JP2016191126A

JP2016191126A - 成膜装置

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Publication number: JP2016191126A
Application number: JP2015072366A
Authority: JP
Inventors: 輝井亦; Akira Imata; 利規瀬川; Toshinori Segawa; 尚樹大庭; Naoki Oba
Original assignee: Kobe Steel Ltd
Current assignee: Kobe Steel Ltd
Priority date: 2015-03-31
Filing date: 2015-03-31
Publication date: 2016-11-10
Anticipated expiration: 2035-03-31
Also published as: JP6408949B2

Abstract

【課題】マスクと成膜ローラの外周面との距離を抑えて、形成される薄膜の厚さの分布を改善することが可能な成膜装置を提供する。
【解決手段】チャンバ２に固定され、成膜ローラ３の幅方向の両側において当該成膜ローラ３との間に隙間をあけた位置に配置された一対の隔壁２１を備え、隔壁２１は、成膜ローラ３の半径方向外側を向く外側面２１ａと、成膜ローラ３の半径方向内側を向く内側面２１ｂとを有しており、マスク５は、隔壁２１の外側面２１ａに取り付けられ、隔壁２１の内側面２１ｂは、成膜ローラ３の外周面３ａよりも成膜ローラ３の半径方向内側に位置している成膜装置１。
【選択図】図１３

Description

本発明は、基材の表面に成膜を行う成膜装置に関する。

従来、成膜ローラに巻き掛けられた帯状の基材の表面に連続的に成膜を行う成膜装置において、チャンバ内部に複数の成膜ゾーンを形成して各成膜ゾーンごとに個別の成膜条件（例えば、圧力、材料ガスの成分など）で成膜を可能にした成膜装置がある。このような成膜装置では、各成膜ゾーン内部の圧力は、成膜ゾーン外部よりも高い圧力を維持しつつ各成膜ゾーンごとに決められた圧力を維持する必要がある。

そこで、従来では、特許文献１に記載されているように、成膜ゾーンを形成するために、成膜ローラの外周面を覆う複数のカバーが設けられている。それぞれのカバーは、成膜ローラの外周面に対向する壁（以下、ローラ対向壁という）と、成膜ローラの半径方向外側に延びる間仕切り壁を有する。カバーのローラ対向壁および間仕切り壁は、ローラ対向壁における成膜ローラの半径方向外側において、成膜ゾーンを形成する。それぞれの成膜ゾーンには、スパッタリングのための蒸発源が配置されている。

ローラ対向壁には、蒸発源から飛び出した成膜材料の粒子が通過して基材に向かうための開口が形成されている。ローラ対向壁は、成膜ローラの半径方向外側に離間した位置に配置される。すなわち、ローラ対向壁における成膜ローラの半径方向内側を向く面と成膜ローラの外周面との間には、隙間が形成される。成膜プロセス中に成膜ゾーン内部のガスがローラ対向壁の開口を通るとき、この隙間の寸法の設定によって、成膜ローラの外周面に沿って成膜ゾーン外部へ抜けるガスの流量を制限することが可能である。これにより、成膜ゾーン内部の圧力を成膜作業中に成膜ゾーン外部の圧力よりも高い圧力に維持することが可能である。

成膜プロセスでは、成膜ゾーン内部の蒸発源から成膜材料の粒子が飛び出したとき、この粒子は、ローラ対向壁の開口を通して、成膜ローラの外周面の基材に衝突する。これにより、基材表面に薄膜を形成することが可能である。成膜中に当該粒子がカバーのローラ対向壁に付着することを防止するために、開口を有するマスクが、ローラ対向壁のうち成膜ローラに対して反対側、すなわち、ローラ対向壁における成膜ローラの半径方向外側を向く面に取り付けられる。マスクの開口幅（成膜ローラの幅方向における幅）は、基材表面に形成される薄膜が形成される範囲を規定する。

特開２０１４−６５９３２号公報

特許文献１記載の成膜装置では、成膜ゾーンを形成するためのカバーにおいて、ローラ対向壁における成膜ローラの半径方向内側を向く面は、成膜ローラの外周面に対して半径方向外側に隙間の幅だけ離間した位置に配置される。したがって、ローラ対向壁における成膜ローラの半径方向外側を向く面に配置されたマスクは、ローラ対向壁の厚さと上記の隙間とを足した距離だけローラの外周面から離れる。そのため、マスクと成膜ローラの外周面との距離が大きくなることにより、蒸発源からの粒子は、マスクの開口を通過した後にマスクの開口幅よりも外側に広がりやすくなる。マスクの開口幅よりも外側に広がって基材に付着する粒子の量は、マスクの開口幅の範囲内で基材に付着する粒子の量よりも少ない。その結果、成膜時に基材の幅方向両端部において、マスクの開口幅よりも外側では、形成される薄膜の厚さが薄い領域が大きくなるおそれがある。このため、薄膜の厚さの分布を改善することが難しい。

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、マスクと成膜ローラの外周面との距離を抑えて、形成される薄膜の厚さの分布を改善することが可能な成膜装置を提供することを目的とする。

本発明の成膜装置は、ガスを用いて帯状の基材の表面に成膜を連続的に行う成膜装置であって、チャンバと、前記チャンバの内部に回転自在に取り付けられ、前記基材に接触可能な外周面を有する成膜ローラと、前記チャンバに固定され、前記成膜ローラの幅方向の両側において当該成膜ローラとの間に隙間をあけた位置に配置された一対の隔壁と、前記成膜ローラの前記外周面に面する少なくとも１つの成膜ゾーンを前記チャンバ内部に形成する周方向制限部と、前記成膜ゾーンの内部において前記成膜ローラの外周面に対向して配置され、前記基材の表面における前記成膜によって形成される薄膜の幅を規定する開口を有するマスクと、を備えており、前記隔壁は、前記成膜ローラの半径方向外側を向く外側面と、前記成膜ローラの半径方向内側を向く内側面とを有しており、前記マスクは、前記隔壁の前記外側面に取り付けられており、前記隔壁の前記内側面は、前記成膜ローラの前記外周面よりも前記成膜ローラの半径方向内側に位置している、ことを特徴とする。

