JP5240782B2 - 連続成膜装置 - Google Patents

Description

本発明はフィルムやシートなどの帯状の基材を搬送しながらその表面に機能性薄膜等の皮膜を種々の成膜法によって連続的に成膜することができる連続成膜装置に関する。

プラスチックや無機質などで形成された長尺のフィルムやシートからなる基材（被成膜材）を、真空チャンバー内で連続的に走行搬送し、その表面に種々の機能性薄膜をスパッタリングや蒸着によって成膜する連続成膜装置がある。この種の連続成膜装置は、バッチ処理毎に皮膜物質を供給する蒸発源の交換やメンテナンス、成膜領域を画するマスクの交換や清掃、基材の供給，交換，通紙というようなメンテナンスや段取り作業を行う必要がある。

このような作業を容易に行うことができ、設置スペースも少なくて済む連続成膜装置が特開２００８−３１４９２号公報（特許文献１）に提案されている。この装置は、図１１に示すように、正面壁５１と背面壁５２とが上面壁５３と下面壁５４とによって連結され、両側方が開口した方形枠状のチャンバー本体２と、前記チャンバー本体２の側方開口をヒンジ機構や平行移動機構により開閉自在に閉じるサイドドア３Ｌ，３Ｒが設けられた真空チャンバー１を備え、前記真空チャンバー１の内部に基材Ｓを巻き掛けて搬送可能な成膜ロール４と、基材Ｓを前記成膜ロール４に供給する巻出ロール５および成膜後の基材を巻き取る巻取ロール６が設けられる。また前記サイドドア３Ｌ，３Ｒには、前記成膜ロール４に巻き掛けられた基材に側方から成膜粒子を供給堆積させるスパッタ蒸発源７Ｌ，７Ｒが着脱自在に取り付けられている。

前記巻出ロール５、巻取ロール６は、それぞれロール軸に円筒状のボビンが着脱自在に取り付けられ、前記巻出ロール５のボビンには未処理の基材が巻き取られた基材コイルが装着され、前記巻取ロール６のボビンに成膜済みの基材が巻き取られる。前記真空チャンバー１内には、前記巻出ロール５から巻き出された基材Ｓを前記成膜ロール４に供給する上流側の案内ロール８１，８２と、前記成膜ロール４上にて成膜された基材を前記巻取ロール６に案内する下流側の案内ロール８３，８４が設けられている。

前記成膜ロール４、案内ロール８１〜８４は、前記チャンバー本体を構成する背面壁と正面壁とに回転自在に支持され、また前記巻出ロール５、巻取ロール６は、前記正面壁５１と背面壁５２とに設けられた回転駆動部に着脱自在かつ回転自在に支持される。前記成膜ロール４は、モータで回転駆動され、巻き掛けられた基材を搬送し、前記巻出ロール５、巻取ロール６は、所定の案内ロール８２，８３に付設されたロードセルによって検出した基材張力に基づいて所定の張力となるように回転トルクが制御される。前記真空チャンバー１には、その内部を真空排気する真空ポンプ等の真空排気装置（図示省略）が前記背面壁５２の上部に設けられ、またＡｒガス等のスパッタガスを供給停止自在に供給するスパッタガス供給部（図示省略）が設けられている。

基材の表面にスパッタ成膜するには、巻出ロール５から巻き出した基材Ｓを上流側の案内ロール８１，８２を介して成膜ロール４に巻き掛け、さらに下流側の案内ロール８３，８４を介して前記巻取ロール６に巻き取り可能に装着する。そして、前記真空チャンバー１内を真空排気した後、スパッタガスを所定のガス圧となるように供給し、基材Ｓを巻出ロール５から巻取ロール６へ走行搬送しながら、前記成膜ロール４の上で基材Ｓの表面に左右のスパッタ蒸発源７Ｌ，７Ｒから放出された成膜粒子を堆積させて成膜し、成膜後の基材Ｓを巻取ロール６にて巻き取る。

上記連続成膜装置によると、基材を成膜した後、左右のサイドドア７Ｌ，７Ｒをチャンバー本体２から大きく開くことにより、チャンバー本体２内の成膜ロール４や案内ロールを取り外すことなく、巻出ロール５や巻取ロール６を取り出すことができ、ボビンの交換作業、通紙作業を容易に行うことができる。また、チャンバー内部のメンテナンスのみならず、スパッタ蒸発源７Ｌ，７Ｒの交換やメンテナンスも小さなスペースで容易に行うことができる。このような左右のサイドドアが開閉自在に構成された連続成膜装置を両サイド開放タイプの連続成膜装置という。

