JP2015196879A - plasma CVD film-forming apparatus - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a plasma CVD film-forming device that prevents the occurrence of an abnormal discharge where a substrate is not wound in a range in which a film is formed in an axial direction of a film-forming roller.SOLUTION: A plasma CVD film-forming device 10 includes: a vacuum chamber 1; a metal film-forming roller 2 which has a belt-like substrate wound around a part of the overall periphery of the film-forming roller 2; a magnetic field generation part 3 which is arranged in the film-forming roller 2, and generates a magnetic field outside the part of the film-forming roller 2, around which the substrate is wound; a power source 4 which is connected to the film-forming roller 2, and applies, to the film-forming roller 2, an AC voltage for generating plasma inside a region of the magnetic field; and an insulation part 9 which is made of an insulation material, and coverts a range of at least an arrangement region of the magnetic field generation part 3 in the axial direction of the film-forming roller 2, out of a surface of the film-forming roller 2.

Description

本発明は、プラズマCVD成膜装置に関する。   The present invention relates to a plasma CVD film forming apparatus.

従来、プラスチックフィルムなどの薄い帯状の基材の表面にシリコン酸化膜などの皮膜を連続的に形成するために、プラズマCVD成膜装置が用いられる。   Conventionally, a plasma CVD film forming apparatus has been used to continuously form a film such as a silicon oxide film on the surface of a thin belt-like substrate such as a plastic film.

プラズマCVD成膜装置は、特許文献1に記載されているように、皮膜の原料となる原料ガスが充填された真空チャンバと、当該真空チャンバ内に配備され、成膜対象であるシート状の基材が巻き掛けられた一対の成膜ローラと、一対の成膜ローラにそれぞれ電極が接続された電源と、一対の成膜ローラの内部にそれぞれ設けられた磁場発生手段とを備えている。   As described in Patent Document 1, a plasma CVD film forming apparatus includes a vacuum chamber filled with a raw material gas that is a raw material for a film, and a sheet-like substrate that is disposed in the vacuum chamber and is a film formation target. A pair of film-forming rollers around which the material is wound, a power source in which electrodes are connected to the pair of film-forming rollers, and magnetic field generating means provided inside the pair of film-forming rollers, respectively.

成膜ローラは、ステンレスなどの金属製の円筒である。成膜ローラの両端部には、絶縁性を有する遮蔽部材が設けられている。遮蔽部材は、成膜ローラの両端部であって主に基材が巻き掛けられていない部分に設けられている。   The film forming roller is a cylinder made of metal such as stainless steel. Insulating shielding members are provided at both ends of the film forming roller. The shielding member is provided at both ends of the film forming roller and mainly at a portion where the base material is not wound.

この成膜装置を用いて帯状の基材の表面に皮膜を連続的に形成する場合、帯状の基材を一対の成膜ローラにそれぞれ巻き掛けられた状態で送り出していく。このとき、磁場発生手段は、一対の成膜ローラ間の空間に磁場を発生させる。そして、電源は、一対の成膜ローラの間に高周波の交流電圧を高電圧で印加する。これにより、一対の成膜ローラ間の磁場の領域内でプラズマが発生する。発生されたプラズマのエネルギーによって、真空チャンバ内部の原料ガスの分子は、分解されて、基材の表面に付着することにより、当該基材の表面には、皮膜が連続的に形成される。このようにして、皮膜がプラズマCVDによって基材の表面に連続的に形成される。   In the case where a film is continuously formed on the surface of a belt-like base material using this film forming apparatus, the belt-like base material is sent out while being wound around a pair of film forming rollers. At this time, the magnetic field generating means generates a magnetic field in the space between the pair of film forming rollers. The power supply applies a high-frequency AC voltage at a high voltage between the pair of film forming rollers. Thereby, plasma is generated in the region of the magnetic field between the pair of film forming rollers. The molecules of the source gas inside the vacuum chamber are decomposed by the generated plasma energy and adhere to the surface of the base material, whereby a film is continuously formed on the surface of the base material. In this way, a film is continuously formed on the surface of the substrate by plasma CVD.

また、上記の成膜装置は、成膜ローラの両端部であって基材が巻き掛けられていない部分を覆う遮蔽部材を備えている。この遮蔽部材は、当該巻き掛けられていない部分において、異常放電が発生することを防止している。   Further, the film forming apparatus includes a shielding member that covers both ends of the film forming roller and the portion around which the base material is not wound. This shielding member prevents an abnormal discharge from occurring in the unwrapped portion.

特開2011−149059号公報JP 2011-149059 A

上記の成膜装置では、成膜ローラの両端部であって基材が巻き掛けられていない部分は遮蔽部材で覆われている。しかし、成膜ローラの軸方向についての成膜が行われる範囲においては、成膜ローラの周面のうちの一部には、基材が巻き掛けられて、金属製の成膜ローラの表面が基材に覆われているが、それ以外の部分、すなわち、基材が巻き掛けられていない部分では、基材に接触していないので外部に露出している。このように、金属製の成膜ローラのうち外部に露出している部分では、当該露出している部分とその周囲の部分(例えば、真空チャンバの内壁など)との間の電位差により、異常放電が発生するおそれがある。そのため、成膜作業を継続することができないおそれがある。   In the film forming apparatus described above, both end portions of the film forming roller and portions where the base material is not wound are covered with the shielding member. However, in the range where the film is formed in the axial direction of the film forming roller, a base material is wound around a part of the peripheral surface of the film forming roller, and the surface of the metal film forming roller is Although it is covered with the base material, the other part, that is, the part where the base material is not wound is exposed to the outside because it is not in contact with the base material. As described above, in the portion of the metal film forming roller that is exposed to the outside, abnormal discharge occurs due to the potential difference between the exposed portion and the surrounding portion (for example, the inner wall of the vacuum chamber). May occur. Therefore, there is a possibility that the film forming operation cannot be continued.

本発明は、上記のような事情に鑑みてなされたものであり、成膜ローラの軸方向についての成膜が行われる範囲において基材が巻き掛けられていない部分において異常放電の発生を防止するプラズマCVD成膜装置を提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of the circumstances as described above, and prevents the occurrence of abnormal discharge in a portion where the substrate is not wound in a range where film formation is performed in the axial direction of the film formation roller. An object is to provide a plasma CVD film forming apparatus.

本発明者は、プラズマCVDを行うために成膜ローラに高電圧を印加する条件下では、成膜ローラの軸方向について成膜が行われる範囲において、金属製の成膜ローラの周面全体を絶縁部で覆っても、成膜ローラの外側にプラズマを生成して成膜ローラに巻き掛けられた基材の表面に成膜を行うことができ、一方、当該絶縁部が成膜ローラのうち基材が巻き掛けられていない部分を絶縁することが可能であることを見出した。本発明者は、この知見に基づいて、以下の発明を創作するに至った。   The present inventor considered that the entire peripheral surface of the metal film-forming roller is within the range where film formation is performed in the axial direction of the film-forming roller under the condition that a high voltage is applied to the film-forming roller in order to perform plasma CVD. Even if covered with an insulating part, it is possible to generate a plasma on the outside of the film forming roller and form a film on the surface of the substrate wound around the film forming roller. It has been found that it is possible to insulate a portion where the substrate is not wound. Based on this finding, the present inventor has created the following invention.

すなわち、上記課題を解決するためのものとして、本発明のプラズマCVD成膜装置は、真空チャンバと、前記真空チャンバ内部に回転自在に取り付けられた成膜ローラであって、帯状の基材が当該成膜ローラの全周のうちの一部に巻き掛けられる金属製の成膜ローラと、前記成膜ローラの内部に配置され、前記成膜ローラにおける前記基材が巻き掛けられる部分の外側に磁場を生成する磁場生成部と、前記成膜ローラに接続され、前記磁場の領域内にプラズマを生成するための交流電圧を当該成膜ローラに印加する電源と、絶縁材料からなり、前記成膜ローラの表面のうちの当該成膜ローラの軸方向において少なくとも前記磁場生成部の配置領域の範囲を覆う絶縁部とを備えていることを特徴とする。   That is, in order to solve the above problems, a plasma CVD film-forming apparatus of the present invention includes a vacuum chamber and a film-forming roller that is rotatably attached to the inside of the vacuum chamber. A metal film-forming roller that is wound around a part of the entire circumference of the film-forming roller, and a magnetic field that is disposed inside the film-forming roller and outside the portion of the film-forming roller on which the substrate is wound A magnetic field generation unit that generates a plasma, a power source that applies an AC voltage for generating plasma in the magnetic field region to the film formation roller, an insulating material, and the film formation roller. And an insulating part that covers at least the range of the arrangement area of the magnetic field generation part in the axial direction of the film forming roller.

