成膜装置全体の構成の一例を、図1に模式的 に示す。真空容器1は内部空間を有する耐圧� �の容器状部材であり、その内部空間に巻き� �しローラ2、複数の搬送ローラ3、薄膜形成領 域14、巻き取りローラ4、成膜源5、及び、遮� �板6を収容する。巻き出しローラ2は、軸心回 りに回転自在に設けられているローラ状部材 であり、その表面に帯状で長尺の基板7が捲� �され、最も近接する搬送ローラ3に向けて基� ��7を供給する。

 基板7には各種高分子フィルムや、各種金 属箔、あるいは高分子フィルムと金属箔の複 合体、その他の上記材料に限定されない長尺 基板を用いることが出来る。高分子フィルム としては、たとえば、ポリエチレンテレフタ レート、ポリエチレンナフタレート、ポリア ミド、ポリイミドである。金属箔としては、 アルミ箔、銅箔、ニッケル箔、チタニウム箔 、ステンレス箔などがある。基板の幅は例え ば50~1000mmであり、基板の望ましい厚みは例え ば3~150μmである。基板の幅が50mm未満ではガス 冷却時のガスの漏れが大きいが、本発明を適 用できないということではない。基板の厚み が3μm未満では基板の熱容量が極めて小さい� �めに熱変形が発生しやすい。基板の厚みが15 0μmより大きいと、巻き出しローラ2や巻き取� ��ローラ4からの張力でも金属箔がほとんど伸 びない。そのため、基板に部分的に発生する 歪を抑えられずに冷却体と基板との間に隙間 が生じやすくなり、ガス冷却時のガスの漏れ が大きくなる。しかし、いずれも本発明が適 用不可であることを示すものではない。基板 の搬送速度は作成する薄膜の種類や成膜条件 によって異なるが、例えば0.1~500m/分である。 搬送中の基板走行方向に印加される張力は、 基板の材質や厚み、あるいは成膜レートなど のプロセス条件によって適宜選択される。

 搬送ローラ3は軸心回りに回転自在に設け られているローラ状部材であり、巻き出しロ ーラ2から供給される基板7を薄膜形成領域14� �誘導し、最終的に巻き取りローラ4に導く。� ��膜形成領域14を基板7が走行する際に、成膜� ��から飛来した材料粒子が、必要に応じて原� ��ガス導入管(図示せず)から導入された原料� �スと反応して堆積し、基板7表面に薄膜が形� ��される。巻き取りローラ4は、図示しない駆 動手段によって回転駆動可能に設けられてい るローラ状部材であり、薄膜が形成された基 板7を巻き取って保存する。

 成膜源5には各種成膜源を用いることが出 来、例えば抵抗加熱、誘導加熱、電子ビーム 加熱などによる蒸発源や、イオンプレーティ ング源、スパッタ源、CVD源等を用いることが 出来る。また成膜源にイオン源やプラズマ源 を組み合わせて用いることも可能である。例 えば、成膜源は、薄膜形成領域14の最下部の� ��直方向下方に設けられて、鉛直方向上部が� ��口している容器状部材と、当該容器状部材� ��内部に載置された成膜材料とを含む。成膜� ��の近傍には電子銃(図示せず)や誘導コイル� �の加熱手段が設けられ、これらの加熱手段� �よって前記容器状部材内部の材料が加熱さ� �て蒸発する。材料の蒸気は鉛直方向上方に� �けて移動し、薄膜形成領域における基板7表� ��に付着して薄膜が形成される。成膜源5は基 板に対して熱負荷を与えることになる。

 遮蔽板6は、成膜源5から飛来した材料粒� �が基板7と接触し得る領域を薄膜形成領域14� �みに制限している。

 排気手段8は真空容器1の外部に設けられ� �、真空容器1内部を薄膜の形成に適する減圧� ��態に調整する。排気手段8は、たとえば、油 拡散ポンプ、クライオポンプ、ターボ分子ポ ンプなどを主ポンプとした各種真空排気系に よって構成される。

 薄膜形成領域14における基板の裏面側に� �冷却体10が基板に近接して配置され、基板と 冷却体とが接触しないよう、冷却体と基板と の距離は、複数のギャップ維持手段11によっ� ��高精度に維持される。更に、冷却体10と基� �7の間には、ガスフローコントローラ12で導� �量を制御されたガスが配管13を通して導入さ れる。その際ギャップ維持手段11のひとつに� ��って薄膜形成領域14が第1の薄膜形成領域14a� ��第2の薄膜形成領域14bに分割される。各領域 に導入する冷却ガスの導入量や種類等を最適 化することによって、十分な冷却効果を保持 しながらも、冷却体と基板との隙間から漏れ るガス量を低減し、成膜レートへの悪影響や 真空ポンプ8への負荷を低減することができ� �。また、冷却ガス供給手段15には、ガスボン ベ、ガス発生装置などがある。

