特許 7406054 真空処理装置、静電チャック及び搬送ローラ

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B1)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2023-12-18

(45)【発行日】2023-12-26

(54)【発明の名称】真空処理装置、静電チャック及び搬送ローラ

(51)【国際特許分類】

   C23C 14/50 20060101AFI20231219BHJP

   C23C 16/44 20060101ALI20231219BHJP

   H01L 21/683 20060101ALI20231219BHJP

【ＦＩ】

C23C14/50 A

C23C16/44 F

H01L21/68 R

【請求項の数】 9

(21)【出願番号】P 2023571716

(86)(22)【出願日】2023-10-26

(86)【国際出願番号】 JP2023038761

【審査請求日】2023-11-17

【早期審査対象出願】

(73)【特許権者】

【識別番号】000231464

【氏名又は名称】株式会社アルバック

(74)【代理人】

【識別番号】110003339

【氏名又は名称】弁理士法人南青山国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】菊池 亨

(72)【発明者】

【氏名】前平 謙

(72)【発明者】

【氏名】小山 晃一

(72)【発明者】

【氏名】橋本 雄介

(72)【発明者】

【氏名】藤本 信也

(72)【発明者】

【氏名】中村 慎太郎

【審査官】▲高▼橋 真由

(56)【参考文献】

【文献】特開２００２－０８３８６１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１８－０４０６０４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１４－０２７２０７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１５－０１９０２７（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｃ２３Ｃ １４／００－１４／５８， １６／００－１６／５６

Ｈ０１Ｌ ２１／６８

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

真空チャンバと、
前記真空チャンバ内に配置され導電体で構成されたベース部と、誘電体で構成され前記ベース部の表面を被覆する表面層とを有し、前記表面層が処理対象である基材を静電的に吸着する支持面を有する支持体と、
前記支持面に吸着された前記基材の表面を処理する表面処理手段と
を具備し、
前記表面層の厚みは、２００μｍ以上８００μｍ以下であり、
前記支持面の表面粗さ（Ｒａ）は０．０６μｍ以上０．２μｍ以下であり、かつ、切断レベル５０％以上における負荷長さ率が９０％以上である
真空処理装置。

【請求項2】

請求項１に記載の真空処理装置であって、
前記表面層の厚みは、４００μｍ以上６００μｍ以下である
真空処理装置。

【請求項3】

請求項１に記載の真空処理装置であって、
前記基材は、長尺のフィルムであり、
前記支持体は、前記基材に巻き付けられ前記基材を搬送する少なくとも１つの搬送ローラである
真空処理装置。

【請求項4】

請求項１に記載の真空処理装置であって、
前記基材は、半導体基板又はガラス基板であり、
前記支持体は、前記基材が載置されるステージである
真空処理装置。

【請求項5】

請求項３に記載の真空処理装置であって、
前記搬送ローラの下流側又は上流側に配置され前記基材の一方の主面に接触する補助ローラと、前記補助ローラと前記搬送ローラとの間に直流電圧を印加する電圧源とを有する第１の電圧供給回路とをさらに具備し、
前記表面処理手段は、前記基材の前記一方の主面に導電性材料を蒸着する第１の成膜ユニットを含む
真空処理装置。

【請求項6】

請求項３に記載の真空処理装置であって、
前記搬送ローラの上流側又は下流側に配置され、導電性材料が成膜された前記基材の一方の表面に接触する補助ローラと、前記補助ローラと前記搬送ローラとの間に直流電圧を印加する電圧源を有する第２の電圧供給回路とをさらに具備し、
前記表面処理手段は、前記基材の他方の主面に導電性材料を蒸着する第２の成膜ユニットを含む
真空処理装置。

【請求項7】

請求項５又は６に記載の真空処理装置であって、
前記基材を除電するための荷電粒子を前記基材又は前記搬送ローラに照射する除電ユニットをさらに具備する
真空処理装置。

【請求項8】

導電体で構成されたベース部と、
誘電体で構成され、前記ベース部の表面を被覆し、処理対象である基材を静電的に吸着する支持面を有する表面層と
を具備し、
前記表面層の厚みは、２００μｍ以上８００μｍ以下であり、
前記支持面の表面粗さ（Ｒａ）は０．０６μｍ以上０．２μｍ以下であり、かつ、切断レベル５０％以上における負荷長さ率が９０％以上である
静電チャック。

【請求項9】

導電体で構成された回転可能な筒状のベース部と、
誘電体で構成され、前記ベース部の表面を被覆し、処理対象である長尺のフィルムを静電的に吸着する支持面を有する表面層と
を具備し、
前記表面層の厚みは、２００μｍ以上８００μｍ以下であり、
前記支持面の表面粗さ（Ｒａ）は０．０６μｍ以上０．２μｍ以下であり、かつ、切断レベル５０％以上における負荷長さ率が９０％以上である
搬送ローラ。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、例えば巻取式成膜装置等の真空処理装置、並びにこれに用いられる静電チャック及び搬送ローラに関する。