上記連続成膜装置は、スパッタ蒸発源として、図例では平板状ターゲットを備えた平板状ソード電極が用いられているが、ターゲットを付設する平板状電極としては、特開平５−２９５５３６号公報（特許文献２）に記載されているように、長さ方向に沿って中央磁石とこれを取り囲むように外周磁石を設け、両磁石の間を山形状の磁力線がまたがる磁場（レーストラック状磁場）を形成する磁場発生機構を内蔵した電極を用いることができる。このような電極は「マグネトロン電極」と呼ばれ、これをカソードとして高周波電圧、直流電圧あるいはパルス状電圧を印加することにより、前記磁場により捕捉された放電プラズマ（マグネトロン放電プラズマ）を形成することができる。マグネトロン電極にスパッタリングターゲットを備えたスパッタ蒸発源は「マグネトロンスパッタ蒸発源」と呼ばれる。また、マグネトロンスパッタ蒸発源を一対用いて、一方の蒸発源の電極が交流スパッタ電源の一方の出力端に、他方の蒸発源の電極が他方の出力端になるように接続して、交流電圧を印加してスパッタリングする方式は「デュアルマグネトロンスパッタリング」と呼ばれ、この方式によれば反応性スパッタリングで絶縁膜を成膜するときの放電を長時間安定化させることができる。

また、スパッタ蒸発源の電極として、円筒形状の外観を備え、長さ（回転軸）方向に沿って放電プラズマを捕捉するレーストラック状磁場を形成する磁場発生機構を内蔵し、外周壁が回転自在とされた回転円筒状電極（「ロータリーマグネトロン電極」という。）が特表平２００２−５２９６６号公報（特許文献３）に記載されている。この電極の外周部に円筒状ターゲットを備えたスパッタ蒸発源を「ロータリーマグネトロンスパッタ蒸発源」といい、高周波電圧、直流電圧あるいはパルス状電圧を供給して、円筒状ターゲットをスパッタリングすることによりターゲットの利用率の高い成膜を行うことができる。また、一対のロータリーマグネトロンスパッタ蒸発源を用いて、各蒸発源の電極をそれぞれ交流スパッタ電源の異なる出力端に接続し、交流電圧を印加することによりデュアルマグネトロンスパッタリングを行うことができる。

一方、成膜法として、上記スパッタ法のほか、プラズマＣＶＤ法が知られており、このプラズマＣＶＤ法を適用した連続成膜装置が特許第２５８７５０７号公報（特許文献４）に記載されている。この連続成膜装置は、それぞれ搬送ロールを備えた一対の回転円筒状電極（「電極ロール」と呼ばれることがある。）を平行に設け、各電極の搬送ロールの対向面に巻き掛けられたフィルム基材を搬送しながら、回転円筒状電極の搬送ロールの間に放電プラズマを発生させ、これに原料ガス（反応ガス）を供給し、解離した原料ガス（活性分子種）により前記搬送ロールに巻き掛けられた基材表面を成膜するものである。前記放電プラズマは、各電極をそれぞれプラズマ電源の異なる出力端に接続し、交流電圧を印加することによって形成される。プラズマＣＶＤ法の場合、基材としては、フィルムなどの絶縁物が用いられる。

前記プラズマＣＶＤ法を適用した他の連続成膜装置が特表２００５−５０４８８０号公報（特許文献５）に記載されている。この連続成膜装置は、磁力線がロール間を貫通する磁場を形成する磁場発生機構を内蔵した一対の回転円筒状電極を平行に設け、各電極の搬送ロールの対向面に巻き掛けられたフィルム基材を搬送しながら、両電極を共にプラズマ電源の一方の極に接続して数十〜数百ｋＨｚの交流電圧を印加することにより、電極ロール間の磁場に捕捉された放電プラズマ（ペニング放電プラズマ）を形成し、これを利用して原料ガスを解離し、成膜するものである。

また、前記プラズマＣＶＤ法を適用した他の連続成膜装置が特開２００８−１９６００１号公報（特許文献６）に記載されている。この装置は、レーストラック状磁場を形成する磁場発生機構を内蔵した一対の回転円筒状電極を平行に設け、各電極の搬送ロールの対向面に巻き掛けられたフィルム基材を搬送しながら、各電極をそれぞれプラズマ電源の異なる出力端に接続し、数十〜数百ｋＨｚの交流電圧を印加して放電プラズマ（マグネトロン放電プラズマ）を発生させ、これを用いて原料ガスを解離し、成膜するものである。

特開２００８−３１４９２号公報 特開平５−２９５５３６号公報 特表平２００２−５２９６６号公報 特許第２５８７５０７号公報 特表２００５−５０４８８０号公報 特開２００８−１９６００１号公報

上記段落０００３〜０００７に示したように、両サイド開放タイプの連続成膜装置はスペース効率やメンテナンス性に優れるため、比較的小型の装置として好適であり、小規模の実験研究、研究開発の用途に適する。しかしながら、このような用途に用いる場合、真空チャンバー内に取り付けられる蒸発源によって適用可能な成膜手法が限られ、成膜手法のバリエーションに欠けるという嫌いがある。例えば、物理蒸着としてスパッタ法を適用する場合、図１１に例示したものの場合、サイドドアに設ける蒸発源としてプレーナマグネトロンスパッタ蒸発源を用いることができるが、より効率の高いロータリーマグネトロンスパッタ蒸発源を利用することができず、また化学蒸着としてプラズマＣＶＤ法を利用できないという不都合がある。

