JP2012237057A - 真空成膜方法、及び該方法によって得られる積層体 - Google Patents

真空成膜方法、及び該方法によって得られる積層体 Download PDF

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Abstract

【課題】ロールツーロール技術において、作業の効率化、或いは、改善を更に図った成膜方法を提供する。
【解決手段】長尺の基体１０に連続的に真空成膜を行う方法であって、ロール状に巻かれた長尺の基体を第１ロール室Ｗ１から第２ロール室Ｗ２へ向う第１の方向に第１ロール室から繰り出す段階、第１の方向に繰り出された基体を脱ガスする段階、脱ガスされた基体の面に第２成膜室４２において第２の膜材料を成膜する段階、第２の膜材料が成膜された基体を第２ロール室で巻取る段階、第２ロール室で巻き取った基体を第２ロール室から第１ロール室へ向う第２の方向に第２ロール室から繰り出す段階、第２の方向に繰り出された基体の面に第１成膜室４１において第１の膜材料を成膜する段階、第２の膜材料の上に第１の膜材料が積層された基体を第１ロール室で巻取る段階、を備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、成膜方法、特に、長尺の基体に連続的に真空成膜を行う成膜方法、及び該方法によって得られる積層体に関する。
成膜方法として、真空蒸着法、スパッタリング法、イオンプレーティング法等の、各種の方法が開発されてきた。これらの成膜方法によって得られた積層体は、例えば、液晶ディスプレイや有機ＥＬディスプレイ等の表示装置、半導体装置等の製造に幅広く利用されている。積層体は、これら表示装置や半導体装置等の保護フィルムや、光学フィルタ、反射防止フィルムといった各種の機能性フィルムとして利用できる。
近年、液晶テレビや、携帯電話、テレビゲーム機等、これらの機能性フィルムを用いるデバイス装置の需要が急激に伸びている。需要の伸びに伴い、機能性フィルムを短期間に大量に生産する技術の開発が急務となっている。このような要求に応えるため、ロールツーロール技術が開発された。ロールツーロール技術は、ロール状に巻かれた長尺の基体をロール間で搬送させて、連続成膜を可能とすることにより、作業の効率化を図るものである。
しかしながら、従来の単純なロールツーロール技術によっては、量産にも限界がある。また、機能性フィルムに要求される層構成は、それら機能性フィルムを適用する装置毎に異なることがあり、更に、機能性フィルムに要求される性能等によっても異なることがあるため、多様な積層体構造を、短時間で、容易に且つ安価に製造できる、柔軟な成膜方法の開発が望まれる。
ロールツーロール技術を利用した成膜方法の一例が、特許４４１５５８４号（特許文献１）に示されている。この成膜方法では、２つのロール間に１つの回転ドラムを設け、基板を運搬する１つの回転ドラムに対して複数のターゲットによる連続成膜を可能として作業の効率化が図られている。
特開２０１０−２３６０７６号（特許文献２）や特開平０７−０９８８５４号（特許文献３）には、ロールツーロール技術を利用して、両面に成膜を行うことができる成膜方法が示されている。両面成膜を可能とするため、ここでは、２つの回転ドラムとこれらの間に配置された１つの巻き取りロールが用いられ、繰り出しロールから繰り出されたロールに、互いに反対方向に回転中の２つの回転ドラムを通じて成膜を行った後に、巻き取りロールで巻き取りが行われるようになっている。
特許４４１５５８４号 特開２０１０−２３６０７６号 特開平０７−０９８８５４号
しかしながら、これら従来の成膜方法を実施する装置では、ターゲットが回転ドラムに対して所定の距離を隔てて固定されており、これらカソード電極によって支持されているターゲット等にメンテナンスを行うために成膜作業を中断する必要があり、この結果、作業の効率が悪化するという問題があった。
また、特許文献２や特許文献３の成膜方法によっては、せいぜい、両面或いは片面に膜を製造することができるだけであり、これ以外の多様な積層体構造の製造には対応できず、種々の積層体を製造するために、その都度異なる製造ラインを設けることが必要とされ、コストの増大を招いていた。
更に、これらの従来の成膜方法では、成膜が行われた後に、加熱処理が十分に行われないおそれもあり、この結果、成膜された膜材料が完全に結晶化されないおそれといった問題も生じていた。
本発明は、これら従来技術における問題点を解決するためになされたものであり、ロールツーロール技術において、例えば、メンテナンスが必要なカソード電極を成膜室から取り除くことができるようにして、成膜作業の効率化を図った成膜方法を提供し、また、例えば、二重成膜及び表裏面の成膜に同時に対応可能な成膜方法を提供して、作業の効率化、或いは、改善を図った成膜方法を提供することを目的とする。
上記の目的を達成する本発明は、長尺の基体に連続的に真空成膜を行う方法であって、ａ）ロール状に巻かれた長尺の基体を第１ロール室から第２ロール室へ向う第１の方向に前記第１ロール室から繰り出す段階、ｂ）前記第１の方向に繰り出された前記基体を脱ガスする段階、ｃ）前記脱ガスされた前記基体の面に第２成膜室において第２の膜材料を成膜する段階、ｄ）前記第２の膜材料が成膜された前記基体を前記第２ロール室で巻取る段階、ｅ）前記第２ロール室で巻き取った前記基体を前記第２ロール室から前記第１ロール室へ向う第２の方向に前記第２ロール室から繰り出す段階、ｆ）前記第２の方向に繰り出された前記基体の前記面に成膜された第２の膜材料の上に第１成膜室において第１の膜材料を成膜する段階、ｇ）前記第２の膜材料の上に前記第１の膜材料が積層された前記基体を前記第１ロール室で巻取る段階、を備えることを特徴とする成膜方法を提供する。この構成によれば、第１ロール室から前記第２ロール室に前記基体を送る第１のパスの間に第２の膜材料を成膜し、第２ロール室から第１ロール室に前記基体を送る戻りの第２のパスの間に第１の膜材料を成膜することができるため、基体を第１ロール室と第２ロール室の間で往復させることによって、第２の膜材料と第１の膜材料がこの順に積層された積層体をロールツーロール方式で連続的に製造することができる。
