(57)【要約】【課題】膜質および平滑性が良好、かつ透明な膜を形成することができる成膜装置、成膜方法およびバリアフィルムを提供する。【解決手段】本発明の成膜方法は、スパッタガスおよび反応ガスを供給し、金属ターゲットに第１の電流値で電流を印加して、金属ターゲットの表面が化合物で覆われた状態で金属ターゲットに第１の電流値または第１の電力を印加して成膜した場合の放電電圧をａ（Ｖ）とし、金属ターゲットに第１の電流値または第１の電力を印加して、放電を検出したときの金属ターゲットの電圧を測定し、この電圧が所定の電圧になるように反応ガスの供給量を変えて各電圧で成膜し、放電電圧ａ（Ｖ）で得られた膜の可視光領域における透過率を１００％とし、これに対して８５％の透過率の膜が得られる電圧を放電電圧ｂ（Ｖ）とするとき、金属ターゲットの電圧γが（ｂ−ａ）×０．５＋ａ≦γ≦（ｂ−ａ）×０．９５＋ａを満たす条件で成膜する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板が設けられたチャンバ内にスパッタガスおよび反応ガスを供給してスパッタリングを行い前記基板に所定の膜を形成する成膜装置であって、
前記チャンバ内に前記スパッタガスを供給するスパッタガス供給部と、
前記チャンバ内に前記反応ガスを供給する反応ガス供給部と、
前記チャンバ内を所定の真空度にする真空排気部と、
前記金属ターゲットに所定の電流または電力を印加する電源部と、
前記金属ターゲットの電圧を測定する測定部と、
前記チャンバ内の放電を検出する放電検出部と、
前記金属ターゲットに一定の電流値または一定の電力を前記電源部から印加させ、前記電流値または電力が一定になるように調節する制御部とを有し、
前記チャンバ内に前記スパッタガスおよび前記反応ガスを供給し、前記金属ターゲットの表面が化合物で覆われた状態で、前記電源部により前記金属ターゲットに第１の電流値で電流または第１の電力を印加して成膜した場合における放電電圧をａ（Ｖ）とし、
前記チャンバ内に前記スパッタガスおよび前記反応ガスを供給し、前記金属ターゲットに前記第１の電流値で電流または前記第１の電力を印加して、前記放電検出部により放電を検出したときの前記金属ターゲットの電圧を測定し、前記電圧が所定の電圧になるように前記反応ガスの供給量を変えて各電圧で成膜し、前記放電電圧ａ（Ｖ）で得られた膜の可視光領域における透過率を１００％として、この透過率に対して８５％の透過率の膜が得られるときの電圧を放電電圧ｂ（Ｖ）とするとき、
前記金属ターゲットの電圧γが（ｂ−ａ）×０．５＋ａ≦γ≦（ｂ−ａ）×０．９５＋ａを満たす条件で成膜することを特徴とする成膜装置。
【請求項２】
前記成膜時における前記チャンバ内の圧力は、０．００５〜０．１Ｐａである請求項１に記載の成膜装置。
【請求項３】
さらに、成膜時に発生するプラズマの特定の波長の強度を測定する測定器を有し、前記制御部は、前記測定器で測定された前記特定の波長の強度が所定の強度となるように、前記反応ガスの供給量を調節する機能を備えるものであり、
前記制御部は、成膜時に測定された前記波長の強度が所定の強度からずれた場合、前記波長の強度が所定の強度となるように前記反応ガスの供給量を調節する請求項１または２に記載の成膜装置。
【請求項４】
前記基板に形成する膜は、酸化アルミニウム膜である請求項１〜３のいずれか１項に記載の成膜装置。
【請求項５】
前記反応ガスは、酸素ガスまたは窒素ガスである請求項１〜４のいずれか１項に記載の成膜装置。
【請求項６】
基板と金属ターゲットとが対向して設けられたチャンバ内にスパッタガスおよび反応ガスを供給してスパッタリングを行い前記基板に所定の膜を形成する成膜方法であって、
前記チャンバ内に前記スパッタガスおよび前記反応ガスを供給し、前記金属ターゲットの表面が化合物で覆われた状態で、前記金属ターゲットに第１の電流値で電流または第１の電力を印加して成膜した場合における放電電圧をａ（Ｖ）とし、
前記チャンバ内に前記スパッタガスおよび前記反応ガスを供給し、前記金属ターゲットに前記第１の電流値で電流または前記第１の電力を印加して、前記放電検出部により放電を検出したときの前記金属ターゲットの電圧を測定し、前記電圧が所定の電圧になるように前記反応ガスの供給量を変えて各電圧で成膜し、前記放電電圧ａ（Ｖ）で得られた膜の可視光領域における透過率を１００％として、この透過率に対して８５％の透過率の膜が得られるときの電圧を放電電圧ｂ（Ｖ）とするとき、
前記金属ターゲットの電圧γが（ｂ−ａ）×０．５＋ａ≦γ≦（ｂ−ａ）×０．９５＋ａを満たす条件で成膜することを特徴とする成膜方法。
【請求項７】
前記成膜時における前記チャンバ内の圧力は、０．００５〜０．１Ｐａである請求項６に記載の成膜方法。
【請求項８】
成膜時において、発生するプラズマの特定の波長の強度を測定し、前記検出された前記特定の波長の強度が所定の強度になるように、前記反応ガスの供給量を調節する請求項６または７に記載の成膜方法。
【請求項９】
前記基板に形成する膜は、酸化アルミニウム膜である請求項６〜８のいずれか１項に記載の成膜方法。
【請求項１０】
前記反応ガスは、酸素ガスまたは窒素ガスである請求項６〜９のいずれか１項に記載の成膜方法。
【請求項１１】
前記請求項６〜１０のいずれか１項の成膜方法による膜が基板上に形成されていることを特徴とするバリアフィルム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、反応ガス雰囲気でスパッタリングを行い、所定の組成の膜を形成する成膜装置および成膜方法、ならびにこの成膜方法により形成された膜を有するバリアフィルムに関し、特に、膜質および平滑性が良好、かつ透明な膜を形成することができる成膜装置および成膜方法、ならびにその膜を有するバリアフィルムに関する。
【背景技術】
【０００２】
現在、金属化合物の膜を形成する場合、真空チャンバ内に、形成する金属化合物の膜の組成を得るための反応ガスを含んだ雰囲気下、例えば、酸化物を形成する場合には酸素、窒化物を形成する場合には窒素を含んだ雰囲気下で、さらにアルゴンガス（Ａｒガス）を導入し、金属ターゲットに、例えば、直流電流を印加して放電させて、イオン化したアルゴンガスを金属ターゲットに衝突させて、金属ターゲットから飛び出した金属原子と反応ガスとを反応させて、化合物を得て、金属化合物の膜を形成する反応性スパッタと呼ばれる方法が用いられている。
【０００３】
反応性スパッタリングにおいて、酸化膜、窒化膜などの金属化合物の膜を得るため、反応性ガスを加えると、金属ターゲット表面が金属化合物で覆われる。このとき、表面が硬くなり、スパッタ率が低くなるため、成膜速度が著しく低下する。金属ターゲット表面が金属化合物で覆われている状態でのスパッタを化合物モードという。
【０００４】
