(57)【要約】【課題】成膜ローラの軸方向についての成膜が行われる範囲において基材が巻き掛けられていない部分において異常放電の発生を防止するプラズマＣＶＤ成膜装置を提供する。【解決手段】プラズマＣＶＤ成膜装置１０は、真空チャンバ１と、帯状の基材が当該成膜ローラ２の全周のうちの一部に巻き掛けられる金属製の成膜ローラ２と、成膜ローラ２の内部に配置され、成膜ローラ２における基材が巻き掛けられる部分の外側に磁場を生成する磁場生成部３と、成膜ローラ２に接続され、磁場の領域内にプラズマを生成するための交流電圧を当該成膜ローラ２に印加する電源４と、絶縁材料からなり、成膜ローラ２の表面のうちの当該成膜ローラ２の軸方向において少なくとも磁場生成部３の配置領域の範囲を覆う絶縁部９とを備えている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
真空チャンバと、
前記真空チャンバ内部に回転自在に取り付けられた成膜ローラであって、帯状の基材が当該成膜ローラの全周のうちの一部に巻き掛けられる金属製の成膜ローラと、
前記成膜ローラの内部に配置され、前記成膜ローラにおける前記基材が巻き掛けられる部分の外側に磁場を生成する磁場生成部と、
前記成膜ローラに接続され、前記磁場の領域内にプラズマを生成するための交流電圧を当該成膜ローラに印加する電源と、
絶縁材料からなり、前記成膜ローラの表面のうちの当該成膜ローラの軸方向において少なくとも前記磁場生成部の配置領域の範囲を覆う絶縁部と
を備えている、
プラズマＣＶＤ成膜装置。
【請求項２】
前記絶縁部は、前記成膜ローラの表面全体を覆う、
請求項１に記載のプラズマＣＶＤ成膜装置。
【請求項３】
前記絶縁部の厚さは、１〜５００μｍである、
請求項１または２に記載のプラズマＣＶＤ成膜装置。
【請求項４】
前記成膜ローラの外側に配置され、前記真空チャンバに着脱自在に取り付けられたマスクをさらに備えており、
前記マスクは、前記プラズマの発生領域を規定する幅の開口を有する、
請求項１〜３のいずれか１項に記載のプラズマＣＶＤ成膜装置。
【請求項５】
前記開口は、前記成膜ローラの軸方向において、前記磁場生成部の配置領域の内部に配置されている、
請求項４に記載のプラズマＣＶＤ成膜装置。
【請求項６】
前記成膜ローラにおける前記基材に接触している部分に対して当該基材に接触していない裏側の部分を覆うカバーをさらに備えている、
請求項１〜５のいずれか１項に記載のプラズマＣＶＤ成膜装置。
【請求項７】
前記絶縁材料は、セラミック材料を含む、
請求項１〜６いずれか１項に記載のプラズマＣＶＤ成膜装置。
【請求項８】
前記セラミック材料は、アルミニウムの酸化物を含む、
請求項７に記載のプラズマＣＶＤ成膜装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、プラズマＣＶＤ成膜装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、プラスチックフィルムなどの薄い帯状の基材の表面にシリコン酸化膜などの皮膜を連続的に形成するために、プラズマＣＶＤ成膜装置が用いられる。
【０００３】
プラズマＣＶＤ成膜装置は、特許文献１に記載されているように、皮膜の原料となる原料ガスが充填された真空チャンバと、当該真空チャンバ内に配備され、成膜対象であるシート状の基材が巻き掛けられた一対の成膜ローラと、一対の成膜ローラにそれぞれ電極が接続された電源と、一対の成膜ローラの内部にそれぞれ設けられた磁場発生手段とを備えている。
【０００４】
成膜ローラは、ステンレスなどの金属製の円筒である。成膜ローラの両端部には、絶縁性を有する遮蔽部材が設けられている。遮蔽部材は、成膜ローラの両端部であって主に基材が巻き掛けられていない部分に設けられている。
【０００５】
この成膜装置を用いて帯状の基材の表面に皮膜を連続的に形成する場合、帯状の基材を一対の成膜ローラにそれぞれ巻き掛けられた状態で送り出していく。このとき、磁場発生手段は、一対の成膜ローラ間の空間に磁場を発生させる。そして、電源は、一対の成膜ローラの間に高周波の交流電圧を高電圧で印加する。これにより、一対の成膜ローラ間の磁場の領域内でプラズマが発生する。発生されたプラズマのエネルギーによって、真空チャンバ内部の原料ガスの分子は、分解されて、基材の表面に付着することにより、当該基材の表面には、皮膜が連続的に形成される。このようにして、皮膜がプラズマＣＶＤによって基材の表面に連続的に形成される。
【０００６】
また、上記の成膜装置は、成膜ローラの両端部であって基材が巻き掛けられていない部分を覆う遮蔽部材を備えている。この遮蔽部材は、当該巻き掛けられていない部分において、異常放電が発生することを防止している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２０１１−１４９０５９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
