JP2010007113A - Film deposition method and film deposition apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、スパッタリングによる成膜に関し、詳しくは、基板表面の損傷を抑制して、基板表面の損傷に起因する膜質低下等を大幅に抑制することができる成膜方法および成膜装置に関する。 The present invention relates to film formation by sputtering, and in particular, relates to a film formation method and a film formation apparatus capable of suppressing damage on a substrate surface and greatly suppressing deterioration in film quality caused by damage on the substrate surface.
スパッタリングによる成膜において、基板へのダメージが大きな問題となっている。
すなわち、スパッタリングによってターゲットから放出された成膜材料原子の持つエネルギーが一般に数十〜百eVと非常に高いために、これらが基板に衝突した際に、基板の表面にイオンダメージや熱ダメージを与え、その結果、基板表面がエッチング等によって損傷し、基板の表面粗さが増加してしまう。
In film formation by sputtering, damage to the substrate is a serious problem.
That is, the energy of the film-forming material atoms released from the target by sputtering is generally very high, such as several tens to a hundred eV. Therefore, when they collide with the substrate, ion damage or thermal damage is given to the surface of the substrate. As a result, the substrate surface is damaged by etching or the like, and the surface roughness of the substrate increases.
このような現象は、基板の黄変、基板と成膜した膜との密着性の低下等、様々な性能の悪化を招く。また、ガスバリア膜のように、基板表面に高い平滑性を求められる用途では、表面の粗さの増加によって、目的とする性能が得られなくなってしまう。 Such a phenomenon leads to various performance deteriorations such as yellowing of the substrate and a decrease in adhesion between the substrate and the deposited film. Also, in applications where high smoothness is required on the substrate surface, such as a gas barrier film, the target performance cannot be obtained due to the increase in surface roughness.
また、基板がプラスチックフィルムである場合などのように、基板表面が高分子材料等で形成されている場合には、エッチング等によって表面から放出された基板材料が、成膜系内においてガス化して、成膜される膜内に取り込まれてしまい、その結果、膜質や膜組成、さらには、膜厚も変化してしまうという問題もある。
さらに、基板から放出されたガスは、プラズマによって分解されてラジカルとなる。このラジカルはエッチング効果を有するために、このラジカルが前記ターゲットから放出された金属と同様に、基板表面をエッチング等により損傷してしまい、先と同様に、基板の表面粗さの増加や膜密着性の低下が生じる。
In addition, when the substrate surface is formed of a polymer material or the like, such as when the substrate is a plastic film, the substrate material released from the surface by etching or the like is gasified in the film forming system. In other words, the film is taken into the film to be formed, and as a result, the film quality, film composition, and film thickness also change.
Further, the gas released from the substrate is decomposed by the plasma into radicals. Since this radical has an etching effect, the radical damages the surface of the substrate by etching or the like, like the metal released from the target. Sexual deterioration occurs.
このような成膜系内に放出されたガスによる、膜への不純物の混入や基板の損傷は、成膜系内に残存する水分等の異物から生じるガスや、基板に含まれる水分等が減圧/加熱されることによって放出されて生じるガス(基板のアウトガス)によっても発生する。 As a result of the gas released into the film formation system, the contamination of the film and the damage to the substrate are caused by the gas generated from foreign matters such as moisture remaining in the film formation system and the moisture contained in the substrate being decompressed. / Also generated by a gas released by heating (outgas of substrate).
基板からのアウトガスは、一般的に、基板を減圧下で加熱する前処理を行なうことによって対処されている。しかしながら、このような前処理では、成膜中における基板の損傷によって放出されるガスに対応することはできない。
これに対し、反応性スパッタリングにおいて、成膜系(成膜室)内の反応ガス量を質量分析装置等で検出することにより、基板の損傷に起因するガス、基板のアウトガス、成膜系内の水分等に起因するガス(以下、これらのガスをまとめて「放出ガス」ともいう)による反応ガス量の変動を検出して、検出した反応ガス量に応じて、導入する反応ガスの量を調整する方法が知られている。また、同じく反応性スパッタリングにおいて、スパッタリングの放電電圧や発光が一定になるように、放電電圧をフィードバックして反応ガス導入量を制御する方法も知られている。
Outgassing from the substrate is generally addressed by performing a pretreatment that heats the substrate under reduced pressure. However, such pretreatment cannot cope with a gas released due to damage to the substrate during film formation.
On the other hand, in reactive sputtering, the amount of reactive gas in the film formation system (film formation chamber) is detected by a mass spectrometer or the like, so that gas resulting from substrate damage, substrate outgas, Changes in the amount of reaction gas due to gases caused by moisture (hereinafter these gases are collectively referred to as “release gas”) are detected, and the amount of reaction gas introduced is adjusted according to the detected amount of reaction gas How to do is known. Similarly, in reactive sputtering, there is also known a method of controlling the amount of reaction gas introduced by feeding back the discharge voltage so that the discharge voltage and light emission of sputtering become constant.
これらの方法によれば、放出ガスによる反応ガス量の変動に起因する、成膜する膜の膜厚や組成等の変動には、対応できる。
しかしながら、これらの方法では、放出ガスが膜中に取り込まれてしまうことを防止できず、また、ターゲットから放出された成膜材料原子や放出ガスによる基板エッチングを防止することもできない。
According to these methods, it is possible to cope with fluctuations in the film thickness, composition, etc. of the film to be formed due to fluctuations in the amount of reaction gas due to the released gas.
However, these methods cannot prevent the released gas from being taken into the film, and cannot prevent the substrate etching due to the film forming material atoms and the released gas released from the target.
これに対して、特許文献1には、長尺な基板(フィルム)に連続的に成膜を行なう成膜装置において、基板を搬送するドラムの回転方向に対応して、ターゲットや電極を有するスパッタリング装置を、複数、配列して、基板搬送方向の最上流に位置する第1のスパッタリング装置の駆動電力を0.15〜6W/cm2とし、第1のスパッタリング装置以外のスパッタリング装置は、この第1のスパッタリング装置よりも大きな駆動電力を供給する、成膜装置が開示されている。
On the other hand, in
特許文献1に開示される方法によれば、最上流に配置される第1のスパッタリング装置によって、基板のエッチング等が生じ難い低電力で薄い膜を成膜することで、この膜に、下流のスパッタリング装置による基板の損傷や放出ガス発生を抑制するバリア膜のような作用を持たせることができる。その結果、基板の表面粗さの増大や放出ガスに起因する膜質の劣化を抑制して、第1のスパッタリング装置の下流のスパッタリング装置で高速成膜を行なうことが可能となる。
According to the method disclosed in
しかしながら、放出ガスの発生状態は、成膜装置の設置環境、基板の状態、成膜系内に残存する水分の量など、様々な要因によって変動する。
そのため、基板搬送方向に複数のスパッタリング装置を配列して、最上流のスパッタリング装置での成膜をエッチング等を生じ難い低電力で行なっても、基板の状態や真空チャンバ内の状態によっては、やはり、基板の損傷や放出ガスの発生を十分に抑制することができず、その結果、基板の表面粗さの増大や放出ガスに起因する膜質劣化が、多々、生じてしまう。
そのため、スパッタリングによって、安定して、一定の品質を有する成膜を行なうこと可能な方法や装置の出現が望まれている。
However, the generation state of the released gas varies depending on various factors such as the installation environment of the film forming apparatus, the state of the substrate, and the amount of moisture remaining in the film forming system.
Therefore, even if a plurality of sputtering devices are arranged in the substrate transport direction and the film formation in the most upstream sputtering device is performed with low power that is unlikely to cause etching or the like, depending on the state of the substrate and the state in the vacuum chamber, As a result, damage to the substrate and generation of released gas cannot be sufficiently suppressed. As a result, the surface roughness of the substrate increases and film quality deterioration due to the released gas often occurs.
Therefore, the advent of a method and an apparatus capable of stably performing film formation having a certain quality by sputtering is desired.
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、基板にスパッタリングによって成膜を行なうに際し、基板の状態、真空チャンバに残存する水分等の異物、成膜装置の設置環境等によらず、ターゲットから放出された成膜材料原子によるエッチング等に起因する基板の損傷による基板の表面粗さの増大や、基板の損傷による基板からの放出ガスに起因する膜質の劣化を好適に抑制することができ、目的とする特性や性能を有する所定品質の膜を、安定して成膜することができる、スパッタリングによる成膜方法および成膜装置を提供することにある。 An object of the present invention is to solve the above-described problems of the prior art. When a film is formed on a substrate by sputtering, the state of the substrate, foreign matter such as moisture remaining in the vacuum chamber, the installation environment of the film forming apparatus, etc. Regardless of whether the surface roughness of the substrate is increased due to damage to the substrate caused by etching or the like due to the film-forming material atoms released from the target, or the film quality is deteriorated due to the gas released from the substrate due to substrate damage. It is an object of the present invention to provide a film forming method and a film forming apparatus by sputtering, which can suppress and can stably form a film of a predetermined quality having intended characteristics and performance.
前記目的を達成するために、本発明の成膜方法は、基板を搬送しつつ、スパッタリングによって前記基板の表面に成膜を行なうに際し、前記基板の搬送方向に複数のターゲットを設けると共に、成膜系内におけるガスの量を測定し、その測定結果に応じて、基板成分に由来する放出ガスの量が、放電ガス量の1%以下となるように、前記基板搬送方向の最上流のターゲットに対する電力を調整する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 provides a plurality of targets in the transport direction of the substrate and forms a film when performing film formation on the surface of the substrate by sputtering while transporting the substrate. The amount of gas in the system is measured, and according to the measurement result, the amount of released gas derived from the substrate component is 1% or less of the amount of discharge gas with respect to the most upstream target in the substrate transport direction. A film forming method comprising adjusting power. I will provide a.
