JP5959099B2 - 積層体の製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、成膜方法、特に、長尺の基体の両面に真空成膜を行うことができる両面真空成膜方法、及び該方法によって得られる積層体に関する。

真空蒸着法、スパッタリング法、イオンプレーティング法等、各種の成膜方法が開発されている。これらの成膜方法によって得られた積層体は、例えば、液晶ディスプレイや有機ＥＬディスプレイ等の表示装置、半導体装置等の製造に幅広く利用されている。積層体は、これら表示装置や半導体装置等の保護フィルムや、光学フィルタ、反射防止フィルムといった各種の機能性フィルムとして利用できる。

近年、液晶テレビや、携帯電話、テレビゲーム機等、これらの機能性フィルムを用いるデバイス装置の需要が急激に伸びている。需要の伸びに伴い、機能性フィルムを短期間に大量に生産する技術の開発が急務となっている。このような要求に応えるため、ロールツーロール技術が開発された。ロールツーロール技術は、ロール状に巻かれた長尺の基体をロール間で搬送させ、連続成膜を可能とすることにより、作業の効率化を図るものである。

ロールツーロール技術を利用した成膜方法の一例が、特許４４１５５８４号（特許文献１）に開示されている。この成膜方法では、２つのロール間に１つの回転ドラムを設け、基板を運搬する１つの回転ドラムに対して複数のターゲットによる連続成膜を可能として作業の効率化が図られている。

特開２０１０−２３６０７６号（特許文献２）や特開平０７−０９８８５４号（特許文献３）には、このロールツーロール技術を利用して、特に、両面に成膜を行うことができる成膜方法が開示されている。両面成膜を可能とするため、ここでは、２つの回転ドラムとこれらの間に配置された１つの巻き取りロールが用いられ、繰り出しロールから繰り出されたロールに、互いに反対方向に回転中の２つの回転ドラムを通じて成膜を行った後に、巻き取りロールで巻き取りが行われるようになっている。

特許４４１５５８４号 特開２０１０−２３６０７６号 特開平０７−０９８８５４号

機能性フィルムに要求される層構成は、それら機能性フィルムを適用する装置等毎に異なることがあり、また、機能性フィルムに要求される性能等によっても異なることがある。このため、単純な装置構成を用いて、例えば、両面に真空成膜が施された層構成を、効率的に、且つ、安価に製造できる、成膜方法の開発が所望される。

しかしながら、特許文献２や特許文献３等に開示された技術では、両面成膜を行うことは可能であっても、両面成膜を行うにあたり、脱ガス処理や、アニール処理、成膜処理といった各種の処理を、具体的にどのように施しているのか明らかでなく、また、これらの処理を、多様な積層体構造に応じて柔軟に施すことができる装置構成とはなっていない。このため、例えば、成膜が行われた後に、加熱処理等が十分に行われず、成膜された膜材料が完全に結晶化できないといった問題が生じるおそれがある。

また、これら従来の装置では、ターゲットが回転ドラムに対して所定の距離を隔てて固定されており、これらカソード電極によって支持されているターゲット等にメンテナンスを行うために成膜作業を中断する必要があり、この結果、作業効率が悪化するという問題等も有していた。

本発明は、これら従来技術における問題点を解決するためになされたものであり、ロールツーロール技術の下、単純な装置構成を用いて、適当な位置で適宜加熱処理等を施すことにより、特に両面真空成膜の最適化を図り、両面に真空成膜が施された積層体を、効率的に、且つ、安価に製造できる、成膜方法を提供することを目的とする。

また、例えば、メンテナンスが必要なカソード電極を、必要な成膜作業を継続しつつ所定の成膜室から取り除くことができるようにして、成膜作業の効率化を図ることができる成膜方法を提供することを目的とする。

上記目的を達成する本発明は、長尺の基体に連続的に真空成膜を行って膜材料の積層体を製造する方法であって、ａ） ロール状に巻かれた長尺の基体を第１ロール室から第２ロール室へ向う第１の方向に前記第１ロール室から繰り出す段階、ｂ） 前記第１の方向に繰り出された前記基体を脱ガスする段階、ｃ） 前記脱ガスされた前記基体の第１の面に前記第１成膜室において第１の膜材料を成膜する段階、ｄ） 前記第１の膜材料が成膜された前記基体を、前記第２ロール室から前記第１ロール室へ向う第２の方向で前記第２成膜室へ案内し、前記第２の方向に案内中の前記基体の前記第１の面とは反対側の第２の面に前記第２成膜室において第２の膜材料を成膜する段階、ｅ） 前記第１の面に前記第１の膜材料が成膜され且つ前記第２の面に前記第２の膜材料が成膜された前記基体を前記第１ロール室と前記第２ロール室の間に設けた第３ロール室でロール状に巻取る段階、ｆ） 前記第３ロール室で巻き取った前記基体を前記第１の方向に前記第１ロール室から繰り出す段階、ｇ） 繰り出された前記基体を前記第１の方向で前記第１成膜室へ案内し、前記第１の方向に案内中の前記基体の前記第１又は第２の面に前記第１成膜室において第３の膜材料を成膜する段階、ｈ） 前記第３の膜材料が成膜された前記基体を、前記第２の方向で前記第２成膜室へ案内し、前記第２の方向に案内中の前記基体の前記第２又は第１の面に前記第２成膜室において第４の膜材料を成膜する段階、ｉ） 前記基体の前記第１の面において前記第１の膜材料の上に前記第３又は第４の膜材料が積層され、前記基体の前記第２の面において前記第２の膜材料の上に前記第４又は第３の膜材料が積層された前記基体を前記第３ロール室でロール状に巻取る段階、を有することを特徴とする製造方法を提供する。この構成によれば、１つの装置で、前記基体の前記第１の面に前記第１の膜材料と前記第３又は第４の膜材料がこの順に積層され、前記第２の面に前記第２の膜材料と前記第４又は第３の膜材料がこの順に積層された積層体が効率良く得られる。尚、前記第１及び前記第２の膜材料はともに透明電極であってもよく、前記第３及び前記第４の膜材料はともに銅又は銅合金、或いは、銀又は銀合金のような金属であってもよい。