上記の成膜装置では、成膜ローラの両端部であって基材が巻き掛けられていない部分は遮蔽部材で覆われている。しかし、成膜ローラの軸方向についての成膜が行われる範囲においては、成膜ローラの周面のうちの一部には、基材が巻き掛けられて、金属製の成膜ローラの表面が基材に覆われているが、それ以外の部分、すなわち、基材が巻き掛けられていない部分では、基材に接触していないので外部に露出している。このように、金属製の成膜ローラのうち外部に露出している部分では、当該露出している部分とその周囲の部分（例えば、真空チャンバの内壁など）との間の電位差により、異常放電が発生するおそれがある。そのため、成膜作業を継続することができないおそれがある。
【０００９】
本発明は、上記のような事情に鑑みてなされたものであり、成膜ローラの軸方向についての成膜が行われる範囲において基材が巻き掛けられていない部分において異常放電の発生を防止するプラズマＣＶＤ成膜装置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】
【００１０】
本発明者は、プラズマＣＶＤを行うために成膜ローラに高電圧を印加する条件下では、成膜ローラの軸方向について成膜が行われる範囲において、金属製の成膜ローラの周面全体を絶縁部で覆っても、成膜ローラの外側にプラズマを生成して成膜ローラに巻き掛けられた基材の表面に成膜を行うことができ、一方、当該絶縁部が成膜ローラのうち基材が巻き掛けられていない部分を絶縁することが可能であることを見出した。本発明者は、この知見に基づいて、以下の発明を創作するに至った。
【００１１】
すなわち、上記課題を解決するためのものとして、本発明のプラズマＣＶＤ成膜装置は、真空チャンバと、前記真空チャンバ内部に回転自在に取り付けられた成膜ローラであって、帯状の基材が当該成膜ローラの全周のうちの一部に巻き掛けられる金属製の成膜ローラと、前記成膜ローラの内部に配置され、前記成膜ローラにおける前記基材が巻き掛けられる部分の外側に磁場を生成する磁場生成部と、前記成膜ローラに接続され、前記磁場の領域内にプラズマを生成するための交流電圧を当該成膜ローラに印加する電源と、絶縁材料からなり、前記成膜ローラの表面のうちの当該成膜ローラの軸方向において少なくとも前記磁場生成部の配置領域の範囲を覆う絶縁部とを備えていることを特徴とする。
【００１２】
プラズマＣＶＤを行う場合、成膜ローラに対してプラズマを生成するための交流電圧が印加された状態では、成膜ローラの軸方向についての成膜が行われる範囲において、成膜ローラにおける基材が巻き掛けられて基材に接触している部分だけでなく、基材に接触していない裏側の部分もプラズマを生成することができる電位になっている。そのため、当該基材に接触していない裏側の部分では、異常放電がおきやすい状態になっている。そこで、本発明では、絶縁材料からなる絶縁部が、成膜ローラの表面のうちの当該成膜ローラの軸方向において少なくとも前記磁場生成部の配置領域の範囲を覆っている。これにより、成膜ローラにおける基材が接触している部分だけでなく、その部分に対して裏側の部分である基材に接触していない部分も絶縁物で覆われることとなり、当該裏側の部分における異常放電の発生を防止することが可能になる。
【００１３】
また、前記絶縁部は、前記成膜ローラの表面全体を覆うのが好ましい。
【００１４】
かかる構成によれば、金属製の成膜ローラの表面全体が絶縁部に覆われることにより、成膜ローラにおける外部に露出する部分が全てなくなるので、異常放電の発生をより確実に防止することが可能である。
【００１５】
また、前記絶縁部の厚さは、１〜５００μｍであるのが好ましい。
【００１６】
本発明者は、プラズマＣＶＤを行うために成膜ローラに高電圧を印加する条件下においてプラズマを安定して発生させながらも絶縁部の損傷を低減させることが可能な絶縁部の厚さについて鋭意研究を行い、上記のような絶縁部の最適な厚さの範囲を見出した。すなわち、上記のように絶縁部の厚さが１μｍ〜５００μｍであるので、成膜ローラからプラズマに対して確実に電力を供給することが可能である。それとともに、絶縁部がプラズマの電位によって絶縁破壊するおそれ、または絶縁部が基材の接触などによって物理的に破損や剥離が生じるおそれなどを低減することが可能である。
【００１７】
また、前記成膜ローラの外側に配置され、前記真空チャンバに着脱自在に取り付けられた固定マスクをさらに備えており、前記固定マスクは、前記プラズマの発生領域を規定する幅の開口を有するのが好ましい。
【００１８】
かかる構成によれば、種々の幅の基材に対して成膜を行う場合、成膜ローラが真空チャンバに取り付られた状態を維持しながら、成膜ローラの外側に配置された固定マスクのみが交換されることにより、各基材において成膜が行われる幅に対応することが可能である。すなわち、固定マスクは、プラズマの発生領域を規定する幅の開口を有しているので、固定マスクを交換するだけで、成膜ローラを交換することなくプラズマの発生する幅を調整することが可能であり、その結果、成膜が行われる幅の変更を容易に行うことが可能である。
