CN101889103B - 薄膜形成装置和薄膜形成方法 - Google Patents

Abstract

本发明的提供一种薄膜形成装置和薄膜形成方法。在使用气体冷却的成膜方法中，达成充分的冷却效果，并且避免气体导入引起的成膜率的降低和对真空泵的过大的负荷。本发明的薄膜形成装置包括在薄膜形成区域(14)中接近基板(7)的背面配置的冷却体(10)；将气体向冷却体(10)与基板(7)的背面之间导入的气体导入机构；接近基板(7)的背面，将薄膜形成区域(14)分割为第一薄膜形成区域(14a)和成膜速度比第一薄膜形成区域(14a)低的第二薄膜形成区域(14b)，且维持冷却体(10)与基板(7)的间隙的间隙维持机构(11)。冷却条件被设定为第一区域(14a)的冷却量比第二区域(14b)的冷却量大。

Description

薄膜形成装置和薄膜形成方法

技术领域

本发明涉及薄膜的形成装置和形成方法。

背景技术

薄膜技术广泛开展于器件的高性能化、小型化中。另外器件的薄膜化不仅使用户直接得益，更在地球资源的保护、耗电量的减低这些环境方面也扮演着重要的角色。

在这样的薄膜技术的发展中，响应薄膜制造方法高效率化、稳定化、高生产率化、低成本化等来自产业利用方面的要求是不可欠缺的，在该方面一直在不断努力。

在薄膜的高生产率方面，高沉积速度的成膜技术是必须的，在真空蒸镀法、溅射法、离子电镀法、CVD法等薄膜制造中，高沉积速度化得到发展。另外作为连续性大量形成薄膜的方法，使用卷绕式(take-up type)的薄膜制造方法。卷绕式的薄膜制造方法为下述方法，即，将卷为辊状的长条的基板从放卷辊放卷，在沿搬送系统搬送的过程中在基板上形成薄膜，然后卷绕在卷绕辊上。该制造方法例如通过与使用电子束的真空蒸镀源等高沉积速度的成膜源进行组合，能够以高生产率形成薄膜。

作为决定这样的连续卷绕式薄膜制造的成功与否的重要因素，存在成膜时的热负荷的课题。例如在真空蒸镀的情况下，来自蒸发源的热辐射和蒸发原子所具有的运动能所变化成的热能被施加到基板上，基板的温度上升。特别是在为了提高沉积速度而提高蒸发源的温度、或使蒸发源与基板接近时，基板的温度会过度上升。但在基板的温度过度上升时，基板的机械特性显著降低，容易发生因沉积的薄膜的热膨胀而使基板大幅度变形、基板熔断的问题。在其他的成膜方式中热源虽然不同，但在成膜时基板被施加热负荷，所以也存在同样的问题。

为了防止这样的基板的变形、熔断等的发生，在成膜时进行基板的冷却。以基板的冷却为目的，广泛进行的是在基板沿着配置于搬送系统的路径上的圆筒状桶(can)的状态下进行成膜。若通过该方法确保基板与圆筒状桶的热接触，则热量能够向热容量大的冷却桶散逸，因此能够防止基板温度的上升、将基板温度保持为特定的温度。

作为在真空气氛下确保基板与圆筒状桶的热接触的方法之一，有气体冷却方式。气体冷却方式是指下述方法，即，在基板与作为冷却体的圆筒状桶之间维持间隔为数mm以下的微小空隙，并向该空隙供给微量的气体，利用气体的热传导来确保基板与圆筒状桶的热接触，并对基板进行冷却。在专利文献1中，示出了用于在作为基板的片材(web)上形成薄膜的装置中向片材与作为支承机构的圆筒状桶之间的区域导入气体的内容。由此，能够确保片材与支承机构之间的热传导，并能够抑制基板的温度上升。

另一方面，作为基板的冷却机构，也可以取代圆筒状的桶而使用冷却带。在通过倾斜入射来进行成膜时，在基板直线状移动的状态下进行成膜有利于提高材料的利用效率，这时使用冷却带作为基板冷却机构是有效的。在专利文献2中公开了在基板材料的搬送和冷却中使用带时的带冷却方法。由此在施加热负荷的薄膜形成装置中，为了将冷却带冷却，通过在内侧设置2层以上的冷却带和利用液状介质的冷却机构，能够提高冷却效率。由此能够改善电磁转换特性等的磁带的特性，同时能够显著改善生产率。

