TW202132592A - 薄膜製造裝置 - Google Patents

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宜保学
倉内利春
江平大
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日商愛發科股份有限公司
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Abstract

本發明之薄膜製造裝置係使成膜粒子附著於在可密閉之腔室內移動之基板之一面而使薄膜成膜的裝置，且具有電漿產生部、基板移動部、成膜源供給部、及成膜區域規定部。上述電漿產生部具有：磁鐵，其位於上述基板之另一面側；及氣體供給部，其對上述基板之一面附近供給成膜氣體。上述成膜區域規定部具有：遮蔽部，其位於上述基板之一面附近且具有開口。上述遮蔽部之上述開口之徑尺寸，相對於由上述電漿產生部產生之電漿在沿上述基板之一面之方向上之徑尺寸的比，設定為110/100以下之範圍。

Description

薄膜製造裝置
本發明係關於一種薄膜製造裝置，尤其關於一種使用電漿成膜時較適宜之技術。
鋰離子電池之研究正在進行中。其中，期望將負極、電解質、正極均由固體組成之全固體電池開發為兼具安全性、高能量密度、及長壽命的電池。
作為全固體電池之電解質膜之製造方法，需包含鋰之成膜，如專利文獻1、2所記載，藉由電漿蒸鍍進行成膜。 於此種電解質膜之成膜步驟中，已知有例如使用包含鋰與磷之蒸鍍源，藉由包含氮之電漿進行成膜，使含有氮之膜成膜之情況。
又，為了提高鋰離子電池之性能，期望改善膜質，尤其改善電解質膜之離子傳導率。 [先前技術文獻] [專利文獻]
[專利文獻1]日本專利特開2005-068554號公報 [專利文獻2]日本專利特開2007-005149號公報
[發明所欲解決之問題]
然而，專利文獻1、2所記載之技術中，無法獲得期望之膜質特性。
本發明係鑑於上述情況而完成且意欲達成以下目的者。 1.可使提高膜特性之電解質膜成膜。 2.使成膜之電解質膜之特性均質化。 [解決問題之技術手段]
本發明之薄膜製造裝置係使成膜粒子附著於在可密閉之腔室內移動之基板之一面而使薄膜成膜的裝置，且具有：電漿產生部，其於上述腔室內產生電漿；基板移動部，其使上述基板於上述腔室內移動；成膜源供給部，其朝上述基板之一面，供給成膜粒子；及成膜區域規定部，其限制上述成膜粒子自上述成膜源供給部往向上述基板之一面之成膜區域；且上述電漿產生部具有：磁鐵，其位於上述基板之另一面側；及氣體供給部，其對上述基板之一面附近供給成膜氣體；上述成膜區域規定部具有：遮蔽部，其位於上述基板之一面附近且具有開口；上述遮蔽部之上述開口之徑尺寸，相對於由上述電漿產生部產生之電漿在沿上述基板之一面之方向上之徑尺寸的比，設定為110/100以下之範圍，由此，解決上述問題。 本發明之薄膜製造裝置中，上述遮蔽部之上述開口之徑尺寸，相對於上述磁鐵在沿上述基板之一面之方向上之徑尺寸的比，可設定為110/90以下之範圍。 本發明之薄膜製造裝置係使成膜粒子附著於在可密閉之腔室內移動之基板之一面而使薄膜成膜的裝置，且具有：電漿產生部，其於上述腔室內產生電漿；基板移動部，其使上述基板於上述腔室內移動；成膜源供給部，其朝上述基板之一面，供給成膜粒子；及成膜區域規定部，其限制上述成膜粒子自上述成膜源供給部往向上述基板之一面的成膜區域；上述電漿產生部具有：磁鐵，其位於上述基板之另一面側；及氣體供給部，其對上述基板之一面附近供給成膜氣體；上述成膜區域規定部具有：遮蔽部，其位於上述基板之一面附近且具有開口；自由上述電漿產生部產生之電漿在沿上述基板之上述一面之方向上之徑尺寸減去上述遮蔽部之上述開口之徑尺寸而得之長度，設定為對上述磁鐵之外徑加上20 mm而得之長度範圍以下，由此，解決上述問題。 本發明之薄膜製造裝置中，可將上述成膜區域規定部設定為接地電位，且將上述開口之徑尺寸設定為對上述磁鐵之外徑加上0 mm～20 mm之長度範圍而得的長度。 本發明之薄膜製造裝置中，可將上述成膜區域規定部設定為浮動電位，將上述開口之徑尺寸設定為對上述磁鐵之外徑加上-20 mm～+20 mm之長度範圍而得的長度。 本發明之薄膜製造裝置中，上述開口之徑尺寸可於上述基板之移動方向設定為特定範圍。 本發明之薄膜製造裝置中，由上述氣體供給部供給之成膜氣體包含氮，由上述成膜源供給部供給之成膜源包含鋰。
