JP2011068970A - 機能膜の製造装置および製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】長尺な基板をドラムに巻き掛けて長手方向に搬送しつつ、基板に成膜を行なう際に、ドラムに高いバイアス電位を印加する場合でも、高品質な膜を効率よく連続成膜することができ、かつ、製造装置の損傷を防止することができる機能膜の製造装置および製造方法を提供する。
【解決手段】ドラムの端面に対面して設けられる、接地される導電性の板であるアース板と、ドラムの端面とアース板との間に配置される絶縁部材とを有することで上記課題を解決する。
【選択図】図１

Description

本発明は、機能性フィルムの製造等に好適な機能膜の製造装置および製造方法に関する。

現在、液晶ディスプレイおよび有機ＥＬディスプレイなどの表示装置、光学素子、半導体装置、または薄膜太陽電池など、各種の装置に、ガスバリアフィルム、保護フィルム、光学フィルタ、反射防止フィルム等の光学フィルムなど、各種の機能性フィルム（機能性シート）が利用されている。
また、これらの機能性フィルムの製造に、スパッタリングやプラズマＣＶＤ等の真空成膜法による成膜（薄膜形成）が利用されている。

真空成膜法によって、効率良く、高い生産性を確保して成膜を行なうためには、長尺な基板に連続的に成膜を行なうのが好ましい。
このような成膜を実施する成膜装置としては、長尺な基板（ウェブ状の基板）をロール状に巻回してなる供給ロールと、成膜済の基板をロール状に巻回する巻取りロールとを用いる、いわゆるロール・ツー・ロール(Roll to Roll)の成膜装置が知られている。このロール・ツー・ロールの成膜装置は、基板に成膜を行なう成膜室を通過する所定の経路で、供給ロールから巻取りロールまで長尺な基板を挿通し、供給ロールからの基板の送り出しと、巻取りロールによる成膜済基板の巻取りとを同期して行いつつ、成膜室において、搬送される基板に連続的に成膜を行なう。
また、このようなロール・ツー・ロールの成膜装置では、真空チャンバ内に円筒状のドラムを設け、この周面に対面する位置に電極や反応ガス供給手段等の成膜手段を設けると共に、ドラムの周面に基板を巻き掛けて搬送しつつ、成膜手段によって連続的に成膜を行なう装置も知られている。

例えば、特許文献１には、一つのチャンバ内に、第１および第２巻き取りローラと、複数のドラム（成膜ローラ）とを有し、基板（被成膜テープ）が、第１巻き取りローラに巻き取られる方向と、第２巻き取りローラに巻き取られる方向とに走行するようにされ、ドラム各々に対応して配置された、ＣＶＤ膜を形成するＣＶＤ部が、それぞれ個別に制御されるようにしたＣＶＤ装置が記載されている。
また、特許文献２には、連続した基板（フレキシブル基体）を、真空槽内に配置した回転ドラムに沿って走行させながら、ＲＦ発信器によるＲＦプラズマとマイクロ波プラズマとを併用したプラズマ中にさらすことによって、連続的に薄膜を形成する連続プラズマＣＶＤ法が記載されている。

この特許文献１および特許文献２には、ＣＣＰ−ＣＶＤ（容量結合型プラズマＣＶＤ）において、基板を搬送するドラムを、プラズマ励起電力を供給されるメイン電極の対向電極として作用させると共に、ドラムにＲＦ電源を接続して、バイアス電位を印加することにより、成膜効率を向上し、また、成膜する膜の膜質を向上させることが記載されている。また、ドラムをメイン電極としてプラズマ励起電力を供給してもよいことも記載されている。

特願２００７−５０５９７１号公報 特開２０００−２３９８４９号公報

プラズマＣＶＤ等によって成膜を行なう場合に、ウェブ状の基板に高品質な膜を効率よく連続成膜するためには、ドラムを大型化したり、ドラムに高いバイアス電位を印加するのが好ましい。特に、より高品質な膜を連続的に安定して形成するためには、ドラムおよび対向電極の両方に高電位を印加し、ドラムと対向電極との間のバイアス電圧をより高くする必要がある。
しかしながら、引用文献１および引用文献２のようにドラムに高電位を印加すると、ドラムの端面と製造装置の壁面（チャンバ壁面）等との間で異常放電が発生してしまうため、成膜のためのプラズマ形成が不安定になり、これに起因して成膜された膜の品質が低下したり、また、異常放電のダメージによって製造装置が損傷したりする場合がある。

本発明の目的は、前記従来技術の問題点を解消し、長尺な基板を長手方向に搬送しつつ、ドラムに電力を供給して成膜を行なう場合であっても、ドラムからの異常放電を抑制することにより、高品質な膜を効率よく連続成膜することができ、かつ、製造装置の損傷を防止することができる機能膜の製造装置および製造方法を提供することにある。

