JP6376685B2 - Thin film forming apparatus and thin film forming method - Google Patents

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本発明は、帯状の基材上に薄膜を形成するための薄膜形成装置であり、帯状基材を搬送させながら成膜チャンバを通過させることにより、帯状基材上に薄膜を純度よく形成するための薄膜形成装置に関するものである。   The present invention is a thin film forming apparatus for forming a thin film on a band-shaped substrate, and forms a thin film on the band-shaped substrate with high purity by passing the film-shaped chamber while conveying the band-shaped substrate. The present invention relates to a thin film forming apparatus.

近年では、プラスチックフィルムの表面に例えば酸化防止、水分浸入防止等を目的としたバリア膜を形成したバリア付きフィルムが使用されている。   In recent years, a film with a barrier in which a barrier film is formed on the surface of a plastic film for the purpose of, for example, preventing oxidation or preventing water intrusion has been used.

このようなバリア付きフィルムは、下記特許文献1に示す薄膜形成装置によって形成されている。例えば、薄膜形成装置は、図4に示すように、メインロールチャンバ101と、このメインロールチャンバ101内に収容されるメインロール102と、帯状基材103を繰り出す搬送ロール104と帯状基材103を巻き取る搬送ロール105とを備えており、搬送ロール104から送出された帯状基材103をメインロール102の外周面102aに沿わせて搬送ロール105によって巻き取ることにより、帯状基材103を搬送するようになっている。そして、メインロール102の外径側に間仕切り部106を設けることにより、成膜チャンバ107および成膜チャンバ108がメインロール102の周方向に形成され、これら成膜チャンバ107および成膜チャンバ108の内部には電極が設けられており、成膜チャンバ107および成膜チャンバ108に薄膜の原料ガスを供給し、各電極に高周波電圧を印加することにより、原料ガスはプラズマ状態となり、プラズマCVD法によって帯状基材103に薄膜が形成される。   Such a film with a barrier is formed by a thin film forming apparatus shown in Patent Document 1 below. For example, as shown in FIG. 4, the thin film forming apparatus includes a main roll chamber 101, a main roll 102 accommodated in the main roll chamber 101, a transport roll 104 for feeding the strip-shaped substrate 103, and the strip-shaped substrate 103. The belt-like base material 103 is transported along the outer peripheral surface 102a of the main roll 102 by the carrier roll 105 along the outer peripheral surface 102a of the main roll 102. It is like that. Then, by providing the partition 106 on the outer diameter side of the main roll 102, the film forming chamber 107 and the film forming chamber 108 are formed in the circumferential direction of the main roll 102. Are provided with electrodes, and a thin film source gas is supplied to the film forming chamber 107 and the film forming chamber 108, and a high frequency voltage is applied to each electrode, whereby the source gas becomes a plasma state. A thin film is formed on the substrate 103.

このような薄膜形成装置において、搬送ロール104から供給された帯状基材103がメインロール102の外周面102aに沿わせた状態で成膜チャンバ107および成膜チャンバ108を通過することにより、帯状基材103上に所定の薄膜が順次積層されて形成される。   In such a thin film forming apparatus, the belt-like substrate 103 supplied from the transport roll 104 passes through the film-forming chamber 107 and the film-forming chamber 108 in a state along the outer peripheral surface 102 a of the main roll 102, thereby forming the belt-like substrate. A predetermined thin film is sequentially laminated on the material 103.

また、所定の長さだけ帯状基材103を搬送した後、搬送ロール104および搬送ロール105の回転方向を逆にすることにより、上記とは逆に搬送ロール105が帯状基材103を繰り出し、搬送ロール104が帯状基材103を巻き取る形態となって帯状基材103は上記と反対方向に搬送される。そして、搬送ロール104と搬送ロール105との間で帯状基材103が往復するように搬送させながら成膜チャンバ107および成膜チャンバ108において成膜を行うことにより、成膜チャンバ107によって形成される薄膜と成膜チャンバ108によって形成される薄膜とを交互に帯状基材103の上に積層させることができる。   In addition, after the belt-like substrate 103 is conveyed by a predetermined length, the rotation direction of the conveyance roll 104 and the conveyance roll 105 is reversed, so that the conveyance roll 105 unwinds and conveys the belt-like substrate 103 in the opposite manner. The roll 104 is wound up around the belt-like base material 103, and the belt-like base material 103 is conveyed in the opposite direction. Then, film formation is performed in the film forming chamber 107 by performing film formation in the film forming chamber 107 and the film forming chamber 108 while transporting the belt-like substrate 103 so as to reciprocate between the transport roll 104 and the transport roll 105. Thin films and thin films formed by the film formation chamber 108 can be alternately stacked on the strip-shaped substrate 103.

特開2001−303249JP 2001-303249 A

しかし、上記の薄膜形成装置では、形成される薄膜の膜質が悪くなるおそれがあった。具体的には、帯状基材103の搬送方向を反転させる際、帯状基材103の搬送速度を所定の速度から減速させ、一旦搬送速度をゼロにした後、反対方向への搬送速度が所定の速度になるまで加速させる必要がある。その間、帯状基材103の搬送速度は上記所定の速度よりも遅くなるため、その間、単位面積あたり帯状基材103がプラズマに晒される時間が長くなり、プラズマによって与えられる熱によって帯状基材103が熱伸びしてしまっていた。その結果、帯状基材103には搬送方向(帯状基材103の長尺方向)に伸びるシワが生じ、このシワによって成膜時の膜厚分布が悪くなるなどの悪影響が生じていた。また、このシワは一度生じると帯状基材103の長尺方向全体に及ぶおそれがあり、帯状基材103のほとんどを廃棄せざるを得ない場合が生じていた。   However, in the above thin film forming apparatus, the film quality of the formed thin film may be deteriorated. Specifically, when reversing the conveyance direction of the belt-like substrate 103, the conveyance speed of the belt-like substrate 103 is decelerated from a predetermined speed, and once the conveyance speed is zero, the conveyance speed in the opposite direction is predetermined. Need to accelerate to speed. Meanwhile, since the conveyance speed of the belt-like substrate 103 is slower than the predetermined speed, the time during which the belt-like substrate 103 is exposed to plasma per unit area becomes longer, and the belt-like substrate 103 is heated by the heat given by the plasma. It was growing hot. As a result, wrinkles extending in the conveying direction (long direction of the band-shaped substrate 103) occurred in the band-shaped substrate 103, and such wrinkles had an adverse effect such as a deterioration in film thickness distribution during film formation. In addition, once this wrinkle occurs, there is a possibility that it extends over the entire length of the belt-like base material 103, and there has been a case where most of the belt-like base material 103 has to be discarded.

一方、帯状基材103に熱伸びを生じさせないために、搬送速度が遅くなっている間は高周波電圧の印加を切り、プラズマ放電を停止させる手段もとられている。しかし、一度プラズマ放電を停止させた後、再び放電を開始してからこの放電が安定するまでには1分程度の長い時間を要する。放電が安定するまでの不安定な状態のプラズマによって形成された薄膜は、膜質や膜厚分布が悪いため、放電が安定するまでに成膜チャンバ107および成膜チャンバ108を通過した帯状基材103の部分は廃棄せざるを得なく、大きな無駄を生じていた。   On the other hand, in order not to cause thermal elongation in the belt-like substrate 103, means for stopping the plasma discharge by stopping the application of the high-frequency voltage while the conveyance speed is slow is used. However, after the plasma discharge is stopped once, it takes a long time of about one minute until the discharge is stabilized after the discharge is started again. The thin film formed by the plasma in an unstable state until the discharge becomes stable has poor film quality and film thickness distribution. Therefore, the belt-like substrate 103 that has passed through the film formation chamber 107 and the film formation chamber 108 until the discharge becomes stable. This part had to be discarded, resulting in great waste.

本発明は、上記の問題点を鑑みてなされたものであり、薄膜が積層された基材を歩留まり良く得ることができる薄膜形成装置および薄膜形成方法を提供することを目的としている。   The present invention has been made in view of the above-described problems, and an object of the present invention is to provide a thin film forming apparatus and a thin film forming method capable of obtaining a substrate on which thin films are laminated with high yield.

