JP5888154B2 - CAN ROLL WITH GAS RELEASE MECHANISM AND LONG SUBSTRATE PROCESSING APPARATUS AND PROCESSING METHOD - Google Patents
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Description
本発明は、スパッタリング等の熱負荷のかかる処理を長尺基板に施す際に該長尺基板を巻き付けて冷却するキャンロール及びそれを備えた処理装置並びに処理方法に関し、特に、効率のよい冷却のため、長尺基板を巻き付ける外周面と長尺基板との間に当該外周面側からガスを放出することが可能なガス放出機構付きキャンロール及びそれを備えた長尺基板の処理装置並びに処理方法に関する。 The present invention relates to a can roll that wraps and cools a long substrate when a process such as sputtering is applied to the long substrate, and a processing apparatus and a processing method provided with the can roll. Therefore, a can roll with a gas release mechanism capable of releasing gas from the outer peripheral surface side between the outer peripheral surface around which the long substrate is wound and the long substrate, and a processing apparatus and a processing method for the long substrate having the same About.
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配線パターン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、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したパターニング処理を施す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パターンは、ますます繊細化、高密度化する傾向にあり、これに伴って金属膜付耐熱性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。 In a liquid crystal panel, a notebook computer, a digital camera, a mobile phone, and the like, a flexible wiring board in which a wiring pattern is formed on a heat resistant resin film is used. This flexible wiring board is obtained by subjecting a heat-resistant resin film with a metal film to which a metal film is formed on one side or both sides of a heat-resistant resin film by performing a patterning process using a thin film technique such as photolithography or etching. In recent years, the wiring patterns of flexible wiring boards tend to be more delicate and denser, and accordingly, heat-resistant resin films with metal films are required to be flat and free from 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、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)、耐熱性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。 As a manufacturing method of this kind of heat-resistant resin film with a metal film, conventionally, a method in which a metal foil is attached to a heat-resistant resin film with an adhesive (manufacturing method of a three-layer substrate), a heat-resistant resin on the metal foil After coating the solution, dry and manufacture (casting method), heat-resistant resin film by vacuum film formation method alone or in combination with vacuum film formation method and wet plating method. A method (metalizing method) or the like is known.
メタライジング法においては、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真空成膜法として用いられている。例えば特許文献1には、ポリイミド絶縁層上にクロム層をスパッタリングした後、銅をスパッタリングして導体層を形成する方法が記載されている。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る第一の金属薄膜と、銅をターゲットとするスパッタリングによる第二の金属薄膜とがこの順でポリイミドフィルム上に成膜されたフレキシブル回路基板用材料が開示されている。
In the metalizing method, a vacuum deposition method, a sputtering method, an ion plating method, an ion beam sputtering method or the like is used as the vacuum film forming method. For example, Patent Document 1 describes a method in which a conductor layer is formed by sputtering copper after sputtering a chromium layer on a polyimide insulating layer.
これらスパッタリング法による成膜は、一般に密着力に優れる反面、真空蒸着法に比べて基材としての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。 Film formation by these sputtering methods is generally excellent in adhesion, but it is said that the heat load applied to the heat-resistant resin film as a base material is larger than that of the vacuum deposition 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.
そこで、上記ポリイミドフィルムなどの耐熱性樹脂フィルムに対して真空成膜法により成膜を行って金属膜付耐熱性樹脂フィルムを作製する工程では、キャンロールを備えたスパッタリングウェブコータが一般的に使用されている。このウェブコータには、冷却機能を備えたキャンロールが搭載されており、これを回転駆動してその外周面上に画定される搬送経路にロールツーロールで搬送される耐熱性の長尺樹脂フィルムを巻き付けることによって、当該長尺樹脂フィルムを裏面側から冷却しながらその表面に熱負荷のかかるスパッタリング処理を行うことが可能となる。 Therefore, a sputtering web coater equipped with a can roll is generally used in the process of forming a heat-resistant resin film with a metal film by forming a film on the heat-resistant resin film such as the polyimide film by a vacuum film formation method. Has been. This web coater is equipped with a can roll having a cooling function, which is rotated and driven by a roll-to-roll to a conveyance path defined on the outer peripheral surface thereof. By winding the film, it becomes possible to perform a sputtering process that requires a thermal load on the surface of the long resin film while cooling the long resin film from the back surface side.
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)の真空スパッタリング装置が開示されている。この巻出巻取式の真空スパッタリング装置には、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いる。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サブロールが設けられており、これにより耐熱性の長尺樹脂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. The unwinding / winding-type vacuum sputtering apparatus includes a cooling roll that plays the role of the can roll. Further, a sub-roll is provided on at least the film feeding side or the feeding side of the cooling roll, thereby controlling the heat-resistant long resin film in close contact with the cooling roll.
ところで、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、キャンロールの外周面と、そこに接触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加わるフィルムの熱は、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になっていた。 By the way, as described in Non-Patent Document 1, since the outer peripheral surface of the can roll is not flat when viewed microscopically, the outer peripheral surface of the can roll and a long resin film conveyed in contact therewith There is a gap (gap) that is separated by a vacuum space. For this reason, it cannot be said that the heat of the film applied during sputtering or vapor deposition is actually efficiently transferred from the long resin film to the can roll, which causes wrinkles of the long resin film. It was.
この問題を解決するため、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放出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放出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放出口とする方法も知られている。
In order to solve this problem, there is a technique for introducing a gas from the can roll side into the gap portion between the outer peripheral surface of the can roll and the long resin film so that the thermal conductivity of the gap portion is higher than that of the vacuum. Proposed. For example, Patent Document 4 discloses a technique for providing a large number of fine holes serving as gas discharge ports on the outer peripheral surface of the can roll as a specific method for introducing gas into the gap portion from the can roll side. .
