JP4396578B2

JP4396578B2 - 巻取式複合真空表面処理装置及びフィルムの表面処理方法

Info

Publication number: JP4396578B2
Application number: JP2005153646A
Authority: JP
Inventors: 芳朗石井
Original assignee: Sumitomo Metal Mining Co Ltd
Current assignee: Sumitomo Metal Mining Co Ltd
Priority date: 2005-05-26
Filing date: 2005-05-26
Publication date: 2010-01-13
Anticipated expiration: 2025-05-26
Also published as: JP2006328478A

Description

本発明は、フィルムに乾燥、前処理、薄膜形成などの各種の表面処理を施すことができる巻取式複合表面処理装置、並びにこの装置を用いてフィルムの表面処理を行う方法に関する。

近年、プラスチック等のフィルムを基材とし、その表面に薄膜を形成した機能性フィルムの開発が盛んに行われている。例えば、パッケージ分野では、フィルム表面にＳｉＯx、ＭｇＯ、ＡｌＯx等から選ばれた少なくとも１種の金属酸化物からなる薄膜を形成することによって、透明で且つ酸素や水蒸気等の気体遮断性を有する食品保存性に優れたガスバリヤーフィルムが提供されている。

また、エレクトロニクス分野においては、ディスプレイ用途として、ディスプレイ表面の反射を防止し、視認性を向上した反射防止フィルム等が広く使用されている。このフィルムは、ＴｉＯ_２、ＺｒＯ、Ｎｂ_２Ｏ_５等の高屈折率層、Ａｌ_２Ｏ_３等の中屈折率層、ＳｉＯ_２等の低屈折率層を積層した、異なる屈折率からなる多層薄膜をフィルム上に形成したものである。

また、液晶ディスプレイでは、画素の小型化が進むに伴って、それに接続されるフレキシブル回路基板は高精度のパターンが必須となり、同時に狭ピッチに伴う電気的な信頼性の確保が一層要望されている。そのため最近では、ポリイミドフィルム上にスパッタリングや蒸着等により下地としてニッケル、クロム等の異種の金属層を設け、その上に電解銅めっきを施すことによって、接着剤を用いずに高い接着力を有する銅ポリイミドフレキシブル基板が重要になってきている。

これらの機能性フィルムを製造する場合、基材となるフィルムに機能性を付与するため薄膜を形成する必要があるが、枚葉式では生産性や製造コストに劣るため、プラスチックフィルムを連続的に移動させながら薄膜を形成することが望ましい。そのための装置として、一般に、真空環境下でフィルムをロール間で移動させながら、連続的に薄膜形成を行う巻取式真空成膜装置が用いられている。

従来から使用されている最も基本的な巻取式真空成膜装置としては、特開２００２−６０９３１公報に記載された構造を有するものがある。即ち、図１に示すように、真空チャンバ１の内部にフィルム２の搬送手段と共に、薄膜形成手段（図示せず）を具備した薄膜形成部３が設置され、真空チャンバ１の内部は真空ポンプ等から構成される排気系４により高真空まで排気される。巻出ロール５から連続的に送り出されたフィルム２は、巻取ロール６で巻き取られる間に、１つの成膜ドラム７上において薄膜形成部２により成膜されるようになっている。

上記の薄膜形成手段については、物理的成膜法として真空蒸着法、スパッタリング法等があり、化学的成膜法として化学的気相成長法（ＣＶＤ）等が用いられている。真空蒸着法は、抵抗加熱や電子銃照射により成膜材料を加熱蒸発させ、基材上に薄膜を形成する方法である。蒸着の際に、薄膜の密着性、緻密化を目的として、蒸発源と基材の間にプラズマを形成させるプラズマアシスト蒸着法も知られている。尚、プラズマの形成は、真空成膜装置内に設置した放電用の電極に直流又は交流の電圧を印加したり、導波管を用いてマイクロ波を任意の場所に照射したりすることによって形成することができる。

また、スパッタリング法は、成膜材料をプレート状に成形したターゲットを用い、このターゲットを放電用電極として上記プラズマ発生方法を用いて基材とターゲットの間にプラズマを発生させ、電位勾配を用いてターゲット表面にイオンを照射衝突させることによって、ターゲット物質を叩き出して基材上にターゲット物質の薄膜を形成する方法である。更に、化学的気相成長法（ＣＶＤ）は、基材近傍に無機又は有機若しくはこれらの混合物を原料ガスとして気化導入し、加熱やプラズマを用いて化学反応させることによって、基材上に薄膜を形成する方法である。プラズマを用いた場合、スパッタリングと同様の装置構成を用いることも可能である。

