JP2012117131A

JP2012117131A - Apparatus and method for treating long-sized substrate, equipped with gas introduction mechanism

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Publication number: JP2012117131A
Application number: JP2010269794A
Authority: JP
Inventors: Hideharu Ogami; 秀晴大上
Original assignee: Sumitomo Metal Mining Co Ltd
Current assignee: Sumitomo Metal Mining Co Ltd
Priority date: 2010-12-02
Filing date: 2010-12-02
Publication date: 2012-06-21
Anticipated expiration: 2030-12-02
Also published as: JP5527186B2

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method for uniformly, efficiently cooling a long-sized substrate by introducing a gas in a gap formed between the outer peripheral face of a can roll (cooling roll) and the long-sized substrate.SOLUTION: There is provided a method for treatment of a long-sized substrate F with thermal load performing while partially winding the substrate F conveyed by roll-to-roll in a vacuum chamber on the outer peripheral face of the can roll provided with a coolant circulating thereinside and the gas introduction holes 15a and 15b. In a gap formed between the outer peripheral face of the can roll and the substrate F wound on that face, a gas is introduced from the gas introduction holes while providing a difference between the peripheral velocity of the feed rolls provided adjacently upstream and downstream of the conveying path of the substrate F defined on the outer peripheral face of the can roll, and the peripheral velocity of the can roll.

Description

本発明は、連続して搬送される長尺基板に対してキャンロールで冷却しながらスパッタリング等の熱負荷のかかる処理を施す長尺基板の処理装置に関し、特にキャンロールの外周面とそこに巻き付けられる長尺基板との間に形成されるギャップ部にキャンロール側からガスを導入する機構を備えた長尺基板の処理装置および処理方法に関する。 The present invention relates to a processing apparatus for a long substrate that performs a process that requires a thermal load such as sputtering while cooling with a can roll on a continuously conveyed long substrate. The present invention relates to a processing apparatus and a processing method for a long substrate provided with a mechanism for introducing a gas from a can roll side into a gap formed between the substrate and the long substrate.

液晶パネル、ノートパソコン、デジタルカメラ、携帯電話等には、耐熱性樹脂フィルムの上に金属膜を被覆して得られる多種類のフレキシブル配線基板が用いられている。このフレキシブル配線基板の材料には、耐熱性樹脂フィルムの片面若しくは両面に金属膜を成膜した金属膜付耐熱性樹脂フィルムが用いられており、この金属膜付耐熱性樹脂フィルムにフォトリソグラフィーやエッチング等の薄膜技術を適用することにより所定の配線パターンを有するフレキシブル配線基板を得ることができる。フレキシブル配線基板の配線パターンは近年ますます微細化、高密度化しており、従って金属膜付耐熱性樹脂フィルムは平坦でシワのないことがより一層重要になってきている。 Various types of flexible wiring boards obtained by coating a metal film on a heat-resistant resin film are used in liquid crystal panels, notebook computers, digital cameras, mobile phones and the like. As a material for this flexible wiring board, a heat-resistant resin film with a metal film in which a metal film is formed on one or both sides of a heat-resistant resin film is used, and photolithography or etching is applied to the heat-resistant resin film with a metal film. A flexible wiring board having a predetermined wiring pattern can be obtained by applying such a thin film technology. In recent years, the wiring patterns of flexible wiring boards have been increasingly miniaturized and densified. Therefore, it has become even more important that the heat-resistant resin film with a metal film is flat and free of wrinkles.

この種の金属膜付耐熱性樹脂フィルムの製造方法としては、従来から金属箔を接着剤により耐熱性樹脂フィルムに貼り付けて製造する方法（３層基板の製造方法）、金属箔に耐熱性樹脂溶液をコーティングした後、乾燥させて製造する方法（キャスティング法）、あるいは耐熱性樹脂フィルムに真空成膜法により、もしくは真空成膜法と湿式めっき法との組み合わせにより金属膜を成膜して製造する方法（メタライジング法）等が知られている。また、メタライジング法における真空成膜法には、真空蒸着法、スパッタリング法、イオンプレーティング法、イオンビームスパッタリング法等がある。 As a manufacturing method of this type of heat-resistant resin film with a metal film, a method of conventionally manufacturing a metal foil by attaching it to a heat-resistant resin film with an adhesive (a method of manufacturing a three-layer substrate), a heat-resistant resin on a metal foil Manufacturing method by coating solution and drying to manufacture (casting method) or heat-resistant resin film by vacuum film forming method or by combination of vacuum film forming method and wet plating method A method (metalizing method) or the like is known. Examples of the vacuum film forming method in the metalizing method include a vacuum deposition method, a sputtering method, an ion plating method, and an ion beam sputtering method.

メタライジング法については、特許文献１に、ポリイミド絶縁層上にクロムをスパッタリングした後、銅をスパッタリングしてポリイミド絶縁層上に導体層を形成する方法が開示されている。また、特許文献２に、銅ニッケル合金をターゲットとするスパッタリングにより形成された第一の金属薄膜と、銅をターゲットとするスパッタリングにより形成された第二の金属薄膜とを、この順でポリイミドフィルム上に積層することによって得られるフレキシブル回路基板用材料が開示されている。なお、基板にポリイミドフィルムの様な耐熱性樹脂フィルムを用い、これに真空成膜を行う場合はスパッタリングウェブコータを用いることが一般的である。 As for the metallizing method, Patent Document 1 discloses a method in which chromium is sputtered on a polyimide insulating layer and then copper is sputtered to form a conductor layer on the polyimide insulating layer. Further, in Patent Document 2, a first metal thin film formed by sputtering using a copper-nickel alloy as a target and a second metal thin film formed by sputtering using a copper as a target are arranged on a polyimide film in this order. The material for flexible circuit boards obtained by laminating | stacking on is disclosed. When a heat resistant resin film such as a polyimide film is used as a substrate and vacuum film formation is performed on the substrate, a sputtering web coater is generally used.

ところで、上述した真空成膜法において、一般にスパッタリング法は密着力に優れる反面、真空蒸着法に比べて耐熱性樹脂フィルムに与える熱負荷が大きいといわれている。そして、成膜の際に耐熱性樹脂フィルムに大きな熱負荷がかかると、フィルムにシワが発生し易くなることも知られている。このシワの発生を防ぐため、金属膜付耐熱性樹脂フィルムの製造装置であるスパッタリングウェブコータでは、冷却機能を備えた回転駆動されるキャンロールにロールツーロールで搬送される耐熱性樹脂フィルムを巻き付けることによってスパッタリング処理中の耐熱性樹脂フィルムをその裏面側から冷却する方式が採用されている。 By the way, in the vacuum film-forming method mentioned above, although sputtering method is generally excellent in adhesive force, it is said that the heat load given to a heat resistant resin film is large compared with vacuum evaporation method. It is also known that when a large heat load is applied to the heat resistant resin film during film formation, the film is likely to be wrinkled. In order to prevent the generation of wrinkles, a sputtering web coater, which is a heat-resistant resin film manufacturing apparatus with a metal film, wraps a heat-resistant resin film conveyed by roll-to-roll around a rotating can roll having a cooling function. Thus, a method of cooling the heat-resistant resin film during the sputtering process from the back surface side is adopted.

例えば特許文献３には、スパッタリングウェブコータの一例である巻出巻取式（ロールツーロール方式）真空スパッタリング装置が開示されている。この巻出巻取式真空スパッタリング装置は、真空チャンバー内に上記キャンロールの役割を担うクーリングロールが具備されており、さらにクーリングロールの少なくともフィルム送入れ側若しくは送出し側に設けたサブロールによってフィルムをクーリングロールに密着する制御が行われている。 For example, Patent Document 3 discloses an unwinding type (roll-to-roll type) vacuum sputtering apparatus which is an example of a sputtering web coater. This unwinding-type vacuum sputtering apparatus is provided with a cooling roll that plays the role of the above-mentioned can roll in a vacuum chamber. Further, the film is fed by a sub-roll provided at least on the film feeding side or the feeding side of the cooling roll. Control to adhere to the cooling roll is performed.

しかしながら、非特許文献１に記載されているように、キャンロールの外周面はミクロ的に見て平坦ではないため、キャンロールとその外周面に密着して搬送されるフィルムとの間には真空空間を介して離間するギャップ部（間隙）が存在している。このため、スパッタリングや蒸着の際に生じるフィルムの熱は、実際にはフィルムからキャンロールに効率よく伝熱されているとはいえず、これがフィルムのシワ発生の原因となっていた。この問題を解決するため、上記キャンロール外周面とフィルムとの間のギャップ部にキャンロール側からガスを導入して、当該ギャップ部の熱伝導率を真空に比べて高くする技術が提案されている。 However, as described in Non-Patent Document 1, since the outer peripheral surface of the can roll is not flat when viewed microscopically, there is a vacuum between the can roll and the film conveyed in close contact with the outer peripheral surface. There is a gap portion (gap) that is separated through the space. For this reason, it can not be said that the heat of the film generated during sputtering or vapor deposition is actually efficiently transferred from the film to the can roll, and this causes wrinkling of the film. In order to solve this problem, a technique has been proposed in which gas is introduced from the can roll side into the gap portion between the outer surface of the can roll and the film so that the thermal conductivity of the gap portion is higher than that of vacuum. Yes.

