TWI475127B - Plasma CVD device - Google Patents

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TWI475127B
TWI475127B TW100145750A TW100145750A TWI475127B TW I475127 B TWI475127 B TW I475127B TW 100145750 A TW100145750 A TW 100145750A TW 100145750 A TW100145750 A TW 100145750A TW I475127 B TWI475127 B TW I475127B
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Hiroshi Tamagaki
Tadao Okimoto
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Kobe Steel Ltd
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Description

電漿CVD裝置
本發明，係與在塑膠膜及塑膠板等之基材上形成CVD皮膜之電漿CVD裝置相關。
塑膠膜當中，針對顯示基板用者，要求對水蒸氣及氧之高不透特性(不透性)及高耐擦傷性。為了對塑膠膜等賦予上述高不透性及高耐擦傷性，於膜之表面，需要覆蓋具透明性之SiOx及Al2 O3 等之皮膜。傳統上，此種SiOx皮膜等之覆蓋技術，真空蒸鍍法、濺鍍法等之物理蒸鍍法(PVD法)為大家所熟知。
例如，真空蒸鍍法，係PVD法當中具有高生產性之成膜方法，而被廣泛地應用於食品包裝用膜之分野。該真空蒸鍍法時，實現高生產性之反面，其成膜後之皮膜的不透性並不好。以具體的數值為例的話，利用真空蒸鍍法所成膜之皮膜的水蒸氣透過率為1g/(m2 ‧day)，氧透過率為1cc/(m2 ‧atm‧day)程度。如上之數值，並無法滿足針對顯示基板之要求水準。
另一方面，PVD法中，與真空蒸鍍法並列而常用之方法，有濺鍍法。利用該濺鍍法進行成膜所得到之皮膜，若於表面狀態良好之基板上實施成膜的話，於水蒸氣透過率及氧透過率，可以達成Mocon法之檢測極限以下之水準。以具體數值為例的話，濺鍍法時，於50nm～100nm之厚度實施成膜而得到之SiOx皮膜及SiON皮膜，水蒸氣透過率可以達成0.02g/(m2 ‧day)以下，氧透過率則可以達成0.02cc/(m2 ‧atm‧day)以下之水準。因此，利用濺鍍法實施成膜所得到之皮膜的不透性，遠遠優於利用真空蒸鍍法實施成膜所得到者。
然而，相反的，濺鍍法之成膜速度，遠慢於真空蒸鍍法，因此，以濺鍍法無法得到充份之生產性。
此外，利用PVD法所形成之皮膜，不論是以真空蒸鍍法實施成膜所得到之皮膜或是以濺鍍法實施成膜所得到之皮膜，都有係無機質且較脆的缺點。例如，以PVD法實施膜厚超過100nm之成膜的話，因為皮膜之內部應力、皮膜及基板之熱膨脹係數的不同、皮膜無法追隨膜之變形等，而發生皮膜缺陷或剝離的情形。因此，PVD法，並不適合針對膜基板之超過100nm的成膜。
針對此種PVD法之電漿CVD法時，成膜速度雖然不及真空蒸鍍，然而，相對於濺鍍法，則大了1位數以上。此外，以電漿CVD法實施成膜所得到之皮膜，不但具有高不透性，也具備某種程度之柔軟性。因此，電漿CVD法，可以形成數百nm～數μm之PVD法無法達成之厚度的皮膜，故可以期待能活用其特徴之新成膜處理。
另外，此種用以執行電漿CVD法之裝置，如專利文獻1所記載者係大家所熟知。
該專利文獻1所述之電漿CVD裝置，係具備：真空腔室；配置於該真空腔室內，用以將膜送出之捲出滾輪；以及配置於前述真空腔室內，用以捲取前述膜之捲取滾輪。該電漿CVD裝置，於被排氣成真空之真空腔室內，連續對由捲出滾輪所送出之膜實施成膜後，以捲取滾輪捲取已實施成膜之膜。此外，於該真空腔室內，配置著捲繞著前述膜之一對成膜滾輪，於該一對之成膜滾輪，連接著交流電源。此外，專利文獻1之電漿CVD裝置，於成膜滾輪內具備著由複數之磁鐵所構成的磁場生成部。該磁場生成部，係沿著相對於成膜滾輪之表面的切線方向發生磁場。另一方面，前述交流電源對一對之成膜滾輪施加交流電壓的話，則沿著相對於成膜滾輪之外周面的法線方向形成電場。
