(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
長尺な基材を長手方向に搬送する搬送手段と、
前記基材と対面して配置される成膜電極、および、前記基材に対して前記成膜電極と逆側に配置され、前記成膜電極と共に電極対を形成する対向電極と、
前記成膜電極と基材との間に成膜ガスを供給するガス供給手段と、
前記基材の面方向に成膜電極を囲んで配置されるアースシールドとを有し、
前記基材と成膜電極とが対面する領域における前記基材と成膜電極との間隙の方向を高さ方向と見なし、かつ、前記基材と成膜電極とが対面する領域における前記基材側を上側と見なして、前記アースシールドの基材搬送方向上流側の端面の高さが、前記成膜電極の基材搬送方向上流側の端部の高さよりも低いことを特徴とする成膜装置。
【請求項２】
前記アースシールドの基材搬送方向下流側の端面の高さが、前記成膜電極の基材搬送方向下流の端部よりも低い請求項１に記載の成膜装置。
【請求項３】
前記アースシールドの基材幅方向の両側の端面の高さが、前記成膜電極の基材幅方向の端部よりも低い請求項１または２に記載の成膜装置。
【請求項４】
前記アースシールドの高さが成膜電極よりも低い部分において、前記アースシールドが成膜電極よりも１〜２０ｍｍ低い請求項１〜３のいずれかに記載の成膜装置。
【請求項５】
前記アースシールドの高さが成膜電極よりも低い部分以外は、アースシールドが、成膜電極以上の高さを有する請求項１〜４のいずれかに記載の成膜装置。
【請求項６】
前記成膜電極の基材と対面する角部が、半径２ｍｍ以上の曲面である請求項１〜５のいずれかに記載の成膜装置。
【請求項７】
前記基材の面方向にアースシールドを囲んで配置される、第２アースシールドを有する請求項１〜６のいずれかに記載の成膜装置。
【請求項８】
前記第２アースシールドが、全域で前記成膜電極以上の高さを有する請求項７に記載の成膜装置。
【請求項９】
前記成膜電極は、内部に形成されるガス供給空間と、前記基材と対向する面に形成される、前記ガス供給空間に連通する複数のガス供給孔とを有し、
前記ガス供給手段は、前記ガス供給空間に成膜ガスを供給する請求項１〜８のいずれかに記載の成膜装置。
【請求項１０】
前記搬送手段は、円筒状のドラムの周面の所定領域に前記基材を巻き掛けて搬送するものであり、かつ、前記ドラムが、前記対向電極として作用する請求項１〜９のいずれかに記載の成膜装置。
【請求項１１】
前記成膜電極は、前記基材との対向面が、前記ドラムの周面と平行な曲面となっている請求項１０に記載の成膜装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、長尺な基材を長手方向に搬送しつつ、プラズマＣＶＤによって成膜を行う成膜装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
光学素子、液晶ディスプレイや有機ＥＬディスプレイなどの表示装置、半導体装置、薄膜太陽電池など、各種の装置に、ガスバリアフィルム、保護フィルム、光学フィルタや反射防止フィルム等の光学フィルムなど、各種の機能性フィルム（機能性シート）が利用されている。
これらの機能性フィルムの製造にプラズマＣＶＤが利用されている。
【０００３】
また、プラズマＣＶＤによって、効率良く、高い生産性を確保して成膜を行なうためには、長尺な基材（ウェブ状の基材）を長手方向に搬送しつつ、連続的に成膜を行なうのが好ましい。
このような成膜方法を実施する装置として、長尺な基材をロール状に巻回してなる基材ロールから基材を送り出し、成膜済みの基材をロール状に巻回する、いわゆるロール・ツー・ロール(Roll to Roll（以下、ＲｔｏＲともいう）)の成膜装置が知られている。
このＲｔｏＲの成膜装置は、基材に成膜を行なう成膜位置を通過する所定の経路で、基材ロールから巻取り軸まで長尺な基材を通紙し、基材ロールからの基材の送り出しと、巻取り軸による成膜済の基材の巻取りとを同期して行いつつ、成膜位置において、長手方向に搬送される基材に連続的に成膜を行なう。
【０００４】
周知のように、プラズマＣＶＤは（容量結合型プラズマＣＶＤ）、成膜される基材を挟んで、成膜電極と対向電極とからなる電極対を形成し、電極対の間に成膜ガスを供給すると共に、成膜電極に高周波電力等を供給することにより、プラズマを生成して、成膜を行うものである。
このようなプラズマＣＶＤでは、効率の良い成膜を行うために、アースシールドが用いられている。アースシールドとは、成膜電極を囲んで配置される、接地される導電性の筒状部材であり、基材と成膜電極との間以外でのプラズマの生成を防止し、基材と成膜電極との間に生成したプラズマを封じ込めることにより、プラズマを有効利用して、効率の良い成膜を行うことができる。
特許文献１や特許文献２に示されるように、前述のＲｔｏＲによるプラズマＣＶＤ装置でも、アースシールドが用いられている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１０−１１１９００号公報
【特許文献２】特開２０１０−１２１１５９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
プラズマＣＶＤでは、一般的に、成膜電極の中央部と端部とで（プラズマの中央とプラズマ端とで）、プラズマの性質が異なることが知られている。