例えば特許文献４や特許文献６には、上記ギャップ部にキャンロール側からガスを導入する具体的な方法として、キャンロールの外周面にガスの導入孔となる多数の微細な孔を設ける技術が開示されている。また、特許文献５には、キャンロールの外周面にガスの導入孔となる溝を設ける技術が開示されている。さらに、キャンロール自体を多孔質体で構成し、その多孔質体自身の微細孔をガス導入孔とする方法も知られている。 For example, in Patent Document 4 and Patent Document 6, as a specific method for introducing gas from the can roll side into the gap portion, there is a technique of providing a large number of fine holes serving as gas introduction holes on the outer peripheral surface of the can roll. It is disclosed. Patent Document 5 discloses a technique of providing a groove serving as a gas introduction hole on the outer peripheral surface of a can roll. Furthermore, a method is also known in which the can roll itself is composed of a porous body, and the micropores of the porous body itself are used as gas introduction holes.

また、キャンロールの外周面から出没するバルブをガス導入孔に設け、このバルブをフィルム面で押さえつけたり（特許文献５）、キャンロールの外周面のうちフィルムを送り出してから送り入れるまでに該当するフィルムの巻き付けられない領域にカバーを取り付けることにより（特許文献６）、キャンロールの外周面においてフィルムが巻き付けられていない領域からチャンバーにガスが放出されるのを防止し、よってキャンロール外周面とフィルム表面とのギャップ部に良好にガスを導入する方法も提案されている。 In addition, a valve that protrudes and protrudes from the outer peripheral surface of the can roll is provided in the gas introduction hole, and this valve is pressed against the film surface (Patent Document 5). By attaching a cover to the area where the film is not wound (Patent Document 6), gas can be prevented from being released into the chamber from the area where the film is not wound on the outer surface of the can roll. There has also been proposed a method for satisfactorily introducing gas into the gap with the film surface.

特開平２−９８９９４号公報Japanese Patent Laid-Open No. 2-98994 特許第３４４７０７０号公報Japanese Patent No. 3447070 特開昭６２−２４７０７３号公報Japanese Patent Laid-Open No. 62-247073 国際公開第２００５／００１１５７号パンフレットInternational Publication No. 2005/001157 pamphlet 米国特許第３４１４０４８号明細書U.S. Pat. No. 3,414,048 国際公開第２００２／０７０７７８号パンフレットInternational Publication No. 2002/070778 Pamphlet

"Vacuum Heat Transfer Models for Web Substrates: Review of Theory and Experimental Heat Transfer Data," 2000 Society of Vacuum Coaters, 43rd. Annual Technical Conference Proceeding, Denver, April 15-20, 2000, p.335"Vacuum Heat Transfer Models for Web Substrates: Review of Theory and Experimental Heat Transfer Data," 2000 Society of Vacuum Coaters, 43rd. Annual Technical Conference Proceeding, Denver, April 15-20, 2000, p.335 "Improvement of Web Condition by the Deposition Drum Design," 2000 Society of Vacuum Coaters, 50th. Annual Technical Conference Proceeding (2007), p.749"Improvement of Web Condition by the Deposition Drum Design," 2000 Society of Vacuum Coaters, 50th. Annual Technical Conference Proceeding (2007), p.749

ところで、非特許文献２によれば、キャンロールの外周面と長尺耐熱性樹脂フィルムとの間に形成されるギャップ部に導入する導入ガスにアルゴンガスを用いた場合、分子流領域において当該ギャップ部の距離ｄ（すなわち、キャンロールの外周面とこれに対向する長尺耐熱性樹脂フィルム面との間の距離）とそのギャップ部内の圧力Ｐの関係は、下記の式１で表すことが出来ると記載されている。 By the way, according to Non-Patent Document 2, when argon gas is used as the introduction gas introduced into the gap portion formed between the outer peripheral surface of the can roll and the long heat-resistant resin film, the gap in the molecular flow region. The relationship between the distance d of the portion (that is, the distance between the outer peripheral surface of the can roll and the long heat-resistant resin film surface facing it) and the pressure P in the gap portion can be expressed by the following formula 1. It is described.

［式１］
Ｐ（Ｐａ）＜２００００／ｄ（μｍ） [Formula 1]
P (Pa) <20000 / d (μm)

したがって、導入ガスがアルゴンガスの場合、分子流領域として取り扱える範囲は、ギャップ部内の圧力が５００Ｐａのとき、ギャップ部の距離は４０μｍ未満となる。なお、ギャップ部内の圧力は、キャンロールからのガス導入量と真空チャンバーに設けられている真空ポンプの排気能力と長尺耐熱性樹脂フィルムの張力とにより決まる。 Therefore, when the introduced gas is argon gas, the range that can be handled as the molecular flow region is such that the gap portion distance is less than 40 μm when the pressure in the gap portion is 500 Pa. The pressure in the gap is determined by the amount of gas introduced from the can roll, the exhaust capacity of the vacuum pump provided in the vacuum chamber, and the tension of the long heat-resistant resin film.

また、非特許文献２によれば、導入ガスにアルゴンガスを用いた場合、キャンロールの外周面と長尺耐熱性樹脂フィルムとの間に形成されるギャップ部の熱伝導係数αとそのギャップ部内の圧力Ｐの関係は、下記の式２で表すことが出来ると記載されている。 According to Non-Patent Document 2, when argon gas is used as the introduction gas, the thermal conductivity coefficient α of the gap formed between the outer peripheral surface of the can roll and the long heat-resistant resin film and the gap It is described that the relationship of the pressure P can be expressed by the following formula 2.

［式２］
α（Ｗ／ｍ^２・Ｋ）＝０.５Ｐ（Ｐａ） [Formula 2]
α (W / m ² · K) = 0.5 P (Pa)

したがって、導入ガスがアルゴンガスの場合、導入ガス圧力が５００Ｐａでギャップ間距離が約４０μｍの時、ギャップ間の熱伝導率は２５０（Ｗ／ｍ^２・Ｋ）となる。これら式１と式２から、ギャップ部の距離が小さい場合の方が、熱伝導係数が大きくなることが分かる。 Therefore, when the introduced gas is argon gas, when the introduced gas pressure is 500 Pa and the distance between the gaps is about 40 μm, the thermal conductivity between the gaps is 250 (W / m ² · K). From these formulas 1 and 2, it can be seen that the heat conduction coefficient increases when the gap distance is smaller.

ここで、上記ガス導入機構付キャンロールのガス導入孔の出口開口部におけるガス導入孔と長尺耐熱性樹脂フィルムとの位置関係を図１（ａ）〜（ｃ）を参照しながら説明する。図１（ａ）〜（ｃ）は、キャンロール１の外周面１ａに設けられたガス導入孔２をキャンロール１の回転軸に直交する面で切断したときの模式的な断面図であり、長尺耐熱性樹脂フィルムＦがギャップ部Ｇを介してキャンロール１の外周面１ａに設けられたガス導入孔２の開口部２ａに対向している状態が示されている。 Here, the positional relationship between the gas introduction hole and the long heat-resistant resin film at the outlet opening portion of the gas introduction hole of the can roll with the gas introduction mechanism will be described with reference to FIGS. 1A to 1C are schematic cross-sectional views when the gas introduction hole 2 provided in the outer peripheral surface 1a of the can roll 1 is cut along a plane perpendicular to the rotation axis of the can roll 1, A state in which the long heat resistant resin film F is opposed to the opening 2a of the gas introduction hole 2 provided on the outer peripheral surface 1a of the can roll 1 through the gap portion G is shown.

前述したように、スパッタリングによる熱を受けた長尺耐熱性樹脂フィルムＦの熱は、ギャップＧのガスの熱伝導により、水冷されたキャンロール１に伝導されている。その際、この図１（ａ）に示すように、ガス導入孔２の内径ＤがギャップＧの距離ｄの２倍程度であれば、長尺耐熱性樹脂フィルムＦのどの箇所を選んでも冷却されたキャンロール１までの最短距離がほぼ等しく、よって長尺耐熱性樹脂フィルムＦのは全ての箇所においてほぼ均一に冷却され得ると考えられる。 As described above, the heat of the long heat-resistant resin film F that has received heat by sputtering is conducted to the water-cooled can roll 1 by the heat conduction of the gas in the gap G. At this time, as shown in FIG. 1 (a), if the inner diameter D of the gas introduction hole 2 is about twice the distance d of the gap G, it is cooled regardless of which part of the long heat-resistant resin film F is selected. In addition, the shortest distance to the can roll 1 is almost equal, and thus it is considered that the long heat-resistant resin film F can be cooled almost uniformly in all the places.

しかし、実際のギャップ部Ｇの距離ｄは前述したように４０μｍ未満になるため、その２倍の約１００μｍ以下がガス導入孔２の内径として理想的となるが、現実的にはこのサイズの孔を多数開けることは困難であり、通常はガス導入孔２の内径を１５０〜３００μｍ程度より小さくすることはできない。現実的には内径１５０μｍ〜５００μｍの小穴を５〜１０ｍｍピッチで加工するならば可能である。その結果、ガス導入孔２の出口開口部とこれに対向する長尺耐熱性樹脂フィルムＦとの位置関係は、図１（ｂ）のようになってしまい、長尺耐熱性樹脂フィルムＦにおいてガス導入孔２の開口部に対向する領域は、その他の領域に比べてキャンロール１までの最短距離が長くなり、均一な冷却が行われなくなる。 However, since the actual distance d of the gap portion G is less than 40 μm as described above, about 100 μm or less, which is twice as large, is ideal as the inner diameter of the gas introduction hole 2. It is difficult to open a large number of holes, and normally the inner diameter of the gas introduction hole 2 cannot be made smaller than about 150 to 300 μm. Actually, it is possible if small holes having an inner diameter of 150 μm to 500 μm are processed at a pitch of 5 to 10 mm. As a result, the positional relationship between the outlet opening of the gas introduction hole 2 and the long heat resistant resin film F facing the gas outlet hole 2 is as shown in FIG. In the region facing the opening of the introduction hole 2, the shortest distance to the can roll 1 is longer than in other regions, and uniform cooling is not performed.

