CN102264942A - 成膜装置和使用该成膜装置的基板的制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种成膜装置和使用该成膜装置的基板的制造方法。在通过供给气体而对在真空腔室(7)内连续地进行输送的基板(1)进行成膜的成膜装置中，能够在两处成膜区域(14a、14b)中同时以均匀的流动容易地供给气体，从而能够高效率地进行均匀性高的膜质的成膜。成膜装置(C)的结构如下：真空腔室(7)中被隔板(8)分隔成含有上述基板(1)的输送路径的成膜室(9a)、与排气装置(18)相连接的排气室(9b)，在上述成膜室(9a)中，在隔着基板(1)的输送路径而与隔板(8)相反的一侧的前后方向中央部设有气体供给部(10)，并且在该气体供给部(10)的前后分别设有前部以及后部溅射阴极(12a、12b)，在上述隔板(8)上的比上述前部溅射阴极(12a)靠前方的位置、比上述后部溅射阴极(12b)靠后方的位置分别设有前部排气口以及后部排气口。

Description

成膜装置和使用该成膜装置的基板的制造方法
技术领域
本发明涉及一种用于通过供给气体并利用例如溅射、蒸镀、离子镀、等离子聚合等来实施成膜的成膜装置和使用该成膜装置的基板的制造方法。
背景技术
一边向真空腔室内供给气体，一边进行利用例如溅射、蒸镀、离子镀、等离子聚合等的成膜。因此，对于确保膜质的均匀性，使在真空腔室内的气体的流动均匀是重要的。特别是在进行反应(reactive)成膜(例如SiN的保护膜的形成)时，使气体均匀地存在成膜区域中，这对于确保膜质的均匀性来说是重要的。
以往，公知一种如下所述的成膜装置：在利用与反应气体并用的溅射连续地向在真空腔室内连续地输送的长条的基板上实施成膜的成膜装置中，以真空腔室内的基板的输送路径为界，在真空腔室内的一侧设有靶(target)、溅射气体供给孔，另外，在被靶与基板输送路径夹着的成膜区域设有用于供给反应性气体的反应性气体供给孔，并且在与该反应性气体供给孔相对的位置设有排气口(例如，参照专利文献1的图2)。
专利文献1：日本特开平6-116722号公报
然而，在上述以往的成膜装置中，反应性气体供给孔和排气口在以基板的输送路径为界的真空腔室内的相同侧，夹着成膜区域地直接相对。因此，不易于产生反应性气体的滞留部位，与此相反存在如下问题：从反应性气体供给孔流出的反应性气体朝向排气口直线地流动从而难以向左右扩散，因此成膜区域的反应性气体浓度易于产生浓淡。
另外，为了提高成膜速度，也想到在一个真空腔室中将靶、溅射气体供给孔、反应性气体供给孔、排气口各自设置两个，但存在会变成必须同时对两处的反应性气体的供给和排出进行控制而控制变得繁杂的问题。
发明内容
本发明是鉴于上述以往的问题点而做成的，其目的在于，在通过供给气体而对在真空腔室内连续地输送的基板进行成膜的成膜装置中，在两处成膜区域中，能够同时以均匀的流动容易地供给气体，从而能够高效地进行均匀性高的膜质的成膜。
为了上述目的，本发明提供一种成膜装置，该成膜装置在通过供给气体而对在真空腔室中连续地移动的长条的基板或者被载置于在真空腔室中连续地输送的托架(tray)上而依次移动的基板实施成膜，其特征在于，真空腔室中被隔板分隔成含有上述基板的输送路径的成膜室、与排气装置相连接的排气室，在上述成膜室中，在隔着上述基板的输送路径而与隔板相反的一侧的前后方向中央部设有气体供给部，并且在该气体供给部的前后分别设有前部成膜部以及后部成膜部，在上述隔板上的比上述前部成膜部靠前方的位置、比上述后部成膜部靠后方的位置分别设有前部排气口和后部排气口。
