JP2006291308A - Film deposition system and film deposition method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、成膜装置及び成膜方法に関するものである。 The present invention relates to a film forming apparatus and a film forming method.
近年、有機EL(エレクトロルミネッセンス)を利用した有機ELディスプレイなどの光学デバイスを製造する際に、基板表面に透明導電膜を成膜する技術、或いは基板上に形成された有機EL層を湿気から保護する防湿膜を成膜する技術が盛んに研究されている。透明導電膜に用いる材料としては、抵抗率が小さいことなどからITOが注目されているが、他方で、ITOよりも材料を安価に入手できる酸化亜鉛(ZnO)を用いた透明導電膜の実用化が期待されている。また、防湿膜としては、例えば窒化酸化シリコン(SiON)が好適に用いられる。 In recent years, when manufacturing an optical device such as an organic EL display using organic EL (electroluminescence), a technique for forming a transparent conductive film on the surface of the substrate, or protecting the organic EL layer formed on the substrate from moisture. The technology for forming a moisture-proof film is actively researched. ITO has attracted attention as a material used for transparent conductive films because of its low resistivity. On the other hand, practical application of transparent conductive films using zinc oxide (ZnO), which is cheaper than ITO, is available. Is expected. As the moisture-proof film, for example, silicon nitride oxide (SiON) is preferably used.
SiON膜やZnO膜は、例えばイオンプレーティング法といった物理蒸着法によって成膜可能である。しかし、有機EL層の耐熱温度上限が低い(通常は100℃以下)ため、有機EL層上にSiON膜を成膜する際に成膜温度が過度に上昇すると、有機EL層が破壊されてしまうおそれがある。また、ZnO膜の温度が高温になるとZnOが結晶化するため、ZnO膜を非晶質で成膜したい場合には成膜による温度上昇を結晶化温度以下に抑える必要がある。 The SiON film and the ZnO film can be formed by physical vapor deposition such as ion plating. However, since the upper limit of the heat resistant temperature of the organic EL layer is low (usually 100 ° C. or lower), if the film forming temperature rises excessively when forming the SiON film on the organic EL layer, the organic EL layer is destroyed. There is a fear. Further, since the ZnO film is crystallized when the temperature of the ZnO film becomes high, when it is desired to form the ZnO film in an amorphous state, it is necessary to suppress the temperature rise due to the film formation to be equal to or lower than the crystallization temperature.
なお、成膜による温度上昇を抑える工夫として、例えば冷却板を備える成膜装置が特許文献1に開示されている。この成膜装置では、プラスチック基板の搬送域に冷却板を設置して、この冷却板によってプラスチック基板を冷却することによりプラスチック基板の温度を150℃以下に抑えつつ、プラスチック基板上にITO膜を成膜している。
As a device for suppressing the temperature rise due to film formation, for example, a film forming apparatus including a cooling plate is disclosed in
上述したように、有機ELを利用した光学デバイスを製造する際には、SiON膜やZnO膜を低温で成膜することが求められる。このため、SiON膜を成膜する際には、基板を高速で搬送しながら該基板の有機EL層上に成膜することにより基板の温度上昇を低く抑え、且つ、必要に応じてこのような工程を複数回繰り返すことによって所望の厚さのSiON膜を得ていた。また、ZnO膜を成膜する際には、成膜時のエネルギ(例えばプラズマエネルギ)を低く抑えることにより基板の温度上昇を低く抑えつつ、長時間を掛けて成膜していた。従って、これらの成膜工程に長時間を要することとなり、製造効率を抑制する一因となっていた。 As described above, when manufacturing an optical device using organic EL, it is required to form a SiON film or a ZnO film at a low temperature. For this reason, when forming the SiON film, the temperature rise of the substrate is kept low by forming the film on the organic EL layer of the substrate while transporting the substrate at a high speed, and if necessary A SiON film having a desired thickness was obtained by repeating the process a plurality of times. Further, when forming the ZnO film, the film was formed over a long period of time while keeping the temperature rise of the substrate low by keeping the energy (for example, plasma energy) at the time of film formation low. Therefore, these film forming steps take a long time, which is one factor for suppressing the production efficiency.
本発明は、上記した問題点を鑑みてなされたものであり、低温での成膜を効率よく行うことができる成膜装置及び成膜方法を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above-described problems, and an object thereof is to provide a film forming apparatus and a film forming method capable of efficiently performing film formation at a low temperature.
上記課題を解決するために、本発明による成膜装置は、成膜材料を飛散させて被処理物に付着させることにより成膜を行う成膜装置であって、成膜材料を飛散させるための成膜室、及び該成膜室上に配置され所定の搬送方向に延びる搬送室を含む真空容器と、搬送室内に設けられ、被処理物を搬送方向に搬送する搬送機構と、搬送室内において搬送機構に沿って設けられ、被処理物を冷却する冷却機構とを備え、冷却機構は、成膜室上に配置された成膜室上冷却部、及び搬送方向における成膜室上冷却部の上流側に配置された上流側冷却部を含んで構成されていることを特徴とする。 In order to solve the above problems, a film forming apparatus according to the present invention is a film forming apparatus that forms a film by scattering the film forming material and adhering it to an object to be processed. A vacuum chamber including a film formation chamber, a transfer chamber disposed on the film formation chamber and extending in a predetermined transfer direction, a transfer mechanism provided in the transfer chamber for transferring an object to be processed in the transfer direction, and transfer in the transfer chamber And a cooling mechanism that cools the object to be processed. The cooling mechanism is provided on the film forming chamber and disposed upstream of the film forming chamber, and upstream of the film forming chamber upper cooling unit in the transport direction. It is characterized by including the upstream side cooling part arrange | positioned at the side.
