(57)【要約】【課題】  ２層フレキシブル基板の密着強度を迅速且つ精度よく測定することが可能な密着性評価試料を作製するためのプラスチックフィルム成膜装置を提供する。【解決手段】  プラスチックフィルム上に下地金属層を乾式めっき法によって形成し、その後、引き続き所定の真空度中で前記下地金属層上に金属層を乾式めっき法によって形成する複数の成膜室を有するプラスチックフィルム成膜装置において、上記成膜室中の第１の成膜室３にてプラスチックフィルムに下地金属層を形成後、下地金属層が形成されたプラスチックフィルムを密着強度測定用のパターンを形成する第２の成膜室４とフレキシブル基板の生成のための次工程へ搬送する搬送部２を備える。【選択図】  図１
2005240081.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
プラスチックフィルム上に下地金属層を銅または銅を主成分とした合金を用いて乾式めっき法によって形成し、その後、引き続き所定の真空度中で前記下地金属層上に金属層を銅または銅を主成分とした合金を用いて乾式めっき法によって形成する複数の成膜室を有するプラスチックフィルム成膜装置において、
前記成膜室中の第１の成膜室にて前記下地金属層を形成後、前記下地金属層が形成されたプラスチックフィルムを密着強度測定用のパターンを形成する第２の成膜室とフレキシブル基板の生成のための次工程へ搬送する搬送部を備えたことを特徴とするプラスチックフィルム成膜装置。
【請求項２】
前記下地金属層の厚さは、３０００Åから５０００Å、第２の成膜室で形成される膜厚は、１３μから１５μであることを特徴とする請求項１に記載のプラスチックフィルム成膜装置。
【請求項３】
前記第１の成膜室と第２の成膜室での膜形成を同時に形成することができることを特徴とする請求項１に記載のプラスチックフィルム成膜装置。
【請求項４】
前記プラスチックフィルムの密着強度測定用のパターンは、帯状であって当該帯状の一端部の密着強度が他の部分より弱く形成されることを特徴とする請求項１に記載のプラスチックフィルム成膜装置。
【請求項５】
プラスチックフィルム上に成膜室にて下地金属層を銅または銅を主成分とした合金を乾式めっき法を用いて形成し、その後、引き続き所定の真空度中で前記下地金属層上に金属層を銅または銅を主成分とした合金を用いて乾式めっき法によって形成するプラスチックフィルム成膜装置において、
前記成膜室にて、前記プラスチックフィルム上に前記金属層を形成するために前記プラスチックフィルムを貼り付けるための搬送トレイと、当該搬送トレイの上に貼り付けられたプラスッチクフィルムの上に密着強度測定用パターンを形成するためのマスクとを有し、前記搬送トレイは、前記プラスチックフィルム上に形成される前記密着強度測定用パターンの一先端部に相当する部分を絶縁部材とすることを特徴とするプラスチックフィルム成膜装置。
【請求項６】
前記プラスチックフィルムの密着強度測定用のパターンは、帯状であって、前記絶縁部材を合成樹脂とすることを特徴とする請求項５に記載のプラスチックフィルム成膜装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、２層フレキシブル基板を形成する金属薄膜とプラスチックフィルムとの好適な密着性評価試料を作製するためのプラスチックフィルム成膜装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、２層フレキシブル基板は、接着剤なしで直接プラスチックフィルム上に銅導体層を形成するものであり、基板自体の厚さを薄くすることができる上に、被着させる銅導体被膜の厚さも任意の厚さに調整することができるという利点を有する。
【０００３】
このような２層フレキシブル基板を製造する場合には、プラスチックフィルム上に廉価に均一な厚さの銅導体層を形成するための手段として通常は電気銅めっき法が採用されるが、そのためには、電気銅めっき被膜を施すプラスチックフィルムの上に薄膜の下地金属層を形成して表面全面に導電性を付与し、その上に電気銅めっき処理を行なうのが一般的である。
【０００４】
このように作製される２層フレキシブル基板の銅導体層とプラスチックフィルムの密着強度は、下地金属層の形成条件によって決定されることが多く、研究開発段階では、前記下地金属層の密着強度の向上及び作製された２層フレキシブル基板の密着強度の安定性に着目した評価を行うことが重要である。
【０００５】
薄膜の密着強度を評価するための従来技術としては、ＪＩＳのＣ６４７１に規定されている引張試験機を用いた銅導体層とプラスチックフィルムの引き剥がし試験が一般的に用いられている。この引き剥がし試験を行う為の評価試料は、プラスチックフィルム上に形成された下地金属層上に電気銅めっき等で銅膜の厚みを増大させたのち、銅導体層をエッチングによってテストパターン形成して作製される。
【０００６】
図９（ａ）に引き剥がし強さ測定機の回転ドラム周辺の概略図を示す。
【０００７】