本発明はかかる問題に鑑みなされたもので、種々の成膜法を適用することができる連続成膜装置を提供することを目的とする。

本発明の連続成膜装置は、真空中で搬送される基材の表面に成膜粒子を供給して皮膜を形成するものであって、真空チャンバ−と、前記真空チャンバー内に回転自在に支持され、前記基材を巻き掛けて搬送することができる成膜ロールと、前記基材を供給する巻出ロールおよび成膜後の基材を巻き取る巻取ロールと、前記成膜ロールに対向して配置された成膜源を備え、さらに一対の回転円筒状電極をそれぞれ前記成膜ロールと平行に配置し、前記真空チャンバーは、正面壁及び背面壁を備え、側方が開口したチャンバー本体と、前記チャンバー本体の側方の開口を開閉自在に閉じるサイドドアを備え、前記サイドドアに前記成膜源が取り付けられ、前記成膜ロール、巻出ロール、巻取ロール及び一対の回転円筒状電極が前記正面壁と背面壁とに回転自在に支持されるように設けられたものである。

この連続成膜装置によると、成膜ロールに対向して配置された成膜源によって、成膜ロールに巻き掛けられた基材を成膜することができ、さらに前記成膜源とは別に設けた一対の回転円筒状電極を用いて各種のスパッタやプラズマＣＶＤによる成膜、プラズマ照射による改質を行うことができる。

さらに、この装置によると、サイドドアを開くことにより、少ないスペースで成膜源、巻出ロールや巻取ロールの交換、メンテナンスを容易に行うことができ、また真空チャンバー内部のメンテナンスも容易に行うことができる。

また、上記連続成膜装置において、前記一対の回転円筒状電極の内の少なくとも一方の回転円筒状電極は円筒状ターゲットを備え、前記成膜ロールに基材を巻き掛けて搬送しながら前記円筒状ターゲットを蒸発させて基材表面に成膜することができる。これにより、成膜ロールに対向するように設けた成膜源のみならず、円筒状ターゲットを備えた回転円筒状電極をスパッタ蒸発源として、成膜ロールに巻き掛けられた基材をスパッタリングすることができる。

また、上記連続成膜装置において、前記一対の回転円筒状電極はそれぞれ基板を巻き掛けて搬送する搬送ロールを備え、前記一方の回転円筒状電極の搬送ロールと他方の回転円筒状電極の搬送ロールの対向面に基材を案内する経路変更ロールを設け、前記回転円筒状電極の搬送ロールに巻き掛けられて搬送される基材の間に放電プラズマを形成するプラズマ電源と、前記放電プラズマに原料ガスを供給する原料ガス供給装置を設け、前記経路変更ロールによって前記回転円筒状電極の搬送ロールの対向面に基材を巻き掛けて搬送しながら前記回転円筒状電極の搬送ロール間に形成した放電プラズマによって基材表面にプラズマ処理を行うことができる。かかる構成を採ることにおり、経路変更ロールによって基材の搬送経路を変更し、回転円筒状電極を成膜ロールのように基材搬送手段として用いながら、搬送ロール間に放電プラズマを発生させ、これによりプラズマ処理、すなわちプラズマ照射による改質や原料ガスを解離してプラズマＣＶＤによる成膜を行うことができる。

この場合、さらに前記一対の回転円筒状電極の内の少なくとも一方の回転円筒状電極が備える搬送ロールと交換可能な円筒状ターゲットを設けることができる。あるいは前記搬送ロールを備えた一対の回転円筒状電極の内の少なくとも一方の回転円筒状電極と交換可能な、円筒状ターゲットを備えた回転円筒状電極を設けることができる。かかる構成を採ることにより、前記経路変更ロールによって前記回転円筒状電極の搬送ロールの対向面に基材を巻き掛けて搬送しながら前記回転円筒状電極の搬送ロール間に形成した放電プラズマによって基材表面にプラズマ処理を行い、また前記少なくとも一方の回転円筒状電極が備える搬送ロールを前記円筒状ターゲットと交換するか、あるいは前記搬送ロールを備えた一対の回転円筒状電極の内の少なくとも一方の回転円筒状電極を前記円筒状ターゲットを備えた回転円筒状電極と交換し、前記成膜ロールに基材を巻き掛けて搬送しながら前記円筒状ターゲットを蒸発させて基材表面に成膜することができる。このようにプラズマＣＶＤによる成膜などのプラズマ処理のほか、必要に応じて前記搬送ロールを円筒状ターゲットと交換するか、搬送ロールを備えた回転円筒状電極の少なくとも一方を円筒状ターゲットを備えた回転円筒状電極と交換することにより、回転円筒状電極をロータリースパッタ蒸発源として用いてスパッタリングを行うことができ、一つの装置で種々の成膜法や改質法を使い分けることができる。

