特開 2024-73001 電極および薄膜形成装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024073001

(43)【公開日】2024-05-29

(54)【発明の名称】電極および薄膜形成装置

(51)【国際特許分類】

   H05H 1/46 20060101AFI20240522BHJP

   C23C 16/509 20060101ALI20240522BHJP

【ＦＩ】

H05H1/46 L

C23C16/509

【審査請求】未請求

【請求項の数】9

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022183948

(22)【出願日】2022-11-17

(71)【出願人】

【識別番号】000219314

【氏名又は名称】東レエンジニアリング株式会社

(72)【発明者】

【氏名】藤元 高佳

【テーマコード（参考）】

2G084

4K030

【Ｆターム（参考）】

2G084AA05

2G084AA13

2G084BB07

2G084BB27

2G084BB32

2G084BB35

2G084CC13

2G084CC33

2G084DD03

2G084DD12

2G084DD13

2G084DD22

2G084FF32

2G084FF39

4K030AA06

4K030AA14

4K030FA04

4K030KA01

4K030KA12

4K030KA15

4K030KA26

4K030KA30

(57)【要約】

【課題】高周波電力が印加される電極の各部において温度にムラが生じることを抑制することができる電極および薄膜形成装置を提供することを目的とする。
【解決手段】導電性を有するアンテナ部と、前記アンテナ部の片側の端部である被給電部から前記アンテナ部に高周波電力を印加する電力付与部と、前記アンテナ部に沿って冷媒が流れるように冷媒を供給する冷媒供給部と、を備えた電極であって、前記冷媒供給部は、前記アンテナ部の前記被給電部側から冷媒を供給する構成とする。
【選択図】図２

【特許請求の範囲】

【請求項1】

導電性を有するアンテナ部と、
前記アンテナ部の片側の端部である被給電部から前記アンテナ部に高周波電力を印加する電力付与部と、
前記アンテナ部に沿って冷媒が流れるように冷媒を供給する冷媒供給部と、を備えた電極であって、
前記冷媒供給部は、前記アンテナ部の前記被給電部側から冷媒を供給することを特徴とする電極。

【請求項2】

前記アンテナ部の内部には、冷媒が流れる第１の冷却路が形成され、
前記アンテナ部の外側には、前記アンテナ部の外周との間に空間を形成するように前記アンテナ部の外周を囲うことによって冷媒が流れる第２の冷却路を形成するカバー部が設けられており、
前記冷媒供給部は、前記第１の冷却路と前記第２の冷却路に冷媒を供給することを特徴とする請求項１に記載の電極。

【請求項3】

前記第２の冷却路の前記被給電部の近傍における断面積は、前記第２の冷却路の前記被給電部の近傍以外の部分における断面積よりも大きいことを特徴とする請求項２に記載の電極。

【請求項4】

前記アンテナ部には、前記被給電部の近傍において前記第１の冷却路と前記第２の冷却路を連結する第１の連結孔が形成され、
前記冷媒供給部は、前記第１の冷却路に冷媒を供給し、前記第１の冷却路に供給された冷媒が前記第１の連結孔を介して前記第２の冷却路に供給されることを特徴とする請求項２又は請求項３に記載の電極。

【請求項5】

第１の冷却路には、冷媒が流れる方向における前記第１の連結孔よりも下流側で冷媒の流れを妨げる流路抵抗部が設けられることを特徴とする請求項４に記載の電極。

【請求項6】

前記アンテナ部には、冷媒が流れる方向において前記第１の連結孔よりも下流側で前記第１の冷却路と前記第２の冷却路を連結する第２の連結孔が形成されることを特徴とする請求項４に記載の電極。

【請求項7】

前記冷媒供給部により供給する冷媒は、ガスであることを特徴とする請求項２に記載の電極。

【請求項8】

前記冷媒供給部は、前記第１の冷却路と前記第２の冷却路のそれぞれに対して個別に冷媒を供給しており、
前記冷媒供給部により前記第１の冷却路に供給する冷媒は、液体であり、
前記冷媒供給部により前記第２の冷却路に供給する冷媒は、ガスであることを特徴とする請求項２に記載の電極。

【請求項9】

基材を収容するメインチャンバと、
前記メインチャンバ内に薄膜の原料となる原料ガスを供給する原料ガス供給部と、
前記原料ガスをプラズマ処理するための電極と、を備える薄膜形成装置であって、
前記電極は、導電性を有するアンテナ部と、
前記アンテナ部の片側の端部である被給電部から前記アンテナ部に高周波電力を印加する電力付与部と、
前記アンテナ部に沿って冷媒が流れるように冷媒を供給する冷媒供給部と、を備え、
前記冷媒供給部は、前記アンテナ部の前記被給電部側から冷媒を供給することを特徴とする薄膜形成装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、基材上に薄膜を形成するための電極および薄膜形成装置に関する。

【背景技術】

【0002】

有機ＥＬ、太陽電池等の電子デバイスは水や酸素に弱いため、その表面を封止膜で覆って、耐久性を向上させている。このような封止膜は、下記特許文献１に示すような薄膜形成装置により形成されている。

【0003】

この薄膜形成装置は、図７（ａ）に示すように帯状の基材９１０を収容するチャンバ９２０と、チャンバ９２０内で基材９１０をロールツーロールにより搬送する搬送部９３０と、チャンバ９２０内で放電を行う電極９４０と、薄膜（封止膜）の原料となる原料ガスをチャンバ９２０内に供給する原料ガス供給部９５０と、プラズマを形成するためのプラズマ形成ガスをチャンバ９２０内に供給するためのプラズマ形成ガス供給部９６０と、を備えている。

