JP2010053382A

JP2010053382A - 連続成膜装置

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Publication number: JP2010053382A
Application number: JP2008217805A
Authority: JP
Inventors: Hiroshi Tamagaki; 浩玉垣; Toshinori Segawa; 利規瀬川
Original assignee: Kobe Steel Ltd
Current assignee: Kobe Steel Ltd
Priority date: 2008-08-27
Filing date: 2008-08-27
Publication date: 2010-03-11
Anticipated expiration: 2028-08-27
Also published as: CN102131956A; US8821638B2; EP2319953A1; WO2010024187A1; US20110139072A1; EP2319953A4; KR20110034691A; KR101292459B1; JP5241383B2

Abstract

【課題】巻出ユニット、巻取ユニットの交換作業が容易な連続成膜装置を提供する。
【解決手段】本発明の連続成膜装置は、真空チャンバー１内に成膜ロール２と、前記成膜ロール２に巻き掛けられた被成膜材に側方から成膜物質を供給する蒸発源７Ｌ１，７Ｌ２，７Ｒと、前記被成膜材を前記成膜ロール２に供給する巻出ユニット３及び成膜後の被成膜材を巻き取る巻取ユニット４を備え、前記蒸発源を前記真空チャンバー１内に搬入搬出する蒸発源用ドア部１６Ｌ、１６Ｒと、前記蒸発源用ドア部とは別に前記巻出ユニット３および巻取ユニット４を搬入搬出する被成膜材用ドア部１７Ｌ，１７Ｒが前記真空チャンバー１に開閉自在に設けられる。
【選択図】図１

Description

本発明は帯状の被成膜材を成膜ロールに巻き掛けて搬送しつつ、その表面に機能性薄膜等の薄膜を連続的に成膜する連続成膜装置に関する。

プラスチックや無機質などで形成された長尺のフィルムやシートからなる被成膜材を、真空チャンバー内で連続的に搬送し、その表面に種々の機能性薄膜をスパッタリングや蒸着によって成膜する連続成膜装置がある。この種の連続成膜装置は、バッチ処理毎にスパッタ源などの蒸発源の交換、成膜領域を画するマスクの交換や清掃、被成膜材の交換や通紙というようなメンテナンスや段取り作業を行う必要がある。

近年、このような作業性に優れ、設置スペースも少なくて済む連続成膜装置が種々提案されている。例えば、特許文献１、特許文献２には、このような連続成膜装置として、真空チャンバーの側面壁をサイドドア部としてチャンバー本体に対して開閉自在とし、そこに蒸発源を付設した連続成膜装置が記載されている。

この連続成膜装置は、図５及び図６に示すように、下部フレーム３０の上に設置された真空チャンバー１０１を有し、前記真空チャンバー１０１は、背面壁２１とこれに対向配置された正面壁２２とを上面壁２３及び下面壁２４によって連結した口字形のチャンバー本体１５と、前記チャンバー本体の左右の開口を開閉自在に閉塞する側面壁２５，２６とで構成された箱形をなしている。前記側面壁２５，２６は、左右の蒸発源用ドア部１６Ｌ，１６Ｒとされており、当該蒸発源用ドア部１６Ｌ，１６Ｒは、前記背面壁２１の側端部に設けたヒンジ機構２７により、チャンバー本体１５に対して気密に開閉自在とされている。

前記真空チャンバー１０１には、その内部を上下に区画する隔壁板４１が設けられている。真空チャンバー１０１の下内部には、フィルム（被成膜材）が巻き掛けられ、これを定速度で搬送する成膜ロール２が回転自在に設けられている。一方、上内部には巻出ユニット３、巻取ユニット４のほか、巻出ユニット３から巻き出された成膜前の被成膜材を成膜ロール２側へ搬送する複数の補助ロール５が、また前記成膜ロール２から成膜後の被成膜材を巻取ユニット４側へ搬送する複数の補助ロール６が回転自在に設けられている。真空チャンバー１０１の下内部には、前記成膜ロール２のほか、成膜ロール２の側方向（横方向）の左右に蒸発源７Ｌ，７Ｒが設けられている。また、真空チャンバー１０１の上部には上内部を真空排気する排気ポンプ１０が設けられている。前記補助ロール５，６の一部には、通常、ロードセルなどの測定素子を備えた張力測定機構が付設される。

前記巻出ユニット３、巻取ユニット４は、回転軸に被成膜材を巻き付けるためのコアが着脱固定自在に設けられたものであり、前記背面壁２１と正面壁２２には、巻出ユニット３および巻取ユニット４の回転軸を着脱自在かつ回転自在に支持する回転駆動部が設けられている。また、前記成膜ロール２、補助ロール５，６は前記記背面壁２１と正面壁２２とによって回転自在に支持されている。また前記蒸発源７Ｌ，７Ｒは側面壁２５，２６Ｒ、すなわちサイドドア部１６Ｌ，１６Ｒに着脱自在に取り付けられている。

