JP5742725B2 - ポリイミドフィルムとその製造方法、積層体の製造方法 - Google Patents
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Description
好ましくは、線膨張係数が低めの特定範囲にある、耐熱性と絶縁性に優れた薄いポリイミドなどのフィルムと、それとほぼ同程度の線膨張係数を有するガラス板、セラミック板、シリコンウエハ、金属から選ばれた一種の無機物からなる基板とが積層された寸法安定性と耐熱性と絶縁性に優れた積層体およびこれを利用した、半導体素子が形成された半導体付加積層体などを得るためのポリイミドフィルムとその製造方法に関するものである。
より好ましくは、無機化合物又は有機化合物からなる微粒子などの滑材の含有量を表裏で異なるように規制した、滑り性のある易滑性でかつ一方の面が極めて平滑な多層ポリイミドフィルムを使用して製造された特殊ポリイミドフィルムに関し、銅張積層基板、回路基板などに有効に使用できる多層ポリイミドフィルムに関するものである。
更に詳しくは、半導体素子、MEMS素子、ディスプレイ素子など薄膜からなり、微細な加工が必要となるデバイスを、ポリイミドフィルム表面に形成するにあたり、一時的(ないし必要により半永久的)に、ポリイミドフィルムを支持体となる無機物からなる基板に貼り合わせた積層体などを得るためのポリイミドフィルムとその製造方法である。
本願の第二の発明は、ポリイミドフィルムと無機物からなる基板から構成されてなる積層体の製造方法であり、更に詳しくは、半導体素子、MEMS素子、ディスプレイ素子など薄膜からなり、微細な加工が必要となるデバイスを、ポリイミドフィルム表面に形成するにあたり、一時的ないし半永久的に、ポリイミドフィルムを支持体となる無機物からなる基板に貼り合わせた積層体を得るための積層方法に関する物である。
好ましくは、線膨張係数が低めの特定範囲にある、耐熱性と絶縁性に優れた薄いポリイミドなどのフィルムとそれとほぼ同程度の線膨張係数を有するガラス板、セラミック板、シリコンウエハ、金属から選ばれた一種の無機物からなる基板とが積層された寸法安定性と耐熱性と絶縁性に優れた積層体およびこれを利用した、半導体素子が形成された半導体付加積層体に関する物である。
半導体素子、MEMS素子、ディスプレイ素子などの機能素子を高分子フィルム表面に形成するに当たっては、高分子フィルムの特性であるフレキシビリティを利用した、いわゆるロール・トゥ・ロールプロセスにて加工することが理想とされている。しかしながら半導体産業、MEMS産業、ディスプレイ産業界では、ウエハベースないしガラス基板ベースのリジッドな平面基板を対象としたプロセス技術が構築されてきた。現実的な選択として、高分子フィルムを、金属板、ウエハ、ガラス基板などの無機物からなるリジッドな支持基板に貼り合わせし、所望の素子を形成した後に支持基板から剥離することで、既存インフラを利用してフィルム上に形成した機能素子を得ることが可能となる。
ポリイミドフィルムと無機物からなる支持基板との貼り合わせにおいては、かかる機能素子の形成を行う上で支障ないレベルの表面平滑性、クリーン性、プロセス温度への耐性、微細加工に用いられる薬液への耐性が求められる。特に機能素子の形成温度が高い場合には、高分子フィルムの耐熱性は勿論、積層体の接合面がその加工温度に耐えなければならない。
半導体薄膜のなかでもSiについては、線膨張係数が3ppm/℃程度であり、この薄膜を基板上に堆積させる場合、基板と薄膜の間の線膨張係数の差が大きいと、薄膜中に応力が溜まり、性能の劣化や、薄膜の反り、剥がれをもたらす原因となる。特に薄膜作成フ゜ロセス中に高温が加わる場合、温度変化の間に、基板と薄膜の間の線膨張係数の差に起因する応力が大きくなることになる。
低温ポリシリコン薄膜トランジスターの作成においては、脱水素化工程において、450℃2時間といった処理も必要な場合がある。 また、水素化アモルファスシリコン薄膜作成には200℃から300℃程度の温度を基板に加える事がありえる。このときに、熱可塑性樹脂で性能を満足するものではない。
従来粘着剤、接着剤を用いて高分子フィルムを無機基板に貼り合わせて加工することは広く行われてきた。しかしながら、ポリシリコン、酸化物半導体など、200〜500℃程度の温度域でのプロセスが必要となる場合においては、十分に実用に足るだけの耐性を有する貼り合せ方法は知られていない。
そのため、有機材料からなる高分子フィルムを電子部品の基材として用いる検討がなされ、ポリエチレンナフタレート、ポリエチレンテレフタレートなどのポリマーからなる高分子フィルム、ポリイミドからなるフィルム、ポリテトラフルオロエチレンからなるフィルムが提案されている。ポリイミドからなるフィルムは耐熱性に優れ、また、強靭であるのでフィルムを薄くできるという長所を備えている。
これらのポリイミドフィルムは、一般的に線膨張係数が大きく温度変化による寸法変化が著しくて微細な配線をもつ回路の製造に適さない点等が問題となり、使用できる分野が限定される。このように、耐熱性、高機械的物性、フレキシブル性を具備した基材用として十分な物性のフィルムは未だ得られていない。
引張弾性率を高くしたポリイミドフィルムとして、ベンゾオキサゾール環を主鎖に有するポリイミドからなるポリイミドベンゾオキサゾールフィルムが提案されている(特許文献1参照)。このポリイミドベンゾオキサゾールフィルムを誘電層とするプリント配線板も提案されている(特許文献2、特許文献3参照)。
これらのベンゾオキサゾール環を主鎖に有するポリイミドからなるポリイミドベンゾオキサゾールフィルムは、引張破断強度、引張弾性率で改良され、線膨張係数において満足し得る範囲のものとなっているが、その優れた機械的物性の反面で、薄くすればするほど取り扱い上も困難となり、機械的、力学的に不十分であるなどの課題を有していた。
回路配線作成時に、精密な位置決めをして、多層に薄膜作成、回路形成など行なう際、寸法安定性に劣る形状の変わるフィルムではデバイス作成のための位置決め困難の為、寸法安定性に優れた固い基板に固定し、デバイス作成後にこの固い基板を剥がす方法において、フィルムと基板との剥離がスムースに実施できかつプロセス通過において剥離することのない剥離強度を有する積層体が求められていた。これによって、従来の電子デバイス作成プロセスをそのまま使い、フィルム上のデバイス作成が安定的に精度よく実施することができる。
また、フィルムを剥がす事無くそのままで、金属放熱板付き基板として放熱機能を付け加えたもの、金属補強基板による耐久性、耐衝撃性向上した基板として、使用することも出来る。
また、薄型化が進む単結晶および多結晶Siによる太陽電池には薄くなる為、割れ易く、プロセス中のハンドリング、そして、出来上がった後の耐久性に問題があったが、ポリイミドフィルムを貼ることによる補強基板としての利用もできる。
また、ウエハ上にワニスを塗り、その後に剥がしてフィルム化した場合は、ウエハに同心円状の膜厚分布が出来ることや、フィルムの表と裏での構造の違いから、剥がしたときに反りのでるフィルムとなること、適度な剥離強度を維持し剥離を持ち、フィルムとして物性を保たせる事が難しく、別途作成したフィルムを貼る場合にはウエハ、ガラスなどの狭い面積での膜厚はきわめて同一性が高く、先に回路を作った後で貼り付けることも、貼り付けた後で、回路を作成することも可能となり、回路製作に適している。
また、回路配線作成時に、精密な位置決めをして、多層に薄膜作成、回路形成など行なう際、表面形状は、通常のフィルムのままで、クレーター形状などがないため、それまでのフィルムと同様の扱いが可能となる。
また、無機基板と貼り付けを行う側とは反対側フィルム面には回路などを作成する前処理として、平坦化層をつけることも多いが、該反対側フィルム面にクレーターを設けた場合、このクレーター形状は適度なアンカーとして平坦化層をつけるときに役立つ。
また、該反対側フィルム面の平均表面粗さRaが小さい場合には、平坦化層を薄くすることができる。
本願第二の発明においては、回路配線作成および半導体形成時に、精密な位置決めをして、多層に薄膜作成、回路形成など行なうことができ、半導体作成時に高温のプロセスでも剥がれる事無く、薄膜堆積などが行なえる、回路付加積層体および半導体素子が形成された半導体付加積層体を提供する。
すなわち本願第一の発明は以下の構成からなる。
1.芳香族ジアミン類と芳香族テトラカルボン酸類との反応によって得られるポリイミドのフィルムであって、線膨張係数(フィルムの長さ方向と幅方向でいずれも)が−5ppm/℃〜+15ppm/℃であり、少なくともフィルム片面においてAFM法で観察したときに100μm2当り2〜100個の直径10〜500nmのクレーターを有することを特徴とするポリイミドフィルム。
2.フィルムの一面がAFM法で観察したときに100μm2当り2〜100個の直径10〜500nmのクレーターを有し、他の一面の平均表面粗さRaが1.0nm〜4.0nmであることを特徴とする1.に記載のポリイミドフィルム。
3.フィルムの両面においてAFM法で観察したときに100μm2当り2〜100個の直径10〜500nmのクレーターを有することを特徴とする1.に記載のポリイミドフィルム。
4.フィルムの片面の平均表面粗さRaが0.2nm〜1.0nmの平滑面であり、他の一方の面がAFM法で観察したときに100μm2当り2〜100個の直径10〜500nmのクレーターを有することを特徴とする1.に記載のポリイミドフィルム。
5.芳香族ジアミン類がベンゾオキサゾール構造を70モル%以上含有する芳香族ジアミン類であり、芳香族テトラカルボン酸類がピロメリット酸残基を70モル%以上含有する芳香族テトラカルボン酸類である1.〜4.のいずれかに記載のポリイミドフィルム。
6.芳香族ジアミン類がフェニレンジアミン構造を70モル%以上含有する芳香族ジアミン類であり、芳香族テトラカルボン酸類がビフェニルテトラカルボン酸構造を70モル%以上含有する芳香族テトラカルボン酸類である1.〜4.のいずれかに記載のポリイミドフィルム。
7.芳香族ジアミン類と芳香族テトラカルボン酸類との反応によって得られるポリイミドの前駆体溶液の一に平均粒子径0.05〜2.5μmの滑材(粒子)を0.05質量%〜50質量%を含有させ、その溶液を使用して得たポリイミドフィルムの片面にプラズマ処理により、表面付近の滑材の少なくとも一部を表面に露出させ、その面を酸処理することによって、そのフィルム表面付近の滑材粒子の少なくとも一部を溶解除去して得られることを特徴とする2.に記載のポリイミドフィルムの製造方法。
8.芳香族ジアミン類と芳香族テトラカルボン酸類との反応によって得られるポリイミドの前駆体溶液の一に平均粒子径0.05〜2.5μmの滑材(粒子)を0.05質量%〜50質量%を含有させ、その溶液を使用して得たポリイミドフィルムの両面にプラズマ処理により、両表面付近の滑材の少なくとも一部を表面に露出させ、その両面を酸処理することによって、そのフィルム表面付近の滑材粒子の少なくとも一部を溶解除去して得られることを特徴とする3.に記載のポリイミドフィルムの製造方法。