上記した成膜装置では、冷却機構が、成膜室上に配置された成膜室上冷却部に加え、更に成膜室上冷却部の上流側に配置された上流側冷却部を含んでいる。従って、被処理物の表面に成膜が開始される前に被処理物を予め冷却しておくことができるので、成膜室上にのみ冷却部が設けられる場合と比較して成膜時の温度上昇(最高到達温度)を低く抑えることができる。従って、上記した成膜装置によれば、従来のように被処理物の温度上昇を低く抑えるために成膜に長時間を掛ける必要がなくなり、低温での成膜を効率よく行うことができる。 In the film forming apparatus described above, the cooling mechanism includes an upstream side cooling unit disposed on the upstream side of the film forming chamber upper cooling unit in addition to the film forming chamber upper cooling unit disposed on the film forming chamber. . Accordingly, since the object to be processed can be cooled in advance before the film formation on the surface of the object to be processed, compared with the case where the cooling unit is provided only on the film formation chamber, Temperature rise (maximum temperature reached) can be kept low. Therefore, according to the film forming apparatus described above, it is not necessary to spend a long time for film formation in order to keep the temperature rise of the object to be processed low as in the prior art, and film formation at a low temperature can be performed efficiently.
また、成膜装置は、上流側冷却部と成膜室上冷却部とが一体に構成されていることを特徴としてもよい。或いは、成膜装置は、上流側冷却部と成膜室上冷却部とが互いに間隔をあけて配置されていることを特徴としてもよい。 Further, the film forming apparatus may be characterized in that the upstream side cooling unit and the film forming chamber upper cooling unit are integrally configured. Alternatively, the film forming apparatus may be characterized in that the upstream side cooling unit and the film forming chamber upper cooling unit are spaced apart from each other.
また、成膜装置は、冷却機構が、内部を流れる冷却液によって被処理物を冷却する配管を有し、成膜室上冷却部及び上流側冷却部のうち少なくとも一つの冷却部における配管が、搬送機構に沿って二次元状に配置されるとともに、所定方向における当該冷却部の両端に偏って配置されていることを特徴としてもよい。冷却部において配管が一様に配置されると、冷却部の中央付近における冷却能力が端部付近における冷却能力よりも高くなる傾向がある。これに対して、上記した成膜装置のように配管が冷却部の両端に偏って配置されることにより、被処理物に対する冷却部の冷却能力の分布を一様にできる。 In addition, the film forming apparatus has a piping in which the cooling mechanism cools the object to be processed by the coolant flowing inside, and the piping in at least one cooling unit among the film forming chamber upper cooling unit and the upstream side cooling unit includes: While being arranged two-dimensionally along the conveyance mechanism, it may be characterized by being arranged at both ends of the cooling unit in a predetermined direction. If the pipes are uniformly arranged in the cooling section, the cooling capacity near the center of the cooling section tends to be higher than the cooling capacity near the end. On the other hand, the distribution of the cooling capacity of the cooling unit with respect to the object to be processed can be made uniform by arranging the pipes at the opposite ends of the cooling unit as in the film forming apparatus described above.
また、成膜装置は、冷却機構が、搬送機構を挟んで上流側冷却部と対向するように配置された上流側対向冷却部を更に有することを特徴としてもよい。これにより、被処理物の表面に成膜が開始される前に被処理物をより低温まで冷却できる。 In addition, the film forming apparatus may further include an upstream facing cooling unit arranged so that the cooling mechanism faces the upstream cooling unit with the transport mechanism interposed therebetween. Accordingly, the object to be processed can be cooled to a lower temperature before film formation is started on the surface of the object to be processed.
また、成膜装置は、冷却機構が、内部を流れる冷却液によって被処理物を冷却する配管を有し、上流側冷却部の配管が、第1の方向における上流側冷却部の両端に偏って配置されており、上流側対向冷却部の配管が、第1の方向と交差する第2の方向における上流側対向冷却部の両端に偏って配置されていることを特徴としてもよい。これにより、被処理物に対する冷却能力の分布を更に一様にできる。 Further, in the film forming apparatus, the cooling mechanism has a pipe for cooling the object to be processed by the coolant flowing inside, and the pipe of the upstream cooling unit is biased toward both ends of the upstream cooling unit in the first direction. It is arranged, and the piping of the upstream facing cooling section may be arranged at both ends of the upstream facing cooling section in the second direction intersecting the first direction. Thereby, the distribution of the cooling capacity for the workpiece can be made more uniform.
また、成膜装置は、冷却機構が、搬送方向における成膜室上冷却部の下流側に配置された下流側冷却部を更に含むことを特徴としてもよい。これにより、成膜後の被処理物の温度をより早く下げることができるので、成膜後の膜や被処理物に対する温度上昇による影響を更に抑制できる。 In the film forming apparatus, the cooling mechanism may further include a downstream cooling unit disposed on the downstream side of the film forming chamber upper cooling unit in the transport direction. Thereby, since the temperature of the object to be processed after film formation can be lowered more quickly, the influence of the temperature increase on the film after film formation and the object to be processed can be further suppressed.
