JP5009845B2 - 成膜装置 - Google Patents

Description

本発明は、ＣＶＤ法により真空中で長尺の基板の表面に膜を形成する成膜装置に関し、特に、長尺な基板を搬送しつつ連続的に膜を形成する場合、この基板の長手方向と直交する幅方向における膜厚の均一性が高い膜を形成することができる成膜装置に関する。

真空雰囲気のチャンバ内で、プラズマＣＶＤによって、長尺な基板（ウェブ状の基板）に連続的に成膜を行う成膜装置として、例えば、接地（アース）したドラムと、このドラムに対面して配置された高周波電源に接続された電極とを用いる装置が知られている。
この成膜装置では、ドラムの所定領域に基板を巻き掛けてドラムを回転することにより、基板を所定の成膜位置に位置して長手方向に搬送しつつ、ドラムと電極との間に高周波電圧を印加して電界を形成し、かつ、ドラムと電極との間に、成膜のための原料ガス、さらにはアルゴンガスなどを導入して、基板の表面にプラズマＣＶＤによる成膜を行う。このような成膜装置が従来から提案されている（特許文献１参照）。

特許文献１には、反応室と、反応室の内部に反応ガスを導入するガス導入口と、反応室の内部に設けられ、互いの間でプラズマ放電を発生させるアノード電極及びカソード電極と、アノード電極とカソード電極との間でフレキシブル基板を搬送する搬送機構とを備え、フレキシブル基板にプラズマＣＶＤ処理を施すプラズマＣＶＤ装置が開示されている。
反応室には、内部のガスを排出するガス排出部が、４個設けられており（特許文献１の図１参照）、各ガス排出部には、例えば、メカニカル・ブースター・ポンプやロータリーポンプ等の真空ポンプが設けられている。
また、アノード電極は湾曲した第１放電面を有する一方、カソード電極は第１放電面に沿って湾曲した第２放電面を有する。カソード電極には、アノード電極の直径方向に移動させる電極間距離調節機構が設けられており、さらには、アノード電極とカソード電極との距離に基づいて、第２放電面の曲率を微小調整する曲率調整機構が設けられている。

特開２００６−１５２４１６号公報

特許文献１のプラズマＣＶＤ装置においては、反応室に、内部のガスを排出するガス排出部が４個設けられているものの、これらは、アノード電極の第１放電面とカソード電極の第２放電面との間の対して対称の位置に設けられておらず、偏在している。このため、特許文献１においては、成膜時に、アノード電極の第１放電面とカソード電極の第２放電面との間にフレキシブル基板を配置して、反応ガスが供給する場合、この反応ガスが種々の方向に排気され、例えば、フレキシブル基板の幅方向からも排気される。この場合、フレキシブル基板の中央から両端に反応ガスが流れて、反応ガスが積算されることにより、フレキシブル基板の両端の膜厚が厚くなり、フレキシブル基板の幅方向における膜厚分布が悪化する。このように、特許文献１のプラズマＣＶＤ装置においては、反応ガスの排気方向を考慮していないため、膜厚分布が良好な膜が得られないという問題点がある。

本発明の目的は、前記従来技術に基づく問題点を解消し、長尺な基板を搬送しつつ連続的に膜を形成する場合、この基板の長手方向と直交する幅方向における膜厚の均一性が高い膜を形成することができる成膜装置を提供することにある。

上記目的を達成するために、本発明態様は、所定の搬送経路で、長尺の基板を搬送する第１の搬送手段と、チャンバと、前記チャンバ内を所定の真空度にする真空排気部と、前記チャンバ内に設けられ、前記基板の搬送方向と直交する方向に回転軸を有し、かつ前記基板の搬送方向と直交する方向における前記基板の長さよりも長く、前記第１の搬送手段により搬送された基板が、表面の所定の領域に巻き掛けられる回転可能な円筒状のドラムと、所定の搬送経路で、前記ドラムに巻き掛けられた基板を搬送する第２の搬送手段と、前記ドラムの表面に対向して所定の距離離間して配置された成膜電極、前記成膜電極に高周波電圧を印加する高周波電源部、および前記膜を形成するための原料ガスを前記ドラムと前記成膜電極との隙間に供給する原料ガス供給部を備える成膜部とを有し、前記成膜電極は、シャワー電極であり、前記ドラムと前記成膜電極との隙間は、前記ドラムの前記回転方向における第１のコンダクタンスの方が前記ドラムの前記回転軸方向における第２のコンダクタンスよりも大きく、膜形成時に前記原料ガスが供給された場合、前記ドラムの回転方向の方が前記ドラムの前記回転軸方向よりも、前記原料ガスが流れ易く、前記ドラムと前記成膜電極との隙間のうち、前記ドラムの回転軸方向におけるそれぞれの端部には、各端部を覆う第１のカバー部材が設けられており、前記第１のカバー部材は、前記ドラムの表面において前記基板が巻き掛けられていない領域に対向し、かつ前記成膜電極の前記ドラムの回転軸方向における端部から一体的に設けられた第１の部材と、前記第１の部材に接続され、前記ドラムの回転軸方向における端部を覆う第２の部材とからなることを特徴とする成膜装置を提供するものである。

