JPWO2006121068A1 - 巻取式プラズマｃｖｄ装置 - Google Patents

巻取式プラズマｃｖｄ装置 Download PDF

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Abstract

フィルムの成膜領域に反応ガスを均一に供給して膜質の均質化を図ることができ、フィルム成膜途中で成膜部のセルフクリーニングをも実行可能な巻取式プラズマＣＶＤ装置を提供する。フィルムの走行方向に関して成膜部(２５)の上流側および下流側に配置した一対の可動ローラ(３３，３４)間でフィルム(２２)を支持し、フィルム(２２)を成膜位置においてほぼ直線的に走行させる。これによりシャワープレート(３７)とフィルム(２２)間の対向距離を一定に保持して膜質の均質化を図る。フィルム(２２)は、その裏面側で同時走行する金属ベルト(４０)により加熱される。可動ローラ(３３，３４)は成膜位置からセルフクリーニング位置へ上昇可能に構成し、フィルム(２２)をシャワープレート(３７)から遠ざけられるようにする。そして、マスク(５１)の開口部をシャッタ(６５)で塞ぎ、クリーニングガスの漏出を防いで成膜中のセルフクリーニングを実行可能とする。

Description

本発明は、減圧雰囲気内でフィルムを走行させながらフィルムにプラズマＣＶＤにより成膜を行う巻取式プラズマＣＶＤ装置に関する。
従来より、長尺のフィルムあるいはフィルム状基板に連続的に成膜を行うのに、例えば巻取式真空成膜装置が用いられている（下記特許文献１，２参照）。これは、巻出し部から巻き出したフィルムを一定速度で走行させながら、成膜位置においてプラズマＣＶＤ等により成膜を行った後、巻取り部で巻き取るように構成されている。
図７に従来の巻取式プラズマＣＶＤ装置の構成を示す。従来の巻取式プラズマＣＶＤ装置においては、真空チャンバ１の内部において、巻出しローラ２からフィルム３を巻き出し、これを複数本の補助ローラ４を介して加熱源を内蔵したドラムローラ５に巻き付けた後、複数本の補助ローラ６を介して巻取りローラ７へ巻き取るように構成されている。ドラムローラ５は接地電位に接続されていると共に円弧状の高周波電極８と対向配置されており、ガス供給管９を介して反応ガスをドラムローラ５と高周波電極８との間に供給してプラズマを発生させ、その反応生成物をドラムローラ５上のフィルムに付着させて成膜を行う。
この従来の巻取式プラズマＣＶＤ装置においては、ドラムローラ５の周囲に配置されたシール手段９により、真空室１の内部を反応室１０と非反応室１１とに区画している。また、反応室１０を真空排気ライン１２で真空排気し、非反応室１１を補助ガス導入管１３からの補助ガスの導入により加圧することで、反応室１０に供給された反応ガスの非反応室１１側への流動を抑制するように構成されている。
特開２００２−２１２７４４号公報 特開平７−２３３４７４号公報 特開２００３−１７９０４３号公報
上述した従来の巻取式プラズマＣＶＤ装置においては、フィルム３をドラムローラ５の周面に巻き付けた状態で成膜を行うために、プラズマを形成するための高周波電極８は、ドラムローラ９の周面に沿う円弧状に形成されている。
しかしながら、このような構成では、フィルムの成膜領域全域に反応ガスを均一に供給することが困難であるため、均一なプラズマを形成できず、フィルム３に均一な成膜を行いにくいという問題がある。また、高周波電極８をドラムローラ５と同心円筒状に形成する必要があるため、高周波電極８とドラムローラ５との間の間隙調整を容易に行えず、更に高周波電極８の作成も容易でないという問題もある。
一方、通常プラズマＣＶＤによる成膜時は、成膜位置の周辺部品（シャワープレート、マスク等）が反応生成物の付着により汚染される。このため、定期的に反応室のクリーニングを行い、ダストの発生率を低く抑える必要がある。このクリーニング作業は、反応ガスの代わりにクリーニング用ガスを導入してプラズマ化し、付着物と反応させて除去する手法（セルフクリーニング）がある（上記特許文献３参照）。