上記成膜方法において、前記第１ロール室から繰り出された後であって前記第２の膜材料が成膜される前に、前記基体にプラズマ処理を行ってもよいし、前記第２ロール室から繰り出された後であって前記第１の膜材料が成膜される前に、前記基体にプラズマ処理を行ってもよい。これにより、プラズマ処理の強化を図ることができる。
また、上記成膜方法において、前記第１ロール室から繰り出された後であって前記第２の膜材料が成膜される前に、前記基体を脱ガスしてもよいし、前記第２ロール室から繰り出された後であって前記第１の膜材料が成膜される前に、前記基体を脱ガスしてもよい。これにより、第２成膜室において第２の膜材料を成膜する前に脱ガスを行うことができる。
更に、上記成膜方法において、前記第１成膜室で、前記第１の方向に案内中の前記基体を脱ガスしてもよい。第１回転体が加熱機能を有することにより、基体を加熱して、フィルム中の揮発成分を除去する（脱ガス）することができる。
尚、上記成膜方法において、前記第１の方向に繰り出された前記基体の前記面に第２成膜室において第２の膜材料を成膜するにあたり、前記第１の膜材料のターゲットを支持する前記第１成膜室の第１カソード電極が前記第１成膜室から取り除かれるようにしてもよい。同様に、前記第２の方向に繰り出された前記基体の前記面に成膜された第２の膜材料の上に第１成膜室において第１の膜材料を成膜するにあたり、前記第２の膜材料のターゲットを支持する前記第２成膜室の第２カソード電極が前記第２成膜室から取り除かれるようにしてもよい。このような構成とすることにより、第１の成膜室で第１の膜材料のターゲットのメンテナンス作業を行いつつ、第２の成膜室で継続して成膜作業を行うことができ、生産効率を上げることができる。
また、上記成膜方法において、前記第２の膜材料が成膜された後であって前記第２ロール室で巻取られる前に、前記基体をアニールしてもよい。これにより、第２加熱室において、第２成膜室で成膜された第２の膜材料をアニール処理することができる。
尚、上記成膜方法において、前記第１の膜材料が金属であり、前記第２の膜材料が透明導電膜であってもよく、前記金属は銅又は銅合金、或いは、銀又は銀合金であってよい。
また、上記目的を達成する本発明は、長尺の基体に連続的に真空成膜を行う方法であって、ａ）ロール状に巻かれた長尺の基体を第１ロール室から第２ロール室へ向う第１の方向に前記第１ロール室から繰り出す段階、ｂ）前記第１の方向に繰り出された前記基体を脱ガスする段階、ｃ−１）第１搬送経路では、前記脱ガスされた前記基体を前記第１の方向で第２成膜室へ案内し、前記第１の方向に案内中の前記基体の第１の面に第２成膜室において第２の膜材料を成膜し、前記第２の膜材料が成膜された前記基体を前記第２ロール室で巻き取り、前記第２ロール室で巻き取った前記基体を前記第２ロール室から前記第１ロール室へ向う第２の方向に前記第２ロール室から繰り出し、前記第２の方向に繰り出された前記基体の前記第１の面に成膜された第２の膜材料の上に第１成膜室において第１の膜材料を成膜し、前記第２の膜材料の上に前記第１の膜材料が積層された前記基体を前記第１ロール室で巻取る段階を有し、ｃ−２）第２搬送経路では、前記脱ガスされた前記基体を前記第１の方向で前記第１成膜室へ案内し、前記第１の方向に案内中の前記基体の前記第１の面に前記第１成膜室において第３の膜材料を成膜し、前記第３の膜材料が成膜された前記基体を、前記第２の方向で前記第２成膜室へ案内し、前記第２の方向に案内中の前記基体の前記第１の面とは反対側の第２の面に前記第２成膜室において第４の膜材料を成膜し、前記第１の面に前記第３の膜材料が成膜され且つ前記第２の面に前記第４の膜材料が成膜された前記基体を第３ロール室で巻取る段階を有することを特徴とする成膜方法を提供する。この構成によれば、第１搬送経路では、基体を第１ロール室と第２ロール室の間で往復させることにより、第１の方向に案内中は第１の面に第２の膜材料を成膜し、第２の方向に案内中は第１の面に第１の膜材料を成膜して、基体の上に第２の膜材料と第１の膜材料がこの順に積層された積層体をロールツーロール方式で連続的に製造することができる。一方、第２搬送経路では、第１の方向に案内中は第１の面に第３の膜材料を成膜し、第２の方向に案内中は第２の面に第４の膜材料を成膜して、前記基体の前記第１の面に前記第３の膜材料が前記第２の面に前記第４の膜材料がそれぞれ成膜された積層体をロールツーロール方式で連続的に製造することができる。
上記成膜方法において、前記第１搬送経路において、前記第１ロール室から繰り出された後であって前記第２の膜材料が成膜される前に、前記基体にプラズマ処理を行ってもよい。このプラズマ処理により、第２の膜材料を成膜する前に、基体の表面を活性化し、また、クリーニングすることができる。
また、上記成膜方法において、前記第１搬送経路において、前記第１ロール室から繰り出された後であって前記第２ロール室で巻取られる前に、前記基体をアニールしてもよい。この構成により、第２加熱室において、第２成膜室で成膜された第２の膜材料をアニール処理することができる。