本発明の成膜装置によれば、成膜時に原料ガスが供給されてプラズマが生成されるドラムと成膜電極との隙間を、原料ガスが供給された場合、ドラムの回転方向の方がドラムの回転軸方向よりも原料ガスを流れ易くい構成とすることにより、成膜時に、ドラムの回転方向、すなわち、基板の長手方向に原料ガスが優先的に流れ、ドラムの回転軸方向に原料ガスが流れることが抑制される。このため、プラズマにより原料ガスから生成される反応堆積物が、ドラムの回転方向、すなわち、基板の幅方向において均一に堆積され、特に基板の幅方向において膜厚分布が小さく膜厚均一性が優れた膜を形成することができる。
このことから、本発明の成膜装置により形成された膜を有する機能性フィルムにおいては、膜が、特に基板の幅方向における膜厚均一性が優れ膜厚が均一なため、機能性フィルムが、例えば、ガスバリアフィルムであれば、ガスバリア性能が良いものとなる。

以下に、添付の図面に示す好適実施形態に基づいて、本発明の成膜装置を詳細に説明する。
図１は、本発明の第１の実施形態に係る成膜装置を示す模式図である。図２は、図１に示す成膜装置の成膜室における成膜電極の構成を示す模式的側面図である。
図３（ａ）は、図１に示す成膜装置の成膜室におけるドラム、成膜電極および覆板の配置位置を示す模式的斜視図であり、（ｂ）は、図１に示す成膜装置の成膜室におけるドラム、成膜電極および覆板の配置位置を示す模式的側断面図である。

図１に示す本発明の第１の実施形態に係る成膜装置１０は、ロール・ツー・ロール(Roll to Roll)の成膜装置であり、基板Ｚの表面Ｚｆ、または基板Ｚの表面Ｚｆに有機層が形成されていれば、その表面に、所定の機能を有する膜を形成するものであり、例えば、光学フィルム、またはガスバリアフィルム等の機能性フィルムの製造に利用されるものである。
成膜装置１０は、長尺の基板Ｚ（ウェブ状の基板Ｚ）に連続で成膜を行う装置であって、基本的に、長尺な基板Ｚを供給する供給室１２と、長尺な基板Ｚに膜を形成する成膜室（チャンバ）１４と、膜が形成された長尺な基板Ｚを巻き取る巻取り室１６と、真空排気部３２と、制御部３６とを有する。この制御部３６により、成膜装置１０における各要素の動作が制御される。
また、成膜装置１０においては、供給室１２と成膜室１４とを区画する壁１５ａ、および成膜室１４と巻取り室１６とを区画する壁１５ｂには、基板Ｚが通過するスリット状の開口１５ｃが形成されている。

成膜装置１０においては、供給室１２、成膜室１４および巻取り室１６には、真空排気部３２が配管３４を介して接続されている。この真空排気部３２により、供給室１２、成膜室１４および巻取り室１６の内部が所定の真空度にされる。
真空排気部３２は、供給室１２、成膜室１４および巻取り室１６を排気して所定の真空度に保つものであり、ドライポンプおよびターボ分子ポンプなどの真空ポンプを有するものである。また、供給室１２、成膜室１４および巻取り室１６には、それぞれ内部の圧力を測定する圧力センサ（図示せず）が設けられている。
なお、真空排気部３２による供給室１２、成膜室１４および巻取り室１６の到達真空度には、特に限定はなく、実施する成膜方法等に応じて、十分な真空度を保てればよい。この真空排気部３２は、制御部３６により制御される。

供給室１２は、長尺な基板Ｚを供給する部位であり、基板ロール２０、およびガイドローラ２１が設けられている。
基板ロール２０は、長尺な基板Ｚを連続的に送り出すものであり、例えば、反時計回りに基板Ｚが巻回されている。
基板ロール２０は、例えば、駆動源としてモータ（図示せず）が接続されている。このモータによって基板ロール２０が基板Ｚを巻き戻す方向ｒに回転されて、本実施形態では、時計回りに回転されて、基板Ｚが連続的に送り出される。

ガイドローラ２１は、基板Ｚを所定の搬送経路で成膜室１４に案内するものである。このガイドローラ２１は、公知のガイドローラにより構成される。
本実施形態の成膜装置１０においては、ガイドローラ２１は、駆動ローラまたは従動ローラでもよい。また、ガイドローラ２１は、基板Ｚの搬送時における張力を調整するテンションローラとして作用するローラであってもよい。

本発明の成膜装置において、基板Ｚは、特に限定されるものではなく、気相成膜法による膜の形成が可能な各種の基板が全て利用可能である。基板Ｚとしては、例えば、ＰＥＴフィルム等の各種の樹脂フィルム、またはアルミニウムシートなどの各種の金属シート等を用いることができる。

巻取り室１６は、後述するように、成膜室１４で、表面Ｚｆに膜が形成された基板Ｚを巻き取る部位であり、巻取りロール３０、およびガイドローラ３１が設けられている。

巻取りロール３０は、成膜された基板Ｚをロール状に、例えば、時計回りに巻き取るものである。
この巻取りロール３０は、例えば、駆動源としてモータ（図示せず）が接続されている。このモータにより巻取りロール３０が回転されて、成膜済の基板Ｚが巻き取られる。
巻取りロール３０においては、モータによって基板Ｚを巻き取る方向Ｒに回転されて、本実施形態では、時計回りに回転されて、成膜済の基板Ｚを連続的に、例えば、時計回りに巻き取る。

ガイドローラ３１は、先のガイドローラ２１と同様、成膜室１４から搬送された基板Ｚを、所定の搬送経路で巻取りロール３０に案内するものである。このガイドローラ３１は、公知のガイドローラにより構成される。なお、供給室１２のガイドローラ２１と同様に、ガイドローラ３１も、駆動ローラまたは従動ローラでもよい。また、ガイドローラ３１は、テンションローラとして作用するローラであってもよい。

