ガス導入機構を備えたキャンロールおよびそれを用いた長尺基板の処理装置ならびに処理方法
【課題】 真空チャンバー内へのガス漏れを抑制しつつキャンロールの外周面と長尺基板との間に形成される隙間にガスを導入する装置を提供する。
【解決手段】 真空チャンバー５１内においてロールツーロールで搬送される長尺基板Ｆを冷媒で冷却された外周面に巻き付けて冷却するキャンロール５６であって、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１４を有しており、これら複数のガス導入路１４の各々はキャンロール５６の回転軸５６ａ方向に沿って略均等な間隔をあけて外周面側に開口する複数のガス導入孔１５を有しており且つ長尺基板Ｆが外周面に巻き付けられる領域であるか否かに対応して設けられた永久磁石などの磁力付与手段６５によって開閉するガス導入バルブ２０に接続している。
【解決手段】 真空チャンバー５１内においてロールツーロールで搬送される長尺基板Ｆを冷媒で冷却された外周面に巻き付けて冷却するキャンロール５６であって、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１４を有しており、これら複数のガス導入路１４の各々はキャンロール５６の回転軸５６ａ方向に沿って略均等な間隔をあけて外周面側に開口する複数のガス導入孔１５を有しており且つ長尺基板Ｆが外周面に巻き付けられる領域であるか否かに対応して設けられた永久磁石などの磁力付与手段６５によって開閉するガス導入バルブ２０に接続している。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、スパッタリング等の熱負荷のかかる処理が施される長尺基板の冷却を効果的に行うべく、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機構を備えたキャンロール、およびそれを用いた長尺基板の処理装置ならびに処理方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
液晶パネル、ノートパソコン、デジタルカメラ、携帯電話等には、耐熱性樹脂フィルムの上に金属膜を被覆して得られる多種類の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の材料には、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が用いられており、この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すること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を得ることができる。フレキシブル配線基板の配線パターンは近年ますます微細化、高密度化しており、従って金属膜付耐熱性樹脂フィルムは平坦でシワのないことがより一層重要になってきている。
【０００３】
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は、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）、あるいは耐熱性樹脂フィルムに真空成膜法により、もしくは真空成膜法と湿式めっき法との組み合わせにより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。また、メタライジング法における真空成膜法には、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ある。
【０００４】
メタライジング法については、特許文献１に、ポリイミド絶縁層上にクロムをスパッタリングした後、銅をスパッタリングしてポリイミド絶縁層上に導体層を形成する方法が開示されている。また、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二の金属薄膜とを、この順でポリイミドフィルム上に積層することによって得られるフレキシブル回路基板用材料が開示されている。なお、基板にポリイミドフィルムの様な耐熱性樹脂フィルムを用い、これに真空成膜を行う場合はスパッタリングウェブコータを用いることが一般的である。
【０００５】
ところで、上述した真空成膜法において、一般にスパッタリング法は密着力に優れる反面、真空蒸着法に比べて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。このシワの発生を防ぐため、金属膜付耐熱性樹脂フィルムの製造装置であるスパッタリングウェブコータでは、冷却機能を備えた回転駆動されるキャンロールにロールツーロールで搬送される耐熱性樹脂フィルムを巻き付けることによってスパッタリング処理中の耐熱性樹脂フィルムをその裏面側から冷却する方式が採用されている。
【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）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おり、さら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、キャンロールとその外周面に密着して搬送される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生じるフィルムの熱は、実際には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、これがフィルムのシワ発生の原因となっていた。この問題を解決するため、上記キャンロール外周面と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。
【０００８】
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導入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導入口となる溝を設ける技術が開示されている。さらに、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導入口とする方法も知られている。
【０００９】
しかし、これらいずれにおいても、キャンロールの外周面においてフィルムが巻き付けられていない領域はフィルムが巻き付けられている領域に比べて、ガス導入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のほとんどがこのフィルムの巻き付けられていない領域のガス導入口を経て真空チャンバーの空間に放出されてしまう。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、よって熱伝導率を高める効果が得られなくなる。
【００１０】
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導入口に設け、このバルブをフィルム面で押さえつけることによってガス導入口を開放する方法（特許文献５）や、キャンロールの外周面のうちフィルムを送り出してから送り入れるまでに該当する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、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フィルム表面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。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【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号パンフレット
【特許文献５】米国特許第３４１４０４８号明細書
【特許文献６】国際公開第２００２／０７０７７８号パンフレット
【非特許文献】
【００１２】
【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】
【００１３】
しかしながら、特許文献５に示すようなフィルム面でバルブを押さえつけてガス導入口を開放させる方法は、バルブの接触によりフィルム面に僅かなキズや凹みを生じさせるおそれがあり、高い品質が要求される電子機器のフレキシブル配線基板の製造に採用することは難しかった。また。特許文献６に示すようなカバーを用いてフィルムが巻き付けられない領域のガス導入口を封鎖する方法は、高い真空度で成膜処理を行う処理装置ではカバーとキャンロール外周面との隙間からのガス漏れを防ぐことができなかった。
【００１４】
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（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、キャンロール外周面のうちのフィルムが巻き付けられない領域からの真空チャンバー内へのガス漏れを抑制しつつ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）に良好にガスを導入することが可能な装置および方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
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装置において、熱伝導率を向上させ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ガス導入機構を備えたキャンロールについて鋭意研究を重ねた結果、複数のガス導入路をキャンロールの全周に周方向に略均等な間隔をあけて配設し、各ガス導入管に外周面側に開口する複数のガス導入孔を均等な間隔をあけて設けるとともに磁力により開閉するバルブを取り付けることにより、キャンロール外周面のうちの長尺基板が巻き付いていない領域からのガスの放出を抑えて効果的にギャップ部にガスを導入し得ることを見出し本発明に至った。
【００１６】
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される長尺基板を冷媒で冷却された外周面に巻き付けて冷却を行うものであり、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を有しており、これら複数のガス導入路の各々はキャンロールの回転軸方向に沿って略均等な間隔をあけて外周面側に開口する複数のガス導入孔を有しており且つ長尺基板が外周面に巻き付けられる領域であるか否かに対応して設けられた磁力付与手段によって開閉するガス導入バルブに接続していることを特徴としている。
【００１７】
