JP2009052100A - 成膜装置 - Google Patents

Abstract

【課題】プラズマＣＶＤによって、高い成膜レートで長時間の成膜を安定して行なうことができる成膜装置を提供する。
【解決手段】基板の搬送経路を反対方向に折り返し、この折り返し前後の基板を挟むように電極を配置し、かつ、折り返した基板の間に反応ガスを導入して、基板にプラズマＣＶＤによる成膜を行なうと共に、このプラズマＣＶＤによる成膜を行なう成膜室と、基板の搬送経路を折り返す折り返し手段が配置される折り返し室とを、別の空間（部屋）とすることにより、前記課題を解決する。
【選択図】図１

Description

本発明は、プラズマＣＶＤによって基板に成膜する成膜装置に関し、詳しくは、長尺な基板に、高い成膜レートで連続的に成膜を行なうことができる成膜装置に関する。

プラズマＣＶＤによって、長尺（ウェブ状）な基板に連続的に成膜を行なう成膜装置としては、例えば、接地（アース）したドラムと、このドラムに対面して配置された高周波電源に接続された電極とを用いる装置が知られている。
この成膜装置では、ドラムの所定領域に基板を巻き掛けてドラムを回転することにより、基板を所定の成膜位置に位置して長手方向に搬送しつつ、ドラムと電極との間に高周波電圧を印加して電界を形成し、かつ、ドラムと電極との間に反応ガスさらにはアルゴンガスなどを導入して、基板の表面にプラズマＣＶＤによる成膜を行なう。

しかしながら、この装置では、ドラム両端の基板が巻き掛かっていない部分も、基板と全く同様にプラズマや反応ガスに接触するため、ドラムの両端にも膜が付着してしまうことが避けられない。このドラムに付着した膜は、長尺な基板に連続的に成膜を行なうにしたがって堆積し、いずれは剥がれ落ちてパーティクルとなってしまい、製品の品質を低下させる原因となる。
また、基板のサイズ（幅）が大きくなるにしたがって、ドラムも大型化する必要があり、装置のコストが高くなってしまうという問題も有る。

このような問題を解決し、さらに、高い成膜レートでのプラズマＣＶＤによる成膜が可能な成膜装置として、特許文献１等に開示されるような、基板を折り返して搬送し、折り返して搬送する基板の間で成膜を行なう装置が知られている。
図２に、その一例を示す。

この成膜装置１００は、長尺な基板Ｚを巻回した基板ロール１１０が装填される供給室１０２、基板ＺにプラズマＣＶＤによる成膜を行なう成膜室１０４、および、成膜済の基板Ｚを巻き取る巻取りロール１１２が装填される巻取り室１０６からなるものである。
成膜装置１００においては、基板ロール１１０から成膜室１０４を経て巻取りロール１１２に至る所定の経路で基板Ｚを通した状態で、基板ロール１１０からの基板Ｚの送り出し、基板Ｚの搬送、巻取りロール１１２での基板Ｚの巻取りを同期して行うことにより、成膜室１０４において、基板Ｚを長手方向に搬送しつつ連続的にプラズマＣＶＤによる成膜を行なう。

成膜室１０４において、供給室１０２から搬送された基板Ｚは、ローラ１１４によって上方の折り返しローラ１１６に向けて搬送され、折り返しローラ１１６によって搬送経路を逆方向に折り返されて下方のローラ１１８に向けて搬送され、ローラ１１８に案内されて巻取り室１０６に送られる。なお、折り返しローラ１１６の下側（ローラの後述するプラズマと対峙する側）、ならびに、ローラ１１４および１１８の上には、ローラへの膜の付着を防止するための防着板１２８が配置される。
成膜室１０４には、折り返しローラ１１６によって折り返される前後の基板Ｚを挟んで対面するように、高周波電源１２０およびマッチングボックス１２２に接続される電極１２４が配置されている。また、折り返し搬送される基板Ｚの間には、図示しないプラズマ流発生手段によって放電プラズマ流（シートプラズマ）Ｐが形成され、かつ、反応ガスが供給される。

従って、折り返しローラ１１６によって折り返して搬送される基板Ｚの間では、ガスが励起してプラズマが生成されて、反応ガスが励起／解離して、基板Ｚの折り返し搬送の内面側に、プラズマＣＶＤによって成膜される。

図２より明らかなように、成膜室１０４では、折り返しロール１１６に向かって上方に搬送されている途中で、プラズマに接触して基板ＺにプラズマＣＶＤによる成膜が行なわれ、折り返しローラ１１６によって折り返されて下方に搬送される途中でも、同じプラズマに接触して、再度、基板ＺにプラズマＣＶＤによる成膜が行なわれる。すなわち、この成膜装置１０では、長尺な基板Ｚを折り返し搬送して、基板Ｚの間でプラズマを生成することにより、基板Ｚに対して同じプラズマで２回の成膜を行なうことができ、すなわち、高い成膜レートでプラズマＣＶＤによる成膜が可能である。また、基板Ｚのサイズ（幅）が大きくなっても、折り返しロール１１６等を長くすればよいので、ドラムを用いる成膜装置に比して、設備のコストアップも少なくできる。
さらに、防着板１２８を有することにより、折り返しローラ１１６が基板Ｚと同じようにプラズマや反応ガスと直接対峙することを防止できるので、折り返しローラ１１６への成膜を良好に防止することができる。