これに対し、金属ターゲット表面が完全に酸化または窒化される前の状態のうち、遷移領域で金属ターゲットを使用することにより、酸化膜、窒化膜などの金属化合物の膜をより高い成膜速度で得られることが知られている。
この遷移領域における成膜方法は、例えば、反応性ガス量を制御することにより、膜の組成を変えられることから、様々な分野で利用されており、その遷移領域における成膜方法が種々提案されている（特許文献１〜特許文献３参照）。
【０００５】
特許文献１には、少なくとも金属を含むターゲットを用い、真空槽内に放電ガスと反応ガスとを導入して放電を行い、ロールトゥーロール方式で基材上に薄膜を形成する反応性スパッタリング装置において、スパッタリングの放電電源を定電力出力で制御した上で、放電電圧を一定に保つように制御するものが記載されている。
特許文献１においては、放電電圧をフィードバックして反応ガス導入量を随時制御することにより、放電電圧を一定に保つように制御されている。
【０００６】
また、特許文献２の反応性スパッタリング方法は、真空チャンバ内に設けられた金属ターゲットを備えたスパッタ蒸発源と、このスパッタ蒸発源を駆動するスパッタ電源と、スパッタ用の不活性ガスとスパッタされた金属と化合物を形成する反応ガスとを真空チャンバ内に導入する導入機構とを有する反応性スパッタリング装置を用いて、真空チャンバ内に設けられた基板に反応性スパッタリング成膜を行うものである。特許文献２においては、スパッタ電源の電圧を、目標とする電圧Ｖｓに制御する定電圧制御を行うと共に、スパッタ蒸発源の前方に発生するプラズマ発光の分光スペクトルが目標値となるように、目標電圧Ｖｓを操作する目標電圧制御を、定電圧制御より遅い制御速度で行う。
上記分光スペクトルの目標値がプラズマ発光中の金属元素に固有の波長帯の分光スペクトル強度Ｉｍと反応ガスに固有の波長帯の分光スペクトル強度Ｉｇとの比率、またはプラズマ発光中の金属元素に固有の波長帯の分光スペクトル強度Ｉｍと不活性ガスに固有の分光スペクトル強度Ｉａとの比率により設定されている。
【０００７】
特許文献３の成膜方法においては、反応ガスの活性種存在下で金属ターゲットをキャリアガスによりスパッタリングして基板上に、この金属の化合物からなる薄膜を形成する成膜工程を有するものである。この成膜工程では、成膜中のプラズマ発光について金属のスペクトル強度とベースとなるスペクトル強度との比であって薄膜の成膜速度に比例した一定値を示すスペクトル強度比をモニターし、予め求めておいたスペクトル強度比と成膜速度との関係に基づいて、成膜中の成膜速度を検出する。
特許文献３においては、金属ターゲットはＮｂからなり、成膜された薄膜に対して反応ガスの活性種をさらに反応させてＮｂ２Ｏ５からなる光学膜を形成するものである。この場合、金属のスペクトル強度は、表面が金属状態にあるＮｂターゲットをスパッタリングし酸素ガスの活性種と反応させてＮｂ酸化物膜を形成するとき（メタルモード成膜時）のプラズマ発光におけるＮｂの主スペクトルとなる波長のスペクトル強度と、表面が酸化物状態にあるＮｂターゲットをスパッタリングしてＮｂ酸化物膜を形成するとき（酸化モード成膜時）のプラズマ発光におけるＮｂの主スペクトルとなる波長のスペクトル強度との合計強度であり、ベースとなるスペクトル強度はＮｂ及びキャリアガスの重畳スペクトルが現れる波長のスペクトル強度が用いられる。
【０００８】
一方、反応性スパッタリングにおいて、安定した組成の膜を得るためには、反応性ガスをより多く導入し、金属ターゲット表面が金属化合物で覆われた状態、すなわち、完全酸化物モードでスパッタする必要がある。
【０００９】
【特許文献１】特開２００２−３２２５６１号公報
【特許文献２】特開２００３−３４２７２５号公報
【特許文献３】特開２００７−２２４３２２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら、特許文献１〜特許文献３に記載されている遷移領域における成膜方法が記載されているものの、遷移領域で成膜する場合、僅かな成膜環境の変動により、成膜速度または形成される膜の組成が著しく変化するため、均一な膜質および均一な膜厚を得ることが難しいという問題点がある。
【００１１】
また、安定した組成を得るために、完全酸化物モードでスパッタリングする場合には、スパッタされた粒子が高エネルギーを保って基材表面に堆積される。このため、金属を気化させて堆積させる蒸着法、および主に化学反応による堆積が行われるＣＶＤ法と比較して、基板（基材）に与えるダメージが高く、基板（基材）の平滑性、更には形成された膜の平滑性が失われるという問題点がある。
また、完全酸化物モードでのスパッタリングでは、成膜速度が遅い分、基板（基材）は、成膜時に発生する熱またはプラズマによるダメージをより大きく受けるという問題点もある。
【００１２】
以上のように、遷移領域において成膜を行うと、一定の膜組成、均一な膜質、均一な膜厚を維持することが難しい。一方、完全酸化物モードで成膜を行うと、基板（基材）がダメージを受け、形成される膜の平滑性および緻密性が失われる。
このため、光学薄膜およびガスバリア膜のような、膜組成の制御と、基板（基材）表面の平滑性等が求められる分野では、主に蒸着法、およびＣＶＤ法が多く用いられており、スパッタリング法で成膜した場合における膜ダメージの影響を、排除することが難しいのが現状である。
【００１３】
本発明の目的は、前記従来技術に基づく問題点を解消し、膜質および平滑性が良好、かつ透明な膜を形成することができる成膜装置、成膜方法およびバリアフィルムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
上記目的を達成するために、本発明の第１の態様は、基板が設けられたチャンバ内にスパッタガスおよび反応ガスを供給してスパッタリングを行い前記基板に所定の膜を形成する成膜装置であって、前記チャンバ内に前記スパッタガスを供給するスパッタガス供給部と、前記チャンバ内に前記反応ガスを供給する反応ガス供給部と、前記チャンバ内を所定の真空度にする真空排気部と、前記金属ターゲットに所定の電流または電力を印加する電源部と、前記金属ターゲットの電圧を測定する測定部と、前記チャンバ内の放電を検出する放電検出部と、前記金属ターゲットに一定の電流値または一定の電力を前記電源部から印加させ、前記電流値または電力が一定になるように調節する制御部とを有し、
前記チャンバ内に前記スパッタガスおよび前記反応ガスを供給し、前記金属ターゲットの表面が化合物で覆われた状態で、前記電源部により前記金属ターゲットに第１の電流値で電流または第１の電力を印加して成膜した場合における放電電圧をａ（Ｖ）とし、
前記チャンバ内に前記スパッタガスおよび前記反応ガスを供給し、前記金属ターゲットに前記第１の電流値で電流または前記第１の電力を印加して、前記放電検出部により放電を検出したときの前記金属ターゲットの電圧を測定し、前記電圧が所定の電圧になるように前記反応ガスの供給量を変えて各電圧で成膜し、前記放電電圧ａ（Ｖ）で得られた膜の可視光領域における透過率を１００％として、この透過率に対して８５％の透過率の膜が得られるときの電圧を放電電圧ｂ（Ｖ）とするとき、