しかしながら、上述した従来の巻取式プラズマＣＶＤ装置においては、ドラムローラ５に巻き付けられているフィルム３が常に高周波電極８と対向しており、セルフクリーニングを行うとフィルムや周囲の部品が汚染されるため、フィルムの成膜途中では成膜部のセルフクリーニングを行うことができないという問題がある。
本発明は上述の問題に鑑みてなされ、フィルムの成膜領域に反応ガスを均一に供給して膜質の均一化を図ることができ、高周波電極と対向電極間の間隙調整も容易に行える巻取式プラズマＣＶＤ装置を提供することを課題とする。
また、本発明は、フィルムの成膜途中で成膜部のセルフクリーニングを実行することができる巻取式プラズマＣＶＤ装置を提供することを課題とする。
本発明の巻取式プラズマＣＶＤ装置は、フィルムの走行方向に関して成膜位置の上流側および下流側に各々配置され、成膜位置でフィルムをほぼ直線的に走行させる上流ローラおよび下流ローラを有し、上記成膜位置には、フィルムの成膜面に対向し高周波電源に接続された高周波電極と、フィルムの成膜面の裏面側に配置された対向電極と、フィルムの成膜面に原料ガスを供給するガス供給手段とが配置されている。
本発明において、フィルムは、上流ローラ及び下流ローラに支持されることにより、成膜位置で高周波電極と対向電極との間をほぼ直線的に走行する。フィルムの成膜面に向けて供給された原料ガスは、高周波電極へ高周波電圧が印加されることでプラズマ化し、その反応生成物が走行するフィルムの成膜面に付着することで成膜される。
フィルムは直線的に支持されているので、上流ローラ及び下流ローラの高さ位置の調整でフィルムと高周波電極との間隙設定が容易となる。また、高周波電極及び対向電極を共に平坦に形成できるので、両電極間の間隙調整も容易に行える。更に両電極の構成も簡素化でき、作製も容易化できる。
本発明において、上記ガス供給手段は、高周波電極に取り付けられたシャワープレートと、高周波電極とシャワープレートとの間に形成された空間部と、この空間部と連通しシャワープレートを介してフィルムの成膜面にガスを供給するガス供給配管とを有する。これにより、フィルムの成膜領域に供給される反応ガスの均一化が図られるので、プラズマを均一に形成でき、膜質の均一化を図ることができる。
成膜位置でフィルムを均一な温度に加熱できる構成があると好ましい。そこで本発明では、成膜位置でフィルムと同時に走行する金属ベルトを真空室内に循環走行させている。金属ベルトは一定温度に加熱され、フィルムの裏面側に対向して走行する。なお、金属ベルトは、上記対向電極とは別に構成したり、上記対向電極として構成することができる。
一方、本発明は、真空室において循環走行し成膜位置でフィルムの成膜面の裏面側を同時走行する金属ベルトと、フィルムの成膜面を限定する開口部を有するマスクと、フィルムの成膜面とマスク間の間隙を調整する調整機構と、フィルムの成膜面とマスクの開口部との間に挿入されることによりマスク開口部を閉塞可能なシャッタと、クリーニング用ガスの供給手段とを備えている。
これにより、マスク開口部をシャッタで閉塞することでフィルムの成膜面をプラズマ形成空間から遮断し、フィルムの成膜途中で成膜部のセルフクリーニングを実行できる。この場合、例えば腐食性のあるクリーニング用ガスやその分解生成物がフィルムや周辺の機構部品等へ拡散することを抑えることができる。シャッタは対向電極として機能させることができる。また、クリーニング用ガスの供給手段は、反応ガスを供給するガス供給手段で構成することができる。
なお、上記調整機構は、フィルムと金属ベルトの走行をガイドする上流ローラ及び下流ローラを昇降移動させるローラ移動機構部と、金属ベルトの張力を調整するベルト張力調整部とで構成することができる。
以上述べたように、本発明の巻取式プラズマＣＶＤ装置によれば、フィルムに形成される膜質の均一化を図ることができるとともに、成膜条件等に応じて高周波電極と対向電極間の間隙調整を容易に行うことができる。
また、本発明の他の構成により、フィルムの成膜途中で成膜部のセルフクリーニングを行うことができるので、装置稼働率の低下を抑えて、高品位の成膜処理を行うことが可能となる。
本発明の実施の形態による巻取式プラズマＣＶＤ装置の概略構成図である。 成膜部２５の概略構成図である。 図１における［３］−［３］線方向断面図である。 セルフクリーニング時の移行過程を説明する成膜部２５の側断面図である。 セルフクリーニング時の移行過程を説明する成膜部２５の側断面図である。 セルフクリーニング時の成膜部２５の側断面図である。 従来の巻取式プラズマＣＶＤ装置の概略構成図である。