本発明は、隔壁と成膜ローラとの間にガスの幅方向への流通を許容する隙間を形成しながら、マスクと成膜ローラの外周面とを互いに近づけて、形成される薄膜の厚さの分布を改善するものである。具体的には、上記の構成によれば、隔壁における成膜ローラの半径方向内側を向く内側面は、成膜ローラの外周面よりも成膜ローラの半径方向内側に位置している。すなわち、成膜ローラの外周面と隔壁の内側面とが成膜ローラの半径方向においてオーバーラップしている。さらに、チャンバ内部に形成された成膜ゾーンの内部に配置されたマスクは、隔壁における成膜ローラの半径方向外側を向く外側面に取り付けられている。そのため、マスクと成膜ローラの外周面との距離は、隔壁の厚さ（すなわち外側面と内側面との距離）よりも小さい距離まで近づけることが可能になる。その結果、成膜時に基材の幅方向両端部において成膜の膜厚が薄い領域を小さくすることが可能になり、薄膜の厚さの分布を改善し、膜厚均一性が向上する。しかも、チャンバに固定された隔壁は、成膜ローラの幅方向の両側において、当該成膜ローラとの間に隙間をあけた位置に配置されている。この隙間は、成膜ローラの外周面から当該成膜ローラの幅方向の外方へのガスの流れを制限する幅方向流路として機能することが可能である。

また、前記成膜ローラにおける前記外周面の幅方向の両端部よりも当該成膜ローラの幅方向外側の部分には、当該成膜ローラの周方向に沿って延びる円環状の溝が形成されており、前記隔壁は、前記円環状の溝に挿入可能な環状の形状を有しており、前記隔壁は、前記溝に挿入されるとともに当該溝の内壁との間に前記隙間をあけた位置に配置されているのが好ましい。

かかる構成では、形状が簡単な環状の隔壁によって、隔壁と成膜ローラとの間にガスの幅方向への流通を許容する隙間を形成しながら、マスクと成膜ローラの外周面とを互いに近づけて、形成される薄膜の厚さの分布を改善することが可能である。また、環状の隔壁は、形状が簡単であるので、精度よく製造することが容易である。さらに、環状の隔壁は、成膜ローラにおける外周面の幅方向端部よりも幅方向外側に形成された円環状の溝に挿入されることにより、環状の隔壁の内側面は、成膜ローラの外周面よりも成膜ローラの半径方向内側に位置することが可能である。そのため、隔壁の厚さを確保し、それによって隔壁の剛性を向上することが可能である。しかも、当該環状の隔壁と溝の内壁との間には、円環状の隙間が均一に形成されるので、当該隙間を通るガスの量を成膜ローラの全周において均一にすることが可能である。

さらに、前記環状の隔壁は、互いに分離された複数の円弧状の部分によって構成されているのが好ましい。

かかる構成によれば、成膜ローラをチャンバ内に組み付けた後に、環状の隔壁を構成する円弧状の部分をチャンバにそれぞれ固定することにより、環状の隔壁を容易にチャンバに組み付けることが可能である。すなわち、全周にわたって連続する環状の隔壁の場合では、成膜ローラをチャンバ内に組み付ける前に当該隔壁を成膜ローラの両側に取り付け、その後に隔壁が取り付けられた成膜ローラをチャンバ内に組み付ける必要があり、組み付け作業が複雑である。それに対し、上記のように、互いに分離された複数の円弧状の部分によって構成された環状の隔壁の場合には、成膜ローラをチャンバ内に組み付けた後に、容易に隔壁をチャンバに組み付けることが可能である。

また、前記隔壁は、前記チャンバに固定され、前記成膜ローラの幅方向の両端部から当該幅方向に離間した位置に配置され、前記外側面および前記内側面を有する本体部を有し、前記マスクは、前記本体部の前記外側面に取り付けられていてもよい。

かかる構成によれば、隔壁の本体部は、その内側面が成膜ローラの外周面よりも成膜ローラの半径方向内側に位置することができるように、成膜ローラの幅方向の両端部から当該幅方向に離間した位置に配置されている。これにより、本体部の外側面に取り付けられたマスクを成膜ローラの外周面に近づけて、形成される薄膜の厚さの分布を改善することが可能である。すなわち、隔壁の本体部は、成膜ローラの幅方向の両端部から当該幅方向に離間した位置に配置され、マスクは、本体部の外側面に取り付けられている。そのため、マスクと成膜ローラの外周面との距離は、本体部の厚さ（すなわち外側面と内側面との距離）よりも小さい距離まで近づけることが可能になる。また、本体部の内側面は、成膜ローラの外周面よりも成膜ローラの半径方向内側に位置することが可能になり、本体部の厚さを確保し、それによって隔壁の剛性を向上することが可能である。

前記隔壁は、前記本体部から前記外側面に沿って延び、前記成膜ローラの前記外周面との間に隙間を形成する延長部をさらに有するのが好ましい。

かかる構成によれば、隔壁部の延長部が、本体部から外側面に沿って延び、成膜ローラの外周面との間に隙間を形成する。この隙間が幅方向流路として機能することにより、成膜ローラの幅方向の外方へのガスの流れを制限することが可能である。

また、前記周方向制限部は、前記隔壁の前記外側面に取り付けられているのが好ましい。

隔壁はチャンバに固定されることにより、チャンバ内部で高い精度で位置決めされている。そのため、周方向制限部がその隔壁の外側面に取り付けられることにより、周方向制限部は、成膜ローラの外周面に対向する位置に高精度でかつ容易に配置することが可能である。

さらに、前記周方向制限部は、前記成膜ローラの前記外周面に対向するゾーン間排気板を有しており、前記ゾーン間排気板は、前記成膜ローラの前記外周面に対して隙間を確保した状態で、前記隔壁の前記外側面に固定されているのが好ましい。