また、本発明による成膜方法は、被処理物を所定の搬送方向に搬送しつつ、成膜材料を飛散させて被処理物に成膜材料を付着させることにより成膜を行う成膜方法であって、被処理物に対して成膜が開始される前に、被処理物を搬送方向に搬送しつつ被処理物を冷却する予備冷却工程と、被処理物を冷却しつつ被処理物に対して成膜を行う成膜工程とを備えることを特徴とする。 In addition, the film forming method according to the present invention is a film forming method for forming a film by scattering the film forming material and attaching the film forming material to the object to be processed while conveying the object to be processed in a predetermined transfer direction. In addition, before film formation is started on the object to be processed, a pre-cooling step for cooling the object to be processed while conveying the object to be processed in the conveying direction, and an object to be processed while cooling the object to be processed And a film forming step for forming a film.
上記した成膜方法では、成膜工程における成膜中の冷却に加え、更に予備冷却工程において成膜開始前に被処理物を予め冷却しているので、成膜中にのみ被処理物を冷却する場合と比較して成膜時の温度上昇(最高到達温度)を低く抑えることができる。従って、上記した成膜方法によれば、従来のように被処理物の温度上昇を低く抑えるために成膜に長時間を掛ける必要がなくなり、低温での成膜を効率よく行うことができる。 In the above-described film forming method, in addition to cooling during film formation in the film forming process, the object to be processed is cooled in advance in the preliminary cooling step before starting film formation, so the object to be processed is cooled only during film formation. Compared with the case where it does, the temperature rise at the time of film-forming (maximum temperature reached) can be suppressed low. Therefore, according to the film formation method described above, it is not necessary to spend a long time for film formation in order to suppress the temperature rise of the object to be processed as in the conventional case, and film formation at a low temperature can be performed efficiently.
また、成膜方法は、予備冷却工程の際に、零度よりも低い凝固点を有する冷却液を用い、被処理物の温度が零度以下となるように被処理物を冷却することを特徴としてもよい。これにより、冷却液として例えば水を用いる場合と比較して、成膜開始前に被処理物をより低温に冷却できるので、成膜時の温度上昇を更に低く抑えることができる。 Further, the film forming method may be characterized in that, in the preliminary cooling step, a cooling liquid having a freezing point lower than zero degrees is used, and the processing object is cooled so that the temperature of the processing object becomes zero degrees or less. . Thereby, compared with the case where water is used as the cooling liquid, for example, the object to be processed can be cooled to a lower temperature before starting the film formation, so that the temperature rise during the film formation can be further suppressed.
本発明による成膜装置及び成膜方法によれば、低温での成膜を効率よく行うことができる。 According to the film forming apparatus and the film forming method of the present invention, film formation at a low temperature can be performed efficiently.
以下、添付図面を参照しながら本発明による成膜装置及び成膜方法の実施の形態を詳細に説明する。なお、図面の説明において同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。 Embodiments of a film forming apparatus and a film forming method according to the present invention will be described below in detail with reference to the accompanying drawings. In the description of the drawings, the same elements are denoted by the same reference numerals, and redundant description is omitted.
図1は、本発明による成膜装置の一実施形態の構成を示す側面断面図である。本実施形態の成膜装置1は、いわゆるイオンプレーティング法に用いられるイオンプレーティング装置である。なお、図1には、説明を容易にする為にXYZ直交座標系も示されている。
FIG. 1 is a side sectional view showing a configuration of an embodiment of a film forming apparatus according to the present invention. The
