(57)【要約】【課題】プラズマの補助を受けつつ蒸着により成膜を行う成膜装置において、長時間に亘って安定的に蒸着を行う。【解決手段】本発明の成膜装置１は、圧下でフィルム基材Ｗをロール・ツー・ロールで搬送しながら、フィルム基材Ｗへ蒸着材料Ｍを蒸着させる成膜装置１であって、内部が減圧されるチャンバ２と、チャンバ２内に配備されると共に基材フィルムを外周面に巻き掛けてチャンバ２内を案内する一対のローラ３、３と、蒸着材料Ｍを蒸発させる蒸発手段４と、一対のローラ３、３間に交流電圧を印加するプラズマ発生電源５と、チャンバ２内にガスを導入する手段６と、を有し、一対のローラ３、３は、フィルム基材Ｗを保持した表面にプラズマを生成し、蒸発手段４は、蒸着材料Ｍを蒸発させると共にフィルム基材Ｗの表面に皮膜として蒸着することを特徴とする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
減圧下でフィルム基材をロール・ツー・ロールで搬送しながら、前記フィルム基材へ蒸着材料を蒸着させる成膜装置であって、
内部が減圧されるチャンバと、前記チャンバ内に配備されると共にフィルム基材を外周面に巻き掛けて前記チャンバ内を案内する一対のローラと、前記蒸着材料を蒸発させる蒸発手段と、前記一対のローラ間に交流電圧を印加するプラズマ発生電源と、前記チャンバ内にガスを導入する手段と、を有し、
前記一対のローラは、フィルム基材を保持した表面にプラズマを生成しながら、前記蒸発手段は、蒸着材料を蒸発させると共にフィルム基材の表面に皮膜として蒸着することを特徴とする成膜装置。
【請求項２】
前記一対のローラの少なくとも一方であってプラズマが生成されたローラにおいて、蒸着による皮膜形成が行われるように構成されていることを特徴とする請求項１の成膜装置。
【請求項３】
前記一対のローラ内には、磁場を発生させる磁場発生手段が設けられていることを特徴とする請求項１又は２に記載の成膜装置。
【請求項４】
前記蒸発手段は、電子ビーム手段、誘導加熱手段、または抵抗加熱手段のいずれか１つ以上を有することを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の成膜装置。
【請求項５】
減圧下でフィルム基材をロール・ツー・ロールで搬送しながら、前記フィルム基材へ蒸着材料を蒸着させる成膜装置を用いて成膜を行うに際しては、
内部が減圧されるチャンバと、前記チャンバ内に配備されると共にフィルム基材を外周面に巻き掛けて前記チャンバ内を案内する一対のローラと、前記蒸着材料を蒸発させる蒸発手段と、前記一対のローラ間に交流電圧を印加するプラズマ発生電源と、前記チャンバ内にガスを導入する手段と、を設けておき、
前記一対のローラを用いてフィルム基材を保持した表面にプラズマを生成しながら、前記蒸発手段を用いて蒸着材料を蒸発させると共にフィルム基材の表面に皮膜として蒸着することを特徴とする成膜方法。
【請求項６】
前記一対のローラの少なくとも一方であってプラズマが生成されたローラにおいて、蒸着による皮膜形成を行うことを特徴とする請求項５の成膜方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、フィルム等の帯状の基材に連続的に緻密性の高い皮膜を形成する成膜装置及び成膜方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、次世代のＦＰＤとして期待される電子ペーパー、有機ＥＬに関して、また広範囲での普及が進んでいるＬＣＤに関し、これらＦＰＤのフレキシブル化を達成するため、もしくは軽量化、コストダウン、ガラス基板の割れ等といった製造時のスループット向上のため、ガラス基板をプラスチックフィルムに置き換えたいという要求が高まっている。
また、有機ＥＬは蛍光灯に替わる代替照明方法としても注目されており、この用途に有機ＥＬを用いる場合には、軽量化、安全確保などの理由からプラスチックフィルムを用いることが求められている。
【０００３】
さらに、ＦＰＤのフレキシブル化とは別に、太陽電池のバックシートなどの産業資材も軽量化や、薄型化、破損防止などの観点から、フィルムが採用されるケースが多くなっている。