また、上記製造方法において、前記基体の前記第１の面に前記第１の膜材料が成膜され且つ前記基体の前記第２の面に前記第２の膜材料が成膜された前記基体にアニール処理を施してもよい。これにより、アニール処理の強化を図ることができる。

更に、上記製造方法において、前記基体の前記第１の面に前記第１の膜材料が成膜され且つ前記基体の前記第２の面に前記第２の膜材料が成膜された前記基体を前記第３ロール室で巻取った後、前記第３ロール室と前記第３ロール室と相隣り合う室との間に設けたロードロック機構を用いて、前記基体の一部を前記ロードロック機構に連通させつつ前記第３ロール室と前記相隣り合う室との間を遮蔽した状態で、前記第３ロール室にて前記基体の取り外しを行うこともできる。これにより、上記作業中、第３ロール室以外の室を全て真空に保つことができる。

また、上記製造方法において、前記第３ロール室で巻き取った前記基体を前記第１の方向に前記第１ロール室から繰り出すにあたり、前記第１ロール室と前記第１ロール室と相隣り合う室との間に設けたロードロック機構を用いて、前記基体の一部を前記ロードロック機構に連通させつつ前記第１ロール室と前記相隣り合う室との間を遮蔽した状態で、前記第１ロール室にてセットすることもできる。これにより、上記作業中、第１ロール室以外の室を全て真空に保つことができる。

また、上記製造方法において、前記ｃ）乃至ｉ）段階に代え、ｃ’） 前記脱ガスされた前記基体を前記第１の方向で第２成膜室へ案内し、前記第１の方向に案内中の前記基体の前記第１の面に前記第２成膜室において第２の膜材料を成膜する段階、ｄ’） 前記第２の膜材料が成膜された前記基体を第２ロール室でロール状に巻取る段階、ｅ’） 前記第２ロール室で巻き取った前記基体を前記第２ロール室から前記第１ロール室へ向う第２の方向に前記第２ロール室から繰り出す段階、ｆ’） 前記第２の方向に繰り出された前記基体の前記第１の面に成膜された前記第２の膜材料の上に前記第１成膜室において第３の膜材料を成膜する段階、ｇ’） 前記第２の膜材料の上に前記第３の膜材料が積層された前記基体を前記第１ロール室でロール状に巻取る段階、を有する構成としてもよい。この構成によれば、上記の装置を用いて、第１ロール室から前記第２ロール室に前記基体を送る第１のパスの間に第２の膜材料を成膜し、第２ロール室から第１ロール室に前記基体を送る戻りの第２のパスの間に第３の膜材料を成膜することができるため、基体を第１ロール室と第２ロール室の間で往復させることによって、第２の膜材料と第３の膜材料がこの順に積層された積層体をロールツーロール方式で連続的に製造することもできる。

また、上記製造方法において、前記第１の方向に繰り出された前記基体の前記第１の面に前記第２成膜室において前記第２の膜材料を成膜するにあたり、前記第１の膜材料のターゲットを支持する前記第１成膜室の第１カソード電極を前記第１成膜室から取り除くこともできる。この構成によれば、第１の成膜室で第３の膜材料のターゲットのメンテナンス作業を行いつつ、第２の成膜室で継続して成膜作業を行うことができ、生産効率を上げることができる。

同様に、前記第２の方向に繰り出された前記基体の前記第１の面に前記第１成膜室において前記第３の膜材料を成膜するにあたり、前記第２の膜材料のターゲットを支持する前記第２成膜室の第２カソード電極を前記第２成膜室から取り除くこともできる。この構成によれば、第２の成膜室で第２の膜材料のターゲットのメンテナンス作業を行いつつ、第１の成膜室で継続して成膜作業を行うことができ、生産効率を上げることができる。

上記製造方法において、前記第１ロール室から繰り出された後であって前記第１又は第２の膜材料が成膜される前に、前記基体にプラズマ処理を行ってもよい。これにより、プラズマ処理の強化を図ることができる。

また、上記製造方法において、前記第１ロール室から繰り出された後であって前記第１又は第２の膜材料が成膜される前に、前記基体を加熱室で脱ガスしてもよいし、また、前記第１ロール室から繰り出された後であって前記第１又は第２の膜材料が成膜される前に、前記第１の方向に案内中の前記基体を脱ガスしてもよい。これにより、脱ガス処理の強化を図ることができる。