 冷却体10の材質は特に限定されず、加工� �状を確保しやすい銅やアルミ、ステンレス� �を始めとする金属や、カーボン、各種セラ� �ックスやエンジニアリングプラスチックな� �を用いることが出来る。特に、粉塵発生の� �能性が低く、耐熱性に優れ、均温化が容易� �いう点で、熱伝導率の高い銅やアルミ等の� �属を用いることがより好ましい。

 以上のように、本発明の薄膜形成装置に� ��れば、巻き出しローラ2から送り出された基 板7が、搬送ローラ3を経由して走行し、薄膜� ��成領域14において蒸発源5から飛来した蒸気� ��受け、基板上に薄膜が形成される。この基� ��7は、別の搬送ローラ3を経由して巻き取り� �ーラ4に巻き取られる。これによって、表面� ��薄膜が形成された基板7が得られる。

 本発明で調整される基板の冷却条件には� ��々の条件が含まれ得る。例えば、冷却体を� ��却する冷媒の種類、流量又は温度や、冷却� ��と基板の裏面とのギャップに導入するガス� ��流量、種類又は温度(ガス導入条件)、ギャ� �プ維持手段により維持されるギャップの距� �などが挙げられる。これらの条件は1種類の� ��を調整してもよく、2種類以上を組み合わせ て調整してもよい。

 (実施の形態1)
 図2は、本発明の実施形態1の一部である基� �冷却機構の一例について、その構造を模式� �に示す図である。図2(a)は(b)のAA’断面図、� �2(b)は基板7の裏面側から見た正面図である。

 冷却体と基板の裏面とのギャップは、3つ のギャップ維持手段11a、11b及び11cによって維 持される。3つのギャップ維持手段11a、11b及� �11cは、基板の走行方向で上流側からこの順� �で配置されている。両端に位置するギャッ� �維持手段11a及び11cは、薄膜形成領域14の、基 板走行方向での両端近傍に配置されている。 中央に位置するギャップ維持手段11bは、薄膜 形成領域14のほぼ中央に配置され、薄膜形成� ��域14を、基板走行方向の上流側に位置する� �1の薄膜形成領域14aと、下流側に位置する第2 の薄膜形成領域14bとに分割している。すなわ ち、中央に位置するギャップ維持手段11bと基 板裏面との接触位置の上流側に、第1の薄膜� �成領域14aが位置し、前記接触位置の下流側� �、第2の薄膜形成領域14bが位置する。第1の薄 膜形成領域14aと第2の薄膜形成領域14bにおけ� �基板の裏面には、それぞれ、冷却体10a、10b� �配置されている。冷却体10aによる冷却量が� �冷却体10bによる冷却量よりも大きくなるよ� �にそれぞれの薄膜形成領域での冷却条件が� �整される。

 薄膜形成領域14は垂直方向に対して傾斜� �ており、第1の薄膜形成領域14aと第2の薄膜形 成領域14bとでは、成膜源5からの距離が異な� �。第1の薄膜形成領域14aのほうが成膜源5によ り近い位置に配置されているので、第1の薄� �形成領域14aでは、第2の薄膜形成領域14bより� ��成膜速度が高い反面、熱負荷も大きくなる� ��そのため、前記第1の薄膜形成領域における 冷却量を、第2の薄膜形成領域における冷却� �よりも大きくなるように冷却条件を調整す� �。

 冷却体10a及び10bには、それぞれ冷媒配管1 8a及び18bが付設されており、これら冷媒配管� ��通る冷却水や不凍液などの冷媒によって冷� ��される。冷媒配管の材質は特に限定されず� ��銅やステンレス等のパイプを用いることが� ��きる。冷媒配管は溶接などによって冷却体1 0に取り付けられても良い。また、冷媒配管18 aを通る冷媒の種類、温度又は流量と、冷媒� �管18bを通る冷媒のそれらとを変えることで� �冷却体10aによる冷却量と冷却体10bによる冷� �量を異なるものにすることもできる。例え� �、冷却体10bよりも冷却体10aをより低温に冷� �することが可能である。