均一な冷却を行うべく図１（ｃ）に示すように、ガス導入孔２の内径の半分程度となるようにギャップ部Ｇの距離ｄを大きくすると、今度は前述したように熱伝導係数αが低下して長尺耐熱性樹脂フィルムＦの冷却効率が低下してしまう。したがって、ガス導入孔の内径がある程度大きくても長尺耐熱性樹脂フィルムの冷却を均一かつ効率的に行える方法が望まれていた。 As shown in FIG. 1 (c), when the distance d of the gap portion G is increased so as to be about half the inner diameter of the gas introduction hole 2 in order to perform uniform cooling, the thermal conductivity coefficient α is now increased as described above. It will fall and the cooling efficiency of the long heat resistant resin film F will fall. Therefore, there has been a demand for a method that can uniformly and efficiently cool the long heat-resistant resin film even if the inner diameter of the gas introduction hole is large to some extent.

本発明はこのような従来の問題点に着目してなされたものであり、その課題とするところは、ロールツーロールで搬送される長尺基板（フィルム）を、キャンロールの外周面に部分的に巻き付けて冷却しながら当該長尺基板にスパッタリング成膜などの熱負荷の掛かる処理を施す場合において、キャンロールの外周面と長尺基板との間に形成されるギャップ部（隙間）にガスを導入して長尺基板を均一かつ効率的に冷却することにある。 The present invention has been made paying attention to such conventional problems, and the problem is that a long substrate (film) conveyed by roll-to-roll is partially applied to the outer peripheral surface of the can roll. When the long substrate is subjected to a heat-loading process such as sputtering film formation while being wound around and cooled, gas is supplied to the gap portion (gap) formed between the outer peripheral surface of the can roll and the long substrate. The purpose is to cool the long substrate uniformly and efficiently.

上記課題を解決するため、本発明者は、減圧下にある真空チャンバー内においてロールツーロールで長尺基板を搬送し、内部に冷媒が循環するキャンロールの外周面に部分的に長尺基板を巻き付けて冷却しながら当該長尺基板に熱負荷の掛かる処理を施す装置において、熱伝導率を向上させて効率的に長尺基板の冷却を行うべくキャンロール外周面とそこに巻き付けられる長尺基板との間に形成されるギャップ部にキャンロール側からガスを導入するガス導入機構を備えたキャンロールについて鋭意研究を重ねた結果、キャンロールの外周面上に画定される長尺基板の搬送経路の前後にそれぞれフィードロールを設け、これらフィードロールの周速度（フィルム搬送速度）とキャンロールの周速度とに差をつけることによって効果的に長尺基板を冷却し得ることを見出し本発明に至った。 In order to solve the above-mentioned problems, the present inventor transported a long substrate by roll-to-roll in a vacuum chamber under reduced pressure, and partially attached the long substrate to the outer peripheral surface of the can roll in which the refrigerant circulates. In an apparatus for applying a heat load to the long substrate while being wound and cooled, the outer surface of the can roll and the long substrate wound around the can roll in order to improve the thermal conductivity and efficiently cool the long substrate As a result of extensive research on a can roll equipped with a gas introduction mechanism that introduces gas from the can roll side into the gap formed between the two, the transport path of the long substrate defined on the outer peripheral surface of the can roll By providing a feed roll before and after each, and by making a difference between the peripheral speed of the feed roll (film transport speed) and the peripheral speed of the can roll, Leading to found the present invention that it is possible to cool the.

すなわち、本発明が提供する長尺基板処理方法は、真空チャンバー内でロールツーロールで搬送される長尺基板に対して、内部に冷媒が循環し外周面にガス導入孔を備えたキャンロールの当該外周面に部分的に長尺基板を巻き付けながら熱負荷の掛かる処理を行うものであって、前記キャンロールの外周面上に画定される長尺基板の搬送経路の上流および下流にそれぞれ隣接して設けられたフィードロールの周速度とキャンロールの周速度とに差をつけながらキャンロールの外周面とそこに巻き付けられる長尺基板との間に形成されるギャップ部にガス導入孔からガスを導入することを特徴としている。 That is, the long substrate processing method provided by the present invention is a can roll having a gas circulation hole inside and a gas introduction hole on the outer peripheral surface of a long substrate conveyed by roll-to-roll in a vacuum chamber. A process in which a thermal load is applied while partially winding a long substrate around the outer peripheral surface is adjacent to the upstream and downstream of the long substrate conveyance path defined on the outer peripheral surface of the can roll. The gas is introduced from the gas introduction hole into the gap formed between the outer peripheral surface of the can roll and the long substrate wound around it while making a difference between the peripheral speed of the feed roll and the peripheral speed of the can roll. It is characterized by introducing.

また、本発明が提供する長尺基板の処理装置は、真空チャンバー内でロールツーロールで搬送される長尺基板に対して外周面にガス導入孔を備えたキャンロールに巻き付けながら熱負荷の掛かる処理を施すものであって、前記キャンロールの外周面上に画定される長尺基板の搬送経路の上流および下流にそれぞれ隣接して設けられたフィードロールの周速度と前記キャンロールの周速度との差がキャンロールの周方向におけるガス導入孔のピッチ以下、ガス導入孔の内径以上であり、前記キャンロールの外周面のガス導入孔は、内径１５０〜１０００μｍであることを特徴としている。 In addition, the long substrate processing apparatus provided by the present invention is subjected to a thermal load while being wound around a can roll having a gas introduction hole on its outer peripheral surface with respect to the long substrate conveyed by roll-to-roll in a vacuum chamber. A peripheral speed of the feed roll provided adjacent to the upstream and downstream of the transport path of the long substrate defined on the outer peripheral surface of the can roll, and the peripheral speed of the can roll, Is equal to or less than the pitch of the gas introduction holes in the circumferential direction of the can roll and equal to or more than the inner diameter of the gas introduction hole, and the gas introduction holes on the outer peripheral surface of the can roll have an inner diameter of 150 to 1000 μm.

本発明によれば、キャンロールの周速度とフィードロールの周速度（フィルム搬送速度）に差をつけることにより、キャンロールの外周面に設けられたガス導入孔の開口部と長尺基板のうちの当該開口部に対向する領域とを常に相対的に移動させることが可能となり、よってこれらを互いに同じ位置関係のまま留まらせることがないため、キャンロールの外周面に巻き付けられている長尺基板のうち、ガス導入孔の開口部に対向する冷却効率の悪い領域におけるスパッタリング等による熱の悪影響を緩和することができる。 According to the present invention, by making a difference between the peripheral speed of the can roll and the peripheral speed of the feed roll (film transport speed), among the openings of the gas introduction holes provided in the outer peripheral surface of the can roll and the long substrate The long substrate wound around the outer peripheral surface of the can roll because it is possible to always move relative to the region of the opening of the can, so that they do not stay in the same positional relationship with each other. Among these, the adverse effect of heat due to sputtering or the like in a region with poor cooling efficiency facing the opening of the gas introduction hole can be mitigated.

従来の処理装置のキャンロール外周面に設けられたガス導入孔の開口部と長尺基板との位置関係を示す模式的断面図である。It is typical sectional drawing which shows the positional relationship of the opening part of the gas introduction hole provided in the can roll outer peripheral surface of the conventional processing apparatus, and a elongate board | substrate. 本発明に係る長尺基板処理装置の一具体例を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows one specific example of the elongate substrate processing apparatus which concerns on this invention. 図２の長尺基板処理装置が具備するガス導入機構付きキャンロールの一具体例を示す斜視図である。It is a perspective view which shows one specific example of the can roll with a gas introduction mechanism with which the elongate substrate processing apparatus of FIG. 2 comprises. 本発明の処理装置のキャンロール外周面に設けられたガス導入孔の開口部と長尺基板との位置関係を示す模式的断面図である。It is typical sectional drawing which shows the positional relationship of the opening part of the gas introduction hole provided in the can roll outer peripheral surface of the processing apparatus of this invention, and a elongate board | substrate.