また、上記製造方法において、前記基体の前記第１の面に前記第１の膜材料が成膜され、前記基体の前記第２の面に前記第２の膜材料が成膜された後であって、前記第３の膜材料と前記第４の膜材料が成膜される前に、前記基体にアニール処理を施してもよい。更に、前記基体の前記第１の面に前記第１の膜材料と前記第３又は第４の膜材料がこの順に積層され且つ前記第２の面に前記第２の膜材料および前記第４又は第３の膜材料がこの順に積層された前記基体にアニール処理を施してもよい。これにより、アニール処理の強化を図ることができる。

本発明によれば、単純な装置構成を用いて、両面に真空成膜が施された積層体を、効率的に、且つ、安価に製造できる、成膜方法が提供される。

本発明による成膜方法を実施することができる成膜装置の一例を示す図である。 本発明による成膜方法の一つの使用態様によって得られる積層体の構成例を示す図である。 別の使用態様によって得られる積層体の構成例を示す図である。 本発明による成膜方法の下で可能なカソード電極の配置を示す図である。

添付図面を参照しつつ、本発明の一つの好適な実施形態について以下に説明する。
図１に、本成膜方法を実施することができる成膜装置１の一例を示す。この成膜装置１には、例えば、ロール状に巻かれた長尺の基体１０を収容することができる第１ロール室Ｗ１、第２ロール室Ｗ２、及び第３ロール室Ｗ３と、第１ロール室Ｗ１と第３ロール室Ｗ３の間に設けた第１成膜室４１、第３ロール室Ｗ３と第２ロール室Ｗ２の間に設けた第２成膜室４２、第１ロール室Ｗ１と第１成膜室４１の間に設けた加熱室３１、加熱室３１と第１成膜室４１の間に設けたプラズマ処理装置４０、４０’、及び、基体１０の経路変更を行うための切替ロール８３、８３’が含まれる。装置構成を単純化するため、これらの要素は図示のように略一直線状に配置されていてもよい。また、この装置には、本成膜方法を実施することができる要素が含まれていれば足り、他の要素が含まれていてもよい。

便宜上、本明細書では、切替ロール８３’によって切り替えが行われる搬送経路を第１搬送経路と呼び、これに対し、切替ロール８３によって切り替えが行われる搬送経路を第２搬送経路と呼ぶ。図１に示すように、第１ロール室Ｗ１から第２ロール室Ｗ２へ向う第１の方向Ａに基体１０が搬送された場合、基体１０は、これらの搬送経路にかかわらず、少なくとも切替ロール８３に達するまで同じ経路に沿って移動する。しかしながら、切替ロール８３に達した後は、第１の搬送経路においては、破線で示すように、切替ロール８３’で反転させられることによって、第２成膜室４２を第２ロール室Ｗ２から第１ロール室Ｗ１へ向う第２の方向Ｂで通過し、一方、第２の搬送経路においては、実線で示すように、第２成膜室４２を第１の方向Ａで通過する。

図１の装置１は、真空蒸着法、スパッタリング法、化学気相成長法（ＣＶＤ）等、いずれの方法にも使用できる。取り分け、スパッタリング法によれば、大面積の均一スパッタリングが可能であり、また、連続生産性が高く、安定性が良好で、緻密な薄膜形成が可能である。また、スパッタリング法の中でも、特に、ＤＣマグネトロンスパッタ法によれば、ターゲット表面に磁場を形成し、電子を閉じ込めることで、基体の損傷を抑えることができる。これらの処理は、各室を真空にした状態で行う。

真空状態を効果的に保つため、装置１の各室の間には仕切り１４が設けられている。また、これらの各仕切り１４には、基体１０を通過させる隙間１３が設けられている。更に、作業空間以外の室の真空状態を効果的に保つため、所定の位置にロードロック機構１３、１３’が設けられていてもよい。ロードロック機構についてはよく知られているため、ここでは説明を省略する。

本方法で使用される基体１０は、例えば、ＰＥＴフィルム等の各種の樹脂フィルム、アルミニウムシート等の各種金属シートといった、成膜可能な材質から成っていればよく、その材質は特に限定されない。但し、基体１０は、全体として長尺状であって、可撓性を有し、ロール状に巻回可能なものとする。成膜の際、基体１０は、複数配列された案内ロール２９等を利用して、ロール室Ｗ１乃至Ｗ３の間を、第１ロール室Ｗ１から第２ロール室Ｗ２へ向う第１の方向Ａや第２ロール室Ｗ２から第１ロール室Ｗ１へ向う第２の方向Ｂに、ロールツーロール方式で搬送され得る。

基体１０をロール状に巻回するため、第１ロール室Ｗ１には第１繰出・巻取ロール２１が、第２ロール室Ｗ２には第２繰出・巻取ロール２２が、それぞれ設けられている。基体１０を第１の方向Ａに搬送させる際、第１繰出・巻取ロール２１は繰り出しを、第２繰出・巻取ロール２２は巻き取りを行う。一方、基体１０を第２の方向Ｂに搬送させる際、第２繰出・巻取ロール２２は繰り出しを、第１繰出・巻取ロール２１は巻き取りを行う。

加熱室３１では、基体１０が加熱され、基体１０に脱ガス処理やアニール処理が施される。得られる効果は、それを設ける位置や装置の使用態様によって相違する。例えば、第１ロール室Ｗ１と第１成膜室４１の間に設けた加熱室３１によれば、第１成膜室４１における成膜前に基体１０を加熱して、基体１０を脱ガスすることができる。真空処理時等には、基体１０から水分が生ずることがあるが、この水分は成膜される膜の組成に大きな影響を与えてしまう。上記の位置に加熱室３１を設けることにより、水分を除去して、影響を低減させることができる。

