JP2004315861A - Thin film forming system and thin film forming method - Google Patents
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Abstract
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、基板搬送経路に連続的に供給される長尺のフィルム状基板の表面に、スパッタ処理により連続的に薄膜(機能性薄膜)を形成する薄膜形成装置及び薄膜形成方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来、このような薄膜形成装置及び薄膜形成方法において用いられるスパッタ法、特にマグネトロンスパッタ法は、比較的高速で複雑な組成の薄膜(機能性薄膜)が形成できること、緻密な膜が得られること、薄膜の形成厚さの均一性に優れていることなどの特徴を有することから、電子部品や光学部品、記録メディア、装飾品などの様々な分野における薄膜形成の手段として一般に広く用いられている。
【0003】
一方、このような薄膜形成装置及び薄膜形成方法をフィルム状基板として一般的に用いられているプラスチックフィルム基板に展開した場合は、形成される薄膜の電気特性や光学特性、熱特性などのバラツキが、他の基板、例えばシリコンウェーハーや石英基板などと比較して大きいということが指摘されている。
【0004】
昨今のデバイスやメディアの軽薄短小の要請から、プラスチックフィルム基板上に再現性のある安定した薄膜の形成が強く求められている。このために、従来の薄膜形成方法においては、ドライ方式の前処理やウェット方式の前処理が提案されている。
【0005】
具体的には、(1)ドライ方式としてはプラズマ処理が提案されている。例えば、特許第3331631号公報では、マグネトロン電極を用いて炭酸ガスの低温プラズマを発生させて基板の表面を処理し、酸素透過率や水蒸気透過率の安定した金属薄膜を得ている。また、特許第2870937号公報では、炭酸ガスと窒素ガスの混合ガスをもちいて基板の表面を放電処理し、高密着強度の金属膜を得ている。また、特開昭58−103534号公報では、マイクロ波プラズマを用いて前処理をすることにより、光沢がよく、密着性の優れた金属膜を得ている。
【0006】
また、(2)ウェット方式としては、特開平6−35714号公報では、特定温度、特定濃度の水酸化ナトリウムなどの高アルカリ性溶液で浸漬処理することにより防曇性を有する遮光フィルムを得ている。
【0007】
【特許文献1】
特許第3331631号公報
【特許文献2】
特許第2870937号公報
【特許文献3】
特開昭58−103534号公報
【特許文献4】
特開平6−35714号公報
【0008】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記(1)の方法では、表面のみのクリーニングにとどまり、機能性薄膜の形成時にプラスチックフィルム基板自身が温度上昇することによってプラスチックフィルム基板の内部から放出されるガス成分、主に水分が除去することができず、上記放出されるガス成分により上記形成された機能性薄膜が影響を受けて、安定した特性の薄膜を得ることができず、また、その特性の再現性が低下する場合があるという問題点がある。
【0009】
また、上記(2)の方法では、処理のために大掛かりな装置が必要となり、また、当該処理により生じる廃液処理が必要となることから、その処理、すなわち、環境対策を含め、装置にコストがかかるという問題点がある。また、当該処理に起因するプラスチックフィルム基板への二次汚染も心配され、慎重に上記処理を行う必要がある。
【0010】
このように、従来の薄膜形成装置及び薄膜形成方法では、広幅、長尺のプラスチックフィルム基板に対して、その長手方向や成膜(薄膜形成)バッチ間において再現性がよく、安定した特性の薄膜を得ることが困難であるという問題点を有する。
【0011】
従って、本発明の目的は、上記問題を解決することにあって、基板搬送経路に連続的に供給される長尺のフィルム状基板の表面に、スパッタ処理により連続的に薄膜(機能性薄膜)を形成する薄膜形成において、求められる諸特性の薄膜をその長手、幅方向において均一に、かつ再現性よく安定させて形成することができる薄膜形成装置及び薄膜形成方法を提供することにある。
【0012】
【課題を解決するための手段】
本発明の第1態様によれば、フィルム状基板を基板搬送経路に連続的に供給する基板供給部と、
上記基板供給部より上記基板搬経路に供給された上記フィルム状基板の加熱による上記フィルム状基板の脱ガス処理を行う加熱装置と、
上記基板搬送経路において、上記脱ガス処理が行われた上記フィルム状基板に対して、スパッタ処理により薄膜を形成する薄膜形成部と、
上記薄膜形成部にて薄膜が形成されたフィルム状基板を、上記基板搬送経路から取り出す基板取出部とを備える、ことを特徴とする薄膜形成装置を提供する。
【0013】
本発明の第2態様によれば、上記基板供給部は、回転駆動可能であって、巻取り保持されている上記フィルム状基板を上記基板搬送経路に連続的に供給する供給ロールを有し、
上記薄膜形成部は、
回転駆動可能であって、上記フィルム状基板と接触しながら、当該回転駆動により上記フィルム状基板を上記基板搬送経路に沿って案内し、かつ、上記接触されたフィルム状基板を冷却する基板冷却ドラムと、
上記スパッタ処理のための電圧を印加可能であって、当該電圧の印加により上記基板冷却ドラムに接触する上記フィルム状基板の表面に上記薄膜を形成する成膜用電極部とを有し、
上記加熱装置は、上記供給ロールと上記基板冷却ドラムとの間の上記基板搬送経路における上記フィルム状基板に対して上記加熱可能に配置され、
上記成膜用電極部は、上記加熱により付加された熱量が、上記基板冷却ドラムによる上記冷却により減少された上記フィルム状基板に対して、上記薄膜の形成を行う第1態様に記載の薄膜形成装置を提供する。
【0014】
本発明の第3態様によれば、上記加熱装置と上記薄膜形成部との間の上記基板搬送経路における上記加熱装置の近傍の位置の上記フィルム状基板の温度を検出する基板用温度センサをさらに備え、
上記加熱装置は、上記基板用温度センサにより検出された上記フィルム状基板の温度に基づいて、上記加熱による上記フィルム状基板の加熱温度の制御を行う加熱制御部をさらに備える第2態様に記載の薄膜形成装置を提供する。
【0015】
本発明の第4態様によれば、上記加熱装置は、
回転駆動可能であって、上記フィルム状基板と接触しながら、当該回転駆動により上記フィルム状基板に対して加熱を行う基板加熱ドラムと、
上記基板加熱ドラムに備えられて、上記基板加熱ドラムによる上記加熱温度を検出可能なドラム用温度センサと、
上記ドラム用温度センサにより検出された上記加熱温度に基づいて、上記フィルム状基板の加熱温度の制御を行う加熱制御部とをさらに備える第2態様に記載の薄膜形成装置を提供する。
【0016】
本発明の第5態様によれば、上記成膜用電極部により上記薄膜が形成され、かつ、上記基板冷却ドラムに接触されている上記フィルム状基板の温度を検出する薄膜形成基板用温度センサをさらに備え、
上記加熱装置は、上記加熱装置による上記フィルム状基板の加熱温度が、上記薄膜形成基板用温度センサにより検出された上記フィルム状基板の温度と略同じ温度、又は、それ以上の温度となるように、上記加熱温度の制御を行う加熱制御部を備える第2態様から第4態様のいずれか1つに記載の薄膜形成装置を提供する。
【0017】
本発明の第6態様によれば、上記基板用温度センサ、又は、上記薄膜形成基板用温度センサは、被接触式の温度センサである第3態様又は第5態様に記載の薄膜形成装置を提供する。
【0018】
本発明の第7態様によれば、上記基板取出部は、回転駆動可能であって、上記基板搬送経路に供給されて、上記薄膜が形成されたフィルム状基板を連続的に巻き取って保持する巻取りロールを有し、
上記供給ロール、上記加熱装置、上記巻取りロール、及び夫々の上記温度センサが配置されている空間を、上記成膜電極部が配置されている空間と区切る仕切り板がさらに備えられている第3態様から第6態様のいずれか1つに記載の薄膜形成装置を提供する。
【0019】
本発明の第8態様によれば、上記フィルム状基板は、プラスチックフィルム基板である第1態様から第7態様のいずれか1つに記載の薄膜形成装置を提供する。
【0020】
本発明の第9態様によれば、上記加熱温度は、上記プラスチックフィルム基板のガラス転移点温度よりも低い温度である第8態様に記載の薄膜形成装置を提供する。
【0021】
本発明の第10態様によれば、上記脱ガス処理は、上記フィルム状基板に含まれている水分を、上記フィルム状基板の上記加熱により減少させる処理である第1態様から第9態様のいずれか1つに記載の薄膜形成装置を提供する。
【0022】
本発明の第11態様によれば、スパッタ処理により、フィルム状基板の表面に連続的に薄膜を形成する薄膜形成方法において、上記スパッタ処理による上記薄膜の形成の前に、上記フィルム状基板の加熱による上記フィルム状基板の脱ガス処理を行うことを特徴とする薄膜形成方法を提供する。
【0023】
本発明の第12態様によれば、上記脱ガス処理を行った後、上記フィルム状基板の冷却して、上記加熱により付加された熱量を減少させて、
その後、上記フィルム状基板に対して、上記薄膜の形成を行う第11態様に記載の薄膜形成方法を提供する。
【0024】
本発明の第13態様によれば、上記薄膜が形成された直後の上記フィルム状基板の温度を検出し、
当該検出された温度と略同じ温度、又は、それ以上の温度となるように、上記薄膜が形成される前の上記フィルム状基板の上記加熱を行う第11態様又は第12態様に記載の薄膜形成方法を提供する。
【0025】
本発明の第14態様によれば、上記脱ガス処理は、上記フィルム状基板に含まれている水分を、上記フィルム状基板の上記加熱により減少させる処理である第11態様から第13態様のいずれか1つに記載の薄膜形成方法を提供する。
【0026】
本発明の第15態様によれば、上記フィルム状基板に形成される薄膜は、光記録メディア材料により形成される第11態様から第14態様のいずれか1つに記載の薄膜形成方法を提供する。
【0027】
本発明の第16態様によれば、上記光記録メディア材料は、相変化材料である第15態様に記載の薄膜形成方法を提供する。
【0028】
【発明の実施の形態】
本発明にかかる実施の形態を説明するにあたって、まず、本明細書において用いられている「用語」の定義について説明する。
【0029】
用語「脱ガス処理」とは、フィルム状基板に含まれているガス(あるいはガス成分。ただし、当該含まれている状態での相は気相のみに限られず、液相や固相であるものも含む)であって、かつ、スパッタ処理による薄膜形成時の熱により上記フィルム状基板が加熱されることにより、上記フィルム状基板からアウトガス(すなわち、その内部より外部への放出)されるガスであり、上記薄膜の形成厚さや特性等に影響を与えるようなガスを、上記フィルム状基板を加熱することにより、アウトガスさせて減少させる処理のことをいう。また、当該ガスは、例えば、H2O(水蒸気あるいは水分)であって、上記薄膜が形成されている過程において当該ガスが発生することにより、当該薄膜の結晶化温度の上昇や、当該薄膜の電気特性や光学特性や熱特性等の特性にバラツキを生じさせる場合がある。なお、上記ガスの一部には、空気の成分である窒素ガスや酸素ガスが含まれることもあり、上記フィルム状基板の材質等によっては、さらに、低分子量の添加剤が含まれるような場合もある。
【0030】
以下に、本発明にかかる実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。
【0031】
(第1実施形態)
本発明の第1実施形態にかかる薄膜形成装置及び薄膜形成方法を実施する薄膜形成装置の一例である薄膜形成装置101の模式的な構成を示す模式説明図を図1に示す。
【0032】