ガラス基板をプラスチックフィルムと比較した場合、ガラス基板には環境由来の酸素や水蒸気による内部素子の劣化を抑制するために必要とされるガスバリア性が材料固来のものとして最初から備わっている。しかし、包装材料用のガスバリアフィルムは、そのままではガラス基板と同等なバリアレベルには達していない。それゆえ、プラスチックフィルムを用いる場合には更に高いバリア性が求められる。
【０００４】
例えば、プラスチックフィルムが適用され得る太陽電池バックシートなどの産業資材では、食品包材用バリアフィルムの数倍以上のバリア性が必要とされ、また電子ペーパー、有機ＥＬなどディスプレイ用封止フィルムでは10-2g/m2/day以下の水蒸気バリア性が必要とも言われている。また、太陽電池も薄膜太陽電池の場合には1g/m2/day以下の水蒸気バリア性、薄膜の種類によっては更に高いバリア性が求められる場合もある。
【０００５】
このような高いガスバリア性を有するプラスチックフィルムを実現する手段として、プラスチックフィルム上に皮膜を形成する手法があり、その手段として、誘導加熱法、抵抗加熱法、電子ビーム蒸着法、スパッタリング法などの物理蒸着法（ＰＶＤ法）が検討されている。このＰＶＤ法は、大面積化やロール・ツー・ロールへの展開が容易であることから、ガスバリアフィルムの製造方法として有望である。
【０００６】
ＰＶＤ法は、大きく分けて誘導加熱法、抵抗加熱法、電子ビーム蒸着法などの蒸着法と、スパッタリング法とに二分される。前者の蒸着法は、成膜速度は速いものの、緻密でガスバリア性の高い皮膜を得ることが困難である。一方、後者のスパッタリング法は、成膜速度は遅いが緻密でガスバリア性の高い膜を得ることが可能である。
このため、一般的には、それ程高いバリア性能が求められる訳ではない、食品用の包装材料用のガスバリアフィルムの製造方法には前者の蒸着法を用いる場合が多く、一方で、高いバリア性能が求められる産業用資材に用いられるガスバリアフィルムの製造方法はスパッタリング法を用いると良い。しかしながら、スパッタリング法を用いた場合には、成膜速度が遅いために大面積で成膜しても、m2当たりの価格は蒸着法に比較すると高くなってしまうという問題が発生する。
【０００７】
そこで、生産性の高い蒸着法を用いながら、高いバリア性能を実現することを目的として、例えば、次の特許文献１や特許文献２に示すようなものが知られている。
すなわち、特許文献１には、蒸着法により成膜される皮膜の膜質を向上させるために、一定の圧力条件下でガスを導入しながら、成膜ローラ（特許文献１では「クーリングキャン」と表現されている）に１００ｋＨｚ以上の高周波電圧を加えつつ成膜を行う手法が開示されている。この特許文献１の方法では、成膜中の成膜ローラ周辺にグロー放電を生成することによって、剥離強度の向上など膜質向上が実現できるとされている。また、成膜ローラ周辺に磁界を加えることや、高周波電圧に直流電圧を重畳することも好ましいとされている。
【０００８】
また、特許文献２には、蒸着手段と別に蒸着材料をプラズマにより活性化させる手段を設けた装置が提案されている。この特許文献２では、蒸着材料を電界により加速することが示されており、電界を形成するために成膜ローラに電圧を印加することも開示されている。特許文献２の技術によれば、材料の蒸発速度とプラズマ密度とをそれぞれ独立に制御すれば、蒸着法で成膜される際の成膜速度やガスバリア性を自由に且つ個別に調整でき、酸素バリア性および水蒸気バリア性に優れた、透明、もしくは半透明なガスバリア性の積層体を生産することが可能とされている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開平２−２６７２６７
【特許文献２】特開２０１１−２１２１４
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
ところで、蒸着法によりフィルム基材へ連続成膜を行う場合は、数千ｍ以上、場合によっては１万ｍ以上のフィルム基材に対して連続的に成膜を行うことがあり、成膜装置を長時間に渡って連続運転させることが必要となる。
