JP2010053438A - ロールツーロールタイプの薄膜形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明はロールツーロールタイプの薄膜形成装置に関する。
【解決手段】薄膜パターン形成装置は、マスク積載部と、上記マスク積載部と開閉可能な開放口が設けられた成膜空間部を有する真空チャンバと、上記成膜空間部に配置され、シートを走行させる巻出ロール及び巻取ロールと、蒸着ソースを収容して蒸着ソースを蒸発させ蒸着領域上に位置した上記シート上に薄膜を蒸着させるように装着されたソース載置部と、上記シート上に蒸着しようとする薄膜のパターンを定義するパターンを有し、上記マスク積載部に備えられた少なくとも一つのマスクと、上記マスク積載部において備えられた少なくとも一つのマスクを上記成膜空間部の蒸着位置にまたはその反対に搬送させることができるよう構成されたマスク移動部と、上記ソース載置部において上記マスクに蒸発される蒸着ソースの進行を選択的に遮蔽させるシャッタ部とを含む。
【選択図】図２

Description

本発明はロールツーロールタイプの薄膜形成装置に関するもので、より詳しくはロールの間で走行するシート上に所望の薄膜パターンを形成するためのロールツーロールタイプの薄膜形成装置に関する。

デジタル電子製品の小型化、多機能化に従って、多様な受動備品もよりアップグレードされた機能と共に軽薄短小化する傾向にある。特に、キャパシタはカメラフォーン、ＤＭＢフォーン、ナビゲーションのような携帯用小型電子製品に多量使用され、超薄層及び高積層化と共に高容量、高機能がさらに求められる。

しかし、従来のスクリーン印刷方式では同一チップサイズ内で高容量を具現するのに限界がある。このような限界を克服するため、様々な工法が試みられており、このような試みのうちロールツーロール（Ｒｏｌｌ ｔｏ Ｒｏｌｌ）工程が挙げられる。また、ロールツーロール工程はフレキシブル基板でディスプレイまたは素子を具現するにおいても、既存の配置タイプ工程より量産性に優れるため積極的に検討されている。

ロールツーロールタイプの薄膜形成装置は、シートを連続して搬送しながら工程を進行するため量産性において長所があるが、素子の製作に必要なパターンを形成することが難しいという短所がある。ロール状態で成膜した後に切断して切断されたシートを配置する方法もあるが、この方法はロールツーロール工程の量産性のような長所を活かすことができないため、薄膜パターンの形成を繰り返そうとするときには適用することが困難である。従って、ロールとロールの間に位置した状態で薄膜パターンを形成する技術が求められる。

一方、ロールツーロールを利用した薄膜パターンの形成工程において、マスクの使用によって薄膜パターンが不良になるという問題がある。例えば、ＭＬＣＣ製造のためのロールツーロール薄膜形成工程において、真空チャンバ内で電極パターンが形成されたロールマスクを通して薄膜Ｎｉのような内部電極を形成する場合に、電極が成膜される間にロールが駆動し続けるため電極パターンのにじみ現象を防ぐことが難しく、これによってチップの電気的な特性の不良及び信頼性に大きな影響を及ぼすことになる。

本発明は上記の技術的問題を解決するためのもので、その目的は、薄膜パターンの成膜時に発生する電極パターンのにじみ及び粉塵の発生問題を解決することができるよう、ロールにより移動されるマスクを使用する代わりにマスクの取り替えが可能であるよう構成された薄膜パターン形成装置を提供することにある。

上記の技術的課題を解決すべく、本発明は、マスク積載部と、上記マスク積載部と開閉可能な開放口が設けられた成膜空間部を有する真空チャンバと、上記成膜空間部に配置され、シートを走行させる巻出ロール及び巻取ロールと、蒸着ソースを収容して蒸着ソースを蒸発させ蒸着領域上に位置した上記シート上に薄膜を蒸着させるように装着されたソース載置部と、上記シート上に蒸着しようとする薄膜のパターンを定義するパターンを有し、上記マスク積載部に備えられた少なくとも一つのマスクと、上記マスク積載部において備えられた少なくとも一つのマスクを上記成膜空間部の蒸着位置にまたはその反対に搬送させることができるよう構成されたマスク移動部と、上記ソース載置部において上記マスクに蒸発される蒸着ソースの進行を選択的に遮蔽させるシャッタ部と、を含む薄膜パターン形成装置を提供する。