亦即，專利文獻1之電漿CVD裝置，形成於一對成膜滾輪間之前述切線方向的磁場及形成於前述法線方向的電場之互相作用區域，產生局部之磁控管放電，利用因為該磁控管放電而電離之電漿，來實施CVD皮膜之成膜。
然而，專利文獻1之電漿CVD裝置時，發生電漿之區域被限制於一對成膜滾輪間之空間(相對空間)的一部分。並且，一旦膜離開該空間的話，就無法對該膜實施成膜。亦即，專利文獻1之電漿CVD裝置時，因為發生電漿之區域，換言之，成膜區域被限制於前述相對空間之一部分，不必擔心多餘之皮膜堆積而發生雪片的問題。然而，若只以該受到限制之成膜區域來實施成膜的話，無法提高成膜速度，而無法有良好之成膜生產性。
專利文獻1 日本特開2008-196001號公報
本發明之目的，係在提供可實現高生產性之電漿CVD裝置。
本發明之電漿CVD裝置，係具備：真空腔室；配置於該真空腔室內，且捲繞著成膜對象之基材捲繞的一對之成膜滾輪；以及藉由發生用以於前述成膜滾輪之表面生成電漿的磁場，形成在捲繞於該成膜滾輪之基材上形成皮膜之成膜區域的磁場生成部。並且，其特徵為被配置成前述一對之成膜滾輪，係由：第1成膜滾輪；及以軸心與該第1成膜滾輪互相平行之方式與該第1成膜滾輪隔著間隔而配設之第2成膜滾輪所構成，前述磁場生成部，係作為前述成膜區域於前述一對之成膜滾輪之間之空間的相對空間內，形成第1成膜區域，而且，於該相對空間以外之空間而與前述成膜滾輪之表面相鄰之區域，形成第2成膜區域。
以下，依據圖式，針對本發明之實施方式進行說明。
[第1實施方式]
以下，依據圖式，針對本發明之第1實施方式之電漿CVD裝置進行說明。
第1圖，係本發明之第1實施方式之電漿CVD裝置1A的整體構成。
本實施方式之電漿CVD裝置1A時，藉由於減壓下對夾著特定空間(相對空間)3互相相對而配置之一對之成膜滾輪2、2施加交流或極性反轉之脈波電壓，來使夾於一對之成膜滾輪2、2之間的相對空間3，發生輝光發電。並且，電漿CVD裝置1A時，係利用因為該輝光發電而電離之原料氣體(成膜氣體)之電漿，以電漿CVD於基材W實施成膜。該電漿CVD裝置1A，係具備一對之成膜滾輪2、2；真空腔室4；真空排氣裝置5；電漿電源6；以及磁場生成部8、15。
真空腔室4，係內部形成空洞之框狀。前述真空排氣裝置5，例如，由真空泵所構成，連接於可對真空腔室4之內部進行真空排氣之真空腔室4。
一對之成膜滾輪(第1成膜滾輪及第2成膜滾輪)2、2，係以軸心分別朝向水平方向(第1圖中之貫通圖面方向)且於垂直相交之水平方向隔著距離平行並列之方式來配置。於各成膜滾輪2，分別連接著電漿電源6(交流電源)之兩極。此外，於該等一對之成膜滾輪2、2，捲繞著成膜對象之板狀基材W。並且，真空腔室4，具備對該真空腔室4內供給成膜氣體(原料氣體)之氣體供給部7。於各成膜滾輪2之內部，配設有用以生成電漿之磁場生成部(第1磁場生成部8及第2磁場生成部15)。
以下，進行電漿CVD裝置1A之詳細說明，然而，說明中，係以第1圖之圖面的上下作為電漿CVD裝置1A之上下。此外，以第1圖之左右作為電漿CVD裝置1A之左右。
真空腔室4時，內部之空洞係由上下之隔壁、左右之隔壁、及前後之隔壁所圍繞，內部，可相對於外部保持氣密。真空排氣裝置5，連接於配設在真空腔室4之下側隔壁之排氣口9，依據來自外部之指令，可以使真空腔室4之內部成為真空狀態或成為相當於真空狀態之低壓狀態為止，進行排氣。以真空泵5對成為真空(低壓)之真空腔室4之內部，由氣體供給部7供給成膜氣體。此時，藉由由真空泵5之排氣、及由氣體供給部7之供氣的平衡，使真空腔室4之內部成為適度壓力。
各成膜滾輪2，係由不鏽鋼材料等所形成之圓筒體，具有相同之口徑及相同之長度，以各旋轉中心位於從真空腔室4之底面(下側之隔壁之上面)為大致相同之高度的方式，來進行設置。兩成膜滾輪2、2，係以各軸心互相平行之方式，於水平隔著距離進行配置，兩成膜滾輪2、2之外周面彼此，係夾著相對空間3而隔著距離互相相對。
各成膜滾輪2，為了可供各種尺寸寬度之基材W捲繞，而具有大於最大寬度之基材W之軸心方向的尺寸。各成膜滾輪2，其內部，可供經過溫度調整之水等之媒體流通，藉此，可以調整滾輪表面之溫度。最好，對各成膜滾輪2之表面，實施以使其不易受傷為目的之鍍鉻或超硬合金等之覆蓋。
