JP2018168453A - 薄膜形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】メンテナンスによる稼働率の低下を極小化して薄膜の形成を行うことが可能な薄膜形成装置を提供する。【解決手段】薄膜を形成させる基材２を保持する基材保持部５と、同種の薄膜を基材２に形成させる少なくとも２つの成膜チャンバ７と、を備え、成膜チャンバ７は、プラズマを発生させる電極７２と、電極７２に付着した薄膜を除去するためのクリーニングガスを供給するクリーニングガス供給部７４と、基材保持部５に保持された基材２までプラズマおよびクリーニングガスが届くことが可能な状態と不可能な状態とを切り替えるシャッター部７６と、を有する。【選択図】図１

Description

本発明は、帯状の基材上に薄膜を形成するための薄膜形成装置であり、基材を搬送させながら成膜チャンバを通過させることにより、基材上に薄膜を純度よく形成するための薄膜形成装置に関するものである。

近年では、プラスチックフィルムの表面に例えば酸化防止、水分浸入防止等を目的としたバリア膜を形成したバリアフィルムが使用されている。

このようなバリアフィルムは、下記特許文献１に示す薄膜形成装置によって形成されている。例えば図６に示すように、薄膜形成装置１００は、メインロールチャンバ１０１と、このメインロールチャンバ１０１内に収容されるメインロール１０２と、帯状の基材１０３を繰り出す巻出しロール１０４と基材１０３を巻き取る巻取りロール１０５とを備えており、巻出しロール１０４から送出された基材１０３をメインロール１０２の外周面１０２ａに沿うように当接させ、そして巻取りロール１０５によって巻き取ることにより、所定の張力をかけながら基材１０３を搬送するようになっている。そして、メインロール１０２の外径側に間仕切り部１０６を設けることにより、成膜チャンバ１０７がメインロール１０２の周方向に形成される。この成膜チャンバ１０７の内部には電極１０８が設けられており、プラズマ形成ガス供給部１０９から成膜チャンバ１０７の内部にプラズマ形成ガスを供給し、電極１０８に高周波電圧を印加することにより、プラズマ形成ガスはプラズマ状態となる。このようにプラズマ形成ガスがプラズマ状態となった環境下において原料ガス供給部１１０から成膜チャンバ１０７の内部に薄膜の原料ガスを供給することにより、プラズマＣＶＤ法によって基材１０３に蒸着膜が形成される。すなわち、原料ガスがプラズマにより分解されて基材１０３に堆積する。このような薄膜形成装置１００において、巻出しロール１０４から供給された基材１０３をメインロール１０２の外周面１０２ａに沿わせた状態で成膜チャンバ１０７を連続して通過させることにより、基材１０３の長手方向にわたって所定の蒸着膜が形成される。

特開２００１−３０３２４９号公報

しかし、上記の薄膜形成装置１００では、装置のメンテナンスのために定期的に装置の稼働を停止させる必要があった。具体的には、基材１０３への成膜作業を実施すると次第に電極１０８にも原料ガス由来の薄膜が付着する。この膜を放置するとプラズマの発生に支障をきたし、薄膜形成装置１００の成膜能力が低下するおそれがあった。また、電極に付着した薄膜が剥離するとパーティクルとなって基材１０３に付着するおそれがあった。これを防ぐためには、たとえばプラズマ形成ガス供給部１０９からプラズマガスを供給する代わりにクリーニングガス供給部１１１からクリーニングガスを供給し、クリーニングガスによるプラズマを発生させることにより電極１０８の表面の薄膜をエッチングする（クリーニングする）必要があり、このクリーニング工程を定期的に実施する必要があるが、このクリーニング工程中は基材１０３への成膜は行えないため、薄膜形成装置１００の稼働率がなかなか上がらないという問題があった。

本発明は、上記の問題点を鑑みてなされたものであり、メンテナンスによる稼働率の低下を極小化して薄膜の形成を行うことができる薄膜形成装置を提供することを目的としている。

上記課題を解決するために本発明の薄膜形成装置は、薄膜を形成させる基材を保持する基材保持部と、同種の薄膜を基材に形成させる少なくとも２つの成膜チャンバと、を備え、前記成膜チャンバは、プラズマを発生させる電極と、前記電極に付着した薄膜を除去するためのクリーニングガスを供給するクリーニングガス供給部と、前記基材保持部に保持された基材まで前記プラズマおよび前記クリーニングガスが届くことが可能な状態と不可能な状態とを切り替えるシャッター部と、を有することを特徴としている。

