JP6587384B2

JP6587384B2 - 封止膜の形成方法および封止膜

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Publication number: JP6587384B2
Application number: JP2014232014A
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Inventors: 雅充山下; 高佳藤元; 誠樹森
Original assignee: Toray Engineering Co Ltd
Current assignee: Toray Engineering Co Ltd
Priority date: 2014-11-14
Filing date: 2014-11-14
Publication date: 2019-10-09
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Description

本発明は、基材への水分の浸入を防ぐために基材上に形成する封止膜の形成方法および基材上に形成された封止膜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封止膜を形成した封止膜付きフィルムが使用されている。

このような封止膜付きフィルムでは、下記特許文献１に示すように、密着性が良いバッファ層と水分の浸入に対するバリア性が良いバリア層とが交互に積層するようにフィルム上に成膜されることにより、可撓性とバリア性とを両方具有する封止膜がフィルム上に形成される。また、このような封止膜を形成する際、主にプラズマＣＶＤ法によりバッファ層とバリア層とが積層される。

特開２０１３−１８５２０７号公報

しかし、上記の薄膜形成装置では、形成される封止膜のバリア性が悪くなるおそれがあった。具体的には、プラズマＣＶＤ法によって封止膜を形成した場合、図５に示すように、基材２に下地層などの段差があった場合、その段差に沿うようにバッファ層Ｍ１とバリア層Ｍ２とが形成されるが、基材２の厚み方向に成膜された部分の厚み（図５における厚みＡ）に対して段差に沿った部分（基材２の厚み方向に対して傾斜した方向に成膜された部分）の厚み（図５における厚みＢ）は薄くなる傾向がある。この場合、基材２の段差部分の表面にバッファ層Ｍ１が正常に成膜されない可能性があり、この正常に成膜されなかった部分にはその後に成膜されるバリア層も定着しないため、封止膜のバリア性が著しく悪くなるといった問題があった。

本発明は、上記の問題点を鑑みてなされたものであり、高いバリア性を有する封止膜を安定して形成することができる封止膜の形成方法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封止膜の形成方法は、基材上にバッファ層と当該バッファ層より密度が高いバリア層とを交互に成膜して封止膜を形成する封止膜の形成方法であり、基材の表面に前記バッファ層を成膜させる第１のバッファ層成膜工程と、前記第１のバッファ層形成工程で成膜させた前記バッファ層である第１のバッファ層の表面に前記バリア層を成膜させる第１のバリア層成膜工程と、前記第１のバリア層形成工程で成膜させた前記バリア層である第１のバリア層の表面に前記バッファ層を成膜させる第２のバッファ層成膜工程と、を有し、前記バッファ層および前記バリア層はＣＶＤ法により成膜され、前記第１のバッファ層成膜工程と前記第２のバッファ層成膜工程では同じ原料が用いられ、前記第１のバッファ層成膜工程における成膜圧力は前記第２のバッファ層成膜工程における成膜圧力よりも高いことにより、前記第１のバッファ層の密度は前記第２のバッファ層成膜工程で成膜させた前記バッファ層である第２のバッファ層の密度よりも低く、前記第１のバッファ層における基材の厚み方向に成膜された部分の膜厚に対する当該厚み方向に対して傾斜した方向に成膜された部分の膜厚の比率は、前記第２のバッファ層における前記厚み方向に成膜された部分の膜厚に対する前記厚み方向に対して傾斜した方向に成膜された部分の膜厚の比率よりも１に近いことを特徴としている。

上記封止膜の形成方法によれば、第１のバッファ層における基材の厚み方向に成膜された部分の膜厚に対する当該厚み方向に対して傾斜した方向に成膜された部分の膜厚の比率は、第２のバッファ層形成工程で成膜させた前記バッファ層である第２のバッファ層における前記厚み方向に成膜された部分の膜厚に対する前記厚み方向に対して傾斜した方向に成膜された部分の膜厚の比率よりも１に近いことにより、基材上の平坦でない部分にも確実に第１のバッファ層を形成することができるため、高いバリア性を有する封止膜を安定して形成することができる。