本実施形態の成膜装置1は、冷却機構2、搬送機構3、主陽極4、プラズマ源5、補助陽極6、及び真空容器10を備える。
The
真空容器10は、成膜対象である被処理物11を搬送するための搬送室10aと、成膜材料Maを飛散させる成膜室10bと、プラズマ源5から照射されるプラズマPを真空容器10内へ受け入れるプラズマ口10cと、酸素等の雰囲気ガスを真空容器10内部へ導入するためのガス供給口10d、10eと、成膜室10b内の残余ガスを排気する排気口10fとを有する。搬送室10aは、所定の搬送方向(図中の矢印A)に延びており、成膜室10b上に配置されている。本実施形態においては、搬送方向(矢印A)はX軸に沿って設定されている。また、真空容器10は、導電性の材料からなり接地電位に接続されている。
The
搬送機構3は、被処理物11を保持する被処理物保持部材32を移動させるための機構である。搬送機構3は、搬送室10a内に設置された複数の搬送ローラ31によって構成されている。搬送ローラ31は、搬送方向(矢印A)に沿って等間隔で並んでおり、被処理物保持部材32を支持しつつ搬送方向に搬送することができる。なお、被処理物11としては、例えばガラス基板やプラスチック基板などの板状部材が例示される。或いは、該板状部材の上に有機EL層などの機能素子層が形成された基板生産物を被処理物11としてもよい。
The
プラズマ源5は、圧力勾配型であり、その本体部分が成膜室10bの側壁(プラズマ口10c)に設けられている。プラズマ源5において生成されたプラズマPは、プラズマ口10cから成膜室10b内へ出射される。プラズマPは、プラズマ口10cに設けられた図示しないステアリングコイルによって出射方向が制御される。
The
主陽極4は、成膜材料Maを保持するための材料保持部である。主陽極4は、真空容器10の成膜室10b内に設けられ、搬送機構3に対し、Z軸方向の負方向に配置されている。主陽極4は、プラズマ源5から出射されたプラズマPを成膜材料Maへ導くハース41を有する。ハース41は、接地電位である真空容器10に対して正電位に保たれており、プラズマPを吸引する。このプラズマPが入射するハース41の中央部には、成膜材料Maを装填するための貫通孔が形成されている。そして、成膜材料Maの先端部分が、この貫通孔から突出している。
The main anode 4 is a material holding part for holding the film forming material Ma. The main anode 4 is provided in the film forming chamber 10 b of the
成膜材料Maとしては、ZnOなどの透明導電材料や、SiONなどの絶縁封止材料が例示される。成膜材料Maが絶縁性物質からなる場合、ハース41にプラズマPが照射されると、プラズマPからの電流によってハース41が加熱され、成膜材料Maの先端部分が蒸発して成膜材料粒子Mbが成膜室10b内に飛散する。また、成膜材料Maが導電性物質からなる場合、ハース41にプラズマPが照射されると、プラズマPが成膜材料Maに直接入射し、成膜材料Maの先端部分が加熱されて蒸発し、成膜材料粒子Mbが成膜室10b内に飛散する。成膜室10b内に飛散した成膜材料粒子Mbは、プラズマPによりイオン化され、成膜室10bの上方(Z軸正方向)へ移動し、搬送室10a内において被処理物11の表面に付着する。なお、成膜材料Maは、常に先端部分がハース41から突出するように、主陽極4の下方から押し出される。
Examples of the film forming material Ma include a transparent conductive material such as ZnO and an insulating sealing material such as SiON. When the film forming material Ma is made of an insulating material, when the
補助陽極6は、プラズマPを誘導するための電磁石である。補助陽極6は、成膜材料Maを保持するハース41の周囲に配置されており、環状の容器、並びに該容器内に収容されたコイル6a及び永久磁石6bを有する。コイル6a及び永久磁石6bは、コイル6aに流れる電流量に応じて、ハース41に入射するプラズマPの向きを制御する。
The
冷却機構2は、配管内を流れる冷却液によって被処理物11を冷却するための機構であり、搬送室10a内において搬送機構3に沿って設けられる。冷却機構2は、成膜室上冷却部21、上流側冷却部22、下流側冷却部23、上流側対向冷却部24、及び下流側対向冷却部25を含んで構成されている。
The
成膜室上冷却部21は、搬送室10a内における成膜室10bの上方に配置されている。図1に示す成膜室上冷却部21は搬送室10aの内壁(天井壁)に接して固定されているが、成膜室上冷却部21は、搬送室10aの壁面から間隔をあけて固定されてもよい。成膜室上冷却部21は、配管21aを有する。配管21aは、搬送機構3に沿って二次元状に配置されている。具体的には、配管21aは、搬送ローラ31上を搬送される被処理物11における成膜面とは反対側の表面に沿って配置されている。成膜室上冷却部21は、配管21aの内部を流れる冷却液によって成膜中の被処理物11を冷却することにより、成膜過程における被処理物11の温度上昇を抑える。
The film forming chamber
上流側冷却部22は、搬送室10a内において、搬送方向(矢印A)における成膜室上冷却部21の上流側、すなわち成膜前の被処理物11が通過する位置に配置されている。上流側冷却部22は、搬送室10aの内壁(天井壁)に、成膜室上冷却部21との間に所定の間隔をあけて固定されている。上流側冷却部22は、成膜室上冷却部21と同様に、搬送機構3に沿って(具体的には、被処理物11における成膜面とは反対側の表面に沿って)二次元状に配置された配管22aを有する。上流側冷却部22は、配管22aの内部を流れる冷却液によって、被処理物11を成膜前に予め冷却する。
The upstream
下流側冷却部23は、搬送室10a内において、搬送方向(矢印A)における成膜室上冷却部21の下流側、すなわち成膜後の被処理物11が通過する位置に配置されている。下流側冷却部23は、搬送室10aの内壁(天井壁)に、成膜室上冷却部21との間所定の間隔をあけて固定されている。下流側冷却部23は、成膜室上冷却部21と同様に、搬送機構3に沿って(具体的には、被処理物11における成膜面とは反対側の表面に沿って)二次元状に配置された配管23aを有する。下流側冷却部23は、配管23aの内部を流れる冷却液によって、成膜により温度が上昇した被処理物11を急速に冷却する。
The downstream
上流側対向冷却部24は、搬送室10a内において、搬送機構3を挟んで上流側冷却部22と対向するように配置されている。上流側対向冷却部24は、搬送室10aの内壁(底壁)に固定されている。上流側対向冷却部24は、搬送機構3に沿って(具体的には、被処理物11における成膜面に沿って)二次元状に配置された配管24aを有する。上流側対向冷却部24は、配管24aの内部を流れる冷却液によって、上流側冷却部22と共に被処理物11を成膜前に予め冷却しておく。
The upstream