兩成膜滾輪2、2，與真空腔室4為電氣絕緣，此外，成膜滾輪2、2彼此，也是互相電氣絕緣。該等一對之成膜滾輪2、2之其中一方，連接著電漿電源6之其中一方之極，另一方，則連接著另一方之極。亦即，各成膜滾輪2被賦予互相不同之極性的電位，依交流之頻率對其進行反轉之方式，電漿電源6連接於兩成膜滾輪2、2。實施成膜之基材W，如後面所述，因為係由非導電性之材料(絕緣材料)所構成，直接對成膜滾輪2、2之間施加直流之電壓也不會有電流流過，藉由將對應基材W厚度之適度頻率(大致為1kHz以上，最好為10kHz以上)的電壓施加於一對之成膜滾輪2、2之間，可使電流流過。此外，藉由對一對之成膜滾輪2、2之間，施加數百V～2千V程度之交流電壓，也可以使兩成膜滾輪2、2之間發生輝光發電。此外，頻率並無特別上限，然而。數10MHz以上的話，因為會形成駐波，故以其以下為佳。
此外，捲繞於一對之成膜滾輪2、2之基材W(CVD皮膜之成膜對象)，係使用塑膠之膜、板、及紙等，可以捲取成滾輪狀之絕緣性材料。該等基材W，係以滾輪狀捲繞於配備在真空腔室4內之捲出滾輪10。當作基材W使用之塑膠膜及板，例如PET、PEN、PES、聚碳酸酯、聚烯、聚醯亞胺等。基材W之厚度，以真空中可搬送之5μm～0.5mm為佳。該等基材W，於CVD皮膜之成膜後，被真空腔室4內之捲取滾輪11捲取成滾輪狀。
上述捲出滾輪10，於真空腔室4之內部，係配置於左側之成膜滾輪2之左上方。此外，捲取滾輪11，於真空腔室4之內部，係配置於右側之成膜滾輪2之右上方。於該等捲出滾輪10與捲取滾輪11之間，配置著一對之成膜滾輪2、2及複數之導引滾輪12。
電漿電源6，可以隨著時間之經過反轉具有第3(a)圖所示之正弦波形的交流電壓、或第3(b)圖所示之兩極的極性，來施加脈波狀之電壓。
該電漿電源6之兩極，具有與真空腔室4為絕緣之浮動電位，分別連接於兩成膜滾輪2、2，來對各成膜滾輪2賦予可於該等成膜滾輪2、2彼此之間產生放電的電位。此外，電漿電源6所供給之脈波狀電壓，亦可以為於連續傳送一定次數第3(c)圖所示之較短且同極性之脈波後，再傳送相同次數之改變了極性之短脈波，並重複執行之電壓。
此外，電漿CVD裝置1A，係具備：對真空腔室4內供給成膜氣體之氣體供給部7；及對真空腔室4內進行前述成膜氣體之排氣的氣體排氣部。氣體供給部7，係夾於一對之成膜滾輪2、2之間來對相對空間3之上方供給成膜氣體。此外，氣體排氣部，係從各成膜滾輪2之下側(下方位置)將成膜氣體排氣至真空腔室4外。
氣體供給部7，於真空腔室4內，係配置於從左側之成膜滾輪2觀察時之右上方，而從右側之成膜滾輪2觀察時之左上方之位置。該氣體供給部7，係管狀之構件，以與各成膜滾輪2之軸心為平行之方式，裝設於真空腔室4內。氣體供給部7之內部，係形成有空洞，後面所述之成膜氣體流通於其內部，而從真空腔室4之外部將前述成膜氣體導引至內部。於氣體供給部7之下部，沿著其長度方向(成膜滾輪2之軸心方向)配設著多數：使氣體供給部7之內部與外部連通，將流通於內部之成膜氣體朝下方噴出之細孔13。各細孔13所噴出之成膜氣體，被供應給夾於一對之成膜滾輪2、2彼此之間的相對空間3。
氣體排氣部，係由於真空腔室4之下側之隔壁形成開口之排氣口9將真空腔室4內之成膜氣體排氣至外部。本實施方式時，連接於排氣口9之真空泵(真空排氣裝置)5兼作為氣體排氣部。此外，氣體排氣部及真空排氣裝置5，亦可以為非共用之裝置。例如，亦可以於真空腔室4，分別設置氣體排氣部及真空排氣裝置5。此時，真空排氣裝置5使真空腔室4內成為真空狀態或相當於真空狀態之低壓狀態。其後，藉由來自氣體供給部7之針對真空腔室4內之成膜氣體的供給、及利用氣體排氣部之從真空腔室4內之前述成膜氣體的排氣，來控制真空腔室4內之壓力。
例如，第1圖之電漿CVD裝置1A時，於真空腔室4之下側之隔壁之相對空間3的下方位置，只設置1處排氣口9，於該排氣口9則連接著真空泵5。並且，於排氣口9與相對空間3之間，配設著氣體分流板14。氣體分流板14，係具有朝水平方向擴展之平板形狀，對從相對空間3朝下方流動之成膜氣體，進行左右分流。亦即，藉由使利用氣體供給部7對真空腔室4內供給而通過相對空間3向下流動之成膜氣體，衝擊於朝與其流動為垂直相交(大致垂直相交)之方向擴展之氣體分流板14，來使該成膜氣體之流動，分流成沿著該氣體分流板14朝向其中一方之成膜滾輪2側、及朝向另一方之成膜滾輪2側。藉此，通過相對空間3之成膜氣體，被導引至與左側之成膜滾輪2之下側周面相鄰之區域、及與右側之成膜滾輪2之下側周面相鄰之區域。該氣體分流板14，亦用以防止皮膜之破片等異物侵入真空泵5。此外，第1圖之例，氣體分流板14係使由相對空間3流下之成膜氣體進行分流，然而，並未受限於此。例如，亦可以於真空腔室4之下側之隔壁的各成膜滾輪2之下方位置，分別配設排氣口9，再將真空泵5連接於各排氣口9。依據上述構成，不使用氣體分流板14也可使成膜氣體分流。因此，第2圖～第8圖中，各成膜滾輪2之下方之從排氣口9之成膜氣體的排氣，分別如箭頭所示，省略了詳細圖示。
