(57)【要約】【課題】プラズマＣＶＤによって、高い成膜レートで成膜を行なうことができる成膜装置を提供する。【解決手段】基板の搬送経路を反対方向に折り返し、この折り返し前後の基板を挟むように電極を配置し、かつ、折り返した基板の間に反応ガスを供給して、基板にプラズマＣＶＤによる成膜を行なうと共に、基板の間に反応ガスを供給するガス供給部が、プラズマ生成領域内に基板搬送方向に配列して２以上のガス供給口を有することにより、前記課題を解決する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
搬送経路を逆方向に折り返す所定の搬送経路で基板を搬送する搬送手段と、
前記折り返し手段による折り返し前後の基板を、外側から挟むように前記基板に対峙して配置される１対の電極と、
前記折り返された基板の間に反応ガスを供給するガス供給部とを有し、
かつ、前記ガス供給部は、前記一対の電極の電圧印加によるプラズマ生成領域内に、前記搬送手段による基板の搬送方向に配列して少なくとも２つのガス供給口を有し、かつ、前記少なくとも２つのガス供給口は、折り返し前後の両内面に向けて前記ガスを吹き付けるように設けられることを特徴とする成膜装置。
【請求項２】
前記１対の電極は、平行に対面して配置される１対の板状電極であり、
前記ガス供給部は、前記板状電極の電極面に対面する面を有する中空体であり、この対面する面に、二次元的に前記ガス供給口が形成される請求項１に記載の成膜装置。
【請求項３】
前記ガス供給口は、前記基板の搬送方向に等間隔で形成される請求項１または２に記載の成膜装置。
【請求項４】
前記ガス供給口が、前記基板の搬送方向、および、前記基板の搬送方向と直交する方向に、等間隔で二次元的に配列される請求項１〜３のいずれかに記載の成膜装置。
【請求項５】
前記ガス供給部が電極として作用する請求項１〜４のいずれかに記載の成膜装置。
【請求項６】
前記ガス供給部が接地され、前記１対の電極に高周波電源が接続される請求項５に記載の成膜装置。
【請求項７】
前記１対の電極が接地され、前記ガス供給部が高周波電源に接続される請求項５に記載の成膜装置。
【請求項８】
前記１対の電極および前記ガス供給部が、高周波電源に接続される請求項５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、プラズマＣＶＤによって基板に成膜する成膜装置に関し、詳しくは、長尺な基板に、高い成膜レートで連続的に成膜を行なうことができる成膜装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
光学膜の製造や磁気記録媒体の製造等、各種の薄膜形成の用途にプラズマＣＶＤによる成膜が利用さている。
高い生産性でプラズマＣＶＤによる成膜を行なう方法として、長尺（ウェブ状）な基板に連続的に成膜を行なうことが知られている。長尺な基板へのプラズマＣＶＤによる成膜装置は、一般的に、基板を所定位置に位置（保持）しつつ長手方向に搬送するドラムと、このドラムに対面する高周波電極を用い、所定領域に基板を巻き掛けたドラムを回転して、ドラムと高周波電極との間に高周波電圧を印加すると共に、反応ガスやアルゴンガスなどを供給することにより、基板を長手方向に搬送しつつ、プラズマＣＶＤによって連続的に成膜を行なう。
【０００３】
また、このようなドラムを用いる成膜装置よりも、より良好な効率で、高い成膜レートでプラズマＣＶＤによる成膜を行なうことができる方法として、特許文献１等に示されるような、基板を折り返して逆方向に搬送し、折り返して搬送する基板の間で成膜を行なう方法が知られている。
図５に、その一例を示す。
【０００４】
この成膜装置１００は、長尺な基板Ｚを巻回した基板ロール１１０が装填される供給室１０２、基板ＺにプラズマＣＶＤによる成膜を行なう成膜室１０４、および、成膜済の基板Ｚを巻き取る巻取りロール１１２が装填される巻取り室１０６からなるものである。
成膜装置１００においては、基板ロール１１０から成膜室１０４を経て巻取りロール１１２に至る所定の経路で基板Ｚを通した状態で、基板ロール１１０からの基板Ｚの送り出し、基板Ｚの搬送、巻取りロール１１２での基板Ｚの巻取りを同期して行うことにより、成膜室１０４において、基板Ｚを長手方向に搬送しつつ連続的にプラズマＣＶＤによる成膜を行なう。
【０００５】
成膜室１０４において、供給室１０２から搬送された基板Ｚは、ローラ１１４によって上方の折り返しローラ１１６に向けて搬送され、折り返しローラ１１６によって搬送経路を逆方向に折り返されて下方のローラ１１８に向けて搬送され、ローラ１１８に案内されて巻取り室１０６に送られる。なお、折り返しローラ１１６の下側（ローラの後述するプラズマと対峙する側）、ならびに、ローラ１１４および１１８の上には、ローラへの膜の付着を防止するための防着板１２８が配置される。
成膜室１０４には、折り返しローラ１１６によって折り返される前後の基板Ｚを挟んで対面するように、高周波電源１２０およびマッチングボックス１２２に接続される電極１２４が配置されている。また、折り返し搬送される基板Ｚの間には、図示しないプラズマ流発生手段によって放電プラズマ流（シートプラズマ）Ｐが形成される。さらに、放電プラズマ流Ｐが形成される領域の下部にガス供給口１３０が設けられ、折り返し搬送される基板Ｚの間に、放電プラズマ流Ｐの下方から反応ガスを供給する。
【０００６】
従って、折り返しローラ１１６によって折り返して搬送される基板Ｚの間では、ガスが励起してプラズマが生成されて、反応ガスが励起／解離して、基板Ｚの折り返し搬送の内面側に、プラズマＣＶＤによって成膜される。
【０００７】