上記課題を解決するために本発明の薄膜形成装置は、一方が帯状基材を送り出し、他方が帯状基材を巻き取ることにより、帯状基材を往復搬送させる一対の搬送ロールと、帯状基材の膜形成面の一部を囲み、当該膜形成面の一部との間に閉空間を形成する成膜チャンバと、前記閉空間に原料ガスを供給する原料ガス供給手段と、高周波電源に接続され、前記閉空間にある前記原料ガスをプラズマ化させるプラズマ電極と、を備え、前記成膜チャンバ内でプラズマ化した前記原料ガスを前記膜形成面に当てて前記原料ガスを成分とする薄膜を形成させる薄膜形成装置であり、帯状基材を所定の速度で搬送しながら薄膜を帯状基材に形成させる成膜モードと、帯状基材の搬送方向を反転させる反転モードと、を有し、帯状基材の単位面積に前記プラズマが単位時間で与える熱量を、前記反転モードの際は前記成膜モードの際よりも低くさせる伝熱制限手段をさらに有することを特徴としている。   In order to solve the above problems, a thin film forming apparatus of the present invention includes a pair of transport rolls for reciprocally transporting a belt-like substrate, one of which feeds the belt-like substrate and the other of which takes up the belt-like substrate, and a belt-like substrate. A film forming chamber for enclosing a part of the film forming surface and forming a closed space with the part of the film forming surface, a source gas supplying means for supplying source gas to the closed space, and a high frequency power source And a plasma electrode that converts the source gas in the closed space into plasma, and a thin film containing the source gas as a component by applying the source gas converted into plasma in the film formation chamber to the film formation surface. A thin film forming apparatus for forming, having a film forming mode for forming a thin film on a belt-like substrate while conveying the belt-like substrate at a predetermined speed, and a reversing mode for reversing the conveyance direction of the belt-like substrate. The above-mentioned unit area of the substrate The amount of heat Zuma is in unit time, when the reverse mode is characterized by further comprising a heat transfer limiting means for lower than during the deposition mode.

上記薄膜形成装置によれば、帯状基材を熱伸びさせずに、薄膜が積層された基材を歩留まり良く得ることができる。具体的には、帯状基材の単位面積に前記プラズマが単位時間で与える熱量を、前記反転モードの際に前記成膜モード時の際よりも低くさせる伝熱制限手段をさらに有することにより、反転モードの際に帯状基材の搬送速度が遅くなった時でも帯状基材の熱伸びを防ぐことができる。また、プラズマは発生させ続けていることにより、帯状基材の搬送速度が所定の速度に達した直後に、安定した状態のプラズマで薄膜を形成することができるため、成膜後の帯状基材のうち廃棄が必要な部分を最小限にすることができる。   According to the thin film forming apparatus, it is possible to obtain a base material on which a thin film is laminated with a high yield without causing the belt-like base material to thermally stretch. Specifically, by further comprising a heat transfer limiting means for lowering the amount of heat given by the plasma per unit time to the unit area of the belt-shaped substrate in the inversion mode than in the film formation mode, the inversion is performed. Even when the conveyance speed of the belt-like base material is slow during the mode, the heat-elongation of the belt-like base material can be prevented. Moreover, since the plasma is continuously generated, a thin film can be formed with plasma in a stable state immediately after the conveyance speed of the belt-shaped substrate reaches a predetermined speed. Of these, parts that need to be discarded can be minimized.

また、前記伝熱制限手段は、前記反転モード際の前記プラズマの強度を前記成膜モードの際の前記プラズマの強度よりも低くするプラズマ強度制御手段である構成としても良い。   Further, the heat transfer limiting means may be a plasma intensity control means for lowering the plasma intensity in the inversion mode to be lower than the plasma intensity in the film forming mode.

この構成によれば、プラズマが帯状基材に触れる状態が維持されていても、帯状基材の熱伸びを防ぐことができる。   According to this structure, even if the state where the plasma touches the belt-like base material is maintained, the thermal elongation of the belt-like base material can be prevented.

また、前記プラズマ強度制御手段は、前記反転モードの際に前記プラズマ電極に印加される電圧を前記成膜モードの際の電圧である成膜電圧よりも低い電圧である待機電圧とする構成としても良い。   The plasma intensity control means may be configured such that the voltage applied to the plasma electrode in the inversion mode is a standby voltage that is lower than the film formation voltage that is the voltage in the film formation mode. good.

この構成によれば、容易にプラズマの強度を制御することが可能である。   According to this configuration, the plasma intensity can be easily controlled.

また、前記伝熱制限手段は、前記膜形成面と前記プラズマ電極との間を遮蔽するシャッター装置であり、当該シャッター装置は、前記膜形成面と前記プラズマ電極との間を遮蔽する遮蔽位置と、前記プラズマ電極から前記膜形成面までの前記プラズマの動きを妨げない待機位置との間で移動可能である構成としても良い。   The heat transfer limiting means is a shutter device that shields between the film formation surface and the plasma electrode, and the shutter device has a shielding position that shields between the film formation surface and the plasma electrode. The plasma electrode and the film forming surface may be movable between a standby position that does not hinder the movement of the plasma.

この構成によれば、プラズマが帯状基材に触れない状態を形成することができ、反転モードの際に帯状基材が熱伸びすることを確実に防ぐことができる。   According to this configuration, it is possible to form a state in which the plasma does not touch the band-shaped substrate, and it is possible to reliably prevent the band-shaped substrate from being thermally stretched in the inversion mode.

また、上記課題を解決するために本発明の薄膜形成方法は、帯状基材を往復搬送させながら、プラズマ化した原料ガスを帯状基材の膜形成面に当てて前記原料ガスを成分とする薄膜を形成させる薄膜形成方法であり、帯状基材を所定の速度で搬送しながら薄膜を帯状基材に形成させる成膜ステップと、帯状基材の搬送方向を反転させる反転ステップと、を有し、帯状基材の単位面積に前記プラズマが単位時間で与える熱量を、前記反転ステップの際は前記成膜ステップの際よりも低くさせることを特徴としている。   Further, in order to solve the above-mentioned problems, the thin film forming method of the present invention is a thin film containing the raw material gas as a component by applying a plasma source gas to the film forming surface of the belt-like substrate while reciprocating the belt-like substrate. A film forming method for forming the thin film on the belt-like substrate while conveying the belt-like substrate at a predetermined speed, and a reversing step for reversing the conveyance direction of the belt-like substrate, The amount of heat given by the plasma per unit time to the unit area of the belt-like substrate is lower in the inversion step than in the film formation step.

上記薄膜形成方法によれば、帯状基材を熱伸びさせずに、薄膜が積層された基材を歩留まり良く得ることができる。具体的には、帯状基材の単位面積に前記プラズマが単位時間で与える熱量を、前記反転ステップの際は前記成膜ステップの際よりも低くさせることにより、反転ステップにおいて帯状基材の搬送速度が遅くなった時でも帯状基材の熱伸びを防ぐことができる。また、プラズマは発生させ続けていることにより、帯状基材の搬送速度が所定の速度に達した直後に、安定した状態のプラズマで薄膜を形成することができるため、成膜後の帯状基材のうち廃棄が必要な部分を最小限にすることができる。   According to the above thin film forming method, a base material on which a thin film is laminated can be obtained with a high yield without causing the belt-like base material to thermally stretch. Specifically, the amount of heat given by the plasma per unit time to the unit area of the belt-shaped substrate is lower than that during the film-forming step during the reversing step, so that the conveyance speed of the belt-shaped substrate during the reversing step. Even when the film becomes slow, it is possible to prevent thermal expansion of the band-shaped substrate. Moreover, since the plasma is continuously generated, a thin film can be formed with plasma in a stable state immediately after the conveyance speed of the belt-shaped substrate reaches a predetermined speed. Of these, parts that need to be discarded can be minimized.

本発明の薄膜形成装置および薄膜形成方法によれば、薄膜が積層された基材を歩留まり良く得ることができる。   According to the thin film forming apparatus and the thin film forming method of the present invention, a substrate on which thin films are laminated can be obtained with a high yield.

本発明の一実施形態における薄膜形成装置を示す概略図であり、斜視図である。It is the schematic which shows the thin film formation apparatus in one Embodiment of this invention, and is a perspective view. 本発明の一実施形態における薄膜形成装置を示す概略図であり、正面図である。It is the schematic which shows the thin film formation apparatus in one Embodiment of this invention, and is a front view. 本発明の他の実施形態における薄膜形成装置を示す概略図である。It is the schematic which shows the thin film formation apparatus in other embodiment of this invention. 従来の薄膜形成装置を示す概略図である。It is the schematic which shows the conventional thin film forming apparatus.