また、第２成膜室４２と第２ロール室Ｗ２の間に加熱室（図示されていない）を設けることにより、例えば、第２成膜室４２において成膜が行われた基体１０を加熱することが可能となり、これによって、基体１０に成膜した膜材料にアニール処理を施し、膜の原子配列を規則的に並んだ結晶粒とすることができる。更に、必要に応じて、例えば、第１成膜室４１と第２成膜室４２の間等に加熱室を設けてもよい。但し、後述する成膜室の回転ドラムによる加熱機能等を利用して、加熱室を設けることなく同様の効果を得ることもできる。

プラズマ処理装置４０、４０’は、基体１０をプラズマ処理するために使用する。プラズマ処理を施すことにより、基体１０の表面を活性化し、また、クリーニングすることができ、これによって、その後の成膜をより効果的に行うことできる。加熱室同様、プラズマ処理装置を設ける位置は特に限定されない。例えば、加熱室３１と第１成膜室４１の間に設けたプラズマ処理装置４０、４０’を利用すれば、第１の成膜室４１における成膜前に基体１０にプラズマ処理を行うことができる。更に、必要に応じて、例えば、第１成膜室４１と第２成膜室４２の間にプラズマ処理装置を設けることもできる。但し、プラズマ処理装置は必ずしも必要なものではない。

成膜室は少なくとも２つ設けられていれば足りる。但し、追加の成膜室を設けてもよい。追加の成膜室を設ける位置は、第１ロール室Ｗ１と第２ロール室Ｗ２の間であれば、特に限定されず、例えば、加熱室３１と第１成膜室４１の間であってもよい。更に、これらの成膜室で成膜される膜材料も特に限定されず、例えば、銅や銅合金、或いは、銀又は銀合金のような金属や透明導電膜であってもよい。銀合金としては、例えば、銀（Ａｇ）にパラジウム（Ｐｄ）と銅（Ｃｕ）を加えたＡＰＣ（Ａｇ−Ｐｄ−Ｃｕ）と呼ばれる合金であってもよい。この場合、銀は、ＡＰＣの主成分として９０原子％以上含有されていてもよい。

第１成膜室４１は、第１回転ドラム５１と第１カソード電極６１を備える。第１回転ドラム５１は、基体１０を第１の方向Ａ或いは第２の方向Ｂに運搬するように回転自在とされており、基体１０は、それらの周囲を経て、第１の方向Ａや第２の方向Ｂに搬送される。更に、第１回転ドラム５１は、基体１０を加熱する機能を有していてもよい。第１回転ドラム１０の加熱機能によって得られる効果は、加熱室と同様と考えてよい。従って、第１回転ドラム５１によって加熱室の加熱機能を代替することもできるし、逆に、加熱室の加熱機能によって第１回転ドラム５１における加熱機能を代替することもできる。

第１カソード電極６１は、第１回転ドラム５１に対して複数設けられている。これら複数の第１カソード電極６１は各々、所定の膜材料を成膜するためのターゲットを支持した状態で、第１回転ドラム５１に対向して可動状態で配置され得る。成膜すべき膜材料は、装置の使用態様によって自由に選択することができる。例えば、基体１０が、第１回転ドラム５１の周囲を第１の方向Ａに通されているときは第１の膜材料、又は、第３の膜材料等としてもよい。膜材料は、装置の使用態様に応じて自由に変更することができる。第１カソード電極６１を利用して、基体１０が第１回転ドラム５１の周囲を通される間に、基体１０に第１の膜材料や第３の膜材料等、所定の膜材料が成膜されことになる。

第２成膜室４２は、第１成膜室４１と同一又は類似の構成及び機能を有し、少なくとも、第２回転ドラム５２と第２カソード電極６２を備える。第２回転ドラム５２は、その周囲を経て、基体１０を第１の方向Ａ及び第２の方向Ｂに連続的に搬送させることができ、また、基体１０を加熱することもできる。第２回転ドラム５２の周囲には、複数の第２カソード電極６２が、第２回転ドラム５２に対向して配置されており、第１カソード電極６１と同様に、第２カソード電極６２における膜材料も、自由に選択することができる。例えば、基体１０が第２回転ドラム５２の周囲を第１の方向Ａに通されているときは、第２の膜材料、基体１０が第２回転ドラム５２の周囲を第２の方向Ｂに通されているときは、第４の膜材料等としてもよい。これら第２の膜材料と第４の膜材料は、装置の使用態様に応じて自由に変更することができる。第２カソード電極６２を利用して、基体１０が第２回転ドラム５２の周囲を通される間に、基体１０には、所定の膜材料が成膜されることになる。

尚、第１回転ドラム５１や第２回転ドラム５２における加熱処理と成膜処理は、互いに独立した機能である。よって、例えば、第１成膜室４１では加熱処理のみを行い、第２成膜室４２では成膜処理のみを行うこともできる。また、加熱処理が十分に行われるように、第１回転ドラム５１や第２回転ドラム５２の径を比較的大きく設定して、搬送時間を長くしてもよい。

次いで、図２をも参照して、成膜装置１の第１の搬送経路、即ち、切替ロール８３’によって定まる搬送経路を用いた、本成膜方法の一つの使用態様を説明する。図２は、この使用態様によって得られる積層体の構成例を示す図である。

