CN115279937A - 薄膜制造装置 - Google Patents

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Abstract

本发明的薄膜制造装置为通过使成膜粒子附着到在能够密闭的腔室内移动的基板的一面来形成薄膜的装置，所述薄膜制造装置包括：等离子体发生部、基板移动部、成膜源供给部和成膜区域限定部。所述等离子体发生部包括：位于所述基板的另一面侧的磁铁；和用于向所述基板的一面附近供给成膜气体的气体供给部。所述成膜区域限定部具有遮蔽部，所述遮蔽部位于所述基板的一面附近且具有开口。所述遮蔽部的所述开口的直径尺寸与在所述等离子体发生部发生的等离子体的沿所述基板的一面的方向上的直径尺寸之比被设定在110/100以下的范围。

Description

薄膜制造装置
技术领域
本发明涉及一种薄膜制造装置，特别是涉及一种适合使用等离子体进行成膜的技术。
本申请基于2019年12月26日在日本申请的专利申请2019-236186号要求优先权，并且在此援引其内容。
背景技术
目前正在进行锂离子电池的研究。其中，作为兼备安全性、高能量密度和长寿命的电池，期待开发负极、电解质及正极均由固体形成的全固态电池。
作为全固态电池的电解质膜的制造方法，需要进行含锂成膜，如专利文献1、2中的记载，通过等离子体沉积来进行成膜。
对于这种电解质膜的成膜工艺而言，已知有如下工艺：例如，使用包含锂和磷的沉积源，并且通过包含氮的等离子体来进行成膜，从而形成含氮膜。
另外，为了提高锂离子电池的性能，希望改善膜质，特别是，希望改善电解质膜中的离子电导率。
专利文献1：日本专利公开2005-068554号公报
专利文献2：日本专利公开2007-005149号公报
然而，专利文献1、2中记载的技术未能得到期望的膜质特性。
发明内容
本发明是鉴于上述情况而提出的，想要实现以下目的。
1、能够形成膜特性提高的电解质膜。
2、实现成膜后的电解质膜中的特性的均匀化。
本发明的薄膜制造装置为通过使成膜粒子附着到在能够密闭的腔室内移动的基板的一面来形成薄膜的装置，所述薄膜制造装置包括：用于在所述腔室内发生等离子体的等离子体发生部；用于使所述基板在所述腔室内移动的基板移动部；用于向所述基板的一面供给成膜粒子的成膜源供给部；和成膜区域限定部，用于限定由从所述成膜源供给部向所述基板的一面供给的所述成膜粒子进行的成膜区域，所述等离子体发生部包括：位于所述基板的另一面侧的磁铁；和用于向所述基板的一面附近供给成膜气体的气体供给部，所述成膜区域限定部具有遮蔽部，所述遮蔽部位于所述基板的一面附近且具有开口，所述遮蔽部的所述开口的直径尺寸与在所述等离子体发生部发生的等离子体的沿所述基板的一面的方向上的直径尺寸之比被设定在110/100以下的范围，由此解决上述问题。
在本发明的薄膜制造装置中，所述遮蔽部的所述开口的直径尺寸与所述磁铁的沿所述基板的一面的方向上的直径尺寸之比可被设定在110/90以下的范围。
本发明的薄膜制造装置为通过使成膜粒子附着到在能够密闭的腔室内移动的基板的一面来形成薄膜的装置，所述薄膜制造装置包括：用于在所述腔室内发生等离子体的等离子体发生部；用于使所述基板在所述腔室内移动的基板移动部；用于向所述基板的一面供给成膜粒子的成膜源供给部；和成膜区域限定部，用于限定由从所述成膜源供给部向所述基板的一面供给的所述成膜粒子进行的成膜区域，所述等离子体发生部包括：位于所述基板的另一面侧的磁铁；和用于向所述基板的一面附近供给成膜气体的气体供给部，所述成膜区域限定部具有遮蔽部，所述遮蔽部位于所述基板的一面附近且具有开口，从在所述等离子体发生部发生的等离子体的沿所述基板的所述一面的方向上的直径尺寸减去所述遮蔽部的所述开口的直径尺寸而得到的长度被设定在所述磁铁的外径加上20mm而得到的长度范围以下，由此解决上述问题。
在本发明的薄膜制造装置中，所述成膜区域限定部可被设定为接地电位，所述开口的直径尺寸可被设定为所述磁铁的外径加上0mm～20mm的长度范围而得到的长度。
在本发明的薄膜制造装置中，所述成膜区域限定部可被设定为浮动电位，所述开口的直径尺寸可被设定为所述磁铁的外径加上-20mm～+20mm的长度范围而得到的长度。