下流側対向冷却部25は、搬送室10a内において、搬送機構3を挟んで下流側冷却部23と対向するように配置されている。下流側対向冷却部25は、搬送室10aの内壁(底壁)に固定されている。下流側対向冷却部25は、搬送機構3に沿って(具体的には、被処理物11における成膜面に沿って)二次元状に配置された配管25aを有する。下流側対向冷却部25は、配管25aの内部を流れる冷却液によって、成膜により温度が上昇した被処理物11を下流側冷却部23と共に急速に冷却する。
The downstream
上述した各冷却部21〜25(特に上流側冷却部22、上流側対向冷却部24)に用いられる冷却液としては、水よりも凝固点が低い液体(例えばフロリナートやガルデンなど)が好ましい。
As a cooling liquid used for each cooling part 21-25 mentioned above (especially the
ここで、図2(a)は、本実施形態における上流側冷却部22の構成を示す切欠き平面図である。この図2(a)は、図1における上流側冷却部22をZ軸上方から見た平面図を示している。また、図2(b)は、図1に示した上流側冷却部22のI−I線に沿った側面断面図である。なお、本実施形態における成膜室上冷却部21、下流側冷却部23、上流側対向冷却部24、及び下流側対向冷却部25は、図2(a)及び図2(b)に示す上流側冷却部22と同様の構成を有している。
Here, Fig.2 (a) is a notch top view which shows the structure of the
図2(a)及び図2(b)を参照すると、上流側冷却部22は、配管22aと、2枚の固定板22b及び22cとを含んで構成されている。配管22aは、板状の被処理物11の表面に沿った平面(XY平面)内に二次元状に配設されている。また、配管22aは、上流側冷却部22の内部でなるべく長く配設されるように幾重にも折れ曲がって配設されている。本実施形態では、配管22aは、配管22aの内部を流れる冷却液Cの流れの向きが搬送方向(矢印A)と交差(好ましくは直交)するように配設されている。なお、上流側冷却部22における配管22aの両端は、冷却液Cを冷却するための図示しない冷却装置(チラーユニット)に接続されている。また、配管22aは、例えば銅やアルミニウムといった熱伝導性に優れた金属材料からなることが好ましい。
Referring to FIGS. 2A and 2B, the
固定板22b及び22cは、それぞれ略矩形状の平面形状を有する板状部材である。固定板22b及び22cは、XY平面内に二次元状に配設された配管22aを、Z軸方向の両側から挟んで固定する。固定板22b及び22cは、ボルト等によって互いに締結されており、また、図示しない支柱等により搬送室10a(図1参照)の内壁面に固定されている。固定板22b及び22cは、例えば銅やアルミニウムといった熱伝導性に優れた金属材料からなることが好ましい。また、固定板22b及び22cがアルミニウムからなる場合には、その表面にアルマイト処理がなされていればより好適である。
The fixed
次に、図1を参照しながら、成膜装置1を用いた本実施形態による成膜方法について説明する。まず、主陽極4に配置されたハース41へ成膜材料Maを装着するとともに、被処理物11を保持した被処理物保持部材32を搬送機構3にセットする。そして、真空容器10内を真空に保持した後、冷却機構2の各配管21a〜25aに冷却液を導入する。
Next, the film forming method according to the present embodiment using the
続いて、接地電位にある真空容器10を挟んで、負電圧をプラズマ源5に、正電圧を主陽極4に印加して放電を生じさせ、プラズマPを生成する。プラズマPは、補助陽極6に案内されて主陽極4へ照射される。本方法では、被処理物保持部材32を搬送方向(矢印A)に搬送しつつ、このようにプラズマPを主陽極4へ照射する。プラズマPに曝された主陽極4内の成膜材料Maは、徐々に加熱される。成膜材料Maが十分に加熱されると、成膜材料Maが昇華し、成膜材料粒子Mbとなって成膜室10b内に飛散する。成膜室10b内に飛散した成膜材料粒子Mbは、成膜室10b内をZ軸方向の正方向に上昇する際、プラズマPによって活性化されてイオン化し、被処理物11に向けて飛翔する。
Subsequently, a negative voltage is applied to the
他方、被処理物11は、搬送機構3によって搬送方向(矢印A)に搬送される。そして、被処理物11が上流側冷却部22と上流側対向冷却部24との間を通過する際、配管22a及び24aを流れる冷却液により被処理物11が冷却される(予備冷却工程)。このとき、被処理物11が零度以下に冷却されるように、冷却液の温度及び被処理物11の搬送速度が設定されていることが好ましい。
On the other hand, the
続いて、被処理物11は、搬送機構3によって搬送されて成膜室10bの上方に達し、成膜室10b内を飛散している成膜材料粒子Mbに曝される。そして、主陽極4と対向する被処理物11の成膜面に、成膜室10b内に飛散した成膜材料粒子Mbのイオン化粒子が膜状に付着する。このとき、成膜材料粒子Mbのイオン化粒子の付着により被処理物11が加熱される一方、成膜室上冷却部21の配管21aを流れる冷却液により被処理物11の温度上昇が抑えられる。
Subsequently, the
被処理物11が一定速度で搬送されながら成膜材料粒子Mbに所定時間曝されることにより、被処理物11の表面に所定の厚さの膜が形成される(成膜工程)。その後、被処理物11は、搬送機構3によって搬送されて下流側冷却部23と下流側対向冷却部25との間を通過する。このとき、成膜により温度が上昇した被処理物11は、配管23a及び25aを流れる冷却液によって急速に冷却される(成膜後冷却工程)。こうして、被処理物11の表面に所望の膜が形成される。
A film having a predetermined thickness is formed on the surface of the object to be processed 11 by being exposed to the film forming material particles Mb for a predetermined time while being conveyed at a constant speed (film forming process). Thereafter, the
以上に説明した本実施形態の成膜装置1及び成膜方法により得られる効果は次のとおりである。本実施形態の成膜装置1及び成膜方法においては、上述したように、冷却機構2が、成膜室10b上に配置された成膜室上冷却部21に加え、更に成膜室上冷却部21の上流側に配置された上流側冷却部22を含んで構成されている。そして、被処理物11の表面に成膜が開始される前に被処理物11を予め冷却し、且つ成膜中においても被処理物11を冷却している。
The effects obtained by the
ここで、図3に示すグラフG1は、本実施形態のように被処理物11の表面に成膜が開始される前に被処理物11を予め冷却しておき、且つ成膜中においても被処理物11を冷却する場合の被処理物11の温度変化の一例を示すグラフである。なお、図3においては、縦軸が被処理物11の温度を、横軸が搬送開始後の経過時間をそれぞれ示している。また、図3には、比較のため、成膜中にのみ冷却を行う従来の成膜方法における被処理物11の温度変化の一例を示すグラフG2も併せて示している。
