(57)【要約】【課題】ロールツーロール方式の成膜装置において、基板幅方向全幅にわたって蒸着膜を形成することができる、量産性に優れた成膜装置を提供する。【解決手段】表面と裏面を有する帯状の基板の表面上に、薄膜を形成する成膜装置１００が、基板を搬送するための、２つのロール３、８を含む搬送機構と、２つのロールに巻き付けられ直線状に保持されている基板４の表面上に、薄膜形成領域内で薄膜を形成するため、薄膜形成領域と対向して配置され薄膜原料を収容する原料容器９を含む薄膜形成手段と、基板の表面の幅方向全幅にわたって薄膜が形成されるように薄膜形成領域を確定する遮蔽部材と、拡散防止部材７０とを含む。拡散防止部材は、薄膜形成領域において、基板の裏面と対向して、基板とは接触しないように配置され、かつ、原料容器から見て、基板の幅方向両端から突出する突出部を有し、当該突出部が、基板を搬送する方向に対し平行ではない方向に移動可能に構成されている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
表面と裏面を有する帯状の基板の前記表面上に、薄膜を形成する成膜装置であって、
前記基板を搬送するための、２つのロールを含む搬送機構と、
前記２つのロールに巻き付けられ直線状に保持されている前記基板の前記表面上に、薄膜形成領域内で薄膜を形成するための薄膜形成手段であって、前記薄膜形成領域と対向して配置され上方に開放口を有し薄膜原料を収容する原料容器を含む薄膜形成手段と、
前記基板の前記表面の幅方向全幅にわたって薄膜が形成されるように前記薄膜形成領域を確定する遮蔽部材と、
前記薄膜形成領域において、前記基板の前記裏面と対向して配置され、かつ、前記原料容器から見て、前記基板の幅方向両端から突出する突出部を有することで薄膜原料の拡散を防止する拡散防止部材であって、当該突出部が、前記基板を搬送する方向に対し平行ではない方向に、前記基板とは接触しないように移動可能に構成されている拡散防止部材と、
前記搬送機構と、前記薄膜形成手段と、前記遮蔽部材と、前記拡散防止部材とを収容する成膜室と、を有する成膜装置。
【請求項２】
前記拡散防止部材は、前記基板の幅方向両端のうち一方の端から突出する第一突出部を有する第一拡散防止部材と、前記基板の幅方向両端のうち他方の端から突出する第二突出部を有する第二拡散防止部材とから構成され、
前記第一拡散防止部材と前記第二拡散防止部材は、互いから離れるような方向に移動可能に構成されている、請求項１記載の成膜装置。
【請求項３】
前記第一拡散防止部材及び前記第二拡散防止部材のいずれか一方が、前記第一拡散防止部材及び前記第二拡散防止部材が移動した後において前記第一拡散防止部材と前記第二拡散防止部材との間に空間ができないよう前記薄膜形成領域内における前記基板の前記裏面と対向する部分を有する、請求項２記載の成膜装置。
【請求項４】
前記拡散防止部材が、前記基板の前記裏面に向けて冷却ガスを噴出する噴出口を１以上有する、請求項１〜３のいずれかに記載の成膜装置。
【請求項５】
前記拡散防止部材が無終端ベルトから構成され、
前記無終端ベルトの表面に付着した薄膜原料を除去する機構をさらに有する、請求項１又は２記載の成膜装置。
【請求項６】
前記原料容器１つに対して前記薄膜形成領域が２箇所以上設けられている、請求項１〜５のいずれかに記載の成膜装置。
【請求項７】
表面と裏面を有する帯状の基板の前記表面上に、薄膜を形成する成膜装置を用いた成膜方法であって、前記成膜装置は、
前記基板を搬送するための、２つのロールを含む搬送機構と、
前記２つのロールに巻き付けられ直線状に保持されている前記基板の前記表面上に、薄膜形成領域内で薄膜を形成するための薄膜形成手段であって、前記薄膜形成領域と対向して配置され上方に開放口を有し薄膜原料を収容する原料容器を含む薄膜形成手段と、
前記基板の前記表面の幅方向全幅にわたって薄膜が形成されるように前記薄膜形成領域を確定する遮蔽部材と、
前記薄膜形成領域において、前記基板の前記裏面と対向して配置され、かつ、前記原料容器から見て、前記基板の幅方向両端から突出する突出部を有することで薄膜原料の拡散を防止する拡散防止部材であって、当該突出部が、前記基板を搬送する方向に対し平行ではない方向に、前記基板とは接触しないように移動可能に構成されている拡散防止部材と、
前記搬送機構と、前記薄膜形成手段と、前記遮蔽部材と、前記拡散防止部材とを収容する成膜室と、を備え、
前記方法は、前記薄膜形成領域内で、前記基板の前記表面の幅方向全幅にわたって薄膜を形成する成膜工程と、
前記成膜工程と並行して、又は前記成膜工程の中断中に、前記拡散防止部材の前記突出部を、前記基板を搬送する方向に対し平行ではない方向に移動させる工程と、を含む、成膜方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、薄膜原料を蒸着させることで、帯状の基板表面に薄膜を形成するための成膜装置及び成膜方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、モバイル機器の高性能化および多機能化に伴い、それらの電源である二次電池の高容量化が要求されている。この要求を満足し得る二次電池として非水電解質二次電池が注目されている。非水電解質二次電池の高容量化を達成するために、電極活物質（以下、単に「活物質」とする）として、ケイ素（Ｓｉ）、ゲルマニウム（Ｇｅ）、スズ（Ｓｎ）などを用いることが提案されている。
【０００３】
このような活物質を用いた非水電解質二次電池用電極（以下、単に「電極」とする）は、一般的に、活物質、導電材、およびバインダーを含むスラリーを集電体に塗布することで形成されている（以下、「塗布型電極」とする）。
【０００４】
しかし、活物質は充放電時に大きく膨張および収縮するために、充放電の繰り返しの結果、活物質層が粉砕されたり微細化されたりするおそれがある。活物質層の粉砕又は微細化が生じると、電極の集電性の低下を引き起こすだけでなく、活物質と電解液との接触面積が増大するために、活物質による電解液の分解反応を促進することになり、十分な充放電サイクル特性が得られないという問題がある。また、塗布型電極では、電極中に導電材およびバインダーが含まれるために、電極の容量を高めることが困難である。
【０００５】
そこで、塗布型電極に代わって、蒸着法、スパッタリング法またはＣＶＤ法などの蒸着方法を用いて集電体に活物質層を形成することによって、電極を製造することが検討されている。蒸着方法を用いて形成された電極は、塗布型電極に比べて、活物質層の微細化を抑制できるとともに、集電体と活物質層との密着性をより高めることができる。従って、電極における電子伝導性を向上でき、かつ、充放電サイクル特性を改善できる。また、電極中に存在する導電材およびバインダーを削減または排除できるので、本質的に電極の容量を高めることが可能となる。
【０００６】
しかしながら、蒸着方法を用いても、充放電時における活物質の膨張および収縮に起因して、活物質層が集電体から剥離したり、集電体に応力がかかって変形またはしわが発生するおそれがあり、充放電サイクル特性を低下させる要因となっていた。
【０００７】
これに対し、本出願人による特許文献１および２は、集電体の法線方向に対して傾斜した方向からケイ素粒子を蒸着させることによって（斜め蒸着）、活物質層を形成することを提案している。このような活物質層は、シャドウイング効果を利用して形成され、集電体表面の法線方向に対して一方向に傾斜した柱状の活物質体が集電体表面に配列された構造を有している。この構造によると、柱状の活物質体間にケイ素の膨張応力を緩和する空間を確保できるので、活物質層が集電体から剥離したり、集電体に変形またはしわが発生することを抑制でき、従来よりも充放電サイクル特性を向上できる。
【０００８】
特許文献２には、ロールツーロール方式で、蒸着方向を切り換えながら複数段の斜め蒸着を行うことにより、ジグザグ状に成長させた柱状の活物質体を形成することが提案されている。
【０００９】
一方、特許文献３および特許文献４には、量産プロセスに好適に使用されるロールツーロール方式の蒸着装置が開示されている。
【００１０】