図５より明らかなように、成膜室１０４では、折り返しロール１１６に向かって上方に搬送されている途中で、プラズマに接触して基板ＺにプラズマＣＶＤによる成膜が行なわれ、折り返しローラ１１６によって折り返されて下方に搬送される途中でも、同じプラズマに接触して、再度、基板ＺにプラズマＣＶＤによる成膜が行なわれる。
すなわち、この成膜装置１０では、長尺な基板Ｚを折り返し搬送して、基板Ｚの間でプラズマを生成することにより、基板Ｚに対して同じプラズマで２回の成膜を行なうことができ、すなわち、高い成膜レートでプラズマＣＶＤによる成膜が可能である。
【０００８】
【特許文献１】特開平８−６３７４６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
このように、折り返しローラ等によって基板を逆方向に折り返す搬送経路を有し、かつ、折り返す前後の基板の間でプラズマを生成するプラズマＣＶＤ装置によれば、基板を２回、同じプラズマに対面させて、２回の成膜を行なうことができるので、ドラムを用いる成膜装置に比して、効率よく、高レートの成膜を行なうことが可能である。
【００１０】
しかしながら、特許文献１に開示されるような、従来の基板の折り返し搬送をする成膜装置では、未だ、基板の間に供給した反応ガスを十分に利用しているとは言えず、基板の折り返し搬送という構成を活かして、より効率良くプラズマＣＶＤによる高レートの成膜が可能な成膜装置の出現が望まれている。
【００１１】
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、長尺な基板を逆方向に折り返し搬送して、折り返した基板の間に反応ガスを供給してプラズマを生成すると共に、反応ガスを効率良く利用して、長尺な基板に、プラズマＣＶＤによって、効率よく高レートの成膜を行なうことができる成膜装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
前記目的を達成するために、本発明の成膜装置は、搬送経路を逆方向に折り返す所定の搬送経路で基板を搬送する搬送手段と、前記折り返し前後の基板を、外側から挟むように前記基板に対峙して配置される１対の電極と、前記折り返し手段によって折り返された基板の間に反応ガスを供給するガス供給部とを有し、かつ、前記ガス供給部は、前記一対の電極の電圧印加によるプラズマ生成領域内に、前記搬送手段による基板の搬送方向に配列して少なくとも２つのガス供給口を有し、かつ、前記少なくとも２つのガス供給口は、折り返し前後の両内面に向けて前記ガスを吹き付けるように設けられることを特徴とする成膜装置を提供する。
【００１３】
このような本発明の成膜装置において、前記１対の電極は、平行に対面して配置される１対の板状電極であり、前記ガス供給部は、前記板状電極の電極面に対面する面を有する中空体であり、この対面する面に、二次元的に前記ガス供給口が形成されるのが好ましく、また、前記ガス供給口は、前記基板の搬送方向に等間隔で形成されるのが好ましく、さらに、前記ガス供給口が、前記基板の搬送方向、および、前記基板の搬送方向と直交する方向に、等間隔で二次元的に配列されるのが好ましい。
また、本発明の成膜装置において、前記ガス供給部が電極として作用するのが好ましく、この際において、前記ガス供給部が接地され、前記１対の電極に高周波電源が接続されるのが好ましく、もしくは、前記１対の電極が接地され、前記ガス供給部が高周波電源に接続されるのが好ましく、もしくは、前記１対の電極および前記ガス供給部が、高周波電源に接続されるのが好ましい。
【発明の効果】
【００１４】
本発明の成膜装置は、長尺な基板（ウェブ状の基板）を逆方向に折り返して搬送する搬送経路を有すると共に、折り返し前後の基板を挟むように電極を配置して、かつ、折り返した基板の間に反応ガスとを供給し、基板の間でプラズマを生成して、プラズマＣＶＤによって基板に成膜を行なう装置である。
本発明は、このような成膜装置において、折り返した基板の間に反応ガスを供給するガス供給部が、電極によるプラズマ生成領域内に、基板の搬送方向に配列して少なくとも２以上のガス供給口を有し、かつ、このガス供給口が、折り返される前後の基板の両者にガスを吹き付けるよう設けられる。
【００１５】
従来、基板を折り返し搬送して、折り返した基板の間でプラズマを生成して基板にプラズマＣＶＤによる成膜を行なう成膜装置では、特許文献１に開示されるように、プラズマ生成領域の下端部近傍（あるいは上端部近傍）から基板の間に反応ガスを供給している。
ところが、この構成では、ガスが十分かつ効率良く、プラズマ生成領域内に拡散されず、また、励起してプラズマ生成や成膜に寄与する状態となった反応ガスが、拡散されて成膜に寄与する前に、さらに励起されてしまい、成膜等に寄与できない状態になってしまう場合も多い。
すなわち、従来の装置では、電極のサイズすなわち装置で想定しているプラズマ生成領域に比して、反応ガスが成膜に寄与する領域が狭く、反応ガスの利用効率が低い。
【００１６】
これに対して、前記構成を有する本発明の成膜装置によれば、プラズマ生成領域において、基板の搬送方向に配列した２個所以上から反応ガスを供給するので、プラズマ生成領域内に迅速にガスを拡散して利用効率を上げることができ、しかも、折り返される前後の基板の両側に向けて、ガスを排出するので、折り返し前の成膜と、折り返し後の成膜とで、ガス濃度をほぼ等しくできる。
従って、本発明の成膜装置によれば、基板を折り返し搬送することによる効率および成膜レートの向上効果に加え、反応ガスの利用効率向上、および、折り返し前後におけるガス濃度の均一化に伴う成膜レートの均一化によって、プラズマＣＶＤによって、より効率よく高レートの成膜を行なうことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、本発明の成膜装置について、添付の図面に示される好適実施例を基に、詳細に説明する。