本發明之薄膜製造裝置係使成膜粒子附著於在可密閉之腔室內移動之基板之一面而使薄膜成膜的裝置，且具有：電漿產生部，其於上述腔室內產生電漿；基板移動部，其使上述基板於上述腔室內移動；成膜源供給部，其朝上述基板之一面，供給成膜粒子；及成膜區域規定部，其限制上述成膜粒子自上述成膜源供給部往向上述基板之一面的成膜區域；上述電漿產生部具有：磁鐵，其位於上述基板之另一面側；上述電漿產生部具有氣體供給部，其對上述基板之一面附近供給成膜氣體；上述成膜區域規定部具有：遮蔽部，其位於上述基板之一面附近且具有開口；上述遮蔽部之上述開口之徑尺寸，相對於由上述電漿產生部產生之電漿在沿上述基板之一面之方向上之徑尺寸的比，設定為110/100以下之範圍。 根據本發明，藉由將開口之徑尺寸設定為相對於電漿之徑尺寸為上述範圍，能夠利用遮蔽部以由電漿之周緣部產生之低活性度之電漿成膜之成膜粒子不附著於基板之方式，進行遮蔽。藉此，成膜之薄膜之膜特性不會劣化，可成膜具有較佳膜特性之薄膜。
本發明之薄膜製造裝置中，上述遮蔽部之上述開口之徑尺寸，相對於上述磁鐵在沿上述基板之一面之方向上之徑尺寸的比，設定為110/90以下之範圍。 如此，藉由將開口之徑尺寸設定為相對於磁鐵之徑尺寸為上述範圍，而能夠利用遮蔽部以由電漿之周緣部產生之低活性度之電漿成膜之成膜粒子不附著於基板之方式，進行遮蔽。藉此，可不使成膜之薄膜之膜特性劣化，而成膜具有較佳膜特性之薄膜。
本發明之薄膜製造裝置係使成膜粒子附著於在可密閉之腔室內移動之基板之一面而使薄膜成膜的裝置，且具有：電漿產生部，其於上述腔室內產生電漿；基板移動部，其使上述基板於上述腔室內移動；成膜源供給部，其向上述基板之一面，供給成膜粒子；及成膜區域規定部，其限制上述成膜粒子自上述成膜源供給部往向上述基板之一面的成膜區域；上述電漿產生部具有：磁鐵，其位於上述基板之另一面側(位於上述基板之與上述一面為相反側)；及氣體供給部，其對上述基板之一面附近供給成膜氣體；上述成膜區域規定部具有：遮蔽部，其位於上述基板之一面附近且具有開口；自由上述電漿產生部產生之電漿在沿上述基板之上述一面之方向上的徑尺寸減去上述遮蔽部之上述開口之徑尺寸而得的長度，設定為對上述磁鐵之外徑加上20 mm而得之長度範圍以下。 換言之，上述遮蔽部之上述開口之徑尺寸，相對於由上述電漿產生部產生之電漿在沿上述基板之一面之方向上之徑尺寸，設定為上述磁鐵之外徑+20 mm以下之範圍(對上述磁鐵之外徑加上20 mm而得之長度以下之範圍)。 由此，藉由將開口之徑尺寸設定為相對於電漿之徑尺寸為上述範圍，而能夠利用遮蔽部以由電漿之周緣部產生之低活性度之電漿成膜的成膜粒子不附著於基板之方式，進行遮蔽。藉此，成膜之薄膜之膜特性不會劣化，可成膜具有較佳膜特性之薄膜。
本發明之薄膜製造裝置中，上述成膜區域規定部被設定為接地電位，上述開口之徑尺寸被設定為對上述磁鐵之外徑加上0 mm～20 mm之長度範圍而得的長度。 換言之，上述開口之尺寸被設定為上述磁鐵之外徑+0 mm～20 mm之範圍(自上述磁鐵之外徑至對上述磁鐵之外徑加上20 mm而得之長度的範圍)。 由此，藉由將開口之徑尺寸設定為相對於磁鐵之徑尺寸為上述範圍，而能夠利用遮蔽部以由電漿之周緣部產生之低活性度之電漿成膜的成膜粒子不附著於基板之方式，進行遮蔽。藉此，成膜之薄膜之膜特性不會劣化，可成膜具有較佳膜特性之薄膜。
本發明之薄膜製造裝置中，上述成膜區域規定部被設定為浮動電位，上述開口之徑尺寸被設定為對上述磁鐵之外徑加上-20 mm～+20 mm之長度範圍而得的長度。 換言之，上述開口之尺寸設定為上述磁鐵之外徑-20 mm～+20 mm之範圍(自上述磁鐵之外徑減去20 mm而得之長度至對上述磁鐵之外徑加上20 mm而得之長度的範圍)。 由此，藉由將開口之徑尺寸設定為相對於磁鐵之徑尺寸為上述範圍，而利用遮蔽部以由電漿之周緣部所產生之低活性度之電漿成膜的成膜粒子不附著於基板之方式，進行遮蔽。藉此，成膜之薄膜之膜特性不會劣化，可成膜具有較佳膜特性之薄膜。