Here, a graph G1 shown in FIG. 3 shows that the object to be processed 11 is cooled in advance before the film formation is started on the surface of the
図3を参照すると、本実施形態の成膜装置1及び成膜方法(グラフG1)では、まず、上流側冷却部22及び上流側対向冷却部24によって被処理物11の温度が初期温度T0から温度T1(≦0℃)まで低下する。そして、成膜室10b上において、被処理物11の温度が温度T1からΔT上昇し、温度T2(>0℃)となる。なお、このときの温度上昇幅ΔTは、成膜材料粒子Mbの付着により被処理物11に与えられる熱量と、成膜室上冷却部21により吸収される熱量との差によって定まる。その後、下流側冷却部23及び下流側対向冷却部25によって被処理物11が温度T2から初期温度T0付近まで急速に冷却される。
Referring to FIG. 3, in the
他方、成膜中にのみ冷却する従来の方法(グラフG2)では、初期温度T0の状態から成膜が開始され、被処理物の温度が初期温度T0からΔT上昇して温度T3(>T2)となる。そして、成膜後、被処理物は自然放熱により徐々に冷却される。 On the other hand, in the conventional method (graph G2) in which cooling is performed only during film formation, film formation is started from the state of the initial temperature T 0 , and the temperature of the object to be processed increases by ΔT from the initial temperature T 0, and the temperature T 3 ( > T 2 ). After the film formation, the object to be processed is gradually cooled by natural heat dissipation.
このように、被処理物11の表面に成膜が開始される前に被処理物11を予め冷却しておくことにより、成膜室10b上にのみ冷却部が設けられる(成膜中にのみ冷却する)場合と比較して、成膜時の温度上昇(最高到達温度)をより低く抑えることができる。従って、上記した成膜装置1及び成膜方法によれば、従来のように被処理物の温度上昇を低く抑えるために成膜に長時間を掛ける必要がなくなり、低温での成膜を効率よく行うことができる。
Thus, by cooling the object to be processed 11 in advance before the film formation is started on the surface of the object to be processed 11, a cooling unit is provided only on the film forming chamber 10b (only during film formation). Compared with the case of cooling), the temperature rise (maximum temperature reached) during film formation can be further suppressed. Therefore, according to the
また、本実施形態のように、冷却機構2は、搬送機構3を挟んで上流側冷却部22と対向するように配置された上流側対向冷却部24を有することが好ましい。上流側冷却部22に加え、上流側対向冷却部24によって被処理物11を更に冷却することにより、被処理物11の表面に成膜が開始される前に被処理物11をより低温まで冷却できる。
Further, as in the present embodiment, the
また、本実施形態のように、冷却機構2は、搬送方向(矢印A)における成膜室上冷却部21の下流側に配置された下流側冷却部23を有することが好ましい。これにより、成膜後の被処理物11の温度をより早く下げることができるので、成膜後の膜や被処理物11に対する温度上昇による影響(例えば、ZnO膜の結晶化や有機EL層の破壊など)を更に抑制できる。
Moreover, it is preferable that the
また、本実施形態のように、零度よりも低い凝固点を有するフロリナートやガルデンといった液体を冷却液として用いるとともに、被処理物11に対して成膜が開始される前に、被処理物11の表面温度が零度以下となるように上流側冷却部22によって被処理物11を冷却することが好ましい。これにより、冷却液として例えば水を用いる場合と比較して、成膜開始前に被処理物11をより低温まで冷却できるので、成膜時の温度上昇(最高到達温度)を更に低く抑えることができる。
Further, as in this embodiment, a liquid such as Fluorinert or Galden having a freezing point lower than zero is used as a cooling liquid, and before the film formation on the
(第1の変形例)
図4(a)及び図4(b)は、上記実施形態による成膜装置1の第1変形例として、それぞれ冷却部26及び27の構成を示す平面図である。なお、冷却部26や冷却部27の形態は、上記実施形態の各冷却部21〜25のうちいずれの冷却部に適用されてもよく、また、各冷却部21〜25のうち任意の複数の冷却部に適用されてもよい。
(First modification)
FIG. 4A and FIG. 4B are plan views showing configurations of cooling
図4(a)を参照すると、冷却部26は、配管26a〜26cを含んで構成されている。配管26a〜26cは、板状の被処理物11の表面に沿った平面(XY平面)内に二次元状に配設されている。このうち、配管26aは、被処理物11の表面に沿ったY軸方向における冷却部26の一端に高密度に配設されている。また、配管26bは、Y軸方向における冷却部26の他端に高密度に配設されている。そして、配管26cは、Y軸方向における冷却部26の中央付近に低密度に配設されている。すなわち、冷却部26においては、Y軸方向における両端部付近に配管が偏って配設されることにより、冷却部26の両端付近における冷却能力が、中心付近における冷却能力に対して相対的に高められている。
Referring to FIG. 4A, the cooling
また、図4(b)を参照すると、冷却部27は、配管27a〜27cを含んで構成されている。配管27a〜27cは、板状の被処理物11の表面に沿った平面(XY平面)内に二次元状に配設されている。このうち、配管27aは、被処理物11の表面に沿ったX軸方向(搬送方向A)における冷却部27の一端に高密度に配設されている。また、配管27bは、X軸方向における冷却部27の他端に高密度に配設されている。そして、配管27cは、X軸方向における冷却部27の中央付近に低密度に配設されている。すなわち、冷却部27においては、X軸方向における両端部付近に配管が偏って配設されることにより、冷却部27の両端付近における冷却能力が、中心付近における冷却能力に対して相対的に高められている。
Moreover, referring to FIG. 4B, the cooling