氣體供給部7所供給之成膜氣體，例如，係混合著原料氣體、反應氣體、及補助氣體者，由上述氣體供給部7供應給真空腔室4內。原料氣體，係用以供給皮膜之主要成份之材料的成份。例如，於真空腔室4內形成SiOx皮膜時，原料氣體，係選擇含有SiOx皮膜之主要成份之Si的HMDSO(六甲基二矽氧烷)、TEOS(四乙氧基矽烷)、矽烷等。反應氣體，其自身雖然不會形成皮膜，卻可與原料氣體反應而進入皮膜之成份。例如，於真空腔室4內形成SiOx皮膜時，反應氣體，係選擇與Si反應而形成SiOx皮膜之氧(02 )。補助氣體，原則上，係由與皮膜之組成無關的成份所構成，供給之目的，係在提高放電之安定性、膜質、及原料氣體之流動補助。例如，於真空腔室4內形成SiOx皮膜時，使用Ar、He等作為其補助氣體。
如第2圖所示，本實施方式之電漿CVD裝置1A，具有使電漿發生於特定區域之磁場生成部。
磁場生成部，具有第1磁場生成部8、及第2磁場生成部15，該等第1及第2磁場生成部8、15，分別配置於真空腔室4內之不同位置。
如第2圖所示，第1磁場生成部8，係配置於各成膜滾輪2之內部且朝向夾於一對成膜滾輪2、2之間的相對空間3側。亦即，第1磁場生成部8，以可以於一對成膜滾輪2、2之間的相對空間3形成磁場之方式，而沿著各成膜滾輪2之周壁中之面對相對空間3的部分來配置。圖例中，第1磁場生成部8，若為左側之成膜滾輪2的話，則沿著內周面配置於鐘面之2點至4點之間的位置。此外，若為右側之成膜滾輪2的話，則沿著內周面配置於鐘面之8點至10點之間的位置。第1磁場生成部8，例如，係具有與第4圖所示之所謂平面磁控管濺鍍陰極所使用之磁場生成部相同的構造。
具體而言，如第4圖所示，第1磁場生成部8，係配置於各成膜滾輪2之內部，含有用以於該等成膜滾輪2之表面形成磁場之磁鐵，而具有利用其形成之磁場，來使電漿收斂於該成膜滾輪2之表面(具體而言，表面之相鄰區域)的機能。具體而言，第1磁場生成部8，係具備：在平行於各成膜滾輪2之軸心之方向(滾輪寬度方向)延伸之棒狀的中央磁鐵16；及從與其長度方向垂直相交之方向(成膜滾輪2之徑方向)觀察時，呈現包圍該中央磁鐵16之形狀的周圍磁鐵17。中央磁鐵16，係以其軸心平行於成膜滾輪2之軸心的方式，來配置於與第1磁場生成部8之長度方向垂直相交之寬度方向(第4圖之上下方向)的中間位置。周圍磁鐵17，例如，為跑道狀，亦即，係將相對於中央磁鐵16位於前述寬度方向之兩側且平行於中央磁鐵16之直線部、及用以連接該等直線部之端部彼此之半圓部連成一體之形狀，而以於通過中央磁鐵16之軸心之面上(第4圖示之例時，係垂直面上)與該中央磁鐵16隔著距離進行包圍之方式來配置。
中央磁鐵16，係以其磁極朝向與其軸心垂直之方向(成膜滾輪2之徑方向)來配設，圖例中，係以其N極朝向前述徑方向之外側來配設。周圍磁鐵17，則係以其磁極朝向與中央磁鐵16之磁極為相反之方向來配設，圖例中，係以其S極朝向前述徑方向之外側來配設。亦即，第1磁場生成部8時，中央磁鐵16之N極及周圍磁鐵17之S極皆朝向前述徑方向之外側，而可以形成由各成膜滾輪2之內部之中央磁鐵16的N極從該成膜滾輪2之外側出來並彎曲成圓弧再回到配設於成膜滾輪2之內部之周圍磁鐵17的S極的湾曲磁力線所表示之磁場的方式，來配置兩磁鐵16、17。
該等之中央磁鐵16及周圍磁鐵17，係利用固定構件18固定於互相相對之位置。亦即，中央磁鐵16及周圍磁鐵17，係由固定構件18所連結。該固定構件18，係由磁性體所形成，具有協助磁場形成之磁氣電路的機能。此外，固定構件18，係以即使成膜滾輪2旋轉，由該固定構件18所連結之中央磁鐵16及周圍磁鐵17所形成之磁場的形成方向不會改變的方式來構成。