在本发明的薄膜制造装置中，所述开口的直径尺寸可以在所述基板的移动方向上设定在规定的范围。
在本发明的薄膜制造装置中，由所述气体供给部供给的成膜气体可包含氮，由所述成膜源供给部供给的成膜源可包含锂。
本发明的薄膜制造装置为通过使成膜粒子附着到在能够密闭的腔室内移动的基板的一面来形成薄膜的装置，所述薄膜制造装置包括：用于在所述腔室内发生等离子体的等离子体发生部；用于使所述基板在所述腔室内移动的基板移动部；用于向所述基板的一面供给成膜粒子的成膜源供给部；和成膜区域限定部，用于限定由从所述成膜源供给部向所述基板的一面供给的成膜粒子进行的成膜区域，所述等离子体发生部包括：位于所述基板的另一面侧的磁铁；和用于向所述基板的一面附近供给成膜气体的气体供给部，所述成膜区域限定部具有遮蔽部，所述遮蔽部位于所述基板的一面附近且具有开口，所述遮蔽部的所述开口的直径尺寸与在所述等离子体发生部发生的等离子体的沿所述基板的一面的方向上的直径尺寸之比被设定在110/100以下的范围。
根据本发明，通过将开口的直径尺寸设定为相对于等离子体的直径尺寸在上述范围，从而能够利用遮蔽部以由在等离子体的周边部发生的活性程度低的等离子体来成膜的成膜粒子不会附着到基板的方式进行遮蔽。由此，所成膜的薄膜的膜特性不会变差，能够进行具有适宜的膜特性的薄膜的成膜。
在本发明的薄膜制造装置中，所述遮蔽部的所述开口的直径尺寸与所述磁铁的沿所述基板的一面的方向上的直径尺寸之比被设定在110/90以下的范围。
由此，通过将开口的直径尺寸设定为相对于磁铁的直径尺寸在上述范围，从而能够利用遮蔽部以由在等离子体的周边部发生的活性程度低的等离子体来成膜的成膜粒子不会附着到基板的方式进行遮蔽。由此，所成膜的薄膜的膜特性不会变差，能够进行具有适宜的膜特性的薄膜的成膜。
本发明的薄膜制造装置为通过使成膜粒子附着到在能够密闭的腔室内移动的基板的一面来形成薄膜的装置，所述薄膜制造装置包括：用于在所述腔室内发生等离子体的等离子体发生部；用于使所述基板在所述腔室内移动的基板移动部；用于向所述基板的一面供给成膜粒子的成膜源供给部；和成膜区域限定部，用于限定由从所述成膜源供给部向所述基板的一面供给的所述成膜粒子进行的成膜区域，所述等离子体发生部包括：位于所述基板的另一面侧(位于所述基板的与所述一面相反的一侧)的磁铁；和用于向所述基板的一面附近供给成膜气体的气体供给部，所述成膜区域限定部具有遮蔽部，所述遮蔽部位于所述基板的一面附近且具有开口，从在所述等离子体发生部发生的等离子体的沿所述基板的所述一面的方向上的直径尺寸减去所述遮蔽部的所述开口的直径尺寸而得到的长度被设定在所述磁铁的外径加上20mm而得到的长度范围以下。
换言之，所述遮蔽部的所述开口的直径尺寸与在所述等离子体发生部发生的等离子体的沿所述基板的一面的方向上的直径尺寸之比被设定在所述磁铁的外径+20mm以下的范围(所述磁铁的外径加上20mm而得到的长度以下的范围)。
由此，通过将开口的直径尺寸设定为相对于等离子体的直径尺寸在上述范围，从而能够利用遮蔽部以由在等离子体的周边部发生的活性程度低的等离子体来成膜的成膜粒子不会附着到基板的方式进行遮蔽。由此，所成膜的薄膜的膜特性不会变差，能够进行具有适宜的膜特性的薄膜的成膜。
在本发明的薄膜制造装置中，所述成膜区域限定部可被设定为接地电位，所述开口的直径尺寸被设定为所述磁铁的外径加上0mm～20mm的长度范围而得到的长度。
换言之，所述开口的尺寸被设定在所述磁铁的外径+(0mm～20mm)的范围(所述磁铁的外径与在所述磁铁的外径加上20mm而得到的长度之间的范围)。
由此，通过将开口的直径尺寸设定为相对于磁铁的直径尺寸在上述范围，从而能够利用遮蔽部以由在等离子体的周边部发生的活性程度低的等离子体来成膜的成膜粒子不会附着到基板的方式进行遮蔽。由此，所成膜的薄膜的膜特性不会变差，能够进行具有适宜的膜特性的薄膜的成膜。
在本发明的薄膜制造装置中，所述成膜区域限定部被设定为浮动电位，所述开口的直径尺寸被设定为所述磁铁的外径加上-20mm～+20mm的长度范围而得到的长度。
换言之，所述开口的尺寸被设定在所述磁铁的外径+(-20mm～+20mm)的范围(从所述磁铁的外径减去20mm而得到的长度与在所述磁铁的外径加上20mm而得到的长度之间的范围)。
