JP2009174001A - 成膜装置および成膜方法 - Google Patents

Abstract

【課題】パーティクルの発生を抑制し、かつ成膜密度が高く緻密な薄膜を高速で連続成膜することができる成膜装置および成膜方法を提供する。
【解決手段】本発明の成膜装置は、長尺な基板を、搬送手段により所定の搬送経路で搬送しつつ、成膜部で基板に所定の膜を形成するものである。成膜部は、搬送経路に所定の隙間をあけて対向して平行に配置される第１の平板電極および第２の平板電極と、第１の平板電極に高周波電圧を印加する電源部と、第１の平板電極から第２の平板電極に向う方向で、かつ第２の平板電極の表面に対してなす角度が０°〜４５°に、膜を形成するための原料ガスを第１の平板電極および第２の平板電極の間に供給する原料ガス供給手段とを備える。また、搬送手段は、基板を第１の平板電極と第２の平板電極との間を搬送させるものである。
【選択図】図１

Description

本発明は、長尺の基板の表面に膜を形成する成膜装置および成膜方法に関し、特に、連続搬送される長尺フィルム上に、パーティクルの発生を抑制し、かつ成膜密度が高く緻密な薄膜を高速で連続成膜することができる成膜装置および成膜方法に関する。

現在、フィルム上にＳｉＯ_２、ＳｉＮｘ等の無機物の薄膜が形成されたバリアフィルムがある。このバリアフィルムは、透水率が低く、フレキシブルディスプレイ等に用いられている。
このバリアフィルムを製造する場合において、高密度な薄膜を均一に、かつ高速でフィルム上に連続成膜することが難しい。
バリアフィルムを製造するとき、成膜プロセスでパーティクルが発生した場合、形成される膜の中にパーティクルが入り込むと、形成される膜の密度が低下し、さらにこのパーティクルが膜から剥がれると欠陥となる。
このように、パーティクルは、バリアフィルムのバリア性能を著しく低下させる原因となる。このため、成膜時のパーティクルの発生を抑制することも望まれている。
そこで、パーティクルが発生することがなく、電気的・光学的特性に優れ、かつ高速で、フィルム上に薄膜を連続成膜する方法が提案されている（特許文献１参照）。

特許文献１の成膜方法は、基板表面の近傍に厚さ及び密度が均一且つ厚さの薄い反応ガスの層流を形成するとともに、数Torr〜数気圧の高圧力プラズマ中で生成した高密度の中性ラジカルを含むラジカルガスを反応ガス層流の上層に、その流れを乱さないように供給し、反応ガス中に拡散してきた中性ラジカルによって反応ガスを分解し、膜形成元素を基板表面に堆積させて薄膜を連続的に形成するものである。
特許文献１においては、基板を直接プラズマに曝さず、すなわち、高いエネルギーの荷電粒子による欠陥等の損傷を導入せず、かつ３００℃以下の低温度で成膜を行えるとともに、反応ガスが分解されて生成したラジカル種同士が気相中で凝集することを抑制し、その結果気相中でクラスタまたは粉の発生を防止し、電気的・光学的特性に優れた薄膜を基板表面に高速成膜することができる。

特開平８−８１７７８号公報

特許文献１の成膜方法は、フィルム損傷および膜中欠陥をなくす目的で、フィルムに荷電粒子または熱が接触しないプロセスである。このため、バリア性能を大きく左右する膜密度を制御できないという問題点がある。このことから、特許文献１においては、膜の密度を高密度化できず、透水性のより低いものを要求された場合、バリアフィルムを製造することが難しいという問題点もある。

本発明の目的は、前記従来技術に基づく問題点を解消し、パーティクルの発生を抑制し、かつ成膜密度が高く緻密な薄膜を高速で連続成膜することができる成膜装置および成膜方法を提供することにある。

上記目的を達成するために、本発明の第１の態様は、長尺な基板を、搬送手段により所定の搬送経路で搬送しつつ、成膜部で、前記基板に所定の膜を形成する成膜装置であって、前記成膜部は、前記搬送経路に、所定の隙間をあけて対向して平行に配置される第１の平板電極および第２の平板電極と、前記第１の平板電極に高周波電圧を印加する電源部と、前記第１の平板電極から前記第２の平板電極に向う方向で、かつ前記第２の平板電極の表面に対してなす角度が０°〜４５°に、前記膜を形成するための原料ガスを、前記第１の平板電極および第２の平板電極の間に供給する原料ガス供給手段とを備えるものであり、前記搬送手段は、前記基板を前記第１の平板電極と第２の平板電極との間を搬送させるものであることを特徴とする成膜装置を提供するものである。

本発明の成膜装置において、前記搬送手段は、前記基板と前記第２の平板電極との距離を一定に保って、前記基板を前記第１の平板電極と第２の平板電極との間を搬送させることが好ましい。
この場合、前記基板と前記第２の平板電極との距離は、０ｍｍを超え１０ｍｍ以下であることが好ましい。

また、本発明においては、前記搬送手段は、前記基板を前記第１の平板電極と第２の平板電極との間に搬送するとき、前記基板が載置され、前記基板の搬送に同調して移動または回転する支持具を備える搬送支持部を有することが好ましい。
さらに、本発明においては、前記搬送支持部は、前記基板の搬送方向に対して所定の間隔をあけて平行に配置された１対のローラにベルトが少なくとも１つ巻き掛けられており、一方のローラを回転させることにより、前記基板を搬送するものであることが好ましい。
この場合、前記ベルトは、誘電体により構成されることが好ましい。
さらにまた、本発明においては、前記原料ガス供給部は、前記搬送支持部の１対のローラのうち、前記基板の搬送方向の上流側のローラに向けて、前記原料ガスを供給することが好ましい。

また、本発明においては、前記搬送支持部は、前記基板の搬送方向に沿って、所定の間隔をあけて配置された複数のローラを有するものであることが好ましい。
この場合、前記ローラは、導電体または誘電体により構成されることが好ましい。
また、本発明においては、前記原料ガス供給部は、前記搬送支持部のいずれかのローラに向けて、前記原料ガスを供給することが好ましい。