このような連続運転が実施可能と思われる成膜装置として、例えば、特許文献１の装置が挙げられる。この成膜装置では、成膜ローラに100kHz以上の高周波電圧を印加してグロー放電を発生させ、蒸着を行っている。なお、特許文献１の図には高周波電圧を成膜ローラに加えることだけが示され、電源の対極が示されていないが、特許文献１の装置では接地された真空チャンバ等を対極としていると考えるのが一般的である。
【００１１】
この特許文献１の成膜装置で例えばアルミナのような透明性のバリア膜を形成することを考える。これは、蒸着源からアルミを蒸発させ、皮膜領域の周辺に酸素ガスを供給し、反応性の蒸着を行なうことで達成される。このとき、成膜ローラに高周波電圧を印加することで、成膜領域にはグロー放電によるプラズマが形成されて、プラズマの支援により膜質の改善した皮膜が形成される。
【００１２】
しかしながら、成膜を長い時間に亘って継続すると、成膜領域の周辺には多くの蒸着物が堆積する。この蒸着物は、供給された酸素ガスと蒸発したアルミとが反応して生成する酸化物などの皮膜、つまりは絶縁性の皮膜（あるいは電気抵抗が大きな皮膜）となっている。このような絶縁性の皮膜がチャンバの内部に堆積すると、グロー放電の放電状態がこの皮膜の影響を受けて変動を来たす。結果として、成膜される膜質が時間の経過と共に変動したり、極端な場合は、グロー放電自体が不安定になって、操業を中断せざるを得ない場合が考えられる。
【００１３】
一方、特許文献２の成膜装置では、蒸発した蒸発材料がフィルム基材上に堆積する前に活性化を行なうべく、ホローカソードとアノードとの間の放電により、成膜ローラに保持された基材と蒸発源との間にプラズマが生成される。ホローカソードとアノードは、蒸発材料が蒸発する領域に対面しているため、フィルム基材に比べれば少ないものの、ホローカソードとアノードに蒸発材料の一部が堆積すると考えられる。そして、例えば蒸発材料としてアルミが用いられ、反応ガスとして酸素が導入される場合、ホローカソードやアノードの表面には徐々に絶縁性（あるいは抵抗成分）を有する皮膜が堆積する。当然、長時間にわたる運転を行なうと、このプラズマ発生機構への堆積物が徐々にプラズマの発生状況を変化させて、成膜される皮膜の膜質が変動したり、極端な場合は、放電が不安定になって、操業を中断せざるを得ない場合が考えられる。
【００１４】
以上の説明は問題点を分かりやすくするために、形成される皮膜が絶縁性の皮膜とされた場合を例に挙げたが、形成される皮膜が導電性の場合であっても、同様な問題が生じる。つまり、蒸着ゾーンにはフィルム基材から放出された水蒸気等が存在するので、真空チャンバなどに付着する皮膜には酸素の成分が不可避に含有され、真空チャンバなどに付着する皮膜は電気絶縁性となる。そして、このような絶縁性皮膜が厚く堆積した場合には、プラズマの発生状態の変動を引き起こす場合がある。
【００１５】
本発明は、上述の問題に鑑みてなされたものであり、長時間に亘って安定的に蒸着により成膜を行うことができる成膜装置及び成膜方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
上記課題を解決するため、本発明は以下の技術的手段を講じている。
即ち、本発明の成膜装置は、減圧下でフィルム基材をロール・ツー・ロールで搬送しながら、前記フィルム基材へ蒸着材料を蒸着させる成膜装置であって、内部が減圧されるチャンバと、前記チャンバ内に配備されると共にフィルム基材を外周面に巻き掛けて前記チャンバ内を案内する一対のローラと、前記蒸着材料を蒸発させる蒸発手段と、前記一対のローラ間に交流電圧を印加するプラズマ発生電源と、前記チャンバ内にガスを導入する手段と、を有し、前記一対のローラは、フィルム基材を保持した表面にプラズマを生成しながら、前記蒸発手段は、蒸着材料を蒸発させると共にフィルム基材の表面に皮膜として蒸着することを特徴とする。
【００１７】
なお、好ましくは、前記一対のローラの少なくとも一方であってプラズマが生成されたローラにおいて、蒸着による皮膜形成が行われるように構成されているとよい。
なお、好ましくは、前記一対のローラ内には、磁場を発生させる磁場発生手段が設けられているとよい。
