(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
長尺な基板を長手方向に搬送しつつ、ＣＣＰ−ＣＶＤによって基板に成膜を行う成膜装置であって、
原料ガスを供給するためのガス供給孔を有し、かつ、電極として機能する、プラズマを生成するプラズマ生成手段と、
前記基板との間に間隙を有する状態で前記プラズマ生成手段と基板との間を囲み、かつ、間隙を有して前記プラズマ生成手段を囲む筒状で、前記プラズマ生成手段との間隙が原料ガスの排気経路として作用する、前記プラズマ生成手段と基板との間に原料ガスを封じ込め、かつ、前記プラズマ生成手段と基板との間から外部への原料ガスの流れ制御するガス流制御部材と、
前記ガス流制御部材の温度および位置の少なくとも一方を検出する検出手段と、
前記検出手段による検出結果に応じて、原料ガスの供給量および原料ガスの排気能力の、少なくとも一方を制御する制御手段とを有することを特徴とする成膜装置。
【請求項２】
ロール状に巻回した基板ロールから前記基板を送り出し、前記基板を長手方向に搬送しつつプラズマＣＶＤによって基板に成膜を行い、成膜済の基板をロール状に巻回する、請求項１に記載の成膜装置。
【請求項３】
前記プラズマ生成手段は、対向電極との対向面から原料ガスを供給する請求項１または２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、プラズマＣＶＤによって基板に成膜を行う成膜装置に関し、詳しくは、長時間の成膜を行った場合でも、成膜領域における原料ガス流を適正に制御できる成膜装置に関する。
【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、容量結合プラズマＣＶＤ（ＣＣＰ（Capacitively Coupled Plasma）−ＣＶＤ）などのプラズマＣＶＤが利用されている。
【０００３】
また、プラズマＣＶＤに限らず、効率良く、高い生産性を確保して成膜を行なうためには、長尺な基板（ウェブ状の基板）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、長尺な基板をロール状に巻回してなる基板ロールから基板を送り出し、成膜済みの基板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）)による成膜が知られている。
このＲｔｏＲによる成膜では、成膜位置を含む所定の経路で、基板ロールから巻取り軸まで所定の搬送経路で長尺な基板を通紙し（所定の搬送経路に基板を通し）、基板ロールからの基板の送り出しと、巻取り軸による成膜済の基板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板に連続的に成膜を行なう。
【０００４】
ところで、プラズマＣＶＤによる成膜では、成膜圧力が成膜を制御するための重要なパラメータとなる。成膜圧力が不安定であると、成膜領域における原料ガスの分布や原料ガスの流れが不適性になってしまい、安定した成膜を行うことができない。
【０００５】
そのため、プラズマＣＶＤでは、成膜室内の圧力を真空計で検出し、この圧力が一定になるように、各種の制御を行っている。
また、この圧力の制御手段としては、特許文献１に示されるように、原料ガスの供給量を一定にして、成膜室からの排気量を調整して、成膜圧力を一定に保つ方法、および、成膜室からの排気量を一定にして、原料ガスの供給量を調整して、成膜圧力を一定に保つ方法、が知られている。
【０００６】
ここで、プラズマＣＶＤによる成膜では、プラズマを利用するが故に、成膜室内の各種の部材の温度が上昇することが避けられない。
成膜室内の部材の温度が上昇すると、部材が膨張する。原料ガスの供給や排気に影響を与える位置において、部材が膨張すると、原料ガスの流れに影響を与える。その結果、成膜室内の圧力が変動し、成膜領域（プラズマ生成領域）における原料ガスの分布や流れが不安定になって、適正な成膜が行えなくなってしまう。
【０００７】
このような問題を解決するために、各種の提案が成されている。
例えば、特許文献２には、熱ＣＶＤ装置において、排気経路を形成する部材の上面に、成膜室（真空チャンバ）の径方向に延在する環状突出部を設けることが記載されている。特許文献１においては、このような環状突出部を設けることにより、加熱によって成膜室と排気経路形成部材との間に隙間が生じても、この隙間部分を長くできるので、此処に原料ガスが流れ込んでも、成膜領域における原料ガスの分布や流れを適正に制御できる。
また、特許文献３には、プラズマＣＶＤ装置において、原料ガスの放散口の温度を調節する温度調節手段を設けることにより、同様に、成膜領域における原料ガスの分布や流れを適正に制御することが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００２−２１７２８１号公報
【特許文献２】特開２００２−３５３２０７号公報
【特許文献３】特開２００１−２９８０１９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
ところで、プラズマＣＶＤ装置では、成膜領域内の原料ガスの分布や流れを均一にして、安定した成膜を行うためには、成膜領域内に原料ガスを封じ込め、かつ、成膜領域から外部への原料ガスの流れを制御する部材（以下、ガス流制御部材とする）を設けるのが好ましい。