本使用態様では、略同じ処理が少なくとも２回繰り返される。便宜上、ここでは、これらの各処理を、第１処理、第２処理と呼ぶ。

第１処理において、基体１０は、先ず、一方の面ａ（便宜上、ここでは「第１の面」と呼ぶ）を被成膜面として、第１の方向Ａにおいて第１ロール室Ｗ１から繰り出される。繰り出された基体１０は、加熱室３１の加熱機能を用いて脱ガスされる。更に、加熱室３１で脱ガスされた、基体１０の第１の面ａに、第１成膜室４１の第１カソード電極６１を用いて、第１の膜材料１０−１が成膜される。次いで、基体１０は、切替ロール８３’により第２の方向Ｂで第２成膜室４２へ案内される。第２の方向Ｂに案内中の、基体１０の第１の面ａとは反対側の第２の面ｂに、第２成膜室４２の第２カソード電極６２を用いて、第２の膜材料１０−２が成膜される。その後、基体１０は、第３ロール室Ｗ３で一旦巻取られる。この結果、図２の（ａ）に示す積層体、即ち、基体１０の第１の面ａに第１の膜材料１０−１が、第２の面ｂに第２の膜材料１０−２が、それぞれ成膜された積層体が得られる。

続く第２処理では、第１処理と略同じ処理が繰り返される。但し、この処理を開始する前に、基体１０を、第３ロール室Ｗ３から第１ロール室Ｗ１へ付け替える必要がある。このため、先ず、基体１０を第３ロール室Ｗ３から取り外す。この作業は、第３ロール室Ｗ３とこの第３ロール室Ｗ３と相隣り合う第２成膜室４２との間に設けたロードロック機構１３’によって、基体１０の一部をロードロック機構に連通させつつ第３ロール室Ｗ３と第２成膜室４２との間を遮蔽した状態で行う。これにより、上記作業中、第３ロール室Ｗ３以外の室を全て真空に保つことができ、作業後に、改めて全体を真空状態とする必要がなくなり、作業時間を短縮、作業の効率化を図ることができる。その後、基体１０は、第１ロール室Ｗ１にセットされる。このセット作業も、取り外し作業と同様に、第１ロール室Ｗ１とこの第１ロール室Ｗ１と相隣り合う第１加熱室３１等との間に設けたロードロック機構１３によって、基体１０の一部をロードロック機構１３に連通させつつ第１ロール室Ｗ１と第１加熱室３１との間を遮蔽した状態で行う。従って、第１ロール室Ｗ１以外の室を全て真空に保つことができる。尚、基体１０を第１ロール室Ｗ１にセットする際、いずれの面を被成膜面とするかは、最終的に得るべき積層体の構成を考慮した上で、ユーザが自由に決定することができる。便宜上、ここでは、第１の面ａが被成膜面となるようにしてセットしたものとして説明する。

第１ロール室Ｗ１にセットした後、基体１０を、第１の方向Ａに第１ロール室Ｗ１から繰り出し、加熱室３１の加熱機能を用いて脱ガスを行う。更に、加熱室３１で脱ガスされた、基体１０の第１の面ａに、第１成膜室４１の第１カソード電極６１を用いて、第３の膜材料１０−３が成膜される。次いで、第３の膜材料１０−３が成膜された基体１０は、切替ロール８３’を利用して第２の方向Ｂで第２成膜室４２へ案内され、案内中の基体１０の第２の面ｂに、第２成膜室４２の第２カソード電極６２を用いて、第４の膜材料１０−４が成膜される。最後に、基体１０は、第３ロール室Ｗ３で巻取られる。

以上の工程により、図２の（ｂ）に示す積層体、即ち、基体１０の第１の面ａに第１の膜材料１０−１と第３の膜材料１０−３がこの順に積層され、且つ、第２の面ｂに第２の膜材料１０−２と第４の膜材料１０−４がこの順に積層された積層体が得られる。尚、これらの膜材料は特に限定されるものではなく、例えば、第１の膜材料１０−１及び第２の膜材料１０−２として、ＩＴＯのような透明導電膜を用い、また、第３の膜材料１０−３及び第４の膜材料１０−４として、銅（Ｃｕ）又は銅合金、或いは、銀（Ａｇ）又は銀合金（ＡＰＣ等）のような金属を用いてもよい。尚、第１の膜材料１０−１及び第２の膜材料１０−２の上に付される第３の膜材料１０−３や第４の膜材料１０−４として金属が用いられた場合、この金属材料によって、第１の膜材料１０−１及び第２の膜材料１０−２であるＩＴＯの加熱が妨げられることになる。従って、この場合は特に、加熱室３１における加熱処理、換言すれば、第１の膜材料及び第２の膜材料が成膜された後であって、第３の膜材料及び第４の膜材料が成膜される前に、基体１０にアニール処理を施すのが好ましい。この加熱室３１によって、ＩＴＯを適度に加熱することにより、結晶状態を適当に調整し、最適な状態で、非晶質ＩＴＯ、或いは、結晶ＩＴＯを得ることができる。

尚、この使用態様においては、例えば、加熱室３１と第１成膜室４１の間に設けたプラズマ処理装置４０、４０’を用いて、第１ロール室Ｗ１から繰り出された後であって第１成膜室４１において第１の膜材料１０−１が成膜される前に、基体１０にプラズマ処理を行うこともできる。このようなプラズマ処理を施すことにより、その後の成膜をより効果的に行うことできる。