將此種第1磁場生成部8組合於各成膜滾輪2，在由氣體供給部7對真空腔室4內供給成膜氣體之狀態下，對兩成膜滾輪2、2施加交流電壓的話，於接近被施加負電壓側之成膜滾輪2之第1磁場生成部8的滾輪表面附近，生成與該成膜滾輪2之軸心方向一致之跑道狀磁控管電漿。因為施加之電壓為交流，隨著時間經過，極性反轉，而對相反側之成膜滾輪2施加負之電壓，生成相同之磁控管電漿。此時，因為施加於兩成膜滾輪2、2之交流電壓，係頻率1kHz以上之高頻，表面上，可以看到似乎雙方之成膜滾輪2、2隨時都在發生電漿。是以，以下將形成一對成膜滾輪2、2之間之相對空間3的成膜區域，稱為第1成膜區域19。
電漿CVD裝置時，為了提高成膜速度，只有如上之第1成膜區域19的話，成膜區域不夠大。所以，本實施方式之電漿CVD裝置1A時，於第1成膜區域19以外，配設了另一成膜區域(第2成膜區域20)，藉由亦可以於該第2成膜區域20實施成膜，可確保充份之成膜速度。
第2成膜區域20，係在相對空間3內之第1成膜區域19以外，另外配設之成膜區域，本實施方式時，係沿著比各成膜滾輪2表面之相對空間3更為下側之部位來形成。具體而言，該第2成膜區域20，係由第2磁場生成部15來形成。
第2磁場生成部15，係配置於與第1磁場生成部8不同之位置。該第2磁場生成部15之構造，與第1磁場生成部8之構造係大致相同。亦即，第2磁場生成部15，例如，如第4圖所示，係與平面磁控管濺鍍陰極所使用之磁場生成部的構造相同。因此，省略了第2磁場生成部15的詳細說明。
如第2圖所示，本實施方式之第2磁場生成部15，係配置於各成膜滾輪2之內部且沿著該成膜滾輪2之周壁下側之部分來配置。該成膜滾輪2之周壁之下側部分及第2磁場生成部15，係互相接近之位置關係。圖例中，第2磁場生成部15，例如，係配置於鐘面之5點至7點之間的位置。
將此種第2磁場生成部15組合於各成膜滾輪2，在由氣體供給部7對真空腔室4內供給成膜氣體之狀態下，對兩成膜滾輪2、2施加交流電壓的話，於接近被施加負電壓側之成膜滾輪2之第2磁場生成部15的滾輪表面附近，亦即，成膜滾輪2之下側，生成與該成膜滾輪2之軸心方向一致之跑道狀磁控管電漿。因為施加之電壓為交流，隨著時間經過，極性反轉，而對相反側之成膜滾輪2施加負之電壓，生成相同之磁控管電漿。此時，與上述相同，因為施加於兩成膜滾輪2、2之交流電壓，係頻率1kHz以上之高頻，表面上，可以看到似乎雙方之成膜滾輪2、2隨時都在發生電漿。
如以上所示，本實施方式時，不但藉由第1及第2磁場生成部8、15，於一對成膜滾輪2、2之間的相對空間3內形成第1成膜區域19，而且，於從各成膜滾輪2之下側之外周面朝下方隔著特定距離之區域，形成第2成膜區域20，而於該等2個成膜區域19、20分別實施成膜。
此時，因為第1磁場生成部8之周圍磁鐵17之第2磁場生成部15側端部(直線部)之成膜滾輪2之徑方向之外側部位的磁極、及第2磁場生成部15之周圍磁鐵17之第1磁場生成部8側端部(直線部)之前述徑方向之外側部位的磁極為同極，可以防止第1磁場生成部8及第2磁場生成部15之中間部的電漿不均一，而可安定地形成皮膜。
其次，利用以上之第1實施方式之電漿CVD裝置1A，針對於基材W實施成膜時之步驟進行說明。
於真空腔室4內之捲出滾輪10，捲繞著捲成滾輪狀之基材W。並且，由捲出滾輪10所送出之基材W，經由一對之成膜滾輪2、2及複數之導引滾輪12被導引至捲取滾輪11。
其次，真空泵5進行排氣，使真空腔室4內成為真空狀態或相當之低壓狀態。接著，由配置於一對成膜滾輪2、2之間之相對空間3之上方的氣體供給部7，對真空腔室4內供給成膜氣體。此時，藉由利用真空泵(氣體排氣部)5之排氣及利用氣體供給部7之供氣的平衡，來使真空腔室4之內部成為適度壓力。
如此一來，由形成於氣體供給部7之下部的細孔13，朝相對空間3噴出成膜氣體，而使相對空間3充滿成膜氣體。於該狀態下，電漿電源6，分別對第1磁場生成部8及第2磁場生成部15所具備之一對成膜滾輪2、2之間施加交流電壓的話，藉由第1磁場生成部8於一對成膜滾輪2、2之間之相對空間3內之沿著滾輪表面的特定區域(第1成膜區域19)產生磁控管放電，而於成膜滾輪2之下側之沿著滾輪表面的特定區域(第2成膜區域20)產生磁控管放電。
結果，由氣體供給部7所供給之成膜氣體，於第1成膜區域19及第2成膜區域20之2處被電離成電漿，在第1成膜區域19及第2成膜區域20之雙方區域實施複數次成膜，其成膜速度可以相對於所增加之成膜次數份而提高。
[第2實施方式]
其次，針對第2實施方式之電漿CVD裝置進行說明。
如第5圖所示，第2實施方式之電漿CVD裝置1B時，與第1實施方式相同，第2磁場生成部15係以第1磁場生成部8以外之構件配置於成膜滾輪2之內部，此外，與第1實施方式之電漿CVD裝置1A不同，複數(本實施方式為2個)之第2磁場生成部15，於各成膜滾輪2之內部係並列於該成膜滾輪2之圓周方向。