【背景技術】

【0002】

従来、巻出ローラから連続的に繰り出された長尺の原料フィルムを冷却用ローラに巻き付けながら、当該冷却用ローラに対向配置される蒸発源からの蒸発物質を原料フィルム上に蒸着させ、蒸着後の原料フィルムを巻取ローラで巻き取る方式の真空蒸着装置が知られている。この種の真空蒸着装置においては、蒸着時における原料フィルムの熱変形を防止するために、原料フィルムを冷却用ローラの周面に密着させて冷却しながら成膜処理を行うようにしている。したがって、冷却用ローラに対する原料フィルムの密着作用をいかに確保するかが重要な問題となっている。

【0003】

原料フィルムと冷却用ローラとの間の密着力を高める構成として、例えば下記特許文献１には、冷却用ローラと原料フィルムを巻き取る巻取部との間に、原料フィルムの成膜面に蒸着した金属膜と接触する補助ローラを配置し、これら冷却用ローラと補助ローラとの間に直流電圧を印加することで、原料フィルム上の金属膜と冷却用ローラとの間に静電的な吸着力を発生させて、冷却用ローラに対する原料フィルムの密着作用を高める技術が開示されている。

【0004】

同様に下記特許文献２には、上述した冷却用ローラと原料フィルムとの間の静電吸着作用を利用して、原料フィルムの両面に金属膜を形成する技術において、冷却用ローラの表面に形成される絶縁体層に関する技術が開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【文献】特許第３７９５５１８号公報

【文献】特許第５４８１２３９号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

冷却用ローラと原料フィルムとの間の静電吸着作用を利用した成膜方法においては、これらの間の絶縁耐圧が問題となる。例えば冷却用ローラの外周面に設けられる絶縁層は、溶射法によって形成されるのが一般的であり、この溶射膜の絶縁耐圧が弱いところに放電が生じてしまうと、当該部位に位置する原料フィルムの密着力が低下し、蒸発源からの熱で大きなダメージを受けてしまうことがある。

【0007】

また、冷却用ローラと原料フィルムとの間の絶縁耐圧を高める方法として、冷却用ローラ表面の絶縁層の厚みを大きくすることが考えらえる。しかし、溶射膜は厚みが大きいほど脆弱となり、亀裂や剥離等が原因で吸着力を低下させるおそれがある。

【0008】

なおこのような問題は、巻取式の真空処理装置に限られず、半導体ウエハやガラス基板への成膜時等においてこれらの基板を支持するステージに適用される静電チャックについても同様である。この種のステージには、静電チャックの表面と基板の裏面との間にＨｅなどの冷却用ガスを循環させる構造が知られており、この場合に基板の裏面を支持する静電チャックの絶縁層に絶縁破壊が生じると、ステージと基板との密着力の低下を引き起こすおそれが高い。

【0009】

以上のような事情に鑑み、本発明の目的は、吸着力と絶縁耐圧との両立を図ることができる真空処理装置、静電チャック及び搬送ローラを提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0010】

本発明の一形態に係る真空処理装置は、真空チャンバと、支持体と、表面処理手段とを具備する。
前記支持体は、ベース部と、表面層とを有する。前記ベース部は、前記真空チャンバ内に配置され、導電体で構成される。前記表面層は、誘電体で構成され、前記ベース部の表面を被覆する。前記表面層は、処理対象である基材を静電的に吸着する支持面を有する。
前記表面処理手段は、前記支持面に吸着された前記基材の表面を処理する。
前記表面層の厚みは、２００μｍ以上８００μｍ以下であり、前記支持面の表面粗さ（Ｒａ）は０．０６μｍ以上０．２μｍ以下であり、かつ、切断レベル５０％以上における負荷長さ率が９０％以上である。

【0011】

本発明においては、前記表面層の厚みを２００μｍ以上８００μｍ以下とし、基材を支持する支持面の表面粗さ（Ｒａ）を０．０６μｍ以上０．２μｍ以下、かつ、切断レベル５０％以上の負荷長さ率を９０％以上とすることで、基材と支持体の表面層との密着力を高め、これにより吸着力と絶縁耐圧との両立を図るようにしている。また、基材と表面層との密着力が高まることで、これらの間の熱伝達効率も高まり、これにより基材の熱変形を抑制することができる。

【0012】

前記表面層の厚みは、４００μｍ以上６００μｍ以下であってもよい。これにより、表面層の絶縁耐圧をより高めることができる。

【0013】

前記表面層は、酸化チタンを含有する酸化アルミニウムであってもよい。酸化チタンに代えて、カーボン、ＳｉＣ等が添加されてもよい。そのほか表面層を構成する誘電材料として、ＰＢＮ、ＳｉＮ、Ａｌ_２Ｏ_３、ＺｒＯ、ＭｇＯ、ＳｉＯ、ＣｒＯ、ＣａＯ、ＡｌＮ等が用いられてもよい。

【0014】

前記基材には長尺のフィルムが採用可能であり、この場合、前記支持体は、前記基材に巻き付けられ前記基材を搬送する少なくとも１つの搬送ローラであってもよい。
これにより基材の長手方向にわたって連続的に基材の表面処理を行うことができる。

