JP2014201788A - 成膜装置及び成膜方法 - Google Patents

Abstract

【課題】プラズマＡＬＤを用いて搬送する基板に対して成膜するとき、膜質が良好な薄膜を効率よく形成する成膜装置及び成膜方法を提供する。【解決手段】成膜装置は、成膜容器と、前記成膜容器内で成膜用の基板を直線状に搬送する搬送機構と、前記成膜容器の内部空間の一部を、成膜用ガスを含む第１ガス空間と、反応性ガスあるいは前記反応性ガスのラジカルを含む第２ガス空間とに分離し、かつ、前記基板を搬送するとき、前記基板が前記第１ガス空間と前記第２ガス空間とを交互に通過するように前記基板の通過するスリット状の隙間を複数備え、前記第１ガス空間と前記第２ガス空間とを前記基板の搬送径路に沿ってジグザグ状に区画する隔壁部と、を有する。プラズマＡＬＤを用いて搬送する基板に対して成膜するとき、上記成膜装置を用いる。【選択図】 図１

Description

本発明は、成膜用ガスと反応性ガスを用いて原子層単位で薄膜を形成する成膜装置及び成膜方法に関する。

今日、原子層単位で薄膜を形成するＡＬＤ（Atomic Layer Deposition）による成膜方法が知られている。このＡＬＤでは、前駆体ガスとしての成膜用ガスと反応性ガスを基板に交互に供給することにより、原子層単位の膜が複数積層された構成の薄膜が形成される。このようなＡＬＤにより得られる薄膜は、０．１ｎｍ程度の非常に薄い膜厚で作製可能であるため、高精度の成膜処理として各種デバイスの作製に有効利用されている。

例えば、ロール状に巻かれたフィルムを引き出して、２つのガスの空間内に通過させるために、複数のローラでフィルムを蛇行させながら、ＡＬＤを行う装置が知られている（特許文献１）。

国際公開 ２００８／０５７６２５号

当該成膜装置では、フレキシブルなフィルムの両側の面にＡＬＤを用いて成膜することはできるが、フィルムは複数のローラによって搬送径路をジグザク状に蛇行しながら搬送され、フィルムは曲げられた状態で成膜される。このため、フィルムに形成された薄膜には内部ストレスが作用する。したがって、このような状態で成膜された薄膜は内部ストレスによってフィルムから剥がれ易く、膜質に問題が生じ易い。

そこで、本発明は、プラズマＡＬＤを用いて搬送する基板に対して成膜する成膜装置であって、膜質が良好な薄膜を効率よく形成することができる成膜装置及びこの成膜装置を用いた成膜方法を提供することを目的とする。

本発明の一態様は、成膜用ガスと反応性ガスを用いて原子層単位で薄膜を形成する成膜装置である。
当該成膜装置は、
成膜容器と、
前記成膜容器内で成膜用の基板を直線状に搬送する搬送機構と、
前記成膜容器の内部空間の一部を、成膜用ガスを含む第１ガス空間と、反応性ガスあるいは前記反応性ガスのラジカルを含む第２ガス空間とに分離し、かつ、前記基板を搬送するとき、前記基板が前記第１ガス空間と前記第２ガス空間とを交互に通過するように前記基板の通過するスリット状の隙間を複数備え、前記第１ガス空間と前記第２ガス空間とを前記基板の搬送径路に沿ってジグザグ状に区画する隔壁部と、を有する。

前記隔壁部は、前記基板が前記隔壁部を通過するとき、前記第１ガス空間と前記第２ガス空間を区画するためのガスバリアを形成するために不活性ガスを噴出する、前記基板の搬送方向に直交する幅方向に延在するスリット状の不活性ガス供給口を、前記隙間に面する前記隔壁部の側壁に備える、ことが好ましい。

このとき、前記隔壁部は、前記不活性ガス供給口を開口端とする不活性ガス流路の空間を備え、前記不活性ガスは、前記幅方向の両側から前記不活性ガス流路の空間に供給される、ことが好ましい。

前記隔壁部の前記側壁には、前記不活性ガス供給口を挟むように、前記幅方向に延在するスリット状の一対のガス排気口を備える、ことが好ましい。

このとき、前記隔壁部は、前記一対のガス排気口を開口端とする一対の排気流路の空間を備え、前記一対の排気流路の空間において、前記幅方向に向けて不活性ガスが流れる、ことが好ましい。