成膜室１４は、真空チャンバとして機能するものであり、基板Ｚを搬送しつつ連続的に、基板Ｚの表面Ｚｆに、気相成膜法のうち、例えば、プラズマＣＶＤによって、膜を形成する部位である。
成膜室１４は、例えば、ステンレスなど、各種の真空チャンバで利用されている材料を用いて構成されている。

成膜室１４には、２つのガイドローラ２４、２８と、ドラム２６と、成膜部４０とが設けられている。
ガイドローラ２４と、ガイドローラ２８とが、所定の間隔を設けて対向して、平行に配置されており、また、ガイドローラ２４、およびガイドローラ２８は、基板Ｚの搬送方向Ｄに対して、その長手方向を直交させて配置されている。

ガイドローラ２４は、供給室１２に設けられたガイドローラ２１から搬送された基板Ｚをドラム２６に搬送するものである。このガイドローラ２４は、例えば、基板Ｚの搬送方向Ｄと直交する方向（以下、軸方向という）に回転軸を有し回転可能であり、かつガイドローラ２４は、軸方向の長さが、基板Ｚの長手方向と直交する幅方向Ｗにおける長さ（以下、基板Ｚの幅という）よりも長い。
なお、基板ロール２０、ガイドローラ２１、ガイドローラ２４により、本発明の第１の搬送手段が構成される。

ガイドローラ２８は、ドラム２６に巻き掛けられた基板Ｚを巻取り室１６に設けられたガイドローラ３１に搬送するものである。このガイドローラ２８は、例えば、軸方向に回転軸を有し回転可能であり、かつガイドローラ２８は、軸方向の長さが基板Ｚの幅よりも長い。
なお、ガイドローラ２８、ガイドローラ３１、巻取りロール３０により、本発明の第２の搬送手段が構成される。
また、ガイドローラ２４、ガイドローラ２８は、上記構成以外は、供給室１２に設けられたガイドローラ２１と同様の構成であるため、その詳細な説明は省略する。

ドラム２６は、ガイドローラ２４と、ガイドローラ２８との間の空間Ｈの下方に設けられている。ドラム２６は、その長手方向を、ガイドローラ２４およびガイドローラ２８の長手方向に対して平行にして配置されている。さらには、ドラム２６は接地されている。
このドラム２６は、例えば、円筒状を呈し、回転軸Ｌ（図３（ａ）参照）を有している。ドラム２６は、回転軸Ｌと直交する面が端面２６ａであり、回転軸Ｌが延びる軸方向Ａ（回転軸方向）において対向している（図３（ａ）参照）。このドラム２６は、回転軸Ｌに対して回転方向ωに回転可能なものであり、かつドラム２６は、軸方向Ａにおける長さが基板Ｚの幅よりも長い。ドラム２６は、その表面２７（周面）に基板Ｚが巻き掛けられて、回転することにより、基板Ｚを所定の成膜位置に保持しつつ、搬送方向Ｄに基板Ｚを搬送するものである。
なお、ドラム２６の回転方向ωの進行方向側、すなわち、基板Ｚが搬送される側が、下流Ｄｄ側であり、この下流Ｄｄの反対側が上流Ｄｕである。

なお、ドラム２６には、温度を調節するために、例えば、ドラム２６の中心にヒータ（図示せず）およびドラム２６の温度を測定する温度センサ（図示せず）を設けてもよい。この場合、ヒータおよび温度センサは、制御部３６に接続され、制御部３６により、ドラム２６の温度が調節され、ドラム２６の温度は所定の温度に保持される。

図１に示すように、成膜部４０は、ドラム２６の下方に設けられており、基板Ｚがドラム２６に巻き掛けられた状態で、ドラム２６が回転して、基板Ｚが搬送方向Ｄに搬送されつつ、基板Ｚの表面Ｚｆに膜を形成するものである。
成膜部４０は、例えば、容量結合型プラズマＣＶＤ法（ＣＣＰ−ＣＶＤ法）により膜を形成するものである。この成膜部４０は、成膜電極４２、高周波電源４４および原料ガス供給部４６を有する。制御部３６により、成膜部４０の高周波電源４４、および原料ガス供給部４６が制御される。

成膜部４０においては、成膜室１４の下方に、ドラム２６の表面２７と所定の距離離間し、隙間Ｓを設けて成膜電極４２が設けられている。この成膜電極４２には、隙間Ｓの軸方向Ａ（基板Ｚの幅方向Ｗ）（図３（ａ）および（ｂ）参照）における端部γ（図３（ａ）および（ｂ）参照）を覆うようにして、覆板（第１のカバー部材）５０が設けられている。
成膜電極４２は、図２（ａ）に示すように、成膜電極板６０と、この成膜電極板６０を保持する保持部６２とを有する。

成膜電極板６０は、例えば、平面視長方形の部材を、例えば、ドラム２６の表面２７と同じ曲率で、曲面状に湾曲させて形成されたものである。
成膜電極板６０は、その長手方向をドラム２６の回転軸Ｌと平行にし、かつ表面６０ａをドラム２６の表面２７に向けて、ドラム２６の表面２７を囲むように回転方向ωに沿うようにして配置されている。
本実施形態においては、例えば、成膜電極板６０は、ドラム２６の表面２７の同心円に一致するように配置されている。成膜電極板６０は、いずれの領域においても、その表面６０ａに垂直で、かつドラム２６の回転中心Ｏを通る線上における成膜電極板６０の表面６０ａとドラム６０の表面６０ａとの距離が所定の設定距離である。