特開平８−６３７４６号公報

しかしながら、いかに防着板１２８を配置して、折り返しローラ１１６が直接的にプラズマや反応ガスと対峙することを防止しても、プラズマや反応ガスの回り込みを完全に防ぐことは出来ないので、折り返しローラ１１６への膜の付着を完全に防止することは、非常に困難である。

特に、図示例の成膜装置１００は、基板ロール１１０から長尺な基板Ｚを送り出して、成膜済の基板Ｚを巻取りロール１１２で巻き取る。そのため、この装置は、長時間の連続的な成膜（すなわち、非常に長い基板Ｚへの連続的な成膜）を行なうことができ、その結果、折り返しローラ１１６には、次第に膜が堆積し、やがては、折り返しローラ１１６から剥がれ落ちてパーティクルとなってしまう。折り返しローラ１１６に膜が堆積すると、この膜と基板Ｚとが接触するので、基板Ｚの押し跡や傷等の外傷の原因となり、また、基板Ｚの表面を汚染する可能性も有る。さらに、折り返しローラ１１６から剥がれ落ちたパーティクルは、製品品質劣化の原因となるのは、先の例と同様である。
しかも、前述のように、この成膜装置１００は、基板Ｚを折り返し搬送することで、高い成膜レートで行なうことができるので、成膜レートによっては、比較的、短時間に折り返しローラ１１６に膜が堆積して、剥がれ落ちてしまう場合も有る。

本発明の目的は、前記従来技術の問題点を解決することにあり、長尺な基板を折り返し搬送して、折り返した基板の間に反応ガスを導入して、プラズマを生成することによって、基板にプラズマＣＶＤによる成膜を行なう成膜装置において、基板を折り返すための折り返しローラ等への膜の付着／堆積を好適に防止することができ、高い成膜レートでの長時間のプラズマＣＶＤによる成膜を、安定して行なうことができる成膜装置を提供することにある。

前記目的を達成するために、本発明の成膜装置は、搬送経路を逆方向に折り返す折り返し手段を有する、所定の搬送経路で基板を搬送する搬送手段と、前記折り返し手段による折り返し前後の基板を、外側から挟むように前記基板に対峙して配置される１対の電極と、前記折り返し手段によって折り返された基板の間に反応ガスを導入するガス導入手段と、前記折り返し手段による折り返し前後の基板の搬送経路、前記電極、および、前記ガス導入手段によるガス導入口を含む、前記基板の表面にプラズマＣＶＤによる成膜を行なう成膜室と、前記成膜室とは異なる空間である、前記折り返し手段が配置される折り返し室とを有することを特徴とする成膜装置を提供する。

このような本発明の成膜装置において、プラズマＣＶＤによる前記基板への成膜を行なうために装置内を排気する排気手段は、前記成膜室の真空度が、前記折り返し室の真空度よりも高くなるように、装置内を真空排気するのが好ましく、また、プラズマＣＶＤによる前記基板への成膜を行なうために装置内を排気する排気手段は、前記成膜室の真空度が、前記基板の搬送経路として前記成膜室に隣接する全ての部屋の真空度よりも高くなるように、装置内を真空排気するのが好ましい。
また、前記搬送手段が、全て、前記成膜室の外部に配置されるのが好ましく、また、長尺な前記基板をロール状に巻回してなり、この長尺な基板を送り出す供給ロールと、前記成膜室で成膜された前記長尺な基板を巻き取る巻取ロールとを有し、前記供給ロールから成膜室を経て巻取ロールに至る所定の経路で前記基板を通した状態で、前記成膜室での成膜を行いつつ、前記供給ロールからの基板の送り出し、前記搬送手段による基板の搬送、および、前記巻取ロールによる成膜済の基板の巻取りを行なうのが好ましく、さらに、前記成膜室と、前記基板の搬送経路として前記成膜室に連通する空間とで、独立した排気手段を有するのが好ましい。

本発明の成膜装置は、長尺な基板（ウェブ状の基板）を逆方向に折り返して搬送する搬送経路を有すると共に、折り返し前後の基板を挟むように電極を配置して、かつ、折り返した基板の間に反応ガスを導入し、基板の間でプラズマを生成して、プラズマＣＶＤによって基板に成膜を行なう装置である。本発明は、このような成膜装置において、プラズマを生成して基板に成膜を行なう成膜室と、基板を折り返す折り返しローラなどの折り返し手段が配置される折り返し室とを、別の空間とした構成を有する。また、好ましくは、成膜室を折り返し室よりも真空度が高い状態とする。