【0004】

そして、薄膜形成装置９００は、原料ガス供給部９５０によるチャンバ９２０内への原料ガスの供給、およびプラズマ形成ガス供給部９６０によるチャンバ９２０内へのプラズマ形成ガスの供給を行い、電極９４０による放電を行う。これにより、プラズマ形成ガスがプラズマ化し、このプラズマと原料ガスが反応することによって、搬送部９３０により搬送される基材９１０上に薄膜が形成される。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】特開２０１５－２１４７２６号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

ところで、上記薄膜形成装置９００の電極９４０は、図７（ｂ）に示すように導電性を有するアンテナ部９４１と、アンテナ部９４１に高周波電力を印加する電力付与部９４２を有し、電力付与部９４２により高周波電力をアンテナ部９４１に印加することによって放電を行っている。このとき、アンテナ部９４１の電力付与部９４２により高周波電力を印可された部分とその近傍が、その他の部分よりも高温になるため、電極９４０の各部における温度にムラが生じてしまっていた。これにより、電極９４０を用いた薄膜形成装置９００によって基材上に薄膜を形成するときに、電極９４０から基材９１０に伝わる熱にもムラが生じ、基材９１０に皺が生じる問題があった。

【0007】

本発明は上記問題を鑑みてなされたものであり、高周波電力が印加される電極の各部において温度にムラが生じることを抑制することができる電極および薄膜形成装置を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0008】

上記課題を解決するために本発明の電極は、導電性を有するアンテナ部と、前記アンテナ部の片側の端部である被給電部から前記アンテナ部に高周波電力を印加する電力付与部と、前記アンテナ部に沿って冷媒が流れるように冷媒を供給する冷媒供給部と、を備えた電極であって、前記冷媒供給部は、前記アンテナ部の前記被給電部側から冷媒を供給することを特徴としている。

【0009】

上記電極によれば、冷媒供給部は、電力付与部により高周波電力が印可される側のアンテナ部の片側の端部である被給電部側からアンテナ部に沿って冷媒が流れるように冷媒を供給している。すなわち、冷媒供給部は、電力供給部により高周波電力を印加されることによって他の部分よりも温度が高くなるアンテナ部の被給電部の近くからアンテナ部のもう一方の端部に向かって冷媒が流れるように冷媒を供給している。そのため、被給電部側以外の部分から冷媒を供給するよりも、被給電部とその近傍を冷却しやすくなる。これにより、電極の各部において温度にムラが生じることを抑制することができる。

【0010】

また、前記アンテナ部の内部には、冷媒が流れる第１の冷却路が形成され、前記アンテナ部の外側には、前記アンテナ部の外周との間に空間を形成するように前記アンテナ部の外周を囲うことによって冷媒が流れる第２の冷却路を形成するカバー部が設けられており、前記冷媒供給部は、前記第１の冷却路と前記第２の冷却路に冷媒を供給する構成にしてもよい。

【0011】

この構成によれば、カバー部によりアンテナ部の外周を囲うことによって、アンテナ部に異物が付着することを防ぐことができる。また、冷媒供給部により供給された冷媒が第１の冷却路と第２の冷却路を流れるため、アンテナ部を内外から冷却することができる。これにより、アンテナ部に異物が付着することを防ぎつつ、被給電部とその近傍をより冷却しやすくすることができる。

【0012】

また、前記第２の冷却路の前記被給電部の近傍における断面積は、前記第２の冷却路の前記被給電部の近傍以外の部分における断面積よりも大きい構成としてもよい。

【0013】

この構成によれば、被給電部の近傍において冷媒の流量が多くなるため、被給電部とその近傍をより冷却しやすくなる。

【0014】

また、前記アンテナ部には、前記被給電部の近傍において前記第１の冷却路と前記第２の冷却路を連結する第１の連結孔が形成され、前記冷媒供給部は、前記第１の冷却路に冷媒を供給し、前記第１の冷却路に供給された冷媒が前記第１の連結孔を介して前記第２の冷却路に供給される構成としてもよい。

【0015】

この構成によれば、冷媒供給部から第２の冷却路に直接冷媒を供給せずとも、第１の冷却路と第２の冷却路の両方に冷媒を供給することができる。

【0016】

また、第１の冷却路には、冷媒が流れる方向における前記第１の連結孔よりも下流側で冷媒の流れを妨げる流路抵抗部が設けられる構成としてもよい。

【0017】

この構成によれば、第１の連結孔を介して第１の冷却路から第２の冷却路に冷媒を供給しやすくなる。

【0018】

また、前記アンテナ部には、冷媒が流れる方向において前記第１の連結孔よりも下流側で前記第１の冷却路と前記第２の冷却路を連結する第２の連結孔が形成される構成としてもよい。

【0019】

この構成によれば、第１の連結孔により第１の冷却路から第２の冷却路に供給された冷媒の一部を、冷媒の流れる方向において第１の連結孔よりも下流側に設けられた第２の連結孔により第２の冷却路から第１の冷却路に戻すことができる。そのため、第２の冷却路で圧力が高くなることを抑制することができる。

【0020】

また、前記冷媒供給部により供給する冷媒は、ガスである構成としてもよい。

【0021】

この構成によれば、冷媒が液体であった場合と比べて、カバー部が破損した際に与える周囲への悪影響を防ぐことができる。

【0022】

また、前記冷媒供給部は、前記第１の冷却路と前記第２の冷却路のそれぞれに対して個別に冷媒を供給しており、前記冷媒供給部により前記第１の冷却路に供給する冷媒は、液体であり、前記冷媒供給部により前記第２の冷却路に供給する冷媒は、ガスである構成としてもよい。

【0023】

この構成によれば、冷媒供給部が、ガスよりも冷却能力が高い液体を第１の冷却路に供給し、冷媒が液体であった場合と比べてカバー部が破損した際に与える周囲への悪影響を防ぐことができるガスを第２の冷却路に供給している。これにより、冷却能力を維持しつつ、冷却カバー部が破損した際に与える周囲への悪影響を防ぐことができる。

