JP2014065932A

JP2014065932A - 薄膜形成装置

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Publication number: JP2014065932A
Application number: JP2012210300A
Authority: JP
Inventors: Masamitsu Yamashita; 雅充山下; Toshiyuki Jinta; 敏行陣田
Original assignee: Toray Engineering Co Ltd
Current assignee: Toray Engineering Co Ltd
Priority date: 2012-09-25
Filing date: 2012-09-25
Publication date: 2014-04-17
Anticipated expiration: 2032-09-25
Also published as: JP6001975B2

Abstract

【課題】一の製膜チャンバにおける薄膜材料ガスが他の製膜チャンバに進入するのを抑えることで、形成された薄膜の膜質の低下を抑えることができる薄膜形成装置を提供する。
【解決手段】帯状基材をメインロールの外周面に沿わせた状態で帯状基材を搬送しつつ表面処理を行うことにより、帯状基材上に薄膜を形成する薄膜形成装置であって、メインロールを収容するメインロールチャンバと、メインロールの外径側に間仕切り部を配置することによりメインロールの周方向に配列される複数の製膜チャンバと、を備え、間仕切り部には、メインロールの外周面を覆うメインロールカバーが設けられ、このメインロールカバーには、製膜チャンバに連通する製膜チャンバ連通部と、メインロールチャンバに連通するメインロールチャンバ連通部とを有しており、メインロールチャンバの圧力が製膜チャンバの圧力よりも小さく設定されている構成とする。
【選択図】図３

Description

本発明は、帯状の基材上に薄膜を形成するための薄膜形成装置であり、帯状基材をロール上で搬送させながら複数のチャンバを通過させることにより、帯状基材上に複数種類の薄膜を純度よく形成するための薄膜形成装置に関するものである。

近年では、プラスチックフィルムの表面に例えば酸化防止、水分浸入防止等を目的としたバリア膜を形成したバリア付きフィルムが使用されている。このようなバリア付きフィルムは、下記特許文献１に示す薄膜形成装置によって形成されている。例えば、薄膜形成装置は、図６に示すように、メインロールチャンバ１０１と、このメインロールチャンバ１０１内に収容されるメインロール１０２と、帯状基材１０３を繰り出す送出部１０５と帯状基材１０３を巻き取る巻取部１０４とを備えており、送出部１０５から送出された帯状基材１０３をメインロール１０２の外周面１０２ａに沿わせて巻取部１０４によって巻き取られるようになっている。そして、メインロール１０２の外径側に間仕切り部１０６を設けることにより、複数の製膜チャンバ１０７がメインロール１０２の周方向に形成され、これら製膜チャンバ１０７内に製膜源としての真空蒸着、スパッタが設けられている。このような薄膜形成装置において、送出部１０５から供給された帯状基材１０３がメインロール１０２の外周面１０２ａに沿わせた状態でこれら製膜チャンバ１０７を通過することにより、帯状基材１０３上に所定の薄膜が順次積層されて形成されるようになっている。

特開２００１−３０３２４９特開２００７−１８６７７５

しかし、上記薄膜形成装置では、形成される薄膜の膜質が悪くなる虞があるという問題があった。すなわち、上記薄膜形成装置では、製膜チャンバ１０７を形成する間仕切り部１０６の隔壁がメインロール１０２の外周面１０２ａ付近までできるだけ接近させて延びて形成されているが、隔壁とメインロール１０２との間には僅かな隙間が存在している。そのため、一の製膜チャンバ１０７で供給される薄膜材料ガスが僅かな隙間を通じて隣接する他の製膜チャンバ１０７に進入することにより、製膜チャンバ１０７で形成される薄膜の膜質（純度）に影響を与える虞があるという問題がある。特に、製膜源としてＣＶＤを使用する場合には、製膜チャンバ１０７内の圧力が真空蒸着、スパッタに比べてはるかに高圧になるため、薄膜材料が隙間を通じて他の製膜チャンバ１０７に進入する可能性が高くなり、膜質に与える影響が顕著になる。

また、上記特許文献２では、間仕切り部１０６とメインロール１０２との間に隙間防止用のローラが設けられている。しかし、このようにローラを設けると、帯状基材１０３の表面にローラが接触するため、製膜直後の薄膜とローラとが接することにより形成された薄膜の膜質が悪くなるという問題がある。

