JP2008231525A - Winding type composite vacuum surface treatment device, and surface treatment method for film - Google Patents

Winding type composite vacuum surface treatment device, and surface treatment method for film Download PDF

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<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a compact and low-cost winding type composite vacuum surface treatment device by multi-functionalization. <P>SOLUTION: Regarding the winding type composite vacuum surface treatment device, the inside of an almost cylindrical vacuum vessel provided with a vacuum pump evacuating the whole of the vacuum vessel is equipped with a pair of film winding/rewinding rolls and a rotatable can roll whose axial center is made almost coincident with that of the vacuum vessel. The device comprises: a plurality of surface treatment means fixed to the circumferential wall of the vessel so as to be confronted with the can roll; a pair of first shielding plates separating a treatment zone at which the surface treatment means are arranged from the pair of winding/rewinding rolls so as to almost shield the space between the circumferential wall of the vessel and the can roll; a plurality of second shielding plates fixed to the circumferential wall of the vessel, elongating to the vicinity of the can roll, and dividing the inside of the treatment zone into a plurality of treatment chambers including at least two surface treatment means; and vacuum pumps for respective treatment chambers respectively installed in the circumference wall of the vessel, and, in the respective treatment chambers, surface treatments with mutually different pressures and gaseous species can be performed. <P>COPYRIGHT: (C)2009,JPO&INPIT

Description

本発明は、フィルムに乾燥、前処理、薄膜形成などの各種の表面処理を施すことができる巻取式複合表面処理装置、並びにこの装置を用いてフィルムの表面処理を行う方法に関する。   The present invention relates to a roll-up type composite surface treatment apparatus capable of performing various surface treatments such as drying, pretreatment, and thin film formation on a film, and a method for performing film surface treatment using this apparatus.

近年、プラスチック等のフィルムを基材とし、その表面に薄膜を形成した機能性フィルムの開発が盛んに行われている。例えば、パッケージ分野では、フィルム表面にSiOx、MgO、AlOx等から選ばれた少なくとも1種の金属酸化物からなる薄膜を形成することによって、透明で且つ酸素や水蒸気等の気体遮断性を有する食品保存性に優れたガスバリヤーフィルムが提供されている。   In recent years, a functional film having a thin film formed on the surface of a plastic film or the like as a base material has been actively developed. For example, in the packaging field, by forming a thin film made of at least one kind of metal oxide selected from SiOx, MgO, AlOx, etc. on the film surface, it is transparent and preserves food having gas barrier properties such as oxygen and water vapor. A gas barrier film having excellent properties is provided.

また、エレクトロニクス分野においては、ディスプレイ用途として、ディスプレイ表面の反射を防止し、視認性を向上した反射防止フィルム等が広く使用されている。このフィルムは、TiO、ZrO、Nb等の高屈折率層、Al等の中屈折率層、SiO等の低屈折率層を積層した、異なる屈折率からなる多層薄膜をフィルム上に形成したものである。 In the electronics field, antireflection films and the like that prevent reflection on the display surface and improve visibility are widely used as display applications. This film is a multilayer thin film having different refractive indexes in which a high refractive index layer such as TiO 2 , ZrO, and Nb 2 O 5 , a middle refractive index layer such as Al 2 O 3 , and a low refractive index layer such as SiO 2 are laminated. Is formed on a film.

また、液晶ディスプレイでは、画素の小型化が進むに伴って、それに接続されるフレキシブル回路基板は高精度のパターンが必須となり、同時に狭ピッチに伴う電気的な信頼性の確保が一層要望されている。そのため最近では、ポリイミドフィルム上にスパッタリングや蒸着等により下地としてニッケル、クロム等の異種の金属層を設け、その上に電解銅めっきを施すことによって、接着剤を用いずに高い接着力を有する銅ポリイミドフレキシブル基板が用いられている。   In addition, in liquid crystal displays, with the progress of pixel miniaturization, a flexible circuit board connected to the liquid crystal display requires a highly accurate pattern, and at the same time, there is a further demand for ensuring electrical reliability associated with a narrow pitch. . Therefore, recently, copper with high adhesive strength without using an adhesive can be obtained by providing a different metal layer such as nickel or chromium as a base on a polyimide film by sputtering or vapor deposition, and applying electrolytic copper plating on it. A polyimide flexible substrate is used.

これらの機能性フィルムを製造する場合、基材となるフィルムに機能性を付与するため薄膜を形成する必要があるが、枚葉式では生産性や製造コストに劣るため、プラスチックフィルムを連続的に移動させながら薄膜を形成することが望ましい。そのための装置として、一般に、真空環境下でフィルムをロール間で移動させながら、連続的に薄膜形成を行う巻取式真空成膜装置が用いられている。   When manufacturing these functional films, it is necessary to form a thin film in order to impart functionality to the film that is the base material. It is desirable to form a thin film while moving it. As an apparatus for that purpose, a winding-type vacuum film forming apparatus for continuously forming a thin film while moving a film between rolls in a vacuum environment is generally used.

従来から使用されている最も基本的な巻取式真空成膜装置としては、特開2002−60931公報に記載された構造を有するものがある。即ち、図1に示すように、真空チャンバ1の内部にフィルム2の搬送手段と共に、薄膜形成手段(図示せず)を具備した薄膜形成部3が設置され、真空チャンバ1の内部は真空ポンプ等から構成される排気系4により高真空まで排気される。巻出ロール5から連続的に送り出されたフィルム2は、巻取ロール6で巻き取られる間に、1つの成膜ドラム7上において薄膜形成部3により成膜されるようになっている。   As the most basic winding-type vacuum film forming apparatus used conventionally, there is one having a structure described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2002-60931. That is, as shown in FIG. 1, a thin film forming section 3 having a thin film forming means (not shown) is installed in the vacuum chamber 1 together with a film 2 conveying means, and the inside of the vacuum chamber 1 is a vacuum pump or the like. It is exhausted to a high vacuum by an exhaust system 4 comprising The film 2 continuously fed from the unwinding roll 5 is formed into a film by the thin film forming unit 3 on one film forming drum 7 while being wound by the winding roll 6.

上記の薄膜形成手段については、物理的成膜法として真空蒸着法、スパッタリング法等があり、化学的成膜法として化学的気相成長法(CVD)等が用いられている。真空蒸着法は、抵抗加熱や電子銃照射により成膜材料を加熱蒸発させ、基材上に薄膜を形成する方法である。蒸着の際に、薄膜の密着性、緻密化を目的として、蒸発源と基材の間にプラズマを形成させるプラズマアシスト蒸着法も知られている。尚、プラズマの形成は、真空成膜装置内に設置した放電用の電極に直流又は交流の電圧を印加したり、導波管を用いてマイクロ波を任意の場所に照射したりすることによって形成することができる。   As for the above thin film forming means, there are a vacuum deposition method and a sputtering method as a physical film formation method, and a chemical vapor deposition method (CVD) or the like is used as a chemical film formation method. The vacuum deposition method is a method of forming a thin film on a substrate by heating and evaporating a film forming material by resistance heating or electron gun irradiation. A plasma-assisted vapor deposition method is also known in which plasma is formed between an evaporation source and a substrate for the purpose of adhesion and densification of a thin film during vapor deposition. The plasma is formed by applying a DC or AC voltage to a discharge electrode installed in a vacuum film forming apparatus or irradiating a microwave with a microwave using a waveguide. can do.

また、スパッタリング法は、成膜材料としてプレート状に成形したターゲットを用い、このターゲットを放電用電極として上記プラズマ発生方法を用いて基材とターゲットの間にプラズマを発生させ、電位勾配を用いてターゲット表面にイオンを照射衝突させることによって、ターゲット物質を叩き出して基材上にターゲット物質の薄膜を形成する方法である。更に、化学的気相成長法(CVD)は、基材近傍に無機又は有機若しくはこれらの混合物を原料ガスとして気化導入し、加熱やプラズマを用いて化学反応させることによって、基材上に薄膜を形成する方法である。プラズマを用いた場合、スパッタリングと同様の装置構成を用いることも可能である。   In addition, the sputtering method uses a target formed into a plate shape as a film forming material, generates plasma between the substrate and the target using the plasma generation method using the target as a discharge electrode, and uses a potential gradient. In this method, a target material is knocked out by irradiating and colliding ions with a target surface to form a thin film of the target material on a substrate. Furthermore, chemical vapor deposition (CVD) is a method in which an inorganic or organic material or a mixture thereof is vaporized and introduced as a raw material gas in the vicinity of a substrate, and a thin film is formed on the substrate by a chemical reaction using heating or plasma. It is a method of forming. When plasma is used, an apparatus configuration similar to sputtering can be used.