【0024】

上記課題を解決するために本発明の薄膜形成装置は、基材を収容するメインチャンバと、前記メインチャンバ内に薄膜の原料となる原料ガスを供給する原料ガス供給部と、前記原料ガスをプラズマ処理するための電極と、を備える薄膜形成装置であって、前記電極は、導電性を有するアンテナ部と、前記アンテナ部の片側の端部である被給電部から前記アンテナ部に高周波電力を印加する電力付与部と、前記アンテナ部に沿って冷媒が流れるように冷媒を供給する冷媒供給部と、を備え、前記冷媒供給部は、前記アンテナ部の前記被給電部側から冷媒を供給することを特徴としている。

【0025】

上記薄膜形成装置によれば、冷媒供給部によって電力付与部により高周波電力が印可される側のアンテナ部の片側の端部である被給電部側からアンテナ部に沿って冷媒が流れるように冷媒を供給する電極を有している。すなわち、冷媒供給部によって電力供給部により高周波電力を印加されることによって他の部分よりも温度が高くなるアンテナ部の被給電部の近くからアンテナ部のもう一方の端部に向かって冷媒が流れるように冷媒を供給している電極を有している。そのため、電極の各部において温度にムラが生じることを抑制することができる。これにより、基材上に薄膜を形成するときに、電極から基材に伝わる熱にムラが生じることを防ぐことができる。

【発明の効果】

【0026】

本発明の電極および薄膜形成装置によれば、高周波電力が印加される電極の各部において温度にムラが生じることを抑制することができる。

【図面の簡単な説明】

【0027】

【図1】本発明の一実施形態における薄膜形成装置を概略的に示す図である。

【図2】本発明の第一実施形態における電極を説明するための図である。

【図3】本発明の第一実施形態における電極を説明するための図である。

【図4】本発明の第二実施形態における電極を説明するための図である。

【図5】本発明の一実施形態における電極の１つのバリエーションを示す図である。

【図6】本発明の一実施形態における電極の１つのバリエーションを示す図である。

【図7】従来の薄膜形成装置および電極を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0028】

〔第一実施形態〕
本発明の第一実施形態における電極および薄膜形成装置について図面を参照しながら説明する。なお、以下の説明では、直交座標系の３軸をＸ、Ｙ、Ｚとし、水平方向をＸ軸方向、Ｙ軸方向と表現し、ＸＹ平面と垂直な方向（つまり、鉛直方向）をＺ軸方向と表現する。

【0029】

図１は、本実施形態における薄膜形成装置１００を概略的に示す図である。図２および図３は、本実施形態における電極４を説明するための図であり、図２は電極４を示す図であり、図３（ａ）は電極の一部を拡大して示す図であり、図３（ｂ）は図３（ａ）のＡ‐Ａ矢視断面図である。

【0030】

本実施形態における薄膜形成装置１００は、図１に示すように基材１１を搬送する搬送部１と、搬送部１を収容するメインチャンバ２と、薄膜を形成する成膜チャンバ３と、を有している。この薄膜形成装置１００は、搬送部１により搬送される基材１１の所定面に成膜チャンバ３により薄膜を形成する。

【0031】

本実施形態における基材Ｗは、一方向に延びる帯状の部材であり、たとえば、プラスチック、シリコン、紙、布、ガラス、金属等を材質として形成されている。また、基材Ｗは、カラーフィルター、バイオテンプレート、太陽電池や有機ＥＬ等のようなデバイスの構成部材であってもよい。この基材Ｗ上に薄膜を形成することによって、基材Ｗへの水分の浸入を効果的に防止することができる。すなわち、耐水性に優れた部材が形成される。

【0032】

本実施形態における薄膜は、基材１１の表面を封止する封止膜であり、ＳｉＯ２により構成される。この薄膜は、水分に対するバリア性を有している。また、薄膜は、成膜チャンバ３によりプラズマ形成ガスをプラズマ化してラジカルを発生させ、このラジカルと原料ガスを反応させることによって生成される成膜粒子が基材Ｗ上に堆積することで形成される。なお、本実施形態におけるプラズマ形成ガスは、Ｏ２（酸素）ガスである。また、本実施形態における原料ガスは、ＨＭＤＳ（ヘキサメチルジシラザン）ガスである。

【0033】

本実施形態における搬送部１は、基材１１を搬送するためのものであり、図１に示すように基材１１を巻き出す巻出ロール１２と、基材１１を巻き取る巻取ロール１３と、巻出ロール１２と巻取ロール１３の間に配置され基材１１を搬送するメインロール１４と、を有している。この搬送部１が有する各々のロールは、円柱状に形成され、この円柱の中心軸を回転軸として回転する。

【0034】

巻出ロール１２は、図示しない制御部により回転を駆動制御され、基材１１の巻き出し量を調節しながら基材１１の巻き出しを行う。なお、制御部は、たとえば汎用のコンピューター装置によって構成されている（以下の説明でも同様に扱う）。また、巻取ロール１３は、巻出ロール１２と同様に制御部により回転を駆動制御され、基材１１に所定の張力を付与しながら基材１１の巻き取りを行う。ここで、基材１１に所定の張力を付与するとは、基材１１に必要以上の張力がかからずに巻出ロール１２から巻き出された基材１１が巻取ロール１３に巻き取られるまでに撓まないようにすることが可能な張力を基材１１に付与することである。

【0035】

メインロール１４は、基材１１の姿勢を保ちつつ、上流側の巻出ロール１２から巻き出された基材１１を下流側の巻取ロール１３に搬送するためのものである。このメインロール１４は、巻出ロール１２と巻取ロール１３よりも大径の略円柱形状に形成され、巻出ロール１２と巻取ロール１３の間に配置されている。

