JP2016041840A - Deposition method, and manufacturing method of resin film with metal film using the deposition method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、フィルム等の可撓性薄膜部材に対して減圧下で成膜する方法及びそれを用いた金属膜付樹脂フィルムの製造方法に関し、特に成膜時にかかる熱負荷によってシワが発生するのを抑制すべく可撓性薄膜部材を、ガスを介して冷却しながら成膜する成膜方法及びそれを用いた金属膜付樹脂フィルムの製造方法に関する。 The present invention relates to a method for forming a film on a flexible thin film member such as a film under reduced pressure and a method for producing a resin film with a metal film using the same, and particularly wrinkles are generated by a thermal load applied during film formation. The present invention relates to a film forming method for forming a film while cooling a flexible thin film member through gas so as to suppress the above, and a method for producing a resin film with a metal film using the same.
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電気回路が形成されたフレキシブル配線基板が用いられている。かかるフレキシブル配線基板は、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に対してフォトリソグラフィーやエッチング等の薄膜技術を適用することによって作製される。近年、フレキシブル配線基板の配線パターンはますます微細化、高密度化しており、その基材となる上記の金属膜付耐熱性樹脂フィルムにはより一層平坦でシワのないものが求められている。 Liquid crystal panels, notebook computers, digital cameras, mobile phones, and the like use flexible wiring boards in which an electric circuit is formed on a heat-resistant resin film. Such a flexible wiring board is manufactured by applying a thin film technique such as photolithography or etching to a heat-resistant resin film with a metal film in which a metal film is formed on one or both surfaces of the heat-resistant resin film. In recent years, the wiring pattern of a flexible wiring board has been increasingly miniaturized and densified, and the above-described heat-resistant resin film with a metal film as a base material thereof is required to be flatter and free from wrinkles.
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。 As a manufacturing method of this type of heat-resistant resin film with a metal film, a method of conventionally manufacturing a metal foil by attaching it to a heat-resistant resin film with an adhesive (a method of manufacturing a three-layer substrate), a heat-resistant resin on a metal foil Manufacturing method by coating solution and drying to manufacture (casting method) or heat-resistant resin film by vacuum film forming method or by combination of vacuum film forming method and wet plating method A method (metalizing method) or the like is known. Examples of the vacuum film forming method in the metalizing method include a vacuum deposition method, a sputtering method, an ion plating method, and an ion beam sputtering method.
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することで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。 As for the metallizing method, Patent Document 1 discloses a method of forming a conductor layer on a polyimide insulating layer by sputtering chromium on the polyimide insulating layer and then sputtering copper. Further, in Patent Document 2, a first metal thin film formed by sputtering using a copper-nickel alloy as a target and a second metal thin film formed by sputtering using a copper as a target are arranged on a polyimide film in this order. The material for flexible circuit boards obtained by laminating | stacking on is disclosed.
ところで、上述した真空成膜法の内、スパッタリング法は一般に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。そこで、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る場合は、一般にスパッタリングウェブコータと称する金属膜付耐熱性樹脂フィルムの製造装置が用いられている。スパッタリングウェブコータには冷却機能を備えた回転駆動するキャンロールが搭載されており、その外周面に画定される搬送経路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ながら成膜することによって、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ことが可能になる。これにより、シワの発生を抑えながら熱負荷のかかる成膜を行うことが可能になる。 By the way, among the vacuum film forming methods described above, the sputtering method is generally excellent in adhesion, but it is said that the heat load applied to the heat resistant resin film is larger than that in the vacuum vapor deposition method. It is also known that when a large heat load is applied to the heat resistant resin film during film formation, the film is likely to be wrinkled. Therefore, when a heat-resistant resin film such as a polyimide film is used for the substrate, a manufacturing apparatus for a heat-resistant resin film with a metal film generally called a sputtering web coater is used. The sputtering web coater is equipped with a rotating can roll having a cooling function, and is formed by winding a heat-resistant resin film conveyed by roll-to-roll around a conveyance path defined on the outer peripheral surface thereof. It becomes possible to cool the heat resistant resin film during the sputtering process from the back side. This makes it possible to perform film formation with a heat load while suppressing generation of wrinkles.
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の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させる制御が行われている。 For example, Patent Document 3 discloses an unwinding type (roll-to-roll type) vacuum sputtering apparatus which is an example of a sputtering web coater. The unwinding / winding-type vacuum sputtering apparatus is provided with a cooling roll that plays the role of the above-mentioned can roll, and the film is turned into a cooling roll by a sub-roll provided at least on the film feeding side or the feeding side of the cooling roll. Control to adhere is performed.