上記の薄膜形成手段のいずれにおいても、成膜の際にプラズマを用いることによって薄膜の密着性や緻密化に効果があることが確認されている。従って、プラズマを用いる薄膜形成手段は、ガスバリヤーフィルムでは気体遮断性の向上等に、反射防止フィルムでは光学特性の改善等に、また銅ポリイミドフレキシブル基板では銅層との密着性の向上等に対し、有効な方法として実用化されている。   In any of the above-described thin film forming means, it has been confirmed that the use of plasma during film formation has an effect on the adhesion and densification of the thin film. Therefore, the means for forming a thin film using plasma is to improve gas barrier properties for gas barrier films, improve optical properties for antireflection films, and improve adhesion to copper layers for copper polyimide flexible substrates. It has been put to practical use as an effective method.

しかし、図1に示すような巻取式真空成膜装置では、単層の薄膜の形成は簡単であるが、複数の薄膜を積層する場合には、フィルムの走行方向に沿って複数の薄膜形成手段を配置するか、若しくはフィルムを往復して走行可能にし、積層に必要な回数に応じて複数の薄膜形成手段を通過させることが必要となる。   However, in the winding type vacuum film forming apparatus as shown in FIG. 1, it is easy to form a single layer thin film. However, when laminating a plurality of thin films, a plurality of thin film formations are performed along the running direction of the film. It is necessary to arrange the means or to make the film reciprocate so that a plurality of thin film forming means can be passed depending on the number of times required for lamination.

このような薄膜の積層形成に用いる巻取式真空成膜装置として、特開2003−178436公報には、図2に示すように、真空チャンバ1の内部に複数の温度制御可能な成膜ドラム7a、7bを配置した成膜装置が記載されている。この成膜装置によれば、巻出ロール5から送り出されて巻取ロール6で巻き取られるフィルム2は、複数の成膜ドラム7a、7bを通過する間に、各成膜ドラム7a、7bの円周面に対向して設けた複数のカソード組立体8により、フィルム2上に異なる材質の薄膜を順次低温で成膜することができる。   As a wind-up type vacuum film forming apparatus used for forming such a thin film, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2003-178436 discloses a plurality of film forming drums 7a capable of temperature control inside a vacuum chamber 1, as shown in FIG. , 7b is described. According to this film forming apparatus, the film 2 fed from the unwinding roll 5 and taken up by the take-up roll 6 passes through the plurality of film forming drums 7a and 7b. Thin films of different materials can be sequentially formed on the film 2 at a low temperature by the plurality of cathode assemblies 8 provided to face the circumferential surface.

上記した従来の巻取式真空表面処理装置の場合、1つの装置で同時に複数の表面処理を行うことは難しかった。例えば、各種の表面処理手段を装置内の成膜ドラムの周辺各所に連続して接するように配置し、複数の処理を異なったフィルム処理位置において実施しようとすると、装置が大型化するだけでなく、フィルムにしわが発生したり、品質が低下したりする問題があった。そのため、フィルムに複数の表面処理を実施するためには、異なる処理装置を用いる必要があった。しかし、異なる処理装置を用いる方法では、処理工数やコストの増加を招くと同時に、装置間を移送する間にフィルムが大気に触れるため、形成した薄膜にピンホールが発生したり密着性が低下したりしやすいという問題があった。   In the case of the conventional winding type vacuum surface treatment apparatus described above, it has been difficult to perform a plurality of surface treatments simultaneously with one apparatus. For example, if various surface treatment means are arranged so as to be continuously in contact with the peripheral portions of the film formation drum in the apparatus and a plurality of processes are to be carried out at different film processing positions, the apparatus is not only enlarged. There are problems that the film is wrinkled and the quality is deteriorated. Therefore, in order to perform a plurality of surface treatments on the film, it is necessary to use different processing apparatuses. However, in the method using different processing apparatuses, the processing man-hours and costs are increased, and at the same time, the film is exposed to the air while being transferred between the apparatuses. There was a problem that it was easy.

また、特許文献3で指摘されているように、上記したような接着剤を施すことなく直接絶縁体フィルム上に銅導体層を形成することができる銅ポリイミドフレキシブル基板を製造する場合には、絶縁体フィルム上に廉価に均一な厚さの銅導体層を形成するための手段として、通常は電気銅めっき法が採用されるが、そのためには、電気銅めっき被膜を施す絶縁体フィルムの上に薄膜の金属シード層を成膜して表面全面に導電性を付与し、その上に電気銅めっき処理を行うのが一般的である。この銅ポリイミドフレキシブル基板に配線パターンを形成するためのエッチング工程で、配線間にエッチング残渣と呼ばれる金属成分の溶け残りが残存するとショート不良の原因につながるため、配線の微細化に伴い、このエッチング残渣の有無を検出する検査が重要になっており、ますます厳密になってきている。ここで、このエッチング残渣は主に絶縁体フィルム中に存在する充填材(フィラー)周囲で多く見られ、これらが原因となっていることが考えられている。   In addition, as pointed out in Patent Document 3, when manufacturing a copper polyimide flexible substrate capable of forming a copper conductor layer directly on an insulator film without applying an adhesive as described above, insulation is required. As a means for forming a copper conductor layer having a uniform thickness on a body film at a low price, an electrolytic copper plating method is usually employed. In general, a thin metal seed layer is formed to impart conductivity to the entire surface, and an electrolytic copper plating process is performed thereon. In the etching process for forming a wiring pattern on this copper polyimide flexible substrate, if any undissolved metal component called etching residue remains between the wirings, it will cause a short circuit failure. Inspection to detect the presence or absence of is becoming important and becoming increasingly strict. Here, this etching residue is mainly found around the filler (filler) present in the insulator film, and it is considered that these are the cause.

また、絶縁体フィルム上に薄膜の金属シード層を形成するためには、該フィルム表面をスパッタリング法もしくは真空蒸着法などの乾式めっき法を使用するのが一般的であるが、このような乾式めっき法で得られる被膜層には、主に3〜10μmの大きさのピンホールが発生する場合があり、径10μm以下のピンホールの存在によって、回路加工後に断線が発生する場合があることがわかってきた。   Further, in order to form a thin metal seed layer on an insulator film, it is common to use a dry plating method such as a sputtering method or a vacuum evaporation method on the film surface. It can be seen that pinholes with a size of 3 to 10 μm may occur mainly in the coating layer obtained by this method, and disconnection may occur after circuit processing due to the presence of pinholes with a diameter of 10 μm or less. I came.

ピンホール発生原因を調査検討したところ、絶縁体フィルム中の充填材がフィルム中から突出することが原因である場合が多いことが明らかとなった。該充填材の突出によるピンホールは、絶縁体フィルムが乾式めっき処理時に高温に曝された状態で起きていることが考えられる。従って、2層フレキシブル基板の製造においては、金属シード層を成膜する前処理として絶縁体フィルムに含まれる水分を脱水処理することが一般的であるが、加熱を行う場合には絶縁体フィルムが分解反応を始める温度以下の範囲内で行う必要がある、と言われている。
特開2002−60931号公報 特開2003−178436号公報 特開2006−269689号公報
As a result of investigating and examining the cause of pinholes, it was found that the cause is often that the filler in the insulator film protrudes from the film. It is conceivable that the pinhole due to the protrusion of the filler occurs when the insulator film is exposed to a high temperature during the dry plating process. Therefore, in the production of a two-layer flexible substrate, it is common to dehydrate the moisture contained in the insulator film as a pretreatment for forming the metal seed layer. It is said that it is necessary to carry out within the range below the temperature which starts a decomposition reaction.
JP 2002-60931 A JP 2003-178436 A JP 2006-269689 A

本発明は、このような従来の事情に鑑み、同一の装置で、フィルムが分解反応を始める温度以下の範囲内で加熱を行いフィルムに含まれる水分を脱水処理した後、同時に複数の表面処理を実施することができるうえ、形成された薄膜にピンホールの発生や密着性の低下などの欠陥が発生したり、フィルムにしわが発生したりすることがなく、しかも多機能化により小型で且つ低コストな巻取式複合真空表面処理装置およびフィルムの表面処理方法を提供することを目的とする。   In view of such a conventional situation, the present invention performs a plurality of surface treatments at the same time after heating the film within a temperature equal to or lower than the temperature at which the film starts a decomposition reaction and dehydrating moisture contained in the film. In addition to being able to be implemented, defects such as pinholes and reduced adhesion are not generated in the formed thin film, and wrinkles are not generated on the film. An object of the present invention is to provide a windable composite vacuum surface treatment apparatus and a film surface treatment method.

