JP2017214181A - 帯状物の搬送制御方法及びこれを用いた帯状物の処理装置 - Google Patents

Abstract

【課題】長尺樹脂フィルムの搬送速度が変化しても、ガス放出機構付キャンロールの外周面とそこに巻き付けられる長尺樹脂フィルムとのギャップ部のガス圧を安定的に制御可能な搬送制御方法を提供する。【解決手段】減圧雰囲気下において、外周面にガス放出機構１５を備えたキャンロール５６の外周面に巻き付けながら、ロールツーロールで搬送する帯状物の搬送制御方法であって、外周面のうち帯状物が巻き付けられるラップ領域における外周面と帯状物との間の隙間にガスを分配して供給するガス分配手段２３〜２６のガス圧が所定の設定圧に維持されるように、ガスを流量制御すると共に、該流量制御されるガスの流量から帯状物の搬送速度を推定し、該推定した搬送速度が変更されるごと流量制御の制御パラメータを変更する。【選択図】図２

Description

本発明は、長尺樹脂フィルム等の帯状物をロールツーロールで搬送する帯状物の搬送制御方法及びこれを用いた帯状物の処理装置に関し、特に、ガス放出機構を備えたキャンロールに供給するガスの流量と帯状物の搬送速度との関係を制御する帯状物の搬送制御方法及びこれを用いた帯状物の処理装置に関する。

液晶パネル、ノートパソコン、デジタルカメラ、携帯電話等の電子機器には、樹脂フィルムの上に配線回路が形成された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は、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樹脂フィルムに対してフォトリソグラフィーやエッチング等の薄膜技術で金属膜をパターニング処理することによって得られる。近年、フレキシブル配線基板の配線回路パターンは、ますます微細化、高密度化する傾向にあり、そのため金属膜付樹脂フィルムには平坦でシワのないものが求められている。

上記の金属膜付樹脂フィルムの製造方法として、従来、金属箔を接着剤により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）、及び樹脂フィルムに真空成膜法単独で、又は真空成膜法と湿式めっき法との併用で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。そして、メタライジング法の真空成膜法には、一般に真空蒸着法、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用いられている。

例えば特許文献１には、ポリイミド絶縁層上にスパッタリングでクロム層を形成した後、スパッタリングで銅層を形成することで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には、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がこの順にポリイミドフィルム上に積層されたフレキシブル回路基板用材料が開示されている。なお、ポリイミドフィルム（基板）のような樹脂フィルムに連続的に真空成膜を行う場合は、長尺状の樹脂フィルムをロールツーロールで搬送しながら成膜することが可能な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。

ところで、上記の真空成膜法のうち、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樹脂フィルムに与える熱負荷が大きいといわれている。また、樹脂フィルムは成膜の際に大きな熱負荷がかかると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、上記の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式キャンロールの外周面に長尺樹脂フィルムを巻き付けて裏面側から冷却しながら表面側にスパッタリング成膜する方式が採用されている。

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、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、更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。

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長尺樹脂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長尺樹脂フィルムの熱は、実際には長尺樹脂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、これが長尺樹脂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長尺樹脂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。例えば特許文献４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口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口となる溝を設ける技術が開示されている。更に、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の分配及び導入口とする方法も知られている。

しかし、これらいずれのガス放出機構付きキャンロールにおいても、キャンロールの外周面において長尺樹脂フィルムが巻き付けられていない領域は長尺樹脂フィルムが巻き付けられている領域に比べてガス導入口の抵抗が低くなるため、キャンロールに供給したガスの多くはこの長尺樹脂フィルムの巻き付けられていない領域のガス導入口を経て真空チャンバーの空間に放出されてしまう。その結果、キャンロールの外周面とそこに巻き付けられている長尺樹脂フィルムとの間のギャップ部に本来導入されるべき量のガスが供給されず、熱伝導率を高める効果が得られなくなることがあった。

この問題に対しては、キャンロールの外周面から出没するバルブをガス導入口に設け、このバルブを長尺樹脂フィルムの裏面で押さえつけることによってガス導入口を開放する方法や（特許文献５）、キャンロールの外周面のうち長尺樹脂フィルムを送り出してから導き入れるまでに該当する長尺樹脂フィルムの巻き付けられない領域にカバーを取り付けて、この領域から真空チャンバーにガスが放出されるのを防止してキャンロール外周面と長尺樹脂フィルムとのギャップ部に良好にガスを導入する方法（特許文献６）などが提案されている。

しかし、特許文献５に示すような長尺樹脂フィルムの裏面でバルブを押さえつけてガス導入口を開閉させる方法は、バルブの接触により長尺樹脂フィルムの裏面に僅かなキズや凹みを生じさせるおそれがあり、高い品質が要求される電子機器のフレキシブル配線基板の製造に採用することは難しかった。また、特許文献６に示すようなカバーを用いて長尺樹脂フィルムが巻き付けられない領域のガス導入口を封鎖する方法は、高い真空度で成膜処理を行う成膜装置ではカバーとキャンロール外周面との隙間からのガス漏れを防ぐことはできなかった。

そこで、特許文献７や特許文献８に記載されているように、複数のガス導入口にガスを分配して供給するため、キャンロールの外周肉厚部に周方向に均等に複数のガス導入路を設けると共に、キャンロールの中心軸上に取り付けられたガスロータリージョイントを利用してこれら複数のガス導入路へのガス供給を個別に制御できるようにした機構が提案されている。これにより上記した長尺樹脂フィルムが巻き付けられない領域からのガスの放出を効果的に防ぐことができる。

なお、非特許文献２によれば、キャンロールの外周面と長尺樹脂フィルムとの間のギャップ部に導入するガスがアルゴンガスであって、そのガス圧力が５００Ｐａ、ギャップ部のギャップ間距離が約４０μｍ以下の時、ギャップ部の熱伝導率は２５０（Ｗ／ｍ^２・Ｋ）となる。この導入ガスの圧力を高くしてキャンロールの外周面と長尺樹脂フィルムとのギャップ間のガス圧力を高くすれば、熱伝達に寄与する分子の数が多くなるので熱伝達率が向上することが知られている。しかし、導入ガスの圧力を高くする場合は、その圧力に抗して長尺樹脂フィルムをキャンロールの外周面に押し付けるための抗力とバランスさせることが必要となる。すなわち下記式１に示すように、上記抗力Ｐは、長尺樹脂フィルムの巾１ｍ当たりの張力Ｔ及びキャンロールの半径Ｒによって定まることが非特許文献３に記載されている。

［式１］
Ｐ＝Ｔ／Ｒ

例えば、キャンロール（半径Ｒ：０.４ｍ）の外周面に巻き付いている巾０.５７ｍの長尺樹脂フィルムの張力が２００Ｎの時、抗力Ｐは８７７Ｐａ／ｍ^２になる。一方、ギャップ部内のガスの熱伝達係数ｋ_ｇａｓは、ギャップ部の熱伝導率λ（Ｗ／ｍ・Ｋ）、キャンロールの外周面と長尺樹脂フィルムとの間のギャップ部のギャップ間距離ｂ（ｍ）、平均自由行程Ｌ（ｍ）から下記式２で表すことができる。そして、ギャップ部内のガス圧が高くなると、平均自由行程が短くなるので熱伝達係数が向上することが非特許文献４に記載されていている。

