JP2000297374A - Substrate and pet film - Google Patents

Substrate and pet film

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JP2000297374A
JP2000297374A JP2000082096A JP2000082096A JP2000297374A JP 2000297374 A JP2000297374 A JP 2000297374A JP 2000082096 A JP2000082096 A JP 2000082096A JP 2000082096 A JP2000082096 A JP 2000082096A JP 2000297374 A JP2000297374 A JP 2000297374A
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substrate
film
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diamond
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Kenji Ito
健二 伊藤
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Semiconductor Energy Laboratory Co Ltd
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To negate the internal stress possessed by a thin film and to prevent the deformation of the substrate induced by thin film formation, i.e., the warpage generated in a flexible film-like material by forming the thin film on the substrate curved in a direction of negating the internal stress remaining in the thin film. SOLUTION: When the thin film 13 having the compressive residual internal stress is deposited on the surface of the flexible film-like substrate 3, the substrate 3 tends to warp to a crown shape with the deposited surface faced upward on account of the compressive stress. The substrate 3 is warped in an opposite direction at deposition, by which the stress by the warpage of the substrate 3 and the compressive internal stress possessed by the thin film are negated and a flat state is obtained. The residual internal stress of the thin film 13 is previously measured or the degree of curling is previously quantitatively recognized and the curvature meeting the deformation quantity by the residual internal stress of the thin film 13 is imparted to the substrate 3, by which the substrate 3 formed with the thin-film 13 is obtained. The radius of curvature at which the induction of wrinkles, flaws, etc. on the film does not occur is important.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、残留応力が小さ
く、基板との密着性に優れた薄膜の作製装置、及びその
作製方法に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an apparatus and a method for producing a thin film having low residual stress and excellent adhesion to a substrate.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来より、薄膜形成方法としては、PV
D分野ではスパッタ法、イオン化蒸着法等が、CVD分
野ではプラズマCVD法がその代表的なものとして知ら
れている。
2. Description of the Related Art Conventionally, as a method of forming a thin film, PV has been used.
In the field D, a sputtering method, an ionization vapor deposition method and the like are known, and in the CVD field, a plasma CVD method is known as a typical example.

【0003】図1に示すのは、容量結合型の高周波グロ
ー放電を利用したCVD装置であり、高周波電源系(5)
、高周波給電電極(1) 、対向接地電極(2) 、被形成面
を有する基板(3)、平行に配置されたフラットな電極
(1),(2) 間において発生するプラズマ領域(4) が示され
ている。この方式は高周波給電電極(1) 側に配置された
基板(3) 側に働く自己バイアスを利用して成膜を行う装
置である。
FIG. 1 shows a CVD apparatus using a capacitively-coupled high-frequency glow discharge, and a high-frequency power supply system (5).
, High-frequency power supply electrode (1), counter ground electrode (2), substrate (3) having a surface to be formed, flat electrodes arranged in parallel
The plasma region (4) generated between (1) and (2) is shown. This method is an apparatus for forming a film by using a self-bias acting on the substrate (3) disposed on the high-frequency power supply electrode (1) side.

【0004】また図2に示すのは、誘導結合型のCVD
装置であって、高周波励起用コイル(6) から誘導エネル
ギーを加えることによってプラズマ領域(4) を形成し、
プラズマ領域で活性化された原料のイオンを外部バイア
ス印加用補助電極からの電界によってフィルム状の基板
(3) に導き、フレキシブルな基板(3) 上に薄膜形成を行
う方式である。またこの方式は、円筒ローラとガイドロ
ーラによってフィルム状の基板が連続的に移動し、基板
(3) 上に連続的に薄膜形成を行うものである。
FIG. 2 shows an inductively coupled CVD.
A plasma region (4) formed by applying induction energy from a high-frequency excitation coil (6),
A film-like substrate is formed by applying an electric field from an auxiliary electrode for applying an external bias to ions of the raw material activated in the plasma region.
This method leads to (3) and forms a thin film on a flexible substrate (3). In this method, a film-shaped substrate is continuously moved by a cylindrical roller and a guide roller.
(3) A thin film is continuously formed thereon.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】図1に示すCVD装置
を用いてダイヤモンド状炭素薄膜に代表される大きな圧
縮性残留応力を有する薄膜を形成した場合、ダイヤモン
ド状炭素薄膜は1010dyne/cm2台の大きな圧縮応力を有し
ているので、成膜面を上に凸状に膜が反り返る様な力が
働いている薄膜になってしまう。
When a thin film having a large compressive residual stress typified by a diamond-like carbon thin film is formed using the CVD apparatus shown in FIG. 1, the diamond-like carbon thin film becomes 10 10 dyne / cm 2. Since the film has a large compressive stress, the film becomes a thin film in which a force acting such that the film warps in a convex manner on the film-forming surface acts.

