JP2009209381A - 成膜装置、ガスバリアフィルムおよびガスバリアフィルムの製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】膜質が良好な膜を、高い稼働率で連続的に長尺な基板に形成することができる成膜装置、ガスバリアフィルムおよびガスバリアフィルムの製造方法を提供する。
【解決手段】本発明の成膜装置は、長尺の基板を搬送する第１の搬送手段と、チャンバと、チャンバ内を所定の真空度にする真空排気部と、基板の搬送方向と直交する方向に回転軸を有し、かつ基板の幅方向における基板の長さよりも長く、第１の搬送手段により搬送された基板が表面に巻き掛けられる回転可能なドラムと、ドラムに巻き掛けられた基板を搬送する第２の搬送手段と、ドラムに巻き掛けられた基板の表面に気相成膜法により、成膜物質を堆積させて膜を形成する成膜部と、ドラムに対向して設けられたマスクとを有する。マスクは、ドラムで基板が巻き掛けられていない第１の領域と、ドラムに巻き掛けられた基板のうち、ドラムの回転方向の最下流側の第２の領域とを遮るものである。
【選択図】図１

Description

本発明は、気相成膜法により真空中で長尺の基板の表面に膜を形成する成膜装置、ガスバリアフィルムおよびガスバリアフィルムの製造方法に関し、特に、長尺な基板に膜を形成する場合、クリーニングために大気開放することなく、高い稼働率で、連続的に膜を形成することができるとともに膜質が良好な膜を形成することができる成膜装置、ガスバリアフィルムおよびガスバリアフィルムの製造方法に関する。

真空雰囲気のチャンバ内で、プラズマＣＶＤによって、長尺な基板（ウェブ状の基板）に連続的に成膜を行う成膜装置として、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、成膜のための原料ガス、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による成膜を行う。

しかしながら、この成膜装置では、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、プラズマおよび原料ガスと接触するため、成膜時に形成される反応生成物が、ドラムの両端にも付着してしまうことが避けられない。このドラムの両端に付着した反応生成物は、長尺な基板に連続的に成膜を行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、形成される膜の品質を低下させ、ひいては、製品の品質を低下させる原因となる。
このため、成膜装置を所定の時間稼動させた後に、このドラムに付着した反応生成物を取り除いている。ドラムに付着した反応生成物を取り除く場合、成膜装置を一度停止させて、大気開放し、再度所定の真空度にする必要があり、時間がかかる。そこで、ドラムに付着した反応生成物を、効率よく取り除くことができる製造装置が提案されている（特許文献１参照）。

特許文献１の薄膜半導体の製造装置は、フィルム基板の表面に薄膜半導体を形成するための反応室と、この反応室へ薄膜に応じた原料ガスを供給するガス供給手段と、反応室の圧力を制御しながらガスを排気する排気手段と、反応室内にフィルム基板の一側に対向して配設された高周波電極と、他側に配設された接地電極と、フィルム基板加熱用のヒータと、接地電極と高周波電極との間を巻だしロールから巻取りロールまでフィルム基板を搬送するための搬送手段とを備えている。この特許文献１の薄膜半導体の製造装置では、ヒータを円筒状の加熱ロールとなし、接地電極を、加熱ロールと所定の間隙をもって同心円筒状に配設し、かつ巻だしロールと巻取りロールとの間に配設してフィルム基板を搬送するための円筒状のサセプターロールとなし、さらに高周波電極を、サセプターロールと対向して切欠き同心円筒状に配設されている。

特許文献１においては、反応生成物は、サセプターロールに付着することとなるが、このサセプターロールは、搬送ロールを兼ね回転可能であるため、反応生成物を比較的広い空間であって清掃し易い場所で除去することが可能となり、反応生成物の除去・清掃作業が容易となる。
また、特許文献１の薄膜半導体の製造装置においては、サセプターロールを、加熱ロールに着脱可能な構成が記載されており、これにより、反応生成物の除去・清掃作業をさらに容易なものとしている。