ここで、アースシールドを用いるプラズマＣＶＤでは、成膜電極の中央の領域では、ほぼ均一密度のプラズマが生成されるが、成膜電極の周辺部では、中央領域に比してプラズマの密度が高くなってしまう。
不要に密度の高いプラズマに基材が接触すると、基材が熱で変形したり、プラズマによって表面が荒らされる等、基板がダメージを受けてしまう。
【０００７】
一般的な、いわゆるバッチ式の成膜であれば、成膜中、成膜される基材の位置が変わることが無い。従って、基材を成膜電極の中央領域に配置することで、基材を、中央の適正なプラズマにのみに接触した状態で成膜を行うことができる。
これに対し、ＲｔｏＲによるプラズマＣＶＤでは、長尺な基材を長手方向に搬送している。そのため、成膜電極の（基板搬送方向）上流側の端部と下流側の端部で、高密度なプラズマと基材（あるいはさらに、成膜された膜）とが接触することが避けられない。
【０００８】
そのため、ＲｔｏＲによるプラズマＣＶＤでは、成膜電極の上下流の端部において、基板が高密度なプラズマによってダメージを受けてしまい、基板の熱変形や変質、表面の粗面化などが生じ、適正な製品を安定して製造することが困難であるという問題がある。
【０００９】
本発明の目的は、前記従来技術の問題点を解決することにあり、基材を長手方向に搬送しつつプラズマＣＶＤによって成膜を行う成膜装置において、アースシールドを有することによるプラズマの有効利用効果を好適に得ると共に、成膜電極の端部近傍、特に、成膜電極の基材搬送方向の上流端で高密度なプラズマに基材が接触することを防止して、高密度なプラズマによる基材の変形や変質、粗面化等を防止して、適正な製品を安定して製造することを可能にする成膜装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
前記目的を達成するために、本発明の成膜装置は、長尺な基材を長手方向に搬送する搬送手段と、前記基材と対面して配置される成膜電極、および、前記基材に対して前記成膜電極と逆側に配置され、前記成膜電極と共に電極対を形成する対向電極と、前記成膜電極と基材との間に成膜ガスを供給するガス供給手段と、前記基材の面方向に成膜電極を囲んで配置されるアースシールドとを有し、前記基材の位置を上側と見なして、前記アースシールドの基材搬送方向上流側の高さが、前記成膜電極の基材搬送方向上流側の端部よりも低いことを特徴とする成膜装置を提供する。
【００１１】
このような本発明の成膜装置において、前記アースシールドの基材搬送方向下流側の高さが、前記成膜電極の基材搬送方向下流の端部よりも低いのが好ましく、また、前記アースシールドの基材幅方向の両側の高さが、前記成膜電極の基材幅方向の端部よりも低いのが好ましい。
また、前記アースシールドの高さが成膜電極よりも低い部分において、前記アースシールドが成膜電極よりも１〜２０ｍｍ低いのが好ましく、また、前記アースシールドの高さが成膜電極よりも低い部分以外は、アースシールドが、成膜電極以上の高さを有するのが好ましい。
【００１２】
また、前記成膜電極の基材と対面する角部が、半径２ｍｍ以上の曲面であるのが好ましい。
また、前記基材の面方向にアースシールドを囲んで配置される、第２アースシールドを有するのが好ましく、この際において、前記第２アースシールドが、全域で前記成膜電極以上の高さを有するのが好ましい。
【００１３】
また、前記成膜電極は、内部に形成されるガス供給空間と、前記基材と対向する面に形成される、前記ガス供給空間に連通する複数のガス供給孔とを有し、前記ガス供給手段は、前記ガス供給空間に成膜ガスを供給するのが好ましい。
さらに、前記搬送手段は、円筒状のドラムの周面の所定領域に前記基材を巻き掛けて搬送するものであり、かつ、前記ドラムが、前記対向電極として作用するのが好ましく、この際において、前記成膜電極は、前記基材との対向面が、前記ドラムの周面と平行な曲面となっているのが好ましい。
【発明の効果】
【００１４】
上記構成を有する本発明の成膜装置は、基材の位置を上方と見なした際に、少なくとも成膜電極の基材搬送方向の上流側において、アースシールドの高さを、成膜電極の上流側の端部よりも低くする。
そのため、このアースシールドが成膜電極の端部よりも低い部分から、成膜電極の端部近傍のプラズマをアースシールドの外部に放出するとができ、成膜電極端部において、高密度なプラズマに基材が接触することを防止できる。
【００１５】
そのため、本発明によれば、高密度なプラズマによる熱によって基材が変形や変質することや、高密度なプラズマに接触することで基材表面が荒らされる等を防止して、適正な基材に成膜が行われた高品質な製品を、安定して製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の成膜装置の一例を概念的に示す図である。
【図２】（Ａ）は、図１に示す成膜装置の成膜領域を上方から見た図、（Ｂ）は、図１の部分拡大図、（Ｃ）は、本発明に利用可能な成膜電極の別の例を概念的に示す図である。
【図３】（Ａ）〜（Ｃ）は、本発明の成膜装置の別の例を概念的に示す図であり、（Ａ）は成膜領域を上方から見た図、（Ｂ）は成膜領域を基材搬送方向に見た図、（Ｃ）は正面図である。
【図４】本発明の成膜装置の別の例の成膜領域を上方から見た概念図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本発明の成膜装置について、添付の図面に示される好適例を基に、詳細に説明する。
【００１８】
図１に、本発明の成膜装置の一例を概念的に示す。
