JP2009138240A - Film-forming method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、プラズマCVDによる基板への成膜に関し、詳しくは、成膜中に電極のクリーニングを行なうことができ、長期の連続的な成膜を安定して行なうことができる成膜方法に関する。 The present invention relates to film formation on a substrate by plasma CVD. More specifically, the present invention relates to a film formation method capable of cleaning an electrode during film formation and stably performing long-term continuous film formation.
光学素子の製造、光学素子に用いられる防湿膜や保護膜の製造、半導体装置の製造、薄膜太陽電池の製造等に、プラズマCVDによる薄膜形成が利用されている。 Thin film formation by plasma CVD is used for manufacturing optical elements, manufacturing moisture-proof films and protective films used for optical elements, manufacturing semiconductor devices, and manufacturing thin-film solar cells.
プラズマCVDによって、効率良く、高い生産性を確保して成膜を行なうためには、長尺な基板に連続的に成膜を行なうのが好ましい。
このような成膜方法を実施する設備として、長尺な基板(ウェブ状の基板)をロール状に巻回してなる供給ロールと、成膜済の基板をロール状に巻回する巻取りロールとを用いる、いわゆるロール・ツー・ロールの成膜装置が知られている。このロール・ツー・ロールの成膜装置は、プラズマCVDによって基板に成膜を行なう成膜室を通過する所定の経路で、供給ロールから巻取りロールまで長尺な基板を挿通し、供給ロールからの基板の送り出しと、巻取りロールによる成膜済基板の巻取りとを同期して行いつつ、成膜室において、搬送される基板に連続的に成膜を行なう。
In order to efficiently perform film formation by plasma CVD while ensuring high productivity, it is preferable to perform film formation continuously on a long substrate.
As equipment for carrying out such a film forming method, a supply roll formed by winding a long substrate (web-shaped substrate) in a roll shape, and a winding roll for winding a film-formed substrate in a roll shape, A so-called roll-to-roll film forming apparatus is known. This roll-to-roll film forming apparatus inserts a long substrate from a supply roll to a take-up roll through a predetermined path that passes through a film formation chamber for forming a film on a substrate by plasma CVD. The film is continuously formed on the transported substrate in the film forming chamber while the substrate is fed out and the film-formed substrate is taken up by the take-up roll in synchronization.
ところで、プラズマCVDでは、通常、反応ガスをプラズマ励起させるための電極が、成膜系内(成膜空間内)に位置している。そのため、基板のみならず、電極にも膜が付着してしまう。
前述のようなロール・ツー・ロールの成膜装置では、長尺な基板にプラズマCVDによって連続的に成膜を行なう。そのため、成膜を続けていると、電極には、次第に膜が付着/堆積していく。電極に堆積した膜(付着物)は、いずれは剥がれ落ちてパーティクルとなってしまい、基板等を汚染してしまう可能性もある。
そのため、ロール・ツー・ロールの成膜装置では、適正な製品を製造するために、適度なタイミングで電極のクリーニング(清掃)を行い、付着/堆積した膜を除去する必要が生じてしまう。
By the way, in plasma CVD, an electrode for plasma-exciting a reaction gas is usually located in a film forming system (in a film forming space). Therefore, the film adheres not only to the substrate but also to the electrode.
In the roll-to-roll film forming apparatus as described above, film formation is continuously performed on a long substrate by plasma CVD. Therefore, when the film formation is continued, the film gradually adheres / deposits on the electrode. The film (adhered matter) deposited on the electrode eventually peels off and becomes particles, which may contaminate the substrate and the like.
Therefore, in the roll-to-roll film forming apparatus, in order to manufacture an appropriate product, it becomes necessary to clean the electrode at an appropriate timing and remove the adhered / deposited film.
このようなプラズマCVDにおける電極のクリーニングのために、各種の提案が行なわれている。
例えば、特許文献1には、プラズマCVD装置において、高周波電極を電極板と電極本体とに分けて、電極板に第1の孔を、電極板本体に前記第1の孔に対応する第2の孔を、それぞれ設けると共に、第1の孔に挿通して第2の孔に嵌合する装着ピンを用いて、電極板を電本体に装着するプラズマCVD装置(薄膜形成装置)が開示されている。
また、特許文献2には、基板の幅方向に長尺な棒電極と、基板の幅方向両側に配置された棒電極のクリーニング手段(汚れ除去手段)と、棒電極を長手方向(基板幅方向)に移動する移動機構とを有し、成膜中に、移動機構によって棒電極を移動することにより、基板から外れた領域で棒電極のクリーニングを行なうプラズマCVD装置(薄膜形成装置)が開示されている。
Various proposals have been made for cleaning electrodes in such plasma CVD.
For example, in Patent Document 1, in a plasma CVD apparatus, a high-frequency electrode is divided into an electrode plate and an electrode body, a first hole is formed in the electrode plate, and a second hole corresponding to the first hole is formed in the electrode plate body. A plasma CVD apparatus (thin film forming apparatus) is disclosed in which a hole is provided, and an electrode plate is mounted on an electric body using a mounting pin that is inserted into the first hole and fitted into the second hole. .
Further, Patent Document 2 discloses a rod electrode that is long in the width direction of the substrate, a rod electrode cleaning unit (dirt removal unit) disposed on both sides of the substrate in the width direction, and a bar electrode in the longitudinal direction (substrate width direction). And a plasma CVD apparatus (thin film forming apparatus) for cleaning the bar electrode in a region removed from the substrate by moving the bar electrode by the moving mechanism during film formation. ing.
特許文献1に開示されるプラズマCVD装置によれば、装着ピンを用いた簡易な作業で、電極板の脱着を行なうことができ、電極清掃作業の時間短縮や作業効率の向上、装置可動効率の向上等を図ることができる。
しかしながら、電極をクリーニングするためには、真空チャンバを真空ブレーク(大気開放)して、電極板を取り外す必要があるので、メンテナンスのための装置の停止時間が長くなってしまう。また、ロール・ツー・ロールの装置では、電極板への膜の堆積量が限界を超えた場合には、供給ロールに巻回された全ての基板への成膜を終了する前に、成膜を停止して電極のクリーニングを行なう必要がある。さらに、供給ロールの基板が終了する前に電極のクリーニングを行なう場合には、真空チャンバ内に基板が存在する状態で真空ブレークする必要があるので、この際に電極や真空チャンバ内壁に付着/堆積した膜が剥離してパーティクルとなって舞い上がり、基板を汚染してしまう可能性もある。
According to the plasma CVD apparatus disclosed in Patent Document 1, the electrode plate can be attached and detached with a simple operation using a mounting pin, the time for electrode cleaning work is improved, the work efficiency is improved, and the apparatus movable efficiency is improved. Improvements can be made.
However, in order to clean the electrode, it is necessary to break the vacuum chamber (open to the atmosphere) and remove the electrode plate, so that the stop time of the apparatus for maintenance becomes long. Also, in the roll-to-roll apparatus, if the film deposition amount on the electrode plate exceeds the limit, the film formation is completed before the film formation on all the substrates wound around the supply roll is completed. And the electrode needs to be cleaned. Further, when the electrode is cleaned before the substrate of the supply roll is finished, it is necessary to break the vacuum in a state where the substrate exists in the vacuum chamber. At this time, adhesion / deposition to the electrode and the inner wall of the vacuum chamber is necessary. The peeled film peels off and rises as particles, which may contaminate the substrate.
他方、特許文献2に開示されるプラズマCVD装置によれば、成膜中に(棒)電極のクリーニングが可能であり、ロール・ツー・ロールの装置であっても、電極の汚れに起因する成膜の停止をすることなく、供給ロールの基板が終了するまで連続的にプラズマCVDによる成膜を行なうことができる。
その半面、特許文献2に開示される装置では、機械的な方法で電極に付着した膜を除去して、除去した膜を吸引によってチャンバ外に排出するので、大気圧近傍の環境でしか使用することができず、真空でのプラズマCVDに利用できないため、非常に用途が限られてしまう。
On the other hand, according to the plasma CVD apparatus disclosed in Patent Document 2, the (rod) electrode can be cleaned during the film formation, and even in a roll-to-roll apparatus, the formation due to the contamination of the electrode is possible. Without stopping the film, it is possible to continuously perform film formation by plasma CVD until the substrate of the supply roll is completed.
On the other hand, in the apparatus disclosed in Patent Document 2, the film attached to the electrode is removed by a mechanical method, and the removed film is discharged out of the chamber by suction. Therefore, the apparatus is used only in an environment near atmospheric pressure. It cannot be used for plasma CVD in a vacuum, and its application is very limited.