さらには、成膜装置において、ドラムの両端に、反応生成物が付着することを抑制するために、ドラムに巻き掛けられた基板よりも小さい電極を用いることもなされている。

特開２００２−７６３９４号公報

しかしながら、特許文献１の製造装置においても、ドラムに付着した反応生成物を、取り除くためには、製造装置を一度停止させて、大気開放し、チャンバを開ける必要がある。そして、ドラムに付着した反応生成物を取り除いた後に、コンタミの発生を防止するためにチャンバ内のガスを取り除き、再度チャンバ内を真空にし、原料ガスを供給し、成膜する必要がある。このとき、チャンバ内を真空するために時間がかかる。このように、特許文献１の製造装置においても、メンテナンスに時間を要し、製造装置の稼働率の低下を招くという問題点がある。

また、基板の長手方向と直交する幅方向における電極の端部と対向する基板の領域における膜質と、電極の中心部と対向する基板の領域における膜質とでは著しく異なる。このため、成膜装置において、基板よりも小さい電極を用いた場合、基板の幅方向の端部の膜質が十分でない。膜質が十分ではないときには、端部を切断する必要があり、歩留まりが悪くなるという問題点がある。
さらに、成膜装置において、成膜時には、基板をドラムに巻掛けて長手方向に搬送しつつ、反応生成物を順次堆積させて最終的に所定の厚さの膜としているが、基板の長手方向における電極の端部と対向する基板の領域における膜質と、電極の中心部と対向する基板の領域における膜質とも異なる。このことから、成膜開始時の膜質と成膜終了時の膜質が異なり、厚さ方向における膜質が異なってしまう。このため、厚さ方向において均質な膜が得られない虞がある。

本発明の目的は、前記従来技術に基づく問題点を解消し、長尺な基板に膜を形成する場合、クリーニングために大気開放することなく、高い稼働率で、連続的に膜を形成することができるとともに膜質が良好な膜を形成することができる成膜装置、ガスバリアフィルムおよびガスバリアフィルムの製造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、所定の搬送経路で、長尺の基板を搬送する第１の搬送手段と、チャンバと、前記チャンバ内を所定の真空度にする真空排気部と、前記チャンバ内に設けられ、前記基板の搬送方向と直交する方向に回転軸を有し、かつ前記基板の搬送方向と直交する幅方向における前記基板の長さよりも長く、前記第１の搬送手段により搬送された基板が表面の所定の領域に巻き掛けられる回転可能なドラムと、所定の搬送経路で、前記ドラムに巻き掛けられた基板を搬送する第２の搬送手段と、前記チャンバ内に設けられ、前記ドラムに巻き掛けられた前記基板の表面の所定の範囲に、気相成膜法により、成膜物質を堆積させて膜を形成する成膜部と、前記ドラムに対向して設けられたマスクとを有し、前記マスクは、前記ドラムにおいて前記基板が巻き掛けられていない第１の領域と、前記基板において前記成膜部により前記膜が形成される範囲のうち、前記ドラムの回転方向の最下流部の第２の領域とを遮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。

本発明において、前記マスクは、更に、前記基板において前記成膜部により前記膜が形成される範囲のうち、前記ドラムの回転方向の最上流部の第３の領域とを遮るものであることが好ましい。
また、本発明において、前記成膜部は、前記ドラムに対向して、所定の隙間を設けて、前記マスクを挟んで配置された成膜電極と、前記成膜電極に高周波電圧を印加する高周波電源部と、膜を形成するための原料ガスを前記隙間に供給する原料ガス供給部とを有することが好ましい。

さらに、本発明において、前記マスクは、絶縁物により構成されていることが好ましい。
また、本発明において、前記マスクは、前記第１の領域を遮る平面状の第１の部分と、前記第２の領域を遮る平面状の第２の部分とを有するものであり、前記第１の部分および前記第２の部分は、前記ドラムに対向する面と反対側の面が、粗面化されていることが好ましい。
さらにまた、本発明において、前記マスクは、更に前記第３の領域を遮る平面状の第３の部分を有し、前記第３の部分は、前記ドラムに対向する面と反対側の面が、粗面化されていることが好ましい。