上記の薄膜形成手段のいずれにおいても、成膜の際にプラズマを用いることによって薄膜の密着性や緻密化に効果があることが確認されている。従って、プラズマを用いる薄膜形成手段は、ガスバリヤーフィルムでは気体遮断性の向上等に、反射防止フィルムでは光学特性の改善等に、また銅ポリイミドフレキシブル基板では銅層との密着性の向上等に対し、有効な方法として実用化されている。

しかし、図１に示すような巻取式真空成膜装置では、単層の薄膜の形成は簡単であるが、複数の薄膜を積層する場合には、フィルムの走行方向に沿って複数の薄膜形成手段を配置するか、若しくはフィルムを往復して走行可能にし、積層に必要な回数に応じて複数の薄膜形成手段を通過させることが必要となる。

このような薄膜の積層形成に用いる巻取式真空成膜装置として、特開２００３−１７８４３６公報には、図２に示すように、真空チャンバ１の内部に複数の温度制御可能な成膜ドラム７ａ、７ｂを配置した成膜装置が記載されている。この成膜装置によれば、巻出ロール５から送り出されて巻取ロール６で巻き取られるフィルム２は、複数の成膜ドラム７ａ、７ｂを通過する間に、各成膜ドラム７ａ、７ｂの円周面に対向して設けた複数のカソード組立体８により、フィルム２上に異なる材質の薄膜を順次低温で成膜することができる。

特開２００２−６０９３１公報特開２００３−１７８４３６公報

上記した従来の巻取式真空表面処理装置の場合、１つの装置で同時に複数の表面処理を行うことは難しかった。例えば、各種の表面処理手段を装置内の成膜ドラムの周辺各所に連続して接するように配置し、複数の処理を異なったフィルム処理位置において実施しようとすると、装置が大型化するだけでなく、フィルムにしわが発生したり、品質が低下したりする問題があった。そのため、フィルムに複数の表面処理を実施するためには、異なる処理装置を用いる必要があった。しかし、異なる処理装置を用いる方法では、処理工数やコストの増加を招くと同時に、装置間を移送する間にフィルムが大気に触れるため、形成した薄膜にピンホールが発生したり密着性が低下したりしやすいという問題があった。

本発明は、このような従来の事情に鑑み、同一の装置で同時に複数の表面処理を実施することができるうえ、形成された薄膜にピンホールの発生や密着性の低下などの欠陥が発生したり、フィルムにしわが発生したりすることがなく、しかも多機能化により小型で且つ低コストな巻取式複合真空表面処理装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明が提供する巻取式複合真空表面処理装置は、真空容器全体を真空引きする真空ポンプを備えた略円筒状の真空容器内に、一対のフィルム巻取巻出ロールと、真空容器と軸中心をほぼ一致させた回転可能なフィルム搬送用のキャンロールとを備え、キャンロールの回転に合わせフィルム巻取巻出ロール間で巻き出し又は巻き取られてキャンロールに沿って移動するフィルムに表面処理を施す表面処理装置であって、
真空容器周壁にキャンロールに対向して固定された複数の表面処理手段と、真空容器周壁とキャンロールの間をほぼ遮蔽するように真空容器底板に固定され、表面処理手段が配置された処理ゾーンを一対のフィルム巻取巻出ロールから分離する一対の第１遮蔽板と、真空容器周壁に固定されてキャンロール近くまで延長し、処理ゾーン内を少なくとも２つの表面処理手段を含む複数の処理室に区画する複数の第２遮蔽板と、各処理室ごとにキャンロール前の真空容器底板に固定され、各処理室内において１つの表面処理手段に対向するフィルム処理位置以外を覆うマスク板とを備えると共に、
真空容器周壁が真空状態を保持したまま回動可能であって、真空容器周壁を回動させることにより各処理室内のフィルム処理位置に対向する表面処理手段を変えることができることを特徴とするものである。

