KR102481145B1

KR102481145B1 - 성막 방법 및 이것을 이용한 적층체 기판의 제조 방법

Info

Publication number: KR102481145B1
Application number: KR1020170023446A
Authority: KR
Inventors: 히로토 와타나베
Original assignee: 스미토모 긴조쿠 고잔 가부시키가이샤
Priority date: 2016-02-29
Filing date: 2017-02-22
Publication date: 2022-12-23
Also published as: JP6617607B2; CN107130218B; TWI736590B; TW201741481A; CN107130218A; KR20170101796A; JP2017157580A

Abstract

본 발명은, 장척 수지 필름의 폭 방향의 색의 차이를 없애어 에칭 불량을 일으키기 어렵게 할 수 있는 성막 방법을 제공한다.
본 발명은, 진공 챔버(10) 내에서 권출 롤(11)에서 권취 롤(24)까지 롤투롤로 반송되는 장척 수지 필름(F)의 양면에 스퍼터링법 등의 건식 도금법에 의해 제1 피막 및 제2 피막을 각각 성막하는 성막 방법으로서, 장척 수지 필름(F)의 한쪽 면에 제1 피막을 성막한 후의 권취 롤(24)에 의한 제1회째의 권취와, 제1 피막이 성막된 장척 수지 필름(F)의 다른 쪽 면에 제2 피막을 성막한 후의 권취 롤(24)에 의한 제2회째의 권취 사이에 상기 제1 피막의 표면을 적합하게는 이온원(29)으로부터의 이온빔 조사에 의해 드라이 에칭 처리하는 것을 특징으로 하는 성막 방법을 제공한다.

Description

성막 방법 및 이것을 이용한 적층체 기판의 제조 방법{METHOD FOR FORMING A FILM AND METHOD FOR MANUFACTURING A LAMINATE SUBSTRATE USING THE SAME}

본 발명은, 롤투롤(roll to roll)로 반송되는 장척(長尺) 수지 필름의 양면에 건식 도금법으로 피막을 성막하는 방법 및 이 성막 방법을 이용한 적층체 기판의 제조 방법에 관한 것이다.

휴대 전화, 휴대 전자문서 기기, 자동판매기, 카 내비게이션 등의 전자기기가 구비하는 플랫 패널 디스플레이(FPD)의 표면에 「터치 패널」을 설치하는 기술이 보급되기 시작하고 있다. 「터치 패널」은, 저항형과 정전용량형으로 대략 분류할 수 있고, 「저항형」의 터치 패널은, 수지 필름으로 이루어진 투명 기판과, 이 기판 상에 설치된 X 좌표(또는 Y 좌표) 검지 전극 시트 및 Y 좌표(또는 X 좌표) 검지 전극 시트와, 이들 시트 사이에 설치된 절연체 스페이서로 주요부가 구성되어 있다.

이들 X 좌표 검지 전극 시트 및 Y 좌표 검지 전극 시트는 통상은 절연체 스페이서에 의해 이격되어 있지만, 펜 등으로 눌려졌을 때에 그 부위에서 양 좌표 검지 전극 시트가 전기적으로 접촉한다. 이에 따라, 펜이 닿은 위치(X 좌표, Y 좌표)를 검지할 수 있도록 되어 있고, 펜을 이동시키면 그때마다 좌표를 인식하여, 최종적으로 문자의 입력을 행할 수 있는 구조로 되어 있다.

한편, 「정전용량형」의 터치 패널은, 절연 시트를 통해 X 좌표(또는 Y 좌표) 검지 전극 시트와 Y 좌표(또는 X 좌표) 검지 전극 시트가 적층되어 있고, 그 위에 유리 등의 절연체가 더 배치된 구조를 갖고 있다. 그리고, 이 유리 등의 절연체에 손가락을 가까이 댔을 때, 그 근방의 X 좌표 검지 전극과 Y 좌표 검지 전극의 전기 용량이 변화되기 때문에, 위치 검지를 행할 수 있는 구조로 되어 있다.

상기한 전극 시트(전극 기판 필름이라고도 칭함) 상에 형성되는 소정의 회로 패턴을 갖는 전극용 도전성 재료로서, 종래, 특허문헌 1에 개시되어 있는 바와 같은 ITO(산화인듐-산화주석) 등의 투명 도전막이 널리 이용되고 있다. 또한, 터치 패널의 대형화에 따라, 특허문헌 2나 특허문헌 3 등에 개시되어 있는 금속제 세선으로 이루어진 메쉬 구조의 금속막도 사용되기 시작하고 있다.

상기한 투명 도전막과 금속제 세선(금속막)을 비교한 경우, 투명 도전막은, 가시 파장 영역에 있어서의 투과성이 우수하기 때문에 전극 등의 회로 패턴이 거의 시인되지 않는 이점을 갖지만, 금속제 세선(금속막)보다 전기 저항치가 높기 때문에 터치 패널의 대형화나 응답 속도의 고속화에는 부적합한 결점을 갖는다. 한편, 금속제 세선(금속막)은, 전기 저항치가 낮기 때문에 터치 패널의 대형화나 응답 속도의 고속화에 적합하지만, 가시 파장 영역에 있어서의 반사율이 높기 때문에, 미세한 메쉬 구조로 가공하여도 고휘도 조명 하에 있어서 회로 패턴이 시인되는 경우가 있어, 제품 가치를 저하시켜 버리는 결점을 갖는다.

그래서, 특허문헌 4 및 특허문헌 5에는 전기 저항치가 낮은 상기 금속제 세선(금속막)의 특성을 살리기 위해, 수지 필름으로 이루어진 투명 기판과 금속제 세선의 금속막 사이에 금속 산화물로 이루어진 금속 흡수층(흑화막이라고도 칭함)을 개재시켜 투명 기판측에서 관측되는 금속제 세선(금속막)의 반사를 저감시키는 방법이 제시되어 있다.