前記金属ターゲットの電圧γが（ｂ−ａ）×０．５＋ａ≦γ≦（ｂ−ａ）×０．９５＋ａを満たす条件で成膜することを特徴とする成膜装置を提供するものである。
【００１５】
本発明においては、前記成膜時における前記チャンバ内の圧力は、例えば、０．００５〜０．１Ｐａであることが好ましい。
また、本発明においては、さらに、成膜時に発生するプラズマの特定の波長の強度を測定する測定器を有し、前記制御部は、前記測定器で測定された前記特定の波長の強度が所定の強度となるように、前記反応ガスの供給量を調節する機能を備えるものであり、前記制御部は、成膜時に測定された前記波長の強度が所定の強度からずれた場合、前記波長の強度が所定の強度となるように前記反応ガスの供給量を調節することが好ましい。
さらに、本発明においては、前記基板に形成する膜は、例えば、酸化アルミニウム膜である。
さらにまた、本発明においては、前記反応ガスが、例えば、酸素ガスまたは窒素ガスである。
【００１６】
本発明の第２の態様は、基板と金属ターゲットとが対向して設けられたチャンバ内にスパッタガスおよび反応ガスを供給してスパッタリングを行い前記基板に所定の膜を形成する成膜方法であって、前記チャンバ内に前記スパッタガスおよび前記反応ガスを供給し、前記金属ターゲットの表面が化合物で覆われた状態で、前記金属ターゲットに第１の電流値で電流または第１の電力を印加して成膜した場合における放電電圧をａ（Ｖ）とし、
前記チャンバ内に前記スパッタガスおよび前記反応ガスを供給し、前記金属ターゲットに前記第１の電流値で電流または前記第１の電力を印加して、前記放電検出部により放電を検出したときの前記金属ターゲットの電圧を測定し、前記電圧が所定の電圧になるように前記反応ガスの供給量を変えて各電圧で成膜し、前記放電電圧ａ（Ｖ）で得られた膜の可視光領域における透過率を１００％として、この透過率に対して８５％の透過率の膜が得られるときの電圧を放電電圧ｂ（Ｖ）とするとき、
前記金属ターゲットの電圧γが（ｂ−ａ）×０．５＋ａ≦γ≦（ｂ−ａ）×０．９５＋ａを満たす条件で成膜することを特徴とする成膜方法を提供するものである。
【００１７】
本発明においては、前記成膜時における前記チャンバ内の圧力は、０．００５〜０．１Ｐａであることが好ましい。
また、本発明においては、成膜時において、発生するプラズマの特定の波長の強度を測定し、前記検出された前記特定の波長の強度が所定の強度になるように、前記反応ガスの供給量を調節することが好ましい。
さらに、本発明においては、前記基板に形成する膜は、例えば、酸化アルミニウム膜である。
さらにまた、本発明においては、前記反応ガスは、例えば、酸素ガスまたは窒素ガスである。
【００１８】
本発明の第３の態様は、上記本発明の第２の態様の成膜方法により膜が基板上に形成されていることを特徴とするバリアフィルムを提供するものである。
【００１９】
また、本発明においては、反応ガスを供給してスパッタリングを行い基板に所定の膜を形成する成膜装置であって、所定の搬送経路で、長尺の基板を搬送する第１の搬送手段と、チャンバと、前記チャンバ内に設けられ、前記基板の搬送方向と直交する方向に回転軸を有し、前記第１の搬送手段により搬送された基板が、表面の所定の領域に巻き掛けられる回転可能なドラムと、所定の搬送経路で、前記ドラムに巻き掛けられた基板を搬送する第２の搬送手段と、前記チャンバ内を所定の真空度にする真空排気部と、前記チャンバ内にスパッタガスを供給するスパッタガス供給部と、前記チャンバ内に前記反応ガスを供給する反応ガス供給部と、前記チャンバ内に設けられ、前記ドラムに対向して、金属ターゲットを保持するターゲット保持部と、前記金属ターゲットに所定の電流または電力を印加する電源部と、前記金属ターゲットの電圧を測定する測定部と、前記チャンバ内の放電を検出する放電検出部と、前記金属ターゲットに一定の電流値または一定の電力を前記電源部から印加させ、前記電流値または電力が一定になるように調節する制御部とを有し、前記チャンバ内に前記スパッタガスおよび前記反応ガスを供給し、前記金属ターゲットの表面が化合物で覆われた状態で、前記金属ターゲットに第１の電流値で電流または第１の電力を印加して成膜した場合における放電電圧をａ（Ｖ）とし、
前記チャンバ内に前記スパッタガスおよび前記反応ガスを供給し、前記金属ターゲットに前記第１の電流値で電流または前記第１の電力を印加して、前記放電検出部により放電を検出したときの前記金属ターゲットの電圧を測定し、前記電圧が所定の電圧になるように前記反応ガスの供給量を変えて各電圧で成膜し、前記放電電圧ａ（Ｖ）で得られた膜の可視光領域における透過率を１００％として、この透過率に対して８５％の透過率の膜が得られるときの電圧を放電電圧ｂ（Ｖ）とするとき、
前記金属ターゲットの電圧γが（ｂ−ａ）×０．５＋ａ≦γ≦（ｂ−ａ）×０．９５＋ａを満たす条件で成膜することを特徴とする成膜装置を提供する。
【発明の効果】
【００２０】
本発明の成膜装置、成膜方法によれば、膜質および平滑性が良好、かつ透明な膜を形成することができる。
また、本発明のバリアフィルムは、基板上に、膜質および平滑性が良好、かつ透明な膜が形成されているものであるため、水蒸気透過度、酸透過度などについて優れたガスバリア性を有する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下に、添付の図面に示す好適実施形態に基づいて、本発明の成膜装置、成膜方法およびバリアフィルムを詳細に説明する。
図１は、本発明の実施形態に係る成膜装置を示す模式図である。
【００２２】
図１に示す本発明の実施形態に係る成膜装置１０は、ロール・ツー・ロール(Roll to Roll)タイプの成膜装置であり、基板Ｚの表面Ｚｆ、または基板Ｚの表面Ｚｆに有機層が形成されていれば、その表面に、所定の機能を有する膜を形成するものであり、例えば、光学フィルムまたはガスバリアフィルム等の機能性フィルムＦの製造に利用されるものである。
成膜装置１０は、長尺の基板Ｚ（ウェブ状の基板Ｚ）に連続で成膜を行う装置であって、基本的に、長尺な基板Ｚを供給する供給室１２と、長尺な基板Ｚに膜を形成する成膜室（チャンバ）１４と、膜が形成された長尺な基板Ｚを巻き取る巻取り室１６と、真空排気部３２と、制御部３６とを有する。この制御部３６により、成膜装置１０における各要素の動作が制御される。
また、成膜装置１０においては、供給室１２と成膜室１４とを区画する壁１５ａ、および成膜室１４と巻取り室１６とを区画する壁１５ｂには、基板Ｚが通過するスリット状の開口１５ｃが形成されている。
【００２３】
