特許 6842031 ロールツーロール方式の表面処理装置並びにこれを用いた成膜方法及び成膜装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6842031

(24)【登録日】2021年2月24日

(45)【発行日】2021年3月17日

(54)【発明の名称】ロールツーロール方式の表面処理装置並びにこれを用いた成膜方法及び成膜装置

(51)【国際特許分類】

   C23C 14/56 20060101AFI20210308BHJP

   H05K 3/00 20060101ALI20210308BHJP

   H05K 3/16 20060101ALI20210308BHJP

【ＦＩ】

   C23C14/56 D

   H05K3/00 R

   H05K3/16

【請求項の数】8

【全頁数】15

(21)【出願番号】特願2016-162787(P2016-162787)

(22)【出願日】2016年8月23日

(65)【公開番号】特開2018-31039(P2018-31039A)

(43)【公開日】2018年3月1日

【審査請求日】2019年7月5日

(73)【特許権者】

【識別番号】000183303

【氏名又は名称】住友金属鉱山株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100136825

【弁理士】

【氏名又は名称】辻川 典範

(72)【発明者】

【氏名】大上 秀晴

【審査官】 ▲高▼橋 真由

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１２−０２６０２５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１５−２０９５５２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１４−２３４５４１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００９−２２４４４４（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｃ２３Ｃ １４／００−１４／５８

Ｈ０５Ｋ ３／００

Ｈ０５Ｋ ３／１６

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

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基材を外周面に巻き付けて内部を循環する冷媒で冷却する少なくとも２個のキャンロールと、前記キャンロールの外周面に対向する位置に設けられた表面処理手段とを有する表面処理装置であって、
前記少なくも２個のキャンロールのうち、最も上流側に位置するキャンロール以外の少なくとも１個のキャンロールは外周面からガスを放出するガス放出機構を備えており、前記最も上流側に位置するキャンロールと、その直ぐ下流側に位置するキャンロールとの間にテンションカット用の駆動ロールが設けられていることを特徴とするロールツーロール方式の表面処理装置。

【請求項2】

前記ガス放出機構を有するキャンロールは、その外周肉厚部に回転軸方向に延在する複数のガス導入路を周方向に略均等な間隔をあけて全周に亘って有しており、これら複数のガス導入路の各々は、該回転軸方向に沿って略均等な間隔で外周面側に開口する複数のガス放出孔を有していると共に、キャンロールの外周面のうち前記長尺基材が巻きつけられていない非ラップ部に位置する時はガスを停止する機構を備えていることを特徴とする請求項１に記載のロールツーロール方式の表面処理装置。

【請求項3】

請求項１又は２に記載の表面処理手段が乾式成膜手段であることを特徴とするロールツーロール方式の成膜装置。

【請求項4】

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３に記載のロールツーロール方式成膜装置。

【請求項5】

真空チャンバー内においてロールツーロールで長尺基材を搬送し、内部に冷媒が循環する２個以上キャンロールの外周面に該長尺基材を巻き付けて冷却しながら、該外周面に対向する位置に設けた表面処理手段で該長尺基材に表面処理を施すロールツーロール方式の表面処理方法であって、
前記２個以上のキャンロールのうち最も上流側に位置するキャンロール以外の少なくとも１個のキャンロールでは外周面からガスを放出しながら該表面処理を施すことと、前記最も上流側に位置するキャンロールと、その直ぐ下流側に位置するキャンロールとの間に設けた駆動ロールでテンションカットを行なうこととを特徴とするロールツーロール方式の表面処理方法。

【請求項6】

前記表面処理が熱負荷の掛かる処理であり、前記外周面からガスを放出させるキャンロールは、その外周肉厚部に回転軸方向に延在する複数のガス導入路を周方向に略均等な間隔をあけて全周に亘って有しており、これら複数のガス導入路の各々は、該回転軸方向に沿って略均等な間隔で外周面側に開口する複数のガス放出孔を有していると共に、キャンロールの外周面のうち前記長尺基材が巻きつけられていない非ラップ部に位置する時はガスを停止する機構を備えていることを特徴とする、請求項５に記載のロールツーロール方式の表面処理方法。

【請求項7】

請求項５又は６に記載の表面処理が乾式成膜処理であることを特徴とするロールツーロール方式の成膜方法。

【請求項8】

前記乾式成膜処理がスパッタリング成膜であることを特徴とする請求項７に記載のロールツーロール方式の成膜方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、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基材を表面処理する際に外周面に巻き付けて冷却するキャンロールを２個以上具備するロールツーロール方式の表面処理装置とこれを用いた成膜方法及び成膜装置に関する。

【背景技術】

【0002】

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加工することによって作製することができる。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、これに伴い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。

【0003】

上記の金属膜付樹脂フィルムの製造方法としては、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）、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。