図1に示すように、薄膜形成装置101は、フィルム状基板の一例であるプラスチックフィルム基板5への薄膜形成が行なわれる真空容器1と、この真空容器1の内部に備えられた夫々の構成部として、プラスチックフィルム基板5をその基板搬送経路6に連続的に供給する基板供給部と、上記基板供給部より基板搬送経路6に供給されたプラスチックフィルム基板5に対して、スパッタ処理により薄膜を形成する薄膜形成部と、上記薄膜形成部にて薄膜が形成されたプラスチックフィルム基板5を、基板搬送経路6から取り出す基板取出部とを備えている。
【0033】
図1に示すように、上記基板供給部は、プラスチックフィルム基板5を巻き取られた状態で保持し、回転駆動されることにより基板搬送経路6にプラスッチックフィルム基板5を連続的に供給可能な供給ロール11と、この供給ロール11の上記回転駆動を行う回転駆動部(図示しない)とを備えている。また、上記基板取出部は、回転駆動されることにより、上記薄膜形成部にて薄膜が形成されたプラスチックフィルム基板5を連続的に巻き取って、基板搬送経路6から取り出す巻取りロール12と、この巻取りロール12の上記回転駆動を行う回転駆動部(図示しない)とを備えている。
【0034】
また、図1に示すように、上記薄膜形成部は、真空容器1の内部の略中央付近に配置されて、円筒状の形状を有し、回転駆動されることによりプラスチックフィルム基板5と接触しながら、プラスチックフィルム基板5を基板搬送経路6に沿って案内し、かつ、上記接触されているプラスチックフィルム基板5を冷却することが可能な基板冷却ドラムの一例である冷却ドラム13と、この冷却ドラム13の上記回転駆動を行う回転駆動部(図示しない)とを備えている。
【0035】
また、冷却ドラム13、供給ロール11、及び、巻取りロール12の夫々は、夫々の軸心を回転中心として回転駆動可能となっているとともに、夫々の回転中心が同じ方向に位置されるように(すなわち、図1の紙面に直交する方向を同じ方向として位置されるように)真空容器1内に配置されている。なお、供給ロール11、巻取りロール12、及び冷却ドラム13の形成長さ(すなわち、図1の紙面に直交する方向の形成長さ)は、プラスチックフィルム基板5の形成幅よりも少し大きくなるように形成されている。
【0036】
さらに、図1に示すように、冷却ドラム13の周面がプラスチックフィルム基板5への接触面13aとなっており、基板搬送経路6に供給されたプラスチックフィルム基板5が、冷却ドラム13の接触面13aと接された状態とされ、かつ、この接触面13aに接されたプラスチックフィルム基板5が、巻取りロール12により巻き取り可能なように、供給ロール11と巻取りロール12の中間位置の図示下方に冷却ドラム13が配置されている。
【0037】
また、供給ロール11、冷却ドラム13、及び巻取りロール12の夫々が、上記夫々の回転駆動部(図示しない)により、互いに同期して回転駆動され、供給ロール11から巻取りロール12まで冷却ドラム13を経由するように、基板搬送経路6において、プラスチックフィルム基板5を一定の速度で連続的に搬送することが可能となっている。なお、図1においては、供給ロール11は図示時計方向に回転駆動され、冷却ドラム13は図示反時計方向に回転駆動され、巻取りロール12は図示時計方向に回転駆動される。また、供給ロール11と冷却ドラム13との間、及び冷却ドラム13と巻取りロール12との間には、搬送されるプラスチックフィルム基板5に一定の張力と付与するガイドロール14が夫々備えられている。これにより、プラスチックフィルム基板5の搬送の際のたるみやしわ等の発生が防止され、円滑な搬送が可能となっている。
【0038】
また、冷却ドラム13は、その接触面13aにおいて接触されたプラスチックフィルム基板5を冷却ドラム13の内部よりの伝熱によって冷却することが可能となっている。これは、接触面13aに接触されたプラスチックフィルム基板5に対して上記薄膜形成部により行なわれる薄膜形成の際等に発生する熱的な影響を防止するため、例えば、プラスチックフィルム基板5の切断やしわの発生を防止するためや、後述する加熱装置によりプラスチックフィルム基板5に付加された熱量を当該冷却により取り除くためである。例えば、冷却ドラム13は、その接触面13aが−40℃〜0℃の範囲の温度となるように冷却されて、接触して保持されるプラスチックフィルム基板5を冷却可能となっている。なお、冷却ドラム13には、冷却ドラム13自体の温度を測定する温度センサが備えられ、冷却ドラム13による冷却温度を確実に制御することが可能となっている。
【0039】
また、図1に示すように、上記基板供給部と上記薄膜形成部との間、より具体的には、供給ロール11と冷却ドラム13との間における基板搬送経路6上には、当該基板搬送経路6におけるプラスチックフィルム基板5を加熱することにより、プラスチックフィルム基板5の脱ガス処理を行う加熱装置15が備えられている。なお、この加熱装置15の構造についての詳細な説明は、後述するものとする。
【0040】
また、図1に示すように、上記薄膜形成部は、冷却ドラム13の接触面13aと対向するように所定距離だけ離間されて配置された成膜用電極部の一例であるスパッタカソード21を備えている。スパッタカソード21は、大略短冊形状を有しており、その形成長さ寸法(すなわち、図1の紙面に直交する方向の長さ)は、冷却ドラム13の上記形成長さ寸法と略同じとなっている。
【0041】
また、図1に示すように、スパッタカソード21は冷却ドラム13の上記回転中心の図示鉛直下方に配置されており、その上面である冷却ドラム13の接触面13aに対向する側の面に、機能性材料(若しくは薄膜形成材料)からなるターゲット22を着脱可能に載置している。
【0042】
ここで、「機能性材料」とは、フィルム状基板の表面に薄膜を形成する材料である。例えば、上記薄膜形成により電子部品を形成するような場合には、CuNi、NiCr、NiTi等の材料が用いられ、上記薄膜形成により光学部品を形成するような場合には、MgO、ITO、CaF等の材料が用いられ、上記薄膜形成により記録メディアを形成するような場合には、CoCr、CoNi、TbFeCo、TeGeSb、AgInSbTe、InSbSn、InSbTe、GeSbTe、TeOPd等の材料が用いられ、装飾用としては、Au、Ag等の材料が用いられる。なお、本第1実施形態においては、上記記録メディアを形成する場合の機能性材料のうちの光記録メディア用材料であるInSbSnを中心に用い、これによりプラスチックフィルム基板5の表面に形成される薄膜は、例えば、30〜150nmの範囲の膜厚を有する。
【0043】
また、図1に示すように、スパッタカソード21には、電源装置2が接続されており、この電源装置2により直流電圧あるいはパルス状の直流電圧、交流電圧、又は高周波電圧等がスパッタカソード21に印加されて、スパッタカソード21よりその上方の冷却ドラム13の接触面13aに向けて、スパッタ処理に必要な放電を発生させることが可能となっている。なお、電源装置2は、真空容器1の外部に設置されている。また、真空容器1の本体及び電源装置2の本体の夫々は、接地(アース)されている。また、冷却ドラム13は、目的や構造に応じて、接地する場合としない場合とがあるが、本第1実施形態においては、冷却ドラム13は接地(図示しない)されている。また、本第1実施形態においては、例えば、電源装置2として、その電気容量が10kWで、投入電力が3〜4kWのものを用いている。
【0044】
また、本第1実施形態の薄膜形成装置101においては、マグネトロン方式と呼ばれている高速スパッタ法を採用しており、このようなスパッタ法においては、スパッタカソード21と冷却ドラム13の接触面13aとの間の上記所定距離としては、例えば、7〜10cm程度の距離が用いられる。これは、プラスチックフィルム基板5が熱に弱いという特性を考慮して、上記放電等が発生される薄膜形成時に、当該放電等によるプラスチックフィルム基板5への熱的な損傷を避けることができ、かつ、できる限り接触面13aに近づけられた距離である。
【0045】
また、図1に示すように、薄膜形成装置101の真空容器1は、仕切り板1aによりその内部空間が仕切られて、仕切り板1aの図示上方の空間である上室Aと、図示下方の空間である下室Bとに分けられている。この真空容器1aの上室A内には、供給ロール11、巻取りロール12、加熱装置15、及び夫々のガイドロール14が配置されており、下室B内には、スパッタカソード21が配置されている。また、冷却ドラム13は、この仕切り板13aをその中央部分で貫通するように、仕切り板1aと接触することなく、配置されている。このような仕切り板1aの設置は、汚染や真空度の面で、夫々の室が他の室に対して、できる限り影響を与えることを防止することを目的としている。例えば、水分を吸収しやすいという特性を有するプラスチックフィルム基板5から、真空化時に水分を含んだガスである吸着ガスが発生される場合があり、特に、プラスチックフィルム基板5が巻き取られている供給ロール11の付近において、この吸着ガスの発生量が多くなる場合がある。しかしながら、供給ロール11とスパッタカソード21とがこの仕切り板1aにより仕切られていることにより、供給ロール11の付近からスパッタカソード21への上記吸着ガスの侵入量を低減させることができ、この吸着ガスが薄膜形成に影響を与えることを防止することができる。
【0046】
また、図1に示すように、真空容器1の上室Aには、真空排気装置の一例である真空ポンプ4が、下室Bには、真空排気装置の一例である真空ポンプ3が、夫々個別に接続されており、真空ポンプ3及び4を運転させることにより、上室A及び下室Bの内部を、例えば、1×10−3〜1×10−5Paの範囲のいずれかの圧力が保たれるように真空排気することができる。なお、このような真空ポンプ3及び4としては、例えば、拡散ポンプ、クライオポンプ、ターボ分子ポンプ等が用いられる。
【0047】
また、薄膜形成装置101には、真空容器1の下室Bの内部に薄膜形成のための反応ガスを供給する、図示しない反応ガス供給部が備えられている。上記反応ガスとしては、アルゴンガス、あるいはアルゴンガスに酸素等を一部添加されたガスが用いられる。なお、本第1実施形態においては、上記反応ガスとしてアルゴンガスが用いられている。
【0048】
また、本第1実施形態においては、上記フィルム状基板の一例であるプラスチックフィルム基板5としては、例えば、ポリ塩化ビニール、ポリエチレンテレフタレート、ポリカーボネイト、ポリスチレン、ポリエチレン、ポリアミド、ポリイミド、又はフッ素樹脂フィルム等の中から目的に応じて選択することができる。本第1実施形態においては、その形成厚さ(すなわち、膜厚)が6〜15μm程度の範囲内であり、形成寸法の安定性や強度、さらに電気的特性に優れたポリエチレンテレフタレートをプラスチックフィルム基板5として用いている。
【0049】
次に、薄膜形成装置101が備える加熱装置15について、その構造の模式説明図を図2に示し、図1及び図2を用いて説明する。
【0050】
図2に示すように、加熱装置15は、回転駆動されることにより、プラスチックフィルム基板5と接触しながら、基板搬送経路6に沿ってプラスチックフィルム基板5の搬送を案内するとともに、当該接触されているプラスチックフィルム基板5に対する加熱を行う基板加熱ドラムの一例である加熱ドラム31と、この加熱ドラム31の上記回転駆動を行う回転駆動部(図示しない)と、基板搬送経路6におけるプラスチックフィルム基板5に一定の張力を付与して、当該張力の付与によりプラスチックフィルム基板5と加熱ドラム31の周面との確実な接触を担保することができる一対のガイドロール33とを備えている。
【0051】
加熱ドラム31には、その中部に温度調節された温媒を流す方式や電気ヒーターが埋設されていてそのドラム温度を電気的にコントロールする方式などの加熱部が装備されており、当該加熱部により加熱ドラム31(特に、加熱ドラム31の周面)を加熱することができ、これにより、加熱ドラム31の周面に接触しているプラスチックフィルム基板5に対して、熱伝導による加熱を行うことが可能となっている。
【0052】