【００１９】
また、前記開口は、前記成膜ローラの軸方向において、前記磁場生成部の配置領域の内部に配置されているのが好ましい。
【００２０】
かかる構成によれば、固定マスクの開口の幅によって、磁場生成部の配置領域の範囲内においてプラズマの発生領域を限定することが可能である。これにより、基材は、固定マスクの開口の範囲内において、その範囲内で発生するプラズマを用いて成膜される。一方、固定マスクの開口の範囲外では、プラズマが発生しないので、基材のうち当該範囲外に位置する部分は、成膜されない。その結果、基材における成膜領域を正確に限定することが可能である。しかも、固定マスクの開口内部で発生するプラズマが固定マスクと成膜ローラとの隙間に侵入しても、成膜ローラの少なくとも基材に接触する部分の表面は絶縁部で覆われているので、異常放電は発生しない。
【００２１】
また、前記成膜ローラにおける前記基材に接触している部分に対して当該基材に接触していない裏側の部分を覆うカバーをさらに備えているのが好ましい。
【００２２】
かかる構成によれば、成膜ローラの表面を覆う絶縁部によって、当該成膜ローラにおける基材と接触している部分に対して当該基材に接触していない裏側の部分とその周囲の部分（例えば、真空チャンバの内壁など）との間の電位差に起因する直流の異常放電を防止する。それとともに、成膜ローラとの間に一定の距離を隔てたカバーが上記の裏側の部分を覆うことで、カバーと成膜ローラとの間にはプラズマの無い空隙が形成され、その結果、交流の異常放電を防止することも可能である。これによって、成膜ローラの裏側の部分における交流、直流いずれの異常放電も防止することが可能である。
【００２３】
さらに、前記絶縁材料は、絶縁性の良いセラミック材料を含むのが好ましい。また、前記セラミック材料は、被覆性や絶縁性が最も良好なアルミニウムの酸化物を含むのが好ましい。
【発明の効果】
【００２４】
以上説明したように、本発明のプラズマＣＶＤ成膜装置によれば、成膜ローラにおける基材が接触している部分に対して裏側の部分において異常放電の発生を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明の実施形態に係るプラズマＣＶＤ成膜装置の全体構成を示す真空チャンバの前面を取り除いた状態の正面図である。
【図２】図１のプラズマＣＶＤ成膜装置の一対の成膜ローラ周辺の拡大平面図である。
【図３】図２の成膜ローラの端部から端部キャップを取り外した状態の分解平面図である。
【図４】本発明の変形例に係る固定マスクを備えたプラズマＣＶＤ成膜装置の構造を示す一対の成膜ローラ周辺の拡大平面図である。
【図５】図４のプラズマＣＶＤ成膜装置の全体構成を示す真空チャンバの前面を取り除いた状態の正面図である。
【図６】図４の成膜ローラの一端部における固定マスクの取付構造を示す拡大謝し図である。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
以下、図面を参照しながら本発明のプラズマＣＶＤ成膜装置の実施形態についてさらに詳細に説明する。
【００２７】
図１〜２に示されるプラズマＣＶＤ成膜装置１０（以下、成膜装置１０という）は、プラズマＣＶＤによって帯状の基材Ａの表面に薄膜を連続的に形成する装置である。この成膜装置１０は、真空チャンバ１と、当該真空チャンバ内部に回転自在に取り付けられた一対の成膜ローラ２と、各成膜ローラ２内部に配置されたマグネット３と、一対の成膜ローラ２に高周波の交流電圧を印加する高周波電源４と、複数のガイドローラ５と、真空チャンバ１内部を仕切る隔壁６とを備えている。さらに、成膜装置１０は、各成膜ローラ２の表面を覆う絶縁部９を備えている。
【００２８】
真空チャンバ１は、中空の筐体であり、真空ポンプ（図示せず）などの排気手段に接続された排気口１５を有する。
【００２９】
真空チャンバ１の内部空間は、隔壁６によって、２つの空間、すなわち、低圧室７と高圧室８とに区画されている。低圧室７は、排気口１５に連通しており、真空状態または低圧状態まで減圧される。低圧室７には、原料ガス供給口１２および酸素ガス供給口１３が設けられている。皮膜の材料となる原料ガスＧ１は、原料ガス供給口１２を通って低圧室７へ供給される。酸素ガスＯＸは、酸素ガス供給口１３を通って低圧室７へ供給される。高圧室８には、酸素ガス供給口１４が設けられ、当該酸素ガス供給口１４を通って酸素ガスＯＸが供給される。高圧室８は、低圧室７の内部よりも高圧に保たれている。
【００３０】
一対の成膜ローラ２は、それぞれステンレスなどの金属で製造されたローラである。一対の成膜ローラ２は、真空チャンバ１の内部に回転自在に取り付けられている。すなわち、各成膜ローラ２の回転軸２ｃの両端部は、真空チャンバ１の対向する一対の側壁などに回転自在に支持されている。一対の成膜ローラ２の対向する部分２ａは、隔壁６の開口部６ａに挿入されて、低圧室７の内部に収容されている。