本發明之薄膜製造裝置中，上述開口之徑尺寸於基板之移動方向上設定為特定範圍。 藉此，利用遮蔽部以在移動之基板中，於作為成膜區域之開口之全域，由電漿之周緣部產生之低活性度之電漿成膜之成膜粒子不附著於基板之方式，進行遮蔽，藉此，成膜之薄膜之膜特性不會劣化，可成膜具有較佳膜特性之薄膜。 另，可於與基板之移動方向交叉之方向上，尤其在與基板移動之方向正交之方向上，使電漿之活性度均一化。藉此，能夠於成膜區域之全域，使藉由電漿而活性化之成膜粒子之活性度均一化，進行成膜特性於基板之全域內均質之膜特性之成膜。
本發明之薄膜製造裝置中，由上述氣體供給部供給之成膜氣體包含氮，由上述成膜源供給部供給之成膜源包含鋰。 藉此，於使包含鋰之電解質膜成膜時，可使含有以期望之狀態活性化之氮且具有較佳膜特性的電解質膜成膜。 因此，可使較適宜用於鋰離子電池之電解質膜成膜。尤其，可提供一種能夠使鋰離子傳導率提高之含鋰膜成膜的製造裝置。 [發明之效果]
根據本發明，可發揮以下效果：於使包含鋰之電解質膜成膜時，可使含有以期望之狀態活性化之氮且具有較佳膜特性的電解質膜成膜，可使較適宜用於鋰離子電池之電解質膜成膜，尤其，可提供一種能夠使鋰離子傳導性提高之含鋰膜成膜的薄膜製造裝置。
以下，基於圖式說明本發明之薄膜製造裝置之第1實施形態。 圖1係顯示本實施形態之薄膜製造裝置之概略側剖視圖，於圖1中，符號100為薄膜製造裝置。於圖1中，X軸、Y軸及Z軸方向表示相互正交之3個軸方向，X軸及Y軸表示水平方向，Z軸方向表示鉛直方向。
本實施形態之薄膜製造裝置100如圖1所示，具有真空腔室(腔室)110、成膜部120、搬送部(基板移動部)130、回收部(基板移動部)160、及搬送機構(基板移動部)170。
真空腔室110具有可密閉之構造，連接於具有真空泵P1之第1排氣線L。藉此，真空腔室110構成為其內部可排氣或維持成特定減壓環境。又，真空腔室110如圖1所示，具有複數塊隔板111、115，其等各自劃分成膜部120、搬送部130、及回收部160。
成膜部120為由隔板111與真空腔室110之外壁劃分之成膜室，於其內部具有蒸發源121。又，成膜部120連接於第1排氣線L。藉此，於真空腔室110被排氣時，成膜部120內先被排氣。
另一方面，由於成膜部120與搬送部130連通，故當成膜部120內被排氣時，搬送部130內亦被排氣。藉此，於成膜部120與搬送部130之間產生壓力差。藉由該壓力差，抑制後述之包含鋰之原料之蒸氣流侵入至搬送部130內。於成膜部120連接有供給成膜氣體之氣體供給部S0。氣體供給部S0構成電漿產生部。氣體供給部S0可供給包含氮之成膜氣體。
蒸發源(成膜源供給部)121為使包含鋰之原料蒸發之蒸發源，例如，由電阻加熱式蒸發源、感應加熱式蒸發源、電子束加熱式蒸發源等構成。
搬送部130為由隔板115、與真空腔室110之外壁劃分之搬送室，配置於真空腔室110內之Y軸方向上方之位置。於本實施形態中，僅將第1排氣線L連接於成膜部120，但亦可藉由將其他排氣線連接於搬送部130，而使搬送部130與成膜部120獨立排氣。
搬送機構(基板移動部)170具有捲出輥171、主輥172、及捲繞輥173。
捲出輥171、主輥172及捲繞輥173各自具備未圖示之旋轉驅動部，且構成為分別繞Z軸以特定旋轉速度沿圖1中之箭頭方向旋轉。藉此，於真空腔室110內，以特定搬送速度自捲出輥171朝捲繞輥173搬送基材(基板)F。
捲出輥171設置於較成膜部120更靠基材F之搬送方向上游側，且具有將基材F送出至主輥172的功能。另，亦可於捲出輥171與主輥172之間之適當位置，配置不具備獨立旋轉驅動部之適當數量之導輥(省略圖示)。