符号の説明
２０ 巻取式プラズマＣＶＤ装置
２１ 真空チャンバ
２２ フィルム
２３ 巻出しローラ
２４ 巻取りローラ
２５ 成膜部
２７ 反応室
２９ 真空排気ポート
３２ 加熱ローラ
３３ 上流側可動ローラ
３４ 下流側可動ローラ
３６ 高周波電極
３７ シャワープレート
３８ アノード電極（対向電極）
４０ 金属ベルト
４１ ベルト走行系
４３ 移動ローラ
４６ リフター
４７ 高周波電源
４９ 空間部
５０ ガス導入配管
５１ マスク
５２ 開口部
５３ 除電機構
５６ 回転軸
５７ 支持ブラケット
６０ 上段側フック
６１ 下段側フック
６５ シャッタ
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
図１は、本発明の実施の形態による巻取式プラズマＣＶＤ装置２０の概略構成を示している。本実施の形態の巻取式プラズマＣＶＤ装置２０は、真空チャンバ２１と、成膜対象であるフィルム２２の巻出しローラ２３及び巻取りローラ２４と、成膜部２５とを備えている。
真空チャンバ２１の内部の真空室は、仕切板２６により、成膜部２５が配置される反応室２７と、巻出しローラ２３及び巻取りローラ２４が配置される非反応室２８に区画されている。反応室２７及び非反応室２８にはそれぞれ真空排気ポート２９，３０が接続されており、各室が独立して真空排気可能とされている。ここでは、反応室２７の圧力を例えば数十〜数百Ｐａに維持している。また、反応室２７側の真空排気ポート２９は、成膜部２５の近傍に配置されている。
また、仕切板２６には巻出しローラ２３から成膜部２５へ向かうフィルム２２が通過し得るスリット２６ａと、成膜部２５から巻取りローラ２４へ向かうフィルム２２が通過し得るスリット２６ｂとがそれぞれ設けられている。
フィルム２２は、所定幅に裁断された長尺の可撓性フィルムでなり、厚さが例えば７０μｍのガラスフィルム又は樹脂フィルムが用いられている。樹脂フィルムとしては、ポリイミド、ポリアミド、アラミドなど耐熱温度２００℃以上の樹脂フィルムが好適である。また、フィルム２２の走行速度は、例えば０．０１〜０．１ｍ／ｍｉｎ．とされている。
巻出しローラ２３から成膜部２５へ至るフィルム２２の走行経路には、フィルム２２の走行をガイドする複数の補助ローラ３１Ａ，３１Ｂ、加熱ローラ３２及び上流側可動ローラ３３がそれぞれ順に配置されている。また、成膜部２５から巻取りローラ２４へ至るフィルム２２の走行経路には、フィルム２２の走行をガイドする下流側可動ローラ３４及び複数の補助ローラ３５Ａ〜３５Ｃがそれぞれ順に配置されている。なお、補助ローラ３５Ｂは、冷却ローラとしての機能も有している。
加熱ローラ３２は、ヒータ等の加熱手段を内蔵し、フィルム２２の搬送過程でフィルム２２を所定温度（例えば２００〜２５０℃）に加熱する。なお必要に応じて、加熱ローラ３２と上流側可動ローラ３３との間に、フィルム２２の成膜面側に補助ヒータ３９を設置してもよい。
上流側可動ローラ３３及び下流側可動ローラ３４は、それぞれ本発明の「上流ローラ」及び「下流ローラ」に対応し、成膜部２５（成膜位置）でフィルム２２をほぼ直線的（水平）に走行させる。これら上流側可動ローラ３３及び下流側可動ローラ３４は、後述するように、真空チャンバ２１の外部に設置されたリフター４６によって、図１において実線で示す成膜位置と二点鎖線で示すセルフクリーニング位置との間を昇降移動可能とされている。
成膜部２５は、上流側可動ローラ３３と下流側可動ローラ３４との間に配置され、フィルム２２の成膜面に対向する高周波電極３６と、高周波電極３６に取り付けられたシャワープレート３７と、フィルム２２の成膜面の裏面側に対向するアノード電極３８等を備えている。そして、シャワープレート３７を介してフィルム２２の成膜面へ供給した原料ガスを高周波電極３６とフィルム２２との間でプラズマ化し、走行するフィルム２２の成膜面へ原料ガスの反応生成物を付着させて成膜する。なお、アノード電極３８は対向電極として構成され、接地電位とされていると共に、フィルム２２の温度均一化のため、加熱ローラ３２と同様な温度に加熱されている。
