JP2009149963A - 真空成膜方法及び真空成膜装置 - Google Patents

Abstract

【課題】樹脂フィルムの厚さにかかわらず高い生産性で成膜できる真空成膜装置を提供する。
【解決手段】真空成膜装置１０には、キャンロール２０の外周面２０ａと樹脂フィルムＦの裏面Ｆｒとの隙間Ｓに液体Ｌを供給する液体供給機構３０と、外周面２０ａから液体Ｌを除去する液体除去機構４０とが備えられている。液体供給機構３０には、キャンロール２０の外周面２０ａに接触して液体Ｌを付着させる付着ロール３２と、付着ロール３２に液体Ｌを供給する液体供給ポンプ３４とが備えられている。液体除去機構４０には、キャンロール２０の外周面２０ａに接触して液体Ｌを吸い取る吸取ロール４２と、この吸取ロール４２に吸い取られた液体Ｌを吸取ロール４２から吸引する真空ポンプ４４が備えられている。
【選択図】図１

Description

本発明は、樹脂フィルムの表面に真空中で成膜する真空成膜方法及び真空成膜装置に関する。

樹脂フィルムはフレキシブル性を有し、容易に加工できるので、その表面に金属膜や酸化物膜を形成して電子部品や光学部品、包装材料などとして広く産業界で用いられている。例えば、液晶ディスプレイのドライバ回路には、フレキシブル性と微細配線に対応する特性を持つＣＯＦ（Ｃｈｉｐ ｏｎ Ｆｉｌｍ）が採用されている。ＣＯＦ用の基板は、ポリイミドフィルム上にＮｉ−Ｃｒ及び銅等の金属を真空成膜し、その後、銅を電解めっきによって形成した銅ポリイミド基板を用いてサブトラクティブ法で配線加工することにより製造される。厚さ３８μｍのフィルムが現状では主に使われているが、フレキシブル性をさらに高めるために、厚さ３８μｍ未満のポリイミドフィルムを用いた銅ポリイミド基板が求められている。

上記のポリイミドフィルムの表面に金属を真空成膜する方法として、スパッタリング法が知られている。スパッタリング法では、プラズマから受ける熱エネルギーによってフィルムの温度が上昇するので、このフィルムが熱変形することがある。このような熱変形を防止するためには、フィルムの冷却が必要となる。この冷却のための技術として、内部に冷媒が導入されたクーリングローラ（キャンロール）の外周面に長尺の樹脂フィルムを接触させて搬送しながら成膜する際に、クーリングローラと長尺の樹脂フィルムの密着性を向上させて冷却性能を高めるためのサブローラ（テンションロール）を備えたロール・ツー・ロール真空成膜装置が提案されている（例えば、特許文献１参照。）。
特開昭６２−２４７０７３号公報

上記したサブローラを備えたロール・ツー・ロール真空成膜装置を用いて、厚さ３８μｍ未満のポリイミドフィルムなど樹脂フィルムにスパッタリング法で成膜した場合、樹脂フィルムに皺（シワ）が発生し易い。このようなシワの発生を防止するためには、厚さ３８μｍ未満の樹脂フィルムに成膜する場合には、厚さ３８μｍ以上の樹脂フィルムに成膜するときに比べて、スパッタ投入電力を下げる必要がある。しかし、スパッタ投入電力を下げた場合、所望の膜厚を確保するためには、樹脂フィルムの搬送速度を遅くする必要があり、生産性が低下する。

本発明は、上記事情に鑑み、樹脂フィルムの厚さにかかわらず高い生産性で成膜できる真空成膜方法及び真空成膜装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するための本発明の真空成膜方法は、その内部に冷媒が導入されたキャンロールの外周面に樹脂フィルムの裏面を接触させて該樹脂フィルムを搬送しながらその表面に成膜する真空成膜方法において、
（１）前記キャンロールの外周面と前記樹脂フィルムの裏面との隙間に液体を存在させながら該樹脂フィルムを搬送することを特徴とするものである。

また、上記目的を達成するための本発明の他の真空成膜方法は、その内部に冷媒が導入されたキャンロールの外周面に樹脂フィルムの裏面を接触させて該樹脂フィルムを搬送しながらその表面に成膜する真空成膜方法において、
（２）前記キャンロールの外周面と前記樹脂フィルムの裏面との隙間に液体を供給しながら該樹脂フィルムを搬送することを特徴とするものである。

ここで、
（３）ロール状に巻かれた長尺の樹脂フィルムを用い、
（４）このロール状に巻かれた長尺の樹脂フィルムを引き出しながら、この引き出された部分が前記キャンロールの外周面に接触し始める接触開始位置から離れ始める離反開始位置まで前記長尺の樹脂フィルムの裏面を前記キャンロールの外周面に接触させ続けると共に、該外周面のうち前記長尺の樹脂フィルムが接触せずに該外周面が露出した露出部分に前記液体を供給して、該外周面と前記樹脂フィルムの裏面との隙間に前記液体を存在させる若しくは供給してもよい。

