(57)【要約】【課題】長期にわたって高品質な薄膜を形成できる薄膜形成装置を提供する。【解決手段】この薄膜形成装置は、基材を支持する支持部材と、薄膜形成ガス及び放電ガスを含有する混合ガスを基材に向けて供給する混合ガス供給部とを備えている。そして、支持部材に対向して配置される一対の電極が設けられており、この一対の電極は、混合ガス供給部から供給された混合ガスを基材まで案内するように、互いに対向して流路を形成している。そして、電極は、流路内を通過する混合ガスに対し高周波電界を発生させて、前記混合ガスを活性化させる。また薄膜形成装置には、クリーニングフィルムを電極の表面に密着させて搬送するフィルム用搬送機構が設けられている。【選択図】        図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基材を支持する支持部材と、
薄膜形成ガス及び放電ガスを含有する混合ガスを前記基材に向けて供給する混合ガス供給部と、
前記支持部材に対向して配置され、前記混合ガス供給部から供給された前記混合ガスを前記基材まで案内するように、互いに対向して流路を形成するとともに、前記流路内を通過する前記混合ガスに対して高周波電界を発生させて、前記混合ガスを活性化させる一対の電極と、
汚れの付着を防止するクリーニングフィルムを、前記電極の表面に密着させて搬送するフィルム用搬送機構とを備えることを特徴とする薄膜形成装置。
【請求項２】
基材を支持する支持部材と、
薄膜形成ガス及び放電ガスを含有する混合ガスを前記基材に向けて供給する混合ガス供給部と、
前記支持部材に対向して配置され、前記混合ガス供給部から供給された前記混合ガスを前記基材まで案内するように、互いに対向して流路を形成するとともに、前記流路内を通過する前記混合ガスに対して、大気圧又は大気圧近傍の圧力下で高周波電界を発生させて、前記混合ガスを活性化させる一対の電極と、
汚れの付着を防止するクリーニングフィルムを、前記電極の表面に密着させて搬送するフィルム用搬送機構とを備えることを特徴とする薄膜形成装置。
【請求項３】
請求項１又は２記載の薄膜形成装置において、
前記フィルム用搬送機構は、前記クリーニングフィルムを前記電極の放電面に密着させて搬送することを特徴とする薄膜形成装置。
【請求項４】
請求項１又は２記載の薄膜形成装置において、
前記フィルム用搬送機構は、前記クリーニングフィルムを前記電極の放電面と、前記放電面に連続する前記放電面以外の表面の少なくとも一部とに密着させて搬送することを特徴とする薄膜形成装置。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか一項に記載の薄膜形成装置において、
前記電極の放電面に対して、前記クリーニングフィルムの搬送方向の上流側には、前記クリーニングフィルムを加熱する加熱部材が設けられていることを特徴とする薄膜形成装置。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれか一項に記載の薄膜形成装置において、
前記電極の放電面は、他方の前記電極に向かって凸となる曲面に形成されていることを特徴とする薄膜形成装置。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれか一項に記載の薄膜形成装置において、
前記フィルム用搬送機構は、前記一対の電極のそれぞれに対して設けられていることを特徴とする薄膜形成装置。
【請求項８】
請求項１〜７のいずれか一項に記載の薄膜形成装置において、
前記クリーニングフィルムの全幅は、前記電極の放電面よりも大きくなるように設定されていることを特徴とする薄膜形成装置。
【請求項９】
請求項１〜８のいずれか一項に記載の薄膜形成装置において、
前記フィルム用搬送機構は、前記クリーニングフィルムを前記混合ガス供給部の少なくとも一部に接触させてから、前記流路を形成する前記電極の表面まで搬送することを特徴とする薄膜形成装置。
【請求項１０】
請求項１〜９のいずれか一項に記載の薄膜形成装置において、
前記高周波電界が、前記一対の電極のうち、一方の前記電極による第１高周波電界及び他方の前記電極による第２高周波電界を重畳したものであり、
前記第１高周波電界の周波数ω１より前記第２高周波電界の周波数ω２が高く、
前記第１高周波電界の電界強度Ｖ１、前記第２高周波電界の電界強度Ｖ２及び放電開始電界強度ＩＶの関係が、
Ｖ１≧ＩＶ＞Ｖ２又はＶ１＞ＩＶ≧Ｖ２を満たすことを特徴とする薄膜形成装置。
【請求項１１】
基材を支持する支持部材と、
薄膜形成ガスを前記基材に向けて供給する薄膜形成ガス供給部と、
放電ガスを前記基材に向けて供給する放電ガス供給部と、
前記放電ガス供給部及び前記支持部材の間に配置され、前記放電ガス供給部から供給された前記放電ガスを前記基材まで案内するように、互いに対向して放電ガス用流路を形成するとともに、前記放電ガス用流路内を通過する前記放電ガスに対して高周波電界を発生させて、前記放電ガスを放電プラズマにする一対の放電ガス用電極と、
前記薄膜形成ガス供給部及び前記支持部材の間に配置され、前記薄膜形成ガス供給部から供給された前記薄膜供給ガスを前記放電ガス用流路の出口付近まで案内するように、互いに対向して薄膜形成ガス用流路を形成する少なくとも一対の流路形成部材と、
汚れの付着を防止するクリーニングフィルムを、前記放電ガス用電極及び流路形成部材の表面に密着させて搬送するフィルム用搬送機構とを備えることを特徴とする薄膜形成装置。
【請求項１２】
基材を支持する支持部材と、
薄膜形成ガスを前記基材に向けて供給する薄膜形成ガス供給部と、
放電ガスを前記基材に向けて供給する放電ガス供給部と、
前記放電ガス供給部及び前記支持部材の間に配置され、前記放電ガス供給部から供給された前記放電ガスを前記基材まで案内するように、互いに対向して放電ガス用流路を形成するとともに、前記放電ガス用流路内を通過する前記放電ガスに対して大気圧又は大気圧近傍の圧力下で高周波電界を発生させて、前記放電ガスを放電プラズマにする一対の放電ガス用電極と、
前記薄膜形成ガス供給部及び前記支持部材の間に配置され、前記薄膜形成ガス供給部から供給された前記薄膜供給ガスを前記放電ガス用流路の出口付近まで案内するように、互いに対向して薄膜形成ガス用流路を形成する少なくとも一対の流路形成部材と、
汚れの付着を防止するクリーニングフィルムを、前記放電ガス用電極及び流路形成部材の表面に密着させて搬送するフィルム用搬送機構とを備えることを特徴とする薄膜形成装置。
【請求項１３】
請求項１１又は１２記載の薄膜形成装置において、
前記フィルム用搬送機構は、前記クリーニングフィルムを前記放電ガス用電極の放電面に密着させて搬送することを特徴とする薄膜形成装置。
【請求項１４】
請求項１１又は１２記載の薄膜形成装置において、
前記フィルム用搬送機構は、前記クリーニングフィルムを前記放電ガス用電極の放電面と、前記放電面に連続する前記放電面以外の表面の少なくとも一部とに密着させて搬送することを特徴とする薄膜形成装置。
【請求項１５】
請求項１１〜１４のいずれか一項に記載の薄膜形成装置において、
前記放電ガス用電極の放電面に対して、前記クリーニングフィルムの搬送方向の上流側には、前記クリーニングフィルムを加熱する加熱部材が設けられていることを特徴とする薄膜形成装置。
【請求項１６】
請求項１１〜１５のいずれか一項に記載の薄膜形成装置において、
前記放電ガス用電極の放電面は、他方の前記放電ガス用電極に向かって凸となる曲面に形成されていることを特徴とする薄膜形成装置。
【請求項１７】
請求項１１〜１６のいずれか一項に記載の薄膜形成装置において、
前記薄膜形成ガス用流路を形成する前記流路形成部材の表面は、他方の前記流路形成部材に向かって凸となる曲面に形成されていることを特徴とする薄膜形成装置。
【請求項１８】
請求項１１〜１７のいずれか一項に記載の薄膜形成装置において、
前記フィルム用搬送機構は、前記放電ガス用電極及び前記流路形成部材のそれぞれに対して設けられていることを特徴とする薄膜形成装置。
【請求項１９】
請求項１１〜１８のいずれか一項に記載の薄膜形成装置において、
前記クリーニングフィルムの全幅は、前記放電ガス用電極の放電面よりも大きくなるように設定されていることを特徴とする薄膜形成装置。
【請求項２０】
請求項１１〜１９のいずれか一項に記載の薄膜形成装置において、
前記フィルム用搬送機構は、前記クリーニングフィルムを前記放電ガス供給部の少なくとも一部に接触させ、前記放電ガス用流路を形成する前記放電ガス用電極の表面まで搬送することを特徴とする薄膜形成装置。
【請求項２１】
請求項１１〜２０のいずれか一項に記載の薄膜形成装置において、
前記フィルム用搬送機構は、前記クリーニングフィルムを前記薄膜形成ガス供給部の少なくとも一部に接触させ、前記薄膜形成ガス用流路を形成する前記流路形成部材の表面まで搬送することを特徴とする薄膜形成装置。
【請求項２２】
請求項１１〜２１のいずれか一項に記載の薄膜形成装置において、
前記一対の前記放電ガス用電極のうち少なくとも１つの前記放電ガス用電極が、前記一対の流路形成部材のうち、１つの前記流路形成部材として機能することを特徴とする薄膜形成装置。
【請求項２３】
請求項１１〜２２のいずれか一項に記載の薄膜形成装置において、
前記高周波電界が、前記一対の放電ガス用電極のうち、一方の前記放電ガス用電極による第１高周波電界及び他方の前記放電ガス用電極による第２高周波電界を重畳したものであり、
前記第１高周波電界の周波数ω１より前記第２高周波電界の周波数ω２が高く、
前記第１高周波電界の電界強度Ｖ１、前記第２高周波電界の電界強度Ｖ２及び放電開始電界強度ＩＶの関係が、
Ｖ１≧ＩＶ＞Ｖ２又はＶ１＞ＩＶ≧Ｖ２を満たすことを特徴とする薄膜形成装置。
【請求項２４】
請求項１〜２３のいずれか一項に記載の薄膜形成装置において、
前記支持部材は、電極からなることを特徴とする薄膜形成装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、薄膜形成装置に係り、特に、大気圧プラズマ放電処理を用いて薄膜を基材上に形成する薄膜形成装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、ＬＳＩ、半導体、表示デバイス、磁気記録デバイス、光電変換デバイス、太陽電池、ジョセフソンデバイス、光熱変換デバイス等の各種製品には、基材上に高性能性の薄膜を設けた材料が用いられている。薄膜を基材上に形成する手法には、塗布に代表される湿式製膜方法や、スパッタリング法、真空蒸着法、イオンプレーティング法等に代表される乾式製膜方法、あるいは大気圧プラズマ放電処理を利用した大気圧プラズマ製膜方法等が挙げられるが、近年では、高い生産性を維持しつつ高品質な薄膜を形成できる大気圧プラズマ製膜方法の使用が特に望まれている。