かかる構成によれば、ゾーン間排気板は、隔壁の外側面に固定されることにより、容易に成膜ローラの周面に対して均一の隙間を確保することが可能である。

以上説明したように、本発明の成膜装置によれば、マスクと成膜ローラの外周面との距離を抑えて、形成される薄膜の厚さの分布を改善することができる。

本発明の実施形態に係る成膜装置の内部構成を模式的に示す正面図である。図１の成膜装置のチャンバ内部を示す斜視図である。図１の成膜ローラの斜視図である。図１の成膜ローラ、隔壁リング、およびゾーン間排気板を示す斜視図である。図１の隔壁構造体の組立ておよびマスクの取付けの手順を示す隔壁構造体の分解斜視図である。図５のマスクが取り付けられた状態を示すマスクおよびその周辺部の斜視図である。図７（ａ）は図１のＶＩＩ−ＶＩＩ断面図、図７（ｂ）は図７（ａ）の隔壁リング付近の拡大図である。図１の隔壁リングがチャンバに固定された状態を示す断面図である。図９（ａ）は図８のマスクを用いて基材表面にスパッタリングによる成膜を行う状態を示す図、図９（ｂ）は図９（ａ）の基材表面に形成された膜の厚さと基材の幅方向の位置との関係を示すグラフである。図１の成膜ゾーン内部におけるマスクの配置を示す断面図である。図１０のマスク付近の拡大断面図である。図１の成膜ゾーン内部のガスが成膜ローラの幅方向および周方向に向かって当該成膜ゾーンの外部へ排気される状態を示す斜視説明図である。本発明の他の実施形態に係る溝なしの成膜ローラに適合した隔壁リングが配置された状態を示す断面説明図である。図１４（ａ）は本発明の比較例として、成膜ローラの外周面の半径方向外側に隔壁リングが配置され、当該隔壁リングにマスクが取り付けられた状態で基材表面にスパッタリングによる成膜を行う状態を示す図、図１４（ｂ）は図１４（ａ）の基材表面に形成された膜の厚さと基材の幅方向の位置との関係を示すグラフである。

以下、図面を参照しながら本発明の成膜装置の実施形態についてさらに詳細に説明する。

図１〜２に示される成膜装置１は、複数（図１では４つ）の成膜ゾーン１１においてガスＧを用いて帯状の基材Ｂの表面に薄膜を連続的に形成する装置である。成膜装置１としては、ガスＧを用いて基材Ｂの表面に薄膜を連続的に形成する装置であればよく、スパッタリング、真空蒸着、プラズマＣＶＤなどを行う成膜装置が用いられる。以下の実施形態では、スパッタリングを行う成膜装置１を例にあげて説明する。

この成膜装置１は、チャンバ２と、チャンバ２内部に回転自在に取り付けられた成膜ローラ３と、複数の成膜ゾーン１１を形成する隔壁構造体４と、各成膜ゾーン１１に配置されたマスク５および蒸発源６と、基材Ｂのロールから基材Ｂを成膜ローラ３へ巻き出す巻出部７と、成膜後の基材Ｂをロール状に巻き取る巻取部８とを備えている。

基材Ｂは、樹脂、金属、ガラス等からなり、薄い帯状であればよい。

チャンバ２は、内部空間２ａを有する中空の筐体である。チャンバ２には、排気手段としてターボ分子ポンプ（ｔｕｒｂｏｍｏｌｅｃｕｌａｒｐｕｍｐ、略称：ＴＭＰ）や真空ポンプなどのポンプ１３、１５に接続されている。

チャンバ２の内部空間２ａは、成膜ローラ３および隔壁構造体４によって、５つの空間、すなわち、４つの成膜ゾーン１１と、１個の搬送ゾーン１２とに区画されている。４つの成膜ゾーン１１は、成膜ローラ３の表面で基材Ｂの成膜が行われる成膜エリアである。なお、成膜ゾーン１１は、少なくとも１つあればよい。成膜ゾーンの個数は、１つでも複数でもよい。搬送ゾーン１２は、基材Ｂの成膜が行われない非成膜エリアであり、巻出部７および巻取部８が収容されている。

各成膜ゾーン１１には、ガス供給口１４が設けられている。スパッタリングの成膜時に使用されるアルゴンや酸素などのガスＧは、ガス供給口１４を通って各成膜ゾーン１１へ供給される。各成膜ゾーン１１には、それぞれポンプ１３が接続されているので、各成膜ゾーン１１の圧力を個別に調整することが可能である。各成膜ゾーン１１に設置される蒸発源６は、各成膜ゾーン１１で形成される薄膜の種類に応じて選択される。なお、複数のポンプ１３が各成膜ゾーン１１に接続され、成膜ローラ３の幅方向に並べて配置されてもよい。

搬送ゾーン１２には、ポンプ１５が接続されている。これにより搬送ゾーン１２は、真空状態または低圧状態まで減圧される。なお、複数のポンプ１５が搬送ゾーン１２に接続されてもよい。

各成膜ゾーン１１は、図１２に示される幅方向流路３６および周方向流路３７を介して搬送ゾーン１２に連通している。これら幅方向流路３６および周方向流路３７の寸法は、隔壁構造体４の形状および取付位置によって設定される。これら幅方向流路３６および周方向流路３７の寸法の設定によって、成膜ゾーン１１外部に流れる排気ガスＥの量が制限される。例えば、スパッタリングを行う成膜装置１の場合には、成膜ゾーン１１は、搬送ゾーン１２の内部よりも高圧に保たれている。この場合には、例えば、成膜ゾーン１１内の圧力は、０．３〜０．５Ｐａ程度、搬送ゾーン１２内の圧力は、それより低い圧力であるベース圧力、例えば１０^−３〜１０^−４Ｐａ程度に設定される。成膜プロセス前には、ポンプ１５によって、すべての成膜ゾーン１１および搬送ゾーン１２の圧力が１０^−３〜１０^−４Ｐａ程度まで下げられる。なお、ＣＶＤを行う成膜装置１の場合には、汚れたガスが成膜ゾーン１１から流出しないように、成膜ゾーン１１を搬送ゾーン１２の内部よりも低圧（負圧）にしておけばよい。

図３に示されるように、成膜ローラ３は、両端部が部分的に直径が小さい円筒形状（いわゆる段付きの円筒形状）を有する。すなわち、成膜ローラ３は、基材Ｂに接触可能な外周面３ａと、外周面３ａの幅方向Ｄ１の両端部よりも当該成膜ローラ３の幅方向Ｄ１の外側の部分に形成された円環状の溝３ｂとを有する。外周面３ａは、基材Ｂに損傷を与えないように研磨されて滑らかになっている。円環状の溝３ｂは、成膜ローラ３の周方向Ｄ２に沿って成膜ローラ３の全周にわたって延びる。図３の溝３ｂは、幅方向Ｄ１の外側に開放されているが、閉じていてもよい。

