JP2006152416A - プラズマｃｖｄ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】成膜パラメータを均一に維持して膜質を高めると共に、装置の設置面積を低減する。
【解決手段】プラズマＣＶＤ装置Ｓは、反応室１と、反応室１の内部に反応ガスを導入するガス導入口２と、反応室１の内部に設けられ、互いの間でプラズマ放電を発生させるアノード電極６及びカソード電極３と、アノード電極６とカソード電極３との間でフレキシブル基板１４を搬送する搬送機構１９とを備え、フレキシブル基板１４にプラズマＣＶＤ処理を施すように構成されている。そして、アノード電極６は湾曲した第１放電面２４を有する一方、カソード電極３は第１放電面２４に沿って湾曲した第２放電面２５を有している。
【選択図】図１

Description

本発明は、プラスチックやメタルホイール等のフレキシブル基板にプラズマＣＶＤ（化学的気相成長）法により成膜を行うプラズマＣＶＤ装置に関するものである。

一般に、ＬＳＩ、液晶ディスプレイ、及び有機ＥＬ用薄膜トランジスタ等の半導体デバイスにおいて半導体膜や絶縁体膜を成膜する場合には、断面図である図１１に示すような平行平面型のプラズマＣＶＤ装置１００が使用される（例えば、特許文献１等参照）。

上記平行平面型のプラズマＣＶＤ装置１００は、真空容器である反応室１０５と、反応室１０５の内部に設けられ、互いに電気的に絶縁された状態で対向配置された一対の電極１０２ａ，１０２ｂとを備えている。

上記一対の電極１０２ａ，１０２ｂは、電圧（電気的エネルギー）が印加される側の電極であるカソード電極１０２ａと、接地電位にある電極であるアノード電極１０２ｂとにより構成されている。そして、カソード電極１０２ａ及びアノード電極１０２ｂは、それぞれ導電板により形成され、互いに平行に配置されている。

上記アノード電極１０２ｂは、図１１に示すように、例えば反応室１０５内の底壁面に固定された基板ホルダ１０９の上に設けられている。基板ホルダ１０９（又はアノード電極１０２ｂ）には、抵抗ヒータ１２１が設けられている。基板ホルダ１０９の上には、アノード電極１０２ｂを介して成膜処理の対象である被処理基板１０４が装着されている。被処理基板１０４は、例えばシリコンやガラスにより構成されている。こうして、被処理基板１０４は、抵抗ヒーター１２１により加熱されたアノード電極１０２ｂの上に装着されることにより昇温されると共に、その温度がコントローラされるようになっている。

一方、上記カソード電極１０２ａは、シャワープレートとも称され、板状の誘電体部１１７及びチャンバ状のガス滞留部１０７を介して反応室１０５内の上壁面に固定されている。カソード電極１０２ａとアノード電極１０２ｂとの隙間は、数十ｍｍ程度に規定されている。

ガス滞留部１０７には、反応室１０５の外部に設けられたガス供給部１１３が接続されている。また、カソード電極１０２ａ及び誘電体部１１７には、材料ガスを反応室１０５内に導入するための複数のガス導入口１０６が、上下に貫通して形成されている。ガス導入口１０６は、カソード電極１０２ａの全体に均一に分散して形成され、その内径は、０．５ｍｍ程度に形成されている。こうして、ガス供給部１１３から供給されるガスは、ガス滞留部１０７及びガス導入口１０６を介して、カソード電極１０２ａとアノード電極１０２ｂとの間の空間領域へ導入されるようになっている。さらに、反応室１０５には、ガス排出部１１０が接続されており、プラズマ処理後のガスを反応室１０５の外部へ排気するようになっている。

また、上記カソード電極１０２ａは、ブロッキングコンデンサ１２２を介して高周波電源１０１に接続される一方、アノード電極１０２ｂは、接地電位に接続されている。高周波電源１０１は、例えば１３．５６ＭＨｚ又は２７．１２ＭＨｚのＲＦ（Radio Frequency）高周波電圧を発生するように構成されている。そして、カソード電極１０２ａ及びアノード電極１０２ｂの間に高周波電圧を印加することにより、カソード電極１０２ａとアノード電極１０２ｂとの間の空間領域に電界を発生させ、これら各電極１０２ａ，１０２ｂ間の絶縁破壊現象によりグロー放電現象であるプラズマを生成するようになっている。

以上の構成により、プラズマＣＶＤ装置１００では、反応室１０５内に形成されたプラズマ領域１１１に材料ガスを導入することにより、上記プラズマ領域１１１で材料ガスが分解・解離してラジカルが生成される。プラズマ領域１１１で生成されたラジカルは、被処理基板１０４まで拡散し、被処理基板１０４の表面に堆積することによって例えば半導体膜や絶縁膜等が成膜される。

ところで、近年のデバイス分野においては、シリコン基板やガラス基板等の硬い基板ではなく、プラスチックやメタルホイール等の軽くて柔らかいフレキシブル基板を用いたデバイスも注目されている。フレキシブル基板を連続的に搬送して成膜する方式として、ローラツウローラ方式が知られている。ローラツウローラ方式では、フレキシブル基板は、巻き出しローラから巻き出されて成膜処理された後に、巻き取りローラに巻き取られる。このように、ローラツウローラ方式は、基板を高速で搬送しながら連続して成膜処理できるため、枚葉方式に比べてデバイスの製造コストを低減できるという大きなメリットがある。そこで、ローラツウローラ搬送方式を利用した真空蒸着装置やスパッタ装置等が既に開発されている（例えば、特許文献２等参照）。

また、上記従来の平行平面型のプラズマＣＶＤ装置に対し、ローラツウローラ搬送方式を適用することも知られている（例えば、特許文献３等参照）。

ところが、プラズマＣＶＤ装置は、デバイスにおいて最も重要である半導体膜や絶縁体膜を成膜する場合に用いられる。さらに、プラズマＣＶＤ装置の成膜パラメータは非常に重要かつ敏感であると共に、成膜パラメータの微小な変化が、成膜された薄膜の膜質や、さらには製造後のデバイス特性にまで大きな変化を与えてしまうという特質を有している。

例えば、図１１で示した従来の平行平面型プラズマＣＶＤ装置に対し、平面カソード電極と平面アノード電極との距離の微小変化と、窒化シリコン膜（ＳｉＮｘ）を成膜した場合の膜応力との関係を図１２に示す。

ここで、膜応力とは薄膜の定量的な特性の１つであり、成膜時に蓄積された応力が成膜された基板を歪ませる性質を有している。膜応力が正である場合には、引っ張り応力を有する薄膜であることを意味し、膜応力が負である場合には、圧縮応力を有する薄膜であることを意味する。例えば、窒化シリコン膜では、この膜応力の値が大き過ぎると、成膜された薄膜内の欠陥が多く含まれたり、成膜された薄膜が基板から剥れてしまうという現象が生じることが一般的に知られている。

図１２から分かるように、膜応力は、電極間距離が数ｍｍ異なるだけで、数百ＭＰａ程度も大きく変化してしまう。例えば、成膜された薄膜は、電極間距離を数ｍｍ変化させるだけで、圧縮応力を有する特性から引っ張り応力を有する特性へと全く異なる特性に変化する。その結果、膜応力に大きなばらつきが生じるため、デバイス特性や生産性に大きな悪影響が生じてしまう。

そこで、上記従来のプラズマＣＶＤ装置では、電極間隔を含めた成膜パラメータをなるべく変化させないために、互いに平行に水平配置された平面カソード電極及び平面アノード電極に対し、フレキシブル基板を、ローラで支持すると共に横から水平方向に挿入した状態で成膜するようにしている。
特開平５−１６６７２８号公報 特開２０００−３１３９５３号公報 特開平４−２９９８２３号公報