また、プラスチックフィルム基板5はその内部にガス成分を含んだ状態で、供給ロール11に保持されて供給されるため、このような加熱ドラム31による加熱により、加熱されたプラスチックフィルム基板5より上記ガス成分をアウトガスさせて、当該ガス成分の含有量を低減させる脱ガス処理を行うことができる。なお、このような脱ガス処理を目的とした加熱処理を行うことにより、アウトガスされた多量のガス成分は、仕切り板1aで上室Aと下室Bとが仕切られていることにより、薄膜形成が行なわれる下室Bへ流入することが防止されている。また、この仕切り板1aを貫通するように配置されている冷却ドラム13と、仕切り板1aの端部との隙間をできるだけ狭くすることや、上室A用の真空ポンプ4として、上記発生したガス成分を瞬時に排気することができるような真空排気能力の高い真空ポンプを採用することにより、上記ガス成分の流入による薄膜形成への影響をよりいっそう低減することができる。
【0053】
また、図2に示すように、さらに、加熱装置15は、加熱ドラム31の温度を検出可能なドラム用温度センサ32と、このドラム用温度センサ32により検出された温度に基づいて、加熱ドラム31に接触しているプラスチックフィルム基板5の加熱温度の制御を行う加熱制御部7とを備えている。これにより、プラスチックフィルム基板5の加熱温度を、例えば、加熱制御部7において予め設定される所定の温度となるように制御することができる。
【0054】
また、このようなドラム用温度センサ32に代えて、あるいは、ドラム用温度センサ32とともに、図1に示すように、加熱装置15と冷却ドラム13との間の基板搬送経路6における加熱装置15の近傍の位置のプラスチックフィルム基板5の温度を検出する基板用温度センサ16が備えられているような場合であってもよい。このような場合にあっては、加熱装置15において脱ガス処理としての加熱が行われたプラスチックフィルム基板5の温度を直接的に検出することができるため、当該検出された温度を加熱制御部7に入力することにより、プラスチックフィルム基板5の加熱温度の制御を行うことができ、また、上記ドラム用温度センサ32と併用するような場合にあっては、上記加熱温度制御の精度や信頼性をより高めることができる。なお、基板用温度センサ16は、加熱装置15にて加熱されたプラスチックフィルム基板5が加熱装置15の外部へ搬送されて、その加熱された温度が低下して、上記加熱温度の正確な検出影響を及ぼさない程度に、加熱装置15の近傍に設置されていることが望ましい。
【0055】
また、基板用温度センサ16は、プラスチックフィルム基板5の表面を傷つけないために非接触式の温度センサを用いることが望ましい。このような非接触式の温度センサとしては、一般に利用されている放射温度計を使用する。プラスチックフィルム基板5からの放射エネルギーを温度に変換するときに放射率が必要となるが、これは被測定物(すなわち、プラスチックフィルム基板5)の材質や表面状態に依存するため、予め接触式の温度計と併用して、プラスチックフィルム基板5のみの場合と、機能性薄膜が形成されたプラスチックフィルム基板5の場合とで、夫々について求めておくとよい。なお、ドラム用温度センサ32は、上述の非接触式の温度センサでもよいが、熱電対やサーミスタ、蛍光物質を利用した接触式の温度センサを用いることもできる。
【0056】
ここで、加熱装置15によるプラスチックフィルム基板5の加熱による脱ガス処理は、上記薄膜形成部において電圧が印加されたスパッタカソード21による薄膜形成の際に、プラスチックフィルム基板5が加熱されて昇温し、その内部に含まれるガス成分がアウトガスすることを防止することを目的として行なわれる処理である。すなわち、その概念は、上記薄膜形成の際におけるプラスチックフィルム基板5の上昇温度あるいはそれ以上の温度に、上記薄膜形成の前に加熱装置15において予めプラスチックフィルム基板5の加熱を積極的に行うことにより、上記薄膜形成の際に発生するアウトガスを前もって発生させて、プラスチックフィルム基板5の上記ガス成分の含有量を低減させることでもって、その後に行なわれる上記薄膜形成の際に、上記上昇温度までプラスチックフィルム基板5が加熱されたとしても、アウトガスの発生を低減させることができるというものである。
【0057】
従って、加熱装置15によるプラスチックフィルム基板5の加熱は、上記薄膜形成の際に昇温されるプラスチックフィルム基板5の温度と略同じ温度、又は、それ以上の温度を、加熱温度の目標温度として、上記加熱温度の制御を行う必要がある。
【0058】
そのため、図1に示すように、薄膜形成装置101においては、薄膜が形成された直後であって、冷却ドラム13の接触面13aに接触されている状態のプラスチックフィルム基板5の温度を検出可能な位置に、薄膜形成基板用温度センサ17が備えられている。また、薄膜形成基板用温度センサ17にて検出された薄膜形成が行われた直後のプラスチックフィルム基板5の温度は、加熱制御部7に入力することが可能となっており、加熱制御部7にて入力された上記温度に基づいて、当該温度と略同じ温度、又は、それ以上の温度を、加熱温度の目標温度として、上記加熱温度の制御が行なわれる。なお、薄膜形成基板用温度センサ17としては、プラスチックフィルム基板5の表面や形成された薄膜の表面をを傷つけないために非接触式の温度センサを用いることが望ましい。また、薄膜形成基板用温度センサ17、基板用温度センサ16、及びドラム用温度センサ32の夫々は、共に、上室A内に配置されており、薄膜形成が行なわれる下室Bとは仕切り板1aにより仕切られている。
【0059】
また、図1に示すように、薄膜形成装置101においては、上述したように、加熱装置15によるプラスチックフィルム基板5の加熱制御を行う加熱制御部7と、供給ロール11、冷却ドラム13、及び巻取りロール12の夫々の回転駆動の制御を行なうことにより、基板搬送経路6沿いのプラスチックフィルム基板5の搬送制御を行なう搬送制御部8とが備えられている。搬送制御部8においては、供給ロール11、冷却ドラム13、及び巻取りロール12の夫々の回転駆動が同期するように制御されるため、供給ロール11から巻取りロール12まで、一定の張力が付加された状態で、プラスチックフィルム基板5の一定の速度でもっての搬送の制御が行なわれる。
【0060】
さらに、薄膜形成装置101には、加熱制御部7及び搬送制御部8の制御の統括的な制御が可能であるとともに、電源装置2によるスパッタカソード21への電圧の印加の制御、真空ポンプ3及び真空ポンプ4による真空排気の制御、及び冷却ドラム13によるプラスチックフィルム基板5の冷却制御を行なうことが可能な主制御部9が備えられている。
【0061】
また、この主制御部9においては、薄膜形成装置101における様々な動作に関する動作エラーを検出するとともに、当該動作エラーの内容に応じて、動作停止や警報出力等の制御を行うことが可能となっている。例えば、搬送制御部8にて、プラスチックフィルム基板5の搬送速度の低下が検出されたような場合にあっては、当該情報が主制御部9に入力されて、電源装置2によるスパッタカソード21への電圧印加が停止されるとともに、主制御部9から加熱制御部7に加熱動作停止の指示が入力されて、加熱制御部7にて加熱装置15による加熱動作が停止され、プラスチックフィルム基板5の過加熱による損傷の発生を防止することができる。また、例えば、加熱制御部7にて、プラスチックフィルム基板5の加熱温度が所定の範囲内に入っていないことが検出された場合には、当該情報が主制御部9に入力されて、電源装置2によるスパッタカソード21への電圧印加が停止されるとともに、主制御部9から搬送制御部8に搬送動作停止の指示が入力されて、搬送制御部8にて搬送動作が停止され、正常な脱ガス処理が施されていないプラスッチックフィルム基板5に対する薄膜形成を停止させることができる。
【0062】
次に、このような構成を有する薄膜形成装置101におけるプラスチックフィルム基板5に対する前処理としての脱ガス処理を連続的に行ないながら、当該前処理済みのプラスチックフィルム基板5に対して、連続的に薄膜を形成する動作手順について説明する。なお、以降の動作手順の説明における夫々の動作の制御は、薄膜形成装置101が備える主制御部9、加熱制御部7、及び搬送制御部8により行なわれる。
【0063】
まず、図1の薄膜形成装置101において、スパッタカソード21にターゲット22を取り付ける。
【0064】
次に、真空容器1を密閉して、真空ポンプ3及び4を運転して、真空容器1の上室A及び下室Bの夫々の内部の空気を真空排気し、例えば、その内部の圧力を1×10−3〜1×10−5Paの範囲の圧力とする。その後、スパッタ処理による薄膜形成のために、上記圧力に保持された真空容器1の内部にアルゴンガスを導入する。これにより、真空容器1の内部の圧力が、1×10−1〜1×10−2Paに保たれた状態とする。
【0065】
このような状態で、図1に示す薄膜形成装置101における供給ロール11、巻取りロール12、及び冷却ドラム13の夫々を同期させて回転駆動させて、供給ロール11より巻き戻されたプラスチックフィルム基板5を冷却ドラム13の周面である接触面13aに接触させながら、巻取りロール12により巻き取られるように連続的にかつ一定の速度で、基板搬送経路6に沿って搬送する。このとき、プラスチックフィルム基板5は、夫々のガイドロール14により、所定の張力が付与されているため、上記搬送の際に、弛みやしわが発生することなく、円滑に搬送される。なお、プラスチックフィルム基板5の搬送速度は、例えば、3〜10m/minの範囲のいずれかの搬送速度を上記一定の速度として行なわれる。
【0066】
この搬送動作の開始とともに、加熱装置15において、加熱ドラム31の周面に接触されながら搬送されているプラスチックフィルム基板5の加熱が開始される。ドラム用温度センサ32により加熱ドラム31の温度が検出されながら、さらに、基板用温度センサ16により加熱装置15の出口でのプラスチックフィルム基板5の温度が検出されながら、加熱温度の制御が行われて、所定の温度となるように、プラスチックフィルム基板5の加熱が行なわれる。この加熱により、プラスチックフィルム基板5の内部に含まれているガス成分のアウトガスが誘引されて、プラスチックフィルム基板5の内部の当該ガス成分の含有量が低減される脱ガス処理が行なわれたこととなる。
【0067】
その後、加熱、すなわち、脱ガス処理されたプラスチックフィルム基板5が搬送されて、冷却ドラム13の接触面13aに接触するとともに、当該接触により、プラスチックフィルム基板5が冷却されて、加熱装置15のよる加熱にて付加された熱量が、当該冷却により減少され、例えば、当該熱量の大部分が取り除かれる。
【0068】
一方、上記プラスチックフィルム基板5の搬送の開始とともに、電源装置2により、スパッタカソード21に電圧が印加が開始されて、スパッタカソード21より図示上方に向けて放電が発生する。一方、真空容器1の下室B内にはアルゴンガスが導入されているため、この放電によりスパッタカソード21のターゲット22の図示情報においてプラズマが発生され、ターゲット22より薄膜形成粒子の一例である多数のターゲット原子が、冷却ドラム13の接触面13aに向けて飛翔し、接触面13aに接触されているプラスチックフィルム基板5の表面に付着する。このようなターゲット原子の付着が連続的に行なわれることにより、プラスチックフィルム基板5の表面に薄膜が形成される。
【0069】
この薄膜形成の際に、プラスチックフィルム基板5は、上記放電等により昇温されることとなるが、プラスチックフィルム基板5は既に脱ガス処理が施されているため、当該昇温によりプラスチックフィルム基板5の内部より発生するガス成分の量を少なくすることができる、あるいは、当該ガス成分の発生を防止することができる。従って、当該ガス成分の発生による薄膜形成への影響の発生を防止あるいは低減することができ、均一、かつ、安定した膜質や特性を有する薄膜の形成を行なうことができる。
【0070】
また、薄膜の形成が行われた直後のプラスチックフィルム基板5の温度が、薄膜形成基板用温度センサ17により検出されることにより、薄膜形成の際におけるプラスチックフィルム基板5の上記昇温により上昇温度が検出される。この検出された温度に基づいて、当該温度と略同じ温度、あるいは、当該温度以上の温度が、加熱装置15による加熱温度となるように、上記加熱温度の制御が行なわれる。
【0071】
