(57)【要約】【課題】高いバリア性を有しかつ成膜後の反りが少ない薄膜付き基材、このような薄膜付き基材を製造することができる薄膜形成装置および薄膜形成方法を提供する。【解決手段】基材２と、基材２の所定の面に成膜された第１の蒸着膜Ｍ１と、第１の蒸着膜Ｍ１の基材２と接する面の反対側の面に成膜され、原料ガスが第１の蒸着膜Ｍ１の原料ガスと同一である第２の蒸着膜Ｍ２と、を備え、第１の蒸着膜Ｍ１に含まれる原料ガス起因である不純物の第１の蒸着膜Ｍ１に対する割合は、第２の蒸着膜Ｍ２に含まれる原料ガス起因である不純物の第２の蒸着膜Ｍ２に対する割合よりも大きい。【選択図】図２
2017110275.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基材と、
基材の所定の面に成膜された第１の蒸着膜と、
前記第１の蒸着膜の基材と接する面の反対側の面に成膜され、原料ガスが前記第１の蒸着膜の原料ガスと同一である第２の蒸着膜と、
を備え、
前記第１の蒸着膜に含まれる原料ガス起因である不純物の前記第１の蒸着膜に対する割合は、前記第２の蒸着膜に含まれる原料ガス起因である不純物の前記第２の蒸着膜に対する割合よりも大きいことを特徴とする、薄膜付き基材。
【請求項２】
プラズマを発生させる第１のプラズマ電極を有し、搬送される基材の所定の面に第１の蒸着膜を形成する第１の成膜手段と、
プラズマを発生させる第２のプラズマ電極を有し、基材の搬送方向において前記第１の成膜手段よりも下流側に配置され、基材に形成された前記第１の蒸着膜の基材と接する面の反対側の面に前記第１の成膜手段で用いる原料と同じ原料を用いて第２の蒸着膜を形成する第２の成膜手段と、
を備え、
前記第１のプラズマ電極から発生するプラズマの強度は前記第２のプラズマ電極から発生するプラズマの強度よりも低いことを特徴とする、薄膜形成装置。
【請求項３】
搬送される基材の所定の面にプラズマＣＶＤ法により第１の蒸着膜を形成する第１の成膜工程と、
基材に形成された前記第１の蒸着膜の基材と接する面の反対側の面に前記第１の成膜工程で用いる原料と同じ原料を用いてプラズマＣＶＤ法により第２の蒸着膜を形成する第２の成膜工程と、
を有し、
前記第１の成膜工程におけるプラズマの強度は前記第２の成膜工程におけるプラズマの強度よりも低いことを特徴とする、薄膜形成方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、水分の浸入を防止する薄膜が形成された薄膜付き基材、薄膜付き基材を形成させる薄膜形成装置および薄膜形成方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
有機ＥＬや薄膜太陽電池など、水分に弱い電子デバイスの製造において、デバイスへ水分が浸入しないようにデバイスを封止する必要がある。従来では、ガラスやバリア性の高いフィルムなどを用いてデバイスを封止していたが、製品をより薄く軽量化させるために、近年、ＣＶＤ法などのドライプロセスによってバリア性の高い薄膜（バリア膜）をデバイス表面に成膜させることによって、電子デバイスを外気から保護する手段が採用されつつある。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかし、単にバリア膜を基材上に形成すると、バリア膜形成後の基材のハンドリングが困難になるおそれがあった。具体的には、バリア性が高いバリア膜は高密度であり高い温度条件で成膜されるが、たとえば基材が樹脂フィルムのように熱により伸縮する材料で形成させる場合、成膜後に基材およびバリア膜が冷却されると、基材が縮むのに対しバリア膜は高密度ゆえにほとんど縮まず、その結果バリア膜面側が凸になった状態で反ってしまい、以降の工程でのハンドリングに支障をきたすといった問題があった。