以下、本発明の長尺基板の処理装置の一具体例について図面を参照しながら詳細に説明する。先ず、図２を参照しながら、長尺基板の処理装置の一例である長尺基板の真空成膜装置について説明する。なお、長尺基板には、一例として長尺耐熱性樹脂フィルムを用いる場合について説明する。また、長尺基板に対して施される熱負荷の掛かる処理として、スパッタリング処理を例にとって説明する。この図２に示す長尺耐熱性樹脂フィルムの処理装置５０はスパッタリングウェブコータと称される装置であり、ロールツーロール方式で搬送される長尺状耐熱樹脂フィルムの表面に連続的に効率よく成膜処理を施す場合に好適に用いられる。 Hereinafter, a specific example of the long substrate processing apparatus of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. First, a long substrate vacuum film forming apparatus, which is an example of a long substrate processing apparatus, will be described with reference to FIG. In addition, the case where a long heat resistant resin film is used for a long board | substrate as an example is demonstrated. Further, a sputtering process will be described as an example of a process that applies a thermal load to a long substrate. The long heat-resistant resin film processing apparatus 50 shown in FIG. 2 is an apparatus called a sputtering web coater, and is continuously and efficiently formed on the surface of a long heat-resistant resin film conveyed by a roll-to-roll method. It is preferably used when a film treatment is performed.

具体的に説明すると、ロールツーロール方式で搬送される長尺耐熱性樹脂フィルムの成膜装置（スパッタリングウェブコータ）５０は、真空チャンバー５１内に設けられており、巻き出しロール５２から巻き出された長尺耐熱性樹脂フィルムＦをキャンロール５６に巻き付けて冷却しながら所定の成膜処理を行った後、巻き取りロール６４で巻き取るようになっている。 More specifically, a film forming apparatus (sputtering web coater) 50 for a long heat-resistant resin film conveyed by a roll-to-roll method is provided in a vacuum chamber 51 and unwound from an unwinding roll 52. The long heat-resistant resin film F is wound around the can roll 56 and is subjected to a predetermined film forming process while being cooled, and then wound up by the take-up roll 64.

真空チャンバー５１内では、スパッタリング成膜のため、到達圧力１０^−４Ｐａ程度までの減圧と、その後のスパッタリングガスの導入による０.１〜１０Ｐａ程度の圧力調整が行われる。スパッタリングガスにはアルゴンなど公知のガスが使用され、目的に応じてさらに酸素などのガスが添加される。真空チャンバー５１の形状や材質は、このような減圧状態に耐え得るものであれば特に限定はなく、種々のものを使用することができる。上記したように真空チャンバー５１内を減圧してその状態を維持するため、真空チャンバー５１には図示しないドライポンプ、ターボ分子ポンプ、クライオコイル等の種々の装置が具備されている。 In the vacuum chamber 51, for the sputtering film formation, the pressure is reduced to an ultimate pressure of about 10 ⁻⁴ Pa and the pressure is adjusted to about 0.1 to 10 Pa by introducing a sputtering gas thereafter. A known gas such as argon is used as the sputtering gas, and a gas such as oxygen is further added depending on the purpose. The shape and material of the vacuum chamber 51 are not particularly limited as long as they can withstand such a reduced pressure state, and various types can be used. As described above, in order to maintain the state by reducing the pressure in the vacuum chamber 51, the vacuum chamber 51 is provided with various devices such as a dry pump, a turbo molecular pump, and a cryocoil (not shown).

巻き出しロール５２からキャンロール５６までの搬送経路には、長尺耐熱性樹脂フィルムＦを案内するフリーロール５３と、長尺耐熱性樹脂フィルムＦの張力の測定を行う張力センサロール５４とがこの順で配置されている。また、張力センサロール５４からキャンロール５６までの搬送経路には、ガス導入機構によるガス導入で長尺耐熱性樹脂フィルムＦの摩擦係数が低下した（搬送能力が低下した）キャンロール５６とともに、あるいはキャンロール５６に代わって長尺耐熱性樹脂フィルムＦを搬送するためのモータ駆動のフィードロール５５が配置されている。 In the conveyance path from the unwinding roll 52 to the can roll 56, there are a free roll 53 for guiding the long heat resistant resin film F and a tension sensor roll 54 for measuring the tension of the long heat resistant resin film F. Arranged in order. In addition, along the conveyance path from the tension sensor roll 54 to the can roll 56, along with the can roll 56 in which the coefficient of friction of the long heat-resistant resin film F is reduced by the gas introduction by the gas introduction mechanism (the conveyance ability is reduced), or Instead of the can roll 56, a motor driven feed roll 55 for conveying the long heat resistant resin film F is disposed.

キャンロール５６から巻き取りロール６４までの搬送経路も、上記同様に長尺耐熱性樹脂フィルムＦを搬送するためのモータ駆動のフィードロール６１、長尺耐熱性樹脂フィルムＦの張力の測定を行う張力センサロール６２、および長尺耐熱性樹脂フィルムＦを案内するフリーロール６３がこの順に配置されている。上記巻き出しロール５２と巻き取りロール６４はサーボモータにより張力バランスが調整され、キャンロール５６の回転とこれに連動して回転するモータ駆動のフィードロール５５、６１により、巻き出しロール５２から長尺耐熱性樹脂フィルムＦが巻き出されて巻き取りロール６４で巻き取られるようになっている。 As for the conveyance path from the can roll 56 to the take-up roll 64, the tension for measuring the tension of the motor-driven feed roll 61 and the long heat resistant resin film F for conveying the long heat resistant resin film F in the same manner as described above. A sensor roll 62 and a free roll 63 that guides the long heat-resistant resin film F are arranged in this order. The unwinding roll 52 and the winding roll 64 are adjusted in tension balance by a servomotor, and are rotated from the unwinding roll 52 by motor-driven feed rolls 55 and 61 that rotate in conjunction with the rotation of the can roll 56. The heat resistant resin film F is unwound and taken up by a take-up roll 64.

キャンロール５６は、図３に示すようにジャケットロール構造の円筒部材１０で構成されており、その外面側には長尺耐熱性樹脂フィルムＦの巻き付く搬送経路が、内面側には冷却水などの冷媒が流通するジャケット１１が形成されている（説明のため、キャンロール５６の側面に設けられている円板状部材が取り除かれている）。キャンロール５６内部の回転軸５６ａの位置は二重配管構造になっており、その内側配管１２の内側に流通する導入ガスが、ガス連絡配管１２ａを経て後述するガス導入路１４に供給される。一方、外側配管１３と内側配管１２との間に流通する冷却水などの冷媒は冷媒連絡配管１３ａを経てジャケット１１に供給される。 As shown in FIG. 3, the can roll 56 includes a cylindrical member 10 having a jacket roll structure. A conveyance path around which the long heat-resistant resin film F is wound is provided on the outer surface side, and cooling water or the like is provided on the inner surface side. The jacket 11 through which the refrigerant flows is formed (for the sake of explanation, the disk-like member provided on the side surface of the can roll 56 is removed). The position of the rotating shaft 56a inside the can roll 56 has a double pipe structure, and the introduced gas flowing inside the inner pipe 12 is supplied to the gas introduction path 14 described later via the gas communication pipe 12a. On the other hand, a coolant such as cooling water flowing between the outer pipe 13 and the inner pipe 12 is supplied to the jacket 11 via the refrigerant communication pipe 13a.

このキャンロール５６の円筒部材１０には、周方向に略均等な間隔をあけて全周に亘って複数のガス導入路１４が配設されている。これら複数のガス導入路１４の各々は、キャンロール５６の回転軸５６ａ方向に沿って円筒部材１０の肉厚部内に穿設されている。各ガス導入路１４は、キャンロール５６の回転軸５６ａ方向に沿って略均等な間隔をおいて円筒部材１０の外表面側に開口する複数のガス導入孔１５を有している。これにより、キャンロール５６の外周面とそこに巻き付けられる長尺耐熱性樹脂フィルムＦとの間に形成されるギャップ部（間隙）にガスを導入することができる。 The cylindrical member 10 of the can roll 56 is provided with a plurality of gas introduction paths 14 over the entire circumference at substantially equal intervals in the circumferential direction. Each of the plurality of gas introduction paths 14 is formed in the thick portion of the cylindrical member 10 along the direction of the rotation axis 56 a of the can roll 56. Each gas introduction path 14 has a plurality of gas introduction holes 15 that open to the outer surface side of the cylindrical member 10 at substantially equal intervals along the direction of the rotation axis 56 a of the can roll 56. Thereby, gas can be introduce | transduced into the gap part (gap) formed between the outer peripheral surface of the can roll 56, and the elongate heat resistant resin film F wound around there.

ガス導入路１４は円筒部材１０の端部において開口しており、ここに前述したガス連通配管１２ａがそれぞれ接続している。各ガス連通配管１２ａには電磁弁や圧空弁で作動するガス導入バルブ１６が取り付けられており、キャンロール５６の外周面に長尺耐熱性樹脂フィルムＦが巻き付けられている領域にガス導入路１４が存在しているときは、ガス導入バルブ１６を開いて内側配管１２内のガスを供給する。 The gas introduction path 14 is open at the end of the cylindrical member 10, and the gas communication pipe 12 a described above is connected to the gas introduction path 14. A gas introduction valve 16 that is operated by an electromagnetic valve or a pneumatic valve is attached to each gas communication pipe 12 a, and the gas introduction path 14 is provided in a region where the long heat resistant resin film F is wound around the outer peripheral surface of the can roll 56. Is present, the gas introduction valve 16 is opened to supply the gas in the inner pipe 12.

