ガス導入機構を備えた長尺基板の処理装置および処理方法、ならびに長尺基板の搬送方法
【課題】 摩擦係数が低減してキャンロールの回転駆動がフィルムに伝わりにくくなることを抑制できる長尺基板の処理装置を提供する。
【解決手段】 真空チャンバー７１内でロールツーロールで搬送される長尺基板Ｆに対して外周面にガス導入孔１５を備えたキャンロール７６に部分的に巻き付けながら熱負荷の掛かる処理を施す長尺基板の処理装置７０であって、キャンロール７６の外周面上に画定される搬送経路の前後にそれぞれ長尺基板Ｆをキャンロール７６との間に挟み込むフィードロール７５、８１が設けられており、これら両フィードロール７５、８１のうちの少なくとも一方にはその外周面に長尺基板Ｆが搬送されるに従って長尺基板Ｆをその幅方向に広げるパターンを有する螺旋状溝３０が長尺基板Ｆの搬送経路の中心線に関して略線対称に形成されている。
【解決手段】 真空チャンバー７１内でロールツーロールで搬送される長尺基板Ｆに対して外周面にガス導入孔１５を備えたキャンロール７６に部分的に巻き付けながら熱負荷の掛かる処理を施す長尺基板の処理装置７０であって、キャンロール７６の外周面上に画定される搬送経路の前後にそれぞれ長尺基板Ｆをキャンロール７６との間に挟み込むフィードロール７５、８１が設けられており、これら両フィードロール７５、８１のうちの少なくとも一方にはその外周面に長尺基板Ｆが搬送されるに従って長尺基板Ｆをその幅方向に広げるパターンを有する螺旋状溝３０が長尺基板Ｆの搬送経路の中心線に関して略線対称に形成されている。
【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長尺基板の処理装置および処理方法、ならびに長尺基板の搬送方法に関する。
【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や特許文献６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】
また、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たり（特許文献５）、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ることにより（特許文献６）、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からチャンバーにガスが放出されるのを防止し、よっ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も提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【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】
【００１１】
【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】
【００１２】
しかしながら、上記のようないわゆるガス導入機構付キャンロールを使用した場合は、導入されたガスの圧力により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にかえって大きなギャップを生ぜしめ、その結果、キャンロールの外周面とそこに巻き付けられるフィルムとの間の摩擦係数が低減してキャンロールの回転駆動を良好にフィルムに伝えることが困難になることがあった。
【００１３】
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際、摩擦係数が低減してキャンロールの回転駆動がフィルムに伝わりにくくなる問題を生ずることなく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にある。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
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、キャンロールの外周面上に画定される長尺基板の搬送経路の前後にそれぞれ長尺基板をキャンロールとの間で挟み込むフィードロールを設け、これら両フィードロールのうちの少なくとも一方の外周面に所定のパターンを有する螺旋状溝を形成することによって効果的に長尺基板を搬送しながら冷却し得ることを見出し本発明に至った。
【００１５】
すなわち、本発明が提供する長尺基板の処理装置は、真空チャンバー内でロールツーロールで搬送される長尺基板に対して外周面にガス導入孔を備えたキャンロールに部分的に巻き付けながら熱負荷の掛かる処理を施すものであって、前記キャンロールの外周面上に画定される搬送経路の前後にそれぞれ長尺基板をキャンロールとの間に挟み込むフィードロールが設けられており、これら両フィードロールのうちの少なくとも一方にはその外周面に長尺基板が搬送されるに従って長尺基板をその幅方向に広げるパターンを有する螺旋状溝が長尺基板の搬送経路の中心線に関して略線対称に形成されていることを特徴としている。
【００１６】
また、本発明が提供する長尺基板の搬送方法は、真空チャンバー内で熱負荷の掛かる処理が施される長尺基板に対して、ガス導入孔を備えた外周面に部分的に巻き付けて冷却するキャンロールと、該キャンロールの外周面に画定される長尺基板の搬送経路の前後にそれぞれ設けられたフィードロールとによって行うものであって、これらフィードロールの少なくとも一方の外周面には、長尺基板が搬送されるに従って長尺基板をその幅方向に広げるパターンを有する螺旋状溝が搬送経路の中心線に関して略線対称となるように形成されており、これらフィードロールによって長尺基板をキャンロールとの間で挟み込みながらキャンロールの外周面に巻き付けられている長尺基板の両縁部に外側へ拡げる力を作用させながら搬送することを特徴としている。
【００１７】
さらに、本発明が提供する長尺基板の処理方法は、真空チャンバー内でロールツーロールで搬送される長尺基板に対して、内部に冷媒が循環し外周面にガス導入孔を備えたキャンロールの当該外周面に部分的に長尺基板を巻き付けながら熱負荷の掛かる処理を行うものであって、前記キャンロールの外周面上に画定される長尺基板の搬送経路の前後にそれぞれ設けられたフィードロールによって長尺基板をキャンロールとの間で挟み込むとともに、これら両フィードロールのうちの少なくとも一方の外周面に長尺基板の搬送経路の中心線に関して略線対称となるように形成された、長尺基板が搬送されるに従って長尺基板をその幅方向に広げるパターンを有する螺旋状溝によって、キャンロールに巻き付けられている長尺基板の両縁部に外側へ拡げる力を作用させることを特徴としている。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、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キャンロール側からガスを導入して長尺基板とキャンロールと間の摩擦係数が低減するおそれが生じても、キャンロールの回転駆動力を長尺基板に確実に伝えることができ、同時にシワを伸ばし効果を得ることもできる。よって、キャンロールまわりの狭くかつ高温下にさらされるスペースに別途シワ伸ばしロールを設置する必要がなくなる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明に係る長尺基板処理装置の一具体例を示す模式図である。
【図２】図１の処理装置が具備するガス導入機構付きキャンロールの一具体例を示す斜視図である。
【図３】本発明に係る長尺基板処理装置が具備するフィードロールの一具体例を示す平面図である。
【図４】比較例に使用したシワ伸ばしロール対の平面図である。
【図５】比較例に使用した長尺基板処理装置を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、本発明の長尺基板の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、長尺基板の処理装置の一例である長尺基板の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処理装置７０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。
【００２１】
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）７０は、真空チャンバー７１内に設けられており、巻き出しロール７２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８４で巻き取るようになっている。これら巻き出しロール７２から巻き取りロール８４までの搬送経路の途中に、ガス導入機構を有し且つモータで回転駆動されるキャンロール７６が配置されている。このキャンロール７６の内部には、真空チャンバー７１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７６の構造については後に詳細に説明する。
【００２２】