また、本発明の第２の態様は、前記基板の表面に形成されたガスバリア膜とを有し、
前記ガスバリア膜は、本発明の第１の態様の膜装置を用いて製造されたことを特徴とするガスバリアフィルムを提供するものである。

さらに、本発明の第３の態様は、基板の表面に、ガスバリア膜を本発明の第１の態様の膜装置を用いて形成することを特徴とするガスバリアフィルムの製造方法を提供するものである。

本発明の成膜装置によれば、ドラムにおいて基板が巻き掛けられていない第１の領域と、ドラムに巻き掛けられた基板のうち、ドラムの回転方向の最下流部の第２の領域とを遮るマスクを設けることにより、ドラムに巻き掛けられた基板の表面に気相成膜法により膜を形成する際に、膜となる成膜物質が、ドラムの表面において基板が巻き掛けられていない領域に堆積することが抑制される。このため、ドラムの基板が巻き掛けられていない領域に付着した成膜物質が剥がれること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、ドラムの基板が巻き掛けられていない領域に堆積した成膜物質を取り除くために、成膜装置を一旦停止させて、チャンバを大気開放する必要がなく、長尺の基板の表面に膜を形成する際に、連続して稼働させることができ、メンテナンスによる装置の稼働率の低下を抑制することができる。
また、本発明の成膜装置によれば、上述のように、基板に膜を形成している際に、ドラムの表面において基板が巻き掛けられていない領域に、膜となる成膜物質の堆積が抑制されるため、パーティクルの発生を抑制することができ、形成される膜の膜質の低下を抑制することもでき、ひいては、品質の良い製品を製造することができる。

さらに、本発明の成膜装置によれば、基板においては、ドラムに巻き掛かっている基板のうち、ドラムの回転方向の最下流部の第２の領域への膜となる成膜物質の付着が抑制されるため、膜の厚さ方向において均質な膜を形成することができ、良好な膜質の膜が得られる。

また、本発明のガスバリアフィルムによれば、ガスバリア膜を本発明の成膜装置により形成しているため、膜質が良好なガスバリア膜を有するものとなり、ガスバリア性能が高いものとなる。
また、本発明のガスバリアフィルムの製造方法によれば、ガスバリア膜を本発明の成膜装置により形成しているため、膜質が良好なガスバリア膜を、高い生産効率で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、ガスバリアフィルムおよびガスバリアフィルムの製造方法を詳細に説明する。
図１は、本発明の実施形態に係る成膜装置を示す模式図であり、図２（ａ）は、図１に示す成膜装置の成膜室の模式的側面図であり、（ｂ）は、成膜室におけるドラムとマスクと成膜電極との配置位置を示す模式的斜視図である。なお、図２（ａ）は、図１に比して、構成を簡略化して図示しており、後述するドラム２６、成膜電極４２、高周波電源４４、仕切部４８、マスク５０を示し、それ以外の構成については、図示を省略している。

図１に示す本発明の実施形態に係る成膜装置１０は、ロール・ツー・ロール(Roll to Roll)の成膜装置であり、基板Ｚの表面Ｚｆ、または基板Ｚの表面Ｚｆに有機層が形成されていれば、その表面に、所定の機能を有する膜を形成するものであり、例えば、光学フィルム、またはガスバリアフィルム等の機能性フィルムの製造に利用されるものである。
成膜装置１０は、長尺の基板Ｚ（ウェブ状の基板Ｚ）に連続で成膜を行う装置であって、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（チャンバ）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、真空排気部３２と、制御部３６とを有する。この制御部３６により、成膜装置１０における各要素の動作が制御される。
また、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１５ａ、および成膜室１４と巻取り室１６とを区画する壁１５ｂには、基板Ｚが通過するスリット状の開口１５ｃ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３２が配管３４を介して接続されている。この真空排気部３２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３２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３２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３２は、制御部３６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２１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２１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２１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２１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２１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、気相成膜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、巻取りロール３０、およびガイドローラ３１が設けられている。