本発明は、上記の問題点を鑑みてなされたものであり、一の製膜チャンバにおける薄膜材料ガスが他の製膜チャンバに進入するのを抑えることにより、形成された薄膜の膜質の低下を抑えることができる薄膜形成装置を提供することを目的としている。

上記課題を解決するために本発明の薄膜形成装置は、帯状基材をメインロールの外周面に沿わせた状態で帯状基材を搬送しつつ表面処理を行うことにより帯状基材上に薄膜を形成する薄膜形成装置であって、メインロールを収容するメインロールチャンバと、メインロールの外径側に間仕切り部を配置することにより、メインロールの周方向に配列される複数の製膜チャンバと、を備え、前記間仕切り部には、帯状基材が走行するメインロールの外周面を覆うメインロールカバーが設けられ、このメインロールカバーには、前記製膜チャンバに連通する製膜チャンバ連通部と、メインロールチャンバに連通するメインロールチャンバ連通部とを有しており、メインロールチャンバの圧力が製膜チャンバの圧力以下に設定されていることを特徴としている。

上記薄膜形成装置によれば、間仕切り部に設けられるメインロールカバーにより、薄膜材料ガスが他の製膜チャンバに進入するのを抑えることができる。具体的には、一の製膜チャンバに薄膜材料ガスが供給されると、薄膜材料ガスがその製膜チャンバ全体に広がると共に、製膜チャンバに連通する製膜チャンバ連通部を通じてメインロールカバー内に進入する。すなわち、薄膜材料ガスが製膜チャンバ連通部を通じてメインロールの外周面を走行する帯状基材の表面に触れることにより、帯状基材の表面に薄膜が形成される。ここで、メインロールチャンバの圧力が製膜チャンバの圧力以下に設定されていることにより、製膜チャンバ連通部を通じてメインロールカバー内に進入した薄膜材料ガスは、メインロールチャンバ及び製膜チャンバの圧力差により、製膜チャンバ連通部を通じて隣接する他の製膜チャンバに進入するよりも、メインロールチャンバ連通部を通じてメインロールチャンバに進入しやすくなる。したがって、一の製膜チャンバに供給された薄膜材料ガスが隣接する製膜チャンバに進入するのを抑えることができるため、一の製膜チャンバで形成される薄膜材料ガスの純度を維持することができ、形成される薄膜の膜質低下を抑えることができる。

また、前記メインロールカバーは、メインロールの外周面に対向するロール対向面を有しており、前記製膜チャンバ連通部は、ロール対向面に形成された製膜チャンバに連通する開口部及び、この開口部に連通し、ロール対向面とメインロール外周面とで形成されるカバー隙間によって形成されており、前記メインロールチャンバ連通部は、前記カバー隙間からメインロールチャンバに連通する連通流路によって形成されており、前記連通流路の断面積は、前記カバー隙間の断面積よりも大きく形成されていることにより、メインロールチャンバ連通部が製膜チャンバ連通部より圧力損失が小さくなるように形成されている構成にしてもよい。

この構成によれば、一の製膜チャンバに供給された薄膜材料ガスは、開口部を通じてメインロールカバーのカバー隙間に進入しても、メインロールチャンバ連通部が製膜チャンバ連通部よりも圧力損失が小さくなるように形成されているため、隣接する製膜チャンバのカバー隙間に進入するよりもメインロールチャンバ連通部の方に進入しやすくなる。したがって、開口部を通じてメインロールカバーのカバー隙間に進入した薄膜材料ガスは、メインロールチャンバ連通部の連通流路を通じてメインロールチャンバに進入し、隣接する製膜チャンバに進入するのを抑えることができる。

また、前記メインロールカバーは、メインロールの外周面に対向し隣り合う製膜チャンバ連通部が合流するエキゾーストマニホールド部を有しており、このエキゾーストマニホールド部は、製膜チャンバ連通部のカバー隙間よりも圧力損失が小さくなるように形成されており、前記メインロールチャンバ連結部の連通流路は、前記エキゾーストマニホールド部からメインロールの側面側に形成されている構成にしてもよい。