また、本発明においては、前記搬送手段は、成膜時に、前記基板を前記第１の平板電極と第２の平板電極との間を搬送させるとき、前記原料ガスを供給し、かつ前記第１の平板電極に高周波電圧を印加することにより生成されるプラズマと前記第２の平板電極との間に形成されるシース領域に搬送させることが好ましい。
また、本発明においては、前前記第２の平板電極の温度を調節する温度調節部を有することが好ましい。

本発明の第２の態様は、長尺な基板を、対向して平行に配置される第１の平板電極および第２の平板電極の間を搬送しつつ、前記基板に所定の膜を形成する成膜方法であって、前記第１の平板電極および第２の平板電極の間に、前記膜を形成するための原料ガスを、前記第１の平板電極から前記第２の平板電極に向う方向で、かつ前記第２の平板電極の表面に対してなす角度が０°〜４５°に供給し、かつ前記第１の平板電極に高周波電圧を印加することを特徴とする成膜方法を提供するものである。

本発明においては、前記基板と前記第２の平板電極との距離を一定に保って、前記基板を前記第１の平板電極と第２の平板電極との間を搬送させることが好ましい。
この場合、前記基板と前記第２の平板電極との距離は、０ｍｍを超え、１０ｍｍ以下であることが好ましい。
また、本発明においては、成膜時に、前記基板を第１の平板電極および第２の平板電極の間を搬送させるとき、前記原料ガスを供給し、かつ前記第１の平板電極に高周波電圧を印加することにより生成されるプラズマと前記第２の平板電極との間に形成されるシース領域に前記基板を搬送させることが好ましい。

本発明の成膜装置によれば、成膜部について、搬送経路に所定の隙間をあけて対向して平行に配置される第１の平板電極および第２の平板電極と、第１の平板電極に高周波電圧を印加する電源部と、第１の平板電極から第２の平板電極に向う方向で、かつ第２の平板電極の表面に対してなす角度が０°〜４５°に、膜を形成するための原料ガスを第１の平板電極および第２の平板電極の間に供給する原料ガス供給手段とを備えるものとすることにより、成膜時に、第１の平板電極に高周波電圧を印加し、プラズマを生成させても、０°〜４５°の角度で第１の平板電極および第２の平板電極の間に、膜を形成するための原料ガスを供給しているため、原料ガスが層流状に供給される。このため、原料ガスから生じるラジカルが凝集することが抑制され、ラジカル凝集によるパーティクルの発生を抑制することができる。これにより、形成する膜へのパーティクルの混入が抑制され、成膜密度を高くでき、緻密な膜を得ることができる。
また、パーティクルの発生を抑制することができるため、原料ガスのうち、成膜に利用されるものの利用効率が高くなり、成膜速度を速くすることができる。
さらには、原料ガスから生じるラジカルの凝集が抑制されるため、膜厚が均一な膜を形成することができる。

また、本発明の成膜方法によれば、第１の平板電極および第２の平板電極の間に、膜を形成するための原料ガスを、第１の平板電極から第２の平板電極に向う方向で、かつ第２の平板電極の表面に対してなす角度が０°〜４５°に供給し、第１の平板電極に高周波電圧を印加することにより、０°〜４５°の角度で、膜を形成するための原料ガスを第１の平板電極および第２の平板電極の間に供給するため、成膜時に、第１の平板電極に高周波電圧を印加し、プラズマを生成させても、原料ガスが層流状に供給される。このため、原料ガスが励起されて生じるラジカルが凝集することが抑制され、ラジカル凝集によるパーティクルの発生を抑制することができる。これにより、形成する膜へのパーティクルの混入が抑制され、成膜密度を高くでき、緻密な膜を得ることができる。
また、パーティクルの発生を抑制することができるため、原料ガスのうち、成膜に利用されるものの利用効率が高くなり、成膜速度を速くすることができる。
さらには、原料ガスから生じるラジカルの凝集が抑制されるため、膜厚が均一な膜を形成することができる。

以下に、添付の図面に示す好適実施形態に基づいて、本発明の成膜装置および成膜方法を詳細に説明する。
図１は、本発明の第１の実施形態に係る成膜装置を示す模式図である。図２（ａ）は、図１に示す成膜装置の成膜室の要部を示す模式図であり、（ｂ）は、ノズルの構成を示す模式図である。

図１に示す本発明の実施形態に係る成膜装置１０は、磁気記録媒体の製造、光学膜の製造、またはガスバリアフィルムの製造等に利用されるものである。
成膜装置１０は、長尺な基板Ｚ（ウェブ状の基板Ｚ）を真空中で所定の経路で搬送しつつ、長尺の基板Ｚに連続で、成膜部３２で、例えば、プラズマＣＶＤ法により、成膜を行う装置である。

成膜装置１０は、基本的に、長尺な基板Ｚを供給する供給室１２と、長尺な基板Ｚに膜を形成する成膜室１４と、膜が形成された長尺な基板Ｚを巻き取る巻取り室１６とを備え、更に真空排気部１８と、制御部４６とを有する。この制御部４６により、成膜装置１０における各要素の動作が制御される。
成膜装置１０においては、供給室１２と成膜室１４とを区画する壁１３には、基板Ｚが通過するスリット状の開口１３ａが形成されており、成膜室１４と巻取り室１６とを区画する壁１５には、基板Ｚが通過するスリット状の開口１５ａが形成されている。

成膜装置１０においては、供給室１２、成膜室１４および巻取り室１６には、真空排気部１８が配管１８ａを介して接続されている。この真空排気部１８により、供給室１２、成膜室１４および巻取り室１６の内部が所定の真空度にされる。
真空排気部１８は、供給室１２、成膜室１４および巻取り室１６を排気して所定の真空度に保つものであり、ドライポンプおよびターボ分子ポンプなどの真空ポンプを有するものである。また、供給室１２、成膜室１４および巻取り室１６には、それぞれ内部の圧力を測定する圧力センサ（図示せず）が設けられている。
なお、真空排気部１８による供給室１２、成膜室１４および巻取り室１６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。この真空排気部１８は、制御部４６により制御される。

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、およびガイドローラ２２が設けられている。
基板ロール２０は、長尺な基板Ｚを連続的に送り出すものであり、例えば、反時計回りに基板Ｚが巻回されている。
基板ロール２０は、例えば、駆動源としてモータ（図示せず）が接続されている。このモータによって基板ロール２０が基板Ｚを巻き戻す方向ｒに回転されて、本実施形態では、時計回りに回転されて、基板Ｚが連続的に送り出される。

