JP2011058079A - Apparatus and method for forming thin film - Google Patents

Apparatus and method for forming thin film Download PDF

Info

Publication number
JP2011058079A
JP2011058079A JP2009211389A JP2009211389A JP2011058079A JP 2011058079 A JP2011058079 A JP 2011058079A JP 2009211389 A JP2009211389 A JP 2009211389A JP 2009211389 A JP2009211389 A JP 2009211389A JP 2011058079 A JP2011058079 A JP 2011058079A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
substrate
thin film
cooling
film forming
gas
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2009211389A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Yuma Kamiyama
遊馬 神山
Kazuyoshi Honda
和義 本田
Taiji Shinokawa
泰治 篠川
Satoshi Shibuya
聡 澁谷
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Panasonic Corp
Original Assignee
Panasonic Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Panasonic Corp filed Critical Panasonic Corp
Priority to JP2009211389A priority Critical patent/JP2011058079A/en
Publication of JP2011058079A publication Critical patent/JP2011058079A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To ensure sufficient substrate cooling capability while suppressing damage to a substrate in a method for forming film using gas cooling. <P>SOLUTION: An apparatus for forming thin film includes a cooling body 10 which is located near the back side of a substrate 7 in a thin film forming region 9 and a gas introducing means for introducing a gas between the cooling body 10 and the back side of the substrate 7. The cooling body 10 includes a transmission body which is located near the substrate and transmits infrared light and an absorber which is opposed to the substrate through the transmission body. By such a configuration, the radiant light emitted from the substrate is transmitted through the transmission body and absorbed in the absorber having high emissivity which is opposed to the substrate through the transmission body. Therefore, the radiation to the substrate 7 from the cooling body 10 can be suppressed. <P>COPYRIGHT: (C)2011,JPO&INPIT

Description

本発明は、薄膜形成装置または薄膜形成方法に関する。   The present invention relates to a thin film forming apparatus or a thin film forming method.

デバイスの高性能化、小型化に薄膜技術が幅広く展開されている。また、デバイスの薄膜化はユーザーの直接的なメリットに留まらず、地球資源の保護、消費電力の低減といった環境側面からも重要な役割を果たしている。   Thin film technology is widely deployed to improve the performance and miniaturization of devices. In addition, the thinning of devices is not only a direct merit for users, but also plays an important role in environmental aspects such as protecting earth resources and reducing power consumption.

こうした薄膜技術の進展には、薄膜製造方法の高効率化、安定化、高生産性化、低コスト化といった産業利用面からの要請に応えることが必要不可欠であり、これに向けた努力が続けられている。   To advance the thin film technology, it is indispensable to meet the demands of industrial use such as high efficiency, stabilization, high productivity and low cost of the thin film manufacturing method. It has been.

薄膜の高生産性には、高堆積速度の成膜技術が必須であり、真空蒸着法、スパッタ法、イオンプレーティング法、CVD法などをはじめとする薄膜製造において、高堆積速度化が進められている。また、薄膜を連続的に大量に形成する方法として、巻き取り式の薄膜製造方法が用いられる。巻き取り式の薄膜製造方法はロール状に巻かれた長尺の基板を巻き出しロールから巻き出し、搬送系に沿って搬送中に、基板上に薄膜を形成し、しかる後に巻き取りロールに巻き取る方法である。巻き取り式の薄膜製造方法は、例えば電子線を用いた真空蒸着源などの高堆積速度の成膜源と組み合わせることによって、薄膜を生産性よく形成することが出来る。   High deposition rate technology is essential for high productivity of thin films, and higher deposition rates are being promoted in thin film manufacturing, including vacuum deposition, sputtering, ion plating, and CVD. ing. Further, as a method of continuously forming a large amount of thin film, a winding type thin film manufacturing method is used. In the winding type thin film manufacturing method, a long substrate wound in a roll is unwound from an unwinding roll, a thin film is formed on the substrate while being transported along the transport system, and then wound on the winding roll. It is a method to take. The roll-up type thin film manufacturing method can form a thin film with high productivity by combining with a high deposition rate film forming source such as a vacuum evaporation source using an electron beam.

このような連続巻き取り式の薄膜製造の成否を決める要因として、成膜時の熱負荷の課題がある。例えば真空蒸着の場合、蒸発源からの熱輻射と、蒸発原子の有する熱エネルギーが基板に付与され、基板の温度が上昇する。特に堆積速度を高めるために蒸発源の温度を上げたり、蒸発源と基板を近づけたりすると、基板の温度が過度に上昇する。しかし基板の温度が上昇しすぎると、基板の機械特性の低下が顕著となり、堆積した薄膜や基板の熱膨張によって基板が大きく変形したり、基板が溶断したりする問題が生じやすくなる。その他の成膜方式においても熱源は異なるが、成膜時に基板に熱負荷が加わり、同様の問題がある。   As a factor that determines the success or failure of manufacturing such a continuous winding type thin film, there is a problem of heat load during film formation. For example, in the case of vacuum deposition, thermal radiation from the evaporation source and thermal energy possessed by the evaporated atoms are applied to the substrate, and the temperature of the substrate rises. In particular, when the temperature of the evaporation source is increased to increase the deposition rate, or when the evaporation source and the substrate are brought close to each other, the temperature of the substrate excessively increases. However, if the temperature of the substrate rises too much, the mechanical properties of the substrate are significantly lowered, and the problem is that the substrate is greatly deformed or the substrate is blown out due to the deposited thin film or the thermal expansion of the substrate. In other film formation methods, the heat source is different, but a thermal load is applied to the substrate during film formation, and the same problem occurs.

こうした基板の変形や溶断などが生じることを防ぐために、成膜時に基板の冷却が行われる。基板の冷却を目的として、搬送系の経路上に配置された円筒状キャンに基板が沿った状態で成膜を行うことが広く行われている。この方法で基板と円筒状キャンの熱的な接触を確保すると、熱容量の大きな冷却キャンに熱を逃がすことが出来るので、基板温度の上昇を防いだり、特定の冷却温度に基板温度を保持したりすることが出来る。   In order to prevent such deformation and fusing of the substrate, the substrate is cooled during film formation. For the purpose of cooling the substrate, it is widely performed that the film is formed in a state where the substrate is along a cylindrical can disposed on the path of the transport system. If thermal contact between the substrate and the cylindrical can is ensured by this method, heat can be released to the cooling can with a large heat capacity, preventing an increase in the substrate temperature, or maintaining the substrate temperature at a specific cooling temperature. I can do it.

真空雰囲気下で基板と円筒状キャンの熱的な接触を確保するための方法のひとつとして、ガス冷却方式がある。ガス冷却方式とは、基板と冷却体である円筒状キャンとの間で間隔が数mm以下のわずかな隙間を維持しつつ、この隙間に微量の冷却ガスを供給して気体の熱伝導を利用して基板と円筒状キャンの熱的な接触を確保し、基板を冷却する方法である。特許文献1には、基板であるウエブに薄膜を形成するための装置において、ウエブと支持手段である円筒状キャンとの間に冷却ガスを導入することが示されている。これによれば、ウエブと支持手段との間の熱伝導が確保できるので、ウエブの温度上昇を抑制することが出来る。   As one of methods for ensuring the thermal contact between the substrate and the cylindrical can in a vacuum atmosphere, there is a gas cooling method. The gas cooling system uses a heat transfer of gas by supplying a small amount of cooling gas to this gap while maintaining a slight gap of several mm or less between the substrate and the cylindrical can which is a cooling body. In this method, the thermal contact between the substrate and the cylindrical can is ensured and the substrate is cooled. Patent Document 1 discloses that a cooling gas is introduced between a web and a cylindrical can as a supporting means in an apparatus for forming a thin film on the web as a substrate. According to this, since heat conduction between the web and the supporting means can be ensured, an increase in the temperature of the web can be suppressed.

特開平1−152262号公報JP-A-1-152262

しかしながら、特許文献1のように、蒸着を行うような真空雰囲気においては、接触による熱伝導が小さいため、輻射伝熱による熱伝達の割合が大きくなるが、ウエブとキャンが近接した構成では、ウエブからの輻射光をキャンが反射する際に、反射された輻射光は再びウエブに吸収されるため、ウエブからキャンへの輻射伝熱が阻害されるという課題があった。特に、ウェブへの傷やキヤン表面形状のウェブへの転写が敏感な工程において、キヤン表面に鏡面加工を施す場合、輻射光のキャン表面での反射が大きいという問題もあった。   However, as in Patent Document 1, in a vacuum atmosphere in which vapor deposition is performed, the heat conduction due to contact is small, so the rate of heat transfer due to radiant heat transfer increases. However, in the configuration where the web and the can are close to each other, When the can reflects the radiant light from the can, the reflected radiant light is again absorbed by the web, and there is a problem that the radiant heat transfer from the web to the can is hindered. In particular, in the process where the scratches on the web and the transfer of the surface shape of the scan surface to the web are sensitive, when the mirror surface is mirrored, there is a problem that the reflection of the radiant light on the can surface is large.