また、成膜電極板６０は、ドラム２６の表面２７を囲むように湾曲させた構成としたが、本発明は、これ限定されるものではなく、例えば、平面視長方形の部材を屈曲させた構成としてもよく、更には平面視長方形の平板状の電極板を、複数、ドラム２６の表面２７を囲むように回転方向ωに沿うようにして配置してもよい。この場合、各電極板は導通が保たれており、かつ各電極板において、各表面に垂直で、かつドラム２６の回転中心Ｏを通る線上における各電極板の表面とドラム２６の表面２７との距離が、所定の設定距離となるように配置される。

図１に示すように、成膜電極４２（成膜電極板６０）には、高周波電源４４が接続されており、この高周波電源４４により、成膜電極４２の成膜電極板６０に高周波電圧が印加される。この高周波電源４４は、印加する高周波電力（ＲＦ電力）を変えることができる。また、成膜電極４２と高周波電源４４とは、必要に応じて、インピーダンス整合をとるためのマッチングボックスを介して接続してもよい。

成膜電極４２は、一般的にシャワー電極と呼ばれるものであり、成膜電極板６０の表面６０ａには、複数の貫通孔（図示せず）が等間隔で形成されている。この成膜電極４２により、隙間Ｓに原料ガスＧが均一に供給される。

保持部６２は、成膜電極板６０を保持するものであり、内部が空洞（図示せず）になっており、原料ガス供給部４６に配管４７を介して接続されている。この保持部６２の空洞は、成膜電極板６０の表面６０ａに形成された複数の貫通孔と連通している。
後述するように、原料ガス供給部４６から供給された原料ガスＧは、配管４７、保持部６２の空洞、および成膜電極板６０の複数の貫通孔を経て、成膜電極板６０の表面６０ａから放出され、隙間Ｓに原料ガスＧが均一に供給される。

保持部６２には、成膜電極板６０の温度を調節するために、例えば、ヒータ（図示せず）および成膜電極板６０の温度を測定する温度センサ（図示せず）を設けてもよい。この場合、ヒータおよび温度センサは、制御部３６に接続され、制御部３６により、成膜電極板６０の温度が調節され、成膜電極板６０の温度は所定の温度に保持される。
このように、ドラム２６および成膜電極板６０に、それぞれヒータ（図示せず）および成膜電極板６０温度測定する温度センサ（図示せず）を設けることにより、ドラム２６と成膜電極板６０との温度を同じにできる。

原料ガス供給部４６は、例えば、配管４７を介して、保持部６２の空洞に接続されている。この原料ガス供給部４６は、成膜電極４２の成膜電極板６０の表面６０ａに形成された複数の貫通孔を通して隙間Ｓに、膜を形成する原料ガスＧを供給する。ドラム２６の表面２７と成膜電極４２との隙間Ｓがプラズマの発生空間になり、成膜空間となる。
本実施形態においては、原料ガスＧは、例えば、ＳｉＯ_２膜を形成する場合、ＴＥＯＳガス、および活性種ガスとして酸素ガスが用いられる。また、窒化珪素膜を形成する場合、ＳｉＨ_４ガス、ＮＨ_３ガス、およびＮ_２ガス（希釈ガス）が用いられる。本実施形態においては、活性種ガスおよび希釈ガスが含まれていても、単に原料ガスという。

原料ガス供給部４６は、ＣＶＤ装置で用いられている各種のガス導入手段が利用可能である。
また、原料ガス供給部４６においては、原料ガスＧのみならず、アルゴンガスまたは窒素ガスなどの不活性ガス、および酸素ガス等の活性種ガス等、ＣＶＤ法で用いられている各種のガスを、原料ガスと共に、隙間Ｓに供給してもよい。このように、複数種のガスを導入する場合には、各ガスを同じ配管で混合して、成膜電極４２の複数の貫通孔を通して隙間Ｓに供給しても、各ガスを異なる配管から成膜電極４２の複数の貫通孔を通して隙間Ｓに供給してもよい。
さらに、原料ガスまたはその他、不活性ガスおよび活性種ガスの種類または導入量も、形成する膜の種類、または目的とする成膜レート等に応じて、適宜、選択／設定すればよい。

なお、高周波電源４４は、プラズマＣＶＤによる成膜に利用される公知の高周波電源を用いることができる。また、高周波電源４４は、最大出力等にも、特に限定はなく、形成する膜または成膜レート等に応じて、適宜、選択／設定すればよい。

成膜電極４２は、平面視長方形の部材を曲面状に湾曲させた構成に限定されるものではなく、例えば、ドラム２６の軸方向に分割した複数の電極を配列した構成等、ＣＶＤ法による成膜が可能なものであれば、各種の電極の構成が利用可能である。
なお、成膜電極４２は、成膜電極板６０の表面６０ａに貫通孔を形成する構成としたが、成膜空間である隙間Ｓに均一に原料ガスＧを供給することができれば、これに限定されるものではない。例えば、成膜電極板６０の屈曲部にスリット状の開口部を形成し、このスリット状の開口部から原料ガスＧを放出させるようにしてもよい。

成膜電極４２において、図２に示すように、成膜電極板６０の端部６０ｂ、６０ｃのうち、ドラム２６の回転方向ωにおける上流Ｄｕ側の端部６０ｂとドラム２６の回転中心Ｏとを結ぶ線を第１の線Ｌ_１とする。ドラム２６の回転方向ωにおける下流Ｄｄ側の端部６０ｃとドラム２６の回転中心Ｏとを結ぶ線を第２の線Ｌ_２とする。この第１の線Ｌ_１と第２の線Ｌ_２とのなす角度をθとする。この角度θの範囲で基板Ｚの表面Ｚｆに成膜されるため、角度θの範囲が成膜ゾーン２９となる。