上記薄膜形成装置によればメンテナンスによる稼働率の低下を極小化して薄膜の形成を行うことができる。具体的には、１つの成膜チャンバにおいて電極に薄膜が堆積してメンテナンスを必要とする状態になった場合でも、残りの成膜チャンバーにより基板への薄膜形成を実施している間に当該成膜チャンバに対してシャッター部によりプラズマおよびクリーニングガスが基材に届くことが不可能な状態にした後クリーニングガスによる電極に付着した薄膜の除去を行うことにより、薄膜形成装置の薄膜形成動作を止めることなく電極のメンテナンスを行うことができる。

また、前記シャッター部を隣り合う前記成膜チャンバ間で移動させるシャッター移動機構をさらに有し、前記シャッター部は隣り合う前記成膜チャンバにおいて共通で使用されると良い。

こうすることにより、片方の成膜チャンバが基材へ薄膜形成が可能であるときにもう片方の成膜チャンバが電極のメンテナンスが可能な状態となる形態を簡単な構成で形成することができる。

また、前記シャッター部と前記基材保持部との間に設けられ、隣り合う前記成膜チャンバにおいて共通で使用される、薄膜の材料となる原料ガスを供給する原料ガス供給部をさらに備えると良い。

こうすることにより、基材への薄膜形成に供している成膜チャンバに向けて１つの原料ガス供給部から常に原料ガスを供給することができる。

本発明の薄膜形成装置によれば、メンテナンスによる稼働率の低下を極小化して薄膜の形成を行うことができる。

本発明の一実施形態における薄膜形成装置を表す概略図である。 本発明の一実施形態における薄膜形成装置を表す概略図である。 本発明の一実施形態における薄膜形成装置を表す概略図である。 本発明の他の実施形態における薄膜形成装置を表す概略図である。 本発明の他の実施形態における薄膜形成装置を表す概略図である。 従来の実施形態における薄膜形成装置を表す概略図である。

本発明に係る実施の形態を図面を用いて説明する。

図１は、本発明の一実施形態における薄膜形成装置１の概略図であり、図１（ｂ）は下面図、図１（ａ）は図１（ｂ）におけるＡＡ断面図である。

薄膜形成装置１は、基材上に表面処理を行って薄膜を形成するためのものであり、例えば、プラスチックフィルム上に酸化防止、水分浸入防止を目的としたバリア膜を形成し、食品用の保護フィルム、フレキシブル太陽電池等に使用される。具体的には、フレキシブル太陽電池の場合には、プラスチックフィルム等の帯状基材上に各電極層及び光電変換層等で構成される太陽電池セルが形成された後、薄膜形成装置１により太陽電池セル上に薄膜を複数層形成してバリア膜を形成する。これにより、太陽電池セルに水分の浸入が効果的に防止され、酸化特性に優れたフレキシブル太陽電池を形成することができる。

この薄膜形成装置１は、基材２を送り出す巻出しロール３と、供給された基材２を巻き取る巻取りロール４と、巻出しロール３と巻取りロール４との間に配置されるメインロール５と、これらを収容するメインロールチャンバ６と、薄膜を形成する成膜チャンバ７（成膜チャンバ７ａおよび７ｂ）とを有しており、巻出しロール３から送り出された基材２をメインロール５の外周面５１に沿わせて搬送させつつ、各成膜チャンバ７を通過させることにより、基材２上に薄膜が形成され、巻取りロール４で巻き取られるようになっている。また、各成膜チャンバ７は、シャッター部７６を有しており、各成膜チャンバ７において発生させるプラズマなどがメインロール５上の基材２に届くことが可能な状態と不可能な状態とを切り替えることができる。

巻出しロール３および巻取りロール４は略円筒形状の芯部３１および芯部４１を有しており、これら芯部３１および芯部４１には基材２が巻き付けられ、これら芯部３１および芯部４１を回転駆動させることにより、基材２を送り出し、または巻き取ることができる。すなわち、図示しない制御装置により芯部３１および芯部４１の回転が制御されることにより、基材２の送り出し速度もしくは巻き取り速度を増加及び減少させることができる。具体的には、基材２が下流側から引張力を受けた状態で上流側の芯部を回転させることにより基材２が下流側に送り出され、適宜、この上流側の芯部にブレーキをかけることにより基材２が撓むことなく一定速度で送り出されるようになっている。また、下流側の芯部の回転が調節されることにより、送り出された基材２が撓むのを抑えつつ、逆に基材２が必要以上の張力がかからないようにして巻き取ることができるようになっている。