由此，通过将开口的直径尺寸设定为相对于磁铁的直径尺寸在上述范围，从而能够利用遮蔽部以由在等离子体的周边部发生的活性程度低的等离子体来成膜的成膜粒子不会附着到基板的方式进行遮蔽。由此，所成膜的薄膜的膜特性不会变差，能够进行具有适宜的膜特性的薄膜的成膜。
在本发明的薄膜制造装置中，所述开口的直径尺寸在所述基板的移动方向上被设定在规定的范围。
由此，就移动的基板而言，通过在作为成膜区域的开口的整个区域利用遮蔽部以由在等离子体的周边部发生的活性程度低的等离子体来成膜的成膜粒子不会附着到基板的方式进行遮蔽，从而所成膜的薄膜的膜特性不会变差，能够实现具有适宜的膜特性的薄膜的成膜。
此外，在与基板的移动方向交叉的方向上，特别是在与基板的移动方向正交的方向上，能够实现等离子体的活性度的均匀化。由此，在成膜区域的整个区域实现由等离子体活性化的成膜粒子的活性度，从而能够进行成膜特性在基板的整个区域均匀的膜特性的成膜。
在本发明的薄膜制造装置中，由所述气体供给部供给的成膜气体包含氮，由所述成膜源供给部供给的成膜源包含锂。
由此，在形成包含锂的电解质膜时，通过含有被活性化为期望状态的氮，能够形成具有适宜的膜特性的电解质膜。
因此，能够形成适合用于锂离子电池的电解质膜。特别是，能够提供一种可形成离子电导率提高的含锂膜的制造装置。
根据本发明，能够取得可提供如下薄膜制造装置的效果：即，该薄膜制造装置在形成包含锂的电解质膜时，通过含有被活性化为期望状态的氮，能够形成具有适宜的膜特性的电解质膜，并且能够形成适合用于锂离子电池的电解质膜，特别是能够形成离子电导率提高的含锂膜。
附图说明
图1是表示本发明所涉及的薄膜制造装置的第一实施方式的大致侧剖视图。
图2是表示本发明所涉及的薄膜制造装置的第一实施方式中的成膜区域附近部分的放大剖视图。
图3是仰视观察本发明所涉及的薄膜制造装置的第一实施方式中的成膜区域附近部分来表示的仰视图。
图4是仰视观察本发明所涉及的薄膜制造装置的第二实施方式中的成膜区域附近部分来表示的仰视图。
具体实施方式
下面，基于附图对本发明所涉及的薄膜制造装置的第一实施方式进行说明。
图1是表示本实施方式中的薄膜制造装置的大致侧剖视图，在图1中，附图标记100为薄膜制造装置。在图1中，X轴、Y轴及Z轴方向表示相互正交的三轴方向，X轴及Y轴表示水平方向，Z轴方向表示铅直方向。
如图1所示，本实施方式所涉及的薄膜制造装置100具有真空腔室(腔室)110、成膜部120、运送部(基板移动部)130、回收部(基板移动部)160和运送机构(基板移动部)170。
真空腔室110具有能够密闭的结构，并且与具有真空泵P1的第一排气线L连接。由此，真空腔室110被构造为其内部能够排气成规定的减压气氛或能够维持该减压气氛。另外，如图1所示，真空腔室110具有多个分隔板111、115，该多个分隔板111、115分别划定成膜部120、运送部130及回收部160。
成膜部120为由分隔板111和真空腔室110的外壁划定的成膜室，在其内部具有蒸发源121。另外，成膜部120与第一排气线L连接。由此，在对真空腔室110进行排气时，首先对成膜部120内进行排气。
另一方面，由于成膜部120与运送部130连通，因此在对成膜部120内进行排气时，也对运送部130内进行排气。由此，在成膜部120与运送部130之间产生压力差。通过该压力差，能够抑制后述的含锂原料的蒸气流进入运送部130内。成膜部120与供给成膜气体的气体供给部S0连接。气体供给部S0构造等离子体发生部。气体供给部S0能够供给含氮成膜气体。
蒸发源(成膜源供给部)121为用于使含锂原料蒸发的蒸发源，例如，由电阻加热式蒸发源、感应加热式蒸发源或电子束加热式蒸发源等构造。
运送部130为由分隔板115和真空腔室110的外壁划定的运送室，并且被配置在真空腔室110内的Y方向的上方位置。在本实施方式中，虽然第一排气线L只与成膜部120连接，但也可以还对运送部130连接其他的排气线，来对运送部130和成膜部120独立进行排气。
运送机构(基板移动部)170具有放卷辊171、主辊172和收卷辊173。
放卷辊171、主辊172及收卷辊173分别具备未图示的旋转驱动部，并且被构造为能够绕Z轴以规定的旋转速度沿图1中的箭头方向分别旋转。由此，在真空腔室110内，从放卷辊171向收卷辊173以规定的运送速度运送基材(基板)F。