【0036】

また、メインロール１４の外周面は、周方向の曲率が一定の曲面となる形成されており、成膜チャンバ３と対向している。そして、メインロール１４は、巻出ロール１２および巻取ロール１３の回転に応じて制御部により回転を駆動制御され、基材１１がメインロール１４の外周面に当接することによって基材１１に所定の張力を付与しながら搬送する。これにより、基材１１全体が張った状態で、基材１１の所定面（以下、基材１１の成膜面と呼ぶ）を成膜チャンバ３と対向させながら、基材１１を搬送する。

【0037】

これら構成により、搬送部１は、基材１１を張った状態で搬送することができるため、成膜チャンバ３により成膜を行うときに基材１１がばたつくことを防ぐことができる。また、基材１１上に形成される薄膜の膜厚精度が向上するとともに、基材１１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１４の曲率半径を大きくすることにより、基材１１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、薄膜が形成された後の基材１１に反りが生じることを防ぐことができる。

【0038】

メインチャンバ２は、メインロール１４を収容し、チャンバ内の圧力を一定に保つためのものである。本実施形態におけるメインチャンバ２は、図１に示すように断面が略五角形になるように形成されたケーシングであり、その内部に巻出ロール１２、巻取ロール１３、およびメインロール１４が収容されている。すなわち、メインチャンバ２の内部には、搬送部１が収容されている。また、メインチャンバ２には、図示しない真空ポンプが接続されており、この真空ポンプを作動させることにより、メインチャンバ２内の圧力を制御できるようになっている。このメインチャンバ２内に搬送部１を設けることによって、基材１１や薄膜が形成された後の基材１１が大気に曝されることを防ぐことができる。

【0039】

成膜チャンバ３は、基材１１上に薄膜を形成するためのものである。本実施形態では、図１に示すように同じ構造の成膜チャンバ３がメインチャンバ２内に２つ設けられており、上流側から順に第１の成膜チャンバ３ａ、第２の成膜チャンバ３ｂが設けられている。以下の説明では、第１の成膜チャンバ３ａと第２の成膜チャンバ３ｂを区別しない場合には、単に成膜チャンバ３と呼ぶ。

【0040】

これら第１の成膜チャンバ３と第２の成膜チャンバ３ｂは、図１に示すようにメインロール１４の外径側に間仕切り部３１を設けることにより形成されている。具体的には、メインロール１４の外径側には、略板状の３つの間仕切り部３１がメインチャンバ２の内壁からメインロール１４の外周面に向かって延びるように設けられていることによって、メインロール１４の外周面と間仕切り部３１とメインチャンバ２の壁面とで形成される成膜チャンバ３が２つ形成されている。これにより、メインロール１４に沿って基材１１が搬送されると、１つ目の間仕切り部３１を通過した基材１１が第１成膜チャンバ３ａに搬送され、２つ目の間仕切り部３１を通過した基材１１が第２成膜チャンバ３ｂに搬送される。これにより、第１成膜チャンバ３ａおよび第２成膜チャンバ３ｂのそれぞれにより基材１１上に順次薄膜が積層して形成されるようになっている。

【0041】

また、各々の成膜チャンバ３には、図示しない真空ポンプが接続されており、この真空ポンプを作動させることによって、各々の成膜チャンバ３内を所定の圧力に設定することが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各々の成膜チャンバ３を減圧する。

【0042】

そして、各々の成膜チャンバ３には、基材１１上に薄膜を形成する処理を行うための成膜源として、プラズマ化学気相成長法（Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ法）を用いた成膜源が設けられている。本実施形態における成膜源は、放電用の電極４と、プラズマを形成するためのプラズマ形成ガスを成膜チャンバ３内に供給するプラズマ形成ガス供給部７と、薄膜の原料となる原料ガスをメインチャンバ２内に供給する原料ガス供給部８のことである。

【0043】

電極４は、プラズマを形成するために放電を行うものである。本実施形態における電極４は、略Ｕ字状の誘導結合型の電極であり、図２に示すように銅などの導電性を有する材料により構成されるアンテナ部４１の一部を、石英などの誘電性を有する材料により構成されるカバー部４２で覆うことによって形成され、成膜チャンバ３内のほぼ中央部に配置されている。この電極４は、アンテナ部４１とカバー部４２に加えて、図２に示すようにアンテナ部４１に高周波電力を印加する電力付与部５と、アンテナ部４１に沿って冷媒が流れるように冷媒を供給する冷媒供給部６と、を有している。本実施形態における冷媒は、水である。なお、冷媒は、水系、不凍液系、アルコール系、フッ素系などの液体であればよく、たとえばイオン交換水であってもよい。

【0044】

アンテナ部４１は、図２に示すように２本の直線部４１ａ、直線部４１ｂと、直線部４１ａと直線部４１ｂを折り返して繋げる折り返し部４１ｃによって略Ｕ字状に構成されている。具体的に説明する。直線部４１ａは、基材１１の長手方向と直交する基材１１の幅方向（図２におけるＹ軸方向）に位置するメインチャンバ２の壁面を外側から貫通してメインチャンバ２内に入り、貫通したメインチャンバ２の壁面と対面するメインチャンバ２の壁面を貫通するように延びている。直線部４１ｂは、直線部４１ａと平行になるようにメインチャンバ２の壁面を貫通してメインチャンバ２内に入り、その壁面と対面するメインチャンバ２の壁面を貫通するように延びている。折り返し部４１ｃは、直線部４１ａの端部と直線部４１ｂの端部とを接続し、直線部４１ａと直線部４１ｂとで略Ｕ字状の形状になるよう形成されている。すなわち、アンテナ部４１は、略Ｕ字状に形成されるとともに、直線状に延びる直線部４１ａおよび直線部４１ｂの一部を残してメインチャンバ２内に収容され、それ以外の部分がメインチャンバ２外に位置するよう形成されている。