【００３１】
帯状の基材Ａは、一対の成膜ローラ２の全周のうちの互いに対向する部分２ａに巻き掛けられる。
【００３２】
一対の成膜ローラ２の全周のうち基材Ａが巻き掛けられていない部分（すなわち、裏側の部分）２ｂは、真空チャンバ１の高圧室８に位置している。
【００３３】
各成膜ローラ２は、−２０〜２００℃程度の範囲で温度調整されることがある。そのため、成膜ローラ２は、これらの温度範囲で変質したり、割れたりしないような熱特性を有する必要がある。成膜ローラ２の材質は、マグネット３による磁場を伝搬させやすいようにステンレスなどの透磁率の小さい金属材料が用いられるのが好ましい。
【００３４】
マグネット３は、成膜ローラ２の内部、具体的には、一対の成膜ローラ２の互いに対向する部分２ａの内側にそれぞれ配置されている。マグネット３は、一対の成膜ローラ２の間であってそれぞれの成膜ローラ２における基材Ａが巻き掛けられる部分２ａの外側において磁場を生成する。マグネット３は、本発明の磁場生成部に含まれる概念であり、例えば、永久磁石（ネオジム、サマリウムコバルト、フェライトなど）などで構成される。
【００３５】
高周波電源４は、一対の成膜ローラ２にそれぞれ接続されている。高周波電源４は、磁場の領域内にプラズマＰを生成するための高周波の交流電圧を一対の成膜ローラ２の間に印加する。これにより、一対の成膜ローラ２の間には放電が発生し、マグネット３近傍の磁場の領域内では原料ガスＧ１がプラズマ状態になってプラズマＰが発生する。
【００３６】
高周波電源４から一対の成膜ローラ２に印加される電圧としては、真空チャンバ１の電位に対し平均電圧が負の高周波（例えば、十〜数百ｋＨｚ程度、好ましくは数十ｋＨｚ程度）であり、ピーク・ツウ・ピーク値が１０００Ｖ以上の電圧が好ましい。
【００３７】
各成膜ローラ２の表面を覆う絶縁部９は、絶縁材料からなり、成膜ローラ２の表面のうちの当該成膜ローラ２の軸方向Ｂ（図２〜３参照）においてマグネット３の配置領域およびその周辺の範囲を覆う。本実施形態では、絶縁部９は、図３に示されるように、成膜ローラ２のうち両側の端部２ｄを除く基材Ａに接触することが可能な領域を覆っている。成膜ローラ２の両側の端部２ｄは、端部キャップ１１によって覆われている。端部キャップ１１は、成膜ローラ２の端部２ｄに嵌合する凹部１１ａを有する。端部キャップ１１の表面は、絶縁材料からなる絶縁部１９で覆われている。
【００３８】
絶縁部９を構成する絶縁材料は、セラミック材料を含む。セラミック材料としては、アルミニウムの酸化物（Ａｌ２Ｏ３）の他、ジルコニア（ＺｒＯ２）窒化アルミ（ＡｌＮ）、炭化ケイ素（ＳｉＣ）などが挙げられる。また、シリコン酸化物、ポリイミド、ガラスなどの材料の単体、あるいはこれらの積層体または混合物なども用いられる。また、酸素を含むプラズマプロセスの場合には、絶縁部９は酸化物であることが好ましい。
【００３９】
そのうち、とくに、アルミニウムの酸化物（Ａｌ２Ｏ３）は、これらのセラミック材料のうち被覆性や絶縁性が最も良いので好ましい。したがって、最も好ましい絶縁部９としては、アルミナおよび／またはアルミナ系化合物を成膜ローラ２に溶射したものが用いられる。
【００４０】
絶縁部９に求められる性能は、具体的には、成膜ローラ２側とプラズマＰ側において１０００Ｖ以上の耐電圧であること、および、酸素や有機ＳｉなどのプラズマＰによって損傷を受けない材料であることなどである。ここで、絶縁部９の耐電圧が１０００Ｖ以下であれば、絶縁部９がプラズマＰ中の電位に耐えることができず、絶縁破壊を起こすおそれがある。また、プラズマＰによって損傷を受けやすい材料は、プラズマＣＶＤを行っている間に劣化するので、絶縁部９の材料としては適さない。
【００４１】
また、絶縁部９を構成する絶縁材料は、研磨しても剥離しにくい固くて強い材質であるのがさらに好ましい。すなわち、基材Ａが蛇行したときや、成膜ローラ２の裏側の部分２ｂなどで、プラズマＣＶＤで形成された皮膜が絶縁部９上に形成してしまうことがある。この皮膜を除去するためには、絶縁部９の表面の皮膜を研磨などで落とす作業が行われる。この研磨作業のときに、硬度の低い絶縁材料で構成された絶縁部であれば、削れて損傷を受けるおそれがある。そこで、上記のように硬くて強い絶縁材料が用いられるのが好ましい。以上の絶縁部９に求められる性能を満たした材料としては、上記のセラミック材料が好ましく、そのセラミック材料の中でも、アルミナおよび／またはアルミナ系化合物がとくに好ましい。
【００４２】
また、絶縁部９の表面に付着した汚れを剥離しやすいように、絶縁部９の表面にフッ素樹脂などを被覆するのが好ましい。
【００４３】
なお、端部キャップ１１の表面の絶縁部１９も、上記の絶縁部９と同じ絶縁材料で構成されてもよいが、他の絶縁材料が用いられてもよい。
【００４４】