また、本発明が提供する長尺基板の処理装置は、真空チャンバー内においてロールツーロールで長尺基板を搬送する搬送機構と、長尺基板に対して熱負荷の掛かる処理を施す処理手段と、真空チャンバーの外部から供給される冷媒を内部に循環させるとともに外周面に長尺基板を巻き付けて長尺基板を冷却するキャンロールとを備えた長尺基板処理装置であって、前記キャンロールは、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を有しており、これら複数のガス導入路の各々はキャンロールの回転軸方向に沿って略均等な間隔をあけて外周面側に開口する複数のガス導入孔を有しており且つ長尺基板が外周面に巻き付けられる領域であるか否かに対応して設けられた磁力付与手段によって開閉するガス導入バルブに接続していることを特徴としている。
【００１８】
さらに、本発明が提供する長尺基板の処理方法は、真空チャンバー内において長尺基板をロールツーロールで搬送し、前記長尺基板に熱負荷の掛かる処理を行うと同時に、前記真空チャンバーの外部から供給される冷媒が循環する冷却部と、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に設けられたキャンロールの回転軸方向に沿って略均等な間隔をあけて外周面側に開口する複数のガス導入孔と、これら複数のガス導入路の各々に接続するガス導入バルブとを具備するキャンロールを用いてその外周面に長尺基板を巻き付けて冷却する長尺基板の処理方法であって、ガス導入路が前記キャンロールの外周面のうちの長尺基板が巻き付けられる領域に来たときは当該ガス導入路に連通するガス導入バルブが開いて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基板との間のギャップ部にガス導入路からガスを導入し、長尺基板が巻き付けられていない領域に来たときはガス導入バルブが閉じてガス導入路へのガス供給が停止するように磁力付与手段で制御することを特徴としている。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、真空チャンバー内へのガスのリークなどの問題を生じることなく、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る領域だけに確実にガスを導入させることができる。よって、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、ガス導入部分のガス圧力を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。その結果、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できる。
【００２０】
さらに、磁力付与手段に磁石を用いてガス導入バルブを閉じる場合は、キャンロールの側面に対向するチャンバー側の側面に、例えば、長尺基板が巻き付けられない領域に対応する形状の磁石を配置するだけでよく、よって容易にガス導入バルブを閉じる範囲を調整することができる。また、電気や圧縮空気ではなく非接触式で且つ簡易な構造の磁力を利用してガス導入バルブを開閉することができるので、複雑な機構や制御システムが不要となる上、磨耗などの機械的トラブルの要因を減らすことができる。すなわち、製作、運用およびメンテナンス性に優れた装置にすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明のキャンロールが好適に使用されるロールツーロール方式の長尺基板処理装置の一具体例を示す模式図である。
【図２】本発明に係るキャンロールの一具体例を示す斜視図である。
【図３】図２に示すキャンロールのガス導入バルブ部分をキャンロールの回転軸を含む面で切断したときの部分切断図であり、（ａ）はガス導入バルブが開いている状態、（ｂ）はガス導入バルブが閉じている状態を示している。
【図４】本発明に係るキャンロールの他の具体例を示す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下、本発明のキャンロールおよびこれを搭載した長尺基板処理装置の一具体例について図面を参照しながら詳細に説明する。先ず、図１を参照しながら、長尺基板処理装置の一例である長尺基板真空成膜装置について説明する。なお、長尺基板には、一例として長尺耐熱性樹脂フィルムを用いる場合について説明する。また、長尺基板に対して施される熱負荷の掛かる処理として、スパッタリング処理を例にとって説明する。この図１に示す長尺耐熱性樹脂フィルムの成膜装置５０はスパッタリングウェブコータと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状耐熱樹脂フィルムの表面に連続的に効率よく成膜処理を施す場合に好適に用いられる。
【００２３】
具体的に説明すると、ロールツーロール方式で搬送される長尺耐熱性樹脂フィルムの成膜装置（スパッタリングウェブコータ）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耐熱性樹脂フィルム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。
【００２４】
真空チャンバー５１内では、スパッタリング成膜のため、到達圧力１０−４Ｐａ程度までの減圧と、その後のスパッタリングガスの導入による０.１〜１０Ｐａ程度の圧力調整が行われる。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、目的に応じてさらに酸素などのガスが添加される。真空チャンバー５１の形状や材質は、このような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。上記したように真空チャンバー５１内を減圧してその状態を維持するため、真空チャンバー５１に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いる。
【００２５】
巻き出しロール５２からキャンロール５６までの搬送経路には、長尺耐熱性樹脂フィルムＦを案内するフリーロール５３と、長尺耐熱性樹脂フィルム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に向かう長尺耐熱性樹脂フィルム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、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の外周面に長尺耐熱性樹脂フィルムＦを密着させることができる。
【００２６】
キャンロール５６から巻き取りロール６４までの搬送経路も、上記同様に、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、長尺耐熱性樹脂フィルムＦの張力の測定を行う張力センサロール６２、および長尺耐熱性樹脂フィルム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。
【００２７】
上記巻き出しロール５２及び巻き取りロール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耐熱性樹脂フィルム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、巻き出しロール５２から長尺耐熱性樹脂フィルムＦが巻き出されて巻き取りロール６４に巻き取られるようになっている。
【００２８】
キャンロール５６の近傍には、キャンロール５６の外周面上に画定される搬送経路（すなわち、図１の角度Ａの範囲に該当する、キャンロール５６の外周面のうちの長尺耐熱性樹脂フィルムＦが巻き付けられる領域）に対向する位置に、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および６０が設けられている。なお、上記した角度Ａのことを長尺耐熱性樹脂フィルムＦの抱き角と称することもある。
【００２９】
金属膜のスパッタリング成膜の場合は、図１に示すように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。また、この図１の長尺耐熱性樹脂フィルムＦの成膜装置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が図示されているが、熱負荷の掛かる処理が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。
【００３０】
本発明の長尺基板処理装置の一具体例においては、キャンロール５６の外周面のうちの角度Ａの範囲以外の領域である長尺耐熱性樹脂フィルムＦを送り出してから送り入れるまでに該当する領域（すなわち、図１の角度Ｂの範囲に該当する、キャンロール５６の外周面のうちの長尺耐熱性樹脂フィルムＦが巻き付けられない領域）に対応して扇形形状を有する永久磁石などの磁力付与手段６５が設けられている。
【００３１】
この磁力付与手段６５は、例えばキャンロール５６の図１の紙面手前側の側面に対向する真空チャンバー５１の側面に取り付けられている。この磁力付与手段６５は、後述するキャンロール５６のガス導入バルブに設けられた磁石に磁力を付与し得るようになっており、これにより真空チャンバー５１内へのガス漏れを抑えつつキャンロール５６の外周面とこれに巻き付けられる長尺耐熱性樹脂フィルムＦとの間の隙間にガスを導入することができる。その具体的な機構については後に詳細に説明する。
【００３２】
次に、本発明に係るキャンロールの一具体例について図２を参照しながら説明する。この図２に示すキャンロール５６は円筒部材１０で構成されており、その外面側が長尺耐熱性樹脂フィルムＦの巻き付く搬送経路となる。円筒部材１０の内面側にはジャケット１１が形成されており、このジャケット１１内部に冷却水などの冷媒が流通する。
【００３３】
なお、図２では説明のため、キャンロール５６の側面に設けられている円板状部材が取り除かれている。冷媒は真空チャンバー５１の外部に設けられた図示しない冷媒冷却装置とジャケット１１との間を循環できるようになっており、これにより温度調節が可能となっている。このような構造をジャケットロール構造と称している。
【００３４】
キャンロール５６内部の回転軸５６ａの位置は二重配管構造になっており、その内側配管１２の内側に後述する導入ガスが流通する。内側配管１２と後述するガス導入路１４とがガス連絡配管１２ａで連通されている。一方、外側配管１３と内側配管１２との間には上記した冷却水などの冷媒が流通し、この部分と上記したジャケット１１とが冷媒連絡配管１３ａで連通されている。
【００３５】
このキャンロール５６の円筒部材１０には、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が配設されている。これら複数のガス導入路１４の各々は、キャンロール５６の回転軸５６ａ方向に沿って円筒部材１０の肉厚部内に穿設されている。なお、図２には、１２本のガス導入路１４が均等な間隔をあけて全周に亘って配設されている例が示されている。
【００３６】
