气体阻隔性膜的制造方法、气体阻隔性膜和电子设备的制造方法_4

文档序号:8416849阅读:来源:国知局
厚方向距气体阻隔层 的表面的距离",可以采用根据XPS深度剖析测定时采用的蚀刻速度与蚀刻时间的关系计算 的距气体阻隔层的表面的距离。另外,作为这样的XPS深度剖析测定时采用的溅射法,采用 使用了氩(Ar+)作为蚀刻离子种的稀有气体离子溅射法,优选其蚀刻速度(蚀刻速率)为 0. 05nm/sec (Si02$氧化膜换算值)。
[0128] 另外,本发明中,从形成在膜面整体均匀、且具有优异的气体阻隔性的气体阻隔层 的观点出发,优选气体阻隔层在膜面方向(与气体阻隔层的表面平行的方向)实质上一样。 本发明中,气体阻隔层在膜面方向实质上一样是指通过XPS深度剖析测定对气体阻隔层的 膜面的任意2个位置的测定位置制成上述氧分布曲线、上述碳分布曲线和上述氧-碳合计 的分布曲线时,在该任意2个位置的测定位置得到的碳分布曲线所具有的极值的数相同, 各自的碳分布曲线中的碳的原子比率的最大值与最小值之差的绝对值相互相同或为5at% 以内的差别。
[0129] 本发明的气体阻隔性膜优选具有至少1层的全部满足本发明中规定的上述(1)~ (4)的气体阻隔层,也可以具备2层以上的满足这样的条件的气体阻隔层。另外,具备2层 以上这样的气体阻隔层时,多个气体阻隔层间的材质可以相同,也可以不同。另外,设置2 层以上这样的气体阻隔层时,可以将这样的气体阻隔层形成在上述树脂基材的一个面上, 也可以形成在上述树脂基材的两个表面上。另外,作为这样的多个气体阻隔层,可以包含不 必具有气体阻隔性的气体阻隔层。
[0130] 另外,上述硅分布曲线、上述氧分布曲线和上述碳分布曲线中,硅原子比率、氧原 子比率和碳原子比率在该层的膜厚的90%以上的区域满足上述式(2)所示的条件时,上述 气体阻隔层中相对于硅原子、氧原子和碳原子的合计量的硅原子比率优选为19~40at% 的范围,更优选为30~40at%的范围。另外,上述气体阻隔层中相对于硅原子、氧原子和碳 原子的合计量的氧原子比率优选为33~67at%的范围,更优选为41~62at%的范围。并 且,上述气体阻隔层中相对于硅原子、氧原子和碳原子的合计量的碳原子比率优选为1~ 19at%的范围,更优选为3~19at%的范围。
[0131] (3.4)阻隔层的厚度
[0132] 本发明的气体阻隔层的厚度优选为5~3000nm的范围内,更优选为10~2000nm 的范围内,特别优选为100~1000 nm的范围内。如果气体阻隔层的厚度在上述范围内,则 氧气阻隔性、水蒸汽阻隔性等气体阻隔性优异,不会出现由弯曲所致的气体阻隔性的降低。
[0133] 另外,本发明的气体阻隔性膜具备多个气体阻隔层时,这些气体阻隔层的厚度的 总计的值通常为10~1000 Onm的范围,优选为10~5000nm的范围,更优选为100~3000nm 的范围,特别优选为200~2000nm的范围。如果气体阻隔层的厚度的合计值为上述范围 内,则存在氧气阻隔性、水蒸汽阻隔性等气体阻隔性充分,也不易因弯曲导致气体阻隔性降 低的趋势。
[0134] (3. 5)气体阻隔层的制造方法
[0135] 本发明的气体阻隔层的特征在于是利用施加了磁场的辊间放电等离子体化学气 相生长法而形成在树脂基材上。
[0136] 更详细而言,本发明的气体阻隔层是使用在施加了磁场的辊间形成放电空间的放 电等离子体处理装置,将树脂基材卷绕于一对成膜辊,一边向一对成膜辊间供给成膜气体 一边进行等离子体放电,利用等离子体化学气相生长法而形成的层。另外,像这样一边对一 对成膜棍间施加磁场一边放电时,优选使一对成膜棍间的极性交替反转。另外,作为这样的 等离子体化学气相生长法中使用的成膜气体,使用含有有机硅化合物的原料气体和氧气, 该成膜气体中的氧气的含量优选为将成膜气体中的有机硅化合物的总量完全氧化所需的 理论氧量以下。另外,本发明的气体阻隔性膜中,优选气体阻隔层是利用连续成膜工艺而形 成的层。