【０００３】
この大気圧プラズマ製膜方法を実現する薄膜形成装置としては、リモートプラズマ方式の薄膜形成装置が知られている。リモートプラズマ方式の薄膜形成装置には、放電ガスと薄膜形成ガスとの混合ガスを使用する混合ガス用薄膜形成装置（例えば特許文献１参照）や、放電ガスと薄膜形成ガスとをそれぞれ個別に使用する個別ガス用薄膜形成装置（例えば特許文献２参照）などがある。
【０００４】
混合ガス用薄膜形成装置について図１０を参照して説明すると、この混合ガス用薄膜形成装置１００には、互いに対向し混合ガスの流路Ｘを形成する電極１０１、１０２と、この流路Ｘを臨むように基材１０３を支持する支持体１０４と、混合ガスを流路Ｘに噴射して基材１０３まで供給するガスノズル（図示省略）とが設けられている。つまり、この混合ガス用薄膜形成装置１００では、支持体１０４に支持された基材１０３に対して、ガスノズルから混合ガスを噴射しながら両電極１０１、１０２に電界を印加すれば、流路Ｘ内で発生した放電プラズマが、基材１０３に向けて噴出されるようになっている。これによって、基材１０３は放電プラズマに晒され、基材１０３上に薄膜を形成することができる。
【０００５】
一方、個別ガス用薄膜形成装置について図１１を参照して説明すると、この個別ガス用薄膜形成装置１１０には、互いに対向して薄膜形成ガスの流路Ｙを形成する薄膜形成ガス用電極１１１、１１２と、これら薄膜形成ガス用電極１１１、１１２の各外側面に対向して、放電ガスの流路Ｚを形成する放電ガス用電極１１３、１１４とが設けられている。また、個別ガス用薄膜形成装置１１０には、各流路Ｙ、Ｚを臨むように基材１０３を支持する支持体１０４と、薄膜形成ガスを流路Ｙに噴射して基材１０３上に供給する薄膜形成ガスノズル（図示省略）と、放電ガスを流路Ｚに噴射して基材１０３上に供給する放電ガスノズル（図示省略）とが設けられている。つまり、この個別ガス用薄膜形成装置１１０では、放電ガスノズル及び薄膜形成ガスノズルから放電ガスと薄膜形成ガスとを噴射しながら、薄膜形成ガス用電極１１１、１１２及び放電ガス用電極１１３、１１４に電界を印加すれば、流路Ｚ内で発生した放電プラズマが、流路Ｙから噴射された薄膜形成ガスを基材１０３上で活性化するようになっている。これによって、基材１０３上に薄膜を形成することができる。
【０００６】
【特許文献１】
特開平５−２３５７９号公報
【特許文献２】
特開２００３−４９２７２号公報
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、混合ガス用薄膜形成装置１００においては、流路Ｘ内で放電プラズマが発生して、混合ガス中の薄膜形成ガスが活性化されるので、流路Ｘを形成する電極１０１、１０２の放電面は、活性化された薄膜形成ガスによって汚染されてしまう。放電面が汚染されると、安定した放電が行えなくなるために、品質の低下を誘発してしまう。
【０００８】
一方、個別ガス用薄膜形成装置１１０においては、流路Ｙ、Ｚによって薄膜形成ガスと放電ガスとがそれぞれ個別に基材１０３上まで案内されるので、薄膜形成ガス用電極１１１、１１２及び放電ガス用電極１１３，１１４の放電面は、混合ガス用薄膜形成装置１００に比べて汚染されにくくなっている。しかしながら、薄膜形成ガスの活性化が各流路Ｙ、Ｚの出口近辺で行われるために、出口近辺にあたる電極表面は、その活性化された薄膜形成ガスによって汚染されることになる。つまり、個別ガス用薄膜形成装置１１０においても、混合ガス用薄膜形成装置１００に比べて汚染の進行度合いは低いものの、電極表面が汚染されてしまい、長期間使用すると安定した放電が行えなくなる。
【０００９】
本発明の課題は、長期にわたって高品質な薄膜を形成できる薄膜形成装置を提供することである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載の発明における薄膜形成装置は、
基材を支持する支持部材と、
薄膜形成ガス及び放電ガスを含有する混合ガスを前記基材に向けて供給する混合ガス供給部と、
前記支持部材に対向して配置され、前記混合ガス供給部から供給された前記混合ガスを前記基材まで案内するように、互いに対向して流路を形成するとともに、前記流路内を通過する前記混合ガスに対して高周波電界を発生させて、前記混合ガスを活性化させる一対の電極と、
汚れの付着を防止するクリーニングフィルムを、前記電極の表面に密着させて搬送するフィルム用搬送機構とを備えることを特徴としている。
【００１１】
請求項１記載の発明によれば、フィルム用搬送機構が、クリーニングフィルムを電極の表面に密着させて搬送するので、電極の表面はクリーニングフィルムによって覆われることになる。したがって、電極の表面が、活性化した混合ガスによって汚染されることを防止できる。
また、クリーニングフィルムはフィルム用搬送機構によって搬送されるので、電極の表面に密着するクリーニングフィルムを新たなものに連続して交換することができる。このため、電極の表面を長期にわたってメンテナンスフリーとすることができる。
【００１２】
請求項２記載の発明は、
基材を支持する支持部材と、
薄膜形成ガス及び放電ガスを含有する混合ガスを前記基材に向けて供給する混合ガス供給部と、
前記支持部材に対向して配置され、前記混合ガス供給部から供給された前記混合ガスを前記基材まで案内するように、互いに対向して流路を形成するとともに、前記流路内を通過する前記混合ガスに対して、大気圧又は大気圧近傍の圧力下で高周波電界を発生させて、前記混合ガスを活性化させる一対の電極と、
汚れの付着を防止するクリーニングフィルムを、前記電極の表面に密着させて搬送するフィルム用搬送機構とを備えることを特徴としている。
【００１３】
請求項２記載の発明によれば、請求項１記載の発明と同等の作用、効果を得ることができる。さらに、大気圧又は大気圧近傍の圧力下で製膜を行うことができるので、真空で製膜を行う場合に比べて、高速製膜が可能となるとともに連続生産が可能となる。そして、真空にするための装置等も必要でないために、設備費を削減できる。
【００１４】
請求項３記載の発明は、請求項１又は２記載の薄膜形成装置において、
前記フィルム用搬送機構は、前記クリーニングフィルムを前記電極の放電面に密着させて搬送することを特徴としている。
【００１５】
ここで、流路内は高周波電界の発生する放電空間となるために、流路を形成する電極の表面（放電面）は最も汚れが堆積しやすい。しかしながら、請求項３記載の発明のように、放電面がクリーニングフィルムによって覆われるようにすれば、放電面への汚れを抑制して、安定した放電プラズマを発生させることができる。したがって、基材のヘイズ（濁り）を抑えることができ、高品質な製膜が可能となる。
【００１６】
請求項４記載の発明は、請求項１又は２記載の薄膜形成装置において、
前記フィルム用搬送機構は、前記クリーニングフィルムを前記電極の放電面と、前記放電面に連続する前記放電面以外の表面の少なくとも一部とに密着させて搬送することを特徴としている。
【００１７】
ここで、電極の放電面に位置したクリーニングフィルムに皺やツレが発生していると、放電空間内の均一性が乱れてしまい、不均一な製膜としまう。この皺やツレが発生する原因は、放電空間に支えのない状態で進入することにより、熱影響を受けて収縮してしまうことにある。しかしながら、この請求項４記載の発明であると、クリーニングフィルムは、電極の放電面と、前記放電面に連続する放電面以外の表面に密着されているために、前記放電面以外の表面によって支えられた状態で放電空間に進入する。これにより、クリーニングフィルムが熱影響を受けたとしても均されるため、皺やツレが発生することを防止できる。したがって、プラズマ空間内の均一性を維持することができ、高品質な薄膜の形成が可能となる。
【００１８】
請求項５記載の発明は、請求項１〜４のいずれか一項に記載の薄膜形成装置において、
前記電極の放電面に対して、前記クリーニングフィルムの搬送方向の上流側には、前記クリーニングフィルムを加熱する加熱部材が設けられていることを特徴としている。
【００１９】
請求項５記載の発明によれば、電極の放電面における上流側で加熱部材がクリーニングフィルムを加熱するので、電極の放電面に接触する以前にクリーニングフィルムを加熱することができる。このため、放電空間にクリーニングフィルムが進入したとしても急激かつ過剰に熱影響を受けることを防止でき、放電プラズマの熱による収縮を抑えることができる。したがって、クリーニングフィルムに皺やツレが発生することを、さらに防止することができる。
【００２０】
請求項６記載の発明は、請求項１〜５のいずれか一項に記載の薄膜形成装置において、
前記電極の放電面は、他方の前記電極に向かって凸となる曲面に形成されていることを特徴としている。
【００２１】
請求項６記載の発明によれば、電極の放電面が、他方の電極に向かって凸となる曲面に形成されているので、電極の放電面とクリーニングフィルムとの密着性を高めることができる。
【００２２】
請求項７記載の発明は、請求項１〜６のいずれか一項に記載の薄膜形成装置において、
前記フィルム用搬送機構は、前記一対の電極のそれぞれに対して設けられていることを特徴としている。
【００２３】
請求項７記載の発明によれば、フィルム用搬送機構が、一対の電極のそれぞれに対して設けられているので、より確実にクリーニングフィルムを各電極に密着させることができる。
【００２４】
請求項８記載の発明は、請求項１〜７のいずれか一項に記載の薄膜形成装置において、
前記クリーニングフィルムの全幅は、前記電極の放電面よりも大きくなるように設定されていることを特徴としている。
【００２５】
請求項８記載の発明によれば、クリーニングフィルムの全幅が、電極の放電面よりも大きくなるように設定されているので、電極はクリーニングフィルムによって放電面以上の範囲が覆われることになる。このため放電プラズマに晒されることをさらに抑えて、電極に対する汚れを防止できる。さらに、クリーニングフィルムエッジが放電空間内に侵入しないために、放電集中によるアーク放電を防止できる。
【００２６】
請求項９記載の発明は、請求項１〜８のいずれか一項に記載の薄膜形成装置において、
前記フィルム用搬送機構は、前記クリーニングフィルムを前記混合ガス供給部の少なくとも一部に接触させてから、前記流路を形成する前記電極の表面まで搬送することを特徴としている。
【００２７】