【0045】

また、アンテナ部４１は、図２および図３（ｂ）に示すように中心に空洞を有する管状に形成されており、この空洞に冷媒が流れるようになっている。この空洞部を以下の説明では第１の冷却路４３と呼ぶ。

【0046】

カバー部４２は、アンテナ部４１の外側に設けられた保護部材であり、本実施形態では、図２に示すように２つ設けられている。以下の説明では、２つのカバー部４２のそれぞれをカバー部４２ａ、カバー部４２ｂと呼び、区別しない場合には単にカバー部４２と呼ぶ。そして、本実施形態では、図２および図３（ｂ）に示すようにアンテナ部４１の外周との間に空間を形成するように直線部４１ａの全周を囲うようカバー部４２ａが設けられ、直線部４１ｂの全周を囲うようカバー部４２ｂが設けられている。本実施形態では、冷媒がアンテナ部４１とカバー部４２の間の空間に流れるようになっている。この空間を以下の説明では第２の冷却路４４と呼ぶ。また、カバー部４２の両端部とアンテナ部４１との間には、Ｏリングなどのシール部材Ｇが設けられている。これにより、第２の冷却路４４から冷媒が漏れ出ることを防いでいる。

【0047】

電力付与部５は、一般的に用いられる高周波電源である。この電力付与部５は、アンテナ部４１の片側の端部からアンテナ部４１に対して高周波電力を印加するようになっており、本実施形態では、図２に示すように直線部４１ａの折り返し部４１ｃと接続されていない方の端部から高周波電力を印加している。そして、電力付与部５により高周波電力を印加されたアンテナ部４１の周囲に電界が発生する。すなわち、アンテナ部４１は放電を行う。これにより、プラズマ形成ガスがプラズマ化する。なお、以下の説明では、電力付与部５により高周波電力を印加されるアンテナ部４１の片側の端部を被給電部４５と呼ぶ。

【0048】

冷媒供給部６は、第１の冷却路４３と第２の冷却路４４に冷媒を供給するためのものであり、図２に示すように冷媒を貯留するタンク６１と、タンク６１と第１の冷却路４３を接続する供給路６２と、を有している。本実施形態では、供給路６２が被給電部４５側の第１の冷却路４３に接続されている。また、供給路６２には図示しないポンプが設けられており、このポンプを駆動させることによって、タンク６１内の冷媒を供給路６２を介して被給電部４５側から第１の冷却路４３に供給する。

【0049】

また、第１の冷却路４３と第２の冷却路４４から冷媒を排出するための排出部６３が設けられている。排出部６３は、図２に示すようにアンテナ部４１の被給電部４５とは別の端部側の第１の冷却路４３に設けられており、この排出部６３から冷媒を排出するようになっている。

【0050】

これら構成により、電極４はアンテナ部４１を冷却しながら放電を行う。

【0051】

ここで、アンテナ部４１には、図３（ａ）および図３（ｂ）に示すように被給電部４５の近傍において第１の冷却路４３と第２の冷却路４４を連結する第１の連結孔４６が形成されている。この第１の連結孔４６は、アンテナ部４１の周方向に複数設けられている。これら第１の連結孔４６を介することによって、冷媒供給部６により第１の冷却路４３に供給された冷媒が第２の冷却路４４に供給される。これにより、アンテナ部４１を内外から冷却することができる。

【0052】

また、第２の冷却路４４の被給電部４５の近傍における断面積は、第２の冷却路４４の前記被給電部の近傍以外の部分における断面積よりも大きくなっている。本実施形態では、図３（ａ）に示すように被給電部４５の近傍におけるアンテナ部４１を被給電部４５に向かって径が小さくなるテーパ形状になるよう形成することによって、第２の冷却路４４の被給電部４５の近傍における断面積を第２の冷却路４４の前記被給電部の近傍以外の部分における断面積よりも大きくしている。

【0053】

具体的には、図３（ａ）に示すように被給電部４５の近傍におけるアンテナ部４１の外周面を、アンテナ部４１の冷媒が流れる方向における第１の連結孔４６のすぐ下流側の部分から傾斜させ、この傾斜の開始位置におけるアンテナ部４１の径が小さく、傾斜の終了位置に向かってアンテナ部４１の径が大きくなるように形成している。なお、アンテナ部４１の外周面の傾斜は、傾斜を開始した位置から所定の間隔を空けた位置で終了している。ここでいう所定の間隔とは、アンテナ部４１の被給電部４５から高周波電力を印加された状態において被給電部４５とその近傍よりも比較的に低温となる部分までの間隔のことである。そして、アンテナ部４１は、傾斜の終了位置から被給電部４５とは反対側の端部にわたって径が一定の大きさになるよう形成されている。これにより、その部分の第２の冷却路４４の断面積を第２の冷却路４４の前記被給電部の近傍以外の部分における断面積よりも大きくすることができ、被給電部４５の近傍における第２の冷却路４４に流れる冷媒の量を多くすることができる。

【0054】

また、第１の冷却路４３には、冷媒が流れる方向における第１の連結孔４６よりも下流側で冷媒の流れを妨げる流路抵抗部４７が設けられている。本実施形態における流路抵抗部４７は、図３（ａ）および図３（ｂ）に示すように冷媒が流れる方向と直交する方向におけるアンテナ部４１の中心を通るようにアンテナ部４１の内周面の一部からその一部と対向する部分に向かって延びるように形成された棒状のシャフトである。この流路抵抗部４７を、第１の冷却路４３の冷媒が流れる方向における第１の連結孔４６よりも下流側に設けることによって、第１の冷却路４３を流れる冷媒の流れが妨げられ、第１の連結孔４６を介して第１の冷却路４３から第２の冷却路４４に冷媒が流れやすくなる。