このとき、前記一対の排気流路の空間において前記不活性ガスは、互いに異なる方向に流れる、ことがより好ましい。

また、前記搬送機構は、一対の回転ローラを含み、前記基板は、長尺状のフレキシブルなフィルムである。このとき、前記フィルムは、前記回転ローラの一方に巻き回された状態から前記回転ローラの他方に巻き取られる、ことが好ましい。

このとき、前記回転ローラは、互いに異なる方向に回転することができ、前記フィルムの前記搬送方向は、異なる２方向に自在に選択される。

本発明の他の一態様は、前記成膜装置を用いて行う成膜方法である。当該成膜方法では、前記基板はロールに巻かれたフィルムである。そして、当該成膜方法は、成膜時、前記フィルムを前記ロールから引き出して前記フィルムの成膜のために前記フィルムを搬送した後、搬送中成膜されたフィルムを巻き回して成膜処理ロールにする第１ステップと、前記フィルムの膜厚を厚くするために、前記成膜処理ロールから前記フィルムを再度引き出して搬送し、搬送中成膜されたフィルムを巻き取って新たな成膜処理ロールにする第２ステップと、を含む。前記第２ステップを繰り返すことにより、形成された膜の膜厚を目標の厚さにする。

上述の成膜装置及び成膜方法によれば、膜質が良好な薄膜を効率よく形成することができる。

本実施形態の概要を説明する図である。 本実施形態の成膜装置の概略構成図である。 （ａ）は、図２に示す隔壁部を説明する図であり、（ｂ）は、隔壁部に設けられたスリット状の隙間に面する隔壁部の側壁面を説明する図である。 （ａ），（ｂ）は、本実施形態の隔壁部の内部を説明する図である。

（成膜方法の概要）
図１は、ＡＬＤを用いて成膜をする本実施形態の成膜装置の概要を説明する図である。
成膜装置は、成膜用ガスと反応性ガスを用いて原子層単位で基板に薄膜を形成する。成膜装置は、成膜容器１と、この成膜容器１内で成膜用の基板Ｆを直線状に搬送する図示されない搬送機構と、隔壁部２とを有する。
隔壁部２は、成膜容器の内部空間の一部を、成膜用ガスの雰囲気を形成する成膜用ガス空間（第１ガス空間）３と、反応性ガスあるいは反応性ガスのラジカルの雰囲気を形成する反応性ガス空間（第２ガス空間）４とに分離し、かつ、基板Ｆを搬送するとき、基板Ｆが成膜用ガス空間３と反応性ガス空間４とを交互に通過するように基板Ｆの通過するスリット状の隙間５を備える。隔壁部２は、成膜用ガス空間（第１ガス空間）３と反応性ガス空間（第２ガス空間）４とを基板Ｆの搬送径路に沿ってジグザグ状に区画することを特徴とする。
このような構成により、基板Ｆは直線状に搬送されるので、基板Ｆとしてフィルムを用いた場合、従来のようにフィルムは曲げられた状態で成膜されない。このため、形成された薄膜には内部ストレスが作用することもない。したがって、形成された薄膜の膜質は、従来に比べて向上する。また、基板Ｆがガラス基板である場合、従来のように成膜中、ガラス基板が曲げられることはないので破断する虞もない。なお、図１に示す隔壁部２は、成膜用ガス空間３と反応性ガス空間４の突出する領域が矩形状になるように設けられているが、成膜用ガス空間３と反応性ガス空間４の突出する領域の形状は特に限定されず、後述する図２に示す隔壁部２のように、例えば三角形状であってもよい。以下、本発明の成膜装置について詳細に説明する。

図２は、本実施形態の成膜装置の概略構成図である。成膜装置１０は、成膜用ガスと反応性ガスを用いて原子層単位で薄膜を形成する装置である。成膜装置１０は、成膜容器１２と、搬送機構１４と、プラズマ生成ユニット１６と、プラズマ生成空間仕切り壁１７と、隔壁部１８と、ガス供給ユニット２０と、排気ユニット２２と、を主に有する。隔壁部１８が、図１に示す隔壁部２に対応する。