【００１０】
ここで、前述のＲｔｏＲを利用するプラズマＣＶＤによる成膜では、特に基板の搬送方向では、プラズマ生成領域の全域で成膜が行われる。例えば、ＣＣＰ−ＣＶＤによる成膜装置であれば、成膜電極と対向電極とが対面しているプラズマ生成領域の全域が、成膜領域となる。
従って、ＲｔｏＲを利用するプラズマＣＶＤ装置では、ガス流制御部材は、プラズマ生成領域の近傍に配置しなければ、有効に作用しない。また、ＲｔｏＲによる成膜は、バッチ式に比して長時間になるのが通常である。
【００１１】
このような、ＲｔｏＲを利用してプラズマＣＶＤによる成膜を行う装置では、このガス流制御部材がプラズマの熱によって加熱されることは避けられない。そのため、成膜中に、ガス流制御部材が熱によって膨張してしまう。このガス流制御部材の膨張により、成膜領域から外部への原料ガスの流れが変化し、成膜領域における原料ガスの分布や流れを適正に制御できない。
その結果、ＲｔｏＲによる長時間成膜では、成膜の初期と後期とで、成膜した膜の膜厚や膜質が変化してしまう。
【００１２】
また、成膜前に、成膜領域の近傍に配置される部材を、成膜時よりも高温に加熱しておく方法も考えられる。
ここで、有効な加熱を行うためには、成膜領域の周辺部材の温度を、１００℃以上の高温とする必要がある。しかしながら、ＲｔｏＲでは、通常、基板としてＰＥＴフィルムなどのプラスチックフィルムを用いるので、成膜領域の周辺温度を高くするのは、基板の熱ダメージの点で好ましくない。
【００１３】
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、ＲｔｏＲを利用するプラズマＣＶＤによる成膜装置において、長時間成膜を行っても、成膜領域における原料ガスの分布や流れの変動を適正に制御することができ、これにより、安定した成膜を長時間行うことができ、成膜の初期と後期とにおける膜厚や膜質の変化を防止でき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】
【００１４】
上記課題を解決するために、本発明は、長尺な基板を長手方向に搬送しつつ、プラズマＣＶＤによって基板に成膜を行う成膜装置であって、プラズマを生成するプラズマ生成手段と、プラズマ生成手段と基板との間に原料ガスを封じ込め、かつ、プラズマ生成手段と基板との間から外部への原料ガスの流れ制御するガス流制御部材と、ガス流制御部材の状態を検出する検出手段と、検出手段による検出結果に応じて、原料ガスの供給およびプラズマ生成手段と基板との間からの原料ガスの排気の、少なくとも一方を制御する制御手段とを有することを特徴とする成膜装置を提供する。
【００１５】
このような本発明の成膜装置において、ロール状に巻回した基板ロールから基板を送り出し、基板を長手方向に搬送しつつプラズマＣＶＤによって基板に成膜を行い、成膜済の基板をロール状に巻回するのが好ましい。
また、検出手段は、ガス流制御部材の温度および位置の少なくとも一方を検出するのが好ましい。
また、制御手段は、検出手段による検出結果に応じて、原料ガスの供給量を制御するのが好ましい。
また、制御手段は、検出手段による検出結果に応じて、ガス流制御部材と基板との距離を調節するのが好ましい。
また、制御手段は、検出手段による検出結果に応じて、原料ガスの排気能力を制御するのが好ましい。
また、ガス流制御部材は、基板との間に間隙を有する状態で、プラズマ生成手段と基板との間を囲む筒状の部材であるのが好ましい。
また、ＣＣＰ−ＣＶＤによって基板に成膜を行うものであり、ガス流制御部材は、成膜電極を囲む筒状の部材であるのが好ましい。
さらに、成膜電極は、対向電極との対向面から原料ガスを供給する機能を有するのが好ましい。
【発明の効果】
【００１６】
上記構成を有する本発明によれば、ＲｔｏＲを利用するプラズマＣＶＤによる成膜装置において、例えばＣＣＰ−ＣＶＤにおける電極間など、成膜領域における原料ガスの流れや分布を適正に制御することができ、これにより、安定した成膜を長時間に渡って行うことを可能にし、成膜の初期と後期とにおける膜厚や膜質の変化が無い、品質が安定した製品を製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【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】図１に示す成膜装置の部分拡大図である。
【図３】図１に示す成膜装置のシャワー電極周辺の構造を概念的に示す図である。
【図４】本発明の成膜装置の別の例のシャワー電極周辺の構造を概念的に示す図である。
【図５】本発明の成膜装置の別の例のシャワー電極周辺の構造を概念的に示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
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実施例を基に、詳細に説明する。
【００１９】
図１に、本発明の成膜装置の一例を概念的に示す。
図１に示す成膜装置１０は、長尺な基板Ｚをロール状に巻回してなる基板ロール１２から、基板Ｚを送り出し、ドラム１４に巻き掛けて長手方向に搬送しつつ、ＣＣＰ−ＣＶＤによって基板Ｚの表面に成膜を行い、成膜済の基板Ｚを、巻取り軸１６に巻き取る、前述のロール・ツー・ロール(Roll to Roll（以下、ＲｔｏＲともいう）)による成膜を行う装置である。