成膜運転開始時において、前記巻出ユニット３のコアには成膜前の被成膜材がコイル状に満杯に巻かれており、一方巻取ユニット４のコアは成膜後の被成膜材が未だ巻き取られていない空の状態になっている。巻出ユニット３のコアに巻かれたフィルムは、補助ロール５を介して成膜ロール２に連続的に供給される。真空チャンバー１０１の内部を真空に減圧した後、成膜ロール２に供給されたフィルムは、成膜ロール２の外周面上で成膜された後、再び巻取ユニット側の補助ロール６を介して巻取ユニット４に設けられたコアに巻き取られる。この際、補助ロールに付設された張力測定機構によって検出された被成膜材の張力は、回転駆動部にフィードバックされ、巻出ユニット、巻取ユニットの回転軸がトルク制御され、被成膜材に所定の張力が付与される。

成膜運転終了後、左右の蒸発源用ドア部１６Ｌ，１６Ｒをチャンバー本体１５から開くと、蒸発源７Ｌ，７Ｒが蒸発源用ドア部１６Ｌ，１６Ｒに付設されているので、これらの蒸発源７Ｌ，７Ｒもチャンバー外に引き出される。そして、蒸発源７Ｌ，７Ｒのメンテナンスや交換が行われる。また、空になった巻出ユニット３、満杯に巻き取られた巻取ユニット４は、前記蒸発源ドア部から搬出され、新規なユニットが搬入される。このような巻出ユニット３、巻取ユニット４の搬出、搬入作業をユニットの交換作業という。

上記連続成膜装置は、真空チャンバー１０１の左右の側面壁２５，２６を蒸発源用ドア部１６Ｌ，１６Ｒとしたが、図７に示すように、分割構造の真空チャンバー１０１の左右の分割部を蒸発源用ドア部とすることができる。すなわち、図７に示すように、真空チャンバー１０１の背面壁２１の一方の側端部と正面壁２２の一方の側部と上面壁２３及び下面壁２４を通る第１分割面３１と、前記背面壁２１の他方の側端部と前記正面壁２２の他方の側部と前記上面壁２３及び下面壁２４を通る第２分割面３２とによって、真空チャンバー１０１を左分割部３４Ｌ、中央分割部３３及び右分割部３４Ｒに３分割し、前記左分割部３４Ｌ及び右分割部３４Ｒを左右の蒸発源用ドア部１６Ｌ，１６Ｒとしてもよい。このタイプは、蒸発源用ドア部が開いた際の開口領域がより広くなり、メンテナンス等の作業性がより向上する。図５及び図６に示した連続成膜装置を含めて、これらを両サイド開放タイプの連続成膜装置と呼ばれる。
特開２００６−７７２８４号公報特開２００８−３１４９２号公報

上記のように、両サイド開放タイプの連続成膜装置はスペース効率やメンテナンス性に優れるが、フィルムなどの被成膜材の供給、成膜後の被成膜材の回収の際に巻出ユニットや巻取ユニットを真空チャンバー１０１内から搬出、搬入するユニット交換作業が困難な場合がある。すなわち、ユニット交換作業は、蒸発源ドア部が開放された後の側方開口を介して行う必要があるが、巻出ユニットあるいは巻取ユニットは真空チャンバーの上部に設けられるので、ユニットを側方に出し入れする交換作業が行い難いことがある。

前記巻出ユニット、巻取ユニットを真空チャンバーの軸方向に引き出して、ユニット交換作業を行うことも考えられるが、これらのユニットは真空チャンバーの上部に配置されるため、高い位置にロールの引き出し可能な広いスペースを確保する必要があり、また高所でロールを真空チャンバーから引き出したり、装着したりすることも困難である。

本発明はかかる問題に鑑みなされたもので、巻出ユニット、巻取ユニットの交換作業が容易な連続成膜装置を提供することを目的とする。

本発明の連続成膜装置は、真空チャンバーと、成膜ロールと、前記成膜ロールに巻き掛けられた被成膜材に成膜物質を供給する蒸発源と、前記被成膜材を前記成膜ロールに供給する巻出ユニット及び成膜後の被成膜材を巻き取る巻取ユニットを備え、前記成膜ロール、巻出ユニットおよび巻取ユニットが前記真空チャンバー内に回転可能に設けられ、前記巻出ユニットおよび巻取ユニットが前記成膜ロールの上方に配置され、前記成膜ロールに巻き掛けられた被成膜材に前記蒸発源から蒸発した物質を堆積させて成膜する連続成膜装置であって、前記蒸発源を前記真空チャンバー内に搬入搬出する蒸発源用ドア部と、前記蒸発源用ドア部とは別に前記巻出ユニットおよび巻取ユニットを搬入搬出する被成膜材用ドア部が前記真空チャンバーに開閉自在に設けられたものである。

上記連続成膜装置によれば、蒸発源を真空チャンバー内に搬入搬出する蒸発源用ドア部とは別に、巻出ユニットおよび巻取ユニットを搬入搬出する被成膜材用ドア部を設けたので、巻出ユニット、巻取ユニットを従来のように蒸発源用ドア部を介して搬入搬出する必要がなく、専用の被成膜材用ドア部を通してユニット交換作業を簡単容易に行うことができる。

上記連続成膜装置において、前記真空チャンバーは、前記巻出ユニットと巻取ユニットを収納する上部チャンバーと、前記成膜ロールおよび蒸発源を収納する下部チャンバーとで構成し、前記上部チャンバーに前記被成膜材用ドア部を設け、前記下部チャンバーに蒸発源用ドア部を設けることができる。