9.芳香族ジアミン類と芳香族テトラカルボン酸類との反応によって得られるポリイミドの前駆体溶液(a)に平均粒子径0.03〜2.5μmの滑材(粒子)を0.05質量%〜50質量%を含有させ、他のポリイミドの前駆体溶液(b)に平均粒子径0.03〜2.5μmの滑材(粒子)を含有しないか又はその含有率が0.01質量%以下で含有するそれぞれ別の溶液を用いて製造した、滑材含有ポリイミド層(a層)と滑材を含有しないポリイミド層(b層)とが積層されたポリイミドフィルムを使用して、少なくとも該a層面にプラズマ処理により、該表面付近の滑材の少なくとも一部を表面に露出させ、その面を酸処理することによって、そのフィルム表面付近の滑材粒子の少なくとも一部を溶解除去して得られることを特徴とする4.に記載のポリイミドフィルムの製造方法。
さらに、本願第二の発明は以下の構成からなる。
10.少なくとも、無機物からなる基板とポリイミドフィルムから構成されてなる積層体の製造方法であって、下記(1)〜(4)の工程を含むことを特徴とする積層体の製造方法。
(1)表面付近に無機フィラーを含有するポリイミドフィルムの少なくとも片面の表面をプラズマ処理する工程
(2)同フィルムの少なくとも片面を酸処理する工程、
(3)ポリイミドフィルムの少なくとも片面、無機物からなる基板の少なくとも片面のいずれか、または両方をカップリング剤処理する工程
(4)前記ポリイミドフィルムと前記無機物からなる基板を重ね合わせ、加圧加熱処理することにより接合する工程
11.前記プラズマ処理により、フィルム表面付近の無機フィラーの少なくとも一部を表面に露出させることを特徴とする10.に記載の積層体の製造方法。
12.前記酸処理により、前記フィルム表面付近の無機フィラーの少なくとも一部が溶解除去されていることを特徴とする10.又は11.に記載の積層体の製造方法。
13.前記加圧加熱処理を、ロールにて行うことを特徴とする10.から12.のいずれかに記載の積層体の製造方法。
14.前記加圧加熱処理が真空下で行われることを特徴とする、10.から13.のいずれかに記載の積層体の製造方法。
本発明における前記クレーターはポリイミドフィルムと基材との接着を促進させる作用を有し、該作用は前記クレーターによる吸盤効果と推測される。本発明の積層体により、絶縁性で可撓性、耐熱性を兼ね備えた薄いフィルムに回路などを形成し、さらに電子部品を搭載して電子デバイスを作成する時に、薄いフィルムであっても寸法安定性に優れた無機基板に積層され固定されていることで精密な位置決めができ、多層に薄膜作成、回路形成など行なうことができ、プロセス中には熱が加わっても剥がれず、デバイス作成後に必要に応じてこの無機基板を剥がす際にも、フィルムと基板との剥離がスムースに実施できかつプロセス通過において剥離することのない剥離強度を有する積層体であるため、従来の電子デバイス作成プロセスをそのまま使うことが可能であり、特にフィルム上のデバイス作成がそのフィルムの表面特性から密着性に優れ滑平滑性にも優れているために、安定的に精度よく実施することができ、絶縁性で可撓性、耐熱性を兼ね備えた薄いフィルムに回路などを形成した電子デバイス作成などに極めて有意義である。
なお、突起高さと個数密度、平均表面粗さRaはAFMにより測定して得られる値を基準とする。
本願第一の発明の好ましい第一の実施様態は、滑材を含有するポリイミドフィルムの一面のみに前記プラズマ処理と酸処理を施すことにより得られるポリイミドフィルムであり、該処理面に100μm2当り2〜100個の直径10〜500nmのクレーターを有し、他の一面のRaが1.0〜4.0nmであるフィルムとなり、かつ該処理面においては製造時のポリイミドフィルムに比べ表面の凸部分が減少する。
本願第一の発明の好ましい第二の実施様態は、滑材を含有するポリイミドフィルムの両面に前記プラズマ処理と前記酸処理を施すことにより得られるポリイミドフィルムであり、フィルムの両面をAFM法で観察したときに、いずれの面も100μm2当り2〜100個の直径10〜500nmのクレーターを有する。
本願第一の発明の好ましい第三の実施様態は、滑材含有ポリイミド層(a層)と滑材を含有しないポリイミド層(b層)とが積層された多層ポリイミドフィルムを使用して、例えば滑材含有ポリイミド層面にプラズマ処理により、該表面付近の滑材の少なくとも一部を表面に露出させ、その面を酸処理することによって、そのフィルム表面付近の滑材粒子の少なくとも一部を溶解除去して得られるポリイミドフィルムであり、フィルムの片面の平均表面粗さRaが0.2nm〜1.0nmの平滑面であり、他の一方の面がAFM法で観察したときに100μm2当り2〜100個の直径10〜500nmのクレーターを有する。(a)層が平均粒子径0.05〜2.5μmの滑材(粒子)を0.5質量%〜50質量%含有する、芳香族テトラカルボン酸類と芳香族ジアミン類とを反応させて得られるポリイミドを主成分とする層であり、(b)層が平均粒子径0.05〜2.5μmの滑材(粒子)を全く含有しないか又はその含有率が0.1質量%以下で含有する、芳香族テトラカルボン酸類と芳香族ジアミン類と反応させて得られるポリイミドを主成分とする層である多層ポリイミドフィルムを使用して得られるものである。
多層ポリイミドフィルムの多層化(積層)方法は、両層の密着に問題が生じなければ、特に限定されるものではなくて、かつ他の層例えば接着剤層などを介することなく密着するものであればよく、例えば、一方のポリイミドフィルムを作成後このポリイミドフィルム上に他方のポリアミド酸溶液を連続的に塗布してイミド化する方法、一方のポリアミド酸溶液を流延しポリアミド酸前駆体フィルムを作成後このポリアミド酸フィルム上に他方のポリアミド酸溶液を連続的に塗布して後、イミド化する方法、共押し出しによる方法、(b)層上に(a)のポリアミド酸溶液をスプレーコートなどで塗布してイミド化する方法などが挙げられるが本発明の主旨からして、一方のポリアミド酸溶液を流延しポリアミド酸前駆体フィルムを作成後このポリアミド酸フィルム上に他方のポリアミド酸溶液を連続的に塗布して後イミド化する方法、一方のポリイミドフィルムを作成後このポリイミドフィルム上に他方のポリアミド酸溶液を連続的に塗布してイミド化する方法が好ましい。
本願第二の発明は、少なくとも、無機物からなる基板とポリイミドフィルムから構成されてなる積層体の製造方法であって、下記(1)〜(4)の工程を含むことを特徴とする積層体の製造方法である。
(1)表面付近に無機フィラーを含有するポリイミドフィルムの少なくとも片面の表面をプラズマ処理する工程。
(2)同フィルムの少なくとも片面を酸処理する工程。
(3)ポリイミドフィルムの少なくとも片面、無機物からなる基板の少なくとも片面のいずれか、または両方をカップリング剤処理する工程。
(4)前記ポリイミドフィルムと前記無機物からなる基板を重ね合わせ、加圧加熱処理することにより接合する工程。
トリメトキシシリルプロピル)イソシアヌレート、クロロメチルフェネチルトリメトキシシラン、クロロメチルトリメトキシシランなどが挙げられる。
このうち好ましいものとしては、N−2−(アミノエチル)−3−アミノプロピルメチルジメトキシシラン、N−2−(アミノエチル)−3−アミノプロピルトリメトキシシラン、N−2−(アミノエチル)−3−アミノプロピルトリエトキシシラン、3−アミノプロピルトリメトキシシラン、3−アミノプロピルトリエトキシシラン、3―トリエトキシシリルーN−(1,3−ジメチルーブチリデン)プロピルアミン、2−(3,4−エポキシシクロへキシル)エチルトリメトキシシラン、3−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、3−グリシドキシプロピルメチルジエトキシシラン、3−グリシドキシプロピルトリエトキシシラン、アミノフェニルトリメトキシシラン、アミノフェネチルトリメトキシシラン、アミノフェニルアミノメチルフェネチルトリメトキシシランなどが挙げられる。プロセスで耐熱性を要求する場合、Siとアミノ基の間を芳香族でつないだものが望ましい。
Quartz, BSG+ Al2O3、 Pb-BSG+Al2O3、 Glass−ceramic、ゼロデュア材などの 基盤用セラミックス、TiO2、チタン酸ストロンチウム、チタン酸カルシウム、チタン酸マグネシウム。アルミナ、MgO、ステアタイト、BaTi4O9、BaTi03、BaTi03+CaZrO3、BaSrCaZrTio3、Ba(TiZr)O3、PMN-PT PFN-PFWなどのキャパシター材料、PbNb2O6、Pb0.5Be0.5Nb2O6,
PbTiO3, BaTiO3, PZT, 0.855PZT-.95PT-0.5BT, 0.873PZT-0.97PT-0.3BT, PLZTなどの圧電材料が含まれる。
シリコンウエハのほか、ゲルマニウム、シリコンーゲルマニウム、ガリウム−ヒ素、アルミニウム−ガリウム−インジウム、窒素−リン−ヒ素−アンチモンがよく用いられている。InP(インジウム燐)、InGaAs、GaInNAs、LT、LN、ZnO(酸化亜鉛)やCdTe(カドミウムテルル)、ZnSe(セレン化亜鉛)
などの汎用の半導体ウエハが含まれる。
プラズマ処理の持つ効果には、表面官能基の付加、これに伴う接触角の変化、接着性の向上表面汚染の除去、などと共に、デスミアと呼ばれる、加工に伴う不規則形状物の除去などの表面をエッチングする効果がある。特に高分子とセラミックではエッチングされやすさが全く異なる為、セラミックに比べて結合エネルギーの低い高分子のみが選択的にエッチングされることになる。このため、エッチング作用のあるガス主、放電条件では、選択的に高分子のみがエッチングされて滑材(粒子、滑材ともいう)を露出させるという作用が生じる。
本発明においては、滑材(粒子)を入れたポリイミドフィルム面では、滑材(粒子)は表面付近で凸形状を形成していても、その表面にはごく薄いポリイミド層が存在する。 ポリイミドは酸に対する耐性が強い為、極薄い層でもポリイミドが滑材(粒子)表面にあると、酸は滑材(粒子)表面と直接接することは無い為、酸によって侵食されることは無いが、プラズマ処理によるエッチングする効果により選択的に高分子(ポリイミド層)のみがエッチングされた後では、酸は滑材(粒子)表面と直接接するため、適切な酸の種類を選べば、ごく短時間での滑材のみのエッチングが行なえる。滑材のエッチングによって、フィルム表面付近の滑材の少なくとも一部が溶解除去されてクレーターが生じると考えられる。このときポリイミドはエッチングされない。これによってポリイミドフィルムの少なくとも片面がAFM法で観察したときに、100μm2当り2〜100個の直径10〜500nmのクレーターを有する本願第一の発明のポリイミドフィルムが得られる。
