JP6249101B2 - 積層体フィルムと電極基板フィルムおよびこれ等の製造方法 - Google Patents
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Description
本発明は、樹脂フィルムから成る透明基板と積層膜を有する積層体フィルムと、該積層体フィルムの積層膜をエッチング処理して製造されかつタッチパネル等に用いられる電極基板フィルムに係り、特に、エッチング性に優れると共にエッチング処理して形成される回路パターンが高輝度照明下においても視認され難い積層体フィルムと電極基板フィルムおよびこれ等の製造方法に関するものである。
近年、携帯電話、携帯電子文書機器、自動販売機、カーナビゲーション等のフラットパネルディスプレイ(FPD)表面に設置する「タッチパネル」が普及し始めている。
上記「タッチパネル」には、大きく分けて抵抗型と静電容量型が存在する。「抵抗型のタッチパネル」は、樹脂フィルムから成る透明基板と該基板上に設けられたX座標(またはY座標)検知電極シート並びにY座標(またはX座標)検知電極シートと、これ等シートの間に設けられた絶縁体スペーサーとで主要部が構成されている。そして、上記X座標検知電極シートとY座標検知電極シートは空間的に隔たっているが、ペン等で押さえられたときに両座標検知電極シートは電気的に接触してペンの触った位置(X座標、Y座標)が判るようになっており、ペンを移動させればその都度座標を認識して、最終的に文字の入力が行なえる仕組みとなっている。他方、「静電容量型のタッチパネル」は、絶縁シートを介してX座標(またはY座標)検知電極シートとY座標(またはX座標)検知電極シートが積層され、これ等の上にガラス等の絶縁体が配置された構造を有している。そして、ガラス等の上記絶縁体に指を近づけたとき、その近傍のX座標検知電極、Y座標検知電極の電気容量が変化するため、位置検知を行なえる仕組みとなっている。
そして、電極等の回路パターンを構成する導電性材料として、従来、ITO(酸化インジウム−酸化錫)等の透明導電膜が広く用いられていた(特許文献1参照)。また、タッチパネルの大型化に伴い、特許文献2や特許文献3等に開示されたメッシュ構造の金属製細線(金属膜)も使用され始めている。
上記透明導電膜と金属製細線(金属膜)を較べた場合、透明導電膜は、可視波長領域における透過性に優れるため電極等の回路パターンが殆ど視認されない利点を有するが、金属製細線(金属膜)より電気抵抗値が高いためタッチパネルの大型化や応答速度の高速化には不向きな欠点を有する。他方、金属製細線(金属膜)は、電気抵抗値が低いためタッチパネルの大型化や応答速度の高速化に向いているが、可視波長領域における反射率が高いため、例え微細なメッシュ構造に加工されたとしても高輝度照明下において回路パターンが視認されることがあり、製品価値を低下させてしまう欠点を有する。
そこで、電気抵抗値が低い上記金属製細線(金属膜)の特性を生かすため、樹脂フィルムから成る透明基板と金属製細線(金属膜)との間に金属酸化物から成る金属吸収層(黒化膜と称される)を介在させて(特許文献4、特許文献5参照)、透明基板側から観測される金属製細線(金属膜)の反射を低減させる方法が提案されている。
そして、金属酸化物から成る上記金属吸収層は、金属酸化物の成膜効率を図る観点から、通常、金属ターゲット(金属材)と反応性ガスを用いた反応性スパッタリング等により長尺状樹脂フィルム面に連続成膜され、かつ、成膜された金属吸収層上に銅等の金属ターゲット(金属材)を用いたスパッタリング等により金属層が連続成膜されて電極基板フィルムの作製に使用される積層体フィルムが製造されている。
また、タッチパネル等に用いられる上記電極基板フィルムは、樹脂フィルムから成る透明基板と該基板に設けられた金属吸収層と金属層から成る積層膜を有する積層体フィルムの上記積層膜を塩化第二銅水溶液や塩化第二鉄水溶液等のエッチング液によりエッチング処理し、積層体フィルムの上記積層膜(金属吸収層と金属層)を電極等の回路パターンに加工して製造されている。
このため、電極基板フィルムの作製に用いられる積層体フィルムは、積層膜(金属吸収層と金属層)が塩化第二銅水溶液や塩化第二鉄水溶液等のエッチング液によりエッチングされ易い特性と、エッチング加工された電極等の回路パターンが高輝度照明下において視認され難い特性が要求される。
J.Vac.Soc.Jpn.Vol.53,No.9,(2010),p515−520
ところで、Ni系合金等の金属ターゲット(金属材)と酸素を含む反応性ガスを用いた反応性スパッタリング等により長尺状樹脂フィルム面に金属酸化物から成る金属吸収層が連続成膜され、この金属吸収層上に銅等の金属ターゲット(金属材)を用いたスパッタリング等により金属層が連続成膜されて製造された積層体フィルムを用いて電極基板フィルムを作製する場合、以下のような問題が存在した。
すなわち、上記積層体フィルムの積層膜(金属吸収層と金属層)をエッチング処理して電極基板フィルムを作製する場合、金属吸収層が成膜初期に形成されている成膜始端側積層体フィルム(長尺状積層体フィルムの成膜始端側領域)と比較して、金属吸収層が成膜終期に形成されている成膜終端側積層体フィルム(長尺状積層体フィルムの成膜終端側領域)を適用した場合にそのエッチング性に劣る問題があり、これに起因して電極基板フィルムにおける回路パターンの加工精度が安定しない問題が存在した。
本発明はこのような問題点に着目してなされたもので、その課題とするところは、エッチング性に優れると共に、エッチング加工された電極等の回路パターンが高輝度照明下においても視認され難い積層体フィルムと電極基板フィルムを提供し、合わせて積層体フィルムと電極基板フィルムの各製造方法を提供することにある。
そこで、本発明者は、成膜始端側積層体フィルムに較べて成膜終端側積層体フィルムのエッチング性が劣る原因について調査し、その改善策について検討した。
まず、積層体フィルムの積層膜を構成する金属吸収層と金属層のエッチング性について調べたところ、Ni系合金等の金属ターゲット(金属材)と酸素を含む反応性ガスを用いた反応性スパッタリング等にて形成される金属吸収層は、銅等の金属ターゲット(金属材)を用いたスパッタリング等にて形成される金属層に較べて塩化第二銅水溶液や塩化第二鉄水溶液等のエッチング液によりエッチングされ難いことが確認された。このことから、積層体フィルムの積層膜を構成する金属吸収層と金属層の内、金属酸化物から成る金属吸収層が上記成膜終端側積層体フィルムにおけるエッチング性の良否に関係していることが予測された。そこで、Ni系合金等の金属ターゲット(金属材)を用いた反応性スパッタリング等にて成膜される金属酸化物(金属吸収層)の化学組成に関して文献調査したところ、非特許文献1に、Ni系の金属ターゲット(金属材)を用いた反応性スパッタリングでは真空チャンバー内に反応性ガスとして酸素を導入すると金属酸化物がNiO膜になり、反応性ガスとして水分を導入すると金属酸化物がNiOOH膜になると記載されている。
そこで、非特許文献1の記載に基づき、Ni系の金属ターゲット(金属材)を用いたスパッタリングによりNi膜を成膜し、更に、Ni系の金属ターゲット(金属材)を用いた反応性スパッタリングによりNiOOH膜とNiO膜を成膜して、塩化第二銅水溶液や塩化第二鉄水溶液等のエッチング液によるエッチング性をそれぞれ調べたところ、エッチングの進行が速い膜は、Ni膜、NiOOH膜、NiO膜の順番であることが確認された。このことから、成膜始端側積層体フィルムでは成膜された金属酸化物の一部がエッチングされ易いNiOOH膜(該NiOOH膜よりエッチング性が良好なNi膜は金属酸化物でなく金属吸収層に該当しない)になっているのに対し、成膜終端側積層体フィルムでは成膜された金属酸化物の大半がNiO膜(NiOOH膜に較べエッチングされ難い)になっていることが考えられ、この原因として、上記反応性スパッタリング等により金属酸化物(金属吸収層)を形成する場合における成膜環境の経時変化(真空チャンバー内における残留水分の経時変化)が予測された。
このような技術的考察の下、真空チャンバー内における水分量の経時変化を四重極質量分析計を用いて測定したところ、図7に示すように、金属酸化物(金属吸収層)の成膜初期に較べ、成膜後期においては真空チャンバー内における水分量が著しく減少していることが確認された。
更に、上述したNi系合金等のNi系ターゲットに代えて、Ti、Cu、Al、V、W、Ta等より選ばれた2種以上の元素を含む他の合金ターゲットが適用された場合でも、成膜始端側積層体フィルムに較べて成膜終端側積層体フィルムのエッチング性が真空チャンバー内における水分量の減少に伴って劣ることも確認されている。