図示例の成膜装置１０は、長尺な基材Ｚ（ウエブ状のフィルム原反）を長手方向に搬送しつつ、この基材Ｚの表面に、ＣＣＰ−ＣＶＤ（Capacitively Coupled Plasma  容量結合プラズマ）−ＣＶＤ）による成膜を行って、ガスバリアフィルム等の機能性フィルムを製造するものである。
また、この成膜装置１０は、長尺な基材Ｚをロール状に巻回してなる基材ロール１２から基材Ｚを送り出し、基材Ｚを長手方向に搬送しつつＣＣＰ−ＣＶＤによる成膜を行って、成膜済の基材Ｚを巻取り軸１４に、再度、ロール状に巻き取る、いわゆるロール・ツー・ロール(Roll to Roll  以下、ＲｔｏＲともいう)による成膜を行なう装置である。
【００１９】
本発明の成膜装置１０において、成膜を行う基材（基板）Ｚには、特に限定はなく、プラズマＣＶＤによる成膜が可能な、長尺な各種のシート状物が、全て、利用可能である。
具体的には、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリスチレン、ポリアミド、ポリ塩化ビニル、ポリカーボネート、ポリアクリロニトリル、ポリイミド、ポリアクリレート、ポリメタクリレートなどの有機物からなるプラスチック（樹脂）フィルムが、基材Ｚとして、好適に利用可能である。
【００２０】
また、本発明においては、このようなプラスチックフィルム等を支持体として、その上に、保護層、接着層、光反射層、遮光層、平坦化層、緩衝層、応力緩和層等の、各種の機能を得るための層（膜）が形成されているシート状物を基材Ｚとして用いてもよい。
この際においては、基材の上に１層のみが形成されたシート状物を基材Ｚとして用いてもよく、あるいは、基材の上に、複数層が形成されたシート状物を基材Ｚとして用いてもよい。また、基材Ｚが、基材の上に複数層が形成されたシート状物である場合には同じ層を複数層有してもよい。
【００２１】
前述のように、図１に示す成膜装置１０は、長尺な基材Ｚを巻回してなる基材ロール１２から基材Ｚを送り出し、基材Ｚを長手方向に搬送しつつ成膜を行って、再度、巻取り軸１４によってロール状に巻き取る、いわゆるＲｔｏＲによる成膜を行なう装置である。この成膜装置１０は、供給室１８と、成膜室２０と、巻取り室２４とを有する。
なお、成膜装置１０は、図示した部材以外にも、各種のセンサ、搬送ローラ対や基材Ｚの幅方向の位置を規制するガイド部材など、基材Ｚを所定の経路で搬送するための各種の部材（搬送手段）等、ＲｔｏＲによってプラズマＣＶＤによる成膜を行なう装置が有する各種の部材を有してもよい。
【００２２】
供給室１８は、回転軸２６と、ガイドローラ２８と、真空排気手段３０とを有する。
長尺な基材Ｚを巻回した基材ロール１２は、供給室１８の回転軸２６に装填される。
回転軸２６に基材ロール１２が装填されると、基材Ｚは、供給室１８から、成膜室２０を通り、巻取り室２４の巻取り軸１４に至る所定の搬送経路を通紙される。
成膜装置１０においては、基材ロール１２からの基材Ｚの送り出しと、巻取り室２４の巻取り軸１４における基材Ｚの巻き取りとを同期して行なって、長尺な基材Ｚを所定の搬送経路で長手方向に搬送しつつ、成膜室２０において、基材Ｚに、ＣＣＰ−ＣＶＤによる成膜を連続的に行なう。
【００２３】
供給室１８は、図示しない駆動源によって回転軸２６を図中時計方向に回転して、基材ロール１２から基材Ｚを送り出し、ガイドローラ２８によって所定の経路を案内して、基材Ｚを、隔壁３８に設けられたスリット３８ａから、成膜室２０に送る。
【００２４】
図示例の成膜装置１０においては、好ましい態様として、供給室１８に真空排気手段３０を、巻取り室２４に真空排気手段７０を、それぞれ設けている。これらの室に真空排気手段を設け、成膜中は、後述する成膜室２０と同じ圧力（真空度）、もしくは、若干、高い圧力とすることにより、隣接する室の圧力が、成膜室２０の圧力（すなわち、成膜室２０での成膜）に影響を与えることを防止している。
真空排気手段３０には、特に限定はなく、ターボポンプ、メカニカルブースターポンプ、ドライポンプ、ロータリーポンプなどの真空ポンプ、さらには、クライオコイル等の補助手段、到達真空度や排気量の調整手段等を利用する、真空成膜装置に用いられている公知の（真空）排気手段が、各種、利用可能である。この点に関しては、後述する他の真空排気手段６０および７０も同様である。
【００２５】
前述のように、基材Ｚは、ガイドローラ２８によって案内されて、隔壁３８のスリット３８ａから成膜室２０に搬送される。
成膜室２０は、基材Ｚの表面に、ＣＣＰ−ＣＶＤによって成膜（膜を形成）するものである。図示例において、成膜室２０は、ドラム４２と、成膜電極４６と、アースシールド４８と、ガイドローラ５０および５２と、高周波電源５４と、ガス供給手段５６と、真空排気手段６０とを有する。
【００２６】
成膜室２０のドラム４２は、中心線を中心に図中反時計方向に回転する円筒状の部材で、ガイドローラ４８によって所定の経路に案内された基材Ｚを、周面の所定領域（所定の巻き掛け角）に掛け回して、基材Ｚを、後述する成膜電極４６に対面する所定位置に保持しつつ、長手方向に搬送する。
【００２７】
このドラム４２は、ＣＣＰ−ＣＶＤにおける対向電極としても作用する（すなわち、ドラム４２と成膜電極４６とで電極対を形成する）。
そのため、ドラム４２には、バイアス電源を接続してもよく、あるいは、接地してもよい。あるいは、バイアス電源との接続と接地とが、切り換え可能であってもよい。