放卷辊171被设置在比成膜部120更靠基材F的运动方向上游侧，具有向主辊172送出基材F的功能。此外，也可以在放卷辊171与主辊172之间的适宜位置配置有不具备独自的旋转驱动部的适宜数量的导向辊(未图示)。
主辊172在基材F的运送方向上被配置在放卷辊171与收卷辊173之间。主辊172的Y方向上的下部中的至少一部分穿过设置于分隔板111的开口部111a并被配置在与成膜部120面对的位置。主辊172隔开规定的间隔与开口部111a相对，并且在Y轴方向上与蒸发源121相对。主辊172由不锈钢、铁、铝等的金属材料构造为筒状，在其内部例如也可以设置有未图示的调温介质循环系统等的调温机构。主辊172的大小不受特别限定，典型地，被设定为主辊172的Z轴方向的宽度尺寸大于基材F的Z轴方向的宽度尺寸。
收卷辊173被配置在作为由分隔板115和真空腔室110的外壁划定的空间的回收部160中，并且具有回收由放卷辊171放卷的基材F的功能。在经过成膜部120且由收卷辊173回收的基材F上形成有含锂蒸发材料的膜。也可以在收卷辊173与主辊172之间的适宜位置配置不具备独自的旋转驱动部的适宜数量的导向辊(未图示)。此外，也可以不设置分隔板115。
基材F例如为裁剪成规定宽度的长条膜。基材F由铜、铝、镍或不锈钢等金属构成。基材的材料并不限于金属。作为基材F的材料，也可以使用OPP(拉伸聚丙烯)膜、PET(聚对苯二甲酸乙二酯)膜、PPS(聚苯硫醚)膜或PI(聚酰亚胺)膜等的树脂膜。基材F的厚度不受特别限定，例如为几μm～几十μm。另外，基材F的宽度和长度也不受特别限制，可根据用途适当确定基材F的宽度和长度。
图2是表示本实施方式中的薄膜制造装置的成膜区域附近部分的放大剖视图，图3是仰视观察本实施方式中的薄膜制造装置的成膜区域附近部分来表示的仰视图。
就成膜部120而言，如图2及图3所示，在蒸发源(成膜源)121与主辊172之间，设置有作为成膜区域限定部的具有开口21的护罩(遮蔽部)20。
另外，在主辊172的内部位置即作为基材F的背面(另一面)侧的位置配置有磁铁30。
如图2及图3所示，护罩20具有矩形的开口21，该开口21对卷绕到主辊172的基材F限定成膜区域。护罩20优选覆盖开口21以外的基材F，在图3中示意性地示出护罩20的轮廓。
护罩20为板状的导体，其电位处于接地(接地状态，护罩20被接地)。护罩20被配置为与卷绕到主辊172的基材F大致平行。此外，护罩20也可以根据成膜条件处于浮动(浮动电位)。此外，在使用公知的电源对护罩20施加规定电位的情况下，也视为浮动。
护罩20在主辊172中的开口21的外方位置处通过遮蔽板部111b与分隔板(掩模)111连接。遮蔽板部111b包围设置于分隔板111的开口部111a的外方。遮蔽板部111b密闭护罩20与分隔板111之间的空间。护罩20与遮蔽板部111b以包围等离子体发生区域p的方式配置在外方。
等离子体发生区域p与磁铁30的形状对应。
磁铁30被配置为朝向主辊172的外方形成磁力线。
在本实施方式中，磁铁30以能够按环状(特别是，大致矩形的环状)发生等离子体的方式形成有两极。因此，如图3所示，等离子体发生区域p相对于基材F的正面(一面)设定为环状。基材F的在开口21附近的移动方向为X方向。
等离子体发生区域p的在X方向上的直径尺寸Mp由作为磁铁30的轮廓的在X方向上的宽度尺寸的直径尺寸M30限定。等离子体发生区域p的在X方向上的直径尺寸Mp为等离子体所存在的矩形区域中的X方向的长度。磁铁30的在X方向上的直径尺寸M30是指大致矩形轮廓的磁铁30中的沿X方向延伸的边的长度尺寸。
如图3所示，护罩20的开口21的在X方向上的直径尺寸M21为X方向上的开口边缘21a、21a彼此隔开的尺寸。开口边缘21a、21a彼此平行相对。开口边缘21a、21a沿Z方向即与基材F的移动方向正交的方向延伸。与开口边缘21a、21a正交的开口边缘21b、21b沿X方向即基材F的移动方向延伸。
开口边缘21b、21b彼此平行相对。
参照图3，相对于大致矩形轮廓的磁铁30在X方向上的直径尺寸M30，以如下方式确定护罩20的开口21的直径尺寸M21。