成膜装置１０においては、供給室１２、成膜室１４および巻取り室１６には、真空排気部３２が配管３４を介して接続されている。この真空排気部３２により、供給室１２、成膜室１４および巻取り室１６の内部が所定の真空度にされる。
真空排気部３２は、供給室１２、成膜室１４および巻取り室１６を排気して所定の真空度に保つものであり、ドライポンプおよびターボ分子ポンプなどの真空ポンプを有するものである。また、供給室１２、成膜室１４および巻取り室１６には、それぞれ内部の圧力を測定する圧力センサ（図示せず）が設けられている。
なお、真空排気部３２による供給室１２、成膜室１４および巻取り室１６の到達真空度には、特に限定はなく、実施する成膜方法等に応じて、十分な真空度を保てればよい。この真空排気部３２は、制御部３６により制御される。
【００２４】
供給室１２は、長尺な基板Ｚを供給する部位であり、基板ロール２０、およびガイドローラ２１が設けられている。
基板ロール２０は、長尺な基板Ｚを連続的に送り出すものであり、例えば、反時計回りに基板Ｚが巻回されている。
基板ロール２０は、例えば、駆動源としてモータ（図示せず）が接続されている。このモータによって基板ロール２０が基板Ｚを巻き戻す方向ｒに回転されて、本実施形態では、時計回りに回転されて、基板Ｚが連続的に送り出される。
【００２５】
ガイドローラ２１は、基板Ｚを所定の搬送経路で成膜室１４に案内するものである。このガイドローラ２１は、公知のガイドローラにより構成される。
本実施形態の成膜装置１０においては、ガイドローラ２１は、駆動ローラまたは従動ローラでもよい。また、ガイドローラ２１は、基板Ｚの搬送時における張力を調整するテンションローラとして作用するローラであってもよい。
【００２６】
本発明の成膜装置において、基板Ｚは、特に限定されるものではなく、反応性スパッタリングによる膜の形成が可能な各種の基板が全て利用可能である。基板Ｚとしては、例えば、ＰＥＴフィルム、ＰＥＮフィルム等の各種の樹脂フィルム、またはアルミニウムシートなどの各種の金属シート等を用いることができる。
本発明の成膜装置は、樹脂フィルムなどダメージを受け易い基板への成膜に特に有効である。
【００２７】
巻取り室１６は、後述するように、成膜室１４で、表面Ｚｆに膜ｆが形成された基板Ｚを巻き取る部位であり、巻取りロール３０、およびガイドローラ３１が設けられている。
【００２８】
巻取りロール３０は、成膜された基板Ｚをロール状に、例えば、時計回りに巻き取るものである。
この巻取りロール３０は、例えば、駆動源としてモータ（図示せず）が接続されている。このモータにより巻取りロール３０が回転されて、成膜済の基板Ｚが巻き取られる。
巻取りロール３０においては、モータによって基板Ｚを巻き取る方向Ｒに回転されて、本実施形態では、時計回りに回転されて、成膜済の基板Ｚを連続的に、例えば、時計回りに巻き取る。
【００２９】
ガイドローラ３１は、成膜室１４から搬送された基板Ｚを、所定の搬送経路で巻取りロール３０に案内するものである。このガイドローラ３１は、公知のガイドローラにより構成される。なお、供給室１２のガイドローラ２１と同様に、ガイドローラ３１も、駆動ローラまたは従動ローラでもよい。また、ガイドローラ３１は、テンションローラとして作用するローラであってもよい。
【００３０】
成膜室１４は、真空チャンバとして機能するものであり、基板Ｚを搬送しつつ連続的に、基板Ｚの表面Ｚｆに、反応性スパッタリング法によって、酸化膜、窒化膜などの化合物の膜を形成する部位である。
成膜室１４は、例えば、ステンレス、アルミニウムまたはアルミニウム合金など、各種の真空チャンバで利用されている材料を用いて構成されている。
【００３１】
成膜室１４には、２つのガイドローラ２４、２８と、ドラム２６と、成膜部４０とが設けられている。
ガイドローラ２４と、ガイドローラ２８とが、所定の間隔を設けて対向して、平行に配置されており、また、ガイドローラ２４、およびガイドローラ２８は、基板Ｚの搬送方向Ｄに対して、その長手方向を直交させて配置されている。
【００３２】
ガイドローラ２４は、供給室１２に設けられたガイドローラ２１から搬送された基板Ｚをドラム２６に搬送するものである。このガイドローラ２４は、例えば、基板Ｚの搬送方向Ｄと直交する方向（以下、軸方向という）に回転軸を有し回転可能であり、かつガイドローラ２４は、軸方向の長さが、基板Ｚの長手方向と直交する幅方向における長さ（以下、基板Ｚの幅という）よりも長い。
なお、基板ロール２０、ガイドローラ２１、ガイドローラ２４により、第１の搬送手段が構成される。
【００３３】
ガイドローラ２８は、ドラム２６に巻き掛けられた基板Ｚを巻取り室１６に設けられたガイドローラ３１に搬送するものである。このガイドローラ２８は、例えば、軸方向に回転軸を有し回転可能であり、かつガイドローラ２８は、軸方向の長さが基板Ｚの幅よりも長い。
なお、ガイドローラ２８、ガイドローラ３１、巻取りロール３０により、第２の搬送手段が構成される。
また、ガイドローラ２４、ガイドローラ２８は、上記構成以外は、供給室１２に設けられたガイドローラ２１と同様の構成であるため、その詳細な説明は省略する。
【００３４】
ドラム２６は、ガイドローラ２４と、ガイドローラ２８との間の空間ｈの下方に設けられている。ドラム２６は、その長手方向を、ガイドローラ２４およびガイドローラ２８の長手方向に対して平行にして配置されている。
このドラム２６は、例えば、円筒状を呈し、軸方向に回転軸を有し、回転方向ωに回転可能なものである。ドラム２６は、軸方向における長さが基板Ｚの幅よりも長い。
ドラム２６は、その表面２６ａ（周面）に基板Ｚが巻き掛けられて、回転方向ωに回転することにより、基板Ｚを所定の成膜位置に保持しつつ、搬送方向Ｄに基板Ｚを搬送するものである。
【００３５】
図１に示すように、成膜部４０は、ドラム２６が回転方向ωに回転して、基板Ｚを搬送方向Ｄに搬送しつつ、ドラム２６の表面２６ａに巻き掛けられた基板Ｚの表面Ｚｆに膜ｆを形成するものである。
【００３６】
成膜部４０は、電極板４２、金属ターゲット４４、ターゲットフォルダ４５、電源部４６、測定部４８、スパッタガス供給部５０、反応ガス供給部５２およびプラズマ検出器５４を有する。成膜部４０においては、制御部３６により電源部４６、測定部４８、スパッタガス供給部５０、反応ガス供給部５２が制御される。また、プラズマ検出部５４が制御部３６に接続されている。
【００３７】
成膜室１４の下部にターゲットフォルダ４５が、ドラム２６の表面２６ａに対向して設けられている。ターゲットフォルダ４５は、例えば、平面視長方形状に形成されており、平面視長方形状の凹部を有し、この凹部はその長手方向が基板Ｚの幅方向の長さよりも長い。このターゲットフォルダ４５は、その長手方向をドラム２６の軸方向と一致させて配置されている。
【００３８】