しかし、プラスチック基板等のフレキシブル基板は、一般に基板がシリコンやガラスに比べて熱膨張係数が高く且つヤング率が低いという特徴を有している。さらに、プラズマＣＶＤ装置による成膜処理は、他の真空蒸着装置やスパッタ装置による成膜処理に比べて処理温度（つまり、基板温度）が高いという特徴を有している。したがって、上記従来のような平行平面型のプラズマＣＶＤ装置によってフレキシブル基板を成膜すると、温度上昇時に伴う基板のうねりや反りが生じることが避けられず、基板を完全にアノード電極に密着させて保持することはできない。すなわち、成膜温度や反応ガスの流れ等の成膜パラメータに大きなばらつきが生じるため、均質に成膜を行うことは極めて難しい。

これに対し、上記基板のうねりや反りを強制的に抑制しようとすると、基板をアノード電極に抑え付けるための機構が別途必要になってしまうという問題も生じる。

加えて、上記従来の平行平面型プラズマＣＶＤ装置では、成膜レートの低い膜を成膜する場合、所定の膜厚に成膜するためには、平面アノード電極及び平面カソード電極を基板搬送方向に長く延ばす必要がある。また、例えば液晶ディスプレイ用等の薄膜トランジスタにおける窒化シリコン膜、アモルファスシリコン膜、及びｎ型アモルファスシリコン膜の３層膜のような多層膜を連続して成膜する場合にも、平面アノード電極及び平面カソード電極を基板搬送方向に長く延ばす必要があると共に、成膜する膜の種類毎に設けた反応室を基板搬送方向に並べて設置しなければならない。

すなわち、同時に成膜できる面積を拡大しようとすると、プラズマＣＶＤ装置の配置スペース（いわゆるフットプリント）が非常に長大になってしまうため、工場等にプラズマＣＶＤ装置を導入するに際して配置態様に制限が生じたり、導入場所の確保のために余分なコストが必要になってしまうという問題が生じる。

また、フレキシブル基板に多層膜を連続して成膜する場合には、隣接する反応室からの異種ガスのコンタミネーションを抑制するために、隣接する反応室同士の間に基板が通過する非常に狭い隙間を設けることも考えられるが、上述のように、フレキシブル基板には反りやうねりが発生するので、このフレキシブル基板を通過させようとすると、上記隙間を十分に狭くすることができない。そのため、上記従来の平行平面型プラズマＣＶＤ装置によりフレキシブル基板に多層膜を連続して成膜することは難しく、実際には、各反応室の間を完全に遮断分離して、ローラツウローラ方式ではなく、枚葉方式により基板を搬送して成膜を行わざるを得なかった。

本発明は、斯かる諸点に鑑みてなされたものであり、その主たる目的とするところは、フレキシブル基板に成膜を行うプラズマＣＶＤ装置について、成膜パラメータを均一に維持して膜質を高めると共に、装置の設置面積を低減することにある。

上記の目的を達成するために、この発明では、第１電極の第１放電面を湾曲して形成する一方、第２電極の第２放電面を第１放電面に沿って湾曲させるようにした。

具体的に、本発明に係るプラズマＣＶＤ装置は、反応室と、上記反応室の内部に反応ガスを導入するガス導入部と、上記反応室の内部に設けられ、互いの間でプラズマ放電を発生させる第１電極及び第２電極と、上記第１電極と上記第２電極との間でフレキシブル基板を搬送する搬送機構とを備え、上記フレキシブル基板にプラズマＣＶＤ処理を施すプラズマＣＶＤ装置であって、上記第１電極は湾曲した第１放電面を有する一方、上記第２電極は上記第１放電面に沿って湾曲した第２放電面を有している。

上記搬送機構は、上記第１電極を有し、上記フレキシブル基板を該第１電極の第１放電面に巻き付けた状態で搬送するように構成されていることが好ましい。

上記第１電極と上記第２電極との距離を調節する電極間距離調節機構と、上記電極間距離調節機構により調節された上記第１電極と第２電極との距離に基づいて、上記第１放電面又は第２放電面の曲率を調整する曲率調整機構とを備えていてもよい。

上記曲率調整機構は、圧電素子により構成されていることが好ましい。

上記第１電極の第１放電面は凸面状に形成される一方、上記第２電極の第２放電面は凹面状に形成されていてもよい。

上記ガス導入部は、上記第２電極に形成された複数のガス導入口により構成され、上記第２電極は、複数の単位部材の集合体として構成され、上記各単位部材は、第２放電面を構成すると共に上記ガス導入口が形成された平面部を有していることが好ましい。

上記反応室には、プラズマＣＶＤ処理されたフレキシブル基板を冷却する冷却機構が設けられていてもよい。

上記冷却機構は、上記搬送機構の一部を構成する冷却ローラを有していてもよい。

上記冷却ローラは、上記フレキシブル基板におけるプラズマＣＶＤ処理が施されない側の裏面を支持するように構成されていることが好ましい。

上記反応室には、プラズマＣＶＤ処理されるフレキシブル基板を加熱する加熱機構が設けられていてもよい。

上記加熱機構は、上記搬送機構の一部を構成する加熱ローラを有していてもよい。

上記加熱ローラは、上記フレキシブル基板におけるプラズマＣＶＤ処理が施されない側の裏面を支持することが好ましい。

上記搬送機構は、上記フレキシブル基板を巻き出す巻き出しローラと、該巻き出しローラから巻き出されたフレキシブル基板を加熱して搬送する加熱ローラと、プラズマＣＶＤ処理が施されたフレキシブル基板を冷却して搬送する冷却ローラと、該冷却ローラにより冷却されたフレキシブル基板を巻き取る巻き取りローラとを備え、上記巻き出しローラ、上記加熱ローラ、上記冷却ローラ、及び上記巻き取りローラは、各回転軸が平行となるように配置され、上記巻き出しローラは、上記加熱ローラよりも上記冷却ローラ側に配置され、上記巻き取りローラは、上記冷却ローラよりも上記加熱ローラ側に配置されているようにしてもよい。

上記巻き出しローラ及び上記巻き取りローラは、上下に段違いに配置されていることが好ましい。

上記第２電極は、上記第１電極の第１放電面に沿って複数設けられていてもよい。

上記各第２電極と上記第１電極との間に形成されると共にプラズマＣＶＤ処理が行われる各処理空間は、上記第１電極の第１放電面に対し所定の隙間を設けた状態で配置された仕切部材により仕切られており、上記仕切部材は、上記第１放電面に沿って湾曲する湾曲面を有していることが好ましい。

上記第１電極はアノード電極である一方、上記第２電極はカソード電極であることが好ましい。

−作用−
次に、本発明の作用について説明する。

フレキシブル基板にプラズマＣＶＤ処理を施す場合には、ガス導入部から反応室の内部に反応ガスを導入すると共に、第１電極の第１放電面と、第２電極の第２放電面との間でプラズマ放電を発生させる。この状態で、フレキシブル基板を搬送機構によりカソード電極とアノード電極との間で搬送する。このとき、フレキシブル基板は、第１電極の第１放電面に巻き付けられた状態で搬送される、このことにより、フレキシブル基板は、第１電極と第２電極との間で連続して搬送されつつ、プラズマＣＶＤ処理が施される。

さらに、第１放電面及び第２放電面がそれぞれ湾曲して形成されると共に、第２放電面が第１放電面に沿って形成されているため、第１電極と第２電極との距離を一定に維持することが可能となる。さらに、第１放電面は、湾曲しているために、フレキシブル基板を密着した状態で巻き付けることが可能となる。つまり、温度上昇に伴うフレキシブル基板のうねりや反りが防止される。その結果、成膜パラメータが一定に維持されるため、成膜された膜の質を高めて均一化することが可能となる。