補助ローラ３５Ｂと巻取りローラ２４との間には、除電機構５３が設けられている。この除電機構５３は、フィルム２２の帯電を除去する目的で設置されている。除電機構５３の構成例としては、プラズマ中にフィルム２２を通過させボンバード処理によりフィルム２２を除電する機構が採用されている。
次に、反応室２７には、金属ベルト４０が循環走行されている。この金属ベルト２５は例えばステンレス製の無端ベルトであり、加熱ローラ３２、上流側可動ローラ３３、下流側可動ローラ３４、補助ローラ３５Ａの間を、フィルム２２の成膜面の裏面側でフィルム２２と同時に走行する。金属ベルト４０は、アノード電極３８と同電位（接地電位）とされている。
補助ローラ３５Ａと加熱ローラ３２との間には、金属ベルト４０の走行をガイドする複数のガイドローラ４２Ａ〜４２Ｃと、金属ベルト４０の走行張力を調整する移動ローラ４３がそれぞれ配置されている。これら加熱ローラ３２、上流側可動ローラ３３、下流側可動ローラ３４、補助ローラ３５Ａ、ガイドローラ４２Ａ〜４２Ｃ、移動ローラ４３により、ベルト走行系４１が構成されている。なお、金属ベルト４０のテンションの調整は移動ローラ４３により行われる場合と、図示しないテンションローラを別途設置して行われる場合とがある。
そして、反応室２７には、加熱ローラ３２と補助ローラ３５Ａとの間に、仕切板４４，４５がそれぞれ設けられている。仕切板４４と仕切板４５との間は中間室（バッファ室）７０とされ、仕切板２６と仕切板４４との間は走行室７１とされている。中間室７０及び走行室７１には、真空排気ポート７２及び７３がそれぞれ設けられ、独立して真空排気可能である。これら仕切板４４，４５及び真空排気ポート７２，７３により、成膜部２５に導入される反応ガスやクリーニングガス、プラズマ生成物等がベルト走行系４１へ拡散し付着、汚染するのを抑制する。
図２は成膜部２５の概略構成図である。
高周波電極３６は、高周波電源４７に接続されている。高周波電源４７は、プラズマの形成条件に応じて、１００ＫＨｚ以上１００ＭＨｚ以下の電源周波数が採用可能とされている。高周波電極３６は容器形状を有し、内部に所定容積の空間部４９が形成されている。高周波電極３６の上端部には、金属製のシャワープレート３７が取り付けられている。シャワープレート３７は、成膜部２５に架け渡されたフィルム２２の成膜面に対向している。
シャワープレート３７は高周波電極の一部として機能し、接地電位に接続されたアノード電極３８と協働してシャワープレート３７とフィルム２２との間に原料ガスのプラズマ空間を形成する。原料ガスは、ガス供給配管５０から流量調整バルブ４８及びガス導入口５０ａを介して空間部４９へ導入され、シャワープレート３７の各孔から均一に供給される。なお、これらシャワープレート３７、空間部４９、ガス供給配管５０及びガス導入口５０ａにより、本発明の「ガス供給手段」が構成されている。
使用される原料ガスの種類は特に限定されず、成膜する材料の種類に応じて適宜選定可能である。本実施の形態では、プラズマＣＶＤ法により、フィルム２２に薄膜トランジスタ（ＴＦＴ：Thin Film Transistor）用の各種機能層を形成するようにしている。
即ち、成膜材料としては、シリコン、窒化シリコン、酸化シリコンもしくは酸窒化シリコン、又は、これらにホウ素（Ｂ）、リン（Ｐ）の何れか一方もしくは両方が添加される。この場合、原料ガスとしては、アモルファスシリコン層を成膜する場合はＳｉＨ4とＨ2の混合ガスを用いることができ、Ｐドープｎ＋型アモルファスシリコン層を成膜する場合はＳｉＨ4，ＰＨ3，Ｈ2 の混合ガスを用いることができる。更に、ＳｉＮ層を形成する場合はＳｉＨ4，ＮＨ3，Ｎ2 の混合ガス、あるいはＳｉＨ4，Ｎ2Ｏ，Ａｒの混合ガスを用いることができる。
また本実施の形態では、成膜時に供給される上記原料ガスのほか、後述するセルフクリーニング時に供給されるクリーニングガスとして、ＮＦ3 等のフッ素系ガスがガス供給配管５０から導入可能に構成されている。このＮＦ3ガスは腐食性ガスである。