【００２８】
また、成膜装置１０において、ドラム４２は、成膜中の基材Ｚの温度を調節する温度調整手段を有してもよい。
ドラム４２の温度調節手段には、特に限定はなく、ドラム内部に冷媒や温媒等を循環する温度調節手段等、各種の温度調節手段が、全て利用可能である。
【００２９】
成膜電極４６は、基材Ｚの対向面から成膜ガスを噴射する、ＣＣＰ−ＣＶＤによる成膜に利用される公知のシャワー電極（シャワープレート）である。
図２（Ａ）に、成膜電極４６（成膜領域）を上方から見た概念図（基材Ｚ側から見た概念図）を、図２（Ｂ）に、図１と同方向に見た成膜電極４６近傍の拡大図を、それぞれ、概念的に示す。なお、図２（Ａ）において、基材Ｚの搬送方向は、図中左から右方向である。
【００３０】
図示例において、成膜電極４６は、一例として、一面がドラム４２（すなわち基材Ｚ）に対面して配置される、中空の略直方体形状を有するものである。
図示例においては、成膜電極４６のドラム４２と対向する面は、ドラム４２と周面と平行になるように（すなわち、ドラム４２との対向面は、ドラム４２との間隔が全面的に均一になるように）、曲面となっている。
【００３１】
成膜電極４６のドラム４２との対向面には、図２（Ａ）に示すように、多数のガス供給孔４６ａが形成されている。このガス供給孔４６ａは、成膜電極４６の内部の空間（ガス供給空間）に連通している。また、後述するガス供給手段５６は、この成膜電極４６の内部の空間に成膜ガスを供給する。
従って、ガス供給手段５６から供給された成膜ガスは、成膜電極４６のガス供給孔４６ａから、ドラム４２（基材Ｚ）と成膜電極４６との間に供給される。
【００３２】
なお、本発明において、成膜電極４６は、図示例のような湾曲面を有するものに限定はされず、中空の直方体（中空の板状）状であってもよく、あるいは、ドラム周面とは平行ではない湾曲面を有するものであってもよい。
すなわち、本発明においては、ＣＣＰ−ＣＶＤにおいて使用されている公知のシャワー電極が、全て、利用可能である。
【００３３】
また、成膜電極は、図２（Ｃ）に概念的に示す成膜電極４６ａのように、基材Ｚ（ドラム４２）と対面する面の角部（端部）が、曲面状なっているのが好ましく、特に、半径２ｍｍ以上の曲面状であるのが好ましい。
これにより、成膜電極４６ａの角部から外部にプラズマを放出し易くして、成膜電極４６ａの端部におけるプラズマの高密度化を防止して、後述するアースシールド４８の高さを成膜電極の端部よりも低くする効果と相俟って、高密度プラズマによる基材Ｚの変形等を、より好適に防止できる。
【００３４】
図示例においては、成膜室２０には成膜電極４６（ＣＣＰ−ＣＶＤによる成膜手段）が、１個、配置されているが、本発明は、これに限定はされず、基材Ｚの搬送方向に、複数の成膜電極を配列してもよい。
また、本発明は、シャワー電極を用いる構成にも限定はされず、成膜ガスの吹き出し口（成膜ガスの供給手段）を有さない電極と、電極対の間に成膜ガスを供給するノズル等を用いるＣＣＰ−ＣＶＤであってもよい。
【００３５】
ガス供給手段５６は、プラズマＣＶＤ装置等の真空成膜装置に用いられる、公知のガス供給手段である。
前述のように、ガス供給手段５６は、成膜電極４６の内部空間に、成膜ガスを供給する。また、成膜電極４６のドラム４２との対向面（曲面）には、多数のガス供給孔４６ａが形成されている。従って、成膜電極４６に供給された成膜ガスは、このガス供給孔４６ａから、成膜電極４６とドラム４２との間に供給される。
【００３６】
なお、ガス供給手段５６が供給する成膜ガス（プロセスガス／原料ガス）は、基材Ｚの表面に成膜する膜に応じた、公知のものでよい。
例えば、基材Ｚの表面に窒化ケイ素膜を成膜する場合であれば、ガス供給手段５６は、成膜ガスとして、シランガス、アンモニアガスおよび水素ガスの組み合わせや、シランガス、アンモニアガスおよび窒素ガスの組み合わせ等を供給すればよい。
【００３７】
高周波電源５４は、成膜電極４６に、プラズマ励起電力を供給する電源である。高周波電源５４も、１３．５６ＭＨｚの高周波電力を供給する電源等、各種のプラズマＣＶＤ装置で利用されている、公知の高周波電源が、全て利用可能である。
【００３８】
真空排気手段６０は、プラズマＣＶＤによる成膜のために、成膜室内を排気して、所定の成膜圧力に保つものであり、前述のように、真空成膜装置に利用されている、公知の真空排気手段である。
【００３９】
本発明において、成膜ガスの供給量やプラズマ励起電力の強さなどの成膜条件には、特に限定はない。
すなわち、成膜条件は、通常のプラズマＣＶＤによる成膜と同様、成膜する膜、窒化ケイ素膜の成膜と同様、要求される成膜速度、成膜する膜厚、基材Ｚの種類等に応じて、適宜、設定すればよい。
【００４０】
図示例の成膜装置１０に成膜室２０においては、アースシールド４８が配置される。
アースシールド４８は、基材Ｚの面方向で、成膜電極４６を囲むように配置された筒状（図示例においては、略四角筒状）の部材である。
公知のプラズマＣＣＰ−ＣＶＤに用いられるアースシールドと同様、アースシールド４８は、導電性の材料で形成されるもので、通常、接地（アース）されている。また、公知のアースシールドと同様、アースシールド４８は、成膜電極４６との間隔（基板面方向の間隔）を狭くして、成膜電極４６との間で放電（プラズマの生成）が生じないように、形成／配置される。
【００４１】
図示例においては、好ましい態様として、アースシールド４８も、上端（基板Ｚ側の端部）が、ドラム４２の周面と平行になる形状を有している。