上記課題を解決するために、本発明は、長尺な基板を長手方向に搬送しつつ、前記基板に成膜を行なう機能膜の製造装置であって、前記基板を周面の所定領域に巻き掛けて搬送する円筒状のドラムと、前記ドラムに電位を印加する電源と、前記ドラムの周面に対面して設けられる成膜手段と、前記ドラムの端面に対面して設けられる、接地される導電性の板であるアース板と、前記ドラムの端面と前記アース板との間に配置される絶縁部材とを有することを特徴とする機能膜の製造装置を提供するものである。

ここで、前記アース板と前記ドラムの端面との隙間が５ｍｍ以下であることが好ましい。
また、前記絶縁部材が前記アース板に貼着されることが好ましい。
また、前記絶縁部材がフッ素樹脂で形成されることが好ましい。
また、前記成膜手段がプラズマＣＶＤによって前記基板に成膜を行なうことが好ましい。
また、前記ドラムの温度調節手段を有することが好ましい。

また、本発明は、長尺な基板を長手方向に搬送しつつ、ドラムの周面の所定領域に巻き掛けて、前記ドラムの周面に対面して設けられる成膜手段によって前記基板に成膜を行なう機能膜の製造方法であって、前記ドラムに電位を印加するとともに、前記ドラムの端面に対面して設けられる、接地される導電性の板であるアース板と、前記ドラムの端面と前記アース板との間に配置される絶縁部材とを有して成膜を行なうことを特徴とする機能膜の製造方法を提供するものである。

ここで、前記アース板と前記ドラムの端面との隙間が５ｍｍ以下であることが好ましい。
また、前記絶縁部材が前記アース板に貼着されることが好ましい。
また、前記絶縁部材がフッ素樹脂で形成されることが好ましい。
また、前記成膜手段がプラズマＣＶＤによって前記基板に成膜を行なうことが好ましい。
また、前記ドラムの温度を調節して成膜を行なうことが好ましい。

本発明によれば、長尺な基板をドラムに巻き掛けて長手方向に搬送しつつ、基板に成膜を行なう際に、ドラムに高いバイアス電位を印加する場合でも、ドラムの端面と製造装置の壁面等との間で異常放電が発生することを抑制することができるので、成膜のためのプラズマ形成が不安定になり成膜された膜の品質が低下したり、製造装置が損傷したりすることを防止し、高品質な膜を効率よく連続成膜することができる。

本発明の機能膜の製造装置の一例を概念的に示す図である。 図１に示す機能膜の製造装置の一部を概念的に示す図である。

以下、本発明の機能膜の製造装置および製造方法について、添付の図面に示される好適例を基に、詳細に説明する。

図１に、本発明の機能膜の製造装置の一例を概念的に示す。なお、図１においては、製造装置の構成を示すため、図中手前側の放電防止部材６２の図示を一部省略している。
図示例の機能膜の製造装置１０は、長尺な基板Ｚ（フィルム原反）を長手方向に搬送しつつ、この基板Ｚの表面にプラズマＣＶＤによって各種の機能膜を成膜（製造／形成）して、機能性フィルムを製造するものである。
また、この製造装置１０は、長尺な基板Ｚをロール状に巻回してなる基板ロール２０から基板Ｚを送り出し、長手方向に搬送しつつ機能膜を成膜して、機能膜を成膜した基板Ｚ（すなわち、機能性フィルム）をロール状に巻き取る、いわゆるロール・ツー・ロール(Roll to Roll)による成膜を行なう装置である。

なお、本発明において、基板Ｚには、特に限定はなく、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）フィルムなどの樹脂フィルム、金属フィルム等、プラズマＣＶＤによる成膜が可能な長尺なフィルム状物（シート状物）が、全て利用可能である。
また、樹脂フィルム等を基材として、平坦化層、保護層、密着層、反射層、反射防止層等の各種の機能を発現するための層（膜）を成膜してなるフィルム状物を、基板として用いてもよい。

前述のように、図１に示す製造装置１０は、長尺な基板Ｚを巻回してなる基板ロール２０から基板Ｚを送り出し、基板Ｚを長手方向に搬送しつつ機能膜を成膜して、再度、ロール状に巻き取る、いわゆるロール・ツー・ロールによる成膜を行なう装置である。この製造装置１０は、供給室１２と、成膜室１４と、巻取り室１６とを有する。
なお、製造装置１０は、図示した部材以外にも、各種のセンサ、搬送ローラ対や基板Ｚの幅方向の位置を規制するガイド部材など、基板Ｚを所定の経路で搬送するための各種の部材（搬送手段）等、ロール・ツー・ロールによってプラズマＣＶＤによる成膜を行なう装置が有する各種の部材を有してもよい。加えて、プラズマＣＶＤによる成膜室が複数あってもよいし、プラズマＣＶＤ以外の蒸着やフラッシュ蒸着、スパッタ等の何らかの成膜を行う成膜室やプラズマ処理等の表面処理室が１つ以上連結されていてもよい。