一方、シャワープレート３７とフィルム２２の成膜面との間には、マスク５１が配置されている。マスク５１は少なくとも上部がセラミック等の絶縁材料でなり、フィルム２２の成膜面の面内において成膜領域を限定する開口部５２が形成されている。マスク５１は、高周波電極３６の側周部及び上面の一部を覆うクランク形状のマスク本体５３と、開口部５２を形成するマスク周縁部５４とで構成されている。マスク５１と高周波電極３６との間には、図２において矢印Ｐで示すガスの排気流路が形成されており、近傍の真空排気ポート２９（図１）へガスを導く。
図３〜図６は、フィルム２２の走行方向から見た成膜部２５の側断面図である。なお、図では上流側可動ローラ３３側の構成を示しているが、下流側可動ローラ３４側も同様の構成を有している。
本実施の形態の巻取式プラズマＣＶＤ装置２０は、マスク５１の開口部５２を開閉自在なシャッタ６５を有し、このシャッタ６５でマスク５１の開口部５２を塞ぎ、ガス導入口５０ａからクリーニングガスを供給して、成膜部２５のセルフクリーニングを実行可能に構成されている。
上流側可動ローラ３３（及び下流側可動ローラ３４、以下同様）は、その回転軸５６の両端がそれぞれ支持ブラケット５７に軸支されることで、フィルム２２の走行位置を規定している。支持ブラケット５７は、リフターピン５８を介して真空チャンバ２１の底壁外面側のリフター４６に接続されている。従って、上流側可動ローラ３３は、このリフター４６の駆動により上下方向に昇降駆動される。
リフターピン５８は、支持ブラケット５７と真空チャンバ２１の底壁との間に設置された真空ベローズ５９の内部に挿入されることにより、リフターピン５８と真空チャンバ２１の底壁との間の気密が保持されている。
図３はフィルム２２の成膜時の様子を示している。上流側可動ローラ３３は、フィルム２２の幅よりも大きく、金属ベルト４０の幅とほぼ同等に構成されている。上流側可動ローラ３３が図示する成膜位置にある場合、上流側可動ローラ３３で走行をガイドされるフィルム２２及び金属ベルト４０は、アノード電極３８とマスク５１との間を通過する。このとき、アノード電極３８は、支持ブラケット５７，５７に取り付けられたＬ字形状の上段側フック６０で支持され、マスク５１は、真空チャンバ２１の底壁内面側に設置された支持ブロック６２に支持されることで、それぞれの高さ位置が規定されている。
この状態において、フィルム２２とシャワープレート３７との間の対向距離は、１０ｍｍ以上５０ｍｍ以下、好ましくは１５ｍｍ以上２５ｍｍ以下に調整されている。この距離は、後述するようにリフター４６の昇降移動で調整される。フィルム２２とシャワープレート３７との間の対向距離が１０ｍｍより小さいと、プラズマが発生するエリアが狭くなり、ガスの反応が進まなくなる。また、５０ｍｍを上回ると、成膜レートが低下し生産性が悪くなる。
リフター４６は図では部分的に示しているが、エアシリンダあるいはモータ等を駆動源として有している。リフター４６は、図４に示したように、上段側フック６０に支持されているアノード電極３８をマスク５１から遠ざけ、アノード電極３８とマスク５１との間に間隙Ｇ１を形成する位置へ上昇可能とされている。リフター４６は更に、図５に示したように、支持ブラケット５７に取り付けられたＬ字形状の下段側フック６１との係合によりマスク５１をシャワープレート３７から遠ざけ、マスク５１とシャワープレート３７との間に間隙Ｇ２を形成する位置まで上昇可能に構成されている。
そして、反応室２７には、図３〜図５に示したように成膜部２５の近傍位置にシャッタ６５が待機されている。このシャッタ６５は、図６に示ようにアノード電極３８とマスク５１間の間隙Ｇ１に進入して、マスク開口部５２を上方位置から閉塞可能に構成されている。なお、シャッタ６５は金属製で接地電位に接続されており、マスク開口部５２を介してシャワープレート３７と対向し、両者間にプラズマ空間を区画する。
なお、上流側可動ローラ３３及び下流側可動ローラ３４の上昇移動により、これらに支持されるフィルム２２及び金属ベルト４０は、張力の低下により弛む。そこで、金属ベルト４０に関しては、ベルト走行系４１の移動ローラ４３が図１において二点鎖線で示す位置へ移動することで金属ベルト４０の弛みが吸収される。また、フィルム２２に関しては、例えば巻出しローラ２３のバックトルクあるいは巻取りローラ２４の張力制御もしくはトルク制御等によりフィルム２２の弛みが吸収されるようになっている。