巻取りロール３０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。
この巻取りロール３０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りロール３０が回転されて、成膜済の基板Ｚが巻き取られる。
巻取りロール３０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３１は、先のガイドローラ２１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りロール３０に案内するものである。このガイドローラ３１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２１と同様に、ガイドローラ３１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３１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、気相成膜法のうち、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２４、２８と、ドラム２６と、成膜部４０とが設けられている。
ガイドローラ２４と、ガイドローラ２８とが、所定の間隔を設けて対向して、平行に配置されており、また、ガイドローラ２４、およびガイドローラ２８は、基板Ｚの搬送方向Ｄに対して、その長手方向を直交させて配置されている。

ガイドローラ２４は、供給室１２に設けられたガイドローラ２１から搬送された基板Ｚをドラム２６に搬送するものである。このガイドローラ２４は、例えば、基板Ｚの搬送方向Ｄと直交する方向Ａ（以下、軸方向Ａ（図２（ａ）参照）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２４は、軸方向Ａの長さが、基板Ｚの長手方向と直交する幅方向Ｗにおける長さ（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２１、ガイドローラ２４により、本発明の第１の搬送手段が構成される。

ガイドローラ２８は、ドラム２６に巻き掛けられた基板Ｚを巻取り室１６に設けられたガイドローラ３１に搬送するものである。このガイドローラ２８は、例えば、軸方向Ａに回転軸を有し回転可能であり、かつガイドローラ２８は、軸方向Ａの長さが基板Ｚの幅よりも長い。
なお、ガイドローラ２８、ガイドローラ３１、巻取りロール３０により、本発明の第２の搬送手段が構成される。
また、ガイドローラ２４、ガイドローラ２８は、上記構成以外は、供給室１２に設けられたガイドローラ２１と同様の構成であるため、その詳細な説明は省略する。

ドラム２６は、ガイドローラ２４と、ガイドローラ２８との間の空間Ｈの下方に設けられている。ドラム２６は、その長手方向を、ガイドローラ２４およびガイドローラ２８の長手方向に対して平行にして配置されている。さらには、ドラム２６は接地されている。
このドラム２６は、例えば、円筒状を呈し、軸方向Ａに回転軸を有し、回転方向ωに回転可能なものである。かつ図２（ａ）および（ｂ）に示すように、ドラム２６は、軸方向Ａにおける長さが基板Ｚの幅よりも長い。ドラム２６においては、基板Ｚの幅方向における中心と、ドラム２６の軸方向Ａの中心とを合わせて、基板Ｚを、その表面（周面）に巻き掛けた場合、その両側の端部２６ａは、基板Ｚが掛からない領域（第１の領域）となる。
ドラム２６は、その表面（周面）に基板Ｚが巻き掛けられて、回転することにより、基板Ｚを所定の成膜位置に保持しつつ、搬送方向Ｄに基板Ｚを搬送するものである。

図１に示すように、成膜部４０は、ドラム２６の下方に設けられており、基板Ｚがドラム２６に巻き掛けられた状態で、ドラム２６が回転して、基板Ｚが搬送方向Ｄに搬送されつつ、基板Ｚの表面Ｚｆに膜を形成するものである。
成膜部４０は、気相成膜法のうち、例えば、プラズマＣＶＤを用いて膜を形成するものであり、成膜電極４２、高周波電源４４、原料ガス供給部４６、仕切部４８およびマスク５０を有する。制御部３６により、成膜部４０の高周波電源４４、および原料ガス供給部４６が制御される。

成膜部４０においては、成膜室１４の下方に、ドラム２６において基板Ｚが巻き掛けられている領域２６ｂに対向して、所定の隙間Ｓを設けて、マスク５０を挟んで成膜電極４２が設けられている。すなわち、成膜電極４２とドラム２６との隙間Ｓにマスク５０が設けられている。

成膜電極４２は、例えば、平面視長方形の平板状に形成されており、広い面４２ａに複数の穴（図示せず）が等間隔で形成されている。成膜電極４２は、この広い面４２ａをドラム２６に向けて配置されている。この成膜電極４２は、一般的にシャワー電極と呼ばれるものである。また、成膜電極４２は、ドラム２６に巻き掛けられる基板Ｚの幅方向Ｗの長さよりも長く、成膜電極４２の端部４３ｂは、ドラム２６の端部２６ａにまで達する。
また、成膜電極４２は、高周波電源４４が接続されており、この高周波電源４４により、成膜電極４２に高周波電圧が印加される。