［式２］
ｋ_ｇａｓ＝λ／（ｂ＋２Ｌ）

特開平２−９８９９４号公報 特許第３４４７０７０号明細書 特開昭６２−２４７０７３号公報 国際公開第２００５／００１１５７号 米国特許第３４１４０４８号明細書 国際公開第２００２／０７０７７８号 特許第５５１６３８８号明細書 特許第５６７３６１０号明細書

"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 Timothy J.Walker, コンバーティング技術セミナー2005 W.Schwarz, "Thermo-Mechanical Behavior of the Web during Coating", The Second LEYBOLD Symposium on Vacuum Web Coating for Packaging Materials (1992)

上記のガス放出機構付キャンロールにおいては、キャンロールの外周面とそこに巻き付いている長尺樹脂フィルムとの間のギャップ部に導入するガスのガス圧が長尺樹脂フィルムの上記抗力を少しでも超えてしまうと、長尺樹脂フィルムが一気にキャンロールの外周面から完全浮上して分子流熱伝達の範囲（４０μｍ以下）を超えて冷却効率が急激に低下し、熱負荷によりフィルムに無数のシワが発生しやすくなる。従って、抗力より若干低いガス圧が維持されるようにギャップ部のガス圧制御を行うことが極めて重要である。

しかし、キャンロールの外周面のうち長尺樹脂フィルムが巻き付けられない領域のガス導入口及びこれに連通するガス分配管の内部は真空チャンバーに解放されているため減圧状態にあり、よって、長尺樹脂フィルムが巻き付けられない領域に位置するガス導入口及びそのガス分配管は、ガスロータリージョイントの回転に伴って長尺樹脂フィルムが巻き付けられる領域に移動すると、ガス導入が始まった瞬間に一気にガスが流れ込むことになり、ガス供給系の圧力が不安定になる。

その結果、ギャップ部のガス圧が、前述した長尺樹脂フィルムをキャンロールの外周面に押し付けるための抗力にバランスするガス圧を超えたり、抗力より若干低く設定されたガス圧より低くなったりすることがあった。この場合、熱伝達係数が低下してしまい、一気に熱負荷が増加するので長尺樹脂フィルムに致命的なシワが発生することがあった。また、長尺樹脂フィルムが溶けて破断し、ガス放出機構付キャンロールにダメージを与えてしまうおそれがあった。そこで、ギャップ部に供給するガスを流量制御しながらギャップ部内のガス圧を測定し、その測定値に基づいて該流量制御の設定値を例えばＰＩＤ制御のＰ動作、Ｉ動作、及びＤ動作でフィードバック制御することが考えられる。

なお、上記ＰＩＤ制御においてＰ動作（比例動作）は現在値と設定値の偏差に比例した操作量を働かす動作のことであり、Ｉ動作（積分動作）はオフセットが現れた場合に操作量を変える動作のことであり、Ｄ動作（微分動作）は外乱の度合いに応じて偏差の少ないうちに大きな修正動作を加え、制御結果が大きく変動するのを防ぐ動作のことである。

ところで、ギャップ部のガス圧が上記抗力を超えない範囲では、キャンロールの外周面において長尺樹脂フィルムが巻き付けられている領域（ラップ部又はラップ領域とも称する）からのガス漏れは制御上無視できるレベルであり、ガス放出機構付キャンロールに導入したガスのほとんどは、キャンロールの外周面において長尺樹脂フィルムが巻き付けられていない箇所（非ラップ部又は非ラップ領域とも称する）からのみ真空チャンバー中に漏れる。

そのため、例えば長尺樹脂フィルムの搬送速度を早くする変更を行った場合、ガス放出機構付キャンロールの回転数に比例してガス導入口が単位時間に非ラップ部を通過する回数も多くなり、非ラップ部からの漏れ量も比例して増加する。例えば長尺樹脂フィルムの搬送速度が２倍になると、所定の設定圧にギャップ部のガス圧を保つためにギャップ部に供給するガス流量も約２倍にする必要がある。このように、上記のＰＩＤ制御の被制御対象の動特性はフィルム搬送速度の変化に応じて変化するため、安定的に制御するのが困難であった。

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、長尺樹脂フィルムの搬送速度が変化しても、ガス放出機構付キャンロールの外周面とそこに巻き付けられる長尺樹脂フィルムとのギャップ部のガス圧を安定的に制御可能な搬送制御方法を提供することを目的としている。

本発明者は上記課題を解決するため鋭意研究を続けた結果、長尺樹脂フィルム等の帯状物の搬送速度の変化に応じてＰＩＤ制御の設定値を切り替えることにより良好に制御しうることを見出し本発明を完成するに至った。すなわち、本発明の帯状物の搬送制御方法は、減圧雰囲気下において、外周面にガス放出機構を備えたキャンロールの該外周面に巻き付けながらロールツーロールで搬送する帯状物の搬送制御方法であって、前記外周面のうち前記帯状物が巻き付けられるラップ領域における前記外周面と前記帯状物との間の隙間にガスを分配して供給するガス分配手段のガス圧が所定の設定圧に維持されるように、前記ガスを流量制御すると共に、該流量制御されるガスの流量から前記帯状物の搬送速度を推定し、該推定した搬送速度が変更されるごと前記流量制御の制御パラメータを変更することを特徴としている。

本発明によれば、真空チャンバー内においてロールツーロールで搬送される長尺樹脂フィルムの搬送速度が切り替わっても、ガス放出機構付キャンロールの外周面とそこに巻き付けられる長尺樹脂フィルムとの間のギャップ部にガスを安定的に供給することが可能になる。これにより、長尺樹脂フィルムを安定的に効率よく冷却することができるので、シワのない高品質の金属膜付樹脂フィルムを高い歩留まりで作製することができる。

本発明に係る長尺樹脂フィルムの成膜装置の一具体例を模式的に示す正面図である。 図１の成膜装置が有するガス放出機構付キャンロールをその中心軸を通る面で切断した断面図である。 図２のガス放出機構付キャンロールが有するガスロータリージョイントの分解斜視図である。 図３のガスロータリージョイントのガス分配機構を示す正面図及び部分断面図である。 図３のガスロータリージョイントのガス分配路とガス供給路の溝との位置関係を示す模式図である。 ガスロータリージョイントのガス供給システムの一具体例を示すプロセスフロー図である。 ガスロータリージョイントのガス供給システムの他の具体例を示すプロセスフロー図である。 フィルム搬送速度によるギャップ部のガス圧を保つために必要なガス流量を示すグラフである。 ガス流量一定の場合のフィルム搬送速度によるギャップ部のガス圧の変化を示すグラフである。 実験で求めた長尺樹脂フィルムの様々な搬送速度において、圧力制御を安定化させるために必要なガス圧の補正係数を示すグラフである。 図１０の補正係数が１.００のとき、ギャップ部が設定圧で安定的に圧力制御されているときの長尺樹脂フィルムの搬送速度とガス流量との関係を、該設定圧をパラメータとして示すグラフである。 本発明の実施例の処理装置において、フィルム搬送速度が変化した時のギャップ部のガス圧とガス流量との変動を示すグラフである。 本発明の比較例１の処理装置において、フィルム搬送速度が変化した時のギャップ部のガス圧とガス流量との変動を示すグラフである。 本発明の比較例２の処理装置において、フィルム搬送速度が変化した時のギャップ部のガス圧とガス流量との変動を示すグラフである。

