JP2011246777A - Film forming method and film forming device under plasma atmosphere - Google Patents

Film forming method and film forming device under plasma atmosphere Download PDF

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a film forming method and film forming device which can efficiently form a film of film forming raw material on a material to be treated under a plasma atmosphere for reducing plasma damage on the material to be treated, and to especially provide a film forming method and film forming device of a gas barrier film.SOLUTION: In the film forming method, ionized film forming raw material is deposited on the material to be treated 1 under the plasma atmosphere. A magnetic field environment, in which a magnetic field line 2 faces a direction 9 separating from a film forming surface 3 of the material to be treated 1, is formed, and the film forming raw material is deposited on the film forming surface 3 of the material to be treated 1 in the magnetic field environment. A direction of the magnetic field line 2 is a direction of a magnetic field line directing from an N pole to an S pole of a magnet, and a direction of bouncing a charged particle 4 for forming plasma in the direction 9 separating from the film forming surface 3. Such the magnetic field line 2 can be achieved by arranging the N pole of a permanent magnet or electromagnet on a side closer to the side of supplying the film forming raw material, and arranging the S pole to a side apart from there or the like.

Description

本発明は、プラズマ雰囲気下で被処理材のプラズマダメージを低減しつつ成膜できる成膜方法及び成膜装置に関し、さらに詳しくは、向きを制御した磁力線によって被処理材の表面で荷電粒子の反発状態を生じさせ、その反発状態下で行う成膜方法及び成膜装置に関する。具体的には、ガスバリア膜を成膜するプラズマ雰囲気下で、被処理材であるプラスチックフィルムのプラズマダメージを低減してガスバリア性のよいガスバリア膜の成膜方法及び成膜装置に関する。   The present invention relates to a film forming method and a film forming apparatus that can form a film in a plasma atmosphere while reducing plasma damage of the material to be processed. The present invention relates to a film forming method and a film forming apparatus which are performed under the repulsive state. Specifically, the present invention relates to a gas barrier film forming method and a film forming apparatus having good gas barrier properties by reducing plasma damage of a plastic film as a material to be processed in a plasma atmosphere in which the gas barrier film is formed.

酸素や水蒸気等に対するガスバリア性を備えたガスバリアフィルムとして、基材上に酸化ケイ素や酸化アルミニウム等の無機酸化物膜をガスバリア膜として設けたものが提案されている。こうしたガスバリアフィルムは透明性に優れ、食品や医薬品等の包装材料として、また電子部品や表示素子の保護材料として、また太陽電池バックカバーシート材料として、その需要が大いに期待されている。   As a gas barrier film having a gas barrier property against oxygen, water vapor and the like, a film in which an inorganic oxide film such as silicon oxide or aluminum oxide is provided as a gas barrier film on a substrate has been proposed. Such a gas barrier film is excellent in transparency and is highly expected to be used as a packaging material for foods and pharmaceuticals, as a protective material for electronic parts and display elements, and as a solar battery back cover sheet material.

無機酸化物等からなるガスバリア膜の成膜方法では、真空蒸着法やスパッタリング法のほか、イオンプレーティング法が採用されている。イオンプレーティング法で成膜されたガスバリア膜は、基材への密着性と緻密さの点で、真空蒸着法で成膜されたガスバリア膜よりも優れ、スパッタリング法で成膜されたガスバリア膜と同程度であるという特徴がある。一方、イオンプレーティング法によるガスバリア膜の成膜は、成膜速度の点で、スパッタリング法よりも大きく、真空蒸着法と同程度であるという特徴がある。   As a method for forming a gas barrier film made of an inorganic oxide or the like, an ion plating method is employed in addition to a vacuum vapor deposition method and a sputtering method. The gas barrier film formed by the ion plating method is superior to the gas barrier film formed by the vacuum evaporation method in terms of adhesion to the substrate and the denseness, and the gas barrier film formed by the sputtering method It has the feature of being comparable. On the other hand, the formation of the gas barrier film by the ion plating method is characterized in that it is larger than the sputtering method in terms of film formation speed and is similar to the vacuum deposition method.

ガスバリア膜の成膜方法のうち、プラズマ雰囲気下で成膜されるDCスパッタリング法、マグネトロンスパッタリング法、イオンプレーティング法、プラズマCVD法等においては、そのプラズマを構成する荷電粒子が成膜面にダメージを与えるという難点がある。特に樹脂基材(プラスチック基材)に対しては、プラズマに曝される面を荷電粒子がエッチングし又はポリマーを分解し、樹脂基材に欠陥を生じさせる原因となることが指摘されている。そして、その上に成膜したガスバリア膜は、十分なガスバリア性を得にくいものとなっていた。こうした問題に対し、従来は、出力、成膜時間、プラズマ照射時間等の成膜条件を抑えたり、プラズマ耐性のある下地膜を設けた上でガスバリア膜を成膜したりして対処しなければならなかった。   Among the gas barrier film deposition methods, in DC sputtering method, magnetron sputtering method, ion plating method, plasma CVD method, etc., which are deposited in a plasma atmosphere, the charged particles constituting the plasma damage the deposition surface. There is a difficulty of giving. In particular, it has been pointed out that, for a resin base material (plastic base material), charged particles etch a surface exposed to plasma or decompose a polymer, causing defects in the resin base material. The gas barrier film formed thereon is difficult to obtain a sufficient gas barrier property. Conventionally, these problems must be dealt with by suppressing film formation conditions such as output, film formation time, plasma irradiation time, etc., or forming a gas barrier film after providing a plasma-resistant base film. did not become.

なお、成膜方法又は成膜装置に磁場を適用した技術が幾つか提案されている。例えば特許文献1では、金属酸化物を窒素ガス等のプラズマ空間を通過させて蒸着する蒸着フィルムの製造方法が提案されている。同文献の第0025段落には、プラズマ密度を向上させるために磁場を併用することができる旨が記載されている。また、特許文献2,3では、プラズマビームを生成するプラズマガンを用いたイオンプレーティング装置とプラズマCVD装置が提案されている。それらの装置には、収束コイル、アノード磁石、シート化磁石等が設けられ、プラズマ密度を向上させている。   Several techniques that apply a magnetic field to a film forming method or a film forming apparatus have been proposed. For example, Patent Document 1 proposes a method for producing a vapor deposition film in which a metal oxide is vapor-deposited through a plasma space such as nitrogen gas. In paragraph 0025 of the document, it is described that a magnetic field can be used in combination to improve the plasma density. Patent Documents 2 and 3 propose an ion plating apparatus and a plasma CVD apparatus that use a plasma gun that generates a plasma beam. These devices are provided with a converging coil, an anode magnet, a sheet magnet, and the like to improve the plasma density.

特開平5−65644号公報(第0025段落)JP-A-5-65644 (paragraph 0025) 特開平11−269636号公報JP-A-11-269636 特開2000−219961号公報JP 2000-219961 A

上記のように、従来は、出力、成膜時間、プラズマ照射時間等の成膜条件を抑えたり、プラズマ耐性のある下地膜を設けた上でガスバリア膜を成膜したりして対処していた。しかしながら、これらの手段は、被処理材のプラズマダメージは低減できるものの、成膜効率が低下してしまうという難点がある。   As described above, conventionally, countermeasures have been taken by suppressing film formation conditions such as output, film formation time, plasma irradiation time, etc., or forming a gas barrier film after providing a plasma resistant base film. . However, although these means can reduce the plasma damage of the material to be processed, there is a problem that the film forming efficiency is lowered.

本発明は、上記課題を解決するためになされたものであって、その目的は、プラズマ雰囲気下で被処理材のプラズマダメージを低減しつつ成膜できる成膜方法及び成膜装置を提供することにある。特にガスバリア膜の成膜方法及び成膜装置を提供することにある。   The present invention has been made to solve the above-described problems, and an object of the present invention is to provide a film forming method and a film forming apparatus capable of forming a film while reducing plasma damage of a material to be processed in a plasma atmosphere. It is in. In particular, the object is to provide a gas barrier film forming method and film forming apparatus.

本発明者はイオンプレーティング装置を用いてガスバリア膜のガスバリア性を高めるための研究を行っている過程で、プラスチック基材の成膜面の近くに永久磁石を置いてガスバリア膜を成膜したところ、ガスバリア性が高くなることを見つけた。その後さらに検討したところ、磁力線が特定の向きになるように永久磁石を配置したときにその効果が大きいことを見出し、さらに同様の原理は、イオンプレーティング法のみならず、プラズマ雰囲気下でイオン化した成膜原料を被処理材上に堆積させる場合にも適用できることを確認して本発明を完成させた。   In the course of conducting research for enhancing the gas barrier property of a gas barrier film using an ion plating apparatus, the present inventor placed a permanent magnet near the film forming surface of a plastic substrate to form a gas barrier film. , Found that the gas barrier properties become high. After further investigation, it was found that the effect was great when the permanent magnet was arranged so that the magnetic lines of force were in a specific direction, and the same principle was ionized not only in the ion plating method but also in a plasma atmosphere. The present invention was completed by confirming that the present invention can also be applied when depositing a film forming material on a material to be processed.

上記課題を解決するための本発明に係る成膜方法は、プラズマ雰囲気下でイオン化した成膜原料を被処理材上に堆積させる成膜方法であって、磁力線が前記被処理材の成膜面から離れる方向に向く磁場環境を形成し、該磁場環境で前記被処理材の成膜面に前記成膜原料を堆積させることを特徴とする。   A film forming method according to the present invention for solving the above-described problem is a film forming method in which a film forming material ionized in a plasma atmosphere is deposited on a material to be processed, and a line of magnetic force is formed on the surface of the material to be processed. Forming a magnetic field environment facing away from the substrate, and depositing the film forming material on the film forming surface of the material to be processed in the magnetic field environment.

この発明によれば、磁力線が被処理材の成膜面から離れる方向に向く磁場環境を形成するので、その磁力線が、被処理材の成膜面に向かってくる荷電粒子をはね返すように作用する。その結果、被処理材の成膜面の荷電粒子によるプラズマダメージ(プラズマ損傷;エッチング又はポリマー分解)を抑制することができる。この発明は、被処理材の成膜面のダメージを抑制できる磁場環境で被処理材の成膜面に成膜原料を堆積させるので、欠陥が少ない膜を効率的に(出力を低下させないで)成膜できる。   According to the present invention, a magnetic field environment is formed in which the magnetic lines of force are directed in a direction away from the film forming surface of the material to be processed, so that the magnetic lines of force act to repel charged particles coming toward the film forming surface of the material to be processed. . As a result, plasma damage (plasma damage; etching or polymer decomposition) due to charged particles on the film forming surface of the material to be processed can be suppressed. In the present invention, since the film forming material is deposited on the film forming surface of the material to be processed in a magnetic field environment capable of suppressing damage to the film forming surface of the material to be processed, a film having few defects can be efficiently (without reducing the output). A film can be formed.

本発明に係る成膜方法において、前記磁力線の向きは、磁石のN極からS極に向かう磁力線の向きであって前記プラズマを構成する荷電粒子を前記成膜面から離れる方向にはね返す向きである。   In the film forming method according to the present invention, the direction of the magnetic lines of force is the direction of the magnetic lines of force from the N-pole to the S-pole of the magnet, and the direction in which the charged particles constituting the plasma are repelled away from the film-forming surface. .

この発明によれば、磁力線の向きは磁石のN極とS極とで形成され、その磁力線によって荷電粒子をはね返すことができる。   According to the present invention, the direction of the magnetic field lines is formed by the N and S poles of the magnet, and the charged particles can be repelled by the magnetic field lines.

本発明に係る成膜方法において、前記成膜原料の堆積を、イオンプレーティング法、DCスパッタリング法、マグネトロンスパッタリング法及びプラズマCVD法から選ばれるいずれかで行う。   In the film forming method according to the present invention, the film forming material is deposited by any one selected from an ion plating method, a DC sputtering method, a magnetron sputtering method, and a plasma CVD method.

この発明によれば、プラズマ雰囲気下で成膜する上記各種の成膜手段に対して適用でき、得られた膜の膜質を高めることができる。   According to the present invention, it can be applied to the various film forming means for forming a film in a plasma atmosphere, and the film quality of the obtained film can be improved.

本発明に係る成膜方法において、前記被処理材がプラスチック基材であり、該プラスチック基材上にガスバリア膜を成膜してなることが好ましい。   In the film forming method according to the present invention, it is preferable that the material to be treated is a plastic substrate, and a gas barrier film is formed on the plastic substrate.

この発明によれば、被処理材としてプラスチック基材を用い、そのプラスチック基材上にガスバリア膜を成膜する場合に特に好ましく適用できる。磁力線の向きを制御した磁場環境により荷電粒子をはね返すことができるので、プラスチック基材が荷電粒子によってエッチングされたり分解されたりするのを低減できる。その結果、プラスチック基材上に成膜したガスバリア膜の欠陥を抑制でき、緻密でガスバリア性のよいガスバリア膜を成膜できる。   According to the present invention, the present invention can be applied particularly preferably when a plastic substrate is used as a material to be treated and a gas barrier film is formed on the plastic substrate. Since the charged particles can be repelled by the magnetic field environment in which the direction of the magnetic field lines is controlled, the plastic substrate can be reduced from being etched or decomposed by the charged particles. As a result, defects in the gas barrier film formed on the plastic substrate can be suppressed, and a dense gas barrier film having good gas barrier properties can be formed.

本発明に係る成膜方法において、前記ガスバリア膜が、プラズマ雰囲気下で形成された無機酸化物膜、無機窒化物膜、無機炭化物膜、無機酸化炭化物膜、無機窒化炭化物膜、無機酸化窒化物膜、及び無機酸化窒化炭化物膜から選ばれるいずれかである。   In the film forming method according to the present invention, the gas barrier film is an inorganic oxide film, an inorganic nitride film, an inorganic carbide film, an inorganic oxide carbide film, an inorganic nitride carbide film, or an inorganic oxynitride film formed in a plasma atmosphere. , And an inorganic oxynitride carbide film.