主輥172於基材F之搬送方向上配置於捲出輥171與捲繞輥173之間。主輥172之Y軸方向之下部之至少一部分通過設置於隔板111之開口部111a配置於面向成膜部120的位置。主輥172空出特定間隔與開口部111a對向，在Y軸方向上與蒸發源121對向。主輥172亦可由不銹鋼、鐵、鋁等金屬材料筒狀地構成，且於其內部例如設置有未圖示之調溫介質循環系統等之調溫機構。主輥172之大小雖無特別限定，但典型而言，設定為Z軸方向之寬度尺寸較基材F之Z軸方向之寬度尺寸大。
捲繞輥173配置於由隔板115、與真空腔室110之外壁劃分之空間即回收部160，且具有將自捲出輥171捲出之基材F回收的功能。於通過成膜部120由捲繞輥173回收之基材F，成膜有包含鋰之蒸發材料。亦可於捲繞輥173與主輥172之間之適當位置，配置不具備獨立旋轉驅動部之適當數量之導輥(省略圖示)。另，亦可不設置隔板115。
基材F例如為以特定寬度裁斷之長條薄膜。基材F由銅、鋁、鎳、不銹鋼等金屬構成。基材之材料不限於金屬。作為基材F之材料，亦可使用OPP(Oriented Polypropylene：定向聚丙烯)薄膜、PET(Polyethylene Terephthalate：聚對苯二甲酸乙二酯)薄膜、PPS(Polyphenylene sulfide：聚苯硫醚)薄膜、PI(Polyimide：聚醯亞胺)薄膜等樹脂薄膜。基材F之厚度無特別限定，例如為數μm～數十μm。又，基材F之寬度或長度亦無特別限制，可根據用途適當決定。
圖2係顯示本實施形態之薄膜製造裝置之成膜區域附近之部分之放大側剖視圖，圖3係仰視本實施形態之薄膜製造裝置之成膜區域附近之部分之仰視圖。 於成膜部120，如圖2、圖3所示，於蒸發源(成膜源)121與主輥172之間，設置具有開口21之遮蔽件(遮蔽部)20作為成膜區域規定部。 又，於主輥172之內部位置，即基材F之背面(另一面)側之位置，配置磁鐵30。
遮蔽件20如圖2、圖3所示，具有對捲繞於主輥172之基材F規定成膜區域矩形開口21。遮蔽件20只要覆蓋除開口21以外之基材F即可，遮蔽件20之輪廓模式性顯示於圖3。
遮蔽件20為板狀導體，其之電位接地(接地狀態，遮蔽件20接地)。遮蔽件20以相對於捲繞於主輥172之基材F大致平行之方式配置。另，遮蔽件20亦可根據成膜條件，設為浮動(浮動電位)。另，使用周知之電源，將特定電位賦予至遮蔽件20之情形，亦視為浮動。
遮蔽件20於主輥172中開口21之外側位置，藉由遮蔽板部111b連接於隔板(遮罩)111。遮蔽板部111b包圍設置於隔板111之開口部111a之外側。遮蔽板部111b將遮蔽件20與隔板111之間之空間密閉。遮蔽件20與遮蔽板部111b以包圍電漿產生區域p之方式配置於外側。
電漿產生區域p與磁鐵30之形狀對應。 磁鐵30以朝主輥172之外側形成磁通之方式配置。
於本實施形態中，磁鐵30可環狀，尤其大致矩形環狀地產生電漿地形成兩極。因此，電漿產生區域p如圖3所示，相對於基材F之表面(一面)設定為環狀。開口21附近之基材F之移動方向為X方向。 X方向上之電漿產生區域p之徑尺寸Mp由X方向上之磁鐵30之輪廓之寬度尺寸即徑尺寸M30規定。X方向上之電漿產生區域p之徑尺寸Mp為電漿存在之矩形區域在X方向之長度。X方向上之磁鐵30之徑尺寸M30意指大致矩形輪廓之磁鐵30在X方向上延伸之邊之長度尺寸。
如圖3所示，X方向上之遮蔽件20之開口21之徑尺寸M21為X方向上之開口邊緣21a、21a相互離開之尺寸。開口邊緣21a、21a相互平行地對向。開口邊緣21a、21a於Z方向，即相對於基材F之移動方向正交之方向延伸。與開口邊緣21a、21a正交之開口邊緣21b、21b於X方向，即基材F之移動方向延伸。 開口邊緣21b、21b相互平行地對向。
相對於大致矩形輪廓之磁鐵30在X方向上之徑尺寸M30，遮蔽件20之開口21之徑尺寸M21參照圖3如下決定。 (A1)徑尺寸M21相對於外徑M30為+20 mm以下之範圍(對外徑M30加上20 mm而得之值以下之範圍)。 (A2)徑尺寸M21相對於外徑M30為+0 mm～20 mm之範圍(外徑M30之值、對外徑M30加上20 mm而得之值的範圍)。 (A3)徑尺寸M21相對於外徑M30為-20 mm～20 mm之範圍(自外徑M30減去20 mm而得之值、與對外徑M30加上20 mm而得之值之範圍)。 再者，作為遮蔽件20之開口21之徑尺寸M21相對於大致矩形之磁鐵30之外徑M30之比值，設定為110/90以下之範圍，且86/90～106/90之範圍。 藉此，遮蔽件20之開口21之徑尺寸M21相對於電漿產生區域在X方向上之徑尺寸Mp設定為110/100以下之範圍，且86/100～106/100之範圍。