【００２０】
なお、図１は、本発明の成膜装置をＣＣＰ（Capacitively Coupled Plasma  容量結合型）−ＣＶＤによる成膜装置に利用したものであるが、本発明は、これに限定はされず、各種のプラズマＣＶＤによる成膜装置に利用可能である。
例えば、本発明を、ＩＣＰ（Inductively Coupled Plasma  誘導結合型）−ＣＶＤによる成膜装置に利用する場合には、誘電体窓と基板との間を囲むように後述するガス流制御部材４６を設け、図１に示す成膜装置と同様の制御を行えばよい。
【００２１】
図１に示す成膜装置１０において、前述の基板ロール１２を装填する回転軸１８、ドラム１４、および、巻取り軸１６は、真空チャンバ２０内に配置される。
また、真空チャンバ２０内は、隔壁２４によって、回転軸２４および巻取り軸１６が配置される上方の空間である供給部２６と、ドラム１４が配置される下方の空間である成膜部３０とに分けられている。
【００２２】
従って、基板Ｚは、供給部２６において基板ロール１２から送り出されて、成膜部３０に搬送され、成膜部３０においてドラム１４に巻き掛けられて搬送されつつ成膜を行われ、成膜後、成膜部３０から、再度、供給部２６に搬送されて、巻取り軸１６にロール状に巻き取られる。
なお、成膜装置１０には、図示した部材以外にも、基板Ｚの搬送ガイドやガイドローラ、各種のセンサなど、ＣＣＰ−ＣＶＤ（プラズマＣＶＤ）によって成膜を行う装置が有する、各種の部材を有してもよい。
【００２３】
本発明の成膜装置１０において、成膜を行う基板（支持体（基材））Ｚには、限定はなく、ＲｔｏＲを利用するプラズマＣＶＤによる成膜が可能な、可撓性を有する長尺なシート状物（ウェブ状のシート状物）が、各種、利用可能である。
【００２４】
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、各種のプラスチック（高分子材料）からなるプラスチックフィルム（樹脂フィルム）が、好適に例示される。
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の表面に、保護層、接着層、密着層、光反射層、反射防止層、遮光層、平坦化層、緩衝層、応力緩和層、ガスバリア性や偏光性などの目的とする機能を発現する機能層等、１層以上の各種の層（膜）が形成されているシート状物を、基板Ｚとして用いてもよい。
【００２５】
また、本発明の成膜装置１０が成膜する膜にも、限定はなく、プラズマＣＶＤで成膜可能な膜が、各種、成膜可能である。
【００２６】
前述のように、供給部２６には、基板ロール１２を装填する回転軸１８と、成膜済の基板Ｚを巻き取る巻取り１６とが配置される。
なお、成膜装置１０には、必要に応じて、供給部２６にも、供給部２６を排気して所定の圧力に保つための真空ポンプを設けてもよい。
【００２７】
成膜部３０は、前述のドラム１４に加え、ガイドローラ３２ａおよび３２ｂ、成膜室３４ならびに真空ポンプ３６を有して構成される。
【００２８】
ガイドローラ３２ａおよび３２ｂは、公知のシート状物のガイドローラである。
供給部２６から供給された基板Ｚは、ガイドローラ３２ａによって案内されてドラム１４の所定領域に巻き掛けられ、図中時計方向に回転するドラム１４によって長手方向に搬送されつつ、成膜室３４においてＣＣＰ−ＣＶＤによる成膜を行われ、ガイドローラ３２ｂによって案内されて、供給部２６の巻取り軸１６に搬送される。
【００２９】
真空ポンプ３６は、成膜部３０の成膜室３４内以外の空間を、所定の圧力に保つためのものである。あるいは、必要に応じて、窒素等の不活性ガスを導入しつつ、真空ポンプ３６による排気を行うことで、成膜部３０の成膜室３４内以外の空間を不活性雰囲気として、所定の圧力に保つようにしてもよい。
成膜装置１０においては、成膜部３０の成膜室３４内以外の空間を、所定の圧力に保つことにより、成膜室３４の外部の圧力が、成膜室３４の圧力すなわち成膜圧力に影響を与えることを防止している。すなわち、成膜装置１０において、成膜部３０の成膜室３４内以外の空間は、差圧室として作用している。
【００３０】
本発明において、真空ポンプ３６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、ロータリーポンプ、ドライ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、他の真空ポンプも同様である。
また、図示は省略するが、真空ポンプ３６にも、後述する真空ポンプ５２と同様に、排気側度の制御機構が設けられている。
【００３１】
ドラム１４は、中心線を中心に図中時計方向に回転する円筒状の部材である。
前述のように、ドラム１４は、ガイドローラ３２ａよって所定の経路で案内された基板Ｚを、周面の所定領域に掛け回して、所定位置に保持しつつ長手方向に搬送して、成膜室３４内に搬送して、ガイドローラ３２ｂに送る。
【００３２】
ここで、ドラム１４は、後述する成膜室３４のシャワー電極４２（成膜電極）の対向電極としても作用する。すなわち、図示例の成膜装置１０においては、ドラム１４とシャワー電極４２とで、ＣＣＰ−ＣＶＤによる成膜を行うための電極対を構成する。
そのため、ドラム１４は、アース（設置）されていてもよい。あるいは、ドラム１４には、ドラム１４にバイアスを印加するためのバイアス電源を接続してもよい。あるいは、アースとバイアス電源との接続を、切り替え可能に接続してもよい。