上記のようにプラズマＣＶＤによる成膜を実施可能な装置構成とする場合、前記一対の回転円筒状電極の間の対向空間を区画する隔壁を着脱自在に設け、前記隔壁によって区画された前記対向空間を排気する真空排気装置を設けることができる。前記隔壁を設けることにより、放電プラズマが生成する対向空間を他の領域と区分し、対向空間を効率よく真空排気することができる。また、対向空間に供給する原料ガスの濃度制御も容易になり、生産性が向上する。

また、前記隔壁を設ける場合、前記真空チャンバー内の前記隔壁の外側に区画された外部空間に前記隔壁をシールドするシールドガスを供給停止自在に供給するシールドガス供給装置を設けることができる。これにより、回転円筒状電極を用いてプラズマＣＶＤによる成膜を行う際、隔壁の外部空間にプラズマＣＶＤに用いる原料ガスの流入を防止することができ、外部空間内にある成膜ロール、スパッタ蒸発源などへの皮膜の付着を防止することができる。

また、上記連続成膜装置において、一対の回転円筒状電極に、それぞれ内部に磁場発生機構を設けることができる。かかる磁場発生機構を設けることにより、それぞれの回転円筒状電極をマグネトロン放電プラズマを形成させる電極として、あるいはペニング放電プラズマを形成させる電極として用いることができ、成膜効率を向上させることができる。

本発明の連続成膜装置によれば、成膜ロールに対向配置された成膜源とは別に、成膜ロールの下部に一対の回転円筒状電極を設けたので、前記成膜源による成膜とは別に、あるいは同時に一対の回転円筒状電極を用いて種々のスパッタリングや、プラズマ照射による表面改質、プラズマＣＶＤによる成膜を行うことができる。このため、一つの装置で種々の処理を行うことができ、実験、研究用の装置として好適に用いることができる。

第１実施形態に係る連続成膜装置の正面切り欠き断面図である。 一対の回転円筒状電極にそれぞれ円筒状ターゲットを付設したロータリーマグネトロンスパッタ蒸発源を用いた、マグネトロン放電プラズマによるスパッタ状態を示す断面説明図である。 一対の回転円筒状電極にそれぞれ円筒状ターゲットを付設したロータリースパッタ蒸発源を用いた、ペニング放電プラズマによるスパッタ状態を示す断面説明図である。 第２実施形態に係る連続成膜装置の正面切り欠き断面図である。 一対の回転円筒状電極を基材搬送手段兼放電電極として用いた、ペニング放電プラズマによる成膜状態を示す断面説明図である。 一対の回転円筒状電極を基材搬送手段兼放電電極として用いた、マグネトロン放電プラズマによる成膜状態を示す断面説明図である。 第２実施形態の連続成膜装置の他の使用形態を示す正面切り欠き断面図である。 第２実施形態の連続成膜装置のさらに他の使用形態を示す正面切り欠き断面図である。 ロータリースパッタ蒸発源として用いる回転円筒状電極の断面説明図である。 プラズマ処理に用いる搬送ロールを備えた回転円筒状電極の断面説明図である。 従来の連続成膜装置の正面切り欠き断面図である。

以下、本発明の実施形態に係る連続成膜装置を図を参照して説明する。なお、従来の連続成膜装置と同機能を有する部材は同符号を付して説明を省略あるいは簡略することとし、相違点を中心に説明する。

第１実施形態に係る連続成膜装置は、図１に示すように、真空チャンバー１のサイドドア３Ｌの上部に成膜前の基材Ｓにイオン照射を行うための前処理用イオン源３１が設けられており、これに対向するように基材Ｓを搬送させるための案内ロール８０が真空チャンバー１の上部に追加されている。また、真空チャンバー１の下面壁５４には、開閉蓋３２によって通常閉塞された排気口３３が設けられている。前記排気口３３を設けることにより、真空チャンバー１の上部に設けられた真空排気装置とは別に、必要に応じて排気口３３に別の真空排気装置を接続することで、下方からも真空排気することができる。

また、左側のサイドドア３Ｌには上下一対のスパッタ蒸発源７１，７２が、右側のサイドドア３Ｒには一つのスパッタ蒸発源７３が成膜源として着脱自在に取り付けられている。これらのスパッタ蒸発源は平板状のマグネトロンスパッタ蒸発源である。左方の上下一対のスパッタ蒸発源７１，７２は、各蒸発源の電極がそれぞれスパッタ電源の異なる出力端に接続され、交流電圧が印加される。これにより、デュアルマグネトロンスパッタリングが行われる。右方のスパッタ蒸発源７３は、その電極がカソード電極とされて、高周波電圧、直流電圧あるいはパルス状直流電圧が印加され、マグネトロンスパッタリングが行われる。