好ましく、上記マスク積載部に配置された少なくとも一つのマスクは複数のマスクであり、上記マスク移動部は上記複数のマスクのうち一つを選択して上記マスク積載部から上記成膜空間部の蒸着位置にまたはその反対に搬送させることができるよう構成される。

好ましく、上記巻出ロールと巻取ロールとの間の蒸着領域上に位置して上記シートを支持するための支持板をさらに含むことができる。

上記マスク移動部は、上記マスク積載部に位置したマスクローダと上記成膜空間部に位置したマスクリフタを含む。この場合、上記マスクローダは上記マスクを上記マスク積載部から上記マスクリフタに導くよう構成され、上記マスクリフタは上記マスクを上記支持板上に位置したシートに密着されるよう垂直移動するよう構成されることができる。

特定の実施形態において、上記シートは誘電体グリーンシートであり、上記蒸着ソースはＡｇまたはＮｉの電極物質であることができる。これとは異なって、上記シートはフレキシブル基板であることができる。

前記薄膜は、電子ビーム（ｅ−ｂｅａｍ）蒸着、熱蒸着、スパッタリング、イオンビーム蒸着（Ｉｏｎ−Ｂｅａｍ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）及びパルスレーザ蒸着（Ｐｕｌｓｅ Ｌａｓｅｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）で構成されたグループから選択されたいずれか一つを利用して蒸着されることができる。

本発明による薄膜パターン形成装置は、ロールタイプの薄膜装備の長所と共にマスクを同時にロール駆動しないことによりパターンのにじみを防ぎ、マスクの動きが少ないため粉塵の発生を最少化することができる。マスクの容易な取り替えを保障することができるようカセットタイプを結合することにより、パターン形成の過ちによる不良率を減少させ、長期的には製品の高い信頼性及び歩留まりを期待することができる。

本発明の一実施形態による薄膜形成装置を表した概略図である。 本発明の好ましい実施形態による薄膜形成装置（マスクローディング段階）を表した概略図である。 本発明の好ましい実施形態による薄膜形成装置（成膜段階）を表した概略図である。 本発明の好ましい実施形態による薄膜形成装置（シート移動段階）を表した概略図である。

以下、添付の図面を参照に本発明の実施形態をより詳しく説明する。
図１は、本発明の一実施形態による薄膜形成装置を表した概略図である。

図１を参照すると、本実施形態による薄膜パターン形成装置１０は、マスク積載部１１ｂと上記マスク積載部１１ｂと開閉可能な開放口ｗが設けられた分離壁１１ｃを介した成膜空間部１１ａを有する真空チャンバ１１を含む。

薄膜パターンが形成されるシート１４は、巻出ロール１２ａと巻取ロール１２ｂにより蒸着領域を通るよう走行する。蒸着領域の下には蒸着ソースＭを収容するソース載置部２０が形成される。蒸着ソースＭは電極パターンを形成するためのＡｇ、Ｎｉのような金属ソースであることができる。図１には図示されてはいないが、電子ビームのようにシート１４表面に薄膜が形成されるよう蒸着ソースＭを蒸発させる手段を含む。

本薄膜パターンの形成装置は、所望の蒸着領域を除いて他のシート領域上に薄膜が蒸着されることを防ぐため遮断膜Ｓをさらに含み、シート１４が所望の位置に走行完了した後は、シャッタ２２が開放され薄膜蒸着を開始することができる。このような薄膜蒸着は電子ビーム（ｅ−ｂｅａｍ）蒸着、熱蒸着、スパッタリング、イオンビーム蒸着（Ｉｏｎ−Ｂｅａｍ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）及びパルスレーザ蒸着（Ｐｕｌｓｅ Ｌａｓｅｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）で構成されたグループから選択されることができる。

本実施形態において、薄膜パターンを定義するパターンが形成されたマスク１８は、マスク積載部１１ｂに配置される。上記マスク積載部１１ｂは先に説明した通り、真空チャンバの一部であって、成膜空間部１１ａと類似な真空または低圧状態の条件を有するよう構成される。上記マスク積載部１１ｂに位置したマスク１８は、マスク移動部１７を利用して成膜空間部１１ａにおいて所望の位置に配置されることができる。