专利文献1：日本特开平1-152262号公报

专利文献2：日本特开平6-145982号公报

发明内容

在通过倾斜入射来进行成膜时，使用专利文献2所示的冷却带在基板直线状移动的状态下进行成膜，在材料利用率方面是有利的。但是，尤其是在高成膜率等原因造成对基板的热负荷较大的情况下，难以实现基板的充分冷却。其理由是，在基板直线状移动的状态下不能够获得与基板垂直方向上的力，不能够确保朝向冷却体的力。在朝向冷却体的力不能得到确保时，不能够充分地确保基板与冷却带的热接触。

在为了充分确保基板与冷却体的热接触而进行专利文献1所示的气体冷却的情况下，为了提高冷却能力，使基板与冷却体间的冷却气体的压力升高是有效的。因此，优选通过将基板与冷却体的间隔设定为尽可能小、且将导入的冷却气体的流量调整为大，提高基板与冷却体间的气压。但是，冷却气体的导入量增加时，冷却气体容易从冷却体与基板之间的间隙泄漏，由此成膜室内的压力上升。其结果是，不仅成膜率下降，而且给对成膜室内进行减压的真空泵施加过大的负荷。

另外，在进行气体冷却且在移动中的基板上连续形成薄膜时，以能够均匀且高精度地维持冷却体与基板之间的间隙的方式，向基板的移动方向施加大的张力。因此，由于基板的部分变形导致的移动不均匀、挠曲发生的情况是存在的。特别是基板为刚性高的金属箔等的情况下，金属箔几乎不伸展，因此不能够抑制在基板的局部发生的变形。其结果是，容易使冷却体与基板之间的间隙超过需要地扩大，冷却气体在此泄漏而使成膜室内的压力增高的可能性较大。

进而，如图5所示在将直线状地搬送的基板7用冷却体10冷却的情况下，由于不能够得到将基板向冷却体推压的方向的力，因此气体的导入容易引起基板与冷却体的间隙扩大，所以冷却气体的泄漏明显。

如以上那样，以在真空气氛下确保移动基板与冷却体的热接触为目的的气体冷却方式中，为了达到充分的冷却效果而增加气体的导入量时，冷却气体的泄漏引起成膜室内的压力上升。因此成膜率下降，会对真空泵施加过大的负荷。特别是在基板直线状移动的状态下，气体泄漏容易增多，因此该问题显著。另一方面，减少气体的导入量时不能够得到充分的冷却效果，因此容易发生热负荷引起的基板的变形、熔断。

本发明鉴于上述课题，其目的在于提供一种薄膜形成装置和薄膜形成方法，在一边以直线状搬送基板一边在基板表面上连续地形成薄膜时，能够在以防止成膜时的热负荷导致的基板的变形、熔断为目的的气体冷却中，实现充分的冷却效果，并且能够避免因气体导入而导致的成膜率降低、对真空泵的过大负荷。

为了解决上述课题，本发明的薄膜形成装置是在真空中且在具有正面和背面的带状的基板的所述正面上形成薄膜的薄膜形成装置，包括：搬送机构，搬送所述基板；薄膜形成机构，在以直线状搬送的所述基板的所述正面上且在薄膜形成区域中形成薄膜；冷却体，在所述薄膜形成区域与所述基板背面接近地配置，所述冷却体由冷却介质进行冷却；气体导入机构，向所述冷却体与所述基板的背面之间导入气体对所述基板进行冷却；间隙维持机构，与所述基板的背面接触，将所述薄膜形成区域分割为第一薄膜形成区域、和成膜速度比所述第一薄膜形成区域慢的第二薄膜形成区域，且维持所述冷却体与所述基板的间隙；和真空容器，收容所述搬送机构、所述薄膜形成机构、所述冷却体、所述气体导入机构和所述间隙维持机构，在所述气体导入机构进行的所述基板的冷却中，所述冷却的条件被设定为：所述第一薄膜形成区域中的基板的冷却量比所述第二薄膜形成区域中的基板的冷却量大。