【００１８】
図１に、本発明の成膜装置の一例の概念図を示す。
図１に示す成膜装置１０は、磁気記録媒体の製造、光学膜の製造、ガスバリアフィルムの製造等に利用される、長尺な基板Ｚ（ウェブ状の基板Ｚ）に連続で成膜を行なう装置であって、基本的に、基板Ｚを供給する供給室１２と、成膜部１４と、巻取り室１６とを有して構成される。
成膜装置１０は、供給室１２から成膜部１４を経て巻取り室１６に至る所定の経路で基板Ｚを通して、供給室１２からの基板Ｚの供給、および、巻取り室１６における成膜済の基板Ｚの巻取りを連続的に行いながら、成膜部１４において、基板Ｚを搬送（長手方向に搬送）しつつ、基板Ｚに連続的に成膜を行なう。
【００１９】
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と、ガイドローラ２２および２４を有する。
基板ロール２０は、長尺な基板Ｚを巻回してなるものであり、図示しない駆動源によって基板を巻き戻す方向（図示例においては、時計回り）に回転されて、基板Ｚを連続的に送り出す。
ガイドローラ２２および２４は基板Ｚを所定の搬送経路で成膜部１４に案内する、公知のガイドローラである。成膜装置１０において、ガイドローラ２２および２４は、駆動ローラでも従動ローラでもよい。また、ガイドローラ２２および２４は、少なくとも一方が、基板Ｚの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。
【００２０】
本発明の成膜装置において、成膜をする基板Ｚには、特に限定は無く、ＰＥＴフィルム等の各種の樹脂フィルム、アルミニウムシートなどの各種の金属シート等、装置構成や装置のサイズ等に応じて、逆方向への折り返し搬送が可能な可撓性を有するものであれば、プラズマＣＶＤによる成膜が可能な各種の基板が、全て利用可能である。
【００２１】
他方、巻取り室１６は、成膜部１４（成膜室３６）において表面に成膜（薄膜を形成）された基板Ｚを巻き取る部位であり、巻取りロール２６と、ガイドローラ２８および３０を有する。
巻取りロール２６は、成膜された基板Ｚをロール状に巻き取るものであって、図示しない駆動源によって基板Ｚを巻き取る方向（図示例においては、時計回り）に回転されて、成膜済の基板Ｚを巻き取る。
ガイドローラ２８および３０は、先のガイドローラ２２および２４と同様、成膜部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２６に案内する、公知のガイドローラである。なお、先のガイドローラ２２および２４と同様、ガイドローラ２８よび３０も、駆動ローラでも従動ローラでもよく、また、少なくとも一方がテンションローラとして作用してもよい。
【００２２】
前述のように、成膜装置１０は、供給室１２からの基板Ｚの供給（すなわち基板ロール２０からの基板Ｚの送り出し）、および、巻取り室１６における成膜済の基板Ｚの巻取りすなわち巻取りロール２６での基板Ｚの巻取り）を連続的に行いながら、成膜部１４において、基板Ｚを長手方向に搬送しつつ、基板ＺにプラズマＣＶＤによって連続的に成膜を行なう。
従って、基板ロール２０および巻取りロール２６は、線速が等しくなるように駆動源によって回転される。あるいは、基板ロール２０には駆動源を設けずに従動として、基板ロール２０から基板Ｚを引き出すような構成としてもよい。
【００２３】
なお、本発明において、供給室１２に装填する基板Ｚの長さ（基板ロール２０に巻回される基板Ｚの長さ）には、特に限定はなく、生産する製品に応じた長さの基板Ｚを用いればよいのは、もちろんである。
【００２４】
図示例の成膜装置１０においては、供給室１２および巻取り室１６には、真空ポンプ等の真空排気手段が設けられていない（真空排気手段に接続されていない）。
しかしながら、本発明は、これに限定はされず、必要に応じて、供給室１２および巻取り室１６にも、真空排気手段を設け、両室内を所定の真空度を保つようにしてもよい。
【００２５】
図示例の成膜装置１０は、基板Ｚの搬送経路としては、基板Ｚに成膜を行なう成膜室３６には後述する搬送室３４が隣接し、供給室１２および巻取り室１６は、この搬送室３４に隣接している。成膜室３６と搬送室３４は、基板Ｚを挿通するためのスリット状の開口を有するものの、互いに独立した空間であり、かつ、成膜中は、互いに独立して所定の真空度に保たれている。そのため、図示例の成膜装置１０においては、供給室１２および巻取り室１６には、真空排気手段は不要である。
しかしながら、搬送室３４のような部屋を有さず、成膜室３６と供給室１２および巻取り室１６（あるいは、その一方）と、成膜室３６とが、基板Ｚの搬送方向に隣接する場合には、供給室１２および巻取り室１６に、真空排気手段を設けるのが好ましい。
【００２６】
成膜部１４は、基板Ｚを搬送しつつ、基板Ｚの表面にプラズマＣＶＤによって連続的に成膜を行なう部位で、搬送室３４と、成膜室３６と、折り返し室３８とを有する。成膜部１４は、例えばステンレスなど、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すればよい。
成膜部１４において、成膜室３６には、基板Ｚの搬送方向に搬送室３４と折り返し室３８とが隣接しており、また、成膜室３６は、搬送室３４と折り返し室３８との間に挟まれている。ただし、本発明の成膜装置は、これに限定はされず、成膜室３６と、搬送室３４および／または折り返し室３８との間に、何らかの部屋が有ってもよい。
