JP5768962B2 - Film formation processing drum in atomic layer deposition method film formation apparatus - Google Patents

Film formation processing drum in atomic layer deposition method film formation apparatus Download PDF

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Description

本発明は、気相を用いて基板上に薄膜を形成する技術に関する。より詳しくは、基板を搬送しながら成膜を行う原子層堆積法成膜装置における成膜処理ドラムに関する。   The present invention relates to a technique for forming a thin film on a substrate using a gas phase. More specifically, the present invention relates to a film formation processing drum in an atomic layer deposition method film formation apparatus that forms a film while transporting a substrate.

気相を用いて薄膜を形成する方法は、大別して化学的気相成長法(CVD:Chemical Vapor Deposition)と物理的気相成長法(PVD:Physical Vapor Deposition)とがある。   Methods for forming a thin film using a vapor phase are roughly classified into a chemical vapor deposition (CVD) method and a physical vapor deposition (PVD) method.

PVDとして代表的なものには真空蒸着法やスパッタ法などがあり、特にスパッタ法では一般に装置コストは高いが膜質と膜厚の均一性に優れた高品質の薄膜の作製が行えるため、表示デバイスなどに広く応用されている。   Typical examples of PVD include vacuum deposition and sputtering. In particular, sputtering is generally high in equipment cost, but can produce high-quality thin films with excellent film quality and film thickness uniformity. Widely applied to such as.

CVDは真空チャンバ内に原料ガスを導入し、熱エネルギーによって基板上で1種類あるいは2種類以上のガスを分解または反応させて固体薄膜を成長させるものである。反応を促進させたり、反応温度を下げたりするため、プラズマや触媒(Catalyst)反応を併用するものもある。プラズマを併用するものをPECVD(Plasma Enhanced CVD)、触媒反応を併用するものをCat−CVD(Catalytic
CVD)と呼ぶ。化学的気相成長法は成膜欠陥が少ない特徴を有し、ゲート絶縁膜の成膜など半導体デバイス製造工程に主に適用されている。
In CVD, a raw material gas is introduced into a vacuum chamber, and one or more gases are decomposed or reacted on a substrate by thermal energy to grow a solid thin film. In order to promote the reaction or lower the reaction temperature, there are some which use plasma or a catalytic reaction in combination. PECVD (Plasma Enhanced CVD) is used in combination with plasma, and Cat-CVD (Catalytic) is used in combination with catalytic reaction.
CVD). The chemical vapor deposition method is characterized by few film formation defects, and is mainly applied to semiconductor device manufacturing processes such as gate insulating film formation.

近年、原子層堆積法(ALD:Atomic Layer Deposition)が注目されている。ALDは、表面吸着した物質を表面における化学反応によって原子レベルで1層ずつ成膜していく方法であり、CVDに分類される。ALDが一般的なCVDと区別されるのは、一般的なCVDが単一のガスまたは複数のガスを同時に用いて基板上で反応させて薄膜を成長させるのに対して、ALDでは前駆体(またはプリカーサーともいう)と呼ばれる活性に富んだガスと反応性ガス(これもALDでは前駆体と呼ばれる)を交互に用い、基板表面における吸着と続く化学反応によって原子レベルで1層ずつ薄膜を成長させていく特殊な成膜方法にある。   In recent years, attention has been paid to atomic layer deposition (ALD: Atomic Layer Deposition). ALD is a method of depositing a surface-adsorbed substance layer by layer at the atomic level by a chemical reaction on the surface, and is classified as CVD. ALD is distinguished from general CVD by the fact that general CVD uses a single gas or a plurality of gases simultaneously to react on a substrate to grow a thin film, whereas ALD uses a precursor ( Alternatively, an active gas called a precursor (also called a precursor) and a reactive gas (also called a precursor in ALD) are alternately used to grow a thin film one layer at an atomic level by adsorption and subsequent chemical reaction on the substrate surface. There is a special film formation method.

具体的には、表面吸着において表面がある種のガスで覆われるとそれ以上そのガスの吸着が生じない自己制限(self−limiting)効果を利用し、表面が前駆体を1層吸着したところで未反応の前駆体を排気する。続いて反応性ガスを導入して先の前駆体を酸化または還元して所望の組成を有する薄膜を1層得たのち反応性ガスを排気する。これを1サイクルとしこのサイクルを繰り返して、1サイクルで1層ずつ、薄膜を成長させていくものである。従ってALDでは薄膜は二次元的に成長する。ALDでは、従来の蒸着法やスパッタ法などとの比較ではもちろん、一般的なCVDなどと比較しても成膜欠陥が少ないことが特徴であり、様々な分野に応用が期待されている。   Specifically, when the surface is covered with a certain type of gas during surface adsorption, the self-limiting effect that does not cause further gas adsorption is used. The reaction precursor is evacuated. Subsequently, a reactive gas is introduced to oxidize or reduce the precursor and obtain a thin film having a desired composition, and then the reactive gas is exhausted. This cycle is defined as one cycle, and this cycle is repeated to grow a thin film one layer at a time. Therefore, in ALD, the thin film grows two-dimensionally. ALD is characterized in that it has fewer film-forming defects than conventional CVD and sputtering as well as conventional vapor deposition and sputtering, and is expected to be applied in various fields.

ALDでは、第二の前駆体を分解し、基板に吸着している第一の前駆体と反応させる工程において、反応を活性化させるためにプラズマを用いる方法があり、これはプラズマ活性化ALD(PEALD:Plasma Enhanced ALD)または単にプラズマALDと呼ばれる。   In ALD, there is a method of using plasma to activate the reaction in the step of decomposing the second precursor and reacting with the first precursor adsorbed on the substrate, which is a plasma activated ALD ( PEALD: Plasma Enhanced ALD) or simply Plasma ALD.

ALD技術そのものは1974年にフィンランドのDr. Tuomo Suntolaによって提唱された。高品質高密度な膜が得られるためゲート絶縁膜など半導体産業で応用が進められており、ITRS(International Technology
Roadmap for Semiconductors)にも記載がある。また他の成膜法と比較して斜影効果が無いなどの特徴があるため、ガスが入り込める隙間があれば成膜が可能であり、高アスペクト比を有するラインやホールの被覆のほか3次元構造物の被覆用途でMEMS(Micro Electro Mechanical Systems)関連にも応用が期待されている。
The ALD technology itself was developed in 1974 by Finnish Dr. Proposed by Tuomo Suntola. Since high-quality and high-density films can be obtained, applications such as gate insulating films are being promoted in the semiconductor industry. ITRS (International Technology)
(Loadmap for Semiconductors). In addition, because it has a feature such as no slanting effect compared to other film formation methods, film formation is possible if there is a gap through which gas can enter, as well as line and hole coating with a high aspect ratio, as well as a three-dimensional structure. It is expected to be applied to MEMS (Micro Electro Mechanical Systems) related to the coating of materials.

ALDの欠点として特殊な材料を使用する点やそのコスト等が挙げられるが、最大の欠点は、ALDは1サイクルで1層ずつ原子レベルの薄膜を成長させていく方法であるため、成膜速度が遅いことである。蒸着やスパッタ等の成膜法と比較して5〜10倍ほど遅い。   The disadvantages of ALD include the use of special materials and their costs, but the biggest drawback is that ALD is a method of growing thin films at the atomic level layer by layer in one cycle. Is slow. It is about 5 to 10 times slower than film forming methods such as vapor deposition and sputtering.

