JPH02431B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は電極を同軸型に配置し、電極間に生起
させたプラズマを利用して薄膜を作成する装置に
係わり、特に、可撓性基板に連続的に薄膜をコー
テイングする為の薄膜作成装置に関する。

従来、プラズマを利用して薄膜を作成する装置
であつて、膜を堆積させる基板を移動できるよう
にし、薄膜の作成を連続的に行い得るようにした
装置としては、第１図又は第２図に示したような
ものが知られている。

第１図は薄膜作成チヤンバ１内に高周波電極２
と回転自在なローラ型の接地電極３を対設すると
共に接地電極３の、一方の側に可撓性基板４を繰
り出す送出しリール５を、他方の側に可撓性基板
４を巻取る巻取りリール６を設置し、可撓性基板
４を、矢印７の如く、送出しリール５から巻取り
リール６へ移動させるようにしたスパツタ装置で
ある。又第２図は薄膜作成チヤンバ１内に、平行
平板型の高周波電極２と接地電極３を対設すると
共に、薄膜作成チヤンバ１の、一方の側に送出し
リール５を架設した送出し室８を設け、他方の側
に巻取りリール６を架設した巻取り室９を設け
て、可撓性基板４を、矢印７の如く、送出しリー
ル５から巻取りリール６へ移動させるようにした
プラズマCVD装置である。然し乍、これら第１
図及び第２図に示した薄膜作成装置は、何れも平
行平板型のプラズマ装置を応用した装置であつ
て、プラズマを生起させる為に薄膜作成チヤンバ
１内に流し込む反応ガスの使用効率若しくはスパ
ツタリング物利用効率の点で不利となる問題点が
あつた。

これらの効率の点では、前記高周波電極２と接
地電極３を同軸上に配置した、いわゆる同軸型の
スパツタ装置或いはプラズマCVD装置が優れて
いることが知られている。然し乍、従来の同軸型
の薄膜作成装置においては、膜を堆積させる基板
を移動させて、薄膜の作成を連続的にできるよう
にしたものが今までに堤供されていなかつた。

又、薄膜の作成に当つて、例えば用途が太陽電
池である場合のように、薄膜に所定のパターンを
描かせる必要がある場合には、膜を堆積させる基
板にマスクをかけて、パターニングをすることが
行なわれる。然し乍、上述した装置においては、
その構造上、パターニングを行えないという問題
点もあつた。

本発明は、上記のような問題点に鑑みてなされ
たもので、その目的とする所は、反応ガスの使用
効率若しくはスパツタリング物利用効率の点で優
れている同軸型のプラズマ装置を応用した装置で
あつて、薄膜の作成が連続的に行い得るようにし
た薄膜作成装置を提供することにある。

本発明の他の目的は薄膜の作成過程でパターニ
ングのできる薄膜作成装置を提供することにあ
る。

本発明によれば、薄膜作成チヤンバに隣接して
予備室を連設し、薄膜作成に有害なガスが前記薄
膜作成チヤンバ内へ混入するのを防止するととも
に、前記薄膜作成チヤンバ内に収容された電極を
中心軸をもつ同軸型に配置し、前記薄膜作成チヤ
ンバ内に被コーテイング物である可撓性基板の通
過通路をその断面形状が前記予備室より前記同軸
電極間の空間内でかつ前記中心軸を中心とした円
周上を通つて再び予備室に至るように形成し、前
記同軸型電極間に生起させたプラズマを利用して
前記可撓性基板上に薄膜を作成する装置におい
て、前記薄膜作成チヤンバ内の通過通路は、前記
可撓性基板の縁部と摺接もしくは係合し、かつ該
可撓性基板の移動と同期して駆動されるガイド枠
を介して形成されていることを特徴とする薄膜作
成装置が得られる。

又、本発明によれば、薄膜作成チヤンバ内の可
撓性基板が通過する通路を、可撓性基板の移動に
同期して駆動されるガイド枠を介して構成し、こ
のガイド枠に可撓性基板と密接するマスク板を配
した薄膜作成装置が得られる。