また、上記成膜方法において、前記第１搬送経路において、前記第１の方向に繰り出された前記第１基体の前記第１面に第２成膜室において第２の膜材料を成膜するにあたり、前記第１の膜材料のターゲットを支持する前記第１成膜室の第１カソード電極が前記第１成膜室から取り除かれるようにしてもよい。また、前記第１搬送経路において、前記第２の方向に繰り出された前記第１基体の前記第１面に第１成膜室において第１の膜材料を成膜するにあたり、前記第２の膜材料のターゲットを支持する前記第２成膜室の第２カソード電極が前記第２成膜室から取り除かれるようにしてもよい。これらの構成により、第１成膜室でカソード電極のメンテナンス作業を行いつつ、第２の成膜室で継続して成膜作業を行うことができ、生産効率を上げることができる。
尚、上記成膜方法において、前記第１の膜材料が金属であり、前記第２の膜材料が透明導電膜であってもよく、前記金属が銅又は銅合金、或いは、銀又は銀合金であってもよい。
また、上記成膜方法において、前記第３の膜材料が透明導電膜であり、前記第４の膜材料が透明導電膜であってもよい。
本発明によれば、ロールツーロール技術を用いつつ、成膜の効率化、或いは、その改善を図ることができる。
本発明による成膜方法を実施することができる成膜装置の一例を示す図である。 本発明の成膜方法の下で可能なカソード電極の配置を示す図である。 本発明による成膜方法によって製造される積層体の構成例を示す図である。 本発明による成膜方法を実施することができる他の成膜装置の一例を示す図である。 本発明による成膜方法によって製造される積層体の構成例を示す図である。
添付図面を参照しつつ、本発明の一つの好適な実施形態について以下に説明する。
図１に、本発明による第１の成膜方法を実施することができる成膜装置１の一例を示す。この成膜装置１には、例えば、ロール状に巻かれた長尺の基体１０を収容することができる第１ロール室Ｗ１及び第２ロール室Ｗ２と、これら第１ロール室Ｗ１と第２ロール室Ｗ２の間に設けた第１成膜室４１及び第２成膜室４２、第１ロール室Ｗ１と第１成膜室４１の間に設けた加熱室３１、更に、第１加熱室３１と第１成膜室４１の間に設けたプラズマ処理装置４０が含まれる。
真空成膜方法として、真空蒸着法、スパッタリング法、化学気相成長法（ＣＶＤ）等が知られている。本装置１は、これらいずれの方法にも適用することができる。取り分け、スパッタリング法によれば、大面積の均一スパッタリングが可能であり、また、連続生産性が高く、安定性が良好で、緻密な薄膜形成が可能である。また、スパッタリング法の中でも、特に、ＤＣマグネトロンスパッタ法によれば、ターゲット表面に磁場を形成し、電子を閉じ込めることで、基体の損傷を抑えることができる。
真空状態を効果的に保つため、本装置１の各室と室の間には仕切り１４が設けられている。また、各仕切り１４には、基体１０を通過させる隙間１３が設けられている。
本方法で使用される基体１０は、例えば、ＰＥＴフィルム等の各種の樹脂フィルム、アルミニウムシート等の各種金属シートといった、成膜可能な材質から成っていればよく、その材質は特に限定されない。但し、基体１０は、全体として長尺状であって、可撓性を有し、ロール状に巻回可能なものとする。成膜の際、基体１０は、複数配列された案内ロール２９等を利用して、第１ロール室Ｗ１や第２ロール室Ｗ２の間、場合によっては、その他のロール室の間を、第１ロール室Ｗ１から第２ロール室Ｗ２へ向う第１の方向Ａや第２ロール室Ｗ２から第１ロール室Ｗ１へ向う第２の方向Ｂに、ロールツーロール方式で搬送される。
基体１０をロール状に巻回するため、第１ロール室Ｗ１には第１繰出・巻取ロール２１が、第２ロール室Ｗ２には第２巻取・繰出ロール２２が、それぞれ設けられている。基体１０を第１の方向Ａに搬送させる際、第１繰出・巻取ロール２１は繰り出しを、第２繰出・巻取ロール２２は巻き取りを行う。一方、基体１０を第２の方向Ｂに搬送させる際、第２繰出・巻取ロール２２は繰り出しを、第１繰出・巻取ロール２１は巻き取りを行う。
加熱室３１は、基体１０を加熱するために使用する。加熱室を設ける位置は特に限定されないが、以下に説明するように、それを設ける位置や装置の使用態様によって、得られる効果は相違する。
例えば、図１に示すように、加熱室３１を、第１ロール室Ｗ１と第１成膜室４１の間に設けた場合、基体１０は、第１成膜室４１における成膜前に、加熱室３１によって加熱される。真空処理時等には、基体１０から水分が生ずることがあるが、この水分は成膜される膜の組成に大きな影響を与えてしまう。上記の位置に加熱室３１を設けることにより、成膜前に基体１０を脱ガスして、水分を除去して、影響を低減させることができる。
また、特に図示しないが、加熱室を、例えば、第２成膜室４２と第２ロール室Ｗ２の間に設けてもよい。このような位置に加熱室を設けることにより、第２成膜室４２において基体１０を成膜した後に、基体１０を加熱することが可能となり、これによって、基体１０に成膜した膜材料をアニールし、膜の原子配列を規則的に並んだ結晶粒とすることができる。
更に、必要に応じて、例えば、第１成膜室４１と第２成膜室４２の間等に加熱室を設けてもよい。但し、加熱室は必ずしも必要なものではなく、例えば、成膜室における加熱機能を利用することによって、加熱室を設けることなく同様の効果を得ることもできる。
プラズマ処理装置は、基体１０をプラズマ処理するために使用する。プラズマ処理を施すことにより、基体１０の表面を活性化し、また、クリーニングすることができ、これによって、成膜をより効果的に行うことできる。加熱室同様、プラズマ処理装置を設ける位置は特に限定されない。