図９（ａ）において、パターン形成された評価試料１１０は、引張試験機にかけるために銅導体層１１１とプラスチックフィルム１１２を数ｃｍ引き剥がし、銅導体層のないプラスチックフィルム１１２の面に両面粘着テープを貼り付けて、引張試験機に備えられた自由に回転できる回転ドラム１１３に滑り及び不均一な力が生じないように固定し、プラスチックフィルム１１２から引き剥がされた銅導体層１１１は、ひずみセンサー（図示省略）に備えられているつかみ具１１４に挟み込んで固定する。次に、銅導体層１１１を試料１１０の表面と垂直に連続的に５０ｍｍ以上引き剥がし、その間の荷重を測定する。試料１１０の引き剥がし強さ（Ｎ／ｍｍ）は、各評価試料１１０の引き剥がし荷重（Ｎ）を、試料１１０の引き剥がし導体幅（ｍｍ）で除した値の最小値で求められる。
【０００８】
図９（ｂ）にＪＩＳで規定されている引き剥がし試験用評価試料のテストパターン形状を示す。図９（ｂ）において、評価試料のテストパターンとしては、プレスチックフィルム５０の幅Ａが１０ｍｍ、銅導体層５３の幅が３ｍｍ、プラスチックフィルム５０及び銅導体層５３の長さが２３０ｍｍのパターンが引き剥がし試験に用いられている。
【０００９】
しかしながら、銅導体層とプラスチックフィルムの密着強度は、銅導体層の厚みと相関関係が有り、銅膜厚が厚くなるほど密着強度が増す傾向があるため、電気銅めっきで形成される銅導体層の膜厚は、プラスチックフィルム面内及びプラスチックフィルム毎で、ばらつきが数μｍ（膜厚に対して±十数％ぐらい）ある為、十分な測定精度が得られない可能性があり、作製された２層フレキシブル基板の密着強度の安定性を十分に評価できない可能性がある。又、下地金属層形成後、プラスチックフィルムは真空槽から取り出され、別途設けられためっき設備を用いて銅導体層の厚みを増大させる必要がある為、酸やめっき液の影響による密着性の低下や、迅速な密着強度の評価ができないなどの課題がある。
【００１０】
その他の従来技術としては、剥離試験による方法やスクラッチ法が挙げられる。剥離試験による評価方法は、碁盤目状にクロスカットした下地金属層に粘着性のテープを接着したり、又は別のフィルムをラミネートしたりして前記テープ又はフィルムを薄膜から剥離させてその際に生ずる剥離力により薄膜の密着強度を測定、評価するものである。一方、スクラッチ法は、薄膜を微細な針で引っ掻き、薄膜を剥がし、その表面状態から密着強度を求めるものである。
【００１１】
前記の剥離試験による薄膜の密着強度の評価方法は、テープを薄膜に接着する場合の接着力やフィルムのラミネートの条件を常に一定にする必要があるが、事実上これは困難である。
【００１２】
また、スクラッチ法では、針の押し付け方や引っ掻き方により、基材及びその上に形成される薄膜からなる複合材料が変形し易く、定量的な密着強度の評価が難しい。特に脆性薄膜を形成した複合材料では変形が大きく、解析が複雑となる問題点がある。
【００１３】
これらの問題を解決するために、薄膜の密着強度を正確に評価し得る評価方法が考えられてきた。その一例として、特開平１０−３３２５６０号公報に示された密着強度評価方法について図１０を用いて示す。
【００１４】
図１０は引っ張り荷重を加えることにより薄膜の表面に生じたクラック破壊及びバックリング破壊を示す平面図である。
【００１５】
図において、基材及びその上に形成される薄膜からなる複合材料１２０に引っ張り力を加えると、引っ張り方向と垂直な方向にクラック破壊１２１が生じると共に引っ張り方向と平行なバックリング破壊１２２が発生する。所定の面積内におけるこのバックリング破壊１２２の破壊数及びその長さを測定することにより、基材に対する薄膜密着強度を自動的に求めるものである。
【００１６】
この評価方法により、従来技術のようにテープやフィルムラミネートなどの不安定要因となるものを一切用いないで薄膜の密着強度を正確に求めることができる。また、バックリング破壊数の多少によって密着強度を評価するため、定量的な評価が行える。
【特許文献１】特開平１０−３３２５６０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１７】
しかしながら、銅や銅を主成分とした合金等で形成される金属薄膜は弾塑性体であるため、セラミック等の脆性薄膜のように弱い引っ張り力ではバックリング破壊が発生せず、かなり強い引っ張り力を必要とする。金属薄膜にバックリング破壊を発生させるほどの強い力で引っ張ると、金属薄膜は表面に凹凸がほとんどなく摩擦抵抗が少ないため、評価試料の保持部分で滑ってしまい、引っ張り方が不安定になるため安定した評価ができなくなる。また、金属薄膜の形成方法によっては、膜質が異なる恐れがあり、同じ密着強度であってもバックリング破壊数が大きく異なる恐れがあり、定量的な比較評価が困難であり、精度の高い密着強度測定ができないという課題を有していた。
【００１８】