이 금속 산화물로 이루어진 금속 흡수층을 구비한 전극 시트의 제작에서는, 금속 산화물의 성막 효율의 고효율화를 도모한다는 관점에서, 통상, 연속적으로 반송되는 장척 형상 수지 필름의 표면에 반응성 가스 분위기 하에서 금속 타겟(금속재)을 이용하여 반응성 스퍼터링함으로써 금속 흡수층을 연속 성막한 후, 불활성 가스 분위기 하에서 구리 등의 금속 타겟(금속재)을 이용하여 스퍼터링함으로써 상기 금속 흡수층 상에 금속층을 연속 성막하는 것이 행해지고 있고, 이에 따라 전극 기판 필름의 기재가 되는 적층체 기판을 제작하고 있다. 그리고, 이들 금속 흡수층과 금속층으로 이루어진 적층막을 염화제2구리 수용액이나 염화제2철 수용액 등의 에칭액으로 에칭 처리함으로써, 상기 적층막(금속 흡수층 및 금속층)에 전극 등의 회로 패턴을 패터닝 가공하는 것이 행해지고 있다.

따라서, 전극 기판 필름의 기재가 되는 적층체 기판은, 금속 흡수층과 금속층으로 이루어진 적층막이 염화제2구리 수용액이나 염화제2철 수용액 등의 에칭액에 의해 에칭되기 쉬운 특성과, 상기 에칭에 의해 패터닝 가공된 전극 등의 회로 패턴이 고휘도 조명 하에 있어서 시인되기 어려운 특성이 요구된다.

[특허문헌 1] 일본 특허 공개 제2003-151358호 공보 [특허문헌 2] 일본 특허 공개 제2011-018194호 공보 [특허문헌 3] 일본 특허 공개 제2013-069261호 공보 [특허문헌 4] 일본 특허 공개 제2014-142462호 공보 [특허문헌 5] 일본 특허 공개 제P2013-225276호 공보

그런데, 전술한 바와 같이 장척 수지 필름의 표면에 산소를 포함하는 반응성 가스 분위기에서 Ni계의 금속 타겟(금속재)을 이용하여 반응성 스퍼터링함으로써 금속 산화물로 이루어진 금속 흡수층을 연속 성막한 후, 이 금속 흡수층 상에 구리 등의 금속 타겟(금속재)을 이용하여 스퍼터링함으로써 금속층을 연속 성막함으로써 적층되는 적층막을 장척 수지 필름의 양면에 제작하는 경우, 이하와 같은 문제가 발생하는 경우가 있었다.

즉, 적층되는 금속과의 밀착성을 향상시키기 위해 장척 수지 필름의 양면에 이(易)접착층을 형성하는 경우가 있고, 그 경우, 우선 장척 수지 필름의 한쪽 면에 제1 피막으로서 금속 흡수층 및 금속층을 연속적으로 성막하고 나서 롤 형상으로 권취한 후, 장척 수지 필름의 다른 한쪽 면에 제2 피막을 성막하기 위해 권출하면, 장척 수지 필름의 폭 방향에 있어서의 중앙부와 단부 사이를 경계로 하여 금속층 면상에 육안으로 확인할 수 있는 근소한 색의 차이가 확인되는 경우가 있었다. 이러한 금속층 상의 색의 차이는 적층체 기판의 외관 불량이 될 수 있는 데다가, 그 상태에서 에칭에 의해 전극 회로를 패터닝 가공하면, 상기한 색의 경계 부분에서 에칭 속도에 차이가 생겨 에칭 불량이 되는 경우가 있었다.

본 발명은 이러한 종래의 문제점을 감안하여 이루어진 것으로, 장척 수지 필름의 양면에 성막을 행하여 적층체 기판을 제작할 때, 장척 수지 필름의 폭 방향의 색의 차이를 없애어 에칭 불량을 일으키기 어렵게 할 수 있는 성막 방법을 제공하는 것을 목적으로 하고 있다.

상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명이 제공하는 성막 방법은, 롤투롤로 반송되는 장척 수지 필름의 양면에 건식 도금법에 의해 제1 피막 및 제2 피막을 각각 성막하는 성막 방법으로서, 상기 장척 수지 필름의 한쪽 면에 상기 제1 피막을 성막한 후의 제1회째 권취와, 상기 제1 피막이 성막된 장척 수지 필름의 다른 쪽 면에 제2 피막을 성막한 후의 제2회째 권취 사이에 상기 제1 피막의 표면을 드라이 에칭 처리하는 것을 특징으로 하고 있다.

본 발명에 따르면, 장척 수지 필름의 양면에 성막을 행하여 적층체 기판을 제작할 때, 장척 수지 필름의 폭 방향의 색의 차이를 없앨 수 있기 때문에, 산화제 등의 약액을 이용하여 에칭 가공을 행할 때에 상기 폭 방향의 에칭 가공성의 차이를 없앨 수 있다.

도 1은 본 발명의 성막 방법을 적합하게 실시 가능한 성막 장치(스퍼터링 웹 코터)의 모식적인 정면도이다.
도 2는 종래의 성막 방법으로 제작한 적층체 기판에 발생하는 외관상의 문제점을 모식적으로 나타낸 사시도이다.
도 3은 본 발명의 성막 방법에 의해 제작된 첫 번째 층의 금속 흡수층과 두 번째 층의 금속층을 투명 기판의 양면에 갖는 적층체 기판의 모식적 단면도이다.
도 4는 도 3의 금속층 위에 습식 성막법으로 금속층을 더 성막함으로써 얻어지는 후막화된 금속층을 갖는 적층체 기판의 모식적 단면도이다.
도 5는 도 4의 후막화된 금속층 위에 건식 도금법으로 세 번째 층의 제2 금속 흡수층을 더 성막함으로써 얻어지는 제2 적층체 기판의 모식적 단면도이다.
도 6은 금속제의 적층 세선이 투명 기판의 양면에 각각 형성된 전극 기판 필름의 모식적 단면도이다.

이하, 본 발명의 성막 방법의 일 구체예로서 스퍼터링에 의한 성막 방법을 채용하여, 이 성막 방법을 적합하게 실시 가능한 성막 장치에 대해서 도 1을 참조하면서 설명한다. 이 도 1에 도시된 성막 장치는 스퍼터링 웹 코터라고도 칭하며, 권출 롤(11)로부터 캔 롤(16)을 경유하여 권취 롤(24)까지 장척 수지 필름(F)을 롤투롤 방식으로 반송하는 반송 수단과, 장척 수지 필름(F)이 캔 롤(16)의 외주면에 감겨져 있을 때에 그 표면에 연속적으로 효율 좋게 스퍼터링 성막을 행하는 성막 수단과, 이들 수단을 수용하는 진공 챔버(110)로 주로 구성되어 있다.