以上述べてきたような成膜法を用いて薄膜を形成する対象は、ウェハーやフォトマスクなどの小さな板状の基板、ガラス板などの大面積でフレキシブル性が無い基板、またはフィルムなどの大面積でフレキシブル性がある基板、など様々に存在する。これに対応してこれらの基板に薄膜を形成するための量産設備では、コスト、取り扱いの容易さ、成膜品質などによって様々な基板の取り扱い方法が提案され、実用化されている。   The target for forming a thin film using the film forming method as described above is a small plate-like substrate such as a wafer or a photomask, a large area such as a glass plate that is not flexible, or a large area such as a film. There are various types such as flexible substrates. In response to this, mass production facilities for forming thin films on these substrates have proposed and put to practical use various substrate handling methods depending on cost, ease of handling, film formation quality, and the like.

例えばウェハーでは基板一枚を成膜装置に供給して成膜して、その後、次の基板へ入れ換えて再び成膜を行う枚葉式や、複数の基板をまとめてセットし全てのウェハーに同一の成膜を行うバッチ式等がある。   For example, in a wafer, a single substrate is supplied to a film forming apparatus to form a film, and then replaced with the next substrate to form a film again, or a plurality of substrates are set together and the same for all wafers There is a batch type for forming the film.

また、ガラス基板などに成膜を行う方法には、成膜の源となる部分に対して基板を逐次搬送しながら同時に成膜を行うインライン式や、さらには、主にフレシキブル基板に対してはロールから基板を巻き出し、搬送しながら成膜を行い、別のロールに基板を巻き取る、いわゆるロールツーロールによるウェブコーティング方式がある。フレシキブル基板だけでなく、成膜対象となる基板を連続搬送できるようなフレキシブルなシートまたは一部がフレシキブルとなるようなトレイに載せて連続成膜する方式も、ウェブコーティング方式に含まれる。   In addition, as a method of forming a film on a glass substrate or the like, an in-line type in which film formation is performed simultaneously while sequentially transporting the substrate to a source of film formation, and moreover, mainly for a flexible substrate There is a so-called roll-to-roll web coating method in which a substrate is unwound from a roll, film is formed while being conveyed, and the substrate is wound on another roll. The web coating method includes not only a flexible substrate but also a method of continuously forming a flexible sheet on which a substrate to be deposited can be continuously conveyed or a tray on which a part of the substrate is flexible.

いずれの成膜法、基板取り扱い方法も、コスト、品質、取り扱いの容易さなどから判断して最適な組み合わせが採用されている。   As for any film forming method and substrate handling method, an optimum combination is adopted in consideration of cost, quality, ease of handling, and the like.

光学膜の成膜などでは、異なる種類の薄膜を多層成膜する必要がある。またALDでは、膜厚によっては100〜200サイクルの前駆体曝露を実施して成膜が行われる。このような場合、フレシキブル基板を用いたウェブコーティング方式では1層に対して1成膜源が必要となる。そのため、複数の成膜源を配設し、一つの工程で複数のサイクルの成膜を行う成膜装置が提案されている。   In the formation of an optical film or the like, it is necessary to form different types of thin films in multiple layers. In ALD, depending on the film thickness, 100 to 200 cycles of precursor exposure are performed to form a film. In such a case, the web coating method using a flexible substrate requires one film forming source for one layer. For this reason, there has been proposed a film forming apparatus in which a plurality of film forming sources are provided and a plurality of cycles of film forming are performed in one process.

このような従来の成膜装置として、特許文献1及び特許文献2に開示されたものがある。特許文献1に開示された成膜装置は、真空にしたチャンバ内においてALDを用いて成膜を行うものであり、処理ドラムの外面に巻きつけた薄膜の基板を2つのロールの間で搬送し、処理ドラムの外周部に放射状に配設された複数の成膜源により、薄膜の基板の外面に成膜する構成からなる。基板を複数の成膜源に暴露させて十分に厚い層を形成できる。   As such conventional film forming apparatuses, there are those disclosed in Patent Document 1 and Patent Document 2. The film forming apparatus disclosed in Patent Document 1 performs film formation using ALD in a vacuum chamber, and transports a thin film substrate wound around the outer surface of a processing drum between two rolls. The film is formed on the outer surface of the thin film substrate by a plurality of film forming sources arranged radially on the outer periphery of the processing drum. A sufficiently thick layer can be formed by exposing the substrate to a plurality of deposition sources.

また、特許文献2に開示された成膜装置は、CVDを用いて成膜を行うものであり、成膜ローラの外面に巻きつけた被成膜テープを2つのローラの間で搬送し、成膜ローラの外周部に放射状に配設された複数のCVD部により被成膜テープの外面に成膜する構成からなる。多層膜を時間的な無駄を伴うことなく効率的に形成できる。   In addition, the film forming apparatus disclosed in Patent Document 2 performs film formation using CVD, and transports a film-forming tape wound around the outer surface of the film-forming roller between two rollers. It consists of the structure which forms into a film on the outer surface of a film-forming tape by the some CVD part arrange | positioned radially on the outer peripheral part of a film | membrane roller. The multilayer film can be efficiently formed without time waste.

特表2007−522344号公報Special table 2007-522344 国際公開第2006/093168号公報International Publication No. 2006/093168

しかしながら、特許文献1に記載の技術では、複数の成膜源を処理ドラムの外周部に放射状に配設しているので、処理ドラムと比べて、装置全体が大きなものになるという不都合があった。また、サイクル数が増えるに従って設備が大型化し、生産コスト及び設備占有面積が増大するという不都合があった。   However, the technique described in Patent Document 1 has a disadvantage that the entire apparatus is larger than the processing drum because a plurality of film forming sources are arranged radially on the outer periphery of the processing drum. . In addition, as the number of cycles increases, the size of the equipment increases, and the production cost and the area occupied by the equipment increase.

また、特許文献2に記載の技術では、CVDにより多層化処理するために、複数のCVD部を成膜ローラの外周部に放射状に配設しているので、装置全体が大きくなるという不都合があった。   In addition, the technique disclosed in Patent Document 2 has a disadvantage that the entire apparatus becomes large because a plurality of CVD portions are arranged radially on the outer peripheral portion of the film forming roller in order to perform multilayer processing by CVD. It was.

本発明の目的は、装置全体の小型化を可能にして、多層の成膜を形成できる原子層堆積法成膜装置における成膜処理ドラムを提供することである。   SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a film formation processing drum in an atomic layer deposition method film formation apparatus that can reduce the size of the entire apparatus and can form a multilayer film formation.

本発明は、上記の課題を解決するために、以下の構成を採用した。   The present invention employs the following configuration in order to solve the above problems.

本発明は、被成膜基板を成膜処理ドラムに所定角巻き付け、連続的にまたは断続的に搬送しながら、被成膜基板の表面に成膜する成膜装置における成膜処理ドラムに関する。
そして、成膜処理ドラムは、成膜基板ガス処理部が設けられた回転ドラムを備え、成膜基板ガス処理部は、回転ドラムの表面に所定幅で設けられた凹部を備えることを特徴とする。
The present invention relates to a film forming drum in a film forming apparatus for forming a film on a surface of a film forming substrate while winding the film forming substrate at a predetermined angle around a film forming processing drum and continuously or intermittently transporting the film forming substrate.
The film formation processing drum includes a rotating drum provided with a film formation substrate gas processing unit, and the film formation substrate gas processing unit includes a recess provided on the surface of the rotation drum with a predetermined width. .