本発明の目的は、前記従来技術の問題点を解決することにあり、長尺な基板をロール状に巻回してなる供給ロールから基板を送り出して、基板を搬送しつつ連続的にプラズマCVDによる成膜を行い、成膜を終了した基板をロール状に巻回する、プラズマCVDによるロール・ツー・ロールの成膜において、長尺な基板に連続的に成膜を行いつつ、成膜の停止や真空ブレークを行することなく電極のクリーニングを行なうことができ、供給ロールの基板が終了するまで、電極への膜の付着/堆積に起因して成膜を停止することなく、連続して成膜を行なうことができる成膜方法を提供することにある。 An object of the present invention is to solve the above-mentioned problems of the prior art, by feeding a substrate from a supply roll formed by winding a long substrate into a roll shape, and continuously performing plasma CVD while conveying the substrate. In roll-to-roll film formation by plasma CVD, the substrate after film formation is wound in a roll shape, while film formation is continuously performed on a long substrate, film formation is stopped The electrode can be cleaned without performing a vacuum break, and the film formation can be continuously performed without stopping the film formation due to the adhesion / deposition of the film to the electrode until the substrate of the supply roll is finished. An object of the present invention is to provide a film forming method capable of forming a film.
前記目的を達成するために、本発明の成膜方法は、ロール状に巻回された長尺な基板を送り出して、基板を搬送しつつプラズマCVDによって連続的に成膜を行い、成膜された長尺な基板をロール状に巻回するに際し、電極のクリーニング手段を有する互いに独立した成膜部を、基板の搬送経路に対応して基板の搬送方向に複数配列すると共に、前記基板への成膜中に、所定のタイミングで、少なくとも1つの前記成膜部における成膜を停止すると共に、停止していない成膜部における成膜条件を変更して所定の成膜レートを維持し、さらに、前記成膜を停止した成膜部は、他の空間と気密に分離して前記クリーニング手段によって電極のクリーニングを行なうことを特徴とする成膜方法を提供する。 In order to achieve the above object, the film forming method of the present invention sends out a long substrate wound in a roll and continuously forms the film by plasma CVD while transporting the substrate. When winding a long substrate in a roll shape, a plurality of independent film forming units having electrode cleaning means are arranged in the substrate transport direction corresponding to the substrate transport path, and During film formation, the film formation in at least one of the film formation units is stopped at a predetermined timing, the film formation conditions in the film formation unit that is not stopped are changed to maintain a predetermined film formation rate, and The film formation unit that stopped the film formation is separated from other spaces in an airtight manner and performs cleaning of the electrode by the cleaning means.
このような本発明の成膜方法において、前記所定の成膜レートを維持するための成膜条件の変更が、基板の搬送速度の変更であるのが好ましく、また、前記クリーニング手段が、クリーニングガスの導入手段と、前記電極への高周波電力の投入手段であるのが好ましく、また、前記クリーニング手段が、前記成膜部とは別の空間で生成されたラジカルの導入手段であるのが好ましく、さらに、個々の成膜部毎に、独立して真空度が調整可能であるのが好ましい。 In such a film forming method of the present invention, it is preferable that the change in the film forming conditions for maintaining the predetermined film forming rate is a change in the substrate transport speed, and the cleaning means includes a cleaning gas. It is preferable that the high-frequency power is introduced to the electrode, and the cleaning means is preferably a means for introducing radicals generated in a space different from the film forming unit, Furthermore, it is preferable that the degree of vacuum can be adjusted independently for each film forming unit.
上記構成を有する本発明は、供給ロールから基板を送り出して、成膜室において基板を搬送しつつ連続的にプラズマCVDによる成膜を行い、成膜した基板をロール状に巻回する、ロール・ツー・ロールのプラズマCVDによる成膜において、基板にプラズマCVDによる成膜を行なうと共に、電極(あるいはさらに内壁等のその他の領域)のクリーニング手段を有する成膜部を、基板の搬送方向に配列して、複数、設け、かつ、各成膜部を密閉(各成膜部の成膜空間を他の空間と(略)気密に密閉)する密閉手段を設ける。
本発明の成膜方法においては、このような構成の成膜装置を用い、通常は全ての成膜部を用いて成膜を行なうが、成膜中に、所定のタイミングで、少なくとも1つの成膜部の成膜を停止し、前記密閉手段で密閉して、この成膜部の電極をクリーニング手段でクリーニング(付着物を除去)する。また、いずれかの成膜部の成膜を停止した場合には、基板搬送速度の低減、反応ガス量の増加、高周波電力の向上など、成膜を行なっている成膜部における成膜条件を変更し、所定の成膜レートを確保する。
In the present invention having the above-described configuration, the substrate is fed out from the supply roll, continuously formed by plasma CVD while transporting the substrate in the film forming chamber, and the formed substrate is wound into a roll. In film formation by two-roll plasma CVD, film formation by plasma CVD is performed on the substrate, and a film formation unit having cleaning means for electrodes (or other regions such as the inner wall) is arranged in the substrate transport direction. And a plurality of sealing means for sealing each film forming unit (sealing film forming space of each film forming unit is (substantially) hermetically sealed with other space).
In the film forming method of the present invention, the film forming apparatus having such a configuration is used and the film forming is normally performed using all the film forming units. However, at least one film forming unit is formed at a predetermined timing during film forming. The film formation is stopped, the film is sealed by the sealing means, and the electrode of the film formation part is cleaned (removes deposits) by the cleaning means. In addition, when film formation in any of the film formation units is stopped, the film formation conditions in the film formation unit performing film formation such as reduction of the substrate transfer speed, increase of the reaction gas amount, improvement of high-frequency power, etc. Change to ensure a predetermined film formation rate.
従って、本発明によれば、成膜を連続的に行いつつ、電極への膜の付着/堆積の状態などに応じて、適宜、各成膜部の電極のクリーニングを行なうことができる。
すなわち、本発明によれば、ロール・ツー・ロールのプラズマCVDによる成膜において、長尺な基板に連続的に成膜を行いつつ、成膜の停止や真空ブレークを行することなく電極のクリーニングを行なうことができ、供給ロールの基板が終了するまで、電極への膜の付着/堆積に起因して成膜を停止することなく、目的とする所定の成膜レートで、連続して成膜を行なうことができる。
Therefore, according to the present invention, the electrodes of the respective film forming portions can be appropriately cleaned according to the state of adhesion / deposition of the film to the electrode while continuously forming the film.
That is, according to the present invention, in film formation by roll-to-roll plasma CVD, the film is continuously formed on a long substrate, and the electrode is cleaned without stopping the film formation or performing a vacuum break. Until the substrate of the supply roll is completed, the film formation is continuously performed at the target predetermined film formation rate without stopping the film formation due to the adhesion / deposition of the film to the electrode. Can be performed.
そのため、本発明によれば、電極に堆積した膜に起因するパーティクル等の悪影響を受けることなく、非常に長尺な基板に、成膜を停止することなく連続して形成することができ、パーティクルによる汚染を好適に抑制した高品質の膜を形成した製品を、高い生産性および生産効率で製造することができる。 Therefore, according to the present invention, particles can be continuously formed on a very long substrate without being adversely affected by particles or the like caused by the film deposited on the electrodes without stopping film formation. A product in which a high-quality film in which contamination due to water is suitably suppressed can be produced with high productivity and production efficiency.
以下、本発明の成膜方法について、添付の図面に示される好適実施例を基に、詳細に説明する。 Hereinafter, the film forming method of the present invention will be described in detail based on a preferred embodiment shown in the accompanying drawings.
図1に、本発明の成膜方法を実施する成膜装置の一例の概念図を示す。
図1に示す成膜装置10は、光学素子の製造、光学素子等に用いられる防湿膜(ガスバリアフィルム)の製造、光学素子等に用いられる保護膜の製造、半導体装置の製造、薄膜太陽電池の製造等に利用される、長尺な基板Z(ウェブ状の基板Z)に連続で成膜を行なう装置である。
FIG. 1 shows a conceptual diagram of an example of a film forming apparatus for performing the film forming method of the present invention.
A
この成膜装置10は、一例として、基板Zを供給する供給室12と、プラズマCVDによって基板Zに連続的に成膜を行なう成膜室14と、成膜済の基板Zを巻き取る巻取り室16とを有して構成される。成膜装置10においては、供給室12から成膜室14を経て巻取り室16に至る所定の経路で基板Zを通して(挿通して)、供給室12から、成膜室14を経て巻取り室16に至る基板Zの搬送(長手方向への基板Zの搬送)を行いつつ、成膜室14において基板Zに連続的に成膜を行なう。
As an example, the
供給室12は、長尺な基板Zを供給する部位であり、供給ロール20と、ガイドローラ22とを有する。
供給ロール20は、長尺な基板Zを中心軸24にロール状に巻回してなるものである。この供給ロール20は、中心軸24が支軸(図示省略)に軸支されて供給室12の所定位置に装填され、基板Zを巻き戻す方向(図示例においては、時計回り(矢印r方向))に回転されて、基板Zを連続的に送り出す。
ガイドローラ22は基板Zを所定の搬送経路で成膜室14に案内する、公知のガイドローラである。成膜装置10において、ガイドローラ22は、駆動ローラでも従動ローラでもよい。供給室12において、ガイドローラ22は、基板Zの張力を調整するテンションローラとして作用するローラであってもよく、あるいは、別途、テンションローラを設けてもよい。
The
The
The
なお、本発明において、成膜をする基板Zには、特に限定は無く、PETフィルム等の各種の樹脂フィルム、アルミニウムシートなどの各種の金属シート等、プラズマCVDによる成膜が可能な各種の基板が、全て利用可能である。 In the present invention, the substrate Z on which the film is formed is not particularly limited, and various substrates that can be formed by plasma CVD, such as various resin films such as PET films, various metal sheets such as aluminum sheets, and the like. But all are available.
