JP2017218611A - Film deposition apparatus, and film deposition method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、フレキシブル基材上に薄膜を形成する成膜装置および成膜方法に関する。より詳しくは、本発明は、フレキシブル基材を断続的または連続的に搬送しながら、そのフレキシブル基材上に薄膜を形成する成膜装置であって、気相による堆積(デポジション)を利用した成膜装置および成膜方法に関し、特に、原子層堆積法を用いた成膜装置および成膜方法に関する。 The present invention relates to a film forming apparatus and a film forming method for forming a thin film on a flexible substrate. More specifically, the present invention is a film forming apparatus for forming a thin film on a flexible base material while intermittently or continuously transporting the flexible base material, and uses deposition (deposition) by a gas phase. More particularly, the present invention relates to a film forming apparatus and a film forming method using an atomic layer deposition method.
原子層堆積法(ALD:Atomic Layer Deposition)は、前駆体(またはプリカーサーとも言う。)と呼ばれる活性に富んだガスと反応性ガスを交互に用い、基材表面におけるこれらのガスの吸着と、続く化学反応とによって、原子レベルで1層ずつ薄膜(原子層)を形成する成膜方法である。 Atomic Layer Deposition (ALD) uses alternating active and reactive gases called precursors (also called precursors), followed by the adsorption of these gases on the substrate surface This is a film forming method in which a thin film (atomic layer) is formed layer by layer at the atomic level by a chemical reaction.
具体的には、表面吸着において、基材表面がある種のガスで覆われると、それ以上そのガスの吸着が生じない自己制限(self−limiting)効果を利用し、基材表面が前駆体を1層吸着したところで未反応の前駆体を排気する。続いて、反応性ガスを導入して、先の前駆体を酸化または還元し、所望の組成を有する薄膜を1層形成した後、反応性ガスを排気する。これを1サイクルとし、このサイクルを複数回繰り返すことにより、1サイクルで1層ずつ、薄膜を成長させていく。従って、ALDでは、薄膜が二次元的に成長する。また、ALDは、従来の蒸着法やスパッタ法等と比較した場合はもちろんのこと、一般的な化学的気相成長法(CVD:Chemical Vapor Deposition)等と比較しても、成膜欠陥が少ない。このようなことから、ALDは、様々な分野への応用が期待されている。 Specifically, in the surface adsorption, when the substrate surface is covered with a certain type of gas, the substrate surface uses a self-limiting effect that does not cause any further adsorption of the gas. When one layer is adsorbed, the unreacted precursor is exhausted. Subsequently, a reactive gas is introduced to oxidize or reduce the precursor, form a thin film having a desired composition, and then the reactive gas is exhausted. By setting this as one cycle and repeating this cycle a plurality of times, the thin film is grown one layer at a time. Therefore, in ALD, a thin film grows two-dimensionally. In addition, ALD has fewer film-forming defects as compared with conventional chemical vapor deposition (CVD) as well as conventional vapor deposition and sputtering. . For these reasons, ALD is expected to be applied to various fields.
ALDでは、反応性ガスを分解し、基材に吸着している前駆体と反応させる工程において、反応を活性化させるためにプラズマを用いる方法がある。この方法は、プラズマ活性化ALD(PEALD:Plasma Enhanced ALD)、または単にプラズマALDと呼ばれる。 In ALD, there is a method of using plasma in order to activate the reaction in the step of decomposing the reactive gas and reacting with the precursor adsorbed on the substrate. This method is called Plasma Activated ALD (PEALD: Plasma Enhanced ALD), or simply Plasma ALD.
フレシキブル基材に対する成膜方法としては、ロールからフレシキブル基材を巻き出し、搬送しながら成膜を行い、別のロールにフレシキブル基材を巻き取る、いわゆるロールツーロールによるウェブコーティング方式が挙げられる。また、フレシキブル基材のみならず、成膜対象となる基材を連続搬送可能なフレキシブルなシートまたは一部がフレシキブルなトレイに載せて、搬送しながら連続成膜する方式も、ウェブコーティング方式に含まれる。 As a film forming method for the flexible base material, there is a web coating method by a so-called roll-to-roll method in which the flexible base material is unwound from a roll, the film is formed while being conveyed, and the flexible base material is wound on another roll. The web coating method includes not only flexible substrates but also a flexible film that allows continuous conveyance of the substrate to be deposited, or a method in which a portion of the substrate is placed on a flexible tray and conveyed continuously. It is.
ALDに関する課題としては、特殊な材料を用いる点や、そのコスト等が挙げられる。これらの中でも最大の課題は、ALDは1サイクルで、原子レベルで1層ずつ薄膜を形成する方法であるため、蒸着やスパッタ等の成膜法と比較しても5倍〜10倍ほど成膜速度が遅いことである。 A problem related to ALD includes the use of a special material and its cost. Among these, the biggest problem is that ALD is a method of forming a thin film layer by layer at the atomic level in one cycle. Therefore, film formation is about 5 to 10 times more than film formation methods such as vapor deposition and sputtering. The speed is slow.
このような課題を解決するために、1つの成膜室で前駆体の供給と排気を繰り返す従来の方法(これを時間分割型という)ではなく、成膜室をいくつかのゾーンに分割し、それぞれのゾーンに単一の前駆体またはパージガスを供給して、それぞれのゾーン間を基材が行き来する成膜法(これを空間分割型と言う。)が提案されている(例えば、特許文献1参照)。この空間分割型ALD成膜法により、成膜速度が向上した。 In order to solve such a problem, rather than the conventional method of repeating the supply and exhaust of the precursor in one film forming chamber (this is called a time division type), the film forming chamber is divided into several zones, There has been proposed a film forming method (referred to as a space division type) in which a single precursor or purge gas is supplied to each zone, and a substrate moves back and forth between the zones (for example, Patent Document 1). reference). By this space division type ALD film forming method, the film forming speed was improved.
さらに、ロールツーロール方式によるフレキシブル基材に対する成膜において、1ALDサイクルまたは数ALDサイクル毎に材料を交互に変更して、混合金属酸化物を成膜する方法も提案されている(例えば、特許文献2参照)。 Further, in film formation on a flexible substrate by a roll-to-roll method, a method of forming a mixed metal oxide film by alternately changing the material every one ALD cycle or several ALD cycles has been proposed (for example, Patent Documents). 2).
特許文献2に記載されている方法は、フレキシブル基材に対するALD成膜において、成膜速度の向上が期待できる。しかしながら、フレキシブル基材に吸着した前駆体をプラズマ下で反応性ガスと反応させる際、例えば、前駆体が2種であり、単一の電極を用いる場合には、各々の前駆体を反応性ガスと反応させるのに充分なプラズマ投入電力のうち、高い方を採用することになる。これにより、一方の前駆体との反応においては充分なプラズマ投入電力が確保できるが、他方の前駆体との反応においては、過剰なプラズマ投入電力となる。過剰なプラズマ投入電力は、電力の無駄に繋がるばかりでなく、所望の膜質が得られなくなる等、成膜工程の本質に影響を及ぼす。 The method described in Patent Document 2 can be expected to improve the film formation rate in ALD film formation on a flexible substrate. However, when the precursor adsorbed on the flexible base material is reacted with the reactive gas under plasma, for example, when there are two types of precursors and a single electrode is used, each precursor is changed to the reactive gas. The higher one of the plasma input power sufficient to cause the reaction is adopted. Thereby, a sufficient plasma input power can be secured in the reaction with one precursor, but an excessive plasma input power is obtained in the reaction with the other precursor. Excessive plasma input power not only leads to waste of power but also affects the essence of the film forming process, such as failure to obtain a desired film quality.