さらに、湾曲する第１放電面及び第２放電面を、互いに対向した状態で延長すれば、同時に成膜できる面積を増大させることが可能となる。したがって、従来の平行平面型のプラズマＣＶＤ装置のように、装置全体が水平方向に長くならないため、装置の設置面積を低減させることが可能となる。

ところで、従来の平行平面型のプラズマＣＶＤ装置では、固定して設置されている平面電極の上をフレキシブル基板が高速で移動するために、その基板に静電気が発生したり、基板表面に傷が生じることが避けられない。これに対し、本発明では、フレキシブル基板は、搬送機構を構成する第１電極の第１放電面に巻き付けられた状態で搬送されるため、基板に生じる静電気や傷の発生が抑制される。

また、電極間距離調節機構を設けることにより、成膜する膜の特性に応じて、第１電極と第２電極との距離を調整することが可能となる。さらにこのとき、曲率調整機構により、第１放電面又は第２放電面の曲率が調整されるため、第１放電面と第２放電面との間隔は一定に維持される。

また、第２電極を平面部を有する複数の単位部材により構成し、各平面部が第２放電面を構成すると共にガス導入口が形成されることにより、曲面に形成する場合に比べて、ガス導入口を容易に形成することができ、製造コストを低減することが可能となる。

また、反応室に加熱機構及び冷却機構が設けられていると、加熱機構により高温に過熱されたフレキシブル基板は、第１電極と第２電極との間で状態でプラズマＣＶＤ処理が施された後に、冷却機構により冷却される。加熱機構が搬送機構の一部を構成する加熱ローラを有する一方、冷却機構が搬送機構の一部を構成する冷却ローラを有する場合には、加熱ローラ及び冷却ローラがフレキシブル基板の裏面を支持することが好ましい。このことにより、プラズマＣＶＤ処理が施された表面が、ローラによって傷つくのを防止できる。

上記搬送機構が、巻き出しローラ、加熱ローラ、冷却ローラ、及び巻き取りローラを有し、上記巻き出しローラを上記加熱ローラよりも上記冷却ローラ側に配置すると共に、上記巻き取りローラを上記冷却ローラよりも上記加熱ローラ側に配置することにより、上記フレキシブル基板の裏面を加熱ローラ及び冷却ローラにより支持する構成とすることができる。さらに、上記巻き出しローラ及び巻き取りローラを上下に段違いに配置することにより、装置の水平方向の幅を小さくすることが可能となる。

また、複数の第２電極を第１電極の第１放電面に沿って設けることにより、複数種類の膜が連続して成膜される。さらに、上記各第２電極と上記第１電極との間に形成される各処理空間を仕切部材により仕切ると共に、上記仕切部材に上記第１放電面に沿って湾曲する湾曲面を形成することにより、隣接する処理空間同士の間を異物が移動しないように仕切ることが可能となる。

本発明によれば、第１放電面及び第２放電面をそれぞれ湾曲して形成すると共に、第２放電面を第１放電面に沿って形成したので、第１電極と第２電極との距離を一定に維持することができる。さらに、湾曲した第１放電面にフレキシブル基板を密着した状態で巻き付けることができるため、温度上昇に伴うフレキシブル基板のうねりや反りを防止することができる。その結果、成膜パラメータを一定に維持することが可能となるため、成膜された膜の質を高めて均一化することができる。

さらに、湾曲する第１放電面及び第２放電面を、互いに対向した状態で延長すれば、同時に成膜できる面積を増大させることができる。したがって、従来の平行平面型のプラズマＣＶＤ装置のように、装置全体が水平方向に長くならないため、装置の設置面積を低減させることができる。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。尚、本発明は、以下の実施形態に限定されるものではない。

《発明の実施形態１》
図１は、本発明に係るプラズマＣＶＤ装置の実施形態１を示している。図１は、プラズマＣＶＤ装置Ｓの断面図である。

プラズマＣＶＤ装置Ｓは、図１に示すように、反応室１と、ガス導入部２と、プラズマ放電発生部１８と、搬送機構１９とを備えている。そして、プラズマＣＶＤ装置Ｓは、被処理基板であるフレキシブル基板１４にプラズマＣＶＤ処理を施して、成膜を行うように構成されている。フレキシブル基板１４は、例えば０．２ｍｍ程度の厚みのポリイミド基板等により形成されている。

上記反応室１は、真空室であって、反応室１の内部のガスを排出するガス排出部３３を複数有している。各ガス排出部３３には、例えば、メカニカル・ブースター・ポンプやロータリーポンプ等の真空ポンプ（図示省略）が設けられている。

上記プラズマ放電発生部１８は、反応室１の内部に設けられ、第１電極であるアノード電極６と、第２電極であるカソード電極３とを備えている。アノード電極６はアース線１５を介して電気的に接地される一方、カソード電極３は電源ボックス８に接続されている。電源ボックス８には、直列に接続されたブロッキングコンデンサと高周波電源とが設けられている。こうして、例えば１３．５６ＭＨｚの交流電圧をカソード電極３に印加することにより、アノード電極６及びカソード電極３の間でプラズマ放電を発生させるようになっている。尚、アノード電極６にバイアス電圧を印加したい場合には、基板バイアス機構を設けるようにしてもよい。

アノード電極６は、水平な所定方向（図１中で紙面に直交する方向）に延びる例えば直径が５００ｍｍである円柱状に形成されている。また、アノード電極６は、その円柱の中心軸周りに回転可能な状態で、反応室１の側壁に支持されている。尚、アノード電極６は、必ずしも円柱状に形成する必要はなく、円柱状の回転体の少なくとも表層に設けられていればよい。こうして、アノード電極６は、凸面状に形成されて湾曲した第１放電面２４を有している。また、アノード電極６には、フレキシブル基板１４を成膜温度まで加熱する抵抗ヒータ５が、外周面に沿って設けられている。

カソード電極３は、上記アノード電極６の第１放電面２４に対向して配置されている。カソード電極３は、電極ホルダ３４を介して反応室１の底部に固定されている。電極ホルダ３４は、アノード電極６側に開放されるＵ字溝状の凹部３５を有している。そして、カソード電極３が電極ホルダ３４に保持されることにより、電極ホルダ３４の凹部３５がカソード電極３の裏面によって閉塞されるようになっている。このカソード電極３により閉塞された凹部３５の内部は、チャンバ３７を構成しており、電極ホルダ３４に形成されたガス供給口３６から反応ガス（材料ガスともいう）が供給されるようになっている。

また、カソード電極３は、アノード電極６の第１放電面２４に対向する第２放電面２５を備えている。第２放電面２５は、第１放電面２４に沿って湾曲しており、その湾曲した長さが例えば２００ｍｍに形成されている。すなわち、カソード電極３の第２放電面２５は凹面状に形成されている。また、カソード電極３は、例えば厚さが１０ｍｍ程度のアルミ合金板により形成されている。こうして、第１放電面２４と第２放電面２５との間隔は、一定の大きさに維持されている。

上記ガス導入部２は、カソード電極３に形成された複数のガス導入口２により構成されている。各ガス導入口２は、第２放電面２５に均等に分散して形成されると共に、板状のカソード電極３をその厚さ方向に貫通している。ガス導入口２の内径は、例えば０．５ｍｍ程度に形成されている。尚、上記カソード電極３は、上記ガス導入口２が形成された後にアルマイト処理が施されてアルミナ被膜で覆われることにより、耐久性及び膜保持機能の向上が図られている。こうして、カソード電極３は、シャワープレートとも称され、ガス供給口３６からチャンバ３７に供給された反応ガスが、各ガス導入口２から反応室１の内部に均一に導入されるようになっている。

上記搬送機構１９は、巻き出しローラ４１と、上記アノード電極６と、巻き取りローラ４２とを備え、アノード電極６とカソード電極３との間でフレキシブル基板１４を搬送するように構成されている。