（１）真空成膜装置
先ず、本発明の帯状物の搬送制御方法を好適に実施可能な帯状物の処理装置の一具体例として、図１の真空成膜装置５０について説明する。この図１に示す長尺基板真空成膜装置５０はスパッタリングウェブコータとも称される装置であり、帯状物の一例としての長尺樹脂フィルムを真空チャンバー５１内でロールツーロール方式で搬送しながらその表面に熱負荷の掛かる処理であるスパッタリング成膜処理を連続的に効率よく施す場合に好適に用いられる。

具体的に説明すると、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真空装置が具備されており、スパッタリング成膜の際にはこれら真空装置により到達圧力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、目的に応じて更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。

この真空チャンバー５１内に巻出ロール５２からキャンロール５６を経て巻取ロール６４までロールツーロール方式で搬送を行う長尺樹脂フィルムＦの各種ロール群及び乾式成膜手段が設けられている。これにより、巻出ロール５２から巻き出された長尺樹脂フィルムＦに対してスパッタリング成膜処理を行った後、巻取ロール６４で巻き取るようになっている。

すなわち、巻出ロール５２からキャンロール５６までの搬送経路には、長尺樹脂フィルムＦを案内するフリーロール５３、長尺樹脂フィルムＦの張力の測定を行う張力センサロール５４、及びモータ駆動のフィードロール５５がこの順で配置されている。フィードロール５５ではキャンロール５６の周速度に対する調整が行われており、これによりキャンロール５６の外周面に長尺樹脂フィルムＦを密着させることができる。

キャンロール５６から巻取ロール６４までの搬送経路にも上記と同様に、キャンロール５６の周速度に対する調整を行うモータ駆動のフィードロール６１、長尺樹脂フィルムＦの張力の測定を行う張力センサロール６２、及び長尺樹脂フィルム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。上記した巻出ロール５２及び巻取ロール６４では、パウダークラッチ等によるトルク制御によって長尺樹脂フィルムＦの張力バランスが保たれている。また、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、巻出ロール５２から長尺樹脂フィルムＦが巻き出されて巻取ロール６４に巻き取られるようになっている。

キャンロール５６の外周面上に画定される搬送経路のうち、尺樹脂フィルムＦが巻き付けられる領域Ａ（ラップ部又はラップ領域とも称する）に対向する位置に、金属膜のスパッタリング成膜を行う乾式成膜手段としてマグネトロンスパッタリングカソード５７、５８、５９及び６０がこの順に搬送経路に沿って設けられている。なお、ラップ部に対応する上記領域Ａの角度のことを長尺樹脂フィルムＦの抱き角と称することがある。また、長尺樹脂フィルムＦが巻き付けられていない領域Ｂを非ラップ部又は非ラップ領域と称することがある。

図１には板状のターゲットを使用した場合が示されているが、板状ターゲットは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ので、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。また、図１の真空成膜装置５０は、熱負荷の掛かる処理としてスパッタリング成膜処理を行うものであるため、マグネトロンスパッタリングカソードが設けられているが、本発明が対象とする処理装置はスパッタリング成膜を行う装置に限定するものではなく、ＣＶＤ（化学蒸着）や真空蒸着などの熱負荷の掛かる処理装置でもよい。この場合は板状ターゲットに代えてこれらの真空成膜手段が設けられる。

（２）ガス放出機構付キャンロール
次に、上記したキャンロール５６について図２を参照しながら説明する。このキャンロール５６は金属製の円筒部材１０からなり、その内部は冷却水などの温度調節された冷媒が循環できるようにいわゆるジャケットロール構造１２になっている。円筒部材１０の回転中心Ｏに位置する回転軸１１は真空チャンバー５１の外部の図示しないチラーとの間で冷媒を循環させるため二重配管構造になっており、その外周部に設けたベアリング１３によって回転可能に支持されている。

この円筒部材１０の外周肉厚部に、回転軸１１方向に延在する複数のガス導入路１４が周方向に均等な間隔をあけて全周に亘って設けられている。そして、各ガス導入路１４に、外周面側に開口する複数のガス放出孔１５が回転軸１１方向に均等な間隔をあけて設けられている。円筒部材１０の一端部にはガスロータリージョイント２０が取り付けられており、真空チャンバー５１の外部の図示しないガス供給源からのガスを上記した複数のガス導入路１４に分配して供給できるようになっている。かかる機構により、複数のガス導入路１４及びそれらの各々に連通するガス放出孔１５を経てキャンロール５６の外周面とそこに巻き付いている長尺樹脂フィルムＦとの間のギャップ部にガスが放出され、これにより該ギャップ部の熱伝導率を向上させることができる。

上記のガス導入路１４の本数や各ガス導入路に設けるガス放出孔１５の数は、キャンロール５６の外周面を覆う長尺樹脂フィルムＦの面積、ギャップ部へのガス放出量、真空チャンバー５１が具備する排気ポンプの能力等により適宜定めることができる。ガス放出孔１５の内径は、キャンロール５６の外周面とそこに巻き付けられる長尺樹脂フィルムＦとの間に形成されるギャップ部（隙間）に良好にガスを導入できる大きさであれば特に限定はないが、極小の内径を有するガス放出孔１５を狭ピッチにして多数設けるのがキャンロール５６の外周面の全面に亘って熱伝導率を均一化できるという点において好ましい。また、ガス放出孔１５の内径が大きいと、長尺樹脂フィルムＦのうちこの部分に対向する部位では冷却効率が低下することがある。従って一般的には内径３０μｍ〜１０００μｍ程度が好ましい。ただし、極小の内径を有する孔を狭ピッチで多数設ける加工技術は困難を伴うので、現実的には内径１５０〜５００μｍ程度の小孔を５〜１０ｍｍピッチでキャンロール５６の外周面に設けるのがより好ましい。

なお、キャンロール５６の外周面とそこに巻き付いている長尺樹脂フィルムＦとのギャップ部のギャップ間隔が４０μｍ程度のとき、このギャップ部からリークするガスの量は、真空成膜装置５０が具備する真空ポンプで排気可能である。また、ギャップ部に導入するガスにスパッタリング雰囲気のガスと同じガスを用いれば、真空チャンバー５１のスパッタリング雰囲気を汚染することもない。

（３）ガスロータリージョイント
次に、上記した複数のガス導入路１４にガスを分配して供給するガスロータリージョイント２０について図２〜図４を参照しながら説明する。図２〜３に示すように、ガスロータリージョイント２０は前述した円筒部材１０の一端部に固定されて該円筒部材１０と共に回転する回転リングユニット２１と、回転しない静止リングユニット２２とから構成されており、これらは互いの摺動面で摺動するようになっている。

回転リングユニット２１にはガス導入路１４と同じ数のガス分配路２３が放射状に設けられており、これらガス分配路２３はそれぞれ接続管２４を介してガス導入路１４に連通している。ガス分配路２３のガス導入路１４に接続していない側の端部２３ａは、静止リングユニット２２との摺動面２１ａにおいて開口している。一方、静止リングユニット２２には１本のガス供給路２５が設けられており、その一端部は真空チャンバー５１の外部の図示しないガス供給源からのガス供給配管２６に接続している。図４に示すように、このガス供給路２５の他端部は、回転リングユニット２１との摺動面２２ａにおいて、ラップ部Ａに位置するガス導入路１４に連通するガス分配路２３にのみ対向するように、略Ｃ字状の溝２５ａになっている。