前記真空チャンバー１内に回転自在に設けられた成膜ロール４の下部には、左右に一対の回転円筒状電極１１，１２がそれぞれ成膜ロール４と平行に設けられている。前記回転円筒状電極１１，１２は、図９に示すように、正面壁５１に設けられたベアリングによって回転支持される駆動軸を有する正面側支持部材２５と、背面壁５２に設けられたベアリングによって回転支持される従動軸を有する背面側支持部材２６と、これらの支持部材によって着脱自在に同心状に保持される円筒状ターゲット１３を備えている。前記駆動軸の外端部は回転駆動装置２４が着脱自在に連結され、回転駆動装置２４により、前記円筒状ターゲット１３及びこれを保持する支持部材２５，２６が一体的に回転駆動される。前記円筒状ターゲット１３は、ターゲット本体２１とこれをバックアップするバッキングチューブ２２とで構成される。前記ターゲット本体２１はバッキングチューブ２２に着脱自在に固定するようにしてもよく、またこれらを一体化したものでもよい。前記回転駆動機構は、一対の回転円筒状電極１１，１２を共通に駆動するものでもよいが、各々の回転円筒状電極を独立駆動できるように電極毎に設けてもよい。また、前記回転円筒状電極１１，１２に冷却水などの冷却媒体を流す冷却流路を設けてもよく、これによってロールの温度制御を行うことができる。冷却媒体は、前記正面側支持部材２５の駆動軸を介して供給するようにすればよい。

前記回転円筒状電極１１，１２は、上記のとおり、その中央外周壁を構成する円筒状ターゲット１３を備えており、図２に示すように、その内部にレーストラック状磁場を形成する磁場発生機構１４が設けられている。すなわち、これらの回転円筒状電極１１，１２は、ロータリーマグネトロン電極として用いられる。これらの一対の回転円筒状電極１１，１２は、それぞれスパッタ電源の異なる出力端に接続され、数十ｋＨｚから数百ｋＨｚの交流電圧が印加される。これによりデュアルロータリーマグネトロンスパッタリングが行われる。

前記磁場発生機構１４は、図２に示すように、回転円筒状電極１１，１２の中心軸の方向に沿って直線状の中央磁石とその回りを取り囲むように極性の異なる外周磁石を有し、これらは磁気的連結部材により連結されている。前記磁場発生機構１４は、ロール内部に設けられた位置調整保持機構（図示省略）により、設定位置が調整、保持可能とされている。前記磁場発生機構１４により、ターゲット１３を貫いて中央磁石と外周磁石とをつなぐ磁力線が山形状に形成され、円筒状ターゲット１３の軸方向に沿ってレーストラック状磁場が形成される。前記磁力線の山形部では放電プラズマＰが捕捉され、捕捉された放電プラズマ（マグネトロン放電プラズマ）によりレーストラック状のプラズマリングが形成される。これにより、前記磁場発生機構１４の設置位置を保持したまま、回転円筒状電極１１，１２の外周壁と共に円筒状ターゲット１３を回転させると、その外周面が均一に消耗する。

前記回転円筒状電極１１，１２は、内部に収納される磁場発生機構１４のサイズや製作可能な円筒状ターゲット１３のサイズを考慮して、１００〜２５０mmφ程度、好ましくは１３０〜２００mm程度とするのがよい。また、前記回転円筒状電極１１，１２あるいはこれに付設した円筒状ターゲット１３の表面と成膜ロール４の表面との間隔は、２５〜２００mm程度、好ましくは５０〜１５０mm程度に設定するのがよい。

上記第１実施形態の連続成膜装置によれば、サイドドア３Ｌ，３Ｒに設けたプレーナマグネトロンスパッタ蒸発源と共に、あるいは回転円筒状電極１１，１２を電極とするロータリーマグネトロンスパッタ蒸発源を用いてスパッタリングを行うことができる。また、以下の種々の変形例を適用することができ、多様なスパッタリングを提供することができる。

上記第１実施形態では、サイドドアにマグネトロンスパッタ蒸発源を設けたが、サイドドアに設ける成膜源としては、ロータリーマグネトロンスパッタ蒸発源でもよく、またスパッタ蒸発源のほか、アーク蒸発源としてもよい。またプラズマ発生用電極や原料ガス供給手段などのプラズマＣＶＤ成膜機構を用いることもできる。

また、図例では真空チャンバー内部を共通雰囲気としたが、成膜品質を向上させるには、左右のスパッタ蒸発源、下部の回転円筒状電極を電極とするスパッタ蒸発源の周辺を区画する隔壁を設け、各領域を独立して真空排気するようにしてもよい。また、図例では前処理装置としてイオン源を設けたが、これに限らず適宜の装置を設けることができ、また成膜後の基材を後処理する後処理装置や基材の特性を測定するための計測機器を適宜搭載することができる。

