JP6277277B2 - 真空処理装置用の基板スプレッディングデバイス、基板スプレッディングデバイスを有する真空処理装置、及びそれを動作させる方法 - Google Patents

Description

［０００１］本発明の実施形態は、加熱デバイスを有する真空処理装置に関する。本発明の実施形態は、詳細には、フレキシブル基板を処理するための真空処理装置に関する。本発明の実施形態は、更には、フレキシブル基板をコーティングするための真空処理装置を動作させる方法に関する。具体的には、処理装置に関し、真空処理装置を動作させる方法が提供される。

［０００２］プラスチックフィルム又はフォイルなどのフレキシブル基板の処理は、包装産業、半導体産業及び他の産業において、大変需要が高い。処理は、金属、特にアルミニウム、半導体及び誘電体材料などの、定められた材料でのフレキシブル基板のコーティング、エッチング並びにそれぞれの用途のため基板上で行われる他の処理の特徴から成り得る。この作業を行うシステムは、基板を移送するために処理システムに連結され、基板の少なくとも一部がその上で処理される処理ドラム、例えば、円筒状のローラ、を一般に含む。更なるローラデバイスが、堆積チャンバ内でコーティングされるべき基板を案内し導くのに役立ち得る。

［０００３］一般に、蒸発プロセス、例えば熱蒸発プロセスが、フレキシブル基板上にメタライズすることができる金属の薄層を堆積させるために、利用することができる。ロールツーロール堆積システムもまた、ディスプレイ産業及び光電池（ＰＶ）産業において需要が力強く増加している。例えば、タッチパネルエレメント、フレキシブルディスプレイ、及びフレキシブルＰＶモジュールでは、特に製造コストの低いロールツーロールコータで適当な層を堆積させることに対する需要が増加している。

［０００４］フレキシブル基板は、ＰＶＤ、ＣＶＤ、例えばＰＥＣＶＤ、エッチング、熱処理などの複数のプロセスで処理され得る。特に、より高度なエレクトロニクス、オプトエレクトロニクス又は他のデバイスを製造するためには、処理されるべき又は処理された表面の接触は、回避される必要がある。更に、処理、例えば堆積の仕様は、特に薄膜について、均一性、正確性などに関する増大する需要を示している。それにより、基板は、しわ無しで移送され巻かれる必要がある。

［０００５］上記を考慮して、フレキシブル基板用の真空堆積装置及び当技術分野における問題の少なくとも幾つかを克服する真空堆積装置を動作させる方法を提供することが、本書に記載された実施形態の一つの目的である。

［０００６］上記を踏まえ、改良された処理装置、及び真空処理装置を動作させる改良された方法が、提供される。

［０００７］一実施形態によれば、フレキシブル基板を処理するための処理装置、詳細には、フレキシブル基板を処理するための真空処理装置が、提供される。処理装置は、真空チャンバと、真空チャンバ内の処理ドラムであって、第一の方向に延びる軸の周りに回転するように構成されている処理ドラムと、処理ドラムに隣接する加熱デバイスであって、第一の方向に基板を広げるように又は第一の方向への基板の広がりを維持するように構成されており、基板移送方向と平行な方向の寸法が少なくとも２０ｍｍである加熱デバイスとを含む。

［０００８］他の実施形態によれば、フレキシブル基板を処理するための処理装置、特にフレキシブル基板を処理するための真空処理装置が、提供される。処理装置は、真空チャンバと、真空チャンバ内の処理ドラムであって、第一の方向に延びる軸の周りに回転するように構成されている処理ドラムと、処理ドラムに隣接する加熱デバイスであって、第一の方向に基板を広げるように又は第一の方向への基板の広がりを維持するように構成されており、且つ基板移送方向と平行な方向の寸法が少なくとも２０ｍｍである加熱デバイスとを含む。