ターゲットフォルダ４５の凹部には、下から順に、平面視長方形の平板状の電極板４２および平面視長方形の平板状の金属ターゲット４４が嵌め込まれている。金属ターゲット４４は、表面４０ａをドラム２６の表面２６ａに向けて、金属ターゲット４４の表面４０ａとドラム２６の表面２６ａとは隙間Ｓをあけて、ターゲットフォルダ４５により保持される。この隙間ＳがプラズマＰの発生空間となる。金属ターゲット４４および電極板４２は、ドラム２６に巻き掛けられる基板Ｚの幅方向の長さよりも長い。
【００３９】
電極板４２は、電源部４６に接続されており、金属ターゲット４４に電源部４６からの所定の電流または電力を所定の時間印加するものである。
【００４０】
金属ターゲット４４は、形成する膜の原料となるものであり、基板Ｚの表面Ｚｆに形成する膜の組成に応じた金属により形成されている。この金属ターゲット４４は、スパッタリングに用いられる一般的なものである。
【００４１】
電源部４６は、電極板４２を介して金属ターゲット４４に所定の電流または電力を印加するものである。電源部４６は、直流電圧または交流電圧を発生させる機能を有し、直流電圧または交流電圧を調節して、電極板４２を介して金属ターゲット４４に所定の電流または電力を印加するものである。
例えば、電源部４６は、直流電圧、高周波電圧、または直流パルス電圧（ＤＣパルス電圧）を所定の電圧で発生させるものである。この電源部４６は、例えば、公知のＤＣスパッタリング装置、またはＤＣパルススパッタリング装置で利用されている各種電源を用いることができる。
【００４２】
測定部４８は、金属ターゲット４４の電圧を測定するものである。測定部４８は、金属ターゲット４４の電圧を測定できるものであれば、特に限定されるものでない。また、測定部４８は、制御部３６に接続されており、この制御部３６に、測定した電圧の値を出力する。
測定部４８の構成は、金属ターゲット４４の電圧を測定することができれば、特に限定されるものでなく、公知の電圧測定手段を適宜用いることができる。
【００４３】
スパッタガス供給部５０は、配管５０ａを介して、金属ターゲット４４の表面４０ａとドラム２６の表面２６ａとの隙間Ｓに、アルゴンガス等のスパッタガスを供給するものである。このスパッタガス供給部５０は、アルゴンガスなどのスパッタガスが充填されたボンベ（図示せず）、およびマスフローコントローラ（図示せず）、または流量調節用バルブ（図示せず）などを有するものであり、配管５０ａに、例えば、マスフローコントローラ、または流量調節用バルブを介してボンベが接続されている。
スパッタガス供給部５０においても、スパッタガスの供給量が制御部３６により調節される。
【００４４】
反応ガス供給部５２は、配管５２ａを介して、金属ターゲット４４の表面４０ａとドラム２６の表面２６ａとの隙間Ｓに、形成する膜の組成に応じた反応ガスを供給するものであり、酸化膜を形成する場合には、酸素ガスを供給し、窒化膜を形成する場合には、窒素ガスを供給する。この反応ガス供給部５２は、酸素ガス、または窒素ガスなどの反応ガスが充填されたボンベ（図示せず）、およびマスフローコントローラ（図示せず）、または流量調節用バルブ（図示せず）などを有するものであり、配管５２ａに、例えば、マスフローコントローラ、または流量調節用バルブを介してボンベが接続されている。
反応ガス供給部５２においても、反応ガスの供給量が制御部３６により調節される。
【００４５】
本実施形態において、例えば、基板Ｚの表面Ｚｆに、Ａｌ２Ｏ３膜を形成する場合、金属ターゲット４４に、アルミニウム製のものを用い、反応ガスに酸素ガスを用いる。アルミニウム原子が金属ターゲット４４から飛び出し、酸素ガスと反応して、Ａｌ２Ｏ３原子となり、Ａｌ２Ｏ３膜が形成される。
また、ＳｉＯ２膜を形成する場合、金属ターゲット４４に、シリコン製のものを用い、反応ガスに酸素ガスを用いる。シリコン原子が金属ターゲット４４から飛び出し、酸素ガスと反応して、ＳｉＯ２原子となり、ＳｉＯ２膜が形成される。
さらには、ＳｉＮ膜を形成する場合、金属ターゲット４４に、シリコン製のものを用い、反応ガスに窒素ガスを用いる。シリコン原子が金属ターゲット４４から飛び出し、窒素ガスと反応して、ＳｉＮ原子となり、ＳｉＮ膜が形成される。
【００４６】
プラズマ検出器５４は、隙間Ｓ（プラズマ発生空間）におけるプラズマの発生の有無を検出し、かつ発生したプラズマの特定の波長の強度を測定する機能を有するものである。
このプラズマ検出器５４は制御部３６に接続されており、制御部３６には、このプラズマ検出器５４からのプラズマの検出信号および発生したプラズマの特定の波長の強度の値が入力される。このため、制御部３６においては、プラズマ発生の有無を検知することができるとともに、発生したプラズマの特定の波長の強度の値が得られる。このプラズマ発生の有無により、金属ターゲット４４の電圧（放電電圧）を検出することができる。
また、制御部３６により、発生したプラズマの特定の波長の強度の値が一定となるように、反応ガス供給部５２からの反応ガスの供給量を調整することにより、金属ターゲット４４の電圧（放電電圧）を一定に保つこともできる。この場合、制御部３６により、電源部４６からの印加電流、または印加電力を、可変することなく設定された設定値に固定されたままである。
なお、プラズマ検出器５４に限定されるものではなく、単に、プラズマ発生の有無の検出、または放電を検出できるものであってもよい。
【００４７】
シャッター５６は、ドラム２６（基板Ｚ）と金属ターゲット４４との間の隙間Ｓに、出入り自在に設けられている。このシャッター５６は、ドラム２６の表面２６ａ（基板Ｚの表面Ｚｆ）に膜ｆが形成されないようにするためのものであり、金属ターゲット４４から飛び出す金属原子を遮蔽するものである。
シャッター５６は、例えば、平面視長方形の平板状に形成されており、広い側の表面５６ａをドラム２６に向けて配置されている。このシャッター５６は、金属ターゲット４４よりも面積を大きく形成されており、水平方向Ｍに移動可能に構成されている。シャッター５６は、成膜時には、例えば、プラズマ検出器５４の上方に移動して退避している。
なお、シャッター５６の裏面５６ｂには、金属原子が付着するため、その付着した金属原子を、例えば、プラズマ、薬品、研磨などを用いて取り除くことが可能な除去機構を有することがより好ましい。
【００４８】
本実施形態においては、成膜時、または後述する放電電圧ａ、ｂを測定する際、隙間Ｓに、アルゴンガス、酸素ガスを供給し、電源部４６により、金属ターゲット４４に印加電流または印加電圧を印加する。このとき、測定部４８により金属ターゲット４４の電圧を測定するとともに、プラズマ検出器５０によりプラズマ発生（放電発生）の有無を検知する。制御部３６においては、プラズマが発生した場合（放電が発生した場合）における金属ターゲット４４の電圧（放電電圧）が、所定の電圧の値となるように、反応ガス供給部５２からの反応ガス供給量を調節する。
【００４９】
