(57)【要約】【課題】  薄膜形成効率に優れ、目的とする薄膜を形成できる薄膜形成装置を提供する。【解決手段】  本発明の薄膜形成装置１は、帯状基板２を螺旋状の搬送軌跡を描くように搬送し、前記帯状基板２を薄膜形成エリアと非形成エリアに交互に通過させるキャンロール３１を有する搬送装置３と、前記薄膜形成エリアに設けられ且つそれぞれ独立して真空状態に制御可能な複数の個別チャンバー５１，５２，５３と、前記各個別チャンバー５１，５２，５３内に設けられた成膜源６１，６２，６３と、を有する。【選択図】  図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
帯状基板を螺旋状の搬送軌跡を描くように搬送し、前記帯状基板を薄膜形成エリアと非形成エリアに交互に通過させるキャンロールを有する搬送装置と、
前記薄膜形成エリアに設けられ且つそれぞれ独立して真空状態に制御可能な複数の個別チャンバーと、
前記各個別チャンバー内に設けられた成膜源と、を有する薄膜形成装置。
【請求項２】
前記複数の個別チャンバーが、仕切り壁を介して区画されており、
前記仕切り壁の端部が、前記キャンロールに接する又は近接している、請求項１に記載の薄膜形成装置。
【請求項３】
前記キャンロールが溝部を有し、
前記仕切り壁の端部が、前記溝部に挿入されている、請求項２に記載の薄膜形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、帯状基板に薄膜を形成する薄膜形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
帯状基板の表面に各種薄膜を形成する方法として、ロールツーロール方式が知られている。ロールツーロール方式は、帯状基板をロールから引き出して搬送し、その搬送途中で帯状基板の表面に薄膜を形成した後、その帯状基板を再びロールに巻き取る方式をいう。
例えば、特許文献１には、ロールツーロール方式にて、帯状基板の表面にガスバリア性有機薄膜を形成することが開示されている。
また、特許文献２には、帯状基板を螺旋状の搬送軌跡を描くように搬送している途中で、帯状基板の表面に太陽電池セルの導電膜などを形成することが開示されている。特許文献２の方法は、帯状基板を螺旋状に搬送するので、特許文献１の方法に比して、薄膜形成効率に優れている。
【０００３】
ところで、特許文献２の［００４４］及び図６には、帯状基板を螺旋状に搬送するロールの軸方向に複数の材料供給部を配置することにより、帯状基板の表面に異種の薄膜を連続的に積層する方法が開示されている。
しかしながら、前記方法では、ロールの軸方向に隣り合った材料供給部からの各材料が混じり合い、異種の材料が混合した薄膜が形成されるという問題点がある。すなわち、前記方法では、目的とする薄膜が形成され難いという問題点がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００７−２３０１１５号公報
【特許文献２】特開２０１３−１３９６２１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明の目的は、薄膜形成効率に優れ、目的とする薄膜を形成できる薄膜形成装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の薄膜形成装置は、帯状基板を螺旋状の搬送軌跡を描くように搬送し、前記帯状基板を薄膜形成エリアと非形成エリアに交互に通過させるキャンロールを有する搬送装置と、前記薄膜形成エリアに設けられ且つそれぞれ独立して真空状態に制御可能な複数の個別チャンバーと、前記各個別チャンバー内に設けられた成膜源と、を有する。
【０００７】
本発明の好ましい薄膜形成装置は、前記複数の個別チャンバーが、仕切り壁を介して区画されており、前記仕切り壁の端部が、前記キャンロールに接する又は近接している。
本発明の好ましい薄膜形成装置は、前記キャンロールが溝部を有し、前記仕切り壁の端部が、前記溝部に挿入されている。
【発明の効果】
【０００８】
本発明の薄膜形成装置を用いれば、材料が混じり合うことなく、目的とする薄膜を帯状基板に効率よく形成できる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】第１実施形態の薄膜形成装置の概略右側面図。
【図２】同薄膜形成装置の概略平面図。
【図３】図１の矢印ＩＩＩ方向から見た薄膜形成装置の平面図。
【図４】図２の矢印ＩＶ方向から見た薄膜形成装置の左側面図。
【図５】図２の矢印Ｖ方向から見た薄膜形成装置の正面図。