プラズマCVDを行う場合、成膜ローラに対してプラズマを生成するための交流電圧が印加された状態では、成膜ローラの軸方向についての成膜が行われる範囲において、成膜ローラにおける基材が巻き掛けられて基材に接触している部分だけでなく、基材に接触していない裏側の部分もプラズマを生成することができる電位になっている。そのため、当該基材に接触していない裏側の部分では、異常放電がおきやすい状態になっている。そこで、本発明では、絶縁材料からなる絶縁部が、成膜ローラの表面のうちの当該成膜ローラの軸方向において少なくとも前記磁場生成部の配置領域の範囲を覆っている。これにより、成膜ローラにおける基材が接触している部分だけでなく、その部分に対して裏側の部分である基材に接触していない部分も絶縁物で覆われることとなり、当該裏側の部分における異常放電の発生を防止することが可能になる。   When performing plasma CVD, in a state where an AC voltage for generating plasma is applied to the film forming roller, the base material of the film forming roller is within the range where film forming is performed in the axial direction of the film forming roller. Not only the portion that is wound and is in contact with the substrate, but also the portion on the back side that is not in contact with the substrate is at a potential at which plasma can be generated. For this reason, abnormal discharge is likely to occur in the portion on the back side that is not in contact with the base material. Therefore, in the present invention, the insulating portion made of an insulating material covers at least the range of the arrangement region of the magnetic field generating portion in the axial direction of the film forming roller on the surface of the film forming roller. As a result, not only the part of the film forming roller that is in contact with the base material but also the part that is not in contact with the base material that is the back side of the part is covered with the insulator, and the back side part. It is possible to prevent the occurrence of abnormal discharge.

また、前記絶縁部は、前記成膜ローラの表面全体を覆うのが好ましい。   Moreover, it is preferable that the said insulation part covers the whole surface of the said film-forming roller.

かかる構成によれば、金属製の成膜ローラの表面全体が絶縁部に覆われることにより、成膜ローラにおける外部に露出する部分が全てなくなるので、異常放電の発生をより確実に防止することが可能である。   According to such a configuration, since the entire surface of the metal film forming roller is covered with the insulating portion, all the portions of the film forming roller that are exposed to the outside are eliminated, so that the occurrence of abnormal discharge can be more reliably prevented. Is possible.

また、前記絶縁部の厚さは、1〜500μmであるのが好ましい。   The insulating part preferably has a thickness of 1 to 500 μm.

本発明者は、プラズマCVDを行うために成膜ローラに高電圧を印加する条件下においてプラズマを安定して発生させながらも絶縁部の損傷を低減させることが可能な絶縁部の厚さについて鋭意研究を行い、上記のような絶縁部の最適な厚さの範囲を見出した。すなわち、上記のように絶縁部の厚さが1μm〜500μmであるので、成膜ローラからプラズマに対して確実に電力を供給することが可能である。それとともに、絶縁部がプラズマの電位によって絶縁破壊するおそれ、または絶縁部が基材の接触などによって物理的に破損や剥離が生じるおそれなどを低減することが可能である。   The present inventor has earnestly studied the thickness of the insulating portion that can reduce damage to the insulating portion while stably generating plasma under the condition that a high voltage is applied to the film forming roller for performing plasma CVD. Research has been done to find the optimum thickness range for the insulation as described above. That is, since the thickness of the insulating portion is 1 μm to 500 μm as described above, it is possible to reliably supply power to the plasma from the film forming roller. At the same time, it is possible to reduce the possibility that the insulating portion breaks down due to the plasma potential, or that the insulating portion physically breaks or peels off due to contact with the base material.

また、前記成膜ローラの外側に配置され、前記真空チャンバに着脱自在に取り付けられた固定マスクをさらに備えており、前記固定マスクは、前記プラズマの発生領域を規定する幅の開口を有するのが好ましい。   The fixing mask further includes a fixed mask disposed outside the film forming roller and detachably attached to the vacuum chamber. The fixed mask has an opening having a width that defines the plasma generation region. preferable.

かかる構成によれば、種々の幅の基材に対して成膜を行う場合、成膜ローラが真空チャンバに取り付られた状態を維持しながら、成膜ローラの外側に配置された固定マスクのみが交換されることにより、各基材において成膜が行われる幅に対応することが可能である。すなわち、固定マスクは、プラズマの発生領域を規定する幅の開口を有しているので、固定マスクを交換するだけで、成膜ローラを交換することなくプラズマの発生する幅を調整することが可能であり、その結果、成膜が行われる幅の変更を容易に行うことが可能である。   According to this configuration, when film formation is performed on substrates having various widths, only the fixed mask disposed outside the film formation roller is maintained while maintaining the state where the film formation roller is attached to the vacuum chamber. Is exchanged, it is possible to cope with the width of film formation on each substrate. In other words, since the fixed mask has an opening with a width that defines the plasma generation region, it is possible to adjust the plasma generation width without replacing the film forming roller by simply replacing the fixed mask. As a result, it is possible to easily change the width of film formation.

また、前記開口は、前記成膜ローラの軸方向において、前記磁場生成部の配置領域の内部に配置されているのが好ましい。   Moreover, it is preferable that the said opening is arrange | positioned inside the arrangement | positioning area | region of the said magnetic field production | generation part in the axial direction of the said film-forming roller.

かかる構成によれば、固定マスクの開口の幅によって、磁場生成部の配置領域の範囲内においてプラズマの発生領域を限定することが可能である。これにより、基材は、固定マスクの開口の範囲内において、その範囲内で発生するプラズマを用いて成膜される。一方、固定マスクの開口の範囲外では、プラズマが発生しないので、基材のうち当該範囲外に位置する部分は、成膜されない。その結果、基材における成膜領域を正確に限定することが可能である。しかも、固定マスクの開口内部で発生するプラズマが固定マスクと成膜ローラとの隙間に侵入しても、成膜ローラの少なくとも基材に接触する部分の表面は絶縁部で覆われているので、異常放電は発生しない。   According to this configuration, it is possible to limit the plasma generation region within the range of the arrangement region of the magnetic field generation unit by the width of the opening of the fixed mask. Thereby, the base material is formed into a film using the plasma generated within the range of the opening of the fixed mask. On the other hand, since no plasma is generated outside the range of the opening of the fixed mask, a portion of the substrate located outside the range is not formed. As a result, it is possible to accurately limit the film formation region on the substrate. Moreover, even if the plasma generated inside the opening of the fixed mask enters the gap between the fixed mask and the film forming roller, at least the surface of the film forming roller that is in contact with the substrate is covered with an insulating part. Abnormal discharge does not occur.

また、前記成膜ローラにおける前記基材に接触している部分に対して当該基材に接触していない裏側の部分を覆うカバーをさらに備えているのが好ましい。   Moreover, it is preferable to further include a cover that covers a portion of the film forming roller that is in contact with the base material and a portion on the back side that is not in contact with the base material.

かかる構成によれば、成膜ローラの表面を覆う絶縁部によって、当該成膜ローラにおける基材と接触している部分に対して当該基材に接触していない裏側の部分とその周囲の部分(例えば、真空チャンバの内壁など)との間の電位差に起因する直流の異常放電を防止する。それとともに、成膜ローラとの間に一定の距離を隔てたカバーが上記の裏側の部分を覆うことで、カバーと成膜ローラとの間にはプラズマの無い空隙が形成され、その結果、交流の異常放電を防止することも可能である。これによって、成膜ローラの裏側の部分における交流、直流いずれの異常放電も防止することが可能である。   According to such a configuration, the insulating portion that covers the surface of the film forming roller causes the portion on the film forming roller that is in contact with the substrate to the portion on the back side that is not in contact with the substrate and the surrounding portion ( For example, an abnormal direct current discharge caused by a potential difference with the inner wall of the vacuum chamber) is prevented. At the same time, a cover with a certain distance from the film forming roller covers the above-mentioned back side portion, so that a plasma-free gap is formed between the cover and the film forming roller. It is also possible to prevent abnormal discharge. As a result, it is possible to prevent both alternating current and direct current abnormal discharge in the back side of the film forming roller.

さらに、前記絶縁材料は、絶縁性の良いセラミック材料を含むのが好ましい。また、前記セラミック材料は、被覆性や絶縁性が最も良好なアルミニウムの酸化物を含むのが好ましい。   Further, it is preferable that the insulating material includes a ceramic material having good insulating properties. The ceramic material preferably contains an oxide of aluminum having the best covering and insulating properties.

以上説明したように、本発明のプラズマCVD成膜装置によれば、成膜ローラにおける基材が接触している部分に対して裏側の部分において異常放電の発生を防止することができる。   As described above, according to the plasma CVD film forming apparatus of the present invention, it is possible to prevent the occurrence of abnormal discharge in the portion on the back side with respect to the portion in contact with the base material in the film forming roller.

本発明の実施形態に係るプラズマCVD成膜装置の全体構成を示す真空チャンバの前面を取り除いた状態の正面図である。It is a front view of the state which removed the front surface of the vacuum chamber which shows the whole structure of the plasma CVD film-forming apparatus which concerns on embodiment of this invention. 図1のプラズマCVD成膜装置の一対の成膜ローラ周辺の拡大平面図である。FIG. 2 is an enlarged plan view around a pair of film forming rollers of the plasma CVD film forming apparatus of FIG. 1. 図2の成膜ローラの端部から端部キャップを取り外した状態の分解平面図である。FIG. 3 is an exploded plan view in a state where an end cap is removed from an end of the film forming roller of FIG. 2. 本発明の変形例に係る固定マスクを備えたプラズマCVD成膜装置の構造を示す一対の成膜ローラ周辺の拡大平面図である。It is an enlarged plan view around a pair of film forming rollers showing the structure of a plasma CVD film forming apparatus provided with a fixed mask according to a modification of the present invention. 図4のプラズマCVD成膜装置の全体構成を示す真空チャンバの前面を取り除いた状態の正面図である。It is a front view of the state which removed the front surface of the vacuum chamber which shows the whole structure of the plasma CVD film-forming apparatus of FIG. 図4の成膜ローラの一端部における固定マスクの取付構造を示す拡大謝し図である。FIG. 5 is an enlarged view showing a fixed mask mounting structure at one end of the film forming roller of FIG. 4.