【0004】

上記の製造方法のうち、メタライジング法における真空成膜法では、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用いられている。例えばスパッタリング法としては、特許文献１にポリイミド絶縁層の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することでへ導体層を形成する方法が開示されており、特許文献２に銅ニッケル合金をターゲットとするスパッタリングにより形成された第一の金属薄膜と、銅をターゲットとするスパッタリングにより形成された第２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。

【0005】

上記の真空成膜法でポリイミドフィルム等の樹脂フィルムに金属膜を成膜して金属膜付樹脂フィルムを作製する場合は、長尺樹脂フィルムをロールツーロール方式で連続的に搬送しながら効率よく真空成膜する装置が一般的に用いられている。この真空成膜装置でスパッタリング成膜を行う場合、スパッタリング法は一般に密着力に優れるものの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ので、成膜の際に樹脂フィルムにシワが発生することがあった。そこでこの真空成膜装置では、真空チャンバー内で巻出ロールから巻取ロールまで長尺樹脂フィルムをロールツーロールで搬送しながら、その搬送経路に設けたキャンロールの外周面に該長尺樹脂フィルムを巻き付けて冷却しながら連続的に真空成膜を行うスパッタリングウェブコータが採用されている。

【0006】

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、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。

【0007】

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隙間（ギャップ部）が存在している。このため、成膜の際に生じる長尺樹脂フィルムの熱はキャンロールに効率よく伝熱されない場合があり、これが長尺樹脂フィルムにシワを発生させる原因になっていた。

【0008】

この問題を解決するため、スパッタリングウェブコータではキャンロールの外周面からガスを放出させて当該外周面と長尺樹脂フィルムとの間の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、キャンロールの外周面にガスの放出孔となる多数の微細孔を設ける技術が開示されており、特許文献５には、キャンロールの外周面にガスの放出孔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孔とする方法も知られている。

【0009】

尚、非特許文献２によれば、放出ガスがアルゴンガスでそのガス圧力が５００Ｐａの場合、キャンロールの外周面と樹脂フィルムとの間のギャップ部の距離が約４０μｍ以下の分子流領域では、ギャップ部の熱コンダクタンスは２５０（Ｗ／ｍ^２・Ｋ）であると記載されている。分子流領域の範囲では、このギャップ部の気体分子が多いほど、すなわちガス圧力が高い時ほど気体の分子流による熱伝達効率が向上する。

【0010】

ところで、上記のスパッタリングウェブコータで長尺樹脂フィルムの両面に成膜を行う場合、先ず巻出ロールから巻取ロールまで一方向に長尺樹脂フィルムを搬送してその一方の面のみに成膜した後、当該片面のみに成膜された長尺樹脂フィルムを巻取ロールから取り外して巻出ロールにセットし、再度巻出ロールから巻取ロールまで一方向に長尺樹脂フィルムを搬送してもう一方の面に成膜を行うことが行われる。

【0011】

しかしながら、この方法は片面成膜後に一旦真空チャンバー内を大気に開放する必要があるため生産効率が悪かった。そこで、特許文献６、７及び８に示すように、２個のキャンロールを備えた成膜装置を用いて成膜することが提案されており、これにより巻出ロールから巻取ロールまで一方向に一回搬送するだけで樹脂フィルムの表面と裏面の両面に連続的に成膜することが可能になる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0012】

【特許文献1】特開平２−９８９９４号公報

【特許文献2】特許第３４４７０７０号公報

【特許文献3】特開昭６２−２４７０７３号公報

【特許文献4】国際公開第２００５／００１１５７号

【特許文献5】米国特許第３４１４０４８号明細書

【特許文献6】特開２０１３−０４９９１４号公報

【特許文献7】特開２０１３−０４９９１５号公報

【特許文献8】特開２０１３−０４９９１６号公報

【非特許文献】

【0013】

【非特許文献1】"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

【非特許文献2】"Improvement of Web Condition by the Deposition Drum Design," 2000 Society of Vacuum Coaters, 50th. Annual Technical Conference Proceeding (2007), p.749

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0014】

上述した特許文献４や特許文献５に示すようなキャンロールの外周面にガス放出孔を備えたいわゆるガス放出機構付きキャンロールを用いて長尺樹脂フィルムを搬送する場合、ギャップ部に放出されたガスのガス圧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抗力は、長尺樹脂フィルムの搬送方向の張力をキャンロールの半径で除することで求まる。

【0015】

この抗力を超えないようにギャップ部のガス圧を調整することで、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をほぼゼロにでき、該外周面のミクロな凹凸部の凹部分にガスが満たされる状態となり、長尺樹脂フィルムは該凹凸部の主に凸部分で接触することになる。このギャップ部のガス圧が上記抗力を超えると、ギャップ部の間隔が広がり、長尺樹脂フィルムの幅方向の両縁部からガスが漏れ始めることになる。この場合、ガスが漏れることである程度以上はガス圧力が上がらなくなる。