なお、バイアス電源は、各種の成膜装置で利用されている、バイアスを印加するための高周波電源やパルス電源等の公知の電源が、全て利用可能である。
【００３３】
また、ドラム１４は、成膜中の基板Ｚの温度調整手段（すなわち成膜温度の調節手段）を兼ねてもよい。そのため、ドラム１４は、温度調整手段を内蔵するのが好ましい。
ドラム１４の温度調節手段には、特に限定はなく、冷媒等を循環する温度調節手段、ペルチェ素子等を用いる冷却手段等、各種の温度調節手段が、全て利用可能である。
【００３４】
図２に、成膜室３４を示す。
成膜室３４は、筒状の仕切り部材４０によって形成される。仕切り部材４０は、真空チャンバ２０の図中左内壁面から、ドラム１４の周面に向けて立設する四角筒状の部材である。仕切り部材４０と、仕切り部材４０内の真空チャンバ２０の内壁面、仕切り部材４０が対向するドラム１４の周面とで構成される空間が、成膜室３４となる。
また、図示例においては、仕切り部材４０のドラム１４側の開放端（基板搬送方向に延在する端辺）は、ドラム１４の周面に応じた曲線状となっている。
【００３５】
成膜室３４の内部には、シャワー電極４２、ガス流制御部材４６、および温度センサ４８が配置される。
また、真空チャンバ２０外部には、成膜室３４に対応して、ガス供給手段５０、真空ポンプ５２、排気速度制御手段５４、高周波電源５６、真空計５８、および、ガス流制御手段６０が配置される。
【００３６】
シャワー電極４２は、成膜電極であり、前述のように、ドラム１４（対向電極）と共にＣＣＰ−ＣＶＤにおける電極対を構成する。
本発明においては、シャワー電極４２は、プラズマＣＶＤによる成膜等を行う装置に用いられる、公知のシャワー電極（シャワープレート）が利用可能である。
【００３７】
図示例において、シャワー電極４２は、一例として、アルミニウム製で、最大面をドラム１４の周面に対面して配置される、略直方体状の形状を有する。
また、シャワー電極４２は、好ましい態様として、対向電極であるドラム１４との距離が全面に渡って適正になるように、ドラム１４との対向面が、ドラム１４の周面に対応する曲面状となっている。
【００３８】
シャワー電極４２の内部には、ガス供給空間が形成されている。また、シャワー電極４２は、このガス供給空間からドラム１４（基板Ｚ）との対向面まで連通して、原料ガスを供給するためのガス供給孔４２ａが、多数、形成される（図３参照）。シャワー電極４２において、このガス供給孔４２ａは、ドラム１４との対向面に全面的に形成される。
【００３９】
ガス供給手段５０は、原料ガス（プロセスガス／成膜ガス）を供給する、プラズマＣＶＤ装置に利用される、公知のガス供給手段である。
ガス供給手段５０は、原料ガスを前述のシャワー電極４２のガス供給空間に供給する。従って、原料ガスは、ガス供給空間からガス供給孔４２ａに流入し、ガス供給孔４２ａから、シャワー電極４２とドラム１４（基板Ｚ）との間、すなわちＣＣＰ−ＣＶＤにおける電極対間に供給される。
【００４０】
高周波電源５６は、プラズマ励起電力（成膜電力）を、成膜電極であるシャワー電極４２に供給する。高周波電源５６は、プラズマＣＶＤ装置に利用される公知の高周波電源である。
真空ポンプ５２は、成膜室３４内をＣＣＰ−ＣＶＤによる成膜に対応する所定の圧力にするためのものである。真空ポンプ５２も、プラズマＣＶＤ装置に利用される公知の真空ポンプが利用可能である。
排気速度制御手段５４は、真空ポンプ５２による排気速度を制御して、成膜室３４内および成膜領域（シャワー電極４２とドラム１４（基板Ｚ）とが対面している領域）の圧力を調整するものである。この排気速度制御手段５４も、開放量が可変のバルブや開放量が可変のオリフィスなど、プラズマＣＶＤ装置において真空ポンプによる排気量の制御に用いられている公知のものが利用可能である。
【００４１】
成膜室３４においては、真空ポンプ５２および排気速度制御手段５４によって成膜室３４内を所定の圧力に保ちつつ、ガス供給手段５０から原料ガスをシャワー電極４２のガス供給空間に供給し、ガス供給孔４２ａから原料ガスを排出することにより、シャワー電極４２とドラム１４（基板Ｚ）との間に原料ガスを供給し、さらに、高周波電源５６からシャワー電極４２にプラズマ励起電力を供給することにより、ＣＣＰ−ＣＶＤによって基板Ｚの表面に成膜を行う。
【００４２】
なお、本発明は、シャワー電極４２を用いる構成に限定はされない。
すなわち、原料ガスの供給機能を有さない成膜電極と、成膜電極とドラム１４（対向電極）との間に原料ガスを供給するノズル等を用いるガス供給手段とを用いて、ＣＣＰ−ＣＶＤによって基板Ｚに成膜を行う装置であってもよい。
【００４３】
成膜室３４には、ガス流制御部材４６が配置される。
ガス流制御部材４６は、上下面が開放する、シャワー電極４２と同じ底面形状を有するの四角筒状（上下面が開放する略直方体状）の部材で、開放面をドラム１４に対面して、シャワー電極４２を収容するように、配置される。すなわち、成膜室３４をドラム１４側からみた際には、図３に概念的に示すように、仕切り部材４０の中にガス流制御部材４６が配置され、ガス流制御部材４６の中にシャワー電極４２が配置されている。
また、ガス流制御部材４６のドラム１４側の開放端（基板搬送方向に延在する上端辺）は、開放端をドラム１４に近接して位置するために、ドラム１４の周面に応じた曲線状となっている。