以下、図面を参照しながら本発明のプラズマCVD成膜装置の実施形態についてさらに詳細に説明する。   Hereinafter, embodiments of the plasma CVD film forming apparatus of the present invention will be described in more detail with reference to the drawings.

図1〜2に示されるプラズマCVD成膜装置10(以下、成膜装置10という)は、プラズマCVDによって帯状の基材Aの表面に薄膜を連続的に形成する装置である。この成膜装置10は、真空チャンバ1と、当該真空チャンバ内部に回転自在に取り付けられた一対の成膜ローラ2と、各成膜ローラ2内部に配置されたマグネット3と、一対の成膜ローラ2に高周波の交流電圧を印加する高周波電源4と、複数のガイドローラ5と、真空チャンバ1内部を仕切る隔壁6とを備えている。さらに、成膜装置10は、各成膜ローラ2の表面を覆う絶縁部9を備えている。   A plasma CVD film forming apparatus 10 (hereinafter referred to as a film forming apparatus 10) shown in FIGS. 1 and 2 is an apparatus that continuously forms a thin film on the surface of a strip-shaped substrate A by plasma CVD. The film forming apparatus 10 includes a vacuum chamber 1, a pair of film forming rollers 2 rotatably attached to the inside of the vacuum chamber, a magnet 3 disposed inside each film forming roller 2, and a pair of film forming rollers. 2 includes a high-frequency power source 4 that applies a high-frequency AC voltage, a plurality of guide rollers 5, and a partition wall 6 that partitions the inside of the vacuum chamber 1. Further, the film forming apparatus 10 includes an insulating portion 9 that covers the surface of each film forming roller 2.

真空チャンバ1は、中空の筐体であり、真空ポンプ(図示せず)などの排気手段に接続された排気口15を有する。   The vacuum chamber 1 is a hollow casing and has an exhaust port 15 connected to an exhaust means such as a vacuum pump (not shown).

真空チャンバ1の内部空間は、隔壁6によって、2つの空間、すなわち、低圧室7と高圧室8とに区画されている。低圧室7は、排気口15に連通しており、真空状態または低圧状態まで減圧される。低圧室7には、原料ガス供給口12および酸素ガス供給口13が設けられている。皮膜の材料となる原料ガスG1は、原料ガス供給口12を通って低圧室7へ供給される。酸素ガスOXは、酸素ガス供給口13を通って低圧室7へ供給される。高圧室8には、酸素ガス供給口14が設けられ、当該酸素ガス供給口14を通って酸素ガスOXが供給される。高圧室8は、低圧室7の内部よりも高圧に保たれている。   The internal space of the vacuum chamber 1 is divided into two spaces, that is, a low pressure chamber 7 and a high pressure chamber 8 by a partition wall 6. The low pressure chamber 7 communicates with the exhaust port 15 and is decompressed to a vacuum state or a low pressure state. The low pressure chamber 7 is provided with a source gas supply port 12 and an oxygen gas supply port 13. The raw material gas G1 that is the material of the film is supplied to the low pressure chamber 7 through the raw material gas supply port 12. The oxygen gas OX is supplied to the low pressure chamber 7 through the oxygen gas supply port 13. The high-pressure chamber 8 is provided with an oxygen gas supply port 14, and oxygen gas OX is supplied through the oxygen gas supply port 14. The high pressure chamber 8 is maintained at a higher pressure than the inside of the low pressure chamber 7.

一対の成膜ローラ2は、それぞれステンレスなどの金属で製造されたローラである。一対の成膜ローラ2は、真空チャンバ1の内部に回転自在に取り付けられている。すなわち、各成膜ローラ2の回転軸2cの両端部は、真空チャンバ1の対向する一対の側壁などに回転自在に支持されている。一対の成膜ローラ2の対向する部分2aは、隔壁6の開口部6aに挿入されて、低圧室7の内部に収容されている。   The pair of film forming rollers 2 are rollers made of a metal such as stainless steel. The pair of film forming rollers 2 is rotatably mounted inside the vacuum chamber 1. That is, both end portions of the rotating shaft 2 c of each film forming roller 2 are rotatably supported by a pair of opposing side walls of the vacuum chamber 1. Opposing portions 2 a of the pair of film forming rollers 2 are inserted into the opening 6 a of the partition wall 6 and accommodated in the low pressure chamber 7.

帯状の基材Aは、一対の成膜ローラ2の全周のうちの互いに対向する部分2aに巻き掛けられる。   The belt-like substrate A is wound around the mutually opposing portions 2 a of the entire circumference of the pair of film forming rollers 2.

一対の成膜ローラ2の全周のうち基材Aが巻き掛けられていない部分(すなわち、裏側の部分)2bは、真空チャンバ1の高圧室8に位置している。   Of the entire circumference of the pair of film forming rollers 2, a part 2 b around which the substrate A is not wound (that is, a part on the back side) 2 b is located in the high pressure chamber 8 of the vacuum chamber 1.

各成膜ローラ2は、−20〜200℃程度の範囲で温度調整されることがある。そのため、成膜ローラ2は、これらの温度範囲で変質したり、割れたりしないような熱特性を有する必要がある。成膜ローラ2の材質は、マグネット3による磁場を伝搬させやすいようにステンレスなどの透磁率の小さい金属材料が用いられるのが好ましい。   The temperature of each film forming roller 2 may be adjusted within a range of about −20 to 200 ° C. Therefore, the film-forming roller 2 needs to have thermal characteristics that do not change or break in these temperature ranges. The material of the film forming roller 2 is preferably a metal material having a low magnetic permeability such as stainless steel so that the magnetic field generated by the magnet 3 can be easily propagated.

マグネット3は、成膜ローラ2の内部、具体的には、一対の成膜ローラ2の互いに対向する部分2aの内側にそれぞれ配置されている。マグネット3は、一対の成膜ローラ2の間であってそれぞれの成膜ローラ2における基材Aが巻き掛けられる部分2aの外側において磁場を生成する。マグネット3は、本発明の磁場生成部に含まれる概念であり、例えば、永久磁石(ネオジム、サマリウムコバルト、フェライトなど)などで構成される。   The magnets 3 are disposed inside the film forming roller 2, specifically, inside the portions 2 a of the pair of film forming rollers 2 facing each other. The magnet 3 generates a magnetic field between the pair of film forming rollers 2 and outside the portion 2a around which the base material A is wound. The magnet 3 is a concept included in the magnetic field generation unit of the present invention, and is composed of, for example, a permanent magnet (neodymium, samarium cobalt, ferrite, or the like).

高周波電源4は、一対の成膜ローラ2にそれぞれ接続されている。高周波電源4は、磁場の領域内にプラズマPを生成するための高周波の交流電圧を一対の成膜ローラ2の間に印加する。これにより、一対の成膜ローラ2の間には放電が発生し、マグネット3近傍の磁場の領域内では原料ガスG1がプラズマ状態になってプラズマPが発生する。   The high frequency power source 4 is connected to each of the pair of film forming rollers 2. The high-frequency power source 4 applies a high-frequency AC voltage for generating the plasma P in the magnetic field region between the pair of film forming rollers 2. As a result, a discharge is generated between the pair of film forming rollers 2, and the source gas G <b> 1 is in a plasma state in the magnetic field region near the magnet 3 to generate plasma P.

高周波電源4から一対の成膜ローラ2に印加される電圧としては、真空チャンバ1の電位に対し平均電圧が負の高周波(例えば、十〜数百kHz程度、好ましくは数十kHz程度)であり、ピーク・ツウ・ピーク値が1000V以上の電圧が好ましい。   The voltage applied to the pair of film forming rollers 2 from the high-frequency power source 4 is a high-frequency (for example, about 10 to several hundred kHz, preferably about several tens kHz) whose average voltage is negative with respect to the potential of the vacuum chamber 1. A voltage with a peak-to-peak value of 1000 V or more is preferable.

各成膜ローラ2の表面を覆う絶縁部9は、絶縁材料からなり、成膜ローラ2の表面のうちの当該成膜ローラ2の軸方向B(図2〜3参照)においてマグネット3の配置領域およびその周辺の範囲を覆う。本実施形態では、絶縁部9は、図3に示されるように、成膜ローラ2のうち両側の端部2dを除く基材Aに接触することが可能な領域を覆っている。成膜ローラ2の両側の端部2dは、端部キャップ11によって覆われている。端部キャップ11は、成膜ローラ2の端部2dに嵌合する凹部11aを有する。端部キャップ11の表面は、絶縁材料からなる絶縁部19で覆われている。   The insulating portion 9 that covers the surface of each film forming roller 2 is made of an insulating material, and the magnet 3 is disposed in the axial direction B of the film forming roller 2 on the surface of the film forming roller 2 (see FIGS. 2 to 3). And the surrounding area. In the present embodiment, as shown in FIG. 3, the insulating portion 9 covers a region of the film forming roller 2 that can contact the base material A excluding the end portions 2 d on both sides. End portions 2 d on both sides of the film forming roller 2 are covered with end caps 11. The end cap 11 has a recess 11 a that fits into the end 2 d of the film forming roller 2. The surface of the end cap 11 is covered with an insulating portion 19 made of an insulating material.