しかし、これらいずれの技術においても、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放出口での抵抗が低くなるため、キャンロールに供給されるガスが容易に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放出口から真空チャンバーの空間に放出されることになる。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。 However, in any of these techniques, the area where the long resin film is not wound on the outer peripheral surface of the can roll has a lower resistance at the gas discharge port than the area where the long resin film is wound. The gas supplied to the can roll is easily discharged from the gas discharge port in the region where the long resin film is not wound into the vacuum chamber. As a result, an amount of gas that should be introduced into the gap between the outer peripheral surface of the can roll and the long resin film wound around the can roll is not supplied, and the effect of increasing the thermal conductivity cannot be obtained. was there.
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放出口に設け、このバルブを長尺樹脂フィルム面で押さえつけることによってガス放出口を開放する方法(特許文献5)や、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受け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当該カバー内の圧力を高くし、この領域から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。 To solve this problem, a valve that protrudes from the outer peripheral surface of the can roll is provided in the gas discharge port, and the gas discharge port is opened by pressing the valve with the long resin film surface (Patent Document 5). Attach a cover to the area of the outer peripheral surface of the roll where the long resin film is sent and received and the area where the long resin film cannot be wound to increase the pressure in the cover, and gas is released from this area into the chamber. A method of preventing gas from being introduced and introducing gas into the gap between the outer peripheral surface of the can roll and the long resin film (Patent Document 6) has been proposed.
キャンロールを上記したようなガス放出機構付きにすることによって、図1に示すように、長尺樹脂フィルムFが前フィードロール1により導かれてキャンロール2の外周面に接触し始める角度位置から、長尺樹脂フィルムFが後フィードロール3により送り出されて外周面から離れる角度位置までの角度範囲A(この角度範囲Aを長尺樹脂フィルムFの抱き角と称することもある)の範囲内だけにキャンロール2の外周面側からガスを放出することが可能となり、よって、当該外周面と長尺樹脂フィルムFとの間のギャップ部内に効率よくガスを導入することが可能となる。これにより、ギャップ部での熱伝導率が向上してスパッタ成膜中の長尺樹脂フィルムFに掛かる熱負荷を良好に低減させることが可能となる。 By providing the can roll with the gas release mechanism as described above, as shown in FIG. 1, the long resin film F is guided by the front feed roll 1 and starts to come into contact with the outer peripheral surface of the can roll 2. , Only within the range of the angle range A (the angle range A may be referred to as the holding angle of the long resin film F) until the long resin film F is fed out by the rear feed roll 3 and is separated from the outer peripheral surface. In addition, it is possible to release gas from the outer peripheral surface side of the can roll 2, and thus it is possible to efficiently introduce gas into the gap portion between the outer peripheral surface and the long resin film F. Thereby, the thermal conductivity in the gap portion is improved, and it is possible to satisfactorily reduce the thermal load applied to the long resin film F during sputtering film formation.
しかしながら、上記角度範囲Aのうち、長尺樹脂フィルムFに熱が印加されるのは、カソード4、5、6、及び7のほぼ直下のみであり、これら以外の角度範囲Bの領域では長尺樹脂フィルムFに熱が印加されるわけではないので、カソードの直下に比べてギャップ部内にガスを導入する必要性は低い。また、ギャップ部内にガスを導入することによって、長尺樹脂フィルムFとキャンロール2の外周面との間の摩擦が低減するため、キャンロール2の回転運動を長尺樹脂フィルムFに伝えにくくなり、よってキャンロール2と両フィードロール1、3との同期制御が難しくなることがあった。更に、上記角度範囲Aの全領域に亘って長尺樹脂フィルムFとキャンロール2の外周面とを離間させるということは、長尺樹脂フィルムFをその搬送方向の長い距離に亘って拘束しないことになるので、搬送中の長尺樹脂フィルムFのシワがかえって発生し易くなることがあった。
However, in the angular range A, heat is applied to the long resin film F only almost immediately below the
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(長尺樹脂フィルム)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、キャンロールの回転運動を長尺基板に良好に伝達しながら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)にガスを導入することが可能な装置及び方法を提供することにある。 The present invention has been made paying attention to such conventional problems, and the problem is that a long substrate (long resin film) conveyed by roll-to-roll is used as an outer peripheral surface of a can roll. When the long substrate is subjected to a heat-loading process such as sputtering film formation while being partially wound around and cooled, the outer surface of the can roll An object of the present invention is to provide an apparatus and method capable of introducing a gas into a gap portion (gap) formed between a long substrate and a long substrate.
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長尺基板処理装置において、熱負荷による長尺基板のシワ発生を確実に低減させる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ことが可能なガス導入機構付きキャンロールについて鋭意研究を重ねた。 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 a long substrate processing apparatus that performs a process of applying a thermal load to the long substrate while being wound and cooled, in order to reliably reduce the generation of wrinkles of the long substrate due to the thermal load, the long surface wound around the outer surface of the can roll We have earnestly studied a can roll with a gas introduction mechanism that can introduce gas from the can roll side into a gap formed between the substrate and the substrate.
その結果、回転中心軸に略平行に延在し且つ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と、これら複数のガス導入路の各々から外周面側に開口する複数のガス放出孔とを備えたキャンロールにおいて、各ガス導入路へのガスの供給を制御して、キャンロール外周面のうちの長尺基板が巻き付けられていない領域に位置するガス導入路のみならず、長尺基板が巻き付けられていて且つ熱負荷が掛からない領域に位置するガス導入路にもガスが供給されないようにすることによって、長尺基板の搬送に支障をきたすことなく外周面と長尺基板との間のギャップ部に良好にガスが導入されて長尺基板をより効果的に冷却し得ることを見出し本発明に至った。 As a result, a plurality of gas introduction passages extending substantially parallel to the rotation center axis and disposed over the entire circumference at substantially equal intervals in the circumferential direction, and an outer periphery from each of the plurality of gas introduction passages In a can roll having a plurality of gas discharge holes opened on the surface side, the gas supply to each gas introduction path is controlled, and the can roll outer peripheral surface is positioned in a region where the long substrate is not wound. This prevents the gas from being supplied not only to the gas introduction path, but also to the gas introduction path located in a region where the long substrate is wound and where no thermal load is applied, thereby hindering the conveyance of the long substrate. The present inventors have found that the gas can be satisfactorily introduced into the gap portion between the outer peripheral surface and the long substrate and the long substrate can be cooled more effectively.