成膜装置１０は、以下の構成を備える。
搬送機構１４は、成膜容器１２内で成膜用の基板を直線状に搬送する。
プラズマ生成ユニット１６は、プラズマ生成電極を含む。このプラズマ生成電極は、成膜容器１２内の、搬送中の基板の搬送経路に対向するように設けられ、電力の供給を受けることにより、成膜空間内の反応性ガスを用いてプラズマを生成する。
プラズマ生成空間仕切り壁１７は、成膜容器１２内の、基板の搬送経路とプラズマ生成電極との間に設けられ、プラズマ生成電極との間でプラズマ生成空間を形成する壁である。この壁は、プラズマの一部あるいはプラズマ中のイオンあるいはイオンから生成されるラジカルが通過することのできる貫通孔が、基板の搬送方向に沿って間隔をあけて複数設けられている。
隔壁部１８は、成膜容器１２の内部空間の一部を、成膜用ガスの雰囲気を形成する成膜用ガス空間（第１ガス空間）１８ａと、反応性ガスあるいは反応性ガスのラジカルの雰囲気を形成する反応生成ガス空間（第２ガス空間）１８ｂと、に分離する。さらに、隔壁部１８は、基板を搬送するとき、基板が成膜用ガス空間１８ａと反応生成ガス空間１８ｂとを交互に通過するように基板の通過するスリット状の隙間を複数備え、成膜用ガス空間１８ａと反応生成ガス空間１８ｂとを基板の搬送径路に沿ってジグザグ状に区画する。
以下、成膜装置１０の各構成を詳細に説明する。本実施形態では、成膜用基板として、極めて薄いガラス板や樹脂フィルムであって、ロール状に巻くことのできる長尺状のフレキシブルな基板を対象として説明する。したがって、以降の説明では基板Ｆの代わりに、フィルムＦを用いる。なお、本発明で用いる成膜用基板は、フレキシブルな基板に限定されない。例えば、板状の硬い１枚の基板を成膜用基板とすることもできる。

図１に示すように、成膜容器１２の成膜空間内には、搬送機構１４と、プラズマ生成ユニット１６に属するプラズマ生成電極１６ａと、プラズマ生成空間仕切り壁１７と、隔壁部１８と、が主に設けられている。成膜容器１２は、成膜容器１２内の成膜空間を所定の圧力に維持し、あるいは減圧し、成膜空間内で成膜用基板を成膜処理するための容器である。成膜容器１２の外周の壁面のそれぞれには、成膜空間内の雰囲気を成膜処理に適した温度にするために、加熱ヒータ２４が設けられている。

搬送機構１４が搬送する成膜用基板は、ロール（回転ローラ１４ａあるいは回転ローラ１４ｂ）に巻かれたフレキシブルなフィルムＦである。搬送機構１４は、回転ローラ１４ａ，１４ｂを備え、成膜容器内でフィルムＦを搬送する。回転ローラ１４ａ，１４ｂは図示されない駆動モータに接続され、駆動モータの回転により、回転ローラ１４ａ，１４ｂが回転するように構成されている。駆動モータの回転方向は選択することができる。回転ローラ１４ａ，１４ｂにはフィルムＦが巻き回されており、フィルムＦはロール状を成している。搬送機構１４は、成膜するとき、回転ローラ１４ａ，１４ｂのいずれか一方を巻き取りローラとし、他方を送りローラとして回転させる。すなわち、回転ローラ１４ａ，１４ｂの回転により、フィルムＦをロール（回転ローラ１４ｂ）に巻き回された状態から引き出し、回転ローラ１４ａが巻き取る。このとき、引き出されたフィルムＦは成膜のために一方向に搬送された後、搬送中成膜されたフィルムＦを回転ローラ１４ａは巻き取って成膜処理ロールにする。図１では、フィルムＦが回転ローラ１４ｂから回転ローラ１４ａに搬送されて、回転ローラ１４ａで巻き取られることが図示されている。

本実施形態では、フィルムＦに形成される薄膜の膜厚を厚くするために、フィルムＦへの成膜を繰り返し行うことが好ましい。このとき、搬送機構１４は、成膜後のフィルムＦを回転ローラ１４ａで巻き取って得られた成膜処理ロールを再度引き出して、回転ローラ１４ａから回転ローラ１４ｂに向かって、すなわち、先の成膜中の搬送方向と反対方向に搬送することが好ましい。搬送中、フィルムＦは成膜されて膜厚が厚くなる。回転ローラ１４ｂは、成膜されたフィルムＦを巻き取って新たな成膜処理ロールにする。この後、さらに膜厚を厚くするために、回転ローラ１４ｂから回転ローラ１４ａに向かって、すなわち、先の成膜中の搬送方向と反対方向にフィルムＦを搬送する。搬送中、フィルムＦは成膜されて膜厚が厚くなる。回転ローラ１４ａは、成膜されたフィルムＦを巻き取って新たな成膜処理ロールにする。このように、フィルムＦの異なる方向への搬送を繰り返しながら、薄膜の膜厚を厚くすることにより、フィルムＦに形成される薄膜の膜厚を目標の厚さにすることが好ましい。すなわち、回転ローラ１４ａ，１４ｂは、互いに異なる方向に回転することができ、フィルムＦの搬送方向は、異なる２方向に自在に選択されることが好ましい。