なお、好ましくは、前記蒸発手段は、電子ビーム手段、誘導加熱手段、または抵抗加熱手段のいずれか１つ以上を有するとよい。
【００１８】
一方、本発明の成膜方法は、減圧下でフィルム基材をロール・ツー・ロールで搬送しながら、前記フィルム基材へ蒸着材料を蒸着させる成膜装置を用いて成膜を行うに際しては、内部が減圧されるチャンバと、前記チャンバ内に配備されると共にフィルム基材を外周面に巻き掛けて前記チャンバ内を案内する一対のローラと、前記蒸着材料を蒸発させる蒸発手段と、前記一対のローラ間に交流電圧を印加するプラズマ発生電源と、前記チャンバ内にガスを導入する手段と、を設けておき、前記一対のローラを用いてフィルム基材を保持した表面にプラズマを生成しながら、前記蒸発手段を用いて蒸着材料を蒸発させると共にフィルム基材の表面に皮膜として蒸着することを特徴とする。
【００１９】
なお、好ましくは、前記一対のローラの少なくとも一方であってプラズマが生成されたローラにおいて、蒸着による皮膜形成を行うとよい。
【発明の効果】
【００２０】
本発明の成膜装置及び成膜方法によれば、長時間に亘って安定的に蒸着により成膜を行うことができる。
つまり、蒸着を補助するプラズマの形成は、一対の成膜ローラにおけるフィルム基材で覆われた領域で発生する。一方で、プラズマが発生する成膜ローラの表面は蒸発源に対向する位置ではフィルム基材で覆われており、成膜ローラの表面には皮膜は形成されない。つまり、結果として成膜ローラの表面は清浄な状態に保たれており、真空チャンバの他の部位に皮膜が形成されたとしてもプラズマ生成には全く影響しない。それゆえ、長時間に亘って安定的に蒸着を行うことが可能となるのである。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の成膜装置の構成を示す図である。
【図２】第１変形例の成膜装置の構成を示す図である。
【図３】第２変形例の成膜装置の構成を示す図である。
【図４】第３変形例の成膜装置の構成を示す図である。
【図５】第４変形例の成膜装置の構成を示す図である。
【図６】第５変形例の成膜装置の構成を示す図である。
【図７】第６変形例の成膜装置の構成を示す図である。
【図８】第７変形例の成膜装置の構成を示す図である。
【図９】第８変形例の成膜装置の構成を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
［第１実施形態］
以下、本発明の成膜装置１について、図面を参照して説明する。
図１は、本発明の成膜装置１の第１実施形態を示した模式図である。
図１に示すように、第１実施形態の成膜装置１は、フィルム基材Ｗに対して、プラズマにより活性化させられた蒸着材料Ｍを、フィルム基材Ｗの表面に蒸着させるものである。第１実施形態の成膜装置１は、内部が減圧されるチャンバ２と、チャンバ２内に配備されると共にフィルム基材Ｗを外周面に巻き掛けてチャンバ２内に案内する一対の成膜ローラ３、３と、蒸着材料Ｍを蒸発させる蒸発手段４と、一対の成膜ローラ３、３間に交流電圧を印加するプラズマ発生電源５と、チャンバ２内にガスを導入する手段６と、を有している。
【００２３】
次に、成膜装置１を構成する各部材について説明する。
まず、本発明の成膜装置１で成膜されるフィルム基材Ｗについて説明する。
フィルム基材Ｗは、ナイロンやＰＥＴといった合成樹脂でシート状に形成されており、特に種類などが限定されるものではなく、公知のものを使用することができる。このようなフィルム基材Ｗには、例えばポリオレフィン系（ポリエチレン、ポリプロピレン等）、ポリエステル系（ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート等）、ポリアミド系（ナイロン−６、ナイロン−６６等）、ポリスチレン、エチレンビニルアルコール、ポリ塩化ビニル、ポリイミド、ポリビニルアルコール、ポリカーボネイト、ポリエーテルスルホン、アクリル、セルロース系（トリアセチルセルロース、ジアセチルセルロース等）などが挙げられる。
【００２４】
