KR20120056862A

KR20120056862A - 플라즈마 ｃｖｄ 장치

Info

Publication number: KR20120056862A
Application number: KR1020127008690A
Authority: KR
Inventors: 히로시 다마가끼; 다다오 오끼모또; 도시끼 세가와
Original assignee: 가부시키가이샤 고베 세이코쇼
Priority date: 2009-10-05
Filing date: 2010-10-01
Publication date: 2012-06-04
Also published as: US9133547B2; CN102575349B; EP2487277A1; US20120174864A1; JP2011080104A; EP2487277A4; KR101353865B1; WO2011043047A1; JP5270505B2; CN102575349A

Abstract

본 발명의 플라즈마 CVD 장치(1)는, 진공 챔버(3)와, 진공 챔버(3) 내에 배치되고, 교류 전원(8)의 양극에 접속되는 동시에 기재(W)가 권취되는 한 쌍의 성막 롤(2, 2)과, 한 쌍의 성막 롤(2, 2)의 회전 중심을 연결한 라인보다 일측의 영역의 일부 또는 전부인 성막 에어리어 D에 원료 가스를 포함하는 가스를 공급하는 가스 공급 장치(5)와, 교류 전원(8)에 의해 각 성막 롤(2, 2)이 각각 인가됨으로써 소정의 영역의 원료 가스를 플라즈마화하는 자장을 형성하는 자장 발생 장치(7)를 구비하고, 이 자장 발생 장치(7)는, 한 쌍의 성막 롤(2, 2)에 있어서의 성막 에어리어 D 내에 위치하는 부위의 표면에 인접하는 영역의 원료 가스를 플라즈마화하여 플라즈마 영역 P를 형성하고, 한 쌍의 성막 롤(2, 2)에는, 플라즈마 영역 P를 통과하도록 기재(W)가 권취된다.

Description

플라즈마 ＣＶＤ 장치{PLASMA CVD DEVICE}

본 발명은, 플라스틱 필름 등의 시트 형상의 연속 기재(基材)의 표면에 기능성 피막을 연속적으로 성막하는 플라즈마 CVD 장치에 관한 것이다.

최근, 식품 포장에 사용되는 플라스틱 필름에 대해, 수증기나 산소를 통과시키지 않는 특성(배리어성)이 높게 요구되고 있다. 따라서, 플라스틱 필름 등의 기재에 고배리어성을 부여하기 위해 투명성이 있는 SiOx 피막을 코팅하는 경우가 있어, 생산성이 높은 코팅 방법이 요망되고 있다.

SiOx 피막의 코팅 기술로서는, 종래부터 진공 증착법, 스퍼터법 등의 물리 증착법(PVD법)이 있다. 또한, 이들 기술에 비해, 성막 속도, 고배리어 피막의 형성의 면에서 우위한 기술인 플라즈마 CVD법도 있다.

시트 형상의 기재의 표면에 피막을 형성하기 위한 플라즈마 CVD법을 이용한 장치로서는, 특허 문헌 1 내지 특허 문헌 3에 기재된 것이 있다.

특허 문헌 1에 기재된 장치는, 감압 가능한 챔버와, 상기 챔버 내에 플라즈마를 형성하는 수단을 구비한다. 상기 플라즈마 형성 수단은, 챔버 내에 플라즈마 대면 표면을 형성하는 전극(성막 롤)을 갖는 도전/노출 수단과, 상기 전극의 플라즈마 대면 표면과 대향하는 위치에 배치되는 접지형 실드(대향 전극)와 플라즈마를 가두는 자장을 접지형 실드와 성막 롤 사이에 형성하는 자석을 구비하는 가둠 수단을 갖는다. 이 플라즈마 처리 장치에서는, 원료 가스가 공급된 상태에서 대향 전극과 성막 롤 사이에 전압이 인가됨으로써 글로 방전이 발생하여 플라즈마가 생성되고, 이 플라즈마 내를 성막 롤 표면에 존재하는 필름이 통과함으로써 SiOx 등의 피막층이 형성된다.

특허 문헌 2에 기재된 장치는, 기재를 권취하면서 성막하는 마그네트론 플라즈마 CVD 장치이다. 이 장치에서는, 진공조 내에 성막부인 주 롤러(성막 롤러) 및 양극(대향 전극)이 서로 대향하여 배치되고, 상기 주 롤러의 내부에 자기 회로가 설치된다. 이 장치에서는, 상기 주 롤러 상을 주행하는 기재 상에 플라즈마를 발생시켜 성막한다.

특허 문헌 3에 기재된 장치는, 진공 챔버 내에서 기재를 연속적으로 반송하면서 당해 기재의 표면에 피막을 형성하는 플라즈마 CVD 장치이다. 이 장치는, 권취된 기재가 대향하도록 평행 또는 대략 평행하게 대향하여 배치된 한 쌍의 성막 롤과, 상기 각 성막 롤의 내부에 설치되고, 상기 성막 롤 사이의 대향 공간에 면한 롤 표면 부근에 팽창된 자장을 발생시키는 자장 발생 부재와, 한쪽 전극과 다른 쪽 전극이 교대로 극성이 반전하는 플라즈마 전원과, 상기 대향 공간에 성막 가스(G)를 공급하는 가스 공급 수단 및 상기 대향 공간을 진공 배기하는 진공 배기 수단을 갖는다. 상기 플라즈마 전원은, 그 한쪽 전극이 한쪽 성막 롤에 접속되고, 다른 쪽 전극이 다른 쪽 성막 롤에 접속되어 있다.

그러나 특허 문헌 1에 개시된 플라즈마 처리 장치에서는, 대향 전극의 플라즈마에 접하는 면에도 피막이 형성되어 퇴적되는 결점이 있다. 대향 전극에 퇴적되어 성장한 절연성 피막은, 전극 표면을 덮어 글로 방전의 특성을 변화시킨다. 또한, 필름 이외에 피막이 퇴적되므로, 원료 가스의 낭비로 된다. 덧붙여, 장시간의 운전에 의해 퇴적된 피막은, 대향 전극으로부터 박리되고, 이 박리된 피막(피막 플레이크)이 필름 표면에 부착되어 피막 결함(콘타미네이션)의 원인으로 된다.

또한, 특허 문헌 2에 개시된 CVD 장치에 있어서도, 필름을 권취한 성막 롤의 주위에 대향 전극이 설치되어 있으므로, 대향 전극에 피막이 형성되는 문제는, 특허 문헌 1에 개시된 플라즈마 처리 장치와 마찬가지로 발생하여, 개선책을 개시하는 것으로는 되어 있지 않다.

그런데, 특허 문헌 3에 개시된 플라즈마 CVD 장치는, 특허 문헌 1, 특허 문헌 2에 개시된 장치에 존재하는 「대향 전극의 오염에 수반되는 문제점」을 해소 가능한 것으로 되어 있다.

즉, 이 플라즈마 CVD 장치는, 서로의 축심이 평행하게 되도록 배열된 한 쌍의 성막 롤 사이에서 플라즈마를 발생시켜, 각 제막 롤에 권취된 필름의 표면에 피막을 형성하는 것으로 되어 있고, 성막 롤에 근접한 장소에 대향 전극이 존재하지 않는다. 그로 인해, 대향 전극에의 피막 형성에 수반되는 방전 특성의 변동이나, 피막 플레이크의 발생이 억제되어, 장시간의 안정적인 피막 형성이 가능하다.