他方、巻取り室16は、成膜室14において表面に成膜(薄膜を形成)された長尺な基板Z(シート材(フィルム材))を巻取る部位であり、巻取り軸28と、ガイドローラ30とを有する。
巻取り軸28は、成膜された基板Zをロール状に巻き取るものであって、図示しない駆動源によって基板Zを巻き取る方向(図示例においては、時計回り(矢印r方向))に回転されて、成膜済の基板Zを巻き取る。
ガイドローラ30は、先のガイドローラ22と同様、成膜室14から搬送された基板Zを、所定の搬送経路で巻取りローラ28に案内する、公知のガイドローラである。なお、先のガイドローラ22と同様、ガイドローラ30も、駆動ローラでも従動ローラでもよく、また、テンションローラとして作用してもよく、さらに、巻取り室16が、別途、テンションローラを有してもよい。
On the other hand, the winding
The take-up
The
図示例において、長尺な基板Zは、供給ロール20から送り出されてスリット12aから成膜室14に搬入され、成膜室14における所定の搬送経路を経て、スリット16aから巻取り室16に搬入されて巻取り軸28に巻回される、所定の搬送経路を挿通される。
成膜装置10は、この状態で、前述のように、供給室12からの基板Zの供給(すなわち供給ロール20からの基板Zの送り出し)、および、巻取り室16における成膜済の基板Zの巻取り(すなわち巻取り軸28での基板Zの巻取り)を同期して行いながら、成膜室14において、基板Zを長手方向に搬送しつつ、基板ZにプラズマCVDによって連続的に成膜を行なう。
従って、供給ロール20および巻取り軸28は、線速が等しくなるように図示しない駆動源によって回転される。あるいは、供給ロール20には駆動源を設けずに従動として、供給ロール20から基板Zを引き出すような構成としてもよい。
In the illustrated example, a long substrate Z is fed out from a
In this state, the
Accordingly, the
図示例の成膜装置10において、スリット12aおよびスリット16aは、共に、基板Zが妨害されることなく通過可能なギリギリの幅および長さのスリットであり、必要に応じて、隣接する部屋を略気密に分離するためのローラ対等の気密保持部材が設けられている。成膜装置10においては、これにより、成膜室14と、供給室12および巻取り室16とを、略気密に分離している。
そのため、図示例において、供給室12および巻取り室16には、真空ポンプ等の真空排気手段が設けられていない(真空排気手段に接続されていない)。
しかしながら、本発明は、これに限定はされず、必要に応じて、供給室12および巻取り室16にも、真空排気手段を設け、両室内を所定の真空度を保つようにしてもよい。
In the
Therefore, in the illustrated example, the
However, the present invention is not limited to this, and if necessary, the
成膜室14は、基板Zを搬送しつつ、基板Zの表面にプラズマCVDによって連続的に成膜を行なう部位で、ドラム32と、ガイドローラ34および36と、第1成膜部38、第2成膜部40、および第3成膜部42の3つの成膜部と、シャッタ46と、排気手段48と、制御部50とを有して構成される。
なお、成膜室14は、例えばステンレスなど、各種の真空成膜装置の真空チャンバで利用されている材料を用いて構成すればよい。
The
Note that the
ドラム32は、基板Zの搬送方向と直交する方向(基板Zの幅方向)に回転軸を有する円筒状のドラムで、側面の所定領域に基板Zを巻き掛けて所定の速度で回転することにより、成膜室14内の所定位置(成膜位置)に位置しつつ、基板Zを長手方向に搬送する。
図示例において、ドラム32は接地(アース)されている。すなわち、図示例においては、ドラム32は、後述する3つの成膜部の電極56の対向電極として作用する。
なお、本発明は、ドラム32を接地する構成に限定はされず、ドラム32を電源に接続して、電極としても作用可能な構成としてもよい。また、好ましくは、ドラム32は温度調整手段を有しており、プラズマCVDによる成膜中に、裏面(非成膜面)から、基板Zを冷却(もしくは加熱)する。
The
In the illustrated example, the
The present invention is not limited to the configuration in which the
ガイドローラ34および36は、供給室12から搬送された基板Zを案内して、ドラム32の側面の所定領域に巻き掛け、さらに、ドラム32から巻取り室16に搬送する、ガイドローラである。すなわち、基板Zは、ガイドローラ34および36によって、ドラム32側面の所定領域に巻き掛けられて、所定領域に保持されつつ長手方向に搬送される。
なお、ガイドローラ34および36は、駆動ローラでも従動ローラでもよい。
The
The
排気手段48は、成膜室14内を(真空)排気して、所定の真空度にするものである。
排気手段48には、特に限定はなく、ターボポンプ、メカニカルブースターポンプ、ロータリーポンプなどの真空ポンプ、さらには、クライオコイル等の補助手段や到達真空度や排気量の調整手段等を利用する、プラズマCVD装置に用いられている公知の(真空)排気手段が、各種、利用可能である。なお、この点に関しては、後述する第1成膜部38、第2成膜部40、および第3成膜部42に配置される排気手段62も同様であり、また、前記供給室12および巻取り室16に排気手段を設ける場合も、同様である。
The exhaust means 48 exhausts (vacuum) the
The exhaust means 48 is not particularly limited, and a plasma pump that uses a vacuum pump such as a turbo pump, a mechanical booster pump, or a rotary pump, an auxiliary means such as a cryocoil, or a means for adjusting the ultimate vacuum or the exhaust amount. Various known (vacuum) exhaust means used in the CVD apparatus can be used. In this regard, the same applies to the exhaust means 62 disposed in the first
第1成膜部38、第2成膜部40、および第3成膜部42は、共に、プラズマCVDによる成膜を行なうもので、互いに独立して、成膜や後述するクリーニングを行なう。すなわち、第1成膜部38、第2成膜部40、および第3成膜部42は、互いに独立した成膜系を構成するものである。
各成膜部は、ドラム32の基板Zが巻き掛けられる領域すなわち基板Zの搬送経路に対応(対面)して、基板Zの搬送方向に(基板搬送方向の上流から下流)に、第1成膜部38、第2成膜部40、第3成膜部42の順番で配列される。
The first
Each of the film forming units corresponds to the area where the substrate Z of the
また、成膜室14の内部には、基板Zの搬送方向に配列して、成膜室14の内壁面からドラム32に向けて立設する4枚の仕切り板54a〜54dが設けられており、この4枚の仕切り板54a〜54d(ならびに、ドラム32および成膜室14の内壁面)によって、基板Zの搬送方向に配列された3つの独立した空間が形成される。言い換えれば、4枚の仕切り板54a〜54dによって仕切られて、3つの独立した空間が形成される。
第1成膜部38は仕切り板54aと54bとによって形成される空間に、第2成膜部40は仕切り板54bと54cとによって形成される空間に、第3成膜部42は仕切り板54cと54dとによって形成される空間に、それぞれ形成される。
In addition, four
The first
なお、本発明において、成膜室に配列される成膜部(電極、ガス導入手段、および、クリーニング手段を有するユニット)は、図示例の3つに限定はされず、複数であれば、2つでも、4つ以上でもよい。 In the present invention, the number of film forming units (units having an electrode, a gas introducing unit, and a cleaning unit) arranged in the film forming chamber is not limited to three in the illustrated example. One or four or more.
