JP5460236B2

JP5460236B2 - Ｃｖｄ成膜装置

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Publication number: JP5460236B2
Application number: JP2009243215A
Authority: JP
Inventors: 利規瀬川; 忠雄沖本; 浩玉垣
Original assignee: Kobe Steel Ltd
Current assignee: Kobe Steel Ltd
Priority date: 2009-10-22
Filing date: 2009-10-22
Publication date: 2014-04-02
Anticipated expiration: 2029-10-22
Also published as: JP2011089165A; KR20140006091A; KR20120056883A; BR112012005397A2; US20120180720A1; EP2492369B1; CN102597308A; KR20140013062A; EP2492369A4; EP2492369A1; WO2011048790A1

Description

本発明は、プラスチックのフィルムやシートなどに多層成膜処理を行うＣＶＤ成膜装置に関するものである。

従来、マグネトロン型磁石をロール内に保有するロール電極を対向させ、このロール電極に巻かれて搬送されるフィルムやシートなどの帯状基材に成膜処理を行うＣＶＤ成膜装置がある（特許文献１の図１参照）。
このＣＶＤ成膜装置は、１対のロール電極間には交流電源が接続され、酸素やアルゴンガスを流して磁場に閉じ込められたマグネトロン放電プラズマをロール上に形成して、ロール電極間にＨＭＤＳＯなどのプレカーサル原料ガスを供給してこれをプラズマ分解させ、フィルム上にＳｉＯｘＣｙなどの組成で堆積させて、膜付けが行われる。

ロール電極の下部側に排気口があり、ガスは上から導入されガスの流れは、概ね上から下となっている。ロール電極間の間にフリーロールを２本配して、ガス供給部より上側をフィルムは走り（１８０度近いロール電極上への巻付角を有して２本のロール電極間をフィルムが通過する）、前述の上から下へのガスの流れを妨げないようにフィルムは走行する。このフィルム経路は、１対のロール電極周辺に付いた膜の一部が剥がれ落ちた場合にもフィルム上にその破片が落下する可能性が低く、落下物を拾わないフィルム走行路としても有利である。

また、生産性を改善するために、ロール電極２対を縦（上下）に配置した構成も提案されている（特許文献２の図３参照）。これは、上側１対のロール電極と下側１対のロール電極に１つの電源で交流電力を供給し、４個のロール電極上で成膜でき、生産性の向上が図られている。

特許第４２６８１９５号公報玉垣浩、沖本忠雄、「ロールｔｏロールプラズマＣＶＤ装置」、コンバーテック、(株)加工技術研究会コンバーテック編集部、２００６年９月１５日、２００６年９月号、ｐ．６６−６９

上述したように、フィルムやシートなどの帯状基材に成膜処理に関して種々のＣＶＤ成膜装置が提案されているが、その一方で成膜レートアップ（生産性の向上）や多層膜の形成のニーズは強い。
そこで、特許文献１に記載の技術において、プレカーサル原料ガスの供給量をアップし供給電力もアップすることで成膜レートは向上するものの、レートアップに伴いフィルムへの入熱は増大する。また、ロール電極は水冷されることでフィルムは冷却されているが、冷却能にも限界があり、レートアップによる入熱でのフィルムダメージから投入電力密度は制限されることとなる。したがって、特許文献１に記載されたような１対の電極ロールの構造では成膜レートアップに限界がある。

また、多層膜の形成においては、１対のロール電極構造でも成膜条件を変えて複数パスを搬送させ（効率的には往復搬送）、多層膜を形成することができるものの、１パスでは多層膜の形成はできない。
特許文献２における技術では、２対のロール電極を上下に配置して１つの電源で全てのロール電極に給電して生産性を上げている。この考えの延長で電源を追加して、ロール電極対はさらに複数対を配置して生産性を上げる方法が考えられるが、上下配置したロール電極では、上側のロール電極対で成膜された膜が剥がれた場合に下側のロール電極対のフィルム上に落ち、フィルムに巻き込まれ、膜欠陥やフィルム圧痕といった欠陥を発生させる可能性が高い。また、装置の高さも高くなり、耐荷重等からの限界がある。