その後、薄膜が形成されたプラスチックフィルム基板5は、基板搬送経路6に沿って搬送されながら、連続的に巻取りロール12により巻き取られる。プラスチックフィルム基板5が巻取りロール12に巻き取られてスパッタ処理が完了させる際には、電源装置2によるスパッタカソード21への電圧の印加が停止され、加熱装置15によるプラスチックフィルム基板5への加熱動作、及び供給ロール11、巻取りロール12、及び冷却ドラム13によるプラスチックフィルム基板5の搬送動作が停止される。また、真空容器1内へのアルゴンガスの導入が停止されるとともに、真空ポンプ3及び4が停止されて、真空容器1の内部のガスの排気が停止され、真空容器1の密閉が開放される。これにより、プラスチックフィルム基板5に対するスパッタ処理による薄膜形成が完了する。
【0072】
ここで、加熱装置15によるプラスチックフィルム基板5の加熱温度についてさらに詳しく説明する。
【0073】
上述したように、当該加熱温度は、薄膜形成の際にプラスチックフィルム基板5が昇温される温度(すなわち、薄膜形成直後の温度)と略同じ温度、あるいは、それ以上の温度を目標温度とすることにより決定される。ただし、この薄膜形成直後のプラスチックフィルム基板5の温度は、薄膜形成材料である機能性材料の種類や膜厚、薄膜形成速度(成膜速度)、冷却ドラム13の冷却温度、プラスチックフィルム基板5の厚さや搬送速度等の条件によって変化するため、上記夫々の条件に応じて、加熱温度を決定して、設定する必要がある。また、基本的には上述にように、薄膜形成直後に薄膜形成基板用温度センサ17にて検出された温度以上の温度で加熱処理することが望ましいが、このような加熱温度では場合によっては処理温度が高過ぎて、プラスチックフィルム基板5において熱負けによる熱ジワが発生することもあり得る。プラスチックフィルム基板5に付加される張力等を調整することによって、ある程度、このような熱ジワの発生を低減させることができるが、できる限りプラスチックフィルム基板5のガラス転移点温度以下の温度で加熱処理することが望ましい。なお、加熱されたプラスチックフィルム基板5は薄膜形成前に冷却ドラム13に接触して冷却されことにより、上記加熱により付加された熱量が減少、例えば、取り除かれるため、上記加熱処理を行なったために薄膜形成中のプラスチックフィルム基板5の温度が、上記加熱処理を行なわない場合のプラスチックフィルム基板5の当該薄膜形成中の温度よりも高くなるということはない。また、加熱装置15による加熱処理の時間は、プラスチックフィルム基板5と加熱ドラム31との接触時間により決まり、プラスチックフィルム基板5の搬送速度や加熱ドラム13の径に依存する。実験的には、当該加熱処理の時間を3〜15秒の範囲のいずれかの時間として行なったが、低い加熱温度ではその処理時間を長くしたほうがよく、高い加熱温度ではその処理時間を短縮できる傾向にあった。例えば、上記低い加熱温度として、加熱温度を75℃とするような場合にあっては、その処理時間は、5〜10秒程度となり、一方、上記高い加熱温度として、加熱温度を100℃とするような場合にあっては、その処理時間は、2〜3秒程度となる。ただし、この処理時間は、形成される薄膜の膜質や特性に求められる条件(例えば、後述するような結晶化温度のバラツキ)をどの程度許容するかにより決定されるものである。
【0074】
上述のような薄膜形成装置101により薄膜形成が行われたプラスチックフィルム基板5に対して、その形成された薄膜の結晶化温度特性を求めることにより行なったその性能の評価を実施例として以下に説明する。
【0075】
薄膜形成材料として、加熱することによりアモルファス状態から結晶化状態に変化する性質があることが知られている相変化材料を用いた。このような相変化材料においては、その結晶化温度はある範囲内であることが求められており、例えば、現在、その目標範囲は150±10℃となっている。また、結晶化温度の測定は、示差走査熱量測定器(DSC)で行なった。図3に、加熱装置15による加熱温度(図示横軸)に対する形成された薄膜の結晶化温度(図示縦軸)の関係の一例を示す。この検討では、真空度条件は一定で、すなわち、真空容器1内の圧力が、アルゴンガス導入前は1×10−5Pa、アルゴンガス導入後は1×10−2Paとし、さらに、プラスチックフィルム基板5の搬送速度も10m/minと一定とし、形成するInSbSn薄膜の膜厚も50nmと一定とした。また、加熱装置15により加熱処理の時間も5秒と固定して行なった。また、本実施例にて使用した5種類のプラスチックフィルム基板5は、全て同じ材質、すなわちポリエチレンテレフタレートで、かつ同じ厚みの10μmのものを用いているが、夫々のプラスチックフィルム基板5を放置していた日数や温度や湿度などの保管環境が異なっている。このような条件のもとで、夫々のプラスチックフィルム基板5に対して加熱装置15における加熱温度を25℃、50℃、75℃、又は100℃として、薄膜形成を行ない、形成された薄膜の結晶化温度を測定した。
【0076】
このとき、機能性材料が形成された後、すなわち、薄膜形成直後のプラスチックフィルム基板5の温度は、薄膜形成基板用温度センサ17によると68℃であった。また、図3のグラフで示されているプラスチックフィルム基板5の加熱温度は加熱装置15の出口に設置した基板用温度センサ16で検出された値である。図3に示すように、加熱装置15による加熱を行なわない場合、すなわち加熱温度が25℃の場合は、155℃〜180℃程度と平均して結晶化温度が高く、かつ、そのバラツキが大きくなっている。また、図3に示すように、この状態から加熱温度を、50℃、75℃、100℃と上げていくと、結晶化温度の平均値がしだいに下がり、そのバラツキも抑えられて、その値は、上記要求されている目標範囲である150±10℃の範囲内へと飽和してくる傾向にあることがわかる。ただし、加熱温度が100℃まで達すると、今度はプラスチックフィルム基板5において熱ジワの発生が見られるようになる。従って、この場合、熱ジワの発生と加熱による脱ガス処理の効果のバランスを考慮すると、加熱温度は、75℃程度(この場合の結晶化温度は、140℃〜155℃程度の範囲内であった)とするのが適当であると考えられる。また、加熱装置15における加熱処理で発生するガス成分は、分析すると水分(H2O)であった。当該加熱処理を行なわない場合は、プラスチックフィルム基板5にInSbSn薄膜を形成しているときに、当該薄膜形成によるプラスチックフィルム基板5の温度上昇に伴ってH2Oの発生が起り、このH2Oの発生が、形成される薄膜の結晶化温度の上昇やそのバラツキの原因になっているものと推定される。従って、加熱装置15により上記適切な温度で加熱を行なって、プラスチックフィルム基板5の脱ガス処理を行なうことにより、形成される薄膜の結晶化温度を下げることができ(すなわち、上昇を防止することができ)、かつ、そのバラツキを少なくすることができる。よって、相変化材料に求められる特性である150±10℃の範囲内の結晶化温度を得ることができるとともに、この結晶化温度のバラツキを小さくすることができるため、要求される特性を均一化かつ安定化することができる薄膜の形成を行なうことができる。
【0077】
なお、本実施形態の薄膜形成装置101においては、上記基板供給部に供給ロール11が、上記基板取出部に巻取りロール12が備えられているような場合について説明したが、真空容器1内が上記所定の圧力を保つことができさえすれば、真空容器1の外部に供給ロールが備えられ、真空容器1に設けられた基板供給用開口(基板供給部の一例となる)を通して、プラスチックフィルム基板5が供給され、真空容器1に設けられた基板取出用開口(基板取出部の一例となる)を通して、真空容器1の外部に備えられた巻取りロールにより薄膜が形成されたプラスチックフィルム基板5が巻き取られるような場合であってもよい。
【0078】
また、薄膜形成装置101において、薄膜形成直前のプラスチックフィルム基板5の温度を検出する冷却温度検出センサが備えられ、加熱されたプラスチックフィルム基板5の確実な冷却を確認可能とするような場合であってもよい。
【0079】
上記第1実施形態によれば、以下のような種々の効果を得ることができる。
【0080】
まず、薄膜形成装置101において、供給ロール11より基板搬送経路6に供給されたプラスチックフィルム基板5を加熱することにより、プラスチックフィルム基板5内に含まれているガス成分を、積極的にアウトガスさせる脱ガス処理を連続的に行なう加熱装置15と、この脱ガス処理が前処理として施されたプラスチックフィルム基板5に対して、スパッタ処理により薄膜の形成を連続的に行なうスパッタカソード21を有する薄膜形成部とが備えられていることにより、上記薄膜形成の際のプラスチックフィルム基板5の昇温により、上記ガス成分のアウトガスの発生を抑制することができる。従って、当該ガス成分の薄膜形成中の発生による薄膜の特性への影響の発生を防止することができるため、均一かつ安定した特性や膜質を有する連続的な薄膜形成を可能とすることができる。
【0081】
また、加熱装置15にて加熱されて脱ガス処理が施されたたプラスチックフィルム基板5は、冷却ドラム13の接触面13aに接触されながら冷却されて、上記加熱により付加された熱量が取り除かれる(あるいは、減少される)ため、その後、冷却ドラム13の接触面13aに接触された状態で、スパッタカソード21による放電により薄膜の形成が行なわれる際に、上記加熱によるプラスチックフィルム基板5への熱的な影響を伴うことはない。
【0082】
また、加熱装置15は、その出口近傍における基板搬送経路6におけるプラスチックフィルム基板5の温度を検出する基板用温度センサ16、及び/又は、加熱ドラム31自体の温度を検出するドラム用温度センサ32により検出された温度に基づいて、加熱制御部7によりプラスチックフィルム基板5の加熱温度が制御されることにより、正確かつ安定した加熱温度の制御を行うことができる。
【0083】
さらに、薄膜形成装置101においては、薄膜が形成された直後のプラスチックフィルム基板5の温度を薄膜形成基板用温度センサ17により検出し、当該検出された温度に基づいて、加熱制御部7により、上記薄膜形成の際におけるプラスチックフィルム基板5の上昇温度(すなわち、上記検出された温度)あるいはそれ以上の温度に加熱温度の制御を行うことにより、加熱装置15において予めプラスチックフィルム基板5の加熱を積極的に行なって、アウトガスを前もって発生させることができ、プラスチックフィルム基板5の上記ガス成分の含有量を低減させることができる。これにより、その後行なわれる上記薄膜形成の際に、上記上昇温度までプラスチックフィルム基板5が加熱されたとしても、アウトガスの発生をより確実に防止あるいは低減させることができる。
【0084】
また、基板用温度センサ16や薄膜形成基板用温度センサ17として、被接触式の温度センサ、例えば、放射温度計を用いることにより、温度検出の際に、プラスチックフィルム基板5の表面や形成された薄膜の表面を接触により傷付けることを防止することができる。
【0085】
また、加熱装置15による加熱温度を、プラスチックフィルム基板5のガラス転移点温度以下の温度とすることにより、プラスチックフィルム基板5の熱負けによる熱ジワが発生を抑制することができ、プラスチックフィルム基板5の品質の低下を防止することができる。
【0086】
また、このような加熱装置15を備える薄膜形成装置101の真空容器1の大きさは、当該加熱装置15の追加装備によっても大幅に大きくなることはないため、薄膜形成装置101が大型化してしまうという問題が発生することもない。
【0087】
(第2実施形態)
なお、本発明は上記第1実施形態に限定されるものではなく、その他種々の態様で実施できる。例えば、本発明の第2実施形態にかかる薄膜形成装置は、上記第1実施形態の薄膜形成装置101と異なる構造の加熱装置40を備えているものの、その他の構成は薄膜形成装置101と同様である。以下に、この異なる部分である加熱装置40の構造についてのみ、図4に示す模式説明図を用いて説明する。
