TWI498443B - Winding vacuum processing unit - Google Patents

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TWI498443B
TWI498443B TW098136880A TW98136880A TWI498443B TW I498443 B TWI498443 B TW I498443B TW 098136880 A TW098136880 A TW 098136880A TW 98136880 A TW98136880 A TW 98136880A TW I498443 B TWI498443 B TW I498443B
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Description

捲取式真空處理裝置
.本發明係關於一種捲取式真空處理裝置，其在減壓下，使可撓的處理對象物連續地退捲(wind off)，使業已退捲之處理對象物密接於罐形輥(can roller)，並對罐形輥上之處理對象物實施預定之處理，且使業已處理的處理對象物捲取(wind)者。
習知有一種薄膜形成裝置，該裝置係使磁性記錄介質藉由輥連續地退捲及捲取，同時在該基體上形成薄膜。此種薄膜形成裝置係使磁性記錄介質密接於旋轉之罐體並行進，同時在罐體與和罐體相向配置之第一陽極之間，產生由反應氣體所獲致之電漿。藉此形成保護膜於磁性記錄介質上(參照例如專利文獻1)。
此外，有一種電漿處理裝置，該裝置係使PET或PI(聚醯亞胺)等之塑膠薄膜連續地退捲及捲取，同時進行電漿處理(例如RIE(活性離子蝕刻(Reactive Ion Etching))。此種電漿處理裝置係使塑膠薄膜密接於旋轉之罐體上並行進，同時在罐體與和罐體相向配置之陽極間，產生處理氣體所致電漿。藉此可使薄膜蝕刻，並且進行薄膜之表面改質。
然而，在使用此種電漿的薄膜形成裝置或處理裝置中，在罐體連接有高頻電源，且罐體以預定速度旋轉時，即可藉由該高頻電源供給高頻電力。該旋轉之罐體與業已靜止的高頻電源係經圖未顯示出之旋轉導入單元所連接，而該旋轉導入單元係例如使用到水銀的旋轉接頭(rotary connector)、複數個相向之平板所成電容耦合(condenser coupling)或滑環(slip ring)等。
【先前技術文獻】
【專利文獻1】專利第3429369號公報
旋轉接頭之構造包含有：電極，其在封入有水銀的箱體兩端與罐體側連接且旋轉；以及固定之電極，其連接於高頻電源側。當外加13.56MHz等之高頻在此種旋轉接頭時，則由於發熱，而有損壞旋轉接頭之危險性，故旋轉接頭並不適於罐體及高頻電源之連接。
在複數個相向之平板所形成的電容耦合中，一方的旋轉之複數個平板連接於罐體側，而各自與該等平板相向之另一方的固定之複數個平板則連接於高頻電源側。在此種電容耦合之方法中，該等複數個平板被置放於大氣壓下時，於高電壓中恐會發生絕緣破壞。
使用滑環作為高頻電源之連接部時，恐會因發熱而導致損壞。又，因在滑環中電極屬接觸型，故會產生該接觸所導致的電極磨損(wear)，不適於長壽命化。
鑑於上述情事，本發明之目的係提供一種捲取式真空處理裝置，其可防止發熱所致損壞及絕緣破壞之發生，適於長壽命化。
為達成上述目的，本發明一形態的捲取式真空處理裝置，包含反應室、第一電極、氣體供給單元及第三電極。
該反應室可維持真空狀態。