また、成膜装置の小型化という課題もある。
図6は、従来の成膜装置を構成する成膜室内の構成を示す概略断面図である。図6に示す成膜装置100を小型化するには、成膜室110内に設けられたローラー121,122の直径を小さくして、隣り合うローラー121,122同士の距離(間隔)を小さくする必要がある。しかし、電極123と基材200との距離が充分にとれないと、電極123から安定な放電ができない。また、電極−基材間距離は、所望の膜質に応じて決まる最適な値が存在するため、極端に距離を小さくすることもできない。一方、電極123は冷却が必要なことから、電極123を2つ背中合わせ(成膜室110の横幅方向)に近接して2つ設置すると、成膜室110全体の横幅が大きくなる。その結果、成膜装置100も大型化してしまう。また、電極123を2つ縦方向(成膜室110の高さ方向)に並べると、成膜室110の横幅は小さくなるものの、成膜装置100は高さ方向に大きい構造となり、結局、大型化してしまう。
There is also a problem of downsizing the film forming apparatus.
FIG. 6 is a schematic cross-sectional view showing a configuration of a film forming chamber constituting a conventional film forming apparatus. In order to reduce the size of the
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、装置全体を小型化可能とし、また消費電力を低減し、生産性を向上することが可能な成膜装置および成膜方法を提供する。 The present invention has been made in view of the above problems, and provides a film forming apparatus and a film forming method capable of reducing the size of the entire apparatus, reducing power consumption, and improving productivity.
上記課題を解決するため、本発明の一態様に係る成膜装置は、金属または硅素を含有する第一のガスが導入される第一のゾーンと、第二のガスが導入される第二のゾーンと、金属または硅素を含有する第三のガスが導入される第三のゾーンと、前記第一のゾーン、前記第二のゾーンおよび前記第三のゾーンを隔て、フレキシブル基材が通る開口部を有する隔壁と、前記フレキシブル基材を、第一の進行方向または前記第一の進行方向と反対方向の第二の進行方向に移動させることによって、前記フレキシブル基材を、前記第一のゾーン、前記第二のゾーンおよび前記第三のゾーンを、この順またはこの順とは逆順に複数回通過させることで、原子層堆積法により、前記フレキシブル基材の成膜面に1原子層を形成する1サイクルの原子層堆積サイクルが複数回行われる成膜搬送路と、前記第二ゾーンに配置されたプラズマ活性化のための第一の電極および第二の電極と、を少なくとも有する成膜室を備え、前記第一の電極は、第一のプラズマ活性化機構に接続され、前記第一の電極の放電面は、前記フレキシブル基材が前記第二のゾーンを前記第一の進行方向で通過する時に、前記フレキシブル基材の成膜面へ相対しており、前記第二の電極は、第二のプラズマ活性化機構に接続され、前記第二の電極の放電面は、前記フレキシブル基材が前記第二のゾーンを前記第二の進行方向で通過する時に、前記フレキシブル基材の成膜面へ相対しており、前記第一のプラズマ活性化機構と前記第二のプラズマ活性化機構は、それぞれ独立に制御可能であることを特徴とする。 In order to solve the above problems, a film formation apparatus according to one embodiment of the present invention includes a first zone into which a first gas containing metal or silicon is introduced and a second zone into which a second gas is introduced. An opening through which the flexible substrate passes through the zone, a third zone into which a third gas containing metal or silicon is introduced, and the first zone, the second zone, and the third zone And moving the flexible substrate in the first traveling direction or the second traveling direction opposite to the first traveling direction, thereby moving the flexible substrate into the first zone, By passing the second zone and the third zone a plurality of times in this order or in the reverse order, a single atomic layer is formed on the film-forming surface of the flexible substrate by an atomic layer deposition method. 1 cycle atomic layer deposition A film formation chamber having at least a film formation conveyance path where a plurality of cycles are performed, and a first electrode and a second electrode for plasma activation arranged in the second zone, The electrode is connected to a first plasma activation mechanism, and a discharge surface of the first electrode is formed on the flexible substrate when the flexible substrate passes through the second zone in the first traveling direction. The second electrode is connected to a second plasma activation mechanism, and the discharge surface of the second electrode is connected to the second zone by the flexible substrate. The first plasma activation mechanism and the second plasma activation mechanism can be independently controlled when they pass in the second traveling direction and are opposed to the film-forming surface of the flexible substrate. It is characterized by that.
上記本発明の一態様に係る成膜装置において、前記第一のプラズマ活性化機構および前記第二のプラズマ活性化機構は、プラズマ生成のための主たる電源として、直流電源を含んでもよい。 In the film forming apparatus according to one embodiment of the present invention, the first plasma activation mechanism and the second plasma activation mechanism may include a direct current power source as a main power source for plasma generation.
上記本発明の一態様に係る成膜装置において、前記第一の電極と前記第二の電極は、絶縁体を介して互いに貼り合わされ、一体化されていてもよい。 In the film formation apparatus according to one embodiment of the present invention, the first electrode and the second electrode may be bonded to each other with an insulator interposed therebetween.
上記本発明の一態様に係る成膜装置において、前記絶縁体は、前記第一の電極および前記第二の電極を冷却するための冷媒を、前記第一の電極と前記第二の電極の間に封止する構造を有していてもよい。 In the film formation apparatus according to one embodiment of the present invention, the insulator includes a coolant for cooling the first electrode and the second electrode, between the first electrode and the second electrode. It may have a structure for sealing.
本発明の一態様に係る成膜方法は、上記本発明の一態様に係る成膜装置を用い、前記第一のプラズマ活性化機構と前記第二のプラズマ活性化機構を、それぞれ独立に制御して、前記フレキシブル基材の主たる成膜面上に薄膜を形成することを特徴とする。 A film formation method according to one embodiment of the present invention uses the film formation apparatus according to one embodiment of the present invention, and controls the first plasma activation mechanism and the second plasma activation mechanism independently. Then, a thin film is formed on the main film-forming surface of the flexible substrate.
本発明によれば、装置全体を小型化可能とし、また消費電力を低減し、生産性を向上することが可能な成膜装置および成膜方法を提供することができる。 According to the present invention, it is possible to provide a film forming apparatus and a film forming method capable of downsizing the entire apparatus, reducing power consumption, and improving productivity.