［０００９］別の実施形態によれば、真空チャンバ内の処理ドラムであって、第一の方向に延びる軸の周りに回転するように構成されている処理ドラムを有する、フレキシブル基板を処理するための真空処理装置を動作させる方法が、提供される。本方法は、処理ドラムに隣接して配置された加熱デバイスで、第一の方向にフレキシブル基板を広げること又は第一の方向へのフレキシブル基板の広がりを維持することを含む。詳細には、加熱デバイスは、基板移送方向と平行な方向の寸法が少なくとも２０ｍｍである。

［００１０］実施形態は、開示された方法を実施するための装置にも向けられており、各々の記載された方法の特徴を実施するための装置部分を含む。この方法の特徴は、ハードウェア部品を通して、適当なソフトウェアによってプラグラムされたコンピュータを通して、その２つの任意の組合せによって、又は任意の他の仕方で、実施され得る。更に、実施形態は、記載された装置が動作する方法にも向けられる。実施形態は、装置の各機能を実施するための方法の特徴を含む。

［００１１］上述の特徴が詳細に理解できるように、上記で簡単に要約されたより詳細な説明が、実施形態を参照することによって得られ得る。添付の図面は、実施形態に関連し、以下に説明される。

本書に記載された実施形態による、堆積装置の概略図を示す。 本書に記載された実施形態により用いられるスプレッダローラデバイスの概略図を示す。 本書に記載された実施形態により用いられるスプレッダローラデバイスの概略図を示す。 本書に記載された実施形態による、堆積装置の概略図を示す。 本書に記載された実施形態による、加熱デバイスの概略図を示す。 本書に記載された実施形態による、基板を加熱する方法のフローチャートを示す。 本書に記載された実施形態による、堆積装置の概略図を示す。 本書に記載された実施形態による、堆積装置の概略図を示す。

［００１２］以下に、様々な実施形態への言及が詳細になされ、その一つ以上の例が、図に示される。図面についての以下の記述の中で、同じ参照番号は、同じ構成要素を指す。一般に、個々の実施形態に関する相違のみが、記載される。各々の例は、説明のために提供されるのであって、別の又は他の実施形態にとっての限定を意味しない。更に、一つの実施形態の一部として図示又は記載された特徴は、他の実施形態において又は他の実施形態と共に用いられて、更に別の実施形態を生み出すことができる。本記述はそのような修正及び変形を含むことが意図される。

［００１３］更に、以下の記述において、ローラデバイスは、（堆積装置又は堆積チャンバなどの）堆積設備内に基板がある間、基板（又は基板の一部）が接触し得る表面を提供するデバイスと理解され得る。ローラデバイスの少なくとも一部は、基板に接触するための円形状の形を含み得る。幾つかの実施形態において、ローラデバイスは、実質的に円筒の形状を有し得る。実質的に円筒の形状は、真っ直ぐな縦軸の周りに形成されてもよいし、又は曲がった縦軸の周りに形成されてもよい。幾つかの実施形態によれば、本書に記載されているローラデバイスは、フレキシブル基板と接触するように適合され得る。本書で言及されるローラデバイスは、基板がコーティングされている（若しくは基板の一部がコーティングされている）間又は基板が堆積装置内にある間、基板を案内するように適合されたガイドローラ（ｇｕｉｄｉｎｇ ｒｏｌｌｅｒ）、コーティングされるべき基板に対して定められた張力を与えるように適合されたスプレッダローラ（ｓｐｒｅａｄｅｒ ｒｏｌｌｅｒ）、定められた移動経路に従って基板を偏向させるための偏向ローラ（ｄｅｆｌｅｃｔｉｎｇ ｒｏｌｌｅｒ）又は偏向デバイス、コーティングローラ（ｃｏａｔｉｎｇ ｒｏｌｌｅｒ）又は処理ドラムなどの、堆積中に基板を支持するための処理ローラ（ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ ｒｏｌｌｅｒ）、調整ローラ（ａｄｊｕｓｔｉｎｇ ｒｏｌｌｅｒ）などであり得る。

［００１４］本書に記載された電気加熱デバイスは、フレキシブル基板を加熱するための加熱デバイスと解釈され得る。本書に記載された実施形態によれば、電気加熱デバイスは、非接触の加熱デバイスである。非接触の加熱デバイスは、基板と接触せずに、基板を定められた温度に加熱することができ得る。