すなわち、基材搬送方向の上流側および下流側（以下、単に上流側／下流側という）の上端は、基材Ｚの幅方向（搬送方向と直交する方向  以下、単に幅方向という）に延在する直線状で、幅方向両端側の上端は、ドラム４２の周面に平行な曲線状である。
【００４２】
ここで、本発明の成膜装置１０においては、基材Ｚ側を上方と見なした際に、少なくとも基材搬送方向の上流側において、アースシールド４８の高さが、成膜電極４６の上流側端部の対面する位置よりも低い。言い換えると、成膜電極４６（その基材Ｚとの対向面）と基材Ｚ（ドラム４２）との間隙の方向を高さ方向として、上方の基材Ｚに対して、少なくとも、アースシールド４８の上流側の高さが、成膜電極４６の上流側端部の対面する位置の高さよりも低い。
図示例においては、成膜電極４６を囲む全周において、アースシールド４８の高さが、成膜電極４６の対面する位置（対向する面）よりも、差ｈだけ低い。
【００４３】
本発明においては、このような構成を有することにより、成膜電極４６の端部近傍の高密度なプラズマによって、基材Ｚが加熱されて変形／変質したり、基材Ｚの表面が荒らされてしまう等の不都合を解消している。
【００４４】
前述のように、プラズマＣＶＤにおいては、成膜電極を囲むようにアースシールドを設けることにより、基材と成膜電極との間（成膜領域）以外でのプラズマの生成を防止し、基材と成膜電極との間に生成したプラズマを封じ込めることにより、プラズマを有効利用して、効率の良い成膜を行うことができる。
ところが、アースシールドを用いるプラズマＣＶＤでは、成膜電極の端部近傍（プラズマ端）において、プラズマ密度が高くなってしまう。基材が高密度なプラズマと接触すると、熱による基材の変形や変質、プラズマによる基材表面の荒れ等が生じ、適正な製品を製造することができない。
【００４５】
基材が固定されるバッチ式の成膜であれば、基材を成膜電極の中央領域に配置することで、高密度なプラズマに基材を曝すことを防止できる。しかしながら、ＲｔｏＲでは、長尺な基材を長手方向に搬送しているため、成膜電極の上下流の端部で、高密度なプラズマと基材とが接触することが避けられない。
【００４６】
ここで、特許文献１や特許文献２にも示されるように、アースシールドを用いるプラズマＣＶＤでは、不要な領域でプラズマが生成することを確実に防止し、また、生成したプラズマの利用効率を向上（すなわち電極と基板との間（成膜領域）へのプラズマの封じ込め）するために、アースシールドは、成膜電極の端部と同じ高さ（面一）にする、あるいは、成膜電極の端部よりも高くする（基材に近接させる）のが通常である。
【００４７】
これに対し、本発明の成膜装置１０においては、少なくともアースシールド４８の上流側において、アースシールド４８の高さを、成膜電極４６の上流側端部の対面する位置よりも低くする。
このような構成を有することにより、アースシールド４８の成膜電極４６よりも低い部分から、プラズマを、アースシールド４８の外部に放出できる。その結果、成膜電極４６の端部近傍におけるプラズマの密度を低減することができ、高密度なプラズマと接触することに起因する、基材Ｚの変質や変形、表面の粗面化（以下、これらをまとめて、『基材Ｚのダメージ』とも言う）を防止できる。
【００４８】
本発明の成膜装置１０において、アースシールド４８と成膜電極４６との高さの差ｈには、特に限定は無く、アースシールド４８の高さが、若干でも、成膜電極４６よりも低ければ、効果を得ることができる。
しかしながら、高密度なプラズマによる基材Ｚの変形や粗面化等を、十分に抑制するためには、この高さの差ｈは、１ｍｍ以上であるのが好ましい。
また、この高さの差ｈが大きくなると、アースシールド４８の外部に放出されるプラズマの量が多くなってしまう。すなわち、アースシールド４８の本来の作用が低下してしまい、その結果、成膜へのプラズマの利用効率が低減してしまう。この点を考慮すると、この高さの差ｈは、２０ｍｍ以下とするのが好ましい。
さらに、上記効果を好適に得られる等の点で、このアースシールド４８と成膜電極４６との高さの差ｈは、特に、５〜１０ｍｍとするのが好ましい。
【００４９】
図１および図２に示される例は、成膜電極４６を囲む全周、すなわち、上下流の両側、および、幅方向の両側において、アースシールド４８の高さが、成膜電極４６の対面する位置（対向する面）よりも、低い。
しかしながら、本発明は、これに限定はされず、少なくとも、上流側において、アースシールド４８の高さが、成膜電極４６の対面する位置よりも低ければよい。
【００５０】
すなわち、成膜電極４６の上流側端部は、必ず、基材Ｚの表面がプラズマと接触する。そのため、この上流側端部の領域に高密度なプラズマが存在すると、基材Ｚがダメージを受けるので、この部分のみは、必ず、成膜電極４６よりも、アースシールド４８の高さを低くする。
これに対し、幅方向の両側や、下流側では、此処に高密度プラズマが存在しても、必ずしも基材Ｚが高密度プラズマによってダメージを受けるとは限らない。従って、この場合には、成膜電極４６の幅方向の両端部や下流側端部では、通常の装置と同様に、アースシールド４８の高さは、成膜電極４６と同じ、もしくは、成膜電極４６よりも高くしてもよい（アースシールド４８を、成膜電極４６以上に基材Ｚに近接してもよい）。
【００５１】
図３に、その一例を概念的に示す。