すなわち、本発明が提供するキャンロールは、真空チャンバー内においてロールツーロールで搬送する長尺基板に対して、熱負荷の掛かる表面処理を施す際に外周面に部分的に巻き付けて冷却する円筒部からなるキャンロールであって、前記円筒部は、その回転中心軸に略平行に延在し且つ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と、これら複数のガス導入路の各々から外周面側に開口する複数のガス放出孔とを有しており、長尺基板が巻き付けられる範囲内において熱負荷の掛かる複数の領域の各々に位置するガス導入路には真空チャンバーの外部からガスの供給を行いつつ隣接する熱負荷の掛かる領域に挟まれた少なくとも1つの熱負荷の掛からない領域に位置するガス導入路にはガスの供給を行わず、長尺基板が巻き付けられない範囲内に位置するガス導入路にもガスの供給を行わないように作動するガス供給弁が設けられていることを特徴としている。 In other words, the can roll provided by the present invention is a cylindrical part that is partially wound around the outer peripheral surface and cooled when a surface treatment is applied to a long substrate that is transported by roll-to-roll in a vacuum chamber. The cylindrical portion includes a plurality of gas introduction passages that extend substantially parallel to the rotation center axis and that are disposed over the entire circumference at substantially equal intervals in the circumferential direction. And a plurality of gas discharge holes that open to the outer peripheral surface side from each of the plurality of gas introduction paths, and are located in each of the plurality of regions where a thermal load is applied within a range in which the long substrate is wound. the gas introduction passage located in an area not applied with at least one heat load between areas consuming thermal load adjacent while performing the supply of gas from the outside of the vacuum chamber without the supply of gas to the introducing path, To the gas introduction passage located within the scale substrate is not wound is characterized by the gas supply valve to operate so as not to supply the gas.
また、本発明が提供する長尺基板の表面処理方法は、真空チャンバー内においてロールツーロールで搬送する長尺基板を、回転中心軸に略平行に延在し且つ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と、これら複数のガス導入路の各々から外周面側に開口する複数のガス放出孔とを有する円筒部からなる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、熱負荷の掛かる表面処理を行う長尺基板表面処理方法であって、前記複数のガス導入路のうち、長尺基板が巻き付けられる範囲内において熱負荷の掛かる複数の領域の各々に位置するガス導入路には真空チャンバーの外部からガスの供給を行いつつ隣接する熱負荷の掛かる領域に挟まれた少なくとも1つの熱負荷の掛からない領域に位置するガス導入路にはガスの供給を行わず、長尺基板が巻き付けられない範囲内に位置するガス導入路にもガスの供給を行わないことを特徴としている。 In addition, the surface treatment method for a long substrate provided by the present invention is a method of extending a long substrate conveyed by roll-to-roll in a vacuum chamber substantially parallel to the rotation center axis and having a substantially uniform interval in the circumferential direction. The outer peripheral surface of the can roll comprising a cylindrical portion having a plurality of gas introduction passages that are opened and arranged over the entire circumference, and a plurality of gas discharge holes that open from the gas introduction passages to the outer peripheral surface side. with partially wound cooling, a long substrate surface processing method for performing surface treatment consuming heat load, among the plurality of gas introducing path, consuming heat load within a long substrate is wound gas guide is located in a region not applied with at least one heat load between areas consuming thermal load adjacent while performing the supply of gas from the outside of the vacuum chamber to a gas introduction path located in each of the plurality of regions The road without the supply of the gas, is characterized by refraining from supplying gas to the gas introduction passage located within the elongate substrate is not wound.
本発明によれば、キャンロールの外周面のうち、スパッタリングカソードに対向する領域などの熱負荷が掛かる領域における外周面と長尺基板の間のギャップ部だけに確実にガスを導入することができる。これにより、真空チャンバー内へのガスのリークなどの問題を抑えることが可能となり、真空チャンバー内の圧力制御を正確に行うことが可能となる。また、ガス放出機構におけるガス圧力も安定させることができ、常に一定量のガスを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のギャップ部に導入することができる。 According to the present invention, gas can be reliably introduced only into the gap portion between the outer peripheral surface and the long substrate in a region where a thermal load is applied, such as a region facing the sputtering cathode, of the outer peripheral surface of the can roll. . Thereby, problems such as gas leakage into the vacuum chamber can be suppressed, and pressure control in the vacuum chamber can be accurately performed. Further, the gas pressure in the gas release mechanism can be stabilized, and a constant amount of gas can always be introduced into the gap portion between the outer peripheral surface of the can roll and the long substrate wound around the can roll.
更に、長尺基板が巻き付けられる領域のうち、熱負荷が掛からない領域にはキャンロールの外周面からガスを放出させないので、この領域では長尺基板をキャンロールの外周面に接触させることが可能となる。これにより、キャンロールの回転運動を長尺基板に良好に伝達させることができるので、長尺基板の安定した搬送が可能になって、シワの発生が抑制される。このように、本発明によれば、極めて効率よく長尺基板の冷却を行うことができ、シワのない高品質の金属膜付耐熱性樹脂フィルムを高い歩留まりで作製することが可能となる。 Furthermore, since gas is not released from the outer peripheral surface of the can roll in the region where the thermal load is not applied in the region where the long substrate is wound, the long substrate can be brought into contact with the outer peripheral surface of the can roll in this region. It becomes. As a result, the rotational movement of the can roll can be satisfactorily transmitted to the long substrate, so that the long substrate can be stably conveyed, and the generation of wrinkles is suppressed. Thus, according to the present invention, the long substrate can be cooled extremely efficiently, and a high-quality heat-resistant resin film with a metal film without wrinkles can be produced with a high yield.