このように、回転リングユニット２１の複数のガス分配路２３に連通する静止リングユニット２２のガス供給路２５は、摺動面２２ａにおいて円状ではなく略Ｃ型の溝２５ａとなって開口することにより、キャンロール５６の外周面のうち長尺樹脂フィルムＦが覆っていない非ラップ領域に位置するガス放出孔１５からはガスを放出することなく、長尺樹脂フィルムＦが覆うラップ領域のみからガスを放出する構造になっている。なお、略Ｃ字状に周方向に延在する溝の範囲を適宜変更することにより、キャンロール５６の外周面のうちガスを放出しない非ラップ領域の範囲を調整することが可能になる。なお、数本の隣接するガス導入路１４をマニホールドのような集合管でまとめてからガス分配路２３に接続してもよい。

かかる構造のガスロータリージョイント２０を用いることで、キャンロール５６の外周面に長尺樹脂フィルムＦが巻き付いていない領域である非ラップ部Ｂではガス導入路１４へのガス供給が遮断されるので、ガス放出孔１５から真空チャンバー５１内に無駄にガスが放出されるのを防ぐことができる。よって、真空チャンバー５１内の圧力制御への悪影響を抑えることができると共に、導入ガスのガス圧を所定の圧力に安定的に維持することが可能になる。また、電磁バルブや圧空バルブを使用しないため、キャンロール５６に複雑な配線や配管を設ける必要がなくなる。

なお、ガスロータリージョイントの構造は、上記したように回転リングユニット２１と静止リングユニット２２とがそれらの中心軸に垂直な摺動面で互いに摺動する構造に限定されない。例えば小型の環状静止リングユニットの外周面に大型の環状回転リングユニットの内周面が摺接する構造でもよく、この場合は、回転リングユニットの内周面においてガス分配路の一端部を開口させ、静止リングユニットの外周面にはラップ部Ａに対応する角度範囲にのみ周方向に延在する溝を設ければよい。ガスロータリージョイントには、公知のガスシール手段を備えてもよく、これにより上記した両リングユニットの互いの摺動面からのガスのリークを防ぐことができる。

次に、キャンロールの外周面において、長尺樹脂フィルムＦが巻き付けられていない領域である非ラップ部Ｂ及びその前後に位置するガス分配路２３の一端部２３ａと、ガス導入路２５の略Ｃ字状の溝２５ａとの上記摺動面上での位置関係について図５を参照しながら説明する。なお、図５では本来円弧状に並んでいるガス分配路２３群の一端部を直線的に示しており、また、Ｃ字状の溝２５ａについては両端部のみ示している。

ラップ部Ａに位置する各ガス導入路１４及びこれに連通するガス導入路２３内のガスは、非ラップ部Ｂを通過する僅かな時間の間にガス放出孔１５から真空チャンバー５１内にほぼ完全に排出される。すなわち、図５の（１）に示す非ラップ部Ｂに位置する３つのガス分配路２３は、Ｃ字状の溝２５ａに対向していないのでガスの供給が停止されており、これらに連通するガス導入路１４及びガス放出孔１５と共に真空チャンバー５１内と同じ減圧状態になっている。

次に、図５の（１）から少しずつ時間経過した図５の（２）〜（４）に示すように、非ラップ部Ｂの右端に位置するガス導入路１４に連通するガス分配路Ｘは、極めて短時間の間にＣ字状の溝２５ａに対向しない状態から対向する状態に移行することになるので、減圧状態から急激に所定のガス圧になるまでＣ字状の溝２５ａからガスが導入される。

その結果、ガス供給源から一定流量でガスロータリージョイント２０にガスを供給していても、Ｃ字状溝２５ａ内のガス圧を一定に保つことは難しく、キャンロール５６の外周面とそこに巻き付けられる長尺樹脂フィルムＦとの間に形成されるギャップ部（間隙）のガス圧が変動する原因になっていた。そのため冷却効率が変動してシワ発生の起因になることがあった。そこで下記のガス供給システムを採用するのが望ましい。

（４）ガス供給システム
次に、上記のガスロータリージョイント２０にガス供給源からガスを供給するガス供給システムの一具体例について図６を参照しながら説明する。この図６に示すガス供給システム３０は、流量を制御するピエゾバルブ（ＰＶ）３１と質量センサであるマスフローメータ（ＭＦＭ）３２とがガス供給配管２６に設けられている。また、ガス供給路２５内のガス圧を検出する圧力検出手段としての圧力センサ（Ｐ）３３がガス供給路２５に設けられており、調節計（ＣＰＵ）３４は該圧力センサ３３の検出したガス圧に基づいてＰＶ３１の開度を制御している。

ガス供給システムはこの図６の方式に限定されるものではなく、例えば図７の方式でもよい。すなわち、この図７に示すガス供給システム１３０は、ガス供給配管２６が部分的に２つに分かれており、それらの一方の流路には上記のガス供給システム３０と同様に流量を制御するピエゾバルブ（ＰＶ）３１と質量流量センサであるマスフローメータ（ＭＦＭ）３２とが設けられており、調節計（ＣＰＵ）３４は、圧力検出手段としての圧力センサ（Ｐ）３３が検出したガス供給路２５内のガス圧に基づいてピエゾバルブ３１の開度を制御している。そして、もう一方の流路に、例えばピエゾバルブ、マスフローセンサ、及び調節計がセットになったマスフローコントローラユニット（ＭＦＣ）３５が設けられている。このように、ガス供給路２５内のガス圧がフィードバックされる圧力制御方式と、一定流量に制御する流量制御方式とを併用することで制御性を高めることができる。

例えば、キャンロール５６の外周面とそこに巻き付いている長尺樹脂フィルムＦとの間に形成されるギャップ部のガス圧を８００Ｐａに保つためにはガス供給源から６０ｓｃｃｍのガスを供給するのが必要な場合、この供給ガスの一部を、フルスケール５０ｓｃｃｍのマスフローコントローラユニット３５を用いた流量制御方式によって一定流量で供給し、供給ガスの残りはフルスケール５０ｓｃｃｍのピエゾバルブ３１を用いてガス供給路２５内のガス圧が一定圧力になるように圧力制御方式によって供給すればよい。このように圧力制御と流量制御とを併用する方が、フルスケール１００ｓｃｃｍのピエゾバルブを用いてガス供給路３５内のガス圧が一定圧力になるように圧力制御しながらガス供給する方式に比べて制御性が優れているのは明らかである。

（５）ギャップ部の圧力制御方法
キャンロール５６の外周面とそこに巻き付いている長尺樹脂フィルムＦとの間のギャップ部のガス圧は、前述したように、長尺樹脂フィルムＦを放出キャンロール５６の外周面に押し付けるための抗力を超えないように設定するのが好ましい。そこで、上記した図６に示すガス供給システム３０において、上記ギャップ部とほぼ同等のガス圧を有するガス分配路２３のガス圧が前述した式１の抗力Ｐを超えない設定圧となるようにＣＰＵ３４で圧力制御する。

そして、所定の搬送速度で長尺樹脂フィルムＦを搬送し、キャンロール５６の外周面とそこに巻き付く長尺樹脂フィルムＦとの間のギャップ部が上記設定圧に達したのを確認してから、搬送速度を０ｍ／ｍｉｎ（停止状態）にする。この時、ガス供給システムの調節計（ＣＰＵ）３４のガス流量制御によりガス供給流量がほとんど０ｓｃｃｍ（ガス流量計の精度以下）になった場合、ギャップ部ではガス圧が設定圧に維持された状態にあって且つギャップ部からはガス漏れがほとんど生じていないことを示している。