上記課題を解決するために本発明の薄膜形成装置は、真空中で表面と裏面を有する帯状の基板の前記表面上に、薄膜を形成する薄膜形成装置であって、前記基板を搬送する搬送機構と、搬送されている前記基板の前記表面上に、薄膜形成領域内で薄膜を形成する薄膜形成手段と、前記薄膜形成領域において前記裏面に近接する冷却面を有する冷却体と、前記搬送機構と、前記薄膜形成手段と、前記冷却体とを収容する真空容器とを備え、前記冷却体は、基板と近接し赤外光を透過する透過体と、透過体を介して基板を対向する吸収体を具備することを特徴とし、透過体の輻射率は吸収体の輻射率よりも小さいことを特徴とする薄膜形成装置である
さらに、真空中で、表面と裏面を有する帯状の基板の前記表面に、薄膜を形成する薄膜形成方法であって、薄膜形成領域において前記裏面に近接する冷却体を配置する配置工程と、搬送されている前記基板の前記表面上に、前記薄膜形成領域内で薄膜を形成する薄膜形成工程を含み、前記冷却体は、基板と近接し赤外光を透過する透過体と、透過体を介して基板を対向する吸収体を有し、透過体の輻射率は吸収体の輻射率よりも小さいことを特徴とする薄膜形成方法である。
In order to solve the above problems, a thin film forming apparatus of the present invention is a thin film forming apparatus for forming a thin film on the surface of a belt-like substrate having a front surface and a back surface in a vacuum, and a transport mechanism for transporting the substrate Thin film forming means for forming a thin film in a thin film forming region on the surface of the substrate being transported, a cooling body having a cooling surface close to the back surface in the thin film forming region, and the transport mechanism; A thin film forming means; and a vacuum vessel for housing the cooling body, wherein the cooling body is close to the substrate and transmits infrared light, and an absorber facing the substrate through the transmission body The thin film forming apparatus is characterized in that the emissivity of the transmission body is smaller than the emissivity of the absorber. , Thin film forming method for forming a thin film And a disposing step of disposing a cooling body close to the back surface in the thin film forming region, and a thin film forming step of forming a thin film in the thin film forming region on the front surface of the substrate being transported, The cooling body has a transmissive body that is close to the substrate and transmits infrared light, and an absorber that faces the substrate through the transmissive body, and the emissivity of the transmissive body is smaller than the emissivity of the absorber. A thin film forming method is characterized.

上記のような構成によって、基板から放射された輻射光が透過体を透過し、透過体を介して基板と対向する輻射率が大きな吸収体に吸収されるため、冷却体から基板への輻射を抑制することが出来る。   With the configuration as described above, the radiation emitted from the substrate is transmitted through the transmission body, and the radiation rate facing the substrate is absorbed by the large absorption body through the transmission body, so that radiation from the cooling body to the substrate is prevented. Can be suppressed.

したがって、基板の冷却能力が向上し、キャン表面形状の転写による損傷を抑制することが出来る。   Therefore, the cooling capacity of the substrate is improved, and damage due to transfer of the can surface shape can be suppressed.

本発明の実施形態1の成膜装置全体の構成を示す模式側面図。1 is a schematic side view showing a configuration of an entire film forming apparatus according to Embodiment 1 of the present invention. (A)は本発明の実施形態1に用いるキャンの正面図、(B)は図2(A)のAA’断面図。(A) is a front view of the can used for Embodiment 1 of this invention, (B) is AA 'sectional drawing of FIG. 2 (A). (A)は本発明の実施形態1に用いるキャンの正面図、(B)は図3(A)のAA’断面図。(A) is a front view of the can used for Embodiment 1 of this invention, (B) is AA 'sectional drawing of FIG. 3 (A). (A)本発明の実施形態1に用いるキャンの正面図、(B)は図4(A)のAA’断面図。(A) Front view of can used for Embodiment 1 of this invention, (B) is AA 'sectional drawing of FIG. 4 (A). 本発明の実施形態2の成膜装置全体の構成を示す模式側面図。The schematic side view which shows the structure of the whole film-forming apparatus of Embodiment 2 of this invention. 本発明の実施形態2に用いる冷却体の断面図。Sectional drawing of the cooling body used for Embodiment 2 of this invention.

以下、本発明を実施するための形態について図面を参照しながら説明する。なお、以下の実施の形態において、同一部分には、同一番号を記し、重複する記載は省略する。   Hereinafter, embodiments for carrying out the present invention will be described with reference to the drawings. In the following embodiments, the same parts are denoted by the same reference numerals, and duplicate descriptions are omitted.

(実施の形態1)
図1は、本発明の実施形態1である、薄膜形成領域内で基板が円筒状のキャンに沿って搬送される場合の成膜装置全体の構成を模式的に示す側面図である。
(Embodiment 1)
FIG. 1 is a side view schematically showing the entire configuration of a film forming apparatus when a substrate is transported along a cylindrical can in a thin film forming area, which is Embodiment 1 of the present invention.

真空容器1は内部空間を有する耐圧性の容器状部材であり、その内部空間に巻き出しローラ2、複数の搬送ローラ3、薄膜形成領域9、巻き取りローラ4、成膜源5、及び、遮蔽板6を収容する。巻き出しローラ2は、軸心回りに回転自在に設けられているローラ状部材であり、その表面に帯状で長尺の基板7が捲回され、最も近接する搬送ローラ3に向けて基板7を供給する。   The vacuum vessel 1 is a pressure-resistant container-like member having an internal space. In the internal space, a take-out roller 2, a plurality of transport rollers 3, a thin film forming region 9, a take-up roller 4, a film forming source 5, and a shield. The plate 6 is accommodated. The unwinding roller 2 is a roller-like member provided so as to be rotatable around an axis, and a belt-like and long substrate 7 is wound on the surface thereof, and the substrate 7 is directed toward the closest conveying roller 3. Supply.

搬送ローラ3は軸心回りに回転自在に設けられているローラ状部材であり、巻き出しローラ2から供給される基板7を薄膜形成領域9に誘導し、最終的に巻き取りローラ4に導く。薄膜形成領域9を基板7が走行する際に、成膜源5から飛来した材料粒子が、必要に応じて原料ガス導入管(図示せず)から導入された原料ガスと反応して基板7表面に堆積し、薄膜が形成される。巻き取りローラ4は、図示しない駆動手段によって回転駆動可能に設けられているローラ状部材であり、薄膜が表面に形成された基板7を巻き取って保存する。   The transport roller 3 is a roller-like member provided so as to be rotatable about its axis, and guides the substrate 7 supplied from the unwinding roller 2 to the thin film forming region 9 and finally guides it to the winding roller 4. When the substrate 7 travels in the thin film formation region 9, the material particles flying from the film forming source 5 react with the source gas introduced from the source gas introduction pipe (not shown) as necessary to react with the surface of the substrate 7. And a thin film is formed. The winding roller 4 is a roller-like member provided so as to be rotationally driven by a driving means (not shown), and winds and stores the substrate 7 having a thin film formed on the surface thereof.

成膜源5には各種成膜源を用いることが出来、例えば抵抗加熱、誘導加熱、電子線加熱などによる蒸発源や、イオンプレーティング源、スパッタ源、CVD源等を用いることが出来る。また成膜源として、イオン源やプラズマ源を組み合わせて用いることも可能である。例えば、成膜源5は、薄膜形成領域9の最下部の鉛直方向下方に設けられて、鉛直方向上部が開口している容器状部材と、当該容器状部材の内部に載置された成膜材料とを含む。成膜源5の近傍には電子銃や誘導コイル等の加熱手段(図示せず)が設けられ、これらの加熱手段によって前記容器状部材内部の成膜材料が加熱されて蒸発する。材料の蒸気は鉛直方向上方に向けて移動し、薄膜形成領域9における基板7表面に付着して薄膜が形成される。成膜源5は、成膜時に、基板7に対して熱負荷を与えることになる。   Various film forming sources can be used as the film forming source 5, for example, an evaporation source by resistance heating, induction heating, electron beam heating, an ion plating source, a sputtering source, a CVD source, or the like. In addition, an ion source or a plasma source can be used in combination as a film formation source. For example, the film formation source 5 is provided in the lower part of the thin film formation region 9 in the vertical direction, and has a container-like member whose upper part in the vertical direction is open, and a film placed on the inside of the container-like member. Including materials. Heating means (not shown) such as an electron gun and an induction coil is provided in the vicinity of the film forming source 5, and the film forming material inside the container-like member is heated and evaporated by these heating means. The vapor of the material moves upward in the vertical direction and adheres to the surface of the substrate 7 in the thin film formation region 9 to form a thin film. The film formation source 5 gives a thermal load to the substrate 7 during film formation.