巻き出しローラ４１及び巻き取りローラ４２は、アノード電極６と平行に水平に延びる円柱状に形成され、その直径がそれぞれ例えば２００ｍｍのステンレス材により構成されている。すなわち、巻き出しローラ４１及び巻き取りローラ４２の各軸心は、アノード電極６の軸心に対してそれぞれ平行になっている。そして、巻き出しローラ４１及び巻き取りローラ４２は、各円柱の中心軸周りに回転可能な状態で、反応室１の側壁に支持されている。

尚、巻き出しローラ４１及び巻き取りローラ４２は、フレキシブル基板１４の温度上昇に伴う膨張を調整するためのテンションコントローラ機能を有している。

また、上記反応室１は、フレキシブル基板１４を大気中で取り出すためのロードロックエリア５１と、プラズマＣＶＤ処理を行う成膜エリア５２と、上記成膜エリア５２とロードロックエリア５１との間の中間エリア５３との３つの空間に分割されている。ロードロックエリア５１と中間エリア５３との間は、仕切板５５により仕切られている。ロードロックエリア５１には、巻き出しローラ４１及び巻き取りローラ４２が設けられている。仕切板５５には、巻き出しローラ４１から巻き出されるフレキシブル基板１４が通過する僅かな隙間５６と、巻き取りローラ４２に巻き取られるフレキシブル基板１４が通過する僅かな隙間５７とが形成されている。そして、成膜後に巻き取られたフレキシブル基板１４を取り出す場合には、隙間５６と隙間５７を完全に遮断した後に、ロードロックエリア５１を大気開放することにより上記基板１４を取り出すことができるようになっている。

一方、中間エリア５３と成膜エリア５２との間は、仕切部材である分離壁６１により仕切られている。分離壁６１は、上記アノード電極６の表面に沿って湾曲する湾曲面６２を有し、上記分離壁６１の湾曲面６２と、アノード電極６の表面との間には、僅かな隙間６３が形成されている。隙間６３は、成膜エリア５２の有毒な反応ガスが中間エリア５３側へ混入しないように、約１．０ｍｍ程度に非常に狭く規定されている。また、成膜エリア５２には、上記カソード電極３が配置され、成膜処理が行われるようになっている。

上記ロードロックエリア５１、成膜エリア５２及び中間エリア５３は、それぞれ別個独立に真空引きして減圧されるようになっている。そして、成膜エリア５２及び中間エリア５３は、略同じ内部圧力となるように制御されている。一方、ロードロックエリア５１の内部圧力は、中間エリア５３よりも若干高くなるように設定されている。このことにより、仮に、有毒な反応ガスが成膜エリア５２から中間エリア５３に流出したとしても、圧力の高いロードロックエリア５１には流入せず、中間エリア５３に設けられているガス排出部３３から確実に排出される。

こうして、巻き出しローラ４１に巻き付けられていたフレキシブル基板１４は、巻き出しローラ４１、アノード電極６、及び巻き取りローラ４２がそれぞれ回転することにより、ロードロックエリア５１から中間エリア５３を介して成膜エリア５２へ、アノード電極６の第１放電面２４に巻き付けられた状態で搬送されるようになっている。さらに、成膜されたフレキシブル基板１４は、成膜エリア５２から中間エリア５３を介してロードロックエリア５１へ搬送され、巻き取りローラ４２により巻き取られるようになっている。

−成膜方法−
次に、本実施形態のプラズマＣＶＤ装置Ｓにより、ポリイミドにより形成されたフレキシブル基板１４に対し、ＬＳＩや薄膜トランジスタ等によく用いられる窒化シリコン膜（ＳｉＮｘ）を成膜する方法について説明する。

まず、各ガス排出部３３の真空ポンプ（図示省略）を駆動して反応室１の内部（すなわち、ロードロックエリア５１、成膜エリア５２及び中間エリア５３）のガスを排気して減圧する。続いて、搬送機構１９によりフレキシブル基板１４を搬送し、反応ガスをガス導入口２から反応室１の成膜エリア５２内に導入しつつ、電源ボックス８によりプラズマ放電発生部１８に電圧を印加する。このとき、フレキシブル基板１４は、抵抗ヒータ５により加熱されて３００℃程度に昇温している。

すなわち、プラズマ放電発生部１８のカソード電極３には、電源ボックス８から例えば１３．５６ＭＨｚの交流電圧が印加される。その結果、アノード電極６の第１放電面２４と、カソード電極３の第２放電面２５との間にプラズマ放電が発生する。一方、反応ガスは、シラン、アンモニア、及び窒素を混合したガスであって、ガス供給口３６からチャンバ３７へ供給され、一旦滞留された後に、カソード電極３の各ガス導入口２を介して第１放電面２４と第２放電面２５との間の空間に均一に導入される。このことにより、反応ガスは第１放電面２４と第２放電面２５との間で分解・解離され、フレキシブル基板１４の表面に窒化シリコン膜が成膜される。

一方、フレキシブル基板１４は、巻き出しローラ４１、アノード電極６、及び巻き取りローラ４２がそれぞれ回転することにより巻き出され、アノード電極６の第１放電面２４に巻き付けられた状態で、第１放電面２４と第２放電面２５との間で搬送される。このとき、フレキシブル基板１４には上記成膜が行われる。その後、成膜されたフレキシブル基板１４は、上記第１放電面２４に巻き付けられた状態で搬送され、巻き取りローラ４２により巻き取られる。その後、中間エリア５３とロードロックエリア５１とを完全に遮断してからロードロックエリア５１を大気に開放し、巻き取りローラ４２で全て巻き取られた成膜後のフレキシブル基板１４を取り出す。以上のようにして、フレキシブル基板１４は、搬送されながら連続して成膜される。

−実施形態１の効果−
したがって、この実施形態１によると、アノード電極６の第１放電面２４と、カソード電極３の第２放電面２５とをそれぞれ湾曲して形成すると共に、第２放電面２５を第１放電面２４に沿って形成したので、アノード電極６とカソード電極３との距離を一定に維持することができる。さらに、フレキシブル基板１４を湾曲した第１放電面２４に巻き付けることにより、その第１放電面２４に密着させることができるため、温度上昇に伴うフレキシブル基板１４のうねりや反りを防止することができる。その結果、成膜パラメータを一定に維持することが可能となるため、成膜された膜の質を高めて均一化することができる。

さらに、フレキシブル基板１４のうねりや反りが防止されるため、フレキシブル基板１４が通過する仕切板５５の隙間５６，５７を、ごく狭く形成することができる。そのため、ロードロックエリア５１と中間エリア５３との間の気密性を向上させることができる。また、同じ理由で、分離壁６１とアノード電極６との表面との間の隙間６３についても、ごく狭く形成できるため、中間エリア５３と成膜エリア５２との間の気密性を向上させることができる。さらに、ロードロックエリア５１の内部圧力を、成膜エリア５２及び中間エリア５３の内部圧力よりも大きく設定したので、ホスフィンやモノシラン等の有害な反応ガスを安全に使用することが可能となる。

また、分離壁６１に対し、アノード電極６の表面に沿って湾曲する湾曲面６２を形成し、その湾曲面６２とアノード電極６の表面との間に上記隙間６３を形成したので、さらに気密性を高めて、成膜エリア５２の有毒なガスが中間エリア５３へ侵入しないようにすることが可能となる。

さらに、湾曲する第１放電面２４及び第２放電面２５を、互いに対向した状態で延長すれば、同時に成膜できる面積を増大させることができる。したがって、従来の平行平面型のプラズマＣＶＤ装置のように、装置全体が水平方向に長くならないため、装置の設置面積を低減させることができる。また、装置の設置面積に対し、成膜レートを従来の平行平面型のプラズマＣＶＤ装置よりも増大させることができるため、成膜の生産効率が大幅に改善され、製造コストを低減することが可能となる。