[0137] 接下来,对本发明的气体阻隔性膜的制造方法进行说明。
[0138] 本发明的气体阻隔性膜通过使用施加了磁场的辊间放电等离子体处理装置,在树 脂基材表面上(有时根据需要设置中间层)形成气体阻隔层来制造。
[0139] 本发明的气体阻隔层中,为了形成碳原子比率具有浓度梯度、且在层内连续变化 的层,其特征在于使用施加了磁场的辊间放电等离子体化学气相生长法。
[0140] 本发明的施加了磁场的辊间放电等离子体化学气相生长法(以下,也称为等离子 体CVD法)中,优选产生等离子体时,一边在多个成膜辊间施加磁场,一边在形成的放电空 间产生等离子体放电,本发明中优选使用一对成膜辊,分别对该一对成膜辊卷绕树脂基材, 在该一对成膜辊间以施加了磁场的状态进行放电而产生等离子体,形成等离子体放电空 间。这样,使用一对成膜辊,在该一对成膜辊上卷绕树脂基材,在上述一对成膜辊间进行等 离子体放电,树脂基材与成膜辊之间的距离变化,由此能够形成上述碳原子比率具有浓度 梯度、且在层内组成连续变化的气体阻隔层。
[0141] 另外,成膜时能够对存在于一方成膜辊上的树脂基材的表面部分进行成膜,而且 对存在于另一方成膜辊上的树脂基材的表面部分也同时进行成膜从而高效地形成薄膜,而 且能够使成膜速率加倍,并且,能够形成相同结构的膜,因此能够使上述碳分布曲线中的极 值至少增加一倍,能够高效地形成满足所有上述条件(1)~(4)的层。
[0142] 另外,从生产率的观点出发,本发明的气体阻隔性膜优选以辊对辊方式在上述基 材的表面上形成上述气体阻隔层。
[0143] 另外,作为利用这样的等离子体化学气相生长法制造气体阻隔性膜时能够使用 的装置,没有特别限定,优选为具备成膜辊和等离子体电源且可在一对成膜辊间放电的构 成的装置,该成膜辊具备至少一对施加磁场的装置,例如,可以通过使用图2所示的制造装 置,利用等离子体化学气相生长法并以辊对辊方式连续制造气体阻隔性膜。
[0144] 以下,参照图2对利用等离子体化学气相生长法制造本发明的气体阻隔性膜的方 法进行更详细的说明。应予说明,图2是表示可适用于制造本发明的气体阻隔性膜的施加 了磁场的辊间放电等离子体CVD装置的一个例子的示意图。以下的说明中的树脂基材1是 指背面具有本发明的导电层的树脂基材。
[0145] 图2所示的施加了磁场的辊间放电等离子体CVD装置(以下,也称为等离子体CVD 装置)主要具备送出辊11、搬运辊21、22、23和24、成膜辊31和32、成膜气体供给管41、等 离子体产生用电源51、设置于成膜辊31和32的内部的磁场发生装置61和62以及收卷辊 71。另外,这样的等离子体CVD制造装置中,在省略图示的真空室内至少配置有成膜辊31 和32、成膜气体供给管41、等离子体产生用电源51、磁场发生装置61和62。另外,这样的 等离子体CVD制造装置中,真空室(未图示)与真空泵(未图示)连接,可以利用该真空泵 适当地调整真空室内的压力。
[0146] 这样的等离子体CVD制造装置中,可以按照使一对成膜辊(成膜辊31和成膜辊 32)作为一对对置电极发挥功能的方式各成膜辊分别与等离子体产生用电源51连接。通 过利用等离子体产生用电源51向一对成膜辊(成膜辊31和成膜辊32)供给电力,能够在 成膜辊31与成膜辊32之间的空间进行放电,由此能够在成膜辊31与成膜辊32之间的空 间(也称为放电空间)产生等离子体。应予说明,这样,为了将成膜辊31和成膜辊32用作 电极,可以适当地改变可用作电极的材质、设计。另外,这样的等离子体CVD制造装置中,一 对成膜辊(成膜辊31和32)优选以其中心轴在相同平面上大致平行的方式进行配置。这 样,通过配置一对成膜辊(成膜辊31和32),能够使成膜速度加倍,并且能够形成相同的结 构的膜,因此能够使上述碳分布曲线中的极值至少增加一倍。
[0147] 另外,其特征在于,在成膜辊31和成膜辊32的内部分别设有即使成膜辊旋转其也 不旋转地固定的磁场发生装置61和62。