成膜ローラ３は、それぞれステンレスなどの金属で製造される。成膜ローラ３は、チャンバ２の内部に回転自在に取り付けられている。すなわち、成膜ローラ３の回転軸Ｏの両端部３ｃ（図７参照）は、チャンバ２の対向する一対の側壁に設けられた第１取付部２ｂおよび第２取付部２ｃに軸受３１を介して（図７参照）に回転自在に支持されている。

成膜ローラ３は、温度調整されるようにしてもよい。例えば、図７に示されるように、管３２を介して液媒Ｍを成膜ローラ３の内部の空間部（図示せず）に供給および排出することにより、成膜ローラ３の温度を調整することが可能である。成膜ローラ３を高温又は低温にすることにより、良好な膜質で基材Ｂに密着性良く成膜することが可能である。管３２の周囲の隙間は、シール部材３３によってシールされる。

帯状の基材Ｂは、成膜ローラ３の外周面３ａに巻き掛けられた状態で各成膜ゾーン１１に順に搬送される。

隔壁構造体４は、図１〜２および図６に示されるように、成膜ローラ３の幅方向Ｄ１の両側に設けられた一対のリング隔壁２１と、一対のリング隔壁２１に取り付けられた周方向制限部２２とを備えている。周方向制限部２２は、後述のゾーン間排気板２４と、
差動排気カバー２５と、仕切板２６（図２および図６参照）とを有する。

一対のリング隔壁２１は、図４に示されるように、円環状の溝３ｂに挿入可能な環状の形状を有している。本実施形態では、環状のリング隔壁２１は、図５に示されるように、互いに分離された複数の円弧状の部分２１Ａ、２１Ｂによって構成されている。

リング隔壁２１は、熱によって変形しにくい剛性の高い部材であり、例えば、スチールなどで製造された厚さ１０ｍｍ程度の部材である。

リング隔壁２１は、図７〜８に示されるように、成膜ローラ３の半径方向外側Ｒ１を向く外側面２１ａと、成膜ローラ３の半径方向内側Ｒ２を向く内側面２１ｂとを有している。リング隔壁２１は、ブラケットなどの固定部材３５を介してチャンバ２の側壁に固定される。リング隔壁２１は、内側面２１ｂが成膜ローラ３の外周面３ａよりも成膜ローラ３の半径方向内側Ｒ２に位置するように、成膜ローラ３の両端部の溝３ｂにそれぞれ挿入される。これにより、リング隔壁２１は、溝３ｂの内壁(すなわち、幅方向壁３ｂ１、径方向壁３ｂ２)との間に隙間３６をあけた位置に配置されている。隙間３６は、リング隔壁２１の内側面２１ｂと溝３ｂの幅方向壁３ｂ１との間の幅方向隙間３６ａと、リング隔壁２１の側面と溝３ｂの半径方向壁３ｂ２との間の半径方向隙間３６ｂとを有する。

隙間３６は、成膜ローラ３の外周面３ａから当該成膜ローラ３の幅方向Ｄ１の外方へのガスの流れを制限する幅方向流路３６を形成する。いいかえれば、成膜ローラ３およびリング隔壁２１によって各成膜ゾーン１１をその外部から分離するための成膜ローラ３の幅方向における圧力障壁を形成する。

リング隔壁２１は、チャンバ２に固定されているので、隙間３６の寸法精度を保証しながら、周方向制限部２２の組立位置の基準として機能することが可能である。

図７（ｂ）に示されるように、リング隔壁２１および溝３ｂの幅方向壁３ｂ１を高い精度で加工することにより、これらリング隔壁２１および幅方向壁３ｂ１によって成膜ローラ３の全周にわたって形成される幅方向隙間３６ａは、高精度に幅ｃ１を設定できる。よって、幅方向隙間３６ａを通るガスの量を成膜ローラ３の全周にわたって高精度に制限することが可能である。

周方向制限部２２は、図１〜２および図１１〜１２に示されるように、成膜ローラ３の周方向Ｄ２のガスの流れを制限することにより、成膜ローラ３の外周面３ａに面する少なくとも１つ（図１では４つ）の成膜ゾーン１１をチャンバ２内部に形成する。

周方向制限部２２は、リング隔壁２１の外側面２１ａに取り付けられている。具体的には、周方向制限部２２は、成膜ローラ３の外周面３ａに対向するゾーン間排気板２４と、当該ゾーン間排気板２４の周方向Ｄ２の両側に配置された差動排気カバー２５と、仕切板２６とを有している。

ゾーン間排気板２４は、図４および図１１〜１２に示されるように、開口２４ａを有する板状の部材である。ゾーン間排気板２４は、成膜ローラ３の幅方向Ｄ１に沿って延び、一対のリング隔壁２１に対してねじなどによって固定されている。ゾーン間排気板２４は、成膜ローラ３の外周面３ａに対して隙間をあけた状態で配置される。ゾーン間排気板２４の幅は、成膜ローラ３の幅と同じ程度であり、ゾーン間排気板２４とチャンバ２の側壁との間に隙間２８（図２参照）を許容するような大きさに設定される。

差動排気カバー２５は、図１〜２および図５〜６に示されるように、薄板状の部材である。差動排気カバー２５は、ゾーン間排気板２４と同様に、成膜ローラ３の幅方向Ｄ１に沿って延び、一対のリング隔壁２１に対してねじなどによって固定され、成膜ローラ３の外周面３ａに対して隙間をあけた状態で配置される。

成膜ローラ３の外周面３ａと上記の差動排気カバー２５およびゾーン間排気板２４との隙間によって、成膜ゾーン１１から周方向Ｄ２への排気ガスＥの流れを許容する周方向流路３７（図１１〜１２参照）が形成される。