上記課題を解決するための本発明に係る成膜装置は、成膜チャンバー内のプラズマ雰囲気下でイオン化した成膜原料を被処理材上に堆積させる成膜装置であって、前記被処理材を保持する被処理材保持装置と、前記被処理材保持装置又はその近傍に設けられて、磁力線が前記被処理材の成膜面から離れる方向に向く磁場環境を形成する磁場形成装置と、を有することを特徴とする。   In order to solve the above problems, a film forming apparatus according to the present invention is a film forming apparatus for depositing a film forming material ionized under a plasma atmosphere in a film forming chamber on a material to be processed. A workpiece holding device for holding, and a magnetic field forming device provided in or near the workpiece holding device for forming a magnetic field environment in which magnetic lines of force are directed away from the film forming surface of the workpiece. It is characterized by that.

この発明によれば、磁力線が被処理材の成膜面から離れる方向に向く磁場環境を形成する磁場形成装置を備えるので、その磁場形成装置で形成された磁力線が、被処理材の成膜面に向かってくる荷電粒子をはね返すように作用する。その結果、被処理材の成膜面の荷電粒子によるプラズマダメージ(プラズマ損傷;エッチング又はポリマー分解)を抑制することができる。したがって、この発明は、被処理材の成膜面のダメージを抑制できる磁場環境で被処理材の成膜面に成膜原料を堆積させる成膜装置であり、欠陥が少ない膜を効率的に成膜できる装置である。   According to this invention, since the magnetic field forming device that forms a magnetic field environment in which the magnetic lines of force are directed away from the film forming surface of the material to be processed is provided, the magnetic force lines formed by the magnetic field forming device are the film forming surface of the material to be processed. Acts to repel charged particles coming toward the. As a result, plasma damage (plasma damage; etching or polymer decomposition) due to charged particles on the film forming surface of the material to be processed can be suppressed. Therefore, the present invention is a film forming apparatus for depositing a film forming material on a film forming surface of a material to be processed in a magnetic field environment capable of suppressing damage to the film forming surface of the material to be processed, and efficiently forming a film with few defects. It is a device that can form a membrane.

本発明に係る成膜装置において、前記磁場形成装置は、永久磁石又は電磁石を有し、該永久磁石又は電磁石のN極を前記成膜原料が供給される側に近い側に配置し、S極を遠い側に配置する。   In the film forming apparatus according to the present invention, the magnetic field forming apparatus includes a permanent magnet or an electromagnet, and the N pole of the permanent magnet or the electromagnet is disposed on the side close to the side to which the film forming material is supplied, and the S pole On the far side.

この発明によれば、磁場形成装置を構成する永久磁石又は電磁石のN極を、成膜原料が供給される側に近い側に配置し、S極を遠い側に配置して、磁力線が被処理材の成膜面から離れる方向に向く磁場環境を形成している。   According to this invention, the N pole of the permanent magnet or electromagnet constituting the magnetic field forming device is disposed on the side close to the side to which the film forming raw material is supplied, the S pole is disposed on the far side, and the magnetic field lines are processed. A magnetic field environment that faces away from the film forming surface of the material is formed.

本発明に係る成膜装置において、前記磁場形成装置が、前記被処理材の成膜面の反対面側に設けられている。   In the film forming apparatus according to the present invention, the magnetic field forming apparatus is provided on the opposite side of the film forming surface of the material to be processed.

この発明によれば、磁場形成装置を被処理材の成膜面の反対面側に設けているので、被処理材の裏面(背面)から成膜面(表面)の方向に磁力線を向けることができ、磁力線を被処理材の成膜面から離れる方向に向くようにすることができる。   According to the present invention, since the magnetic field forming device is provided on the opposite side of the film forming surface of the material to be processed, the lines of magnetic force can be directed from the back surface (back surface) of the material to be processed toward the film forming surface (front surface). And the magnetic field lines can be directed away from the film-forming surface of the material to be processed.

本発明に係る成膜装置において、前記磁場形成装置が、前記被処理材の成膜面側の周縁近傍に設けられている。   In the film forming apparatus according to the present invention, the magnetic field forming apparatus is provided in the vicinity of the periphery on the film forming surface side of the material to be processed.

この発明によれば、磁場形成装置を被処理材の成膜面側に設けているので、永久磁石又は電磁石のN極を成膜面に近い側に配置し、S極を成膜面から離れる側に配置して、磁力線を被処理材の成膜面から離れる方向に向くようにすることができる。   According to this invention, since the magnetic field forming device is provided on the film forming surface side of the material to be processed, the N pole of the permanent magnet or the electromagnet is disposed on the side close to the film forming surface, and the S pole is separated from the film forming surface. It can arrange | position to the side and can make a magnetic field line face in the direction away from the film-forming surface of a to-be-processed material.

本発明に係る成膜装置は、イオンプレーティング装置、DCスパッタリング装置、マグネトロンスパッタリング装置及びプラズマCVD装置から選ばれる装置である。   The film forming apparatus according to the present invention is an apparatus selected from an ion plating apparatus, a DC sputtering apparatus, a magnetron sputtering apparatus, and a plasma CVD apparatus.

この発明によれば、プラズマ雰囲気下で成膜する上記各種の成膜装置とすることができ、得られた膜の膜質を高めることができる。   According to this invention, it can be set as the said various film-forming apparatus which forms into a film in a plasma atmosphere, and can improve the film quality of the obtained film | membrane.

本発明に係る成膜方法及び成膜装置によれば、磁力線が被処理材の成膜面に向かってくる荷電粒子をはね返すように作用するので、被処理材の成膜面の荷電粒子によるプラズマダメージ(プラズマ損傷;エッチング又はポリマー分解)を抑制することができる。その結果、被処理材の成膜面のダメージを抑制できる磁場環境で被処理材の成膜面に成膜原料を堆積させることができ、欠陥が少ない膜を効率的に成膜できる。   According to the film forming method and the film forming apparatus of the present invention, the magnetic force lines act so as to repel charged particles coming toward the film forming surface of the material to be processed. Damage (plasma damage; etching or polymer decomposition) can be suppressed. As a result, the film forming material can be deposited on the film forming surface of the material to be processed in a magnetic field environment in which damage to the film forming surface of the material to be processed can be suppressed, and a film with few defects can be efficiently formed.

特に本発明に係る成膜方法及び成膜装置によれば、ガスバリア膜を成膜するプラズマ雰囲気下で、被処理材であるプラスチックフィルムのプラズマダメージを低減してガスバリア性のよいガスバリア膜を効率的に成膜することができる。   In particular, according to the film forming method and film forming apparatus of the present invention, a gas barrier film having a good gas barrier property can be efficiently obtained by reducing plasma damage of a plastic film as a material to be processed in a plasma atmosphere in which the gas barrier film is formed. It can be formed into a film.

本発明に係る成膜方法の原理の説明図である。It is explanatory drawing of the principle of the film-forming method which concerns on this invention. 本発明に係る成膜装置の代表例(イオンプレーティング装置)の一例を示す模式的な構成図である。It is a typical block diagram which shows an example of the representative example (ion plating apparatus) of the film-forming apparatus which concerns on this invention. 磁場形成装置の一例を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows an example of a magnetic field formation apparatus. 図3に示す磁場形成装置の斜視図である。It is a perspective view of the magnetic field formation apparatus shown in FIG. 磁場形成装置の他の一例を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows another example of a magnetic field formation apparatus. 図5に示す磁場形成装置の斜視図である。It is a perspective view of the magnetic field formation apparatus shown in FIG. 磁場形成装置のさらに他の一例を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows another example of a magnetic field formation apparatus. 本発明に係るガスバリアフィルムの一例を示す模式的な断面図である。It is typical sectional drawing which shows an example of the gas barrier film which concerns on this invention. 本発明に係るガスバリアフィルムの他の一例を示す模式的な断面図である。It is typical sectional drawing which shows another example of the gas barrier film which concerns on this invention.

次に、本発明に係る成膜方法及び成膜装置について詳しく説明する。なお、本発明は以下の実施の形態に限定されるものではなく、その要旨の範囲内で種々変形して実施することができる。   Next, the film forming method and the film forming apparatus according to the present invention will be described in detail. In addition, this invention is not limited to the following embodiment, It can implement by changing variously within the range of the summary.

[成膜方法]
本発明に係る成膜方法は、図1にその原理を示すように、プラズマ雰囲気下でイオン化した成膜原料を被処理材1上に堆積させる成膜方法であって、磁力線2が被処理材1の成膜面3から離れる方向9に向く磁場環境を形成し、その磁場環境で被処理材1の成膜面3に成膜原料を堆積させる方法である。
[Film formation method]
The film forming method according to the present invention is a film forming method in which a film forming material ionized in a plasma atmosphere is deposited on a material 1 to be processed as shown in FIG. In this method, a magnetic field environment is formed in a direction 9 away from the first film formation surface 3, and a film formation material is deposited on the film formation surface 3 of the material 1 to be processed in the magnetic field environment.

プラズマ雰囲気下では、電離によって生じた荷電粒子4が存在する。被処理材1の成膜面3に向かう荷電粒子4は、その成膜面3をエッチングしたり分解したりして被処理材1にダメージを与える。本発明では、磁力線2が被処理材1の成膜面3から離れる方向9に向く磁場環境が形成されている。その磁場環境は、図1(A)に示すように、磁力線2が被処理材1の成膜面3に向かってくる荷電粒子4をはね返すように作用する。その結果、成膜面3の荷電粒子4によるプラズマダメージ(プラズマ損傷;エッチング又は分解)を抑制することができる。成膜面3のプラズマダメージの抑制は、図1(B)に示すように、欠陥が少ない膜5を効率的に成膜できるという利点がある。   In the plasma atmosphere, there are charged particles 4 generated by ionization. The charged particles 4 directed to the film formation surface 3 of the material 1 to be processed damage the material 1 to be processed by etching or decomposing the film formation surface 3. In the present invention, a magnetic field environment is formed in which the magnetic field lines 2 are directed in the direction 9 away from the film formation surface 3 of the workpiece 1. As shown in FIG. 1A, the magnetic field environment acts such that the magnetic lines 2 repel the charged particles 4 coming toward the film formation surface 3 of the material 1 to be processed. As a result, plasma damage (plasma damage; etching or decomposition) due to the charged particles 4 on the film formation surface 3 can be suppressed. The suppression of plasma damage on the film formation surface 3 has an advantage that the film 5 with few defects can be efficiently formed as shown in FIG.

なお、「荷電粒子」とは、一般的には電離した気体のことであり、プラズマ雰囲気を形成するための中性分子(例えばアルゴンガス等)が電離し、正の電荷を持つイオン(Ar)と負の電荷を持つ電子(e)とに分かれて飛び回っている物質のことである。また、「磁力線2が成膜面3から離れる方向」とは、図1(A)(B)に示すように、成膜面3に垂直な方向又は成膜面3に対して0°を超える角度を持つ方向のことであり、成膜面3に平行な方向と成膜面3に向かう方向を除く意味である。磁場環境は、磁力線2の全てが成膜面3から離れる方向9に向いていることが好ましいが、磁力線2の一部が成膜面3から離れる方向9に向いている場合であってもよい。磁力線2の一部が成膜面3から離れる方向9に向く場合は、成膜面から離れる方向9に向かう磁力線2の割合が5割を超え、成膜面3に平行な磁力線又は成膜面3に向かう磁力線の割合が5割未満であることが好ましい。こうした磁力線2の割合(全部又は5割を超える)は、成膜面の全面の各所において満たされていることが好ましい。 The “charged particle” generally means an ionized gas, and neutral molecules (for example, argon gas) for forming a plasma atmosphere are ionized to have positively charged ions (Ar + ) And a negatively charged electron (e ). Further, “the direction in which the magnetic force lines 2 are separated from the film formation surface 3” means a direction perpendicular to the film formation surface 3 or exceeds 0 ° with respect to the film formation surface 3, as shown in FIGS. It is a direction having an angle and means a direction excluding a direction parallel to the film formation surface 3 and a direction toward the film formation surface 3. The magnetic field environment is preferably such that all of the magnetic force lines 2 are directed in the direction 9 away from the film formation surface 3, but may be a case where a part of the magnetic force lines 2 is directed in the direction 9 away from the film formation surface 3. . When a part of the magnetic force lines 2 is directed in the direction 9 away from the film formation surface 3, the ratio of the magnetic force lines 2 toward the direction 9 away from the film formation surface exceeds 50%, and the magnetic force lines or film formation surfaces parallel to the film formation surface 3 It is preferable that the ratio of the magnetic force lines toward 3 is less than 50%. It is preferable that the ratio (all or more than 50%) of the lines of magnetic force 2 is satisfied in various places on the entire film formation surface.

本発明者は、こうした磁場環境を有した成膜方法について、イオンプレーティング装置を用いた成膜時に確認し、ガスバリア性を高めたガスバリアフィルムを得た。そして、同様の原理によれば、イオンプレーティング装置のみならず、プラズマ雰囲気下でイオン化した成膜原料を被処理材上に堆積させるDCスパッタリング装置、マグネトロンスパッタリング装置、プラズマCVD装置等、プラズマ雰囲気で成膜する装置を用いて成膜する場合にも適用できることを確認した。したがって、本発明に係る成膜方法は、イオンプレーティング装置を用いたイオンプレーティング法での成膜に適用できるのみならず、DCスパッタリング装置を用いたDCスパッタリング法、マグネトロンスパッタリング装置を用いたマグネトロンスパッタリング法、プラズマCVD装置を用いたプラズマCVD法においても適用できる。   The present inventor confirmed the film forming method having such a magnetic field environment at the time of film formation using an ion plating apparatus, and obtained a gas barrier film having improved gas barrier properties. According to the same principle, not only an ion plating apparatus, but also a DC sputtering apparatus, a magnetron sputtering apparatus, a plasma CVD apparatus, or the like that deposits a film forming material ionized in a plasma atmosphere on a material to be processed. It was confirmed that the present invention can also be applied to a case where a film is formed using a film forming apparatus. Therefore, the film forming method according to the present invention can be applied not only to film formation by an ion plating method using an ion plating apparatus, but also a DC sputtering method using a DC sputtering apparatus and a magnetron using a magnetron sputtering apparatus. The present invention can also be applied to a sputtering method and a plasma CVD method using a plasma CVD apparatus.