また、成膜基板ガス処理部は、複数のガスを順次放出し、排気する構成を有することを特徴とする。   In addition, the deposition substrate gas processing unit has a configuration in which a plurality of gases are sequentially released and exhausted.

また、凹部は複数設けられ、複数のガスは、それぞれの凹部から個別に放出されることを特徴とする。   In addition, a plurality of recesses are provided, and a plurality of gases are individually discharged from the respective recesses.

また、凹部には、ガス放出穴とガス排気穴とが設けられていることを特徴とする。   The recess is provided with a gas discharge hole and a gas exhaust hole.

また、成膜処理ドラムは、さらに回転軸部を備え、回転ドラムは回転駆動部により回転軸部の周りを回転駆動され、回転軸部の外面に連続する溝が設けられ、溝に対向する凹部にはガス放出穴が設けられ、ガス放出穴が放出するガスは回転軸部の内部を通じて供給されることを特徴とする。 Further, the film forming processing drum further comprises a rotation shaft, rotary drum is driven to rotate around the rotation shaft by the rotational driving unit, successive grooves is provided on the outer surface of the rotating shaft portion, to face the groove that the recess is found provided with gas ejection holes, the gas outgassing holes to release characterized in that it is supplied through the interior of the rotary shaft portion.

また、成膜処理ドラムは、さらに回転軸部を備え、回転ドラムは回転駆動部により回転軸部の周りを回転駆動され、回転軸部の外面には連続する溝が設けられ、溝に対向する凹部にはガス排気穴が設けられ、ガス排気穴から回転軸部の内部を通じてガスが排気されることを特徴とする。 The film formation processing drum further includes a rotation shaft portion, and the rotation drum is driven to rotate around the rotation shaft portion by the rotation drive portion. A continuous groove is provided on the outer surface of the rotation shaft portion, and faces the groove. The recess is provided with a gas exhaust hole, and gas is exhausted from the gas exhaust hole through the inside of the rotary shaft portion.

また、回転ドラムの内面と回転軸部の外面との間に磁気流体が配設され、この磁気流体によりガスのシールがされることを特徴とする。   Further, a magnetic fluid is disposed between the inner surface of the rotating drum and the outer surface of the rotating shaft portion, and gas sealing is performed by the magnetic fluid.

そして、成膜処理ドラムは、さらに、回転ドラムの両端に設けられ、被成膜基板を所定径に保持する被成膜基板ガイド部を備えることを特徴とする。   The film formation processing drum further includes a film formation substrate guide portion that is provided at both ends of the rotating drum and holds the film formation substrate at a predetermined diameter.

本発明によれば、上述の特徴を有することから、下記に示すことが可能となる。   According to the present invention, since it has the above-described features, the following can be achieved.

すなわち、被成膜基板を成膜処理ドラムに所定角巻き付け、連続的にまたは断続的に搬送しながら、被成膜基板の表面に成膜する成膜装置における成膜処理ドラムにおいて、成膜処理ドラムは、成膜基板ガス処理部が設けられた回転ドラムを備え、成膜基板ガス処理部は、回転ドラムの表面に所定幅で設けられた凹部を備えるので、従来例のように、複数のガス処理部を処理ドラムの外周部に放射状に備える必要がなくなり、装置全体を小型化することが可能となるとともに、回転ドラムを複数回転させることにより多層の成膜を形成することができる。
また、成膜基板ガス処理部は、回転ドラムの表面に所定幅で設けられた凹部であるので、回転ドラムを回転させながら、所定量のガスを凹部に満たし被成膜基板表面にガスを吸着させることができる。
That is, a film forming process is performed in a film forming process drum in a film forming apparatus that forms a film on the surface of the film forming substrate while winding the film forming substrate on a film forming process drum at a predetermined angle and continuously or intermittently transporting the film forming process drum. The drum includes a rotating drum provided with a film forming substrate gas processing unit, and the film forming substrate gas processing unit includes a concave portion provided with a predetermined width on the surface of the rotating drum. It is not necessary to provide the gas processing section radially on the outer peripheral portion of the processing drum, the entire apparatus can be downsized, and a multilayer film can be formed by rotating the rotating drum a plurality of times.
In addition, the deposition substrate gas processing unit is a recess provided with a predetermined width on the surface of the rotating drum, so that while the rotating drum is rotated, a predetermined amount of gas is filled in the recess and the gas is adsorbed on the surface of the deposition substrate. Can be made.

また、成膜基板ガス処理部は、複数のガスを順次放出し、排気する構成を有するので、被成膜基板表面にガスを吸着させ、未反応のガスを排気することができる。   In addition, since the deposition substrate gas processing unit has a configuration in which a plurality of gases are sequentially released and exhausted, the gas can be adsorbed on the deposition target substrate surface and unreacted gas can be exhausted.

また、凹部は複数設けられ、複数のガスは、それぞれの凹部から個別に放出されるので、複数のガスが混ざり合うことなく処理できる。   In addition, a plurality of recesses are provided, and a plurality of gases are individually discharged from the respective recesses, so that a plurality of gases can be processed without being mixed.

また、凹部には、ガス放出穴とガス排気穴とが設けられているので、速やかにガスの放出と排気ができる。   Moreover, since the gas discharge hole and the gas exhaust hole are provided in the recess, the gas can be quickly discharged and exhausted.

また、成膜処理ドラムは、さらに回転軸部を備え、回転ドラムは回転駆動部により回転軸部の周りを回転駆動され、回転軸部の外面に連続する溝が設けられ、溝に対向する凹部にはガス放出穴が設けられ、ガス放出穴が放出するガスは回転軸部の内部を通じて供給されるので、回転ドラムが回転してもガス放出穴と溝との位置が維持され、ガスを供給することができる。 Further, the film forming processing drum further comprises a rotation shaft, rotary drum is driven to rotate around the rotation shaft by the rotational driving unit, successive grooves is provided on the outer surface of the rotating shaft portion, to face the groove that the recess is found provided with gas ejection holes, the gas outgassing holes release is fed through the inside of the rotating shaft portion, the rotation drum rotates and the position of the gas emission hole and the groove is maintained Gas can be supplied.

また、成膜処理ドラムは、さらに回転軸部を備え、回転ドラムは回転駆動部により回転軸部の周りを回転駆動され、回転軸部の外面には連続する溝が設けられ、溝に対向する凹部にはガス排気穴が設けられ、ガス排気穴から回転軸部の内部を通じてガスが排気されるので、回転ドラムが回転してもガス放出穴と溝との位置が維持され、ガスを排気することができる。 The film formation processing drum further includes a rotation shaft portion, and the rotation drum is driven to rotate around the rotation shaft portion by the rotation drive portion. A continuous groove is provided on the outer surface of the rotation shaft portion, and faces the groove. A gas exhaust hole is provided in the recess, and gas is exhausted from the gas exhaust hole through the inside of the rotating shaft. Therefore, even if the rotary drum rotates, the position of the gas discharge hole and the groove is maintained, and the gas is exhausted. be able to.

また、回転ドラムの内面と回転軸部の外面との間に磁気流体が配設され、この磁気流体によりガスのシールがされるので、ガスをしっかりとシールするとともに、回転ドラムが回転するときの摩擦等の妨げを小さくすることができる。   In addition, a magnetic fluid is disposed between the inner surface of the rotating drum and the outer surface of the rotating shaft portion, and the gas is sealed by this magnetic fluid, so that the gas is securely sealed and the rotating drum rotates when the rotating drum rotates. The hindrance such as friction can be reduced.