以下、本発明の実施例を添付の図面を参照して
説明する。

第３図は本発明による薄膜作成装置の一実施例
の構成を示した平面図であつて、円筒型のチヤン
バ１１の中心軸上に高周波電極１２を配置して薄
膜作成チヤンバ１３を構成し、薄膜作成チヤンバ
１３に隣接させて予備室１４を設置し、薄膜作成
チヤンバ１３と予備室１４を断面矩形の通路１
５，１６で連通させると共に、予備室１４に隣接
させてフイルム収納室１７を設置し、予備室１４
とフイルム収納室１７を断面矩形の通路１８，１
９で連通させている。

薄膜作成チヤンバ１３、予備室１４、及びフイ
ルム収納室１７には夫々真空排気系２０が接続さ
れて、各室１３，１４、及び１７が排気されると
共に、各室１３，１４、及び１７が夫々所定の真
空度に保たれるように差動排気構成になつてい
る。そしてフイルム収納室１７内には、薄膜を堆
積させるための基板となる可撓性のフイルム２１
の送出しリール２２と巻取りリール２３が回転自
在に架設してある。フイルム２１は送出しリール
２２より繰り出されて、通路１８を通過して予備
室１４内に入り、次いで通路１５を通過して薄膜
作成チヤンバ１３内に至り、薄膜作成チヤンバ１
３内からは通路１６を通過して再び予備室１４内
に入り、次いで通路１９を通過して再びフイルム
収納室１７内に入り、巻取りリール２３で巻取り
得るようになつている。

薄膜作成チヤンバ１３内には、通路１５に近接
して案内ローラ２４が、通路１６に近接して案内
ローラ２５が夫々立設されていると共に、高周波
電極１２の外側同軸上に、第４図に示したよう
な、ガイド枠２６が設置してあり、このガイド枠
２６を介して、薄膜作成チヤンバ１３内に導かれ
たフイルム２１が、高周波電極１２と同軸の円周
上を通過するように通路２７が形成されている。
然して予備室１４側より通路１５を通過して薄膜
作成チヤンバ１３内に入つたフイルム２１は、薄
膜作成チヤンバ１３内において、案内ローラ２４
とガイド枠２６の間隙を通り、フイルム２１の縁
部がガイド枠２６に摺接し乍通路に沿つて薄膜作
成チヤンバ１３内をほぼ一周する。その後、この
フイルム２１は、薄膜作成チヤンバ１３内の案内
ローラ２５とガイド枠２６の間隙を通り、通路１
６を通過して予備室１４側へと移動するようにな
つたている。

又、第３図において、２８は高周波電源、２９
はガイド枠２６の外側に配置したヒータ、３０は
ガス導入系３１は予備室１４内に設置した予備加
熱ランプを示している。更に、第３図及び第４図
において点線で示された４０は、フイルム２１に
伴走させるやや剛性のあるフイルムであつて、案
内ローラ２４，２５、テンシヨン付与ローラ４１
に沿い、フイルム２１の裏面及びヒータ２９の外
周を走る。これは、フイルム２１をガイド枠２６
に圧着して、フイルム２１にしわが発生するのを
防止するものである。従つてフイルム２１が充分
な剛性をもつときは省略できる。

上記のような構成において、各真空排気系２
０，２０及び２０を駆動させて薄膜作成チヤンバ
１３予備室１４、及びフイルム収納室１７を排気
すると共に、薄膜作成チヤンバ１３内にはガス導
入系３０を介して所定の反応ガス（例えばSiH₄
＋H₂＋B₂H₆）を導入し、高周波電極１２へ高周
波電源２８の高周波出力を与えると、高周波電極
１２とチヤンバ１１の器壁間に反応ガスのプラズ
マが生起されて、高周波電極１２の周囲に配され
たフイルム２１の表面に所定の薄膜を堆積させる
ことができる。そこで、フイルム収納室１７に架
設した送出しリール２２および巻取りリール２３
を駆動してフイルム２１を矢印３２の方向へ順次
移動させれば、フイルム２１の表面に連続的に薄
膜を堆積させることができる。このときフイルム
２１の表面に堆積された薄膜の厚さは、薄膜作成
チヤンバ１３内の圧力、高周波電源２８により投
入されるパワー、およびフイルム２１の移動速度
によつて決まる。