本発明は、前記従来の課題を解決するもので、プラスチックフィルム上に下地金属層を形成後、更にその上に金属層を形成する２層フレキシブル基板の密着強度を、引き剥がし試験法により、迅速且つ精度よく測定することが可能な密着性評価試料を作製するためのプラスチックフィルム成膜装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１９】
前記従来の課題を解決するために、本発明のプラスチック成膜装置は、プラスチックフィルム上に下地金属層を銅または銅を主成分とした合金を用いて乾式めっき法によって形成し、その後、引き続き所定の真空度中で前記下地金属層上に金属層を銅または銅を主成分とした合金を用いて乾式めっき法によって形成する複数の成膜室を有するプラスチックフィルム成膜装置において、前記成膜室中の第１の成膜室にて前記下地金属層を形成後、前記下地金属層が形成されたプラスチックフィルムを密着強度測定用のパターンを形成する第２の成膜室とフレキシブル基板の生成のための次工程へ搬送する搬送部を備えたことを特徴としたものである。
【００２０】
また、本発明のプラスチック成膜装置は、プラスチックフィルム上に成膜室にて下地金属層を銅または銅を主成分とした合金を乾式めっき法を用いて形成し、その後、引き続き所定の真空度中で前記下地金属層上に金属層を銅または銅を主成分とした合金を用いて乾式めっき法によって形成するプラスチックフィルム成膜装置において、前記成膜室にて、前記プラスチックフィルム上に前記金属層を形成するために前記プラスチックフィルムを貼り付けるための搬送トレイと、当該搬送トレイの上に貼り付けられたプラスッチクフィルムの上に密着強度測定用パターンを形成するためのマスクと、を有し、前記搬送トレイは、前記プラスチックフィルム上に形成される前記密着強度測定用パターンの一先端部に相当する部分を絶縁部材とすることを特徴としたものである。
【発明の効果】
【００２１】
本発明のプラスチックフィルム成膜装置によれば、膜厚のコントロールがしやすい乾式めっき法でプラスチックフィルム上に引き剥がし可能な膜厚の銅導体層を被膜するため、引き剥がし試験において、全ての作製された評価試料に対して測定が可能であり、プラスチックフィルム面内及びプラスチックフィルム間で銅導体層の膜厚ばらつきを大幅に減少させることが可能となり、密着強度の測定精度は大幅に向上する。また真空工程内で評価試料となるプラスチックフィルムに銅導体層を形成した後は、電気めっき等による被膜工程が必要ないため、迅速な密着強度評価を行うことが可能となる。さらには成膜時に評価試料となるプラスチックフィルム上にテストパターン形状のマスクを貼り付けることで、エッチングによるテストパターン形成工程が必要なくなり、形成されたテストパターンの先端部分は容易に剥がすことが可能となるため、さらなる密着強度評価の迅速化が可能となり、２層フレキシブル基板の開発速度向上に大きく貢献できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
以下に、本発明のプラスチックフィルム成膜装置及び密着性評価試料作製方法の実施の形態を図面とともに詳細に説明する。
【実施例１】
【００２３】
図１（ａ）は、本発明におけるプラスチックフィルム成膜装置の構成を模式的に示したものである。
【００２４】
図１（ａ）において、本発明のプラスチックフィルム成膜装置は、ロードロック室１とゲートバルブ５を介して隣接する搬送室２と、搬送室２とゲートバルブ６を介して隣接する第１の成膜処理室３と、搬送室２とゲートバルブ７を介して隣接する第２の成膜処理室４とで構成されている。
【００２５】
ロードロック室１は、排気バルブ（図示省略）を介して減圧及び昇圧される。
【００２６】
搬送室２には、プラスチックフィルムを搬送するための搬送ロボット１０が設けられており、搬送ロボット１０を用いて、各真空槽内にプラスチックフィルムの搬送を行うことができる。
【００２７】
第１の成膜処理室３内では、成膜処理として、イオンプレーティング法による薄膜形成の他、プラスチックフィルムの表面に真空蒸着、スパッタリング等の物理的気相成長法で金属薄膜を形成させることができる。
【００２８】
第２の成膜処理室４内では、成膜処理として、真空蒸着で金属薄膜を形成させることができる。
【００２９】
図１（ｂ）は本発明におけるプラスチックフィルム成膜装置内でのプラスチックフィルム保持方法を示したものである。
【００３０】
図１（ｂ）において、プラスチックフィルム５０は電極との電気的な導通を確保するために導電性材料で形成された搬送トレイ８に保持されて真空槽内へ搬送される。ここで、本発明で使用されるプラスチックフィルムとしては、カプトン（東レ・デュポン（株））、ユーピレックス（宇部興産（株））、アピカル（鐘淵化学工業（株））などの商品名として市場で入手できるポリイミドフィルムを使用した。また、本実施例では、プラスチックフィルム５０の大きさが２０ｃｍ×２０ｃｍの正方形状にカットしたものを使用した。プラスチックフィルム５０の保持方法としては、搬送トレイ８上にプラスチックフィルム５０を載せた後に、粘着テープ等で周囲を貼り付けて保持している。