成膜電極４２は、平板状に限定されるものではなく、例えば、ドラム２６の軸方向Ａ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、各種の電極の構成が利用可能である。なお、基板Ｚに対する電界およびプラズマなどの均一性等の点で、成膜電極４２は、本実施形態のような平面視長方形の平板状のシャワー電極であることが好ましい。
また、成膜電極４２と高周波電源４４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。

本実施形態においては、ドラム２６に巻き掛けられた基板Ｚのうち、成膜電極４２により膜が形成される範囲、例えば、成膜電極４２をドラム２６に投影した領域が、成膜ゾーンαである。この成膜ゾーンαにおいては、ドラム２６の回転方向ωにおける最上流部（第３の領域）Ｚｕと、最下流部（第２の領域）Ｚｄとが、それぞれ端になる。
基板Ｚは、ドラム２６に巻き掛けられて、搬送されると、その位置は変わるものの、搬送されている基板Ｚにおいても、ドラム２６の回転方向ωにおける最上流部Ｚｕ、または最下流部Ｚｄに位置したときには、基板Ｚの最上流部Ｚｕ、または最下流部Ｚｄという。

原料ガス供給部４６は、例えば、配管４７を介して、成膜電極４２の複数の穴を通して隙間Ｓに、膜を形成する原料ガスを供給するものである。ドラム２６と成膜電極４２との隙間Ｓがプラズマの発生空間になる。
本実施形態においては、原料ガスは、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。

原料ガス供給部４６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利用可能である。
また、原料ガス供給部４６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、隙間Ｓ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、成膜電極４２の複数の穴を通して隙間Ｓに供給しても、各ガスを異なる配管から成膜電極４２の複数の穴を通して隙間Ｓに供給してもよい。
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。

仕切部４８は、成膜電極４２を成膜室１４内において区画するものである。
この仕切部４８は、例えば、一対の仕切板４８ａにより構成されており、一対の仕切板４８ａで、成膜電極４２を挟むようにして配置されている。
各仕切板４８ａは、それぞれドラム２６の長さ方向に伸びた板状部材であり、ドラム２６側の端部が、成膜電極４２とは反対側に折曲している。この仕切部４８により、隙間Ｓ、すなわち、プラズマ発生空間が、成膜室１４内において区画されている。

マスク５０は、平面視略長方形状の平板５２に、平面視略長方形状の開口部５４が形成されたものであり、例えば、絶縁物により構成されている。この絶縁物には、例えば、アルミナなどのセラミックスが用いられる。
マスク５０は、開口部５４をドラム２６に対向して配置されており、軸方向Ａにその長手方向を一致させている。マスク５０においては、平板５２の外形は成膜電極４２の外形と略相似形であり、その大きさは成膜電極４２よりも大きい。開口部の外形５４は、成膜電極の外形４２と略相似形であり、その大きさは、成膜電極４２よりも小さい。

マスク５０は、開口部５４を囲む３つの領域５２ａ〜５２ｃに分けられる。
マスク５０の平板５２の軸方向Ａの領域５２ａは、基板Ｚの搬送方向Ｄの上流Ｄｕ側に配置され、ドラム２６に巻き掛けられた基板Ｚのうち、ドラム２６の回転方向ωの最上流部Ｚｕを遮るものである。
マスク５０の平板５２の軸方向Ａ（幅方向Ｗ）の両側の領域５２ｂは、ドラム２６の表面において基板Ｚが巻き掛けられていない領域（ドラム２６の端部２６ａ（第１の領域））を遮るものである。
マスク５０の平板５２の軸方向Ａの領域５２ｃは、基板Ｚの搬送方向Ｄの下流Ｄｄ側に配置され、ドラム２６に巻き掛けられた基板Ｚのうち、ドラム２６の回転方向ωの最下流部Ｚｄを遮るものである。