従って、上記の設定圧及び所定の搬送速度で定常運転している時は、非ラップ部に位置するガス導入路１４及びこれに連通するガス分配路２３のガスは、ガス放出孔１５からガスが抜けることから、ギャップ部のガス圧を設定値に保つために必要なガス流量Ｑ［ｓｃｃｍ］は、ギャップ部のガス圧をＰ_１［Ｐａ］、マスフローメータでのガス圧をＰ_２［Ｐａ］、キャンロール５６に設けたガス導入路１４の本数をＮ［本］、長尺樹脂フィルムの搬送速度をＶ［ｍ／ｍｉｎ］、１本のガス導入路１４及びこれに連通するガス導入孔１５及びガス分配路２３及びガス接続管２４の合計容量をＣ［ｃｃ］、キャンロールの半径をＲ［ｍ］としたとき、下記式３により計算することができる。

［式３］
Ｑ＝Ｖ／（２πＲ）・Ｎ・Ｃ・（Ｐ_１／Ｐ_２）

この式３のＶをＶ’、Ｐ_１をＰ’に変えて式３を変形すると、下記式４に示すように長尺樹脂フィルムの搬送速度がＶからＶ’に変更されたときのギャップ部のガス圧Ｐ’を計算することができる。

［式４］
Ｐ_１’＝Ｐ_２・Ｑ・（２πＲ）／（Ｖ’・Ｎ・Ｃ）

上記の式３や式４は、ガス放出機構付キャンロール５６やガスロータリージョイント２０に構造的なガス漏れがなく、かつ、ギャップ部の設定圧が長尺樹脂フィルムＦをキャンロールの外周面に押し付けるための抗力を超えないことを前提条件としている。なお、ガス放出機構付キャンロール５６とガスロータリージョイント２０は非常に複雑な構造であるため、各製作工程でガス漏れがないように確認しながら進めるのが望ましいが、ガス漏れが生じることが考えられる場合はその分を考慮にいれて上記式３や式４の数値に余裕をもたせておくのが好ましい。

式３について具体的な数値を挙げると、合計容量Ｃが１１５ｃｃ、ガス導入路の本数Ｎが３６本、キャンロールの半径Ｒが０.４ｍの場合、長尺樹脂フィルムの搬送速度Ｖとガス流量Ｑとの関係はギャップ部の設定圧Ｐ_１をパラメータとすると図８のようになる。一方、式４においては、上記と同じ合計容量Ｃ、ガス分配路の本数Ｎ、キャンロールの半径Ｒにおいて、長尺樹脂フィルムの搬送速度Ｖ’とガス圧Ｐ’との関係は、ガス流量Ｑをパラメータとすると図９のようになる。

ところで、スパッタリング成膜処理では長尺樹脂フィルムの搬送速度を切り替える必要が生じることがある。そのため、スパッタリングウェブコータでは長尺樹脂フィルムの搬送速度を低速モードと高速モードの２モードに、あるいは３以上のモードに設定しておくことがある。例えば、２モードの場合としてはプリスパッタ時（スパッタリングターゲットの表面状態を整えるスパッタ）には長尺樹脂フィルムの搬送速度を低速モードにし、実際に成膜する際のスパッタリング時には長尺樹脂フィルムの搬送速度を高速モードに切り替えることがある。

前述したように、非ラップ部Ｂを各ガス導入路が通過する毎に圧力が変動するため、ガス放出機構付キャンロールの外周面とそこに巻き付いている長尺樹脂フィルムとの間のギャップ部のガス圧は圧力制御が適している。ところが、この圧力制御に図６や図７に示したようなＰＩＤ制御を用いたとしても、長尺樹脂フィルムの搬送速度を切り替えると真空系の時定数が異なるため、一定のＰＩＤ制御のパラメータでは少なくともいずれかの速度モードで長尺樹脂フィルムを搬送する際にギャップ部のガス圧を設定値に安定的に保つことが困難になる。

すなわち、長尺樹脂フィルムの搬送速度が変化するような状況であるにもかかわらず、ガス放出機構付キャンロールに供給するガスの流量制御のＰＩＤ制御パラメータを一定のまま制御するのは制御性の観点から限界がある。例えば時定数が大きく異なる制御対象では、オフセットが発生した場合はＩ動作の設定変更だけでは対応が困難である。この場合、積分時間を短くすると積分動作が強くかかり大きなオフセットを短時間で修正できるが、ハンチングが生じやすくなって安定した制御が得られなくなるおそれがある。そこで、本発明の一具体例の処理装置が有するガス供給システムでは、長尺樹脂フィルムの搬送速度のモードを切り替えるたびに、ＰＩＤ制御の制御パラメータが切り替わるようになっている。

これに関し、図１０はガス放出機構付キャンロールのギャップ部の圧力制御の実験から求めた、長尺樹脂フィルムの様々な搬送速度（フィルム搬送速度）と、これら搬送速度のそれぞれにおいてギャップ部のガス圧を設定圧で安定させるためのガス圧の補正係数が示されている。これはオフセットの補正値であり、比例動作に寄与する係数である。この図１０から、所定の設定値でギャップ部のガス圧を安定させるためには、長尺樹脂フィルムの搬送速度が速くなれば補正係数を大きくしなれければならないことが分かる。

すなわち、例えば長尺樹脂フィルムの搬送速度を１ｍ／ｍｉｎから４ｍ／ｍｉｎに変更した場合、補正係数を搬送速度を１ｍ／ｍｉｎに対応した１.０８を使用したままにすると、ギャップ部のガス圧を設定値に到達させることができない。この場合は、長尺樹脂フィルムの搬送速度４ｍ／ｍｉｎに対応した補正係数１.３１を使用しなければならない。このように、ギャップ部のガス圧をフィードバックしてガス流量を制御する時は、図１０の補正係数を用いるのが望ましく、これによりギャップ部のガス圧を所望の設定値に安定的に制御することができる。なお、これらの補正係数は、個々のスパッタリングウェブコータごとに予め実験的に求めておくのが好ましい。

また、図１１には、上記補正係数を特定の値である１.００としたときに、長尺樹脂フィルムの搬送速度（フィルム搬送速度）と、その搬送速度でギャップ部のガス圧が所望の設定値に安定的に圧力制御されている時のガス流量との関係を、該設定値をパラメータとして示されている。この図１１に示す関係から、ガス流量測定手段で測定したガス流量の測定値からガス圧が所定の設定値で安定しているときの長尺樹脂フィルムの搬送速度を推定できる。但し、このとき実際のギャップ部のガス圧は設定値には達しておらず、ガス圧にはオフセットが生じている。なお、図１１に示すガス流量と搬送速度の関係は、予め実験的に求めておくことが好ましい。また、上記の特定の補正係数は適宜選択できるが、１.００を選択するのが簡便である。

本発明の一具体例の処理装置が有するガス供給システムでは、例えば長尺樹脂フィルムの搬送速度として低速モードと高速モードとの２モードの搬送速度がある場合、ギャップ部のガス圧が一旦急激に低下することで低速モードから高速モードに変更されたことを検知し、逆にギャップ部のガス圧が一旦急激に上昇することで高速モードから低速モードに変更されたことを検知する。そして、変更された搬送速度に応じたＰＩＤ制御パラメータに自動的に切り替わるようになっている。