排気ユニット２２は、ロータリポンプあるいはドライポンプ等の排気装置２２ａ，２２ｂを含む。排気ユニット２２は、成膜容器１２内の成膜空間及びプラズマの生成されるプラズマ生成空間内のガスを排気して、一定の圧力に維持する。排気装置２２ａは、後述するプラズマ生成空間内の反応性ガスを排気する。排気装置２２ｂは、プラズマ生成電極１６ａより下方の、プラズマ生成空間を含む成膜空間内のガスを排気する。後述するように、排気装置２２は、図示されない排気バルブを介して隔壁部１８の排気口とガス管を通して接続されている。

プラズマ生成ユニット１６は、プラズマ生成電極１６ａと、接地電極１６ｂと、マッチングボックス１６ｃと、高周波電源１６ｄと、を有する。プラズマ生成ユニット１６は、成膜用ガスのフィルムＦに吸着した成膜成分と反応する反応物質を生成する。成膜容器１２内には、成膜容器１２の断面を横切るように設けられた空間仕切り壁１７が設けられている。プラズマ生成空間仕切り壁１７は、フィルムＦの搬送経路とプラズマ生成電極１６ａとの間に設けられている。
成膜容器１２内のプラズマ生成電極１６ａは、板状の電極であり、フィルムＦの搬送経路の上方で、フィルムＦの搬送経路に沿って搬送経路に対向するように設けられている。プラズマ生成電極１６ａは、電力の供給を受けることにより、成膜空間内の反応性ガスを用いてプラズマを生成する。具体的には、プラズマ生成電極１６ａは、給電線により、成膜容器１２の天井面からマッチングボックス１６ｃを介して高周波電源１６ｄに接続されている。高周波電源１６ｄは、例えば１３．５６ＭＨｚの高周波電圧をプラズマ生成電極１６ａに供給する。
接地電極１６ｂは、プラズマ生成空間仕切り壁１７の面にプラズマ生成電極１６ａと対向するように設けられている。すなわち、プラズマ生成空間仕切り壁１７のプラズマ生成電極１６ａと対向する対向面は、接地電極１６ｂによって構成されている。
プラズマ生成電極１６ａに高周波電圧が印加されることにより、プラズマ生成電極１６ａと接地電極１６ｂとの間の空間に供給された反応性ガスを用いてプラズマＰが生成される。すなわち、プラズマ生成電極１６ａと接地電極１６ｂとの間の空間はプラズマ生成空間となる。

高周波電源１６ａに高周波電力を供給する給電線は、成膜容器１２の天井面に設けられた孔を通して成膜容器１２外のマッチングボックス１６ｃに接続される。このとき、孔は、絶縁体１６ｅでシールされる。また、プラズマ生成電極１６ａの外周には、石英板等を用いた絶縁体板１６ｆが設けられている。これにより、プラズマ生成空間はプラズマ生成電極１６ａの上方の空間から画されている。

本実施形態は、プラズマ生成電極１６ａと接地電極１６ｂとが互いに対向し、電極間でプラズマを生成する容量結合プラズマ方式を用いるが、これ以外に、誘導結合プラズマや公知のプラズマ生成方式を用いることができる。また、本実施形態では、プラズマから得られるラジカル（ラジカル原子あるいはラジカル分子）を用いて成膜するが、プラズマを用いなくてもよい。例えば、反応活性の高いガス、例えばオゾン、水あるいはアンモニアを用いることができる。フィルムＦの加熱温度を高くすることにより、反応活性を高めて、オゾン、水、アンモニア、窒素等を用いることができる。この場合、プラズマ生成ユニット１６を用いなくてもよい。