［００１５］本書に記載された実施形態は、フレキシブル基板用の真空処理装置を提供し、本装置において、ローラの配列が、フレキシブル基板を、フレキシブル基板の前面に接触せずに、少なくとも一つの処理領域を通ってアンワインダーからリワインダーへ案内する。本書に記載された他の実施形態と組合わせることができる、本書に記載された実施形態によれば、前面は、処理領域で処理される、例えばコーティングされる面である。通常、処理領域は、処理ローラ又は処理ドラムによって提供される。幾つかの実施形態によれば、しわ無しの基板の巻き取り及び／又は移送（又はしわ発生の少ない基板の巻き取り及び／又は移送）が、スプレッダローラ及びフレキシブル基板の前面接触のないスプレッディングの熱支持体によって提供され得る。例えば、非接触の加熱デバイスなどの加熱デバイスが、処理ドラムに隣接して、例えばスプレッダローラと処理ローラ（処理ドラム）の間に、設けられる。本書に記載された実施形態と組合わせることができる他の実施形態によれば、加熱デバイスが、基板スプレッディング（ｓｕｂｓｔｒａｔｅ ｓｐｒｅａｄｉｎｇ）のために提供され得る。すなわち、スプレッダローラもまた省略され得、基板スプレッディングは、前面接触なしに、加熱デバイス、すなわち熱ヒータによって行われる。

［００１６］本書に記載された他の実施形態と組合わせることができる実施形態によれば、加熱デバイスは、基板移送方向と平行な方向に、少なくとも２０ｍｍ、例えば３０ｍｍ以上の寸法を有する。この方向は、加熱デバイスに面する基板部分の基板移送方向と平行である。例えば、基板と向かい合う平坦な加熱デバイス面については、加熱デバイス面は、加熱デバイス面と向かい合う基板部分と本質的に平行であり得る。しかしながら、加熱デバイス面は、必ずしも平坦又は平行ではない。従って、本書に記載された実施形態によれば、加熱デバイスによって照射されている基板部分の基板移送方向の方向における加熱デバイスの寸法は、少なくとも２０ｍｍである。

［００１７］図１は、本書に記載された実施形態による、処理装置１００の概略図である。例えば、処理装置は、堆積装置であってもよい。「コーティング」及び「堆積」という用語は、本書では同義に用いられる。処理装置１００は、限定されないが、ウェブ、プラスチックフィルム、又はフォイルなどの、フレキシブル基板４０を処理するように適合され得る。

［００１８］本書に記載された基板には、ＰＥＴ、ＨＣ−ＰＥＴ、ＰＥ、ＰＩ、ＰＵ、ＴａＣ、一つ以上の金属、紙、それらの組合せ、及びハードコートＰＥＴ（例えば、ＨＣ−ＰＥＴ、ＨＣ−ＴＡＣ）のようなコーティング済の基板などのような材料が含まれ得る。

［００１９］図１に例示的に示される処理装置１００は、真空チャンバ１２０を含む。実施形態によれば、フレキシブル基板の処理が、真空チャンバ１２０内で行われる。詳細には、処理ドラム１１０が、真空チャンバ１２０内に配置され得る。処理は、通常、真空条件下で行われ得る。例えば、真空チャンバ１２０は、真空チャンバ内に定められた真空条件を提供するための真空生成システム（図示せず）、例えば、真空ポンプ、を含み得る。