このような本発明の成膜装置によれば、基板を折り返して搬送することにより、基板を同じプラズマに、２回、接触させることができるので、前述のように、高い成膜レートでの成膜を行なうことができる。
また、成膜室と、折り返し室とを、別の室（別の空間）とするので、折り返しロールなどの折り返し手段がプラズマや反応ガスと接触することを防止でき、折り返し手段への膜の付着／堆積を、より好適に防止できる。そのため、本発明によれば、折り返し手段に膜が付着／堆積することによる基板の押し跡や傷等の損傷、基板の汚染を防止することができ、また、成膜系内にパーティクルが生じることによる製品品質の劣化も防止することができる。
従って、本発明の成膜装置によれば、高い成膜レートでのプラズマＣＶＤによる成膜を、長時間（非常に長尺な基板）、連続で安定して行なうことができ、かつ、基板の損傷やパーティクルによる品質劣化無い、高品質の製品を高い生産性で製造できる。

以下、本発明の成膜装置について、添付の図面に示される好適実施例を基に、詳細に説明する。

図１に、本発明の成膜装置の一例の概念図を示す。
図１に示す成膜装置１０は、磁気記録媒体の製造、光学膜の製造、ガスバリアフィルムの製造等に利用される、長尺な基板Ｚ（ウェブ状の基板Ｚ）に連続で成膜を行なう装置であって、基本的に、基板Ｚを供給する供給室１２と、成膜部１４と、巻取り室１６とを有して構成される。
成膜装置１０は、供給室１２から成膜部１４を経て巻取り室１６に至る所定の経路で基板Ｚを通して、供給室１２からの基板Ｚの供給、および、巻取り室１６における成膜済の基板Ｚの巻取りを連続的に行いながら、成膜部１４において、基板Ｚを搬送（長手方向に搬送）しつつ、基板Ｚに連続的に成膜を行なう。

供給室１２は、長尺な基板Ｚを供給する部位であり、基板ロール２０と、ガイドローラ２２および２４を有する。
基板ロール２０は、長尺な基板Ｚを巻回してなるものであり、図示しない駆動源によって基板を巻き戻す方向（図示例においては、時計回り）に回転されて、基板Ｚを連続的に送り出す。
ガイドローラ２２および２４は基板Ｚを所定の搬送経路で成膜部１４に案内する、公知のガイドローラである。成膜装置１０において、ガイドローラ２２および２４は、駆動ローラでも従動ローラでもよい。また、ガイドローラ２２および２４は、少なくとも一方が、基板Ｚの張力を調整するテンションローラとして作用するローラであってもよい。

本発明の成膜装置において、成膜をする基板Ｚには、特に限定は無く、ＰＥＴフィルム等の各種の樹脂フィルム、アルミニウムシートなどの各種の金属シート等、装置構成や装置のサイズ等に応じて、逆方向への折り返し搬送が可能な可撓性を有するものであれば、プラズマＣＶＤによる成膜が可能な各種の基板が、全て利用可能である。

他方、巻取り室１６は、成膜部１４（成膜室３６）において表面に成膜（薄膜を形成）された基板Ｚを巻き取る部位であり、巻取りロール２６と、ガイドローラ２８および３０とを有する。
巻取りロール２６は、成膜された基板Ｚをロール状に巻き取るものであって、図示しない駆動源によって基板Ｚを巻き取る方向（図示例においては、時計回り）に回転されて、成膜済の基板Ｚを巻き取る。
ガイドローラ２８および３０は、先のガイドローラ２２および２４と同様、成膜部１４から搬送された基板Ｚを、所定の搬送経路で巻取りロール２６に案内する、公知のガイドローラである。なお、先のガイドローラ２２および２４と同様、ガイドローラ２８よび３０も、駆動ローラでも従動ローラでもよく、また、少なくとも一方がテンションローラとして作用してもよい。

前述のように、成膜装置１０は、供給室１２からの基板Ｚの供給（すなわち基板ロール２０からの基板Ｚの送り出し）、および、巻取り室１６における成膜済の基板Ｚの巻取りすなわち巻取りロール２６での基板Ｚの巻取り）を連続的に行いながら、成膜部１４において、基板Ｚを長手方向に搬送しつつ、基板ＺにプラズマＣＶＤによって連続的に成膜を行なう。
従って、基板ロール２０および巻取りロール２６は、線速が等しくなるように駆動源によって回転される。あるいは、基板ロール２０には駆動源を設けずに従動として、基板ロール２０から基板Ｚを引き出すような構成としてもよい。

本発明において、供給室１２に装填する基板Ｚの長さ（基板ロール２０に巻回される基板Ｚの長さ）には、特に限定はなく、生産する製品に応じた長さの基板Ｚを用いればよいのは、もちろんである。
ここで、後に詳述するが、本発明のプラズマＣＶＤ装置によれば、高い成膜レートでの成膜を、長時間に渡って（すなわち、非常に長尺な基板Ｚに対して）、連続で行なうことができる。
従って、本発明の効果を、より好適に発現するために、供給室１２は、長さ１００ｍ以上、特に５００ｍ以上の基板Ｚが装填可能であるのが好ましく、また、巻取り室１６は、この長さ以上の基板Ｚが巻取り可能であるのが好ましい。さらに、基板Ｚは、連続的な成膜が行なえるような長尺な基板Ｚであるのが好ましく、本発明の効果が、より好適に発現できる等の点で、成膜装置１０は、前記供給室１２に装填可能な長さ以上の基板Ｚ、すなわち１００ｍ以上、特に５００ｍ以上の基板Ｚに成膜を行なうのが好ましく、特に連続で成膜を行なうのが好ましい。