【図６】図５のＶＩ−ＶＩ線で切断した断面図。
【図７】図５の丸囲いＶＩＩ部の拡大図。
【図８】第２実施形態の薄膜形成装置の正面図。
【図９】図８のＩＸ−ＩＸ線で切断した断面図。
【図１０】第３実施形態の第１例の薄膜形成装置の平面図。
【図１１】第３実施形態の第２例の薄膜形成装置の正面図。
【図１２】第４実施形態の薄膜形成装置の左側面図。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本発明について、図面を参照しつつ説明する。ただし、各図における大きさ及び長さなどの寸法は、実際のものとは異なっていることに留意されたい。
また、本明細書において、用語の頭に、「第１」、「第２」を付す場合があるが、この第１などは、用語を区別するためだけに付加されたものであり、その順序や優劣などの特別な意味を持たない。「帯状」とは、一方向における長さが、一方向と直交する方向における長さよりも十分に長い略長方形状を意味する。前記帯状は、例えば、前記一方向における長さがそれと直交する方向における長さの１０倍以上の略長方形状であり、好ましくは３０倍以上であり、より好ましくは１００倍以上である。「長手方向」は、前記帯状の一方向（帯状の長辺と平行な方向）であり、「短手方向」は、前記長手方向と直交する方向（帯状の短辺と平行な方向）である。「ＰＰＰ〜ＱＱＱ］という表記は、「ＰＰＰ以上ＱＱＱ以下」を意味する。
【００１１】
［第１実施形態］
本発明の薄膜形成装置は、帯状基板を螺旋状の搬送軌跡を描くように搬送する搬送装置と、それぞれ独立して真空状態に制御可能な複数の個別チャンバーと、前記各個別チャンバー内に設けられた成膜源と、を有する。
【００１２】
＜帯状基板＞
帯状基板の表面には、１層又は２層以上の薄膜が形成される。
前記帯状基板は、フレキシブル性を有する。フレキシブルな帯状基板は、ロールに巻くことができる、柔軟なシート状物である。
前記帯状基板としては、例えば、樹脂フィルム、金属シート、ガラスシートなどが挙げられる。帯状基板は、透明又は不透明のいずれでもよい。なお、帯状基板として金属シートを用いる場合、必要に応じて、その金属シートの表面に絶縁層が設けられる。
【００１３】
前記樹脂フィルムとしては、例えば、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、ポリブチレンテレフタレート等のポリエステル系樹脂フィルム；ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリメチルペンテン、エチレン−プロピレン共重合体、エチレン−酢酸ビニル共重合体等のα−オレフィンをモノマー成分とするオレフィン系樹脂フィルム；ポリ塩化ビニル系樹脂フィルム；酢酸ビニル系樹脂フィルム；ポリカーボネート系樹脂フィルム；ポリフェニレンスルフィド系樹脂フィルム；ポリアミド（ナイロン）、全芳香族ポリアミド（アラミド）等のアミド系樹脂フィルム；ポリイミド系樹脂フィルム；ポリエーテルエーテルケトン系樹脂フィルム；などが挙げられる。前記樹脂フィルムとしては、成膜源などからの輻射熱による影響を考慮すると、耐熱性が高いフィルム、特に、ガラス転移温度が高く且つ熱収縮し難いフィルムを用いることが好ましい。ガラス転移温度が低い又は熱収縮し易いフィルムを用いると、薄膜の形成の際に帯状基板に歪が生じるおそれがある。このような点から、樹脂フィルムとしては、耐熱性の高いフィルムを用いることが好ましい。例えば、短手方向（ＴＤ）及び長手方向（ＭＤ）の各収縮率が、ともに０．５％以下である樹脂フィルムが好ましい。このような耐熱性の高い樹脂フィルムとしては、シクロオレフィンポリマー、ポリエチレンナフタレート、ポリエチレンサルファイド、ポリフェニルサルファイド、ポリカーボネート、ポリイミド、ポリアミドなどからなる樹脂フィルムが挙げられる。
前記金属シートの金属としては、例えば、ステンレス、鉄、アルミニウム、ニッケル、コバルト、銅、及びこれらの合金等が挙げられ、好ましくは、ステンレスが用いられる。
帯状基板の厚みは、特に限定されず、通常、２０μｍ〜２００μｍであり、ハンドリングの観点から５０μｍ〜１５０μｍが好ましい。
また、前記帯状基板の幅は、特に限定されないが、例えば、１００ｍｍ以下が好ましい。
【００１４】
前記帯状基板は、その表面（薄膜を形成する面）に、コロナ放電処理、プラズマ放電処理若しくはイオンエッチング（ＲＩＥ）処理などの表面改質処理が施されていてもよい。或いは、前記帯状基板の表面に、平滑層及び接着層となり得る、無機物の層又はポリマーの層が形成されていてもよい。
【００１５】
＜薄膜形成装置＞