【００４４】
このガス流制御部材４６は、成膜領域に原料ガスを封じ込め、かつ、この成膜領域から排出される原料ガスのガス流を制御する部材である。
このようなガス流制御部材を有することにより、成膜領域における圧力を安定させ、原料ガスの分布および原料ガスのガス流を適正に制御して、安定した成膜が可能になる。
なお、成膜領域とは、図示例においては、シャワー電極４２とドラム１４（すなわち基板Ｚ）とが対面している領域の空間である。
【００４５】
すなわち、ガス流制御部材４６は、前述のように筒状で、シャワー電極４２すなわち成膜領域を内包した状態で、ドラム１４側の端部を、ドラム１４に近接する所定の位置に配置、固定される。
そのため、このガス流制御部材４６を有することにより、シャワー電極４２のドラム１４との対向面と、ガス流制御部材４６とによって囲まれた、成膜領域を含む空間内に、原料ガスを封じ込めることができる。
また、ガス流制御部材４６は、シャワー電極４２を内包する筒状で、端部をドラム１４に近接して配置されるので、成膜領域すなわちシャワー電極４２とドラム１４とが対面する空間からの、原料ガスの排出を、制御できる。すなわち、成膜領域からの原料ガスの主たる排出経路は、シャワー電極４２と、ガス流制御部材４６との間隙となる。なお、成膜領域からの原料ガスの排気は、ガス流制御部材４６ドラム１４との間隙からも行われる。
【００４６】
従って、このようなガス流制御部材４６を有することにより、成膜領域内に適正に原料ガスを封じ込め、かつ、成膜領域からの原料ガスの排出を制御して、成膜領域の圧力を適正に保って、成膜領域における原料ガスの分布および原料ガスの流れを、適正に制御することができる。
【００４７】
成膜領域からのガス排出経路となる、ガス流制御部材４６とシャワー電極４２との間隙には、特に限定はなく、シャワー電極４２の大きさ、ドラム１４の径、想定される原料ガスの流量範囲等に応じて、適宜、決定すればよい。
また、ガス流制御部材４６のドラム側開放端とドラム１４との距離にも、特に限定はなく、同じく、ドラム１４の径、想定される原料ガスの流量範囲等に応じて、適宜、決定すればよい。
【００４８】
なお、装置構成等に応じて、シャワー電極４２とガス流制御部材４６との間隔が広い場合など、成膜室３４の構成によっては、シャワー電極４２とガス流制御部材４６の間隙のみでは安定したガス排気経路が確保できない場合が有る。
この場合には、安定したガス排気経路を確保するために、ガス流制御部材４６のドラム１４と逆側の開放面に、開放面内に突出して、この開放面の周辺部を閉塞してガス流を遮蔽する、板状の排気経路形成部材を設けてもよい。
【００４９】
ここで、成膜装置１０においては、メンテナンスや電極間の距離等の調整を行うために、シャワー電極４２が、ガス流制御部材４６から排出された位置から、ドラム１４に向かって移動することにより、図２等に示す所定の位置に配置する構成を有する場合も有る。
この際には、この板状の排気経路形成部材をスプリングによってドラム側に付勢した状態として、シャワー電極４２と共に移動し、シャワー電極４２は所定位置まで移動し、排気経路形成部材はガス流制御部材４６に当接して、移動を停止されるようにしてもよい。
これにより、シャワー電極４２が移動する構成であっても、シャワー電極４２の移動を妨害せず、かつ、スプリングによって排気経路形成部材をガス流制御部材４６に押圧して、確実に安定したガス排気経路を形成できる。
【００５０】
図示例の成膜装置１０においては、成膜室３４には、ガス流制御部材４６の温度を測定する温度センサ４８が配置される。
なお、温度センサ４８には、特に限定はなく、熱電対等の公知の温度センサ（温度測定手段）が、各種、利用可能である。
【００５１】
温度センサ４８による温度測定結果は、ガス流制御手段６０に供給される。
ガス流制御手段６０は、温度センサ４８によるガス流制御部材４６の温度の測定結果に応じて、ガス供給手段５０を制御して、原料ガスの供給量を調節する。具体的には、適宜設定した温度の閾値に応じて、ガス流制御部材４６の温度が閾値を超えた状況では、この閾値を超えていない状況より、原料ガスの供給量を少なくする。
なお、成膜室３４においては、基本的に、この原料ガスの供給量の調節を行っても、成膜室３４の圧力が一定となるように、排気速度制御手段５４を制御する。もしくは、成膜室３４においては、基本的に、真空ポンプ５２による排気速度を変えることなく、この原料ガスの供給量の調節を行う。
【００５２】
本発明は、このような構成を有することにより、ＲｔｏＲを利用するＣＣＰ−ＣＶＤによる成膜において、長時間成膜を行っても、成膜領域における原料ガスの分布や流れの変動を適正に制御することができ、これにより、安定した成膜を長時間行うことができ、成膜の初期と後期とにおける膜厚や膜質の変化を防止できる。
【００５３】
前述のように、ガス流制御部材４６は、成膜領域に原料ガスを封じ込め、かつ、成膜領域からの原料ガスの排出を制御する。
ここで、前述のようにＲｔｏＲを利用するＣＣＰ−ＣＶＤ（プラズマＣＶＤ）による成膜では、特に搬送方向では、プラズマ生成領域の全域が成膜領域となる。そのため、ＲｔｏＲを利用するＣＣＰ−ＣＶＤによる成膜では、ガス流制御部材４６をプラズマ生成領域の近傍に置かざるを得ず、プラズマによるガス流制御部材４６の加熱が避けられない。
【００５４】
ガス流制御部材４６が加熱されると、ガス流制御部材４６が膨張する。