以下では、イオンプレーティング装置を用いた例で本発明に係る成膜装置を説明すると共に、併せて本発明に係る成膜方法を説明する。なお、本発明は図2に示すイオンプレーティング装置及び方法の実施形態に限定されず、上記した他の成膜装置及び成膜方法にも同様に適用できる。   Hereinafter, the film forming apparatus according to the present invention will be described using an example using an ion plating apparatus, and the film forming method according to the present invention will also be described. The present invention is not limited to the embodiment of the ion plating apparatus and method shown in FIG. 2, and can be similarly applied to the other film forming apparatuses and film forming methods described above.

[成膜装置]
本発明に係る成膜装置は、図2のイオンプレーティング装置101で例示するように、成膜チャンバー106内のプラズマ雰囲気下でイオン化した成膜原料を被処理材1上に堆積させる成膜装置である。そして、この成膜装置は、被処理材1を保持する被処理材保持装置と、被処理材保持装置又はその近傍に設けられて、磁力線が被処理材1の成膜面3から離れる方向(図1(A)の符号9)に向く磁場環境を形成する磁場形成装置と、を少なくとも有する。
[Film deposition system]
The film forming apparatus according to the present invention, as exemplified by the ion plating apparatus 101 of FIG. 2, deposits a film forming material ionized under a plasma atmosphere in the film forming chamber 106 on the material 1 to be processed. It is. And this film-forming apparatus is provided in the to-be-processed material holding | maintenance apparatus which hold | maintains the to-be-processed material 1, and the to-be-processed material holding | maintenance apparatus, or its vicinity, and the direction where a magnetic force line leaves | separates from the film-forming surface 3 of the to-be-treated material 1 And at least a magnetic field forming device for forming a magnetic field environment directed to 9) in FIG.

成膜チャンバー内のプラズマ雰囲気下でイオン化した成膜原料を被処理材上に堆積させる成膜装置としては、図2に示すイオンプレーティング装置のみならず、DCスパッタリング装置、マグネトロンスパッタリング装置、プラズマCVD装置等を挙げることができる。これらの装置は、周知のように、いずれも、成膜原料をプラズマ雰囲気に供給する装置(成膜原料供給装置)と、プラズマ雰囲気を形成する装置(プラズマ形成装置)と、被処理材を保持する被処理材保持装置とを有している。本発明は、磁力線3が被処理材1の成膜面3から離れる方向9に向く磁場環境を形成する磁場形成装置を有する点に特徴がある。以下では、各装置についての代表例を説明するが、それらに限定されるものではない。   As a film forming apparatus for depositing a film forming material ionized in a plasma atmosphere in a film forming chamber on a material to be processed, not only the ion plating apparatus shown in FIG. 2 but also a DC sputtering apparatus, a magnetron sputtering apparatus, plasma CVD. An apparatus etc. can be mentioned. As is well known, each of these apparatuses holds an apparatus for supplying a film forming raw material to a plasma atmosphere (film forming raw material supply apparatus), an apparatus for forming a plasma atmosphere (plasma forming apparatus), and a material to be processed. And a material holding device to be processed. The present invention is characterized in that it has a magnetic field forming device that forms a magnetic field environment in which the magnetic lines 3 are directed in a direction 9 away from the film formation surface 3 of the workpiece 1. Below, although the representative example about each apparatus is demonstrated, it is not limited to them.

(イオンプレーティング装置)
イオンプレーティング装置の基本原理は、真空蒸着とプラズマの複合技術であって、ガスプラズマを利用して成膜原料の蒸発粒子をイオン化又は励起粒子化し、活性化して、化合物膜を成膜する技術である。こうしたイオンプレーティング装置で化合物膜を形成するには、成膜チャンバー内のプラズマ雰囲気に反応性ガスを導入して、その反応性ガスをイオン化して蒸発粒子と結合させ、化合物膜を合成させる反応性イオンプレーティング装置を用いる。イオンプレーティング装置の特徴は、放電によるプラズマ形成装置と、蒸発源である成膜原料を供給する成膜原料供給装置とを兼ね備えていることである。放電手段で分けると、直流励起型と高周波励起型とに大別される。蒸発機構で分ければ、ホローカソード型と、イオンビーム型と分けることもできる。
(Ion plating equipment)
The basic principle of the ion plating apparatus is a combined technique of vacuum deposition and plasma, which uses gas plasma to ionize or excite the evaporated particles of the film forming material and activate them to form a compound film. It is. In order to form a compound film with such an ion plating apparatus, a reactive gas is introduced into the plasma atmosphere in the film forming chamber, and the reactive gas is ionized and combined with evaporated particles to synthesize the compound film. An ion plating apparatus is used. A feature of the ion plating apparatus is that it combines a plasma forming apparatus by discharge and a film forming material supply apparatus for supplying a film forming material as an evaporation source. When divided by discharge means, it is roughly divided into a direct current excitation type and a high frequency excitation type. If divided according to the evaporation mechanism, it can be divided into a hollow cathode type and an ion beam type.

図2に例示するホローカソード型イオンプレーティング装置101について詳しく説明する。このイオンプレーティング装置101は、真空チャンバー102と、このチャンバー102内に配設された供給ロール103a、巻き取りロール103b、コーティングドラム104と、バルブを介して真空チャンバー102に接続された真空排気ポンプ105と、仕切り板109,109と、その仕切り板109,109で真空チャンバー102と仕切られた成膜チャンバー106と、この成膜チャンバー106内の下部に配設された坩堝107と、アノード磁石108と、成膜チャンバー106の所定位置(図示例では成膜チャンバーの右側壁)に配置された圧力勾配型プラズマガン110、収束用コイル111、シート化磁石112、圧力勾配型プラズマガン110へのアルゴンガスの供給量を調整するためのバルブ113と、成膜チャンバー106にバルブを介して接続された真空排気ポンプ114と、反応性ガスである酸素ガス等の供給量を調整するためのバルブ116とを備えている。なお、図示のように、供給ロール103aと巻き取りロール103bはリバース機構が装備されており、両方向の巻き出し、巻き取りが可能となっているロール・トゥ・ロール法を可能にする装置であるが、一般的なバッチ式の装置であっても構わない。   The hollow cathode type ion plating apparatus 101 illustrated in FIG. 2 will be described in detail. The ion plating apparatus 101 includes a vacuum chamber 102, a supply roll 103a, a take-up roll 103b, a coating drum 104, and a vacuum exhaust pump connected to the vacuum chamber 102 via valves. 105, partition plates 109 and 109, a film formation chamber 106 partitioned from the vacuum chamber 102 by the partition plates 109 and 109, a crucible 107 disposed in the lower part of the film formation chamber 106, and an anode magnet 108 And a pressure gradient plasma gun 110, a focusing coil 111, a sheet magnet 112, and an argon to the pressure gradient plasma gun 110 disposed at predetermined positions of the film formation chamber 106 (in the illustrated example, the right side wall of the film formation chamber). A valve 113 for adjusting the gas supply amount, A vacuum pump 114 to the members 106 are connected via a valve, and a valve 116 for adjusting the supply amount such as an oxygen gas is a reactive gas. As shown in the figure, the supply roll 103a and the take-up roll 103b are equipped with a reverse mechanism, and are devices that enable a roll-to-roll method that enables both directions of unwinding and winding. However, it may be a general batch type apparatus.

イオンプレーティング装置101を用いた成膜は以下のように行われる。先ず、真空チャンバー102、成膜チャンバー106内を、真空排気ポンプ105,114により所定の真空度まで減圧し、次いで、必要に応じて成膜チャンバー106内に酸素ガス等(反応性ガス)を所定流量導入し、真空排気ポンプ114と成膜チャンバー106との間にあるバルブの開閉度を制御することにより、チャンバー106内を所定圧力に保ち、基材フィルムを走行させ、アルゴンガスを所定流量導入した圧力勾配型プラズマガン110にプラズマ生成のための電力を投入し、アノード磁石108上の坩堝107にプラズマ流を収束させて照射することにより成膜原料24を蒸発させ、高密度プラズマにより蒸発分子をイオン化させて、成膜面に所定の種類の膜を成膜する。   Film formation using the ion plating apparatus 101 is performed as follows. First, the inside of the vacuum chamber 102 and the film forming chamber 106 is depressurized to a predetermined degree of vacuum by the evacuation pumps 105 and 114, and then oxygen gas or the like (reactive gas) is predetermined in the film forming chamber 106 as necessary. By introducing a flow rate and controlling the degree of opening and closing of a valve between the vacuum exhaust pump 114 and the film forming chamber 106, the inside of the chamber 106 is kept at a predetermined pressure, the base film is run, and argon gas is introduced at a predetermined flow rate. The pressure gradient type plasma gun 110 is supplied with electric power for plasma generation, the plasma flow is converged on the crucible 107 on the anode magnet 108 and irradiated to evaporate the film-forming raw material 24, and the high-density plasma evaporates molecules. Is ionized to form a predetermined type of film on the film formation surface.

好ましいイオンプレーティング装置は、ハースに照射された電流が、プラズマガンに安定的に帰還できるように、帰還電極を備えたものである。こうした装置としては、特開平11−269636号公報に記載されるように、プラズマガンのプラズマビームの照射出口部に、プラズマビームの周囲を取り囲み、電気的に浮遊状態として突出させた絶縁管と、この絶縁管の外周側を取り巻くとともに、出口部よりも高い電位状態とした電子帰還電極と、を設けたイオンプレーティング装置を用いればよい。   A preferred ion plating apparatus includes a return electrode so that the current applied to the hearth can be stably returned to the plasma gun. As such an apparatus, as described in JP-A No. 11-269636, an insulating tube that surrounds the periphery of the plasma beam at the plasma beam irradiation exit of the plasma gun and protrudes in an electrically floating state, What is necessary is just to use the ion plating apparatus which provided the electron return electrode which surrounded the outer peripheral side of this insulating tube, and was made into the electric potential state higher than an exit part.

イオンプレーティング装置101では、成膜原料供給装置として、坩堝107と反応性ガス導入装置117とを挙げることができる。坩堝107に収容される成膜原料24としては、被処理材1の成膜面3上に成膜する膜の種類に応じた各種の材料を挙げることができる。例えば、ガスバリア膜を成膜する場合には、Si、Zn、Sn等の各種の元素、又はこれら元素を含む無機酸化物、無機窒化物、無機炭化物、無機酸化窒化物、無機酸化炭化物、無機窒化炭化物等の無機化合物、又はそれらの元素の複合材料(合金材料)を用いることができる。   In the ion plating apparatus 101, a crucible 107 and a reactive gas introduction apparatus 117 can be cited as film forming raw material supply apparatuses. Examples of the film forming raw material 24 accommodated in the crucible 107 include various materials according to the type of film to be formed on the film forming surface 3 of the material 1 to be processed. For example, when forming a gas barrier film, various elements such as Si, Zn, Sn, etc., or inorganic oxides, inorganic nitrides, inorganic carbides, inorganic oxynitrides, inorganic oxycarbides, inorganic nitrides containing these elements An inorganic compound such as carbide or a composite material (alloy material) of these elements can be used.

反応性ガス導入装置117は、成膜チャンバー106に取り付けられている。図2の例では、酸素ガスを反応性ガスとして用いている。酸素ガスは、流量調整装置119とバルブ116とを経て成膜チャンバー106内に導入される。   The reactive gas introduction device 117 is attached to the film forming chamber 106. In the example of FIG. 2, oxygen gas is used as the reactive gas. The oxygen gas is introduced into the film forming chamber 106 through the flow rate adjusting device 119 and the valve 116.

なお、イオンプレーティング装置は、図2に示すタイプのイオンプレーティング装置に限定されず、公知の他のイオンプレーティング装置であってもよい。また、図2の例は、長尺フィルムを被処理材1として連続成膜できるロール・トゥ・ロール法を可能にする装置であるが、一般的なバッチ式の装置であっても構わない。   The ion plating apparatus is not limited to the type of ion plating apparatus shown in FIG. 2, and may be another known ion plating apparatus. The example of FIG. 2 is an apparatus that enables a roll-to-roll method in which a long film can be continuously formed as a material to be processed 1, but may be a general batch-type apparatus.

(プラズマCVD装置)
プラズマCVD装置は、プラズマ放電中で、系内のガスが衝突により相互に活性化してラジカルとなり、熱的励起のみによっては不可能な低温下での反応を可能にする装置である。このプラズマCVD装置では、通常、平行平板型の電極構造が用いられ、高周波電力は対向する一方の電極(上部電極)より投入される。被処理材は、背後からヒータによって加熱され、電極間の放電中での反応により膜が形成される。プラズマCVD装置は、プラズマの発生に用いる周波数により、HF(数十〜数百kHz)、RF(13.56MHz)及びマイクロ波(2.45GHz)に分類される。マイクロ波を用いる場合は、反応ガスを励起し、アフターグロー中で成膜する方法と、ECR条件を満たす磁場(875Gauss)中にマイクロ波導入するECRプラズマCVD法とに大別される。プラズマ発生方法で分類すると、容量結合方式(平行平板型)と誘導結合方式(コイル方式)とに分類される。本発明では、各種のプラズマCVD装置に対して適用でき、特に限定されない。
(Plasma CVD equipment)
The plasma CVD apparatus is an apparatus that enables a reaction at a low temperature, which is impossible by only thermal excitation, in a plasma discharge, in which gases in the system are mutually activated by collision to become radicals. In this plasma CVD apparatus, a parallel plate type electrode structure is usually used, and high frequency power is input from one electrode (upper electrode) facing each other. The material to be treated is heated from behind by a heater, and a film is formed by a reaction during discharge between the electrodes. Plasma CVD apparatuses are classified into HF (several tens to hundreds of kHz), RF (13.56 MHz), and microwaves (2.45 GHz) depending on the frequency used to generate plasma. When microwaves are used, the method is roughly classified into a method in which a reaction gas is excited and a film is formed in an after glow, and an ECR plasma CVD method in which microwaves are introduced into a magnetic field (875 Gauss) that satisfies the ECR condition. When classified by the plasma generation method, it is classified into a capacitive coupling method (parallel plate type) and an inductive coupling method (coil method). The present invention can be applied to various plasma CVD apparatuses and is not particularly limited.