図示例の成膜装置10において、第1成膜部38、第2成膜部40、および第3成膜部42は、基本的に同じ構成を有するので、以下の説明は、第1成膜部38を代表例として行なう。
In the illustrated
第1成膜部38(第2成膜部40および第3成膜部42)は、前述のように、ドラム32に保持/搬送される基板Zの表面にプラズマCVDによる成膜(薄膜の形成)を行なうものである。
第1成膜部38は、電極56と、高周波電源58と、ガス供給手段60と、排気手段62とを有して構成される。
As described above, the first film forming unit 38 (the second
The first
電極56は、成膜系内すなわち仕切り板54aおよび54b(ならびに成膜室14の内壁面)によって形成される空間内(以下、成膜空間とする)において、ドラム56に対面して配置される、プラズマCVDによる成膜を行なうための平板状(あるいはドラム56の側面に平行な曲面状)の電極である。また、高周波電源58は、プラズマCVDによる成膜を行なうための高周波電力を電極56に供給する電源である。
電極56および高周波電源58には、共に限定は無く、成膜する膜や要求される成膜レート等に応じて、プラズマCVDで利用される公知のものを利用すればよい。また、高周波電源58と電極50とは、必要に応じて、インピーダンス整合をとるためのマッチングボックスを介して接続されてもよい。
The
Both the
なお、図示例の第1成膜部38(成膜装置10)において、電極56および高周波電源58は、電極56(あるいはさらに、成膜室14の内壁や仕切り板表面等)のクリーニングを行なうためのクリーニング手段としても作用する。
具体的には、第1成膜部38(第2成膜部40および第3成膜部42)は、クリーニングガスによるプラズマクリーニングを行なうものであり、成膜時のみならず、電極56のクリーニングを行なう際にも、クリーニングガスを励起してプラズマとするための高周波電力を、高周波電源58から電極56に供給する。
In the illustrated first film forming unit 38 (film forming apparatus 10), the
Specifically, the first film forming unit 38 (the second
ガス供給手段60は、成膜空間にプラズマCVDによる成膜を行なうための反応ガスを導入するもので、ガスの供給源(ガス供給源との接続手段)や流量調整手段等を有する、公知のガス導入手段である。
また、ガス供給手段60は、反応ガスのみならず、アルゴンガスや窒素ガスなどの不活性ガス等、プラズマCVDで用いられている各種のガスを、反応ガスと共に供給してもよい。また、反応ガスと、それ以外の不活性ガス等とを、別の供給手段で成膜空間に供給してもよい。
The gas supply means 60 introduces a reactive gas for performing film formation by plasma CVD into the film formation space, and has a gas supply source (connection means with the gas supply source), a flow rate adjustment means, and the like. It is a gas introduction means.
Moreover, the gas supply means 60 may supply not only the reaction gas but also various gases used in plasma CVD, such as an inert gas such as argon gas and nitrogen gas, together with the reaction gas. Moreover, you may supply reaction gas, inert gas other than that, etc. to the film-forming space by another supply means.
ここで、図示例の第1成膜部38においては、ガス供給手段60も、クリーニング手段として作用する。すなわち、ガス供給手段60は、電極56のクリーニングに行なう際には、ガス供給手段60は、反応ガスに変えて、クリーニングガスを成膜空間に導入する。
なお、本発明において、使用するクリーニングガスには、特に限定はなく、8フッ化プロパン(C3F8)や窒化フッ素(NF3)などのフッ化物ガス等、プラズマCVD装置等において、電極やチャンバ内壁面などのクリーニングガスとして用いられている全てのガスが利用可能である。
Here, in the illustrated first
In the present invention, the cleaning gas to be used is not particularly limited. Fluoride gas such as octafluoropropane (C 3 F 8 ) and fluorine nitride (NF 3 ), etc. Any gas used as a cleaning gas for the inner wall surface of the chamber can be used.
なお、本発明においては、反応ガスとクリーニングガスとを、同じガス供給手段から成膜空間に供給するのに限定はされず、反応ガスとクリーニングガスとを、別のガス供給手段によって成膜空間に供給してもよい。
また、図示例においては、3つの成膜部の個々にガス供給手段60を設けているが、本発明は、これに限定はされず、3つの成膜部に対して1つのガス供給手段60を有する構成でもよい。この際には、個々の成膜部毎にガス供給量を調整可能であるのが好ましい。
In the present invention, the reaction gas and the cleaning gas are not limited to be supplied to the film formation space from the same gas supply means, and the reaction gas and the cleaning gas are supplied to the film formation space by different gas supply means. May be supplied.
In the illustrated example, the
排気手段62は、成膜空間を排気して所定の真空度とするものであり、前記排気手段48と同様に、プラズマCVD装置等に利用される公知の排気手段である。
なお、図示例においては、3つの成膜部の個々に排気手段62を設けているが、本発明は、これに限定はされず、3つの成膜部に対して1つの排気手段、あるいは、3つの成膜部と成膜室14に対して1つの排気手段としてもよい。この際には、個々の成膜空間毎に排気を調整可能にするのが好ましい。
The
In the illustrated example, the
シャッタ46は、第1成膜部38、第2成膜部40、および第3成膜部42のいずれかの成膜空間の開放面(すなわち、ドラム32と対面する開放面)を閉塞して、各成膜部の成膜空間(成膜系)と、成膜室14内の空間とを、気密に分離(以下、単に「成膜部を閉塞」とする)するものである。
図示例の成膜装置10においては、通常は、シャッタ46はいずれの成膜部にも作用しない位置に退避しており、第1成膜部38、第2成膜部40、および第3成膜部42の3つの成膜部を全て使用して基板Zへの成膜を行なう。
ここで、成膜装置10においては、成膜中に、所定のタイミングで、何れかの成膜部での成膜を停止してシャッタ46で閉塞して、この成膜部の電極46のクリーニング(付着/堆積した膜等の除去)を行う。また、何れかの成膜部での成膜を停止した場合には、基板Zの搬送速度や反応ガスの供給量など、閉塞した成膜部以外の成膜部における成膜条件を変更することにより、所定の成膜レート(成膜速度)を確保して成膜を行なう。この点に関しては、後に詳述する。
The
In the illustrated
Here, in the
シャッタ46は、仕切り板54a〜54dおよび成膜室14の内壁面によって形成される成膜空間の開放面の形状等に応じて、成膜部を閉塞可能(成膜空間の開放面を気密に閉塞可能)な板状物や蓋体等を利用すればよい。
ここで、開放面を閉塞する板状物や蓋体では、完全に気密に成膜部を閉塞するのが困難な場合もある。しかしながら、本発明においては、成膜条件、クリーニングの処理、各排気手段の能力やシャッタ46の性能等に応じて、各成膜部における基板Zへの成膜と電極56のクリーニングとが、互いに悪影響を与えない範囲であれば、シャッタ46は、完全に気密に成膜部を閉塞するのではなく、成膜部を略気密に閉塞するものでもよい。
The
Here, in the case of a plate-like object or lid that closes the open surface, it may be difficult to completely close the film-forming portion in an airtight manner. However, in the present invention, the film formation on the substrate Z and the cleaning of the
なお、シャッタ46による成膜部の閉塞、および、各成膜部へのシャッタ46の移動は、公知の板状物(あるいは筐体)の移動手段によればよい。
また、図示例の成膜装置10は、1つのシャッタ46を移動することによって、第1成膜部38、第2成膜部40、および第3成膜部42を閉塞しているが、本発明は、これに限定はされず、第1成膜部38、第2成膜部40、および第3成膜部42の個々に対応してシャッタを配置し、各成膜部を対応するシャッタで閉塞するようにしてもよい。
It should be noted that the blocking of the film forming unit by the
In the illustrated
制御部50は、成膜装置10の全体の動作の制御や管理を行なうものである。
従って、制御部50は、各成膜部の駆動(高周波電源58、ガス供給手段60、および排気手段62の動作)の制御、シャッタ46の動作の制御等の制御も行なう。
The
Therefore, the
以下、成膜装置10の作用を説明することにより、本発明の成膜方法、および、制御部50について、より詳細に説明する。なお、以下の各部位の動作は、制御部50によって制御されるのは、前述のとおりである。
また、以下の例は、所定のタイミングで成膜を停止してクリーニングを行なう成膜部は1つであるが、本発明は、これに限定はされず、所定のタイミングで複数の成膜部での成膜を停止してクリーニングを行なってもよい。
Hereinafter, the film forming method of the present invention and the
In the following example, there is one film forming unit that stops cleaning at a predetermined timing and performs cleaning. However, the present invention is not limited to this, and a plurality of film forming units at a predetermined timing. The film formation may be stopped and cleaning may be performed.