ガイドローラ２２は、基板Ｚを所定の搬送経路で成膜室１４に案内するものである。このガイドローラ２２は、公知のガイドローラにより構成される。
本実施形態の成膜装置１０においては、ガイドローラ２２は、駆動ローラまたは従動ローラでもよい。また、ガイドローラ２２は、基板Ｚの搬送時における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、基板Ｚは、特に限定されるものではなく、プラズマＣＶＤ法による膜の形成が可能な各種の基板が全て利用可能である。基板Ｚとしては、例えば、ＰＥＴフィルム等の各種の樹脂フィルム、またはアルミニウムシートなどの各種の金属シート等を用いることができる。

巻取り室１６は、後述するように、成膜室１４で、表面Ｚｆに膜が形成された基板Ｚを巻き取る部位であり、ガイドローラ２４および巻取ロール２６が設けられている。

巻取ロール２６は、成膜された基板Ｚをロール状に、例えば、時計回りに巻き取るものである。
この巻取ロール２６は、例えば、駆動源としてモータ（図示せず）が接続されている。このモータにより巻取ロール２６が回転されて、成膜済の基板Ｚが巻き取られる。
巻取ロール２６においては、モータによって基板Ｚを巻き取る方向Ｒに回転されて、本実施形態では、時計回りに回転されて、成膜済の基板Ｚを連続的に、例えば、時計回りに巻き取る。

ガイドローラ２４は、先のガイドローラ２２と同様、成膜室１４から搬送された基板Ｚを、所定の搬送経路で巻取ロール２６に案内するものである。このガイドローラ２４は、公知のガイドローラにより構成される。なお、供給室１２のガイドローラ２２と同様に、ガイドローラ２４も、駆動ローラまたは従動ローラでもよい。また、ガイドローラ２４は、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。

成膜室１４は、真空チャンバとして機能するものであり、基板Ｚを搬送しつつ連続的に、基板Ｚの表面Ｚｆに、例えば、プラズマＣＶＤによって、膜を形成する部位である。
成膜室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されている。

成膜室１４には、２つのガイドローラ３０、３４と、成膜部３２とが設けられている。
ガイドローラ３０は、供給室１２に設けられたガイドローラ２２から搬送された基板Ｚを成膜部３２に搬送するものである。このガイドローラ３０は、例えば、基板Ｚの搬送方向Ｄと直交する方向（以下、軸方向という）に回転軸を有し回転可能であり、かつガイドローラ３０は、軸方向の長さが基板Ｚの長さ（以下、基板Ｚの幅という）よりも長い。
なお、基板ロール２０、ガイドローラ２２、ガイドローラ２４、ガイドローラ３０、ガイドローラ３４、および巻取ロール２６により、本発明の搬送手段が構成される。

ガイドローラ３４は、成膜部３２により、成膜された基板Ｚを、巻取り室１６に設けられたガイドローラ３０に搬送するものである。このガイドローラ３４は、例えば、軸方向に回転軸を有し回転可能であり、かつガイドローラ３４は、軸方向の長さが基板Ｚの幅よりも長い。
また、ガイドローラ３０、ガイドローラ３４は、上記構成以外は、供給室１２に設けられたガイドローラ２２と同様の構成であるため、その詳細な説明は省略する。
ガイドローラ３０と、ガイドローラ３４とは、搬送方向Ｄにおいて、成膜部３２の下部電極３６を挟むように、所定の間隔を設けて対向して、その長手方向を軸方向に平行にして配置されている。

図１に示すように、成膜部３２は、搬送方向Ｄにおけるガイドローラ３０と、ガイドローラ３４との間に設けられている。成膜部３２は、例えば、プラズマＣＶＤを用いて膜を形成するものである。
この成膜部３２は、基板Ｚの搬送経路に、この基板Ｚの搬送方向Ｄと直交する方向Ｖに、所定の隙間をあけて、上部電極（第１の平板電極）３４と下部電極（第２の平板電極）３６とが設けられている。
さらに、成膜部３２は、電源部４０、原料ガス供給部４２を有する。制御部４６により、成膜部３２の電源部４０、および原料ガス供給部４２が制御される。

図２（ａ）に示すように、成膜部３２においては、上部電極３４および下部電極３６は、平板状の平板電極である。
上部電極３４と下部電極３６とは、基板Ｚの搬送経路を挟むように、互いに表面３４ａ、３６ａを対向させて配置されている。この上部電極３４と下部電極３６との間Ｓを基板Ｚが通過する。

上部電極３４は、電源部４０に接続されている。電源部４０は、例えば、高周波電源を有するものであり、上部電極３４に高周波電圧を印加するものである。
また、上部電極３４と電源部４０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してもよい。

下部電極３６は、例えば、接地されている。なお、下部電極３６は、直流電源、または高周波電源を接続してもよい。これらの直流電源、または高周波電源により下部電極３６にバイアス電圧が付与される構成としてもよい。

本実施形態においては、搬送手段により、図２（ａ）に示すように、基板Ｚは成膜部３２の上部電極３４と下部電極３６との間Ｓを、下部電極３６の表面３６ａと基板Ｚの裏面Ｚｂとの距離Ａを一定に保った状態で搬送される。
例えば、下部電極３６の表面３６ａとプラズマＰとの間に形成されるシース領域は、下部電極３６の表面３６ａに垂直な方向において、５〜１０ｍｍ程度の位置に生じるため、この距離Ａは、０ｍｍを超え１０ｍｍ以下であることが好ましく、より好ましくは、０ｍｍを超え５ｍｍ以下である。

原料ガス供給部４２は、配管４４とともに、原料ガス供給手段を構成するものであり、この原料ガス供給部４２は、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用いられる。

図２（ｂ）に示すように、原料ガス供給部４２は、配管４４が接続されている。この配管４４の先端部がノズル４４ａとなっている。配管４４は、このノズル４４ａと、ノズル４４ａに接続される調節部４４ｂと、この調節部４４ｂに接続された基部４４ｃとを有する。基部４４ｃは、原料ガス供給部４２に接続されている。
配管４４において、調節部４４ｂは、例えば、蛇腹で構成されており、ノズル４４ａの回動に応じて、伸縮自在なものである。これにより、配管４４のノズル４４ａは、開口部４５の向きを下部電極３６の表面３６ａに対して変えることができる。
配管４４のノズル４４ａは、例えば、ノズル４４ａの中心軸Ｃが下部電極３６の表面３６ａと交わる点Ｂを中心として、周方向θに回動可能である。これにより、配管４４のノズル４４ａは、基板Ｚの表面Ｚｆに対する原料ガスＧの噴射角度（角度α）を変えることができる。