図１に図示されたマスク移動部１７は、マスク積載部１１ｂに配置されたマスクローダ形態で提供され、マスク１８が装着されたアーム部１７ｂと上記アーム部１７ｂが固定された回転柱１７ａで構成される。

本実施形態では、マスク１８が装着されたアーム部１７ｂが分離壁１１ｃの開放口ｗに向かうよう回転柱１７ａが回転し、次いでアーム部１７ｂが延長され所望の蒸着位置に移動するよう作動することによってマスクの所望の移動を実現することができる。

本実施形態のようにマスク積載部１１ｂを別途に備え、マスク１８をマスク移動部１７を利用して蒸着位置にまたはその反対に移動するよう構成することにより、ロールツーロール薄膜形成工程で数回繰り返して使用されるマスク１８を成膜空間部１１ａの真空状態を解除しなくても容易に取り替え／リサイクル／修理することができる。

すなわち、上記マスク積載部１１ｂに移動させ分離壁１１ｃの開放口ｗを閉鎖することによって、成膜空間部１１ａの真空状態を解除しなくてもマスク積載部１１ｂに位置したマスク１８に対する作業を進行することができる。

本実施形態による薄膜パターン形成装置は、ＭＬＣＣ製造工程またはフレキシブル素子を製造するための工程に有用に使用されることができる。ＭＬＣＣ製造工程において、上記シートは誘電体グリーンシートであり、上記蒸着ソースはＡｇまたはＮｉの電極物質であることができる。

これと類似に、上記シートはフレキシブル基板を採用してフレキシブル素子の製造工程にも採用することができる。

マスク積載部に配置されたマスクは複数であることができる。このような複数のマスクを選択して成膜空間部の所望の位置にまたはその反対に搬送させることができるよう構成される形態で具現されることができる。このような実施形態は図２から図４に図示されている。

図２から図４は、それぞれマスクローディング段階／成膜段階／シート移動段階の際に薄膜パターン形成装置の各構成要素の作動を表した概略図である。

先ず、図２を参照すると、本実施形態による薄膜パターン形成装置３０は、マスク積載部３１ａと上記マスク積載部３１ａと開閉可能な開放口ｗが設けられた分離壁３１ｃを介した成膜空間部３１ｂを有する真空チャンバ３１を含む。

薄膜パターンが形成されるシート３４は、巻出ロール３２ａと巻取ロール３２ｂにより蒸着領域を通るよう走行する。蒸着領域にはシートを支持するための支持板３６をさらに装着する。蒸着ソースＭを収容したソース載置部４０は蒸着領域の下に位置する。シート３４が所望の位置へと走行が完了した後には、シャッタ４２が開放され薄膜蒸着を開始することができる。

本実施形態において、薄膜パターンを定義するパターンが形成されたマスク３８ａ−３８ｄは、マスク積載部３１ｂに計４つが配置されることができる。マスク移動部はマスク積載部３１ａに配置されたマスクローダ３７とマスクリフタ３９で構成される。上記マスクローダ３７は上記マスク３８ａ−３８ｄのうち一つを選択して上記マスク積載部３１ａから上記マスクリフタ３９上へ導くよう構成される。マスクローダ３７はマスク３８が装着されたアーム部３７ｂと上記アーム部３７ｂが固定された回転柱３７ａで構成される。

図２に図示された通り、一つのマスク３８ａをマスクローダ３７により上記マスク積載部３１ａから成膜空間部３１ｂにおいて所望の位置に搬送されることができる。

すなわち、マスク３８ａが装着されたアーム部３７ｂが分離壁３１ｃの開放口ｗに向かうよう回転柱３７ａが回転し、次いでアーム部３７ｂが延長され所望の蒸着位置に移動するよう作動することによって、マスク３８ａの所望の移動を実現することができる。

図３に図示された通り、上記マスクリフタ３９は、上記導かれたマスク３８ａを上記支持板３６上に位置したシート３４に密着するよう垂直移動させる。

このように、マスクリフタ３９によりシートまでマスク３８ａが上昇すると、シャッタ４２が開放されて薄膜パターン形成工程が行われる。上記マスク３８ａを上記支持板３６上に位置したシート３４に密着するよう搬送させ、より精密な薄膜パターン形成を保障することができる。

一パターン形成工程が完了すると、次の薄膜パターンを形成するため、図４に図示された通り、マスクリフタ３９を利用してマスク３８ａを微細に下降させる。この場合に、勿論シャッタ４２は閉鎖されシート３４側に蒸発したソースが進行できないようにする。