本発明の薄膜形成装置は、ロールツーロール方式にて帯状基板の表面に薄膜を形成する。
薄膜形成装置は、帯状基板を螺旋状の搬送軌跡を描くように搬送し、前記帯状基板を薄膜形成エリアと非形成エリアに交互に通過させるキャンロールを有する搬送装置と、前記薄膜形成エリアに設けられ且つそれぞれ独立して真空状態に制御可能な複数の個別チャンバーと、前記各個別チャンバー内に設けられた成膜源と、を有する。
図１及び図２は、薄膜形成装置の概要を示す概略図である。図３乃至図５は、薄膜形成装置の内部構造を示す図である。Ｘ方向、Ｙ方向及びＺ方向は、それぞれ互いに直交する方向である。図示例では、装置の上下方向をＺ方向として表しているが、これに限定されず、例えば、Ｘ方向又はＹ方向が装置の上下方向であってもよい。また、各図の細矢印は、帯状基板の進行方向を示す。
図１及び図２において、ロール９１に巻かれた帯状基板２を引き出し、その帯状基板２を薄膜形成装置１に導入して帯状基板２の表面に薄膜を形成した後、薄膜形成済み帯状基板２が再びロール９２に巻き取られる。
薄膜形成装置１は、図１乃至図５に示すように、搬送装置３と、搬送装置３の外側を覆い且つ薄膜形成エリアと非形成エリアを有するメインチャンバー４と、メインチャンバー４内に区画された複数の個別チャンバー５１，５２，５３と、成膜源６１，６２，６３と、を有する。
搬送装置３は、螺旋状の搬送軌跡を描くように帯状基板２を送り、その帯状基板２を薄膜形成エリアと非形成エリアに交互に導いていく。
その搬送装置３の基本構成は、帯状基板２をその長手方向に送るように回転可能なキャンロール３１と、複数の補助ロール３２１，３２２と、を有する。補助ロール３２１，３２２は、例えば、左右一組設けられている。以下、一方の補助ロールを第１補助ロール３２１といい、もう一方を第２補助ロール３２２という。
【００１６】
キャンロール３１は、その一部が薄膜形成エリアに含まれ且つその残部が非形成エリアに含まれるように、メインチャンバー４内に配置されている。第１及び第２補助ロール３２１，３２２は、その全部が非形成エリアに含まれるように、メインチャンバー４内に配置されている。
キャンロール３１には、温度制御手段（図示せず）が具備されている。温度制御手段は、キャンロール３１の周面を通じて帯状基板２を所望の温度に維持するものある。前記温度制御手段としては、例えば、シリコーンオイルなどを循環させる熱媒循環装置などが挙げられる。
【００１７】
キャンロール３１は、全体として円柱状であり、その周面に後述する溝部３１１が形成されている。キャンロール３１は、回転軸３１Ｓに回転可能に軸支されている。キャンロール３１の回転軸３１Ｓは、Ｘ方向に延びている。
第１補助ロール３２１及び第２補助ロール３２２は、キャンロール３１よりも小径の円柱状であり、第１補助ロール３２１及び第２補助ロール３２２を左右一組として、複数組配置されている。図示例では、８個の第１補助ロール３２１と８個の第２補助ロール３２２が設けられている。従って、８組の第１補助ロール３２１及び第２補助ロール３２２が設けられている。
各第１補助ロール３２１は、キャンロール３１から送られる帯状基板２を第２補助ロール３２２に送るロールであり、各第２補助ロール３２２は、第１補助ロール３２１から送られる帯状基板２をキャンロール３１に送るロールである。各第１補助ロール３２１及び第２補助ロール３２２は、それぞれ独立した回転軸３２１Ｓ，３２２Ｓに軸支されている。複数の第１補助ロール３２１の回転軸３２１Ｓは、略平行であり、複数の第２補助ロール３２２の回転軸３２２Ｓも、略平行に配置されている。また、第１補助ロール３２１の回転軸３２１Ｓと第２補助ロール３２２の回転軸３２２Ｓもまた略平行に配置されている。ここで、本明細書において、「略平行」は、完全に平行、又は、０度±０．１４度の範囲内にあることをいう。
第１補助ロール３２１の回転軸３２１Ｓ及び第２補助ロール３２２の回転軸３２２Ｓは、それぞれ、Ｘ方向及びＹ方向を含む面内に含まれ、且つ、Ｘ方向に対して傾斜されている。前記Ｘ方向に対する第１補助ロール３２１の回転軸３２１Ｓ及び第２補助ロール３２２の回転軸３２２Ｓの傾斜角は、鋭角であれば特に限定されず、図示例では、例えば、１度〜１５度の範囲内に設定されている。前記傾斜角を調整することにより、帯状基板２を螺旋状に搬送する際の、帯状基板２の間隔を適宜設定できる。
【００１８】
第１補助ロール３２１及び第２補助ロール３２２は、キャンロール３１から離れ且つキャンロール３１を基準としてＺ１側にそれぞれ配置されている。また、第１補助ロール３２１は、Ｙ２側に配置され、第２補助ロール３２２は、Ｙ１側に配置されている。すなわち、第１補助ロール３２１と第２補助ロール３２２は、ほぼＹ方向において向かい合って対を成し、キャンロール３１を基準としてＺ１側にそれぞれ配置されている。