このように上部チャンバーに巻出ユニット、巻取ユニットを収納し、ここに被成膜材用ドア部を設けることにより、上部チャンバーの被成膜材材用ドア部を通して、上部チャンバーに収容された巻出ユニット、巻取ユニットの交換作業をより容易に行うことができる。

また、上記連続成膜装置において、前記被成膜材用ドア部を介して前記巻出ユニットおよび巻取ユニットの搬入搬出作業を行う作業デッキを前記蒸発源用ドア部の上方に前記下部チャンバーの外周域を覆うように設けることができる。

かかる作業デッキを設けることで、ユニットの交換作業がより容易になり、また蒸発源用ドア部を介して下部チャンバー外でメンテナンスされる蒸発源から発生した粉塵による悪影響が被成膜材に及ぶのを抑制、防止することができる。すなわち、通常、巻出ユニット、巻取ユニットの交換作業と蒸発源のメンテナンス作業とは同時に行われるが、蒸発源は長いオペレーションの過程でダストなどが付着していることが少なくない。このため、ユニットの交換作業の際に、蒸発源のメンテナンス作業に伴う発塵の影響により、巻出ユニットあるいは巻取ユニットに存する被成膜材が汚染され、成膜品質が低下するというおそれがある。作業デッキを設けることにより、被成膜材用ドア部の外周域と蒸発源用ドア部の外周域とを区分することができ、作業デッキの下方に比して清浄度の高い上方でユニット交換作業を行うことができ、成膜品質が向上する。

また、上記連続成膜装置において、前記巻出ユニットから巻き出された被成膜材を搬送中に加熱するヒータを前記上部チャンバー内に設けることができる。

前記ヒータを設けることにより、上部チャンバー内において、被成膜材が巻出ユニットから巻き出されて下部チャンバーに搬送される前に、被成膜材に付着したガス成分（主に水蒸気）の分離を促進することができる。このため、成膜中に被成膜材から放出されるガス量を低減することができ、成膜品質を向上させることができる。

また、上記連続成膜装置において、前記上部チャンバーと下部チャンバーとを雰囲気流通抑制部を介して連結し、前記上部チャンバーから下部チャンバーに搬送される被成膜材と、前記下部チャンバーから上部チャンバーに搬送される成膜後の被成膜材が挿通する搬送路を前記雰囲気流通抑制部に設けることができる。

このような雰囲気流通抑制部を設けることにより、被成膜材を巻き出したり、あるいはさらに脱ガスするときに発生するガス成分が上部チャンバーから下部チャンバーに流入するのを抑制することができる。このため、下部チャンバーでの成膜に際し、成膜品質を向上させることができる。

上記のように、雰囲気流通抑制部を設ける場合、前記搬送路に挿通された前記成膜前後の被成膜材を重ね合わせた状態で前記搬送路における雰囲気の流通を遮断するシール機構を設けることができる。
かかるシール機構を設けることにより、成膜運転の前後で巻出ユニット、巻取ユニットの交換作業を行う際に、上部チャンバーを大気に開放しても、下部チャンバー内の雰囲気を減圧したままの状態に保つことができる。このため、下部チャンバー内が大気に暴露されることにより、チャンバー内壁に大気中のガスが吸着するのを抑制、防止することができ、成膜品質を安定化することができる。また、再稼働時に下部チャンバー内を軽度に排気することで、下部チャンバー内の雰囲気を速やかに処理雰囲気に復帰させることができる。

前記雰囲気流通抑制部を設ける場合、前記雰囲気流通抑制部を第１雰囲気流通抑制部と第２雰囲気流通抑制部とで構成し、前記上部チャンバーから下部チャンバーに搬送される成膜前の被成膜材が挿通する搬送路を前記第１雰囲気流通抑制部に設け、前記下部チャンバーから上部チャンバーに搬送される成膜後の被成膜材が挿通する搬送路を前記第２雰囲気流通抑制部に設けることができる。この場合、前記第１雰囲気流通抑制部の搬送路に前記成膜前の被成膜材が挿通された状態で前記搬送路における雰囲気の流通を遮断する第１シール機構を設け、前記第２雰囲気流通抑制部の搬送路に前記成膜後の被成膜材が挿通された状態で前記搬送路における雰囲気の流通を遮断する第２シール機構を設けることができる。

また、本発明に係る連続成膜装置において、前記真空チャンバーの上面壁に前記被成膜材用ドア部を設け、前記被成膜材用ドア部を介して前記巻出ユニットおよび巻取ユニットの搬入搬出作業を行う作業デッキが前記蒸発源用ドア部の上方で前記真空チャンバーの外周域を覆うように設けることができる。

このように被成膜材用ドア部を真空チャンバーの上壁部に設け、また作業デッキを設けることで、巻出ユニット、巻取ユニットを真空チャンバーの上部から吊り上げることができるため、ユニットの交換作業を容易に行うことができる。また、被成膜材用ドア部を真空チャンバーの上壁部に設けるだけでよいので、装置の構造が簡単で済み、実施化が容易である。また、作業デッキにより、真空チャンバーの下方の外周域の影響が上方へ及ぶのを抑制、防止することができ、成膜品質が向上する。