그렇다고 해도, 특허 문헌 3의 플라즈마 CVD 장치라도, 성막 롤의 축심 방향의 양단부에는 필름(기재)으로 덮여 있지 않은 부위가 존재하여, 당해 개소에의 피막 퇴적은 발생한다. 또한, 이 플라즈마 CVD 장치에서는, 각 성막 롤 표면의 서로 대향하는 위치에 플라즈마를 각각 발생시키고, 이 플라즈마에 의해 필름에 피막이 형성되므로, 성막 영역(플라즈마가 형성된 영역)이 서로 대향한다. 그로 인해, 한쪽 성막 롤에 퇴적된 피막이 피막 플레이크로서 비산하였을 때에, 이 피막 플레이크가 대향하는 다른 쪽의 성막 롤 상에 감긴 필름 방향으로 비산하여 이 필름에 부착되기 쉽다.

일본 특허 제3155278호 공보(도 2) 일본 특허 제3880697호 공보(도 3) 일본 특허 출원 공개 제2008-196001호 공보(도 2)

본 발명은 이러한 문제에 비추어 이루어진 것으로, 기재 이외의 부재에 퇴적된 피막이 박리되어 떨어지는 문제가 발생하였다고 해도, 피막 형성 대상인 기재에 피막 결함이 발생하는 것을 회피 가능한 플라즈마 CVD 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명에 관한 플라즈마 CVD 장치는, 시트 형상의 연속 기재의 표면에 피막을 형성하는 플라즈마 CVD 장치이며, 진공 챔버와, 상기 진공 챔버 내에 배치되고, 교류 전원의 양극에 접속되는 동시에 상기 기재가 권취되는 한 쌍의 성막 롤과, 상기 한 쌍의 성막 롤의 회전 중심을 연결한 라인보다 일측의 영역의 일부 또는 전부인 성막 에어리어에 원료 가스를 포함하는 가스를 공급하는 가스 공급 장치와, 상기 교류 전원이 각 성막 롤에 교류 전원을 각각 인가함으로써 소정의 영역의 원료 가스를 플라즈마화하는 자장을 형성하는 자장 발생 장치를 구비하고, 상기 자장 발생 장치는, 상기 한 쌍의 성막 롤에 있어서의 상기 성막 에어리어 내에 위치하는 부위의 표면에 인접하는 영역의 원료 가스를 플라즈마화하여 플라즈마 영역을 형성하고, 상기 한 쌍의 성막 롤에는, 상기 플라즈마 영역을 통과하도록 상기 기재가 권취된다. 또한, 가스라 함은, 피막을 형성하는 원료 가스를 필수인 것으로 하여, 필요에 따라서, 원료 가스와 반응하여 화합물을 형성하는 반응 가스나, 피막에는 포함되지 않지만 플라즈마 발생이나 막질 향상 등에 기여하는 보조 가스를 혼합한 것을 말한다.

이 플라즈마 CVD 장치에 따르면, 성막 롤의 주위에 대향 전극이 존재하지 않으므로, 대향 전극에의 피막 형성에 수반되는 방전의 특성 변동이 억제되고, 피막 플레이크도 발생하지 않는다.

또한, 평행하게 배치된 한 쌍의 성막 롤의 회전 중심을 연결한 라인보다 일측의 영역에 성막 에어리어가 형성됨으로써, 한쪽 성막 롤로부터 비산한 피막 플레이크가 다른 쪽 성막 롤 상의 필름에 도달하기 어려워진다. 구체적으로, 상기 회전 중심을 연결한 라인보다도 일측의 영역에 성막 에어리어가 형성됨으로써, 각 성막 롤 표면의 서로 대향하는 위치에 플라즈마 영역이 형성되는 경우에 비해, 각 성막 롤 표면에 형성되는 플라즈마 영역간의 거리가 커지는 동시에, 마주보는 위치에 필름의 성막면이 없어진다. 그로 인해, 한쪽 성막 롤로부터 피막 플레이크가 비산해도, 각 성막 롤의 대향하는 위치에 플라즈마가 형성되어 있는 경우에 비해, 다른 쪽 성막 롤 상의 필름에 도달하기 어려워진다. 이에 의해, 피막 플레이크의 비산에 의한 콘타미네이션의 발생을 억제하는 것이 가능해진다.

도 1은 플라즈마 CVD 장치의 제1 실시 형태를 모식적으로 도시한 도면이다.
도 2는 플라즈마 CVD 장치의 제1 실시 형태를 모식적으로 도시한 도면이다(전체도).
도 3은 플라즈마 CVD 장치에 구비된 차단 수단을 확대하여 도시한 도면이다.
도 4는 플라즈마 CVD 장치의 제2 실시 형태(예1)를 모식적으로 도시한 도면이다.
도 5는 플라즈마 CVD 장치의 제2 실시 형태(예2)를 모식적으로 도시한 도면이다.
도 6은 플라즈마 CVD 장치의 제2 실시 형태(예3)를 모식적으로 도시한 도면이다.
도 7은 플라즈마 CVD 장치의 제2 실시 형태(예4)를 모식적으로 도시한 도면이다.
도 8은 플라즈마 CVD 장치의 제2 실시 형태(예5)를 모식적으로 도시한 도면이다.
도 9는 플라즈마 CVD 장치의 제3 실시 형태를 모식적으로 도시한 도면이다.

이하, 본 발명의 실시 형태를, 도면을 기초로 설명한다.

또한, 이하의 설명에서는, 동일한 부품에는 동일한 번호를 부여하고 있다. 그들의 명칭 및 기능도 동일하다. 따라서, 그들에 대한 상세한 설명은 반복하지 않는다.

[제1 실시 형태]

도 1은 본 발명의 제1 실시 형태에 관한 플라즈마 CVD 장치(1)의 전체 구성을 도시한다.

본 실시 형태의 플라즈마 CVD 장치(1)는, 감압하에 있어서, 나란히 배치한 성막 롤(2, 2)에 교류 혹은 극성 반전을 수반하는 펄스 전압을 인가하고, 성막 롤(2, 2)의 하부의 공간에 글로 방전을 발생시켜, 성막 롤(2, 2)에 권취한 시트 형상의 기재(W)에 플라즈마 CVD에 의한 성막을 행하는 것이다.

본 실시 형태의 플라즈마 CVD 장치(1)는, 진공 챔버(3)와, 이 진공 챔버(3) 내에 배치되는 한 쌍의 성막 롤(2, 2)을 구비하고, 이 한 쌍의 성막 롤(2, 2)에 권취된 시트 형상의 기재(W)의 표면에 피막을 형성한다.

한 쌍의 성막 롤(2, 2)의 회전 중심을 연결한 라인보다 하방측에, 진공 챔버(3) 내를 상하로 구획하는 차단 부재(4)[차단 부재(4)의 하면]가 설치되어 있다. 진공 챔버(3) 내에 있어서, 이 차단 부재(4)의 하측이 성막 에어리어 D이고, 차단 부재(4)의 상측이 비성막 에어리어 E이다.

성막 에어리어 D 내에는, 성막 에어리어 D에 성막 가스를 공급하는 가스 공급 장치의 가스 공급부(5)와, 성막 에어리어 D를 배기하는 배기 장치(6)가 설치된다. 덧붙여, 한 쌍의 성막 롤(2, 2)의 표면의 성막 에어리어 D 내에 위치하는 부위(상세하게는, 당해 부위에 인접하는 영역)에 플라즈마를 발생시켜 플라즈마 영역 P를 형성하는 자장 발생 수단(7)이 설치되어 있다. 자장 발생 수단(7)이 형성한 플라즈마 영역 P를 통과하도록, 한 쌍의 성막 롤(2, 2)에 기재(W)가 권취된다.