【００２７】
搬送室３４は、供給室１２から搬送された基板Ｚを成膜室３６に送り、かつ、成膜室３６から搬送された成膜済の基板Ｚを巻取り室１６に送る部位であり、基板Ｚを所定の搬送経路で搬送するための２本のローラ４０および４２を有する。
折り返し室３８は、成膜室３６から搬送された基板Ｚを、逆方向に折り返して、再度、成膜室３６に搬送する部位であり、基板Ｚの搬送駅路を逆方向に折り返すための折り返しローラ４６を有する。
搬送室３４と成膜室３６との間（その隔壁）、および、成膜室３６と折り返し室３８との間（その隔壁）には、基板Ｚが通過するためのスリット状の開口が形成される。
【００２８】
すなわち、２本のローラ４０および４２、ならびに、折り返しローラ４６は、成膜室３６の１対の電極５０および５２の間を通る所定の搬送経路で、基板Ｚを逆方向に折り返して搬送する（基板Ｚを１８０°折り返して搬送する）、搬送手段を構成する。
また、図示例においては、折り返しローラ４６による折り返し前後の基板Ｚの搬送経路が平行になるように、ローラ４０および４２、ならびに、折り返しローラ４６が配置される。
【００２９】
成膜装置１０において、搬送室３４のローラ４０は、供給室１２（ガイドローラ２４）から搬送された基板Ｚを上方の折り返しローラ４６に向けて搬送して、成膜室３６の電極５０および５２の間を通る所定の搬送経路で折り返し室３８に搬送する。
折り返し室３８では、折り返しローラ４６が、成膜室３６から搬送された基板Ｚの搬送経路を逆方向に折り返して、下方のローラ４２に向けて、再度、成膜室３６に搬送して成膜室３６の電極５０および５２の間を通る所定の搬送経路で搬送室３４に搬送する。
搬送室３４においては、成膜室３６から搬送された基板Ｚを、ローラ４２によって横方向に搬送して、巻取り室１６（ガイドローラ３０）に搬送する。
【００３０】
本発明の成膜装置１０において、折り返しローラ４６によって折り返される前後の基板Ｚの搬送経路は、互いに平行であるのが基板Ｚに対するプラズマ等の均一性等の点で好ましいが、これに限定はされない。例えば、基板Ｚの搬送経路は、折り返し前後の基板Ｚの間隔が折り返しローラ４６に向かって次第に狭くなる搬送経路や、逆に、折り返し前後の基板Ｚの間隔が折り返しローラ４６に向かって次第に広くなる搬送経路でもよい。
また、基板Ｚの折り返しは、図示例のように１本の折り返しローラ４６で行なうのに限定はされず、基板Ｚの搬送経路を逆方向に折り返すことができれば、各種のシート状物の搬送経路の折り手段が利用可能であり、例えば、複数本のローラで基板の搬送経路を逆方向に折り返すようにしてもよい。
さらに、搬送手段は、ローラのみで構成するのに限定はされず、公知の長尺なシート状物の搬送部材が、各種利用可能であり、例えば、基板Ｚの搬送経路を規制するガイド部材や、基板Ｚを挟持搬送する搬送ローラ対等を有してもよい。
【００３１】
搬送室３４および折り返し室３８は、共に、バルブ６０を有する排気ライン６２によって、真空排気手段６４に接続されている。真空排気手段６４は、主に搬送室３４および折り返し室３８を排気して、好ましい態様として、両部屋を成膜室３６よりも低い所定の真空度に保つ（搬送室３４および折り返し室３８の圧力を、成膜室３６よりも高い所定の圧力に保つ）。
なお、本発明において、真空排気手段６４には、特に限定はなく、ターボポンプ、メカニカルブースターポンプ、ロータリーポンプなどの真空ポンプや、クライオコイル等の補助手段、さらには、到達真空度や排気量の調整手段等を利用する、プラズマＣＶＤ装置に用いられている各種のものが利用可能である。
また、図示例の成膜装置１０では、搬送室３４および折り返し室３８を１つの真空ポンプで排気しているが、本発明は、これに限定はされず、搬送室３４と折り返し室３８とに独立して排気手段を設け、個々に所定の真空度に保つようにしてもよい。
【００３２】
前述のように、折り返しローラ４６、ならびに、ローラ４０および４２は、基板Ｚを逆方向に折り返す所定の搬送経路で基板Ｚを搬送する、搬送手段を構成する。ここで、図示例の成膜装置１０においては、折り返しローラ４６、ならびに、ローラ４０および４２への膜の付着／堆積を好適に防止できる好ましい構成として、折り返し室３８および搬送室３４を設け、折り返しローラ４６と、ローラ４０およびローラ４２を、成膜室３６とは別の空間（部屋）に配置し、かつ、より好ましい態様として、搬送室３４および折り返し室３８の真空度を、成膜室３６よりも低い真空度としている。
しかしながら、本発明は、これに限定はされず、折り返しローラ４６と、ローラ４０およびローラ４２を成膜室（プラズマＣＶＤによる成膜空間）に配置してもよく、さらに、この構成において、特許文献１に開示されるように、折り返しローラ４６や、ローラ４０およびローラ４２への膜の付着／堆積を防止するために、プラズマや反応ガスと各ローラとを隔てる（直接的な対面を防止する）ための防着板を設けてもよい。
【００３３】
成膜室３６は、プラズマＣＶＤによって、基板Ｚの表面に成膜を行なうものであって、１対の電極５０および５２と、ガス供給部５４とを有して構成される。
【００３４】
電極５０は、成膜室３６から折り返し室４６に向かう基板Ｚに平行に対面するように配置された平板状（図２参照）の電極であり、高周波電源５８に接続されている。他方、前記電極５０と対を成す電極５２は、成膜室３６から搬送室３４に向かう基板Ｚに平行に対面するように配置された同じく平板状（同前）の電極であり、接地されている（グラウンドに落されている）。
前述のように、基板Ｚは、折り返しローラ４６による折り返し前後で、電極５０および５２の間を通る所定の搬送経路で互いに平行に搬送される。従って、電極５０および５２は、折り返し搬送される前後の基板Ｚを外側から挟むように、離間して、互いに平行に対面して配置される。