上記本発明の巻取式複合真空表面処理装置においては、前記複数の第２遮蔽板によって各処理室がほぼ気密状態に遮蔽されると共に、各処理室は真空容器周壁にそれぞれ設置された処理室用真空ポンプを有し、各々の処理室において互いに異なる圧力やガス種の表面処理を行うことができる。また、前記表面処理手段は、フィルム乾燥用のヒータ手段、フィルム前処理用のプラズマ発生手段、薄膜形成用のスパッタリング手段のいずれかである。更に、前記キャンロールは、内部に加熱冷却手段を備えていることが好ましい。

また、本発明は、上記の本発明の巻取式複合真空表面処理装置を用いて、フィルムをキャンロールに沿って一方向に移動させながら、各処理室内でフィルム処理位置に対向する１つの表面処理手段によりフィルムの表面処理を行うと共に、その表面処理の終了後に真空容器周壁を回動させることによって各処理室内のフィルム処理位置に対向する表面処理手段を変え、再びフィルムをキャンロールに沿って移動させながら、各処理室内のフィルム処理位置で対向する表面処理手段によりフィルムの表面処理を行うことを特徴とするフィルムの表面処理方法を提供する。

本発明によれば、装置の多機能化によって、同一の装置で同時に複数の表面処理を実施することができ、比較的小型で低コストの巻取式複合真空表面処理装置を提供することができる。また、同一装置内で複数の表面処理を完結でき、処理途中のフィルムを他の装置に付け替える必要がなくなるため、処理工程が短縮され且つ処理コストを低く抑えることが可能となるだけでなく、大気中に曝されることがなくなり、薄膜にピンホールの発生や密着性の低下などの欠陥が発生する等の品質の低下を招くことがない。

更に、区画された各処理室をほぼ気密状態に遮蔽し、それぞれの処理室に処理室用真空ポンプを設置すれば、各処理室を差動排気することが可能となり、各々の処理室において異なる圧力やガス種の処理条件を選択して、より一層多様な表面処理を行うことが可能である。

本発明の巻取式複合真空表面処理装置及びそれを用いたフィルムの処理法を、図面を用いて詳しく説明する。本発明の表面処理装置は、例えば、図３〜４に示すように、装置全体用の真空ポンプ（図示せず）を備えた略円筒状の真空容器１１の内部に、一対のフィルム巻取巻出ロール１２ａ、１２ｂと、真空容器１１と軸中心をほぼ一致させて回転可能に設けたフィルム搬送用のキャンロール１３とを備えている。フィルム１０は、例えば、キャンロール１３の回転に合わせて片方のフィルム巻取巻出ロール１２ａから巻き出されて他方のフィルム巻取巻出ロール１２ｂに巻き取られる間に、回転するキャンロール１３に沿って移動しながら表面処理が施されるようになっている。また、キャンロール１３は、その表面温度を制御できるように、内部にヒータや温水又は冷媒などによる加熱冷却手段を備えていることが好ましい。

真空容器１１は略円筒状であって、真空容器底板１１ａと、真空容器周壁１１ｂと、真空容器天板（図示せず）とからなる。真空容器周壁１１ｂは、真空容器１１内の真空状態を保持したまま、少なくとも真空容器底板１１ａとの間で回動可能に設置してある。この真空容器周壁１１ｂには、キャンロール１３に対向して複数の表面処理手段、例えば、フィルム乾燥用のヒータ手段１４、フィルム前処理用のプラズマ発生手段１５ａ、１５ｂ、薄膜形成用のスパッタリング手段１６ａ、１６ｂ、１６ｃが取り付けてある。

また、これら複数の表面処理手段が配置された処理ゾーンを一対のフィルム巻取巻出ロール１２ａ、１２ｂから分離するために、一対の第１遮蔽板１７が真空容器底板１１ａに固定され、真空容器周壁１１ｂとキャンロール１３の間をほぼ気密状態に遮蔽している。更に、複数の表面処理手段が配置された処理ゾーン内は、真空容器周壁１１ｂに固定されてキャンロール１３の近くまで延長した４つの第２遮蔽板１８により、３つの処理室Ａ、Ｂ、Ｃに区画されている。尚、処理ゾーン内を複数の処理室に区画できれば、一対のフィルム巻取巻出ロール１２ａ、１２ｂに最も近接した２枚の第２遮蔽板は省略することもできる。