【0015】

あるいは、前記基材には半導体基板又はガラス基板が採用可能であり、この場合、前記支持体は、前記基材が載置されるステージであってもよい。

【0016】

前記真空処理装置は、第１の電圧供給回路をさらに具備してもよい。前記第１の電圧供給回路は、前記搬送ローラの下流側又は上流側に配置され前記基材の一方の主面に接触する補助ローラと、前記補助ローラと前記搬送ローラとの間に直流電圧を印加する電圧源とを有する。この場合、前記表面処理手段は、前記基材の前記一方の主面に導電性材料を蒸着する第１の成膜ユニットを含んでもよい。

【0017】

あるいは前記真空処理装置は、第２の電圧供給回路をさらに具備してもよい。前記第２の電圧供給回路は、前記搬送ローラの上流側又は下流側に配置され、導電性材料が成膜された前記基材の一方の表面に接触する補助ローラと、前記補助ローラと前記搬送ローラとの間に直流電圧を印加する電圧源を有する。この場合、前記表面処理手段は、前記基材の他方の主面に導電性材料を蒸着する第２の成膜ユニットを含んでもよい。

【0018】

前記真空処理装置は、前記基材を除電するための荷電粒子を前記基材又は前記搬送ローラに照射する除電ユニットをさらに具備してもよい。これにより、搬送ローラからの基材の剥離帯電が抑えられるため、基材を搬送ローラから剥離したときに放電の発生を効果的に抑えることができる。

【0019】

本発明の一形態に係る静電チャックは、ベース部と、表面層とを具備する。
前記ベース部は、導電体で構成される。
前記表面層は、誘電体で構成され、前記ベース部の表面を被覆し、処理対象である基材を静電的に吸着する支持面を有する。
前記表面層の厚みは、２００μｍ以上８００μｍ以下であり、前記支持面の表面粗さ（Ｒａ）は０．０６μｍ以上０．２μｍ以下であり、かつ、切断レベル５０％以上における負荷長さ率が９０％以上である。

【0020】

本発明の一形態に係る搬送ローラは、回転可能な筒状のベース部と、表面層とを具備する。
前記ベース部は、導電体で構成される。
前記表面層は、誘電体で構成され、前記ベース部の表面を被覆し、処理対象である長尺のフィルムを静電的に吸着する支持面を有する。
前記表面層の厚みは、２００μｍ以上８００μｍ以下であり、前記支持面の表面粗さ（Ｒａ）は０．０６μｍ以上０．２μｍ以下であり、かつ、切断レベル５０％以上における負荷長さ率が９０％以上である。

【発明の効果】

【0021】

本発明によれば、吸着力と絶縁耐圧との両立を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

【0022】

【図1】本発明の第１の実施形態に係る真空処理装置の概略構成図である。

【図2】図１の真空処理装置における支持体（搬送ローラ）の要部の断面図である。

【図3】図２におけるＡ部の拡大断面図である。

【図4】フィルムに対する静電吸着力を発生させる静電チャック機構を説明する模式図である。

【図5】静電チャック機構において誘電体層の厚みと吸着力との関係を説明する図である。

【図6】静電チャック機構において誘電体層の厚みとリーク電流の大きさとの関係を説明する図である。

【図7】厚み１μｍの金属膜を成膜したときのフィルムの表面電位を測定した実験結果である。

【図8】本発明の第２の実施形態に係る真空処理装置の概略構成図である。

【図9】図８の真空処理装置において第１の搬送ローラ及び第２の搬送ローラとフィルムとの間に構成される静電チャック機構の模式図である。

【図10】図３における表面層の構成の変形例を示す概略断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0023】

以下、図面を参照しながら、本発明の実施形態を説明する。

【0024】

＜第１の実施形態＞
図１は、本発明の第１の実施形態に係る真空処理装置１００の概略構成図である。本実施形態の真空処理装置１００は、巻取式真空蒸着装置として構成される。

【0025】

［全体構成］
本実施形態の真空処理装置１００は、真空チャンバ１０と、成膜ユニット２０と、フィルム搬送部３０と、電圧供給回路４０と、除電ユニット５０とを備える。

【0026】

真空チャンバ１０は、金属製の密閉容器であり、グランド電位に接続される。真空チャンバ１０は、真空ポンプ１１及び真空バルブ１２を有する排気ライン１３に接続される。真空チャンバ１０の内部は、この排気ライン１３よって所定の減圧雰囲気に排気または維持可能に構成される。真空チャンバ１００は、成膜ユニット２０及びフィルム搬送部３０を収容する。真空チャンバ１００の内部には仕切板１４が設けられており、この仕切板１４によって真空チャンバ１００の内部が成膜室１５と搬送室１６とに区画される。

【0027】

成膜ユニット２０は、成膜室１５に配置される。本実施形態において成膜ユニット２０は、任意の蒸発材料を蒸発させる蒸発源である。成膜ユニット２０は、フィルム搬送部３０のメインローラ３３上に吸着されたフィルムＦの表面を処理する表面処理手段の一具体例である。

【0028】

成膜ユニット２０は、蒸発材料を加熱する加熱機構を有する。加熱機構としては、抵抗加熱、誘導加熱、電子ビーム加熱などのいずれの加熱機構も採用可能である。蒸発材料としては、典型的には、アルミニウムや銅、リチウム、スズ、亜鉛などの金属材料あるいはこれらの合金、さらにはこれら金属の酸化物、窒化物、フッ化物などが挙げられる。