請求項９記載の発明によれば、クリーニングフィルムが、混合ガス供給部の少なくとも一部に接触されてから、流路を形成する電極の表面まで搬送されるので、混合ガス供給部から流路までの空間は、クリーニングフィルムによって仕切られることになって、混合ガスが流路外に流れることを防止できる。
【００２８】
請求項１０記載の発明は、請求項１〜９のいずれか一項に記載の薄膜形成装置において、
前記高周波電界が、前記一対の電極のうち、一方の前記電極による第１高周波電界及び他方の前記電極による第２高周波電界を重畳したものであり、
前記第１高周波電界の周波数ω１より前記第２高周波電界の周波数ω２が高く、
前記第１高周波電界の電界強度Ｖ１、前記第２高周波電界の電界強度Ｖ２及び放電開始電界強度ＩＶの関係が、
Ｖ１≧ＩＶ＞Ｖ２又はＶ１＞ＩＶ≧Ｖ２を満たすことを特徴としている。
【００２９】
請求項１０記載の発明によれば、高周波電界が、第１高周波電界及び第２高周波電界を重畳したものであり、第１高周波電界の周波数ω１より第２高周波電界の周波数ω２が高く、第１高周波電界の電界強度Ｖ１、第２高周波電界の電界強度Ｖ２及び放電開始電界強度ＩＶの関係が、Ｖ１≧ＩＶ＞Ｖ２又はＶ１＞ＩＶ≧Ｖ２を満たしているので、窒素等の安価なガスを用いた場合においても、薄膜形成可能な放電を起こし、高品位な薄膜形成に必要な高密度プラズマを発生することができる。
【００３０】
請求項１１記載の発明における薄膜形成装置は、
基材を支持する支持部材と、
薄膜形成ガスを前記基材に向けて供給する薄膜形成ガス供給部と、
放電ガスを前記基材に向けて供給する放電ガス供給部と、
前記放電ガス供給部及び前記支持部材の間に配置され、前記放電ガス供給部から供給された前記放電ガスを前記基材まで案内するように、互いに対向して放電ガス用流路を形成するとともに、前記放電ガス用流路内を通過する前記放電ガスに対して高周波電界を発生させて、前記放電ガスを放電プラズマにする一対の放電ガス用電極と、
前記薄膜形成ガス供給部及び前記支持部材の間に配置され、前記薄膜形成ガス供給部から供給された前記薄膜供給ガスを前記放電ガス用流路の出口付近まで案内するように、互いに対向して薄膜形成ガス用流路を形成する少なくとも一対の流路形成部材と、
汚れの付着を防止するクリーニングフィルムを、前記放電ガス用電極及び流路形成部材の表面に密着させて搬送するフィルム用搬送機構とを備えることを特徴としている。
【００３１】
請求項１１記載の発明によれば、フィルム用搬送機構が、クリーニングフィルムを放電ガス用電極及び流路形成部材の表面に密着させて搬送するので、放電ガス用電極及び流路形成部材の表面はクリーニングフィルムによって覆われることになる。したがって、放電ガス用電極及び流路形成部材の表面が、活性化した薄膜形成ガスによって汚染されることを防止できる。
また、クリーニングフィルムはフィルム用搬送機構によって搬送されるので、電極の表面に密着するクリーニングフィルムを新たなものに連続して交換することができる。このため、電極の表面を長期にわたってメンテナンスフリーとすることができる。
【００３２】
請求項１２記載の発明における薄膜形成装置は、
基材を支持する支持部材と、
薄膜形成ガスを前記基材に向けて供給する薄膜形成ガス供給部と、
放電ガスを前記基材に向けて供給する放電ガス供給部と、
前記放電ガス供給部及び前記支持部材の間に配置され、前記放電ガス供給部から供給された前記放電ガスを前記基材まで案内するように、互いに対向して放電ガス用流路を形成するとともに、前記放電ガス用流路内を通過する前記放電ガスに対して大気圧又は大気圧近傍の圧力下で高周波電界を発生させて、前記放電ガスを放電プラズマにする一対の放電ガス用電極と、
前記薄膜形成ガス供給部及び前記支持部材の間に配置され、前記薄膜形成ガス供給部から供給された前記薄膜供給ガスを前記放電ガス用流路の出口付近まで案内するように、互いに対向して薄膜形成ガス用流路を形成する少なくとも一対の流路形成部材と、
汚れの付着を防止するクリーニングフィルムを、前記放電ガス用電極及び流路形成部材の表面に密着させて搬送するフィルム用搬送機構とを備えることを特徴としている。
【００３３】
請求項１２記載の発明によれば、請求項１１記載の発明と同等の作用、効果を得ることができる。さらに、大気圧又は大気圧近傍の圧力下で製膜を行うことができるので、真空で製膜を行う場合に比べて、高速製膜が可能となるとともに連続生産が可能となる。そして、真空にするための装置等も必要でないために、設備費を削減できる。
【００３４】
請求項１３記載の発明は、請求項１１又は１２記載の薄膜形成装置において、前記フィルム用搬送機構は、前記クリーニングフィルムを前記放電ガス用電極の放電面に密着させて搬送することを特徴としている。
【００３５】
ここで、放電ガス用流路内は高周波電界の発生する放電空間となるために、当該流路を形成する放電ガス用電極の表面（放電面）は最も汚れが堆積しやすい。しかしながら、請求項１３記載の発明のように、放電面がクリーニングフィルムによって覆われるようにすれば、放電面への汚れを抑制して、安定した放電プラズマを発生させることができる。したがって、基材のヘイズ（濁り）を抑えることができ、高品質な製膜が可能となる。
【００３６】
請求項１４記載の発明は、請求項１１又は１２記載の薄膜形成装置において、前記フィルム用搬送機構は、前記クリーニングフィルムを前記放電ガス用電極の放電面と、前記放電面に連続する前記放電面以外の表面の少なくとも一部とに密着させて搬送することを特徴としている。
【００３７】
ここで、放電ガス用電極の放電面に位置したクリーニングフィルムに皺やツレが発生していると、上記した電極の場合と同様に、放電空間内の均一性が乱れてしまい、不均一な製膜としまう。この皺やツレが発生する原因は、放電空間に支えのない状態で進入することにより、熱影響を受けて収縮してしまうことにある。しかしながら、この請求項１４記載の発明であると、請求項４記載の発明と同等の作用、効果を得ることができる。
【００３８】
請求項１５記載の発明は、請求項１１〜１４のいずれか一項に記載の薄膜形成装置において、
前記放電ガス用電極の放電面に対して、前記クリーニングフィルムの搬送方向の上流側には、前記クリーニングフィルムを加熱する加熱部材が設けられていることを特徴としている。
【００３９】
請求項１５記載の発明によれば、放電ガス用電極の放電面における上流側で加熱部材がクリーニングフィルムを加熱するので、請求項５記載の発明と同等の作用、効果を得ることができる。
【００４０】
請求項１６記載の発明は、請求項１１〜１５のいずれか一項に記載の薄膜形成装置において、
前記放電ガス用電極の放電面は、他方の前記放電ガス用電極に向かって凸となる曲面に形成されていることを特徴としている。
【００４１】
請求項１６記載の発明によれば、請求項６記載の発明と同等の作用、効果を奏することができる。
【００４２】
請求項１７記載の発明は、請求項１１〜１６のいずれか一項に記載の薄膜形成装置において、
前記薄膜形成ガス用流路を形成する前記流路形成部材の表面は、他方の前記流路形成部材に向かって凸となる曲面に形成されていることを特徴としている。
【００４３】
請求項１７記載の発明によれば、薄膜形成ガス用流路を形成する流路形成部材の表面は、他方の流路形成部材の表面に向かって凸となる曲面に形成されているので、薄膜形成ガス用流路内においても、クリーニングフィルムと流路形成部材の表面との密着性を高めることができる。
【００４４】
請求項１８記載の発明は、請求項１１〜１７のいずれか一項に記載の薄膜形成装置において、
前記フィルム用搬送機構は、前記放電ガス用電極及び前記流路形成部材のそれぞれに対して設けられていることを特徴としている。
【００４５】
請求項１８記載の発明によれば、フィルム用搬送機構が、放電ガス用電極及び流路形成部材のそれぞれに対して設けられているので、より確実にクリーニングフィルムを放電ガス用電極及び流路形成部材に密着させることができる。
【００４６】
請求項１９記載の発明は、請求項１１〜１８のいずれか一項に記載の薄膜形成装置において、
前記クリーニングフィルムの全幅は、前記放電ガス用電極の放電面よりも大きくなるように設定されていることを特徴としている。
【００４７】
請求項１９記載の発明によれば、クリーニングフィルムの全幅が、放電ガス用電極の放電面よりも大きくなるように設定されているので、放電ガス用電極はクリーニングフィルムによって放電面以上の範囲が覆われることになる。このため放電プラズマに晒されることをさらに抑えて、放電ガス用電極に対する汚れを防止できる。さらに、クリーニングフィルムエッジが放電空間内に侵入しないために、放電集中によるアーク放電を防止できる。
【００４８】
請求項２０記載の発明は、請求項１１〜１９のいずれか一項に記載の薄膜形成装置において、
前記フィルム用搬送機構は、前記クリーニングフィルムを前記放電ガス供給部の少なくとも一部に接触させ、前記放電ガス用流路を形成する前記放電ガス用電極の表面まで搬送することを特徴としている。
【００４９】
請求項２０記載の発明によれば、クリーニングフィルムが、放電ガス供給部の少なくとも一部に接触されて、放電ガス用流路を形成する放電ガス用電極の表面まで搬送されるので、放電ガス供給部から放電ガス用流路までの空間は、クリーニングフィルムによって仕切られることになって、放電ガスが放電ガス用流路外に流れることを防止できる。
【００５０】
請求項２１記載の発明は、請求項１１〜２０のいずれか一項に記載の薄膜形成装置において、
前記フィルム用搬送機構は、前記クリーニングフィルムを前記薄膜形成ガス供給部の少なくとも一部に接触させ、前記薄膜形成ガス用流路を形成する前記放電ガス用電極及び前記流路形成部材の表面まで搬送することを特徴としている。
【００５１】
請求項２１記載の発明によれば、クリーニングフィルムが薄膜形成ガス供給部の少なくとも一部に接触されて、薄膜形成ガス用流路を形成する放電ガス用電極及び流路形成部材の表面まで搬送されるので、薄膜形成ガス供給部から薄膜形成ガス用流路までの空間は、クリーニングフィルムによって仕切られることになって、薄膜形成ガスが薄膜形成ガス用流路外に流れることを防止できる。
【００５２】
請求項２２記載の発明は、請求項１１〜２１のいずれか一項に記載の薄膜形成装置において、
前記一対の前記放電ガス用電極のうち少なくとも１つの前記放電ガス用電極が、前記一対の流路形成部材のうち、１つの前記流路形成部材として機能することを特徴としている。
【００５３】
請求項２２記載の発明によれば、一対の放電ガス用電極のうち少なくとも１つの放電ガス用電極が、一対の流路形成部材のうち、１つの流路形成部材として機能するので、部品数を削減することができる。