【0006】この状態を図5を用いて説明する。図5
(A) は、基板(3) 上に圧縮性残留内部応力を有する薄膜
(13)を形成した状態が示されている。薄膜(13)に圧縮性
残留内部応力が働いている時、薄膜(13)は図に示すよう
に反り返ろうとする。この場合当然基板(3) との間に応
力が発生し、薄膜(13)と基板(3) との密着性の低下、剥
離やクラックの発生、といった問題が生じる。
This state will be described with reference to FIG. FIG.
(A) is a thin film with compressive residual internal stress on the substrate (3).
The state where (13) is formed is shown. When compressive residual internal stress is acting on the thin film (13), the thin film (13) tends to warp as shown in the figure. In this case, a stress is naturally generated between the substrate (3) and problems such as a decrease in adhesion between the thin film (13) and the substrate (3), and the occurrence of peeling and cracks.

【0007】特に基板として、フレキシブルなフィルム
状の基板を用いた場合、薄膜が外側、基板が内側となる
ようにカールしてしまう。
In particular, when a flexible film-shaped substrate is used as the substrate, the thin film curls so that the thin film is on the outside and the substrate is on the inside.

【0008】また図2に示すCVD装置を用いた場合に
は、基板(3) が移動する長手方向の圧縮性残留応力は基
板が巻き取られることによってキャンセルされ、あまり
大きな問題とはならないが、基板(3) の幅方向の圧縮性
残留内部応力によってやはり成膜後に基板がカール(丸
まる)してしまう。
When the CVD apparatus shown in FIG. 2 is used, the compressive residual stress in the longitudinal direction in which the substrate (3) moves is canceled out by winding the substrate, which does not cause a serious problem. The substrate also curls after film formation due to the compressive residual internal stress in the width direction of the substrate (3).

【0009】この基板(3) の幅方向の圧縮残留性応力
は、後に矯正処理を行っても容易に元には戻らず、たと
え復元したとしても今度は薄膜と基板との界面にストレ
スを内在させてしまい、クラック、剥離等を誘発するも
のであり、長期的な視点から見ても信頼性に欠けるもの
である。
The compressive residual stress in the width direction of the substrate (3) does not easily return to its original state even if a correction process is performed later. Even if the residual stress is restored, the stress remains at the interface between the thin film and the substrate. This causes cracks, peeling, etc., and lacks reliability from a long-term viewpoint.

【0010】また以上の問題は、CVD法(気相反応
法)で成膜した薄膜には程度の差はあれ存在している問
題である。
The above problem is a problem that thin films formed by the CVD method (gas phase reaction method) exist to some extent.

【0011】本発明は、以上説明したような気相法で成
膜した薄膜の残留応力の問題を解決することを目的とす
る。
An object of the present invention is to solve the problem of residual stress of a thin film formed by a gas phase method as described above.

【0012】[0012]

【課題を解決するための手段】〔第1の発明〕第1の発
明は、気相法で基板上に薄膜を形成する成膜装置であっ
て、成膜後に薄膜に残留する内部応力を打ち消す方向に
基板を湾曲させる機能を有する成膜装置、を要旨とす
る。
Means for Solving the Problems [First invention] A first invention is a film forming apparatus for forming a thin film on a substrate by a vapor phase method, and cancels internal stress remaining in the thin film after film formation. A film forming apparatus having a function of bending a substrate in a direction is summarized.

【0013】上記第1の発明において、気相法というの
は、スパッタ法、蒸着法、CVD法をいう。また薄膜の
種類としては、ダイヤモンド状炭素薄膜、半導体薄膜、
絶縁体薄膜、導体薄膜等の一般に公知の薄膜全般を挙げ
ることができる。内部応力を打ち消す方向に基板を湾曲
させるというのは、薄膜の内部に残留する応力によって
基板自体が反る方向とは逆の方向に基板を予め反らして
おくことをいう。こうしておくことで、薄膜の残留内部
応力によって基板が反った場合、予め施しておいた反り
と薄膜の反りとが互いに打ち消し合い、結果として反り
のない薄膜と基板との一体物を得ることができる。
In the first aspect of the present invention, the vapor phase method means a sputtering method, a vapor deposition method, and a CVD method. The types of thin films include diamond-like carbon thin films, semiconductor thin films,
Generally known general thin films such as an insulator thin film and a conductor thin film can be exemplified. Curving the substrate in a direction to cancel the internal stress means that the substrate is warped in a direction opposite to the direction in which the substrate itself warps due to the stress remaining inside the thin film. By doing so, when the substrate is warped due to the residual internal stress of the thin film, the warpage applied in advance and the warp of the thin film cancel each other out, and as a result, an integrated product of the thin film and the substrate without warpage can be obtained. .

【0014】基板を湾曲させる機能というのは、基板を
強制的に湾曲させる基板保持手段また基板搬送手段、基
板を湾曲した部材に沿わせることにより基板を湾曲させ
る手段、のことである。本発明は、圧縮性残留内部応力
あるいは引張性残留内部応力を有する薄膜全てに応用で
きるものである。
The function of bending the substrate is a substrate holding means or a substrate transfer means for forcibly bending the substrate, and a means for bending the substrate by causing the substrate to follow a curved member. The present invention can be applied to all thin films having compressive residual internal stress or tensile residual internal stress.