供給室１２は、回転軸２４と、ガイドローラ２６と、真空排気手段２８とを有する。
長尺な基板Ｚを巻回した基板ロール２０は、供給室１２の回転軸２４に装填される。
回転軸２４に基板ロール２０が装填されると、基板Ｚは、供給室１２から、成膜室１４を通り、巻取り室１６の巻取り軸３０に至る所定の搬送経路を通される（送通される）。
製造装置１０においては、基板ロール２０からの基板Ｚの送り出しと、巻取り室１６の巻取り軸３０における基板Ｚの巻き取りとを同期して行なって、長尺な基板Ｚを所定の搬送経路で長手方向に搬送しつつ、成膜室１４において、基板Ｚに、プラズマＣＶＤによる機能膜の成膜を連続的に行なう。

供給室１２は、図示しない駆動源によって回転軸２４を図中時計方向に回転して、基板ロール２０から基板Ｚを送り出し、ガイドローラ２６によって所定の経路を案内して、基板Ｚを、隔壁３２に設けられたスリット３２ａから、成膜室１４に送る。

図示例の製造装置１０においては、好ましい態様として、供給室１２に真空排気手段２８を、巻取り室１６に真空排気手段６０を、それぞれ設けている。これらの室に真空排気手段を設け、成膜中は、後述する成膜室１４と同じ真空度（圧力）とすることにより、隣接する室の圧力が、成膜室１４の真空度（機能膜の成膜）に影響を与えることを防止している。
真空排気手段２８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、ドライポンプ、ロータリーポンプなどの真空ポンプ、さらには、クライオコイル等の補助手段、到達真空度や排気量の調整手段等を利用する、真空成膜装置に用いられている公知の（真空）排気手段が、各種、利用可能である。この点に関しては、後述する他の真空排気手段５０および６０も同様である。

なお、本発明においては、全ての室に真空排気手段を設けるのに限定はされず、処理として真空排気が不要な供給室１２および巻取り室１６には、真空排気手段は設けなくてもよい。但し、これらの室の圧力が成膜室１４の真空度に与える影響を小さくするために、スリット３２ａ等の基板Ｚが通過する部分を可能な限り小さくし、あるいは、室と室との間にサブチャンバを設け、このサブチャンバ内を減圧してもよい。
また、全室に真空排気手段を有する図示例の製造装置１０においても、スリット３２ａ等の基板Ｚが通過する部分を可能な限り小さくするのが好ましい。

前述のように、基板Ｚは、ガイドローラ２６によって案内され、成膜室１４に搬送される。
成膜室１４は、基板Ｚの表面に、ＣＣＰ（Capacitively Coupled Plasma 容量結合プラズマ）−ＣＶＤによって、機能膜を成膜（形成）するものである。
なお、本発明において、プラズマＣＶＤは、図示例のようなＣＣＰ−ＣＶＤに限定はされず、ＩＣＰ（Inductively Coupled Plasma 誘導結合プラズマ）−ＣＶＤ、マイクロ波ＣＶＤ、ＥＣＲ（Electron Cyclotron Resonance）−ＣＶＤ、大気圧バリア放電ＣＶＤ等、各種のプラズマＣＶＤが、全て利用可能である。
また、本発明の成膜装置において、ＣＶＤ成膜室が成膜する膜にも、特に限定はなく、ＣＶＤによって成膜可能なものが、全て、利用可能であるが、特に、酸化シリコン、酸化アルミニウム、窒化シリコン等のガスバリア膜が好ましく例示される。ドラムからの異常放電を抑制することができる本発明は、僅かな異常放電によるフィルムや膜のダメージが性能に大きく影響するガスバリア膜の成膜において、特に効果が大きい。

図示例において、成膜室１４は、ドラム３６と、シャワー電極３８と、ガイドローラ４０および４２と、バイアス電源４４と、ガス供給手段４６と、高周波電源４８と、真空排気手段５０と、放電防止部材６２とを有する。

成膜室１４のドラム３６は、中心線を中心に図中反時計方向に回転する円筒状の部材で、ガイドローラ４０によって所定の経路に案内された基板Ｚを、周面の所定領域に掛け回して、基板Ｚを後述するシャワー電極３８に対面する所定位置に保持しつつ、長手方向に搬送する。

このドラム３６は、ＣＣＰ−ＣＶＤにおける対向電極としても作用（ドラム３６とシャワー電極３８とで電極対を形成）するものであり、バイアス電源４４が接続されている。
ドラム３６にバイアス電位を印加することにより、ガス供給手段４６により供給され、シャワー電極３８に供給されるプラズマ励起電力によりプラズマ状態に励起された原料ガスの分子や原子を、ドラム３６（基板Ｚ）の方向に引き寄せることができるので、基板Ｚ上に形成される膜の密度が高くなり、膜質を向上させることができ、また、成膜効率（すなわち生産性）を向上させることができる。

なお、必要に応じて、ドラム３６には、バイアス電源４４のみならず、アース（接地手段）も接続して、バイアス電源４４とドラム３６との接続と、アースとドラム３６との接続とを切り替え可能にしてもよい。またドラム３６をフローティング電位（絶縁電位）と切り替え可能にしても良い。

