(57)【要約】【課題】  両面積層基板の生産効率を低下させることなく、第１の金属膜の表面と第２の金属膜の表面とがくっつく不具合や、しわが生じる不具合等を防ぐことができる成膜方法を提案する。【解決手段】  減圧雰囲気下においてロール・ツー・ロールで搬送される有機樹脂フィルムＦの両面に金属膜を成膜する両面積層基板の成膜方法であって、有機樹脂フィルムＦの一方の面に乾式めっき法である成膜手段１３ａ、１３ｂにより第１の金属膜を成膜し、この第１の金属膜の表面に乾式表面処理手段１１により酸化膜を形成した後、有機樹脂フィルムＦの他方の面に乾式めっき法である成膜手段１３ａ、１３ｂにより第２の金属膜を成膜する。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
減圧雰囲気下においてロール・ツー・ロールで搬送される有機樹脂フィルムの両面に金属膜を成膜する両面積層基板の成膜方法であって、前記有機樹脂フィルムの一方の面に乾式めっき法により第１の金属膜を成膜し、前記第１の金属膜の表面に乾式表面処理により酸化膜を形成した後、前記有機樹脂フィルムの他方の面に乾式めっき法により第２の金属膜を成膜することを特徴とする成膜方法。
【請求項２】
前記乾式表面処理が、イオンビーム照射処理又はプラズマ処理であることを特徴とする、請求項１に記載の成膜方法。
【請求項３】
前記乾式表面処理が、前記有機樹脂フィルムを冷却しながら前記第１の金属膜の表面に酸化膜を成膜する処理であることを特徴とする、請求項１に記載の成膜方法。
【請求項４】
前記乾式表面処理の雰囲気が、酸素、水蒸気、二酸化炭素、又は一酸化炭素から選択されるいずれかを含有することを特徴とする、請求項１〜３のいずれかに記載の成膜方法。
【請求項５】
前記酸化膜の膜厚が、前記第１の金属膜の膜厚の１／２以下となるように前記乾式表面処理を行うことを特徴とする、請求項１〜４のいずれかに記載の成膜方法。
【請求項６】
前記有機樹脂フィルムは、その一方の面が冷却用キャンロールの表面に接触しながら搬送され、前記冷却用キャンロールの表面に接触している際に、その接触している領域の反対側の面に金属膜が成膜されることを特徴とする、請求項１〜５のいずれかに記載の成膜方法。
【請求項７】
前記酸化膜が前記冷却用キャンロールの表面に接触している際に、その接触している領域の反対側の面に前記第２の金属膜が形成されることを特徴とする、請求項６に記載の成膜方法。
【請求項８】
減圧雰囲気下においてロール・ツー・ロールで搬送される有機樹脂フィルムの片面に、乾式めっき法により金属膜を成膜する成膜手段を備えたロール・ツー・ロール成膜装置であって、前記有機樹脂フィルムの搬送経路に沿った位置であってかつ搬送方向に関して前記成膜手段より後方に、前記金属膜の表面に酸化膜を形成する乾式表面処理手段を備えていることを特徴とするロール・ツー・ロール成膜装置。
【請求項９】
前記乾式表面処理手段が、冷却用キャンロールに対向する位置に設けられていることを特徴とする、請求項８に記載のロール・ツー・ロール成膜装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、減圧雰囲気下で有機樹脂フィルムの両面に金属膜を成膜する成膜方法及び成膜装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
有機樹脂フィルムはフレキシブル性を有し且つ加工が容易であるため、その表面に金属膜や酸化物膜を形成したものが、電子部品や光学部品、包装材料などとして産業界で広く用いられている。電子部品では、有機樹脂フィルムの表面に金属膜で配線を形成したフレキシブルプリント基板が多用されており、例えば液晶ディスプレイに接続される基板に採用されている。近年、液晶ディスプレイの画素の小型化が進むに伴って、かかるフレキシブルプリント基板にも高精度のパターンが必須となり、同時にパターンを狭ピッチにしても電気的な問題のない信頼性の高い基板が一層要望されている。
【０００３】
このようなフレキシブルプリント基板の製造においては、有機樹脂フィルムに金属膜を積層して積層基板を作製し、該積層基板に対していわゆるサブトラクティブ法又はセミアディティブ法により配線パターンを形成することが従来から行われてきた。いずれの方法も金属膜の表面にフォトレジスト印刷・露光・現像を行うか、あるいはドライフィルムレジストラミネート・露光・現像を行って配線パターンが形成されるが、サブトラクティブ法は、レジストで覆われていない金属膜をエッチングにより除去して配線回路基板を製造する方法であり、一方、セミアディティブ法は、レジストに覆われていない箇所の金属膜の表面に更に金属膜を付着させて配線としての膜厚を確保した後に、不要な金属膜を除去して配線回路基板を製造する方法である。
【０００４】
ところで、上記フレキシブルプリント基板の積層基板では、これまでは有機樹脂フィルムの片面にのみ金属膜を形成した片面積層基板が中心であったが、電子回路のより小型化、高速化の要求に伴って、有機樹脂フィルムの両面に金属膜を形成した両面積層基板が試みられている。かかる両面積層基板では、一方の面を回路として使用し、他方の面は放熱に利用したり、両面とも回路として利用したりすることが可能となる。更に、複数の金属膜を積層してなる多層回路を片面若しくは両面に備えた両面積層基板を有機樹脂フィルムにおいて実現する試みがなされている。
