JP7656397B2 - スパッタ装置 - Google Patents

Description

本発明は、スパッタ装置に関する。

従来より、長尺なフィルムに対して均一な薄膜を形成して連続的に薄膜付きフィルムを製造する装置として、ロールトゥロール方式によるスパッタ装置が知られている。そして、薄膜を複数にしたり、薄膜を厚くするために、複数のスパッタターゲットを搬送方向に設けて、複数回のスパッタを実施するスパッタ装置も知られている（特許文献１参照。）。

特許文献１のスパッタ装置では、一つの大成膜室（成膜チャンバー）の内部に、一つの成膜ロールが配置されており、その周方向には、３つのターゲットおよびカソードが配置されている。また、各ターゲットおよびカソードは、隔壁によって区画される小成膜室内に収容されている。さらに、各小成膜室を真空にするため、一つの真空ポンプが、大成膜室内における小成膜室以外の箇所の壁に設けられている。

特許文献１のスパッタ装置では、成膜ロールの周方向にターゲットを効率よく配置できるため、装置をコンパクト化できる。

特開２０１５－７４８２０号公報

ところで、特許文献１のスパッタ装置では、形成される薄膜の厚みにばらつきが生じる場合があるため、厚みのさらなる均一化が望まれている。

本発明者らは、この膜厚のばらつきについて検討したところ、以下の知見を得た。スパッタを実施する場合、スパッタに必要なガス（アルゴンなど）が、小成膜室内に連続的に供給および排出される。具体的には、ガスは、各小成膜室のカソードから成膜ロール付近に噴射され、フィルムへのスパッタに使用され、その後、真空ポンプから外部に排気される。この際、特許文献１の装置では、供給されたガスは、複数の小成膜室以外の壁に設けられる一の真空ポンプに向かって流れ、そこから外部に排出される。そのため、各成膜室において、ガスの流れは異なる。すなわち、搬送方向上流の小成膜室では、フィルムの搬送方向に逆らうようにガスは流れ、搬送方向下流側の小成膜室では、フィルムの搬送方向に沿ってガスは流れる。搬送方向中央の成膜室では、上記２つのガスの流れが混在し、搬送方向下流側に向かって流れるガスは、搬送方向下流側の小成膜室のガスと合流し、搬送方向上流側に向かって流れるガスは、搬送方向上流側の小成膜室のガスと合流する。その結果、ガスが乱流し、スパッタに影響を及ぼし、得られる薄膜が不均一となる。

本発明は、均一な膜厚を形成することができるスパッタ装置を提供する。

本発明［１］は、フィルムを周方向に搬送する成膜ロールと、前記成膜ロールの周方向に沿って配置される複数の成膜室とを備えるスパッタ装置であって、前記複数の成膜室は、それぞれ、前記成膜ロールと間隔を隔てて対向配置されるターゲットユニットと、前記成膜室を区画する壁部とを備え、前記壁部には、排気部が設けられており、前記成膜ロールの軸方向と直交する断面図において、前記成膜ロールの中心と前記排気部の中心とを通過する第１仮想線上に、前記ターゲットユニットが配置されている、スパッタ装置を含む。

このスパッタ装置によれば、複数の成膜室に、それぞれ、ターゲットユニット、壁部および排気部が備えられているため、各成膜室に供給されるガスは、各成膜室に配置される排気部によって排気される。そのため、一の成膜室に供給されたガスが、その周方向に隣接する成膜室に流れ込むことを抑制することができる。

また、各成膜室において、成膜ロール中心と排気部中心とを通過する第１仮想線上に、ターゲットユニットが配置されているため、成膜に使用されたガスは、成膜ロール付近から、ターゲットユニットによって第１仮想線を中心に対称に分かれて、排気部に排出される。すなわち、ガスの供給から排気までの流れを均等にして、ガスの乱流を抑制することができる。

そのため、ガスに起因する成膜のばらつきを抑制でき、均一な膜厚の薄膜をフィルムに形成することができる。

本発明［２］は、前記壁部は、前記排気部が設けられる排気壁と、前記排気壁から前記成膜ロールに向かって径方向に延び、互いに間隔を隔てて配置される２つの隔壁とを備え、前記排気壁は、前記第１仮想線に対して対称である、［１］に記載のスパッタ装置を含む。

このスパッタ装置によれば、排気壁が、排気部を通る第１仮想線に対して対称であるため、排気されるガスが、排気壁に沿って、均等に排気部に流れ込み易くなる。よって、不均等による乱流を抑制して、ガスをより一層スムーズに排気することができる。その結果、ガスに起因するばらつきをより確実に抑制することができる。

本発明［３］は、前記２つの隔壁は、前記第１仮想線に対して対称である、［２］に記載のスパッタ装置を含む。

このスパッタ装置によれば、２つの隔壁が、排気部を通る第１仮想線に対して対称であるため、排気されるガスが、２つの隔壁に沿って、均等に排気部に流れ込み易くなる。よって、不均等による乱流を抑制して、ガスをより一層スムーズに排気することができる。その結果、ガスに起因するばらつきをより確実に抑制することができる。

本発明［４］は、前記壁部は、前記排気壁および前記隔壁を連結する連結壁をさらに備え、前記連結壁は、前記成膜室における前記軸方向中心を通る第２仮想線に対して対称となる、（１）～（３）のいずれか一項に記載のスパッタ装置を含む。