【0055】

また、アンテナ部４１には、冷媒が流れる方向において第１の連結孔４６よりも下流側で第１の冷却路４３と第２の冷却路４４を連結する第２の連結孔４８が形成されている。第２の連結孔４８は、図３（ａ）に示すように前述した被給電部４５の近傍におけるアンテナ部４１を厚み方向テーパ形状に形成するための傾斜の終了位置に形成され、アンテナ部４１の周方向に複数設けられている。これら第２の連結孔４８を介することによって、第２の冷却路４４を流れる冷媒の一部が第１の冷却路４３に供給される。すなわち、第１の連結孔４６を介して第１の冷却路４３から第２の冷却路４４に供給された冷媒の一部が、第２の連結孔４８を介して第２の冷却路４４から第１の冷却路４３に戻される。

【0056】

また、アンテナ部４１には、冷媒が流れる方向において第２の連結孔４８よりも下流側で第１の冷却路４３と第２の冷却路４４を連結する第３の連結孔４９ａが形成されている。第３の連結孔４９ａは、図２に示すように冷媒が流れる方向において下流側に位置するカバー部４２ａの端部の近傍に形成され、アンテナ部４１の周方向に複数設けられている。これら第３の連結孔４９ａを介することによって、第２の連結孔４８を介して第２の冷却路４４から第１の冷却路４３に戻されなかった残りの冷媒が、第１の冷却路４３に戻される。

【0057】

また、アンテナ部４１には、冷媒が流れる方向において第３の連結孔４９ａよりも下流側で第１の冷却路４３と第２の冷却路４４を連結する第４の連結孔４９ｂが形成されている。第４の連結孔４９ｂは、図２に示すように冷媒が流れる方向において上流側に位置するカバー部４２ｂの端部の近傍に形成され、アンテナ部４１の周方向に複数設けられている。これら第４の連結孔４９ｂを介することによって、第１の冷却路４３を流れる冷媒の一部が第１の冷却路４４に供給される。すなわち、第２の連結孔４８および第３の連結孔４９ａを介して第２の冷却路４４から第１の冷却路４３に戻された冷媒を含む第１の冷却路４３に流れる冷媒の一部が、第２の冷却路４４に再び供給される。

【0058】

また、アンテナ部４１には、冷媒が流れる方向において第４の連結孔４９ｂよりも下流側で第１の冷却路４３と第２の冷却路４４を連結する第５の連結孔４９ｃが形成されている。第５の連結孔４９ｃは、図２に示すように冷媒が流れる方向において下流側に位置するカバー部４２ｂの端部の近傍に形成され、アンテナ部４１の周方向に複数設けられている。これら第５の連結孔４９ｃを介することによって、第４の連結孔４９ｂを介して第１の冷却路４３から第２の冷却路４４に供給された冷媒が、第１の冷却路４３に再び戻される。これにより、アンテナ部４１の被給電部４５とは別の端部側の第１の冷却路４３に設けられた排出部６３により冷媒を排出することができる。

【0059】

プラズマ形成ガス供給部７は、プラズマを形成するためのプラズマ形成ガスを成膜チャンバ３内に供給するためのものであり、図示しないノズルにより成膜チャンバ３内にプラズマ形成ガスを供給する。ここで、電極４は、プラズマ形成ガス供給部７により成膜チャンバ３内にプラズマ形成ガスを供給したあとに放電を行う。これにより、プラズマ形成ガスがプラズマ化し、成膜チャンバ３内の電極４の各々の直線部４１の周囲にプラズマ雰囲気が形成される。このプラズマ雰囲気内において、原料ガスと反応するラジカルが発生し、このラジカルと原料ガスが反応することによって、成膜粒子が生成される。

【0060】

原料ガス供給部８は、薄膜の原料となる原料ガスをメインチャンバ２内に供給するためのものであり、図示しないノズルによりメインロール１４に搬送される基材１１の成膜面と成膜チャンバ３との間に原料ガスを供給する。この供給された原料ガスとラジカルが反応することによって、成膜粒子が形成される。この成膜粒子が、基材１１の成膜面に堆積することによって、薄膜が形成される。ここで、基材１１が搬送部１により各々の成膜チャンバ３を経由するように搬送されるため、各々の成膜チャンバ３により生成された成膜粒子が基材１１の成膜面に堆積し、所定の厚さの薄膜が形成される。

【0061】

これら構成により電極４および薄膜形成装置１００は、高周波電力が印加される電極４の各部において温度にムラが生じることを抑制することができる。

【0062】

具体的に説明する。図７（ｂ）に示す従来の電極９４０では、アンテナ部９４１の電力付与部９４２により高周波電力を印可された部分とその近傍がその他の部分よりも高温になるため、電極９４０の各部における温度にムラが生じてしまっていた。そして、図７（ａ）に示す従来の電極９４０を用いた薄膜形成装置９００によって基材９１０の成膜面に薄膜を形成する場合、電極９４０から基材９１０に伝わる熱にもムラが生じ、基材９１０に皺が生じる可能性があった。

【0063】

これに対して本実施形態における電極４は、冷媒供給部６によって電力付与部５により高周波電力が印可される側のアンテナ部４１の片側の端部である被給電部４５側からアンテナ部４１に沿って冷媒が流れるように冷媒を供給している。すなわち、冷媒供給部６は、電力供給部５により高周波電力を印加されることによって他の部分よりも温度が高くなるアンテナ部４１の被給電部４５の近くからアンテナ部４１のもう一方の端部に向かって冷媒が流れるように冷媒を供給している。そのため、被給電部４５側以外の部分から冷媒を供給するよりも、被給電部４５とその近傍を冷却しやすくなる。これにより、電極４の各部において温度にムラが生じることを抑制することができる。