亦即，第2實施方式之第2磁場生成部15，若為左側之成膜滾輪2的話，例如，係配置於鐘面之4點至5點之間之位置、及5點至7點之間之位置的2處。此外，若為右側之成膜滾輪2的話，例如，係配置於鐘面之7點至8點之間之位置、及8點至10點之間之位置的2處。
是以，各成膜滾輪2時，因為複數之第2磁場生成部15係沿著該成膜滾輪2之圓周方向而並列配設，相當於第2磁場生成部15之數目所增加的部分，使得沿著成膜滾輪2之表面之方向之第2成膜區域20的範圍擴展，相當於該成膜區域擴展之部分，成膜速度可進一步提升。
[第3實施方式]
其次，針對第3實施方式之電漿CVD裝置進行說明。
如第6圖及第7圖所示，第3實施方式之電漿CVD裝置1C及1D，具備第1及第2磁場生成部8、15之點係與第1及第2實施方式之電漿CVD裝置1A、1B相同，然而，該等第1及第2磁場生成部8、15為一體構成之點則不同。具體而言，由中央磁鐵16、及跑道狀之周圍磁鐵17所構成之第1及第2磁場生成部8、15，係沿著成膜滾輪2A、2B之圓周方向並置。此時，相鄰之磁場生成部8、15之周圍磁鐵17的一部分係共用化。藉此，以一個磁場生成部(將第1及第2磁場生成部連結成一體者)，於形成第1成膜區域19之區域及形成第2成膜區域20之區域的雙方形成磁場。換言之，第3實施方式之電漿CVD裝置1C時，第1磁場生成部8及第2磁場生成部15，係由於各成膜滾輪2之圓周方向連續之1個構件所形成。
例如，第6圖之例中，若為配設於左側之成膜滾輪2的磁場生成部的話，以成膜滾輪2之軸心為中心，中央磁鐵16分別配置於鐘面之3點至5點之位置，於各中央磁鐵16之周圍，分別配置著跑道狀之周圍磁鐵17。此時，包圍各中央磁鐵16之周圍磁鐵17，於鐘面之4點之位置的磁鐵(周圍磁鐵17之直線部)為共用。藉此，可以將第1及第2磁場生成部8、15有效率地配置於狹窄之成膜滾輪2的內部，於成膜滾輪2之表面附近，在其圓周方向之廣泛範圍(120°之範圍)形成磁場。
此外，第7圖之例時，若為配設於左側之成膜滾輪2之磁場生成部的話，則以成膜滾輪2之軸心為中心，3個中央磁鐵16分別配置於鐘面之3點、5點、7點之位置，於各中央磁鐵16之周圍，則分別配置著跑道狀之周圍磁鐵17。此時，包圍各中央磁鐵16之周圍磁鐵17，鐘面之4點、6點位置之磁鐵(周圍磁鐵17之直線部)，為相鄰之2個跑道狀周圍磁鐵17所共用。藉此，可以將第1磁場生成部8及2個第2磁場生成部15、15有效率地配置於狹窄之成膜滾輪2的內部，於各成膜滾輪2之表面附近，在其圓周方向之廣泛範圍(160°之範圍)形成磁場。
利用上述磁場生成部時，對應於磁場生成部之相對空間3的部分，於第1成膜區域19生成電漿，對應於前述相對空間3之部分以外之部分，則於第2成膜區域20生成電漿。藉此，進一步提高成膜速度。
[第4實施方式]
其次，針對第4實施方式之電漿CVD裝置進行說明。
如第8圖所示，第4實施方式之電漿CVD裝置1E，於將在第1成膜區域19生成電漿之第1磁場生成部8配置於成膜滾輪2之內部之點，與第1至第3實施方式之電漿CVD裝置1A、1B、1C、1D相同。相對於此，第4實施方式之電漿CVD裝置1E，於將在第2成膜區域20生成電漿之第2磁場生成部15配置於各成膜滾輪2之外部之兩成膜滾輪2、2之下方之點，與第1至第3實施方式之電漿CVD裝置1A、1B、1C、1D不同，此點係其特徵。
具體而言，第4實施方式之電漿CVD裝置1E時，第2磁場生成部15，係具有與第1實施方式之第2磁場生成部相同之構成，配置於各成膜滾輪2、2之外部的下方。該第2磁場生成部15及成膜滾輪2之外周面之最下側部位之間，於上下方向有足夠供電漿發生之間隔。該間隔，於第1成膜區域19，與一對成膜滾輪2、2之間之水平方向的間隔大致相等，足夠供電漿之發生。是以，即使第2磁場生成部15配置於成膜滾輪2之外側，於沿著成膜滾輪2之表面之下方側部位之第2成膜區域20的形成區域，形成磁場。
此外，如第4實施方式之配置於成膜滾輪2之外側的第2磁場生成部15，如第8圖所示，亦可以為框狀之外殼21所覆蓋。此時，與第1實施方式不同，中央之磁鐵16及跑道狀之周圍磁鐵17，於上下方向亦可具有相同高度之尺寸。
本發明，並未受限於上述各實施方式，在未變更發明之本質的範圍內，可以適度變更各構件之形狀、構造、材質、組合等。