本発明の連続成膜装置によれば、蒸発源用ドア部とは別に被成膜材用ドア部を設けたので、巻出ユニット、巻取ユニットを従来のように蒸発源用ドア部を介して搬入搬出する必要がなく、専用の被成膜材用ドア部を通してユニット交換作業を簡単容易に行うことができ、生産性が向上する。

以下、本発明の連続成膜装置の第１実施形態を図１を参照して説明する。なお、従来の連続成膜装置と同部材は同符号を付して説明を省略あるいは簡略することとし、相違点を中心に説明する。

この実施形態に係る連続成膜装置は、図１に示すように、真空チャンバー１が上部チャンバー１Ｈと下部チャンバー１Ｌとで構成され、両チャンバーは、被成膜材の搬送路１２を備えた雰囲気流通抑制部１１を介して連結されている。

前記上部チャンバー１Ｈには、巻出ユニット３、巻取ユニット４がチャンバー側に設けられた回転駆動部に各ユニットの回転軸が上下方向から着脱自在、かつ回転自在に設けられている。また、巻出ユニット３から巻き出された被成膜材を前記雰囲気流通抑制部１１の搬送路１２を介して下部チャンバー１Ｌ側に搬送する複数の補助ロール５と、下部チャンバー１Ｌにおいて成膜された被成膜材を前記搬送路１２を介して上部チャンバー１Ｈに収容された巻取ユニット４に案内する複数の補助ロール６が回転自在に設けられている。また、上部チャンバー１Ｈの上面壁２３Ｈの中央部に排気ポンプ１０が付設されている。

また、前記上部チャンバー１Ｈには、巻出ユニット３から巻き出された被成膜材が下部チャンバー１Ｌに搬送される間に被成膜材に付着したガス成分（主に水蒸気）の分離を促進する脱ガス促進手段４５が設けられている。前記脱ガス促進手段４５は、巻出ユニット３から巻き出された被成膜材を上下蛇行するように搬送するための補助ロール５Ａと、上下蛇行搬送される被成膜材の間に被成膜材に隣接するように配置された複数のヒータ４６とによって構成されている。なお、前記被成膜材を蛇行させるための補助ロール５Ａは必ずしも必要ではなく、またヒータも少なくとも一つあればよい。

また、前記上部チャンバー１Ｈの上面壁２３Ｈの左右の側部、背面壁２１Ｈおよび正面壁２２Ｈの左右の三角形状の側部および左右の側面壁２５Ｈ，２６Ｈによって左右の被成膜材用ドア部１７Ｌ，１７Ｒが形成されている。この被成膜材用ドア部１７Ｌ，１７Ｒは、上部チャンバー１Ｈの背面壁２１Ｈおよび正面壁２２Ｈの各中央部、上面壁２３Ｈの中央部および下面壁２４Ｈからなる、正面視が台形状の上部チャンバー本体１５Ｈに対してヒンジ機構２７によって気密に開閉自在とされている。図例では、上部チャンバー１Ｈの左側に巻出ユニット３が、右側に巻取ユニット４が配置されているので、左側あるいは右側の被成膜材材用ドア部１７Ｌ，１７Ｒを開閉することにより、巻出ユニット３あるいは巻取ユニット４の交換を容易に行うことができる。また、被成膜材用ドア部１７Ｌ，１７Ｒは、上面壁の左右の側部を含むため、被成膜材用ドア部１７Ｌ，１７Ｒを開放すると、巻出ユニット、巻取ユニットの斜め上方が広く開かれ、これらのユニットの回転駆動部への着脱を斜め上方から行うことができるため、ユニット交換作業を容易に行うことができる。

また、前記上部チャンバー１Ｈと下部チャンバー１Ｌとの間には、作業デッキ４８が設けられており、巻出ユニット３、巻取ユニット４の上部チャンバー１Ｈからの取り出し、取付け作業の容易化が図られている。また、本実施形態では、作業デッキ４８は下部チャンバー１Ｌの外周域を広く覆うように上部チャンバー１Ｈの下面近傍に設けられているので、作業デッキ４８によって上下の雰囲気を区分することができ、下部チャンバー１Ｌの外周域における雰囲気が作業デッキ４８の上側に影響しないようにされている。このため、作業デッキ４８上の上部エリアの清浄度を高く保つことができ、下部エリアで行われる蒸発源のメンテナンス等に伴う発塵がユニット交換作業の際に被成膜材を汚染するのを抑制、防止することができる。

前記下部チャンバー１Ｌは、隔壁板４１によってその内部が上下に仕切られており、下部室には成膜ロール２が回転自在に設けられており、上部室には上部チャンバー１Ｈから搬送された被成膜材を前記成膜ロール２に供給するための複数の補助ロール５が回転自在に設けられ、また前記成膜ロール２から成膜後の被成膜材を上部チャンバー１Ｈ側へ搬送する複数の補助ロール６が回転自在に設けられている。これらの補助ロール５，６の一部に張力測定機構を付設することができ、これによって搬送される被成膜材の張力をコントロールすることができる。なお、下部チャンバー１Ｌには、必要に応じて被成膜材の成膜前の前処理機構や、成膜後の被成膜材の後処理機構や、被成膜材の特性を測定するための各種計測機器を設けることができる。

