(57)【要約】【課題】基材の周辺の部材に付着した反応生成物のパーティクルに起因する膜質低下を防止し、目的とする機能を発現できる機能性膜を、効率よく安定して形成することを可能にする機能性フィルムの製造方法および製造装置を提供する。【解決手段】シャワー電極内への原料ガスの導入位置を、基材幅方向の両端部側と中央部側とで切り替えることにより、前記課題を解決する。【選択図】図２
2013209691.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
長尺な基材を長手方向に搬送しつつ、搬送される前記基材を挟むように配置された電極対を有する成膜手段を用いてプラズマＣＶＤによって、前記基材の搬送方向と直交する幅方向の前記基材の両端部側に配置されるマスク部材によって規定される成膜領域で、前記基材に無機膜の成膜を行なう機能性フィルムの製造方法であって、
前記電極対の一方の電極であり、前記成膜領域内に原料ガスを供給するシャワー電極内への原料ガスの導入位置を、前記基材の幅方向において前記基材の両端部側として、前記基材への成膜を行う第１成膜ステップと、
前記第１成膜工程の後に、前記シャワー電極内への原料ガスの導入位置を前記第１成膜ステップにおける導入位置よりも中央部側として、前記基材への成膜を行う第２成膜ステップとを有することを特徴とする機能性フィルムの製造方法。
【請求項２】
前記原料ガスは、少なくともシランガスおよび窒素ガスを含むガスであり、成膜される前記無機膜が窒化珪素膜であると共に、前記第１成膜ステップにおいて前記マスク部材上に成膜される窒化珪素膜の原子量比Ｎ／Ｓｉが０．９５以下であり、かつ、前記第２成膜ステップにおいて前記マスク部材上に成膜される窒化珪素膜の原子量比Ｎ／Ｓｉが０．９５よりも大きい請求項１に記載の機能性フィルムの製造方法。
【請求項３】
前記第１成膜ステップでの原料ガスの流量を、前記第２成膜ステップでの原料ガスの流量よりも多くする請求項１または２に記載の機能性フィルムの製造方法。
【請求項４】
前記第１成膜ステップと前記第２成膜ステップとを交互に繰り返して成膜を行う請求項１〜３のいずれかに記載の機能性フィルムの製造方法。
【請求項５】
長尺な基材を長手方向に搬送しつつ、搬送される前記基材を挟むように配置された電極対を有する成膜手段を用いてプラズマＣＶＤによって、前記基材に無機膜の成膜を行なう機能性フィルムの製造装置であって、
前記電極対が配置される領域の、前記基材の搬送方向と直交する幅方向の前記基材の両端部側に配置され、成膜領域を規定するマスク部材と、
前記電極対の一方の電極であり、導入された原料ガスを拡散する拡散室、前記拡散室から前記成膜領域へ連通する複数の貫通孔、および、前記拡散室内に原料ガスを導入するための、前記基材の幅方向において異なる位置に形成された少なくとも３つの導入口を有するシャワー電極と、
前記シャワー電極の少なくとも１つの前記導入口から前記拡散室内に原料ガスを供給する原料ガス供給手段と、
前記原料ガス供給手段が前記シャワー電極に原料ガスを供給する際の導入口を切り替える導入位置切替手段とを有することを特徴とする機能性フィルムの製造装置。
【請求項６】
前記導入位置切替手段は、前記基材の幅方向の両端部側の導入口と、両端部側の導入口を除く導入口とで、原料ガスを供給する導入口を切り替える請求項５に記載の機能性フィルムの製造装置。
【請求項７】
前記導入位置切替手段は、前記基材の幅方向の両端部側の導入口から、両端部側の導入口を除く導入口に、原料ガスを供給する導入口を切り替える請求項５または６に記載の機能性フィルムの製造装置。
【請求項８】
前記シャワー電極は、４つの導入口を有し、前記導入位置切替手段は、幅方向の外側２つの導入口と、内側の２つの導入口とで導入口を切り替える請求項５〜７のいずれかに記載の機能性フィルムの製造装置。
【請求項９】
前記原料ガス供給手段は、前記導入位置切替手段による原料ガスの導入口の切り替えに応じて、原料ガスの供給量を変える請求項５〜８のいずれかに記載の機能性フィルムの製造装置。
【請求項１０】
前記シャワー電極の前記拡散室の、前記基材の表面に垂直な方向の高さは、３ｍｍ以下である請求項５〜９のいずれかに記載の機能性フィルムの製造装置。
【請求項１１】
前記電極対の他方の電極が、前記基材を周面の所定領域に巻き掛けて搬送する円筒状のドラム電極である請求項５〜１０のいずれかに記載の成膜装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＣＶＤによって基材上に成膜を行なう機能性フィルムの製造方法および製造装置に関する。
【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。
また、これらの機能性フィルムの製造に、スパッタリングやプラズマＣＶＤ等の真空成膜法による成膜（薄膜形成）が利用されている。
【０００３】