成膜電極４２において、ドラム２６の回転方向ωの上流側の端部４３ａはマスク５０の領域５２ａにより遮られ、ドラム２６の回転方向ωの下流側の端部４３ｃはマスク５０の領域５２ｃにより遮られ、軸方向Ａの両側の端部４３ｂはマスク５０の両側の領域５２ｂにより遮られている。このように、成膜電極４２の面４２ａのうち、開口部５４から臨むのは、その中央部となり、その外縁端部はマスク５０により遮られる。
これにより、成膜時には、マスク５０により、基板Ｚは、最上流部Ｚｕおよび最下流部Ｚｄが遮られ、成膜ゾーンαの回転方向ωにおける両端に、膜となる反応生成物（成膜物質）の堆積が抑制される。
また、ドラム２６においても、マスク５０により、ドラム２６の表面において基板Ｚが巻き掛けられていない領域（ドラム２６の端部２６ａ）が遮られる。

このことから、成膜時に、成膜電極４２の外縁近傍（端部４３ａ〜４３ｃ）で発生したプラズマにより生成される反応生成物が遮られ、成膜電極４２の面４２ａの中央部で発生したプラズマにより生成される反応生成物により膜が形成される。これにより、基板Ｚの幅方向Ｗの端部において、異なる膜質となることが抑制されるとともに、回転方向ωにおいても、均質な膜を形成することができるため、形成される膜は、厚さ方向において均質な膜を得ることができる。
さらには、ドラム２６の表面において基板Ｚが巻き掛けられていない領域（ドラム２６の端部２６ａ）においても、成膜時に、プラズマにより生成される反応生成物が基板Ｚの表面Ｚｆに付着することが抑制される。これにより、後述するように、高い生産性で、かつ成膜室１４内を汚染させることなく膜質の良い膜を得ることができる。

なお、マスク５０は、ドラム２６と対向していない裏面５１は、粗面化されていることが好ましい。裏面５１を粗面化することにより、成膜時に、裏面５１に反応生成物が付着した場合、アンカー効果により反応生成物の付着力が強固になり、剥離が抑制されて、反応生成物が反応室１４内に飛散することが抑制される。

本実施形態においては、マスク５０は、成膜電極４２の周縁の端部４３ａ〜４３ｃに対応する部分に設けられているが、これに限定されるものではない。例えば、図３に示すように、マスク５０ａは、ドラム２６の回転方向ωの最下流部Ｚｄを遮る端部４３ｃと、ドラム２６の基板Ｚが掛けられない領域であるドラム２６の両側の各端部２６ａを遮る端部４３ｂとを有するものであればよい。
このマスク５０ａの構成でも、本実施形態のマスク５０と同様の効果が得られ、ドラム２６の基板Ｚが掛けられない領域への反応生成物の付着が抑制されるとともに、厚さ方向に均質な膜を得ることができる。

また、ドラム２６には、温度を調節する温度調節部（図示せず）を設けてもよく、この温度調節部は、例えば、ドラム２６の中心に設けられるヒータである。
また、ドラム２６には、高周波電圧を印加する他の高周波電源部（図示せず）を設けてもよい。この他の高周波電源部により、ドラム２６にはバイアス電圧が印加されるため、イオンボンバードメント効果により、緻密な膜を得ることができる。

なお、高周波電源４４、および他の高周波電源は、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、高周波電源４４、および他の高周波電源は、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の動作について説明する。
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、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、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２１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２４、ドラム２６、ガイドローラ２８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３１を経て、巻取りロール３０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３２により、所定の真空度に保ち、成膜部４０において、成膜電源４２に、高周波電源４４から高周波電圧を印加するとともに、原料ガス供給部４６から配管４７を介して隙間Ｓに、膜を形成するための原料ガスを供給する。

成膜電源４２の周囲に電磁波を放射させると、隙間Ｓで、成膜電極４２の近傍に局在化したプラズマが生成され、原料ガスが励起・解離され、膜となる反応生成物が生成される。この反応生成物が堆積し、基板Ｚの表面Ｚｆに、所定の膜が形成される。
このとき、マスク５０の領域５２ａ〜５２ｃで、成膜電極４２の外縁（端部４３ａ〜４３ｃ）で生成された反応生成物が基板Ｚの表面Ｚｆに到達することが遮られ、ドラム２６の表面２６ａ、ドラム２６に巻き掛けられた基板Ｚの最上流部Ｚｕと、最下流部（第２の領域）Ｚｄとにおいて、反応生成物の堆積が抑制される。
一方、マスク５０の開口部５４を通り、成膜電極４２の中央部で生成された反応生成物が、基板Ｚの表面Ｚｆに堆積して所定の膜厚の膜が形成される。