(A1)直径尺寸M21为外径M30+20mm以下的范围(外径M30加上20mm而得到的值以下的范围)。
(A2)直径尺寸M21为外径M30+(0mm～20mm)的范围(外径M30的值与在外径M30加上20mm而得到的值之间的范围)。
(A3)直径尺寸M21为外径M30+(-20mm～20mm)的范围(从外径M30减去20mm而得到的值与在外径M30加上20mm而得到的值之间的范围)。
此外，护罩20的开口21的直径尺寸M21与大致矩形的磁铁30的外径M30之比值被设定在110/90以下的范围内，即被设定在86/90～106/90的范围内。
由此，与等离子体发生区域的在X方向上的直径尺寸Mp有关的护罩20的开口21的直径尺寸M21被设定在110/100以下的范围、86/100～106/100的范围。
就护罩20而言，如图3所示，开口边缘21b、21b在Z方向上彼此隔开的尺寸被设定为小于基材F的在Z方向上的宽度尺寸。
参照图3，相对于磁铁30在Z方向上的直径尺寸M30Z，以如下方式确定护罩20的开口21的开口尺寸M21Z。
(B1)开口尺寸M21Z为磁铁30的直径尺寸M30Z+20mm以下的范围(直径尺寸M30Z加上20mm而得到的值以下的范围)。
(B2)开口尺寸M21Z为磁铁30的直径尺寸M30Z+(0mm～20mm)的范围(直径尺寸M30Z的值与在直径尺寸M30Z加上20mm而得到的值之间的范围)。
(B3)开口尺寸M21Z为磁铁30的直径尺寸M30Z+(-20mm～20mm)的范围(从直径尺寸M30Z减去20mm而得到的值与在直径尺寸M30Z加上20mm而得到的值之间的范围)。
此外，护罩20的开口21的开口尺寸M21Z与磁铁30的直径尺寸M30Z之比值被设定在180/160以下的范围、140/160～180/160的范围。
关于护罩20相对于卷绕于主辊172的基材F的正面(一面)的位置，如图2所示，护罩20和基材F的正面(一面)在Y方向上彼此隔开，而且两者在Y方向上的隔开尺寸为Md。
相对于磁铁30的在X方向上的直径尺寸M30，护罩20与卷绕于主辊172的基材F的正面(一面)在Y方向的隔开尺寸Md被设定为3～35mm或7～35mm(参照图2)。
另外，在主辊172上连接有等离子体发生电源55，从而能够向主辊172供给等离子体发生功率。等离子体发生电源55为交流电源或直流电源。等离子体发生电源55构造等离子体发生部。
薄膜制造装置100具有如上所述的结构。
此外，虽然未图示，但薄膜制造装置100具备控制部，该控制部用于控制蒸发源121、运送机构170、真空泵P1、气体供给部S0、等离子体发生电源55和磁铁30等。上述控制部由包括CPU和存储器的计算机构造，控制薄膜制造装置100的总体操作。
另外，薄膜制造装置100的结构并不限定于图示的结构，例如可适当改变成膜部120、蒸发源121、运送部130及回收部160的配置及大小等、以及沉积源、供给的气体种类、供给电位等。或者，还可以不设置薄膜制造装置100的上述结构要素中的任一种。
在薄膜制造装置100的成膜中，首先，对真空腔室110的内部进行排气，将成膜部120、运送部130及回收部160维持在规定的真空度。
另外，驱动用于支撑基材F的运送机构170，从放卷辊171向收卷辊173运送基材F。在成膜部120中，沿X方向运送(移动)基材F。
此外，如后述，在基材F的规定的区域预先形成有正极或集电体等。
在成膜部120中，从气体供给部S0向成膜部120内导入含氮气体。
另外，在成膜部120中，从连接的等离子体发生电源55向主辊172供给等离子体发生功率。同时，在成膜部120中，通过由连接的电源供给的功率，使磁铁30发生磁通。
由此，在等离子体发生区域p中发生等离子体。
在成膜部120中，蒸发源121例如被电子束等加热，使得含锂沉积材料(成膜原料)蒸发，形成朝向主辊172上的基材F发射的含锂沉积材料(成膜原料)的蒸气流。
此时，通过护罩20的开口21，限制含锂沉积材料(成膜原料)的蒸气流到达基材F的区域。
在护罩20的开口21附近的区域中，由经过等离子体化的氮气活性化的含锂沉积粒子成膜在基材F的表面以作为含氮电解质膜。