以下、図2を参照しながら、本発明の長尺基板処理装置の一具体例として、真空成膜装置50について説明する。この図2に示す真空成膜装置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、ロールツーロール方式で搬送される長尺基板の表面にスパッタリングなどの熱負荷のかかる処理を連続的に効率よく施す場合に好適に用いられる。
Hereinafter, a vacuum
具体的に説明すると、真空成膜装置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基板としての耐熱性樹脂フィルム(以下、長尺樹脂フィルムと称する)Fに対して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。これら巻き出しロール52から巻き取りロール64までの搬送経路の途中に、モータで回転駆動されるキャンロール56が配置されている。このキャンロール56の内部には、真空チャンバー51の外部で温調された冷媒が循環している。このキャンロール56の構造については後に詳細に説明する。
More specifically, the vacuum
真空チャンバー51内は、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おり、これら装置により到達圧力10−4Pa程度まで減圧された後、スパッタリングガスを導入して0.1〜10Pa程度に圧力調整される。この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の形状や材質については、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。
The
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と、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から送り出されてキャンロール56に向かう長尺樹脂フィルムFは、キャンロール56の近傍に設けられたモータ駆動のフィードロール55によって、モータで回転駆動されるキャンロール56の周速度に対する調整が行われ、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を密着させて搬送することができる。
A
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。
Similarly to the above, the motor-driven
上記巻出ロール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。
In the unwinding
キャンロール56の近傍には、キャンロール56の外周面で画定される搬送経路(すなわち、キャンロール56の外周面のうち、長尺樹脂フィルムFが巻き付けられる角度範囲Aの範囲内に沿ってこれに対向するように、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及び60が設けられている。 In the vicinity of the can roll 56, the conveyance path defined by the outer peripheral surface of the can roll 56 (that is, along the range of the angular range A around which the long resin film F is wound on the outer peripheral surface of the can roll 56). Magnetron sputtering cathodes 57, 58, 59 and 60 are provided as film forming means so as to face each other.
金属膜のスパッタリング成膜の場合は、これらマグネトロンスパッタリングカソードには図2に示すような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 case of sputtering of a metal film, a plate-shaped target as shown in FIG. 2 can be used for these magnetron sputtering cathodes. However, when a plate-shaped target is used, nodules (growth of foreign matter) are formed on the target. ) May occur. 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、この図2の長尺樹脂フィルムF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57〜60が図示されているが、熱負荷の掛かる処理がCVD(化学蒸着)や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。
In addition, since the vacuum film-forming
次に、上記真空成膜装置50に好適に使用されるガス放出機構を備えたキャンロール56の一具体例について図3を参照しながら説明する。この図3に示すキャンロール56は、図示しない駆動装置により回転中心軸56aを中心として回転駆動される円筒部10で構成されている。この円筒部10の外周面が長尺樹脂フィルムFを巻き付けて搬送する搬送経路になっている。円筒部10の内周面側には、冷却水などの冷媒が流通する冷媒循環部11が例えばジャケット構造で形成されている。
Next, a specific example of the can roll 56 having a gas release mechanism that is preferably used in the vacuum
円筒部10の回転中心軸56a部分に位置する回転軸12は二重配管構造になっており、この回転軸12を介して前述した真空チャンバー51の外部に設けられた図示しない冷媒冷却装置と冷媒循環部11との間で冷媒が循環するようになっており、これによりキャンロール外周面の温度調節が可能となっている。すなわち、冷媒冷却装置で冷却された冷媒は、内側配管12aの内側を経て冷媒循環部11に送られ、ここで長尺樹脂フィルムFの熱を受け取って昇温した後、内側配管12aと外側配管12bとの間の空間を経て再び冷媒冷却装置に戻される。なお、外側配管12bの外側には回転するキャンロールを支持するベアリング13が設けられている。
The rotating
この円筒部10の肉厚部には、その回転中心軸56aに略平行に延在し且つ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の回転中心線56a方向に平行に延在している。また、各ガス導入路14は、円筒部10の外周面側(すなわち、キャンロール56の外周面側)に開口する複数のガス放出孔15を有している。これら複数のガス放出孔15は、キャンロール56の回転中心線56a方向に沿って略均等な間隔をあけて穿設されている。
A plurality of
各ガス放出孔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されず、例えば内径30μm〜500μm程度にすることができる。また、これらガス導入路14の本数や、各ガス導入路14が有するガス放出孔15の個数は、キャンロール56の外周面で画定される領域のうちの長尺樹脂フィルムFが巻き付けられる領域の面積、ガスの放出量、排気ポンプの能力等により適宜定められる。
The inner diameter of each
一般的には、キャンロール56の外周面の搬送経路部分に、全体に亘ってできるだけ極小の内径のガス放出孔15を狭ピッチにして多数設けた方が熱伝導性を均一化できるという点において好ましい。しかしながら、極小内径の孔を狭ピッチで多数設ける加工技術は困難を伴うので、内径150〜300μm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現実的である。図3では、一例としてキャンロール56の回転中心線56aに沿って配設された10個のガス放出孔15が示されている。