また、滑材を含有するフィルムの両面を前記プラズマ処理と酸処理をすることにより、フィルム両面がAFM法で観察したときに100μm2当り2〜100個の直径10〜500nmのクレーターを有する、本願第一の発明の好ましい第二の実施様態のポリイミドフィルムが得られる。該ポリイミドフィルムは、両面とも接着性に加えて微細な電気回路を作成する際に必要な平滑度合いを付与されたものである。
また、滑材含有ポリイミド層(a層)と滑材を含有しないポリイミド層(b層)とが積層された多層ポリイミドフィルムを使用して、滑材含有ポリイミド層面にプラズマ処理により、該表面付近の滑材の少なくとも一部を表面に露出させ、その面を酸処理することによって、フィルムの片面の平均表面粗さRaが0.2nm〜1.0nmの平滑面であり、他の一方の面がAFM法で観察したときに100μm2当り2〜100個の直径10〜500nmのクレーターを有する、本願第一の発明の好ましい第三の実施様態のポリイミドフィルムが得られる。該ポリイミドフィルムは、クレーターを有する片面が無機層との接着剤なしでの接合・積層に必要な平滑度合いを付与されたものであり、もう片面をRaが0.2nm〜1.0nmの平滑面とすることにより、精緻な電気回路を作成する際に必要な平滑度合いを付与するものである。Raが2.0nmを超える場合にはその上に形成された金属箔膜などに接着性、平滑性などで悪影響を及ぼすことになる。この平滑性はポリイミド形成用ポリアミド酸溶液(ポリイミド前駆体溶液)に滑材を添加しないものを使用することで製造することが出来るが0.2nm未満の平滑度を得ることは困難であり、得られた場合においても接着性、平滑性などにさほどの効果を発揮しない。片面に滑材の入ったポリイミド形成用ポリアミド酸溶液を使用することで、フィルム作成時のロール巻き取り性や適宜のすべり性が付与されフィルム製造が容易となる。
滑材を含有するポリイミドフィルムは、ポリイミド形成用ポリアミド酸溶液(ポリイミド前駆体溶液)に滑材を添加したものを使用することで製造することが出来、フィルム作成時のロール巻き取り性や適宜のすべり性が付与されフィルム製造が容易となるものである。
フィルム原反にプラズマ処理と酸処理を加えることで、この部分の工程はロールツーロールでの工程化が可能であり、効率的に処理が可能である。特にプラズマ処理まで行なったフィルムロールは滑材があるため、ロールとしてのハンドリング性はプラズマ処理前と同等である。また、これとは別の工程構成として、ロールでプラズマ処理を行った後、カットシートにしてから酸処理を行うことも出来るため、簡便な実施も可能となる。
プラズマ処理、酸処理の方法は、ポリイミドフィルムの片面にプラズマ処理して、両面の酸処理をする方法、ポリイミドフィルムの片面にプラズマ処理して、片面の酸処理をする方法、ポリイミドフィルムの両面にプラズマ処理して、片面の酸処理をする方法などが挙げられるが、適宜選択採用し得る。具体的には、片面へのプラズマ処理は、並行平板型電極でのプラズマ処理で片側の電極上にフィルムを接して置くことにより、ポリイミドフィルムの電極と接していない側の面のみにプラズマ処理をなすことができる。また、2枚の電極間の空間に電気的に浮かせる状態でポリイミドフィルムを置くことで両面処理が行える。また、この配置でプラズマ処理を行うプラズマ処理機でも、ポリイミドフィルムの片面に保護フィルムを貼った状態でプラズマ処理を行うことで片面処理が可能となる。また、酸処理はポリイミドフィルムを酸の中に浸漬処理する事や、両面にスプレーすることにより、両面処理が可能となる。また、このような処理装置を使う場合でもこの処理のときにポリイミドフィルムの片面に保護フィルムを貼り付けておくことにより片面のみの酸処理も実現される。なお保護フィルムとしては粘着剤付のPETフィルムやオレフィンフィルムなどがある。
A.ピロメリット酸残基を有する芳香族テトラカルボン酸類、ベンゾオキサゾール構造(骨格)を有する芳香族ジアミン類との組み合わせ。
B.フェニレンジアミン骨格を有する芳香族ジアミン類とビフェニルテトラカルボン酸骨格を有する芳香族テトラカルボン酸類との組み合わせ。
その製造方法としては、芳香族ジアミン類と芳香族テトラカルボン酸類との反応によって得られるポリイミドの前駆体溶液に滑材(粒子)を含有させ、ポリイミドフィルムを得て、そのポリイミドフィルムを使用して、滑材含有ポリイミド片面にプラズマ処理により、該表面付近の滑材の少なくとも一部を表面に露出させ、その面を酸処理することによって、そのフィルム表面付近の滑材粒子の少なくとも一部を溶解除去して得る方法である。
一般にポリイミドは、溶媒中でジアミン類とテトラカルボン酸無水物を反応して得られるポリアミド酸(ポリイミド前駆体)溶液を、支持体に塗布・乾燥してグリーンフィルム(前駆体フィルム、またはポリアミド酸フィルムともいう)と成し、さらに支持体上で、あるいは支持体から剥がした状態でグリーンフィルムを高温熱処理することにより脱水閉環反応を行うことによって得られる。該溶液に用いられる溶剤としては、N−メチル−2−ピロリドン、N,N−ジメチルホルムアミド、N,N−ジメチルアセトアミドなどが挙げられる。
本発明に好ましく使用されるベンゾオキサゾール構造を有する芳香族ジアミン類としては、具体的には以下のものが挙げられ、該ジアミンは、単独であっても二種以上を用いることも可能である。
ノン、3,4’−ジアミノ−5’−ビフェノキシベンゾフェノン、1,3−ビス(3−アミノ−4−フェノキシベンゾイル)ベンゼン、1,4−ビス(3−アミノ−4−フェノキシベンゾイル)ベンゼン、1,3−ビス(4−アミノ−5−フェノキシベンゾイル)ベンゼン、1,4−ビス(4−アミノ−5−フェノキシベンゾイル)ベンゼン、1,3−ビス(3−アミノ−4−ビフェノキシベンゾイル)ベンゼン、1,4−ビス(3−アミノ−4−ビフェノキシベンゾイル)ベンゼン、1,3−ビス(4−アミノ−5−ビフェノキシベンゾイル)ベンゼン、1,4−ビス(4−アミノ−5−ビフェノキシベンゾイル)ベンゼン、2,6−ビス[4−(4−アミノ−α,α−ジメチルベンジル)フェノキシ]ベンゾニトリルおよび上記芳香族ジアミンの芳香環上の水素原子の一部もしくは全てがハロゲン原子、炭素数1〜3のアルキル基またはアルコキシル基、シアノ基、またはアルキル基またはアルコキシル基の水素原子の一部もしくは全部がハロゲン原子で置換された炭素数1〜3のハロゲン化アルキル基またはアルコキシル基で置換された芳香族ジアミン等が挙げられる。
本発明で用いられる芳香族テトラカルボン酸無水物類としては、具体的には、以下のものが挙げられる。
重合反応により得られるポリアミド酸溶液から、ポリイミドフィルムを形成するためには、ポリアミド酸溶液を支持体上に塗布して乾燥することによりグリーンフィルム(自己支持性の前駆体フィルム)を得て、次いで、グリーンフィルムを熱処理に供することでイミド化反応させる方法が挙げられる。支持体へのポリアミド酸溶液の塗布は、スリット付き口金からの流延、押出機による押出し、等を含むが、これらに限られず、従来公知の溶液の塗布手段を適宜用いることができる。
表面に微細な凹凸を付与しフィルムに滑り性を確保するためには、少なくとも一方のポリイミドに対して、0.05〜50質量%の範囲で含有させることが必要であり、好ましくは0.1〜3質量%の範囲、より好ましくは0.20〜1.0質量%の範囲である。滑材の含有量が少ないときは、滑り性の確保がそれほどなく好ましくない。一方滑材の含有量が多すぎると表面凹凸が大きくなり過ぎ滑り性の確保が見られても平滑性の低下を招く、フィルムの破断強度、破断伸度の低下を招く、CTEの上昇を招くなどによる課題を残し好ましくない。
圧力が高いと、基板を破損する恐れがあり、圧力が低いと、密着しない部分が出る場合がある。好ましい温度としては150℃から400℃、更に好ましくは250℃から350℃で温度が高いと、フィルムにダメージを与え、温度が低いと、密着力が弱い。前記の加熱加圧処理において、前述のロールを使用した方法が好適に用いられる。
以下、フィルム状太陽電池を構成するよう形成される上記積層体の典型例として、光電変換層を一対の電極層で挟んでなる積層構造を説明する。しかし光電変換層を何層か積み重ねた構成なども、PVD、CVDでの作製ならば、本発明の太陽電池といえる。本発明で形成される積層構造は以下に記載される態様に限定されず、従来技術の太陽電池が有する積層体の構成を適宜参照してよく、保護層や公知補助手段を付加してもよいものである。
上記一対の電極層における一方の電極層(以下、裏面電極層とも記載する)は、好ましくは、フィルム基材の一主面上に形成される。裏面電極層は自体公知の方法、例えばCVD(ケミカル・ベ−パ−・デポジション)法やスパッタ法によって、導電性無機材料を積層することによって得られる。導電性無機材料としては、Al、Au、Ag、Cu、Ni、ステンレス鋼などの金属薄膜や、In2O3、SnO2、ZnO、Cd2SnO4、ITO(In2O3 にSnを添加したもの)などの酸化物半導体系の導電材料などが挙げられる。裏面電極層の厚さは特に限定はなく、通常、30〜1000nm程度である。好ましくは、裏面電極層は金属薄膜である。また、一部の電極引き出しで、Agペーストといった真空を利用しない膜形成を使用しても、本発明の太陽電池といえる。
薄膜シリコン層は、プラズマCVD法、熱CVD法、スパッタリング法、クラスタイオンビーム法、蒸着法などによって得られるシリコン層である。
無定形シリコン層は、実質的に結晶性をもたないシリコンからなる層である。実質的に結晶性をもたないことは、X線を照射しても回折ピークを与えないことによって確かめることができる。無定形シリコン層を得る手段は公知であり、そのような手段には、例えば、プラズマCVD法や熱CVD法などが含まれる。
多結晶シリコン層は、シリコンからなる微小結晶の集合体からなる層である。上述の無定形シリコン層とは、X線の照射により回折ピークを与えることによって区別される。多結晶シリコン層を得る手段は公知であり、そのような手段には、無定形シリコンを熱処理する手段などが含まれる。
本発明で用いる光電変換層は、シリコン系半導体層に限られず、例えば、厚膜半導体層であってもよい。厚膜半導体層とは酸化チタン、酸化亜鉛、ヨウ化銅などのペーストから形成される半導体層である。
半導体材料を光電変換層として構成する手段は公知の方法を適宜参照してよい。例えば、200〜500℃の温度下で、SiH4にフォスフィン(PH3)を添加したガス中で高周波プラズマ放電を行うことで約20nmのa−Si(n層)を形成し、続いてSiH4ガスのみで約500nmのa−Si(i層)を形成し、続いてSiH4にジボラン(B2H6)を添加して、約10nmのp−Si(p層)を形成することができる。
などの酸化物半導体系の材料を好ましく用いることができる。
かくして、本発明の好適な態様例である、透明電極/p型a−Si/i型a−Si/n型a−Si/金属電極/高分子フィルムの順で積層されてなるフィルム状太陽電池が得られる。また、p層をa−Si、n層を多結晶シリコンとして、両者の間に薄いアンド−プa−Si層を挿入した構造にしてもよい。特に、a−Si/多結晶シリコン系のハイブリッド型にすると、太陽光スペクトルに対する感度が改善される。