真空成膜法によって、効率良く、高い生産性を確保して成膜を行なうためには、長尺な基材に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、長尺な基材（ウェブ状の基材）をロール状に巻回してなる供給ロールと、成膜済の基材をロール状に巻回する巻取りロールとを用いる、いわゆるロール・ツー・ロール(Roll to Roll)の成膜装置が知られている。このロール・ツー・ロールの成膜装置は、基材に成膜を行なう成膜位置（成膜領域）を通過する所定の経路で、供給ロールから巻取りロールまで長尺な基材を挿通し、供給ロールからの基材の送り出しと、巻取りロールによる成膜済の基材の巻取りとを同期して行いつつ、成膜位置において、搬送される基材に連続的に成膜を行なう。
【０００４】
ところで、真空成膜法によって、基材に機能膜の成膜を行う際には、基材のみならず、基材を支持する基材支持部材や成膜領域を規定するマスク部材等の基材の周辺に配置される部材にもプラズマおよび原料ガスが接触するため、成膜時に形成される反応生成物が、周辺の部材にも付着してしまうことが避けられない。基材の周辺の部材に付着した反応生成物は、成膜を行うにしたがって堆積し、剥がれ落ちたり、プラズマにエッチングされてパーティクルとなってしまい、形成される膜の品質を低下させ、ひいては、製品の品質を低下させる原因となる。
そのため、周辺の部材に堆積した反応生成物のパーティクルに起因する膜の品質低下を防止するために、基材の周辺の部材にプラズマおよび原料ガスが接触することを防止し、基材の周辺の部材に反応生成物が堆積することを防止することが行われている。
【０００５】
例えば、特許文献１には、基材載置部の下側から側面周囲に至る領域にガス通路を形成し、ガス通路にパージガス（不活性ガス）を導入したとき、パージガスを基材載置部の基材載置面の周縁空間に噴出するように構成し、成膜領域以外の領域にプラズマおよび原料ガスが回り込むことを防止して、周辺の部材に反応生成物が堆積することを防止することが記載されている。
【０００６】
また、特許文献２には、基材ステージと対向する面のガス供給部の外周部であって被処理基材の面内方向における被処理基材の外周端部位置よりも外方の位置に、基材ステージの方向に突出した遮蔽部を備え、原料ガスを遮蔽部の外部に排気することにより、基材の周辺の部材にプラズマおよび原料ガスが接触することを抑制して、周辺の部材に反応生成物が堆積することを抑制することが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２０００−５４１３７号公報
【特許文献２】特開２０１０−２８３０９２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、成膜領域の端部に不活性ガスを吹き付けてプラズマおよび原料ガスの拡散を規制する構成とすると、成膜領域の原料ガスに不活性ガスが混合され、基材に成膜される機能膜の膜質が悪化してしまうという問題があった。
また、ロール・ツー・ロールの成膜装置は、連続的に搬送される基材が成膜領域を通過する際に成膜を行うものであるため、原料ガスを成膜領域から排出し、プラズマおよび原料ガスが周辺の部材に回り込まない構成とすることは困難である。また、ロール・ツー・ロールの成膜装置は、長時間連続的に成膜を行うため、原料ガスを成膜領域から排出したとしても、成膜領域を囲う遮蔽部等に反応生成物が堆積することは避けられない。
【０００９】
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、長尺な基材に、プラズマＣＶＤによって連続的に成膜を行うロール・ツー・ロールの成膜装置において、基材の周辺の部材に付着した反応生成物のパーティクルに起因する膜質低下を防止し、目的とする機能を発現できる機能性膜を、効率よく安定して形成することを可能にする機能性フィルムの製造方法および製造装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記課題を解決するために、本発明は、長尺な基材を長手方向に搬送しつつ、搬送される基材を挟むように配置された電極対を有する成膜手段を用いてプラズマＣＶＤによって、基材の搬送方向と直交する幅方向の基材の両端部側に配置されるマスク部材によって規定される成膜領域で、基材に無機膜の成膜を行なう機能性フィルムの製造方法であって、電極対の一方の電極であり、成膜領域内に原料ガスを供給するシャワー電極内への原料ガスの導入位置を、基材の幅方向において基材の両端部側として、基材への成膜を行う第１成膜ステップと、第１成膜工程の後に、シャワー電極内への原料ガスの導入位置を第１成膜ステップにおける導入位置よりも中央部側として、基材への成膜を行う第２成膜ステップとを有することを特徴とする機能性フィルムの製造方法を提供するものである。
【００１１】
ここで、原料ガスは、少なくともシランガスおよび窒素ガスを含むガスであり、成膜される無機膜が窒化珪素膜であると共に、第１成膜ステップにおいてマスク部材上に成膜される窒化珪素膜の原子量比Ｎ／Ｓｉが０．９５よりも小さく、かつ、第２成膜ステップにおいてマスク部材上に成膜される窒化珪素膜の原子量比Ｎ／Ｓｉが０．９５よりも大きいことが好ましい。
また、第１成膜ステップでの原料ガスの流量を、第２成膜ステップでの原料ガスの流量よりも多くすることが好ましい。