一方、キャンロール５６が回転してキャンロール５６の外周面に長尺耐熱性樹脂フィルムＦが巻き付いていない領域にガス導入路１４がきたときは、ガス導入バルブ１６を閉じてガスの供給を遮断する。これにより、ガス導入孔１５から真空チャンバー５１に無駄にガスを放出させることなくキャンロール５６の外周面と長尺耐熱性樹脂フィルムＦとによって形成される隙間にガスを導入して当該隙間の熱伝導率を向上させることができる。なお、ガス導入バルブ１６は隣接する複数のガス導入路１４を連結する分岐管に設けてもよい。 On the other hand, when the can roll 56 rotates and the gas introduction path 14 reaches the area where the long heat resistant resin film F is not wound around the outer peripheral surface of the can roll 56, the gas introduction valve 16 is closed to shut off the gas supply. To do. Thus, gas is introduced into the gap formed by the outer peripheral surface of the can roll 56 and the long heat-resistant resin film F without causing gas to be discharged from the gas introduction hole 15 to the vacuum chamber 51 unnecessarily. Conductivity can be improved. The gas introduction valve 16 may be provided in a branch pipe that connects a plurality of adjacent gas introduction paths 14.

分岐管を使用する場合は、キャンロール５６の外周面のうちの長尺耐熱性樹脂フィルムＦが巻き付けられない領域に同時に存在するガス導入路１４の本数を各分岐管によって分岐する配管の本数に一致させることが好ましい。但し、ガスの導入をよりきめ細かく制御することが望まれる場合は、長尺耐熱性樹脂フィルムＦが巻き付けられていない領域に同時に存在するガス導入路１４の本数を２もしくは３以上の整数で等分した数に各分岐管によって分岐される配管の本数を一致させることがより好ましい。 When the branch pipe is used, the number of the gas introduction paths 14 existing simultaneously in the region where the long heat resistant resin film F is not wound on the outer peripheral surface of the can roll 56 is changed to the number of pipes branched by each branch pipe. It is preferable to match. However, when it is desired to control the gas introduction more finely, the number of the gas introduction paths 14 existing simultaneously in the region where the long heat resistant resin film F is not wound is equally divided by an integer of 2 or 3 or more. More preferably, the number of pipes branched by the respective branch pipes is made to coincide with the number.

キャンロール５６の近傍には、キャンロール５６の外周面上に画定される搬送経路に対向する位置に、成膜手段としてのマグネトロンスパッタリングカソード５７、５８、５９および６０が設けられている。金属膜のスパッタリング成膜の場合は、この図１に示すように板状のターゲットを使用することができるが、板状ターゲットを用いた場合、ターゲット上にノジュール（異物の成長）が発生することがある。これが問題になる場合は、ノジュールの発生がなく、ターゲットの使用効率も高い円筒形のロータリーターゲットを使用することが好ましい。 In the vicinity of the can roll 56, magnetron sputtering cathodes 57, 58, 59, and 60 as film forming means are provided at positions facing the conveyance path defined on the outer peripheral surface of the can roll 56. In the case of sputtering of a metal film, a plate-like target can be used as shown in FIG. 1, but when a plate-like target is used, nodules (growth of foreign matter) are generated on the target. There is. When this becomes a problem, it is preferable to use a cylindrical rotary target that generates no nodules and has high target use efficiency.

なお、図２の長尺耐熱性樹脂フィルムＦの成膜装置５０は、熱負荷の掛かる処理としてスパッタリング処理を想定したものであるため、マグネトロンスパッタリングカソードが図示されているが、熱負荷の掛かる処理が蒸着処理などの他のものである場合は、板状ターゲットに代えて他の真空成膜手段が設けられる。 The film forming apparatus 50 for the long heat-resistant resin film F shown in FIG. 2 assumes a sputtering process as a process that applies a thermal load. Therefore, although a magnetron sputtering cathode is illustrated, a process that applies a thermal load is illustrated. When other materials such as vapor deposition are used, another vacuum film forming means is provided instead of the plate target.

上記説明したガス導入機構付のキャンロール５６では、前述したようにガス導入孔１５からのガスの導入によりキャンロール５６の外周面とそこに巻き付けられる耐熱性樹脂フィルムＦとの間に大きなギャップが生じ、その結果、キャンロール５６の外周面と耐熱性樹脂フィルムＦとの間の摩擦係数が低減してキャンロール５６の回転駆動力が耐熱性樹脂フィルムＦに伝わりにくくなることがある。従来の長尺耐熱性樹脂フィルムＦの成膜装置ではキャンロールがフィルム搬送を主に担うため問題となるが、本発明の一具体例の成膜装置５０では、フィードロール５５、６１と巻き取りロール６４がフィルム搬送を分担している。 In the can roll 56 with the gas introduction mechanism described above, there is a large gap between the outer peripheral surface of the can roll 56 and the heat resistant resin film F wound around the can roll 56 by introducing the gas from the gas introduction hole 15 as described above. As a result, the friction coefficient between the outer peripheral surface of the can roll 56 and the heat resistant resin film F may be reduced, and the rotational driving force of the can roll 56 may be difficult to be transmitted to the heat resistant resin film F. In the conventional film forming apparatus for the long heat-resistant resin film F, the can roll is mainly responsible for the film conveyance. However, in the film forming apparatus 50 of one specific example of the present invention, the feed rolls 55 and 61 are wound up. A roll 64 shares the film conveyance.

これにより、キャンロール５６の周速度と耐熱性樹脂フィルムＦの搬送速度に若干の速度差を持たせることができ、よってガス導入孔１５の開口部と耐熱性樹脂フィルムＦのうち当該開口部に対向する領域とを常に相対的に移動させることが可能となる。その結果、これら開口部とそれに対向する領域とが互いに同じ位置関係のまま留まることがないので、キャンロール５６の外周面に巻き付けられている耐熱性樹脂フィルムＦのうち、ガス導入孔１５の開口部に対向する冷却効率の悪い領域におけるスパッタリング等による熱の悪影響を緩和することができる。 Thereby, a slight speed difference can be given to the peripheral speed of the can roll 56 and the conveyance speed of the heat resistant resin film F. Therefore, the opening part of the gas introduction hole 15 and the heat resistant resin film F are arranged in the opening part. It is always possible to relatively move the opposing region. As a result, the openings and the regions facing the openings do not remain in the same positional relationship with each other, so that the opening of the gas introduction hole 15 in the heat resistant resin film F wound around the outer peripheral surface of the can roll 56 can be obtained. The adverse effect of heat due to sputtering or the like in a region with poor cooling efficiency facing the part can be mitigated.

なお、ガス導入機構付キャンロール５６では、前述したようにキャンロール５６の外周面から放出されるガスによりキャンロール５６の外周面と耐熱性樹脂フィルムＦとの間の摩擦係数が低減しているため、若干の速度差を持たせても、耐熱性樹脂フィルムにスリ傷が入り難いことを確認している。但し、ガス導入機構付キャンロール５６の周速度と耐熱性樹脂フィルムＦの搬送速度との差を極端に大きく設定すると、耐熱性樹脂フィルムＦとキャンロール５６の間には前述したようにギャップ部が存在しているものの、圧力分布やフィードロール付近の張力差、スパッタリングによる熱の影響により、ギャップ部が常に均一に保たれている訳ではないので、若干のスリ傷が発生する可能性がある。 In the can roll 56 with a gas introduction mechanism, the coefficient of friction between the outer peripheral surface of the can roll 56 and the heat resistant resin film F is reduced by the gas released from the outer peripheral surface of the can roll 56 as described above. For this reason, it has been confirmed that even if a slight speed difference is provided, it is difficult for the heat resistant resin film to be scratched. However, if the difference between the peripheral speed of the can roll 56 with the gas introduction mechanism and the conveyance speed of the heat resistant resin film F is set to be extremely large, the gap portion is formed between the heat resistant resin film F and the can roll 56 as described above. Although there is a gap, the gap is not always kept uniform due to the pressure distribution, the tension difference near the feed roll, and the effect of heat from sputtering, so some scratches may occur. .

一方、キャンロール５６と耐熱性樹脂フィルムＦとの周速度差を極端に小さく設定すると、耐熱性樹脂フィルムＦのうちガス導入孔１５の開口部に対向する領域が当該開口部に対向したまま留まる時間が長くなり、冷却効率が低い開口部の悪影響を受けかねない。したがって、キャンロール５６の外周面とそこに沿って搬送される耐熱性樹脂フィルムＦとの周速度差は、キャンロール５６の１周当たりガス導入孔１５の内径の数倍以上、ガス導入孔１５の周方向のピッチ以下が望ましい。 On the other hand, if the peripheral speed difference between the can roll 56 and the heat resistant resin film F is set to be extremely small, the region of the heat resistant resin film F that faces the opening of the gas introduction hole 15 remains facing the opening. Longer time can be adversely affected by openings with low cooling efficiency. Therefore, the peripheral speed difference between the outer peripheral surface of the can roll 56 and the heat-resistant resin film F conveyed along the can roll 56 is more than several times the inner diameter of the gas introduction hole 15 per circumference of the can roll 56, and the gas introduction hole 15. It is desirable that the pitch is equal to or less than the circumferential pitch.

例えば図４には、フィードロール５５から送られてきた耐熱性樹脂フィルムＦがキャンロール５６に巻き付いた時に当該耐熱性樹脂フィルムＦのうちガス導入孔１５ａの開口部に対向する領域Ａが、キャンロール５６がほぼ１回転してフィードロール６１に向けて送り出される直前には周方向においてガス導入孔１５ａに隣接するガス導入孔１５ｂの近傍まで相対的に移動している例が示されている。 For example, in FIG. 4, when the heat resistant resin film F sent from the feed roll 55 is wound around the can roll 56, a region A of the heat resistant resin film F facing the opening of the gas introduction hole 15 a is An example is shown in which the roller 56 is relatively moved to the vicinity of the gas introduction hole 15b adjacent to the gas introduction hole 15a in the circumferential direction immediately before the roll 56 is rotated once and fed toward the feed roll 61.