本発明はこのような調査と技術的分析を経て完成されたもので、Ni系合金等の金属ターゲット(金属材)と酸素を含む反応性ガスを用いた反応性スパッタリング等にて金属酸化物(金属吸収層)を形成する際、上記反応性ガスに水を含ませると共に、成膜室内に設けられた四重極質量分析計で測定される水素分子の含有量と、スパッタリングガスであるアルゴン原子の含有量をそれぞれ水素イオン電流値とアルゴンイオン電流値として検出し、かつ、イオン電流値としてそれぞれ検出された水素分子の含有量とアルゴン原子の含有量の比(H2/Ar)が一定となるように反応性ガスに含まれる水の含有量を設定して成膜室内における残留水分量の減少分を補いながら金属酸化物(金属吸収層)を成膜することで積層体フィルムにおける積層膜のエッチング性を改善したものである。
すなわち、本発明に係る第1の発明は、
樹脂フィルムから成る透明基板と該透明基板の少なくとも一方の面に設けられた積層膜とで構成される積層体フィルムにおいて、
上記積層膜が、透明基板側から数えて第1層目の金属吸収層と第2層目の金属層を有すると共に、上記金属吸収層が、Ni単体、または、Ni、Ti、Al、V、W、Ta、Si、Cr、Ag、Mo、Cuより選ばれた2種以上の元素を含む合金から成る金属材と酸素を含む反応性ガスを用いた反応成膜法により形成されており、かつ、上記反応性ガスに水が含まれていることを特徴とし、
第2の発明は、
第1の発明に記載の積層体フィルムにおいて、
上記金属層の膜厚が、50nm以上5000nm以下であることを特徴とし、
第3の発明は、
第1の発明に記載の積層体フィルムにおいて、
上記積層膜が、透明基板側から数えて第3層目の第2金属吸収層を有すると共に、該第2金属吸収層が、Ni単体、または、Ni、Ti、Al、V、W、Ta、Si、Cr、Ag、Mo、Cuより選ばれた2種以上の元素を含む合金から成る金属材と酸素を含む反応性ガスを用いた反応成膜法により形成されており、かつ、上記反応性ガスに水が含まれていることを特徴とし、
また、第4の発明は、
第1の発明または第3の発明に記載の積層体フィルムにおいて、
上記合金が、Ti、Al、V、W、Ta、Si、Cr、Ag、Mo、Cuより選ばれる1種以上の元素が添加されたNi系合金で構成されていることを特徴とする。
樹脂フィルムから成る透明基板と該透明基板の少なくとも一方の面に設けられた積層膜とで構成される積層体フィルムにおいて、
上記積層膜が、透明基板側から数えて第1層目の金属吸収層と第2層目の金属層を有すると共に、上記金属吸収層が、Ni単体、または、Ni、Ti、Al、V、W、Ta、Si、Cr、Ag、Mo、Cuより選ばれた2種以上の元素を含む合金から成る金属材と酸素を含む反応性ガスを用いた反応成膜法により形成されており、かつ、上記反応性ガスに水が含まれていることを特徴とし、
第2の発明は、
第1の発明に記載の積層体フィルムにおいて、
上記金属層の膜厚が、50nm以上5000nm以下であることを特徴とし、
第3の発明は、
第1の発明に記載の積層体フィルムにおいて、
上記積層膜が、透明基板側から数えて第3層目の第2金属吸収層を有すると共に、該第2金属吸収層が、Ni単体、または、Ni、Ti、Al、V、W、Ta、Si、Cr、Ag、Mo、Cuより選ばれた2種以上の元素を含む合金から成る金属材と酸素を含む反応性ガスを用いた反応成膜法により形成されており、かつ、上記反応性ガスに水が含まれていることを特徴とし、
また、第4の発明は、
第1の発明または第3の発明に記載の積層体フィルムにおいて、
上記合金が、Ti、Al、V、W、Ta、Si、Cr、Ag、Mo、Cuより選ばれる1種以上の元素が添加されたNi系合金で構成されていることを特徴とする。
次に、第5の発明は、
樹脂フィルムから成る透明基板と、該透明基板の少なくとも一方の面に設けられた金属製の積層細線から成るメッシュ構造の回路パターンを有する電極基板フィルムにおいて、
上記金属製の積層細線が、線幅20μm以下で、透明基板側から数えて第1層目の金属吸収層と第2層目の金属層を有すると共に、上記金属吸収層が、Ni単体、または、Ni、Ti、Al、V、W、Ta、Si、Cr、Ag、Mo、Cuより選ばれた2種以上の元素を含む合金から成る金属材と酸素を含む反応性ガスを用いた反応成膜法により形成されており、かつ、上記反応性ガスに水が含まれていることを特徴とし、
第6の発明は、
第5の発明に記載の電極基板フィルムにおいて、
上記金属層の膜厚が、50nm以上5000nm以下であることを特徴とし、
第7の発明は、
第5の発明に記載の電極基板フィルムにおいて、
上記金属製の積層細線が、透明基板側から数えて第3層目の第2金属吸収層を有すると共に、該第2金属吸収層が、Ni単体、または、Ni、Ti、Al、V、W、Ta、Si、Cr、Ag、Mo、Cuより選ばれた2種以上の元素を含む合金から成る金属材と酸素を含む反応性ガスを用いた反応成膜法により形成されており、かつ、上記反応性ガスに水が含まれていることを特徴とし、
また、第8の発明は、
第5の発明または第7の発明に記載の電極基板フィルムにおいて、
上記合金が、Ti、Al、V、W、Ta、Si、Cr、Ag、Mo、Cuより選ばれる1種以上の元素が添加されたNi系合金で構成されていることを特徴とする。
樹脂フィルムから成る透明基板と、該透明基板の少なくとも一方の面に設けられた金属製の積層細線から成るメッシュ構造の回路パターンを有する電極基板フィルムにおいて、
上記金属製の積層細線が、線幅20μm以下で、透明基板側から数えて第1層目の金属吸収層と第2層目の金属層を有すると共に、上記金属吸収層が、Ni単体、または、Ni、Ti、Al、V、W、Ta、Si、Cr、Ag、Mo、Cuより選ばれた2種以上の元素を含む合金から成る金属材と酸素を含む反応性ガスを用いた反応成膜法により形成されており、かつ、上記反応性ガスに水が含まれていることを特徴とし、
第6の発明は、
第5の発明に記載の電極基板フィルムにおいて、
上記金属層の膜厚が、50nm以上5000nm以下であることを特徴とし、
第7の発明は、
第5の発明に記載の電極基板フィルムにおいて、
上記金属製の積層細線が、透明基板側から数えて第3層目の第2金属吸収層を有すると共に、該第2金属吸収層が、Ni単体、または、Ni、Ti、Al、V、W、Ta、Si、Cr、Ag、Mo、Cuより選ばれた2種以上の元素を含む合金から成る金属材と酸素を含む反応性ガスを用いた反応成膜法により形成されており、かつ、上記反応性ガスに水が含まれていることを特徴とし、
また、第8の発明は、
第5の発明または第7の発明に記載の電極基板フィルムにおいて、
上記合金が、Ti、Al、V、W、Ta、Si、Cr、Ag、Mo、Cuより選ばれる1種以上の元素が添加されたNi系合金で構成されていることを特徴とする。
次に、本発明に係る第9の発明は、
樹脂フィルムから成る透明基板と該透明基板の少なくとも一方の面に設けられた積層膜とで構成される積層体フィルムの製造方法において、
上記積層膜の透明基板側から数えて第1層目の金属吸収層を、Ni単体、または、Ni、Ti、Al、V、W、Ta、Si、Cr、Ag、Mo、Cuより選ばれた2種以上の元素を含む合金から成る金属材と酸素を含む反応性ガスを用いた反応成膜法により形成する第1工程と、
上記積層膜の透明基板側から数えて第2層目の金属層を、金属材を用いた成膜法により形成する第2工程を具備し、
かつ、上記第1工程における反応性ガスに水が含まれていることを特徴とし、
第10の発明は、
第9の発明に記載の積層体フィルムの製造方法において、
上記積層膜の透明基板側から数えて第3層目の第2金属吸収層を、Ni単体、または、Ni、Ti、Al、V、W、Ta、Si、Cr、Ag、Mo、Cuより選ばれた2種以上の元素を含む合金から成る金属材と酸素を含む反応性ガスを用いた反応成膜法により形成する第3工程を具備し、かつ、上記第3工程における反応性ガスに水が含まれていることを特徴とし、
第11の発明は、
第9の発明または第10の発明に記載の積層体フィルムの製造方法において、
上記合金が、Ti、Al、V、W、Ta、Si、Cr、Ag、Mo、Cuより選ばれる1種以上の元素が添加されたNi系合金で構成されていることを特徴とし、
第12の発明は、
第9の発明または第10の発明に記載の積層体フィルムの製造方法において、
上記反応性ガスに含まれている水の含有量は、第1工程および第3工程の成膜室内における残留水分量の減少分を補う量に設定されていることを特徴とし、
第13の発明は、
第12の発明に記載の積層体フィルムの製造方法において、