上述した種類の合成樹脂は、実際的には、用途や要求物性により適宜種類の選定を行うことが望ましい。例えば、医療用品、薬品、食品等の包装には、ポリエチレンテレフタレート、ポリプロピレン、ナイロンなどがコスト的に好適に用いられ、電子部材、光学部材等の極端に水分を嫌う内容物を保護する包装には、ポリエチレンナフタレート、ポリイミド類、ポリエーテルスルホンなどが高いガスバリア性から好適に用いられる。また、フィルム基材Ｗの厚みも、さまざまな厚みのものを用いることができるが、上述した用途であれば６μｍから２００μｍ程度のものがよく使用される。
【００２５】
上述したチャンバ２は、内部が真空に排気される筺状の部材である。このチャンバ２の内部には、フィルム基材Ｗに対して蒸着により成膜を行う成膜室７と、成膜室７で成膜されたフィルム基材Ｗを巻き取る巻き取り室８と、の２室が設けられている。これらの２室は、成膜室７と巻き取り室８との間に配備された仕切り部９で仕切られている。
上述した２室のうち、成膜室７には、真空ポンプ１３が設けられており、室内を真空状態又は低圧状態まで減圧可能となっている。また、成膜装置１内には、フィルム基材Ｗをロール・ツー・ロールで搬送する搬送手段１０が設けられている。また、巻取室８にも真空ポンプを設ける場合もある。
【００２６】
搬送手段１０は、未成膜のフィルム基材Ｗを巻いた巻き出しロール１１と、成膜されたフィルム基材Ｗを巻き取るための巻き取りロール１２と、一対の成膜ローラ３、３と、補助的なガイドローラ１４とを備えており、「巻き出しロール１１→成膜ローラ３→補助的なガイドローラ１４→成膜ローラ３→巻き取りロール１２」の順でフィルム基材Ｗを搬送できるようになっている。これらのローラのうち、巻き出しロール１１、巻き取りロール１２及び補助的なガイドローラ１４は巻き取り室８に配備されており、また一対の成膜ローラ３、３は仕切り部９に取り付けられていて、一対の成膜ローラ３、３は成膜室７と巻き取り室８との双方に跨るように配備されている。
【００２７】
つまり、第１実施形態の成膜装置１は、巻き出しロール１１から巻き出されたフィルム基材Ｗが一対の成膜ローラ３、３を通過する際に、フィルム基材Ｗの表面に蒸着材料Ｍが蒸着され、蒸着膜が成膜される。なお、一対の成膜ローラ３、３については、後ほど詳しく説明する。
また、蒸発手段４は、フィルム基材Ｗへ蒸着材料Ｍを蒸着させるために、蒸着材料Ｍを蒸発させるものである。この蒸発手段４は、チャンバ２の成膜室７の内部に、具体的には成膜ローラ３の外周のうち、成膜室７側に位置する外周面に対向する位置に設けられている。
【００２８】
本実施形態の蒸発手段４は、材料充填型抵抗加熱式坩堝１５に蒸着材料Ｍを充填し加熱することで、蒸着材料Ｍを蒸発させる構成（抵抗加熱手段を採用した蒸発手段）を採用している。材料充填型抵抗加熱式坩堝１５には、この材料充填型抵抗加熱式坩堝１５を加熱するための抵抗加熱用電源１６が接続されている。
なお、材料充填型抵抗加熱式坩堝１５に蒸着材料Ｍを充填して加熱する手段に代えて、蒸着材料Ｍをワイヤーにしてフィードするワイヤーフィードタイプを採用しても良い。この場合、蒸着材料Ｍには、ワイヤー化が可能な種類の材料、例えば金属材料などが好適に用いられる。
【００２９】
また、本実施形態では蒸発手段４として材料充填型抵抗加熱式坩堝１５（抵抗加熱手段）を採用したものを例示したが、高電圧の電子ビームなどの電子ビーム手段やプラズマを採用したもの、あるいはコイルなどの誘導加熱手段を採用したものを用いても良い。
上述した蒸発手段４を用いて蒸発される蒸着材料Ｍは、特に限定されるものではなく公知のものを使用することができる。例えば、酸化マグネシウム（ＭｇＯ）、インジウム−スズ酸化物（ＩＴＯ）や酸化珪素化合物である一酸化珪素（ＳｉＯ）や二酸化珪素（ＳｉＯ２）、またはこれらの混合物が挙げられるが、これらに限定されない。また、アルミニウム（Ａｌ）、シリコン（Ｓｉ）などの金属材料でも良い。特に、本発明の蒸着材料Ｍには、透明性と酸素と水蒸気の遮断性が特に優れている酸化珪素化合物、窒化珪素化合物、酸窒化珪素化合物、酸化アルミニウムや、アルミニウム、シリコンの反応性蒸着を用いることができる。
【００３０】