上記の各処理室Ａ、Ｂ、Ｃ内には、それぞれ２つの表面処理手段が含まれている。また、各処理室Ａ、Ｂ、Ｃには、真空容器底板１１ａに固定されたマスク板１９がキャンロール１３の前に配置され、各処理室Ａ、Ｂ、Ｃ内において１つの表面処理手段に対向するフィルム処理位置以外を覆っている。従って、例えば図３の状態の処理室Ａでは、キャンロール１３のスパッタリング手段１６ａに対向する位置はマスク板１９で覆われているが、ヒータ手段１４に対向する位置はマスク板１９で覆われていないので、そのフィルム処理位置においてヒータ手段１４によるフィルム１０の乾燥処理のみが行われる。尚、真空容器底板１１ａに固定された第１遮蔽板１７とマスク板１９は、一体化して構成されても良い。

上記した本発明の表面処理装置を用いることによって、同一ガス種及び同一圧力下で可能な処理であれば、真空容器内を１方向にフィルムを連続的に搬送させながら、処理ゾーン内の各処理室において複数の表面処理手段を用いることによって、複数の処理室で異なる処理を同時に実施したり、複数の処理室で同じ処理を同時に実施したりすることができる。

例えば、図３の状態において、処理ゾーン内の各処理室でのフィルム処理位置は、処理室Ａではヒータ手段１４に、処理室Ｂではプラズマ発生手段１５ａに、及び処理室Ｃではプラズマ発生手段１５ｂに、それぞれ対向している。従って、真空容器１１内又はその処理ゾーン内を同一ガス種及び同一圧力とし、片方のフィルム巻取巻出ロール１２ａから巻き出されたフィルム１０を他方のフィルム巻取巻出ロール１２ｂに巻き取る間に、キャンロール１３に沿って移動するフィルム１０に対して、処理室Ａではヒータ手段１４による乾燥処理を行い、処理室ＢとＣではプラズマ発生手段１５ａ、１５ｂによりプラズマでフィルム表面を前処理することができる。その際、真空容器１１内は、真空容器底板１１ａに接続された全体用真空ポンプによって排気し、更にプラズマ処理用のガスを供給して所定の圧力に保持することができる。

次に、１巻のフィルムロールに対して上記の表面処理が終了した後、真空容器周壁１１ｂを回動させて図４の状態にすることにより、各処理室でのフィルム処理位置が変化し、処理室Ａ、Ｂ、Ｃのフィルム処理位置はそれぞれスパッタリング手段１６ａ、１６ｂ、１６ｃに対向するようになる。従って、フィルム１０を逆方向に、即ちフィルム巻取巻出ロール１２ｂからフィルム巻取巻出ロール１２ａに向かって移動させながら、スパッタリング手段１６ａ、１６ｂ、１６ｃにより、フィルム１０に薄膜を形成することができる。その際、真空容器１１内は、真空容器底板１１ａに接続された全体用真空ポンプによって排気し、更にスパッタリング用のアルゴンガスなどを供給して所定の圧力に保持することができる。

このようにして、図３〜４に示す複数の異なる表面処理手段を備えた本発明の表面処理装置においては、同一の装置でフィルムに同時に複数の箇所で同一の又は異なる表面処理を施すことができる。従って、複雑なプロセスの複合処理が可能であり、また同一種の薄膜形成を行う場合であっても、１つのカソードのターゲットが消耗しても別のターゲットを用いて成膜することができるなど、長時間処理あるいは厚膜化処理を実施することができる。

本発明の他の表面処理装置においては、図５〜６に示すように、４枚の第２遮蔽板２２によって各処理室Ａ、Ｂ、Ｃを区画すると同時にほぼ気密状態に遮蔽し、しかも各処理室Ａ、Ｂ、Ｃには処理室用真空ポンプ２３ａ、２３ｂ、２３ｃをそれぞれ真空容器周壁２１ｂの処理室Ａ、Ｂ、Ｃの各部分に設置してある。また、真空容器２１内部の各処理室Ａ、Ｂ、Ｃ以外の部分を真空排気するための全体用真空ポンプ（図示せず）が、真空容器底板２１ａに設置してある。尚、図５〜６の装置は、特に言及しない部分は図４〜５の装置と同じであり、同一部分には図４〜５と同一の符号を付してある。