成膜室内に設けられたガス成分検出手段により測定される水素分子の含有量とスパッタリングガスであるアルゴン原子の含有量の比(H2/Ar)が一定となるように反応性ガスに含まれる水の含有量を設定して、上記第1工程および第3工程の成膜室内における残留水分量の減少分を補うことを特徴とし、
第14の発明は、
第13の発明に記載の積層体フィルムの製造方法において、
上記ガス成分検出手段を四重極質量分析計で構成し、四重極質量分析計で測定される水素分子の含有量を水素イオン電流値として検出し、四重極質量分析計で測定されるアルゴン原子の含有量をアルゴンイオン電流値として検出することを特徴とする。
樹脂フィルムから成る透明基板と該透明基板の少なくとも一方の面に設けられた積層膜とで構成される積層体フィルムの製造方法において、
上記積層膜の透明基板側から数えて第1層目の金属吸収層を、Ni単体、または、Ni、Ti、Al、V、W、Ta、Si、Cr、Ag、Mo、Cuより選ばれた2種以上の元素を含む合金から成る金属材と酸素を含む反応性ガスを用いた反応成膜法により形成する第1工程と、
上記積層膜の透明基板側から数えて第2層目の金属層を、金属材を用いた成膜法により形成する第2工程を具備し、
かつ、上記第1工程における反応性ガスに水が含まれていることを特徴とし、
第10の発明は、
第9の発明に記載の積層体フィルムの製造方法において、
上記積層膜の透明基板側から数えて第3層目の第2金属吸収層を、Ni単体、または、Ni、Ti、Al、V、W、Ta、Si、Cr、Ag、Mo、Cuより選ばれた2種以上の元素を含む合金から成る金属材と酸素を含む反応性ガスを用いた反応成膜法により形成する第3工程を具備し、かつ、上記第3工程における反応性ガスに水が含まれていることを特徴とし、
第11の発明は、
第9の発明または第10の発明に記載の積層体フィルムの製造方法において、
上記合金が、Ti、Al、V、W、Ta、Si、Cr、Ag、Mo、Cuより選ばれる1種以上の元素が添加されたNi系合金で構成されていることを特徴とし、
第12の発明は、
第9の発明または第10の発明に記載の積層体フィルムの製造方法において、
上記反応性ガスに含まれている水の含有量は、第1工程および第3工程の成膜室内における残留水分量の減少分を補う量に設定されていることを特徴とし、
第13の発明は、
第12の発明に記載の積層体フィルムの製造方法において、
成膜室内に設けられたガス成分検出手段により測定される水素分子の含有量とスパッタリングガスであるアルゴン原子の含有量の比(H2/Ar)が一定となるように反応性ガスに含まれる水の含有量を設定して、上記第1工程および第3工程の成膜室内における残留水分量の減少分を補うことを特徴とし、
第14の発明は、
第13の発明に記載の積層体フィルムの製造方法において、
上記ガス成分検出手段を四重極質量分析計で構成し、四重極質量分析計で測定される水素分子の含有量を水素イオン電流値として検出し、四重極質量分析計で測定されるアルゴン原子の含有量をアルゴンイオン電流値として検出することを特徴とする。
次に、本発明に係る第15の発明は、
樹脂フィルムから成る透明基板と、該透明基板の少なくとも一方の面に設けられた金属製の積層細線から成るメッシュ構造の回路パターンを有する電極基板フィルムの製造方法において、
第1の発明〜第3の発明のいずれかに記載の積層体フィルムの積層膜を化学エッチング処理して、線幅が20μm以下である上記金属製の積層細線を配線加工することを特徴とし、
第16の発明は、
樹脂フィルムから成る透明基板と、該透明基板の少なくとも一方の面に設けられた金属製の積層細線から成るメッシュ構造の回路パターンを有する電極基板フィルムの製造方法において、
第4の発明に記載の積層体フィルムの積層膜を化学エッチング処理して、線幅が20μm以下である上記金属製の積層細線を配線加工することを特徴とするものである。
樹脂フィルムから成る透明基板と、該透明基板の少なくとも一方の面に設けられた金属製の積層細線から成るメッシュ構造の回路パターンを有する電極基板フィルムの製造方法において、
第1の発明〜第3の発明のいずれかに記載の積層体フィルムの積層膜を化学エッチング処理して、線幅が20μm以下である上記金属製の積層細線を配線加工することを特徴とし、
第16の発明は、
樹脂フィルムから成る透明基板と、該透明基板の少なくとも一方の面に設けられた金属製の積層細線から成るメッシュ構造の回路パターンを有する電極基板フィルムの製造方法において、
第4の発明に記載の積層体フィルムの積層膜を化学エッチング処理して、線幅が20μm以下である上記金属製の積層細線を配線加工することを特徴とするものである。
樹脂フィルムから成る透明基板と該透明基板の少なくとも一方の面に設けられた積層膜とで構成される本発明に係る積層体フィルムは、
上記積層膜が、透明基板側から数えて第1層目の金属吸収層と第2層目の金属層を有すると共に、上記金属吸収層が、Ni単体、または、Ni、Ti、Al、V、W、Ta、Si、Cr、Ag、Mo、Cuより選ばれた2種以上の元素を含む合金から成る金属材と酸素を含む反応性ガスを用いた反応成膜法により形成されており、かつ、上記反応性ガスに水が含まれていることを特徴としている。
上記積層膜が、透明基板側から数えて第1層目の金属吸収層と第2層目の金属層を有すると共に、上記金属吸収層が、Ni単体、または、Ni、Ti、Al、V、W、Ta、Si、Cr、Ag、Mo、Cuより選ばれた2種以上の元素を含む合金から成る金属材と酸素を含む反応性ガスを用いた反応成膜法により形成されており、かつ、上記反応性ガスに水が含まれていることを特徴としている。
そして、本発明に係る積層体フィルムにおいては、反応性ガスに水を含ませて真空チャンバー内における水分量の減少分を補いながら積層膜の金属酸化物(金属吸収層)が成膜されているため、成膜始端側積層体フィルムに較べて成膜終端側積層体フィルムのエッチング性が劣ってしまう問題を回避することが可能となる。
従って、エッチング性に優れかつエッチング処理して形成される回路パターンが高輝度照明下においても視認され難い積層体フィルムと電極基板フィルムを提供できる効果を有する。
以下、本発明の実施の形態について図面を用いて詳細に説明する。
(1)積層体フィルム
本発明に係る第一の積層体フィルムは、
樹脂フィルムから成る透明基板と該透明基板の少なくとも一方の面に設けられた積層膜とで構成され、
上記積層膜が、透明基板側から数えて第1層目の金属吸収層と第2層目の金属層を有すると共に、上記金属吸収層が、Ni単体、または、Ni、Ti、Al、V、W、Ta、Si、Cr、Ag、Mo、Cuより選ばれた2種以上の元素を含む合金から成る金属材と酸素を含む反応性ガスを用いた反応成膜法により形成されており、かつ、上記反応性ガスに水が含まれていることを特徴とし、
また、本発明に係る第二の積層体フィルムは、
上記第一の積層体フィルムを前提とし、
上記積層膜が、透明基板側から数えて第3層目の第2金属吸収層を有すると共に、該第2金属吸収層が、Ni単体、または、Ni、Ti、Al、V、W、Ta、Si、Cr、Ag、Mo、Cuより選ばれた2種以上の元素を含む合金から成る金属材と酸素を含む反応性ガスを用いた反応成膜法により形成されており、かつ、上記反応性ガスに水が含まれていることを特徴とする。
本発明に係る第一の積層体フィルムは、
樹脂フィルムから成る透明基板と該透明基板の少なくとも一方の面に設けられた積層膜とで構成され、
上記積層膜が、透明基板側から数えて第1層目の金属吸収層と第2層目の金属層を有すると共に、上記金属吸収層が、Ni単体、または、Ni、Ti、Al、V、W、Ta、Si、Cr、Ag、Mo、Cuより選ばれた2種以上の元素を含む合金から成る金属材と酸素を含む反応性ガスを用いた反応成膜法により形成されており、かつ、上記反応性ガスに水が含まれていることを特徴とし、
また、本発明に係る第二の積層体フィルムは、
上記第一の積層体フィルムを前提とし、
上記積層膜が、透明基板側から数えて第3層目の第2金属吸収層を有すると共に、該第2金属吸収層が、Ni単体、または、Ni、Ti、Al、V、W、Ta、Si、Cr、Ag、Mo、Cuより選ばれた2種以上の元素を含む合金から成る金属材と酸素を含む反応性ガスを用いた反応成膜法により形成されており、かつ、上記反応性ガスに水が含まれていることを特徴とする。
(1-1)第一の積層体フィルム
第一の積層体フィルムは、図1に示すように樹脂フィルムから成る透明基板40と、該透明基板40の両面に乾式成膜法(乾式めっき法)により形成された金属吸収層41、43と金属層42、44とで構成されている。