【００５４】
請求項２３記載の発明は、請求項１１〜２２のいずれか一項に記載の薄膜形成装置において、
前記高周波電界が、前記一対の放電ガス用電極のうち、一方の前記放電ガス用電極による第１高周波電界及び他方の前記放電ガス用電極による第２高周波電界を重畳したものであり、
前記第１高周波電界の周波数ω１より前記第２高周波電界の周波数ω２が高く、
前記第１高周波電界の電界強度Ｖ１、前記第２高周波電界の電界強度Ｖ２及び放電開始電界強度ＩＶの関係が、
Ｖ１≧ＩＶ＞Ｖ２又はＶ１＞ＩＶ≧Ｖ２を満たすことを特徴としている。
【００５５】
請求項２３記載の発明によれば、請求項１０記載の発明と同等の作用、効果を奏することができる。
【００５６】
請求項２４記載の発明は、請求項１〜２３のいずれか一項に記載の薄膜形成装置において、
前記支持部材は、電極からなることを特徴としている。
【００５７】
請求項２４記載の発明によれば、支持部材が電極であるために、支持部材及び電極の間隔と、支持部材及び放電ガス用電極の間隔とを放電空間にすることができ、放電空間をさらに広くすることができる。したがって、より高品質な薄膜を形成することができる。
【００５８】
【発明の実施の形態】
［第１の実施の形態］
以下、添付図面を参照しつつ本発明の第１の実施の形態について説明する。図１は、薄膜形成装置１の概略構成を表すの側面図である。
【００５９】
この薄膜形成装置１は、大気圧又は大気圧近傍の圧力下で、放電プラズマを発生させることによってガスを活性化し、その活性化したガスに基材を晒して、基材上に薄膜を形成する薄膜形成装置である。薄膜形成装置１には、図１に示すように、シート状の基材２をその周面に密着させて搬送するロール形状の支持部材１０が回転自在に設けられている。
【００６０】
支持部材１０の内部には、表面温度を調節するため、例えば、水やシリコンオイル等の温度調節用の媒体が循環できるようになっており、この循環部分には、図１に示すように、配管３を介して温度調節装置４が接続されている。また、支持部材１０の周縁には、基材２を支持部材１０の周面に密着させて搬送するために基材用搬送機構１３と、基材２上に薄膜を形成するための複数の薄膜形成ユニット２０が設けられている。
【００６１】
基材用搬送機構１３には、基材２を支持部材１０の周面に案内する第１ガイドローラ１４及びニップローラ１５と、前記周面に密着した基材２を剥がして、次行程まで案内する第２ガイドローラ１６と、第１ガイドローラ１４、第２ガイドローラ１６及び支持部材１０を連動するように回転させる駆動源５１（図６参照）とが設けられている。
【００６２】
図２は薄膜形成ユニット２０の側面図であり、図３は薄膜形成ユニット２０の正面図である。薄膜形成ユニット２０には、支持部材１０の周面に間隔ａを空けて対向する一対の小電極（電極）２１Ａ、２１Ｂが配置されている。また、これら一対の小電極２１Ａ、２１Ｂは、互いに隙間ｂを空けて配置されている。この隙間ｂが放電空間Ｂであり、放電空間Ｂを成す小電極２１Ａ、２１Ｂの対向する面をそれぞれ放電面２１ａ、２１ｂとする。
【００６３】
図４は、小電極２１Ａ、２１Ｂを表す斜視図であり、小電極２１Ａ、２１Ｂは導電性の金属質母材２１１の表面に誘電体２１２が被覆された四角柱状電極である。この小電極２１Ａ、２１Ｂの角部２１５は円弧状に形成されている。つまり、小電極２１Ａ、２１Ｂの四面は角部２１５を介して連続していることから、放電面２１ａ、２１ｂ及び放電面２１ａ、２１ｂ以外の表面も連続することになる。小電極２１Ａ、２１Ｂは内部が中空となっており、この中空部分２１３には、図１に示すように、配管５を介して温度調節装置６が接続されている。中空部分２１３に温度調節用の媒体を流すことにより、電極表面の温度調節ができるようになっている。そして、各薄膜形成ユニット２０の小電極２１Ａ、２１Ｂには、フィルタ２２を介して電源２３が接続されている。
【００６４】
また、薄膜形成ユニット２０には、図２に示すように、一対の小電極２１Ａ、２１Ｂの隙間ｂに向けてガスを噴出するガス供給部（混合ガス供給部）２４が、前記隙間ｂに対向するように配置されている。つまり、隙間ｂがガス供給部２４から供給されたガスを、支持部材１０上の基材２まで案内する流路として機能するようになっている。ガス供給部２４には、内部にガス流路が形成されたノズル本体部２５と、ノズル本体部２５から流路に向けて突出し、ガス流路に連通してガスを噴出するガス噴出部２６とが設けられている。
【００６５】
また、薄膜形成ユニット２０には、小電極２１Ａ、２１Ｂの汚れを防止するクリーニングフィルム２７を小電極２１Ａ、２１Ｂに密着させながら連続的若しくは間欠的に搬送するフィルム用搬送機構３０が、各小電極２１Ａ、２１Ｂに応じて設けられている。このフィルム用搬送機構３０には、ガス供給部２４の近傍で、クリーニングフィルム２７を案内する第１フィルム用ガイドローラ３１が設けられている。この第１フィルム用ガイドローラ３１の上流側には、図示しないクリーニングフィルム２７の巻き出しローラ若しくはクリーニングフィルム２７の元巻が設けられている。
【００６６】
また、ガス供給部２４に対して、第１フィルム用ガイドローラ３１よりも遠方には、第２フィルム用ガイドローラ３２を介してクリーニングフィルム２７を巻き取る巻取部２９（図６参照）が設けられている。ここで、図５は、図３におけるＰ−Ｐ断面を表す断面図であるが、小電極２１Ａ、２１Ｂの放電面２１ａ、２１ｂの大きさは、金属質母材２１１の大きさに対応している。そしてクリーニングフィルム２７は少なくとも金属質母材２１１の全幅よりも大きく設定されていれば、確実に放電面２１ａ、２１ｂを覆うことができる。このように、小電極２１Ａ、２１Ｂが、クリーニングフィルム２７に覆われると、放電プラズマに晒されなくなり、小電極２１Ａ、２１Ｂに対する汚れを防止できる。また、クリーニングフィルム２７のエッジが放電空間Ｂ内に侵入しないために、放電集中によるアーク放電を防止できる。
【００６７】
また、薄膜形成ユニット２０には、クリーニングフィルム２７が放電面２１ａ、２１ｂに接触する際に生じるツレや皺を防止するために、小電極２１Ａ、２１Ｂの放電面２１ａ、２１ｂに対してクリーニングフィルム２７の搬送方向の上流側に、クリーニングフィルム２７を加熱する加熱部材２８が設けられている。
【００６８】
つまり、クリーニングフィルム２７は、フィルム用搬送機構３０によって、巻出ローラから引き出された後、第１フィルム用ガイドローラ３１に案内されて、ガス供給部２４のノズル本体部２５の周縁に接触した後に、加熱部材２８の表面に接触して加熱されてから、小電極２１Ａ、２１Ｂの角部２１５を介して放電面２１ａ、２１ｂに接触し、その後、第２フィルム用ガイドローラ３２に案内されて、巻取部２９で巻き取られるようになっている。この際、角部２１５が円弧状に形成されているので、クリーニングフィルム２７が前記放電面２１ａ以外の表面（角部２１５表面）から放電面２１ａ、２１ｂまで移動する際に引っかかることを防止でき、スムーズに搬送させることができる。なお、本実施形態では、小電極２１Ａ、２１Ｂの放電面２１ａ、２１ｂが平面であるが、この放電面２１ａ、２１ｂを、他方の放電面２１ａ、２１ｂに向かって凸となる曲面に形成してもよい。こうした場合、小電極２１Ａ、２１Ｂの放電面２１ａ、２１ｂとクリーニングフィルム２７との密着性をさらに高めることができる。
【００６９】
そして、上記のように、クリーニングフィルム２７とノズル本体部２５とが接触しているので、ガス供給部２４から放電空間Ｂまでの空間は、クリーニングフィルム２７によって仕切られることになって、ガスが流路外に流れることを防止できる。
【００７０】
ここで、クリーニングフィルム２７が小電極２１Ａ、２１Ｂに密着していない場合においては、上記のように小電極２１Ａ、２１Ｂの表面が放電面２１ａ、２１ｂとなるが、クリーニングフィルム２７が小電極２１Ａ、２１Ｂに密着している場合には、前記放電面２１ａ、２１ｂに密着するクリーニングフィルム２７の表面が放電面になる。したがって、クリーニングフィルム２７が小電極２１Ａ、２１Ｂに密着している場合には、放電空間Ｂはクリーニングフィルム２７の表面より形成されることになる。
【００７１】
薄膜形成装置１には、図６に示すように、各駆動部を制御する制御装置５０が設けられている。制御装置５０には、駆動源５１、記憶部５２、電源２３、ガス供給部２４、加熱部材２８、温度調節装置４、６、巻取部２９が電気的に接続されている。なお、制御装置５０には、これら以外にも薄膜形成装置１の各駆動部などが接続されている。そして、制御装置５０は、記憶部５２中に書き込まれている制御プログラムや制御データに従い各種機器を制御するようになっている。
【００７２】
次に、放電空間Ｂに供給されるガスについて説明する。
放電空間Ｂに供給されるガスは、少なくとも放電ガス及び薄膜形成ガスを含有する混合ガスである。なお、これら以外にも添加ガスを加えてもよい。いずれの場合においても、放電ガスの量は、放電空間Ｂに供給する全ガス量に対して、９０〜９９．９９体積％であることが好ましい。
【００７３】
放電ガスとは、薄膜形成可能なグロー放電を起こすことのできるガスである。放電ガスとしては、窒素、希ガス、空気、水素ガス、酸素などがあり、これらを単独で放電ガスとして用いても、混合して用いてもかまわない。本実施形態では、比較的安価な窒素を用いている。この場合、放電ガスの５０〜１００体積％が窒素であることが好ましく、さらに窒素に混合させるガスとして希ガスを使用し、放電ガスの５０％未満を含有させることが好ましい。
【００７４】
薄膜形成ガスとしては、例えば、有機金属化合物、ハロゲン金属化合物、金属水素化合物等が挙げられる。
有機金属化合物としては、以下の一般式（Ｉ）で示すものが好ましい。