また、第１成膜ステップと第２成膜ステップとを交互に繰り返して成膜を行うことが好ましい。
【００１２】
また、上記課題を解決するために、本発明は、長尺な基材を長手方向に搬送しつつ、搬送される基材を挟むように配置された電極対を有する成膜手段を用いてプラズマＣＶＤによって、基材に無機膜の成膜を行なう機能性フィルムの製造装置であって、電極対が配置される領域の、基材の搬送方向と直交する幅方向の基材の両端部側に配置され、成膜領域を規定するマスク部材と、電極対の一方の電極であり、導入された原料ガスを拡散する拡散室、拡散室から成膜領域へ連通する複数の貫通孔、および、拡散室内に原料ガスを導入するための、基材の幅方向において異なる位置に形成された少なくとも３つの導入口を有するシャワー電極と、シャワー電極の少なくとも１つの導入口から拡散室内に原料ガスを供給する原料ガス供給手段と、原料ガス供給手段がシャワー電極に原料ガスを供給する際の導入口を切り替える導入位置切替手段とを有することを特徴とする機能性フィルムの製造装置を提供するものである。
【００１３】
ここで、導入位置切替手段は、基材の幅方向の両端部側の導入口と、両端部側の導入口を除く導入口とで、原料ガスを供給する導入口を切り替えることが好ましい。
また、導入位置切替手段は、基材の幅方向の両端部側の導入口から、両端部側の導入口を除く導入口に、原料ガスを供給する導入口を切り替えることが好ましい。
また、シャワー電極は、４つの導入口を有し、導入位置切替手段は、幅方向の外側２つの導入口と、内側の２つの導入口とで導入口を切り替えることが好ましい。
【００１４】
また、原料ガス供給手段は、導入位置切替手段による原料ガスの導入口の切り替えに応じて、原料ガスの供給量を変えることが好ましい。
また、シャワー電極の拡散室の、基材の表面に垂直な方向の高さは、３ｍｍ以下であることが好ましい。
また、電極対の他方の電極が、基材を周面の所定領域に巻き掛けて搬送する円筒状のドラム電極であることが好ましい。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、シャワー電極内への原料ガスの導入位置を、基材幅方向の両端部側と中央部側とで切り替えることにより、周辺の部材に堆積する反応生成物の組成を制御して、剥離しにくく、かつ、エッチングされにくい組成とすることができるので、反応生成物の剥離やプラズマによるエッチングによる反応生成物のパーティクルを低減することができる。したがって、形成される機能膜にパーティクルが混入して、機能膜の品質が低下することを防止し、目的とする機能を発現できる機能性フィルムを、効率よく安定して形成することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の機能性フィルムの製造方法を実施する製造装置の一例を概念的に示す図である。
【図２】図１に示す製造装置の一部を示す部分拡大図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本発明の機能性フィルムの製造方法および製造装置について、添付の図面を用いて、詳細に説明する。
【００１８】
図１に、本発明の機能性フィルムの製造方法を実施する本発明の機能性フィルムの製造装置の一例を概念的に示す。なお、図１においては、シャワー電極２０の一部を断面で示している。
なお、図１に示す機能性フィルムの製造装置１０（以下、「成膜装置」ともいう）は、シャワー電極２０が複数の原料ガス導入口を有し、シャワー電極２０への原料ガス導入位置を切り替える導入位置切替手段２４を有する以外は、公知のＣＣＰ−ＣＶＤによるロール・ツー・ロールの成膜装置である。
【００１９】
図示例の成膜装置１０は、長尺な基材Ｚ（フィルム原反）を長手方向に搬送しつつ、シランガスとアンモニアガスとを含む原料ガスを成膜領域に供給して、基材Ｚの表面にプラズマＣＶＤによって、窒化シリコン膜を成膜（製造／形成）して、機能性フィルムを製造するものである。
また、この成膜装置１０は、長尺な基材Ｚをロール状に巻回してなる基材ロール３２から基材Ｚを送り出し、長手方向に搬送しつつ機能膜を成膜して、機能膜を成膜した基材Ｚ（すなわち、機能性フィルム）をロール状に巻き取る、いわゆるロール・ツー・ロール(Roll to Roll)による成膜を行なう装置である。
【００２０】
図２に示す成膜装置１０は、基材Ｚに、プラズマＣＶＤによる膜を成膜することができる装置であって、真空チャンバ１２と、この真空チャンバ１２内に形成される、巻出し室１４と、成膜室１８と、ドラム３０とを有して構成される。
【００２１】
成膜装置１０においては、長尺な基材Ｚは、巻出し室１４の基材ロール３２から供給され、ドラム３０に巻き掛けられた状態で長手方向に搬送されつつ、成膜室１８において、成膜され、次いで、再度、巻出し室１４において巻取り軸３４に巻き取られる（ロール状に巻回される）。
【００２２】
ドラム３０は、中心線を中心に図中反時計方向に回転する円筒状の部材である。