しかしながら、非特許文献1に記載されているように、冷却機構としての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。 However, as described in Non-Patent Document 1, since the outer peripheral surface of the can roll as a cooling mechanism is not flat when viewed microscopically, the can roll and the film conveyed in close contact with the outer peripheral surface There is a gap portion (gap) that is separated via a vacuum space. For this reason, it can not be said that the heat of the film generated during sputtering or vapor deposition is actually efficiently transferred from the film to the can roll, and this causes wrinkling of the film. In order to solve this problem, a technique has been proposed in which gas is introduced from the can roll side into the gap portion between the outer surface of the can roll and the film so that the thermal conductivity of the gap portion is higher than that of vacuum. Yes.
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放出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放出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放出口とする方法も知られている。 For example, Patent Document 4 discloses a technique for providing a large number of fine holes serving as gas discharge ports on the outer peripheral surface of the can roll as a specific method for introducing gas into the gap portion from the can roll side. . Patent Document 5 discloses a technique for providing a groove serving as a gas discharge port on the outer peripheral surface of a can roll. Furthermore, a method is also known in which the can roll itself is composed of a porous body, and the micropores of the porous body itself are used as gas discharge ports.
上記したように、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に当該外周面側からガスを放出する場合は、放出したガスのガス圧でフィルムが当該外周面から浮上することになるが、その際、フィルムの幅方向両端部のガス圧が幅方向中央部に比べて低くなることがあり、該中央部のギャップ間隔よりも該両端部のギャップ間隔が狭くなって該両端部がキャンロールの外周面に接触し、これが原因となってシワが発生することがあった。 As described above, when gas is released from the outer peripheral surface side between the outer peripheral surface of the can roll and the film wound around the can roll, the film floats from the outer peripheral surface by the gas pressure of the released gas. However, in this case, the gas pressure at both ends in the width direction of the film may be lower than that at the center in the width direction, and the gap interval at both ends becomes narrower than the gap interval at the center. Wrinkles may occur due to contact with the outer peripheral surface of the can roll.
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、減圧下においてロールツーロール方式で搬送される長尺の可撓性薄板部材に対して、シワをほとんど発生させることなく効率よく熱負荷のかかる成膜処理を行う方法を提供することを目的とする。 The present invention has been made paying attention to such conventional problems, and hardly causes wrinkles on a long flexible thin plate member conveyed by a roll-to-roll method under reduced pressure. It is an object of the present invention to provide a method for efficiently performing a film forming process with a heat load.
上記目的を達成するため、本発明者は内部に冷媒循環部を有すると共に外周面からガスを放出するガス放出機構を備えた筒状のキャンロールの外周面にフィルムを巻き付けてその裏面側から冷却しながら表面側に薄膜を成膜する方法について鋭意研究を重ねたところ、該キャンロールの外周面に巻き付けるフィルムの幅方向両端部に該外周面に向かう方向に突出する凸部を設けることにより、該外周面とフィルムの幅方向両端部との接触による摩擦力を低減させることが可能になり、効果的にシワの発生を抑制できることを見出し、本発明を完成するに至った。 In order to achieve the above object, the present inventor winds a film around the outer peripheral surface of a cylindrical can roll having a refrigerant circulation portion inside and a gas release mechanism for releasing gas from the outer peripheral surface, and cools it from the back side. While intensive research on the method of forming a thin film on the surface side while providing a convex portion protruding in the direction toward the outer peripheral surface at both ends in the width direction of the film wound around the outer peripheral surface of the can roll, It has become possible to reduce the frictional force due to the contact between the outer peripheral surface and both ends of the film in the width direction, and found that wrinkles can be effectively suppressed, and the present invention has been completed.
すなわち、本発明が提供する成膜方法は、内部に冷媒循環部を有すると共に外周肉厚部に複数のガス流路及びそれらの各々から外周面側でガス流路の延在方向に沿って開口するガス放出孔群が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筒状の冷却機構の外周面に対して、減圧下においてロールツーロール方式で搬送される長尺の可撓性薄板部材を巻き付けてその裏面側から冷却しながら表面側に薄膜を成膜する可撓性薄板部材の成膜方法であって、前記外周面に巻き付いている可撓性薄板部材はその幅方向の両端部に前記外周面に向かって突出する複数の凸部が長手方向に沿って形成されていることを特徴としている。 That is, the film forming method provided by the present invention has a refrigerant circulation portion inside and a plurality of gas flow passages in the outer peripheral thick portion, and openings from each of them along the extending direction of the gas flow passage on the outer peripheral surface side. The length of the gas discharge hole group that is transported in a roll-to-roll manner under reduced pressure to the outer peripheral surface of a cylindrical cooling mechanism that is disposed over the entire circumference at substantially equal intervals in the circumferential direction Is a film forming method of a flexible thin plate member that forms a thin film on the front surface side while cooling from the back surface side, and the flexible thin plate member wound around the outer peripheral surface is A plurality of convex portions protruding toward the outer peripheral surface are formed along the longitudinal direction at both end portions in the width direction.