【0016】

上記のように、ガス放出機構付きキャンロールは、構造自体が複雑なためコストがかかる上、キャンロールの外周面に長尺樹脂フィルムを安定的に巻き付けるためにギャップ部のガス圧を調整することが必要になるので、キャンロールを２個以上具備するスパッタリングウェブコータの全てのキャンロールにガス放出機構付きキャンロールを採用するとコストが高くなり過ぎることが問題になる。

【0017】

本発明は、上記した従来の問題に鑑みてなされたものであり、一方向のみのロールツーロールの搬送によって両面に処理できるようにキャンロールを２個以上具備する長尺基材の表面処理装置において、コストを抑えつつ長尺基材にシワがほとんど発生しないよう処理することが可能なロールツーロール方式の長尺基材の表面処理装置及びその方法を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0018】

本発明者は、上記目的を達成するために鋭意研究を重ねた結果、成膜前の長尺樹脂フィルムは乾燥処理が施されたものであってもわずかに吸湿しており、２個のキャンロールを用いて片面ずつ両面に成膜する場合は、第１面の成膜時にスパッタ等の熱負荷により長尺樹脂フィルムから水分等が放出されることがあり、これによりガス放出機構付きキャンロールを用いなくても上記ギャップ部は完全に真空状態になっておらず、熱伝導に寄与する分子が存在するという知見を得た。但し、第２面の成膜時は、キャンロールに外周面に接する長尺樹脂フィルムの面にはすでに成膜されているため長尺樹脂フィルムからギャップ部へのガス放出は生じなくなり、ギャップ間はほぼ完全に真空に近い状態になる。

【0019】

そこで、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を外周面に巻き付けて冷却するキャンロールを２個以上具備する真空成膜装置を用いて一方向のみのロールツーロール搬送で両面に成膜を行う場合、ガス放出機構付きキャンロールを第１面の成膜を行う最も上流側のキャンロールには採用せずに、第２面の成膜を行う下流側のキャンロールに採用することで、コストを抑えつつシワの発生を効果的に低減できることを見出し、本発明を完成するに至った。

【0020】

すなわち、本発明のロールツーロール方式表面処理装置は、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基材を外周面に巻き付けて内部を循環する冷媒で冷却する少なくとも２個のキャンロールと、前記キャンロールの外周面に対向する位置に設けられた表面処理手段とを有する表面処理装置であって、前記少なくも２個のキャンロールのうち、最も上流側に位置するキャンロール以外の少なくとも１個のキャンロールは外周面からガスを放出するガス放出機構を備えており、前記最も上流側に位置するキャンロールと、その直ぐ下流側に位置するキャンロールとの間にテンションカット用の駆動ロールが設けられていることを特徴としている。

【発明の効果】

【0021】

本発明によれば、シワ発生の問題をほとんど生ずることなくロールツーロールの一方向の搬送のみで長尺基材の両面に熱負荷のかかる表面処理を施すことができる。

【図面の簡単な説明】

【0022】

【図1】本発明の一具体例のロールツーロール方式の真空成膜装置の正面図である。

【図2】図１の真空成膜装置が具備するガス放出機構付きキャンロールの縦断面図である。

【図3】図２のキャンロールが有す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。

【発明を実施するための形態】

【0023】

以下、図１を参照しながら、本発明のロールツーロール方式の長尺基材の表面処理装置の一具体例として、長尺基材に連続的に乾式成膜を施す真空成膜装置を採り上げて説明する。この図１の真空成膜装置はスパッタリングウェブコータとも称され、真空チャンバー１０内においてロールツーロール方式で搬送される長尺基材としての長尺樹脂フィルムＦを、２個のキャンロールの外周面に巻き付けて裏面側から冷却しながら、その表面に熱負荷の掛かるスパッタリング成膜処理を連続的に施すことが可能な成膜装置である。

【0024】

この真空チャンバー１０は、長尺樹脂フィルムＦの第１面に成膜を行う第１成膜室１０ａと、第２面に成膜を行う第２成膜室１０ｂと、成膜後の巻取りを行う巻取室１０ｃとに仕切り板で区分けされており、仕切り板には、長尺樹脂フィルムＦが通過するスリットが開けられている。第１成膜室１０ａと第２成膜室１０ｂには、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（図示せず）が設けられており、スパッタリング成膜に際して雰囲気を到達圧力１０^−４Ｐａ程度まで減圧した後、スパッタリングガスの導入により０.１〜１０Ｐａ程度に圧力調整できるようになっている。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１０の形状や材質は、上記の減圧状態に耐え得るものであれば特に限定はない。