피막이 형성되는 기재(W)로서는, 플라스틱의 필름이나 시트, 종이 등, 롤 형상으로 권취 가능한 절연성 재료가 생각된다. 플라스틱 필름, 시트로서는, PET, PEN, PES, 폴리카보네이트, 폴리올레핀, 폴리이미드 등이 적당하다. 또한, 기재(W)의 두께로서는, 진공중에서의 반송이 가능한 5㎛ 내지 0.5㎜가 바람직하다.

도 1, 도 2에 기초하여, 플라즈마 CVD 장치(1)의 상세에 대해 서술한다.

진공 챔버(3)는, 스테인리스 판 등을 용접하거나 하여 형성된다. 이 진공 챔버(3)의 내부에는, 한 쌍의 성막 롤(2, 2)이 배치되어 있다. 한 쌍의 성막 롤(2, 2)은, 도 1, 도 2에 도시하는 바와 같이, 동일한 직경이며 또한 동일한 길이의 원통 형상을 갖고, 스테인리스 재료 등에 의해 형성된다. 한 쌍의 성막 롤(2, 2)은, 그 회전 중심이 바닥면(F)으로부터 대략 동일한 높이로 되도록, 서로의 축심(회전 중심)이 평행하고 또한 수평 방향으로 배열되도록 배치된다.

한 쌍의 성막 롤(2, 2)은, 진공 챔버(3)로부터 전기적으로 절연되는 동시에 서로가 전기적으로 절연되어, 교류 전원(8)의 양극에 접속된다. 이 교류 전원(8)은, 고주파의 교류 전압, 또는 양극의 극성을 반전 가능한 펄스 형상의 전압을 발생시킨다.

성막을 행하는 기재(W)는, 전술한 바와 같은 절연성 재료이므로, 직류 전압의 인가로는 전류를 흘릴 수 없어 성막 롤(2, 2)에 인가된 전력을 플라즈마에 전달할 수 없지만, 적절한 주파수(약 1㎑ 이상, 바람직하게는 10㎑ 이상)의 교류 전력이면, 성막 롤(2, 2)에 인가된 전력을 절연물의 기재(W)를 통해 플라즈마에 전파 가능하다. 교류 전원(8)이 인가됨으로써 각 성막 롤에 있어서 발생한 방전의 전압은 수백 V 내지 2000V의 범위가 바람직하다.

차단 부재(4)는, 그 하면이 한 쌍의 성막 롤(2, 2)의 회전 중심을 연결한 라인보다 약간 하측에 위치하고, 이 하면에 의해 진공 챔버(3) 내를 상하로 구획하도록 진공 챔버(3)에 설치된다. 차단 부재(4)는, 금속 등으로 구성된 격벽이며, 그 하면이 성막 롤(2, 2)의 회전 중심보다 하방 위치를 가로지르는 형상으로, 진공 챔버(3) 내에 수평 방향으로 설치되어 있다.

진공 챔버(3)의 내부 공간에 있어서, 차단 부재(4)보다 하측이 성막이 행해지는 성막 에어리어 D이고, 차단 부재(4)보다 상측이 성막에 기여하지 않는 비성막 에어리어 E이다. 성막 에어리어 D에는, 감압된 후에 피막 형성에 기여하는 성막 가스(원료 가스를 필수로 하여, 반응 가스, 보조 가스를 포함함)가 공급된다. 비성막 에어리어 E에는, 감압된 후에 피막 형성에 기여하지 않는 가스가 공급된다. 여기서, 원료 가스라 함은, 피막의 주성분으로 되는 재료를 공급하는 가스이며, 예를 들어 SiOx 피막을 형성하는 경우에는, HMDSO, TEOS, 실란 등의 Si를 함유하는 가스가 원료 가스이다. 반응 가스라 함은, 그 자신은 피막을 형성하지 않지만 원료 가스와 반응하여 피막에 도입되는 가스이다. SiOx 성막의 경우의 반응 가스에는 산소(O₂)가 해당된다. 보조 가스는, 원칙적으로 피막에는 포함되지 않는 가스이지만, 방전의 안정성 향상, 막질 향상 등의 목적으로 공급되는 가스이다. SiOx 성막의 경우의 반응 가스에는 Ar, He 등이 사용된다.

도 3에 도시하는 바와 같이, 성막 롤(2, 2)과 차단 부재(4) 사이에는 간극(9)(갭)이 형성되어 있다. 상세하게는, 차단 부재(4)에 있어서의 성막 롤(2)을 둘러싸는 부위, 즉, 차단 부재(4)에 있어서의 성막 롤(2, 2)의 표면에 근접하는 부위는, 성막 롤(2, 2)의 외주면을 따르는 형상의 오목 형상의 원호부이며, 이 원호부는 성막 롤(2, 2)의 표면에는 비접촉으로 되어 있다. 원호부와 성막 롤(2, 2)의 표면과의 갭에 의해 간극(9)이 형성되어 있다.

성막 롤(2, 2)과 차단 부재(4) 사이의 간극(9)은, 성막 롤(2, 2)에 권취된 기재(W)의 통과를 가능하게 하는 동시에, 성막 에어리어 D로부터 비성막 에어리어 E로의 가스 유입을 억제 가능한 공극 거리를 갖고 있다. 예를 들어, 간극(9)의 갭 길이는 0.5 내지 3㎜로 하는 것이 바람직하다.

도 1에 도시하는 바와 같이, 성막 에어리어 D 내에는, 이 에어리어에 성막 가스(G)를 공급하는 가스 공급 장치의 가스 공급부(5)가 설치되어 있다.

이 가스 공급부(5)는 원관 부재이다. 가스 공급부(5)의 주위면에는, 길이 방향을 따라, 가스를 분사하는 분사 구멍이 복수 형성되어 있다. 가스 공급부(5)는, 한 쌍의 성막 롤(2, 2)의 대면측이며 또한 하방측에 배치되고, 가스 공급부(5)의 축심과 성막 롤(2, 2)의 회전 축심이 대략 평행하게 되도록 배치되어 있다. 여기서, 도 1의 한 쌍의 성막 롤(2, 2)에 있어서의 대면측이라 함은, 도 1의 좌우 방향에 있어서 한 쌍의 성막 롤(2, 2)의 축심간의 내측을 말하고, 한 쌍의 성막 롤(2, 2)의 비대면측이라 함은, 도 1의 좌우 방향에 있어서 한 쌍의 성막 롤(2, 2)의 축심간의 외측을 말한다.

또한, 가스 공급부(5)가 후술하는 바와 같이 플라즈마 영역 P보다 하방에 배치되는 것이 매우 바람직하다. 또한, 가스 공급부(5)의 길이 방향을 따라 형성된 분사 구멍은, 플라즈마 영역 P를 향하도록 형성되어 있다.

한편, 진공 챔버(3)의 저벽(3A)에는, 진공 펌프에 연통되는 배기 장치(6)가 설치되어 있다. 배기 장치(6)는, 피막 형성 작업 전에 성막 에어리어 D를 감압하거나, 가스 공급부(5)로부터 공급되고 또한 성막에 기여한 후의 성막 가스(G)를 진공 챔버(3)의 외부로 배출한다.

본 실시 형태의 배기 장치(6)는, 한 쌍의 성막 롤(2, 2)의 비대면측이며 또한 하방측에 설치되어 있다. 즉, 도 1의 좌측에 위치하는 성막 롤(2)의 좌측 하방측, 우측에 위치하는 성막 롤(2)의 우측 하방측에, 배기 장치(6)가 설치되어 있다. 또한, 배기 장치(6)가 후술하는 플라즈마 영역 P보다 하방에 위치하는 배치가 매우 바람직하다.

정리하면, 진공 챔버(3)의 저벽(3A)에 있어서, 그 좌우 양측 2개소에 배기 장치(6, 6)가 설치되고, 저벽(3A)의 대략 중앙 또한 상방에 가스 공급부(5)가 배치되어 있다.