［００２０］本書の実施形態によれば、処理装置１００は、フレキシブル基板４０を移送及び／又は伸ばすように適合された第一のローラ１４０を含む。一実施形態において、第一のローラ１４０は、フレキシブル基板４０が伸ばされる（すなわち、基板幅に沿って伸ばされる）ように、処理ドラム１０６に対して構成、例えば、配置される。本書に記載された他の実施形態と組合わせることができる実施形態によれば、フレキシブル基板４０は、処理ドラム１１０の回転軸１１２と平行な方向に伸ばされる。本書に記載された実施形態によれば、幅に沿って又は回転軸１１２と平行な方向に基板を伸ばす又は広げるローラ１４０は、スプレッダローラ（ドイツ語で「Ｂｒｅｉｔｓｔｒｅｃｋｗａｌｚｅ」）と呼ばれる。弓形ローラ（ｂｏｗｅｄ ｒｏｌｌｅｒ）、金属膨張性ローラ（ｍｅｔａｌ ｅｘｐａｎｄａｂｌｅ ｒｏｌｌｅｒ）、湾曲バーローラ（ｃｕｒｖｅｄ ｂａｒ ｒｏｌｌｅｒ）、溝付きローラ（ｇｒｏｏｖｅｄ ｒｏｌｌｅｒ）などの種々のタイプのスプレッダローラが、提供されることができ、そのうちの幾つかは、図２Ａ及び図２Ｂに関して、より詳細に説明される。フレキシブル基板４０の処理ドラム上への方向１２６への適切な移送が得られ得、処理ドラム１１０によって受入れられると、フレキシブル基板４０のしわの形成が、減少し得る。

［００２１］本書の実施形態によれば、処理ドラム１１０は、処理ドラムの縦軸１１２に対して回転可能である。フレキシブル基板４０は、回転する処理ドラム１１０の上を通って動かされることによって、移送及び処理され得る。代表的な実施形態によれば、フレキシブル基板４０の処理は、例えば、限定されないが、処理ドラム１１０上に配置されているフレキシブル基板４０の部分にコーティング、メッキ、又は積層プロセスを行うことによって、達成される。例えば、堆積材料の源１２２が、図１に示される実施形態に設けられる。

［００２２］真空チャンバ１２０には、真空条件が中で維持されている間に、基板４０をチャンバ内へ導入することを容易にするように適合された入口が設けられ得る。あるいは、巻戻しローラ及び巻取りローラ（図１に図示せず）を含む堆積装置のローラシステムが、真空チャンバ１２０内に包含され得る。

［００２３］図１に例示的に示された幾つかの実施形態によれば、加熱デバイス１３０が、設けられる。加熱デバイスは、処理ドラム１１０に隣接して提供される。更に、加熱デバイスは、第一のローラ１４０と処理ドラム１１０の間に設けることができる。加熱デバイス１３０は、スプレッダローラによって導入された広がりが失われるのを回避するために、フレキシブル基板４０に熱を与えるように構成される。すなわち、第一のローラ１４０から処理ドラム１１０への経路上で基板の最初の幅が縮小しないように、広げられた基板が加熱デバイス１３０によって加熱される。例えば、加熱デバイスは、少なくとも２０ｍｍ、例えば３０ｍｍ又はそれより長い、基板移送方向と平行な方向の寸法を有する。基板移送方向は、加熱デバイスによって照射される基板部分に関し得る。

［００２４］図５に例示的に示される、幾つかの実施形態によれば、加熱デバイス１３０はまた、加熱によって基板に広がりを与えるように構成され得る。従って、処理ドラム１１０に隣接して配置される加熱デバイス１３０によって、基板のしわを減少させることが可能である。加熱デバイス１３０は、例えば、処理ドラム１１０と第一のローラ１４０の間に配置される。更なる追加的又は代替的な実施態様によれば、加熱デバイスから処理ドラムまでの距離は、２０ｃｍ以下、詳細には１０ｃｍ以下である。本書に記載された他の実施形態と組合わせることができる更なる実施形態によれば、第一のローラから処理ドラムまでのフレキシブル基板の移送経路に沿った距離は、１１０ｍ以下、例えば１００ｃｍ以下、詳細には５０ｃｍ以下であり得る。