ここで、本発明の製造方法においては、基板Ｚの温度を調整して成膜するために、ドラム３６は、温度調節手段を兼ねるのが好ましく、すなわち、温度調節手段を内蔵するのが好ましい。
例えば、耐熱性の低いＰＥＮ等のプラスチックフィルム基板や、耐熱性の低い有機材料を基材として用いる基板に成膜を行なう場合は、基板の温度を低く保つことが好ましく、これにより、耐熱性の低い基板にも、好適に高い品質を有する機能膜を成膜することができる。
また、逆に、基板の耐熱性が十分ある範囲で、基板の温度を高くすることにより、より効率よく高品質の膜を成膜することができる。
従って、ドラム３６が温度調節手段を内蔵することにより、基板の材質や、成膜の条件等に応じて、基板Ｚの温度を好適な範囲とし、より好適に成膜を行なうことができる。
なお、ドラム３６の温度調節手段には、特に限定はなく、温冷媒等を循環する温度調節手段、ピエゾ素子等を用いる冷却手段等、各種の温度調節手段が、全て利用可能である。

バイアス電源４４は、ドラム３６に、バイアス電力を供給する高周波電源である。
なお、バイアス電源４４は、各種のプラズマＣＶＤ装置で利用されている、バイアスを印加するための高周波電源やパルス電源等の公知の電源が、全て利用可能であり、ドラムに供給するバイアス電力は、高周波電力に限定はされず、直流電力でもよく、交流もしくは直流のパルス電力でもよい。

なお、本発明において、ドラム３６にバイアス電位を印加するための投入電力には、特に限定はない。ここで、電位が高い程、膜質の向上効果および生産性の向上効果が得られる反面、バイアス電位が高い程、後述するドラム３６の異常放電が発生し易くなる。しかしながら、後述するように、本発明によれば、高電位のバイアス電位を印加しても、ドラム３６の端面からの異常放電を抑制できる。
以上の点を考慮すると、本発明において、膜質向上効果および生産性の向上効果を十分に得られ、かつ、異常放電抑制という本発明の効果が十分に発現できる等の点で、バイアス電位を印加するための投入電力は、５０Ｗ以上とするのが好ましい。

シャワー電極３８は、ＣＣＰ−ＣＶＤによる成膜に利用される、公知のシャワー電極である。
図示例において、シャワー電極３８は、一例として、中空の直方体であり、１つの最大面をドラム３６の周面に対面して、この最大面の中心からの垂線がドラム３６の法線と一致するように配置される。また、シャワー電極３８のドラム３６との対向面には、多数の貫通穴が全面的に形成される。

なお、図示例の製造装置１０において、成膜室１４には、図示例においては、シャワー電極（ＣＣＰ−ＣＶＤによる成膜手段）が、１個、配置されているが、本発明は、これに限定はされず、基板Ｚの搬送方向に、複数のシャワー電極を配列してもよい。この点に関しては、ＣＣＰ−ＣＶＤ以外のプラズマＣＶＤを利用する際も同様であり、例えば、ＩＣＰ−ＣＶＤによって機能膜を成膜（製造）する際には、誘導電界（誘導磁場）を形成するため（誘導）コイルを、基板Ｚの搬送方向に、複数、配置してもよい。
また、本発明は、シャワー電極を用いて機能膜を成膜するのにも限定はされず、通常の板状の電極と、ガス供給ノズルとを用いるものであってもよい。

ガス供給手段４６は、プラズマＣＶＤ装置等の真空成膜装置に用いられる公知のガス供給手段であり、シャワー電極３８の内部に、原料ガスを供給する。
前述のように、シャワー電極３８のドラム３６との対向面には、多数の貫通穴が供給されている。従って、シャワー電極３８に供給された原料ガスは、この貫通穴から、シャワー電極３８とドラム３６との間に導入される。

原料ガスは、成膜する機能膜に応じて、公知のガスを利用すればよい。
例えば、機能膜として窒化シリコン膜を形成する場合であれば、原料ガスとして、シランガスおよび／またはジシランと、アンモニアガスおよび／またはヒドラジンおよび／または窒素ガスとを用いればよい。
また、原料ガスとしては、これらに加え、窒素ガス、水素ガス、ヘリウム、ネオン、アルゴン、クリプトン、キセノン、ラドンなどの不活性ガスを併用してもよい。

なお、本発明の製造方法は、機能膜の原料として、ガス（気体状の原料）を使用するのに限定はされず、液体状の原料を用い、液体の原料を気化して機能膜を成膜してもよい。あるいは、ガス状の原料と、液体状の原料との両者を併用して、機能膜を成膜してもよい。

高周波電源４８は、シャワー電極３８に、プラズマ励起電力を供給する電源である。高周波電源４８は、各種のプラズマＣＶＤ装置で利用されている、公知の高周波電源が、全て利用可能である。

真空排気手段５０は、プラズマＣＶＤによる機能膜の成膜のために、成膜室１４内を排気して、所定の成膜圧力に保つものであり、前述のように、真空成膜装置に利用されている、公知の真空排気手段である。