また、フレキシブル基板１４は、搬送機構１９を構成するアノード電極６の第１放電面２４に巻き付けられた状態で搬送されるため、フレキシブル基板１４に生じる静電気や傷の発生を抑制することができる。

《発明の実施形態２》
図２は、本発明に係るプラズマＣＶＤ装置Ｓの実施形態２を示している。尚、以下の各実施形態では、図１と同じ部分については、同じ符号を付して、その詳細な説明を省略する。

本実施形態のプラズマＣＶＤ装置Ｓの反応室１には、プラズマＣＶＤ処理されるフレキシブル基板１４を加熱する加熱機構５，６５と、プラズマＣＶＤ処理されたフレキシブル基板１４を冷却する冷却機構６６とが設けられている。

加熱機構５，６５は、上記抵抗ヒータ５と、ロードロックエリア５１に設けられ、上記搬送機構１９の一部を構成する加熱ローラ６５とにより構成されている。また、冷却機構６６は、ロードロックエリア５１に設けられ、上記搬送機構１９の一部を構成する冷却ローラ６６を有している。

言い換えれば、搬送機構１９は、フレキシブル基板１４を巻き出す巻き出しローラ４１と、巻き出しローラ４１から巻き出されたフレキシブル基板１４を加熱して搬送する加熱ローラ６５と、プラズマＣＶＤ処理が施されたフレキシブル基板１４を冷却して搬送する冷却ローラ６６と、冷却ローラ６６により冷却されたフレキシブル基板１４を巻き取る巻き取りローラ４２とを備えている。

上記巻き出しローラ４１、加熱ローラ６５、冷却ローラ６６、及び巻き取りローラ４２は、各回転軸が平行となるように配置されている。また、加熱ローラ６５は、巻き出しローラ４１よりも巻き付けローラ４２側に配置されている。一方、冷却ローラ６６は、巻き付けローラ４２よりも巻き出しローラ４１側に配置されている。冷却ローラ６６は、例えば、内部に冷却水を流通させるようにすることができる。

この構成により、巻き出しローラ４１から巻き出されたフレキシブル基板１４は、加熱ローラ６５に巻き付くことにより加熱され、略成膜温度まで昇温する。その後、フレキシブル基板１４は、ロードロックエリア５１から中間エリア５３へ移動し、アノード電極６に巻き付けられて加熱された状態で成膜エリア５２を搬送される。成膜エリア５２で成膜されたフレキシブル基板１４は、中間エリア５３を介して再びロードロックエリア５１へ移動する。

ロードロックエリア５１へ移動したフレキシブル基板１４は、冷却ローラ６６に巻き付けられることにより素早く室温程度まで冷却され、その後に、巻き取りローラ４２により巻き取られる。

−実施形態２の効果−
したがって、この実施形態２によると、フレキシブル基板１４を、加熱ローラ６５により素早く昇温できると共に、冷却ローラ６６により素早く温度を低下させることができる。その結果、全体として成膜処理に要する時間を低減し、生産効率を高めることができる。また、成膜されたフレキシブル基板１４を確実に冷却して巻き取りローラ４２に巻き取ることができるため、巻き取られたフレキシブル基板１４の不要な変形を防止できる。さらに、巻き出しローラ４１及び巻き取りローラ４２を水平方向に並べて配置したので、装置全体の高さを抑えることができる。

尚、冷却ローラ６６の温度低下能力を上げる場合には、冷却ローラ６６の外形を大きくするか、複数個の冷却ローラ６６を設けることが好ましい。また、フレキシブル基板１４と加熱ローラ６５及び冷却ローラ６６との接触面積を大きくするために、巻き出しローラ４１及び巻き取りローラ４２よりも上方に設置することが好ましい。さらに、巻き取りローラ４１を反対方向に回転することにより巻き取られたフレキシブル基板１４に再度成膜する場合に備えて、加熱ローラ６５及び冷却ローラ６６を、それぞれ加熱機構及び冷却機構の双方の機能を有するローラにより構成してもよい。

《発明の実施形態３》
図３は、本発明に係るプラズマＣＶＤ装置Ｓの実施形態３を示している。本実施形態は、上記実施形態２に対し、巻き取りローラ４１、加熱ローラ６５、冷却ローラ６６及び巻き取りローラ４２の配置が異なっている。

すなわち、巻き出しローラ４１は、加熱ローラ６５よりも冷却ローラ６６側に配置され、巻き取りローラ４２は、冷却ローラ６６よりも加熱ローラ６５側に配置されている。さらに、巻き出しローラ４１及び巻き取りローラ４２は、図３に示すように、上下に段違いに配置されている。

このことにより、冷却ローラ６６は、フレキシブル基板１４におけるプラズマＣＶＤ処理が施されない側の裏面を支持するように構成されている。さらに、加熱ローラ６５は、フレキシブル基板１４におけるプラズマＣＶＤ処理が施されない側の裏面を支持するように構成されている。

−実施形態３の効果−
したがって、本実施形態によると、加熱ローラ６５及び冷却ローラ６６がフレキシブル基板１４の裏面を支持するようにして、プラズマＣＶＤ処理が施された敏感な成膜表面を支持しないようにしたので、その成膜表面が上記各ローラ６５，６６によって傷ついたり静電気が生じたりするのを防止できる。

さらに、巻き出しローラ４１を加熱ローラ６５よりも冷却ローラ６６側に配置すると共に、巻き取りローラ４２を冷却ローラ６６よりも加熱ローラ６５側に配置し、さらに、上記巻き出しローラ４１及び巻き取りローラ４２を上下に段違いに配置するようにしたので、装置の水平方向の幅を小さくすることが可能となる。

《発明の実施形態４》
図４〜図６は、本発明に係るプラズマＣＶＤ装置Ｓの実施形態４を示している。

本実施形態のプラズマＣＶＤ装置Ｓは、電極間距離調節機構４５と、曲率調整機構４６とを備えている。

上記電極間距離調節機構４５は、図４に示すように、電極ホルダ３４に接続され、電極ホルダ３４及びカソード電極３をアノード電極６の直径方向に移動させることにより、アノード電極６とカソード電極３との距離を調節するようになっている。電極間距離調節機構４５は、カソード電極３の重心をミリレベルの精度で微小に平行移動する構造になっている。

上記曲率調整機構４６は、例えば圧電素子により構成され、上記電極間距離調節機構４５により調節されたアノード電極６とカソード電極３との距離に基づいて、上記第２放電面２５の曲率を微小調整するようになっている。

尚、曲率調整機構４６には、モーターのような機械的な力によって調整するものでもよいが、高い精度が必要であるため、電気によって力を微小変化させる圧電材料を適用することが望ましい。また、カソード電極３の電極長が大きくなる場合には、３つ以上の複数の支持点において調整することも可能である。

曲率調整機構４６は、電極ホルダ３４及びカソード電極３におけるフレキシブル基板１４の搬送方向（以降、基板搬送方向と略称する）の両端部にそれぞれ設けられている。また、上記電極ホルダ３４及びカソード電極３は、弾性的に湾曲された状態で、この曲率調整機構４６により支持されている。そして、曲率調整機構４６が上昇することにより第２放電面２５の曲率が小さくなる一方、曲率調整機構４６が下降することにより第２放電面２５の曲率が大きくなるようになっている。

図４では、カソード電極３の第２放電面２５と、アノード電極６の第１放電面２４との間の電極間距離は、基板搬送方向に亘って一定の大きさに維持されている。図５における二点鎖線は、図４に対し、電極ホルダ３４及びカソード電極３を上方に（アノード電極６側に）平行移動させた状態を示している。図５で二点鎖線に示すように、電極ホルダ３４及びカソード電極３を、単に上方に平行移動しただけでは、電極間距離を基板搬送方向に亘って一定に維持することができない。すなわち、電極間距離は、第２放電面２５における基板搬送方向の中央部から基板搬送方向の両端部へ向かって、徐々に大きくなってしまう。