差動排気カバー２５は、各成膜ゾーン１１の周方向Ｄ２における両側にそれぞれ配置される。すなわち、差動排気カバー２５は、ゾーン間排気板２４の周方向Ｄ２における両側に配置される。これにより、一対の差動排気カバー２５とゾーン間排気板２４とによって、成膜ゾーン１１間に排気通路である差動排気ゾーン２７（図１〜２参照）を形成する。
差動排気ゾーン２７は、ゾーン間排気板２４の開口２４ａおよび周方向流路３７（図１２参照）を介して、各成膜ゾーン１１に連通している。差動排気ゾーン２７は、ゾーン間排気板２４とチャンバ２の側壁との隙間２８（図２参照）を介して、搬送ゾーン１２に連通している。これらの隙間および開口２４ａの寸法は、差動排気ゾーン２７の圧力が、搬送ゾーン１２の圧力とそれよりも高い成膜ゾーン１１の圧力との間になるように、設定される。これらの圧力差によって、排気ガスＥは、図１２に示されるように、成膜ゾーン１１、差動排気ゾーン２７、および搬送ゾーン１２の順に流れることが可能である。

さらに、差動排気カバー２５は、図１に示される成膜ゾーン１１と搬送ゾーン１２との間を仕切ることが可能な位置にも配置されている。

仕切板２６は、図２および図５〜６に示されるように、成膜ゾーン１１内部のガスが幅方向流路３６および周方向流路３７（図１２参照）以外の経路からの漏れを防ぐ部材である。仕切板２６は、図５に示されるように、成膜ローラ３の周方向に延びる周方向部分２６ａと、当該成膜ローラ３の幅方向に延びる幅方向部分２６ｂとを有する。周方向部分２６ａは、リング隔壁２１よりも成膜ローラ３の幅方向の外側においてリング隔壁２１とチャンバ２の側壁との隙間を塞ぐように配置される。周方向部分２６ａは、リング隔壁２１にねじなどによって固定される。幅方向部分２６ｂは、成膜ローラ３の幅よりも大きい幅を有する。幅方向部分２６ｂは、一対のリング隔壁２１にねじなどによってそれぞれ固定されている。幅方向部分２６ｂの両端部は、一対のリング隔壁２１よりも幅方向の外側に突出してチャンバ２の側壁に当接している。

上記のように周方向制限部２２の構成部材（すなわち、ゾーン間排気板２４、差動排気カバー２５、仕切板２６）は、剛性の高いリング隔壁２１に取り付けられるので、これらの構成部材は、リング隔壁２１を基準として、チャンバ２内部に精度よく位置決めされる。そのため、これらのゾーン間排気板２４、差動排気カバー２５、仕切板２６は、高い剛性は要求されないので、アルミニウム製の薄板などを用いて安価に製造することが可能である。

本実施形態の隔壁構造体４は、剛性の高い一対のリング隔壁２１と、そのリング隔壁２１の外側面２１ａに取り付けられた周方向制限部２２とによって構成されているので、アルミニウム薄板によって箱状の隔壁構造体を構成する場合と比較して、容易にかつ熱ひずみが生じないように精度よく製造することが可能である。

隔壁構造体４を組み立てる場合、図５に示されるように、リング隔壁２１の外周面２１ａに対して、図５に付された丸で囲まれた符号１〜４に示される順番のように、１番目：ゾーン間排気板２４、２番目：差動排気カバー２５、３番目：仕切板２６の順で取り付けることにより、隔壁構造体４が組み立てられる。その後、マスク５が４番目としてリング隔壁２１の外周面２１ａに取り付けられる。

マスク５は、図２および図５〜６に示されるように、開口５ａを有する薄板状の部材である。開口５ａの幅（すなわち成膜ローラ３の幅方向Ｄ１の幅）は、基材Ｂの表面における成膜によって形成される薄膜の幅を規定する。

マスク５は、成膜ゾーン１１の内部において、成膜ローラ３の外周面３ａとの間に隙間を許容しながら成膜ローラ３の外周面３ａに対向して配置される。マスク５は、成膜ローラ３の幅方向Ｄ１に沿って延び、一対のリング隔壁２１の外側面２１ａに対してねじなどによって固定されている。

マスク５は、隔壁構造体４に取り付けられた当該隔壁構造体４と異なる部品である。マスク５は、隔壁構造体４への成膜材料の付着を防ぐとともに、基材Ｂの表面に形成される薄膜を基材Ｂの幅方向において分布を均一にする。マスク５は、成膜プロセスのバッチ処理ごと（例えば、基材Ｂの１つのロールについての成膜プロセス終了後）に交換される。

また、本実施形態では、図７（ｂ）に示されるように、マスク５とリング隔壁２１との間にスペーサ３４が設けられている。スペーサ３４は、マスク５とリング隔壁２１との隙間ｃ３の調整を行う。異なる厚さのスペーサ４を選択することにより、基材Ｂの厚さに対応してマスク５とリング隔壁２１との隙間の調整をすることが可能である。また、成膜時の基材Ｂの熱負荷を考慮して、マスク５と基材Ｂとの隙間を広げたい場合もスペーサ４の選択によって調整することが可能である。なお、スペーサ３４は、省略してもよい。

マスク５の開口５ａは、図８および図１１〜１２に示されるように、上記の幅方向流路３６および周方向流路３７に連通している。

上記の成膜装置１では、図７〜９に示されるように、マスク５は、リング隔壁２１の外側面２１ａに取り付けられている。そして、リング隔壁２１が成膜ローラ３の溝３ｂに挿入されることにより、当該リング隔壁２１の内側面２１ｂは、成膜ローラ３の外周面３ａよりも成膜ローラ３の半径方向内側Ｒ２に位置している。これにより、マスク５と成膜ローラ３の外周面３ａとの距離は、図９（ａ）に示されるように、リング隔壁２１の厚さ（すなわち外側面２１ａと内側面２１ｂとの距離、例えば１０ｍｍ程度）よりも小さい距離（例えば３〜５ｍｍ程度）まで近づけることが可能になる。それにより、マスク５と基材Ｂとの距離Ａ１を近づけることが可能になる。この状態では、蒸発源６のエロージョン幅Ｗの範囲からスパッタリングによる成膜材料の粒子Ｐが飛び出したときに、粒子Ｐがマスク５の開口５ａを通過した後にマスク５の開口５ａの幅よりも外側に広がりにくくなる。より詳しく言えば、この状態では、開口５ａの縁によって粒子Ｐを遮る範囲（影の範囲）が狭くなるとともに、エロージョン幅Ｗの範囲内から飛び出した粒子Ｐが均一に基材Ｂに衝突する範囲が広くなる。したがって、図９（ｂ）に示されるように、成膜時に基材Ｂの幅方向Ｄ１両端部において成膜の膜厚が薄い領域Ｊ１を小さくすることが可能になる。その結果、薄膜の厚さの分布を改善し、膜厚均一性が向上することが可能である。