このスパッタ装置によれば、連結壁が、第２仮想線に対して対称となるため、成膜室内の乱流を有効に抑制して、ばらつきをより一層確実に抑制することができる。

本発明［５］は、前記複数の成膜室には、それぞれ、前記排気部と連結するポンプが設けられている、［１］～［４］のいずれか一項に記載のスパッタ装置を含む。

このスパッタ装置によれば、複数の成膜室にそれぞれポンプが直結しているため、確実に成膜室内のガスを外部に排出することができる。

本発明［６］は、前記排気部は、前記成膜室における前記軸方向中心を通る第２仮想線に対して対称となる、［１］～［５］のいずれか一項に記載のスパッタ装置を含む。

このスパッタ装置によれば、排気部は、成膜室における軸方向中心を通る第２仮想線に対して対称となるため、成膜ロールの軸方向においても、均等に排気することができ、ガスをより一層スムーズに排気することができる。その結果、ガスに起因するばらつきをより確実に抑制することができる。

本発明のスパッタ装置によれば、ガスに起因する成膜のばらつきを抑制でき、均一な膜厚の薄膜をフィルムに形成することができる。

図１は、本発明のスパッタ装置の一実施形態の軸方向における断面図を示す。 図２は、図１に示すＡ－Ａ断面図を示す。 図３Ａ－Ｂは、図１の第１成膜室のガスの流れ示し、図３Ａは、供給時のガスの流れ、図３Ｂは、排気時のガスの流れを示す。 図４は、図１に示すスパッタ装置の変形例（排気口を２つ備える形態）を示す。 図５は、図１に示すスパッタ装置の変形例（排気口を３つ備える形態）を示す。 図６は、図１に示すスパッタ装置の変形例（成膜室を２つ備える形態）を示す。 図７は、図１に示すスパッタ装置の変形例（成膜室を２つ備える形態）を示す。

１．スパッタ装置
図１～図３Ｂを参照して、本発明の一実施形態であるスパッタ装置１を説明する。なお、後述する成膜ロール２７の軸方向を「軸方向」とし、成膜ロール２７の周方向を「周方向」とし、成膜ロール２７の径方向を「径方向」とする。また、図１は、第１断面図、すなわち、径方向における断面図（軸方向と直交する面方向に切断した際の断面図）であって、詳しくは、図２におけるＢ－Ｂ断面図を示す。図２は、第２断面図、すなわち、軸方向における断面図（径方向と直交する面方向に切断した際の断面）であって、詳しくは、図１におけるＡ－Ａ断面図を示す。

図１に示すスパッタ装置１は、長尺なフィルム２を搬送しながらその厚み方向一方面に薄膜３を設けて、積層フィルム４を製造する。

スパッタ装置１は、繰出部５と、スパッタ部６と、巻取部７とを、フィルム２の搬送方向上流側（以下、「上流側」と省略する）から搬送方向下流側（以下、「下流側」と省略する）に向かって、この順で備える。以下、これらを詳述する。

繰出部５は、スパッタ装置１の中で最上流側に配置されており、長尺なフィルム２を繰り出す。繰出部５は、箱型形状を有する。繰出部５は、繰出ロール１１と、第１ガイドロール１２と、繰出ケーシング１３と、真空ポンプ（ポンプの一例）１４とを備える。

繰出ロール１１では、ロール状のフィルム２がセットされる。すなわち、繰出ロール１１の周面に、搬送方向に長尺なフィルム２が巻回される。繰出ロール１１は、搬送方向に回転する回転軸を有し、幅方向に延びる円柱部材である。なお、本明細書において、後述する各種のロール（繰出ロール１１、第１～６ガイドロール（１２、２３、２４、３３、３４、８１）、成膜ロール２７、巻取ロール８２）は、いずれも、搬送方向に回転する回転軸を有し、幅方向に延びる円柱部材である。

繰出ロール１１は、外部動力などによって駆動して、図１に示す矢印方向に回転可能に構成されている。具体的には、繰出ロール１１の回転軸の端部には、ギヤ（図示せず）が設けられており、ギヤには、繰出ロール１１を矢印方向に回転させるためのモータ（図示せず）が接続されている。繰出ロール１１は、モータの駆動力によって回転する。

繰出ケーシング１３は、その内部に、繰出ロール１１および第１ガイドロール１２を収容する。

繰出ケーシング１３は、その内部を真空状態に調節可能に構成されている。具体的には、繰出ケーシング１３には、排気口１５が形成され、その排気口には、その内部の空気を外部に排出する真空ポンプ１４が接続されている。

真空ポンプ１４は、繰出ケーシング１３の内部のガスを外部に排出して、繰出ケーシング１３の内部を真空にする。真空ポンプ１４は、繰出ケーシング１３の外側に、排気口１５と連通するように配置されている。真空ポンプ１４としては、例えば、ターボ分子ポンプなどが挙げられる。

スパッタ部６は、繰出部５の下流側および巻取部７の上流側に、これらと隣接するように配置されている。スパッタ部６は、通路部２１と、成膜部２２とを備える。

通路部２１は、繰出部５からのフィルム２を成膜部２２に搬送し、また、成膜部２２からの積層フィルム４を巻取部７に搬送する。

通路部２１は、箱型形状を有する。通路部２１は、第２ガイドロール２３と、第３ガイドロール２４と、通路ケーシング２５とを備える。

第２ガイドロール２３は、通路部２１の上流側に配置されている。第２ガイドロール２３は、繰出部５から搬送されるフィルム２をガイドロール室３１の第４ガイドロール３３（後述）へ案内する。