特許文献３には、ロールツーロール方式の蒸着装置を用いて、斜め蒸着によって活物質層を形成することが提案されている。この蒸着装置によると、チャンバー内で、シート状の集電体を巻出しロールから巻取りロールへ走行させることで、所定の蒸着領域において、走行している集電体表面に蒸着膜（活物質層）を連続的に形成することができる。この蒸着領域では、集電体の法線方向から傾斜した一方向から集電体表面に蒸着原料が入射するので、集電体の法線方向から特定の方向に傾斜した柱状の活物質体を形成できる。
【００１１】
特許文献４には、１つの蒸発源に対して２つ以上の斜め蒸着領域を設ける構成も提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１２】
【特許文献１】国際公開第２００７／０１５４１９号
【特許文献２】特許第４４３０７４０号公報
【特許文献３】特開２００７−１２８６５９号公報
【特許文献４】特許第４３２４２３９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
従来、蒸着装置を用いて基板表面に蒸着膜を形成するにあたって、基板と蒸発源の間に、遮蔽部材を設置して、基板上に蒸着膜を形成するための領域を規定することが行なわれている。しかし、遮蔽部材を設置して蒸着を行なうと、遮蔽部材により遮蔽され蒸着膜が形成されない基板表面は蒸発源からの熱を受けないために、当該基板表面と、蒸着膜が形成される基板表面との間に、急激な温度差が生じることになる。
【００１４】
ロールツーロール方式の蒸着装置では、２つのロールにより保持された帯状の基板に対し蒸着を行なうが、遮蔽部材に起因して生じる温度差により、基板に熱変形が生じて、しわが発生する可能性がある。
【００１５】
そこで、発明者らは、特に基板幅方向で生じる温度差を緩和することを目的に、基板幅方向において基板表面を遮蔽部材により遮蔽することなく、基板幅方向全幅にわたって蒸着膜を形成する（図８及び図９を参照）ことを検討した。
【００１６】
特許文献１、特許文献２、特許文献３、および特許文献４に記載された蒸着装置を用いて基板幅方向全幅にわたって蒸着膜を形成すると、蒸発源から飛来した蒸着原料の一部は、基板表面に付着することなく、基板幅方向で基板の外側に到達することになる。このような蒸着原料が蒸着室内を拡散すると、蒸着室内の各種部材に蒸着原料が付着して、蒸着室内が汚染されることになる。
【００１７】
発明者らは、このような汚染を回避するため、基板幅方向の基板の外側で、基板の背面側に拡散防止部材を配置することを検討した。当該部材に付着した蒸着原料は不要な堆積物を形成する。
【００１８】
この堆積物は蒸着が進行するに伴い成長するため、特に蒸着を長時間継続して行なうと、２つのロールにより保持され搬送されている基板と堆積物との接触が生じ得る。接触すると、基板に亀裂が入り、基板が切断されるという不具合が発生する。また、基板と接触した結果、又は成長した堆積物自身の重みにより、堆積物が前記部材から剥離すると、当該堆積物が基板とロールの間に入り込むことで、基板に損傷を与え、基板が切断される恐れもある。
【００１９】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、ロールツーロール方式の成膜装置において、基板幅方向全幅にわたって蒸着膜を形成する際に、蒸着室内の汚染を抑制しつつ、かつ基板に亀裂および損傷を与えることなく、蒸着を連続して行なうことを可能にする、量産性に優れた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】
【００２０】
本発明の成膜装置は、表面と裏面を有する帯状の基板の前記表面上に、薄膜を形成する成膜装置であって、前記基板を搬送するための、２つのロールを含む搬送機構と、前記２つのロールに巻き付けられ直線状に保持されている前記基板の前記表面上に、薄膜形成領域内で薄膜を形成するための薄膜形成手段であって、前記薄膜形成領域と対向して配置され上方に開放口を有し薄膜原料を収容する原料容器を含む薄膜形成手段と、前記基板の前記表面の幅方向全幅にわたって薄膜が形成されるように前記薄膜形成領域を確定する遮蔽部材と、前記薄膜形成領域において、前記基板の前記裏面と対向して配置され、かつ、前記原料容器から見て、前記基板の幅方向両端から突出する突出部を有することで薄膜原料の拡散を防止する拡散防止部材であって、当該突出部が、前記基板を搬送する方向に対し平行ではない方向に、前記基板とは接触しないように移動可能に構成されている拡散防止部材と、前記搬送機構と、前記薄膜形成手段と、前記遮蔽部材と、前記拡散防止部材とを収容する成膜室と、を有する。
【００２１】
本発明の成膜装置によると、ロールツーロール方式で基板幅方向全幅にわたって蒸着膜を形成する際に、蒸着室内の汚染を抑制しつつ、かつ基板に亀裂および損傷を与えることなく、長時間連続して蒸着を実施することができる。
【００２２】
本発明では、基板幅方向全幅にわたって蒸着膜を形成するが、蒸発源から飛来し基板幅方向両端から外側に到達した蒸着原料を付着させるための拡散防止部材を基板裏面側に配置する。この拡散防止部材は、基板とは接触しないように配置される。これにより、基板と拡散防止部材が接触して基板に損傷を与えることを回避する。拡散防止部材は、薄膜形成領域において、蒸発源から見て基板の幅方向両端から突出する突出部を有する。当該突出部が基板幅方向両端から突出しているために、蒸発源から飛来し基板幅方向両端から外側に到達した蒸着原料が突出部表面に付着することになる。これにより、基板幅方向全幅にわたって蒸着膜を形成しているにもかかわらず、基板表面に付着しなかった蒸着原料が蒸着室内に拡散して蒸着室内を汚染することを回避できる。
【００２３】
当該突出部は移動可能に構成されている。当該突出部が固定された部材であると、突出部の特定箇所に集中的に蒸着原料が付着することになるため、堆積物が大きく成長する。堆積物が大きく成長すると、基板と接触したり、突出部から剥離して基板に損傷を与えたりする可能性がある。そのため、突出部を移動可能に構成することで、突出部の特定箇所で堆積物が大きく成長することを回避することが可能となる。
【００２４】
さらに、突出部が基板搬送方向（基板長手方向）に対し平行に移動すると、上記と同様に堆積物が大きく成長することは避けられないので、突出部は基板搬送方向に対し平行ではない方向に移動するように構成される。ここで、基板搬送方向に対し平行ではない方向とは、基板搬送方向に対し垂直な方向、及び、基板搬送方向に対し傾斜した角度の双方を含む。特定箇所での堆積物の成長を効率よく回避するため、突出部は、基板搬送方向に対し実質的に垂直な方向に移動可能に構成されることが好ましい。
【００２５】
基板の裏面と対向する拡散防止部材の面は、基板の裏面において、基板と略平行に保持されており、拡散防止部材の移動は拡散防止部材と基板裏面が接触しないように行なわれる。
【００２６】
本発明では、基板の裏面に拡散防止部材を配置することで、基板を冷却する効果を奏することもできる。基板に対し蒸着を行なう際には、蒸着材料が有する熱エネルギー及び蒸発源からの輻射熱により基板が加熱され、それにより基板変形が起こることが懸念される。しかし、拡散防止部材が基板裏面に近接して配置されることで、拡散防止部材が基板の熱を吸収し、基板を冷却する効果を発揮するので、基板変形を抑制することが可能になる。
【００２７】
拡散防止部材は一枚の板材から構成されてもよいし、２枚の板材から構成されてもよい。また、拡散防止部材は、無終端ベルトから構成されるものでもよい。この場合、１つの無終端ベルトから構成されてもよいし、２つの無終端ベルトから構成されてもよい。
【００２８】
拡散防止部材が１枚の板材から構成される場合には、拡散防止部材が基板搬送方向に対し平行ではない方向に移動する（図２）ことで、特定箇所での堆積物の成長を回避することができる。ただし、移動した後においても、拡散防止部材の幅方向両端はいずれも、基板の幅方向両端から突出している。
【００２９】
拡散防止部材が２枚の板材から構成される場合には、拡散防止部材は、前記基板の幅方向両端のうち一方の端から突出する第一突出部を有する第一拡散防止部材と、前記基板の幅方向両端のうち他方の端から突出する第二突出部を有する第二拡散防止部材とから構成され、前記第一拡散防止部材と前記第二拡散防止部材は、基板搬送方向に対し平行ではない方向であって、かつ、互いから離れるような方向に移動可能に構成されていることが好ましい（図３）。