【００３５】
電極５０および５２と、基板Ｚとの距離は、形成する膜や成膜レート等に応じて、適宜、設定すればよい。また、電極５０および５２は、固定して配置されるものでも、互いの間隔（すなわち、基板Ｚとの距離）を調整可能であってもよい。
さらに、電極５０および５２は、図示例のように１枚の板状の電極にも限定はされず、例えば、前記特許文献１のように、基板Ｚの搬送方向（以下、搬送方向とする）に分割した複数の電極を配列した構成、搬送方向もしくは搬送方向と直交する方向（図１紙面に垂直方向  以下、幅方向とする）に長尺な棒状（板状）の電極、搬送方向（幅方向）に延在する棒状の電極を幅方向（搬送方向）に複数、配列してなる構成等、プラズマＣＶＤによる成膜が可能なものであれば、各種の電極が利用可能である。なお、基板Ｚに対する電界やプラズマなどの均一性等の点で、電極は、図示例のような平板状が好ましい。
【００３６】
高周波電源５８も、プラズマＣＶＤによる成膜に利用される公知の高周波電源である。本発明において、電源も、プラズマＣＶＤに利用される各種のものが利用可能である。また、高周波電源５８の最大出力等にも、特に限定はなく、形成する膜や成膜レート等に応じて、適宜、選択／設定すればよい。
また、高周波電源５８と電極５０とは、必要に応じて、インピーダンス整合をとるためのマッチングボックスを介して接続されてもよい。
【００３７】
ガズ供給部５４は、プラズマＣＶＤによる成膜を行なうための反応ガスを供給を成膜室３６内に供給するものである。基板Ｚを逆方向に折り返す所定の経路で搬送し、この折り返した基板Ｚの間でプラズマＣＶＤによる成膜を行なう本発明の成膜装置１０においては、ガス供給部５４は、折り返した基板Ｚの間に、ガスを供給する。
【００３８】
ここで、本発明の成膜装置において、反応ガスを供給するガス供給部は、プラズマの生成領域内に、搬送方向に配列して２以上のガス供給口を有し、かつ、このガス供給口が、ガスを折り返し前後の基板Ｚの両者（折り返された基板Ｚの両内面）に吹き付ける方向にガスを排出するように設けられる。
本発明において、プラズマ生成領域とは、具体的には、１対の電極による電圧の印加領域（図示例であれば電極５０と電極５２とによる電圧の印加領域）であり、通常、対を成す電極の互いの端部周辺を最短距離で結んだ空間内である。なお、前述の棒状の電極を配列した構成のように、電極対を成す少なくとも一方の電極が複数の電極からなる構成では、全ての電極の基板面方向の最外周を一方の電極の端部周辺として、前述のように対を成す両電極の端部周辺を最短距離で結んだ空間内とすればよい。
【００３９】
図示例において、ガス供給部５４は、図２に模式的に示すように、中空の平板状（薄い直方体状）のもので、最大面を電極５０および５２に対面して、電極５０および５２の中間位置に両者と平行に配置される。すなわち、ガス供給部５４は、折り返し搬送れる基板Ｚの間に、最大面を基板Ｚに対面して基板面とも平行にして配置される。
ガス供給部５４の電極５０および５２に対面する面には、図２に示すように、多数のガス供給口５６が、搬送方向（矢印ｙ方向）および幅方向（矢印ｘ方向）に等間隔で配列して、多数、形成（穿孔）されている。なお、当然の事であるが、ガス供給部５４は、ガス供給部５４を装置やガス供給部５４の構成等に応じて、ガス供給口５６が、最大限、プラズマ生成領域内に位置するように、配置されるのが好ましい。
【００４０】
ガス供給部５４には、反応ガスの供給手段（図示省略）が接続され、ガス供給部５４の内部空間に、反応ガスが供給される。従って、ガス供給部５４は、ガス供給手段からの反応ガスの供給によって、多数のガス供給口５６から、基板Ｚに向けてガスを排出する。
なお、反応ガスの供給手段は、ボンベ等のガスの供給源やガス流量の調整手段等を有する、公知のガス供給手段を利用すればよい。また、本発明においては、反応ガスのみならず、アルゴンガスや窒素ガスなどの不活性ガス等、プラズマＣＶＤで用いられている各種のガスを、反応ガスと共にガス供給部５４から供給してもよい。
反応ガスあるいはさらにその他に用いるガスの種類や導入量は、形成する膜の種類や、目的とする成膜レート等に応じて、適宜、選択／設定すればよい。
【００４１】
なお、図示例においては、反応ガスとアルゴンガスなど、複数のガスをガス供給部５４から供給する場合には、全てのガスを、共に、同じガス供給口５６から排出するが、本発明は、これに限定はされず、ガス供給部５４の内部を仕切って、各ガスを、互いに別のガス供給口５６から排出するようにしてもよい。あるいは、各ガス毎に、それぞれの供給部を設けて、これらをまとめて本発明のガス供給部を構成してもよい。ここで、本発明の成膜装置において、反応ガスとは別の供給口からアルゴン等の他のガスを供給する場合には、反応ガス以外のガス供給口も、反応ガスと同様に形成されるのが好ましく、すなわち、少なくとも搬送方向に２以上で、折り返された基板の両内面にガスを供給するように、ガス供給口が形成されるのが好ましい。
さらに、ガス供給部５４は、平板状に限定はされず、例えば、棒状であってもよく、棒状の供給部を複数、幅方向もしくは搬送方向に配列して、１つのガス供給部を構成してもよい。
【００４２】
成膜室３６は、バルブ６８を有する排気ライン７１によって、真空排気手段７２に接続される。真空排気手段７２は、主に成膜室３６を排気して所定の真空度に保つものであり、先の真空排気手段６４と同様に、プラズマＣＶＤ装置に用いられる各種のものが利用可能である。
なお、真空排気手段７２による成膜室３６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。