一般的に、冷却部において配管が一様に配設されると、冷却部の中心付近の冷却能力が端部付近の冷却能力よりも高まる傾向がある。これに対して、本変形例の冷却部26または27のように配管が冷却部の両端に偏って配設されることにより、冷却部の冷却能力を中心付近と端部付近とで一様にできるので、被処理物11を一様な温度分布で冷却できる。
Generally, when the pipes are uniformly arranged in the cooling section, the cooling capacity near the center of the cooling section tends to be higher than the cooling capacity near the end. On the other hand, the cooling capacity of the cooling part is made uniform near the center and near the end by arranging the pipes so as to be biased at both ends of the cooling part as in the cooling
また、この作用は、冷却部26及び27を組み合わせて用いることにより一層効果的となる。すなわち、冷却部26及び27のうちいずれか一方の形態が上流側冷却部22(または下流側冷却部23)に適用された場合には、上流側対向冷却部24(または下流側対向冷却部25)に冷却部26及び27のうち他方の形態が適用されることが好ましい。ここで、図5は、冷却部26及び27が互いに対向配置された場合における、被処理物11に対する冷却領域を示す平面図である。図5において、領域D1は冷却部26の配管26aによる強冷却領域を示しており、領域D2は冷却部26の配管26bによる強冷却領域を示しており、領域D3は冷却部26の配管26cによる弱冷却領域を示している。また、領域D4は冷却部27の配管27aによる強冷却領域を示しており、領域D5は冷却部27の配管27bによる強冷却領域を示しており、領域D6は冷却部27の配管27cによる弱冷却領域を示している。なお、図5は、各冷却領域D1〜D6が被処理物11内に収まった瞬間の状態を示しており、被処理物11は各冷却領域D1〜D6に対して相対的に搬送方向(矢印A)に移動しているものとする。
Further, this action becomes more effective when the cooling
図5に示すように、冷却部26及び27を組み合わせて用いることにより、強冷却領域D1、D2、D4、及びD5を組み合わせて環状の強冷却領域を構成できるので、冷却部26及び27それぞれの端部における冷却能力を互いに補うことができる。更に、冷却部26及び27において最も冷却能力が低い四隅付近では、互いの強冷却領域が重なっており、被処理物11を強く冷却できる。従って、被処理物11を更に一様な温度分布で冷却できる。
As shown in FIG. 5, by using the cooling
(第2の変形例)
図6は、上記実施形態による成膜装置1の第2変形例として、成膜装置1aの構成を示す側面断面図である。本変形例における成膜装置1aと上記実施形態における成膜装置1との相違点は、冷却機構の構成である。すなわち、本変形例における冷却機構28の成膜室上冷却部28a、上流側冷却部28b、及び下流側冷却部28cは、互いに一体に構成されている。
(Second modification)
FIG. 6 is a side sectional view showing a configuration of a
成膜室上冷却部28aは、搬送室10a内における成膜室10b上に配置され、配管28fの内部を流れる冷却液によって成膜中の被処理物11を冷却する。上流側冷却部28bは、搬送方向(矢印A)における成膜室上冷却部28aの上流側に配置され、配管28gの内部を流れる冷却液によって、被処理物11を成膜前に予め冷却する。下流側冷却部28cは、搬送方向(矢印A)における成膜室上冷却部28aの下流側に配置され、配管28hの内部を流れる冷却液によって、成膜により温度が上昇した被処理物11を急速に冷却する。
The film forming chamber
成膜室上冷却部28aの配管28f、上流側冷却部28bの配管28g、及び下流側冷却部28cの配管28hは、それぞれ独立して配設されてもよく、或いは互いに接続された状態で一本の配管として配設されてもよい。また、本変形例では各冷却部28a〜28cが互いに一体に構成されているが、これらの冷却部28a〜28cのうち上流側冷却部28bまたは下流側冷却部28cが他の冷却部との間に間隔をあけて配置されてもよい。
The
本変形例における上流側対向冷却部28d及び下流側対向冷却部28eは、それぞれ上記実施形態における上流側対向冷却部24及び下流側対向冷却部25と同様の構成を有する。すなわち、上流側対向冷却部28dは、搬送機構3を挟んで上流側冷却部28bと対向するように配置されており、配管28iの内部を流れる冷却液によって、上流側冷却部28bと共に被処理物11を成膜前に予め冷却する。また、下流側対向冷却部28eは、搬送機構3を挟んで下流側冷却部28cと対向するように配置されており、配管28jの内部を流れる冷却液によって、成膜により温度が上昇した被処理物11を下流側冷却部28cと共に急速に冷却する。
The upstream
本発明に係る冷却機構では、本変形例のように成膜室上冷却部28aと上流側冷却部28bとが互いに一体に構成されていてもよい。このような構成によっても、被処理物11の表面に成膜が開始される前に被処理物11を予め冷却しておくことができるので、成膜時の温度上昇(最高到達温度)を低く抑えることができる。
In the cooling mechanism according to the present invention, the film forming chamber
本発明による成膜装置及び成膜方法は、上記した実施形態及び変形例に限られるものではなく、他に様々な変形が可能である。例えば、上記実施形態及び変形例では本発明の構成をイオンプレーティング装置に適用しているが、本発明の構成はこれ以外にも例えば真空蒸着装置やスパッタ装置などの様々な物理蒸着装置に適用できる。 The film forming apparatus and the film forming method according to the present invention are not limited to the above-described embodiments and modifications, and various other modifications are possible. For example, in the above embodiment and the modification, the configuration of the present invention is applied to an ion plating apparatus. However, the configuration of the present invention is applied to various physical vapor deposition apparatuses such as a vacuum vapor deposition apparatus and a sputtering apparatus. it can.