【００３０】
この態様によると、第一突出部と第二突出部がそれぞれの近傍の基板幅方向端部から外側に移動する。これにより、突出部に付着した堆積物は基板から離れるように移動することになるので、特定箇所での堆積物の成長を回避しながら、堆積物と基板の接触を確実に回避することが可能になる。
【００３１】
この態様では、前記第一拡散防止部材及び前記第二拡散防止部材のいずれか一方が、前記第一拡散防止部材及び前記第二拡散防止部材が移動した後において前記第一拡散防止部材と前記第二拡散防止部材との間に空間ができないよう前記薄膜形成領域内における前記基板の前記裏面と対向する部分を有することがより好ましい（図４）。
【００３２】
これにより、２枚の拡散防止部材が移動した後においても、２枚の拡散防止部材の間に空間ができず、基板裏面の全面と拡散防止部材が対向していることになる。上述のように拡散防止部材は基板冷却効果も有するが、拡散防止部材の移動後も基板裏面と拡散防止部材が対向することで、前記移動後も持続して、薄膜形成領域の全面で基板冷却効果を発揮することができる。
【００３３】
拡散防止部材が１枚又は２枚の板材から構成される場合には、拡散防止部材が、前記基板の前記裏面に向けて冷却ガスを噴出する噴出口を１以上有することが好ましい。これにより、基板裏面と拡散防止部材との間の空間に冷却ガスが供給されるので、基板裏面から基板を積極的に冷却することが可能となり、より高度の基板冷却効果を得ることができる。
【００３４】
本発明の一実施形態では、拡散防止部材が無終端ベルトから構成され、前記無終端ベルトの表面に付着した薄膜原料を除去する機構をさらに有することができる。当該除去機構は、薄膜形成領域の外部に設ければよい。これにより、無終端ベルト表面に付着した蒸着原料の堆積物を、薄膜形成領域の外部において除去することができるため、拡散防止部材を交換することなく継続的に蒸着膜を形成することができる。
【００３５】
拡散防止部材が１つの無終端ベルトから構成される場合には、当該ベルトの搬送方向が基板搬送方向に対し平行ではない方向であればよい。これにより、特定箇所での堆積物の成長を回避することができる。
【００３６】
拡散防止部材が２つの無終端ベルトから構成される場合には、１つの無終端ベルトが幅方向両端のうち一方の端から突出しており、他方の無終端ベルトが幅方向両端のうち他方の端から突出するように配置される。当該ベルトの搬送方向は基板搬送方向に対し平行ではない方向であると共に、基板裏面と対向している領域での各々のベルトの搬送方向が、それぞれのベルト近傍の基板幅方向端部から外側に向いた方向であればよい（図９）。これにより、ベルト表面に付着した堆積物は基板から離れるように移動し、かつ薄膜形成領域の外部に設けた除去機構によって堆積物が除去されることになるので、特定箇所での堆積物の成長を回避しながら、堆積物と基板の接触を確実に回避することができ、さらに、拡散防止部材を交換することなく継続的に蒸着膜を形成することができる。
【００３７】
本発明では、前記原料容器１つに対して前記薄膜形成領域が２箇所以上設けられてもよい。この場合、本発明は、蒸着方向を切り換えながら行なう複数段の斜め蒸着に適用することも可能である。これにより、成長方向が交互に異なる任意の積層数の蒸着膜を長時間連続して形成することができる。
【００３８】
さらに本発明は成膜方法にも関する。本発明の成膜方法は、本発明の成膜装置を用いた成膜方法であって、前記薄膜形成領域内で、前記基板の前記表面の幅方向全幅にわたって薄膜を形成する成膜工程と、前記成膜工程と並行して、又は前記成膜工程の中断中に、前記拡散防止部材の前記突出部を、前記基板を搬送する方向に対し平行ではない方向に移動させる工程と、を含む。
【００３９】
本発明の成膜方法は、拡散防止部材の突出部を移動させる工程を含むものであるが、この工程は、基板を搬送させながら行なう成膜工程と並行して行なってもよい。すなわち、成膜工程と移動工程を同時に行なってもよい。また、突出部の移動は行なわずに成膜工程のみを行なった後、成膜工程を一旦中断してから、突出部の移動を行い、その後、さらに成膜工程を再開してもよい。
【００４０】
形成される薄膜を厚くしたい場合には、基板の搬送方向を逆転して成膜工程を繰り返すことができるし、基板を掛け替えて同じ搬送方向で再度成膜工程を繰り返してもよい。
【発明の効果】
【００４１】
本発明によれば、２つのロールにより保持された帯状の基板に対し蒸着を行なうロールツーロール方式の成膜装置において、基板の裏面（原料容器と対向していない面）に対向して基板裏面と近接するように、蒸着領域の幅方向両端から突出している突出部を有する拡散防止部材を設けることで、基板幅方向全幅にわたって蒸着膜を形成しようとする際に、基板幅方向で基板の外側に到達した蒸着原料を拡散防止部材の表面に付着させることができる。これにより基板に付着しなかった蒸着原料が蒸着室内を拡散して、蒸着室内を汚染することを防止できる。
【００４２】
しかも、前記突出部は基板の搬送方向とは平行ではない方向に移動可能なように構成されているので、拡散防止部材の特定表面に集中して蒸着原料が堆積すること（すなわち堆積物が大きく成長すること）を回避できる。これにより、拡散防止部材表面の堆積物が基板と接触したり、当該部材表面から剥離したりすることで、基板に亀裂および損傷を与えるのを回避することができる。
【００４３】
以上により、基板幅方向全幅にわたっての蒸着膜形成が、長時間連続して安定に行なうことが可能になるため、本発明の成膜装置は生産性が極めて優れている。
【００４４】
本発明の成膜装置を用いると、優れた生産性で、充放電サイクル特性に優れた電極を製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】本発明の第１の実施形態の蒸着装置を模式的に示す断面図
【図２】本発明の第１の実施形態において、蒸着源から見た基板と板材の関係を示す模式図
【図３】本発明の第二の実施形態において、蒸着源から見た基板と２枚の板材の関係を示す模式図
【図４】本発明の第三の実施形態における２枚の板材の構成を示す横断模式図
【図５】本発明の第四の実施形態における２枚の板材の構成を示す横断模式図
【図６】本発明の第五の実施形態の蒸着装置を模式的に示す断面図
【図７】本発明の第五の実施形態における基板と２つの無終端ベルトの関係を示す横断模式図（上）。蒸着源から見た基板と２つの無終端ベルトの関係を示す模式図（下）。
【図８】蒸着膜が非連続的に形成された基板表面を上面からみた図
【図９】蒸着膜が連続的に形成された基板表面を上面からみた図
【図１０】本発明の第六の実施形態の蒸着装置を模式的に示す断面図
【図１１】本発明の第一の実施形態で移動可能に構成された板材の構成を示す模式図。左図は縦断図。右図は蒸着源から見た図。
【発明を実施するための形態】
【００４６】
以下、図面を参照しながら、本発明による蒸着装置及びこれを用いた蒸着方法の実施形態を説明する。
【００４７】
（第１の実施形態）
＊＊＊片面傾斜での実施形態＊＊＊
本実施形態の蒸着装置では、チャンバー内において、蒸発源から飛来する蒸着原料の入射方向に対して斜めになるようにシート状の基板を搬送し、傾斜した直線状の領域で蒸着を行う。すなわち、傾斜した蒸着領域を１つ有する形態である。
【００４８】
＜蒸着装置の構成＞
図１は、第１の実施形態の蒸着装置を模式的に示す断面図である。蒸着装置１００は、チャンバー（真空槽）２と、チャンバー２の外部に設けられ、チャンバー２を排気するための排気ポンプ１と、チャンバー２の外部からチャンバー２に酸素ガスなどのガスを導入するガス導入管１１とを備える。チャンバー２の内部には、蒸着原料を収容する蒸発源９と、シート状の基板４を搬送するための搬送部と、蒸発源９から蒸発した蒸着原料が到達しない遮蔽領域を形成する遮蔽部と、蒸発源９から蒸発した蒸着原料から基板を遮蔽する移動可能なシャッター１２と、基板４を加熱するための加熱部１６ａ、１６ｂと、ガス導入管１１に接続され、基板４の表面にガスを供給するためのノズル部２２と、基板の裏面側に配置された拡散防止部材たる板材７０とが設けられている。
【００４９】