【0015】本発明を実施する手順の例を以下に説明す
る。・薄膜の残留内部応力をあらかじめ計測しておく
か、もしくは薄膜を形成することでどの程度カールする
か、その度合いを定量的に把握しておく。・上記薄膜の
残留内部応力による変形量に見合った曲率を基板に与え
て成膜を行う。以上の工程を採ることによって、フラッ
トな状態の薄膜が形成された基板を得ることができる。
An example of a procedure for practicing the present invention will be described below. Measure the residual internal stress of the thin film in advance, or quantitatively grasp the degree of curling by forming the thin film. -The film is formed by giving the substrate a curvature commensurate with the amount of deformation of the thin film due to residual internal stress. By performing the above steps, a substrate on which a flat thin film is formed can be obtained.

【0016】本発明を利用することによって得られる薄
膜の状態を図5(B) に簡単に示す。圧縮性残留内部応力
を有する薄膜(13)をフレキシブルなフィルム状基板(3)
の表面に成膜すると、圧縮性の応力のため基板(3) は図
5(A) に示すように反ろうとする。そこで本発明に示す
ように、成膜時において基板を図5(A) に示す状態と逆
の方向に反らしておくことによって、基板の反ることに
よる応力と薄膜が有する圧縮性残留内部応力とを打ち消
し合わせ、図5(B) に示すような状態を実現することが
できる。なお、成膜時に予め基板に付与する曲率はフィ
ルムにシワ、キズ等を誘発することがない曲率半径であ
ることが重要である。
FIG. 5B schematically shows the state of a thin film obtained by utilizing the present invention. Flexible thin film substrate (3) with compressible residual internal stress (13)
When a film is formed on the surface, the substrate (3) tends to warp as shown in FIG. 5 (A) due to compressive stress. Therefore, as shown in the present invention, by warping the substrate in the direction opposite to the state shown in FIG. 5A during film formation, the stress due to the warping of the substrate and the compressive residual internal stress of the thin film are reduced. Can be canceled to realize a state as shown in FIG. 5 (B). It is important that the curvature given to the substrate in advance during film formation has a radius of curvature that does not induce wrinkles, scratches, or the like in the film.

【0017】[0017]

【作用】成膜時において、成膜される薄膜の内部応力を
打ち消すような応力を予め被形成面を有する基板に与え
ておくことで、薄膜が有する内部応力を打ち消さすこと
ができ、薄膜形成行為により生じる基板の変形、すなわ
ちフレキシブルなフィルム状のもので起こるカール現象
を未然に防止あるいは低減することができる。
In the film formation, by applying in advance a substrate having a surface on which a film is to be formed to cancel the internal stress of the thin film to be formed, the internal stress of the thin film can be canceled. It is possible to prevent or reduce the deformation of the substrate caused by the action, that is, the curl phenomenon that occurs in a flexible film.

【0018】[0018]

【実施例】以下に示す実施例においては、フィルム状の
基板上にダイヤモンド状炭素薄膜を形成する例を示す
が、基板としては、曲率を与えることのできる材料であ
れば特にその材料が限定されるものではなく、また基板
上に成膜される薄膜も成膜後に残留する内部応力が問題
となる薄膜であれば本発明が利用できることはいうまで
もない。また、以下の実施例においては圧縮性残留内部
応力を有する薄膜の例を示すが、引張性残留内部応力を
有する薄膜を形成する場合には、曲率の与え方を反対に
すればよい。
EXAMPLES In the following examples, an example is shown in which a diamond-like carbon thin film is formed on a film-like substrate. However, the material of the substrate is not particularly limited as long as it can impart a curvature. Of course, the present invention can be applied to a thin film formed on a substrate as long as the internal stress remaining after the film formation becomes a problem. Further, in the following embodiments, an example of a thin film having a compressive residual internal stress will be described. However, when a thin film having a tensile residual internal stress is formed, the way of giving the curvature may be reversed.

【0019】〔実施例1〕本発明の実施例を図3及び図
4に基づいて説明する。図3及び図4に示すのは、ロー
ルツーロールタイプの容量結合型で平行平板構成の高周
波プラズマCVD装置である。図4は装置を斜め方向か
ら立体的に見た図面であり、図3は基板であるフィルム
が送り出される方向( 矢印(12)で示される方向)に垂直
な方向から見た断面図である。
[Embodiment 1] An embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 3 and 4 show a roll-to-roll type capacitively coupled high-frequency plasma CVD apparatus having a parallel plate configuration. FIG. 4 is a perspective view of the apparatus as viewed three-dimensionally from an oblique direction, and FIG. 3 is a cross-sectional view of the apparatus as viewed from a direction perpendicular to the direction in which the film serving as a substrate is fed (the direction indicated by arrow (12)).