【０００４】
本発明は上記問題を鑑みてなされたものであり、高いバリア性を有しかつ成膜後の反りが少ない薄膜付き基材、このような薄膜付き基材を製造することができる薄膜形成装置および薄膜形成方法を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記課題を解決するために本発明の薄膜付き基材は、基材と、基材の所定の面に成膜された第１の蒸着膜と、前記第１の蒸着膜の基材と接する面の反対側の面に成膜され、原料ガスが前記第１の蒸着膜の原料ガスと同一である第２の蒸着膜と、を備え、前記第１の蒸着膜に含まれる原料ガス起因である不純物の前記第１の蒸着膜に対する割合は、前記第２の蒸着膜に含まれる原料ガス起因である不純物の前記第２の蒸着膜に対する割合よりも大きいことを特徴としている。
【０００６】
上記薄膜付き基材によれば、高いバリア性を有しかつ成膜後の反りが少なくなる。具体的には、第１の蒸着膜に含まれる不純物の第１の蒸着膜に対する割合は、第２の蒸着膜に含まれる不純物の第２の蒸着膜に対する割合よりも大きいことにより、第１の蒸着膜の密度は第２の蒸着膜の密度よりも低くなる。これにより、第１の蒸着膜は第２の蒸着膜と比べてバリア性は低くなる代わりに柔軟性を有し、成膜後に冷却された基材の縮みに対応して変形する。したがって、第２の蒸着膜が高密度でバリア性が高い膜であったとしても、成膜後の基材の反りを少なくすることができる。また、第２の蒸着膜は原料ガスが第１の蒸着膜と同じ原料ガスであることにより、第１の蒸着膜と第２の蒸着膜は同種の膜となり、膜同士の密着性が高くなる。
【０００７】
また、上記課題を解決するために本発明の薄膜形成装置は、プラズマを発生させる第１のプラズマ電極を有し、搬送される基材の所定の面に第１の蒸着膜を形成する第１の成膜手段と、プラズマを発生させる第２のプラズマ電極を有し、基材の搬送方向において前記第１の成膜手段よりも下流側に配置され、基材に形成された前記第１の蒸着膜の基材と接する面の反対側の面に前記第１の成膜手段で用いる原料と同じ原料を用いて第２の蒸着膜を形成する第２の成膜手段と、を備え、前記第１のプラズマ電極から発生するプラズマの強度は前記第２のプラズマ電極から発生するプラズマの強度よりも低いことを特徴としている。
【０００８】
上記薄膜形成装置によれば、高いバリア性を有しかつ成膜後に反りが少ない薄膜付き基板を製造することが可能である。具体的には、第１のプラズマ電極から発生するプラズマの強度は第２のプラズマ電極から発生するプラズマの強度よりも低いことにより、第１のプラズマ電極によるプラズマでは第２のプラズマ電極によるプラズマよりも原料ガスを分解しにくくなり、その結果、第１の蒸着膜には第２の蒸着膜よりも原料ガス起因である不純物が多く含まれ、第１の蒸着膜の密度は第２の蒸着膜の密度よりも低くなる。これにより、第１の蒸着膜は第２の蒸着膜と比べてバリア性は低くなる代わりに柔軟性を有し、成膜後に冷却された基材の縮みに対応して変形する。したがって、第２の蒸着膜が高密度でバリア性が高い膜であったとしても、成膜後の基材の反りを少なくすることができる。また、第２の蒸着膜は原料ガスが第１の蒸着膜と同じ原料ガスであることにより、第１の蒸着膜と第２の蒸着膜は同種の膜となり、膜同士の密着性が高くなる。
【０００９】
また、上記課題を解決するために本発明の薄膜形成方法は、搬送される基材の所定の面にプラズマＣＶＤ法により第１の蒸着膜を形成する第１の成膜工程と、基材に形成された前記第１の蒸着膜の基材と接する面の反対側の面に前記第１の成膜工程で用いる原料と同じ原料を用いてプラズマＣＶＤ法により第２の蒸着膜を形成する第２の成膜工程と、を有し、前記第１の成膜工程におけるプラズマの強度は前記第２の成膜工程におけるプラズマの強度よりも低いことを特徴としている。