第３ガイドロール２４は、通路部２１の下流側に配置されている。第３ガイドロール２４は、ガイドロール室３１の第５ガイドロール３４（後述）から搬送される積層フィルム４を巻取部７へ案内する。

通路ケーシング２５は、その内部に、第２ガイドロール２３および第３ガイドロール２４を収容する。通路ケーシング２５は、成膜部２２のガイドロール室３１（後述）と連通するように形成されている。すなわち、通路ケーシング２５は、成膜部２２と連続しており、通路ケーシング２５と成膜部２２とが連続する箇所において、通路ケーシング２５は、フィルム２および積層フィルム４が搬送可能なように、連通口を備える。

成膜部２２は、第１断面視において、略六角形状を有し、第２断面視において、略矩形状を有する。成膜部２２は、中心部２６と、その周方向に配置される部屋（ガイドロール室３１および複数（５つ）の成膜室５１、６１、６５、７１、７５）とを備える。詳しくは、ガイドロール室３１および複数（５つ）の成膜室５１、６１、６５、７１、７５は、成膜ロール２７の周方向に互いに隣接配置されるとともに、中心部２６とも径方向に隣接配置される。

中心部２６は、第１断面視において、成膜部２２の中心に配置されている。中心部２６は、成膜ロール２７と、連結壁の一例としての一対の成膜ロール側壁２８とを備える。

成膜ロール２７は、フィルム２を成膜ロール２７の周方向に搬送する。成膜ロール２７は、アノードとしての役割も果たす。成膜ロール２７は、後述するガイドロール室３１および複数の成膜室５１、６１、６５、７１、７５と面する。

成膜ロール２７は、外部動力などによって駆動して、図１に示す矢印方向に回転可能に構成されている。具体的には、繰出ロール１１と同様である。

一対の成膜ロール側壁２８は、軸方向一方側および他方側に、成膜ロール２７と間隔を隔てて対向配置されている。一対の成膜ロール側壁２８は、互いに略同一形状であり、第１断面視において、成膜ロール２７と略同一形状を有する。一対の成膜ロール側壁２８は、後述する第２仮想線Ｌ２に対称である。

ガイドロール室３１は、通路部２１と連通するように配置されている。具体的には、ガイドロール室３１は、通路部２１の下流側および第１成膜室５１の上流側に配置されるとともに、第５成膜室７５の下流側および通路部２１の上流側に配置されている。

ガイドロール室３１は、成膜ロール２７と対向配置されるガイドロール壁部３２によって区画されている。ガイドロール室３１には、第４ガイドロール３３および第５ガイドロール３４が収容されている。ガイドロール壁部３２は、第１隔壁４１、第６隔壁４６、および、一対のガイドロール側壁３５を備える。換言すれば、ガイドロール室３１は、第４ガイドロール３３と、第５ガイドロール３４と、ガイドロール壁部３２（第１隔壁４１、第６隔壁４６、および、一対のガイドロール側壁３５）とを備える。

第４ガイドロール３３は、成膜ロール２７の近くに、成膜ロール２７と間隔を隔てて配置される。第４ガイドロール３３は、第２ガイドロール２３から搬送されるフィルム２を、フィルム２の搬送方向が成膜ロール２７の周方向に沿うように、成膜ロール２７の周面に案内する。

第５ガイドロール３４は、成膜ロール２７の近くに、成膜ロール２７と間隔を隔てて配置され、かつ、第４ガイドロール３３に対して下流側に配置されている。第５ガイドロール３４は、成膜ロール２７から搬送される積層フィルム４を第３ガイドロール２４へ案内する。

第１隔壁４１は、ガイドロール室３１と第１成膜室５１とを区画するように、これらの間に配置されている。第１隔壁４１は、径方向および軸方向に延びる平板形状を有する。第１隔壁４１は、第１断面視において、第１排気壁５３（後述）と通路ケーシング２５との境界から、成膜ロール中心Ｃ１に向かって、径方向に延びる。第１隔壁４１の径方向端部と、成膜ロール２７との間には、フィルム２が通過できる僅かな隙間が形成されている。

一対のガイドロール側壁３５は、図２に示すように、軸方向に互いに隔てて対向配置されている。一対のガイドロール側壁３５は、それぞれ、周方向および径方向に延びる平板形状を有する。一対のガイドロール側壁３５の形状は、互いに略同一形状であり、第１断面視において、略等脚台形形状を有する。

第１成膜室５１は、図１に示すように、ガイドロール室３１の下流側および第２成膜室６１の上流側に、これらと隣接するように配置されている。すなわち、第１成膜室５１は、複数の成膜室５１、６１、６５、７１、７５の中で最も上流側に配置されている。

第１成膜室５１は、成膜ロール２７と対向配置される第１壁部５２によって区画されている。また、第１成膜室５１の内部には、ターゲットユニット５５が収容され、第１成膜室５１の外部には、真空ポンプ１４が連結されている。第１壁部５２は、第１排気壁５３、第１隔壁４１、第２隔壁４２、および、一対の第１側壁５４を備える。換言すれば、第１成膜室５１は、第１排気壁５３、第１隔壁４１と、第２隔壁４２と、一対の第１側壁５４と、ターゲットユニット５５と、真空ポンプ１４とを備える。