本実施形態において、原料ガス供給部４２および配管４４（原料ガス供給手段）は、成膜時に、上部電極３４から下部電極３６に向う方向で、かつ下部電極３６の表面３６ａに対してなす角度αが０°〜４５°に、配管４４のノズル４４ａの開口部４５から膜を形成するための原料ガスＧを、上部電極３４および下部電極３６の間Ｓに供給するものである。

本発明においては、下部電極３６の表面３６ａに対してなす角度αとは、搬送方向Ｄおよび垂直方向Ｖのいずれとも直交する方向からノズル４４ａおよび下部電極３６を見た場合におけるノズル４４ａの中心軸Ｃと下部電極３６の表面３６ａとのなす角度のことである。この角度αが０°〜４５°である。
本発明においては、上部電極３４から下部電極３６に向う方向で、かつ下部電極３６の表面３６ａに対してなすノズル４４ａの角度αを０°〜４５°とすることにより、原料ガス供給部４２および配管４４（原料ガス供給手段）は、成膜時に、膜を形成する原料ガスＧを、上部電極３４と下部電極３６との間Ｓに供給するとき、上部電極３４と搬送される基板Ｚの表面Ｚｆとの間の領域Ｓｐに、基板Ｚの表面Ｚｆに対して層流となるように供給することができ、反応ガス流を基板Ｚの表面Ｚｆ上で層流にすることができる。上部電極３４と搬送される基板Ｚの表面Ｚｆとの間の領域ＳｐがプラズマＰの発生空間になる。
なお、角度αが０°の場合、下部電極３６の表面３６ａと平行に原料ガスＧが供給される。

また、本実施形態においては、ノズル４４ａの位置を固定する固定部材（図示せず）と、ノズル４４ａの角度を測定する基準点が設けられ、この基準点（ノズル４４ａ）の角度を測定する分度器などの角度測定器とを設ける構成としてもよい。この構成により、ノズル４４ａは０°〜４５°の所定の角度αにされたのち、固定部材により、その角度で固定される。
なお、本実施形態においては、ノズル４４ａの角度を変えるとともに、ノズル４４ａを保持する駆動保持部と、ノズル４４ａの角度を測定する角度測定部とを設け、ノズル４４ａを、０°〜４５°の所定の角度αに保持するようにしてもよい。

本実施形態においては、原料ガスＧは、例えば、ＳｉＯ_２膜を形成する場合、ＴＥＯＳガス、および活性種ガスとして酸素ガスが用いられる。
また、原料ガス供給部４２においては、原料ガスのみならず、アルゴンガスまたは窒素ガスなどの不活性ガス、および酸素ガス等の活性種ガス等、プラズマＣＶＤで用いられている各種のガスを、原料ガスと共に、上部電極３４と搬送される基板Ｚの表面Ｚｆとの間の領域Ｓｐに供給してもよい。このように、複数種のガスを導入する場合には、各ガスを同じ配管で混合して供給しても、各ガスを異なる配管から供給してもよい。
さらに、原料ガスまたはその他、不活性ガスおよび活性種ガスの種類または導入量も、形成する膜の種類、または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、下部電極３６には、下部電極３６を所定の温度に加熱する温度調節部（図示せず）を設けてもよい。この温度調節部は、例えば、下部電極３６の下面３６ｂに設けられるヒータである。

なお、電源部４０、および高周波電源は、いずれも、プラズマＣＶＤによる成膜に利用される公知の高周波電源を用いることができる。また、電源部４０、高周波電源は、最大出力等にも、特に限定はなく、形成する膜または成膜レート、除去する反応生成物（堆積物）等に応じて、適宜、選択／設定すればよい。

次に、本実施形態の成膜装置１０による成膜方法について説明する。
成膜装置１０は、供給室１２から成膜室１４を経て巻取り室１６に至る所定の経路で、真空雰囲気下で、供給室１２から巻取り室１６まで長尺な基板Ｚを通して搬送しつつ、成膜室１４において、基板Ｚに膜を形成するものである。

成膜装置１０においては、図１に示すように、長尺な基板Ｚが、例えば、反時計回り巻回された基板ロール２０からガイドローラ２２を経て、成膜室１４に搬送される。成膜室１４においては、ガイドローラ３０、成膜部３２、ガイドローラ３４を経て、巻取り室１６に搬送される。巻取り室１６においては、ガイドローラ２４を経て、巻取ロール２６に、長尺な基板Ｚが巻き取られる。長尺な基板Ｚを、この搬送経路で通した後、供給室１２、成膜室１４および巻取り室１６の内部を真空排気部１８により、所定の真空度に保つ。

基板Ｚは、成膜部３２の上部電極３４と下部電極３６との間Ｓを、例えば、０ｍｍを超え１０ｍｍ以下の距離Ａで、一定に保持した状態で何に接触することなく搬送される。このとき、原料ガス供給手段においては、上部電極３４から下部電極３６に向う方向で、かつ下部電極３６の表面３６ａに対してなすノズル４４ａの角度αを０°〜４５°とし、原料ガス供給部４２からノズル４４ａの開口部４５を経て、基板Ｚの表面Ｚｆに原料ガスＧを層流状に供給する。
そして、電源部４０から上部電極３４に、例えば、高周波電圧を印加することにより、プラズマＰが、上部電極３４と搬送される基板Ｚの表面Ｚｆとの間の領域Ｓｐで発生する。このプラズマＰにより、原料ガスＧが励起・解離され、ラジカルが生成され、最終的に、基板Ｚの表面Ｚｆに所定の膜が形成される。