プラズマ生成空間を画する成膜容器１２の一方の側壁（図１中の右側の側壁）には、ガス供給孔が設けられている。このガス供給孔は、図１に示されるように、後述する反応性ガス源２０ａと接続したガス供給管と接続されている。このガス供給孔を通して反応性ガスがプラズマ生成空間内に供給される。すなわち、反応性ガスは、成膜容器１２の側壁から、プラズマ生成空間内に供給される。また、プラズマ生成空間を画する成膜容器１２の他方の側壁（図１中の左側の側壁）には、ガス排気孔が設けられている。このガス排気孔は、図１に示されるように、排気装置２２ａと接続された排気管と接続されている。

プラズマ生成空間仕切り壁１７は、板状の絶縁部材から構成されている。プラズマ生成空間仕切り壁１７は、フィルムＦの搬送経路の上方で、搬送経路とプラズマ生成電極１６ａとの間に設けられ、プラズマ生成電極１６ａと対向し、プラズマ生成電極１６ａとの間でプラズマ生成空間を形成する。プラズマ生成電極１６ａと対向するプラズマ生成空間仕切り壁１７の面は、接地電極１６ｂにより構成されている。プラズマ生成空間仕切り壁１７には、スリット状の貫通孔がフィルムＦの搬送方向に沿って間隔をあけて設けられている。この貫通孔は、フィルムＦの搬送方向と直交する方向に延びることが好ましい。この貫通孔には、プラズマの一部あるいはプラズマ中のイオンあるいはプラズマから生成されるラジカル原子あるいはラジカル分子が通過する。

プラズマ生成空間仕切り壁１７の下方には、隔壁部１８が設けられている。隔壁部１８は、成膜容器１２を横断するように設けられている。
隔壁部１８は、フィルムＦの搬送径路に対してジグザグ状に横切っている。すなわち、隔壁部１８は、プラズマ生成空間仕切り壁１７の下方に位置する成膜容器１２の内部空間の一部を、成膜用ガスの雰囲気を形成する成膜用ガス空間１８ａと、プラズマ生成空間仕切り壁１７に設けられた貫通孔を通して反応性ガスあるいは反応性ガスのラジカル（ラジカル分子またはラジカル原子）を含んだ反応生成ガス空間１８ｂと、に分離する。さらに、隔壁部１８は、基板の通過するスリット状の隙間を備え、成膜用ガス空間１８ａと反応生成ガス空間１８ｂとを基板の搬送径路に沿ってジグザグ状に区画する。したがって、フィルムＦは搬送径路に沿って搬送中、成膜用ガス空間１８ａと反応生成ガス空間１８ｂとを交互に通過する。成膜用ガスは、成膜用ガス源２０ｂに接続されたガス供給管を通して成膜用ガス空間１８ａに供給される。したがって、成膜用ガス空間１８ａは、成膜用ガスを含む。フィルムＦが、成膜用ガス空間１８ａと反応生成ガス空間１８ｂを通過することによって、フィルムＦ上に成膜用ガスの成膜成分が吸着される。この吸着された成膜成分と、反応性ガスあるいは反応性ガスのラジカルとが反応して薄膜が形成される。すなわち、成膜用ガスとして、フィルムＦに成膜成分が化学吸着するようなガスが選択されている。反応性ガスとして、成膜成分と反応するようなガスが選択される。フィルムＦは、成膜用ガス空間１８ａと反応生成ガス空間１８ｂとを交互に繰り返し通過するので、フィルムＦに形成される薄膜は徐々に厚さが厚くなっていく。成膜用ガス空間１８ａは、成膜用ガスの雰囲気をつくり、反応性ガス空間１８ｂでは、反応性ガスあるいは反応性ガスから得られるラジカル分子あるいはラジカル原子の雰囲気がつくられるので、フィルムＦの両面には薄膜が形成される。
図２に示すように隔壁部１８の両端、すなわち、隔壁部１８の搬送径路の両端部分は、ジグザグ形状ではなく、回転ローラ１４ａ，１４ｂの上方に位置して直線状に成膜容器１２の側壁に延びる。
本実施形態の好ましい形態として、フィルムＦの搬送経路上において、フィルムＦが反応生成ガス空間１８ｂを通過する領域の鉛直上方に、搬送径路に沿って間隔をあけて設けられるプラズマ生成空間仕切り壁１７の貫通孔が位置するように、ジグザグ形状の隔壁部１８が設けられている。これにより、反応性ガスあるいは反応性ガスのラジカルがフィルムＦに確実に供給される。したがって、この場合、隔壁部１８のジグザグ形状の周期と、プラズマ生成空間仕切り壁１７の間隔をあけて設けられる貫通孔の周期とが一致していることが好ましい。