また、図例では、デュアルマグネトロンスパッタリングを行うように、回転円筒状電極に極性の異なる交流電圧を印加したが、それぞれカソード電極として独立に直流電圧、高周波電圧、パルス状電圧を印加してもよく、これにより二つのロータリーマグネトロンスパッタ蒸発源を単独あるいは同時に用いることができる。また、磁場発生機構は必ずしも必要とせず、省くことも可能である。また、図例では、回転円筒状電極が成膜ロールに対向する側にプラズマを生成したが、対向配置された回転円筒状電極の間に磁場を向けて、電極が向かい合う位置にプラズマを生成して成膜するようにしてもよい。これにより基材へのプラズマ照射の少ない成膜を行うことができる。

また、デュアルマグネトロンスパッタリングのほか、図３に示すように、回転円筒状電極１１，１２に、円筒状ターゲット１３の表面を通り、好ましくは成膜ロール側に膨らむように、ロール間を貫通する磁力線を発生させる磁場発生機構１５を設け、両円筒状回転電極ロール１１，１２を共にカソード電極としてスパッタ電源１６に接続し、直流電圧又は交流電圧を印加することにより、電極ロールの間に磁場に捕捉されたペニング放電プラズマＰを発生させることができ、これによるスパッタリングを行うことができる。前記磁場発生機構１５は、磁力線の膨らみを可変とするように、設定位置を調整し、保持する位置調整機構を設けることが好ましい。なお、磁力線の形状は、電極ロールの中心間を縦通するような直線状のものでもよい。

次に、第２実施形態に係る連続成膜装置を図面を参照して説明する。第２実施形態では、成膜対象の基材Ｓとしては電気的に絶縁性を有するプラスチックフィルムや紙が好ましい。これは、これらの絶縁性基材は電気を通さないため、一方の回転円筒状電極と他方の回転円筒状電極とが基材を通して短絡するのを防止することができるからである。なお、従来あるいは第１実施形態の連続成膜装置と同機能の部材は同符号を付して説明を省略あるいは簡略することとし、相違点を中心に説明する。

第２実施形態に係る連続成膜装置は、図４に示すように、一対の回転円筒状電極１１，１２を基材搬送手段として用いると共に、プラズマ発生用の電極として用いるものである。前記回転円筒状電極１１，１２は、図１０に示すように、第１実施形態で示した図９の回転円筒状電極に対して、円筒状ターゲット１３に代えて搬送ロール２３を設けたものであり、前記搬送ロール２３と円筒状ターゲット１３以外の構造部材、例えば正面側および背面側の支持部材２５、２６は両実施形態において共通構造とすることができる。前記搬送ロール２３の幅や内径は前記円筒状ターゲット１３とほぼ同様の寸法に形成すればよく、その内部に設けられる磁場発生機構や回転駆動装置、冷却手段等も共通化することができる。

また、第２実施形態では、基材Ｓの搬送経路を成膜ロール４から前記回転円筒状電極１１，１２に変更するための経路変更ロール９１〜９６が設けられる。経路変更ロール９１〜９６は、背面壁５２と正面壁５１とに設けられた回転支持部に着脱自在に支持されている。巻出ロール５から巻き出された基材Ｓは、案内ロール８０，８1，８２、経路変更ロール９１，９２，９３を通って、成膜ロール４と干渉することなく、左方の回転円筒状電極１１の搬送ロール２３、右方の回転円筒状電極１２の搬送ロール２３の対向面側に巻き掛けられる。そして、経路変更ロール９４，９５を介して右方の回転円筒状電極１２の、左方の回転円筒状電極１１との対向面側に巻き掛けられ、経路変更ロール９６、案内ロール８３，８４を介して巻取ロールに巻き取られる。

また、前記回転円筒状電極１１，１２の対向面を含む領域を区画する隔壁３５がチャンバー本体２に着脱自在に設けられている。回転円筒状電極１１，１２と隔壁３５との間には、回転円筒状電極の搬送ロールに巻き掛けられた基材Ｓが通るだけの隙間が設けられる。また、第１実施形態と同様、搬送ロール間の空間に臨むように、下面壁５４には排気口３３が設けられ、これに真空排気装置が連通接続される。これによって、隔壁３５によって仕切られた空間を下方から容易に真空排気することができる。

前記回転円筒状電極１１，１２は、図５に示すように、その内部に搬送ロールの表面を通り、搬送ロール間を貫通し、互いに引き合う向きの磁力線を発生させる磁場発生機構１５が設けられており、円筒状回転電極ロール１１，１２を共にプラズマ電源１７の一方の極に接続し、数十〜数百ｋＨｚの交流電圧を印加することにより、回転円筒状電極１１，１２の間の磁場領域に捕捉された放電プラズマＰ、すなわちペニング放電プラズマを形成することができる。前記隔壁３５によって仕切られた空間には、電極ロール間にプラズマＣＶＤ用の原料ガスを供給する原料ガス供給部３６が設けられ、原料ガス供給部３６は図示省略した原料ガス供給装置に連通接続されている。なお、プラズマ電源１７の他極は、チャンバーの壁面としてもよく、また別途チャンバー内に独立した電極として設けてもよい。