絶縁部9を構成する絶縁材料は、セラミック材料を含む。セラミック材料としては、アルミニウムの酸化物(Al)の他、ジルコニア(ZrO)窒化アルミ(AlN)、炭化ケイ素(SiC)などが挙げられる。また、シリコン酸化物、ポリイミド、ガラスなどの材料の単体、あるいはこれらの積層体または混合物なども用いられる。また、酸素を含むプラズマプロセスの場合には、絶縁部9は酸化物であることが好ましい。 The insulating material constituting the insulating part 9 includes a ceramic material. Examples of the ceramic material include aluminum oxide (Al 2 O 3 ), zirconia (ZrO 2 ), aluminum nitride (AlN), silicon carbide (SiC), and the like. In addition, a single material such as silicon oxide, polyimide, glass, or a laminate or a mixture thereof may be used. In the case of a plasma process containing oxygen, the insulating portion 9 is preferably an oxide.

そのうち、とくに、アルミニウムの酸化物(Al)は、これらのセラミック材料のうち被覆性や絶縁性が最も良いので好ましい。したがって、最も好ましい絶縁部9としては、アルミナおよび/またはアルミナ系化合物を成膜ローラ2に溶射したものが用いられる。 Of these, aluminum oxide (Al 2 O 3 ) is particularly preferable among these ceramic materials because it has the best covering and insulating properties. Therefore, as the most preferable insulating portion 9, one obtained by spraying alumina and / or an alumina-based compound onto the film forming roller 2 is used.

絶縁部9に求められる性能は、具体的には、成膜ローラ2側とプラズマP側において1000V以上の耐電圧であること、および、酸素や有機SiなどのプラズマPによって損傷を受けない材料であることなどである。ここで、絶縁部9の耐電圧が1000V以下であれば、絶縁部9がプラズマP中の電位に耐えることができず、絶縁破壊を起こすおそれがある。また、プラズマPによって損傷を受けやすい材料は、プラズマCVDを行っている間に劣化するので、絶縁部9の材料としては適さない。   Specifically, the performance required for the insulating part 9 is a withstand voltage of 1000 V or more on the film forming roller 2 side and the plasma P side, and a material that is not damaged by the plasma P such as oxygen or organic Si. There are things. Here, if the withstand voltage of the insulating part 9 is 1000 V or less, the insulating part 9 cannot withstand the potential in the plasma P, and there is a risk of causing dielectric breakdown. Further, a material that is easily damaged by the plasma P deteriorates during the plasma CVD, and therefore is not suitable as a material for the insulating portion 9.

また、絶縁部9を構成する絶縁材料は、研磨しても剥離しにくい固くて強い材質であるのがさらに好ましい。すなわち、基材Aが蛇行したときや、成膜ローラ2の裏側の部分2bなどで、プラズマCVDで形成された皮膜が絶縁部9上に形成してしまうことがある。この皮膜を除去するためには、絶縁部9の表面の皮膜を研磨などで落とす作業が行われる。この研磨作業のときに、硬度の低い絶縁材料で構成された絶縁部であれば、削れて損傷を受けるおそれがある。そこで、上記のように硬くて強い絶縁材料が用いられるのが好ましい。以上の絶縁部9に求められる性能を満たした材料としては、上記のセラミック材料が好ましく、そのセラミック材料の中でも、アルミナおよび/またはアルミナ系化合物がとくに好ましい。   The insulating material constituting the insulating portion 9 is more preferably a hard and strong material that does not easily peel off even when polished. That is, a film formed by plasma CVD may be formed on the insulating portion 9 when the base material A meanders or at a portion 2 b on the back side of the film forming roller 2. In order to remove the film, an operation of removing the film on the surface of the insulating portion 9 by polishing or the like is performed. During this polishing operation, if the insulating portion is made of an insulating material having a low hardness, there is a risk of being scraped and damaged. Therefore, it is preferable to use a hard and strong insulating material as described above. The material satisfying the performance required for the insulating portion 9 is preferably the above ceramic material, and alumina and / or an alumina-based compound is particularly preferable among the ceramic materials.

また、絶縁部9の表面に付着した汚れを剥離しやすいように、絶縁部9の表面にフッ素樹脂などを被覆するのが好ましい。   Moreover, it is preferable to coat the surface of the insulating part 9 with a fluororesin or the like so that the dirt attached to the surface of the insulating part 9 can be easily peeled off.

なお、端部キャップ11の表面の絶縁部19も、上記の絶縁部9と同じ絶縁材料で構成されてもよいが、他の絶縁材料が用いられてもよい。   The insulating portion 19 on the surface of the end cap 11 may be made of the same insulating material as the insulating portion 9 described above, but other insulating materials may be used.

絶縁部9の厚さは、プラズマPを安定して発生させながらも絶縁部9の損傷を低減させることが可能な厚さとして、1〜500μmになるように設定されている。すなわち、絶縁部9の厚さが500μmを超えると、インピーダンスが高くなり、成膜ローラ2からプラズマPに対して電力を供給することが困難になる。一方、絶縁部9の厚さが1μm未満であれば、絶縁部9がプラズマPの電位によって絶縁破壊するおそれ、または絶縁部9が基材Aの接触などによって物理的に破損や剥離が生じるおそれなどがある。そこで、上記のように絶縁部9の厚さが1〜500μmの範囲内であれば、プラズマPへ電力を安定して供給することができるとともに絶縁部9の絶縁破壊等による破損を低減させることが可能になる。   The thickness of the insulating portion 9 is set to be 1 to 500 μm as a thickness capable of reducing damage to the insulating portion 9 while stably generating the plasma P. That is, when the thickness of the insulating portion 9 exceeds 500 μm, the impedance becomes high, and it becomes difficult to supply power to the plasma P from the film forming roller 2. On the other hand, if the thickness of the insulating portion 9 is less than 1 μm, the insulating portion 9 may break down due to the potential of the plasma P, or the insulating portion 9 may be physically damaged or peeled off due to contact with the base material A or the like. and so on. Therefore, if the thickness of the insulating portion 9 is in the range of 1 to 500 μm as described above, it is possible to stably supply power to the plasma P and to reduce damage due to dielectric breakdown of the insulating portion 9 or the like. Is possible.

成膜される基材Aとしては、薄い帯状の状部材が採用される。基材Aの厚さは、5μm以上が好ましい。厚さが5μm未満であれば、基材Aが伸びるなど変形しやすく、当該基材Aを絶縁部9が被覆された成膜ローラ2の表面に安定して巻くことが困難になる。一方、基材Aの厚さが500μmより大きくなると、インピーダンスが高くなり成膜ローラ2からプラズマPに対して電力を供給することが困難になるほか、基材Aの搬送が安定せず異常放電を発生する恐れがある。これらの点を考慮した場合、上記の構成の成膜装置1を用いて成膜を行う場合には、5〜500μmの厚さを有する基材Aを用いれば、薄い基材を用いながらも異常放電が発生することなく安定して行うことが可能である。   As the substrate A on which the film is formed, a thin strip-shaped member is employed. The thickness of the substrate A is preferably 5 μm or more. If the thickness is less than 5 μm, the base material A is easily deformed, such as stretched, and it becomes difficult to stably wind the base material A around the surface of the film forming roller 2 covered with the insulating portion 9. On the other hand, when the thickness of the base material A is larger than 500 μm, the impedance becomes high and it becomes difficult to supply power to the plasma P from the film forming roller 2, and the transport of the base material A is not stable and abnormal discharge occurs. May occur. In consideration of these points, when film formation is performed using the film formation apparatus 1 having the above-described configuration, if the base material A having a thickness of 5 to 500 μm is used, an abnormality may occur while using a thin base material. It is possible to carry out stably without generating discharge.

つぎに、上記のように構成された成膜装置1を用いて基材Aの表面に成膜を行う方法を説明する。   Next, a method for forming a film on the surface of the substrate A using the film forming apparatus 1 configured as described above will be described.

まず、図1に示されるように、成膜前の基材Aは、ロール状に巻かれたロールR1の状態で、真空チャンバ1内部の所定の場所にセットされる。ロールR1から引き出された帯状の基材Aは、右側のローラ2、複数のガイドローラ5、および左側の成膜ローラ2の順に巻き掛けられる。この状態の帯状の基材Aは、まず、右側の成膜ローラ2の部分2aに巻き掛けられた状態で当該成膜ローラ2の回転によって低圧室7内部を搬送され、さらに、複数のガイドローラ5によって支持された状態で高圧室8内部を搬送される。そして、基材Aは,左側の成膜ローラ2の部分2aに巻き掛けられた状態で当該成膜ローラ2の回転によって低圧室7内部を搬送され、真空チャンバ1のロールR1と反対側の位置において、ロールR2のようにロール状に巻き取られる。   First, as shown in FIG. 1, the base material A before film formation is set at a predetermined location inside the vacuum chamber 1 in a state of a roll R <b> 1 wound in a roll shape. The strip-shaped substrate A drawn out from the roll R1 is wound around the right roller 2, the plurality of guide rollers 5, and the left film forming roller 2 in this order. The belt-like substrate A in this state is first transported through the low pressure chamber 7 by the rotation of the film forming roller 2 while being wound around the portion 2a of the right film forming roller 2, and further includes a plurality of guide rollers. In the state supported by 5, the inside of the high pressure chamber 8 is conveyed. The substrate A is conveyed inside the low pressure chamber 7 by the rotation of the film forming roller 2 while being wound around the portion 2a of the film forming roller 2 on the left side, and is positioned on the opposite side of the vacuum chamber 1 from the roll R1. In Fig. 2, the film is wound into a roll shape like the roll R2.