가스 공급부(5) 및 배기 장치(6)를 적절하게 컨트롤하는 동시에, 비성막 에어리어 E측에 설치된 가스 공급부(비성막 에어리어측 가스 공급부:도시하지 않음) 및 배기 장치(도시하지 않음)를 제어하고, 반응 가스 및/또는 보조 가스를 공급함으로써, 「성막 에어리어 D의 압력 PD≤비성막 에어리어 E의 압력 PE」로 한다. 이에 의해, 간극(9)을 통과하여 비성막 에어리어 E로부터 성막 에어리어 D를 향하는 가스의 흐름이 형성되고, 그 결과, 비성막 에어리어 E로 원료 가스가 유입되는 것이 억제된다. 또한, 비성막 에어리어 E에 배기 장치를 설치하지 않고 반응 가스 및/또는 보조 가스를 공급하는 것만이라도 좋다.

또한, 도 1에 도시하는 바와 같이, 플라즈마 CVD 장치(1)에는, 한 쌍의 성막 롤(2, 2)의 표면에 있어서의 성막 에어리어 D 내에 위치하는 부위에 인접하는 영역에 플라즈마를 발생시켜 플라즈마 영역 P를 형성하는 자장 발생 장치(7)가 설치되어 있다. 이 플라즈마 영역 P에 있어서, 효과적으로 피막 형성이 행해지므로, 플라즈마 영역 P를 성막 영역으로 생각할 수도 있다.

본 실시 형태의 경우, 플라즈마 영역 P를 각 성막 롤(2, 2)의 하부 표면으로 하기 위해, 성막 롤(2, 2)의 내측에 자장 발생 장치(7)가 각각 배치되어 있다. 이 자장 발생 장치(7)는, 발생한 자력선이 성막 롤(2, 2)의 하부 내면으로부터 하부 외면(표면)에 이르고, 다시 성막 롤(2, 2) 내부로 복귀되도록, 자극을 아래를 향하게 하여 배치되어 있다. 자장 발생 장치(7)는, 성막 롤(2, 2)의 회전시에 있어서도, 항상 자극이 하향으로 되어 있다.

전술한 가스 공급부(5)는, 플라즈마 영역 P를 향하도록 성막 가스(G)를 분사한다.

또한, 자장 발생 장치(7)로서는, 다양한 형태의 것이 채용 가능하지만, 예를 들어 롤 축 방향으로 긴 중앙 자석과, 이 중앙 자석을 둘러싸는 레이스 트랙 형상[육상 경기장의 트랙(race-track)과 같은 형상]의 외주 자석과, 이들을 성막 롤 내측에서 접속하는 자계 단락 부재를 구비하고 있는 마그네트론 자장(레이스 트랙 형상 자장) 발생 기구여도 된다.

그런데, 기재(W)에 대한 성막을 확실하게 행하기 위해서는, 자장 발생 장치(7)에 의해 형성되는 플라즈마 영역 P를 기재(W)가 통과하도록, 당해 기재(W)를 이송할 필요가 있다. 그것을 위해, 본 실시 형태의 플라즈마 CVD 장치(1)에서는, 권출 롤(10)이나 권취 롤(11)이 이하의 위치 관계로 되도록 배치된다.

도 2에 도시하는 바와 같이, 권회되어 있는 미성막 기재(W)를 불출하는 권출 롤(10)은, 진공 챔버(3) 내의 상방 좌측에 배치되고, 성막 후의 기재(W)를 권취하는 권취 롤(11)은, 진공 챔버(3) 내의 상방 우측에 배치되어 있다. 즉, 권출 롤(10) 및 권취 롤(11)은, 비성막 에어리어 E 내에 설치된다.

또한, 한쪽 성막 롤(2)을 통과한 기재(W)를 다른 쪽 성막 롤(2)로 보내는 보조 롤(12)이, 좌우 한 쌍의 성막 롤(2, 2)의 대면측이며 그 상방측에 1개 설치되어 있다. 이 보조 롤(12)은 비성막 에어리어 E에 배치된다.

이상 서술한 플라즈마 CVD 장치(1)에서, 기재(W)에 성막을 행하는 수순에 대해 서술한다.

우선, 배기 장치(6)를 작동시켜, 피막 형성 작업 전에 성막 에어리어 D를 감압하고, 가스 공급 장치의 가스 공급부(5)로부터, 성막 에어리어 D 내에 연속적으로 성막 가스(G)(원료 가스, 반응 가스, 보조 가스)를 공급한다. 동시에 「성막 에어리어 D의 압력 PD(PD＝0.1㎩ 내지 10㎩ 정도)≤비성막 에어리어 E의 압력 PE」로 되도록 압력을 조정하여 유지한다.

또한, 교류 전원(8)이 각 성막 롤(2, 2)에 고주파의 교류 또는 펄스 형상의 전압을 인가하면, 자장 발생 장치(7)에 의해 자장이 형성된 공간에 선택적으로 각 성막 롤(2, 2)의 표면으로부터 글로 방전이 발생하여 성막 가스(G)가 플라즈마화되어, 플라즈마 영역 P가 형성된다. 가스 공급부(5)로부터 공급된 성막 가스(G)가 이 플라즈마 영역 P에 도달하고, 그곳에서 원료 가스가 플라즈마에 의해 분해되어, 기재(W) 상에 피막이 형성된다.

이러한 상황하에서, 권출 롤(10)로부터 권출된 기재(W)는, 좌측의 성막 롤(2, 2)에 권취되어, 좌측의 성막 롤(2)의 플라즈마 영역 P를 통과한 후, 보조 롤(12)에 의해 이송 방향이 상방으로부터 하방으로 반전된다. 그리고 기재(W)는, 우측의 성막 롤(2)에 권취되어, 우측의 성막 롤(2)의 플라즈마 영역 P를 통과하여 2회째의 성막이 행해지고, 권취 롤(11)에 권취된다.

이상과 같이 본 발명의 플라즈마 CVD 장치(1)에서는, 성막 롤(2, 2)의 표면에 기재(W)를 덮은 상태에서, 성막 롤(2, 2)의 하부 표면에 형성된 플라즈마 영역 P를 통과하도록 기재(W)를 반송하면서 피막 형성을 행하는 것이 가능하다.

플라즈마 발생을 위한 전극은, 한 쌍의 성막 롤(2, 2)이므로, 방전 유지를 위한 대향 전극은 필요가 없다. 플라즈마 발생에 관계되는 기구가 2개의 성막 롤(2, 2)뿐이므로, 최소한의 롤 개수에 의해 플라즈마 발생 기구를 구성할 수 있다.

또한, 성막 롤(2, 2)의 플라즈마 영역 P에는 기재(W)가 항상 존재하므로, 성막 롤(2, 2)의 표면이 노출되지 않아 롤 표면에 피막이 퇴적되는 일이 없다. 그러므로 성막 롤(2, 2)(전극)에의 피막 퇴적에 수반되는 방전의 변동은 발생하지 않아, 장시간에 걸친 안정적인 방전이 실현 가능하다. 특별한 대향 전극이 불필요하므로, 대향 전극으로부터의 피막 플레이크에 의한 더스트의 발생도 없다.

성막 에어리어 D에 있어서는, 진공 챔버(3)의 우측벽, 좌측벽, 저벽(3A)이 노출되어 있어, 이 부분에의 피막 퇴적은 발생하지만, 종래의 장치와 같은 플라즈마 생성의 전극으로서의 역할이 없으므로, 거리를 두고 설치도 가능하고, 피막 퇴적에 의한 문제 발생의 가능성도 적다.