以下、図面を参照して本発明を適用した実施形態について詳細に説明する。なお、以下の説明で用いる図面は、本発明の実施形態の構成を説明するためのものであり、図示される各部の大きさや厚さや寸法等は、実際の成膜装置の寸法関係とは異なる場合がある。また、本発明の実施形態は、以下に記載する実施形態に限定されるものではなく、当業者の知識に基づいて設計の変更などの変形を加えることも可能であり、そのような変形が加えられた実施形態も本発明の実施形態の範囲に含まれる。 Embodiments to which the present invention is applied will be described below in detail with reference to the drawings. Note that the drawings used in the following description are for explaining the configuration of the embodiment of the present invention, and the size, thickness, dimensions, and the like of each part shown in the drawings are different from the dimensional relationship of an actual film forming apparatus. There is a case. In addition, embodiments of the present invention are not limited to the embodiments described below, and modifications such as design changes can be made based on the knowledge of those skilled in the art. The described embodiments are also included in the scope of the embodiments of the present invention.
[成膜装置]
図1は、本発明の実施形態に係る成膜装置を構成する成膜室内の構成を示す概略断面図である。図2は、図1のA−A線に沿う断面図であり、成膜室内の側面視の構成を示す図である。図3は、本発明の実施形態に係る成膜装置を構成するプラズマ電極の一例を示す斜視図である。図4は、本発明の実施形態に係る成膜装置を構成するプラズマ電極の他の例を示す概略図であり、(a)は平面図、(b)は(a)のB−B線に沿う断面図である。図5は、本発明の実施形態に係る成膜装置を構成するプラズマ電極の他の例を示す概略図であり、(a)は平面図、(b)は(a)のC−C線に沿う断面図である。
図1および図2に示す成膜装置1は、原子層堆積法(ALD)を用いて、フレキシブル基材50上に薄膜を形成する空間分割型のALD成膜装置である。
図1および図2では、成膜室10のみを示している。図1および図2では、通常、成膜装置として必要な基材を巻き出したり、巻き取ったりする機構を省略する。また、図1および図2では、真空ポンプやローラーの駆動装置等、実施の当事者であれば容易に想定できる構成も省略する。すなわち、図1および図2では、本発明を説明および実施するに当たって必要な情報のみを簡潔に示している。
[Film deposition system]
FIG. 1 is a schematic cross-sectional view showing a configuration of a film forming chamber constituting a film forming apparatus according to an embodiment of the present invention. FIG. 2 is a cross-sectional view taken along the line AA in FIG. 1, and shows a side view configuration in the film forming chamber. FIG. 3 is a perspective view showing an example of a plasma electrode constituting the film forming apparatus according to the embodiment of the present invention. 4A and 4B are schematic views showing another example of the plasma electrode constituting the film forming apparatus according to the embodiment of the present invention, where FIG. 4A is a plan view, and FIG. 4B is a BB line in FIG. It is sectional drawing which follows. FIG. 5 is a schematic view showing another example of the plasma electrode constituting the film forming apparatus according to the embodiment of the present invention, where (a) is a plan view and (b) is a CC line of (a). It is sectional drawing which follows.
A film forming apparatus 1 shown in FIGS. 1 and 2 is a space division type ALD film forming apparatus that forms a thin film on a
1 and 2 show only the
本実施形態に係る成膜装置1は、図1に示すように、成膜室10の内部が5つのゾーン(第一のゾーン11、第二のゾーン12、第三のゾーン13、第四のゾーン14、第五のゾーン15)に分割され、それぞれのゾーンに単一の前駆体またはパージガスを供給して、それぞれのゾーン間にフレキシブル基板50を往来させて、目的の堆積物を生成するタイプの空間分割型ALD成膜装置である。
As shown in FIG. 1, the film forming apparatus 1 according to this embodiment includes five zones (
成膜室10は、それぞれ矩形状に形成された上壁10a、下壁10b、側壁(図1において紙面右側)10cおよび側壁(図1において紙面左側)10dを備え、これらの壁で囲まれた直方体状の内部空間を形成している。
The
成膜室10は、金属または硅素を含有する第一のガス(第一の前駆体)が導入され、第1真空気室を形成する第一のゾーン11と、第二のガスが導入され、第2真空気室を形成する第二のゾーン12と、金属または硅素を含有する第三のガス(第二の前駆体)が導入され、第3真空気室を形成する第三のゾーン13と、パージガスが導入され、第4真空気室を形成する第四のゾーン14と、パージガスが導入され、第5真空気室を形成する第五のゾーン15と、を有する。第三のゾーン13と、第五のゾーン15と、第二のゾーン12と、第四のゾーン14と、第一のゾーン11とは、成膜室10の高さ方向(図1および図2において紙面の上下方向)において、下壁10b側から上壁10a側に向かってこの順に設けられている。
In the
成膜室10内には、Z方向(図1および図2において紙面の上下方向)において4箇所に、XY面(図1および図2において紙面の左右方向の面)に沿う面をなす隔壁21,22,23,24が設けられている。
第一の隔壁21は、第一のゾーン11と第四のゾーン14とを区画して、これらのゾーンを隔てるとともに、フレキシブル基板50が通る開口部21aを有する。
第二の隔壁22は、第四のゾーン14と第二のゾーン12とを区画して、これらのゾーンを隔てるとともに、フレキシブル基板50が通る開口部22aを有する。
第三の隔壁23は、第二のゾーン12と第五のゾーン15とを区画して、これらのゾーンを隔てるとともに、フレキシブル基板50が通る開口部23aを有する。
第四の隔壁24は、第五のゾーン15と第三のゾーン13とを区画して、これらのゾーンを隔てるとともに、フレキシブル基板50が通る開口部24aを有する。
In the
The
The
The
The
成膜装置1は、巻出し室(図示略)に設置されたフレキシブル基材50を巻き出す巻出しロール(図示略)と、巻き取り室(図示略)に設置された成膜後のフレキシブル基材60を巻き取る巻き取りロール(図示略)と、成膜室10内に設置され、巻き出しロールから巻き取りロールまでの間で、フレキシブル基材50(60)を搬送するガイドローラー31,32と、を備える。