第１補助ロール３２１の周面のうち最外側部の幅方向中心とキャンロール３１の周面のうち最外側部とを結んだ仮想線は、Ｚ方向と略平行とされている。また、第２補助ロール３２２の周面のうち最外側部の幅方向中心とキャンロール３１の周面のうち最外側部とを結んだ仮想線は、Ｚ方向と略平行とされている。前記各仮想線がＺ方向と略平行となるように、第１補助ロール３２１及び第２補助ロール３２２はそれぞれ配置されている。
【００１９】
そして、メインチャンバー４内に導かれた帯状基板２は、キャンロール３１の周面のうちＺ２側の半分に掛けられて搬送され、第１補助ロール３２１の周面のうちＺ１側の１／４部分に掛けられ、さらに、第２補助ロール３２２の周囲のうちＺ１側の反対側１／４部分に掛けられて搬送された後、再び、キャンロール３１に掛けられ、これを繰り返す。図示例では、帯状基板２は、下方側から見てキャンロール３１に９回巻き掛けられる。かかる帯状基板２は、キャンロール３１と第１補助ロール３２１及び第２補助ロール３２２とに交互に接して螺旋状の搬送軌跡を描きながら、Ｘ１側からＸ２側へと搬送される。具体的には、メインチャンバー４内に導かれた帯状基板２は、キャンロール３１のＸ１側の端部からキャンロール３１の周面上を円弧を描きながらＹ１側からＹ２側に送られ、キャンロール３１の最外側部においてキャンロール３１から離れてＺ１側に送られ、第１補助ロール３２１の最外側部において第１補助ロール３２１に接し、そのロール３２１の周面上を円弧を描きながらＹ１側に送られて第２補助ロール３２２に接し、そのロール３２２の周面上を円弧を描きながらＺ２側に送られ、第２補助ロール３２２の最外側部において第２補助ロール３２２から離れた後、再び、キャンロール３１の反対側の最外側部に接し、キャンロール３１の周面上を円弧を描きながらＹ１側からＹ２側に送られ、これを繰り返す。従って、Ｘ１側からＸ２側へ見た場合、帯状基板２は、右回り（時計回り）の螺旋状の搬送軌跡を描きながら搬送される。この場合、帯状基板２は、Ｘ１側からＸ２側（Ｘ方向）に搬送される。
【００２０】
なお、補助ロール３２１，３２２が傾斜して配置された本実施形態においては、キャンロール３１上において、帯状基板２は、キャンロール３１の周方向に送られる。詳しくは、帯状基板２は、帯状基板２の幅方向中心がキャンロール３１の回転軸方向と直交する面内を円弧を描いて移動するように、キャンロール３１に接しながら搬送される。キャンロール３１と第１補助ロール３２１の間及びキャンロール３１と第２補助ロール３２２の間では、それぞれ、帯状基板２は、前記キャンロール３１の回転軸方向と直交する面内において直線状（Ｚ方向）に移動するように搬送される。
【００２１】
メインチャンバー４は、キャンロール３１及び補助ロール３２１，３２２の外側を覆うことができる大きさに形成されている。例えば、メインチャンバー４は、キャンロール３１及び補助ロール３２１，３２２の周辺を覆う６つの壁部４１，４２，４３，４４，４５，４６から構成されている。この６つの壁部は、Ｘ１側の第１壁部４１、Ｘ２側の第２壁部４２、Ｙ１側の第３壁部４３、Ｙ２側の第４壁部４４、Ｚ１側の第５壁部４５及びＺ２側の第６壁部４６である。６つの壁部からなるメインチャンバー４の内部は、気密状態が保たれている。
【００２２】
このメインチャンバー４の内部には、薄膜形成エリアと非形成エリアを区画するための隔壁４７が設けられている。
隔壁４７の向かい合う２つの第１先端部４７ａ，４７ａは、図４に示すように、キャンロール３１に巻き掛けられた帯状基板２の表面に近接しており、隔壁４７の向かい合う２つの第２先端部４７ｂ，４７ｂは、図５に示すように、キャンロール３１の端面に近接している。換言すると、隔壁４７は、向かい合った第１先端部４７ａ，４７ａ及び第２先端部４７ｂ，４７ｂによって形成された開口を有し、キャンロール３１の一部（キャンロール３１のうちＺ２側の一部）は、その開口から露出している。この開口を形成する４つの先端部４７ａ，４７ａ，４７ｂ，４７ｂは、それぞれキャンロール３１に近接されている。ここで、本明細書において、「近接」は、２つの部材が０．５ｍｍ以内の間隔を有することをいう。
メインチャンバー４の内部は、前記隔壁４７を基準にして、Ｚ１側が非形成エリアとされ、Ｚ２側が薄膜形成エリアとされている。なお、非形成エリアは、薄膜が形成されないスペースをいい、薄膜形成エリアは、薄膜が形成されるスペースをいう。
【００２３】