つまり、従来のＣＶＤ成膜装置において、１対のロール電極搬送では成膜レートに限界があり、１パスでの多層成膜もできない。さらに剥離膜の巻き込みに配慮すると、特許文献２の記載のような多段化には問題があった。
本発明は、上述の問題に鑑みてなされたものであり、剥離膜の巻込みや搬送傷がなく、生産性を向上させるＣＶＤ成膜装置を実現するものである。

前記目的を達成するため、本発明は次の技術的手段を講じている。
すなわち、本発明のＣＶＤ成膜装置は、真空チャンバと、この真空チャンバ内に配備された成膜ロールとを有し、この成膜ロールに巻き掛けられたシート状の基材の表面に皮膜を形成するＣＶＤ成膜装置において、前記真空チャンバは、前記成膜ロールを各々配備する複数の成膜チャンバユニットと、これらの各成膜チャンバユニットを接続する複数の接続チャンバユニットとを有し、前記成膜チャンバユニットは、前記各成膜ロールが水平方向に並ぶように配置されており、前記成膜チャンバユニットと前記接続チャンバユニットとの間には、前記基材を搬送する圧力隔壁ロールと、前記圧力隔壁ロールの上方に位置し且つ当該圧力隔壁ロールの表面に対して前記基材が通過が可能な間隙を有する上壁と、前記圧力隔壁ロールの下方に位置し且つ当該圧力隔壁ロールの表面に対して前記基材が通過が可能な間隙を有する下壁とを有する差圧遮断手段と、が設けられ、前記圧力隔壁ロール及び前記差圧遮断手段を介して、成膜チャンバユニットと前記接続チャンバユニットとが接続されていることを特徴とする。

これにより、成膜ロールの各対を水平方向に複数並べて配置することで、成膜された膜が基材から剥がれたとしても、基材上に落ちることはないため、基材に巻き込まれて欠陥を発生させることはない。
このＣＶＤ成膜装置は、具体的には以下の構成を採用することができる。
すなわち、前記真空チャンバは、前記基材を巻き出す巻出ロールを配備した巻出チャンバユニットと、前記基材を巻き取る巻取ロールを配備した巻取チャンバユニットとを有し、これらの巻出チャンバユニットと巻取チャンバユニットとの間に、前記成膜チャンバユニット及び接続チャンバユニットが配置されている構成でもよい。

なお、前記成膜ロールは、前記各成膜チャンバユニットに一対ずつ各軸心が平行に配備されていることが好ましい。
さらに、前記成膜チャンバユニットは、前記一対の成膜ロールにおける対向側の領域の一部又は全部であって原料ガスを満たした成膜エリアと、この成膜エリアの周辺領域であって前記原料ガスより高圧な加圧放電ガスを満たした加圧エリアと、この加圧エリアと前記成膜エリアとを区画する成膜エリア区画手段とを有している構成とすることが好ましい。

このように成膜エリアの周辺に原料ガスより高圧な加圧放電ガスを内包する加圧エリアを設けたことで、成膜エリアに供給される原料ガスが加圧エリアに流れることはなく、成膜処理は、成膜エリアに限られることとなる。
そして、前記接続チャンバユニットは、前記加圧エリアの周辺領域であって前記加圧エリアと区画され且つ前記加圧放電ガスより低圧な減圧ガス雰囲気を形成する減圧エリアを有している構成とすることが好適である。

このように加圧エリアの周辺に減圧エリアを設けることで、多段に配置された複数の成膜チャンバユニットの成膜エリアを互いに圧力分離させ、各成膜エリアは独立したガス雰囲気条件にて成膜処理が可能となる。
さらには、前記接続チャンバユニットには、前記基材を巻き掛けられたダンサーロールが配備されていて、前記複数の成膜ロールの基材送り速度を互いに同期制御させるロール制御手段を有していることとしてもよい。