順次、長尺な基板Ｚが反時計回り巻回された基板ロール２０をモータにより時計回りに回転させて、長尺な基板Ｚを連続的に送り出し、基板Ｚを、成膜部３２の上部電極３４と下部電極３６との間Ｓを通過させつつ、成膜部３２により長尺な基板Ｚの表面Ｚｆに連続的に膜を形成する。そして、ガイドローラ３４、およびガイドローラ２４を経て、巻取ロール２６に、成膜された長尺な基板Ｚが巻き取られる。
このように、本実施形態の成膜装置１０においては、長尺の基板Ｚの表面Ｚｆに膜を形成することができる。

本実施形態においては、原料ガスＧは、基板Ｚの表面Ｚｆ上に層流状に供給されているため、原料ガスＧから生成されるラジカルは凝集することが抑制される。このため、パーティクルの発生が抑制され、形成する膜にパーティクルが混入することが抑制される。このため、膜密度が高く、緻密な膜を形成することができる。
また、パーティクルの発生を抑制することができるため、原料ガスＧのうち、成膜に利用されるものの利用効率を高くでき、成膜速度を速くすることができる。
さらには、原料ガスＧから生じるラジカルの凝集が抑制されるため、膜厚が均一な膜を形成することができる。
このように、本実施形態においては、成膜速度および膜密度を制御することができ、原料ガスＧの流量などを調整することにより、成膜速度および膜密度の最適化を図ることができる。よって、本実施形態においては、例えば、バリアフィルムを形成する場合には、透水性が低く、バリア性能が高いものを得ることができる。

また、本実施形態においては、基板Ｚの表面Ｚｆ上に、プラズマＰを生成して成膜する。このため、プラズマＰを基板Ｚの表面Ｚｆで生成しないものに比して、形成する膜の密度を調節することができる。これにより、成膜密度が高い膜を形成することができる。このように、成膜密度が高く、膜質が良好なものが得られるため、得率（歩留まり）が高くなり、生産性も向上する。
更には、本実施形態においては、基板Ｚの表面Ｚｆ上に、プラズマＰを生成して成膜するため、プラズマＰを基板Ｚの表面Ｚｆで生成しないものに比して、成膜速度を速くすることができる。

なお、本実施形態においては、成膜時に、原料ガスＧを供給し、かつ上部電極３４に高周波電圧を印加することによってプラズマＰが生成された状態で、基板Ｚを、成膜部３２の上部電極３４と下部電極３６との間Ｓを搬送するとき、上述のように、下部電極３６の表面３６ａとプラズマＰとの間に形成されるシース領域を通過させるようにしてもよい。このように基板Ｚを、シース領域を通過させることにより、基板Ｚの表面Ｚｆにイオン引き込み電圧がかかり、イオンボンバードメント効果により、膜密度を高くし、より緻密な膜を形成することができる。

また、本実施形態においては、上述のように、パーティクルの発生が抑制されるため、成膜室１４の汚染が小さくなり、クリーニングのメンテナンスの間隔を長くすることができる。このため、品質が良好な膜を、高い生産性で形成することができる。

さらに、本実施形態においては、下部電極３６に、バイアスをかける直流電源、または高周波電源を設けることにより、イオンボンバードメント効果を得ることができ、形成する膜についてより高密度化を図ることができる。
また、下部電極３６の裏面３６ｂに下部電極３６を加熱する温度調節部（図示せず）を設け、この下部電極３６を加熱することにより、マイグレーション効果が得られる。このマイグレーション効果により、形成する膜についてより高密度化を図ることができる。
さらには、下部電極３６に、バイアスをかけるとともに、加熱することにより、イオンボンバードメント効果およびマイグレーション効果が得られ、より一層、形成する膜についてより高密度化を図ることができる。

次に、本発明の第２の実施形態について説明する。
図３（ａ）は、本発明の第２の実施形態に係る成膜装置の要部を示す模式図であり、（ｂ）は、図３（ａ）のＩ−Ｉ線による断面図である。
図３（ａ）および（ｂ）においては、第１の実施形態の成膜装置と相違するものを示し、それ以外の構成については図示を省略している。ここで、上部電極３４は電源部４０に接続されているが、その図示を省略している。
なお、本実施形態においては、図１に示す第１の実施形態の成膜装置と同一構成物には、同一符号を付して、その詳細な説明は省略する。

図３（ａ）に示すように、本実施形態の成膜装置は、第１の実施形態の成膜装置１０（図１参照）に比して、成膜部５０の構成が異なり、それ以外の構成は、第１の実施例の成膜装置１０と同様の構成であり、その詳細な説明は省略する。
本実施形態において、図３（ａ）に示すように、成膜部５０は、第１の実施形態の成膜部３２（図２（ａ）参照）に比して、基板Ｚを搬送する第１の搬送部（搬送支持部）５２を有する点が異なり、それ以外の構成は、第１の実施形態の成膜部３２と同様であるため、その詳細な説明は省略する。なお、下部電極３６は、例えば、接地されている。

本実施形態の成膜部５０の第１の搬送部５２は、本発明の搬送手段の一部を構成するものである。
本実施形態の成膜部５０の第１の搬送部５２においては、搬送方向Ｄにおいて、下部電極３６を挟むようにして、円筒状の第１のプーリ５４および円筒状の第２のプーリ５６が配置されている。この第１のプーリ５４および第２のプーリ５６は、長手方向を軸方向Ｗ（図３（ｂ）参照）と平行にして配置されている。
第１のプーリ５４および第２のプーリ５６にベルト（支持具）５８が、複数本、幅方向Ｗに所定の間隔を設けて、多条に巻き掛けられている。このベルト５８の上に基板Ｚの裏面Ｚｂが載置される。

また、ベルト５８は、図３（ｂ）に示すように、例えば、断面形状が三角形であり、その頂点が基板Ｚの裏面Ｚｂに接するように配置されている。ベルト５８の断面形状を三角形とすることにより、ベルト５８と基板Ｚの裏面Ｚｂとの接触面積を極めて小さくすることができる。これにより、搬送中、基板Ｚの裏面Ｚｂにキズが付くことを防止することができる。
更には、例えば、ベルト５８の断面形状を三角形とし、ベルト５８と基板Ｚの裏面Ｚｂとの接触面積を極めて小さくすることにより、基板Ｚの表面Ｚｆにイオン引き込み電圧がかかりやすくなり、イオンボンバードメント効果により、膜密度を高くし、より緻密な膜を形成することができる。