(スパッタリング装置)
マグネトロンスパッタリング装置は、電極上に配置されたターゲット材料(成膜原料)に、真空中でArイオンが衝突し、ターゲットの原子を飛び出させ、対向する被処理材上に付着させる成膜装置である。マグネトロンスパッタリング装置は、従来のDCグロー放電や高周波によって発生させたプラズマを利用する2極スパッタ方式や、熱陰極を付加する3極スパッタ方式をさらに改良したものであって、ターゲット表面に磁界を印加し、二次電子をローレンツ力で捉えてサイクロイド又はトロコイド運動させることによりArガスとのイオン化衝突の頻度を増大させ、ターゲット付近に高密度プラズマを生成させて成膜速度の高速化を実現した装置である。この装置によれば、電子が磁界による束縛から逃れて被処理材に入射するまでにイオン化衝突による運動エネルギーの低減が十分なされるために、高エネルギーな荷電粒子(電子)の被処理材への過大な衝突が起こらず、それに伴う基板温度上昇が抑制されるという利点がある。
(Sputtering equipment)
The magnetron sputtering apparatus is a film forming apparatus that causes Ar ions to collide with a target material (film forming raw material) disposed on an electrode in a vacuum, causing atoms of the target to jump out and adhere to a target material to be opposed. . The magnetron sputtering system is a further improvement of the conventional bipolar sputtering method that uses plasma generated by DC glow discharge or high frequency, and the three-pole sputtering method that adds a hot cathode, and applies a magnetic field to the target surface. In addition, by increasing the frequency of ionization collisions with Ar gas by capturing secondary electrons with Lorentz force and moving them in a cycloid or trochoid motion, high-density plasma is generated in the vicinity of the target to achieve a high deposition rate. It is. According to this apparatus, since the kinetic energy is sufficiently reduced by the ionization collision until the electrons escape from the binding due to the magnetic field and enter the workpiece, high-energy charged particles (electrons) are applied to the workpiece. There is an advantage that an excessive collision does not occur and an accompanying substrate temperature rise is suppressed.

成膜原料はターゲットとして配置してスパッタリングで成膜する。なお、化合物膜を形成する場合は、スパッタ時に反応性ガスを導入して行う反応性スパッタリング装置としてもよい。   A film-forming raw material is disposed as a target and is formed by sputtering. Note that when forming a compound film, a reactive sputtering apparatus in which a reactive gas is introduced during sputtering may be used.

DCスパッタリング装置は、金属ターゲットのみをスパッタリングするDC電圧を印加したDC2極スパッタリング装置を挙げることができるが、DC電圧を印加するDCマグネトロンスパッタ装置であってもよい。特にDCマグネトロンスパッタリング装置では、SIP(Self−Ionized Plasma)技術を搭載した装置であってもよい。SIP技術は、電子閉じ込め能力が強い磁場分布上に高いDC電圧を印加することにより、高密度プラズマで高いイオン化密度を実現することができる。   Examples of the DC sputtering apparatus include a DC bipolar sputtering apparatus to which a DC voltage for sputtering only a metal target is applied, but a DC magnetron sputtering apparatus to which a DC voltage is applied may be used. In particular, the DC magnetron sputtering apparatus may be an apparatus equipped with SIP (Self-Ionized Plasma) technology. The SIP technology can achieve a high ionization density with a high-density plasma by applying a high DC voltage on a magnetic field distribution having a strong electron confinement capability.

(被処理材保持装置)
被処理材保持装置は、被処理材を成膜チャンバー106内に保持する装置である。被処理材保持装置としては、被処理材を枚葉毎に設けることができる平板や、長尺フィルムを連続的に保持するドラム104(図2参照)を挙げることができる。被処理材については後述する。
(Processed material holding device)
The processing material holding device is a device that holds the processing material in the film forming chamber 106. Examples of the material holding device include a flat plate on which the material to be processed can be provided for each sheet and a drum 104 (see FIG. 2) that continuously holds a long film. The material to be processed will be described later.

(磁場形成装置)
磁場形成装置21は、被処理材保持装置又はその近傍に設けられて、磁力線2が被処理材1の成膜面3から離れる方向(図1(A)の符号9)に向く磁場環境を形成する装置である。図2のイオンプレーティング装置101で説明すれば、図3〜図7に示すように、ドラム104上の被処理材1(長尺フィルム)の成膜面3から離れる方向9に磁力線2を形成する装置である。
(Magnetic field generator)
The magnetic field forming device 21 is provided in the processing object holding device or in the vicinity thereof, and forms a magnetic field environment in which the magnetic field lines 2 are directed in the direction away from the film forming surface 3 of the processing material 1 (reference numeral 9 in FIG. 1A). It is a device to do. 2 will be described. As shown in FIGS. 3 to 7, magnetic field lines 2 are formed in the direction 9 away from the film formation surface 3 of the material 1 (long film) on the drum 104 as shown in FIGS. It is a device to do.

図2のイオンプレーティング装置101では、長尺のプラスチック基材1をロール・トゥ・ロールで供給するチャンバー102と、成膜を行うチャンバー106との間を仕切る仕切板109に開口部が形成され、その開口部で、成膜チャンバー106内にコーティングドラム104が露出し、コーティングドラム104の一部が曝される。コーティングドラム104で搬送されるフィルム状の被処理材(プラスチック基材)1が通過するとき、その曝された部分が成膜面3となる。露出したコーティングドラム104の周縁領域(開口部の周縁部)には、通常、図2に示すように、マスクプレート22が設けられている。後述する磁場形成装置21のうち図5〜図7に示す磁場形成装置21は、マスクプレート22に設けられた態様である。   In the ion plating apparatus 101 of FIG. 2, an opening is formed in a partition plate 109 that partitions between a chamber 102 for supplying a long plastic substrate 1 by roll-to-roll and a chamber 106 for film formation. At the opening, the coating drum 104 is exposed in the film forming chamber 106 and a part of the coating drum 104 is exposed. When the film-like material to be processed (plastic base material) 1 conveyed by the coating drum 104 passes, the exposed portion becomes the film formation surface 3. As shown in FIG. 2, a mask plate 22 is usually provided in the exposed peripheral area of the coating drum 104 (periphery of the opening). The magnetic field forming apparatus 21 shown in FIGS. 5 to 7 among the magnetic field forming apparatus 21 described later is an aspect provided on the mask plate 22.

マスクプレート22としては、図示のように、中央に成膜面3に対応するくり抜き開口部を有する板状部材を例示でき、一般的にはステンレス鋼板等からなるものが多い。磁場形成装置21は、マスクプレート22の開口部の全周(実施例2では全周に配置しているが、図示はしていない。)に設けられていることが好ましいが、図6に示すように対向する2辺に沿って設けられていてもよい。また、磁場形成装置21は、マスクプレート22以外に設けられていてもよく、例えば、仕切板109に直接設けられていてもよいし、その他の取付治具に設けられていてもよい。   As shown in the drawing, the mask plate 22 can be exemplified by a plate-like member having a hollow opening corresponding to the film formation surface 3 at the center, and is generally made of a stainless steel plate or the like. The magnetic field forming device 21 is preferably provided on the entire periphery of the opening of the mask plate 22 (although it is disposed on the entire periphery in the second embodiment but is not illustrated), but is shown in FIG. Thus, it may be provided along two opposing sides. Further, the magnetic field forming device 21 may be provided other than the mask plate 22, for example, may be directly provided on the partition plate 109, or may be provided on another attachment jig.

図3〜図7に示す磁場形成装置21は、永久磁石であっても電磁石であってもよい。永久磁石としては、アルニコ磁石、フェライト磁石、ネオジム磁石、サマリウムコバルト磁石等を挙げることができる。電磁石は、磁性材料の芯(鉄芯等)の周りにコイルを巻き、通電することによって磁力を発生させるものである。本発明では、図3〜図7に示すように、永久磁石又は電磁石のN極を成膜原料が供給される側(成膜原料供給装置側)に近い側に配置し、S極を遠い側に配置する。こうした配置により、磁力線2が被処理材1の成膜面3から離れる方向9に向く磁場環境を形成している。なお、磁場形成装置21は、イオンプレーティング装置以外のプラズマCVD装置やスパッタリング装置に対しても同様に適用できる。   3 to 7 may be a permanent magnet or an electromagnet. Examples of permanent magnets include alnico magnets, ferrite magnets, neodymium magnets, and samarium cobalt magnets. An electromagnet generates a magnetic force by winding a coil around a magnetic material core (such as an iron core) and energizing it. In the present invention, as shown in FIGS. 3 to 7, the N pole of the permanent magnet or the electromagnet is disposed on the side closer to the film forming raw material supply side (film forming raw material supply apparatus side), and the S pole is on the far side. To place. With this arrangement, a magnetic field environment is formed in which the magnetic lines 2 are directed in the direction 9 away from the film formation surface 3 of the workpiece 1. The magnetic field forming apparatus 21 can be similarly applied to a plasma CVD apparatus or a sputtering apparatus other than the ion plating apparatus.

図3及び図4は、磁場形成装置21が被処理材1の成膜面3の反対面側に設けられている例である。この例では、磁場形成装置21を被処理材1の成膜面3の反対面側に設けているので、被処理材1の裏面(背面)から成膜面(表面)3の方向に磁力線2を向けることができ、磁力線2を被処理材1の成膜面3から離れる方向9に向くようにすることができる。成膜面3における磁力線2は、N極を被処理材1に近い側(成膜原料の供給側に近い側)に配置し、S極を被処理材1の遠い側(成膜原料の供給側に遠い側)に配置することにより、N極からでる磁力線2の向きを成膜面3から離れる方向9に向けている。磁力線2は永久磁石又は電磁石で構成でき、図4に示すように、複数の永久磁石又は電磁石を並設して構成できる。   3 and 4 are examples in which the magnetic field forming device 21 is provided on the opposite side of the film forming surface 3 of the material 1 to be processed. In this example, since the magnetic field forming device 21 is provided on the opposite side of the film forming surface 3 of the material 1 to be processed, the magnetic field lines 2 in the direction from the back surface (back surface) of the material 1 to be formed (surface) 3. The magnetic field lines 2 can be directed in the direction 9 away from the film formation surface 3 of the material 1 to be processed. The magnetic field lines 2 on the film forming surface 3 are arranged such that the N pole is located on the side close to the material to be processed 1 (side near the film forming raw material supply side) and the S pole is on the side far from the material to be processed 1 (supply of the film forming raw material). By arranging the magnetic field lines 2 on the far side, the direction of the magnetic force lines 2 from the N pole is directed in the direction 9 away from the film formation surface 3. The magnetic field lines 2 can be constituted by permanent magnets or electromagnets, and can be constituted by arranging a plurality of permanent magnets or electromagnets in parallel as shown in FIG.

なお、図3及び図4の例では、磁場形成装置21は円筒状のコーティングドラム104内に配置されているが、その配置態様は、コーティングドラム104の回転とは連動せずに一定の位置(図3を参照)に配置する構造形態としてもよいし、円筒状のコーティングドラム104と一体化させて一緒に回転する構造形態(図4を参照)としてもよい。一体化させた構造形態としては、永久磁石又は電磁石を、円筒状のコーティングドラム104の内壁面側の円周全面がN極になるように配置し、中心側がS極になるように配置することにより構成できる。また、枚葉型のバッチ装置の場合には、被処理材1を保持する平板の裏面に磁石を設けたり、平板の内部に磁石を設けたりすることができる。   3 and 4, the magnetic field forming device 21 is arranged in the cylindrical coating drum 104, but the arrangement mode is not linked to the rotation of the coating drum 104, but at a certain position ( 3 (see FIG. 3) or a structure (see FIG. 4) that is integrated with the cylindrical coating drum 104 and rotates together. As an integrated structure, a permanent magnet or an electromagnet is arranged so that the entire circumferential surface on the inner wall surface side of the cylindrical coating drum 104 is an N pole and the center side is an S pole. Can be configured. Further, in the case of a single wafer type batch apparatus, a magnet can be provided on the back surface of the flat plate holding the workpiece 1 or a magnet can be provided inside the flat plate.

図5及び図6は、磁場形成装置21が被処理材1の成膜面側の周縁近傍に設けられている例である。この例では、磁場形成装置21を被処理材1の成膜面側の周縁近傍に設け、具体的には、磁場形成装置21を構成する永久磁石又は電磁石のN極を、成膜面3に近い側に配置し、S極を成膜面3から離れる側に配置している。こうして、磁力線2を被処理材1の成膜面3から離れる方向9に向けている。具体的には、マスクプレート22上に、N極とS極が横方向を向くように(「成膜面と平行」ということもできる。)設けている。この場合も、磁力線は永久磁石又は電磁石で構成でき、複数の永久磁石又は電磁石を並設して構成できる。   5 and 6 are examples in which the magnetic field forming device 21 is provided in the vicinity of the periphery on the film forming surface side of the material 1 to be processed. In this example, the magnetic field forming device 21 is provided in the vicinity of the periphery on the film forming surface side of the material 1 to be processed. Specifically, the N pole of the permanent magnet or electromagnet constituting the magnetic field forming device 21 is provided on the film forming surface 3. It arrange | positions at the near side, and arrange | positions the S pole in the side away from the film-forming surface 3. Thus, the magnetic field lines 2 are directed in the direction 9 away from the film formation surface 3 of the material 1 to be processed. Specifically, it is provided on the mask plate 22 so that the N pole and the S pole face in the horizontal direction (also referred to as “parallel to the film formation surface”). Also in this case, the lines of magnetic force can be constituted by permanent magnets or electromagnets, and can be constituted by arranging a plurality of permanent magnets or electromagnets in parallel.