また前記下部室には、前記成膜ロール２の左側に蒸発源７Ｌ１，７Ｌ２が右側に蒸発源７Ｒが配置され、これらは下部チャンバー１Ｌの左側、右側の側壁部２５Ｌ，２６Ｌに付設されている。また、前記左側、右側の側壁部２５Ｌ，２６Ｌはそれぞれ左側、右側の蒸発源用ドア部１６Ｌ、１６Ｒを構成しており、下部チャンバー１Ｌの背面壁２１Ｌ、正面壁２２Ｌ、上面壁２３Ｌおよび下面壁２４Ｌからなる、側面視方形状の下部チャンバー本体１５Ｌに対して、気密に開閉自在とされている。このため、蒸発源をメンテナンス、交換する際は、蒸発源用ドア部１６Ｌ、１６Ｒを開放するだけで蒸発源７Ｌ１，７Ｌ２，７Ｒをチャンバー外側に取り出すことができ、これらの作業を容易に行うことができる。なお、蒸発源は必ずしも側壁部２５Ｌ，２６Ｌに付設する必要はなく、下壁部２４Ｌに設けるようにしてもよい。また、蒸発源用ドア部１６Ｌ、１６Ｒや被成膜材用ドア部１７Ｌ，１７Ｒの開閉手段としてはヒンジ機構に限らず、平行移動機構を用いてもよい。また、蒸発源用ドア部は、本実施形態のように側壁部の全面を開閉するようなものに限らず、その一部を開閉するようなものでもよい。

前記蒸発源については、図例では、左側に２つ、右側に一つ設けたが、これは左側の蒸発源７Ｌ１，７Ｌ２としてＤＭＳ（デュアルマグネトロンスパッタ）蒸発源、右側の蒸発源７ＲとしてＤＣスパッタ蒸発源を想定したものである。もちろん蒸発源としてはこの例に限らず、例えばＲＦスパッタ蒸発源、ロータリーマグネトロンスパッタ蒸発源、アーク蒸発源、プラズマＣＶＤ成膜機構等から適宜選択することができる。

前記下部チャンバー１Ｌには、前記隔壁板４１のほか、前記成膜ロール２の下方に２つの隔壁板４２が立設されており、これによって区画された３領域をそれぞれ独立して排気するように３つの排気ポンプ１０が付設されている。このように、下部チャンバー１Ｌの全体の排気機構（図視省略）とは別に蒸発源の周囲を独立に排気することによって、成膜品質を向上させることができる。もちろん、隔壁板４１，４２を無くして、下部チャンバー１Ｌの全体を一つの排気系で真空排気するようにしてもよい。

前記下部チャンバー１Ｌと上部チャンバー１Ｈを連結する雰囲気流通抑制部１１は、成膜前後の被成膜材を挿通する搬送路１２を備えている。この搬送路１２の横断面は、下部チャンバー１Ｌの横断面に比して非常に小さいので、上部チャンバー１Ｈ、下部チャンバー１Ｌの間の雰囲気ガスの流れが抑制され、上部、下部チャンバー間の雰囲気の流通が抑制される。このため、上部チャンバー１Ｈにおいて巻出ユニット３から被成膜材を巻き出したり、あるいは加熱したりするときに発生する水蒸気などのガスが下部チャンバー１Ｌに流入するのを抑制することができ、下部チャンバー１Ｌで行う成膜処理時の成膜品質を向上させることができる。

前記雰囲気流通抑制部１１は、単に流通間口の小さい搬送路１２を設けるだけでも上部、下部チャンバー間の雰囲気の流通抑制に効果があるが、前記搬送路１２における雰囲気の流通をほぼ完全に遮断するシール機構１３を設けることが好ましい。これにより、成膜運転の前後で巻出ユニット３、巻取ユニット４を脱着するために、被成膜材用ドア部１７Ｌ，１７Ｒを開いて上部チャンバー１Ｈを大気に開放しても、下部チャンバー１Ｌ内の雰囲気を減圧下に保つことが可能である。このため、下部チャンバー１Ｌ内が大気に暴露されることによる、チャンバー内壁への大気ガスの吸着を抑制防止することができ、成膜品質を安定化することができる。

前記シール機構１３の一例を図２に示す。このシール機構１３は、前記雰囲気流通抑制部１１の内部に設けられた弁室にソレノイドや流体圧シリンダなどの伸縮手段（図示省略）によって搬送路１２側に進退自在とされた遮断弁１４を備えている。前記弁室は、図例のように、必要に応じて適宜の排気系に接続されて、弁室内部のガスを排気するようになっている。このシール機構１３によると、搬送路１２を遮断する際は、遮断弁１４を進出させて、搬送を停止した、成膜前後の被成膜材を重ね合わせた状態で搬送路１２の内面に押し付けた状態で搬送路１２を遮断する。