プラズマ生成空間仕切り壁１７より下方の成膜容器１２の一方の側壁（図１の右側の側壁）には、ガス供給孔が設けられている。このガス供給孔には、パージガス源２０ｃと接続された図示されないガス供給管が接続されている。パージガスは、不要となった成膜用ガス、反応性ガス、ラジカル分子、ラジカル原子等を効率よく排気するために用いるガスである。

ガス供給ユニット２０は、反応性ガス源２０ａと、成膜用ガス源２０ｂと、パージガス源２０ｃと、不活性ガス源２０ｄと、とを主に有する。
反応性ガス源２０ａが供給する反応性ガスとして、例えば、Ｏ₂，Ｏ₃，Ｈ₂Ｏ，Ｎ₂Ｏ，Ｎ₂，ＮＨ₃等が用いられる。成膜用ガス源２０ｂが供給する成膜用ガスとして、例えばＴＭＡ（トリメチルアルミニウム）、ＴＥＭＡＺ（テトラエチルメチルアミノジルコニウム）、ＴＥＭＡＨｆ（テトラエチルメチルアミノハフニウム）、アミノシラン等を含む有機金属化合物ガスが用いられる。パージガス源２０ｃが供給するパージガスとして、窒素ガス、アルゴンガス、ネオンガス、ヘリウムガス等の不活性ガスが用いられる。不活性ガス源２０ｄが供給する不活性ガスとして、窒素ガス、アルゴンガス、ネオンガス、ヘリウムガス等の不活性ガスが用いられる。不活性ガスとは、反応性ガスと成膜用ガスに対して反応しないガスをいう。

（隔壁部１８の説明）
図３（ａ）は、図２に示す隔壁部１８を詳細に説明する図であり、（ｂ）は、隔壁部１８に設けられたスリット状の隙間５０に面する隔壁部１８の側壁１８ｃを説明する図である。図４（ａ），（ｂ）は、本実施形態の隔壁部の内部を説明する図である。

隔壁部１８は、フィルムＦの搬送径路に対してジグザグ状に形成されているので、フィルムＦが搬送径路に沿って搬送できるようにスリット状の隙間５０が複数設けられている。隙間５０は、フィルムＦを通過できる程度であればよく、フィルムＦと、隙間５０に面する側壁面１８ｃとの間の距離は例えば０．１〜５ｍｍである。
この隔壁部１８の隙間に面する側壁１８ｃには、図３（ｂ）に示すように、フィルムＦの搬送方向に直交する幅方向に延在するスリット状の不活性ガス供給口１８ｄが設けられていることが好ましい。不活性ガス供給口１８ｄは、フィルムＦが隔壁部１８を通過するとき、成膜用ガス空間１８ａと反応性ガス空間１８ｂを区画するためのガスバリアを形成するために不活性ガスを噴出する。

図３（ｂ）には、より好ましい形態として、不活性ガス供給口１８ｄを挟むように、フィルムＦの搬送方向と直交する幅方向に延在するスリット状の一対のガス排気口１８ｅを備える。ガス排気口１８ｅは、余分な不活性ガスを吸引して成膜容器１２外に排気する。
図４（ａ）に示されるように、隔壁部１８の内部は、３層構造の空間を有しており、各層の空間は不活性ガス供給口１８ｄ及びガス排気口１８ｅを開口端とするように構成されている。

隔壁部１８は、図４（ａ）に示すように、不活性ガス供給口１８ｄを開口端とする不活性ガス流路の空間１８ｆを備え、不活性ガスは、フィルムＦの搬送方向と直交する幅方向の両側から不活性ガス流路の空間１８ｆに供給されることが、装置構成を実現する上で好ましい。空間１８ｆには、図３（ａ）に示されるように、不活性ガス源２０ｄと接続された不活性ガス供給管６２ａ，６８ａを介して隔壁部１８の幅方向の両側から不活性ガスが供給される。