【０００５】
このような両面積層基板を効率良く作製する方法としては、例えば、特許文献１に示すように、有機樹脂フィルムをロール・ツー・ロールで搬送しながら連続的に両面積層基板を製造する方法が開示されている。しかし、この方法は、有機樹脂フィルムに対して金属箔を熱圧着で貼付するものであるため、前述したフレキシブルプリント基板の狭ピッチ化と高い信頼性とを両立させることは困難であった。
【０００６】
そこで、金属箔の熱圧着に代えて、いわゆるメタライジング法を用いてロール・ツー・ロールで搬送される有機樹脂フィルム上に金属膜を成膜することにより、効率良く両面積層基板を作製することが考えられる。ここにおいては、非金属基材の表面に、物理的成膜法や化学的成膜法等の乾式めっき法により金属膜を成膜する方法をメタライジング法と称している。近年、メタライジング法は、装飾品からフレシキブルプリント基板などの電子機器部品まで幅広く利用されており、狭ピッチ化と高い信頼性とを両立させることが可能な技術として期待されている。
【０００７】
このような、メタライジング法を用いて有機樹脂フィルムの片面に金属膜を成膜する技術は従来から知られており、例えば特許文献２には、真空蒸着法又はスパッタリング法を用いてフィルムの片面にコーティング材を成膜することによって、フィルム層とコーティング層との２層からなる２層積層基板を作製する技術が開示されている。
【０００８】
また、高い信頼性を確保しつつ狭ピッチ化に対応するため、ポリイミドフィルムなどの有機樹脂フィルムの表面にスパッタリングや蒸着等の乾式めっき法によりニッケル、クロム等の下地金属層を設け、該下地金属層の上に乾式めっき法により銅薄膜層を設けて薄膜積層基板を製造し、更に、この銅薄膜層の表面に電解銅めっきを施すことによって、接着剤や熱圧着を用いずに高い接着力を有する２層積層基板を作製する方法が用いられるようになってきている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特許第３６７５８０５号公報
【特許文献２】特開昭６２−２４７０７３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら、ロール・ツー・ロールで搬送される有機樹脂フィルムに、メタライジング法で両面に成膜する場合は、物理的成膜法及び化学的成膜法のいずれの方法であっても、減圧雰囲気下で成膜された直後に巻取ロールで有機樹脂フィルムの巻き取りが行われるため、一方の面に第１の金属膜を形成した後、他方の面に第２の金属膜を形成して巻き取りを行う際、金属膜同士が接触することになる。このとき、巻き取り圧が高かったり、金属膜に小さな突起があったり、金属膜の表面温度が高かったりといった状況になると、新規に成膜した金属膜の表面と先に成膜された金属面の表面とがくっついてしまうという不具合が生じることがあった。
【００１１】
また、第２の金属膜の成膜時は、冷却用キャンロールの金属製表面に第１の金属膜の表面が直に接触することになるため、第１の金属膜の成膜の際に比べて滑りが悪くなって、有機樹脂フィルムにしわが発生し易くなるという問題があった。すなわち、メタライジング法においては、有機樹脂フィルムの温度が上昇するため、これに応じて伸びる有機樹脂フィルムを冷却用キャンロールの表面上において適度に滑らせることができなければ、有機樹脂フィルムにしわが発生していた。
【００１２】
これらの問題は、比較的融点が低く、結晶成長しやすく、柔らかい金属である、銅或いは銅合金の金属膜を成膜する場合に特に顕著であった。そのため、巻き取り時の張力を極めて低い範囲でコントロールしたり、成膜時の温度の上昇を抑制したり、有機樹脂フィルムを巻き取る際に合紙を第１の金属膜と第２の金属膜との間に挟み込んで、金属膜同士が接触することを防止したりするなどの対策が取られていた。
【００１３】
しかし、これらの対策では、ロール状に巻き取られる有機樹脂フィルムに巻ズレが発生したり、生産効率が低下したりといった問題や、合紙を用いるための新たな機構が必要となるので装置が複雑になるといった問題が新たに生じていた。また、合紙は何度か繰り返して使用することができるものの、コストアップ要因となるうえ、合紙の品質管理が必要となる、といった操業上の問題点もあった。
【００１４】
本発明は、上記した従来の事情に鑑み、ロール・ツー・ロールで搬送される有機樹脂フィルムの両面にメタライジング法を用いて金属膜を成膜しても、両面積層基板の生産効率を低下させることなく、第１の金属膜の表面と第２の金属膜の表面とがくっつく不具合や、しわが生じる不具合等を防ぐことができる成膜方法を提案することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
上記目的を達成するため、本発明が提供する成膜方法は、減圧雰囲気下においてロール・ツー・ロールで搬送される有機樹脂フィルムの両面に金属膜を成膜する両面積層基板の成膜方法であって、前記有機樹脂フィルムの一方の面に乾式めっき法により第１の金属膜を成膜し、前記第１の金属膜の表面に乾式表面処理により酸化膜を形成した後、前記有機樹脂フィルムの他方の面に乾式めっき法により第２の金属膜を成膜することを特徴としている。
【００１６】