例えば、図１の例では、プラズマ処理装置４０を、第１加熱室３１と第１成膜室４１の間に設けている。上記の位置にプラズマ処理装置を設けることにより、第１の成膜室４１における成膜前に基体１０にプラズマ処理を行うことができる。更に、必要に応じて、例えば、第１成膜室４１と第２成膜室４２の間に加熱室を設けることもできる。尚、プラズマ処理装置は必ずしも必要なものではなく、また、後述する成膜室の回転ドラムによる加熱機能等を利用して省略することもできる。
成膜装置１は、第１ロール室Ｗ１と第２ロール室Ｗ２の間に、少なくとも２つ、ここでは、第１成膜室４１と第２成膜室４２を有する。成膜室は少なくとも２つ設けられていれば足りるが、追加の成膜室を設けてもよい。追加の成膜室を設ける位置は、第１ロール室Ｗ１と第２ロール室Ｗ２の間であれば、特に限定されるものではなく、例えば、加熱室３１と第１成膜室４１の間に設けてもよい。更に、これらの成膜室で成膜される膜材料も特に限定されず、例えば、銅や銅合金、或いは、銀や銀合金のような金属や透明導電膜であってもよい。銀合金としては、例えば、銀（Ａｇ）にパラジウム（Ｐｄ）と銅（Ｃｕ）を加えたＡＰＣ（Ａｇ−Ｐｄ−Ｃｕ）と呼ばれる合金であってもよい。この場合、銀は、ＡＰＣの主成分として９０原子％以上含有されていてもよい。
第１成膜室４１は、第１回転ドラム５１と第１カソード電極６１を備える。第１回転ドラム５１は、基体１０を第１の方向Ａ或いは第２の方向Ｂに運搬するように回転自在とされており、基体１０は、それらの周囲を経て、第１の方向Ａや第２の方向Ｂに搬送される。更に、第１回転ドラム５１は、基体１０を加熱する機能を有していてもよい。第１回転ドラム１０の加熱機能によって得られる効果は、加熱室と同様と考えてよい。この結果、第１回転ドラム５１によって加熱室の加熱機能を代替することもできるし、逆に、加熱室の加熱機能によって第１回転ドラム５１における加熱機能を代替することもできる。
第１カソード電極６１は、第１回転ドラム５１に対して複数設けられる。これら複数の第１カソード電極６１は各々、所定の膜材料を成膜するためのターゲットを支持した状態で、第１回転ドラム５１に対向して可動状態で配置され得る。成膜すべき膜材料は、装置の使用態様によって自由に変更できる。例えば、基体１０が、第１回転ドラム５１の周囲を第１の方向に通されているときは第１の膜材料、又は、第３の膜材料等としてもよい。これら第１の膜材料と第３の膜材料は、装置の使用態様に応じて自由に変更することができる。この第１カソード電極６１を利用して、基体１０が第１回転ドラム５１の周囲を通される間に、基体１０に第１の膜材料や第３の膜材料等、所定の膜材料が成膜されことになる。
第２成膜室４２は、第１成膜室４１と同一又は類似の構成及び機能を有し、少なくとも、第２回転ドラム５２と第２カソード電極６２を備える。第２回転ドラム５２は、その周囲を経て、基体１０を第１の方向Ａ及び第２の方向Ｂに連続的に搬送させることができ、また、基体１０を加熱することもできる。第２回転ドラム５２の周囲には、複数の第２カソード電極６２が、第２回転ドラム５２に対向して配置されており、第２カソード電極６２における膜材料は、例えば、基体１０が第２回転ドラム５２の周囲を第１の方向に通されているときは、第２の膜材料、基体１０が第２回転ドラム５２の周囲を第２の方向に通されているときは、第４の膜材料等としてもよい。これら第２の膜材料と第４の膜材料は、装置の使用態様に応じて自由に変更することができる。第２カソード電極６２を利用して、基体１０が第２回転ドラム５２の周囲を通される間に、基体１０には、所定の膜材料が成膜されることになる。
尚、第１回転ドラム５１や第２回転ドラム５２における加熱処理と成膜処理は、互いに独立した機能であって、例えば、第１成膜室４１では加熱処理のみを行い、第２成膜室４２では成膜処理のみを行うこともできる。また、加熱処理が十分に行われるように、第１回転ドラム５１や第２回転ドラム５２の径を比較的大きく設定して、搬送時間を長くしてもよい。
図１とともに図２を参照して、成膜装置１を利用した、本発明による第１の成膜方法における一つの使用態様を説明する。図２は、この使用態様の下で可能な、カソード電極の配置を示す図である。この使用態様によれば、第１ロール室Ｗ１から第２ロール室Ｗ２へ向う第１の方向Ａにおいて、第２の膜材料が成膜された基体（便宜上、ここでは「第１基体」と呼ぶ）を製造し、更に、第２ロール室Ｗ２から第１ロール室Ｗ１へ向う第２の方向Ｂにおいて、第１の膜材料が成膜された基体（便宜上、ここでは「第２基体」と呼ぶ）を製造することができる。
図１に示すように、先ず、第１基体が、第１の方向Ａに第１ロール室Ｗ１から繰り出される。繰り出された第１基体は、第１加熱室３１や第１成膜室４１の第１回転ドラム５１の加熱機能を用いて脱ガスされる。更に、脱ガスされた第１基体に、第２成膜室４２の第２カソード電極６２を用いて第２の膜材料が成膜され、その後、第２ロール室Ｗ２で巻取りが行われる。更に、第１基体とは異なる第２基体が、第２の方向Ｂに第２ロール室Ｗ２から繰り出される。繰り出された第２基体は、第２成膜室４２において脱ガスされ、更に、脱ガスされた第２基体に、第１成膜室４１の第１カソード電極６１を用いて第１の膜材料が成膜され、その後、第１ロール室Ｗ１で巻取りが行われる。
図２の（ａ）は、第１の方向Ａにて第１基体が成膜される際に可能な、第１成膜室４１の第１カソード電極６１及び第２成膜室４２の第２カソード電極６２の配置の状態を、図２の（ｂ）は、第２の方向Ｂにて第２基体が成膜される際に可能な、第１成膜室４１の第１カソード電極６１及び第２成膜室４２の第２カソード電極６２の配置の状態を、それぞれ、概略平面図で示した図である。