一般式（Ｉ）  Ｒ１ｘＭＲ２ｙＲ３ｚ式中、Ｍは金属、Ｒ１はアルキル基、Ｒ２はアルコキシ基、Ｒ３はβ−ジケトン錯体基、β−ケトカルボン酸エステル錯体基、β−ケトカルボン酸錯体基及びケトオキシ基（ケトオキシ錯体基）から選ばれる基であり、金属Ｍの価数をｍとした場合、ｘ＋ｙ＋ｚ＝ｍであり、ｘ＝０〜ｍ、またはｘ＝０〜ｍ−１であり、ｙ＝０〜ｍ、ｚ＝０〜ｍで、いずれも０または正の整数である。Ｒ１のアルキル基としては、例えば、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基等が挙げられる。Ｒ２のアルコキシ基としては、例えばメトキシ基、エトキシ基、プロポキシ基、ブトキシ基、３，３，３−トリフルオロプロポキシ基等が挙げられる。またアルキル基の水素原子をフッ素原子に置換したものでもよい。Ｒ３のβ−ジケトン錯体基、β−ケトカルボン酸エステル錯体基、β−ケトカルボン酸錯体基及びケトオキシ基（ケトオキシ錯体基）から選ばれる基としては、β−ジケトン錯体基として、例えば、２，４−ペンタンジオン（アセチルアセトンあるいはアセトアセトンともいう）、１，１，１，５，５，５−ヘキサメチル−２，４−ペンタンジオン、２，２，６，６−テトラメチル−３，５−ヘプタンジオン、１，１，１−トリフルオロ−２，４−ペンタンジオン等が挙げられ、β−ケトカルボン酸エステル錯体基として、例えば、アセト酢酸メチルエステル、アセト酢酸エチルエステル、アセト酢酸プロピルエステル、トリメチルアセト酢酸エチル、トリフルオロアセト酢酸メチル等が挙げられ、β−ケトカルボン酸として、例えば、アセト酢酸、トリメチルアセト酢酸等が挙げられ、またケトオキシとして、例えば、アセトオキシ基（またはアセトキシ基）、プロピオニルオキシ基、ブチリロキシ基、アクリロイルオキシ基、メタクリロイルオキシ基等が挙げられる。これらの基の炭素原子数は、上記例有機金属化合物を含んで、１８以下が好ましい。また例示にもあるように直鎖または分岐のもの、また水素原子をフッ素原子に置換したものでもよい。
【００７５】
本発明において取り扱いの問題から、爆発の危険性の少ない有機金属化合物が好ましく、分子内に少なくとも１つ以上の酸素を有する有機金属化合物が好ましい。このようなものとしてＲ２のアルコキシ基を少なくとも１つを含有する有機金属化合物、またＲ３のβ−ジケトン錯体基、β−ケトカルボン酸エステル錯体基、β−ケトカルボン酸錯体基及びケトオキシ基（ケトオキシ錯体基）から選ばれる基を少なくとも一つ有する有機金属化合物が好ましい。
【００７６】
また、薄膜形成ガスに使用する有機金属化合物、ハロゲン金属化合物、金属水素化合物の金属として、例えば、Ｌｉ、Ｂｅ、Ｂ、Ｎａ、Ｍｇ、Ａｌ、Ｓｉ、Ｋ、Ｃａ、Ｓｃ、Ｔｉ、Ｖ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｚｎ、Ｇａ、Ｇｅ、Ｒｂ、Ｓｒ、Ｙ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｍｏ、Ｃｄ、Ｉｎ、Ｉｒ、Ｓｎ、Ｓｂ、Ｃｓ、Ｂａ、Ｌａ、Ｈｆ、Ｔａ、Ｗ、Ｔｌ、Ｐｂ、Ｂｉ、Ｃｅ、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｐｍ、Ｅｕ、Ｇｄ、Ｔｂ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｅｒ、Ｔｍ、Ｙｂ、Ｌｕ等が挙げられる。
【００７７】
また、添加ガスを混合する場合においては、添加ガスとして、例えば、酸素、オゾン、過酸化水素、二酸化炭素、一酸化炭素、水素、アンモニア等が挙げられるが、酸素、一酸素化炭素及び水素が好ましく、これらから選択される成分を混合させるのが好ましい。その含有量はガス全量に対して０．０１〜５体積％含有させることが好ましく、それによって反応促進され、かつ、緻密で良質な薄膜を形成することができる。
【００７８】
次に、基材２について説明する。基材２としては、板状、シート状またはフィルム状の平面形状のもの、あるいはレンズその他成形物等の立体形状のもの等の薄膜をその表面に形成できるものであれば特に限定はない。基材２が静置状態でも移送状態でもプラズマ状態の混合ガスに晒され、均一の薄膜が形成されるものであれば基材２の形態または材質には制限ない。材質的には、例えばガラス、樹脂、陶器、金属、非金属等様々のものを使用できる。具体的には、ガラスとしては、例えばガラス板やレンズ等、樹脂としては、例えば樹脂レンズ、樹脂フィルム、樹脂シート、樹脂板等が挙げられる。
【００７９】
樹脂フィルムは本発明に係る薄膜形成装置１の電極間または電極の近傍を連続的に移送させて製膜することができるので、スパッタリングのような真空系のバッチ式でない、大量生産に向き、連続的な生産性の高い生産方式として好適である。
【００８０】
樹脂からなる基材２の材質としては、例えば、セルローストリアセテート、セルロースジアセテート、セルロースアセテートプロピオネートまたはセルロースアセテートブチレートのようなセルロースエステル、ポリエチレンテレフタレートやポリエチレンナフタレートのようなポリエステル、ポリエチレンやポリプロピレンのようなポリオレフィン、ポリ塩化ビニリデン、ポリ塩化ビニル、ポリビニルアルコール、エチレンビニルアルコールコポリマー、シンジオタクティックポリスチレン、ポリカーボネート、ノルボルネン樹脂、ポリメチルペンテン、ポリエーテルケトン、ポリイミド、ポリエーテルスルフォン、ポリスルフォン、ポリエーテルイミド、ポリアミド、フッ素樹脂、ポリメチルアクリレート、アクリレートコポリマー等が挙げられる。
【００８１】
また、本発明に用いられる基材２は、厚さが１０〜１０００μｍ、より好ましくは４０〜２００μｍのフィルム状のものが使用されている。
【００８２】
次に、クリーニングフィルム２７について説明する。
クリーニングフィルム２７は、例えば樹脂フィルム、紙、布、不織布等から形成されている。樹脂としては、例えば、セルローストリアセテート、セルロースジアセテート、セルロースアセテートプロピオネートまたはセルロースアセテートブチレートのようなセルロースエステル、ポリエチレンテレフタレートやポリエチレンナフタレートのようなポリエステル、ポリエチレンやポリプロピレンのようなポリオレフィン、ポリ塩化ビニリデン、ポリ塩化ビニル、ポリビニルアルコール、エチレンビニルアルコールコポリマー、シンジオタクティックポリスチレン、ポリカーボネート、ノルボルネン樹脂、ポリメチルペンテン、ポリエーテルケトン、ポリイミド、ポリエーテルスルフォン、ポリスルフォン、ポリエーテルイミド、ポリアミド、フッ素樹脂、ポリメチルアクリレート、アクリレートコポリマー等が挙げられる。そして、さらに好ましくは、安価で生産性に優れるポリエステル、特にポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）及びＰＥＴを主体とする樹脂フィルムである。また本発明に用いられるクリーニングフィルム２７は、厚みが１０〜１０００μｍ、より好ましくは２０〜１００μｍのフイルム状のものが使用されている。また、また材質に求められる性質としては、大気圧プラズマ処理を行っている最中は非常に高温となるために、耐熱性すなわち熱的寸法安定性に優れたものがよい。さらに熱的寸法安定性を向上させるためにアニール処理等を施したものがより好ましい。
【００８３】
次に、小電極２１Ａ、２１Ｂを形成する金属質母材２１１及び誘電体２１２について説明する。
金属質母材２１１と誘電体２１２と組み合わせとしては、両者の間に特性が合うものが好ましく、その一つの特性として、金属質母材２１１と誘電体２１２との線熱膨張係数の差が１０×１０−６／℃以下となる組み合わせのものである。好ましくは８×１０−６／℃以下、更に好ましくは５×１０−６／℃以下、更に好ましくは２×１０−６／℃以下である。なお、線熱膨張係数とは、周知の材料特有の物性値である。
【００８４】
線熱膨張係数の差が、この範囲にある導電性の金属質母材と誘電体との組み合わせとしては、例えば、１）金属質母材が純チタンまたはチタン合金で、誘電体がセラミックス溶射被膜、２）金属質母材が純チタンまたはチタン合金で、誘電体がガラスライニング、３）金属質母材がステンレススティールで、誘電体がセラミックス溶射被膜、４）金属質母材がステンレススティールで、誘電体がガラスライニング、５）金属質母材がセラミックスおよび鉄の複合材料で、誘電体がセラミックス溶射被膜、６）金属質母材がセラミックスおよび鉄の複合材料で、誘電体がガラスライニング、７）金属質母材がセラミックスおよびアルミの複合材料で、誘電体がセラミックス溶射皮膜、８）金属質母材がセラミックスおよびアルミの複合材料で、誘電体がガラスライニング、等が挙げられる。線熱膨張係数の差という観点では、上記１）または２）および５）〜８）が好ましく、特に１）が好ましい。
【００８５】
そして、金属質母材２１１は、チタンまたはチタン合金が特に有用である。金属質母材２１１をチタンまたはチタン合金とし、誘電体２１２を上記組み合わせに応じる素材とすることにより、使用中の電極の劣化、特にひび割れ、剥がれ、脱落等がなく、過酷な条件での長時間の使用に耐えることが可能となる。
【００８６】
本発明に有用な電極の金属質母材２１１は、チタンを７０質量％以上含有するチタン合金またはチタン金属である。本発明において、チタン合金またはチタン金属中のチタンの含有量は、７０質量％以上であれば、問題なく使用できるが、好ましくは８０質量％以上のチタンを含有しているものが好ましい。本発明に有用なチタン合金またはチタン金属は、工業用純チタン、耐食性チタン、高力チタン等として一般に使用されているものを用いることができる。工業用純チタンとしては、例えばＴＩＡ、ＴＩＢ、ＴＩＣ、ＴＩＤ等が挙げられ、何れも鉄原子、炭素原子、窒素原子、酸素原子、水素原子等を極僅か含有しているものであり、チタンの含有量は９９質量％以上を有している。耐食性チタン合金としては、Ｔ１５ＰＢを好ましく用いることができ、上記含有原子の他に鉛を含有しており、チタン含有量は９８質量％以上である。また、チタン合金としては、鉛を除く上記の原子の他に、例えば、アルミニウムを含有し、その他バナジウムや錫を含有しているＴ６４、Ｔ３２５、Ｔ５２５、ＴＡ３等を好ましく用いることができ、これらのチタン含有量としては、８５質量％以上を含有しているものである。これらのチタン合金またはチタン金属はステンレススティール、例えばＡＩＳＩ３１６に比べて、熱膨張係数が１／２程度小さく、金属質母材２１１としてチタン合金またはチタン金属の上に施された誘電体２１２との組み合わせがよく、高温、長時間での使用に耐えることができる。
【００８７】
一方、誘電体２１２の求められる特性としては、具体的には、比誘電率が６〜４５の無機化合物であることが好ましく、また、このような誘電体としては、例えば、アルミナ、窒化珪素等のセラミックス、あるいは、ケイ酸塩系ガラス、ホウ酸塩系ガラス等のガラスライニング材等が挙げられる。この中では、セラミックスを溶射したものやガラスライニングにより設けたものが好ましい。特にアルミナを溶射して設けた誘電体２１２が好ましい。
【００８８】
または、大電力に耐えうる仕様の一つとして、誘電体２１２の空隙率が１０体積％以下、好ましくは８体積％以下であることで、好ましくは０体積％を越えて５体積％以下である。また、大電力に耐えうる別の好ましい仕様としては、誘電体２１２の厚みが０．５〜２ｍｍであることである。この膜厚変動は、５％以下であることが望ましく、好ましくは３％以下、更に好ましくは１％以下である。