絶縁部９の厚さは、プラズマＰを安定して発生させながらも絶縁部９の損傷を低減させることが可能な厚さとして、１〜５００μｍになるように設定されている。すなわち、絶縁部９の厚さが５００μｍを超えると、インピーダンスが高くなり、成膜ローラ２からプラズマＰに対して電力を供給することが困難になる。一方、絶縁部９の厚さが１μｍ未満であれば、絶縁部９がプラズマＰの電位によって絶縁破壊するおそれ、または絶縁部９が基材Ａの接触などによって物理的に破損や剥離が生じるおそれなどがある。そこで、上記のように絶縁部９の厚さが１〜５００μｍの範囲内であれば、プラズマＰへ電力を安定して供給することができるとともに絶縁部９の絶縁破壊等による破損を低減させることが可能になる。
【００４５】
成膜される基材Ａとしては、薄い帯状の状部材が採用される。基材Ａの厚さは、５μｍ以上が好ましい。厚さが５μｍ未満であれば、基材Ａが伸びるなど変形しやすく、当該基材Ａを絶縁部９が被覆された成膜ローラ２の表面に安定して巻くことが困難になる。一方、基材Ａの厚さが５００μｍより大きくなると、インピーダンスが高くなり成膜ローラ２からプラズマＰに対して電力を供給することが困難になるほか、基材Ａの搬送が安定せず異常放電を発生する恐れがある。これらの点を考慮した場合、上記の構成の成膜装置１を用いて成膜を行う場合には、５〜５００μｍの厚さを有する基材Ａを用いれば、薄い基材を用いながらも異常放電が発生することなく安定して行うことが可能である。
【００４６】
つぎに、上記のように構成された成膜装置１を用いて基材Ａの表面に成膜を行う方法を説明する。
【００４７】
まず、図１に示されるように、成膜前の基材Ａは、ロール状に巻かれたロールＲ１の状態で、真空チャンバ１内部の所定の場所にセットされる。ロールＲ１から引き出された帯状の基材Ａは、右側のローラ２、複数のガイドローラ５、および左側の成膜ローラ２の順に巻き掛けられる。この状態の帯状の基材Ａは、まず、右側の成膜ローラ２の部分２ａに巻き掛けられた状態で当該成膜ローラ２の回転によって低圧室７内部を搬送され、さらに、複数のガイドローラ５によって支持された状態で高圧室８内部を搬送される。そして、基材Ａは，左側の成膜ローラ２の部分２ａに巻き掛けられた状態で当該成膜ローラ２の回転によって低圧室７内部を搬送され、真空チャンバ１のロールＲ１と反対側の位置において、ロールＲ２のようにロール状に巻き取られる。
【００４８】
このとき、真空チャンバ１の低圧室７は、排気口１５を介して真空ポンプ（図示せず）によって真空引きされ、真空または低圧状態に減圧される。そして、低圧室７内部には、原料ガス供給口１２から原料ガスＧ１が供給され、酸素ガス供給口１３から酸素ガスＯＸが供給される。それとともに、高圧室８内部には、酸素ガスＯＸが供給され、それによって、高圧室８内部の圧力は、低圧室７内部の圧力よりも高くなるように調整される。
【００４９】
それとともに、一対の成膜ローラ２の間には、高周波電源４から高周波の交流電圧が印加される。一対の成膜ローラ２の対向する部分２ａの間には、当該部分２ａの近傍においてマグネット３によって磁場が発生される。磁場の領域内では、成膜ローラ２から絶縁部９を通って電力を受けた原料ガスＧ１がプラズマ状態になり、プラズマＰが発生する。
【００５０】
これにより、ロールＲ１からロールＲ２へ搬送される基材Ａは、低圧室７の内部であって一対の成膜ローラ２の間において、プラズマＰに接触したときに皮膜が形成される。
【００５１】
一方、成膜ローラ２のうち基材Ａが巻き掛けられていない裏側の部分２ｂは、絶縁部９によって覆われているので、異常放電の発生が生じにくくなっている。そのため、隔壁６の開口部６ａを通して低圧室７から高圧室８へ漏れ出る一部の原料ガスＧ２が、成膜ローラ２の裏側の部分２ｂに達しても当該裏側の部分２ｂにおいて原料ガスＧ２がプラズマ化して皮膜が形成されるおそれが低くなる。
【００５２】
（特徴）
（１）
プラズマＣＶＤを行う場合、成膜ローラ２に対してプラズマＰを生成するための交流電圧が印加された状態では、成膜ローラ２の軸方向Ｂについての成膜が行われる範囲において、成膜ローラ２の基材Ａが巻き掛けられて当該基材Ａに接触している部分２ａだけでなく、基材Ａに接触していない裏側の部分２ｂもプラズマＰを生成することができるほど高電位になっている。本実施形態の成膜装置１では、絶縁材料からなる絶縁部９が、成膜ローラ２の表面のうちの当該成膜ローラ２の軸方向Ｂにおいて少なくともマグネット３の配置領域の範囲を覆っている。これにより、成膜ローラ２における基材Ａが接触している部分２ａだけでなく、その部分に対して裏側の部分２ｂである基材Ａに接触していない部分も絶縁部９で覆われることとなり、当該裏側の部分２ｂにおける異常放電の発生を防止することが可能になる。
【００５３】
その結果、成膜時において成膜される薄膜のバリア性などの膜質を良くしようとして電力を上げたときなどの理由で成膜ローラ２に高電圧が印加された場合でも、成膜ローラ２の裏側の部分２ｂでは異常放電が発生しない。そのため、大電力での成膜プロセスが可能になり、成膜作業における膜質や生産性を向上することが可能である。