また、本発明の成膜方法の第2の態様は、基板を搬送しつつ、スパッタリングによって前記基板の表面に成膜を行なうに際し、前記基板の搬送方向に複数のターゲットを設けると共に、成膜前の基板の表面粗さRa−a、および、前記基板搬送方向の最上流のターゲットによる成膜を行なった後の表面粗さRa−bを検出して、前記Ra−a/Ra−bが1.2未満となるように、前記基板搬送方向の最上流のターゲットに対する電力を調整することを特徴とする成膜方法を提供する。 In addition, the second aspect of the film forming method of the present invention provides a plurality of targets in the transport direction of the substrate when the film is formed on the surface of the substrate by sputtering while the substrate is transported. The surface roughness Ra-a of the substrate and the surface roughness Ra-b after film formation with the most upstream target in the substrate transport direction are detected, and the Ra-a / Ra-b is 1 The film forming method is characterized in that the electric power for the most upstream target in the substrate transfer direction is adjusted so that it is less than .2.
このような本発明の成膜方法において、前記基板搬送方向の最上流のターゲットによる成膜厚を検出し、その検出結果に応じて、目的とする厚さの膜を成膜するように、前記基板搬送方向の最上流のターゲット以外のターゲットに対する電極に供給する電力を調整するのが好ましく、また、ガスバリア膜を成膜するのが好ましく、さらに、スパッタリングを行なうための電源として、DCパルス電源を用いるのが好ましい。 In such a film forming method of the present invention, the film thickness by the most upstream target in the substrate transport direction is detected, and according to the detection result, the film having the target thickness is formed. It is preferable to adjust the power supplied to the electrodes for the targets other than the most upstream target in the substrate transport direction, and it is preferable to form a gas barrier film, and a DC pulse power source is used as a power source for performing sputtering. It is preferable to use it.
また、本発明の成膜装置は、長尺な基板にスパッタリングによって成膜を行なう成膜装置であって、前記基板を長手方向に搬送する搬送手段と、ターゲットを保持する、前記基板の搬送方向に配列される複数のターゲット保持手段と、前記ターゲット保持手段に保持されたターゲットに対応する電極と、前記電極にスパッタリングのための電力を供給する電力供給手段と、成膜系内に放電ガスを供給するガス供給手段とを有し、さらに、成膜系内のガスの量を測定するガス測定手段と、前記ガス測定手段による測定結果に応じて、前記基板の成分に由来する放出ガスの量が、前記放電ガス量の1%以下となるように、前記電力供給手段による、前記基板搬送方向の最上流のターゲットに対する電極への供給電力を調整する制御手段とを有することを特徴とする成膜装置を提供する。 Moreover, the film forming apparatus of the present invention is a film forming apparatus for forming a film on a long substrate by sputtering, and includes a transport means for transporting the substrate in the longitudinal direction and a transport direction of the substrate for holding a target. A plurality of target holding means arranged in an electrode, an electrode corresponding to the target held by the target holding means, a power supply means for supplying power for sputtering to the electrode, and a discharge gas in the film forming system. A gas supply means for supplying the gas, and a gas measurement means for measuring the amount of gas in the film forming system, and an amount of the released gas derived from the component of the substrate according to a measurement result by the gas measurement means Control means for adjusting the power supplied to the electrode for the most upstream target in the substrate transport direction by the power supply means so that the amount of the discharge gas is 1% or less. To provide a film forming apparatus characterized and.
このような本発明の成膜装置において、前記基板搬送方向の最上流に位置するターゲットによる成膜厚を検出する膜厚検出手段を有し、前記制御手段は、この膜厚測定手段による膜厚測定結果に応じて、目的とする厚さの膜を成膜するように、前記電力供給手段が、前記基板搬送方向の最上流に位置するターゲット以外のターゲットに対する前記電極に供給する電力を調整するのが好ましく、また、前記電力供給手段がDCパルス電源である請のが好ましい。 In such a film forming apparatus of the present invention, it has a film thickness detecting means for detecting the film thickness by the target located at the uppermost stream in the substrate transport direction, and the control means has a film thickness by the film thickness measuring means. According to the measurement result, the power supply means adjusts the power supplied to the electrodes for the target other than the target located at the most upstream in the substrate transport direction so as to form a film with a desired thickness. It is also preferable that the power supply means is a DC pulse power supply.
上記構成を有する本発明は、成膜中に実際に基板から放出される、基板成分に由来する放出ガスの量を検出することにより、ターゲットから放出された成膜材料原子によって実際に生じているエッチング等による基板の損傷状態を検出して、基板からの放出ガスが放電ガスの1%以下なるように、最上流のターゲットに対する電極への供給電力を調整する。あるいは、スパッタリングによる実際の基板の表面粗さの増加状態を把握して、成膜前の基板の表面粗さと、最上流のターゲットによる成膜後の表面粗さの比が所定値以下となるように、最上流のターゲットに対する電極への供給電力を調整する。
そのため、本発明によれば、成膜装置の設置環境、基板の状態、成膜系内に残存する水分等によらず、基板の損傷、および、これに起因する基板からの基板成分に由来する放出ガスの発生を好適に抑制して、最上流のターゲットによる成膜を行い、この最上流のターゲットによる膜を基板の損傷および基板からの放出ガスを抑制するバリア膜(保護膜)として作用させて、これ以降のターゲットによる成膜を行なうことができる。
The present invention having the above configuration is actually caused by the film-forming material atoms released from the target by detecting the amount of gas released from the substrate component that is actually released from the substrate during film formation. The state of damage to the substrate due to etching or the like is detected, and the power supplied to the electrode for the most upstream target is adjusted so that the gas released from the substrate is 1% or less of the discharge gas. Alternatively, by grasping the increase state of the actual surface roughness of the substrate by sputtering, the ratio of the surface roughness of the substrate before film formation to the surface roughness after film formation by the most upstream target is less than a predetermined value. In addition, the power supplied to the electrode for the most upstream target is adjusted.
Therefore, according to the present invention, regardless of the installation environment of the film forming apparatus, the state of the substrate, the moisture remaining in the film forming system, etc., the damage is caused by the substrate and the substrate components from the substrate resulting therefrom. The generation of the released gas is suitably suppressed and film formation is performed with the uppermost target, and the film with the uppermost target is caused to act as a barrier film (protective film) that suppresses damage to the substrate and outgas from the substrate. Thus, film formation using the target thereafter can be performed.
従って、本発明によれば、スパッタリングによる成膜において、成膜装置の設置環境や基板の状態等によらず、安定して、基板の表面粗さの増大や、放出ガスに起因する膜質の劣化等を好適に抑制することができ、目的とする特性や性能を有する所定品質の膜を、安定して成膜することができる。 Therefore, according to the present invention, in film formation by sputtering, regardless of the installation environment of the film formation apparatus, the state of the substrate, etc., the surface roughness of the substrate can be stably increased or the film quality can be deteriorated due to the released gas. Etc. can be suitably suppressed, and a film of a predetermined quality having the desired characteristics and performance can be stably formed.
以下、本発明の成膜方法および成膜装置について、添付の図面に示される好適例を基に、詳細に説明する。 Hereinafter, a film forming method and a film forming apparatus of the present invention will be described in detail based on preferred examples shown in the accompanying drawings.
図1に、本発明の成膜方法の第1の態様を実施する本発明の成膜装置の一例を示す。
図1に示す成膜装置10は、反応性スパッタリングによって、基板Zの表面に目的とする機能を発現する膜を成膜(形成)して、例えば、ガスバリアフィルムを製造するもので、供給室12と、前処理室14と、成膜室16と、巻取り室18とを有して構成される。
このような成膜装置10は、長尺な基板Z(フィルム原反)をロール状に巻回してなる基板ロール20から基板Zを送り出し、基板Zを長手方向に搬送しつつ反応性スパッタリングによる成膜を行い、成膜した基板Zをロール状に巻き取る、前述のいわゆるロール・トゥ・ロール(Roll to Roll)による成膜を行なう装置である。
FIG. 1 shows an example of a film forming apparatus of the present invention that implements the first embodiment of the film forming method of the present invention.
A
Such a
供給室12は、回転軸24と、ガイドローラ26と、真空排気手段28とを有する。
成膜装置10において、長尺な基板Z巻回してなる基板ロール20は、供給室12の回転軸24に装填される。
回転軸24に基板ロール20が装填されると、基板Zは、供給室12から、前処理室14および成膜室16を通り、巻取り室18の巻取り軸30に至る所定の搬送経路を通される(送通される)。成膜装置10においては、基板ロール20からの基板Zの送り出しと、巻取り軸30における成膜済の基板Zの巻き取りとを同期して行なって、長尺な基板Zを所定の搬送経路で長手方向に搬送しつつ、基板Zに、前処理(脱ガス処理)および反応性スパッタリングによる成膜を行なう。
The
In the
When the
本発明において、成膜を行なう基板Zには、特に限定はなく、PET(ポリエチレンテレフタレート)フィルム等の各種の樹脂フィルム(高分子フィルム(プラスチックフィルム))、アルミニウムシートなどの各種の金属シートなど、スパッタリングによる成膜が可能なものであれば、各種の基板(ベースフィルム)が、利用可能である。
また、基板Zは、基材となる樹脂フィルムや金属シート等の表面に、保護層、接着層、光反射層、遮光層、平坦化層、緩衝層、応力緩和層等の、各種の機能を発現する、無機物や有機物等からなる各種の層が形成されているものであってもよい。
In the present invention, the substrate Z for film formation is not particularly limited, and various resin films (polymer film (plastic film)) such as a PET (polyethylene terephthalate) film, various metal sheets such as an aluminum sheet, etc. Various substrates (base films) can be used as long as they can be formed by sputtering.
In addition, the substrate Z has various functions such as a protective layer, an adhesive layer, a light reflection layer, a light shielding layer, a planarization layer, a buffer layer, and a stress relaxation layer on the surface of a resin film or a metal sheet as a base material. Various layers made of an inorganic material, an organic material, or the like may be formed.