各ガス導入路１４は、キャンロール５６の回転軸５６ａ方向に沿って略均等な間隔をおいて円筒部材１０の外表面側（すなわち、キャンロール５６の外周面側）に開口する複数のガス導入孔１５を有している。これにより、キャンロール５６の外周面とそこに巻き付けられる長尺耐熱性樹脂フィルムＦとの間に形成されるギャップ部（間隙）にガスを導入することができる。
【００３７】
図２では、一例としてキャンロール５６の回転軸５６ａに沿って配設された１０個のガス導入孔１５が示されている。これらガス導入路１４の本数や、各ガス導入路１４が有するガス導入孔１５の個数は、キャンロール５６の外周面のうちの長尺耐熱性樹脂フィルムＦが巻き付けられる領域の面積やガスの放出量により適宜定められる。各ガス導入孔１５の直径は、キャンロール５６の外周面とそこに巻き付けられる長尺耐熱性樹脂フィルム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ないが、一般的には直径３０μｍ〜１０００μｍ程度が好ましい。
【００３８】
キャンロール５６の外周面には、極小の内径を有するガス導入孔１５を狭ピッチにして多数具備した方がキャンロール外周面の全面に亘って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程度の小穴を５〜１０ｍｍピッチでキャンロール外周面に具備するのがより好ましい。
【００３９】
ガス導入路１４は円筒部材１０の端部において開口しており、ここに前述したガス連通配管１２ａがそれぞれ接続している。そして、各ガス連通配管１２ａに、ガス導入バルブ２０が取り付けられており、これにより各ガス導入路１４へのガス供給の個別の制御が行われる。以下、図３を参照しながらこのガス導入バルブ２０の構造とその動作について説明する。
【００４０】
ガス導入バルブ２０の本体２１には、ガス連通配管１２ａに連通するガス流路２１ａが貫通しており、ここにガス流路２１ａを塞ぐ閉止位置（図３（ｂ））とガス流路２１ａの流通を可能にする開放位置（図３（ａ））との間で往復自在な弁体２２が設けられている。弁体２２にはシャフト２３が取り付けられており、その弁体２２側とは反対側の端部が本体２１から突出している。この突出部分に永久磁石２４が前述した磁力付与手段６５と対向したときに反発するように（すなわち、同極同士が対向するように）取り付けられている。
【００４１】
シャフト２３にはＯリングなどのシール材２５が装着されており、ガス流路２１ａを流れるガスがシャフト２３と本体２１との間の隙間から漏れないようになっている。このシール材２５は、本体２１に螺合する蓋部２６を取り外すことによって交換できるようになっている。シャフト２３には更にスプリングなどの弾性体２７が取り付けられており、弁体２２を前述した開放位置に向けて付勢している。
【００４２】
かかる構成により、ガス導入路１４が図１の角度Ａの範囲内にあるときは、図３（ａ）に示すように磁力付与手段６５からの磁力の影響を受けないので、弁体２２は弾性体２７の付勢力により開放位置に留まる。よって内側配管１２内のガスは、ガス連通配管１２ａ、ガス流路２１ａ及びガス導入路１４を経てガス導入孔１５から放出される。この角度Ａの領域は、キャンロール５６の外周面に長尺耐熱性樹脂フィルムＦが巻き付いている領域なので、キャンロール５６の外周面と長尺耐熱性樹脂フィルムＦとによって形成される隙間にガスが導入される。その結果、かかる隙間の熱伝導率が向上して長尺耐熱性樹脂フィルムＦの熱を効率よく冷却することが可能となる。
【００４３】
一方、キャンロール５６が回転して上記ガス導入路１４が図１の角度Ｂの範囲内にきたときは、図３（ｂ）に示すように、ガス導入バルブ２０の永久磁石２４が磁力付与手段６５と対向するので、永久磁石２４には磁力付与手段６５から離れようとする方向に反発力が働き、よって弁体２２は弾性体２７の付勢力に逆らって閉鎖位置に移動する。その結果、内側配管１２からガス導入路１４へのガスの供給が遮断される。
【００４４】
この角度Ｂの領域は、キャンロール５６の外周面に長尺耐熱性樹脂フィルムＦが巻き付いていない領域であるが、前述したように、ガス導入路１４へのガス供給が遮断されているので、ガス導入孔１５から真空チャンバー５１に無駄にガスが放出されることはない。よって、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ともに、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。
【００４５】
このように、本発明のキャンロールの構造によれば、真空チャンバー内へのガスのリークなどの問題を生じることなく、キャンロールの外周面のうちの長尺基板が巻き付けられていない領域で確実にガスの導入を停止することができる。また、電磁バルブや圧空バルブを使用せずに非接触でバルブを操作するので、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。また、磨耗に起因するトラブルを避けることができる。すなわち、製作、運用およびメンテナンス性に優れている。
【００４６】
なお、図３に示す一具体例のガス導入機構では、磁石の反発を利用してガス導入バルブ２０を閉鎖する構造を採用しているが、磁石の吸引を利用してガス導入バルブ２０を閉鎖するようにしても良い。また、弾性体２７を開放位置に向けて付勢するとともにキャンロール５６の角度Ｂに対応する位置に磁力付与手段６５を設けて閉鎖する例について説明したが、弾性体２７を閉鎖位置に向けて付勢するとともに角度Ａに対応する位置に磁力付与手段６５を設けて開放するようにしてもよい。さらに、図２ではキャンロール５６の一方の側面のみにガス導入バルブ２０を設ける場合について説明したが、円筒部材１０を貫通するようにガス導入路１４を穿設し、その両端開口部にガス導入バルブ２０を接続してもよい。
【００４７】
ところで、上記した本発明の一具体例のキャンロール５６では、１本のガス放出路１４に対して１つのガス導入バルブ２０を取り付ける場合について説明したが、スペースや配管の関係で、複数本のガス放出路１４に対して１つのガス導入バルブ２０を取り付けることが望ましい場合がある。この場合は、例えば互いに隣接する複数のガス導入路１４に連結する１つの分岐管を設け、この分岐管の分岐前の配管に１つのガス導入バルブ２０を設ければよい。例えば、図４には隣接する３本のガス導入路１４に対して１つの分岐管１６を接続し、この分岐管１６に１つのガス導入バルブ２０を設けた例が示されている。
【００４８】
分岐管１６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耐熱性樹脂フィルム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の本数を各分岐管１６によって分岐される配管の本数に一致させることが好ましい。例えば、図２に示すキャンロール５６では、３本のガス導入路１４が長尺耐熱性樹脂フィルムＦが巻き付けられない領域に同時に存在しているので、各分岐管１６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、長尺耐熱性樹脂フィルム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もしくは３以上の整数で等分した数に各分岐管１６によって分岐される配管の本数を一致させることがより好ましい。
【００４９】
例えば、図４に示すように、長尺耐熱性樹脂フィルムＦが巻き付けられていない領域に９本のガス導入路１４が同時に存在する場合、この本数に合わせて９本に分岐する分岐管１６を使用した場合は、分岐管１６と磁力付与手段６５との位置関係によっては最悪８本のガス導入路１４から真空チャンバー５１に導入ガスが漏れる状況が生じる。これに対して、図４に示すように、９本のガス導入路１４を３等分した場合に相当する３本に分岐する分岐管１６を使用した場合は、真空チャンバー５１に導入ガスが漏れるガス導入路１４の数を最悪でも２本に減らすことができる。
【００５０】
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の外周面と長尺耐熱性樹脂フィルム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。
【００５１】
さらに、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基板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。
【００５２】
以上、長尺基板として耐熱性樹脂フィルムを例にとっ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。
【００５３】
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また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。
【００５４】
金属膜付耐熱性樹脂フィルムの製造は、上述したような長尺基板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。
【００５５】
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。
【００５６】
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。
【００５７】
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耐熱性樹脂フィルムに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。
【００５８】
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が行われることがある。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、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。
【００５９】
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また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、酸素プラズマまた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。
【実施例】
【００６０】
図１に示す成膜装置（スパッタリングウェブコータ）５０を用いて金属膜付長尺耐熱性樹脂フィルムを作製した。長尺の耐熱性樹脂フィルム（以下、フィルムＦと称する）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。
【００６１】
キャンロール５６には、図２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を使用した。このキャンロール５６の円筒部材１０には、直径９００ｍｍ、幅７５０ｍｍ、厚み１５ｍｍ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。この厚み１５ｍｍの肉厚部内に、キャンロール５６の回転軸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材１０を貫通しないようにした。