この構成によれば、製膜チャンバからメインロールカバーの製膜チャンバ連通部に進入した薄膜材料ガスは、製膜チャンバ連通部よりも圧力損失の小さいエキゾーストマニホールド部に進入する。ここで、エキゾーストマニホールド部には、隣接する製膜チャンバに連通する製膜チャンバ連通部とメインロールチャンバに連通するメインロールチャンバ連通部とに連通しているが、製膜チャンバ連通部はエキゾーストマニホールド部に比べて圧力損失が大きく設定されており、メインロールチャンバの圧力は製膜チャンバの圧力以下に設定されているため、圧力損失の大きい製膜チャンバ連通部に進入するよりも、圧力が低く設定されているメインロールチャンバに連通するメインロールチャンバ連結部の連通流路を経てメインロールチャンバに進入する。したがって、一の製膜チャンバで供給された薄膜材料ガスが隣接する製膜チャンバに進入するのを抑えることができる。

本発明の薄膜形成装置によれば、薄膜材料ガスが他の製膜チャンバに進入するのを抑えることにより、形成された薄膜の膜質の低下を抑えることができる。

本発明の一実施形態における薄膜形成装置を概略的に示す斜視図である。上記薄膜形成装置の正面図を概略的に示す構成図である。メインロールカバーを示す斜視図であり、図３（ａ）は、メインロールにメインロールカバーを組み込まれた状態を示す図であり、図３（ｂ）は、図３（ａ）においてメインロールを取り除いた状態を示す図である。メインロールカバーの半割状態を示す図である。薄膜形成装置のメインロールカバー付近を拡大した図である。従来の薄膜形成装置を示す図である。

本発明に係る実施の形態を図面を用いて説明する。

図１は、本発明の一実施形態における薄膜形成装置１の斜視図であり、図２は、その正面図を概略的に示す概略構成図である。

薄膜形成装置１は、基材上に表面処理を行って薄膜を形成するためのものであり、例えば、プラスチックフィルム上に酸化防止、水分浸入防止を目的としたバリア膜を形成し、食品用の保護フィルム、フレキシブル太陽電池の封止膜等に使用される。具体的には、フレキシブル太陽電池の封止膜の場合には、プラスチックフィルム等の帯状基板上に各電極層及び光電変換層等で構成される太陽電池セルが形成された後、薄膜形成装置１により太陽電池セル上に薄膜を複数層形成してバリア膜を形成する。これにより、太陽電池セルに水分の浸入が効果的に防止され、酸化特性に優れたフレキシブル太陽電池を形成することができる。

この薄膜形成装置１は、図１、図２に示すように、帯状基材２を供給する基材送出部３と、供給された帯状基材２を巻き取る基材巻取部４と、基材送出部３と基材巻取部４との間に配置されるメインロール５と、これらを収容するメインロールチャンバ６と、薄膜を形成する製膜チャンバ７とを有しており、基材送出部３から送出された帯状基材２をメインロール５の外周面５１に沿わせて搬送させつつ、各製膜チャンバ７を通過させることにより、帯状基材２上に薄膜が形成され、基材巻取部４で巻き取られるようになっている。

基材送出部３は、帯状基材２を下流側に供給するためのものである。基材送出部３は、帯状基材２を巻き付ける送出ロール部３１を有しており、この送出ロール部３１を駆動制御することにより帯状基材２を送り出すことができるようになっている。すなわち、図示しない制御装置により送出ロール部３１の回転が制御されることにより、帯状基材２の送出量を増加及び減少させることができる。具体的には、帯状基材２が下流側から引張力を受けた状態で送出ロール部３１を回転させることにより帯状基材２が下流側に送り出され、適宜、送出ロール部３１にブレーキをかけることにより帯状基材２が撓むことなく一定速度で送り出されるようになっている。

ここで、帯状基材２は、一方向に延びる薄板状の長尺体であり、厚み０．０１ｍｍ〜０．２ｍｍ幅５ｍｍ〜１０００ｍｍの平板形状を有する長尺体が適用される。また、材質として、特に限定しないが、ステンレス、銅等の金属材料の他、プラスチックフィルム等が好適に用いられる。

基材巻取部４は、供給された帯状基材２を巻き取るものである。基材巻取部４は、送出ロール部３１と同様に、図示しない巻取ロール部４１を有しており、この巻取ロール部４１を駆動制御することにより帯状基材２を巻き取ることができるようになっている。すなわち、図示しない制御装置により巻取ロール部４１の回転が制御されることにより、帯状基材２の巻取量を増加及び減少させることができる。具体的には、巻取ロール部４１の回転が調節されることにより、送り出された帯状基材２が撓むのを抑えつつ、逆に帯状基材２が必要以上の張力がかからないようにして巻き取ることができるようになっている。