上記目的を達成するため、本発明が提供する巻取式複合真空表面処理装置は、真空容器全体を真空引きする真空ポンプを備えた略円筒状の真空容器内に、一対のフィルム巻取巻出ロールと、真空容器と軸中心をほぼ一致させた回転可能なフィルム搬送用のキャンロールとを備え、キャンロールの回転に合わせフィルム巻取巻出ロール間で巻き出し又は巻き取られてキャンロールに沿って移動するフィルムに表面処理を施す表面処理装置であって、真空容器周壁にキャンロールに対向して固定された複数の表面処理手段と、真空容器周壁とキャンロールの間をほぼ遮蔽するように真空容器周壁に固定され、表面処理手段が配置された処理ゾーンを一対のフィルム巻取巻出ロールから分離する一対の第1遮蔽板と、真空容器周壁に固定されてキャンロール近くまで延長し、処理ゾーン内を少なくとも2つの表面処理手段を含む複数の処理室に区画する複数の第2遮蔽板と、各処理室は真空容器周壁にそれぞれ設置された処理室用真空ポンプを有し、各々の処理室において互いに異なる圧力やガス種の表面処理を行うことができると共に、該キャンロール表面に、ガス成分の排気が可能な格子状の溝を備えているか、あるいは、該キャンロール表面とキャンロール内部とを貫通する複数の孔を有しており、フィルム裏面側に発生するガス成分を排気可能となっており、キャンロール内部にキャンロールを加熱および温度制御することができるヒータが設置されており、さらに真空容器の周囲に装着された各種表面処理源を用いてフィルムを処理することを特徴とするものである。   In order to achieve the above-mentioned object, the take-up type composite vacuum surface treatment apparatus provided by the present invention includes a pair of film take-up and unwinding units in a substantially cylindrical vacuum vessel provided with a vacuum pump for evacuating the entire vacuum vessel. A roll, and a rotatable can transporting film roll whose axial center is substantially aligned with the vacuum container, and is unwound or wound between the film winding and unwinding rolls in accordance with the rotation of the can roll. A surface treatment apparatus for performing a surface treatment on a film moving along a plurality of surface treatment means fixed to a vacuum vessel peripheral wall so as to face the can roll, and to substantially shield between the vacuum vessel peripheral wall and the can roll A pair of first shielding plates that are fixed to the peripheral wall of the vacuum vessel and separate the processing zone in which the surface treatment means is disposed from the pair of film winding and unwinding rolls, and fixed to the vacuum vessel peripheral wall. A plurality of second shielding plates extending to near the roll and partitioning the inside of the processing zone into a plurality of processing chambers including at least two surface processing means, and the processing chamber vacuum pumps installed on the peripheral wall of the vacuum chamber, respectively. Each of the processing chambers can be subjected to surface treatments of different pressures and gas types, and the can roll surface is provided with lattice-like grooves capable of exhausting gas components, or It has a plurality of holes that penetrate the surface of the can roll and the inside of the can roll so that the gas component generated on the back side of the film can be exhausted, and the can roll can be heated and temperature controlled inside the can roll. The heater is installed, and the film is processed by using various surface treatment sources mounted around the vacuum vessel.

上記本発明の巻取式複合真空表面処理装置において、キャンロール上に形成された格子状の溝の断面形状が、長方形あるいは該キャンロール表面側が広い台形であることを特徴としており、容易にガス成分の排気が可能である。   In the take-up type composite vacuum surface treatment apparatus of the present invention, the cross-sectional shape of the grid-like grooves formed on the can roll is a rectangle or a trapezoid having a wide surface on the can roll surface. Components can be exhausted.

あるいは、上記本発明の巻取式複合真空表面処理装置において、キャンロールの貫通孔の形状が、円筒状、あるいはキャンロール表面側に広がりを持つすり鉢状であり、キャンロール内部側から容易にガス成分の排気が可能である。   Alternatively, in the above-described winding-type composite vacuum surface treatment apparatus of the present invention, the shape of the through hole of the can roll is a cylindrical shape or a mortar shape having a spread on the can roll surface side, and gas can be easily supplied from the inside of the can roll. Components can be exhausted.

また、前記表面処理手段は、フィルム乾燥用のヒータ手段、フィルム前処理用のプラズマ発生手段、薄膜形成用のスパッタリング手段のいずれかである。   The surface treatment means is any one of a heater means for drying a film, a plasma generation means for film pretreatment, and a sputtering means for forming a thin film.

また、本発明は、上記の本発明の巻取式複合真空表面処理装置を用いて、フィルムをキャンロールに沿って一方向に移動させながら、キャンロール内部のヒータによりキャンロールを加熱および温度制御し、該フィルムから発生したガス成分をキャンロール表面の格子状の溝部から排気し、あるいは、該キャンロール表面とキャンロール内部とを貫通する複数の排気孔を通してキャンロール内部側から排気し、その後、フィルムをキャンロールに沿って逆方向に移動させながら、各処理室内でフィルム処理位置に対向する1つの表面処理手段によりフィルムの表面処理を行うと共に、その表面処理の終了後に表面処理手段を切り替え、再びフィルムをキャンロールに沿ってサイド逆方向に移動させながら、各処理室内のフィルム処理位置で対向する表面処理手段によりフィルムの表面処理を行うことを特徴とするフィルムの表面処理方法を提供する。   Further, the present invention uses the above-described roll-up type composite vacuum surface treatment apparatus of the present invention to heat and control the temperature of the can roll by the heater inside the can roll while moving the film in one direction along the can roll. The gas component generated from the film is exhausted from the grid-like grooves on the surface of the can roll, or exhausted from the inside of the can roll through a plurality of exhaust holes penetrating the surface of the can roll and the inside of the can roll. The surface treatment of the film is performed by one surface treatment means facing the film treatment position in each treatment chamber while moving the film in the reverse direction along the can roll, and the surface treatment means is switched after the surface treatment is finished. Again, move the film along the can roll in the opposite side of the side while facing the film processing position in each processing chamber. Surface treatment of the film by the surface treatment means for providing a surface treatment method of the film characterized.

本発明によれば、同一の装置で、フィルムが分解反応を始める温度以下の範囲内で加熱を行い、該キャンロール表面にガス成分の排気が可能な格子状の溝を備えているか、あるいは、該キャンロール表面とキャンロール内部とを貫通する複数の孔を有しており、これらキャンロールに設けられた簡易な排気構造によってフィルムに含まれる水分を脱水処理した後、同時に複数の表面処理を実施することができ、比較的小型で低コストの巻取式複合真空表面処理装置を提供することができる。   According to the present invention, in the same apparatus, the film is heated within a range below the temperature at which the decomposition reaction begins, and the can roll surface is provided with lattice-like grooves capable of exhausting gas components, or It has a plurality of holes that penetrate the surface of the can roll and the inside of the can roll, and after dehydrating the moisture contained in the film by a simple exhaust structure provided in the can roll, a plurality of surface treatments are simultaneously performed. A roll-up type composite vacuum surface treatment apparatus that can be implemented and is relatively small and low in cost can be provided.

同一装置内でフィルムに含まれる水分の脱水処理を行い、複数の表面処理を完結でき、処理途中のフィルムを他の装置に付け替える必要がなくなるため、処理工程が短縮され且つ処理コストを低く抑えることが可能となるだけでなく、大気中に曝されることがなくなり、薄膜にピンホールの発生や密着性の低下などの欠陥が発生する等の品質の低下を招くことがない。   The film can be dehydrated in the same equipment to complete multiple surface treatments, eliminating the need to replace the film in the middle of processing with another equipment, shortening the processing steps and keeping processing costs low. In addition, the film is not exposed to the atmosphere, and the quality of the thin film does not deteriorate, such as pinholes and defects such as poor adhesion.