真空チャンバー７１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７１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７１内を減圧してその状態を維持するため、真空チャンバー７１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。
【００２３】
巻き出しロール７２からキャンロール７６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７３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７４とがこの順で配置されている。また、張力センサロール７４から送り出されてキャンロール７６に向かう長尺耐熱性樹脂フィルムＦは、キャンロール７６の近傍に設けられたモータ駆動のフィードロール７５によって、キャンロール７６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７６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。
【００２４】
キャンロール７６から巻き取りロール８４までの搬送経路も、上記同様に、キャンロール７６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８１、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８２、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８３がこの順に配置されている。上記巻き出しロール７２及び巻き取りロール８４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。
【００２５】
キャンロール７６の近傍には、キャンロール７６の外周面上に画定される搬送経路に対向する位置に、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７７、７８、７９および８０が設けられている。金属膜のスパッタリング成膜の場合は、この図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。
【００２６】
図１の長尺耐熱性樹脂フィルムＦの成膜装置７０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。
【００２７】
ところで、ガス導入機構付キャンロール７６は、後述するようにそ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との間のミクロなギャップ部にガスを導入するため、その圧力によりキャンロール７６と長尺耐熱性樹脂フィルムＦとの間により大きなギャップを生ぜしめることがある。その結果、摩擦係数が低減してキャンロール７６の回転駆動がキャンロール７６の外周面に沿って搬送される長尺耐熱性樹脂フィルムＦに伝わりにくくなる。
【００２８】
これに対して、本発明の成膜装置７０では、フィードロール７５と８１の外周面がそれぞれ長尺基板をキャンロール７６の外周面との間で挟み込むように配置されている。これにより、キャンロール７６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７５、８１により、巻き出しロール７２から巻き出された長尺耐熱性樹脂フィルムＦを搬送経路に沿って搬送した後、良好に巻き取りロール８４に巻き取らせることが可能となる。
【００２９】
これらフィードロール７５、８１は両方が駆動ロールである必要はなく、少なくとも一方が長尺耐熱性樹脂フィルムＦの搬送が可能な駆動ロールであれば、他方は駆動力のないフリーロールでも構わない。また、フィードロール７５、８１が、常時キャンロール７６に密着していると、長尺耐熱性樹脂フィルムＦのセッティング作業が困難になってしまうため、これらフィードロール７５、８１はシリンダー等を利用してキャンロール７６に対して密着する位置と離間する位置との間で往復動自在となるように構成されていることが望ましい。
【００３０】
キャンロール７６は、図２に示すようにジャケットロール構造の円筒部材１０で構成されており、その外面側には長尺耐熱性樹脂フィルムＦの巻き付く搬送経路が、内面側には冷却水などの冷媒が流通するジャケット１１が形成されている（説明のため、キャンロール７６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）。キャンロール７６内部の回転軸７６ａの位置は二重配管構造になっており、その内側配管１２の内側に流通する導入ガスが、ガス連絡配管１２ａを経て後述するガス導入路１４に供給される。一方、外側配管１３と内側配管１２との間に流通する冷却水などの冷媒は冷媒連絡配管１３ａを経てジャケット１１に供給される。
【００３１】
このキャンロール７６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７６の回転軸７６ａ方向に沿って円筒部材１０の肉厚部内に穿設されている。各ガス導入路１４は、キャンロール７６の回転軸７６ａ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７６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。
【００３２】
なお、各ガス導入孔１５の直径は、キャンロール７６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。キャンロール７６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。
【００３３】
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。各ガス連通配管１２ａには電磁弁や圧空弁で作動するガス導入バルブ１６が取り付けられており、キャンロール７６の外周面に長尺耐熱性樹脂フィルムＦが巻き付けられている領域にガス導入路１４が存在しているときは、ガス導入バルブ１６を開いて内側配管１２内のガスを供給する。
【００３４】
一方、キャンロール７６が回転してキャンロール７６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にガス導入路１４がきたときは、ガス導入バルブ１６を閉じてガスの供給を遮断する。これにより、ガス導入孔１５から真空チャンバー７１に無駄にガスを放出させることなくキャンロール７６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を導入して当該隙間の熱伝導率を向上させることができる。なお、ガス導入バルブ１６は隣接する複数のガス導入路１４を連結する分岐管に設けてもよい。
【００３５】
分岐管を使用する場合は、キャンロール７６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の本数を各分岐管によって分岐する配管の本数に一致させることが好ましい。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。
【００３６】
前述したように、耐熱性樹脂フィルムＦとキャンロール７６の外周面は完全な平面ではないため、それらの間のギャップ部が真空により断熱されていることが熱伝導率を大幅に低下させており、これがスパッタ熱による耐熱性樹脂フィルムＦのシワ発生の原因となっている。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。
【００３７】
キャンロール７６の外周面上に画定される長尺耐熱性樹脂フィルムＦの搬送経路の前後にそれぞれ設けられ、キャンロール７６に接触して回転するフィードロール７５、８１には、その外周面に長尺基板が搬送されるに従って長尺基板をその幅方向に広げるパターンを有する螺旋状の溝が形成されている。また、この螺旋状の溝は、長尺耐熱性樹脂フィルムＦの搬送経路の中心線に対して線対称に形成されている。これにより、長尺耐熱性樹脂フィルムＦの特に両端部には、搬送されるに従って徐々に幅方向に拡がるような力が作用する。
【００３８】
この溝は、図３に示すような１条巻や２条巻で形成されてもよいし、それより多い条が巻かれていても構わない。なお、長尺基板が搬送されるに従って長尺基板をその幅方向に広げるパターンとは、長尺耐熱性樹脂フィルムＦの搬送時のフィードロールの回転の際、その螺旋条を平面視したときフィードロールの中心から回転軸方向の外側に向かって移動しているように見えるパターンのことをいう。図３には、フィードロール７５の外周面に、長尺耐熱性樹脂フィルムＦが搬送されるに従って長尺耐熱性樹脂フィルムＦをその幅方向に広げるパターンを有する螺旋状溝３０が形成されている例が示されている。
【００３９】
フィードロール７５、８１の外周面は金属製のキャンロール７６に接するため、当該外周面は金属製ではなく樹脂製あるはゴム製であることが好ましい。さらにこれらフィードロール７５、８１は、マグネトロンスパッタリングカソードの近くに配置されるため、耐熱性が高くて耐熱性樹脂フィルムＦとのグリップ性がよいフッ素ゴム製（商品名：バイトン）がより好ましい。なお、グリップ性の観点から、これらフィードロール７５、８１の摩擦係数は大気中で０.５〜１.５であることが望ましい。