尚、フイルム２１は可撓性のものであれば材質
的には制限されず、高分子フイルムや、ステンレ
スその他の金属フイルムを薄膜作成用の基板とす
ることができる。又、予備室１４に設置した予備
加熱ランプ３１と薄膜作成チヤンバ１３内に設置
したヒータ２９は、フイルム２１に吸蔵されてい
る不純ガスを脱する際に使用されるもので、フイ
ルム２１は、予備室１４内で予備加熱ランプ３１
により予備加熱された後、薄膜作成チヤンバ１３
内でヒータ２９により本加熱される。

予備室１４（フイルム収納室１７も同様であ
る。）は、真空排気系２０を接続して薄膜作成チ
ヤンバ１３との間で差動排気構成としたが、要は
通路１５，１６を通して薄膜作成チヤンバ１３内
へ薄膜作成の作業上有害なガス（例えば酸素）が
侵入しなければ良いのであるから、予備室１４内
に無害なガスを送り込んで有害なガスを系外へ追
い出すようにしたガスパージ室としても良い。
又、この予備室１４は、後に示す実施例のよう
に、薄膜作成チヤンバ１３の前段側、即ちフイル
ム供給側と、後段側、即ちフイルム排出側を分離
して別室に構成しても良い。

次に、薄膜作成チヤンバ１３内に配置した同軸
型の電極構成についは、第３図に示したものは最
も一般的な構成であるが、高周波電源１２の内部
に永久磁石を配置したり、或いは薄膜作成チヤン
バ１３の外部にヘルムホルツコイル等の電磁石を
嵌装して、プラズマ生成空間に磁界を作用させ
て、プラズマ密度を制御できるようにしても良
い。前記永久磁石の場合、これを高周波電極１２
の軸方向で移動できる駆動機構を付設して、プラ
ズマに作用させる磁界を変化させるようにしても
良い。

又、第５図に示すように、高周波電極１２とフ
イルム２１の間に、高周波電極１２と同軸で円筒
状のメツシユ５０を配置しても良い。このメツシ
ユ５０を接地電位に置くことによつて、メツシユ
５０の内外をプラズマ空間なる放電空間と膜堆積
空間とに電気的に分離することができ、膜質の向
上並びに生産性の向上が図れる。第５図におい
て、５１は絶縁物である。

更にまた、第６図に示す如く、高周波電極１２
を、円筒状メツシユで構成しかつその筒の径を大
きくして、接地円筒状メツシユ５０に同心円状に
近接配置せしめるときは、電極１２，５０の狭い
間隙では放電を発生せず、それらの内部５２にて
強力な光を伴なう中空陰極放電を発生する。この
場合は、膜堆積空間と放電空間の分離が一層強力
となるほか、膜堆積速度は、強いプラズマ発生と
光化学的活性化作用の参加により更に速度を増
す。しかも膜質は良好である。

次にガイド枠２６は、第７図に示しように、フ
イルム２１の縁部との間で係合するようにするこ
ともできる。即ち、フイルム２１の縁部には係合
孔３３，３３を一定のピツチで穿設すると共に、
ガイド枠２６の当接部にはフイルム２１の係合孔
３３，３３と同一ピツチで係合突起３４，３４を
突設して、係合突起３４，３４が係合孔３３，３
３に順次嵌入掛止するようにしてある。この場
合、ガイド枠２６に対しては、これに、フイルム
巻取りの軽い力で容易に回転しうる構造を与える
か、又は送出しリール（第３図）および巻取りリ
ール２３（第３図）の周速と同期する駆動装置を
設けて、装置の運転中、ガイド枠２６を駆動する
ことは言うまでもない。このように駆動回転され
るガイド枠２６を介して、フイルム２１の移動通
路を構成した場合、比較的剛性の弱いフイルムで
もしわを生ずることなく搬送できる利点がある。
そしてフイルム２１との係合部を構成した円盤３
５，３５間には、図示した如く、フイルム２１の
内側面に密接するマスク板３６を張設しても良
い。このマスク板３６は、フイルム２１の移動と
周期して周回するから、フイルム２１に堆積する
膜に一定のパターンを描かせることが可能とな
る。