前述したように、キャンロール５６の外周面のガス導入孔１５が内径１００μｍ以下であれば、キャンロール外周面と耐熱性樹脂フィルムＦとの間に形成されるギャップ部の距離を考慮すると比較的均一な冷却が期待できるため、キャンロール５６の周速度と耐熱性樹脂フィルムＦの搬送速度との差を設定する必要はなく、ガス導入孔１５の内径が１０００μｍを越えるとキャンロール５６の周速度と耐熱性樹脂フィルムＦの搬送速度との差を設定しても効果は期待できない。ガス導入孔１５の内径の加工の困難さと本発明の長尺基板処理方法の効果を考慮すれば、ガス導入孔１５の内径は１５０μｍ以上１０００μｍ未満となる。 As described above, if the gas introduction hole 15 on the outer peripheral surface of the can roll 56 has an inner diameter of 100 μm or less, the distance of the gap portion formed between the outer surface of the can roll and the heat resistant resin film F is considered relatively. Since uniform cooling can be expected, there is no need to set the difference between the circumferential speed of the can roll 56 and the conveyance speed of the heat resistant resin film F. If the inner diameter of the gas introduction hole 15 exceeds 1000 μm, the circumferential speed of the can roll 56 Even if the difference between the conveyance speed of the heat resistant resin film F is set, the effect cannot be expected. Considering the difficulty in processing the inner diameter of the gas introduction hole 15 and the effect of the long substrate processing method of the present invention, the inner diameter of the gas introduction hole 15 is 150 μm or more and less than 1000 μm.

また、キャンロール外周面と耐熱性樹脂フィルムＦとの間に形成されるギャップ部の距離は、前述したように短い方が冷却の効果を期待できるので、ガス導入孔の内径の１／２以下が望ましく、１／３以下がより望ましいが、最も開いたギャップの距離が１０μｍ未満となることはない。さらに、耐熱性樹脂フィルムＦの厚さが２０μｍ未満であるとフィルムの伸びが大きくなり、キャンロール５６の周速度と耐熱性樹脂フィルムＦの搬送速度との差を設定しても効果は期待できない。耐熱性樹脂フィルムＦの厚さが１００μｍを越えるとかなりの熱負荷に耐えることができるためにガス導入機構付キャンロール５６を使用する必要性がなくなる。 Further, as described above, the shorter gap distance formed between the outer surface of the can roll and the heat resistant resin film F can be expected to have a cooling effect. It is preferable that the distance is 1/3 or less, but the distance of the widest gap is not less than 10 μm. Furthermore, if the thickness of the heat-resistant resin film F is less than 20 μm, the elongation of the film increases, and even if the difference between the peripheral speed of the can roll 56 and the conveyance speed of the heat-resistant resin film F is set, no effect can be expected. . When the thickness of the heat-resistant resin film F exceeds 100 μm, it is possible to withstand a considerable heat load, so that it is not necessary to use the can roll 56 with a gas introduction mechanism.

以上、長尺基板として耐熱性樹脂フィルムを例にとって本発明の一具体例の長尺基板処理装置の説明を行ったが、本発明の長尺基板処理装置で使用する長尺基板には、他の樹脂フィルムはもちろんのこと、金属箔や金属ストリップなどの金属フィルムを用いることができる。樹脂フィルムの例としては、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）フィルムのような比較的耐熱性に劣る樹脂フィルムやポリイミドフィルムのような耐熱性樹脂フィルムを挙げることができる。 As described above, the long substrate processing apparatus of one specific example of the present invention has been described by taking the heat resistant resin film as an example of the long substrate, but there are other types of long substrates used in the long substrate processing apparatus of the present invention. Of course, a metal film such as a metal foil or a metal strip can be used. Examples of the resin film include a resin film having a relatively poor heat resistance such as a polyethylene terephthalate (PET) film and a heat resistant resin film such as a polyimide film.

金属膜付耐熱性樹脂フィルムを作製する場合は、ポリイミド系フィルム、ポリアミド系フィルム、ポリエステル系フィルム、ポリテトラフルオロエチレン系フィルム、ポリフェニレンサルファイド系フィルム、ポリエチレンナフタレート系フィルムまたは液晶ポリマー系フィルムから選ばれる耐熱性樹脂フィルムが好適に用いられる。なぜなら、これらを用いて得られる金属膜付耐熱性樹脂フィルムは、金属膜付フレキシブル基板に要求される柔軟性、実用上必要な強度、配線材料として好適な電気絶縁性に優れているからである。 When producing a heat-resistant resin film with a metal film, it is selected from a polyimide film, polyamide film, polyester film, polytetrafluoroethylene film, polyphenylene sulfide film, polyethylene naphthalate film or liquid crystal polymer film. A heat resistant resin film is preferably used. This is because the heat-resistant resin film with a metal film obtained by using these is excellent in flexibility required for a flexible substrate with a metal film, strength necessary for practical use, and electrical insulation suitable as a wiring material. .

金属膜付耐熱性樹脂フィルムの製造は、上述したような長尺基板真空成膜装置に長尺基板として上記の耐熱性樹脂フィルムを用い、その表面に金属膜をスパッタリング成膜すれば得られる。例えば、上述したような成膜装置（スパッタリングウェブコータ）５０を用いて耐熱性樹脂フィルムをメタライジング法で処理することにより耐熱性樹脂フィルムの表面にＮｉ系合金等から成る膜とＣｕ膜とが積層された構造体を有する金属膜付長尺耐熱性樹脂フィルムを得ることができる。 The heat resistant resin film with a metal film can be produced by using the above heat resistant resin film as a long substrate in the long substrate vacuum film forming apparatus as described above, and forming a metal film on the surface by sputtering. For example, a film made of a Ni-based alloy or the like and a Cu film are formed on the surface of the heat resistant resin film by treating the heat resistant resin film with a metalizing method using the film forming apparatus (sputtering web coater) 50 as described above. A long heat resistant resin film with a metal film having a laminated structure can be obtained.

このような構造体を有する金属膜付耐熱性樹脂フィルムは成膜処理後は別工程に送られ、そこでサブトラクティブ法により所定の配線パターンを有するフレキシブル配線基板に加工される。ここで、サブトラクティブ法とは、レジストで覆われていない金属膜（例えば、上記Ｃｕ膜）をエッチングにより除去してフレキシブル配線基板を製造する方法のことである。 The heat-resistant resin film with a metal film having such a structure is sent to another process after the film formation process, and is processed into a flexible wiring board having a predetermined wiring pattern by a subtractive method. Here, the subtractive method is a method of manufacturing a flexible wiring substrate by removing a metal film (for example, the Cu film) not covered with a resist by etching.

上記したＮｉ系合金等から成る膜はシード層と呼ばれ、金属膜付耐熱性樹脂フィルムに必要とされる電気絶縁性や耐マイグレーション性等の特性により適宜その組成が選択されるが、一般的にはＮｉ−Ｃｒ合金、インコネル、コンスタンタン、モネル等の公知の合金で形成される。なお、金属膜付長尺耐熱性樹脂フィルムの金属膜（Ｃｕ膜）をより厚くしたい場合は、湿式めっき法を用いることがある。この場合は、電気めっき処理のみで金属膜を形成する方法か、あるいは一次めっきとしての無電解めっき処理と、二次めっきとしての電解めっき処理等の湿式めっき処理とを組み合わせて行う方法で処理される。この湿式めっき処理には、一般的な湿式めっき条件を採用することができる。 A film made of the above-described Ni-based alloy or the like is called a seed layer, and its composition is appropriately selected depending on characteristics such as electrical insulation and migration resistance required for a heat-resistant resin film with a metal film. Is formed of a known alloy such as Ni-Cr alloy, Inconel, Constantan, Monel. In addition, when it is desired to make the metal film (Cu film) of the long heat-resistant resin film with a metal film thicker, a wet plating method may be used. In this case, it is processed by a method of forming a metal film only by an electroplating process, or a method of combining an electroless plating process as a primary plating and a wet plating process such as an electrolytic plating process as a secondary plating. The For this wet plating process, general wet plating conditions can be employed.

上記本発明の具体例では、金属膜付耐熱性樹脂フィルムとして長尺耐熱性樹脂フィルムにＮｉ-Ｃｒ合金やＣｕ等の金属膜を積層した構造体を例にとって説明したが、上記金属膜のほか、目的に応じて酸化物膜、窒化物膜、炭化物膜等の成膜に本発明の成膜方法を用いることもできる。 In the specific example of the present invention described above, a structure in which a metal film such as a Ni-Cr alloy or Cu is laminated on a long heat-resistant resin film as an example of a heat-resistant resin film with a metal film has been described as an example. Depending on the purpose, the film forming method of the present invention can be used for forming an oxide film, a nitride film, a carbide film, or the like.