その結果、成膜領域からの主たる原料ガスの排気経路であるガス流制御部材４６とシャワー電極４２との間隙が狭くなる。また、ガス流制御部材４６とドラム１４との間隔も、狭くなる。
そのため、このガス流制御部材４６の膨張によって、成膜領域からの原料ガスの排出量が変化する。これにより、成膜領域の圧力が高くなり、成膜領域における原料ガスの分布、および、成膜領域からの原料ガスの排出を、適正に制御できなくなってしまう。その結果、成膜の初期と後期とにおける膜厚や膜質が変化するという問題が生じる。
【００５５】
これに対し、本発明の成膜装置１０においては、ガス流制御部材４６の温度を測定し、その結果に応じて、ガス流制御部材４６の温度が高くなったら、すなわちガス流制御部材４６が膨張したら、原料ガスの供給量を低減する。
これにより、成膜領域の圧力を適正な状態まで下げて、成膜領域における原料ガスの分布、および、成膜領域からの原料ガスの排出を適正に制御することが可能になり、長時間の成膜でも、成膜の初期と後期とにおける膜厚や膜質の変化を防止できる。
【００５６】
本発明の成膜装置１０において、なお、原料ガスの供給量を変更するガス流制御部材４６の温度（閾値）、および、供給する原料ガス量の変更量（原料ガス供給量の調整量）は、成膜室３４の構成、成膜する膜の種類、成膜条件等に応じて、実験やシミュレーションを行って、適宜、設定すればよい。
この点に関しては、後述する真空ポンプ５２による排気速度を調整して成膜領域の原料ガス分布等を制御する態様、および、ガス流制御部材４６を移動して成膜領域の原料ガス分布等を制御する態様も、同様である。また、上記の点に関しては、ガス流制御部材４６の温度ではなく、ガス流制御部材４６の位置を検出して、この検出結果に応じて、原料ガスの供給量等を調節して、成膜領域における原料ガスの分布や排出を制御する態様でも、同様である。
【００５７】
図示例の成膜装置１０は、ガス流制御部材４６の温度を測定し、この測定結果に応じて、原料ガスの供給量を制御することで、ガス流制御部材４６が加熱／膨張した際における成膜領域での原料ガスの分布および排出を適正に制御しているが、本発明は、これに限定はされない。
例えば、原料ガスの供給量は一定として、ガス流制御部材４６の温度測定結果に応じて、排気速度制御手段５４によって真空ポンプ５２による排気速度を制御することにより、成膜領域の圧力を適正な状態として、成膜領域における原料ガスの分布や排出を制御してもよい。
【００５８】
すなわち、この態様においては、ガス流制御部材４６の温度が閾値を超えた状況では、ガス流制御手段４６の温度が、この温度の閾値を超えていない状況よりも、排気速度制御手段５４に真空ポンプによる排気速度を向上するように指示を出し、成膜室３４内の圧力を下げる。
これにより、成膜領域からの原料ガスの排出量を増加して、成膜領域の圧力を適正な状態まで下げて、成膜領域における原料ガスの分布、および、成膜領域からの原料ガスの排出を適正に制御することが可能になる。
【００５９】
図４に、本発明の成膜装置における成膜室の別の例を示す。
上述の成膜室３４は、ガス流制御部材４６の温度に応じて原料ガスの供給量（あるいは排気量）を変更した。これに対して、図４に示す成膜室６８では、ガス流制御部材４６の温度に応じてガス流制御部材４６の位置を移動する。
【００６０】
すなわち、成膜室６８は、ガス流制御部材４６をドラム１４に接離する方向に移動する移動手段７０を有する。
温度センサ４８によるガス流制御部材４６の温度測定結果は、ガス流制御手段７２に供給される。ガス流制御手段７２は、ガス流制御部材４６の温度に応じて、この測定結果が所定の閾値を超えた状況では、ガス流制御部材４６をドラム１４から、所定量、離間する方向に移動するように、移動手段７０に指示を出す。移動手段７０は、これに応じて、この温度の閾値を超えていない状況よりもドラム１４から離間する方向に、ガス流制御部材４６を移動する。
このガス流制御部材４６の移動により、ガス流制御部材４６とドラム１４との間隙を大きくして、この間隙から原料ガスを排出し易くすることで、成膜領域からの原料ガスの排出量を増加する。これにより、成膜領域の圧力を適正な状態まで下げて、成膜領域における原料ガスの分布、および、成膜領域からの原料ガスの排出を適正に制御することが可能になる。
【００６１】
なお、本発明において、ガス流制御部材４６の移動方法には、限定はなく、減圧下で使用可能で、かつ、十分な耐熱性を有するものであれば、ネジ伝動、ラックアンドピニオン等の公知の移動手段が、各種、利用可能である。
【００６２】
図５に、本発明の成膜装置における成膜室の別の例を示す。
以上の例は、温度センサ４８によってガス流制御部材４６の温度を測定し、この温度測定結果に応じて、原料ガスの供給量、成膜室３４からの排気量、ガス流制御部材４６の位置を調整することで、成膜領域における原料ガスの分布や排気を制御している。
これに対して、図５に示す成膜室７６では、ガス流制御部材４６の位置を検出し、その検出結果に応じて、原料ガスの供給量（成膜室３４からの排気量、ガス流制御部材４６の位置）を調整する。
【００６３】
すなわち、成膜室７６は、ガス流制御部材４６のドラム１４側の端部に、変位センサ７８を有する。
変位センサ７８は、ガス流制御部材４６の先端位置を検出して、ガス流制御部材４６とドラム１４との距離を測定するためのセンサである。図５に示す成膜室７６においては、ガス流制御部材４６とドラム１４との距離を測定することにより、ガス流制御部材４６の加熱（加熱による膨張）を検出する。