【００４０】
螺旋状溝付フィードロール７５、８１は、金属製のキャンロール７６の外周面上で強制的に長尺耐熱性樹脂フィルムＦをその幅方向に引き伸ばすことになるため、過度の力で長尺耐熱性樹脂フィルムＦを引っ張ると、耐熱製樹脂フィルムＦにおいてキャンロール７６と接する面にすり傷を発生させてしまうおそれがある。このような問題を避けるため、螺旋条の溝は適切な深さと幅を有していることが好ましい。
【００４１】
具体的には、螺旋状溝の深さにおいては、耐熱性樹脂フィルムＦの厚さの１／２から１０倍であり、かつ２５〜１０００μｍで有ることが望ましい。この深さが耐熱性樹脂フィルムＦの厚さの１／２未満か、または２５μｍ未満であると、シワ伸ばし効果がほとんど得られない。また、この深さが耐熱性樹脂フィルムＦの厚さの１０倍越えるか、または１０００μｍを越えると、シワ伸ばし効果は得られるものの、耐熱製樹脂フィルムＦにおいてキャンロール７６に接する面にすり傷が発生するおそれがある。
【００４２】
一方、螺旋状溝の幅は、耐熱性樹脂フィルムＦの厚さの１から２０倍であり、かつ５０〜２０００μｍで有ることが望ましい。この幅が耐熱性樹脂フィルムＦの厚さの１倍未満か、または５０μｍ未満であると、シワ伸ばし効果がほとんど得られない。また、この幅が耐熱性樹脂フィルムＦの厚さの２０倍越えるか、または２０００μｍを越える、とシワ伸ばし効果は得られるものの、耐熱製樹脂フィルムＦにおいてキャンロール７６に接する面にすり傷が発生するおそれがある。
【００４３】
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。
【００４４】
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。
【００４５】
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）７０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。
【００４６】
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。
【００４７】
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。
【００４８】
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。
【００４９】
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。
【００５０】
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】
【００５１】
［実施例］
図１に示す成膜装置（スパッタリングウェブコータ）７０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。
【００５２】
キャンロール７６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７６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７６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。
【００５３】
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７６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７６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。
【００５４】
キャンロール７６の外周面のうちフィルムＦが巻き付けられない領域がキャンロール７６の回転中心に対して占める角度、すなわち、キャンロール７６の回転軸７６ａを中心としてフィードロール８１に向けて送り出されるフィルムＦがキャンロール７６から離れる位置からフィードロール７５から送り出されるフィルムＦがキャンロール７６に接する位置までの角度は約３０°であった。
【００５５】
従って、この領域には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、３０本を３分割した１０本に分岐する分岐管を使用し、各分岐管に対してガス導入バルブ１６を１つ取り付けた。すなわち、ガス導入バルブ１６は全部で３６個になる。
【００５６】
フィードロール７５、８１は、それぞれ直径１５０ｍｍ、幅７５０ｍｍのアルミ製の芯にフッ素ゴムのバイトンを施したものを使用した。フィードロール７５、８１の外周面には、フィルムＦが搬送されるに従ってフィルムＦをその幅方向に広げるパターンを有する螺旋状の溝３０を設けた。溝３０の深さは５０μｍ、溝３０の幅は２００μｍとし、ピッチ５ｍｍで１０条の溝３０を形成した。
【００５７】
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７７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７８、７９、８０にはＣｕターゲットを用いた。
【００５８】
巻き出しロール７２と巻き取りロール８４の張力は８０Ｎとした。キャンロール７６の外周面上に画定される搬送経路の上流側に位置するモータ駆動のフィードロール７５の周速度および下流側に位置するモータ駆動のフィードロール８１の周速度は、キャンロール７６の周速度と同じになるようにサーボモータを制御した。
【００５９】
この実施例の成膜装置７０では、キャンロール７６からのガス導入を行わない状態ではフィルムＦを搬送する駆動力のほとんどがキャンロール７６から伝えられていたので、キャンロール７６にガス導入を行うことによる耐熱樹脂フィルムＦとキャンロール７６との間の摩擦係数が低下した状態でのフィルム搬送には、これら２本のフィードロール７５、８１を駆動する必要があった。もちろん、フィードロール７５、８１を駆動させる必要性は、成膜装置の各ロールの配置場所やその他のロールのフィルム駆動力に依存する。
【００６０】
この成膜装置７０の巻き出しロール７２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７６を経由させて巻き取りロール８４に取り付けた。この状態で、真空チャンバー７１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。キャンロール７６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。
【００６１】
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７７、７８、７９、８０に１０ｋＷの電力を印加して電力制御した。更にキャンロール７６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。
【００６２】
この処理を行っている際、成膜中におけるキャンロール７６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７６上のフィルム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７７、７８、７９、８０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７６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。
【００６３】
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、各カソードへの印加電力を２０ｋＷに、フィルムＦの搬送速度を６ｍ／分に変更した。こ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７６上のフィルムＦの表面の観察が可能な観察窓からキャンロール７６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７７、７８、７９、８０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７６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。
【００６４】
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７２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８４に巻き取ってから取り外した。
【００６５】
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、最初に処理を行った０〜３００ｍのフィルムＦおよびスパッタ電力を２倍にするとともに搬送速度を２倍にして処理した３００〜６００ｍのフィルムＦのいずれにもシワが見つからなかった。