遮蔽件20如圖3所示，Z方向上開口邊緣21b、21b相互離開之尺寸設定為較Z方向之基材F之寬度尺寸小。 相對於磁鐵30在Z方向之徑尺寸M30Z，遮蔽件20之開口21之開口尺寸M21Z參照圖3如下決定。 (B1)開口尺寸M21Z相對於磁體30之徑尺寸M30Z為+20 mm以下之範圍(對徑尺寸M30Z加上20 mm而得之值以下之範圍)。 (B2)開口尺寸M21Z相對於磁鐵30之徑尺寸M30Z為+0 mm～20 mm之範圍(徑尺寸M30Z之值、對徑尺寸M30Z加上20 mm而得之值之範圍)。 (B3)開口尺寸M21Z相對於磁體30之徑尺寸M30Z為-20 mm～20 mm之範圍(自徑尺寸M30Z減去20 mm而得之值、與對徑尺寸M30Z加上20 mm而得之值之範圍)。 再者，作為遮蔽件20中之開口21之開口尺寸M21Z相對於磁鐵30之徑尺寸M30Z之比值，設定未180/160以下之範圍，且140/160～180/160之範圍。
關於遮蔽件20相對於捲繞於主輥172之基材F之表面(一面)之位置，如圖2所示，遮蔽件20與基材F之表面(一面)以Y方向上之離開尺寸為Md之方式於Y方向離開。 遮蔽件20如下設定：相對於磁鐵30在X方向之徑尺寸M30，相對於捲繞在主輥172之基材F之表面(一面)在Y方向之離開尺寸Md為3～35 mm或7～35 mm(參照圖2)。
又，電漿產生電源55連接於主輥172，可供給電漿產生電力。電漿產生電源55為交流電源或直流電源。電漿產生電源55構成電漿產生部。
薄膜製造裝置100具有如上之構成。 另，雖未圖示，但薄膜製造裝置100具備：控制部，其控制蒸發源121或傳送機構170、真空泵P1、氣體供給部S0、電漿產生電源55、磁鐵30等。上述控制部由包含CPU(Central Processing Unit：中央處理單元)或記憶體之電腦構成，控制薄膜製造裝置100全體之動作。 又，薄膜製造裝置100之構成並非限定於圖示之構成者，例如，可適當變更成膜部120、蒸發源121、搬送部130及回收部160之配置或大小等、及蒸鍍源、供給之氣體種類、供給電位等。或，亦可不設置薄膜製造裝置100之上述構成要件中之任一者。
於薄膜製造裝置100成膜時，首先，將真空腔室110內排氣，將成膜部120、搬送部130及回收部160維持為特定真空度。 又，使支持基材F之輸送機構170驅動，使基材F自捲出輥171朝捲繞輥173搬送。基材F於成膜部120沿X方向搬送(移動)。 另，如後所述，基材F中，預先於特定區域形成有正極或集電體等。
於成膜部120中，自氣體供給部S0對成膜部120導入含有氮之氣體。 又，於成膜部120中，自連接之電漿產生電源55對主輥172供給電漿產生電力。同時，於成膜部120中，藉由自連接之電源供給之電力，磁鐵30產生磁通。 藉此，於電漿產生區域p產生電漿。
於成膜部120中，蒸發源121藉由例如電子束等加熱，使包含鋰之蒸鍍材料(成膜原料)蒸發，形成朝主輥172上之基材F出射之包含鋰之蒸鍍材料(成膜原料)之蒸氣流。 此時，包含鋰之蒸鍍材料(成膜原料)之蒸氣流由遮蔽件20之開口21被限制往向基材F之到達區域。
於遮蔽件20之開口21附近之區域，包含因電漿化之氮氣而活性化之鋰的蒸鍍粒子於基板F之表面成膜而作為含有氮之電解質膜。
同時，藉由利用開口21對移動之基材F規定成膜區域，亦可謀求膜厚方向之膜特性之均一化。 具體而言，於對在X方向移動之基材F成膜之情形時，成膜粒子依序附著於基材F的表面。因此，若隨著基材之移動，因位置致使電漿之活性化存在差量，則於膜厚方向上，膜特性發生變化。與此相對，於本實施形態中，因可藉由形成有開口21之部分以外之遮蔽件20將未活性化之電漿遮蔽，故於膜厚方向上，膜特性不發生變化。