さらに、
（５）前記外周面の前記露出部分のうち、前記露出部分に前記液体を供給する供給位置と前記離反開始位置との間の部分から前記液体を除去してもよい。

さらにまた、
（６）前記樹脂フィルムは正逆の搬送方向に選択的に搬送されると共に、前記キャンロールは前記樹脂フィルムの搬送方向に対応して正逆回転し、
（７）前記樹脂フィルムの前記搬送方向に応じて、前記供給位置を挟んだ２箇所の位置から選択的に前記液体を除去してもよい。

さらにまた、
（８）前記樹脂フィルムの表面に成膜するときの雰囲気の圧力の１／１００以下の蒸気圧を持つ液体を使用してもよい。

また、上記目的を達成するための本発明の真空成膜装置は、その内部に冷媒が導入されたキャンロールの外周面に樹脂フィルムの裏面を接触させて該樹脂フィルムを搬送しながらその表面に成膜する真空成膜装置において、
（９）前記キャンロールの外周面と前記樹脂フィルムの裏面との隙間に液体を供給する液体供給機構を備えたことを特徴とするものである。

ここで、
（１０）前記樹脂フィルムが前記キャンロールの外周面に接触し始める接触開始位置から離れ始める離反開始位置まで前記樹脂フィルムに張力を付与してその裏面を前記キャンロールの外周面に接触させ続けるテンションロールを備え、
（１１）前記液体供給機構は、前記キャンロールの前記外周面のうち前記樹脂フィルムが接触せずに該外周面が露出した露出部分に前記液体を供給して、該外周面と前記樹脂フィルムの裏面との隙間に液体を供給するものであってもよい。

さらに、
（１２）前記露出部分のうち、該露出部分に前記液体を供給する供給位置と前記離反開始位置との間の部分から前記液体を除去する液体除去機構を備えてもよい。

さらにまた、
（１３）前記液体供給機構は、
（１３−１）前記キャンロールの外周面に接触して液体を付着させる付着ロールと、
（１３−２）該付着ロールに液体を供給する液体供給ポンプとを備えたものであってもよい。

さらにまた、
（１４）前記液体除去機構は、
（１４−１）前記キャンロールの外周面に接触して液体を吸い取る吸取ロールと、
（１４−２）該吸取ロールに吸い取られた液体を該吸取ロールから吸引する液体除去ポンプとを備えたものであってもよい。

さらにまた、
（１５）前記液体吸取ロールは、前記露出部分のうち前記付着ロールを挟んだ２つの部分に配置されたものであってもよい。

さらにまた、
（１６）前記液体供給機構は、前記樹脂フィルムの表面に成膜するときの雰囲気の圧力の１／１００以下の蒸気圧を持つ液体を、前記キャンロールの外周面と前記樹脂フィルムの裏面との隙間に供給するものであってもよい。

本発明によれば、キャンロールの外周面と樹脂フィルムの裏面との隙間に液体を存在させながら（又は、隙間に液体を供給しながら）樹脂フィルムを搬送してその表面に成膜するので、成膜中は、キャンロールの外周面と樹脂フィルムの裏面とは液体を介して面接触することとなる。成膜中に樹脂フィルムが加熱されてもこの樹脂フィルムの熱は、隙間の液体に伝導してキャンロールに奪われることとなる。即ち、キャンロールの外周面と樹脂フィルムの裏面との接触点及びこれらの隙間の液体による（液体を介しての）熱伝導によって、キャンロールに導入されている冷媒が樹脂フィルムの熱を効率良く奪って樹脂フィルムの冷却効率が高まることとなる。このため、樹脂フィルムが厚い場合（例えば、厚さ３８μｍ以上の場合）は、従来よりも投入電力を高くして搬送速度を速めても、樹脂フィルムは液体によって効率良く冷却されるので加熱されにくくシワも発生せず、一方、樹脂フィルムが薄い場合（例えば、厚さ３８μｍ未満の場合）は、樹脂フィルムが厚いときと同様の投入電力と搬送速度であっても、樹脂フィルムは液体によって効率良く冷却されるので加熱にくくシワも発生しない。従って、樹脂フィルムが厚くても薄くても（樹脂フィルムの厚さにかかわらず）高い生産性で樹脂フィルムに成膜できることとなる。

本発明は、２つのスパッタリングカソードを備えた真空成膜装置に実現された。

図１と図２を参照して本発明の一例を説明する。

図１（ａ）は、本発明の真空成膜装置の一例を模式的に示す側面図であり、（ｂ）は、キャンロールの外周面と樹脂フィルムの裏面との接触状態を模式的に示す（ａ）のＢ部分の拡大図である。図２（ａ）は、液体供給機構を模式的に示す側面図であり、（ｂ）は、（ａ）の液体供給機構を示す正面図であり、（ｃ）は、液体除去機構を模式的に示す側面図である。なお、図１（ａ）などでは、各種ロールが円状に描かれているが、実際は円筒状（又は円柱状）のものである。