なお、図5及び図6の例では、磁場形成装置21をマスクプレート22に設けているが、仕切板109に直接設けてもよいし、マスクプレート22以外の他の取付治具に設けてもよい。また、「周縁近傍」とは、磁場形成装置21を被処理材に接触させない程度に近い距離で設けることを意味し、マスクプレートとして機能しない程度の大きな距離ではなく、接触する程に接近した距離でもないことを意味する。   5 and 6, the magnetic field forming device 21 is provided on the mask plate 22. However, the magnetic field forming device 21 may be provided directly on the partition plate 109 or may be provided on another attachment jig other than the mask plate 22. Good. Further, “near the periphery” means that the magnetic field forming device 21 is provided at a distance close to the extent that the magnetic field forming device 21 is not brought into contact with the material to be processed. But it means not.

図7は、磁場形成装置21が被処理材1の成膜面側の周縁近傍に設けられている他の例である。この例は、図5及び図6の例と同様、磁場形成装置21を被処理材1の成膜面側の周縁近傍に設け、具体的には、磁場形成装置21を構成する永久磁石又は電磁石のN極を成膜原料の供給側に配置し、S極を成膜原料の供給側から離れる側に配置している。こうして、磁力線2を被処理材1の成膜面3から離れる方向9に向けている。具体的には、マスクプレート22上に、N極とS極が縦方向を向くように(「成膜面と垂直」ということもできる。)設けている。この場合も、磁力線は永久磁石又は電磁石で構成でき、複数の永久磁石又は電磁石を並設して構成できる。   FIG. 7 shows another example in which the magnetic field forming device 21 is provided in the vicinity of the periphery on the film forming surface side of the material 1 to be processed. In this example, similarly to the examples of FIGS. 5 and 6, the magnetic field forming device 21 is provided in the vicinity of the periphery on the film forming surface side of the material 1 to be processed, and specifically, a permanent magnet or an electromagnet constituting the magnetic field forming device 21. The N pole is disposed on the film forming raw material supply side, and the S pole is disposed on the side away from the film forming raw material supply side. Thus, the magnetic field lines 2 are directed in the direction 9 away from the film formation surface 3 of the material 1 to be processed. Specifically, the N pole and the S pole are provided on the mask plate 22 so as to face in the vertical direction (also referred to as “perpendicular to the film formation surface”). Also in this case, the lines of magnetic force can be constituted by permanent magnets or electromagnets, and can be constituted by arranging a plurality of permanent magnets or electromagnets in parallel.

なお、図7の例では、磁場形成装置21をマスクプレート22に設けているが、仕切板109に直接設けてもよいし、マスクプレート22以外の他の取付治具に設けてもよい。   In the example of FIG. 7, the magnetic field forming device 21 is provided on the mask plate 22, but may be provided directly on the partition plate 109, or may be provided on a mounting jig other than the mask plate 22.

以上説明した磁場形成装置21において、その磁力線の強さは、磁力線2を生じさせる永久磁石又は電磁石の磁場の強さでコントロールすることができる。永久磁石では、磁石の種類を選択して調整でき、電磁石では電流の大きさで調整できる。また、磁場の強さは、被処理材1に対するプラズマダメージを効果的に低減できることが重要であるため、どのような種類の膜を成膜するか、どの成膜手段(イオンプレーティング法、プラズマCVD法、スパッタリング法等)で成膜するか、どのような装置(成膜速度をアシストする各種の装置が取り付けられた装置)で成膜するか、等で任意に設定することが重要である。したがって、磁場の強さは一概に特定できないが、一例としては、10mT〜500mTとすることもできる。磁場が強い方がプラズマ(荷電粒子)をはね返す効果は大きいが、大きすぎると成膜原料の蒸着粒子をはね返してしまうことがあるので、その点の調整は必要となる。いずれにしても、磁力線2を被処理材1の成膜面3から離れる方向9に向けることができる磁場形成装置21を設けることにより、磁場形成装置21を設けない従来の成膜装置に比べて、被処理材1のダメージを低減して膜質を高めることができる。   In the magnetic field forming apparatus 21 described above, the strength of the magnetic force lines can be controlled by the strength of the magnetic field of the permanent magnet or electromagnet that generates the magnetic force lines 2. For permanent magnets, the type of magnet can be selected and adjusted, and for electromagnets, it can be adjusted by the magnitude of the current. Moreover, since it is important that the strength of the magnetic field can effectively reduce the plasma damage to the material 1 to be processed, what kind of film is formed, which film forming means (ion plating method, plasma It is important to arbitrarily set whether to form a film by a CVD method, a sputtering method, etc., or by what apparatus (an apparatus to which various apparatuses for assisting the film formation speed are attached). . Therefore, although the strength of the magnetic field cannot be specified unconditionally, as an example, it can be set to 10 mT to 500 mT. The stronger the magnetic field, the greater the effect of repelling the plasma (charged particles), but if it is too large, the deposited particles of the film forming material may be repelled, so that adjustment is necessary. In any case, by providing the magnetic field forming device 21 that can direct the magnetic force lines 2 in the direction 9 away from the film forming surface 3 of the material 1 to be processed, compared to a conventional film forming device in which the magnetic field forming device 21 is not provided. The film quality can be improved by reducing damage to the material 1 to be processed.

以上説明したように、本発明に係る成膜方法及び成膜装置によれば、磁力線が被処理材の成膜面から離れる方向9に向く磁場環境を形成する磁場形成装置を備えるので、その磁場形成装置で形成された磁力線が、被処理材の成膜面に向かってくる荷電粒子をはね返すように作用する。その結果、被処理材の成膜面の荷電粒子によるプラズマダメージ(プラズマ損傷;エッチング又は分解)を抑制することができる。したがって、本発明によれば、被処理材の成膜面のダメージを抑制できる磁場環境で被処理材の成膜面に成膜原料を堆積させる成膜装置であり、欠陥が少ない膜を成膜できる装置である。   As described above, according to the film forming method and the film forming apparatus according to the present invention, the magnetic field forming apparatus that forms the magnetic field environment in which the magnetic lines of force are directed in the direction 9 away from the film forming surface of the material to be processed is provided. The magnetic field lines formed by the forming apparatus act so as to repel charged particles coming toward the film forming surface of the material to be processed. As a result, plasma damage (plasma damage; etching or decomposition) due to charged particles on the film formation surface of the material to be processed can be suppressed. Therefore, according to the present invention, a film forming apparatus for depositing a film forming material on a film forming surface of a material to be processed in a magnetic field environment capable of suppressing damage to the film forming surface of the material to be processed, and forming a film with few defects It is a device that can.

本発明に係る成膜方法及び成膜装置は、上記のようにプラズマダメージを受けやすいプラスチック基材に対して有効であるが、プラスチック基材に限らず、プラズマダメージを避けたい被処理材1上への成膜に対しても広く適用できる。例えば、薄膜トランジスタの製造工程において、プラズマ雰囲気下で絶縁膜上に半導体膜や透明導電膜を成膜する際における絶縁膜のプラズマダメージを低減することもできる。また、半導体膜上にプラズマ雰囲気で他の層を成膜する場合にも、半導体膜に対するプラズマダメージを低減できる。また、有機EL素子の製造工程において、プラズマ雰囲気下で電荷輸送層、発光層等の有機層上に各種の膜(他の有機層や導電膜等)を成膜する際における有機層プラズマダメージを低減することもできる。同様に、その他の機能素子を構成する膜の成膜時に、被処理材に対するプラズマダメージを低減できる。   The film forming method and the film forming apparatus according to the present invention are effective for the plastic base material that is susceptible to plasma damage as described above. It can be widely applied to film formation. For example, plasma damage of the insulating film when a semiconductor film or a transparent conductive film is formed over the insulating film in a plasma atmosphere in the manufacturing process of the thin film transistor can be reduced. In addition, plasma damage to the semiconductor film can be reduced when another layer is formed on the semiconductor film in a plasma atmosphere. In addition, in the manufacturing process of the organic EL element, the organic layer plasma damage caused when various films (other organic layers, conductive films, etc.) are formed on the organic layer such as the charge transport layer and the light emitting layer in the plasma atmosphere. It can also be reduced. Similarly, plasma damage to a material to be processed can be reduced when a film constituting another functional element is formed.

[ガスバリア膜の成膜方法及び成膜装置]
本発明に係る成膜方法と成膜装置によれば、図8及び図9に示すように、フィルム状(又はシート状)のプラスチック基材1上にガスバリア膜5を成膜してガスバリアフィルム11,11’を製造できる。こうして製造されたガスバリアフィルム11,11’は、磁力線2の向きを制御した磁場環境により荷電粒子を反発させた態様でガスバリア膜5が成膜されるので、プラスチック基材1が荷電粒子によってエッチングされたり分解されたりするのを低減できる。その結果、プラスチック基材1上に成膜したガスバリア膜5の欠陥を抑制でき、緻密でガスバリア性のよいガスバリア膜5を成膜できるという利点がある。
[Gas Barrier Film Forming Method and Film Forming Apparatus]
According to the film forming method and the film forming apparatus of the present invention, as shown in FIGS. 8 and 9, a gas barrier film 5 is formed on a film-like (or sheet-like) plastic substrate 1 to form a gas barrier film 11. 11 ′. In the gas barrier films 11 and 11 ′ thus manufactured, the gas barrier film 5 is formed in such a manner that the charged particles are repelled by the magnetic field environment in which the direction of the magnetic force lines 2 is controlled. Therefore, the plastic substrate 1 is etched by the charged particles. Can be reduced. As a result, there is an advantage that defects in the gas barrier film 5 formed on the plastic substrate 1 can be suppressed, and a dense gas barrier film 5 having good gas barrier properties can be formed.

図8に示すガスバリアフィルム11は、プラスチック基材1と、プラスチック基材1上に設けられたガスバリア膜5とで構成されたものであり、図9に示すガスバリアフィルム11’は、プラスチック基材1と、プラスチック基材1上に設けられた平坦化膜6と、平坦化膜6上に設けられたガスバリア膜5とで構成されたものである。これらのガスバリアフィルムは、図2に示すイオンプレーティング装置101で製造できることはもちろん、上記したプラズマCVD装置、DCスパッタリング装置、マグネトロンスパッタリング装置等の各種の装置で製造できる。   A gas barrier film 11 shown in FIG. 8 is composed of a plastic substrate 1 and a gas barrier film 5 provided on the plastic substrate 1, and a gas barrier film 11 ′ shown in FIG. And a planarizing film 6 provided on the plastic substrate 1 and a gas barrier film 5 provided on the planarizing film 6. These gas barrier films can be manufactured by various apparatuses such as the above-described plasma CVD apparatus, DC sputtering apparatus, magnetron sputtering apparatus as well as the ion plating apparatus 101 shown in FIG.

(プラスチック基材)
プラスチック基材1は、ガスバリア膜5を成膜することができる樹脂シート又は樹脂フィルムであれば特に制限はない。プラスチック基材1の構成材料としては、例えば、環状ポリオレフィン等の非晶質ポリオレフィン(APO)系樹脂、ポリエチレンテレフタレート(PET)、ポリエチレン2,6−ナフタレート(PEN)等のポリエステル系樹脂、ポリイミド(PI)樹脂、ポリエーテルイミド(PEI)樹脂、ポリサルホン(PS)樹脂、ポリエーテルサルホン(PES)樹脂、ポリエーテルエーテルケトン(PEEK)樹脂、ポリカーボネート(PC)樹脂、ポリアリレート(PAR)樹脂、シクロポリオレフィン(CPO)樹脂、ポリプロピレン(PP)樹脂、ポリアミド(PA)樹脂、エチレン−四フッ化エチレン共重合体(ETFE)、三フッ化塩化エチレン(PFA)、四フッ化エチレン−パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体(FEP)、フッ化ビニリデン(PVDF)、フッ化ビニル(PVF)、パーフルオロ−パーフロロプロピレン−パーフロロビニルエーテル共重合体(EPA)等を挙げることができる。本発明では、プラズマ雰囲気下でのガスバリア膜5の成膜時にプラズマダメージを受けるおそれのあった樹脂基材を問題なく適用できる。
(Plastic substrate)
The plastic substrate 1 is not particularly limited as long as it is a resin sheet or a resin film on which the gas barrier film 5 can be formed. Examples of the constituent material of the plastic substrate 1 include amorphous polyolefin (APO) resins such as cyclic polyolefin, polyester resins such as polyethylene terephthalate (PET) and polyethylene 2,6-naphthalate (PEN), polyimide (PI ) Resin, polyetherimide (PEI) resin, polysulfone (PS) resin, polyethersulfone (PES) resin, polyetheretherketone (PEEK) resin, polycarbonate (PC) resin, polyarylate (PAR) resin, cyclopolyolefin (CPO) resin, polypropylene (PP) resin, polyamide (PA) resin, ethylene-tetrafluoroethylene copolymer (ETFE), ethylene trifluoride chloride (PFA), tetrafluoroethylene-perfluoroalkyl vinyl ether copolymer Combined (F P), vinylidene fluoride (PVDF), vinyl fluoride (PVF), perfluoro - perfluoro propylene - may be mentioned perfluoro vinyl ether copolymer (EPA) or the like. In the present invention, a resin base material that may be damaged by plasma when the gas barrier film 5 is formed in a plasma atmosphere can be applied without any problem.