メインロール５は、製膜の際に帯状基材２の姿勢を保ちつつ、上流側の基材送出部３から供給された帯状基材２を下流側の基材巻取部４に搬送するためのものである。メインロール５は、基材送出部３と基材巻取部４との間に配置されており、送出ロール部３１及び巻取ロール部４１よりも大径の略円筒形状に形成されている。メインロール５の外周面５１は、周方向に曲率が一定の曲面で形成されており、図示しない制御装置により送出ロール部３１及び巻取ロール部４１の回転に応じて駆動制御されるようになっている。また、メインロール５は、送出ロール部３１及び巻取ロール部４１に比べて、その外周面５１が下側に張り出す位置に設けられており、この張り出した外周面５１に帯状基材２が架け渡されている。すなわち、基材送出部３から送り出された帯状基材２は、メインロール５の外周面５１に当接することにより所定の張力が負荷された状態で搬送される。すなわち、メインロール５の外周面５１に帯状基材２が接した状態でメインロール５が基材送出部３及び基材巻取部４の回転に応じて回転することにより、帯状基材２は、帯状基材２全体が張った状態で、その表面が製膜チャンバ７それぞれに対向する姿勢で基材送出部３から基材巻取部４へ搬送されるようになっている。

メインロールチャンバ６は、メインロール５を収容しチャンバ内の圧力を一定に保持するためのものである。本実施形態では、メインロールチャンバ６は、図１、図２に示すように、略ホームベース形状の五角形に形成されたケーシングであり、その中央部分にメインロール５が収容されている。そして、メインロールチャンバ６には、真空ポンプ６１が接続されており、この真空ポンプ６１を作動させることにより、メインロールチャンバ６内の圧力を制御できるようになっている。本実施形態では、各製膜チャンバ７よりも低圧になるように設定されている。なお、本実施形態では、基材送出部３及び、基材巻取部４がメインロールチャンバ６内に収容されているが、これらをメインロールチャンバ６の外に設ける構成であってもよい。本実施形態にようにこれらをメインロールチャンバ６内に設けることで、帯状基材２や製膜後の帯状基材２（製膜基材）を大気に曝すことから保護することができる。

製膜チャンバ７は、帯状基材２上に薄膜を形成するためのものである。本実施形態では、同じ構造の製膜チャンバ７が２つ設けられている。これらの製膜チャンバ７は、メインロールチャンバ６内に設けられており、上流側から第１製膜チャンバ７ａ、第２製膜チャンバ７ｂがこの順に設けられている。ここで、第１製膜チャンバ７ａ、第２製膜チャンバ７ｂを区別しない場合は、単に製膜チャンバ７と呼ぶこととする。第１製膜チャンバ７ａ及び第２製膜チャンバ７ｂは、メインロール５の外径側に間仕切り部６２を配置することにより形成されている。具体的には、メインロール５の外径側には、略板状の３つの間仕切り部６２がメインロール５の外周面５１に向かって延びるように設けられていることにより、メインロール５の外周面５１と間仕切り部６２とメインロールチャンバ６の壁面とで形成される製膜チャンバ７が２つ形成されている。これにより、メインロール５に沿って帯状基材２が搬送されると、１つ目の間仕切り部６２を通過した帯状基材２が第１製膜チャンバ７ａに搬送され、次に２つ目の間仕切り部６２を通過した帯状基材２が第２製膜チャンバ７ｂに搬送されることにより、それぞれ第１製膜チャンバ７ａ及び第２製膜チャンバ７ｂにより帯状基材２上に順次薄膜が形成されるようになっている。

これらの製膜チャンバ７には、真空ポンプ７１ａ、７１ｂが接続されており、真空ポンプ７１ａ、７１ｂを作動させることにより、チャンバ内を所定の圧力に設定できるようになっている。本実施形態では、原料ガスを供給する前に所定の真空度になるまで製膜チャンバ７内を減圧する。