第１排気壁５３は、成膜部２２における径方向外側の外壁を構成する。第１排気壁５３は、軸方向および周方向に延びる平板形状を有する。第１断面視において、第１排気壁５３は、仮想線Ｌ１に対して対称となるように形成されている。具体的には、第１排気壁５３は、第１排気壁５３の排気口１５の中心Ｃ２から周方向両外側に向かって垂直に延びる。また、図２に示すように、第２断面視において、第１排気壁５３は、第２仮想線Ｌ２に対して対称となるように形成されている。具体的には、第１排気壁５３は、第２仮想線Ｌ２に対して、垂直に延びるように形成されている。

なお、第１仮想線Ｌ１は、第１断面視において、成膜ロール中心Ｃ１と、排気口１５の中心Ｃ２とを通る。好ましくは、第１仮想線Ｌ１は、Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３（２つの隔壁４１、４２の周方向中心）の全てを通る。第２仮想線Ｌ２は、第２断面図において、成膜ロール２７の軸方向中心Ｃ４を通り、径方向に延びる。

図１および図２に示すように、第１排気壁５３の周方向および軸方向の中心には、排気口（排気部の一例）１５が形成されている。

第１隔壁４１は、ガイドロール室３１で上述した第１隔壁４１と同一部材であり、第１成膜室５１およびガイドロール室３１は、第１隔壁４１を共有する。

第２隔壁４２は、第１成膜室５１と第２成膜室６１とを区画するように、これらの間に配置されている。第２隔壁４２は、第１隔壁４１と同様の形状を有しており、第２隔壁４２は、第１排気壁５３と第２排気壁６３との境界から、成膜ロール中心Ｃ１に向かって、径方向に延びる。

一対の第１側壁５４は、成膜部２２における軸方向外側の外壁を構成する。一対の第１側壁５４は、軸方向に互いに隔てて対向配置されている。一対の第１側壁５４は、それぞれ、周方向および径方向に延びる平板形状を有する。一対の第１側壁５４の形状は、互いに略同一形状であり、第１断面視において、略等脚台形形状を有する。一対の第１側壁５４のそれぞれは、第１排気壁５３の周方向両端部のそれぞれと、第１隔壁４１の軸方向両端部のそれぞれと、第２隔壁４２の軸方向両端部のそれぞれとを連結する。一対の第１側壁５４は、第２仮想線Ｌ２（後述）に対して対称である。

ターゲットユニット５５は、成膜ロール２７と間隔を隔てて対向配置されている。また、ターゲットユニット５５は、仮想線Ｌ１に対して対称となるように配置されている。ターゲットユニット５５は、ターゲット５６と、カソード５７と、ガス供給機５８とを備える。

ターゲット５６は、薄膜３の原材料である。ターゲット２９は、ガスイオンの衝突によってターゲット５６から飛び出すターゲット材料が成膜ロール２７に堆積するように、成膜ロール２７と対向配置されている。

ターゲット２９の材料としては、薄膜３に応じて適宜決定され、例えば、Ｉｎ、Ｓｎ、Ｚｎ、Ｇａ、Ｓｂ、Ｎｂ、Ｔｉ、Ｓｉ、Ｚｒ、Ｍｇ、Ａｌ、Ａｕ、Ａｇ、Ｃｕ、Ｐｄ、Ｗからなる群より選択される少なくとも１種の金属を含む金属酸化物が挙げられる。具体的には、例えば、インジウムスズ複合酸化物（ＩＴＯ）などのインジウム含有酸化物、例えば、アンチモンスズ複合酸化物（ＡＴＯ）などのアンチモン含有酸化物などが挙げられる。

カソード５７は、ガスイオンがターゲット５６に向かって加速されるように、ターゲット５６の径方向外側（成膜ロール２７とは反対側）に配置されている。

ガス供給機５８は、ターゲット５６とカソード５７との間付近に配置されている。なお、ガス供給機５８は、ガスが、ターゲット５６を通過して、成膜ロール２７のフィルム２に送風可能に構成されている。

真空ポンプ１４は、第１成膜室５１の内部のガスを外部に排出して、第１成膜室５１の内部を真空にする。真空ポンプ１４は、第１排気壁５３の径方向外側に、第１排気壁５３の排気口１５と連通するように配置されている。真空ポンプ１４としては、繰出部５の真空ポンプ１４と同様である。

第２成膜室６１は、第１成膜室５１の下流側および第３成膜室６５の上流側に、これらと隣接するように配置されている。

第２成膜室６１は、成膜ロール２７と対向配置される第２壁部６２によって区画されている。また、第２成膜室６１の内部には、ターゲットユニット５５が収容され、第２成膜室６１の外部には、真空ポンプ１４が連結されている。第２壁部６２は、第２排気壁６３、第２隔壁４２、第３隔壁４３、および、一対の第２側壁（図示せず）を備える。換言すれば、第２成膜室６１は、第２排気壁６３、第２隔壁４２と、第３隔壁４３と、一対の第２側壁と、ターゲットユニット５５と、真空ポンプ１４とを備える。

第２排気壁６３は、成膜部２２における径方向外側の外壁を構成する。第２排気壁６３は、成膜ロール中心Ｃ１を中心にして第１排気壁５３を周方向に所定角度（例えば、４５度以上、７０度以下）回転させた形状であり、第１排気壁５３と同様の構成を有する。

第２隔壁４２は、第１成膜室５１で上述した第２隔壁４２と同一部材であり、第２成膜室６１および第１成膜室５１は、第２隔壁４２を共有する。

第３隔壁４３は、第２成膜室６１と第３成膜室６５とを区画するように、これらの間に配置されている。第３隔壁４３は、第１隔壁４１と同様の形状を有しており、第２排気壁６３と第３排気壁６７の境界から成膜ロール中心Ｃ１に向かって、径方向に延びる。