また、第１実施形態の成膜装置１にはチャンバ２内にガスを導入する手段６（以降、ガス導入機構６という）が設けられている。このガス導入機構６は、成膜室７内にプロセスガス及び／又は反応ガスを供給するものである。プロセスガスには、アルゴン、ネオン、ヘリウム等の放電を補助（促進）する放電ガスが用いられる。また、反応ガスには、酸素、窒素のように蒸着材料Ｍと化学的に反応するガスやＨＭＤＳＯ、ＴＭＳのように分解して蒸着材料Ｍと共に皮膜を形成するガスが用いられる。これらのプロセスガスや反応ガスは、単体で用いられても良いし、混合されて用いられても良い。また、プロセスガスと反応ガスとを混合して用いても良い。
【００３１】
ガス導入機構６を用いて反応性ガスをチャンバ２内に供給しつつ蒸着を行えば、反応性蒸着を行うことが可能となり、金属の蒸着材料Ｍを酸化させたり、窒化させたりして成膜を行うことが可能となる。また、セラミック材料を蒸着材料Ｍとして用いる場合の透明度制御を図ることも可能である。また、皮膜にＳｉを添加して膜質を調整することも可能である。
【００３２】
本発明の成膜装置１は、一対の成膜ローラ３、３がフィルム基材Ｗを保持した表面にプラズマを生成しながら、蒸発手段４で蒸発した蒸着材料Ｍを皮膜として蒸着させる構成とされていることを特徴としている。そして、本発明の成膜装置１は、フィルム基材Ｗへ蒸着材料Ｍを蒸着させるためにプラズマＰを発生させ、蒸発した蒸着材料ＭをプラズマＰにより活性化させる手段（プラズマ発生機構１７）を具備するものとなっている。このように蒸発した蒸着材料Ｍを、蒸発粒子（蒸気）として一対の成膜ローラ３、３に巻き掛けられたフィルム基材Ｗ上に入射すると、蒸発粒子がフィルム基材Ｗ上へ入射される前にプラズマＰを通過し、蒸発粒子が活性化される。そして、このように活性化された蒸発粒子を用いて蒸着を行えば、バリア性や透明性といった膜質を改善した皮膜をフィルム基材Ｗの表面に蒸着により成膜することが可能となる。
【００３３】
次に、本発明の特徴であるプラズマ発生機構１７について説明する。
蒸発粒子を活性化させるプラズマ発生機構１７は、一対の成膜ローラ３、３を備えている。図１に示すように、一対の成膜ローラ３は、いずれもステンレス材料等で形成された円筒であり、左右に設けられるもの同士が互いに同径、同長とされている。また、これらの成膜ローラ３はその回転中心が互いに床面から略同じ高さに設置され、互いの軸芯が平行で且つ水平となるように配備されている。
【００３４】
また、一対の成膜ローラ３、３は、それぞれの外周の一部が成膜室７側に位置すると共に、外周の残りが巻き取り室８に位置するように配備されており、仕切り部９を挟んで成膜室７と巻き取り室８との双方に跨るように配備されている。成膜ローラ３の外周のうち、成膜室７側に位置する外周面にはフィルム基材Ｗが巻き掛けられており、成膜室７の内部でフィルム基材Ｗの表面にプラズマＰを発生させて成膜を行うことが可能となっている。
【００３５】
さらに、一対の成膜ローラ３、３は、真空チャンバ２から電気的に絶縁されると共に互いが電気的に絶縁されており、交流のプラズマ発生電源５の両極に接続されている。このプラズマ発生電源５は、高周波の交流電圧、または、両極の極性が反転可能なパルス状の電圧が発生可能とされている。
例えば、成膜を行うフィルム基材Ｗは、前述の如く絶縁性の材料であるため、直流の電圧の印加では電流を流すことができないが、適切な周波数（およそ１ｋＨｚ〜、好ましくは１０ｋＨｚ〜）であれば基材を通して電流を流すことができる。一方で、周波数が高すぎると回転する成膜ローラ３への給電が難しくなる場合があるため、周波数は１ＭＨｚ以下とすると良い。
【００３６】
また、プラズマ発生電源５の入手性等を考慮すると、プラズマ発生電源５で発生させる交流電圧の周波数は１００ｋＨｚ以下とされるのが好ましい。さらに、プラズマ発生電源５から供給する放電の電圧は数百Ｖ〜２千Ｖの範囲とされるのが好ましい。
上述した一対の成膜ローラ３、３の内部には、外周面に巻き掛けられたフィルム基材Ｗの表面にプラズマＰの発生を容易にするために、プラズマＰを形成する磁場発生手段１８が設けられている。この磁場発生手段１８は、代表的にはマグネトロンスパッタ等に用いられる、レーストラック状のマグネトロン磁場発生機構が使われる。