本発明によれば、ガス放出機構を備えた冷却機構に長尺の可撓性薄板部材を巻き付けて冷却しながら成膜を行うに際して、当該可撓性薄板部材と冷却機構との接触による摩擦力を低減させることができ、これにより可撓性薄板部材に熱負荷がかかって伸びようとする力が働いた時に可撓性薄板部材をその幅方向に比較的自由に変形させることができるので、シワの発生を抑えることができる。これにより、外観に優れ且つ膜質の安定した膜が成膜された可撓性薄板部材を効率よく作製することが可能になる。この可撓性薄板部材の成膜方法を金属膜付樹脂フィルムのスパッタリング工程に用いることで、シワのない金属膜付樹脂フィルムを効率よく作製することが可能になる。 According to the present invention, when film formation is performed while winding a long flexible thin plate member around a cooling mechanism having a gas release mechanism and cooling, the frictional force caused by the contact between the flexible thin plate member and the cooling mechanism. As a result, the flexible thin plate member can be deformed relatively freely in the width direction when a force is applied to the flexible thin plate member to apply a heat load. Generation of wrinkles can be suppressed. Thereby, it is possible to efficiently produce a flexible thin plate member on which a film having an excellent appearance and a stable film quality is formed. By using this film forming method of the flexible thin plate member in the sputtering process of the resin film with a metal film, it becomes possible to efficiently produce a resin film with a metal film without wrinkles.
以下、本発明の成膜方法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、本発明の成膜方法に好適に用いられる処理装置の一例として、長尺の可撓性薄板部材としての長尺樹脂フィルムFに対して熱負荷の掛かるスパッタリングで成膜処理を行う真空成膜装置50について説明する。この図1に示す真空成膜装置50はスパッタリングウェブコータとも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樹脂フィルムF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。
Hereinafter, a specific example of the film forming method of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. First, referring to FIG. 1, as an example of a processing apparatus suitably used for the film forming method of the present invention, sputtering is applied to a long resin film F as a long flexible thin plate member. The vacuum
具体的に説明すると、真空成膜装置(スパッタリングウェブコータ)50は、後述する各種ロール及び成膜手段が真空チャンバー51内に収容された構成になっており、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真空生成手段が具備されている。これら真空生成手段により、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不活性ガスが使用され、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。
More specifically, the vacuum film forming apparatus (sputtering web coater) 50 has a configuration in which various rolls and film forming means, which will be described later, are accommodated in a
この真空チャンバー51内に、巻出ロール52からキャンロール56を経て巻取ロール64までロールツーロールで搬送される長尺樹脂フィルムFの搬送経路を画定する各種ロールが配置されている。巻出ロール52からキャンロール56までの搬送経路には、長尺樹脂フィルムFを案内するフリーロール53、長尺樹脂フィルムFの張力の測定を行う張力センサロール54、及びキャンロール56の直ぐ上流側に設けられたモータ駆動のフィードロール55がこの順で配置されている。フィードロール55ではキャンロール56の周速度に対する調整が行われており、張力センサロール54から送り出されてキャンロール56に向かう長尺樹脂フィルムFをキャンロール56の外周面に密着させることができる。
In the
キャンロール56から巻取ロール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、及び長尺樹脂フィルム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。上記巻出ロール52及び巻取ロール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樹脂フィルムFの張力バランスを保っている。
Similarly to the above, the conveyance path from the can roll 56 to the take-
キャンロール56の外周面のうち、長尺樹脂フィルムFが巻き付けられる長尺樹脂フィルムFの搬送経路(すなわち、抱き角とも称される図1の角度範囲Aの領域)に対向する位置には、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及び60が、この順に搬送経路に沿って設けられている。これらマグネトロンスパッタリングカソード57〜60の各々には、キャンロール56の外周面に対向する面に板状のターゲットが装着されている。