また、加熱室３１を用いて、第１ロール室Ｗ１から繰り出された後であって第１成膜室４１において第１の膜材料１０−１が成膜される前に、基体１０を脱ガスすることもできる。更に、第１成膜室４１の第１回転ドラム５１による加熱機能を用いて、第１の方向Ａに案内中の基体１０を脱ガスすることもできる。

更に、加熱室３１を用いて、第１の面ａに第１の膜材料１０−１が成膜され、第２の面ｂに第２の膜材料１０−２が成膜された後であって、第３の膜材料１０−２と第４の膜材料１０−４が成膜される前に、基体１０にアニール処理を施すこともできる。また、加熱室３１を用いて、基体１０の第１の面ａに第１の膜材料１０−１と第３又は第４の膜材料１０−３、４がこの順に積層され且つ第２の面ｂに第２の膜材料１０−２および第４又は第３の膜材料１０−４、３がこの順に積層された基体１０にアニール処理を施すこともできる。

更に、第２成膜室４２と第２ロール室Ｗ２の間に設けた加熱室（図示されていない）を用いて、基体１０の第１の面ａにおいて、又は、第１の面ａ及び第２の面ｂにおいて、第１の膜材料１０−１と第２の膜材料１０−２が成膜された基体１０にアニール処理を施すこともできる。尚、基体１０の両面に積層体を製造する方法を説明したが、両面或いは片面に、更に、成膜処理を繰り返してもよいことは勿論である。

次いで、図１、図３を参照して、第２の搬送経路、即ち、切替ロール８３によって定まる搬送経路を用いた本成膜方法の別の使用態様を説明する。図３は、この別の使用態様によって得られる積層体の構成例を示す図である。

基体１０は、先ず、一方の面ａ（便宜上、ここでは「第１の面」と呼ぶ）を被成膜面として、第１の方向Ａにおいて第１ロール室Ｗ１から繰り出される。繰り出された基体１０は、加熱室３１や第１成膜室４１の第１回転ドラム５１の加熱機能を用いて脱ガスされる。更に、加熱室３１で脱ガスされた、或いは、第１成膜室４１の第１回転ドラム５１を用いて脱ガス中の、基体１０の第１の面ａに、第２成膜室４２の第２カソード電極６２を用いて、第２の膜材料１０−２が成膜され、その後、基体１０は第２ロール室Ｗ２で巻取られる。

次いで、基体１０は、被成膜面を変更することなく、連続状態で、第２の方向Ｂにおいて第２ロール室Ｗ２から繰り出される。繰り出された基体１０の第１の面ａには、第１成膜室４１の第１カソード電極６１を用いて、例えば、第３の膜材料１０−３が成膜される。その後、基体１０は、第１ロール室Ｗ１で巻取られる。

以上の工程によって得られる積層体を図３に示す。この積層体は、基体１０の第１の面ａに第２の膜材料１０−２と第３の膜材料１０−３がこの順に積層されたものとなる。このように、装置１を用いて、第１ロール室Ｗ１と第２ロール室Ｗ２の間で基体１０を往復させることにより、第１の方向Ａに案内中は第１の面ａに第２の膜材料１０−２を成膜し、第２の方向Ｂに案内中はこの第の膜材料１０−２の上に第３の膜材料１０−３を成膜して、基体の上に第２の膜材料１０−２と第３の膜材料１０−３がこの順に積層された積層体をロールツーロール方式で簡単に得ることができる。尚、第２の膜材料１０−２として、非晶質又は結晶ＩＴＯのような透明導電膜を用い、また、第３の膜材料１０−３として、例えば、銅（Ｃｕ）又は銅合金、或いは、銀（Ａｇ）又は銀合金（ＡＰＣ等）のような金属を用いてもよい。但し、これらの膜材料は特に限定されるものではない。

次に、図４を参照して、図３の使用態様の下で可能なカソード電極の配置について説明する。図４の（ａ）は、第１の方向Ａにて基体１０が成膜される際に可能な、第１成膜室４１の第１カソード電極６１及び第２成膜室４２の第２カソード電極６２の配置の状態を、図４の（ｂ）は、第２の方向Ｂにて基体１０が成膜される際に可能な、第１成膜室４１の第１カソード電極６１及び第２成膜室４２の第２カソード電極６２の配置の状態を、それぞれ、概略平面図で示したものである。

明らかなように、第２成膜室４２において第２の膜材料１０−２を成膜する際、第１成膜室４１では、第１成膜室４１の第１回転ドラム５１による加熱処理（脱ガス）が行われれば十分であって、第１カソード電極６１を用いた成膜処理は行う必要がない。従って、図４の（ａ）に示すように、第１成膜室４１の第１カソード電極６１を、第１カソード電極６１を支持する本体６０を移動させること等により、第１成膜室４１から取り除いた状態で脱ガス等を行うことができる。この結果、第１成膜室４１から取り除いた第１カソード電極６１に対しては、交換等のメンテナンスを行うことができ、このようなメンテナンス作業中にも、第２成膜室４２において、成膜を継続的に行うことができ、これにより、基体１０の生産効率を高めることができる。尚、第１成膜室４１から第１カソード電極６１を取り除くことによって第１成膜室４１に生じた開口は、必要であれば、仮蓋等を利用して閉じることができる。