第８図および第９図は、第３図に示した本発明
の実施例の基本型を拡張して、薄膜作成チヤンバ
を複数室連設した実施例である。

第８図を参照すると、３室の薄膜作成チヤンバ
１３ａ，１３ｂ，１３ｃが連設されて、その一方
の側にフイルム収納室１７ａが通路１８を介して
配され、他方の側にはフイルム収納室１７ｂが通
路１９を介して配されている。又、各室１３ａ，
１３ｂ，１３ｃには夫々予備室１４ａ，１４ｂ，
１４ｃが通路１５ａ，１６ａ，１５ｂ，１６ｂ，
１５ｃ，１６ｃを介して配されている。可撓性を
有するフイルム２１は、フイルム収納室１７ａの
送出しリール２２から繰り出されて、３室の薄膜
作成チヤンバ１３ａ，１３ｂ，１３ｃ内を順次通
過した後、フイルム収納室１７ｂの巻取りリール
２３に巻取られる。然して、フイルム２１には三
層の膜を連続して形成させることができる。図中
３７ａ，３７ｂは、フイルム２１の表面（膜堆積
面）を保護する為の保護フイルムである。このよ
うに複数の薄膜作成チヤンバを連設する場合、必
ずしも同一薄膜作成方式のみによらず、目的に応
じチヤンバとプラズマCVDとスパツタリングを
使い分けることはもちろんである。

又、第９図を参照すると、３室の薄膜作成チヤ
ンバ１３ａ，１３ｂ，１３ｃを連設し、各薄膜作
成チヤンバ１３ａ，１３ｂ，１３ｃの前段側と後
段側に別室の予備室１４ａ，１４ｂ，１４ｃ，１
４ｄを設けてあり、薄膜作成チヤンバ１３ａの後
段側の予備室１４ｂが薄膜作成チヤンバ１３ｂの
前段側の予備室も兼ね、同様に薄膜作成チヤンバ
１３ｂの後段側の予備室１４ｃが薄膜作成チヤン
バ１３ｃの前段側の予備室を兼ねている。そして
各薄膜作成チヤンバ１３ａ，１３ｂ，１３ｃ内に
は、夫々高周波電極１２ａ，１２ｂ，１２ｃが水
平に設置されて、水平同軸の電極配置となつてい
る。この装置の場合、フイルム２１は、フイルム
収納室１７ａより予備室１４ａ、薄膜作成チヤン
バ１３ａ、予備室１４ｂ、薄膜作成チヤンバ１３
ｂ、予備室１４ｃ、薄膜作成チヤンバ１３ｃ、予
備室１４ｄの順に通過して、フイルム収納室１７
ｂへと移動して、第８図に示した例と同様に三層
膜を連続的に作成することができる。各薄膜作成
チヤンバ１３ａ，１３ｂ，１３ｃ内では、フイル
ム２１に対する通路２７ａ，２７ｂ，２７ｃが
180度の角度範囲に亘つて形成されており、フイ
ルム２１に対する膜の堆積は下向の状態で行なわ
れる。この実施例のように電極を水平に配置した
場合には、上向状態で膜を堆積すると、膜中に塵
埃の混入等の虞あり、膜の特性を損うので、膜の
堆積を下向で行うように通路２７ａ，２７ｂ，２
７ｃを形成することが望ましい。その角度範囲は
180度以下ということになるが、空間の利用率を
考慮すれば90度〜180度の範囲が好ましいと考え
られる。

以上、基本型の拡張例について説明したが、上
記以外にも様々な態様で実施できることは言うま
でもない。そしてこれらの実施装置においても、
基本型で説明した各種の変形例を採用することが
できることは勿論である。