第一の積層体フィルムは、図1に示すように樹脂フィルムから成る透明基板40と、該透明基板40の両面に乾式成膜法(乾式めっき法)により形成された金属吸収層41、43と金属層42、44とで構成されている。
尚、上記金属層については、乾式成膜法(乾式めっき法)と湿式成膜法(湿式めっき法)を組み合わせて形成してもよい。
すなわち、図2に示すように樹脂フィルムから成る透明基板50と、該透明基板50の両面に乾式成膜法(乾式めっき法)により形成された膜厚15nm〜30nmの金属吸収層51、53と、該金属吸収層51、53上に乾式成膜法(乾式めっき法)により形成された金属層52、54と、該金属層52、54上に湿式成膜法(湿式めっき法)により形成された金属層55、56とで構成してもよい。
(1-2)第二の積層体フィルム
次に、第二の積層体フィルムは、図2に示した第一の積層体フィルムを前提とし、該積層体フィルムの金属層上に第2金属吸収層を形成して成るものである。
次に、第二の積層体フィルムは、図2に示した第一の積層体フィルムを前提とし、該積層体フィルムの金属層上に第2金属吸収層を形成して成るものである。
すなわち、図3に示すように樹脂フィルムから成る透明基板60と、該透明基板60の両面に乾式成膜法(乾式めっき法)により形成された膜厚15nm〜30nmの金属吸収層61、63と、該金属吸収層61、63上に乾式成膜法(乾式めっき法)により形成された金属層62、64と、該金属層62、64上に湿式成膜法(湿式めっき法)により形成された金属層65、66と、該金属層65、66上に乾式成膜法(乾式めっき法)により形成された膜厚15nm〜30nmの第2金属吸収層67、68とで構成されている。
ここで、図3に示す第二の積層体フィルムにおいて、符号62、65で示す金属層の両面に金属吸収層61と第2金属吸収層67を形成し、また、符号64、66で示す金属層の両面に金属吸収層63と第2金属吸収層68を形成しているのは、該積層体フィルムを用いて作製された電極基板フィルムをタッチパネルに組み込んだときに金属製積層細線から成るメッシュ構造の回路パターンが反射して見えないようにするためである。
尚、樹脂フィルムから成る透明基板の片面に金属吸収層を形成し、該金属吸収層上に金属層が形成された第一の積層体フィルムを用いて電極基板フィルムを作製した場合にも、該透明基板からの上記回路パターンの視認を防止することが可能である。
(1-3)金属吸収層の構成材料(金属材)
金属吸収層は、Ni単体、または、Ni、Ti、Al、V、W、Ta、Si、Cr、Ag、Mo、Cuより選ばれた2種以上の元素を含む合金から成る金属材と酸素を含む反応性ガスを用いた反応成膜法により形成される。尚、上記合金としては、Ti、Al、V、W、Ta、Si、Cr、Ag、Mo、Cuより選ばれる1種以上の元素が添加されたNi系合金が広く利用されており、上記Ni系合金として、Ni−Cu合金が好ましい。また、金属吸収層を構成する金属酸化物の酸化が進み過ぎると金属吸収層が透明になってしまうため、黒化膜になる程度の酸化レベルに設定することを要する。上記反応成膜法としては、マグネトロンスパッタ、イオンビームスパッタ、真空蒸着、イオンプレーティング、CVD等がある。また、金属吸収層の各波長における光学定数(屈折率、消衰係数)は、反応の度合い、すなわち、酸化度に大きく影響され、Ni系合金から成る金属材だけで決定されるものではない。
金属吸収層は、Ni単体、または、Ni、Ti、Al、V、W、Ta、Si、Cr、Ag、Mo、Cuより選ばれた2種以上の元素を含む合金から成る金属材と酸素を含む反応性ガスを用いた反応成膜法により形成される。尚、上記合金としては、Ti、Al、V、W、Ta、Si、Cr、Ag、Mo、Cuより選ばれる1種以上の元素が添加されたNi系合金が広く利用されており、上記Ni系合金として、Ni−Cu合金が好ましい。また、金属吸収層を構成する金属酸化物の酸化が進み過ぎると金属吸収層が透明になってしまうため、黒化膜になる程度の酸化レベルに設定することを要する。上記反応成膜法としては、マグネトロンスパッタ、イオンビームスパッタ、真空蒸着、イオンプレーティング、CVD等がある。また、金属吸収層の各波長における光学定数(屈折率、消衰係数)は、反応の度合い、すなわち、酸化度に大きく影響され、Ni系合金から成る金属材だけで決定されるものではない。
(1-4)金属層の構成材料(金属材)
上記金属層の構成材料(金属材)としては、電気抵抗値が低い金属であれば特に限定されず、例えば、Cu単体、若しくは、Ti、Al、V、W、Ta、Si、Cr、Agより選ばれる1種以上の元素が添加されたCu系合金、または、Ag単体、若しくは、Ti、Al、V、W、Ta、Si、Cr、Cuより選ばれる1種以上の元素が添加されたAg系合金が挙げられ、特に、Cu単体が、回路パターンの加工性や抵抗値の観点から望ましい。
上記金属層の構成材料(金属材)としては、電気抵抗値が低い金属であれば特に限定されず、例えば、Cu単体、若しくは、Ti、Al、V、W、Ta、Si、Cr、Agより選ばれる1種以上の元素が添加されたCu系合金、または、Ag単体、若しくは、Ti、Al、V、W、Ta、Si、Cr、Cuより選ばれる1種以上の元素が添加されたAg系合金が挙げられ、特に、Cu単体が、回路パターンの加工性や抵抗値の観点から望ましい。
また、金属層の膜厚は電気特性に依存するものであり、光学的な要素から決定されるものではないが、通常、透過光が測定不能なレベルの膜厚に設定される。
そして、金属層の望ましい膜厚は、電気抵抗の観点からは50nm以上が好ましく、60nm以上がより好ましい。一方、金属層を配線パターンに加工する加工性の観点からは5μm(5000nm)以下が好ましく、3μm(3000nm)以下がより好ましい。
(1-5)透明基板を構成する樹脂フィルム
上記積層体フィルムに適用される樹脂フィルムの材質としては特に限定されることはなく、その具体例として、ポリエチレンテレフタレート(PET)、ポリエーテルスルフォン(PES)、ポリアリレート(PAR)、ポリカーボネート(PC)、ポリオレフィン(PO)、トリアセチルセルロース(TAC)およびノルボルネンの樹脂材料から選択された樹脂フィルムの単体、あるいは、上記樹脂材料から選択された樹脂フィルム単体とこの単体の片面または両面を覆うアクリル系有機膜との複合体が挙げられる。特に、ノルボルネン樹脂材料については、代表的なものとして、日本ゼオン社のゼオノア(商品名)やJSR社のアートン(商品名)等が挙げられる。
上記積層体フィルムに適用される樹脂フィルムの材質としては特に限定されることはなく、その具体例として、ポリエチレンテレフタレート(PET)、ポリエーテルスルフォン(PES)、ポリアリレート(PAR)、ポリカーボネート(PC)、ポリオレフィン(PO)、トリアセチルセルロース(TAC)およびノルボルネンの樹脂材料から選択された樹脂フィルムの単体、あるいは、上記樹脂材料から選択された樹脂フィルム単体とこの単体の片面または両面を覆うアクリル系有機膜との複合体が挙げられる。特に、ノルボルネン樹脂材料については、代表的なものとして、日本ゼオン社のゼオノア(商品名)やJSR社のアートン(商品名)等が挙げられる。
尚、本発明に係る積層体フィルムを用いて作製される電極基板フィルムは「タッチパネル」等に使用するため、上記樹脂フィルムの中でも可視波長領域での透明性に優れるものが望ましい。
(2)反応成膜法を実施する成膜装置
(2-1)スパッタリングウェブコータ
成膜法の一例としてスパッタリング法を挙げ、その成膜装置について説明する。
(2-1)スパッタリングウェブコータ
成膜法の一例としてスパッタリング法を挙げ、その成膜装置について説明する。
尚、この成膜装置はスパッタリングウェブコータと称され、ロールツーロール方式で搬送される長尺樹脂フィルム表面に連続的に効率よく成膜処理を施す場合に用いられる。
具体的に説明すると、ロールツーロール方式で搬送される長尺樹脂フィルムの成膜装置(スパッタリングウェブコータ)は、図5に示すように真空チャンバー10内に設けられており、巻き出しロール11から巻き出された長尺樹脂フィルム12に対して所定の成膜処理を行った後、巻き取りロール24で巻き取るようになっている。これら巻き出しロール12から巻き取りロール24までの搬送経路の途中に、モータで回転駆動されるキャンロール16が配置されている。このキャンロール16の内部には、真空チャンバー10の外部で温調された冷媒が循環している。