図２は、図１に示した機能膜の製造装置１０のドラム３６および放電防止部材６２を概念的に示す図で、ドラム３６を図１中矢印ａの方向に見た図である。
図１および図２に示すように、放電防止部材６２は、ドラム３６の両端面（円筒の上下面）に対面して配置され、ドラム３６の端面からの異常放電を抑制するためのものであり、アース板６４と絶縁部材６６とから構成される。

アース板６４は、ドラム３６の端面に対面して配置される導電性の板材で、公知の手段によって接地（アース）されている。また、アース板６４のドラム３６と対面する面には、後述する絶縁部材６６が貼着されている。
アース板６４の形成材料には、特に限定はなく、アルミニウム、ステンレス綱（ＳＵＳ）、鉄、あるいは、メッキ処理品等の公知の導電体材料が、各種、利用可能である。
また、アース板６４は、図１と同方向（ドラム３６の端面方向）から見た際に、ドラム３６の端面が完全に隠れるように、サイズおよび配置位置を設定するのが好ましい。これにより、ドラム３６の端面の全域に対応して、異常放電を抑制できる。なお、図示例においては、アース板６４は円盤状であるが、本発明は、これに限定はされず、各種の形状が利用可能であり、例えば、正方形の板状等、多角形の板状であってもよい。

アース板６４とドラム３６の端面との間隙ｃは５ｍｍ以下が好ましい。この間隙ｃを５ｍｍ以下とすることにより、ドラム３６の端面からの異常放電を好適に防止することができる。特に、間隙ｃを３ｍｍ以下とすることにより、より好適にドラム３６の端面からの異常放電を抑制することができ、より好ましい。
なお、図示は省略しているが、アース板６４は、ドラム３６の回転軸に対応して貫通穴を有している。すなわち、図示例においては、ドラム３６の回転駆動源および回転の軸受け（図示省略）は、ドラム３６から見てアース板６４の外側に配置される。

絶縁部材６６は、アース板６４の、ドラム３６と対面する面に貼り付けられる板状の部材であり、ドラム３６の端面からの異常放電を抑制するための絶縁体である。
絶縁部材６６は、異常放電を抑制することができる絶縁体であれば良く、例えば、テフロン（登録商標）等のフッ素樹脂が好適に利用可能である。

また、アース板６４と同様に、絶縁部材６６は、図１と同方向から見た際に、ドラム３６の端面が完全に隠れるようにサイズおよび配置位置を設定するのが好ましい。これにより、ドラム３６の端面の全域に対応して、異常放電を抑制できる。なお、図示例においては、絶縁部材６６は、円盤状であるが、アース板６４と同様、本発明は、これに限定はされず、正方形（多角形）の板状等、各種の形状が利用可能である。

なお、絶縁部材６６の厚さには特に限定はなく、形成材料の絶縁性に応じて、十分な絶縁性を発現し、かつ、ドラム３６と接触しない厚さを適宜、設定すればよい。
また、図示は省略しているが、アース板６４と同様に、ドラム３６の回転軸に対応した貫通孔を有している。

アース板６４と絶縁部材６６との固定方法には特に限定はなく、例えば、ボルトを用いて固定してもよいし、接着剤を用いて固定してもよい。
また、図示例では、アース板６４と絶縁部材６６とを接触させた状態で固定したが、本発明はこれに限定はされず、アース板と絶縁部材とが離間していてもよい。

前述のとおり、特許文献１および特許文献２のようにプラズマＣＶＤにおいて、基板を搬送するドラムを、プラズマ励起電力を供給されるメイン電極の対向電極として作用させると共に、ドラムにバイアス電位を印加することで、成膜効率や膜質を向上させることができる。
しかしながら、バイアス電位の印加など、ドラムに高出力の電力を供給すると、ドラムの端面と製造装置の壁面（チャンバ壁面）等との間で異常放電が発生してしまい、成膜のためのプラズマ形成が不安定になり成膜された膜の品質が低下したり、製造装置が損傷したりしてしまう。特に、成膜効率や膜質をより向上させるためには、ドラムに高いバイアス電位を印加する必要があり、ドラムの端面からの異常放電がより顕著になる。

これに対して、本発明は、このように、ロール・ツー・ロールで、基板をドラムに巻き掛けて搬送し、かつ、ドラムにバイアス電位を印加して、プラズマＣＶＤによる成膜を行なう製造装置において、導電性のアース板６４と絶縁性の絶縁部材６６とからなる放電防止部材６２を、ドラム３６の両端面に対面して配置する。これにより、ドラム３６に高いバイアス電位を印加しても、ドラム３６の端面と製造装置１０の壁面等との間で異常放電が発生することを抑制することができ、ドラム３６の端面からの異常放電により成膜のためのプラズマ形成が不安定になることがないので、安定して高品質な膜を基板Ｚ上に効率よく連続成膜することができる。また、ドラム３６の端面からの異常放電を抑制することができるので、ドラム３６により高いバイアス電位を印加することができ、より高品質な膜を形成することができ、成膜効率を向上させることができる。また、ドラム３６の端面と製造装置１０の壁面等との間の異常放電を抑制するので、異常放電により製造装置１０が損傷することを防止できる。