同时，通过开口21对移动的基材F限定成膜区域，从而还能够实现膜厚方向上的膜特性的均匀化。
具体而言，在对沿X方向移动的基材F进行成膜时，在基材F的表面依次附着成膜粒子。因此，如果伴随基材的移动，不同位置的等离子体活性化存在差异，则在膜厚方向上膜特性会发生变化。与此相对，在本实施方式中，由于能够通过护罩20的形成有开口21的部分以外的部分来遮蔽未活性化的等离子体，因此在膜厚方向上的膜特性不会发生变化。
在本实施方式的薄膜制造装置100中，通过使用护罩20，在作为X方向的基材F的移动方向上，由在等离子体的周边部及中心部发生的活性程度低的等离子体进行成膜的距离和由与磁铁30的形状对应的活性程度高的等离子体进行成膜的距离可被设定为在Z方向上大致均匀。
由此，在作为Z方向的与基材F的移动方向正交的方向上，可以以使得膜特性均匀的方式设定膜组成。特别是，可以以使得膜中含有的N比例均匀的方式设定膜组成。
由此，本实施方式的薄膜制造装置100通过护罩20来优化基极偏压和成膜区域，并且通过遮蔽充分活性化的等离子体以外，从而能够实现电解质膜的充分氮化，能够制造膜特性尤其离子电导率提高的电解质膜。
另外，虽然对本实施方式的薄膜制造装置100为辊对辊装置的情况进行了说明，但本发明并不限定于该结构，也可以是在基板运送中对单片(枚葉)基板进行成膜的结构。
另外，本实施方式的薄膜制造装置除电解质膜的成膜部以外，还可以具有其他成膜部和其他处理部。
下面，基于附图对本发明所涉及的薄膜制造装置的第二实施方式进行说明。
图4是仰视观察本实施方式的薄膜制造装置中的成膜区域附近部分来表示的仰视图。本实施方式与上述第一实施方式的不同点在于磁铁，对除此以外的与上述第一实施方式对应的结构使用相同的附图标记并省略其说明。
本实施方式中的磁铁30以能够按环状(特别是，圆环状)发生等离子体的方式形成有两极。因此，如图4所示，等离子体发生区域p相对于基材F的正面(一面)以环状设定。基材F的在开口21附近的移动方向为X方向。
等离子体发生区域p的在X方向上的直径尺寸Mp由磁铁30的轮廓的在X方向上的最大直径尺寸M30限定。等离子体发生区域p的在X方向上的直径尺寸Mp为X方向上的等离子体所存在的最大长度。磁铁30的在X方向上的直径尺寸M30是指磁铁30的在X方向上的最大长度尺寸。
参照图4，相对于磁铁30的在X方向上的直径尺寸M30，以如下方式确定护罩20的开口21的直径尺寸M21。
(C1)直径尺寸M21为外径M30+20mm以下的范围(外径M30加上20mm而得到的值以下的范围)。
(C2)直径尺寸M21为外径M30+(0mm～20mm)的范围(外径M30的值与在外径M30加上20mm而得到的值之间的范围)。
(C3)直径尺寸M21为外径M30+(-20mm～20mm)的范围(从外径M30减去20mm而得到的值与在外径M30加上20mm而得到的值之间的范围)。
此外，护罩20的开口21的直径尺寸M21与磁铁30的外径M30之比值被设定在110/90以下的范围、86/90～106/90的范围。
由此，护罩20的开口21的直径尺寸M21与等离子体发生区域的在X方向上的直径尺寸Mp之比被设定在110/100以下的范围、86/100～106/100的范围。
参照图4，相对于磁铁30的在Z方向上的直径尺寸M30Z，以如下方式确定护罩20的开口21的开口尺寸M21Z。
(D1)开口尺寸M21Z为大致矩形的磁铁30的直径尺寸M30Z+20mm以下的范围(直径尺寸M30Z加上20mm而得到的值以下的范围)。
(D2)开口尺寸M21Z为大致矩形的磁铁30的直径尺寸M30Z+(0mm～20mm)的范围(直径尺寸M30Z的值与在直径尺寸M30Z加上20mm而得到的值之间的范围)。
(D3)开口尺寸M21Z为大致矩形的磁铁30的直径尺寸M30Z+(-20mm～20mm)的范围(从直径尺寸M30Z减去20mm而得到的值与在直径尺寸M30Z加上20mm而得到的值之间的范围)。
此外，护罩20的开口21的开口尺寸M21Z与磁铁30的直径尺寸M30Z之比值被设定在180/160以下的范围、140/160～180/160的范围。
在本实施方式中，在作为X方向的基材F的移动方向上，由在等离子体的周边部及中心部发生的活性程度低的等离子体进行成膜的距离和由与大致矩形轮廓的磁铁30的形状对应的活性程度高的等离子体进行成膜的距离可被设定为在Z方向上大致均匀。