ここで、後に詳述するが、本発明においては、ターゲットから放出された成膜材料原子が基板表面に与えるイオンダメージや熱ダメージによるエッチング等に起因する基板の損傷を大幅に抑制し、また、この基板の損傷による基板からの放出ガス(基板成分に由来する放出ガス)の発生を大幅に抑制することができる。
従って、本発明は、PETフィルム等の樹脂フィルムなど、成膜材料原子による基板の損傷が生じ易い、表面が有機材料で形成される基板は、特に好適に利用可能である。
Here, as will be described in detail later, in the present invention, the film-forming material atoms released from the target greatly suppress damage to the substrate caused by ion damage or etching caused by thermal damage on the substrate surface, Generation | occurrence | production of the discharge gas (release gas derived from a substrate component) from a board | substrate by the damage of this board | substrate can be suppressed significantly.
Therefore, the present invention can be particularly suitably used for a substrate whose surface is formed of an organic material, such as a resin film such as a PET film, which is easily damaged by the film-forming material atoms.
供給室12においては、図示しない駆動源によって回転軸24を図中時計方向に回転して、基板ロール20から基板Zを送り出し、ガイドローラ26によって所定の経路を案内して、基板Zを、隔壁32に設けられたスリット32aから前処理室14に送る。
また、図示例の成膜装置10においては、好ましい態様として、供給室12にも真空排気手段28を設けている。供給室12に真空排気手段28を設け、成膜中は、後述する前処理質14の圧力(真空度)と同じ圧力とすることにより、供給室12が前処理室14における減圧(すなわち加熱/減圧による前処理)に影響を与えることを防止している。
In the
In the illustrated
真空排気手段28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、到達真空度や排気量の調整手段等を利用する、真空成膜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。この点に関しては、後述する他の真空排気手段も同様である。 The vacuum evacuation means 28 is not particularly limited, and a vacuum pump such as a turbo pump, a mechanical booster pump, and a rotary pump, an auxiliary means such as a cryocoil, an ultimate vacuum degree and an exhaust amount adjustment means, etc. are utilized. Various known (vacuum) evacuation means used in vacuum film forming apparatuses can be used. In this regard, the same applies to other vacuum exhaust means described later.
なお、本発明においては、全ての室に真空排気手段を設けるのに限定はされず、供給室12や巻取り室18等、処理として真空排気が不要な室には、真空排気手段は設けなくてもよい。但し、隣接する室が真空排気を行なう場合には、隣接する室の真空度に与える影響を小さくするために、スリット32a等の基板Zが通過する部分を可能な限り小さくするのが好ましい。あるいは、室と室との間にサブチャンバを設け、このサブチャンバ内を減圧してもよい。
また、全室に真空排気手段を有する図示例の成膜装置10においても、スリット32a等の基板Zが通過する部分を可能な限り小さくするのが好ましい。
In the present invention, it is not limited to providing the evacuation means in all the chambers, and the evacuation means is not provided in the chambers such as the
Also in the illustrated
前述のように、基板ロール20から送り出された基板Zは、次いで、前処理室14に搬送される。
前処理室14は、減圧下において基板Zを加熱することにより、基板Zを搬送しつつ加熱することにより、基板Zに含まれる、スパッタリングによる減圧/加熱によって基板Zから放出される放出ガス(基板Zのアウトガス)となる物質(主に水分)を除去する部位である。
図示例において、前処理室14は、真空排気手段34と、搬送ローラ対36aおよび36bと、加熱手段38aおよび38bとを有する。
As described above, the substrate Z sent out from the
The
In the illustrated example, the
2つの加熱手段38aおよび38bは、公知の加熱手段(ヒータ)であって、搬送ローラ対36aおよび36bによる基板Zの搬送経路を挟んで、基板Zに対面するように配置されている。
前処理室14は、真空排気手段34によって、所定の真空度に減圧されている。前処理室14において、供給室12から搬送された基板Zは、搬送ローラ対36aおよび36bによって挟持搬送されつつ、加熱手段38aおよび38bによって加熱される。この減圧加熱によって、基板Zに含まれる水分等のアウトガスとなる物質を除去する、いわゆる脱ガス処理を行なう。
前処理室14で脱ガス処理を行なわれた基板Zは、前処理室14と成膜室16とを隔てる隔壁39に形成されたスリット39aから、成膜室16に搬送される。
The two heating means 38a and 38b are known heating means (heaters), and are arranged so as to face the substrate Z across the conveyance path of the substrate Z by the conveyance roller pairs 36a and 36b.
The
The substrate Z that has been degassed in the
なお、本発明において、前処理(脱ガス処理)は、図示例の方法に限定はされず、ロール・トゥ・ロールの成膜装置(製造装置)で利用されている各種の前処理方法が、全て利用可能である。
また、処理条件も、基板Zの種類等に応じて、適宜、設定すればよい。
In the present invention, the pretreatment (degassing treatment) is not limited to the illustrated method, and various pretreatment methods used in a roll-to-roll film forming apparatus (manufacturing apparatus) All are available.
Further, the processing conditions may be set as appropriate according to the type of the substrate Z and the like.
成膜室16は、基板Zの表面(成膜面)に、反応性スパッタリングによって膜を成膜するもので、ドラム40と、第1カソード42と、第2カソード46と、ガイドローラ48および50と、第1電源52と、第2電源54と、ガス供給手段56と、ガス検出手段58と、膜厚検出手段60と、制御手段62、真空排気手段64とを有して構成される。
The
ドラム40は、中心線を中心に図中反時計方向に回転する円筒状の部材である。前処理質14から供給され、ガイドローラ48によって所定の経路に案内された基板Zは、ドラム40の周面の所定領域に掛け回されて、ドラム40によって所定の成膜位置に支持/案内されつつ、所定の搬送経路を搬送され、さらに、ガイドローラ50によって案内されて、巻取り室18に搬送される。
なお、ドラム40は、バイアス電極としても作用するように、接地(アース)されてもよく、あるいは高周波電源等の電源に接続されてもよい。
The
The
第1カソード42および第2カソード46は、スパッタリング装置に利用される公知のカソード(電極)で、基板Zの搬送方向すなわちドラム40の回転方向に配列される。
図示例において、第1カソード42および第2カソード46は、共に、ターゲットの保持手段を兼ねており、ターゲットを、基板Zを成膜位置に位置させるドラム40に対面して保持するように、構成/配置される。
以下、第1カソード42に保持される最上流のターゲットを第1ターゲットTg−1、第2カソード46に保持されるターゲットを第2ターゲットTg−2とする。
The
In the illustrated example, both the
Hereinafter, the most upstream target held by the
第1電源52は、第1カソード42にスパッタリングによる成膜を行なうための電力を供給する電源である。第2電源54も、同様に、第2カソード46にスパッタリングによる成膜を行なうための電力を供給する電源である。
The
第1電源52および第2電源54は、共に、反応性スパッタリングによる成膜を行なう装置で利用されている、公知の電源を用いればよい。
ここで、本発明においては、第1電源52および第2電源54は、DCパルス電源を用いるのが好ましい。スパッタリングを行なうための電力を供給する電源として、DCパルス電源を用い、デューティー比を適正に設定することにより、アーク放電を好適に防止でき、基板Zに成膜した膜がダメージを受けることを抑制することができる。
Both the
Here, in the present invention, the
また、本発明は、カソードがターゲットの保持手段を兼ねる構成に限定はされず、カソードと別に、ターゲットを所定の位置に保持するターゲット保持手段を設けてもよい。 Further, the present invention is not limited to the configuration in which the cathode also serves as the target holding means, and a target holding means for holding the target in a predetermined position may be provided separately from the cathode.
ここで、図示例の成膜室16は、カソードすなわちターゲットを2つ、基板Zの搬送方向に配列して配置するものであるが、本発明は、これに限定はされず、3以上のターゲット(カソード/電源)を、基板Zの搬送方向に配列してもよいのは、勿論である。
なお、3以上のターゲットを有する場合における、最上流のターゲット以外のターゲットによる成膜条件(成膜の制御)は、第2ターゲットTg−2と同様に、目的とする膜厚が得られるように、適宜、設定すればよい。
Here, the
In the case of having three or more targets, the film formation conditions (control of film formation) by a target other than the most upstream target can be obtained in the same manner as the second target Tg-2. It can be set as appropriate.
第1電源52および第2電源54の駆動は、制御手段62によって制御される。
制御手段62は、ガス検出手段60による検出結果に応じて、第1電源52の駆動を制御し、また、好ましい態様として膜厚測定手段60による膜厚測定結果に応じて、第2電源54の駆動を制御する。この点に関しては、後に詳述する。
The driving of the
The control means 62 controls the driving of the
ガス供給手段60は、成膜室16内の両カソード近傍に、アルゴンガス等の放電ガス、および、酸素ガス等の反応ガスを供給するものである。
このガス供給手段60は、反応性スパッタリング装置やプラズマCVD装置等の真空成膜装置に用いられている、公知のガス供給手段を用いればよい。また、放電ガスと反応ガスは、別々のガス供給手段によって供給してもよい。
なお、図示例の成膜室14は、ガス供給手段60を1個のみ有するが、本発明は、これに限定はされず、個々のターゲットに対応して、ガス供給手段60を有してもよい。
The gas supply means 60 supplies a discharge gas such as argon gas and a reaction gas such as oxygen gas in the vicinity of both cathodes in the
The gas supply means 60 may be a known gas supply means used in a vacuum film forming apparatus such as a reactive sputtering apparatus or a plasma CVD apparatus. Further, the discharge gas and the reactive gas may be supplied by separate gas supply means.