구체적으로 설명하면, 진공 챔버(10)에는 드라이 펌프, 터보 분자 펌프, 크라이오(cryo) 코일 등의 여러 가지 장치(도시하지 않음)가 내장되어 있고, 스퍼터링 성막시에 진공 챔버(10) 내부를 도달 압력 10^-4 Pa 정도까지 감압한 후, 스퍼터링 가스의 도입에 의해 0.1∼10 Pa 정도로 압력 조정할 수 있도록 되어 있다. 스퍼터링 가스에는 아르곤 등의 공지된 가스가 사용되고, 목적에 따라 산소 등의 가스가 더 첨가된다. 진공 챔버(10)의 형상이나 재질은 이러한 감압 상태에 견딜 수 있는 것이라면 특별히 한정되지 않고 여러 가지의 것을 사용할 수 있다. 진공 챔버 내에는, 스퍼터링 성막을 행하는 공간을 반송용 롤 군이 설치되어 있는 공간으로부터 격리시키기 위해, 칸막이 판(10a)이 설치되어 있다.

권출 롤(11)에서 캔 롤(16)까지의 반송 경로에는, 장척 수지 필름(F)을 안내하는 프리 롤(12a, 12b), 장척 수지 필름(F)을 감아 냉각시키는 냉각 롤(13), 캔 롤(16)보다 상류측의 장척 수지 필름(F)의 장력을 측정하는 장력 센서 롤(14) 및 캔 롤(16)로 보내지는 장척 수지 필름(F)을 캔 롤(16)의 외주면에 밀착시키도록 캔 롤(16)의 주속도에 대한 조정이 행해지는 모터 구동의 전(前)피드 롤(15)이 이 순서로 배치되어 있다.

캔 롤(16)은 그 내부에 진공 챔버(10)의 외부에서 온도 조절된 냉매가 순환되고 있어, 외주면에 감겨진 장척 수지 필름(F)에 성막 수단에 의해 열부하를 가하는 처리를 행할 때에 냉각할 수 있도록 되어 있다. 냉각 롤(13)도 내부에 냉매가 순환되고 있어, 그 외주면에 대향하여 배치되어 있는 드라이 에칭 수단(29)으로 장척 수지 필름(F)에 열부하를 가하는 처리를 행할 때에 상기 장척 수지 필름(F)을 냉각시킬 수 있도록 되어 있다. 또한, 드라이 에칭 수단(29)을 기동시키지 않는 경우는, 냉각 롤(13) 내의 냉매의 순환을 정지하여도 좋다.

캔 롤(16)에서 권취 롤(24)까지의 반송 경로도, 상기한 냉각 롤(13)과 제2회째의 프리 롤(12b)에 대응하는 롤이 없는 것 이외에는 상기와 마찬가지로, 캔 롤(16)의 주속도에 대한 조정을 행하는 모터 구동의 후(後)피드 롤(21), 캔 롤(16)보다 하류측의 장척 수지 필름(F)의 장력을 측정하는 장력 센서 롤(22) 및 장척 수지 필름(F)을 안내하는 프리 롤(23)이 이 순서로 배치되어 있다.

상기 권출 롤(11) 및 권취 롤(24)에서는, 파우더 클러치 등에 의한 토크 제어에 의해 장척 수지 필름(F)의 장력 밸런스가 유지되어 있다. 또한, 모터 구동의 캔 롤(16)의 회전과 이것에 연동하여 회전하는 모터 구동의 전피드 롤(15) 및 후피드 롤(21)에 의해, 권출 롤(11)로부터 권출된 장척 수지 필름(F)은, 상기한 캔 롤(16) 등의 롤 군으로 구별되어 정해지는 반송 경로를 따라 반송된 후, 권취 롤(24)로 권취되도록 되어 있다.

캔 롤(16)의 외주면 중 장척 수지 필름(F)이 감겨지는 영역에 대향하는 위치에, 캔 롤(16)의 반송 경로를 따라 성막 수단으로서 4개의 마그네트론 스퍼터링 캐소드(17, 18, 19, 20)가 이 순서로 설치되어 있고, 각각 반응성 가스를 방출 가능한 4쌍의 가스 방출 파이프(25a·25b, 26a·26b, 27a·27b, 28a·28b)가 근방에 설치되어 있다. 또한, 판 형상의 타겟을 이용하여, 상기한 금속 흡수층이나 금속층의 스퍼터링 성막을 행하면, 상기 타겟 상에 노듈(이물의 성장)이 발생하는 경우가 있다. 이것이 문제가 되는 경우는, 노듈의 발생이 없고 또한 타겟의 사용 효율도 높은 원통형의 로터리 타겟을 사용하는 것이 바람직하다.

상기한 4개의 마그네트론 스퍼터링 캐소드(17∼20) 중, 예컨대 최초의 2개의 캐소드(17, 18)의 타겟에 금속 흡수층 형성용 타겟을 설치하고, 남는 2개의 캐소드(19, 20)의 타겟에 금속층용 타겟을 설치함으로써, 장척 수지 필름(F)의 편면에 금속 산화물로 이루어진 금속 흡수층과 금속층을 연속적으로 성막할 수 있다. 이 금속 흡수층의 성막시에, 금속 흡수층의 형성용 타겟에 금속 산화물 타겟을 이용한 경우, 성막 속도가 지연되어 양산에 적합하지 않다. 그래서, 고속 성막이 가능한 Ni계의 금속 타겟(금속재)을 이용함과 더불어 산소를 포함하는 반응성 가스를 제어하면서 도입하는 반응성 스퍼터링 등의 반응 성막법이 채용되고 있다.

상기한 반응성 가스를 제어하는 방법으로는, (1) 일정 유량의 반응성 가스를 방출하는 방법, (2) 진공 챔버 내의 압력을 일정 압력으로 유지하도록 반응성 가스를 방출하는 방법, (3) 스퍼터링 캐소드의 임피던스가 일정해지도록 반응성 가스를 방출하는(임피던스 제어) 방법 및 (4) 스퍼터링의 플라즈마 강도가 일정해지도록 반응성 가스를 방출하는(플라즈마 에미션 제어) 방법의 4개의 방법이 알려져 있다.