そこで、曲率調整機構４６は、図５の実線に示すように、電極ホルダ３４及びカソード電極３の両端部を、カソード電極の移動量に応じた高さだけそれぞれ上方に押し上げる。このことにより、第２放電面２５の曲率が調整され、第２放電面２５と第１放電面２４との間の電極間距離を一定に維持するようにしている。

一方、図６における二点鎖線は、図４に対し、電極ホルダ３４及びカソード電極３を下方に平行移動させた状態を示している。図６で二点鎖線に示すように、この場合にも、電極ホルダ３４及びカソード電極３を、単に下方に平行移動しただけでは、電極間距離を基板搬送方向に亘って一定に維持することができない。すなわち、電極間距離は、第２放電面２５における基板搬送方向の中央部から基板搬送方向の両端部へ向かって、徐々に小さくなってしまう。

そこで、曲率調整機構４６は、図６の実線に示すように、カソード電極の移動量に応じた高さだけそれぞれ下降し、それに伴って電極ホルダ３４及びカソード電極３の両端部を弾性的に下降させる。このことにより、第２放電面２５の曲率が調整され、第２放電面２５と第１放電面２４との間の電極間距離を一定に維持するようにしている。

−実施形態４の効果−
したがって、この実施形態４によると、電極間距離調節機構４５を設けることにより、成膜する膜の特性に応じて、アノード電極６とカソード電極３との距離を調整することができる。さらにこのとき、曲率調整機構４６により、カソード電極３の第２放電面２５の曲率を微小調整できるため、第１放電面２４と第２放電面２５との間隔を一定に維持することができる。したがって、電極間距離を成膜パラメータとして利用することができ、湾曲したカソード電極３及び湾曲したアノード電極６を有するプラズマＣＶＤ装置においても、重要なパラメータである電極間距離を制御することが可能となる。その結果、カソード電極３の曲率を微小調整して、第２放電面２５の全面において電極間距離を一定に維持できるため、第２放電面２５の全面において、均一で良質なＣＶＤ膜を成膜することができる。

《発明の実施形態５》
図７及び図８は、本発明に係るプラズマＣＶＤ装置Ｓの実施形態５を示している。本実施形態は、カソード電極３の構造に特徴を有している。

本実施形態のカソード電極３は、複数の単位部材４８の集合体として構成されている。すなわち、単位部材４８は、カソード電極３が、アノード電極６の軸心を含む平面によって複数に分割され、図８に拡大して示すように、断面台形状の板状部材により形成されている。各単位部材４８は、第２放電面２５を構成する第１平面部４９を有している。第１平面部４９には、複数のガス導入口２が単位部材４８の長さ方向（アノード電極６の長さ方向）に並んで形成されている。また、第１平面部４９の裏側には、第２平面部５０が形成されている。第１平面部４９と第２平面部５０とは、互いに平行な平面に形成されている。

ここで、単位部材４８は、例えば、高さが約１０ｍｍであり、第１平面部４９の幅（つまり、上辺の幅）が約１０ｍｍ程度であり、第２平面部５０の幅（つまり、下辺の幅）が約１１ｍｍ程度であり、長さが約２００ｍｍ程度に形成されている。また、ガス導入口２の内径は０．５ｍｍ程度である。

そして、上記複数の単位部材４８を繋ぎ合わせた後にアルマイト処理を施すことにより、シャワープレート構造の表面を有するカソード電極３が形成されている。単位部材４８の幅が約１０ｍｍであり且つ長さが約２００ｍｍであって、かなり細長い短冊状に形成したので、カソード電極３の作製後にアルゴンガスによる放電確認を行ったが放電のムラは生じなかった。また、本実施形態によるカソード電極３の第２放電面２５は、上記各第１平面部４９が連続して接続して繋がることにより、全体として、アノード電極６の第１放電面２４に沿って湾曲しているため、上記各実施形態と同様に、良質な成膜を行うことができる。

−実施形態５の効果−
したがって、この実施形態５によると、カソード電極３を複数の単位部材４８により構成すると共に、第２平面部５０に平行な第１平面部４９にガス導入口２が形成されているので、カソード電極３の表面が曲面である場合に比べて、容易且つ高精度にガス導入口２を形成することができ、製造コストを低減することが可能となる。

尚、カソード電極３の曲率は、各単位部材４８の断面形状を変更することにより、種々の曲率のカソード電極３を容易に作製することができる。

《発明の実施形態６》
図９及び図１０は、本発明に係るプラズマＣＶＤ装置Ｓの実施形態６を示している。

上記各実施形態のプラズマＣＶＤ装置Ｓでは、１つのカソード電極３を備えて１種類の膜を成膜していたのに対し、本実施形態のプラズマＣＶＤ装置Ｓは、３つのカソード電極１１，１２，１３を備え、３層の膜を連続して成膜するように構成されている。

カソード電極１１，１２，１３は、第１カソード電極１１と、第２カソード電極１２と、第３カソード電極１３とにより構成され、アノード電極６の表面を構成する第１放電面２４に沿って基板搬送方向にこの順で配置されている。上記各カソード電極１１，１２，１３は、それぞれ、上記実施形態で説明したカソード電極３と同様の構成を有している。すなわち、上記各カソード電極１１，１２，１３は、アノード電極６の第１放電面２４に沿って形成された第２放電面２５をそれぞれ有している。

第１カソード電極１１は、図９に示すように、反応室１の側壁に設置されると共に電源ボックス７１が接続されている。第２カソード電極１２は、反応室１の底壁に設置されると共に電源ボックス７２が接続されている。また、第３カソード電極１３は、アノード電極６を介して上記第１カソード電極１１に対向するように反応室１の側壁に設置され、電源ボックス７３が接続されている。

こうして、上記各カソード電極１１，１２，１３の第２放電面と、アノード電極６の第１放電面２４との間には、プラズマＣＶＤ処理が行われる処理空間７５，７６，７７がそれぞれ形成されている。処理空間７５，７６，７７は、アノード電極６の第１放電面２４に対し所定の隙間を設けた状態で配置された仕切部材８１，８２，８３，８４により仕切られている。

すなわち、第１カソード電極１１とアノード電極６との間の処理空間７５は、第１カソード電極１１と上記仕切板５５との間に配置された仕切部材８１と、第１カソード電極１１と第２カソード電極１２との間に配置された仕切部材８２とにより仕切られている。また、第２カソード電極１２とアノード電極６との間の処理空間７６は、第２カソード電極１２と第１カソード電極１１との間に配置された仕切部材８２と、第２カソード電極１２と第３カソード電極１３との間に配置された仕切部材８３とにより仕切られている。また、第３カソード電極１３とアノード電極６との間の処理空間７７は、第３カソード電極１３と第２カソード電極１２との間に配置された仕切部材８３と、第３カソード電極１３と上記仕切板５５の間に配置された仕切部材８４とにより仕切られている。

そして、上記各仕切部材８１，８２，８３，８４は、アノード電極６の第１放電面２４に沿って湾曲する湾曲面８５，８６，８７，８８をそれぞれ有し、各湾曲面８５，８６，８７，８８とアノード電極６の表面との間にフレキシブル基板１４が通過するための上記隙間が形成されている。

仕切部材８１とアノード電極６の表面との隙間は、例えば２．０ｍｍ程度に規定されている。また、仕切部材８２とアノード電極６の表面との隙間は、例えば０．５ｍｍ程度に規定され、仕切部材８３とアノード電極６の表面との隙間は、例えば０．２ｍｍ程度に規定されている。さらに、仕切部材８４とアノード電極６の表面との隙間は、例えば１．０ｍｍ程度に規定されている。