本発明に係る実施の形態を図面を用いて説明する。   Embodiments according to the present invention will be described with reference to the drawings.

図1および図2は、本発明の一実施形態における薄膜形成装置1の概略図である。   1 and 2 are schematic views of a thin film forming apparatus 1 according to an embodiment of the present invention.

薄膜形成装置1は、基材上に表面処理を行って薄膜を形成するためのものであり、例えば、プラスチックフィルム上に酸化防止、水分浸入防止を目的としたバリア膜を形成し、食品用の保護フィルム、フレキシブル太陽電池の封止膜等に使用される。具体的には、フレキシブル太陽電池の封止膜の場合には、プラスチックフィルム等の帯状基板上に各電極層及び光電変換層等で構成される太陽電池セルが形成された後、薄膜形成装置1により太陽電池セル上に薄膜を複数層形成してバリア膜を形成する。これにより、太陽電池セルに水分の浸入が効果的に防止され、酸化特性に優れたフレキシブル太陽電池を形成することができる。   The thin film forming apparatus 1 is for forming a thin film by performing a surface treatment on a base material. For example, a thin film forming apparatus 1 is used for forming a barrier film on a plastic film for the purpose of preventing oxidation and preventing moisture intrusion, Used for protective films, sealing films for flexible solar cells, and the like. Specifically, in the case of a sealing film for a flexible solar battery, a thin film forming apparatus 1 is formed after a solar battery cell composed of each electrode layer, a photoelectric conversion layer, and the like is formed on a belt-like substrate such as a plastic film. Thus, a plurality of thin films are formed on the solar battery cell to form a barrier film. Thereby, the penetration | invasion of a water | moisture content into a photovoltaic cell is prevented effectively, and the flexible solar cell excellent in the oxidation characteristic can be formed.

この薄膜形成装置1は、帯状基材2を送り出す搬送ロール3と、供給された帯状基材2を巻き取る搬送ロール4と、搬送ロール3と搬送ロール4との間に配置されるメインロール5と、これらを収容するメインロールチャンバ6と、薄膜を形成する成膜チャンバ7とを有しており、搬送ロール3から送り出された帯状基材2をメインロール5の外周面51に沿わせて搬送させつつ、各成膜チャンバ7を通過させることにより、帯状基材2上に薄膜が形成され、搬送ロール4で巻き取られるようになっている。   The thin film forming apparatus 1 includes a transport roll 3 that feeds the strip-shaped substrate 2, a transport roll 4 that winds the supplied strip-shaped substrate 2, and a main roll 5 that is disposed between the transport roll 3 and the transport roll 4. And a main roll chamber 6 for accommodating these and a film forming chamber 7 for forming a thin film, and the belt-like substrate 2 fed from the transport roll 3 is placed along the outer peripheral surface 51 of the main roll 5. A thin film is formed on the belt-like substrate 2 by passing through each film forming chamber 7 while being transported, and is wound up by the transport roll 4.

搬送ロール3および搬送ロール4は略円筒形状の芯部31および芯部41を有しており、これら芯部31および芯部41には帯状基材2が巻き付けられ、これら芯部31および芯部41を回転駆動させることにより、帯状基材2を送り出し、または巻き取ることができる。すなわち、図示しない制御装置により芯部31および芯部41の回転が制御されることにより、帯状基材2の送り出し速度もしくは巻き取り速度を増加及び減少させることができる。具体的には、帯状基材2が下流側から引張力を受けた状態で上流側の芯部を回転させることにより帯状基材2が下流側に送り出され、適宜、この上流側の芯部にブレーキをかけることにより帯状基材2が撓むことなく一定速度で送り出されるようになっている。また、下流側の芯部の回転が調節されることにより、送り出された帯状基材2が撓むのを抑えつつ、逆に帯状基材2が必要以上の張力がかからないようにして巻き取ることができるようになっている。   The transport roll 3 and the transport roll 4 have a substantially cylindrical core portion 31 and a core portion 41, and the belt-like substrate 2 is wound around the core portion 31 and the core portion 41. By rotating 41, the belt-like substrate 2 can be sent out or taken up. That is, by controlling the rotation of the core portion 31 and the core portion 41 by a control device (not shown), it is possible to increase and decrease the feeding speed or the winding speed of the belt-like substrate 2. Specifically, the belt-like base material 2 is sent to the downstream side by rotating the upstream core portion in a state where the belt-like base material 2 receives a tensile force from the downstream side. By applying the brake, the belt-like substrate 2 is fed out at a constant speed without being bent. In addition, by adjusting the rotation of the downstream core, the belt-like base material 2 that has been fed out is restrained from being bent, and conversely, the belt-like base material 2 is wound so as not to be applied with an unnecessary tension. Can be done.

ここで、帯状基材2は、一方向に延びる薄板状の長尺体であり、厚み0.01mm〜0.2mm 幅5mm〜1000mmの平板形状を有する長尺体が適用される。また、材質として、特に限定しないが、ステンレス、銅等の金属材料の他、プラスチックフィルム等が好適に用いられる。   Here, the strip | belt-shaped base material 2 is a thin plate-shaped elongate body extended in one direction, and the elongate body which has a flat plate shape of thickness 0.01mm-0.2mm width 5mm-1000mm is applied. Moreover, although it does not specifically limit as a material, In addition to metal materials, such as stainless steel and copper, a plastic film etc. are used suitably.

このように、上記の搬送ロール3と搬送ロール4とが一対となり、一方が帯状基材2を送り出し、他方が前記送り出し速度と同じ巻き取り速度で帯状基材2を巻き取ることによって、帯状基材2にかかる張力を所定の値で維持しながら帯状基材2を搬送することが可能である。なお、上記では搬送ロール3が帯状基材2を送り出し、搬送ロール4が帯状基材2を巻き取る形態を示しているが、搬送ロール3および搬送ロール4の回転方向を逆転させることにより、上記とは逆に搬送ロール4が帯状基材2を送り出し、搬送ロール3が帯状基材2を巻き取る形態となり、帯状基材2の搬送方向は反転する。   In this manner, the transport roll 3 and the transport roll 4 are paired, one of which feeds the strip-shaped base material 2 and the other of which winds the strip-shaped base material 2 at the same winding speed as the feed-out speed. It is possible to transport the belt-like substrate 2 while maintaining the tension applied to the material 2 at a predetermined value. In addition, although the conveyance roll 3 sends out the strip | belt-shaped base material 2 and shows the form which the conveyance roll 4 winds up the strip | belt-shaped base material 2 by the above, by reversing the rotation direction of the conveyance roll 3 and the conveyance roll 4, the said Contrary to this, the transport roll 4 feeds the strip-shaped substrate 2 and the transport roll 3 winds the strip-shaped substrate 2, and the transport direction of the strip-shaped substrate 2 is reversed.

メインロール5は、成膜の際に帯状基材2の姿勢を保ちつつ、上流側の搬送ロールから供給された帯状基材2を下流側の搬送ロールに搬送するためのものである。メインロール5は、搬送ロール3と搬送ロール4との間に配置されており、芯部31及び芯部41よりも大径の略円筒形状に形成されている。メインロール5の外周面51は、周方向に曲率が一定の曲面で形成されており、図示しない制御装置により芯部31及び芯部41の回転に応じて駆動制御されるようになっている。また、メインロール5は、芯部31及び芯部41に比べて、その外周面51が下側に張り出す位置に設けられており、この張り出した外周面51に帯状基材2が架け渡されている。すなわち、上流側の搬送ロールから送り出された帯状基材2は、メインロール5の外周面51に当接することにより所定の張力が負荷された状態で搬送される。すなわち、メインロール5の外周面51に帯状基材2が接した状態でメインロール5が搬送ロール3及び搬送ロール4の回転に応じて回転することにより、帯状基材2は、帯状基材2全体が張った状態で、その表面が成膜チャンバ7それぞれに対向する姿勢で上流の搬送ロールから下流の搬送ロールへ搬送されるようになっている。   The main roll 5 is for conveying the belt-like substrate 2 supplied from the upstream-side conveyance roll to the downstream-side conveyance roll while maintaining the posture of the belt-like substrate 2 during film formation. The main roll 5 is disposed between the transport roll 3 and the transport roll 4 and is formed in a substantially cylindrical shape having a larger diameter than the core portion 31 and the core portion 41. The outer peripheral surface 51 of the main roll 5 is formed with a curved surface having a constant curvature in the circumferential direction, and is driven and controlled according to the rotation of the core portion 31 and the core portion 41 by a control device (not shown). Further, the main roll 5 is provided at a position where the outer peripheral surface 51 protrudes downward as compared with the core portion 31 and the core portion 41, and the belt-like substrate 2 is bridged over the protruding outer peripheral surface 51. ing. That is, the belt-like base material 2 fed out from the upstream transport roll is transported in a state where a predetermined tension is applied by contacting the outer peripheral surface 51 of the main roll 5. That is, when the main roll 5 rotates according to the rotation of the transport roll 3 and the transport roll 4 with the strip-shaped base 2 in contact with the outer peripheral surface 51 of the main roll 5, the strip-shaped base 2 is In a state where the whole is stretched, the surface thereof is conveyed from the upstream conveyance roll to the downstream conveyance roll in a posture facing each film forming chamber 7.