また、上記課題を解決するために本発明の封止膜は、基材上に形成された、バッファ層と当該バッファ層より密度が高いバリア層とが交互に形成されてなる封止膜であり、基材の表面に形成された前記バッファ層である第１のバッファ層と、前記第１のバッファ層の表面に形成された前記バリア層である第１のバリア層と、前記第１のバリア層の表面に形成された、前記第１のバッファ層と同じ原料からなる第２のバッファ層と、を有し、前記第１のバッファ層の密度は前記第２のバッファ層の密度よりも低く、前記第１のバッファ層における基材の厚み方向に成膜された部分の膜厚に対する当該厚み方向に対して傾斜した方向に成膜された部分の膜厚の比率は、前記第２のバッファ層における前記厚み方向に成膜された部分の膜厚に対する前記厚み方向に対して傾斜した方向に成膜された部分の膜厚の比率よりも１に近いことを特徴としている。

上記封止膜によれば、第１のバッファ層における基材の厚み方向に成膜された部分の膜厚に対する当該厚み方向に対して傾斜した方向に成膜された部分の膜厚の比率は、第２のバッファ層における前記厚み方向に成膜された部分の膜厚に対する前記厚み方向に対して傾斜した方向に成膜された部分の膜厚の比率よりも１に近いことにより、基材上の平坦でない部分にも確実に第１のバッファ層を形成することができるため、高いバリア性を有する封止膜を安定して形成することができる。

本発明の封止膜の形成方法によれば、高いバリア性を有する封止膜を安定して形成することができる。

本発明の一実施形態における封止膜の形成方法を実施する薄膜形成装置を示す概略図であり、斜視図である。本発明の一実施形態における封止膜の形成方法を実施する薄膜形成装置を示す概略図であり、正面図である。本発明の一実施形態における封止膜の形成方法の動作フローである。本発明の封止膜の構造を示す概略図である。従来の封止膜の構造を示す概略図である。

本発明に係る実施の形態を図面を用いて説明する。

図１および図２は、本発明の一実施形態における封止膜の形成方法を実施する薄膜形成装置１の概略図である。

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封止膜を形成し、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後述のバッファ層とバリア層とを複数層形成して封止膜を形成する。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、帯状の基材２を送り出す搬送ロール３と、供給された基材２を巻き取る搬送ロール４と、搬送ロール３と搬送ロール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とを有しており、搬送ロール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、搬送ロール４で巻き取られるようになっている。

搬送ロール３および搬送ロール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〜１０００ｍｍ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、ステンレス、銅等の金属材料の他、プラスチックフィルム等が好適に用いられる。

このように、上記の搬送ロール３と搬送ロール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。なお、上記では搬送ロール３が基材２を送り出し、搬送ロール４が基材２を巻き取る形態を示しているが、搬送ロール３および搬送ロール４の回転方向を逆転させることにより、上記とは逆に搬送ロール４が基材２を送り出し、搬送ロール３が基材２を巻き取る形態となり、基材２の搬送方向は反転する。

メインロール５は、成膜の際に基材２の姿勢を保ちつつ、上流側の搬送ロールから供給された基材２を下流側の搬送ロールに搬送するための搬送部である。メインロール５は、搬送ロール３と搬送ロール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、上流側の搬送ロールから送り出された基材２は、メインロール５の外周面５１に当接することにより所定の張力が付加された状態で搬送される。すなわち、メインロール５の外周面５１に基材２が接した状態でメインロール５が搬送ロール３及び搬送ロール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上流の搬送ロールから下流の搬送ロール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、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。本実施形態では、メインロールチャンバ６は、図１に示すように、略ホームベース形状の略五角形に形成されたケーシングであり、その中央部分にメインロール５が収容されている。そして、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。本実施形態では、各成膜チャンバ７よりも低圧になるように設定されている。なお、本実施形態では、搬送ロール３及び、搬送ロール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、基材２上に薄膜を形成するためのものである。本実施形態では、同じ構造の成膜チャンバ７が２つ設けられている。これらの成膜チャンバ７は、メインロールチャンバ６内に設けられており、本説明では搬送ロール３に近い方を第１成膜チャンバ７ａ、搬送ロール４に近い方を第２成膜チャンバ７ｂと呼ぶ。ここで、第１成膜チャンバ７ａ、第２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。