Generally, it is possible to make the thermal conductivity uniform by providing a large number of gas discharge holes 15 with the smallest possible inner diameter in the conveyance path portion on the outer peripheral surface of the can roll 56 as a whole. preferable. However, since a processing technique for providing a large number of holes with a very small inner diameter at a narrow pitch is difficult, it is realistic to provide small holes with an inner diameter of about 150 to 300 μm on the outer peripheral surface of the can roll 56 at a pitch of 5 to 10 mm. In FIG. 3, ten gas discharge holes 15 arranged along the
各ガス導入路14はガス供給弁としてのロータリージョイント20を介して真空チャンバー51の外部からガスが供給されるようになっている。このロータリージョイント20は、キャンロール56の外周面のうち、長尺樹脂フィルムFが巻き付けられる範囲内で且つ熱負荷の掛かる範囲内に位置するガス導入路14には真空チャンバー51の外部からガスを供給し、それ以外の領域に位置するガス導入路14にはガスを供給しないように作動する。これにより、熱負荷が掛からない領域を除いて、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)に良好にガスを導入することが可能となる。
Each
上記ロータリージョイント20について、図4を参照しながら具体的に説明する。ロータリージョイント20は、1対の回転リングユニット21と固定リングユニット22とから構成されている。回転リングユニット21は、キャンロール56を構成する円筒部10の側部に同心円状に取り付けられており、キャンロール56と共に中心軸56aを中心として回転するようになっている。一方、固定リングユニット22は、図示しない支持部材等で真空チャンバー51に動かないように支持されている。これら回転リングユニット21及び固定リングユニット22は、互いに対向する部分にそれぞれ摺接面21a、22aを有しており、回転リングユニット21がキャンロール56と共に回転する際、これら摺接面21a、22a同士で摺接するようになっている。
The rotary joint 20 will be specifically described with reference to FIG. The rotary joint 20 includes a pair of
回転リングユニット21には、ガス導入路14の本数と同じ本数のガス供給路23が周方向に均等な間隔をあけて全周に亘って形成されている。これら複数のガス供給路23の各々は、回転リングユニット21の内部で放射状に及び/又はキャンロール56の回転軸56a方向に平行に形成されており、その一端部が当該ガス供給路23と同じ角度位置にあるガス導入路14にガス連結管25を介して連通している。そして、このガス導入路14と接続する一端部とは反対側の他端部は、回転リングユニット21の摺接面21aで開口している。
In the
つまり、各ガス供給路23が回転リングユニット21の摺接面21aで開口している開口部(以降、この開口部を回転開口部23aと称する)の角度位置は、当該ガス供給路23が連通しているガス導入路14の角度位置に一致している。なお、ガス連結管25を介さずにガス供給路23とガス導入路14とを直接連通させてもよい。
That is, the angular position of the opening where each
一方、固定リングユニット22には2つのガス分配路24が形成されており、これら2つのガス分配路24は、真空チャンバー51外部から供給されるガスを供給する2本のガス供給管26にそれぞれ一端部が連通している。そして、2つのガス分配路24の他端部は、上記回転リングユニット21のガス供給路23の一端部に設けられた回転開口部23aが摺動面21a上で移動する領域のうち、熱負荷が掛かる角度範囲内に対応する領域において開口している。具体的には、ガス分配路24は、キャンロール56の回転に伴って回転開口部23aが形成する軌跡のうち、スパッタリングカソード57〜60に対向する領域の角度範囲に相当する領域で開口する固定開口部24aを摺動面22a上に有している。
On the other hand, two
これにより、回転リングユニット21のガス供給路23の回転開口部23aが回転して固定リングユニット22のガス分配路24の固定開口部24aに対向した時のみ、ガス分配路24とガス供給路23とが連通するので、このガス供給路23にガス連結管25を介して連通するガス導入路14にガスが導入される。すなわち、図5に示すように、キャンロール56の回転によって回転するガス導入路14が、長尺樹脂フィルムFがキャンロール56の外周面に巻き付けられる角度範囲Aの範囲内のうち、成膜手段による熱負荷が掛かる領域に位置している時には図5のI−I断面のようにガス分配路24とガス供給路23が連通するのでガスが供給され、それ以外の時には図5のII−II断面のようにガス分配路24とガス供給路23との連通が分断されるのでガスが供給されなくなる。
Thereby, only when the
その結果、キャンロール56の外周面のうち、長尺樹脂フィルムFが巻き付けられる角度範囲Aの範囲内であって且つスパッタリングカソード57〜60によって熱負荷が掛けられる領域のみにおいてキャンロール56の外周面と長尺樹脂フィルムFとの間にガスが導入されて熱伝導が向上し、スパッタ成膜中の長尺樹脂フィルムFの熱負荷が効率よく低減する。この領域では長尺樹脂フィルムFとキャンロール56の外周面との間の摩擦が低減することになるが、角度範囲Aのうち、スパッタ成膜中に熱負荷が掛からない領域であるスパッタリングカソード57〜60が対向していない角度範囲ではガスが放出されないので、長尺樹脂フィルムFをキャンロール56の外周面に接触させることができる。これにより、キャンロールの回転運動をフィルムに良好に伝達することが可能となり、前フィードロール55や後フィードロール61との同期制御が容易になる。
As a result, of the outer peripheral surface of the can roll 56, the outer peripheral surface of the can roll 56 is only within the range of the angle range A around which the long resin film F is wound and the thermal load is applied by the sputtering cathodes 57-60. And the long resin film F are introduced with a gas to improve heat conduction, and the thermal load on the long resin film F during sputtering film formation is efficiently reduced. In this region, friction between the long resin film F and the outer peripheral surface of the can roll 56 is reduced, but in the angular range A, the sputtering