メインロールチャンバ6は、メインロール5を収容しチャンバ内の圧力を一定に保持するためのものである。本実施形態では、メインロールチャンバ6は、図1に示すように、略ホームベース形状の五角形に形成されたケーシングであり、その中央部分にメインロール5が収容されている。そして、メインロールチャンバ6には、真空ポンプ61が接続されており、この真空ポンプ61を作動させることにより、メインロールチャンバ6内の圧力を制御できるようになっている。本実施形態では、各成膜チャンバ7よりも低圧になるように設定されている。なお、本実施形態では、搬送ロール3及び、搬送ロール4がメインロールチャンバ6内に収容されているが、これらをメインロールチャンバ6の外に設ける構成であってもよい。本実施形態のようにこれらをメインロールチャンバ6内に設けることで、帯状基材2や成膜後の帯状基材2(成膜基材)を大気に曝すことから保護することができる。   The main roll chamber 6 is for accommodating the main roll 5 and keeping the pressure in the chamber constant. In the present embodiment, as shown in FIG. 1, the main roll chamber 6 is a casing formed in a substantially home-base-shaped pentagon, and the main roll 5 is accommodated in the central portion thereof. A vacuum pump 61 is connected to the main roll chamber 6. By operating the vacuum pump 61, the pressure in the main roll chamber 6 can be controlled. In the present embodiment, the pressure is set to be lower than that of each film forming chamber 7. In this embodiment, the transport roll 3 and the transport roll 4 are accommodated in the main roll chamber 6, but a configuration in which these are provided outside the main roll chamber 6 may be employed. By providing these in the main roll chamber 6 as in the present embodiment, it is possible to protect the belt-like substrate 2 and the belt-like substrate 2 (film-forming substrate) after film formation from being exposed to the atmosphere.

成膜チャンバ7は、帯状基材2上に薄膜を形成するためのものである。本実施形態では、同じ構造の成膜チャンバ7が2つ設けられている。これらの成膜チャンバ7は、メインロールチャンバ6内に設けられており、本説明では搬送ロール3に近い方を第1成膜チャンバ7a、搬送ロール4に近い方を第2成膜チャンバ7bと呼ぶ。ここで、第1成膜チャンバ7a、第2成膜チャンバ7bを区別しない場合は、単に成膜チャンバ7と呼ぶこととする。第1成膜チャンバ7a及び第2成膜チャンバ7bは、メインロール5の外径側に間仕切り部62を配置することにより形成されている。具体的には、メインロール5の外径側には、略板状の3つの間仕切り部62がメインロール5の外周面51に向かって延びるように設けられていることにより、メインロール5の外周面51と間仕切り部62とメインロールチャンバ6の壁面とで形成されてメインロール5上の帯状基材2の膜形成面(メインロールと当接している面と反対側の面)の一部を囲み、当該膜形成面の一部との間に閉空間を形成する成膜チャンバ7が2つ形成されている。これにより、メインロール5に沿ってたとえば搬送ロール3から搬送ロール4へ帯状基材2が搬送されると、1つ目の間仕切り部62を通過した帯状基材2が第1成膜チャンバ7aに搬送され、次に2つ目の間仕切り部62を通過した帯状基材2が第2成膜チャンバ7bに搬送されることにより、それぞれ第1成膜チャンバ7a及び第2成膜チャンバ7bにより帯状基材2上に順次薄膜が形成されるようになっている。   The film forming chamber 7 is for forming a thin film on the belt-like substrate 2. In the present embodiment, two film forming chambers 7 having the same structure are provided. These film forming chambers 7 are provided in the main roll chamber 6, and in this description, the one near the transport roll 3 is the first film forming chamber 7a, and the one near the transport roll 4 is the second film forming chamber 7b. Call. Here, when the first film forming chamber 7a and the second film forming chamber 7b are not distinguished from each other, they are simply referred to as the film forming chamber 7. The first film forming chamber 7 a and the second film forming chamber 7 b are formed by disposing a partition 62 on the outer diameter side of the main roll 5. Specifically, on the outer diameter side of the main roll 5, three substantially plate-like partition portions 62 are provided so as to extend toward the outer peripheral surface 51 of the main roll 5, so that the outer periphery of the main roll 5 is A part of the film forming surface (surface opposite to the surface in contact with the main roll) of the belt-like substrate 2 formed on the surface 51, the partition 62 and the wall surface of the main roll chamber 6 on the main roll 5. Two film forming chambers 7 are formed so as to surround and form a closed space between a part of the film forming surface. Thereby, for example, when the belt-like substrate 2 is conveyed from the conveyance roll 3 to the conveyance roll 4 along the main roll 5, the belt-like substrate 2 that has passed through the first partition 62 is transferred to the first film forming chamber 7a. The belt-shaped substrate 2 that has been transported and then passed through the second partition 62 is transported to the second film-forming chamber 7b, whereby the first film-forming chamber 7a and the second film-forming chamber 7b respectively A thin film is sequentially formed on the material 2.

なお、本実施形態では間仕切り部62が帯状基材2と干渉して帯状基材2が破損することを防ぐために、メインロール5上の帯状基材2と間仕切り部62の端部との間には若干の隙間が設けられるように構成されている。したがって、成膜チャンバ7と帯状基材2との間に形成される空間は厳密的には閉空間では無いが、本説明ではこのように若干の隙間がある空間であっても閉空間と呼ぶこととする。   In addition, in this embodiment, in order to prevent the partition part 62 from interfering with the strip-shaped base material 2 and damaging the strip-shaped base material 2, it is between the strip-shaped base material 2 on the main roll 5 and the end of the partition part 62. Is configured to have a slight gap. Therefore, the space formed between the film forming chamber 7 and the belt-like substrate 2 is not strictly a closed space, but in this description, even a space having a slight gap is called a closed space. I will do it.

これら成膜チャンバ7には、真空ポンプ71a、71bが接続されており、真空ポンプ71a、71bを作動させることにより、成膜チャンバ7a内および成膜チャンバ7b内を所定の圧力に設定できるようになっている。本実施形態では、原料ガスを供給する前に所定の圧力になるまで成膜チャンバ7内を減圧する。   These film forming chambers 7 are connected to vacuum pumps 71a and 71b. By operating the vacuum pumps 71a and 71b, the film forming chamber 7a and the film forming chamber 7b can be set to a predetermined pressure. It has become. In the present embodiment, the inside of the film forming chamber 7 is depressurized until a predetermined pressure is reached before supplying the source gas.