また、上記本発明の具体例では長尺基板真空成膜装置に関して説明してきたが、本発明の長尺基板処理装置には、減圧雰囲気下の真空チャンバー内で長尺基板にスパッタリング等の真空成膜を施す処理以外に、プラズマ処理やイオンビーム処理等の熱負荷の掛かる処理が行われることがある。これらプラズマ処理やイオンビーム処理により長尺基板の表面が改質され、その際、長尺基板に熱負荷が掛かる。このような場合においても、本発明の長尺基板の成膜装置を用いることによって、均一かつ効率的に冷却を行って長尺基板のシワ発生を抑制することができる。 In the above-described specific examples of the present invention, the long substrate vacuum film forming apparatus has been described. However, the long substrate processing apparatus of the present invention includes a vacuum forming process such as sputtering on a long substrate in a vacuum chamber under a reduced pressure atmosphere. In addition to the process of applying a film, a process that requires a heat load such as a plasma process or an ion beam process may be performed. The surface of the long substrate is modified by the plasma processing or the ion beam processing, and a thermal load is applied to the long substrate. Even in such a case, by using the apparatus for forming a long substrate of the present invention, it is possible to cool uniformly and efficiently and suppress the generation of wrinkles on the long substrate.

ここでプラズマ処理とは、公知のプラズマ処理方法、例えばアルゴンと酸素の混合ガスまたはアルゴンと窒素の混合ガスによる減圧雰囲気下において放電を行うことにより、酸素プラズマまたは窒素プラズマを発生させて長尺基板を処理する方法のことである。また、イオンビーム処理とは、強い磁場を印加した磁場ギャップでプラズマ放電を発生させて、プラズマ中の陽イオンを陽極による電解でイオンビームとして目的物（長尺基板）へ照射する処理である。このイオンビーム処理には、公知のイオンビーム源を用いることができる。なお、これらプラズマ処理やイオンビーム処理は、ともに減圧雰囲気下で行われる。 Here, the plasma treatment is a known plasma treatment method, for example, by performing discharge in a reduced pressure atmosphere using a mixed gas of argon and oxygen or a mixed gas of argon and nitrogen, thereby generating oxygen plasma or nitrogen plasma to generate a long substrate. It is a method of processing. The ion beam treatment is a treatment in which a plasma discharge is generated in a magnetic field gap to which a strong magnetic field is applied, and a target (long substrate) is irradiated as an ion beam by cation in the plasma by electrolysis with an anode. A known ion beam source can be used for this ion beam treatment. Note that both the plasma treatment and the ion beam treatment are performed in a reduced pressure atmosphere.

［実施例１］
図２に示す成膜装置（スパッタリングウェブコータ）５０を用いて金属膜付長尺耐熱性樹脂フィルムを作製した。長尺の耐熱性樹脂フィルム（以下、フィルムＦと称する）には、幅５００ｍｍ、長さ８００ｍ、厚さ２５μｍの宇部興産株式会社製の耐熱性ポリイミドフィルム「ユーピレックス（登録商標）」を使用した。 [Example 1]
A long heat-resistant resin film with a metal film was produced using a film forming apparatus (sputtering web coater) 50 shown in FIG. For a long heat-resistant resin film (hereinafter referred to as film F), a heat-resistant polyimide film “UPILEX (registered trademark)” manufactured by Ube Industries, Ltd. having a width of 500 mm, a length of 800 m, and a thickness of 25 μm was used.

キャンロール５６には、図３に示すようなジャケットロール構造のガス導入機構付きキャンロールを使用した。このキャンロール５６の円筒部材１０には、直径９００ｍｍ、幅７５０ｍｍ、厚み１５ｍｍのアルミ製のものを使用し、その外周面にハードクロムめっきを施した。この厚み１５ｍｍの肉厚部内に、キャンロール５６の回転軸方向に平行に延在する内径４ｍｍのガス導入路１４を周方向に均等な間隔をあけて全周に亘って３６０本穿設した。なお、ガス導入路１４の両端のうち先端側は有底にして円筒部材１０を貫通しないようにした。 As the can roll 56, a can roll with a gas introduction mechanism having a jacket roll structure as shown in FIG. 3 was used. The cylindrical member 10 of the can roll 56 was made of aluminum having a diameter of 900 mm, a width of 750 mm, and a thickness of 15 mm, and the outer peripheral surface thereof was subjected to hard chrome plating. In this thick portion having a thickness of 15 mm, 360 gas introduction passages 14 having an inner diameter of 4 mm extending in parallel with the rotation axis direction of the can roll 56 were bored at equal intervals in the circumferential direction. In addition, the front end side of both ends of the gas introduction path 14 is bottomed so as not to penetrate the cylindrical member 10.

各ガス導入路１４には、円筒部材１０の外表面側（すなわちキャンロール５６の外周面側）に開口する内径０.２ｍｍのガス導入孔１５を４７個設けた。これら４７個のガス導入孔１５は、円筒部材１０の外表面に画定されるフィルムＦの搬送経路の両端部からそれぞれ２０ｍｍ内側の線の間の領域に、フィルムＦの進行方向に対して直交する方向において１０ｍｍのピッチで配設した。つまり、キャンロール５６の外周面のうち両端部からそれぞれ１４５ｍｍまでの領域にはガス導入孔１５を設けなかった。なお、このときのキャンロール５６の周方向のガス導入孔１５のピッチは約７.９ｍｍであった。 Each gas introduction path 14 was provided with 47 gas introduction holes 15 having an inner diameter of 0.2 mm that opened to the outer surface side of the cylindrical member 10 (that is, the outer peripheral surface side of the can roll 56). These 47 gas introduction holes 15 are orthogonal to the traveling direction of the film F in the regions between the inner lines of 20 mm from both ends of the transport path of the film F defined on the outer surface of the cylindrical member 10. Arranged at a pitch of 10 mm in the direction. That is, the gas introduction hole 15 was not provided in the region from the both end portions to 145 mm on the outer peripheral surface of the can roll 56. At this time, the pitch of the gas introduction holes 15 in the circumferential direction of the can roll 56 was about 7.9 mm.

キャンロール５６の外周面のうちフィルムＦが巻き付けられない領域がキャンロール５６の回転中心に対して占める角度、すなわち、キャンロール５６の回転軸５６ａを中心としてフィードロール６１に向けて送り出されるフィルムＦがキャンロール５６から離れる位置からフィードロール５５から送り出されるフィルムＦがキャンロール５６に接する位置までの角度は約３０°であった。 Of the outer peripheral surface of the can roll 56, the angle that the area where the film F is not wound occupies the rotation center of the can roll 56, that is, the film F fed toward the feed roll 61 around the rotation axis 56 a of the can roll 56. The angle from the position where the film F is fed away from the can roll 56 to the position where the film F fed from the feed roll 55 contacts the can roll 56 was about 30 °.

従って、この領域には３０本のガス導入路１４が同時に存在することになる。これら３０本のガス導入路１４からのガスの導入をきめ細かく制御するため、３０本を３分割した１０本に分岐する分岐管を使用し、各分岐管に対してガス導入バルブ１６を１つ取り付けた。すなわち、ガス導入バルブ１６は全部で３６個になる。 Therefore, 30 gas introduction paths 14 exist simultaneously in this region. In order to finely control the introduction of gas from these 30 gas introduction passages 14, a branch pipe branched into 30 divided into 10 is used, and one gas introduction valve 16 is attached to each branch pipe. It was. That is, there are 36 gas introduction valves 16 in total.

フィルムＦに成膜する金属膜としては、シード層であるＮｉ−Ｃｒ膜の上にＣｕ膜を成膜するものとし、そのため、マグネトロンスパッタターゲット５７にはＮｉ−Ｃｒターゲットを用い、マグネトロンスパッタターゲット５８、５９、６０にはＣｕターゲットを用いた。 As a metal film to be formed on the film F, a Cu film is formed on a Ni—Cr film as a seed layer. Therefore, a Ni—Cr target is used for the magnetron sputter target 57, and a magnetron sputter target 58 is used. , 59 and 60 were Cu targets.

巻き出しロール５２と巻き取りロール６４の張力は８０Ｎとした。また、上流側モータ駆動フィードロール５５と下流側モータ駆動フィードロール６１の周速度はフィルム搬送速度３ｍ／分となるようにするとともに、キャンロール５６の周速度は、フィルム搬送速度３ｍ／分より０.１％速くなるようにサーボモータを制御した。したがって、キャンロール５６の１周当たりフィルムＦに比べて約２.８ｍｍ（＝直径９００ｍｍ×３.１４×０.１％）速く回っていることになる。 The tension of the unwinding roll 52 and the winding roll 64 was 80N. In addition, the peripheral speed of the upstream motor drive feed roll 55 and the downstream motor drive feed roll 61 is set to a film transport speed of 3 m / min, and the peripheral speed of the can roll 56 is 0 from the film transport speed of 3 m / min. The servo motor was controlled to be 1% faster. Accordingly, the rotation is about 2.8 mm (= 900 mm in diameter × 3.14 × 0.1%) faster than the film F per rotation of the can roll 56.