図4に示すように、加熱装置40は、上記第1実施形態の加熱ドラム31にように、ドラム自体が加熱されるのではなく、それ自体は加熱する機能を有さない脱ガス処理用ドラム41と、脱ガス処理用ドラム41の周面に接触されて搬送されているプラスチックフィルム基板5を輻射熱により加熱する赤外線ランプ42とを備えている。なお、この脱ガス処理用ドラム41と赤外線ランプ42とが、基板加熱ドラムの一例となっている。図4に示すように、赤外線ランプ42は、脱ガス処理用ドラム41の図示下側の周面である基板搬送経路6に沿って、脱ガス処理用ドラム41に接触することなく配置されている。また、その加熱温度は、上記第1実施形態と同様に、図1に示す基板用温度センサ16により検出される温度に基づいて、加熱制御部47により一定の温度に制御される。なお、図4に示すように、加熱装置40には、加熱装置15と同様に、一対のガイドロール43が備えられている。
【0088】
また、図4に示すように、加熱装置40においては、プラスチックフィルム基板5への加熱による熱ジワ等の発生を抑えるために、プラスチックフィルム基板5を脱ガス処理用ドラム41に沿わせて走行させているが、このような場合に代えて、脱ガス処理用ドラム41を用いずに赤外線ランプ42をプラスチックフィルム基板5の基板搬送経路6の近傍に平行に配置することにより、加熱を行なうような場合であってもよい。
【0089】
また、加熱装置40による加熱温度は、第1実施形態と同様に、薄膜形成が行われた直後のプラスチックフィルム基板5の温度を、薄膜形成基板用温度センサ17により検出し、当該検出された温度を目標温度として制御を行う。さらに、基板用温度センサ16で検出される温度が、上記目標温度に近づくように、赤外線ランプ42に投入する電力を、加熱制御部47により制御することにより、当該加熱温度の制御を行う。
【0090】
上記第2実施形態によれば、上記第1実施形態による効果にさらに加えて、赤外線ランプ42からの輻射をプラスチックフィルム基板5の加熱に利用することから、プラスチックフィルム基板5がその材質等の特性により吸収しやすい波長領域をもつ赤外線ランプ42を選択して使用することにより、効率の良い加熱による脱ガス処理を行なうことができる。
【0091】
【発明の効果】
本発明の上記第1態様によれば、薄膜形成装置において、上記基板供給部より基板搬送経路に供給されたフィルム状基板を加熱することにより、上記フィルム状基板内に含まれているガス成分の脱ガス処理を連続的に行なう加熱装置と、この上記脱ガス処理が施された上記フィルム状基板に対して、スパッタ処理により薄膜の形成を連続的に行なう薄膜形成部とが備えられていることにより、上記薄膜形成の際の上記フィルム状基板の昇温による上記ガス成分のアウトガスの発生を抑制することができる。従って、当該ガス成分の薄膜形成中の発生による薄膜の特性への影響の発生を防止することができ、均一かつ安定した特性や膜質を有する連続的な薄膜形成を可能とすることができる。よって、薄膜形成において、求められる諸特性の薄膜を、その長手、幅方向において均一に、かつ再現性よく安定させて形成することができ、さらにその薄膜形成における歩留まりを向上させることができる薄膜形成装置を提供することができる。
【0092】
本発明の上記第2態様によれば、上記加熱装置にて加熱されて上記脱ガス処理が施された上記フィルム状基板における上記加熱により付加された熱量を減少させることができる基板冷却ドラムが備えられていることにより、当該基板冷却ドラムとの接触による冷却でもって、上記フィルム状基板から、上記加熱により付加された熱量を減少させることができるため、その後、成膜用電極部により薄膜の形成が行なわれる際に、上記加熱による上記フィルム状基板への熱的な影響を伴うことはなく、確実かつ安定した薄膜形成を行なうことができる。
【0093】
本発明の上記第3態様から上記第5態様によれば、上記加熱装置は、上記加熱装置と上記薄膜形成部との間の上記基板搬送経路における上記フィルム状基板の温度を検出する基板用温度センサ、及び/又は、上記基板加熱ドラム自体の温度を検出するドラム用温度センサにより検出された温度に基づいて、加熱制御部により上記フィルム状基板の加熱温度が制御されることにより、正確かつ安定した加熱温度の制御を行うことができる。
【0094】
また、薄膜形成装置においては、薄膜が形成された直後の上記フィルム状基板の温度を薄膜形成基板用温度センサにより検出し、当該検出された温度に基づいて、加熱制御部により、上記薄膜形成の際における上記フィルム状基板の温度(すなわち、上記検出された温度)あるいはそれ以上の温度に、加熱温度の制御を行うことにより、上記薄膜形成の前に上記加熱装置において予め上記フィルム状基板の加熱を積極的に行なって、上記薄膜形成の際に発生されるアウトガスを前もって発生させることができる。これにより、その後に行なわれる上記薄膜形成の際に、上記上昇温度まで上記フィルム状基板が加熱されたとしても、当該薄膜形成の前に既にアウトガスが行われているため、当該アウトガスの発生をより確実に防止あるいは低減させることができる。
【0095】
また、上記基板用温度センサ、又は、上記薄膜形成基板用温度センサ17として、被接触式の温度センサを用いることにより、温度検出の際に、上記フィルム状基板の表面や形成された薄膜の表面を接触により傷付けることを防止することができる。
【0096】
本発明の別の夫々の態様によれば、さらに、上記加熱装置による脱ガス処理が行なわれる空間と、上記薄膜形成が行なわれる空間とを、仕切り板で確実に区切ることにより、上記脱ガス処理にて発生するガスの上記薄膜形成への影響の発生を確実に防止することができる。
【0097】
また、上記フィルム状基板として、上記脱ガス処理することができるガスをその内部に含むようなプラスチックフィルム基板を用いることにより、上記夫々の態様による効果を得ることができる。
【0098】
また、上記加熱装置による加熱温度は、上記プラスチックフィルム基板のガラス転移点温度よりも低い温度とすることにより、上記プラスチックフィルム基板における熱シワの発生等を防止することができ、安定した品質の薄膜形成を行なうことができる。
【0099】
また、上記脱ガス処理は、上記フィルム状基板に含まれている水分を、上記フィルム状基板の上記加熱により減少させる処理であることにより、上記薄膜形成の際における上記水分の発生を防止して、当該水分による薄膜形成への影響を確実に防止することができ、均一かつ安定した特性の薄膜を形成することができる。
【0100】
本発明の上記第11態様によれば、スパッタ処理により、フィルム状基板の表面に連続的に薄膜を形成する薄膜形成方法において、上記スパッタ処理による上記薄膜の形成の前に、上記フィルム状基板の加熱による上記フィルム状基板の脱ガス処理を行うことにより、上記薄膜形成の際の上記フィルム状基板の昇温による上記ガス成分のアウトガスの発生を抑制することができる。従って、当該ガス成分の薄膜形成中の発生による薄膜の特性への影響の発生を防止することができ、均一かつ安定した特性や膜質を有する連続的な薄膜形成を可能とすることができる。よって、薄膜形成において、求められる諸特性の薄膜を、その長手、幅方向において均一に、かつ再現性よく安定させて形成することができ、さらにその薄膜形成における歩留まりを向上させることができる薄膜形成方法を提供することができる。
【0101】
本発明の上記第12態様によれば、上記脱ガス処理を行った後、上記フィルム状基板の冷却して、上記加熱により付加された熱量を減少させて、その後、上記フィルム状基板に対して、上記薄膜の形成を行うことにより、上記薄膜の形成の際に、上記加熱による上記フィルム状基板への熱的な影響を伴うことはなく、確実かつ安定した薄膜形成を行なうことができる。
【0102】
本発明の上記第13態様によれば、上記薄膜が形成された直後の上記フィルム状基板の温度を検出し、当該検出された温度と略同じ温度、又は、それ以上の温度となるように、上記薄膜が形成される前の上記フィルム状基板の上記加熱を行うことにより、上記薄膜形成の前に、予め上記フィルム状基板の加熱を積極的に行なって、上記薄膜形成の際に発生されるアウトガスを、前もって発生させることができる。これにより、その後に行なわれる上記薄膜形成の際に、上記温度まで上記フィルム状基板が加熱されたとしても、既に上記アウトガスが行われているため、当該薄膜形成の際におけるアウトガスの発生をより確実に防止あるいは低減させることができる。
【0103】
本発明の別の態様によれば、上記脱ガス処理は、上記フィルム状基板に含まれている水分を、上記フィルム状基板の上記加熱により減少させる処理であることにより、上記薄膜形成の際における上記水分の発生を防止して、当該水分による薄膜形成への影響を確実に防止することができ、均一かつ安定した特性の薄膜を形成することができる。
【0104】
また、上記フィルム状基板に形成される薄膜が、高精度かつ緻密な膜の形成が要求される光記録メディア材料により形成されるものであることにより、上記夫々の効果をより有効なものとすることができる。
【0105】
また、上記光記録メディア材料は、相変化材料であることにより、加熱されることによりアモルファス状態から結晶化状態に変化するという当該相変化材料に求められる特性、例えば、一定範囲内の結晶化温度をよりバラツキが少なく安定して得ることができる薄膜形成方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1実施形態にかかる薄膜形成装置の構成を示す模式説明図である。
【図2】図1の薄膜形成装置が備える加熱装置の構成を示す模式説明図である。
【図3】図1の薄膜形成装置を用いた実施例における結晶化温度と加熱温度との関係を示すグラフである。
【図4】本発明の第2実施形態にかかる薄膜形成装置が備える加熱装置の構成を示す模式説明図である。
【符号の説明】
1…真空容器、1a…仕切り板、2…電源装置、3…真空ポンプ、4…真空ポンプ、5…プラスチックフィルム基板、6…基板搬送経路、7…加熱制御部、8…搬送制御部、9…主制御部、11…供給ロール、12…巻取りロール、13…冷却ドラム、14…ガイドロール、15…加熱装置、16…基板用温度センサ、17…薄膜形成基板用温度センサ、21…スパッタカソード、22…ターゲット、31…加熱ドラム、32…ドラム用温度センサ、33…ガイドロール、40…加熱装置、41…脱ガス処理用ドラム、42…赤外線ランプ、101…薄膜形成装置、A…上室、B…下室。[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a thin film forming apparatus and a thin film forming method for continuously forming a thin film (functional thin film) on a surface of a long film-like substrate continuously supplied to a substrate transport path by a sputtering process.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, a sputtering method used in such a thin film forming apparatus and a thin film forming method, particularly a magnetron sputtering method, is capable of forming a thin film (functional thin film) having a complicated composition at a relatively high speed, and obtaining a dense film. Because of its features such as excellent uniformity of the thickness of the formed thin film, it is generally widely used as a means of forming a thin film in various fields such as electronic parts, optical parts, recording media, and decorative articles.