本実施形態では、前記上部、下部チャンバーを連結する雰囲気流通抑制部１１を１カ所設けたが、雰囲気流通抑制部として第１雰囲気流通抑制部と第２雰囲気流通抑制部とで構成し、成膜前の被成膜材が前記第１雰囲気流通抑制部の搬送路を通り、成膜後の被成膜材が前記第２雰囲気流通抑制部の搬送路を通るようにしてもよい。さらに、前記第１雰囲気流通抑制部にはその搬送路に前記被成膜材が挿通された状態で前記搬送路における雰囲気の流通を遮断する第１シール機構を設け、前記第２雰囲気流通抑制部にもその搬送路に前記成膜後の被成膜材が挿通された状態で前記搬送路における雰囲気の流通を遮断する第２シール機構を設けるようにしてもよい。

この実施形態に係る連続成膜装置の操作について簡単に説明する。真空チャンバー１を構成する上部チャンバー１Ｈ、下部チャンバー１Ｌをそれぞれ真空排気した後、上部チャンバー１Ｈに着脱自在に収容された巻出ユニット３から被成膜材を巻き出し、その被成膜材を搬送しながらヒータ４６の加熱によって効率的に分離したガス成分を排気ポンプ１０を介して脱ガスした後、補助ロール５を介して成膜ロール２に連続的に供給する。成膜ロール２の外周面上において、被成膜材は左右の蒸発源７Ｌ１，７Ｌ２，７Ｒから蒸発した成膜物質の堆積により成膜された後、再び成膜ロール２から搬出側の補助ロール６を介して上部チャンバー１Ｈに着脱自在に収容された巻取りロール４に巻き取られる。

成膜された被成膜材が巻取ユニット４に巻き取られると、真空チャンバー１内を大気圧に戻し、下部チャンバーの１Ｌの蒸発源用ドア部１６Ｌ、１６Ｒを開けて、蒸発源７Ｌ１，７Ｌ２，７Ｒをチャンバーから引き出し、蒸発源をメンテナンスする。一方、上部チャンバー１Ｈの被成膜材用ドア部１７Ｌ，１７Ｒを開けて、被成膜材が空になった巻出ユニット３を取り出すと共に、成膜後の被成膜材が満杯に巻き取られた巻取ユニット４を取り出す。そして、未処理の被成膜材が満杯に巻かれた巻出ユニット３、被成膜材が空の巻取ユニット４を上部チャンバー１Ｈにセットする。これらの作業は、これらのユニットの近くに設けられた被成膜材用ドア部１７Ｌ，１７Ｒを介して行われるので、容易である。また、作業デッキ４８が設けられているので、蒸発源のメンテナンスに伴う発塵の影響を受けることなく、交換作業を容易に行うことができる。

上記したように、雰囲気流通抑制部１１にシール機構１３を設ける場合は、巻出ユニット３の被成膜材が完全に無くなる前、成膜運転を終了し、下部チャンバー１Ｌを減圧状態にしたまま、シール機構１３の遮断弁１４を作動させる。そして、上部チャンバー１Ｈのみを大気に開放するようにする。この際、雰囲気流通抑制部１１の搬送路１２に挿通され、路面との間で挟持された成膜前後の被成膜材は、上部チャンバー１Ｈ側で切断する。ユニットを交換した後、搬送路１２で挟持された成膜前の被成膜材と、巻出ユニット３から通紙された被成膜材とを連結し、一方、搬送路１２で挟持された成膜後の被成膜材は、その端を巻取ユニット４の空のコアに取り付けるようにする。そして、上部チャンバー１Ｈを真空排気した後、運転を再開する。

次に、本発明の第２実施形態に係る連続成膜装置について説明する。なお、第１実施形態の連続成膜装置と同部材は同符号を付して説明を省略あるいは簡略することとし、相違点を中心に説明する。

第２実施形態の連続成膜装置は、図３に示すように、真空チャンバー１は上部チャンバー１Ｈと下部チャンバー１Ｌとで構成される点は第１実施形態と同様であるが、この実施形態では、上部チャンバー１Ｈと下部チャンバー１Ｌにおける、背面壁２１、正面壁２２は上下一体的に形成されており、全高の２／３程度の部位に設けられた隔離壁３６によって両チャンバーが区画形成されている。前記隔離壁３６の中心部には成膜前後の被成膜材を搬送するために搬送孔からなる雰囲気流通抑制部１１が形成されている。また、上部チャンバー１Ｈの下部外周部には、下部チャンバー１Ｌの外周域を覆うように作業デッキ４８が設けられている。なお、この例では、雰囲気流通抑制部１１は搬送孔によって構成したが、第１実施形態と同様、搬送路を有する筒状体としてもよく、またそこにシール機構を設けるようにしてもよい。

前記上部チャンバー１Ｈには巻出ユニット３、巻取ユニット４が着脱自在、回転自在に設けられ、また被成膜材を下部チャンバー１Ｌ側に、あるいは下部チャンバー１Ｌから巻取ユニット４側に案内する補助ロール５，６が設けられている。

前記下部チャンバー１Ｌには、成膜ロール２が回転自在に設けられ、その左側部には二つの蒸発源７Ｌ１，７Ｌ２が、右側側部には一つの蒸発源７Ｒが設けられている。左側の蒸発源はＤＭＳ蒸発源を、右側の蒸発源はＤＣスパッタ蒸発源を想定したものであるが、第１実施形態と同様、成膜方法に応じて他の蒸発源を用いることができる。また、下部チャンバー１Ｌには、成膜前の被成膜材を巻出ユニット３から成膜ロール２に案内する複数の補助ロール５、および成膜後の被成膜材を成膜ロール２から巻取ユニット４に案内する複数の補助ロール６が回転自在に設けられている。なお、第１実施形態と同様、これらの補助ロール５，６のいずれかに張力測定機構を設けて、巻出ユニットや巻取ユニットの回転制御を行うようにしてもよい。