 異なるガス導入条件でガスを導入する方� ��としては、例えば、ガスフローコントロー� ��12(図1に示す)でそれぞれのガス流量を調整� �、各冷却体に個別に設けた冷却用ガス配管13 a、13bからマニホールド16を通して、冷却体表 面に伸びる細孔17を経由してガスを供給する� ��法が可能である。また、冷却体10a、10bから� ��却ガスを導入する方法は、例えば横笛様の� ��きだし形状を有するガスノズルを冷却体に� ��め込み、そのノズルからガスを導入する方� ��や、冷却体に多孔質焼結金属または多孔質� ��ラミックなどを用い、その細孔を通してガ� ��を導入する方法など、様々な方法が可能で� ��る。

 また、図3(冷媒の配管は図示せず)のよう� ��、ガスの導入は、冷却体を介さず、冷却体� ��外部に配置したガスノズル19から行うこと� �できる。冷却体を介さずに冷却体と基板と� �間にガスを導入する場合は、ガス漏れが多� �なる恐れがあるため、例えば、ガスノズル19 のノズル穴径を0.1~0.2mm程度に小さくして指向 性を持たせることが好ましい。図3(c)ではガ� �ノズル19の拡大図を示している。図3には基� �の幅方向端面からガスを導入する方法を記� �したが、基板の長手方向(図3(b)の上下)から� �スを導入することもできる。ガス導入方法� �、これらに限定されるものではなく、熱伝� �媒体としてのガスを各冷却体と基板との間� �個別に制御しながら導入できるのであれば� �他の方法を用いることも出来る。

 図2及び3で示したギャップ維持手段11は、 冷却体10と基板7が接触しないように基板を支 持する部材であり、固定された状態で、走行 中の基板7の裏面と接触することになる。そ� �ため、基板裏面を傷つけないようにギャッ� �維持手段11の表面性および形状を選択する必 要がある。また、ギャップ維持手段で維持さ れる冷却体と基板とのギャップ(空間)の間隔� ��、当該ギャップにガスが導入されている状� ��で、0.1~2mmとなるように冷却体とギャップ維 持手段の位置関係を設定することが好ましい 。より好ましくは0.3~1mmである。0.1mm未満では 、冷却体と基板とが一部接触する可能性が高 く、基板に傷が発生しやすくなる。2mmを超え ると、冷却体と基板とのギャップが広すぎて 、冷却ガスが漏れやすくなり、冷却能が大き く低下する。

 ガスの導入条件は、第1の薄膜形成領域14a に導入するガス量を、第2の薄膜形成領域14b� �導入するガス量よりも多く調整することが� �ましい。第1の薄膜形成領域14aは、第2の薄膜 形成領域14bに比べて、成膜源5により近いた� �成膜速度が高く、成膜中の熱負荷がより大� �いからである。

 上記のように、より熱負荷の大きい薄膜� ��成領域において、より多くのガスを導入し� ��ガス圧を維持し、冷却能力を高めるととも� ��、より熱負荷の小さい薄膜形成領域におい� ��、導入ガス量を抑制する。すなわち、成膜� ��からの距離に応じて冷却用のガス導入量を� ��整することにより、適正な冷却効果を維持� ��ながらも、導入ガスの総量を抑えることが� ��来る。

 図5では、薄膜形成領域を分割せずに、薄 膜形成領域の全域に均一に冷却ガスを導入す る比較例のガス導入方法を示している。この 方法では、薄膜形成領域のうち成膜源に近く 、熱負荷が大きい領域(図の下方)では高い冷� ��能力が求められるため、その冷却能力を基� ��にしてガス流量(ガス圧)を増やす必要があ� �。そのため、冷却体と基板との隙間から漏� �るガス量も増加する。すなわち、比較例で� �、成膜源から遠く、熱負荷が小さい領域(図� ��上方)では冷却量が比較的少なくてよいにも かかわらず、必要以上に多量のガスが導入さ れることになる。このため、無駄なガスの漏 れによって成膜レートの低下や真空ポンプへ の不必要な負荷が生じることになる。

 よって、本発明のように、熱負荷の異な� ��複数の薄膜形成領域において、それぞれ適� ��な導入ガス量を選択することによって、適� ��な冷却効果を損うことなく、導入ガスの総� ��を低減できる。また、冷却体と基板との隙� ��から漏れるガス量を低減し、成膜への悪影� ��や真空ポンプへの負荷を低減することがで� ��る。