真空成膜装置１０は、その構成部品のほとんどが収納され、所定の圧力を維持できる構造を有する筐体１２を備えている。図１に示す筐体１２は直方体状であるが、本発明の実施には、筐体１２の形状は問わず、円筒状でも良い。筐体１２の内部は、真空ポンプ（図示せず）により、使用する液体の蒸気圧又は１０^−４Ｐａから１０^−３Ｐａまでの範囲内の圧力のいずれか高い圧力まで真空引きされた後にスパッタリングガス（アルゴン）を導入させ、約０．１Ｐａから約１．０Ｐａまでの範囲内の圧力にしてスパッタリングを行う。

筐体１２の内部には、成膜される前の長尺の樹脂フィルムＦがロール状に巻かれた巻出ロール１４と、成膜された後の樹脂フィルムＦが順次に巻き取られる巻取ロール１６が配置されている。巻出ロール１４から連続的に引き出された樹脂フィルムＦは、この樹脂フィルムＦに張力を付与するための第１テンションロール１８、キャンロール２０、及び第２テンションロール２２を経由して弛まずに搬送されて巻取ロール１６に巻き取られる。

巻出ロール１４からは、上記のようにロール状に巻かれた長尺の樹脂フィルムＦが引き出されて、この引き出された部分がキャンロール２０の外周面２０ａに接触し始める接触開始位置２０ｂから離れ始める離反開始位置２０ｃまで、第１テンションロール２０及び第２テンションロール２２によってキャンロール２０の外周面２０ａに接触され続ける。キャンロール２０の外周面２０ａには、樹脂フィルムＦが接触せずに外周面２０ａが露出した露出部分２０ｄが存在する。

樹脂フィルムＦを搬送するためには、巻取ロール１６を駆動させてもよいし、キャンロール２０を駆動させてもよし、両者を駆動させてもよい。即ち、キャンロール２０を樹脂フィルムＦの搬送に追従して回転させるか、又は、樹脂フィルムＦを搬送するために駆動回転させる。また、第１テンションロール１８、キャンロール２０、及び第２テンションロール２２の回転は、樹脂フィルムＦの搬送に同調するように回転数が調整される（制御される）。キャンロール２０の直径は適宜に選択でき、直径が４００ｍｍ以上であれば複数の成膜機構を備えることができる。また、キャンロール２０の外周面（表面）２０ａには硬質クロムめっきが施されている。キャンロール２０の内部には冷媒が満たされている（又は、冷媒が循環している）。冷媒としては、公知の水、有機溶媒を用いられる。キャンロール２０の外周面２０ａに接触している樹脂フィルムＦは冷却されるが、この冷却が十分ではない場合があり、このための対策については後述する。

樹脂フィルムＦは、上述したように第１テンションロール１８、キャンロール２０、及び第２テンションロール２２によって弛まないように張られているので、樹脂フィルムＦの裏面（成膜されない面）Ｆｒはキャンロール２０の外周面２０ａに接触している。また、筐体１２の内部には、樹脂フィルムＦの表面Ｆｆに成膜するための第１スパッタリングカソード２４と第２スパッタリングカソード２６が、キャンロール２０に対向して配置されており、本例ではマグネトロンスパッタリング方式によって成膜する。樹脂フィルムＦに成膜中は、スパッタリング等のプラズマ等で樹脂フィルムＦが加熱されるが、キャンロール２０によって冷却される。第１スパッタリングカソード２４と第２スパッタリングカソード２６の幅（キャンロール２０の軸方向の長さ）は、成膜される樹脂フィルムＦの幅よりも長ければよく、樹脂フィルムＦの幅が５２４ｍｍであれば、スパッタリングターゲットのエロージョン等を考慮して６００ｍｍは必要となる。

上記した樹脂フィルムＦとしては、ポリイミド、ポリアミドや、ポリエチレンテレフタレート（以下ＰＥＴ）、ポリエチレンテレナフタレート（ＰＥＮ）をはじめとするポリエステル樹脂等を材質とした公知の樹脂フィルムを用いることができる。ＰＥＴは、ガラス転移点が８０℃以下であり、真空成膜の際の冷却が問題となるが、本発明によれば、ＰＥＴを材質とした長尺樹脂フィルムに真空成膜が可能となる。なお、本発明では、樹脂フィルムＦの材質を選ばないことは勿論である。

上述したようにキャンロール２０の外周面２０ａには硬質クロムめっきが施されているが、微細ながら凹凸が存在し、樹脂フィルムＦの表面Ｆｆや裏面Ｆｒにも凹凸が存在する。従って、キャンロール２０の外周面２０ａと樹脂フィルムＦの裏面Ｆｒは面で接触するのではなく、点又は線で接触することとなり、図１（ｂ）に示すように両者の間には間隙Ｓが形成される。従って、両者の間では、接触点（又は線）のみの伝熱となり、伝熱効率が良くない。伝熱効率を高めるために、第１テンションロール１８及び第２テンションロール２２によって樹脂フィルムＦにいっそう高い張力を負荷してキャンロール２０に強く接触させても、面での接触とはならないばかりか、樹脂フィルムＦにシワが入る不具合が誘発される。