【００６６】
この結果から、キャンロール７６の外周面上に画定されるフィルムＦの搬送経路の上流側に位置するモータ駆動のフィードロール７５は、フィルムＦの幅をあらかじめ広げてキャンロール７６へ導く効果があり、フィルムＦの搬送経路の下流側に位置するモータ駆動のフィードロール８１は、スパッタリングにより熱負荷を受けたフィルムＦを巻き取り前に広げる効果があると推定できる。
【００６７】
［比較例１］
比較のため、螺旋状溝付フィードロールに代えて溝加工が施されていないフィードロールを用いた以外は上記した実施例と同様にして成膜処理を行った。
【００６８】
その結果、各カソードへの印加電力１０ｋＷ、フィルムＦの搬送速度３ｍ／分の条件で成膜処理している際にキャンロール７６上のフィルムＦの表面の観察が可能な観察窓からキャンロール７６へのガス導入が行われているフィルムＦを観察しところ、マグネトロンスパッタリングカソード７７、７８、７９、８０の成膜ゾーンを通過した成膜直後のフィルムＦに現れやすい、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７６外周面からのフィルムＦの浮き上がり（シワ）が見られることは無かった。
【００６９】
しかし、スパッタ電力を２倍にして、搬送速度も２倍にした条件で３００から６００ｍまで処理している際に同様にキャンロール７６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７７、７８、７９、８０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７６上からのフィルムＦの浮き上がり（シワ）が見られることがあった。
【００７０】
成膜が完了した後、取り外したフィルムＦを大気中にて展開してシワの有無を確認したところ、０〜３００ｍまでの間にシワは見つからなかったが、スパッタ電力を２倍にして、搬送速度も２倍にした３００〜６００ｍでは若干のシワが発生していた。
【００７１】
［比較例２］
比較例のため、螺旋状溝付フィードロールに代えて溝加工を施す前のフィードロールを用い、さらに図４に示すシワ伸ばしロール対２１を図５に示すようにマグネトロンスパッタリングカソードの前後に合計５対配置した以外は上記実施例と同様にして成膜を行った。
【００７２】
これらシワ伸ばしロール対２１の各々は、直径２０ｍｍ幅３０ｍｍのフッ素ゴムのバイトン製から成り、両シワ伸ばしロールの回転軸は、それぞれキャンロールの回転軸に対して１０度傾いた状態で、耐熱性樹脂フィルムの両端から１０ｍｍまでの領域に接触させた。
【００７３】
その結果、各カソードへの印加電力１０ｋＷ、フィルムＦの搬送速度３ｍ／分の条件で成膜処理している際にキャンロール３６上のフィルムＦの表面の観察が可能な観察窓からキャンロール３６へのガス導入を行っているフィルムＦを観察しところ、マグネトロンスパッタリングカソード３７、３８、３９、４０の成膜ゾーンを通過した成膜直後のフィルムＦに現れやすい、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３６外周面からのフィルムＦの浮き（シワ）が見られることは無かった。
【００７４】
また、スパッタ電力を２倍にして、搬送速度も２倍にした条件で３００から６００ｍまで処理している際に同様にキャンロール３６上のフィルムＦを観察した場合においても、マグネトロンスパッタリングカソード３７、３８、３９、４０の成膜ゾーンを通過した成膜直後のフィルムＦに現れやすい、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３６外周面からのフィルムＦの浮き（シワ）が見られることは無かった。
【００７５】
成膜が完了した後、取り外したフィルムＦを大気中にて展開してシワの有無を確認したところ、最初に処理した０〜３００ｍのフィルムＦ、及びスパッタ電力を２倍にして、搬送速度も２倍にして処理した３００〜６００ｍのフィルムＦのいずれにおいてもシワは見つからなかった。しかし、マグネトロンスパッタカソードの近くに配置したシワ伸ばしロール対２１の表面は変質していまい、ベアリングの動作も滑らかさを失っており、連続使用には耐えることができなかったと推定できる。
【符号の説明】
【００７６】
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 ガス導入バルブ
２０ 螺旋状の溝
２１ シワ伸ばしロール対
３０、７０ 成膜装置（スパッタリングウェブコータ）
３１、７１ 真空チャンバー
３２、７２ 巻き出しロール
３３、４３、７３、８３ フリーロール
３４、４２、７４、８２ 張力センサロール
３５、４１、７５、８１ フィードロール
３６、７６ キャンロール
３７、３８、３９、４０ マグネトロンスパッタリングカソード
７７、７８、７９、８０ マグネトロンスパッタリングカソード
４４、８４ 巻き取りロール
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長尺基板の処理装置および処理方法、ならびに長尺基板の搬送方法に関する。
【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や特許文献６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】
また、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たり（特許文献５）、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ることにより（特許文献６）、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からチャンバーにガスが放出されるのを防止し、よっ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も提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【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】
【００１１】
【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】
【００１２】
しかしながら、上記のようないわゆるガス導入機構付キャンロールを使用した場合は、導入されたガスの圧力により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にかえって大きなギャップを生ぜしめ、その結果、キャンロールの外周面とそこに巻き付けられるフィルムとの間の摩擦係数が低減してキャンロールの回転駆動を良好にフィルムに伝えることが困難になることがあった。
【００１３】
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際、摩擦係数が低減してキャンロールの回転駆動がフィルムに伝わりにくくなる問題を生ずることなく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にある。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
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、キャンロールの外周面上に画定される長尺基板の搬送経路の前後にそれぞれ長尺基板をキャンロールとの間で挟み込むフィードロールを設け、これら両フィードロールのうちの少なくとも一方の外周面に所定のパターンを有する螺旋状溝を形成することによって効果的に長尺基板を搬送しながら冷却し得ることを見出し本発明に至った。
【００１５】
すなわち、本発明が提供する長尺基板の処理装置は、真空チャンバー内でロールツーロールで搬送される長尺基板に対して外周面にガス導入孔を備えたキャンロールに部分的に巻き付けながら熱負荷の掛かる処理を施すものであって、前記キャンロールの外周面上に画定される搬送経路の前後にそれぞれ長尺基板をキャンロールとの間に挟み込むフィードロールが設けられており、これら両フィードロールのうちの少なくとも一方にはその外周面に長尺基板が搬送されるに従って長尺基板をその幅方向に広げるパターンを有する螺旋状溝が長尺基板の搬送経路の中心線に関して略線対称に形成されていることを特徴としている。
【００１６】
また、本発明が提供する長尺基板の搬送方法は、真空チャンバー内で熱負荷の掛かる処理が施される長尺基板に対して、ガス導入孔を備えた外周面に部分的に巻き付けて冷却するキャンロールと、該キャンロールの外周面に画定される長尺基板の搬送経路の前後にそれぞれ設けられたフィードロールとによって行うものであって、これらフィードロールの少なくとも一方の外周面には、長尺基板が搬送されるに従って長尺基板をその幅方向に広げるパターンを有する螺旋状溝が搬送経路の中心線に関して略線対称となるように形成されており、これらフィードロールによって長尺基板をキャンロールとの間で挟み込みながらキャンロールの外周面に巻き付けられている長尺基板の両縁部に外側へ拡げる力を作用させながら搬送することを特徴としている。