【００４３】
前述のように、成膜装置１０においては、供給室１２から成膜部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まで基板Ｚを通して、搬送する。
具体的には、基板Ｚは、基板ロール２０から供給され、ガイドローラ２２および２４によって案内されて成膜部１４に搬送され（以上、供給室１２）、搬送部３４のローラ４０によって上方に搬送され、成膜室３６を経て折り返し室３８の折り返しロール４６で逆方向すなわち下方に折り返され、再度、成膜室３６を経て、搬送部３４のローラ４２によって巻取り室１６に搬送され（以上、成膜部１４）、ガイドローラ３０および２８に案内されて巻取りロール２６によって巻き取られる（以上、巻取り室１６）。
この搬送経路で基板Ｚを通した後に、成膜部１４において、真空排気手段７２によって主に成膜室３６内を排気して、さらに、真空排気手段６４によって主に搬送室３４および折り返し室３８を排気して、所定のタイミングで基板Ｚの搬送を開始し、かつ、ガス供給部５４から反応ガス（あるいはさらにアルゴンガスなど）を供給して、成膜室３６内を所定の真空度に保つと共に、高周波電源５８によって電極５０および５２に高周波電圧を印加することにより、図１に点線で概念的に示すようにガスを励起させてプラズマを生成し、かつ、反応ガスを励起／解離して、基板Ｚを搬送しつつ、基板Ｚの表面にプラズマＣＶＤによって成膜を行なうことができる。
【００４４】
ここで、図１に示されるように、成膜室３６においては、基板Ｚは電極５０および５２の間を通過し、かつ、反応ガスは、折り返し搬送される基板Ｚの間に供給される。
従って、プラズマは、折り返し搬送される基板Ｚの間に生成され、基板Ｚのプラズマと対面する面に、成膜される。すなわち、本発明の成膜装置１０においては、基板Ｚは、成膜室３６から折り返し室３８に至る搬送経路で、プラズマに対面してプラズマＣＶＤによる成膜に供され、折り返しローラ４６で搬送経路を逆方向に折り返される（１８０°折り返される）ことによって、成膜室３６から搬送室３４に至る搬送経路で、再度、先に成膜された面が同じプラズマに対面して、プラズマＣＶＤによる成膜に供される。
【００４５】
すなわち、本発明の成膜装置１０では、基板Ｚ表面を、２回、同じプラズマに対面させて、２回のプラズマＣＶＤによる成膜に供すことができる。
しかも、プラズマを基板Ｚで包囲した空間に生成し、かつ、この包囲空間に反応ガスを供給するので、反応ガス等が不要に発散しない。そのため、本発明の成膜装置１０によれば、プラズマＣＶＤによって、高い成膜レートで、高効率の成膜を行なうことができる。なお、本発明の成膜装置１０において、成膜レートには特に限定はなく、要求される生産性等に応じて、適宜、決定すればよい。
【００４６】
さらに、ここで、本発明の成膜装置１０は、ガス供給部５４が、プラズマ形成領域に搬送方向に配列して２以上のガス供給口を有し、好ましくは搬送方向に等間隔で多数のガス供給口を有し、より好ましくは幅方向にも等間隔で多数のガス供給口を有する。
そのため、プラズマ形成領域内に反応ガスを良好に拡散して、ガスを高い利用効率で使用して、より高効率かつ高レートでプラズマＣＶＤによる成膜を行なうことができる。
【００４７】
従来の基板Ｚを折り返し搬送して、折り返した基板Ｚの間でプラズマＣＶＤによって成膜を行なう成膜装置では、特許文献１等に示されるように、電極によるプラズマ生成領域の下部（あるいは上部）からのみ、反応ガス等を供給している。そのため、これらの成膜装置では、ガスが十分かつ効率良く、プラズマ生成領域に拡散せず、また、励起したプラズマや反応ガスが、成膜に供される前に、さらに励起して、成膜に寄与できない状態となとなってしまう。
すなわち、前述のように、従来の成膜装置では、想定しているプラズマ形成領域に対して、反応ガス等を有効に利用することができない。
【００４８】
これに対して、本発明の成膜装置１０によれば、プラズマ生成領域において、基板の搬送方向に配列した２個所以上から反応ガスを供給するので、プラズマ生成領域内に迅速にガスを拡散して利用効率を上げることができ、しかも、折り返される前後の基板の両側に向けて、ガスを排出するので、折り返し前後で、成膜に寄与するガス濃度をほぼ等しくできる。
従って、本発明の成膜装置によれば、基板を折り返し搬送することによる効率および成膜レートの向上効果に加え、反応ガスの利用効率向上、および、折り返し前後におけるガス濃度の均一化に伴う成膜レートの均一化によって、プラズマＣＶＤによって、より効率よく高レートの成膜を行なうことができる。中でも、特許文献１に示される放電プラズマ流を形成するプラズマＣＶＤによる成膜のように、１０Ｐａ以上などの真空度の低い（高圧）のプラズマＣＶＤでは、ガスが拡散しにくいので、その効果は大きい。
【００４９】
特に、好ましくは図示例のようにガス供給部５４のガス供給口５６を搬送方向に等間隔で（均等に）配列し、より好ましくは幅方向にも等間隔で複数のガス供給口５６を配列し、さらに、プラズマ生成領域内に出来るだけ多くのガス供給口５６が存在するようにガス供給部５４をに配置することにより、プラズマ生成領域の全域に渡って、迅速に反応ガスを供給できるので、より高効率のプラズマＣＶＤによる成膜を行なうことが可能である。
【００５０】
本発明に用いられるガス供給部５４において、ガス供給口５６は、図示例のように搬送方向に等間隔で配列されるのに限定はされず、プラズマ生成領域において、搬送方向に２個以上、配列されていればよく、プラズマ生成領域の搬送方向の長さに応じて、２個以上の適宜設定した数を配列すればよい。