此外，一對之成膜滾輪2、2，以具有相同之直徑、軸心方向之相同長度尺寸為佳，然而，不一定要為相同之直徑、軸心方向之相同長度尺寸。此外，一對之成膜滾輪2、2，以各軸心位於同一水平面上來配置為佳，然而，各軸心不一定要位於同一水平面上。
[實施方式之概要]
以下，係將以上之實施方式進行匯整。
本實施方式之電漿CVD裝置，係具備：真空腔室；配置於該真空腔室內，且捲繞著成膜對象之基材的一對成膜滾輪；以及藉由發生用以於前述成膜滾輪之表面生成電漿的磁場，而於捲繞於該成膜滾輪之基材上形成用以形成皮膜之成膜區域的磁場生成部。並且，其配置特徵上，前述一對之成膜滾輪，係由：第1成膜滾輪、及軸心與該第1成膜滾輪互相平行而與該第1成膜滾輪隔著間隔而配設之第2成膜滾輪所構成，前述磁場生成部，係作為前述成膜區域於前述一對成膜滾輪之間之空間的相對空間內，形成第1成膜區域，而且，於該相對空間以外之空間而與前述成膜滾輪之表面相鄰之區域，形成第2成膜區域。
依據該構成，不但形成於一對成膜滾輪之間之相對空間的成膜區域(第1成膜區域)，在形成於相對空間以外之空間之與成膜滾輪之表面相鄰的區域的第2成膜區域，也可對基材實施成膜，藉此，提高成膜速度。亦即，不但於一對成膜滾輪之間之相對空間形成第1成膜區域，同時於相對空間以外之空間之與成膜滾輪之表面相鄰之區域形成第2成膜區域之方式，來配置磁場生成部，相較於只以第1成膜區域來實施成膜之裝置，成膜區域較為寬廣。
此外，前述一對之成膜滾輪，軸心係分別朝向水平方向，且互相之軸心係於水平方向隔著間隔平行來配置為佳，前述第2成膜區域，則以沿著比前述成膜滾輪之表面之前述相對空間更為下側之部位來形成為佳。
如上所述之配置時，電漿CVD裝置，以：具備對前述真空腔室內供給成膜所使用之原料氣體的氣體供給部；及從前述真空腔室進行前述原料氣體之排氣的氣體排氣部，前述氣體供給部，從前述相對空間之上方對前述真空腔室內供給前述原料氣體，前述氣體排氣部，則從各成膜滾輪之下側將前述原料氣體排氣至真空腔室外；為佳。
依據以上之構成，因為於真空腔室內，形成從氣體供給部朝向氣體排氣部之原料氣體的流動，氣體供給部只要從相對空間之上方供給原料氣體(成膜氣體)，該原料氣體確實地被從第1成膜區域導引至第2成膜區域。藉此，於兩區域，可確實地發生電漿。
此外，電漿CVD裝置時，前述磁場生成部，亦可以為：具有於前述第1成膜區域生成電漿之第1磁場生成部、及於前述第2成膜區域生成電漿之第2磁場生成部，該等第1磁場生成部及第2磁場生成部，則分別配設於前述成膜滾輪之內部。
依據以上之構成，藉由於成膜滾輪之內部配設第1磁場生成部及第2磁場生成部，可以謀求裝置整體之小型化。此外，於成膜滾輪之表面附近(表面之相鄰區域)，容易形成成膜區域。
此外，前述磁場生成部，亦可以為：具有於前述第1成膜區域生成電漿之第1磁場生成部、及於前述第2成膜區域生成電漿之第2磁場生成部，前述第1磁場生成部，配設於前述成膜滾輪之內部，前述第2磁場生成部，則配設於前述成膜滾輪之外部之該成膜滾輪的下方。
依據以上之構成，可以通常所使用之平板狀之磁場生成部(所謂平面磁控管濺鍍陰極所使用之磁場生成部等)作為第2磁場生成部。
電漿CVD裝置，第1及第2磁場生成部共同配置於成膜滾輪之內部時，前述第1磁場生成部及第2磁場生成部，亦可以為：分別具有用以發生使前述電漿收斂之磁場的複數磁鐵，沿著前述成膜滾輪之圓周方向並互相隔著間隔來配置，而前述第1磁場生成部之第2磁場生成部側端部之磁鐵之前述成膜滾輪之徑方向外側之部位的磁極、及前述第2磁場生成部之第1磁場生成部側端部之磁鐵之前述成膜滾輪之後方向外側之部位的磁極為同極。
依據以上之構成，可以防止第1磁場生成部及第2磁場生成部之中間部的電漿不均一，而安定地形成皮膜。
此外，於成膜滾輪之內部配置共用第1及第2磁場生成部時，前述第1磁場生成部及第2磁場生成部，亦可以為：連續配置於前述成膜滾輪之圓周方向，各磁場生成部，分別具有用以發生使前述電漿收斂之磁場的複數磁鐵，而前述第1磁場生成部及第2磁場生成部，共用一部分之磁鐵。
依據以上之構成，可以謀求節省第1磁場生成部及第2磁場生成部之設置空間的省空間化，藉此，可以謀求電漿CVD裝置的小型化。
如以上所示，本發明之電漿CVD裝置，有利於在塑膠板等之基材CVD連續形成皮膜，並適合用以實現CVD皮膜之成膜的高生產性。
1A．．．電漿CVD裝置