このとき、真空チャンバ1の低圧室7は、排気口15を介して真空ポンプ(図示せず)によって真空引きされ、真空または低圧状態に減圧される。そして、低圧室7内部には、原料ガス供給口12から原料ガスG1が供給され、酸素ガス供給口13から酸素ガスOXが供給される。それとともに、高圧室8内部には、酸素ガスOXが供給され、それによって、高圧室8内部の圧力は、低圧室7内部の圧力よりも高くなるように調整される。   At this time, the low-pressure chamber 7 of the vacuum chamber 1 is evacuated by a vacuum pump (not shown) through the exhaust port 15 and depressurized to a vacuum or a low-pressure state. In the low pressure chamber 7, the source gas G 1 is supplied from the source gas supply port 12, and the oxygen gas OX is supplied from the oxygen gas supply port 13. At the same time, oxygen gas OX is supplied into the high pressure chamber 8, and thereby the pressure in the high pressure chamber 8 is adjusted to be higher than the pressure in the low pressure chamber 7.

それとともに、一対の成膜ローラ2の間には、高周波電源4から高周波の交流電圧が印加される。一対の成膜ローラ2の対向する部分2aの間には、当該部分2aの近傍においてマグネット3によって磁場が発生される。磁場の領域内では、成膜ローラ2から絶縁部9を通って電力を受けた原料ガスG1がプラズマ状態になり、プラズマPが発生する。   At the same time, a high-frequency AC voltage is applied from the high-frequency power source 4 between the pair of film forming rollers 2. A magnetic field is generated between the opposing portions 2 a of the pair of film forming rollers 2 by the magnet 3 in the vicinity of the portions 2 a. In the magnetic field region, the raw material gas G1 that receives power from the film forming roller 2 through the insulating portion 9 enters a plasma state, and plasma P is generated.

これにより、ロールR1からロールR2へ搬送される基材Aは、低圧室7の内部であって一対の成膜ローラ2の間において、プラズマPに接触したときに皮膜が形成される。   As a result, the base material A conveyed from the roll R1 to the roll R2 forms a film when it contacts the plasma P inside the low pressure chamber 7 and between the pair of film forming rollers 2.

一方、成膜ローラ2のうち基材Aが巻き掛けられていない裏側の部分2bは、絶縁部9によって覆われているので、異常放電の発生が生じにくくなっている。そのため、隔壁6の開口部6aを通して低圧室7から高圧室8へ漏れ出る一部の原料ガスG2が、成膜ローラ2の裏側の部分2bに達しても当該裏側の部分2bにおいて原料ガスG2がプラズマ化して皮膜が形成されるおそれが低くなる。   On the other hand, the portion 2b on the back side of the film forming roller 2 around which the base material A is not wound is covered with the insulating portion 9, so that abnormal discharge is less likely to occur. Therefore, even if a part of the source gas G2 leaking from the low-pressure chamber 7 to the high-pressure chamber 8 through the opening 6a of the partition wall 6 reaches the back side portion 2b of the film forming roller 2, the source gas G2 remains in the back side portion 2b. The risk of forming a film by plasma formation is reduced.

(特徴)
(1)
プラズマCVDを行う場合、成膜ローラ2に対してプラズマPを生成するための交流電圧が印加された状態では、成膜ローラ2の軸方向Bについての成膜が行われる範囲において、成膜ローラ2の基材Aが巻き掛けられて当該基材Aに接触している部分2aだけでなく、基材Aに接触していない裏側の部分2bもプラズマPを生成することができるほど高電位になっている。本実施形態の成膜装置1では、絶縁材料からなる絶縁部9が、成膜ローラ2の表面のうちの当該成膜ローラ2の軸方向Bにおいて少なくともマグネット3の配置領域の範囲を覆っている。これにより、成膜ローラ2における基材Aが接触している部分2aだけでなく、その部分に対して裏側の部分2bである基材Aに接触していない部分も絶縁部9で覆われることとなり、当該裏側の部分2bにおける異常放電の発生を防止することが可能になる。
(Feature)
(1)
In the case of performing plasma CVD, in the state where an AC voltage for generating plasma P is applied to the film forming roller 2, the film forming roller is within a range where film forming is performed in the axial direction B of the film forming roller 2. Not only the portion 2a in which the two base materials A are wound and in contact with the base material A, but also the portion 2b on the back side not in contact with the base material A has a high potential so that the plasma P can be generated. It has become. In the film forming apparatus 1 of the present embodiment, the insulating portion 9 made of an insulating material covers at least the range of the arrangement region of the magnet 3 in the axial direction B of the film forming roller 2 on the surface of the film forming roller 2. . Thereby, not only the part 2a which the base material A in the film-forming roller 2 is contacting but the part which is not contacting the base material A which is the part 2b of the back side with respect to the part is covered with the insulation part 9. Thus, it is possible to prevent the occurrence of abnormal discharge in the back side portion 2b.

その結果、成膜時において成膜される薄膜のバリア性などの膜質を良くしようとして電力を上げたときなどの理由で成膜ローラ2に高電圧が印加された場合でも、成膜ローラ2の裏側の部分2bでは異常放電が発生しない。そのため、大電力での成膜プロセスが可能になり、成膜作業における膜質や生産性を向上することが可能である。   As a result, even when a high voltage is applied to the film forming roller 2 for the reason of increasing the power to improve the film quality such as the barrier property of the thin film formed during film formation, Abnormal discharge does not occur in the back portion 2b. Therefore, a film forming process with high power becomes possible, and film quality and productivity in the film forming operation can be improved.

また、成膜ロール2の金属表面は絶縁部9で覆われているので、基材Aが成膜ロール2の軸方向Bに蛇行してもプラズマPが形成された空間に成膜ロール2の金属表面が露出することがない。そのため、異常放電が発生せず、安定した成膜や操業が実現され得る。   Further, since the metal surface of the film forming roll 2 is covered with the insulating portion 9, even if the substrate A meanders in the axial direction B of the film forming roll 2, the film forming roll 2 has a space in which the plasma P is formed. The metal surface is not exposed. Therefore, abnormal discharge does not occur, and stable film formation and operation can be realized.

さらに、厚さが12〜25μm程度の薄い基材Aが用いられる場合、成膜ローラ2とプラズマPの間には薄い基材Aおよび絶縁部9の両方が介在しているので、成膜ローラ2とプラズマPの間の高周波インピーダンスを高く維持することが可能である。そのため、高周波の電圧を高く設定することが可能である。これによって、基材A近傍のイオンや電子のエネルギーが高まり、薄い基材Aに対しても良好な皮膜を形成することができる。   Further, when a thin base A having a thickness of about 12 to 25 μm is used, since both the thin base A and the insulating portion 9 are interposed between the film forming roller 2 and the plasma P, the film forming roller It is possible to keep the high frequency impedance between 2 and the plasma P high. Therefore, the high frequency voltage can be set high. Thereby, the energy of ions and electrons in the vicinity of the substrate A is increased, and a good film can be formed even on the thin substrate A.

(2)
本実施形態の成膜装置1では、絶縁部9の厚さが1〜500μmであるので、プラズマPを安定して発生させながらも絶縁部9の損傷を低減させることが可能である。すなわち、絶縁部9の厚さが1μm以上であるので、絶縁部9がプラズマPの電位によって絶縁破壊するおそれ、または絶縁部9が基材Aの接触などによって物理的に破損や剥離が生じるおそれなどを低減することが可能である。しかも、絶縁部9の厚さが500μm以下であるので、成膜ローラ2からプラズマPに対して確実に電力を供給することが可能である。
(2)
In the film forming apparatus 1 of this embodiment, since the thickness of the insulating portion 9 is 1 to 500 μm, it is possible to reduce damage to the insulating portion 9 while stably generating the plasma P. That is, since the thickness of the insulating portion 9 is 1 μm or more, the insulating portion 9 may break down due to the potential of the plasma P, or the insulating portion 9 may be physically damaged or peeled off due to contact with the base material A or the like. Etc. can be reduced. In addition, since the insulating portion 9 has a thickness of 500 μm or less, it is possible to reliably supply power to the plasma P from the film forming roller 2.

(3)
本実施形態の成膜装置1では、絶縁部9を構成する絶縁材料としてセラミック材料が用いられることにより、樹脂材料などの他の材料と比較して絶縁性が良好である。
(3)
In the film forming apparatus 1 according to the present embodiment, since a ceramic material is used as an insulating material constituting the insulating portion 9, the insulating property is better than other materials such as a resin material.

(4)
本実施形態の成膜装置1では、絶縁部9がアルミニウムの酸化物を含む材料で構成されることにより、他のセラミック材料と比較して被覆性や絶縁性が最も良好になる。
(4)
In the film forming apparatus 1 of this embodiment, the insulating part 9 is made of a material containing an oxide of aluminum, so that the covering property and the insulating property are the best as compared with other ceramic materials.