상기한 바와 같이 반응성 스퍼터링 등에 의해 금속 흡수층을 성막할 때, 스퍼터링 분위기가 되는 반응성 가스는 아르곤 등에 산소를 첨가한 혼합 가스가 된다. 이와 같이 산소를 포함한 반응성 가스 분위기 하에서 Ni계의 금속 타겟(금속재)을 이용하여 반응성 스퍼터링을 행함으로써, NiO막(완전히 산화되어 있는 것은 아님) 등을 형성할 수 있다. 반응성 가스 중의 적합한 산소 농도는, 성막 장치나 금속 타겟(금속재)의 종류에 따라 변할 수 있지만, 금속 흡수층에 있어서의 반사율 등의 광학 특성이나 에칭액에 의한 에칭성을 고려하여 적절하게 설정하면 좋고, 일반적으로는 15 체적% 이하가 바람직하다.

투명 기판으로서의 장척 수지 필름(F) 측에서부터 세어 첫 번째 층의 금속 흡수층의 성막에 전술한 바와 같이 2개의 스퍼터링 캐소드(17, 18)를 사용하는 경우에는, 2쌍의 가스 방출 파이프(25a·25b, 26a·26b)로부터 반응성 가스를 도입하게 된다. 또한, 장척 수지 필름(F)의 양면에 각각 금속 흡수층과 금속층을 성막하는 경우는, 도 1에 도시된 바와 같이 권출 롤(11) 및 권취 롤(24)을 백색 화살표로 나타내는 반시계 방향으로 회전시켜 장척 수지 필름(F)의 한쪽 면에 성막하여 권취 롤(24)에 권취한 후, 이 권취된 롤을 권취 롤(24)로부터 떼어내어 권출 롤(11)에 부착하고, 권출 롤(11)을 도 1의 검정색 화살표로 나타내는 시계 방향으로 회전시킴과 더불어 권출 롤(11)로부터 프리 롤(12a)을 향해 점선과 같이 장척 수지 필름(F)을 권출함으로써 다른 한쪽 면에 성막하면 된다.

그런데, 상기한 스퍼터링 성막 등의 건식 도금에 이용되는 장척 수지 필름의 표면에는, 도금층과의 밀착성을 높이기 위해 이접착층이 형성되는 경우가 있다. 이접착층은 실란 화합물이나 이소시아네이트 화합물 등의 화합물을 도포함으로써 형성하는 화학적 형성법이나, 코로나 방전 등에 의해 표면의 구성 분자를 분해하거나 표면을 조면화하는 등으로 형성하는 기계적 형성법이 있다. 이 이접착층이 양면에 형성되어 있는 장척 수지 필름의 한쪽 면에 우선 제1 피막으로서 상기한 금속 흡수층과 금속층을 성막하고 나서 장척 수지 필름을 권취하면, 제1 피막과 장척 수지 필름의 다른 한쪽 미성막측의 표면이 접촉하여, 상기 이접착층이 제1 피막에 부분적으로 전사되는 등의 화학적인 영향을 제1 피막이 받을 우려가 있다. 이 과정에 대해서 이하에 상세히 설명한다.

건식 도금법으로 장척 수지 필름에 성막하면 그 권취도 감압 분위기 하에서 행해진다. 그 때문에, 제1 피막이 성막된 장척 수지 필름을 권취했을 때, 제1 피막과 장척 수지 필름의 미성막 표면은 기체 분자가 거의 개재되지 않고 접촉한다. 또한, 권취된 장척 수지 필름은, 자신이 권취될 때의 반송 장력에 의해 조여진다. 이 경우의 반송 장력은 장척 수지 필름의 폭 방향에서 상이하고, 폭 방향의 양단부의 장력이 가장 약하고, 폭 방향의 중앙부가 가장 강하다. 즉, 제1 피막만이 성막된 장척 수지 필름을 성막 장치 내에서 권취하면, 제1 피막의 금속면과 이접착층이 접하는 부분의 접촉 상태가 장척 수지 필름의 폭 방향의 위치에 따라 상이하기 때문에, 도 2에 도시된 바와 같이 폭 방향에서 색의 차이가 확인되는 경우가 있다. 또한, 제2 피막을 성막한 후의 권취에서는, 제2 피막과 제1 피막이 접하기 때문에, 상기한 폭 방향의 색의 차이의 문제는 발생하지 않는다.

제1 피막의 표면에 상기한 폭 방향의 색의 차이가 확인되면, 제1 피막을 산화제 등의 약액에 의한 화학 에칭 등의 가공을 행할 때에 가공성에 차이가 생길 우려가 있다. 그래서, 도 1의 성막 장치에서는, 제2 피막을 성막한 후의 장척 수지 필름(F)을 권취하기 전에, 제1 피막의 표면을 드라이 에칭 수단(29)으로 드라이 에칭 처리할 수 있도록 되어 있다. 또한, 도 1의 성막 장치에서는 제1 피막을 드라이 에칭 처리하고 나서 제2 피막의 성막을 행하도록 되어 있지만, 제2 피막을 성막하고 나서 제1 피막을 드라이 에칭 처리하여도 좋다.

상기한 바와 같이 제1 피막을 드라이 에칭 처리함으로써 상기 제1 피막의 폭 방향의 색의 차이가 생긴 표면부를 제거할 수 있다. 이에 따라 장척 수지 필름의 폭 방향의 에칭성에 차이가 생기지 않게 된다. 드라이 에칭 처리에는, 제1 피막의 표면에 아르곤 이온 등을 부딪쳐서 행하는 역스퍼터링 처리, 플라즈마 조사 처리, 이온빔 조사 처리 등을 들 수 있다. 이들 중에서는, 지향성이 강하기 때문에 효율적으로 드라이 에칭 처리가 행해지므로 이온빔 조사 처리가 바람직하다. 또한, 제1 피막의 폭 방향의 색의 차이가 생긴 표면부가 제거되어 있다면, 제1 피막의 표면에 건식 도금이나 습식 도금으로 피막을 더 형성한 경우에도, 장척 수지 필름의 폭 방향에서 에칭성의 차이가 생기기 어려워지지만, 필요에 따라 제1 피막 위에 형성한 피막에 드라이 에칭 처리를 행하여도 좋다.