第１成膜チャンバ７ａ及び第２成膜チャンバ７ｂは、メインロール５の外径側に間仕切り部６２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の外径側には、略板状の３つの間仕切り部６２がメインロール５の外周面５１に向かって延びるように設けられていることにより、メインロール５の外周面５１と間仕切り部６２とメインロールチャンバ６の壁面とで形成されてメインロール５上の基材２の膜形成面（メインロールと当接している面と反対側の面）の一部を囲み、当該膜形成面の一部との間に閉空間を形成する成膜チャンバ７が２つ形成されている。これにより、メインロール５に沿ってたとえば搬送ロール３から搬送ロール４へ基材２が搬送されると、１つ目の間仕切り部６２を通過した基材２が第１成膜チャンバ７ａに搬送され、次に２つ目の間仕切り部６２を通過した基材２が第２成膜チャンバ７ｂに搬送されることにより、それぞれ第１成膜チャンバ７ａ及び第２成膜チャンバ７ｂにより基材２上に順次薄膜が形成されるようになっている。

なお、本実施形態では間仕切り部６２が基材２と干渉して基材２が破損することを防ぐために、メインロール５上の基材２と間仕切り部６２の端部との間には若干の隙間が設けられるように構成されている。したがって、成膜チャンバ７と基材２との間に形成される空間は厳密的には閉空間ではないが、本説明ではこのように若干の隙間がある空間であっても閉空間と呼ぶこととする。

これら成膜チャンバ７には、真空ポンプ７１ａ、７１ｂが接続されており、真空ポンプ７１ａ、７１ｂを作動させることにより、成膜チャンバ７ａ内および成膜チャンバ７ｂ内を所定の圧力に設定できるようになっている。本実施形態では、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、これらの成膜チャンバ７は、基材２に対する表面処理として、プラズマＣＶＤ法を用いた成膜源が設けられている。すなわち、成膜チャンバ７には、図示しない高周波電源に接続されて成膜チャンバ７内の閉空間にプラズマを発生させるための略Ｕ字型のプラズマ電極７２ａ、７２ｂが設けられるとともに、原料ガス供給手段である原料ガス配管７３ａ、７３ｂが接続されている。具体的には、第１成膜チャンバ７ａには、高周波電源に接続されたプラズマ電極７２ａが設けられ、第２成膜チャンバ７ｂには、高周波電源に接続されたプラズマ電極７２ｂが設けられている。また、第１成膜チャンバ７ａには、原料ガス配管７３ａおよび図示しない放電用ガス配管が接続されており、第２成膜チャンバ７ｂには原料ガス配管７３ｂおよび図示しない放電用ガス配管が接続されている。これにより第１成膜チャンバ７ａ及び第２成膜チャンバ７ｂを通過する基材２上に所定の薄膜が形成される。すなわち、成膜チャンバ７内に原料ガスおよび放電用ガスが供給された状態で、高周波電源によってプラズマ電極７２に高周波電圧が印加されることにより、プラズマ電極７２の周辺に放電用ガスによるプラズマが発生する。このプラズマによって原料ガスが分解されて基材２へ到達し、基材２上に所定の薄膜が形成される。本実施形態では、第１成膜チャンバ７ａでは、原料ガスとしてＨＭＤＳ（ヘキサメチルジシラザン）ガス及びアルゴンガス、水素ガスを供給することにより、Ｓｉ化合物膜（バッファ層）が形成され、第２成膜チャンバ７ｂでは、原料ガスとしてＨＭＤＳ及び酸素ガスが供給されることにより、緻密なＳｉＯ２膜（バリア層）が形成される。なお、真空ポンプ７１ａ、７１ｂ、プラズマ電極７２ａ、７２ｂ、原料ガス配管７３ａ、７３ｂそれぞれについては、両者区別なく呼ぶ場合は単に真空ポンプ７１、プラズマ電極７２、原料ガス配管７３と呼ぶことにする。