この成膜装置５０の巻き出しロール５２側に、巻回されたフィルムＦをセットし、その一端をキャンロール５６を経由させて巻き取りロール６４に取り付けた。この状態で、真空チャンバー５１内の空気を複数台のドライポンプを用いて５Ｐａまで排気した後、更に、複数台のターボ分子ポンプとクライオコイルを用いて３×１０^−３Ｐａまで排気した。キャンロール５６のジャケット１１内には冷却水を循環させて２０℃に温度制御した。 The wound film F was set on the unwinding roll 52 side of the film forming apparatus 50, and one end of the film F was attached to the winding roll 64 via the can roll 56. In this state, the air in the vacuum chamber 51 was exhausted to 5 Pa using a plurality of dry pumps, and further exhausted to 3 × 10 ⁻³ Pa using a plurality of turbo molecular pumps and cryocoils. Cooling water was circulated in the jacket 11 of the can roll 56 to control the temperature to 20 ° C.

次に回転駆動装置を起動してフィルムＦを搬送速度３ｍ／分で搬送させながら、アルゴンガスを３００ｓｃｃｍで導入するとともにマグネトロンスパッタカソード５７、５８、５９、６０に１０ｋＷの電力を印加して電力制御した。更にキャンロール５６の内側配管１２に５００ｓｃｃｍでアルゴンガスを導入した。このようにしてロールツーロールで搬送されるフィルムＦに対してその片面にＮｉ−Ｃｒ膜からなるシード層及びその上に成膜されるＣｕ膜を連続して成膜する処理を開始した。 Next, the rotational drive device is activated and while the film F is conveyed at a conveyance speed of 3 m / min, argon gas is introduced at 300 sccm and 10 kW electric power is applied to the magnetron sputter cathodes 57, 58, 59, 60 to control the power. did. Further, argon gas was introduced into the inner pipe 12 of the can roll 56 at 500 sccm. Thus, the process which forms continuously the seed layer which consists of a Ni-Cr film | membrane on one side, and the Cu film | membrane formed on it with respect to the film F conveyed by roll-to-roll was started.

上記成膜処理を開始してから、フィルムＦの処理長さが３００ｍになった時点で、各マグネトロンスパッタカソードへの電力供給を停止し、それぞれのガス導入も停止した。最後に、フィルムＦの搬送を停止するとともに各ポンプの運転を停止してから大気ベントを開放し、巻き出しロール５２からフィルムＦの終端部を外して全てのフィルムＦを巻き取りロール６４に巻き取ってから取り外した。 When the processing length of the film F reached 300 m after the start of the film forming process, the power supply to each magnetron sputter cathode was stopped, and the introduction of each gas was also stopped. Finally, the conveyance of the film F is stopped and the operation of each pump is stopped, and then the atmospheric vent is opened, the end of the film F is removed from the unwinding roll 52, and all the film F is wound on the winding roll 64. Removed after removing.

この取り外されたフィルムＦを大気中にて展開して６０倍の実体顕微鏡で観察したところ、ガス導入機構付キャンロール外周面のガス導入孔の内径２００μｍに起因すると思われる表面の形状変化は見つからなかった。 When the removed film F was developed in the atmosphere and observed with a stereomicroscope of 60 times, a change in the shape of the surface, which seems to be caused by the inner diameter of the gas introduction hole of the outer peripheral surface of the can roll with a gas introduction mechanism, was found to be 200 μm. There wasn't.

［実施例２］
キャンロール５６の周速度をフィルム搬送速度３ｍ／分より０.１％遅くなるようにサーボモータを制御した以外は実施例１と同様にして成膜を行った。したがって、キャンロール５６の１周あたりフィルムＦより約２.８ｍｍ（＝直径９００ｍｍ×３.１４×０.１％）遅く回っていることになる。 [Example 2]
Film formation was performed in the same manner as in Example 1 except that the servo motor was controlled so that the peripheral speed of the can roll 56 was 0.1% slower than the film conveyance speed of 3 m / min. Therefore, the rotation around the can roll 56 is about 2.8 mm (= 900 mm × 3.14 × 0.1% in diameter) slower than the film F.

成膜が完了して取り外されたフィルムＦを大気中にて展開して６０倍の実体顕微鏡で観察したところ、ガス導入機構付キャンロール外周面のガス導入孔の内径２００μｍに起因すると思われる表面の形状変化は見つからなかった。 When the film F, which has been formed and removed, is unfolded in the atmosphere and observed with a stereomicroscope at a magnification of 60 times, the surface seems to be due to the 200 μm inner diameter of the gas introduction hole on the outer peripheral surface of the can roll with a gas introduction mechanism No shape change was found.

［比較例］
比較例のため、キャンロール５６の周速度をフィルム搬送速度３ｍ／分と同じになるようにサーボモータを制御した以外は実施例１と同様にして成膜を行った。成膜が完了して取り外されたフィルムＦを大気中にて展開して６０倍の実体顕微鏡で観察したところ、ガス導入機構付キャンロール外周面のガス導入孔の内径２００μｍに起因すると思われる表面の形状変化がキャンロールの外周面に配設されているガス導入孔の配置パターンに一致して生じているのが見つかった。 [Comparative example]
As a comparative example, film formation was performed in the same manner as in Example 1 except that the servo motor was controlled so that the peripheral speed of the can roll 56 was the same as the film conveyance speed of 3 m / min. When the film F, which has been formed and removed, is unfolded in the atmosphere and observed with a stereomicroscope at a magnification of 60 times, the surface seems to be due to the 200 μm inner diameter of the gas introduction hole on the outer peripheral surface of the can roll with gas introduction mechanism It was found that the change in shape of the gas occurred in accordance with the arrangement pattern of the gas introduction holes arranged on the outer peripheral surface of the can roll.

１０円筒部材
１１ジャケット
１２内側配管
１３外側配管
１４ガス導入路
１５ガス導入孔
１６ガス導入バルブ
５０成膜装置（スパッタリングウェブコータ）
５１真空チャンバー
５２巻き出しロール
５３、６３フリーロール
５４、６２張力センサロール
５５、６１フィードロール
５６キャンロール
５７、５８、５９、６０マグネトロンスパッタリングカソード
６４巻き取りロール
Ｆ長尺耐熱性樹脂フィルム（長尺基板）
Ｇギャップ部（隙間） DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Cylindrical member 11 Jacket 12 Inner piping 13 Outer piping 14 Gas introduction path 15 Gas introduction hole 16 Gas introduction valve 50 Film-forming apparatus (sputtering web coater)
51 Vacuum chamber 52 Unwinding roll 53, 63 Free roll 54, 62 Tension sensor roll 55, 61 Feed roll 56 Can roll 57, 58, 59, 60 Magnetron sputtering cathode 64 Winding roll F Long heat resistant resin film (long substrate)
G Gap (gap)

Claims

For a long substrate conveyed by roll-to-roll in a vacuum chamber, heat is generated while the refrigerant is circulated inside and the long substrate is partially wound around the outer peripheral surface of a can roll having gas introduction holes on the outer peripheral surface. A method for processing a long substrate that performs a process that requires a load,
The outer periphery of the can roll while making a difference between the peripheral speed of the feed roll and the peripheral speed of the can roll, which are provided adjacent to the upstream and downstream of the conveyance path of the long substrate defined on the outer peripheral surface of the can roll. A long substrate processing method comprising introducing a gas from a gas introduction hole into a gap formed between a surface and a long substrate wound around the surface.

The difference between the circumferential speed of the can roll and the circumferential speed of the feed roll is equal to or greater than the diameter of the gas introduction hole in the circumferential direction of the can roll and equal to or less than the pitch per round of the can roll. The long substrate processing method as described in 2. above.

The long substrate processing method according to claim 1, wherein the gas introduction hole provided in the outer peripheral surface of the can roll has an inner diameter of 150 to 1000 μm.

The long substrate processing method according to claim 1, wherein the long substrate has a thickness of 20 to 100 μm.

5. The process according to claim 1, wherein the process to which the thermal load is applied is a plasma process or an ion beam process, and the plasma process or the ion beam process is performed in a direction facing the outer peripheral surface of the can roll. The long substrate processing method of crab.

5. The long substrate processing method according to claim 1, wherein the heat-loading process is a vacuum film forming process, and the vacuum film forming process is performed in a direction facing the outer peripheral surface of the can roll. A method for forming a long substrate.

The method for forming a long substrate according to claim 6, wherein the vacuum film forming process is a sputtering process.

A processing apparatus for a long substrate that performs a process that takes a thermal load while being wound around a can roll having a gas introduction hole on an outer peripheral surface of a long substrate that is conveyed by a roll-to-roll in a vacuum chamber,
The difference between the circumferential speed of the feed roll and the circumferential speed of the can roll, which is provided adjacent to the upstream and downstream of the transport path of the long substrate defined on the outer circumferential surface of the can roll, is the circumferential direction of the can roll. A processing apparatus for a long substrate, wherein the gas introduction hole has an inner diameter of 150 to 1000 μm, wherein the gas introduction hole has an inner diameter of 150 to 1000 μm.

The long substrate processing apparatus according to claim 8, wherein the process that applies a thermal load to the long substrate is a plasma process or an ion beam process.

The long substrate processing apparatus according to claim 9, wherein a mechanism for performing the plasma processing or the ion beam processing is disposed at a position facing an outer peripheral surface of the can roll.

The long substrate vacuum film forming apparatus according to claim 8, wherein the thermal load processing is a vacuum film forming process.

12. The long substrate vacuum film forming apparatus according to claim 11, wherein the vacuum film forming process is a vacuum film forming mechanism disposed at a position facing the outer peripheral surface of the can roll.

The long substrate vacuum film forming apparatus according to claim 12, wherein the vacuum film forming mechanism is a sputtering cathode.