另外，上述本发明含有如下所述的技术方案来作为优选技术方案：将前部成膜部以及前部排气口、上述后部成膜部以及后部排气口在前后方向以及宽度方向上对称地设置，上述前部成膜部以及后部成膜部是利用溅射进行成膜的部分，分别具有与上述基板的输送路径相对的前部溅射阴极以及后部溅射阴极，该前部溅射阴极以及后部溅射阴极与上述基板的输送路径相对的相对区域、即前部成膜区域以及后部成膜区域分别被前部阴极侧屏蔽件以及后部阴极侧屏蔽件以在与上述基板的输送路径之间保留间隙的方式包围起来，上述前部成膜区域以及后部成膜区域的宽度分别比上述基板的输送路径的宽度宽，沿着上述隔板上的与该前部成膜区域以及后部成膜区域的宽度方向两端部的外侧相对应的位置，以与前部阴极侧屏蔽件以及后部阴极侧屏蔽件之间保留间隙的方式设有输送路径侧屏蔽件
另外，本发明提供一种使用上述成膜装置的基板的制造方法。
另外，在本发明中，所谓的前后是指在真空腔室内被输送的基板的流动的上游侧为前、下游侧为后，所谓的基板输送路径是指不使用托架地被输送的长条的基板或者连续的托架以及被载置在托架上而被输送的基板在真空腔室内的通过区域。另外，所谓的宽度方向是指与在真空腔室中被输送的基板表面平行、并且与基板的输送方向正交的方向，所谓的宽度是指宽度方向的尺寸。
在本发明的成膜装置的真空腔室中，从气体供给部供给的气体主要是通过前部成膜部以及后部成膜部的成膜区域，从前部排气口以及后部排气口进入排气室之后被排出，由此，能够从一处气体供给部同时向两处成膜区域供给气体。并且，因为气体的流动能够通过调整前部排气口以及后部排气口的位置、大小来容易地进行调整，所以能够容易地均匀地向前部成膜部的成膜区域以及后部成膜部的成膜区域供给气体。因而，能够高效地进行均匀性高的膜质的成膜。
附图说明
图1是表示本发明的成膜装置的一个例子的纵截面示意图。
图2是沿着图1所示的成膜装置的基板的输送路径的横截面示意图。
图3是将图1所示的成膜装置的上部外壁部分水平地除去的状态的横截面示意图。
图4是表示载置基板而连续地移动的托架的一个例子的侧视图。
具体实施方式
下面，根据附图说明本发明的一个例子。
图1是表示本发明的成膜装置的一个例子的纵截面示意图、图2是沿着图1所示的成膜装置的基板的输送路径的横截面示意图、图3是将图1所示的成膜装置的上部外壁部分水平地除去的状态的横截面示意图。
本例的基板1是薄片状的长条物，该基板1被从图中左侧的送出辊2送出，被右侧的卷取辊3卷取。A是对送出辊2进行收容的送出装置，B是对卷取辊3进行收容的卷取装置，C是设在送出装置A与卷取装置B之间的本例的成膜装置。
送出装置A以及卷取装置B的真空腔室4、5分别经由狭缝6a、6b与成膜装置C的真空腔室7相连接。将从送出辊2引出的基板1经由狭缝6a引入到真空腔室7内，在真空腔室7中连续地输送，经由狭缝6b向卷取辊3卷取。
成膜装置C的真空腔室7内被隔板8上下地分隔。图1中上侧是成膜室9a、下侧是排气室9b。
成膜室9a含有在成膜室C的真空腔室7内的基板1的输送路径的至少前后方向中央部分。另外，在成膜室9a中，在隔着基板1的输送路径而与隔板8相反的一侧的前后方向中央部设有气体供给部10。该气体供给部10用于使从气体供给源(未图示)供给的气体流出到成膜室9a内，从而向下述的前部成膜区域14a以及后部成膜区域14b进行供给。在成膜室9a中，在供给来自气体供给部10的气体的条件下进行成膜。
气体供给部10能够设为使气体向四周流出的供给部，但由于考虑到易于使向下述的前部成膜区域14a以及后部成膜区域14b的气体的流动均匀化，因此优选使气体从将基板1的输送路径横截的线状或者虚线状的位置朝向基板1流出的气体供给部10。具体而言，能够通过将沿着轴线方向形成有狭缝或者多个小孔的管材料以狭缝或者小孔朝向基板1的输送路径的方式进行配置来构成气体供给部10。
另外，还是在隔着成膜室9a的基板1的输送路径而与隔板8相反的一侧，在上述气体供给部10的前后分别设有前部成膜部11a以及后部成膜部11b。该前部成膜部11a以及后部成膜部11b是具有形成粒子的机构的部分，该粒子以附着在基板1上的方式形成膜，本例的前部成膜部11a以及后部成膜部11b是通过溅射来进行成膜的部分。即、本例的前部成膜部11a以及后部成膜部11b分别具有与基板1的输送路径相对的前部溅射阴极12a以及后部溅射阴极12b。另外，附图标记13a、13b分别是与基板1的输送路径相对地安装在前部以及后部溅射阴极12a、12b上的靶。