ここで、バッファ層はバリア層よりも密度が低く、高い密着性を有し、逆にバッファ層よりも密度が高いバリア層は、高いバリア性を有する。

以上の構成の薄膜形成装置１により、搬送ロール３から搬送ロール４へまず基材２が搬送される場合、基材２は、まず第１成膜チャンバ７ａを通過し、ここでバッファ層が形成される。そして、バッファ層が形成された基材２は引き続き第２成膜チャンバ７ｂを通過し、バッファ層の上にバリア層が形成される。このように搬送ロール３から搬送ロール４への搬送を続けた結果、搬送ロール３芯部３１に巻き付けられていた基材２のほとんどが搬送ロール４の芯部４１へ移動して基材２のほぼ全面にバッファ層およびバリア層が積層された後、芯部３１および芯部４１の回転方向を逆転させると、基材２の搬送方向が反転して基材２は再び成膜チャンバ７ｂ、成膜チャンバ７ａを通過するため、バリア層の上にさらにバッファ層が積層される。その後さらに基材２の搬送方向を反転させることにより、バッファ層の上にさらにバリア層が形成され、基材２の搬送方向を反転させながら２つの成膜チャンバ７にて薄膜を形成させることにより、２種の薄膜を交互に積層させることが可能である。これにより、高いバリア性と密着性の両方を具備する封止膜を基材２に形成させることができる。

次に、上述の薄膜形成装置１を用いた基材２への封止膜の形成方法の動作フローについて、図３を用いて説明する。

まず、搬送ロール３の芯部３１に巻回された基材２をセットし、基材２をメインロール５の外周面５１に沿わせた後、搬送ロール４の芯部４１に架け渡す（ステップＳ１）。そして、メインロールチャンバ６及び成膜チャンバ７の真空ポンプ６１、７１を作動させ、各成膜チャンバ７内を所定の圧力に到達させる（ステップ２）。ここで、第１成膜チャンバ７ａ内の圧力は、まず基材２の表面（膜形成面）にバッファ層を形成するために必要な圧力Ｐ１となる。この圧力Ｐ１は、具体的には数十Ｐａ程度である。

各チャンバが所定の圧力に到達した後、成膜チャンバ７の原料ガス配管７３および図示しない放電用ガス配管から原料ガスおよび放電用ガスを供給し、高周波電源によってプラズマ電極７２に高周波電圧を印加する（ステップＳ３）。このとき、ガスが供給され、また、ガスがプラズマにより分解されることにより、成膜チャンバ７の圧力はガスが供給される前よりも高くなるため、前述のステップ２では、それを考慮に入れ、ガス供給後の成膜チャンバ７内の圧力が薄膜形成のために設定された圧力となるよう、成膜チャンバ７の減圧を行っている。

次に、搬送ロール３及び搬送ロール４を駆動させて、搬送ロール３から搬送ロール４に向かって基材２の搬送を開始する（ステップＳ４）。

搬送ロール３から搬送ロール４に向かって搬送される基材２は、まず第１成膜チャンバ７ａに進入する。第１成膜チャンバ７ａでは、プラズマ雰囲気に曝されることにより分解された原料ガスが基材２に触れ、基材２の膜形成面にバッファ層が形成される。すなわち、基材２は、メインロール５の外周面５１に沿って搬送されつつ、原料ガスに触れることにより、基材２の膜形成面には長手方向に亘ってバッファ層が形成される（ステップＳ５）。このように基材２の膜形成面に直接成膜されるバッファ層を本説明では第１のバッファ層と呼び、この第１のバッファ層を成膜させる工程を、本説明では第１のバッファ層成膜工程と呼ぶ。

第１成膜チャンバ７ａを通過した基材２は、次に第２成膜チャンバ７ｂに進入し、第２成膜チャンバ７ｂでプラズマ雰囲気に曝されることにより分解された原料ガスが基材２に触れ、第１のバッファ層上にバリア層が成膜される（ステップＳ６）。このように第１のバッファ層の表面に成膜されるバリア層を本説明では第１のバリア層と呼び、この第１のバリア層を成膜させる工程を、本説明では第１のバリア層成膜工程と呼ぶ。そして、基材２に第１のバッファ層および第１のバリア層が積層されて形成された後、搬送ロール４に基材２が巻き取られる。