また、長尺樹脂フィルムFが巻き付いていない領域である角度範囲A以外の領域においてもガスを放出しないので、キャンロール56の外周面と長尺樹脂フィルムFとの間のギャップ部内に放出すべきガスを無駄に真空チャンバー51内に放出させることを防ぐことができる。これにより、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となる。また、ガス導入を停止する際に電磁バルブや圧空バルブを使用しないので、回転するキャンロール56の内部に複雑な配線や配管を設ける必要がなく、複雑な制御装置も不要となる。すなわち、製作、運用及びメンテナンス性に優れている。
Further, since gas is not released even in a region other than the angular range A, which is a region where the long resin film F is not wound, it should be discharged into the gap portion between the outer peripheral surface of the can roll 56 and the long resin film F. It is possible to prevent the gas from being discharged into the
次に、本発明のキャンロールの他の具体例について説明する。この他の具体例のキャンロールは、長尺基板が巻き付けられる範囲内で且つ熱負荷の掛からない範囲内に位置するガス導入路からガスを吸引するガス吸引弁を有している。具体的には、ロータリージョイントの回転リングユニットは前述した図4に示す回転リングユニット21と同様の構造を有しているが、固定リングユニットに、前述した2つのガス分配路に加えてガス吸引路が形成されていることを特徴としている。つまり、固定リングユニットに形成されたガス吸引路、及び回転リングユニットに形成されたガス供給路によってガス吸引弁が構成される。
Next, another specific example of the can roll of the present invention will be described. The can roll of this other specific example has a gas suction valve for sucking gas from a gas introduction path located within a range where the long substrate is wound and where no thermal load is applied. Specifically, the rotary ring unit of the rotary joint has the same structure as the
図6を参照しながら具体的に説明すると、この固定リングユニット122には、2つのガス分配路24の間に1つのガス吸引路27が設けられている。このガス吸引路27は、後述するように真空チャンバー51の外部等に連通するガス吸引管28に一端部が連通している。そして、ガス吸引路27の他端部は、前述した回転リングユニット21のガス供給路23の一端部に設けられた回転開口部23aが摺動面21a上で移動する領域のうち、抱き角Aの角度範囲内であって且つ熱負荷が掛からない領域に対応する角度範囲内において開口している。
Specifically, with reference to FIG. 6, the fixed
これにより、回転リングユニット21のガス供給路23の回転開口部23aが回転して固定リングユニット122のガス吸引路27の固定開口部27aに対向した時のみ、ガス吸引路27とガス供給路23とが連通するので、ガス吸引管28、ガス吸引路27、及びガス供給路23を介して、抱き角Aの角度範囲内であって且つ熱負荷が掛からない領域に対応する角度範囲内に位置するガス導入路14からガスが吸引される。これにより、長尺樹脂フィルムFをキャンロール56の外周面に接触させることができ、キャンロール56の回転運動を長尺樹脂フィルムFに良好に伝達することが可能となる。
Thereby, only when the
ガス吸引路27に連通するガス吸引管28の端部は、真空チャンバー51の外部に設けた吸引ポンプなどの吸引装置に接続して、吸引したガスを真空チャンバー51の外部に排出してもよいし、真空チャンバー51内に開口部を設けて吸引したガスを真空チャンバー内に放出しても良い。
The end of the
ガス分配路24の固定開口部24aが摺動面22aで開口する角度範囲は、熱負荷が掛かる領域、例えばスパッタリングカソード57〜60が対向している領域にほぼ一致するように設定すればよく、また、ガス吸引路27の固定開口部27aが摺動面22aで開口する角度範囲は、抱き角Aのうち熱負荷が掛からない領域、例えばスパッタリングカソード58が対向する領域とスパッタリングカソード60が対向する領域との間にほぼ一致するように設定すればよい。なお、キャンロール56の外周面のうち長尺基板が巻き付けられない角度範囲は、スパッタリングカソード60が対向する領域とスパッタリングカソード57が対向する領域との間にほぼ一致することになる。
The angle range in which the fixed
上記したロータリージョイント20では、回転リングユニット21に設けたガス供給管23の数とガス導入路14の数を一致させて、キャンロール56の周方向において同じ角度位置にあるもの同士を連通させた構造について説明したが、スペースや使用できる配管のサイズ等の制約から、複数本のガス導入路14に対して1つのガス供給路23を連通させることが望ましい場合がある。この場合は、例えばガス供給管23の先端部に分岐管を取り付け、その分岐先を互いに隣接する複数のガス導入路14にそれぞれ連結すればよい。
In the rotary joint 20 described above, the number of the
上記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1つのガス供給路23から分岐する配管の本数に一致させることが好ましい。例えば、図5に示すように3本のガス導入路14が長尺樹脂フィルムFが巻き付けられない領域に同時に存在するのであれば、各分岐管は3本に分岐する構造を有しているのが好ましい。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若しくは3以上の整数で等分した数に各分岐管から分岐する配管の本数を一致させることがより好ましい。
When using the above-mentioned branch pipe, the number of the
これまで、ガス供給弁やガス吸引弁として図5や図6に示す回転する摺接面を備えたロータリージョイントを例に挙げて説明してきたが、ガス供給弁やガス吸引弁はこれらに限定されるものではなく、例えば磁石の吸引力や反発力を利用して弁の開閉を行って、ガスの供給や吸引、及び長尺樹脂フィルムが巻き付いていない領域へのガスの供給停止を行っても良い。 Up to now, the rotary joint provided with the rotating sliding contact surface shown in FIGS. 5 and 6 has been described as an example of the gas supply valve and the gas suction valve, but the gas supply valve and the gas suction valve are limited to these. For example, even if the valve is opened and closed by using the attractive force or repulsive force of the magnet, gas supply or suction, and supply of gas to the area where the long resin film is not wound are stopped. good.