이온빔 처리는 피처리물인 장척 수지 필름에 대하여 이온원으로부터 이온을 조사함으로써 행해진다. 이온빔에 이용하는 가스 종에는, 산소, 아르곤, 질소, 이산화탄소, 또는 수증기를 이용할 수 있고, 이들 2종 이상의 혼합 가스를 이용하여도 좋다. 이온빔은 거의 직선형으로 조사되고, 조사되는 유효 폭이 처리를 받는 장척 수지 필름의 폭에 상당하도록 드라이 에칭 수단(29)을 설치하는 것이 바람직하다. 또한, 이온빔의 조사 시간은 장척 수지 필름의 반송 속도에 의존한다. 이온빔 처리를 행하는 이온원에 공급하는 전력[W]은, 성막 장치의 구조나 제1 피막의 화학종 등에 의해 영향을 받기 때문에, 제1 피막의 가공성 등을 고려하여 적절하게 정하면 된다. 그 때, 하기 식 1로 정의되는 조사 전력[W/(m·m/min)]에 기초하여 이온원에 대한 공급 전력을 정하는 것이 바람직하다.

[식 1]

조사 전력=이온원에 대한 공급 전력[W]/(유효 폭[m]×반송 속도[m/min])

장척 수지 필름(F)에 성막한 제1 피막의 표면에 이온빔 처리를 행할 때에는, 그 반대쪽 부분을 냉각 롤(13)의 외주면에 접촉시켜 냉각하는 것이 바람직하다. 이온빔 처리는 지향성이 높아, 장척 수지 필름(F)의 이온빔 조사부가 국부적으로 고온이 되어 주름이 발생할 우려가 있기 때문이다. 또한, 이온빔 처리가 과잉되거나 냉각 롤(13)에 의한 냉각이 불충분한 경우도 주름이 생기기 쉬워지기 때문에, 이온빔의 공급 전력이나 냉매의 온도 등을 적절하게 조정하는 것이 바람직하다.

상기 성막 장치에 의해, 터치 패널용 등의 전극 기판 필름의 기재에 이용하는 적층 구조의 적층체 기판을 제작할 때, 품질의 편차를 억제할 수 있다. 이 적층체 기판은, 예컨대 도 3에 도시된 바와 같은 장척 수지 필름으로 이루어진 투명 기판(50)과, 이 투명 기판(50)의 양면에 상기 성막 장치에 의해 형성된 금속 흡수층(51) 및 금속층(52)으로 이루어진다.

상기 적층체 기판에 적용되는 장척 수지 필름의 재질로서는 특별히 한정은 없지만, 적합하게는 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET), 폴리에테르술폰(PES), 폴리아릴레이트(PAR), 폴리카보네이트(PC), 폴리올레핀(PO), 트리아세틸셀룰로오스(TAC) 및 노르보넨 등의 수지 재료로부터 선택된 수지 필름의 단체(單體) 혹은 상기 수지 재료로부터 선택된 수지 필름 단체와 이 단체의 편면 또는 양면을 덮는 아크릴계 유기막과의 복합체가 이용된다. 노르보넨 수지 재료에 대해서는 대표적인 것으로서 니폰제온사의 제오노아(상품명)나 JSR사의 아톤(상품명) 등을 들 수 있다. 또한, 본 발명에 따른 적층체 기판을 이용하여 제작되는 전극 기판 필름은 주로 터치 패널에 사용되기 때문에, 상기 수지 필름 중에서도 가시 파장 영역에서의 투명성이 우수한 것이 바람직하다.

상기한 금속 흡수층(51)은, Cu 단체, Ni 단체, 또는 Ni에 Ti, Al, V, W, Ta, Si, Cr, Ag, Mo, Cu 및 Zn으로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상의 원소가 첨가된 Ni계 합금으로 이루어진 금속재를 이용하여 산소를 포함하는 반응성 가스 분위기에 있어서 반응 성막법에 의해 성막하여 얻은 금속 산화물층으로 이루어지는 것이 바람직하다. Ni계 합금의 경우는, Ni-Cu 합금이 바람직하다.

한편, 금속층(52)은 일반적인 불활성 가스 분위기에서 성막할 수 있고, 그 구성 재료로는, 전기 저항치가 낮은 금속이라면 특별히 한정되지 않고, 예컨대, Cu 단체, 혹은 Cu에 Ti, Al, V, W, Ta, Si, Cr, Ag로부터 선택되는 1종 이상의 원소가 첨가된 Cu계 합금, 또는 Ag 단체, 혹은 Ag에 Ti, Al, V, W, Ta, Si, Cr, Cu로부터 선택되는 1종 이상의 원소가 첨가된 Ag계 합금을 들 수 있고, 이들 중에서는 Cu 단체가 회로 패턴의 가공성이나 저항치의 관점에서 바람직하다.

금속 흡수층(51)의 막 두께는 15∼30 ㎚ 정도가 바람직하다. 금속층의 막 두께는 전기 특성에 영향을 미치기 때문에 광학적인 요건만으로 결정되는 것은 아니지만, 투과광을 측정할 수 없는 레벨의 막 두께로 설정하는 것이 바람직하다. 일반적으로는 금속층의 막 두께를 50∼5000 ㎚로 하는 것이 바람직하고, 금속층을 배선 패턴으로 가공하는 가공성의 관점에서는 3 ㎛(3000 ㎚) 이하가 보다 바람직하다.

또한, 상기한 건식 도금법에 의한 금속층(52) 위에 전기 도금법 등의 습식 도금법에 의해 금속층을 더 형성하여 후막화하여도 좋다. 즉, 도 4에 도시된 바와 같이, 장척 수지 필름으로 이루어진 투명 기판(50)의 양면에 건식 도금법에 의해 금속 흡수층(51) 및 금속층(52)을 형성한 후, 이 금속층(52) 위에 습식 도금법에 의해 금속층(53)을 형성하여도 좋다.