【0020】図3及び図4において、高周波電源系(13.
56MHz)(5) 、フレキシブルな基板であるフィルム(3) 、
高周波給電電極(1) 、対向接地電極(2) 、プラズマ領域
(4)、基板が送り出される方向(12)が示されている。
In FIGS. 3 and 4, the high-frequency power supply system (13.
56MHz) (5), flexible substrate film (3),
High frequency power supply electrode (1), counter ground electrode (2), plasma area
(4), the direction (12) in which the substrate is sent out is shown.

【0021】この装置は、高周波給電電極(1) 側に働く
自己バイアスを制御することにより膜質を決定するもの
で、特別に外部よりバイアス等を付与する必要が無いシ
ンプルな系を構成している。勿論、外部より直流バイア
スを印加する構成を採用することもできる。
This device determines the film quality by controlling the self-bias acting on the high-frequency power supply electrode (1) side, and constitutes a simple system that does not require any special external bias or the like. . Of course, a configuration in which a DC bias is applied from the outside may be employed.

【0022】本実施例においては、基板となるフィルム
(12)として、厚さ10μm、幅130mm、長さ90m
のPET(ポリエチレンテレフタレート)を用いた。高
周波給電電極(1) の幅は180mm、長さ250mmで
あり、厚さは20mmである。この電極(1) には図3に
示すようにその幅方向(図3でいうと紙面左右方向)に
360mmの曲率半径を与え、湾曲させてある。また対
向接地電極(2) も高周波給電電極(1) と同じ寸法であ
り、やはり高周波給電電極と同様の360mmの曲率半
径を同じ方向に与えてある。
In this embodiment, a film serving as a substrate
As (12), thickness 10 μm, width 130 mm, length 90 m
PET (polyethylene terephthalate) was used. The high-frequency power supply electrode (1) has a width of 180 mm, a length of 250 mm, and a thickness of 20 mm. As shown in FIG. 3, the electrode (1) is given a radius of curvature of 360 mm in the width direction (the horizontal direction in FIG. 3) and is curved. The opposite ground electrode (2) also has the same dimensions as the high-frequency power supply electrode (1), and has the same 360-mm radius of curvature as the high-frequency power supply electrode in the same direction.

【0023】薄膜の形成は、基板であるフィルム(3) を
50m/min の速度で図4の矢印(12)で示す方向に走行
させながら行う。この薄膜の形成の際、フィルム(3) は
高周波給電電極(1) に沿って走行するので、高周波給電
電極(1) の曲率に従って図3の(3) に示すように湾曲す
る。
The thin film is formed while running the film (3) as a substrate at a speed of 50 m / min in the direction shown by the arrow (12) in FIG. During the formation of this thin film, the film (3) runs along the high-frequency power supply electrode (1), and thus curves as shown in FIG. 3 (3) according to the curvature of the high-frequency power supply electrode (1).

【0024】こうすることで、図5(A) のようになろう
とする薄膜(13)に対して基板を予め図5(A) に示す方向
とは逆の向きに湾曲させておくことによって、薄膜(13)
が有する残留応力をキャンセルさせることができる。
By doing so, the substrate is curved in the direction opposite to the direction shown in FIG. 5A in advance with respect to the thin film 13 to be formed as shown in FIG. Thin film (13)
Can be canceled out.

【0025】以上のような構成のプラズマCVD装置を
用い、フィルム(3) 上にダイヤモンド状炭素薄膜を50
0Åの厚さに形成した。このダイヤモンド状炭素薄膜の
成膜条件は、図1に示す装置を用いた場合、1.7 ×1010
dyne/cm2 の圧縮性残留内部応力を有するダイヤモンド
状炭素薄膜が形成される成膜条件で成膜を行った。具体
的な成膜条件を以下に示す。 投入電力 1.5 Kw 成膜圧力 80 Pa 基板間隔 15mm 基板温度 非加熱 成膜ガス C2H6+H2 (200sccm/50sccm)
Using the plasma CVD apparatus having the above configuration, a diamond-like carbon thin film is
It was formed to a thickness of 0 °. The conditions for forming the diamond-like carbon thin film were 1.7 × 10 10 when the apparatus shown in FIG. 1 was used.
The film was formed under the conditions for forming a diamond-like carbon thin film having a compressive residual internal stress of dyne / cm 2 . Specific film forming conditions are shown below. Input power 1.5 Kw Deposition pressure 80 Pa Substrate spacing 15 mm Substrate temperature Unheated Deposition gas C 2 H 6 + H 2 (200 sccm / 50 sccm)

【0026】巻き取りロールにより回収したフィルムを
目視により検査したところ、薄膜を形成する前のフラッ
トな状態が維持できており、ダイヤモンド状炭素薄膜の
物性に関しても、剥離は全く認められず全面に均一に形
成されていた。また硬度に関しては、ビッカース硬度は
基板及び、膜厚の問題で計測できなかったが、代用特性
として鋼球を押しつけ移動させたときの耐久性は全く問
題なく、満足の得られるものであった。
When the film recovered by the winding roll was visually inspected, a flat state before the thin film was formed could be maintained, and the physical properties of the diamond-like carbon thin film were not recognized at all, and were uniform over the entire surface. Was formed. Regarding the hardness, Vickers hardness could not be measured due to the problems of the substrate and the film thickness. However, the durability when the steel ball was pressed and moved as a substitute property was satisfactory without any problem.