ところで、アース板６４に貼り付けている絶縁部材６６を、ドラムの端面に貼り付ける構成、すなわち、ドラムの端面に板状の絶縁部材を貼り付け、ドラムの端面（すなわち絶縁部材）と対面する位置に板状の導電体であるアース板を配置する構成としても、ドラムの端面からの異常放電を抑制することができる。
しかしながら、ロール・ツー・ロールによって連続して成膜を行なうと、プラズマを生成（放電）し続けるため、ドラムの温度が上昇する。また、図示例のようにドラムが温度調節手段を内蔵する場合には、基板を加熱するために、ドラムを加熱する場合も多い。従って、ドラムの端面に絶縁部材を貼り付けた場合には、ステンレス鋼等で形成されるドラムと、テフロン等で形成される絶縁部材とで熱膨張率が異なるため、熱により絶縁部材が変形したり、絶縁部材を固定しているボルトが外れたりして、絶縁部材の一部がドラムから浮いてしまい、やはり、ドラムの端面からの異常放電が発生し、成膜のためのプラズマ形成が不安定になり形成した膜の品質が低下し、また、製造装置が損傷してしまう。特に、成膜効率を向上させるために、ドラムを大型化した場合には、ドラムと絶縁部材との熱による膨張量（変形量）の差が大きくなり、ドラムと絶縁部材との固定が外れ易くなるので、異常放電が発生しやすくなる。

これに対して、本発明のように、導電性のアース板６４と絶縁性の絶縁部材６６とからなる放電防止部材６２を、ドラム３６の端面に対面して配置することにより、成膜の際のプラズマ形成等によってドラム３６の温度が上昇した場合でも、ドラム３６の端面からの異常放電を抑制することができ、安定して高品質な膜を効率よく連続成膜することができ、また、製造装置１０の損傷も防止できる。また、成膜効率を向上させるためにドラムを大型化した場合でも、絶縁部材が熱変形しないので、異常放電の発生を好適に抑制することができる。

以下、成膜室１４における機能膜の成膜の作用を説明する。
前述のように、回転軸２４に基板ロール２０が装填されると、基板Ｚは、供給室１２からガイドローラ２６によって案内されて成膜室１４に至り、成膜室１４において、ガイドローラ４０に案内されて、ドラム３６の周面の所定領域に掛け回され、ガイドローラ４２によって案内されて、巻取り室１６の巻取り軸３０に至る所定の搬送経路を通される。

供給室１２から供給され、ガイドローラ４０によって所定の経路に案内された基板Ｚはドラム３６に支持／案内されつつ、所定の搬送経路を搬送される。なお、成膜室１４内は、真空排気手段５０によって所定の真空度に減圧され、また、供給室１２は真空排気手段２８によって、巻取り室１６は真空排気手段６０によって、それぞれ所定の真空度に減圧されている。
さらに、シャワー電極３８には、ガス供給手段４６から原料ガスが供給される。これにより、シャワー電極３８から、シャワー電極３８と基板Ｚ（ドラム３６）との間に、原料ガスが供給される。

原料ガスの供給量および成膜室１４の真空度が安定したら、ドラム３６には、バイアス電源４４から、バイアス電力が供給され、シャワー電極３８には、高周波電源４８から、プラズマ励起電力が供給される。すなわち、ドラム３６とシャワー電極３８とがＣＣＰ−ＣＶＤにおける電極対を構成する。

シャワー電極３８へのプラズマ励起電力の供給によって、シャワー電極３８とドラム３６との間でプラズマが励起され、原料ガスからラジカルが生成されて、ドラム３６によって支持されつつ搬送される基板Ｚの表面に、ＣＣＰ−ＣＶＤによって機能膜が成膜される。
また、ドラム３６へのバイアス電力の供給によって、基板Ｚ上に成膜される膜は緻密なものとなり、膜質が向上する。

ここで、導電性のアース板６４の、ドラム３６の端面と対面する面に、絶縁性の絶縁部材６６を貼り付けて形成された放電防止部材６２を、ドラム３６の両端面に対面して配置しているので、ドラム３６にバイアス電力を供給する場合でも、ドラム３６の端面と製造装置１０の壁面等との間で異常放電が発生することを抑制することができる。

このように、本発明は、ドラムの端面からの異常放電を抑制することができるので、成膜のためのプラズマを安定して形成することができ、安定して高品質な膜を基板Ｚ上に効率よく連続成膜することができる。また、ドラムの端面からの異常放電を抑制することができるので、ドラムにより高いバイアス電位を印加することができ、より高品質な膜を形成することができ、また、製造装置の損傷も防止できる。

なお、本発明において、成膜室１４内での成膜の際の成膜レートには、特に限定はない。ここで、成膜レートを上げて成膜効率を向上するためには、ドラム３６に高いバイアス電位を印加することが好ましい。前述のとおり、ドラム３６に高いバイアス電位を印加するとドラム３６の異常放電が発生しやすくなる。しかしながら、前述のとおり、本発明によれば、ドラム３６の端面からの異常放電を抑制できる。
以上の点を考慮すると、本発明において、成膜効率（生産性）の向上効果を十分に得られ、かつ、異常放電の抑制という本発明の効果が十分に発現できる等の点で、成膜レートは、１００ｎｍ／ｍｉｎ以上とするのが好ましい。