【００１７】
さらに、本発明が提供する長尺基板の処理方法は、真空チャンバー内でロールツーロールで搬送される長尺基板に対して、内部に冷媒が循環し外周面にガス導入孔を備えたキャンロールの当該外周面に部分的に長尺基板を巻き付けながら熱負荷の掛かる処理を行うものであって、前記キャンロールの外周面上に画定される長尺基板の搬送経路の前後にそれぞれ設けられたフィードロールによって長尺基板をキャンロールとの間で挟み込むとともに、これら両フィードロールのうちの少なくとも一方の外周面に長尺基板の搬送経路の中心線に関して略線対称となるように形成された、長尺基板が搬送されるに従って長尺基板をその幅方向に広げるパターンを有する螺旋状溝によって、キャンロールに巻き付けられている長尺基板の両縁部に外側へ拡げる力を作用させることを特徴としている。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、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キャンロール側からガスを導入して長尺基板とキャンロールと間の摩擦係数が低減するおそれが生じても、キャンロールの回転駆動力を長尺基板に確実に伝えることができ、同時にシワを伸ばし効果を得ることもできる。よって、キャンロールまわりの狭くかつ高温下にさらされるスペースに別途シワ伸ばしロールを設置する必要がなくなる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明に係る長尺基板処理装置の一具体例を示す模式図である。
【図２】図１の処理装置が具備するガス導入機構付きキャンロールの一具体例を示す斜視図である。
【図３】本発明に係る長尺基板処理装置が具備するフィードロールの一具体例を示す平面図である。
【図４】比較例に使用したシワ伸ばしロール対の平面図である。
【図５】比較例に使用した長尺基板処理装置を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、本発明の長尺基板の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、長尺基板の処理装置の一例である長尺基板の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処理装置７０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。
【００２１】
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）７０は、真空チャンバー７１内に設けられており、巻き出しロール７２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８４で巻き取るようになっている。これら巻き出しロール７２から巻き取りロール８４までの搬送経路の途中に、ガス導入機構を有し且つモータで回転駆動されるキャンロール７６が配置されている。このキャンロール７６の内部には、真空チャンバー７１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７６の構造については後に詳細に説明する。
【００２２】
真空チャンバー７１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７１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７１内を減圧してその状態を維持するため、真空チャンバー７１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。
【００２３】
巻き出しロール７２からキャンロール７６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７３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７４とがこの順で配置されている。また、張力センサロール７４から送り出されてキャンロール７６に向かう長尺耐熱性樹脂フィルムＦは、キャンロール７６の近傍に設けられたモータ駆動のフィードロール７５によって、キャンロール７６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７６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。
【００２４】
キャンロール７６から巻き取りロール８４までの搬送経路も、上記同様に、キャンロール７６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８１、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８２、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８３がこの順に配置されている。上記巻き出しロール７２及び巻き取りロール８４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。
【００２５】
キャンロール７６の近傍には、キャンロール７６の外周面上に画定される搬送経路に対向する位置に、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７７、７８、７９および８０が設けられている。金属膜のスパッタリング成膜の場合は、この図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。
【００２６】
図１の長尺耐熱性樹脂フィルムＦの成膜装置７０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。
【００２７】
ところで、ガス導入機構付キャンロール７６は、後述するようにそ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との間のミクロなギャップ部にガスを導入するため、その圧力によりキャンロール７６と長尺耐熱性樹脂フィルムＦとの間により大きなギャップを生ぜしめることがある。その結果、摩擦係数が低減してキャンロール７６の回転駆動がキャンロール７６の外周面に沿って搬送される長尺耐熱性樹脂フィルムＦに伝わりにくくなる。
【００２８】
これに対して、本発明の成膜装置７０では、フィードロール７５と８１の外周面がそれぞれ長尺基板をキャンロール７６の外周面との間で挟み込むように配置されている。これにより、キャンロール７６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７５、８１により、巻き出しロール７２から巻き出された長尺耐熱性樹脂フィルムＦを搬送経路に沿って搬送した後、良好に巻き取りロール８４に巻き取らせることが可能となる。
【００２９】
これらフィードロール７５、８１は両方が駆動ロールである必要はなく、少なくとも一方が長尺耐熱性樹脂フィルムＦの搬送が可能な駆動ロールであれば、他方は駆動力のないフリーロールでも構わない。また、フィードロール７５、８１が、常時キャンロール７６に密着していると、長尺耐熱性樹脂フィルムＦのセッティング作業が困難になってしまうため、これらフィードロール７５、８１はシリンダー等を利用してキャンロール７６に対して密着する位置と離間する位置との間で往復動自在となるように構成されていることが望ましい。
【００３０】
キャンロール７６は、図２に示すようにジャケットロール構造の円筒部材１０で構成されており、その外面側には長尺耐熱性樹脂フィルムＦの巻き付く搬送経路が、内面側には冷却水などの冷媒が流通するジャケット１１が形成されている（説明のため、キャンロール７６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）。キャンロール７６内部の回転軸７６ａの位置は二重配管構造になっており、その内側配管１２の内側に流通する導入ガスが、ガス連絡配管１２ａを経て後述するガス導入路１４に供給される。一方、外側配管１３と内側配管１２との間に流通する冷却水などの冷媒は冷媒連絡配管１３ａを経てジャケット１１に供給される。
【００３１】
このキャンロール７６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７６の回転軸７６ａ方向に沿って円筒部材１０の肉厚部内に穿設されている。各ガス導入路１４は、キャンロール７６の回転軸７６ａ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７６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。
【００３２】
なお、各ガス導入孔１５の直径は、キャンロール７６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。キャンロール７６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。