【００６４】
変位センサ７８によるガス流制御部材４６の先端位置の検出結果は、ガス流制御手段８０に供給される。ガス流制御手段８０は、ガス流制御部材４６の先端位置から、ガス流制御部材４６とドラム１４との距離を検出し、この距離が所定の閾値を下回った状況では、ガス供給手段５０に指示を出し、原料ガスの供給量を、閾値を下回らない状況よりも所定量、低減する。
これにより、成膜領域の圧力を適正な状態まで下げて、成膜領域における原料ガスの分布、および、成膜領域からの原料ガスの排出を適正に制御することが可能になる。
【００６５】
なお、ガス流制御部材４６とドラム１４との距離を検出する態様においても、先の温度測定を行う例と同様、距離の検出結果に応じて、成膜室７６からの排気量を調整し、あるいは、ガス流制御部材４６の位置を調整して、成膜領域の圧力を適正にし、成膜領域における原料ガスの分布および排出の適正な制御を行ってもよい。
また、ガス流制御部材４６とドラム１４との距離を検出するのではく、変位センサ７８による位置検出結果（変位の検出結果）、そのものを利用して、原料ガスの供給量の調整等を行ってもよい。
【００６６】
なお、図５に示す成膜室７６において、ガス流制御部材４６の先端位置の検出手段は、図示例の変位センサ７８に限定はされず、光学的な検出手段等、公知の位置検出手段が、各種、利用可能である。
【００６７】
以上の例では、ガス流制御部材４６の温度またはガス流制御部材４６の位置を検出することによって、原料ガスの供給量やガス流制御部材の位置等を変更している。しかしながら、本発明は、これに限定はされず、ガス流制御部材４６の温度検出結果および位置検出結果の両者を併用して、原料ガスの供給量、排気量、ガス流制御部材４６の位置等を変更するタイミングを判断してもよい。
また、以上の例では、原料ガス供給量の調整、成膜室３４からの排気速度の調整、および、ガス流制御部材４６の位置の調整のいずれかによって、成膜領域の圧力すなわち原料ガス分布および原料ガスの排出を制御したが、本発明は、これに限定はされない。すなわち、上記３つの成膜領域における原料ガスの制御方法のうち、２つを併用して、あるいは３つ全てを使って、成膜領域の圧力を調整するようにしてもよい。あるいは、上記３つの成膜領域における原料ガスの制御方法のうち、１以上を選択して、成膜領域の圧力を調整するようにしてもよい。
【００６８】
以下、成膜装置１０の作用を説明する。
前述のように、基板Ｚを巻回してなる基板ロール１２が回転軸１８に装填されると、基板ロール１２から基板Ｚが引き出され、ガイドローラ３２ａ、ドラム１４、およびガイドローラ３２ｂを経て、巻取り軸１６に至る所定の搬送経路を挿通される。
【００６９】
基板Ｚが挿通されたら、真空チャンバ２０を閉塞して、真空ポンプ３６および真空ポンプ５２を駆動して、さらに、排気速度制御手段５４を調節して、各室の排気を開始する。
成膜室３４および成膜室３４の外部空間（あるいはさらに供給部２６）が、所定の真空度以下まで排気されたら、次いで、ガス供給手段５０を駆動して、成膜室３４に原料ガスを供給する。
【００７０】
全ての室の圧力が所定圧力で安定したら、ドラム１４等の回転を開始して、基板Ｚの搬送を開始し、さらに、高周波電源５６を駆動して、基板Ｚを長手方向に搬送しつつ、成膜室３４における基板Ｚ成膜を開始し、長尺な基板Ｚに連続的に成膜を行う。
【００７１】
成膜中は、温度センサ４８によってガス流制御部材４６の温度が測定されている。
この温度測定結果は、ガス流制御手段６０に供給される。ガス流制御手段６０は、温度センサ４８による温度測定結果に応じて、ガス流制御部材４６の温度が所定の閾値を超えた状態となると、ガス供給手段５０に指示を出し、原料ガスの供給量を、所定量、低減させる。この原料ガス供給量の調整によって、ガス流制御部材４６が加熱によって膨張しても、成膜領域の圧力を適正な状態まで下げて、成膜領域における原料ガスの分布、および、成膜領域からの原料ガスの排出を適正に制御できる。
そのため、長時間の成膜を行っても、成膜の初期と後期とにおける膜厚や膜質の変化を防止できる。
【００７２】
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。
【実施例】
【００７３】
以下、本発明の具体的実施例を挙げ、本発明を、より詳細に説明する。
【００７４】
［実施例１］
図１に示す成膜装置１０を用いて、基板Ｚの表面に、厚さ５０ｎｍの窒化ケイ素膜を、連続して２００ｍ成膜した。
【００７５】
基板Ｚは、幅が１０００ｍｍで厚さが１００μｍの長尺なＰＥＴフィルム（東洋紡績社製  コスモシャインＡ４３００）を用いた。
【００７６】
ドラム１４は内部に温度制御機能を有するステンレス製で、温度を４０℃に制御した。
ガス流制御部材４６はアルミニウム製で、ドラム１４との距離は３ｍｍとした。
温度センサ４８は、Ｋ熱電対を用いた。成膜開始時のガス流制御部材４６の温度は、２５℃であった。
【００７７】
高周波電源８６は、周波数１３．５６ＭＨｚの高周波電源を用い、シャワー電極４２に供給するプラズマ励起電力は３ｋＷとした。
【００７８】
成膜ガスは、シランガス(ＳｉＨ4）、アンモニアガス(ＮＨ3）、および窒素ガス(Ｎ2）を用いた。供給量は、シランガスが１００sccm、アンモニアガスが１５０sccm、窒素ガスが１０００sccmとした。