以上、上述したリフター４６、支持ブラケット５７、上段側フック６０等により、本発明の「ローラ移動機構部」が構成される。また、このローラ移動機構部と、ベルト走行系４１を構成する移動ローラ４３とにより、本発明の「調整機構」が構成される。
続いて、以上のように構成される本実施の形態の巻取式プラズマＣＶＤ装置２０の作用について説明する。
図１を参照して、巻出しローラ２３から巻出されたフィルム２２は、補助ローラ３１Ａ，３１Ｂ、加熱ローラ３２、上流側及び下流側可動ローラ３３，３４、補助ローラ３５Ａ〜３５Ｃを介して巻取りローラ２４に架け渡されている。上流側及び下流側可動ローラ３３，３４はそれぞれ図中実線で示す成膜位置にある。
一方、ベルト走行系４１を走行する金属ベルト４０は、加熱ローラ３２、上流側及び下流側可動ローラ３３，３４、補助ローラ３５Ａの区間でフィルム２２と一体的に走行する。移動ローラ４３は、それぞれ図中実線で示す位置で金属ベルト４０の走行をガイドしている。
成膜時、巻出しローラ２３から巻き出されたフィルム２２は、加熱ローラ３２で金属ベルト４０と合流する。加熱ローラ３２は、フィルムの成膜に必要な反応温度（２００〜２５０℃）に加熱されている。従って、フィルム２２は、その裏面側（成膜面とは反対側の面）に位置する金属ベルト４０を介して加熱ローラ３２と接触し加熱される。なお必要に応じて、補助ヒータ３９によりフィルム２２の加熱処理が施される。
本実施の形態によれば、走行する金属ベルト４０を介してフィルム２２を加熱しているので、フィルム２２の加熱効率を高め、かつ加熱源に要する消費電力の低減を図ることができる。また、金属ベルト４０をフィルム２２と一体的に走行させているので、金属ベルト４０とフィルム２２間の擦れをなくし、フィルム２２の保護を図ることができる。
加熱ローラ３２で加熱されたフィルム２２は、金属ベルト４０と共に成膜部２５へ搬送される。成膜部２５において、図２に示したように、フィルム２２はシャワープレート３７と一定の間隙をおいて対向している。その対向距離は、上述したように１０〜５０ｍｍである。この大きさは、プラズマ形成条件に応じて適宜調整可能である。
特に本実施の形態によれば、上流側及び下流側可動ローラ３３，３４によってフィルム２２を成膜位置においてほぼ直線的に走行させることができるので、シャワープレート３７との間の間隙調整を容易に行うことができる。また、シャワープレート３７を平坦に形成できる。
フィルム２２への成膜は、高周波電極３６への高周波電圧の印加によりシャワープレート３７から供給された原料ガスをプラズマ化し、その反応生成物を走行するフィルム２２に付着させることによって行われる。フィルム２２の成膜領域は、マスク５１によって制限される。また、このとき金属ベルト４０は、アノード電極（対向電極）としても機能する。
ここで、高周波電極３６の内部に形成された空間部４９は、ガス導入口５０ａから導入された原料ガスのバッファ空間として機能し、ここからシャワープレート３７の各孔を介してプラズマ空間へ均一に原料ガスを供給する。これにより、フィルム２２に対して均一なプラズマを形成でき、成膜層の均質化を図ることができる。
成膜されたフィルム２２は、補助ローラ３５Ａで金属ベルト４０と分離され、補助ローラ３５Ｂで所定温度に冷却される。そして、除電機構５３においてフィルム２２に帯電した電荷の除電処理が施された後、巻取りローラ２４へ巻き取られる。これにより、フィルム２２の所定以上の帯電による皺や巻き乱れの発生を抑えることができる。
以上のようにして、フィルム２２に対する成膜処理が行われる。
さて、フィルム２２の成膜処理を長時間連続して行うと、成膜部２５の特にシャワープレート３７やマスク５１の開口部５２周辺に、原料ガスの分解生成物の付着量が増大する。これを放置すると、ダストの発生により膜質を劣化させたり、マスク開口部５２の開口面積が変動する。そこで、本実施の形態では、以下のようにして、成膜部２５のセルフクリーニング処理が実行される。
セルフクリーニング時は、成膜部２５における原料ガスの供給を停止し、フィルム２２及び金属ベルト４０の走行をも停止させる。その後、リフター４６を上昇駆動させ、図４及び図５に示したように上流側可動ローラ３３、下流側可動ローラ３４、アノード電極３８及びマスク５１を順次上方のセルフクリーニング位置へ移動させる。