次に、基材２のほぼ全部が搬送ロール４に巻き取られた後、バッファ層を成膜させる第１の成膜チャンバ７ａ内の圧力をさらに下げ、前述の圧力Ｐ１よりも低い圧力Ｐ２にする（ステップＳ７）。この圧力Ｐ２は、具体的には数Ｐａ程度である。なお、第１の成膜チャンバ７ａ内の圧力を下げる方法として、たとえばバルブの開度を変更することにより真空ポンプ７１ａによる排気量を高めても良く、また、原料ガスおよび放電用ガスの供給量を少なくしても良い。

次に、搬送ロール３および搬送ロール４の回転方向を逆転させ、基材２の搬送方向を反転させる（ステップＳ８）。

搬送方向が反転して搬送ロール４から搬送ロール３に向かって搬送される基材２は、まず第２成膜チャンバ７ｂを通過して第１のバリア膜の膜厚が増した後、第１成膜チャンバ７ａに進入し、チャンバ内圧力がＰ２である条件の下、第１のバリア層の表面にバッファ層が成膜される（ステップＳ９）。このように第１のバリア層上に成膜されるバッファ層を本説明では第２のバッファ層と呼び、この第２のバッファ層を成膜させる工程を、本説明では第２のバッファ層成膜工程と呼ぶ。

その後、基材２の搬送方向の反転を繰り返しながら、バリア層とバッファ層を成膜させることにより、所定の段数だけバッファ層とバリア層とが交互に積層された封止膜を基材２の膜形成面に形成させる（ステップＳ１０）。このように、バリア層より密着性の高いバッファ層とバッファ層よりバリア性の高いバリア層とを複数段交互に積層された封止膜は、バッファ層とバリア層の両方の長所が組み合わさり、高いバリア性と密着性の両方を具備する。なお、第２のバッファ層成膜工程以降の第１成膜チャンバ７ａ内の圧力は、第２のバッファ層成膜工程における圧力Ｐ２と同等であり、すなわち第１のバッファ層成膜工程における圧力Ｐ１より低く、また、第２成膜チャンバ７ｂ内の圧力は一定に（第１のバリア層成膜工程における圧力で）維持されている。

最後に、プラズマ電極７２に印加される電圧がゼロとなって各成膜チャンバのプラズマが消灯した後、基材２の全てが片方の搬送ロールに巻き取られた状態にされ、当該搬送ロールが薄膜形成装置１から取り外されて、基材２は次の工程に送られる（ステップ１１）。

次に、本発明にかかる封止膜の形成方法によって得られた封止膜の構造を図４に示す。

上記の封止膜の形成方法によって、基材２の表面（膜形成面）には、バッファ層Ｍ１とバリア層Ｍ２が交互に積層される。ここで、上記の通り第１のバッファ層Ｍ１ａを積層する第１のバッファ層成膜工程における第１成膜チャンバ７ａ内の圧力は、第２のバッファ層Ｍ１ｂを積層する第２のバッファ層成膜工程における第１成膜チャンバ７ａ内の圧力よりも高い。これにより、両バッファ層は同じ原料が用いられて成膜されるにも関わらず、膜形状に差異を有する。具体的には、図４に矢印で表した基材２の厚み方向における第１のバッファ層Ｍ１ａの膜厚Ａ１と第２のバッファ層Ｍ１ｂの膜厚Ａ２とが同等の膜厚であったとしても、基材２の厚み方向と傾斜した方向における第１のバッファ層Ｍ１ａの膜厚Ｂ１は第２のバッファ層Ｍ１ｂの膜厚Ｂ２よりも厚くなっている。すなわち、膜厚Ｂ１を膜厚Ａ１で除した値（Ｂ１／Ａ１）で表される、第１のバッファ層Ｍ１ａにおける基材２の厚み方向に成膜された部分の膜厚に対する当該厚み方向に対して傾斜した方向に成膜された部分の膜厚の比率は、膜厚Ｂ２を膜厚Ａ２で除した値（Ｂ２／Ａ２）で表される、第２のバッファ層Ｍ１ｂにおける前記厚み方向に成膜された部分の膜厚に対する前記厚み方向に対して傾斜した方向に成膜された部分の膜厚の比率よりも１に近くなる。