(変形例)
(A)
なお、上記実施形態では、プラズマPが成膜ロール2の軸方向Bにおいてマグネット3の配置領域全体にわたって形成されているが、本発明はこれに限定されるものではなく、図4〜5に示されるように、プラズマPの発生領域を規定するマスク21を設けてもよい。
(Modification)
(A)
In the above embodiment, the plasma P is formed over the entire arrangement region of the magnet 3 in the axial direction B of the film forming roll 2, but the present invention is not limited to this, and is shown in FIGS. As described above, a mask 21 for defining the generation region of the plasma P may be provided.

すなわち、本発明の変形例として、図4〜6に示される成膜装置は、上記図1〜2に示される成膜装置10の構成に加えて、マスク21をさらに備えている。   That is, as a modification of the present invention, the film forming apparatus shown in FIGS. 4 to 6 further includes a mask 21 in addition to the structure of the film forming apparatus 10 shown in FIGS.

マスク21は、成膜ローラ2の外側に配置され、真空チャンバ1に着脱自在に取り付けられている。マスク21は、プラズマPの発生領域を規定する幅の開口23を有する。   The mask 21 is disposed outside the film forming roller 2 and is detachably attached to the vacuum chamber 1. The mask 21 has an opening 23 having a width that defines a region where the plasma P is generated.

具体的には、マスク21は、成膜ローラ2の軸方向Bにおいて上記開口23の幅W1だけ互いに離間する第1部分21aと、第2部分21bとを有している。これら第1部分21aおよび第21bは、成膜ローラ2の外周面に沿って延びるように、それぞれ円弧状に湾曲した板材で構成されている。   Specifically, the mask 21 has a first portion 21 a and a second portion 21 b that are separated from each other by the width W1 of the opening 23 in the axial direction B of the film forming roller 2. These first portions 21 a and 21 b are each made of a plate material that is curved in an arc shape so as to extend along the outer peripheral surface of the film forming roller 2.

マスク21は、金属材料または絶縁材料で製造されてもよい。または、固定マスクと21として、金属板の表面が絶縁材料で覆われたものが用いられてもよい。とくに、マスク21に付着した皮膜を取り除くときの機械的な変形で損傷しにくい点では、マスク21の材料としては、金属材料が好ましい。   The mask 21 may be made of a metal material or an insulating material. Alternatively, as the fixed mask 21, a metal plate whose surface is covered with an insulating material may be used. In particular, a metal material is preferable as the material of the mask 21 in that it is difficult to be damaged by mechanical deformation when the film attached to the mask 21 is removed.

さらに、この金属材料の表面に皮膜が付着したときに電気的特性が変化しにくいようにするために、当該金属材料の表面にあらかじめ絶縁材料の層が形成されることがより好ましい。マスク21の材料として用いられる金属材料としては、鉄、ステンレス、アルミニウム、銅、または、これらの合金などが好ましい。絶縁材料としては、SiO(シリカ)、Al(アルミナ)、フッ素化合物、またはこれらの混合物が良い。さらに、強度の点では、絶縁材料が溶射されたものが好ましいが、絶縁材料が塗装されたものでも良い。 Further, it is more preferable that an insulating material layer is formed on the surface of the metal material in advance so that the electrical characteristics are not easily changed when the film adheres to the surface of the metal material. As a metal material used as the material of the mask 21, iron, stainless steel, aluminum, copper, or alloys thereof are preferable. As the insulating material, SiO x (silica), Al 2 O 3 (alumina), a fluorine compound, or a mixture thereof is preferable. Further, in terms of strength, a material sprayed with an insulating material is preferable, but a material coated with an insulating material may be used.

さらに、マスク21の電位は、真空チャンバ1の電位に合わせても良いし、またはフローティング電位であっても良い。とくに、マスク21の周囲の電位が安定して異常放電が発生しにくい点において、マスク21の電位は、真空チャンバ1の電位に合わせた方が好ましい。   Furthermore, the potential of the mask 21 may be matched with the potential of the vacuum chamber 1 or may be a floating potential. In particular, the potential of the mask 21 is preferably matched to the potential of the vacuum chamber 1 in that the potential around the mask 21 is stable and abnormal discharge is unlikely to occur.

マスク21の第1部分21aおよび第2部分21bは、それぞれ成膜ローラ2の外周面から隙間30をあけた位置に配置されている。第1部分21aおよび第2部分21bは、それぞれ、台座22を介して真空チャンバ1の内壁に固定されている。台座22は、真空チャンバ1の底部または側部の内壁に固定される台座部22aと、当該台座部22aから上方に延びる一対の腕部22bとを有する。各腕部22bの先端には、第1部分21aおよび第2部分21bが溶接などによって固定されている。   The first portion 21 a and the second portion 21 b of the mask 21 are arranged at positions where a gap 30 is formed from the outer peripheral surface of the film forming roller 2. The first portion 21 a and the second portion 21 b are each fixed to the inner wall of the vacuum chamber 1 via a pedestal 22. The pedestal 22 has a pedestal portion 22a fixed to the inner wall of the bottom or side of the vacuum chamber 1, and a pair of arm portions 22b extending upward from the pedestal portion 22a. The first portion 21a and the second portion 21b are fixed to the tip of each arm portion 22b by welding or the like.

台座22は、成膜作業時に付着した汚れを除去するなどのメンテナンスをしやすいように、真空チャンバ1に対して取り外し可能に取り付けられている。また、台座22は、付着した汚れを除去しやすいようにステンレスやアルミニウムなどの金属材料によって製造されるのが好ましい。また、その金属材料の表面は、絶縁性の材料で覆われてもよい。さらに、台座22は、当該台座22に付着した汚れが落下して基材Aに付着しないように、基材Aの通る経路よりも低い位置に配置されるのが好ましい。   The pedestal 22 is detachably attached to the vacuum chamber 1 so as to facilitate maintenance such as removal of dirt adhered during film formation. The pedestal 22 is preferably made of a metal material such as stainless steel or aluminum so that the attached dirt can be easily removed. Further, the surface of the metal material may be covered with an insulating material. Furthermore, the pedestal 22 is preferably arranged at a position lower than the path through which the substrate A passes so that dirt attached to the pedestal 22 falls and does not adhere to the substrate A.

上記のように配置されたマスク21の第1部分21aと第21bとの間には、幅W1を有する開口23が形成されている。   An opening 23 having a width W1 is formed between the first portions 21a and 21b of the mask 21 arranged as described above.

開口23は、成膜ローラ2の軸方向Bにおいて、マグネット3の配置領域L1の内部に配置されている。   The opening 23 is arranged inside the arrangement region L1 of the magnet 3 in the axial direction B of the film forming roller 2.

マスク21と成膜ロール2との間隔は、これらの隙間30(図4参照)にプラズマが侵入することを防ぐという点において、狭い方が好ましい。そこで、この間隔は、成膜ロール2の表面(具体的には、当該成膜ロール2を覆う絶縁部9の表面)に巻き掛けられた基材Aとマスク21とが接触しない程度になるべく狭くなるように設定される。   The distance between the mask 21 and the film forming roll 2 is preferably narrow in terms of preventing plasma from entering these gaps 30 (see FIG. 4). Therefore, this interval is as narrow as possible so that the base material A wound around the surface of the film forming roll 2 (specifically, the surface of the insulating portion 9 covering the film forming roll 2) and the mask 21 do not contact each other. Is set to be

上記のように図4〜6に示された変形例の成膜装置では、種々の幅の基材Aに対して成膜を行う場合、成膜ローラ2は真空チャンバ1に取り付けられた状態を維持しながら、成膜ローラ2の外側に配置されたマスク21のみを交換することにより、各基材Aにおいて成膜が行われる幅に対応することが可能である。すなわち、マスク21は、プラズマPの発生領域を規定する幅の開口23を有しているので、マスク21を交換するだけで、成膜ローラ2を交換することなくプラズマPの発生する幅を調整することが可能であり、その結果、成膜が行われる幅の変更を容易に行うことが可能である。   As described above, in the film forming apparatus of the modification shown in FIGS. 4 to 6, when film forming is performed on the substrate A having various widths, the film forming roller 2 is attached to the vacuum chamber 1. It is possible to cope with the width of film formation on each substrate A by exchanging only the mask 21 disposed outside the film forming roller 2 while maintaining the film. That is, since the mask 21 has the opening 23 having a width that defines the generation region of the plasma P, the width of the generation of the plasma P can be adjusted by simply replacing the mask 21 without replacing the film forming roller 2. As a result, it is possible to easily change the width of film formation.

したがって、幅が狭い基材Aを成膜する場合、例えば、図4に示されるように基材Aの幅W3がマグネット3の配置領域の長さL1よりも狭い場合には、基材Aの幅W3よりも狭い開口23を有するマスク21を各成膜ローラ2の外側にそれぞれ設置することにより、プラズマPの発生領域を開口23内部に限定することが可能である。これにより、狭い基材Aであっても所定の開口23の幅W1の内部で安定した成膜プロセスを行うことが可能である。   Therefore, when the base material A having a narrow width is formed, for example, when the width W3 of the base material A is narrower than the length L1 of the arrangement region of the magnet 3 as shown in FIG. By installing the mask 21 having the opening 23 narrower than the width W3 on the outside of each film forming roller 2, the generation region of the plasma P can be limited to the inside of the opening 23. Thereby, even if it is the narrow base material A, it is possible to perform the stable film-forming process within the width W 1 of the predetermined opening 23.