図示例の成膜装置１０においては、供給室１２および巻取り室１６には、真空ポンプ等の真空排気手段が設けられていない（真空排気手段に接続されていない）。
しかしながら、本発明は、これに限定はされず、必要に応じて、供給室１２および巻取り室１６にも、真空排気手段を設け、両室内を所定の真空度を保つようにしてもよい。

図示例の成膜装置１０は、基板Ｚの搬送経路としては、基板Ｚに成膜を行なう成膜室３６には後述する搬送室３４が隣接し、供給室１２および巻取り室１６は、この搬送室３４に隣接している。成膜室３６と搬送室３４は、基板Ｚを挿通するためのスリット状の開口を有するものの、互いに独立した空間であり、かつ、成膜中は、互いに独立して所定の真空度に保たれている。そのため、図示例の成膜装置１０においては、供給室１２および巻取り室１６には、真空排気手段は不要である。
しかしながら、搬送室３４のような部屋を有さず、成膜室３６と供給室１２および巻取り室１６（あるいは、その一方）と、成膜室３６とが、基板Ｚの搬送方向に隣接する場合には、供給室１２および巻取り室１６に、真空排気手段を設けるのが好ましい。すなわち、本発明の成膜装置においては、成膜室３６に隣接する部屋には、真空排気手段を設けるのが好ましく、さらに、真空排気手段は、成膜室３６に隣接する部屋は、成膜室３６よりも低真空度となるように、各部屋の排気を制御するのが、より好ましい。

成膜部１４は、基板Ｚを搬送しつつ、基板Ｚの表面にプラズマＣＶＤによって連続的に成膜を行なう部位で、搬送室３４と、成膜室３６と、折り返し室３８とを有する。成膜部１４は、例えばステンレスなど、各種の真空チャンバで利用されている材料を用いて構成すればよい。
成膜部１４において、成膜室３６には、基板Ｚの搬送方向に搬送室３４と折り返し室３８とが隣接しており、また、成膜室３６は、搬送室３４と折り返し室３８との間に挟まれている。ただし、本発明の成膜装置は、これに限定はされず、成膜室３６と、搬送室３４および／または折り返し室３８との間に、何らかの部屋が有ってもよい。

搬送室３４は、供給室１２から搬送された基板Ｚを成膜室３６に送り、かつ、成膜室３６から搬送された成膜済の基板Ｚを巻取り室１６に送る部位であり、基板Ｚを所定の搬送経路で搬送するための２本のローラ４０および４２を有する。
折り返し室３８は、成膜室３６から搬送された基板Ｚを、逆方向に折り返して、再度、成膜室３６に搬送する部位であり、折り返し手段としての折り返しローラ４６を有する。
なお、搬送室３４と成膜室３６との間（その隔壁）、および、成膜室３６と折り返し室３８との間（その隔壁）には、基板Ｚが通過するためのスリット状の開口が形成される。

すなわち、２本のローラ４０および４２、ならびに、折り返しローラ４６は、折り返し前後の基板Ｚを、成膜室３６の電極５０および５２の間を通る所定の搬送経路で、基板Ｚを搬送する、搬送手段を構成する。
また、図示例においては、折り返しローラ４６による折り返し前後の基板Ｚの搬送経路が平行になるように、ローラ４０および４２、ならびに、折り返しローラ４６が配置される。

成膜装置１０において、搬送室３４のローラ４０は、供給室１２（ガイドローラ２４）から搬送された基板Ｚを上方の折り返しローラ４６に向けて搬送して、成膜室３６の電極５０および５２の間を通る所定の搬送経路で折り返し室３８に搬送する。
折り返し室３８では、折り返しローラ４６が、成膜室３６から搬送された基板Ｚの搬送経路を逆方向に折り返して（１８０°折り返して）、下方のローラ４２に向けて搬送して、再度、成膜室３６に搬送して成膜室３６の電極５０および５２の間を通る所定の搬送経路で搬送室３４に搬送する。
搬送室３４においては、成膜室３６から搬送された基板Ｚを、ローラ４２によって横方向に搬送して、巻取り室１６（ガイドローラ３０）に搬送する。

搬送室３４および折り返し室３８は、共に、バルブ６０を有する排気ライン６２によって、真空排気手段６４に接続されている。真空排気手段６４は、主に搬送室３４および折り返し室３８を排気して、両部屋を成膜室３６よりも低い所定の真空度に保つ。
なお、本発明において、真空排気手段６４には、特に限定はなく、ターボポンプ、メカニカルブースターポンプ、ロータリーポンプなどの真空ポンプや、クライオコイル等の補助手段、さらには、到達真空度や排気量の調整手段等を利用する、プラズマＣＶＤ装置に用いられている各種のものが利用可能である。
また、図示例の成膜装置１０では、搬送室３４および折り返し室３８を１つの真空ポンプで排気しているが、本発明は、これに限定はされず、搬送室３４と折り返し室３８とに独立して排気手段を設け、個々に所定の真空度に保つようにしてもよい。