しかしながら、プラズマ生成領域において、搬送方向にガス濃度を均一にして、搬送方向にレートの変動等の無い適正な成膜をが行なえる等の点で、やはり、図示例のように、プラズマ生成領域内に搬送方向に等間隔でガス供給口５６を有するのが好ましい。
なお、搬送方向に等間隔でガス供給口５６を有する際における、ガス供給口５６のピッチ（間隔）には、特に限定はなく、ガスの供給量や基板Ｚの搬送速度等に応じて、適宜、設定すればよいが、より効率のよい成膜が行なえる等の点で、中心間距離で１５ｍｍ以下、特に、同１０ｍｍ以下の間隔で、ガス供給口５６を配置するのが好ましい。
【００５１】
また、ガス供給口５６は、図示例のように幅方向にも配列されるのに限定はされず、幅方向には、１つのみのガス供給口５６を有する構成であってもよい。
しかしながら、ガス供給口５６が幅方向に１個では、基板Ｚに形成した膜が幅方向に膜厚ムラを有してしまう可能性も有るので、やはり、図示例のように、プラズマ生成領域内に搬送方向に複数配列、特に、等間隔でガス供給口５６を有するのが好ましい。
なお、幅方向に等間隔でガス供給口５６を有する際における、ガス供給口５６のピッチ（間隔）にも、特に限定はなく、ガスの供給量や基板Ｚの搬送速度、さらには対応する基板Ｚの幅等に応じて、適宜、設定すればよいが、より幅方向の膜圧分布を無くし、かつ、効率のよい成膜が行なえる等の点で、先と同様に中心間距離で１５ｍｍ以下、特に、同１０ｍｍ以下の間隔で、ガス供給口５６を配置するのが好ましい。
【００５２】
さらに、本発明のガス供給部５４において、ガス供給口５６のサイズにも特に限定は無い。しかしながら、ガス供給口５６が大きすぎると、ガス供給口５６内で放電してしまい、成膜に悪影響を及ぼす場合も有る。そのため、本発明においては、ガス供給口５６のサイズ（直径や対角線などの最大長さ）は、１ｍｍ以下であるのが好ましい。
なお、ガス供給口５６の卦形状にも、特に限定はなく、円形でも矩形でもよい。
【００５３】
本発明の成膜装置に用いられるガス供給部５４において、ガス供給口５６は、必ずしも搬送方向に完全に一致して配列される必要はなく、搬送方向に並んでさえいれば、例えば、搬送方向に対して３０°や４５°の角度で配列されていてもよい。
また、ガス供給口５６は、必ずしも、基板Ｚに最短距離で向かう（ガスが基板Ｚに直角に入射）ように、ガスを吹き付ける（噴射）するのにも限定はされず、例えば、基板Ｚに対して斜めにガスを噴射する等、ガス（ガス流）が基板Ｚに向かう方向であれば、各種の方向にガスを吹き付けてよい。
さらに、ガス供給部５４のガス排出面（ガス供給口５６の形成面）と、基板Ｚとは、必ずしも平行である必要は無いが、ガス排出面と基板Ｚ面とが平行でないと、基板面において、搬送方向および／または幅方向でガス濃度の違いが生じてしまう可能性が有るので、やはり、ガス排出面と基板Ｚ面とは平行であるのが好ましい。
【００５４】
本発明の成膜装置１０において、ガス供給部５４は、プラズマＣＶＤでの成膜に対して、十分な耐性を有する各種の材料で形成すればよいが、ブラスト処理等の粗面化処理が施された表面など、表面が粗面（微細な凹凸を有する面）であるのが好ましい。
ガス供給部５４は、少なくとも一部がプラズマ生成領域に配置されるため、表面にプラズマＣＶＤによって膜が付着してしまうことを、避けることができない。そのため、表面を粗面とすることにより、付着した膜の剥離を防止して、パーティクルの発生等に起因する製品品質の劣化等を防止できる。
【００５５】
また、ガス供給部５４は、表面（ガス供給口５６以外）が着脱自在（剥離自在）な保護材であるのが好ましい。
このような構成を有することにより、ガス供給部５４の表面に膜が付着しても、保護材を剥離するだけでガス供給部５４の清掃を行なうことができるので、メンテナンス性を向上することができる。
なお、このような保護材は、プラズマＣＶＤ、スパッタリング、真空蒸着などの各種の気相成膜法による成膜装置で利用されている、不要な位置への成膜を防止する防着のための各種の保護材（防着材）を利用すれば良い。
【００５６】
前述のように、本発明の成膜装置は、折り返し搬送される基板Ｚの間に、ガス供給部を配置する。本発明の成膜装置おいては、これを利用して、ガス供給部を電極として作用させるのも好ましい。
図１に示される成膜装置１０のように、１対の電極の一方の電極５０に高周波電源５８が接続され、対を成す電極５２が接地されている構成では、折り返しロール４６に至る前の成膜（折り返し前の成膜）と、折り返しロール４６を通過した後の成膜（折り返し後の成膜）とで、電極５０と電極５２の電位が異なり、基板Ｚに入射するイオン（反応ガスのイオン、あるいはさらに、アルゴンなとの反応ガスと共に導入されるガスのイオン）のエネルギーに差が生じてしまう。その結果、折り返し前の成膜と折り返し後の成膜とで、膜の密度やイオンによるダメージが異なってしまう等、膜質に悪影響を与えてしまう場合が有る。
これに対して、ガス供給部を電極として作用させることにより、折り返し前の成膜と、折り返し後の成膜とで、プラズマの電位を一致させて、基板Ｚに入射するイオンのエネルギーを一致できるので、より安定して高品質な薄膜を成膜することが可能となる。
【００５７】
図３に、その一例を示す。
図３に示す成膜装置７０は、ガス供給部７２を接地して（グラウンドに落して）、電極５２にも、電極５０と同様の高周波電源５８を接続した構成を有するものである。なお、図示例の成膜装置７０において、ガス供給部７２は、導電性を有し、かつ、接地されている以外は、前記ガス供給部５４と全く同じ構成を有する。また、成膜装置７０は、ガス供給部７２が接地されて、電極５２が高周波電源５８に接続されている以外には、前記成膜装置１０を全く同様の構成を有する。