本実施形態の成膜装置１０の成膜方法においては、金属ターゲット４４を用い、反応ガスにより化合物を形成する反応スパッタリング法を用いるものであって、図２に示す反応ガス量と放電電圧との関係を示す特性曲線１００（以下、単に特性曲線１００という）において、遷移領域Ａｔと呼ばれる領域のうち、その一部の領域αで成膜するものである。
この遷移領域Ａｔでは、着色する膜組成と透明な膜が得られる組成とが得られ、後述する範囲内の放電電圧を成膜電圧とすると、透明な化合物を形成することができる。
【００５０】
具体的には、金属ターゲット４４の表面４４ａが化合物で覆われた状態でスパッタリングした場合（化合物モード）における放電電圧をａ（Ｖ）とする。この放電電圧ａ（Ｖ）では、スパッタリングより成膜される膜は、化合物の膜である。この化合物の膜の可視光領域（約３８０ｎｍ〜７７０ｎｍ）における透過率を１００％としたとき、この透過率が８５％となる放電電圧をｂ（Ｖ）とする。
【００５１】
本発明において、金属ターゲット４４の電圧γ（放電電圧γ）が、（ｂ−ａ）×０．５＋ａ≦γ≦（ｂ−ａ）×０．９５＋ａを満たす場合、形成される膜が、透明で、かつ膜質および平滑性が良好なものとなることを見出した。
なお、図２においては、（ｂ−ａ）×０．５＋ａをｄ１（Ｖ）で表わし、（ｂ−ａ）×０．９５＋ａをｄ２（Ｖ）で表わしている。また、（（ｂ−ａ）×０．５＋ａ）＝ｄ１〜（（ｂ−ａ）×０．９５＋ａ）＝ｄ２の範囲を領域αで示す。
【００５２】
本実施形態において、放電電圧ａ（Ｖ）は、金属ターゲット４４の表面４４ａが化合物で完全に覆われた状態でスパッタリングした場合、すなわち、完全化合物モードにおける放電電圧のことである。
放電電圧ａ（Ｖ）については、印加電流（第１の電流値）または印加電力（第１の電力）を一定として、放電を検出したときの金属ターゲット４４の電圧を測定しつつ、反応ガスの供給量を徐々に多くしてスパッタリングする。このとき、反応ガスの供給量に依らず、金属ターゲット４４の電圧（放電電圧）が略一定の値となったとき、この状態を完全化合物モードであるとする。そして、この略一定の電圧の値を放電電圧ａ（Ｖ）とする。
【００５３】
一方、放電電圧ｂについては、放電電圧ａ（Ｖ）で得られた膜を吸光光度計または分光光度計により、可視光領域（約３８０ｎｍ〜７７０ｎｍ）における吸光度を測定し、可視光領域の各波長における吸光度の平均値を求める。そして、この平均値を可視光領域（約３８０ｎｍ〜７７０ｎｍ）における透過率とし、放電電圧ａにおける透過率を１００％とする。
そして、印加電流（第１の電流値）または印加電力（第１の電力）を一定として印加して、放電を検出したときの金属ターゲットの電圧を測定しつつ、反応ガスの供給量を、例えば、順次減少させて、金属ターゲットの電圧を所定の電圧に調節して成膜する。
このとき、得られた膜について、吸光光度計または分光光度計により、可視光領域（約３８０ｎｍ〜７７０ｎｍ）における吸光度を測定した。可視光領域の各波長における吸光度の平均値を求め、透過率を得る。放電電圧ａにおける透過率と比較する。これを、放電電圧ａにおける透過率に対して、８５％以下となるまで、反応ガス供給量を調節して放電電圧を変えて繰返し行い、放電電圧ａにおける透過率に対して８５％となった放電電圧の値をｂとする。
【００５４】
本発明者は、反応性スパッタリングで成膜して得られた膜において、透明性、または着色の有無等の基礎的な光学特性の劣化点と、ガスバリア性の劣化点が略一致していることを知見した。形成された膜の光学特性の劣化点について調べたところ、本発明においては、放電電圧ａの透過率を基準（１００％）としたとき、この透過率が８５％未満では、形成された膜の基礎的な光学特性に悪影響が及んだ。このため、上述のようにガスバリア性について所望の性能を得ることができない。このことから、本発明においては、放電電圧ｂを放電電圧ａにおける透過率に対して８５％とした。
なお、放電電圧ｂを求めるときにおける印加電流の値は、放電電圧ａについて測定したときと同じ値である。以上のようにして、放電電圧ａ、放電電圧ｂを求める。
【００５５】
本実施形態においては、印加電流を一定とし、金属ターゲットの電圧γ（放電電圧γ）を、（ｂ−ａ）×０．５＋ａ≦γ≦（ｂ−ａ）×０．９５＋ａの範囲内で成膜する。
なお、成膜時の印加電流の値は、放電電圧ａ、ｂを求めるときの印加電流の値と同じである。
【００５６】
本実施形態においては、成膜時の金属ターゲットの電圧γ（放電電圧γ）を（ｂ−ａ）×０．５＋ａ≦γ≦（ｂ−ａ）×０．９５＋ａの範囲内で成膜することにより、ある程度の成膜速度が得られ、成膜が短時間で終了するため、成膜時の熱による膜への悪影響が少ない。
また、スパッタ率の低下が抑制されるため、膜の初期成長過程で基板上に直接スパッタされた化合物の粒子が堆積している時間が少ないため、膜に対するダメージが少ない。
さらに、一般に反応ガスのラジカル生成物は基板に大きなダメージを与えることが知られているものの、金属ターゲットの電圧γ（放電電圧γ）を遷移領域のうち、（ｂ−ａ）×０．５＋ａ以内で成膜することにより、化合物モードまたは（ｂ−ａ）×０．５＋ａよりも低い放電電圧域における遷移領域での成膜と比較して、ラジカル生成物の生成量が減少するため、膜について所定の平滑性を得ることができる。
【００５７】
本実施形態において、得られる化合物の膜は、化学量論組成を維持しており、良質で緻密な膜を得ることができる。また、膜の可視光領域（約３８０ｎｍ〜７７０ｎｍ）における透明性が確保されるため、光学デバイスに適した良好な透明性が得られる。
なお、可視光領域（約３８０ｎｍ〜７７０ｎｍ）における透明な領域においてはガスバリア性が着色域と比較して良好であるため、着色の有無によって、ガスバリア性の劣化を推定することもできる。
【００５８】
以上のように、金属ターゲットの電圧γ（放電電圧γ）を（ｂ−ａ）×０．５＋ａ≦γ≦（ｂ−ａ）×０．９５＋ａの範囲内で成膜することにより、得られた膜は良好な平滑性と低い欠陥密度、十分な緻密性、高い透明度を保ち、また膜自体の酸化度又は窒化度などの化合物度も安定し、水蒸気または酸素などに対してガスバリア性の性能が高いガスバリアフィルムを得ることができる。
更に、金属ターゲットの電圧γ（放電電圧γ）を、本発明の上記範囲で成膜して、ガスバリアフィルムを製造した場合、このガスバリアフィルムのガスバリア膜の上記範囲内で生じる組成の差は、発現されるガスバリア性に対し影響を与えることはない。
【００５９】
なお、バッチ間差、放電中の変化などで、遷移域内での相対位置がずれて、膜の透過性が失われる場合があるため、これを考慮して、放電電圧γの上限値を（ｂ−ａ）×０．９５＋ａ以下としている。しかしながら、成膜中に透過率を測定して、この透過率をフィードバックして電源部の出力を調整するか、またはプラズマ発光を検知して、例えば、プラズマの特定の波長の発光強度が一定となるように放電状態をフィードバックして電源部の出力を調整する機構を持つ場合には、放電電圧γの上限値を（ｂ−ａ）×０．９５＋ａではなく、放電電圧γの上限値を放電電圧ｂ（＝（ｂ−ａ）×１＋ａ）以下としてもよい。