1…成膜装置、2…冷却機構、3…搬送機構、4…主陽極、5…プラズマ源、6…補助陽極、6a…コイル、6b…永久磁石、10…真空容器、10a…搬送室、10b…成膜室、10c…プラズマ口、10d,10e…ガス供給口、10f…排気口、11…被処理物、21…成膜室上冷却部、21a〜25a,26a,26b,27a,27b…配管、22…上流側冷却部、22b…固定板、23…下流側冷却部、24…上流側対向冷却部、25…下流側対向冷却部、26,27…冷却部、31…搬送ローラ、32…被処理物保持部材、41…ハース、A…搬送方向、C…冷却液、Ma…成膜材料、Mb…成膜材料粒子、P…プラズマ。
DESCRIPTION OF
Claims (9)
前記成膜材料を飛散させるための成膜室、及び該成膜室上に配置され所定の搬送方向に延びる搬送室を含む真空容器と、
前記搬送室内に設けられ、前記被処理物を前記搬送方向に搬送する搬送機構と、
前記搬送室内において前記搬送機構に沿って設けられ、前記被処理物を冷却する冷却機構と
を備え、
前記冷却機構は、前記成膜室上に配置された成膜室上冷却部、及び前記搬送方向における前記成膜室上冷却部の上流側に配置された上流側冷却部を含んで構成されていることを特徴とする、成膜装置。 A film forming apparatus for forming a film by scattering a film forming material and attaching it to an object to be processed,
A vacuum chamber including a film forming chamber for scattering the film forming material, and a transfer chamber disposed on the film forming chamber and extending in a predetermined transfer direction;
A transport mechanism that is provided in the transport chamber and transports the workpiece in the transport direction;
A cooling mechanism that is provided along the transfer mechanism in the transfer chamber and that cools the workpiece.
The cooling mechanism includes a film forming chamber upper cooling unit disposed on the film forming chamber, and an upstream cooling unit disposed on the upstream side of the film forming chamber upper cooling unit in the transport direction. A film forming apparatus characterized by comprising:
前記成膜室上冷却部及び前記上流側冷却部のうち少なくとも一つの前記冷却部における前記配管が、前記搬送機構に沿って二次元状に配置されるとともに、所定方向における当該冷却部の両端に偏って配置されていることを特徴とする、請求項1〜3のいずれか一項に記載の成膜装置。 The cooling mechanism has a pipe for cooling the object to be processed by a coolant flowing inside,
The piping in at least one of the cooling units of the film forming chamber upper cooling unit and the upstream cooling unit is two-dimensionally arranged along the transport mechanism, and at both ends of the cooling unit in a predetermined direction. The film forming apparatus according to claim 1, wherein the film forming apparatus is biased.
前記上流側冷却部の前記配管が、第1の方向における前記上流側冷却部の両端に偏って配置されており、前記上流側対向冷却部の前記配管が、前記第1の方向と交差する第2の方向における前記上流側対向冷却部の両端に偏って配置されていることを特徴とする、請求項5に記載の成膜装置。 The cooling mechanism has a pipe for cooling the object to be processed by a coolant flowing inside,
The piping of the upstream cooling unit is disposed at both ends of the upstream cooling unit in the first direction, and the piping of the upstream facing cooling unit intersects the first direction. The film forming apparatus according to claim 5, wherein the film forming apparatus is disposed at both ends of the upstream facing cooling section in the direction of 2.
前記被処理物に対して成膜が開始される前に、前記被処理物を前記搬送方向に搬送しつつ前記被処理物を冷却する予備冷却工程と、
前記被処理物を冷却しつつ前記被処理物に対して成膜を行う成膜工程と
を備えることを特徴とする、成膜方法。 A film forming method for forming a film by dispersing a film forming material and adhering the film forming material to the object to be processed while conveying the object to be processed in a predetermined conveying direction,
A preliminary cooling step for cooling the object to be processed while transporting the object to be processed in the transport direction before film formation is started on the object to be processed;
And a film forming step of forming a film on the object to be processed while cooling the object to be processed.
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