Although the
前述のように、基板Zは、ガイドローラ48によって案内されてドラム40に掛け回され、ドラム40によって所定の成膜位置に支持/案内されつつ、所定の搬送経路を搬送され、さらに、ガイドローラ50によって案内されて、巻取り室18に搬送される。
この基板Zの搬送に並行して、真空排気手段64によって成膜室16内を所定の圧力とし、第1電源42よび第2電源46を駆動すると共に、ガス供給手段56から、反応ガスおよび放電ガスを供給する。これにより、基板Zは、まず、基板搬送方向の最上流の第1ターゲットTg−1(第1ターゲットTg−1、第1カソード42および第1電源52等からなるスパッタリング手段)によって、反応性スパッタリングによる成膜を行なわれ、次いで、第2ターゲットTg−2(第2ターゲットTg−2、第2カソード46および第2電源54等からなるスパッタリング手段)によって、反応性スパッタリングによるスパッタリングによる成膜を行なわれる。
As described above, the substrate Z is guided by the
In parallel with the transfer of the substrate Z, the inside of the
ここで、本発明にかかる成膜室16は、前述のように、ガス検出手段58および膜厚検出手段60を有し、制御手段62は、両検出手段による検出結果に応じて、第1電源52および第2電源54の駆動を制御する。
ガス検出手段58は、成膜室16内に存在する各種のガスを検出するものである。ガス検出手段58による検出結果は、制御手段62に供給される。
ガス検出手段58には、特に限定はなく、質量分析装置(Q−mass)を用いる検出手段や、プラズマの発光強度からガスの量を検出する手段等、反応性スパッタリング装置やプラズマCVD装置等の真空成膜装置において、成膜中における成膜系内のガス検出に用いられている、公知のものが、全て利用可能である。中でも特に、質量分析装置(質量分析器)を用いるガスの検出手段は好適である。
Here, as described above, the
The gas detection means 58 detects various gases present in the
The gas detection means 58 is not particularly limited, and may be a detection means using a mass spectrometer (Q-mass), a means for detecting the amount of gas from the emission intensity of plasma, a reactive sputtering apparatus, a plasma CVD apparatus, or the like. In the vacuum film forming apparatus, all known devices that are used for gas detection in the film forming system during film forming can be used. Among these, gas detection means using a mass spectrometer (mass analyzer) is particularly suitable.
膜厚検出手段60は、第1ターゲットTg−1によって成膜された膜の膜厚を検出するものである。膜厚検出手段60による膜厚の検出結果は、制御手段62に供給される。
膜厚検出手段60には、特に限定はなく、レーザー変位計を利用する膜厚検出手段、水晶振動子を利用する膜厚検出手段、赤外線センサを利用する膜厚検出手段、XRF(蛍光X線分析)を利用する膜厚検出手段等、反応性スパッタリング装置やプラズマCVD装置等の成膜装置において成膜系内での膜厚検出に用いられている公知のものが、全て利用可能である。あるいは、第1カソード42に供給する電力と成膜レートとの関係を、予め、実験やシミュレーション等によって調べてテーブル化しておき、実際に成膜時に第1カソード42に供給した電力に応じて、前記テーブルを用いて第1カソード42による成膜厚を検出してもよい。
The film thickness detection means 60 detects the film thickness of the film formed by the first target Tg-1. The detection result of the film thickness by the film thickness detection means 60 is supplied to the control means 62.
The film thickness detecting means 60 is not particularly limited, and the film thickness detecting means using a laser displacement meter, the film thickness detecting means using a crystal resonator, the film thickness detecting means using an infrared sensor, XRF (fluorescent X-rays) Any known device used for detecting a film thickness in a film forming system in a film forming apparatus such as a reactive sputtering apparatus or a plasma CVD apparatus, such as a film thickness detecting means using (analysis), can be used. Alternatively, the relationship between the power supplied to the
前述のように、基板Zは、まず、第1ターゲットTg−1によって成膜され、次いで、第1ターゲットTg−1によって成膜された膜の上に、第2ターゲットTg−2によって成膜される。
制御手段62は、ガス検出手段58による検出結果に応じて、第1ターゲットTg−1に対応する第1カソード42にスパッタリングによる成膜を行なうための電力を供給する第1電源52の駆動を制御する。また、膜厚検出手段60による膜厚検出結果に応じて、第2ターゲットTg−2に対応する第2カソード46にスパッタリングによる成膜を行なうための電力を供給する第2電源54の駆動を制御する。
As described above, the substrate Z is first formed by the first target Tg-1, and then formed by the second target Tg-2 on the film formed by the first target Tg-1. The
The control means 62 controls the driving of the
具体的には、制御手段62は、ガス検出手段58による成膜室16内のガス検出結果から、成膜室16内における、放電ガスの量および基板成分に由来する放出ガスの量を検出する。
なお、基板成分に由来する放出ガスとは、すなわち、基板Zの形成成分(基板の形成材料)に由来する放出ガスである。より具体的には、ターゲットから放出された成膜材料粒子によるエッチング等に起因する基板Zの損傷によって、基板Zから削り取られた基板成分が蒸発して生成された放出ガスである。
Specifically, the
Note that the emission gas derived from the substrate component is an emission gas derived from the formation component of the substrate Z (substrate formation material). More specifically, it is an emission gas generated by evaporation of a substrate component scraped from the substrate Z due to damage to the substrate Z due to etching or the like by film forming material particles released from the target.
図示例においては、制御手段62は、一例として、ガス検出手段58が検出したガスのうち、質量(例えば、分子質量数)が、水分由来の放出ガス、反応ガスおよび放電ガスよりも明らかに大きなガスや、基板Zの形成成分に対応する質量を有するガスを、基板成分に由来する放出ガスであると判定する。
In the illustrated example, as an example, the
成膜室16内(スパッタリング装置(真空チャンバ内))に生じる放出ガスとしては、成膜室16に残存する水分等が蒸発して発生するガス、前記基板Zのアウトガス、および、前記基板成分に由来する放出ガス等が挙げられる。
また、当然の事であるが、成膜中には、成膜室16内には、放電ガスおよび反応ガスも存在する。
The release gas generated in the film forming chamber 16 (sputtering apparatus (vacuum chamber)) includes a gas generated by evaporation of moisture remaining in the
As a matter of course, a discharge gas and a reactive gas are also present in the
放電ガスおよび反応ガスは、既知のガスであり、成分や質量は分かっている。
また、成膜室16内の水分等から発生する放出ガスや基板Zのアウトガスは、基本的に、空気および水分に由来するものであるので、質量は、殆ど決まっている。
これに対し、ターゲットから放出された材料原子によるエッチング等に起因する基板損傷によって生じる、基板成分由来の放出ガスは、多くの場合、炭化水素系の化合物が切断されて発生したガスであり、放電ガスや反応ガス、水分に由来する放出ガスに比して、大きな質量を有する。
また、基板Zの形成成分(基板表面の形成材料)が既知であれば、基板成分に由来する放出ガスの分子量は、ほぼ特定できる。従って、ガス検出手段58として質量分析装置等を用いて、基板の形成成分のモノマーに由来する分子量や、解裂し易い部分が壊れた後のフラグメントの分子量を測定することで、基板成分に由来する放出ガスを判断できる。
従って、放電ガスや反応ガス、水分に由来する放出ガスに比して、質量が明らかに大きなガスや、基板Zの構成成分に対応する質量(分子質量数)を有するガスは、基板成分に由来する放出ガスであると判断することができる。
The discharge gas and the reactive gas are known gases, and the components and mass are known.
Further, since the released gas generated from the moisture in the
On the other hand, the release gas derived from the substrate component caused by the substrate damage caused by etching or the like by the material atoms released from the target is a gas generated by cutting the hydrocarbon compound in many cases, and discharge Compared to gas, reaction gas, and released gas derived from moisture, it has a large mass.
Further, if the formation component of the substrate Z (formation material on the substrate surface) is known, the molecular weight of the released gas derived from the substrate component can be substantially specified. Therefore, by using a mass spectrometer or the like as the gas detection means 58, the molecular weight derived from the monomer of the component forming the substrate or the molecular weight of the fragment after the easily ruptured portion is broken to derive from the substrate component The released gas can be determined.
Therefore, a gas with a clearly large mass or a gas having a mass (molecular mass number) corresponding to a constituent component of the substrate Z is derived from the substrate component compared to the discharge gas, the reaction gas, or the release gas derived from moisture. It can be determined that it is a released gas.
制御手段62は、放電ガスの量と、この基板成分に由来する放出ガスの量(以下、便宜的に、「基板由来の放出ガスの量」とする)を検出したら、成膜室16における基板由来の放出ガス量が、放電ガス量の1%以下となるように、第1電源52の駆動を制御、すなわち、第1カソード42に供給する電力(第1ターゲットTg−1に対応する電力)を制御する。
具体的には、一例として、制御手段62は、ガス検出手段58による検出結果から、放電ガスのガス分圧と基板由来の放出ガスのガス分圧を算出し、基板由来の放出ガスのガス分圧が、放電ガスのガス分圧の1%以下となるように(すなわち、「基板由来の放出ガスのガス分圧/放電ガスのガス分圧<0.01」となるように)、第1電源52の駆動を制御する。すなわち、ガス量比はガス分圧比に依存するので、ガス分圧を用いて、成膜室16における基板由来の放出ガス量が、放電ガス量の1%以下となるように制御する。
言い換えれば、制御手段62は、基板由来の放出ガス量が放電ガス量の1%以下となるように(本例では、基板由来の放出ガス分圧が放電ガス分圧の1%以下となるように)、ガス検出手段58によるガス検出結果を用いて第1電源52の駆動をフィードバック制御する。
本発明は、このような構成を有することにより、成膜装置の設置環境、基板の状態、真空チャンバ内に残存する水分等によらず、安定して、基板の表面粗さの増大や、放出ガスに起因する膜質の劣化等を好適に抑制することができ、目的とする特性や性能を有する所定品質の膜を、安定して成膜することができる。
When the control means 62 detects the amount of discharge gas and the amount of released gas derived from this substrate component (hereinafter referred to as “amount of emitted gas derived from the substrate” for convenience), the substrate in the
Specifically, as an example, the control means 62 calculates the gas partial pressure of the discharge gas and the gas partial pressure of the discharge gas derived from the substrate from the detection result by the gas detection means 58, and the gas content of the discharge gas derived from the substrate. The first pressure is set to 1% or less of the gas partial pressure of the discharge gas (that is, “the gas partial pressure of the discharge gas derived from the substrate / the gas partial pressure of the discharge gas <0.01”). The drive of the
In other words, the control means 62 ensures that the amount of gas emitted from the substrate is 1% or less of the discharge gas amount (in this example, the gas discharge pressure derived from the substrate is 1% or less of the discharge gas partial pressure). Ii) feedback control of the driving of the
By having such a configuration, the present invention stably increases the surface roughness of the substrate and releases it regardless of the installation environment of the film forming apparatus, the state of the substrate, moisture remaining in the vacuum chamber, and the like. Deterioration of the film quality caused by the gas can be suitably suppressed, and a film of a predetermined quality having the desired characteristics and performance can be stably formed.