[0003]
On the other hand, when such a thin film forming apparatus and a thin film forming method are applied to a plastic film substrate generally used as a film-like substrate, variations in electric characteristics, optical characteristics, thermal characteristics, and the like of the formed thin film are caused. It has been pointed out that the substrate is larger than other substrates such as a silicon wafer and a quartz substrate.
[0004]
Due to the recent demand for light and thin devices and media, there is a strong demand for the formation of reproducible and stable thin films on plastic film substrates. For this reason, in a conventional thin film forming method, a dry pretreatment or a wet pretreatment has been proposed.
[0005]
Specifically, (1) plasma processing has been proposed as a dry method. For example, in Japanese Patent No. 3331631, a low-temperature plasma of carbon dioxide gas is generated using a magnetron electrode to treat the surface of a substrate to obtain a metal thin film having stable oxygen and water vapor transmission rates. In Japanese Patent No. 2870937, the surface of the substrate is subjected to discharge treatment using a mixed gas of carbon dioxide gas and nitrogen gas to obtain a metal film with high adhesion strength. In JP-A-58-103534, a metal film having good gloss and excellent adhesion is obtained by performing a pretreatment using microwave plasma.
[0006]
Further, (2) As a wet method, in JP-A-6-35714, a light-shielding film having anti-fogging properties is obtained by immersion treatment with a highly alkaline solution such as sodium hydroxide at a specific temperature and a specific concentration. .
[0007]
[Patent Document 1]
Japanese Patent No. 3331631
[Patent Document 2]
Japanese Patent No. 2870937
[Patent Document 3]
JP-A-58-103534
[Patent Document 4]
JP-A-6-35714
[0008]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the above method (1), only the surface is cleaned, and a gas component, mainly water, released from the inside of the plastic film substrate due to a rise in temperature of the plastic film substrate itself during the formation of the functional thin film is removed. In some cases, the released gas component affects the formed functional thin film, and a thin film having stable characteristics cannot be obtained, and the reproducibility of the characteristics is reduced. There is a problem that there is.
[0009]
Further, in the method (2), a large-scale apparatus is required for the processing, and a waste liquid generated by the processing is required. Therefore, the cost of the apparatus, including environmental measures, is reduced. There is such a problem. In addition, secondary contamination of the plastic film substrate due to the treatment is concerned, and the above treatment needs to be performed carefully.
[0010]
As described above, according to the conventional thin film forming apparatus and the conventional thin film forming method, a thin film having a stable characteristic with good reproducibility in a wide and long plastic film substrate in the longitudinal direction or between film forming (thin film forming) batches. Is difficult to obtain.
[0011]
Accordingly, an object of the present invention is to solve the above-mentioned problems, and to continuously form a thin film (functional thin film) on a surface of a long film-like substrate continuously supplied to a substrate transfer path by a sputtering process. An object of the present invention is to provide a thin film forming apparatus and a thin film forming method capable of forming a thin film having various required characteristics uniformly and stably with good reproducibility in the longitudinal and width directions in forming a thin film.
[0012]
[Means for Solving the Problems]
According to the first aspect of the present invention, a substrate supply unit that continuously supplies a film-like substrate to a substrate transport path,
A heating device that performs degassing of the film-like substrate by heating the film-like substrate supplied to the substrate carrying path from the substrate supply unit,
In the substrate transport path, a thin film forming unit that forms a thin film by a sputtering process on the film-shaped substrate on which the degassing process has been performed,
A thin-film forming apparatus comprising: a substrate extracting unit that extracts a film-like substrate on which a thin film has been formed by the thin-film forming unit from the substrate transport path.
[0013]
According to the second aspect of the present invention, the substrate supply unit is rotatable and has a supply roll that continuously supplies the film-shaped substrate wound and held to the substrate transport path,
The thin film forming section,
A substrate cooling drum that is rotatable and guides the film substrate along the substrate transport path by the rotation while contacting with the film substrate, and cools the contacted film substrate. When,
A voltage for the sputtering process can be applied, and a film-forming electrode portion for forming the thin film on the surface of the film-shaped substrate in contact with the substrate cooling drum by applying the voltage,
The heating device is disposed so as to be capable of heating the film-shaped substrate in the substrate transport path between the supply roll and the substrate cooling drum,
The thin-film forming method according to the first aspect, wherein the film-forming electrode portion is configured to form the thin film on the film-shaped substrate in which the amount of heat added by the heating is reduced by the cooling by the substrate cooling drum. Provide equipment.
[0014]
According to a third aspect of the present invention, a substrate temperature sensor for detecting a temperature of the film-shaped substrate at a position near the heating device in the substrate transport path between the heating device and the thin film forming section is further provided. Prepare,
The heating device according to the second aspect, further comprising a heating control unit configured to control a heating temperature of the film substrate by the heating based on the temperature of the film substrate detected by the substrate temperature sensor. Provided is a thin film forming apparatus.
[0015]
According to a fourth aspect of the present invention, the heating device comprises:
A substrate heating drum that can be rotationally driven and heats the film-shaped substrate by the rotational drive while being in contact with the film-shaped substrate,
A drum temperature sensor provided on the substrate heating drum, capable of detecting the heating temperature by the substrate heating drum,
The thin film forming apparatus according to the second aspect, further comprising: a heating control unit configured to control a heating temperature of the film-shaped substrate based on the heating temperature detected by the drum temperature sensor.
[0016]
According to a fifth aspect of the present invention, there is provided a thin-film-formed substrate temperature sensor for detecting the temperature of the film-shaped substrate in which the thin film is formed by the film-forming electrode portion and which is in contact with the substrate cooling drum. In addition,
The heating device, the heating temperature of the film-shaped substrate by the heating device, the same temperature as the temperature of the film-like substrate detected by the thin-film-formed substrate temperature sensor, or so as to be higher than the temperature And a thin film forming apparatus according to any one of the second to fourth aspects, including a heating control unit for controlling the heating temperature.
[0017]
According to a sixth aspect of the present invention, there is provided the thin film forming apparatus according to the third or fifth aspect, wherein the substrate temperature sensor or the thin film forming substrate temperature sensor is a contact type temperature sensor. I do.
[0018]
According to the seventh aspect of the present invention, the substrate take-out section is rotatable and is supplied to the substrate transport path to continuously wind and hold the film-like substrate on which the thin film is formed. It has a winding roll,
A third plate further provided with a partition plate that separates a space in which the supply roll, the heating device, the take-up roll, and each of the temperature sensors are disposed from a space in which the film forming electrode unit is disposed. An apparatus for forming a thin film according to any one of aspects to the sixth aspect is provided.
[0019]
According to an eighth aspect of the present invention, there is provided the thin-film forming apparatus according to any one of the first to seventh aspects, wherein the film-shaped substrate is a plastic film substrate.
[0020]
According to a ninth aspect of the present invention, there is provided the thin film forming apparatus according to the eighth aspect, wherein the heating temperature is lower than the glass transition temperature of the plastic film substrate.
[0021]
According to a tenth aspect of the present invention, the degassing treatment is a treatment for reducing the moisture contained in the film-shaped substrate by the heating of the film-shaped substrate according to any of the first to ninth aspects. According to another aspect of the present invention, there is provided a thin film forming apparatus.
[0022]
According to an eleventh aspect of the present invention, in a thin film forming method for continuously forming a thin film on the surface of a film-like substrate by sputtering, the film-like substrate is heated before forming the thin film by the sputtering. A method of forming a thin film, comprising performing a degassing process on the film-like substrate described above.
[0023]
According to a twelfth aspect of the present invention, after performing the degassing process, the film-shaped substrate is cooled to reduce the amount of heat added by the heating,
Then, the thin film forming method according to the eleventh aspect, wherein the thin film is formed on the film substrate, is provided.
[0024]
According to a thirteenth aspect of the present invention, the temperature of the film-like substrate immediately after the thin film is formed is detected,
The thin film formation according to the eleventh aspect or the twelfth aspect, in which the heating of the film-shaped substrate before the thin film is formed is performed so that the temperature is substantially the same as the detected temperature or higher. Provide a method.
[0025]
According to a fourteenth aspect of the present invention, the degassing process is a process of reducing the moisture contained in the film-shaped substrate by the heating of the film-shaped substrate according to any one of the eleventh to thirteenth aspects. A thin film forming method according to any one of the first to third aspects is provided.
[0026]
According to a fifteenth aspect of the present invention, there is provided the thin-film forming method according to any one of the eleventh aspect to the fourteenth aspect, wherein the thin film formed on the film-like substrate is formed of an optical recording medium material. .
[0027]
According to a sixteenth aspect of the present invention, there is provided the method of forming a thin film according to the fifteenth aspect, wherein the optical recording medium material is a phase change material.
[0028]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
In describing the embodiments of the present invention, first, the definitions of "terms" used in this specification will be described.