遮蔽板6は、成膜源5から飛来した材料粒子が基板7と接触し得る領域を薄膜形成領域9のみに制限している。   The shielding plate 6 limits the region where the material particles flying from the film forming source 5 can come into contact with the substrate 7 to the thin film forming region 9 only.

排気手段8は真空容器1の外部に設けられて、真空容器1内部を薄膜の形成に適する減圧状態に調整する。排気手段8は、たとえば、油拡散ポンプ、クライオポンプ、ターボ分子ポンプなどを主ポンプとした各種真空排気系によって構成される。   The exhaust means 8 is provided outside the vacuum vessel 1 and adjusts the inside of the vacuum vessel 1 to a reduced pressure state suitable for forming a thin film. The exhaust means 8 is constituted by various vacuum exhaust systems using, for example, an oil diffusion pump, a cryopump, a turbo molecular pump, or the like as a main pump.

薄膜形成領域9内で、基板7の裏面(成膜される表面の反対面)側には円筒状のキャン冷却体10が配置され、薄膜形成中、基板7は冷却体10に沿って搬送されている。   In the thin film formation region 9, a cylindrical can cooling body 10 is disposed on the back surface (opposite surface of the surface to be formed) of the substrate 7, and the substrate 7 is transported along the cooling body 10 during thin film formation. ing.

冷却体10は、冷媒によって冷却されている。冷媒は、通常、液体又は気体の物質であり、代表的には水である。冷却体10には冷媒流路(図示せず)が接して設置されるか又埋設され、この流路を冷媒が通過することで冷却体10は冷却されている。冷媒流路として配管を使用する場合、配管の材質は特に限定されず、銅やステンレス等のパイプを用いることができる。配管は溶接などによって冷却体10に取り付けられても良い。   The cooling body 10 is cooled by the refrigerant. The refrigerant is usually a liquid or gaseous substance, typically water. A cooling medium flow path (not shown) is installed in contact with or embedded in the cooling body 10, and the cooling body 10 is cooled by passing the cooling medium through the flow path. When piping is used as the refrigerant flow path, the material of the piping is not particularly limited, and pipes such as copper and stainless steel can be used. The pipe may be attached to the cooling body 10 by welding or the like.

冷却体10と基板7の間にはガス供給機構25により、冷却ガスが供給される。冷却ガスには、ヘリウムやアルゴンなどの各種ガスを用いることができる。ガス供給機構としては、例えば横笛様の吹きだし形状を有するガスノズルを冷却体10直近に設置し、そのノズルから基板7と冷却体10の間に向かってガスを導入する方法等が挙げられる。   A cooling gas is supplied between the cooling body 10 and the substrate 7 by the gas supply mechanism 25. Various gases such as helium and argon can be used as the cooling gas. Examples of the gas supply mechanism include a method in which a gas nozzle having a horizontal flute-like blowing shape is installed in the vicinity of the cooling body 10 and gas is introduced from the nozzle toward the substrate 7 and the cooling body 10.

以上のように、図1の薄膜形成装置によれば、巻き出しローラ2から送り出された基板7が、搬送ローラ3を経由して走行し、薄膜形成領域9において蒸発源5から飛来した蒸気および必要に応じて酸素、窒素などの供給を受け、基板上に薄膜が形成される。この基板7は、別の搬送ローラ3を経由して巻き取りローラ4に巻き取られる。これによって、表面に薄膜が形成された基板7が得られる。   As described above, according to the thin film forming apparatus of FIG. 1, the substrate 7 fed from the unwinding roller 2 travels via the transport roller 3, and the vapor that has come from the evaporation source 5 in the thin film forming region 9 and A thin film is formed on the substrate by receiving supply of oxygen, nitrogen or the like as necessary. The substrate 7 is taken up by the take-up roller 4 via another transport roller 3. As a result, a substrate 7 having a thin film formed on the surface is obtained.

基板7には、各種高分子フィルムや、各種金属箔、あるいは高分子フィルムと金属箔の複合体、その他の上記材料に限定されない長尺基板を用いることが出来る。高分子フィルムとしては、例えば、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、ポリアミド、ポリイミド等が挙げられる。金属箔としては、例えば、アルミ箔、銅箔、ニッケル箔、チタニウム箔や、ステンレスなどの合金箔等が挙げられる。基板の幅は例えば50〜1000mmであり、基板の望ましい厚みは例えば3〜150μmである。基板の幅が100mm以上では温度ムラにより基板の熱膨張に部分的な差ができ、基板の一部がキャンから浮き上がりやすくなるが、本発明を適用できないということではない。基板の厚みが3μm未満では基板の熱容量が極めて小さいために薄膜形成中に熱変形が発生しやすい。基板の厚みが150μmより大きいと、巻き出しローラ2や巻き取りローラ4から付与される張力でも基板がほとんど伸びないため、基板に部分的に発生する歪を抑えられずに冷却体と基板との間に大きな隙間が生じやすくなり、ガス冷却時の冷却ガスの漏れが大きくなる。しかし、いずれも本発明が適用できないことを示すものではない。基板の搬送速度は作成する薄膜の種類や成膜条件によって異なるが、例えば0.1〜500m/分である。搬送方向Rで搬送中の基板7に印加される張力は、基板の材質や厚み、あるいは成膜レートなどのプロセス条件によって適宜選択される。   For the substrate 7, various polymer films, various metal foils, composites of polymer films and metal foils, and other long substrates not limited to the above materials can be used. Examples of the polymer film include polyethylene terephthalate, polyethylene naphthalate, polyamide, polyimide, and the like. Examples of the metal foil include aluminum foil, copper foil, nickel foil, titanium foil, and alloy foil such as stainless steel. The width of the substrate is, for example, 50 to 1000 mm, and the desirable thickness of the substrate is, for example, 3 to 150 μm. If the width of the substrate is 100 mm or more, there is a partial difference in the thermal expansion of the substrate due to temperature unevenness, and a part of the substrate is easily lifted from the can, but this does not mean that the present invention cannot be applied. If the thickness of the substrate is less than 3 μm, the heat capacity of the substrate is extremely small, and thus thermal deformation is likely to occur during the thin film formation. If the thickness of the substrate is larger than 150 μm, the substrate hardly stretches even with the tension applied from the unwinding roller 2 or the take-up roller 4. Large gaps are likely to occur between them, and the leakage of cooling gas during gas cooling increases. However, neither indicates that the present invention is not applicable. Although the conveyance speed of a board | substrate changes with the kind of thin film to produce, and film-forming conditions, it is 0.1-500 m / min, for example. The tension applied to the substrate 7 being transported in the transport direction R is appropriately selected depending on the process conditions such as the material and thickness of the substrate and the film forming rate.

図2は冷却体10の正面図および、基板通過位置での断面図を示す。   FIG. 2 shows a front view of the cooling body 10 and a cross-sectional view at the substrate passage position.

冷却体10は基板7と接触する透過体51と透過体を介して基板7と対向する吸収体52により構成される。
透過体51は基板7と直接または冷却ガスを介して熱的に接触し、接触熱伝導による基板7の冷却を担い、基板7からの輻射で放出される赤外光を透過する。透過体51の表面は基板7への表面形状の転写や基板7への傷を防ぐため平滑である。透過体51は巨視的には基板7と直接接触するが、基板7と透過体の間に冷却ガスを導入するため、厳密に接触が確保される必要はなく、近接していれば良い。
The cooling body 10 includes a transmissive body 51 that contacts the substrate 7 and an absorber 52 that faces the substrate 7 through the transmissive body.
The transmissive body 51 is in thermal contact with the substrate 7 directly or via a cooling gas, is responsible for cooling the substrate 7 by contact heat conduction, and transmits infrared light emitted by radiation from the substrate 7. The surface of the transparent body 51 is smooth to prevent transfer of the surface shape to the substrate 7 and scratches on the substrate 7. Although the transparent body 51 directly contacts the substrate 7 macroscopically, since the cooling gas is introduced between the substrate 7 and the transparent body, it is not necessary to ensure the contact strictly, and it is sufficient that they are close to each other.

透過体51の厚みは、上限は赤外光の透過率によって制限されるため、およそ10mm以下であることが望ましい。厚みの下限は機械的強度によって、ある程度の制限を受けるが、基板7と透過体との摩擦や基板7にかけられた張力によって破壊されない材料であれば、蒸着や鍍金などの各種方法で吸収体表面に透過体の薄膜を形成して用いることもできる。本発明は透過体の厚みによって限定されるものではない。   The upper limit of the thickness of the transmissive body 51 is limited to approximately 10 mm or less because the upper limit is limited by the transmittance of infrared light. The lower limit of the thickness is limited to some extent depending on the mechanical strength, but if the material is not broken by the friction between the substrate 7 and the transmission body or the tension applied to the substrate 7, the absorber surface can be formed by various methods such as vapor deposition and plating. It is also possible to use a thin film of a transparent body. The present invention is not limited by the thickness of the transmission body.