成膜装置10において、成膜を開始する際には、基板Zを巻回してなる供給ロール20を供給部12に装填して、長尺な基板Zの先端を、ガイドローラ22からスリット12aを経て成膜室14に通し、成膜室14において、ガイドローラ36、ドラム32、およびガイドローラ34の順で所定の経路で通して、ドラム32の所定領域に基板Zを巻き掛けて、スリット16aから巻取り室16に通し、ガイドローラ30から巻取り軸28に通して、巻取り軸28に所定量を巻回する。
これにより、成膜室14を経る所定経路で、供給部12(供給ロール20)から巻取り室16(巻取り軸28)に、基板Zを挿通する。なお、このような基板Zの挿通は、人手で行なってもよく、あるいは、公知のシート状物の搬送手段を利用して、自動で行なうようにしてもよい。
In the
Accordingly, the substrate Z is inserted from the supply unit 12 (supply roll 20) into the winding chamber 16 (winding shaft 28) through a predetermined path passing through the
基板Zの挿通、および、それ以外の必要な準備や操作が終了して、基板Zへの成膜開始の準備が終了したら、成膜室14の排気手段48、ならびに、第1成膜部38、第2成膜部40、および第3成膜部42の各排気手段62を駆動して、それぞれの空間を所定の真空度にする。
ここで、本例においては、この成膜開始時には、全ての成膜部の電極56が、未使用状態(クリーニングが終了した状態)となっているものとする。
前述のように、成膜装置10では、基本的に、第1成膜部38、第2成膜部40、および第3成膜部42の全ての成膜部によって基板Zの成膜を行なう。従って、図1においては、シャッタ46が第1成膜部38を閉塞しているが、成膜開始の当初は、シャッタ46は、いずれの成膜部にも作用しない位置に退避している。
When the insertion of the substrate Z and other necessary preparations and operations are completed and the preparation for starting the film formation on the substrate Z is completed, the exhaust means 48 of the
Here, in this example, it is assumed that the
As described above, in the
成膜室14内、および、各成膜部の成膜空間が所定の真空度となったら、所定の搬送速度で基板Zの搬送(巻取り軸28による基板Zの巻取りおよび供給ロール20からの基板Zの送り出し)を開始する。
さらに、第1成膜部38、第2成膜部40、および第3成膜部42において、高周波電源58を駆動して成膜に対応する出力の高周波電力を電極56に供給し、また、ガス供給手段60が成膜を行なうための反応ガス(あるいはさらに、その他の必要なガス)を、目的とする成膜レート等に応じた所定量、成膜空間に供給して、基板Zの表面に、プラズマCVDによる成膜を開始する。すなわち、この時点では、第1成膜部38、第2成膜部40および第3成膜部42の3つ全ての成膜部によって、基板Zへの成膜が行なわれる。
When the
Further, in the first
前述のように、プラズマCVDによる成膜を続けると、電極56の表面にも膜が付着/堆積する。
本発明の成膜方法を実施する成膜装置10(その成膜室14)においては、成膜中に、所定のタイミングで、何れかの成膜部での成膜を停止して、また、シャッタ46によってこの成膜部を閉塞する。図示例においては、一例として、成膜を開始した後、まず最初に、第1成膜部38において、高周波電源58およびガス供給手段60の駆動を停止して、成膜を停止し、かつ、図1に示すようにシャッタ46で第1成膜部38を閉塞する。
ここで、成膜の停止とシャッタ46による閉塞は、同時に行なってもよく、あるいは、何れかを先に行なってもよい。また、成膜レートが一定となるように、第1成膜部38による成膜レートを漸次低減すると共に、第2成膜部40および第3成膜部42による成膜レート漸次向上し、第1成膜部38による成膜レートが0になった後に、シャッタ46による第1成膜部38の閉塞を行なうようにしてもよい。成膜レートの調整に関しては、後に詳述する。
As described above, when the film formation by plasma CVD is continued, the film is also deposited / deposited on the surface of the
In the film forming apparatus 10 (the film forming chamber 14) for carrying out the film forming method of the present invention, the film formation in any of the film forming units is stopped at a predetermined timing during the film formation, The film forming section is closed by the
Here, the stop of the film formation and the closing by the
なお、この成膜中における各成膜部の成膜停止は、予め設定したシーケンスに応じたタイミングでの成膜停止、予め設定した成膜時間経過に応じたタイミングでの成膜停止、電極56に所定量の膜が付着したことの検出に応じたタイミングでの成膜停止、これらのタイミングの併用等、予め設定した各種のタイミングで行なえばよい。
The film formation stop of each film forming unit during the film formation is the film formation stop at a timing according to a preset sequence, the film formation stop at a timing according to a preset film formation time, and the
また、本発明において、電極56への膜の付着量の検出は、レーザ変位計によって膜の量(膜厚)を直接検出する方法などの公知の手段によって、電極56に付着した膜の量を直接的に検出する方法; 予め行なった実験やシミュレーションによって、成膜レートや成膜時間など応じて電極56に付着した膜の量を検出(予測)する方法; 等、各種の方法が利用可能である。
In the present invention, the amount of film attached to the
また、成膜室14においては、第1成膜部38における成膜を停止したら、第2成膜部40および第3成膜部42における成膜条件を変更して、停止した第1成膜部38による成膜分を補完して、3つの成膜部で成膜していた際における所定の成膜レートを確保するように、第2成膜部40および第3成膜部42における成膜レートを向上して、成膜を続ける。言い換えれば、本発明においては、所定のタイミングで1以上の何れかの成膜部を成膜に寄与しない状態として後述するクリーニングを行い、かつ、何れかの成膜部の停止中は、成膜に寄与している成膜部の成膜条件を変更することで、停止した成膜部の成膜分を補完して目的とする所定の成膜レートを確保して連続的に成膜を行なう。
Further, in the
前記所定の成膜レートを確保するための成膜条件の調整方法には、特に限定はなく、成膜レートを調整可能な方法が全て利用可能である。
一例として、基板Zの搬送速度の変更、ガス供給手段60からの反応ガス供給量の変更、高周波電源58から電極に供給する高周波電力の出力調整、ドラム32の温度調整による基板Zの温度変更、これらの各調整方法の併用、等が例示される。
There is no particular limitation on the method for adjusting the film forming conditions for ensuring the predetermined film forming rate, and any method capable of adjusting the film forming rate can be used.
As an example, a change in the transport speed of the substrate Z, a change in the reaction gas supply amount from the gas supply means 60, an output adjustment of the high frequency power supplied from the high
一方、成膜を停止した第1成膜部38においては、シャッタ46によって閉塞された後、所定のタイミングで、ガス供給手段60からクリーニングを行なうためのクリーニングガスの供給を開始し、かつ、高周波電源58からクリーニングに応じた出力の高周波電力を電極56に供給して、電極56あるいはさらに仕切り板の表面や成膜室14の内壁面等のプラズマクリーニングを開始する。また、必要に応じて、第1成膜部38の排気手段62による排気を、クリーニングに応じた所定の状態とする。
これにより、電極56等に付着した膜が除去され、電極56が清浄化される。また、電極56等から除去されたパーティクルは、排気手段62によって成膜空間の外部に排気される。
On the other hand, in the first
Thereby, the film | membrane adhering to the
第1成膜部38のクリーニングを開始して、所定の時間が経過したら、ガス供給手段60および高周波電源58の駆動を停止して、電極46のクリーニングを終了する。また、クリーニングに応じて第1成膜部38の排気手段62の駆動を調整した場合には、排気手段62による排気の状態を、成膜に応じた状態に戻す。
なお、クリーニングの終了時間は、予め行なった実験やシミュレーション等に応じて、適宜、設定すればよい。あるいは、前記膜の付着の検出と同様に、直接的に電極56に付着する膜の量を検出して、クリーニングを終了してもよい。
When the cleaning of the first
Note that the cleaning end time may be set as appropriate in accordance with experiments or simulations performed in advance. Alternatively, the cleaning may be terminated by detecting the amount of the film directly attached to the
第1成膜部38のクリーニングを終了したら、第1成膜部38において成膜のための電極46への高周波電力の供給、およびガス供給手段60による反応ガスの供給を再開し、かつ、シャッタ46を開放して成膜に作用しない位置に退避し、成膜停止前と同様に第1成膜部38による成膜を再開する。並行して、第2成膜部40および第3成膜部42における成膜条件を、第1成膜部38での成膜停止前と同じ成膜条件に戻して、3つの成膜部による所定の成膜レートでの成膜を再開する。
すなわち、第1成膜部38による成膜停止時と逆の操作を行なって、2つの成膜部によって所定の成膜レートでの成膜を行なっている状態から、第1成膜部38の成膜停止前の3つの成膜部によって所定の成膜レートでの成膜を行なっている状態に復帰する。
When the cleaning of the first
That is, from the state in which the film formation at the predetermined film formation rate is performed by the two film formation units by performing the reverse operation of the film formation stop by the first
3つの成膜部による成膜を再開した後、所定のタイミングで、今度は例えば第2成膜部40による成膜を停止して、シャッタ46によって第2成膜部40を閉塞し、並行して、第1成膜部38および第3成膜部42における成膜条件を先と同様に調整して、この2つの成膜部で所定の成膜レートを確保して成膜を続ける。
シャッタ46によって第2成膜部40を閉塞したら、第2成膜部40において、先と同様にクリーニングガスの供給および高周波電力の供給を行なって電極56等のクリーニングを行なう。
After restarting the film formation by the three film forming units, this time, for example, the film formation by the second
When the second
第2成膜部40におけるクリーニングを終了したら、先と同様に、第2成膜部40による成膜を復帰して、かつ、第1成膜部38および第3成膜部42における成膜条件を3つの成膜部での成膜条件に戻して、3つの成膜部での成膜を再開する。
3つの成膜部での成膜を再開した後、先と同様に、所定のタイミングで、第3成膜部42による成膜の停止してシャッタ46を閉塞し、かつ、第1成膜部38および第2成膜部40における成膜条件を調整して所定の成膜レートを確保して成膜を続け、さらに、第3成膜部42において、電極46等のクリーニングを行なう。
When the cleaning in the second
After restarting the film formation in the three film formation units, the film formation by the third
第3成膜部42におけるクリーニングを終了したら、第3成膜部42による成膜を復帰して、第1成膜部38および第2成膜部40の成膜条件を戻して、3つの成膜部による成膜を再開する。
これ以降、同様にして、3つの成膜部による成膜と、成膜部を停止してのクリーニングおよび成膜に寄与している2つの成膜部での補完による所定成膜レートを保っての成膜とを、交互に、第1成膜部38、第2成膜部40および第3成膜部42を順次停止して行い、供給ロール20の基板Zが終了したら、あるいは、所定長の成膜済の基板Zを巻取り軸28に巻回したら、成膜を終了する。
なお、成膜の終了は、通常の供給ロール20から基板Zを送り出し、成膜済の基板Zに巻回する、公知のロール・ツー・ロールの成膜装置と同様に行なえばよい。
When the cleaning in the third