太陽電池の作成においては、上記構成に加えて、反射防止層、表面保護層などを付加せしめてもよい。
MEMS スイッチ、 体内、体外血圧センサーそして、グレーティングライトバルブ、デジタルマイクロミラーデバイスなどを使ったビデオプロジェクターなどを含む。
, 光センサー , 光電素子 , フォトダイオード , 磁気センサー , 接触式温度センサー , サーミスタ温度センサー , 抵抗測温体温度センサー , 熱電対温度センサー
, 非接触式温度センサー , 放射温度計 , マイクロフォン , イオン濃度センサー ,ガス濃度センサー , 変位 センサー, ポテンショメータ , 差動トランス変位
センサー, 回転角センサー , リニアエンコーダ , タコジェネレータ , ロータリエンコーダ , 光位置センサー (PSD) , 超音波距離計 , 静電容量変位計
, レーザードップラー振動速度計 , レーザードップラー流速計 , ジャイロセンサー , 加速度センサー, 地震センサー,一次元画像, リニアイメージセンサー,
二次元画像, CCDイメージセンサー, CMOSイメージセンサー, 液, 漏液センサー(リークセンサー), 液検知センサー(レベルセンサー), 硬度センサー,
電場センサー, 電流センサー, 電圧センサー, 電力センサー, 赤外線センサー, 放射線センサー, 湿度センサー, においセンサー, 流量センサー, 傾斜センサー,
振動センサー, 時間センサーおよび、これらのセンサーを複合した複合センサーや、これらのセンサーで検出した値から何らかの計算式に基づき別の物理量や感性値などを出力するセンサーなどを含む。
ポリマー濃度が0.2g/dlとなるようにN−メチルー−2−ピロリドン(又は、N,
N−ジメチルアセトアミド)に溶解した溶液をウベローデ型の粘度管により30℃で測定した。(ポリアミド酸溶液の調製に使用した溶媒がN,N−ジメチルアセトアミドの場合は、N,N−ジメチルアセトアミドを使用してポリマーを溶解し、測定した。)
2.ポリイミドフィルムなどの厚さ
マイクロメーター(ファインリューフ社製、ミリトロン1245D)を用いて測定した。
3.高分子フィルムの引張弾性率、引張破断強度および引張破断伸度
測定対象のポリイミドフィルムを、流れ方向(MD方向)および幅方向(TD方向)にそれぞれ100mm×10mmの短冊状に切り出したものを試験片とした。引張試験機(島津製作所製、オートグラフ(R) 機種名AG−5000A)を用い、引張速度50mm/分、チャック間距離40mmの条件で、MD方向、TD方向それぞれについて、引張弾性率、引張破断強度及び引張破断伸度を測定した。
JIS C6471
の180度剥離法に従って、試料の剥離強度は下記条件で180度剥離試験を行
うことで求めた。
装置名 ; 島津製作所社製 オートグラフAG−IS
測定温度 ; 室温
剥離速度 ; 50mm/min
雰囲気 ; 大気
測定サンプル幅 ; 1cm
測定対象の高分子フィルムを、流れ方向(MD方向)および幅方向(TD方向)において、下記条件にて伸縮率を測定し、30℃〜45℃、45℃〜60℃、…と15℃の間隔での伸縮率/温度を測定し、この測定を300℃まで行い、全測定値の平均値をCTEとして算出した。
機器名 ; MACサイエンス社製TMA4000S
試料長さ ; 20mm
試料幅 ; 2mm
昇温開始温度 ; 25℃
昇温終了温度 ; 400℃
昇温速度 ; 5℃/min
雰囲気 ; アルゴン
初荷重 ;34.5g/mm2
6.Ra値測定
表面形態の計測は表面物性評価機能付走査型プローブ顕微鏡(エスアイアイ・ナノテクノロジー株式会社製SPA300/nanonavi)を使用した。計測はDFMモードで行い、カンチレバーはエスアイアイ・ナノテクノロジー株式会社製DF3又はDF20を使用した。スキャナーはFS−20Aを使用し、走査範囲は10μm四方、測定分解能は512×512ピクセルとした。計測像については二次傾き補正を行った後、観察後に測定に伴うノイズが含まれる場合には、適宜その他の平坦化処理を使用する、例としてはフラット処理を行う。この後に装置付属のソフトウエアでRa値、PV値を算出して、同様の操作を、抽出(撮影)エリアを3カ所変えて行い、その算出Ra値、PV値の平均値を採用した。
測定対象の無機粒子を後述のように溶媒に分散し、堀場製作所社製のレーザー散乱式粒度分布計LB−500により粒子径分布を求め、重量(体積)平均粒子径とCV値を算出した。
8.シランカップリング剤層厚さの測定法
シランカップリング層厚さはSiウエハに作成した膜厚を測定した。
膜厚測定法は、エリプソメトリーにて行い、測定器はPhotal社製FE-5000を使用した。
この測定器のハード仕様は以下の通りである。
反射角度範囲 45から80°、波長範囲 250から800nm、波長分解能1.25nm、スポット径 1mm、tanΨ 測定精度±0.01、cosΔ 測定精度±0.01、方式回転検光子法。
測定は偏向子角度 45°、入射 70°固定、検光子は11.25°刻みで0〜360°、250〜800n
mの測定を行った。
非線形最小2乗法によるフィッティングで、膜厚を求めた。このとき、モデルとしては、Air/薄膜/Siのモデルで、
n=C3/λ4+C2/λ2+C1
k=C6/λ4+C5/λ2+C4
の式で波長依存C1〜C6を求めた。
以下の測定法をAFM法という。
ポリイミドフィルム表面のクレーター測定は、表面物性評価機能付走査型プローブ顕微鏡(エスアイアイ・ナノテクノロジー株式会社製SPA300/nanonavi)を使用した。計測はDFMモードで行い、カンチレバーはエスアイアイ・ナノテクノロジー株式会社製DF3又はDF20を使用した。スキャナーはFS−20Aを使用し、走査範囲は10μm四方の計測像を用いた。測定分解能1024×512ピクセルとした。計測像については装置付属のソフトウエアで二次傾き補正を行った後、クレーター部の形状を求めた。クレーター形状は平坦部から一旦盛り上がった後に窪みがある。このため、直径の位置の断面でもりあがりの最大高さから、最大高さ間の距離をクレーター部の直径とした。同様の操作を、抽出(撮影)エリアを3カ所変えて行い、その算出クレーター部の直径の平均値を採用した。
得られた10μm四方のAFM像をソフトにて粒子解析を行い、クレーター部の数を測定した。方法としては、ある閾値によってそれより位置の高い部分と低い部分の2つに分類する、2値化操作をまず行った。このとき、閾値としては、AFM像の高さ方向の情報について分布の最大点を基準にそこから、滑剤粒径の12%の位置、滑剤直径が80nmの場合10nm高い位置を閾値とした。2値化により白黒のみの画像を作り、これの中の円環形状の部分を取り出すことにより、この数を画像処理によって求めた。このとき円環形状の認識は、取り囲まれた円環内を塗りつぶす操作が可能なため、円環内を塗りつぶした画像と、塗りつぶさない画像の比較を行うことで求められる。円環内を塗りつぶした画像を反転したものと円環内を塗りつぶさない画像の画像論理積を求めることで、円環内のみが抽出される。 今回は画像処理ソフトImageJによって以上の操作を実現した。これらの操作で得た画像論理積の画像から直径が10〜500nmのクレーターを数えてクレーター数を算定し、同様の操作を、抽出(撮影)エリアを3カ所変えて行い、その算出クレーター数の平均値を採用した。
(ポリアミド酸溶液A1〜A4の作製)
窒素導入管,温度計,攪拌棒を備えた反応容器内を窒素置換した後、5−アミノ−2−(p−アミノフェニル)ベンゾオキサゾール223質量部、N,N−ジメチルアセトアミド4416質量部を加えて完全に溶解させた後、ピロメリット酸二無水物217質量部、コロイダルシリカをジメチルアセトアミドに分散してなるスノーテックス(DMAC−ST30、日産化学工業製)をシリカが表1記載量になるように加え、25℃の反応温度で24時間攪拌すると、褐色で粘調なポリアミド酸溶液A1〜A4が得られた。
(ポリアミド酸溶液B1〜B2の作製
窒素導入管,温度計,攪拌棒を備えた反応容器内を窒素置換した後、ピロメリット酸無水物545質量部、4,4'ジアミノジフェニルエーテル500質量部を8000質量部のN、N−ジメチルアセトアミドに溶解し、コロイダルシリカをジメチルアセトアミドに分散してなるスノーテックス(DMAC−ST30、日産化学工業製)をシリカが表2記載量になるよう加え、温度を20℃以下に保ちながら同様に反応させてポリアミド酸溶液B1〜B3が得られた。
(ポリアミド酸溶液C1〜C2の作製)
窒素導入管,温度計,攪拌棒を備えた反応容器内を窒素置換した後、テトラカルボン酸二無水物として3,3',4,4'−ビフェニルテトラカルボン酸二無水物398質量部、パラフェニレンジアミン147質量部を4600質量部のN、N−ジメチルアセトアミドに溶解し、コロイダルシリカをジメチルアセトアミドに分散してなるスノーテックス(DMAC−ST30、日産化学工業製)をシリカが表3記載量になるよう加え、25℃の反応温度で24時間攪拌すると、褐色で粘調なポリアミド酸溶液C1〜C3が得られた。
(ポリアミド酸溶液D1〜D2の作成)
窒素導入管,温度計,攪拌棒を備えた反応容器内を窒素置換した後、反応容器に窒素雰囲気下、4,4’−ジアミノジフェニルエーテル10.0g(0.05mol)とN−メチルー2−ピロリドン85gを仕込んで溶解させた後、1,2,4,5−シクロヘキサンテトラカルボン酸ニ無水物11.2g(0.05mol)を室温にて固体のまま分割添加し、室温下12時間攪拌した。次に共沸溶媒としてキシレン30.0gを添加して180℃に昇温して3時間反応を行い、共沸してくる生成水を分離した。水の流出が終わったことを確認し、1hかけて190℃に昇温しながらキシレンを除去することで反応溶液を得た。コロイダルシリカをジメチルアセトアミドに分散してなるスノーテックス(DMAC−ST30、日産化学工業製)をシリカが表1記載量になるように加え、溶液D1、D2が得られた。
(ポリアミド酸溶液Eの作成)
(全脂環PI)
窒素導入管,温度計,攪拌棒を備えた反応容器内を窒素置換した後、反応容器に窒素雰囲気下、1,4-ビス(アミノメチル)シクロヘキサン7.1g(0.05mol)と1,2,4,5−シクロヘキサンテトラカルボン酸ニ無水物11.2g(0.05mol)およびm-クレゾール73gを仕込み100℃で3時間反応させた後、さらに200℃で5時間反応させた。反応溶液を冷却した後、メタノール中に滴下、洗浄することで白色ポリマーを得た。乾燥させた白色ポリマー2gをN−メチルー2−ピロリドン18gに溶解させ、溶液が得られた。コロイダルシリカをジメチルアセトアミドに分散してなるスノーテックス(DMAC−ST30、日産化学工業製)をシリカが0.7重量%となるように加え、溶液Eが得られた。
(ポリアミド酸溶液Fの作成)
(半脂環PI)