【0064】

本実施形態における薄膜形成装置１００は、各部における温度にムラが生じることを抑制可能な電極４を用いて基材１１に薄膜を形成しているため、電極４から基材１１に伝わる熱にもムラが生じることを防ぐことができる。これにより、基材１１に皺が生じることを防ぐことができる。

【0065】

また、本実施形態における電極４は、カバー部４２によりアンテナ部４１の外周を囲っているため、アンテナ部４１に異物が付着することを防ぐことができる。また、カバー部４２は、アンテナ部４１の外周との間に冷媒が流れるための空間である第２の冷却路４４を形成するように設けられているため、第１の冷却路４３だけでなく第２の冷却路４４にも冷媒を流すことができ、アンテナ部４１を内外から冷却することができる。これにより、アンテナ部４１に異物が付着することを防ぎつつ、被給電部４５とその近傍をより冷却しやすくすることができる。また、カバー部４２を設けることによって、プラズマがアンテナ部４１に接することを防ぐことができる。これにより、アンテナ部４１でアークが発生することを防ぎ、アンテナ部４１は安定した放電を行うことができる。

【0066】

また、本実施形態における第２の冷却路４４の被給電部４５の近傍における断面積は、第２の冷却路４４の前記被給電部の近傍以外の部分における断面積よりも大きくなっているため、被給電部４５の近傍における冷媒の流量を多くすることができる。これにより、被給電部４５とその近傍をより冷却しやすくなる。

【0067】

また、本実施形態では、第２の冷却路４４の被給電部４５の近傍における断面積を、第２の冷却路４４の前記被給電部の近傍以外の部分における断面積よりも大きくするために、アンテナ部４１の被給電部４５の近傍における部分から傾斜させ、この傾斜の開始位置におけるアンテナ部４１の径が小さく、傾斜の終了位置に向かってアンテナ部４１の径が大きくなるようにアンテナ部４１を形成している。このアンテナ部４１の傾斜している部分は、傾斜していない部分よりも基材１１と離れている。そのため、アンテナ部４１の傾斜している部分の熱は、傾斜していない部分の熱よりも基材１１へ伝わりにくくなっている。これにより、電極４から基材１１に伝わる熱にムラが生じることを防ぐことができ、基材１１に皺が生じることを防ぐことができる。

【0068】

また、本実施形態におけるアンテナ部４１には、第１の連結孔４６が形成されているため、冷媒供給部６から第２の冷却路４４に直接冷媒を供給せずとも、第１の冷却路４３と第２の冷却路４４の両方に冷媒を供給することができる。これにより、タンク６１と第２の連結路４４を接続するための供給路６２は不要になるため、電極４が大型化することを防ぐことができる。

【0069】

また、本実施形態における第１の冷却路４３の冷媒が流れる方向における第１の連結孔４６よりも下流側には、流路抵抗部４７が設けられているため、第１の冷却路４３を流れる冷媒の流れを妨げることができる。これにより、第１の冷却路４３を流れる冷媒を、第１の連結孔４６を介して第２の冷却路４４に供給しやすくなる。

【0070】

また、本実施形態におけるアンテナ部４１には、第２の連結孔４８が形成されているため、第２の冷却路４４で圧力が高くなることを防ぐことができる。具体的には、本実施形態における第２の冷却路４４の被給電部４５の近傍における断面積は、第２の冷却路４４の前記被給電部の近傍以外の部分における断面積よりも大きくなっているため、第２の冷却路４４の被給電部４５の近傍における冷媒の容量は第２の冷却路４４の前記被給電部の近傍以外の部分における冷媒の容量よりも多くなっている。すなわち、第２の冷却路４４では、冷媒の容量が多い部分から少ない部分に冷媒が流れるようになっている。これにより、第２の連結孔４８が形成されていない場合、第２の冷却路４４の被給電部４５の近傍における断面積よりも断面積が小さくなっている部分で冷媒の圧力が大きくなり、アンテナ部４１とカバー部４２が破損する可能性がある。

【0071】

これに対して本実施形態では、第２の連結孔４８が、冷媒が流れる方向における第１の連結孔４６の下流側であって、アンテナ部４１をテーパ形状に形成するための傾斜の終了位置に形成されている。そのため、第２の冷却路４４の断面積が大きい部分から断面積が小さい部分に冷媒が流入する前に、第２の連結孔４８を介して冷媒の一部を第２の冷却路４４から第１の冷却路４３に戻すことができる。これにより、第２の冷却路４４で圧力が高くなることを抑制することができる。

【0072】

なお、本実施形態では、冷媒供給部６が、第１の冷却路４３と第２の冷却路４４に供給する冷媒として液体を用いている例を説明したが、冷媒としてガスを用いてもよい。この場合、冷媒が液体であった場合と比べて、カバー部４２が破損した際に与える周囲への悪影響を防ぐことができる。

【0073】

具体的には、本実施形態のように電極４を薄膜形成装置１００に用いる場合、生成した成膜粒子が電極４上に堆積して薄膜が形成されて薄膜の応力によってカバー部４２が破損することがある。ここで、第２の冷却路４４を流れる冷媒が液体だった場合、成膜チャンバ３内に液体が飛散して薄膜形成装置１００が故障する可能性があった。これに対して、本実施形態における冷媒供給部６は、第１の冷却路４３と第２の冷却路４４に供給する冷媒としてガスを用いているため、カバー部４２が破損したとしても冷媒が液体であった場合と比べて薄膜形成装置１００を故障させるなどの周囲への悪影響を防ぐことができる。