また、これらの製膜チャンバ７は、帯状基材２に対する表面処理として、プラズマＣＶＤ法を用いた製膜源が設けられている。すなわち、製膜チャンバ７には、プラズマを発生させるためのプラズマ電極７２が設けられるとともに、原料ガスを供給する原料ガス配管７３が接続されている。具体的には、第１製膜チャンバ７ａには、プラズマ電極７２ａが設けられ、第２製膜チャンバ７ｂには、プラズマ電極７２ｂが設けられている。また、第１製膜チャンバ７ａには、原料ガス配管７３ａが接続されており、第２製膜チャンバ７ｂには原料ガス配管７３ｂが接続されている。これにより第１製膜チャンバ７ａ及び第２製膜チャンバ７ｂを通過する帯状基材２上に所定の薄膜が形成される。すなわち、プラズマ電極７２に高周波電源が印加することにより製膜チャンバ７内をプラズマ雰囲気に形成し、この状態で原料ガスを供給することにより原料ガスが励起され、帯状基材２上に所定の薄膜が形成される。本実施形態では、第１製膜チャンバ７ａでは、原料ガスとしてＨＭＤＳ（ヘキサメチルジシラザン）ガス及びアルゴンガス、水素ガスを供給することにより、Ｓｉ化合物膜（第１薄膜）が形成され、第２製膜チャンバ７ｂでは、原料ガスとしてＨＭＤＳ及び酸素ガスが供給されることにより、ＳｉＯ２膜（第２薄膜）が形成される。なお、真空ポンプ７１ａ、７１ｂ、プラズマ電極７２ａ、７２ｂ、原料ガス配管７３ａ、７３ｂそれぞれについては、両者区別なく呼ぶ場合は単に真空ポンプ７１、プラズマ電極７２、原料ガス配管７３と呼ぶことにする。

間仕切り部６２は、平板状の壁材で形成されており、その先端部分には、メインロール５の外周面５１を覆うメインロールカバー８が設けられている。この間仕切り部６２は、一方端がメインロールチャンバ６に固定されており、他方端がメインロール５の外周面５１に向かって延び、他方端に設けられたメインロールカバー８がメインロール５を覆う状態で固定されている。

メインロールカバー８は、製膜チャンバ７内に供給された原料ガスが隣接する他の製膜チャンバ７に進入するのを抑えるものである。このメインロールカバー８は、メインロール５の外周面５１に対向するロール対向面８１と、製膜チャンバ７に連通する製膜チャンバ連通部８２と、メインロールチャンバ６に連通するメインロールチャンバ連通部８３とを有しており、製膜チャンバ連通部８２を設けることにより、製膜チャンバ７に供給された原料ガスが他の製膜チャンバ７に流入するのを抑え、仮に原料ガスが流出した場合には、メインロールチャンバ連通部８３により流出した原料ガスをメインロールチャンバ６に流入させて排出させることにより、他の製膜チャンバ７に流入するのを抑えるものである。

ロール対向面８１は、メインロール５の外周面５１を覆うものであり、メインロール５の外周面５１に沿う形状を有している。ここで、図３は、メインロールカバー８を示す斜視図であり、図３（ａ）は、メインロール５にメインロールカバー８を組み込まれた状態を示す図であり、図３（ｂ）は、図３（ａ）においてメインロール５を取り除いた状態を示す図である。また、図４は、メインロールカバー８の半割状態を示す図であり、図５は、薄膜形成装置１のメインロールカバー８付近を拡大した図である。図３〜図５に示すように、メインロール５の外周面５１全体に対向するように湾曲状に形成されており、その両端部がメインロール５の側面に沿って折り曲げられることにより、メインロール５の側面の一部を覆うように形成されている。メインロールカバー８がメインロール５に装着された状態では、このロール対向面８１及び、メインロール５の側面を覆う部分は、メインロール５に対して僅かな隙間が形成される。すなわち、メインロールカバー８とメインロール５とは当接していないため、メインロール５に外周面５１に沿って供給される帯状基材２は、メインロールカバー８に接触することなく、ロール対向面８１とメインロール５とで形成されるカバー隙間８４を走行するようになっている。

製膜チャンバ連通部８２は、各製膜チャンバ７に連通する流路であり、メインロール５の外周面５１に沿って走行する帯状基材２を製膜チャンバ７内に臨ませて帯状基材２上に薄膜を製膜させるためのものである。

製膜チャンバ連通部８２は、ロール対向面８１に形成された開口部８５と、ロール対向面８１とメインロール５の外周面５１とで形成されるカバー隙間８４によって形成されている。この開口部８５は、本実施形態では、帯状基材２の製膜領域に応じた幅寸法を有する矩形状領域が、ロール対向面８１を厚さ方向に貫通して形成されている。これにより、メインロール５の外周面５１に沿って搬送される帯状基材２が開口部８５を通過すると製膜チャンバ７に曝されることにより、帯状機材２は、製膜チャンバ７内の原料ガスと開口部８５を通じて接触することができる。