［００２５］図１に示されるように、幾つかの実施形態によれば、加熱デバイス１３０は、処理ドラム１１０に隣接して、且つ第一のローラ、例えばスプレッダローラと処理ドラム１１０の間のフレキシブル基板４０の移送経路１２６に沿って配置される。図１は、例えば、ガイドローラなどの真っ直ぐなローラデバイスの形状の、ローラの概略図を示すにすぎない。更に、第一のローラはまた、ローラの長さ方向に沿って曲面を有するスプレッダローラなどの、スプレッダローラであってもよい。スプレッダローラの曲面は、基板の幅方向に張力効果を有する。

［００２６］ローラ又はドラムが、フレキシブル基板の前面、すなわち、処理される又はコーティングされる基板の表面と接触していない、処理装置１００を提供することは、有益である。更に、特に、薄い基板、例えば、２００μｍ以下、又は１００μｍ、又は５０μｍ以下、例えば約２５μｍの厚さを有する基板、にとっては、しわの無い基板処理及び／又は基板の巻取りが、有益且つ難しい。従って、基板スプレッディングが、スプレッダローラで生成されることができ、スプレッディングが、前面接触なしで熱的に支えられることができる。追加的又は代替的に、基板スプレッディングは、前面接触のない熱加熱で提供され得る。

［００２７］通常、基板前面接触なしでの、第一のローラ、例えばスプレッダローラの配置は、有効なスプレッダ効果にとって長すぎる、第一のローラと処理ドラムの間の自由スパン長をもたらすことができる。本書に記載された実施形態によれば、加熱デバイスは、スプレッダローラのスプレッダ効果を処理ドラムに「移送する」ことができる。基板が、処理ドラム、例えばコーティングドラムへの経路上で基板の最初の長さに縮小しないように、広げられた基板が、加熱され得る。例えば、コーティングドラムが加熱されてもよい。追加的又は代替的に、加熱デバイスは、基板の広がりを生成させることができ、又は以前に生成された基板の広がりを支えることができる。従って、加熱ユニットは、スプレッダローラなしで、又はスプレッダローラに加えて、スプレッディングを提供することができる。

［００２８］本書に記載された他の実施形態と組合わせることができる幾つかの実施形態によれば、特に、加熱デバイスは、フレキシブル基板との直接の接触を必要としないので、加熱デバイス１３０は、フレキシブル基板の前側に向かい合って配置することができる。

［００２９］本書に記載された他の実施形態と組合わせることができる更に別の実施形態によれば、電気的加熱デバイスが、第一のローラ、例えばスプレッダローラ、に設けられてもよい。ローラデバイスの中に、更なる電気的加熱デバイスが設けられる。更なる電気的加熱デバイスは、真空堆積チャンバなどの真空で動作するように適合され得る。幾つかの実施形態によれば、更なる加熱デバイス、特に、更なる加熱デバイスの両端が、加熱されるべきローラと関連付けられた一つの保持デバイスによって保持され得る。例えば、更なる加熱デバイスは、ローラデバイス内の更なる加熱デバイスの長さに沿って延びる一つの保持デバイスによって保持されてもよい。一例において、加熱デバイスの第一及び第二の端に保持機能を提供する保持デバイスは、真空チャンバ内又はローラデバイス内で加熱デバイスの支持を提供し得る。本書に記載された幾つかの実施形態によれば、加熱デバイスは、真空堆積中にローラデバイスとほぼ同じ電気的ポテンシャルの外側表面を提供するように、適合される。

［００３０］スプレッダローラ１４０の例示的な実施形態が、図２Ａに示される。スプレッダローラ１４０はまた、エキスパンダーロールとも呼ばれ、これは、例えば、フレキシブル基板を広げるため、又はフレキシブル基板のしわを除去するために用いることができる。スプレッダローラ１４０は、湾曲した又は曲がった中心シャフト２１１を含む。中心シャフトの両側が、取り付け支持体２１２によって支持され得る。曲がったロール２１３が、中心シャフト２１１上に設けられる。曲がったロール２１３は、例えば、ゴムなどで作られたフレキシブルな表面の覆いによって提供され得る。曲がったロールは、凸側がフレキシブル基板に背を向けて配置されているときに、フレキシブル基板の横の広がりに作用する。