【0027】これは、成膜時に電極(1) の曲率に沿うよ
うに走行する基板(3) の表面に圧縮応力を有するダイヤ
モンド状炭素薄膜が形成されると、ダイヤモンド状炭素
薄膜はその内部残留応力によって、基板の反りとは反対
方向に反ろうとするので、結果として互いの反りが打ち
消し合い、残留内部応力はほとんど無い状態が実現でき
たためと考えられる。
This is because when a diamond-like carbon thin film having a compressive stress is formed on the surface of the substrate (3) running along the curvature of the electrode (1) at the time of film formation, the diamond-like carbon thin film remains inside. It is considered that the substrate tends to warp in the direction opposite to the warpage of the substrate due to the stress, and as a result, the warps cancel each other, and a state in which almost no residual internal stress is realized.

【0028】〔比較例1〕ここでは比較例1として、実
施例1と同じ成膜条件において、図1に示す従来より公
知の高周波プラズマCVD装置を用いてダイヤモンド状
炭素薄膜(500Å厚)を形成した例を示す。基板としてP
ETのフィルムを用いることや、電極の大きさや形状に
関しては、実施例1と同様である。即ち、実施例1と異
なるのは、電極に曲率を与える点、曲率を与えられた電
極に従って基板であるフィルムが同様の曲率でもって湾
曲する点、を除いては実施例1と同様である。
Comparative Example 1 As Comparative Example 1, a diamond-like carbon thin film (500 mm thick) was formed using the conventionally known high-frequency plasma CVD apparatus shown in FIG. 1 under the same film forming conditions as in Example 1. An example is shown below. P as substrate
The use of an ET film and the size and shape of the electrodes are the same as in the first embodiment. That is, the difference from the first embodiment is the same as that of the first embodiment except that a curvature is given to the electrode and that the film as the substrate is curved with the same curvature according to the electrode having the curvature.

【0029】本比較例において得られたダイヤモンド状
炭素薄膜は、フィルムからの剥離は全く認められなかっ
たが、フィルム自体のカール状態が大きく、矯正処理を
施さなくては、とてもフラットな状態にすることは困難
な形状を有していた。また、鋼球を押しつけ移動させた
ときの耐久性において、局所的にフィルムとの界面から
ピーリングする現象が発生した。これは、ダイヤモンド
状炭素薄膜と基板との間で大きな応力が発生しているこ
とを意味している。
Although the diamond-like carbon thin film obtained in this comparative example did not show any peeling from the film, the film itself had a large curl state, and was made to be very flat without any correction treatment. It had a difficult shape. In addition, in the durability when the steel ball was pressed and moved, a phenomenon in which the steel ball locally peeled from the interface with the film occurred. This means that a large stress is generated between the diamond-like carbon thin film and the substrate.

【0030】〔比較例2〕本比較例は、実施例1の条件
において、高周波給電電極(1) の曲率半径を電極幅と同
寸法の180mmとした例であり、他の条件は同一とし
た例である。本比較例において、ダイヤモンド状炭素薄
膜を500Åの厚さに形成したところ、成膜時におい
て、強制的に曲率をもたせたフィルムの復元しようとす
る力が強すぎ、形成後の経時変化においてマイクロクラ
ックが生じ、また局所的に膜の剥離が起こり、薄膜のス
トレスを補償すなわち中和する効果はまったく得られな
かった。
[Comparative Example 2] This comparative example is an example in which the radius of curvature of the high-frequency power supply electrode (1) is 180 mm, which is the same dimension as the electrode width, under the conditions of Example 1, and the other conditions are the same. It is an example. In this comparative example, when the diamond-like carbon thin film was formed to a thickness of 500 °, the force for restoring the film having the forced curvature was too strong at the time of film formation, and the micro- Occurred, and the film was locally peeled off, and no effect of compensating for, ie, neutralizing, the stress of the thin film was obtained.

【0031】本比較例の結果より、ダイヤモンド状炭素
薄膜に存在する圧縮残留内部応力を打ち消すために、成
膜時において予め基板を湾曲させることにより与える応
力が大き過ぎると、基板に与えた応力が残留してしまい
問題が生じることが結論される。
According to the results of this comparative example, in order to cancel the compressive residual internal stress existing in the diamond-like carbon thin film, if the stress given by bending the substrate in advance during the film formation is too large, the stress given to the substrate becomes It is concluded that they remain and cause problems.