一方、この本実施形態の図９（ａ）に示されるリング隔壁２１の配置と比較して、本発明の比較例として、図１４（ａ）に示されるように、リング隔壁１２１の内側面１２１ｂが成膜ローラ３の外周面３ａよりも半径方向外側Ｒ１に位置している場合には、リング隔壁１２１の厚さにリング隔壁１２１と外周面３ａとの距離を足した長さが、マスク５と外周面３ａとの距離になる。そのため、リング隔壁１２１の外側面１２１ａに取り付けられたマスク５と基材Ｂとの隙間Ａ２が大きくなるので、図１４（ｂ）に示されるように、基材Ｂの幅方向における端部の膜厚が薄くて均一でない領域Ｊ２が大きくなる。一方、膜厚が均一な領域を拡大するためにマスク５の開口幅を広くすれば、成膜ローラ３の外周面３ａにスパッタリングの粒子Ｐが衝突して膜が形成されるおそれがある。この場合、外周面３ａにおける膜の形成を防止するために、成膜の有効幅（均一な厚さの薄膜形成が可能な幅）よりも十分に幅が広い基材Ｂを使用する必要がある。それに対して、上記のように、本実施形態の図９（ａ）に示されるリング隔壁２１の配置では、マスク５と基材Ｂとの隙間Ａ１を小さくすることが可能なため、基材Ｂの端部の膜厚不均一部分が狭くなり、基材Ｂを有効に使用することが可能である。

上記の成膜ローラ３は、温度調整されることにより、温度変化に応じて幅方向に伸縮するので、リング隔壁２１と成膜ローラ３の溝３ｂの半径方向壁３ｂ２との半径方向隙間３６ｂ（図８参照）は変動する場合がある。例えば、図７（ａ）に示される成膜ローラ３の回転軸の両端部３ｃは、チャンバ２の第１取付部２ｂ（固定側）において、温度変化により成膜ローラ３の幅方向Ｄ１の位置が変化しないように支持され、第２取付部２ｃ側（自由側）において幅方向Ｄ１の位置の変化を許容するように支持されている。この形態では、第２取付部２ｃ（自由側）に近いリング隔壁２１の側壁と溝３ｂの半径方向壁３ｂ２との間の半径方向隙間３６ｂの幅ｃ２（図７（ａ）参照）は、温度により変化するが、第１取付部２ｂ（固定側）に近い側の半径方向隙間３６ｂは変化しないので、成膜ローラ３の幅方向両側において、半径方向隙間３６ｂの幅ｃ２が異なる。

それに対して、リング隔壁２１と成膜ローラ３の溝３ｂの幅方向壁３ｂ１との間の幅方向隙間３６ａ（図８参照）は、成膜ローラ３が温度変化により幅方向に伸縮しても変動しないので、成膜ローラ３の幅方向両側において、幅方向隙間３６ａの幅ｃ１は同じである。そこで、この幅方向隙間３６ａの幅ｃ１を上記の半径方向隙間３６ｂの幅ｃ２よりも小さく設定することにより、これら幅方向隙間３６ａおよび半径方向隙間３６ｂによって形成される隙間３６、すなわち幅方向流路３６を流れる排気ガスＥの量を成膜ローラ３の全周において成膜ローラ３の幅方向両側で均一に維持することが可能である。すなわち、この幅方向隙間３６ａの幅ｃ１によって、幅方向における排気ガスＥの流量を制御する（すなわち、ゾーン分離能を設定する）ことが可能である。

また、本実施形態では、リング隔壁２１の外径は、成膜ローラ３の最大外径よりも若干大きく製作されている。そのため、このリング隔壁２１を精度よく組み立てすることにより、マスク５および周方向制限部２２（すなわち、ゾーン間排気板２４、差動排気カバー２５、および仕切板２６）をリング隔壁２１の外周面２１ａに取り付けるだけで、これら
マスク５および周方向制限部２２の位置決めは不要になる。

（特徴）
（１）
本実施形態の成膜装置１では、リング隔壁２１における成膜ローラ３の半径方向内側Ｒ２を向く内側面２１ｂは、成膜ローラ３の外周面３ａよりも成膜ローラ３の半径方向内側Ｒ２に位置している。すなわち、成膜ローラ３の外周面３ａとリング隔壁２１の内側面２１ｂとが成膜ローラ３の半径方向においてオーバーラップしている。さらに、チャンバ２内部に形成された成膜ゾーン１１の内部に配置されたマスク５は、リング隔壁２１における成膜ローラ３の半径方向外側Ｒ１を向く外側面２１ａに取り付けられている。そのため、マスク５と成膜ローラ３の外周面３ａとの距離は、リング隔壁２１の厚さよりも小さい距離まで近づけることが可能になる。その結果、成膜時に基材Ｂの幅方向Ｄ１両端部において成膜の膜厚が薄い領域を小さくすることが可能になり、薄膜の厚さの分布を改善し、膜厚均一性が向上する。

さらに、リング隔壁２１の内側面２１ｂは、成膜ローラ３の外周面３ａよりも成膜ローラ３の半径方向内側Ｒ２に位置するので、リング隔壁２１の外側面２１ａと内側面２１ｂとの距離（すなわちリング隔壁２１の厚さ）を大きくしても、リング隔壁２１と成膜ローラ３との干渉が生じないので、リング隔壁２１の厚さを厚くしてリング隔壁２１の剛性を向上させることが可能である。これにより、リング隔壁２１の内側面２１ｂと成膜ローラ３の溝３ｂの幅方向壁３ｂ１との間に形成された幅方向隙間３６ａの寸法管理を高精度に行うことが可能である。