【0029】

フィルム搬送部３０は、搬送室１６に配置される。フィルム搬送部３０は、基材であるフィルムＦを連続的に巻き出す巻出ローラ３１と、巻出ローラ３１から巻き出されたフィルムＦを連続的に巻き取る巻取ローラ３２と、巻出ローラ３１と巻取ローラ３２との間のフィルム搬送経路に設置されたメインローラ３３（搬送ローラ）とを有する。フィルム搬送部３０はさらに、メインローラ３３の上流側に配置された金属製の第１の補助ローラ３４と、メインローラ３３の下流側に配置された金属製の第２の補助ローラ３５とを有する。

【0030】

巻出ローラ３１、巻取ローラ３２及びメインローラ３３はそれぞれ回転駆動部（図示略）を備え、図示する矢印の方向に所定の速度で回転するように構成される。これによりフィルムＦは、真空チャンバ１００内において、巻出ローラ３１から巻取ローラ３２に向かってフィルムＦが所定の搬送速度で搬送される。なお、第１の補助ローラ３４及び第２の補助ローラ３５はそれぞれ回転駆動部を備えないフリーローラで構成されるが、これに限られず、個々に回転駆動部を備えていてもよい。

【0031】

メインローラ３３の少なくとも一部は、仕切板１４に設けられた開口部１４ａを通じて成膜ユニット２０に対向する。フィルムＦは、メインローラ３３の外周面に所定の抱き角で巻き付けられた状態で巻取ローラ３２に向けて搬送されるとともに、開口部１４ａを介して成膜室１５へ露出する表面領域が成膜ユニット２０によって成膜される。フィルムＦは、メインローラ３３の外周面上で長手方向に連続するように成膜されながら巻取ローラ３２に巻き取られる。

【0032】

フィルムＦは絶縁体であり、例えば、ＯＰＰ（延伸ポリプロピレン）フィルム、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）フィルム、ＰＰＳ（ポリフェニレンサルファイト）フィルム、ＰＩ（ポリイミド）フィルム等の樹脂フィルムで構成される。

【0033】

なお、真空排気ライン１４が成膜室１５に接続されることで、排気中においては、仕切壁１４の存在により成膜室１５と搬送室１６との間に圧力差が生じる。この圧力差により、蒸発材料の蒸発流が開口部１４ａを通って搬送室１６内に侵入することが抑制される。

【0034】

電圧供給回路４０は、メインローラ３３と第２の補助ローラ３５との間に所定の直流電圧を印加する電圧源４１を有する。本実施形態では、電圧源４１は可変直流電源で構成されるが、もちろん固定電源であってもよい。電圧供給回路４０は、第２の補助ローラ３５に正電位を印加し、メインローラ３３に負電位（グランド電位）を印加する。なおこれに限られず、メインローラ３３に正電位を、第２の補助ローラ３５に負電位をそれぞれ印加してもよい。電圧源４１は、真空チャンバ１００の外部に設置される。

【0035】

第２の補助ローラ３５は、メインローラ３３上で成膜処理が施されたフィルムＦの成膜面に接触しながら、フィルムＦを巻取ローラ３２に向けてガイドする。したがって第２の補助ローラ３５は、フィルムＦの成膜面に成膜された金属膜Ｍ（図３参照）に接触することになるため、電圧源４１からの直流電圧は、メインローラ３３とその外周面上に支持されるフィルムＦ上の金属膜Ｍとの間に入力される。これによりフィルムＦはメインローラ３３と金属膜Ｍとの間で生じる静電力でメインローラ３３の外周面に吸着される。

【0036】

除電ユニット５０は、メインローラ３３からフィルムＦが剥離する際に生じるフィルムＦの帯電、もしくはメインローラ３３の帯電（剥離帯電）を抑えるためのものであり、フィルムＦもしくはメインローラ３３に除電用の荷電粒子を照射することが可能に構成される。本実施形態において除電ユニット５０は、メインローラ３３の直上に配置され、メインローラ３３から剥離するフィルムＦの非成膜面に向けてアルゴンイオンなどの正イオンを照射するイオン照射器で構成される。なおこれに限られず、除電ユニット５０は、フィルムＦが巻き付けられていないメインローラ３３の外周面の一部の領域（図１において二点鎖線で示す領域３３ｗ）に直接、除電用の荷電粒子を照射するように構成されてもよい。

【0037】

［メインローラの詳細］
続いて、メインローラ３３の詳細について説明する。図２はメインローラ３３の要部の断面図、図３は図２におけるＡ部の拡大断面図である。

【0038】

メインローラ３３は、真空処理装置１００において処理対象である基材であるフィルムＦの支持体として構成される。メインローラ３３は、導電性材料で構成された円筒状あるいは円柱状のベース部３３１と、ベース部３３１の外表面を被覆する表面層３３２とを有する。

【0039】

ベース部３３１は、ステンレス鋼、鉄、アルミニウム等の金属材料で構成される。ベース部３３１の内部には、例えば、温調媒体循環系等の温調ユニット（図示略）が設けられてもよい。温調ユニットに循環させる温媒としては、例えば、シリコン油等の高沸点の有機媒体を用いることができる。冷媒としては、水が挙げられる。ベース部３３１の大きさは特に限定されず、典型的には、軸方向の幅寸法がフィルムＦの幅寸法よりも大きく設定される。