このような不具合を防止するために、真空成膜装置１０には、キャンロール２０の外周面２０ａと樹脂フィルムＦの裏面Ｆｒとの隙間Ｓに液体Ｌを供給する液体供給機構３０が備えられている。また、真空成膜装置１０には、キャンロール２０の外周面２０ａの露出部分２０ｄのうち、この露出部分２０ｄに液体Ｌを供給する供給位置（後述する付着ロール３２の位置）と上記した離反開始位置２０ｃとの間の部分から液体Ｌを除去する液体除去機構４０も備えられている。

液体供給機構３０には、キャンロール２０の外周面２０ａに接触して液体Ｌを付着させる付着ロール３２と、付着ロール３２に液体Ｌを供給する液体供給ポンプ３４とが備えられている。付着ロール３２は、図１や図２に示すように筐体１２の内部に配置されており、キャンロール２０の外周面２０ａの露出部分２０ｄに接触する円筒状のスポンジ３２ａと、この円筒の中空部に差し込まれた円筒管３２ｂとから構成されている。円筒管３２ｂの外周面には多数の孔（図示せず）が形成されている。円筒管３２ｂの両端部は筐体１２の壁１２ａに軸受（ロータリージョイント）３６を介して回転自在に固定されており（図２（ｂ）では円筒管３２ｂの一端部しか示していないが、他端部も同様の構成である）、この一端部は配管（送油管）３８によって液体供給ポンプ３４に接続されている。液体供給ポンプ３４は、液体Ｌが収容された液体タンク３９に接続されている。

液体供給ポンプ３４を稼動させることにより、液体タンク３９内の液体Ｌが配管３８を通って円筒管３２ｂに供給され、この円筒管３２ｂの多数の孔を通ってスポンジ３２ａに染み出ていき、スポンジ３２ａは多量の液体Ｌを含むこととなる。スポンジ３２ａに含まれた液体Ｌはキャンロール２０の外周面２０ａに付着して、キャンロール２０の矢印Ａ方向の回転に伴って、キャンロール２０の外周面２０ａと樹脂フィルムＦの裏面Ｆｒとの隙間Ｓに供給される。従って、図１（ｂ）に示すように隙間Ｓには液体Ｌが存在することとなる。

液体除去機構４０には、キャンロール２０の外周面２０ａに接触して液体Ｌを吸い取る吸取ロール４２と、この吸取ロール４２に吸い取られた液体Ｌを吸取ロール４２から吸引する真空ポンプ４４（本発明にいう液体除去ポンプの一例である）とが備えられている。吸取ロール４２は、図１や図２に示すように筐体１２の内部に配置されており、キャンロール２０の外周面２０ａの露出部分２０ｄのうち、スポンジ３２ａと離反開始位置２０ｃとの間の部分に接触する円筒状のスポンジ４２ａと、この円筒の中空部に差し込まれた円筒管４２ｂとから構成されている。円筒管４２ｂの外周面には多数の孔（図示せず）が形成されている。円筒管４２ｂの両端部は、図示しないが、円筒管３２ｂと同様に筐体１２の壁１２ａに軸受（ロータリージョイント）を介して回転自在に固定されている。円筒管４２ｂの一端部は配管（送油管）４８によって、液体が収容される液体容器４６に接続されており、この液体容器４６は真空ポンプ４４に接続されている。

キャンロール２０の外周面２０ａに付着している液体Ｌはスポンジ４２ａに吸い取られる。真空ポンプ４４を稼動させることにより液体容器４６に負圧が生じるので、スポンジ４２ａに吸い取られた液体Ｌは、円筒管４２ｂの多数の孔を通って円筒管４２ｂの内部に移動し、さらに、配管４８を通って液体容器４６に収容される。

上記のようにしてキャンロール２０の外周面２０ａと樹脂フィルムＦの裏面Ｆｒの隙間Ｓに存在していた液体Ｌは液体除去機構４０によって除去されるが、樹脂フィルムＦの裏面Ｆｒに液体Ｌが残留していることもある。裏面Ｆｒに残留した液体Ｌを除去するために、第２テンションロール２２と巻取ロール１６の間には、スポンジからなる液体除去ロール５０が配置されている。この液体除去ロール５０の外周面は樹脂フィルムＦの裏面Ｆｒに接触してこの裏面Ｆｒから液体Ｌを除去する。なお、裏面Ｆｒに液体Ｌが残留していても良いときは液体除去ロール５０は不要である。