真空チャンバー10内では、スパッタリング成膜のため、到達圧力10-4Pa程度までの減圧と、その後のスパッタリングガスの導入による0.1〜10Pa程度の圧力調整が行われる。スパッタリングガスにはアルゴン等公知のガスが使用され、目的に応じて更に酸素等のガスが添加される。真空チャンバー10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。また、真空チャンバー10内を減圧してその状態を維持するため、真空チャンバー10にはドライポンプ、ターボ分子ポンプ、クライオコイル等の種々の装置(図示せず)が組み込まれている。
巻き出しロール11からキャンロール16までの搬送経路には、長尺樹脂フィルム12を案内するフリーロール13と、長尺樹脂フィルム12の張力の測定を行う張力センサロール14とがこの順で配置されている。また、張力センサロール14から送り出されてキャンロール16に向かう長尺樹脂フィルム12は、キャンロール16の近傍に設けられたモータ駆動の前フィードロール15によってキャンロール16の周速度に対する調整が行われ、これによりキャンロール16の外周面に長尺樹脂フィルム12を密着させることができる。
キャンロール16から巻き取りロール24までの搬送経路も、上記同様に、キャンロール16の周速度に対する調整を行うモータ駆動の後フィードロール21、長尺樹脂フィルム12の張力の測定を行う張力センサロール22および長尺樹脂フィルム12を案内するフリーロール23がこの順に配置されている。
上記巻き出しロール11および巻き取りロール24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12の張力バランスが保たれている。また、キャンロール16の回転とこれに連動して回転するモータ駆動の前フィードロール15、後フィードロール21により、巻き出しロール11から長尺樹脂フィルム12が巻き出されて巻き取りロール24に巻き取られるようになっている。
キャンロール16の近傍には、キャンロール16の外周面上に画定される搬送経路(すなわち、キャンロール16外周面の内の長尺樹脂フィルム12が巻き付けられる領域)に対向する位置に、成膜手段としてのマグネトロンスパッタリングカソード17、18、19および20が設けられ、この近傍に反応性ガスを放出するガス放出パイプ25、26、27、28、29、30、31、32が設置されている。
ところで、上記金属吸収層と金属層のスパッタリング成膜を実施する際、図5に示すように板状のターゲットを使用できるが、板状ターゲットを用いた場合、ターゲット上にノジュール(異物の成長)が発生することがある。これが問題になる場合は、ノジュールの発生がなくかつターゲットの使用効率も高い円筒形のロータリーターゲットを使用することが好ましい。
(2-2)反応性スパッタリング
金属酸化物から成る金属吸収層を成膜する目的で酸化物ターゲットを適用した場合、成膜速度が遅く量産に適さない。このため、高速成膜が可能なNi系合金等の金属ターゲット(金属材)を用い、かつ、酸素を含む反応性ガスを制御しながら導入する反応性スパッタリング等の反応成膜法が採られている。
金属酸化物から成る金属吸収層を成膜する目的で酸化物ターゲットを適用した場合、成膜速度が遅く量産に適さない。このため、高速成膜が可能なNi系合金等の金属ターゲット(金属材)を用い、かつ、酸素を含む反応性ガスを制御しながら導入する反応性スパッタリング等の反応成膜法が採られている。
そして、反応性ガスを制御する方法として以下の4つの方法が知られている。
(2-2-1)一定流量の反応性ガスを放出する方法。
(2-2-2)一定圧力を保つように反応性ガスを放出する方法。
(2-2-3)スパッタリングカソードのインピーダンスが一定になるように反応性ガスを放出する(インピーダンス制御)方法。
(2-2-4)スパッタリングのプラズマ強度が一定になるように反応性ガスを放出する(プラズマエミッション制御)方法。
(2-2-1)一定流量の反応性ガスを放出する方法。
(2-2-2)一定圧力を保つように反応性ガスを放出する方法。
(2-2-3)スパッタリングカソードのインピーダンスが一定になるように反応性ガスを放出する(インピーダンス制御)方法。
(2-2-4)スパッタリングのプラズマ強度が一定になるように反応性ガスを放出する(プラズマエミッション制御)方法。
(3)金属吸収層の成膜
電極基板フィルムの作製に用いられる積層体フィルムは、積層膜(金属吸収層と金属層)が塩化第二銅水溶液や塩化第二鉄水溶液等のエッチング液によりエッチングされ易い特性と、エッチング加工された電極等の回路パターンが高輝度照明下において視認され難い特性が要求される。
電極基板フィルムの作製に用いられる積層体フィルムは、積層膜(金属吸収層と金属層)が塩化第二銅水溶液や塩化第二鉄水溶液等のエッチング液によりエッチングされ易い特性と、エッチング加工された電極等の回路パターンが高輝度照明下において視認され難い特性が要求される。
上記金属吸収層を、例えばNi系合金等の金属ターゲット(金属材)を用いた反応性スパッタリングにより成膜する場合、反応性ガスとしてスパッタガスのアルゴンに酸素を添加して黒色膜としての金属吸収層が得られる。
そして、積層体フィルムにおける積層膜(金属吸収層と金属層)のエッチング性を調べると、上述したように銅等金属層のエッチングは容易であるが、金属吸収層はエッチングされ難い。このため、積層体フィルムのエッチング性を改善するには金属吸収層のエッチング性を改善する必要がある。
ところで、図5の成膜装置を用い、長尺状樹脂フィルムに連続スパッタリング成膜を行って得られる積層体フィルムは長尺樹脂フィルムの長手方向でエッチング液によるエッチング速度が異なり、成膜始端側積層体フィルム(長尺状積層体フィルムの成膜始端側領域)のエッチング速度が成膜終端側積層体フィルム(長尺状積層体フィルムの成膜終端側領域)より速くなることが確認され、この現象は、上述したように金属吸収層のエッチング速度が相違するためと推定した。
一方、長尺状樹脂フィルムに連続してスパッタリング成膜を行う真空成膜装置においては、真空チャンバー内に含まれる水分量が経時的に減少することが四重極質量分析計等で確認されている(図7のグラフ図参照)。
尚、図7のグラフ図には水素量の経時的変化も併記されているが、真空チャンバー内に水分が存在するとスパッタリング中に水が分解し、その一部が酸素およびOHとして膜(金属吸収層)に取り込まれるため、余ったH同士が結合して水素分子(H2)として検出される。このようにチャンバー内における水分の一部はスパッタリングによって成膜反応に使用されるため、四重極質量分析計で測定した水分量は成膜反応に使用されていない残存分である。一方、水素量の場合は、成膜反応に使用された水分量に比例して変化するため、水の反応量を把握しやすい。
ところで、上記四重極質量分析計は、気体分子をイオン化部でイオン化し、該イオンを一定方向に電位で加速し(この加速電位の方向をZとする)、Z方向に平行に配され4本の電極に印加される直流電圧と高周波交流電圧および高周波交流の周波数により特定質量のイオンのみを分離することで、真空チャンバー内のガス成分が検出されるものである。そして、四重極質量分析計は、特定質量のイオンについてそのイオン電流値として検出しているので、水素量(真空チャンバー内における水素分子の含有量)を水素イオン電流値として検出し、アルゴン量(真空チャンバー内のスパッタリングガスであるアルゴン原子の含有量)をアルゴンイオン電流値として検出することができる。
そして、Ni系の金属ターゲット(金属材)を用いた反応性スパッタリングにより成膜される金属酸化物(金属吸収層)の化学組成(Niの化学状態)は、非特許文献1によれば、上述したように反応性ガスとして酸素を導入するとNiO膜になり、水分を導入するとNiOOH膜になることが記載されている。そして、本発明者が積層体フィルムの試作試験を繰り返す過程で、上記金属酸化物(金属吸収層)は結晶粒が細かく、水酸化物である上記NiOOHの存在がエッチング性に影響を及ぼしていると推定した。更に、上記Ni系の金属ターゲットに代えて、Ti、Al、V、W、Ta、Si、Cr、Ag、Mo、Cuより選ばれた2種以上の元素を含む合金ターゲットを適用して形成された金属酸化物(金属吸収層)の場合においても、水酸化物の存在がエッチング性に影響を及ぼしていると推定した。
そこで、本発明者は、成膜中に減少する真空チャンバー内の水分量を補うため、反応性ガスに水を含ませることにより長尺樹脂フィルムの長手方向によってエッチング速度が異なる現象を解決した。すなわち、真空チャンバー内において、反応性ガスに含ませた水分子はスパッタリングのプラズマにより水素と酸素に分解され、得られた水素の一部がOHとして金属吸収層に取り込まれるからである。