【００３７】
より具体的には、このレーストラック状のマグネトロン磁場発生機構は、成膜ローラ３のローラ長よりやや短い中央磁極の周囲を逆の磁極をもつ周囲磁極が取り囲む構造となっており、この２つの磁極間を磁性体のヨークが連結している。そして、これらの磁石が成膜ローラ３の内部で、成膜ローラ３の回転に関わらず一定の方向（図例では蒸発手段４の方向に向かって若干傾斜した下方向）を向くことで、磁場発生手段１８が設けられた成膜ローラ３の外周面に対向した位置に選択的にプラズマＰを生成できるようになっている。
【００３８】
なお、磁場発生手段１８は、成膜ローラ３の表面における所望の場所に選択的に均一なプラズマＰを生成可能なものであれば、他の磁場の形態であっても良い。また、磁場発生手段１８の設置場所は成膜ローラ３の内部にも限定されない。
上述した構成を有する第１実施形態の成膜装置１では、次のようにして成膜が行われる。
【００３９】
すなわち、上述した搬送手段１０を用いて、フィルム基材Ｗを成膜ローラ３に沿って走行させつつ、蒸発手段４から蒸着材料Ｍの蒸気を発生させる。さらに、ガス導入機構６よりプロセスガスを導入しながら、プラズマ発生電源５により成膜ローラ３に電力を供給すると、成膜ローラ３の表面に巻き抱えたフィルム基材Ｗの上に、グロー放電によるプラズマＰが生成される。
【００４０】
このように生成したプラズマＰは次の作用をもたらす。第一には蒸気（蒸発粒子）の活性化である。プラズマ中を通過した蒸気は、プラズマ中の電子、イオン、活性種との衝突により、イオン状態となったり励起状態となったりする。このように活性化した蒸気は、皮膜形成時に皮膜の緻密化や反応性の向上をもたらす。
加えて、プラズマ中の電子、イオン、活性種自体も成膜中の皮膜に衝突し、皮膜の緻密化や反応性の向上をもたらす。さらに、成膜ローラ３自体はプラズマ発生電源５により正負の電位を交互に与えられている。
【００４１】
この電位はプラズマ発生電源５で発生する交流電圧の周波数が１ｋＨｚ以上であれば、十分にフィルム基材Ｗを介して伝播し、成膜中のフィルム基材Ｗの表面、すなわち成膜中の皮膜に電位を与え、皮膜表面にイオンと電子を加速して引き付ける作用を果たす。特に、このようにして皮膜表面に引きつけられたイオンの衝撃は皮膜の緻密化には効果があり、膜質の向上（バリア膜の場合はバリア性の向上）をもたらす。
【００４２】
ところで、第１実施形態の成膜装置１では、プラズマＰの発生に電気的に関与するのは、成膜ローラ３だけである。そして成膜ローラ３における蒸発手段４に面する側には常に表面にフィルム基材Ｗが巻き掛けられているため、いかに長時間運転しても成膜ローラ３の表面に皮膜が付着する（成膜される）ことがない。このため、長時間の運転を行なっても、プラズマＰの発生状態には全く変化が生じない。
【００４３】
もちろん、真空チャンバ２の成膜室７の内面には、蒸発手段４から蒸発した皮膜が付着し、これが電気的な抵抗となる場合があるが、プラズマ生成に電気的に関与するのは成膜ローラ３だけであるため、影響は全く無い。
ところで、本発明の成膜装置１では、成膜ローラ３に対してどのようにフィルム基材Ｗを巻き掛けるか、また成膜ローラ３のどの位置にプラズマＰを発生させるか、さらには蒸発手段４をどの位置に配備するかで、上述した第１実施形態のさまざまな変形例を考えることができる。
【００４４】
以降では、第１実施形態の変形例の成膜装置１を説明する。
図２に示すように、第１変形例の成膜装置１は、成膜ローラ３の間の領域にプラズマＰを生成させたものである。つまり、それぞれ成膜ローラ３の内部には、磁場発生手段１８が互いに対面するように設けられており、対面し合う成膜ローラ３同士の間の領域で成膜を行なう構成とされている。
【００４５】
図３に示すように、第２変形例の成膜装置１は、成膜ローラ３の内部に磁場発生手段１８を複数設置したものである。つまり、成膜ローラ３の表面には、複数の磁場発生手段１８に跨ってプラズマＰが発生するため、プラズマＰの領域を拡大することが可能となっている。