The film forming apparatus 1 includes an unwinding roll (not shown) for unwinding the
成膜装置1は、フレキシブル基材50の表面(成膜面)50aに連続的に原子層堆積を行うために、ガイドローラー31,32により、フレキシブル基材50を、第一のゾーン11、第四のゾーン14、第二のゾーン12、第五のゾーン15および第三のゾーン13の順(第一の進行方向の順)に通過させることで、フレキシブル基材50の表面50aに1つの原子層が堆積される。また、成膜装置1は、フレキシブル基材50の表面(成膜面)50aに連続的に原子層堆積を行うために、ガイドローラー31,32により、フレキシブル基材50を、第三のゾーン13、第五のゾーン15、第二のゾーン12、第四のゾーン14および第一のゾーン11の順(第二の進行方向の順)に通過させることで、フレキシブル基材50の表面50aに1つの原子層が堆積される。
成膜装置1は、フレキシブル基材50の表面50aに連続的に原子層を堆積させ、所望の膜厚を得るために必要なサイクル数で、フレキシブル基材50の表面50aに原子層を堆積するために、ガイドローラー31,32がフレキシブル基材50を上述したゾーンを通過させる回数が所定回数となるように、ガイドローラー31,32によるゾーン通過回数が設計される。
In order to perform atomic layer deposition continuously on the surface (film formation surface) 50 a of the
The film forming apparatus 1 continuously deposits atomic layers on the
フレキシブル基材50を、第一の進行方向で成膜室10内を搬送させる場合、フレキシブル基材50は、第一のゾーン11、第一の隔壁21の開口部21a、第四のゾーン14、第二の隔壁22の開口部22a、第二のゾーン12、第三の隔壁23の開口部23a、第五のゾーン15、第四の隔壁24の開口部24aおよび第三のゾーン13からなる成膜搬送路Pを通過する。また、フレキシブル基材50を、第二の進行方向で成膜室10内を搬送させる場合、フレキシブル基材50は、第三のゾーン13、第四の隔壁24の開口部24a、第五のゾーン15、第三の隔壁23の開口部23a、第二のゾーン12、第二の隔壁22の開口部22a、第四のゾーン14、第一の隔壁21の開口部21aおよび第一のゾーン11からなる成膜搬送路Pを通過する。
When the
第一のゾーン11には、その内部に第一のガス(第一の前駆体)を導入する導入口(図示略)と、その内部から第一のガス(第一の前駆体)を排気する排気口(図示略)とが設けられている。これらの導入口および排気口は、第一のゾーン11内に複数設けられていてもよい。
第一のゾーン11に導入される金属または硅素を含有する第一のガス(第一の前駆体)は、目的の堆積材料に合せて適宜選択される。例えば、フレキシブル基板50に堆積される材料(目的の堆積材料)が酸化アルミニウムの場合、第一の前駆体としては、トリメチルアルミニウム等が用いられる。
Into the
The first gas (first precursor) containing metal or silicon introduced into the
第三のゾーン13には、その内部に第三のガス(第二の前駆体)を導入する導入口(図示略)と、その内部から第三のガス(第二の前駆体)を排気する排気口(図示略)とが設けられている。これらの導入口および排気口は、第三のゾーン13内に複数設けられていてもよい。
第三のゾーン13に導入される金属または硅素を含有する第三のガス(第二の前駆体)は、目的の堆積材料に合せて適宜選択される。第二の前駆体は、第一の前駆体と同一の前駆体であってもよいし、異なる前駆体であってもよい。第二の前駆体として、第一の前駆体と同一の前駆体を用いる場合、所望の膜質を得るため等の理由により、後述する異なるプラズマ条件を用いる場合に本実施形態の効果が発揮される。第二の前駆体としては、例えば、四塩化チタン(TiCl4)が用いられる。
The
The third gas (second precursor) containing metal or silicon introduced into the
第二のゾーン12には、その内部に第二のガスを導入する導入口(図示略)と、その内部から第二のガスを排気する排気口(図示略)とが設けられている。これらの導入口および排気口は、第二のゾーン12内に複数設けられていてもよい。
第二のゾーン12に導入される第二のガスは、フレキシブル基板50の表面50aに吸着した、第一の前駆体または第二の前駆体からなる前駆体層と反応する反応性ガスである。この反応性ガスは、目的の堆積材料に合せて適宜選択される。例えば、目的の堆積材料が酸化アルミニウムの場合、反応性ガスとしては、水、オゾン、過酸化水素、原子状酸素等が用いられる。これらの反応性ガスは、第二のゾーン12内に配置されたプラズマ電極41によって活性化され、第一のゾーン11にてフレキシブル基板50の表面50aに吸着した第一の前駆体からなる前駆体層、または第三のゾーン13にてフレキシブル基板50の表面50aに吸着した第二の前駆体からなる前駆体層と反応する。これにより、フレキシブル基板50の表面50aに目的の堆積材料からなる原子層が1層形成される。
The
The second gas introduced into the
第四のゾーン14には、その内部にパージガスを導入する導入口(図示略)と、その内部からパージガスを排気する排気口(図示略)とが設けられている。これらの導入口および排気口は、第四のゾーン14内に複数設けられていてもよい。
第五のゾーン15には、その内部にパージガスを導入する導入口(図示略)と、その内部からパージガスを排気する排気口(図示略)とが設けられている。これらの導入口および排気口は、第五のゾーン15内に複数設けられていてもよい。
第四のゾーン14および第五のゾーン15に導入されるパージガスとしては、不活性ガスが用いられる。不活性ガスとしては、ヘリウム、アルゴン、窒素、二酸化炭素等から適宜選択されたガスが用いられる。
The
The
An inert gas is used as the purge gas introduced into the
第一のゾーン11に導入された第一の前駆体、および第三のゾーン13に導入された第二の前駆体は、それぞれのゾーンに設けられた排気口を通じて、真空ポンプ(図示略)によって排気される。これにより、第一のゾーン11内の圧力が、所定の範囲に保たれている。
第二のゾーン12に導入された反応性ガスは、第二のゾーン12に設けられた排気口を通じて、真空ポンプ(図示略)によって排気される。これにより、第二のゾーン12内の圧力が、所定の範囲に保たれている。
The first precursor introduced into the
The reactive gas introduced into the
第四のゾーン14に導入されたパージガスは、第四のゾーン14に設けられた排気口を通じて、真空ポンプ(図示略)によって排気される。これにより、第四のゾーン14内の圧力が、第一のゾーン11内の圧力および第二のゾーン12内の圧力より高く保たれている。このため、第一のゾーン11に導入される第一の前駆体、および第二のゾーン12に導入される反応性ガスは、第四のゾーン14に拡散し難い条件下に維持されている。
同様に、第五のゾーン15に導入されたパージガスは、第五のゾーン15に設けられた排気口を通じて、真空ポンプ(図示略)によって排気される。これにより、第五のゾーン15内の圧力が、第二のゾーン12内の圧力および第三のゾーン13内の圧力より高く保たれている。このため、第三のゾーン13に導入される第二の前駆体、および第二のゾーン12に導入される反応性ガスは、第五のゾーン15に拡散し難い条件下に維持されている。
そのため、第四のゾーン14および第五のゾーン15には、別途、パージガスとして、例えば、ヘリウム、アルゴン、窒素、二酸化炭素等の不活性なガスを導入してもよい。
The purge gas introduced into the
Similarly, the purge gas introduced into the
Therefore, an inert gas such as helium, argon, nitrogen, carbon dioxide, or the like may be separately introduced into the
第二のゾーン12内に配置されたプラズマ電極41は、第一の電極42と第二の電極43から構成される。第一の電極42と第二の電極43は、X方向(図1において紙面の左右方向)に積層されて(貼り合わされて)いてもよく、X方向(図1において紙面の左右方向)に、間隔を置いて並列に配置されていてもよい。このとき、第一の電極42と第二の電極43は互いに接することなく配置されている。
The