於本實施形態之薄膜製造裝置100中，藉由使用遮蔽件20，可將在X方向即基材F之移動方向上，由電漿之周緣部及中心部產生之低活性度之電漿成膜的距離、及由與磁鐵30之形狀對應之高活性度之電漿成膜的距離，設定為於Z方向上大致均一。 藉此，能夠以於Z方向即與基材F之移動方向正交之方向上膜特性均一之方式，設定膜組成。尤其，能夠以膜中含有之N之比例均一化之方式設定膜組成。
藉此，本實施形態之薄膜製造裝置100藉由利用遮蔽件20使基極偏壓與成膜區域最適化，且遮蔽充分活性化之電漿以外者，而可使電解質膜充分氮化，尤其可製造離子傳導率提高的電解質膜。
又，雖已說明本實施形態之薄膜製造裝置100為輥對輥裝置之情形，但本發明並非限定於該構成者，亦可設為於基板搬送中對單片基板成膜的構成。 又，本實施形態之薄膜製造裝置除電解質膜之成膜部以外，亦可具有其他成膜部或其他處理部。
以下，基於圖式說明本發明之薄膜製造裝置之第2實施形態。 圖4係仰視本實施形態之薄膜製造裝置之成膜區域附近之部分而顯示的仰視圖。於本實施形態中，與上述之第1實施形態之不同點在於磁鐵，對除此以外之與上述之第1實施形態對應之構成，附註相同符號，省略其說明。
本實施形態之磁鐵30可環狀，尤其圓環狀地產生電漿地形成兩極。因此，電漿產生區域p如圖4所示，相對於基材F之表面(一面)設定為環狀。開口21附近之基材F之移動方向為X方向。
X方向上之電漿產生區域p之徑尺寸Mp由X方向上之磁鐵30之輪廓中之最大徑尺寸M30規定。X方向上之電漿產生區域p之徑尺寸Mp為X方向上之最大之電漿存在長度。X方向上之磁鐵30之徑尺寸M30意指X方向上之最大之磁鐵30之長度尺寸。
相對於磁鐵30在X方向上之徑尺寸M30，遮蔽件20之開口21之徑尺寸M21參照圖4如下決定。 (C1)徑尺寸M21相對於外徑M30為+20 mm以下之範圍(對外徑M30加上20 mm而得之值以下之範圍)。 (C2)徑尺寸M21相對於外徑M30為+0 mm～20 mm之範圍(外徑M30之值、對外徑M30加上20 mm而得之值之範圍)。 (C3)徑尺寸M21相對於外徑M30為-20 mm～20 mm之範圍(自外徑M30減去20 mm而得之值、與對外徑M30加上20 mm而得之值的範圍)。 再者，作為遮蔽件20中之開口21之徑尺寸M21相對於磁鐵30之外徑M30之比值，設定為110/90以下之範圍，且86/90～106/90之範圍。 藉此，遮蔽件20之開口21之徑尺寸M21相對於電漿產生區域在X方向上之徑尺寸Mp，設定為110/100以下之範圍，且86/100～106/100之範圍。
相對於磁鐵30在Z方向上之徑尺寸M30Z，遮蔽件20之開口21之開口尺寸M21Z參照圖4如下決定。 (D1)開口尺寸M21Z相對於大致矩形之磁體30之徑尺寸M30Z為+20 mm以下之範圍(對徑尺寸M30Z加上20 mm而得之值以下之範圍)。 (D2)開口尺寸M21Z相對於大致矩形之磁鐵30之徑尺寸M30Z為+0 mm～20 mm之範圍(徑尺寸M30Z之值、對徑尺寸M30Z加上20 mm而得之值之範圍)。 (D3)開口尺寸M21Z相對於大致矩形之磁體30之徑尺寸M30Z為-20 mm～20 mm之範圍(自徑尺寸M30Z減去20 mm而得之值、與對徑尺寸M30Z加上20 mm而得之值的範圍)。 再者，作為遮蔽件20中之開口21之開口尺寸M21Z相對於磁鐵30之徑尺寸M30Z之比值，設定為180/160以下之範圍，且140/160～180/160之範圍。
於本實施形態中，可將設為X方向即基材F之移動方向上，由電漿之周緣部及中心部產生之低活性度之電漿成膜的距離、及由與大致矩形輪廓之磁鐵30之形狀對應之高活性度之電漿成膜的距離，設定為於Z方向上大致均一。 藉此，能夠以於設為Z方向即與基材F之移動方向正交之方向上，使膜特性均一之方式，設定膜組成。尤其，能夠以膜中含有之N之比例均一化之方式設定膜組成。
此處，研究沿基材F之移動方向成膜之薄膜之膜特性。