図４に示すように、第３変形例の成膜装置１は、フィルム基材Ｗの搬送経路を工夫して、一回のフィルム基材Ｗを走行させるだけで両面の成膜が可能とされたものである。つまり、巻き出しロール１１から巻き出されたフィルム基材Ｗは、フィルム基材Ｗの表側に対して一方の成膜ローラ３で最初に成膜が行われ、次に他方の成膜ローラ３でフィルム基材Ｗの裏側に対して成膜が行われるようになっている。
【００４６】
図５に示すように、第４変形例の成膜装置１は、一対の成膜ローラ３、３それぞれに、互いに独立した蒸発手段４を配置したものである。このように蒸発手段４を成膜ローラ３のそれぞれに対して設ければ、蒸着材料Ｍの蒸気（蒸発粒子）を供給する能力が高まり、より高速で成膜処理を行うことが可能となる。あるいは、２つの蒸発手段４、４にそれぞれ別の蒸着材料Ｍ、Ｍ’を設けることで、それぞれの成膜ローラ３、３で異なる皮膜を成膜することが可能となり、フィルム基材Ｗの表面に２層の皮膜を成膜することができるようになる。
【００４７】
図６に示すように、第５変形例の成膜装置１は、一対の成膜ローラ３、３の一方にだけ、蒸発手段４を配置したものである。蒸発手段４を配置していない他方の成膜ローラ３では、プラズマＰは発生するが、殆ど成膜は行われない。それゆえ、他方の成膜ローラ３の表面では、プラズマＰによる前処理や後処理を行なうことができる。
図７に示すように、第６変形例の成膜装置１は、一対の成膜ローラ３、３の一方と他方とが異なる径となったものである。つまり、一対の成膜ローラ３、３のそれぞれは必ずしも同じ大きさである必要はなく、図７のように意図的に成膜ローラ３の径を変えることも可能である。例えば、図７の例では、小径の成膜ローラ３には強度の強いプラズマが生成され、大径の成膜ローラ３には拡散したプラズマＰが形成されていて、プラズマ照射の程度の異なる２層の皮膜がフィルム基材Ｗの表面に成膜可能となっている。
【００４８】
図８に示すように、第７変形例の成膜装置１は、一対の成膜ローラ３、３の間であって、成膜ローラ３のさらに上部にガス導入機構６を配置したものである。このガス導入機構６から導入されるガスは、成膜ローラ３付近を流れ、最短距離でプラズマＰの領域に到達する。それゆえ、チャンバ２全域にガスが拡散することなく、導入したプロセスガスを有効に活性化に使えるようになる。
【００４９】
図９に示すように、第８変形例の成膜装置１は、一対の成膜ローラ３、３のそれぞれに、個別に搬送手段１０を設けたものである。この第８変形例の成膜装置１は、成膜する皮膜が導電性の場合やフィルム基材Ｗが導電性である場合に、好適に用いられる。
ところで、本発明は上記各実施形態に限定されるものではなく、発明の本質を変更しな
い範囲で各部材の形状、構造、材質、組み合わせなどを適宜変更可能である。また、今回
開示された実施形態において、明示的に開示されていない事項、例えば、運転条件や操業
条件、各種パラメータ、構成物の寸法、重量、体積などは、当業者が通常実施する範囲を
逸脱するものではなく、通常の当業者であれば、容易に想定することが可能な事項を採用
している。
【００５０】
また、蒸発材料Ｍは蒸着法による蒸発手段４に限って説明をしてきたが、これに限定するものでなく、スパッタ蒸発源やアーク蒸発源の蒸発手段４に対応した蒸発材料Ｍであっても良い。特に蒸着材料Ｍが高融点であり、一般的な蒸着法の加熱蒸発源からの蒸発が困難な材料の場合には、スパッタ蒸発源やアーク蒸発源を用いると良い。
【符号の説明】
【００５１】
１  成膜装置
２  チャンバ
３  成膜ローラ
４  蒸発手段
５  プラズマ発生電源
６  チャンバ内にガスを導入する手段
７  成膜室
８  巻き取り室
９  仕切り部
１０  搬送手段
１１  巻き出しロール
１２  巻き取りロール
１３  真空ポンプ
１４  ガイドローラ
１５  材料充填型抵抗加熱式坩堝
１６  抵抗加熱用電源
１７  プラズマ発生機構
１８  磁場発生手段
Ｗ  フィルム基材
Ｍ  蒸着材料
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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