【0040】

本実施形態ではフィルムＦに樹脂フィルムが用いられるため、フィルムＦが成膜ユニット２０からの熱輻射や蒸着膜（金属膜Ｍ）の顕熱あるいは潜熱による変形を防ぐため、ベース部３３１内に冷媒を循環させることでフィルムＦを所定温度以下に冷却し熱変形による皺の発生を抑えるようにしている。これによりメインローラ３３は冷却用ローラとして機能する。

【0041】

表面層３３２は、誘電体材料で構成され、本実施形態ではベース部３３１の外周面に形成された溶射膜である。表面層３３２は、フィルムＦを静電的に吸着する支持面３３３を有する。すなわち本実施形態においてメインローラ３３は、フィルムＦを支持面３３３に静電的に吸着させる静電チャックとして機能する。

【0042】

静電チャックには、例えば、クーロン力、ジョンソン・ラーベック力およびグラディエント力が支配的な数種類の静電吸着作用が利用される。クーロン力が支配的な静電チャックは、高い電圧をかけることによって吸着が可能となる。ジョンソン・ラーベック力が支配的な静電チャックは、誘電層の絶縁性を調整することで、微量な電流が流れる状態をつくり、対象物を吸着させる。グラディエント力が支配的な静電チャックは、プラス極とマイナス極の電極を交互に細かく配置することにより、両極の間で生まれる電界を利用して吸着させる。これらの静電チャックは、対象物の特性や種類、使用環境等の状況に応じて選択される。例えば、対象物が導電物または半導体の場合は、クーロン型が採用され、対象物が絶縁物または半導体の場合は、ジョンソン・ラーベック型または、グラディエント型が採用される。

【0043】

図４は、フィルムＦに対する静電吸着力を発生させる静電チャック機構を説明する模式図である。同図に示すように、フィルムＦは、その成膜面に形成された金属膜Ｍとメインローラ３３のベース部３３１との間に入力される電圧源４１からの直流電圧Ｖの大きさに応じた静電吸着力で、支持面３３３に支持される。成膜時における直流電圧Ｖの大きさは、例えば、５００Ｖである。

【0044】

本実施形態では、表面層３３２を構成する誘電体材料として、酸化チタンを含有する酸化アルミニウムが用いられる。酸化チタンの含有量は、例えば５～１５ｗｔ％である。酸化チタンに代えて、カーボン、ＳｉＣ等が添加されてもよい。そのほか表面層を構成する誘電材料として、ＰＢＮ、ＳｉＮ、Ａｌ_２Ｏ_３、ＺｒＯ、ＭｇＯ、ＳｉＯ、ＣｒＯ、ＣａＯ、ＡｌＮ等が用いられてもよい。

【0045】

ここで、冷却用ローラと原料フィルムとの間の静電吸着作用を利用した成膜方法においては、これらの間の絶縁耐圧が問題となる。例えば冷却用ローラの外周面に設けられる絶縁層の絶縁耐圧が弱いところに放電が生じてしまうと、当該部位に位置する原料フィルムの密着力が低下し、蒸発源からの熱で大きなダメージを受けてしまうことがある。

【0046】

このような問題を解消するため、本実施形態では支持面３３３の表面粗さ（Ｒａ）が０．０６μｍ以上０．２μｍ以下であり、かつ、切断レベル５０％以上の負荷長さ率（ｔｐ）が９０％以上となるように、表面層３３２が構成されている。これによりフィルムＦと支持面３３３との間の接触面積が大きくなるため、支持面３３３に対するフィルムＦの密着力が高まり、したがって吸着力の向上を図ることができる。

【0047】

フィルムＦと支持面３３３とは固体接触であるため、支持面３３３の表面粗さを所定以下に抑えただけではこれらの接触面積が大きくなるとは限らない。このため本実施形態では、切断レベル５０％以上の負荷長さ率を規定し、これが９０％以上となるように支持面３３３を調整するようにしている。これにより、直流電圧の電圧値が１００Ｖ以上の場合においてフィルムＦと支持面３３３との間の熱伝達率を約１０００Ｗ（ｍ^２・Ｋ）以上とすることができ、フィルムＦを熱変形から効果的に保護することができる。

【0048】

負荷長さ率（ｔｐ）とは、粗さ曲線からその平均線の方向に基準長さだけ抜き取り、この抜き取り部分の粗さ曲線を山頂線に平行な切断レベルで切断したときに得られる切断長さの和（負荷長さｎｐ）の基準長さに対する比を百分率で表したものをいう。本実施形態では、切断レベル５０％における負荷長さ率が９０％以上とされ、より好ましくは、切断レベル６０％における負荷長さ率が９５％以上、さらに好ましく、切断レベル７０％における負荷長さ率が９８％以上とされる。