ドラム３０は、後述する巻出し室１４のガイドローラ４０ａよって所定の経路で案内された基材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１８内に搬送して、再度、巻出し室１４のガイドローラ４０ｂに送る。
【００２３】
ここで、ドラム３０は、後述する成膜室１８のシャワー電極２０の対向電極としても作用（すなわち、ドラム３０とシャワー電極２０とで電極対を構成する。）するものであり、アース（接地）されている。
【００２４】
なお、必要に応じて、ドラム３０には、ドラム３０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を切り替え可能に接続してもよい。
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。
【００２５】
巻出し室１４は、真空チャンバ１２の内壁面１２ａと、ドラム３０の周面と、内壁面１２ａからドラム３０の周面の近傍まで延在する隔壁３６ａおよび３６ｂとによって構成される。
ここで、隔壁３６ａおよび３６ｂの先端（真空チャンバ１２の内壁面と逆端）は、搬送される基材Ｚに接触しない可能な位置まで、ドラム３０の周面に近接し、巻出し室１４と、成膜室１８とを、略気密に分離する。
【００２６】
このような巻出し室１４は、前述の巻取り軸３４と、ガイドローラ４０ａおよび４０ｂと、回転軸４２と、真空排気手段４６とを有する。
【００２７】
ガイドローラ４０ａおよび４０ｂは、基材Ｚを所定の搬送経路で案内する通常のガイドローラである。また、巻取り軸３４は、成膜済みの基材Ｚを巻き取る、公知の長尺物の巻取り軸である。
【００２８】
図示例において、長尺な基材Ｚをロール状に巻回してなるものである基材ロール３２は、回転軸４２に装着される。また、基材ロール３２が、回転軸４２に装着されると、基材Ｚは、ガイドローラ４０ａ、ドラム３０、および、ガイドローラ４０ｂを経て、巻取り軸３４に至る、所定の経路を通される（挿通される）。
成膜装置１０においては、基材ロール３２からの基材Ｚの送り出しと、巻取り軸３４における成膜済み基材Ｚの巻き取りとを同期して行なって、長尺な基材Ｚを所定の搬送経路で長手方向に搬送しつつ、成膜室１８における成膜を行なう。
【００２９】
真空排気手段４６は、巻出し室１４内を所定の真空度に減圧するための真空ポンプである。真空排気手段４６は、巻出し室１４内を、成膜室１８の圧力（成膜圧力）に影響を与えない圧力（真空度）にする。
【００３０】
基材Ｚの搬送方向において、巻出し室１４の下流には、成膜室１８が配置される。
成膜室１８は、内壁面１２ａと、ドラム３０の周面と、内壁面１２ａからドラム３０の周面の近傍まで延在する隔壁３６ａおよび３６ｂとによって構成される。
成膜装置１０において、成膜室１８は、シランガスとアンモニアガスとを含むガスを原料ガスとして、ＣＣＰ（Capacitively Coupled Plasma  容量結合型プラズマ）−ＣＶＤによって、基材Ｚの表面に窒化シリコン膜の成膜を行なうものであり、シャワー電極２０と、マスク部材２２と、導入位置切替手段２４と、原料ガス供給手段５８と、高周波電源６０と、真空排気手段６２とを有する。
【００３１】
図２は、図１に示す成膜装置１０をａ方向から見た概略図である。
シャワー電極２０は、成膜装置１０において、ＣＣＰ−ＣＶＤによる成膜の際に、ドラム３０と共に電極対を構成する成膜電極である。図示例において、シャワー電極２０は、一例として、内部に拡散室が形成された中空の略直方体状であり、１つの最大面である放電面をドラム３０の周面に対面して配置される。また、ドラム３０との対向面である放電面には、多数の貫通穴が全面的に形成される。シャワー電極２０は、その放電面と、電極対を形成するドラム３０の周面との間で、成膜のためのプラズマを生成し、成膜領域を形成する。
なお、図示例においては、好ましい態様として、シャワー電極２０の放電面は、ドラム３０の周面に沿う様に湾曲しているが、平板状であってもよい。
【００３２】
また、図２に示すように、放電面とは反対側の面には、原料ガス供給手段５８から供給される原料ガスをシャワー電極２０の内部（拡散室）に導入するための導入口が、基材Ｚの幅方向（以下、単に「幅方向」ともいう）に配列されて複数形成されている。
図示例においては、幅方向の両端部側に形成される２つの外側導入口２０ａ、２０ｄと、その内側に形成される２つの内側導入口２０ｂ、２０ｃとの４つの導入口が形成されており、外側導入口２０ａ、２０ｄには、外側チャンネル２６Ｌが接続され、内側導入口２０ｂ、２０ｃには、内側チャンネル２８Ｌが接続されている。
また、外側導入口２０ａおよび２０ｄ、ならびに、内側導入口２０ｂおよび２０ｃは、それぞれ幅方向の中央部に対称な位置に形成されている。
【００３３】
ここで、本発明の成膜装置１０において、シャワー電極２０内に原料ガスを導入する際に用いられる導入口は、後述する導入位置切替手段２４によって、外側導入口２０ａ、２０ｄを利用する場合と、内側導入口２０ｂ、２０ｃを利用する場合とで切り替え可能に構成されている。
この点に関しては、後に詳述する。
【００３４】