상기한 금속층(53) 위에 제2 금속 흡수층을 더 형성하여도 좋다. 즉, 도 5에 도시된 바와 같이, 장척 수지 필름으로 이루어진 투명 기판(50)의 양면에 건식 도금법에 의해 예컨대 막 두께 15∼30 ㎚의 금속 흡수층(51)과 예컨대 막 두께 50∼1000 ㎚의 금속층(52)을 형성한 후, 습식 도금법에 의해 금속층(53)을 형성하고, 이 금속층(53) 위에 건식 도금법에 의해 예컨대 막 두께 15∼30 ㎚의 제2 금속 흡수층(54)을 형성하여도 좋다. 이 제2 금속 흡수층은, 상기 금속 흡수층(51)과 마찬가지로 Cu 단체, Ni 단체, 또는 Ni에 Ti, Al, V, W, Ta, Si, Cr, Ag, Mo, Cu, Zn으로부터 선택되는 1종 이상의 원소가 첨가된 Ni계 합금으로 이루어진 금속재를 이용하여 산소를 포함하는 반응성 가스 분위기에서 반응 성막법에 의해 성막함으로써 얻어진다.

이와 같이 건식 도금법과 습식 도금법에 의해 후막화한 금속층의 양면에 금속 흡수층을 형성함으로써, 이 적층체 기판을 이용하여 제작한 전극 기판 필름을 터치 패널에 내장했을 때에 금속제 적층 세선으로 이루어진 메쉬 구조의 회로 패턴을 반사에 의해 보이기 어렵게 할 수 있다. 또한, 장척 수지 필름으로 이루어진 투명 기판의 편면에만 금속 흡수층 및 금속층을 형성하여 얻은 적층체 기판을 이용하여 전극 기판 필름을 제작한 경우에도, 상기 투명 기판으로부터 회로 패턴을 보이기 어렵게 할 수 있다.

또한, 반응 성막법으로 성막한 금속 흡수층을 구성하는 금속 산화물의 산화가 지나치게 진행되면 금속 흡수층이 투명해져 버리기 때문에, 시각적으로 흑화막이 되는 정도의 산화 레벨로 억제하는 것이 바람직하다. 반응 성막법으로 금속 흡수층을 성막하면, 각 금속 원소는 산소 원자와 부정비의 화합물을 형성하고, 이러한 부정비의 산화물에 의해 시각적으로는 흑색으로 보인다.

상기 반응 성막법으로는, 도 1에 도시된 바와 같은 마그네트론 스퍼터링 캐소드(17∼20)를 이용한 스퍼터링법 외에, 이온빔 스퍼터링, 진공 증착, 이온 플레이팅, CVD 등의 건식 도금법이 있다. 금속 흡수층의 각 파장에 있어서의 광학 상수(굴절률, 소광 계수)는, 반응의 정도, 즉 산화도에 크게 영향을 받고, Ni계 합금으로 이루어진 금속재만으로 결정되는 것은 아니다. 또한, Ni-Cu 합금의 경우는 Ni와 Cu의 배합 비율에 따라서는 반응 성막법을 이용하지 않는 방법(즉 반응성 가스를 이용하지 않는 성막법)만으로도 흑색막으로 시인되는 금속 흡수층이 성막되는 경우가 있다.

상기에서 제작한 적층체 기판의 적층막을 패터닝 가공하여 선폭이 예컨대 20 ㎛ 이하인 금속제의 적층 세선을 형성함으로써, 전극 기판 필름을 얻을 수 있다. 구체적으로는, 도 5에 도시된 적층체 필름의 적층막을 후술하는 에칭 처리 등으로 패터닝 가공함으로써 도 6에 도시된 바와 같은 전극 기판 필름을 얻을 수 있다. 이 도 6에 도시된 전극 기판 필름은, 수지 필름으로 이루어진 투명 기판(50)의 양면에 형성된 예컨대 선폭 20 ㎛ 이하의 금속제의 적층 세선으로 이루어진 메쉬 구조의 회로 패턴을 가지며, 이 금속제의 적층 세선은 투명 기판(50)측에서부터 세어 첫 번째 층의 금속 흡수층(51a)과, 두 번째 층의 금속층(52a, 53a)과, 세 번째 층의 제2 금속 흡수층(54a)으로 구성되어 있다.

이와 같이 전극 기판 필름의 전극(배선) 패턴을 스트라이프 형상 혹은 격자 형상으로 함으로써 터치 패널에 이용할 수 있다. 이와 같이 하여 전극(배선) 패턴으로 배선 가공된 금속제의 적층 세선은, 적층체 기판의 적층 구조를 유지하고 있기 때문에, 고휘도 조명 하에 있어서도 투명 기판에 설치된 전극 등의 회로 패턴이 매우 시인되기 어려운 특징을 갖고 있다. 즉, 아르곤에 산소를 첨가하여 얻은 반응성 가스 분위기에서 반응성 스퍼터링 성막하면, 금속 흡수층으로서 흑색막을 얻을 수 있기 때문에 조사되었을 때에 광의 반사율을 낮게 억제하는 것이 가능해지고, 따라서 금속 흡수층을 에칭 가공하여 얻은 전극 등의 회로 패턴은 고휘도 조명 하에 있어서 시인되기 어려워진다.

상기한 적층체 기판을 패터닝 가공하여 전극 기판 필름을 형성하는 방법으로는, 공지된 서브트랙티브법을 들 수 있다. 서브트랙티브법은 적층체 기판의 적층막 표면에 포토레지스트막을 형성하고, 전극 패턴을 형성하고 싶은 지점에 포토레지스트막이 남도록 노광 및 현상 처리를 행하고, 포토레지스트막으로부터 노출되어 있는 적층막 부분을 화학 에칭에 의해 제거하여, 전극 패턴을 형성하는 방법이다. 상기 화학 에칭의 에칭액으로는, 염화제2철 수용액이나 염화제2구리 수용액을 이용할 수 있다.

이상, 본 발명의 일 구체예의 전극 기판 필름용 적층체 기판의 제조 방법에 대해서 설명하였으나, 적층체 기판의 용도는 터치 패널용 전극 기판 필름에 한정되지 않고, 플렉시블 배선 기판 등에도 이용할 수 있다. 적층체 기판을 플렉시블 배선 기판에 이용하는 경우에는, 적층체 기판은, 제1 피막 및 제2 피막이 각각 적어도 2층의 적층 구조로서, 예컨대 첫 번째 층은 Ni에 Ti, Al, V, W, Ta, Si, Cr, Ag, Mo, Cu 및 Zn으로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상의 원소가 첨가된 Ni계 합금층이고, 두 번째 층은 구리층으로 이루어진 금속층으로 구성되는 것이 바람직하다.