なお、上記した本発明の一具体例のキャンロール56が具備するロータリージョイントは、回転リングユニット21及び固定リングユニット22の形状が中心軸方向から見てほぼ同一のリング状部材であり、それらの摺動面21a、22aはキャンロール56の中心軸56aに対して垂直に形成されていたが、所定の角度範囲内に位置するガス導入路14にのみガスを供給して効果的にギャップ部にガスを導入し得るものであれば、かかる形状に限定されるものではない。
In addition, the rotary joint which the above-mentioned can roll 56 of one specific example of the present invention includes is a ring-shaped member in which the shapes of the
例えば、回転リングユニット21の内径と固定リングユニット22の外径とをほぼ同じ大きさにして回転リングユニット21の内側に固定リングユニット22が嵌めこまれるようにしてもよい。この場合は、回転リングユニット21の内周部と固定リングユニット22の外周部とが互いに摺動する摺動面となり、ここに各開口部が設けられることになる。なお、ロータリージョイントの摺動部分からのガスのリークを防ぐため、公知のガスシール手段を設けることが好ましい。
For example, the inner diameter of the
なお、非特許文献2によれば、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以下の時、ギャップ間の熱伝導率は250(W/m2・K)となる。本発明の長尺基板の処理装置においても、同様の導入ガス圧力条件を想定した場合、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距離は40μmになると考えられるが、この程度のギャップ部の距離であれば、そこからリークするガス量は、長尺基板真空成膜装置が通常備える真空ポンプで排気可能である。
According to
更に、導入ガスをスパッタリング雰囲気のガスと同じものにしておけば、スパッタリング雰囲気を汚染することもない。また、上述の通り、キャンロール56の外周面のうち長尺樹脂フィルムFが巻き付けられない領域ではガス導入路14へガスを供給する前にガス供給を遮断するので、ガス漏れのリスクを減らすことができる。
Furthermore, if the introduced gas is the same as the gas in the sputtering atmosphere, the sputtering atmosphere will not be contaminated. In addition, as described above, in the area where the long resin film F is not wound around the outer peripheral surface of the can roll 56, the gas supply is shut off before supplying the gas to the
以上、長尺基板として耐熱性樹脂フィルムを例に挙げ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 mentioned 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 the long substrate used in the long substrate processing apparatus of the present invention is In addition to other resin films, metal films such as metal foils and metal strips 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又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, a polyamide film, a polyester film, a polytetrafluoroethylene film, a polyphenylene sulfide film, a polyethylene naphthalate film, or a 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 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、長尺樹脂フィルムF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 above specific example of the present invention, as the heat-resistant resin film with a metal film, a structure in which a metal film such as a Ni—Cr alloy or Cu is laminated on a long resin film F 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も含まれる。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るが、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、本発明のキャンロール及びこれを用いた長尺基板の成膜装置を用いることが効果的であり、これにより処理雰囲気に多量の導入ガスをリークさせることなく熱負荷による長尺基板のシワ発生を抑制することができる。 Further, in the above 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 such as sputtering on the long substrate in a vacuum chamber under a reduced pressure atmosphere. In addition to the process of forming a film, a process with a thermal load such as a plasma process or an ion beam process is also included. Although the surface of the long substrate is modified by the plasma processing or the ion beam processing, a thermal load is applied to the long substrate. Even in such a case, it is effective to use the can roll of the present invention and the film forming apparatus for a long substrate using the same, and thereby, due to the heat load without leaking a large amount of introduced gas into the processing atmosphere. Generation of wrinkles on the long substrate can be suppressed.
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 with 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.
図2に示す成膜装置(スパッタリングウェブコータ)を用いて金属膜付長尺耐熱性樹脂フィルムを作製した。長尺基板としての耐熱性樹脂フィルム(長尺樹脂フィルムF)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。 A long heat-resistant resin film with a metal film was prepared using the film forming apparatus (sputtering web coater) shown in FIG. For the heat-resistant resin film (long resin film F) as a long substrate, 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56を使用した。このキャンロール56の円筒部10には、直径900mm、幅750mm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。この円筒部10の肉厚部に、キャンロール56の回転中心軸56a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10を貫通しないようにした。
As the can roll, a can roll 56 with a gas introduction mechanism having a jacket roll structure as shown in FIG. 3 was used. The
各ガス導入路14には、円筒部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のガス放出孔15を47個設けた。これら47個のガス放出孔15は、円筒部10の外表面に画定される長尺樹脂フィルム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、長尺樹脂フィルム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放出孔15を設けなかった。
Each
上記したように、円筒部10には360本のガス導入路14が全周に亘って周方向に均等に且つ回転中心軸56aに略平行に延在するように配設されている。図2の紙面上側の12時の位置を角度0°としたとき、前フィードロールは角度20°位置でキャンロールと接触し、後フィードロールは角度340°位置でキャンロールと接触している。スパッタ成膜における熱負荷が発生する領域は、成膜中に熱電対を用いて測定した結果、角度40°〜140°の領域と角度220°〜320°の領域であった。そこで、ガスを導入するガス分配路24の固定開口部24aを角度35°〜145°、及び角度215°〜125°で開口し、ガス吸引路27の固定開口部27aを角度150°〜210°で開口した。このガス吸引路27の他端は真空チャンバー51内で開口し、吸引したガスを真空チャンバー51内に放出するようにした。
As described above, 360
長尺樹脂フィルム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。巻き出しロール51と巻き取りロール64の張力は80Nとした。キャンロール56は水冷により20℃に制御しているが、長尺樹脂フィルムFとキャンロール56との熱伝導効率が良好でないと冷却効果は期待できない。
As a metal film to be formed on the long resin 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
この成膜装置の巻き出しロール51側に、巻回された長尺樹脂フィルム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。
The wound long resin film F was set on the unwinding