透過体51は、基板7から放出される赤外光を透過する材質により構成される。
基板からの輻射光のピーク波長(λm(μm))は基板絶対温度(T(K))により決まり、式1(ウイーンの式)に従うことが知られている。
The transmissive body 51 is made of a material that transmits infrared light emitted from the substrate 7.
It is known that the peak wavelength (λm (μm)) of radiation from the substrate is determined by the substrate absolute temperature (T (K)) and follows Formula 1 (Wien's formula).

(式1)λm=2896/T ウイーンの式
基板7からの輻射光を有効に透過するためには、透過体51は基板温度に対するピーク波長λmにおいて透過率が50%以上であることが好ましい。
(Equation 1) λm = 2896 / T Vienna equation In order to effectively transmit the radiation from the substrate 7, it is preferable that the transmission body 51 has a transmittance of 50% or more at the peak wavelength λm with respect to the substrate temperature.

蒸着工程で用いられる基板温度は基板の材質や薄膜の性状によって異なるが、大まかに100℃〜500℃程度であり、このときの輻射光のピーク波長は3〜8μm程度であることから、この波長領域に透過率が50%以上であることが好ましい。   Although the substrate temperature used in the vapor deposition process varies depending on the material of the substrate and the properties of the thin film, it is roughly about 100 ° C to 500 ° C, and the peak wavelength of the radiated light at this time is about 3 to 8 µm. The transmittance in the region is preferably 50% or more.

具体的には、シリコンや、ゲルマニウム、サファイア、フッ化カルシウムやフッ化バリウムなどを使用することができる。また、基板温度が比較的高温であり、ピーク波長が短い場合には、石英ガラスなどの長波長領域の透過率が低い材料を用いることも可能である。   Specifically, silicon, germanium, sapphire, calcium fluoride, barium fluoride, or the like can be used. Further, when the substrate temperature is relatively high and the peak wavelength is short, it is possible to use a material having a low transmittance in a long wavelength region such as quartz glass.

吸収体52は透過体51を介して基板7に対向し、基板7からの輻射光を吸収する。   The absorber 52 faces the substrate 7 through the transmissive body 51 and absorbs radiation light from the substrate 7.

吸収体52は基板7と直接接触する危険性が無く、表面形状の基板への転写など基板に損傷を与える危険性が無いことから、平滑かつ磨耗に強い表面性状が必要な従来の冷却体に比べて、表面形状や材質の選択肢を多くとることができる。   The absorber 52 has no risk of direct contact with the substrate 7, and there is no risk of damage to the substrate, such as transfer to a surface-shaped substrate. Therefore, the absorber 52 is a conventional cooling body that requires smooth and wear-resistant surface properties. Compared to the surface shape and material, more options can be taken.

吸収体52の輻射光の吸収率を向上させるため、吸収体表面は輻射率が高い材質で構成されることが望ましく、吸収体表面粗さは透過体表面粗さよりも大きいことが望ましい。   In order to improve the absorption rate of the radiation light of the absorber 52, it is desirable that the absorber surface is made of a material having a high emissivity, and the absorber surface roughness is larger than the transmission surface roughness.

具体的には吸収体52の表面の輻射率は0.7以上あることが望ましく、材質としては表面に電解処理や酸化処理を施して輻射率を向上させたアルミニウムなど各種金属を用いることができるほか、シリカやアルミナのような酸化物や黒鉛などの比較的表面が粗く、磨耗に弱いもしくは脆い高輻射率の材料も用いることが可能である。また、吸収体52の機械的強度が小さい場合には、図3に示すように吸収体のさらに内側に機械的強度が高い芯53を埋め込むことで、機械的強度を補償することも可能である。芯の材質としては、一般にローラや円筒状キャンの材質として用いられるアルミニウムなど各種材料を用いることができ、本発明は芯53の材質や形状に限定されるものではない。さらに、芯53を設置した場合には、吸収体52は機械的強度を必要としないことから、各種黒化塗料の塗布や鍍金、蒸着により芯53上に薄膜状の吸収体52を形成しても良い。   Specifically, the radiation rate of the surface of the absorber 52 is desirably 0.7 or more, and various metals such as aluminum whose surface has been subjected to electrolytic treatment or oxidation treatment to improve the radiation rate can be used. In addition, it is possible to use a material with a relatively high surface, such as an oxide such as silica or alumina, or graphite, and a high emissivity material that is weak or brittle to wear. When the mechanical strength of the absorbent body 52 is small, it is also possible to compensate the mechanical strength by embedding a core 53 having a high mechanical strength inside the absorbent body as shown in FIG. . Various materials such as aluminum, which is generally used as a material for rollers and cylindrical cans, can be used as the material for the core, and the present invention is not limited to the material and shape of the core 53. Further, when the core 53 is installed, the absorber 52 does not require mechanical strength. Therefore, the thin-film absorber 52 is formed on the core 53 by applying various blackening paints, plating, or vapor deposition. Also good.

従来の円筒状キャン冷却体の材質として使用されるアルミニウムやステンレスなど各種金属材料の場合、輻射率は0.1程度の値であるが、基板への表面形状の転写や損傷を抑制するため、冷却体表面を研磨した場合、研磨の程度にもよるが輻射率はさらに低下し、0.05程度になる。この場合、基板からの輻射光の95%程度が冷却体に吸収されず基板に反射してしまい、再び基板が吸収してしまうため、輻射による冷却が阻害され、冷却効率の低下を招く。   In the case of various metal materials such as aluminum and stainless steel used as the material of the conventional cylindrical can cooling body, the emissivity is a value of about 0.1, but in order to suppress the transfer of the surface shape to the substrate and damage, When the surface of the cooling body is polished, although depending on the degree of polishing, the emissivity is further decreased to about 0.05. In this case, about 95% of the radiated light from the substrate is not absorbed by the cooling body but is reflected by the substrate, and the substrate is again absorbed, so that cooling by radiation is hindered and cooling efficiency is lowered.

一方、本発明で使用する材質は、たとえばアルマイト処理したアルミニウムで輻射率0.8、黒鉛材で0.9程度を達成することができ、黒化塗料などを用いた場合には0.95程度まで達成することが可能である。このため、基板からの輻射光の70%〜95%程度を吸収することが可能になるため、基板への輻射光の反射を大幅に減少させることが可能になり、輻射による基板冷却が良好に達成される。   On the other hand, the material used in the present invention can achieve emissivity of 0.8 with anodized aluminum and about 0.9 with graphite material, and about 0.95 when blackening paint is used. Can be achieved. For this reason, since it becomes possible to absorb about 70% to 95% of the radiation light from the substrate, it is possible to greatly reduce the reflection of the radiation light to the substrate, and the substrate cooling by radiation is excellent. Achieved.

基板7と冷却体10の間に冷却ガスを供給する方法としては、図1に示すようなガス供給機構を用いて供給する方法のほかに、冷却体10自身から冷却ガスを供給する方法が挙げられる。   As a method for supplying the cooling gas between the substrate 7 and the cooling body 10, there is a method for supplying the cooling gas from the cooling body 10 itself in addition to the method for supplying the cooling gas using the gas supply mechanism as shown in FIG. 1. It is done.

図4に冷却ガスを供給する機構を備えた冷却体10の一例を示す。   FIG. 4 shows an example of the cooling body 10 provided with a mechanism for supplying a cooling gas.

冷却体10は透過体51と吸収体52から成るが、透過体上の基板が通過する位置には、冷却ガスを流通させるための細孔53が開けられており、また、透過体51と冷却体52の間には冷却ガスを保持するための空間(マニホールド)15が設けられている。このマニホールドに冷却ガスを導入することで、細孔53を通じて基板7と透過体51の間にガスを供給することが可能になる。   The cooling body 10 is composed of a transmission body 51 and an absorption body 52. At the position where the substrate on the transmission body passes, pores 53 for circulating a cooling gas are opened, and the transmission body 51 and the cooling body 10 are cooled. A space (manifold) 15 for holding cooling gas is provided between the bodies 52. By introducing the cooling gas into the manifold, the gas can be supplied between the substrate 7 and the transmissive body 51 through the pores 53.