成膜室３６は、プラズマＣＶＤによって、基板Ｚの表面に成膜を行なうものであって、電極５０および５２と、ガス導入手段５４とを有して構成される。

電極５０は、成膜室３６から折り返し室４６に向かう基板Ｚに平行に対面するように配置された平板状の電極であり、高周波電源５８に接続されている。他方、電極５２は、成膜室３６から搬送室３４に向かう基板Ｚに平行に対面するように配置された平板状の電極であり、接地されている（グラウンドに落されている）。
前述のように、基板Ｚは、折り返しローラ４６による折り返し前後で、電極５０および５２の間を通る所定の搬送経路で互いに平行に搬送される。従って、電極５０および５２は、折り返し搬送される前後の基板Ｚを外側から挟むように、離間して、互いに平行に対面して配置される。

電極５０および５２と、基板Ｚとの距離は、形成する膜や成膜レート等に応じて、適宜、設定すればよい。また、電極５０および５２は、固定して配置されるものでも、互いの間隔（すなわち、基板Ｚとの距離）を調整可能であってもよい。
さらに、電極５０および５２は、図示例のように１枚の平板状の電極にも限定はされず、例えば、前記特許文献１のように、基板Ｚの搬送方向に分割した複数の電極を配列した構成等、プラズマＣＶＤによる成膜が可能なものであれば、各種の電極が利用可能である。なお、基板Ｚに対する電界やプラズマなどの均一性等の点で、電極は、図示例のような平板状が好ましい。

高周波電源５８も、プラズマＣＶＤによる成膜に利用される公知の高周波電源である。本発明において、電源も、プラズマＣＶＤに利用される各種のものが利用可能である。また、高周波電源５８の最大出力等にも、特に限定はなく、形成する膜や成膜レート等に応じて、適宜、選択／設定すればよい。
また、高周波電源５８と電極５０とは、必要に応じて、インピーダンス整合をとるためのマッチングボックスを介して接続されてもよい。

ガス導入手段５４は、プラズマＣＶＤによる成膜を行なうための反応ガスを、成膜室３６内に導入するものである。本発明においては、ガス導入手段５４は、折り返しロール４６によって折り返し搬送される基板Ｚ（折り返される前後の基板Ｚ）の間に、反応ガスを導入する。
ガス導入手段５４も、プラズマＣＶＤ装置で用いられている各種のガス導入手段が利用可能である。また、本発明においては、ガス導入手段５４は、反応ガスのみならず、アルゴンガスや窒素ガスなどの不活性ガス等、プラズマＣＶＤで用いられている各種のガスを、反応ガスと共に折り返し搬送される基板Ｚの間に供給してもよい。複数種のガスを導入する場合には、折り返し搬送される基板Ｚの間であれば、各ガスは同じ供給部（口）から供給しても、異なる供給部から供給してもよく、また、各ガス毎に、ガスの導入手段を設けて、ガス導入手段５４を構成してもよい。
さらに、反応ガスあるいはさらにその他に用いるガスの種類や導入量も、形成する膜の種類や、目的とする成膜レート等に応じて、適宜、選択／設定すればよい。

また、成膜室３６は、バルブ６８を有する排気ライン７１によって、真空排気手段７２に接続される。真空排気手段７２は、主に成膜室３６を排気して所定の真空度に保つものであり、先の真空排気手段６４と同様に、プラズマＣＶＤ装置に用いられる各種のものが利用可能である。
なお、真空排気手段７２による成膜室３６の到達真空度には、特に限定はなく、実施する成膜方法等に応じて、十分な真空度を保てればよい。

前述のように、成膜装置１０においては、供給室１２から成膜部１４を経て巻取り室１６に至る所定の経路で、供給室１２から巻取り室１６まで基板Ｚを通して、搬送する。
具体的には、基板Ｚは、基板ロール２０から供給され、ガイドローラ２２および２４によって案内されて成膜部１４に搬送され（以上、供給室１２）、搬送部３４のローラ４０によって上方に搬送され、成膜室３６を経て折り返し室３８の折り返しロール４６で逆方向すなわち下方に折り返され、再度、成膜室３６を経て、搬送部３４のローラ４２によって巻取り室１６に搬送され（以上、成膜部１４）、ガイドローラ３０および２８に案内されて巻取りロール２６によって巻き取られる（以上、巻取り室１６）。
この搬送経路で基板Ｚを通した後に、成膜部１４において、真空排気手段７２によって主に成膜室３６内を排気して、さらに、真空排気手段６４によって主に搬送室３４および折り返し室３８を排気して、所定のタイミングで基板Ｚの搬送を開始し、かつ、ガス供給手段５４によって反応ガスあるいはさらにアルゴンガスなどを導入して、成膜室３６内を所定の真空度に保つと共に、高周波電源５８によって電極５０および５２に高周波電圧を印加することにより、図１に点線で概念的に示すようにガスを励起させてプラズマを生成し、かつ、反応ガスを励起／解離して、基板Ｚを搬送しつつ、基板Ｚの表面にプラズマＣＶＤによって成膜を行なうことができる。