該第一電極屬輥型，其可旋轉地設置於該反應室內， 藉此使與其接觸之具可撓性的處理對象物旋轉，即可使該處理對象物行進；該氣體供給單元具有第二電極，該第二電極係配置在該反應室內且與該第一電極相向，以供給處理氣體在已接觸該第一電極的該處理對象物及該第二電極之間；該第三電極配置在該反應室內且與該第一電極相向，且外加由該交流電源所產生的交流電壓。
本發明一實施形態的捲取式真空處理裝置，包含反應室、第一電極、氣體供給單元及第三電極。
該反應室可維持真空狀態。
該第一電極屬輥型，其可旋轉地設置在該反應室內，使與其接觸之具可撓性的處理對象物旋轉，即可使該處理對象物行進。
該氣體供給單元具有第二電極，該第二電極係配置在該反應室內且與該第一電極相向，並可供給處理氣體於和該第一電極接觸的該處理對象物、與該第二電極之間。
該第三電極配置在該反應室內且與該第一電極相向，且外加有由該交流電源所獲致的交流電壓。
第三電極因係配置於反應室內，當可維持反應室內預定之真空度時，即可在第一電極與第三電極之間防止絕緣破壞之發生。又，由於第三電極係與第一電極空出預定之間隙而配置，亦即，由於以非接觸方式施加交流電壓於第一電極，故無接觸所致磨損，可謀求電極之長壽命化。
亦可使該第一電極設置成朝向該第一電極之旋轉軸方 向延伸。
第三電極之旋轉軸方向長度、第一電極之旋轉軸方向長度，越接近第一電極之該方向長度，則產生均一電荷於第一電極及第三電極。例如，如習知般在罐形輥之旋轉軸構件一端，經由旋轉導入單元連接有交流電源時，罐形輥之旋轉軸方向的長度越長，則電阻相對於電荷供給至罐形輥之旋轉軸方向另一端就變大。但是根據本形態之捲取式真空處理裝置，可解決此種電阻之問題，結果可使由反應氣體所獲致之電漿均一地產生在第一電極及第二電極間。
該第一電極具有外周面，該第三電極亦可具有與該外周面相對面之面，以使間隙保持一定，同時沿著該第一電極之該外周面。
藉此可使第一電極及第三電極間之距離實質上呈一定。其結果可使反應氣體所致電漿在第一電極及第二電極間均一地產生。
捲取式真空處理裝置進一步包含溫度調節機構，該溫度調節機構用以冷卻或加熱該第一電極。
藉此可使接觸第一電極的處理對象物一邊冷卻或加熱，並一邊行進。
捲取式真空處理裝置進一步包含冷卻機構，該冷卻機構用以冷卻該第三電極。
藉此可防止來自第三電極之發熱所造成的問題，例如可防止第三電極之損壞。又，因第三電極係固定，故相較於習知之設置冷卻機構於旋轉導入單元之情況，較容易於第三電極設置水冷機構。
茲一面參照圖式一面說明本發明之實施形態如下。
第一圖係表示作為本發明一實施形態的捲取式真空處理裝置，電漿處理裝置的概略構成圖。第二圖係該電漿處理裝置100之概略側面圖。
該電漿處理裝置100，係以例如帶狀之薄膜5作為處理對象物。在薄膜5之構成材料方面，例如可使用樹脂薄膜，典型例子可舉例如聚醯亞胺、聚醯胺、芳族聚醯胺等之耐熱溫度200℃以上之物。但是，薄膜5並不限於樹脂薄膜，亦可為例如磁記錄介質所使用之磁性薄膜、其他薄膜。
電漿處理裝置100包含真空反應室15、行進機構10、氣體供給單元20、電極單元9及RF電源3。
真空反應室15具備隔壁16，該隔壁16具備連接有圖未示出之排氣管的連接部17。在連接部17，經由該排氣管連接有圖未示出之真空泵，藉由該真空泵之啟動，即可在真空反應室15內維持預定之真空狀態。該真空度可適宜設定於適合於電漿處理的習知範圍。此外，在真空反應室15內可分為藉由隔板28而配置有電極單元9的室、及配置有含有後述之相向電極23的電漿產生單元的室。