なお、上述の例では、ガス量として、ガス量比が依存するガス分圧を用いているが、本発明は、これ以外にも、各種の方法が利用可能である。
例えば、ガス検出手段58として質量分析装置(Q−mass)を用いる場合であれば、Q−massの主ピークを感度係数で補正して、基板由来の放出ガスと放電ガスとで、その比が、基板由来の放出ガス量が放電ガス量の1%以下に対応する所定範囲となるようにフィードバック制御する方法、等が好適に利用可能である。
In the above example, the gas partial pressure depending on the gas amount ratio is used as the gas amount, but various methods other than this can be used in the present invention.
For example, if a mass spectrometer (Q-mass) is used as the gas detection means 58, the main peak of Q-mass is corrected with a sensitivity coefficient, and the ratio of the emission gas and discharge gas derived from the substrate is A method of performing feedback control so that the amount of gas emitted from the substrate falls within a predetermined range corresponding to 1% or less of the amount of discharge gas can be suitably used.
前述のように、スパッタリングによる成膜では、ターゲットから放出された高エネルギーの成膜材料粒子が基板に入射して、基板にイオンダメージや熱ダメージを与え、これによって基板表面のエッチング等が発生して基板が損傷してしまい、その結果、基板の表面粗さの増加してしまう。また、基板の損傷によって。基板由来の放出ガスが発生して膜中に取り込まれ、膜質を低下する等の問題もある。さらに、スパッタリングによる成膜中には、基板のアウトガスや、成膜室16内に残存する水分による放出ガスも生じ、この放出ガスも、やはり、膜中に取り込まれて膜質を低下する。
さらに、これらの放出ガスがプラズマによってラジカルとなり、このラジカルが基板に入射して、やはり、基板を損傷して、表面粗さが増加してしまう。
As described above, in film formation by sputtering, high-energy film-forming material particles released from the target are incident on the substrate, causing ion damage and thermal damage to the substrate, which causes etching of the substrate surface and the like. As a result, the substrate is damaged, and as a result, the surface roughness of the substrate increases. Also due to substrate damage. There are also problems such as the generation of gas emitted from the substrate and the incorporation of the gas into the film, which degrades the film quality. Further, during film formation by sputtering, an outgas of the substrate and a release gas due to moisture remaining in the
Furthermore, these emitted gases become radicals by plasma, and these radicals enter the substrate, which also damages the substrate and increases the surface roughness.
これに対し、前述のように、特許文献1には、ロール・トゥー・ロールの成膜装置のように、基板を搬送しつつ成膜を行なう装置において、基板の搬送方向に複数のスパッタリング手段(ターゲット)を配置し、搬送方向の最上流のスパッタリング手段に対する電力を小さくして、その上に、下流に配置されるスパッタリング手段による高速成膜を行なう成膜装置が開示されている。
この装置によれば、まず、最上流のスパッタリング手段によって、基板のダメージを抑制した状態で成膜を行ってバリア膜のような膜を生成し、この膜の上に下流のスパッタリング手段よる成膜を行なうことで、下流のスパッタリング手段による成膜での基板の損傷や基板由来の放出ガスの発生を抑制することができる。
On the other hand, as described above,
According to this apparatus, first, a film such as a barrier film is formed by a most upstream sputtering means while suppressing damage to the substrate, and a film such as a barrier film is formed on this film by a downstream sputtering means. By performing the above, it is possible to suppress the damage of the substrate during the film formation by the downstream sputtering means and the generation of the emission gas derived from the substrate.
しかしながら、放出ガスの生成は、基板の種類や状態、装置の設置環境、成膜室(真空チャンバ)内の状態、成膜速度や成膜圧など成膜条件等に応じて、変動する。
例えば、基板が多量の水分を含有しておりアウトガスが多い場合、真空チャンバ内に多量の水分が残留する場合、基板の設置環境の湿度が高い場合などは、水分に起因する放出ガスが通常よりも多量に生成されてしまう。この放出ガスから生成されるラジカルは、基板に入射して、基板を損傷する。特に、水分から生成される酸素ラジカルは、基板に大きなダメージを与え、基板を強く損傷してしまい、その結果、放出ガスも増加し、また、基板の表面粗さも増加してしまう。
すなわち、低電力であっても、最上流のスパッタリング手段(ターゲット)に一定の電力を供給する特許文献1に開示される方法では、このような基板の状態や成膜室の状態等に対応することができず、安定して適正な成膜を行なうことができない。
However, the generation of the released gas varies depending on the type and state of the substrate, the installation environment of the apparatus, the state in the film forming chamber (vacuum chamber), the film forming conditions such as the film forming speed and the film forming pressure.
For example, when the substrate contains a large amount of moisture and there is a lot of outgas, when a large amount of moisture remains in the vacuum chamber, or when the humidity of the substrate installation environment is high, the emission gas due to moisture is more than normal. Are also produced in large quantities. Radicals generated from the released gas enter the substrate and damage the substrate. In particular, oxygen radicals generated from moisture cause great damage to the substrate and strongly damage the substrate. As a result, the amount of released gas increases and the surface roughness of the substrate also increases.
That is, even if the power is low, the method disclosed in
これに対し、本発明においては、前述のように、ガス検出手段58によって成膜室16内における基板由来の放出ガス量および放電ガス量を検出して、制御手段62は、成膜室16内において、この基板由来の放出ガス量が放電ガス量の1%以下となるように、最上流の第1ターゲットTg−1を保持する第1カソード42に電力を供給する第1電源52の駆動をフィードバック制御する。
On the other hand, in the present invention, as described above, the gas detection means 58 detects the amount of released gas and discharge gas derived from the substrate in the
すなわち、本発明では、排出される基板由来の放出ガスの量を検出し、これが放電ガス量の1%以下となるように第1電源52の駆動(第1ターゲットTg−1に対する供給電力)を制御することにより、成膜によって実際に生じている基板Zのエッチングなど、第1ターゲットTg−1での成膜によって実際に基板Zが受けている損傷を検出し、かつ、この第1ターゲットTg−1での成膜による基板Zの損傷および基板由来の放出ガスの発生が十分に低い状態となるように、第1ターゲットTg−1での成膜を制御する。
従って、本発明によれば、基板の種類や状態、装置の設置環境、成膜室内の状態、成膜速度や成膜圧など成膜条件等によらず、安定して、基板Zの損傷や基板由来の放出ガスの発生を抑制できる。その結果、本発明によれば、基板表面粗さの増加、放出ガスによる膜質の低下等を十分に抑制した高品質な製品を、安定して、製造することができる。
That is, in the present invention, the amount of emitted gas derived from the substrate to be discharged is detected, and the drive of the first power supply 52 (supplied power to the first target Tg-1) is performed so that this is 1% or less of the amount of discharged gas. By controlling, the damage actually received by the substrate Z by the film formation on the first target Tg-1 such as the etching of the substrate Z actually generated by the film formation is detected, and the first target Tg is detected. The film formation on the first target Tg-1 is controlled so that the damage of the substrate Z and the generation of emission gas derived from the substrate due to the film formation at -1 are sufficiently low.
Therefore, according to the present invention, the substrate Z can be stably damaged regardless of the type and state of the substrate, the installation environment of the apparatus, the state of the film forming chamber, the film forming conditions such as the film forming speed and the film forming pressure. Generation | occurrence | production of the emitted gas derived from a board | substrate can be suppressed. As a result, according to the present invention, it is possible to stably manufacture a high-quality product that sufficiently suppresses an increase in substrate surface roughness, a decrease in film quality due to the released gas, and the like.
本発明において、基板由来の放出ガス量が放電ガス量の1%を超えると、基板Zのエッチングや基板由来の放出ガスに起因する膜質の低下等が大きくなり、適正な製品を安定して製造することが困難になってしまう。
なお、本発明においては、基板由来の放出ガス量は、放電ガス量の0.1%以下とするのが好ましい。
In the present invention, if the amount of gas emitted from the substrate exceeds 1% of the amount of discharge gas, the etching of the substrate Z and the deterioration of the film quality caused by the gas emitted from the substrate become large, and an appropriate product is stably manufactured. It becomes difficult to do.
In the present invention, the amount of gas emitted from the substrate is preferably 0.1% or less of the amount of discharge gas.
他方、基板Zの損傷による、基板Zの表面粗さ増加の抑制や、基板由来の放出ガスに起因する膜質低下の抑制等の点では、放電ガス量に対する基板由来の放出ガス量は、少ない方が好ましい。しかしながら、第1ターゲットTg−1に対する電力が小さすぎると、此処での成膜を十分に行なうことができず、この膜による、第2ターゲットTg−2での成膜における基板損傷や放出ガスの抑止効果を十分に得られない可能性もある。
以上の事を考慮すると、基板由来の放出ガス量が、放電ガス量の0.005%以上となるように、第1電源52の駆動を制御するのが好ましい。
On the other hand, in terms of suppression of increase in surface roughness of substrate Z due to damage to substrate Z and suppression of film quality deterioration due to emission gas derived from substrate, the amount of emission gas derived from substrate relative to the amount of discharge gas is smaller. Is preferred. However, if the electric power for the first target Tg-1 is too small, the film formation here cannot be performed sufficiently, and this film causes substrate damage or emission gas in the film formation with the second target Tg-2. There is a possibility that the deterrent effect cannot be obtained sufficiently.