このように、シート３４がマスク３８ａから離隔された状態でシート３４の他のパターン形成領域が支持板３６上に位置するよう搬送が行われる。シート搬送が完了すると、図２に図示された状態でマスク３８ａが密着され薄膜パターン形成工程が行われ、再び図４のようにシート３４が搬送される過程が繰り返し行われ連続した薄膜パターン形成工程を行う。このような薄膜蒸着は電子ビーム（ｅ−ｂｅａｍ）蒸着、熱蒸着、スパッタリング、イオンビーム蒸着（Ｉｏｎ−Ｂｅａｍ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）及びパルスレーザ蒸着（Ｐｕｌｓｅ Ｌａｓｅｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）で構成されたグループから選択されることができる。

先に説明した通り、このようなパターン形成工程が数十回繰り返されると、マスクの表面に粉塵が非常に発生して精密なパターンの形成に大きな障害を引き起こすことがある。マスクの取り替えが必要な場合に成膜が行われる真空チャンバは、別途のマスク載置部とマスク移動手段を通して容易に行われることができ、本実施形態のように、５つのマスクを積載部に配置することにより５倍程度の数量に対する薄膜パターン形成工程を連続して実施することができ、これを通して所望の水準の量産性を確保することができる。

このように、本発明は、上述の実施形態及び添付の図面により限定されるのではなく、添付の請求範囲により限定される。従って、請求範囲に記載された本発明の技術的思想を外れない範囲内で多様な形態の置換、変形及び変更が可能であることは当技術分野の通常の知識を有している者には自明であり、これも添付の請求範囲に記載された技術的思想に属する。

Claims (7)

1. マスク積載部と、前記マスク積載部と開閉可能な開放口が設けられた成膜空間部を有する真空チャンバと、
   前記成膜空間部に配置され、シートを走行させる巻出ロール及び巻取ロールと、
   蒸着ソースを収容して蒸着ソースを蒸発させ蒸着領域上に位置した前記シート上に薄膜を蒸着させるように装着されたソース載置部と、
   前記シート上に蒸着しようとする薄膜のパターンを定義するパターンを有し、前記マスク積載部に備えられた少なくとも一つのマスクと、
   前記マスクを前記成膜空間部の蒸着位置にまたはその反対に搬送させることができるよう構成されたマスク移動部と、
   前記ソース載置部において前記マスクに蒸発される蒸着ソースの進行を選択的に遮蔽させるシャッタ部と、を含む薄膜パターン形成装置。
2. 前記マスクは複数のマスクであり、
   前記マスク移動部は前記複数のマスクのうち一つを選択して前記マスク積載部から前記成膜空間部の蒸着位置にまたはその反対に搬送させることができるよう構成されたことを特徴とする請求項１に記載の薄膜パターン形成装置。
3. 前記巻出ロールと巻取ロールとの間の蒸着領域上に位置して前記シートを支持するための支持板をさらに含むことを特徴とする請求項１または２に記載の薄膜パターン形成装置。
4. 前記マスク移動部は、前記マスク積載部に位置したマスクローダと前記成膜空間部に位置したマスクリフタを含み、
   前記マスクローダは前記マスクを前記マスク積載部から前記マスクリフタに導くよう構成され、前記マスクリフタは前記マスクを前記支持板上に位置した前記シートに密着するよう垂直移動するよう構成されたことを特徴とする請求項３に記載の薄膜パターン形成装置。
5. 前記シートは誘電体グリーンシートであり、前記蒸着ソースはＡｇまたはＮｉの電極物質であることを特徴とする請求項１から４の何れかに記載の薄膜パターン形成装置。
6. 前記シートは、フレキシブル基板であることを特徴とする請求項１から５の何れかに記載の薄膜パターン形成装置。
7. 前記薄膜は、電子ビーム（ｅ−ｂｅａｍ）蒸着、熱蒸着、スパッタリング、イオンビーム蒸着（Ｉｏｎ−Ｂｅａｍ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）及びパルスレーザ蒸着（Ｐｕｌｓｅ Ｌａｓｅｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）で構成されたグループから選択されたいずれか一つを利用して蒸着されたことを特徴とする請求項１から６の何れかに記載の薄膜パターン形成装置。

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