上述前部溅射阴极12a以及后部溅射阴极12b与基板1的输送路径之间的相对区域构成了能够对基板1实施成膜的前部成膜区域14a以及后部成膜区域14b。该前部成膜区域14a以及后部成膜区域14b分别被从真空腔室7的内壁面突出的板状的前部阴极侧屏蔽件15a以及后部阴极侧屏蔽件15b以在与基板1的输送路径之间保留间隙的方式包围起来。该前部阴极侧屏蔽件15a以及后部阴极侧屏蔽件15b不是必需的结构，但由于设有该前部阴极侧屏蔽件15a以及后部阴极侧屏蔽件15b时，易于使从前部阴极侧屏蔽件15a以及后部阴极侧屏蔽件15b与基板1之间的间隙进入到前部成膜区域14a以及后部成膜区域14b的气体暂时地滞留，从而易于获得在前部成膜区域14a以及后部成膜区域14b中的气体浓度的均匀化，因此优选。另外，还能够利用前部阴极侧屏蔽件15a以及后部阴极侧屏蔽件15b来防止溅射粒子向前部成膜区域14a以及后部成膜区域14b外的飞散。
为了易于在基板1的整个宽度上进行均匀的成膜，本例的前部溅射阴极12a以及后部溅射阴极12b和前部成膜区域14a以及后部成膜区域14b的宽度分别比基板1的输送路径的宽度宽。另外，沿着隔板8上的与前部成膜区域14a以及后部成膜区域14b的比基板1的输送路径向外侧突出的宽度方向两端部的外侧相对应的位置，以与前部阴极侧屏蔽件15a以及后部阴极侧屏蔽件15b之间保留间隙的方式设有左右各自连成一体的输送路径侧屏蔽件16。该输送路径侧屏蔽件16也不是必需的结构，但由于设有该输送路径侧屏蔽件16时，对从基板1的宽度方向端部侧较短地流到下述的前部排气口17a以及后部排气口17b的气体的流动进行抑制，从而变得易于获得在前部成膜区域14a以及后部成膜区域14b中的气体浓度的更高的均匀化，因此优选设有该输送路径侧屏蔽件16。
在隔板8的比前部成膜部11a靠前方的位置、比后部成膜部11b靠后方的位置分别设有前部排气口17a和后部排气口17b。为了使成膜室9a内的前部与后部的气体的流动成为同样的流动，优选将该前部排气口17a和后部排气口17b在前后方向以及宽度方向上对称地设置。另外，也由于相同的理由，优选将上述的前部成膜部11a和后部成膜部11b在前后方向以及宽度方向上对称地设置。并且，也优选将上述的前部阴极侧屏蔽件15a以及后部阴极侧屏蔽件15b、输送路径侧屏蔽件16在前后方向以及宽度方向上对称地设置。
如图2和图3所示，本例的前部排气口17a以及后部排气口17b设在四角，但也能够设在宽度方向中央部。
形成在隔板8的下方的排气室9b连接有真空泵等排气装置18，从而能够将从成膜室9a经由前部排气口17a以及后部排气口17b流入排气室9b的气体排出。
隔板8的前端和后端向成膜室9a侧突出从而构成辊罩部8a、8b。在该辊罩部8a、8b的排气室9b侧设有导向辊19a、19b，基板1在前部和后部暂时进入排气室9b内，被导向辊19a、19b支承而被输送。
在上述辊罩部8a、8b上的与基板1的输送路径的交叉部形成有容许基板1通过的狭缝6c、6d。将导向辊19a、19b设在成膜室9a内，并使将送出装置A的真空腔室4与成膜装置C的真空腔室7连通的狭缝6a、将成膜装置C的真空腔室7与卷取装置B的真空腔室5连通的狭缝6b各自开口于成膜室9a，由此，可以省略上述辊罩部8a、8b和狭缝6c、6d。然而，如本例那样构成时，能够使两个狭缝6a、6c介于送出装置A与成膜室9a之间，并且也能够使两个狭缝6b、6d介于成膜室9a与卷取装置B之间，从而提高送出装置A以及卷取装置B与成膜室9a之间的隔绝性，因此优选如本例那样构成。