なお、図３（ａ）および（ｂ）においては、成膜電極４２のうち、成膜電極板６０のみを示し、それ以外に構成については図示を省略している。
図３（ａ）および（ｂ）に示すように、覆板５０は、ドラム２６と成膜電極板６０とにより構成される隙間Ｓのうち、ドラム２６の軸方向Ａ（ドラム２６の長手方向）における両側の端部γを覆うものである。この覆板５０は、図３（ａ）および（ｂ）に示すように、成膜電極６０の軸方向Ａにおける各端部６０ｄに、それぞれ設けられている。
覆板５０は、湾曲した成膜電極板６０と同じ曲率で湾曲している平板状の部材からなり、隙間Ｓの端部γを覆い、かつドラム２６の端面２６ａの一部に重なるものである。この覆板５０のドラム２６の端面２６ａに対向する面５０ａと、ドラム２６の端面２６ａとは所定の距離ｓ_１をあけて配置されている。この距離ｓ_１は、隙間Ｓの距離ｄよりも短い。また、覆板５０は、例えば、アルミナなどのセラミックス等の絶縁物により構成されている。本実施形態において、回転方向ωにおける隙間Ｓの端部α、βは、成膜室１４内と連通し開放されている。

本実施形態において、隙間Ｓの端部γを覆板５０により塞ぎ、かつ覆板５０のドラム２６の端面２６ａとの距離ｓ_１が隙間Ｓの距離ｄよりも短くし、一方、隙間Ｓの端部α、βを開放することにより、開放されて抵抗となるものがないドラム２６の回転方向ω（基板Ｚの搬送方向Ｄ）における隙間Ｓの端部α、βに比して、ドラム２６の軸方向Ａ（長手方向）に流体が流れる際に抵抗が大きくなる。このため、ドラム２６の軸方向Ａは、基板Ｚの長手方向に比して流体が流れにくくなる。このように、隙間Ｓにおいては、ドラム２６の回転方向ωの方がドラム２６の軸方向Ａ（長手方向）よりも流体が流れ易い。
すなわち、流体の流れ易さを示す指標であるコンダクタンスにおいても、ドラム２６の回転方向ωにおける第１のコンダクタンスの方が、ドラム２６の長手方向（基板Ｚの幅方向Ｗ）における第２のコンダクタンスよりも大きい。なお、コンダクタンスは、大きい程流れ易いことを示す。

本実施形態においては、成膜時に、成膜室１４内を所定の真空度にした状態で、隙間Ｓに原料ガス供給部４６から原料ガスＧを供給した場合、図４に示すように、隙間Ｓでは、隙間Ｓと成膜室１４内の差圧により、ドラム２６の回転方向ωに反応ガスＧがドラム２６の表面２７に沿って優先的に流れ、ドラム２６の軸方向Ａに原料ガスＧが流れることが抑制される。このため、隙間Ｓの端部α、βから原料ガスＧが優先的に所定の真空度の成膜室１４内に排気され、ドラム２６の軸方向Ａ（基板Ｚの幅方向Ｗ）に原料ガスＧに流れることが制限される。これにより、基板Ｚの幅方向Ｗにおいて原料ガスＧの流れを乱すことが抑制され、隙間Ｓでは基板Ｚの幅方向Ｗにおいて均一に原料ガスＧが排気される。

また、本実施形態においては、隙間Ｓの端部γを塞ぎ、ドラム２６の端面２６ａとの距離ｓ_１を隙間Ｓの距離ｄよりも短くなるように覆板５０を、単に配置するだけの構成であるため、低コストで、隙間Ｓの原料ガスＧを、基板Ｚの幅方向Ｗにおいて均一に排気させ、幅方向Ｗにおいて原料ガスＧを均一に供給することができる。

なお、本実施形態においては、成膜電極板６０の軸方向Ａにおける端部６０ｄに覆板５０を設ける構成としたが、本発明において、覆板の構成は、これに限定されるものではなく、例えば、図５に示す覆部材５２のように、第１の部材５４と第２の部材５６とを有するものとしてもよい。この覆部材５２は、断面Ｌ字状の構成であり、ドラム２６の表面２７の一部と端面２６ａの一部とを囲むように配置されている。
覆部材５２を設ける場合、成膜電極板６０を軸方向Ａにおける長さを基板Ｚの幅と略同じにし、基板Ｚがドラム２６に巻き掛けられている領域２７ａに対向して配置する。

覆部材５２において、第１の部材５４は、成膜電極板６０と同じ曲率で湾曲している平板状の部材であり、ドラム２６において基板Ｚが巻き掛けられない領域２７ｂに対向して配置されているとともに、成膜電極板６０の端部６０ｄに接続されている。第１の部材５４は、成膜電極板６０と一体的に構成されている。第１の部材５４においては、その面５４ａとドラム２６の表面２７との距離が、成膜電極板６０の表面６０ａとドラム２６の表面２７との距離ｄと同じである。

覆部材５２において、第２の部材５６は、第１の部材５４に接続されるとともに、ドラム２６の回転軸方向Ａの端面２６ａから離間して配置されるものである。この第２の部材５６は、本実施形態の覆板５０と同様の構成であり、成膜電極板６０と同じ曲率で、幅方向が湾曲している平板部材からなるものである。

第２の部材５６において、ドラム２６の端面２６ａと、これに対向する面５６ａとの距離は、本実施形態の覆板５０と同様にｓ_１であり、隙間Ｓの距離ｄよりも短い。さらには、覆部材５２においても、第１の部材５４および第２の部材５６は、例えば、アルミナなどのセラミックス等の絶縁物により構成されている。
本実施形態の変形例においても、本実施形態と同様の効果を得ることができるとともに、更に、ドラム２６において基板Ｚが巻き掛けられない領域２７ｂに、成膜電極板６０が達していないため、反応生成物が堆積することが抑制される。