更に、区画された各処理室をほぼ気密状態に遮蔽し、それぞれの処理室に処理室用真空ポンプを設置すれば、各処理室を差動排気することが可能となり、各々の処理室において異なる圧力やガス種の処理条件を選択して、より一層多様な表面処理を行うことが可能である。   Furthermore, if each of the partitioned processing chambers is shielded in an almost airtight state and a processing chamber vacuum pump is installed in each processing chamber, each processing chamber can be differentially evacuated. It is possible to perform more various surface treatments by selecting the treatment conditions of pressure and gas type.

本発明の巻取式複合真空表面処理装置及びそれを用いたフィルムの処理法を、図面を用いて詳しく説明する。   The winding type composite vacuum surface treatment apparatus of the present invention and a film processing method using the same will be described in detail with reference to the drawings.

従来、巻取式のスパッタリング装置などの表面処理装置を用いて、フィルムに各種の表面処理を施す場合、フィルム中に残留する水分や溶媒成分などは、フィルムの表面処理特性に影響を与えるため事前に除去する必要性が明らかとなっているが、フィルムにしわを発生させることなく効率的に残留水分など除去するためには、精密なフィルム搬送システムを有する装置を用いる必要があった。また、しわやフィルムの寸法変形の発生を抑制するため、残留水分の除去を効率的に実施できる温度以下で処理し、処理時間をパラメータとして除去を行なわなければならず、処理の生産性が低下したり、また装置を大型化することによって、処理コストや設備費用に問題があった。   Conventionally, when various surface treatments are applied to a film using a surface treatment device such as a winding type sputtering device, moisture and solvent components remaining in the film affect the surface treatment characteristics of the film in advance. However, in order to efficiently remove residual moisture without causing wrinkles on the film, it has been necessary to use an apparatus having a precise film transport system. In addition, in order to suppress the occurrence of wrinkles and dimensional deformation of the film, it is necessary to perform the treatment at a temperature lower than the temperature at which the residual moisture can be efficiently removed, and to perform removal using the treatment time as a parameter. In addition, there is a problem in processing cost and equipment cost by increasing the size of the apparatus.

本発明の表面処理装置は、例えば、図3〜4に示すように、装置全体用の真空ポンプ(図示せず)を備えた略円筒状の真空容器10の内部に、一対のフィルム巻取巻出ロール11a、11bと、真空容器10と軸中心をほぼ一致させて回転可能に設けたフィルム搬送用のキャンロール12とを備えている。フィルム13は、例えば、キャンロール12の回転に合わせて片方のフィルム巻取巻出ロール11aから巻き出されて他方のフィルム巻取巻出ロール11bに巻き取られる間に、回転するキャンロール12に沿って移動しながら表面処理が施されるようになっている。また、キャンロール12は、その表面温度を制御できるように、内部にヒータや温水又は冷媒などによる加熱冷却手段を備えていることが好ましい。   As shown in FIGS. 3 to 4, for example, the surface treatment apparatus of the present invention has a pair of film winding and winding inside a substantially cylindrical vacuum vessel 10 equipped with a vacuum pump (not shown) for the entire apparatus. Out rolls 11a and 11b, and a vacuum roll 10 and a can roll 12 for transporting a film which are rotatably provided with their axial centers substantially coincident with each other. For example, the film 13 is wound on the rotating can roll 12 while being unwound from one film winding / unwinding roll 11a and wound on the other film winding / unwinding roll 11b in accordance with the rotation of the can roll 12. Surface treatment is performed while moving along. Moreover, it is preferable that the can roll 12 is provided with a heating / cooling means such as a heater, hot water, or a refrigerant so that the surface temperature can be controlled.

真空容器10は、略円筒状の真空容器周壁10aと、真空容器底板10bと、真空容器天板(図示せず)とからなる。この真空容器10の内部には、キャンロール12に略対向して、それぞれ2つの表面処理手段からなる複数の表面処理手段対17、18、19が配置され、具体的には、この真空容器周壁10aには、キャンロール12に対向して複数の表面処理手段、例えば、フィルム乾燥用のヒータ手段17、フィルム前処理用のプラズマ発生手段18、薄膜形成用のスパッタリング手段19が取り付けてある。そして、真空容器全体を排気する真空ポンプ(図示せず)、処理ゾーンを局所的に排気する真空ポンプ23a、23b、23cによって本装置は真空排気される。   The vacuum vessel 10 includes a substantially cylindrical vacuum vessel peripheral wall 10a, a vacuum vessel bottom plate 10b, and a vacuum vessel top plate (not shown). Inside the vacuum vessel 10, a plurality of surface treatment means pairs 17, 18 and 19 each comprising two surface treatment means are arranged substantially opposite to the can roll 12, and specifically, the vacuum vessel peripheral wall A plurality of surface treatment means, for example, a heater means 17 for drying a film, a plasma generation means 18 for film pretreatment, and a sputtering means 19 for forming a thin film are attached to the surface 10a. The apparatus is evacuated by a vacuum pump (not shown) that exhausts the entire vacuum container and vacuum pumps 23a, 23b, and 23c that exhaust the processing zone locally.

また、これら複数の表面処理手段が配置された処理ゾーンを一対のフィルム巻取巻出ロール11a、11bから分離するために、一対の第1遮蔽板20が真空容器底板10bに固定され、真空容器周壁10aとキャンロール12の間をほぼ気密状態に遮蔽している。更に、複数の表面処理手段が配置された処理ゾーン内は、真空容器周壁10aに固定されてキャンロール12の近くまで延長した2つの第2遮蔽板21により、3つの処理室A、B、Cに区画されている。   Further, in order to separate the processing zone in which the plurality of surface treatment means are disposed from the pair of film winding / unwinding rolls 11a and 11b, the pair of first shielding plates 20 are fixed to the vacuum container bottom plate 10b, and the vacuum container The space between the peripheral wall 10a and the can roll 12 is shielded in an almost airtight state. Further, in the processing zone in which a plurality of surface processing means are arranged, three processing chambers A, B, and C are provided by two second shielding plates 21 that are fixed to the vacuum vessel peripheral wall 10a and extend to the vicinity of the can roll 12. It is divided into.

上記の各処理室A、B、C内には、それぞれ2つの表面処理手段が含まれている。各処理室A、B、Cの境界には、上記の通り、一対の第1遮蔽板20と、2つの第2遮蔽板21が配置され、そのうちの2つの遮蔽板により各処理室A、B、Cは他の処理室との隔離を行っている。この各処理室において、真空容器底板10bに保持され、キャンロール12と表面処理手段の間にマスク板(図示せず)を配置し、各処理室の表面処理手段に対向するフィルム処理位置以外を覆うこともできる。従って、例えば図3の状態の処理室Aでは、キャンロール12のヒータ手段17に対向する位置は、そのフィルム処理位置においてヒータ手段17によるフィルム13の乾燥処理のみが行われる。尚、上記マスク板は、処理室内で、キャンロール12の表面処理手段に対向する位置の一方を覆うことができるように稼動可能とすることにより、処理室内の2つの表面処理手段の一方のみを使用することも可能となる。これにより、処理室内の2つの表面処理手段をそれぞれ異なる表面処理手段を配置して、異なる表面処理を行う処理室とすることが可能となる。   Each of the processing chambers A, B, and C includes two surface processing means. As described above, the pair of first shielding plates 20 and the two second shielding plates 21 are arranged at the boundaries between the processing chambers A, B, and C, and the processing chambers A and B are formed by two of the shielding plates. , C is isolated from other processing chambers. In each of the processing chambers, a mask plate (not shown) is disposed between the can roll 12 and the surface treatment means, and is held on the vacuum vessel bottom plate 10b. It can also be covered. Therefore, for example, in the processing chamber A in the state of FIG. 3, only the drying process of the film 13 by the heater means 17 is performed at the film processing position at the position facing the heater means 17 of the can roll 12. The mask plate can be operated so as to cover one of the positions facing the surface treatment means of the can roll 12 in the treatment chamber, so that only one of the two surface treatment means in the treatment chamber can be covered. It can also be used. Thus, the two surface treatment means in the treatment chamber can be provided with different surface treatment means to form treatment chambers for performing different surface treatments.