【００３３】
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。各ガス連通配管１２ａには電磁弁や圧空弁で作動するガス導入バルブ１６が取り付けられており、キャンロール７６の外周面に長尺耐熱性樹脂フィルムＦが巻き付けられている領域にガス導入路１４が存在しているときは、ガス導入バルブ１６を開いて内側配管１２内のガスを供給する。
【００３４】
一方、キャンロール７６が回転してキャンロール７６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にガス導入路１４がきたときは、ガス導入バルブ１６を閉じてガスの供給を遮断する。これにより、ガス導入孔１５から真空チャンバー７１に無駄にガスを放出させることなくキャンロール７６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を導入して当該隙間の熱伝導率を向上させることができる。なお、ガス導入バルブ１６は隣接する複数のガス導入路１４を連結する分岐管に設けてもよい。
【００３５】
分岐管を使用する場合は、キャンロール７６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の本数を各分岐管によって分岐する配管の本数に一致させることが好ましい。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。
【００３６】
前述したように、耐熱性樹脂フィルムＦとキャンロール７６の外周面は完全な平面ではないため、それらの間のギャップ部が真空により断熱されていることが熱伝導率を大幅に低下させており、これがスパッタ熱による耐熱性樹脂フィルムＦのシワ発生の原因となっている。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。
【００３７】
キャンロール７６の外周面上に画定される長尺耐熱性樹脂フィルムＦの搬送経路の前後にそれぞれ設けられ、キャンロール７６に接触して回転するフィードロール７５、８１には、その外周面に長尺基板が搬送されるに従って長尺基板をその幅方向に広げるパターンを有する螺旋状の溝が形成されている。また、この螺旋状の溝は、長尺耐熱性樹脂フィルムＦの搬送経路の中心線に対して線対称に形成されている。これにより、長尺耐熱性樹脂フィルムＦの特に両端部には、搬送されるに従って徐々に幅方向に拡がるような力が作用する。
【００３８】
この溝は、図３に示すような１条巻や２条巻で形成されてもよいし、それより多い条が巻かれていても構わない。なお、長尺基板が搬送されるに従って長尺基板をその幅方向に広げるパターンとは、長尺耐熱性樹脂フィルムＦの搬送時のフィードロールの回転の際、その螺旋条を平面視したときフィードロールの中心から回転軸方向の外側に向かって移動しているように見えるパターンのことをいう。図３には、フィードロール７５の外周面に、長尺耐熱性樹脂フィルムＦが搬送されるに従って長尺耐熱性樹脂フィルムＦをその幅方向に広げるパターンを有する螺旋状溝３０が形成されている例が示されている。
【００３９】
フィードロール７５、８１の外周面は金属製のキャンロール７６に接するため、当該外周面は金属製ではなく樹脂製あるはゴム製であることが好ましい。さらにこれらフィードロール７５、８１は、マグネトロンスパッタリングカソードの近くに配置されるため、耐熱性が高くて耐熱性樹脂フィルムＦとのグリップ性がよいフッ素ゴム製（商品名：バイトン）がより好ましい。なお、グリップ性の観点から、これらフィードロール７５、８１の摩擦係数は大気中で０.５〜１.５であることが望ましい。
【００４０】
螺旋状溝付フィードロール７５、８１は、金属製のキャンロール７６の外周面上で強制的に長尺耐熱性樹脂フィルムＦをその幅方向に引き伸ばすことになるため、過度の力で長尺耐熱性樹脂フィルムＦを引っ張ると、耐熱製樹脂フィルムＦにおいてキャンロール７６と接する面にすり傷を発生させてしまうおそれがある。このような問題を避けるため、螺旋条の溝は適切な深さと幅を有していることが好ましい。
【００４１】
具体的には、螺旋状溝の深さにおいては、耐熱性樹脂フィルムＦの厚さの１／２から１０倍であり、かつ２５〜１０００μｍで有ることが望ましい。この深さが耐熱性樹脂フィルムＦの厚さの１／２未満か、または２５μｍ未満であると、シワ伸ばし効果がほとんど得られない。また、この深さが耐熱性樹脂フィルムＦの厚さの１０倍越えるか、または１０００μｍを越えると、シワ伸ばし効果は得られるものの、耐熱製樹脂フィルムＦにおいてキャンロール７６に接する面にすり傷が発生するおそれがある。
【００４２】
一方、螺旋状溝の幅は、耐熱性樹脂フィルムＦの厚さの１から２０倍であり、かつ５０〜２０００μｍで有ることが望ましい。この幅が耐熱性樹脂フィルムＦの厚さの１倍未満か、または５０μｍ未満であると、シワ伸ばし効果がほとんど得られない。また、この幅が耐熱性樹脂フィルムＦの厚さの２０倍越えるか、または２０００μｍを越える、とシワ伸ばし効果は得られるものの、耐熱製樹脂フィルムＦにおいてキャンロール７６に接する面にすり傷が発生するおそれがある。
【００４３】
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。
【００４４】
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。
【００４５】
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）７０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。
【００４６】
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。
【００４７】
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。
【００４８】
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。
【００４９】
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。
【００５０】
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】
【００５１】
［実施例］
図１に示す成膜装置（スパッタリングウェブコータ）７０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。
【００５２】
キャンロール７６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７６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７６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。
【００５３】
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７６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７６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。
【００５４】
キャンロール７６の外周面のうちフィルムＦが巻き付けられない領域がキャンロール７６の回転中心に対して占める角度、すなわち、キャンロール７６の回転軸７６ａを中心としてフィードロール８１に向けて送り出されるフィルムＦがキャンロール７６から離れる位置からフィードロール７５から送り出されるフィルムＦがキャンロール７６に接する位置までの角度は約３０°であった。
【００５５】
従って、この領域には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、３０本を３分割した１０本に分岐する分岐管を使用し、各分岐管に対してガス導入バルブ１６を１つ取り付けた。すなわち、ガス導入バルブ１６は全部で３６個になる。
【００５６】
フィードロール７５、８１は、それぞれ直径１５０ｍｍ、幅７５０ｍｍのアルミ製の芯にフッ素ゴムのバイトンを施したものを使用した。フィードロール７５、８１の外周面には、フィルムＦが搬送されるに従ってフィルムＦをその幅方向に広げるパターンを有する螺旋状の溝３０を設けた。溝３０の深さは５０μｍ、溝３０の幅は２００μｍとし、ピッチ５ｍｍで１０条の溝３０を形成した。
【００５７】
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７７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７８、７９、８０にはＣｕターゲットを用いた。
【００５８】
巻き出しロール７２と巻き取りロール８４の張力は８０Ｎとした。キャンロール７６の外周面上に画定される搬送経路の上流側に位置するモータ駆動のフィードロール７５の周速度および下流側に位置するモータ駆動のフィードロール８１の周速度は、キャンロール７６の周速度と同じになるようにサーボモータを制御した。