於Z方向，開口21之中央附近之位置，如圖4所示，自圖中右側之開口邊緣21a朝左側移動而來之基材F首先稍微暴露在活性化不足之外區域p1，其後在充分活性化之電漿區域p0移動。 其間，使高膜特性之電解質膜成膜。接著，於基材F通過活性化不足之內區域p2後，再次在圖中位於左側之充分活性化之電漿區域p0移動。其間，使高膜特性之電解質膜成膜。最後，基板F於稍微暴露於左側之活性化不足之外區域p1後，自圖中左側之開口邊緣21a朝被遮蔽之區域移動。
與此相對，於Z方向且接近開口21之開口邊緣21b之位置，如圖4之下側所示，自圖中右側之開口邊緣21a朝向左側移動而來之基材F首先於活性化不足之外區域p1移動。其後，基材F在充分活性化之電漿區域p0移動。於例示之Z方向位置，基板F未通過內區域p2。接著，基材F於通過左側之活性化不足之外區域p1後，自圖中左側之開口邊緣21a朝被遮蔽之區域移動。
如此，於本實施形態之遮蔽件20中，開口21之徑尺寸M21相對於電漿產生區域在X方向上之徑尺寸Mp滿足特定關係。藉此，在X方向移動之基材F中，於充分活性化之電漿區域p0移動的距離、與於活性化不足之外區域p1及內區域p2移動的距離之比例，於Z方向之各位置，分別大致均一化。
藉此，X方向移動之基材F中，可於Z方向之全域，成膜具有均一化之膜特性的電解質膜。 且，於本實施形態中，於作為棍對棍裝置之薄膜製造裝置100中，能夠於Z方向之全域，連續成膜具有均一化之膜特性的電解質膜。 再者，藉由利用遮蔽件20限制活性化不足之外區域p1，而可提高電解質膜中之膜特性。 [實施例]
以下，說明本發明之實施例。
此處，作為本發明之薄膜製造裝置之具體例，對成膜試驗進行說明。
＜實驗例1～11＞ 藉由上述之薄膜製造裝置100形成LiPON膜，且測定離子傳導率作為其膜質。 以下顯示成膜條件。
成膜部壓力：0.1～0.3Pa 電漿供給電力：30 W 被導入氣體之部位：遮蔽件附近之位置 氣體流量：100 sccm 基材F搬送速度：0.5～5 m/min 基材F之材質：銅箔及PET樹脂基材
再者，如下設定遮蔽件20中之尺寸，分別作為實驗例1～4。 X方向之開口21之徑尺寸M21：70～166 mm Z方向之遮蔽件20之離開尺寸Md：3～35 mm 磁鐵30在X方向上之徑尺寸M30：90 mm 又，將遮蔽件20之電位設為接地電位(ground：GND)及浮動電位(floating：FTG)。 其結果顯示於表1。
[表1]
Figure 02_image001
另，於實驗例3中，無法進行可測定離子傳導率之成膜。
根據該等結果，如實驗例4、5、6、9、10、11所示，可知將開口21之徑尺寸M21設定得較磁性電路之外徑+20 mm小(較對磁性電路之外徑加上20 mm而得之值小)，藉此能夠成膜具有高離子傳導率的電解質膜。即，可知由於此時產生之電漿產生區域p之徑尺寸為100 mm，故只要以開口21之徑尺寸M21相對於電漿產生區域p之徑尺寸為110/100以下之方式設置遮蔽件20，即能夠無關磁性電路之大小而成膜具有高離子傳導率的電解質膜。 同樣，可知若以開口21之徑尺寸M21相對於磁鐵(磁性電路)30之徑尺寸M30為110/90以下之方式設置遮蔽件20，則能夠無關磁性電路之大小而成膜具有高離子傳導率的電解質膜。 再者，可知將遮蔽件20設定為接地電位(GND)之情形時，只要將開口21之徑尺寸M21設定為磁性電路之外徑+0～20 mm(自磁性電路之外徑之值至對磁性電路之外徑加上20 mm而得之值的範圍)即可。同樣，可知將遮蔽件20設定為浮動電位(FTG)之情形時，只要將開口21之徑尺寸M21設定為磁鐵(磁性電路)30之外徑-20～+20 mm(自磁性電路之外徑減去20 mm而得之值、與對磁性電路之外徑加上20 mm而得之值之範圍)即可。 [產業上之可利用性]
作為本發明之活用例，可列舉以下裝置：作為電解質膜，使用包含鋰之蒸鍍材料與包含氮之電漿，進行LiPON等包含鋰與氮之電解質膜之成膜、或使用包含鋰之蒸鍍材料與包含氧之電漿，進行LCO等包含鋰與氧之正極材料之成膜。