ここで、図１に示されるように、成膜室３６においては、基板Ｚは電極５０および５２の間を通過し、かつ、反応ガスは、折り返し搬送される基板Ｚの間に導入される。
従って、プラズマは、折り返し搬送される基板Ｚの間に生成され、基板Ｚのプラズマと対面する面に、成膜される。すなわち、本発明の成膜装置１０においては、基板Ｚは、成膜室３６から折り返し室３８に至る搬送経路で、プラズマに対面してプラズマＣＶＤによる成膜に供され、折り返しローラ４６で搬送経路を逆方向に折り返される（１８０°折り返される）ことによって、成膜室３６から搬送室３４に至る搬送経路で、再度、先に成膜された面が同じプラズマに対面して、プラズマＣＶＤによる成膜に供される。

すなわち、本発明の成膜装置１０では、基板Ｚの一方の面（折り返し搬送の内側の面）を、２回、同じプラズマに対面させて、２回のプラズマＣＶＤによる成膜に供すことができる。
しかも、プラズマを基板Ｚで包囲した空間に生成し、かつ、この包囲空間に反応ガスを導入するので、プラズマや反応ガス等が不要に発散しない。そのため、本発明の成膜装置１０によれば、プラズマＣＶＤによって、高い成膜レートで、高効率の成膜を行なうことができる。

なお、本発明の成膜装置１０において、成膜レートには特に限定はなく、要求される生産性等に応じて、適宜、決定すればよい。ここで、折り返しロール４６への膜の付着を防止して、高成膜レートで長時間の連続的な成膜を安定して行なうことができるという本発明の効果が好適に得られる等の点で、成膜レートは１００ｎｍ／ｍｉｎ以上とするのが好ましい。
また、基板Ｚの搬送速度にも、特に限定はなく、成膜レート等に応じて、適宜、設定すればよい。

ところで、このように折り返しロール４６で基板Ｚを折り返し搬送し、かつ、折り返し搬送する基板Ｚの間に反応ガスを導入してプラズマを生成すると、折り返しロール４６がプラズマと対峙する結果となり、プラズマＣＶＤによる膜が折り返しロール４６にも付着／堆積してしまう。その結果、折り返しロール４６に付着した膜によって、基板Ｚに押し跡や傷等の損傷が生じ、また、成膜面が汚染され、さらに、いつかは折り返しロール４６に堆積した膜が剥がれ落ちて、パーティクルとなり、製品の品質劣化の原因となってしまう。

本発明と同様に、基板の搬送経路を折り返して、折り返した基板の間でプラズマＣＶＤによる成膜を行なう前記特許文献１に開示される装置では、図２に示すように、基板の搬送経路を折り返す折り返しローラ１１６（さらに、折り返しの搬送経路を形成する他のローラ１１４および１１８）を、防着板１２８で覆って、プラズマと折り返しローラ１１６とが直接的に接触することを防止している。この防着板１２８を有することにより、折り返しローラ１１６への膜の付着は、ある程度は防止することができる。
しかしながら、やはり、折り返しローラ１１６が成膜室（成膜空間）に配置されている以上、折り返しローラ１１６とプラズマや反応ガスとは、接触してしまう。
特に、特許文献１に開示される装置（および本発明の成膜装置１０）のように、長尺な基板Ｚをロール状に巻回してなる基板ロール１１０から基板Ｚを送り出し、成膜済の基板Ｚを巻取りロール１１２で巻き取る装置では、非常に長尺な基板Ｚに連続的に成膜を行なうことが出来る。しかしながら、その反面、生産効率等を考慮すると、基板Ｚの途中で成膜を止めることは出来ず、基板Ｚが無くなるまで連続して成膜を行なう必要がある。しかも、前述のように、基板の搬送経路を折り返すプラズマＣＶＤでは、高い成膜レートで、高効率な成膜を行なうことができる。
従って、折り返しローラへの膜の付着を防止するための防着板を有していても、長時間、連続的に成膜を行なうと、やはり、折り返しロールに膜が付着／堆積してしまい、基板の損傷や成膜面の汚染、さらには、パーティクルに起因する製品品質の劣化等が生じてしまうことは、少なくない。

これに対して、本発明の成膜装置１０は、基板Ｚの搬送経路を逆方向に折り返して、折り返し前後の基板Ｚの間に反応ガスを導入してプラズマを生成し、基板ＺにプラズマＣＶＤによる成膜を行なう装置において、基板Ｚに成膜を行なう成膜室３６（電極やガスの導入部を有する成膜空間（プラズマの生成空間））と、折り返しロール４６（折り返し手段）が配置される折り返し室３８とを、別の部屋とし、好ましい態様として、折り返し室３８の真空度を成膜室３６の真空度よりも低くする（真空排気手段６４は、これを満たすように折り返し室３８および搬送室３４の排気を制御する）。
すなわち、搬送室３４と成膜室３６との間には、基板Ｚが通過するためのスリット状の開口が有るものの、折り返し室３８と成膜室３６を、実質的に別空間として、さらに、好ましくは、折り返し室３８の真空度を成膜室３６の真空度よりも低くする。