また、これらの成膜チャンバ7は、帯状基材2に対する表面処理として、プラズマCVD法を用いた成膜源が設けられている。すなわち、成膜チャンバ7には、高周波電源74に接続されて成膜チャンバ7内の閉空間にプラズマを発生させるための略U字型のプラズマ電極72が設けられるとともに、原料ガス供給手段である原料ガス配管73が接続されている。具体的には、第1成膜チャンバ7aには、高周波電源74aに接続されたプラズマ電極72aが設けられ、第2成膜チャンバ7bには、高周波電源74bに接続されたプラズマ電極72bが設けられている。また、第1成膜チャンバ7aには、原料ガス配管73aが接続されており、第2成膜チャンバ7bには原料ガス配管73bが接続されている。これにより第1成膜チャンバ7a及び第2成膜チャンバ7bを通過する帯状基材2上に所定の薄膜が形成される。すなわち、成膜チャンバ7内に原料ガスが供給された状態で、高周波電源74によってプラズマ電極72に高周波電圧が印加されることにより、プラズマ電極72の周辺にプラズマが発生し、このプラズマによって原料ガスが励起されて成膜チャンバ7内がプラズマ雰囲気となり、帯状基材2上に所定の薄膜が形成される。本実施形態では、第1成膜チャンバ7aでは、原料ガスとしてHMDS(ヘキサメチルジシラザン)ガス及びアルゴンガス、水素ガスを供給することにより、密着性の高いSi化合物膜(第1薄膜)が形成され、第2成膜チャンバ7bでは、原料ガスとしてHMDS及び酸素ガスが供給されることにより、緻密でバリア性の高いSiO2膜(第2薄膜)が形成される。なお、真空ポンプ71a、71b、プラズマ電極72a、72b、原料ガス配管73a、73b、高周波電源74a、74bそれぞれについては、両者区別なく呼ぶ場合は単に真空ポンプ71、プラズマ電極72、原料ガス配管73、高周波電源74と呼ぶことにする。   Further, these film forming chambers 7 are provided with a film forming source using a plasma CVD method as a surface treatment for the belt-like substrate 2. That is, the film forming chamber 7 is provided with a substantially U-shaped plasma electrode 72 that is connected to a high frequency power source 74 and generates plasma in a closed space in the film forming chamber 7, and is a source gas supply means. A source gas pipe 73 is connected. Specifically, the first film formation chamber 7a is provided with a plasma electrode 72a connected to a high frequency power supply 74a, and the second film formation chamber 7b is provided with a plasma electrode 72b connected to a high frequency power supply 74b. ing. A source gas pipe 73a is connected to the first film forming chamber 7a, and a source gas pipe 73b is connected to the second film forming chamber 7b. As a result, a predetermined thin film is formed on the belt-like substrate 2 passing through the first film forming chamber 7a and the second film forming chamber 7b. That is, when a source gas is supplied into the film forming chamber 7, a high frequency voltage is applied to the plasma electrode 72 by the high frequency power source 74, whereby plasma is generated around the plasma electrode 72, and the source gas is generated by this plasma. Is excited, and the inside of the film forming chamber 7 becomes a plasma atmosphere, and a predetermined thin film is formed on the belt-like substrate 2. In the present embodiment, in the first film forming chamber 7a, an HMDS (hexamethyldisilazane) gas, an argon gas, and a hydrogen gas are supplied as source gases, thereby forming a highly adhesive Si compound film (first thin film). In the second film formation chamber 7b, a dense SiO2 film (second thin film) having high barrier properties is formed by supplying HMDS and oxygen gas as source gases. The vacuum pumps 71a and 71b, the plasma electrodes 72a and 72b, the source gas pipes 73a and 73b, and the high frequency power sources 74a and 74b are simply referred to as the vacuum pump 71, the plasma electrode 72, the source gas pipe 73, It will be referred to as a high frequency power source 74.

また、高周波電源74とプラズマ電極72とを接続する配線の途中には、プラズマ強度制御手段75(プラズマ強度制御手段75aおよびプラズマ強度制御手段75b)が設けられており、このプラズマ強度制御手段75は、本実施形態ではプラズマ電極72に印加される電圧を制御する電圧制御装置であり、後述する伝熱制限手段の役割を有する。   Further, plasma intensity control means 75 (plasma intensity control means 75a and plasma intensity control means 75b) is provided in the middle of the wiring connecting the high-frequency power source 74 and the plasma electrode 72. In the present embodiment, the voltage control device controls the voltage applied to the plasma electrode 72, and has a role of heat transfer limiting means described later.

以上の構成の薄膜形成装置1により、搬送ロール3から搬送ロール4へまず帯状基材2が搬送される場合、帯状基材2は、まず第1成膜チャンバ7aを通過し、ここで第1薄膜が形成される。そして、第1薄膜が形成された帯状基材2は引き続き第2成膜チャンバ7bを通過し、第1薄膜の上に第2薄膜が形成される。このように搬送ロール3から搬送ロール4への搬送を続けた結果、搬送ロール3芯部31に巻き付けられていた帯状基材2のほとんどが搬送ロール4の芯部41へ移動して帯状基材2のほぼ全面に第1薄膜および第2薄膜が積層された後、芯部31および芯部41の回転方向を逆転させると、帯状基材2の搬送方向が反転して帯状基材2は再び成膜チャンバ7b、成膜チャンバ7aを通過するため、第2薄膜の上にさらに第1薄膜が積層される。その後さらに帯状基材2の搬送方向を反転させることにより、第1薄膜の上にさらに第2薄膜が形成され、帯状基材2の搬送方向を反転させながら2つの成膜チャンバ7にて薄膜を形成させることにより、2種の薄膜を交互に積層させることが可能である。これにより、高いバリア性と密着性の両方を具備する封止膜を帯状基材2に形成させることができる。   When the strip-shaped substrate 2 is first transported from the transport roll 3 to the transport roll 4 by the thin film forming apparatus 1 having the above-described configuration, the strip-shaped substrate 2 first passes through the first film formation chamber 7a. A thin film is formed. Then, the belt-like substrate 2 on which the first thin film is formed continues to pass through the second film forming chamber 7b, and the second thin film is formed on the first thin film. Thus, as a result of continuing conveyance from the conveyance roll 3 to the conveyance roll 4, most of the strip | belt-shaped base materials 2 wound around the conveyance roll 3 core part 31 move to the core part 41 of the conveyance roll 4, and a strip | belt-shaped base material After the first thin film and the second thin film are laminated on almost the entire surface of 2, when the rotation direction of the core portion 31 and the core portion 41 is reversed, the transport direction of the belt-like substrate 2 is reversed and the belt-like substrate 2 is again In order to pass through the film forming chamber 7b and the film forming chamber 7a, a first thin film is further laminated on the second thin film. Thereafter, the second thin film is further formed on the first thin film by further reversing the transport direction of the belt-shaped substrate 2, and the thin film is formed in the two film forming chambers 7 while reversing the transport direction of the strip-shaped substrate 2. By forming it, two kinds of thin films can be alternately laminated. Thereby, the sealing film which has both high barrier property and adhesiveness can be formed in the strip | belt-shaped base material 2. FIG.

また、薄膜形成の際の帯状基材2の搬送速度を一定に保つことにより、帯状基材2の全長にわたって均一の膜厚の薄膜を形成することができ、バリア性にムラが無い封止膜を得ることができる。なお、このような薄膜形成の際の一定の搬送速度のことを、本説明では成膜搬送速度と呼ぶ。また、薄膜形成装置1が帯状基材2を成膜搬送速度で搬送しながら薄膜を形成させる動作を行うことを、本説明では成膜モードと呼ぶ。   Further, by keeping the conveyance speed of the strip-shaped substrate 2 during the formation of the thin film constant, a thin film having a uniform film thickness can be formed over the entire length of the strip-shaped substrate 2, and the sealing film has no unevenness in barrier properties. Can be obtained. In addition, in this description, this constant conveyance speed at the time of thin film formation is called a film formation conveyance speed. In addition, in this description, the thin film forming apparatus 1 performs an operation of forming a thin film while transporting the belt-shaped substrate 2 at the film deposition transport speed, which is referred to as a film deposition mode.

一方、帯状基材2の搬送方向を反転させて、帯状基材2を反対方向に成膜搬送速度で搬送する際には、帯状基材2の搬送速度を一旦成膜搬送速度から減速させ、搬送速度がゼロになるのを経てから、反対方向への搬送速度が成膜搬送速度になるまで帯状基材2の搬送速度を加速させる必要がある。薄膜形成装置1がこのような動作を行うことを本説明では反転モードと呼ぶが、この反転モードの際、帯状基材2の搬送速度が成膜モードの際の搬送速度(成膜搬送速度)よりも遅くなるため、帯状基材2がプラズマ雰囲気に曝される時間が成膜モードの際よりも長くなる。   On the other hand, when the transport direction of the belt-shaped substrate 2 is reversed and the belt-shaped substrate 2 is transported in the opposite direction at the film deposition transport speed, the transport speed of the belt-shaped substrate 2 is once decelerated from the film deposition transport speed, After the conveyance speed becomes zero, it is necessary to accelerate the conveyance speed of the strip-shaped substrate 2 until the conveyance speed in the opposite direction becomes the film formation conveyance speed. The thin film forming apparatus 1 performing such an operation is referred to as a reversal mode in the present description. In this reversal mode, the transport speed of the belt-shaped substrate 2 is the transport speed when the film formation mode is set (deposition transport speed). Therefore, the time during which the belt-shaped substrate 2 is exposed to the plasma atmosphere is longer than that in the film forming mode.