【００１０】
上記薄膜形成方法によれば、高いバリア性を有しかつ成膜後に反りが少ない薄膜付き基板を製造することが可能である。具体的には、第１の成膜工程におけるプラズマの強度は第２の成膜工程におけるプラズマの強度よりも低いことにより、第１の成膜工程におけるプラズマでは第２の成膜工程におけるプラズマよりも原料ガスを分解しにくくなり、その結果、第１の蒸着膜には第２の蒸着膜よりも原料ガス起因である不純物が多く含まれ、第１の蒸着膜の密度は第２の蒸着膜の密度よりも低くなる。これにより、第１の蒸着膜は第２の蒸着膜と比べてバリア性は低くなる代わりに柔軟性を有し、成膜後に冷却された基材の縮みに対応して変形する。したがって、第２の蒸着膜が高密度でバリア性が高い膜であったとしても、成膜後の基材の反りを少なくすることができる。また、第２の蒸着膜は原料ガスが第１の蒸着膜と同じ原料ガスであることにより、第１の蒸着膜と第２の蒸着膜は同種の膜となり、膜同士の密着性が高くなる。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の薄膜付き基材によれば、高いバリア性を有しかつ成膜後の反りが少なくなる。また、本発明の薄膜形成装置および薄膜形成方法によれば、高いバリア性を有しかつ成膜後の反りが少ない薄膜付き基材を製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の一実施形態における薄膜形成装置を示す概略図である。
【図２】本発明の薄膜形成装置により製造された薄膜付き基材を示す概略図である。
【図３】本発明の一実施形態における薄膜形成方法を示すフロー図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
本発明に係る実施の形態を図面を用いて説明する。
【００１４】
図１は、本発明の一実施形態における薄膜形成装置を示す概略図である。
【００１５】
薄膜形成装置１は、基材上に表面処理を行って薄膜を形成するためのものであり、例えば、プラスチックフィルム上に酸化防止、水分浸入防止を目的としたバリア膜を形成し、食品用の保護フィルム、フレキシブル太陽電池等に使用される。具体的には、フレキシブル太陽電池の場合には、プラスチックフィルム等の帯状基材上に各電極層及び光電変換層等で構成される太陽電池セルが形成された後、薄膜形成装置１により太陽電池セル上に薄膜を複数層形成してバリア膜を形成する。これにより、太陽電池セルに水分の浸入が効果的に防止され、酸化特性に優れたフレキシブル太陽電池を形成することができる。
【００１６】
この薄膜形成装置１は、基材２を送り出す巻出しロール３と、供給された基材２を巻き取る巻取りロール４と、巻出しロール３と巻取りロール４との間に配置されるメインロール５と、これらを収容するメインチャンバ６と、薄膜を形成する成膜手段７（第１の成膜手段７ａおよび第２の成膜手段７ｂ）とを有しており、巻出しロール３から送り出された基材２をメインロール５の外周面５１に沿わせて搬送させつつ、各成膜手段７を通過させることにより、基材２上に薄膜が形成され、巻取りロール４で巻き取られるようになっている。
【００１７】