窒素導入管,温度計,攪拌棒を備えた反応容器内を窒素置換した後、反応容器に窒素雰囲気下、2,2'-ビス(トリフルオロメチル) ベンジジン16.1g(0.05mol)とN−メチルー2−ピロリドン109gを仕込んで溶解させた後、1,2,4,5−シクロヘキサンテトラカルボン酸ニ無水物11.2g(0.05mol)を室温にて固体のまま分割添加し、室温下12時間攪拌した。次に共沸溶媒としてキシレン40.0gを添加して180℃に昇温して3時間反応を行い、共沸してくる生成水を分離した。水の流出が終わったことを確認し、1hかけて190℃に昇温しながらキシレンを除去することで反応溶液を得た。コロイダルシリカをジメチルアセトアミドに分散してなるスノーテックス(DMAC−ST30、日産化学工業製)をシリカが0.7重量%となるように加え、溶液Fが得られた。
(全脂環PI)
窒素導入管,温度計,攪拌棒を備えた反応容器内を窒素置換した後、反応容器に窒素雰囲気下、トランス-1,4-ジアミノシクロヘキサン5.7g(0.05mol)とN−メチルー2−ピロリドン68gを仕込んで90℃で溶解させた後、室温に冷却してから1,2,4,5−シクロヘキサンテトラカルボン酸ニ無水物11.2g(0.05mol)を固体のまま分割添加し、室温下48時間攪拌した。溶液が得られた。コロイダルシリカをジメチルアセトアミドに分散してなるスノーテックス(DMAC−ST30、日産化学工業製)をシリカが0.7重量%となるように加え、溶液Gが得られた。
窒素導入管,温度計,攪拌棒を備えた反応容器内を窒素置換した後、無水トリメリット酸192g、O−トリジンジイソシアネート154質量部、3,3',4,4'−ビフェニルテトラカルボン酸二無水物22.5質量部、3,3',4,4'−ベンゾフェノンテトラカルボン酸二無水物41質量部、トリエチレンジアミン1g、及びN−メチル−2−ピロリドン2.5kgを加え、攪拌しながら130℃まで1時間で昇温し、さらに130℃で5時間反応させ対数粘度が1.6dl/gのポリイミド系樹脂溶液を得た。コロイダルシリカをジメチルアセトアミドに分散してなるスノーテックス(DMAC−ST30、日産化学工業製)をシリカが0.7重量%となるように加え、溶液Hが得られた。
製造例で得たポリアミド酸溶液を、ダイコーターを用いて鏡面仕上げしたステンレススチール製の無端連続ベルト上に塗布し(塗工幅1240mm)、90〜115℃にて10分間乾燥した。乾燥後に自己支持性となったポリアミド酸フィルムを支持体から剥離して両端をカットし、それぞれのグリーンフィルムを得た。
得られたこれらのグリーンフィルムを、ピンシートが並んだ際にピン間隔が一定となるようにピンを配置したピンシートを有するピンテンターに通し、フィルム端部をピンにさしこむ事により把持し、フィルムが破断しないように、かつ不必要なタルミ生じないようにピンシート間隔を調整し、最終ピンシート間隔が1140mm、となるように搬送し、第1段が170℃で2分、第2段として230℃で2分、第3段485℃で6分の条件で加熱を施して、イミド化反応を進行させた。その後、2分間で室温にまで冷却し、フィルムの両端部の平面性が悪い部分をスリッターにて切り落とし、ロール状に巻き上げ、褐色を呈するフィルム1〜5、フィルム7〜9のそれぞれのポリイミドフィルムを得た。得られた各ポリイミドフィルムの特性などの測定結果を表5、表6に記載する。
ポリアミド酸溶液A1を、ポリエチレンテレフタレート製フィルムA−4100(東洋紡績株式会社製)の無滑剤面上に、コンマコーターを用いてコーティングし、110℃にて5分間乾燥後、支持体から剥がさずにポリアミド酸フィルムA1層と支持体との積層体をロール状に巻き取った。得られたポリアミド酸フィルムA1層の厚みはポリイミドフィルムになった後30μmであった。
得られたポリアミド酸フィルムA1層と支持体との積層体のロール状物を製膜機の巻きだし部に取り付け、上記のポリアミド酸溶液A2をポリイミドフィルムになった後8μmとなるように、コンマコーターを用いてポリアミド酸フィルムA1層面にコーティングし、110℃にて20分間乾燥することで、2層構成のポリアミド酸フィルムを得た。この多層ポリアミド酸フィルムを支持体から剥離後、3つの熱処理ゾーンを有するピンテンターに通し、一段目150℃×2分、2段目220℃×2分、3段目475℃×4分間の熱処理を行い、500mm幅にスリットして、多層ポリイミドフィルムを得た。得られたフィルムをフィルム6とした。
得られたポリイミドフィルムの特性などの測定結果を表5に記載する。
ポリアミド酸溶液A1をC1に、ポリアミド酸溶液A2をC2に、変えた以外は、ポリイミドフィルムの作成6とまったく同じにして、多層ポリイミドフィルムを得た。得られたフィルムをフィルム10とした。
得られたポリイミドフィルムの特性などの測定結果を表6に記載する。
ポリアミド酸溶液A2を、ポリエチレンテレフタレート製フィルムA−4100(東洋紡績株式会社製)の無滑材面上に、コンマコーターを用いてコーティングし、110℃にて5分間乾燥後、支持体から剥がさずにポリアミド酸フィルムを巻き取った。
得られたポリアミド酸フィルムを製膜機の巻きだし部に取り付け、上記のポリアミド酸溶液A4をポリアミド酸溶液A2の塗布量を表7に示す厚さ比となるように、コンマコーターを用いてポリアミド酸フィルム面にコーティングし、110℃にて20分間乾燥することで、2層構成のポリアミド酸フィルムを得た。2層全体の厚さが熱処理後に表7に示す厚さとなるように、塗布厚さは調整した。
この多層ポリアミド酸フィルムを3つの熱処理ゾーンを有するピンテンターに通し、一段目150℃×2分、2段目220℃×2分、3段目475℃×4分間の熱処理を行い、500mm幅にスリットして、多層ポリイミドフィルムを得た。このとき、熱処理後巻き取る前に剥離可能な非ポリイミド保護フィルムとして、PETフィルムに微粘着層の付いたフィルム(フィルムA)をポリアミド酸溶液A2側にラミネートしてから、巻き取った。得られたフィルムをフィルム11とした。
ポリアミド酸溶液A4をA1に変えた以外は全く作成例11と同様にして、フィルム12を得た。その内容をフィルム11と同様に表7に示した。
フィルム各層厚さを変えた以外は全く作成例11と同様にして、フィルム13を得た。その内容を作成例11と同様に表7に示した。
ポリアミド酸溶液A2をA3に変えた以外は全く作成例1と同様にして、フィルム4を得た。その内容を作成例11と同様に表7に示した。
ポリアミド酸溶液A3を、ポリエチレンテレフタレート製フィルムA−4100(東洋紡績株式会社製)の無滑材面上に、コンマコーターを用いてコーティングし、110℃にて5分間乾燥後、支持体から剥がさずにポリアミド酸フィルムを巻き取った。
得られたポリアミド酸フィルムを3つの熱処理ゾーンを有するピンテンターに通し、一段目150℃×2分、2段目220℃×2分、3段目475℃×4分間の熱処理を行い、500mm幅にスリットして、単層ポリイミドフィルム15を得た。その内容を同様に表3に示した。その内容を同様に表8に示した。
ポリアミド酸溶液A3をポリアミド酸溶液A2に変えた以外は比較作成例1と同様にして、単層ポリイミドフィルム16を得た。その内容を同様に表8に示した。フィルムとしての収率、製品の性状共に満足したものと成らなかった。
(ポリイミドフィルムの表面処理)
上記ポリイミドフィルム1を表面処理した。処理は真空プラズマ処理として平行平板型の電極を使ったRIEモードRFプラズマによる処理で、片面処理を行った。真空チャンバー内にO2ガスを導入して、13.54MHzの高周波電力を導入することで処理時間は表5に記載した。その後の酸処理は10質量%のHF水溶液中に3分間浸漬した。液温は室温である。その後に水洗を2槽順次行い、エアブローで乾燥させた後に、100℃のホットプレート上で5分間乾燥した。得られたフィルムの評価結果を表9に示す。面の評価は処理面を(a層)とした評価であり、他のプラズマでの非処理面を(b層)として評価した評価結果である。
(ポリイミドフィルムの表面処理)
上記ポリイミドフィルム8を表面処理した。処理は真空プラズマ処理として平行平板型の電極を使ったRIEモードRFプラズマによる処理で、片面処理を行った。真空チャンバー内にO2ガスを導入して、13.54MHzの高周波電力を導入することで処理時間は表に記載6した。その後の酸処理は10質量%のHF水溶液中に3分間浸漬した。液温は室温である。その後に水洗を2槽順次行い、エアブローで乾燥させた後に、100℃のホットプレート上で5分間乾燥した。得られたフィルムの評価結果を表10に示す。面の評価は処理面を(a層)とした評価であり、他の非処理面を(b層)として評価した評価結果である。
(ポリイミドフィルムの表面処理)
上記ポリイミドフィルム4を表面処理した。処理は真空プラズマ処理として平行平板型の電極を使ったRIEモードRFプラズマによる処理で、片面処理を行った。真空チャンバー内にO2ガスを導入して、13.54MHzの高周波電力を導入することで処理時間は表7に記載した。その後の酸処理は10質量%のHF水溶液中に3分間浸漬した。液温は室温である。その後に水洗を2槽順次行い、エアブローで乾燥させた後に、100℃のホットプレート上で5分間乾燥した。得られたフィルムの評価結果を表11に示す。面の評価は処理面を(a層)とした評価であり、他の非処理面を(b層)として評価した評価結果である。
上記ポリイミドフィルム1を表面処理した。実施例1と同じ操作のうち、プラズマ処理をなくしたものを比較例5とする。実施例1と同じ操作のうち、HF浸漬処理をなくしたものを比較例2とする。
上記ポリイミドフィルム8を表面処理した。実施例5と同じ操作のうち、プラズマ処理をなくしたものを比較例7とする。実施例5と同じ操作のうち、HF浸漬処理をなくしたものを比較例8とする。表12に結果をまとめた。
両面プラズマ処理・片面酸処理(処理済フィルムの片面に酸を接触させる方法など)、片面プラズマ処理・片面酸処理を同様にして実施したが結果はほぼ同一のものであった。
(ポリイミドフィルムの表面処理)
上記ポリイミドフィルム1を表面処理した。処理は真空プラズマ処理として平行平板型の電極を使ったRIEモードRFプラズマによる処理で、両面処理を行った。真空チャンバー内にO2ガスを導入して、13.56MHzの高周波電力を導入することで処理時間は表5に記載した。その後の酸処理は10質量%のHF水溶液中に3分間浸漬した。液温は室温である。その後に水洗を2槽順次行い、エアブローで乾燥させた後に、100℃のホットプレート上で5分乾燥した。得られたフィルムの評価結果を表13に示す。面の評価は片面のみ実施した評価であり、他の面の評価結果はほぼ同一であった。
(ポリイミドフィルムの表面処理)
上記ポリイミドフィルム8を表面処理した。処理は真空プラズマ処理として平行平板型の電極を使ったRIEモードRFプラズマによる処理で、両面処理を行った。真空チャンバー内にO2ガスを導入して、13.56MHzの高周波電力を導入することで処理時間は表に記載6した。その後の酸処理は10質量%のHF水溶液中に3分間浸漬した。液温は室温である。その後に水洗を2槽順次行い、エアブローで乾燥させた後に、100℃のホットプレート上で5分間乾燥した。得られたフィルムの評価結果を表14に示す。面の評価は片面のみ実施した評価であり、他の面の評価結果はほぼ同一であった。