【００６２】
各ガス導入路１４には、円筒部材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のガス導入孔１５を４７個設けた。これら４７個のガス導入孔１５は、円筒部材１０の外表面に画定されるフィルム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、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導入孔１５を設けなかった。
【００６３】
つぎに、図１に示すように、成膜装置５０の真空チャンバー５１の側面において、キャンロール５６の外周面にフィルムＦが巻き付けられない領域に対応する位置に磁力付与手段６５として扇形の永久磁石を取り付けた。このフィルムＦが巻き付けられない領域とは、フィードロール６１に向けて送り出されるフィルムＦがキャンロール５６から離れる位置と、フィードロール５５から送り出されるフィルムＦがキャンロール５６に接する位置との間の領域であって角度Ｂに該当する領域であり、この実施例のキャンロール５６では角度Ｂは約３０°であった。
【００６４】
上記したように、円筒部材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配設されているので、この中心角Ｂの範囲内には３０本のガス導入路１４が同時に存在することになる。これら３０本のガス導入路１４からのガスの導入をきめ細かく制御するため、本実施例では３０本を３分割した１０本に分岐する分岐管１６を使用し、各分岐管１６に対して図３に示すようなガス導入バルブ２０を１つ取り付けた。すなわち、ガス導入バルブ２０は全部で３６個になる。
【００６５】
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。
【００６６】
巻き出しロール５２と巻き取りロール６４の張力は８０Ｎとした。上流側モータ駆動フィードロール５５の周速度はキャンロール５６の周速度の９９．９％とし、下流側モータ駆動フィードロール６１の周速度はキャンロール５６の周速度の１００.１％とした。このように周速度を設定することにより、搬送されるフィルムＦは僅かに引っ張られながらキャンロール５６に巻き付くことになり、よってフィルムＦはキャンロール５６の外周面に強く密着する。キャンロール５６のジャケット１１内には冷却水を循環させて２０℃に温度制御したが、フィルムＦとキャンロール７６との熱伝導効率が良好でないと冷却効果は期待できなかった。
【００６７】
この成膜装置５０の巻き出しロール５２側に、巻回されたフィルム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。
【００６８】
次に回転駆動装置を起動してフィルム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の内側配管１２に５００ｓｃｃｍ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。
【００６９】
この処理を行っている際、成膜中におけるキャンロール５６上のフィルムＦ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上のフィルムＦ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外周面からのフィルムＦの浮きが見られることは無かった。
【００７０】
次に、上記成膜処理を開始してからのフィルムＦの処理長さが３００ｍになった時点で、キャンロール５６内部の内側配管１２へのガス供給のみ停止し、その状態で更にフィルムＦを長さ３００ｍ処理した。この処理を行っている際も、上記と同様にキャンロール５６上のフィルムＦ表面の観察が可能な観察窓からキャンロール５６上のフィルムＦ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フィルムＦに、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外周面からのフィルムＦの浮きが見られることがあった。
【００７１】
成膜処理を開始してからのフィルムＦの処理長さが合計６００ｍになった時点で、各マグネトロンスパッタカソードへの電力供給を停止し、それぞれのガス導入も停止した。最後に、フィルムＦの搬送を停止するとともに各ポンプの運転を停止してから大気ベントを開放し、巻き出しロール５２からフィルムＦの終端部を外して全てのフィルムＦを巻き取りロール６４に巻き取ってから取り外した。
【００７２】
この取り外されたフィルムＦを大気中にて展開してシワの有無を確認したところ、キャンロール５６へのガス導入を行った０〜３００ｍまでの間にシワは見つからなかったが、キャンロール５６へのガス導入を行わなかった３００〜６００ｍまでの間に若干のシワが見つかった。
【符号の説明】
【００７３】
１０ 円筒部材
１１ ジャケット
１２ 内側配管
１３ 外側配管
１４ ガス導入路
１５ ガス導入孔
１６ 分岐管
２０ ガス導入バルブ
２１ 本体
２２ 弁体
２３ シャフト
２４ 永久磁石
２５ シール材
２６ 蓋部
２７ 弾性体
５０ 成膜装置（スパッタリングウェブコータ）
５１ 真空チャンバー
５２ 巻き出しロール
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
５７、５８、５９、６０ マグネトロンスパッタリングカソード
６４ 巻き取りロール
６５ 磁力付与手段
Ｆ 長尺耐熱性樹脂フィルム（長尺基板）
【技術分野】
【０００１】
本発明は、スパッタリング等の熱負荷のかかる処理が施される長尺基板の冷却を効果的に行うべく、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機構を備えたキャンロール、およびそれを用いた長尺基板の処理装置ならびに処理方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
液晶パネル、ノートパソコン、デジタルカメラ、携帯電話等には、耐熱性樹脂フィルムの上に金属膜を被覆して得られる多種類の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の材料には、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が用いられており、この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すること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を得ることができる。フレキシブル配線基板の配線パターンは近年ますます微細化、高密度化しており、従って金属膜付耐熱性樹脂フィルムは平坦でシワのないことがより一層重要になってきている。
【０００３】
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は、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）、あるいは耐熱性樹脂フィルムに真空成膜法により、もしくは真空成膜法と湿式めっき法との組み合わせにより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。また、メタライジング法における真空成膜法には、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ある。
【０００４】
メタライジング法については、特許文献１に、ポリイミド絶縁層上にクロムをスパッタリングした後、銅をスパッタリングしてポリイミド絶縁層上に導体層を形成する方法が開示されている。また、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二の金属薄膜とを、この順でポリイミドフィルム上に積層することによって得られるフレキシブル回路基板用材料が開示されている。なお、基板にポリイミドフィルムの様な耐熱性樹脂フィルムを用い、これに真空成膜を行う場合はスパッタリングウェブコータを用いることが一般的である。
【０００５】
ところで、上述した真空成膜法において、一般にスパッタリング法は密着力に優れる反面、真空蒸着法に比べて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。このシワの発生を防ぐため、金属膜付耐熱性樹脂フィルムの製造装置であるスパッタリングウェブコータでは、冷却機能を備えた回転駆動されるキャンロールにロールツーロールで搬送される耐熱性樹脂フィルムを巻き付けることによってスパッタリング処理中の耐熱性樹脂フィルムをその裏面側から冷却する方式が採用されている。
【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）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おり、さら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、キャンロールとその外周面に密着して搬送される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生じるフィルムの熱は、実際には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、これがフィルムのシワ発生の原因となっていた。この問題を解決するため、上記キャンロール外周面と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。
【０００８】
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導入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導入口となる溝を設ける技術が開示されている。さらに、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導入口とする方法も知られている。
【０００９】
しかし、これらいずれにおいても、キャンロールの外周面においてフィルムが巻き付けられていない領域はフィルムが巻き付けられている領域に比べて、ガス導入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のほとんどがこのフィルムの巻き付けられていない領域のガス導入口を経て真空チャンバーの空間に放出されてしまう。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、よって熱伝導率を高める効果が得られなくなる。