巻出しロール３および巻取りロール４は略円筒形状の芯部３１および芯部４１を有しており、これら芯部３１および芯部４１には基材２が巻き付けられ、これら芯部３１および芯部４１を回転駆動させることにより、基材２を送り出し、または巻き取ることができる。すなわち、図示しない制御装置により芯部３１および芯部４１の回転が制御されることにより、基材２の送り出し速度もしくは巻き取り速度を増加及び減少させることができる。具体的には、基材２が下流側から引張力を受けた状態で上流側の芯部を回転させることにより基材２が下流側に送り出され、適宜、この上流側の芯部にブレーキをかけることにより基材２が撓むことなく一定速度で送り出されるようになっている。また、下流側の芯部の回転が調節されることにより、送り出された基材２が撓むのを抑えつつ、逆に基材２が必要以上の張力がかからないようにして巻き取ることができるようになっている。
【００１８】
ここで、基材２は、一方向に延びる薄板状の長尺体であり、厚み０．０１ｍｍ〜０．２ｍｍ  幅５ｍｍ〜１０００ｍｍの平板形状を有する長尺体が適用される。また、材質として、特に限定しないが、ステンレス、銅等の金属材料の他、プラスチックフィルム等が好適に用いられる。
【００１９】
このように、上記の巻出しロール３と巻取りロール４とが一対となり、一方が基材２を送り出し、他方が前記送り出し速度と同じ巻き取り速度で基材２を巻き取ることによって、基材２にかかる張力を所定の値で維持しながら基材２を搬送することが可能である。
【００２０】
メインロール５は、成膜の際に基材２の姿勢を保ちつつ、巻出しロール３から供給された基材２を巻取りロール４に搬送するための搬送部である。メインロール５は、巻出しロール３と巻取りロール４との間に配置されており、芯部３１及び芯部４１よりも大径の略円筒形状に形成されている。
【００２１】
メインロール５の外周面５１は、周方向に曲率が一定の曲面で形成されており、図示しない制御装置により芯部３１及び芯部４１の回転に応じて駆動制御され、巻出しロール３から送り出された基材２は、メインロール５の外周面５１に当接することにより所定の張力が付加された状態で搬送される。すなわち、メインロール５の外周面５１に基材２が接した状態でメインロール５が巻出しロール３及び巻取りロール４の回転に応じて回転することにより、基材２は、基材２全体が張った状態で、その表面が成膜手段７それぞれに対向する姿勢で巻出しロール３から巻取りロール４へ搬送されるようになっている。このように基材２が張った状態で搬送され、成膜されることにより、成膜時の基材２のばたつきを防ぐことができ、基材２に積層される薄膜の膜厚精度が向上するとともに基材２のばたつきによるパーティクルの発生を防ぐことができる。また、メインロール５の曲率半径を大きくすることにより、基材２がより平坦に近い状態で支持されながら成膜が行われるため、成膜後の基材２に反りが生じることを抑えることができる。
【００２２】
メインチャンバ６は、メインロール５を収容しチャンバ内の圧力を一定に保持するためのものである。本実施形態では、メインロールチャンバ６は、図１に示すように、略ホームベース形状の略五角形に形成されたケーシングであり、その中央部分にメインロール５が収容されている。そして、メインチャンバ６には、真空ポンプ６１が接続されており、この真空ポンプ６１を作動させることにより、メインチャンバ６内の圧力を制御できるようになっている。なお、本実施形態では、巻出しロール３及び、巻取りロール４がメインチャンバ６内に収容されているが、これらをメインチャンバ６の外に設ける構成であってもよい。本実施形態のようにこれらをメインチャンバ６内に設けることで、基材２や成膜後の基材２（薄膜付き基材）を大気に曝すことから保護することができる。
【００２３】
成膜手段７は、基材２上に薄膜を形成するためのものである。本実施形態では、２つの成膜手段７（第１の成膜手段７ａ、第２の成膜手段７ｂ）がメインチャンバ６内にそれぞれメインロール５に対向するように設けられており、本説明では基材２の搬送方向に関して上流側（巻出しロール３に近い方）を第１の成膜手段７ａと呼ぶ。