なお、ベルト５８は、複数本設ける必要はなく、例えば、幅が広い１本のベルトを用いてもよい。
また、ベルト５８は、例えば、誘電体により構成されるものである。このように、誘電体によりベルト５８を構成することにより、導体で構成した場合に比して、プラズマＰの形成に悪影響を与えることが抑制される。
なお、誘電体としては、ポリエチレン、ポリエステル、およひポリウレタン等の合成樹脂が用いられる。

第１のプーリ５４には、モータ（図示せず）が接続されており、このモータにより、第１のプーリ５４が回転すると、ベルト５８を介して第２のプーリ５６が回転する。この場合、ベルト５８の移動速度は、基板Ｚの搬送速度と同じであり、ベルト５８は基板Ｚと同調して移動するものである。

第１の搬送部５２において、第１のプーリ５４は、ノズル４４ａ側に設けられている。この第１のプーリ５４の上方にノズル４４ａの開口部４５から原料ガスＧが噴射される。
第１の搬送部５２においては、ベルト５８上に基板Ｚの裏面Ｚｂを配置して搬送することにより、成膜部５０を基板Ｚが通過する場合、基板Ｚの裏面Ｚｂと、下部電極３６の表面３６ａとの距離Ａを、例えば、０ｍｍを超え、１０ｍｍ以下で一定に保つことができる。すなわち、基板Ｚが搬送時の張力の変動などにより、基板Ｚが振動して、基板Ｚの表面Ｚｆの位置が変動することが抑制される。
また、第１のプーリ５４の上方に、ノズル４４ａの開口部４５から原料ガスＧが噴射される。これにより、原料ガスＧの噴射による基板Ｚの振動が抑制され、基板Ｚのばたつきが抑制される。

ベルト５８の断面形状は、図３（ｂ）に示す三角形に限定されるものではない。例えば、図４に示す成膜部６０のように、ベルト６２の断面形状は、円形であってもよい。このように、断面形状が円形であっても、ベルト６２と基板Ｚの裏面Ｚｂとの接触面積を極めて小さくすることができる。

次に、本実施形態の成膜装置の成膜方法について説明する。
本実施形態の成膜装置の成膜方法は、第１の実施形態の成膜装置１０の成膜方法に比して、成膜部５０で第１の搬送部５２に基板Ｚが搬送されつつ、ベルト５８上の基板Ｚの表面Ｚｆに成膜される点が異なり、それ以外の工程は、第１の実施形態の成膜装置１０の成膜方法と同様の工程であるため、その詳細な説明は省略する。

本実施形態の成膜装置の成膜方法においては、所定の真空度の環境下、長尺な基板Ｚが反時計回り巻回された基板ロール２０（図１参照）を、モータにより時計回りに回転させて、長尺な基板Ｚを成膜室１４（図１参照）に連続的に送り出す。そして、成膜室１４の成膜部５０の上部電極３４と下部電極３６との間Ｓを、第１の搬送部５２で基板Ｚを、距離Ａを、例えば、０ｍｍを超え、１０ｍｍ以下の範囲で一定に保ちつつ搬送する。
そして、原料ガス供給手段においては、上部電極３４から下部電極３６に向う方向で、かつ下部電極３６の表面３６ａに対してなすノズル４４ａの角度αを０°〜４５°として、原料ガス供給部４２（図１参照）からノズル４４ａの開口部４５を経て、基板Ｚの表面Ｚｆに原料ガスＧを層流状に供給する。
そして、電源部４０から上部電極３４に、例えば、高周波電圧を印加することにより、プラズマＰが、上部電極３４と搬送される基板Ｚの表面Ｚｆとの間の領域Ｓｐで発生する。このプラズマＰにより、原料ガスＧが励起・解離される。これにより、基板Ｚの表面Ｚｆに、所定の膜が形成される。そして、巻取ロール２６に、成膜された長尺な基板Ｚを巻き取る。このようにして、本実施形態の成膜装置においては、長尺の基板Ｚの表面Ｚｆに膜を形成する。

本実施形態においては、成膜部５０の構成が第１の実施形態の成膜装置１０と異なるだけであるため、第１の実施形態の成膜装置１０および成膜方法と同様の効果を得ることができる。

次に、本発明の第３の実施形態について説明する。
図５は、本発明の第３の実施形態に係る成膜装置の要部を示す模式図である。
図５においては、第１の実施形態の成膜装置と相違するものを示し、それ以外の構成については図示を省略している。ここで、上部電極３４は電源部４０に接続されているが、その図示を省略している。
なお、本実施形態においては、図１に示す第１の実施形態の成膜装置と同一構成物には、同一符号を付して、その詳細な説明は省略する。

図５に示すように、本実施形態の成膜装置は、第１の実施形態の成膜装置１０（図１参照）に比して、成膜部７０の構成が異なり、それ以外の構成は、第１の実施例の成膜装置１０と同様の構成であり、その詳細な説明は省略する。
本実施形態において、図５に示すように、成膜部７０は、第１の実施形態の成膜部３２（図２（ａ）参照）に比して、基板Ｚを搬送する第２の搬送部７２を有する点が異なり、それ以外の構成は、第１の実施形態の成膜部３２と同様であるため、その詳細な説明は省略する。なお、下部電極３６は、例えば、接地されている。

本実施形態の成膜部５０の第２の搬送部７２は、本発明の搬送手段の一部を構成するものである。
本実施形態の成膜部７０の第２の搬送部７２においては、幅方向Ｗ（図３（ｂ）参照）において、下部電極３６を挟むようにして、円筒状の支持ローラ（支持具）７４が、回転軸を幅方向Ｗと平行にして、かつ搬送方向Ｄにそって、所定の間隔をあけて配置されている。
支持ローラ７４は、例えば、駆動ローラ、好ましくはテンデンシーローラにより構成されており、基板Ｚを載置した場合、基板Ｚの裏面Ｚｂと下部電極３６の表面３６ａとの距離Ａが、０ｍｍを超え１０ｍｍ以下となるように配置されている。
この支持ローラ７４は、例えば、導体または誘電体により構成されている。
導体としては、アルミニウム、アルミニウム合金、またはステンレス合金などの金属材料が用いられる。また、誘電体としては、アルミナなどの金属酸化物、ガラスまたはプラスチックが用いられる。
本実施形態においては、支持ローラ７４は、第２の実施形態ベルト５８のように、上部電極３４と下部電極３６との間に配置されるものではないため、プラズマＰの形成に悪影響を及ぼすことがないため、導体で構成することがより好ましい。