尚、真空チャンバー内に水を導入する方法としては、水中へキャリアガスを通過させるバブリング法や水を加熱して気化させる直接気化法等がある。
水の添加量は、上述したように真空チャンバー内に含まれる水分量の経時的な減少分を補うように定めればよいが、水の分解反応で生成しかつOHとして膜(金属吸収層)に取り込まれる真空チャンバー内の水素量が一定の値となるように制御することが望ましい。尚、真空チャンバー内に含まれる水分量および水素量は、真空チャンバー内における四重極質量分析計の配置位置や真空チャンバーの形状等で変動する。このため、水の添加量は、成膜装置ごとに適宜設定すればよい。
ところで、水分が添加されていない真空チャンバー内において四重極質量分析計等により観測される水分は、真空成膜装置から成膜後の積層体フィルムを取り出したりする際の大気開放により真空チャンバー内に吸着される大気中の水分である。
(4)成膜装置における反応性ガスの導入
例えばNi系合金等の金属ターゲット(金属材)を用いた反応性スパッタリング等により金属吸収層を成膜する際、スパッタリング雰囲気となる反応性ガスはアルゴン等に酸素を添加して構成される。酸素を添加することで、例えばNi系の金属ターゲット(金属材)を用いた反応性スパッタリング等によりNiO膜(完全に酸化しているのではない)等とすることができる。反応性ガスの酸素含有量は、成膜装置や金属ターゲット(金属材)の種類に依存し、金属吸収層における反射率等の光学特性やエッチング液によるエッチング性を考慮して適宜設定すればよく、15体積%以下が望ましい。
例えばNi系合金等の金属ターゲット(金属材)を用いた反応性スパッタリング等により金属吸収層を成膜する際、スパッタリング雰囲気となる反応性ガスはアルゴン等に酸素を添加して構成される。酸素を添加することで、例えばNi系の金属ターゲット(金属材)を用いた反応性スパッタリング等によりNiO膜(完全に酸化しているのではない)等とすることができる。反応性ガスの酸素含有量は、成膜装置や金属ターゲット(金属材)の種類に依存し、金属吸収層における反射率等の光学特性やエッチング液によるエッチング性を考慮して適宜設定すればよく、15体積%以下が望ましい。
ところで、真空チャンバー内に水分を供給することなく、スパッタリングを開始した後における真空チャンバー内の残留水分量の変化を図7に示す。スパッタリング成膜時間が経過するにつれて残留水分が低下していくことが確認される。スパッタリング開始直後における水分低下が速いのは、スパッタリング時に発生するプラズマおよび熱により真空チャンバー内部に吸着した水分子が脱離し易くかつ脱離した水分子が分解されるためと考えられる。
次に、図5の成膜装置におけるスパッタリングカソード17、18の周辺を、図6の拡大図に示す。
透明基板側から数えて第1層目である金属吸収層の成膜に2本のスパッタリングカソードを使用する場合、スパッタリングカソードの近傍に反応性ガスを放出する4本のガス放出パイプ125、126、127、128に反応性ガスを導入することが可能である。
例えばNi系の金属ターゲット(金属材)を用いた場合、エッチング液にも依存するが、エッチングの進行が速いのは、上述したようにNi膜、NiOOH膜、NiO膜の順番である。そして、エッチング性を重視するならば、金属吸収層における厚み方向の樹脂フィルム側をNiOOH膜(完全に酸化しているわけではない)にすることが望ましく、反対に、樹脂フィルムからの水分が積層膜を酸化させないバリア性を重視するならば、金属吸収層における厚み方向の樹脂フィルム側をNiO膜(完全に酸化しているわけではない)にすることが望ましい。
そして、金属吸収層の厚み方向に構成成分の分布を持たせるには、4本のガス放出パイプ125、126、127、128から導入する反応性ガスを選択し、それぞれのガス放出パイプ近傍のガス雰囲気161、162、163、164を得ればよい。例えば、水分をガス放出パイプ125から導入すれば、金属吸収層における厚み方向の樹脂フィルム側にNiOOH膜が形成され易くなり、水分をガス放出パイプ128から導入すれば、金属吸収層における厚み方向の樹脂フィルム側にNiO膜が形成され易くなる。尚、真空チャンバー内には、スパッタリングガスであるアルゴンと反応性ガスである酸素および水が供給され、排気されている。
(5)電極基板フィルム
(5-1)本発明に係る積層体フィルムの積層膜をエッチング処理して、線幅が20μm以下である金属製の積層細線に配線加工することにより本発明に係る電極基板フィルムを得ることができる。具体的には、図3に示す積層体フィルムの積層膜をエッチング処理して図4に示すような電極基板フィルムを得ることができる。
(5-1)本発明に係る積層体フィルムの積層膜をエッチング処理して、線幅が20μm以下である金属製の積層細線に配線加工することにより本発明に係る電極基板フィルムを得ることができる。具体的には、図3に示す積層体フィルムの積層膜をエッチング処理して図4に示すような電極基板フィルムを得ることができる。
すなわち、図4に示すような電極基板フィルムは、樹脂フィルムから成る透明基板70と、該透明基板70の両面に設けられた金属製の積層細線から成るメッシュ構造の回路パターンを有し、上記金属製の積層細線が、線幅20μm以下でかつ透明基板70側から数えて第1層目の金属吸収層71、73と、第2層目の金属層72、75、74、76と、第3層目の第2金属吸収層77、78とで構成されている。
そして、電極基板フィルムの電極(配線)パターンをタッチパネル用のストライプ状若しくは格子状とすることで、本発明に係る電極基板フィルムをタッチパネルに用いることができる。また、電極(配線)パターンに配線加工された金属製の積層細線は、積層体フィルムの積層構造を維持していることから、高輝度照明下においても透明基板に設けられた電極等の回路パターンが極めて視認され難い電極基板フィルムとして提供することができる。
(5-2)そして、本発明に係る積層体フィルムから電極基板フィルムに配線加工するには、公知のサブトラクティブ法により加工が可能である。
サブトラクティブ法は、積層体フィルムの積層膜表面にフォトレジスト膜を形成し、配線パターンを形成したい箇所にフォトレジスト膜が残るように露光、現像し、かつ、上記積層膜表面にフォトレジスト膜が存在しない箇所の積層膜を化学エッチングにより除去して配線パターンを形成する方法である。
上記記化学エッチングのエッチング液としては、塩化第二鉄水溶液や塩化第二銅水溶液を用いることができる。
以下、本発明の実施例について比較例を挙げて具体的に説明するが、本発明は以下の実施例により限定されるものではない。
[実施例1〜6]
図5に示す成膜装置(スパッタリングウェブコータ)を用い、反応性ガスには酸素ガスを用いると共に、キャンロール16は、直径600mm、幅750mmのステンレス製で、ロール本体表面にハードクロムめっきが施されている。前フィードロール15と後フィードロール21は直径150mm、幅750mmのステンレス製で、ロール本体表面にハードクロムめっきが施されている。また、各マグネトロンスパッタリングカソード17、18、19、20の上流側と下流側にガス放出パイプ25、26、27、28、29、30、31、32を設置し、かつ、マグネトロンスパッタリングカソード17、18には金属吸収層用のNi−Cuターゲット、マグネトロンスパッタリングカソード19と20には金属層用のCuターゲットを取り付けた。
図5に示す成膜装置(スパッタリングウェブコータ)を用い、反応性ガスには酸素ガスを用いると共に、キャンロール16は、直径600mm、幅750mmのステンレス製で、ロール本体表面にハードクロムめっきが施されている。前フィードロール15と後フィードロール21は直径150mm、幅750mmのステンレス製で、ロール本体表面にハードクロムめっきが施されている。また、各マグネトロンスパッタリングカソード17、18、19、20の上流側と下流側にガス放出パイプ25、26、27、28、29、30、31、32を設置し、かつ、マグネトロンスパッタリングカソード17、18には金属吸収層用のNi−Cuターゲット、マグネトロンスパッタリングカソード19と20には金属層用のCuターゲットを取り付けた。
尚、図5のマグネトロンスパッタリングカソード17、18は、図6においてはマグネトロンスパッタリングカソード117、118に対応し、また、図5のガス放出パイプ25、26、27、28は、図6においてはガス放出パイプ125、126、127、128に対応している。
また、透明基板を構成する樹脂フィルムには幅600mmで長さ1200mのPETフィルムを用い、キャンロール16は0℃に冷却制御した。また、真空チャンバー10を複数台のドライポンプにより5Paまで排気した後、更に、複数台のターボ分子ポンプとクライオコイルを用いて1×10-4Paまで排気した。