また、本発明が提供する成膜装置は、減圧雰囲気下においてロール・ツー・ロールで搬送される有機樹脂フィルムの片面に、乾式めっき法により金属膜を成膜する成膜手段を備えたロール・ツー・ロール成膜装置であって、前記有機樹脂フィルムの搬送経路に沿った位置であってかつ搬送方向に関して前記成膜手段より後方に、前記金属膜の表面に酸化膜を形成する乾式表面処理手段を備えていることを特徴としている。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、金属膜同士のくっつきやしわの発生等の不具合のない両面積層基板を、生産効率を下げることなく製造することが可能となるので、高い信頼性を確保しつつ狭ピッチ化に対応したフレキシブルプリント基板を提供することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の成膜方法の一具体例を実現するためのロール・ツー・ロール成膜装置の概念図である。
【図２】図１のロール・ツー・ロール成膜装置の変形例である。
【図３】本発明の成膜方法の他の具体例を実現するためのロール・ツー・ロール成膜装置の概念図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
本発明の成膜方法は、減圧雰囲気下においてロール・ツー・ロールで搬送される有機樹脂フィルムの一方の面に乾式めっき法により第１の金属膜を成膜し、この第１の金属膜の表面に乾式表面処理により酸化膜を形成した後、有機樹脂フィルムの他方の面に乾式めっき法により第２の金属膜を成膜することを特徴としている。
【００２０】
第１の金属膜の表面に酸化膜を形成することによって、第１の金属膜の表面を不活性化することができるので、第２の金属膜を成膜する際に、巻き取り圧が高かったり、金属膜に小さな突起があったり、金属膜の表面温度が高かったりといった状況が生じていても、これらを一切考慮することなく、しわの発生や金属膜同士のくっつきといった問題を回避することができる。これにより、ロール・ツー・ロールで搬送される有機樹脂フィルムの両面に平滑な金属膜を成膜することできる。
【００２１】
次に、本発明による成膜方法の一具体例を図１を参照しながら説明する。図１は、かかる成膜方法の一具体例を実現するためのロール・ツー・ロール成膜装置を正面からみたときの概要図である。
【００２２】
図１に示すロール・ツー・ロール成膜装置は、その構成部品のほとんどを収納した直方体状の真空容器１を備えている。この真空容器１は、１０−４Ｐａ〜１Ｐａの範囲に減圧された状態を保持できるのであればその形状は問わず、円筒状であっても良い。真空容器１内は、巻出室２、成膜室３、及び巻取室４からなる３つのゾーンに分かれている。これら３つのゾーンは、冷却用キャンロール１２及び隔壁５で互いに隔離されており、それぞれ独立の真空排気系（図示せず）により圧力制御可能となっている。
【００２３】
巻出室２には、ロール状に巻回された有機樹脂フィルムＦを巻き出す巻出ロール６、及び有機樹脂フィルムＦの成膜前の表面を乾式処理する成膜前乾式表面処理手段１０が設けられている。成膜室３には、成膜手段１３ａ、１３ｂが冷却用キャンロール１２に対向する位置に設けられている。巻取室４には、巻取ロール９、及び金属膜の表面に酸化膜を形成する成膜後乾式表面処理手段１１が設けられている。
【００２４】
また、巻出ロール６から冷却用キャンロール１２に至る搬送経路には、巻出側ガイドロール７ａ及び巻出側テンションロール８ａが設けられており、冷却用キャンロール１２から巻取ロール９に至る搬送経路には、巻取側テンションロール８ｂ及び巻取側ガイドロール７ｂが設けられている。また、冷却用キャンロール１２の内部には、真空容器１の外部から供給される冷媒が循環している。
【００２５】
上記構造のロール・ツー・ロール成膜装置により、有機樹脂フィルムＦは、巻出ロール６より巻き出され、巻出側ガイドロール７ａにより導かれて成膜前乾式表面処理手段１０にて片側表面に改質を受け、巻出側テンションロール８ａによりテンションをコントロールされて冷却キャンロール１２の外周表面に沿って接触しながら搬送される。有機樹脂フィルムＦは、冷却用キャンロール１２の表面に接触している間に、その接触している領域の反対側の面に成膜手段１３ａ、１３ｂによって第１の金属膜が成膜される。このとき、有機樹脂フィルムＦは冷却用キャンロール１２で冷却されるので、スパッタリング等の成膜工程による温度ダメージを抑えることができる。第１の金属膜が成膜された有機樹脂フィルムＦは、巻取側テンションロール８ｂを経た後、成膜後乾式表面処理手段１１にて第１の金属膜の表面に酸化膜（銅酸化膜）が形成される。その後、巻取側ガイドロール７ｂを経て、巻取ロール９で巻き取られる。
【００２６】
以上の操作で、有機樹脂フィルムＦの一方の面に第１の金属膜が形成された片面積層基板が得られる。次に、ロール状に巻回されている該片面積層基板をロール・ツー・ロール成膜装置の巻取ロール９から取り外し、第１の金属膜が成膜されていない他方の面に第２の金属膜を成膜できるようにロール・ツー・ロール成膜装置の巻出ロール６にセットする。以降は、上記と同様に操作して第２の金属膜を成膜し、ロール状に巻回された両面積層基板を得ることができる。尚、第２の金属膜の表面には酸化膜を成膜する必要がないので、第２の金属膜の成膜の際には成膜後乾式表面処理手段１１の起動を停止する。