이 두 번째 층의 금속층 위에는 세 번째 층이 더 형성되어 있어도 좋고, 이 세 번째 층은 예컨대 Ni에 Ti, Al, V, W, Ta, Si, Cr, Ag, Mo, Cu 및 Zn으로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상의 원소가 첨가된 제2 Ni계 합금층으로 이루어진 것이 바람직하다. 이들 제1 및 제2 Ni 합금층은 Ni-Cr계 합금이 바람직하고, 그 막 두께는 적합하게는 3∼50 ㎚이다. 또한, 구리층의 막 두께는 50 ㎚ 이상이 바람직하고, 15 ㎛ 이하가 보다 바람직하다. 장척 수지 필름에는, 전기 기판 필름용 적층체 필름으로 이용한 투명 기판을 구성하는 수지 필름 외에, 투명성이 요구되지 않는 경우는 착색된 필름을 이용할 수 있다. 예컨대, 폴리이미드 필름 등의 수지 필름을 이용할 수 있다.

실시예

도 1에 도시된 바와 같은 성막 장치(스퍼터링 웹 코터)를 이용하여, 산소 가스를 포함한 반응성 가스 분위기에서 반응 스퍼터링을 행함으로써 장척 수지 필름(F)의 양면에 각각 제1 피막 및 제2 피막을 성막하였다. 구체적으로 설명하면, 캔 롤(16)에는, 외경 600 ㎜, 폭 750 ㎜의 스테인레스제의 원통 부재를 이용하고, 그 표면에 하드 크롬 도금을 행하였다. 전피드 롤(15)과 후피드 롤(21)은 각각 외경 150 ㎜, 폭 750 ㎜의 스테인레스제의 원통 부재를 이용하고, 그 표면에 하드 크롬 도금을 행하였다. 마그네트론 스퍼터링 캐소드(17, 18)에는 금속 흡수층용 Ni-Cu 타겟을 부착하고, 마그네트론 스퍼터링 캐소드(19, 20)에는 금속층용 Cu 타겟을 부착하였다.

투명 기판을 구성하는 장척 수지 필름(F)에는, 폭 600 ㎜, 길이 1200 m의 PET 필름을 이용하였다. 이것을 권출 롤(11)에 세트하고, 그 선단부를 각종 롤 군을 경유하여 권취 롤(24)에 감았다. 캔 롤(16)에 순환시키는 냉매는 0℃에서 온도 제어하였다. 이 상태에서, 진공 챔버(10) 내부를 복수 대의 드라이 펌프에 의해 5 Pa까지 배기한 후, 복수 대의 터보 분자 펌프와 쿠라이오 코일을 이용하여 1×10^-4 Pa까지 배기하였다. 그리고, 장척 수지 필름(F)을 반송 속도 2 m/분으로 반송하여 스퍼터링 성막을 행하였다.

스퍼터링 성막시에, 금속 흡수층의 성막을 행하는 마그네트론 스퍼터링 캐소드(17, 18)에서는, 그 근방에 각각 배치되어 있는 가스 방출 파이프(25a·25b, 26a·26b)로부터 아르곤 가스를 300 sccm, 산소 가스를 15 sccm의 유량으로 도입하고, 막 두께 30 ㎚의 Ni-Cu 산화층을 얻을 수 있도록 전력 제어를 행하였다. 한편, 금속층(구리층)의 성막을 행하는 마그네트론 스퍼터링 캐소드(19, 20)에서는, 그 근방에 각각 배치되어 있는 가스 방출 파이프(27a·27b, 28a·28b)로부터 아르곤 가스를 300 sccm의 유량으로 도입하고, 막 두께 80 ㎚의 Cu층을 얻을 수 있도록 전력 제어를 행하였다.

장척 수지 필름(F)의 편면에 제1 피막의 성막이 완료된 후, 진공 챔버(10)에 대기를 도입하고, 권취된 장척 수지 필름을 권취 롤(24)로부터 떼어내어 권출 롤(11)에 세트하였다. 그리고, 제1 피막의 성막의 경우와 동일한 방법으로 진공 배기를 행한 후, 반송 속도 2 m/분으로 장척 수지 필름(F)을 반송하고, 하기의 이온빔 처리를 행한 것을 제외하고 상기 제1 피막의 성막의 경우와 동일하게 하여 제2 피막의 성막을 행하였다.

즉, 이 제2 피막의 성막에서는 상기 제1 피막의 성막의 경우와 달리, 장척 수지 필름(F)에 대하여 0℃로 온도 제어된 냉매가 순환하는 냉각 롤(13)로 냉각시키면서 드라이 에칭 수단(29)으로서의 이온원을 기동시켜, 이온빔용 가스의 공급량 100 sccm으로 제1 피막의 성막면측에 이온빔 처리를 행하였다. 또한, 드라이 에칭 처리 조건을 바꿨을 때의 효과를 조사하기 위해, 일정한 시간마다 이온원에 대한 공급 전력 및 이온빔용 공급 가스의 종류를 바꾸어 이온빔 처리를 행하였다. 또한, 비교를 위해, 이온원을 정지함과 더불어 이온빔용 공급 가스를 공급하지 않는 조건으로 제2 피막의 성막을 행하였다.

제2 피막의 성막이 완료된 후, 권취된 적층체 기판을 대기 중에서 권출하여, 제1 피막의 폭 방향의 양단의 색의 차이를 육안으로 확인하였다. 다음에, 제1 피막과 제2 피막의 양쪽에 전기 도금으로 구리 두께가 1 ㎛가 되도록 성막하고, 재차 성막 장치에 의해 상기와 동일한 방법으로 제1 피막 및 제2 피막 위에 막 두께 30 ㎚의 제2 금속 흡수층을 성막하였다. 또한, 이 제2 금속 흡수층의 성막시에는 이온빔 처리는 행하지 않았다. 이와 같이 하여, 투명 기판의 양면에 이 투명 기판에서부터 세어 첫 번째 층의 금속 흡수층으로서의 Ni-Cu 산화막과 두 번째 층의 금속층으로서의 Cu막과 세 번째 층의 제2 금속 흡수층으로서의 Ni-Cu 산화막으로 이루어진 적층막이 적층된 시료 1∼7의 적층체 기판을 제조하였다.