各支持ローラ７４上に、基板Ｚが載置されて基板Ｚが搬送方向Ｄに搬送されると、支持ローラ７４が基板Ｚの移動に同調して回転する。これにより、基板Ｚは、搬送速度を変えることなく、成膜部７０を搬送される。
第２の搬送部７２においては、各支持ローラ７４上に基板Ｚの裏面Ｚｂを載置して、基板Ｚを、成膜部７０を搬送する場合、基板Ｚの裏面Ｚｂと下部電極３６の表面３６ａとの距離Ａを、例えば、０ｍｍを超え、１０ｍｍ以下で一定に保つことができる。すなわち、基板Ｚが搬送時の張力の変動などにより、基板Ｚが振動して、基板Ｚの表面Ｚｆの位置が変動することが抑制される。このため、膜質が優れた膜を形成することができる。
本実施形態においては、いずれかの支持ローラ７４の上方に、ノズル４４ａの開口部４５から原料ガスＧが噴射させる。これにより、原料ガスＧの噴射による基板Ｚの振動が抑制され、基板Ｚのばたつきが抑制される。

次に、本実施形態の成膜装置の成膜方法について説明する。
本実施形態の成膜装置の成膜方法は、第１の実施形態の成膜装置１０の成膜方法に比して、成膜部７０で第２の搬送部７２に基板Ｚが搬送されつつ、成膜される点が異なり、それ以外の工程は、第１の実施形態の成膜装置１０の成膜方法と同様の工程であるため、その詳細な説明は省略する。

本実施形態の成膜装置の成膜方法においては、所定の真空度の環境下、長尺な基板Ｚが反時計回り巻回された基板ロール２０（図１参照）を、モータにより時計回りに回転させて、長尺な基板Ｚを成膜室１４（図１参照）に連続的に送り出す。そして、成膜室１４の成膜部５０の上部電極３４と下部電極３６との間Ｓを、第２の搬送部７２で基板Ｚを、距離Ａを、例えば、０ｍｍを超え、１０ｍｍ以下で一定に保ちつつ搬送する。
そして、上部電極３４から下部電極３６に向う方向で、かつ下部電極３６の表面３６ａに対してなすノズル４４ａの角度αを０°〜４５°として、原料ガス供給部４２（図１参照）からノズル４４ａの開口部４５を経て、基板Ｚの表面Ｚｆに原料ガスＧを層流状に供給する。
そして、電源部４０から上部電極３４に、例えば、高周波電圧を印加することにより、プラズマＰが、上部電極３４と搬送される基板Ｚの表面Ｚｆとの間の領域Ｓｐで発生する。このプラズマＰにより、原料ガスＧが励起・解離される。これにより、基板Ｚの表面Ｚｆに、所定の膜が形成される。そして、巻取ロール２６に、成膜された長尺な基板Ｚを巻き取る。このようにして、本実施形態の成膜装置においては、長尺の基板Ｚの表面Ｚｆに膜を形成する。

本実施形態においては、成膜部７０の構成が第１の実施形態の成膜装置１０と異なるだけであるため、第１の実施形態の成膜装置１０および成膜方法と同様の効果を得ることができる。

上述の第２の実施形態および第３の実施形態において、下部電極３６は、直流電源、または高周波電源を接続してもよい。これらの直流電源、または高周波電源により下部電極３６にバイアス電圧が付与される構成としてもよい。これにより、イオンボンバードメント効果を得ることができ、形成する膜についてより高密度化を図ることができる。
また、上述の第２の実施形態および第３の実施形態において、下部電極３６には、下部電極３６を所定の温度に加熱する温度調節部（図示せず）を設けてもよい。本実施形態の温度調節部は、例えば、下部電極３６の下面３６ｂに設けられるヒータである。温度調節部で下部電極３６を加熱することにより、マイグレーション効果が得られる。このマイグレーション効果により、形成する膜についてより高密度化を図ることができる。

さらには、上述の第２の実施形態および第３の実施形態において、成膜時に、原料ガスＧを供給し、かつ上部電極３４に高周波電圧を印加することによってプラズマＰが生成された状態で、基板Ｚを、成膜部３２の上部電極３４と下部電極３６との間Ｓを搬送するとき、下部電極３６の表面３６ａとプラズマＰとの間に形成されるシース領域を通過させるようにしてもよい。このように基板Ｚを、シース領域を通過させることにより、基板Ｚの表面Ｚｆにイオン引き込み電圧がかかり、イオンボンバードメント効果により、膜密度を高くし、より緻密な膜を形成することができる。

また、第２の実施形態および第３の実施形態においても、パーティクルの発生が抑制されるため、成膜室１４の汚染が小さくなり、クリーニングのメンテナンスの間隔を長くすることができる。このため、品質が良好な膜を、高い生産性で形成することができる。

以上、本発明の成膜装置および成膜方法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、各種の改良および変更を行ってもよいのは、もちろんである。

以下、本発明の成膜装置の実施例について、具体的に説明する。
本実施例においては、図６に示すように、ノズル１００の基板１０２（下部電極３６（図２（ｂ）参照）に相当）に対する角度αを下記表１に示すように種々変えて、ノズル１００からガスｇを基板１００の表面１０２ａに流し、以下に示すように、ガス流ｆｇの状態を観察し、ガス流を評価した。
このガス流の評価は、基板１０２の表面１０２ａに煙を導入し、ガスｇによる煙の動きを指標にガス流ｆｇの状態を観察し、層流、乱流または層流と乱流との遷移状態であるかを評価した。
本実施例では、ノズル１００の位置は、端部からの基板１００の表面１０２ａまでの高さＬを１５ｍｍとした。また、ノズル１００から基板１００の表面１０２ａに流すガスｇには、Ｎ_２ガスを用い、その流量を４リットル／分とした。
また、本実施例においては、各ノズル角度αにおいて成膜実験を行い、成膜を評価した。
成膜の評価は、基板の表面にＳｉＯ_２膜を形成して、そのＳｉＯ_２膜を形成した際のパーティクルが発生した量で評価した。パーティクルは、光学顕微鏡により観察した。
ガス流の評価および成膜の評価を下記表１に示す。なお、下記表１に示す「層流−乱流」は、遷移状態であることを示す。