なお、図３において、（Ａ）は、成膜電極４６を上方から見た図であり、（Ｂ）は、成膜電極４６を基材Ｚの搬送方向に（上流側から下流側に向かって）見た図であり、（Ｃ）は、正面図（図１と同方向）である。なお、図２（Ａ）と同様、図３（Ａ）においても、基材Ｚの搬送方向は、図中左から右側である。
【００５２】
例えば、図３（Ａ）に概念的に示すように、基材Ｚの幅が狭く、基材Ｚの幅方向の両端部が、成膜電極４６の幅方向の両端部よりも内側に位置する場合には、成膜電極４６の幅方向両端部のプラズマが高密度になっても、基材Ｚは、この成膜電極４６の幅方向両端部の高密度なプラズマに接触することは無い。
従って、この場合には、図３（Ｂ）および（Ｃ）に概念的に示すアースシールド４８ａのように、上流側（あるいはさらに下流側）のみ、アースシールド４８の高さを成膜電極４６の上流側端部よりも低くし、アースシールド４８の幅方向の両側は、成膜電極４６の幅方向両端部の対面する位置以上の高さとしてもよい。
逆に、成膜領域すなわちプラズマを成膜電極４６と基材Ｚ（ドラム４２）との間で有効利用して、成膜効率を向上するためには、成膜領域のプラズマが幅方向両端部から放出される防止するために、アースシールド４８の幅方向の両側（あるいはさらに下流側）は、成膜電極４６の対面する位置よりも高くしてもよい。例えば、アースシールド４８の幅方向の両側を、ドラム４２の周面の直前（直下）まで、高くしてもよい。
【００５３】
これに対し、図２に示すように、基材Ｚの幅が成膜電極４６の幅方向のサイズよりも大きく、基材Ｚが成膜電極４６の幅方向の両端部に位置する場合には、成膜電極４６の幅方向の両端部に高密度プラズマが存在すると、この高密度プラズマによって基材Ｚがダメージを受けてしまう可能性が有る。
従って、この場合には、図１や図２に示すアースシールド４８のように、アースシールド４８の幅方向の両側も、成膜電極４６の幅方向両端部の対面する位置よりも低くするのが好ましい。
【００５４】
また、多くの場合、成膜電極４６の下流側では、既に成膜が行われているので、基材Ｚが、直接的に、プラズマに曝されることはない。さらに、成膜するのが無機膜（無機化合物からなる膜）である場合には、厚さが十分であれば、膜が高密度なプラズマに対して、十分な強度を有する場合も多い。
【００５５】
従って、成膜電極４６の下流側端部において、十分な厚さの無機膜が成膜されており、プラズマによるダメージを、基材Ｚあるいはさらに成膜した膜が受ける可能性が無い場合には、アースシールド４８の下流側においても、高さを、成膜電極４６の下流側端部と同じ高さにしてもよい。
あるいは、前述のプラズマの封じ込めによる成膜効率の向上を考慮して、アースシールド４８の下流側の高さを、成膜電極４６の下流側端部よりも高くして、例えば、ドラム４２の周面直前まで高くしてもよい。
【００５６】
すなわち、本発明の成膜装置においては、基材Ｚ側を上方と見なして（基材Ｚ（ドラム４２）と成膜電極４６との間隙方向を高さ方向として、上側の基材Ｚに対して）、上流側のみ成膜電極４６の対面する位置よりも高さが低いアースシールド：  上流側と下流側とで成膜電極４６の対面する位置よりも高さが低いアースシールド：  上流側と幅方向の両側で成膜電極４６の対面する位置よりも高さが低いアースシールド：  および、上下流および幅方向の両側の全周で成膜電極４６の対面するよりも高さが低いアースシールドの、４種のアースシールドが利用可能である。
【００５７】
また、本発明の成膜装置１０においては、図４に概念的に示すように、アースシールド４８を囲んで、第２アースシールド６２を有してもよい。
第２アースシールド６２を有することにより、成膜電極４６と基材Ｚ（ドラム）４２の間からのプラズマの放出を、より好適に抑制して、生成したプラズマの利用効率を、より向上して、さらに効率のよい成膜を行うことが可能になる。
ここで、第２アースシールド６２は、通常のアースシールドと同様、プラズマの封じ込め効果を向上するために、高さは、成膜電極４６以上であるのが好ましい。
【００５８】
前述のように、ガイドローラ４８によって所定の経路に案内された基材Ｚは、ドラム４２の周面に掛け回されて、所定の位置に保持されつつ長手方向に搬送される。ドラム４２と成膜電極４６とからなる電極対の間では、成膜電極４６へのプラズマ励起電力の供給によってプラズマが励起され、成膜ガスからラジカルが生成されて、ドラム４２によって支持されつつ搬送される基材Ｚの表面に、ＣＣＰ−ＣＶＤによって成膜される。
表面に所定の膜を成膜された基材Ｚは、次いで、ガイドローラ５０に案内されて、隔壁６４のスリット６４ａから、巻取り室２４に搬送される。
【００５９】
図示例において、巻取り室２４は、ガイドローラ６８と、巻取り軸１４と、真空排気手段７０とを有する。
巻取り室２４に搬送された基材Ｚは、ガイドローラ５８に案内されて巻取り軸１４に搬送され、巻取り軸１４によってロール状に巻回されガスバリアフィルムロールとして、次の工程に供される。
また、先の供給室１８と同様、巻取り室２４にも真空排気手段７０が配置され、成膜中は、巻取り室２４も、成膜室２０における成膜圧力に応じた真空度に減圧される。
【００６０】
以下、成膜装置１０の作用を説明する。
回転軸２６に基材ロール１２が装填されると、基材Ｚは、基材ロール１２から引き出され、供給室１８からガイドローラ２８によって案内されて成膜室２０に至り、成膜室２０において、ガイドローラ４８に案内されて、ドラム４２の周面の所定領域に掛け回され、次いで、ガイドローラ５０によって案内されて巻取り室２４に至り、ガイドローラ６８に案内されて巻取り軸１４に至る、所定の搬送経路を通紙される。