この図５〜６の表面処理装置によれば、第２遮蔽板２２によりほぼ気密状態に区画された各処理室Ａ、Ｂ、Ｃごとに、処理室用真空ポンプ２３ａ、２３ｂ、２３ｃをそれぞれ有しているので、これらの処理室用真空ポンプ２３ａ、２３ｂ、２３ｃにより差動排気を行い、各々の処理室Ａ、Ｂ、Ｃにおいて異なる圧力やガス種を選択して更に複雑な表面処理を行うことが可能である。また、真空容器底板２１ａに設置してある全体用真空ポンプを用いて、真空容器２１内部の各処理室Ａ、Ｂ、Ｃ以外の部分を真空排気すると共に、各処理室Ａ、Ｂ、Ｃ内の異なるガス種が混合しないようにすることができる。

例えば、図５の状態においては、片方のフィルム巻取巻出ロール１２ａから他方のフィルム巻取巻出ロール１２ｂに向かうフィルム１０がキャンロール１３に沿って移動する間に、処理室Ａでは真空雰囲気中でヒータ手段１４による乾燥処理を行い、処理室ＢとＣではプラズマ処理用のガス雰囲気中でプラズマ発生手段１５ａ、１５ｂにより、プラズマでのフィルム表面の前処理を行うことができる。また、その後に真空容器周壁２１ｂを回動させた図６の状態では、フィルム１０を図５の場合と逆方向に移動させながら、処理室Ａ、Ｂ、Ｃでスパッタリング手段１６ａ、１６ｂ、１６ｃにより薄膜形成を行うが、例えば各処理室Ａ、Ｂ、Ｃごとにアルゴンなどの雰囲気をそれぞれ一定圧力に保持してスパッタリング成膜を行うことができる。

このようにして、図５〜６に示す複数の異なる表面処理手段と複数の処理室用真空ポンプを備えた本発明の表面処理装置においては、同一の装置でフィルムに同時に複数の箇所で同一又は異なる表面処理を施すことができるだけでなく、各処理室ごとに別々のガス種あるいは別々の圧力下で表面処理を行うことができるため、図３〜４の装置に比べて更に各種の表面処理を重ね合わせて処理することが可能となる。

［実施例１］
図３〜４の巻取式複合真空表面処理装置において、内部に加熱冷却手段を備えたキャンロール１３に対向されている各処理室Ａ、Ｂ、Ｃごとに、処理室Ａにはスパッタリング手段１６ａとヒータ手段１４を、処理室Ｂにはスパッタリング手段１６ｂとプラズマ発生手段１５ａを、処理室Ｃにはスパッタリング手段１６ｃとプラズマ発生手段１５ｃを、それぞれ取り付けた。また、スパッタリング手段１６ａと１６ｂには共にＣｕのスパッタリングターゲットを、スパッタリング手段１６ｃにはＣｒのスパッタリングターゲットを装着した。

まず、図３の状態において、真空容器１１の片方の巻取巻出ロール１２ａに、長さ１０００ｍ、厚み２５μｍのポリイミドフィルムを装着し、真空容器１１の内部を真空容器底板１１ａに設置した全体用真空ポンプ（図示せず）により真空排気した後、Ｏ_２ガスを導入して真空容器１１の内部を５０ｍｍＴｏｒｒに保持した。キャンロール１３の回転に合わせて片方の巻取巻出ロール１２ａから毎分１０ｍの速さで巻き出したフィルム１０を他方の巻取巻出ロール１２ｂに巻き取りながら、キャンロール１３に沿って移動するフィルム１０に各処理室Ａ、Ｂ、Ｃで表面処理を施した。尚、キャンロール１３の表面温度は５０℃に制御した。

即ち、処理室Ａでは、ヒータ手段１４に電力を供給して１５０℃の温度に保持することにより、フィルム１０を加熱して乾燥処理した。また、処理室ＢとＣでは、プラズマ発生手段１５ａ、１５ｂの各プラズマ電極に高周波電源から３ｋＷの電力を供給し、プラズマ放電を発生させることにより、フィルム１０の表面を活性化ないし粗面化する前処理を行った。これらの表面処理を連続して約１００分間実施して、１巻のポリイミドフィルムの処理を終えた。

次に、真空容器１１の真空状態を破ることなく真空容器周壁１１ｂを回動させて図４の状態とした後、真空容器１１の内部を全体用真空ポンプで真空排気した後、アルゴンガスを導入して真空容器１１の内部を２０ｍｍＴｏｒｒの圧力に保持した。尚、キャンロール１３の表面温度は−１０℃に制御した。この状態で、巻取巻出ロール１２ｂに巻き取られているポリイミドフィルムをキャンロール１３の回転に合わせて巻取巻出ロール１２ａに毎分５ｍの速さで搬送しながら、キャンロール１３に沿って移動するフィルム１０に各処理室Ａ、Ｂ、Ｃで薄膜を形成した。