一対の第２側壁は、軸方向外側の外壁を構成する。第２側壁は、第１側壁５４と周方向に所定角度回転させた形状であり、第１側壁５４と同様の構成を有する。

第２成膜室６１におけるターゲットユニット５５および真空ポンプは、第１成膜室５１と同様の構成を有し、第１成膜室５１と同様に第２成膜室６１に配置されている。

第３成膜室６５は、成膜ロール２７と対向配置される第３壁部６６によって区画されている。また、第３成膜室６５の内部には、ターゲットユニット５５が収容され、第３成膜室６５の外部には、真空ポンプ１４が連結されている。第３壁部６６は、第３排気壁６７、第３隔壁４３、第４隔壁４４、および、一対の第３側壁（図示せず）を備える。換言すれば、第３成膜室６５は、第３排気壁６７、第３隔壁４３と、第４隔壁４４と、一対の第３側壁と、ターゲットユニット５５と、真空ポンプ１４とを備える。

第３排気壁６７は、径方向外側の外壁を構成する。第３排気壁６７は、成膜ロール中心Ｃ１を中心にして第２排気壁６３を周方向に所定角度回転させた形状であり、第２排気壁６３と同様の構成を有する。

第３隔壁４３は、第２成膜室６１で上述した第３隔壁４３と同一部材であり、第３成膜室６５および第２成膜室６１は、第３隔壁４３を共有する。

第４隔壁４４は、第３成膜室６５と第４成膜室７１とを区画するように、これらの間に配置されている。第４隔壁４４は、第１隔壁４１と同様の形状を有しており、第３排気壁６７と第４排気壁７３との境界から成膜ロール中心Ｃ１に向かって、径方向に延びる。

一対の第３側壁は、成膜部２２における軸方向外側の外壁を構成する。第３側壁は、成膜ロール中心Ｃ１を中心にして第２側壁を周方向に所定角度回転させた形状であり、第２側壁と同様の構成を有する。

第３成膜室６５におけるターゲットユニット５５および真空ポンプは、第１成膜室５１と同様の構成を有し、第１成膜室５１と同様に第３成膜室６５に配置されている。

第４成膜室７１は、成膜ロール２７と対向配置される第４壁部７２によって区画されている。また、第４成膜室７１の内部には、ターゲットユニット５５が収容され、第４成膜室７１の外部には、真空ポンプ１４が連結されている。第４壁部７２は、第４排気壁７３、第４隔壁４４、第５隔壁４５、および、一対の第４側壁（図示せず）を備える。換言すれば、第４成膜室７１は、第４排気壁７３、第４隔壁４４と、第５隔壁４５と、一対の第４側壁と、ターゲットユニット５５と、真空ポンプ１４とを備える。

第４排気壁７３は、成膜部２２における径方向外側の外壁を構成する。第４排気壁７３は、成膜ロール中心Ｃ１を中心にして第３排気壁６７を周方向に所定角度回転させた形状であり、第３排気壁６７と同様の構成を有する。

第４隔壁４４は、第３成膜室６５で上述した第４隔壁４４と同一部材であり、第４成膜室７１および第３成膜室６５は、第４隔壁４４を共有する。

第５隔壁４５は、第４成膜室７１と第５成膜室７５とを区画するように、これらの間に配置されている。第４隔壁４４は、第１隔壁４１と同様の形状を有しており、第４排気壁７３と第５排気壁７７との境界から成膜ロール中心Ｃ１に向かって、径方向に延びる。

一対の第４側壁は、成膜部２２における軸方向外側の外壁を構成する。第４側壁は、成膜ロール中心Ｃ１を中心にして第３側壁を周方向に所定角度回転させた形状であり、第３側壁と同様の構成を有する。

第４成膜室７１におけるターゲットユニット５５および真空ポンプは、第１成膜室５１と同様の構成を有し、第１成膜室５１と同様に第４成膜室７１に配置されている。

第５成膜室７５は、成膜ロール２７と対向配置される第５壁部７６によって区画されている。また、第５成膜室７５の内部には、ターゲットユニット５５が収容され、第５成膜室７５の外部には、真空ポンプ１４が連結されている。第５壁部７６は、第５排気壁７７、第５隔壁４５、第６隔壁４６、および、一対の第５側壁（図示せず）を備える。換言すれば、第５成膜室７５は、第５排気壁７７、第５隔壁４５と、第６隔壁４６と、一対の第５側壁と、ターゲットユニット５５と、真空ポンプ１４とを備える。

第５排気壁７７は、成膜部２２における径方向外側の外壁を構成する。第５排気壁７７は、成膜ロール中心Ｃ１を中心にして第４排気壁７３を周方向に所定角度回転させた形状であり、第４排気壁７３と同様の構成を有する。

第５隔壁４５は、第４成膜室７１で上述した第４隔壁４４と同一部材であり、第５成膜室７５および第４成膜室７１は、第５隔壁４５を共有する。

第６隔壁４６は、第５成膜室７５とガイドロール室３１とを区画するように、これらの間に配置されている。第６隔壁４６は、第２隔壁４２と同様の形状を有しており、第５排気壁７７と通路ケーシング２５との境界から成膜ロール中心Ｃ１に向かって、径方向に延びる。