【００２７】
上記方法で形成された酸化膜は、次工程に入る前に除去される。例えば、次工程で有機樹脂フィルムＦの両面に電解銅めっきを施す場合は、その電解銅めっき処理前に当該酸化膜を除去する。この酸化膜の除去は、１〜５％程度の希薄な希硫酸や過硫酸ナトリウムを用いて行うのが好ましい。尚、次工程で電解銅めっきを施す場合は、銅のめっき浴が硫酸酸性であることから、酸化膜除去後に水洗処理を行う必要はない。
【００２８】
次に、成膜手段１３ａ、１３ｂ及び成膜後乾式表面処理手段１１についてより詳細に説明する。成膜手段１３ａ、１３ｂは、乾式めっき法を用いたメタライジング法により有機樹脂フィルムＦの片面に金属膜を成膜するものである。メタライジング法による成膜方法には、真空蒸着法、スパッタリング法等の物理的成膜法、化学的気相成長法（ＣＶＤ）等の化学的成膜法がある。具体的に説明すると、真空蒸着法は、抵抗加熱や電子銃照射により蒸発源の成膜材料を加熱蒸発させ、基材上に薄膜を形成する方法である。蒸着の際に、薄膜の密着性、緻密化を目的として、蒸発源と基材の間にプラズマを形成するプラズマアシスト蒸着法も知られている。
【００２９】
また、スパッタリング法は、成膜材料をプレート状に成形したターゲットを用い、このターゲットを放電用電極として上記プラズマ発生方法を用いて基材とターゲットの間にプラズマを発生させ、電位勾配を用いてターゲット表面にイオンを照射衝突させることによって、ターゲット物質を叩き出して基材上にターゲット物質の薄膜を形成する方法である。一方、化学的気相成長法（ＣＶＤ）は、基材近傍に無機若しくは有機又はこれらの混合物を原料ガスとして気化導入し、加熱やプラズマを用いて化学反応させることによって、基材上に薄膜を形成する方法である。プラズマを用いた場合、スパッタリングと同様の装置構成を用いることも可能である。
【００３０】
上記の成膜手段のいずれにおいても、成膜の際にプラズマを用いることによって薄膜の密着性や緻密化に効果があることが確認されている。すなわち、薄膜形成の際にプラズマを用いることによって、ガスバリヤーフィルムでは気体遮断性が向上し、反射防止フィルムでは光学特性が改善し、また薄膜積層基板では下地金属層と有機樹脂フィルムとの密着性が向上する。
【００３１】
尚、プラズマの形成は、放電用の電極を成膜室３内に設置して、これに直流又は交流の電圧を印加したり、導波管を用いてマイクロ波を任意の場所に照射したりすることによって形成できる。
【００３２】
上記成膜手段１３ａ、１３ｂにより成膜する金属膜の材質や膜厚は、その用途に応じて適宜定めることができる。例えば、下地金属層と、この下地金属層の上に設ける銅薄膜層と、更に銅薄膜層の表面に電解銅めっきを行うことによって２層積層基板を作製する場合は、下地金属層に、ニッケル又はニッケル合金、クロム又はクロム合金など２層積層基板として公知の金属を用いることができる。図１は、成膜手段１３ａに下地金属層を形成するニッケルクロム合金のスパッタリングターゲットを備えたスパッタリングカソードを、成膜手段１３ｂに銅薄膜層を形成する銅スパッタリングターゲットを備えたスパッタリングカソードを採用したときの例を示している。
【００３３】
下地金属層の膜厚は７ｎｍ〜５０ｎｍが好ましく、銅薄膜層の膜厚は５０ｎｍ〜５００ｎｍが好ましい。更に電解銅めっきを施して銅膜厚６μｍ以上の２層積層基板となる。尚、乾式めっき法により膜厚６μｍの銅薄膜層を成膜することができるのであれば、電解銅めっきは不要となる。下地金属層と銅薄膜層の膜厚は、有機樹脂フィルムＦの搬送速度やスパッタリングカソードへの投入電力を適宜調整して定めることができる。尚、本発明においては、乾式めっき法を用いた成膜手段１３ａ、１３ｂで成膜される下地金属層や銅薄膜層等の金属層をまとめて金属膜と称している。
【００３４】
成膜後乾式表面処理手段１１は、成膜手段１３ａ、１３ｂにて成膜された金属膜の表面に乾式表面処理を施して酸化膜を形成するものである。この乾式表面処理により、成膜後のフレッシュな金属薄膜の活性を抑制することができる。
【００３５】
すなわち、第１の金属膜を成膜した後、酸化膜を形成することなく有機樹脂フィルムＦを巻き取った場合は、第２の金属膜を成膜する際に、冷却用キャンロール１２の金属製表面に第１の金属膜が直に接することになるため、フレッシュな状態にある第１の金属膜の表面活性によって、有機樹脂フィルムＦにしわ等の不具合が発生しやすくなる。更に、第２の金属膜が成膜されて、巻取ロール９にロール状に巻き取られる際、有機樹脂フィルムＦの表裏面にそれぞれ形成されている第１及び第２の金属膜同士が接触することになる。このとき、巻き取り圧が高かったり、金属膜に小さな突起があったり、金属膜の表面温度が高かったりといった状況にあると、フレッシュな状態にある第１の金属膜の表面活性のため、上述の第１及び第２の金属膜同士のくっつきが発生する。
【００３６】
このような、第１及び第２の金属膜同士のくっつきが発生した場合には、膜の破損に繋がる。目視では確認できないが、第１及び第２の金属膜同士のくっつきに起因するピンホールが発生した場合、次工程で銅薄膜層に電解銅めっきを施して得られる２層積層基板ではピンホール等の不具合を生じることがあり、結果的に歩留まりの低下や、品質面での問題発生に繋がりかねない。
【００３７】