上記した本発明の表面処理装置を用いることによって、同一ガス種及び同一圧力下で可能な処理であれば、真空容器内を1方向にフィルムを連続的に搬送させながら、処理ゾーン内の各処理室において複数の表面処理手段を用いることによって、複数の処理室で異なる処理を同時に実施したり、表面処理手段の配置を選択することによって複数の処理室で同じ処理を同時に実施したりすることができる。   By using the surface treatment apparatus of the present invention described above, each treatment in the treatment zone can be carried out continuously in one direction in the vacuum vessel if the treatment is possible under the same gas type and the same pressure. By using a plurality of surface treatment means in a chamber, different treatments can be carried out simultaneously in a plurality of treatment chambers, or the same treatment can be carried out simultaneously in a plurality of treatment chambers by selecting the arrangement of the surface treatment means. it can.

例えば、図3の状態において、各処理室でのフィルム処理位置は、処理室Aでは2つのヒータ手段17に、処理室Bでは2つのプラズマ発生手段18に、及び処理室Cでは2つのスパッタリング手段19に、それぞれ対向している。従って、真空容器10内又はその処理ゾーン内を同一ガス種及び同一圧力とし、片方のフィルム巻取巻出ロール11aから巻き出されたフィルム13を他方のフィルム巻取巻出ロール11bに巻き取る間に、キャンロール12に沿って移動するフィルム13に対して、処理室Aではヒータ手段17による乾燥処理を行う。その後、フィルム10を上記と逆方向に移動させながら、処理室Bでプラズマ発生手段18によりプラズマでフィルム表面を前処理する。その際、真空容器10内は、真空容器底板10bに接続された全体用真空ポンプによって排気し、更にプラズマ処理用のガスを供給して所定の圧力に保持することができる。   For example, in the state of FIG. 3, the film processing positions in each processing chamber are as follows: two heater means 17 in the processing chamber A, two plasma generating means 18 in the processing chamber B, and two sputtering means in the processing chamber C. 19, respectively. Therefore, the inside of the vacuum vessel 10 or its processing zone is set to the same gas type and the same pressure, and the film 13 unwound from one film winding / unwinding roll 11a is wound around the other film winding / unwinding roll 11b. In addition, the film 13 moving along the can roll 12 is dried by the heater means 17 in the processing chamber A. Thereafter, the film surface is pretreated with plasma by the plasma generating means 18 in the processing chamber B while moving the film 10 in the opposite direction. At that time, the inside of the vacuum vessel 10 can be evacuated by an overall vacuum pump connected to the vacuum vessel bottom plate 10b, and further, a plasma processing gas can be supplied and maintained at a predetermined pressure.

次に、再度、逆方向に(この場合、上記乾燥処理時と同方向となる)移動させながら、処理室Cでは、スパッタリング手段19により、フィルム13に薄膜を形成することができる。上記スパッタリング工程では、1巻のフィルムロールに対して上記の表面処理が終了した後、その際、真空容器10内は、真空容器底板10bに接続された全体用真空ポンプによって排気され、更にスパッタリング用のアルゴンガスなどを供給して所定の圧力に保持することで、行うことができる。   Next, a thin film can be formed on the film 13 by the sputtering means 19 in the processing chamber C while moving again in the opposite direction (in this case, the same direction as in the drying process). In the sputtering step, after the surface treatment is completed for one roll of film roll, the inside of the vacuum vessel 10 is evacuated by an overall vacuum pump connected to the vacuum vessel bottom plate 10b, and further for sputtering. Can be performed by supplying an argon gas or the like and maintaining the pressure at a predetermined pressure.

上記の、処理室Aにおけるヒータ手段17による乾燥処理においては、片方のフィルム巻取巻出ロール11aから巻き出されたフィルム13を他方のフィルム巻取巻出ロール11bに巻き取る間に、フィルム13は、水分などの除去に適した温度に加熱されたキャンロールからの熱伝導、および処理室Aにおけるヒータ手段17からの輻射熱によって、キャンロール12に沿って移動するフィルム13から、キャンロール上に形成された格子状の溝24を経由して水分などガス成分が排気されることによって、フィルムに含まれる水分の脱水処理が行なわれ、乾燥される。   In the above drying process by the heater means 17 in the processing chamber A, the film 13 unwound from one film winding / unwinding roll 11a is wound on the other film winding / unwinding roll 11b. Is transferred from the film 13 moving along the can roll 12 onto the can roll by heat conduction from the can roll heated to a temperature suitable for removing moisture and the like, and radiant heat from the heater means 17 in the processing chamber A. A gas component such as moisture is exhausted through the formed lattice-shaped grooves 24, whereby the moisture contained in the film is dehydrated and dried.

本発明の他の実施態様として図4が挙げられる。
図4は、本発明の装置構造の断面構造を示す他の1つの実施例の図である。本実施例では、3つの処理室が設けられ、各処理室には、乾燥用のヒータ手段、イオン源やプラズマ電極などのフィルム表面処理手段、さらには薄膜形成用のスパッタリングカソードを具備するスパッタリング手段を設置しているところは図3と同様である。
Another embodiment of the present invention includes FIG.
FIG. 4 is a diagram of another embodiment showing a cross-sectional structure of the device structure of the present invention. In this embodiment, three processing chambers are provided, and each processing chamber has a heater means for drying, a film surface treatment means such as an ion source and a plasma electrode, and a sputtering means comprising a sputtering cathode for forming a thin film. 3 is the same as in FIG.

また、真空容器全体を排気する真空ポンプ、処理室を局所的に排気する真空ポンプを具備している。さらに、キャンロール内部排気口16よりキャンロール表面にある細かい排気孔25を通して、キャンロール内部排気口16より排気する真空ポンプを具備している。   Further, a vacuum pump for exhausting the entire vacuum container and a vacuum pump for locally exhausting the processing chamber are provided. Further, a vacuum pump for exhausting air from the can roll internal exhaust port 16 through the fine exhaust hole 25 on the surface of the can roll from the can roll internal exhaust port 16 is provided.

図4においても、フィルムは、水分などの除去に適した温度に加熱されたキャンロールからの熱伝導、および真空容器の内部周囲部に設置された乾燥ヒータからの輻射熱によって乾燥される。そして、キャンロールは内部にキャンロールを加熱および温度制御することができるヒータが設置されているとともに、該キャンロール表面とキャンロール内部とを貫通する複数の排気孔25を有し、フィルム裏面側に発生するガス成分を排気可能となっている。キャンロール内部の排気口よりキャンロール表面にある上記排気孔を通して真空ポンプなどによって排気される。   In FIG. 4 as well, the film is dried by heat conduction from the can roll heated to a temperature suitable for removing moisture and the like, and radiant heat from the drying heater installed in the inner periphery of the vacuum vessel. The can roll is provided with a heater that can heat and control the temperature of the can roll, and has a plurality of exhaust holes 25 penetrating the can roll surface and the inside of the can roll. It is possible to exhaust gas components generated in The exhaust is exhausted by a vacuum pump or the like through the exhaust hole on the surface of the can roll from the exhaust port inside the can roll.

これにより、処理室Aにおけるヒータ手段17による乾燥処理においては、片方のフィルム巻取巻出ロール11aから巻き出されたフィルム13を他方のフィルム巻取巻出ロール11bに巻き取る間に、フィルム13は、水分などの除去に適した温度に加熱されたキャンロールからの熱伝導、および処理室Aにおけるヒータ手段17からの輻射熱によって、キャンロール12に沿って移動するフィルム13から、該キャンロール表面とキャンロール内部とを貫通する複数の排気孔25を経由して水分などガス成分が排気されることによって、フィルムに含まれる水分の脱水処理が行なわれ、乾燥される。   Thereby, in the drying process by the heater means 17 in the processing chamber A, while the film 13 unwound from one film winding / unwinding roll 11a is wound on the other film winding / unwinding roll 11b, the film 13 The surface of the can roll is transferred from the film 13 moving along the can roll 12 by heat conduction from the can roll heated to a temperature suitable for removing moisture and the like, and radiant heat from the heater means 17 in the processing chamber A. Then, gas components such as moisture are exhausted through a plurality of exhaust holes 25 penetrating through the interior of the can roll, whereby the moisture contained in the film is dehydrated and dried.