このように基材２の厚み方向と傾斜した方向における第１のバッファ層Ｍ１ａの膜厚Ｂ１が厚くなるように成膜を行うことにより、基材２の段差部分の表面に対しても十分な膜厚の第１のバッファ層Ｍ１ａを成膜することができる。これにより、第１のバッファ層Ｍ１ａが欠陥無く成膜されないためにその後に成膜されるバリア層も定着しなくなるといった問題を防ぐことができる。

ここで、第１成膜チャンバ７ａ内の圧力を高くすることで基材２の厚み方向と傾斜した方向におけるバッファ層Ｍ１の膜厚が厚くなる理由としては、圧力が高くなることにより原料ガスの平均自由行程が短くなることが挙げられ、これにより、基材２の厚み方向だけでなくたとえば図４に示したように厚み方向に対して９０度傾斜したような部分に対しても原料ガスが届きやすくなる。また、圧力が高くなることにより電子温度が下がり原料ガスの反応性が低くなるために、プラズマ電極７２ａの方向から直線的に届く部分に多く原料が付着するだけでなく、原料が薄膜の表面ではね返って間接的に届く部分、たとえば厚み方向に対して９０度傾斜したような部分にも多く原料が付着するようになる。

ただし、第１成膜チャンバ７ａ内の圧力が高い条件下でプラズマ化した放電用ガスでは各放電用ガス分子が保有するエネルギが小さくなるため、このエネルギの小さいプラズマで原料ガスを分解した場合に未分解の原料ガスが増加するおそれがある。この場合、未分解の原料ガスは、内部に不純物が残ったままの状態で薄膜（バッファ層）を形成するため、膜の密度が下がり、その結果、バリア性が低くなるおそれがある。そのため、封止膜内の全てのバッファ層をこのような状態にすることは好ましくない。

したがって、カバー性（基材２をムラ無くカバーできるかどうか）を重要視する第１のバッファ層Ｍ１ａのみ第１成膜チャンバ７ａ内の圧力が高い条件下で成膜を行うことにより、バリア性を犠牲にしてカバー性を高めて成膜し、それ以降のバッファ層Ｍ１は第１成膜チャンバ７ａ内の圧力が低い条件下で成膜を行うことによって、封止膜全体のバリア性はほとんど下げることなく、安定して封止膜を基材２上に形成することができる。また、封止膜が過度に厚くなりすぎることを抑えることができる。

また、第１成膜チャンバ７ａ内の圧力を変化させることによって第１のバッファ層Ｍ１ａとその他のバッファ層Ｍ１の両方を成膜する構成とすることにより、１つの薄膜形成装置内で封止膜全体を形成することが可能であり、複数装置間で基材２を載せ替えて封止膜を形成する場合と比較してパーティクルがバッファ層Ｍ１とバリア層Ｍ２との間に噛み込むことを防ぐことができ、また、同一の原料ガスで第１のバッファ層Ｍ１ａとその他のバッファ層Ｍ１の両方を成膜することができるため、封止膜形成にかかる原料ガスのコストを抑えることができる。

以上の封止膜の形成方法により、高いバリア性を有する封止膜を安定して形成することが可能である。

なお、上記の説明では基材２の搬送方向を反転させることにより、１つの第１成膜チャンバ７ａにおいて全てのバッファ層Ｍ１が形成されているが、これとは別に、バッファ層Ｍ１を成膜する成膜チャンバとバリア層Ｍ２を成膜する成膜チャンバとを基材２の搬送方向に交互に直列に配置し、第１のバッファ層Ｍ１ａを形成する成膜チャンバのみ他のバッファ層を形成する成膜チャンバよりもチャンバ内の設定圧力が高いようにしても良い。