従って、本発明によれば、折り返しロール４６にプラズマや反応ガスが接触するのを、より好適に防止することができ、折り返しロール４６への膜の付着および堆積を、より好適に防止することができる。
そのため、本発明によれば、折り返しロール４６に膜が付着することに起因する基板の損傷や成膜面の汚染、パーティクルに起因する製品品質の劣化を確実に防止して、長時間の連続での成膜、好ましくは前述のような１００ｍを超えるような非常に長尺な基板への連続での成膜を、高い成膜レートでのプラズマＣＶＤによって安定して行なうことができる。しかも、本発明の成膜装置によれば、折り返しロール４６に膜が付着することを防止できるので、基板の損傷やパーティクルによる品質劣化無い、高品質の製品を高い生産性で製造できる。

また、図示例の成膜装置１０においては、好ましい態様として、基板Ｚを折り返し搬送するためのローラ４０および４２が配置される搬送室３４も、折り返し室３８と同様に、成膜室３６と別の部屋すなわち実質的に別空間として、より好ましい態様として、搬送室３４の真空度を成膜室３６の真空度よりも低くする。
すなわち、成膜装置１０は、好ましい態様として、搬送手段（搬送手段を構成する搬送部材）は、全て、成膜室３６の外に配置される。

図１より明らかなように、基板Ｚを折り返す所定の搬送経路を構成する、基板Ｚを折り返しローラ４６に搬送するローラ４０、および、折り返しローラ４６で折り返された基板Ｚを所定方向に搬送するローラ４２は、折り返し搬送される基板Ｚの外側の面に配置される。従って、ローラ４０および４２に関しては、結果的に、基板Ｚがプラズマや反応ガスに対する防着板として作用し、折り返しローラ４６ほど膜の付着／堆積は生じない。
従って、本発明においては、折り返しローラ４６以外の搬送手段は、成膜室３６に配置してもよい。また、必要に応じて、ローラ４０および４２に、特許文献１に示されるような防着板を設けてもよい。

しかしながら、基板Ｚが防着板として作用しても、プラズマや反応ガスが回り込むことを完全に防ぐことは困難である。そのため、長時間に渡って連続的な成膜を行なうと、やはり、ローラ４０および４２に膜が付着して、堆積してしまい、基板Ｚの裏面（成膜面と逆面）を損傷してしまう等の不都合が生じる可能性も有る。

これに対して、図示例の成膜装置１０は、好ましい態様として、搬送手段を構成するローラ４０および４２も成膜室３６とは別室の搬送室３４に配置して、かつ、成膜室３６には搬送手段を配置せず、より好ましい態様として、搬送室３４の真空度を成膜室３６の真空度よりも低くする。
これにより、基板Ｚを折り返して搬送する搬送手段を構成するローラ４０および４２への膜の付着も、より好適に防止して、ローラ等への膜の付着に起因する基板Ｚの損傷やパーティクルに起因する製品品質の劣化等を、より好適に防止できる。

前述のように、本発明の成膜装置１０は、折り返し室３８あるいはさらに搬送室３４の真空度（基板Ｚの搬送経路として成膜室３６に隣接する部屋の真空度）を、成膜室３６の真空度よりも低くするのが好ましい。言い換えれば、折り返し室３８あるいはさらに搬送室３４の圧力を、成膜室３６の圧力よりも高くするのが好ましい。
すなわち、真空排気手段７２および真空排気手段６４（あるいは、その制御手段）は、成膜室３６の真空度がプラズマＣＶＤによる成膜に対して適正な真空度となり、かつ、成膜室３６の真空度よりも、折り返し室３８および搬送室３４の真空度が低くなるように、対応する部屋の排気を制御する。
このような構成を有することにより、プラズマや反応ガスが折り返し室３８や搬送室３４に流れるのを、より好適に防止することができ、折り返しローラ４６等への膜の付着をより好適に防止して、各ローラへの膜の付着に起因する基板Ｚの損傷等を、より好適に防止できる。

成膜室３６と折り返し室３８等（成膜室３６に隣接する部屋）との真空度（圧力）の差には、特に限定はなく、本発明者の検討によれば、若干でも成膜室３６の方が真空度が高ければ（圧力が低ければ）、十分な効果を得ることができる。
特に好ましくは、成膜室３６と折り返し室３８等との真空度の差を１０％以上とすることにより、より確実に、折り返しローラ４６等への膜の付着を防止できる。なお、この真空度の差が１０％以上とは、成膜室３６に隣接する部屋の圧力に対して、成膜室３６の圧力が、１０％以上、低いということであり、例えば、折り返し室３８を例にすれば、
成膜室３６の圧力［Ｐａ］／折り返し室３８の圧力［Ｐａ］≦０．９
を満たすという意味である。