【0074】

〔第二実施形態〕
次に本発明の第二実施形態における電極４および薄膜形成装置１００について図４を用いて説明する。本実施形態における電極４は、冷媒供給部６により第１の冷却路４３と第２の冷却路４４のそれぞれに対して個別に異なる冷媒を供給する点で第一実施形態と異なっている。なお、以下の説明では、第一実施形態と同様の点について具体的説明を省略し、相違する部分を中心に説明する。

【0075】

図４は、本実施形態における電極４を説明するための図である。

【0076】

本実施形態における冷媒供給部６は、冷媒である液体を貯留するタンク６４と、タンク６４と第１の冷却路４３を接続する供給路６５と、冷媒であるガスを貯留するタンク６６と、タンク６６と第２の冷却路４４を接続する供給路６７と、を有している。なお、本実施形態では、タンク６６と供給路６７は、図４に示すように２つずつ設けられており、そのそれぞれが冷媒が流れる方向において上流側に位置するカバー部４２ａとカバー部４２ｂのそれぞれの端部側から冷媒であるガスを第２の冷却路４４に供給するよう設けられている。

【0077】

そして、供給路６５には図示しないポンプが設けられており、このポンプを駆動させることによって、タンク６４から第１の冷却路４３に液体を供給する。また、各々の供給路６７には図示しないファンが設けられており、このファンを駆動させることによって、タンク６６から第２の冷却路４４にガスを供給する。

【0078】

なお、本実施形態におけるアンテナ部４１には、第１の連結孔４６、流路抵抗部４７、第２の連結孔４８、第３の連結孔４９ａ、第４の連結孔４９ｂ、および第５の連結孔４９ｃは設けず、第１の冷却路４３には冷媒として液体のみがアンテナ部４１に沿って流れ、第２の冷却路４４には冷媒としてガスのみがアンテナ部４１に沿って流れるようになっている。そして、本実施形態における薄膜形成装置１００は、この構成の電極４を用いて基材１１の成膜面に薄膜を形成する。

【0079】

このように上記実施形態における電極４および薄膜形成装置１００は、電極４における冷却能力を維持しつつ、カバー部４２が破損した際に与える周囲への悪影響を防ぐことができる。

【0080】

具体的に説明する。一般的にガスは液体よりも温度が高くなりやすくなっているため、冷媒としての冷却能力は液体よりも劣っている。そのため、第１の実施形態のようにアンテナ部４１を冷却する冷媒としてガスのみを用いた場合、液体のみを用いる場合よりもアンテナ部４１の冷却能力が低下する。一方で、アンテナ部４１を冷却する冷媒として液体のみを用いてカバー部４２が破損してしまった場合、ガスのみを用いる場合よりも周囲に与える悪影響が大きくなってしまう。

【0081】

これに対して本実施形態では、冷媒供給部６が、ガスよりも冷却能力が高い液体を第１の冷却路４３に供給し、冷媒が液体であった場合と比べてカバー部４２が破損した際に与える周囲への悪影響を防ぐことができるガスを第２の冷却路４４に供給している。これにより、冷却能力を維持しつつ、冷却カバー部が破損した際に与える周囲への悪影響を防ぐことができる。

【0082】

以上、本発明の実施形態について図面を参照して詳述したが、各実施形態における構成およびそれらの組み合わせ等は一例であり、本発明の趣旨から逸脱しない範囲内で、構成の付加、省略、置換、およびその他の変更が可能である。たとえば、上記実施形態では、薄膜形成装置１００により形成する薄膜がＳｉＯ２により構成される例について説明したが、これに限らず、たとえばＳｉＮやＳｉＣＮにより構成されてもよい。

【0083】

また、上記実施形態では、電極４が略Ｕ字状の誘導結合型の電極である例について説明したが、これに限らず、たとえば図５に示すような直線状に形成された電極であってもよい。

【0084】

また、上記実施形態では、カバー部４２がアンテナ部４１の一部を囲うように設けられている例について説明したが、少なくともカバー部４２が少なくともアンテナ部４１の成膜チャンバ３内に位置する部分を囲うように設けられていれば特に限定しない。たとえば、図６に示すようにカバー部４２がアンテナ部４１の全周を覆うように設けられていてもよい。この場合、図６に示すように第３の連結孔４９ａ、第４の連結孔４９ｂ、および第５の連結孔４９ｃを設けずに、アンテナ部４１の被給電部４５とは別の端部側の第２の冷却路４４にも排出部６３を設けるような構成としてもよい。

【0085】

また、上記第一実施形態では、流路抵抗部４７が１本のシャフトである例について説明したが、これに限られない。たとえば、網状の部材であってもよい。

【符号の説明】

【0086】

１００ 薄膜形成装置
１ 搬送部
１１ 基材
１２ 巻出ロール
１３ 巻取ロール
１４ メインロール
２ メインチャンバ
３ 成膜チャンバ
３ａ 第１の成膜チャンバ
３ｂ 第２の成膜チャンバ
３１ 間仕切り部
４ 電極
４１ アンテナ部
４１ａ 直線部
４１ｂ 直線部
４１ｃ 折り返し部
４２ カバー部
４３ 第１の冷却路
４４ 第２の冷却路
４５ 被給電部
４６ 第１の連結孔
４７ 流路抵抗部
４８ 第２の連結孔
４９ａ 第３の連結孔
４９ｂ 第３の連結孔
４９ｃ 第３の連結孔
５ 電力付与部
６ 冷媒供給部
６１ タンク
６２ 供給路
６３ 排出部
６４ タンク
６５ 供給路
６６ タンク
６７ 供給路
７ プラズマ形成ガス供給部
８ 原料ガス供給部
Ｇ シール部材

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】