次に、本実施形態の成膜装置１０の動作について説明する。
成膜装置１０は、供給室１２から成膜室１４を経て巻取り室１６に至る所定の経路で、供給室１２から巻取り室１６まで長尺な基板Ｚを通して搬送しつつ、成膜室１４において、基板Ｚに膜を形成するものである。

成膜装置１０においては、長尺な基板Ｚが、例えば、反時計回り巻回された基板ロール２０からガイドローラ２１を経て、成膜室１４に搬送される。成膜室１４においては、ガイドローラ２４、ドラム２６、ガイドローラ２８を経て、巻取り室１６に搬送される。巻取り室１６においては、ガイドローラ３１を経て、巻取りロール３０に、長尺な基板Ｚが巻き取られる。長尺な基板Ｚを、この搬送経路で通した後、供給室１２、成膜室１４および巻取り室１６の内部を真空排気部３２により、所定の真空度に保ち、成膜部４０において、成膜電源４２に、高周波電源４４から高周波電圧を印加するとともに、原料ガス供給部４６から配管４７および保持部６２を介して、成膜電極板６０の表面６０ａに形成された複数の貫通孔から隙間Ｓに膜を形成するための原料ガスＧを均一に供給する。

成膜電源４２の周囲に電磁波を放射させると、隙間Ｓ（成膜空間）で、成膜電極４２の近傍に局在化したプラズマが生成され、原料ガスが励起・解離され、膜となる反応生成物が生成される。この反応生成物が堆積し、成膜電極４２の範囲内、すなわち、ドラム２６の回転中心Ｏを中心とする角度θの範囲で示される成膜ゾーン２９において、基板Ｚの表面Ｚｆに所定の膜厚の膜が形成される。
このとき、ドラム２６と成膜電極４２（成膜電極板６０）との隙間Ｓにおいては、隙間Ｓと成膜室１４内の差圧により、図４に示すように、ドラム２６の回転方向ωに反応ガスＧがドラム２６の表面２７に沿って優先的に排気され、ドラム２６の軸方向Ａに原料ガスＧが流れることが制限される。これにより、隙間Ｓの原料ガスＧが、基板Ｚの幅方向Ｗにおいて均一に排気され、幅方向Ｗにおいて原料ガスＧが均一に供給される。このため、基板Ｚの幅方向Ｗにおいて、原料ガスＧによる反応生成物が均一に供給されて、反応生成物が基板Ｚの幅方向Ｗにおいて均一に基板Ｚの表面Ｚｆに堆積される。これにより、幅方向Ｗにおいて膜厚分布が小さく均一な膜が、所定の膜厚で形成される。

そして、順次、長尺な基板Ｚが反時計回り巻回された基板ロール２０をモータにより時計回りに回転させて、長尺な基板Ｚを連続的に送り出し、ドラム２６で基板Ｚをプラズマが生成される位置に保持しつつ、ドラム２６を所定の速度で回転させて、成膜部４０により長尺な基板Ｚの表面Ｚｆに連続的に、特に基板Ｚの幅方向Ｗにおいて膜厚分布が小さく均一な膜を所定の膜厚で形成する。そして、表面Ｚｆに所定の膜が形成された基板Ｚが、ガイドローラ２８、およびガイドローラ３１を経て、巻取りロール３０に、成膜された長尺な基板Ｚ（機能性フィルム）が巻き取られる。

このようにして、本実施形態の成膜装置１０の成膜方法においては、長尺な基板Ｚの表面Ｚｆに連続して、特に基板Ｚの幅方向Ｗにおいて膜厚分布が小さく膜厚均一性が優れ、かつ所定の膜厚を有する膜が形成された基板Ｚ、すなわち、膜の性質または種類に応じて機能性フィルムを製造することができる。

次に、本発明の第２の実施形態について説明する。
図６（ａ）は、本発明の第２の実施形態に係る成膜装置のドラム、成膜電極板および端部材の配置位置を示す模式的斜視図であり、（ｂ）は、本発明の第２の実施形態に係る成膜装置のドラム、成膜電極板および端部材の配置位置を示す模式的側断面図である。

なお、本実施形態においては、図１〜図４に示す第１の実施形態の成膜装置、および図５に示す第１の実施形態の変形例と同一構成物には同一符号を付して、その詳細な説明は省略する。
また、図６（ａ）および（ｂ）においては、ドラム、成膜電極板および端部材だけを図示し、他の構成についての図示は省略している。図６（ａ）および（ｂ）において、図示していない他の構成は、第１の実施形態の成膜装置と同様の構成である。

本実施形態においては、第１の実施形態の成膜装置１０（図１参照）に比して、成膜電極板６０の長手方向に長さが短い点、および覆板５０に代えて端部材（第２のカバー部材）５８が設けられている点が異なるだけであり、それ以外の構成は、第１の実施形態の成膜装置１０と同様の構成であるため、その詳細な説明は省略する。

本実施形態においては、成膜電極板６０の軸方向Ａ（長手方向）の長さは、例えば、ドラム２６において基板Ｚが巻き掛けられる領域２７ａと略同じ長さであり、この領域２７ａに対向して配置されている。この成膜電極板６０とドラム２６との間で隙間Ｓが構成され、この隙間Ｓが成膜空間となるとともに、隙間Ｓにおいて、成膜電極板６０の端部６０ｄ近傍が、ドラム２６の軸方向Ａ（長手方向）における端部γとなる。