在此，“基板以直线状被搬送”是指除了沿圆筒状桶弯曲的状态下的基板的搬送之外的情况。具体而言，指的是在如图1所示那样通过多个搬运辊向移动方向施加张力的状态下的基板搬送。但是在截面观察中，不仅是在如图5所示那样完全在直线上搬送基板的情况，也包括如图2或图4所示那样的，包含若干弯曲部分的基板搬送的情况。

另外，本发明的薄膜形成方法是使用上述薄膜形成装置、在真空中且在具有正面和背面的带状基板的上述正面上形成薄膜的薄膜形成方法，包括在通过上述气体导入机构进行的上述基板的冷却中，在上述第一薄膜形成区域中的基板的冷却量比上述第二薄膜形成区域中的基板的冷却量大的条件下，在上述基板的上述正面上形成薄膜的工序。

发明的效果

根据本发明，在以防止成膜时的热负荷导致的基板的变形、熔断为目的的气体冷却中，能够在成膜速度不同、因此热负荷不同的多个薄膜形成区域中分别调整冷却条件。由此能够根据各薄膜形成区域所承受的热负荷将冷却量最适当化。由此能够通过将热负荷大的薄膜形成区域更有效率地冷却，在整个薄膜形成区域中得到充分的冷却效果，并且能够减低从冷却体与基板之间的间隙泄漏的气体量。因此能够避免成膜室内的压力上升而成膜率下降，进而能够减低对真空泵的不必要的负荷。

附图说明

图1为本发明的成膜装置整体结构的一例的示意图。

图2为作为本发明的实施方式1的一部分的基板冷却机构的一例的示意结构图，(a)为图(b)的AA`截面图、(b)为从基板7的背面侧观察的正视图。

图3为作为本发明的实施方式1的一部分的基板冷却机构的另一例的示意结构图，(a)为图(b)的BB`截面图、(b)为从基板7的背面侧观察的正视图，(c)为气体喷嘴19的部分放大图。

图4为作为本发明的实施方式2的一部分的基板冷却机构的一例的示意构造图。

图5为比较例的基板冷却机构的一例的示意构造图。

符号说明

1        真空容器

2        放卷辊

3        搬送辊

4        卷绕辊

5        成膜源

6        遮蔽板

7        基板

8        排气机构

10       冷却体

11       间隙维持机构

12       气体流量控制器

13       配管

14       薄膜形成区域

14a      第一薄膜形成区域

14b      第二薄膜形成区域

15       冷却气体供给机构

16       歧管(manifold)

17       细孔

18a、b   冷却介质配管

19    气体喷嘴

具体实施方式

对成膜装置整体结构的一例参照图1示意性地表示。真空容器1为具有内部空间的耐压性的容器状部件，其内部空间中收容有放卷辊2、多个搬送辊3、薄膜形成区域14、卷绕辊4、成膜源5、以及遮蔽板6。放卷辊2是按照可绕轴心自由旋转的方式设置的辊状部件，其表面卷绕有带状的长条的基板7，向最接近的搬送辊3供给基板7。

基板7能够使用各种高分子膜、各种金属箔、或高分子膜与金属箔的复合体、其他不限定于上述材料的长条的基板。作为高分子膜，能够列举例如聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚萘二甲酸乙二醇酯、聚酰胺、聚酰亚胺等。作为金属箔，能够列举铝箔、铜箔、镍箔、钛箔、不锈钢箔等。基板的宽度例如为50～1000mm，基板的优选厚度为例如3～150μm。在基板的宽度不足50mm时，气体冷却时的气体泄漏较大，但也不是不能够应用于本发明。在基板的厚度不足3μm时，基板的热容量极小，因此容易发生热变形。而在基板的厚度超过150μm时，即使受到来自放卷辊2和卷绕辊4的张力，金属箔也几乎不延伸。因此不能够抑制在基板上局部发生的变形，在冷却体与基板之间容易产生空隙，气体冷却时的气体泄漏变大。但是，这均不表示不能应用本发明。基板的搬送速度因制作的薄膜的种类、成膜条件而不同，例如为0.1～500m/分。在搬送中的基板移动方向上施加的张力，可根据基板的材质、厚度或成膜率等的处理条件而适当选择。