さらに、メインチャンバー４の内部であって薄膜形成エリアには、薄膜形成エリアを複数に区画するための仕切り壁７が設けられている。仕切り壁７の厚みは、特に限定されず、例えば、１ｍｍ〜１０ｍｍである。
なお、メインチャンバー４、隔壁４７及び仕切り壁７は、例えば、ステンレスなどの金属から形成される。
仕切り壁７を設けることにより、薄膜形成エリアが複数の個別チャンバー５１，５２，５３に区画される。個別チャンバーの数は、２つ以上であれば特に限定されず、適宜設定できる。図示例では、２つの独立した仕切り壁７，７が設けられ、薄膜形成エリア内に３つの個別チャンバー５１，５２，５３が設けられている。
各個別チャンバー５１，５２，５３は、帯状基板２の搬送方向に並んで配置されていてもよく、或いは、螺旋状に搬送される帯状基板２の巻き掛け方向に並んで配置されていてもよい。
図示例では、３つの個別チャンバー５１，５２，５３が、帯状基板２の搬送方向（Ｘ方向）に並んで配置されている。３つの個別チャンバー５１，５２，５３を形成するために、前記搬送方向と直交する方向（Ｙ方向及びＺ方向）に延びる２つの仕切り壁７，７が、Ｘ方向に間隔を開けて設けられている。
【００２４】
仕切り壁７は、メインチャンバー４の第３壁部４３、第４壁部４４、第６壁部４６及び隔壁４７の内面に連結され、仕切り壁７の端部７１は、キャンロール３１に接している又は近接している。
本実施形態では、図５乃至図７に示すように、キャンロール３１の周面に溝部３１１が形成されており、その溝部３１１に仕切り壁７の端部７１が挿入されている。詳しくは、キャンロール３１の周面には、仕切り壁７の数に対応した溝部３１１が形成されている。例えば、帯状基板２が９回巻き掛けられているキャンロール３１について、３回巻かれた領域を１つの領域として、その領域の間に溝部３１１が設けられている。従って、図示例では、２つの溝部３１１，３１１がキャンロール３１に形成されている。前記溝部３１１は、内側に凹んだ凹部であり、キャンロール３１の周囲全体に延設されている。上述のように、キャンロール３１上において帯状基板２は、キャンロール３１の周方向に送られるので、帯状基板２が前記溝部３１１上を通過することを防止できる。
仕切り壁７の端部７１の先端面７１ａは、平面状に形成されていてもよいが、各個別チャンバーの気密性をより高めるために、図６に示すように、円弧面状に形成されている。仕切り壁７の端部７１の先端面７１ａは、溝部３１１の底面３１１ａの曲率とほぼ等しい円弧面状に形成されていることが好ましい。
また、溝部３１１に挿入された仕切り壁７の端部７１の先端面７１ａは、溝部３１１の底面３１１ａに接している又は近接している。仕切り壁７の端部７１の先端面７１ａと溝部３１１の底面３１１ａが近接する場合、その間隔Ｗ１は０．５ｍｍ以内であることが好ましい。
【００２５】
図７に示すように、前記溝部３１１の幅は、仕切り壁７の厚みとほぼ同じ又はそれよりも少し大きい。溝部３１１が仕切り壁７の厚みとほぼ同じ幅を有する場合、仕切り壁７の端部７１の側面７１ｂは、溝部３１１の側面３１１ｂに接する状態となる。一方、溝部３１１が仕切り壁７の厚みよりも少し大きい幅を有する場合、仕切り壁７の端部７１の側面７１ｂは、溝部３１１の側面３１１ｂに近接する。仕切り壁７の端部７１の側面７１ｂと溝部３１１の側面３１１ｂが近接する場合、その間隔Ｗ２は０．５ｍｍ以内であることが好ましい。
かかる仕切り壁７が設けられることによって、個別チャンバー５１，５２，５３は、それぞれ独立して気密状態が保たれている。これら個別チャンバー５１，５２，５３は、それぞれ独立して真空状態に制御可能である。
【００２６】
各個別チャンバー５１，５２，５３の内部には、それぞれ成膜源６１，６２，６３が具備されている。各個別チャンバー５１，５２，５３に設けられる成膜源６１，６２，６３は、同じでもよく、或いは、異なっていてもよい。本発明では、個別チャンバー５１，５２，５３の内部の状態をそれぞれ独立して制御できるので、各個別チャンバー５１，５２，５３には、それぞれ異なる成膜源を具備させることが好ましい。
成膜源６１，６２，６３は、形成目的の薄膜に応じて適宜設定される。成膜源６１，６２，６３としては、真空蒸着法の蒸着源、スパッタ法のターゲット、イオンプレーティング法の材料などが挙げられる。
以下、真空蒸着法を例に採って説明する。