一対の第５側壁は、成膜部２２における軸方向外側の外壁を構成する。第５側壁は、成膜ロール中心Ｃ１を中心にして第４側壁を周方向に所定角度回転させた形状であり、第４側壁と同様の構成を有する。

第５成膜室７５におけるターゲットユニット５５および真空ポンプ１４は、第１成膜室５１と同様の構成を有し、第１成膜室５１と同様に第５成膜室７５に配置されている。

成膜部２２において、第１成膜室５１、第２成膜室６１、第３成膜室６５、第４成膜室７１および第５成膜室７５は、周方向に所定角度回転している以外、略同一構造を有する。

また、各排気壁において、第１排気壁５３、第２排気壁６３、第３排気壁６７、第４排気壁７３および第５排気壁７７は、周方向に連続して形成されており、第１断面視において、略六角形状を有する。

各隔壁において、第１隔壁４１、第２隔壁４２、第３隔壁４３、第４隔壁４４および第５隔壁４５は、周方向に間隔を隔てて、各排気壁から径方向内側に向かって延びるように形成されている。各隔壁の径方向内端部は、成膜ロール２７に対して、フィルム２が通過できる僅かな隙間を隔てる。また、第１隔壁４１、第２隔壁４２、第３隔壁４３、第４隔壁４４、および、第５隔壁４５は、周方向に等間隔となるように配置されている。

成膜部２２の一対の側壁の一方側および他方側では、それぞれ、成膜ロール側壁２８、ガイドロール側壁３５、第１側壁５４、第２側壁、第３側壁、第４側壁および第５側壁は、一体的に形成されており、第１断面視において、略六角形状を有する。

複数の成膜室５１、６１、６５、７１、７５は、成膜ロール２７と対向して、壁部５２、６２、６６、７２、７６によって区画されており、第１成膜室５１、第２成膜室６１、第３成膜室６５、第４成膜室７１および第５成膜室７５を備える。これら成膜室は、フィルムの搬送方向に沿って、すなわち、成膜ロール２７の周方向に沿って、この順に、互いに隣接するように配置されている。各成膜室５１、６１、６５、７１、７５は、互いに略同一構造を有する。

巻取部７は、スパッタ装置１の中で最下流側に配置されており、通路部２１の下流側に、通路部２１と隣接するように配置されている。巻取部７は、積層フィルム４を巻き取る。

巻取部７は、箱型形状を有する。巻取部７は、第６ガイドロール８１と、巻取ロール８２と、巻取ケーシング８３と、真空ポンプ１４とを備える。

第６ガイドロール８１は、通路部２１から搬送されてくる積層フィルム４を、巻取ロール８２に案内する。第６ガイドロール８１は、巻取ロール８２の上流側に配置されている。

巻取ロール８２は、第６ガイドロール８１から搬送される薄膜付きフィルムをロール状に巻き取る。巻取ロール８２は、外部動力などによって駆動して、図１に示す矢印方向に回転可能に構成されている。具体的には、繰出ロール１１と同様である。

巻取ケーシング８３は、その内部に、第６ガイドロール８１、および、巻取ロール８２を収容する。巻取ケーシング８３は、その内部を真空状態に調節可能に構成されている。具体的には、巻取ケーシング８３には、排気口１５が形成されており、排気口１５には、その内部の空気を外部に排出する真空ポンプ１４が配置されている。

真空ポンプ１４は、巻取ケーシング８３の内部のガスを外部に排出して、繰出ケーシング１３の内部を真空にする。真空ポンプ１４は、巻取ケーシング８３の外側に、排気口１５と連通するように配置されている。真空ポンプ１４としては、繰出部５の真空ポンプが挙げられる。

２．積層フィルムの製造方法
スパッタ装置１を用いて、フィルム２から積層フィルム４を製造する方法を説明する。

まず、積層対象となるフィルム２を繰出ロール１１に用意する。具体的には、フィルム２を用意し、繰出ロール１１にセットする。

フィルム２としては、例えば、高分子フィルム、ガラスフィルム（薄膜ガラス）などが挙げられる。高分子フィルムとしては、例えば、ポリエステル系フィルム（ポリエチレンテレフタレートフィルム、ポリブチレンテレフタレートフィルム、ポリエチレンナフタレートフィルムなど）、ポリカーボネート系フィルム、オレフィン系フィルム（ポリエチレンフィルム、ポリプロピレンフィルム、シクロオレフィンフィルムなど）、アクリル系フィルム、ポリエーテルスルフォン系フィルム、ポリアリレート系フィルム、メラミン系フィルム、ポリアミド系フィルム、ポリイミド系フィルム、セルロース系フィルム、ポリスチレン系フィルムが挙げられる。

次いで、スパッタ装置１を作動させる。具体的には、各種の真空ポンプ１４を稼働させて、繰出部５、スパッタ部６および巻取部７の全てを真空に調整するとともに、各ロールに取り付けられているモータを駆動させて、各ロールを回転駆動させる。また、ターゲットユニット５５も作動させて、スパッタリングを実施する。これにより、繰出部５から、フィルム２が繰り出され、スパッタ部６でスパッタリングにより積層フィルム４が形成され、巻取部７で巻き取られる。