端部材５８は、ドラム２６において基板Ｚが巻き掛けられない領域２７ｂに対向し、隙間Ｓの端部γを塞ぐように、かつ成膜電極板６０の端部６０ｄに一体的に設けられている。この端部材５８がドラム２６と対向する面５８ａと、領域２７ｂにおけるドラム２６の表面２７との距離はｓ_２である。この距離ｓ_２は、ドラム２６と成膜電極４２との距離ｄよりも短い。すなわち、端部材５８は、端部材５８の面５８ａとドラム２６の表面２７との隙間が、ドラム２６と成膜電極４２との隙間Ｓよりも狭い間隔で配置されている。
端部材５８は、例えば、アルミナなどのセラミックス等の絶縁物により構成されている。

本実施形態においては、隙間Ｓ（成膜空間）では、隙間Ｓの端部γが、この隙間Ｓよりも狭い隙間に連通している。このため、隙間Ｓの端部γから外部に流体が流れる場合、端部材５８による隙間が狭く抵抗となる。これにより、成膜室１４内に対して開放されている隙間Ｓの端部α、βに比して、ドラム２６の軸方向Ａにおける隙間Ｓの端部γからは流体が流れにくい。すなわち、隙間Ｓでは、ドラム２６の回転方向ωの方がドラム２６の軸方向Ａよりも原料ガスＧが流れ易い。本実施形態においても、隙間Ｓ（成膜空間）では、ドラム２６の回転方向ωにおける第１のコンダクタンスが、ドラム２６の長手方向（基板Ｚの幅方向Ｗ）における第２のコンダクタンスよりも大きくなる。
これにより、本実施形態においても、第１の実施形態と同様に、成膜時に、原料ガスＧが供給された隙間Ｓと成膜室１４内との差圧により、ドラム２６の回転方向ωに反応ガスＧがドラム２６の表面２７に沿って優先的に流れ、隙間Ｓの軸方向Ａに原料ガスＧが流れることが抑制され、第１の実施形態と同様の効果を得ることができる。

さらには、本実施形態においては、端部材５８が、ドラム２６において基板Ｚが巻き掛けられない領域２７ｂに対向して設けられており、成膜電極板６０が、この領域２７ｂに達していないため、ドラム２６において基板Ｚが巻き掛けられない領域２７ｂに、反応生成物が堆積することが抑制される。

次に、本発明の第３の実施形態について説明する。
図７は、本発明の第３の実施形態に係る成膜装置の成膜室を示す模式的側断面図である。
なお、図７は、構成を簡略化して図示しており、ドラム、成膜電極および高周波電源だけを図示し、他の構成についての図示は省略している。図７において、図示していない他の構成については、第１の実施形態の成膜装置と同様の構成である。
また、本実施形態においては、図１〜図４に示す第１の実施形態の成膜装置、および図５に示す第１の実施形態の変形例と同一構成物には同一符号を付して、その詳細な説明は省略する。

本実施形態においては、第１の実施形態の成膜装置１０（図１参照）に比して、覆板５０が設けられていない点が異なるとともに、成膜室１４の大きさが異なり、それ以外の構成は、第１の実施形態の成膜装置１０と同様の構成であるため、その詳細な説明は省略する。

本実施形態においては、成膜電極板６０の軸方向Ａにおける長さは、ドラム２６と同じであり、ドラム２６の端面２６ａと成膜電極板６０の端部６０ｄとは面一である。成膜電極板６０とドラム２６との間で隙間Ｓが構成され、この隙間Ｓにより成膜空間が構成される。また、隙間Ｓの距離はｄである。

本実施形態の成膜室１４においては、ドラム２６の端面２６ａと対向する内壁面１４ａとドラム２６の端面２６ａとの距離がｇである。ドラム２６の端面２６ａと内壁面１４ａとの距離ｇは、成膜電極４２（成膜電極板６０）とドラム２６との隙間Ｓの距離ｄよりも短い。すなわち、ドラム２６の端面２６ａと内壁面１４ａとの隙間は、成膜電極４２（成膜電極板６０）とドラム２６との隙間Ｓよりも狭い。なお、隙間Ｓの端部α、βは、成膜室１４内に対して開放されている。

本実施形態においては、ドラム２６の端面２６ａと内壁面１４ａとの距離ｇを、成膜電極４２（成膜電極板６０）とドラム２６との隙間Ｓの距離ｄよりも短くすることにより、隙間Ｓの端部γから流体が流れる場合、ドラム２６の端面２６ａと内壁面１４ａとの距離ｇが小さく抵抗となる。このため、成膜室１４内に対して開放されている隙間Ｓの端部α、βに比して、ドラム２６の軸方向Ａにおける隙間Ｓの端部γからは流体が流れにくい。すなわち、隙間Ｓでは、ドラム２６の回転方向ωの方が、ドラム２６の軸方向Ａよりも原料ガスＧが流れ易い。本実施形態においても、隙間Ｓ（成膜空間）においては、ドラム２６の回転方向ωにおける第１のコンダクタンスは、ドラム２６の軸方向Ａにおける隙間Ｓの端部γからの成膜室１４内へのコンダクタンスよりも大きくなる。

このように、本実施形態においても、ドラム２６の軸方向Ａよりもドラム２６の回転方向ω（周面方向）の方が流体は流れ易くすることができる。このため、第１の実施形態と同様に、成膜時に、原料ガスＧが供給された隙間Ｓと成膜室１４内との差圧により、ドラム２６の回転方向ωに反応ガスＧがドラム２６の表面２７に沿って優先的に流れ、隙間Ｓの軸方向Ａに原料ガスＧが流れることが抑制され、第１の実施形態と同様の効果を得ることができる。
また、本実施形態においては、部材を設けることなく、隙間Ｓにおける流体の流れ易さの方向を制御することができ、コストを低減することができる。