この使用態様の下では、例えば、第２の膜材料が成膜された第１基体を生成する際、第１成膜室４１では、第１成膜室４１の第１回転ドラム５１による加熱処理（脱ガス）が行われれば十分であって、第１カソード電極６１を用いた成膜処理は行う必要がないから、図２の（ａ）に示すように、第１成膜室４１の第１カソード電極６１を、第１カソード電極６１を支持する本体６０を移動させること等により、第１成膜室４１から取り除いた状態で脱ガス等を行うことができる。この結果、第１成膜室４１から取り除いた第１カソード電極６１に対しては、交換等のメンテナンスを行うことができ、このようなメンテナンス作業中にも、第２成膜室４２において、成膜を継続的に行うことができる。尚、第１成膜室４１から第１カソード電極６１を取り除くことによって第１成膜室４１に生じた開口は、必要であれば、仮蓋等を利用して閉じることができる。
同様に、この使用態様の下では、例えば、第１の膜材料が成膜された第２基体を生成する際、第２成膜室４２では、第２成膜室４２の第２回転ドラム５２による加熱処理（脱ガス）が行われれば十分であって、第２カソード電極６２を用いた成膜処理は行う必要がないから、図２の（ｂ）に示すように、第２成膜室４２の第２カソード電極６２を第２成膜室４２から取り除いた状態で脱ガス等を行うことができる。この結果、第２成膜室４２から取り除いた第２カソード電極６２に対しては、交換等のメンテナンスを行うことができ、このようなメンテナンス作業中にも、第１成膜室４１において、成膜を継続的に行うことができる。尚、上に説明したように、第２成膜室４２から第２カソード電極６２を取り除くことによって第２成膜室４２に生じた開口は、必要であれば、仮蓋等を利用して閉じることができる。
このように、第１の成膜方法における一つの使用態様によれば、第１成膜室４１又は第２成膜室４２の一方で第１カソード電極６１又は第２カソード電極６２のメンテナンス作業を行い、第１成膜室４１又は第２成膜室４２の他方で継続して成膜作業を行うことができるため、基体の生産効率を高めることができる。
尚、この使用態様において、例えば、第１加熱室３１と第１成膜室４１の間に設けたプラズマ処理装置４０や、第１成膜室４１と第２成膜室４２の間に設けたプラズマ処理装置（図示されていない）を用いて、第１ロール室Ｗ１から繰り出された後であって第２成膜室４２において第２の膜材料が成膜される前に、第１基体にプラズマ処理を行うこともできる。また、例えば、第２ロール室Ｗ２と第２成膜室４２の間に設けたプラズマ処理装置（図示されていない）や、第２成膜室４２と第１成膜室４１の間に設けたプラズマ処理装置（図示されていない）を用いて、第２ロール室Ｗ２から繰り出された後であって第１成膜室４１において第１の膜材料が成膜される前に、第２基体にプラズマ処理を行うこともできる。プラズマ処理を施すことにより、成膜をより効果的に行うことできる。
また、例えば、第１ロール室Ｗ１と第１成膜室４１の間に設けた加熱室３１を用いて、第１ロール室Ｗ１から繰り出された後であって第１成膜室４１の加熱機能（５１）によって脱ガスされる前に、第１基体を脱ガスすることもできる。また、例えば、第２ロール室Ｗ２と第２成膜室４２の間に設けた加熱室（図示されていない）を用いて、第２ロール室Ｗ２から繰り出された後であって第２成膜室４２の加熱機能（５２）によって脱ガスされる前に、第２基体を脱ガスすることもできる。
更に、例えば、第１成膜室４１と第１ロール室Ｗ１の間に設けた加熱室３１を用いて、第１の膜材料が成膜された後であって第１ロール室Ｗ１で巻取られる前に、第２基体をアニールすることもできる。また、例えば、第２成膜室４２と第２ロール室Ｗ２の間に設けた加熱室（図示されていない）を用いて、第２の膜材料が成膜された後であって第２ロール室Ｗ２で巻取られる前に、第１基体をアニールすることもできる。
再び図１を参照して、上記の成膜装置１を用いた本発明による第１の成膜方法における別の使用態様を説明する。
この使用態様では、先ず、第１ロール室Ｗ１から第２ロール室Ｗ２に基体１０を送る第１のパスの間に、第１の方向Ａにおいて基体１０が第１ロール室Ｗ１から繰り出され、繰り出された基体１０は第１加熱室３１や第１成膜室４１の第１回転ドラム５１の加熱機能を用いて脱ガスされる。更に、脱ガスされた基体１０の面に、第２成膜室４２の第２カソード電極６２を用いて、第２の膜材料が成膜され、その後、第２の膜材料が成膜された基体１０は第２ロール室Ｗ２で一旦巻取られる。続く、第２ロール室Ｗ２から第１ロール室Ｗ１に基体１０を送る戻りの第２のパスの間に、第２の方向Ｂにおいて基体１０が第２ロール室Ｗ２から繰り出され、繰り出された基体１０の面に第１成膜室４１の第１カソード電極６１を用いて、第１の膜材料が成膜され、最後に、第２の膜材料の上に第１の膜材料が積層された基体１０は第１ロール室Ｗ１で巻取られる。
明らかなように、この使用態様によれば、基体１０を第１ロール室Ｗ１と第２ロール室Ｗ２の間で往復させることによって、第２の膜材料と第１の膜材料がこの順に積層された１つの積層体をロールツーロール方式で連続的に製造することができる。図３に、この使用態様によって製造される積層体の構成例を示している。積層体は、基体１０の上に第２の膜材料１０−２と第１の膜材料１０−１をこの順に有する。例えば、第１の膜材料１０−１として、銅（Ｃｕ）又は銅合金、或いは、銀（Ａｇ）又は銀合金（ＡＰＣ等）のような金属を用い、第２の膜材料１０−２として、非晶質又は結晶ＩＴＯのような透明導電膜を用いてもよい。但し、これらの膜材料は特に限定されるものではない。