第一の電極42は、その放電面42aが、フレキシブル基板50が第二のゾーン12を上記の第一の進行方向で通過する時に、フレキシブル基板50の成膜面50aへ相対するように配置されている。
第二の電極43は、その放電面43aが、フレキシブル基板50が第二のゾーン12を上記の第二の進行方向で通過する時に、フレキシブル基板50の成膜面50aへ相対するように配置されている。
第一の電極42と第二の電極43は、互いに電気的に独立している。
The
The
The
第一の電極42は、第一のプラズマ活性化機構(図示略)に接続され、第二の電極43は、第二のプラズマ活性化機構(図示略)に接続されている。第一のプラズマ活性化機構と第二のプラズマ活性化機構は、それぞれ独立に制御可能である。第一のプラズマ活性化機構と第二のプラズマ活性化機構は、第一の電極42および第二の電極43におけるプラズマ生成のための電源、その電源を制御する制御装置等を備える。第一のプラズマ活性化機構および第二のプラズマ活性化機構は、プラズマ生成のための主たる電源として、直流電源を含むことが好ましい。
The
第一の電極42と第二の電極43は、互いに電気的に独立し、かつ第一の電極42と第二の電極43が互いに異なるプラズマ活性化機構に接続されているため、第一の電極42と第二の電極43は、それぞれ独立に制御可能である。すなわち、第一の電極42と第二の電極43は、投入電力、電圧、電流などをそれぞれ独立に制御することができる。
Since the
第一の電極42および第二の電極43の材質は、導電性を担保できるものであれば特に限定されない。第一の電極42および第二の電極43の材質としては、アルミニウムや銅等の電気伝導性が高く、かつ熱伝導性が高いものが好適に用いられる。
The material of the
プラズマ電極41は、図3に示すように、平板状の第一の電極42と平板状の第二の電極43が、平板状の絶縁体44を介して互いに貼り合わされ、一体化されたものであってもよい。
絶縁体44の材質は、第一の電極42と第二の電極43の絶縁性を担保できるものであれば特に限定されない。絶縁体44の材質としては、ガラス、樹脂、セラミック、フィルム等が用いられる。
このように、第一の電極42と第二の電極43を、絶縁体44を介して一体化することにより、第一の電極42と第二の電極43を、互いに電気的に独立させることができる。
As shown in FIG. 3, the
The material of the
Thus, by integrating the
プラズマ電極41は、例えば、図4に示すように、平板状の第一の電極42と平板状の第二の電極43が、枠状の絶縁体44を介して互いに貼り合わされ、一体化されたものであってもよい。第一の電極42と、第二の電極43と、絶縁体44との外形をほぼ等しくすれば、枠状の絶縁体44を介して第一の電極42と第二の電極43を貼り合わせることにより、第一の電極42と第二の電極43の間には、枠状の絶縁体44の内側に形成されている開口部44aによる空隙が形成される。このように開口部44aを有する枠状の絶縁体44を用いることにより、絶縁体44によって、第一の電極42および第二の電極43を冷却するための冷媒を、第一の電極42と第二の電極43の間に封止することができる。これにより、プラズマ電極41には、冷媒による冷却機構を設けることができる。
For example, as shown in FIG. 4, the
プラズマ電極41は、例えば、図5に示すように、トレイ状の第一の電極42とトレイ状の第二の電極43が、枠状の絶縁体44を介して互いに貼り合わされ、一体化されたものであってもよい。ここで、トレイ状とは、全体的には平板状であって、平板の縁部のみが、平板から上方に突出しており、その縁部が壁をなしているような形状を言う。また、縁部が平板から上方に突出しているとは、縁部が平板に対して垂直または斜めに配されていることを言う。第一の電極42と、第二の電極43と、絶縁体44との外形をほぼ等しくすれば、枠状の絶縁体44を介して、それぞれの縁部が突き合うように第一の電極42と第二の電極43を貼り合わせることにより、第一の電極42と第二の電極43の間には、枠状の絶縁体44の内側に形成されている開口部44aと、トレイ状の第一の電極42およびトレイ状の第二の電極43とによる空隙が形成される。このように開口部44aを有する枠状の絶縁体44を用いることにより、絶縁体44によって、第一の電極42および第二の電極43を冷却するための冷媒を、第一の電極42と第二の電極43の間に封止することができる。これにより、プラズマ電極41には、冷媒による冷却機構を設けることができる。
For example, as shown in FIG. 5, the
また、絶縁体44には、第一の電極42および第二の電極43と接する面に、Oリングをはめ込む溝が設けられている。この溝にOリングを装着することにより、Oリングが第一の電極42および第二の電極43と接して、絶縁体44の内部空間(開口部44aによる空隙、または開口部44aと、トレイ状の第一の電極42およびトレイ状の第二の電極43とによる空隙)が封止される。
In addition, the
冷媒としては、水、フルオロカーボン系のガス、プロパン、プロピレン、ブタン、イソブタン、二酸化炭素、アンモニア等が用いられる。また、絶縁性を有し、液体状の冷媒も用いることができる。 As the refrigerant, water, fluorocarbon-based gas, propane, propylene, butane, isobutane, carbon dioxide, ammonia, or the like is used. An insulating and liquid refrigerant can also be used.
第一の電極42および第二の電極43の間に、これらの電極を冷却するための冷媒を封止することにより、成膜装置1の使用時に、プラズマ電極41の過熱を防止することができる。これにより、フレキシブル基材50が軟化して、フレキシブル基材50の表面50aに目的の原子層が形成されなくなることを防止できる。
By sealing a coolant for cooling these electrodes between the
なお、図4および図5では、絶縁体44として、枠状のものを用いた場合を例示したが、本実施形態はこれに限定されない。絶縁体44としては、単なる1つの開口部(空洞)44aを有するものではなく、冷媒が流れる方向を規定する流路を有するものを用いてもよい。
4 and 5 exemplify the case where a frame-shaped insulator is used as the
フレキシブル基材50としては、プラスチックフィルム、プラスチックシート、金属箔、金属シート、紙、不織布等の可撓性の材料からなるものが挙げられる。
フレキシブル基材50の厚みは、特に限定されないが、例えば、10μm以上1000μm以下である。
Examples of the
Although the thickness of the
本実施形態に係る成膜装置1によれば、以下のような効果が得られる。
すなわち、成膜に寄与するそれぞれのガスを反応させるために必要なプラズマ投入電力を最適化することができるため、原子層堆積膜の膜質を向上させることができる。また、プラズマ投入電力の最適化により、過剰な電力供給が抑えられ、消費電力を低減することができる。また、成膜装置1を用いることにより、装置を小型化することができる上に、装置に対する加熱機構も削減できるため、消費電力を更に低減することができ、ガスの使用量も抑えることができる。
According to the film forming apparatus 1 according to the present embodiment, the following effects can be obtained.
That is, since the plasma input power necessary for reacting each gas contributing to the film formation can be optimized, the film quality of the atomic layer deposition film can be improved. Further, by optimizing the plasma input power, excessive power supply can be suppressed and power consumption can be reduced. Further, by using the film forming apparatus 1, the apparatus can be reduced in size, and the heating mechanism for the apparatus can be reduced, so that power consumption can be further reduced and the amount of gas used can be suppressed. .