これに対して、第１の金属膜表面に成膜後乾式表面処理である酸化処理を施した場合は、酸化膜が形成されて、第１の金属膜表面を不活性な状態にすることができる。これにより、第１及び第２の金属膜同士のくっつきをなくすとともに、冷却用キャンロール１２と有機樹脂フィルムＦとが酸化膜を介して接触することになるため、有機樹脂フィルムＦの伸びに対して、冷却用キャンロール１２上で有機樹脂フィルムＦが滑りやすくなって、有機樹脂フィルムＦのしわの発生が回避される。
【００３８】
第１の金属膜の表面酸化を施す成膜後乾式表面処理の具体的な方法としては、プラズマを用いるプラズマ処理法や、イオン源を用いて有機樹脂フィルムＦにイオンビームを照射する方法があるが、イオン源を用いる方がより好ましい。プラズマ処理の場合は、処理雰囲気が酸素ガスを主としたガスであるうえ、プラズマの存在する空間領域が広くなることから、酸素を極力遮断する必要がある隣接した成膜室３への酸素等の流出を防止するために、差動排気設備などを設けて十二分な遮蔽を行う必要があり、装置が複雑になるからである。
【００３９】
これに対して、イオン源を用いる場合は、強い磁場を印加した磁場ギャップでプラズマ放電を発生させて、プラズマ中の陽イオンを陽極による電解でイオンビームとして照射するものであるため、処理領域を限定することができ、プラズマ処理に比べると酸素等の空間的な広がりを少なくすることができる。よって、隣接する成膜室３への酸素の遮蔽を簡易にすることが可能となる。尚、図１は、成膜後乾式表面処理手段１１としてイオン源を採用したときの例を示している。
【００４０】
イオン源を用いる際の条件は、巻取室４の雰囲気圧力０.１Ｐａ〜０.２Ｐａ、酸素、水蒸気、二酸化炭素、又は一酸化炭素を５０％〜１００％含有（残りはアルゴンガス）し、イオン源には電圧０.５ＫＶを投入すれば良い。このように、成膜後乾式表面処理の雰囲気は、酸素、水蒸気、二酸化炭素、又は一酸化炭素から選択されるいずれかを含有することが好ましい。なぜなら、酸素、水蒸気、二酸化炭素、又は一酸化炭素は酸素源となり、金属薄膜の表面に酸化物を形成できるからである。
【００４１】
成膜後乾式表面処理をプラズマ処理で行う場合は、イオン源の代わりにプラズマ処理用の電極を設置し、当該電極に電位１ＫＶ〜３ＫＶを印加し、雰囲気圧力０.１Ｐａ〜０.２Ｐａとし、雰囲気には酸素、水蒸気、二酸化炭素、又は一酸化炭素を５０％〜１００％含有（残りはアルゴンガス）すれば良い。このようなプラズマ処理を行う場合の例を図２に示している。尚、図２では、成膜前乾式表面処理手段及び成膜後乾式表面処理手段として、それぞれプラズマ処理装置１１０、１１１を使用していることに加えて、成膜室３が巻出室２と巻取室４の間に配置されており、これらが隔壁５及び巻出側及び巻取側補助ガイドロール１４ａ、１４ｂによって隔離されていることが、図１と異なっている。
【００４２】
これら成膜後乾式表面処理手段１１、１１１により形成する酸化膜の厚みとしては、２ｎｍ〜第１の金属膜の膜厚の１／２であることが好ましい。酸化膜の膜厚が、第１の金属膜の膜厚の１／２より厚くなった場合は、両面積層基板作製後に行われる次工程、例えば、前述したサブトラクティブ法又はセミアディティブ法による配線パターン形成工程或いは他の電解銅めっき処理工程の前処理において、除去されるべき酸化膜の膜厚が厚くなり、経済的に不利になる。一方、酸化膜の厚みが２ｎｍ未満となった場合には、酸化膜としては不完全であり、くっつきの発生するケースが見受けられる。経済性及びくっつき防止の効果を考えた場合、酸化膜の厚みは２ｎｍ〜１０ｎｍがより好ましい。
【００４３】
上記乾式表面処理は、金属膜の成膜前の有機樹脂フィルムに対して行っても良い。すなわち、図１及び図２に示すように、成膜前乾式表面処理手段１０、１１０において、プラズマ処理装置又はイオン源を用いて成膜前乾式表面処理を行っても良い。これらの処理を行うことにより、有機樹脂フィルムの表面が改質され、密着性が改善する。尚、具体的な成膜前乾式表面処理の処理条件は、目的に応じて適宜公知の条件に従えば良い。また、成膜前乾式表面処理と成膜後乾式表面処理は、互いに異なるタイプの乾式表面処理であっても良い。
【００４４】
次に、本発明による成膜方法の他の具体例を図３を参照しながら説明する。図３は、かかる成膜方法の他の具体例を実現するためのロール・ツー・ロール成膜装置を正面からみたときの概要図である。
【００４５】
図３に示すロール・ツー・ロール成膜装置も、図１や図２のロール・ツー・ロール成膜装置と同様に、ほとんどの構成部品が真空容器２０１に収納されているが、巻出室２０２、第１成膜室２０３ａ−１、第２成膜室２０３ａ−２、第３成膜室２０３ｂ、前処理室２０３ｃ、及び巻取室２０４からなる６つのゾーンに区分されていることを特徴としている。これら６つのゾーンも、図１や図２のロール・ツー・ロール成膜装置と同様に、冷却用キャンロール２１２及び隔壁２０５で隔離されており、それぞれ独立の真空排気系（図示せず）により圧力制御可能となっている。また、冷却用キャンロール２１２の内部には、真空容器２０１の外部から供給される冷媒が循環している。
【００４６】
第１成膜室２０３ａ−１及び第２成膜室２０３ａ−２には、それぞれ成膜手段２１３ａ及び成膜手段２１３ｂが、冷却用キャンロール２１２に対向する位置に設けられている。これら成膜手段２１３ａ、２１３ｂの構成や操作条件、これらにより成膜される金属膜の材質や膜厚については、図１や図２のロール・ツー・ロール成膜装置と同様に定めることができるので説明を省略する。