【0025】

この真空チャンバー１０内に、長尺樹脂フィルムＦのロールツーロールの搬送経路を画定する各種ロール群、及び長尺樹脂フィルムＦに成膜処理を施す成膜手段が設けられている。これら各種ロール群は、１対の巻出ロール１１及び巻取ロール２７と、該巻出ロール１１から巻き出された長尺樹脂フィルムＦを巻き付けて冷却するモーター駆動の第１キャンロール１７（１ｓｔと表記）及び第２キャンロール２３（２ｎｄと表記）と、張力センサーロール（ＴＰと表記）と、モーター駆動ロール（Ｍと表記）と、それ以外のフリーロールとからなる。

【0026】

上記の各種ロール群によって画定されるロールツーロールの搬送経路について具体的に説明すると、巻出ロール１１から巻取ロール２７までのロールツーロールの搬送経路のうち、第１成膜室１０ａ内では、巻出ロール１１から巻き出された長尺樹脂フィルムＦは、フリーロール３０ａ、第１張力センサーロール１２、第１駆動ロール１３、フリーロール３０ｂ、第２張力センサーロール１４、フリーロール３０ｃ、第１送込みロール１５、及び第１送込み張力センサーロール１６をこの順に経由して第１キャンロール１７に送り込まれる。この第１キャンロール１７で外周面に沿って反時計回りに搬送されながら成膜手段で成膜処理が施された後、第１送出し張力センサーロール１８を経て第１送出しロール１９によって第１キャンロール１７の外周面から送り出される。

【0027】

上記の第１張力センサーロール１２では、巻出ロール１１から巻き出された直後の長尺樹脂フィルムＦの張力が測定され、この測定値に基づいて、その直ぐ上流側及び下流側にそれぞれ位置する巻出ロール１１及び第１駆動ロール１３のＡＣサーボモータが例えばトルク制御又は速度制御され、これにより長尺樹脂フィルムＦの張力が所定の設定値に維持される。

【0028】

また、第１キャンロール１７の直ぐ上流側に設けられている第１送込み張力センサーロール１６では、第１キャンロール１７に送り込まれる長尺樹脂フィルムＦの張力が測定され、この測定値に基づいて、その直ぐ上流側及び下流側にそれぞれ位置するモーター駆動の第１送込みロール１５及び第１キャンロール１７の周速度差が調整される。同様に、第１キャンロール１７の直ぐ下流側に設けられている第１送出し張力センサーロール１８では、第１キャンロール１７から送り出された長尺樹脂フィルムＦの張力が測定され、この測定値に基づいて、その直ぐ上流側及び下流側にそれぞれ位置するモーター駆動の第１キャンロール１７及び第１送出しロール１９の周速度差が調整される。第１キャンロール１７の上流側及び下流側に位置するこれら２個の駆動ロールと２個の張力センサーロールとで構成される送込み送出し機構によって、第１キャンロール１７の外周面に長尺樹脂フィルムＦを安定的に密着させることが可能になる。

【0029】

上記の第１送出しロール１９から送り出された長尺樹脂フィルムＦは、フリーロール３０ｄ、３０ｅ、ロールツーロール搬送経路のほぼ中央に位置する中央部駆動ロール２０、及びフリーロール３０ｆを経た後、第１成膜室１０ａを出て第２成膜室１０ｂに入る。第２成膜室１０ｂに入った長尺樹脂フィルムＦは、フリーロール３０ｇ、３０ｈを経て前述した第１キャンロール１７の送込み送出し機構と同様に、第２送込みロール２１及び第２送込み張力センサーロール２２によって送込み側の張力が調整されながら第２キャンロール２３に送り込まれる。

【0030】

この第２キャンロール２３で外周面に沿って時計回りに搬送されながら成膜手段で成膜処理が施された後、第２送出し張力センサーロール２４及び第２送出しロール２５によって送出し側の張力が調整されながら第２キャンロール２３の外周面から送り出され、フリーロール３０ｉを経た後、第２成膜室１０ｂを出て巻取室１０ｃに入る。巻取室１０ｃに入った長尺樹脂フィルムＦは、フリーロール３０ｊ、巻取前張力センサーロール２６、及びフリーロール３０ｋを経た後、該巻取前張力センサーロール２６で測定した張力によって巻取り前張力が制御されながら巻取ロール２７で巻き取られる。

【0031】

このように、２個連続して設けられているキャンロールの外周面において、長尺樹脂フィルムＦを巻き付ける向きを互いに逆向きにすることにより、これら２個のキャンロールの外周面に接触する長尺樹脂フィルムＦの面を互いに逆にすることができる。また、上流側の第１キャンロール１７の外周面に対向する位置には乾式の成膜手段として第１、第２、第３及び第４マグネトロンスパッタリングカソード４１、４２、４３、４４が搬送経路に沿ってこの順に設けられており、下流側の第２キャンロール２３の外周面に対向する位置には第５、第６、第７及び第８マグネトロンスパッタリングカソード４５、４６、４７、４８が搬送経路に沿ってこの順に設けられている。これにより、ロールツーロールの一方向のみの搬送で長尺樹脂フィルムの両面に成膜を行うことができる。尚、図１に示すような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してもよい。