即ち、各スパッタリング手段１６ａ、１６ｂ、１６ｃに電力を供給し、スパッタリングターゲットからターゲット物質を叩き出して、フィルム１０上にターゲット物質の薄膜を形成した。具体的には、約２００分間の成膜処理により、処理室Ｃではスパッタリング手段１６ｃにより厚さ約２０ｎｍのＣｒの薄膜を、処理室ＢとＡではスパッタリング手段１６ｂと１６ａにより合計厚さ約２００ｎｍのＣｕの薄膜を順に積層して形成した。

尚、上記の表面処理を終了したポリイミドフィルムは、真空容器１１から取り出し、ＣｒとＣｕの積層薄膜上に更に湿式めっき法によりＣｕ層を８μｍの厚さに形成することにより、銅ポリイミドフレキシブル基板とした。得られた銅ポリイミドフレキシブル基板は、表面処理の途中でフィルムが大気中に曝されることながいため、ピンホールの発生が少なく、金属層のポリイミドフィルムへの密着力も良好であった。

［実施例２］
図５〜６の巻取式複合真空表面処理装置において、内部に加熱冷却手段を備えたキャンロール１３に対向されている各処理室Ａ、Ｂ、Ｃごとに、処理室用真空ポンプ２３ａを備えた処理室Ａにはスパッタリング手段１６ａとヒータ手段１４を、処理室用真空ポンプ２３ｂを備えた処理室Ｂにはスパッタリング手段１６ｂとプラズマ発生手段１５ａを、処理室用真空ポンプ２３ｃを備えた処理室Ｃにはスパッタリング手段１６ｃとプラズマ発生手段１５ｃを、それぞれ取り付けた。また、スパッタリング手段１６ａと１６ｂには共にＣｕのスパッタリングターゲットを、スパッタリング手段１６ｃにはＣｒのスパッタリングターゲットを装着した。

まず、図５の状態において、真空容器２１の片方の巻取巻出ロール１２ａに、長さ１０００ｍ、厚み２５μｍのポリイミドフィルムを装着し、真空容器底板２１ａに設置した全体用真空ポンプ（図示せず）を用いて、真空容器２１内部の各処理室Ａ、Ｂ、Ｃ以外の部分を真空排気し、更に各処理室用真空ポンプ２３ａ、２３ｂ、２３ｃを用いて、真空容器２１の内部の各処理室Ａ、Ｂ、Ｃを真空排気した。その後、ヒータ手段１４を用いる処理室Ａは真空排気したままの状態とし、他の処理室ＢとＣにはＯ_２ガスを導入して内部を５０ｍｍＴｏｒｒに保持した。キャンロール１３の回転に合わせて巻取巻出ロール１２ａから毎分１０ｍの速さで巻き出したフィルム１０を他方の巻取巻出ロール１２ｂに巻き取りながら、回転するキャンロール１３に沿って移動するフィルム１０に各処理室Ａ、Ｂ、Ｃで表面処理を施した。尚、キャンロール１３の表面温度は３０℃に制御した。

即ち、処理室Ａでは、ヒータ手段１４に電力を供給して１５０℃の温度に保持することにより、フィルム１０を加熱して乾燥処理した。処理室Ｂではプラズマ発生手段１５ａのプラズマ電極に高周波電源から２ｋＷの電力を供給し、及び処理室Ｂではプラズマ発生手段１５ｂのプラズマ電極に高周波電源から３ｋＷの電力を供給して、それぞれプラズマ放電を発生させることにより、フィルム１０の表面を活性化ないし粗面化する前処理を行った。これらの表面処理を連続して約１００分間実施して、１巻のポリイミドフィルムを表面処理した。