そして、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、ドラム２６で基板Ｚをプラズマが生成される位置に保持しつつ、ドラム２６を所定の速度で回転させて、成膜部４０により長尺な基板Ｚの表面Ｚｆに連続的に膜を形成する。これにより、表面Ｚｆに所定の膜が形成された基板Ｚ、すなわち、膜の性質または種類に応じて機能性フィルムが製造される。表面Ｚｆに所定の膜が形成された基板Ｚが、ガイドローラ２８、およびガイドローラ３１を経て、巻取りロール３０に、成膜された長尺な基板Ｚ（機能性フィルム）が巻き取られる。
このようにして、本実施形態の成膜装置１０の成膜方法においては、表面Ｚｆに所定の膜が形成された基板Ｚ、すなわち、機能性フィルムを製造することができる。

本実施形態の成膜装置１０の成膜方法においては、長尺な基板Ｚの表面Ｚｆへの膜の形成の際に、マスク５０により、長尺な基板Ｚが巻き掛けられていない領域（ドラム２６の端部２６ａ）への反応生成物の堆積が抑制される。
このため、ドラム２６に形成された反応生成物（成膜物質）を除去するため、成膜室１４を大気開放する必要がなく、メンテナンスに要する時間を減らすことができ、成膜装置１０を連続して稼働させることができ、成膜装置１０の稼働率を高くすることができる。
さらには、ドラム２６の表面２６ａへの反応生成物（成膜物質）の堆積が抑制されるため、パーティクルの発生が抑制されて、膜質の低下も抑制される。
このように、本実施形態の成膜装置１０においては、高い稼働率で、長尺な基板Ｚへの成膜を連続して安定して行うことができ、しかも、パーティクルの発生が抑制されるため、品質が良好な膜を、高い生産性で形成することができる。

さらには、本実施形態においては、マスク５０により、基板Ｚの搬送方向Ｄの上流Ｄｕ側における成膜電極４２の端部４３ａおよび下流Ｄｄ側の端部４３ｂの近傍で生成される反応生成物が膜の形成に利用されることがない。このため、膜質に影響を与える反応生成物を用いることなく膜を形成できるため、厚さ方向において均質で、膜質の良い膜を形成することができる。
また、本実施形態においては、成膜電極４２の長さを、基板Ｚの幅よりも小さくする必要がないため、端部を切断するなどのこともないことから、歩留まりもよく製造することができる。

本実施形態において、成膜する膜は、特に限定されるものではなく、気相成膜法によって成膜可能なものであれば、製造する機能性フィルムに応じて要求される機能を有するものが適宜形成することができる。また、膜の厚さにも、特に限定はなく、機能性フィルムに応じて要求される性能に応じて、必要な膜さを適宜決定すればよい。
さらに、成膜する膜は、単層に限定はされず、複数層であってもよい。膜を複数層形成する場合には、各層は、同じものであっても、互いに異なるものであってもよい。

本実施形態において、例えば、機能性フィルムとして、ガスバリアフィルム（水蒸気バリアフィルム）を製造する際には、膜として、窒化ケイ素膜、酸化アルミニウム膜、酸化ケイ素膜等の無機膜を成膜する。
また、機能性フィルムとして、有機ＥＬディスプレイおよび液晶ディスプレイのような表示装置などの各種のデバイスまたは装置の保護フィルムを製造する際には、膜として、酸化ケイ素膜等の無機膜を成膜する。
さらに、機能性フィルムとして、光反射防止フィルム、光反射フィルム、各種のフィルタ等の光学フィルムを製造する際には、膜として、目的とする光学特性を有する膜、または目的とする光学特性を発現する材料からなる膜を成膜する。