各個別チャンバー５１，５２，５３には、それぞれ真空ポンプ９３及び反応ガス供給装置９４が接続されている。真空ポンプ９３は、個別チャンバー５１，５２，５３内のエアーを引き抜き、チャンバー内の所望の真空度に調整する。反応ガス供給装置９４は、個別チャンバー５１，５２，５３内に反応ガスを封入する。反応ガスは、成膜源６１，６２，６３の種類に応じて適宜設定でき、例えば、酸素含有ガス、窒素含有ガス、炭化水素含有ガス、又はこれらの混合ガスなどが挙げられる。前記酸素含有ガスとしては、酸素（Ｏ２）、一酸化二窒素（Ｎ２Ｏ）、一酸化窒素（ＮＯ）などが挙げられ、前記窒素含有ガスとしては、窒素（Ｎ２）、アンモニア（ＮＨ３）、一酸化窒素（ＮＯ）などが挙げられ、前記炭化水素含有ガスとしては、メタン（ＣＨ４）、エタン（Ｃ２Ｈ６）、プロパン（Ｃ３Ｈ８）、ブタン（Ｃ４Ｈ１０）、エチレン（Ｃ２Ｈ４）、アセチレン（Ｃ２Ｈ２）などが挙げられる。
【００２７】
なお、特に図示しないが、必要に応じて、各個別チャンバー５１，５２，５３に、それぞれ独立してプラズマ源及び放電ガス供給装置などを設けてもよい。
前記プラズマ源は、個別チャンバー内にプラズマを発生させる。プラズマは、特に限定されず、例えば、アーク放電プラズマ、グロー放電プラズマなどを用いることができる。グロー放電プラズマなどとは異なり、非常に高い電子密度となることから、アーク放電プラズマを用いることが好ましい。アーク放電プラズマを用いることにより、材料の反応性を高めることができ、非常に緻密な薄膜を帯状基板２に形成できる。プラズマ源としては、例えば、圧力勾配型プラズマガン、直流放電プラズマ発生装置、高周波放電プラズマ発生装置などを利用できる。これらの中では、成膜中において高密度なプラズマを安定的に発生させることが可能であることから、プラズマ源として圧力勾配型プラズマガンを用いることが好ましい。
前記放電ガス供給装置は、個別チャンバー５１，５２，５３内に、適度な圧力の放電ガスを供給する。前記放電ガスとしては、代表的には、アルゴンガスなどの不活性ガスを用いることができる。
【００２８】
真空蒸着法にて薄膜を形成する場合、成膜源６１，６２，６３として蒸着源が用いられる。成膜源６１，６２，６３の材料を蒸発させる手段としては、前記プラズマを用いることができるが、抵抗加熱や電子ビームなどを用いてもよい。
以下、個別チャンバー５１，５２，５３及び成膜源６１，６２，６３をそれぞれ区別する場合には、その接頭に第１、第２及び第３を付して区別する。
成膜源６１，６２，６３としては、それぞれ独立して、金属；半金属；金属又は半金属の酸化物、窒化物、炭化物、酸化窒化物、酸化炭化物、窒化炭化物又は酸化窒化炭化物；有機ＥＬ素子の有機層に使用される材料などが挙げられる。
前記金属としては、アルカリ金属、アルカリ土類金属、これら以外の金属が挙げられる。アルカリ金属及びアルカリ土類金属以外の金属としては、チタン、アルミニウム、亜鉛、ガリウム、インジウムなどが挙げられる。前記半金属は、金属と非金属の中間の性質を示す物質をいう。前記半金属としては、ケイ素、ゲルマニウム、ヒ素、アンチモン、テルル、ポロニウム、アスタチンなどが挙げられる。有機ＥＬ素子の有機層に使用される材料としては、例えば、Ｎ，Ｎ’−ビス（ナフタレン−１−イル）−Ｎ，Ｎ’−ビス（フェニル）−２，２’−ジメチルベンジジン(略称：α−ＮＰＤ)、Ｎ，Ｎ’−ビス（ナフタレン−１−イル）−Ｎ，Ｎ’−ビス（フェニル）−９，９’−スピロビスフルオレン（略称：Ｓｐｉｒｏ−ＮＰＢ）などのスピロ化合物；トリス（８−キノリノラト）アルミニウム（Ａｌｑ３）などの有機金属錯体；１，３，５−トリス（カルバゾ−ル−９−イル）ベンゼン（略称：ＴＣＰ）などのカルバゾール誘導体；トリス（２−フェニルピリジナト）イリジウム（ＩＩＩ）（Ｉｒ（ｐｐｙ）３）などの有機イリジウム錯体；１，３−ビス［５−（ｐ−ｔｅｒｔ−ブチルフェニル）−１，３，４−オキサジアゾール−２−イル］ベンゼン（略称：ＯＸＤ−７）などの複素芳香族化合物；ポリ（２，５−ピリジン−ジイル）（略称：ＰＰｙ）などの高分子化合物；などが挙げられる。
【００２９】
例えば、第１成膜源６１としてケイ素を用い、反応ガスとして窒素ガスを用いた場合には、帯状基板２が第１個別チャンバー５１を通過している間に、帯状基板２の表面に窒化ケイ素膜が形成される。
第２成膜源６２としてケイ素を用い、反応ガスとして炭素水素ガスを用いた場合には、帯状基板２が第２個別チャンバー５２を通過している間に、前記窒化ケイ素膜の表面に炭化ケイ素膜が形成される。
第３成膜源６３としてケイ素を用い、反応ガスとして一酸化窒素を用いた場合には、帯状基板２が第３個別チャンバー５３を通過している間に、前記炭化ケイ素膜の表面に窒化酸化ケイ素膜が形成される。
【００３０】
＜薄膜の形成＞
上記薄膜形成装置１を用いることによって、所望の薄膜を帯状基板２の表面に形成できる。