本発明は、円筒状あるいは円筒状に近い形状の真空容器10の内部に設置されたフィルム搬送および温度制御用のキャンロール12に沿わせてフィルム13を搬送しながらそのフィルム13を表面処理する巻取式乾式フィルム表面処理装置であって、その真空容器とキャンロールの中心軸が同一あるいはほぼ同一であり、フィルムの裏面が接するキャンロール表面とキャンロール内部とを貫通する複数の排気孔を有し、フィルムから排出される水蒸気などのガス成分の排気が可能であり、キャンロール内部にキャンロールを加熱および温度制御することができるヒータ15が設置されており、フィルム中に残留する水分や溶媒成分などを、しわや寸法変形を抑制しながら効率的に実施しできる。さらに、その後、連続的に実施されるイオン源やプラズマ処理によるフィルムの表面処理、さらにスパッタリング法による形成された薄膜に優れた処理特性を与える事を可能とするものである。   The present invention is a winding for surface-treating a film 13 while transporting the film 13 along a can roll 12 for film transport and temperature control installed in a vacuum vessel 10 having a cylindrical shape or a shape close to a cylindrical shape. A take-type dry film surface treatment apparatus, the central axis of the vacuum container and the can roll being the same or substantially the same, and a plurality of exhaust holes penetrating the can roll surface and the inside of the can roll contacting the back surface of the film. However, a gas component such as water vapor discharged from the film can be exhausted, and a heater 15 that can heat and control the temperature of the can roll is installed inside the can roll, so that moisture and solvent remaining in the film Components and the like can be efficiently implemented while suppressing wrinkles and dimensional deformation. Furthermore, it is possible to give excellent processing characteristics to a thin film formed by a surface treatment of a film by an ion source or plasma treatment that is subsequently performed and a sputtering method.

本発明の表面処理装置においては、まず、キャンロールおよびヒータによる加熱乾燥工程後に、次の表面処理工程を実施することも可能であるが、キャンロールによるフィルムの加熱が次の処理工程に対して問題無い場合は、各処理ゾーン毎に異なる処理雰囲気となるように処理室用真空ポンプを用いるなどしてガス圧力を制御して異なった表面処理を実施することも可能である。これにより、例えば、乾燥、プラズマ処理、スパッタリング成膜を連続的に一回のフィルムの搬送工程で実施することもできる。   In the surface treatment apparatus of the present invention, it is possible to carry out the next surface treatment step after the heating and drying step with the can roll and the heater, but the heating of the film with the can roll is performed with respect to the next treatment step. If there is no problem, it is possible to perform different surface treatments by controlling the gas pressure by using a vacuum pump for the processing chamber so that the processing atmosphere is different for each processing zone. Thereby, for example, drying, plasma treatment, and sputtering film formation can be carried out continuously in a single film transport step.

このようにして、複数の異なる表面処理手段を備えた本発明の表面処理装置においては、同一の装置で、フィルムを真空容器内に装着して、その後真空装置外に取り出すことなく複数の処理を行うことができる。また、フィルムに同時に複数の箇所で同一の又は異なる表面処理を施すことができる。従って、複雑なプロセスの複合処理が可能であり、また同一種の薄膜形成を行う場合であっても、1つのカソードのターゲットが消耗しても別のターゲットを用いて成膜することができるなど、長時間処理あるいは厚膜化処理を実施することができる。   In this way, in the surface treatment apparatus of the present invention provided with a plurality of different surface treatment means, a plurality of treatments can be performed with the same apparatus without mounting the film in the vacuum container and then taking it out of the vacuum apparatus. It can be carried out. Moreover, the same or different surface treatment can be given to a film in several places simultaneously. Therefore, complex processing of complex processes is possible, and even when the same kind of thin film is formed, even if one cathode target is consumed, a film can be formed using another target. , A long-time treatment or a thickening treatment can be performed.

以下に実施例を示し、具体的に本発明を説明するが、本発明は実施例に限定されることはない。
(実施例1)
図3に示した巻取式乾式フィルム表面処理装置に、各処理ゾーンに2つの各種表面処理源をセットした。第1の処理ゾーンAには、ヒータ17を設置し、真空容器10全体とは別個に真空ポンプ23aで差動排気した。処理ゾーンBにはプラズマ電極18を設置し、真空容器全体とは別個に真空ポンプ23bで差動排気する。処理ゾーンCにはカソード19を設置し、真空容器全体とは別個に真空ポンプ23cで差動排気した。カソード19にはCrおよびCuのターゲットをそれぞれ装着した。
EXAMPLES The present invention will be specifically described below with reference to examples, but the present invention is not limited to the examples.
(Example 1)
In the winding type dry film surface treatment apparatus shown in FIG. 3, two various surface treatment sources were set in each treatment zone. In the first processing zone A, a heater 17 was installed, and differential evacuation was performed by a vacuum pump 23 a separately from the entire vacuum vessel 10. A plasma electrode 18 is installed in the processing zone B, and differential evacuation is performed by a vacuum pump 23b separately from the entire vacuum vessel. A cathode 19 was installed in the processing zone C, and differential evacuation was performed by a vacuum pump 23c separately from the entire vacuum vessel. The cathode 19 was equipped with Cr and Cu targets, respectively.

キャンロール12の表面には、ガス成分の排気が可能な格子状の溝24を備えており、該格子状の溝の断面形状は、該キャンロール表面側がわずかに広い台形状をしており、フィルム搬送時には連通する格子状の溝24のキャンロール端部から、フィルム裏面側に発生するガス成分を容易に排気が可能となっている。   The surface of the can roll 12 is provided with a grid-like groove 24 capable of exhausting gas components, and the cross-sectional shape of the grid-like groove has a trapezoidal shape slightly wider on the surface of the can roll, The gas component generated on the back side of the film can be easily exhausted from the end of the can roll of the grid-like groove 24 communicating with the film.

真空容器10の内の巻取巻出ロール11aに、長さ1000m、厚み25μmのポリイミドフィルムを装着し、円筒形の真空容器10の端面に設置した真空ポンプ、各処理ゾーンの真空ポンプ23a、23b、23cを用いて、真空容器10、各処理ゾーン内A、B、Cを真空排気後、処理ゾーンAは真空排気したままの状態とし、キャンロール内部のヒータ15と真空容器内のヒータ17を180°Cに保持し、処理ゾーンBに酸素ガスを供給して6.7Pa(50mmTorr)に保持し、プラズマ電極18に高周波電源より3kWの電力を各々供給しプラズマ放電を発生させた。巻取巻出ロール11aに装着した上記ポリイミドフィルムを毎分5mの速さで搬送し巻取巻出ロール11bに巻取りながら、ヒータによるポリイミドフィルムの乾燥とプラズマによるポリイミドフィルムの表面処理を約200分間連続的に実施した。   A polyimide film having a length of 1000 m and a thickness of 25 μm is attached to the winding / unwinding roll 11 a in the vacuum vessel 10, and a vacuum pump installed on the end face of the cylindrical vacuum vessel 10, and vacuum pumps 23 a and 23 b in each processing zone. 23c, after evacuating the vacuum vessel 10 and each processing zone A, B, C, the processing zone A is kept evacuated, and the heater 15 inside the can roll and the heater 17 inside the vacuum vessel are connected. The temperature was maintained at 180 ° C., oxygen gas was supplied to the processing zone B and maintained at 6.7 Pa (50 mm Torr), and 3 kW of power was supplied to the plasma electrode 18 from a high frequency power source to generate plasma discharge. While the polyimide film mounted on the winding / unwinding roll 11a is conveyed at a speed of 5 m / minute and wound on the winding / unwinding roll 11b, the polyimide film is dried by a heater and the polyimide film is surface-treated by plasma. Conducted continuously for a minute.