なお、図示例においては、導入口は４つ形成されたが、本発明はこれに限定はされず、外側導入口２０ａ、２０ｄと、中央に形成される１つの導入口の３つを有する構成としてもよい。３つの導入口を有する場合には、利用する導入口は、外側導入口２０ａ、２０ｄと、中央の導入口とで切り替えればよい。
あるいは、５つ以上の導入口を有していてもよい。その場合も、両端部側に形成される２つの導入口と、それ以外の導入口とで切り替えればよい。
【００３５】
また、シャワー電極内に形成される拡散室の高さ（放電面に垂直な方向の幅）は、３ｍｍ以下とすることが好ましい。成膜装置において、シャワー電極２０には、高い電力が印加されるため、拡散室の高さが３ｍｍ以上の場合には、異常放電が発生してしまう。シャワー電極内に形成される拡散室の高さを、３ｍｍ以下とすることにより異常放電の発生を防止することができる。
同様に、異常放電の発生を防止するために、外側導入口２０ａ、２０ｄ、内側導入口２０ｂ、２０ｃの直径、および、放電面に形成される貫通孔の直径は、３ｍｍ以下とすることが好ましい。
また、異常放電を抑制するために、外側導入口２０ａ、２０ｄ、および、内側導入口２０ｂ、２０ｃの周縁部はセラミック等の絶縁部材で形成してもよい。
【００３６】
マスク部材２２は、基材Ｚの幅方向において成膜される領域を規定するための板状部材であり、例えば、アルミナなどのセラミックス等の絶縁物により構成される。
図２に示すように、マスク部材２２ａ、２２ｂは、シャワー電極２０が配置される領域において、基材Ｚが巻き掛けられていないドラム３０の端部および基材Ｚの端部を覆うように基材の幅方向の両端部側にそれぞれ配置されている。これにより、成膜を行う際にプラズマおよび原料ガスが、ドラム３０の端部および基材Ｚの端部に接触することを防止して、ドラム３０の端部および基材Ｚの端部に膜が堆積することを防止している。
【００３７】
導入位置切替手段２４は、原料ガス供給手段５８から供給される原料ガスを、シャワー電極２０に導入する際の導入口を切り替える部位である。
導入位置切替手段２４には、原料ガス供給手段５８から供給される原料ガスをシャワー電極２０内に供給するため流路である外側チャンネル２６Ｌ、および、内側チャンネル２８Ｌが接続されており、原料ガスを供給するチャンネルを外側チャンネル２６Ｌと内側チャンネル２８Ｌとで切り替えるものである。これにより、原料ガスがシャワー電極２０内に導入される導入位置を切り替えることができる。
導入位置切替手段２４としては、種々の公知の流体管路切替装置を利用することができる。
【００３８】
ここで、導入位置切替手段２４により、シャワー電極２０への原料ガスの導入位置を切り替えることによって行われる本発明の機能性フィルムの製造方法について、より詳しく説明する。
【００３９】
まず、成膜開始時には、導入位置切替手段２４により、外側導入口２０ａ、２０ｄに接続される外側チャンネル２６Ｌを選択して、外側導入口２０ａ、２０ｄからシャワー電極２０内の拡散室に原料ガスを供給して連続的に基材Ｚに成膜を行う（第１成膜ステップ）。
シャワー電極２０内に、外側導入口２０ａ、２０ｄから原料ガスを供給する状態で所定の長さの基材Ｚに成膜を行った後（所定の時間経過後）に、導入位置切替手段２４により、内側導入口２０ｂ、２０ｃに接続される内側チャンネル２８Ｌに切り替えて、内側導入口２０ｂ、２０ｃからシャワー電極２０内の拡散室に原料ガスを供給して、連続的に基材Ｚに成膜を行う（第２成膜ステップ）。
【００４０】
ここで、原料ガスに含まれるシランガスは、原料ガスに含まれる他のガスに比べて重く拡散しにくい。また、前述のとおり、シャワー電極２０内の拡散室の高さは、異常放電を抑制するために低くする必要があり、原料ガスを十分に拡散することは難しい。そのため、導入口から離れた位置で成膜された膜ほど、膜中のシリコンの比率が減少し、導入口に近い位置で成膜された膜ほど、膜中のシリコンの比率が高くなる。
従って、上記方法で成膜を行った場合に、マスク部材２２上に堆積する反応生成物は、成膜開始時には、マスク部材２２に近い位置から原料ガスが導入されるので、マスク部材２２に堆積する反応生成物のマスク部材２２側は、シリコンの比率が高い膜となり、その後、導入位置を切り替えて内側の、マスク部材２２から遠い位置から原料ガスが導入されるので、反応生成物の表面側は、シリコンの比率が低い膜となる。
【００４１】
ここで、窒化シリコン膜は、膜中のシリコンの比率が大きいほど、柔らかい膜となり、マスク部材２２から剥離しにくくなる。特に、熱により膨張した場合でも、マスク部材２２との熱膨張率の差を吸収し、剥離を防止できる。しかしながら、柔らかい膜は、プラズマによるエッチングされやすい。
一方、膜中のシリコンの比率が小さいほど、硬い膜となるため、剥離しやすくなるものの、プラズマ耐性が高くエッチングされにくい。
【００４２】
従って、上記方法で成膜を行った際にマスク部材２２に堆積する反応生成物は、マスク部材２２に近い側は柔らかくなるので剥離しにくくなり、また、表面側は硬くなるのでエッチングされにくくなる。これにより、マスク部材２２に堆積する反応生成物の剥離およびプラズマによるエッチングを低減することができ、剥離やエッチングによるパーティクルの発生を低減することができ、パーティクルが混入して機能膜の品質が低下することを防止し、目的とする機能を発現できる機能性フィルムを、効率よく安定して形成することができる。