このようにダンサーロールを配備し、このダンサーロールの動きで搬送長さを変更することで、各成膜ロールの回転速度のズレを一時的に吸収でき、ロール制御手段を備えることで、各成膜ロールに回転速度差があった場合でも、安定して基材を搬送することができる。
また、本発明に係るＣＶＤ成膜装置の最も好ましい形態は、真空チャンバと、この真空チャンバ内に配備された一対の成膜ロールとを有し、この成膜ロールに巻き掛けられたシート状の基材の表面に皮膜を形成するＣＶＤ成膜装置において、前記真空チャンバは、前記成膜ロールを各々配備する複数の成膜チャンバユニットと、これらの各成膜チャンバユニットを接続する複数の接続チャンバユニットとを有し、前記成膜チャンバユニットは、前記各成膜ロールが水平方向に並ぶように配置されており、前記成膜チャンバユニットと前記接続チャンバユニットとの間には、前記基材を搬送する圧力隔壁ロールと、前記圧力隔壁ロールの上方に位置し且つ当該圧力隔壁ロールの表面に対して前記基材が通過可能な間隙を有する上壁と、前記圧力隔壁ロールの下方に位置し且つ当該圧力隔壁ロールの表面に対して前記基材が通過可能な間隙を有する下壁とを有する差圧遮断手段と、が設けられ、前記圧力隔壁ロール及び前記差圧遮断手段を介して、成膜チャンバユニットと前記接続チャンバユニットとが接続されており、前記成膜チャンバユニットは、前記一対の成膜ロールにおける対向側の領域の一部又は全部であって原料ガスを満たした成膜エリアと、この成膜エリアの周辺領域であって前記原料ガスより高圧な加圧放電ガスを満たした加圧エリアと、この加圧エリアと前記成膜エリアとを区画する成膜エリア区画手段とを有しており、前記接続チャンバユニットは、前記加圧エリアの周辺領域であって前記加圧エリアと区画され且つ前記加圧放電ガスより低圧な減圧ガス雰囲気を形成する減圧エリアを有しているとよい。

本発明のＣＶＤ成膜装置によれば、成膜ロールを水平方向に複数並べて配置することで、剥離膜の巻き込みや搬送傷がなく、生産性を向上することができる。

本発明に係るＣＶＤ成膜装置の正面図である。ＣＶＤ成膜装置の成膜チャンバユニット及び接続チャンバユニットを示す拡大図である。ＣＶＤ成膜装置の変形例の正面図である。

以下、本発明の実施形態を、図を基に説明する。
なお、以下の説明では、同一の部品には同一の符号を付してある。それらの名称及び機能も同じである。したがって、それらについての詳細な説明は繰返さない。
図１は、本発明に係るＣＶＤ成膜装置１の全体構成を示している。
本発明のＣＶＤ成膜装置１は、減圧下において、水平方向に対向して配置した一対の成膜ロール２、２に交流あるいは極性反転を伴うパルス電圧を印加し、対向した成膜ロール２、２の間の空間（対向空間）にグロー放電を発生させ、成膜ロール２、２に巻き掛けたシート状の基材ＷにプラズマＣＶＤによる成膜を行うものである。

ＣＶＤ成膜装置１は、真空チャンバ３と、この真空チャンバ３に成膜ロール２を備えており、この成膜ロール２に巻き掛けられたシート状の基材Ｗの表面に皮膜を形成するものとなっている。
真空チャンバ３は、最上流側の基材Ｗを巻き出す巻出ロール４を配備した巻出チャンバユニット５と、最下流側の基材Ｗを巻き取る巻取ロール８を配備した巻取チャンバユニット９とを有していて、これらの巻出チャンバユニット５と巻取チャンバユニット９との間に、各々一対の成膜ロール２、２を配備した３つの成膜チャンバユニット６と、各成膜チャンバユニット６同士を接続する２つの接続チャンバユニット７とを水平方向に交互に配備している。

つまり、真空チャンバ３は、複数の規格化されたユニットの組合せによって構成されているため、全体一体形成に比べて低コスト化が図れ、任意サイズの真空チャンバ３の製作が容易になる。
また、真空チャンバ３は、上述の巻出チャンバユニット５、成膜チャンバユニット６、接続チャンバユニット７及び巻取チャンバユニット９が架台２１に固定されている。

なお、皮膜が形成される基材Ｗとしては、プラスチックのフィルムやシート、紙など、ロール状に巻き取り可能な絶縁性の材料が考えられる。プラスチックフィルム、シートとしては、ＰＥＴ、ＰＥＮ、ＰＥＳ、ポリカーボネート、ポレオレフィン、ポリイミド等が適当であり、基材Ｗの厚みとしては真空中での搬送が可能な２５μｍ〜０．５ｍｍが好ましい。