チャンバ２に固定されたリング隔壁２１は、成膜ローラ３の幅方向Ｄ１の両側において、当該成膜ローラ３との間に隙間をあけた位置に配置されている。この隙間３６は、成膜ローラ３の外周面３ａから当該成膜ローラ３の幅方向Ｄ１の外方へのガスの流れを制限する幅方向流路３６として機能することが可能である。すなわち、リング隔壁２１の内側面２１ｂと成膜ローラ３の溝３ｂの幅方向壁３ｂ１との間に形成された幅方向隙間３６ａは、成膜ゾーン１１内部の圧力をその外部の圧力よりも高く維持しながら当該成膜ゾーン１１内部のガスを外部へ排出することが可能な差動排気部として機能することが可能である。この幅方向隙間３６ａは、成膜ローラ３の円周面側にあるので、成膜ローラ３の温度を変えた場合でも、幅方向隙間３６ａの大きさの対称性を維持できるので、成膜ローラ３両端のリング隔壁２１によるガスの流量制限性能の対称性が維持できる。そのため、排気分布の均一性を確保できる。

（２）
また、本実施形態の成膜装置１では、成膜ローラ３における外周面３ａの幅方向Ｄ１の両端部よりも当該成膜ローラ３の幅方向Ｄ１外側の部分には、当該成膜ローラ３の周方向Ｄ２に沿って延びる円環状の溝３ｂが形成されている。リング隔壁２１は、溝３ｂに挿入されるとともに当該溝３ｂの内壁との間に隙間３６をあけた位置に配置されている。この構成では、形状が簡単な環状のリング隔壁２１によって、リング隔壁２１と成膜ローラ３との間にガスの幅方向Ｄ１への流通を許容する隙間３６を形成しながら、マスク５と成膜ローラ３の外周面３ａとを互いに近づけて、形成される薄膜の厚さの分布を改善することが可能である。また、環状のリング隔壁２１は、形状が簡単であるので、精度よく製造することが容易である。さらに、環状のリング隔壁２１は、成膜ローラ３における外周面３ａの幅方向Ｄ１端部よりも幅方向Ｄ１外側に形成された円環状の溝３ｂに挿入されることにより、環状のリング隔壁２１の内側面２１ｂは、成膜ローラ３の外周面３ａよりも成膜ローラ３の半径方向内側Ｒ２に位置することが可能である。そのため、リング隔壁２１の厚さを確保し、それによってリング隔壁２１の剛性を向上することが可能である。しかも、当該環状のリング隔壁２１と溝３ｂの内壁との間には、円環状の隙間３６が均一に形成されるので、当該隙間３６を通るガスの量を成膜ローラ３の全周において均一にすることが可能である。

また、本実施形態では、成膜ローラ３の幅方向Ｄ１の外方へのガスの流れを制限する幅方向流路３６形成するめの隔壁として、環状の部材からなるリング隔壁２１が採用されているので、隔壁の構造が簡単であり、隔壁の製造およびチャンバ２への組付けが容易である。

さらに、溝３ｂを有する成膜ローラ３の場合、基材Ｂの搬送部分である外周面３ａとそれ以外の溝３ｂの部分との判別が容易である。そのため、成膜ローラ３をチャンバ２に取り付けるときに、成膜ローラ３の溝３ｂの部分を治具などで把持して、成膜ローラ３のハンドリングを容易である。

（３）
さらに、本実施形態の成膜装置１では、環状のリング隔壁２１は、互いに分離された複数の円弧状の部分２１Ａ，２１Ｂによって構成されている。そのため、成膜ローラ３をチャンバ２内に組み付けた後に、環状のリング隔壁２１を構成する円弧状の部分２１Ａ，２１Ｂをチャンバ２にそれぞれ固定することにより、環状のリング隔壁２１を容易にチャンバ２に組み付けることが可能である。なお、リング隔壁２１は、全周が連続する環状であってもよい。

（４）
さらに、本実施形態の成膜装置１では、周方向制限部２２は、リング隔壁２１の外側面２１ａに取り付けられている。したがって、リング隔壁２１がチャンバ２に固定されることによりチャンバ２内部で高い精度で位置決めされ、さらに、周方向制限部２２がそのリング隔壁２１の外側面２１ａに取り付けられることにより、周方向制限部２２は、成膜ローラ３の外周面３ａに対向する位置に高精度でかつ容易に配置することが可能である。

（５）
さらに、本実施形態の成膜装置１では、周方向制限部２２は、成膜ローラ３の外周面３ａに対向するゾーン間排気板２４を有しており、ゾーン間排気板２４は、成膜ローラ３の外周面３ａに対して隙間を確保した状態で、リング隔壁２１の外側面２１ａに固定されている。したがって、ゾーン間排気板２４は、容易に成膜ローラ３の周面に対して均一の隙間を確保することが可能である。

（６）
また、本実施形態の成膜装置１では、隔壁構造体４が、環状の部材からなるリング隔壁２１、板状のゾーン間排気板２４、および湾曲した板などからなる差動排気カバー２５等の比較的簡単な形状の部品を組み合わせることによって製造することが可能である。したがって、隔壁構造体４の製造コストを低減することが可能である。

（変形例）
（Ａ）
上記の実施形態では、成膜ローラ３の幅方向両端部に溝３ｂが形成され、リング隔壁２１が溝３ｂに挿入された例が示されているが、本発明はこれに限定されるものではない。

本発明の他の実施形態として、図１３に示されるように、溝を有しない円筒状の成膜ローラ３に対応するリング隔壁として、成膜ローラ３の幅方向両端部に、本体部２１ｃおよび延長部２１ｃを有するリング隔壁２１を配置してもよい。

すなわち、図１３に示されるリング隔壁２１は、本体部２１ｃと、当該本体部２１ｃから突出する延長部２１ｄとを有する。本体部２１ｃおよび延長部２１ｄは、スチールなどの材料により一体に形成されているが、別個の部品でもよい。

本体部２１ｃは、矩形断面を有する環状の形状を有する。本体部２１ｃは、成膜ローラ３の半径方向外側（図１３の上側）を向く外側面２１ａと、半径方向内側（図１３の下側）を向く内側面２１ｂとを有する。本体部２１ｃは、チャンバ２に固定部材３５を介して固定されている。本体部２１ｃは、成膜ローラ３の幅方向の両端部から当該幅方向に半径方向隙間３６ｃだけ離間した位置に配置される。すなわち、本体部２１ｃの側面および成膜ローラ３の幅方向端部によって、成膜ローラ３の半径方向に延びる半径方向隙間３６ｃが形成される。