このようにして、本実施形態の成膜装置１０により得られた機能性フィルムは、膜質が良い膜を有するため、機能性フィルムが、例えば、ガスバリアフィルムであれば、ガスバリア性能が良いものとなる。しかも、機能性フィルムを製造する場合には、膜質が良い膜を生産効率も良く製造でき、さらには、端部を切断するなどのこともないことから、歩留まりもよく製造することができる。

本実施形態の成膜装置１０においては、プラズマＣＶＤを例にして、説明したが、プラズマＣＶＤに限定されるものではない。本発明の成膜部は、気相成膜法を用いるものであれば、各種の物理的気相成長法（ＰＶＤ：Physical Vapor Deposition）、化学的気相成長法（ＣＶＤ：Chemical Vapor Deposition）、スパッタリング法、蒸着法またはイオンプレーティング法などを用いることもできる。

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、上記実施形態に限定はされず、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。

本発明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模式的側面図であり、（ｂ）は、成膜室におけるドラムとマスクと成膜電極との配置位置を示す模式的斜視図である。 マスクの他の例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
２０ 基板ロール
２１，２４，２８，３１ ガイドローラ
３０ 巻取りロール
３２ 真空排気部
３６ 制御部
４０ 成膜部
４２ 成膜電極
４４ 高周波電源
４６ 原料ガス供給部
５０ マスク
５２ａ〜５２ｃ 領域
Ｄ 搬送方向
Ｚ 基板

Claims (8)

1. 所定の搬送経路で、長尺の基板を搬送する第１の搬送手段と、
   チャンバと、
   前記チャンバ内を所定の真空度にする真空排気部と、
   前記チャンバ内に設けられ、前記基板の搬送方向と直交する方向に回転軸を有し、かつ前記基板の搬送方向と直交する幅方向における前記基板の長さよりも長く、前記第１の搬送手段により搬送された基板が表面の所定の領域に巻き掛けられる回転可能なドラムと、
   所定の搬送経路で、前記ドラムに巻き掛けられた基板を搬送する第２の搬送手段と、
   前記チャンバ内に設けられ、前記ドラムに巻き掛けられた前記基板の表面の所定の範囲に、気相成膜法により、成膜物質を堆積させて膜を形成する成膜部と、
   前記ドラムに対向して設けられたマスクとを有し、
   前記マスクは、前記ドラムにおいて前記基板が巻き掛けられていない第１の領域と、前記基板において前記成膜部により前記膜が形成される範囲のうち、前記ドラムの回転方向の最下流部の第２の領域とを遮るものであることを特徴とする成膜装置。
2. 前記マスクは、更に、前記基板において前記成膜部により前記膜が形成される範囲のうち、前記ドラムの回転方向の最上流部の第３の領域とを遮るものである請求項１に記載の成膜装置。
3. 前記成膜部は、前記ドラムに対向して、所定の隙間を設けて、前記マスクを挟んで配置された成膜電極と、前記成膜電極に高周波電圧を印加する高周波電源部と、膜を形成するための原料ガスを前記隙間に供給する原料ガス供給部とを有する請求項１または２に記載の成膜装置。
4. 前記マスクは、絶縁物により構成されている請求項１〜３のいずれかに記載の成膜装置。
5. 前記マスクは、前記第１の領域を遮る平面状の第１の部分と、前記第２の領域を遮る平面状の第２の部分とを有するものであり、前記第１の部分および前記第２の部分は、前記ドラムに対向する面と反対側の面が、粗面化されている請求項１〜４のいずれかに記載の成膜装置。
6. 前記マスクは、更に前記第３の領域を遮る平面状の第３の部分を有し、前記第３の部分は、前記ドラムに対向する面と反対側の面が、粗面化されている請求項５に記載の成膜装置。
7. 基板と、前記基板の表面に形成されたガスバリア膜とを有し、
   前記ガスバリア膜は、前記請求項１〜６のいずれか１項に記載の成膜装置を用いて製造されたことを特徴とするガスバリアフィルム。
8. 基板の表面に、ガスバリア膜を前記請求項１〜６のいずれか１項に記載の成膜装置を用いて形成することを特徴とするガスバリアフィルムの製造方法。

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