キャンロール２０の外周面２０ａと樹脂フィルムＦの裏面Ｆｒとによって形成される間隙Ｓに液体Ｌを存在させるためには、キャンロール２０が矢印Ａ方向に回転し、キャンロール２０の外周面２０ａと樹脂フィルムＦの裏面Ｆｒとが接触する都度、液体Ｌを間隙Ｓに供給すればよい。この間隙Ｓに液体Ｌを供給するためには、キャンロール２０の外周面２０ａが露出している（樹脂フィルムＦで覆われていない）露出部分２０ｄに液体Ｌを供給し、この供給された液体Ｌがキャンロール２０の外周面２０ａに液膜を形成すれば可能となる。キャンロール２０の外周面２０ａの液膜は、キャンロール２０の回転と樹脂フィルムＦの搬送とによって、樹脂フィルムＦの裏面Ｆｒに接触して間隙Ｓに液体Ｌを存在させることとなる。キャンロール２０の外周面２０ａの露出部分２０ｄに液膜を形成するように液体Ｌを供給するためには、周知のロールやドクターブレード等で液体Ｌを供給してもよい。

上述したように樹脂フィルムＦがキャンロール２０の外周面２０ａに接触しながら搬送され、上記の離反開始位置２０ｃにおいて樹脂フィルムＦの裏面Ｆｒがキャンロール２０の外周面２０ａから離脱する。キャンロール２０の外周面２０ａから離脱した樹脂フィルムＦの裏面Ｆｒには液体Ｌが付着しているので、キャンロール２０の外周面２０ａに付着している液体Ｌの量は減少する。従って、間隙Ｓに液体Ｌを途切れることなく存在させるためには、キャンロール２０の外周面２０ａに液体Ｌを常に供給することが望ましい。

また、上記した液体除去機構４０によってキャンロール２０の外周面２０ａから液体Ｌを除去できるので、この外周面２０ａに常に新しい液体Ｌを供給できる。液体Ｌを除去するためには、上記の例では液体Ｌを吸収するスポンジ４２ａを用いたが、周知のドクターブレードやスクレーパなどを外周面２０ａに接触させて除去してもよい。なお、液体Ｌを除去する位置は、キャンロール２０の回転方向（矢印Ａ方向）において液体Ｌが供給される位置（付着ロール３２の位置）よりも回転方向上流側（手前側）に設定する。

液体Ｌの膜厚（液膜）の厚さは、間隙Ｓに液体Ｌが存在できる量であれば問題なく、樹脂フィルムＦの裏面Ｆｒの表面粗さ（例えばＲａ等の値）の１倍〜１０倍の範囲が望ましい。樹脂フィルムＦの裏面Ｆｒの表面粗さは、樹脂フィルムの種類によって異なるが、液膜の厚さは例えば数十ｎｍ〜１μｍである。

成膜方法としては、蒸着やスパッタリング法等を用いることができる。そのうち、プラズマにより発生した電子をカソード近傍に閉じ込める方式であるスマグネトロンスパッタリング法が望ましい。この理由は、キャンロール２０の外周面２０ａと樹脂フィルムＦの裏面Ｆｒの隙間Ｓに液膜が形成されるので、成膜時の雰囲気の圧力の点から、スパッタリング法の方が液体選択等の自由度が高くなるからである。

上記の例では、液体供給機構３０と液体除去機構４０は互いに独立した機構としたが、これら両者を接続して、液体除去機構４によって除去された液体をろ過等させた後に液体供給機構３０に送って再利用する循環的な構成にしてもよい。また、上記した液体供給機構３０と液体除去機構４０ではそれぞれ、付着ロール３２と吸取ロール４２によって液体Ｌを供給して除去するが、上述のように、ドクターブレードやスクレーパなどで液体Ｌの供給と除去を行っても良い。ただし、液体Ｌの供給と除去にはキャンロール２０の外周面２０ａを傷付けない材質のロールやブレード、スクレーパを用いることは勿論である。なお、付着ロール３２を用いずに、キャンロール２０の外周面２０ａから（内部から）液体Ｌが染み出るように構成してもよい。

上述したように隙間Ｓに液体Ｌを存在させる理由について説明する。

２つの固体の間の熱伝導を考察した場合、２つの固体間の熱伝導は固体表面間の接触伝導、介在気体による伝導、輻射伝導の３種類がある。真空成膜装置内では、固体表面間の接触熱伝導は、上述の通り接触点（又は線）のみの伝熱で不十分である。また、例えばスパッタリング装置内の圧力は、０．１から１Ｐａ程度であり、この圧力での気体による熱伝導は期待できない。さらに、絶対温度の４乗に比例する輻射熱伝導は、成膜時の樹脂フィルムＦの温度が室温から１００℃程度であり期待できない。

そこで、真空成膜装置１０では、キャンロール２０の外周面２０ａと樹脂フィルムＦの裏面Ｆｒとの接触によって形成された間隙Ｓに液体Ｌを存在させることとした。この間隙Ｓに液体Ｌを供給する（注入する）ことにより間隙Ｓでは液体Ｌを介して熱が伝導されるので、成膜時の樹脂フィルムＦの冷却効率を高められる。熱伝導の向上は、樹脂フィルムＦの温度上昇を抑制することとなるので、シワの抑制にも効果がある。