【0032】〔曲率半径の最適値について〕下記の表1
に示すのは、実施例1の条件において一対の基板(1),
(2) に与えた曲率の大きさを変化させて、フィルム(3)
上にダイヤモンド状炭素薄膜を成膜する場合の結果をま
とめたものである。
[Optimal value of radius of curvature] Table 1 below
Shows a pair of substrates (1), under the conditions of Example 1.
By changing the curvature given to (2), the film (3)
It summarizes the results when a diamond-like carbon thin film is formed thereon.

【0033】[0033]

【表1】 [Table 1]

【0034】表1より、実施例1で示した成膜条件にお
いて、1.7 ×1010dyne/cm2 程度の圧縮性残留内部応力
を有するダイヤモンド状炭素薄膜をPETフィルム上に
形成する際には、基板であるPETフィルム(厚さ10
μm、幅130mm、長さ90m)に320〜400m
m程度の曲率半径を図3の(3) に示すような状態で与え
ることで、ダイヤモンド状炭素薄膜中に残留する応力を
打ち消せることが結論される。
From Table 1, under the film forming conditions shown in Example 1, when forming a diamond-like carbon thin film having a compressive residual internal stress of about 1.7 × 10 10 dyne / cm 2 on a PET film, PET film (thickness 10)
μm, width 130mm, length 90m) 320 ~ 400m
It is concluded that the stress remaining in the diamond-like carbon thin film can be canceled by giving a radius of curvature of about m in the state shown in FIG.

【0035】[0035]

【実施例2】本実施例は、実施例1の条件において、薄
膜形成領域である平行平板型の電極間をフィルムが走行
通過する前後にエキスパンダーロールを付加し、同時に
ダイヤモンド状炭素薄膜を500Å形成した例である。
エキスパンダーロールはフィルムの幅方向に張力を与え
ることによって、フィルムの撓みやシワを取り除く装置
である。本実施例の成膜の結果、薄膜形成前のフィルム
をエキスパンダーロールを介して伸ばすことで、微少な
シワが完全に除去され、また薄膜形成後は薄膜の形成さ
れたフィルムのフラット性をより向上させ得ることが判
明した。また、ダイヤモンド状炭素薄膜の物性は、前述
の実施例1とほぼ同等のものが得られた。このエキスパ
ンダーロールを用いることは、フィルム走行系が長い場
合には極めて有効な方策である。
[Embodiment 2] In this embodiment, an expander roll is added under the same conditions as in Embodiment 1 before and after the film travels between parallel plate type electrodes, which are thin film forming regions, and simultaneously, a diamond-like carbon thin film is formed at 500 °. This is an example.
The expander roll is a device that removes bending and wrinkles of the film by applying tension in the width direction of the film. As a result of the film formation in this example, by stretching the film before forming the thin film through an expander roll, minute wrinkles are completely removed, and after forming the thin film, the flatness of the thin film is further improved. It turned out that it could be done. Further, the physical properties of the diamond-like carbon thin film were almost the same as those in Example 1 described above. The use of this expander roll is an extremely effective measure when the film running system is long.

【0036】[0036]

【実施例3】本実施例は、図1に示す従来からのプラズ
マCVD装置において、基板であるフィルム(3) のみに
図3に示すのと同じ360mmの曲率を与えた例であ
る。また、フィルム(3) は図4に示すのと同様にプラズ
マ領域(4) の一方から他方に通過するようにして走行さ
せて成膜を行った。
Embodiment 3 In this embodiment, in the conventional plasma CVD apparatus shown in FIG. 1, only the film (3) as the substrate is provided with the same curvature of 360 mm as shown in FIG. In addition, the film (3) was formed by running while passing from one side of the plasma region (4) to the other in the same manner as shown in FIG.

【0037】本実施例においては、一対の電極が従来か
ら知られている平行平板型の構成のままで、基板のみに
所定の曲率を与えて成膜する方法である。本実施例は、
基板としてテープ状のフレキシブルなものを用いること
が前提である。そして電極(1) と電極(2) との間を連続
的に通過する構成をとるものとする。この際、基板搬送
系によって基板の幅方向(搬送される方向と垂直な方
向)に応力が働くように基板を湾曲させ、成膜を行なう
ことによって、実施例1と同様な効果を得ることができ
る。
In this embodiment, a method of forming a film by giving a predetermined curvature only to the substrate while the pair of electrodes is of a conventionally known parallel plate type configuration. In this embodiment,
It is assumed that a tape-shaped flexible substrate is used as the substrate. Then, it is configured to continuously pass between the electrode (1) and the electrode (2). At this time, the same effect as in the first embodiment can be obtained by curving the substrate so that stress acts on the substrate in the width direction (direction perpendicular to the direction in which the substrate is conveyed) by the substrate conveyance system and performing film formation. it can.