こうして、反応室１のロードロックエリア５１は、仕切板５５の上方に区画される一方、中間エリア５３は、上記仕切部材８１，８４と、仕切板５５と、アノード電極６の表面とにより区画されている。また、成膜エリア５２は、上記ロードロックエリア５１及び中間エリア５３以外の空間により構成され、上記各カソード電極１１，１２，１３を収容するようになっている。

また、反応室１の成膜エリア５２には、図９に示すように、処理空間７５から流出した廃ガスを排出するためのガス排出部９１と、処理空間７７から流出した排ガスを排出するためのガス排出部９２とが設けられている。さらに、反応室１には、ガス排出部９３，９４が設けられている。ガス排出部９３は、上記処理空間７５から流出した廃ガスと、処理空間７６から流出した廃ガスとを排出するように構成されている。一方、ガス排出部９４は、上記処理空間７７から流出した廃ガスと、処理空間７６から流出した廃ガスとを排出するように構成されている。

尚、図示を省略するが、反応室１の側壁には、上記中間エリア５３を減圧するためのガス排出部が設けられている。また、説明を簡単にするために、冷却ローラ及び加熱ローラを省略しているが、上記実施形態２と同様に、これらを設けてもよいのは勿論である。

−成膜方法−
次に、本実施形態のプラズマＣＶＤ装置Ｓによる成膜方法について、液晶ディスプレイ等の薄膜トランジスタに一般に用いられるＳｉＮｘ膜、ａ−Ｓｉ膜、ｎ⁺−Ｓｉ膜（ｎ型ドープａ−Ｓｉ）を３層連続して成膜する場合を例に挙げて説明する。この３層の連続成膜は、一般に各膜間の界面が薄膜トランジスタの特性に大きな影響を与えることが知られているため、真空中で行われる。

まず、巻き出しローラ４１から巻き出されたフレキシブル基板１４は、仕切部材８１の隙間を通り、ＳｉＮｘ膜の成膜を行う処理空間７５へ移動する。処理空間７５では、第１カソード電極１１のガス導入口２から反応ガスであるモノシラン、アンモニア、及び窒素ガスの混合ガスを導入すると共に、電源ボックス７１から第１カソード電極１１に電圧を印加してプラズマ放電を発生させる。このことにより、フレキシブル基板１４にＳｉＮｘ膜を３０００Åの厚さで成膜する。その後、フレキシブル基板１４は仕切部材８２の隙間を通過して、ａ−Ｓｉ膜を成膜するための処理空間７６へ移動する。

処理空間７６では、第２カソード電極１２のガス導入口２から反応ガスであるモノシラン及び水素ガスの混合ガスを導入すると共に、電源ボックス７２から第２カソード電極１２に電圧を印加してプラズマ放電を発生させる。このことにより、上記ＳｉＮｘ膜の上にａ−Ｓｉ膜を１５００Åの厚さで成膜する。その後、フレキシブル基板１４は仕切部材８３の隙間を通過して、ｎ⁺−Ｓｉ膜を成膜するための処理空間７７へ移動する。

処理空間７７では、第３カソード電極１３のガス導入口２から反応ガスであるホスフィン、モノシラン、及び水素ガスの混合ガスを導入すると共に、電源ボックス７３から第３カソード電極１３に電圧を印加してプラズマ放電を発生させる。このことにより、上記ａ−Ｓｉ膜の上にｎ⁺−Ｓｉ膜を５００Åの厚さで成膜する。その後、フレキシブル基板１４は仕切部材８４の隙間を通過して、ロードロックエリア５１へ移動し、巻き取りローラ４２により巻き取られる。以上の各工程により、フレキシブル基板１４に、ＳｉＮｘ膜、ａ−Ｓｉ膜、ｎ⁺−Ｓｉ膜の３層を連続して成膜することできる。

−実施形態６の効果−
したがって、この実施形態６によると、３つのカソード電極１１，１２，１３をアノード電極６の第１放電面２４に沿って配置することにより、ローラツウローラ方式のメリットを生かして、３種類の膜を連続して成膜することができる。そのことに加え、上記各処理空間７５，７６，７７を仕切部材８１，８２，８３，８４により仕切ると共に、上記仕切部材８１，８２，８３，８４に対し、アノード電極６の第１放電面２４に沿って湾曲する湾曲面８５，８６，８７を、その第１放電面２４に対向するように形成したので、各処理空間７５，７６，７７同士の間の気密性を向上させることができる。すなわち、隣接する処理空間７５，７６，７７同士の間における反応ガス等の異物の移動を抑制できるため、成膜された膜の質を高めることができる。その結果、薄膜トランジスタの特性の劣化を防止して高品位のデバイスを製造することができる。

さらに、カソード電極を湾曲するアノード電極６に沿って増加させることにより、複数種類の成膜を連続して行うことができるので、従来の平行平面型プラズマＣＶＤ装置のように、直線的に複数のカソード電極を増設しなくてもよい。つまり、本実施形態によると、複数のカソード電極を設けたとしても、装置全体が水平方向に長くならないため、装置の設置面積を低減させることができる。

また、各カソード電極１１，１２，１３の電極長さの比率を、成膜する各薄膜の必要膜厚／成膜レートの比率で構成することにより、異種薄膜を最適に連続して成膜できる。

ところで、本実施形態のように、連続に繋がった基板に対して異なった種類の薄膜を連続して成膜する場合に最も問題となるのは、隣接する処理空間７５，７６，７７からの異種ガスのコンタミネーションである。特に、本実施形態の場合には、ＳｉＮｘ膜の成膜に用いるアンモニアガスや窒素ガスが、処理空間７５からａ−Ｓｉ膜の成膜を行う処理空間７６へｐｐｍ（１／１００万)レベルでも混入すると、正常なａ−Ｓｉ膜を成膜することができない。

このコンタミネーションを防ぐために、処理空間７５，７６，７７の隙間を真空引きして流れを変えたり、ラビリンスシールを設ける等の方法が考えられる。ラビリンスシールは、隙間の間隔を狭くするか又はシール長さを増大させることにより、いわゆる隙間のコンダクタンスを下げて、シール性を高めるようになっている。この場合、隙間のコンダクタンスは、シール長さの一乗に逆比例して低下するが隙間の間隔の自乗に逆比例して低下する点、及び、シール長さの方向はカソード電極の長さ方向になるためにシール長さを大きく取り過ぎると成膜エリアが狭くなってしまう点から、シール長さではなく隙間の間隔をできる限り小さくすることが望ましい。

しかし、ローラツウローラ方式を適用した従来の平行平面型プラズマＣＶＤ装置では、フレキシブル基板に反りやうねりが生じることが避けられず、上記隙間の間隔をせいぜい３．０ｍｍ程度にまで狭めることが限度であった。

これに対し、本実施形態では、フレキシブル基板１４がアノード電極６の凸状に湾曲した表面に巻き付けられているため、フレキシブル基板１４の反りやうねりを防止することができる。すなわち、仕切部材８２の隙間を０．５ｍｍ程度に非常に狭く形成することができる。その結果、隙間の間隔を小さくしてシール性を高めることができるため、連続につながった基板に異なった種類の薄膜を連続成膜する場合に、隣接する処理空間７５，７６，７７からの異種反応ガスや残留ガスのコンタミネーションによる膜質の劣化を防ぐことができる。