[0029]
The term "degassing treatment" refers to the gas (or gas component) contained in a film-shaped substrate, but the phase in which the gas is contained is not limited to the gas phase but may be a liquid phase or a solid phase. And when the film-shaped substrate is heated by the heat generated when the thin film is formed by the sputtering process, the gas is discharged from the film-shaped substrate (that is, released from the inside to the outside). There is a process in which a gas that affects the formation thickness, characteristics, and the like of the thin film is reduced by heating the film-shaped substrate to outgas. The gas is, for example, H 2 O (steam or moisture), which is generated during the process of forming the thin film, raises the crystallization temperature of the thin film, and changes the electrical, optical, and thermal characteristics of the thin film. The characteristics may vary. In addition, a part of the gas may include a nitrogen gas or an oxygen gas which is a component of air, and depending on the material of the film substrate, a case where a low molecular weight additive is further included. There is also.
[0030]
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
[0031]
(1st Embodiment)
FIG. 1 is a schematic explanatory view showing a schematic configuration of a thin
[0032]
As shown in FIG. 1, a thin
[0033]
As shown in FIG. 1, the substrate supply unit holds the
[0034]
Further, as shown in FIG. 1, the thin film forming portion is disposed near the center of the inside of the vacuum vessel 1, has a cylindrical shape, and comes into contact with the
[0035]
Further, each of the
[0036]
Further, as shown in FIG. 1, the peripheral surface of the
[0037]
Further, each of the supply roll 11, the cooling
[0038]
In addition, the cooling
[0039]
Further, as shown in FIG. 1, the
[0040]
Further, as shown in FIG. 1, the thin film forming section includes a sputtering
[0041]
Further, as shown in FIG. 1, the
[0042]
Here, the “functional material” is a material that forms a thin film on the surface of a film-like substrate. For example, when an electronic component is formed by forming the thin film, a material such as CuNi, NiCr, or NiTi is used. When an optical component is formed by forming the thin film, MgO, ITO, CaF, or the like is used. In the case where a recording medium is formed by forming the thin film, materials such as CoCr, CoNi, TbFeCo, TeGeSb, AgInSbTe, InSbSn, InSbTe, GeSbTe, and TeOPd are used. Materials such as Au and Ag are used. In the first embodiment, among the functional materials for forming the recording medium, InSbSn, which is a material for an optical recording medium, is mainly used, and thereby a thin film formed on the surface of the
[0043]
As shown in FIG. 1, a power supply device 2 is connected to the sputtering
[0044]
In the thin
[0045]
Further, as shown in FIG. 1, the vacuum vessel 1 of the thin
[0046]
As shown in FIG. 1, a vacuum pump 4 as an example of a vacuum exhaust device is provided in an upper chamber A of the vacuum vessel 1, and a vacuum pump 3 as an example of a vacuum exhaust device is provided in a lower chamber B. By operating the vacuum pumps 3 and 4 individually, the interiors of the upper chamber A and the lower chamber B are, for example, 1 × 10 -3 ~ 1 × 10 -5 Vacuum exhaust can be performed so that any pressure in the range of Pa is maintained. In addition, as such vacuum pumps 3 and 4, for example, a diffusion pump, a cryopump, a turbo molecular pump, or the like is used.
[0047]
Further, the thin
[0048]
In the first embodiment, examples of the
[0049]
Next, a schematic explanatory view of the structure of the
[0050]
As shown in FIG. 2, the
[0051]
The
[0052]
Further, since the
[0053]
Further, as shown in FIG. 2, the
[0054]
Further, instead of such a
[0055]
Further, it is desirable to use a non-contact type temperature sensor as the
[0056]
Here, in the degassing process by heating the
[0057]
Therefore, the heating of the
[0058]
Therefore, as shown in FIG. 1, the thin
[0059]
As shown in FIG. 1, in the thin
[0060]
Further, the thin
[0061]
In addition, the main control unit 9 can detect operation errors related to various operations in the thin
[0062]
Next, while continuously performing the degassing process as a pre-process on the
[0063]
First, the
[0064]
Next, the vacuum vessel 1 is closed, and the vacuum pumps 3 and 4 are operated to evacuate the air inside the upper chamber A and the lower chamber B of the vacuum vessel 1, for example, to reduce the internal pressure. 1 × 10 -3 ~ 1 × 10 -5 The pressure is in the range of Pa. Thereafter, an argon gas is introduced into the vacuum vessel 1 maintained at the above pressure for forming a thin film by sputtering. Thereby, the pressure inside the vacuum vessel 1 becomes 1 × 10 -1 ~ 1 × 10 -2 Pa is maintained.
[0065]
In such a state, the supply roll 11, the take-
[0066]
Along with the start of the transfer operation, the
[0067]
Thereafter, the
[0068]
On the other hand, when the transfer of the
[0069]
During the formation of the thin film, the
[0070]
In addition, the temperature of the
[0071]
Thereafter, the
[0072]
Here, the heating temperature of the
[0073]
As described above, the target temperature is substantially the same as or higher than the temperature at which the
[0074]
An evaluation of the performance of a
[0075]
As a thin film forming material, a phase change material known to have a property of changing from an amorphous state to a crystallized state by heating is used. Such a phase change material is required to have a crystallization temperature within a certain range. For example, the target range is currently 150 ± 10 ° C. The crystallization temperature was measured with a differential scanning calorimeter (DSC). FIG. 3 shows an example of the relationship between the heating temperature of the heating device 15 (horizontal axis in the drawing) and the crystallization temperature of the formed thin film (vertical axis in the figure). In this study, the condition of the degree of vacuum was constant, that is, the pressure in the vacuum vessel 1 was 1 × 10 before the introduction of argon gas. -5 1 × 10 after introducing Pa and argon gas -2 Pa, the transport speed of the
[0076]
At this time, the temperature of the
[0077]
In the thin
[0078]
Further, in the thin
[0079]
According to the first embodiment, the following various effects can be obtained.
[0080]
First, in the thin
[0081]
Further, the
[0082]
Further, the
[0083]
Further, in the thin
[0084]
In addition, by using a contact-type temperature sensor, for example, a radiation thermometer as the
[0085]
Further, by setting the heating temperature of the
[0086]
In addition, the size of the vacuum vessel 1 of the thin
[0087]
(2nd Embodiment)
Note that the present invention is not limited to the first embodiment, and can be implemented in other various modes. For example, the thin film forming apparatus according to the second embodiment of the present invention includes a
As shown in FIG. 4, the
[0088]
As shown in FIG. 4, in the
[0089]
As in the first embodiment, the heating temperature of the
[0090]
According to the second embodiment, in addition to the effects of the first embodiment, since the radiation from the
[0091]
【The invention's effect】
According to the first aspect of the present invention, in the thin film forming apparatus, by heating the film-shaped substrate supplied to the substrate transport path from the substrate supply unit, the gas component contained in the film-shaped substrate is heated. A heating device for continuously performing a degassing process, and a thin film forming section for continuously forming a thin film by a sputtering process on the film-like substrate subjected to the degassing process are provided. Thereby, outgassing of the gas component due to an increase in the temperature of the film substrate during the formation of the thin film can be suppressed. Therefore, it is possible to prevent the generation of the gas component during the formation of the thin film from affecting the characteristics of the thin film, and it is possible to form a continuous thin film having uniform and stable characteristics and film quality. Therefore, in forming a thin film, a thin film having various characteristics required can be formed uniformly and stably with good reproducibility in the longitudinal and width directions thereof, and furthermore, the thin film formation capable of improving the yield in the thin film formation. An apparatus can be provided.
[0092]
According to the second aspect of the present invention, there is provided a substrate cooling drum capable of reducing the amount of heat added by the heating in the film-shaped substrate heated by the heating device and subjected to the degassing process. Since the amount of heat added by the heating from the film-shaped substrate can be reduced by cooling by contact with the substrate cooling drum, a thin film is formed by the film-forming electrode section thereafter. Is performed, the heating does not thermally affect the film-shaped substrate, and a thin film can be formed reliably and stably.
[0093]
According to the third aspect to the fifth aspect of the present invention, the heating device detects a temperature of the film-shaped substrate in the substrate transport path between the heating device and the thin film forming unit. A heating controller controls the heating temperature of the film-shaped substrate based on a temperature detected by a sensor and / or a drum temperature sensor for detecting a temperature of the substrate heating drum itself, so that the temperature is accurately and stable. The heating temperature can be controlled.
[0094]
Further, in the thin film forming apparatus, the temperature of the film-shaped substrate immediately after the thin film is formed is detected by a temperature sensor for the thin film-formed substrate, and based on the detected temperature, the heating control unit controls the temperature of the thin film to be formed. By controlling the heating temperature to the temperature of the film-like substrate at that time (that is, the detected temperature) or higher, the heating of the film-like substrate in advance in the heating device before the formation of the thin film is performed. Is positively performed, and outgas generated during the formation of the thin film can be generated in advance. Thereby, even when the film-shaped substrate is heated to the temperature increase in the subsequent formation of the thin film, the outgas has already been performed before the formation of the thin film. This can be reliably prevented or reduced.
[0095]
Further, by using a contact-type temperature sensor as the substrate temperature sensor or the thin-film formation substrate temperature sensor 17, the surface of the film-like substrate or the surface of the formed thin film can be detected at the time of temperature detection. Can be prevented from being damaged by contact.
[0096]
According to another aspect of the present invention, further, the space where the degassing process is performed by the heating device and the space where the thin film is formed are reliably separated by a partition plate, so that the degassing process is performed. Can reliably prevent the gas generated in step (1) from affecting the thin film formation.
[0097]
In addition, by using a plastic film substrate containing the gas capable of being degassed therein as the film-like substrate, the effects of each of the above aspects can be obtained.
[0098]
Further, by setting the heating temperature of the heating device to a temperature lower than the glass transition temperature of the plastic film substrate, it is possible to prevent the occurrence of heat wrinkles and the like in the plastic film substrate, and to obtain a stable quality thin film. The formation can be performed.
[0099]
Further, the degassing treatment is a treatment for reducing the moisture contained in the film-like substrate by the heating of the film-like substrate, thereby preventing generation of the moisture at the time of forming the thin film. In addition, the influence of the moisture on the formation of the thin film can be reliably prevented, and a thin film having uniform and stable characteristics can be formed.
[0100]
According to the eleventh aspect of the present invention, in a thin film forming method for continuously forming a thin film on the surface of a film-like substrate by sputtering, the film-like substrate is formed before the thin film is formed by the sputtering. By performing the degassing treatment on the film-like substrate by heating, it is possible to suppress the generation of outgas of the gas component due to the temperature rise of the film-like substrate during the formation of the thin film. Therefore, it is possible to prevent the generation of the gas component during the formation of the thin film from affecting the characteristics of the thin film, and it is possible to form a continuous thin film having uniform and stable characteristics and film quality. Therefore, in forming a thin film, a thin film having various characteristics required can be formed uniformly and stably with good reproducibility in the longitudinal and width directions thereof, and furthermore, the thin film formation capable of improving the yield in the thin film formation. A method can be provided.
[0101]
According to the twelfth aspect of the present invention, after performing the degassing process, the film-shaped substrate is cooled, the amount of heat added by the heating is reduced, and then the film-shaped substrate is By forming the thin film, it is possible to form the thin film reliably and stably without the thermal influence on the film-like substrate due to the heating.