Of the outer peripheral surface of the can roll 56, the position facing the transport path of the long resin film F around which the long resin film F is wound (that is, the region in the angle range A in FIG. 1, also referred to as a holding angle),
なお、上記板状ターゲットはノジュール(異物の成長)が発生することがあるので、これが問題になる場合は、ノジュールの発生がなく、ターゲットの使用効率も高い円筒形のロータリーターゲットを使用してもよい。また、この図1の真空成膜装置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57〜60が図示されているが、熱負荷の掛かる処理がCVD(化学蒸着)や蒸着処理などの他のものである場合は、これら他の真空成膜手段が設けられる。
Note that nodule (growth of foreign matter) may occur in the plate-like target. If this becomes a problem, a cylindrical rotary target with no use of nodule and high target use efficiency may be used. Good. Further, since the vacuum film-forming
キャンロール56は、例えば図2に示すような円筒部材10で構成されており、図示しない駆動装置により回転中心軸56aを中心として回転駆動されるようになっている。この円筒部材10の外周面に長尺樹脂フィルムFを巻き付けながら搬送する搬送経路が画定される。円筒部材10の内側部分には、冷却水などの冷媒が流通する冷媒循環部11が例えばジャケット構造で形成されている。
The can roll 56 is constituted by a
円筒部材10の回転中心軸56a部分に位置する回転軸12は二重配管構造になっており、この回転軸12を介して真空チャンバー51の外部に設けられた図示しない冷媒冷却装置と冷媒循環部11との間で冷媒が循環するようになっており、これによりキャンロール外周面の温度調節が可能になっている。すなわち、冷媒冷却装置で冷却された冷媒は、内側配管12aの内側流路を経て冷媒循環部11に送られ、ここで長尺樹脂フィルムFの熱を受け取って昇温した後、内側配管12aと外側配管12bとの間の流路を経て再び冷媒冷却装置に戻される。なお、外側配管12bの外側には回転するキャンロール56を支持するベアリング13が設けられている。
The rotating
このキャンロール56の円筒部材10の外周肉厚部には、回転中心軸56a方向に延在する複数のガス流路14が周方向に略均等な間隔をあけて全周に亘って配設されている。各ガス流路14は、円筒部材10の外周面側(すなわち、キャンロール56の外周面側)で開口するガス放出孔群15を有している。各ガス流路14に連通するガス放出孔群15は、ガス流路14の延在方向に沿って略均等な間隔をあけて穿設されている。各ガス流路14には後述するロータリージョイントを介して真空チャンバー51の外部からガスが供給されるようになっており、これによりキャンロール56の外周面のうち前述した角度範囲Aの領域とそこに巻き付けられる長尺樹脂フィルムFとの間に形成されるギャップ部(間隙)にガスを導入することが可能になる。
A plurality of
ガス流路14の本数や、各ガス流路14に連通するガス放出孔15の個数及び内径は、角度範囲Aの角度、ギャップ部に導入するガス量、真空チャンバー51の排気ポンプの能力等により適宜定められる。一般的には、キャンロール外周面のうち幅方向の両端部を除いた搬送経路の領域全体に亘ってできるだけ極小の内径のガス放出孔15を狭ピッチにして多数設けた方が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、極小内径の孔を狭ピッチで多数設ける加工技術は困難を伴うので、好ましくは内径30μm〜500μm、より好ましくは内径150〜300μm程度のガス放出孔15を周方向及び幅方向に5〜10mmピッチでキャンロール56の外周面のうち幅方向両端部を除いた全面に設けるのが好ましい。
The number of
これら複数のガス流路14と真空チャンバー51の外部の図示しないガス供給源との間に介在するロータリージョイント20は例えば図3(a)、(b)のような構造を有している。具体的に説明すると、ロータリージョイント20は1対の回転リングユニット21と固定リングユニット22とから構成されている。回転リングユニット21は、上記した円筒部材10の片側に取り付けられており、円筒部材10と共に回転するようになっている。一方、固定リングユニット22は、真空チャンバー51内で動かないように支持されている。これら回転リングユニット21及び固定リングユニット22は、互いに対向する部分にそれぞれ摺接面21a、22aを有しており、回転リングユニット21が円筒部材10と共に回転する際、これら摺接面21a、22a同士で摺接(摺動)するようになっている。
The rotary joint 20 interposed between the plurality of
回転リングユニット21には、ガス流路14の本数と同じ本数のガス供給路23が周方向に均等な間隔をあけて全周に亘って形成されている。これら複数のガス供給路23の各々は、回転リングユニット21の内部で放射状に及び/又は回転リングユニット21の回転軸方向に平行に形成されている。各ガス供給路23の一方の開口部は、当該ガス供給路23と同じ角度位置にあるガス流路14に連結配管25を介して連通しており、もう一方の開口部は当該ガス供給路23が連通しているガス流路14の角度位置と同じ位置関係にある摺接面21aで回転開口部23aとして開口している。なお、ガス供給路23とガス流路14とは連結配管25を介さずに直接連通させてもよい。
In the
一方、固定リングユニット22には1つのガス分配路24が形成されている。このガス分配路24の一方の開口部は真空チャンバー51外部の図示しないガス供給源からのガスを供給するガス供給配管26に接続しており、もう一方の開口部は、固定リングユニット22の摺接面22aで固定開口部24aとして開口している。この固定開口部24aは、長尺樹脂フィルムFが巻き付けられる角度範囲内に位置しているガス流路14に連通するガス供給路23の回転開口部23aには対向し、長尺樹脂フィルムFが巻き付けられない角度範囲内に位置しているガス流路14に連通するガス供給路23の回転開口部23aには対向しないように形成されている。
On the other hand, one
つまり、固定開口部24aは、回転開口部23aが対向しうる固定リングユニット22の摺接面22a上の領域のうち、長尺樹脂フィルムFを巻き付けられる図1の角度範囲A内でのみ開口している。よって、このガス分配路24の固定開口部24aの形状は、摺接面22aに垂直な方向から見たとき、「C」の字を90°左回転させたような状となる。これにより、ロータリージョイント20は、円筒部材10の回転によって回転する複数のガス流路14の各々に対して、図1の角度範囲Aの範囲内に位置している時は真空チャンバー51の外部から供給されるガスを供給し、図1の角度範囲Bの範囲内に位置している時は真空チャンバー51の外部から供給されるガスを供給しないように制御することができる。