【００４７】
巻出室２０２には、ロール状に巻回された有機樹脂フィルムＦを巻き出す巻出ロール２０６、巻出側ガイドロール２０７ａ及び巻出側テンションロール２０８ａが設けられている。また、巻取室２０４には、巻取ロール２０９、巻取側テンションロール２０８ｂ及び巻取側ガイドロール２０７ｂが設けられている。図１や図２のロール・ツー・ロール成膜装置では、これら巻出室２０２及び巻取室２０４に乾式表面処理手段が設けられていたが、図３に示すロール・ツー・ロール成膜装置は、巻出室２０２及び巻取室２０４に乾式表面処理手段が設けられていない。その代わり、以下に説明するように、第３成膜室２０３ｂ及び前処理室２０３ｃに、それぞれ酸化膜成膜処理手段２１１及び成膜前乾式表面処理手段２１０が設けられている。
【００４８】
具体的に説明すると、第３成膜室２０３ｂには、冷却用キャンロール２１２に対向する位置に酸化膜成膜処理手段２１１が設けられている。この酸化膜成膜処理手段２１１は、成膜手段２１３ａ、２１３ｂにて成膜された第１の金属膜の表面に酸化膜成膜処理を施して酸化膜を形成するものである。これにより、前述した図１や図２の乾式表面処理手段１１、１１１と同様に、第１の金属膜の成膜後のフレッシュな金属薄膜の活性を抑制し、第１の金属膜の表面と第２の金属膜の表面とがくっつく不具合や、しわが生じる不具合等を防ぐことができる。
【００４９】
この酸化膜成膜処理手段２１１には、スパッタ装置を用いることができる。その際、第３成膜室２０３ｂ内を、酸素、水蒸気、二酸化炭素、又は一酸化炭素から選択されるいずれかを含有し、残りがアルゴンガスからなる雰囲気とすることが好ましい。例えば、アルゴンガスとその他のガスを混合する際の条件として、第３成膜室２０３ｂの雰囲気圧力を０.１Ｐａ〜１Ｐａとし、酸素、水蒸気、二酸化炭素、又は一酸化炭素を２％〜１５％含有し、残りをアルゴンガスとする。
【００５０】
このように、スパッタ成膜を行う場合の成膜後乾式表面処理の雰囲気は、酸素、水蒸気、二酸化炭素、又は一酸化炭素から選択されるいずれかを含有することが好ましい。なぜなら、酸素、水蒸気、二酸化炭素、又は一酸化炭素は酸素源となり、金属薄膜の表面に酸化物を形成できるからである。尚、酸化膜成膜処理手段２１１で成膜する酸化膜の材質や厚みは、前述した成膜後乾式表面処理手段１１、１１１で成膜する場合と同様に定めることができるので説明は省略する。
【００５１】
次に、前処理室２０３ｃに設けられている成膜前乾式表面処理手段２１０について説明する。成膜前乾式表面処理手段２１０は、前述した成膜前乾式表面処理手段１０、１１０のように、金属膜の成膜前の有機樹脂フィルムに対して乾式表面処理を行うものである。成膜前乾式表面処理の具体的な方法は、目的に応じて適宜公知の方法を採用すれば良いが、例えば、前処理室２０３ｃ内に放電電極を設置し、これに直流又は交流の電圧を印加したり、導波管を用いてマイクロ波を任意の場所に照射したりすることによってプラズマの形成を行う方法を挙げることができる。尚、この成膜前乾式表面処理手段２１０は、後段の第１成膜室２０３ａ−１及び第２成膜室２０３ａ−２の成膜手段２１３ａ及び成膜手段２１３ｂにおいて使用するプラズマを形成することもできる。
【００５２】
以上説明した構成により、巻出ロール２０６より巻き出された有機樹脂フィルムＦは、巻出側ガイドロール２０７ａに導かれると共に巻出側テンションロール２０８ａによりテンションをコントロールされ、冷却キャンロール２１２の外周表面に沿って接触しながら搬送される。有機樹脂フィルムＦは、冷却用キャンロール２１２の表面に接触している間に、その接触している領域の反対側の面に成膜手段２１３ａ、２１３ｂによって第１の金属膜が成膜され、次いで第１の金属膜上に酸化膜成膜処理手段２１１によって酸化膜が成膜される。
【００５３】
金属膜が成膜される際、有機樹脂フィルムＦは冷却用キャンロール２１２で冷却されるので、スパッタリング等の成膜工程による温度ダメージを抑えることができる。さらに、酸化膜の成膜も有機樹脂フィルムＦが冷却用キャンロール２１２の表面に接触している間に行われるので、冷却用キャンロール２１２の表面に接触している有機樹脂フィルムＦの面が酸化膜成膜処理手段２１１によって変質を受けることは無い。
【００５４】
これら金属膜及び酸化膜が成膜された有機樹脂フィルムＦは、巻取側テンションロール２０８ｂ及び巻取側ガイドロール２０７ｂを経て、巻取ロール２０９で巻き取られる。以上の操作で、有機樹脂フィルムＦの一方の面に第１の金属膜が形成された片面積層基板が得られる。以降の操作は、図１や図２のロール・ツー・ロール成膜装置と同様に行うことができるので説明を省略する。このようにして、ロール状に巻回された両面積層基板を得ることができる。
【００５５】