【００５９】
この実施例の成膜装置７０では、キャンロール７６からのガス導入を行わない状態ではフィルムＦを搬送する駆動力のほとんどがキャンロール７６から伝えられていたので、キャンロール７６にガス導入を行うことによる耐熱樹脂フィルムＦとキャンロール７６との間の摩擦係数が低下した状態でのフィルム搬送には、これら２本のフィードロール７５、８１を駆動する必要があった。もちろん、フィードロール７５、８１を駆動させる必要性は、成膜装置の各ロールの配置場所やその他のロールのフィルム駆動力に依存する。
【００６０】
この成膜装置７０の巻き出しロール７２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７６を経由させて巻き取りロール８４に取り付けた。この状態で、真空チャンバー７１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。キャンロール７６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。
【００６１】
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７７、７８、７９、８０に１０ｋＷの電力を印加して電力制御した。更にキャンロール７６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。
【００６２】
この処理を行っている際、成膜中におけるキャンロール７６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７６上のフィルム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７７、７８、７９、８０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７６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。
【００６３】
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、各カソードへの印加電力を２０ｋＷに、フィルムＦの搬送速度を６ｍ／分に変更した。こ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７６上のフィルムＦの表面の観察が可能な観察窓からキャンロール７６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７７、７８、７９、８０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７６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。
【００６４】
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７２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８４に巻き取ってから取り外した。
【００６５】
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、最初に処理を行った０〜３００ｍのフィルムＦおよびスパッタ電力を２倍にするとともに搬送速度を２倍にして処理した３００〜６００ｍのフィルムＦのいずれにもシワが見つからなかった。
【００６６】
この結果から、キャンロール７６の外周面上に画定されるフィルムＦの搬送経路の上流側に位置するモータ駆動のフィードロール７５は、フィルムＦの幅をあらかじめ広げてキャンロール７６へ導く効果があり、フィルムＦの搬送経路の下流側に位置するモータ駆動のフィードロール８１は、スパッタリングにより熱負荷を受けたフィルムＦを巻き取り前に広げる効果があると推定できる。
【００６７】
［比較例１］
比較のため、螺旋状溝付フィードロールに代えて溝加工が施されていないフィードロールを用いた以外は上記した実施例と同様にして成膜処理を行った。
【００６８】
その結果、各カソードへの印加電力１０ｋＷ、フィルムＦの搬送速度３ｍ／分の条件で成膜処理している際にキャンロール７６上のフィルムＦの表面の観察が可能な観察窓からキャンロール７６へのガス導入が行われているフィルムＦを観察しところ、マグネトロンスパッタリングカソード７７、７８、７９、８０の成膜ゾーンを通過した成膜直後のフィルムＦに現れやすい、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７６外周面からのフィルムＦの浮き上がり（シワ）が見られることは無かった。
【００６９】
しかし、スパッタ電力を２倍にして、搬送速度も２倍にした条件で３００から６００ｍまで処理している際に同様にキャンロール７６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７７、７８、７９、８０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７６上からのフィルムＦの浮き上がり（シワ）が見られることがあった。
【００７０】
成膜が完了した後、取り外したフィルムＦを大気中にて展開してシワの有無を確認したところ、０〜３００ｍまでの間にシワは見つからなかったが、スパッタ電力を２倍にして、搬送速度も２倍にした３００〜６００ｍでは若干のシワが発生していた。
【００７１】
［比較例２］
比較例のため、螺旋状溝付フィードロールに代えて溝加工を施す前のフィードロールを用い、さらに図４に示すシワ伸ばしロール対２１を図５に示すようにマグネトロンスパッタリングカソードの前後に合計５対配置した以外は上記実施例と同様にして成膜を行った。
【００７２】
これらシワ伸ばしロール対２１の各々は、直径２０ｍｍ幅３０ｍｍのフッ素ゴムのバイトン製から成り、両シワ伸ばしロールの回転軸は、それぞれキャンロールの回転軸に対して１０度傾いた状態で、耐熱性樹脂フィルムの両端から１０ｍｍまでの領域に接触させた。
【００７３】
その結果、各カソードへの印加電力１０ｋＷ、フィルムＦの搬送速度３ｍ／分の条件で成膜処理している際にキャンロール３６上のフィルムＦの表面の観察が可能な観察窓からキャンロール３６へのガス導入を行っているフィルムＦを観察しところ、マグネトロンスパッタリングカソード３７、３８、３９、４０の成膜ゾーンを通過した成膜直後のフィルムＦに現れやすい、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３６外周面からのフィルムＦの浮き（シワ）が見られることは無かった。
【００７４】
また、スパッタ電力を２倍にして、搬送速度も２倍にした条件で３００から６００ｍまで処理している際に同様にキャンロール３６上のフィルムＦを観察した場合においても、マグネトロンスパッタリングカソード３７、３８、３９、４０の成膜ゾーンを通過した成膜直後のフィルムＦに現れやすい、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３６外周面からのフィルムＦの浮き（シワ）が見られることは無かった。
【００７５】
成膜が完了した後、取り外したフィルムＦを大気中にて展開してシワの有無を確認したところ、最初に処理した０〜３００ｍのフィルムＦ、及びスパッタ電力を２倍にして、搬送速度も２倍にして処理した３００〜６００ｍのフィルムＦのいずれにおいてもシワは見つからなかった。しかし、マグネトロンスパッタカソードの近くに配置したシワ伸ばしロール対２１の表面は変質していまい、ベアリングの動作も滑らかさを失っており、連続使用には耐えることができなかったと推定できる。
【符号の説明】
【００７６】
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 ガス導入バルブ
２０ 螺旋状の溝
２１ シワ伸ばしロール対
３０、７０ 成膜装置（スパッタリングウェブコータ）
３１、７１ 真空チャンバー
３２、７２ 巻き出しロール
３３、４３、７３、８３ フリーロール
３４、４２、７４、８２ 張力センサロール
３５、４１、７５、８１ フィードロール
３６、７６ キャンロール
３７、３８、３９、４０ マグネトロンスパッタリングカソード
７７、７８、７９、８０ マグネトロンスパッタリングカソード
４４、８４ 巻き取りロール
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】
真空チャンバー内でロールツーロールで搬送される長尺基板に対して外周面にガス導入孔を備えたキャンロールに部分的に巻き付けながら熱負荷の掛かる処理を施す長尺基板の処理装置であって、
前記キャンロールの外周面上に画定される搬送経路の前後にそれぞれ長尺基板をキャンロールとの間に挟み込むフィードロールが設けられており、これら両フィードロールのうちの少なくとも一方にはその外周面に長尺基板が搬送されるに従って長尺基板をその幅方向に広げるパターンを有する螺旋状溝が長尺基板の搬送経路の中心線に関して略線対称に形成されていることを特徴とする特徴とする長尺基板処理装置。