采用本例的成膜装置C，能够在将真空腔室7内(成膜室9a以及排气室9b内)减压到需要的真空度之后，一边继续利用排气装置18进行排气、并从气体供给部10供给气体，一边通过对前部成膜部11a以及后部成膜部11b的靶进行溅射将薄膜连续地形成在被输送的基板1的表面上。
作为从气体供给部10供给的气体，例如在成膜氮化钛(TiN)时能够使用氮气、在成膜氧化铟锡(ITO)时能够使用氧气等。另外，从气体供给部供给的气体也可以是溅射气体、工艺气体、两者的混合气体中的任意一种。从气体供给部10只供给工艺气体时，能够在前部溅射阴极12a以及后部溅射阴极12b的附近另外设置溅射气体供给部。
在上述的例子中，基板1为长条状的基板，但在基板1本身不是长条时，如图4所示，本发明的成膜装置C也能够应用于将基板1载置在连续地移动的托架20上而连续地输送的情况。
在上述的例子中，上部成为成膜室9a、下部成为排气室9b，但也能够使上部成为排气室9b、使下部成为成膜室9a，或者在将基板1沿着宽度方向竖起而进行输送时，将成膜室9a和排气室9b左右地形成。
在上述的例子中，前部成膜部11a以及后部成膜部11b成为利用溅射进行成膜的部分，但也能够使其成为利用蒸镀、离子镀、等离子聚合等进行成膜的部分。
附图标记说明
A、送出装置；B、卷取装置；C、成膜装置；1、基板；2、送出辊；3、卷取辊；4、(送出装置的)真空腔室；5、(卷取装置的)真空腔室；6a、狭缝；6b、狭缝；6c、狭缝；6d、狭缝；7、(成膜装置的)真空腔室；8、隔板；8a、辊罩部；8b、辊罩部；9a、成膜室；9b、排气室；10、气体供给部；11a、前部成膜部；11b、后部成膜部；12a、前部溅射阴极；12b、后部溅射阴极；13a、靶；13b、靶；14a、前部成膜区域；14b、后部成膜区域；15a、前部阴极侧屏蔽件；15b、后部阴极侧屏蔽件；16、输送路径侧屏蔽件；17a、前部排气口；17b、后部排气口；18、排气装置；19a、导向辊；19b、导向辊；20、托架。

Claims (5)

1.一种成膜装置，该成膜装置在通过供给气体而对在真空腔室中被连续地输送的长条的基板或者被载置于在真空腔室中连续地移动的托架上而被连续地输送的基板实施成膜，其特征在于，
真空腔室中被隔板分隔成含有上述基板的输送路径的成膜室、与排气装置相连接的排气室；
在上述成膜室中，在隔着上述基板的输送路径而与隔板相反的一侧的前后方向中央部设有气体供给部，并且在该气体供给部的前后分别设有前部成膜部以及后部成膜部；
在上述隔板上的比上述前部成膜部靠前方的位置、比上述后部成膜部靠后方的位置分别设有前部排气口和后部排气口。
2.根据权利要求1所述的成膜装置，其特征在于，
将前部成膜部以及前部排气口、上述后部成膜部以及上述后部排气口在前后方向以及宽度方向上对称地设置。
3.根据权利要求1或者2所述的成膜装置，其特征在于，
上述前部成膜部以及上述后部成膜部是利用溅射进行成膜的部分，分别具有与上述基板的输送路径相对的前部溅射阴极以及后部溅射阴极，该前部溅射阴极以及后部溅射阴极与上述基板的输送路径相对的相对区域、即前部成膜区域以及后部成膜区域分别被前部阴极侧屏蔽件以及后部阴极侧屏蔽件以在与上述基板的输送路径之间保留间隙的方式包围起来。
4.根据权利要求3所述的成膜装置，其特征在于，
上述前部成膜区域以及上述后部成膜区域的宽度分别比上述基板的输送路径的宽度宽，沿着上述隔板上的与该前部成膜区域以及后部成膜区域的宽度方向两端部的外侧相对应的位置，以与上述前部阴极侧屏蔽件以及上述后部阴极侧屏蔽件之间保留间隙的方式设有输送路径侧屏蔽件。
5.一种基板的制造方法，其中，
在表面上具有薄膜的基板的制造方法中，使用权利要求1至4中的任意一项所述的成膜装置来形成薄膜。
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