【００４３】
このように、本発明の製造方法によれば、ロール・ツー・ロールの成膜装置において、連続的に成膜を行う際に、導入位置切替手段２４により、シャワー電極２０内への原料ガスの導入位置を切り替えることにより、マスク部材２２等の周辺の部材に堆積する反応生成物の組成を、積層方向に制御して、剥離しにくく、かつ、エッチングされにくい組成とすることができるので、反応生成物の剥離やプラズマによるエッチングによる反応生成物のパーティクルを低減することができる。
【００４４】
ここで、原料ガスが外側導入口２０ａ、２０ｄから導入される際（第１成膜ステップ）に、マスク部材２２に堆積する反応生成物（窒化珪素膜）の窒素とシリコンの原子量比Ｎ／Ｓｉは、０．９５以下であり、かつ、原料ガスが内側導入口２０ｂ、２０ｃから導入される際（第２成膜ステップ）に、マスク部材２２に堆積する反応生成物（窒化珪素膜）の窒素とシリコンの原子量比Ｎ／Ｓｉは、０．９５よりも大きいことが好ましい。
これにより、堆積する反応生成物の組成が、より確実に、マスク部材２２側が柔らかく剥離しにくく、かつ、表面は硬くエッチングされにくいものとなり、剥離やエッチングによるパーティクルを低減することができ、パーティクルが混入して機能膜の品質が低下することを防止することができる。
【００４５】
また、本発明の機能性フィルムの製造方法においては、第１成膜ステップと第２成膜ステップとを繰り返し行うことが好ましい。
硬い膜の膜厚が厚くなると、内部応力により、膜がはがれてしまうおそれがある。そのため、第２成膜ステップで、マスク部材２２に堆積する反応生成物を硬い膜とした後に、再度、導入位置切替手段２４で、原料ガスの導入位置を切り替えて、外側導入口２０ａ、２０ｄからシャワー電極２０内に原料ガスを導入して、マスク部材２２に堆積する反応生成物を柔らかい膜とし、その後、さらに、導入位置切替手段２４で、原料ガスの導入位置を切り替えて、内側導入口２０ｂ、２０ｃからシャワー電極２０内に原料ガスを導入して、マスク部材２２に堆積する反応生成物の表面を硬い膜として、柔らかい膜と硬い膜とを交互に積層することにより、膜中の内部応力を軽減して、膜がはがれてしまうことを防止することができる。
【００４６】
原料ガス供給手段５２は、プラズマＣＶＤ装置等の真空成膜装置に用いられる公知のガス供給手段であり、導入位置切替手段を介して、シャワー電極２０の内部に、原料ガスを供給する。
前述のように、シャワー電極２０のドラム３０との対向面には、多数の貫通穴が形成されている。従って、シャワー電極２０に供給された原料ガスは、この貫通穴から、シャワー電極２０とドラム３０との間に導入される。
【００４７】
高周波電源６０は、シャワー電極２０に、プラズマ励起電力を供給する電源である。高周波電源６０も、各種のプラズマＣＶＤ装置で利用されている、公知の高周波電源が、全て利用可能である。
さらに、真空排気手段６２は、プラズマＣＶＤによるガスバリア膜の成膜のために、成膜室１８内を排気して、所定の成膜圧力に保つものであり、真空成膜装置に利用されている、公知の真空排気手段である。
【００４８】
次に、図１の成膜装置１０の作用を説明する。
【００４９】
前述のように、回転軸４２に基材ロール３２が装填されると、基材ロール３２から基材Ｚが引き出され、ガイドローラ４０ａ、巻掛ローラ２０、ドラム３０、剥離ローラ２２、およびガイドローラ４０ｂを経て、巻取り軸３４に至る所定の搬送経路を挿通される。
【００５０】
基材Ｚが挿通されたら、真空チャンバ１２を閉塞して、真空排気手段４６および５６を駆動して、巻出し室１４および成膜室１６の排気を開始する。
巻出し室１４および成膜室１６が所定の真空度以下まで排気されたら、次いで、原料ガス供給手段５２を駆動して、成膜室１６に原料ガスを供給し、さらに、真空排気手段４６の駆動を巻出し室１６の所定圧力に応じて調節する。
【００５１】
巻出し室１４および成膜室１６の圧力が所定圧力で安定したら、ドラム３０等の回転を開始して基材Ｚの搬送を開始し、さらに、高周波電源６０を駆動して、基材Ｚを長手方向に搬送しつつ、成膜室１６における基材Ｚへの成膜を開始する。
【００５２】
ここで、前述のように、本発明においては、成膜開始時には、外側導入口２０ａ、２０ｂからシャワー電極２０内に原料ガスが供給される。これにより、マスク部材２２に堆積する反応生成物は、柔らかく剥離しにくい膜となる。所定の長さの基材Ｚに成膜を行った後に、導入位置切替手段２４で、原料ガスの導入位置を内側導入口２０ｂ、２０ｃに切り替えて成膜を行うので、マスク部材２２に堆積する反応生成物は、硬くエッチングされにくい膜となる。
これにより、マスク部材２２に堆積する反応生成物の剥離やプラズマによるエッチングによるパーティクルを低減することができ、パーティクルが混入して機能膜の品質が低下することを防止し、目的とする機能を発現できる機能性フィルムを、効率よく安定して形成することができる。
【００５３】