蒸発源９は、例えば蒸着原料を収容する坩堝などの容器から構成され、蒸着材料および容器は適宜着脱可能に構成されている。この蒸発源９と、蒸着原料を蒸発させるための加熱装置（図示せず）とから、蒸着装置における薄膜形成手段は構成される。加熱装置としては、例えば抵抗加熱装置、誘導加熱装置、電子ビーム加熱装置などを用いることができる。蒸着を行う際には、蒸発源９内に収容された蒸着原料が上記加熱装置によって加熱されて、蒸発源の上面たる蒸発面９ｓから蒸発し、基板４の表面に供給される。
【００５０】
蒸発源９は、蒸発面９ｓが基板４の幅方向に平行に配置され、基板４の幅に対して十分な長さ（例えば６００ｍｍ以上）を有するように構成されていてもよい。これによって、基板４の幅方向に略均一な蒸着を行うことができる。蒸発源９は、単一の容器から構成されていてもよいが、搬送される基板４の幅方向に沿って配列された複数の坩堝から構成されていてもよい。
【００５１】
搬送部は、基板４を巻き付けて保持し得る第１および第２のロール３、８と、基板４を案内するガイド部とを含む。ガイド部は、第１のガイド部材（ここでは搬送ローラ）６および他の搬送ローラ５ａ〜５ｄを有する。これにより、基板４が、蒸発面９ｓから蒸発した蒸着原料が到達する領域（蒸着可能領域）を通過するように、基板４の搬送経路が規定される。測長装置１３は、基板４の搬送で回転する搬送ローラ（ここでは搬送ローラ５ａ）の回転量を計測し、基板４の移動距離を計測することができる。
【００５２】
第１および第２のロール３、８、搬送ローラ５ａ〜５ｄおよび第１のガイド部材６は、例えば長さが６００ｍｍの円筒形を有しており、それらの軸が互いに平行になるようにチャンバー内に配置されている。図１では、これらの円筒形の底面に平行な断面のみが示されている。
【００５３】
本実施形態では、第１および第２のロール３、８の何れか一方が基板４を繰り出し、搬送ローラ５ａ〜５ｄおよび第１のガイド部材６は繰り出された基板４を搬送経路に沿って案内し、第１および第２のロール３、８の他方が基板４を巻き取る。巻き取られた基板４は、必要に応じて、上記他方のロールによってさらに繰り出され、搬送経路を逆方向に搬送される。このように、本実施形態における第１および第２のロール３、８は、搬送方向によって巻き出しロールとしても巻き取りロールとしても機能することができる。また、搬送方向の反転を繰り返すことによって、基板４が薄膜形成領域たる蒸着領域を通過する回数を調整できるので、所望の回数の蒸着工程を連続して実施できる。
【００５４】
搬送ローラ５ａ、５ｂ、第１のガイド部材６および搬送ローラ５ｃ、５ｄは、基板４の搬送経路において第１のロール側からこの順に配置されている。本明細書では、「基板４の搬送経路において第１のロール側」とは、基板４の搬送方向や第１のロールの空間的な配置にかかわらず、第１および第２のロール３、８を両端とする搬送経路上の第１ロール側を意味する。また、搬送ローラ６は、隣接する搬送ローラ５ｂ、５ｃよりも下方に配置され、基板４のうち蒸着原料によって照射される面が、蒸発源９に対して斜めになるように基板４を保持する。
【００５５】
第１のガイド部材６と蒸発源９（蒸発面９ｓ）との間には、第１の遮蔽部材２０が配置されている。これによって、蒸発面９ｓから蒸発した蒸着材料が基板４の法線方向から入射することを防止し、斜め蒸着のみの実施を可能にする。これにより、基板４表面において、基板の長手方向に垂直な蒸着膜未形成部を形成できる。このような構成により、基板４の搬送経路において、第１のガイド部材６よりも第２のロール側に位置する蒸着領域６０が形成される。
【００５６】
遮蔽部は蒸着可能領域内に配置されており、上述した第１の遮蔽部材２０の他に、蒸発源９または排気ポンプ１に接続された排気口（図示せず）を覆うように配置された遮蔽板１０ａ、１０ｂと、ノズル部２２を覆うように配置されたノズル部遮蔽板２４と、チャンバー２の側壁から蒸着領域６０の上端部に向かって延びる遮蔽板１５とを含む。遮蔽板１５は、基板４の搬送経路における蒸着領域６０以外の蒸着可能領域を走行する基板４、第１および第２のロール３、８および加熱部１６ａ、１６ｂなどを覆うように配置され、これらに蒸着原料が到達することを防止する。また、遮蔽板１５は、対応する蒸着領域６０と対向する壁部１５’を有しており、これによって、ノズル部２２の出射口から出射されるガスを効率よく蒸着領域６０近傍に滞留させることが可能になる。
【００５７】
本実施形態における搬送部および遮蔽部は、蒸発面９ｓから蒸発した蒸着材料が搬送経路を走行する基板４の法線方向から基板４に入射しないように、蒸発源９に対して配置されており、これによって、基板４の法線方向から傾斜した方向から蒸着を行う（斜め蒸着）ことが可能になる。図１に示す蒸着装置１００では、第１の遮蔽部材２０およびノズル部遮蔽板２４によって、蒸着材料が基板４の法線方向から基板４に入射することを防止しているが、搬送部の構成によっては、他の遮蔽板（例えば１５など）も同様の機能を有する場合がある。
【００５８】
本発明において、遮蔽部は、基板幅方向で基板全幅に蒸着膜が形成されるように、蒸着領域の基板幅方向においては基板を蒸着源９から遮蔽しないように構成されている。
【００５９】
シャッター１２はそれぞれ、蒸発面９ｓから蒸発した蒸着材料が蒸着領域６０に到達するのを防止したり、到達させたりするために動かすことができる。
【００６０】
ノズル部２２は、ノズル部遮蔽板２４と第１のガイド部材６との間に設置されている。ノズル部２２は、例えば、搬送される基板４の幅方向（図１に示す断面に垂直な方向）に沿って延びた管であり、その側面に、蒸着領域６０にガスを噴出するための出射口が設けられている。出射口は複数設けられていてもよく、これにより、蒸着領域６０において、基板４の幅方向に略均一にガスを供給できる。ノズル部２２は、蒸着領域６０で基板幅方向に対し平行にガスを噴射するように構成されていることが好ましい。このような構成によって、ノズル部２２から出射する酸素ガスと蒸着粒子との反応率を高めることができ、チャンバー２内の真空圧力を悪化させることなく、酸化度の高い蒸着膜を形成することができる。
【００６１】
加熱部１６ａ、１６ｂは、第１のロール側および第２のロール側にそれぞれ配置されている。このような構成により、基板４が蒸着領域６０に移動する前に、基板４を加熱することができる。これによって、基板４の表面に付着した有機物（例えば、金属箔表面の凹凸パターンを形成する際に使用された圧延潤滑油成分（脂肪酸エステル、アルコール、脂肪酸等））を除去して、基板４と蒸着原料との密着力および蒸着原料同士の密着力を向上させることができる。基板４の加熱温度は基板４の強度が低下しすぎない範囲で決定されるので、基板４の材質にもよるが、２００〜４００℃程度が好ましい。具体的には、第１のロール３から基板４が搬送されるときには、加熱部１６ａによって蒸着領域を通過する前の基板４を２００℃〜４００℃（例えば３００℃）に加熱し、第２のロール８から基板４が搬送されるときには、加熱部１６ｂによって蒸着領域を通過する前の基板４を２００℃〜４００℃（例えば３００℃）に加熱する。この際、基板４は、未蒸着の面に蒸着しようとする前でのみ加熱され、一度蒸着された面に再度蒸着しようとする前には加熱しない。
【００６２】
板材７０は、蒸着領域６０で基板４の裏面（蒸発源９と対向していない面）に近接して、当該裏面と平行になるよう配置されている。
【００６３】
図２は、蒸着源９から見た基板４と板材７０の関係を示す模式図である。ここで示すように、板材７０は、蒸着領域６０において、基板４の幅方向両端から突出する部分を有する。基板の幅方向両端から外側に到達した蒸着原料は、基板を通過した直後に当該突出部分に付着することで、チャンバー２内で拡散することが防止されている。板材７０は、基板裏面と平行して配置することができるよう、蒸着領域の長手方向の長さとほぼ同じ長さを持ち、基板幅方向両端から突出するよう基板の幅よりも長い幅を有する表面を有する。
【００６４】
板材７０は、放射率の高い黒色の材料から構成されることが好ましい。例えば、黒アルマイト板材を用いることができる。さらに、付着した蒸着材料が剥離するのを防止するため、板材７０の表面には、＃５０のサンドブラスト処理などの処理を施してもよい。
【００６５】