In consideration of the above, it is preferable to control the driving of the
本発明において、成膜室16内において、基板由来の放出ガス量が放電ガス量の1%以下となるように制御する方法には、特に限定はなく、ガス検出手段58による検出結果を利用した、各種のフィードバック制御方法が利用可能である。
例えば、0.5%など、1%以下の値を、適宜、設定しておき、制御手段62は、基板由来の放出ガス量が、放電ガス量に対して設定値で一定となるように、ガス検出手段58による検出結果に応じて、第1電源52の駆動を制御する方法が例示される。あるいは、1%以下の閾値(上限値および下限値)と、第1電源52の基準電力とを設定しておき、通常は基準電力で成膜を行い、ガス検出手段58による検出結果から、基板由来の放出ガス量が増加して放電ガス量に対する量が上限値を超えたら、基板由来の放出ガス量が少なくなるように第1電源52の駆動を制御し、放電ガス量に対する基板由来の放出ガス量が下限値に到達したら、第1電源52を基準電力に戻す方法も利用可能である。
In the present invention, there is no particular limitation on the method for controlling the amount of emitted gas derived from the substrate to be 1% or less of the amount of discharge gas in the
For example, a value of 1% or less, such as 0.5%, is set as appropriate, and the control means 62 is configured so that the amount of emitted gas derived from the substrate is constant at a set value with respect to the amount of discharge gas. A method of controlling the driving of the
また、本発明において、なお、第1ターゲットTg−1による成膜厚には、特に限定は無いが、0.5〜5nm程度、特に、0.5〜2nm程度が好ましい。
第1ターゲットTg−1による成膜厚を0.5nm以上とすることにより、下流の第2ターゲットTg−2による成膜でのエッチング等の抑止効果を、より安定して得ることができる等の点で好ましい結果を得る。
他方、第1ターゲットTg−1による成膜厚を5nm以下とすることにより、良好な生産性を確保できる(第1ターゲットTg−1は、通常は,成膜レートが低い)、第2ターゲットTg−2によって所望する膜質の膜を主成分として成膜することができる等の点で好ましい結果を得る。
In the present invention, the film thickness of the first target Tg-1 is not particularly limited, but is preferably about 0.5 to 5 nm, particularly preferably about 0.5 to 2 nm.
By setting the film thickness by the first target Tg-1 to 0.5 nm or more, it is possible to more stably obtain the deterring effect such as etching in the film formation by the downstream second target Tg-2. A favorable result is obtained in terms of points.
On the other hand, when the film thickness of the first target Tg-1 is 5 nm or less, good productivity can be ensured (the first target Tg-1 usually has a low film formation rate), and the second target Tg. -2 provides favorable results in that a film having a desired film quality can be formed as a main component.
前述のように、第1ターゲットTg−1によって成膜された基板Zは、次いで、第2ターゲットTg−2(第2ターゲットTg−2、第2カソード46および第2電源54等からなるスパッタリング手段)によって、成膜される。
第2ターゲットTg−2による成膜は、第1ターゲットTg−1による膜の上に行なわれる。従って、第1ターゲットTg−1による膜が、バリア膜(保護膜)のような作用を発現し、第2ターゲットTg−2による成膜による基板Zの損傷や基板由来の放出ガスの発生を、好適に抑制できる。
従って、第2ターゲットTg−2では、基板Zの損傷や基板由来の放出ガスの発生を抑制しつつ、高い成膜レートで効率のよい成膜を行なうことができる。
As described above, the substrate Z formed by the first target Tg-1 is then sputtered by the second target Tg-2 (the second target Tg-2, the
The film formation by the second target Tg-2 is performed on the film by the first target Tg-1. Therefore, the film by the first target Tg-1 expresses an action like a barrier film (protective film), and damage of the substrate Z and generation of emission gas derived from the substrate by the film formation by the second target Tg-2 It can suppress suitably.
Therefore, with the second target Tg-2, efficient film formation can be performed at a high film formation rate while suppressing damage to the substrate Z and generation of emission gas derived from the substrate.
第2カソード46に供給する電力(第2電源54の出力)等、第2ターゲットTg−2による成膜条件には、特に限定は無く、第1ターゲットTg−1による成膜厚(第1ターゲットTg−1による目標膜厚)等に応じて、成膜室16による成膜で目標とする膜厚が得られる条件を、適宜、設定すればよい。
There are no particular limitations on the film formation conditions by the second target Tg-2, such as the power supplied to the second cathode 46 (output of the second power supply 54), and the film thickness by the first target Tg-1 (first target). The conditions for obtaining the target film thickness by the film formation in the
ここで、図示例の成膜室16においては、好ましい態様として、第1ターゲットTg−1による成膜厚を検出する膜厚検出手段60を有し、制御手段62は、膜厚検出手段60による検出結果に応じて、第2ターゲットTg−2を保持する第2カソード46への供給電力、すなわち第2電源54の駆動を制御する。
Here, in the
前述のように、本発明においては、ガス検出手段58によって基板由来の放出ガスを検出して、その検出結果に応じて、第1電極42の駆動を制御する。
従って、第1ターゲットTg−1による成膜では、成膜のための電圧が変動するため、成膜する膜の膜厚(成膜厚)は、必ずしも一定とはならず、基板由来の放出ガスの放出状態、すなわち、基板Zの状態、成膜室16内に残留する成分、成膜装置10の設置環境等によって変動してしまう。
As described above, in the present invention, the gas detection means 58 detects the emitted gas derived from the substrate, and controls the driving of the
Therefore, in the film formation by the first target Tg-1, since the voltage for film formation fluctuates, the film thickness (film formation thickness) of the film to be formed is not necessarily constant, and the emission gas derived from the substrate. Depending on the release state of the film, that is, the state of the substrate Z, the components remaining in the
これに対し、図示例の成膜室16においては、膜厚検出手段60によって、第1ターゲットTg−1による成膜厚を検出し、制御手段62は、この膜厚検出結果に応じて、目的とする膜厚(成膜装置10が成膜する目的膜厚)の膜が成膜できるように、第2ターゲットTg−2に対する電力(第2カソード46への供給電力)を制御する。すなわち、制御手段62は、目的膜厚の膜を成膜できるように、膜厚検出手段60による膜厚検出結果に応じて、第2電源54の駆動をフィードバック制御する。
これにより、成膜室16では、基板由来の放出ガス量に応じて供給電力が変動する第1ターゲットTg−1による成膜厚によらず、安定して、目的とする厚さの膜を成膜することができる。
On the other hand, in the illustrated
Thereby, in the
図示例の成膜室16においては、制御手段62は、膜厚検出手段60による第1ターゲットTg−1による成膜厚の検出結果に応じて、第2電源54の駆動を制御するものであるが、本発明は、これに限定はされない。
例えば、膜厚検出手段60による第1ターゲットTg−1による成膜厚の検出結果に応じて、第2電源54の駆動に加え、ガス供給手段56による反応ガスおよび/または放電ガスの供給量を制御してもよく、あるいは、第2電源54の駆動制御に代えて、ガス供給手段56による反応ガスおよび/または放電ガスの供給量を制御するようにしてもよい。
In the
For example, depending on the detection result of the film thickness by the first target Tg-1 by the film thickness detection means 60, the supply amount of the reaction gas and / or the discharge gas by the gas supply means 56 in addition to the drive of the
成膜室16によって成膜する膜には、特に限定はなく、(反応性)スパッタリングによって成膜が可能な膜が、全て成膜可能である。
例えば、ガスバリアフィルム(水蒸気バリアフィルム)を製造する際には、窒化ケイ素膜、酸化アルミニウム膜、酸化ケイ素膜等を成膜すればよい。有機ELディスプレイや液晶ディスプレイのような表示装置など、各種のデバイスや装置の保護フィルムを製造する際には、酸化ケイ素膜等を成膜すればよい。さらに、光反射防止フィルム、光反射フィルム、光学フィルタ等の光学フィルムを製造する際には、目的とする光学特性を有する、あるいは発現する材料からなる膜を成膜すればよい。
前述のように、本発明によれば、基板Zの表面粗さの増加を抑制して、かつ、基板由来の放出ガスに起因する膜質低下も防止できるので、基板平滑性および緻密性が要求されるガスバリアフィルムの製造(ガスバリア膜の成膜)には、特に好適である。
There is no particular limitation on the film formed in the
For example, when manufacturing a gas barrier film (water vapor barrier film), a silicon nitride film, an aluminum oxide film, a silicon oxide film, or the like may be formed. When manufacturing protective films for various devices and devices such as display devices such as organic EL displays and liquid crystal displays, a silicon oxide film or the like may be formed. Furthermore, when manufacturing an optical film such as a light reflection preventing film, a light reflection film, or an optical filter, a film made of a material having or exhibiting the desired optical characteristics may be formed.
As described above, according to the present invention, the increase in the surface roughness of the substrate Z can be suppressed, and the deterioration of the film quality due to the emission gas derived from the substrate can be prevented, so that substrate smoothness and denseness are required. It is particularly suitable for the production of a gas barrier film (deposition of a gas barrier film).
さらに、ターゲットや反応ガス、さらには放電ガスも、成膜する膜に応じて公知の材料を用いればよい。
例えば、酸化アルミニウム膜を成膜する場合であれば、ターゲットとしてアルミニウムを、反応ガスとして酸素ガスを、放電ガスとしてアルゴンガスを、それぞれ用いればよく、また、酸化ケイ素膜を成膜する場合であれば、ターゲットとしてシリコンを、反応ガスとして酸素ガスを、放電ガスとしてアルゴンガスを、それぞれ用いればよい。
Further, a known material may be used for the target, the reaction gas, and the discharge gas depending on the film to be formed.