隔板28各具有圓弧部28a，該圓弧部28a設置為與罐形輥13之側面相向。可藉由設置該等圓弧部28a而使兩室內間中的氣體之傳導性(conductance)變小。藉由使室內間之傳導性變小，則個別調整各室之壓力變得容易。配置有含相向電極23的電漿產生單元的室，可調整成適於電漿處理的壓力，而配置有電極單元9的室，可調整為在電極單元9與罐形輥13之間不產生異常放電等的壓力。宜為即使在配置有電極單元9之室連接有排氣機構，且可個別地排氣。
行進機構10係配置於真空反應室15內，且使薄膜5 行進，以使薄膜5可經表面處理而得。典型上，行進機構10包含：退捲輥(winding out roller)11，其送出薄膜5；罐形輥13，其接觸業已送出之薄膜5且予以密接，並使業已密接的薄膜5冷卻；及捲取輥12，其捲取自罐形輥13所送出的薄膜5。在退捲輥11與罐形輥13之間、及捲取輥12與罐形輥13之間，各自設置導輥14。薄膜5即可在罐形輥13之外周面18a以預定之保持角度(holding angle)接觸。
如第二圖所示，罐形輥13為筒狀，該旋轉軸構件2藉由例如支持構件8a及底板8b而支持成可旋轉。罐形輥13具圓板狀絕緣體19，其設置於兩端；以及輥子電極18，其屬夾持於該等絕緣體19之間的導電構件。在罐形輥13內設置有圖未示出之冷卻機構，即可使罐形輥13之主要的輥子電極18冷卻。冷卻機構方面，可使用例如水或聚矽氧油等之使冷媒循環方式之物。冷媒係例如自連接於旋轉軸構件2的冷媒之導入管29導入，並在旋轉軸構件2之內部流通，且供給於罐形輥13內。
在退捲輥11、捲取輥12及罐形輥13之旋轉軸構件2，各自連接圖未示出之馬達。藉由該等馬達之驅動，而使退捲輥11、捲取輥12及罐形輥13旋轉，且供予薄膜5用以使薄膜5行進的動力。
此外，退捲輥11、捲取輥12、罐形輥13及導輥14之配置並非限定於第一圖所示配置。又，導輥14之數目並非如第一圖所示限於四個，只要可保持所期望的張力於薄膜5，則多少個均可。
氣體供給單元20包含：處理氣體之氣體供給源21；相向電極23，其係配置在罐形輥13之下部且與罐形輥13相 向；供給管22，使來自氣體供給源21之處理氣體供給至相向電極23側等。相向電極23之配置，係與罐形輥13之薄膜5連接的位置相向。在相向電極23設置有導入口23a，其自供給管22導入處理氣體。在相向電極23之罐形輥13側，配置有噴淋板25，其係安裝於在相向電極23之周圍所配置的絕緣物24。亦可使噴淋板25以導體形成，且噴淋板25構成相向電極23之一部分。又，亦可不使用噴淋板，而自氣體噴嘴導入處理氣體。
自供給管22經由導入口23a供給於相向電極23上的處理氣體，係經由噴淋板25，供給於反應區域27，該反應區域27係形成在罐形輥13與噴淋板25之間。相向電極23例如係設定於接地電位。因此，藉由後述之RF電源3外加於RF電極6及輥子電極18間的RF之高頻電壓，而在反應區域27產生由反應氣體所產生的電漿。
在處理氣體方面，可適宜選擇使用合乎電漿處理氣體、用以成膜之反應氣體、清洗氣體、蝕刻氣體、清洗用之氣體等用途。氣體供給單元20包含因應使用之氣體的汽缸(gas cylinder)等、氣體之供給管22。
處理氣體可根據電漿處理、蝕刻等處理之種類，或根據藉由CVD等而形成於薄膜5之膜的種類，來適宜設定。在本實施形態中，例如藉由導入氬氣或氮氣而產生電漿，即可使薄膜5進行電漿處理且進行薄膜5之表面改質。可藉由均一地表面改質，而對其後經成膜處理所形成的薄膜之薄膜5的密接力均一地提高。