以上に詳述した通り、本発明は、同軸型のプラ
ズマ装置を応用した装置であつて、膜を堆積させ
る基板である可撓性のあるフイルムを、膜堆積空
間に連続的に搬送できる装置であるので、反応ガ
スの使用効率若しくはスパツタリング物利用効率
を高く維持できると共に、可撓性のあるフイルム
に所望の膜を連続的に形成できる効果がある。更
に、薄膜作成チヤンバ内のフイルムに対する通路
を、フイルムの移動速度に同期して駆動されるガ
イド枠を介して構成し、このガイド枠にフイルム
と密接するマスク板を配することによつて、連続
的に形成される膜に一定のパターンを描かせるこ
ともできる効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来装置の一構成例を示した断面図、
第２図は従来装置の他の一構成例を示した断面
図、第３図は本発明による薄膜作成装置の一実施
例の構成を示した平面図、第４図は第３図のガイ
ド枠の一実施例の構造を示した一部破断面図、第
５図は本発明による薄膜作成装置の薄膜作成チヤ
ンバ一実施例の構成を示した概略図、第６図は本
発明による薄膜作成装置の薄膜作成チヤンバの他
の一実施例の構成を示した概略図、第７図は第３
図のガイド枠の他の一実施例の構造を示した一部
破断正面図、第８図は本発明による薄膜作成装置
の他の一実施例の構成を示した平面図、第９図は
本発明による薄膜作成装置の更に他の一実施例の
構成を示した正面図である。 １２，１２ａ，１２ｂ，１２ｃ……高周波電
極、１３，１３ａ，１３ｂ，１３ｃ……薄膜作成
チヤンバ、１４，１４ａ，１４ｂ，１４ｃ，１４
ｄ……予備室、１５，１５ａ，１５ｂ，１５ｃ…
…通路、１６，１６ａ，１６ｂ，１６ｃ……通
路、１７，１７ａ，１７ｂ……フイルム収納室、
１８，１９……通路、２１……フイルム、２２…
…送出しリール、２３……巻取りリール、２６…
…ガイド枠、２７，２７ａ，２７ｂ，２７ｃ……
通路、３１……予備加熱ランプ、３４……係合突
起、３６……マスク板、５０……円筒形メツシ
ユ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 薄膜作成チヤンバに隣接して予備室を連設
   し、薄膜作成に有害なガスが前記薄膜作成チヤン
   バ内へ混入するのを防止するとともに、前記薄膜
   作成チヤンバ内に収容された電極を中心軸をもつ
   同軸型に配置し、前記薄膜作成チヤンバ内に被コ
   ーテイング物である可撓性基板の通過通路をその
   断面形状が前記予備室より前記同軸電極間の空間
   内でかつ前記中心軸を中心とした円周上を通つて
   再び予備室に至るように形成し、前記同軸型電極
   間に生起させたプラズマを利用して前記可撓性基
   板上に薄膜を作成する装置において、前記薄膜作
   成チヤンバ内の通過通路は、前記可撓性基板の縁
   部と摺接もしくは係合し、かつ該可撓性基板の移
   動と同期して駆動されるガイド枠を介して形成さ
   れていることを特徴とする薄膜作成装置。 ２ 前記薄膜作成チヤンバは前記同軸型電極間に
   生起させたプラズマをとじ込める為の磁石を有し
   ている特許請求の範囲第１項記載の薄膜作成装
   置。 ３ 前記磁石が前記同軸型電極の中心電極内部に
   配置された永久磁石である特許請求範囲第２項記
   載の薄膜作成装置。 ４ 前記中心電極内部に配置された永久磁石が、
   該中心電極の軸方向に移動可能に配置されている
   特許請求の範囲第３項記載の薄膜作成装置。 ５ 前記磁石が前記薄膜作成チヤンバの外側に嵌
   装した電磁石である特許請求の範囲第２項記載の
   薄膜作成装置。 ６ 前記薄膜作成チヤンバは、前記同軸型電極間
   に生起させたプラズマ空間と前記可撓性基板の通
   過通路側の薄膜堆積空間とを電気的に分離する為
   の筒状メツシユを有している特許請求の範囲第１
   項記載の薄膜作成装置。 ７ 前記薄膜作成チヤンバの前記同軸型電極が、
   内部に中空陰極放電を有し、外部に前記可撓性基
   板の薄膜堆積空間を有する様な、同心円状でかつ
   筒状メツシユの、高周波電極と該高周波電極に近
   接する接地電極とから成る特許請求の範囲第１項
   記載の薄膜作成装置。 ８ 前記可撓性基板の移動と同期して駆動される
   ガイド枠が、前記可撓性基板の縁部との係合間に
   該可撓性基板の内側面に密接する様に張設された
   マスク板を有する特許請求の範囲第１項記載の薄
   膜作成装置。 ９ 前記薄膜作成チヤンバ内の前記通過通路が90
   度以上の角度範囲に亘つて形成してある特許請求
   の範囲第１項記載の薄膜作成装置。 １０ 前記薄膜作成チヤンバが複数室連設されて
   いる特許請求の範囲第１項記載の薄膜作成装置。