尚、この使用態様において、例えば、第１加熱室３１と第１成膜室４１の間に設けたプラズマ処理装置４０や、第１成膜室４１と第２成膜室４２の間に設けたプラズマ処理装置（図示されていない）を用いて、第１ロール室Ｗ１から繰り出された後であって第２成膜室４２において第２の膜材料が成膜される前に、基体１０にプラズマ処理を行うこともできる。また、例えば、第２ロール室Ｗ２と第２成膜室４２の間に設けたプラズマ処理装置（図示されていない）や、第２成膜室４２と第１成膜室４１の間に設けたプラズマ処理装置（図示されていない）を用いて、第２ロール室Ｗ２から繰り出された後であって第１成膜室４１において第１の膜材料が成膜される前に、基体１０にプラズマ処理を行うこともできる。
また、例えば、第１ロール室Ｗ１と第１成膜室４１の間に設けた加熱室３１や、第１成膜室４１と第２成膜室４２の間に設けた加熱室（図示されていない）、更に、第１成膜室４１の第１回転ドラム５１による加熱機能を用いて、第１ロール室Ｗ１から繰り出された後であって第２成膜室４２において第２の膜材料が成膜される前に、基体１０を脱ガスすることもできる。また、例えば、第２ロール室Ｗ２と第２成膜室４２の間に設けた加熱室（図示されていない）や、第２成膜室４２と第１成膜室４１の間に設けた加熱室（図示されていない）、第２成膜室４２の第２回転ドラム５２による加熱機能を用いて、第２ロール室Ｗ２から繰り出された後であって第１成膜室４１において第１の膜材料が成膜される前に、基体１０を脱ガスすることもできる。
更に、例えば、第２成膜室４２と第２ロール室Ｗ２の間に設けた加熱室（図示されていない）を用いて、第２の膜材料が成膜された後であって第２ロール室Ｗ２で巻取られる前に、基体１０をアニールすることもできる。
尚、この使用態様においても、例えば、第１のパスにおいて第２の膜材料を成膜する際、第１成膜室４１では、第１カソード電極６１を用いた成膜処理は行う必要がないことから、第１成膜室４１の第１カソード電極６１を第１成膜室４１から取り除いた状態で脱ガス等を行うことができる。この結果、第１成膜室４１から取り除いた第１カソード電極６１に対しては、交換等のメンテナンスを行うことができ、このようなメンテナンス作業中にも、第２成膜室４２において、成膜を継続的に行うことができる。
同様に、例えば、第２のパスにおいて第２の膜材料の上に第１の膜材料を成膜する際、第２成膜室４２では、第２カソード電極６２を用いた成膜処理は行う必要がないことから、第２成膜室４２の第２カソード電極６２を第２成膜室４２から取り除いた状態で脱ガス等を行うことができる。この結果、第２成膜室４２から取り除いた第２カソード電極６２に対しては、交換等のメンテナンスを行うことができ、このようなメンテナンス作業中にも、第１成膜室４１において、成膜を継続的に行うことができる。
図４に、本発明による第２の成膜方法を実施することができる成膜装置の構成例を示す。図４において、図１に示す成膜装置１と同様の部材には、図１と同様の参照番号を付している。尚、この成膜装置２は、主には、第２の成膜方法を実施するための成膜装置であるが、以下の記載からも明らかなように、第２の成膜方法だけでなく、上に説明した第１の成膜方法における使用態様をも実施することができる。
成膜装置２は、図１の成膜装置１に類似する構成を有するが、成膜装置１の構成に加えて、更に、成膜装置２第３ロール室Ｗ３と、切替ロール８３、８３’、及び、これら切替ロール８３、８３’を利用して形成され得る２種類の案内ロール配列を備える。ここでは、便宜上、切替ロール８３が組み込まれた案内ロール配列による基体の搬送経路を第１搬送経路、切替ロール８３’が組み込まれた案内ロール配列による基体の搬送経路を第２搬送経路と呼ぶことにする。
基体１０が第１ロール室Ｗ１から繰り出され、第１の方向で搬送されているとき、基体１０は、第１搬送経路と第２搬送経路において、切替ロール８３に達するまで同じ経路に沿って移動する。切替ロール８３に達した後は、基体１０は、第１の搬送経路では、実線で示すように、第２成膜室４２を第１の方向Ａで通過し、第２の搬送経路では、切替ロール８３’で反転させられることにより、破線で示すように、第２成膜室４２を第２の方向Ｂで通過する。
以下に、第２の成膜方法をより詳細に説明する。基体１０は、先ず、第１の方向Ａにおいて第１ロール室Ｗ１から繰り出され、その後、第１加熱室３１や第１成膜室４１の第１回転ドラム５１の加熱機能を用いて脱ガスされる。脱ガスされた基体１０は、その後、切替ロール８３、８３’を用いて、第１搬送経路又は第２搬送経路に沿って移動する。
第１搬送経路では、脱ガスされた基体１０は、第１の方向Ａで第２成膜室４２へ案内され、案内中の基体１０の第１の面に第２成膜室４２の第２カソード電極６２で、第２の膜材料が成膜され、その後、第２の膜材料が成膜された基体１０は第２ロール室Ｗ２で一旦巻き取られる。続いて、第２の方向Ｂにおいて同じ基体１０が第２ロール室Ｗ２から繰り出され、繰り出された基体１０の面に第１成膜室４１の第１カソード電極６１を用いて、第１の膜材料が成膜され、最後に、第２の膜材料の上に第１の膜材料が積層された基体１０が第１ロール室Ｗ１で巻取られる。第１搬送経路は、このように、基体１０を、上に説明した使用態様と同じように移動させるものであって、第１ロール室Ｗ１と第２ロール室Ｗ２の間で基体１０を往復させることにより、第１の方向Ａに案内中は第１の面に第２の膜材料を成膜し、第２の方向に案内中は第１の面に第１の膜材料を成膜して、基体の上に第２の膜材料と第１の膜材料がこの順に積層された積層体をロールツーロール方式で連続的に製造させることができる。
