JP6252401B2 - 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 - Google Patents

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

特開平２−９８９９４号公報 特許第３４４７０７０号公報 特開昭６２−２４７０７３号公報 国際公開第２００５／００１１５７号 米国特許第３４１４０４８号明細書

"Vacuum Heat Transfer Models for Web Substrates: Review of Theory and Experimental Heat Transfer Data," 2000 Society of Vacuum Coaters, 43rd. Annual Technical Conference Proceeding, Denver, April 15-20, 2000, p.335

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。

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。

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。

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。

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。

本発明の成膜方法が好適に用いられる処理装置の一例であるスパッタリングウェブコータを示す正面図である。 図１のスパッタリングウェブコータに用いられるガス導入機構付キャンロールを、その中心軸を通る面で切断した断面図である。 図２のキャンロールが具備するロータリージョイントの斜視図である。 従来の成膜方法において、ガス放出機構を備えた冷却機構に巻き付けた可撓性薄板部材に熱負荷がかけられた時の該可撓性薄板部材の挙動を模式的に示す断面図である。 本発明の一具体例の成膜方法において、ガス放出機構を備えた冷却機構に巻き付けた可撓性薄板部材に熱負荷がかけられた時の該可撓性薄板部材の挙動を模式的に示す断面図である。 図５の一点鎖線部分の拡大図である。 長尺の可撓性薄板部材にナーリング加工を施している様子を示す斜視図である。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

（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。

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。

（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。

（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。

（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。

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

Claims (9)

1. 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する可撓性薄板部材の成膜方法。
2. 前記複数の凸部は各々前記可撓性薄板部材を局所的に浮き上がらせた形状を有しており、その高さが前記可撓性薄板部材の厚みの１／２以上且つ前記ガス放出孔群から放出させるガスの平均自由行程の２倍以下であることを特徴とする、請求項１に記載の可撓性薄板部材の成膜方法。
3. 前記可撓性薄板部材は、前記冷却機構の外周面に巻き付ける際、前記複数の凸部の各々の頂部で前記外周面と点接触させ、当該頂部以外の部分は前記外周面から離間させることを特徴とする、請求項１又は２に記載の可撓性薄板部材の成膜方法。
4. 前記離間させる距離を前記ガス放出孔群から放出させるガスの平均自由行程の３倍以内にすることを特徴とする、請求項３に記載の可撓性薄板部材の成膜方法。
5. ガス圧１０〜１０００Ｐａのガスを前記ガス放出孔群から放出させることを特徴とする、請求項４に記載の可撓性薄板部材の成膜方法。
6. 前記複数の凸部は前記可撓性薄板部材において成膜されない領域に形成されていることを特徴とする、請求項１〜５のいずれかに記載の可撓性薄板部材の成膜方法。
7. 前記複数の凸部はナーリング加工を用いて形成されていることを特徴とする、請求項１〜６のいずれか１項に記載の可撓性薄板部材の成膜方法。
8. 前記可撓性薄板部材にはその幅方向の両端部に前記外周面から離間する方向に向かって突出する複数の凸部が長手方向に沿って更に形成されていることを特徴とする、請求項１〜７のいずれか１項に記載の可撓性薄板部材の成膜方法。
9. 前記可撓性薄板部材は長尺樹脂フィルムであり、請求項１〜８のいずれか１項に記載の可撓性薄板部材の成膜方法を用いて前記長尺樹脂フィルムの少なくとも一方の面に、接着剤を介さず金属膜を成膜することを特徴とする金属膜付樹脂フィルムの製造方法。

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