このように真空成膜装置１０では、樹脂フィルムＦの冷却効率を高められるので、特に、厚み３８μｍ未満の樹脂フィルムＦに成膜する場合には、スパッタリングの投入電力を下げずに済み、且つ、樹脂フィルムＦの搬送速度を遅くせずに成膜できる。このため、生産性は、樹脂フィルムＦの厚みに関わりなく下がることはない。換言すれば、樹脂フィルムＦの冷却効率が向上することにより、成膜機構に大きな電力の投入が可能となって成膜速度が速くなるので、所望の成膜の膜厚を得るのために樹脂フィルムＦの搬送速度を維持若しくは速くできる。従って、厚み３８μｍ未満の樹脂フィルムＦに成膜する際の生産性が低下しない。また、厚み３８μｍ以上のポリイミドフィルムなどの樹脂フィルムＦに真空成膜する際には、樹脂フィルムＦの裏面Ｆｒの傷防止や、更なる大電力の投入で真空成膜の搬送速度を速くできるので、生産性を向上できることは勿論である。

さらに、間隙Ｓに液体Ｌを注入することにより、キャンロール２０の外周面２０ａと樹脂フィルムＦの裏面Ｆｒとの摩擦係数を下げることができるので、シワ発生の抑制ともなる。ここで、上記のようなシワが成膜時に発生する原因を考察する。温度上昇によって樹脂フィルムＦがその幅方向へ伸びようとするが、キャンロール２０の外周面２０ａと樹脂フィルムＦの裏面Ｆｒに摩擦が発生するので、この摩擦によって樹脂フィルムＦがその幅方向に伸びられず、この結果、樹脂フィルムＦに発生した内部応力がその降伏応力を超えてシワが発生すると考えられる。成膜時のシワを防ぐためには、冷却効率を向上させて樹脂フィルムＦの伸びを抑えること、及びキャンロール２０の外周面２０ａと樹脂フィルムＦの裏面Ｆｒとの間の摩擦係数を低減させることが必要である。摩擦係数について検討した場合、ポリイミドフィルムなどの樹脂フィルムＦと例えば硬質クロムめっきが施されたキャンロール２０の外周面２０ａとの摩擦係数は０．２５〜０．４０である。間隙Ｓの液体Ｌの粘度に応じて、両者間の摩擦係数は変化するので、シワを防ぐためにも粘度の低い液体を使うのが望ましい。例えば、液体Ｌの動粘度は２００ｍｍ^２／ｓ以下が好ましい。

隙間Ｓに液体Ｌを存在させることは、キャンロール２０の外周面２０ａと樹脂フィルムＦの裏面Ｆｒとの間の摩擦を低減させることとなり、これら両者が摺動した（スリップした）としても、樹脂フィルムＦの裏面Ｆｒにキズを発生させることを抑制する。

しかし、間隙Ｓに液体Ｌを存在させた場合は問題も発生する。この問題としては、（１）液体Ｌが蒸発して真空成膜装置１０内の雰囲気を汚染し、液体Ｌが成膜等に混入すること、（２）液体Ｌが空気や異物などで汚染されて樹脂フィルムＦへ転写されること、（３）樹脂フィルムＦに付着した液体Ｌを除去する工程が必要になること等が挙げられる。雰囲気の汚染の問題を解決するためには、液体Ｌの蒸気圧が真空成膜装置１０内の成膜時の雰囲気の圧力よりも低いことが必要である。具体的には、液体Ｌの蒸気圧は、成膜時の雰囲気の圧力の１／１００以下であることが好ましく、例えば、成膜時の雰囲気の圧力が０．１Ｐａであれば、４０℃の蒸気圧が１×１０^−３Ｐａ以下あることが必要である。かかる蒸気圧であり、且つ、樹脂フィルムＦの裏面ｆｒに付着した液体Ｌを容易に除去できれば良く、液体が有機化合物であっても無機化合物や無機元素の単体であって良い。このような蒸気圧と、上記した粘度（動粘度は２００ｍｍ^２／ｓ以下）をもつ液体Ｌとしては、潤滑油やポンプ油等の機械油をはじめとする工業用油等の油が挙げられ、油のうち真空油（真空ポンプ油）が好ましい。このような特性を有する油は、炭化水素系やシリコーン系の真空ポンプ（拡散ポンプ）油として入手することができ、例えば、アルバック社製真空ポンプの純正真空ポンプ油のＵＬＶＯＩＬ（登録商標） Ｄ−１１、Ｄ−３１等を選択することができる。樹脂フィルムＦの裏面Ｆｒに付着した油膜は、次工程における処理時に、公知の方法の溶剤あるいはアルカリ脱脂液で除去してもよい。
（実験例）