なお、可動ローラ３３，３４の上昇移動により発生するフィルム２２及び金属ベルト４０の弛みは、上述したように、巻出しローラ２３あるいは巻取りローラ２４の回転制御、移動ローラ４３により吸収される。
その後、図６に示したように、シャッタ６５がアノード電極３８とマスク５１間の間隙Ｇ１を介してマスク開口部５２の直上へ移動した後、マスク５１を更に上昇させることで当該開口部５２を閉塞する。そして、ガス導入口５０ａからクリーニングガスを導入し、シャワープレート３７とシャッタ６５の間にプラズマを発生させることで、シャワープレート３７及びマスク５１に付着した付着物の分解除去を行う。
以上のようにして、成膜部２５のセルフクリーニングが行われる。本実施の形態によれば、フィルム２２を成膜部２５に架け渡した状態でセルフクリーニングが実行可能であるので、クリーニング終了後は、直ちにフィルム２２の成膜処理を再開することができる。なお、成膜再開時は、マスク５１、アノード電極３８、可動ローラ３３，３４を上述とは逆の動作で下降させることで、図３に示した成膜位置へ復帰させる。
また、セルフクリーニング時に導入されるクリーニングガスに腐食性のガスが用いられる場合でも、マスク開口部５２をシャッタ６５で閉塞しているので、マスク上方空間へのクリーニングガスの拡散を防止することができる。また、反応室２７側の真空排気ポート２９（図１）を成膜部２５の近傍に配置しているので、導入されたクリーニングガスは、図６に矢印Ｐで示した排気流路に沿ってマスク５１の側方から上記真空排気ポート２９へダイレクトに排気され、成膜部２５を回り込んで上方部への拡散が抑制される。
従って、本実施の形態によれば、フィルム２２の成膜途中で成膜部２５のセルフクリーニングを実行することができ、装置稼働率の低下を抑え、高品位を維持して成膜処理を行うことができる。
以上、本発明の実施の形態について説明したが、勿論、本発明はこれに限定されることなく、本発明の技術的思想に基づいて種々の変形が可能である。
例えば、以上の実施の形態では、金属ベルト４０とアノード電極３８とは同様な作用を行うので、どちらか一方を必要に応じて省略してもよい。
また、以上の実施の形態では、成膜部２５のセルフクリーニング時に上流側可動ローラ３３及び下流側可動ローラ３４を上昇移動させて、フィルム２２及び金属ベルト４０をシャワープレート３７から遠ざけるように構成したが、これに代えて、上流側可動ローラ３３と成膜部２５、成膜部２５と下流側可動ローラ３４との間に昇降自在なローラ部材を別途設置し、これらのローラ部材でフィルム及び金属ベルトを昇降移動させてもよい。
更に、成膜済のフィルムを巻取りローラ２４で全部巻き取った後、フィルムの走行方向を逆にして成膜部２５で他の材料層を成膜することも可能である。この場合、巻出しローラ２２は巻取りローラとして機能し、巻取りローラ２４は巻出しローラとして機能する。また、補助ローラ３５Ａは加熱ローラとして、補助ローラ３１Ｂは冷却ローラとして予め構成しておいてもよい。更に、除電機構や補助ヒータを予め必要位置に設置しておいてもよい。

Claims (21)

  1. 真空室内でフィルムを走行させながら当該フィルムにプラズマＣＶＤにより成膜を行う巻取式プラズマＣＶＤ装置であって、
    前記フィルムの走行方向に関して成膜位置の上流側および下流側に各々配置され、前記成膜位置で前記フィルムをほぼ直線的に走行させる上流ローラおよび下流ローラを有し、
    前記成膜位置には、
    前記フィルムの成膜面に対向し高周波電源に接続された高周波電極と、
    前記フィルムの成膜面の裏面側に配置された対向電極と、
    前記フィルムの成膜面に原料ガスを供給するガス供給手段とが配置されていることを特徴とする巻取式プラズマＣＶＤ装置。
  2. 前記ガス供給手段は、
    前記高周波電極に取り付けられたシャワープレートと、
    前記高周波電極と前記シャワープレートとの間に形成された空間部と、
    前記空間部と連通し前記シャワープレートを介して前記フィルムの成膜面にガスを供給するガス供給配管とを有する請求の範囲第１項に記載の巻取式プラズマＣＶＤ装置。