ここで、上記実施例においては、窒化シリコン膜を成膜するものとし、原料ガスとして、シランガス、アンモニアガスを含む反応ガスを用いたが、本発明はこれに限定はされず、形成する無機膜に応じた公知の反応ガスがすべて利用可能である。
例えば、無機膜として酸化珪素膜を形成する場合であれば、反応ガスとして、シランガスと酸素ガスとを用いればよい。
【００５４】
なお、無機膜としては、ＣＶＤによって成膜可能なものが、全て、利用可能であるが、特に、酸化シリコン、酸窒化シリコン、酸化アルミニウム、窒化シリコン等の無機膜などが好ましく例示される。特に、透明かつ緻密な膜を得やすいとの理由により、アモルファス窒化シリコン膜の成膜に好適に適用できる。
【００５５】
また、必要に応じて、反応ガスに加え、ヘリウムガス、ネオンガス、アルゴンガス、クリプトンガス、キセノンガス、ラドンガスなどの不活性ガス等の各種のガス、窒素ガス、水素ガス等を併用してもよい。
【００５６】
また、原料ガス供給手段５８が供給する原料ガスの流量は、シャワー電極２０の原料ガスの導入位置に応じて、基材Ｚ上に成膜される機能膜の組成Ｎ／Ｓｉが所定の範囲内となるように変更することが好ましい。
前述のとおり、原料ガスには複数種類のガスが含まれ、ガスの種類によって拡散性が異なる。そのため、外側導入口２０ａ、２０ｄから原料ガスを導入する場合と、内側導入口から原料ガスを導入する場合とでは、基板Ｚの幅方向中央部における原料ガスの割合が異なり、成膜される機能膜の組成も異なるものとなる。したがって、外側導入口２０ａ、２０ｄから原料ガスを導入する場合と、内側導入口から原料ガスを導入する場合とで、基板Ｚ上に成膜される機能膜の組成を所定の範囲内にするためには原料ガスの拡散性に応じて、外側導入口２０ａ、２０ｄから原料ガスを導入する場合と、内側導入口から原料ガスを導入する場合とで、原料ガスの流量を変更すればよい。
【００５７】
本実施例においては、原料ガスは、シランガスとアンモニアガスとを含み、シランガスの拡散性が低いので、外側導入口２０ａ、２０ｄから原料ガスを導入する場合には、内側導入口２０ｂ、２０ｃから原料ガスを導入する場合よりも、原料ガスの流量を多くして、幅方向中央部のシランガスの量が多くなるようにすればよい。
【００５８】
なお、本発明において、ＣＶＤ成膜室における成膜方法は、図示例のＣＣＰ−ＣＶＤに限定はされず、例えばＩＣＰ−ＣＶＤや、直流（ＤＣ）プラズマＣＶＤ、マイクロ波プラズマＣＶＤなど、他のＣＶＤにも利用可能である。
特に、広範囲に安定してプラズマを立てることができロール・ツー・ロールに適している、交流電源を使用することにより絶縁性基材上にも成膜できる、などの理由により、ＣＣＰ−ＣＶＤを行う成膜装置に好適に適用することができる。
【００５９】
また、本実施例においては、好ましい態様として、長尺な基材を、基材の長手方向に搬送しつつ、ドラムに巻き掛けて成膜を行なう、いわゆる、ロール・ツー・ロール(Roll to Roll)の構成としたが、本発明はこれに限定はされず、ロール・ツー・ロールの装置であって、成膜室に、対面して配置される板状の電極対を設け、この電極対の間を、長尺な基材を長手方向に搬送すると共に、基材と電極との間に原料ガスを供給してプラズマＣＶＤによる成膜を行なう構成としてもよい。
【００６０】
以上、本発明の機能性フィルムの製造方法および製造装置について詳細に説明したが、本発明は、上述の例に限定はされず、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】
【００６１】
以下、本発明の具体的実施例を挙げて、本発明について、より詳細に説明する。
【００６２】
［実施例１］
図１に示す成膜装置を用いて、基材にガスバリア膜として窒化珪素膜を形成した。
【００６３】
基材は、幅１０００ｍｍ、厚さ１００μｍのＰＥＴフィルムを用いた。
また、原料ガスとしては、シランガス（ＳｉＨ４）、アンモニアガス（ＮＨ３）、窒素ガス（Ｎ２）を用いた。
また、成膜圧力は４０Ｐａとした。
また、シャワー電極２０は、幅１０００ｍｍ、拡散室の高さ２ｍｍ、導入口の径３ｍｍとし、外側導入口２０ａ、２０ｄの位置を、幅方向中央から４５０ｍｍの位置とし、内側導入口２０ｂ、２０ｃの位置を幅方向中央から２００ｍｍの位置とした。すなわち、外側導入口２０ａ、２０ｄの間の距離を９００ｍｍ、内側導入口２０ｂ、２０ｃの間の距離を４００ｍｍとした。
また、シャワー電極２０に接続される高周波電源６０として、周波数１３．５６ＭＨｚの高周波電源を用い、シャワー電極２０に供給したプラズマ励起電力は３ｋＷとした。
また、ドラム３０として、直径１０００ｍｍ、幅１０５０ｍｍのドラムを用いた。また、ドラム３０は接地した。
また、マスク部材２２は、幅５０ｍｍとした。また、マスク部材２２ａ、２２ｂの間の距離、すなわち、基材Ｚ上の幅方向の成膜領域は９５０ｍｍとした。
また、成膜する機能膜（窒化珪素膜）の膜厚は５０ｎｍとした。
【００６４】
また、原料ガスの流量は、成膜領域の基材Ｚ上に成膜される機能膜の元素比Ｎ／Ｓｉが０．９５〜１．１の範囲となるように、外側導入口２０ａ、２０ｄから原料ガスを導入する場合には、シランガスの流量を１００ｓｃｃｍ、アンモニアガスの流量を１５０ｓｃｃｍ、窒素ガスの流量を１０００ｓｃｃｍとし、内側導入口２０ｂ、２０ｃから原料ガスを導入する場合には、シランガスの流量を８５ｓｃｃｍ、アンモニアガスの流量を１２０ｓｃｃｍ、窒素ガスの流量を９００ｓｃｃｍとした。