(ポリイミドフィルムの表面処理)
上記ポリイミドフィルム4を表面処理した。処理は真空プラズマ処理として平行平板型の電極を使ったRIEモードRFプラズマによる処理で、両面処理を行った。真空チャンバー内にO2ガスを導入して、13.56MHzの高周波電力を導入することで処理時間は表15に記載した。その後の酸処理は10質量%のHF水溶液中に3分間浸漬した。液温は室温である。その後に水洗を2槽順次行い、エアブローで乾燥させた後に、100℃のホットプレート上で5分乾燥した。得られたフィルムの評価結果を表15に示す。面の評価は片面のみ実施した評価であり、他の面の評価結果はほぼ同一であった。
上記ポリイミドフィルム1を表面処理した。実施例9と同じ操作のうち、プラズマ処理をなくしたものを比較例13とする。実施例9と同じ操作のうち、HF浸漬処理をなくしたものを比較例14とする。
上記ポリイミドフィルム8を表面処理した。実施例13と同じ操作のうち、プラズマ処理をなくしたものを比較例15とする。実施例13と同じ操作のうち、HF浸漬処理をなくしたものを比較例16とする。表16に結果をまとめた。
なお、上記実施例と比較例では、両面同時のプラズマ処理・両面酸処理での結果であるが、片面プラズマ処理を交互に繰り返し両面を処理した後に・両面酸処理を同様にして実施したが結果はほぼ同一のものであった。
ポリアミド酸溶液C2を、ポリエチレンテレフタレート製フィルムA−4100(東洋紡績株式会社製)の無滑材面上に、コンマコーターを用いてコーティングし、110℃にて5分間乾燥後、支持体から剥がさずにポリアミド酸フィルムを巻き取った。
得られたポリアミド酸フィルムを製膜機の巻きだし部に取り付け、上記のポリアミド酸溶液C3をポリアミド酸溶液C2の塗布量を表17に示す厚さ比となるように、コンマコーターを用いてポリアミド酸フィルム面にコーティングし、110℃にて20分間乾燥することで、2層構成のポリアミド酸フィルムを得た。2層全体の厚さが熱処理後に表5に示す厚さとなるように、塗布厚さは調整した。
この多層ポリアミド酸フィルムを3つの熱処理ゾーンを有するピンテンターに通し、一段目150℃×2分、2段目220℃×2分、3段目475℃×4分間の熱処理を行い、500mm幅にスリットして、多層ポリイミドフィルムを得た。このとき、熱処理後巻き取る前に剥離可能な非ポリイミド保護フィルムとして、PETフィルムに微粘着層の付いたフィルム(フィルムA)をポリアミド酸溶液C2側にラミネートしてから、巻き取った。得られたフィルムをフィルム17とした。
ポリアミド酸溶液B1をC1にB2をC2に変えた以外は全く作成例15と同様にして、フィルム18を得た。その内容を作成例15と同様に表17に示した。
ポリアミド酸溶液C2を、ポリエチレンテレフタレート製フィルムA−4100(東洋紡績株式会社製)の無滑材面上に、コンマコーターを用いてコーティングし、110℃にて5分間乾燥後、支持体から剥がさずにポリアミド酸フィルムを巻き取った。
得られたポリアミド酸フィルムを3つの熱処理ゾーンを有するピンテンターに通し、一段目150℃×2分、2段目220℃×2分、3段目475℃×4分間の熱処理を行い、500mm幅にスリットして、単層ポリイミドフィルム19を得た。このとき、熱処理後巻き取る前に剥離可能な非ポリイミド保護フィルムとして、PETフィルムに微粘着層の付いたフィルム(フィルムA)をラミネートしてから、巻き取った。得られたフィルムをフィルム19とした。その内容を同様に表17に示した。フィルムとしての収率、製品の性状共に満足したものと成らなかった。
ポリアミド酸溶液C2をポリアミド酸溶液B2に変えた以外は比較作成例3と同様にして、単層ポリイミドフィルム20を得た。その内容を同様に表17に示した。フィルムとしての収率、製品の性状共に満足したものと成らなかった。
ポリイミドフィルム11を使用して、このフィルムの滑材を含有しているポリイミド側(a層面)を真空プラズマ処理、その後に同面を酸処理、その後に風乾、110℃のホットプレート上に1時間おいて脱水処理を行った。真空プラズマ処理は平行平板型の電極を使ったRIEモードRFプラズマによる処理で、真空チャンバー内にO2ガスを導入して、13.54MHzの高周波電力を導入することで処理時間は3分行なった。その後の酸処理は10wt%のHF水溶液中に1分間浸漬し、洗浄乾燥をして処理済フィルムを得た。 得られた処理後のフィルムの評価結果などを表18に示す。
フィルムを11の代わりに12〜14と17を使用する以外は実施例17と同様にして処理を行い各々の得られた処理後のフィルムの評価結果を表18に示す。
フィルムのプラズマ処理をする時間を表19に記載のとおり変更する以外は実施例17と同様にして実施例22〜24を行った。また、フィルム17を使い、同様にフィルムのプラズマ処理をする時間を表19に記載のとおり変更して実施礼25、26を行った。
フィルムの処理面をb層として、非処理面をa層とする以外は実施例17と同様にして処理を行い得られた処理後のフィルム(比較例17)の評価結果を表20に示す。フィルムNo.15と19、20のフィルムは、収率、製品の性状共に満足し得るものではない為処理を行わなかった。
なおフィルムが単層の場合は処理面を(a層)と見做し、非処理面を(b層)と見做して評価した(以下同じ)。
上記ポリイミドフィルム11を表面処理した。実施例17と同じ操作のうち、プラズマ処理をなくしたものを比較例18とする。実施例17と同じ操作のうち、HF浸漬処理をなくしたものを比較例19とする。
上記ポリイミドフィルム17を表面処理した。実施例21と同じ操作のうち、プラズマ処理をなくしたものを比較例20とする。実施例21と同じ操作のうち、HF浸漬処理をなくしたものを比較例21とする。表20に結果をまとめた。
クレーター数は100μm2当り直径10nm〜500nmのクレーターの平均数値を、クレーター直径はその平均値を単位(nm)で示す。CTE、引っ張り弾性率は直交する2方向で測定したが、差異は認められなかった。
クレーター数は100μm2当り直径10nm〜500nmのクレーターの平均数値を、クレーター直径はその平均値を単位(nm)で示す。CTE、引っ張り弾性率は直交する2方向で測定したが、差異は認められなかった。
クレーター数は100μm2当り直径10nm〜500nmのクレーターの平均数値を、クレーター直径はその平均値を単位(nm)で示す。CTE、引っ張り弾性率は直交する2方向で測定したが、差異は認められなかった。
グローブボックス内を窒素置換した後、シランカップリング剤(3−アミノプロピルトリメトキシシラン)を、N2を流しているグローブボックス内でイソプロピルアルコールによって0.5%に希釈した後、別に洗浄、乾燥済みの無機層としてのガラス(コーニング#1737 100mmX100mm)をスピンコーターに設置して、シランカップリング剤を回転中央部に滴下させて500rpmにて回転させ、その後に2000rpmにて回転させることとで、全面を濡らした後に乾燥状態とした。これをクリーンベンチ内に置いた120℃に加熱したホットプレート上で1分おき、前記で得られた実施例の各処理済ポリイミドフィルムのクレーター保有面と無機層のシランカップリング剤処理面とを対向させて各々その後に真空プレスを行ないポリイミドフィルム・無機層の積層体を得た。真空プレスは、ロータリーポンプにて真空に引き、10+2Pa以下の真空度にて、10MPaの圧力で、300℃、10分のプレスを行なった。得られた積層体の評価結果を表20〜22に示す。また、ポリイミドフィルムNo.1E,1F,3E,3Fでは、剥離強度が0.1N/cm程度となり、貼り付け強度が極端に弱いため、プロセスを行うことができなかった。
実施例1〜8、比較例1〜4の各フィルムをA4サイズに切断後に、あらかじめ、CO2レーザーを電流値12A、周波数200Hz、ON時間24μsec、ショット回数4回にて、照射して、Φ80μmの穴を開けてから各応用例1〜12で作成した積層体と同様にして、積層体の作成を行なった。
得られた各積層体を、開口部を有するステンレス製の枠を被せてスパッタリング装置内の基板ホルダーに固定した。基板ホルダーと、無機層面は密着するように固定する。このため、基板ホルダー内に冷媒を流すことによってフィルムの温度を設定できる。基板温度を2℃に設定した。次いでフィルム表面のプラズマ処理を行った。プラズマ処理条件はアルゴンガス中で、周波数13.56MHz、出力200W、ガス圧1×10−3Torrの条件であり、処理時の温度は2℃、処理時間は2分間であった。次いで、周波数13.56MHz、出力450W、ガス圧3×10−3Torrの条件、ニッケル−クロム(クロム10質量%)合金のターゲットを用い、アルゴン雰囲気下にてDCマグネトロンスパッタリング法により、1nm/秒のレートで厚さ7nmのニッケル−クロム合金被膜(下地層)を形成し、次いで、基板の温度を2℃に設定するよう、基板のスパッタ面の裏面を2℃に温度コントロールした冷媒を中に流した、基板ホルダーのSUSプレートと接する状態でスパッタリングを行った。10nm/秒のレートで銅を蒸着し、厚さ0.25μmの銅薄膜を形成させた。各フィルムからの下地金属薄膜形成フィルムを得た。銅およびNiCr層の厚さは蛍光X線法によって確認した。
その後、各フィルムからの下地金属薄膜形成フィルムをCu製の枠に固定し、硫酸銅めっき浴をもちいて、厚付銅層を形成した。電解めっき条件は電解めっき液(硫酸銅80g/l、硫酸210g/l、HCl、光沢剤少量)に浸漬、電気を1.5Adm2流した。これにより厚さ4μmの厚付け銅メッキ層(厚付け層)を形成し引き続き120℃で10分間熱処理乾燥し、金属化ポリイミドフィルム・ガラス積層体を得た。
得られた各金属化ポリイミドフィルム・ガラス積層体を使用し、フォトレジスト:FR−200、シプレー社製を塗布・乾燥後にガラスフォトマスクで密着露光し、さらに1.2質量%KOH水溶液にて現像した。次に、HClと過酸化水素を含む塩化第二銅のエッチングラインで、40℃、2kgf/cm2のスプレー圧でエッチングし、ライン/スペース=100μm/100μmのライン列をテストパターンとして形成後、0.5μm厚に無電解スズメッキを行った。その後、125℃、1時間のアニール処理を行った。光学顕微鏡で、だれ、パターン残り、パターン剥がれなどを観察して各ポリイミドフィルムからのパターンを評価した。
比較例1〜4のポリイミドフィルムNo.2A〜2Dは、だれ、パターン残り、パターン剥がれが見られ、いずれも良好なパターンが得られなかった。
比較例5〜8のポリイミドフィルムNo.1E,1F,3E,3Fでは、剥離強度が0.1N/cm程度となり、貼り付け強度が極端に弱いため、プロセスを行うことができなかった。