また、マスク21の開口23内部のプラズマPがマスク21と成膜ローラ2との隙間30に侵入しても、成膜ローラ2の表面は絶縁部9で覆われているので、異常放電が発生するおそれがない。   Even if the plasma P inside the opening 23 of the mask 21 enters the gap 30 between the mask 21 and the film forming roller 2, the surface of the film forming roller 2 is covered with the insulating portion 9, so that abnormal discharge occurs. There is no fear.

ここで、上記の成膜装置のように、プラズマCVDによって成膜を行う場合には、成膜ローラの電位がチャンバ電位程度の低電位で行われる蒸着やスパッタなどの他の成膜方法と異なって、成膜ローラ2に高周波電力が与えられる。そのため、成膜ローラ2の絶縁が重要である。   Here, when film formation is performed by plasma CVD as in the above-described film formation apparatus, the film formation roller is different from other film formation methods such as vapor deposition and sputtering in which the potential of the film formation roller is low potential such as the chamber potential. Thus, high frequency power is applied to the film forming roller 2. Therefore, insulation of the film forming roller 2 is important.

したがって、金属の表面が露出したローラを備えた従来のプラズマCVD成膜装置では、基材Aの幅を変更するときには、基材Aの端部付近での異常放電を防止するために、その基材Aの幅に適合するマグネットが内蔵された成膜ローラのユニットに交換する必要がある。そして成膜ローラの交換には多くのコストや時間を必要とする。また、従来では、基材の幅を変更する場合に、基材Aの端部付近の成膜ローラ表面に絶縁テープを巻くなどして当該端部付近の絶縁を施すことがある。しかし、この場合、成膜ローラの表面に貼った絶縁テープは基材Aに対して段差状の変形を与えたり、基材Aと成膜ローラの間に微小な隙間を作ったりして、高周波電流の流れに乱れが生じ安定的なプラズマが形成できないという問題がある。   Therefore, in a conventional plasma CVD film forming apparatus having a roller with an exposed metal surface, when changing the width of the base A, the base is to prevent abnormal discharge near the end of the base A. It is necessary to replace the film forming roller unit with a magnet that fits the width of the material A. Further, replacement of the film forming roller requires a lot of cost and time. Conventionally, when the width of the base material is changed, an insulating tape may be wound around the surface of the film forming roller near the end portion of the base material A to insulate the vicinity of the end portion. However, in this case, the insulating tape affixed to the surface of the film forming roller gives a step-like deformation to the base material A, or creates a minute gap between the base material A and the film forming roller. There is a problem that current flow is disturbed and stable plasma cannot be formed.

これに対し、上記の図4〜6に示される本発明の変形例に係る成膜装置は、絶縁部9に覆われた成膜ローラ2とマスク21とを備えているので、成膜ローラ2の交換作業が不要になり、基材の幅を変更するのに対応して当該基材幅に対応する開口幅を有するマスク21に交換するか、またはマスク21の位置を調整して開口幅を調整することによって、マスク21と成膜ローラ2との隙間を通じての異常放電を発生させることなく、安定して成膜を行うことができる。   On the other hand, since the film forming apparatus according to the modification of the present invention shown in FIGS. 4 to 6 includes the film forming roller 2 and the mask 21 covered with the insulating portion 9, the film forming roller 2 is provided. In response to changing the width of the base material, the mask 21 having an opening width corresponding to the width of the base material is replaced or the position of the mask 21 is adjusted to change the opening width. By adjusting, film formation can be performed stably without causing abnormal discharge through the gap between the mask 21 and the film formation roller 2.

また、上記の図4〜6に示される変形例の成膜装置では、開口23が、成膜ローラ2の軸方向Bにおいて、マグネット3の配置領域L1の内部に配置されている。そのため、マスク21の開口23の幅W1によって、マグネット3の配置領域の範囲L1内においてプラズマPの発生領域を限定することが可能である。これにより、基材Aは、マスク21の開口23の範囲内において、その範囲内で発生するプラズマPを用いて成膜される。一方、マスク21の開口23の範囲外では、プラズマPが発生しないので、基材Aのうち当該範囲外に位置する部分は、成膜されない。その結果、基材Aにおける成膜領域を正確に限定することが可能である。   4 to 6, the opening 23 is arranged inside the arrangement region L1 of the magnet 3 in the axial direction B of the film forming roller 2. Therefore, it is possible to limit the generation region of the plasma P within the range L1 of the arrangement region of the magnet 3 by the width W1 of the opening 23 of the mask 21. Thereby, the base material A is formed in the range of the opening 23 of the mask 21 by using the plasma P generated within the range. On the other hand, since the plasma P is not generated outside the range of the opening 23 of the mask 21, the portion of the base material A located outside the range is not formed. As a result, it is possible to accurately limit the film formation region on the substrate A.

すなわち、図6に示されるように、成膜ローラ2の中のマグネット3は成膜ローラ2に巻かれた基材A上で成膜ローラ2の軸方向に細長いプラズマPを形成する。細長いプラズマPが形成された箇所では、強固な皮膜が形成される。   That is, as shown in FIG. 6, the magnet 3 in the film forming roller 2 forms an elongated plasma P in the axial direction of the film forming roller 2 on the substrate A wound around the film forming roller 2. A strong film is formed at the location where the elongated plasma P is formed.

上記図4〜6に示される成膜装置では、成膜ローラ2内部のマグネット3の長さL1よりも狭い幅W1の開口23を有するマスク21が、細長いプラズマPを断絶するように配置されている。これにより、細長いプラズマPの中央部の領域のみが残され、成膜領域が限定される。マスク21に覆われた部分は細長いプラズマPが形成されないので皮膜が形成されず、基材Aの端部や基材Aが巻きかかっていない成膜ローラ2の端部への不要な皮膜の形成を防止することができる。   In the film forming apparatus shown in FIGS. 4 to 6, a mask 21 having an opening 23 having a width W1 narrower than the length L1 of the magnet 3 inside the film forming roller 2 is arranged so as to cut off the elongated plasma P. Yes. As a result, only the central region of the elongated plasma P is left, and the film formation region is limited. Since the elongated plasma P is not formed in the portion covered with the mask 21, no film is formed, and an unnecessary film is formed on the end of the base A or the end of the film forming roller 2 where the base A is not wound. Can be prevented.

上記のマスク21は、細長いプラズマPを断絶する機能を有している。成膜ローラ2上に配置された絶縁部9とマスク21との隙間は、当該隙間内部でプラズマPが成長しないように、狭くする必要がある。数Paのプロセス圧力の条件下では、絶縁部9とマスク21との隙間は5mm以下に設定されるのが好ましい。圧力が低いプロセス条件では、間隔を広く取ることもできるが、拡散した成膜粒子が付着することを避けるために、間隔は10mm以下であるのが望ましい。   The mask 21 has a function of cutting off the elongated plasma P. It is necessary to narrow the gap between the insulating portion 9 and the mask 21 disposed on the film forming roller 2 so that the plasma P does not grow inside the gap. Under the condition of a process pressure of several Pa, the gap between the insulating portion 9 and the mask 21 is preferably set to 5 mm or less. In the process conditions where the pressure is low, the interval can be widened, but the interval is preferably 10 mm or less in order to avoid the deposition of diffused film-forming particles.

なお、マスク21によって細長いプラズマPの端部が断絶されてプラズマPの周回が端部で乱れる。そこで、成膜ローラ2内、マスク21、または当該マスク21の周囲に補助磁石を設置することにより、プラズマPの安定を補助するような磁場を与えるようにしてもよい。   Note that the end of the elongated plasma P is cut off by the mask 21, and the circulation of the plasma P is disturbed at the end. Therefore, a magnetic field that assists the stability of the plasma P may be applied by installing an auxiliary magnet in the film forming roller 2, the mask 21, or around the mask 21.

なお、図4〜6に示されるマスク21を備えた成膜装置において、マスク21は、成膜ローラ2の両端部まで覆う必要はなく、少なくとも成膜対象の基材Aの幅方向の両端部を保護する位置に配置されていれば、所定の成膜範囲から外れた部分、例えば、基材Aの両端部や基材Aの端部近傍の成膜ローラ2の表面への皮膜形成を防ぐことが可能である。   In the film forming apparatus having the mask 21 shown in FIGS. 4 to 6, the mask 21 does not need to cover both ends of the film forming roller 2, and at least both ends in the width direction of the substrate A to be formed. If the film is disposed at a position that protects the film, film formation on the surface of the film forming roller 2 that is out of the predetermined film forming range, for example, both ends of the base A or in the vicinity of the end of the base A is prevented. It is possible.

基材Aとマスク21との重なる幅W2は、基材Aにおける成膜面積を拡大できる点では狭い方が好ましく、一方、基材Aの両端部等における皮膜の付着による汚れを抑制できる点では広い方が好ましい。これらの点を考慮して、幅W2は、数ミリ〜数センチ程度に設定されるのが好ましい。   The overlapping width W2 between the base material A and the mask 21 is preferably narrow in that the film-forming area on the base material A can be expanded, while the stain due to the adhesion of the film on both ends of the base material A can be suppressed. The wider one is preferable. Considering these points, the width W2 is preferably set to about several millimeters to several centimeters.