機能膜を成膜された基板Ｚ（すなわち、機能性フィルム）は、ドラム３６からガイドローラ４２に搬送され、ガイドローラ４２によって案内されて、成膜室１４と巻取り室１６とを隔離する隔壁５６に形成されたスリット５６ａから、巻取り室１６に搬送される。

図示例において、巻取り室１６は、ガイドローラ５８と、巻取り軸３０と、真空排気手段６０とを有する。
巻取り室１６に搬送された基板Ｚ（機能性フィルム）は、ガイドローラ５８に案内されて巻取り軸３０に搬送され、巻取り軸３０によってロール状に巻回され機能性フィルムロールとして、次の工程に供される。
また、先の供給室１２と同様、巻取り室１６にも真空排気手段６０が配置され、成膜中は、巻取り室１６も、成膜室１４における成膜圧力に応じた真空度に減圧される。

以上の例では、シャワー電極とドラムとで電極対を形成し、シャワー電極にプラズマ励起電力を、ドラムにバイアス電力を、それぞれ供給するものであったが、本発明は、これに限定はされず、ドラムにプラズマ励起電力を印加し、シャワー電極にはアースを接続し、シャワー電極からガスを放出することで、プラズマＣＶＤによる成膜を行なうものであってもよい。

また、本発明において、成膜方法はプラズマＣＶＤに限定はされず、スパッタリング等、各種の成膜方法が利用可能である。
すなわち、本発明は、長尺な基板をドラムに掛け回して搬送して、ドラムに電力を供給しつつ、ドラムの周面に支持された基板に成膜を行なうものであれば、各種の成膜方法や成膜装置が、全て、利用可能である。
なお、特に、プラズマＣＶＤは、成膜の際の圧力が高い（低真空度）ので異常放電が起きやすく、従って、異常放電を抑制できる本発明をより好適に利用できる。

また、図示例の製造装置１０では、放電防止部材６２をドラム３６の両端面に対面して配置する構成としたが、本発明は、これに限定はされず、ドラムの一方の端面のみに対面して、放電防止部材を配置する構成としてもよい。

以上、本発明の機能膜の製造装置および製造方法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１および図２に示すＣＶＤ装置を用いて、基板に、ガスバリア膜を形成した。

基板は、厚さ１００μｍ、幅７００ｍｍのＰＥＮフィルム（帝人社製 テオネックス）を用いた。なお、膜を形成する長さは３００ｍとした。
また、原料ガスとして、シランガス（ＳｉＨ_４）（流量１００ｓｃｃｍ）、アンモニアガス（ＮＨ_３）（流量１００ｓｃｃｍ）、窒素ガス（Ｎ_２）（流量５００ｓｃｃｍ）を用いた。
また、ドラムとして、材質ＳＵＳで、直径１５００ｍｍのドラムを用いた。
さらに、ドラムに接続されるバイアス電源として、周波数４００ｋＨｚの電源を用い、シャワー電極に接続される高周波電源として、周波数１３．５６ＭＨｚの高周波電源を用いた。

また、成膜室（真空チャンバ）の圧力は５０Ｐａとした。
また、ドラムに供給するバイアス電力は、５００Ｗとし、シャワー電極に供給されるプラズマ励起電力は、１ｋＷとした。
さらに、成膜中は、ドラムが内蔵する温度調節手段によって、基板温度が７０℃となるように調節した。
また、成膜する機能膜の膜厚は１００ｎｍとした。

このような機能性フィルムの作製を、アース板とドラム端面との距離、および、アース板に貼り付ける絶縁部材の絶縁抵抗とを、適宜、変更して行なった。
実施例１は、アース板として、アルミを用いた。
また、絶縁部材として、絶縁抵抗１×１０^１８Ωｃｍ、絶縁破壊電圧２０ｋＶ／ｍｍのテフロン（登録商標）を用いた。
また、アース板とドラムの端面との距離は、３．０ｍｍとした。

実施例２は、絶縁部材として、絶縁抵抗１×１０^１６Ωｃｍ、絶縁破壊電圧１８ｋＶ／ｍｍのフッ素系樹脂を用いた以外は、実施例１と同様とした。
また、実施例３は、アース板とドラムの端面との距離を、５．０ｍｍとした以外は、実施例１と同様とした。
また、比較例１として、絶縁部材をドラムの端面に貼り付けた製造装置により機能性フィルムの作製を行なった。なお、比較例１のその他の条件は、実施例１と同様とした。

各機能性フィルム作製中の、ドラム端面からの異常放電の有無、装置のダメージ（変形）、および、作製した各機能性フィルムの基板および膜のダメージ（欠陥の有無等）をそれぞれ目視により検査した。