そして、成膜処理ドラムは、さらに、回転ドラムの両端に設けられ、被成膜基板を所定径に保持する被成膜基板ガイド部を備えるので、所定径に保持された被成膜基板の内面で回転ドラムを自在に回転させることができる。   The film formation processing drum further includes film formation substrate guide portions that are provided at both ends of the rotating drum and hold the film formation substrate at a predetermined diameter, so that the inner surface of the film formation substrate held at the predetermined diameter The rotating drum can be freely rotated.

本発明の一実施形態に係る成膜装置の概略図Schematic of the film-forming apparatus which concerns on one Embodiment of this invention 一実施形態に係る成膜装置の要部の概略図Schematic of the principal part of the film-forming apparatus which concerns on one Embodiment 一実施形態に係る成膜装置の要部の分解斜視図The disassembled perspective view of the principal part of the film-forming apparatus which concerns on one Embodiment 一実施形態に係る成膜装置の要部の分解斜視図The disassembled perspective view of the principal part of the film-forming apparatus which concerns on one Embodiment 一実施形態に係る成膜装置の要部の部分の斜視図The perspective view of the part of the principal part of the film-forming apparatus which concerns on one Embodiment. 一実施形態に係る成膜装置の要部の一部の概略図Schematic of a part of a main part of a film forming apparatus according to an embodiment

以下、図面を参照して、本発明の一実施形態について、詳細に説明する。   Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

図1は、原子層堆積法成膜装置(以下、適宜「成膜装置」と省略することがある)1の全体構成を示す概略図である。図2は、この成膜装置1の要部である成膜処理ドラム(以下、単に処理ドラムと称することがある)100の組み立て状態を示す概略図である。図3は、処理ドラム100を分解したときの斜視図である。図4は、処理ドラム100の要部である回転ドラム部101と回転軸部102とを示す概略図である。図5は、回転軸部102を示す斜視図である。図6は、回転軸部102と基板ガイド部103とを組み合わせた状態を示す斜視図である。 FIG. 1 is a schematic diagram showing the overall configuration of an atomic layer deposition method film forming apparatus (hereinafter sometimes abbreviated as “film forming apparatus” as appropriate) 1. FIG. 2 is a schematic view showing an assembled state of a film forming process drum (hereinafter, simply referred to as a process drum) 100 which is a main part of the film forming apparatus 1. FIG. 3 is a perspective view when the processing drum 100 is disassembled. FIG. 4 is a schematic diagram showing a rotating drum portion 101 and a rotating shaft portion 102 which are the main parts of the processing drum 100. FIG. 5 is a perspective view showing the rotating shaft portion 102 . FIG. 6 is a perspective view showing a state in which the rotating shaft portion 102 and the substrate guide portion 103 are combined.

成膜装置1は処理ドラム100により、フレキシブル基板(被成膜基板)2に成膜処理をする装置である。図1に示すように、成膜装置1は処理ドラム100、巻き出しロール3、巻き取りロール4、巻き出し側ガイドローラ5、巻き取り側ガイドローラ6、プラズマ装置7、チェンバ8を備える。成膜装置1全体はチャンバ8に収納されている。チャンバ8内は図示しない真空ポンプにより真空に保持される。   The film forming apparatus 1 is an apparatus that performs a film forming process on the flexible substrate (film forming substrate) 2 by the processing drum 100. As shown in FIG. 1, the film forming apparatus 1 includes a processing drum 100, an unwinding roll 3, a winding roll 4, an unwinding side guide roller 5, a winding side guide roller 6, a plasma apparatus 7, and a chamber 8. The entire film forming apparatus 1 is housed in a chamber 8. The inside of the chamber 8 is kept in a vacuum by a vacuum pump (not shown).

図1に示すように、フレキシブル基板2は巻き出しロール3から巻き出され、巻き出し側ガイドローラ5と巻き取り側ガイドローラ6により処理ドラム100の外周に所定の角度を巻き付けられて搬送され、巻き取りロール4により巻き取られる。処理ドラム100に設けられた成膜源により、処理ドラム100に巻き付けられたフレキシブル基板2の内面が成膜処理される。   As shown in FIG. 1, the flexible substrate 2 is unwound from the unwinding roll 3, wound around the outer periphery of the processing drum 100 by a unwinding side guide roller 5 and a winding side guide roller 6, and conveyed. It is wound up by a winding roll 4. A film forming process is performed on the inner surface of the flexible substrate 2 wound around the processing drum 100 by a film forming source provided on the processing drum 100.

フレキシブル基板2は、可撓性のある長尺のフィルムであり、巻き出しロール3と巻き出し側ガイドローラ5と処理ドラム100と巻き取り側ガイドローラ6と巻き取りロール4とにより、連続的にまたは断続的に搬送される。   The flexible substrate 2 is a flexible long film, and is continuously formed by the unwinding roll 3, the unwinding side guide roller 5, the processing drum 100, the winding side guide roller 6, and the winding roll 4. Or it is conveyed intermittently.

図1に示すように、フレキシブル基板2は回転ドラム部101の外周を、円周方向360°のうち90%以上を覆っている。このように構成することにより、ガス拡散の拡散を防ぎ、異なるガスが混じるのを防ぎ、パーティクルの発生を防止している。 As shown in FIG. 1, the flexible substrate 2 covers 90% or more of the outer periphery of the rotating drum portion 101 out of 360 ° in the circumferential direction. By configuring in this way, diffusion of gas diffusion is prevented, mixing of different gases is prevented, and generation of particles is prevented.

次に、処理ドラム100について、図2〜図6を参照しながら説明する。図2および図3に示すように、処理ドラム100は回転ドラム部101と回転軸部102と基板ガイド部103とを備える。なお、図3では、右側の1枚の基板ガイド部103は図示していない。 Next, the processing drum 100 will be described with reference to FIGS. As shown in FIGS. 2 and 3, the processing drum 100 includes a rotating drum unit 101, a rotating shaft unit 102, and a substrate guide unit 103. In FIG. 3, the single substrate guide 103 on the right side is not shown.

回転ドラム部101は、回転軸部102の周囲を、図示しない処理ドラム回転駆動部により回転駆動される。基板ガイド部103は中央に丸穴が設けられた円板型をなし、回転ドラム部101の両側に設けられ、回転軸部102の外周部を回転自在に構成される。回転ドラム部101の回転とは独立して別個に、基板ガイド部103は、図示しない基板ガイド回転駆動部により回転駆動される。処理ドラム回転駆動部と基板ガイド回転駆動部とは、図示しないコントロール部により回転が制御される。   The rotating drum unit 101 is driven to rotate around the rotating shaft unit 102 by a processing drum rotation driving unit (not shown). The substrate guide portion 103 has a disk shape with a round hole in the center, is provided on both sides of the rotating drum portion 101, and is configured to be rotatable around the outer peripheral portion of the rotating shaft portion 102. Independently of the rotation of the rotating drum unit 101, the substrate guide unit 103 is rotationally driven by a substrate guide rotation driving unit (not shown). The rotation of the processing drum rotation driving unit and the substrate guide rotation driving unit is controlled by a control unit (not shown).