[0148] 并且,作为成膜辊31和成膜辊32,可以适当地使用公知的辊。作为成膜辊31和 32,从能够更高效地形成薄膜的观点出发,优选直径相同。另外,作为成膜辊31和32的 直径,从放电条件、腔室的空间等观点出发,直径优选300~ΙΟΟΟπιπιΦ的范围,特别优选 300~700mmΦ的范围。如果直径为300mmΦ以上,则等离子体放电空间不会变小,因此不 存在生产率的劣化,能够避免在短时间等离子体放电的总热量施加于膜,残留应力不易变 大,因此优选。另一方面,如果直径为1〇〇〇_Φ以下,则包含等离子体放电空间的均匀性等 在装置设计上能够保持实用性,因此优选。
[0149] 另外,作为这样的等离子体CVD制造装置中使用的送出棍11和搬运棍21、22、23 和24,可以适当地选择使用公知的辊。另外,作为收卷辊71,只要能够卷绕形成有气体阻隔 层的树脂基材1即可,没有特别限制,可以适当地使用公知的辊。
[0150] 作为成膜气体供给管41,可以适当地使用能以规定的速度供给或者排出原料气体 和氧气的管。另外,作为等离子体产生用电源51,可以使用以往公知的等离子体产生装置的 电源。这样的等离子体产生用电源51向与其连接的成膜辊31和成膜辊32供给电力,可以 将它们作为用于放电的对置电极加以利用。作为这样的等离子体产生用电源51,从能够更 高效地实施等离子体CVD法的角度考虑,优选利用能够使一对成膜辊的极性交替反转的电 源(交流电源等)。另外,作为这样的等离子体产生用电源51,从能够更高效地实施等离子 体CVD法的角度考虑,更优选为能够使施加功率为IOOW~IOkW的范围、且能够使交流的频 率为50Hz~500kHz的范围的电源。另外,作为磁场发生装置61和62,可以适当地使用公 知的磁场发生装置。
[0151] 使用图2所示的等离子体CVD装置,通过适当地调整例如原料气体的种类、等离子 体产生装置的电极鼓的功率、磁场发生装置的强度、真空室内的压力、成膜辊的直径以及树 脂基材的搬运速度,能够制造本发明的气体阻隔性膜。即,通过使用图2所示的等离子体 CVD装置,一边将成膜气体(原料气体等)供给到真空室内,一边向一对成膜辊(成膜辊31 和32)间施加磁场并产生等离子体放电,从而成膜气体(原料气体等)被等离子体分解,利 用等离子体CVD法在成膜辊31上的树脂基材1的表面上和成膜辊32上的树脂基材1的表 面上形成本发明的气体阻隔层。应予说明,这样成膜时,树脂基材1分别被送出辊11、成膜 辊31等搬运,通过辊对辊方式的连续的成膜工序在树脂基材1的表面上形成上述气体阻隔 层。
[0152] 〈3. 5.1〉原料气体
[0153] 构成本发明的气体阻隔层的形成中所使用的成膜气体的原料气体的特征在于,使 用至少含有娃的有机娃化合物。
[0154] 作为可用于本发明的有机硅化合物,例如,可举出六甲基二硅氧烷、1,1,3, 3-四甲 基二硅氧烷、乙烯基三甲基硅烷、甲基三甲基硅烷、六甲基二硅烷、甲基硅烷、二甲基硅烷、 三甲基硅烷、二乙基硅烷、丙基硅烷、苯基硅烷、乙烯基三乙氧基硅烷、乙烯基三甲氧基硅 烷、四甲氧基硅烷、四乙氧基硅烷、苯基三甲氧基硅烷、甲基三乙氧基硅烷、八甲基环四硅氧 烷等。这些有机硅化合物中,从成膜中的操作和得到的气体阻隔层的气体阻隔性等观点出 发,优选六甲基二硅氧烷、1,1,3, 3-四甲基二硅氧烷。另外,这些有机硅化合物,可以单独使 用1种或者组合2种以上使用。
[0155] 另外,其特征在于,上述成膜气体中,除了原料气体之外,还含有氧气作为反应气 体。氧气是与上述原料气体反应使之成为氧化物等无机化合物的气体。
[0156] 作为上述成膜气体,为了将上述原料气体供给到真空室内,根据需要,可以使用载 气。并且,作为上述成膜气体,为了产生等离子体放电,根据需要,可以使用放电用气体。作 为这样的载气和放电用气体,可以适当
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