真空チャンバー10内に導入するアルゴンガスは、特に断らない限り、水中を通していないドライのアルゴンガスであり、水中を通したバブリングアルゴンガスではない。そして、樹脂フィルムの搬送速度を2m/分にした後、上記ガス放出パイプ29、30、31、32からアルゴンガスを300sccm導入し、カソード19と20については、Cu膜厚80nmが得られる電力制御で成膜を行った。一方、図5に示すガス放出パイプ25、26、27、28(図6においてはガス放出パイプ125、126、127、128)から水中を通したバブリングアルゴンガスとアルゴンガスを合計で280sccmおよび酸素ガス15sccmを混合した混合ガスを真空チャンバー10内に導入し、図5に示すカソード17と18(図6においてはマグネトロンスパッタリングカソード117、118)については、Ni−Cu酸化膜厚30nmが得られる電力制御で成膜を行い、かつ、バブリングアルゴンガスとアルゴンガスの混合割合で水分圧を制御した。尚、真空チャンバー10内に設けられた四重極質量分析計により測定される(H2/Ar)比が一定になるように上記水分圧を調整した。
尚、それぞれのキャリアガスには、スパッタガスである上記アルゴンガスを用いることが望ましい。反応性ガスに含ませる水の含有量は、成膜される金属吸収層の反射率とエッチング性を考慮し、一定量のオフセットを設定してもよい。
そして、実施例1〜6における反応性ガスに含まれる水および水素の分圧と酸素流量を以下の表1〜表2に示す。尚、ガス放出パイプからの水および酸素の導入量により金属吸収層における成膜速度の低下が予測されるので、目標とする金属吸収層の膜厚を得るためにはスパッタ電力の調整が必要になる。また、実施例等で適用された成膜装置のマグネトロンスパッタリング第1カソード117とマグネトロンスパッタリング第2カソード118は差動排気されておらず、図6に示すガス雰囲気161、162、163、164が独立している訳ではない。
そして、長尺PETフィルムから成る透明基板と、該透明基板に設けられたNi−Cu酸化膜である金属吸収層とCu膜である金属層から成る積層膜とで構成された実施例1〜6に係る積層体フィルムを製造した。
[比較例1]
反応性ガスに水が含まれていない点を除き実施例1と略同一に行った。
反応性ガスに水が含まれていない点を除き実施例1と略同一に行った。
すなわち、マグネトロンスパッタリング第1カソード117の各ガス放出パイプ125、126、および、マグネトロンスパッタリング第2カソード118の各ガス放出パイプ127、128からの水の導入を行わなかった点を除き実施例1と略同一に行って、長尺状PETフィルムから成る透明基板と、該透明基板に設けられたNi−Cu酸化膜である金属吸収層とCu膜である金属層から成る積層膜とで構成された比較例1に係る積層体フィルムを製造した。
[評価試験]
(1)実施例1〜6と比較例1に係る積層体フィルム(透明基板側から数えて第1層目の金属吸収層と第2層目の銅層から成る積層膜を具備する積層体フィルム)の各々について成膜を開始してから100mと500mの位置でそれぞれサンプリングし、各積層体フィルムの分光反射特性とエッチング性の評価を行った。
(1)実施例1〜6と比較例1に係る積層体フィルム(透明基板側から数えて第1層目の金属吸収層と第2層目の銅層から成る積層膜を具備する積層体フィルム)の各々について成膜を開始してから100mと500mの位置でそれぞれサンプリングし、各積層体フィルムの分光反射特性とエッチング性の評価を行った。
(2)積層体フィルムの分光反射特性については、第1層目である金属吸収層の分光反射特性を、透明基板越しに自記分光光度計を用いて行った。
(3)積層体フィルムのエッチング性については、エッチング液として塩化第二鉄水溶液を用い、上記積層膜(金属吸収層と銅層)を化学エッチングした。
上記エッチング性の評価については、以下の基準に従って優劣マーク(〇、×)を付して行った。
「〇」:目視観察でエッチング残が確認できず、実用可能である。
「×」:目視観察で広範囲に亘りエッチング残が確認できる。
(4)評価結果を以下の表1に示す。
「〇」:目視観察でエッチング残が確認できず、実用可能である。
「×」:目視観察で広範囲に亘りエッチング残が確認できる。
(4)評価結果を以下の表1に示す。
[確認]
(1)反応性ガスに水を含ませて真空チャンバー内における水分量の減少分を補いながら金属吸収層の成膜が行われた実施例1〜6に係る積層体フィルムにおいては、表1〜表2における「エッチング性」欄の優劣マークから確認されるように、成膜始端側積層体フィルムに較べて成膜終端側積層体フィルムのエッチング性が劣ってしまう従来の問題が解消されているのに対し、反応性ガスに水を含ませずに金属吸収層の成膜が行われた比較例1に係る積層体フィルムにおいては上記従来の問題が解消されていないことが確認される。
(1)反応性ガスに水を含ませて真空チャンバー内における水分量の減少分を補いながら金属吸収層の成膜が行われた実施例1〜6に係る積層体フィルムにおいては、表1〜表2における「エッチング性」欄の優劣マークから確認されるように、成膜始端側積層体フィルムに較べて成膜終端側積層体フィルムのエッチング性が劣ってしまう従来の問題が解消されているのに対し、反応性ガスに水を含ませずに金属吸収層の成膜が行われた比較例1に係る積層体フィルムにおいては上記従来の問題が解消されていないことが確認される。
(2)また、酸素流量が15sccmである実施例1(水素分圧:0.022Pa)、実施例3(水素分圧:0.066Pa)および実施例5(水素分圧:0.004Pa)においては、エッチング性に関し優劣は確認されないが、反射率に関しては水素分圧が高い方が低い値を示していることが確認される(水素分圧0.066Paの実施例3では反射率21%、水素分圧0.022Paの実施例1では反射率23%、および、水素分圧0.004Paの実施例5では反射率24%)。
(3)また、水素分圧が0.004Paである実施例2(酸素流量:13sccm)、実施例4(酸素流量:16sccm)および実施例5(酸素流量:15sccm)においては、エッチング性に関し優劣は確認されないが、反射率に関しては酸素流量が高い方が低い値を示していることが確認される(酸素流量16sccmの実施例4では反射率22%、酸素流量15sccmの実施例5では反射率24%、および、酸素流量13sccmの実施例2では反射率28%)。
(4)透明基板側から数えて第3層目の第2金属吸収層を上記銅層上に成膜した積層体フィルムを製造し、該第2金属吸収層のエッチング性評価も行ったところ、比較的良好であることが確認された。透明基板側から数えて第2層目の銅層があるためと考えられる。
本発明に係る積層体フィルムはエッチング性に優れ、かつ、上記積層体フィルムを用いて作製される本発明に係る電極基板フィルムの電極等は高輝度照明下においても視認され難いためFPD(フラットパネルディスプレイ)表面に設置する「タッチパネル」に利用される産業上の可能性を有している。
10 真空チャンバー
11 巻き出しロール
12 長尺樹脂フィルム
13 フリーロール
14 張力センサロール
15 前フィードロール
16 キャンロール
17 マグネトロンスパッタリングカソード
18 マグネトロンスパッタリングカソード
19 マグネトロンスパッタリングカソード
20 マグネトロンスパッタリングカソード
21 後フィードロール
22 張力センサロール
23 フリーロール
24 巻き取りロール
25 ガス放出パイプ
26 ガス放出パイプ
27 ガス放出パイプ
28 ガス放出パイプ
29 ガス放出パイプ
30 ガス放出パイプ
31 ガス放出パイプ
32 ガス放出パイプ
40 樹脂フィルム(透明基板)
41 金属吸収層
42 金属層(銅層)
43 金属吸収層
44 金属層(銅層)
50 樹脂フィルム(透明基板)
51 金属吸収層
52 乾式成膜法で形成された金属層(銅層)
53 金属吸収層
54 乾式成膜法で形成された金属層(銅層)
55 湿式成膜法で形成された金属層(銅層)
56 湿式成膜法で形成された金属層(銅層)
60 樹脂フィルム(透明基板)
61 金属吸収層
62 乾式成膜法で形成された金属層(銅層)
63 金属吸収層
64 乾式成膜法で形成された金属層(銅層)
65 湿式成膜法で形成された金属層(銅層)
66 湿式成膜法で形成された金属層(銅層)
67 第2金属吸収層
68 第2金属吸収層
70 樹脂フィルム(透明基板)
71 金属吸収層
72 乾式成膜法で形成された金属層(銅層)