[0102]
According to the thirteenth aspect of the present invention, the temperature of the film-shaped substrate immediately after the thin film is formed is detected, and the detected temperature is substantially equal to or higher than the detected temperature. By performing the heating of the film-shaped substrate before the thin film is formed, prior to the formation of the thin film, actively heating the film-shaped substrate in advance, generated during the formation of the thin film Outgassing can be generated in advance. Thereby, even when the film-shaped substrate is heated to the above-described temperature during the formation of the thin film, the outgassing has already been performed. Can be prevented or reduced.
[0103]
According to another aspect of the present invention, the degassing process is a process in which the moisture contained in the film-shaped substrate is reduced by the heating of the film-shaped substrate. By preventing the generation of the water, the influence of the water on the formation of the thin film can be reliably prevented, and a thin film having uniform and stable characteristics can be formed.
[0104]
Further, since the thin film formed on the film-like substrate is formed of an optical recording medium material required to form a high-precision and dense film, each of the above effects is made more effective. be able to.
[0105]
Further, since the optical recording medium material is a phase change material, a property required for the phase change material to change from an amorphous state to a crystallized state by heating, such as a crystallization temperature within a certain range, Can be stably obtained with less variation.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic explanatory view showing a configuration of a thin film forming apparatus according to a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a schematic explanatory view showing a configuration of a heating device provided in the thin film forming apparatus of FIG.
FIG. 3 is a graph showing a relationship between a crystallization temperature and a heating temperature in an example using the thin film forming apparatus of FIG.
FIG. 4 is a schematic explanatory view showing a configuration of a heating device provided in a thin film forming apparatus according to a second embodiment of the present invention.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Vacuum container, 1a ... Partition plate, 2 ... Power supply device, 3 ... Vacuum pump, 4 ... Vacuum pump, 5 ... Plastic film substrate, 6 ... Substrate conveyance path, 7 ... Heating control unit, 8 ... Transfer control unit, 9 ... Main control unit, 11 ... Supply roll, 12 ... Winding roll, 13 ... Cooling drum, 14 ... Guide roll, 15 ... Heating device, 16 ... Temperature sensor for substrate, 17 ... Temperature sensor for thin film forming substrate, 21 ... Sputtering Cathode, 22 target, 31 heating drum, 32 drum temperature sensor, 33 guide roll, 40 heating device, 41 degassing drum, 42 infrared lamp, 101 thin film forming device, A top Room B: Lower room.
Claims (16)
上記基板供給部より上記基板搬経路に供給された上記フィルム状基板の加熱による上記フィルム状基板の脱ガス処理を行う加熱装置(15、40)と、
上記基板搬送経路において、上記脱ガス処理が行われた上記フィルム状基板に対して、スパッタ処理により薄膜を形成する薄膜形成部(13及び21)と、
上記薄膜形成部にて薄膜が形成されたフィルム状基板を、上記基板搬送経路から取り出す基板取出部(12)とを備える、ことを特徴とする薄膜形成装置。A substrate supply unit (11) for continuously supplying the film-like substrate (5) to the substrate transport path (6);
A heating device (15, 40) for degassing the film-like substrate by heating the film-like substrate supplied to the substrate carrying path from the substrate supply unit;
A thin film forming section (13 and 21) for forming a thin film by a sputtering process on the film-shaped substrate on which the degassing process has been performed;
A thin film forming apparatus, comprising: a substrate extracting section (12) for extracting a film-like substrate on which a thin film has been formed by the thin film forming section from the substrate transport path.
上記薄膜形成部は、
回転駆動可能であって、上記フィルム状基板と接触しながら、当該回転駆動により上記フィルム状基板を上記基板搬送経路に沿って案内し、かつ、上記接触されたフィルム状基板を冷却する基板冷却ドラム(13)と、
上記スパッタ処理のための電圧を印加可能であって、当該電圧の印加により上記基板冷却ドラムに接触する上記フィルム状基板の表面に上記薄膜を形成する成膜用電極部(21)とを有し、
上記加熱装置は、上記供給ロールと上記基板冷却ドラムとの間の上記基板搬送経路における上記フィルム状基板に対して上記加熱可能に配置され、
上記成膜用電極部は、上記加熱により付加された熱量が、上記基板冷却ドラムによる上記冷却により減少された上記フィルム状基板に対して、上記薄膜の形成を行う請求項1に記載の薄膜形成装置。The substrate supply unit has a supply roll (11) that is rotatably driven and continuously supplies the film-shaped substrate wound and held to the substrate transport path.
The thin film forming section,
A substrate cooling drum that is rotatable and guides the film substrate along the substrate transport path by the rotation while contacting with the film substrate, and cools the contacted film substrate. (13)
And a film forming electrode section (21) that can apply a voltage for the sputtering process and that forms the thin film on the surface of the film substrate that contacts the substrate cooling drum by applying the voltage. ,
The heating device is disposed so as to be capable of heating the film-shaped substrate in the substrate transport path between the supply roll and the substrate cooling drum,
2. The thin film forming apparatus according to claim 1, wherein the film forming electrode unit forms the thin film on the film-shaped substrate in which the amount of heat added by the heating is reduced by the cooling by the substrate cooling drum. 3. apparatus.
上記加熱装置は、上記基板用温度センサにより検出された上記フィルム状基板の温度に基づいて、上記加熱による上記フィルム状基板の加熱温度の制御を行う加熱制御部(7、47)をさらに備える請求項2に記載の薄膜形成装置。A substrate temperature sensor (16) for detecting a temperature of the film-shaped substrate at a position near the heating device in the substrate transport path between the heating device and the thin film forming unit,
The said heating device is further provided with the heating control part (7, 47) which controls the heating temperature of the said film-shaped board | substrate by the said heating based on the temperature of the said film-shaped board | substrate detected by the said board | substrate temperature sensor. Item 3. A thin film forming apparatus according to Item 2.
回転駆動可能であって、上記フィルム状基板と接触しながら、当該回転駆動により上記フィルム状基板に対して加熱を行う基板加熱ドラム(31、41及び42)と、
上記基板加熱ドラムに備えられて、上記基板加熱ドラムによる上記加熱温度を検出可能なドラム用温度センサ(32)と、
上記ドラム用温度センサにより検出された上記加熱温度に基づいて、上記フィルム状基板の加熱温度の制御を行う加熱制御部(7)とをさらに備える請求項2に記載の薄膜形成装置。The heating device,
A substrate heating drum (31, 41, and 42) rotatable and capable of heating the film-shaped substrate by the rotation while being in contact with the film-shaped substrate;
A drum temperature sensor (32) provided on the substrate heating drum and capable of detecting the heating temperature of the substrate heating drum;
The thin film forming apparatus according to claim 2, further comprising a heating control unit (7) that controls a heating temperature of the film-shaped substrate based on the heating temperature detected by the drum temperature sensor.
上記加熱装置は、上記加熱装置による上記フィルム状基板の加熱温度が、上記薄膜形成基板用温度センサにより検出された上記フィルム状基板の温度と略同じ温度、又は、それ以上の温度となるように、上記加熱温度の制御を行う加熱制御部(7、47)を備える請求項2から4のいずれか1つに記載の薄膜形成装置。A thin film forming substrate temperature sensor for detecting the temperature of the film substrate in contact with the substrate cooling drum, wherein the thin film is formed by the film forming electrode portion;
The heating device, the heating temperature of the film-shaped substrate by the heating device, the same temperature as the temperature of the film-like substrate detected by the thin-film-formed substrate temperature sensor, or so as to be higher than the temperature The thin film forming apparatus according to any one of claims 2 to 4, further comprising a heating control unit (7, 47) for controlling the heating temperature.
上記供給ロール、上記加熱装置、上記巻取りロール、及び夫々の上記温度センサが配置されている空間(A)を、上記成膜電極部が配置されている空間(B)と区切る仕切り板(1a)がさらに備えられている請求項3から6のいずれか1つに記載の薄膜形成装置。The substrate take-out unit is rotatable and has a take-up roll (12) that is supplied to the substrate transport path and continuously takes up and holds the film-like substrate on which the thin film is formed,
A partition plate (1a) that divides a space (A) in which the supply roll, the heating device, the winding roll, and each of the temperature sensors are disposed from a space (B) in which the film forming electrode unit is disposed. 7. The thin-film forming apparatus according to claim 3, further comprising:
その後、上記フィルム状基板に対して、上記薄膜の形成を行う請求項11に記載の薄膜形成方法。After performing the degassing process, cooling the film-shaped substrate, reducing the amount of heat added by the heating,
12. The method according to claim 11, wherein the thin film is formed on the film substrate.
当該検出された温度と略同じ温度、又は、それ以上の温度となるように、上記薄膜が形成される前の上記フィルム状基板の上記加熱を行う請求項11又は12に記載の薄膜形成方法。Detecting the temperature of the film-like substrate immediately after the thin film is formed,
13. The thin film forming method according to claim 11, wherein the heating of the film-shaped substrate before the thin film is formed is performed so that the temperature is substantially the same as or higher than the detected temperature.
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Cited By (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2006169585A (en) * | 2004-12-16 | 2006-06-29 | Toppan Printing Co Ltd | Method for producing conductive gas barrier stacked body |
JP2010235968A (en) * | 2009-03-30 | 2010-10-21 | Sumitomo Metal Mining Co Ltd | Vacuum treatment apparatus |
JP2011144422A (en) * | 2010-01-14 | 2011-07-28 | Showa Denko Kk | Sputtering apparatus, and method for manufacturing semi-conductor light emitting element |
JP2015032605A (en) * | 2013-07-31 | 2015-02-16 | 住友金属鉱山株式会社 | Heat treatment method of resin film, and manufacturing method of plating laminate employing the same |
JP2015193882A (en) * | 2014-03-31 | 2015-11-05 | 株式会社カネカ | Production method of transparent conductive film |
US11680322B2 (en) | 2011-12-28 | 2023-06-20 | Dai Nippon Printing Co., Ltd. | Method for forming a laminated film on a substrate |
-
2003
- 2003-04-14 JP JP2003108960A patent/JP2004315861A/en active Pending
Cited By (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2006169585A (en) * | 2004-12-16 | 2006-06-29 | Toppan Printing Co Ltd | Method for producing conductive gas barrier stacked body |
JP4525330B2 (en) * | 2004-12-16 | 2010-08-18 | 凸版印刷株式会社 | Method for producing conductive gas barrier laminate |
JP2010235968A (en) * | 2009-03-30 | 2010-10-21 | Sumitomo Metal Mining Co Ltd | Vacuum treatment apparatus |
JP2011144422A (en) * | 2010-01-14 | 2011-07-28 | Showa Denko Kk | Sputtering apparatus, and method for manufacturing semi-conductor light emitting element |
US8882971B2 (en) | 2010-01-14 | 2014-11-11 | Toyoda Gosei Co., Ltd. | Sputtering apparatus and manufacturing method of semiconductor light-emitting element |
US11680322B2 (en) | 2011-12-28 | 2023-06-20 | Dai Nippon Printing Co., Ltd. | Method for forming a laminated film on a substrate |
JP2015032605A (en) * | 2013-07-31 | 2015-02-16 | 住友金属鉱山株式会社 | Heat treatment method of resin film, and manufacturing method of plating laminate employing the same |
JP2015193882A (en) * | 2014-03-31 | 2015-11-05 | 株式会社カネカ | Production method of transparent conductive film |
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