［００３１］スプレッダローラ１４０の他の例が、図２Ｂに示される。スプレッダローラは、それぞれの軸２１４の周りに回転する２つの回転要素２１５を含む。２つの軸は、互いに対して傾いている。回転要素は、内径が外径より小さい円錐台の形状を有する。フレキシブル基板４０によって接触される図２Ｂの回転要素の上側は、２つの回転要素が本質的に直線に沿って位置合わせされるように、配置される。しかしながら、図２Ｂに示される断面図に垂直な方向の断面図において、フレキシブル基板４０は、フレキシブル基板の外側部分でのみ回転要素２１５に接触する。基板のスプレッディングが、達成されることができる。スプレッディングは、スプレッダローラ１４０の周りの基板の巻き付け角度を増加させることによって、増加させることができる。

［００３２］一態様において、実施形態による堆積装置の使用が記載され、特に、本書に記載された実施形態による処理装置の使用が、図３Ａに関して記載される。図３Ａは、コーティング装置などの処理装置６００の一例を示す。本実施形態に限定されないが、処理装置は、図３Ａの実施形態に示され、参照番号６１０によって示される基板（又はウェブ）保管スプールを収納するように、一般に構成され得る。ウェブ６４０は、矢印６０８によって示される基板移動方向によって示されるように、保管スプール６１０、例えば巻戻しスプールから巻き戻される。

［００３３］ウェブ６４０は、ローラ６０４を経由して、コーティングユニット６１１の一つ以上の側面上で、一つのウェブ案内ユニット６０を経由して、案内される。実施形態によれば、２つ以上のローラ６０４、及び／又は１つ、２つ又はそれより多いウェブ案内ユニット６０、例えば、スプレッダローラ１４０、が設けられることができる。

［００３４］幾つかの実施形態によれば、ウェブ案内ユニット６０は、上記のようなローラデバイスであってもよい。図３Ａに示された実施形態において、加熱デバイス１３０が、スプレッダローラ１４０と処理ドラム１１０の間に配置される。加熱デバイス１３０は、スプレッダローラ１４０の後にフレキシブル基板のデスプレッディング（ｄｅ−ｓｐｒｅａｄｉｎｇ）を減少させ、又はフレキシブル基板の広がりを増加させさえし得る。

［００３５］幾つかの実施形態において、加熱デバイス１３０の加熱効果の最適化を得るために、動作パラメータが影響を受けてもよい。例えば、基板の速度が、基板の広がりに応じて、加熱デバイスによって供給される熱のより長い又はより短い影響を達成するように、影響を受けてもよい。本書に記載された加熱デバイスに加えて、放射ヒータ又は電子ビームヒータが、基板がローラデバイスを離れた後に、基板の温度を保持するために、用いられてもよい。

［００３６］ウェブ保管スプール６１０から伸びて、ローラ６０４及びスプレッダローラ１４０を通って進んだ後に、その後、ウェブ６４０は、処理ドラム１１０に設けられ、且つ、例えば堆積源６８０の位置に対応する処理領域６３０を通って、移動される。動作中、処理ドラム１１０は、ウェブが矢印６０８の方向に移動するように、軸の周りで回転する。

［００３７］処理後、ウェブは、一つ以上の更なるウェブ案内ユニット６０を通って進み得る（図３Ａの実施形態において、ウェブは、一つのウェブ案内ユニットを通って進む）。加えて、ウェブは、図３Ａに示されたローラ６０４などの、更なるロールを通って進み得る。フレキシブル基板の処理、例えば、図３Ａの実施形態ではウェブコーティング、が達成されると、ウェブは、スプール６６４に巻き取られる。ウェブ６４０は、一つ以上の薄膜でコーティングされ得る、すなわち、一つ以上の層が、堆積源６８０によってウェブ６４０上に堆積される。堆積は、基板が処理ドラム１１０上に案内されている間に、行われる。処理ガスのガス流が、堆積源６８０の外側部分から堆積源の内側部分に供給されることができる。