特に、スパッタ部６においては、フィルム２は、通路部２１から第２ガイドロール２３によってガイドロール室３１に案内され、続いて、第４ガイドロール３３によって、第１成膜室５１に案内される。次いで、成膜ロール２７に周面に沿って、第２成膜室６１、第３成膜室６５、第４成膜室７１、第５成膜室７５を順次通過する。この際、フィルム２に対して、第１成膜室５１、第２成膜室６１、第３成膜室６５、第４成膜室７１、および、第５成膜室７５でスパッタリングが順次実施される。その後、積層フィルム４は、再び、ガイドロール室３１に搬送され、第５ガイドロール３４によって通路部２１に案内される。次いで、第４ガイドロール３３によって、巻取部７に案内される。

各成膜室５１、６１、６５、７１、７５でのスパッタリングについて、第１成膜室５１を代表して、説明する。なお、他の成膜室でのスパッタリングも、第１成膜室５１のスパッタリングと同様である。

スパッタリングでは、ガスをガス供給機５８から供給するとともに電源（図示せず）により電圧を印加することによってガスをイオン化させる。そして、イオン化ガスをカソード５７付近にあるターゲット５６に衝突させ、ターゲット５６表面からターゲット材料（薄膜材料）をはじき出し、そのターゲット材料（薄膜材料）をフィルム２に堆積させる。

スパッタリングの方式としては、具体的には、２極スパッタリング法、電子サイクロトロン共鳴スパッタリング法、マグネトロンスパッタリング法、イオンビームスパッタリング法などが挙げられる。

供給するガスとしては、例えば、アルゴン（Ａｒ）などの不活性ガスが挙げられる。好ましくは、酸素ガスなどの反応性ガスを併用することができる。

スパッタリング時の気圧は、真空であり、好ましくは、１．０Ｐａ未満、より好ましくは、０．５Ｐａ以下である。

スパッタリングに用いる電源は、例えば、ＤＣ電源、ＡＣ電源、ＭＦ電源およびＲＦ電源のいずれであってもよく、また、これらの組み合わせであってもよい。

第１成膜室５１のスパッタリング時のガスの流れを、図３Ａ－Ｂの矢印を参照して詳述する。

ガス供給機５８から、ガス（例えば、アルゴンガス）が成膜ロール２７およびフィルム２に向かって噴射される（図３Ａの破線参照）。

噴射されたガスは、Ａｒ^＋などによってイオン化された後、カソード５７に向かって加速し、ターゲット５６に衝突し、ターゲット５６からターゲット材料をたたき出す（図３Ａの実線参照）。ターゲット５６に衝突したイオン化ガスは、カソード５７の影響によって、イオン化状態から気体状態に戻る。

そして、ガスは、第１排気壁５３の真空ポンプ１４の吸引により、その排気口１５に向かって、すなわち、径方向外側に向かって流れる。この際、ガスは、カソード５７の対向面に沿って第１仮想線Ｌ１に対して対称となるように分岐して流れる。第１隔壁４１側に向かうガスは、第１隔壁４１および第１排気壁５３に沿って流れ、排気口１５に吸い込まれ、一方、第２隔壁４２側に向かうガスは、第２隔壁４２および第１排気壁５３に沿って流れ、排気口１５に吸い込まれる（図３Ｂ参照）。

このとき、第１成膜室５１は、第１仮想線Ｌ１に対して対称であるため、ガスの流れも対象となり、排気におけるスムーズな流れが、第１成膜室５１に生じる。すなわち、成膜が実施されるカソード５７と成膜ロール２７との間の領域に、乱流が生じにくく、安定したガスの供給および排出がなされる。

第２成膜室６１、第３成膜室６５、第４成膜室７１および第５成膜室７５においても、それぞれ、独立して、第１成膜室５１と同様のスパッタリング、ひいては、同様のガスの供給・排出が実施される。

そして、このスパッタ装置１では、第１成膜室５１、第２成膜室６１、第３成膜室６５、第４成膜室７１および第５成膜室７５に、それぞれ、ターゲットユニット５５、壁部５２、６２、６６，７２、７６および排気口１５が備えられているため、各成膜室に供給されるガスは、各成膜室に配置される排気口１５によって排気される。そのため、一の成膜室に供給されたガスが、その周方向に隣接する成膜室に流れ込むことを抑制することができる。

また、各成膜室において、第１仮想線Ｌ１上に、ターゲットユニット５５が配置されているため、成膜に使用されたガスは、成膜ロール２７付近から、ターゲットユニット５５によって第１仮想線Ｌ１を中心に対称に分かれて、排気口１５に排出される。すなわち、ガスの供給から排気までの流れを均等にして、ガスの乱流を抑制することができる。

そのため、ガスに起因する成膜のばらつきを抑制でき、均一な膜厚の薄膜３をフィルム２に形成することができる。

また、このスパッタ装置１では、第１壁部５２は、第１排気壁５３と、第１隔壁４１および第２隔壁４２とを備え、第１排気壁５３は、第１仮想線Ｌ１に対して対称である。

このため、排気されるガスが、第１排気壁に沿って、均等に排気口１５に流れ込み易くなる。よって、不均等による乱流を抑制して、ガスをより一層スムーズに排気することができる。その結果、ガスに起因するばらつきをより確実に抑制することができる。

また、このスパッタ装置１では、第１隔壁４１および第２隔壁４２は、第１仮想線Ｌ１に対して対称である。

このため、排気されるガスが、第１隔壁４１および第２隔壁４２に沿って、均等に排気部に流れ込み易くなる。よって、不均等による乱流を抑制して、ガスをより一層スムーズに排気することができる。その結果、ガスに起因するばらつきをより確実に抑制することができる。