前記回転円筒状電極１１，１２の搬送ロール間隔は、２０〜１００mm程度、好ましくは３０〜７０mm程度とすればよい。第１実施形態においても電極中心軸の間隔は第２実施形態と同様に設定すればよい。また、成膜ロールとの間隔も第１実施形態と同様に２５〜２００mm、好ましくは５０〜１５０mmとすればよく、この程度の間隔を設けることにより、成膜ロール４の下部に隔壁３３や経路変更ロール９２，９３，９４，９５を設けるスペースを確保することができる。

前記回転円筒状電極１１，１２の間に放電プラズマＰを形成し、原料ガスを供給することなく、回転円筒状電極１１，１２に通電して回転させると、ロールの対向面に巻き掛けられた基材にプラズマ照射処理を行うことができる。また、放電プラズマ領域に原料ガスを供給することにより、効率の良いプラズマＣＶＤによる成膜（この成膜と前記プラズマ照射処理と併せて「プラズマ処理」と呼ぶ）を行うことができる。

上記の例では、回転円筒状電極１１，１２の搬送ロール２３，２３の間の空間を貫通する磁力線が形成されるように磁場発生機構１５を設けたが、磁場発生機構としては、図６に示すように、レーストラック状磁場を形成する磁場発生機構１４を設けてもよい。このような磁場を形成した場合、円筒状回転電極１１，１２をそれぞれプラズマ電源１７の異なる出力端に接続し、十〜数百ｋＨｚの交流電圧を印加することで、磁力線の山形領域に捕捉されたマグネトロン放電プラズマを形成することができ、より効率的にプラズマＣＶＤによる成膜を行うことができる。また、磁場発生機構は必要に応じて設ければよく、磁場発生機構を設けなくても電極ロール間に放電プラズマを形成することができる。

上記第２実施形態の連続成膜装置によれば、一対の回転円筒状電極１１，１２を放電電極とし、搬送ロール２３，２３の間に放電プラズマＰを形成し、そこに原料ガスを供給することにより、プラズマＣＶＤ装置として用いることができる。もちろん、図７に示す使用態様のように、経路変更ロール９１〜９６や隔壁３５を取り付けたまま、あるいは取り外して、回転円筒状電極１１，１２を休止させた状態で、サイドドア３Ｌ，３Ｒのスパッタ蒸発源７１，７２，７３を用いてスパッタリングを行うことができる。

また、図８に示すように、成膜ロール４の上部の経路変更ロール９１，９６を取り外して、成膜ロール４の下部に取り付け、基材Ｓを成膜ロール４と共に回転円筒状電極１１，１２の対向面側に巻き掛けて、サイドドア３Ｌ，３Ｒのスパッタ蒸発源によるスパッタリングと共に、回転円筒状電極１１，１２間に形成した放電プラズマＰによるプラズマ処理を同時に行うことができる。もちろん、経路変更ロール９１〜９６、隔壁３５を取り外し、前記成膜ロール４のみに基材を巻き掛け、回転円筒状電極１１，１２の内の少なくとも一方の電極の搬送ロール２３を別途準備した円筒状ターゲット１３と交換してスパッタ蒸発源の電極として用いれば、第１実施形態の装置として用いることができる。もちろん、予め円筒状ターゲットを備えた回転円筒状電極を別途準備しておき、この回転円筒状電極を前記搬送ロールを備えた一対の回転円筒状電極の内の少なくとも一方と交換するようにしてもよい。このように、この連続成膜装置によれば、必要に応じて経路変更ロールを組み替えることにより、種々の成膜法を実施することができる。さらに、回転円筒状電極１１，１２の基本構造（搬送ロールを除く構造）、配置、回転駆動装置等を第１実施形態と共通化することで、装置の共通化を図ることができる。

上記実施形態では、円筒状回転電極ロール１１，１２の間の空間を区画するように隔壁３５を設けたが、隔壁は必ずしも必要ではない。この場合、真空チャンバーの下面壁５４の排気口３３に接続した真空排気装置のみで真空排気するようにしてもよい。また、隔壁を設ける場合、真空チャンバー１の内部空間であって、前記隔壁３５の外側の外部空間に隔壁３５をシールドするシールドガスを供給停止自在に供給するシールドガス供給装置を設けることができ、外部空間にプラズマＣＶＤに用いる原料ガスの流入を防止することができ、外部空間内にある成膜ロール、スパッタ蒸発源などへの皮膜の付着を防止することができる。シールドガスとしては、皮膜を形成しないＡｒ等の不活性ガスや酸素ガスなどのプラズマ処理ガスの一部を用いることができる。

１ 真空チャンバー、２ チャンバー本体、３Ｌ，３Ｒ サイドドア、
４ 成膜ロール、５ 巻出ロール、６ 巻取ロール、
１１，１２ 回転円筒状電極、１３ 円筒状ターゲット、
１４，１５ 磁場発生機構、２３ 搬送ロール、３５ 隔壁、
７１〜７３ スパッタ蒸発源、９１〜９６ 経路変更ロール

Claims (7)