【0038】本実施例を実施するには、フィルム(3) に
曲率を与える搬送機構が必要になるが、電極は従来のま
まの平行平板型の電極を使えることが特徴である。本実
施例で得られたダイヤモンド状炭素薄膜の状態は、実施
例1で得られたものと同様なものであり、基板であるフ
ィルムからの剥離やクラックの発生、フィルムのソリ等
は認められず、好ましいものであった。
In order to carry out this embodiment, a transport mechanism for giving a curvature to the film (3) is required, but it is characterized in that a conventional parallel plate type electrode can be used. The state of the diamond-like carbon thin film obtained in this example is the same as that obtained in Example 1, and no peeling, cracking, warping, etc. of the film as the substrate were observed. Was preferred.

【0039】[0039]

【実施例4】本実施例は、図2に示す従来より知られた
誘導結合型のプラズマCVD装置において、円筒キャン
ローラ(8) の表面を凹状にし、一方ガイトローラ表面を
凸状にすることによって、ダイヤモンド状炭素薄膜が成
膜される部分でのフィルム(3) の幅方向に一定の曲率半
径を与えて成膜を行うものである。本実施例の構成をと
ることによっても、ダイヤモンド状炭素薄膜の圧縮性残
留内部応力をキャンセルすることができ、フラットでし
かも膜の剥離やクラックの発生の無いものを得ることが
できる。また薄膜に引張性残留応力が存在する場合は、
上記構成とは逆に、円筒キャンローラ(8) の表面を凸状
にし、一方ガイトローラ表面を凹状にすることによって
薄膜の内部応力をキャンセルするこができる。
Embodiment 4 This embodiment is different from the conventional inductively coupled plasma CVD apparatus shown in FIG. 2 in that the surface of the cylindrical can roller (8) is made concave while the surface of the guide roller is made convex. The film is formed by giving a constant radius of curvature in the width direction of the film (3) at the portion where the diamond-like carbon thin film is formed. By adopting the configuration of the present embodiment, the compressive residual internal stress of the diamond-like carbon thin film can be canceled, and a thin film having no flattening or cracking can be obtained. If tensile residual stress exists in the thin film,
Contrary to the above construction, the internal stress of the thin film can be canceled by making the surface of the cylindrical can roller (8) convex while the surface of the guide roller is concave.

【0040】[0040]

【発明の効果】本発明の如く、成膜時において予めフレ
キシブルな基板に対し、成膜される膜が有する残留応力
を打ち消す方向の応力が発生する曲率を与えて成膜を行
うことによって、薄膜形成によって加わるストレスを緩
和、さらには中和、すなわち界面応力を限りなくゼロに
なるように制御することができ、薄膜形成後のフィルム
のフラット化を実現することができる。そして、結果的
に薄膜の物性を維持しつつ、界面の密着性をも確保する
ことが可能となる。
According to the present invention, a thin film is formed by giving a curvature to a flexible substrate in advance in a direction in which a residual stress of the film to be formed is generated to cancel the residual stress of the film to be formed. Stress applied by the formation can be alleviated and further neutralized, that is, the interface stress can be controlled so as to be infinitely zero, and the film can be made flat after the thin film is formed. As a result, it is possible to secure the adhesion at the interface while maintaining the physical properties of the thin film.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】従来より用いられている平行平板型の容量結合
高周波プラズマCVD装置の内部構造を示す断面図であ
る。
FIG. 1 is a cross-sectional view showing an internal structure of a conventionally used parallel plate type capacitively coupled high frequency plasma CVD apparatus.

【図2】従来より用いられている誘導結合高周波プラズ
マCVD装置の概略図である。
FIG. 2 is a schematic diagram of a conventionally used inductively coupled high frequency plasma CVD apparatus.

【図3】本発明の実施例で用いたダイヤモンド状炭素薄
膜形成装置の電極近傍の内部構造を示す断面図である。
FIG. 3 is a sectional view showing an internal structure near an electrode of the diamond-like carbon thin film forming apparatus used in the embodiment of the present invention.

【図4】本発明の実施例で用いたダイヤモンド状炭素薄
膜形成装置の電極近傍の内部構造を示す断面図である。
FIG. 4 is a sectional view showing an internal structure near an electrode of the diamond-like carbon thin film forming apparatus used in the embodiment of the present invention.

【図5】薄膜形成後におけるフィルムの従来における状
態(A)と本発明を用いることによって得られる状態
(B)とについて比較した簡単な断面図である。
FIG. 5 is a simple sectional view comparing a conventional state (A) of a film after a thin film is formed with a state (B) obtained by using the present invention.