また、上記の説明ではプラズマＣＶＤ法を用いて成膜を行う例を示したが、プラズマＣＶＤ法だけでなく熱ＣＶＤ法、ＭＯＣＶＤ法など他の真空成膜の方法を用いても良い。

また、第１のバッファ層Ｍ１ａのみ基材２の厚み方向と傾斜した方向におけるバッファ層Ｍ１の膜厚が厚くなるようにするという点のみ注目すれば、第１のバッファ層Ｍ１ａの形成はたとえば塗布といったプラズマＣＶＤ法とは別の工程で実施し、その後上述の薄膜形成装置１でバリア層Ｍ２、バッファ層Ｍ１の積層を行うようにしても良い。

また、上記の説明では、バッファ層Ｍ１とバリア層Ｍ２の２つの薄膜を交互に積層する場合について説明したが、３種類以上の薄膜を順番に形成するものであってもよい。

１薄膜形成装置
２基材
３搬送ロール
４搬送ロール
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第１成膜チャンバ
７ｂ第２成膜チャンバ
３１芯部
４１芯部
５１外周面
６１真空ポンプ
６２間仕切り部
７１真空ポンプ
７１ａ真空ポンプ
７１ｂ真空ポンプ
７２プラズマ電極
７２ａプラズマ電極
７２ｂプラズマ電極
７３原料ガス配管
７３ａ原料ガス配管
７３ｂ原料ガス配管
Ｍ１バッファ層
Ｍ１ａ第１のバッファ層
Ｍ１ｂ第２のバッファ層
Ｍ２バリア層

Claims

基材上にバッファ層と当該バッファ層より密度が高いバリア層とを交互に成膜して封止膜を形成する封止膜の形成方法であり、
基材の表面に前記バッファ層を成膜させる第１のバッファ層成膜工程と、
前記第１のバッファ層形成工程で成膜させた前記バッファ層である第１のバッファ層の表面に前記バリア層を成膜させる第１のバリア層成膜工程と、
前記第１のバリア層形成工程で成膜させた前記バリア層である第１のバリア層の表面に前記バッファ層を成膜させる第２のバッファ層成膜工程と、
を有し、
前記バッファ層および前記バリア層はＣＶＤ法により成膜され、
前記第１のバッファ層成膜工程と前記第２のバッファ層成膜工程では同じ原料が用いられ、
前記第１のバッファ層成膜工程における成膜圧力は前記第２のバッファ層成膜工程における成膜圧力よりも高いことにより、前記第１のバッファ層の密度は前記第２のバッファ層成膜工程で成膜させた前記バッファ層である第２のバッファ層の密度よりも低く、前記第１のバッファ層における基材の厚み方向に成膜された部分の膜厚に対する当該厚み方向に対して傾斜した方向に成膜された部分の膜厚の比率は、前記第２のバッファ層における前記厚み方向に成膜された部分の膜厚に対する前記厚み方向に対して傾斜した方向に成膜された部分の膜厚の比率よりも１に近いことを特徴とする、封止膜の形成方法。
前記バッファ層の原料は、ＨＭＤＳガス及び水素ガスであり、前記バリア層の原料は、ＨＭＤＳガス及び酸素ガスであることを特徴とする、請求項１に記載の封止膜の形成方法。
基材上に形成された、バッファ層と当該バッファ層より密度が高いバリア層とが交互に形成されてなる封止膜であり、
基材の表面に形成された前記バッファ層である第１のバッファ層と、
前記第１のバッファ層の表面に形成された前記バリア層である第１のバリア層と、
前記第１のバリア層の表面に形成された、前記第１のバッファ層と同じ原料からなる第２のバッファ層と、
を有し、
前記第１のバッファ層の密度は前記第２のバッファ層の密度よりも低く、前記第１のバッファ層における基材の厚み方向に成膜された部分の膜厚に対する当該厚み方向に対して傾斜した方向に成膜された部分の膜厚の比率は、前記第２のバッファ層における前記厚み方向に成膜された部分の膜厚に対する前記厚み方向に対して傾斜した方向に成膜された部分の膜厚の比率よりも１に近いことを特徴とする、封止膜。
前記バッファ層の原料は、ＨＭＤＳガス及び水素ガスであり、前記バリア層の原料は、ＨＭＤＳガス及び酸素ガスであることを特徴とする、請求項３に記載の封止膜。