回転軸部102は回転せず固定され、配管104が接続される。配管104は4本あり、一本の太い管は排気用のものであり、他の細い3本には、3種類のガスが供給される。
前述のコントロール部により、配管104によりガスを供給するか停止するか、排気をするかしないか、が制御される。
The rotating shaft 102 is fixed without rotating, and the pipe 104 is connected. There are four pipes 104, one thick pipe is for exhaust, and the other three thin pipes are supplied with three types of gases.
The above-described control unit controls whether to supply or stop the gas or not to exhaust the gas through the pipe 104.

図2において、左右の基板ガイド部103の外方の幅はフレキシブル基板2の幅と略同一に形成されている。フレキシブル基板2の幅方向の両端部が基板ガイド部103の外周部を覆うように巻き付いているので、フレキシブル基板2の内面は、基板ガイド部103の外形と同じ径に保持される。基板ガイド部103が回転駆動されると、外縁が基板ガイド部103に巻きついているフレキシブル基板2も回転駆動され、搬送される。   In FIG. 2, the outer width of the left and right substrate guide portions 103 is formed substantially the same as the width of the flexible substrate 2. Since both ends in the width direction of the flexible substrate 2 are wound so as to cover the outer periphery of the substrate guide portion 103, the inner surface of the flexible substrate 2 is held at the same diameter as the outer shape of the substrate guide portion 103. When the substrate guide portion 103 is rotationally driven, the flexible substrate 2 whose outer edge is wound around the substrate guide portion 103 is also rotationally driven and conveyed.

図2において、回転ドラム部101の外径は、左右の基板ガイド部103の外径に対して、所定寸法だけ小さな径に形成されている。回転ドラム部101に巻き付けられたフレキシブル基板2の内面を、フレキシブル基板2の搬送速度とは独立して、回転ドラム部101は回転駆動される。   In FIG. 2, the outer diameter of the rotating drum portion 101 is smaller than the outer diameter of the left and right substrate guide portions 103 by a predetermined dimension. The inner surface of the flexible substrate 2 wound around the rotating drum unit 101 is driven to rotate independently of the conveyance speed of the flexible substrate 2.

図2に示すように、回転ドラム部101の表面には複数の区切りがされ、その区切りで仕切られた区画(上面が解放された小部屋)をなす凹部106が設けられている。
図4に示すように、凹部106は、回転中心軸に略平行で幅方向に長く外方を開口させた有底の凹みであり、略円筒形をなす回転ドラム部101の側面に、本実施形態では等間隔に8条形成されている。
凹部106の底部には、それぞれ大小2つの貫通穴として、ガス放出部105を構成するガス放出穴105a、105b、105cのいずれかと、ガス排気穴107とが形成されている。回転ドラム部101の側面からの位置は、ガス排気穴107は同一に形成されているが、隣り合うガス放出穴105a、105b、105cは回転軸部102の溝部108a、108b、108cと対向する位置に形成されている。
As shown in FIG. 2, a plurality of partitions are formed on the surface of the rotary drum unit 101, and a concave portion 106 is formed that forms a partition (small chamber with an open upper surface) partitioned by the partitions.
As shown in FIG. 4, the recess 106 is a bottomed recess that is substantially parallel to the central axis of rotation and has a long opening in the width direction, and is formed on the side surface of the rotary drum 101 having a substantially cylindrical shape. In the form, eight strips are formed at equal intervals.
One of gas discharge holes 105 a, 105 b, and 105 c constituting the gas discharge part 105 and a gas exhaust hole 107 are formed in the bottom part of the concave part 106 as two through holes . As for the position from the side surface of the rotating drum portion 101, the gas exhaust holes 107 are formed in the same manner, but the adjacent gas discharge holes 105a, 105b, 105c are positions facing the grooves 108a, 108b, 108c of the rotating shaft portion 102. Is formed.

ガス放出部105を構成するガス放出穴105a、105b、105cは、回転方向にガス放出穴105a、105c、105b、105cの順で形成されているこれらは後述するように、それぞれ異なるガスに対応しており、ガス放出穴105a、105c、105b、105cにより1サイクルの成膜処理をおこなうことができる。本実施形態では、凹部106は回転ドラム部101に8条形成されており、凹部106のそれぞれに、ガス放出穴105a、105c、105b、105c、105a、105c、105b、105cの順番でガス放出部105が形成されているので、一周で2サイクルの成膜処理ができるように構成されている。 Gas discharge holes 105a constituting the gas discharge unit 105, 105b, 105c is, in the direction of rotation, the gas discharge holes 105a, 105c, 105b, are formed in the order of 105c. As will be described later, these correspond to different gases, and one cycle of film formation can be performed by the gas discharge holes 105a, 105c, 105b, and 105c. In this embodiment, the recess 106 is formed in eight strips on the rotary drum portion 101 , and the gas discharge portions 105a, 105c, 105b, 105c , 105a, 105c, 105b, and 105c are arranged in the recess 106 in this order. Since 105 is formed, the film forming process can be performed in two cycles in one round.

図5に示すように、回転軸部102の中央部には、少しずつ横にずれた4つの溝部108が径方向に形成されている。また、回転軸部102の一方の端面には4本の連結管からなる配管104が設けられている。4つの溝部108a、108b、108c、108dは4本の連結管からなる配管104にそれぞれ連通している。配管104のうちの太い方の連結管が、4つの溝部108のうちの幅の広い溝部108dと連通している。 As shown in FIG. 5, four groove portions 108 that are shifted laterally little by little are formed in the radial direction in the central portion of the rotating shaft portion 102. A pipe 104 composed of four connecting pipes is provided on one end face of the rotating shaft portion 102. The four groove portions 108a, 108b, 108c, and 108d communicate with the pipe 104 including four connecting pipes, respectively. The thicker connecting pipe of the pipes 104 communicates with the wide groove part 108 d of the four groove parts 108.

図4および図5に示すように、4つの溝部108a、108b、108c、108dの両脇の回転軸部102の外周面には、径方向に無端状に連続しているシール部109が設けられている。シール部109には磁気流体からなり、磁気流体が回転ドラム部101の内面円筒部と回転軸部102との隙間を埋めることにより、溝部108はそれぞれ封止されている。   As shown in FIGS. 4 and 5, the outer peripheral surface of the rotating shaft portion 102 on both sides of the four groove portions 108a, 108b, 108c, and 108d is provided with a seal portion 109 that is endless in the radial direction. ing. The seal portion 109 is made of a magnetic fluid. The magnetic fluid fills the gap between the inner cylindrical portion of the rotary drum portion 101 and the rotary shaft portion 102, thereby sealing the grooves 108.

図4に示すように、4つの溝部108a、108b、108c、108dと、ガス放出穴105a、105b、105cおよびガス排気穴107とはそれぞれ少しずつ横にずれていて、図2に示すように、組み立てるとそれぞれの穴と溝とが対向する位置に形成されている。溝部108は外周に連続して設けられているので、回転ドラム部101が回転しても、ガス放出部105やガス排気穴107との位置関係は維持される。 As shown in FIG. 4, the four grooves 108a, 108b, 108c, 108d, the gas discharge holes 105a, 105b, 105c, and the gas exhaust hole 107 are slightly shifted laterally, as shown in FIG. When assembled, the holes and the grooves are formed at opposing positions. Since the groove portion 108 is continuously provided on the outer periphery, the positional relationship with the gas discharge portion 105 and the gas exhaust hole 107 is maintained even when the rotary drum portion 101 rotates.