That is, the fixed
その結果、キャンロール56の外周面のうち、角度範囲Bの領域に位置するガス放出孔群15から真空チャンバー51内にガスが漏れることを防ぐことができると共に、角度範囲Aの領域に巻き付いている長尺樹脂フィルムFと外周面とによって形成される隙間に良好にガスを導入することができる。これにより、当該隙間における伝熱係数を向上させて長尺樹脂フィルムFを効果的に冷却することが可能になる。
As a result, it is possible to prevent gas from leaking into the
ところで、上記した構成の真空成膜装置を用いてガス放出孔群15から放出されたガスのガス圧により円筒部材10の外周面とそこに巻き付いている長尺樹脂フィルムFとの間にガスで満たされたギャップが形成されたとしても、長尺樹脂フィルムFの幅方向両端部のガス圧が低くなる傾向があり、当該両端部が円筒部材10の外表面に接触することがあった。その結果、図4に示すように成膜等の際の熱負荷によってフィルムに伸びようとする力が働いてもフィルムの両端部とキャンロールの外周面との摩擦によりフィルムの変形が拘束されてフィルムが不均一に熱膨張すると共に、ギャップ間隔が増大して一段と冷却効率が低下し、シワが発生することがあった。そこで、本発明の一具体例の成膜方法では、図5に示すように、長尺樹脂フィルムFの幅方向両端部に、長手方向に沿って円筒部材10の外周面に向かって突出する複数の微小な凸部Pを設けている。
By the way, gas is generated between the outer peripheral surface of the
このように、長尺樹脂フィルムFの幅方向両端部に複数の微小な凸部Pを設けることにより、長尺樹脂フィルムFの幅方向の両端部が円筒部材10の外周面に接触しやすくなるが、接触する場合であっても凸部Pに限定されるため、上記した従来の成膜方法の場合に比べて長尺樹脂フィルムFの接触面積を大幅に減らすことができる。その結果、長尺樹脂フィルムFに熱負荷がかけられて幅方向に変形しようとする力が働いた時、円筒部材10の外周面との間の摩擦力が大幅に減少するので、摩擦力で拘束されることなく図6に示すように幅方向に比較的自由に変形できる。よって、ギャップ間隔を長尺樹脂フィルムFの幅方向において略均一にすることが可能になる。そして、円筒部材10の外周面とそこに巻き付けられている長尺樹脂フィルムFとの間に形成されるギャップには、ガス放出孔群15から放出されるガスが満たされるので、円筒部材10の外周面に巻き付いている長尺樹脂フィルムFの全面に亘って略均等に冷却効率を高めることができる。
Thus, by providing a plurality of minute convex portions P at both ends in the width direction of the long resin film F, both end portions in the width direction of the long resin film F can easily come into contact with the outer peripheral surface of the
また、スパッタリングの局所的な熱負荷で長尺樹脂フィルムFに不均一な熱膨張が生じたとしても、上記した長尺樹脂フィルムFの幅方向の比較的自由な変形により、円筒部材10の外表面と長尺樹脂フィルムFとの間のギャップ距離が幅方向でばらつくのが緩和され、よって冷却効率は幅方向において均質化するので不均一な熱膨張の連鎖が起きにくくなり、シワの発生には至らない。
Further, even if non-uniform thermal expansion occurs in the long resin film F due to the local thermal load of sputtering, the outer side of the
上記した複数の微小な凸部Pの各々は、碗を伏せたように長尺樹脂フィルムFを局所的に浮き上がらせた形状を有しているのが好ましく、また、複数の微小な凸部Pは、各々離間して長尺樹脂フィルムFに形成されていることが好ましい。これにより、各凸部Pの円筒部材10の外周面との接触が点接触となり、ガス放出孔群15からギャップ内に導入されるガスが、長尺樹脂フィルムFの両端部において隣接する凸部P同士の間から適度に放出されるので、長尺樹脂フィルムFと円筒部材10の外周面との間のギャップの距離が安定化する。なお、長尺樹脂フィルムFへの成膜は、その片面のみならず両面に行う場合がある。このように両面に成膜する場合は、長尺樹脂フィルムFの両端部には一方の面側に突出する複数の微小な凸部ともう一方の面側に突出する複数の微小な凸部とが例えば長手方向に交互に形成されるのが好ましい。
Each of the plurality of minute projections P described above preferably has a shape in which the long resin film F is locally lifted so as to bend the ridge, and the plurality of minute projections P Are preferably formed on the long resin film F so as to be separated from each other. Thereby, contact with the outer peripheral surface of the
長尺樹脂フィルムFの両端部に形成する微小な凸部Pの段差(高さ)は、長尺樹脂フィルムFの厚さの1/2以上で、かつガス放出孔群15から供給されるガス種の平均自由行程の2倍以下とするのが好ましい。凸部Pの段差が長尺樹脂フィルムFの厚さの1/2未満では、ガス放出孔群15から供給されるガスのガス圧により円筒部材10の外周面と長尺樹脂フィルムFとの間にギャップを形成しても、長尺樹脂フィルムFの凸部P以外の場所が円筒部材10の外周面に接触するおそれがある。
The step (height) of the minute projections P formed at both ends of the long resin film F is ½ or more of the thickness of the long resin film F, and the gas supplied from the gas
一方、凸部Pの段差がガス放出孔群15から供給されるガス種の平均自由行程の2倍を超えると、長尺樹脂フィルムFの両端部において隣接する微小な凸部P同士の間からギャップ内のガスが放出されやすくなり、ギャップの距離が安定せずに長尺樹脂フィルムFが円筒部材10の外周面に接触して冷却効率が変動し、シワが発生するおそれがある。なお、この場合の平均自由行程の算出に用いるガスの物性は、ガス供給配管26内を流れるガスの物性を用いることができる。