板材７０と基板４の隙間は、基板４が搬送移動するときに両者が接触しないよう０．５ｍｍ以上開けておくことが好ましい。一方、板材７０と基板４の隙間が広すぎると、拡散した蒸着原料の蒸気が基板４の裏面側に回り込み裏面に蒸着原料が付着したり、また、蒸着原料が板材７０に付着することなく搬送ローラ５ｃ、５ｂ、およびガイド部材６近傍に拡散しこれら部材を汚染したりすることが考えられるので、前記隙間は２ｃｍ以下に設計することが好ましい。
【００６６】
図２で示すように、板材７０は、基板４の搬送方向（基板４の長手方向）に対し垂直な方向に移動可能に構成されている。これにより、蒸着原料が板材７０の特定箇所に堆積して大きく成長することを回避できる。しかし移動方向は垂直方向に限定されない。他の部材と接触しない範囲で、基板４の搬送方向に対し傾斜した方向に移動可能なように構成されてもよい。
【００６７】
蒸着を行なうと、板材７０の、基板４で遮蔽されていない表面に対し、基板４表面に堆積しなかった蒸着原料が堆積することになるが、板材７０が移動しない場合、同じ箇所に蒸着原料の堆積が続くことになる。蒸着原料の堆積物が大きく成長すると、自重により板材７０表面から剥がれやすくなる。板材７０に堆積した堆積物が剥がれた場合、特に本実施の形態では基板経路が斜めになっており、堆積物の落下方向に搬送ローラ６が配置されているため、搬送ローラ６と基板４の間に剥がれた堆積物が噛みこみやすく、搬送移動している基板４に損傷を与える可能性がある。
【００６８】
また、蒸着されている基板４は、蒸発源９からの輻射熱や蒸着膜の凝固熱により温度が上昇し膨張するため、基板４の搬送中に、数ｍｍ程度の蛇行が生じる場合がある。板材７０に堆積した堆積物が成長して厚くなっている場合、数ｍｍ蛇行しつつ搬送移動している基板４と接触し、基板４に損傷を与える可能性がある。基板に損傷が与えられると、基板の幅方向端部に亀裂が生じ、張力をかけて走行する基板２が切断される恐れがある。本発明では、板材７０が移動可能に構成されているため、蒸着原料の付着物が特定箇所に堆積して大きく成長することを回避できる。
【００６９】
板材７０の移動は、図２に示すとおり、移動前及び移動後の双方において、基板幅方向両端から板材の両端がいずれも突出しているように調整される。移動中及び移動後、基板と板材表面との隙間は維持され、両者は接触しない。
【００７０】
図１１で示すように、板材７０は、リニアレール９３とリニア駆動モータ９９を用いることで、一定速度で移動可能に構成することができる。
【００７１】
また、後述する第四の実施形態と同様、第一の実施形態においても、板材表面に、基板の裏面に向けて冷却ガスを噴出する噴出口を設けてもよい。
【００７２】
本発明で用いる基板は帯状の基板であれば、その材質は特に限定されない。リチウム二次電池の電極を作製する場合、集電が可能な金属箔（例えばアルミ箔、銅箔、ニッケル箔など）が用いられる。
【００７３】
＜蒸着装置の動作Ａ＞
次に、蒸着装置１００の動作Ａを説明する。ここでは、蒸着装置１００を用いて、基板４の表面にケイ素酸化物を含む複数の活物質体を形成する場合を例に説明する。
【００７４】
第１工程として、基板保持工程を行う。すなわち、第１および第２のロール３、８のうちの一方のロール（ここでは第１のロール３）に長尺の基板４を巻き付けておく。基板４として、アルミ箔、銅箔、ニッケル箔などの金属箔を用いることができる。後で詳述するように、基板４の表面に複数の柱状の活物質体を所定の間隔を空けて配置する場合、斜め蒸着によるシャドウイング効果を利用するので、そのためには、金属箔の表面に凹凸パターンが形成されていることが好ましい。本実施形態では、凹凸パターンとして、例えば上面が菱形（対角線：２０μｍ×１０μｍ）で高さが１０μｍの四角柱形状の突起が規則的に配列されたパターンを用いる。菱形の長い方の対角線に沿った間隔を２０μｍ、短い方の対角線に沿った間隔を１０μｍ、菱形の辺に平行な方向における間隔を１０μｍとする。また、各突起の上面の表面粗さＲａを例えば２．０μｍとする。凹凸パターンは、規則正しい空間を設ける場合には、規則的に配列したパターンを用いるのが良いが、不規則な空間を設ける場合には、規則的なパターンでなくても良い。また、蒸発源９の坩堝内には蒸着材料（例えばケイ素）を収容し、ガス導入管１１は蒸着装置１００の外部に設置された酸素ガスボンベなどに接続しておく。この状態で、排気ポンプ１を用いてチャンバー２を排気する。
【００７５】
次いで、シャッター１２は、蒸着領域６０に蒸着材料が到達しないように閉めておく。次に第１のロール３に巻き付けられた基板４を繰り出し、第１のガイド部材６を経過して、第２のロール８に向かって搬送する。基板４は、まず、加熱部１６ａで２００℃〜４００℃の温度まで加熱された後、蒸着領域６０まで来たところで停止する。
【００７６】
次に第２工程として、蒸発工程を行う。すなわち、蒸発源９の坩堝内のケイ素を電子ビーム加熱装置などの加熱装置（図示せず）によって蒸発させる。なおケイ素の蒸発は、第３工程の開始前に終了するのではなく、蒸着膜を形成すべき段階では常に継続する。
【００７７】
第３工程として、蒸着膜形成工程を行う。すなわち、シャッター１２を開け、第２工程で蒸発したケイ素を、蒸着領域６０に位置する基板４の表面に供給する。同時に、酸素ガスをガス導入管１１を介してノズル部２２から基板４の表面に供給する。ここで、基板４は停止している。これにより、基板４の表面に、反応性蒸着により、ケイ素と酸素とを含む化合物（ケイ素酸化物）を成長させることができる。こうして第１の蒸着領域６０で第１層が形成される（１回目の蒸着膜形成工程）。
【００７８】
この蒸着膜形成工程では、基板表面に、基板幅方向全幅にわたって蒸着膜が形成されるが、同時に、基板によって遮蔽されていない板材７０の表面に対しても蒸着原料が堆積する。
【００７９】
第４工程として、基板搬送工程を行う。すなわち、第３工程で所定の時間基板４に蒸着を行った後、シャッター１２を閉じ、基板４へのケイ素の到達を停止する。この閉鎖状態で、次に第１のロール３に巻き付けられた基板４を繰り出し、第２のロール８に向かって搬送する。なお、第１のロール３から第２のロール８に向けての搬送方向を、以下「正方向」という。測長装置１３で搬送距離を調整し、蒸着領域６０で蒸着形成された部分が蒸着領域６０を通過した所定の位置で搬送を停止する。このように第３工程で蒸着領域６０に位置し、かつ表面に蒸着膜が形成された領域が、蒸着領域６０の外に配置されるような距離で第４工程の基板搬送を行うことによって、蒸着膜と蒸着膜の間に、蒸着膜未形成部を形成することができる。
【００８０】
次に第５工程として、堆積物回避工程を行う。この工程では、板材７０表面での堆積物の厚みが基板４と板材７０との間の隙間より大きくなる前に、板材７０を基板幅方向に対し垂直な方向に一定量移動させることで、堆積物が大きく成長することを回避する。板材７０表面での堆積物は第３工程でシャッター１２が開放されているあいだ成長し続けるので、第３工程でシャッター１２を開放している時間ｔから、板材７０表面での堆積物の厚みを計測することができる。板材７０表面での堆積物の厚みＨ（ｎｍ）は、基板４への蒸着レートをＡ（ｎｍ／ｓｅｃ）とすると、下記式で与えられる。
【００８１】
Ｈ＝Ａ×ｔ
基板４と板材７０との間の隙間より堆積物の厚みＨが大きくなる前に、板材７０を移動する。これにより、堆積物と基板裏面との接触を回避することができる。板材７０の移動速度は、１ｍｍ／ｓｅｃ〜１０ｍｍ／ｓｅｃ程度で、１回の移動量は５ｍｍ程度であってよい。
【００８２】
板材７０の移動後、第３工程のシャッター１２を開放している時間ｔを０に戻して再び堆積物の厚みを算出して、堆積物の厚みＨが基板４と板材７０との間の隙間より大きくなる前に、板材７０を再度移動する。以後、板材７０の動作を同様に繰り返す。
【００８３】
板材７０の移動を行うタイミングは、第３工程でシャッター１２を開放している時でもよく、第３工程が終了した後でもよく、第４工程の基板搬送中でもよい。
【００８４】
第３工程及び第４工程を繰り返し所定の領域への蒸着が完了した後、第６工程として、基板取り出し工程を行う。すなわち、第４工程で所定の長さの基板４が繰り出され蒸着が終了したら、シャッター１２を閉じ、第２工程を終了する。第２工程終了後、真空チャンバーをいったん大気に戻して、第２のロール８に巻き付けられた基板４を、第１のロール３に付け替える。これにより、第３工程で蒸着膜が形成された面が、再び蒸着領域６０で蒸発源９に対向するように基板４を配置する。その後再び排気ポンプ１を用いてチャンバー２を排気する。