具体的には、圧力センサ（Ｐ）３３として例えば隔膜真空計でギャップ部のガス圧を検知し、このガス圧信号が入力された例えばコンピュータからなる調節計（ＣＰＵ）３４は、入力されたガス圧と予め設定した設定圧との圧力差を演算し、これが設定圧の１０％のガス圧変動閾値を超える急激な圧力変動の場合は長尺樹脂フィルムの搬送速度が変更されたと判断し、一旦制御パラメータをリセットすべく、例えば上記の補正係数を特定の補正係数である１.００に戻し、上記した図１１に基づいて上記設定圧におけるガス流量から長尺樹脂フィルムの推定搬送速度を求める。そして、この推定搬送速度に対応した補正係数を図１０から求め、この補正係数が反映された制御パラメータでカスケード制御を行うべく、ピエゾバルブの流量制御計に流量設定信号を出力するようになっている。

上記のコンピュータは、ガス圧超過時ガス供給停止手段としてギャップ部のガス圧が予め設定した上限値を超えた時にピエゾバルブを全閉にする信号を出力してギャップ部へのガス供給を停止するようにプログラミングされていてもよい。これにより、長尺樹脂フィルムをキャンロールの外周面に押し付けるための抗力をギャップ部のガス圧が超えないようにできる。ＰＩＤ制御パラメータは、スパッタリングウェブコータごとに異なるように設定するのが好ましい。具体的なパラメータは所定の搬送速度に対応したＰＩＤ制御パラメータを実験的に求めておき、必要に応じて適宜パラメータのチューニングを行えばよい。

なお、長尺樹脂フィルムの搬送速度のモードの変更は、長尺樹脂フィルムをロールツーロールで搬送するための搬送制御手段によっても把握することができるので、その信号を上記した調節計３４に入力することで上記ガス供給システムのＰＩＤ制御の制御パラメータを変更することも考えられる。しかし、上記搬送制御手段とガス供給システムのＰＩＤ制御とは互いに信号のやり取りを行わず、制御系が各々独立しているのが望ましい。これらの制御系を各々独立にすることで、スパッタリングウェブコータの維持管理が容易になる上、作製される金属膜付樹脂フィルムの品質のばらつきを抑えることができる。

また、長尺樹脂フィルムのロールツーロール搬送経路上のいずれかのロールにエンコーダ等の回転数検知手段を設置し、これにより長尺樹脂フィルムの搬送速度のモードの変更を検知し、この検知信号を調節計３４に入力することで上記ガス供給システムのＰＩＤ制御パラメータを変更することも考えられる。しかし、ロールツーロールで搬送される長尺樹脂フィルムは、搬送方向の張力が変動するため、エンコーダで検出したロールの回転数と実際の長尺樹脂フィルムの搬送速度は異なることがある。そのため、ロールの回転数から長尺樹脂フィルムの搬送速度を推定するのは好ましくない。

（６）帯状物及びその処理装置
上記のガス供給システムを有する真空成膜装置によって長尺樹脂フィルムの表面に金属膜をスパッタリングすることにより、シワ等の不具合のない金属膜付長尺樹脂フィルムを作製することができる。長尺樹脂フィルムとしては、例えば、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、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又は液晶ポリマー系フィルムから選ばれる樹脂フィルムを挙げることができる。これら長尺樹脂フィルムは金属膜付フレキシブル基板としての柔軟性、実用上必要な強度、配線材料として好適な電気絶縁性を有する点から好ましい。

この長尺樹脂フィルムの表面に成膜する金属膜としては、Ｎｉ系合金等から成る膜とＣｕ膜とが積層された構造体を挙げることができる。上記Ｎｉ合金等から成る膜はシード層と呼ばれ、金属膜付樹脂フィルムの電気絶縁性や耐マイグレーション性等の所望の特性によりその組成が選択される。このシード層には、Ｎｉ−Ｃｒ合金やインコネルやコンスタンタンやモネル等の各種公知の合金を用いることができる。また、金属膜付長尺樹脂フィルムの金属膜（Ｃｕ膜）を更に厚くしたい場合、湿式めっき法を用いて金属膜を形成することがある。この場合、電気めっき処理のみで金属膜を厚くする場合と、一次めっきとして無電解めっき処理を行い、二次めっきとして電解めっき処理等の湿式めっき法を組み合わせて厚くする場合がある。これら湿式めっき処理の運転条件には特に限定はなく、一般的な湿式めっき法の諸条件を採用することができる。

得られた金属膜付樹脂フィルムに対して、例えばサブトラクティブ法によりフレキシブル配線基板に加工することができる。なお、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である。上記金属膜付樹脂フィルムとして、長尺樹脂フィルムにＮｉ−Ｃｒ合金やＣｕ等の金属膜を積層した構造体を例示したが、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が可能である。

本発明の帯状物の搬送制御方法は、上記した減圧雰囲気下の真空チャンバー内で帯状物にスパッタリング等の真空成膜を行う真空成膜装置に限定されるものではなく、プラズマ処理やイオンビーム処理等の熱負荷が掛かる処理装置に適用してもよい。また、長尺樹脂フィルムのほか、金属箔や金属ストリップが処理対象であってもよい。

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又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、酸素プラズマ又は窒素プラズマを発生させて長尺基板を処理するものである。一方、イオンビーム処理とは、例えば公知のイオンビーム源を用いて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）へ照射するものである。

［実施例］
図１に示すような金属膜付長尺樹脂フィルムの真空成膜装置（スパッタリングウェブコータ）５０を用いて、長尺樹脂フィルムＦとしての幅５７０ｍｍ、長さ１０００ｍ、厚さ５０μｍの東レ株式会社製のＰＥＴフィルム「ユーピレックス（登録商標）」に対して金属膜を成膜した。

その際、キャンロール５６の円筒部材１０には、図２に示すように直径８００ｍｍ、幅８００ｍｍのステンレス製のロールの外周面にハードクロムめっきを施したものを用い、内側はジャケットロール構造にした。そして、その外周肉厚部にその中心軸方向に平行な内径５ｍｍのガス導入路１４を１８０本設け、それらの各々に対して、その長手方向に一列に並ぶ内径０.２ｍｍのガス放出孔１５を１５０個穿孔した。このガス放出機構付キャンロール５６を真空成膜装置５０に搭載したところ、キャンロール５６の外周面のうち長尺樹脂フィルムが巻かれない非ラップ部Ｂの角度は約９０°となった。

１８０本のガス導入路１４を直接ガスロータリージョイントに接続するのは困難であったため、周方向に連続する５本のガス導入路１４を１つにまとめて、ガスロータリージョイント２０の回転リングユニット２１のガス分配路２３に接続した。一方、ガスロータリージョイント２０の静止リングユニット２２のガス供給路２５は摺動面側に円状の溝を形成し、そのうち前述した非ラップ部Ｂの９０°に対応する角度範囲にテフロンパッキンを装入した。これによりラップ部Ａに対応する２７０°にＣ字状の溝２５ａを形成した。

このようにして得たガスロータリージョイント２０のＣ字状の溝２５ａ内のガス圧を測定するため、圧力検出手段３３としてフルスケール１３３０Ｐａの隔膜真空計をガス供給路２５に設けた。また、ガス供給システムには図６のガス供給システム３０を採用し、そのガス流量制御用にフルスケール５０ｓｃｃｍのピエゾバルブ３１を用いた。そして、隔膜真空計で検出した圧力信号を、流量制御を行うＣＰＵ（コンピュータ）３４に入力し、キャンロール５６の外周面と長尺樹脂フィルムＦとの間に形成されるギャップ部のガス圧が設定圧８００Ｐａで保たれるように、カスケード制御を行った。