搬运辊3是按照可绕轴心自由旋转的方式设置的辊状部件，将从放卷辊2供给来的基板7导向薄膜形成区域14，最终导向卷绕辊4。当基板7在薄膜形成区域14移动时，从成膜源飞来的材料粒子与根据需要从原料气体导入管(图中未表示)导入的原料气体发生反应而沉积，在基板7的表面形成薄膜。卷绕辊4是按照能够通过未图示的驱动机构旋转驱动的方式设置的辊状部件，其将形成有薄膜的基板7卷绕保存。

成膜源5能够使用各种成膜源，例如能够使用：利用电阻加热、感应加热、电子束加热等的蒸发源、离子电镀(plating)源、溅射源、CVD源等。另外作为成膜源，也能够组合使用离子源、等离子体源。例如成膜源设置在薄膜形成区域14的最下部的铅垂方向下方，包含铅垂方向上部开口的容器状部件和载置于该容器状部件的内部的成膜材料。在成膜源的附近设置有电子枪(图中未表示)和感应线圈等加热机构，利用这些加热机构，上述容器状部件内部的材料被加热而蒸发。材料的蒸汽向着铅垂方向上方移动，附着在薄膜形成区域中的基板7表面而形成薄膜。成膜源5会对基板施加热负荷。

遮蔽板6将从成膜源5飞来的材料粒子能够与基板7接触的区域仅限制为薄膜形成区域14。

排气机构8设置在真空容器1的外部，将真空容器1内部调整为适合薄膜形成的减压状态。排气机构8例如由以油扩散泵、低温泵(cryopump)、涡轮分子泵等为主泵的各种真空排气系统构成。

在薄膜形成区域14的基板的背面侧，冷却体10与基板接近地配置，冷却体与基板之间的距离由多个间隙维持机构11高精度地维持以使基板与冷却体不接触。进而，在冷却体10与基板7之间，由气体流量控制器12控制导入量的气体通过配管13被导入。此时通过间隙维持机构11中的一个将薄膜形成区域14分割为第一薄膜形成区域14a和第二薄膜形成区域14b。通过将向各区域导入的冷却气体的导入量、种类等最适当化，能够保持充分的冷却效果，并且减低从冷却体与基板之间的空隙泄漏的气体量，减低对成膜率的不良影响和对真空泵8的负荷。另外，冷却气体供给机构15有气瓶、气体发生装置等。

对冷却体10的材质没有特别的限定，能够使用容易确保加工形状的铜、铝、不锈钢等金属、碳、各种陶瓷、工程塑料等。特别是从产生粉尘的可能性低、耐热性优秀、容易均温化的这些方面来看，更优选使用热传导率高的铜、铝等金属。

如以上这样，根据本发明的薄膜形成装置，从放卷辊2送出的基板7，经由搬送辊3移动，在薄膜形成区域14接受从蒸发源5飞来的蒸汽，在基板上形成薄膜。该基板7经由另外的搬送辊3，被卷绕在卷绕辊4上。由此，得到表面形成有薄膜的基板7。

在本发明中调整的基板的冷却条件中可包含多种条件。例如能够举出：对冷却体进行冷却的冷却介质的种类、流量或温度、向冷却体与基板的背面的间隙导入的气体的流量、种类或温度(气体导入条件)、通过间隙维持机构维持的间隙的距离等。对于这些条件，仅对1种进行调整也可以，组合2种以上进行调整也可以。

(实施方式1)

图2为对作为本发明的实施方式1的一部分的基板冷却机构的一例示意性地表示其构造的示意图。图2(a)为(b)的AA`截面图、图2(b)为从基板7的背面侧观察的正视图。