Thereafter, in the same manner, a predetermined film formation rate is maintained by film formation by the three film formation units, and cleaning by stopping the film formation unit and complementation by the two film formation units contributing to the film formation. The first
The film formation may be completed in the same manner as a known roll-to-roll film forming apparatus in which the substrate Z is fed from the
以上の説明より明らかなように、本発明の成膜装置によれば、複数の成膜部を基板Zの搬送方向に配列して、所定のタイミングで何れかの成膜部を停止すると共に、残りの成膜に寄与している成膜部の成膜条件を調整することにより、成膜に寄与している成膜部で停止した成膜部の分を補完して所定の成膜レートでの成膜を行いつつ、停止した成膜部でクリーニングを行なうことができる。そのため、本発明によれば、所定の成膜レートでの成膜を連続的に行ないつつ、かつ、真空をブレイクすることなく、薄膜が付着した電極のクリーニングを行なうことができ、いわゆるロール・ツー・ロールのプラズマCVDによる成膜において、長尺な基板に連続的に成膜を行いつつ電極のクリーニングを行って、供給ロールの基板が終了するまで、電極への膜の付着に起因する成膜停止を行なうことなく、連続して成膜を行なうことができる。
従って、本発明によれば、電極に堆積した膜に起因するパーティクル等の悪影響を受けることなく、非常に長尺な基板に、成膜を停止することなく連続して形成することができ、パーティクルによる汚染を好適に抑制した高品質の膜を形成した製品を、高い生産性および生産効率で製造することができる。
As is clear from the above description, according to the film forming apparatus of the present invention, a plurality of film forming units are arranged in the transport direction of the substrate Z, and one of the film forming units is stopped at a predetermined timing. By adjusting the film formation conditions of the film formation unit that contributes to the remaining film formation, the film formation unit that has stopped at the film formation unit that contributes to the film formation is supplemented at a predetermined film formation rate. While the film is formed, cleaning can be performed at the stopped film forming unit. Therefore, according to the present invention, the electrode to which the thin film is attached can be cleaned while continuously performing film formation at a predetermined film formation rate and without breaking the vacuum. In film formation by roll plasma CVD, the electrode is cleaned while continuously forming a film on a long substrate, and the film is formed due to adhesion of the film to the electrode until the substrate of the supply roll is completed. Film formation can be performed continuously without stopping.
Therefore, according to the present invention, particles can be continuously formed on a very long substrate without being adversely affected by particles or the like caused by the film deposited on the electrodes without stopping film formation. A product in which a high-quality film in which contamination due to water is suitably suppressed can be produced with high productivity and production efficiency.
以上の例では、成膜を停止した成膜部のクリーニングが終了した後、停止していた成膜部による成膜を再開して、3つの成膜部による成膜を再開し、その後、所定のタイミングで、何れかの成膜部の成膜停止/クリーニングを行なっているが、本発明は、これに限定はされず、各種の作用が利用可能である。
例えば、前述のように第1成膜部38を停止して、第2成膜部40および第3成膜部42での成膜ならびに第1成膜部38でのクリーニングを行なう。この第1成膜部38でのクリーニングを終了した後、第1成膜部38の成膜復帰と同時に第2成膜部の成膜を停止して、第1成膜部38および第3成膜部42での成膜ならびに第2成膜部40でのクリーニングを行う。この第2成膜部40でのクリーニング終了後、第2成膜部40の成膜復帰と同時に第3成膜部42の成膜を停止して、第1成膜部38および第2成膜部40での成膜ならびに第3成膜部42でのクリーニングを行い、第3成膜部42でのクリーニングすなわち全ての成膜部でのクリーニングが終了した後に、3つの成膜部による成膜を再開するようにしてもよい。
すなわち、本発明においては、基板搬送方向に配列された複数の成膜部において、基本的に全ての成膜部で成膜を行ない、適宜、クリーニングのため成膜に寄与しない成膜部を生ぜしめて、その間は、残りの成膜に寄与している成膜部によって停止している成膜部の成膜を補完して、所定の成膜レートを確保するものであれば、各種の作用(シーケンス)が利用可能である。
In the above example, after cleaning of the film forming unit that has stopped film formation is completed, film formation by the stopped film forming unit is resumed, and film formation by the three film forming units is resumed, and thereafter Although the film formation stop / cleaning is performed in any of the film forming units at the timing, the present invention is not limited to this, and various actions can be used.
For example, as described above, the first
That is, in the present invention, in a plurality of film forming units arranged in the substrate transport direction, basically, all the film forming units perform film formation, and a film forming unit that does not contribute to film formation for cleaning is appropriately generated. In the meantime, if the film forming unit that is stopped by the film forming unit that contributes to the remaining film forming is supplemented to ensure a predetermined film forming rate, various actions ( Sequence) is available.
図1に示す成膜装置10は、本発明をドラムを利用して基板Zを支持/搬送しつつ、プラズマCVD装置によって成膜を行なう装置に利用した例であるが、本発明は、これに限定はされず、各種の構成のプラズマCVD装置に利用可能である。
図2に、その一例の概念図を示す。
A
FIG. 2 shows a conceptual diagram of an example thereof.
図2に示す成膜装置70は、前記図1の成膜装置10と同様に、長尺な基板をロール状に巻回してなる供給ロール20からの基板Zの送り出し、および、巻取り軸28による成膜済の基板Zの巻取りを同期して行いつつ、搬送する基板ZにプラズマCVDによる成膜を行なうことにより、長尺な基板Zに連続的に成膜を行なう、ロール・ツー・ロールの成膜装置である。
なお、この成膜装置70、先の図1の成膜装置10と同様の部材を多く用いているので、同じ部材には同じ符号を付し、以下の説明は、異なる部位を主に行なう。
The
Since many members similar to those of the
前記成膜装置10と同様、図2に示す成膜装置70も、長尺な基板Zを中心軸24にロール状に巻回してなる供給ロール20を装填される供給室72と、搬送される基板ZにプラズマCVDによる成膜を行なう成膜室74と、成膜済の基板Zを巻取り軸28にロール状に巻き取る巻取り室76とを有して構成される。
成膜装置70において、供給室72はガイドローラ22が1つ多い以外は、また、巻取り室76もガイドローラ30が1つ多い以外は、共に、先の成膜装置10の供給室12および巻取り室16と同様の構成を有するものである。すなわち、図示例の成膜装置70は、実質的に、成膜室74のみが前記成膜装置10と異なる。
Like the
In the
成膜装置70において、成膜室72は、先と同様に互いに独立してプラズマCVDによる成膜やクリーニングを行なう(すなわち互いに独立した成膜系を構成する)第1成膜部80、第2成膜部82および第3成膜部84の3つの成膜部と、ローラ86および88と、折り返しローラ90と、排気手段92と、シャッタ94とを有する。
In the
排気手段92は、先の排気手段48と同様に、成膜室72内を、排気して所定の真空度にするものである。
なお、図示例においては、成膜室72は、1つの排気手段92しか有さないが、本発明は、これに限定はされず、先の例と同様に、第1成膜部80、第2成膜部82および第3成膜部84の3つの成膜部に、個々に排気手段を設けてもよい。
The
In the illustrated example, the
成膜室74において、供給室72から供給された基板Zは、ローラ86によって上方の折り返しローラ90に搬送され、折り返しローラ90によって下方のローラ88に案内され、ローラ88によって搬送経路を変更されて巻取り室76に搬送される。すなわち、基板Zは、折り返しローラ90によって搬送経路を180°折り返されて、成膜室74内を上下方向に1往復するように搬送される。
また、折り返しローラ90によって折り返される前後の基板Zは、互いに平行になるように、ローラ86および88と、折り返しローラ90とが配置される。
In the
Further, the
ここで、3つの成膜部は、折り返しローラ90によって180°折り返し搬送される基板Zの搬送経路の間(折り返し搬送される基板Zの内側)に、上下方向に配列されて配置される。図示例においては、下方から、第1成膜部80、第2成膜部82、および第3成膜部84の順番で、折り返し搬送される基板Zの間に配置される。
従って、この成膜装置70においては、基板Zは、ローラ86から折り返しローラ90に向かう上方への搬送経路において、3つの成膜部に対面して成膜を行なわれ、折り返しローラ90によって折り返されて、折り返しローラ90からローラ88に向かう下方への搬送経路において、再度、3つの成膜部に対面して成膜を行なわれる。
Here, the three film forming units are arranged in the vertical direction between the conveyance paths of the substrate Z that is folded and conveyed 180 ° by the folding roller 90 (inside the substrate Z that is folded and conveyed). In the illustrated example, the first
Accordingly, in the
すなわち、図示例の成膜装置70では、成膜室74内を上下方向に往復搬送される間に、基板Zは、全く同じ成膜系によってプラズマCVDによる成膜を2回、行なわれる結果となり、非常に効率よく、高い成膜レートでの成膜が可能となる。
このような、基板Zを往復搬送して、基板Zの内側で成膜を行なう成膜装置は、例えば、本件出願人による特開平8−63746号公報等に詳述される。
That is, in the illustrated
Such a film forming apparatus that reciprocates the substrate Z and forms a film inside the substrate Z is described in detail in, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 8-63746 by the applicant of the present application.