［００３８］本書に記載された実施形態は、とりわけ、移動する基板上に薄膜を、プラズマ相から堆積させるためのプラズマ堆積システムを参照し得る。ウェブは、真空チャンバ内で基板移送方向に移動し得、真空チャンバには、堆積ガスをプラズマ相に転移させ、プラズマ相から薄膜を移動する基板上に堆積させるためのプラズマ堆積源が、配置される。

［００３９］図３Ａに示されるように、また本書に記載された実施形態に従って、プラズマ堆積源６８０は、移動するウェブに向かい合って配置された２つ、３つ又はさらに多いＲＦ（高周波）電極を含む多数領域電極デバイスを有するＰＥＣＶＤ（プラズマ化学気相堆積）源として設けられることができる。実施形態によれば、多数領域プラズマ堆積源は、ＭＦ（中波）堆積用に設けられてもよい。本書に記載された他の実施形態と組合わせることができる更に別の実施形態によれば、本書に記載されるような堆積装置に設けられる一つ以上の堆積源は、マイクロ波源であり得、及び／又はスパッタ源、例えばスパッタターゲット、詳細には回転スパッタターゲットであり得る。例えば、マイクロ波源において、プラズマは、マイクロ波放射によって励起され、維持されるプラズマであり、源は、マイクロ波放射でプラズマを励起及び／又は維持するように構成される。

［００４０］実施形態によれば、堆積装置は、一つより多い処理ドラム１１０を含み得る。２つ以上の処理ドラムの各々の前に、本書に記載されたような加熱デバイスを設けることが可能である。追加的に又は代替的に、各処理ドラムには、１つ、２つ、３つ、又はさらに多い堆積源が設けられ得る。

［００４１］図３Ｂは、加熱デバイス１３０の一実施形態を示す。図３Ｂに示された矢印６０８は、フレキシブル基板が加熱デバイスを通って移動する方向を示す。本書に記載された実施形態によれば、加熱デバイス１３０は、放射加熱デバイスである。加熱デバイスは、フレキシブル基板の前面に面して配置されることができ、熱が基板に伝達されることができる。すなわち、前面に接触せずに、基板が加熱されることができる。加熱デバイスは、基板移送方向と平行な方向に、例えば矢印６０８の方向に、少なくとも２０ｍｍ、例えば３０ｍｍ又はそれより長い寸法を有する。

［００４２］本書に記載された他の実施形態と組合わせることができる更に別の実施形態によれば、加熱デバイス１３０は、少なくとも５ｃｍ、典型的には少なくとも１０ｃｍ、例えば２０ｃｍから８０ｃｍなどの、矢印６０８の方向に沿った長さを有し得る。加熱デバイスの幅は、通常、基板の幅の少なくとも５０％、又は処理ドラム１１０の幅、すなわち、その回転軸の方向の寸法の少なくとも５０％であり得る。更に、一実施形態によれば、幅は、例えば、フレキシブル基板及び／又は処理ドラムのそれぞれの幅より大きくてもよく、例えば、フレキシブル基板の幅の約１１０％であってもよい。加熱デバイスが、２つ以上のセグメント、例えば、図３Ｂに示されるような３つのセグメント３０１、３０２、及び３０３を有する場合には、例えば、より大きい幅が適用されてもよい。しかしながら、セグメント化された加熱デバイス１３０は、基板の幅に対する加熱デバイスの幅に関係なく、用意されることができる。

［００４３］例えば、加熱デバイス１３０の２つ以上のセグメントが、各セグメントが個別に制御できるように、用意されることができる。すなわち、各セグメントは、異なる温度に加熱されることができ、及び／又はセグメントの各々によって発せられる熱放射は異なることができる。特に、中心セグメントと一つ以上の外側セグメントを有する加熱デバイス１３０を有する実施形態において、中心セグメントの熱放射又は加熱は、一つ以上の外側セグメントから独立に制御することができる。例えば、ローラ配列の第一のローラ、すなわち処理ドラム１１０に隣接するローラから処理ドラムに、基板の広がりを運ぶために、又はその中心部での温度の上昇によって基板の広がりを発生させるために、基板は、基板の中心でより加熱されることができる。