또한, 성막 롤(2, 2)의 양단부에는 피막의 퇴적이 부득이하게 발생하지만, 만일 당해 개소의 퇴적물이 피막 플레이크로서 비산하였다고 해도, 하방으로의 낙하가 대부분이며, 다른 쪽 롤 상에 있는 기재 표면에의 피막 플레이크의 부착에 의한 콘타미네이션은 거의 없다.

[제2 실시 형태]

제1 실시 형태로서 서술한 플라즈마 CVD 장치(1) 대신에, 가스 공급부(5), 배기 장치(6), 자장 발생 장치(7)의 배치를 다양하게 변경한 플라즈마 CVD 장치(1)를 생각할 수 있다. 그들을 제2 실시 형태로서, 이하에 서술한다. 또한, 설명을 생략한 부분은, 제1 실시 형태의 플라즈마 CVD 장치(1)와 대략 마찬가지의 구성을 갖고 있다.

도 4 내지 도 8에는, 제2 실시 형태에 관한 플라즈마 CVD 장치(1)의 정면 개략도가 도시되어 있다.

도 4는 제2 실시 형태의 「예1」이다. 이 플라즈마 CVD 장치(1)에서는, 자장 발생 장치(7)가 각 성막 롤(2, 2)의 외측이며 당해 성막 롤(2)의 하부 표면에 대면하는 위치에 설치되어 있다.

상세하게는, 자장 발생 장치(7)는, 각 성막 롤(2, 2)의 하방이며 진공 챔버(3)의 저벽(3A) 상에 배치되어 있다. 자장 발생 장치(7)의 구성은, 제1 실시 형태와 대략 동일하고, 마그네트론 자장 발생 기구 등을 채용할 수 있다. 자장 발생 장치(7)는, 자신에 피막이 형성되지 않도록, 스테인리스제의 하우징(20)으로 주위를 둘러싼 상태에서 저벽(3A) 상에 배치되는 것이 바람직하다.

도 5는 제2 실시 형태의 「예2」이다. 이 플라즈마 CVD 장치(1)에서는, 성막 롤(2, 2)의 내측에 배치된 자장 발생 장치(7)가 서로 마주보는 방향으로 각각 경사 하방을 향하고 있다.

상세하게는, 도 5에서 좌측에 위치하는 성막 롤(2)의 내부의 자장 발생 장치(7)는 우측 경사 하방을 향하고, 우측에 위치하는 성막 롤(2)의 내부의 자장 발생 장치(7)는 좌측 경사 하방을 향하고 있다. 그로 인해, 좌측에 위치하는 성막 롤(2)은 그 우측 경사 하방의 표면 근방이 플라즈마 영역 P로 되고, 우측에 위치하는 성막 롤(2)은 그 좌측 경사 하방의 표면 근방이 플라즈마 영역 P로 되어 있다.

한 쌍의 성막 롤(2, 2)의 대면측이며 또한 하방측에 가스 공급부(5)가 배치되고, 성막 가스(G)의 분사 구멍은 대략 연직 상방을 향하고 있다.

이 구성이라도, 가스 공급부(5)로부터 분사된 성막 가스(G)가 확실하게 플라즈마 영역 P에 도달하여, 기재(W) 상에의 성막이 행해진다. 성막 후의 성막 가스(G)는, 진공 챔버(3)의 저벽(3A)의 좌우 양측 2개소에 설치된 배기 장치(6)로부터 외부로 배기된다.

도 6은 제2 실시 형태의 「예3」이다. 이 플라즈마 CVD 장치(1)에서는, 자장 발생 장치(7)가 한 쌍의 성막 롤(2, 2)의 하부 표면에 플라즈마 영역 P를 형성하는 위치에 설치되고, 가스 공급부(5)가 한 쌍의 성막 롤(2, 2)의 비대면측이며 또한 하방측에 배치되고, 배기 장치(6)가 한 쌍의 성막 롤(2, 2)의 대면측이며 또한 하방측에 배치되어 있다.

상세하게는, 제1 실시 형태와 마찬가지로, 자극이 하측을 향하도록 성막 롤(2, 2)의 내측에 자장 발생 장치(7)가 배치되어 있고, 이 자장 발생 장치(7)에 의해, 각 성막 롤(2, 2)의 하부 표면이 플라즈마 영역 P로 되어 있다.

또한, 도 6에서 좌측에 위치하는 성막 롤(2)의 외측이며 좌측 경사 하측에, 가스 공급부(5)가 배치되고, 성막 가스(G)의 분사 구멍은 우측 상방을 향하고 있다. 우측에 위치하는 성막 롤(2)의 외측이며 우측 경사 하측에도, 또 하나의 가스 공급부(5)가 배치되고, 이 가스 공급부(5)의 성막 가스(G)의 분사 구멍은 좌측 상방을 향하고 있다.

한 쌍의 성막 롤(2, 2)의 대면측이며 또한 하방측에 배기 장치(6)가 배치되고, 진공 챔버(3)의 저벽(3A) 중앙부로부터 성막 가스(G)가 외부로 배기된다.

이 구성이라도, 가스 공급부(5)로부터 분사된 성막 가스(G)가 플라즈마 영역 P에 도달하여, 기재(W) 상에의 성막이 행해진다.

도 7은 제2 실시 형태의 「예4」이다. 이 플라즈마 CVD 장치(1)에서는, 자장 발생 장치(7)가 한 쌍의 성막 롤(2, 2)의 하부 표면에 플라즈마 영역 P를 형성하는 위치에 설치되고, 가스 공급부(5)가 한 쌍의 성막 롤(2, 2)의 비대면측의 한쪽이며 또한 하방측에 배치되고, 배기 장치(6)가 한 쌍의 성막 롤(2, 2)의 비대면측의 다른 쪽이며 또한 하방측에 배치되어 있다.

상세하게는, 제1 실시 형태 마찬가지로, 자극이 하측을 향하도록 성막 롤(2, 2)의 내부에 자장 발생 장치(7)가 배치되어 있고, 이 자장 발생 장치(7)에 의해, 각 성막 롤(2, 2)의 하부 표면이 플라즈마 영역 P로 되어 있다.

또한, 도 7에서 좌측에 위치하는 성막 롤(2)의 외측이며 좌측 경사 하방에 가스 공급부(5)가 배치되어, 성막 가스(G)의 분사 구멍은 우측 상방을 향하고 있다. 우측에 위치하는 성막 롤(2)의 외측이며 우측 경사 하측에는 배기 장치(6)가 배치되어, 진공 챔버(3)의 저벽(3A) 우측부로부터 성막 가스(G)가 외부로 배기된다.

이 구성이라도, 가스 공급부(5)로부터 분사된 성막 가스(G)가 플라즈마 영역 P에 도달하고, 기재(W) 상에의 성막이 행해진다. 덧붙여, 성막 롤(2, 2)의 일측[본 실시 형태에서는 좌측의 성막 롤(2)보다도 좌측]으로부터 공급된 원료 가스는, 2개의 플라즈마 영역 P를 통과하여 피막 생성에 이용된 후에, 타측[본 실시 형태에서는 우측의 성막 롤(2)보다도 우측]으로부터 배기되게 되어, 보다 효율적으로 이용된다.

도 8은 제2 실시 형태의 「예5」로, 전술한 「예1」의 변형예이다.

이 예에서는, 자장 발생 장치(7)가 진공 챔버(3)의 외측이며, 각 성막 롤(2, 2)의 하부 표면에 대면하는 위치에 설치되어 있다.