図示例の成膜装置１０において、折り返しローラ４６（折り返し手段）によって折り返される前後の基板Ｚの搬送経路は、、互いに平行であるのが基板Ｚに対するプラズマ等の均一性等の点で好ましいが、本発明は、これに限定はされない。例えば、基板Ｚの搬送経路は、折り返し前後の基板Ｚの間隔が折り返しローラ４６に向かって次第に狭くなる搬送経路や、逆に、折り返し前後の基板Ｚの間隔が折り返しローラ４６に向かって次第に広くなる搬送経路でもよい。
また、折り返し手段は、図示例のように１本の折り返しローラ４６で構成するのには限定はされず、基板Ｚの搬送経路を逆方向に折り返すことができれば、各種のシート状物の搬送経路の折り手段が利用可能であり、例えば、複数本のローラで基板の搬送経路を逆方向に折り返すようにしてもよい。

さらに、搬送手段は、ローラのみで構成するのに限定はされず、公知の長尺なシート状物の搬送部材が、各種利用可能であり、例えば、基板Ｚの搬送経路を規制するガイド部材や、基板Ｚを挟持搬送する搬送ローラ対等を有してもよい。
本発明においては、ローラのみならず、このようなガイド部材等も含めて、基板の搬送手段の全てが（搬送手段を構成する全ての部材が）、成膜室３６の外部に配置されるのが好ましいのは、もちろんである。

本発明の成膜装置１０において、プラズマＣＶＤによる成膜は、図示例のように、反応ガスを導入した領域に高周波電圧を印加することによって、プラズマを生成して、反応ガスを励起してプラズマＣＶＤによって成膜を行なう方法に限定はされず、各種のプラズマＣＶＤによる成膜方法が、全て、利用可能である。

例えば、前記特許文献１に開示されるような、折り返し搬送される基板の間に、プラズマガンを用いて基板に対峙するシート状の放電プラズマ流を形成し、かつ、基板の間に反応ガスを供給して、基板を挟んで配置される電極の両者に高周波電力を供給することで、放電プラズマ流および基板と交差する電界を形成してプラズマを生成することにより、基板の表面にプラズマＣＶＤによる成膜を行なう方法が好適に利用可能である。
また、別の例として、本発明の成膜装置は、各種の反応性のプラズマＣＶＤによる成膜装置などにも、好適に利用可能である。

以上、本発明の成膜装置について詳細に説明したが、本発明は、上記実施例に限定はされず、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、各種の改良や変更を行なってもよいのは、もちろんである。

本発明の成膜装置の一例の概念図である。 従来の成膜装置の一例の概念図である。

符号の説明

１０，１００ 成膜装置
１２，１０２ 供給室
１４ 成膜部
１６，１０６ 巻取り室
２０，１１０ 基板ロール
２２，２４，２８，３０ ガイドローラ
２６，１１２ 巻取りロール
３４ 搬送室
３６，１０４ 成膜室
３８ 折り返し室
４０，４２，１１４，１１８ ローラ
４６，１１６ 折り返しローラ
５０，５２，１２４ 電極
５４ ガス導入手段
５８，１２０ 高周波電源
６０，６８ バルブ
６２，７１ 排気ライン
６４，７４ 真空排気手段
１２２ マッチングボックス

Claims (6)

1. 搬送経路を逆方向に折り返す折り返し手段を有する、所定の搬送経路で基板を搬送する搬送手段と、
   前記折り返し手段による折り返し前後の基板を、外側から挟むように前記基板に対峙して配置される１対の電極と、
   前記折り返し手段によって折り返された前後の基板の間に反応ガスを導入するガス導入手段と、
   前記折り返し手段による折り返し前後の基板の搬送経路、前記電極、および、前記ガス導入手段によるガス導入口を含む、前記基板の表面にプラズマＣＶＤによる成膜を行なう成膜室と、
   前記成膜室とは異なる空間である、前記折り返し手段が配置される折り返し室とを有することを特徴とする成膜装置。
2. プラズマＣＶＤによる前記基板への成膜を行なうために装置内を排気する排気手段は、前記成膜室の真空度が、前記折り返し室の真空度よりも高くなるように、装置内を真空排気する請求項１に記載の成膜装置。
3. プラズマＣＶＤによる前記基板への成膜を行なうために装置内を排気する排気手段は、前記成膜室の真空度が、前記基板の搬送経路として前記成膜室に隣接する全ての部屋の真空度よりも高くなるように、装置内を真空排気する請求項１または２に記載の成膜装置。
4. 前記搬送手段が、全て、前記成膜室の外部に配置される請求項１〜３のいずれかに記載の成膜装置。
5. 長尺な前記基板をロール状に巻回してなり、この長尺な基板を送り出す供給ロールと、前記成膜室で成膜された前記長尺な基板を巻き取る巻取ロールとを有し、
   前記供給ロールから成膜室を経て巻取ロールに至る所定の経路で前記基板を通した状態で、前記成膜室での成膜を行いつつ、前記供給ロールからの基板の送り出し、前記搬送手段による基板の搬送、および、前記巻取ロールによる成膜済の基板の巻取りを行なう請求項１〜４のいずれかに記載の成膜装置。
6. 前記成膜室と、前記基板の搬送経路として前記成膜室に連通する空間とで、独立した排気手段を有する求項１〜５のいずれかに記載の成膜装置。

Images