上記した真空成膜装置１０を用いて、幅５００ｍｍ、厚さ２５μｍのポリイミドフィルムとしてカプトンフィルム（カプトンは登録商標）に銅を成膜して、本発明の効果確認を行った。真空成膜装置１０の内部を真空ポンプで１０^−３Ｐａまで真空引きした後に、成膜時の雰囲気ガスのアルゴンを導入して圧力０．１Ｐａとしてスパッタリングを行った。２個のスパッタリングカソード２４，２６のうち、キャンロール２０の回転方向における上流側のスパッタリングカソード２４をＮｉ−Ｃｒターゲット、他方のスパッタリングカソード２６を銅ターゲットにして樹脂フィルムＦの表面Ｆｆに成膜した。樹脂フィルムＦの搬送速度を一定にして、スパッタリングカソード２６への投入電力を変化させて、樹脂フィルムＦにシワが入る投入電力を、下記の比較例と比較した。液体Ｌとしては、４０℃での動粘度１７０ｍｍ^２／Ｓのシリコーン系真空ポンプ油を用いた。この真空ポンプ油の４０℃での蒸気圧は約２×１０^−６Ｐａであり、スパッタリング圧力の１／１００００であって十分に低い。投入電力が約９．８ｋＷに達するまで樹脂フィルムＦにはシワが発生しなかった。
（比較例）

キャンロール２０の外周面２０ａと樹脂フィルムＦの裏面Ｆｒとの隙間Ｓに、上記の真空ポンプ油を供給しないこと以外は、実験例と同様の条件で成膜を行った。投入電力約７ｋＷ以上では樹脂フィルムＦにシワが発生した。

比較例において樹脂フィルムＦにシワが発生した理由は、スパッタリング成膜部において樹脂フィルムＦの温度が上昇し、その幅方向に樹脂フィルムＦが伸びようとして発生したシワが、巻取ローラ１６まで残ったと考えられる。一方、実験例では、隙間Ｓに油膜を形成させたので、投入電力約９．８ｋＷまでシワが発生しなかった。すなわち、実験例では、約４０％高い電力を投入できることとなった。これは、樹脂フィルムＦからキャンロール２０への熱伝導率が高くなり、樹脂フィルムＦの温度が下がった（樹脂フィルムＦの熱がキャンロール２０に素早く奪われた）ことによる効果である。投入電力と成膜速度はほぼ比例するので、同一厚さの膜を形成する場合、搬送速度を４０％速めることが本実験で確認できた。

図３を参照して、本発明の他の例を説明する。

図３は、真空成膜装置の他の例の一部を模式的に示す側面図である。この図では、図１と図２に示す構成要素と同じ構成要素には同じ符号が付されている。

実施例１の真空成膜装置１０では、液体Ｌを吸い取る吸取ロール４２を一つだけ配置したが、実施例２の真空成膜装置６０では、液体Ｌを吸い取る２つの吸取ロール７２，７４をもつ液体除去機構７０を備えた点に特徴がある。２つの吸取ロール７２，７４は、キャンロール２０の露出部分２０ｄのうち付着ロール３２を挟んだ２つの部分（位置）に配置されている。２つの吸取ロール７２，７４はそれぞれ配管７６、７８を介して液体容器４６に接続されている。配管７６、７８の合流点７９には、２つの配管７６，７８のいずれか一方を液体容器４６に選択的に接続するための弁（図示せず）が取り付けられている。

実施例２のキャンロール２０は、矢印Ａ方向（正回転方向）だけでなく矢印Ｂ方向（逆回転方向）にも回転する（正逆回転する）。従って、樹脂フィルムＦは、巻出ロール１４から巻取ロール１６に送り出されるだけではなくて、巻取１６に巻き取られた樹脂フィルムＦを巻出１４に巻き取らせるように送って樹脂フィルムＦの表面Ｆｆに成膜できる。キャンロール２０が正逆回転のいずれであってもその外周面２０ａから液体Ｌを除去するために、上記の２つの吸取ロール７２，７４が備えられている。キャンロール２０が矢印Ａ方向に回転するように樹脂フィルムＦが搬送されるときは、吸取ロール７２がキャンロール２０の外周面２０ａに接触する一方、吸取ロール７４は外周面２０ａから離れるように構成されている。この逆に、キャンロール２０が矢印Ｂ方向に回転するように樹脂フィルムＦが搬送されるときは、吸取ロール７４がキャンロール２０の外周面２０ａに接触する一方、吸取ロール７２は外周面２０ａから離れるように構成されている。このようにキャンロール２０の回転方向（即ち、樹脂フィルムＦの搬送方向）に応じて２つの吸取ロール７２，７４を選択的に使用することにより、樹脂フィルムＦの正逆両方向の搬送に対応できる。

（ａ）は、本発明の真空成膜装置の一例を模式的に示す側面図であり、（ｂ）は、キャンロールの外周面と樹脂フィルムの裏面との接触状態を模式的に示す（ａ）のＢ部分の拡大図である。 （ａ）は、液体供給機構を模式的に示す側面図であり、（ｂ）は、（ａ）の液体供給機構を示す正面図であり、（ｃ）は、液体除去機構を模式的に示す側面図である。 真空成膜装置の他の例の一部を模式的に示す側面図である。