さらに、隔壁部１８は、図４（ａ）に示すように、一対のガス排気口１８ｅを開口端とする一対の排気流路の空間１８ｇを備え、図４（ｂ）に示されるように、一対の排気流路の空間１８ｇにおいて、幅方向に向けて不活性ガスが流れることが好ましい。一対の排気流路の空間１８ｇにおいて不活性ガスは、ガス管６０ａ，６０ｂ，６４ａ，６４ｂ，６６ａ，６６ｂ，７０ａ，７０ｂを介して互いに異なる方向に流れることが好ましい。ガス管６０ａ，６４ａ，６６ａ，７０ａは、不活性ガス源２０ｄと接続されており、不活性ガスを空間１８ｇに供給する。一方、ガス管６０ｂ，６４ｂ，６６ｂ，７０ｂは排気装置２２ｂと接続されており、不活性ガスを吸引する。このように、不活性ガスを空間１８ｇで常時流しつつ、ガス排気口１８ｅから不活性ガスを吸引する。ガス吸気口１８ｅは、不要な不活性ガスの他に、不要な成膜用ガスあるいは反応生成ガスを吸引してもよい。

フィルムＦは、成膜用ガスの成膜成分の吸着あるいは反応性ガスによる反応に要する時間は、例えば１ｍ秒〜１０秒であればよく、フィルムＦの搬送速度と成膜用ガス空間１８ａ及び反応性ガス空間１８ｂを横切る距離は、吸着に要する時間及び反応に要する時間に応じて適宜選択することができる。また、フィルムＦが１つの成膜用ガス空間１８ａと１つの反応性ガス空間１８ｂを通過することを１サイクルとしたき、フィルムＦが搬送ローラ１４ａ，１４ｂ間を搬送される間に１０〜３００サイクルの通過をすることが好ましい。

以上のように、隔壁部１８は、成膜容器１２の内部空間の一部を、成膜用ガス空間１８ａと、反応性ガス空間１８ｂとに分離し、かつ、フィルムＦを搬送するとき、フィルムＦが成膜用ガス空間１８ａと反応性ガス空間１８ｂとを交互に通過するようにフィルムＦの通過するスリット状の隙間５０を備え、成膜用ガス空間１８ａと反応性ガス空間１８ｂとをフィルムＦの搬送径路に沿ってジグザグ状に区画する。このため、フィルムＦは、従来のように、複数のローラを用いてフィルムを曲げながら成膜することはないので、膜質が良好な薄膜を形成することができる。しかも、フィルムＦは、成膜用ガス空間１８ａと反応性ガス空間１８ｂとを交互に繰り返し移動するので、薄膜を効率よく形成することができる。

隔壁部１８は、フィルムＦが隔壁部１８を通過するとき、ガスバリアを形成するために不活性ガスを噴出するスリット状の不活性ガス供給口１８ｄを、隙間５０に面する隔壁部１８の側壁１８ｃに備える。このため、成膜用ガス空間１８ａと反応性ガス空間１８ｂとを確実に区画することができる。

隔壁部１８は、不活性ガス供給口１８ｄを開口端とする不活性ガス流路の空間１８ｆを備え、不活性ガスは、フィルムＦの搬送方向と直交する幅方向の両側から不活性ガス流路の空間１８ｆに供給される。このため、片側から不活性ガスを供給する場合に比べて、スリット状の不活性ガス供給口１８ｄから均一なガス量を噴出することができる。

隔壁部１８の側壁面には、不活性ガス供給口１８ｄを挟むように、幅方向に延在するスリット状の一対のガス排気口１８ｅを備える。このため、不活性ガス供給口１８ｄから噴出し不要となった不活性ガスをガス排気口１８ｅは確実に回収することができる。
特に、隔壁部１８は、一対のガス排気口１８ｅを開口端とする一対の排気流路の空間１８ｇを備え、空間１８ｇにおいて、フィルムＦの搬送方向と直交する幅方向に向けて不活性ガスが流れる。このため、不活性ガスの吸引排気を均一かつ安定して行うことができる。
さらに、一対の排気流路の空間１８ｇにおいて、図４（ｂ）に示すように、不活性ガスが互いに異なる方向に流れる。このため、排気管を隔壁部１８の幅方向の両側から効率よく配管することができ、コンパクトな装置構成とすることができる。

また、回転ローラ１４ａ，１４ｂは、互いに異なる方向に回転することができ、フィルムＦの搬送方向を自在に選択できるので、フィルムＦの搬送方向を逐次切り替えることができる。このため、フィルムＦは、フィルムＦに形成される膜の厚さが所望の厚さになるまで、成膜用ガス空間１８ａ及び反応性ガス空間１８ｂを交互に繰り返し移動し、しかも何度もフィルムＦを往復させて移動させることができる。このため、効率よくフィルムＦの成膜を行うことができる。