前記下部チャンバーの左右の側面壁２５Ｌ，２６Ｌは、背面壁２１（下部チャンバーに対応する部分。正面壁２２において同じ）、正面壁２２、隔離壁３６および下面壁２４からなる下部チャンバー本体１５Ｌに対して気密に開閉自在とされており、これらは左右の蒸発源用ドア部１６Ｌ、１６Ｒを構成している。左側の蒸発源用ドア部１６Ｌには左側の蒸発源７Ｌ１，７Ｌ２付設され、右側の蒸発源用ドア部１６Ｒには右側の蒸発源７Ｒが付設されている。このため、左右の蒸発源用ドア部１７Ｌ，１７Ｒを下部チャンバー本体１５Ｌから開閉すると、蒸発源もドア部と共に下部チャンバー１Ｌの外内へ出退する。

一方、上部チャンバー１Ｈの上面壁２３は、背面壁２１（上部チャンバーに対応する部分。正面壁において同じ）、正面壁２２、側面壁２５Ｈ，２６Ｈおよび隔離壁３６からなる上部チャンバー本体１５Ｈに対してヒンジ機構によって気密に開閉自在とされており、被成膜材用ドア部１７を構成している。また、この実施形態では、下部チャンバー１Ｌ内に隔壁板は設けておらず、チャンバー内が一つの空間となっている。このため、下部チャンバー１Ｌには一つの排気ポンプ１０が設けられている。上部チャンバー１Ｈにも、一つの排気ポンプ１０が設けられているが、排気ポンプの数は図例に限らず、必要に応じて設けることができる。

第２実施形態では、上部チャンバー１Ｈの上面壁２３が被成膜材用ドア部１７とされているので、成膜運転前後の巻出ユニット３、巻取ユニット４の上部チャンバー１Ｈからの搬入搬出作業が、天井クレーンなどを用いることにより簡単に行うことができる。また、作業デッキ４８により、巻出ユニット３、巻取ユニット４の交換作業が容易に行える。さらに、作業デッキ４８は蒸発源のメンテナンス時の粉塵雰囲気が作業デッキの上方空間を汚染するのを防ぐことができるので、ユニット交換作業の際に、被成膜材が汚染されるのを防止することができる。さらに、この実施形態では、真空チャンバーを構成する上部チャンバー１Ｈ、下部チャンバー１Ｌがそれぞれ独立した構造体になっていないため、製作が容易で、装置製造コストを低減することができる。

さらに装置構造を簡単化した第３実施形態にかかる連続成膜装置を説明する。なお、他の実施形態の連続成膜装置と同部材は同符号を付して説明を省略あるいは簡略することとし、相違点を中心に説明する。

第３実施形態の連続成膜装置は、図４に示すように、真空チャンバー１の内部を第２実施形態のように隔離壁によって区画せず、真空チャンバー１の左右の側面壁２５，２６が、背面壁２１、正面壁２２、上面壁２３、下面壁２４からなるチャンバー本体１５に対してヒンジ機構によって気密に開閉自在とされ、左右の蒸発源用ドア部１６Ｌ，１６Ｒとされている。また、上面壁２３には、左右の成膜材用ドア部１７Ｌ，１７Ｒが中央支持材に設けられたヒンジ機構によって気密に開閉自在に設けられている。また、前記蒸発源用ドア部１６Ｌ，１６Ｒの上端部近傍には、真空チャンバー１の外周域を覆うように作業デッキ４８が設けられている。

前記真空チャンバー１の内部の上部には左方に巻出ユニット３が、右方に巻取ユニット４が着脱自在、回転自在に設けられ、中間部には補助ロール５，６が回転自在に設けられ、下部に成膜ロール２が回転自在に設けられている。前記成膜ロール２の両側には蒸発源７Ｌ１，７Ｌ２，７Ｒが配置され、左右の蒸発源はそれぞれ左右の蒸発源用ドア部１６Ｌ，１６Ｒに付設され、蒸発源用ドア部１６Ｌ，１６Ｒの開閉に応じて、チャンバー外内に出退する。また、真空チャンバー１には、下面壁２４に一つの排気ポンプ１０が付設されている。

この実施形態では、真空チャンバー１の上面壁２３に左右の被成膜材用ドア部１７Ｌ，１７Ｒが設けられ、その真下に巻出ユニット３、巻取ユニット４が配置されているので、成膜運転前後に巻出ユニット３を左方の被成膜材用ドア部１７Ｌから、巻取ユニット４を右方の被成膜材用ドア部１７Ｒから天井クレーンなどを用いて真空チャンバー１から容易に搬入搬出することができる。また、前記作業デッキ４８により、蒸発源用ドア部１６Ｌ、１６Ｒの上端近傍部で上下の雰囲気が区分されるので、巻出ユニット３、巻取ユニット４の交換作業が容易になるほか、被成膜材が下方の蒸発源のメンテナンスに伴う粉塵雰囲気に曝され難くなり、成膜品質を安定化し、向上させることができる。さらに、この実施形態の真空チャンバー１は、従来の真空チャンバーの上面壁に被成膜材用ドア部１７Ｌ，１７Ｒを設けるだけでよく、構造が極めて簡単である。なお、図例では、被成膜材用ドア部１７Ｌ，１７Ｒを上面壁２３の左右に設けたが、第２実施形態のように、上面壁全体を一つの被成膜材用ドア部としてもよい。