【００３１】
評価試料用のプラスチックフィルム５０には、引き剥がし試験を行うためのテストパターンが形成されるように、プラスチックフィルム５０上にテストパターン形状に型が抜かれたマスク５４を貼り付けることが好ましい。マスク５４を貼り付けることで、銅導体層形成後に、エッチングによるパターン形成を行う工程が省略できる。マスク５４の材質としては、絶縁性材料又は導電性材料のどちらも用いることができる。マスクの厚みとしては、５０μｍから２００μｍの範囲が好ましい。
【００３２】
搬送トレイ８には、各テストパターンの先端付近に位置するところに円柱型の絶縁部材９ａ〜９ｅが埋め込まれている。絶縁部材９ａ〜９ｅがプラスチックフィルム５０のテストパターンが形成されるパターン先端付近の裏側にあることで、この先端付近は他の部分に比べて、下地層形成時にフィルム表面に衝突する蒸着粒子の衝突エネルギーを小さくすることができ、先端部分の密着強度を低減させることができるため、密着評価試料作成後に各テストパターンを容易に剥離させることができる。
【００３３】
絶縁部材は、ＰＥＥＫ、フッソ樹脂、ポリイミド等の合成樹脂が好ましい。
【００３４】
次に、第１の成膜処理室３内の構成について図２（ａ）を用いて説明する。
【００３５】
図２（ａ）は本発明におけるプラスチックフィルム成膜装置の搬送室と第１の成膜処理室の側断面図である。
【００３６】
図２（ａ）において、搬送室２は排気バルブ１１を介して減圧及び昇圧される。
【００３７】
搬送室２の外部に設けられた駆動源１２は、搬送ロボット１０を動かすためのものである。プラスチックフィルム５０を貼り付けた搬送トレイ８は、搬送ロボット１０に成膜面が下になるように保持されて各真空槽に搬送される。
【００３８】
第１の成膜処理室３は、排気バルブ１３を介して減圧及び昇圧される。排気バルブ１３は成膜時に圧力調整が可能な圧力可変式バルブが好ましい。
【００３９】
ガス供給部２５は、第１の成膜処理室３の外部に設けられているガス供給源（図示省略）から第１の成膜処理室３の中に不活性ガスを供給するためのバルブである。不活性ガスは、ロードロック室１から搬送される搬送トレイ８に保持されるプラスチックフィルム５０のプラズマ処理に使用するものである。
【００４０】
直流電源１４は正極がグランドＧに接続され、負極が第１の成膜処理室３内に設けられた、蒸発物保持部１５ａに接続されており、蒸発物保持部１５ａにバイアス電圧を与える。蒸発物保持部１５ａにはプラスチックフィルム表面に成膜する金属材料である蒸発物１５ｂが載せられている。蒸発物保持部１５ａには、加熱装置１５ｃが設けられている。加熱装置１５ｃは、既知の例えば抵抗加熱方式又は電子ビーム加熱方式のものが望ましい。蒸発物１５ｂは加熱により溶融されプラスチックフィルム５０に金属薄膜として蒸着される。
【００４１】
電極１８は、搬送トレイ８を保持するためのホルダー２３を備えたホルダー支持部１９に固定されている。ホルダー２３は、ホルダー支持部１９との間に設けたバネ２４ａ、２４ｂによって、搬送トレイ８を電極１８へ引き付ける方向に引っ張られている。
【００４２】
プラスチックフィルム５０を電極１８に密着させる密着手段は、ホルダー２３とホルダー支持部１９とプッシャー２１ａ、２１ｂとバネ２４ａ、２４ｂより成る。そして、ホルダー２３をプッシャー２１ａ、２１ｂを引き上げ、バネ２４ａ、２４ｂを介してプラスチックフィルム５０が取り付けられた搬送トレイ８を電極１８へ引き付けることにより電極と搬送トレイ８を密着させることができる。バネ２４ａ、２４ｂを介在さすことにより、適当な圧力を電極１８と搬送トレイ８間に持たすことができる。図２（ａ）には示していないが、バネは、ホルダー支持部１９の４隅に設けられている。もちろんホルダー２３に対向するホルダー支持部１９の部分に更にプッシャーとバネを追加してよい。
【００４３】
第１の成膜処理室３に設けたプッシャー２１ａ、２１ｂは、ホルダー２３を所定の位置まで押さえることで、搬送トレイ８の搬送を可能にし、ホルダー２３への押さえを解除することで、搬送トレイ８を電極１８に保持させることができる。即ち、ホルダー２３とホルダー支持部１９の間を離し、その間隙に搬送トレイ８を挿入する。
【００４４】
ホルダー支持部１９の上面には、支持軸２０が設けられ、第１の成膜処理室３の外部に設けた回転機構部２２によって電極１８を回転させることができる。
【００４５】
電極１８を薄膜形成時に常に回転させることで、電極１８に保持されたプラスチックフィルム５０に均一な薄膜を形成させることが可能となる。
【００４６】
電極１８は、第１の成膜処理室３の外部に設けられているコンデンサ等（図示せず）を含むインピーダンスマッチング回路を有するマッチングボックス１６を経て高周波電源１７に接続されている。
【００４７】
次に、第２の成膜処理室４内の構成について図２（ｂ）を用いて説明する。
【００４８】