ここで、基材２は、一方向に延びる薄板状の長尺体であり、厚み０．０１ｍｍ〜０．２ｍｍ 幅５ｍｍ〜１６００ｍｍの平板形状を有する長尺体が適用される。また、材質として、特に限定しないが、たとえばＰＥＴなどの樹脂フィルムが好適に用いられる。

このように、上記の巻出しロール３と巻取りロール４とが一対となり、一方が基材２を送り出し、他方が前記送り出し速度と同じ巻き取り速度で基材２を巻き取ることによって、基材２にかかる張力を所定の値で維持しながら基材２を搬送することが可能である。

メインロール５は、成膜の際に基材２の姿勢を保ちつつ、上流側の巻出しロール３から供給された基材２を下流側の巻取りロール４に搬送するための搬送部である。すなわち、本発明においてメインロール５は、薄膜を形成させる基材２を保持する基材保持部の役割を果たす。

メインロール５は、巻出しロール３と巻取りロール４との間に配置されており、芯部３１及び芯部４１よりも大径の略円筒形状に形成されている。メインロール５の外周面５１は、周方向に曲率が一定の曲面で形成されており、図示しない制御装置により芯部３１及び芯部４１の回転に応じて駆動制御され、巻出しロール３から送り出された基材２は、所定の張力が負荷された状態でメインロール５の外周面５１に沿って搬送される。すなわち、メインロール５の外周面５１に基材２が沿った状態でメインロール５が巻出しロール３及び巻取りロール４の回転に応じて回転することにより、基材２は、基材２全体が張った状態で、その表面が成膜チャンバ７それぞれに対向する姿勢で巻出しロール３から巻取りロール４へ搬送されるようになっている。

このように基材２が張った状態で搬送され、成膜されることにより、成膜時の基材２のばたつきを防ぐことができ、基材２に積層される薄膜の膜厚精度が向上するとともに基材２のばたつきによるパーティクルの発生を防ぐことができる。また、メインロール５の曲率半径を大きくすることにより、基材２がより平坦に近い状態で支持されながら成膜が行われるため、成膜後の基材２に反りが生じることを防ぐことができる。

メインロールチャンバ６は、正面カバー６４、背面カバー６５、底面カバー６３ａ、６３ｂなどを有し、メインロール５を収容しチャンバ内の圧力を一定に保持するためのものである。メインロールチャンバ６には、真空ポンプ６１が接続されており、この真空ポンプ６１を作動させることにより、メインロールチャンバ６内の圧力を制御できるようになっている。

なお、本実施形態では、巻出しロール３及び、巻取りロール４がメインロールチャンバ６内に収容されているが、これらをメインロールチャンバ６の外に設ける構成であってもよい。本実施形態のようにこれらをメインロールチャンバ６内に設けることで、基材２や成膜後の基材２（成膜基材）を大気に曝すことから保護することができる。

成膜チャンバ７は、蒸着法により基材２上に蒸着膜である薄膜を形成するためのものであり、本実施形態では蒸着法の一種であるプラズマＣＶＤ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法により基材２上に薄膜を形成している。

本実施形態では、２つの成膜チャンバ７（成膜チャンバ７ａおよび７ｂ）がメインロールチャンバ６内にメインロール５に沿って連続して設けられており、本説明では基材２の搬送方向に関して上流側（巻出しロール３に近い方）を成膜チャンバ７ａ、下流側を成膜チャンバ７ｂと呼ぶ。なお、以降の説明では、成膜チャンバ７ａ、成膜チャンバ７ｂを区別しない場合は、単に成膜チャンバ７と呼ぶこととする。

各成膜チャンバ７は、メインロール５の外径側に間仕切り部を配置することにより形成されている。具体的には、メインロール５の外径側に３つの間仕切り部６２ａ乃至６２ｃがメインロール５の外周面５１に向かって設けられていることにより、各間仕切り部とメインロールチャンバ６の壁面（正面カバー６４、背面カバー６５、および底面カバー６３ａ、６３ｂ）とで各成膜チャンバ７の隔壁部が構成される。これにより、メインロール５上の基材２の膜形成面（メインロール５と対向している面と反対側の面）に向かって開口を有し、当該膜形成面の一部を囲む成膜チャンバ７ａおよび７ｂが基材２の搬送方向に連続して形成される形態となっている。