【0049】

なお本実施形態では、表面粗さ（Ｒａ）および負荷長さ率（ｔｐ）の値は、キーエンス社製の表面粗さ計「コントローラＶＫ－９５００／測定器９５１０」を用いて測定した。

【0050】

上述した表面粗さ（Ｒａ）及び負荷長さ率（ｐ）を有する支持面３３３を得る方法は特に限定されず、典型的には、遊離砥粒を用いた両面ラッピング機により粗研磨した後、中研磨、仕上げ研磨の順で溶射膜を加工する。具体的には、仕上げ研磨として例えば＃１０００～＃２０００程度の粒度の研磨砥粒を用いて、表面の突出部（山頂部）のみを削り取るように研磨する。必要に応じて化学的研磨が併用されてもよい。また、加工方向や加工圧力が段階的に調整されてもよい。このような加工方法により、上述した所定の表面粗さ（Ｒａ）および負荷長さ率（ｔｐ）を有する支持面３３３を得ることができる。

【0051】

なお、表面層３３２は２層以上の多層構造を有していてもよい。例えば図１０（Ａ）に示すように、表面層３３２は、ベース部３３１の表面に形成された密着層Ｌ０と、この密着層Ｌ０の上に形成された誘電体層ＤＥとによって構成されてもよい。密着層Ｌ０は例えば、ニッケルアルミニウム合金であり、誘電体層ＤＥと同様に溶射法により形成可能である。

【0052】

また図１０（Ｂ）に示すように、表面層３３２は、第１の誘電体層ＤＥ１及び第２の誘電体層ＤＥ２の積層体であってもよい。第１の誘電体層ＤＥ１と第２の誘電体層ＤＥ２は典型的には異なる材料又は異なる成分比で構成され、吸着力を高める観点では、支持面３３３を形成する最外層側の第２の誘電体層ＤＥ２は、例えば第１の誘電体層ＤＥ１よりも導電率が高い材料であることが好ましい。誘電体層は２層に限られず、３層以上であってもよい。さらに図１０（Ｃ）に示すように、表面層３２２は、ベース部３３１と第１の誘電体層ＤＥ１との間に形成された密着層Ｌ０が含まれてもよい。

【0053】

支持面３３３は、表面層３３２を構成する誘電体材料で構成される例に限られず、他の誘電体材料で支持面３３３の一部または全部が構成されてもよい。この場合、表面層３３２の表面に支持面３３３を形成する誘電体材料を塗布し、仕上げ研磨加工を行う、あるいは、表面層３３２の表面の仕上げ研磨加工に際して上記誘電体材料を塗布する、等の方法が適用可能である。

【0054】

本実施形態では、支持面３３３に蓄積された電荷の静電吸引作用でフィルムＦの吸着するため、原理的には図５に示すように誘電体層である表面層の厚みＤ（図４参照）に関係なく、一定の吸着力が得られる。また図６に示すように、表面層３３２の厚みＤが大きいほど、フィルムＦとメインローラ３３との間のリーク電流を小さくすることができる。したがって、表面層３３２の厚さを大きくすることで表面層３３２の絶縁耐圧を高めることができる。

【0055】

しかし、表面層３３２は溶射膜であるため、表面層３２２の厚みＤが大きいほど脆弱となり、亀裂や剥離等が原因で吸着力を低下させるおそれがある。このため、表面層３２２の厚みＤは、２００μｍ以上８００μｍ以下であることが好ましく、より好ましくは、２５０μｍ以上７００μｍ以下、さらに好ましくは、４００μｍ以上６００μｍ以下である。

【0056】

本発明者らは、表面層３２２と同一構成の誘電体層であって厚みＤが２００μｍ、４００μｍ、６００μｍ及び８００μｍの４種類のサンプルを準備して絶縁耐圧の加速度試験を行った。印加電圧は０．３２ｋＶ～５ｋＶとした。実験結果を表１に示す。

【0057】

表１に示すように厚み２００μｍのサンプルでは印加電圧が２ｋＶで絶縁破壊が認められ、厚み４００μｍのサンプルでは印加電圧が３．５ｋＶで絶縁破壊が認められた。なお、厚み６００μｍ及び８００μｍのサンプルでは、絶縁破壊は認められなかった。成膜時に入力される直流電圧Ｖの大きさは、例えば５００Ｖが想定されるため、この場合における表面層３２２の厚みＤは、少なくとも２００μｍ以上８００μｍ以下であることが好ましい。

【0058】

【表1】

【0059】

以上のように本実施形態によれば、メインローラ３３の表面層３３２が上述のように構成されているため、フィルムＦとメインローラ３３の支持面３３３との密着力が高まり、これにより吸着力と絶縁耐圧との両立を図ることができる。また、フィルムＦと支持面３３３との密着力が高まることで、これらの間の熱伝達効率も高まり、これによりフィルムＦの熱変形を抑制することができる。

【0060】

さらに本実施形態によれば、フィルムＦを除電する除電ユニット５０を備えているため、メインローラ３３からのフィルムＦの剥離帯電が抑えられ、フィルムＦをメインローラ３３から剥離したときに放電の発生を効果的に抑えることができる。これにより、当該放電による金属膜Ｍ１あるいはメインローラ３３の支持面３３３の損傷を抑えることができる。