図２（ｂ）は本発明におけるプラスチックフィルム成膜装置の搬送室と第２の成膜処理室の側断面図である。
【００４９】
図２（ｂ）において、第２の成膜処理室４は、排気バルブ３０を介して減圧及び昇圧される。排気バルブ３０は成膜時に圧力調整が可能な圧力可変式バルブが好ましい。
【００５０】
ガス供給部４０は、第２の成膜処理室４の外部に設けられているガス供給源（図示省略）から第２の成膜処理室４の中に不活性ガスを供給するためのバルブである。不活性ガスは、第２の成膜処理室４内の壁面への水分吸着を低減させるために使用するものであり、通常は窒素ガスが使用される。
【００５１】
直流電源３１は正極がグランドＧに接続され、負極が第２の成膜処理室４内に設けられた、蒸発物保持部３２ａに接続されており、蒸発物保持部３２ａにバイアス電圧を与える。蒸発物保持部３２ａにはプラスチックフィルム表面に成膜する金属材料である蒸発物３２ｂが載せられている。蒸発物保持部３２ａには、加熱装置３２ｃが設けられている。加熱装置３２ｃは、既知の例えば抵抗加熱方式又は電子ビーム加熱方式のものが望ましい。蒸発物３２ａは加熱により溶融されプラスチックフィルム５０に金属薄膜として蒸着される。
【００５２】
電極３３は、搬送トレイ８を保持するためのホルダー３８を備えたホルダー支持部３４に固定されている。ホルダー３８は、ホルダー支持部３４との間に設けたバネ３９ａ、３９ｂによって、搬送トレイ８を電極３３へ引き付ける方向に引っ張られている。
【００５３】
本実施例では、第２の成膜処理室４内にて、プラズマを利用したプラスチックフィルム５０への処理を行わないため、電極３３をインピーダンスマッチング回路を有するマッチングボックスや、高周波電源に接続していないが、必要に応じてマッチングボックスや高周波電源を成膜処理室外部に設けて電極３３に接続してもよい。
【００５４】
電極３３は、長時間の真空蒸着によってプラスチックフィルム５０の温度が高くなりすぎるのを防ぐ役割があり、材質としては熱伝導率のよい銅やアルミ系の材料が好ましい。また、支持軸３５の内部を通して、水冷ができる構造にしてもよい。
【００５５】
プラスチックフィルム５０を電極３３に密着させる密着手段は、ホルダー３８とホルダー支持部３４とプッシャー３６ａ、３６ｂとバネ３９ａ、３９ｂより成る。そして、ホルダー３８をプッシャー３６ａ、３６ｂを引き上げ、バネ３９ａ、３９ｂを介してプラスチックフィルム５０が取り付けられた搬送トレイ８を冷却板３３へ引き付けることにより電極と搬送トレイを密着させることができる。バネ３９ａ、３９ｂを介在さすことにより、適当な圧力を電極３３と搬送トレイ８間に持たすことができる。図２（ｂ）には示していないが、バネは、ホルダー支持部３４の４隅に設けられている。もちろんホルダー３８に対向するホルダー支持部３４の部分に更にプッシャーとバネを追加してよい。
【００５６】
第２の成膜処理室４に設けたプッシャー３６ａ、３６ｂは、ホルダー３８を所定の位置まで押さえることで、搬送トレイ８の搬送を可能にし、ホルダー３８への押さえを解除することで、搬送トレイ８を電極３３に保持させることができる。即ち、ホルダー３８とホルダー支持部３４の間を離し、その間隙に搬送トレイ８を挿入する。
【００５７】
ホルダー支持部３４の上面には、支持軸３５が設けられ、第２の成膜処理室４の外部に設けた回転機構部３７によって電極３３を回転させることができる。
【００５８】
電極３３を薄膜形成時に常に回転させることで、電極３３に保持されたプラスチックフィルム５０に均一な薄膜を形成させることが可能となる。
【００５９】
次に上記で説明した本発明のプラスチックフィルム成膜装置及び図３に示すフローチャートを用いて、密着性評価試料作製工程を説明する。
【００６０】
投入工程７０において、搬送トレイ８に保持された製品用のプラスチックフィルムと、さらにマスク５４を貼り付けた評価用プラスチックフィルムをロードロック室１に投入し、ロードロック室１内が１Ｐａ以下になるように真空ポンプ（図示省略）で排気する。
【００６１】
次に、搬送工程７１において、製品用プラスチックフィルム及び評価用プラスチックフィルムは、１Ｐａ以下まで排気された搬送室２を経由して、搬送ロボット１０により１枚ずつ第１の成膜処理室３に搬送され、電極１８に支持される。
【００６２】
次に、真空引き工程７２において、第１の成膜処理室３内が１０-3Ｐａ以下になるように排気バルブ１３を介して真空ポンプ（図示省略）で排気される。
【００６３】
次に、脱水処理工程７３において、加熱・脱水処理を行う。即ち、プラスチックフィルム５０の表面に付着した水分や、内部に吸着している水分は、フィルム加熱手段（図示省略）でプラスチックフィルム５０表面を加熱することにより、ガス化させることができる。そしてガス化した水分は、排気バルブ１３を介して真空ポンプ（図示省略）によって排気され、水の分圧が１０-4Ｐａ以下になるよう排気される。尚、水分圧は４重極質量分析器を用いて水分圧を測定した。これにより、ガス化した水分が拡散して真空槽の内部に再付着することを防止できる。