また、上記の樹脂材料以外にも、ラジカル反応性不飽和化合物を有するアクリレート化合物よりなる樹脂組成物、上記アクリレート化合物とチオール基を有するメルカプト化合物よりなる樹脂組成物、エポキシアクリレート、ウレタンアクリレート、ポリエステルアクリレート、ポリエーテルアクリレート、メタクリレート等のオリゴマーを多官能アクリレートモノマーに溶解した樹脂組成物等の光硬化性樹脂、及びこれらの混合物等を用いることもできる。さらに、これらの樹脂の1種又は2種以上をラミネート、コーティング等の手段により積層させたものをプラスチック基材1として用いることもできる。なお、樹脂シート又は樹脂フィルム以外でも、ガラスやシリコンウエハを基材として用いることができる。   In addition to the above resin materials, a resin composition comprising an acrylate compound having a radical reactive unsaturated compound, a resin composition comprising the above acrylate compound and a mercapto compound having a thiol group, epoxy acrylate, urethane acrylate, polyester acrylate In addition, a photocurable resin such as a resin composition in which an oligomer such as polyether acrylate or methacrylate is dissolved in a polyfunctional acrylate monomer, and a mixture thereof can also be used. Furthermore, what laminated | stacked 1 type, or 2 or more types of these resin by means, such as a lamination and a coating, can also be used as the plastic base material 1. FIG. In addition to the resin sheet or the resin film, glass or a silicon wafer can be used as the base material.

プラスチック基材1の厚さは、3μm以上500μm以下、好ましくは12μm以上300μm以下程度であることが好ましい。この範囲内の厚さのプラスチック基材1は、フレキシブルであるとともに、ロール状に巻き取ることもできる点で好ましい。   The thickness of the plastic substrate 1 is preferably 3 μm or more and 500 μm or less, and preferably 12 μm or more and 300 μm or less. The plastic substrate 1 having a thickness within this range is preferable in that it is flexible and can be wound into a roll.

プラスチック基材1は、長尺材であってもよいし枚葉材であってもよいが、長尺の基材を好ましく用いることができる。長尺のプラスチック基材1の長手方向の長さは特に限定されないが、例えば10m以上の長尺フィルムが好ましく用いられる。なお、長さの上限は限定されず、例えば10km程度のものであってもよい。   The plastic substrate 1 may be a long material or a sheet material, but a long substrate can be preferably used. The length of the long plastic substrate 1 in the longitudinal direction is not particularly limited, but for example, a long film of 10 m or longer is preferably used. In addition, the upper limit of length is not limited, For example, the thing of about 10 km may be sufficient.

プラスチック基材1には、種々の性能確保のために添加剤が含まれていてもよい。添加剤としては従来公知のものを適宜用いることができ、例えば、ブロッキング防止剤、熱安定剤、酸化防止剤、塩素捕獲剤等を挙げることができる。なお、プラスチック基材1を、透明性が必要とされるOLED等の発光素子の基板として用いる場合には、プラスチック基材1は無色透明であることが好ましい。より具体的には、例えば400nm〜700nmの範囲内でのプラスチック基材1の平均光透過度が80%以上の透明性を有するように構成することが好ましい。こうした光透過度はプラスチック基材1の材質と厚さに影響されるので両者を考慮して構成される。   The plastic substrate 1 may contain additives for ensuring various performances. A conventionally well-known thing can be used suitably as an additive, For example, a blocking inhibitor, a heat stabilizer, antioxidant, a chlorine capture agent etc. can be mentioned. In addition, when using the plastic base material 1 as a board | substrate of light emitting elements, such as OLED in which transparency is required, it is preferable that the plastic base material 1 is colorless and transparent. More specifically, for example, it is preferable that the plastic substrate 1 has a transparency with an average light transmittance of 80% or more within a range of 400 nm to 700 nm. Since such light transmittance is influenced by the material and thickness of the plastic substrate 1, it is configured taking both into consideration.

(平坦化膜)
ガスバリア膜5は、図8に示すようにプラスチック基材1上に直接設けてもよいが、図9に示すようにプラスチック基材1上に平坦化膜6を設け、その上にガスバリア膜5を設けてもよい。平坦化膜6をプラスチック基材1とガスバリア膜5との間に設けることにより、プラスチック基材1の表面が有する凹凸や突起をなくして平坦面にすることができるので、ガスバリア膜5の欠陥を低減でき、ガスバリア性を高めることができる。本発明によれば、この平坦化膜6に対するプラズマダメージを低減できるので、その平坦化膜6上に形成したガスバリア膜5の膜質を高めることができ、ガスバリア性を向上させることができる。
(Flattening film)
Although the gas barrier film 5 may be provided directly on the plastic substrate 1 as shown in FIG. 8, a planarizing film 6 is provided on the plastic substrate 1 as shown in FIG. 9, and the gas barrier film 5 is formed thereon. It may be provided. By providing the flattening film 6 between the plastic substrate 1 and the gas barrier film 5, the surface of the plastic substrate 1 can be made flat without any irregularities or protrusions, so that defects in the gas barrier film 5 can be eliminated. The gas barrier property can be improved. According to the present invention, plasma damage to the planarizing film 6 can be reduced, so that the film quality of the gas barrier film 5 formed on the planarizing film 6 can be improved, and the gas barrier property can be improved.

平坦化膜6としては、従来公知のものを適宜用いればよく、その材料としては、例えば、ゾル・ゲル材料、電離放射線硬化型樹脂、熱硬化型樹脂、及びフォトレジスト材料等を挙げることができる。こうした有機材料で形成した平坦化膜6は、応力緩和機能も兼ね備えることから好ましい。より具体的な材料としては、アクリレートを含む高分子化合物が汎用的なものとして挙げられるが、他には、スチレン、フェノール、エポキシ、ニトリル、アクリル、アミン、エチレンイミン、エステル、シリコーン、アルキルチタネート化合物、イオン高分子錯体等、光硬化又は熱硬化性のもの、高分子化合物と金属アルコキシドの加水分解生成物の混合物等を含む、高分子化合物が適宜使用される。   As the planarizing film 6, a conventionally known material may be used as appropriate, and examples of the material include sol / gel materials, ionizing radiation curable resins, thermosetting resins, and photoresist materials. . The planarizing film 6 formed of such an organic material is preferable because it also has a stress relaxation function. More specific materials include polymer compounds containing acrylates, but others include styrene, phenol, epoxy, nitrile, acrylic, amine, ethyleneimine, ester, silicone, alkyl titanate compounds. In addition, a polymer compound including a photocuring or thermosetting material such as an ionic polymer complex, a mixture of a hydrolysis product of a polymer compound and a metal alkoxide, or the like is appropriately used.

特にガスバリア機能を保持させつつ膜の形成を容易にする観点からは、電離放射線硬化型樹脂を用いることが好ましい。より具体的には、アクリレート基やエポキシ基をもつ反応性のプレポリマー、オリゴマー、及び/又は単量体を適宜混合した電離放射線硬化型樹脂;、その電離放射線硬化型樹脂に必要に応じてウレタン系、ポリエステル系、アクリル系、ブチラール系、ビニル系等の熱可塑性樹脂を混合して液状とした液状組成物のような、分子中に重合性不飽和結合を有し、紫外線(UV)や電子線(EB)を照射することにより、架橋重合反応を起こして3次元の高分子構造に変化する樹脂;を好ましく用いることができる。   In particular, from the viewpoint of facilitating film formation while maintaining the gas barrier function, it is preferable to use an ionizing radiation curable resin. More specifically, an ionizing radiation curable resin in which reactive prepolymers, oligomers, and / or monomers having an acrylate group or an epoxy group are appropriately mixed; and urethane as required for the ionizing radiation curable resin It has polymerizable unsaturated bonds in the molecule, such as liquid compositions made by mixing thermoplastic resins such as polyesters, polyesters, acrylics, butyrals, vinyls, etc., and ultraviolet (UV) or electronic By irradiating a line (EB), a resin that undergoes a cross-linking polymerization reaction and changes to a three-dimensional polymer structure can be preferably used.

平坦化膜6は、こうした樹脂を、例えば、ロールコート法、ミヤバーコート法、及びグラビアコート法等の従来公知の塗布方法で塗布・乾燥・硬化させることにより形成することができる。また、平坦化膜6の形成材料として、ガスバリア膜5との良好な密着性を確保する観点からは、ガスバリア膜5と同じ材料系の塗膜を形成できるゾル・ゲル法を用いたゾル・ゲル材料を用いることも好ましい。ゾル・ゲル法とは、有機官能基と加水分解基を有するシランカップリング剤と、このシランカップリング剤が有する有機官能基と反応する有機官能基を有する架橋性化合物とを少なくとも原料として構成された塗料組成物の塗工方法、及び塗膜のことをいう。有機官能基と加水分解基を有するシランカップリング剤としては、従来公知のものを適宜用いることができる。また、平坦化膜6の材料として、耐熱性の観点からは、従来公知のカルドポリマーを用いることも好ましい。なお、平坦化膜6の厚さは、通常0.05μm以上、好ましくは0.1μm以上、また、通常10μm以下、好ましくは5μm以下である。   The planarizing film 6 can be formed by applying, drying, and curing such a resin by a conventionally known coating method such as a roll coating method, a Miya bar coating method, and a gravure coating method. Further, as a material for forming the flattening film 6, from the viewpoint of ensuring good adhesion to the gas barrier film 5, a sol-gel method using a sol-gel method capable of forming a coating film of the same material system as the gas barrier film 5 is used. It is also preferable to use materials. The sol-gel method includes at least a silane coupling agent having an organic functional group and a hydrolyzable group and a crosslinkable compound having an organic functional group that reacts with the organic functional group of the silane coupling agent. It refers to the coating method of the paint composition and the coating film. A conventionally well-known thing can be used suitably as a silane coupling agent which has an organic functional group and a hydrolysis group. Moreover, as a material of the planarization film 6, it is also preferable to use a conventionally known cardo polymer from the viewpoint of heat resistance. The thickness of the planarizing film 6 is usually 0.05 μm or more, preferably 0.1 μm or more, and usually 10 μm or less, preferably 5 μm or less.

(ガスバリア膜)
ガスバリア膜5は、プラズマ環境下で且つ上記した磁場環境下で形成された膜であれば特に限定されず、各種の材料からなるものを挙げることができる。
(Gas barrier film)
The gas barrier film 5 is not particularly limited as long as it is a film formed in a plasma environment and in the magnetic field environment described above, and examples thereof include those made of various materials.

具体的には、無機酸化物(MOx)膜、無機窒化物(MNy)膜、無機炭化物(MCz)膜、無機酸化炭化物(MOxCz)膜、無機窒化炭化物(MNyCz)膜、無機酸化窒化物(MOxNy)膜、及び無機酸化窒化炭化物(MOxNyCz)膜から選ばれるいずれかの膜を挙げることができる。Mとしては、珪素、亜鉛、アルミニウム、マグネシウム、インジウム、カルシウム、ジルコニウム、チタン、ホウ素、ハフニウム、バリウム等の金属元素を挙げることができる。Mは単体でもよいし2種以上の元素であってもよい。各無機化合物は、具体的には、酸化珪素、酸化亜鉛、酸化アルミニウム、酸化マグネシウム、酸化インジウム、酸化カルシウム、酸化ジルコニウム、酸化チタン、酸化ホウ素、酸化ハフニウム、酸化バリウム等の酸化物;窒化珪素、窒化アルミニウム、窒化ホウ素、窒化マグネシウム等の窒化物;炭化珪素等の炭化物;硫化物;等を挙げることができる。また、これらの無機化合物から選ばれた2種以上の複合体(酸化窒化物、酸化炭化物、窒化炭化物、酸化窒化炭化物)であってもよい。また、SiOZnのように金属元素を2種以上含む複合体(酸化窒化物、酸化炭化物、窒化炭化物、酸化窒化炭化物)であってもよい。   Specifically, inorganic oxide (MOx) film, inorganic nitride (MNy) film, inorganic carbide (MCz) film, inorganic oxide carbide (MOxCz) film, inorganic nitride carbide (MNyCz) film, inorganic oxynitride (MOxNy) ) Film and an inorganic oxynitride carbide (MOxNyCz) film. Examples of M include metal elements such as silicon, zinc, aluminum, magnesium, indium, calcium, zirconium, titanium, boron, hafnium, and barium. M may be a simple substance or two or more elements. Specifically, each inorganic compound includes oxides such as silicon oxide, zinc oxide, aluminum oxide, magnesium oxide, indium oxide, calcium oxide, zirconium oxide, titanium oxide, boron oxide, hafnium oxide, and barium oxide; silicon nitride, Examples thereof include nitrides such as aluminum nitride, boron nitride, and magnesium nitride; carbides such as silicon carbide; sulfides; Further, it may be a composite of two or more selected from these inorganic compounds (oxynitride, oxycarbide, nitrided carbide, oxynitride carbide). Further, it may be a composite (oxynitride, oxycarbide, nitrided carbide, oxynitride carbide) containing two or more metal elements such as SiOZn.

好ましいMとしては、珪素、アルミニウム、チタン等の金属元素を挙げることができる。特にMが珪素の酸化珪素からなるガスバリア膜5は、透明で高いガスバリア性を発揮し、また、窒化珪素からなるガスバリア膜5はさらに高いガスバリア性を発揮する。特に酸化珪素と窒化珪素の複合体(無機酸化窒化物(MOxNy))であることが好ましく、酸化珪素の含有量が多いと透明性が向上し、窒化珪素の含有量が多いとガスバリア性が向上する。また、Mが珪素と亜鉛のSiOZnやMが珪素と錫のSiOSnからなるガスバリア膜5は、透明で高いガスバリア性を発揮する。   Preferred examples of M include metal elements such as silicon, aluminum, and titanium. In particular, the gas barrier film 5 made of silicon oxide in which M is silicon exhibits transparency and high gas barrier properties, and the gas barrier film 5 made of silicon nitride exhibits even higher gas barrier properties. In particular, a composite of silicon oxide and silicon nitride (inorganic oxynitride (MOxNy)) is preferable. When the content of silicon oxide is large, the transparency is improved, and when the content of silicon nitride is large, the gas barrier property is improved. To do. Further, the gas barrier film 5 made of SiOZn in which M is silicon and zinc or SiOSn in which M is silicon and tin exhibits a high and high gas barrier property.