図１、図２に基づき、ＣＶＤ成膜装置１の詳細について述べる。
真空チャンバ３の巻出チャンバユニット５は、その内部に巻回されている未成膜状態の基材Ｗを巻き出す巻出ロール４が配備されている。巻出ロール４は、プラスチックのコア（巻芯）を有したボビンであって、この巻出ロール４から巻き出された基材Ｗは、ニアーロール２２、張力検出ロール２３及び圧力隔壁ロール２４を介して、成膜チャンバユニット６側へ搬送される。

なお、ニアーロール２２は、回転自在に支持されたフリーロールが、常に、ボビンに巻き付けられた基材Ｗの外周近傍にあるように位置制御されるユニットであって、巻出し時の基材Ｗの縦じわ発生が軽減される。
張力検出ロール２３は、ロードセルなどを用いてロール支持部に働く力を計測して、基材Ｗにかかる張力を検出するものである。この張力検出ロール２３で検出した基材Ｗにかかる張力をフィードバックすることで、巻出ロール４の巻出し張力を制御している。

図２に示すように、圧力隔壁ロール２４は、フリーロールと、後述する減圧エリアＣと加圧エリアＢとを隔離し且つ基材Ｗ通過が可能な狭い間隙Ｄを有する差圧遮断手段１１から構成される。
各成膜チャンバユニット６の内部には、成膜ロール２が、一対ごとに各ロールの軸心が平行となるように配備されている。一対の成膜ロール２、２は、図１、図２に示す如く、同径の同長のステンレス材料等で形成された円筒であり、その回転中心が各成膜チャンバユニット６内の底壁（床面）６Ａから略同じ高さに設置され、互いの軸芯が平行で且つ水平となるように配備されている。

なお、それぞれの成膜チャンバユニット６自体は、成膜ロール２、２の各対を略同じ高さで水平方向に並ぶように配置されている。
一対の成膜ロール２、２は、真空チャンバ３から電気的に絶縁されると共に互いが電気的に絶縁されており、１台のプラズマ電源（図示省略）の両極に接続される。プラズマ電源は、中・高周波の交流電圧、又は、両極の極性が反転可能なパルス状の電圧が発生可能とされている。

また、各成膜ロール２は、図示されない真空シール部、給電部、冷却水導入部などの回転トルク負荷構造を有し、各成膜ロール２ごとに任意の回転速度にて駆動させることができる。
各一対の成膜ロール２、２における対向側の領域を囲んで、成膜チャンバユニット６内を隔離すべく配備された成膜エリア区画手段１０が設けられている。つまり、成膜チャンバユニット６は、成膜エリア区画手段１０によって、その内側が成膜エリアＡ、その外側が加圧エリアＢとされている。

ここで、成膜エリアＡ及び加圧エリアＢについて、詳説する。
成膜エリアＡ内には、成膜エリアＡに原料ガスＧを供給する原料ガス給気手段（図示省略）と、成膜エリアＡから原料ガスＧを排出する原料ガス排気手段２５とが設けられている。加えて、成膜エリアＡ内に配備された一対の成膜ロール２、２の表面にプラズマを生成しプラズマ領域Ｐを形成する磁場発生手段（図示省略）が設けられている。この磁場発生手段が形成したプラズマ領域Ｐを通過するように、一対の成膜ロール２、２に基材Ｗが巻き掛けられる。

なお、プラズマ領域Ｐとは、磁場発生手段によって、成膜エリアＡ内に位置する一対の成膜ロール２、２の表面にプラズマを集めて形成された成膜域である。このプラズマ領域Ｐを指向するように、原料ガス給気手段から原料ガスＧが噴射されることとなる。
また、各原料ガス給気手段は、水平方向に並べて配置されていてもよく、原料ガス排気手段２５の上方に位置していれば好適である。

上述した成膜エリア区画手段１０は、成膜チャンバユニット６内をその内外で隔離し且つステンレス材で構成された隔壁であって、詳しくは、それぞれの回転中心を通り且つ鉛直方向に沿い且つ成膜チャンバユニット６内の底壁６Ａから成膜ロール２、２より所定距離上方までに亘る側壁１０ａと、成膜ロール２、２の上方を塞ぐ上壁１０ｂとから構成されている。

したがって、成膜チャンバユニット６内において、成膜エリア区画手段１０の内側が原料ガスＧを満たして成膜が行われる成膜エリアＡとされ、成膜エリア区画手段１０の外側が原料ガスＧよりも高圧な加圧放電ガスＧを満たした加圧エリアＢとされている。
成膜エリアＡには、後述するターボ分子ポンプ２７で減圧された後に、原料ガスＧと加圧放電ガスＧとで、皮膜形成に寄与するガスならびに反応ガス、補助ガスが充填される。