【００５４】
また、成膜ロール２の金属表面は絶縁部９で覆われているので、基材Ａが成膜ロール２の軸方向Ｂに蛇行してもプラズマＰが形成された空間に成膜ロール２の金属表面が露出することがない。そのため、異常放電が発生せず、安定した成膜や操業が実現され得る。
【００５５】
さらに、厚さが１２〜２５μｍ程度の薄い基材Ａが用いられる場合、成膜ローラ２とプラズマＰの間には薄い基材Ａおよび絶縁部９の両方が介在しているので、成膜ローラ２とプラズマＰの間の高周波インピーダンスを高く維持することが可能である。そのため、高周波の電圧を高く設定することが可能である。これによって、基材Ａ近傍のイオンや電子のエネルギーが高まり、薄い基材Ａに対しても良好な皮膜を形成することができる。
【００５６】
（２）
本実施形態の成膜装置１では、絶縁部９の厚さが１〜５００μｍであるので、プラズマＰを安定して発生させながらも絶縁部９の損傷を低減させることが可能である。すなわち、絶縁部９の厚さが１μｍ以上であるので、絶縁部９がプラズマＰの電位によって絶縁破壊するおそれ、または絶縁部９が基材Ａの接触などによって物理的に破損や剥離が生じるおそれなどを低減することが可能である。しかも、絶縁部９の厚さが５００μｍ以下であるので、成膜ローラ２からプラズマＰに対して確実に電力を供給することが可能である。
【００５７】
（３）
本実施形態の成膜装置１では、絶縁部９を構成する絶縁材料としてセラミック材料が用いられることにより、樹脂材料などの他の材料と比較して絶縁性が良好である。
【００５８】
（４）
本実施形態の成膜装置１では、絶縁部９がアルミニウムの酸化物を含む材料で構成されることにより、他のセラミック材料と比較して被覆性や絶縁性が最も良好になる。
【００５９】
（変形例）
（Ａ）
なお、上記実施形態では、プラズマＰが成膜ロール２の軸方向Ｂにおいてマグネット３の配置領域全体にわたって形成されているが、本発明はこれに限定されるものではなく、図４〜５に示されるように、プラズマＰの発生領域を規定するマスク２１を設けてもよい。
【００６０】
すなわち、本発明の変形例として、図４〜６に示される成膜装置は、上記図１〜２に示される成膜装置１０の構成に加えて、マスク２１をさらに備えている。
【００６１】
マスク２１は、成膜ローラ２の外側に配置され、真空チャンバ１に着脱自在に取り付けられている。マスク２１は、プラズマＰの発生領域を規定する幅の開口２３を有する。
【００６２】
具体的には、マスク２１は、成膜ローラ２の軸方向Ｂにおいて上記開口２３の幅Ｗ１だけ互いに離間する第１部分２１ａと、第２部分２１ｂとを有している。これら第１部分２１ａおよび第２１ｂは、成膜ローラ２の外周面に沿って延びるように、それぞれ円弧状に湾曲した板材で構成されている。
【００６３】
マスク２１は、金属材料または絶縁材料で製造されてもよい。または、固定マスクと２１として、金属板の表面が絶縁材料で覆われたものが用いられてもよい。とくに、マスク２１に付着した皮膜を取り除くときの機械的な変形で損傷しにくい点では、マスク２１の材料としては、金属材料が好ましい。
【００６４】
さらに、この金属材料の表面に皮膜が付着したときに電気的特性が変化しにくいようにするために、当該金属材料の表面にあらかじめ絶縁材料の層が形成されることがより好ましい。マスク２１の材料として用いられる金属材料としては、鉄、ステンレス、アルミニウム、銅、または、これらの合金などが好ましい。絶縁材料としては、ＳｉＯｘ（シリカ）、Ａｌ２Ｏ３（アルミナ）、フッ素化合物、またはこれらの混合物が良い。さらに、強度の点では、絶縁材料が溶射されたものが好ましいが、絶縁材料が塗装されたものでも良い。
【００６５】
さらに、マスク２１の電位は、真空チャンバ１の電位に合わせても良いし、またはフローティング電位であっても良い。とくに、マスク２１の周囲の電位が安定して異常放電が発生しにくい点において、マスク２１の電位は、真空チャンバ１の電位に合わせた方が好ましい。
【００６６】
マスク２１の第１部分２１ａおよび第２部分２１ｂは、それぞれ成膜ローラ２の外周面から隙間３０をあけた位置に配置されている。第１部分２１ａおよび第２部分２１ｂは、それぞれ、台座２２を介して真空チャンバ１の内壁に固定されている。台座２２は、真空チャンバ１の底部または側部の内壁に固定される台座部２２ａと、当該台座部２２ａから上方に延びる一対の腕部２２ｂとを有する。各腕部２２ｂの先端には、第１部分２１ａおよび第２部分２１ｂが溶接などによって固定されている。
【００６７】
台座２２は、成膜作業時に付着した汚れを除去するなどのメンテナンスをしやすいように、真空チャンバ１に対して取り外し可能に取り付けられている。また、台座２２は、付着した汚れを除去しやすいようにステンレスやアルミニウムなどの金属材料によって製造されるのが好ましい。また、その金属材料の表面は、絶縁性の材料で覆われてもよい。さらに、台座２２は、当該台座２２に付着した汚れが落下して基材Ａに付着しないように、基材Ａの通る経路よりも低い位置に配置されるのが好ましい。