On the other hand, if the level difference of the convex part P exceeds twice the mean free path of the gas species supplied from the gas
長尺樹脂フィルムFの両端部に形成する微小な凸部Pは、例えば図7に示すようなナーリング加工(ローレット加工、エンボス加工とも呼ばれる)で形成することができる。すなわち、対応する外周面にそれぞれ凹部及び凸部が形成された1対のローラ30a、30bを互いに反対方向に回転させて、それらの外周面で長尺樹脂フィルムFの端部を挟み込むことで局所的に浮き上がった形状の凸部Pを連続的に形成することができる。なお、図7には2対のローラ30a、30bで長尺樹脂フィルムFの両端部をそれぞれ挟み込む場合が示されている。
The minute projections P formed at both ends of the long resin film F can be formed by knurling (also referred to as knurling or embossing) as shown in FIG. 7, for example. That is, a pair of
図1に示す真空成膜装置50は、円筒部材10の外周面の搬送経路以外の例えば両端部に成膜されることを防ぐため、一般的に防着板等を設置して成膜領域を制限することが行われる。そのため、長尺樹脂フィルムFの幅方向両端部は中央部に比べて成膜量が減少する傾向にあるので、両端部は非成膜領域とする場合が多い。従って、上記した長尺樹脂フィルムFの幅方向両端部の微小な凸部Pは、この非成膜領域に形成するのが好ましい。
The vacuum
長尺樹脂フィルムFと円筒部材10の外周面との間に介在するガスにて冷却を好適に行うためには、ガスを分子流で扱うことができる程度のギャップ間隔とするのが望ましく、その距離すなわち円筒部材10の外周面とこれに対向している長尺樹脂フィルムFとの離間距離は、そこに介在するガス種の分子の平均自由行程の3倍以下であることが好ましい。この距離が介在するガス種の分子の平均自由行程の3倍を超えると冷却効率が低下し、熱負荷により長尺樹脂フィルムFが熱膨張してシワが発生するおそれがある。
In order to perform cooling appropriately with the gas interposed between the long resin film F and the outer peripheral surface of the
上記ギャップ間隔の距離とするためには、少なくとも長尺樹脂フィルムFを円筒部材10の外周面に押し付けようとする力に抗するだけの圧力でガスを供給する必要がある。長尺樹脂フィルムFを円筒部材10の外周面に押し付けようとする力は、長尺樹脂フィルムFに付加される張力に比例し、キャンロールの円筒部材10の半径及び長尺樹脂フィルムFの幅に反比例する。従って、これらのパラメータによって定まる力に長尺樹脂フィルムFとキャンロールの外周面との間に介在するガスの圧力が対抗できるように、ガス放出孔群15に供給するガスの圧力を適宜調整する。
In order to obtain the gap distance, it is necessary to supply the gas at a pressure sufficient to resist at least the force to press the long resin film F against the outer peripheral surface of the
通常の真空成膜に用いられる不活性なアルゴンガスはガス圧が500Pa程度である場合は平均自由行程が約50μmであるので、ガス圧500Pa程度のアルゴンガスを例えばガス流量または供給ガスの圧力を調整しながらギャップ部に導入して該ギャップ部の間隔を150μm以下にコントロールすることで効果的な冷却が可能となる。一般的には導入するガス圧が10〜1000Paの範囲内であれば上記ギャップ量とすることができる。上記のように、ガス放出孔群15に導入するガスは、スパッタリングガスと同一であることが好ましい。スパッタリングガスと同一にすることで、スパッタリング雰囲気を汚染することがなくなるからである。なお、ギャップ部の間隔は、レーザー変位計等によって測定することができる。
Inert argon gas used for normal vacuum film formation has an average free path of about 50 μm when the gas pressure is about 500 Pa. Therefore, an argon gas having a gas pressure of about 500 Pa is set to a gas flow rate or a supply gas pressure, for example. Introducing into the gap part while adjusting, the gap between the gap parts is controlled to 150 μm or less, and effective cooling becomes possible. Generally, if the gas pressure to be introduced is within a range of 10 to 1000 Pa, the gap amount can be set. As described above, the gas introduced into the gas
本発明の成膜方法を用いて金属膜付樹脂フィルムを製造する場合には、長尺樹脂フィルムFとしては、ポリイミドフィルム、液晶ポリマーフィルムのような耐熱性樹脂フィルムや、ポリエチレンテレフタレート(PET)フィルムのような樹脂フィルムが用いられる。成膜される金属膜としては例えばNi系合金等からなる膜とCu膜とが積層された構造体を挙げることができる。この金属膜付樹脂フィルムは、長尺樹脂フィルムFの少なくとも一方の面に金属膜が成膜されたものであり、金属膜と長尺樹脂フィルムFの間に接着剤が介在していない。このような構造を有する金属膜付樹脂フィルムは、例えばサブトラクティブ法によりフレキシブル配線基板に加工することができる。ここで、サブトラクティブ法とは、回路パターンを有する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電気回路を形成する方法である。 