溝部108の両脇にはシール部109が設けられていて、それぞれ封止されるので、結局、ガス放出穴105a、105b、105cおよびガス排気穴107は4つの溝部108a、108b、108c、108dを通じて、回転軸部102の内部を経由して配管104にそれぞれ連通する。すなわち、配管104に3種類のガスが供給されると、ガス放出穴105a、105b、105cから、それぞれのガスが放出される。配管104のうちの太い方の連結管は排気管となっており、これに連通するガス排気穴107から排気が実行される。   Since seal portions 109 are provided on both sides of the groove portion 108 and sealed, the gas discharge holes 105a, 105b, 105c and the gas exhaust hole 107 eventually pass through the four groove portions 108a, 108b, 108c, 108d. The pipes 104 communicate with each other via the inside of the rotating shaft portion 102. That is, when three types of gas are supplied to the pipe 104, the respective gases are released from the gas discharge holes 105a, 105b, and 105c. The thicker connecting pipe of the pipes 104 is an exhaust pipe, and exhaust is performed from a gas exhaust hole 107 communicating therewith.

3種類のガスは、第1の前駆体、第2の前駆体、パージガスであって、配管104から供給され、それぞれのガスがガス放出穴105a、105b、105cからコントロール部に制御されて凹部106に放出される。また、太い方の配管104により排気を行えば凹部106からガスが排気される。 The three types of gases are a first precursor, a second precursor, and a purge gas, which are supplied from the pipe 104, and the respective gases are controlled by the control unit from the gas discharge holes 105a, 105b, and 105c, so that the recess 106 To be released. Further, if the exhaust is performed through the thicker pipe 104, the gas is exhausted from the recess 106.

フレキシブル基板2の搬送を止め、凹部106に第1の前駆体を放出し回転ドラム部101を回転させれば、処理ドラム100に巻き付いたフレキシブル基板2の表面は第1の前駆体を1層吸着する。次に、フレキシブル基板2はそのまま止めたまま、回転ドラム部101を回転させたまま排気を行えば凹部106からガスが排気されるので、吸着されなかった未反応の第1の前駆体は排気される。同様に、フレキシブル基板2はそのまま止めたまま、第2の前駆体の処理を行い、さらに、パージガスの処理を行う。このようにして、1サイクルが終了し、1層が形成される。このサイクルを繰り返すことにより、多層の成膜を行う。   If the conveyance of the flexible substrate 2 is stopped, the first precursor is discharged into the concave portion 106 and the rotary drum unit 101 is rotated, the surface of the flexible substrate 2 wound around the processing drum 100 adsorbs the first precursor on one layer. To do. Next, if the flexible substrate 2 is stopped as it is, and the rotary drum unit 101 is rotated and the exhaust is performed, the gas is exhausted from the recess 106, so that the unreacted first precursor that has not been adsorbed is exhausted. The Similarly, the second precursor is processed while the flexible substrate 2 is stopped, and the purge gas is further processed. In this way, one cycle is completed and one layer is formed. By repeating this cycle, a multilayer film is formed.

所定の成膜が形成されたら、フレキシブル基板2を処理ドラム100に巻き付いた分の長さを搬送し、次の処理を行う。このように断続的にフレキシブル基板2を搬送することにより、成膜処理をする。   When a predetermined film is formed, the length of the flexible substrate 2 wound around the processing drum 100 is transported, and the next processing is performed. In this way, the flexible substrate 2 is intermittently transported to perform the film forming process.

従って、本実施形態では、回転ドラム部101に設けられた複数の凹部106が成膜源ということになる。なお、回転ドラム部101の回転速度がフレキシブル基板2の搬送速度よりも充分早い場合には、フレキシブル基板2は成膜中連続的に搬送することができる。   Therefore, in the present embodiment, the plurality of concave portions 106 provided in the rotating drum unit 101 are film forming sources. In addition, when the rotational speed of the rotating drum unit 101 is sufficiently faster than the transport speed of the flexible substrate 2, the flexible substrate 2 can be transported continuously during film formation.

以上に述べた構成により、成膜源を回転ドラム部101に配設するようにして、装置全体の小型化を実現した。また、従来の成膜源は固定されていたが、回転するようにして、多くのサイクルの成膜処理が容易に可能となる。装置を小型化することによりチャンバ8も小型にすることが可能となり、特に中を真空にしたチャンバ8を用いる場合にはその効果は大きい。
また、ALDは1サイクルで1層ずつ原子レベルの薄膜を成長させていく方法であり成膜速度が遅いが、成膜源を回転させることにより多層形成が容易になり、このALDの欠点も解消することができる。
With the above-described configuration, the film forming source is disposed on the rotating drum unit 101, thereby realizing a reduction in the size of the entire apparatus. In addition, although the conventional film forming source is fixed, the film forming process of many cycles can be easily performed by rotating the film forming source. By downsizing the apparatus, the chamber 8 can also be reduced in size, and the effect is great particularly when the chamber 8 having a vacuum inside is used.
In addition, ALD is a method of growing an atomic level thin film layer by layer in one cycle, and the film formation speed is slow. However, by rotating the film formation source, multi-layer formation is facilitated, and the drawbacks of ALD are also eliminated. can do.

なお、本実施形態では、2種類のガスを用い4つのガス放出部105により1サイクルとしたが、3種類以上の前駆体を用いる場合はさらにそれ以上の凹部106を回転ドラム部101に設けて割り当ててもよい。2種類以上のパージガスを使用する場合も同様である。   In this embodiment, two types of gas are used and one gas cycle is performed by four gas discharge portions 105. However, when three or more types of precursors are used, a further concave portion 106 is provided in the rotary drum portion 101. It may be assigned. The same applies when two or more types of purge gas are used.

ここで、パージガスはその役割の一つに、それぞれの前駆体が空間内で混合し反応することを避ける目的が有るため、パージガスを供給するガス放出穴105cは、前駆体を供給するそれぞれのガス放出穴の間に設けるとよい。すなわち、例えば第1の前駆体を供給するガス放出穴105aと、第2の前駆体を供給するガス放出穴105bとの間に、パージガスを供給するガス放出穴105cを配置したように、ガス放出穴105bと第3の前駆体のためのガス放出穴との間にパージガスを供給するガス放出穴が配置されるように構成してもよい。一方で、排気のみで未吸着または未反応の前駆体を充分に除ける場合には、パージガスを一切導入しなくてもよい。 Here, the purge gas has one of its roles, and has the purpose of preventing the respective precursors from mixing and reacting in the space. Therefore, the gas discharge hole 105c for supplying the purge gas has the respective gas for supplying the precursor. It may be provided between the discharge holes . That is, the gas discharge holes 105a for supplying for example a first precursor, between the gas discharge holes 105b for supplying a second precursor, as arranged gas ejection holes 105c for supplying a purge gas, outgassing A gas discharge hole for supplying a purge gas may be arranged between the hole 105b and the gas discharge hole for the third precursor. On the other hand, when the unadsorbed or unreacted precursor can be sufficiently removed only by exhaust, it is not necessary to introduce any purge gas.

また、本実施形態では被成膜基板として、フレキシブル基板を用いて説明したが、他の可撓性のあるフィルムやシートであってもよい。また、ガラスやウェハーなど可撓性がない剛体であっても、回転ドラムに沿って搬送できる形態であれば本発明が適用できる。例えば、小さな基板を搬送用シートやベルトシートに固定して搬送する場合などがこれにあ
たる。いわゆるウェブコーティング方式での成膜に適用できる。すなわち、これらのガラスやウェハーなどや、小さな基板、ウェブコーティング方式での被成膜物も被成膜基板に含まれる。
In the present embodiment, the flexible substrate is used as the film formation substrate, but another flexible film or sheet may be used. Moreover, even if it is a rigid body with no flexibility, such as glass and a wafer, this invention is applicable if it is a form which can be conveyed along a rotating drum. For example, this is the case when a small substrate is transported while being fixed to a transport sheet or belt sheet. It can be applied to film formation by the so-called web coating method. That is, these glass and wafers, small substrates, and film-formed objects in the web coating method are also included in the film-formed substrate.