電極單元9具有匹配箱4等，該匹配箱4係連接在RF電極6、產生高頻電力之RF電源3、RF電源3及RF電極 6之間，且進行阻抗匹配等。
RF電極6之配置，係例如在不與罐形輥13之薄膜5連接之部分的外周面，亦即與輥子電極18之外周面18a之間空出預定之間隙。該間隙雖可適宜變更，不過為了效率良好的高頻之傳導、與防止RF電極6和罐形輥13之短路，會隨壓力而使最適距離有所不同，不過宜為調節至例如1至5mm。電極單元9具有絕緣體7、與保持該絕緣體7及RF電極6的保持構件26等，保持構件26例如係支持於支持構件8a及底板8b。RF電極6之面6a係與輥子電極18相對面，該面6a形成之形狀(例如圓筒之內面形狀)係例如按照屬輥子電極18之外周面18a之形狀的圓筒狀。藉由使RF電極6之與輥子電極18相向的面積增加，即可提高高頻自RF電極6至輥子電極18之傳導的效率。RF電極6係設置為朝向罐形輥13之旋轉軸方向延伸，典型上，該旋轉軸方向中長度與輥子電極18之長度實質上相同、或長度接近輥子電極18之長度。
在如以上所構成的電漿處理裝置100中，當外加RF電壓於RF電極6時，即可經由RF電極6與輥子電極18之間隔，將RF電壓外加於輥子電極18。藉此在輥子電極18及作為接地電位之相向電極23之間的反應區域27，產生由處理氣體所獲致的電漿。藉此，薄膜5即密接於罐形輥13被冷卻或加熱，並同時行進而暴露於電漿，即可使表面改質。
如以上之本實施形態中，RF電極6係配置於真空反應室15內。因此，相較於例如上述般之電容耦合等之旋轉導入單元配置於大氣壓中之情形，只要真空反應室15內可維 持於預定之真空度，即可防止輥子電極18及RF電極6間絕緣破壞之產生。又，亦無習知的旋轉接頭般之旋轉導入單元中的發熱所致損壞之問題。
又，由於RF電極6係與輥子電極18空出間隙而配置，亦即由於以非接觸方式施加交流電壓於輥子電極18，故無接觸所致磨損，可謀求RF電極6之長壽命化。
RF電極6係設置為朝向罐形輥13之旋轉軸方向延伸，故在輥子電極18及RF電極6產生均一的電荷。例如，如習知在罐形輥之旋轉軸構件之一端，經由旋轉導入單元連接交流電源時，罐形輥之旋轉軸方向之長度越長，則電阻相對於電荷供給至罐形輥另一端(上述一端之相反側)即變大。但是，根據本實施形態，則可解決此種電阻之問題，結果可使反應氣體所獲致的電漿均一地產生於反應區域27。又可使RF電極6之大型化變得容易，可使RF電極6與輥子電極18相向的面積加大形成。
第三圖係顯示其他實施形態的電極單元剖面圖。在配置於輥子電極18上的該電極單元之RF電極36內，設置冷卻機構。該冷卻機構，典型上具使冷卻介質流通的水流管路37，可使用例如在該水流管路37內使液相介質循環之冷卻方式、或利用冷媒循環所致冷媒之相變化的冷卻方式。在液相介質方面，可例舉水、聚矽氧油等。
如此一來，藉由冷卻機構使RF電極36冷卻，即可防止來自RF電極36之發熱所導致的問題，例如可防止RF電極36之損壞。又，因RF電極36係固定，相較於習知之設置冷卻機構於旋轉導入單元，則水冷機構變得容易設置於RF電極36。
本發明之實施形態並不限定於以上說明的實施形態，可考量其他各種實施形態。
在上述實施形態之捲取式真空處理裝置方面，可例舉電漿處理裝置100。但是只要是可處理可撓性處理對象物的裝置，則亦可實現利用到電漿CVD裝置、或電漿蝕刻、其他電漿的裝置。