由此，在作为Z方向的与基材F的移动方向正交的方向上，可以以使得膜特性均匀的方式设定膜组成。特别是，可以以使得膜中含有的N比例均匀的方式设定膜组成。
在此，对沿基材F的移动方向成膜的薄膜的膜特性进行讨论。
就在Z方向上作为开口21的中央附近的位置而言，如图4所示，从图中右侧的开口边缘21a向左侧移动来的基材F首先稍微暴露于缺乏活性化的外区域p1之后，在被充分活性化的等离子体区域p0中移动。
在此期间，形成膜特性高的电解质膜。接着，基材F在经过缺乏活性化的内区域p2之后，再次在位于图中左侧的被充分活性化的等离子体区域p0中移动。在此期间，形成膜特性高的电解质膜。最后，基材F在稍微暴露于左侧的缺乏活性化的外区域p1之后，从图中左侧的开口边缘21a向遮蔽区域移动。
与此相对地，就在Z方向上靠近开口21的开口边缘21b的位置而言，如图4的下侧所示，从图中右侧的开口边缘21a向左侧移动来的基材F首先在缺乏活性化的外区域p1中移动。然后，基材F在被充分活性化的等离子体区域p0中移动。在例示的Z方向位置中，基材F不经过内区域p2。并且，基材F在经过左侧的缺乏活性化的外区域p1之后，从图中左侧的开口边缘21a向遮蔽区域移动。
如此，在本实施方式的护罩20中，开口21的直径尺寸M21与等离子体发生区域的在X方向上的直径尺寸Mp满足规定的关系。由此，就沿X方向移动的基材F而言，在被充分活性化的等离子体区域p0中移动的距离与在缺乏活性化的外区域p1及内区域p2中移动的距离之比在Z方向的各位置上分别大致均匀化。
由此，就沿X方向移动的基材F而言，能够在Z方向的整个区域形成具有均匀的膜特性的电解质膜。
而且，在本实施方式中，就作为辊对辊装置的薄膜制造装置100而言，能够在Z方向的整个区域连续形成具有均匀的膜特性的电解质膜。
此外，通过护罩20限制缺乏活性化的外区域p1，从而能够提高电解质膜的膜特性。
[实施例]
下面，对本发明所涉及的实施例进行说明。
在此，作为本发明的薄膜制造装置的具体例，对成膜试验进行说明。
＜实施例1～11＞
通过上述薄膜制造装置100来形成LiPON膜，作为其膜质，测量离子电导率。
下面示出成膜条件。
成膜部压力：0.1～0.3Pa
等离子体供给功率：30W
气体导入部位：护罩附近的位置
气体流量：100sccm
基材F的运送速度：0.5～5m/min
基材F的材质：铜箔及PET树脂基材
此外，以如下方式设定护罩20的尺寸，分别设为实验例1～4。
开口21的在X方向上的直径尺寸M21：70～166mm
护罩20的在Z方向上的隔开尺寸Md：3～35mm
磁铁30的在X方向上的直径尺寸M30：90mm
另外，将护罩20的电位设为接地电位(接地：GND)及浮动电位(浮动：FTG)。
将其结果示于表1。
[表1]
M21(mm) Md(mm) 遮护电位 离子电导率(Scm-1)
实验例1 166 7 GND 3.00E-07
实验例2 86 35 GND 3.00E-07
实验例3 86 7 GND NC
实验例4 90 7 GND 8.00E-07
实验例5 106 7 GND 8.00E-07
实验例6 110 7 GND 6.00E-07
实验例7 114 7 GND 3.00E-07
实验例8 106 35 GND 5.00E-07
实验例9 106 3 GND 8.00E-07
实验例10 86 7 FTG 8.00E-07
实验例11 70 7 FTG 7.00E-07
此外，在实验例3中未能形成可测量离子电导率的膜。
从这些结果可知，如实验例4、5、6、9、10、11所示，通过将开口21的直径尺寸M21设定为小于“磁路的外径+20mm”(小于在磁路的外径加上20mm而得到的值)，从而能够形成离子电导率高的电解质膜。即，可知由于此时发生的等离子体发生区域p的直径尺寸为100mm，因此如果以开口21的直径尺寸M21与等离子体发生区域p的直径尺寸之比为110/100以下的方式设置护罩20，则无论磁路大小如何都能形成离子电导率高的电解质膜。
同样，如果以开口21的直径尺寸M21与磁铁(磁路)30的直径尺寸M30之比为110/90以下的方式设置护罩20，则无论磁路的大小如何都能形成离子电导率高的电解质膜。