［異常放電］
機能性フィルム作製中のドラム端面からの異常放電の有無を目視により検査した。
異常放電の発生頻度について、
３００ｍ長の成膜で異常放電の発生無しを◎；
３００ｍ長の成膜で異常放電の発生が５回未満を○；
３００ｍ長の成膜で異常放電の発生が５回以上を×； とした。

［変形］
機能性フィルム作製中の異常放電による装置へのダメージや、熱膨張による絶縁部材の変形を、機能性フィルムの作製後に目視により検査した。
装置へのダメージが見られない場合を○；
装置へのダメージがある場合を×； とした。

［膜質変動］
作製した機能性フィルムの基板および膜のダメージ（膜質変動）を検査した。具体的には、３００ｍ長の成膜を行なった機能性フィルムから１０ｍおきに計３０箇所からサンプル（各３００ｍｍ角）を切り出し、目視によりフィルムおよび膜のダメージを検査し、フィルムの熱負けや、膜割れ・膜剥離、異物付着等の有無を検査した。
膜質変動が見られないものを○；
膜質変動が１箇所でも見られるものを×； とした。
結果を下記表１に示す。

上記表１より明らかなように、導電性のアース板の、ドラムの端面と対面する面に、絶縁性の絶縁部材を貼り付けて形成された放電防止部材を、ドラムの両端面に対面して配置するという本発明の製造装置の実施例である実施例１〜３は、いずれも、ドラムの端面からの異常放電が少なく、従って、異常放電による装置へのダメージ等もなく、また、作製した機能性フィルムも基板および膜にダメージがなく、膜質が均一なものが得られた。
特に、ドラムの端面と放電防止部材との距離を３．０ｍｍとした実施例１は、ドラムの端面からの異常放電がほとんど無く、より好適であることがわかる。

これに対して、絶縁部材をドラムの端面に貼り付けた比較例１は、成膜開始からしばらくは、ドラム端面からの異常放電を抑制できたものの、成膜長さが１００ｍを超えたあたりから、異常放電が発生し始めた。３００ｍの成膜後、装置内を確認したところ、絶縁部材が熱により変形していた。また、作製した機能性フィルムも長さ１００ｍ以降のサンプルにおいて、基板および膜にダメージがあるものが見られた。
以上の結果より、本発明の効果は、明らかである。

１０ 製造装置
１２ 供給室
１４ 成膜室
１６ 巻取り室
２０ 基板ロール
２４ 回転軸
２６、４０、４２、５８ ガイドローラ
２８、５０、６０ 真空排気手段
３０ 巻取り軸
３２、５６ 隔壁
３２ａ、５６ａ スリット
３６ ドラム
３８ シャワー電極
４４ バイアス電源
４６ ガス供給手段
４８ 高周波電源
６２ 放電防止部材
６４ アース板
６６ 絶縁部材
Ｚ 基板

Claims (12)

1. 長尺な基板を長手方向に搬送しつつ、前記基板に成膜を行なう機能膜の製造装置であって、
   前記基板を周面の所定領域に巻き掛けて搬送する円筒状のドラムと、
   前記ドラムに電位を印加する電源と、
   前記ドラムの周面に対面して設けられる成膜手段と、
   前記ドラムの端面に対面して設けられる、接地される導電性の板であるアース板と、
   前記ドラムの端面と前記アース板との間に配置される絶縁部材とを有することを特徴とする機能膜の製造装置。
2. 前記アース板と前記ドラムの端面との隙間が５ｍｍ以下である請求項１に記載の機能膜の製造装置。
3. 前記絶縁部材が前記アース板に貼着される請求項１または２に記載の機能膜の製造装置。
4. 前記絶縁部材がフッ素樹脂で形成される請求項１〜３のいずれかに記載の機能膜の製造装置。
5. 前記成膜手段がプラズマＣＶＤによって前記基板に成膜を行なう請求項１〜４のいずれかに記載の機能膜の製造装置。
6. 前記ドラムの温度調節手段を有する請求項１〜５のいずれかに記載の機能膜の製造装置。
7. 長尺な基板を長手方向に搬送しつつ、ドラムの周面の所定領域に巻き掛けて、前記ドラムの周面に対面して設けられる成膜手段によって前記基板に成膜を行なう機能膜の製造方法であって、
   前記ドラムに電位を印加するとともに、
   前記ドラムの端面に対面して設けられる、接地される導電性の板であるアース板と、
   前記ドラムの端面と前記アース板との間に配置される絶縁部材とを有して成膜を行なうことを特徴とする機能膜の製造方法。
8. 前記アース板と前記ドラムの端面との隙間が５ｍｍ以下である請求項７に記載の機能膜の製造方法。
9. 前記絶縁部材が前記アース板に貼着される請求項７または８に記載の機能膜の製造方法。
10. 前記絶縁部材がフッ素樹脂で形成される請求項７〜９のいずれかに記載の機能膜の製造方法。
11. 前記成膜手段がプラズマＣＶＤによって前記基板に成膜を行なう請求項７〜１０のいずれかに記載の機能膜の製造方法。
12. 前記ドラムの温度を調節して成膜を行なう請求項７〜１１のいずれかに記載の機能膜の製造方法。

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