【００１０】
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導入口に設け、このバルブをフィルム面で押さえつけることによってガス導入口を開放する方法（特許文献５）や、キャンロールの外周面のうちフィルムを送り出してから送り入れるまでに該当する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、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フィルム表面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。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【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号パンフレット
【特許文献５】米国特許第３４１４０４８号明細書
【特許文献６】国際公開第２００２／０７０７７８号パンフレット
【非特許文献】
【００１２】
【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】
【００１３】
しかしながら、特許文献５に示すようなフィルム面でバルブを押さえつけてガス導入口を開放させる方法は、バルブの接触によりフィルム面に僅かなキズや凹みを生じさせるおそれがあり、高い品質が要求される電子機器のフレキシブル配線基板の製造に採用することは難しかった。また。特許文献６に示すようなカバーを用いてフィルムが巻き付けられない領域のガス導入口を封鎖する方法は、高い真空度で成膜処理を行う処理装置ではカバーとキャンロール外周面との隙間からのガス漏れを防ぐことができなかった。
【００１４】
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（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、キャンロール外周面のうちのフィルムが巻き付けられない領域からの真空チャンバー内へのガス漏れを抑制しつつ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）に良好にガスを導入することが可能な装置および方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
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装置において、熱伝導率を向上させ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ガス導入機構を備えたキャンロールについて鋭意研究を重ねた結果、複数のガス導入路をキャンロールの全周に周方向に略均等な間隔をあけて配設し、各ガス導入管に外周面側に開口する複数のガス導入孔を均等な間隔をあけて設けるとともに磁力により開閉するバルブを取り付けることにより、キャンロール外周面のうちの長尺基板が巻き付いていない領域からのガスの放出を抑えて効果的にギャップ部にガスを導入し得ることを見出し本発明に至った。
【００１６】
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される長尺基板を冷媒で冷却された外周面に巻き付けて冷却を行うものであり、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を有しており、これら複数のガス導入路の各々はキャンロールの回転軸方向に沿って略均等な間隔をあけて外周面側に開口する複数のガス導入孔を有しており且つ長尺基板が外周面に巻き付けられる領域であるか否かに対応して設けられた磁力付与手段によって開閉するガス導入バルブに接続していることを特徴としている。
【００１７】
また、本発明が提供する長尺基板の処理装置は、真空チャンバー内においてロールツーロールで長尺基板を搬送する搬送機構と、長尺基板に対して熱負荷の掛かる処理を施す処理手段と、真空チャンバーの外部から供給される冷媒を内部に循環させるとともに外周面に長尺基板を巻き付けて長尺基板を冷却するキャンロールとを備えた長尺基板処理装置であって、前記キャンロールは、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を有しており、これら複数のガス導入路の各々はキャンロールの回転軸方向に沿って略均等な間隔をあけて外周面側に開口する複数のガス導入孔を有しており且つ長尺基板が外周面に巻き付けられる領域であるか否かに対応して設けられた磁力付与手段によって開閉するガス導入バルブに接続していることを特徴としている。
【００１８】
さらに、本発明が提供する長尺基板の処理方法は、真空チャンバー内において長尺基板をロールツーロールで搬送し、前記長尺基板に熱負荷の掛かる処理を行うと同時に、前記真空チャンバーの外部から供給される冷媒が循環する冷却部と、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に設けられたキャンロールの回転軸方向に沿って略均等な間隔をあけて外周面側に開口する複数のガス導入孔と、これら複数のガス導入路の各々に接続するガス導入バルブとを具備するキャンロールを用いてその外周面に長尺基板を巻き付けて冷却する長尺基板の処理方法であって、ガス導入路が前記キャンロールの外周面のうちの長尺基板が巻き付けられる領域に来たときは当該ガス導入路に連通するガス導入バルブが開いて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基板との間のギャップ部にガス導入路からガスを導入し、長尺基板が巻き付けられていない領域に来たときはガス導入バルブが閉じてガス導入路へのガス供給が停止するように磁力付与手段で制御することを特徴としている。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、真空チャンバー内へのガスのリークなどの問題を生じることなく、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る領域だけに確実にガスを導入させることができる。よって、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、ガス導入部分のガス圧力を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。その結果、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できる。
【００２０】
さらに、磁力付与手段に磁石を用いてガス導入バルブを閉じる場合は、キャンロールの側面に対向するチャンバー側の側面に、例えば、長尺基板が巻き付けられない領域に対応する形状の磁石を配置するだけでよく、よって容易にガス導入バルブを閉じる範囲を調整することができる。また、電気や圧縮空気ではなく非接触式で且つ簡易な構造の磁力を利用してガス導入バルブを開閉することができるので、複雑な機構や制御システムが不要となる上、磨耗などの機械的トラブルの要因を減らすことができる。すなわち、製作、運用およびメンテナンス性に優れた装置にすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明のキャンロールが好適に使用されるロールツーロール方式の長尺基板処理装置の一具体例を示す模式図である。
【図２】本発明に係るキャンロールの一具体例を示す斜視図である。
【図３】図２に示すキャンロールのガス導入バルブ部分をキャンロールの回転軸を含む面で切断したときの部分切断図であり、（ａ）はガス導入バルブが開いている状態、（ｂ）はガス導入バルブが閉じている状態を示している。
【図４】本発明に係るキャンロールの他の具体例を示す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下、本発明のキャンロールおよびこれを搭載した長尺基板処理装置の一具体例について図面を参照しながら詳細に説明する。先ず、図１を参照しながら、長尺基板処理装置の一例である長尺基板真空成膜装置について説明する。なお、長尺基板には、一例として長尺耐熱性樹脂フィルムを用いる場合について説明する。また、長尺基板に対して施される熱負荷の掛かる処理として、スパッタリング処理を例にとって説明する。この図１に示す長尺耐熱性樹脂フィルムの成膜装置５０はスパッタリングウェブコータと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状耐熱樹脂フィルムの表面に連続的に効率よく成膜処理を施す場合に好適に用いられる。
【００２３】
具体的に説明すると、ロールツーロール方式で搬送される長尺耐熱性樹脂フィルムの成膜装置（スパッタリングウェブコータ）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耐熱性樹脂フィルム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。
【００２４】
真空チャンバー５１内では、スパッタリング成膜のため、到達圧力１０−４Ｐａ程度までの減圧と、その後のスパッタリングガスの導入による０.１〜１０Ｐａ程度の圧力調整が行われる。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、目的に応じてさらに酸素などのガスが添加される。真空チャンバー５１の形状や材質は、このような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。上記したように真空チャンバー５１内を減圧してその状態を維持するため、真空チャンバー５１に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いる。
【００２５】
巻き出しロール５２からキャンロール５６までの搬送経路には、長尺耐熱性樹脂フィルムＦを案内するフリーロール５３と、長尺耐熱性樹脂フィルム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に向かう長尺耐熱性樹脂フィルム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、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の外周面に長尺耐熱性樹脂フィルムＦを密着させることができる。
【００２６】
キャンロール５６から巻き取りロール６４までの搬送経路も、上記同様に、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、長尺耐熱性樹脂フィルムＦの張力の測定を行う張力センサロール６２、および長尺耐熱性樹脂フィルム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。