また、本発明において、放電電圧ａ、放電電圧ｂは、本実施形態の成膜装置１０で求めてもよいし、本実施形態の成膜装置１０とは異なる、例えば、バッチ式の反応性スパッタリング装置を用いて求めてもよい。この場合においても、放電電圧ａ、放電電圧ｂを求める際の印加電流、印加電力と、成膜装置１０における成膜時の印加電流、印加電力は同じとする。
【００６０】
次に、本実施形態の成膜装置１０の成膜方法について、酸化アルミニウム膜（ＡｌＯｘ膜）の成膜を例にして説明する。
本実施形態の成膜装置１０の成膜方法においては、上述のように、金属ターゲット４４の電圧γ（放電電圧γ）を（ｂ−ａ）×０．５＋ａ≦γ≦（ｂ−ａ）×０．９５＋ａで成膜するものである。金属ターゲット４４にアルミニウム製のものを用い、反応ガスに酸素ガス、スパッタガスにアルゴンガスを用いる。
【００６１】
成膜装置１０においては、供給室１２から成膜室１４を経て巻取り室１６に至る所定の経路で、供給室１２から巻取り室１６まで長尺な基板Ｚを通して搬送しつつ、成膜室１４において、基板Ｚに膜を形成する。
【００６２】
成膜装置１０においては、長尺な基板Ｚが、例えば、反時計回り巻回された基板ロール２０からガイドローラ２１を経て、成膜室１４に搬送される。成膜室１４においては、ガイドローラ２４、ドラム２６、ガイドローラ２８を経て、巻取り室１６に搬送される。巻取り室１６においては、ガイドローラ３１を経て、巻取りロール３０に、長尺な基板Ｚが巻き取られる。長尺な基板Ｚを、この搬送経路で通した後、供給室１２、成膜室１４および巻取り室１６の内部を真空排気部３２により、例えば、１０−４Ｐａの圧力に保持される。そして、シャッター５６を水平方向Ｍに移動させてドラム２６の下方から退避させる。
【００６３】
次に、スパッタガス供給部５０から配管５０ａを介して、アルゴンガス（スパッタガス）を所定の量供給するとともに、反応ガス供給部５２から配管５２ａを介して、隙間Ｓに酸素ガス所定の量供給する。この場合、設定された成膜条件に基づいて、真空排気部３２により、成膜室１４内は、例えば、０．００５Ｐａ〜０．１Ｐａの圧力に保持される。成膜室１４内を成膜時に、例えば、０．００５Ｐａ〜０．１Ｐａの圧力に保持することにより、水蒸気バリア性などのガスバリア性について良好な膜を得ることができる。
【００６４】
次に、成膜部４０においては、成膜条件として、印加電流または印加電力が一定値に設定され、印加電圧（放電電圧γ）が（ｂ−ａ）×０．５＋ａ≦γ≦（ｂ−ａ）×０．９５＋ａの範囲内に設定されている。
【００６５】
制御部３６により、上記範囲内で、電源部４６から電極板４２を介して金属ターゲット４４に、印加電流または印加電力が所定時間印加される。これにより、プラズマＰを生成され、このプラズマＰによりイオン化したアルゴンガスが、アルミニウム製の金属ターゲット４４の表面４４ａに衝突し、金属ターゲット４４からアルミニウム原子（金属原子）が飛び出す。このアルミニウム原子が酸素ガスと反応して酸化アルミニウム（金属化合物）となり、酸化アルミニウムの粒子が基板Ｚの表面Ｚｆに堆積し、酸化アルミニウムの膜ｆが形成される。
【００６６】
そして、順次、長尺な基板Ｚが反時計回り巻回された基板ロール２０をモータにより時計回りに回転させて、長尺な基板Ｚを連続的に送り出し、ドラム２６を所定の速度で回転させつつ、成膜部４０により長尺な基板Ｚの表面Ｚｆに連続的に酸化アルミニウムの膜ｆを形成する。これにより、表面Ｚｆに酸化アルミニウムの膜ｆが形成された基板Ｚ、すなわち、ガスバリアフィルムＦが製造される。表面Ｚｆに酸化アルミニウムの膜ｆが形成された基板Ｚが、ガイドローラ２８、およびガイドローラ３１を経て、巻取りロール３０に、成膜された長尺な基板Ｚ（ガスバリアフィルムＦ）が巻き取られる。
このようにして、本実施形態の成膜装置１０の成膜方法においては、表面Ｚｆに酸化アルミニウムの膜ｆが形成された基板Ｚ、すなわち、ガスバリアフィルムＦを製造することができる。なお、成膜が終了した後、シャッター５６をドラム２６の下方に移動させる。
【００６７】
本実施形態において、表面Ｚｆに酸化アルミニウムの膜ｆが形成された基板Ｚ、すなわち、ガスバリアフィルムＦを例にして説明したが、形成される膜は、酸化アルミニウム膜に限定されるものではない。例えば、ガスバリア膜として、窒化ケイ素膜、酸化ケイ素膜等の無機膜であってもよい。
また、本実施形態において、ガスバリアフィルムを例にして説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、機能性フィルムとして、有機ＥＬディスプレイおよび液晶ディスプレイのような表示装置などの各種のデバイスまたは装置の保護フィルムを製造する際には、膜として、酸化ケイ素膜等の無機膜を成膜する。
さらに、機能性フィルムとして、光反射防止フィルム、光反射フィルム、各種のフィルタ等の光学フィルムを製造する際には、膜として、目的とする光学特性を有する膜、または目的とする光学特性を発現する材料からなる無機膜を成膜する。
【００６８】
本実施形態において、成膜する膜は、特に限定されるものではなく、反応性スパッタリングによって成膜可能なものであれば、製造するバリアフィルム等の機能性フィルムに応じて要求される機能を有するものが適宜形成することができる。また、膜の厚さにも、特に限定はなく、機能性フィルムに応じて要求される性能に応じて、必要な厚さを適宜決定すればよい。
さらに、成膜する膜は、単層に限定はされず、複数層であってもよい。膜を複数層形成する場合には、各層は、同じものであっても、互いに異なるものであってもよい。
【００６９】
また、本実施形態においては、例えば、酸化アルミニウム膜（ＡｌＯｘ膜）を成膜する場合、３９６ｎｍの波長の強度が化合物モード〜金属モードで大きく変化するため、この波長の光の強度を一定にするように、酸素量を制御する方法を用いてもよい。このような酸素量を制御する方法は、通称、ＰＥＭ制御(プラズマエミッションモニター制御)と呼ばれている。
特に、ＡｌＯｘ膜は、酸素との反応性が非常に鋭いため、幅が広いターゲットを用いた場合、幅方向の両端部における微妙な酸素供給量の過不足で、遷移域内の放電ポイントが両端で異なる。これにより、形成するＡｌＯｘ膜の膜厚分布、または形成するＡｌＯｘ膜の着色傾斜が起きることがある。このため、さらに、本実施形態においては、発光検知器と酸素供給ノズルをターゲットの幅方向に複数個設けて、各位置での発光検知器の発光を制御してもよい。
【００７０】
以上、本発明の成膜装置について詳細に説明したが、本発明は、上記実施形態に限定はされず、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、各種の改良および変更を行ってもよいのは、もちろんである。