73 金属吸収層
74 乾式成膜法で形成された金属層(銅層)
75 湿式成膜法で形成された金属層(銅層)
76 湿式成膜法で形成された金属層(銅層)
77 第2金属吸収層
78 第2金属吸収層
116 キャンロール
117 マグネトロンスパッタリング第1カソード
118 マグネトロンスパッタリング第2カソード
125 ガス放出パイプ
126 ガス放出パイプ
127 ガス放出パイプ
128 ガス放出パイプ
161 ガス雰囲気
162 ガス雰囲気
163 ガス雰囲気
164 ガス雰囲気
11 巻き出しロール
12 長尺樹脂フィルム
13 フリーロール
14 張力センサロール
15 前フィードロール
16 キャンロール
17 マグネトロンスパッタリングカソード
18 マグネトロンスパッタリングカソード
19 マグネトロンスパッタリングカソード
20 マグネトロンスパッタリングカソード
21 後フィードロール
22 張力センサロール
23 フリーロール
24 巻き取りロール
25 ガス放出パイプ
26 ガス放出パイプ
27 ガス放出パイプ
28 ガス放出パイプ
29 ガス放出パイプ
30 ガス放出パイプ
31 ガス放出パイプ
32 ガス放出パイプ
40 樹脂フィルム(透明基板)
41 金属吸収層
42 金属層(銅層)
43 金属吸収層
44 金属層(銅層)
50 樹脂フィルム(透明基板)
51 金属吸収層
52 乾式成膜法で形成された金属層(銅層)
53 金属吸収層
54 乾式成膜法で形成された金属層(銅層)
55 湿式成膜法で形成された金属層(銅層)
56 湿式成膜法で形成された金属層(銅層)
60 樹脂フィルム(透明基板)
61 金属吸収層
62 乾式成膜法で形成された金属層(銅層)
63 金属吸収層
64 乾式成膜法で形成された金属層(銅層)
65 湿式成膜法で形成された金属層(銅層)
66 湿式成膜法で形成された金属層(銅層)
67 第2金属吸収層
68 第2金属吸収層
70 樹脂フィルム(透明基板)
71 金属吸収層
72 乾式成膜法で形成された金属層(銅層)
73 金属吸収層
74 乾式成膜法で形成された金属層(銅層)
75 湿式成膜法で形成された金属層(銅層)
76 湿式成膜法で形成された金属層(銅層)
77 第2金属吸収層
78 第2金属吸収層
116 キャンロール
117 マグネトロンスパッタリング第1カソード
118 マグネトロンスパッタリング第2カソード
125 ガス放出パイプ
126 ガス放出パイプ
127 ガス放出パイプ
128 ガス放出パイプ
161 ガス雰囲気
162 ガス雰囲気
163 ガス雰囲気
164 ガス雰囲気
Claims (16)
- 樹脂フィルムから成る透明基板と該透明基板の少なくとも一方の面に設けられた積層膜とで構成される積層体フィルムにおいて、
上記積層膜が、透明基板側から数えて第1層目の金属吸収層と第2層目の金属層を有すると共に、上記金属吸収層が、Ni単体、または、Ni、Ti、Al、V、W、Ta、Si、Cr、Ag、Mo、Cuより選ばれた2種以上の元素を含む合金から成る金属材と酸素を含む反応性ガスを用いた反応成膜法により形成されており、かつ、上記反応性ガスに水が含まれていることを特徴とする積層体フィルム。 - 上記金属層の膜厚が、50nm以上5000nm以下であることを特徴とする請求項1に記載の積層体フィルム。
- 上記積層膜が、透明基板側から数えて第3層目の第2金属吸収層を有すると共に、該第2金属吸収層が、Ni単体、または、Ni、Ti、Al、V、W、Ta、Si、Cr、Ag、Mo、Cuより選ばれた2種以上の元素を含む合金から成る金属材と酸素を含む反応性ガスを用いた反応成膜法により形成されており、かつ、上記反応性ガスに水が含まれていることを特徴とする請求項1に記載の積層体フィルム。
- 上記合金が、Ti、Al、V、W、Ta、Si、Cr、Ag、Mo、Cuより選ばれる1種以上の元素が添加されたNi系合金で構成されていることを特徴とする請求項1または3に記載の積層体フィルム。
- 樹脂フィルムから成る透明基板と、該透明基板の少なくとも一方の面に設けられた金属製の積層細線から成るメッシュ構造の回路パターンを有する電極基板フィルムにおいて、
上記金属製の積層細線が、線幅20μm以下で、透明基板側から数えて第1層目の金属吸収層と第2層目の金属層を有すると共に、上記金属吸収層が、Ni単体、または、Ni、Ti、Al、V、W、Ta、Si、Cr、Ag、Mo、Cuより選ばれた2種以上の元素を含む合金から成る金属材と酸素を含む反応性ガスを用いた反応成膜法により形成されており、かつ、上記反応性ガスに水が含まれていることを特徴とする電極基板フィルム。 - 上記金属層の膜厚が、50nm以上5000nm以下であることを特徴とする請求項5に記載の電極基板フィルム。
- 上記金属製の積層細線が、透明基板側から数えて第3層目の第2金属吸収層を有すると共に、該第2金属吸収層が、Ni単体、または、Ni、Ti、Al、V、W、Ta、Si、Cr、Ag、Mo、Cuより選ばれた2種以上の元素を含む合金から成る金属材と酸素を含む反応性ガスを用いた反応成膜法により形成されており、かつ、上記反応性ガスに水が含まれていることを特徴とする請求項5に記載の電極基板フィルム。
- 上記合金が、Ti、Al、V、W、Ta、Si、Cr、Ag、Mo、Cuより選ばれる1種以上の元素が添加されたNi系合金で構成されていることを特徴とする請求項5または7に記載の電極基板フィルム。
- 樹脂フィルムから成る透明基板と該透明基板の少なくとも一方の面に設けられた積層膜とで構成される積層体フィルムの製造方法において、
上記積層膜の透明基板側から数えて第1層目の金属吸収層を、Ni単体、または、Ni、Ti、Al、V、W、Ta、Si、Cr、Ag、Mo、Cuより選ばれた2種以上の元素を含む合金から成る金属材と酸素を含む反応性ガスを用いた反応成膜法により形成する第1工程と、
上記積層膜の透明基板側から数えて第2層目の金属層を、金属材を用いた成膜法により形成する第2工程を具備し、
かつ、上記第1工程における反応性ガスに水が含まれていることを特徴とする積層体フィルムの製造方法。 - 上記積層膜の透明基板側から数えて第3層目の第2金属吸収層を、Ni単体、または、Ni、Ti、Al、V、W、Ta、Si、Cr、Ag、Mo、Cuより選ばれた2種以上の元素を含む合金から成る金属材と酸素を含む反応性ガスを用いた反応成膜法により形成する第3工程を具備し、かつ、上記第3工程における反応性ガスに水が含まれていることを特徴とする請求項9に記載の積層体フィルムの製造方法。
- 上記合金が、Ti、Al、V、W、Ta、Si、Cr、Ag、Mo、Cuより選ばれる1種以上の元素が添加されたNi系合金で構成されていることを特徴とする請求項9または10に記載の積層体フィルムの製造方法。
- 上記反応性ガスに含まれている水の含有量は、第1工程および第3工程の成膜室内における残留水分量の減少分を補う量に設定されていることを特徴とする請求項9または10に記載の積層体フィルムの製造方法。
- 成膜室内に設けられたガス成分検出手段により測定される水素分子の含有量とスパッタリングガスであるアルゴン原子の含有量の比(H2/Ar)が一定となるように反応性ガスに含まれる水の含有量を設定して、上記第1工程および第3工程の成膜室内における残留水分量の減少分を補うことを特徴とする請求項12に記載の積層体フィルムの製造方法。
- 上記ガス成分検出手段を四重極質量分析計で構成し、四重極質量分析計で測定される水素分子の含有量を水素イオン電流値として検出し、四重極質量分析計で測定されるアルゴン原子の含有量をアルゴンイオン電流値として検出することを特徴とする請求項13に記載の積層体フィルムの製造方法。
- 樹脂フィルムから成る透明基板と、該透明基板の少なくとも一方の面に設けられた金属製の積層細線から成るメッシュ構造の回路パターンを有する電極基板フィルムの製造方法において、
請求項1〜3のいずれかに記載の積層体フィルムの積層膜を化学エッチング処理して、線幅が20μm以下である上記金属製の積層細線を配線加工することを特徴とする電極基板フィルムの製造方法。 - 樹脂フィルムから成る透明基板と、該透明基板の少なくとも一方の面に設けられた金属製の積層細線から成るメッシュ構造の回路パターンを有する電極基板フィルムの製造方法において、
請求項4に記載の積層体フィルムの積層膜を化学エッチング処理して、線幅が20μm以下である上記金属製の積層細線を配線加工することを特徴とする電極基板フィルムの製造方法。
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