【００６８】
上記のように配置されたマスク２１の第１部分２１ａと第２１ｂとの間には、幅Ｗ１を有する開口２３が形成されている。
【００６９】
開口２３は、成膜ローラ２の軸方向Ｂにおいて、マグネット３の配置領域Ｌ１の内部に配置されている。
【００７０】
マスク２１と成膜ロール２との間隔は、これらの隙間３０（図４参照）にプラズマが侵入することを防ぐという点において、狭い方が好ましい。そこで、この間隔は、成膜ロール２の表面（具体的には、当該成膜ロール２を覆う絶縁部９の表面）に巻き掛けられた基材Ａとマスク２１とが接触しない程度になるべく狭くなるように設定される。
【００７１】
上記のように図４〜６に示された変形例の成膜装置では、種々の幅の基材Ａに対して成膜を行う場合、成膜ローラ２は真空チャンバ１に取り付けられた状態を維持しながら、成膜ローラ２の外側に配置されたマスク２１のみを交換することにより、各基材Ａにおいて成膜が行われる幅に対応することが可能である。すなわち、マスク２１は、プラズマＰの発生領域を規定する幅の開口２３を有しているので、マスク２１を交換するだけで、成膜ローラ２を交換することなくプラズマＰの発生する幅を調整することが可能であり、その結果、成膜が行われる幅の変更を容易に行うことが可能である。
【００７２】
したがって、幅が狭い基材Ａを成膜する場合、例えば、図４に示されるように基材Ａの幅Ｗ３がマグネット３の配置領域の長さＬ１よりも狭い場合には、基材Ａの幅Ｗ３よりも狭い開口２３を有するマスク２１を各成膜ローラ２の外側にそれぞれ設置することにより、プラズマＰの発生領域を開口２３内部に限定することが可能である。これにより、狭い基材Ａであっても所定の開口２３の幅Ｗ１の内部で安定した成膜プロセスを行うことが可能である。
【００７３】
また、マスク２１の開口２３内部のプラズマＰがマスク２１と成膜ローラ２との隙間３０に侵入しても、成膜ローラ２の表面は絶縁部９で覆われているので、異常放電が発生するおそれがない。
【００７４】
ここで、上記の成膜装置のように、プラズマＣＶＤによって成膜を行う場合には、成膜ローラの電位がチャンバ電位程度の低電位で行われる蒸着やスパッタなどの他の成膜方法と異なって、成膜ローラ２に高周波電力が与えられる。そのため、成膜ローラ２の絶縁が重要である。
【００７５】
したがって、金属の表面が露出したローラを備えた従来のプラズマＣＶＤ成膜装置では、基材Ａの幅を変更するときには、基材Ａの端部付近での異常放電を防止するために、その基材Ａの幅に適合するマグネットが内蔵された成膜ローラのユニットに交換する必要がある。そして成膜ローラの交換には多くのコストや時間を必要とする。また、従来では、基材の幅を変更する場合に、基材Ａの端部付近の成膜ローラ表面に絶縁テープを巻くなどして当該端部付近の絶縁を施すことがある。しかし、この場合、成膜ローラの表面に貼った絶縁テープは基材Ａに対して段差状の変形を与えたり、基材Ａと成膜ローラの間に微小な隙間を作ったりして、高周波電流の流れに乱れが生じ安定的なプラズマが形成できないという問題がある。
【００７６】
これに対し、上記の図４〜６に示される本発明の変形例に係る成膜装置は、絶縁部９に覆われた成膜ローラ２とマスク２１とを備えているので、成膜ローラ２の交換作業が不要になり、基材の幅を変更するのに対応して当該基材幅に対応する開口幅を有するマスク２１に交換するか、またはマスク２１の位置を調整して開口幅を調整することによって、マスク２１と成膜ローラ２との隙間を通じての異常放電を発生させることなく、安定して成膜を行うことができる。
【００７７】
また、上記の図４〜６に示される変形例の成膜装置では、開口２３が、成膜ローラ２の軸方向Ｂにおいて、マグネット３の配置領域Ｌ１の内部に配置されている。そのため、マスク２１の開口２３の幅Ｗ１によって、マグネット３の配置領域の範囲Ｌ１内においてプラズマＰの発生領域を限定することが可能である。これにより、基材Ａは、マスク２１の開口２３の範囲内において、その範囲内で発生するプラズマＰを用いて成膜される。一方、マスク２１の開口２３の範囲外では、プラズマＰが発生しないので、基材Ａのうち当該範囲外に位置する部分は、成膜されない。その結果、基材Ａにおける成膜領域を正確に限定することが可能である。
【００７８】
すなわち、図６に示されるように、成膜ローラ２の中のマグネット３は成膜ローラ２に巻かれた基材Ａ上で成膜ローラ２の軸方向に細長いプラズマＰを形成する。細長いプラズマＰが形成された箇所では、強固な皮膜が形成される。
【００７９】
上記図４〜６に示される成膜装置では、成膜ローラ２内部のマグネット３の長さＬ１よりも狭い幅Ｗ１の開口２３を有するマスク２１が、細長いプラズマＰを断絶するように配置されている。これにより、細長いプラズマＰの中央部の領域のみが残され、成膜領域が限定される。マスク２１に覆われた部分は細長いプラズマＰが形成されないので皮膜が形成されず、基材Ａの端部や基材Ａが巻きかかっていない成膜ローラ２の端部への不要な皮膜の形成を防止することができる。