ここで、各成膜チャンバ７は、その成膜チャンバ７の隔壁部の一部となる間仕切り部を隣接する成膜チャンバ７と共有している。具体的には、たとえば間仕切り部６２ｂは、成膜チャンバ７ａの隔壁部でもあり、成膜チャンバ７ｂの隔壁部でもある。すなわち、正面カバー６４、背面カバー６５、底面カバー６３ａ、および仕切り板６２ａ、６２ｂにより成膜チャンバ７ａが形成され、また、正面カバー６４、背面カバー６５、底面カバー６３ｂ、および仕切り板６２ｂ、６２ｃにより成膜チャンバ７ｂが形成されている。

これにより、メインロール５に沿って巻出しロール３から巻取りロール４へ基材２が搬送されると、間仕切り部６２ａを通過した基材２が成膜チャンバ７ａ内に搬送され、次に間仕切り部６２ｂを通過した基材２が成膜チャンバ７ｂ内に搬送されることにより、それぞれの成膜チャンバ７により基材２の膜形成面側の表面に薄膜を形成することができる。

成膜チャンバ７ａおよび７ｂは、蒸着法により基材２上に蒸着膜である薄膜を形成するための成膜手段であり、本実施形態では蒸着法の一種であるプラズマＣＶＤ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法により基材２上に薄膜を形成している。

成膜チャンバ７ａは、チャンバ内を減圧する減圧部７１ａと、プラズマを発生させるための高電圧を印加する電極７２ａと、基材２に形成する薄膜の原料となる原料ガスをチャンバ内に供給する原料ガス供給部７３ａと、電極をクリーニングするクリーニングガスをチャンバ内に供給するクリーニングガス供給部７４ａと、プラズマを形成するプラズマ形成ガスをチャンバ内に供給するプラズマ形成ガス供給部７５ａと、を有しており、減圧部７１ａによりチャンバ内が減圧されてプラズマ形成ガス供給部７５ａからプラズマ形成ガスが供給された状態で電極７２ａに電圧を印加することにより、電極７２ａの周囲にプラズマが発生し、チャンバ内がプラズマ雰囲気となる。このようにプラズマ雰囲気となった状態において原料ガス供給部７３ａから原料ガスを供給することにより、原料ガスがこのプラズマにより分解され、成膜チャンバ７ａと対向する基材２の膜形成面に薄膜を形成する。一方、このように基材２への薄膜を形成すると同時に電極７２ａの表面および成膜チャンバ７ａの内壁面にも薄膜が付着するが、クリーニングガス供給部７４ａからクリーニングガスを供給し、電極７２ａに電圧を印加してクリーニングガスによるプラズマを発生させることにより、薄膜とこのプラズマとが反応し、薄膜が分解され、除去される（エッチングされる）。

また、成膜チャンバ７ｂも成膜チャンバ７ａと同様に減圧部７１ｂと、電極７２ｂと、原料ガス供給部７３ｂと、クリーニングガス供給部７４ｂと、プラズマ形成ガス供給部７５ｂと、を有しており、減圧部７１ｂによりチャンバ内が減圧されてプラズマ形成ガス供給部７５ｂからプラズマ形成ガスが供給された状態で電極７２ｂに電圧を印加することにより、電極７２ｂの周囲にプラズマが発生し、チャンバ内がプラズマ雰囲気となる。このようにプラズマ雰囲気となった状態において原料ガス供給部７３ｂから原料ガスを供給することにより、原料ガスがこのプラズマにより分解され、成膜チャンバ７ｂと対向する基材２の膜形成面に薄膜を形成する。一方、このように基材２への薄膜を形成すると同時に電極７２ｂの表面および成膜チャンバ７ｂの内壁面にも薄膜が付着するが、プラズマ形成ガスの代わりにクリーニングガス供給部７４ｂからクリーニングガスを供給し、電極７２ａに電圧を印加してクリーニングガスによるプラズマを発生させることにより、薄膜とこのプラズマとが反応し、薄膜が分解され、除去される（エッチングされる）。