また、成膜ローラ2における基材Aと重ならない部分は、上記実施形態のように絶縁部19によって表面が覆われた端部キャップ11で覆ってもよいし、または、絶縁部9で覆ってもよい。   Further, the portion of the film forming roller 2 that does not overlap the base material A may be covered with the end cap 11 whose surface is covered with the insulating portion 19 as in the above embodiment, or covered with the insulating portion 9. Also good.

さらに、マスク21と端部キャップ11との間隔t1は、これらの隙間からプラズマが侵入するのを防ぐ点では、狭い(例えば、数ミリ程度である)方が好ましい。ただし、開口23内部のプラズマPからの距離が十分遠くて当該プラズマがその隙間まで到達しない場合には、間隔t1は広くてもよい。   Furthermore, the distance t1 between the mask 21 and the end cap 11 is preferably narrow (for example, about several millimeters) in terms of preventing plasma from entering through these gaps. However, when the distance from the plasma P inside the opening 23 is sufficiently long and the plasma does not reach the gap, the interval t1 may be wide.

ここで、マスク21を用いずに端部キャップ11の幅を拡大すれば、成膜ローラ2の端部における異常放電を防ぎながら基材Aの幅に対応することが可能である。しかし、上記のように、マスク21および端部キャップ11の両方を用いれば、成膜ローラ2の端部における基材Aと端部キャップ11との隙間をマスク21によって覆うことができるので、その隙間における成膜ローラ2上の皮膜形成を防ぐことが可能である。   Here, if the width of the end cap 11 is increased without using the mask 21, it is possible to cope with the width of the substrate A while preventing abnormal discharge at the end of the film forming roller 2. However, as described above, if both the mask 21 and the end cap 11 are used, the gap between the base material A and the end cap 11 at the end of the film forming roller 2 can be covered with the mask 21. It is possible to prevent film formation on the film forming roller 2 in the gap.

(B)
また、本発明の他の変形例として、成膜ローラ2における基材Aに接触している部分2aに対して当該基材Aに接触していない裏側の部分2bを覆うカバー31(図5参照)をさらに備えていてもよい。この構成では、まず、成膜ローラ2の表面を覆う絶縁部9によって、当該成膜ローラ2における基材Aと接触している部分の裏側の部分2bとその周囲の部分(例えば、真空チャンバ1の内壁など)との間の電位差に起因する直流の異常放電を防止する。それとともに、成膜ローラ2との間に一定の距離を隔てたカバー31が上記の裏側の部分2bを覆うことで、カバー31と成膜ローラ2との間にはプラズマPの無い空隙が形成され、その結果、プラズマPに起因する交流の異常放電を防止することも可能である。これによって、成膜ローラ2の裏側の部分2bにおける交流、直流いずれの異常放電も防止することが可能である。
(B)
Further, as another modification of the present invention, a cover 31 (see FIG. 5) that covers a portion 2 b of the film forming roller 2 that is not in contact with the substrate A with respect to a portion 2 a that is in contact with the substrate A. ) May be further provided. In this configuration, first, the insulating portion 9 that covers the surface of the film forming roller 2 is used to form a portion 2b on the back side of the portion of the film forming roller 2 that is in contact with the substrate A and the surrounding portion (for example, the vacuum chamber 1). DC abnormal discharge due to potential difference with the inner wall of the At the same time, the cover 31 with a certain distance from the film forming roller 2 covers the above-described back portion 2b, so that a gap without plasma P is formed between the cover 31 and the film forming roller 2. As a result, it is possible to prevent alternating abnormal discharge caused by the plasma P. As a result, it is possible to prevent both AC and DC abnormal discharges in the portion 2b on the back side of the film forming roller 2.

(C)
上記実施形態では、絶縁部9は、成膜ローラ2のうち両側の端部2dを除く基材Aに接触する領域を覆い、当該両側の端部2dは絶縁部19で覆われた端部キャップ11によって覆われているが、本発明はこれに限定されるものではない。本発明の変形例として、絶縁部9は、成膜ローラ2の表面全体を覆ってもよい。この場合、金属製の成膜ローラ2の表面全体が絶縁部9に覆われることにより、成膜ローラ2における外部に露出する部分が全てなくなるので、異常放電の発生をより確実に防止することが可能である。
(C)
In the above-described embodiment, the insulating portion 9 covers a region of the film forming roller 2 that contacts the base material A except for the end portions 2d on both sides, and the end portions 2d on both sides are end caps covered with the insulating portion 19. However, the present invention is not limited to this. As a modification of the present invention, the insulating portion 9 may cover the entire surface of the film forming roller 2. In this case, since the entire surface of the metal film forming roller 2 is covered with the insulating portion 9, there is no portion exposed to the outside in the film forming roller 2, so that the occurrence of abnormal discharge can be prevented more reliably. Is possible.

(D)
上記実施形態では、一対の成膜ローラ2を備えた成膜装置が示されているが、本発明はこれに限定されるものではなく、1個の成膜ローラを備えた成膜装置に適用されてもよい。この場合、成膜装置は、成膜ローラに対向する対向電極をさらに備えればよい。電源は、成膜ローラおよび対向電極に対してプラズマを生成するための電圧を印加すればよい。
(D)
In the above embodiment, a film forming apparatus including a pair of film forming rollers 2 is shown. However, the present invention is not limited to this, and is applied to a film forming apparatus including one film forming roller. May be. In this case, the film forming apparatus may further include a counter electrode facing the film forming roller. The power source may apply a voltage for generating plasma to the film forming roller and the counter electrode.

1 真空チャンバ
2 成膜ローラ
3 マグネット(磁力発生手段)
4 高周波電源
9 絶縁部
10 成膜装置
21 マスク
23 開口部
1 Vacuum chamber 2 Film forming roller 3 Magnet (magnetic force generating means)
4 High-frequency power supply 9 Insulating part 10 Film forming apparatus 21 Mask 23 Opening part

Claims (8)

真空チャンバと、
前記真空チャンバ内部に回転自在に取り付けられた成膜ローラであって、帯状の基材が当該成膜ローラの全周のうちの一部に巻き掛けられる金属製の成膜ローラと、
前記成膜ローラの内部に配置され、前記成膜ローラにおける前記基材が巻き掛けられる部分の外側に磁場を生成する磁場生成部と、
前記成膜ローラに接続され、前記磁場の領域内にプラズマを生成するための交流電圧を当該成膜ローラに印加する電源と、
絶縁材料からなり、前記成膜ローラの表面のうちの当該成膜ローラの軸方向において少なくとも前記磁場生成部の配置領域の範囲を覆う絶縁部と
を備えている、
プラズマCVD成膜装置。
A vacuum chamber;
A film-forming roller rotatably attached to the inside of the vacuum chamber, a metal film-forming roller in which a belt-like base material is wound around a part of the entire circumference of the film-forming roller;
A magnetic field generating unit that is disposed inside the film forming roller and generates a magnetic field outside a portion around which the base material is wound in the film forming roller;
A power source connected to the film forming roller and applying an alternating voltage to the film forming roller for generating plasma in the magnetic field region;
An insulating part that is made of an insulating material and covers at least the range of the arrangement region of the magnetic field generation unit in the axial direction of the film forming roller of the surface of the film forming roller
Plasma CVD film forming equipment.
前記絶縁部は、前記成膜ローラの表面全体を覆う、
請求項1に記載のプラズマCVD成膜装置。
The insulating portion covers the entire surface of the film forming roller.
The plasma CVD film-forming apparatus according to claim 1.
前記絶縁部の厚さは、1〜500μmである、
請求項1または2に記載のプラズマCVD成膜装置。
The insulating part has a thickness of 1 to 500 μm.
The plasma CVD film-forming apparatus according to claim 1 or 2.
前記成膜ローラの外側に配置され、前記真空チャンバに着脱自在に取り付けられたマスクをさらに備えており、
前記マスクは、前記プラズマの発生領域を規定する幅の開口を有する、
請求項1〜3のいずれか1項に記載のプラズマCVD成膜装置。
Further comprising a mask disposed outside the film forming roller and detachably attached to the vacuum chamber;
The mask has an opening having a width that defines the plasma generation region.
The plasma CVD film-forming apparatus of any one of Claims 1-3.
前記開口は、前記成膜ローラの軸方向において、前記磁場生成部の配置領域の内部に配置されている、
請求項4に記載のプラズマCVD成膜装置。
The opening is arranged inside the arrangement region of the magnetic field generation unit in the axial direction of the film forming roller.
The plasma CVD film-forming apparatus according to claim 4.
前記成膜ローラにおける前記基材に接触している部分に対して当該基材に接触していない裏側の部分を覆うカバーをさらに備えている、
請求項1〜5のいずれか1項に記載のプラズマCVD成膜装置。
A cover that covers a portion of the film forming roller that is in contact with the substrate and a portion on the back side that is not in contact with the substrate;
The plasma CVD film-forming apparatus of any one of Claims 1-5.
前記絶縁材料は、セラミック材料を含む、
請求項1〜6いずれか1項に記載のプラズマCVD成膜装置。
The insulating material includes a ceramic material,
The plasma CVD film-forming apparatus of any one of Claims 1-6.
前記セラミック材料は、アルミニウムの酸化物を含む、
請求項7に記載のプラズマCVD成膜装置。
The ceramic material includes an oxide of aluminum,
The plasma CVD film-forming apparatus according to claim 7.
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