上記乾燥処理、プラズマ処理の後、ポリイミドフィルム10を上記と逆方向に移動させながら、処理ゾーンCにはアルゴンガスを供給して1.3Pa(10mTorr)に保持し、2つのカソード19に各々のスパッタリング電源よりそれぞれ10kWと50kWの電力を供給し、スパッタリング放電を発生させ、スパッタリング成膜によってCr膜10nmとCu膜100nmの積層膜をポリイミドフィルム上に形成した。
(実施例2)
図4に示した巻取式真空フィルム表面処理装置に、各処理ゾーンに2つの各種表面処理源をセットした。第1の処理ゾーンAには、ヒータ17を設置し、真空容器10全体とは別個に真空ポンプ23aで差動排気した。処理ゾーンBにはプラズマ電極18を設置し、真空容器全体とは別個に真空ポンプ23bで差動排気した。処理ゾーンCにはカソード19を設置し、真空容器全体とは別個に真空ポンプ23cで差動排気した。カソード19には、CrおよびCuのターゲットをそれぞれ装着した。
After the drying treatment and the plasma treatment, while the polyimide film 10 is moved in the opposite direction, argon gas is supplied to the treatment zone C and maintained at 1.3 Pa (10 mTorr). A power of 10 kW and 50 kW was respectively supplied from a sputtering power source to generate a sputtering discharge, and a laminated film of a Cr film 10 nm and a Cu film 100 nm was formed on a polyimide film by sputtering film formation.
(Example 2)
In the winding type vacuum film surface treatment apparatus shown in FIG. 4, two various surface treatment sources were set in each treatment zone. In the first processing zone A, a heater 17 was installed, and differential evacuation was performed by a vacuum pump 23 a separately from the entire vacuum vessel 10. A plasma electrode 18 was installed in the processing zone B, and differential evacuation was performed by a vacuum pump 23b separately from the entire vacuum vessel. A cathode 19 was installed in the processing zone C, and differential evacuation was performed by a vacuum pump 23c separately from the entire vacuum vessel. The cathode 19 was equipped with Cr and Cu targets, respectively.

キャンロール12の表面には、ガス成分の排気が可能な、該キャンロール表面とキャンロール内部とを貫通する孔をほぼ等間隔でカゴメ状に、該キャンロール表面全面に備えており、該キャンロール排気孔25の断面形状は、キャンロール表面側に広がりを持つすり鉢状であり、フィルム搬送時には、フィルム裏面側に発生するガス成分を、該貫通孔を通して、該貫通孔とつながるキャンロール内部の排気口より真空ポンプなどによって排気することができる。   On the surface of the can roll 12, holes that penetrate the can roll surface and the inside of the can roll can be exhausted at almost equal intervals in the entire surface of the can roll. The cross-sectional shape of the roll exhaust hole 25 is a mortar shape having a spread on the front side of the can roll. During film transport, gas components generated on the back side of the film are passed through the through hole and connected to the through hole. It can exhaust with a vacuum pump etc. from an exhaust port.

上記本発明の巻取式複合真空表面処理装置において、キャンロール上に形成された格子状の溝の断面形状が、長方形あるいは該キャンロール表面側が広い台形であることを特徴としており、容易にガス成分の排気が可能である。あるいは、上記本発明の巻取式複合真空表面処理装置において、キャンロールの貫通孔の形状が、円筒状、あるいは、キャンロール内部側から容易にガス成分の排気が可能である。   In the take-up type composite vacuum surface treatment apparatus of the present invention, the cross-sectional shape of the grid-like grooves formed on the can roll is a rectangle or a trapezoid having a wide surface on the can roll surface. Components can be exhausted. Alternatively, in the above-described take-up type composite vacuum surface treatment apparatus of the present invention, the shape of the through hole of the can roll can be cylindrical or the gas component can be easily exhausted from the inside of the can roll.

真空容器10の内の巻取巻出ロール11aに、長さ1000m、厚み25μmのポリイミドフィルムを装着し、円筒形の真空容器10の端面に設置した真空ポンプ、各処理ゾーンの真空ポンプ23a、23b、23c、さらにキャンロール内部を排気する真空ポンプ(図示せず)を用いて、真空容器10、各処理ゾーン内A、B、C、さらにキャンロール内部を真空排気後、処理ゾーンAは真空排気したままの状態とし、キャンロール内部のヒータ15と真空容器内のヒータ17を180°Cに保持した。   A polyimide film having a length of 1000 m and a thickness of 25 μm is attached to the winding / unwinding roll 11 a in the vacuum vessel 10, and a vacuum pump installed on the end face of the cylindrical vacuum vessel 10, and vacuum pumps 23 a and 23 b in each processing zone. , 23c, and a vacuum pump (not shown) for exhausting the inside of the can roll, the vacuum container 10, each of the processing zones A, B, C, and the inside of the can roll are further evacuated, and then the processing zone A is evacuated. The heater 15 inside the can roll and the heater 17 inside the vacuum vessel were held at 180 ° C.

処理ゾーンBには酸素ガスを供給して6.7Pa(50mmTorr)に保持し、プラズマ電極18に高周波電源より3kwの電力を各々供給しプラズマ放電を発生させた。巻取巻出ロール11aに装着した25μm厚さのポリイミドフィルムを毎分5mの速さで搬送し巻取巻出ロール11bに巻取りながら、ヒータによるポリイミドの乾燥とプラズマによるポリイミドの表面処理を約200分間連続的に実施した。   Oxygen gas was supplied to the processing zone B and maintained at 6.7 Pa (50 mm Torr), and 3 kW of electric power was supplied to the plasma electrode 18 from a high frequency power source to generate plasma discharge. While the polyimide film with a thickness of 25 μm attached to the winding / unwinding roll 11a is conveyed at a speed of 5 m / minute and wound on the winding / unwinding roll 11b, the polyimide is dried with a heater and the polyimide is surface-treated with plasma. Conducted continuously for 200 minutes.

上記乾燥処理、プラズマ処理の後、ポリイミドフィルム10を上記と逆方向に移動させながら、処理ゾーンCにはアルゴンガスを供給して1.3Pa(10mTorr)に保持し、2つのカソード19に各々のスパッタリング電源よりそれぞれ10kWと50kWの電力を供給し、スパッタリング放電を発生させ、スパッタリング成膜によってCr膜10nmとCu膜100nmの積層膜をポリイミドフィルム上に形成した。
(比較例1)
キャンロールにフィルムの裏面から真空排気を可能とする格子状の溝が無く、さらにキャン加熱用のヒータが内蔵されていないこと以外は図1に示した巻取式乾式フィルム表面処理装置と同様の装置を用いて、ポリイミドフィルムを乾燥、プラズマ処理し、その後、スパッタリング成膜を行った。
After the drying treatment and the plasma treatment, while the polyimide film 10 is moved in the opposite direction, argon gas is supplied to the treatment zone C and maintained at 1.3 Pa (10 mTorr). A power of 10 kW and 50 kW was respectively supplied from a sputtering power source to generate a sputtering discharge, and a laminated film of a Cr film 10 nm and a Cu film 100 nm was formed on a polyimide film by sputtering film formation.
(Comparative Example 1)
The can roll is similar to the wind-up dry film surface treatment apparatus shown in FIG. 1 except that it does not have a grid-like groove that allows vacuum evacuation from the back side of the film and does not have a built-in heater for can heating. Using the apparatus, the polyimide film was dried and plasma-treated, and then sputtering film formation was performed.

真空容器内に設置され180°Cに温度設定されたヒータのみを用いて厚さ25μmのポリイミドフィルムを十分に乾燥させるためには、搬送速度を毎分2mにする必要があり、その後連続的に処理するプラズマ処理およびスパッタリング成膜の処理強度を実施例1に比較して40%程度まで落とす必要があった。そのため、1000m巻きのロールを処理するためには、約500分の時間を要した。
(比較例2)
比較例1と同様のキャンロールの構造を有する巻取式乾式フィルム処理装置を用いて、毎分5m程度の搬送速度で前記ポリイミドフィルムを十分に乾燥させるために、3つの処理ゾーンA、B、Cに設置される表面処理源をヒータに置き換えて、実施例1と同程度の効果が得られるかを調べた。その結果、6台のヒータを設置してフィルム乾燥を行って初めて実施例1と同等の効果があることがわかった。
In order to sufficiently dry a polyimide film having a thickness of 25 μm using only a heater set in a vacuum vessel and set to a temperature of 180 ° C., it is necessary to set the conveyance speed to 2 m / min. Compared with Example 1, it was necessary to reduce the processing strength of the plasma processing and the sputtering film formation to about 40%. Therefore, it took about 500 minutes to process a 1000 m roll.
(Comparative Example 2)
In order to sufficiently dry the polyimide film at a conveyance speed of about 5 m / min using a take-up dry film processing apparatus having the same can roll structure as in Comparative Example 1, three processing zones A, B, The surface treatment source installed in C was replaced with a heater, and it was examined whether the same effect as in Example 1 could be obtained. As a result, it was found that there was an effect equivalent to that of Example 1 only after 6 heaters were installed and the film was dried.