此外可知，在护罩20设定为接地电位(GND)的情况下，优选将开口21的直径尺寸M21设定为磁路的外径+(0～20mm)(磁路的外径值与在磁路的外径加上20mm而得到的值之间的范围)。同样可知，在护罩20设定为浮动电位(FTG)的情况下，优选将开口21的直径尺寸M21设定为磁铁(磁路)30的外径+(-20～+20mm)(从磁路的外径减去20mm而得到的值与在磁路的外径加上20mm而得到的值之间的范围)。
产业上的可利用性
作为本发明的应用例，可列举使用含锂沉积材料和含氮等离子体进行LiPON等的包含锂和氮的电解质膜的成膜以作为电解质膜的装置、或者使用含锂沉积材料和含氧等离子体进行LCO等的包含锂和氧的正极材料的成膜的装置。
附图标记说明
100 薄膜制造装置
20 护罩(遮蔽部)
21 开口
21a 开口边缘
21b 开口边缘
30 磁铁
55 等离子体发生电源
111b 遮蔽板部
120 成膜部
121 蒸发源(成膜源供给部)
170 运送机构(基板移动部)
172 主辊
F、F0 基材(基板)
F2 电解质膜(薄膜)
M21 直径尺寸
M30 直径尺寸
Md 隔开尺寸
Mp 直径尺寸
p 等离子体发生区域
S0 气体供给部

Claims (7)

1.一种薄膜制造装置，该薄膜制造装置为通过使成膜粒子附着到在能够密闭的腔室内移动的基板的一面来形成薄膜的装置，所述薄膜制造装置包括：
用于在所述腔室内发生等离子体的等离子体发生部；
用于使所述基板在所述腔室内移动的基板移动部；
用于向所述基板的一面供给成膜粒子的成膜源供给部；和
成膜区域限定部，用于限定由从所述成膜源供给部向所述基板的一面供给的所述成膜粒子进行的成膜区域，
所述等离子体发生部包括：
位于所述基板的另一面侧的磁铁；和
用于向所述基板的一面附近供给成膜气体的气体供给部，
所述成膜区域限定部具有遮蔽部，所述遮蔽部位于所述基板的一面附近且具有开口，
所述遮蔽部的所述开口的直径尺寸与在所述等离子体发生部发生的等离子体的沿所述基板的一面的方向上的直径尺寸之比被设定在110/100以下的范围。
2.根据权利要求1所述的薄膜制造装置，其中，
所述遮蔽部的所述开口的直径尺寸与所述磁铁的沿所述基板的一面的方向上的直径尺寸之比被设定在110/90以下的范围。
3.一种薄膜制造装置，该薄膜制造装置为通过使成膜粒子附着到在能够密闭的腔室内移动的基板的一面来形成薄膜的装置，所述薄膜制造装置包括：
用于在所述腔室内发生等离子体的等离子体发生部；
用于使所述基板在所述腔室内移动的基板移动部；
用于向所述基板的一面供给成膜粒子的成膜源供给部；和
成膜区域限定部，用于限定由从所述成膜源供给部向所述基板的一面供给的所述成膜粒子进行的成膜区域，
所述等离子体发生部包括：
位于所述基板的另一面侧的磁铁；和
用于向所述基板的一面附近供给成膜气体的气体供给部，
所述成膜区域限定部具有遮蔽部，所述遮蔽部位于所述基板的一面附近且具有开口，
从在所述等离子体发生部发生的等离子体的沿所述基板的所述一面的方向上的直径尺寸减去所述遮蔽部的所述开口的直径尺寸而得到的长度被设定在所述磁铁的外径加上20mm而得到的长度范围以下。
4.根据权利要求3所述的薄膜制造装置，其中，
所述成膜区域限定部被设定为接地电位，
所述开口的直径尺寸被设定为所述磁铁的外径加上0mm～20mm的长度范围而得到的长度。
5.根据权利要求3所述的薄膜制造装置，其中，
所述成膜区域限定部被设定为浮动电位，
所述开口的直径尺寸被设定为所述磁铁的外径加上-20mm～+20mm的长度范围而得到的长度。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的薄膜制造装置，其中，
所述开口的直径尺寸在所述基板的移动方向上设定在规定的范围。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的薄膜制造装置，其中，
由所述气体供给部供给的成膜气体包含氮，
由所述成膜源供给部供给的成膜源包含锂。
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