【００８０】
上記のマスク２１は、細長いプラズマＰを断絶する機能を有している。成膜ローラ２上に配置された絶縁部９とマスク２１との隙間は、当該隙間内部でプラズマＰが成長しないように、狭くする必要がある。数Ｐａのプロセス圧力の条件下では、絶縁部９とマスク２１との隙間は５ｍｍ以下に設定されるのが好ましい。圧力が低いプロセス条件では、間隔を広く取ることもできるが、拡散した成膜粒子が付着することを避けるために、間隔は１０ｍｍ以下であるのが望ましい。
【００８１】
なお、マスク２１によって細長いプラズマＰの端部が断絶されてプラズマＰの周回が端部で乱れる。そこで、成膜ローラ２内、マスク２１、または当該マスク２１の周囲に補助磁石を設置することにより、プラズマＰの安定を補助するような磁場を与えるようにしてもよい。
【００８２】
なお、図４〜６に示されるマスク２１を備えた成膜装置において、マスク２１は、成膜ローラ２の両端部まで覆う必要はなく、少なくとも成膜対象の基材Ａの幅方向の両端部を保護する位置に配置されていれば、所定の成膜範囲から外れた部分、例えば、基材Ａの両端部や基材Ａの端部近傍の成膜ローラ２の表面への皮膜形成を防ぐことが可能である。
【００８３】
基材Ａとマスク２１との重なる幅Ｗ２は、基材Ａにおける成膜面積を拡大できる点では狭い方が好ましく、一方、基材Ａの両端部等における皮膜の付着による汚れを抑制できる点では広い方が好ましい。これらの点を考慮して、幅Ｗ２は、数ミリ〜数センチ程度に設定されるのが好ましい。
【００８４】
また、成膜ローラ２における基材Ａと重ならない部分は、上記実施形態のように絶縁部１９によって表面が覆われた端部キャップ１１で覆ってもよいし、または、絶縁部９で覆ってもよい。
【００８５】
さらに、マスク２１と端部キャップ１１との間隔ｔ１は、これらの隙間からプラズマが侵入するのを防ぐ点では、狭い（例えば、数ミリ程度である）方が好ましい。ただし、開口２３内部のプラズマＰからの距離が十分遠くて当該プラズマがその隙間まで到達しない場合には、間隔ｔ１は広くてもよい。
【００８６】
ここで、マスク２１を用いずに端部キャップ１１の幅を拡大すれば、成膜ローラ２の端部における異常放電を防ぎながら基材Ａの幅に対応することが可能である。しかし、上記のように、マスク２１および端部キャップ１１の両方を用いれば、成膜ローラ２の端部における基材Ａと端部キャップ１１との隙間をマスク２１によって覆うことができるので、その隙間における成膜ローラ２上の皮膜形成を防ぐことが可能である。
【００８７】
（Ｂ）
また、本発明の他の変形例として、成膜ローラ２における基材Ａに接触している部分２ａに対して当該基材Ａに接触していない裏側の部分２ｂを覆うカバー３１（図５参照）をさらに備えていてもよい。この構成では、まず、成膜ローラ２の表面を覆う絶縁部９によって、当該成膜ローラ２における基材Ａと接触している部分の裏側の部分２ｂとその周囲の部分（例えば、真空チャンバ１の内壁など）との間の電位差に起因する直流の異常放電を防止する。それとともに、成膜ローラ２との間に一定の距離を隔てたカバー３１が上記の裏側の部分２ｂを覆うことで、カバー３１と成膜ローラ２との間にはプラズマＰの無い空隙が形成され、その結果、プラズマＰに起因する交流の異常放電を防止することも可能である。これによって、成膜ローラ２の裏側の部分２ｂにおける交流、直流いずれの異常放電も防止することが可能である。
【００８８】
（Ｃ）
上記実施形態では、絶縁部９は、成膜ローラ２のうち両側の端部２ｄを除く基材Ａに接触する領域を覆い、当該両側の端部２ｄは絶縁部１９で覆われた端部キャップ１１によって覆われているが、本発明はこれに限定されるものではない。本発明の変形例として、絶縁部９は、成膜ローラ２の表面全体を覆ってもよい。この場合、金属製の成膜ローラ２の表面全体が絶縁部９に覆われることにより、成膜ローラ２における外部に露出する部分が全てなくなるので、異常放電の発生をより確実に防止することが可能である。
【００８９】
（Ｄ）
上記実施形態では、一対の成膜ローラ２を備えた成膜装置が示されているが、本発明はこれに限定されるものではなく、１個の成膜ローラを備えた成膜装置に適用されてもよい。この場合、成膜装置は、成膜ローラに対向する対向電極をさらに備えればよい。電源は、成膜ローラおよび対向電極に対してプラズマを生成するための電圧を印加すればよい。
【符号の説明】
【００９０】
１  真空チャンバ
２  成膜ローラ
３  マグネット（磁力発生手段）
４  高周波電源
９  絶縁部
１０  成膜装置
２１  マスク
２３  開口部
【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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