【００６４】
次に、プラズマ表面処理工程７４において、プラスチックフィルム５０の表面は、プラズマ処理される。即ち、第１の成膜処理室３にはガス供給部２５から、窒素ガスを導入し、第１の成膜処理室３内の真空度は１０-3Ｐａから１０-1Ｐａの範囲に保つ。高周波電源１７からマッチングボックス１６を介して電極１８に、周波数１３．５６ＭＨｚ、電力１５０Ｗから１ｋＷを印加する。第１の成膜処理室３には、電極１８と蒸発源１５ａ間でグロー放電が発生し、電極１８上のプラスチックフィルム５０の極近傍に約２００Ｖから約１０００Ｖの負の誘起直流電圧が生じる。
【００６５】
第１の成膜処理室３において、該グロー放電下でイオン化された窒素ガスは、プラスチックフィルム５０の表面をボンバードし、プラスチックフィルム５０表面を粗化される効果がある。また、該グロー放電下でイオン化された窒素ガスは、プラスチックフィルム５０を構成する原子をたたき、例えば炭素と水素の結合や、窒素と水素の結合を切るため、プラスチックフィルム５０上に特定の原子と化学的に反応しやすい官能基が形成される。即ち、官能基は蒸着材料の蒸着粒子と化学的に結合し、密着性のよい蒸着膜が形成される。
【００６６】
次に、下地金属層成膜工程７５において、プラスチックフィルム５０上に下地金属層の成膜を行う。第１の成膜処理室３内では、蒸発源１５ｂを溶融し、本実施例では、銅または銅を含む主成分とする合金からなる金属、好ましくは銅の全重量比に占める割合が９９．９９％以上の合金を用いる。また、抵抗加熱方式又は、電子ビーム方式を用いて蒸発源１５ｂを溶融させ、プラスチックフィルム５０に１０から１００Åの薄膜を形成する。
【００６７】
次に、ガス供給部２５より、アルゴン，キセノン，クリプトンのような不活性ガス，好ましくはアルゴンを導入し、第１の成膜処理室３内の真空度は１０-3Ｐａから１０-1Ｐａの範囲に保つ。高周波電源１７からマッチングボックス１６を介して電極１８に、周波数１３．５６ＭＨｚ、電力１５０Ｗから１ｋＷを印加すると、電極１８と蒸発源１５ａ間でグロー放電が発生し、プラスチックフィルム５０近傍に約２００Ｖから約１０００Ｖの負の誘起直流電圧が生じる。そして、該グロー放電下で、蒸発源１５ｂを溶融する。その結果、グロー放電中に存在する電離プラズマにより、金属はイオン化され、励起種となり、高エネルギーの状態でプラスチックフィルム５０上に下地金属層が成膜される。
【００６８】
本実施例では、銅または銅を含む主成分とする合金からなる金属、好ましくは銅の全重量比に占める割合が９９．９９％以上の合金を用いる。また、抵抗加熱方式又は、電子ビーム方式を用いて蒸発源１５ｂを溶融させ、プラスチックフィルム５０に３０００Åから５０００Åの下地金属層を形成する。
【００６９】
次に、搬送工程７６において、製品用のプラスチックフィルムは、第１の成膜処理室３から搬送室２を経て、ロードロック室１に搬送され、取出工程７７において、ロードロック室１内を大気圧まで昇圧したのちに取り出され、電気めっき工程９０へと送られる。評価用プラスチックフィルムは、第１の成膜処理室３から搬送室２を経て、第２の成膜処理室４に搬送され、電極３３に支持される。
【００７０】
次に、被膜層成膜工程７８において、評価用プラスチックフィルムの下地金属層上に被膜層の成膜を行う。第２の成膜処理室４内では、蒸発源３２ｂを溶融し、本実施例では、銅または銅を含む主成分とする合金からなる金属、好ましくは銅の全重量比に占める割合が９９．９９％以上の合金を用いる。また、抵抗加熱方式又は、電子ビーム方式を用いて蒸発源３２ｂを溶融させ、プラスチックフィルム５０に下地金属層と被膜層の和が１３μｍから１５μｍの銅導体層を形成する。
【００７１】
評価用プラスチックフィルムに被膜層を成膜している間は、第１の成膜処理室３を使用することができるため、上述した同じ内容の工程である投入工程８０、搬送工程８１、真空引き工程８２、脱水処理工程８３、プラズマ表面処理工程８４、下地金属層成膜工程８５を行う。
【００７２】
被膜層成膜工程７８は、遅くとも下地金属層成膜工程８５が終わるまでに成膜が完了するようにし、取出工程７９において、評価用プラスチックフィルムは第２の成膜処理室４から搬送室３を経てロードロック室１に搬送され、ロードロック室１内を大気圧まで昇圧したのちに取り出され、密着強度評価工程９１にて評価される。
【００７３】
作製された密着性評価試料は、図４（ａ）に示すように、プラスチックフィルム５０上に銅導体層が同じ幅でパターンＡ６１、パターンＢ６２、パターンＣ６３、パターンＤ６４、パターンＥ６５の５つのテストパターンとして形成されている。図のように５つのテストパターンを形成することで、プラスチックフィルム面内の各場所の密着性を評価することができ、フィルム面内の密着強度の安定性評価に有効である。本実施例では、テストパターンの数を５つにしているが、テストパターンの数を増やすことも可能であり、数を増やして評価することで、より精確なフィルム面内の密着性評価が可能となる。