応用例13の結果から、線膨張係数(フィルムの長さ方向と幅方向でいずれも)が−5ppm/℃〜+15ppm/℃であり、かつその片面がAFM法で観察したときに100μm2当り2〜100個の直径10〜500nmのクレーターを有し、他の一面が1.0〜4.0nmであるフィルムは、無機層との積層体において適正な剥離強度を得ることが出来、かつこれらの積層体を使用しての金属化などの行程に耐え得る積層体となり、その後のパターン作成においても良好なパターンを得られることが判った。
応用例1〜12と同じ方法にて、実施例9〜16と比較例9〜12のフィルムを使用して、ポリイミドフィルム・無機層の積層体を得た。得られた積層体の評価結果を表23〜25に示す。
応用例13と同じ方法にて、実施例9〜16、比較例9〜12のフィルムを使用して積層体の作成と評価を行った。
比較例9〜12のポリイミドフィルムは、だれ、パターン残り、パターン剥がれが一部または大半で見られ、いずれも良好なパターンが得られなかった。
応用例の結果から、線膨張係数(フィルムの長さ方向と幅方向でいずれも)が−5ppm/℃〜+15ppm/℃であり、かつその両面がAFM法で観察したときに100μm2当り2〜100個の直径10〜500nmのクレーターを有するフィルムは、無機層との積層体において適正な剥離強度を得ることが出来、かつこれらの積層体を使用しての金属化などの行程に耐え得る積層体となり、その後のパターン作成においても良好なパターンを得られることが判った。
応用例1〜12と同じ方法にて、実施例17〜21のフィルムを使用して、ポリイミドフィルム・無機層の積層体を得た。なお、真空プレスは各処理済ポリイミドフィルムの(a層)と無機層のシランカップリング剤処理面とを対向させて行った。得られた積層体の評価結果を表26に示す。
応用例27〜31と同様にして、プラズマ処理、酸処理を施していないフィルムを使用して同様に積層体を得た。評価結果を表27に示す。
無機層としてガラスの代わりにシリコンウエハを使用する以外は上記応用を各フィルムについて実施したが、結果はガラスの場合とほぼ同一であった。
グローブボックス内を窒素置換した後、シランカップリング剤(3−アミノプロピルトリメトキシシラン)を、N2を流しているグローブボックス内でイソプロピルアルコールによって0.5%に希釈した後、別に洗浄、乾燥済みの無機層としてのガラス(コーニング#1737 100mmX100mm)をスピンコーターに設置して、シランカップリング剤を回転中央部に滴下させて500rpmにて回転させ、その後に2000rpmにて回転させることとで、全面を濡らした後に乾燥状態とした。これをクリーンベンチ内に置いた120℃に加熱したホットプレート上で1分おき、前記で得られた表28に記載の各比較例の各処理済ポリイミドフィルムの(a層)と無機層のシランカップリング剤処理面とを対向させて各々その後に真空プレスを行ないポリイミドフィルム・無機層の積層体を得た。
真空プレスは、ロータリーポンプにて真空に引き、10+2Pa以下の真空度にて、10MPaの圧力で、300℃、10分のプレスを行なった。得られた積層体の評価結果を表11に示す。
応用例13と同じ方法にて、実施例17〜21、比較例17〜21のフィルムを使用して積層体の作成と評価を行った。
比較例17〜21のポリイミドフィルムは、だれ、パターン残り、パターン剥がれが見られ、いずれも良好なパターンが得られなかった。
グローブボックス内を窒素置換した後、シランカップリング剤(3−アミノプロピルトリメトキシシラン)は、N2を流しているグローブボックス内でイソプロピルアルコールによって0.5%に希釈後、洗浄、乾燥済みのガラス(コーニング#1737 100mmX100mm)をスピンコーターに設置して、回転中央部に滴下させて500rpmにて回転させその後に2000rpmにて回転させることとで、全面を濡らした後に乾燥状態とした。 滴下後30秒後に回転を止めると、見た目乾燥していた。これをクリーーンベンチ内に置いた120℃に加熱したホットプレート上で1分おき、その後に下記ポリイミドフィルム処理面と上記シランカップリング剤処理面を重ねて真空プレスを行ないポリイミドフィルム・無機層の積層体を作成した。
真空プレスは、ロータリーポンプにて真空に引き、10+2Pa以下の真空度にて、10MPaの圧力で、300℃、10分のプレスを行なった。この真空プレスを行なう前に、ポリイミドフィルム1を使用して、このフィルムを真空プラズマ処理、その後に酸処理、その後に風乾、110℃のホットプレート上に1時間おいて脱水処理を行った。真空プラズマ処理は平行平板型の電極を使ったRIEモードRFプラズマによる処理で、真空チャンバー内にO2ガスを導入して、13.54MHzの高周波電力を導入することで処理時間は3分行なった。その後の酸処理は10wt%のHF水溶液中に1min浸漬した。
評価結果などを表29に示す。加熱後剥離強度測定用サンプルは、積層体サンプルをN2雰囲気の加熱炉内で400℃1時間加熱処理後に冷却しており、剥離強度の測定温度は室温である。
無機層をシリコンウェハーにした以外は実施例27と同じようにして実施した。評価結果などを表29に示す。
ポリイミドフィルム1を使用して、このフィルムを真空プラズマ処理、その後に酸処理、その後に風乾、110℃のホットプレート上に1時間おいて脱水処理その後に、シランカップリング剤処理を行った。真空プラズマ処理は平行平板型の電極を使ったRIEモードRFプラズマによる処理で、真空チャンバー内にO2ガスを導入して、13.54MHzの高周波電力を導入することで処理時間は3分行なった。その後の酸処理は10wt%のHF水溶液中に1min浸漬した。シランカップリング剤処理は、3−アミノプロピルトリメトキシシランをイソプロピルアルコールによって1%に希釈後、ポリイミドフィルム1をこの液に浸漬した。3分浸漬後に、フィルムを取り出し、概略乾かした後に130℃の熱風乾燥機にて5分更に加熱乾燥させた。
その後に洗浄して乾燥済みのSiウエハを、150℃に加熱したヒーター付きのウエハ用真空吸着盤にて、真空吸着した後にシランカップリング剤液に浸漬後加熱乾燥させたポリイミドフィルム1を吸着盤上のウエハにローラーにて押さえつけ貼り付けを行い、ウエハ外周形状にポリイミドフィルムを切断した後、真空プレスを行なった。
真空プレスは、ロータリーポンプにて真空に引き、10+2Pa以下の真空度にて、10MPaの圧力で、300℃、10分の条件にて行なった。評価結果などを表29に示す。
シランカップリング剤(3−アミノプロピルトリメトキシシラン)をN-2−(アミノエチル)−3−アミノプロピルトリメトキシシランにした以外は実施例27と同じようにして実施した。評価結果などを表30に示す。
ポリイミド層をフィルム6にしてA1面を貼付け面とした以外は実施例27と同じようにして実施した。評価結果などを表30に示す。
SiウエハをAl2O3基板鏡面磨き面とした以外は実施例27と同じようにして実施した。評価結果などを表30に示す。
HFによる処理時間を0.5minとした以外は実施例27と同じようにして実施した。評価結果などを表30に示す。
ポリイミド層をポリイミドフィルム4にした以外は実施例27と同じようにして実施した。評価結果などを表31に示す。
ポリイミド層をポリイミドフィルム7にした以外は実施例27と同じようにして実施した。評価結果などを表31に示す。
ポリイミド層をポリイミドフィルム10のC1面にした以外は実施例27と同じようにして実施した。評価結果などを表31に示す。
HFによる処理時間を0.5minとした以外は実施例36と同じようにして実施した。評価結果などを31に示す。
無機層をシリコンウェハーにした以外実施例36と同じようにして実施した。評価結果などを表32に示す。
ポリイミド層をポリイミドフィルム7にした以外は実施例30と同じようにして実施した。評価結果などを表32に示す。
ポリイミド層をポリイミドフィルム7にした以外は実施例31と同じようにして実施した。評価結果などを表32に示す。
ポリマー溶液それぞれE〜Hを使いフィルムの作成1〜5とまったく同様にして、ポリイミドフィルムを得た。得られたフィルムをフィルム17〜20とした。また、市販フィルムである東レデュポン製カプトンHをフィルム21とし、同じく市販フィルムである宇部興産製ユーピレックスSをフィルム22とした。
ポリイミド層をポリイミドフィルム17にした以外は実施例27と同じようにして実施した。評価結果などを表33に示す。なお、加熱後剥離強度の加熱温度は200℃とした。
ポリイミド層をポリイミドフィルム18にした以外は実施例27と同じようにして実施した。評価結果などを表33に示す。なお、加熱後剥離強度の加熱温度は200℃とした。
ポリイミド層をポリイミドフィルム19にした以外は実施例27と同じようにして実施した。評価結果などを表33に示す。なお、加熱後剥離強度の加熱温度は200℃とした。
ポリイミド層をポリイミドフィルム20にした以外は実施例27と同じようにして実施した。評価結果などを表33に示す。なお、加熱後剥離強度の加熱温度は200℃とした。
ポリイミド層をポリイミドフィルム21にした以外は実施例27と同じようにして実施した。評価結果などを表34に示す。これ以後の実施例の加熱後剥離強度の加熱温度は400℃とした。
ポリイミド層をポリイミドフィルム22にした以外は実施例27と同じようにして実施した。評価結果などを表34に示す。
実施例27で作成した積層体を作成に使うフィルム1をA4サイズに切断後にあらかじめ、CO2レーザーを電流値12A、周波数200Hz、ON時間24μsec、ショット回数4回にて、照射して、Φ80μmの穴を開けてから積層体の作成を行なった。貼付け時に特に問題なく、実施例1と同様のフィルム貼り付けが実施できた。
この後に、開口部を有するステンレス製の枠を被せてスパッタリング装置内の基板ホルダーに固定した。基板ホルダーと、無機層面は密着するように固定する。このため、基板ホルダー内に冷媒を流すことによってフィルムの温度を設定できる。基板温度を2℃に設定した。次いでフィルム表面のプラズマ処理を行った。プラズマ処理条件はアルゴンガス中で、周波数13.56MHz、出力200W、ガス圧1×10−3Torrの条件であり、処理時の温度は2℃、処理時間は2分間であった。次いで、周波数13.56MHz、出力450W、ガス圧3×10−3Torrの条件、ニッケル−クロム(クロム10質量%)合金のターゲットを用い、アルゴン雰囲気下にてDCマグネトロンスパッタリング法により、1nm/秒のレートで厚さ7nmのニッケル−クロム合金被膜(下地層)を形成し、次いで、基板の温度を2℃に設定するよう、基板のスパッタ面の裏面を2℃に温度コントロールした冷媒を中に流した、基板ホルダーのSUSプレートと接する状態でスパッタリングを行った。10nm/秒のレートで銅を蒸着し、厚さ0.25μmの銅薄膜を形成させた。各フィルムからの下地金属薄膜形成フィルムを得た。銅およびNiCr層の厚さは蛍光X線法によって確認した。各フィルムからの下地金属薄膜形成フィルムをCu製の枠に固定し、硫酸銅めっき浴をもちいて、表記載厚さの厚付銅層を形成した。電解めっき条件は電解めっき液(硫酸銅80g/l、硫酸210g/l、HCl、光沢剤少量)に浸漬、電気を1.5Adm2流した。これにより厚さ4μmの厚付け銅メッキ層(厚付け層)を形成し引き続き120℃で10分間熱処理乾燥し、金属化ポリイミドフィルム・ガラス積層体を得た。