次に、真空容器２１の真空状態を破ることなく真空容器周壁２１ｂを回動させて図６の状態とした。この状態で、上記と同様に真空容器２１の内部を再度真空排気した後、真空容器２１内部の各処理室Ａ、Ｂ、Ｃにアルゴンガスを導入して、処理室ＡとＢは圧力を２０ｍｍＴｏｒｒに保持し、処理室Ｃは圧力を１５ｍｍＴｏｒｒに保持した。尚、キャンロール１３の表面温度は−１０℃に制御した。キャンロール１３の回転に合わせて巻取巻出ロール１２ｂに巻き取られているフィルム１０を巻取巻出ロール１２ａに毎分５ｍの速さで搬送しながら、キャンロール１３に沿って移動するフィルム１０に各処理室Ａ、Ｂ、Ｃで成膜処理を施した。

即ち、各スパッタリング手段１６ａ、１６ｂ、１６ｃに電力を供給し、スパッタリングターゲットからターゲット物質を叩き出して、フィルム１０上にターゲット物質の薄膜を形成した。具体的には、約２００分間の処理により、処理室Ｃではスパッタリング手段１６ｃにより厚さ約２０ｎｍのＣｒの薄膜を、処理室ＢとＡではスパッタリング手段１６ｂと１６ａにより合計厚さ約２００ｎｍのＣｕの薄膜を順に積層して形成した。

尚、上記の表面処理を終了したポリイミドフィルムは、真空容器２１から取り出した後、実施例１と同様に、ＣｒとＣｕの積層薄膜上に更に湿式めっき法によりＣｕ層を８μｍの厚さに形成することにより、銅ポリイミドフレキシブル基板とした。得られた銅ポリイミドフレキシブル基板は、表面処理の途中でフィルムが大気中に曝されることながいため、ピンホールの発生数が少なかった。

［比較例］
途中で真空状態を破らなければ複数の表面処理を行うことができない従来一般の巻取式真空表面処理装置での処理例として、上記実施例１と同じ構造を有する図３〜４の表面処理装置を用いて、下記のごとく表面処理を実施した。

即ち、まず、図３の状態において、真空容器１１内の表面処理手段として、処理室Ａにはヒータ手段１４を、処理室Ｂにはプラズマ発生手段１５ａを、処理室Ｃにはプラズマ発生手段１５ｃを、それぞれ取り付けた。片方の巻取巻出ロール１２ａに、長さ１０００ｍ、厚み２５μｍのポリイミドフィルムを装着し、真空容器１１の内部を真空排気した後、Ｏ_２ガスを導入して真空容器１１の内部を５０ｍｍＴｏｒｒに保持した。尚、キャンロール１３の表面温度は３０℃に制御した。

キャンロール１３の回転に合わせて巻取巻出ロール１２ａからで巻き出したポリイミドフィルムを、キャンロール１３に沿わせて毎分１０ｍの速さで移動させながら、処理室Ａではヒータ手段１４を１５０℃の温度に保持してフィルム１０を乾燥処理し、処理室ＢとＣではプラズマ発生手段１５ａ、１５ｂの各プラズマ電極に高周波電源から３ｋＷの電力を供給し、プラズマ放電を発生させることにより、フィルム１０の表面を活性化ないし粗面化する前処理を行った。これらの表面処理を連続して約１００分間実施して、１巻のポリイミドフィルムの処理を終了した。

その後、真空容器１１を真空リークして大気圧に戻し、乾燥及びプラズマ処理されたポリイミドフィルムを取出した。取出したポリイミドフィルムを図４の状態の装置に移して、巻取巻出ロール１２ｂに挿着した。また、真空容器１１内の表面処理手段として、処理室ＡとＢにはＣｕのスパッタリングターゲットを備えたスパッタリング手段１６ａ、１６ｂを、処理室ＣにはＣｒのスパッタリングターゲットを備えたスパッタリング手段１６ｃを、それぞれ取り付けた。

この状態で真空容器１１の内部を真空排気した後、Ａｒガスを導入して真空容器１１の内部を２０ｍｍＴｏｒｒの圧力に保持した。尚、キャンロール１３の表面温度は−１０℃に制御した。キャンロール１３の回転に合わせて巻取巻出ロール１２ｂからフィルム１０を巻取巻出ロール１２ａに毎分５ｍの速さで搬送しながら、各処理室Ａ、Ｂ、Ｃでキャンロール１３に沿って移動するフィルム１０に薄膜を形成した。具体的には、約２００分間の処理により、処理室Ｃで厚さ約２０ｎｍのＣｒの薄膜を、処理室ＢとＡでは合計厚さ約２００ｎｍのＣｕの薄膜を順に積層して形成した。