【００８９】
次に、本実施形態の薄膜形成装置１で薄膜形成を行った際の作用について説明しながら、薄膜形成に対して好適な各種条件について説明する。
【００９０】
先ず、薄膜形成の開始に伴って、制御装置５０は、各ガス供給部２４からガスを噴出させて、放電空間Ｂにガスを供給させる。この際、ガス供給部２４から噴出されたガスは、クリーニングフィルム２７により仕切られた空間を介して、一対の小電極２１Ａ、２１Ｂにより形成された放電空間Ｂにまで至る。
【００９１】
そして、放電空間Ｂにガスが供給されると、制御装置５０は、駆動源５１を制御して、第１ガイドローラ１４、第２ガイドローラ１６及び支持部材１０を回転させて、基材２を支持部材１０の周面に密着させて搬送させるとともに、巻取部２９を制御して、クリーニングフィルム２７を小電極２１Ａ、２１Ｂに表面に密着させて搬送させる。ここでクリーニングフィルム２７の搬送速度が、２０ｍｍ／ｍｉｎ〜２００ｍ／ｍｉｎとなるように、巻取部２９の巻取速度を制御することが好ましい。また、小電極２１Ａ、２１Ｂにおけるクリーニングフィルム２７の張力は、クリーニングフィルム２７の材質や厚みが異なることによりその適正値が変動するが、例えばクリーニングフィルム２７の材質をＰＥＴ、厚みを３８μｍとした場合には、張力の適正値は２５ｇｆ／ｍｍ〜７５ｇｆ／ｍｍである。張力が２５ｇｆ／ｍｍ未満であるとクリーニングフィルム２７は小電極２１Ａ、２１Ｂから浮いてしまい、７５ｇｆ／ｍｍより大きければ、装置の大型化を招くとともに局部的な伸びが顕在化しツレが発生してしまう。
【００９２】
基材２の搬送が開始されると、制御装置５０は、電源２３をＯＮにする。これにより、小電極２１Ａには、周波数ω１、電界強度Ｖ１、電流Ｉ１の第１高周波電界が印加される。一方、小電極２１Ｂには、周波数ω２、電界強度Ｖ２、電流Ｉ２の第２高周波電界が印加される。ここで、周波数ω１より周波数ω２の方が高く設定されている。
【００９３】
具体的には、周波数ω１は、２００ｋＨｚ以下であることが好ましく、下限は１ｋＨｚである。この電界波形としては、連続波でもパルス波でもよい。一方、周波数ω２は、８００ｋＨｚ以上であることが好ましく、高ければ高いほどプラズマ密度が高くなるものの、上限は２００ＭＨｚ程度である。
【００９４】
また、電極間に放電ガスを供給し、この電極間の電界強度を増大させていき、放電が始まる電界強度を放電開始電界強度ＩＶと定義すると、電界強度Ｖ１、Ｖ２及び放電開始電界強度ＩＶの関係は、Ｖ１≧ＩＶ＞Ｖ２又はＶ１＞ＩＶ≧Ｖ２を満たすように設定されている。例えば、放電ガスを窒素とした場合には、その放電開始電界強度ＩＶは３．７ｋＶ／ｍｍ程度であるので、上記の関係により電界強度Ｖ１を、Ｖ１≧３．７ｋＶ／ｍｍ、電界強度Ｖ２を、Ｖ２＜３．７ｋＶ／ｍｍとして印加すると、窒素ガスを励起し、プラズマ状態にすることができる。
【００９５】
そして、電流Ｉ１、Ｉ２の関係はＩ１＜Ｉ２となることが好ましい。第１高周波電界の電流Ｉ１は、好ましくは０．３ｍＡ／ｃｍ２〜２０ｍＡ／ｃｍ２、さらに好ましくは１．０ｍＡ／ｃｍ２〜２０ｍＡ／ｃｍ２である。また、第２高周波電界の電流Ｉ２は、好ましくは１０ｍＡ／ｃｍ２〜１００ｍＡ／ｃｍ２、さらに好ましくは２０ｍＡ／ｃｍ２〜１００ｍＡ／ｃｍ２である。
【００９６】
このように、小電極２１Ａに第１高周波電界が発生され、小電極２１Ｂに第２高周波電界が発生されると、放電空間Ｂには、第１高周波電解と第２高周波電界とが重畳された高周波電界が発生して、ガスと反応し放電プラズマが発生する。放電プラズマは、図２に示すように、ガス供給部２４からの噴出力によって放電空間Ｂから基材２に向けて噴出される。放電プラズマが発生する空間をプラズマ空間Ｈといい、上述の噴出力により小電極２１Ａ、２１Ｂの放電面２１ａ、２１ｂから下方に向けてはみ出すとともに、放電面２１ａ、２１ｂから上方に向けてもはみ出すことになる。しかしながら、クリーニングフィルム２７が、小電極２１Ａ、２１Ｂの放電面２１ａ、２１ｂに密着する前に、小電極２１Ａ、２１Ｂの放電面２１ａ、２１ｂに連続する放電面２１ａ、２１ｂ以外の表面（角部２１５の表面）に密着されるために、このクリーニングフィルム２７は、前記放電面２１ａ、２１ｂ以外の表面によって支えられた状態でプラズマ空間Ｈに進入する。これにより、クリーニングフィルム２７が熱影響を受けたとしても均されるため、皺やツレが発生することを防止できる。さらに、放電空間Ｂを形成する小電極２１Ａ、２１Ｂの放電面２１ａ、２１ｂには、常にクリーニングフィルム２７が密着することになり、その放電面２１ａ、２１ｂが活性化したガスにより汚染されることを防止している。
【００９７】
さらに、支持部材１０及び小電極２１Ａ、２１Ｂは、それぞれ温度調節装置４、６によってその表面温度が制御され、かつ加熱部材２８においてもその表面温度が制御されているために、基材２及びクリーニングフィルム２７がプラズマ空間Ｈに進入する以前に予め連続的に加熱されることとなる。このため、プラズマ空間Ｈに基材２及びクリーニングフィルム２７が進入したとしても急激かつ過剰に熱影響を受けることを防止でき、放電プラズマの熱による収縮を抑えることができる。したがって、基材２及びクリーニングフィルム２７に皺やツレが発生することを、さらに防止することができる。なお、連続的に加熱しなくても段階的に加熱してもよい。
【００９８】
そして、基材２が、小電極２１Ａ、２１Ｂから下方にはみ出したプラズマ空間Ｈ内を通過することで、基材２上には薄膜が形成される。プラズマ放電処理中の基材２の温度によっては、得られる薄膜の物性や組成が変化する場合もあるので、薄膜形成中においても、温度調節装置４によって温度制御された媒体を支持部材１０内に循環させて、支持部材１０の表面温度を制御し、基材２の温度を適宜調節することが好ましい。ここで、温度調節装置４は、基材２が所定の性能を発揮できる温度となるように、温度調節用の媒体を２０℃〜３００℃、好ましくは８０℃〜１００℃に温度調節している。一方、温度調節装置６においても、温度調節用の媒体を２０℃〜３００℃、好ましくは８０℃〜１００℃に温度調節する。ただし、下限温度としては、使用するガスの気化条件温度を下回らないように前記媒体を温度調節しなければならない。
そして、薄膜が形成された基材２は、ガイドローラ１６を介して次行程まで搬送される。
【００９９】
以上のように、本実施形態の薄膜形成装置１によれば、フィルム用搬送機構３０が、クリーニングフィルム２７を小電極２１Ａ、２１Ｂの放電面２１ａ、２１ｂに密着するように搬送するので、小電極２１Ａ、２１Ｂにおいてはクリーニングフィルム２７の密着により、その表面が覆われることになる。したがって、小電極２１Ａ、２１Ｂの放電面２１ａ、２１ｂが活性化されたガスにより汚染されることを防止できる。また、クリーニングフィルム２７はフィルム用搬送機構３０によって搬送されるので、小電極２１Ａ、２１Ｂの放電面２１ａ、２１ｂに密着するクリーニングフィルム２７を新たなものに連続して交換することができる。
また、フィルム用搬送機構３０が、小電極２１Ａ、２１Ｂ毎に設けられているので、小電極２１Ａ、２１Ｂ毎にクリーニングフィルム２７を搬送することにより、各小電極２１Ａ、２１Ｂに対する汚れを防止できる。
そして、クリーニングフィルム２７が小電極２１Ａ、２１Ｂの放電面２１ａ、２１ｂ及び放電面２１ａ、２１ｂ以外の表面に密着しているので、薄膜形成ガスを流さず放電ガスのみを放電空間Ｂに流した場合においては、小電極２１Ａ、２１Ｂを保護することができる。
さらに、大気圧又は大気圧近傍の圧力下で製膜を行うことができるので、真空で製膜を行う場合に比べて、高速製膜が可能となるとともに連続生産が可能となる。そして、真空にするための装置等も必要でないために、設備費を削減できる。
【０１００】
［第２の実施の形態］
次に、第２の実施の形態に係る薄膜形成装置について、図７を用いて説明する。上述した第１の実施の形態における薄膜形成装置１では、ガスとして混合ガスを使用した場合を例示して説明したが、本実施形態では、薄膜形成ガスと放電ガスとをそれぞれ個別に基材に向けて供給して、基材上に薄膜を形成する薄膜形成装置１Ａを例示して説明する。なお、以下の説明において、第１の実施の形態に係る薄膜形成装置１と共通の構成については、同一の符号を付して説明する。
【０１０１】
図７は、薄膜形成装置１Ａに備わる薄膜形成ユニット６０を表す側面図である。薄膜形成ユニット６０には、薄膜形成ガスを基材２に向けて供給する薄膜形成ガス供給部６１が設けられている。また、薄膜形成ユニット６０には、薄膜形成ガス供給部６１の側方に配置されて、放電ガスを基材２に向けて供給する２つの放電ガス供給部６２が設けられている。
【０１０２】
これら薄膜形成ガス供給部６１及び放電ガス供給部６２と支持部材１０との間には、薄膜形成ガス供給部６１から供給された薄膜形成ガスを基材２まで案内する一対の第１電極６３Ａ、６３Ｂが設けられている。この第１電極６３Ａ、６３Ｂには、第１フィルタを介して第１電源が接続されている。第１電極６３Ａ、６３Ｂは、上記した小電極２１Ａ、２１Ｂと同様に導電性の金属質母材の表面に誘電体が被覆されて、三角柱形状に形成されている。そして、第１電極６３Ａ、６３Ｂは、互いに斜辺面６３Ｃ、６３Ｄを外側に向けて隙間Ｃを空けるように対向している。この隙間Ｃを形成する面を対向面６３Ｅ、６３Ｆとし、隙間Ｃが薄膜形成ガス供給部６１から噴出される薄膜形成ガスを支持部材１０上の基材２まで案内する薄膜形成ガス用流路となっている。つまり、第１電極６３Ａ、６３Ｂが、互いに対向して薄膜形成流路を形成する流路形成部材として機能する。
【０１０３】
第１電極６３Ａ、６３Ｂにおける薄膜形成ガス用流路の反対側には、放電ガス供給部６２から供給された放電ガスを基材２まで案内するための第２電極６４Ａ、６４Ｂが設けられている。この第２電極６４Ａ、６４Ｂには、第２フィルタを介して第２電源が接続されている。第２電極６４Ａ、６４Ｂは、上記した第１電極６３Ａ、６３Ｂと同様に導電性の金属質母材の表面に誘電体が被覆されて、角部が円弧状の略三角柱形状に形成されている。そして、第２電極６４Ａ、６４Ｂは、その斜辺面６４Ｃ、６４Ｄと、第１電極６３Ａ、６３Ｂの斜辺面６３Ｃ、６３Ｄとが隙間Ｄを空けて対向し、かつ底面６４Ｅ、６４Ｄと、支持部材１０の表面とが間隔Ｅを空けて対向するように配置されている。ここで隙間Ｄが放電ガス供給部６２から噴出される薄膜形成ガスを支持部材１０上の基材２まで案内する放電ガス用流路となっている。つまり、第１電極６３Ａ及び第２電極６４Ａと、第１電極６３Ｂ及び第２電極６４Ｂとが、互いに対向して放電ガス用流路を形成する放電ガス用電極として機能している。