このように設定圧を８００Ｐａにする理由は、巻出ロール５２と巻取ロール６４の張力を２００Ｎとしたので、ガス放出機構付キャンロール５６の半径は０.４ｍ、長尺樹脂フィルムＦの張力は２００Ｎ／０.５７ｍとなり、前述した式１の抗力Ｐは８７７Ｎ／ｍ^２になるからである。すなわち、キャンロール５６の外周面とそこに巻き付く長尺樹脂フィルムＦとの間のギャップ部のガス圧は高い方が熱伝達に優れるものの、抗力Ｐの８７７Ｎ／ｍ^２を超えるのは望ましくない。

上記のＣＰＵには更にガス圧力超過供給手段として、ガス圧力が抗力を超過する直前にガス供給が停止するようにプログラミングした。また、ギャップ部のガス圧を設置値にオフセットなく安定させるため、該設定圧に対してガス圧が急激に±１０％以上変化した時、フィルム搬送速度が変更されたと判断して補正係数を特定の補正係数である１.００に一旦戻し、その時測定したガス流量に基づいて、図１１に示す補正係数が１.００の時の所定の設定圧における推定搬送速度を演算により求め、この推定した搬送速度の補正係数を図１０の関係から求めてこれを再設定するようにプログラミングした。

上記ＰＥＴフィルムからなる長尺樹脂フィルムＦに成膜する金属膜はシード層としての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、更に、アルゴンガスを３００ｓｃｃｍ導入し、各カソードへの印加電力は１０ｋＷの電力制御で成膜できるようにした。そして、キャンロール５６のジャケットロール構造の流路に１０℃に温度制御した冷却水を循環させてキャンロール５６の外周面とそこに巻き付く長尺樹脂フィルムＦを冷却できるようにした。

巻出ロール５２に長尺樹脂フィルムＦをセットし、その先端を引き出してキャンロール５６を経由して巻取ロール６４に取り付けた。真空チャンバー５０を複数台のドライポンプにより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。そして、長尺樹脂フィルムＦの搬送速度を３ｍ／分にした後、各マグネトロンスパッタカソード５７、５８、５９、６０にアルゴンガスを導入して電力を印加して、Ｎｉ−Ｃｒ膜のシード層とその上に成膜するＣｕ膜の成膜を開始した。

成膜開始時は、補正係数を１.０８にセットしてフィルム搬送速度を１.０ｍ／ｍｉｎとし、６０秒後にフィルム搬送速度を４.０ｍ／ｍｉｎに変更し、再び１７０秒後にフィルム搬送速度を１.０ｍ／ｍｉｎに変更した。ギャップ部のガス圧とほぼ同じガス圧を有するガスロータリージョイントのガス供給路２５のガス圧を設定値８００Ｐａで圧力制御を行ったときの、ガス圧と供給ガス流量の変化を図１２に示す。

図１２から分かるように、測定開始から６０秒までは、ガス流量１３ｓｃｃｍ及び設定圧８００Ｐａで制御が安定していたが、６０秒後にファイル搬送速度を４.０ｍ／ｍｉｎに変更したので、非ラップからのガス放出量が４倍に増加したため一気にガス圧力が低下し、このフォルム搬送速度の変化に応じてガス流量も一気に増加した。その結果、フィルム搬送速度が変更されたと判断して、一旦補正係数が１.００に戻り、その時の測定ガス流量は４０ｓｃｃｍであった。このガス流量から推定したギャップ部の設定圧８００Ｐａにおけるフィルム搬送速度は図１１の通り４.０ｍ／ｍｉｎであり、現実のフィルム搬送速度と一致しており、このフィルム搬送速度４.０ｍ／ｍｉｎに対応する補正係数に基づいて再設定され、設定圧８００Ｐａで制御が安定した。

再び、１７０秒後にファイル搬送速度を１.０ｍ／ｍｉｎに変更すると、非ラップからのガス放出量が１／４倍に低下したため一気にガス圧力が上昇し、このフォルム搬送速度の変更に伴いガス流量も一気に低下したのでフィルム搬送速度が変更されたと判断され、ガス圧力超過供給停止手段によりガス圧が長尺樹脂フィルムをガス放出機構付キャンロールの外周面に押し付ける抗力を超える直前にガス供給が停止した。

更に補正係数が一旦１.００に戻り、その時の測定ガス流量は１２ｓｃｃｍであった。このガス流量から推定したギャップ部の設定圧８００Ｐａにおけるフィルム搬送速度は図１１の通り１.０ｍ／ｍｉｎであり、現実のフィルム搬送速度と一致しており、このフィルム搬送速度１.０ｍ／ｍｉｎに対応する補正係数に基づいて再設定され、設定圧８００Ｐａで制御が安定した。このように、変更したフィルム搬送速度をガス放出機構付キャンロールの制御システムに手動で入力することなく、自動的にフィルム搬送速度の変更の判断が行われてギャップ部のガス圧を設定値に維持することができた。

［比較例１］
ガス供給路２５のガス圧が抗力を超過する直前にガス供給を停止すること、及び上記ガス圧が設定圧に対して急激に±１０％以上変化した時にフィルム搬送速度が変更されたと判断してＰＩＤ制御のパラメータに補正係数を反映させることをプログラミングすることを行わない以外は上記実施例と同様の条件で成膜処理を行った。但し、１.０ｍ／ｍｉｎから４.０ｍ／ｍｉｎにフィルム搬送速度を変更した後、１２０秒後に１.０ｍ／ｍｉｎに変更した。この場合のガス圧と供給ガス流量の変化を図１３に示す。

図１３から分かるように、測定開始から６０秒までは、ガス流量１３ｓｃｃｍ、ガス圧力８００Ｐａで安定しているが、６０秒後にファイル搬送速度を４.０ｍ／ｍｉｎに変更すると、非ラップからのガス放出量が４倍に増加したため一気にガス圧力が低下すると共にガス流量も一気に増加したが、ＰＩＤ制御パラメータが低速の１.０ｍ／ｍｉｎにチューニングした値であるため、オフセットが生じてしまいガス圧力６４０Ｐａ付近で安定してしまった。

測定開始１２０秒後にフィルム搬送速度を１.０ｍ／ｍｉｎに変更すると、非ラップ部からガス放出量が１／４倍に減少したため一気にガス圧力が上昇し、フィルムがガス放出キャンロールに押し付けられる抗力をガス圧力が越えてしまいラップ部からガス漏れが発生してガス流量が一旦全開になり、その後設定ガス圧力８００Ｐａに安定した。ここでは、４ｍ／ｍｉｎはガス圧力が６４０Ｐａにしか達しないため、冷却に寄与する分子数が少なく（熱伝達係数が小さく）、スパッタリング成膜中にガス放出キャンロールによるフィルムの冷却が不十分になり熱負荷に起因するシワが部分的に発生した。更に、１３０秒後付近で抗力よりガス圧力が高くなってしまったときにも、ギャップ間距離が大きくなり分子流領域を越えてしまって同様にシワが部分的に発生した。

［比較例２］
ガス供給路２５のガス圧が設定圧に対して急激に±１０％以上変化した時にフィルム搬送速度が変更されたと判断してＰＩＤ制御のパラメータに補正係数を反映させるようにプログラミングすることを行わない以外は上記実施例と同様の条件で成膜処理を行った。但し、１.０ｍ／ｍｉｎから４.０ｍ／ｍｉｎにフィルム搬送速度を変更した後、１２０秒後に１.０ｍ／ｍｉｎに変更した。この場合のガス圧と供給ガス流量の変化を図１４に示す。