자장 발생 장치(7)는, 도 8에 도시하는 바와 같이, 진공 챔버(3)의 외측에 배치되어도 된다. 이 경우, 자장 발생 장치(7)는, 한 쌍의 성막 롤(2, 2) 표면의 성막 에어리어 D 내에 위치하는 부위 근방에 플라즈마를 가두기 위한 자장을 형성하는 위치에 배치된다. 도 8에 있어서는, 자장 발생 장치(7)로서 미러 자장 발생 기구(21)가 사용되고 있지만, 제1 실시 형태와 대략 동일한 마그네트론 자장 발생 기구 등이 사용되어도 된다. 이 구성을 채용하면, 자장 발생 장치(7) 자체를 하우징(20)으로 둘러쌀 필요가 없어져, 부품 개수의 삭감, 장치 구성의 간략화를 도모할 수 있다.

그런데, 상기한 예1 내지 예5의 전부에 있어서, 기재(W)에 성막이 행해지는 플라즈마 영역 P의 하방측에, 가스 공급부(5)나 배기 장치(6)가 배치된다. 그로 인해, 가스 공급부(5) 및/또는 배기 장치(6)에 퇴적된 피막이 박리되어 떨어졌다고 해도, 상방측에 위치하는 기재(W) 표면에 피막 플레이크가 도달하는 일은 없어, 기재(W)에의 부착이나 콘타미네이션을 방지할 수 있다.

[제3 실시 형태]

다음에, 본 발명에 관한 플라즈마 CVD 장치의 제3 실시 형태에 대해 서술한다.

도 9에 도시하는 본 실시 형태의 플라즈마 CVD 장치(1)가 제1 실시 형태의 플라즈마 CVD 장치와 다른 점은, 서로의 축심이 평행하고 또한 바닥면(F)에 대해 대략 수직 방향으로 배열되도록 한 쌍의 성막 롤(2, 2)이 배치되어 있는 점에 있다. 그리고 성막 에어리어 D는, 한 쌍의 성막 롤(2, 2)의 회전 중심을 연결한 라인보다 좌측이다. 제1 실시 형태 및 제2 실시 형태의 플라즈마 CVD 장치를 횡형으로 하면, 본 실시 형태의 플라즈마 CVD 장치(1)는 종형이다.

도 9에 도시하는 바와 같이, 한 쌍의 성막 롤(2, 2)의 회전 중심을 연결한 라인보다 약간 좌측에는, 진공 챔버(3) 내를 좌우로 격리하는 차단 부재(4)가 설치되어 있다. 차단 부재(4)는, 성막 롤(2, 2)의 회전 중심보다 좌측 위치를 가로지르는 형상으로, 진공 챔버(3) 내에 연직 방향으로 설치되어 있다.

진공 챔버(3) 내에 있어서, 이 차단 부재(4)보다 좌측이 성막이 행해지는 성막 에어리어 D이고, 차단 부재(4)보다 우측이 성막에 기여하지 않는 비성막 에어리어 E이다.

또한, 각 성막 롤(2, 2)의 좌측 표면에 플라즈마 영역 P가 형성되도록, 성막 롤(2, 2)의 내부에 자장 발생 장치(7)가 배치되어 있다. 이 자장 발생 장치(7)로부터 발생한 자력선은 성막 롤(2, 2)의 좌측부 내면으로부터 좌측부 외면(좌측 표면)에 이르고, 다시 성막 롤(2, 2) 내부로 복귀되도록, 그 자극이 좌향으로 되도록 설치되어 있다.

권출 롤(10)은 진공 챔버(3) 내의 상방 우측에 배치되고, 권취 롤(11)은 진공 챔버(3) 내의 하방 우측에 배치되어 있다. 즉, 권출 롤(10) 및 권취 롤(11)은, 비성막 에어리어 E 내에 설치되어 있다. 보조 롤(12)은, 좌우 한 쌍의 성막 롤(2, 2)의 대면측이며 또한 우측(비성막 에어리어 E)에 1개 설치되어 있다.

가스 공급부(5)는, 성막 에어리어 D 내이며, 상측의 성막 롤(2)보다 더욱 상측에 배치된다. 구체적으로, 원관 부재인 가스 공급부(5)는, 그 축심과 성막 롤(2, 2)의 회전 축심이 대략 평행하게 되도록 배치된다. 가스 공급부(5)의 길이 방향을 따라 형성된 분사 구멍은, 플라즈마 영역 P를 향하도록 하향으로 개방되어 있다. 배기 장치(6)는, 성막 에어리어 D 내이며, 하측의 성막 롤(2)의 더욱 하측에 설치되어 있다.

이 구성이라도, 가스 공급부(5)로부터 분사된 성막 가스(G)가 플라즈마 영역 P에 도달하여, 기재(W) 상에의 성막이 행해진다. 덧붙여, 성막 롤(2, 2)의 상측으로부터 공급된 원료 가스는, 2개의 플라즈마 영역 P를 통과하여 피막 생성을 행한 후에, 하측으로부터 배기된다. 이에 의해, 효율적으로 원료 가스를 이용하는 것이 가능해진다.

그런데, 금회 개시된 실시 형태는 모든 점에서 예시이며 제한적인 것은 아니다. 본 발명의 범위는, 특허청구범위에 의해 나타내어지고, 특허청구범위와 균등한 의미 및 범위 내에서의 모든 변경을 포함한다.

예를 들어, 제1 실시 형태 및 제2 실시 형태의 장치에서는, 횡형이며 한 쌍의 성막 롤(2, 2)의 회전 중심을 연결한 라인이 수평으로 되고, 제3 실시 형태의 장치에서는, 종형이며 한 쌍의 성막 롤(2, 2)의 회전 중심을 연결한 라인이 수직으로 되는 것을 설명하였다. 이러한 실시 형태에서의 「수평」, 「수직」은 엄밀한 의미에서의 수평?수직에 한정되지 않고, 실질적인 의미에서의 수평?수직을 의미한다.

예를 나타내면, 제1 실시 형태의 플라즈마 CVD 장치(1)에 있어서, 한 쌍의 성막 롤(2, 2)의 회전 중심을 연결한 라인이, 바닥면(F)에 대해, 5°내지 10°정도 기울어 있었다고 해도, 본원의 특허청구범위에 포함되는 것이 의도된다.

상기 제1 내지 제3 실시 형태에서는 1개의 연속된 필름[기재(W)]을 한 쌍의 성막 롤(2, 2)에 순차 통과시키는 형태를 나타내고 있지만, 한 쌍의 성막 롤(2, 2) 각각에 대해 권출부[권출 롤(10)]와 권취부[권취 롤(11)]를 설치하는 것도 가능하고, 이러한 형태도 본 발명의 범위이다. 이 경우는, 보조 롤(12)은 불필요해진다.

이상 설명한 본 발명을 정리하면 이하와 같다.

즉, 본 발명에 관한 플라즈마 CVD 장치는, 시트 형상의 기재의 표면에 피막을 형성하는 플라즈마 CVD 장치이며, 진공 챔버와, 상기 진공 챔버 내에 배치되고, 교류 전원의 양극에 접속되는 동시에 상기 기재가 권취되는 한 쌍의 성막 롤과, 상기 한 쌍의 성막 롤의 회전 중심을 연결한 라인보다 일측의 영역의 일부 또는 전부인 성막 에어리어에 원료 가스를 포함하는 가스를 공급하는 가스 공급 장치와, 상기 교류 전원이 각 성막 롤에 교류 전압을 각각 인가함으로써 소정의 영역의 원료 가스를 플라즈마화하는 자장을 형성하는 자장 발생 장치를 구비하고, 상기 자장 발생 장치는, 상기 한 쌍의 성막 롤에 있어서의 상기 성막 에어리어 내에 위치하는 부위의 표면에 인접하는 영역의 원료 가스를 플라즈마화하여 플라즈마 영역을 형성하고, 상기 한 쌍의 성막 롤에는, 상기 플라즈마 영역을 통과하도록 상기 기재가 권취된다. 또한, 가스라 함은, 피막을 형성하는 원료 가스를 필수인 것으로 하여, 필요에 따라서, 원료 가스와 반응하여 화합물을 형성하는 반응 가스나, 피막에는 포함되지 않지만 플라즈마 발생이나 막질 향상 등에 기여하는 보조 가스를 혼합한 것을 말한다.