そして、この放電ガス用流路を形成する第１電極６３Ａ、６３Ｂ及び第２電極６４Ａ、６４Ｂの斜辺面６３Ｃ、６３Ｄ、６４Ｃ、６４Ｄは、放電面として機能するために、この放電ガス用流路が放電空間Ｆを兼ね、放電プラズマを発生するようになっている。そして、放電ガス用流路と薄膜形成ガス用流路とは、出口付近で合流するようになっているために、放電空間Ｆで発生した放電プラズマが薄膜形成ガスを活性化して、基材２上に薄膜を形成するようになっている。
【０１０４】
これら第１電極６３Ａ、６３Ｂ及び第２電極６４Ａ、６４Ｂは、内部が中空になっており、この中空部分には、図１に示すように、配管５を介して温度調節装置６が接続されている。中空部分に温度調節用の媒体を流すことにより、電極表面の温度調節ができるようになっている。
【０１０５】
また、薄膜形成ユニット６０には、第１電極６３Ａ、６３Ｂ及び第２電極６４Ａ、６４Ｂにクリーニングフィルム２７を密着させながら連続的若しくは間欠的に搬送するフィルム用搬送機構７０が、第１電極６３Ａ、６３Ｂ及び第２電極６４Ａ、６４Ｂのそれぞれに設けられている。各フィルム用搬送機構７０には、搬送方向の上流側に巻き出しローラ若しくはクリーニングフィルム２７の元巻が設けられ、下流側に巻取部２９が設けられている。
【０１０６】
これらフィルム用搬送機構７０のうち、第１電極６３Ａ、６３Ｂを担当するフィルム用搬送機構７０は、クリーニングフィルム２７を、薄膜形成ガス供給部６１に接触させてから、第１電極６３Ａ、６３Ｂの対向面６３Ｅ、６３Ｆを介して斜辺面６３Ｃ、６３Ｄに密着させ、その後放電ガス供給部６２に接触させるように搬送している。これにより、クリーニングフィルム２７は、斜辺面６３Ｃ、６３Ｄに進入する以前に、対向面６３Ｅ、６３Ｆによって加熱されるため、急激な温度変化によるツレや皺を防止できるようになっている。そして、上記のように、クリーニングフィルム２７と薄膜形成ガス供給部６１とが接触しているので、薄膜形成ガス供給部６１から薄膜形成ガス用流路までの空間は、クリーニングフィルム２７によって仕切られることになって、ガスが薄膜形成ガス用流路外に流れることを防止できる。
【０１０７】
一方、第２電極６４Ａ、６４Ｂを担当するフィルム用搬送機構７０は、クリーニングフィルム２７を、第２電極６４Ａ、６４Ｂの底面６４Ｅ、６４Ｆを介して斜辺面６４Ｃ、６４Ｄに密着させてから、放電ガス供給部６２に接触させるように搬送している。これにより、クリーニングフィルム２７は、斜辺面６４Ｃ、６４Ｄに進入する以前に、底面６４Ｅ、６４Ｆによって加熱されるため、急激な温度変化によるツレや皺を防止できるようになっている。そして、上記のように、クリーニングフィルム２７と放電ガス供給部６２とが接触しているので、放電ガス供給部６２から放電ガス用流路までの空間は、クリーニングフィルム２７によって仕切られることになって、ガスが放電ガス用流路外に流れることを防止できる。
【０１０８】
また、クリーニングフィルム２７の搬送時においては、第１電極６３Ａ、６３Ｂ及び第２電極６４Ａ、６４Ｂの角部が円弧状に形成されているので、クリーニングフィルム２７が斜辺面６３Ｃ、６３Ｄ、６４Ｃ、６４Ｄ以外の表面（対向面６３Ｅ、６３Ｆ及び底面６４Ｅ、６４Ｆ）から斜辺面６３Ｃ、６３Ｄ、６４Ｃ、６４Ｄに進入する際に引っかかることを防止でき、スムーズに搬送させることができる。なお、本実施形態では、斜辺面６３Ｃ、６３Ｄ、６４Ｃ、６４Ｄが平面であるが、この斜辺面６３Ｃ、６３Ｄ、６４Ｃ、６４Ｄを、対向する他方の斜辺面６３Ｃ、６３Ｄ、６４Ｃ、６４Ｄに向かって凸となる曲面に形成してもよい。さらに、対向面６３Ｅ、６３Ｆにおいても、他方の対向面に向かって凸となる曲面に形成してもよい。こうした場合、斜辺面６３Ｃ、６３Ｄ、６４Ｃ、６４Ｄ、対向面６３Ｅ、６３Ｆとクリーニングフィルム２７との密着性をさらに高めることができる。
【０１０９】
次に、本実施形態の薄膜形成装置１Ａで薄膜形成を行った際の作用について説明しながら、薄膜形成に対して好適な各種条件について説明する。
【０１１０】
先ず、薄膜形成の開始に伴って、放電ガス供給部６２が放電ガスを噴出して、クリーニングフィルム２７により仕切られた空間を介して放電空間Ｆに放電ガスを供給する。この際、薄膜形成ガス供給部６１も薄膜形成ガスを噴射して、クリーニングフィルム２７によって仕切られて空間を介して薄膜形成ガス用流路に薄膜形成ガスを供給する。
【０１１１】
そして、放電空間Ｆに放電ガスが供給されると、各フィルム用搬送機構７０がクリーニングフィルム２７を搬送し、支持部材１０が基材２を搬送する。基材２の搬送が開始されると、第１電源及び第２電源がＯＮとなる。これにより、第１電極６３Ａ、６３Ｂには、周波数ω１、電界強度Ｖ１、電流Ｉ１の第１高周波電界が印加される。一方、第２電極６４Ａ、６４Ｂには、周波数ω２、電界強度Ｖ２、電流Ｉ２の第２高周波電界が印加される。ここで、周波数ω１より周波数ω２の方が高く設定されている。
【０１１２】
具体的には、周波数ω１は、２００ｋＨｚ以下であることが好ましく、下限は１ｋＨｚである。この電界波形としては、連続波でもパルス波でもよい。一方、周波数ω２は、８００ｋＨｚ以上であることが好ましく、高ければ高いほどプラズマ密度が高くなるものの、上限は２００ＭＨｚ程度である。
【０１１３】
また、電極間に放電ガスを供給し、この電極間の電界強度を増大させていき、放電が始まる電界強度を放電開始電界強度ＩＶと定義すると、電界強度Ｖ１、Ｖ２及び放電開始電界強度ＩＶの関係は、Ｖ１≧ＩＶ＞Ｖ２又はＶ１＞ＩＶ≧Ｖ２を満たすように設定されている。例えば、放電ガスを窒素とした場合には、その放電開始電界強度ＩＶは３．７ｋＶ／ｍｍ程度であるので、上記の関係により電界強度Ｖ１を、Ｖ１≧３．７ｋＶ／ｍｍ、電界強度Ｖ２を、Ｖ２＜３．７ｋＶ／ｍｍとして印加すると、窒素ガスを励起し、プラズマ状態にすることができる。
【０１１４】
そして、電流Ｉ１、Ｉ２の関係はＩ１＜Ｉ２となることが好ましい。第１高周波電界の電流Ｉ１は、好ましくは０．３ｍＡ／ｃｍ２〜２０ｍＡ／ｃｍ２、さらに好ましくは１．０ｍＡ／ｃｍ２〜２０ｍＡ／ｃｍ２である。また、第２高周波電界の電流Ｉ２は、好ましくは１０ｍＡ／ｃｍ２〜１００ｍＡ／ｃｍ２、さらに好ましくは２０ｍＡ／ｃｍ２〜１００ｍＡ／ｃｍ２である。
【０１１５】
このように、第１電極６３Ａ、６３Ｂに第１高周波電界が発生され、第２電極６４Ａ、６４Ｂに第２高周波電界が発生されると、放電空間Ｆには、第１高周波電解と第２高周波電界とが重畳された高周波電界が発生して、ガスと反応し放電プラズマが発生する。放電プラズマは、放電ガス供給部６２からの噴出力によって放電空間Ｆから基材２に向けて噴出される。この際、薄膜形成ガス供給部６１から噴出されて、薄膜形成ガス用流路を介して基材２に供給された薄膜形成ガスは、放電プラズマに晒されて活性化する。これにより、基材２上には活性化された薄膜形成ガスが噴射されて、薄膜が形成される。
【０１１６】
ここで、活性化した薄膜形成ガスは、薄膜形成ガス用流路及び放電ガス用流路の出口近傍で発生して、第１電極６３Ａ、６３Ｂ及び第２電極６４Ａ、６４Ｂの表面を汚す可能性があるが、第１電極６３Ａ、６３Ｂ及び第２電極６４Ａ、６４Ｂの表面にはクリーニングフィルム２７が密着しているために、直接汚染されることは防止されている。
【０１１７】
以上のように、第２の実施の形態の薄膜形成装置１Ａによれば、フィルム用搬送機構７０が、クリーニングフィルム２７を第１電極６３Ａ、６３Ｂ及び第２電極６４Ａ、６４Ｂの表面に密着させて搬送するので、第１電極６３Ａ、６３Ｂ及び前記第２電極６４Ａ、６４Ｂの表面はクリーニングフィルム２７によって覆われることになる。したがって、第１電極６３Ａ、６３Ｂ及び前記第２電極６４Ａ、６４Ｂの表面が、活性化した薄膜形成ガスによって汚染されることを防止できる。ここで、薄膜形成ガス用流路内は高周波電界の発生する放電空間Ｆとなるために、当該流路を形成する第１電極６３Ａ、６３Ｂ及び第２電極６４Ａ、６４Ｂの斜辺面６３Ｃ、６３Ｄ、６４Ｃ、６４Ｄは最も汚れが堆積しやすい。しかしながら、この斜辺面６３Ｃ、６３Ｄ、６４Ｃ、６４Ｄがクリーニングフィルム２７によって覆われるようにすれば、斜辺面６３Ｃ、６３Ｄ、６４Ｃ、６４Ｄへの汚れを抑制して、安定した放電プラズマを発生させることができる。したがって、基材のヘイズ（濁り）を抑えることができ、高品質な製膜が可能となる。
また、クリーニングフィルム２７はフィルム用搬送機構７０によって搬送されるので、電極の表面に密着するクリーニングフィルム２７を新たなものに連続して交換することができる。このため、電極の表面を長期にわたってメンテナンスフリーとすることができる。
【０１１８】
なお、本発明は上記実施形態に限らず適宜変更可能であるのは勿論である。
例えば、第２の実施の形態では、第１電極６３Ａ、６３Ｂが流路形成部材として機能する場合を例示しているが、流路形成部材は薄膜形成ガス供給部から供給された薄膜形成ガスを放電ガス用流路の出口付近にまで案内できるのであれば、電極でなくてもよい。例えば、図８に示すように、第１電極６３とほぼ同等の全幅長を有する板８０を、第１電極６３Ａに対して間隔Ｇを空けて配置すれば、この間隔Ｇが薄膜形成ガス用流路となる。すなわち板８０及び第１電極６３が流路形成部材として機能することになる。このように、一対の放電ガス用電極のうち、少なくとも１つの放電ガス電極が、流路形成部材として機能すれば、部品点数を削減することができる。また、非電極で少なくとも一対の流路形成部材を互いに間隔を空けて対向させ、この間隔が放電ガス用流路の出口付近に至るように配置することにより薄膜形成ガス用流路を形成してもよい。
【０１１９】
また、第２の実施の形態では、第１電極６３Ａ、６３Ｂ及び第２電極６４Ａ、６４Ｂが、本発明におけるクリーニングフィルム２７を加熱する加熱部材として機能しているが、斜辺面６３Ｃ、６３Ｄ、６４Ｃ、６４Ｄに対して、クリーニングフィルム２７の搬送方向の上流側で加熱できるのであれば、如何なるものでもよく、これ以外にも例えば、第１電極６３Ａ、６３Ｂ及び第２電極６４Ａ、６４Ｂに対して、クリーニングフィルム２７の搬送方向の上流側に、加熱専用の部材を配置することが挙げられる。
【０１２０】
また、第１及び第２の実施の形態では、支持部材１０には電界が印加されていないが、支持部材として電極を使用することも可能である。このように支持部材として用いられる電極としては、例えば図９に示されるロール状電極が挙げられる。ロール状電極１０Ａは、導電性の金属母材１１Ａの表面に誘電体１２Ａが被覆されて形成されている。ここで金属母材１１Ａ及び誘電体１２Ａは、小電極２１、２２の金属母材２１１及び誘電体２１２と同様の材料を用いることが好ましい。また、ロール状電極１０Ａは接地されて、電機の流れが確保されている。このように、支持部材として電極を使用すれば、支持部材及び小電極２１Ａ、２１Ｂの間隔ａと、支持部材１０及び第２電極６４Ａ、６４Ｂの間隔Ｅとを放電空間にすることができ、放電空間をさらに広くすることができる。したがって、より高品質な薄膜を形成することができる。