前述のように、成膜装置70は、上下方向に折り返し搬送される基板Zの間に、上下方向に配列されて、第1成膜部80、第2成膜部82、および第3成膜部84の、3つの成膜部が配置される。
ここで、先の成膜装置10と同様に、第1成膜部80、第2成膜部82、および第3成膜部84は、基本的に同じ構成を有するので、以下の説明は、第1成膜部80と代表例として行う。
As described above, the
Here, since the first
第1成膜部80(第2成膜部82および第3成膜部84)は、プラズマCVDによる成膜を行なうものであり、電極56と、高周波電源58と、対向電極96および98とを有する。また、各成膜部には、前記ガス供給手段60と同様の反応ガス(あるいはさらに、アルゴン等のその他の必要なガス)およびクリーニングガスを供給するガス供給手段に接続され、このガス供給手段から供給されたガスを成膜部内(成膜系(成膜空間))に供給(排出)するガス供給口99が配置される。
The first film forming unit 80 (second
電極56は、往復搬送される基板Zの中央に、基板Zに平行に配置される板状の電極で、高周波電源58が接続される。
他方、対向電極96および98は、往復搬送される基板Zを両側から挟むように、基板Zに平行に配置される板状の電極で、接地されている。なお、図示例においては、対向電極96および98は3つの成膜部で共通であり、全ての成膜部に対して延在するものであるが、本発明は、これに限定はされず、各成膜部毎に独立して対向電極を設けてもよい。
ガス供給手段も、先の例と同様のものであり、プラズマCVDによる成膜を行なうための反応ガス(あるいはさらに、その他の必要なガス)、および、クリーニングガスを、ガス供給口99から成膜空間内に供給する。
The
On the other hand, the
The gas supply means is also the same as in the previous example, and a reactive gas (or other necessary gas) for performing film formation by plasma CVD and a cleaning gas are formed from the
第1成膜部80の下には、折り返し搬送される基板Zの内側の空間を上下方向に仕切るように仕切り板100aが配置される。また、第1成膜部80と第2成膜部82との間にも、同様の仕切り板100bが配置され、第2成膜部82と第3成膜部84との間にも同様の仕切り板100cが配置され、さらに、第3成膜部84の上にも同様の仕切り板100dが配置される。
すなわち、成膜装置70(成膜室74)においては、上下方向に往復搬送される基板Zと、成膜部の上下および各成膜部の間に配置される各仕切り板とによって、個々の成膜部に対応する成膜空間(成膜系)を構成している。
A
That is, in the film forming apparatus 70 (film forming chamber 74), the substrate Z transported back and forth in the vertical direction, and the partition plates disposed above and below the film forming unit and between the film forming units, A film forming space (film forming system) corresponding to the film forming unit is configured.
シャッタ94は、各仕切り板の間で、基板Zと電極56との間を遮蔽して、電極56と基板Zとの対面を防止し、これにより反応ガス等が基板Zに至ることを防止する遮蔽板であり、電極56と、折り返された基板Zとの間に配置される。すなわち、シャッタ94は、電極56と折り返しローラ90に向かう基板Zとの間に配置される遮蔽板と、電極56とローラ88に向かう基板Zとの間に配置される遮蔽板との、2枚で1対の遮蔽板によって構成される。
図示例においては、先の例と同様に、3つの成膜部に対して1つ(1対)のシャッタ94を有し、このシャッタ94を上下動することにより、各成膜部において、基板Zと電極56との間を遮蔽する(以下、先と同様に「成膜部を閉塞」とする)。
The
In the illustrated example, as in the previous example, one (a pair) of
図示例の成膜装置70においても、先の成膜装置10と同様に、通常は3つの成膜部で基板Zへの成膜を行い、所定のタイミングで、何れかの成膜部における成膜を停止して、シャッタで閉塞してクリーニングを行い、かつ、何れかの成膜部での成膜を停止している状態では、他の成膜に寄与している成膜部の成膜条件を変更して、停止分を補完して所定の成膜レートを確保して成膜を行なう。
これにより、所定の成膜レートを確保して連続的な成膜を行い、かつ、成膜中に電極等のクリーニングを行なうことができ、すなわち、非常に長尺な基板に、成膜を停止することなく連続して形成することができ、パーティクルによる汚染を好適に抑制した高品質の膜を形成した製品を、高い生産性および生産効率で製造することができる。
In the illustrated
As a result, it is possible to perform a continuous film formation while ensuring a predetermined film formation rate, and to perform cleaning of the electrodes and the like during the film formation, that is, stop the film formation on a very long substrate. A product having a high quality film that can be continuously formed without being contaminated and that is suitably prevented from being contaminated by particles can be produced with high productivity and production efficiency.
例えば、基板Zを供給ロール20から引き出して成膜室74に送り、ローラ86によって基板Zを上方に案内して、折り返しロール90によって搬送経路を折り返して基板Zを下方に案内して、ローラ88によって基板Zを巻取り室76に案内して、所定量を巻取り軸に巻回することで、供給室72から成膜室74を経て巻取り室76に至る所定の搬送経路で基板Zを挿通する。
For example, the substrate Z is pulled out from the
次いで、基板Zの搬送を開始して、成膜室74の排気を開始し、所定の真空度となった時点で、先の例と同様に、第1成膜部80、第2成膜部82および第3成膜部84の3つの成膜部による成膜を行う。また、成膜開始当初は、シャッタ94による成膜部の閉塞は行なわず、シャッタ94は、成膜には作用しない位置、例えば、第1成膜部80よりも下方(以下、待機位置とする)に移動している。
成膜を開始した後、所定のタイミングで、例えば第1成膜部80での成膜を停止し、また、シャッタ94によって第1成膜部80を閉塞する。これに並行して、第2成膜部82および第3成膜部84の成膜条件を変更して、停止した第1成膜部80の成膜分を補完して所定の成膜レートを確保する。
シャッタ94によって第1成膜部80を閉塞したら、第1成膜部80にクリーニングガスを導入して、かつ、高周波電力を電極56に供給して、電極等のプラズマクリーニングを行なう。
Next, the transfer of the substrate Z is started, the exhaust of the
After starting the film formation, for example, the film formation in the first
When the first
第1成膜部80において、電極56のクリーニング終了したら、第1成膜部80への反応ガスの供給および成膜のための高周波電力の供給を再開して、シャッタ94を待機位置に移動して第1成膜部80を開放して、第1成膜部80による成膜を再開する。並行して、第2成膜部82および第3成膜部84における成膜条件を第1成膜部80停止前に戻し、3つの成膜部での成膜を再開する。
3つの成膜部での成膜を再開した後、所定のタイミングで、第2成膜部82での成膜を停止してシャッタ94で閉塞し、かつ、第1成膜部80および第3成膜部84の成膜条件を調整して所定の成膜レートを確保し、さらに、第2成膜部82において電極56のクリーニングを行なう。
When the cleaning of the
After restarting the film formation in the three film formation units, the film formation in the second
第2成膜部82でのクリーニングを終了したら、先と同様にして、3つの成膜部での成膜を再開し、その後、所定のタイミングで、同様に、第3成膜部84での成膜停止およびシャッタ94の閉塞、ならびに、第1成膜部80および第2成膜部82の成膜条件の変更、さらには、第3成膜部84における電極56のクリーニングを行い、クリーニングを終了したら、3つの成膜部での成膜を再開する。
以下、同様にして、3つの成膜部による成膜と、成膜部を停止してのクリーニングおよび成膜に寄与している成膜部での補完による所定成膜レートを保っての成膜とを、交互に、第1成膜部80、第2成膜部82および第3成膜部84を順次停止して行い、供給ロール20の基板Zが終了したら、あるいは、所定長の成膜済の基板Zを巻取り軸28に巻回したら、成膜を終了する。
When the cleaning in the second
Hereinafter, in the same manner, film formation with three film formation units, film formation with the predetermined film formation rate maintained by complementing the film formation unit that contributes to cleaning and film formation with the film formation unit stopped. Are alternately performed by sequentially stopping the first
図2に示す成膜装置70は、折り返し搬送される基板Zの間に、高周波電源に接続される電極56が配置され、折り返し搬送される基板Zを挟んで、接地される対向電極96および98が配置されている。
しかしながら、本発明は、これに限定はされず、折り返し搬送される基板Zを挟んで、高周波電源に接続される電極を配置し、折り返し搬送される基板Zの間に、接地される対向電極を配置してもよい。なお、この際には、対向電極に膜が付着/堆積するので、対向電極をクリーニングするために、対向電極にも高周波電源を接続する。あるいは、高周波電源の接続を、電極と対向電極とで切り換え可能にしてもよい。なお、後述するリモートプラズマ源を用いて電極のクリーニングを行なう場合には、対向電極に高周波電力を供給する必要はない。
また、図2に示す成膜装置70において、対向電極96を設けずに、成膜室74(真空チャンバ)を接地することで、成膜室74に対向電極の作用を持たせてもよい。
In the
However, the present invention is not limited to this, and an electrode connected to a high-frequency power source is arranged with the substrate Z to be folded and conveyed, and a counter electrode to be grounded is disposed between the substrates Z to be folded and conveyed. You may arrange. At this time, since a film is deposited / deposited on the counter electrode, a high frequency power source is also connected to the counter electrode in order to clean the counter electrode. Alternatively, the connection of the high frequency power source may be switched between an electrode and a counter electrode. Note that when the electrode is cleaned using a remote plasma source described later, it is not necessary to supply high-frequency power to the counter electrode.