20:遮蔽件(遮蔽部) 21:開口 21a:開口邊緣 21b:開口邊緣 30:磁鐵 55:電漿產生電源 100:薄膜製造裝置 110:真空腔室 111:隔板 111a:開口部 111b:遮蔽板部 115:隔板 120:成膜部 121:蒸發源(成膜源供給部) 130:搬送部 160:回收部 170:搬送機構(基板移動部) 171:捲出輥 172:主輥 173:捲繞輥 F:基材(基板) F0:基材(基板) F2:電解質膜 L:第1排氣線 M21:徑尺寸 M21Z:開口尺寸 M30:徑尺寸 M30Z:徑尺寸 Md:離開尺寸 Mp:徑尺寸 P1:真空泵 p:電漿產生區域 p0:電漿區域 p1:外區域 p2:內區域 S0:氣體供給部
圖1係顯示本發明之薄膜製造裝置之第1實施形態之概略側剖視圖。 圖2係顯示本發明之薄膜製造裝置之第1實施形態之成膜區域附近之部分之放大剖視圖。 圖3係仰視本發明之薄膜製造裝置之第1實施形態之成膜區域附近之部分而顯示的仰視圖。 圖4係仰視本發明之薄膜製造裝置之第2實施形態之成膜區域附近之部分而顯示的仰視圖。
20:遮蔽件(遮蔽部)
21:開口
21a:開口邊緣
21b:開口邊緣
30:磁鐵
F:基材(基板)
M21:徑尺寸
M30:徑尺寸
Mp:徑尺寸
p:電漿產生區域
p0:電漿區域
p1:外區域
p2:內區域

Claims (9)

  1. 一種薄膜製造裝置，其係使成膜粒子附著於在可密閉之腔室內移動之基板之一面而使薄膜成膜的裝置；且具有： 電漿產生部，其於上述腔室內產生電漿； 基板移動部，其使上述基板於上述腔室內移動； 成膜源供給部，其朝上述基板之一面，供給成膜粒子；及 成膜區域規定部，其限制上述成膜粒子自上述成膜源供給部往向上述基板之一面之成膜區域；且 上述電漿產生部具有： 磁鐵，其位於上述基板之另一面側；及 氣體供給部，其對上述基板之一面附近供給成膜氣體； 上述成膜區域規定部具有： 遮蔽部，其位於上述基板之一面附近且具有開口；且 上述遮蔽部之上述開口之徑尺寸，相對於由上述電漿產生部產生之電漿在沿上述基板之一面之方向上之徑尺寸的比，設定為110/100以下之範圍。
  2. 如請求項1之薄膜製造裝置，其中 上述遮蔽部之上述開口之徑尺寸，相對於上述磁鐵在沿上述基板之一面之方向上之徑尺寸的比，設定為110/90以下之範圍。
  3. 一種薄膜製造裝置，其係使成膜粒子附著於在可密閉之腔室內移動之基板之一面而使薄膜成膜的裝置；且具有： 電漿產生部，其於上述腔室內產生電漿； 基板移動部，其使上述基板於上述腔室內移動； 成膜源供給部，其向上述基板之一面，供給成膜粒子；及 成膜區域規定部，其限制上述成膜粒子自上述成膜源供給部往向上述基板之一面的成膜區域；且 上述電漿產生部具有：磁鐵，其位於上述基板之另一面側；及 氣體供給部，其對上述基板之一面附近供給成膜氣體； 上述成膜區域規定部具有： 遮蔽部，其位於上述基板之一面附近且具有開口；且 自由上述電漿產生部產生之電漿在沿上述基板之上述一面之方向上之徑尺寸減去上述遮蔽部之上述開口之徑尺寸而得之長度，設定為對上述磁鐵之外徑加上20 mm而得之長度範圍以下。
  4. 如請求項3之薄膜製造裝置，其中 上述成膜區域規定部被設定為接地電位；且 上述開口之徑尺寸被設定為對上述磁鐵之外徑加上0 mm～20 mm之長度範圍而得的長度。
  5. 如請求項3之薄膜製造裝置，其中 上述成膜區域規定部被設定為浮動電位；且 上述開口之徑尺寸被設定為對上述磁鐵之外徑加上-20 mm～+20 mm之長度範圍而得的長度。
  6. 如請求項1或2中任一項之薄膜製造裝置，其中 上述開口之徑尺寸於上述基板之移動方向設定為特定範圍。
  7. 如請求項1或2中任一項之薄膜製造裝置，其中 由上述氣體供給部供給之成膜氣體包含氮；且 由上述成膜源供給部供給之成膜源包含鋰。
  8. 如請求項3至5中任一項之薄膜製造裝置，其中 上述開口之徑尺寸於上述基板之移動方向設定為特定範圍。
  9. 如請求項3至5中任一項之薄膜製造裝置，其中 由上述氣體供給部供給之成膜氣體包含氮；且 由上述成膜源供給部供給之成膜源包含鋰。
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