一方、第２搬送経路では、第１加熱室３１で脱ガスされた、或いは、第１成膜室４１の第１回転ドラム５１を用いて脱ガス中の、基体１０の第１の面ａに、第１成膜室４１の第１カソード電極６１を用いて、第３の膜材料が成膜され、次いで、第３の膜材料が成膜された基体１０は、切替ロール８３’を利用して第２の方向Ｂで第２成膜室４２へ案内され、第２の方向に案内中の、基体１０の第１の面ａとは反対側の第２の面ｂに、第２成膜室４２の第２カソード電極６２を用いて、第３の膜材料とは別の第４の膜材料が成膜された後、第３ロール室Ｗ３で巻取られる。第２搬送経路では、このように、第１の方向に案内中は第１の面に第３の膜材料が成膜され、第２の方向に案内中は第２の面に第４の膜材料が成膜されるため、表裏面に第３の膜材料と第４の膜材料がそれぞれ別々に形成された積層体をロールツーロール方式で連続的に製造することができる。
明らかなように、第１搬送経路を介して得られる積層体は、図３の積層体と同じである。図３の積層体と同様に、例えば、第１の膜材料として、銅（Ｃｕ）又は銅合金、或いは、銀（Ａｇ）又は銀合金（ＡＰＣ等）のような金属を用い、第２の膜材料として、非晶質又は結晶ＩＴＯのような透明導電膜を用いることもでき、膜材料は特に限定されない。
図５に、第２搬送経路を介して得られる積層体の構成例を示す。基体１０の第１の面ａに第３の膜材料１０−３が、第２の面ｂに第４の膜材料１０−４が、それぞれ積層されている。例えば、図示の例のように、第３の膜材料１０−３や第４の膜材料１０−４として、非晶質又は結晶ＩＴＯのような透明導電膜を用いることもできる。但し、膜材料は特に限定されるものではない。
尚、この第２の成膜方法において、例えば、第１加熱室３１と第１成膜室４１の間に設けたプラズマ処理装置４０や、第１成膜室４１と第３ロール室Ｗ３の間、或いは、第３ロール室Ｗ３と第２成膜室４２の間に設けたプラズマ処理装置（図示されていない）によって、例えば、第１ロール室Ｗ１から繰り出された後であって第２の膜材料が成膜される前に、基体１０にプラズマ処理を行うこともできる。
また、例えば、第２成膜室４２と第２ロール室Ｗ２の間に設けた加熱室（図示されていない）を用いて、第１ロール室Ｗ１から繰り出された後であって第２ロール室Ｗ２で巻取られる前に、基体１０をアニールすることもできる。
尚、この第２の成膜方法においても、例えば、第１搬送経路において、第２成膜室４２で第２の膜材料を成膜する際、第１成膜室４１では、第１カソード電極６１を用いた成膜処理は行う必要がないことから、第１成膜室４１の第１カソード電極６１を第１成膜室４１から取り除いた状態で脱ガス等を行うことができる。この結果、第１成膜室４１から取り除いた第１カソード電極６１に対しては、交換等のメンテナンスを行うことができ、このようなメンテナンス作業中にも、第２成膜室４２において成膜を継続的に行うことができる。
同様に、例えば、第１搬送経路において、第２成膜室４２で第２の膜材料を成膜する際、第２成膜室４２では、第２カソード電極６２を用いた成膜処理は行う必要がないことから、第２成膜室４２の第２カソード電極６２を第２成膜室４２から取り除いた状態で脱ガス等を行うことができる。この結果、第２成膜室４２から取り除いた第２カソード電極６２に対しては、交換等のメンテナンスを行うことができ、このメンテナンス作業中にも、第１成膜室４１において成膜を継続的に行うことができる。
尚、成膜室を２つのみ設けた例を説明してきたが、成膜室を３つ以上とした場合にも、同様の効果が得られることは勿論である。また、装置構成の説明でも述べたように、加熱室やプラズマ処理装置を適当な位置に適宜に設けて、本発明の成膜方法に組み込むこともできる。
このように、本願発明は、その技術的思想に包含される種々の変形例を含む。
本発明の方法は、様々な種類の成膜装置に、幅広く利用することができる。
１ 成膜装置
２ 成膜装置
１０ 基体
２９ ガイドロール
３１ 加熱室
４０ プラズマ処理装置
４１ 第１成膜室
４２ 第２成膜室
５１ 第１回転ドラム
５２ 第２回転ドラム
８３ 切替ロール
Ｗ１ 第１ロール室
Ｗ２ 第２ロール室
Ｗ３ 第３ロール室

Claims (27)

  1. 長尺の基体に連続的に真空成膜を行う方法であって、
    ａ） ロール状に巻かれた長尺の基体を第１ロール室から第２ロール室へ向う第１の方向に前記第１ロール室から繰り出す段階、
    ｂ） 前記第１の方向に繰り出された前記基体を脱ガスする段階、
    ｃ） 前記脱ガスされた前記基体の面に第２成膜室において第２の膜材料を成膜する段階、
    ｄ） 前記第２の膜材料が成膜された前記基体を前記第２ロール室で巻取る段階、
    ｅ） 前記第２ロール室で巻き取った前記基体を前記第２ロール室から前記第１ロール室へ向う第２の方向に前記第２ロール室から繰り出す段階、
    ｆ） 前記第２の方向に繰り出された前記基体の前記面に成膜された第２の膜材料の上に第１成膜室において第１の膜材料を成膜する段階、
    ｇ） 前記第２の膜材料の上に前記第１の膜材料が積層された前記基体を前記第１ロール室で巻取る段階、
    を備えることを特徴とする成膜方法。
  2. 前記第１ロール室から繰り出された後であって前記第２の膜材料が成膜される前に、前記基体にプラズマ処理を行う請求項１に記載の成膜方法。
  3. 前記第２ロール室から繰り出された後であって前記第１の膜材料が成膜される前に、前記基体にプラズマ処理を行う請求項１又は２に記載の成膜方法。
  4. 前記第１ロール室から繰り出された後であって前記第２の膜材料が成膜される前に、前記基体を脱ガスする請求項１乃至３のいずれかに記載の成膜方法。
  5. 前記第２ロール室から繰り出された後であって前記第１の膜材料が成膜される前に、前記基体を脱ガスする請求項１乃至４のいずれかに記載の成膜方法。