帯状基材2の膜形成面に薄膜を形成する際、プラズマにより励起された原料ガスが帯状基材2に触れるだけでなく、プラズマが帯状基材2に触れることによって、プラズマの強度に応じた熱量が帯状基材2に与えられる。帯状基材2の単位面積に与えられた熱量が所定の値を超えた場合、帯状基材2には熱伸びなどの変形が生じる。このように帯状基材2が変形すると、メインロール5上の帯状基材2にしわ(縦しわ)が生じ、均一の膜厚で薄膜を積層することが困難となる。また、上記の通り、反転モードの際には帯状基材2がプラズマに晒される時間が長くなるため、仮に反転モードの際も成膜モードの際と同等の強度のプラズマを帯状基材2に当てた場合、帯状基材2の単位面積に与えられた熱量が所定の値を超えて帯状基材2に変形が生じるおそれがある。   When forming a thin film on the film-forming surface of the strip-shaped substrate 2, not only the source gas excited by the plasma touches the strip-shaped substrate 2, but also the plasma touches the strip-shaped substrate 2, thereby depending on the intensity of the plasma. The amount of heat is given to the belt-like substrate 2. When the amount of heat given to the unit area of the strip-shaped substrate 2 exceeds a predetermined value, the strip-shaped substrate 2 undergoes deformation such as thermal elongation. When the belt-like substrate 2 is deformed in this way, wrinkles (vertical wrinkles) are generated in the belt-like substrate 2 on the main roll 5, and it becomes difficult to stack thin films with a uniform film thickness. Further, as described above, since the time during which the strip-shaped substrate 2 is exposed to the plasma in the inversion mode becomes longer, the plasma having the same intensity as that in the film formation mode is applied to the strip-shaped substrate 2 in the inversion mode. When applied, the amount of heat given to the unit area of the strip-shaped substrate 2 may exceed a predetermined value, and the strip-shaped substrate 2 may be deformed.

ここで、本発明では、伝熱制限手段により帯状基材2の単位面積にプラズマが単位時間で与える熱量を、反転モードの際は成膜モード時の際よりも低くさせている。具体的には、本実施形態では、プラズマ強度制御手段75を伝熱制限手段として、反転モードの際にプラズマ電極72に印加される電圧を成膜モードの際の電圧である成膜電圧よりも低い電圧である待機電圧にプラズマ強度制御手段75が制御することにより、反転モードの際のプラズマの強度を成膜モードの際のプラズマの強度よりも低くしている。   Here, in the present invention, the amount of heat that the plasma gives to the unit area of the belt-like substrate 2 per unit time by the heat transfer limiting means is made lower in the inversion mode than in the film formation mode. Specifically, in this embodiment, the plasma intensity control means 75 is used as a heat transfer limiting means, and the voltage applied to the plasma electrode 72 in the inversion mode is set to be higher than the film formation voltage that is the voltage in the film formation mode. By controlling the plasma intensity control means 75 to a standby voltage that is a low voltage, the plasma intensity in the inversion mode is made lower than the plasma intensity in the film forming mode.

これにより、反転モードの際に帯状基材2の搬送速度が遅くなった場合であっても、プラズマから帯状基材2の単位面積に伝わる熱量を成膜モードの際よりも少なくすることができるため、反転モードの際に帯状基材2が変形することを防ぐことができる。   Thereby, even if it is a case where the conveyance speed of the strip | belt-shaped base material 2 becomes slow in the reversal mode, the heat amount transmitted from the plasma to the unit area of the strip-shaped base material 2 can be made smaller than in the film-forming mode. For this reason, it is possible to prevent the belt-like substrate 2 from being deformed during the reverse mode.

ここで、本発明では、反転モードの際にプラズマを消灯させるのではなく、プラズマは発生させたまま、伝熱制限手段によって帯状基材2の単位面積にプラズマが単位時間で与える熱量を成膜モードの際よりも低くしている。これは、もしプラズマを一旦消灯させた後再びプラズマを発生させた場合に、あたかも蛍光灯が安定して点灯するまでにしばらく点滅を繰り返すように、プラズマの放電が安定するまでに所定の時間を必要とするからである。   Here, in the present invention, the plasma is not extinguished in the inversion mode, but the amount of heat that the plasma gives to the unit area of the strip-shaped substrate 2 per unit time is formed by the heat transfer limiting means while the plasma is generated. Lower than in the mode. This means that if the plasma is generated again after it has been extinguished, a predetermined time is required until the plasma discharge is stabilized so that the fluorescent lamp blinks for a while until the fluorescent lamp is stably turned on. It is necessary.

放電が安定しないプラズマによって積層された薄膜には、膜厚、膜質にムラが生じ、所定のバリア性を得ることができないため、帯状基材2において放電が安定しないプラズマによって積層された薄膜が存在する部分は廃棄する必要がある。   The thin film laminated by plasma with unstable discharge causes unevenness in film thickness and film quality, and a predetermined barrier property cannot be obtained. Therefore, there is a thin film laminated by plasma with unstable discharge in the belt-like substrate 2 It is necessary to discard the part to be.

本説明のような薄膜形成装置1において、プラズマを発生させた後に放電が安定するまでには、約1分の時間を要する。一方、反転モードの際に帯状基材2の搬送速度をゼロから成膜搬送速度にまで加速するために要する時間は、成膜搬送速度が5m/sである場合は20秒程度に設定することで帯状基材2を安定して搬送することができる。したがって、プラズマを一旦消灯させる場合は、帯状基材2の搬送速度が一定になった後もしばらく製品として利用できない部分が生じることとなる。   In the thin film forming apparatus 1 as described herein, it takes about 1 minute for the discharge to stabilize after the plasma is generated. On the other hand, the time required for accelerating the conveyance speed of the belt-like substrate 2 from zero to the film formation conveyance speed in the reverse mode is set to about 20 seconds when the film formation conveyance speed is 5 m / s. Thus, the belt-like substrate 2 can be stably conveyed. Therefore, when the plasma is once extinguished, a portion that cannot be used as a product for a while after the conveyance speed of the belt-like substrate 2 becomes constant occurs.

これに対し、本発明のように反転モードの際もプラズマの発生は維持しておくことにより、プラズマの放電が不安定になることなく短時間で成膜モードの際のプラズマの強度に戻すことができるため、帯状基材2の搬送速度が成膜搬送速度で一定になった直後から薄膜の膜厚を一定にすることができる。すなわち、たとえば成膜搬送速度が5m/sの場合には、プラズマを一旦消灯させる場合と比較して、40秒間搬送する分にあたる約3.3m分もの帯状基材2を無駄なく製品として利用することが可能である。   On the other hand, by maintaining the generation of the plasma even in the inversion mode as in the present invention, it is possible to return to the plasma intensity in the film formation mode in a short time without causing the plasma discharge to become unstable. Therefore, the film thickness of the thin film can be made constant immediately after the conveyance speed of the belt-like substrate 2 becomes constant at the film formation conveyance speed. That is, for example, when the film forming conveyance speed is 5 m / s, as compared with the case where the plasma is once extinguished, about 3.3 m of the belt-shaped substrate 2 corresponding to the conveyance for 40 seconds is used as a product without waste. It is possible.

次に、上述した薄膜形成装置1により、帯状基材2上に薄膜を形成する薄膜形成方法について説明する。   Next, the thin film formation method which forms a thin film on the strip | belt-shaped base material 2 with the thin film formation apparatus 1 mentioned above is demonstrated.

まず、搬送ロール3の芯部31に巻回された帯状基材2をセットし、帯状基材2をメインロール5の外周面51に沿わせた後、搬送ロール4の芯部41に架け渡す。そして、メインロールチャンバ6及び成膜チャンバ7の真空ポンプ61、71を作動させ、各チャンバ内を所定の圧力に到達させる。   First, the belt-like base material 2 wound around the core portion 31 of the transport roll 3 is set, and after the belt-like base material 2 is placed along the outer peripheral surface 51 of the main roll 5, it is bridged on the core portion 41 of the transport roll 4. . Then, the vacuum pumps 61 and 71 of the main roll chamber 6 and the film forming chamber 7 are operated to reach a predetermined pressure in each chamber.