減圧部７１ａおよび減圧部７１ｂは、成膜チャンバ７の内壁面に設けられた開口であり、配管を通して真空ポンプに接続されている。なお、以降の説明では、減圧部７１ａ、減圧部７１ｂを区別しない場合は、単に減圧部７１と呼ぶこととする。

各減圧部７１と接続されている真空ポンプを作動させることにより、各減圧部７１を介して各成膜チャンバ７内を減圧できる。また、本実施形態では、減圧によるチャンバ内の圧力を制御する圧力制御機構がさらに設けられており、原料ガスを供給する前に所定の圧力になるまで成膜チャンバ７内を減圧する。

また、各種ガスを供給しながら減圧を行うことにより各種ガスも真空ポンプの方に流入するが、原料ガスとクリーニングガス等とが混入することがないよう、各減圧部７１に接続する真空ポンプは別々としている。また、これにより、上記圧力制御機構によって各成膜チャンバ７内の圧力を個別に制御することができる。

電極７２ａおよび７２ｂは、略Ｕ字型の形状を有する誘導結合型の電極であり、一端に図示しない高周波電源が接続されている。減圧環境下において高周波電源によって電極７２ａおよび７２ｂに高周波が印加されることによって、電極７２ａおよび７２ｂの周辺のプラズマ形成ガスが電離し、プラズマを発生させる（放電する）。なお、以降の説明では、電極７２ａ、電極７２ｂを区別しない場合は、単に電極７２と呼ぶこととする。

原料ガス供給部７３ａおよび７３ｂは、成膜チャンバ７の内壁面に設けられた開口であり、配管を通して装置外の原料ガス供給手段に接続されている。なお、以降の説明では、原料ガス供給部７３ａ、原料ガス供給部７３ｂを区別しない場合は、単に原料ガス供給部７３と呼ぶこととする。

ここで、本実施形態では、原料ガス供給部７３ａから供給される原料ガスと原料ガス供給部７３ｂから供給される原料ガスは同じであり、本実施形態ではたとえばＨＭＤＳ（ヘキサメチルジシラザン）ガスである。そして、本実施形態では図１に示すように原料ガス供給部７３ａおよび７３ｂは共通の原料ガス供給手段と接続されており、それぞれの原料ガス供給部７３と原料ガス供給手段とをつなぐ配管には開閉バルブが設けられている。

クリーニングガス供給部７４ａおよび７４ｂは、成膜チャンバ７の内壁面に設けられた開口であり、配管を通して装置外のクリーニングガス供給手段に接続されている。なお、以降の説明では、クリーニングガス供給部７４ａ、クリーニングガス供給部７４ｂを区別しない場合は、単にクリーニングガス供給部７４と呼ぶこととする。

ここで、本実施形態では、クリーニングガス供給部７４ａから供給されるクリーニングガスとクリーニングガス供給部７４ｂから供給されるクリーニングガスは同じであり、本実施形態ではたとえばフッ素や塩素などハロゲンを含むガスである。そして、本実施形態では図１に示すようにクリーニングガス供給部７４ａおよび７４ｂは共通のクリーニングガス供給手段と接続されており、それぞれのクリーニングガス供給部７４とクリーニングガス供給手段とをつなぐ配管には開閉バルブが設けられている。

プラズマ形成ガス供給部７５ａおよび７５ｂは、成膜チャンバ７の各電極７２に近い内壁面に設けられた開口であり、配管を通して装置外のプラズマ形成ガス供給手段に接続されている。なお、以降の説明では、プラズマ形成ガス供給部７５ａ、原料ガス供給部７５ｂを区別しない場合は、単にプラズマ形成ガス供給部７５と呼ぶこととする。

ここで、本実施形態では、プラズマ形成ガス供給部７５ａから供給されるプラズマ形成ガスとプラズマ形成ガス供給部７５ｂから供給される原料ガスは同じであり、本実施形態ではたとえば酸素ガスである。また、上述の通り、原料ガス供給部７３ａから供給される原料ガスと原料ガス供給部７３ｂから供給される原料ガスも同じであることから、成膜チャンバ７ａと成膜チャンバ７ｂからは同種の薄膜（本実施形態では、ＳｉＯ２膜）が基材２の膜形成面に形成される。

また、本実施形態では図１に示すようにプラズマ形成ガス供給部７５ａおよび７５ｂは共通のプラズマ形成ガス供給手段と接続されており、それぞれのプラズマ形成ガス供給部７５とプラズマ形成ガス供給手段とをつなぐ配管には開閉バルブが設けられている。