【請求項２】
前記両フィードロールの外周面が樹脂またはゴムで形成されていることを特徴とする、請求項１に記載の長尺基板処理装置。
【請求項３】
前記両フィードロールの外周面がフッ素ゴムであることを特徴とする、請求項２に記載の長尺基板処理装置。
【請求項４】
前記螺旋状溝の深さが、長尺基板の厚さの１／２から１０倍であり、かつ２５〜１０００μｍで有ることを特徴とする、請求項１から３のいずれかに記載の長尺基板処理装置。
【請求項５】
前記螺旋状溝の幅が、長尺基板の厚さの１から２０倍であり、かつ５０〜２０００μｍで有ることを特徴とする、請求項１から４のいずれかに記載の長尺基板処理装置。
【請求項６】
前記両フィードロールのうちの少なくとも一方が駆動ロールであることを特徴とする、請求項１から５のいずれかに記載の長尺基板処理装置。
【請求項７】
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１から６のいずれかに記載の長尺基板処理装置。
【請求項８】
前記プラズマ処理またはイオンビーム処理を行う機構が、前記キャンロールの外表面に対向した位置に配されていることを特徴とする、請求項７に記載の長尺基板処理装置。
【請求項９】
請求項１から６のいずれかに記載の長尺基板処理装置のうち、前記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１０】
前記真空成膜処理が、前記キャンロールの外周面に対向する位置に配された真空成膜機構であることを特徴とする、請求項９に記載の長尺基板真空成膜装置。
【請求項１１】
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１０に記載の長尺基板真空成膜装置。
【請求項１２】
真空チャンバー内で熱負荷の掛かる処理が施される長尺基板に対して、ガス導入孔を備えた外周面に部分的に巻き付けて冷却するキャンロールと、該キャンロールの外周面に画定される長尺基板の搬送経路の前後にそれぞれ設けられたフィードロールとによって行う長尺基板の搬送方法であって、
これらフィードロールの少なくとも一方の外周面には、長尺基板が搬送されるに従って長尺基板をその幅方向に広げるパターンを有する螺旋状溝が搬送経路の中心線に関して略線対称となるように形成されており、これらフィードロールによって長尺基板をキャンロールとの間で挟み込みながらキャンロールの外周面に巻き付けられている長尺基板の両縁部に外側へ拡げる力を作用させながら搬送することを特徴とする長尺基板の搬送方法。
【請求項１３】
真空チャンバー内でロールツーロールで搬送される長尺基板に対して、内部に冷媒が循環し外周面にガス導入孔を備えたキャンロールの当該外周面に部分的に長尺基板を巻き付けながら熱負荷の掛かる処理を行う長尺基板の処理方法であって、
前記キャンロールの外周面上に画定される長尺基板の搬送経路の前後にそれぞれ設けられたフィードロールによって長尺基板をキャンロールとの間で挟み込むとともに、これら両フィードロールのうちの少なくとも一方の外周面に長尺基板の搬送経路の中心線に関して略線対称となるように形成された、長尺基板が搬送されるに従って長尺基板をその幅方向に広げるパターンを有する螺旋状溝によって、キャンロールに巻き付けられている長尺基板の両縁部に外側へ拡げる力を作用させることを特徴とする長尺基板の処理方法。
【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、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上に画定される搬送経路に対向した向きで行われ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、前記真空成膜処理が前記キャンロールの外周面上に画定される搬送経路に対向した向きで行われ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】
真空チャンバー内でロールツーロールで搬送される長尺基板に対して外周面にガス導入孔を備えたキャンロールに部分的に巻き付けながら熱負荷の掛かる処理を施す長尺基板の処理装置であって、
前記キャンロールの外周面上に画定される搬送経路の前後にそれぞれ長尺基板をキャンロールとの間に挟み込むフィードロールが設けられており、これら両フィードロールのうちの少なくとも一方にはその外周面に長尺基板が搬送されるに従って長尺基板をその幅方向に広げるパターンを有する螺旋状溝が長尺基板の搬送経路の中心線に関して略線対称に形成されていることを特徴とする特徴とする長尺基板処理装置。
【請求項２】
前記両フィードロールの外周面が樹脂またはゴムで形成されていることを特徴とする、請求項１に記載の長尺基板処理装置。
【請求項３】
前記両フィードロールの外周面がフッ素ゴムであることを特徴とする、請求項２に記載の長尺基板処理装置。
【請求項４】
前記螺旋状溝の深さが、長尺基板の厚さの１／２から１０倍であり、かつ２５〜１０００μｍで有ることを特徴とする、請求項１から３のいずれかに記載の長尺基板処理装置。
【請求項５】
前記螺旋状溝の幅が、長尺基板の厚さの１から２０倍であり、かつ５０〜２０００μｍで有ることを特徴とする、請求項１から４のいずれかに記載の長尺基板処理装置。
【請求項６】
前記両フィードロールのうちの少なくとも一方が駆動ロールであることを特徴とする、請求項１から５のいずれかに記載の長尺基板処理装置。
【請求項７】
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１から６のいずれかに記載の長尺基板処理装置。
【請求項８】
前記プラズマ処理またはイオンビーム処理を行う機構が、前記キャンロールの外表面に対向した位置に配されていることを特徴とする、請求項７に記載の長尺基板処理装置。
【請求項９】
請求項１から６のいずれかに記載の長尺基板処理装置のうち、前記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１０】
前記真空成膜処理が、前記キャンロールの外周面に対向する位置に配された真空成膜機構であることを特徴とする、請求項９に記載の長尺基板真空成膜装置。
【請求項１１】
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１０に記載の長尺基板真空成膜装置。
【請求項１２】
真空チャンバー内で熱負荷の掛かる処理が施される長尺基板に対して、ガス導入孔を備えた外周面に部分的に巻き付けて冷却するキャンロールと、該キャンロールの外周面に画定される長尺基板の搬送経路の前後にそれぞれ設けられたフィードロールとによって行う長尺基板の搬送方法であって、
これらフィードロールの少なくとも一方の外周面には、長尺基板が搬送されるに従って長尺基板をその幅方向に広げるパターンを有する螺旋状溝が搬送経路の中心線に関して略線対称となるように形成されており、これらフィードロールによって長尺基板をキャンロールとの間で挟み込みながらキャンロールの外周面に巻き付けられている長尺基板の両縁部に外側へ拡げる力を作用させながら搬送することを特徴とする長尺基板の搬送方法。
【請求項１３】
真空チャンバー内でロールツーロールで搬送される長尺基板に対して、内部に冷媒が循環し外周面にガス導入孔を備えたキャンロールの当該外周面に部分的に長尺基板を巻き付けながら熱負荷の掛かる処理を行う長尺基板の処理方法であって、
前記キャンロールの外周面上に画定される長尺基板の搬送経路の前後にそれぞれ設けられたフィードロールによって長尺基板をキャンロールとの間で挟み込むとともに、これら両フィードロールのうちの少なくとも一方の外周面に長尺基板の搬送経路の中心線に関して略線対称となるように形成された、長尺基板が搬送されるに従って長尺基板をその幅方向に広げるパターンを有する螺旋状溝によって、キャンロールに巻き付けられている長尺基板の両縁部に外側へ拡げる力を作用させることを特徴とする長尺基板の処理方法。
【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、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上に画定される搬送経路に対向した向きで行われ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、前記真空成膜処理が前記キャンロールの外周面上に画定される搬送経路に対向した向きで行われ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５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２０１２−１１７１３０（Ｐ２０１２−１１７１３０Ａ）
【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２０１０−２６９７７０（Ｐ２０１０−２６９７７０）
【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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