[成膜方法]
次に、本実施形態に係る成膜装置1を用いた成膜方法について説明する。
[Film formation method]
Next, a film forming method using the film forming apparatus 1 according to the present embodiment will be described.
本実施形態に係る成膜方法は、成膜室10内に各種のガスを導入するガス導入工程と、プラズマを励起して反応性ガスを活性化させる反応性ガス活性化工程と、所定の成膜搬送路Pに沿ってフレキシブル基材50を搬送する基材搬送工程と、を備える。
The film formation method according to the present embodiment includes a gas introduction process for introducing various gases into the
まず、ガス導入工程を開始する。ガス導入工程において、真空ポンプにより、第一のゾーン11、第二のゾーン12、第三のゾーン13、第四のゾーン14および第五のゾーン15を、それぞれのゾーンに設けられた排気口から真空引きする。それとともに、それぞれのゾーンに設けられた導入口から、第一のゾーン11に第一の前駆体、第二のゾーン12に反応性ガス、第三のゾーン13に第二の前駆体、第四のゾーン14および第五のゾーン15にパージガスを導入する。このとき、必要に応じて成膜室10を加熱し、成膜室10の温度を、所望の温度に保つ。
First, the gas introduction process is started. In the gas introduction process, the
このガス導入工程により、第一のゾーン11、第二のゾーン12、第三のゾーン13、第四のゾーン14および第五のゾーン15のそれぞれにガスが導入されるとともに、それぞれのゾーンにおけるガスの濃度、圧力および分布が調整される。
なお、第四のゾーン14内の圧力を、第一のゾーン11内の圧力および第二のゾーン12内の圧力より高く保たれるように調整する。また、第五のゾーン15内の圧力を、第二のゾーン12内の圧力および第三のゾーン13内の圧力より高く保たれるように調整する。
By this gas introduction process, gas is introduced into each of the
The pressure in the
続いて、ガス導入工程を継続したまま、反応性ガス活性化工程を開始する。反応性ガス活性化工程において、第一の電極42および第二の電極43に電力を投入し、第一の電極42および第二の電極43からの放電を開始する。このとき、第一の電極42には、第一の前駆体と、第二のガスである反応性ガスとが反応するために必要充分な電力を投入する。同様に、第二の電極43には、第二の前駆体と、第二のガスである反応性ガスとが反応するために必要充分な電力を投入する。プラズマ電極41に上述のような冷媒による冷却機構を設けた場合には、放電を開始する前に冷媒による冷却を開始しておく。
Subsequently, the reactive gas activation process is started while the gas introduction process is continued. In the reactive gas activation step, power is supplied to the
続いて、ガス導入工程と反応性ガス活性化工程を継続したまま、基材搬送工程を開始する。基材搬送工程において、巻出しロールと巻き取りロールを回転動作させることにより、成膜搬送路Pに沿ってフレキシブル基材50を搬送する。
フレキシブル基材50は、成膜室10の一端側(側壁10d側)に設けられ、巻出しロールが配置された巻出し室から、成膜室10の他端側(側壁10c側)に設けられ、巻き取りロールが配置された巻き取り室に向かって、分割された第一のゾーン11、第二のゾーン12、第三のゾーン13、第四のゾーン14および第五のゾーン15を複数回往復するジグザグ状の成膜搬送路Pに沿って、厚み方向に撓み変形しながら移動する。
Then, a base material conveyance process is started, continuing a gas introduction process and a reactive gas activation process. In the substrate conveyance process, the
The
フレキシブル基材50の搬送方向(第一の進行方向)における一部分に着目すると、フレキシブル基材50は、巻出しロールから巻出され、まず、第一のゾーン11に搬送される。この時、第一のゾーン11に第一の前駆体が導入されているため、フレキシブル基材50が第一のゾーン11を通過する際に、第一の前駆体がフレキシブル基材50の両面に吸着する。
When paying attention to a part of the
なお、第一のゾーン11におけるフレキシブル基材50の搬送速度は、第一のゾーン11をフレキシブル基材50が通過する時間が飽和吸着時間より長くなるように、飽和吸着時間と通過距離とから算出される。なお、飽和吸着時間とは、フレキシブル基材50の成膜面(両面)に吸着する第一の前駆体の量が飽和するまでの時間である。
The conveyance speed of the
続いて、フレキシブル基材50は、第一のゾーン11と第四のゾーン14の間に設けられた第一の隔壁21の開口部21aを通って第四のゾーン14に搬送される。そして、成膜搬送路Pに沿って、第四のゾーン14を通過する間に、フレキシブル基材50に吸着した余剰の第一の前駆体は気化し、パージされる。第四のゾーン14におけるフレキシブル基材50の搬送速度は、充分なパージ時間が得られるように、通過距離から算出される。
Subsequently, the
その後、フレキシブル基材50は、第四のゾーン14と第二のゾーン12の間に設けられた第二の隔壁22の開口部22aを通って第二のゾーン12に搬送される。
Thereafter, the
第二のゾーン12には、反応性ガスが導入され、かつ第一の電極42および第二の電極43の少なくとも一方によってプラズマが励起されている。そのため、フレキシブル基材50が第二のゾーン12を通過する間に、フレキシブル基材50の成膜面(両面)に吸着した第一の前駆体吸着物のうち第一の電極42の放電面42aに面したものが、反応性ガスと反応し、目的の薄膜(原子層)が形成される。この時、第一の電極42には、フレキシブル基材50に吸着した第一の前駆体吸着物を反応性ガスと反応させるために必要充分な電力が投入されている。これにより、フレキシブル基材50に吸着した第一の前駆体が反応性ガスと反応して、第一の反応生成物が生成する。
A reactive gas is introduced into the
第二のゾーン12におけるフレキシブル基材50の搬送速度は、第二のゾーン12をフレキシブル基材50が通過する時間が、第一の前駆体吸着物と反応性ガスの反応時間より長くなるように、反応時間と通過距離とから算出される。
The conveyance speed of the
第二のゾーン12で第一の前駆体吸着物と反応性ガスが反応した後、フレキシブル基材50は、第二のゾーン12と第五のゾーン15の間に設けられた第三の隔壁23の開口部23aを通って第五のゾーン15に搬送される。そして、フレキシブル基材50が成膜搬送路Pに沿って、第五のゾーン15を通過する間に、フレキシブル基材50に吸着した余剰の反応性ガスは気化し、パージされる。第五のゾーン15におけるフレキシブル基材50の搬送速度は、充分なパージ時間が得られるように、通過距離から算出される。
After the first precursor adsorbate reacts with the reactive gas in the
その後、フレキシブル基材50は、第五のゾーン15と第三のゾーン13の間に設けられた第四の隔壁24の開口部24aを通って第三のゾーン13に搬送される。この時、第三のゾーン13に第二の前駆体が導入されているため、フレキシブル基材50が第三のゾーン13を通過する際に、第二の前駆体がフレキシブル基材50の両面に吸着する。
Thereafter, the
なお、第三のゾーン13におけるフレキシブル基材50の搬送速度は、第三のゾーン13をフレキシブル基材50が通過する時間が飽和吸着時間より長くなるように、飽和吸着時間と通過距離とから算出される。なお、飽和吸着時間とは、フレキシブル基材50の成膜面(両面)に吸着する第二の前駆体の量が飽和するまでの時間である。
The conveyance speed of the
続いて、フレキシブル基材50は、第五のゾーン15と第三のゾーン13の間に設けられた第四の隔壁24の別の開口部24aを通って第五のゾーン15に搬送される。そして、フレキシブル基材50が成膜搬送路Pに沿って、第五のゾーン15を通過する間に、フレキシブル基材50に吸着した余剰の第二の前駆体は気化し、パージされる。第五のゾーン15におけるフレキシブル基材50の搬送速度は、充分なパージ時間が得られるように、通過距離から算出される。
Subsequently, the
その後、フレキシブル基材50は、第二のゾーン12と第五のゾーン15の間に設けられた第三の隔壁23の別の開口部23aを通って第二のゾーン12に搬送される。
Thereafter, the
第二のゾーン12には、反応性ガスが導入され、かつ第一の電極42および第二の電極43の少なくとも一方によってプラズマが励起されている。そのため、フレキシブル基材50が第二のゾーン12を通過する間に、フレキシブル基材50の成膜面(両面)に吸着した第二の前駆体吸着物のうち第二の電極43の放電面43aに面したものが、反応性ガスと反応し、目的の薄膜(原子層)が形成される。この時、第二の電極43にはフレキシブル基材50に吸着した第二の前駆体吸着物を反応性ガスと反応させるのに必要充分な電力が投入されている。これにより、フレキシブル基材50に吸着した第二の前駆体は反応性ガスと反応して、第二の反応生成物が生成する。