【００２７】
上記巻き出しロール５２及び巻き取りロール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耐熱性樹脂フィルム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、巻き出しロール５２から長尺耐熱性樹脂フィルムＦが巻き出されて巻き取りロール６４に巻き取られるようになっている。
【００２８】
キャンロール５６の近傍には、キャンロール５６の外周面上に画定される搬送経路（すなわち、図１の角度Ａの範囲に該当する、キャンロール５６の外周面のうちの長尺耐熱性樹脂フィルムＦが巻き付けられる領域）に対向する位置に、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および６０が設けられている。なお、上記した角度Ａのことを長尺耐熱性樹脂フィルムＦの抱き角と称することもある。
【００２９】
金属膜のスパッタリング成膜の場合は、図１に示すように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。また、この図１の長尺耐熱性樹脂フィルムＦの成膜装置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が図示されているが、熱負荷の掛かる処理が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。
【００３０】
本発明の長尺基板処理装置の一具体例においては、キャンロール５６の外周面のうちの角度Ａの範囲以外の領域である長尺耐熱性樹脂フィルムＦを送り出してから送り入れるまでに該当する領域（すなわち、図１の角度Ｂの範囲に該当する、キャンロール５６の外周面のうちの長尺耐熱性樹脂フィルムＦが巻き付けられない領域）に対応して扇形形状を有する永久磁石などの磁力付与手段６５が設けられている。
【００３１】
この磁力付与手段６５は、例えばキャンロール５６の図１の紙面手前側の側面に対向する真空チャンバー５１の側面に取り付けられている。この磁力付与手段６５は、後述するキャンロール５６のガス導入バルブに設けられた磁石に磁力を付与し得るようになっており、これにより真空チャンバー５１内へのガス漏れを抑えつつキャンロール５６の外周面とこれに巻き付けられる長尺耐熱性樹脂フィルムＦとの間の隙間にガスを導入することができる。その具体的な機構については後に詳細に説明する。
【００３２】
次に、本発明に係るキャンロールの一具体例について図２を参照しながら説明する。この図２に示すキャンロール５６は円筒部材１０で構成されており、その外面側が長尺耐熱性樹脂フィルムＦの巻き付く搬送経路となる。円筒部材１０の内面側にはジャケット１１が形成されており、このジャケット１１内部に冷却水などの冷媒が流通する。
【００３３】
なお、図２では説明のため、キャンロール５６の側面に設けられている円板状部材が取り除かれている。冷媒は真空チャンバー５１の外部に設けられた図示しない冷媒冷却装置とジャケット１１との間を循環できるようになっており、これにより温度調節が可能となっている。このような構造をジャケットロール構造と称している。
【００３４】
キャンロール５６内部の回転軸５６ａの位置は二重配管構造になっており、その内側配管１２の内側に後述する導入ガスが流通する。内側配管１２と後述するガス導入路１４とがガス連絡配管１２ａで連通されている。一方、外側配管１３と内側配管１２との間には上記した冷却水などの冷媒が流通し、この部分と上記したジャケット１１とが冷媒連絡配管１３ａで連通されている。
【００３５】
このキャンロール５６の円筒部材１０には、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が配設されている。これら複数のガス導入路１４の各々は、キャンロール５６の回転軸５６ａ方向に沿って円筒部材１０の肉厚部内に穿設されている。なお、図２には、１２本のガス導入路１４が均等な間隔をあけて全周に亘って配設されている例が示されている。
【００３６】
各ガス導入路１４は、キャンロール５６の回転軸５６ａ方向に沿って略均等な間隔をおいて円筒部材１０の外表面側（すなわち、キャンロール５６の外周面側）に開口する複数のガス導入孔１５を有している。これにより、キャンロール５６の外周面とそこに巻き付けられる長尺耐熱性樹脂フィルムＦとの間に形成されるギャップ部（間隙）にガスを導入することができる。
【００３７】
図２では、一例としてキャンロール５６の回転軸５６ａに沿って配設された１０個のガス導入孔１５が示されている。これらガス導入路１４の本数や、各ガス導入路１４が有するガス導入孔１５の個数は、キャンロール５６の外周面のうちの長尺耐熱性樹脂フィルムＦが巻き付けられる領域の面積やガスの放出量により適宜定められる。各ガス導入孔１５の直径は、キャンロール５６の外周面とそこに巻き付けられる長尺耐熱性樹脂フィルム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ないが、一般的には直径３０μｍ〜１０００μｍ程度が好ましい。
【００３８】
キャンロール５６の外周面には、極小の内径を有するガス導入孔１５を狭ピッチにして多数具備した方がキャンロール外周面の全面に亘って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程度の小穴を５〜１０ｍｍピッチでキャンロール外周面に具備するのがより好ましい。
【００３９】
ガス導入路１４は円筒部材１０の端部において開口しており、ここに前述したガス連通配管１２ａがそれぞれ接続している。そして、各ガス連通配管１２ａに、ガス導入バルブ２０が取り付けられており、これにより各ガス導入路１４へのガス供給の個別の制御が行われる。以下、図３を参照しながらこのガス導入バルブ２０の構造とその動作について説明する。
【００４０】
ガス導入バルブ２０の本体２１には、ガス連通配管１２ａに連通するガス流路２１ａが貫通しており、ここにガス流路２１ａを塞ぐ閉止位置（図３（ｂ））とガス流路２１ａの流通を可能にする開放位置（図３（ａ））との間で往復自在な弁体２２が設けられている。弁体２２にはシャフト２３が取り付けられており、その弁体２２側とは反対側の端部が本体２１から突出している。この突出部分に永久磁石２４が前述した磁力付与手段６５と対向したときに反発するように（すなわち、同極同士が対向するように）取り付けられている。
【００４１】
シャフト２３にはＯリングなどのシール材２５が装着されており、ガス流路２１ａを流れるガスがシャフト２３と本体２１との間の隙間から漏れないようになっている。このシール材２５は、本体２１に螺合する蓋部２６を取り外すことによって交換できるようになっている。シャフト２３には更にスプリングなどの弾性体２７が取り付けられており、弁体２２を前述した開放位置に向けて付勢している。
【００４２】
かかる構成により、ガス導入路１４が図１の角度Ａの範囲内にあるときは、図３（ａ）に示すように磁力付与手段６５からの磁力の影響を受けないので、弁体２２は弾性体２７の付勢力により開放位置に留まる。よって内側配管１２内のガスは、ガス連通配管１２ａ、ガス流路２１ａ及びガス導入路１４を経てガス導入孔１５から放出される。この角度Ａの領域は、キャンロール５６の外周面に長尺耐熱性樹脂フィルムＦが巻き付いている領域なので、キャンロール５６の外周面と長尺耐熱性樹脂フィルムＦとによって形成される隙間にガスが導入される。その結果、かかる隙間の熱伝導率が向上して長尺耐熱性樹脂フィルムＦの熱を効率よく冷却することが可能となる。
【００４３】
一方、キャンロール５６が回転して上記ガス導入路１４が図１の角度Ｂの範囲内にきたときは、図３（ｂ）に示すように、ガス導入バルブ２０の永久磁石２４が磁力付与手段６５と対向するので、永久磁石２４には磁力付与手段６５から離れようとする方向に反発力が働き、よって弁体２２は弾性体２７の付勢力に逆らって閉鎖位置に移動する。その結果、内側配管１２からガス導入路１４へのガスの供給が遮断される。
【００４４】
この角度Ｂの領域は、キャンロール５６の外周面に長尺耐熱性樹脂フィルムＦが巻き付いていない領域であるが、前述したように、ガス導入路１４へのガス供給が遮断されているので、ガス導入孔１５から真空チャンバー５１に無駄にガスが放出されることはない。よって、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ともに、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。
【００４５】
このように、本発明のキャンロールの構造によれば、真空チャンバー内へのガスのリークなどの問題を生じることなく、キャンロールの外周面のうちの長尺基板が巻き付けられていない領域で確実にガスの導入を停止することができる。また、電磁バルブや圧空バルブを使用せずに非接触でバルブを操作するので、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。また、磨耗に起因するトラブルを避けることができる。すなわち、製作、運用およびメンテナンス性に優れている。
【００４６】
なお、図３に示す一具体例のガス導入機構では、磁石の反発を利用してガス導入バルブ２０を閉鎖する構造を採用しているが、磁石の吸引を利用してガス導入バルブ２０を閉鎖するようにしても良い。また、弾性体２７を開放位置に向けて付勢するとともにキャンロール５６の角度Ｂに対応する位置に磁力付与手段６５を設けて閉鎖する例について説明したが、弾性体２７を閉鎖位置に向けて付勢するとともに角度Ａに対応する位置に磁力付与手段６５を設けて開放するようにしてもよい。さらに、図２ではキャンロール５６の一方の側面のみにガス導入バルブ２０を設ける場合について説明したが、円筒部材１０を貫通するようにガス導入路１４を穿設し、その両端開口部にガス導入バルブ２０を接続してもよい。
【００４７】
ところで、上記した本発明の一具体例のキャンロール５６では、１本のガス放出路１４に対して１つのガス導入バルブ２０を取り付ける場合について説明したが、スペースや配管の関係で、複数本のガス放出路１４に対して１つのガス導入バルブ２０を取り付けることが望ましい場合がある。この場合は、例えば互いに隣接する複数のガス導入路１４に連結する１つの分岐管を設け、この分岐管の分岐前の配管に１つのガス導入バルブ２０を設ければよい。例えば、図４には隣接する３本のガス導入路１４に対して１つの分岐管１６を接続し、この分岐管１６に１つのガス導入バルブ２０を設けた例が示されている。
【００４８】
分岐管１６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耐熱性樹脂フィルム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の本数を各分岐管１６によって分岐される配管の本数に一致させることが好ましい。例えば、図２に示すキャンロール５６では、３本のガス導入路１４が長尺耐熱性樹脂フィルムＦが巻き付けられない領域に同時に存在しているので、各分岐管１６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、長尺耐熱性樹脂フィルム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もしくは３以上の整数で等分した数に各分岐管１６によって分岐される配管の本数を一致させることがより好ましい。