For example, in the case of forming an aluminum oxide film, aluminum may be used as a target, oxygen gas may be used as a reaction gas, and argon gas may be used as a discharge gas, and a silicon oxide film may be formed. For example, silicon may be used as the target, oxygen gas as the reaction gas, and argon gas as the discharge gas.
また、成膜方法も、図示例の反応性スパッタリングに限定はされず、通常のスパッタリング、マグネトロンスパッタリングなど、公知の各種のスパッタリング法による成膜が、全て利用可能である。 In addition, the film forming method is not limited to the reactive sputtering in the illustrated example, and any film forming by various known sputtering methods such as normal sputtering and magnetron sputtering can be used.
成膜室16で成膜する膜の膜厚にも、特に限定はなく、膜を成膜した基板Zの用途等に応じて、成膜する膜に応じて、要求される特性や性能を満足する膜厚を、適宜、設定すればよい。
さらに、前述のように基板由来の放出ガスに応じた第1電源52の制御、あるいはさらに、第1ターゲットTg−1による成膜厚に応じた第2電源54の制御以外には、成膜条件にも、特に限定はなく、成膜する膜の種類、使用するターゲットや反応ガスの種類、目的とする膜厚、要求される成膜レート等に応じて、適宜、設定すればよい。
The film thickness of the film formed in the
In addition to the control of the
ドラム40に支持/搬送されつつ、第1ターゲットTg−1および第2ターゲットTg−2によって、反応性スパッタリングによる成膜を行なわれた基板Zは、成膜室16と巻取り室18とを隔離する隔壁65に形成されたスリット65aから、巻取り室18に搬送される。
巻取り室18に搬送された基板Zは、ガイドローラ68によって所定経路を案内されて、巻取り軸30に搬送され、巻取り軸30によってロール状に巻回され機能性フィルムロールとして、次の工程に供される。また、図示例の成膜装置10は、好ましい態様として、巻取り室18にも真空排気手段70が配置され、成膜中は、巻取り室18も、成膜室16における成膜圧力に応じた真空度に減圧される。
The substrate Z on which film formation by reactive sputtering is performed by the first target Tg-1 and the second target Tg-2 while being supported / conveyed by the
The substrate Z transported to the winding
図2に、本発明の成膜方法の第2の態様を実施する成膜装置の一例を概念的に示す。
なお、図2に示す成膜装置80は、成膜室82の構成の一部が異なる以外は、基本的に、前記図1に示す成膜装置10と全く同様の構成を有するので、同じ部材には同じ符号を付し、以下の説明は、異なる部分を主に行なう。
FIG. 2 conceptually shows an example of a film forming apparatus for carrying out the second aspect of the film forming method of the present invention.
2 has basically the same configuration as the
前述のように、成膜装置10は、制御手段62が、ガス検出手段58による検出結果に応じて、成膜室16内における基板由来の放出ガス量が、放電ガス量の1%以下になるように、第1電源52の駆動(第1ターゲットTg−1に対する電力)をフィードバック制御するものである。
これに対し、図2に示す成膜装置80は、成膜室82において、第1ターゲットTg−1による成膜前後の基板Zの表面粗さを測定し、その測定結果に応じて、制御手段84が、第1電源52の駆動をフィードバック制御する。
As described above, in the
On the other hand, the
図2に示すように、成膜装置80の成膜室82は、ガス検出手段58に代えて、基板Zの(中心線平均)表面粗さRa(以下、Ra−aとする)を測定する基板粗さ測定手段86と、第1ターゲットTg−1による成膜を行なった後の基板Zの表面粗さRa(以下、Ra−bとする)を測定する粗さ測定手段88とを有する。
As shown in FIG. 2, the
なお、基板粗さ測定手段86および粗さ測定手段88には、特に限定はなく、AFM(原子間力顕微鏡)を利用する粗さ測定手段、GIXR(X線反射率測定)を利用する粗さ測定手段等、搬送されるシート状物の表面粗さRaを測定できるものであれば、公知の測定手段が全て利用可能である。
また、基板粗さ測定手段86は、最上流の第1ターゲットTg−1による成膜前の基板Zの表面粗さRaを測定可能な場所であれば、供給室12などに配置してもよい。あるいは、基板ロール20の基板Zの任意の一部の表面粗さRaを測定しておき(任意の複数点の平均値でも可)、これを、第1ターゲットTg−1による成膜前の基板Zの表面粗さRa−aと見なしてもよい。
The substrate roughness measuring means 86 and the roughness measuring means 88 are not particularly limited, and are roughness measuring means using an AFM (atomic force microscope) and roughness using GIXR (X-ray reflectivity measurement). Any known measuring means can be used as long as it can measure the surface roughness Ra of the conveyed sheet-like material.
Further, the substrate roughness measuring means 86 may be arranged in the
基板粗さ測定手段86による基板Zの表面粗さRa−aの測定結果、および、粗さ測定手段88による第1ターゲットTg−1による成膜を行なった後の基板Zの表面粗さRa−bの測定結果は、制御手段84に送られる。
制御手段84は、供給された表面粗さRa−aおよびRa−bから、Ra−a/Ra−bが1.2未満(Ra−a/Ra−b<1.2)となるように、第1ターゲットTg−1に対応する供給電力(第1カソード42への供給電力)、すなわち、第1電源52の駆動を制御する。
The measurement result of the surface roughness Ra-a of the substrate Z by the substrate roughness measuring means 86 and the surface roughness Ra- of the substrate Z after the film formation by the first target Tg-1 by the roughness measuring means 88 is performed. The measurement result of b is sent to the control means 84.
The control means 84 determines that Ra-a / Ra-b is less than 1.2 (Ra-a / Ra-b <1.2) from the supplied surface roughness Ra-a and Ra-b. Supply power corresponding to the first target Tg-1 (supply power to the first cathode 42), that is, driving of the
前述のように、図1に示す成膜装置10の成膜室16では、放電ガス量に対する基板由来の放出ガス量を検出することにより、実際の基板Zのエッチングの状態を検出して、放電ガス量に対する基板由来の放出ガス量が0.1%以下となるように、第1電源52の駆動を制御することにより、基板Zのエッチングおよび基板由来の放電ガスの発生を抑制するものである。
As described above, in the
これに対し、図示例の成膜装置80の成膜室82は、第1ターゲットTg−1による成膜前後の表面粗さRa−aおよびRa−bを検出することにより、成膜によって実際に生じている基板Zのエッチングの状態など、第1ターゲットTg−1での成膜によって実際に基板Zが受けているダメージを検出し、Ra−a/Ra−bが1.2未満となるように、第1電源52の駆動を制御、すなわち、基板Zが実際に受けているダメージが所定状態以下となるように、第1電源52の駆動を制御する。
On the other hand, the
従って、この成膜装置80によっても、基板の種類や状態、装置の設置環境、成膜室内の状態、成膜速度や成膜圧など成膜条件等によらず、安定して、基板Zのエッチングや基板由来の放出ガスの発生、基板Zのダメージを抑制することができる。その結果、本発明によれば、基板表面粗さの増加、放出ガスによる膜質の低下等を十分に抑制した高品質な製品を、安定して、製造することができる。
Therefore, even with this
なお、図2では、図面を簡略化するために省略しているが、図2に示す成膜装置80においても、先の成膜装置10と同様に、好ましい態様として、第1ターゲットTg−1によって成膜した膜の膜厚を測定する膜厚測定手段60を有し、制御手段62が、膜厚測定手段60による膜厚測定結果に応じて、目的膜厚の膜を成膜するように、第2電源52の駆動を制御する。
ここで、膜厚測定手段60の位置は、粗さ測定手段の上流でも下流でもよい。
Although omitted in FIG. 2 for simplification of the drawing, the
Here, the position of the film thickness measuring means 60 may be upstream or downstream of the roughness measuring means.
以上、本発明の成膜方法および成膜装置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。 As described above, the film forming method and the film forming apparatus of the present invention have been described in detail. However, the present invention is not limited to the above embodiments, and various improvements and modifications are made without departing from the gist of the present invention. Of course, it's also good.
以下、本発明の具体的実施例を挙げ、本発明を、より詳細に説明する。 Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to specific examples of the present invention.
[実施例1]
基板Zとして、幅が600mm、厚さが100μmの長尺なPETフィルム(ポリエチレンテレフタレートフィルム)を用意した。
この基板Z(基板Zを巻回してなる基板ロール20)を図1に示す成膜装置10に装填して、所定の搬送経路で挿通し、成膜装置10によって、基板Zに、反応性スパッタリングによって酸化アルミニウム膜を成膜した。
[Example 1]
As the substrate Z, a long PET film (polyethylene terephthalate film) having a width of 600 mm and a thickness of 100 μm was prepared.
The substrate Z (the
基板の搬送速度は、成膜装置10の全域で1m/minで一定とした。
前処理室14における処理条件は、圧力が3×10-5Pa、加熱手段38aおよび38bによる加熱温度は100℃とした。
なお、真空排気手段28によって、供給室12の圧力も、同じ3×10-5Paとなるようにした。
The substrate transfer speed was fixed at 1 m / min throughout the
The processing conditions in the
The pressure in the
第1ターゲットTg−1および第2ターゲットTg−2は、共に、金属アルミニウムを用いた。
成膜室16は、真空排気手段64によって1×10-4Paまで排気した後、ガス供給手段56から反応ガスとして酸素ガスを200sccm、放電ガスとしてアルゴンガスを50sccmの流量で供給し、次いで、真空排気手段64による排気を調整して、成膜室16の圧力を1.5×10-1Paとした(すなわち成膜圧は1.5×10-1Pa)。
なお、真空排気手段70によって、巻取り室18の圧力も、同じ1.5×10-1Paとなるように排気した。
For both the first target Tg-1 and the second target Tg-2, metallic aluminum was used.