When producing a resin film with a metal film using the film forming method of the present invention, the long resin film F includes a heat resistant resin film such as a polyimide film or a liquid crystal polymer film, or a polyethylene terephthalate (PET) film. Such a resin film is used. Examples of the metal film to be formed include a structure in which a film made of a Ni-based alloy or the like and a Cu film are stacked. This resin film with a metal film is obtained by forming a metal film on at least one surface of the long resin film F, and no adhesive is interposed between the metal film and the long resin film F. The resin film with a metal film having such a structure can be processed into a flexible wiring board by, for example, a subtractive method. Here, the subtractive method is a method of forming an electric circuit by removing a metal film (for example, the Cu film) not covered with a resist having a circuit pattern by etching.
上記Ni合金等からなる膜はシード層と呼ばれ、Ni−Cr合金、インコネル、コンスタンタン、モネル等の各種公知の合金を用いることができるが、その組成は金属膜付樹脂フィルムの電気絶縁性や耐マイグレーション性等の所望の特性に応じて選択される。また、金属膜付樹脂フィルムの金属膜を更に厚くしたい場合は、湿式めっき法を用いて金属膜を積層してもよい。すなわち、電気めっき処理のみで金属膜を積層する場合と、一次めっきとして無電解めっき処理を行い、二次めっきとして電解めっき処理等の湿式めっき法を組み合わせて行う場合がある。湿式めっき処理は、常法による湿式めっき法の諸条件を採用すればよい。 The film made of Ni alloy or the like is called a seed layer, and various known alloys such as Ni-Cr alloy, Inconel, Constantan, Monel, etc. can be used. It is selected according to desired characteristics such as migration resistance. Moreover, when it is desired to make the metal film of the resin film with a metal film thicker, the metal film may be laminated using a wet plating method. That is, there are a case where a metal film is laminated only by electroplating treatment, and a case where electroless plating treatment is performed as primary plating and wet plating methods such as electrolytic plating treatment are combined as secondary plating. The wet plating process may employ various conditions of a conventional wet plating method.
以上本発明の成膜方法について可撓性薄膜部材としての長尺樹脂フィルムにスパッタリング成膜する場合を例に挙げて説明したが、本発明はロールツーロール方式で搬送可能な金属製の薄板や箔、可撓性のあるガラス質の基板などにも適用することができる。また成膜方法についてもスパッタリング以外に、イオンプレーティング、真空蒸着、化学蒸着(CVD)等にも適用することができる。 As described above, the film forming method of the present invention has been described by taking as an example the case where sputtering is performed on a long resin film as a flexible thin film member. However, the present invention is not limited to a metal thin plate that can be conveyed by a roll-to-roll method. The present invention can also be applied to foils, flexible glassy substrates, and the like. In addition to sputtering, the film forming method can also be applied to ion plating, vacuum deposition, chemical vapor deposition (CVD), and the like.
(実施例1)
図7に示すような2対のローラを用いたナーリング加工により25μm厚の長尺のポリイミドフィルムの幅方向両端部に長手方向に沿って等間隔に2列ずつ並ぶ段差50μmの複数の凸部Pを形成し、このフィルムに対して図1に示すようなスパッタリングウェブコータを用いて銅のスパッタリング成膜を行った。なお複数の凸部Pは、図1のキャンロール56の外周面に巻き付けられた時に該外周面に向かって突出するように形成した。
Example 1
By a knurling process using two pairs of rollers as shown in FIG. 7, a plurality of convex portions P having a step of 50 μm are arranged in two rows at equal intervals along the longitudinal direction at both ends in the width direction of a 25 μm-long polyimide film. A sputtering web coater as shown in FIG. 1 was used for this film to form a copper sputtering film. In addition, the some convex part P was formed so that it might protrude toward this outer peripheral surface, when wound around the outer peripheral surface of the can roll 56 of FIG.