【００２４】
また、これらの成膜手段７は、本実施形態ではプラズマＣＶＤ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｖａｐｏｒ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法を用いて薄膜を基材２に成膜する手段であり、また、本説明ではこのプラズマＣＶＤ法により形成された薄膜を蒸着膜と呼ぶ。具体的には、成膜手段７は、高周波電源７４（第１の高周波電源７４ａ、第２の高周波電源７４ｂ）に接続されてプラズマを発生させるための略Ｕ字型のＩＣＰ（Ｉｎｄｕｃｔｉｖｅｌｙ  Ｃｏｕｐｌｅｄ  Ｐｌａｓｍａ）電極であるプラズマ電極７２（第１のプラズマ電極７２ａ、第２のプラズマ電極７２ｂ）、および原料ガス供給手段７３（原料ガス供給手段７３ａ、原料ガス供給手段７３ｂ）を備えている。これにより基材２が各成膜手段７を通過する際に基材２の所定の面（膜形成面）側の表面に所定の薄膜（蒸着膜）が形成される。すなわち、プラズマ電極７２近傍に原料ガスが供給された状態で、高周波電源７４によってプラズマ電極７２に高周波電圧が印加されることにより、プラズマ電極７２の周辺にプラズマが発生する。このプラズマによって原料ガスが分解されて基材２へ到達し、基材２上に所定の薄膜が形成される。
【００２５】
ここで、本発明ではそれぞれの成膜手段において同一の原料（原料ガス）が用いられている。また、本実施形態では、原料ガスとしてＨＭＤＳ（ヘキサメチルジシラザン）ガスおよび酸素ガスが原料ガス供給手段７３から供給されることにより、薄膜としてＳｉＯ２膜が基材２上に形成される。また、ＨＭＤＳガスに代わり、ＨＭＤＳＯ（ヘキサメチルジシロキサン）ガスなどＳｉを含有するガスを用いても良い。なお、Ｏ２ガスに代わりＮＨ３ガスを用いることによりＳｉＮｘ膜を形成し、ＮＯ系のガスを用いることによりＳｉＯＮ膜を形成することもできるが、ＳｉＯ２膜は他の薄膜と比較して高い透明性を有するため、有機ＥＬや薄膜太陽電池の光取出しや光取り込み側に使用する場合には好適である。
【００２６】
また、本実施形態では、第１の高周波電源７４ａによる第１のプラズマ電極７２ａへの印加電圧Ｖ１を第２の高周波電源７４ｂによる第２のプラズマ電極７２ｂへの印加電圧Ｖ２よりも低くしている。これにより、第１のプラズマ電極７２ａから発生するプラズマの強度は第２のプラズマ電極７２ｂから発生するプラズマの強度よりも低くなっている。
【００２７】
次に、本実施形態の薄膜形成装置により製造された薄膜付き基材を薄膜を図２に示す。
【００２８】
基材２の所定の面（膜形成面）には、まずメインロール５に支持された状態において第１の成膜手段７ａによって成膜された第１の蒸着膜Ｍ１が形成されており、この第１の蒸着膜Ｍ１の基材２と接する面の反対側の面には、メインロール５に支持された状態において第２の成膜手段７ｂによって成膜された第２の蒸着膜Ｍ２が形成される。すなわち、基材２と第２の蒸着膜Ｍ２の間に第１の蒸着膜Ｍ１が挟まれるように第１の蒸着膜Ｍ１と第２の蒸着膜Ｍ２とが基材２上に積層された状態で薄膜が形成される。
【００２９】
ここで、本発明では、プラズマＣＶＤ法により薄膜を形成しているが、原料ガスがプラズマにより一部分解されなかった場合、薄膜中に原料ガス起因の不純物として含まれることとなる。たとえば、薄膜の原料ガスをＨＭＤＳガスと酸素ガスとした場合、それぞれの原料ガスがプラズマにより分解されてＳｉＯ２からなる薄膜を形成するが、一部分解が不十分なまま薄膜を形成した場合には、ＨＭＤＳガスに含まれていたＨ、Ｃ、およびＮがこの薄膜内に不純物として含まれる。
【００３０】