加圧エリアＢには、同様にターボ分子ポンプ２７で減圧された後に、成膜エリアＡ内よりも高圧となる酸素などの加圧放電ガスＧが充填されている。加圧放電ガスＧとしては、酸素や窒素、Ａｒ等のガスがよい。
図２に示すように、成膜ロール２、２と成膜エリア区画手段１０との間には間隙Ｄ（ギャップ）が設けられており、詳しくは、側壁１０ａは成膜ロール２、２の表面には非接触であって、側壁１０ａと成膜ロール２、２の表面とのギャップにより間隙Ｄが形成されている。

成膜ロール２、２と成膜エリア区画手段１０との間の間隙Ｄは、成膜ロール２、２に巻き付けられた基材Ｗの通過を可能とすると共に、成膜エリアＡから加圧エリアＢへのガス流入を抑制可能な空隙距離を有している。例えば、間隙Ｄのギャップ長さは狭いほどよく、２〜３ｍｍ程度とするのが好ましい。
前記原料ガス排気手段２５は、成膜チャンバユニット６の底壁６Ａに形成された開口で連通する補助チャンバユニット２６と、この補助チャンバユニット２６の側面に横向きに設けられたターボ分子ポンプ２７とを有している。

すなわち、原料ガス排気手段２５は、各成膜ロール２よりも下方で水平方向に並べて配
置されていることとなる。
また、原料ガス排気手段２５は、皮膜形成作業の前に成膜エリアＡを減圧したり、原料ガス給気手段から供給され且つ成膜に寄与した後の原料ガスＧを、成膜チャンバユニット６の外部に排出する機能を有している。

なお、ターボ分子ポンプ２７は、タービン翼を有した機械式真空ポンプであって、成膜チャンバユニット６下部に設けられた補助チャンバユニット２６の側壁に取り付けられている。また、補助チャンバユニット２６はプラズマ領域Ｐの直下で成膜エリアＡと連通しているものの、ターボ分子ポンプ２７が横向きに配置されているので、成膜時に基材Ｗから剥がれた剥離膜が、直接ターボ分子ポンプ２７に落下してタービン翼にダメージを与えることがない。

接続チャンバユニット７は、各成膜チャンバユニット６の間に配置されており、内部には、成膜ロール２の各対の間で基材Ｗを巻き掛けられたダンサーロール１２を配備している。
ダンサーロール１２は、基材Ｗが巻き掛けられ且つ位置固定された２つの位置固定のフリーローラ部１２ａと、このフリーローラ部１２ａ間で基材Ｗが巻き掛けられ且つ移動可能な移動ローラ部１２ｂと、この移動ローラ部１２ｂを一端に設け且つ枢支軸１２ｃ回りに揺動可能なダンサーアーム部１２ｄと、このダンサーアーム部１２ｄの他端に設けられたカウンタウエイト部１２ｅとを備えている。

これによって、ダンサーロール１２の上流又は下流側にある成膜ロール２、２間に回転速度差が生じたとしても、移動ローラ部１２ｂが枢支軸１２ｃ回りに所定の張力に対応するトルクで揺動することによって、フリーローラ部１２ａ間における基材Ｗの搬送距離が変わるため、成膜ロール２、２間の回転速度差が吸収され、巻き掛けられた基材Ｗに対して一定の張力を保持できる。

なお、ＣＶＤ成膜装置１は、ダンサーロール１２の枢支軸１２ｃに設けられ且つ移動ローラ部１２ｂの位置を検出するエンコーダと、各成膜ロール２の回転速度を制御するロール制御手段１３を有していてもよい。
例えば、エンコーダによって移動ローラ部１２ｂが基材Ｗの搬送距離が長くなるように下へ動いたと検出された場合には、ロール制御手段１３は、ダンサーロール１２の上流側にある成膜ロール２の回転速度を、下流側の成膜ロール２の回転速度より早く回転させることとなる。逆に、基材Ｗの搬送距離が短くなった場合には、ロール制御手段１３は、下流側の成膜ロール２を上流側の成膜ロール２よりも早く回転させる。