上記表１に示すように、ノズル角度が０°、３０°、４５°では、ガス流が層流であり、パーティクルが殆ど発生せずに、成膜の評価は「○」であった。
これに対して、ノズル角度が６０°で、乱流と層流との遷移流となり、パーティクルが発生し、成膜の評価は「×」であった。
ノズル角度が９０°では、ガス流が乱流であり、成膜面上に、パーティクルが約３０個／１０μｍ□検出され、膜質の評価は「×」であった。このように、ガス流が、遷移流または乱流では、成膜時にラジカルが２次反応を起しパーティクルとして生じ、緻密な膜が得られず、バリア性が高い膜を得ることができない。

本発明の第１の実施形態に係る成膜装置を示す模式図である。 （ａ）は、図１に示す成膜装置の成膜室の要部を示す模式図であり、（ｂ）は、ノズルの構成を示す模式図である。 （ａ）は、本発明の第２の実施形態に係る成膜装置の要部を示す模式図であり、（ｂ）は、図３（ａ）のＩ−Ｉ線による断面図である。 本発明の第２の実施形態に係る成膜装置の変形例の要部を示す断面図である。 本発明の第３の実施形態に係る成膜装置の要部を示す模式図である。 本発明の実施例おいて、ガス流を評価するために用いたノズルと基板との配置状態を示す模式図である。

符号の説明

１０ 成膜装置
１２ 供給室
１４ 成膜室
１６ 巻取り室
１８ 真空排気部
２０ 基板ロール
２２，２４，３０，３４ ガイドローラ
２６ 巻取ロール
３２、５０、７０ 成膜部
３４ 上部電極
３６ 下部電極
４０ 電源部
４２ 原料ガス供給部
４４ 配管
４４ａ ノズル
４６ 制御部
５２ 第１の搬送部
５４ 第１のプーリ
５６ 第２のプーリ
５８、６２ ベルト
７２ 第２の搬送部
７４ 支持ローラ
Ｄ 搬送方向
Ｚ 基板
Ｚｂ 裏面
Ｚｆ 表面

Claims (16)

1. 長尺な基板を、搬送手段により所定の搬送経路で搬送しつつ、成膜部で、前記基板に所定の膜を形成する成膜装置であって、
   前記成膜部は、
   前記搬送経路に、所定の隙間をあけて対向して平行に配置される第１の平板電極および第２の平板電極と、
   前記第１の平板電極に高周波電圧を印加する電源部と、
   前記第１の平板電極から前記第２の平板電極に向う方向で、かつ前記第２の平板電極の表面に対してなす角度が０°〜４５°に、前記膜を形成するための原料ガスを、前記第１の平板電極および第２の平板電極の間に供給する原料ガス供給手段とを備えるものであり、
   前記搬送手段は、前記基板を前記第１の平板電極と第２の平板電極との間を搬送させるものであることを特徴とする成膜装置。
2. 前記搬送手段は、前記基板と前記第２の平板電極との距離を一定に保って、前記基板を前記第１の平板電極と第２の平板電極との間を搬送させる請求項１に記載の成膜装置。
3. 前記基板と前記第２の平板電極との距離は、０ｍｍを超え１０ｍｍ以下である請求項２に記載の成膜装置。
4. 前記搬送手段は、前記基板を前記第１の平板電極と第２の平板電極との間に搬送するとき、前記基板が載置され、前記基板の搬送に同調して移動または回転する支持具を備える搬送支持部を有する請求項１〜３のいずれか１項に記載の成膜装置。
5. 前記搬送支持部は、前記基板の搬送方向に対して所定の間隔をあけて平行に配置された１対のローラにベルトが少なくとも１つ巻き掛けられており、一方のローラを回転させることにより、前記基板を搬送するものである請求項４に記載の成膜装置。
6. 前記ベルトは、誘電体により構成される請求項５に記載の成膜装置。
7. 前記原料ガス供給部は、前記搬送支持部の１対のローラのうち、前記基板の搬送方向の上流側のローラに向けて、前記原料ガスを供給する請求項５または６に記載の成膜装置。
8. 前記搬送支持部は、前記基板の搬送方向に沿って、所定の間隔をあけて配置された複数のローラを有するものである請求項４に記載の成膜装置。
9. 前記ローラは、導電体または誘電体により構成される請求項８に記載の成膜装置。
10. 前記原料ガス供給部は、前記搬送支持部のいずれかのローラに向けて、前記原料ガスを供給する請求項８または９に記載の成膜装置。
11. 前記搬送手段は、成膜時に、前記基板を前記第１の平板電極と第２の平板電極との間を搬送させるとき、前記原料ガスを供給し、かつ前記第１の平板電極に高周波電圧を印加することにより生成されるプラズマと前記第２の平板電極との間に形成されるシース領域に搬送させる請求項１または２に記載の成膜装置。
12. 前記第２の平板電極の温度を調節する温度調節部を有する請求項１または２に記載の成膜装置。
13. 長尺な基板を、対向して平行に配置される第１の平板電極および第２の平板電極の間を搬送しつつ、前記基板に所定の膜を形成する成膜方法であって、
    前記第１の平板電極および第２の平板電極の間に、前記膜を形成するための原料ガスを、前記第１の平板電極から前記第２の平板電極に向う方向で、かつ前記第２の平板電極の表面に対してなす角度が０°〜４５°に供給し、かつ前記第１の平板電極に高周波電圧を印加することを特徴とする成膜方法。
14. 前記基板と前記第２の平板電極との距離を一定に保って、前記基板を前記第１の平板電極と第２の平板電極との間を搬送させる請求項１３に記載の成膜方法。
15. 前記基板と前記第２の平板電極との距離は、０ｍｍを超え、１０ｍｍ以下である請求項１４に記載の成膜方法。
16. 成膜時に、前記基板を第１の平板電極および第２の平板電極の間を搬送させるとき、前記原料ガスを供給し、かつ前記第１の平板電極に高周波電圧を印加することにより生成されるプラズマと前記第２の平板電極との間に形成されるシース領域に前記基板を搬送させる請求項１３〜１５のいずれか１項に記載の成膜方法。

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