 図1では、1つの傾斜面における薄膜形成� �域に関して例を示したが、本発明の薄膜形� �装置は、2つ以上の傾斜面、例えば、山型、V 型、W型およびM型の成膜走行系を含むもので� ��っても良い。更に、基板の片面への成膜だ� ��ではなく、両面への成膜であっても良い。� ��らに、薄膜形成領域は水平に配置されても� ��い。

 また、図1では、3つのギャップ維持手段11 を配置することで、薄膜形成領域を、第1の� �膜形成領域14aと第2の薄膜形成領域14bの2面に 分割している。本発明はこれに限定されるこ となく、4つ以上のギャップ維持手段11を配置 することで3面以上の薄膜形成領域に分割し� �も良い。例えば、ギャップ維持手段を3~6個� �置することで、それぞれ、薄膜形成領域を2~ 5面に分割することができる。薄膜形成領域� �数が多い方がより厳密にガス導入量を最適� �することが可能だが、ギャップ維持手段が5� ��以上になると、冷却体と基板とが接近する� ��域が減るため、冷却能力が低下して好まし� ��ない。

 (実施の形態2)
 図4は、本発明の実施形態2の一部である基� �冷却機構の一例について、その構造を模式� �に示す図である。薄膜形成領域近傍以外で� �実施の形態は、実施の形態1と類似であるの� ��説明を省略する。

 第1の薄膜形成領域14aおよび第2の薄膜形� �領域14bにおいて、冷却体10a、10bと基板7との� ��ャップを維持するギャップ維持手段11がロ� �ラからなる。ギャップ維持手段が回転する� �とによって基板との接触による傷が発生し� �くいために好ましい。回転ローラの基板と� �触する面の材質はゴムやプラスチックを用� �ることも可能であるが、基板に対する熱負� �を原因とした基板への有機物転写の危険性� �回避するために、金属を用いることが好ま� �い。

 ローラの直径は5~100mmであることが好まし い。5mm未満だと、基板の歪による変形を抑え るために基板に大きな張力を印加した場合、 ローラの強度が低く、ローラ自体が変形して しまう恐れがあるために好ましくない。100mm� ��超えると、ローラ径が大きくて、基板を冷� ��体で冷却する領域が制限されるために好ま� ��くない。

 ガスの導入条件は、第1の薄膜形成領域14a に導入するガスを構成する分子の分子量を、 第2の薄膜形成領域14bに導入するガスを構成� �る分子の分子量よりも小さくすることが望� �しい。第1の薄膜形成領域14aは、第2の薄膜形 成領域14bに比べて、成膜源5により近いため� �膜中の熱負荷がより大きいためである。

 成膜源からの距離に応じて冷却用のガス� ��種類を調整することにより、成膜工程への� ��影響や真空ポンプへの負担を低減すること� ��出来る。

 分子量の小さな気体分子として、例えば� ��素、ヘリウム、メタン、アンモニア、フッ� ��水素、ネオンなどを用いることができるが� ��安全性(取扱性)や価格などを考慮するとヘ� �ウムを用いることが好ましい。ヘリウムな� �の分子量が小さい気体分子は、熱伝導率が� �いため冷却能力に優れ、成膜中の飛来材料� �子との衝突の影響も少ない点で好ましい。� �方、冷却体と基板との隙間から漏れやすい� �めガス圧を維持することが難しく、更に、� �れたガスを真空ポンプ(特にクライオポンプ� ��)で排気することが困難である点では好まし くない。

 分子量の大きな気体分子として、例えば� ��セノン、クリプトン、二酸化炭素、アルゴ� ��、酸素などを用いることができるが、価格� ��どを考慮すると酸素やアルゴンを用いるこ� ��が好ましい。また、成膜中の飛来材料分子� ��酸素を反応させる反応性成膜を行う場合や� ��基板の冷却面(裏面)を酸化させたくない場� �は、アルゴンなどの不活性ガスを用いるこ� �が好ましい。アルゴンなどの分子量が大き� �気体分子は、冷却体と基板との隙間からの� �ス漏れが発生しにくく、ガス圧を維持しや� �い点では好ましい。しかし、熱伝導率が低� �ため冷却能力に劣るとともに、成膜中の飛� �材料分子との衝突による成膜レートの低下� �どの問題が発生する点では好ましくない。