また、カバー隙間８４は、メインロールカバー８のロール対向面８１とメインロール５の外周面５１とで形成される隙間であり、メインロールカバー８は、そのロール対向面８１がメインロール５の外周面５１に極力接近するように設けられている。このカバー隙間８４は、メインロール５の外周面５１に沿って形成されており、間仕切り部６２同士の間を連続的に形成されている。すなわち、カバー隙間８４は、開口部８５から後述のエキゾーストマニホールド部８３ｂまで連続的に設けられている。このカバー隙間８４の寸法は、メインロール５の外周面５１に薄膜が形成された帯状基材２が沿った状態であっても、帯状基材２がメインロールカバー８に接触することなく、メインロール５の外周面５１に沿って走行可能な程度に設定されている。したがって、メインロール５の外周面５１に沿う状態で帯状基材２が搬送されると、まず、帯状基材２が第１製膜チャンバ７ａの開口部８５を通過することにより、帯状基材２上に第１薄膜が形成される。そして、そのままメインロール５の外周面５１に沿う状態で帯状基材２が搬送され、次に第２製膜チャンバ７ｂの開口部８５を通過することにより、第１薄膜上に第２薄膜が形成される。このようにして、メインロール５がメインロールカバー８で覆われた状態であっても製膜チャンバ７内の原料ガスが開口部８５を通じて帯状基材２に接触するため、第１製膜チャンバ７ａ及び第２製膜チャンバ７ｂを通過させることにより、帯状基材２上に所定の薄膜が積層された状態で形成される。

また、メインロールチャンバ連通部８３は、メインロールチャンバ６に連通する流路であり、製膜チャンバ連通部８２に進入した原料ガスをメインロールチャンバ６に導くためのものである。本実施形態では、メインロールチャンバ連通部８３は、隣接する製膜チャンバ７の間に設けられ、製膜チャンバ連通部８２からメインロールチャンバ６に連通する連通流路８３ａを有している。具体的には、間仕切り部６２の隔壁の先端部分にエキゾーストマニホールド部８３ｂが設けられており、このエキゾーストマニホールド部８３ｂとメインロールチャンバ６とを連通するように連通流路８３ａがメインロール５の側面に設けられている。

ここで、エキゾーストマニホールド部８３ｂは、隣接する製膜チャンバ連通部８２が合流する部分であり、製膜チャンバ連通部８２のカバー隙間８４に比べて大きな空間を有するように形成されている。すなわち、連通流路８３ａの断面積は、前記カバー隙間８４の断面積よりも大きく形成されている。このエキゾーストマニホールド部８３ｂに隣接する製膜チャンバ７のカバー隙間８４が連通されている。そして、このエキゾーストマニホールド部８３ｂからメインロールチャンバ６に開口するように連通流路８３ａが設けられている。このメインロールチャンバ連通部８３により、製膜チャンバ連通部８２の開口部８５から進入した原料ガスをメインロールチャンバ６に導くことができる。すなわち、製膜チャンバ連通部８２の開口部８５から進入した原料ガスは、帯状基材２の搬送と共にカバー隙間８４に進入する。そして、第１製膜チャンバ７ａ連通部と第２製膜チャンバ７ｂ連通部の間には、エキゾーストマニホールド部８３ｂが設けられているため、第１チャンバ連通部のカバー隙間８４を進入した原料ガスは、エキゾーストマニホールド部８３ｂに流入する。ここで、エキゾーストマニホールド部８３ｂには、第２チャンバ連通部とメインロールチャンバ６の連通流路８３ａとが連通しているが、エキゾーストマニホールド部８３ｂに存在する原料ガスは連通流路８３ａを通じてメインロールチャンバ６に流出される。すなわち、製膜チャンバ７内は、真空ポンプ７１により減圧されるが、原料ガスが供給されることにより圧力が大きくなり、メインロールチャンバ６の圧力が相対的に低くなっている。また、連通流路８３ａは、第２チャンバ連通部のカバー隙間８４に比べて断面積が大きく形成されているため、カバー隙間８４に比べて圧力損失が小さい。よって、エキゾーストマニホールド部８３ｂの原料ガスは、カバー隙間８４に流入するよりも連通流路８３ａを通じてメインロールチャンバ６に流れやすくなる。したがって、メインロールカバー８を取付けることにより、製膜チャンバ７の原料ガスが、隣接する異なる製膜チャンバ７に進入するのを抑えることができる。