冷却体与基板的背面的间隙，通过3个间隙维持机构11a、11b以及11c维持。3个间隙维持机构11a、11b以及11c，在基板的移动方向上从上游侧起按该顺序配置。位于两端的间隙维持机构11a和11c，配置在薄膜形成区域14的、基板移动方向上的两端附近。位于中央的间隙维持机构11b，大致配置在薄膜形成区域14的中央，将薄膜形成区域14分割成位于基板移动方向的上游侧的第一薄膜形成区域14a和位于下游侧的第二薄膜形成区域14b。也就是说，第一薄膜形成区域14a存在于位于中央的间隙维持机构11b与基板背面的接触位置的上游侧，第二薄膜形成区域14b位于上述接触位置的下游侧。在第一薄膜形成区域14a与第二薄膜形成区域14b中的基板的背面，分别配置有冷却体10a、10b。对各个薄膜形成区域的冷却条件进行调整使得冷却体10a的冷却量比冷却体10b的冷却量大。

薄膜形成区域14相对于垂直方向倾斜，在第一薄膜形成区域14a与第二薄膜形成区域14b，与成膜源5的距离不同。第一薄膜形成区域14a配置在距成膜源5比较近的位置，在第一薄膜形成区域14a，比第二薄膜形成区域14b的成膜速度高，但另一方面热负荷也变大。因此，调整冷却条件使得上述第一薄膜形成区域的冷却量比第二薄膜形成区域的冷却量大。

在冷却体10a和10b，分别设置有冷却介质配管18a和18b，通过这些冷却介质配管的冷却水、防冻剂等冷却介质进行冷却。对冷却介质配管的材质没有特别的限定，能够使用铜、不锈钢等的管。冷却介质配管也可以通过焊接等安装于冷却体10。另外，通过改变通过冷却介质配管18a的冷却介质的种类、温度或流量和通过冷却介质配管18b的冷却介质这些条件，能够使冷却体10a的冷却量与冷却体10b的冷却量不同。例如，能够使冷却体10a比10b冷却至更低的温度。

作为不同的气体导入条件和导入方法，例如，可以用气体流量控制器12(图1所示)调整各自的气体流量，从分别设置于各冷却体的冷却用气体配管13a、13b通过歧管16，经由延伸至冷却体表面的细孔17供给气体。另外，对于从冷却体10a、10b导入冷却气体的方法，例如，将具有类似横笛的吹出形状的气体喷嘴埋入冷却体并从该喷嘴导入气体的方法，冷却体使用多孔质烧结金属或多孔质陶瓷等并通过该细孔导入气体的方法等，多种方法都是可行的。

另外如图3(冷却介质的配管未图示)那样，气体的导入能够不通过冷却体而从配置在冷却体的外部的气体喷嘴19进行。在不通过冷却体地将气体导入至冷却体与基板之间的情况下，有气体泄漏增多的可能，因此优选例如使气体喷嘴19的喷嘴孔径缩小为0.1～0.2mm程度以使其具有指向性。在图3(c)中表示气体喷嘴19的放大图。在图3中记载有从基板的宽度方向端面导入气体的方法，但也能够从基板的长度方向(图3(b)的上下)导入气体。气体的导入方法不局限于这些，只要能够一边分别控制作为热传导介质的气体一边使其向各冷却体与基板之间导入即可，也能够使用其他的方法。

如图2和图3所示的间隙维持机构11，为支撑基板使得冷却体10与基板7不接触的部件，在被固定的状态下，与移动中的基板7的背面接触。因此，有必要对间隙维持机构11的表面性和形状进行选择，以不对基板背面造成损伤。另外，优选对冷却体与间隙维持机构的位置关系进行设定使得由间隙维持机构维持的冷却体与基板的间隙(空间)的间隔在已将气体导入至该间隙的状态下为0.1～2mm。进一步优选为0.3～1mm。在不足0.1mm的情况下，冷却体与基板部分接触的可能性较高，容易对基板产生伤害。超过2mm时，冷却体与基板之间的间隙过大，冷却气体容易泄漏，冷却能力大幅降低。

气体的导入条件，优选调整为使向第一薄膜形成区域14a导入的气体量比向第二薄膜形成区域14b导入的气体量多。这是因为，第一薄膜形成区域14a与第二薄膜形成区域14b相比，距成膜源5更近，因此成膜速度高，成膜中的热负荷更大。