このように、エンコーダの検出位置をフィードバックすることで、成膜ロール２の速度差に合わせて、成膜ロール２同士がタイミングをとるように制御（同期制御）することで、基材Ｗにかかる張力を一定に保ちながら、安定して基材Ｗを搬送することが可能となる。
なお、接続チャンバユニット７は、差圧遮断手段１１を有しており、この差圧遮断手段１１によって成膜チャンバユニット６内の加圧エリアＢと隔離された減圧エリアＣを形成している。

この減圧エリアＣは、各接続チャンバユニット７の他に、巻出チャンバユニット５及び巻取チャンバユニット９の雰囲気圧力であり、加圧エリアＢとは差圧遮断手段１１によって区画されている。つまり、減圧エリアＣは、各加圧エリアＢの上流側と下流側とにあたる周辺領域に位置している。
差圧遮断手段１１は、前記圧力隔壁ロール２４の上方に位置した上壁１１ａと、下方に位置した下壁１１ｂとを有している。

図２に示すように、圧力隔壁ロール２４と差圧遮断手段１１との間には、上述した間隙Ｄが設けられている。すなわち、上壁１１ａ及び下壁１１ｂは圧力隔壁ロール２４の表面には非接触であって、上下の壁１１ａ、１１ｂと圧力隔壁ロール２４の表面とのギャップにより間隙Ｄが形成されている。
この間隙Ｄも、間隙Ｄと同様に、基材Ｗの通過を可能とすると共に、加圧エリアＢから減圧エリアＣへのガス流入を抑制可能な空隙距離を有している。

減圧エリアＣの内部は、ガス供給されず、上述のターボ分子ポンプ２７で加圧エリアＢよりも低圧に減圧されている。
接続チャンバユニット７の底壁７Ａや、巻出チャンバユニット５及び巻取チャンバユニット９の側壁には、ターボ分子ポンプ２７を備えた補助チャンバユニット２６又は直接ターボ分子ポンプ２７に連通する開口が形成された加圧放電ガス排気手段２８となっており、減圧エリアＣを減圧させうる機能を有している。

なお、接続チャンバユニット７には、フリーロール（図１、図２中には３本）も配備されているが、これはグリップ力を得るためにある程度の巻き角を維持しつつ、基材Ｗの搬送方向を変えるために設けられたものであって、必要本数は、３本に限定されない。
３つの成膜チャンバユニット６と接続チャンバユニット７内を搬送された基材Ｗは、最下流にある成膜チャンバユニット６のさらに下流側に連結された巻取チャンバユニット９内に送られる。

巻取チャンバユニット９内には、圧力隔壁ロール２４、張力検出ロール２３及びニアーロール２２を介して、巻取り張力を制御しながら基材Ｗを、巻取ロール８に巻き取っていく。
なお、巻取チャンバユニット９は、上述したように、内部が減圧エリアＣとなっている。また、巻取ロール８は、巻出ロール４と基本的に同様の構成である。

ところで、基材Ｗに対して１パスでの多層成膜を確実に行うためには、各成膜チャンバユニット６内の成膜エリアＡそれぞれが別成膜条件で運転可能であることが必要である。
そこで、成膜エリアＡ、加圧エリアＢ及び減圧エリアＣ内の圧力、ガスの流れについて詳説する。
成膜エリアＡは、成膜チャンバユニット６内において成膜エリア区画手段１０の内側とされ、加圧エリアＢは、成膜エリア区画手段１０の外側とされている。また、成膜エリア区画手段１０は、成膜ロール２、２との間に上述した間隙Ｄを有しており、この間隙Ｄによって、成膜ロール２、２に巻き付けられた基材Ｗの通過と、成膜エリアＡから加圧エリアＢへのガス流入の抑制とが同時に可能となっている。

したがって、前記原料ガス排気手段２５及び原料ガス給気手段を適切にコントロールすると共に、加圧エリアＢ側に設けられた後述する加圧放電ガス給気手段（図示省略）を制御し、「成膜エリアＡ（原料ガスＧ＋流入する加圧放電ガスＧ）の圧力Ｐ ≦ 加圧エリアＢ（加圧放電ガスＧ）の圧力Ｐ」に設定することで、間隙Ｄを通って加圧エリアＢへの原料ガスＧの流入を効果的に抑制できる。