이 플라즈마 CVD 장치에 따르면, 성막 롤의 주위에 대향 전극이 존재하지 않으므로, 대향 전극에의 피막 형성에 수반되는 방전의 특성의 변동이 억제되고, 피막 플레이크도 발생하지 않는다.

또한, 평행하게 배치된 한 쌍의 성막 롤의 회전 중심을 연결한 라인보다 일측의 영역에 성막 에어리어가 형성됨으로써, 한쪽 성막 롤로부터 비산한 피막 플레이크가 다른 쪽 성막 롤 상의 필름에 도달하기 어려워진다. 구체적으로, 상기 회전 중심을 연결한 라인보다도 일측의 영역에 성막 에어리어가 형성됨으로써, 각 성막 롤 표면의 서로 대향하는 위치에 플라즈마 영역이 각각 형성되는 경우에 비해, 각 성막 롤 표면에 형성되는 플라즈마 영역간의 거리가 커지는 동시에, 마주보는 위치에 필름의 성막면이 없어진다. 그로 인해, 한쪽 성막 롤로부터 피막 플레이크가 비산되어도, 각 성막 롤의 대향하는 위치에 플라즈마가 형성되어 있는 경우에 비해, 다른 쪽 성막 롤 상의 필름에 도달하기 어려워진다. 이에 의해, 피막 플레이크의 비산에 의한 콘타미네이션의 발생을 억제하는 것이 가능해진다.

또한, 상기 한 쌍의 성막 롤은, 서로의 축심이 평행하고 또한 수평 방향으로 나열되도록 배치되고, 상기 성막 에어리어는, 상기 한 쌍의 성막 롤의 회전 중심을 연결한 라인보다 하방측의 영역의 일부 또는 전부여도 된다. 이 구성에 따르면, 성막 롤의 양단부(기재가 권취되어 있지 않은 부분)에 퇴적된 피막이 피막 플레이크되어 박리되어 떨어졌다고 해도, 하방측으로 낙하하므로, 기재에의 부착이나 콘타미네이션을 회피할 수 있다.

또한, 상기 진공 챔버 내에 있어서, 상기 성막 에어리어보다 상방측의 영역인 비성막 에어리어와 상기 성막 에어리어를 구획하는 차단 부재를 구비해도 된다. 이 구성에 따르면, 비성막 에어리어와 성막 에어리어는 항상 구획되어 양자는 확실하게 차단되는 것으로 된다. 또한, 차단 부재에 의해, 성막 에어리어에 공급된 가스가 비성막 에어리어로 유입되는 것이 억제되어, 비성막 에어리어 내에서의 피막 형성이 방지된다.

이 경우, 상기 비성막 에어리어에, 기재의 권출 롤 및 권취 롤이 배치되고, 상기 차단 부재는, 상기 성막 에어리어에 면하는 하면을 갖고, 그 하면이 상기 한 쌍의 성막 롤의 회전 중심을 연결한 라인보다 하방측으로 되도록 설치되어도 된다. 이 구성에 따르면, 권출 롤로부터 권출된 기재 또는 권취 릴에 권취되는 기재는, 성막 롤의 회전 축심보다 하측의 영역에서 성막 롤에 권취되게 되어, 성막 롤의 상측은 표면이 노출 상태로 된다. 그러나 차단 부재의 하면이 상기 한 쌍의 성막 롤의 회전 중심을 연결한 라인보다 하방측으로 되도록 차단 부재가 진공 챔버 내에 설치되므로, 성막 롤에 있어서의 표면이 드러난 상태인 상측 표면을 확실하게 비성막 에어리어 내에 위치시킬 수 있고, 그 결과, 성막 롤에의 피막 퇴적을 방지하는 것이 가능해진다.

또한, 상기 차단 부재와 각 성막 롤 사이에는, 상기 기재의 통과를 가능하게 하는 동시에 성막 에어리어로부터 비성막 에어리어로의 원료 가스의 유입을 억제 가능하게 하는 간극이 형성되어도 된다. 이 구성에 따르면, 성막 에어리어로부터 비성막 에어리어로의 원료 가스의 유입이 억제되면서도, 양 에어리어 사이의 기재의 이송은 지장 없이 행해진다.

또한, 상기 비성막 에어리어에 반응 가스 및/또는 보조 가스를 공급하는 비성막 에어리어측 가스 공급 장치를 구비하고, 상기 비성막 에어리어측 가스 공급 장치는, 상기 비성막 에어리어로의 원료 가스의 유입을 억제 가능하게 하기 위해, 상기 비성막 에어리어의 압력이, 성막 에어리어의 압력과 동등 또는 높아지도록 상기 반응 가스 및/또는 보조 가스를 공급해도 된다. 이 구성에 따르면, 성막 에어리어에 공급되어 있는 원료 가스가 비성막 에어리어로 유입되는 것이 확실하게 방지되어, 양 에어리어의 구획?차단 상태가 확실한 것으로 된다.

또한, 상기 성막 에어리어를 배기하는 배기 장치를 구비하고, 상기 자장 발생 장치는, 한 쌍의 성막 롤의 하부 표면에 인접하는 영역에 상기 플라즈마 영역을 형성하는 위치에 설치되고, 상기 가스 공급 장치는, 한 쌍의 성막 롤의 대면측이며 또한 하방측에 배치되고, 상기 배기 장치는, 한 쌍의 성막 롤의 비대면측이며 또한 하방측에 배치되어도 된다. 또한, 상기 성막 에어리어를 배기하는 배기 장치를 구비하고, 상기 자장 발생 장치는, 한 쌍의 성막 롤의 하부 표면에 인접하는 영역에 상기 플라즈마 영역을 형성하는 위치에 설치되고, 상기 가스 공급 장치는, 한 쌍의 성막 롤의 비대면측이며 또한 하방측에 배치되고, 상기 배기 장치는, 한 쌍의 성막 롤의 대면측이며 또한 하방측에 배치되어도 된다.

어느 구성에 의해서도, 기재에 성막이 행해지는 플라즈마 영역의 하방측에, 가스 공급 장치나 배기 장치가 배치되게 되어, 가스 공급 장치 및/또는 배기 장치에 퇴적된 피막이 박리되어 떨어졌다고 해도, 상방측에 위치하는 기재에 피막 플레이크가 도달하는 일은 없어, 기재에의 부착이나 콘타미네이션을 방지할 수 있다. 또한, 플라즈마 영역의 하방에 위치하는 배기 장치로부터(환언하면, 비성막 에어리어가 아닌 성막 에어리어로부터) 배기가 행해지므로, 피막이 행해지는 플라즈마 영역에 박리되어 떨어진 피막 플레이크가 도달할 가능성이 적어진다.