【0061】

特に、上記剥離帯電はフィルムＦの搬送速度（あるいは成膜レート）が高いほどより顕著に発生しやすい。図７は、厚み１μｍの金属膜Ｍを成膜したときのフィルムＦの表面電位を測定した実験結果である。除電ユニットが無いときは図７（Ａ）に示すように、搬送速度が大きくなるにしたがってフィルムＦの表面電位が上昇する傾向にあるのに対して、除電ユニット有りのときは図７（Ｂ）に示すように、フィルムＦの搬送速度に関係なく表面電位をほぼ一定に維持することができる。このように本実施形態によれば成膜速度の高速化にも十分に対応可能となり、高品質の金属膜付きフィルムを高速かつ安定に製造することができる。

【0062】

＜第２の実施形態＞
図８は、本発明の第２の実施形態に係る真空処理装置２００の概略構成図である。本実施形態の真空処理装置２００は、第１の実施形態と同様に巻取式真空蒸着装置として構成される。なお図において上述の第１の実施形態と対応する部分については同一の符号を付し、その詳細な説明は省略又は簡略化する。

【0063】

本実施形態の真空処理装置２００は、真空チャンバ１０と、成膜ユニット２０Ａ、２０Ｂと、フィルム搬送部３０と、電圧供給回路４０Ａ，４０Ｂと、除電ユニット５０Ａ，５０Ｂとを備える。本実施形態の真空処理装置２００は、フィルムＦの両面に金属膜を成膜するように構成されている点で、第１の実施形態と異なる。以下、主として第１の実施形態との相違点について説明する。

【0064】

搬送部３０は、巻出ローラ３１と、巻取ローラ３２と、巻出ローラ３１と巻取ローラ３２との間のフィルム搬送経路に設けられた２つのメインローラ（第１、第２の搬送ローラ）３３Ａ，３３Ｂとを有する。第１のメインローラ３３Ａと第２のメインローラ３３Ｂはいずれも、第１の実施形態で説明したメインローラ３３と同一の構成を有しているので、それらの説明は省略する。

【0065】

第１のメインローラ３３Ａと第２のメインローラ３３Ｂとの間のフィルム搬送経路には、第１の補助ローラ３６と、２つのガイドローラ３７，３８及び第２の補助ローラ３９が順に配置されている。第１の補助ローラ３６は金属製であり、第１のメインローラ３３Ａの下流側であってフィルムＦの一方の主面に接触する位置に配置される。第２の補助ローラ３９も金属製であり、第２のメインローラ３３Ｂの上流側であってフィルムＦの一方の主面に接触する位置に配置される。なお、第２の補助ローラ３９は、第２のメインローラ３３Ｂの下流側であってフィルムＦの一方の主面に接触する位置に配置されてもよい。

【0066】

第１の成膜ユニット２０Ａは、第１のメインローラ３３Ａに対向して配置され、仕切板１４の開口部１４ａを介して第１のメインローラ３３Ａ上に支持されたフィルムＦの一方の主面に金属膜Ｍ１（例えばアルミニウム膜）を成膜するための蒸発源である。

【0067】

第２の成膜ユニット２０Ｂは、第２のメインローラ３３Ｂに対向して配置され、仕切板１４の開口部１４ｂを介して第２のメインローラ３３Ｂ上に支持されたフィルムＦの他方の主面に金属膜Ｍ２（例えばアルミニウム膜）を成膜するための蒸発源である。

【0068】

第１の電圧供給回路４０Ａは、第１のメインローラ３３Ａと第１の補助ローラ３６との間に所定の直流電圧を印加する電圧源を有する。第１の電圧供給回路４０Ａは、第１の補助ローラ３６に正電位を印加し、第１のメインローラ３３Ａに負電位（グランド電位）を印加する。なおこれに限られず、第１のメインローラ３３Ａに正電位を、第１の補助ローラ３６に負電位をそれぞれ印加してもよい。成膜時における上記所定の直流電圧の大きさは、例えば、５００Ｖである。

【0069】

第２の電圧供給回路４０Ｂは、第２のメインローラ３３Ｂと第２の補助ローラ３９との間に所定の直流電圧を印加する電圧源を有する。第２の電圧供給回路４０Ｂは、第２の補助ローラ３９に正電位を印加し、第２のメインローラ３３Ｂに負電位（グランド電位）を印加する。成膜時における上記所定の直流電圧の大きさは、例えば、５００Ｖである。なおこれに限られず、第２のメインローラ３３Ｂに正電位を、第２の補助ローラ３９に負電位をそれぞれ印加してもよい。

【0070】

図９は、第１のメインローラ３３Ａ及び第２のメインローラ３３ＢとフィルムＦとの間に構成される静電チャック機構の模式図である。第１のメインローラ３３Ａ上においてフィルムＦは、第１の成膜ユニット２０ＡによりフィルムＦの一方の主面に形成された金属膜Ｍ１と第１のメインローラ３３Ａのベース部３３１との間に印加される直流電圧によって、第１のメインローラ３３Ａの支持面３３３上に吸着される。

【0071】

一方、第２のメインローラ３３Ｂ上においてフィルムＦは、その一方の主面に形成された金属膜Ｍ１と第２のメインローラ３３Ｂのベース部３３１との間に印加される直流電圧によって、第２のメインローラ３３Ｂの支持面３３３上に吸着される。