また、このスパッタ装置１では、一対の成膜ロール側壁２８が、第２仮想線Ｌ２に対して対称であるため、乱流を有効に抑制して、複数の成膜室５１、６１、６５、７１、７５のそれぞれにおけるばらつきをより一層確実に抑制することができる。

また、このスパッタ装置１では、複数の成膜室には、それぞれ、排気口と連結する真空ポンプ１４が設けられている。

このため、確実に成膜室内のガスを外部に排出することができる。

また、このスパッタ装置１では、排気口１５は、成膜室５１、６１、６５、７１、７５における第２仮想線Ｌ２に対して中心となるように配置されている。

このため、排気口１５は、成膜ロール２７の軸方向においても、均等に排気することができ、ガスをより一層スムーズに排気することができる。その結果、ガスに起因するばらつきをより確実に抑制することができる。

４．変形例
以下に、図１に示す一実施形態の変形例について説明する。なお、これら変形例についても、上記した一実施形態と同様の作用効果を奏する。

（１）図１に示す実施形態では、各成膜室５１、６１、６５、７１、７５は、それぞれ、一つの真空ポンプを備えているが、例えば、図４および図５で示すように、各成膜室５１、６１、６５、７１、７５は、複数（２以上）の真空ポンプ１４を備えることができる。

図４に示す実施形態では、各成膜室は、２つの真空ポンプ１４を備える。２つの真空ポンプ１４は、軸方向互いに間隔を隔てて配置されている。２つの真空ポンプ１４は、第２仮想線Ｌ２を軸に対称となるように配置されている。なお、２つの真空ポンプ１４に対応して、各排気壁には、排気口１５が形成されている。

図５に示す実施形態では、各成膜室は、３つの真空ポンプ１４を備える。３つの真空ポンプ１４は、軸方向互いに等間隔を隔てて配置されている。３つの真空ポンプ１４は、第３仮想線Ｌ２を軸に対称となるように配置されている。なお、３つの真空ポンプ１４に対応して、各排気壁には、排気口１５が形成されている。

（２）図１に示す実施形態では、成膜部２２は、５つの成膜室を備えているが、成膜室の数は複数（２以上）であれば限定されず、例えば、図６および図７に示すように、２つまたは３つの成膜室を備えることもできる。

図６に示す実施形態では、２つの成膜室５１、６１は、互いに周方向に所定角度回転させた形状であり、互いに同一構造を有する。各排気壁は、第１断面視において、第１仮想線Ｌ１に対して対称であり、略円弧形状を有する。

図７に示す実施形態では、３つの成膜室５１、６１、６５は、互いに周方向に所定角度回転させた形状であり、互いに同一構造を有する。

１ スパッタ装置
２ フィルム
６ スパッタ部
１４ 真空ポンプ
１５ 排気口
２７ 成膜ロール
２８ 成膜ロール側壁
４１ 第１隔壁
４２ 第２隔壁
４３ 第３隔壁
４４ 第４隔壁
４５ 第５隔壁
４６ 第６隔壁
５１ 第１成膜室
５２ 第１壁部
５３ 第１排気壁
５４ 第２側壁
５５ ターゲットユニット
６１ 第２成膜室
６２ 第２壁部
６３ 第２排気壁
６５ 第３成膜室
６６ 第３壁部
６７ 第３排気壁
７１ 第４成膜室
７２ 第４壁部
７３ 第４排気壁
７５ 第５成膜室
７６ 第５壁部
７７ 第５排気壁

Claims (6)

1. フィルムを周方向に搬送する成膜ロールと、
   前記成膜ロールの周方向に沿って配置される複数の成膜室と
   を備えるスパッタ装置であって、
   前記複数の成膜室は、それぞれ、
   前記成膜ロールと間隔を隔てて対向配置されるターゲットユニットと、
   前記成膜室を区画する壁部と
   を備え、
   前記壁部には、排気部が設けられており、
   前記成膜ロールの軸方向と直交する断面図において、前記成膜ロールの中心と前記排気部の中心とを通過する第１仮想線上に、前記ターゲットユニットが配置され、
   前記ターゲットユニットは、ガス供給機を備え、
   前記ガス供給機は、前記第１仮想線上に配置されている、スパッタ装置。
2. 前記壁部は、
   前記排気部が設けられる排気壁と、
   前記排気壁から前記成膜ロールに向かって径方向に延び、互いに間隔を隔てて配置される２つの隔壁と
   を備え、
   前記排気壁は、前記成膜ロールの軸方向と直交する断面図で見て、前記第１仮想線に対して対称であることを特徴とする、請求項１に記載のスパッタ装置。
3. 前記２つの隔壁は、前記成膜ロールの軸方向と直交する断面図で見て、前記第１仮想線に対して対称であることを特徴とする、請求項２に記載のスパッタ装置。
4. 前記壁部は、前記排気壁および前記隔壁を連結する一対の連結壁をさらに備え、
   前記一対の連結壁は、前記成膜ロールの回転軸を含む断面図で見て、前記成膜室における前記軸方向中心を通る第２仮想線に対して対称となることを特徴とする、請求項２に記載のスパッタ装置。
5. 前記複数の成膜室には、それぞれ、前記排気部と連結するポンプが設けられていることを特徴とする、請求項１～４のいずれか一項に記載のスパッタ装置。
6. 前記排気部は、前記成膜ロールの回転軸を含む断面図で見て、前記成膜室における前記軸方向中心を通る第２仮想線に対して対称となることを特徴とする、請求項１～５のいずれか一項に記載のスパッタ装置。
   

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