【０１２１】
【実施例】
［電極］
支持部材１０Ａは、直径１０００ｍｍのロール形状でチタン合金Ｔ６４製の金属支持部材であり、小電極２１Ａ、２１Ｂは、４０ｍｍ×４０ｍｍの略角柱形状であるチタン合金Ｔ６４製の電極である。各小電極２１Ａ、２１Ｂが対向する面には大気プラズマ法により高密度、高密着性のアルミナ容赦膜が被覆された後に、テトラメトキシシランを酢酸エチルで希釈した溶液が塗布乾燥されている。さらに、紫外線照射により硬化され封孔処理が施されている。その後被覆された誘電体表面を研磨し、平滑にしてＲｍａｘ５μｍとなるように加工されている。
ここで、小電極２１Ａ、２１Ｂは、放電面２１ａ、２１ｂの曲率がＲ２０ｍｍ〜Ｒ２０００ｍｍの範囲に、角部２１５の曲率がＲ１ｍｍ〜Ｒ２０ｍｍの範囲に収まるように誘電体が被覆されている。なお、角部２１５の曲率において好ましい範囲は、Ｒ３ｍｍ〜Ｒ８ｍｍである。具体的に本実施例における小電極２１Ａ、２１Ｂは、放電面２１ａ、２１ｂの曲率がＲ５００ｍｍ、角部２１５の曲率がＲ５ｍｍとなるように、誘電体が被覆されている。
【０１２２】
［薄膜形成装置］
上記実施形態における薄膜形成装置１を使用し、上記で作成した支持部材１０Ａ及び小電極２１Ａ、２１Ｂの間隔ａを１ｍｍとなるように両者を配置した。ここで、ガスの組成は、放電ガス（窒素）が９７．９体積％、薄膜形成ガス（テトライソプロポキシチタン）が０．１体積％、添加ガス（水素）が２．０体積％である。また、基材２としては、コニカタックＫＣ８ＵＸが使用され、クリーニングフィルム２７としては、三菱化学ポリエステルフィルム社製若しくは帝人デュポンフィルム社製のＰＥＴフィルムが使用されている。そして、放電開始電界強度ＩＶを３．７ｋＶ／ｍｍとし、小電極２１Ａにおける第１高周波電界の周波数ω１を５ｋＨｚ、電界強度Ｖ１を１２ｋＶ／ｍｍとし、小電極２１Ｂにおける第２高周波電界の周波数ω２を８００ｋＨｚ、電界強度Ｖ２を１．２ｋＶ／ｍｍとして製膜を行った。
【０１２３】
比較例として、従来技術で例示した薄膜形成装置を使用して、実施例と同様の基材、ガスを用いて薄膜形成を行った。
複数回薄膜形成を繰り返した後、実施例と比較例の両者により形成された薄膜を比較すると、実施例では、メンテナンスフリーであっても電極表面に汚れがなく、基材に対してもヘイズが発生していないが、比較例では電極表面に汚れがあるために基材にヘイズが発生してしまっていた。
【０１２４】
【発明の効果】
請求項１記載の発明によれば、電極の表面はクリーニングフィルムによって覆われることになる。したがって、電極の表面が、活性化した混合ガスによって汚染されることを防止できる。
また、クリーニングフィルムはフィルム用搬送機構によって搬送されるので、電極の表面に密着するクリーニングフィルムを新たなものに連続して交換することができる。このため、電極の表面を長期にわたってメンテナンスフリーとすることができる。
請求項２記載の発明によれば、請求項１記載の発明と同等の作用、効果を得ることができる。さらに、大気圧又は大気圧近傍の圧力下で製膜を行うことができるので、真空で製膜を行う場合に比べて、高速製膜が可能となるとともに連続生産が可能となる。そして、真空にするための装置等も必要でないために、設備費を削減できる。
【０１２５】
請求項３記載の発明によれば、放電面への汚れを抑制して、安定した放電プラズマを発生させることができる。したがって、基材のヘイズ（濁り）を抑えることができ、高品質な製膜が可能となる。
請求項４記載の発明によれば、皺やツレが発生することを防止できる。したがって、プラズマ空間内の均一性を維持することができ、高品質な薄膜の形成が可能となる。
【０１２６】
請求項５記載の発明によれば、電極の放電面に接触する以前にクリーニングフィルムを加熱することができる。このため、放電空間にクリーニングフィルムが進入したとしても急激かつ過剰に熱影響を受けることを防止でき、放電プラズマの熱による収縮を抑えることができる。したがって、クリーニングフィルムに皺やツレが発生することを、さらに防止することができる。
請求項６記載の発明によれば、電極の放電面とクリーニングフィルムとの密着性を高めることができる。
請求項７記載の発明によれば、より確実にクリーニングフィルムを各電極に密着させることができる。
請求項８記載の発明によれば、電極はクリーニングフィルムによって放電面以上の範囲が覆われることになる。このため放電プラズマに晒されることをさらに抑えて、電極に対する汚れを防止できる。さらに、クリーニングフィルムエッジが放電空間内に侵入しないために、放電集中によるアーク放電を防止できる。
請求項９記載の発明によれば、混合ガス供給部から流路までの空間は、クリーニングフィルムによって仕切られることになって、混合ガスが流路外に流れることを防止できる。
請求項１０記載の発明によれば、窒素等の安価なガスを用いた場合においても、薄膜形成可能な放電を起こし、高品位な薄膜形成に必要な高密度プラズマを発生することができる。
【０１２７】
請求項１１記載の発明によれば、放電ガス用電極及び流路形成部材の表面はクリーニングフィルムによって覆われることになる。したがって、放電ガス用電極及び流路形成部材の表面が、活性化した薄膜形成ガスによって汚染されることを防止できる。
また、クリーニングフィルムはフィルム用搬送機構によって搬送されるので、電極の表面に密着するクリーニングフィルムを新たなものに連続して交換することができる。このため、電極の表面を長期にわたってメンテナンスフリーとすることができる。
請求項１２記載の発明によれば、請求項１１記載の発明と同等の作用、効果を得ることができる。さらに、大気圧又は大気圧近傍の圧力下で製膜を行うことができるので、真空で製膜を行う場合に比べて、高速製膜が可能となるとともに連続生産が可能となる。そして、真空にするための装置等も必要でないために、設備費を削減できる。
【０１２８】
請求項１３記載の発明によれば、放電面への汚れを抑制して、安定した放電プラズマを発生させることができる。したがって、基材のヘイズ（濁り）を抑えることができ、高品質な製膜が可能となる。
請求項１４記載の発明によれば、請求項４記載の発明と同等の作用、効果を得ることができる。
請求項１５記載の発明によれば、請求項５記載の発明と同等の作用、効果を得ることができる。
請求項１６記載の発明によれば、請求項６記載の発明と同等の作用、効果を奏することができる。
請求項１７記載の発明によれば、薄膜形成ガス用流路内においても、クリーニングフィルムと流路形成部材の表面との密着性を高めることができる。
【０１２９】
請求項１８記載の発明によれば、より確実にクリーニングフィルムを放電ガス用電極及び流路形成部材に密着させることができる。
請求項１９記載の発明によれば、放電ガス用電極はクリーニングフィルムによって放電面以上の範囲が覆われることになる。このため放電プラズマに晒されることをさらに抑えて、放電ガス用電極に対する汚れを防止できる。さらに、クリーニングフィルムエッジが放電空間内に侵入しないために、放電集中によるアーク放電を防止できる。
請求項２０記載の発明によれば、放電ガス供給部から放電ガス用流路までの空間は、クリーニングフィルムによって仕切られることになって、放電ガスが放電ガス用流路外に流れることを防止できる。
請求項２１記載の発明によれば、薄膜形成ガス供給部から薄膜形成ガス用流路までの空間は、クリーニングフィルムによって仕切られることになって、薄膜形成ガスが薄膜形成ガス用流路外に流れることを防止できる。
請求項２２記載の発明によれば、一対の放電ガス用電極のうち少なくとも１つの放電ガス用電極が、一対の流路形成部材のうち、１つの流路形成部材として機能するので、部品数を削減することができる。
請求項２３記載の発明によれば、請求項１０記載の発明と同等の作用、効果を奏することができる。
【０１３０】
請求項２４記載の発明によれば、支持部材が電極であるために、支持部材及び電極の間隔と、支持部材及び放電ガス用電極の間隔とを放電空間にすることができ、放電空間をさらに広くすることができる。したがって、より高品質な薄膜を形成することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１の実施の形態に係る薄膜形成装置の概略構成を表す側面図である。
【図２】図１の薄膜形成装置に備わる薄膜形成ユニットを表す正面図である。
【図３】図２の薄膜形成ユニットを表す側面図である。
【図４】図２の薄膜形成ユニットに備わる小電極を表す斜視図である。
【図５】図２のＰ−Ｐ断面を表す断面図である。
【図６】図１の薄膜形成装置の主制御部分を表すブロック図である。
【図７】第２の実施の形態に係る薄膜形成装置に備わる薄膜形成ユニットを表す側面図である。
【図８】図７の薄膜形成ユニットの変形例を表す側面図である。
【図９】図１の薄膜形成装置に備わる支持部材の変形例を表す斜視図である。
【図１０】従来の混合ガス用薄膜形成装置の概略構成を表す側面図である。
【図１１】
従来の個別ガス用薄膜形成装置の概略構成を表す側面図である。
【符号の説明】
１      薄膜形成装置
２      基材
１０      支持部材
２１Ａ、２１Ｂ    小電極（電極）
２１ａ、２１ｂ    放電面
２４    ガス供給部（混合ガス供給部）
２７    クリーニングフィルム
２８    加熱部材
３０    フィルム用搬送機構
６１    薄膜形成ガス供給部
６２    放電ガス供給部
６３Ａ、６３Ｂ    第１電極（流路形成部材、放電ガス用電極）
６３Ｃ、６３Ｄ    斜辺面（放電面）
６４Ａ、６４Ｂ    第２電極（放電ガス用電極）
６４Ｃ、６４Ｄ    斜辺面（放電面）
７０    フィルム用搬送機構
【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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【図１０】
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【図１１】
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