In the
以上の例は、クリーニングガスを成膜空間に導入し、かつ、プラズマCVDによる成膜を行なうための電極56に高周波電力を供給することにより、クリーニングガスを励起してプラズマ(ラジカル)として、電極56のプラズマクリーニングを行なうものであるが、本発明は、これに限定はされず、各種のクリーニング方法が利用可能である。
一例として、成膜空間内でプラズマの生成(プラズマ励起)を行なうのではなく、別の空間で作られたプラズマ(ラジカル)を、成膜空間に導入することによって、電極56のプラズマクリーニングを行なってもよい(リモートプラズマによるクリーニング)。このようなリモートプラズマ(成膜系外部でのクリーニング用のプラズマ生成)を利用することにより、クリーニングのための高周波が成膜中の基板Zに影響を与えることを防止でき、より安定した成膜が可能となる。
In the above example, the cleaning gas is excited into plasma (radical) by introducing a cleaning gas into the film formation space and supplying high frequency power to the
As an example, instead of generating plasma (plasma excitation) in the film formation space, plasma cleaning of the
例えば、図3に、先の成膜装置10の成膜室14を参照して概念的に示すように、成膜室14の第1成膜部38、第2成膜部40、および、第3成膜部42に、リモートプラズマ源104を設け、このリモートプラズマ源104においてプラズマ化したクリーニングガスを生成し、このクリーニングガスを、対応する成膜部に供給して、先の例と同様に、電極56(あるいはさらに、その他の部位)のプラズマクリーニングを行なう構成でもよい。
なお、図3においては、リモートプラズマ源104を有する構成を明確に示すために、高周波電源58、ガス供給手段60、および排気手段62は省略する。
For example, as conceptually shown in FIG. 3 with reference to the
In FIG. 3, the high-
リモートプラズマ源104は、プラズマ化したクリーニングガスを生成して成膜部に供給可能なものであれは、各種のものが利用可能である。
一例として、誘導結合型プラズマを生成するリモートプラズマ源であれば、成膜部に連通する反応容器と、この反応容器内を(真空)排気する排気手段と、コイルと、このコイルに高周波電力を供給する高周波電源と、反応容器内にクリーニングガスを供給するガス供給手段等を有する、リモートプラズマ源が例示される。
このリモートプラズマ源は、排気手段によって反応容器内を所定の真空度にすると共に、ガス供給手段によってクリーニングガスを反応容器内に供給し、高周波電源からコイルに高周波電力を供給することによって誘導電界を形成して、クリーニングガスを励起して誘導結合型のプラズマとする。プラズマ化されたクリーニングガス(クリーニングガスのプラズマ)は、反応容器内に供給されるクリーニングガスの圧力によって反応容器内に供給され、先と同様に電極等をプラズマクリーニングする。
As the
For example, in the case of a remote plasma source that generates inductively coupled plasma, a reaction vessel communicating with the film forming unit, an exhaust means for evacuating the reaction vessel (vacuum), a coil, and high-frequency power to the coil A remote plasma source having a high-frequency power source to be supplied and a gas supply means for supplying a cleaning gas into the reaction vessel is exemplified.
In this remote plasma source, the inside of the reaction vessel is brought to a predetermined degree of vacuum by the exhaust means, the cleaning gas is supplied into the reaction vessel by the gas supply means, and the induction electric field is generated by supplying the high frequency power from the high frequency power source to the coil. Then, the cleaning gas is excited to form an inductively coupled plasma. The plasmaized cleaning gas (cleaning gas plasma) is supplied into the reaction container by the pressure of the cleaning gas supplied into the reaction container, and the electrodes and the like are plasma-cleaned as before.
なお、本発明においては、リモートプラズマ源を利用して電極のクリーニングを行なう成膜部と、成膜室にクリーニングガスを導入して、電極に高周波電力を供給することで電極のクリーニングを行なう成膜部とが、混在してもよい。 In the present invention, a film forming unit that performs electrode cleaning using a remote plasma source, and a cleaning gas that is introduced into the film forming chamber and high-frequency power is supplied to the electrode to clean the electrode. The film part may be mixed.
本発明において、成膜部で形成する膜は、同じ膜であってもよく、あるいは、各成膜部で異なる膜を形成してもよい。 In the present invention, the film formed in the film forming unit may be the same film, or a different film may be formed in each film forming unit.
以上、本発明の成膜方法について詳細に説明したが、本発明は、上記実施例に限定はされず、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、各種の改良や変更を行なってもよいのは、もちろんである。
例えば、上述の例は、ドラムに基板を巻き掛けて搬送しつつ成膜を行なう装置や、基板を折り返し搬送して基板間で成膜を行なう装置であったが、本発明は、これに以外にも、例えば前記特許文献2に示されるような、基板を直線状に搬送して、この搬送経路に沿って複数の成膜部を配列した構成の装置にも好適に利用可能である。
The film forming method of the present invention has been described in detail above. However, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and various improvements and modifications may be made without departing from the gist of the present invention. Of course.
For example, the above-described example is an apparatus for forming a film while the substrate is wound around and transported on a drum, or an apparatus for forming a film between the substrates by returning and transporting the substrate. However, the present invention is not limited thereto. In addition, for example, as shown in Patent Document 2, the present invention can be suitably used for an apparatus having a configuration in which a substrate is conveyed linearly and a plurality of film forming units are arranged along the conveyance path.
10,70 成膜装置
12,72 供給室
14,74 成膜室
16,76 巻取り室
20 供給ロール
22,30,34,36 ガイドローラ
24 中心軸
28 巻取り軸
32 ドラム
38,80 第1成膜部
40,82 第2成膜部
42,84 第3成膜部
46,94 シャッタ
48,62,92 排気手段
50 制御部
54a,54b,54c,54d,100a,100b,100c,100d 仕切り板
56 電極
58 高周波電源
60 ガス供給手段
86,88 ローラ
90 折り返しローラ
104 リモートプラズマ源
DESCRIPTION OF
Claims (5)
電極のクリーニング手段を有する互いに独立した成膜部を、基板の搬送経路に対応して基板の搬送方向に複数配列すると共に、
前記基板への成膜中に、所定のタイミングで、少なくとも1つの前記成膜部における成膜を停止すると共に、停止していない成膜部における成膜条件を変更して所定の成膜レートを維持し、さらに、前記成膜を停止した成膜部は、他の空間と気密に分離して前記クリーニング手段によって電極のクリーニングを行なうことを特徴とする成膜方法。 Sending out a long substrate wound in a roll shape, continuously forming a film by plasma CVD while transporting the substrate, and when winding the formed long substrate in a roll shape,
A plurality of independent film forming units having electrode cleaning means are arranged in the substrate transport direction corresponding to the substrate transport path, and
During film formation on the substrate, at a predetermined timing, film formation in at least one of the film formation units is stopped, and a film formation condition in a film formation unit that is not stopped is changed to set a predetermined film formation rate. The film forming method is characterized in that the film forming portion that is maintained and further stops the film formation is hermetically separated from other spaces and the electrodes are cleaned by the cleaning means.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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CN102383107A (en) * | 2010-08-31 | 2012-03-21 | 富士胶片株式会社 | Film deposition device |
KR20150041377A (en) * | 2013-10-08 | 2015-04-16 | 송보경 | a chemical vapor deposition for flexible film |
-
2007
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KR20150041377A (en) * | 2013-10-08 | 2015-04-16 | 송보경 | a chemical vapor deposition for flexible film |
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