なお、成膜エリアＡの圧力Ｐは、例えば１〜数Ｐａであって、加圧エリアＢの圧力Ｐは、成膜エリアＡの圧力Ｐより若干高い。
一方、減圧エリアＣは、上述したように、各接続チャンバユニット７、巻出チャンバユニット５及び巻取チャンバユニット９の雰囲気圧力であり、加圧エリアＢとは差圧遮断手段１１によって区画されている。また、差圧遮断手段１１は、圧力隔壁ロール２４との間に上述の間隙Ｄを有し、この間隙Ｄによって、圧力隔壁ロール２４に巻き付けられた基材Ｗの通過と、加圧エリアＢから減圧エリアＣへのガス流入の抑制とが同時に可能となっている。

よって、加圧放電ガス排気手段２８及び加圧放電ガス給気手段を適切にコントロールし、「減圧エリアＣ（流入する加圧放電ガスＧ）の圧力Ｐ ≦ 加圧エリアＢ（加圧放電ガスＧ）の圧力Ｐ」に設定すれば、間隙Ｄを通る加圧エリアＢへのガス流入を効果的に抑制できる。
なお、減圧エリアＣの圧力Ｐは、例えば１Ｐａ以下である。

したがって、成膜エリアＡの圧力Ｐが周辺の加圧エリアＢの圧力Ｐよりも低いため、原料ガスＧが加圧エリアＢ側に流れることはない。さらに、各加圧エリアＢは、減圧エリアＣによって互いに圧力分離されているため、各成膜エリアＡ内の別成膜条件にある原料ガスＧが加圧エリアＢ及び減圧エリアＣを越えて隣の成膜エリアＡに流入することはない。
よって、各成膜チャンバユニット６の成膜エリアＡは独立したガス雰囲気条件にて成膜することができ、１パスで多層の成膜が可能となる。

なお、一般的には「減圧エリアＣの圧力Ｐ ≦ 成膜エリアＡの圧力Ｐ ≦ 加圧エリアＢの圧力Ｐ」といった圧力設定となる。
以上述べたＣＶＤ成膜装置１で、基材Ｗに成膜を行う手順について述べる。
まず、各排気手段２５、２７、２８を作動させ、皮膜形成作業の前に各エリアＡ〜Ｃを減圧した上で、各給気手段により、成膜エリアＡ内に連続的に原料ガスＧを、加圧エリアＢ内に加圧放電ガスＧを供給する。また、「成膜エリアＡの圧力Ｐ ≦ 加圧エリアＢの圧力Ｐ」とすると同時に「減圧エリアＣの圧力Ｐ ≦ 加圧エリアＢの圧力Ｐ」となるように圧力を調整・維持する。

その上で、プラズマ電源から一対の成膜ロール２、２に中・高周波の交流又はパルス状の電圧を印加すると、対向空間でグロー放電が発生しプラズマを生じるようになる。このプラズマは、磁場発生手段により、成膜ロール２、２の下部表面に集められ、その領域がプラズマ領域Ｐとなる。
このプラズマ領域Ｐに原料ガス給気手段により供給された原料ガスＧが達して、そこで原料ガスＧがプラズマによって分解され、基材Ｗ上に皮膜がプラズマＣＶＤプロセスにより形成される。

このような状況下で、巻出ロール４から巻き出された基材Ｗは、上流側から下流側の成膜チャンバユニット６にかけて、水平方向に並んで配置された成膜ロール２に巻き付き、各プラズマ領域Ｐを通過することで、複数回成膜が行われた基材Ｗを巻取ロール８が巻き取ることとなる。
以上のように本発明のＣＶＤ成膜装置１では、ガス雰囲気を独立させて水平方向に並んだ複数対の成膜ロール２に基材Ｗを巻き掛けた状態で搬送しながら皮膜形成を行なうことで、１パスでの多層成膜や複数段の成膜でのレートアップを実現させながら、成膜ロール２、２の各対を上下配置した場合のように、膜が剥がれて基材Ｗ上に落ちるという問題が発生することはなく、膜が落ちたまま基材Ｗを搬送させることでの欠陥を発生させる可能性もない。

また、ＣＶＤ成膜装置１の高さを低く抑えることができと共に、高く積み上げないため、装置設置場所の耐荷重性を高める必要がない。
ところで、今回開示された実施形態はすべての点で例示であって制限的なものではない。本発明の範囲は、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