1B．．．電漿CVD裝置
1C．．．電漿CVD裝置
1D．．．電漿CVD裝置
1E．．．電漿CVD裝置
2．．．成膜滾輪
3．．．相對空間
4．．．真空腔室
5．．．真空排氣裝置
6．．．電漿電源
7．．．氣體供給部
8．．．第1磁場生成部
9．．．排氣口
10．．．捲出滾輪
11．．．捲取滾輪
12．．．導引滾輪
13．．．細孔
15．．．第2磁場生成部
16．．．中央磁鐵
17．．．周圍磁鐵
18．．．固定構件
19．．．第1成膜區域
20．．．第2成膜區域
21．．．外殼
第1圖係本發明之第1實施方式之電漿CVD裝置的正面圖。
第2圖係前述電漿CVD裝置之成膜部分的放大圖。
第3圖係前述電漿CVD裝置之從電漿電源對成膜滾輪施加之交流波形的說明圖。
第4圖係前述電漿CVD裝置之磁場生成部的放大立體圖。
第5圖係第2實施方式之電漿CVD裝置之成膜部分的說明圖。
第6圖係第3實施方式之電漿CVD裝置之成膜部分的說明圖。
第7圖係前述第3實施方式之電漿CVD裝置之成膜部分之變形例的說明圖。
第8圖係第4實施方式之電漿CVD裝置之成膜部分的說明圖。
1A．．．電漿CVD裝置
2．．．成膜滾輪
3．．．相對空間
4．．．真空腔室
5．．．真空排氣裝置
6．．．電漿電源
7．．．氣體供給部
8．．．第1磁場生成部
9．．．排氣口
10．．．捲出滾輪
11．．．捲取滾輪
12．．．導引滾輪
15．． 第2磁場生成部
19．． 第1成膜區域
20．．．第2成膜區域

Claims (7)

  1. 一種電漿CVD裝置，其特徵為具備：真空腔室；一對之成膜滾輪，其係配置於該真空腔室內，且捲繞著成膜對象之基材；以及磁場生成部，其係藉由發生用以於前述成膜滾輪之表面生成電漿的磁場，形成在捲繞於該成膜滾輪之基材上形成皮膜之成膜區域；其中前述一對之成膜滾輪，其係由：第1成膜滾輪、及以軸心與該第1成膜滾輪互相平行之方式與該第1成膜滾輪隔著間隔而配設之第2成膜滾輪所構成，前述磁場生成部，其係作為前述成膜區域於前述一對成膜滾輪之間之空間的相對空間內，形成第1成膜區域，而且，於該相對空間以外之空間而與前述成膜滾輪之表面相鄰之區域，形成第2成膜區域。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之電漿CVD裝置，其中前述一對之成膜滾輪配置成軸心分別朝向水平方向，且彼此的軸心於水平方向隔著間隔而平行，前述第2成膜區域，其係沿著比前述成膜滾輪之表面之前述相對空間更為下側之部位而形成。
  3. 如申請專利範圍第2項所述之電漿CVD裝置，其中係具備：將成膜用之原料氣體供給至前述真空腔室內之氣體供給部；及 從前述真空腔室進行前述原料氣體之排氣的氣體排氣部；其中前述氣體供給部，其係從前述相對空間之上方對前述真空腔室內供給前述原料氣體，前述氣體排氣部，其係從各成膜滾輪之下側將前述原料氣體排氣至真空腔室外。
  4. 如申請專利範圍第1項所述之電漿CVD裝置，其中前述磁場生成部，其係具有：用以於前述第1成膜區域生成電漿之第1磁場生成部、及用以於前述第2成膜區域生成電漿之第2磁場生成部，該等第1磁場生成部及第2磁場生成部，其係分別配設於前述成膜滾輪之內部。
  5. 如申請專利範圍第1項所述之電漿CVD裝置，其中前述磁場生成部，其係具有：用以於前述第1成膜區域生成電漿之第1磁場生成部、及用以於前述第2成膜區域生成電漿之第2磁場生成部，前述第1磁場生成部，其係配設於前述成膜滾輪之內部，前述第2磁場生成部，其係配設於前述成膜滾輪之外部之該成膜滾輪的下方。
  6. 如申請專利範圍第4項所述之電漿CVD裝置，其中前述第1磁場生成部及第2磁場生成部，其係分別具有發生用以使前述電漿收斂之磁場的複數磁鐵，並於前述成膜滾輪之圓周方向互相隔著間隔而配置，前述第1磁場生成部之第2磁場生成部側端部之磁鐵 之前述成膜滾輪之徑方向外側部位的磁極、與前述第2磁場生成部之第1磁場生成部側端部之磁鐵之前述成膜滾輪之徑方向外側部位的磁極，係同極。
  7. 如申請專利範圍第4項所述之電漿CVD裝置，其中前述第1磁場生成部及第2磁場生成部，其係連續配置於前述成膜滾輪之圓周方向，各磁場生成部，分別具有發生用以使前述電漿收斂之磁場的複數磁鐵，前述第1磁場生成部及第2磁場生成部，共用一部分之磁鐵。
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