如上述那样，在热负荷更大的薄膜形成区域中导入更多的气体来维持气压，提高冷却能力，并且在热负荷更小的薄膜形成区域中抑制导入气体量。即根据距成膜源的距离调整冷却用的气体导入量，使得能够维持适当的冷却效果且抑制导入气体的总量。

在图5中表示了不分割薄膜形成区域而是在整个薄膜形成区域中均匀地导入冷却气体的比较例的气体导入方法。在该方法中，在薄膜形成区域之中距离成膜源较近、热负荷较大的区域(图下方)要求高的冷却能力，因此有必要以该冷却能力为基准增加气体流量(气压)。所以，从冷却体与基板之间的空隙泄漏的气体量也增加。也就是说，在比较例中，虽然在距离成膜源远、热负荷较小的区域(图上方)冷却量较少为好，但是导入了需要量以上的气体。因此无用的气体的泄漏导致成膜率降低、对真空泵产生不必要的负荷。

由此，像本发明这样，通过在热负荷不同的多个薄膜形成区域中，分别选择适当的导入气体量，能够在不损害适当的冷却效果的情况下，减低导入气体的总量。另外，能够减低从冷却体与基板之间的空隙泄漏的气体量，减低对成膜的不良影响和对真空泵的负荷。

在图1中，关于1个倾斜面的薄膜形成区域进行了例示，但本发明的薄膜形成装置也可以包括2个以上的倾斜面例如山形、V形、W形以及M形的成膜移动系统。另外，不仅可以向基板的单面成膜，也可以向两面成膜。进而，薄膜形成区域也可以水平配置。

另外在图1中，通过配置3个间隙维持机构11将薄膜形成区域分割为第一薄膜形成区域14a与第二薄膜形成区域14b这2面。本发明并非限定于此，通过配置4个以上的间隙维持机构11而分割为3面以上的薄膜形成区域也可以。例如，通过配置3～6个间隙维持机构，分别能够将薄膜形成区域分割为2～5个面。薄膜形成区域的数量多时，能够更严密地将气体导入量最佳化，但间隙维持机构为5个以上时，冷却体与基板接近的区域减少，所以冷却能力下降而不作为优选。

(实施方式2)

图4是对作为本发明的实施方式2的一部分的基板冷却机构的一例示意性地表示其构造的附图。薄膜形成区域附近以外的实施方式与实施方式1类似因而省略其说明。

在第一薄膜形成区域14a和第二薄膜形成区域14b中，维持冷却体10a、10b与基板7的间隙的间隙维持机构11由辊形成。由于通过间隙维持机构的旋转而与基板的接触导致的损伤不易发生而优选。旋转辊的与基板接触的面的材质也能够使用橡胶或塑料，但为了避免作为对基板的热负荷导致的有机物向基板转印的危险，优选使用金属。

辊的直径优选为5～100mm。在不足5mm时，在为了抑制基板的变形而向基板施加了较大的张力的情况下，辊的强度低，存在辊自身变形的可能，因此不作为优选。超过100mm时，辊径增大，用冷却体对基板进行冷却的区域被限制，因此不作为优选。

气体的导入条件，优选调整为使构成向第一薄膜形成区域14a导入的气体的分子的分子量，比向构成第二薄膜形成区域14b导入的气体的分子的分子量小。第一薄膜形成区域14a比第二薄膜形成区域14b距成膜源5更近，因此成膜中的热负荷更大。

通过根据距成膜源的距离而调整冷却用的气体的种类，能够减低对成膜工序的不良影响和对真空泵的负担。

作为分子量小的气体分子，能够使用例如氢、氦、甲烷、氨、氟化氢、氖等，但从安全性(安装性)、价格等方面考虑，优选使用氦。氦等的分子量小的气体分子，热传导率高所以冷却能力优秀，与成膜中的飞来材料分子的撞击的影响也小，因此优选。另一方面，容易从冷却体与基板之间的空隙泄漏因而难以维持气压，并难以用真空泵(特别是低温泵系统)排出泄漏的气体，因此不作为优选。