尚、図１０に拡大して示すように、例えば仕切部材８２に対し、その隙間に連通する通路９０を形成し、この通路９０の内部を真空ポンプ等により減圧するようにしてもよい。

すなわち、比較的高い圧力条件下で成膜を行う処理空間７５では、反応が終了して残留ガス９５が発生している。一方、比較的低い圧力条件下で成膜を行う処理空間７６では、反応が終了して残留ガス９６が発生している。上述のように、上記通路９０がなくても隣接する処理室７５，７６同士の間は気密状にシールすることが可能であるが、通路９０を設けると共にその内部を減圧することにより、仮に、処理空間７５の残留ガス９５の一部が、コンタミネーションガスとして隙間を通り、処理空間７６側へ移動したとしても、そのコンタミネーションガスは、通路９０を通って排出される。したがって、通路９０を設けて減圧することにより、コンタミネーションを確実に防止することが可能となる。

《その他の実施形態》
上記各実施形態では、アノード電極６の第１放電面２４を凸面状に湾曲して形成する一方、カソード電極３，…の第２放電面２５を凹面状に湾曲して形成したが、本発明はこれに限定されず、その逆の構成とし、アノード電極６の第１放電面２４を凹面状に形成する一方、カソード電極３，…の第２放電面２５を凸面状に形成するようにしてもよい。

また、この場合、上記電極間距離調節機構４５により調節されたアノード電極６とカソード電極３との距離に基づいて、アノード電極６の第１放電面２４の曲率を調整する曲率調整機構４６とを備えるようにしてもよい。

以上説明したように、本発明は、プラスチックやメタルホイール等のフレキシブル基板にプラズマＣＶＤ法により成膜を行うプラズマＣＶＤ装置について有用である。

実施形態１のプラズマＣＶＤ装置を模式的に示す断面図である。 実施形態２のプラズマＣＶＤ装置を模式的に示す断面図である。 実施形態３のプラズマＣＶＤ装置の要部を示す断面図である。 実施形態４のアノード電極及びカソード電極を示す断面図である。 電極間距離及びカソード電極の曲率が小さく調整された状態を示す説明図である。 電極間距離及びカソード電極の曲率が大きく調整された状態を示す説明図である。 実施形態５のカソード電極を示す側面図である。 単位部材を拡大して示す側面図である。 実施形態６のプラズマＣＶＤ装置を模式的に示す断面図である。 仕切部材を拡大して示す断面図である。 従来の平行平面型プラズマＣＶＤ装置を示す断面図である。 電極間距離と膜応力との関係を示すグラフ図である。

符号の説明

Ｓ プラズマＣＶＤ装置
１ 反応室
２ ガス導入口（ガス導入部）
３ カソード電極（第２電極）
５ 抵抗ヒータ（加熱機構）
６ アノード電極（第１電極、搬送機構）
１１ 第１カソード電極
１２ 第２カソード電極
１３ 第３カソード電極
１４ フレキシブル基板
１９ 搬送機構
２４ 第１放電面
２５ 第２放電面
４１ 巻き出しローラ（搬送機構）
４２ 巻き取りローラ（搬送機構）
４５ 電極間距離調節機構
４６ 曲率調整機構
４８ 単位部材
４９ 第１平面部
６５ 加熱ローラ（加熱機構、搬送機構）
６６ 冷却ローラ（冷却機構、搬送機構）
８１，８２，８３，８４ 仕切部材
８５，８６，８７，８８ 湾曲面

Claims (17)

1. 反応室と、
   上記反応室の内部に反応ガスを導入するガス導入部と、
   上記反応室の内部に設けられ、互いの間でプラズマ放電を発生させる第１電極及び第２電極と、
   上記第１電極と上記第２電極との間でフレキシブル基板を搬送する搬送機構とを備え、上記フレキシブル基板にプラズマＣＶＤ処理を施すプラズマＣＶＤ装置であって、
   上記第１電極は湾曲した第１放電面を有する一方、上記第２電極は上記第１放電面に沿って湾曲した第２放電面を有している
   ことを特徴とするプラズマＣＶＤ装置。
2. 請求項１において、
   上記搬送機構は、上記第１電極を有し、上記フレキシブル基板を該第１電極の第１放電面に巻き付けた状態で搬送するように構成されている
   ことを特徴とするプラズマＣＶＤ装置。
3. 請求項１において、
   上記第１電極と上記第２電極との距離を調節する電極間距離調節機構と、
   上記電極間距離調節機構により調節された上記第１電極と第２電極との距離に基づいて、上記第１放電面又は第２放電面の曲率を調整する曲率調整機構とを備えている
   ことを特徴とするプラズマＣＶＤ装置。
4. 請求項３において、
   上記曲率調整機構は、圧電素子により構成されている
   ことを特徴とするプラズマＣＶＤ装置。
5. 請求項１において、
   上記第１電極の第１放電面は凸面状に形成される一方、上記第２電極の第２放電面は凹面状に形成されている
   ことを特徴とするプラズマＣＶＤ装置。
6. 請求項１において、
   上記ガス導入部は、上記第２電極に形成された複数のガス導入口により構成され、
   上記第２電極は、複数の単位部材の集合体として構成され、
   上記各単位部材は、第２放電面を構成すると共に上記ガス導入口が形成された平面部を有している
   ことを特徴とするプラズマＣＶＤ装置。
7. 請求項１において、
   上記反応室には、プラズマＣＶＤ処理されたフレキシブル基板を冷却する冷却機構が設けられている
   ことを特徴とするプラズマＣＶＤ装置。
8. 請求項７において、
   上記冷却機構は、上記搬送機構の一部を構成する冷却ローラを有している
   ことを特徴とするプラズマＣＶＤ装置。
9. 請求項８において、
   上記冷却ローラは、上記フレキシブル基板におけるプラズマＣＶＤ処理が施されない側の裏面を支持するように構成されている
   ことを特徴とするプラズマＣＶＤ装置。
10. 請求項１において、
    上記反応室には、プラズマＣＶＤ処理されるフレキシブル基板を加熱する加熱機構が設けられている
    ことを特徴とするプラズマＣＶＤ装置。
11. 請求項１０において、
    上記加熱機構は、上記搬送機構の一部を構成する加熱ローラを有している
    ことを特徴とするプラズマＣＶＤ装置。
12. 請求項１１において、
    上記加熱ローラは、上記フレキシブル基板におけるプラズマＣＶＤ処理が施されない側の裏面を支持する
    ことを特徴とするプラズマＣＶＤ装置。
13. 請求項１において、
    上記搬送機構は、上記フレキシブル基板を巻き出す巻き出しローラと、該巻き出しローラから巻き出されたフレキシブル基板を加熱して搬送する加熱ローラと、プラズマＣＶＤ処理が施されたフレキシブル基板を冷却して搬送する冷却ローラと、該冷却ローラにより冷却されたフレキシブル基板を巻き取る巻き取りローラとを備え、
    上記巻き出しローラ、上記加熱ローラ、上記冷却ローラ、及び上記巻き取りローラは、各回転軸が平行となるように配置され、
    上記巻き出しローラは、上記加熱ローラよりも上記冷却ローラ側に配置され、
    上記巻き取りローラは、上記冷却ローラよりも上記加熱ローラ側に配置されている
    ことを特徴とするプラズマＣＶＤ装置。
14. 請求項１３において、
    上記巻き出しローラ及び上記巻き取りローラは、上下に段違いに配置されている
    ことを特徴とするプラズマＣＶＤ装置。
15. 請求項１において、
    上記第２電極は、上記第１電極の第１放電面に沿って複数設けられている
    ことを特徴とするプラズマＣＶＤ装置。
16. 請求項１５において、
    上記各第２電極と上記第１電極との間に形成されると共にプラズマＣＶＤ処理が行われる各処理空間は、上記第１電極の第１放電面に対し所定の隙間を設けた状態で配置された仕切部材により仕切られており、
    上記仕切部材は、上記第１放電面に沿って湾曲する湾曲面を有している
    ことを特徴とするプラズマＣＶＤ装置。
17. 請求項１において、
    上記第１電極はアノード電極である一方、上記第２電極はカソード電極である
    ことを特徴とするプラズマＣＶＤ装置。

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