【0032】

この図１の真空成膜装置は、下流側の第２キャンロール２３に外周面からガスの放出を行うガス放出機構が設けられている。この第２キャンロール２３のガス放出機構について図２を参照しながら説明する。第２キャンロール２３は金属製の円筒部材１からなり、外周面１ａが長尺樹脂フィルムＦが巻き付く搬送経路となる。円筒部材１の内部は、いわゆるジャケットロール構造２になっており、これにより形成される流路２ａ内に冷却水などの温度調節された冷媒が流れるようになっている。この流路２ａ内の冷媒は、円筒部材１の中心軸Ｏに位置する二重配管構造の回転軸３を介して真空チャンバー１０の外部の図示しない冷媒冷却装置との間で循環が行われる。回転軸３はその両端外周部にベアリング３ａが設けられており、これにより円筒部材１を回転可能に支持している。

【0033】

この円筒部材１の外周肉厚部に、中心軸Ｏ方向に延在する複数のガス導入路４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。各ガス導入路４は、外周面１ａ側に開口する複数のガス放出孔５が中心軸Ｏ方向に均等な間隔をあけて設けられている。円筒部材１の一端部にはガスロータリージョイント６が取り付けられており、真空チャンバー１０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４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４及びそれらの各々に連通するガス放出孔５を経て第２キャンロール２３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。

【0034】

上記のガス導入路４の本数や各ガス導入路４に設けるガス放出孔５の数は、第２キャンロール２３の外周面を覆う長尺樹脂フィルムＦの面積、長尺樹脂フィルムＦの張力、ギャップ部へのガス放出量、真空チャンバー１０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５の内径は、第２キャンロール２３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５を狭ピッチにして多数設けるのが第２キャンロール２３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。

【0035】

また、ガス放出孔５の内径が大きいと、第２キャンロール２３に巻き付いている長尺樹脂フィルムＦのうち、ガス放出孔５に対向している部位と対向していない部位とで冷却効率に差が生じることがある。従って一般的には内径３０μｍ〜１０００μｍ程度が好ましい。但し、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ピッチで第２キャンロール２３の外周面に設けるのがより好ましい。

【0036】

次に、上記した複数のガス導入路４にガスを分配して供給するガスロータリージョイント６について説明する。ガスロータリージョイント６は前述した円筒部材１の一端部に固定されて該円筒部材１と共に回転する環状の回転リングユニット６ａと、回転しない環状の静止リングユニット６ｂ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。尚、この摺動面には、公知のガスシール手段を配置することが好ましい。前述した回転軸３はこれら環状のリングユニット６ａ、６ｂの中央開口部から突出している。

【0037】

回転リングユニット６ａにはガス導入路４と同じ数のガス分配路７が放射状に設けられており、これらガス分配路７はそれぞれ接続管７ａを介してガス導入路４に連通している。尚、ガス導入路４の数とガス分配路７の数を一致させずに複数の隣接するガス導入路４ごとに集合管で１本にまとめて回転リングユニット６ａのガス分配路７に接続してもよい。ガス分配路７のガス導入路４に接続する側とは反対側の他端部は、静止リングユニット６ｂとの摺動面において開口している。一方、静止リングユニット６ｂには１本のガス供給路８が設けられており、その一端部は真空チャンバー１０の外部の図示しないガス供給源からのガス供給管８ａに接続している。このガス供給路８のガス供給管８ａに接続する側とは反対側の他端部は、回転リングユニット６ａとの摺動面において、前述したガス分配路７が摺動面で開口する端部に対向するように開口している。これにより、複数のガス導入路４にガスを分配して供給することが可能になる。

【0038】

ところで、第２キャンロール２３の外周面のうち、長尺樹脂フィルムＦが巻き付いていないいわゆる非ラップ領域ではガス放出孔５が真空チャンバー１０にそのまま開放しているので、この非ラップ部に位置するガス導入路４にはガスを導入しないのが好ましい。この一部のガス導入路４にガスを供給しない方法としては、回転リングユニット６ａ内の各ガス分配路７にバルブを設けて、その角度位置に応じて電気的又は電磁気的に開閉させる方法などが考えられる。あるいは、回転リングユニット６ａの回転を利用して機械的に開閉させる方法がある。これらの中では後者の方法が簡易であるので好ましい。後者の方法の具体例としては、例えば非ラップ領域以外に位置するガス導入路４に連通するガス分配路７にのみガスを導入するように、上記した摺動面で開口するガス供給路８の端部の形状を環状ではなく略Ｃ字状の開口溝にしたり、図２に示すようにテフロンパッキン等の閉塞材８ｂで上記環状の開口溝を部分的に塞いだりする方法を挙げることができる。