透過体51表面における細孔53の開口面積は1つ当たり0.5〜20mmであることが好ましい。0.5mm未満では、成膜粒子により細孔が詰まりやすく好ましくない。20mmを超えると、各細孔から導入されるガスの圧力にバラツキが生じやすく、基板幅方向及び基板長手方向において冷却ムラが発生するため好ましくない。 The opening area of the pores 53 on the surface of the transmission body 51 is preferably 0.5 to 20 mm 2 per one. If it is less than 0.5 mm 2 , pores are easily clogged with film-forming particles, which is not preferable. If it exceeds 20 mm 2 , the gas pressure introduced from each pore is likely to vary, and cooling unevenness occurs in the substrate width direction and the substrate longitudinal direction, which is not preferable.

図2(A)および図2(B)において、細孔53は複数設置しているが、細孔の数は必要なガス圧や基板にかけられる張力に応じて、基板7と冷却体10の間のガス圧が均一になるように適切に選択することができ、本発明は細孔の数に規制されない。   2A and 2B, a plurality of pores 53 are provided, but the number of pores depends on the required gas pressure or the tension applied to the substrate between the substrate 7 and the cooling body 10. The gas pressure can be appropriately selected so as to be uniform, and the present invention is not limited by the number of pores.

複数の細孔53は、透過体51表面において均一な間隔を開けて配置しても良い。しかし、冷却体と基板7との間からのガス漏れが多い場合は、ガス導入穴の配置や大きさを調整することで、基板幅方向の両端部近傍でのガス流量が多くなるように細孔51の配置を調節しても良い。
冷却ガスの吸収体52と透過体51の間のマニホールド15への導入方法としては、ガス導入用の管13を吸収体52の内部に設置し、吸収体にも細孔をあけることで可能になるほか、各種方法を用いることができ、本発明は冷却ガスの導入方法に規制されるものではない。
The plurality of pores 53 may be arranged at uniform intervals on the surface of the transmission body 51. However, when there is a lot of gas leakage from between the cooling body and the substrate 7, the gas flow rate in the vicinity of both ends in the substrate width direction is increased by adjusting the arrangement and size of the gas introduction holes. The arrangement of the holes 51 may be adjusted.
As a method of introducing the cooling gas into the manifold 15 between the absorber 52 and the permeator 51, a gas introduction pipe 13 is installed inside the absorber 52, and a pore is also formed in the absorber. In addition, various methods can be used, and the present invention is not limited to the method of introducing the cooling gas.

また、本発明の冷却体は、薄膜形成領域9のみでなく、基板の搬送経路における搬送ローラ3や巻き取りローラ4、巻き出しローラ2に使用することも可能である。
搬送ローラ3や巻き取りローラ4、巻き出しローラ2に冷却体10を用いる場合、薄膜形成領域9と異なり、基板7への熱負荷が小さいことから、必ずしも基板7と冷却体10の間に冷却ガスを導入して冷却能力を向上させる必要はなく、必要とされる冷却能力が小さい、または排気能力が低く冷却ガスを導入することで真空容器1内圧が上昇し、薄膜形成に支障をきたす場合には、冷却ガスを導入せずに冷却体10を使用しても問題はない。
Further, the cooling body of the present invention can be used not only for the thin film formation region 9 but also for the transport roller 3, the take-up roller 4, and the unwind roller 2 in the substrate transport path.
When the cooling body 10 is used for the transport roller 3, the winding roller 4, and the unwinding roller 2, unlike the thin film formation region 9, the cooling load is not necessarily between the substrate 7 and the cooling body 10 because the thermal load on the substrate 7 is small. There is no need to improve the cooling capacity by introducing gas, and the required cooling capacity is small, or the exhaust pressure is low and introducing the cooling gas increases the internal pressure of the vacuum vessel 1 and interferes with thin film formation. There is no problem even if the cooling body 10 is used without introducing the cooling gas.


(実施の形態2)
本発明は、板状の冷却体を用い、基板7と冷却体を近接させて、基板7と冷却体の間に冷却ガスを導入することも可能である。

(Embodiment 2)
In the present invention, it is also possible to introduce a cooling gas between the substrate 7 and the cooling body by using a plate-like cooling body, bringing the substrate 7 and the cooling body close to each other.

図5は、本発明の実施形態2である、薄膜形成領域内で基板が直線状に搬送される場合の成膜装置全体の構成を模式的に示す側面図である。ここで、「基板が直線上に搬送される」とは、図1に示すような円筒状キャンに沿って湾曲した状態での基板の搬送を除外することを意図しており、具体的には、図5で示すように複数のローラによって搬送方向に張力がかけられた状態での基板の搬送を意味している。ただし、図5に示すような側面図において、完全な直線上を基板が搬送される場合のみではなく、基板7の自重によるたるみや、冷却ガス、原料ガスの噴射などの原因で、直線的な搬送経路内に若干の曲がり部分を含んでいる場合も含む。   FIG. 5 is a side view schematically showing a configuration of the entire film forming apparatus when the substrate is conveyed linearly in the thin film forming area, which is Embodiment 2 of the present invention. Here, “the substrate is conveyed in a straight line” is intended to exclude the conveyance of the substrate in a curved state along the cylindrical can as shown in FIG. As shown in FIG. 5, this means that the substrate is transported in a state where tension is applied in the transport direction by a plurality of rollers. However, in the side view as shown in FIG. 5, not only when the substrate is transported on a complete straight line, but also due to slack due to its own weight, injection of cooling gas, source gas, etc. This includes the case where some bends are included in the transport path.

真空容器1は内部空間を有する耐圧性の容器状部材であり、その内部空間に巻き出しローラ2、複数の搬送ローラ3、薄膜形成領域9、巻き取りローラ4、成膜源5、及び、遮蔽板6を収容する。巻き出しローラ2は、軸心回りに回転自在に設けられているローラ状部材であり、その表面に帯状で長尺の基板7が捲回され、最も近接する搬送ローラ3に向けて基板7を供給する。   The vacuum vessel 1 is a pressure-resistant container-like member having an internal space. In the internal space, a take-out roller 2, a plurality of transport rollers 3, a thin film forming region 9, a take-up roller 4, a film forming source 5, and a shield. The plate 6 is accommodated. The unwinding roller 2 is a roller-like member provided so as to be rotatable around an axis, and a belt-like and long substrate 7 is wound on the surface thereof, and the substrate 7 is directed toward the closest conveying roller 3. Supply.

搬送ローラ3は軸心回りに回転自在に設けられているローラ状部材であり、巻き出しローラ2から供給される基板7を薄膜形成領域9に誘導し、最終的に巻き取りローラ4に導く。薄膜形成領域9を基板7が走行する際に、成膜源5から飛来した材料粒子が、必要に
応じて原料ガス導入管(図示せず)から導入された原料ガスと反応して基板7表面に堆積し、薄膜が形成される。巻き取りローラ4は、図示しない駆動手段によって回転駆動可能に設けられているローラ状部材であり、薄膜が表面に形成された基板7を巻き取って保存する。
The transport roller 3 is a roller-like member provided so as to be rotatable about its axis, and guides the substrate 7 supplied from the unwinding roller 2 to the thin film forming region 9 and finally guides it to the winding roller 4. When the substrate 7 travels in the thin film formation region 9, the material particles flying from the film forming source 5 react with the source gas introduced from the source gas introduction pipe (not shown) as necessary to react with the surface of the substrate 7. And a thin film is formed. The winding roller 4 is a roller-like member provided so as to be rotationally driven by a driving means (not shown), and winds and stores the substrate 7 having a thin film formed on the surface thereof.

成膜源5には各種成膜源を用いることが出来、例えば抵抗加熱、誘導加熱、電子ビーム加熱などによる蒸発源や、イオンプレーティング源、スパッタ源、CVD源等を用いることが出来る。また成膜源として、イオン源やプラズマ源を組み合わせて用いることも可能である。例えば、成膜源5は、薄膜形成領域9の最下部の鉛直方向下方に設けられて、鉛直方向上部が開口している容器状部材と、当該容器状部材の内部に載置された成膜材料とを含む。成膜源5の近傍には電子銃や誘導コイル等の加熱手段(図示せず)が設けられ、これらの加熱手段によって前記容器状部材内部の成膜材料が加熱されて蒸発する。材料の蒸気は鉛直方向上方に向けて移動し、薄膜形成領域9における基板7表面に付着して薄膜が形成される。成膜源5は、成膜時に、基板7に対して熱負荷を与えることになる。   Various film forming sources can be used as the film forming source 5, for example, an evaporation source by resistance heating, induction heating, electron beam heating, an ion plating source, a sputtering source, a CVD source, or the like. In addition, an ion source or a plasma source can be used in combination as a film formation source. For example, the film formation source 5 is provided in the lower part of the thin film formation region 9 in the vertical direction, and has a container-like member whose upper part in the vertical direction is open, and a film placed on the inside of the container-like member. Including materials. Heating means (not shown) such as an electron gun and an induction coil is provided in the vicinity of the film forming source 5, and the film forming material inside the container-like member is heated and evaporated by these heating means. The vapor of the material moves upward in the vertical direction and adheres to the surface of the substrate 7 in the thin film formation region 9 to form a thin film. The film formation source 5 gives a thermal load to the substrate 7 during film formation.