【0072】

第１の除電ユニット５０Ａは、第１のメインローラ３３ＡからフィルムＦが剥離する際に生じるフィルムＦの帯電、もしくは第１のメインローラ３３Ａの帯電（剥離帯電）を抑えるためのものであり、フィルムＦもしくは第１のメインローラ３３Ａに除電用の荷電粒子を照射することが可能に構成される。本実施形態において第１の除電ユニット５０Ａは、第１のメインローラ３３Ａの直上に配置され、第１のメインローラ３３Ａから剥離するフィルムＦの非成膜面（他方の主面）に向けてアルゴンイオンなどの正イオンを照射するイオン照射器で構成される。これに限られず、除電ユニット５０Ａは、フィルムＦが巻き付けられていない第１のメインローラ３３Ａの外周面の一部の領域に直接、除電用の荷電粒子を照射するように構成されてもよい。

【0073】

第２の除電ユニット５０Ｂは、第２のメインローラ３３ＢからフィルムＦが剥離する際に生じるフィルムＦの帯電、もしくは第２のメインローラ３３Ｂの帯電（剥離帯電）を抑えるためのものであり、フィルムＦもしくは第２のメインローラ３３Ｂに除電用の荷電粒子を照射することが可能に構成される。本実施形態において第２の除電ユニット５０Ｂは、第２のメインローラ３３Ｂの直上に配置され、第２のメインローラ３３Ｂから剥離するフィルムＦの非成膜面（一方の主面）に向けてアルゴンイオンなどの正イオンを照射するイオン照射器で構成される。これに限られず、除電ユニット５０Ｂは、フィルムＦが巻き付けられていない第２のメインローラ３３Ｂの外周面の一部の領域に直接、除電用の荷電粒子を照射するように構成されてもよい。

【0074】

以上のように構成される本実施形態の真空処理装置２００においても、上述の第１の実施形態と同様の作用効果を得ることができる。すなわち、フィルムＦとメインローラ３３Ａ，３３Ｂの支持面３３３との密着力が高まり、これにより吸着力と絶縁耐圧との両立を図ることができる。また、フィルムＦと支持面３３３との密着力が高まることで、これらの間の熱伝達効率も高まり、これによりフィルムＦの熱変形を抑制することができる。

【0075】

また、本実施形態においては、第１のメインローラＭ１上でフィルムＦの一方の主面に金属膜Ｍ１が形成された後、第２のメインローラ３３Ｂ上でフィルムＦの他方の主面に金属膜Ｍ２が形成される。これにより、同一の真空チャンバ１０内においてフィルムＦの両面の連続成膜が可能となる。

【0076】

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上述の実施形態にのみ限定されるものではなく種々変更を加え得ることは勿論である。

【0077】

例えば以上の実施形態では、真空処理装置として、巻取式の真空蒸着装置を例に挙げて説明したが、これに限られず、巻取式のスパッタ装置やエッチング装置などであってもよい。

【0078】

また以上の実施形態では、基材として長尺の樹脂フィルムが採用された巻取式の真空処理装置を例に挙げたが、これに限られず、基材として半導体ウエハやガラス基板等の板状基板を用いた、枚葉式の真空処理装置にも本発明は適用可能である。この場合、支持体は、上記板状基板を支持するステージに相当し、その静電チャック機構に本発明が適用されてもよい。

【0079】

さらに以上の第１の実施形態では、メインローラ３３とその下流側に配置された第２の補助ローラ３５との間に直流電圧が印加されたが、これに限られない。例えば金属膜Ｍが成膜されたフィルムＦを巻出ローラ３１にセットし、金属膜Ｍの上にさらに同一又は他の金属膜を成膜する場合には、メインローラ３３とその上流側に配置された第１の補助ローラ３４との間に直流電圧が印加されてもよい。この場合も上述の第１の実施形態と同様の作用効果を得ることができる。

【符号の説明】

【0080】

１０…真空チャンバ
２０，２０Ａ，２０Ｂ…成膜ユニット
３０…フィルム搬送部
３１…巻出ローラ
３２…巻取ローラ
３３…メインローラ（搬送ローラ、支持体）
３５，３６，３９…補助ローラ
４０，４０Ａ，４０Ｂ…電圧供給回路
５０，５０Ａ，５０Ｂ…除電ユニット
３３１…ベース部
３３２…表面層
３３３…支持面
Ｆ…フィルム（基材）

【要約】

本発明の一形態に係る真空処理装置は、真空チャンバと、支持体と、表面処理手段とを具備する。前記支持体は、ベース部と、表面層とを有する。前記ベース部は、前記真空チャンバ内に配置され、導電体で構成される。前記表面層は、誘電体で構成され、前記ベース部の表面を被覆する。前記表面層は、処理対象である基材を静電的に吸着する支持面を有する。前記表面処理手段は、前記支持面に吸着された前記基材の表面を処理する。前記表面層の厚みは、２００μｍ以上８００μｍ以下であり、前記支持面の表面粗さ（Ｒａ）は０．０６μｍ以上０．２μｍ以下であり、かつ、切断レベル５０％以上における負荷長さ率が９０％以上である。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】