次に回転駆動装置を起動して、長尺樹脂フィルム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には150sccm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長尺樹脂フィルム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 driving device is started, and while the long resin film F is being conveyed at a conveyance speed of 3 m / min, argon gas is introduced at 300 sccm and 10 kW of power is applied to the
上記表面処理の際、成膜中のキャンロール56の外周面上の長尺樹脂フィルムFの表面の観察が可能な観察窓から、ガス導入が行われているキャンロール56の外周面上の長尺樹脂フィルムFの表面を観察したところ、マグネトロンスパッタリングカソード57、58、59、60の成膜ゾーンを通過した成膜直後の長尺樹脂フィルムFに表れやすい、シワの原因となる進行方向と平行な方向のキャンロール56の外周面からの長尺樹脂フィルムFの浮きが見られることは無かった。更に、キャンロール56と長尺樹脂フィルムFの搬送速度にズレが生じる事は無く、搬送制御の同期が可能であった。
During the surface treatment, the length on the outer peripheral surface of the can roll 56 into which gas is introduced from the observation window capable of observing the surface of the long resin film F on the outer peripheral surface of the can roll 56 during film formation. When the surface of the long resin film F was observed, the surface of the long resin film F immediately after film formation after passing through the film formation zones of the
比較のため、ガス吸引路27の他端を真空チャンバー51内で開口することに代えて、ガス吸引路27(角度150°〜210°)にもガスを導入してキャンロール56に100sccmでアルゴンガスを導入した以外は上記と同様にして耐熱性ポリイミドフィルムからなる長尺樹脂フィルムFに成膜処理を施した。
For comparison, instead of opening the other end of the
上記成膜処理の際、成膜中のキャンロール56の外周面上の長尺樹脂フィルムFの表面の観察が可能な観察窓から、ガス導入が行われているキャンロール56の外周面上の長尺樹脂フィルムFの表面を観察したところ、マグネトロンスパッタリングカソード57、58、59、60の成膜ゾーンを通過した成膜直後の長尺樹脂フィルムFに表れやすい、シワの原因となる進行方向と平行な方向のキャンロール56の外周面からの長尺樹脂フィルムFの若干の浮きが見られることがあった。更に、キャンロール56と長尺樹脂フィルムFの搬送速度にズレが生じる事があり、搬送制御の同期が難しくキャンロール56の搬送速度にバラツキが多くなった。
During the film formation process, from the observation window capable of observing the surface of the long resin film F on the outer peripheral surface of the can roll 56 during film formation, the gas is introduced on the outer peripheral surface of the can roll 56. When the surface of the long resin film F is observed, it is easy to appear on the long resin film F immediately after film formation after passing through the film formation zones of the
10 円筒部
11 冷媒循環部
12 回転軸
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 固定リングユニット22
23 ガス供給路
24 ガス分配路
25 ガス連結管
26 ガス供給管
27 ガス吸引路
28 ガス吸引管
50 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
56 キャンロール
56a 回転中心軸
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
A 抱き角
B 抱き角のうちで熱負荷が掛からない角度範囲
DESCRIPTION OF
23
Claims (16)
前記円筒部は、その回転中心軸に略平行に延在し且つ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と、これら複数のガス導入路の各々から外周面側に開口する複数のガス放出孔とを有しており、長尺基板が巻き付けられる範囲内において熱負荷の掛かる複数の領域の各々に位置するガス導入路には真空チャンバーの外部からガスの供給を行いつつ隣接する熱負荷の掛かる領域に挟まれた少なくとも1つの熱負荷の掛からない領域に位置するガス導入路にはガスの供給を行わず、長尺基板が巻き付けられない範囲内に位置するガス導入路にもガスの供給を行わないように作動するガス供給弁が設けられていることを特徴とするキャンロール。 For a long substrate conveyed by roll-to-roll in a vacuum chamber, it is a can roll consisting of a cylindrical portion that is partially wrapped around the outer peripheral surface and cooled when performing a surface treatment with a thermal load,
The cylindrical portion includes a plurality of gas introduction paths extending substantially parallel to the rotation center axis and disposed over the entire circumference at substantially equal intervals in the circumferential direction, and the plurality of gas introduction paths. A plurality of gas discharge holes that open to the outer peripheral surface from each of the gas introduction paths located in each of the plurality of regions where the thermal load is applied within the range in which the long substrate is wound. the gas introduction passage located on at least one region not applied heat load between areas consuming adjacent heat load while performing the supply of gas from without the supply of the gas, a range of the elongated substrate is not wound A can roll characterized in that a gas supply valve that operates so as not to supply gas is also provided in a gas introduction path located inside .
前記複数のガス導入路のうち、長尺基板が巻き付けられる範囲内において熱負荷の掛かる複数の領域の各々に位置するガス導入路には真空チャンバーの外部からガスの供給を行いつつ隣接する熱負荷の掛かる領域に挟まれた少なくとも1つの熱負荷の掛からない領域に位置するガス導入路にはガスの供給を行わず、長尺基板が巻き付けられない範囲内に位置するガス導入路にもガスの供給を行わないことを特徴とする長尺基板の表面処理方法。 A plurality of gas introduction passages that extend over the entire circumference of a long substrate transported by roll-to-roll in a vacuum chamber, extending substantially parallel to the central axis of rotation and spaced substantially evenly in the circumferential direction. And a surface treatment that is subjected to a thermal load while being partially wrapped around and cooled by the outer peripheral surface of a can roll comprising a cylindrical portion having a plurality of gas discharge holes that open to the outer peripheral surface side from each of the plurality of gas introduction paths. A surface treatment method for a long substrate,
Among the plurality of gas inlet passage, the thermal load of the adjacent while performing the supply of gas from the outside of the vacuum chamber to a gas introduction path located in each of the plurality of areas consuming thermal load within a long substrate is wound Gas is not supplied to the gas introduction path located in the area where the thermal load is not applied, which is sandwiched between the areas where the substrate is applied, and gas is also supplied to the gas introduction path located in the range where the long substrate is not wound. A surface treatment method for a long substrate, wherein the supply is not performed .
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