遮蔽板6は、成膜源5から飛来した材料粒子が基板7と接触し得る領域を薄膜形成領域9のみに制限している。   The shielding plate 6 limits the region where the material particles flying from the film forming source 5 can come into contact with the substrate 7 to the thin film forming region 9 only.

排気手段8は真空容器1の外部に設けられて、真空容器1内部を薄膜の形成に適する減圧状態に調整する。排気手段8は、たとえば、油拡散ポンプ、クライオポンプ、ターボ分子ポンプなどを主ポンプとした各種真空排気系によって構成される。   The exhaust means 8 is provided outside the vacuum vessel 1 and adjusts the inside of the vacuum vessel 1 to a reduced pressure state suitable for forming a thin film. The exhaust means 8 is constituted by various vacuum exhaust systems using, for example, an oil diffusion pump, a cryopump, a turbo molecular pump, or the like as a main pump.

薄膜形成領域9内で、基板7の裏面(成膜される表面の反対面)側には冷却体10が基板7に近接して配置されている。   In the thin film formation region 9, a cooling body 10 is disposed in the vicinity of the substrate 7 on the back surface (the surface opposite to the surface on which the film is formed) of the substrate 7.

基板7の搬送経路に沿って冷却体10の前後には、一対の補助ローラ11が配置されており、基板7の裏面に接している。これにより、薄膜形成領域9近傍での基板7の搬送経路を調整し、基板と冷却体との距離を微調整することが容易になる。   A pair of auxiliary rollers 11 are arranged in front of and behind the cooling body 10 along the transport path of the substrate 7 and are in contact with the back surface of the substrate 7. Thereby, it becomes easy to adjust the transport path of the substrate 7 in the vicinity of the thin film formation region 9 and finely adjust the distance between the substrate and the cooling body.

冷却体10と基板裏面との間には、ガスフローコントローラ12で導入量を制御されたガスが、冷却ガス供給手段14からガス配管13を通して導入される。この導入されたガスが、冷却体10の冷熱を伝達して基板7を冷却する。冷却ガス供給手段14には、ガスボンベ、ガス発生装置などがある。   A gas whose introduction amount is controlled by the gas flow controller 12 is introduced from the cooling gas supply means 14 through the gas pipe 13 between the cooling body 10 and the back surface of the substrate. The introduced gas transmits the cooling heat of the cooling body 10 to cool the substrate 7. The cooling gas supply means 14 includes a gas cylinder and a gas generator.

冷却体10は、冷媒によって冷却されている。冷媒は、通常、液体又は気体の物質であり、代表的には水である。冷却体10には冷媒流路(図示せず)が接して設置されるか又埋設され、この流路を冷媒が通過することで冷却体10は冷却されている。冷媒流路として配管を使用する場合、配管の材質は特に限定されず、銅やステンレス等のパイプを用いることができる。配管は溶接などによって冷却体10に取り付けられても良い。また、冷媒を通すための穴を冷却体10に直接開けることで冷媒流路を形成してもよい。   The cooling body 10 is cooled by the refrigerant. The refrigerant is usually a liquid or gaseous substance, typically water. A cooling medium flow path (not shown) is installed in contact with or embedded in the cooling body 10, and the cooling body 10 is cooled by passing the cooling medium through the flow path. When piping is used as the refrigerant flow path, the material of the piping is not particularly limited, and pipes such as copper and stainless steel can be used. The pipe may be attached to the cooling body 10 by welding or the like. Further, the coolant channel may be formed by directly opening a hole for allowing the coolant to pass through the cooling body 10.

基板7の冷却能は種々の条件を変更することで調整が可能である。そのような条件として、例えば、冷却体10を冷却する冷媒の種類、流量又は温度や、冷却体10と基板裏面との間に導入する冷却ガスの流量、種類又は温度(ガス導入条件)、補助ローラ11等により調整される冷却体10と基板7との距離などが挙げられる。これらの条件は1種類のみを調整してもよく、2種類以上を組み合わせて調整してもよい。   The cooling capacity of the substrate 7 can be adjusted by changing various conditions. As such conditions, for example, the type, flow rate, or temperature of the coolant that cools the cooling body 10, the flow rate, type, or temperature (gas introduction conditions) of the cooling gas introduced between the cooling body 10 and the back surface of the substrate, auxiliary For example, the distance between the cooling body 10 adjusted by the roller 11 or the like and the substrate 7 may be used. Only one type of these conditions may be adjusted, or two or more types may be combined and adjusted.

以上のように、図5の薄膜形成装置によれば、巻き出しローラ2から送り出された基板7が、搬送ローラ3を経由して走行し、薄膜形成領域9において蒸発源5から飛来した蒸気および必要に応じて酸素、窒素などの供給を受け、基板上に薄膜が形成される。この基
板7は、別の搬送ローラ3を経由して巻き取りローラ4に巻き取られる。これによって、表面に薄膜が形成された基板7が得られる。
As described above, according to the thin film forming apparatus of FIG. 5, the substrate 7 sent out from the unwinding roller 2 travels via the transport roller 3, and the vapor that has come from the evaporation source 5 in the thin film forming region 9 and A thin film is formed on the substrate by receiving supply of oxygen, nitrogen or the like as necessary. The substrate 7 is taken up by the take-up roller 4 via another transport roller 3. As a result, a substrate 7 having a thin film formed on the surface is obtained.

基板7には、各種高分子フィルムや、各種金属箔、あるいは高分子フィルムと金属箔の複合体、その他の上記材料に限定されない長尺基板を用いることが出来る。高分子フィルムとしては、例えば、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、ポリアミド、ポリイミド等が挙げられる。金属箔としては、例えば、アルミ箔、銅箔、ニッケル箔、チタニウム箔やステンレスなどの合金箔等が挙げられる。基板の幅は例えば50〜1000mmであり、基板の望ましい厚みは例えば3〜150μmである。   For the substrate 7, various polymer films, various metal foils, composites of polymer films and metal foils, and other long substrates not limited to the above materials can be used. Examples of the polymer film include polyethylene terephthalate, polyethylene naphthalate, polyamide, polyimide, and the like. Examples of the metal foil include aluminum foil, copper foil, nickel foil, titanium foil, alloy foil such as stainless steel, and the like. The width of the substrate is, for example, 50 to 1000 mm, and the desirable thickness of the substrate is, for example, 3 to 150 μm.

基板の幅が50mm未満ではガス冷却時のガスの漏れが大きいが、本発明を適用できないということではない。基板の厚みが3μm未満では基板の熱容量が極めて小さいために熱変形が発生しやすい。基板の厚みが150μmより大きいと、巻き出しローラ2や巻き取りローラ4から付与される張力でも基板がほとんど伸びないため、基板に部分的に発生する歪を抑えられずに冷却体と基板との間に大きな隙間が生じやすくなり、ガス冷却時のガスの漏れが大きくなる。しかし、いずれも本発明が適用できないことを示すものではない。基板の搬送速度は作成する薄膜の種類や成膜条件によって異なるが、例えば0.1〜500m/分である。搬送中の基板7に印加される張力は、基板の材質や厚み、あるいは成膜レートなどのプロセス条件によって適宜選択される。   If the width of the substrate is less than 50 mm, gas leakage during gas cooling is large, but this does not mean that the present invention cannot be applied. If the thickness of the substrate is less than 3 μm, the heat capacity of the substrate is extremely small, and thus thermal deformation is likely to occur. If the thickness of the substrate is larger than 150 μm, the substrate hardly stretches even with the tension applied from the unwinding roller 2 or the take-up roller 4. Large gaps are likely to occur between them, and gas leakage during gas cooling increases. However, neither indicates that the present invention is not applicable. Although the conveyance speed of a board | substrate changes with the kind of thin film to produce, and film-forming conditions, it is 0.1-500 m / min, for example. The tension applied to the substrate 7 being transferred is appropriately selected depending on the process conditions such as the material and thickness of the substrate, or the film formation rate.

図6は、図1で示した成膜装置の薄膜形成領域9近傍を拡大した断面図である。   FIG. 6 is an enlarged cross-sectional view of the vicinity of the thin film formation region 9 of the film forming apparatus shown in FIG.

冷却体10は実施の形態1にて記載した冷却体と同様、基板7に近接する透過体51と透過体51を介して基板と対向する吸収体52から構成される。   Like the cooling body described in the first embodiment, the cooling body 10 includes a transmissive body 51 that is close to the substrate 7 and an absorber 52 that faces the substrate through the transmissive body 51.