得られた金属化ポリイミドフィルム・ガラス積層体を使用し、フォトレジスト:FR−200、シプレー社製を塗布・乾燥後にガラスフォトマスクで密着露光し、さらに1.2質量%KOH水溶液にて現像した。次に、HClと過酸化水素を含む塩化第二銅のエッチングラインで、40℃、2kgf/cm2のスプレー圧でエッチングし、ライン/スペース=100μm/100μmのライン列ををテストパターンとして形成後、0.5μm厚に無電解スズメッキを行った。その後、125℃、1時間のアニール処理を行った。光学顕微鏡で観察して、だれ、パターン残りの無い良好なパターンが得られた。
実施例27で作成したと同じ作成法で、CO2レーザーを電流値12A、周波数200Hz、ON時間24μsec、ショット回数4回にて、照射して、Φ80μmの穴を開けてから積層体の作成を行なった。フィルム部のみ穴が開いた、積層体が作成できた。
この後に貫通部、回路部作成例1と同様に、ライン/スペース=100μm/100μmのライン列ををテストパターンとして作成した。光学顕微鏡で観察して、だれ、パターン残りの無い良好なパターンが得られた。
真空プラズマCVD装置中に、実施例27で作成した積層体100mmX100mmのものを導入し、基板温度170℃にして反応ガスをSiH4を42sccmに対して、H2を14sccm導入して、真空プラズマCVD装置中の圧力を0.15Torrとして、放電を行ない、イントリンシックSi薄膜500nm厚を作成した。薄膜を、大気中に取り出しても、ガラスから剥がしても、反り、剥がれのない薄膜を得られていた。
同様にして、実施例28から34についてもSi薄膜を作製した。薄膜を、大気中に取り出しても、ガラスから剥がしても、反り、剥がれのない薄膜を得られていた。
これら、実施例1から8で作成した積層体を使ったSi薄膜付き積層体をN2雰囲気の加熱炉にいれ、400℃1時間後に除冷して取り出しても、反り、剥がれは生じていなかった。このことから、太陽電池薄膜、薄膜トランジスター薄膜を作成するために反りの生じ積層体であると考えられる。
真空プレスを行なう前に、ポリイミドフィルムは、真空プラズマ処理を行わない以外は、実施例27と同様にして実施した。評価結果などを表35に示す。
真空プレスを行なう前に、シランカップリング剤をSiウエハ層に使わない以外は実施例27と同じにした。評価結果などを表35に示す。
無機層をSiウェハーにした以外は比較例5と同様にして実施した。評価結果などを表35に示す。
使用するフィルムを酸処理を行わない以外は実施例27と同様にして実施した。評価結果などを表35に示す。
使用するフィルムをフィルム2として、ポリイミドフィルムは、酸処理を行わない以外は実施例27と同様にして実施した。評価結果などを表36に示す。
真空プレスを室温で行なう以外は実施例27と同様にして実施した。評価結果などを表36に示す。
ポリイミド層をフィルム6にして、酸処理を行わない以外は実施例27と同様にして、フィルム1のA1面で貼付けを実施した。評価結果などを表36に示す。
ポリイミド層をフィルム3にして、酸処理を行わない以外は実施例27と同様にして、貼付けを実施した。評価結果などを表36に示す。
ポリイミド層をフィルム4にして、酸処理を行わない以外は実施例27と同様にして実施した。評価結果などを表37に示す。
ポリイミド層をフィルム7にして、酸処理を行わない以外は実施例27と同様にして実施した。評価結果などを表37に示す。
ポリイミド層をフィルム10にして、酸処理を行わない以外は実施例27と同様にしてフィルム10のC1面で貼付けを実施した。実施した。評価結果などを表37に示す。
ポリイミド層をフィルム9にして、酸処理を行わない以外は実施例27と同様にして貼付けを実施した。実施した。評価結果などを表37に示す。
ポリイミド層をフィルム17にして、酸処理を行わない以外は実施例27と同様にして実施した。評価結果などを表38に示す。なお、加熱後剥離強度の加熱温度は200℃とした。
ポリイミド層をフィルム18にして、酸処理を行わない以外は実施例27と同様にして実施した。評価結果などを表38に示す。なお、加熱後剥離強度の加熱温度は200℃とした。
ポリイミド層をフィルム19にして、酸処理を行わない以外は実施例27と同様にして実施した。評価結果などを表38に示す。これ以後のの加熱後剥離強度の加熱温度は400℃とした。
ポリイミド層をフィルム20にして、酸処理を行わない以外は実施例27と同様にして実施した。評価結果などを表39に示す。
ポリイミド層をフィルム21にして、酸処理を行わない以外は実施例27と同様にして実施した。評価結果などを表39に示す。
ポリイミド層をフィルム22にして、酸処理を行わない以外は実施例27と同様にして実施した。評価結果などを表39に示す。
線膨張係数(フィルムの長さ方向と幅方向でいずれも)が−5ppm/℃〜+15ppm/℃であり、かつ少なくとも一面がAFM法で観察したときに100μm2当り2〜100個の直径10〜500nmのクレーターを有するポリイミドフィルムは、無機層との積層体において適正な剥離強度を得ることが出来、かつこれらの積層体を使用しての金属化などの行程に耐え得る積層体にもなり、その後のパターン作成においても良好なパターンを得ることが出来る。
これらの極小薄のセンサー表示デバイス、プローブ、集積回路、およびこれらの複合デバイス、アモルファスSi薄膜太陽電池、SeやCIGS系化合物半導体薄膜太陽電池基板およびこれらを使った太陽電池などなどのデバイス構造体の製造にとってきわめて有意義であり、産業界への寄与は大きい。
Claims (14)
- 芳香族ジアミン類と芳香族テトラカルボン酸類との反応によって得られるポリイミドのフィルムであって、線膨張係数(フィルムの長さ方向と幅方向でいずれも)が−5ppm/℃〜+15ppm/℃であり、少なくともフィルム片面においてAFM法で観察したときに100μm2当り2〜100個の直径10〜500nmのクレーターを有することを特徴とするポリイミドフィルム。
- フィルムの一面がAFM法で観察したときに100μm2当り2〜100個の直径10〜500nmのクレーターを有し、他の一面の平均表面粗さRaが1.0nm〜4.0nmであることを特徴とする請求項1に記載のポリイミドフィルム。
- フィルムの両面においてAFM法で観察したときに100μm2当り2〜100個の直径10〜500nmのクレーターを有することを特徴とする請求項1に記載のポリイミドフィルム。
- フィルムの片面の平均表面粗さRaが0.2nm〜1.0nmの平滑面であり、他の一方の面がAFM法で観察したときに100μm2当り2〜100個の直径10〜500nmのクレーターを有することを特徴とする請求項1に記載のポリイミドフィルム。
- 芳香族ジアミン類がベンゾオキサゾール構造を70モル%以上含有する芳香族ジアミン類であり、芳香族テトラカルボン酸類がピロメリット酸残基を70モル%以上含有する芳香族テトラカルボン酸類である請求項1〜4のいずれかに記載のポリイミドフィルム。
- 芳香族ジアミン類がフェニレンジアミン構造を70モル%以上含有する芳香族ジアミン類であり、芳香族テトラカルボン酸類がビフェニルテトラカルボン酸構造を70モル%以上含有する芳香族テトラカルボン酸類である請求項1〜4のいずれかに記載のポリイミドフィルム。
- 芳香族ジアミン類と芳香族テトラカルボン酸類との反応によって得られるポリイミドの前駆体溶液の一に平均粒子径0.05〜2.5μmの滑材(粒子)を0.05質量%〜50質量%を含有させ、その溶液を使用して得たポリイミドフィルムの片面にプラズマ処理により、表面付近の滑材の少なくとも一部を表面に露出させ、その面を酸処理することによって、そのフィルム表面付近の滑材粒子の少なくとも一部を溶解除去して得られることを特徴とする請求項2に記載のポリイミドフィルムの製造方法。
- 芳香族ジアミン類と芳香族テトラカルボン酸類との反応によって得られるポリイミドの前駆体溶液の一に平均粒子径0.05〜2.5μmの滑材(粒子)を0.05質量%〜50質量%を含有させ、その溶液を使用して得たポリイミドフィルムの両面にプラズマ処理により、両表面付近の滑材の少なくとも一部を表面に露出させ、その両面を酸処理することによって、そのフィルム表面付近の滑材粒子の少なくとも一部を溶解除去して得られることを特徴とする請求項3に記載のポリイミドフィルムの製造方法。
- 芳香族ジアミン類と芳香族テトラカルボン酸類との反応によって得られるポリイミドの前駆体溶液(a)に平均粒子径0.03〜2.5μmの滑材(粒子)を0.05質量%〜50質量%を含有させ、他のポリイミドの前駆体溶液(b)に平均粒子径0.03〜2.5μmの滑材(粒子)を含有しないか又はその含有率が0.01質量%以下で含有するそれぞれ別の溶液を用いて製造した、滑材含有ポリイミド層(a層)と滑材を含有しないポリイミド層(b層)とが積層されたポリイミドフィルムを使用して、少なくとも該a層面にプラズマ処理により、該表面付近の滑材の少なくとも一部を表面に露出させ、その面を酸処理することによって、そのフィルム表面付近の滑材粒子の少なくとも一部を溶解除去して得られることを特徴とする請求項4に記載のポリイミドフィルムの製造方法。
- 少なくとも、無機物からなる基板とポリイミドフィルムから構成されてなる積層体の製造方法であって、下記(1)〜(4)の工程を含むことを特徴とする積層体の製造方法。
(1)表面付近に無機フィラーを含有するポリイミドフィルムの少なくとも片面の表面をプラズマ処理する工程
(2)同フィルムの少なくとも片面を酸処理する工程、
(3)ポリイミドフィルムの少なくとも片面、無機物からなる基板の少なくとも片面のいずれか、または両方をカップリング剤処理する工程
(4)前記ポリイミドフィルムと前記無機物からなる基板を重ね合わせ、加圧加熱処理することにより接合する工程 - 前記プラズマ処理により、フィルム表面付近の無機フィラーの少なくとも一部を表面に露出させることを特徴とする請求項10に記載の積層体の製造方法。
- 前記酸処理により、前記フィルム表面付近の無機フィラーの少なくとも一部が溶解除去されていることを特徴とする請求項10又は11に記載の積層体の製造方法。
- 前記加圧加熱処理を、ロールにて行うことを特徴とする請求項10から12のいずれかに記載の積層体の製造方法。
- 前記加圧加熱処理が真空下で行われることを特徴とする、請求項10から13のいずれかに記載の積層体の製造方法。
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