【符号の説明】 1 高周波給電電極 2 対向接地電極 3 基板 4 プラズマ領域 5 高周波電源系 6 高周波励起用コイル 7 外部バイアス印加用補助電極 8 円筒キャンローラ 9 直流電源 10 ガイドローラ 11 プラズマ石英管 12 ロール状フィルムの進行方向 13 薄膜[Description of Signs] 1 High-frequency power supply electrode 2 Counter ground electrode 3 Substrate 4 Plasma region 5 High-frequency power supply system 6 High-frequency excitation coil 7 External bias application auxiliary electrode 8 Cylindrical can roller 9 DC power supply 10 Guide roller 11 Plasma quartz tube 12 Roll Of thin film 13 Thin film

Claims (10)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 気相法により薄膜が形成された基板であ
って、 前記薄膜は、前記薄膜に残留する内部応力を打ち消す方
向に湾曲された前記基板上に形成されることを特徴とす
る基板。
1. A substrate on which a thin film is formed by a vapor phase method, wherein the thin film is formed on the substrate curved in a direction to cancel internal stress remaining in the thin film. .
【請求項2】 気相法によりダイヤモンド状炭素薄膜が
形成された基板であって、 前記ダイヤモンド状炭素薄膜は、前記ダイヤモンド状炭
素薄膜に残留する内部応力を打ち消す方向に湾曲された
前記基板上に形成されることを特徴とする基板。
2. A substrate on which a diamond-like carbon thin film is formed by a gas phase method, wherein the diamond-like carbon thin film is formed on the substrate curved in a direction to cancel internal stress remaining in the diamond-like carbon thin film. A substrate characterized by being formed.
【請求項3】 CVD法により薄膜が形成された基板で
あって、 前記薄膜は、前記薄膜に残留する内部応力を打ち消す方
向に湾曲された前記基板上に形成されることを特徴とす
る基板。
3. A substrate on which a thin film is formed by a CVD method, wherein the thin film is formed on the substrate curved in a direction to cancel internal stress remaining in the thin film.
【請求項4】 CVD法によりダイヤモンド状炭素薄膜
が形成された基板であって、 前記ダイヤモンド状炭素薄膜は、前記ダイヤモンド状炭
素薄膜に残留する内部応力を打ち消す方向に湾曲された
前記基板上に形成されることを特徴とする基板。
4. A substrate on which a diamond-like carbon thin film is formed by a CVD method, wherein the diamond-like carbon thin film is formed on the substrate curved in a direction to cancel internal stress remaining in the diamond-like carbon thin film. A substrate characterized in that:
【請求項5】 気相法により薄膜が形成されたPETフ
ィルムであって、 前記薄膜は、前記薄膜に残留する内部応力を打ち消す方
向に湾曲された前記PETフィルム上に形成されること
を特徴とするPETフィルム。
5. A PET film on which a thin film is formed by a vapor phase method, wherein the thin film is formed on the PET film curved in a direction to cancel internal stress remaining in the thin film. PET film.
【請求項6】 気相法によりダイヤモンド状炭素薄膜が
形成されたPETフィルムであって、 前記ダイヤモンド状炭素薄膜は、前記ダイヤモンド状炭
素薄膜に残留する内部応力を打ち消す方向に湾曲された
前記PETフィルム上に形成されることを特徴とするP
ETフィルム。
6. A PET film on which a diamond-like carbon thin film is formed by a vapor phase method, wherein the diamond-like carbon thin film is curved in a direction to cancel internal stress remaining in the diamond-like carbon thin film. P formed above
ET film.
【請求項7】 CVD法により薄膜が形成されたPET
フィルムであって、 前記薄膜は、前記薄膜に残留する内部応力を打ち消す方
向に湾曲された前記PETフィルム上に形成されること
を特徴とするPETフィルム。
7. PET on which a thin film is formed by a CVD method
A PET film, wherein the thin film is formed on the PET film curved in a direction to cancel internal stress remaining in the thin film.
【請求項8】 CVD法によりダイヤモンド状炭素薄膜
が形成されたPETフィルムであって、 前記ダイヤモンド状炭素薄膜は、前記ダイヤモンド状炭
素薄膜に残留する内部応力を打ち消す方向に湾曲された
前記PETフィルム上に形成されることを特徴とするP
ETフィルム。
8. A PET film on which a diamond-like carbon thin film is formed by a CVD method, wherein the diamond-like carbon thin film is formed on the PET film curved in a direction to cancel internal stress remaining in the diamond-like carbon thin film. Formed in the shape of P
ET film.
【請求項9】 請求項1または2において、前記気相法
は、スパッタ法または蒸着法であることを特徴とする基
板。
9. The substrate according to claim 1, wherein the gas phase method is a sputtering method or a vapor deposition method.
【請求項10】 請求項5または6において、前記気相
法は、スパッタ法または蒸着法であることを特徴とする
PETフィルム
10. The PET film according to claim 5, wherein the vapor phase method is a sputtering method or a vapor deposition method.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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DE102004025669A1 (en) * 2004-05-21 2005-12-15 Diaccon Gmbh Functional CVD diamond layers on large area substrates
JP2006508313A (en) * 2002-11-30 2006-03-09 マーレ ゲゼルシヤフト ミツト ベシユレンクテル ハフツング Method for coating a piston ring for an internal combustion engine

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