本発明においては、上述のいずれの実施形態においても、成膜する膜は、特に限定されるものではなく、ＣＶＤ法によって成膜可能なものであれば、製造する機能性フィルムに応じて要求される機能を有するものが適宜形成することができる。また、膜の厚さにも、特に限定はなく、機能性フィルムに応じて要求される性能に応じて、必要な膜さを適宜決定すればよい。
さらに、成膜する膜は、単層に限定はされず、複数層であってもよい。膜を複数層形成する場合には、各層は、同じものであっても、互いに異なるものであってもよい。

本発明においては、上述のいずれの実施形態においても、例えば、機能性フィルムとして、ガスバリアフィルム（水蒸気バリアフィルム）を製造する際には、膜として、窒化ケイ素膜、酸化アルミニウム膜、酸化ケイ素膜等の無機膜を成膜する。
また、機能性フィルムとして、有機ＥＬディスプレイおよび液晶ディスプレイのような表示装置などの各種のデバイスまたは装置の保護フィルムを製造する際には、膜として、酸化ケイ素膜等の無機膜を成膜する。
さらに、機能性フィルムとして、光反射防止フィルム、光反射フィルム、各種のフィルタ等の光学フィルムを製造する際には、膜として、目的とする光学特性を有する膜、または目的とする光学特性を発現する材料からなる膜を成膜する。

このようにして、本発明においては、上述のいずれの実施形態の成膜装置により得られた機能性フィルムは、特に基板の幅方向における膜厚均一性が優れた膜厚が均一な膜を有するため、機能性フィルムが、例えば、ガスバリアフィルムであれば、ガスバリア性能が良いものとなる。

以上、本発明の成膜装置について詳細に説明したが、本発明は、上記実施形態に限定はされず、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、各種の改良および変更を行ってもよいのは、もちろんである。

本発明の第１の実施形態に係る成膜装置を示す模式図である。 図１に示す成膜装置の成膜室における成膜電極の構成を示す模式的側面図である。 （ａ）は、図１に示す成膜装置の成膜室におけるドラム、成膜電極および覆板の配置位置を示す模式的斜視図であり、（ｂ）は、図１に示す成膜装置の成膜室におけるドラム、成膜電極および覆板の配置位置を示す模式的側断面図である。 図１に示す成膜装置の成膜室におけるドラム、成膜電極および覆板の配置位置を示す模式的平面図である。 図１に示す第１の実施形態の成膜装置の変形例を示すものであって、成膜室におけるドラム、成膜電極および覆板の配置位置を示す模式的側面図である。 （ａ）は、本発明の第２の実施形態に係る成膜装置のドラム、成膜電極板および端部材の配置位置を示す模式的斜視図であり、（ｂ）は、本発明の第２の実施形態に係る成膜装置のドラム、成膜電極板および端部材の配置位置を示す模式的側断面図である。 本発明の第３の実施形態に係る成膜装置の成膜室を示す模式的側断面図である。

符号の説明

１０ 成膜装置
１２ 供給室
１４ 成膜室
１６ 巻取り室
２０ 基板ロール
２１，２４，２８，３１ ガイドローラ
２７ 表面
２９ 成膜ゾーン
３０ 巻取りロール
３２ 真空排気部
３６ 制御部
４０ 成膜部
４２ 成膜電極
４４ 高周波電源
４６ 原料ガス供給部
５０ 覆板
５２ 覆部材
５４ 第１の部材
５６ 第２の部材
５８ 端部材
６０ 成膜電極板
Ｄ 搬送方向
Ｚ 基板
ω 回転方向

Claims (1)

1. 所定の搬送経路で、長尺の基板を搬送する第１の搬送手段と、
   チャンバと、
   前記チャンバ内を所定の真空度にする真空排気部と、
   前記チャンバ内に設けられ、前記基板の搬送方向と直交する方向に回転軸を有し、かつ前記基板の搬送方向と直交する方向における前記基板の長さよりも長く、前記第１の搬送手段により搬送された基板が、表面の所定の領域に巻き掛けられる回転可能な円筒状のドラムと、
   所定の搬送経路で、前記ドラムに巻き掛けられた基板を搬送する第２の搬送手段と、
   前記ドラムの表面に対向して所定の距離離間して配置された成膜電極、前記成膜電極に高周波電圧を印加する高周波電源部、および前記膜を形成するための原料ガスを前記ドラムと前記成膜電極との隙間に供給する原料ガス供給部を備える成膜部とを有し、
   前記成膜電極は、シャワー電極であり、
   前記ドラムと前記成膜電極との隙間は、前記ドラムの前記回転方向における第１のコンダクタンスの方が前記ドラムの前記回転軸方向における第２のコンダクタンスよりも大きく、膜形成時に前記原料ガスが供給された場合、前記ドラムの回転方向の方が前記ドラムの前記回転軸方向よりも、前記原料ガスが流れ易く、
   前記ドラムと前記成膜電極との隙間のうち、前記ドラムの回転軸方向におけるそれぞれの端部には、各端部を覆う第１のカバー部材が設けられており、
   前記第１のカバー部材は、前記ドラムの表面において前記基板が巻き掛けられていない領域に対向し、かつ前記成膜電極の前記ドラムの回転軸方向における端部から一体的に設けられた第１の部材と、前記第１の部材に接続され、前記ドラムの回転軸方向における端部を覆う第２の部材とからなることを特徴とする成膜装置。

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