作为分子量大的气体分子，能够使用例如氙、氪、二氧化碳、氩、氧等，但考虑价格等方面优选使用氧、氩。另外，在使成膜中的飞来材料分子与氧反应进行反应性成膜的情况和不想使基板的冷却面(背面)氧化的情况下，优选使用氩等的不活泼气体。关于氩等分子量大的气体分子，气体不易从冷却体与基板之间的空隙泄漏，容易维持气压，因此为优选。但是，存在热传导率低因而冷却能力不佳、并且与成膜中的飞来材料分子的撞击引起的成膜率降低等的问题，因此不作为优选。

也就是说，优选向因热负荷大而需要充分冷却的第一薄膜形成区域14a导入氦等气体，向热负荷小因而冷却量比较少也可以的第二薄膜形成区域14b导入氩等气体。

另一方面，在如图5所示的比较例的气体导入方法中，在使用氦这样的分子量小的分子构成的气体时，从热负荷小的上方区域泄漏需要量以上的气体，对真空泵的负荷增大，故不作为优选。另外，在使用氩这样的分子量大的分子构成的气体时，在热负荷大的下方区域冷却能力不足。因此，有必要增加气体流量来提高气压，向成膜源的附近流出的气体导致成膜率降低，因而不作为优选。

以上，在实施方式2中，对通过使用分子量不同的多种气体来对冷却量进行调整的情况进行了说明。在实施方式1中，对用气体流量调整冷却量的情况进行了说明。作为冷却量的调整方法能够使用其他的上述那样的多种方法，但在任一个实施方式中，都能够对这些方法进行适当选择或组合而应用。

在图2～图4中表示第一薄膜形成区域14a中的冷却体10a与基板7的间隙的间隔、和第二薄膜形成区域14b中的冷却体10b与基板7的间隙的间隔大致相同的状态。但是，这些间隙的间隔不同也可以。特别是，优选第一薄膜形成区域14a中的冷却体10a与基板7的间隙的间隔，比第二薄膜形成区域14b中的冷却体10b与基板7的间隙的间隔窄。由此，能够使在第一薄膜形成区域14a的基板的冷却量比在第二薄膜形成区域14b的基板的冷却量大。因此，优选设定冷却体与间隙维持机构的位置关系以使第一薄膜形成区域14a的冷却体与基板的间隙的间隔为0.1mm以上、不足0.5mm，使第二薄膜形成区域14b中的冷却体与基板的间隙的间隔为0.5mm以上、2mm以下。任一个数值都是气体已导入至间隙的状态下的数值。

另外在图2～图4中表示了第一薄膜形成区域14a和14b的长度大致相同的例子，但并非必须相同。例如也可以仅使热负荷非常大的部分为14a(例如图4的一半的长度)、使这之外的部分全都为14b(例如图4的1.5倍的长度)。另外，也可以像上述那样将薄膜形成区域分割为3部分以上。由此，能够将气体流量和气体种类(分子量等)的组合按照热负荷的大小、分布而最佳化。

以上对作为本发明的实施方式的一部分的基板冷却机构的例子进行了表示，但本发明不仅限于这些实施方式。也能够使用其他的能在通过基板维持机构分割的多个薄膜形成区域对冷却条件分别进行调整的方法。

另外，对于薄膜形成区域的倾斜角度，能够根据情况最佳化。倾斜入射成膜，能够由于自身阴影效果形成有微小空间的薄膜，因此例如在高C/N磁带的形成、循环特性优秀的电池负极的形成等方面是有效的。

例如，使用铜箔作为基板，一边使硅从成膜源蒸发一边按照需要导入氧气，由此能够得到长条的电池用极板。

另外，使用聚对苯二甲酸乙二醇酯作为基板，一边使钴从蒸镀用坩埚蒸发一边导入氧气进行成膜，能够得到长条的磁带。

另外，作为具体的应用例，对使用了硅的电池用极板、磁带等进行了叙述，但本发明并不局限于此。显然能够应用于电容器、各种传感器、太阳能电池、各种光学膜、防湿膜、导电膜等需要稳定成膜的种种器件。

产业上的可利用性

本发明的薄膜形成装置和薄膜形成方法，能够避免气体冷却方式中因气体导入而引起的不利，并且能够在整个薄膜形成区域得到充分的冷却效果。由此能够防止基板的变形、熔断等，并且能够实现兼顾高材料利用效率和高成膜率的薄膜形成。