【0039】

上記構造のガスロータリージョイント６を用いることで、第２キャンロール２３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領域ではガス導入路４へのガス供給が遮断されるので、ガス放出孔５から真空チャンバー１０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１０内の圧力制御への悪影響を抑えることができると共に、ガス導入路４への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、第２キャンロール２３に複雑な配線や配管を設ける必要がなくなる。

【0040】

尚、ガスロータリージョイント６の構造は、上記したように回転リングユニット６ａと静止リングユニット６ｂ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。例えば小径の環状静止リングユニットの外周面に大径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非ラップ領域以外の領域に対応する角度範囲にのみ周方向に延在するガス供給路の開口溝を設ければよい。また、ガスロータリージョイントはキャンロールの片側だけでなく両側に取り付けてもよい。

【0041】

ところで、第２キャンロール２３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を第２キャンロール２３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、ギャップ部のガス圧をガス供給源からのガス供給管８ａから供給されるガスによって圧力制御するのが好ましい。但し、第２キャンロール２３の外周面とそこに巻き付いている長尺樹脂フィルムＦとの間のギャップ圧力を直接測定することは難しい。

【0042】

そこで、図３に示すように、上記ギャップ部のガス圧とほぼ同一圧力であると推定できるガス供給路８に例えば隔膜真空計等の真空計Ｐを取り付け、この真空計Ｐで測定した値が設定値となるように、制御装置ＣＰＵでピエゾバルブＰＶを操作するフィードバック制御を行えばよい。この場合、マスフローメータＭＦＭで測定したガス供給流量が一定となるように、真空計Ｐで測定した圧力とカスケード制御を行ってもよい。尚、上記ギャップ部に放出する程度のガス量であれば真空チャンバー１０が具備する真空ポンプで排気可能である。この場合、ギャップ部に導入するガスをスパッタリング雰囲気のガスと同じにすれば、スパッタリング雰囲気を汚染することもない。

【0043】

以上説明したように、本発明の一具体例の表面処理装置は、２個以上のキャンロールのうち、最も上流側のものを除く少なくとも１個のキャンロールにおいてその外周面とそこに巻き付く長尺基材との間にガスを導入して両者のギャップ部の間隔をほぼ一定に維持することができるため、当該ギャップ部はほぼ全体に亘って熱コンダクタンスが均一になり、前処理や成膜等の熱負荷の掛かる処理の際に長尺基材の温度を均一に維持できる。その結果、長尺基材にシワが発生するのを抑えることが可能になる。

【0044】

尚、この図１の真空成膜装置は長尺樹脂フィルムＦに熱負荷の掛かる処理としてスパッタリング成膜処理を施すものであるため、上記したようにマグネトロンスパッタリングカソード４１〜４８が設けられているが、熱負荷の掛かる処理はこれに限定されるものではなく、ＣＶＤ（化学蒸着）又は真空蒸着などの他の表面処理を備えた装置でもよい。この場合は、上記板状ターゲットに代えてそれらの表面処理手段が設けられることになる。次に、上記した真空成膜装置を用いて金属膜付樹脂フィルムを作製する方法について説明する。

【0045】

（１）先ず、第１成膜室１０ａの巻出しゾーンにおいて、張力センサーロール１２及びその直ぐ上流側及び下流側の巻出ロール１１及び第１駆動ロール１３の回転速度制御等により張力を制御しながら巻出ロール１１から長尺樹脂フィルムＦを巻き出す。この第１成膜室では、必要に応じて減圧雰囲気の乾燥ゾーンを設け、巻き出された長尺樹脂フィルムＦをこの乾燥ゾーンに通過させて、乾燥を行ってもよい。この乾燥ゾーンには、カーボンヒータ等を設置して熱負荷を与えることで乾燥効果を高めてもよい。

【0046】

（２）次に、第１成膜室内１０ａの成膜ゾーンにおいて、第１キャンロール１７の外周面に長尺樹脂フィルムＦを巻き付けながら該外周面に対向する４つのマグネトロンスパッタリングカソード４１〜４４に取り付けたターゲットによって長尺樹脂フィルムＦの第１面に成膜を行う。その際、第１キャンロール１７の上流側では送込み張力センサーロール１６により測定した長尺樹脂フィルムＦの張力が所定の設定値になるようにモーター駆動の送込みロール１５で制御し、下流側では送出し張力センサーロール１８により測定した長尺樹脂フィルムＦの張力が所定の設定値になるようにモーター駆動の送出しロール１９で制御する。