  6. 前記第１成膜室で、前記第１の方向に案内中の前記基体を脱ガスする請求項１乃至５のいずれかに記載の成膜方法。
  7. 前記第１の方向に繰り出された前記基体の前記面に第２成膜室において第２の膜材料を成膜するにあたり、前記第１の膜材料のターゲットを支持する前記第１成膜室の第１カソード電極が前記第１成膜室から取り除かれる請求項１乃至６のいずれかに記載の成膜方法。
  8. 前記第２の方向に繰り出された前記基体の前記面に成膜された第２の膜材料の上に第１成膜室において第１の膜材料を成膜するにあたり、前記第２の膜材料のターゲットを支持する前記第２成膜室の第２カソード電極が前記第２成膜室から取り除かれる請求項１乃至７のいずれかに記載の成膜方法。
  9. 前記第２の膜材料が成膜された後であって前記第２ロール室で巻取られる前に、前記基体をアニールする請求項１乃至８のいずれかに記載の成膜方法。
  10. 前記第１の膜材料が金属であり、前記第２の膜材料が透明導電膜である請求項１乃至９のいずれかに記載の成膜方法。
  11. 前記金属が銅又は銅合金、或いは、銀又は銀合金である請求項１０に記載の成膜方法。
  12. 請求項１乃至９のいずれかに記載の成膜方法によって得られた、前記基体の上に前記第２の膜材料と前記第１の膜材料がこの順に積層された積層体。
  13. 前記第１の膜材料が金属であり、前記第２の膜材料が透明導電膜である請求項１２に記載の積層体。
  14. 前記金属が銅又は銅合金、或いは、銀又は銀合金である請求項１３に記載の積層体。
  15. 長尺の基体に連続的に真空成膜を行う方法であって、
    ａ） ロール状に巻かれた長尺の基体を第１ロール室から第２ロール室へ向う第１の方向に前記第１ロール室から繰り出す段階、
    ｂ） 前記第１の方向に繰り出された前記基体を脱ガスする段階、
    ｃ−１） 第１搬送経路では、
    前記脱ガスされた前記基体を前記第１の方向で第２成膜室へ案内し、
    前記第１の方向に案内中の前記基体の第１の面に第２成膜室において第２の膜材料を成膜し、
    前記第２の膜材料が成膜された前記基体を前記第２ロール室で巻き取り、
    前記第２ロール室で巻き取った前記基体を前記第２ロール室から前記第１ロール室へ向う第２の方向に前記第２ロール室から繰り出し、
    前記第２の方向に繰り出された前記基体の前記第１の面に成膜された第２の膜材料の上に第１成膜室において第１の膜材料を成膜し、
    前記第２の膜材料の上に前記第１の膜材料が積層された前記基体を前記第１ロール室で巻取る段階を有し、
    ｃ−２） 第２搬送経路では、
    前記脱ガスされた前記基体を前記第１の方向で前記第１成膜室へ案内し、
    前記第１の方向に案内中の前記基体の前記第１の面に前記第１成膜室において第３の膜材料を成膜し、
    前記第３の膜材料が成膜された前記基体を、前記第２の方向で前記第２成膜室へ案内し、
    前記第２の方向に案内中の前記基体の前記第１の面とは反対側の第２の面に前記第２成膜室において第４の膜材料を成膜し、
    前記第１の面に前記第３の膜材料が成膜され且つ前記第２の面に前記第４の膜材料が成膜された前記基体を第３ロール室で巻取る段階を有する
    ことを特徴とする成膜方法。
  16. 前記第１搬送経路において、前記第１ロール室から繰り出された後であって前記第２の膜材料が成膜される前に、前記基体にプラズマ処理を行う請求項１５に記載の成膜方法。
  17. 前記第１搬送経路において、前記第１ロール室から繰り出された後であって前記第２ロール室で巻取られる前に、前記基体をアニールする請求項１５又は１６に記載の成膜方法。
  18. 前記第１搬送経路において、前記第１の方向に繰り出された前記第１基体の前記第１面に第２成膜室において第２の膜材料を成膜するにあたり、前記第１の膜材料のターゲットを支持する前記第１成膜室の第１カソード電極が前記第１成膜室から取り除かれる請求項１５乃至１７のいずれかに記載の成膜方法。
  19. 前記第１搬送経路において、前記第２の方向に繰り出された前記第１基体の前記第１面に第１成膜室において第１の膜材料を成膜するにあたり、前記第２の膜材料のターゲットを支持する前記第２成膜室の第２カソード電極が前記第２成膜室から取り除かれる請求項１５乃至１７のいずれかに記載の成膜方法。
  20. 前記第１の膜材料が金属であり、前記第２の膜材料が透明導電膜である請求項１５乃至１９のいずれかに記載の成膜方法。
  21. 前記金属が銅又は銅合金、或いは、銀又は銀合金である請求項２０に記載の成膜方法。
  22. 前記第３の膜材料が透明導電膜であり、前記第４の膜材料が透明導電膜である請求項１５乃至２１のいずれかに記載の成膜方法。
  23. 請求項１５乃至１９のいずれかに記載の成膜方法において、前記第１搬送経路によって得られる、前記基体の上に前記第２の膜材料と前記第１の膜材料がこの順に積層された積層体。
  24. 前記第１の膜材料が金属であり、前記第２の膜材料が透明導電膜である請求項２３に記載の積層体。
  25. 前記金属が銅又は銅合金、或いは、銀又は銀合金である請求項２４に記載の積層体。
  26. 請求項１５乃至１９のいずれかに記載の成膜方法において、前記第２搬送経路によって得られる、前記基体の前記第１の面に前記第３の膜材料が前記第２の面に前記第４の膜材料がそれぞれ成膜された積層体。
  27. 前記第３又は第４の膜材料が透明導電膜である請求項２６に記載の積層体。
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