冷却体10と基板7の間にガスを導入する方法としては、様々な方法が可能である。例として、図6に示すように、冷却体10の内部に、ガス配管13に連結したマニホールド15を設け、そこから透過体の表面(基板7の裏面と対向する面)に伸びる複数の細孔53を経由してガスを供給する。別法として、例えば横笛様の吹きだし形状を有するガスノズルを冷却体に埋め込み、そのノズルからガスを導入する方法等により、冷却体10と基板7の間にガスを導入することもできる。ガス導入方法は、これらに限定されるものではなく、熱伝達媒体としてのガスを冷却体と基板との間に制御しながら導入できるのであれば、他の方法を用いることも出来る。   Various methods are possible as a method for introducing gas between the cooling body 10 and the substrate 7. As an example, as shown in FIG. 6, a manifold 15 connected to a gas pipe 13 is provided inside the cooling body 10, and a plurality of pores extending from there to the surface of the permeator (the surface opposite to the back surface of the substrate 7). Gas is supplied via 53. As another method, gas can be introduced between the cooling body 10 and the substrate 7 by, for example, a method in which a gas nozzle having a horizontal flute-like blowing shape is embedded in the cooling body and gas is introduced from the nozzle. The gas introduction method is not limited to these, and other methods may be used as long as the gas as the heat transfer medium can be introduced while being controlled between the cooling body and the substrate.

図6における細孔53の開口面積は、細孔1つ当たり0.5〜20mmであることが好ましい。0.5mm未満では、成膜粒子により細孔が詰まりやすく好ましくない。20mmを超えると、各穴から導入されるガスの圧力にバラツキが生じやすく、基板幅方向及び基板長手方向において冷却ムラが発生するため好ましくない。 The opening area of the pores 53 in FIG. 6 is preferably 0.5 to 20 mm 2 per pore. If it is less than 0.5 mm 2 , pores are easily clogged with film-forming particles, which is not preferable. If it exceeds 20 mm 2 , the gas pressure introduced from each hole tends to vary, and cooling unevenness occurs in the substrate width direction and the substrate longitudinal direction, which is not preferable.

複数の細孔53は、冷却体10表面において均一な間隔を開けて配置しても良い。しかし、冷却体と基板との間からのガス漏れが多い場合は、ガス導入穴の配置や大きさを調整することで、基板幅方向の両端部近傍でのガス流量が多くなるように細孔53の配置を調節しても良い。   The plurality of pores 53 may be arranged at a uniform interval on the surface of the cooling body 10. However, if there is a lot of gas leakage from between the cooling body and the substrate, it is possible to adjust the arrangement and size of the gas introduction holes to increase the gas flow rate near the both ends in the substrate width direction. The arrangement of 53 may be adjusted.

実施の形態2に記載の板状の冷却体を用いる場合、走行中の基板と冷却体とが接触すると傷や基板切れなどの不具合が発生する恐れがあるため、特に冷却体表面が基板の走行経路よりも突出している場合には、冷却体と基板裏面との間に導入される冷却ガスによって、冷却面と基板裏面とのあいだにギャップが生じる(すなわち、基板が冷却面から浮上する)よう、冷却ガスの圧力を調整することが好ましい。このときの冷却体と基板裏面とのあいだの距離は0.1〜5mmであることが好ましい。0.1mm未満では、基板の形状
バラツキや走行バラツキによって基板と冷却体が接触する恐れがある。5mmを超えると、そのギャップからガスが漏れやすくなるため、ガス導入量の増加が必要となり、更にギャップ拡大による冷却効率の低下も招くので好ましくない。
When the plate-like cooling body described in the second embodiment is used, there is a risk that defects such as scratches or substrate breakage may occur when the traveling substrate and the cooling body come into contact with each other. When protruding from the path, the cooling gas introduced between the cooling body and the back surface of the substrate causes a gap between the cooling surface and the back surface of the substrate (that is, the substrate floats from the cooling surface). It is preferable to adjust the pressure of the cooling gas. At this time, the distance between the cooling body and the back surface of the substrate is preferably 0.1 to 5 mm. If it is less than 0.1 mm, there is a possibility that the substrate and the cooling body come into contact with each other due to variations in the shape and travel of the substrate. If it exceeds 5 mm, the gas easily leaks from the gap, so that it is necessary to increase the amount of gas introduced, and further, the cooling efficiency is lowered due to the gap expansion, which is not preferable.

ギャップを生じさせるために導入する冷却ガスの圧力は、20〜200Paであることが好ましい。20Pa未満では、圧力が低すぎるため、基板の形状バラツキや走行バラツキがある場合は、基板が冷却体に接触する恐れがある。200Paを超えると、冷却面と裏面とのあいだのギャップが大きくなり、ガス漏れの増加、そして真空ポンプへの不必要な負荷が発生する。   The pressure of the cooling gas introduced to generate the gap is preferably 20 to 200 Pa. If the pressure is less than 20 Pa, the pressure is too low, and therefore there is a possibility that the substrate may come into contact with the cooling body if there is variation in the shape of the substrate or travel variation. When it exceeds 200 Pa, the gap between the cooling surface and the back surface becomes large, increasing gas leakage and generating an unnecessary load on the vacuum pump.

発明を実施するための形態として上記に具体的に述べたが、本発明はこれらに限定されるものではない。   Although the embodiments of the present invention have been specifically described above, the present invention is not limited thereto.

また、具体的な適用例として、シリコンを用いた電池用極板や、磁気テープ等について述べたが、本発明はこれらに限定されるものではなく、コンデンサ、センサ、太陽電池、光学膜、防湿膜、導電膜、などをはじめとする安定成膜が要求される様々なデバイスに適用可能なことはいうまでもない。   As specific application examples, a battery electrode plate using silicon, a magnetic tape, and the like have been described. However, the present invention is not limited to these, and a capacitor, sensor, solar cell, optical film, moisture proof Needless to say, the present invention can be applied to various devices that require stable film formation, such as a film, a conductive film, and the like.

本発明の薄膜形成膜装置及び薄膜形成方法では、ガス冷却方式において基板と冷却体の接触が懸念され、冷却体表面を平滑化する必要があるプロセスにおいても、基板から冷却体への輻射光の反射を抑制し、熱伝達を促進することにより、十分な冷却効果を達成することが可能である。これによって、基板の変形や溶断等を防止しながら、高材料利用効率と高成膜レートを両立する薄膜形成を実現することが出来る。   In the thin film forming film apparatus and the thin film forming method of the present invention, there is a concern about the contact between the substrate and the cooling body in the gas cooling method, and even in a process where the surface of the cooling body needs to be smoothed, the radiation light from the substrate to the cooling body By suppressing reflection and promoting heat transfer, it is possible to achieve a sufficient cooling effect. As a result, it is possible to realize thin film formation that achieves both high material utilization efficiency and a high film formation rate while preventing deformation and fusing of the substrate.

1 真空容器
2 巻き出しローラ
3 搬送ローラ
4 巻き取りローラ
5 成膜源
6 遮蔽板
7 基板
8 排気手段
9 薄膜形成領域
10 冷却体
11 補助ローラ
12 ガスフローコントローラ
13 ガス配管
14 冷却ガス供給手段
15 マニホールド
16 ガス導入穴
17 導入ガス
51 透過体
52 吸収体
53 細孔
55 芯
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Vacuum container 2 Unwinding roller 3 Conveying roller 4 Take-up roller 5 Film formation source 6 Shielding plate 7 Substrate 8 Exhaust means 9 Thin film formation area 10 Cooling body 11 Auxiliary roller 12 Gas flow controller 13 Gas piping 14 Cooling gas supply means 15 Manifold 16 Gas introduction hole 17 Introduction gas 51 Transmitter 52 Absorber 53 Pore 55 Core

Claims (13)