【００８５】
次に、第７工程として、再び、蒸着膜形成工程と基板搬送工程を交互に繰り返す工程を実施する。具体的には、シャッター１２を、第３工程〜第５工程で説明した順序にしたがって開けた状態での蒸着膜形成工程と、シャッター１２を閉じた状態での一定方向の基板搬送工程とを、第４工程と同じ長さの基板４が繰り出されるまで交互に繰り返す。これによって、第３工程〜第４工程で得られた層構造の上に第２層を形成する。すなわち、第７工程によって、基板４の所定領域に、積層構造の活物質体からなる蒸着膜を形成する（２回目の流し工程）。２回目の流し工程では、基板４の法線方向を挟んで、一回目の流し工程とは逆方向から蒸着原料が基板表面に入射することになる。ここれにより、シャドウイング効果を利用したジグザグ状の柱状の活物質体を基板表面に形成することができる。
【００８６】
最後に第８工程として、以上の第６工程と第７工程を交互に、任意の回数繰り返す。これによって、基板４の所定領域に、任意の積層数ｎの活物質体からなる蒸着膜を形成できる。ここで、積層数ｎは、流し工程の回数になる。
【００８７】
図８は、蒸着膜が形成された基板表面を上面からみた図である。蒸発した蒸着原料が第１の遮蔽部材２０によって基板４には入射しないので、その遮蔽された部分において、蒸着膜は不連続である。すなわち、蒸着膜が形成された成膜領域３０ａ、３０ｂ、３０ｃ、３０ｄは、基板４の長手方向に対して垂直に形成された蒸着膜未形成部３１ａ、３１ｂ、３１ｃによって分離されている。また、基板幅方向では、基板の全幅に蒸着膜が形成されている。
【００８８】
＜蒸着装置の動作Ｂ＞
次に、蒸着装置１００の動作Ｂを説明する。ここでは、蒸着装置１００を用いて、基板４の表面にケイ素酸化物を含む複数の活物質体を連続形成する場合を例に説明する。
【００８９】
第１、第２、及び第５工程は動作Ａと同じなので、説明を省略する。
【００９０】
第３工程として、蒸着膜形成工程を行う。すなわち、シャッター１２を開け、第２工程で蒸発したケイ素を、蒸着領域６０に位置する基板４の表面に供給する。同時に、酸素ガスをガス導入管１１を介してノズル部２２から基板４の表面に供給する。ここで、基板４は一定速度で移動している。これにより、基板４の表面に、反応性蒸着により、ケイ素と酸素とを含む化合物（ケイ素酸化物）を、基板４の長手方向に、連続して成長させることができる。こうして第１の蒸着領域６０で第１層が形成される。
【００９１】
第４工程として、基板搬送工程を行う。すなわち、第３工程で所定の時間基板４に蒸着を行った後、シャッター１２を閉じ、基板４へのケイ素の到達を停止する。この閉鎖状態で、次に第１のロール３に巻き付けられた基板４を繰り出し、第２のロール８に向かって搬送する。なお、第１のロール３から第２のロール８に向けての搬送方向を、以下「正方向」という。測長装置１３で搬送距離を調整し、蒸着領域６０で蒸着形成された部分を第２のロール８に巻き込む。
【００９２】
第４工程の後、第６工程として、基板取り出し工程を行う。すなわち、第４工程で所定の長さの基板４が繰り出され蒸着が終了したら、シャッター１２を閉じ、第２工程を終了する。第２工程終了後、真空チャンバーをいったん大気に戻して、第２のロール８に巻き付けられた基板４を、第１のロール３に付け替える。これにより、第３工程で蒸着膜が形成された面が、再び蒸着領域６０で蒸発源９に対向するように基板４を配置する。その後再び排気ポンプ１を用いてチャンバー２を排気する。
【００９３】
次に、第７工程として、再び、蒸着膜形成工程と基板搬送工程を交互に繰り返す工程５０７を実施する。具体的には、シャッター１２を、第３工程〜第５工程で説明した順序にしたがって開けた状態で、基板４を移動しながら行う蒸着膜形成工程と、シャッター１２を閉じた状態での、蒸着部をロールに巻き込むための基板搬送工程とを行う。これによって、第３工程〜第４工程で得られた層構造の上に第２層を形成する。すなわち、第７工程によって、基板４の所定領域に、積層構造の活物質体からなる蒸着膜を形成する（２回目の流し工程）。２回目の流し工程では、基板４の法線方向を挟んで、一回目の流し工程とは逆方向から蒸着原料が基板表面に入射することになる。ここれにより、シャドウイング効果を利用したジグザグ状の柱状の活物質体を基板表面に形成することができる。
【００９４】
最後に第８工程として、以上の第６工程と第７工程を交互に、任意の回数繰り返す。これによって、基板４の所定領域に、任意の積層数ｎの活物質体からなる蒸着膜を形成できる。ここで、積層数ｎは、流し工程の回数になる。
【００９５】
図９は、動作Ｂにおいて蒸着膜が形成された基板表面を上面からみた図である。基板を移動しながら蒸着しているので、蒸着膜未形成部は含まれておらず、蒸着膜は連続して形成されている。すなわち、蒸着膜が形成された成膜領域３０は、シャッター１２を閉鎖するまで、基板４の長手方向に対して連続して形成される。また、基板幅方向では、基板の全幅に蒸着膜が形成されている。
【００９６】
以上では、ケイ素酸化物からなる活物質体を形成する場合を例に蒸着装置１００の動作を説明したが、使用する蒸着材料や得られた蒸着膜の用途はこの例に限定されない。また、上記では、蒸発源９で蒸発させた蒸着原料（ケイ素原子）とノズル部２２から供給されるガス（酸素ガス）とを反応させて蒸着膜を形成しているが、ガスを供給せずに、蒸着原料のみを基板４の表面に成長させてもよい。
【００９７】
（第二の実施形態）
本実施形態は、拡散防止部材の構成以外は第一の実施形態と同様である。以下では拡散防止部材の構成のみを説明する。
【００９８】
本実施形態では、拡散防止部材は２枚の板材７０Ａ、７０Ｂから構成される。図３は、第二の実施形態において、蒸着源９から見た基板４と板材７０Ａ、７０Ｂの関係を示す模式図である。板材７０Ａ、７０Ｂは、図２における板材７０が中央で、長手方向に沿って分割されているように構成される。
【００９９】
この実施形態では、２枚の板材はそれぞれ、基板幅方向で基板の外側に向けて移動する。これにより、板材表面の蒸着原料の堆積物は基板から離れるように移動することになるので、堆積物の厚みを考慮する必要がなく、基板と堆積物が接触するのを確実に回避することができる。なお、本実施形態では、２枚の板材が左右に分離して移動することで、基板幅方向の中央部に、基板裏面が板材と対向していない空間が生じることになる。
【０１００】
（第三の実施形態）
本実施形態は、拡散防止部材が２枚の板材から構成される点及びそれらの移動形式は第二の実施形態と同様であるが、２枚の板材のうち一方に段差構造が設けられている点でのみ当該形態と相違する。
【０１０１】
図４は、第三の実施形態における板材７０Ｃ、７０Ｄの構成を示す横断模式図である。板材７０Ｃには段差構造が設けられており、板材の移動前は、板材７０Ｃの一部領域が板材７０Ｄの後方に配置されているが、板材の移動により前記一部領域が露出し、基板の裏面と直接対向することになる。これによって、２枚の板材がそれぞれ基板の外側に向けて移動した後においても、２枚の拡散防止部材の間に空間ができず、薄膜形成領域における基板裏面の全面と拡散防止部材が対向していることになる。このため、２枚の板材の移動後においても持続して、薄膜形成領域の全面で板材による基板冷却効果を期待することができる。
【０１０２】
（第四の実施形態）
本実施形態は、拡散防止部材が２枚の板材から構成される点及びそれらの移動形式は第二の実施形態と同様であるが、２枚の板材の表面に、冷却ガス用噴出口を有する点でのみ当該形態と相違する。
【０１０３】
図５は、第四の実施形態における板材７０Ｅ、７０Ｆの構成を示す横断模式図である。
板材の内部にはそれぞれマニホールド１１４ａ、１１４ｂが形成され、各マニホールドに対し、冷却ガス導入管１１２ａ、１１２ｂが板材裏面から接続されている。各マニホールドからは、板材表面（基板裏面と対向している面）に向けて複数の冷却ガス用噴出口１１６ａ、１１６ｂが伸長している。これら噴出口を通じて基板裏面に向けて冷却ガスを噴出する。冷却ガスとしては、ヘリウム、アルゴンなどの不活性ガスを用いることができる。冷却ガスの導入量は、冷却ガス導入管に接続されたマスフローコントローラ１１０ａ、１１０ｂによって制御することができる。この実施形態では、蒸着中、基板裏面と板材との空間に冷却ガスを導入することで、基板を積極的に冷却することができる。