スパッタリングガス及びガス放出孔群15から放出するガス種はアルゴンとし、真空チャンバー51内の圧力は0.3Pa、ガス放出孔群15に供給するガスのガス圧は500Pa、銅層の厚さは100nm、動的成膜レートは1000nm・m/min.とした。このガス圧500Paのアルゴンガスの平均自由行程は50μmとなる。スパッタリング終了後、ポリイミドフィルムを目視にて確認したところ、シワは発生していなかった。
The sputtering gas and the gas species released from the gas
(実施例2)
25μm厚に代えて12.5μm厚の長尺ポリイミドフィルムを用いた以外は実施例1と同じ条件で銅のスパッタリング成膜を行った。スパッタリング終了後、ポリイミドフィルムを目視にて確認したところ、シワは発生していなかった。
(Example 2)
A copper sputtering film was formed under the same conditions as in Example 1 except that a long polyimide film having a thickness of 12.5 μm was used instead of the thickness of 25 μm. When the polyimide film was visually confirmed after the completion of sputtering, no wrinkles were generated.
(実施例3)
長尺ポリイミドフィルムの幅方向両端部に段差200μmの凸部Pを形成した以外は実施例1と同じ条件で銅スパッタリング成膜を行った。その結果、問題にならない程度の小さなシワが数か所発生していた。これは、凸部の段差200μmは、供給した500Paのアルゴンガスの平均自由行程の4倍程度となるため、キャンロールの外周面とポリイミドフィルムとの間のギャップ部に介在していたガスがポリイミドフィルムの幅方向両端部から放出されやすくなり、当該ギャップ部内の圧力が低下して、ポリイミドフィルムが局所的にキャンロールの外周面に接触したことによるものと考えられる。
(Example 3)
Copper sputtering film-forming was performed on the same conditions as Example 1 except having formed the convex part P with a level | step difference of 200 micrometers in the width direction both ends of a long polyimide film. As a result, there were several small wrinkles that would not be a problem. This is because the convex step 200 μm is about four times the mean free path of the supplied 500 Pa argon gas, so the gas intervening in the gap between the outer surface of the can roll and the polyimide film is polyimide. It is considered that the pressure is easily released from both ends in the width direction of the film, the pressure in the gap portion decreases, and the polyimide film locally contacts the outer peripheral surface of the can roll.
(比較例)
長尺ポリイミドフィルムの両端部に凸部を形成しなかった以外は実施例2と同じ条件で銅のスパッタリング成膜を行った。その結果、成膜中に顕著なシワが発生した。これは、ポリイミドフィルムの幅方向両端部がキャンロールの外周面に接触して熱膨張による変形が拘束されたため、ポリイミドフィルムがいびつに変形した状態で局所的にキャンロールの外周面に接触したことによるものと考えられる。
(Comparative example)
A copper film was formed by sputtering under the same conditions as in Example 2 except that the convex portions were not formed at both ends of the long polyimide film. As a result, significant wrinkles occurred during film formation. This is because both ends of the polyimide film in the width direction contacted the outer peripheral surface of the can roll, and deformation due to thermal expansion was restrained, so the polyimide film locally contacted the outer peripheral surface of the can roll in a deformed state. It is thought to be due to.
10 円筒部材
11 冷媒循環部
12 回転軸
13 ベアリング
14 ガス流路
15 ガス放出孔群
20 ロータリージョイント
21 回転リングユニット
22 固定リングユニット
23 ガス供給路
24 ガス分配路
25 連結配管
26 供給配管
50 真空成膜装置(スパッタリングウェブコータ)
51 真空チャンバー
52 巻出ロール
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 巻取ロール
F 長尺樹脂フィルム
P 凸部
DESCRIPTION OF
51
Claims (9)
前記外周面に巻き付いている可撓性薄板部材はその幅方向の両端部に前記外周面に向かって突出する複数の凸部が長手方向に沿って形成されていることを特徴とする可撓性薄板部材の成膜方法。 A plurality of gas passages in the outer peripheral thick portion and gas discharge hole groups opening along the extending direction of the gas passages on the outer peripheral surface side from each of the gas circulation holes are provided in the outer peripheral wall portion. A long flexible thin plate member that is conveyed in a roll-to-roll manner under reduced pressure is wound around the outer peripheral surface of a cylindrical cooling mechanism that is disposed over the entire circumference with a space therebetween, and the back side thereof A film forming method of a flexible thin plate member for forming a thin film on the surface side while cooling from
The flexible thin plate member wound around the outer peripheral surface has a plurality of convex portions protruding along the longitudinal direction at both end portions in the width direction, and projecting toward the outer peripheral surface. A method for forming a thin plate member.
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