【0047】

（３）この第１キャンロール１７における長尺樹脂フィルムＦの張力制御によって、後流の第２キャンロール２３における長尺樹脂フィルムＦの張力制御が影響を受けないように、モーター駆動の駆動ロール２０でテンションカットしている。次に、第２成膜室１０ｂの成膜ゾーン内において、第２キャンロール２３の外周面に長尺樹脂フィルムＦを巻き付けながら該外周面に対向する４つのマグネトロンスパッタリングカソード４５〜４８に取り付けられたターゲットによって長尺樹脂フィルムＦの第２面に成膜を行う。その際、第２キャンロール２３の上流側では送込み張力センサーロール２２により測定した長尺樹脂フィルムＦの張力が所定の設定値になるようにモーター駆動の送込みロール２１で制御し、下流側では送出し張力センサーロール２４により測定した長尺樹脂フィルムＦの張力が所定の設定値になるようにモーター駆動の送出しロール２５で制御する。

【0048】

（４）最後に、巻取室１０ｃの巻取りゾーンにおいて、張力センサーロール２６により長尺樹脂フィルムＦの張力を測定し、その測定値が所定の設定値になるように巻取りを行う。巻取ロール２７の上流にはニアロール（図示せず）を配置してもよく、これにより巻取りシワを効果的に低減することができる。

【0049】

上記の方法で例えば長尺樹脂フィルムＦの表面にＮｉ系合金等から成る膜とＣｕ膜とが積層された金属膜付長尺樹脂フィルムを作製することができる。かかる積層構造の金属膜付樹脂フィルムは、サブトラクティブ法により金属膜をパターニング加工することでフレキシブル配線基板となる。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である。

【0050】

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。例えばＮｉ−Ｃｒ合金、インコネル、コンスタンタン、モネル等の各種公知の合金を用いることができる。上記乾式成膜で作製し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は、更に湿式めっき法を用いて金属膜を膜厚化してもよい。この場合は、電気めっき処理のみで膜厚化する方法と、一次めっきの無電解めっき処理と二次めっきの電解めっき処理を組み合わせて行う方法がある。いずれにおいても湿式めっき処理には特に制約はなく、一般的な湿式めっき法を採用することができる。

【0051】

上記金属膜付樹脂フィルムに用いる樹脂フィルムとしては、例えば、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などの樹脂フィルムを用いることができ、これらの中では、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ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）やポリイミドフィルムが好ましい。尚、上記具体例では長尺樹脂フィルムにＮｉ-Ｃｒ合金及びＣｕからなる金属膜を積層する場合について説明したが、これに限定されるものではなく、酸化物膜、窒化物膜、炭化物膜等を成膜してもよい。

【0052】

以上、本発明のロールツーロール方式の長尺基材処理装置の一具体例として真空成膜装置を採り上げて説明したが、本発明の長尺基材の処理装置はこれに限定されるものではなく、減圧雰囲気下の真空チャンバー内で長尺基材に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を施して長尺基材の表面を改質するものでもよい。尚、プラズマ処理とは、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材を処理するものであり、イオンビーム処理とは、減圧雰囲気下で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（長尺基材）へ照射する処理である。

【実施例】

【0053】

図１に示す真空成膜装置（スパッタリングウェブコータ）を用いて長尺樹脂フィルムＦの両面に成膜を行った。長尺樹脂フィルムＦには、幅５７０ｍｍ、長さ１０００ｍ、厚さ５０μｍの東洋紡株式会社製のＰＥＴフィルム「コスモシャイン（登録商標）」を使用した。また、２個のキャンロール１７、２３には、直径８００ｍｍ、幅８００ｍｍのステンレス製のジャケットロール構造の円筒部材を用い、その外周面にハードクロムめっきを施した。第２キャンロール２３については、円筒部材の外周肉厚部に内径４ｍｍのガス導入路４を３６０本形成し、各ガス導入路４に１０ｍｍ間隔で内径０.２ｍｍのガス放出孔５を４７個設けた。尚、このガス放出孔５は、外周面における長尺樹脂フィルムＦが巻き付けられる領域のうち、その幅方向の両端部からそれぞれ内側に２０ｍｍの位置よりも内側の領域のみに設けるようにした。

【0054】

このガス放出機構付きキャンロールを真空成膜装置に搭載して長尺樹脂フィルムＦを巻き付けて搬送するとき、長尺樹脂フィルムＦが接触しない非ラップ領域の角度範囲は約９０°となるので、この非ラップ領域の角度範囲内に位置するガス導入路４は９０本になる。従って、ガスロータリージョイント６の静止リングユニット６ｂのガス供給路８が回転リングユニット６ａとの摺動面で開口する端部の形状を、上記非ラップ領域の約９０°を除く約２７０°のラップ領域の角度範囲でのみ開口する略Ｃ字形状の溝にした。