The
The pressure in the winding
また、制御手段62は、ガス検出手段58による検出結果に応じて、成膜室16内における、基板由来の放出ガス量がアルゴンガス量に対して0.5%で一定となるように(基板由来の放出ガス分圧がアルゴンガス分圧に対して0.5%で一定となるように)、第1電極52の駆動をフィードバック制御した。
ガス検出手段58は、質量分析装置(Q−Mass PFEIFFER Vacuum社製 Prisma QMS200)を用いた。
第2ターゲットTg−2に対する電力量(第2カソード46への供給電力)は、3kW、400Vで一定とした。
Further, the control means 62 adjusts the amount of the gas derived from the substrate in the
As the gas detection means 58, a mass spectrometer (Prisma QMS200 manufactured by Q-Mass PFEIFFER Vacuum) was used.
The amount of power for the second target Tg-2 (power supplied to the second cathode 46) was constant at 3 kW and 400V.
上記条件の下、前記基板Z(PETフィルム)1000mに、反応性スパッタリングによって、酸化アルミニウム膜を成膜した。
なお、基板由来の放出ガス量がアルゴンガス量に対して0.5%で一定となるように第1電源52の駆動を制御した結果、成膜中に第1電極52の出力(第1カソード42に供給した電力)は、2.2〜2.4kW,250〜280Vの間で変動した。
Under the above conditions, an aluminum oxide film was formed on the substrate Z (PET film) 1000 m by reactive sputtering.
In addition, as a result of controlling the driving of the
酸化アルミニウム膜を成膜した基板Zから、任意の領域を選択して、カルシウム法によって、40℃/相対湿度90%における水蒸気透過度を測定した。その結果、水蒸気透過度は、0.0008[g/m2/day/atm]であった。
また、酸化アルミニウムを成膜した基板Zを、100mおきに切り出してサンプリングを行い、XRF膜厚検査装置(Rigaku社製 ZSX Primus)によって膜厚を測定して、膜厚変動を算出した。その結果、膜厚変動は22±5nmであった。
An arbitrary region was selected from the substrate Z on which the aluminum oxide film was formed, and the water vapor permeability at 40 ° C./90% relative humidity was measured by the calcium method. As a result, the water vapor transmission rate was 0.0008 [g / m 2 / day / atm].
Further, the substrate Z on which the aluminum oxide film was formed was cut out every 100 m and sampled, and the film thickness was measured by an XRF film thickness inspection device (ZSX Primus manufactured by Rigaku) to calculate the film thickness variation. As a result, the film thickness variation was 22 ± 5 nm.
[実施例2]
膜厚測定手段60による膜厚測定結果に応じて、成膜室16で成膜する酸化アルミニウム膜の膜厚が22nmとなるように、第2電極54の駆動を制御した以外は、前記実施例1と全く同様にして、反応性スパッタリングによって基板Z(PETフィルム)に酸化アルミニウム膜を成膜した。
なお、膜厚測定手段60は、実施例1と同じXRF膜厚検査装置を用いた。この装置は、インラインで膜厚測定が可能な装置である。
この第2電源54のフィードバック制御の結果、成膜中の第2電源54の出力は、2.95〜3.25kW、380〜410Vの間で変動した。
また、第1電源52のフィードバック制御の結果、成膜中の第1電源52の出力は、実施例1と同様に、2.2〜2.4kW、250〜280Vの間で変動した。
酸化アルミニウム膜を成膜した基板Zについて、実施例1と同様に水蒸気透過度および膜厚変動を測定した結果、水蒸気透過度は0.0002[g/m2/day/atm]、膜厚変動は22±1.5nmであった。
[Example 2]
Except for controlling the driving of the
As the film thickness measuring means 60, the same XRF film thickness inspection apparatus as in Example 1 was used. This device is a device capable of measuring the film thickness in-line.
As a result of the feedback control of the
Further, as a result of the feedback control of the
The substrate Z on which the aluminum oxide film was formed was measured for water vapor transmission rate and film thickness variation in the same manner as in Example 1. As a result, the water vapor transmission rate was 0.0002 [g / m 2 / day / atm], and the film thickness variation Was 22 ± 1.5 nm.
[比較例1]
第1電源52の出力を2.2kW,280Vで固定した以外は、実施例1と全く同様にして、反応性スパッタリングによって基板Z(PETフィルム)に酸化アルミニウム膜を成膜した。
酸化アルミニウム膜を成膜した基板Zについて、実施例1と同様に水蒸気透過度および膜厚変動を測定した結果、水蒸気透過度は0.0035[g/m2/day/atm]、膜厚変動は22±3nmであった。
[Comparative Example 1]
An aluminum oxide film was formed on the substrate Z (PET film) by reactive sputtering in the same manner as in Example 1 except that the output of the
The substrate Z on which the aluminum oxide film was formed was measured for water vapor transmission rate and film thickness variation in the same manner as in Example 1. As a result, the water vapor transmission rate was 0.0035 [g / m 2 / day / atm], and the film thickness variation Was 22 ± 3 nm.
以上の結果を下記表に示す。
上記表に示されるように、本発明によれば、反応性スパッタリングでの基板エッチングに起因する、基板Zの表面粗さの増加や、基板由来の放出ガスが膜中に取り込まれることによる膜質の低下を好適に抑制できるので、従来の成膜方法である比較例1に比して、非常に良好なガスバリア性(水蒸気バリア性)を得ることができている。
また、第1ターゲットTg−1による成膜厚に応じて、第2カソード46への供給電力を制御する実施例2では、膜厚変動も少なく、高品質な成膜が行なわれている。
以上の結果より、本発明の効果は明らかである。
The above results are shown in the following table.
As shown in the above table, according to the present invention, the increase in the surface roughness of the substrate Z due to the substrate etching in the reactive sputtering and the film quality due to the incorporation of the emitted gas derived from the substrate into the film. Since the decrease can be suitably suppressed, a very good gas barrier property (water vapor barrier property) can be obtained as compared with Comparative Example 1 which is a conventional film forming method.
Further, in Example 2 in which the power supplied to the
From the above results, the effects of the present invention are clear.
10,80 成膜装置
12 供給室
14 脱ガス室
16,82 成膜室
18 巻取り室
20 基板ロール
24 回転軸
26,48,50,68 ガイドロール
28,34,64,70 真空排気手段
30 巻取り軸
36a,36b 搬送ローラ対
28a,38b 加熱手段
40 ドラム
42 第1カソード
46 第2カソード
52 第1電源
54 第2電源
56 ガス供給手段
58 ガス検出手段
60 膜厚検出手段
62 制御手段
86 基板粗さ測定手段
88 粗さ測定手段
Tg−1 第1ターゲット
Tg−2 第2ターゲット
Z 基板
DESCRIPTION OF
Claims (8)
前記基板の搬送方向に複数のターゲットを設けると共に、成膜系内におけるガスの量を測定し、その測定結果に応じて、基板成分に由来する放出ガスの量が、放電ガス量の1%以下となるように、前記基板搬送方向の最上流のターゲットに対する電力を調整することを特徴とする成膜方法。 In carrying out film formation on the surface of the substrate by sputtering while transporting the substrate,
A plurality of targets are provided in the substrate transport direction, and the amount of gas in the film forming system is measured. According to the measurement result, the amount of released gas derived from the substrate component is 1% or less of the amount of discharge gas. The film forming method is characterized in that the power to the most upstream target in the substrate transport direction is adjusted so that
前記基板を長手方向に搬送する搬送手段と、ターゲットを保持する、前記基板の搬送方向に配列される複数のターゲット保持手段と、前記ターゲット保持手段に保持されたターゲットに対応する電極と、前記電極にスパッタリングのための電力を供給する電力供給手段と、成膜系内に放電ガスを供給するガス供給手段とを有し、さらに、
成膜系内のガスの量を測定するガス測定手段と、前記ガス測定手段による測定結果に応じて、前記基板の成分に由来する放出ガスの量が、前記放電ガス量の1%以下となるように、前記電力供給手段による、前記基板搬送方向の最上流のターゲットに対する電極への供給電力を調整する制御手段とを有することを特徴とする成膜装置。 A film forming apparatus for forming a film on a long substrate by sputtering,
A transporting means for transporting the substrate in the longitudinal direction; a plurality of target holding means arranged in the transporting direction of the substrate for holding the target; an electrode corresponding to the target held by the target holding means; and the electrode Power supply means for supplying power for sputtering, and gas supply means for supplying discharge gas into the film forming system,
Gas measuring means for measuring the amount of gas in the film forming system, and the amount of released gas derived from the component of the substrate is 1% or less of the amount of the discharge gas according to the measurement result by the gas measuring means. As described above, the film forming apparatus further includes a control unit that adjusts the power supplied to the electrode with respect to the most upstream target in the substrate transport direction by the power supply unit.
前記制御手段は、この膜厚測定手段による膜厚測定結果に応じて、目的とする厚さの膜を成膜するように、前記電力供給手段が、前記基板搬送方向の最上流に位置するターゲット以外のターゲットに対する前記電極に供給する電力を調整する請求項5に記載の成膜装置。 A film thickness detecting means for detecting a film thickness by a target located at the uppermost stream in the substrate transport direction;
The control means is configured so that the power supply means is positioned at the most upstream in the substrate transport direction so as to form a film having a target thickness according to the film thickness measurement result by the film thickness measurement means. The film-forming apparatus of Claim 5 which adjusts the electric power supplied to the said electrode with respect to targets other than.
前記基板の搬送方向に複数のターゲットを設けると共に、成膜前の基板の表面粗さRa−a、および、前記基板搬送方向の最上流のターゲットによる成膜を行なった後の表面粗さRa−bを検出して、前記Ra−a/Ra−bが1.2未満となるように、前記基板搬送方向の最上流のターゲットに対する電力を調整することを特徴とする成膜方法。 In carrying out film formation on the surface of the substrate by sputtering while transporting the substrate,
A plurality of targets are provided in the substrate transport direction, the surface roughness Ra-a of the substrate before film formation, and the surface roughness Ra- after film formation by the most upstream target in the substrate transport direction. b is detected, and the power for the most upstream target in the substrate transport direction is adjusted so that Ra-a / Ra-b is less than 1.2.
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