RF電極6、36及相向電極23之配置、大小等可適宜變更。
2‧‧‧旋轉軸構件
3‧‧‧RF電源
4‧‧‧匹配箱
5‧‧‧薄膜
6‧‧‧RF電極
6a‧‧‧RF電極之面
7‧‧‧絕緣體
8a‧‧‧支持構件
8b‧‧‧底板
9‧‧‧電極單元
10‧‧‧行進機構
11‧‧‧退捲輥
12‧‧‧捲取輥
13‧‧‧罐形輥
14‧‧‧導輥
15‧‧‧真空反應室
16‧‧‧隔壁
17‧‧‧連接部
18‧‧‧輥子電極
18a‧‧‧外周面
19‧‧‧絕緣體
20‧‧‧氣體供給單元
21‧‧‧氣體供給源
22‧‧‧供給管
23‧‧‧相向電極
23a‧‧‧導入口
24‧‧‧絕緣物
25‧‧‧噴淋板
26‧‧‧保持構件
27‧‧‧反應區域
28‧‧‧隔板
28a‧‧‧圓弧部
29‧‧‧導入管
36‧‧‧RF電極
37‧‧‧水流管路
100‧‧‧電漿處理裝置
第一圖係顯示本發明一實施形態的捲取式真空處理裝置之電漿處理裝置的概略構成圖。
第二圖係該電漿處理裝置之概略側面圖。
第三圖係顯示其他實施形態的電極單元之剖面圖。
3‧‧‧RF電源
4‧‧‧匹配箱
5‧‧‧薄膜
6‧‧‧RF電極
6a‧‧‧RF電極之面
7‧‧‧絕緣體
9‧‧‧電極單元
10‧‧‧行進機構
11‧‧‧退捲輥
12‧‧‧捲取輥
13‧‧‧罐形輥
14‧‧‧導輥
15‧‧‧真空反應室
16‧‧‧隔壁
17‧‧‧連接部
18‧‧‧輥子電極
18a‧‧‧外周面
20‧‧‧氣體供給單元
21‧‧‧氣體供給源
22‧‧‧供給管
23‧‧‧相向電極
23a‧‧‧導入口
24‧‧‧絕緣物
25‧‧‧噴淋板
27‧‧‧反應區域
28‧‧‧隔板
28a‧‧‧圓弧部
100‧‧‧電漿處理裝置

Claims (6)

  1. 一種捲取式真空處理裝置，其包含：反應室，其可維持真空狀態；輥型之第一電極，其可旋轉地設置於該反應室內，藉此使與其接觸之具可撓性的處理對象物旋轉並使該處理對象物行進；氣體供給單元，其具有第二電極，該第二電極係配置在該反應室內且與該第一電極相向，以供給處理氣體在已接觸該第一電極的該處理對象物及該第二電極之間；以及第三電極，其連接於交流電源，該第三電極配置在該反應室內且與未接觸該處理對象物的部分的該第一電極以非接觸方式相向，且在該第三電極與該第一電極之間外加交流電源所產生的交流電壓；該第一電極係設置為朝向該第一電極之旋轉軸方向延伸；該反應室具備隔板，用以將該反應室內區分為配置有該第二電極的室以及配置有該第三電極的室；配置有該第二電極的室內與配置有該第三電極的室內的各個壓力可個別調整。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之捲取式真空處理裝置，其中該第一電極具有外周面，該第三電極具有沿著該第一電極之該外周面而與該外周面相對面的面。
  3. 如申請專利範圍第1或2項所述之捲取式真空處理裝置，其進一步包含溫度調節機構，其係使該第一電極冷卻或加熱。
  4. 如申請專利範圍第3項所述之捲取式真空處理裝 置，其進一步包含冷卻機構，其係使該第三電極冷卻。
  5. 如申請專利範圍第1或2項所述之捲取式真空處理裝置，其中該隔板具有圓弧部，該圓弧部設置為與該第一電極相向。
  6. 如申請專利範圍第1或2項所述之捲取式真空處理裝置，其中該第一電極與該第三電極之間的間隙為1至5mm。
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