また、本発明では、上記の通り第１のプラズマ電極７２ａから発生するプラズマの強度が第２のプラズマ電極７２ｂから発生するプラズマの強度よりも低い条件において第１の薄膜Ｍ１および第２の薄膜Ｍ２を成膜している。これにより、第１のプラズマ電極７２ａによるプラズマでは第２のプラズマ電極７２ｂによるプラズマよりも原料ガスを分解しにくくなり、その結果、第１の蒸着膜Ｍ１には第２の蒸着膜Ｍ２よりも原料ガス起因である不純物の含有率（蒸着膜に含まれる不純物の蒸着膜に対する割合）が大きくなる。
【００３１】
ここで、第１の薄膜Ｍ１および第２の薄膜Ｍ２の原料ガスを図１の通りＨＭＤＳガスと酸素ガスとし、各プラズマ電極７２への印加電圧以外（プラズマ電極７２と基材２との距離、原料ガス流量、周囲圧力など）の条件を略同一とした状態の下、印加電圧のみ第１のプラズマ電極７２ａへの印加電圧Ｖ１を第１のプラズマ電極７２ｂへの印加電圧Ｖ２よりも低くして第１の蒸着膜Ｍ１および第２の蒸着膜Ｍ２を基材２上に成膜し、成膜後に各蒸着膜の組成をＲＢＳ（Ｒｕｔｈｅｒｆｏｒｄ  Ｂａｃｋｓｃａｔｔｅｒｉｎｇ  Ｓｐｅｃｔｒｏｍｅｔｒｙ）法、ＨＦＳ（Ｈｙｄｒｏｇｅｎ  Ｆｏｒｗａｒｄ  Ｓｃａｔｔｅｒｉｎｇ）法を用いて分析を行ったところ、ある条件下において表１のような組成となり、第１の蒸着膜Ｍ１は第２の蒸着膜Ｍ２よりもＳｉとＯ以外の成分、すなわち不純物が多く含まれるといった結果となった。なお、表１では各成分の割合は原子パーセント単位で示しており、「（０）」となっている部分は測定限界を超えるほど微小であったことを示している。
【００３２】
【表１】
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【００３３】
上記の通り第１の蒸着膜Ｍ１は第２の蒸着膜Ｍ２よりもＳｉとＯ以外の不純物が多い場合、微視的に第２の蒸着膜Ｍ２よりも空隙が多い、密度が低いものとなる。そのため、第２の蒸着膜Ｍ２よりもバリア性が低くなる。その反面、第１の蒸着膜Ｍ１は密度が低い分柔軟性を有し、成膜後に冷却された基材２の縮みに対応して変形する。したがって、この第１の蒸着膜Ｍ１の表面に高密度でバリア性が高い第２の蒸着膜が積層するように成膜を行ったとしても、成膜後の薄膜付き基材の反りを少なくすることができる。
【００３４】
また、本発明では第２の成膜手段７ｂでは第１の成膜手段７ａで用いる原料ガスと同じ原料ガスを用いている。これにより、第１の蒸着膜と第２の蒸着膜は同種の膜（本実施形態ではＳｉＯ２膜）となり、異なる種の膜を積層する場合と比較して膜同士の密着性が高くなる。
【００３５】
ここで、第１の蒸着膜Ｍ１と第２の蒸着膜Ｍ２とは１組だけ基材２上に成膜されるに限らない。たとえば、図２に示すように基材２上に第１の蒸着膜Ｍ１と第２の蒸着膜Ｍ２とを成膜させた後、さらにもう一度第１の蒸着膜Ｍ１と第２の蒸着膜Ｍ２とを成膜させても良い。こうすることにより、さらにバリア性が高い薄膜を基材２上に形成することができる。なお、図２では２組の第１の蒸着膜Ｍ１と第２の蒸着膜Ｍ２を図示しているが、それ以上の組数の膜としても良い。また最終表面の膜を蒸着膜Ｍ１としても良い。
【００３６】
次に、本発明の一実施形態における薄膜形成方法を図３にフロー図として示す。
【００３７】
まず、巻き出しロール３の芯部３１に巻回された基材２をセットし、基材２を各メインロール５の外周面５１に沿わせた後、巻き取りロール４の芯部４１に架け渡す（ステップＳ１）。そして、メインチャンバ６の真空ポンプ６１を作動させ、メインチャンバ６内を所定の圧力に到達させる（ステップＳ２）。ここで、メインチャンバ６内の圧力は、具体的には０．００１Ｐａ程度である。
【００３８】