ここで、本発明では、各成膜チャンバ７には、少なくとも減圧部７１、電極７２、およびクリーニングガス供給部７４とを基材２から遮断することが可能な、すなわち、基材保持部（メインロール５）に保持された基材２までプラズマおよびクリーニングガスが届くことが可能な状態と不可能な状態とを切り替えることが可能なシャッター部７６をさらに有している。

シャッター部７６は、本実施形態では一方の面がメインロール５に対向し、もう一方の面が減圧部７１、電極７２、原料ガス供給部７３、クリーニングガス供給部７４、およびプラズマ形成ガス供給部７５と対向する金属製の平板であり、図示しないシャッター移動機構により、図１に示すＸ軸方向およびＺ軸方向に移動する。

また、成膜チャンバ７ａおよび７ｂを形成する共通の壁部である間仕切り部６２ｂにはシャッター部７６が通行可能な開口が設けられており、この開口を通ってシャッター部７６は互いに隣接する成膜チャンバ７ａと成膜チャンバ７ｂとの間を移動する。

また、シャッター部７６は移動端まで移動した際に周囲の壁面と密着可能となっている。具体的には、シャッター部７６の電極７２等と対向する面の外周部近傍にはＯリングが設けられており、また、成膜チャンバ７ａの壁部を形成する正面カバー６４、背面カバー６５にはシャッター部７６の移動方向に沿って溝が設けられ、シャッター部７６は端部がこれらの溝に挿入された状態でＸ軸方向に移動する。また、間仕切り部６２ａにも溝が設けられており、シャッター部７６がＸ軸方向において成膜チャンバ７ａ側の移動端に到達した時にシャッター部７６の先端がこの溝に挿入される。そして、シャッター部７６がＺ軸方向に電極７２ａ等に近づく側に移動することにより、間仕切り部６２ａ、正面カバー６４、背面カバー６５の溝、および間仕切り部６２ｂの開口とシャッター部７６のＯリングとが当接し、成膜チャンバ７ａの壁面と密着した状態となる。

上記の動作により、成膜チャンバ７ａの減圧部７１ａ、電極７２ａ、原料ガス供給部７３ａ、クリーニングガス供給部７４ａ、およびプラズマ形成ガス供給部７５ａを含む部分（図１（ａ）においてハッチングで示した部分）が密閉された状態となる。なお、成膜チャンバ７ｂに対しても同様に、シャッター部７６によって減圧部７１ｂ、電極７２ｂ、原料ガス供給部７３ｂ、クリーニングガス供給部７４ｂ、およびプラズマ形成ガス供給部７５ｂを含む部分が密閉された状態とすることができる。

図１（ａ）および（ｂ）は、上記の通りシャッター部７６によって成膜チャンバ７ａの減圧部７１ａ、電極７２ａ、原料ガス供給部７３ａ、クリーニングガス供給部７４ａ、およびプラズマ形成ガス供給部７５ａを含む部分（図１（ａ）においてハッチングで示した部分）が密閉された状態である。この状態では、電極７２ａおよびプラズマ形成ガス供給部７５ａによってプラズマ雰囲気が形成されても、このプラズマはシャッター部７６に遮断され、メインロール５（基材保持部）に保持された基材２まで届くことが不可能である。また、同様に、クリーニングガス供給部７４ａからクリーニングガスが供給されても、このクリーニングガスはシャッター部７６に遮断され、メインロール５（基材保持部）に保持された基材２まで届くことが不可能である。したがって、この状態では電極７２ａおよびクリーニングガス供給部７４ａによってプラズマ雰囲気を形成し、電極７２ａ等のクリーニングを行ったとしても、その動作はメインロール５に保持された基材２には全く影響しない。

したがって、シャッター部７６によって成膜チャンバ７ａの減圧部７１ａ、電極７２ａ、原料ガス供給部７３ａ、クリーニングガス供給部７４ａ、およびプラズマ形成ガス供給部７５ａを含む部分が密閉された状態において成膜チャンバ７ｂによって基材２への薄膜の形成を行うことにより、基材２への薄膜形成動作を実行しながら電極７２ａ等のクリーニングを行うことができる。