또한, 상기 성막 에어리어를 배기하는 배기 장치를 구비하고, 상기 자장 발생 장치는, 한 쌍의 성막 롤의 하부 표면에 플라즈마 영역을 형성하는 위치에 설치되고, 상기 가스 공급 장치는, 한 쌍의 성막 롤의 비대면측의 한쪽이며 또한 하방측에 배치되고, 상기 배기 장치는, 한 쌍의 성막 롤의 비대면측의 다른 쪽이며 또한 하방측에 배치되어도 된다. 이 구성에 따르면, 기재에 성막이 행해지는 플라즈마 영역의 하방측에, 가스 공급 장치나 배기 장치가 배치되게 되어, 가스 공급 장치 및/또는 배기 장치에 퇴적된 피막이 박리되어 떨어졌다고 해도, 상방측에 위치하는 기재에 피막 플레이크가 도달하는 일은 없어, 기재에의 부착이나 콘타미네이션을 방지할 수 있다. 덧붙여, 성막 롤의 좌우 일측으로부터 공급된 원료 가스는, 2개의 플라즈마 영역을 통과하여 피막 생성을 행한 후에 좌우 타측으로부터 배기되게 되어, 효율적으로 원료 가스를 이용할 수 있다.

또한, 한쪽 성막 롤을 통과한 기재를 다른 쪽 성막 롤로 보내는 하나의 보조 롤이, 상기 한 쌍의 성막 롤 사이이며 또한 상기 비성막 에어리어 내에 배치되어도 된다. 이 구성에 따르면, 일측의 성막 롤을 통과한 기재를 타측의 성막 롤로 보낼 수 있게 된다. 또한, 기재의 방향을 바꾸는 보조 롤은, 비성막 에어리어에 배치되어 있으므로, 보조 롤의 표면에 피막이 퇴적되는 일이 없어, 방향 전환되는 기재를 오염시키는 일은 없다.

또한, 특허 문헌 3에 개시된 플라즈마 CVD 장치에서는, 한 쌍의 성막 롤이 마주보는 공간에 있어서 당해 성막 롤에 밀착되는 기재 길이를 길게 취할 목적 등으로, 한 쌍의 성막 롤의 상부에 2개의 보조 롤을 배치하고 있다. 그런데, 본 발명의 구성을 채용함으로써, 성막 롤의 회전 축심보다 하방측 표면에 기재를 권취하면서도(기재 길이를 길게 취하면서도), 보조 롤의 개수를 1개로 삭감할 수 있다. 보조 롤의 설치 개수를 삭감할 수 있는 것은, 피막 퇴적을 일으키는 부재가 줄어드는 것으로 되어 기재의 표면 결함을 억제하기 위해 유익하다.

이상과 같이, 본 발명에 관한 플라즈마 CVD 장치는, 플라스틱 필름 등의 시트 형상의 기재의 표면에 기능성 피막을 연속적으로 성막하는 플라즈마 CVD 장치에 유용하고, 기재 이외의 부재에 퇴적된 피막이 박리되어 떨어지는 피막 플레이크가 발생하였다고 해도, 이 피막 플레이크에 기인하는 기재 상의 피막 결함의 발생을 최소로 하는 데 적합하다.

Claims

시트 형상의 연속 기재의 표면에 피막을 형성하는 플라즈마 CVD 장치이며,
진공 챔버와,
상기 진공 챔버 내에 배치되고, 교류 전원의 양극에 접속되는 동시에 상기 기재가 권취되는 한 쌍의 성막 롤과,
상기 한 쌍의 성막 롤의 회전 중심을 연결한 라인보다 일측의 영역의 일부 또는 전부인 성막 에어리어에 원료 가스를 포함하는 가스를 공급하는 가스 공급 장치와,
상기 교류 전원이 각 성막 롤에 교류 전압을 각각 인가함으로써 소정의 영역의 원료 가스를 플라즈마화하는 자장을 형성하는 자장 발생 장치를 구비하고,
상기 자장 발생 장치는, 상기 한 쌍의 성막 롤에 있어서의 상기 성막 에어리어 내에 위치하는 부위의 표면에 인접하는 영역의 원료 가스를 플라즈마화하여 플라즈마 영역을 형성하고,
상기 한 쌍의 성막 롤에는, 상기 플라즈마 영역을 통과하도록 상기 기재가 권취되는, 플라즈마 CVD 장치.
제1항에 있어서, 상기 한 쌍의 성막 롤은, 서로의 축심이 평행하고 또한 수평 방향으로 배열되도록 배치되고,
상기 성막 에어리어는, 상기 한 쌍의 성막 롤의 회전 중심을 연결한 라인보다 하방측의 영역의 일부 또는 전부인, 플라즈마 CVD 장치.
제2항에 있어서, 상기 진공 챔버 내에 있어서, 상기 성막 에어리어보다 상방측의 영역인 비성막 에어리어와 상기 성막 에어리어를 구획하는 차단 부재를 구비하는, 플라즈마 CVD 장치.
제3항에 있어서, 상기 비성막 에어리어에, 기재의 권출 롤 및 권취 롤이 배치되고,
상기 차단 부재는, 상기 성막 에어리어에 면하는 하면을 갖고, 그 하면이 상기 한 쌍의 성막 롤의 회전 중심을 연결한 라인보다 하방측으로 되도록 설치되는, 플라즈마 CVD 장치.
제3항에 있어서, 상기 차단 부재와 각 성막 롤 사이에는, 상기 기재의 통과를 가능하게 하는 동시에 성막 에어리어로부터 비성막 에어리어로의 원료 가스의 유입을 억제 가능하게 하는 간극이 형성되어 있는, 플라즈마 CVD 장치.
제5항에 있어서, 상기 비성막 에어리어에 반응 가스 및/또는 보조 가스를 공급하는 비성막 에어리어측 가스 공급 장치를 구비하고,
상기 비성막 에어리어측 가스 공급 장치는, 상기 비성막 에어리어로의 원료 가스의 유입을 억제 가능하게 하기 위해, 상기 비성막 에어리어의 압력이, 성막 에어리어의 압력과 동등 또는 높아지도록 상기 반응 가스 및/또는 보조 가스를 공급하는, 플라즈마 CVD 장치.
제2항에 있어서, 상기 성막 에어리어를 배기하는 배기 장치를 구비하고,
상기 자장 발생 장치는, 한 쌍의 성막 롤의 하부 표면에 인접하는 영역에 상기 플라즈마 영역을 형성하는 위치에 설치되고,
상기 가스 공급 장치는, 한 쌍의 성막 롤의 대면측이며 또한 하방측에 배치되고,
상기 배기 장치는, 한 쌍의 성막 롤의 비대면측이며 또한 하방측에 배치되는, 플라즈마 CVD 장치.
제2항에 있어서, 상기 성막 에어리어를 배기하는 배기 장치를 구비하고,
상기 자장 발생 장치는, 한 쌍의 성막 롤의 하부 표면에 인접하는 영역에 상기 플라즈마 영역을 형성하는 위치에 설치되고,
상기 가스 공급 장치는, 한 쌍의 성막 롤의 비대면측이며 또한 하방측에 배치되고,
상기 배기 장치는, 한 쌍의 성막 롤의 대면측이며 또한 하방측에 배치되어 있는, 플라즈마 CVD 장치.
제2항에 있어서, 상기 성막 에어리어를 배기하는 배기 장치를 구비하고,
상기 자장 발생 장치는, 한 쌍의 성막 롤의 하부 표면에 플라즈마 영역을 형성하는 위치에 설치되고,
상기 가스 공급 장치는, 한 쌍의 성막 롤의 비대면측의 한쪽이며 또한 하방측에 배치되고,
상기 배기 장치는, 한 쌍의 성막 롤의 비대면측의 다른 쪽이며 또한 하방측에 배치되어 있는, 플라즈마 CVD 장치.
제3항에 있어서, 한쪽의 성막 롤을 통과한 기재를 다른 쪽의 성막 롤로 보내는 하나의 보조 롤이, 상기 한 쌍의 성막 롤 사이이며 또한 상기 비성막 에어리어 내에 배치되는, 플라즈마 CVD 장치.