 すなわち、熱負荷が大きいため十分な冷� ��が必要な、第1の薄膜形成領域14aにはヘリウ ムなどのガスを、また、熱負荷が小さいため 冷却が比較的少量でよい、第2の薄膜形成領� �14bにはアルゴンなどのガスを導入すること� �望ましい。

 一方、図5に示すような比較例のガス導入 方法では、ヘリウムのような分子量の小さい 分子からなるガスを用いた場合、熱負荷の小 さな上方の領域から必要以上のガスが漏れる ことになり、真空ポンプへの負荷が大きくな って好ましくない。また、アルゴンのような 分子量の大きな分子からなるガスを用いた場 合、熱負荷の大きな下方の領域では冷却能力 が不足する。そのため、ガス流量を増加して ガス圧を上げる必要があり、成膜源の近傍に 流出したガスによって成膜レートが低下する ため好ましくない。

 以上、実施形態2においては、分子量の異な る複数のガス種を用いることにより、冷却量 を調整する場合について説明した。実施形態 1においては、ガス流量で冷却量を調整する� �とを説明した。冷却量の調整方法としては� �にも上述したような種々の方法を使用でき� �が、いずれの実施形態においても、これら� �方法を、適宜選択または組み合わせて適用� �ることが可能である。

 図2~図4では、第1の薄膜形成領域14aにおける 冷却体10aと基板7とのギャップの間隔が、第2� ��薄膜形成領域14bにおける冷却体10bと基板7と のギャップの間隔とほぼ同一である状態を示 している。しかし、これらのギャップの間隔 は異なっていてもよい。特に、第1の薄膜形� �領域14aにおける冷却体10aと基板7とのギャッ� ��の間隔を、第2の薄膜形成領域14bにおける冷 却体10bと基板7とのギャップの間隔よりも狭� �することが好ましい。これにより、第1の薄� ��形成領域14aでの基板の冷却量を第2の薄膜形 成領域14bでの基板の冷却量より大きくするこ とができる。このためには、第1の薄膜形成� �域14aにおける冷却体と基板とのギャップの� �隔が0.1mm以上0.5mm未満であり、第2の薄膜形成 領域14bにおける冷却体と基板とのギャップの 間隔が0.5mm以上2mm以下であるように冷却体と� ��ャップ維持手段の位置関係を設定すること� ��好ましい。いずれの数値も、ギャップにガ� ��が導入されている状態での数値である。

 また、図2~図4では、第1の薄膜形成領域14aお よび14bの長さがほぼ同じである例を示したが 、同じである必要はない。例えば、熱負荷が 非常に大きい部分のみ14aとして(例えば図4の� ��分の長さ)、それ以外の部分は全て14bとして もよい(例えば図4の1.5倍の長さ)。また、前記 のように薄膜形成領域は3分割以上にしても� �い。これにより、ガス流量とガス種類(分子� ��など)の組合せを熱負荷の大きさや分布に合 わせて最適化することが可能である。

 以上に本発明の実施形態の一部である基� ��冷却機構の例を示したが、本発明はこれら� ��実施形態に限定されるものではない。ギャ� ��プ維持手段によって分割された複数の薄膜� ��成領域において、個別に冷却条件を調整す� ��ことが可能な他の方法を用いることも出来� ��。

 また、薄膜形成領域の傾斜角度はその都� ��最適化することが可能である。斜め入射成� ��は、自己陰影効果で微小空間のある薄膜を� ��成することが出来るので、例えば高C/N磁気� ��ープの形成や、サイクル特性に優れた電池� ��極の形成等に有効である。

 例えば、基板として銅箔を用い、蒸発源� ��らシリコンを蒸発させつつ、必要に応じて� ��素ガスを導入することにより、長尺の電池� ��極板を得ることが出来る。

 また、基板としてポリエチレンテレフタ� ��ートを用い、蒸着用坩堝からコバルトを蒸� ��させつつ、酸素ガスを導入しながら成膜を� ��うことにより、長尺の磁気テープを得るこ� ��が出来る。

 発明を実施するための形態として上記に� ��体的に述べたが、本発明はこれらに限定さ� ��るものではない。

 また、具体的な適用例として、シリコン� ��用いた電池用極板や、磁気テープ等につい� ��述べたが、本発明はこれらに限定されるも� ��ではない。コンデンサ、各種センサ、太陽� ��池、各種光学膜、防湿膜、導電膜、などを� ��じめとする安定成膜が要求される様々なデ� ��イスに適用可能なことはいうまでもない。