また、このときの各原料ガス供給部７３、各クリーニングガス供給部７４、および各プラズマ形成ガス供給部７５につながる開閉バルブの状態を図１（ａ）に示す。塗りつぶされて図示されたバルブは閉の状態を示し、塗りつぶされていないバルブは開の状態を示している。原料ガスおよびプラズマ形成ガスは薄膜の形成時のみ必要であるため、原料ガス供給部７３ａ側のバルブは閉に、原料ガス供給部７３ｂ側のバルブは開にし、プラズマ形成ガス供給部７５ａ側のバルブは閉に、プラズマ形成ガス供給部７５ｂ側のバルブは開にしている。一方、クリーニングガスは電極等のクリーニング時のみ必要であるため、クリーニングガス供給部７４ａ側のバルブは開に、クリーニングガス供給部７４ｂ側のバルブは閉にしている。こうすることにより、原料ガス供給手段、クリーニングガス供給手段、およびプラズマ形成ガス供給手段は１つのみ準備すれば良く、装置構成を簡素化することができる。

次に、シャッター部７６が成膜チャンバ７ｂ側に移動した際の薄膜形成装置１の状態を図２の概略図に示す。図２（ｂ）は下面図、図２（ａ）は図２（ｂ）におけるＡＡ断面図である。

シャッター部７６が成膜チャンバ７ｂ側に移動したことにより、成膜チャンバ７ｂの減圧部７１ｂ、電極７２ｂ、原料ガス供給部７３ｂ、クリーニングガス供給部７４ｂ、およびプラズマ形成ガス供給部７５ｂを含む部分（図２（ａ）においてハッチングで示した部分）が密閉された状態となる。この状態では上記と同様に電極７２ｂおよびクリーニングガス供給部７４ｂによってプラズマ雰囲気を形成し、電極７２ｂ等のクリーニングを行ったとしても、その動作はメインロール５に保持された基材２には全く影響しない。したがって、原料ガス供給部７３ａ側のバルブおよびプラズマ形成ガス供給部７５ａ側のバルブを開に、原料ガス供給部７３ｂ側のバルブおよびプラズマ形成ガス供給部７５ｂ側のバルブは閉にし、また、クリーニングガス供給部７４ａ側のバルブを閉に、クリーニングガス供給部７４ｂ側のバルブを開にして各成膜チャンバ７でプラズマを発生させることにより、成膜チャンバ７ａにおいて基材２への薄膜形成動作を実行しながら成膜チャンバ７ｂにおいて電極７２ｂ等のクリーニングを行うことができる。

そして、定期的にシャッター部７６を移動させ、成膜チャンバ７ａと成膜チャンバ７ｂとの間で基材２に薄膜を形成させる役割の成膜チャンバ７と電極７２等のクリーニングを行う役割の成膜チャンバ７とを交替させることにより、メンテナンスのために薄膜形成動作を停止させることなく基材２に薄膜を形成させ続けることができる。

また、本実施形態のようにシャッター部７６を隣り合う複数の成膜チャンバ７の間で共通で使用することにより、片方の成膜チャンバ７が基材２へ薄膜形成が可能であるときにもう片方の成膜チャンバ７が電極７２等のメンテナンスが可能な状態となる形態を簡単な構成で形成することができる。

また、シャッター部７６によって成膜チャンバ７の減圧部７１、電極７２、原料ガス供給部７３、クリーニングガス供給部７４、およびプラズマ形成ガス供給部７５を含む部分が密閉された状態となることにより、密閉された方の成膜チャンバ７の圧力が仮に大気圧に開放されたとしても、もう片方の成膜チャンバ７内の圧力およびメインロールチャンバ６内の圧力に影響することはない。したがって、図３に示すようにたとえばシャッター部７６が成膜チャンバ７ａ側にある場合には底面カバー６３ａを薄膜形成装置１から取り外すことも可能であり、成膜チャンバ７ｂによって薄膜形成装置１内で基材２への薄膜形成を行いながら、電極７２ａの交換作業などを行うことも可能である。

次に、本発明の他の実施形態における薄膜形成装置を表す概略図を図４に示す。

この実施形態では、原料ガス供給部は成膜チャンバ７ａと成膜チャンバ７ｂとの間で共通とし、両成膜チャンバ７の中間であり、シャッター部７６とメインロール５（基材保持部）との間の位置に原料ガス供給部７３ｃのみが設けられている。