図１４から分かるように、測定開始から６０秒までは、ガス流量１３ｓｃｃｍ、ガス圧力８００Ｐａで安定しているが、６０秒後にファイル搬送速度を４.０ｍ／ｍｉｎに変更すると、非ラップからのガス放出量が４倍に増加したため一気にガス圧力が低下すると共にガス流量も一気に増加したが、ＰＩＤ制御パラメータが低速の１.０ｍ／ｍｉｎにチューニングした値であるため、オフセットが生じてしまいガス圧力６４０Ｐａ付近で安定してしまった。

測定開始１２０秒後にフィルム搬送速度を１.０ｍ／ｍｉｎに変更すると、非ラップ部からガス放出量が１／４倍に減少したため一気にガス圧力が上昇し、フィルムがガス放出機構付キャンロールに押し付けられる抗力をガス圧力が越える前にガス供給を停止して、その後設定ガス圧力８００Ｐａに安定した。ここでは、４ｍ／ｍｉｎはガス圧力が６４０Ｐａにしか達しないため、冷却に寄与する分子数が少なく（熱伝達係数が小さく）、スパッタリング成膜中にガス放出キャンロールによるフィルムの冷却が不十分になり熱負荷に起因するシワが部分的に発生した。

［評価］
上記のように本発明の実施例の長尺樹脂フィルムの搬送制御方法によれば、フィルム搬送速度が変更されたとしてもガス放出機構付キャンロールのギャップ部のガス圧を設定値にほぼ安定して保つことができる。これにより、スパッタリング成膜中にガス放出機構付キャンロールにおいてフィルムの冷却が不十分になりにくく、よって熱負荷に起因するシワの発生を抑えることができる。

１０ 円筒部材
１１ 回転軸
１２ ジャケットロール構造
１３ ベアリング
１４ ガス導入路
１５ ガス放出孔
２０ ガスロータリージョイント
２１ 回転リングユニット
２２ 静止リングユニット
２３ ガス分配路
２３ａ 開口部
２４ 接続管
２５ ガス供給路
２５ａ Ｃ字状溝
２６ ガス供給配管
３０、１３０ ガス供給システム
３１ ピエゾバルブ
３２ マスフローメータ
３３ 圧力センサ（圧力検出手段）
３４ 調節計
３５ マスフローコントローラユニット
５０ 真空成膜装置
５１ 真空チャンバー
５２ 巻出ロール
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
５７、５８、５９、６０ マグネトロンスパッタリングカソード
６４ 巻取ロール
Ｆ 長尺樹脂フィルム

Claims (14)

1. 減圧雰囲気下において、外周面にガス放出機構を備えたキャンロールの該外周面に巻き付けながらロールツーロールで搬送する帯状物の搬送制御方法であって、
   前記外周面のうち前記帯状物が巻き付けられるラップ領域における前記外周面と前記帯状物との間の隙間にガスを分配して供給するガス分配手段のガス圧が所定の設定圧に維持されるように、前記ガスを流量制御すると共に、該流量制御されるガスの流量から前記帯状物の搬送速度を推定し、該推定した搬送速度が変更されるごと前記流量制御の制御パラメータを変更することを特徴とする帯状物の搬送制御方法。
2. 前記ガス分配手段のガス圧と前記設定圧との圧力差が所定のガス圧力変動閾値を超えた時に、前記搬送速度が変更されたと判断して前記推定した搬送速度に対応した制御パラメータの補正係数を算出し、該補正係数に応じた制御パラメータを算出して前記流量制御の制御パラメータとして採用することを特徴とする、請求項１に記載の帯状物の搬送制御方法。
3. 前記搬送速度が変更されたと判断した時、前記制御パラメータの補正係数を特定の補正係数に設定することを特徴とする、請求項２に記載の帯状物の搬送制御方法。
4. 前記ガス圧力変動閾値が前記設定圧の１０％であることを特徴とする、請求項２又は３に記載の帯状物の搬送制御方法。
5. 前記設定圧が、前記帯状物と前記キャンロールの外周面との間に生じる下記式で表される抗力よりも小さいことを特徴とする、請求項１から４のいずれか１項に記載の帯状物の搬送制御方法。
   抗力＝帯状物の長手方向の張力／キャンロールの半径
6. 前記キャンロールは、周方向に略均等な間隔をあけて全周に亘って配設された複数のガス導入路を有しており、これら複数のガス導入路の各々はキャンロールの回転軸方向に沿って略均等な間隔をあけて外周面側に開口する複数のガス放出孔を有しており、前記ガス分配手段は前記ラップ領域における前記ガス導入路にガスを分配して供給することを特徴とする、請求項１から５のいずれか１項に記載の帯状物の搬送制御方法。
7. 減圧雰囲気下においてロールツーロールで搬送される長尺の帯状物をキャンロールの外周面に巻き付けて冷却しながら処理する帯状物の処理装置であって、
   前記キャンロールはその外周面とそこに巻き付けられる前記帯状物との間に形成される隙間にガスを放出するガス放出機構付キャンロールであり、
   前記キャンロールは、その外周面のうち前記帯状物が巻き付くラップ領域にのみガスを分配して供給するガス分配手段と、該ガス分配手段に供給するガスの流量を測定するガス流量測定手段と、前記ガス分配手段内のガス圧を測定する圧力検出手段とを備えており、
   前記圧力検出手段で検出したガス圧の値は、前記ガス分配手段に供給するガスの流量を制御する制御手段に入力されており、前記制御手段は、前記入力されたガス圧の値と前記設定圧の値との差が所定のガス変動圧力閾値を超えた時に、帯状物の搬送速度が変化したと判断して、前記ガス流量測定手段で測定したガス流量に基づいて前記帯状物の搬送速度を推定すると共に、前記推定した搬送速度から算出した補正係数を前記制御手段の制御パラメータに反映させることを特徴とする帯状物の処理装置。
8. 前記搬送速度が変更されたと判断されると、制御パラメータの補正係数を特定補正係数に設定することを特徴とする、請求項７に記載の帯状物の処理装置。
9. 前記制御手段は、前記圧力検出手段で検出したガス圧が次式で示される前記帯状物と前記キャンロールの外周面との間に生じる抗力を超える前にガスの供給を停止するガス圧超過供給停止手段を備えていることを特徴とする、請求項７又は８に記載の帯状物の処理装置。
   抗力＝帯状物の長手方向の張力／キャンロールの半径
10. 前記キャンロールが、周方向に略均等な間隔をあけて全周に亘って配設された複数のガス導入路を有しており、これら複数のガス導入路の各々はキャンロールの回転軸方向に沿って略均等な間隔をあけて外周面側に開口する複数のガス放出孔を有しており、前記ガス分配手段が前記ラップ領域の前記ガス導入路にガスを分配して供給することを特徴とする、請求項７から９のいずれか１項に記載の帯状物の処理装置。
11. 前記キャンロールの外周面に対向する位置に、前記帯状物の表面処理を行う表面処理手段が配されていることを特徴とする、請求項７から１０のいずれか１項に記載の帯状物の処理装置。
12. 前記表面処理手段が乾式成膜手段であることを特徴とする、請求項１１に記載の帯状物の処理装置。
13. 前記乾式成膜手段がスパッタリングカソードであることを特徴とする、請求項１２に記載の帯状物の処理装置。
14. 請求項７から１３のいずれか１項に記載の帯状物の処理装置を用いて前記帯状物の少なくとも一方の表面に表面処理を行うことを特徴とする、帯状物の表面処理方法。
    
    
    

Images