本発明に使用される有機樹脂フィルムＦは、特に限定されるものでなく、公知の樹脂フィルムを使用することができる。例えば、低密度ポリエチレン、高密度ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリ１−ブテン、ポリ４−メチル−１−ペンテンあるいはエチレン、プロピレン、１−ブテン、４−メチル−１−ペンテン等のα−オレフィン同士のランダムあるいはブロック共重合体等のポリオレフィン、環状オレフィン共重合体など、そしてエチレン・酢酸ビニル共重合体、エチレン・ビニルアルコール共重合体、エチレン・塩化ビニル共重合体等のエチレン・ビニル化合物共重合体、ポリスチレン、アクリロニトリル・スチレン共重合体、ＡＢＳ、α−メチルスチレン・スチレン共重合体等のスチレン系樹脂、ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデン、塩化ビニル・塩化ビニリデン共重合体、ポリアクリル酸メチル、ポリメタクリル酸メチル等のポリビニル化合物、ナイロン６、ナイロン６−６、ナイロン６−１０、ナイロン１１、ナイロン１２等のポリアミド、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート等の熱可塑性ポリエステル、ポリカーボネート、ポリフエニレンオキサイド等や、ポリ乳酸など生分解性樹脂、あるいはそれらの混合物のいずれかの樹脂であっても良い。また、ポリイミドやエポキシ樹脂等の熱硬化性樹脂からなるものであっても良い。
【００５６】
有機樹脂フィルムＦの寸法は、特に限定されるものでなく、その用途に応じて適宜定めることができるが、厚さ１００μｍ以下、フィルム長が１００ｍ以上であれば好ましい。
【００５７】
以上説明したように、成膜された第１の金属膜表面に酸化膜を設けて不活性化することによって、第２の金属膜を成膜する際に、巻き取り圧が高かったり、金属膜に小さな突起があったり、金属膜の表面温度が高かったりといった状況であっても、これらを一切考慮することなく、しわの発生やくっつきといった問題を回避できる。これにより、有機樹脂フィルムの両面に平滑な金属薄膜をきれいに成膜することできる。更には、ロール状に巻き取られた薄膜積層基板は、表面の薄膜積層基板を除けば、大気中に直接曝されることがなくなるため、薄膜におけるピンホールの発生や密着性の低下等の品質の劣化を抑えることができる。
【実施例】
【００５８】
［実施例１］
図１に示すようなイオン源を有するロール・ツー・ロール成膜装置を用いて、両面積層基板を作製した。有機樹脂フィルムＦには、厚み３８μｍ、巾５０ｃｍ、長さ２５００ｍのポリイミドフィルム（東レ・デュポン社製カプトン（登録商標））を用いた。巻取ロール９の直径は８ｃｍ、巾は８０ｃｍであった。また、有機樹脂フィルムＦの搬送速度は６ｍ／分とした。
【００５９】
成膜手段１３ａのスパッタリングカソードにはクロム２０質量％のニッケルクロム合金ターゲットを備え、成膜手段１３ｂのスパッタリングカソードには銅ターゲットを備えた。これら両スパッタリングカソードとも、マグネトロンスパッタリングカソードとした。
【００６０】
ロール・ツー・ロール成膜装置の真空容器１の内部を到達圧力の１０−４Ｐａまで減圧した後、成膜室３にアルゴンを導入して０.１Ｐａとなるようにした。巻出室２の雰囲気圧力を０.１５Ｐａにして成膜前乾式表面処理手段１０としてのイオン源よりイオンビームを照射して有機樹脂フィルムＦの表面改質を行った。スパッタリングカソードに電力を投入し、スパッタリングを実施して第１の金属膜を成膜し、更に巻取室４の雰囲気圧力を０.１５Ｐａにして成膜後乾式表面処理手段１１としてのイオン源よりイオンビームを照射して、第１の金属膜の成膜直後の金属膜表面に酸化膜を形成して不活性化処理を施し、巻取ロール９に有機樹脂フィルムＦを巻き取り、第１の金属膜の成膜を終了した。その後、真空容器１をアルゴンガス置換した後、ロール状の有機樹脂フィルムＦを取り外した。
【００６１】
成膜前乾式表面処理手段１０での表面改質条件は、有機樹脂フィルムＦのロット毎に製品特性、特に金属膜の密着強度が変化するために、ロット変更毎に予備試験を行って、改質条件の最適化を行ったうえで処理を実施した。また、成膜後乾式表面処理手段１１を用いた銅薄膜層の表面の酸化膜の膜厚は１ｎｍであることを酸化膜の除去前後の膜厚の変化から測定した。
【００６２】
一方の面に第１の金属膜が成膜されているロール状の有機樹脂フィルムＦを、真空容器１の巻出ロール６にセットし、第１の金属膜の成膜時とは逆に巻き出すことにより、他方の面に第２の金属膜の成膜を開始した。有機樹脂フィルムＦの搬送速度、スパッタリングカソードへの電力の投入は、第１の金属膜の成膜時と同じ条件で成膜を行った。成膜前乾式表面処理手段１０での表面改質にあたっては、一方の面の表面改質時の８０％〜１００％の出力でも効果が得られることが経験的に分かっており、幾分処理出力を弱めて処理を施した。また、第２の金属膜の成膜時であることから、成膜後乾式表面処理手段１１を用いた乾式表面処理は施さなかった。その結果、巻取ロール９に両面積層基板を巻き取る際、くっつきやしわは確認されなかった。
【００６３】
［比較例１］
上記実施例１と同じロール・ツー・ロール成膜装置を用い、成膜後乾式表面処理手段１１での酸化膜の形成による不活性化処理を行わない以外は上記実施例１と同様にして、有機樹脂フィルムＦの一方の面に第１の金属膜の成膜し、他方の面に第２の金属膜を成膜した。このとき、第２の金属膜の成膜の際の有機樹脂フィルムＦの搬送速度を種々変化させて不具合の状況を調べた。
【００６４】