同様に、第１成膜室４１において第３の膜材料１０−３を成膜する際、第２成膜室４２では、第２成膜室４２の第２回転ドラム５２による加熱処理（脱ガス）が行われれば十分であって、第２カソード電極６２を用いた成膜処理は行う必要がない。従って、図４の（ｂ）に示すように、第２成膜室４２の第２カソード電極６２を第２成膜室４２から取り除いた状態で脱ガス等を行うことができる。この結果、第２成膜室４２から取り除いた第２カソード電極６２に対しては、交換等のメンテナンスを行うことができ、このようなメンテナンス作業中にも、第１成膜室４１において、成膜を継続的に行うことができ、上と同様の効果を得ることができる。尚、上に説明したように、第２成膜室４２から第２カソード電極６２を取り除くことによって第２成膜室４２に生じた開口は、必要であれば、仮蓋等を利用して閉じることができる。

尚、この使用態様においては、例えば、加熱室３１と第１成膜室４１の間に設けたプラズマ処理装置４０、４０’や、第１成膜室４１と第３ロール室Ｗ３の間、或いは、第３ロール室Ｗ３と第２成膜室４２の間に設けたプラズマ処理装置（図示されていない）を用いて、第１ロール室Ｗ１から繰り出された後であって第２成膜室４２において第２の膜材料１０−２が成膜される前に、第１基体にプラズマ処理を行うこともできる。また、例えば、第２成膜室４２と第２ロール室Ｗ２の間に設けたプラズマ処理装置（図示されていない）や、第１成膜室４１と第３ロール室Ｗ３の間に設けたプラズマ処理装置（図示されていない）を用いて、第２ロール室Ｗ２から繰り出された後であって第１成膜室４１において第１の膜材料１０−１が成膜される前に、第２基体にプラズマ処理を行うこともできる。

また、例えば、第１ロール室Ｗ１と第１成膜室４１の間に設けた加熱室３１を用いて、第１ロール室Ｗ１から繰り出された後であって第１成膜室４１の加熱機能（５１）によって脱ガスされる前に、第１基体を脱ガスすることもできる。また、例えば、第２成膜室４２と第２ロール室Ｗ２の間に設けた加熱室（図示されていない）を用いて、第２ロール室Ｗ２から繰り出された後であって第２成膜室４２の加熱機能（５２）によって脱ガスされる前に、第２基体を脱ガスすることもできる。

更に、例えば、加熱室３１を用いて、第１の膜材料１０−１が成膜された後であって第１ロール室Ｗ１で巻取られる前に、第２基体アニール処理を施すこともできる。また、例えば、第２成膜室４２と第２ロール室Ｗ２の間に設けた加熱室（図示されていない）を用いて、第２の膜材料１０−２が成膜された後であって第２ロール室Ｗ２で巻取られる前に、第１基体アニール処理を施すこともできる。

成膜室を２つ設けた例を説明したが、成膜室を３つ以上とした場合にも、勿論、同様の効果が得られる。また、装置構成の説明でも述べたように、加熱室やプラズマ処理装置を適当な位置に適宜に設けて、本発明の成膜方法に組み込むこともできる。
本発明は、その技術的思想に包含される、これら種々の変形例を含む。

本発明の方法は、様々な種類の成膜装置に、幅広く利用することができる。

１ 成膜装置
２ 成膜装置
１０ 基体
２９ ガイドロール
３１ 加熱室
４０ プラズマ処理装置
４１ 第１成膜室
４２ 第２成膜室
５１ 第１回転ドラム
５２ 第２回転ドラム
８３ 切替ロール
Ｗ１ 第１ロール室
Ｗ２ 第２ロール室
Ｗ３ 第３ロール室

Claims (19)