【００７４】
引き剥がし試験をする時は、図４（ｂ）に示すように、プラスチックフィルム５０をそれぞれのテストパターンごとにカットして密着性評価試料を作製し、引き剥がし試験を行う。図において、引き剥がし試験用評価試料のテストパターンは、プラスチックフィルム５０の幅Ａが１０ｍｍ、銅導体層５３の幅Ｂが５ｍｍ、プラスチックフィルム５０及び銅導体層５３の長さＬが１４０ｍｍである。銅導体層５３の幅Ｂは、３ｍｍから５ｍｍの範囲が好ましく、３ｍｍ以下だと引き剥がし試験時の荷重測定データが安定せず、銅導体層５３の幅を広くすることで測定データは安定するが、５ｍｍを超えると引張荷重が大きくなりすぎて、回転ドラムに両面テープで貼り付けた評価試料が剥がれてしまう恐れがある。
【００７５】
本実施例では、パターン形成された銅導体層５３の先端部の引き剥がしを容易にするために、図に示すように、銅導体層５３の先端部を一部切り欠いたような形状にパターン形成した。銅導体層５３を切り欠いていないＸの方向から引き剥がすことで、引き剥がし方向以外からかかる余分な引張力が銅導体層５３にかからず、容易に引き剥がすことが可能となった。
【００７６】
各パターンの銅導体層の断面は、図５に示すように、プラスチックフィルム５０上に、銅の下地金属層５１がイオンプレーティング法で３０００Åから５０００Å形成され、下地金属層５１の上に銅の被膜層５２が下地金属層５１との和が１３μｍから１５μｍになるように真空蒸着法で形成されている。この１３μｍから１５μｍの下限値未満では銅導体層の膜厚が不足していて、全ての評価試料のプラスチックフィルムから銅導体層をはがすことが困難である。図６に本発明のプラスチックフィルム成膜装置によって作られた評価試料の膜厚と試験可能だった評価試料数の関係について調べた結果を示す。
【００７７】
図６において、評価試料の銅導体層の膜厚が９μｍ、１０μｍ、１１μｍ、１２μｍ、１３μｍ、１４μｍ、１５μｍの計７種類の膜厚になるように評価試料を１０枚ずつ作製した。それぞれの膜厚の評価試料について銅導体層の引き剥がし、及び引き剥がし試験を行い、引き剥がし不可能な評価試料の数、試験中に銅導体層が破断した評価試料の数、試験可能だった評価試料の数及び割合について調べた結果、膜厚が９μｍから１１μｍの範囲では引き剥がし不可能な評価試料が存在し、試験可能だった割合も５０％以下と低かった。膜厚１２μｍでは作製した評価試料全てを引き剥がすことができたが、試験中に破断する評価試料があり、作製した評価試料全てを試験することができなかった。結果として、膜厚を１３μｍ以上にすることで、作製した評価試料全ての試験をすることが可能となった。
【００７８】
また、この範囲の上限値１５μＭを超えると、被膜層の成膜時間が長くなりすぎて、次に投入されたプラスチックフィルムの下地金属層形成までに成膜が完了しないため、生産効率が悪くなる。
【００７９】
以上のように本発明のプラスチックフィルム成膜装置を用いることで、薄膜の密着性評価試料は、製品用プラスチックフィルムの下地金属層形成後から、次に投入されるプラスチックフィルムの下地金属層形成までの間に作製されるため、効率的に且つ迅速に評価試料が作製され、迅速な密着性評価が可能となる。
【００８０】
次に、本発明のプラスチックフィルム成膜装置によって作製された評価試料の膜厚精度及び密着強度の安定性について従来の電気めっき法で被膜層を形成した評価試料と比較して説明する。
【００８１】
図７は本実施例におけるプラスチックフィルム成膜装置によって作られた評価試料と電気めっき法で被膜層を形成する評価試料の膜厚及び膜厚ばらつきを比較した結果である。
【００８２】
図において、本発明のプラスチックフィルム成膜装置で得られる評価試料と、電気めっき法で被膜層を形成する評価試料は、それぞれの銅導体層の膜厚が１５μｍになるように評価試料を作製している。それぞれの方法で評価試料を１枚に５つのテストパターンが形成されるものを４枚ずつ作製し、比較を行った結果、電気めっきで作製された評価試料の膜厚は、目標の１５μｍに対して、プラス方向のばらつきは最大で１４.７％、マイナス方向のばらつきは最大で−９.０％あり、膜厚の最大差は３.５μｍであった。それに対し、本発明のプラスチックフィルム成膜装置で得られた評価試料は、目標の１５μｍに対して、プラス方向のばらつきは最大で１.８％、マイナス方向のばらつきは最大で−３.０％、膜厚の最大差は０.７μｍであった。この結果から、本発明のプラスチックフィルム成膜装置で得られる評価試料が、電気めっき法によって得られる評価試料に比べて、膜厚ばらつきが５分の１以下になっているため、本発明のプラスチックフィルム成膜装置により膜厚ばらつき少ない評価試料を得ることが可能となった。また、以上の結果から精度のよい密着強度評価が期待できる。
【００８３】
次に、これらの評価試料について引き剥がし試験を行った。この引き剥がし強さ測定結果を図８に示す。
【００８４】