【００６５】
成膜開始から基材Ｚの１００ｍの位置までは、外側導入口２０ａ、２０ｄから原料ガスを導入し、１００ｍの位置から終了までは内側導入口２０ｂ、２０ｃから原料ガスを導入した。
【００６６】
このような条件の下、成膜装置１０において、基材Ｚに機能膜の成膜を３００ｍ行い、成膜長さ（成膜距離）５ｍの位置、５０ｍの位置、１００ｍの位置、１５０ｍの位置、２００ｍの位置、２５０ｍの位置、３００ｍの位置のそれぞれを成膜中に、シャワー電極２０近傍で、時間当たりのパーティクルの数をパーティクルカウンター（インフィコン社製）で検出し、パーティクルの数が５０個／ｍｉｎ以下の場合を良、５０〜７５個／ｍｉｎの場合を可、７５個／ｍｉｎの場合を不可と評価した。
評価の結果、５ｍの位置〜３００ｍの位置のすべてにおいて良であった。
【００６７】
［実施例２］
成膜開始から基材Ｚの５０ｍの位置までは、外側導入口２０ａ、２０ｄから原料ガスを導入し、５０ｍの位置から１００ｍの位置までは内側導入口２０ｂ、２０ｃから原料ガスを導入し、その後、５０ｍ毎に導入口の位置を交互に変更した以外は、実施例１と同様にして、基材Ｚに機能膜の成膜を行い、パーティクルの検出を行った。
評価の結果、５ｍの位置〜３００ｍの位置のすべてにおいて良であった。
【００６８】
［比較例１］
成膜開始から終了まで、外側導入口２０ａ、２０ｄから原料ガスを導入した以外は、実施例１と同様にして、基材Ｚに機能膜の成膜を行い、パーティクルの検出を行った。
評価の結果、５ｍの位置〜１００ｍの位置では良、１５０ｍの位置〜２５０ｍの位置では可、３００ｍの位置では不可であった。
また、マスク部材２２上に堆積した反応生成物の組成をエッチングＥＳＣＡで分析したところ元素比Ｎ／Ｓｉは０．９１であった。
【００６９】
［比較例２］
成膜開始から終了まで、内側導入口２０ｂ、２０ｃから原料ガスを導入した以外は、実施例１と同様にして、基材Ｚに機能膜の成膜を行い、パーティクルの検出を行った。
評価の結果、５ｍの位置〜１００ｍの位置では良、１５０ｍの位置〜３００ｍの位置では不可であった。
また、マスク部材２２上に堆積した反応生成物の組成をエッチングＥＳＣＡで分析したところ元素比Ｎ／Ｓｉは１．０２であった。
【００７０】
［比較例３］
成膜開始から５０ｍの位置までは、内側導入口２０ｂ、２０ｃから原料ガスを導入し、５０ｍの位置から終了までは外側導入口２０ａ、２０ｄから原料ガスを導入した以外は、実施例１と同様にして、基材Ｚに機能膜の成膜を行い、パーティクルの検出を行った。
評価の結果、５ｍの位置〜１５０ｍの位置では良、２００ｍの位置〜３００ｍの位置では不可であった。
結果を表１に示す。
【００７１】
【表１】
2013209691.tif 000003
【００７２】
表１に示されるように、成膜開始時は、外側導入口２０ａ、２０ｄからシャワー電極２０内に原料ガスを供給し、その後、導入位置を切り替えて、内側導入口２０ｂ、２０ｃから原料ガスを導入して成膜を行う本発明は、マスク部材２２に堆積する反応生成物の組成が、マスク部材２２側は、柔らかく剥離しにくい膜となり、表面側では硬くエッチングされにくい膜となるので、マスク部材２２に堆積する反応生成物の剥離やエッチングによるパーティクルを低減することができる。これにより、パーティクルが混入して機能膜の品質が低下することを防止して、目的とする機能を発現できる機能性フィルムを、効率よく安定して形成することができる。
【００７３】
これに対して、比較例１は、マスク部材２２に堆積する反応生成物が柔らかい膜となるので、連続して成膜を行いマスク部材２２に反応生成物が堆積するに従って、エッチングによるパーティクルが増加するのがわかる。
また、比較例２は、マスク部材２２に堆積する反応生成物が硬い膜となるので、成膜が進んで膜の厚さが厚くなると剥離が多くなり、急激にパーティクルが増加することがわかる。
また、比較例３は、マスク部材２２に堆積する反応生成物は、マスク部材２２側が硬く、表面側が柔らかい膜となるので、エッチングおよび剥離によるパーティクルが増加することがわかる。
以上の結果より、本発明の効果は明らかである。
【符号の説明】
【００７４】
１０    機能性フィルム製造装置（成膜装置）
１２    真空チャンバ
１２ａ  内壁面
１４    巻出し室
１８    成膜室
２０    シャワー電極
２０ａ、２０ｄ  外側導入口
２０ｂ、２０ｃ  内側導入口
２２    マスク部材
２４    導入位置切替手段
２６Ｌ  外側チャンネル
２８Ｌ  内側チャンネル
３０    ドラム
３２    基材ロール
３４    巻取り軸
３６    隔壁
４０    ガイドローラ
４２    回転軸
４６、６２  真空排気手段
５８    原料ガス供給手段
６０    高周波電源
Ｚ    基材
【図１】
2013209691.tif 000004
【図２】
2013209691.tif 000005