【実施例】
【００７１】
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。
本実施例においては、以下に示すように、放電電圧ａ、放電電圧ｂを求め、下記実施例１、比較例１、２に示す条件で、図１に示す成膜装置１０を用いて基板の表面に酸化アルミニウム膜を成膜してガスバリアフィルムを得た。そして、各実施例１、比較例１、２のガスバリアフィルムについて水蒸気透過度を測定した。その結果を下記表１に示す。
また、各実施例１、比較例１、２のガスバリアフィルムについて目視にて透明性、着色の有無等を確認した。
【００７２】
本実施例においては、製造した各実施例１、比較例１、２のガスバリアフィルムから１０ｃｍ２の大きさにサンプルを切り取り、この切り取った各サンプル（ガスバリアフィルム）について、水蒸気透過率測定器（ＭＯＣＯＮ社製、ＰＥＲＭＡＴＲＡＮ−Ｗ３／３３）を用いて水蒸気透過率を測定した。
なお、水蒸気透過率の測定には、キャリアガスに９９．９％グレードのＮ２ガスを用い、測定条件としては、温度４０℃、相対湿度９０％とした。
【００７３】
以下、本実施例の放電電圧ａ、放電電圧ｂの測定方法について説明する。放電電圧ａ、放電電圧ｂはバッチ式の反応性スパッタリング装置を用いて測定した。
反応ガスには、酸素ガスを用い、スパッタガスには、アルゴンガスを用いた。成膜圧力を０．０１５Ｐａとし、印加電流は８．０Ａ（一定値）とした。
また、基板にはＰＥＴフィルム（東洋紡株式会社製  Ａ−４３００）を用いた。
【００７４】
放電電圧ａについては、印加電流値を８．０Ａに固定して、電流をアルミニウムターゲットに印加するとともに、酸素ガスの供給量を徐々に多くしつつ、順次スパッタリングして、放電を検出する。このとき、酸素ガスの供給量に依らず、アルミニウムターゲットの電圧（放電電圧）が略一定の値となったとき、この状態を完全化合物モードであるとする。この略一定の値を放電電圧ａとした。本実施例においては、放電電圧ａは３００Ｖであった。
【００７５】
また、放電電圧ｂについては、放電電圧ａで得られた膜を分光光度計（株式会社日立ハイテクノロジー社製  Ｕ−４１００）を用いて、可視光領域（約３８０ｎｍ〜７７０ｎｍ）の吸光度を測定し、この測定した可視光領域の各波長における吸光度の平均値を求めた。そして、この平均値を可視光領域（約３８０ｎｍ〜７７０ｎｍ）における透過率とし、この放電電圧ａにおける透過率を１００％とする。
【００７６】
放電電圧ｂにおいては、放電電圧ａと同じ印加電流値を８．０Ａに固定して、電流をアルミニウムターゲットに印加するとともに、アルミニウムターゲットの電圧が所定の電圧となるように、酸素ガスの供給量を１０〜２００ｓｃｃｍの範囲でフィードバック制御した。本実施例では、アルミニウムターゲットの電圧（放電電圧）が３００Ｖ〜６００Ｖの範囲内で２０Ｖ間隔となるように、酸素ガスの供給量を調節して成膜した。
そして、各電圧で得られた膜について、分光光度計により、可視光領域（約３８０ｎｍ〜７７０ｎｍ）における吸光度を測定した。そして、可視光領域の各波長における吸光度の平均値を求め、透過率を得る。そして、この透過率を、放電電圧ａにおける透過率と比較する。
得られた膜のうち、放電電圧ａにおける透過率に対して初めて８５％となった膜の放電電圧の値をｂとする。本実施例では、放電電圧ｂは、６００Ｖであった。
【００７７】
［実施例１］
実施例１においては、金属ターゲットにアルミニウムを用いた。
成膜条件としては、反応ガスに酸素ガスを用い、スパッタガスにアルゴンガスを用いた。成膜圧力は０．０１５Ｐａとした。印加電流は８．０Ａとし、その値を固定値とした。
実施例１においては、アルミニウムターゲットの電圧（放電電圧）を範囲の下限値の４５０Ｖ（＝（ｂ−ａ）×０．５＋ａ＝（６００−３００）×０．５＋３００）とした。
アルゴンガスの供給量を５０ｓｃｃｍとし、成膜時には、酸素ガスの供給量を１０〜２００ｓｃｃｍの範囲で、放電電圧が４５０Ｖとなるようにフィードバック制御した。
基板には、厚さが１００μｍのＰＥＴフィルム（東洋紡株式会社製  Ａ−４３００）を用いた。
【００７８】
基板（厚さが１００μｍのＰＥＴフィルム）を成膜装置１０の供給室１２に装着し、供給室１２内を１０−４Ｐａ以下になるまで排気した後、基板を成膜室に供給し、上記成膜条件で、反応性スパッタリングを行い、基板の表面に酸化アルミニウム膜を形成し、ガスバリアフィルムを製造した。なお、成膜装置１０における搬送速度は、１０ｍ／分とした。
【００７９】
［実施例２］
実施例２においては、アルミニウムターゲットの電圧（放電電圧）を範囲の上限値の５８５Ｖ（＝（６００−３００）×０．９５＋３００）とした以外は、［実施例１］と同様にしてガスバリア膜を形成し、ガスバリアフィルムを得た。
【００８０】
［比較例１］
投入電圧（アルミニウムターゲットの電圧（放電電圧））を６５０Ｖとした以外は、［実施例１］と同様にしてガスバリア膜を形成して、ガスバリアフィルムを得た。
【００８１】
［比較例２］
投入電圧（アルミニウムターゲットの電圧（放電電圧））を３００Ｖとした以外は、［実施例１］と同様にしてガスバリア膜を形成して、ガスバリアフィルムを得た。
【００８２】
【表１】
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【００８３】
上記表１に示すように、本発明の放電電圧の範囲に入る実施例１および実施例２は、優れた水蒸気透過度が得られた。また、実施例１、２のガスバリアフィルムは、いずれも目視では着色は見られなかった。
一方、本発明の上限値を超える比較例１（放電電圧が６５０Ｖ）および本発明の下限値未満の比較例２（放電電圧が３００Ｖ）は、水蒸気透過度が劣るものであった。
また、比較例１のガスバリアフィルムは、透明性は確保されているものの、茶褐色に着色している部分が若干あった。
比較例２のガスバリアフィルムは、白濁している部分が若干あった。これは、基板（ＰＥＴフィルム）へのプラズマダメージによるものと推測される。
【図面の簡単な説明】
【００８４】
【図１】本発明の実施形態に係る成膜装置を示す模式図である。
【図２】縦軸に放電電圧をとり、横軸に反応ガス量をとって、反応ガス量と放電電圧との特性曲線を示すグラフである。
【符号の説明】
【００８５】
１０  成膜装置
１２  供給室
１４  成膜室
１６  巻取り室
２０  基板ロール
２１，２４，２６，３１  ガイドローラ
３０  巻取りロール
３２  真空排気部
３６  制御部
４０  成膜部
４４  金属ターゲット
４６  電源部
４８  測定部
５０  スパッタガス供給部
５２  反応ガス供給部
５４  プラズマ検出器
５６  シャッター
Ｄ  搬送方向
Ｚ  基板
【図１】
2009287088.tif 000004
【図２】
2009287088.tif 000005