また、本実施形態では、フレキシブル基板2は基板ガイド部103により駆動され、搬送される構成となっているが、基板ガイド部103を駆動せず、フレキシブル基板2の移動により回転するいわゆるアイドラとして用いて、フレキシブル基板2の搬送を巻き出しロール3と巻き取りロール4を駆動することにより行ってもよい。また、基板ガイド部103を固定し、フレキシブル基板2の両縁が基板ガイド部103の円板状の側面を滑るように構成し、フレキシブル基板2を所定の径に保持するようにしてもよい。   In the present embodiment, the flexible substrate 2 is driven and conveyed by the substrate guide unit 103, but is used as a so-called idler that rotates by the movement of the flexible substrate 2 without driving the substrate guide unit 103. The flexible substrate 2 may be conveyed by driving the unwinding roll 3 and the winding roll 4. Alternatively, the substrate guide portion 103 may be fixed, and both edges of the flexible substrate 2 may be configured to slide on the disk-shaped side surface of the substrate guide portion 103 so that the flexible substrate 2 is held at a predetermined diameter.

また、前駆体は、使用時に気相になっているものであれば種類は問わない。パージガスは、成膜によって得られる薄膜を構成する成分とならない限り、種類は問わない。窒素ガスを使用すると、高品位の膜をより低コストで製造することができる。またパージガスに不活性ガスを用いると、使用できる前駆体の種類の幅が広がり、多彩な前駆体の中から最適な前駆体を選定することができる。その中でもアルゴンは不活性ガスとしては比較的低コストで導入でき、生産性を高めることができる。   The precursor is not limited as long as it is in a gas phase at the time of use. The purge gas may be of any type as long as it does not become a component constituting a thin film obtained by film formation. When nitrogen gas is used, a high-quality film can be produced at a lower cost. When an inert gas is used as the purge gas, the range of types of precursors that can be used is widened, and an optimum precursor can be selected from a wide variety of precursors. Among them, argon can be introduced as an inert gas at a relatively low cost, and productivity can be improved.

また、シール部109には磁性流体を用いる説明をしたが、Oリング等を使用しても良い。シール部109に磁性流体を用いると発塵などが抑えられ、またメンテナンス間隔も伸ばすことができる。また、回転ドラム部101の回転の抵抗力を小さくできる。   Further, although the magnetic fluid is used for the seal portion 109, an O-ring or the like may be used. When a magnetic fluid is used for the seal portion 109, dust generation and the like can be suppressed, and the maintenance interval can be extended. In addition, the resistance to rotation of the rotating drum unit 101 can be reduced.

また、回転ドラム部101の凹部106は、形状は溝状のものでも良い。凹部106の底部のガス排気穴107は複数設けてもよい。効率良く排気することができ、基板に吸着されずに空間内に残った前駆体を効率よく除去することができ、成膜中のパーティクル発生を抑えて高品質の薄膜を作製することができる。 Further, the concave portion 106 of the rotating drum portion 101 may have a groove shape. A plurality of gas exhaust holes 107 at the bottom of the recess 106 may be provided. Exhaust can be efficiently performed, precursors remaining in the space without being adsorbed on the substrate can be efficiently removed, and generation of particles during film formation can be suppressed, and a high-quality thin film can be manufactured.

また、回転ドラム部101とフレキシブル基板2との間の隙間(クリアランス)は、できるだけ狭い方が好ましい。フレキシブル基板2を所定の径に保持する基板ガイド部103をフレキシブル基板2の両縁部分に設けたが、フレキシブル基板2の幅方向の中央部が撓む等の場合には、中央にも配置してもよい。   Further, it is preferable that the gap (clearance) between the rotating drum unit 101 and the flexible substrate 2 is as narrow as possible. Although the substrate guide portions 103 for holding the flexible substrate 2 at a predetermined diameter are provided at both edge portions of the flexible substrate 2, if the central portion in the width direction of the flexible substrate 2 is bent, it is also disposed at the center. May be.

また、本実施形態では、配管104のうちの太い連結管により、まとめて排気されるように構成したが、排気用の配管等を増やすことにより、ガス放出部から放出されたぞれぞれのガスを別々に排気するようにしてもよい。未反応の前駆体を回収して再利用することが容易になる。   Further, in this embodiment, the exhaust pipes 104 are configured to be exhausted collectively by the thick connecting pipes of the pipes 104. However, by increasing the number of exhaust pipes and the like, each of the exhausted pipes is discharged from the gas discharge unit. The gas may be exhausted separately. It becomes easy to collect and reuse the unreacted precursor.

また、本実施形態では、チャンバ8は装置全体を収納する構成としたが、成膜が行われる処理ドラム100だけを収納する構成にしてもよい。また、チャンバ8を真空とするのが一般的ではあるが、大気圧で成膜する場合にはそれに適応したチャンバ8とすることもできる。   In the present embodiment, the chamber 8 is configured to store the entire apparatus, but may be configured to store only the processing drum 100 on which film formation is performed. In general, the chamber 8 is evacuated, but when the film is formed at atmospheric pressure, the chamber 8 can be adapted.

また、回転ドラム部101には加熱機構を備えてもよい。前駆体が吸着した基板を加熱することによって反応を促進し薄膜の成長を促すことができる。また、成膜のために加熱が必要な前駆体を使用することができる。熱源としてフラッシュランプを用いると、温度制御が比較的容易であり、また輻射熱を利用することができるため効率的である。熱を伝えたくない部分に対しては水冷機構を設けて温度を制御してもよい。加熱機構はチャンバの壁面や、回転ドラムの外部に設けてもよい。   Further, the rotary drum unit 101 may be provided with a heating mechanism. By heating the substrate on which the precursor is adsorbed, the reaction can be promoted and the growth of the thin film can be promoted. In addition, a precursor that needs to be heated for film formation can be used. When a flash lamp is used as a heat source, temperature control is relatively easy and radiant heat can be used, which is efficient. A water cooling mechanism may be provided for a portion where heat is not desired to be transmitted to control the temperature. The heating mechanism may be provided on the wall surface of the chamber or outside the rotating drum.

また、回転ドラム部101はプラズマを発生または照射させる機構を備えてもよい。プ
ラズマにより前駆体の反応を促進し薄膜の成長を促すことができる。プラズマの発生方法は、高周波(RF)放電やDC放電の他、誘導結合によるプラズマ生成(ICP)など、公知の技術が使用できる。
Further, the rotating drum unit 101 may include a mechanism for generating or irradiating plasma. Plasma can promote the reaction of the precursor and promote the growth of the thin film. As a method for generating plasma, known techniques such as inductively coupled plasma generation (ICP) can be used in addition to radio frequency (RF) discharge and DC discharge.