延長部２１ｄは、本体部２１ｃから突出して外側面２１ａに沿って延びる。延長部２１ｄは、本体部２１ｃと同様に環状の形状を有する。延長部２１ｄの厚さは、本体部２１ｃの厚さよりも薄い。延長部２１ｄおよび成膜ローラ３の外周面３ａによって、幅方向隙間３６ｄが形成される。幅方向隙間３６ｄおよびそれに連通する半径方向隙間３６ｃによって、成膜ローラ３の外周面３ａから当該成膜ローラ３の幅方向の外方へのガスの流れを制限する幅方向流路３６を形成することが可能である。マスク５は、本体部２１ｃの外側面２１ａにねじなどによって取り付けられている。延長部２１ｄは、マスク５を成膜ローラ３の側から支持している。なお、マスク５は、延長部２１ｄにねじなどで固定してもよい。

図１３に示される実施形態では、リング隔壁２１の本体部２１ｃは、成膜ローラ３の幅方向の両端部から当該幅方向に離間した位置に配置され、マスク５は、本体部２１ｃの外側面２１ａに取り付けられている。そのため、マスク５と成膜ローラ３の外周面３ａとの距離は、本体部２１ｃの厚さ（すなわち外側面２１ａと内側面２１ｂとの距離）よりも小さい距離まで近づけることが可能になる。また、本体部２１ｃの内側面２１ｂは、成膜ローラ３の外周面３ａよりも成膜ローラ３の半径方向内側に位置することが可能になり、本体部２１ｃの厚さを確保し、それによってリング隔壁２１の剛性を向上することが可能である。さらに、リング隔壁２１部の延長部２１ｄが、本体部２１ｃから外側面２１ａに沿って延び、成膜ローラ３の外周面３ａとの間に幅方向隙間３６ｄを形成する。この隙間が幅方向流路３６として機能することにより、成膜ローラ３の幅方向の外方へのガスの流れを制限することが可能である。なお、延長部２１ｄは、なくてもよい。

（Ｂ）
なお、本発明の隔壁は、上記のリング隔壁２１のようにリング状でなくてもよい。隔壁は、成膜ローラ３の幅方向の両側において当該成膜ローラ３との間に隙間をあけた位置に配置され、当該隙間によって、成膜ローラ３の外周面３ａから当該成膜ローラ３の幅方向の外方へのガスの流れを制限する幅方向流路を形成することが可能であれば、種々の形状を採用すること可能である。

（Ｃ）
上記の実施形態では、帯状の基材Ｂは、巻出部７から成膜ローラ３を経由して巻取部８へ搬送されるが、基材Ｂの搬送方向を逆にして、巻取部８側から基材Ｂを供給し、巻出部７に巻取ることも可能である。

（Ｄ）
マスク５の冷却のために、マスク５を支持するリング隔壁２１が液冷媒で冷却される液冷構造を有していてもよい。

（Ｅ）
成膜ローラ３の溝３ｂを有する部分（段部）は、成膜ローラ３の他の部分と別に製造した後に、当該他の部分に合体してもよい。

１成膜装置
２チャンバ
３成膜ローラ
３ａ外周面
３ｂ溝
４隔壁構造体
５マスク
２１リング隔壁
２１ａ外側面
２１ｂ内側面
２２周方向制限部
２４ゾーン間排気板
３６幅方向流路

Claims

ガスを用いて帯状の基材の表面に成膜を連続的に行う成膜装置であって、
チャンバと、
前記チャンバの内部に回転自在に取り付けられ、前記基材に接触可能な外周面を有する成膜ローラと、
前記チャンバに固定され、前記成膜ローラの幅方向の両側において当該成膜ローラとの間に隙間をあけた位置に配置された一対の隔壁と、
前記成膜ローラの前記外周面に面する少なくとも１つの成膜ゾーンを前記チャンバ内部に形成する周方向制限部と、
前記成膜ゾーンの内部において前記成膜ローラの外周面に対向して配置され、前記基材の表面における前記成膜によって形成される薄膜の幅を規定する開口を有するマスクと、
を備えており、
前記隔壁は、前記成膜ローラの半径方向外側を向く外側面と、前記成膜ローラの半径方向内側を向く内側面とを有しており、
前記マスクは、前記隔壁の前記外側面に取り付けられており、
前記隔壁の前記内側面は、前記成膜ローラの前記外周面よりも前記成膜ローラの半径方向内側に位置している、
成膜装置。
前記成膜ローラにおける前記外周面の幅方向の両端部よりも当該成膜ローラの幅方向外側の部分には、当該成膜ローラの周方向に沿って延びる円環状の溝が形成されており、
前記隔壁は、前記円環状の溝に挿入可能な環状の形状を有しており、
前記隔壁は、前記溝に挿入されるとともに当該溝の内壁との間に前記隙間をあけた位置に配置されている、
請求項１に記載の成膜装置。
前記環状の隔壁は、互いに分離された複数の円弧状の部分によって構成されている、
請求項１または２に記載の成膜装置。
前記隔壁は、前記チャンバに固定され、前記成膜ローラの幅方向の両端部から当該幅方向に離間した位置に配置され、前記外側面および前記内側面を有する本体部を有し、
前記マスクは、前記本体部の前記外側面に取り付けられている、
請求項１に記載の成膜装置。
前記隔壁は、前記本体部から前記外側面に沿って延び、前記成膜ローラの前記外周面との間に隙間を形成する延長部をさらに有している、
請求項４に記載の成膜装置。
前記周方向制限部は、前記隔壁の前記外側面に取り付けられている、
請求項１〜５のいずれか１項に記載の成膜装置。
前記周方向制限部は、前記成膜ローラの前記外周面に対向するゾーン間排気板を有しており、
前記ゾーン間排気板は、前記成膜ローラの前記外周面に対して隙間を確保した状態で、前記隔壁に固定されている、
請求項６に記載の成膜装置。