真空中で、表面と裏面を有する帯状の基板の前記表面上に、薄膜を形成する薄膜形成装置であって、
前記基板を搬送する搬送機構と、
搬送されている前記基板の前記表面上に、薄膜形成領域内で薄膜を形成する薄膜形成手段と、
前記薄膜形成領域において前記裏面に近接する冷却面を有する冷却体と、
前記搬送機構と、前記薄膜形成手段と、前記冷却体とを収容する真空容器とを備え、
前記冷却体は、基板と近接し赤外光を透過する透過体と、透過体を介して基板を対向する吸収体を具備することを特徴とし、透過体の輻射率は吸収体の輻射率よりも小さいことを特徴とする薄膜形成装置。
A thin film forming apparatus for forming a thin film on a surface of a belt-like substrate having a front surface and a back surface in a vacuum,
A transport mechanism for transporting the substrate;
Thin film forming means for forming a thin film in the thin film forming region on the surface of the substrate being conveyed,
A cooling body having a cooling surface close to the back surface in the thin film formation region;
A vacuum vessel that houses the transport mechanism, the thin film forming means, and the cooling body;
The cooling body includes a transmissive body that is close to the substrate and transmits infrared light, and an absorber that faces the substrate through the transmissive body. The emissivity of the transmissive body is greater than the emissivity of the absorber. Is a thin film forming apparatus.
前記冷却面と前記裏面との間に冷却ガスを導入して基板を冷却するガス導入手段とを有する、請求項1に記載の薄膜形成装置。   The thin film forming apparatus according to claim 1, further comprising a gas introduction unit configured to introduce a cooling gas between the cooling surface and the back surface to cool the substrate. 前記透過体と前記吸収体の間にガスを保持する空間と、前記透過体を貫通する細孔を具備し、前記細孔から前記基板と前記冷却体の間に冷却ガスを導入することを特徴とする請求項2記載の薄膜形成装置   It comprises a space for holding a gas between the permeator and the absorber and a pore penetrating the permeator, and a cooling gas is introduced between the substrate and the cooling body from the pore. The thin film forming apparatus according to claim 2 前記細孔の1つ当たりの開口面積が0.5〜20mmであることを特徴とする請求項3記載の薄膜形成装置 The thin film forming apparatus according to claim 3, wherein an opening area per one of the pores is 0.5 to 20 mm 2. 前記冷却体は、前記冷却面が円筒形状を有する回転式冷却体であり、
前記薄膜形成領域で、前記基板は前記冷却面に沿って湾曲しつつ搬送される、請求項1〜4に記載の薄膜形成装置。
The cooling body is a rotary cooling body in which the cooling surface has a cylindrical shape,
The thin film forming apparatus according to claim 1, wherein the substrate is conveyed while being curved along the cooling surface in the thin film forming region.
前記透過体は波長3〜8μmの赤外光を50%以上透過することを特徴とする、請求項1〜5に記載の薄膜形成装置。   The thin film forming apparatus according to claim 1, wherein the transmitting body transmits infrared light having a wavelength of 3 to 8 μm by 50% or more. 前記吸収体の輻射率が0.7以上であることを特徴とする、請求項6に記載の薄膜形成装置。   The thin film forming apparatus according to claim 6, wherein an emissivity of the absorber is 0.7 or more. 前記冷却体が冷媒によって冷却されている、請求項1〜7のいずれかに記載の薄膜形成装置。   The thin film forming apparatus according to claim 1, wherein the cooling body is cooled by a refrigerant. 真空中で、表面と裏面を有する帯状の基板の前記表面に、薄膜を形成する薄膜形成方法であって、
薄膜形成領域において前記裏面に近接する冷却体を配置する配置工程と、
搬送されている前記基板の前記表面上に、前記薄膜形成領域内で薄膜を形成する薄膜形成工程を含み、
前記冷却体は、基板と近接し赤外光を透過する透過体と、透過体を介して基板を対向する吸収体とを有し、透過体の輻射率は吸収体の輻射率よりも小さいことを特徴とする薄膜形成方法。
A thin film forming method for forming a thin film on the surface of a belt-like substrate having a front surface and a back surface in a vacuum,
An arrangement step of arranging a cooling body close to the back surface in the thin film formation region;
Including a thin film forming step of forming a thin film in the thin film forming region on the surface of the substrate being conveyed;
The cooling body has a transmitting body that is close to the substrate and transmits infrared light, and an absorber that faces the substrate through the transmitting body, and the emissivity of the transmitting body is smaller than the emissivity of the absorbing body. A method for forming a thin film.
前記冷却体と前記裏面との間に冷却ガスを導入する、請求項9に記載の薄膜形成方法。
The thin film forming method according to claim 9, wherein a cooling gas is introduced between the cooling body and the back surface.
前記薄膜形成工程において、前記冷却ガスを、前記裏面と前記冷却面とのあいだにギャップが生じるよう調整された圧力で導入する、請求項10に記載の薄膜形成方法。   The thin film forming method according to claim 10, wherein in the thin film forming step, the cooling gas is introduced at a pressure adjusted so that a gap is generated between the back surface and the cooling surface. 前記裏面と前記冷却面とのあいだの距離は、0.1〜5mmである、請求項11に記載の薄膜形成方法。   The method for forming a thin film according to claim 11, wherein a distance between the back surface and the cooling surface is 0.1 to 5 mm. 前記圧力は、20〜200Paである、請求項11又は12に記載の薄膜形成方法。   The thin film forming method according to claim 11 or 12, wherein the pressure is 20 to 200 Pa.
JP2009211389A 2009-09-14 2009-09-14 Apparatus and method for forming thin film Pending JP2011058079A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2009211389A JP2011058079A (en) 2009-09-14 2009-09-14 Apparatus and method for forming thin film

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2009211389A JP2011058079A (en) 2009-09-14 2009-09-14 Apparatus and method for forming thin film

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2011058079A true JP2011058079A (en) 2011-03-24

Family

ID=43946025

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2009211389A Pending JP2011058079A (en) 2009-09-14 2009-09-14 Apparatus and method for forming thin film

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2011058079A (en)

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20120301615A1 (en) * 2010-01-26 2012-11-29 Kazuyoshi Honda Thin film-manufacturing apparatus,thin film-manufacturing method,and substrate-conveying roller
WO2013076922A1 (en) * 2011-11-22 2013-05-30 パナソニック株式会社 Substrate conveying roller, thin film manufacturing device, and thin film manufacturing method
JP2014091840A (en) * 2012-10-31 2014-05-19 Tanaka Kikinzoku Kogyo Kk Continuous film forming apparatus and method
JP2014118607A (en) * 2012-12-17 2014-06-30 Sumitomo Metal Mining Co Ltd Apparatus and method for cooling long resin film and surface treatment apparatus for long resin film
JP2015209552A (en) * 2014-04-24 2015-11-24 住友金属鉱山株式会社 Method of treating long-sized film by using can roll provided with gas releasing mechanism

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20120301615A1 (en) * 2010-01-26 2012-11-29 Kazuyoshi Honda Thin film-manufacturing apparatus,thin film-manufacturing method,and substrate-conveying roller
US9340865B2 (en) * 2010-01-26 2016-05-17 Panasonic Intellectual Property Management Co., Ltd. Thin film-manufacturing apparatus,thin film-manufacturing method,and substrate-conveying roller
WO2013076922A1 (en) * 2011-11-22 2013-05-30 パナソニック株式会社 Substrate conveying roller, thin film manufacturing device, and thin film manufacturing method
US8697582B2 (en) 2011-11-22 2014-04-15 Panasonic Corporation Substrate conveying roller, thin film manufacturing device, and thin film manufacturing method
JP2014091840A (en) * 2012-10-31 2014-05-19 Tanaka Kikinzoku Kogyo Kk Continuous film forming apparatus and method
JP2014118607A (en) * 2012-12-17 2014-06-30 Sumitomo Metal Mining Co Ltd Apparatus and method for cooling long resin film and surface treatment apparatus for long resin film
JP2015209552A (en) * 2014-04-24 2015-11-24 住友金属鉱山株式会社 Method of treating long-sized film by using can roll provided with gas releasing mechanism

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP4355032B2 (en) Thin film forming apparatus and thin film forming method
JP4786772B2 (en) Thin film manufacturing apparatus, thin film manufacturing method, and substrate transfer roller
JP5895179B2 (en) Substrate transport roller, thin film manufacturing apparatus, and thin film manufacturing method
US8697582B2 (en) Substrate conveying roller, thin film manufacturing device, and thin film manufacturing method
JP4657385B2 (en) Thin film forming apparatus and thin film forming method
JP4562811B2 (en) Thin film formation method
JP2011058079A (en) Apparatus and method for forming thin film
JP5807216B2 (en) Thin film manufacturing method
JP5058396B1 (en) Thin film manufacturing method and manufacturing apparatus
JP4366450B2 (en) Thin film forming apparatus and thin film forming method
US20110139067A1 (en) Arrangement for coating tape-shaped film substrates
JP2009280868A (en) Film deposition apparatus and film deposition method
RU2391443C2 (en) Vacuum coating aggregate
JP2865971B2 (en) Thin film manufacturing equipment
JP2010255045A (en) Thin-film-forming apparatus and thin-film-forming method
RU54375U1 (en) INSTALLATION FOR COATING IN VACUUM
JP2006089782A (en) Substrate cooling apparatus and substrate cooling method
JP2009209438A (en) Thin film forming apparatus
TW202334472A (en) Vacuum processing system for depositing a material onto a thin film substrate, apparatus and method for transporting a thin film substrate under vacuum conditions
JP2004131850A (en) Method and apparatus for manufacturing thin film