まず、各個別チャンバー５１，５２，５３に、形成目的の薄膜に応じた成膜源６１，６２，６３を配置する。必要に応じて、反応ガス供給装置９４に、形成目的の薄膜に応じた反応ガスを充填する。各個別チャンバー５１，５２，５３に具備された真空ポンプ９３を作動させ、各個別チャンバー５１，５２，５３内を、成膜源６１，６２，６３や成膜法に応じた真空度に設定する。薄膜形成エリア内に、独立した個別チャンバー５１，５２，５３を有する本発明においては、各個別チャンバー５１，５２，５３内の真空度をそれぞれ独自に設定できる。各個別チャンバー５１，５２，５３の真空度は、例えば、０．０１Ｐａ〜０．１Ｐａであるが、これに限定されるわけではない。
温度制御手段を作動させ、キャンロール３１の周面を所望の温度に昇温させる。例えば、帯状基板２が２０℃〜２００℃となるように、キャンロール３１の周面を昇温させる。
搬送装置３を作動させ、キャンロール３１及び補助ロール３２１，３２２を通じて、帯状基板２を螺旋状に搬送する。キャンロール３１を周回する帯状基板２は、搬送途中で、薄膜形成エリアと非形成エリアを交互に通過するようになる。
図示例では、帯状基板２は、右回り（時計回り）の螺旋状の搬送軌跡を描きながら、Ｘ１側からＸ２側（Ｘ方向）に搬送される。
帯状基板２の搬送速度は、成膜レート及び形成目的の薄膜の厚みなどを考慮して適宜設定でき、例えば、０．１〜２０ｍ／分である。一般に、搬送速度を速くすると、比較的厚みの小さい薄膜が形成され、搬送速度を遅くすると、比較的厚みの大きい薄膜が形成される。
【００３１】
メインチャンバー４内に導かれた帯状基板２は、図３及び図４に示すように、最初に第１個別チャンバー５１（なお、各個別チャンバーは、薄膜形成エリアの一部である）を通過した後、非形成エリアを通過し、再び、第１個別チャンバー５１を通過した後、非形成エリアを通過し、再び第１個別チャンバー５１を通過する。第１個別チャンバー５１を通過している間に、第１成膜源６１に応じた薄膜形成材料が帯状基板２の表面に堆積し、第１の薄膜が形成される。
第１の薄膜が形成された帯状基板２は、続いて第２個別チャンバー５２を通過し、非形成エリアを通過する。図示例では、第２個別チャンバー５２を３回通過する。第２個別チャンバー５２を通過している間に、第２成膜源６２に応じた薄膜形成材料が前記第１の薄膜の表面に堆積し、第２の薄膜が形成される。
第１の薄膜及び第２の薄膜が形成された帯状基板２は、続いて第３個別チャンバー５３を通過し、非形成エリアを通過する。図示例では、第３個別チャンバー５３を３回通過する。第３個別チャンバー５３を通過している間に、第３成膜源６３に応じた薄膜形成材料が前記第２の薄膜の表面に堆積し、第３の薄膜が形成される。
このようにして、帯状基板２の表面上に、第１の薄膜／第２の薄膜／第３の薄膜からなる３層の薄膜が積層される。
前記薄膜の成膜レートは、適宜設定できるが、例えば、１０〜３００ｎｍ／分である。
前記各薄膜の厚みは、適宜設定できるが、例えば、それぞれ独立して、５ｎｍ〜８００ｎｍであり、好ましくは、それぞれ独立して１０ｎｍ〜５００ｎｍである。
【００３２】
本発明の薄膜形成装置１は、様々な用途に使用できる。
例えば、前記薄膜形成装置１は、透明ガスバリアフィルム、有機ＥＬデバイス、太陽電池、薄膜電池などの製造に使用できる。好ましくは、有機ＥＬデバイスの製造に使用できる。有機ＥＬデバイスは、例えば、照明装置、ディスプレイ装置などとして使用できる。
【００３３】
本発明の薄膜形成装置１は、帯状基板２を螺旋状に搬送している間に薄膜を形成するので、装置が長大とならず、薄膜形成効率に優れている。
さらに、本発明の薄膜形成装置１は、薄膜形成エリアに独立した複数の個別チャンバー５１，５２，５３が設けられているので、材料が混じった薄膜が形成されることを防止できる。
具体的には、例えば、３つの薄膜を積層するべく、１つの薄膜形成エリアに３つの成膜源を配置した場合、これら３つの成膜源に適した真空度や反応ガスなどを設定できない上、隣接する成膜源の材料が混じり合うことを防止できない。また、前記薄膜形成エリア内に仕切り壁を設けた場合であっても、その仕切り壁が成膜源ごとに十分に気密を保てることができなければ、各成膜源に適した真空度や反応ガスなどを設定できず、材料の混じり合いを防止できない。
この点、本発明の薄膜形成装置１は、薄膜形成エリアにそれぞれ独立して真空状態に制御可能な複数の個別チャンバー５１，５２，５３を有するので、成膜源６１，６２，６３ごとに真空度や反応ガスなどを設定できる。さらに、隣接する成膜源６１，６２，６３の材料が混じり合うことも防止できるので、目的とする薄膜を確実に形成することができる。
【００３４】