符号の説明

１０ 真空成膜装置
１４ 巻出ロール
１６ 巻取ロール
２０ キャンロール
２０ａ 外周面
２０ｂ 接触開始位置
２０ｃ 離反開始位置
２０ｄ 露出部分
３０ 液体供給機構
３２ 付着ロール
３４ 液体供給ポンプ
４０，７０ 液体除去機構
４２、７２、７４ 吸取ロール
４４ 真空ポンプ

Claims (13)

1. その内部に冷媒が導入されたキャンロールの外周面に樹脂フィルムの裏面を接触させて該樹脂フィルムを搬送しながらその表面に成膜する真空成膜方法において、
   前記キャンロールの外周面と前記樹脂フィルムの裏面との隙間に液体を存在させながら該樹脂フィルムを搬送することを特徴とする真空成膜方法。
2. その内部に冷媒が導入されたキャンロールの外周面に樹脂フィルムの裏面を接触させて該樹脂フィルムを搬送しながらその表面に成膜する真空成膜方法において、
   前記キャンロールの外周面と前記樹脂フィルムの裏面との隙間に液体を供給しながら該樹脂フィルムを搬送することを特徴とする真空成膜方法。
3. ロール状に巻かれた長尺の樹脂フィルムを用い、
   このロール状に巻かれた長尺の樹脂フィルムを引き出しながら、この引き出された部分が前記キャンロールの外周面に接触し始める接触開始位置から離れ始める離反開始位置まで前記長尺の樹脂フィルムの裏面を前記キャンロールの外周面に接触させ続けると共に、該外周面のうち前記長尺の樹脂フィルムが接触せずに該外周面が露出した露出部分に前記液体を供給して、該外周面と前記樹脂フィルムの裏面との隙間に前記液体を存在させる若しくは供給することを特徴とする請求項１又は２に記載の真空成膜方法。
4. 前記外周面の前記露出部分のうち、前記露出部分に前記液体を供給する供給位置と前記離反開始位置との間の部分から前記液体を除去することを特徴とする請求項３に記載の真空成膜方法。
5. 前記樹脂フィルムは正逆の搬送方向に選択的に搬送されると共に、前記キャンロールは前記樹脂フィルムの搬送方向に対応して正逆回転し、
   前記樹脂フィルムの前記搬送方向に応じて、前記供給位置を挟んだ２箇所の位置から選択的に前記液体を除去することを特徴とする請求項４に記載の真空成膜方法。
6. 前記樹脂フィルムの表面に成膜するときの雰囲気の圧力の１／１００以下の蒸気圧を持つ液体を使用することを特徴とする請求項１から５までのうちのいずれか一項に記載の真空成膜方法。
7. その内部に冷媒が導入されたキャンロールの外周面に樹脂フィルムの裏面を接触させて該樹脂フィルムを搬送しながらその表面に成膜する真空成膜装置において、
   前記キャンロールの外周面と前記樹脂フィルムの裏面との隙間に液体を供給する液体供給機構を備えたことを特徴とする真空成膜装置。
8. 前記樹脂フィルムが前記キャンロールの外周面に接触し始める接触開始位置から離れ始める離反開始位置まで前記樹脂フィルムに張力を付与してその裏面を前記キャンロールの外周面に接触させ続けるテンションロールを備え、
   前記液体供給機構は、前記キャンロールの前記外周面のうち前記樹脂フィルムが接触せずに該外周面が露出した露出部分に前記液体を供給して、該外周面と前記樹脂フィルムの裏面との隙間に液体を供給するものであることを特徴とする請求項７に記載の真空成膜装置。
9. 前記露出部分のうち、該露出部分に前記液体を供給する供給位置と前記離反開始位置との間の部分から前記液体を除去する液体除去機構を備えたことを特徴とする請求項８に記載の真空成膜装置。
10. 前記液体供給機構は、
    前記キャンロールの外周面に接触して液体を付着させる付着ロールと、
    該付着ロールに液体を供給する液体供給ポンプとを備えたものであることを特徴とする請求項７、８、又は９に記載の真空成膜装置。
11. 前記液体除去機構は、
    前記キャンロールの外周面に接触して液体を吸い取る吸取ロールと、
    該吸取ロールに吸い取られた液体を該吸取ロールから吸引する液体除去ポンプとを備えたものであることを特徴とする請求項９に記載の真空成膜装置。
12. 前記液体吸取ロールは、前記露出部分のうち前記付着ロールを挟んだ２つの部分に配置されたものであることを特徴とする請求項１１に記載の真空成膜装置。
13. 前記液体供給機構は、
    前記樹脂フィルムの表面に成膜するときの雰囲気の圧力の１／１００以下の蒸気圧を持つ液体を、前記キャンロールの外周面と前記樹脂フィルムの裏面との隙間に供給するものであることを特徴とする請求項７から１２までのうちのいずれか一項に記載の真空成膜装置。

Images