A reactive gas is introduced into the
第二のゾーン12におけるフレキシブル基材50の搬送速度は、第二のゾーン12をフレキシブル基材50が通過する時間が、第二の前駆体吸着物と反応性ガスの反応時間より長くなるように、反応時間と通過距離とから算出される。
The conveyance speed of the
続いて、フレキシブル基材50は、第四のゾーン14と第二のゾーン12の間に設けられた第二の隔壁22の別の開口部22aを通って第四のゾーン14に搬送される。そして、成膜搬送路Pに沿って、第四のゾーン14を通過する間に、フレキシブル基材50に吸着した余剰の反応性ガスは気化し、パージされる。第四のゾーン14におけるフレキシブル基材50の搬送速度は、充分なパージ時間が得られるように、通過距離から算出される。
Subsequently, the
その後、フレキシブル基材50は、第一のゾーン11と第四のゾーン14の間に設けられた第一の隔壁21の別の開口部21aを通って、再度、第一のゾーン11に搬送される。
Thereafter, the
以上の工程は、厳密には原子層堆積の2サイクルであり、この2サイクルの工程によって2つの原子層がフレキシブル基材50上に堆積される。この2サイクルを複数回繰り返すことにより、フレキシブル基材50の一方の表面に、所望の厚さの原子層堆積膜を形成することができる。所望の厚さの原子層堆積膜が形成された後、フレキシブル基材50は、巻き取りロールによって巻き取られる。
Strictly speaking, the above steps are two cycles of atomic layer deposition, and two atomic layers are deposited on the
なお、上述の2サイクルを複数回繰り返す際、フレキシブル基材50の搬送速度は、フレキシブル基材50が第一のゾーン11、第二のゾーン12、第三のゾーン13、第四のゾーン14および第五のゾーン15を通過するために必要な時間と、フレキシブル基材50がそれぞれのゾーンを通過する通過距離とから算出した搬送速度の中から一番低い速度に設定される。
When the above two cycles are repeated a plurality of times, the conveyance speed of the
本実施形態に係る成膜方法によれば、以下のような効果が得られる。
すなわち、成膜に寄与するそれぞれのガスを反応させるために必要なプラズマ投入電力の最適化が図ることができるため、原子層堆積膜の膜質を向上させることができる。また、プラズマ投入電力の最適化により、過剰な電力供給が抑えられ、消費電力を低減することができる。また、上述の成膜装置1を用いることにより、装置を小型化することができる上に、装置に対する加熱機構も削減できるため、消費電力を更に低減することができ、ガスの使用量も抑えることができる。
According to the film forming method of the present embodiment, the following effects can be obtained.
That is, since the plasma input power necessary for reacting each gas contributing to the film formation can be optimized, the film quality of the atomic layer deposition film can be improved. Further, by optimizing the plasma input power, excessive power supply can be suppressed and power consumption can be reduced. In addition, by using the film forming apparatus 1 described above, the apparatus can be reduced in size and the heating mechanism for the apparatus can be reduced, so that power consumption can be further reduced and the amount of gas used can be suppressed. Can do.
以下、実施例により本発明をさらに具体的に説明するが、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。 EXAMPLES Hereinafter, although an Example demonstrates this invention further more concretely, this invention is not limited to a following example.
図1に示した成膜装置1と同様の基本構造を有する成膜装置を用い、フレキシブル基材50として、幅300mm、厚さ100μmのポリエチレンテレフタレート(PET)フィルムを使用した。このPETフィルムを、巻出し室に設置された巻出しロールに取り付けた後、巻出しロールから巻き出して、図1に示すように、第一のゾーン11、第二のゾーン12、第三のゾーン13、第四のゾーン14および第五のゾーン15を複数回往復するジグザグ状の成膜搬送路Pを通し、巻き取り室に設置された巻き取りロールへと渡した。
A film forming apparatus having the same basic structure as the film forming apparatus 1 shown in FIG. 1 was used, and a polyethylene terephthalate (PET) film having a width of 300 mm and a thickness of 100 μm was used as the
次に、真空ポンプにより、巻出し室、成膜室10、巻き取り室を真空引きした。
Next, the unwinding chamber, the
次に、成膜室10を75℃に加熱した。
Next, the
次に、第四のゾーン14および第五のゾーン15にパージガスとして窒素ガスの供給を開始するとともに、第二のゾーン12に反応性ガスとして酸素ガスの供給を開始した。
Next, supply of nitrogen gas as a purge gas to the
次に、第一のゾーン11に第一の前駆体としてトリメチルアルミニウムの供給を開始するとともに、第三のゾーン13に第二の前駆体として四塩化チタン(TiCl4)の供給を開始した。
Next, supply of trimethylaluminum as the first precursor to the
この時、それぞれのガスの流量と排気量を調整して、第四のゾーン14内の圧力が、第一のゾーン11内の圧力および第二のゾーン12内の圧力より高く保たれるとともに、第五のゾーン15内の圧力が、第二のゾーン12内の圧力および第三のゾーン13内の圧力より高く保たれるようにした。ただし、その圧力差は極僅かであるため、圧力差を検出するためには、精密で高精度な圧力計を用いるとともに、その圧力計が使用前に厳密に校正されている必要がある。
At this time, by adjusting the flow rate and displacement of each gas, the pressure in the
なお、本実施例では、図示を省略しているが、それぞれのガスの導入口が成膜室10内に配置されたそれぞれのガイドローラー31,32に対応する位置に、ガイドローラー31,32の数だけ設けられている。排気口は、第一のゾーン11、第二のゾーン12および第三のゾーン13にそれぞれ1つずつ設けられている。
In the present embodiment, although not shown in the drawing, the
ここで、プラズマ電極41は、第一の電極42と第二の電極43が絶縁体を挟んで接続されて一体化しているが、第一の電極42と第二の電極43は、絶縁体によって電気的に独立している。本実施例では、絶縁体は樹脂で構成され、枠状をなしている。成膜室10に隣接するように配置した冷却水導入・排出口(図示略)を介して、冷却水をプラズマ電極41の内部に通すことにより、プラズマ電極41を内部から水冷することができる。絶縁体には、第一の電極42および第二の電極43と接する面に、Oリングをはめ込む溝が設けられている。この溝にOリングを装着することにより、Oリングが第一の電極42および第二の電極43と接して、絶縁体の内部が封止される。
また、第一の電極42と第二の電極43は、それぞれ別の直流電源に接続され(図示略)、独立に制御される。
Here, the
The
次に、プラズマ電極41の内部に冷却水を供給し、水冷を開始した。
Next, cooling water was supplied into the
次に、第二のゾーン12に設置した第一の電極42および第二の電極43に電圧を印加し、グロー放電を開始した。この時、第一の電極42には、フレキシブル基材50に吸着した第一の前駆体を反応させるのに必要充分な電力として1.2kWを投入した。同様に、第二の電極43には、フレキシブル基材50に吸着した第二の前駆体を反応させるのに必要充分な電力として1.5kWを投入した。
Next, a voltage was applied to the
毎分1mの速度でフレキシブル基材50の搬送を開始して、フレキシブル基材50の表面に対する成膜を開始した。
The conveyance of the
成膜室10にて成膜されたフレキシブル基材50(60)は、巻き取り室へ搬送され、回収された。
The flexible base material 50 (60) formed in the