なお、ガス流制御部材４６の温度が９０℃を超えた状況では、原料ガスの供給量をシランガスが８０sccm、アンモニアガスが１２０sccm、窒素ガスが８００sccmに低減した。
また、成膜室３４の圧力は、４０Ｐａで一定となるように、排気速度制御手段５４で排気速度の調整を行った。
【００７９】
このようにして窒化ケイ素膜を成膜した２００ｍの基板Ｚについて、成膜開始位置および成膜終了位置において、全光線透過率（４００ｎｍ〜８００ｎｍの平均）を測定し、その変化量を測定した。
その結果、成膜開始位置と成膜終了位置とにおける全光線透過率の変化量は、−０．３％であった。
【００８０】
［実施例２］
ドラム１４の温度を８０℃とし、また、ガス流制御部材４６の温度が９０℃を超えた状況における原料ガスの供給量を、シランガスが９０sccm、アンモニアガスが１３５sccm、窒素ガスが９００sccmとした以外は、実施例１と同様にして、基板Ｚに、窒化ケイ素膜を、連続して２００ｍ成膜した。
なお、成膜開始時のガス流制御部材４６の温度は、４０℃であった。
【００８１】
窒化ケイ素膜を成膜した２００ｍの基板Ｚについて、実施例１と同様にして、成膜開始位置と成膜終了位置とにおける全光線透過率の変化量を測定したところ、−０．４％であった。
【００８２】
［実施例３］
原料ガスの供給量をシランガスが１００sccm、アンモニアガスが１５０sccm、窒素ガスが１０００sccmで一定とし、また、ガス流制御部材４６の温度が９０℃を超えた状況において、排気速度制御手段５４で排気速度を調整して成膜室３４の圧力を４０Ｐａから３５Ｐａとした以外は、実施例１と同様にして、基板Ｚに、窒化ケイ素膜を、連続して２００ｍ成膜した。
なお、成膜開始時のガス流制御部材４６の温度は、２５℃であった。
【００８３】
窒化ケイ素膜を成膜した２００ｍの基板Ｚについて、実施例１と同様にして、成膜開始位置と成膜終了位置とにおける全光線透過率の変化量を測定したところ、＋０．５％であった。
【００８４】
［比較例１］
ガス流制御部材４６の温度によらず、原料ガスの供給量をシランガスが１００sccm、アンモニアガスが１５０sccm、窒素ガスが１０００sccmで一定とした以外は、実施例１と同様にして、基板Ｚに、窒化ケイ素膜を、連続して２００ｍ成膜した。
なお、成膜開始時のガス流制御部材４６の温度は、２７℃であった。
【００８５】
窒化ケイ素膜を成膜した２００ｍの基板Ｚについて、実施例１と同様にして、成膜開始位置と成膜終了位置とにおける全光線透過率の変化量を測定したところ、−１．５％であった。
【００８６】
［比較例２］
ガス流制御部材４６の温度によらず、原料ガスの供給量をシランガスが１００sccm、アンモニアガスが１５０sccm、窒素ガスが１０００sccmで一定とし、また、ドラム１４の温度を８０℃とした以外は、実施例１と同様にして、基板Ｚに、窒化ケイ素膜を、連続して２００ｍ成膜した。
なお、成膜開始時のガス流制御部材４６の温度は、４５℃であった。
【００８７】
窒化ケイ素膜を成膜した２００ｍの基板Ｚについて、実施例１と同様にして、成膜開始位置と成膜終了位置とにおける全光線透過率の変化量を測定したところ、−１．２％であった。
【００８８】
ドラム１４の温度、ガス流制御部材４６の温度（部材温度）、成膜室３４の圧力、原料ガスの供給量、および、全光線透過率の変化量（変化量）を下記の表にまとめて示す。
【表１】
0005795745.tif 000002
【００８９】
上記表に示すように、ガス流制御部材４６の温度が９０℃になった状況では、ガス流制御部材４６の温度が９０℃以下の状況よりも原料ガスの供給量を低減し、あるいは、排気速度を向上して成膜室３４の圧力を下げる本発明の成膜装置によれば、成膜開始時と成膜終了時とにおける全光線透過率の変化量が少なく、すなわち、成膜開始時と成膜終了時における膜厚の変動が少ない。
これに対して、ガス流制御部材４６の温度によらず、一定の条件で成膜を行った比較例では、本発明に比して、成膜開始時と成膜終了時とにおける全光線透過率が大きく変化している。これは、ガス流制御部材の加熱による膨張によって、成膜領域の圧力が変化して、原料ガスの分布および原料ガスの排出が適正に制御できず、その結果、成膜開始時に比して、成膜終了時の膜厚が厚くなったためである。
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】
【００９０】
太陽電池や有機ＥＬディスプレイ等に用いられるガスバリアフィルム等の機能性フィルム、および、その製造に、好適に利用可能である。
【符号の説明】
【００９１】
１０  成膜装置
１２  基板ロール
１４  ドラム
１６  巻取り軸
１８  回転軸
２０  真空チャンバ
２４  隔壁
２６  供給部
３０  成膜部
３２ａ，３２ｂ  ガイドローラ
３４，６８，７６  成膜室
３６，５２  真空ポンプ
４０  仕切り部材
４２  シャワー電極
４６  ガス流制御部材
４８  温度センサ
５０  ガス供給手段
５４  排気速度制御手段
５６  高周波電源
５８  真空計
６０，７２，８０  ガス流制御手段
７８  変位センサ
【図１】
0005795745.tif 000003
【図２】
0005795745.tif 000004
【図３】
0005795745.tif 000005
【図４】
0005795745.tif 000006
【図５】
0005795745.tif 000007