【０１０４】
また、第三の実施形態の段差構造と第四の実施形態の冷却ガスの噴出口を組み合わせることも可能である。これによって、導入された冷却ガスを基板裏面と板材との空間に留めておくことが可能になるので、より高度の基板冷却効果を期待することができる。
【０１０５】
（第五の実施形態）
本実施形態は、拡散防止部材の構成以外は第一の実施形態と同様である。以下では拡散防止部材の構成のみを説明する。
【０１０６】
本実施形態では、拡散防止部材は２つの無終端ベルト９０Ａ、９０Ｂから構成される。図６は、第五の実施形態の蒸着装置を模式的に示す断面図である。図７の上図は、第五の実施形態における基板４と２つの無終端ベルト９０Ａ、９０Ｂの関係を示す横断模式図であり、下図は、蒸着源９から見た基板４と２つの無終端ベルト９０Ａ、９０Ｂの関係を示す模式図である。
【０１０７】
この実施形態では、第二の実施形態における２枚の板材の代わりに、２つの無終端ベルトが配置されている。無終端ベルトの経路は、基板幅方向両端部近傍で、基板裏面に対し平行となるよう規定され、この平行な領域が、基板幅方向両端部の内側から外側に向けて突出しており、第二の実施形態における２枚の板材と同様の機能を果たす。２つの無終端ベルトの搬送方向は、基板搬送方向に対し垂直であり、かつ、基板裏面と対向している領域でのベルトの搬送方向が、基板幅方向端部から外側に向いた方向である。
【０１０８】
無終端ベルトとしては、ＳＵＳ製で、厚み０．３ｍｍ程度のものを使用することができる。無終端ベルト９０Ａ、９０Ｂの経路は、ガイドロール９５ａ、９５ｂ、９５ｃ、９６ａ、９６ｂ、９６ｃと駆動ロール９７、９８によって規定され、一定速度で回転可能に構成される。
【０１０９】
さらに、各々のベルトには、基板裏面と対向していない領域で、ブラシローラ９１Ａ、９１Ｂが接触して配置されている。これらブラシローラが無終端ベルト表面を擦りながら回転することで、無終端ベルトの表面に付着した蒸着原料の堆積物を剥離させることができる。この際、ブラシローラ９１Ａ、９１Ｂは、無終端ベルトの搬送方向とは逆方向に、無終端ベルトの搬送速度の３倍程度の速度で回転することが好ましい。また、ブラシローラによって剥離した蒸着原料の堆積物が散乱しないよう、その落下位置には堆積物回収箱９２Ａ、９２Ｂを配置する。
【０１１０】
無終端ベルトの駆動は第一の実施形態の板材の移動と同じタイミングで行なってもよいし、無終端ベルトは常時駆動させていてもよい。
【０１１１】
この実施形態では、拡散防止部材を２つの無終端ベルトから構成したが、１つの無終端ベルトから構成することもできる。その場合の無終端ベルトの搬送方向は、第一の実施形態と同様、基板幅方向と垂直な方向である。
【０１１２】
（第六の実施形態）
＊＊＊Ｗ２（両面）での実施形態＊＊＊
本実施形態の蒸着装置の搬送部は、傾斜した蒸着領域を８箇所有し、かつ、４番目の蒸着領域と５番目の蒸着領域との間で、蒸着源９に対向している基板表面を裏返す反転構造を有するように構成されている。
【０１１３】
蒸発源に対して凸になるようにシート状の基板を搬送し、凸の頂点となる部分の両側の領域で蒸着を行う。これを、Ｖ字型の基板経路（Ｖ字型経路）と呼ぶ。また、Ｖ字型が２つ並んだ経路をＷ字型経路と呼ぶ。本実施形態は、Ｗ字型経路を２つ有する。
【０１１４】
図１０は、第六の実施形態の蒸着装置を模式的に示す断面図である。簡単のため、前述の実施形態で説明した蒸着装置１００と同様の構成要素には、同じ参照符号を付して説明を省略する。
【０１１５】
図１０に示す蒸着装置４００は、第１および第２のロール３、８と、搬送ローラ５ａ〜５ｍと、第１〜第４のガイド部材６ａ〜６ｄとを含む搬送部を有しており、これによって、基板４の搬送経路が規定される。また、蒸発面９ｓから蒸発した蒸着原料が基板４の法線方向から基板４に入射しないように、遮蔽板１５ａ〜１５ｅおよび第１〜第４の遮蔽部材２０ａ〜２０ｄが配置されている。
【０１１６】
搬送ローラ５ａ〜５ｍは、上記基板４の搬送経路において第１のロール側からこの順に配置されている。また、第１〜第４のガイド部材（搬送ローラ）６ａ〜６ｄは、上記基板４の搬送経路において第１のロール側からこの順に配置されている。前述の実施形態と同様に、各ガイド部材６ａ〜６ｄは、蒸発源９から蒸発する蒸着原料の入射方向が蒸発源９と対向している基板表面の法線方向に対して斜めになるように基板４を案内し、Ｖ字型経路を形成する。
【０１１７】
各ガイド部材６ａ〜６ｄと蒸発源９との間には、それぞれ、第１〜第４の遮蔽部材２０ａ〜２０ｄが配置されており、蒸発源９の蒸発面９ｓから蒸発した蒸着材料が基板４の法線方向から入射することを防止するとともに、Ｖ字型経路における蒸着領域を２つに分離している。このような構成により、第１のガイド部材６ａによって形成されたＶ字型経路において、第１のガイド部材６ａよりも第１のロール側に位置する第１の蒸着領域６０ａと、第１のガイド部材６ａよりも第２のロール側に位置する第２の蒸着領域６０ｂとが形成される。同様に、第２のガイド部材６ｂによって形成されたＶ字型経路において、第２のガイド部材６ｂよりも第１のロール側に位置する第３の蒸着領域６０ｃと、第２のガイド部材６ｂよりも第２のロール側に位置する第４の蒸着領域６０ｄとが形成され、第３のガイド部材６ｃによって形成されたＶ字型経路において、第３のガイド部材６ｃよりも第１のロール側に位置する第５の蒸着領域６０ｅと、第３のガイド部材６ｃよりも第２のロール側に位置する第６の蒸着領域６０ｆとが形成され、第４のガイド部材６ｄによって形成されたＶ字型経路において、第４のガイド部材６ｄよりも第１のロール側に位置する第７の蒸着領域６０ｇと、第４のガイド部材６ｄよりも第２のロール側に位置する第８の蒸着領域６０ｈとが形成される。
【０１１８】
これらの第１〜第８の蒸着領域６０ａ〜６０ｈと蒸発面９ｓとの間には、移動可能なシャッター１２ａ〜１２ｄ、及び、移動することで蒸着領域全体を遮蔽可能なシャッター２８が配置されている。
【０１１９】
板材７０ａ〜７０ｈは、蒸着領域６０ａ〜６０ｈで基板４の裏面（蒸発源９と対向していない面）に近接して、当該裏面と平行になるよう配置されている。それぞれの板材の構成は第一の実施形態の板材と同様である。また、第二の実施形態、第三の実施形態、又は第四の実施形態における板材と同様に構成してもよい。さらに、板材ではなく、第五の実施形態で示したような無終端ベルトから構成することもできる。いずれの形態にしろ、各板材及び無終端ベルトは、蒸着領域６０ａ〜６０ｈにおいて、基板４の基板幅方向両端から突出する部分を有し、当該突出部が基板４の搬送方向（基板４の長手方向）に対し垂直な方向に移動可能に構成されている。
【０１２０】
本実施形態における搬送部および遮蔽部は、第１〜第８の蒸着領域６０ａ〜６０ｈにおける蒸着原料の入射方向が基板４の法線方向に対して例えば４５°以上７５°以下の角度だけ傾斜するように、蒸発源９に対して配置されている。
【０１２１】
本実施形態における搬送ローラ５ｆ〜５ｈは、基板４の搬送経路における第４の蒸着領域６０ｄと第５の蒸着領域６０ｅとの間に、第２のロール８を回り込むように配置されている（反転構造）。この構造により、第１〜第４の蒸着領域６０ａ〜６０ｄを含むＷ字型経路を通過した後の基板４を裏返して、第５〜第８の蒸着領域６０ｅ〜６０ｈに案内できるので、チャンバー２の真空状態を保ったままで、基板４の両面に蒸着膜を連続的に形成することが可能になる。
【０１２２】
蒸着装置４００は、各蒸着領域以外の領域に設けられ、基板４を２００℃〜４００℃に加熱する４個の加熱部１６ａ〜１６ｄをさらに備えている。加熱部１６ａ〜１６ｄは、それぞれ、第１、第４、第５および第８の蒸着領域６０ａ、６０ｄ、６０ｅ、６０ｈの上端近傍にそれぞれ配置されている。このような構成により、第１のロール３から第２のロール８に向かって基板４を搬送するときには、各Ｗ字型経路を通過する前の基板４を加熱部１６ａ、１６ｃで加熱し、逆方向に基板４を搬送するときには、各Ｗ字型経路を通過する前の基板４を加熱部１６ｂ、１６ｄで加熱することができる。
【０１２３】