얻어진 시료 1∼7의 적층체 기판의 각각에 대하여, 성막을 시작하고 나서 100 m, 500 m 및 900 m의 위치를 샘플링하고, 에칭액으로 염화제2철 수용액을 이용하여 에칭함으로써 에칭성의 평가를 행하였다. 평가 기준으로는, 폭 방향의 중앙부와 단부로부터 50 ㎜ 부분과의 에칭 속도차가 3초 미만인 경우는 「합격」이라고 판단하고, 이 속도차가 3초 이상인 경우는 「불합격」이라고 판단하였다. 또한, 육안으로 주름 발생의 유무를 확인하였다. 이들 평가 결과를, 상기한 육안으로 확인함에 따른 색의 차이의 평가 및 이온원으로의 공급 전력과 그 값으로부터 식 1을 이용하여 산출한 조사 전력과 함께 하기 표 1에 나타낸다.

시료	공급 가스	공급 전력 [W]	조사 전력 [W/(mㆍm/min)]	외관 검사 (색 차이의 유무)	에칭성 평가 (합격수/시험수)	주름 유무
1	산소	2000	1667	없음	3/3	없음
2	산소	1000	833	없음	3/3	없음
3	산소	500	417	없음	3/3	없음
4	아르곤	1000	833	없음	3/3	없음
5	아르곤	300	250	없음	3/3	없음
6	질소	1000	833	없음	3/3	없음
*7	공급하지 않음	-	-	양단부에 있음	0/3	없음

(주) 표 안의 *를 붙인 시료는 비교예이다.

상기 표 1로부터, 제1 피막의 성막면측에 이온빔 처리를 행한 시료 1∼6에서는 모두 색의 차이를 갖고 있지 않고, 또한, 에칭성도 양호한 것을 알 수 있다. 이것에 대하여 이온빔 처리를 행하지 않은 시료 7에서는 주름의 발생은 시료 1∼6과 마찬가지로 확인되지 않았지만, 제1 피막의 양단부에 색의 차이가 확인되었다. 또한, 에칭성의 평가에서는 시료 7은 샘플 전부에서 불합격이 되었다.

F : 장척 수지 필름
10 : 진공 챔버
11 : 권출 롤
12a, 12b, 23 : 프리 롤
13 : 냉각 롤
14, 22 : 장력 센서 롤
15 : 전피드 롤
16 : 캔 롤
17, 18, 19, 20 : 마그네트론 스퍼터링 캐소드
21 : 후피드 롤
24 : 권취 롤
25a·25b, 26a·26b, 27a·27b, 28a·28b : 가스 방출 파이프
29 : 드라이 에칭 수단
50 : 수지 필름(투명 기판)
51 : 금속 흡수층
52 : 건식 성막법에 의한 금속층(구리층)
53 : 습식 성막법에 의한 금속층(구리층)
54 : 제2 금속 흡수층
51a : 패터닝 가공된 금속 흡수층
52a : 패터닝 가공된 건식 성막법으로 형성된 금속층(구리층)
53a : 습식 성막법으로 형성된 금속층(구리층)
54a : 패터닝 가공된 제2 금속 흡수층

Claims

롤투롤로 반송되는 장척 수지 필름의 양면에 건식 도금법으로 제1 피막 및 제2 피막을 각각 성막하는 성막 방법으로서, 상기 장척 수지 필름의 한쪽 면에 상기 제1 피막을 성막한 후의 제1회째 권취와, 상기 제1 피막이 성막된 장척 수지 필름의 다른 쪽 면에 제2 피막을 성막한 후의 제2회째의 권취 사이에 상기 제1 피막의 표면을 드라이 에칭 처리하는 것을 특징으로 하는 성막 방법.
제1항에 있어서, 상기 드라이 에칭 처리가 이온빔 조사인 것을 특징으로 하는 성막 방법.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 드라이 에칭 처리를 행하고 있을 때에 그 반대쪽 부분을 냉각 롤에 접촉시키는 것을 특징으로 하는 성막 방법.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 건식 도금법이 스퍼터링법인 것을 특징으로 하는 성막 방법.
제3항에 있어서, 상기 건식 도금법이 스퍼터링법인 것을 특징으로 하는 성막 방법.
장척 수지 필름의 양면에 각각 제1 피막 및 제2 피막을 성막하는 적층체 기판의 제조 방법으로서,
상기 제1 피막 및 제2 피막의 각각은 적어도 2층의 적층 구조를 갖고 있고, 제1항 또는 제2항에 기재된 성막 방법에 의해 이들 제1 피막 및 제2 피막을 성막하는 것을 특징으로 하는 적층체 기판의 제조 방법.
제6항에 있어서, 상기 적층 구조는, 장척 수지 필름에서부터 세어 첫 번째 층이 Ni에 Ti, Al, V, W, Ta, Si, Cr, Ag, Mo, Cu 및 Zn으로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상의 원소가 첨가된 Ni계 합금층이고, 두 번째 층이 구리층인 것을 특징으로 하는 적층체 기판의 제조 방법.
제7항에 있어서, 상기 두 번째 층 위에 세 번째 층으로서 Ni에 Ti, Al, V, W, Ta, Si, Cr, Ag, Mo, Cu 및 Zn으로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상의 원소가 첨가된 제2 Ni계 합금층이 더 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 적층체 기판의 제조 방법.
제6항에 있어서, 상기 적층 구조는, 장척 수지 필름에서부터 세어 첫 번째 층이, Cu 단체, Ni 단체, 또는 Ni에 Ti, Al, V, W, Ta, Si, Cr, Ag, Mo, Cu 및 Zn으로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상의 원소가 첨가된 Ni계 합금으로 이루어진 금속재를 이용하여 산소를 포함하는 반응성 가스 분위기에서 반응 성막법에 의해 성막되는 금속 흡수층이며, 두 번째 층이 불활성 가스 분위기에서 성막한 구리층인 것을 특징으로 하는 적층체 기판의 제조 방법.
제9항에 있어서, 상기 두 번째 층 위에 세 번째 층으로서 Cu 단체, Ni 단체, 또는 Ni에 Ti, Al, V, W, Ta, Si, Cr, Ag, Mo, Cu 및 Zn으로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상의 원소가 첨가된 Ni계 합금으로 이루어진 금속재를 이용하여 산소를 포함하는 반응성 가스 분위기에서 반응 성막법에 의해 성막되는 제2 금속 흡수층이 더 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 적층체 기판의 제조 방법.