従来の巻取式真空成膜装置の最も基本的な構成を示す概略の断面図である。It is a schematic sectional drawing which shows the most basic structure of the conventional winding type vacuum film-forming apparatus. 従来の巻取式真空成膜装置の他の構成を示す概略の断面図である。It is general | schematic sectional drawing which shows the other structure of the conventional winding type vacuum film-forming apparatus. 本発明の巻取式複合真空表面処理装置の一実施例を示す概略の断面図である。It is general | schematic sectional drawing which shows one Example of the winding type | mold composite vacuum surface treatment apparatus of this invention. 本発明の巻取式複合真空表面処理装置の他の実施例を示す概略の断面図である。It is general | schematic sectional drawing which shows the other Example of the winding type composite vacuum surface treatment apparatus of this invention.

符号の説明Explanation of symbols

1 真空チャンバ
2 フィルム
3 薄膜形成部
5 巻出ロール
6 巻取ロール
7、7a、7b 成膜ドラム
8 カソード組立体
10 真空容器
10a 真空容器周壁
10b 真空容器底板
11a、11b 巻取巻出ロール
12 キャンロール
13 フィルム
14 周壁突出部
15 キャンロール内蔵ヒータ
16 キャンロール内部の排気口
17 ヒータ手段
18 プラズマ発生手段
19 スパッタリング手段
20 第1遮蔽板
21 第2遮蔽板
23a、23b、23c 処理室用真空ポンプ
24 キャンロール表面の溝
25 キャンロール排気孔
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Vacuum chamber 2 Film 3 Thin film formation part 5 Unwinding roll 6 Winding roll 7, 7a, 7b Film-forming drum 8 Cathode assembly 10 Vacuum container 10a Vacuum container surrounding wall 10b Vacuum container bottom plate 11a, 11b Winding unwinding roll 12 Can Roll 13 Film 14 Perimeter wall projection 15 Can roll built-in heater 16 Exhaust port inside can roll 17 Heater means 18 Plasma generating means 19 Sputtering means 20 First shielding plate 21 Second shielding plates 23a, 23b, 23c Vacuum pump for processing chamber 24 Can roll surface groove 25 Can roll exhaust hole

Claims (5)

真空容器全体を真空引きする真空ポンプを備えた略円筒状の真空容器内に、一対のフィルム巻取巻出ロールと、真空容器と軸中心をほぼ一致させた回転可能キャンロールとを備え、フィルム巻取巻出ロール間で巻き出し又は巻き取られてキャンロールに沿って移動するフィルムに表面処理を施す表面処理装置であって、
真空容器周壁にキャンロールに対向して固定された複数の表面処理手段と、
真空容器周壁とキャンロールの間をほぼ遮蔽するように真空容器周壁に固定され、表面処理手段が配置された処理ゾーンを一対のフィルム巻取巻出ロールから分離する一対の第1遮蔽板と、
真空容器周壁に固定されてキャンロール近くまで延長し、処理ゾーン内を少なくとも2つの表面処理手段を含む複数の処理室に区画する複数の第2遮蔽板と、
各処理室は真空容器周壁にそれぞれ設置された処理室用真空ポンプと、を有し、
各々の処理室において互いに異なる圧力やガス種の表面処理を行うことができると共に、該キャンロール表面にガス成分の排気が可能な格子状の溝を備えているか、あるいは、該キャンロール表面とキャンロール内部とを貫通する複数の孔を有しており、フィルム裏面側に発生するガス成分を排気可能となっており、キャンロール内部にキャンロールを加熱および温度制御することができるヒータが設置されており、さらに真空容器の周囲に装着された各種表面処理源を用いてフィルムを処理することを特徴とする巻取式複合真空表面処理装置。
In a substantially cylindrical vacuum vessel equipped with a vacuum pump that evacuates the entire vacuum vessel, a film is provided with a pair of film winding and unwinding rolls, and a rotatable can roll whose axial center substantially coincides with the vacuum vessel. A surface treatment apparatus that performs surface treatment on a film that is unwound or wound between winding and unwinding rolls and moves along a can roll,
A plurality of surface treatment means fixed to the vacuum vessel peripheral wall facing the can roll;
A pair of first shielding plates fixed to the vacuum container peripheral wall so as to substantially shield between the vacuum container peripheral wall and the can roll, and separating the processing zone in which the surface treatment means is disposed from the pair of film winding and unwinding rolls;
A plurality of second shielding plates that are fixed to the peripheral wall of the vacuum vessel and extend to near the can roll, and divide the inside of the processing zone into a plurality of processing chambers including at least two surface processing means;
Each processing chamber has a processing chamber vacuum pump installed on the peripheral wall of the vacuum vessel,
Each treatment chamber can perform surface treatments with different pressures and gas types, and the can roll surface is provided with grid-like grooves that can exhaust gas components, or the can roll surface and the can It has a plurality of holes that penetrate through the inside of the roll, it is possible to exhaust gas components generated on the back side of the film, and a heater that can heat and control the temperature of the can roll is installed inside the can roll A roll-up type composite vacuum surface treatment apparatus characterized in that the film is further treated by using various surface treatment sources mounted around the vacuum vessel.
キャンロール上に形成された格子状の溝の断面形状が、長方形あるいは該キャンロール表面側が広い台形であることを特徴する請求項1記載の巻取式複合真空表面処理装置。   2. The winding type composite vacuum surface treatment apparatus according to claim 1, wherein the cross-sectional shape of the lattice-shaped grooves formed on the can roll is a rectangle or a trapezoid having a wide surface on the can roll surface side. キャンロールの貫通孔の形状が、円筒状、あるいはキャンロール表面側に広がりを持つすり鉢状であることを特徴する請求項1記載の巻取式複合真空表面処理装置。   The winding type composite vacuum surface treatment apparatus according to claim 1, wherein the shape of the through hole of the can roll is a cylindrical shape or a mortar shape having a spread on the can roll surface side. 前記表面処理手段が、フィルム乾燥用のヒータ手段、フィルム前処理用のプラズマ発生手段、薄膜形成用のスパッタリング手段のいずれかであることを特徴とする請求項1〜3に記載の巻取式複合真空表面処理装置。   The winding type composite according to any one of claims 1 to 3, wherein the surface treatment means is any one of a heater means for film drying, a plasma generation means for film pretreatment, and a sputtering means for thin film formation. Vacuum surface treatment equipment. 請求項1〜4のいずれかに記載の巻取式複合真空表面処理装置を用いて、フィルムをキャンロールに沿って一方向に移動させながら、キャンロール内部のヒータによりキャンロールを加熱および温度制御し、該フィルムから発生したガス成分を、キャンロール表面の格子状の溝部から排気し、あるいは、該キャンロール表面とキャンロール内部とを貫通する複数の排気孔を通してキャンロール内部側から排気し、その後、フィルムをキャンロールに沿って逆方向に移動させながら、各処理室内でフィルム処理位置に対向する1つの表面処理手段によりフィルムの表面処理を行うと共に、その表面処理の終了後に表面処理手段を切り替え、再びフィルムをキャンロールに沿って再度逆方向に移動させながら、各処理室内のフィルム処理位置で対向する表面処理手段によりフィルムの表面処理を行うことを特徴とするフィルムの表面処理方法。   Heating and temperature control of the can roll with a heater inside the can roll while moving the film in one direction along the can roll using the take-up type composite vacuum surface treatment apparatus according to any one of claims 1 to 4. The gas component generated from the film is exhausted from the grid-like grooves on the surface of the can roll, or exhausted from the inside of the can roll through a plurality of exhaust holes penetrating the can roll surface and the inside of the can roll, Then, while moving the film in the reverse direction along the can roll, the surface treatment of the film is performed by one surface treatment means facing the film treatment position in each treatment chamber, and after the surface treatment is finished, the surface treatment means is Switch and again move the film along the can roll in the opposite direction again, while at the film processing position in each processing chamber. The surface treatment method of the film characterized in that the surface treatment means for treating the surface of the film.
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