上記の表面処理を終了したポリイミドフィルムは、実施例１と同様に、ＣｒとＣｕの積層薄膜上に更に湿式めっき法によりＣｕ層を８μｍの厚さに形成して、銅ポリイミドフレキシブル基板とした。得られた銅ポリイミドフレキシブル基板は、一旦処理されたフィルムを途中で大気中に曝していることから、上記実施例１の場合に比べて、ピンホールの発生が多く、且つ金属層のポリイミドフィルムへの密着力も若干劣っていた。

従来の巻取式真空成膜装置の最も基本的な構成を示す概略の断面図である。従来の巻取式真空成膜装置の他の構成を示す概略の断面図である。本発明の巻取式複合真空表面処理装置の一実施例を示す概略の断面図である。図３の装置の表面処理手段を移動した状態を示す概略の断面図である。本発明の巻取式複合真空表面処理装置の他の実施例を示す概略の断面図である。図５の装置の表面処理手段を移動した状態を示す概略の断面図である。

符号の説明

１真空チャンバ
３薄膜形成部
７、７ａ、７ｂ成膜ドラム
８カソード組立体
１０フィルム
１１、２１真空容器
１１ａ、２１ａ真空容器底板
１１ｂ、２１ｂ真空容器周壁
１２ａ、１２ｂ巻取巻出ロール
１３キャンロール
１４ヒータ手段
１５ａ、１５ｂプラズマ発生手段
１６ａ、１６ｂ、１６ｃスパッタリング手段
１７第１遮蔽板
１８、２２第２遮蔽板
１９マスク板
２３ａ、２３ｂ、２３ｃ処理室用真空ポンプ

Claims

真空容器全体を真空引きする真空ポンプを備えた略円筒状の真空容器内に、一対のフィルム巻取巻出ロールと、真空容器と軸中心をほぼ一致させた回転可能なフィルム搬送用のキャンロールとを備え、キャンロールの回転に合わせフィルム巻取巻出ロール間で巻き出し又は巻き取られてキャンロールに沿って移動するフィルムに表面処理を施す表面処理装置であって、
真空容器周壁にキャンロールに対向して固定された複数の表面処理手段と、真空容器周壁とキャンロールの間をほぼ遮蔽するように真空容器底板に固定され、表面処理手段が配置された処理ゾーンを一対のフィルム巻取巻出ロールから分離する一対の第１遮蔽板と、真空容器周壁に固定されてキャンロール近くまで延長し、処理ゾーン内を少なくとも２つの表面処理手段を含む複数の処理室に区画する複数の第２遮蔽板と、各処理室ごとにキャンロール前の真空容器底板に固定され、各処理室内において１つの表面処理手段に対向するフィルム処理位置以外を覆うマスク板とを備えると共に、
真空容器周壁が真空状態を保持したまま回動可能であって、真空容器周壁を回動させることにより各処理室内のフィルム処理位置に対向する表面処理手段を変えることができる巻取式複合真空表面処理装置。
前記複数の第２遮蔽板によって各処理室がほぼ気密状態に遮蔽されると共に、各処理室は真空容器周壁にそれぞれ設置された処理室用真空ポンプを有し、各々の処理室において互いに異なる圧力やガス種の表面処理を行うことができることを特徴とする、請求項１に記載の巻取式複合真空表面処理装置。
前記表面処理手段が、フィルム乾燥用のヒータ手段、フィルム前処理用のプラズマ発生手段、薄膜形成用のスパッタリング手段のいずれかであることを特徴とする、請求項１又は２に記載の巻取式複合真空表面処理装置。
前記キャンロールは内部に加熱冷却手段を備えていることを特徴とする、請求項１〜３のいずれかに記載の巻取式複合真空表面処理装置。
請求項１〜３に記載のいずれかの巻取式複合真空表面処理装置を用いて、フィルムをキャンロールに沿って一方向に移動させながら、各処理室内でフィルム処理位置に対向する１つの表面処理手段によりフィルムの表面処理を行うと共に、その表面処理の終了後に真空容器周壁を回動させることによって各処理室内のフィルム処理位置に対向する表面処理手段を変え、再びフィルムをキャンロールに沿って移動させながら、各処理室内のフィルム処理位置で対向する表面処理手段によりフィルムの表面処理を行うことを特徴とするフィルムの表面処理方法。