各チャンバが所定の圧力に到達した後、成膜チャンバ7の原料ガス配管73から原料ガスを供給し、高周波電源74によってプラズマ電極72に高周波電圧を印加する。このとき、成膜チャンバ7の圧力は、原料ガスが供給される前よりも高くなる。また、このときにプラズマ電極72に印加される電圧は上記待機電圧となるよう、プラズマ強度制御手段75により制御されている。なお、この待機電圧ではプラズマの点灯が困難であれば、一度成膜電圧程度の高い電圧を印加して点灯させ、瞬時に待機電圧とすることによって、帯状機材2の熱伸びを防ぐことができる。   After each chamber reaches a predetermined pressure, a source gas is supplied from a source gas pipe 73 of the film forming chamber 7, and a high frequency voltage is applied to the plasma electrode 72 by a high frequency power source 74. At this time, the pressure in the film forming chamber 7 becomes higher than before the source gas is supplied. At this time, the voltage applied to the plasma electrode 72 is controlled by the plasma intensity control means 75 so as to be the standby voltage. If it is difficult to turn on the plasma with this standby voltage, it is possible to prevent thermal expansion of the belt-shaped equipment 2 by applying a high voltage of about the film formation voltage once and turning it on to instantly set the standby voltage. .

次に、搬送ロール3及び搬送ロール4を駆動させて帯状基材2の搬送を開始する。帯状基材2の搬送速度はゼロから加速されて所定時間後に上記成膜搬送速度に達し、その後当該成膜搬送速度を維持されるが、この成膜搬送速度に達する直前にプラズマ電極72に印加される電圧を成膜電圧にするようプラズマ強度制御手段75が制御され、帯状基材2の搬送速度が成膜搬送速度に達した時にはプラズマ電極72に印加される電圧は成膜電圧となっている。   Next, the conveyance roll 3 and the conveyance roll 4 are driven, and conveyance of the strip | belt-shaped base material 2 is started. The conveyance speed of the belt-like substrate 2 is accelerated from zero and reaches the film formation conveyance speed after a predetermined time, and then the film formation conveyance speed is maintained, but is applied to the plasma electrode 72 immediately before reaching the film formation conveyance speed. The plasma intensity control means 75 is controlled so that the applied voltage becomes the film formation voltage, and when the transport speed of the belt-shaped substrate 2 reaches the film formation transport speed, the voltage applied to the plasma electrode 72 becomes the film formation voltage. Yes.

一方、プラズマが点灯された後、第1成膜チャンバ7aでは、プラズマ雰囲気に曝されることにより励起された原料ガスが帯状基材2に触れ、帯状基材2の膜形成面に第1薄膜が形成される。すなわち、帯状基材2は、メインロール5の外周面51に沿って搬送されつつ、原料ガスに触れることにより、帯状基材2の膜形成面には長手方向に亘って第1薄膜が形成される。また、帯状基材2の搬送速度が成膜搬送速度で一定になった後は、均一な膜厚の第1薄膜が得られる。   On the other hand, after the plasma is turned on, in the first film forming chamber 7a, the source gas excited by being exposed to the plasma atmosphere touches the band-shaped substrate 2, and the first thin film is formed on the film forming surface of the band-shaped substrate 2. Is formed. That is, the belt-like substrate 2 is conveyed along the outer peripheral surface 51 of the main roll 5 and touches the raw material gas, whereby the first thin film is formed on the film-forming surface of the belt-like substrate 2 over the longitudinal direction. The Moreover, after the conveyance speed of the strip | belt-shaped base material 2 becomes constant with the film-forming conveyance speed, the 1st thin film with a uniform film thickness is obtained.

また、第1成膜チャンバ7aを通過した帯状基材2は、第2成膜チャンバ7bに進入し、第2成膜チャンバ7bの原料ガスに曝されることにより、第1薄膜上に第2薄膜が形成される。また、帯状基材2の搬送速度が成膜搬送速度で一定になった後は、均一な膜厚の第2薄膜が得られる。ここで、一定の成膜搬送速度で帯状基材2を搬送しながら帯状基材2に第1薄膜及び第2薄膜を形成する工程を、本説明では成膜ステップと呼ぶ。そして、帯状基材2に第1薄膜及び第2薄膜が積層されて形成された後、搬送ロール4に帯状基材2が巻き取られる。   Further, the belt-like substrate 2 that has passed through the first film forming chamber 7a enters the second film forming chamber 7b and is exposed to the source gas in the second film forming chamber 7b, whereby the second thin film substrate 2 is formed on the first thin film. A thin film is formed. Moreover, after the conveyance speed of the strip | belt-shaped base material 2 becomes fixed with the film-forming conveyance speed, the 2nd thin film of uniform film thickness is obtained. Here, the process of forming the first thin film and the second thin film on the band-shaped substrate 2 while conveying the band-shaped substrate 2 at a constant film-forming conveyance speed is referred to as a film-forming step in this description. And after forming the 1st thin film and the 2nd thin film on the strip | belt-shaped base material 2, the strip | belt-shaped base material 2 is wound up by the conveyance roll 4. FIG.

次に、帯状基材2の大半が搬送ロール4に巻き取られた後、搬送ロール3および搬送ロール4の回転方向を逆転させ、帯状基材2の搬送方向を反転させる。このとき、帯状基材2の搬送速度は一旦減速され、ゼロとなった後に搬送方向が反転し、搬送速度が成膜搬送速度になるまで加速される。このように帯状基材2の搬送方向が反転するとともに搬送速度が成膜搬送速度より低くなっている工程を、本説明では反転ステップと呼ぶ。この反転ステップとなった直後、プラズマ電極72に印加される電圧は待機電圧となるよう、プラズマ強度制御手段75により制御される。   Next, after most of the strip-shaped substrate 2 is wound on the transport roll 4, the rotation direction of the transport roll 3 and the transport roll 4 is reversed, and the transport direction of the strip-shaped substrate 2 is reversed. At this time, the conveyance speed of the belt-like substrate 2 is once reduced, and after reaching zero, the conveyance direction is reversed, and the conveyance speed is accelerated until the conveyance speed reaches the film formation conveyance speed. In this description, the process in which the transport direction of the belt-like substrate 2 is reversed and the transport speed is lower than the film forming transport speed is referred to as a reversal step. Immediately after this inversion step, the plasma intensity control means 75 controls the voltage applied to the plasma electrode 72 to be a standby voltage.

次に、帯状基材2の搬送速度が成膜搬送速度で一定になるとともにプラズマ電極72に印加される電圧が成膜電圧となるよう、プラズマ強度制御手段75により制御され、再び成膜ステップが行われる。この際、帯状基材2は第2成膜チャンバ7b、第1成膜チャンバ7aの順に通過して、第2薄膜の上に第1薄膜が形成される。   Next, the film intensity is controlled by the plasma intensity control means 75 so that the conveyance speed of the belt-like substrate 2 becomes constant at the film formation conveyance speed and the voltage applied to the plasma electrode 72 becomes the film formation voltage. Done. At this time, the belt-like substrate 2 passes through the second film forming chamber 7b and the first film forming chamber 7a in this order, and the first thin film is formed on the second thin film.

その後、所定の回数分反転ステップと成膜ステップとが繰り返し行われることにより、所定の数だけ第1薄膜と第2薄膜とが交互に積層された封止膜が帯状基材2の上に形成される。   Thereafter, the inversion step and the film forming step are repeatedly performed a predetermined number of times, whereby a sealing film in which a predetermined number of first thin films and second thin films are alternately stacked is formed on the band-shaped substrate 2. Is done.

最後に、プラズマ電極72に印加される電圧がゼロとなって各成膜チャンバのプラズマが消灯した後、帯状基材2の全てが片方の搬送ロールに巻き取られた状態にされ、当該搬送ロールが薄膜形成装置1から取り外されて、帯状基材2は次の工程に送られる。   Finally, after the voltage applied to the plasma electrode 72 becomes zero and the plasma in each film forming chamber is extinguished, all of the belt-like substrate 2 is wound around one of the transport rolls, and the transport roll Is removed from the thin film forming apparatus 1 and the belt-like substrate 2 is sent to the next step.

以上の薄膜形成装置および薄膜形成方法により、薄膜が積層された基材を歩留まり良く得ることが可能である。   With the above thin film forming apparatus and thin film forming method, it is possible to obtain a substrate on which thin films are stacked with a high yield.