メインチャンバ６が所定の圧力に到達した後、各成膜手段７の原料ガス供給手段７３から原料ガスを供給し、高周波電源７４によってプラズマ電極７２に高周波電圧を印加する（ステップＳ３）。ここで、第１の高周波電源７４ａによる印加電圧Ｖ１は第２の高周波電源７４ｂによる印加電圧Ｖ２よりも低い。
【００３９】
次に、巻き出しロール３および巻き取りロール４を駆動させて、巻き出しロール３から巻き取りロール４に向かって基材２の搬送を開始する（ステップＳ４）。
【００４０】
巻き出しロール３から巻き取りロール４に向かって搬送される基材２は、まず第１の成膜手段７ａに進入する。第１の成膜手段７ａでは、プラズマ雰囲気に曝されることにより分解された原料ガスが基材２に触れ、基材２の所定の面（膜形成面）に第１の蒸着膜Ｍ１が形成される（ステップＳ５）。なお、本説明ではこの第１の蒸着膜Ｍ１が形成される工程を第１の成膜工程と呼ぶ。ここで、この第１の成膜工程で第１の蒸着膜Ｍ１を形成する時の印加電圧Ｖ１は上記の通り後に第２の蒸着膜Ｍ２を形成する時の印加電圧Ｖ２より低いため、第１の成膜工程におけるプラズマの強度は第２の成膜工程におけるプラズマの強度よりも低くなり、第１の蒸着膜Ｍ１は第２の蒸着膜Ｍ２よりも原料ガス起因の不純物の割合が多く密度が低いものとなる。
【００４１】
第１の成膜手段７ａを通過した基材２は、次に第２の成膜手段７ｂに進入し、プラズマ雰囲気に曝されることにより分解された原料ガス（第１の成膜手段で供給される原料ガスと同一のガス）が基材２に形成された第１の蒸着膜Ｍ１に触れ、第１の蒸着膜Ｍ１上に第２の蒸着膜Ｍ２が成膜される（ステップＳ６）。なお、本説明ではこの第２の蒸着膜Ｍ２が形成される工程を第２の成膜工程と呼ぶ。ここで、この第２の成膜工程で第２の蒸着膜Ｍ１を形成する時は、上記の通り先に第１の蒸着膜Ｍ１を形成する時よりもプラズマ密度が高いため、第２の蒸着膜Ｍ２は第１の蒸着膜Ｍ１よりも密度が高く、十分なバリア性を有しうるものとなる。
【００４２】
そして、基材２に第１の蒸着膜Ｍ１および第２の蒸着膜Ｍ２が積層されて形成された後、巻き取りロール４に基材２が巻き取られて成膜が完了し、基材２が巻き取りロール４から取り外される（ステップＳ７）。
【００４３】
上記薄膜形成方法によれば、成膜後の反りが少ない薄膜付き基材を製造することができる。具体的には、第１の成膜工程におけるプラズマの強度は第２の成膜工程におけるプラズマの強度よりも低いことにより、第１の成膜工程におけるプラズマでは第２の成膜工程におけるプラズマよりも原料ガスを分解しにくくなり、その結果、第１の蒸着膜Ｍ１には第２の蒸着膜Ｍ２よりも原料ガス起因である不純物が多く含まれ、第１の蒸着膜Ｍ１の密度は第２の蒸着膜Ｍ２の密度よりも低くなる。これにより、第１の蒸着膜Ｍ１は第２の蒸着膜Ｍ２と比べてバリア性は低くなる代わりに柔軟性を有し、成膜後に冷却された基材２の縮みに対応して変形する。したがって、第２の蒸着膜Ｍ２が高密度でバリア性が高い膜であったとしても、成膜後の基材２の反りを少なくすることができる。また、第２の蒸着膜Ｍ２は原料ガスが第１の蒸着膜Ｍ１と同じ原料ガスであることにより、第１の蒸着膜Ｍ１と第２の蒸着膜Ｍ２は同種の膜となり、膜同士の密着性が高くなる。
【００４４】
また、本実施形態では第１の蒸着膜Ｍ１および第２の蒸着膜Ｍ２は透明性の高いＳｉＯ２膜である。この場合、各蒸着膜における光の透過率が高いだけでなく第１の蒸着膜Ｍ１および第２の蒸着膜Ｍ２が同種の膜であることにより第１の蒸着膜Ｍ１と第２の蒸着膜Ｍ２の界面における光の反射は生じにくくなるため、この積層膜を光取出しや光取り込み側に好適に使用することができる。
【００４５】
以上の本発明の薄膜付き基材によれば、高いバリア性を有しかつ成膜後の反りを少なくすることが可能である。また、本発明の薄膜形成装置および薄膜形成方法によれば、高いバリア性を有しかつ成膜後の反りが少ない薄膜付き基材を製造することが可能である。