本実施形態では、基板４の表面に垂直で、かつ、基板４の搬送方向を含む断面において、第１および第２のガイド部材６ａおよび６ｂと、第３および第４のガイド部材６ｃおよび６ｄとは、蒸発源９の中心を通る法線Ｎを挟んで両側に配置され、第１から第８の蒸着領域６０ａ〜６０ｈのうち何れか１つが蒸発源９の中心を通る法線と交わるように、蒸発源９に対して搬送部が配置されていることが好ましい。これにより、蒸着可能領域のうち蒸発源９から蒸発した蒸着原料の濃度のより高い領域を利用して蒸着を行うことができるので、蒸着材料の利用効率を向上できる。
【０１２４】
蒸着装置４００の動作方法については蒸着装置１００の動作方法に準じて、適宜改変すればよい。なお、基板搬送工程においてシャッターを閉じる際には、シャッター２８を利用してすべての蒸着領域を遮蔽すればよい。
【０１２５】
蒸着装置４００の動作Ａについては前述の蒸着装置１００の動作Ａに準ずるが、差異を以下に説明する。
【０１２６】
蒸着装置１００では１回の蒸着膜形成工程での蒸着領域が１か所であるが、蒸着装置４００では蒸着領域が基板４の片面に対して４か所あり、両面で合計８か所ある。蒸着装置１００では、第６工程で基板を取り出したが、蒸着装置４００では基板は取り出さず、逆方向に搬送して蒸着を続けることができる。
【０１２７】
第４工程として、基板搬送工程を行う。すなわち、第３工程で所定の時間基板４に蒸着を行った後、シャッター２８を閉じ、基板４へのケイ素の到達を停止する。
【０１２８】
第５工程は、各蒸着領域６０ａ〜６０ｈで独立して行えばよい。
【０１２９】
第５工程を適宜行いながら、第６工程として、基板巻き戻し工程を行う。すなわち、第３工程で所定の長さの基板４が繰り出され蒸着が終了したら、シャッター２８を閉じ、第２のロール８に巻き付けられた基板４を、第１のロール３に巻き戻す。すなわち、第４工程における基板４の巻き取り方向とは逆の方向に基板４を巻き戻す。これによって、第１工程と同じ位置まで基板４を巻き戻す。なお、第２のロール８から第１のロール３に向けての搬送方向を、以下「逆方向」という。
【０１３０】
次に、第７工程として、再び、蒸着膜形成工程を実施する。具体的には、シャッター２８を、第３工程で説明した順序にしたがって開けた状態での蒸着膜形成工程と、シャッター２８を閉じた状態での一定方向の基板搬送工程とを、第３工程と同じ長さの基板４が繰り出されるまで交互に繰り返す。これによって、第３工程で得られた４層構造の上に第５層、第６層、第７層と第８層を形成する。すなわち、第７工程によって、基板４の所定領域に、８層構造の活物質体からなる蒸着膜を形成する（２回目の流し工程）。
【０１３１】
最後に第８工程として、以上の第６工程と第７工程を交互に、任意の回数繰り返す。これによって、基板４の所定領域に、任意の積層数ｎの活物質体からなる蒸着膜を形成できる。ここで、積層数ｎは、流し工程の回数の２倍になる。
【０１３２】
蒸着装置４００は基板４を裏返すための反転構造を有するが、本実施形態の蒸着装置は反転構造を有していなくてもよい。このような蒸着装置では、１回の流し工程で、基板４の一方の表面にのみ８層構造（積層数ｎ＝８）の活物質体が形成される。
【０１３３】
本発明の蒸着装置で形成される活物質体の形状は、上述した種々の実施形態で説明した形状に限定されず、適用しようとする電池の設計容量により適宜選択できる。例えば、各活物質体の積層数ｎも適宜選択される。ただし、積層数ｎは３層以上が好ましい。２層以下では、活物質体の幅方向（横方向）の膨張を十分に抑制できないおそれがある。一方、積層数ｎの好ましい範囲の上限は、活物質体全体の厚さ（例えば１００μｍ以下）および活物質体を構成する各部分の厚さ（例えば２μｍ以上）によって決まり、例えば５０層（１００μｍ／２μｍ）となる。より好ましくは、積層数ｎは３０以上４０以下である。
【０１３４】
本発明の蒸着装置によると、基板４の表面に、基板幅方向全幅にわたって、活物質層を形成できる。このため、蒸着膜が形成された領域と、基板幅方向両端部で蒸着膜が形成されていない領域との間に生じる温度差を解消することができ、基板の熱変形の問題を回避することができる。本発明の蒸着装置は、蒸着法、スパッタリング法またはＣＶＤ法など、基板に熱負荷がかかる蒸着方法において好適に使用することができる。
【０１３５】
活物質層が表面に形成された基板４は、必要に応じて所定のサイズに切断されて、リチウム二次電池などの非水電解質二次電池用の負極を構成することができる。以上の実施形態によると、負極の活物質層を、間隔を開けて配置された複数の微小な活物質体から構成することができるので、活物質の膨張に起因する活物質層の破壊又は極板の変形が抑制され、優れた充放電サイクル特性を実現できる。
【０１３６】
上記負極は、円筒型、扁平型、コイン型、角形等の様々な形状の非水電解質二次電池に適用できる。非水電解質二次電池は、公知の方法により製造できる。具体的には、本発明の蒸着装置を用いて得られた負極を、正極活物質を含む正極板と、微多孔性フィルムなどからなるセパレータを介して対向させて極板群を形成し、この極板群を、リチウムイオン伝導性を有する電解液と共にケース内に収容することにより、非水電解質二次電池を製造できる。正極活物質及び電解液としては、リチウムイオン二次電池に一般的に使用される材料を用いることができる。例えば、正極活物質としてＬｉＣｏＯ２、ＬｉＮｉＯ２、ＬｉＭｎ２Ｏ４などを用い、電解液として、エチレンカーボネート、プロピレンカーボネートなどの環状カーボネート類に６フッ化リン酸リチウムなどの塩を溶解することによって得られる電解液を用いてもよい。電池の封止形態も特に限定されない。
【産業上の利用可能性】
【０１３７】
本発明の成膜装置は、蒸着膜を含む種々のデバイス、例えば電池などの電気化学デバイス、フォトニック素子または光回路部品などの光学デバイス、センサーなどのデバイス素子等の製造に用いられ得る。本発明の成膜装置は、電気化学素子全般の製造に適用可能であるが、特に、充放電に伴う膨張および収縮の大きい活物質を用いた電極の製造に適用すると、活物質の膨張および収縮に起因した電極の変形またはしわの発生が抑制された、エネルギー密度の高い電極を提供できるので有利である。
【符号の説明】
【０１３８】
１          排気ポンプ
２          チャンバー
３、８      巻き出しまたは巻取りロール
４          基板
５ａ〜５ｍ  搬送ローラ
６、６ａ〜６ｄ  ガイド部材
９          蒸発源
９ｓ        蒸発面
１０ａ、１０ｂ      遮蔽板
１１ａ、１１ｂ      ガス導入管
１２ａ〜１２ｄ      シャッター
１３                測長装置
１５ａ〜１５e  遮蔽板
１６ａ〜１６ｄ      加熱部
２０、２０ａ〜２０ｄ      遮蔽部材
２２        ノズル部
２４        ノズル部遮蔽板
２８        シャッター
３０ａ〜３０ｄ      成膜領域
３１ａ〜３１ｃ      蒸着膜未形成部
６０ａ〜６０ｈ      蒸着領域
７０、７０Ａ、７０Ｂ  板材
９０Ａ、９０Ｂ  無終端ベルト
９１Ａ、９１Ｂ  ブラシローラ
９２Ａ、９２Ｂ  堆積物回収箱
９３            リニアガイド
９５ａ、９５ｂ、９５ｃ、９６ａ、９６ｂ、９６ｃ  ガイドロール
９７、９８      駆動ロール    
９９            リニア駆動モータ
１００、４００  蒸着装置
１１０ａ、１１０ｂ  マスフローコントローラ
【図２】
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【図３】
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【図７】
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【図１１】
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【図１】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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