1. 長尺の基体に連続的に真空成膜を行って膜材料の積層体を製造する方法であって、
   ａ） ロール状に巻かれた長尺の基体を第１ロール室から第２ロール室へ向う第１の方向に前記第１ロール室から繰り出す段階、
   ｂ） 前記第１の方向に繰り出された前記基体を脱ガスする段階、
   ｃ） 前記脱ガスされた前記基体の第１の面に前記第１成膜室において第１の膜材料を成膜する段階、
   ｄ） 前記第１の膜材料が成膜された前記基体を、前記第２ロール室から前記第１ロール室へ向う第２の方向で前記第２成膜室へ案内し、前記第２の方向に案内中の前記基体の前記第１の面とは反対側の第２の面に前記第２成膜室において第２の膜材料を成膜する段階、
   ｅ） 前記第１の面に前記第１の膜材料が成膜され且つ前記第２の面に前記第２の膜材料が成膜された前記基体を前記第１ロール室と前記第２ロール室の間に設けた第３ロール室でロール状に巻取る段階、
   ｆ） 前記第３ロール室で巻き取った前記基体を前記第１の方向に前記第１ロール室から繰り出す段階、
   ｇ） 繰り出された前記基体を前記第１の方向で前記第１成膜室へ案内し、前記第１の方向に案内中の前記基体の前記第１又は第２の面に前記第１成膜室において第３の膜材料を成膜する段階、
   ｈ） 前記第３の膜材料が成膜された前記基体を、前記第２の方向で前記第２成膜室へ案内し、前記第２の方向に案内中の前記基体の前記第２又は第１の面に前記第２成膜室において第４の膜材料を成膜する段階、
   ｉ） 前記基体の前記第１の面において前記第１の膜材料の上に前記第３又は第４の膜材料が積層され、前記基体の前記第２の面において前記第２の膜材料の上に前記第４又は第３の膜材料が積層された前記基体を前記第３ロール室でロール状に巻取る段階、
   を有することを特徴とする製造方法。
2. 前記基体の前記第１の面に前記第１の膜材料が成膜され且つ前記基体の前記第２の面に前記第２の膜材料が成膜された前記基体にアニール処理を施す段階を更に備えた請求項１に記載の製造方法。
3. 前記基体の前記第１の面に前記第１の膜材料が成膜され且つ前記基体の前記第２の面に前記第２の膜材料が成膜された前記基体を前記第３ロール室で巻取った後、前記第３ロール室と前記第３ロール室と相隣り合う室との間に設けたロードロック機構を用いて、前記基体の一部を前記ロードロック機構に連通させつつ前記第３ロール室と前記相隣り合う室との間を遮蔽した状態で、前記第３ロール室にて前記基体の取り外しを行う請求項１又は２に記載の製造方法。
4. 前記第３ロール室で巻き取った前記基体を前記第１の方向に前記第１ロール室から繰り出すにあたり、前記第１ロール室と前記第１ロール室と相隣り合う室との間に設けたロードロック機構を用いて、前記基体の一部を前記ロードロック機構に連通させつつ前記第１ロール室と前記相隣り合う室との間を遮蔽した状態で、前記第１ロール室にてセットする請求項１乃至３のいずれかに記載の製造方法。
5. 前記第１ロール室から繰り出された後であって前記第１の膜材料が成膜される前に、前記基体にプラズマ処理を行う請求項１乃至４のいずれかに記載の製造方法。
6. 前記第１ロール室から繰り出された後であって前記第１の膜材料が成膜される前に、前記基体を加熱室で脱ガスする請求項１乃至５のいずれかに記載の製造方法。
7. 前記第１ロール室から繰り出された後であって前記第１の膜材料が成膜される前に、前記第１の方向に案内中の前記基体を脱ガスする請求項１乃至６のいずれかに記載の製造方法。
8. 前記基体の前記第１の面に前記第１の膜材料が成膜され、前記基体の前記第２の面に前記第２の膜材料が成膜された後であって、前記第３の膜材料と前記第４の膜材料が成膜される前に、前記基体にアニール処理を施す請求項１乃至７のいずれかに記載の製造方法。
9. 前記基体の前記第１の面に前記第１の膜材料と前記第３又は第４の膜材料がこの順に積層され且つ前記第２の面に前記第２の膜材料および前記第４又は第３の膜材料がこの順に積層された前記基体にアニール処理を施す請求項１乃至８のいずれかに記載の製造方法。
10. 前記第１及び前記第２の膜材料がともに透明導電膜である請求項１乃至８のいずれかに記載の製造方法。
11. 前記第３及び前記第４の膜材料がともに金属である請求項１乃至１０のいずれかに記載の製造方法。
12. 請求項１に記載の製造方法において、前記ｃ）乃至ｉ）段階に代え、
    ｃ’） 前記脱ガスされた前記基体を前記第１の方向で第２成膜室へ案内し、前記第１の方向に案内中の前記基体の前記第１の面に前記第２成膜室において第２の膜材料を成膜する段階、
    ｄ’） 前記第２の膜材料が成膜された前記基体を第２ロール室でロール状に巻取る段階、
    ｅ’） 前記第２ロール室で巻き取った前記基体を前記第２ロール室から前記第１ロール室へ向う第２の方向に前記第２ロール室から繰り出す段階、
    ｆ’） 前記第２の方向に繰り出された前記基体の前記第１の面に成膜された前記第２の膜材料の上に前記第１成膜室において第３の膜材料を成膜する段階、
    ｇ’） 前記第２の膜材料の上に前記第３の膜材料が積層された前記基体を前記第１ロール室でロール状に巻取る段階、
    を有する製造方法。
13. 前記第１の方向に繰り出された前記基体の前記第１の面に前記第２成膜室において前記第２の膜材料を成膜するにあたり、前記第１の膜材料のターゲットを支持する前記第１成膜室の第１カソード電極が前記第１成膜室から取り除かれる請求項１２に記載の製造方法。
14. 前記第２の方向に繰り出された前記基体の前記第１の面に前記第１成膜室において前記第３の膜材料を成膜するにあたり、前記第２の膜材料のターゲットを支持する前記第２成膜室の第２カソード電極が前記第２成膜室から取り除かれる請求項１２又は１３のいずれかに記載の製造方法。
15. 前記第１ロール室から繰り出された後であって前記第２の膜材料が成膜される前に、前記基体にプラズマ処理を行う請求項１２乃至１４のいずれかに記載の製造方法。
16. 前記第１ロール室から繰り出された後であって前記第２の膜材料が成膜される前に、前記基体を加熱室で脱ガスする請求項１２乃至１５のいずれかに記載の製造方法。
17. 前記第１ロール室から繰り出された後であって前記第２の膜材料が成膜される前に、前記第１の方向に案内中の前記基体を脱ガスする請求項１２乃至１６のいずれかに記載の製造方法。
18. 前記第２の膜材料が透明導電膜である請求項１２乃至１７のいずれかに記載の製造方法。
19. 前記第３の膜材料がともに金属である請求項１２乃至１８のいずれかに記載の製造方法。

Images