以上、本発明の成膜装置及び成膜方法について詳細に説明したが、本発明は上記実施形態および例に限定されず、本発明の主旨を逸脱しない範囲において、種々の改良や変更をしてもよいのはもちろんである。

１０ 成膜装置
１２ 成膜容器
１４ 搬送機構
１４ａ，１４ｂ 回転ローラ
１６ プラズマ生成ユニット
１６ａ プラズマ生成電極
１６ｂ 接地電極
１６ｃ マッチングボックス
１６ｄ 高周波電源
１７ 空間仕切り壁
１８ 隔壁部
１８ａ 成膜用ガス空間
１８ｂ 反応性ガス空間
１８ｃ 側壁面
１８ｄ 不活性ガス供給口
１８ｅ ガス排気口
１８ｆ、１８ｇ 空間
２０ ガス供給ユニット
２０ａ 反応性ガス源
２０ｂ 成膜用ガス源
２０ｃ パージガス源
２０ｄ 不活性ガス源
２２ 排気ユニット
２２ａ，２２ｂ 排気装置
２４ 加熱ヒータ
５０ 隙間
６０ａ，６０ｂ，６４ａ，６４ｂ，６６ａ，６６ｂ，７０ａ，７０ｂ ガス管

Claims (9)

1. 成膜用ガスと反応性ガスを用いて原子層単位で薄膜を形成する成膜装置であって、
   成膜容器と、
   前記成膜容器内で成膜用の基板を直線状に搬送する搬送機構と、
   前記成膜容器の内部空間の一部を、成膜用ガスを含む第１ガス空間と、反応性ガスあるいは前記反応性ガスのラジカルを含む第２ガス空間とに分離し、かつ、前記基板を搬送するとき、前記基板が前記第１ガス空間と前記第２ガス空間とを交互に通過するように前記基板の通過するスリット状の隙間を複数備え、前記第１ガス空間と前記第２ガス空間とを前記基板の搬送径路に沿ってジグザグ状に区画する隔壁部と、を有することを特徴とする成膜装置。
2. 前記隔壁部は、前記基板が前記隔壁部を通過するとき、前記第１ガス空間と前記第２ガス空間を区画するためのガスバリアを形成するために不活性ガスを噴出する、前記基板の搬送方向に直交する幅方向に延在するスリット状の不活性ガス供給口を、前記隙間に面する前記隔壁部の側壁に備える、請求項１に記載の成膜装置。
3. 前記隔壁部は、前記不活性ガス供給口を開口端とする不活性ガス流路の空間を備え、前記不活性ガスは、前記幅方向の両側から前記不活性ガス流路の空間に供給される、請求項２に記載の成膜装置。
4. 前記隔壁部の前記側壁には、前記不活性ガス供給口を挟むように、前記幅方向に延在するスリット状の一対のガス排気口を備える、請求項２または３に記載の成膜装置。
5. 前記隔壁部は、前記一対のガス排気口を開口端とする一対の排気流路の空間を備え、
   前記一対の排気流路の空間において、前記幅方向に向けて不活性ガスが流れる、請求項４に記載の成膜装置。
6. 前記一対の排気流路の空間において前記不活性ガスは、互いに異なる方向に流れる、請求項５に記載の成膜装置。
7. 前記搬送機構は、一対の回転ローラを含み、
   前記基板は、長尺状のフレキシブルなフィルムであって、
   前記フィルムは、前記回転ローラの一方に巻き回された状態から前記回転ローラの他方に巻き取られる、請求項１〜６のいずれか１項に記載の成膜装置。
8. 前記回転ローラは、互いに異なる方向に回転することができ、
   前記フィルムの前記搬送方向は、異なる２方向に自在に選択される、請求項７に記載の成膜装置。
9. 請求項１〜８のいずれか１項に記載の成膜装置を用いて行う成膜方法であって、
   前記基板は、ロールに巻かれたフィルムであり、
   成膜時、前記フィルムを前記ロールから引き出して前記フィルムの成膜のために前記フィルムを搬送した後、搬送中成膜されたフィルムを巻き回して成膜処理ロールにする第１ステップと、
   前記フィルムの膜厚を厚くするために、前記成膜処理ロールから前記フィルムを再度引き出して搬送し、搬送中成膜されたフィルムを巻き取って新たな成膜処理ロールにする第２ステップと、を含み、
   前記第２ステップを繰り返すことにより、形成された膜の膜厚を目標の厚さにする、ことを特徴とする成膜方法。

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