なお、本実施形態では、伝熱制限手段としてプラズマ強度制御手段75を用い、反転モードの際にプラズマ電極72に印加される電圧を成膜モードの際の電圧である成膜電圧よりも低い電圧である待機電圧にプラズマ強度制御手段75が制御することにより、反転モード際のプラズマの強度を成膜モードの際のプラズマの強度よりも低くしているが、伝熱制限手段はこの形態に限られない。たとえば、図3に示すように、伝熱制限手段は、帯状基材2の膜形成面とプラズマ電極72との間を遮蔽するシャッター装置76であっても良い。このシャッター装置76は、Y軸方向(紙面と垂直な方向)に移動可能とし、膜形成面とプラズマ電極72との間を遮蔽する遮蔽位置と、プラズマ電極72から膜形成面までのプラズマの動きを妨げない待機位置とをとりうる。この構成によれば、プラズマが帯状基材2に触れない状態を形成することができ、反転モードの際に帯状基材が熱伸びすることを確実に防ぐことができる。   In the present embodiment, the plasma intensity control means 75 is used as the heat transfer limiting means, and the voltage applied to the plasma electrode 72 in the inversion mode is lower than the film formation voltage that is the voltage in the film formation mode. By controlling the plasma intensity control means 75 to the standby voltage, the plasma intensity in the inversion mode is made lower than the plasma intensity in the film formation mode. However, the heat transfer limiting means is limited to this form. I can't. For example, as shown in FIG. 3, the heat transfer limiting means may be a shutter device 76 that shields between the film forming surface of the belt-like substrate 2 and the plasma electrode 72. The shutter device 76 is movable in the Y-axis direction (perpendicular to the paper surface), a shielding position that shields between the film formation surface and the plasma electrode 72, and the plasma movement from the plasma electrode 72 to the film formation surface. It is possible to take a stand-by position that does not hinder. According to this configuration, it is possible to form a state in which the plasma does not touch the strip-shaped substrate 2, and it is possible to reliably prevent the strip-shaped substrate from being stretched by heat during the inversion mode.

また、本実施形態ではプラズマ強度制御手段として、プラズマ電極72に印加される電圧を制御する手法を採用しているが、その手法に限らず、たとえば成膜チャンバ7内の圧力を制御したり成膜チャンバ7内へ供給する原料ガスの量を制御する手法によりプラズマの強度を制御しても良い。   In this embodiment, a technique for controlling the voltage applied to the plasma electrode 72 is employed as the plasma intensity control means. However, the present invention is not limited to this technique. For example, the pressure in the film forming chamber 7 can be controlled. The intensity of plasma may be controlled by a method for controlling the amount of source gas supplied into the film chamber 7.

また、本実施形態では、成膜チャンバ7が2つの場合について説明したが、間仕切り部62を増やすことにより、3つ以上の成膜チャンバ7を設けて3種類以上の薄膜を形成するものであってもよい。また、成膜チャンバ7を1つのみ設け、1種類の薄膜を積層して比較的厚めの膜を得るものであってもよい。   In the present embodiment, the case where there are two film forming chambers 7 has been described. However, by increasing the partition 62, three or more film forming chambers 7 are provided to form three or more types of thin films. May be. Alternatively, only one film forming chamber 7 may be provided to obtain a relatively thick film by laminating one kind of thin film.

1 薄膜形成装置
2 帯状機材
3 搬送ロール
4 搬送ロール
5 メインロール
6 メインロールチャンバ
7 成膜チャンバ
7a 第1成膜チャンバ
7b 第2成膜チャンバ
31 芯部
41 芯部
51 外周面
61 真空ポンプ
62 間仕切り部
71 真空ポンプ
71a 真空ポンプ
71b 真空ポンプ
72 プラズマ電極
72a プラズマ電極
72b プラズマ電極
73 原料ガス配管
73a 原料ガス配管
73b 原料ガス配管
74 高周波電源
74a 高周波電源
74b 高周波電源
75 プラズマ強度制御手段
75a プラズマ強度制御手段
75b プラズマ強度制御手段
76 シャッター装置
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Thin film forming apparatus 2 Strip | belt-shaped equipment 3 Conveyance roll 4 Conveyance roll 5 Main roll 6 Main roll chamber 7 Deposition chamber 7a 1st Deposition chamber 7b 2nd Deposition chamber 31 Core part 41 Core part 51 Outer peripheral surface 61 Vacuum pump 62 Partition Part 71 Vacuum pump 71a Vacuum pump 71b Vacuum pump 72 Plasma electrode 72a Plasma electrode 72b Plasma electrode 73 Raw material gas piping 73a Raw material gas piping 73b Raw material gas piping 74 High frequency power source 74a High frequency power source 74b High frequency power source 75 Plasma intensity control means 75a Plasma intensity control means 75b Plasma intensity control means 76 Shutter device

Claims (3)

一方が帯状基材を送り出し、他方が帯状基材を巻き取ることにより、帯状基材を往復搬送させる一対の搬送ロールと、
帯状基材の膜形成面の一部を囲み、当該膜形成面の一部との間に閉空間を形成する成膜チャンバと、
前記閉空間に原料ガスを供給する原料ガス供給手段と、
高周波電源に接続され、前記閉空間にある前記原料ガスをプラズマ化させるプラズマ電極と、
を備え、前記成膜チャンバ内でプラズマ化した前記原料ガスを前記膜形成面に当てて前記原料ガスを成分とする薄膜を形成させる薄膜形成装置であり、
帯状基材を所定の速度で搬送しながら薄膜を帯状基材に形成させる成膜モードと、
帯状基材の搬送方向を反転させる反転モードと、
を有し、
前記反転モードの際は、前記プラズマの強度を前記プラズマの発生を維持したまま前記成膜モードの際の前記プラズマの強度よりも低くさせる、プラズマ強度制御手段をさらに有することを特徴とする、薄膜形成装置。
A pair of transport rolls that reciprocate and transport the band-shaped substrate by one side sending out the band-shaped substrate and the other winding the band-shaped substrate;
A film forming chamber that surrounds a part of the film forming surface of the belt-shaped substrate and forms a closed space with a part of the film forming surface;
Source gas supply means for supplying source gas to the closed space;
A plasma electrode that is connected to a high-frequency power source and converts the source gas in the closed space into a plasma;
A thin film forming apparatus for forming a thin film containing the raw material gas as a component by applying the raw material gas converted into plasma in the film forming chamber to the film forming surface,
A film forming mode for forming a thin film on the belt-shaped substrate while conveying the belt-shaped substrate at a predetermined speed;
A reversing mode for reversing the transport direction of the belt-shaped substrate;
Have
The thin film further comprising plasma intensity control means for lowering the intensity of the plasma in the inversion mode to be lower than the intensity of the plasma in the film formation mode while maintaining the generation of the plasma. Forming equipment.
前記プラズマ強度制御手段は、前記反転モードの際に前記プラズマ電極に印加される電圧を前記成膜モードの際の電圧である成膜電圧よりも低い電圧である待機電圧とすることを特徴とする、請求項に記載の薄膜形成装置。 The plasma intensity control means sets a voltage applied to the plasma electrode in the inversion mode as a standby voltage that is lower than a film formation voltage that is a voltage in the film formation mode. The thin film forming apparatus according to claim 1 . 帯状基材を往復搬送させながら、プラズマ化した原料ガスを帯状基材の膜形成面に当てて前記原料ガスを成分とする薄膜を形成させる薄膜形成方法であり、
帯状基材を所定の速度で搬送しながら薄膜を帯状基材に形成させる成膜ステップと、
帯状基材の搬送方向を反転させる反転ステップと、
を有し、
前記反転ステップの際は、前記プラズマの強度を前記プラズマの発生を維持したまま前記成膜モードの際の前記プラズマの強度よりも低くさせることを特徴とする、薄膜形成方法。
While reciprocating the belt-shaped substrate, it is a thin film forming method of forming a thin film containing the raw material gas as a component by applying a plasma source gas to the film-forming surface of the belt-shaped substrate,
A film forming step for forming a thin film on the band-shaped substrate while conveying the band-shaped substrate at a predetermined speed;
A reversing step for reversing the conveying direction of the belt-shaped substrate;
Have
In the inversion step, the plasma intensity is made lower than the plasma intensity in the film formation mode while maintaining the generation of the plasma .
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