なお、本発明の薄膜形成装置は、上記第１実施形態に限られず、本発明の意図する範囲で適宜設計変更できる。以下、本発明の他の実施形態を説明するが、その説明に於いて、主として上記第１実施形態と異なる構成及び効果について説明し、上記第１実施形態と同様の構成などについては、（それを説明したものとして）用語又は符号をそのまま援用し、その構成の説明を省略する場合がある。
【００３５】
［第２実施形態］
上記第１実施形態では、キャンロール３１に溝部３１１が形成され、その溝部３１１に仕切り壁７の端部７１が挿入されているが、例えば、図８及び図９に示すように、キャンロール３１に溝部が形成されていなくてもよい。この場合、仕切り壁７は、その端部７１がキャンロール３１の周面３１２に接する又は近接するように設けられる。具体的には、仕切り壁７の端部７１の先端面７１ａが、キャンロール３１の周面３１２に接している又は近接している。キャンロール３１が溝部を有していなくても、仕切り壁７の端部７１がキャンロール３１の周面３１２に接する又は近接していることによって、個別チャンバー５１，５２，５３の気密性が保たれる。もっとも、上記第１実施形態のように、溝部３１１に仕切り壁７の端部７１を挿入する構成であれば、個別チャンバー５１，５２，５３の気密性をより高めることができる。
【００３６】
［第３実施形態］
上記第１実施形態では、搬送装置３は、左右一組の補助ロール３２１，３２２を有するが、例えば、図１０に示すように、搬送装置３が１つの補助ロール３２３とキャンロール３１から構成されていてもよい。また、図１１に示すように、補助ロールを有さない搬送装置３を用いてもよい。図１１に示す搬送装置３によれば、帯状基板２はキャンロール３１のみに螺旋状に巻き掛けられて搬送される。その他、特に図示しないが、特開２０１３−１３９６２１号公報に開示されたネルソンロールを本発明の搬送装置として用いてもよい。
本発明の薄膜形成装置１においては、帯状基板２を螺旋状の搬送軌跡を描くように搬送できることを条件として、搬送装置３の具体的構成は、特に限定されず、様々な構造を採用できる。
【００３７】
［第４実施形態］
上記第１実施形態では、各個別チャンバー５１，５２，５３が帯状基板２の搬送方向に並んで配置されているが、例えば、図１２に示すように、各個別チャンバー５１，５２，５３が、帯状基板２の巻き掛け方向に並んで配置されていてもよい。この場合、仕切り壁７は、帯状基板２の搬送方向（Ｘ方向）に延び、メインチャンバー４の第１壁部４１、第２壁部４２、第６壁部４６及び隔壁４７の内面に連結される。また、仕切り壁７は、帯状基板２の帯状基板２の巻き掛け方向に間隔を開けて設けられる。
第４実施形態の薄膜形成装置１においては、メインチャンバー４内に導かれた帯状基板２は、第１個別チャンバー５１、第２個別チャンバー５２、第３個別チャンバー５３を通過した後、非形成エリアを通過し、再び、第１個別チャンバー５１、第２個別チャンバー５２、第３個別チャンバー５３を通過し、これを繰り返す。このため、第４実施形態の薄膜形成装置１を用いれば、帯状基板２の表面上に、第１の薄膜／第２の薄膜／第３の薄膜／、第１の薄膜／第２の薄膜／第３の薄膜／・・・・／第１の薄膜／第２の薄膜／第３の薄膜からなる３層多段状の薄膜が積層される。
【００３８】
［その他の実施形態］
上記第１実施形態では、螺旋状に搬送される帯状基板２はキャンロール３１に９回巻き掛けられているが、帯状基板２は２回以上キャンロール３１に巻き掛けられていることを条件にして、その数は特に限定されない。
また、上記第１実施形態では、螺旋状に搬送される帯状基板２が３回通過するように各個別チャンバー５１，５２，５３が配置されているが、これに限定されず、帯状基板２が少なくとも１回通過するように各個別チャンバー５１，５２，５３が配置されていればよい。
【符号の説明】
【００３９】
１  薄膜形成装置
２  帯状基板
３  搬送装置
３１  キャンロール
３１１  キャンロールの溝部
３２１，３２２  補助ロール
４  メインチャンバー
５１，５２，５３  個別チャンバー
６１，６２，６３  成膜源
７  仕切り壁
７１  仕切り壁の端部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【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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【図１２】
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