図３に示したように、接続チャンバユニット７において、ダンサーロール１２に替えて張力検出ロール２３を設けていてもよい。この張力検出ロール２３で検出した基材Ｗにかかる張力をフィードバックして、前後の成膜ロール２の回転速度を迅速に制御することで、フィルム状の基材Ｗの送り速度を揃えることができ、接続チャンバユニット７の上流又は下流側にある成膜ロール２、２間に速度差が発生しないように成膜ロール２同士を制御（同期制御）している。

これにより、基材Ｗの張力を一定に保ったまま、安定した基材Ｗの搬送が実現できる。
なお、接続チャンバユニット７内のフリーロールの数は適宜変更可能である。
成膜ロール２は、２本を一対とする配置でなくともよく、各成膜チャンバユニット６に１本ずつ配備してもよい。
また、各成膜ロール２は、水平方向に並んで配置されていることを説明したが、各成膜ロール２の回転中心を結んだラインは必ずしも完全な水平でなくともよい。

さらに、成膜チャンバユニット６及び接続チャンバユニット７は、巻出チャンバユニット５と巻取チャンバユニット９との間で、３つ以外の任意のセットを連結させてもよく、例えば、１や２、又は４以上の成膜チャンバユニット６及び接続チャンバユニット７を有したＣＶＤ成膜装置１とすることも可能である。

１ＣＶＤ成膜装置
２成膜ロール
３真空チャンバ
４巻出ロール
５巻出チャンバユニット
６成膜チャンバユニット
７接続チャンバユニット
８巻取ロール
９巻取チャンバユニット
１０成膜エリア区画手段
１１差圧遮断手段
１２ダンサーロール
１３ロール制御手段
Ｗ基材
Ａ成膜エリア
Ｂ加圧エリア
Ｃ減圧エリア

Claims

真空チャンバと、この真空チャンバ内に配備された一対の成膜ロールとを有し、この成膜ロールに巻き掛けられたシート状の基材の表面に皮膜を形成するＣＶＤ成膜装置において、
前記真空チャンバは、前記成膜ロールを各々配備する複数の成膜チャンバユニットと、これらの各成膜チャンバユニットを接続する複数の接続チャンバユニットとを有し、
前記成膜チャンバユニットは、前記各成膜ロールが水平方向に並ぶように配置されており、
前記成膜チャンバユニットと前記接続チャンバユニットとの間には、前記基材を搬送する圧力隔壁ロールと、前記圧力隔壁ロールの上方に位置し且つ当該圧力隔壁ロールの表面に対して前記基材が通過可能な間隙を有する上壁と、前記圧力隔壁ロールの下方に位置し且つ当該圧力隔壁ロールの表面に対して前記基材が通過可能な間隙を有する下壁とを有する差圧遮断手段と、が設けられ、
前記圧力隔壁ロール及び前記差圧遮断手段を介して、成膜チャンバユニットと前記接続チャンバユニットとが接続されており、
前記成膜チャンバユニットは、前記一対の成膜ロールにおける対向側の領域の一部又は全部であって原料ガスを満たした成膜エリアと、この成膜エリアの周辺領域であって前記原料ガスより高圧な加圧放電ガスを満たした加圧エリアと、この加圧エリアと前記成膜エリアとを区画する成膜エリア区画手段とを有しており、
前記接続チャンバユニットは、前記加圧エリアの周辺領域であって前記加圧エリアと区画され且つ前記加圧放電ガスより低圧な減圧ガス雰囲気を形成する減圧エリアを有していることを特徴とするＣＶＤ成膜装置。
前記真空チャンバは、前記基材を巻き出す巻出ロールを配備した巻出チャンバユニットと、前記基材を巻き取る巻取ロールを配備した巻取チャンバユニットとを有し、これらの巻出チャンバユニットと巻取チャンバユニットとの間に、前記成膜チャンバユニット及び接続チャンバユニットが配置されていることを特徴とする請求項１に記載のＣＶＤ成膜装置。
前記接続チャンバユニットには、前記基材を巻き掛けられたダンサーロールが配備されていることを特徴とする請求項１又は２に記載のＣＶＤ成膜装置。
前記複数の成膜ロールの基材送り速度を互いに同期制御させるロール制御手段を有していることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載のＣＶＤ成膜装置。