すなわち、ガス供給部７２（後述するガス供給部８０も同）を電極として作用させる構成においては、電極５０とガス供給部７２とで、ローラ４０から折り返しロール４６に向かう基板Ｚ（１回目の成膜に供される基板Ｚ）の成膜に対応する電極対を形成し、電極５２とガス供給部７２とで、折り返しロール４６からローラ４２に向かう基板Ｚ（１回目の成膜に供される基板Ｚ）の成膜に対応する電極対を形成する。
【００５８】
このように、電極５０および電極５２を、共に高周波電源５８に接続し、ガス供給部７２を接地した構成とすることにより、電極すなわち基板Ｚに向けてイオンを引き込む力を強くすることができる。
そのため、この構成によれば、プラズマＣＶＤによって形成する膜に、イオンを打ち込むような効果を得ることができ、例えば、イオンボンバードメントによる膜の緻密化等を図ることができ、このような特性を要求される用途に有効である。
【００５９】
なお、図示例のように、電極５０および５２に高周波電源５８を接続する構成では、図３に示す成膜装置７０のように、各電極の個々に高周波電源５８を接続する構成に限定はされず、１つの高周波電源５８を２つの電極５０および５２に接続してもよい。
【００６０】
図４に、ガス供給部を電極として作用させる別の一例を示す。
図４に示す成膜装置７８は、ガス供給部８０に高周波電源８２を接続して、電極５０および電極５２を接地した構成を有するものである。なお、成膜装置７８においても、先の例と同様、ガス供給部８０が導電性を有して高周波電源８２に接続され、また、電極５０および５２が接地されている以外は、ガス供給部８０の構成も含めて前記成膜装置１０と全く同様の構成を有する。
【００６１】
このように、電極５０および電極５２を共に接地し、ガス供給部８０を高周波電源８２に接続した構成とすることにより、先の成膜装置７０とは逆に、基板Ｚに向けてイオンを引き込む力を弱くすることができる。
そのため、この構成によれば、イオンの突入による基板Ｚの損傷を抑制することができ、例えば、基板Ｚの強度が低い場合、形成する膜のダメージを最小限にしたい場合等の用途に有効である。
なお、高周波電源８２は、前記高周波電源５８と同じ物でも異なる物でもよい。
【００６２】
さらに、本発明においては、電極５０および電極５２に、前記図３に示す成膜装置７０と同様に高周波電源５８を接続し、かつ、ガス供給部８０にも、前記図４に示す成膜装置７８と同様に、電極に接続される電源とは独立した高周波電源８２を接続して、電極およびガス供給部８０とで、独立して供給電力や周波数を制御できるようにしてもよい。
【００６３】
このように、電極およびガス供給部８０の両者に高周波電源を接続する構成によれば、一方の高周波電源のみをプラズマ生成に対応すればよいので、電極５０および５２、もしくは、ガス供給部８０に供給する電力および周波数を調整することで、ガス供給部８０と電極５０および５２との間の電位差を、任意に調整することが可能となる。すなわち、基板Ｚに引き込む（打ち込む）イオンのエネルギーを、任意に制御することが可能となる。
従って、このような構成を有することにより、形成する膜や製品の用途／種類等に応じて、前述のイオンの打ち込み効果や、基板や膜の損傷防止効果、さらには両効果のバランスを、任意にコントロールすることが可能となり、非常に自由度の高い成膜装置を実現することができる。
【００６４】
本発明の成膜装置において、プラズマＣＶＤによる成膜は、図示例のように、反応ガスを供給した領域に高周波電圧を印加することによって、プラズマを生成して、反応ガスを励起してプラズマＣＶＤによって成膜を行なう方法に限定はされず、各種のプラズマＣＶＤによる成膜方法が、全て、利用可能である。
【００６５】
例えば、前記特許文献１に開示されるような、折り返し搬送される基板の間に、プラズマガンを用いて基板に対峙するシート状の放電プラズマ流を形成し、かつ、基板の間に反応ガスを供給して、基板を挟んで配置される電極の両者に高周波電力を供給することで、放電プラズマ流および基板と交差する電界を形成してプラズマを生成することにより、基板の表面にプラズマＣＶＤによる成膜を行なう方法が好適に利用可能である。
また、別の例として、本発明の成膜装置は、各種の反応性のプラズマＣＶＤによる成膜装置などにも、好適に利用可能である。
【００６６】
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。
【図面の簡単な説明】
【００６７】
【図１】本発明の成膜装置の一例の概念図である。
【図２】図１に示す成膜装置のガス供給部を概念的に示す斜視図である。
【図３】本発明の成膜装置の別の例の概念図である。
【図４】本発明の成膜装置の別の例の概念図である。
【図５】従来の成膜装置の一例の概念図である。
【符号の説明】
【００６８】
１０，７０，７８，１００  成膜装置
１２，１０２  供給室
１４  成膜部
１６，１０６  巻取り室
２０，１１０  基板ロール
２２，２４，２８，３０  ガイドローラ
２６，１１２  巻取りロール
３４  搬送室
３６，１０４  成膜室
３８  折り返し室
４０，４２，１１４，１１８  ローラ
４６，１１６  折り返しローラ
５０，５２，１２４  電極
５４，７２，８０  ガス供給部
５６  ガス供給口
５８，８２，１２０  高周波電源
６０，６８  バルブ
６２，７０  排気ライン
６４，７４  真空排気手段
１２２  マッチングボックス
【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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