【0055】

３６０本のガス導入路４をガスロータリージョイント６の回転リングユニット６ａのガス分配路７に１対１で接続するのは製造上困難であったため、１０本のガス導入路４ごとに１本のガス集合管にまとめてガス分配路７に接続した。即ち、３６本のガス集合管をロータリージョイント６に接続した。また、ギャップ部の圧力制御のため静止リングユニット６ｂのガス供給路８に圧力計（商品名：バラトロン真空計）を取り付けた。

【0056】

上記ＰＥＴフィルム（樹脂フィルム）に金属膜としてシード層のＮｉ−Ｃｒ膜とその上のＣｕ膜を成膜するため、第１キャンロール１７の周囲の第１マグネトロンスパッタリングカソード４１と第２キャンロール２３の周囲の第５マグネトロンスパッタリングカソード４５にはＮｉ−Ｃｒターゲットを設置し、それ以外のマグネトロンスパッタリングカソードにはＣｕターゲットを設置した。尚、これらスパッタリングカソードの投入電力を調整することで、搬送速度を変化させても、膜厚３０ｎｍのＮｉ−Ｃｒ層と膜厚が９０ｎｍのＣｕ層とを成膜することができる。

【0057】

巻出ロール１１に上記ＰＥＴフィルムをセットし、その先端部を引き出して、第１キャンロール１７と第２キャンロール２３とを経由させて巻取ロール２７に取り付けた。巻出ロール１１と巻取ロール２７の張力を１００Ｎ、第１キャンロール１７と第２キャンロール２３の前後の張力は共に２００Ｎに設定した。第１キャンロール１７及び第２キャンロール２３に対して真空チャンバー１０の外部で０℃に制御された冷却水を循環した。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２０ｋＷの電力制御で成膜を行った。

【0058】

この状態で真空チャンバー１０を複数台のドライポンプにより５Ｐａまで排気した後、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、長尺樹脂フィルムＦの搬送を開始した。この搬送開始後、搬送速度を様々に変えながら、第２キャンロール２３のガスロータリージョイント６に取り付けた圧力計が８００Ｐａになるようにガスロータリージョイント６に供給するガス流量を制御した。第１キャンロール１７での成膜時のシワ発生の有無を覗き窓から目視で観察し、成膜終了後、巻取ロール２７から両面に成膜された長尺樹脂フィルムＦを取外し、目視にてスパッタリングの熱負荷に起因するシワ発生の有無を調べた。その結果を下記表１に示す。

【0059】

【表1】

【0060】

上記表１から分かるように、第１及び第２キャンロール１７、２３のいずれにもガス放出機構付きキャンロールを用いないで両面に成膜を行った場合は、長尺樹脂フィルムＦの搬送速度が５ｍ／分以上になると成膜時の熱負荷により長尺樹脂フィルムＦにシワが生じた。これに対して、第２キャンロール２３にガス放出機構付きキャンロールを用いて両面に成膜を行った場合は、搬送速度を９ｍ／分まで速くしてもシワが生じなかった。このように、搬送速度が速くなると成膜中のシワ発生しやすくなる理由は、スパッタリング成膜の搬送速度を速くしてもＮｉ−Ｃｒ層とＣｕ層の膜厚を均一にするためには成膜速度を高める必要があり、そのためスパッタリング投入電力を高める必要が生じるのでスパッタリングによる熱負荷が増加し、各キャンロールでの冷却能力を超えるからである。

【符号の説明】

【0061】

１ 円筒部材
２ ジャケットロール構造部
３ 回転軸
３ａ ベアリング
４ ガス導入路
５ ガス放出孔
６ ガスロータリージョイント
７ 回転リングユニット
８ 静止リングユニット
７ａ ガス分配路
８ａ ガス供給路
９ ガス供給配管
１０ 真空チャンバー
１１ 巻出ロール
１２ 第１張力センサーロール
１３ 第１駆動ロール
１４ 第２張力センサーロール
１５ 第１送込みロール
１６ 第１送込み張力センサーロール
１７ 第１キャンロール
１８ 第１送出し張力センサーロール
１９ 第１送出しロール
２０ 中央部駆動ロール
２１ 第２送込みロール
２２ 第２送込み張力センサーロール
２３ 第２キャンロール
２４ 第２送出し張力センサーロール
２５ 第２送出しロール
２６ 巻取前張力センサーロール
２７ 巻取ロール
３０ａ、３０ｂ、３０ｃ、３０ｄ、３０ｅ、３０ｆ、３０ｇ、３０ｈ、３０ｉ、３０ｊ、３０ｋ フリーロール
４１、４２、４３、４４、４５、４６、４７、４８ マグネトロンスパッタリングカソード
ＰＶ ピエゾバルブ
ＭＦＭ マスフローメータ
Ｐ 圧力センサ（圧力検出手段）
ＣＰＵ 調節計
Ｆ 長尺樹脂フィルム

【図1】

【図2】

【図3】