【００４６】
ここで、本発明の薄膜付き基材、薄膜形成装置および薄膜形成方法は、以上で説明した形態に限らず本発明の範囲内において他の形態のものであってもよい。たとえば、上記の実施形態では第１の蒸着膜Ｍ１と第２の蒸着膜Ｍ２の２種類の薄膜のみ積層させているがこれに限らず３種類以上の薄膜を積層させても良い。
【００４７】
また、複数の成膜手段においてプラズマによる原料ガスの分解性能に差を持たせる方法は、印加電圧に差を付けることに限らない。主な分解性能の調整方法を表２に示す。
【００４８】
【表２】
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【００４９】
前述の通り、プラズマ電極への印加電圧を小さくすることによりプラズマの強度が低くなって原料ガスの結合している部分の分解が進まず（分解性能が低くなり）、不純物が多く残った状態で蒸着膜が形成されるが、その他の放電条件としてたとえば原料ガスの供給量を多くした場合、原料ガスの結合部分が多くなるため原料ガスの分解が進みにくくなり、プラズマの強度が低くなったのと実質的に同じとなって不純物が多く残った状態で蒸着膜が形成される。
【００５０】
また、それぞれの成膜手段をチャンバで囲い、チャンバ内の圧力（成膜圧力）に差を持たせることによっても原料ガスの分解性能に差を持たせることができる。成膜環境の圧力が高くなるとチャンバ内の原料ガスの量も多くなるため、原料ガスの供給量を多くすることと実質的に同じとなり、不純物が多く残った状態で蒸着膜が形成される。
【００５１】
また、放電条件が等しい場合であっても電極の構成に差を持たせることによって原料ガスの分解性能に差を持たせることができる。たとえばプラズマ電極の表面積が大きい場合、プラズマ電極の単位面積あたりのプラズマ密度は小さくなるためプラズマ強度は低くなる。
【００５２】
また、電極と基材との間の距離を遠くすることにより、プラズマ電極から発生するプラズマの強度はプラズマ電極から離れるほど低くなるため、基材近傍での原料ガスの分解性能は低くなり、不純物が多く残った状態で蒸着膜が形成される。
【００５３】
また、チャンバ壁との距離に差を持たせることによっても、原料ガスの分解性能に差を持たせることができる。プラズマはアースとなるチャンバ壁面で消失することから、プラズマ電極とチャンバ壁面との距離が近いほどプラズマは小さくなるため、基材近傍での原料ガスの分解性能は低くなり、不純物が多く残った状態で蒸着膜が形成される。
【００５４】
プラズマによる原料ガスの分解性能に差を持たせる方法は、これらのうち１つでも効果はあるが、複数の条件を組み合わせても良い。
【符号の説明】
【００５５】
１  薄膜形成装置
２  基材
３  巻出しロール
４  巻取りロール
５  メインロール
６  メインチャンバ
７  成膜手段
７ａ  第１の成膜手段
７ｂ  第２の成膜手段
３１  芯部
４１  芯部
５１  外周面
６１  真空ポンプ
７２  プラズマ電極
７２ａ  第１のプラズマ電極
７２ｂ  第２のプラズマ電極
７３  原料ガス供給手段
７３ａ  原料ガス供給手段
７３ｂ  原料ガス供給手段
７４  高周波電源
７４ａ  第１の高周波電源
７４ｂ  第２の高周波電源
Ｍ１  第１の蒸着膜
Ｍ２  第２の蒸着膜
【図１】
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【図２】
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【図３】
2017110275.tif 000007