これらのガスバリア膜5は、プラズマ環境下で、且つ上記した磁場形成装置21で形成された磁場環境下で成膜される。プラズマ環境下での成膜方法としては、DCスパッタリング法、マグネトロンスパッタリング法、高電力パルススパッタリング法等のようにプラズマ環境下で行うスパッタリング法;イオンプレーティング法;プラズマCVD法や大気圧プラズマCVD法等のCVD法;を挙げることができる。これらの成膜方法は、成膜材料の種類、成膜のし易さ、工程効率等を考慮して選択すればよい。   These gas barrier films 5 are formed in a plasma environment and in a magnetic field environment formed by the magnetic field forming device 21 described above. As a film formation method in a plasma environment, a sputtering method performed in a plasma environment such as a DC sputtering method, a magnetron sputtering method, a high power pulse sputtering method, an ion plating method, a plasma CVD method, or an atmospheric pressure plasma CVD method. And the like. These film formation methods may be selected in consideration of the type of film formation material, easiness of film formation, process efficiency, and the like.

ガスバリア膜5を成膜する際のプラズマは、プラスチック基材1にダメージを与えることがある。特に、樹脂の脆性破壊、延性破壊、疲労破壊、クレーズ破壊、境界破壊、層間破壊、応力破壊、相分離破壊等のダメージを生じさせる。その原因は、プラスチック基材1の成膜面3がプラズマに直接曝されると、荷電粒子によってポリマーの分子構造が切断されることに基づくと考えられている。本発明では、磁力線2の向きを制御した磁場環境下でガスバリア膜5を成膜したとき、得られたガスバリアフィルムのガスバリア性が高まった。この結果は、制御された磁力線2が荷電粒子を反発し、その結果、プラスチック基材1が荷電粒子でエッチングされたり分解されたりするのが低減したものと考えられる。   The plasma at the time of forming the gas barrier film 5 may damage the plastic substrate 1. In particular, it causes damage such as brittle fracture, ductile fracture, fatigue failure, craze failure, boundary failure, interlayer failure, stress failure, and phase separation failure. The cause is considered to be based on the fact that the polymer molecular structure is cut by charged particles when the film-forming surface 3 of the plastic substrate 1 is directly exposed to plasma. In the present invention, when the gas barrier film 5 is formed in a magnetic field environment in which the direction of the magnetic force lines 2 is controlled, the gas barrier properties of the obtained gas barrier film are enhanced. This result is considered that the controlled magnetic field lines 2 repel charged particles, and as a result, the plastic substrate 1 is reduced from being etched or decomposed by charged particles.

ガスバリア膜5の厚さは、通常10nm以上、500nm以下である。この範囲とすれば、ガスバリア性、フレキシビリティを確保しつつ、色味の調整もしやすくなり、生産性も確保しやすいという利点がある。   The thickness of the gas barrier film 5 is usually 10 nm or more and 500 nm or less. Within this range, there is an advantage that it is easy to adjust the color tone while ensuring the gas barrier property and flexibility, and to easily ensure the productivity.

(その他の膜)
ガスバリアフィルムには、上記した平坦化膜6の他、必要に応じて各種の膜を設けることができる。例えば、透明導電膜、ハードコート膜、保護膜、帯電防止膜、防汚膜、防眩膜、カラーフィルタ等から選ばれるいずれかを挙げることができる。これらのうち、透明導電膜、帯電防止膜、防汚膜、防眩膜、カラーフィルタを、ガスバリアフィルム11の構成要素として設けることが好ましい。
(Other membranes)
In addition to the planarization film 6 described above, various films can be provided on the gas barrier film as necessary. Examples thereof include any one selected from a transparent conductive film, a hard coat film, a protective film, an antistatic film, an antifouling film, an antiglare film, a color filter, and the like. Among these, it is preferable to provide a transparent conductive film, an antistatic film, an antifouling film, an antiglare film, and a color filter as components of the gas barrier film 11.

上記した平坦化膜6と同様の平坦化膜をガスバリア膜5上に形成してもよい。ガスバリア膜5上に平坦化膜を形成すれば、ガスバリア膜5表面が有する凹凸や突起をなくして平坦面にすることができるので、特に有機EL素子や電子ペーパー素子等のディスプレイ用途に適用した場合に、ムラやぎらつき等をなくすことができるという利点がある。ガスバリア膜5上に形成する平坦化膜については、上記した平坦化膜6の構成(材料、成膜方法、厚さ等)と同じであるのでここではその説明は省略する。   A planarizing film similar to the planarizing film 6 described above may be formed on the gas barrier film 5. If a flattening film is formed on the gas barrier film 5, the surface of the gas barrier film 5 can be made flat without the irregularities and protrusions, so that it is particularly applied to display applications such as organic EL elements and electronic paper elements. In addition, there is an advantage that unevenness and glare can be eliminated. The planarizing film formed on the gas barrier film 5 is the same as the configuration (material, film forming method, thickness, etc.) of the planarizing film 6 described above, and therefore the description thereof is omitted here.

透明導電膜(図示しない)は、特にガスバリアフィルムを有機EL素子や電子ペーパー素子等の表示素子用途に用いる場合、ガスバリア膜5の上に設ける電極として利用することができる。透明導電膜は、特に限定されないが、その形成材料としては、インジウム−錫系酸化物(ITO)、インジウム−錫−亜鉛系酸化物(ITZO)、ZnO系、CdO系、及びSnO系等を挙げることができ、特にITO膜が好ましい。これらは、抵抗加熱蒸着法、誘導加熱蒸着法、EB蒸着法、スパッタリング法、イオンプレーティング法、熱CVD法、及びプラズマCVD法等の真空成膜法によって形成することができる。こうした透明導電膜をプラズマ雰囲気下で設ける場合も、磁場形成装置21を備えた本発明に係る成膜装置を利用すれば、ガスバリア膜5に対するダメージを低減できるので有利である。また、透明導電膜を、金属アルコキシド等の加水分解物や、透明導電粒子と金属アルコキシド等の加水分解物を塗布して形成される無機酸化物を主成分とするコーティング膜としてもよい。 The transparent conductive film (not shown) can be used as an electrode provided on the gas barrier film 5 particularly when the gas barrier film is used for display elements such as an organic EL element and an electronic paper element. The transparent conductive film is not particularly limited, and examples of the material for forming the transparent conductive film include indium-tin oxide (ITO), indium-tin-zinc oxide (ITZO), ZnO 2 , CdO, and SnO 2. In particular, an ITO film is preferable. These can be formed by a vacuum film forming method such as a resistance heating evaporation method, an induction heating evaporation method, an EB evaporation method, a sputtering method, an ion plating method, a thermal CVD method, and a plasma CVD method. Even when such a transparent conductive film is provided in a plasma atmosphere, it is advantageous to use the film forming apparatus according to the present invention including the magnetic field forming apparatus 21 because damage to the gas barrier film 5 can be reduced. The transparent conductive film may be a coating film mainly composed of an inorganic oxide formed by applying a hydrolyzate such as a metal alkoxide or a hydrolyzate such as transparent conductive particles and a metal alkoxide.

透明導電膜の厚さは、通常10nm以上、好ましくは60nm以上、より好ましくは100nm以上、また、通常1000nm以下、好ましくは450nm以下、より好ましくは200nm以下とする。   The thickness of the transparent conductive film is usually 10 nm or more, preferably 60 nm or more, more preferably 100 nm or more, and usually 1000 nm or less, preferably 450 nm or less, more preferably 200 nm or less.

なお、上記の平坦化膜、透明導電膜以外の機能膜であるハードコート膜、保護膜、帯電防止膜、防汚膜、防眩膜、カラーフィルタ等についての説明は省略するが、それらの膜については、従来公知の技術を適用できる。また、バックカバーシートの場合においては、耐加水分解膜やシーラント膜を設けてもよい。この説明も省略するが、それらの膜についても従来公知の技術を適用できる。   In addition, although explanation about the hard coat film, the protective film, the antistatic film, the antifouling film, the antiglare film, the color filter and the like which are functional films other than the above-described planarizing film and transparent conductive film is omitted, those films are omitted. Conventionally known techniques can be applied. In the case of a back cover sheet, a hydrolysis resistant film or a sealant film may be provided. Although this description is also omitted, conventionally known techniques can be applied to these films.

以下に実施例と比較例を挙げて本発明をさらに具体的に説明する。   Hereinafter, the present invention will be described more specifically with reference to examples and comparative examples.

[実施例1]
プラスチック基材1として長尺のポリエチレンテレフタレート(PET)フィルム(東洋紡株式会社製、厚さ100μm、商品名:A4300)を用い、そのプラスチック基材1上に、ザ・インクテック株式会社製のOELV30(商品名)を連続コーティングして厚さ5μmの平坦化膜6を形成した。最初に、平坦化膜6を形成した長尺のプラスチック基材1を図2に示すロール・トゥ・ロール対応型のイオンプレーティング装置101の真空チャンバー102内に設置した。成膜チャンバー106内の坩堝107には成膜原料24(株式会社高純度化学研究所製の蒸着材料:酸化珪素粒)を収納した。
[Example 1]
A long polyethylene terephthalate (PET) film (manufactured by Toyobo Co., Ltd., thickness: 100 μm, trade name: A4300) was used as the plastic substrate 1, and OELV30 (manufactured by The Inktech Co., Ltd.) was used on the plastic substrate 1. The planarization film 6 having a thickness of 5 μm was formed by continuously coating the product name). First, the long plastic substrate 1 on which the planarizing film 6 was formed was placed in the vacuum chamber 102 of the roll-to-roll compatible ion plating apparatus 101 shown in FIG. The crucible 107 in the film forming chamber 106 accommodated a film forming raw material 24 (deposition material: silicon oxide particles manufactured by Kojundo Chemical Laboratory Co., Ltd.).

磁場形成装置21として、図4に示すように、円筒状のコーティングドラム104の内壁面の円周全面がN極になるようにフェライト磁石(80mT)を多数配置し、中心側がS極になるように配置した。磁場形成装置21は、コーティングドラム104と一体化しており、コーティングドラム104と一緒に回転する。この磁場形成装置21は、PETフィルムの成膜面3の反対面側に設けた態様であり、こうした配置により、PETフィルムの裏面(背面)から成膜面(表面)3の方向に磁力線2を向け、磁力線2をPETフィルムの成膜面3から離れる方向9に向くようにした。   As shown in FIG. 4, as the magnetic field forming device 21, a large number of ferrite magnets (80 mT) are arranged so that the entire circumferential surface of the inner wall surface of the cylindrical coating drum 104 becomes the N pole, and the center side becomes the S pole. Arranged. The magnetic field forming device 21 is integrated with the coating drum 104 and rotates together with the coating drum 104. This magnetic field forming device 21 is an embodiment provided on the opposite side of the PET film deposition surface 3, and with this arrangement, the magnetic field lines 2 are applied in the direction from the back surface (back surface) of the PET film to the film deposition surface (front surface) 3. The magnetic field lines 2 are directed in the direction 9 away from the film formation surface 3 of the PET film.

次に、真空引きを行って成膜チャンバー106内の真空度を9×10−4まで到達させた後、プラズマガンに昇華ガスであるアルゴンガスを12sccmと放電電力を投入して、64Aの放電電流と156Vの放電電圧を発生させ、昇華ガスをプラズマ化した。収束コイルに所定の磁場を発生させることにより、プラズマ化した昇華ガスからなるプラズマ化昇華ガス流を所定方向に曲げ、これによってプラズマ化した昇華ガスを成膜チャンバー106内の成膜材料24に向けて照射した。プラズマ化した昇華ガスによって、成膜原料24は昇華するとともにイオン化した。イオン化した成膜原料24が、プラズマダメージが低減されたPETフィルムの成膜面3に堆積することにより、厚さ83nmのガスバリア膜5を成膜した。なお、イオンプレーティングの実施時間は2.4秒間であった。sccmとはstandard cubic per minuteの略であり、以下の実施例、比較例においても同様である。こうして実施例1に係るガスバリアフィルム11’を作製した。 Next, evacuation was performed to reach a vacuum degree in the film forming chamber 106 to 9 × 10 −4, and then argon gas, which is a sublimation gas, was supplied to the plasma gun at 12 sccm and a discharge power to discharge 64 A. An electric current and a discharge voltage of 156 V were generated, and the sublimation gas was turned into plasma. By generating a predetermined magnetic field in the focusing coil, a plasma sublimation gas flow made of plasma sublimation gas is bent in a predetermined direction, and the plasma sublimation gas is directed toward the film forming material 24 in the film forming chamber 106. And irradiated. The film-forming raw material 24 was sublimated and ionized by the plasma sublimation gas. The ionized film forming raw material 24 is deposited on the film forming surface 3 of the PET film with reduced plasma damage, thereby forming a gas barrier film 5 having a thickness of 83 nm. The ion plating time was 2.4 seconds. sccm is an abbreviation for standard cubic per minute, and the same applies to the following examples and comparative examples. Thus, a gas barrier film 11 ′ according to Example 1 was produced.

得られたガスバリアフィルムについて、ガスバリア膜5の水蒸気透過率を測定したところ0.09g/m/dayであった。水蒸気透過率の測定は、水蒸気透過率測定装置(MOCON社製 TERMATRAN−W3/31)を用い、温度38℃、湿度100%RHで行った。なお、全光線透過率を併せて測定したところ89%であった。全光線透過率は、スガ試験機株式会社製の装置(SMカラーコンピューターSM−C)を使用し、JIS K7105に準拠して測定した。 About the obtained gas barrier film, when the water-vapor-permeation rate of the gas barrier film 5 was measured, it was 0.09 g / m < 2 > / day. The water vapor transmission rate was measured at a temperature of 38 ° C. and a humidity of 100% RH using a water vapor transmission rate measurement device (TERMATRAN-W3 / 31 manufactured by MOCON). In addition, it was 89% when the total light transmittance was measured collectively. The total light transmittance was measured according to JIS K7105 using an apparatus (SM color computer SM-C) manufactured by Suga Test Instruments Co., Ltd.