原料ガス供給部７３ｃがシャッター部７６とメインロール５（基材保持部）との間に位置することにより、シャッター部７６がどの位置にあっても原料ガスがシャッター部７６に阻まれることなく基材２へ到達するため、こうすることにより、基材２への薄膜形成に供している成膜チャンバ７に向けて１つの原料ガス供給部７３ｃから常に原料ガスを供給することができる。また、図１（ａ）のように電極７２の近傍に設けられる場合に比べ基材２の近傍に原料ガス供給部７３ｃが配置されることにより、原料ガスの拡散を抑え、より効率的に原料ガスを薄膜形成に供させることができる。

以上の薄膜形成装置により、メンテナンスによる稼働率の低下を極小化して薄膜の形成を行うことが可能である。

ここで、本発明の薄膜形成装置は、図示する形態に限らず本発明の範囲内において他の形態のものであってもよい。たとえば、上記の説明ではシャッター部は複数の成膜チャンバの間で共通で使用しているが、これに限らず図５に示すように成膜チャンバ７ａがシャッター部７７ａを、成膜チャンバ７ｂがシャッター部７７ｂを有するようにしても良い。すなわち、各成膜チャンバが個別にシャッター部を有していても良い。

また、シャッター部が本説明におけるＸ軸方向、Ｚ軸方向に移動するもののみに限らず、Ｙ軸方向に移動しても良い。

また、上記の本実施形態では成膜チャンバ７が２つの場合について説明したが、成膜チャンバの数は２つ以外であっても構わなく、３つ以上設けられていても構わない。

また、基材の形状は上記の実施形態では帯状であるが、枚葉状であっても構わない。そして薄膜形成中に基材を保持する基材保持部は、上記の実施形態では帯状の基材２を搬送するためメインロール５のようなロール状であるが、枚葉状の基材を保持する場合は平板上であっても構わない。

１ 薄膜形成装置
２ 基材
３ 巻出しロール
４ 巻取りロール
５ メインロール
６ メインロールチャンバ
７ 成膜チャンバ
７ａ 成膜チャンバ
７ｂ 成膜チャンバ
３１ 芯部
４１ 芯部
５１ 外周面
６１ 真空ポンプ
６２ａ 間仕切り部
６２ｂ 間仕切り部
６２ｃ 間仕切り部
６３ａ 底面カバー
６３ｂ 底面カバー
６４ 正面カバー
６５ 背面カバー
７１ 減圧部
７１ａ 減圧部
７１ｂ 減圧部
７２ 電極
７２ａ 電極
７２ｂ 電極
７３ 原料ガス供給部
７３ａ 原料ガス供給部
７３ｂ 原料ガス供給部
７３ｃ 原料ガス供給部
７４ クリーニングガス供給部
７４ａ クリーニングガス供給部
７４ｂ クリーニングガス供給部
７５ プラズマ形成ガス供給部
７５ａ プラズマ形成ガス供給部
７５ｂ プラズマ形成ガス供給部
７６ シャッター部
７７ａ シャッター部
７７ｂ シャッター部
１００ 薄膜形成装置
１０１ メインロールチャンバ
１０２ メインロール
１０２ａ 外周面
１０３ 基材
１０４ 巻出しロール
１０５ 巻取りロール
１０６ 間仕切り部
１０７ 成膜チャンバ
１０８ 電極
１０９ プラズマ形成ガス供給部
１１０ 原料ガス供給部
１１１ クリーニングガス供給部

Claims (3)

1. 薄膜を形成させる基材を保持する基材保持部と、
   同種の薄膜を基材に形成させる少なくとも２つの成膜チャンバと、
   を備え、
   前記成膜チャンバは、
   プラズマを発生させる電極と、
   前記電極に付着した薄膜を除去するためのクリーニングガスを供給するクリーニングガス供給部と、
   前記基材保持部に保持された基材まで前記プラズマおよび前記クリーニングガスが届くことが可能な状態と不可能な状態とを切り替えるシャッター部と、
   を有することを特徴とする、薄膜形成装置。
2. 前記シャッター部を隣り合う前記成膜チャンバ間で移動させるシャッター移動機構をさらに有し、前記シャッター部は隣り合う前記成膜チャンバにおいて共通で使用されることを特徴とする、請求項１に記載の薄膜形成装置。
3. 前記シャッター部と前記基材保持部との間に設けられ、隣り合う前記成膜チャンバにおいて共通で使用される、薄膜の材料となる原料ガスを供給する原料ガス供給部をさらに備えることを特徴とする、請求項１もしくは２のいずれかに記載の薄膜形成装置。

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