また、前駆体の種類は問わない。成膜種、成膜温度によって適宜選択される。前駆体は装置使用時に気相となっていればよいので、前駆体の保管状態は気相の他、液相、あるいは固相であってもよい。例えば前駆体が液相の場合は加熱やバブリングなどの方法によって導入される。   Moreover, the kind of precursor is not ask | required. It is appropriately selected depending on the film formation type and film formation temperature. Since the precursor only needs to be in a gas phase when the apparatus is used, the storage state of the precursor may be a liquid phase or a solid phase in addition to the gas phase. For example, when the precursor is in a liquid phase, it is introduced by a method such as heating or bubbling.

また、前駆体にはキャリアガスが含まれてもよい。キャリアガスは一般にパージガスと同一ものものまたは同様の性質を有するものが使用されるが、これに限定されるものではない。前述のバブリングを使用した場合、バブリングのためのガスがキャリアガスになることが多い。   The precursor may contain a carrier gas. The carrier gas is generally the same as the purge gas or one having similar properties, but is not limited thereto. When the aforementioned bubbling is used, the gas for bubbling often becomes a carrier gas.

また、パージガスは膜の構成成分にはならないが、第一の前駆体放出と第二の前駆体放出の間を隔てるガスとして有効である。これにはアルゴンなどの希ガスの他、成膜種に影響しない範囲においてあらゆる種類のガスが使用できる。   The purge gas does not become a component of the film, but is effective as a gas separating the first precursor release and the second precursor release. For this, in addition to a rare gas such as argon, any kind of gas can be used as long as it does not affect the film forming species.

また、回転ドラム部101と基板ガイド部103の回転方向は、同一方向であっても、また相対的に逆方向であってもよい。また、フレキシブル基板2の搬送は、連続的であっても、あるいは断続的であってもよいし、必要に応じ、巻き戻し方向に行ってもよい。   Further, the rotation directions of the rotating drum unit 101 and the substrate guide unit 103 may be the same direction or relatively opposite directions. Moreover, conveyance of the flexible substrate 2 may be continuous or intermittent, or may be performed in the rewind direction as necessary.

本発明はALD法を用い基板を搬送しながら基板上に気相を介して薄膜を作製する工程において、設備を大規模化することなく成膜を実施することができ、生産コスト低減に貢献する。   The present invention makes it possible to carry out film formation without increasing the scale of equipment in a process of forming a thin film on a substrate through a gas phase while transporting the substrate using the ALD method, which contributes to a reduction in production cost. .

1 成膜装置
2 フレキシブル基板
3 巻き出しロール
4 巻き出しロール
5 巻き出し側ガイドローラ
6 巻き取り側ガイドローラ
7 プラズマ装置
8 チェンバ
100 成膜処理ドラム
101 回転ドラム部
102 回転軸部
103 基板ガイド部
104 配管
105 ガス放出部
106 凹部
107 ガス排気穴
108 溝部
109 シール部
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Film-forming apparatus 2 Flexible substrate 3 Unwinding roll 4 Unwinding roll 5 Unwinding side guide roller 6 Winding side guide roller 7 Plasma apparatus 8 Chamber 100 Film-forming process drum 101 Rotating drum part 102 Rotating shaft part 103 Substrate guide part 104 Piping 105 Gas discharge part 106 Recess 107 Gas exhaust hole 108 Groove part 109 Seal part

Claims (8)

被成膜基板を成膜処理ドラムに所定角巻き付け、連続的にまたは断続的に搬送しながら、前記被成膜基板の表面に成膜する成膜装置における成膜処理ドラムにおいて、
前記成膜処理ドラムは、成膜基板ガス処理部が設けられた回転ドラムを備え、
前記成膜基板ガス処理部は、前記回転ドラムの表面に所定幅で設けられた凹部を備える
ことを特徴とする成膜処理ドラム。
In the film formation processing drum in the film formation apparatus for forming a film on the surface of the film formation substrate while winding the film formation substrate on the film formation processing drum at a predetermined angle and continuously or intermittently conveying it,
The film formation processing drum includes a rotating drum provided with a film formation substrate gas processing unit,
The film forming substrate gas processing unit includes a concave portion provided with a predetermined width on a surface of the rotating drum.
前記成膜基板ガス処理部は、複数のガスを順次放出し、排気する構成を有する
ことを特徴とする請求項1に記載の成膜処理ドラム。
The film formation processing drum according to claim 1, wherein the film formation substrate gas processing unit has a configuration in which a plurality of gases are sequentially released and exhausted.
前記凹部は複数設けられ、
前記複数のガスは、それぞれの前記凹部から個別に放出される
ことを特徴とする請求項2記載の成膜装置における成膜処理ドラム。
A plurality of the recesses are provided,
The film forming process drum in the film forming apparatus according to claim 2, wherein the plurality of gases are individually released from each of the recesses.
前記凹部には、ガス放出穴とガス排気穴とが設けられている
ことを特徴とする請求項3記載の成膜装置における成膜処理ドラム。
The film formation processing drum in the film formation apparatus according to claim 3, wherein the recess includes a gas discharge hole and a gas exhaust hole.
前記成膜処理ドラムは、
さらに回転軸部を備え、
前記回転ドラムは回転駆動部により前記回転軸部の周りを回転駆動され、
前記回転軸部の外面に連続する溝が設けられ、前記溝に対向する前記凹部には前記ガス放出穴が設けられ、前記ガス放出穴が放出するガスは前記回転軸部の内部を通じて供給される
ことを特徴とする請求項4記載の成膜装置における成膜処理ドラム。
The film forming drum is
Furthermore, it has a rotating shaft part,
The rotary drum is rotationally driven around the rotary shaft portion by a rotary drive portion,
Inside of the on the outer surface of the rotating shaft is provided with successive grooves, the groove the gas release hole is provided we are before Symbol recess you face the gas to the gas release hole is released the rotating shaft The film-forming process drum in the film-forming apparatus of Claim 4 characterized by the above-mentioned.
前記成膜処理ドラムは、
さらに回転軸部を備え、
前記回転ドラムは回転駆動部により前記回転軸部の周りを回転駆動され、
前記回転軸部の外面には連続する溝が設けられ、前記溝に対向する前記凹部には前記ガス排気穴が設けられ、前記ガス排気穴から前記回転軸部の内部を通じてガスが排気されることを特徴とする請求項記載の成膜装置における成膜処理ドラム。
The film forming drum is
Furthermore, it has a rotating shaft part,
The rotary drum is rotationally driven around the rotary shaft portion by a rotary drive portion,
A continuous groove is provided on the outer surface of the rotary shaft portion, the gas exhaust hole is provided in the concave portion facing the groove, and gas is exhausted from the gas exhaust hole through the inside of the rotary shaft portion. The film-forming process drum in the film-forming apparatus of Claim 4 characterized by these.
前記回転ドラムの内面と前記回転軸部の外面との間に磁気流体が配設され、この磁気流体により前記ガスのシールがされる
ことを特徴とする請求項6記載の成膜装置における成膜処理ドラム。
7. The film forming apparatus according to claim 6, wherein a magnetic fluid is disposed between an inner surface of the rotating drum and an outer surface of the rotating shaft portion, and the gas is sealed by the magnetic fluid. Processing drum.
前記成膜処理ドラムは、
さらに、前記回転ドラムの両端に設けられ、前記被成膜基板を所定径に保持する被成膜基板ガイド部を備える
ことを特徴とする請求項1記載の成膜装置における成膜処理ドラム。
The film forming drum is
The film formation processing drum in the film formation apparatus according to claim 1, further comprising a film formation substrate guide portion that is provided at both ends of the rotating drum and holds the film formation substrate at a predetermined diameter.
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