[実施例2]
実施例1において、磁場形成装置21の配置を代えて成膜した他は、実施例1と同様にして実施例2のガスバリアフィルムを作製した。磁場形成装置21の配置としては、図5及び図6に示すように、PETフィルムの成膜面側の近くに設けたマスクプレート22に磁場形成装置21を設けた。この磁場形成装置21は、フェライト磁石(80mT)のN極が成膜面3に近い開口部側に向き、S極を成膜面3から離れる側に向くようにして、すなわちN極とS極が横方向を向くようにして、開口部を囲む全周に複数配置した。こうした配置により、磁力線2をPETフィルムの成膜面3から離れる方向9に向くようにした。
[Example 2]
In Example 1, the gas barrier film of Example 2 was produced in the same manner as in Example 1 except that the film formation was performed by changing the arrangement of the magnetic field forming device 21. As for the arrangement of the magnetic field forming device 21, as shown in FIGS. 5 and 6, the magnetic field forming device 21 was provided on a mask plate 22 provided near the film forming surface side of the PET film. This magnetic field forming device 21 is configured so that the N pole of the ferrite magnet (80 mT) faces the opening side close to the film formation surface 3 and the S pole faces the side away from the film formation surface 3, that is, the N pole and the S pole. A plurality are arranged on the entire circumference surrounding the opening, so that is oriented in the lateral direction. With this arrangement, the magnetic field lines 2 are directed in the direction 9 away from the film formation surface 3 of the PET film.

得られたガスバリアフィルムのガスバリア膜5の厚さは86nmであり、その水蒸気透過率を実施例1と同様に測定したところ0.14g/m/dayであった。 The thickness of the gas barrier film 5 of the obtained gas barrier film was 86 nm, and its water vapor transmission rate was measured in the same manner as in Example 1. As a result, it was 0.14 g / m 2 / day.

[実施例3]
実施例1において、磁場形成装置21の配置を代えて成膜した他は、実施例1と同様にして実施例3のガスバリアフィルムを作製した。磁場形成装置21の配置としては、図7に示すように、PETフィルムの成膜面側の近くに設けたマスクプレート22に磁場形成装置21を設けた。この磁場形成装置21は、フェライト磁石(80mT)が縦方向を向くように立て、そのN極が成膜原料の供給側に向き、S極が成膜原料の供給側から離れる側(すなわち成膜面側)に向くようにして、開口部を囲む全周に複数配置した。こうした配置により、磁力線2をPETフィルムの成膜面3から離れる方向9に向くようにした。
[Example 3]
In Example 1, the gas barrier film of Example 3 was produced in the same manner as in Example 1 except that the film formation was performed by changing the arrangement of the magnetic field forming device 21. As for the arrangement of the magnetic field forming device 21, as shown in FIG. 7, the magnetic field forming device 21 was provided on a mask plate 22 provided near the film forming surface side of the PET film. This magnetic field forming device 21 is set so that the ferrite magnet (80 mT) faces the vertical direction, the N pole is directed to the film forming raw material supply side, and the S pole is away from the film forming raw material supply side (that is, film forming). A plurality of them were arranged on the entire periphery surrounding the opening so as to face the surface side. With this arrangement, the magnetic field lines 2 are directed in the direction 9 away from the film formation surface 3 of the PET film.

得られたガスバリアフィルムのガスバリア膜5の厚さは90nmであり、その水蒸気透過率を実施例1と同様に測定したところ0.08g/m/dayであった。 The thickness of the gas barrier film 5 of the obtained gas barrier film was 90 nm, and its water vapor transmission rate was measured in the same manner as in Example 1. As a result, it was 0.08 g / m 2 / day.

[実施例4]
実施例2において、120mTのフェライト磁石を同様に配置した他は実施例2と同様にして、実施例4のガスバリアフィルムを作製した。得られたガスバリアフィルムのガスバリア膜5の厚さは81nmであり、その水蒸気透過率を実施例1と同様に測定したところ0.09g/m/dayであった。
[Example 4]
A gas barrier film of Example 4 was produced in the same manner as in Example 2 except that 120 mT ferrite magnets were similarly arranged in Example 2. The thickness of the gas barrier film 5 of the obtained gas barrier film was 81 nm, and its water vapor transmission rate was measured in the same manner as in Example 1. As a result, it was 0.09 g / m 2 / day.

[実施例5]
実施例2において、10mTのフェライト磁石を同様に配置した他は実施例2と同様にして、実施例4のガスバリアフィルムを作製した。得られたガスバリアフィルムのガスバリア膜5の厚さは90nmであり、その水蒸気透過率を実施例1と同様に測定したところ0.24g/m/dayであった。
[Example 5]
In Example 2, a gas barrier film of Example 4 was produced in the same manner as in Example 2 except that 10 mT ferrite magnets were similarly arranged. The thickness of the gas barrier film 5 of the obtained gas barrier film was 90 nm, and its water vapor transmission rate was measured in the same manner as in Example 1. As a result, it was 0.24 g / m 2 / day.

[実施例6]
実施例2と同様の装置構成と基材を用い、蒸発源としてSiONを用いたスパッタリング成膜を行った。それ以外は実施例2と同様にして実施例6のガスバリアフィルムを作製した。得られたガスバリアフィルムのガスバリア膜(SiON膜)の厚さは95nmであり、その水蒸気透過率を実施例1と同様に測定したところ0.04g/m/dayであった。また、全光線透過率を併せて測定したところ78%であった。
[Example 6]
Using the same apparatus configuration and substrate as in Example 2, sputtering film formation was performed using SiON as the evaporation source. Otherwise, the gas barrier film of Example 6 was produced in the same manner as in Example 2. The thickness of the gas barrier film (SiON film) of the obtained gas barrier film was 95 nm, and its water vapor transmission rate was measured in the same manner as in Example 1. As a result, it was 0.04 g / m 2 / day. Moreover, it was 78% when the total light transmittance was measured collectively.

[比較例1]
実施例2において、マスクプレート22に設けられた磁場形成装置21を取り除き、それ以外は実施例2と同様(65Aの放電電流、155Vの放電電圧)にして比較例1のガスバリアフィルムを作製した。得られたガスバリアフィルムのガスバリア膜5の厚さは84nmであり、その水蒸気透過率を測定したところ1.0g/m/dayであった。また、全光線透過率は89%であった。
[Comparative Example 1]
In Example 2, the gas barrier film of Comparative Example 1 was produced in the same manner as in Example 2 (65 A discharge current, 155 V discharge voltage) except that the magnetic field forming device 21 provided on the mask plate 22 was removed. The thickness of the gas barrier film 5 of the obtained gas barrier film was 84 nm, and its water vapor permeability was measured and found to be 1.0 g / m 2 / day. The total light transmittance was 89%.

[比較例2]
実施例6において、磁場形成装置21を取り除き、蒸発源としてSiONを用いたスパッタリング成膜を行った。それ以外は実施例2と同様(65Aの放電電流、155Vの放電電圧)にして比較例2のガスバリアフィルムを作製した。得られたガスバリアフィルムのガスバリア膜(SiON膜)の厚さは93nmであり、その水蒸気透過率を実施例1と同様に測定したところ0.38g/m/dayであった。
[Comparative Example 2]
In Example 6, the magnetic field forming device 21 was removed, and sputtering film formation using SiON as an evaporation source was performed. Otherwise, the gas barrier film of Comparative Example 2 was produced in the same manner as in Example 2 (65 A discharge current, 155 V discharge voltage). The thickness of the gas barrier film (SiON film) of the obtained gas barrier film was 93 nm, and its water vapor transmission rate was measured in the same manner as in Example 1. As a result, it was 0.38 g / m 2 / day.

1 被処理材
2 磁力線
3 成膜面
4 荷電粒子
5 膜(ガスバリア膜)
6 平坦化膜
9 成膜面から離れる方向
11,11’ ガスバリアフィルム
21 磁石
22 マスクプレート
24 成膜原料
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Material to be processed 2 Magnetic field line 3 Film-forming surface 4 Charged particle 5 Film (gas barrier film)
6 Flattening film 9 Direction away from film forming surface 11, 11 ′ Gas barrier film 21 Magnet 22 Mask plate 24 Film forming raw material

101 ホローカソード型イオンプレーティング装置
102 真空チャンバー
103a 供給ロール
103b 巻き取りロール
104 コーティングドラム
105 真空排気ポンプ
106 成膜チャンバー
107 坩堝
108 アノード磁石
109 仕切り板
110 圧力勾配型プラズマガン
111 収束用コイル
112 シート化磁石
113 バルブ
114 真空排気ポンプ
116 バルブ
117 反応性ガス導入装置
118 装置筐体
119 流量調整装置
DESCRIPTION OF SYMBOLS 101 Hollow cathode type ion plating apparatus 102 Vacuum chamber 103a Supply roll 103b Winding roll 104 Coating drum 105 Vacuum exhaust pump 106 Deposition chamber 107 Crucible 108 Anode magnet 109 Partition plate 110 Pressure gradient type plasma gun 111 Converging coil 112 Sheeting Magnet 113 Valve 114 Vacuum exhaust pump 116 Valve 117 Reactive gas introducing device 118 Device housing 119 Flow rate adjusting device

Claims (10)

プラズマ雰囲気下でイオン化した成膜原料を被処理材上に堆積させる成膜方法であって、磁力線が前記被処理材の成膜面から離れる方向に向く磁場環境を形成し、該磁場環境で前記被処理材の成膜面に前記成膜原料を堆積させることを特徴とする成膜方法。   A film forming method for depositing an ionized film forming material on a material to be processed in a plasma atmosphere, wherein a magnetic field environment in which magnetic lines of force are directed away from the film forming surface of the material to be processed is formed in the magnetic field environment. A film forming method comprising depositing the film forming material on a film forming surface of a material to be processed. 前記磁力線の向きは、磁石のN極からS極に向かう磁力線の向きであって前記プラズマを構成する荷電粒子を前記成膜面から離れる方向にはね返す向きである、請求項1に記載の成膜方法。   2. The film formation according to claim 1, wherein the direction of the magnetic lines of force is a direction of magnetic lines of force from the N-pole to the S-pole of the magnet and repels charged particles constituting the plasma in a direction away from the film formation surface. Method. 前記成膜原料の堆積を、イオンプレーティング法、DCスパッタリング法、マグネトロンスパッタリング法及びプラズマCVD法から選ばれるいずれかで行う、請求項1又は2に記載の成膜方法。   The film forming method according to claim 1, wherein the deposition of the film forming material is performed by any one selected from an ion plating method, a DC sputtering method, a magnetron sputtering method, and a plasma CVD method. 前記被処理材がプラスチック基材であり、該プラスチック基材上にガスバリア膜を成膜してなる、請求項1〜3のいずれか1項に記載の成膜方法。   The film forming method according to claim 1, wherein the material to be treated is a plastic substrate, and a gas barrier film is formed on the plastic substrate. 前記ガスバリア膜が、プラズマ雰囲気下で形成された無機酸化物膜、無機窒化物膜、無機炭化物膜、無機酸化炭化物膜、無機窒化炭化物膜、無機酸化窒化物膜、及び無機酸化窒化炭化物膜から選ばれるいずれかである、請求項4に記載の成膜方法。   The gas barrier film is selected from an inorganic oxide film, an inorganic nitride film, an inorganic carbide film, an inorganic oxycarbide film, an inorganic oxycarbide film, an inorganic oxynitride film, and an inorganic oxynitride carbide film formed in a plasma atmosphere. The film forming method according to claim 4, wherein 成膜チャンバー内のプラズマ雰囲気下でイオン化した成膜原料を被処理材上に堆積させる成膜装置であって、
前記被処理材を保持する被処理材保持装置と、
前記被処理材保持装置又はその近傍に設けられて、磁力線が前記被処理材の成膜面から離れる方向に向く磁場環境を形成する磁場形成装置と、
を有することを特徴とする成膜装置。
A film forming apparatus for depositing a film forming material ionized in a plasma atmosphere in a film forming chamber on a material to be processed,
A workpiece holding device for holding the workpiece, and
A magnetic field forming device that is provided in or near the processing material holding device and forms a magnetic field environment in which magnetic lines of force are directed away from the film forming surface of the processing material;
A film forming apparatus comprising:
前記磁場形成装置は、永久磁石又は電磁石を有し、該永久磁石又は電磁石のN極を前記成膜原料が供給される側に近い側に配置し、S極を遠い側に配置する、請求項6に記載の成膜装置。   The magnetic field forming device includes a permanent magnet or an electromagnet, the N pole of the permanent magnet or the electromagnet is disposed on the side closer to the side to which the film forming raw material is supplied, and the S pole is disposed on the far side. 6. The film forming apparatus according to 6. 前記磁場形成装置が、前記被処理材の成膜面の反対面側に設けられている、請求項7に記載の成膜装置。   The film forming apparatus according to claim 7, wherein the magnetic field forming apparatus is provided on a surface opposite to a film forming surface of the material to be processed. 前記磁場形成装置が、前記被処理材の成膜面側の周縁近傍に設けられている、請求項7に記載の成膜装置。   The film forming apparatus according to claim 7, wherein the magnetic field forming apparatus is provided in the vicinity of a peripheral edge on a film forming surface side of the material to be processed. イオンプレーティング装置、DCスパッタリング装置、マグネトロンスパッタリング装置及びプラズマCVD装置から選ばれる装置である、請求項6〜9のいずれか1項に記載の成膜装置。   The film forming apparatus according to claim 6, which is an apparatus selected from an ion plating apparatus, a DC sputtering apparatus, a magnetron sputtering apparatus, and a plasma CVD apparatus.
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