図において、電気めっきで作製された評価試料の引き剥がし強さは、平均値で０.８７Ｎ／ｍｍ、最大値で１.０４Ｎ／ｍｍ、最小値で０.７１Ｎ／ｍｍ、最大差が０.３３Ｎ/ｍｍという結果が得られたが、最大差の値が平均値の約３８％もあるということは、決して測定精度がよいとは言えない。それに対し、本発明のプラスチックフィルム成膜装置で得られた評価試料の引き剥がし強さは、平均値で０.８５Ｎ／ｍｍ、最大値で０.８９Ｎ／ｍｍ、最小値で０.８１Ｎ／ｍｍ、最大差が０.０８Ｎ/ｍｍという結果であり、最大差の値も平均値の約９％とばらつきも小さいため、電気めっき法によって得られる評価試料に比べて、引き剥がし試験の測定精度が格段によくなっていることはいうまでもない。
【００８５】
以上のように、本発明のプラスチックフィルム成膜装置で得られる評価試料を用いて引き剥がし試験をすることで、２層フレキシブル基板の密着強度を迅速に且つ高い測定精度で行うことが可能である。
【産業上の利用可能性】
【００８６】
本発明にかかるプラスチックフィルム成膜装置は、高い密着性を要する２層フレキシブル基板の開発に効果があり、携帯電話、ＰＤＡ（パーソナル・デジタル・アシスタント）、ノートブック型パソコン、デジタル・スチル・カメラ、液晶ディスプレイ等の電子回路に用いられる２層フレキシブル基板に有用である。
【図面の簡単な説明】
【００８７】
【図１】（ａ）本発明の実施例１におけるプラスチックフィルム成膜装置を模式的に示す構成図（ｂ）本発明の実施例１におけるプラスチックフィルム成膜装置でのプラスチックフィルム保持方法を示す図
【図２】（ａ）本発明の実施例１における搬送室と第１の成膜処理室の側断面図（ｂ）本発明の実施例１における搬送室と第２の成膜処理室の側断面図
【図３】本発明の実施例１における密着性評価試料作製方法を示すプロセスチャート
【図４】（ａ）本発明の実施例１におけるプラスチックフィルム上に形成される銅導体層のテストパターン形状を示す図（ｂ）本発明の実施例１における密着性評価試料の形状を示す図
【図５】本発明の実施例１におけるプラスチックフィルム成膜装置によって作られた評価試料の拡大断面図
【図６】本発明の実施例１におけるプラスチックフィルム成膜装置によって作られた評価試料の膜厚と試験可能であった評価試料数の関係を示す図
【図７】本発明の実施例１におけるプラスチックフィルム成膜装置によって作られた評価試料と電気めっき法で被膜した評価試料の膜厚及び膜厚ばらつきを比較した図
【図８】本発明の実施例１におけるプラスチックフィルム成膜装置によって作られた評価試料と電気めっき法で被膜した評価試料の引き剥がし強さを比較した図
【図９】（ａ）引き剥がし強さ測定機の回転ドラム周辺の概略図（ｂ）ＪＩＳで規定されている引き剥がし試験用評価試料のテストパターン形状を示す図
【図１０】従来例の引っ張り荷重を加えることにより薄膜の表面に生じたクラック破壊及びバックリング破壊を示す平面図
【符号の説明】
【００８８】
１  ロードロック室
２  搬送室
３  第１の成膜処理室
４  第２の成膜処理室
５、６、７  ゲートバルブ
８  搬送トレイ
９Ａ〜９Ｅ  絶縁部材
１０  搬送ロボット
１１  排気バルブ
１２  駆動源
１３  排気バルブ
１４  電圧可変直流電源
１５ａ  蒸発源保持部
１５ｂ  蒸発源
１５ｃ  加熱装置
１６  マッチングボックス
１７  高周波電源
１８  電極
１９  ホルダー支持部
２０  支持軸
２１ａ、２１ｂ  プッシャー
２２  回転機構部
２３  ホルダー
２４ａ、２４ｂ  バネ
２５  ガス供給部
３０  排気バルブ
３１  電圧可変直流電源
３２ａ  蒸発源保持部
３２ｂ  蒸発源
３２ｃ  加熱装置
３３  冷却板
３４  ホルダー支持部
３５  支持軸
３６ａ、３６ｂ  プッシャー
３７  回転機構部
３８  ホルダー
３９ａ、３９ｂ  バネ
４０  ガス供給部
５０  プラスチックフィルム
５１  下地金属層
５２  被膜層
５３  銅導体層
５４  マスク
６１  パターンＡ
６２  パターンＢ
６３  パターンＣ
６４  パターンＤ
６５  パターンＥ
７０  投入工程
７１  搬送工程
７２  真空引き工程
７３  脱水処理工程
７４  プラズマ表面処理工程
７５  下地金属層成膜工程
７６  搬送工程
７７  取出工程
７８  被膜層成膜工程
７９  取出工程
８０  投入工程
８１  搬送工程
８２  真空引き工程
８３  脱水処理工程
８４  プラズマ表面処理工程
８５  下地金属層成膜工程
９０  電気めっき工程
９１  密着強度評価工程
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2005240081.tif 000009
【図８】
2005240081.tif 000010
【図９】
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【図１０】
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