次に上述した薄膜形成装置１により、帯状基材２上に薄膜を形成する方法について説明する。

まず、基材送出部３の送出ロール部３１に巻回された帯状基材２をセットし、帯状基材２をメインロール５の外周面５１に沿わせた後、基材巻取部４の巻取ロール部４１に架け渡す。そして、メインロールチャンバ６及び製膜チャンバ７の真空ポンプ６１、７１を作動させ、各チャンバ内を所定の真空度に到達させる。

各チャンバが所定の真空度に到達した後、プラズマ電極７２に高周波電源を印加し、製膜チャンバ７の原料ガス配管７３から原料ガスを供給する。このとき、製膜チャンバ７の真空度は、原料ガスが供給される前よりも悪くなる。ここでは、第１製膜チャンバ７ａの圧力Ｐ１は第２製膜チャンバ７ｂの圧力Ｐ２よりも大きくなっているものとする。ただし、メインロールチャンバ６の圧力Ｐ０は、真空度が保たれているため、ほとんど変化しない。したがって、それぞれの圧力の関係は、結果的に、Ｐ１＞Ｐ２≧Ｐ０の関係になっている。

次に、基材送出部３及び基材巻取部４を駆動させて帯状基材２を所定の速度で搬送する。第１製膜チャンバ７ａでは、原料ガスがプラズマ雰囲気に曝されることにより活性化された原料ガスがメインロールカバー８の開口部８５を通じて帯状基材２に触れ、帯状基材２の表面に第１薄膜が形成される。すなわち、帯状基材２は、カバー隙間８４内をメインロール５の外周面５１に沿って搬送されつつ、開口部８５から進入する原料ガスに触れることにより、帯状基材２の表面には長手方向に亘って第１薄膜が形成される。

ここで、カバー隙間８４の開口面積（断面積）が小さく形成されていることと、エキゾーストマニホールド部８３ｂまで距離があることから、開口部８５から進入する原料ガスは、第１製膜チャンバ７ａから積極的に流出することが抑えられる。しかし、第１製膜チャンバ７ａの圧力Ｐ１がメインロールチャンバ６の圧力Ｐ０よりも高い状態で維持されているため、開口部８５から進入した原料ガスはカバー隙間８４を通じてエキゾーストマニホールド部８３ｂに流出する場合がある。仮に、原料ガスがエキゾーストマニホールド部８３ｂに進入すると、第１製膜チャンバ７ａ連通部のカバー隙間８４及び、第２製膜チャンバ７ｂ連通部のカバー隙間８４双方に比べて、メインロールチャンバ連通部８３の連通流路８３ａの方が開口面積（断面積）が大きいため、圧力損失が小さい。そして、Ｐ１＞Ｐ２≧Ｐ０の関係から、エキゾーストマニホールド部８３ｂに進入した原料ガスは、連通流路８３ａからメインロールチャンバ６に流出し、真空ポンプを通じて排出される。したがって、第１製膜チャンバ７ａの原料ガスが隣接する第２製膜チャンバ７ｂに進入することが抑えられる。

次に、第１製膜チャンバ７ａ及びエキゾーストマニホールド部８３ｂを通過した帯状基材２は、第２製膜チャンバ７ｂ連通部を通じて第２製膜チャンバ７ｂに進入し、開口部８５を通じて第２製膜チャンバ７ｂの原料ガスに曝されることにより、第１薄膜上に第２薄膜が形成される。そして、帯状基材２に第１薄膜及び第２薄膜が積層されて形成された後、基材巻取部４に帯状基材２（製品基材）が巻き取られる。

ここで、第２製膜チャンバ７ｂの原料ガスの流出については、第１製膜チャンバ７ａの原料ガスと同様に、第２製膜チャンバ７ｂから積極的に流出することが抑えられる。そして、仮に第２製膜チャンバ７ｂの原料ガスがカバー隙間８４を通じてエキゾーストマニホールド部８３ｂに流出した場合でも、連通流路８３ａの方が圧力損失が小さいことから、第１製膜チャンバ７ａ連通部のカバー隙間８４又は、第２製膜チャンバ７ｂ連通部のカバー隙間８４に進入することが抑えられる。すなわち、エキゾーストマニホールド部８３ｂの第２製膜チャンバ７ｂの原料ガスは、連通流路８３ａからメインロールチャンバ６に流出し、真空ポンプを通じて排出される。したがって、第２製膜チャンバ７ｂの原料ガスが隣接する第１製膜チャンバ７ａに進入することが抑えられる。