その結果、有機樹脂フィルムＦの搬送速度を第１の金属膜の成膜時の１／２の搬送速度で成膜した際には問題なかったが、３／４の搬送速度で搬送した際、部分的にくっつきとしわが発生し、同じ搬送速度で成膜した際には、途中からくっつきが発生し、テンション異常で装置が止まってしまった。すなわち、成膜後乾式表面処理をしない場合の安全な成膜搬送速度は、第１の金属膜の成膜条件の１／２の搬送速度と判断した。
【００６５】
［実施例２］
図３に示すような酸化膜成膜処理手段２１１を有するロール・ツー・ロール成膜装置を用いて、両面積層基板を作製した。巻取ロール２０９は外径１７ｃｍであり、巾は８０ｃｍであった。尚、使用した有機樹脂フィルムＦ及びその搬送速度は実施例１と同じとした。また、成膜手段２１３ａ及び成膜手段２１３ｂには実施例１と同じスパッタリングカソードを備え、酸化膜成膜処理手段２１１のスパッタカソードには銅ターゲットを備えた。これらスパッタリングカソードは、いずれもマグネトロンスパッタリングカソードとした。
【００６６】
ロール・ツー・ロール成膜装置の真空容器２０１の内部を到達圧力の１０−４Ｐａまで減圧した後、第１及び第２成膜室２０３ａ−１、２０３ａ−２にアルゴンを導入して０.１Ｐａとなるようにした。一方、第３成膜室２０３ｂでは酸素５％含むアルゴンを導入し、雰囲気圧力を０.１５Ｐａにした。この状態でスパッタリングカソードに電力を投入し、スパッタリングを実施して第１の金属膜を成膜すると共に、表面酸化膜成膜処理手段２１１により第１の金属膜の成膜直後の金属膜表面に酸化膜を形成して不活性化処理を施した。その後、巻取ロール２０９に有機樹脂フィルムＦを巻き取り、第１の金属膜の成膜を終了した。その後、真空容器２０１をアルゴンガス置換した後、ロール状の有機樹脂フィルムＦを取り外した。
【００６７】
成膜前乾式表面処理手段２１０での表面改質条件は、有機樹脂フィルムＦのロット毎に製品特性、特に金属膜の密着強度が変化するために、ロット変更毎に予備試験を行って、改質条件の最適化を行ったうえで処理を実施した。また、酸化膜処理手段２１１を用いた銅薄膜層の表面の酸化膜の膜厚は２ｎｍであることをＴＥＭ観察により確認した。
【００６８】
一方の面に第１の金属膜が成膜されているロール状の樹脂フィルムＦを、真空容器２０１の巻出ロール２０６にセットし、第１の金属膜の成膜時とは逆に巻き出すことにより、他方の面に第２の金属膜の成膜を開始した。樹脂フィルムＦの搬送速度、スパッタリングカソードへの電力の投入は、第１の金属膜の成膜時と同じ条件で成膜を行った。成膜前乾式表面処理手段２１０での表面改質にあたっては、一方の面の表面改質時の８０％〜１００％の出力でも効果が得られることが経験的に分かっており、幾分処理出力を弱めて処理を施した。また、第２の金属膜の成膜時であることから、酸化膜処理手段２１１は施さなかった。その結果、巻取ロール２０９に両面積層基板を巻き取る際、くっつきやしわは確認されなかった。
【００６９】
［比較例２］
上記実施例２と同じロール・ツー・ロール成膜装置を用い、酸化膜処理手段２１１での酸化膜の形成による不活性化処理を行わない以外は上記実施例２と同様にして、有機樹脂フィルムＦの一方の面に第１の金属膜の成膜し、他方の面に第２の金属膜を成膜した。このとき、第２の金属膜の成膜の際の有機樹脂フィルムＦの搬送速度を種々変化させて不具合の状況を調べた。
【００７０】
その結果、有機樹脂フィルムＦの搬送速度を第１の金属膜の成膜時の１／２の搬送速度で成膜した際には問題なかったが、３／４の搬送速度で搬送した際、部分的にくっつきとしわが発生し、同じ搬送速度で成膜した際には、途中からくっつきが発生し、テンション異常で装置が止まってしまった。すなわち、酸化膜処理手段２１１をしない場合の安全な成膜搬送速度は、第１の金属膜の成膜条件の１／２の搬送速度と判断した。尚、本比較例２では、有機樹脂フィルムＦが冷却用キャンロール２１２の表面に接触している間に酸化膜の成膜を行ったので、比較例１に比べて有機樹脂フィルムＦに生じたしわは小さく、しわの発生頻度も少なかった。
【符号の説明】
【００７１】
１、２０１        真空容器
２、２０２        巻出室
３                成膜室
２０３ａ−１、２  第１、第２成膜室
２０３ｂ          第３成膜室
２０３ｃ          前処理室
４、２０４        巻取室
５、２０５        隔壁
６、２０６        巻出ロール
７ａ、２０７ａ    巻出側ガイドロール
７ｂ、２０７ｂ    巻取側ガイドロール
８ａ、２０８ａ    巻出側テンションロール
８ｂ、２０８ｂ    巻取側テンションロール
９、２０９        巻取ロール
１０      成膜前乾式表面処理手段（イオン源）
１１      成膜後乾式表面処理手段（イオン源）
１１０    成膜前乾式表面処理手段（プラズマ処理装置）
１１１    成膜後乾式表面処理手段（プラズマ処理装置）
２１０    成膜前乾式表面処理手段
２１１    酸化膜成膜処理手段
１２、２１２      冷却用キャンロール
１３ａ、１３ｂ    成膜手段
２１３ａ、２１３ｂ    成膜手段
１４ａ    巻出側補助ガイドロール
１４ｂ    巻取側補助ガイドロール
Ｆ        有機樹脂フィルム
【図１】
2010053447.tif 000003
【図２】
2010053447.tif 000004
【図３】
2010053447.tif 000005