【００４９】
例えば、図４に示すように、長尺耐熱性樹脂フィルムＦが巻き付けられていない領域に９本のガス導入路１４が同時に存在する場合、この本数に合わせて９本に分岐する分岐管１６を使用した場合は、分岐管１６と磁力付与手段６５との位置関係によっては最悪８本のガス導入路１４から真空チャンバー５１に導入ガスが漏れる状況が生じる。これに対して、図４に示すように、９本のガス導入路１４を３等分した場合に相当する３本に分岐する分岐管１６を使用した場合は、真空チャンバー５１に導入ガスが漏れるガス導入路１４の数を最悪でも２本に減らすことができる。
【００５０】
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の外周面と長尺耐熱性樹脂フィルム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。
【００５１】
さらに、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基板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。
【００５２】
以上、長尺基板として耐熱性樹脂フィルムを例にとっ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。
【００５３】
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また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。
【００５４】
金属膜付耐熱性樹脂フィルムの製造は、上述したような長尺基板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。
【００５５】
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。
【００５６】
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。
【００５７】
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耐熱性樹脂フィルムに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。
【００５８】
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が行われることがある。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、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。
【００５９】
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また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、酸素プラズマまた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。
【実施例】
【００６０】
図１に示す成膜装置（スパッタリングウェブコータ）５０を用いて金属膜付長尺耐熱性樹脂フィルムを作製した。長尺の耐熱性樹脂フィルム（以下、フィルムＦと称する）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。
【００６１】
キャンロール５６には、図２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を使用した。このキャンロール５６の円筒部材１０には、直径９００ｍｍ、幅７５０ｍｍ、厚み１５ｍｍ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。この厚み１５ｍｍの肉厚部内に、キャンロール５６の回転軸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材１０を貫通しないようにした。
【００６２】
各ガス導入路１４には、円筒部材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のガス導入孔１５を４７個設けた。これら４７個のガス導入孔１５は、円筒部材１０の外表面に画定されるフィルム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、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導入孔１５を設けなかった。
【００６３】
つぎに、図１に示すように、成膜装置５０の真空チャンバー５１の側面において、キャンロール５６の外周面にフィルムＦが巻き付けられない領域に対応する位置に磁力付与手段６５として扇形の永久磁石を取り付けた。このフィルムＦが巻き付けられない領域とは、フィードロール６１に向けて送り出されるフィルムＦがキャンロール５６から離れる位置と、フィードロール５５から送り出されるフィルムＦがキャンロール５６に接する位置との間の領域であって角度Ｂに該当する領域であり、この実施例のキャンロール５６では角度Ｂは約３０°であった。
【００６４】
上記したように、円筒部材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配設されているので、この中心角Ｂの範囲内には３０本のガス導入路１４が同時に存在することになる。これら３０本のガス導入路１４からのガスの導入をきめ細かく制御するため、本実施例では３０本を３分割した１０本に分岐する分岐管１６を使用し、各分岐管１６に対して図３に示すようなガス導入バルブ２０を１つ取り付けた。すなわち、ガス導入バルブ２０は全部で３６個になる。
【００６５】
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。
【００６６】
巻き出しロール５２と巻き取りロール６４の張力は８０Ｎとした。上流側モータ駆動フィードロール５５の周速度はキャンロール５６の周速度の９９．９％とし、下流側モータ駆動フィードロール６１の周速度はキャンロール５６の周速度の１００.１％とした。このように周速度を設定することにより、搬送されるフィルムＦは僅かに引っ張られながらキャンロール５６に巻き付くことになり、よってフィルムＦはキャンロール５６の外周面に強く密着する。キャンロール５６のジャケット１１内には冷却水を循環させて２０℃に温度制御したが、フィルムＦとキャンロール７６との熱伝導効率が良好でないと冷却効果は期待できなかった。
【００６７】
この成膜装置５０の巻き出しロール５２側に、巻回されたフィルム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。
【００６８】
次に回転駆動装置を起動してフィルム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の内側配管１２に５００ｓｃｃｍ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。
【００６９】
この処理を行っている際、成膜中におけるキャンロール５６上のフィルムＦ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上のフィルムＦ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外周面からのフィルムＦの浮きが見られることは無かった。
【００７０】
次に、上記成膜処理を開始してからのフィルムＦの処理長さが３００ｍになった時点で、キャンロール５６内部の内側配管１２へのガス供給のみ停止し、その状態で更にフィルムＦを長さ３００ｍ処理した。この処理を行っている際も、上記と同様にキャンロール５６上のフィルムＦ表面の観察が可能な観察窓からキャンロール５６上のフィルムＦ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フィルムＦに、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外周面からのフィルムＦの浮きが見られることがあった。
【００７１】
成膜処理を開始してからのフィルムＦの処理長さが合計６００ｍになった時点で、各マグネトロンスパッタカソードへの電力供給を停止し、それぞれのガス導入も停止した。最後に、フィルムＦの搬送を停止するとともに各ポンプの運転を停止してから大気ベントを開放し、巻き出しロール５２からフィルムＦの終端部を外して全てのフィルムＦを巻き取りロール６４に巻き取ってから取り外した。
【００７２】
この取り外されたフィルムＦを大気中にて展開してシワの有無を確認したところ、キャンロール５６へのガス導入を行った０〜３００ｍまでの間にシワは見つからなかったが、キャンロール５６へのガス導入を行わなかった３００〜６００ｍまでの間に若干のシワが見つかった。
【符号の説明】
【００７３】
１０ 円筒部材
１１ ジャケット
１２ 内側配管
１３ 外側配管
１４ ガス導入路
１５ ガス導入孔
１６ 分岐管
２０ ガス導入バルブ
２１ 本体
２２ 弁体
２３ シャフト
２４ 永久磁石
２５ シール材
２６ 蓋部
２７ 弾性体
５０ 成膜装置（スパッタリングウェブコータ）
５１ 真空チャンバー
５２ 巻き出しロール
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
５７、５８、５９、６０ マグネトロンスパッタリングカソード
６４ 巻き取りロール
６５ 磁力付与手段
Ｆ 長尺耐熱性樹脂フィルム（長尺基板）
【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板を冷媒で冷却された外周面に巻き付けて冷却するキャンロールであって、
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を有しており、これら複数のガス導入路の各々はキャンロールの回転軸方向に沿って略均等な間隔をあけて外周面側に開口する複数のガス導入孔を有しており且つ長尺基板が外周面に巻き付けられる領域であるか否かに対応して設けられた磁力付与手段によって開閉するガス導入バルブに接続していることを特徴とするキャンロール。
【請求項２】
前記ガス導入バルブが、隣接する複数のガス導入路に接続してこれらにガスの供給を行うガス分岐管に設けられていることを特徴とする、請求項１に記載のキャンロール。
【請求項３】