【００６１】
次いで、真空排気手段３０、６０、および７０が駆動され、各室が、所定の圧力まで減圧される。各室の真空度が安定したら、成膜室２０において、ガス供給手段５６から成膜電極４６に、成膜ガスが供給される。
成膜室２０の圧力が成膜に対応する所定圧力で安定したら、供給室１８から巻取り室２４に向かう基材Ｚの搬送が、開始され、また、高周波電源５４から成膜電極４６へのプラズマ励起電力の供給を開始する。
【００６２】
供給室１８から成膜室２０に搬送された基材Ｚは、ガイドローラ４８によって案内され、ドラム４２に巻き掛けられた状態で搬送されつつ、ドラム４２と成膜電極４６とが対面している領域において、ＣＣＰ−ＣＶＤによって、目的とする膜を成膜される。
ここで、成膜室２０には、成膜電極４６を囲んでアースシールド４８が配置されているので、ドラム４２と成膜電極４６とが対面している領域に、好適にプラズマを封じ込めて、プラズマの利用効率が高い、高効率な成膜を行うことができる。
また、成膜装置１０においては、アースシールド４８の少なくとも上流側が、成膜電極４６の上流側端部における、対面する位置よりも、高さが低い。そのため、成膜電極４６の上流端におけるプラズマの高密度化を抑制して、高密度プラズマによる基材Ｚのダメージを抑制した、高品質な製品を、安定して製造できる。
【００６３】
所定の膜を成膜された基材Ｚは、ガイドローラ５０に案内されて巻取り室２４に搬送される。
巻取り室２４に搬送された基材Ｚは、ガイドローラ６８によって所定の経路に案内され、巻取り軸１４によってロール状に巻回され、次の工程に供される。
【００６４】
以上、本発明の成膜装置について詳細に説明したが、本発明は、上記実施例に限定はされず、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、各種の改良や変更を行なってもよいのは、もちろんである。
例えば、図１に示す例は、円筒状のドラムの周面に基材Ｚを巻き掛けた状態で、長手方向に搬送しつつ、成膜を行う装置であるが、本発明は、これに限定はされない。例えば、本発明の成膜装置は、前述の特許文献１に示されるように、直線状（平面状）に基材Ｚを搬送しつつ、成膜を行う装置にも、好適に利用可能である。すなわち、本発明は、長尺な基材を長手方向に搬送しつつ、プラズマＣＶＤによって成膜を行う装置であれば、各種の構成の成膜装置が、全て、利用可能である。
【実施例】
【００６５】
［実施例１］
図１に示すような成膜装置１０を用いて、基材Ｚに窒化ケイ素膜を成膜した。
基材Ｚは、厚さ１００μｍのＰＥＴフィルムを用いた。なお、原子間力顕微鏡（ＡＦＭ）によって、この基材Ｚの表面粗さＲａを測定したところ、表面粗さＲａは０．７ｎｍであった。
【００６６】
また、アースシールド４８は、アルミニウム製のものを用いた。成膜電極４６との間隔は１ｍｍとして、接地した。
また、アースシールド４８は、図１および図２に示すように、上流側および下流側、ならびに、幅方向の両側において（すなわち、成膜電極４６を囲む全面において）、成膜電極４６の対面する位置よりも５ｍｍ、高さを低くした。すなわち、アースシールド４８と成膜電極４６との高さの差ｈ（Δｈ）を、全域に渡って５ｍｍとした。
【００６７】
成膜ガスは、シランガス(ＳｉＨ4）、アンモニアガス(ＮＨ3）、窒素ガス(Ｎ2）および水素ガス(Ｈ2）を用いた。供給量は、シランガスが１００sccm、アンモニアガスが２００sccm、窒素ガスが５００sccm、水素ガスが５００sccmとした。
成膜電極４６には、周波数１３．５ＭＨｚで、２０００Ｗのプラズマ励起電力を供給した。
また、成膜圧力は３０Ｐａとした。
【００６８】
上記成膜条件の下、基材Ｚに、厚さ５０ｎｍの窒化ケイ素膜を成膜した。成膜レートは、４６０ｎｍ／ｍｉｎであった。なお、窒化ケイ素の膜厚は、接触式段差計によって確認して、基材Ｚの搬送速度を調整することによって調整した。
成膜後、成膜した窒化ケイ素膜を剥離して、基材Ｚの表面と同様に、ＡＦＭを用いて成膜後の基材Ｚの表面粗さＲａを測定した。その結果、成膜後の基材Ｚの表面粗さＲａは１．７ｎｍであった。
【００６９】
［実施例２］
アースシールド４８と成膜電極４６との高さの差ｈを１０ｍｍとし、かつ、目的膜厚とするために基材Ｚの搬送速度を変更した以外は、実施例１と全く同様にして基材Ｚの表面に厚さ５０ｎｍの窒化ケイ素膜を成膜した。
成膜レートは４００ｎｍ／ｍｉｎであった。実施例１と同様に成膜後の基材Ｚの表面粗さＲａを測定したところ、表面粗さＲａは１．４ｎｍであった。
【００７０】
［実施例３］
アースシールド４８と成膜電極４６との高さの差ｈを１５ｍｍとし、かつ、目的膜厚とするために基材Ｚの搬送速度を変更した以外は、実施例１と全く同様にして基材Ｚの表面に厚さ５０ｎｍの窒化ケイ素膜を成膜した。
成膜レートは２９０ｎｍ／ｍｉｎであった。実施例１と同様に成膜後の基材Ｚの表面粗さＲａを測定したところ、表面粗さＲａは１．３ｎｍであった。
【００７１】
［比較例１］
アースシールド４８と成膜電極４６との高さの差ｈを０ｍｍ（すなわち同じ高さ）とし、かつ、目的膜厚とするために基材Ｚの搬送速度を変更した以外は、実施例１と全く同様にして基材Ｚの表面に厚さ５０ｎｍの窒化ケイ素膜を成膜した。
成膜レートは５００ｎｍ／ｍｉｎであった。実施例１と同様に成膜後の基材Ｚの表面粗さＲａを測定したところ、表面粗さＲａは３．１ｎｍであった。