このように、メインロール５にメインロールカバー８を設けることにより、各製膜チャンバ７で使用される原料が隣の製膜チャンバ７に進入することが抑えられる。したがって、異なる製膜チャンバ７の原料ガスが混入することによる膜質の低下が抑えられ、それぞれの製膜チャンバ７で使用される原料ガスの純度を維持し、形成される膜質を安定させることができる。

上記実施形態では、エキゾーストマニホールド部８３ｂを設け、このエキゾーストマニホールド部８３ｂからメインロールチャンバ連通部８３の連通流路８３ａを設ける例について説明したが、エキゾーストマニホールド部８３ｂを設けない構成であってもよい。例えば、メインロール５と、このメインロール５の側面を覆うメインロールカバー８との隙間（側面隙間と呼ぶ）を調節し、側面隙間を通じて各製膜チャンバ７で使用される原料ガスがメインロールチャンバ６に流出する構成であってもよい。この場合であっても、側面隙間の開口面積（断面積）をカバー隙間８４よりも大きく形成するなどして、側面隙間の圧力損失がカバー隙間８４の圧力損失よりも小さくなるようにすることが好ましい。これにより、カバー隙間８４に進入した原料ガスがカバー隙間８４を通じて移動するよりも、側面隙間を通じてメインロールチャンバ６に移動する方が移動しやすくなるため、各製膜チャンバ７で使用される原料が隣の製膜チャンバ７に進入することを抑えることができる。

また、上記実施形態では、製膜チャンバ７が２つの場合について説明したが、間仕切り部６２を増やすことにより、３つ以上の製膜チャンバ７を設けるものであってもよい。

１薄膜形成装置
２帯状機材
５メインロール
６メインロールチャンバ
７製膜チャンバ
８メインロールカバー
５１外周面
６２間仕切り部
８１ロール対向面
８２製膜チャンバ連通部
８３メインロールチャンバ連通部
８３ａ連通流路
８３ｂエキゾーストマニホールド部
８４カバー隙間
８５開口部

Claims

帯状基材をメインロールの外周面に沿わせた状態で帯状基材を搬送しつつ表面処理を行うことにより帯状基材上に薄膜を形成する薄膜形成装置であって、
メインロールを収容するメインロールチャンバと、
メインロールの外径側に間仕切り部を配置することにより、メインロールの周方向に配列される複数の製膜チャンバと、
を備え、
前記間仕切り部には、帯状基材が走行するメインロールの外周面を覆うメインロールカバーが設けられ、このメインロールカバーには、前記製膜チャンバに連通する製膜チャンバ連通部と、メインロールチャンバに連通するメインロールチャンバ連通部とを有しており、メインロールチャンバの圧力が製膜チャンバの圧力以下に設定されていることを特徴とする薄膜形成装置。
前記メインロールカバーは、メインロールの外周面に対向するロール対向面を有しており、
前記製膜チャンバ連通部は、ロール対向面に形成された製膜チャンバに連通する開口部及び、この開口部に連通し、ロール対向面とメインロール外周面とで形成されるカバー隙間によって形成されており、
前記メインロールチャンバ連通部は、前記カバー隙間からメインロールチャンバに連通する連通流路によって形成されており、
前記連通流路の断面積は、前記カバー隙間の断面積よりも大きく形成されていることにより、メインロールチャンバ連通部が製膜チャンバ連通部より圧力損失が小さくなるように形成されているを特徴とする請求項１に記載の薄膜形成装置。
前記メインロールカバーは、メインロールの外周面に対向し隣り合う製膜チャンバ連通部が合流するエキゾーストマニホールド部を有しており、このエキゾーストマニホールド部は、製膜チャンバ連通部のカバー隙間よりも圧力損失が小さくなるように形成されており、前記メインロールチャンバ連結部の連通流路は、前記エキゾーストマニホールド部からメインロールの側面側に形成されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の薄膜形成装置。