なお、本発明は、上述の実施形態および実施例に限定されるものではない。上述の実施形態では、一例としてウェブコーティング方式を採用し、フレキシブル基材50を対象とした例を示したが、本発明はこれに限定されない。例えば、フレキシブル基材50だけでなく、成膜対象となる基材を、連続搬送可能なフレキシブルなシートまたは一部がフレシキブルなトレイに載せて、搬送しながら連続成膜する方式であってもよい。
In addition, this invention is not limited to the above-mentioned embodiment and Example. In the above-described embodiment, the web coating method is adopted as an example, and the example targeting the
また、本発明は、上述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々変形実施可能である。また、各部の具体的構成や材質等は前述の実施形態に例示したものに限られるものではなく適宜変更可能である。 The present invention is not limited to the above-described embodiment, and various modifications can be made without departing from the gist of the present invention. In addition, the specific configuration, material, and the like of each part are not limited to those illustrated in the above-described embodiment, and can be changed as appropriate.
本発明の成膜装置および成膜方法によれば、薄い巻き取り状の基材にも連続的に成膜を行い、緻密な薄膜を形成することができ、金銀糸に用いられる金属光沢フィルム、食品包装のガスバリアフィルム、フィルムコンデンサーの電極、反射防止等の光学フィルムの製造装置および製造方法として利用できる。 According to the film forming apparatus and the film forming method of the present invention, it is possible to continuously form a film on a thin wound base material to form a dense thin film, and a metallic luster film used for gold and silver thread, It can be used as a gas barrier film for food packaging, an electrode of a film capacitor, an optical film manufacturing apparatus and a manufacturing method for antireflection and the like.
1 成膜装置、
10 成膜室
11 第一のゾーン
12 第二のゾーン
13 第三のゾーン
14 第四のゾーン
15 第五のゾーン
21,22,23,24 隔壁
31,32 ガイドローラー
41 プラズマ電極
42 第一の電極
43 第二の電極
50,60 フレキシブル基板
1 Deposition equipment,
DESCRIPTION OF
Claims (5)
第二のガスが導入される第二のゾーンと、
金属または硅素を含有する第三のガスが導入される第三のゾーンと、
前記第一のゾーン、前記第二のゾーンおよび前記第三のゾーンを隔て、フレキシブル基材が通る開口部を有する隔壁と、
前記フレキシブル基材を、第一の進行方向または前記第一の進行方向と反対方向の第二の進行方向に移動させることによって、前記フレキシブル基材を、前記第一のゾーン、前記第二のゾーンおよび前記第三のゾーンを、この順またはこの順とは逆順に複数回通過させることで、原子層堆積法により、前記フレキシブル基材の成膜面に1原子層を形成する1サイクルの原子層堆積サイクルが複数回行われる成膜搬送路と、
前記第二ゾーンに配置されたプラズマ活性化のための第一の電極および第二の電極と、
を少なくとも有する成膜室を備え、
前記第一の電極は、第一のプラズマ活性化機構に接続され、前記第一の電極の放電面は、前記フレキシブル基材が前記第二のゾーンを前記第一の進行方向で通過する時に、前記フレキシブル基材の成膜面へ相対しており、
前記第二の電極は、第二のプラズマ活性化機構に接続され、前記第二の電極の放電面は、前記フレキシブル基材が前記第二のゾーンを前記第二の進行方向で通過する時に、前記フレキシブル基材の成膜面へ相対しており、
前記第一のプラズマ活性化機構と前記第二のプラズマ活性化機構は、それぞれ独立に制御可能であることを特徴とする成膜装置。 A first zone into which a first gas containing metal or silicon is introduced;
A second zone into which a second gas is introduced;
A third zone into which a third gas containing metal or silicon is introduced;
A partition wall having an opening through which the flexible substrate passes through the first zone, the second zone, and the third zone;
By moving the flexible substrate in a first traveling direction or a second traveling direction opposite to the first traveling direction, the flexible substrate is moved into the first zone and the second zone. And one cycle of atomic layers for forming one atomic layer on the film forming surface of the flexible substrate by atomic layer deposition by passing the third zone a plurality of times in this order or in the reverse order. A film-conveying path in which the deposition cycle is performed a plurality of times;
A first electrode and a second electrode for plasma activation disposed in the second zone;
A film forming chamber having at least
The first electrode is connected to a first plasma activation mechanism, and a discharge surface of the first electrode is formed when the flexible substrate passes through the second zone in the first traveling direction. Relative to the film-forming surface of the flexible substrate,
The second electrode is connected to a second plasma activation mechanism, and the discharge surface of the second electrode is when the flexible substrate passes through the second zone in the second traveling direction. Relative to the film-forming surface of the flexible substrate,
The film forming apparatus, wherein the first plasma activation mechanism and the second plasma activation mechanism can be independently controlled.
前記第一のプラズマ活性化機構と前記第二のプラズマ活性化機構を、それぞれ独立に制御して、前記フレキシブル基材の主たる成膜面上に薄膜を形成することを特徴とする成膜方法。 Using the film forming apparatus according to any one of claims 1 to 4,
A film forming method, wherein the first plasma activation mechanism and the second plasma activation mechanism are controlled independently to form a thin film on a main film formation surface of the flexible substrate.
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