Claims (8)

1.一种薄膜形成装置，是在真空中在具有正面和背面的带状的基板的所述正面上形成薄膜的薄膜形成装置，包括：

搬送机构，搬送所述基板；

薄膜形成机构，在以直线状搬送的所述基板的所述正面上且在薄膜形成区域中形成薄膜；

冷却体，在所述薄膜形成区域与所述基板背面接近地配置，所述冷却体由冷却介质进行冷却；

气体导入机构，向所述冷却体与所述基板的背面之间导入气体对所述基板进行冷却；

间隙维持机构，与所述基板的背面接触，将所述薄膜形成区域分割为第一薄膜形成区域、和成膜速度比所述第一薄膜形成区域慢的第二薄膜形成区域，且维持所述冷却体与所述基板的间隙；和

真空容器，收容所述搬送机构、所述薄膜形成机构、所述冷却体、所述气体导入机构和所述间隙维持机构，

所述第一薄膜形成区域与成膜源的距离不同于所述第二薄膜形成区域与所述成膜源的距离，所述第一薄膜形成区域配置在距所述成膜源比较近的位置，

在所述气体导入机构进行的所述基板的冷却中，所述冷却的条件被设定成：所述第一薄膜形成区域中的基板的冷却量比所述第二薄膜形成区域中的基板的冷却量大。

2.如权利要求1所述的薄膜形成装置，其特征在于：

所述冷却条件，是通过使所述第一薄膜形成区域中的所述气体的导入量比所述第二薄膜形成区域中的所述气体的导入量多来设定的。

3.如权利要求1所述的薄膜形成装置，其特征在于：

所述冷却条件，是通过使所述第一薄膜形成区域中的所述冷却体与所述基板的间隙比所述第二薄膜形成区域中的所述冷却体与所述基板的间隙窄来设定的。

4.如权利要求1所述的薄膜形成装置，其特征在于：

所述间隙维持机构由辊构成。

5.一种薄膜形成方法，是使用在真空中在具有正面和背面的带状的基板的所述正面上形成薄膜的薄膜形成装置的薄膜形成方法，

所述薄膜形成装置包括：

搬送机构，搬送所述基板；

薄膜形成机构，在以直线状搬送的所述基板的所述正面上且在薄膜形成区域中形成薄膜；

冷却体，在所述薄膜形成区域与所述基板背面接近地配置，所述冷却体由冷却介质进行冷却；

气体导入机构，向所述冷却体与所述基板的背面之间导入气体对所述基板进行冷却；

间隙维持机构，与所述基板的背面接触，将所述薄膜形成区域分割为第一薄膜形成区域、和成膜速度比所述第一薄膜形成区域慢的第二薄膜形成区域，且维持所述冷却体与所述基板的间隙；和

真空容器，收容所述搬送机构、所述薄膜形成机构、所述冷却体、所述气体导入机构和所述间隙维持机构，

所述第一薄膜形成区域与成膜源的距离不同于所述第二薄膜形成区域与所述成膜源的距离，所述第一薄膜形成区域配置在距所述成膜源比较近的位置，

所述方法包括下述工序：在通过所述气体导入机构进行的所述基板的冷却中，在所述第一薄膜形成区域中的基板的冷却量比所述第二薄膜形成区域中的基板的冷却量大的条件下，在所述基板的所述正面上形成薄膜。

6.如权利要求5所述的薄膜形成方法，其特征在于：

所述条件，是通过使所述第一薄膜形成区域中的所述气体的导入量比所述第二薄膜形成区域中的所述气体的导入量多来进行调整的。

7.如权利要求5所述的薄膜形成方法，其特征在于：

所述条件，是通过使所述第一薄膜形成区域中的所述冷却体与所述基板的间隙比所述第二薄膜形成区域中的所述冷却体与所述基板的间隙窄来进行调整的。

8.如权利要求5所述的薄膜形成方法，其特征在于：

所述条件，是通过使导入到所述第一薄膜形成区域中的所述气体由具有比导入到所述第二薄膜形成区域中的所述气体的分子量小的分子构成来进行调整的。

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