前記磁力付与手段が、キャンロールの側面に対向する真空チャンバー側の側面において、キャンロールの外周面のうちの長尺基板が巻き付けられない領域に対応する位置に設けられた磁石であることを特徴とする、請求項１又は２に記載のキャンロール。
【請求項４】
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する搬送機構と、長尺基板に対して熱負荷の掛かる処理を施す処理手段と、真空チャンバーの外部から供給される冷媒を内部に循環させるとともに外周面に長尺基板を巻き付けて長尺基板を冷却するキャンロールとを備えた長尺基板処理装置であって、
前記キャンロールは、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を有しており、これら複数のガス導入路の各々はキャンロールの回転軸方向に沿って略均等な間隔をあけて外周面側に開口する複数のガス導入孔を有しており且つ長尺基板が外周面に巻き付けられる領域であるか否かに対応して設けられた磁力付与手段によって開閉するガス導入バルブに接続していることを特徴とする長尺基板処理装置。
【請求項５】
前記導入ガス路が前記キャンロールを構成する円筒部材に穿設されていることを特徴とする、請求項４に記載の長尺基板処理装置。
【請求項６】
前記ガス導入バルブが、隣接する複数のガス導入路に接続してこれらにガスの供給を行うガス分岐管に設けられていることを特徴とする、請求項４または５に記載の長尺基板処理装置。
【請求項７】
前記磁力付与手段が、キャンロールの側面に対向する真空チャンバー側の側面において、キャンロールの外周面のうちの長尺基板が巻き付けられない領域に対応する位置に設けられた磁石であることを特徴とする、請求項４〜６のいずれかに記載の長尺基板処理装置。
【請求項８】
前記熱負荷の掛かる処理が、プラズマ処理またはイオンビーム処理であることを特徴とする、請求項４〜７のいずれかに記載の長尺基板処理装置。
【請求項９】
前記プラズマ処理またはイオンビーム処理が、前記キャンロールの外周面のうちの長尺基板が巻き付けられる領域に対向する位置に配された処理手段を用いる処理であることを特徴とする請求項８に記載の長尺基板処理装置。
【請求項１０】
請求項４〜７のいずれかに記載の長尺基板処理装置のうち、前記長尺基板に熱負荷の掛かる処理が真空成膜処理であることを特徴とする長尺基板真空成膜装置。
【請求項１１】
前記真空成膜処理が、前記キャンロールの外周面のうちの長尺基板が巻き付けられる領域に対向する位置に配された真空成膜処理手段を用いる処理であることを特徴とする、請求項１０に記載の長尺基板真空成膜装置。
【請求項１２】
前記真空成膜機構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１１に記載の長尺基板真空成膜装置。
【請求項１３】
真空チャンバー内において長尺基板をロールツーロールで搬送し、前記長尺基板に熱負荷の掛かる処理を行うと同時に、前記真空チャンバーの外部から供給される冷媒が循環する冷却部と、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に設けられたキャンロールの回転軸方向に沿って略均等な間隔をあけて外周面側に開口する複数のガス導入孔と、これら複数のガス導入路の各々に接続するガス導入バルブとを具備するキャンロールを用いてその外周面に長尺基板を巻き付けて冷却する長尺基板の処理方法であって、
ガス導入路が前記キャンロールの外周面のうちの長尺基板が巻き付けられる領域に来たときは当該ガス導入路に連通するガス導入バルブが開いて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基板との間のギャップ部にガス導入路からガスを導入し、長尺基板が巻き付けられていない領域に来たときはガス導入バルブが閉じてガス導入路へのガス供給が停止するように磁力付与手段で制御することを特徴とする長尺基板処理方法。
【請求項１４】
前記熱負荷の掛かる処理が、プラズマ処理またはイオンビーム処理であり、前記キャンロールの外表面に巻き付けられている長尺基板に対して施されるものであることを特徴とする、請求項１３に記載の長尺基板処理方法。
【請求項１５】
請求項１３に記載の長尺基板処理方法のうち前記熱負荷の掛かる処理が真空成膜処理であり、前記キャンロールの外表面に巻き付けられている長尺基板に対して施されるものであることを特徴とする長尺基板の成膜方法。
【請求項１６】
前記真空成膜処理がスパッタリング処理であることを特徴とする、請求項１５に記載の長尺基板の成膜方法。
【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板を冷媒で冷却された外周面に巻き付けて冷却するキャンロールであって、
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を有しており、これら複数のガス導入路の各々はキャンロールの回転軸方向に沿って略均等な間隔をあけて外周面側に開口する複数のガス導入孔を有しており且つ長尺基板が外周面に巻き付けられる領域であるか否かに対応して設けられた磁力付与手段によって開閉するガス導入バルブに接続していることを特徴とするキャンロール。
【請求項２】
前記ガス導入バルブが、隣接する複数のガス導入路に接続してこれらにガスの供給を行うガス分岐管に設けられていることを特徴とする、請求項１に記載のキャンロール。
【請求項３】
前記磁力付与手段が、キャンロールの側面に対向する真空チャンバー側の側面において、キャンロールの外周面のうちの長尺基板が巻き付けられない領域に対応する位置に設けられた磁石であることを特徴とする、請求項１又は２に記載のキャンロール。
【請求項４】
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する搬送機構と、長尺基板に対して熱負荷の掛かる処理を施す処理手段と、真空チャンバーの外部から供給される冷媒を内部に循環させるとともに外周面に長尺基板を巻き付けて長尺基板を冷却するキャンロールとを備えた長尺基板処理装置であって、
前記キャンロールは、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を有しており、これら複数のガス導入路の各々はキャンロールの回転軸方向に沿って略均等な間隔をあけて外周面側に開口する複数のガス導入孔を有しており且つ長尺基板が外周面に巻き付けられる領域であるか否かに対応して設けられた磁力付与手段によって開閉するガス導入バルブに接続していることを特徴とする長尺基板処理装置。
【請求項５】
前記導入ガス路が前記キャンロールを構成する円筒部材に穿設されていることを特徴とする、請求項４に記載の長尺基板処理装置。
【請求項６】
前記ガス導入バルブが、隣接する複数のガス導入路に接続してこれらにガスの供給を行うガス分岐管に設けられていることを特徴とする、請求項４または５に記載の長尺基板処理装置。
【請求項７】
前記磁力付与手段が、キャンロールの側面に対向する真空チャンバー側の側面において、キャンロールの外周面のうちの長尺基板が巻き付けられない領域に対応する位置に設けられた磁石であることを特徴とする、請求項４〜６のいずれかに記載の長尺基板処理装置。
【請求項８】
前記熱負荷の掛かる処理が、プラズマ処理またはイオンビーム処理であることを特徴とする、請求項４〜７のいずれかに記載の長尺基板処理装置。
【請求項９】
前記プラズマ処理またはイオンビーム処理が、前記キャンロールの外周面のうちの長尺基板が巻き付けられる領域に対向する位置に配された処理手段を用いる処理であることを特徴とする請求項８に記載の長尺基板処理装置。
【請求項１０】
請求項４〜７のいずれかに記載の長尺基板処理装置のうち、前記長尺基板に熱負荷の掛かる処理が真空成膜処理であることを特徴とする長尺基板真空成膜装置。
【請求項１１】
前記真空成膜処理が、前記キャンロールの外周面のうちの長尺基板が巻き付けられる領域に対向する位置に配された真空成膜処理手段を用いる処理であることを特徴とする、請求項１０に記載の長尺基板真空成膜装置。
【請求項１２】
前記真空成膜機構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１１に記載の長尺基板真空成膜装置。
【請求項１３】
真空チャンバー内において長尺基板をロールツーロールで搬送し、前記長尺基板に熱負荷の掛かる処理を行うと同時に、前記真空チャンバーの外部から供給される冷媒が循環する冷却部と、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に設けられたキャンロールの回転軸方向に沿って略均等な間隔をあけて外周面側に開口する複数のガス導入孔と、これら複数のガス導入路の各々に接続するガス導入バルブとを具備するキャンロールを用いてその外周面に長尺基板を巻き付けて冷却する長尺基板の処理方法であって、
ガス導入路が前記キャンロールの外周面のうちの長尺基板が巻き付けられる領域に来たときは当該ガス導入路に連通するガス導入バルブが開いて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基板との間のギャップ部にガス導入路からガスを導入し、長尺基板が巻き付けられていない領域に来たときはガス導入バルブが閉じてガス導入路へのガス供給が停止するように磁力付与手段で制御することを特徴とする長尺基板処理方法。
【請求項１４】
前記熱負荷の掛かる処理が、プラズマ処理またはイオンビーム処理であり、前記キャンロールの外表面に巻き付けられている長尺基板に対して施されるものであることを特徴とする、請求項１３に記載の長尺基板処理方法。
【請求項１５】
請求項１３に記載の長尺基板処理方法のうち前記熱負荷の掛かる処理が真空成膜処理であり、前記キャンロールの外表面に巻き付けられている長尺基板に対して施されるものであることを特徴とする長尺基板の成膜方法。
【請求項１６】
前記真空成膜処理がスパッタリング処理であることを特徴とする、請求項１５に記載の長尺基板の成膜方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図２】
【図３】
【図４】
【公開番号】特開２０１２−１１７１２８（Ｐ２０１２−１１７１２８Ａ）
【公開日】平成２４年６月２１日（２０１２．６．２１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−２６９６７７（Ｐ２０１０−２６９６７７）
【出願日】平成２２年１２月２日（２０１０．１２．２）
【出願人】（０００１８３３０３）住友金属鉱山株式会社 (2,015)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年６月２１日（２０１２．６．２１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年１２月２日（２０１０．１２．２）
【出願人】（０００１８３３０３）住友金属鉱山株式会社 (2,015)
【Ｆターム（参考）】
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