1. 真空中で搬送される基材の表面に成膜粒子を供給して皮膜を形成する連続成膜装置であって、
   真空チャンバ−と、
   前記真空チャンバー内に回転自在に支持され、前記基材を巻き掛けて搬送することができる成膜ロールと、
   前記基材を供給する巻出ロールおよび成膜後の基材を巻き取る巻取ロールと、
   前記成膜ロールに対向して配置された成膜源を備え、
   さらに一対の回転円筒状電極をそれぞれ前記成膜ロールと平行に配置し、
   前記真空チャンバーは、正面壁及び背面壁を備え、側方が開口したチャンバー本体と、前記チャンバー本体の側方の開口を開閉自在に閉じるサイドドアを備え、前記サイドドアに前記成膜源が取り付けられ、前記成膜ロール、巻出ロール、巻取ロール及び一対の回転円筒状電極が前記正面壁と背面壁とに回転自在に支持されるように設けられた、連続成膜装置。
2. 前記一対の回転円筒状電極の内の少なくとも一方の回転円筒状電極は円筒状ターゲットを備え、前記成膜ロールに基材を巻き掛けて搬送しながら前記円筒状ターゲットを蒸発させて基材表面に成膜する、請求項１に記載した連続成膜装置。
3. 前記一対の回転円筒状電極はそれぞれ基板を巻き掛けて搬送する搬送ロールを備え、前記一方の回転円筒状電極の搬送ロールと他方の回転円筒状電極の搬送ロールの対向面に基材を案内する経路変更ロールを設け、前記回転円筒状電極の搬送ロールに巻き掛けられて搬送される基材の間に放電プラズマを形成するプラズマ電源と、前記放電プラズマに原料ガスを供給する原料ガス供給装置を設け、
   前記経路変更ロールによって前記回転円筒状電極の搬送ロールの対向面に基材を巻き掛けて搬送しながら前記回転円筒状電極の搬送ロール間に形成した放電プラズマによって基材表面にプラズマ処理を行う、請求項１に記載した連続成膜装置。
4. 前記一対の回転円筒状電極はそれぞれ基板を巻き掛けて搬送する搬送ロールを備え、前記一方の回転円筒状電極の搬送ロールと他方の回転円筒状電極の搬送ロールの対向面に基材を案内する経路変更ロールを設け、前記回転円筒状電極の搬送ロールに巻き掛けられて搬送される基材の間に放電プラズマを形成するプラズマ電源と、前記放電プラズマに原料ガスを供給する原料ガス供給装置を設け、さらに前記一対の回転円筒状電極の内の少なくとも一方の回転円筒状電極が備える搬送ロールと交換可能な円筒状ターゲットを設け、
   前記経路変更ロールによって前記回転円筒状電極の搬送ロールの対向面に基材を巻き掛けて搬送しながら前記回転円筒状電極の搬送ロール間に形成した放電プラズマによって基材表面にプラズマ処理を行い、あるいは前記少なくとも一方の回転円筒状電極が備える搬送ロールを前記円筒状ターゲットと交換し、前記成膜ロールに基材を巻き掛けて搬送しながら前記円筒状ターゲットを蒸発させて基材表面に成膜する、請求項１に記載した連続成膜装置。
5. 前記一対の回転円筒状電極はそれぞれ基板を巻き掛けて搬送する搬送ロールを備え、前記一方の回転円筒状電極の搬送ロールと他方の回転円筒状電極の搬送ロールの対向面に基材を案内する経路変更ロールを設け、前記回転円筒状電極の搬送ロールに巻き掛けられて搬送される基材の間に放電プラズマを形成するプラズマ電源と、前記放電プラズマに原料ガスを供給する原料ガス供給装置を設け、さらに前記搬送ロールを備えた一対の回転円筒状電極の内の少なくとも一方の回転円筒状電極と交換可能な、円筒状ターゲットを備えた回転円筒状電極を設け、
   前記経路変更ロールによって前記回転円筒状電極の搬送ロールの対向面に基材を巻き掛けて搬送しながら前記回転円筒状電極の搬送ロール間に形成した放電プラズマによって基材表面にプラズマ処理を行い、あるいは前記搬送ロールを備えた一対の回転円筒状電極の内の少なくとも一方の回転円筒状電極を前記円筒状ターゲットを備えた回転円筒状電極と交換し、前記成膜ロールに基材を巻き掛けて搬送しながら前記円筒状ターゲットを蒸発させて基材表面に成膜する、請求項１に記載した連続成膜装置。
6. 前記一対の回転円筒状電極の間の対向空間を区画する隔壁を着脱自在に設け、前記隔壁によって区画された前記対向空間を排気する真空排気装置を設けた、請求項３から５のいずれか１項に記載した連続成膜装置。
7. 前記真空チャンバー内の前記隔壁の外側に区画された外部空間に前記隔壁をシールドするシールドガスを供給停止自在に供給するシールドガス供給装置が設けられた、請求項６に記載した連続成膜装置。

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