  3. 前記シャワープレートと前記フィルムの成膜面との間の対向距離は、１０ｍｍ以上５０ｍｍ以下である請求の範囲第２項に記載の巻取式プラズマＣＶＤ装置。
  4. 前記高周波電源の周波数は、１００ＫＨｚ以上１００ＭＨｚ以下である請求の範囲第１項に記載の巻取式プラズマＣＶＤ装置。
  5. 前記対向電極は、接地電位である請求の範囲第１項に記載の巻取式プラズマＣＶＤ装置。
  6. 前記成膜位置の上流側には、前記フィルムを加熱するヒータが設置されている請求の範囲第１項に記載の巻取式プラズマＣＶＤ装置。
  7. 前記成膜位置の下流側には、前記フィルムを除電する除電機構が設置されている請求の範囲第１項に記載の巻取式プラズマＣＶＤ装置。
  8. 前記フィルムは、樹脂フィルム又はガラスフィルムである請求の範囲第１項に記載の巻取式プラズマＣＶＤ装置。
  9. 前記フィルムの成膜面に成膜される材料は、シリコン、窒化シリコン、酸化シリコンもしくは酸窒化シリコン、又は、これらにホウ素、リンの何れか一方もしくは両方を添加したものである請求の範囲第１項に記載の巻取式プラズマＣＶＤ装置。
  10. 前記真空室には、前記成膜位置で前記フィルムの成膜面の裏面側を支持する金属ベルトと、この金属ベルトを循環走行させるベルト走行系が配置されている請求の範囲第１項に記載の巻取式プラズマＣＶＤ装置。
  11. 前記金属ベルトは、前記成膜位置に配置された対向電極と同電位である請求の範囲第１０項に記載の巻取式プラズマＣＶＤ装置。
  12. 前記金属ベルトは、前記成膜位置に配置された対向電極である請求の範囲第１０項に記載の巻取式プラズマＣＶＤ装置。
  13. 前記金属ベルト及び前記フィルムはそれぞれ、前記成膜位置の上流側に配置された上流ローラに接触して走行し、この上流ローラには前記金属ベルトを介して前記フィルムを加熱するヒータが内蔵されている請求の範囲第１０項に記載の巻取式プラズマＣＶＤ装置。
  14. 前記成膜位置には、前記フィルムの成膜面を限定する開口部を有するマスクが配置されている請求の範囲第１項に記載の巻取式プラズマＣＶＤ装置。
  15. 前記マスクの開口部を開閉自在なシャッタを有し、このシャッタで前記マスクの開口部を塞ぎ、ガス供給手段からクリーニング用ガスを供給して、成膜部のクリーニングを行う請求の範囲第１４項に記載の巻取式プラズマＣＶＤ装置。
  16. 前記フィルムの成膜面を限定する開口部を有するマスクと、
    前記フィルムの成膜面と前記マスク間の間隔を調整する調整機構と、
    前記フィルムの成膜面と前記マスクの開口部との間に挿入されることにより当該開口部を閉塞可能なシャッタと、
    クリーニング用ガスの供給手段とを備えた請求の範囲第１項に記載の巻取式プラズマＣＶＤ装置。
  17. 前記フィルムの成膜面の裏面側で当該フィルムと同時に走行する金属ベルトを有し、
    前記調整機構は、前記フィルムと前記金属ベルトの走行をガイドする上流ローラ及び下流ローラを昇降移動させるローラ移動機構部と、前記金属ベルトの張力を調整するベルト張力調整部とを有する請求の範囲第１６項に記載の巻取式プラズマＣＶＤ装置。
  18. 前記ローラ移動機構部は、前記上流ローラ及び下流ローラを昇降移動させると同時に、前記成膜位置に配置された対向電極をも昇降移動させる請求の範囲第１７項に記載の巻取式プラズマＣＶＤ装置。
  19. 前記ローラ移動機構部は、前記上流ローラ及び下流ローラの回転軸の両端を支持する支持ブラケットと、この支持ブラケットに取り付けられ、前記対向電極の周縁下端部に係合可能な係合爪とを有する請求の範囲第１８項に記載の巻取式プラズマＣＶＤ装置。
  20. 前記シャッタは、接地電位である請求の範囲第１６項に記載の巻取式プラズマＣＶＤ装置。
  21. 前記成膜位置には、前記フィルムの成膜面を限定する開口部を有するマスクが配置されており、このマスクと前記高周波電極との間には、ガスの排気流路が形成されている請求の範囲第１項に記載の巻取式プラズマＣＶＤ装置。
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