また、上記各実施形態では、蒸発源用ドア部１６Ｌ、１６Ｒは、下部チャンバー１Ｌの側面壁２５Ｌ，２６Ｌあるいは真空チャンバー１の側面壁２５，２６を用いて構成したが、図７に示す分割構造の真空チャンバー１０１にように、左右の分割部を蒸発源用ドア部とすることができる。

第１実施形態の連続成膜装置の切り欠き正面図である。雰囲気流通抑制部の断面説明図であり、(1) はシール機構が作動前の状態、(2) はシール機構が作動後の状態を示す。第２実施形態の連続成膜装置の切り欠き正面図である。第３実施形態の連続成膜装置の切り欠き正面図である。従来の連続成膜装置の切り欠き正面図である。図５の連続成膜装置の平面図である。他の従来の連続成膜装置の平面図である。

符号の説明

１真空チャンバー、１Ｈ上部チャンバー、１Ｌ下部チャンバー、
２成膜ロール、３巻出ユニット、４巻取ユニット、５，６補助ロール、
７Ｌ１，７Ｌ２，７Ｒ蒸発源、
１１雰囲気流通抑制部、１２搬送路、１３シール機構、
１６Ｌ、１６Ｒ蒸発源用ドア部、１７Ｌ，１７Ｒ被成膜材用ドア部、
１脱ガス促進手段、４８作業デッキ

Claims

真空チャンバーと、成膜ロールと、前記成膜ロールに巻き掛けられた被成膜材に成膜物質を供給する蒸発源と、前記被成膜材を前記成膜ロールに供給する巻出ユニットおよび成膜後の被成膜材を巻き取る巻取ユニットを備え、前記成膜ロール、巻出ユニットおよび巻取ユニットが前記真空チャンバー内に回転可能に設けられ、前記巻出ユニットおよび巻取ユニットが前記成膜ロールの上方に配置され、前記成膜ロールに巻き掛けられた被成膜材に前記蒸発源から蒸発した物質を堆積させて成膜する連続成膜装置であって、
前記蒸発源を前記真空チャンバー内に搬入搬出する蒸発源用ドア部と、前記蒸発源用ドア部とは別に前記巻出ユニットおよび巻取ユニットを搬入搬出する被成膜材用ドア部が前記真空チャンバーに開閉自在に設けられた、連続成膜装置。
前記真空チャンバーは、前記巻出ユニットと巻取ユニットを収納する上部チャンバーと、前記成膜ロールおよび蒸発源を収納する下部チャンバーとで構成され、前記上部チャンバーに前記被成膜材用ドア部が設けられ、前記下部チャンバーに蒸発源用ドア部が設けられた、請求項１に記載した連続成膜装置。
前記被成膜材用ドア部を介して前記巻出ユニットおよび巻取ユニットの搬入搬出作業を行う作業デッキが前記蒸発源用ドア部の上方に前記下部チャンバーの外周域を覆うように設けられた、請求項２に記載した連続成膜装置。
前記巻出ユニットから巻き出された被成膜材を搬送中に加熱するヒータが前記上部チャンバー内に設けられた、請求項２または３に記載した連続成膜装置。
前記上部チャンバーと下部チャンバーとは雰囲気流通抑制部を介して連結され、前記上部チャンバーから下部チャンバーに搬送される成膜前の被成膜材と、前記下部チャンバーから上部チャンバーに搬送される成膜後の被成膜材が挿通する搬送路が前記雰囲気流通抑制部に設けられた、請求項２から４のいずれか１項に記載した連続成膜装置。
前記雰囲気流通抑制部には、前記搬送路に挿通された前記成膜前後の被成膜材を重ね合わせた状態で前記搬送路における雰囲気の流通を遮断するシール機構が設けられた、請求項５に記載した連続成膜装置。
前記雰囲気流通抑制部は第１雰囲気流通抑制部と第２雰囲気流通抑制部とで構成され、前記上部チャンバーから下部チャンバーに搬送される成膜前の被成膜材が挿通する搬送路が前記第１雰囲気流通抑制部に設けられ、前記下部チャンバーから上部チャンバーに搬送される成膜後の被成膜材が挿通する搬送路が前記第２雰囲気流通抑制部に設けられた、請求項２から４のいずれか１項に記載した連続成膜装置。
前記真空チャンバーの上面壁に前記被成膜材用ドア部が設けられ、前記被成膜材用ドア部を介して前記巻出ユニットおよび巻取ユニットの搬入搬出作業を行う作業デッキが前記蒸発源用ドア部の上方で前記真空チャンバーの外周域を覆うように設けられた、請求項１に記載した連続成膜装置。