【００７２】
［実施例４］
成膜電極４６のドラム４２と対面する領域の角部を半径５ｍｍの曲面状とし、かつ、目的膜厚とするために基材Ｚの搬送速度を変更した以外は、実施例１と全く同様にして基材Ｚの表面に厚さ５０ｎｍの窒化ケイ素膜を成膜した。
成膜レートは４４０ｎｍ／ｍｉｎであった。実施例１と同様に成膜後の基材Ｚの表面粗さＲａを測定したところ、表面粗さＲａは１．５であった。
【００７３】
［実施例５］
アースシールド４８の上流側のみを、成膜電極４６の上流側端部よりも５ｍｍ低くし、それ以外の領域は、アースシールド４８と成膜電極４６の高さを同じにし、かつ、目的膜厚とするために基材Ｚの搬送速度を変更した以外は、実施例１と全く同様にして基材Ｚの表面に厚さ５０ｎｍの窒化ケイ素膜を成膜した。
成膜レートは４８０ｎｍ／ｍｉｎであった。実施例１と同様に成膜後の基材Ｚの表面粗さＲａを測定したところ、表面粗さＲａは１．９ｎｍであった。
【００７４】
［実施例６］
アースシールド４８の外側に、１ｍｍの間隔を有して第２アースシールド６２を設け、かつ、目的膜厚とするために基材Ｚの搬送速度を変更した以外は、実施例１と全く同様にして基材Ｚの表面に厚さ５０ｎｍの窒化ケイ素膜を成膜した。
成膜レートは４４０ｎｍ／ｍｉｎであった。実施例１と同様に成膜後の基材Ｚの表面粗さＲａを測定したところ、表面粗さＲａは１．５ｎｍであった。
【００７５】
［実施例７］
アースシールド４８と成膜電極４６との高さの差ｈを１ｍｍとし、かつ、目的膜厚とするために基材Ｚの搬送速度を変更した以外は、実施例１と全く同様にして基材Ｚの表面に厚さ５０ｎｍの窒化ケイ素膜を成膜した。
成膜レートは４９０ｎｍ／ｍｉｎであった。実施例１と同様に成膜後の基材Ｚの表面粗さＲａを測定した所、表面粗さＲａは２．２ｎｍであった。
【００７６】
［実施例８］
成膜する窒化ケイ素膜の膜厚を１０ｎｍとし、かつ、目的膜厚とするために基材Ｚの搬送速度を変更した以外は、実施例５と全く同様にして基材Ｚの表面に窒化ケイ素膜を成膜した。
成膜レートは４８０ｎｍ／ｍｉｎであった。実施例１と同様に成膜後の基材Ｚの表面粗さＲａを測定した所、表面粗さＲａは２．１ｎｍであった。
【００７７】
［実施例９］
下流側のみ、アースシールド４８とドラム４２との間隔が５ｍｍとなるように高くし、かつ、目的膜厚とするために基材Ｚの搬送速度を変更した以外は、実施例１と全く同様にして基材Ｚの表面に厚さ５０ｎｍの窒化ケイ素膜を成膜した。なお、以上の実施例および比較例において、成膜電極４６とドラム４２との間隔は、全域で２０ｍｍである。
成膜レートは４９０ｎｍ／ｍｉｎであった。実施例１と同様に成膜後の基材Ｚの表面粗さＲａを測定した所、表面粗さＲａは１．６ｎｍであった。
【００７８】
結果を下記表にまとめて示す。
【表１】
0005513320.tif 000002
【００７９】
以上のように、アースシールド４８と成膜電極４６との高さの差（Δｈ）が大きい程、プラズマによる基材Ｚの表面のダメージは減らせるが、その反面、成膜レートが低くなってしまう。また、比較例１および実施例７に示されるように、アースシールド４８と成膜電極４６との高さの差は、１ｍｍ有れば、高密度プラズマからの基材Ｚの表面の保護効果は得られる。従って、実施例１〜３および実施例７より明らかなように、アースシールド４８と成膜電極４６との高さの差ｈは、要求される基材表面の状態や、成膜レート等に応じて、適宜、設定すればよく、前述のように、１〜２０ｍｍとすることで、基材の保護と成膜レートとのバランスを好適に取ることができる。
また、実施例４に示されるように、成膜電極４６の角部を曲面とすることにより、電極端部からプラズマを逃がしやすくなり、その結果、より良好な基材Ｚの表面粗さを低減できる。さらに、実施例５および実施例９に示されるように、アースシールド４８を成膜電極４６よりも低くするのが、基材Ｚがプラズマに直接接触する上流側のみでも、好適に、基材Ｚの表面粗さの低減効果が得られる。
また、実施例６に示されるように、アースシールド４８の外側に、第２アースシールド６２を設置することにより、プラズマの広がりを、より公的に抑制でき、従って、基材Ｚの粗さ低減を図りつつ比較的高いレートを確保できる。
また、実施例８や実施例９に示されるように、基材Ｚに十分な厚さの膜が形成されていない場合には、基材Ｚの表面粗さの低減を十分に行うためには、アースシールド４８の下流側も、成膜電極４６より低くするのが好ましいが、基材Ｚに十分な厚さの膜が成膜されていれば、シャワー電極の下流側に高密度なプラズマに曝されても、基材Ｚへの影響は少なくできる。
以上の結果より、本発明の効果は、明らかである。
【産業上の利用可能性】
【００８０】
ガスバリアフィルムや反射防止フィルムの製造など、各種の機能性フィルムの製造に、好適に利用可能である。
【符号の説明】
【００８１】
１０  成膜装置
１２  基材ロール
１４  巻取り軸
１８  供給室
２０  成膜室
２４  巻取り室
２６  回転軸
２８，５０，５２，６８  ガイドローラ
３０，６０，７０  真空排気手段
３８，６４  隔壁
４２  ドラム
４６  成膜電極
４８，４８ａ  アースシールド
５４  高周波電源
５６  ガス供給手段
６２  第２アースシールド
【図１】
0005513320.tif 000003
【図２】
0005513320.tif 000004
【図３】
0005513320.tif 000005
【図４】
0005513320.tif 000006