［００４４］幾つかの実施形態によれば、真空堆積装置内で基板を広げる方法が、記載される。真空処理装置は、本書に記載され、第一の方向に基板を広げるように又は第一の方向への基板の広がりを維持するように構成された加熱デバイスを有する堆積装置であってよい。図４は、本書に記載された実施形態による方法のフローチャート７００を示す。本方法は、ボックス７１０において、ローラデバイスを用いて真空チャンバ内で基板を案内することを含む。上記のように、基板は、ウェブ、フォイル、薄い材料の塊などのフレキシブル基板であってよい。一実施形態において、基板は、プラスチック材料、ＰＥＴ、ＰＥ、ＰＵ、金属、紙などを含み得る。

［００４５］フローチャート７００のボックス７２０において、基板は、移送方向と本質的に直交する方向に広げられる、すなわち、横方向に広げられる。これは、例えば、スプレッダローラによって、又は処理ドラムに隣接して置かれた加熱デバイスによって行われることができる。幾つかの実施形態において、加熱デバイスは、基板移送方向と平行な方向の寸法が少なくとも２０ｍｍである。

［００４６］ボックス７３０において、基板の広がりが特徴７２０で単に加熱デバイスのみによって提供されているのではない限り、導入された基板の広がりが、スプレッダローラから処理ドラムに運ばれることができる。

［００４７］本書に記載された実施形態によれば、少なくとも５ｋＷ／ｍ^２以上の電力密度の加熱デバイスの電力、すなわち加熱デバイスに供給された電力が、基板の広がりを維持し、縮みを減少させ、又は基板を横方向に広げさえするために、加熱デバイスによって供給されることができる。

［００４８］図５は、フレキシブル基板を処理するための、例えば、フレキシブル基板上に薄膜を堆積させるための他の装置を示す。図５に例示的に示されるように、装置１００は、真空チャンバ１０２を含む。真空チャンバは、第一のチャンバ部分１０２Ａ、第二のチャンバ部分１０２Ｂ及び第三のチャンバ部分１０３Ｃを有する。第一のチャンバ部分１０２Ａは、巻取り／巻戻しチャンバとして構成され、フレキシブル基板の交換のために、チャンバの残りの部分から分離されることができ、それによって、残りのチャンバ部分１０２Ｂ／Ｃは、処理されたフレキシブル基板を除去するために通風される必要がなく、新しい基板が挿入された後に排気される必要がない。装置のダウンタイムを減少させることができる。従って、スループットの増加という目的全体が達せられ得る。図５は、詳細には、本書に記載された他の実施形態の任意選択の修正として、第一のチャンバ部分１０２Ａが、第一のチャンバ部分のインターリーフチャンバ部分ユニット１０２Ａ１及び基板チャンバ部分ユニット１０２Ａ２に分けられていることを示す。インターリーフロール７６６／７６６’及びインターリーフローラ１０５は、装置のモジュール要素として設けることができる。すなわち、チャンバ部分ユニット１０２Ａ２を有する装置は、インターリーフが要求されない場合に装置を有するために、用意され、稼働され、製造され得る。操作者が、インターリーフを用いる選択肢を持ちたい場合、例えば、機械のアップグレードなどとして、インターリーフチャンバ部分ユニット１０２Ａ１を付加することができ、インターリーフを使うことができる。従って、ＣｏＯが、装置の所有者の要求に、容易に且つ柔軟に適合されることができる。更に、１つのインターリーフチャンバ部分ユニット１０２Ａ１を、チャンバ要素１０２Ａ２、１０２Ｂ及び１０２Ｃを有する２つ以上の装置のために用いることができるであろう。チャンバ部分ユニット１０２Ａ１及び１０２Ａ２は、 図５の破線によって示されるように、両方のユニットが存在する場合、真空チャンバ１０２の一つの真空領域を画定するように構成されることができ、又はインターリーフモジュールが存在しない場合、チャンバ部分ユニット１０２Ａ２だけが、それぞれの真空領域を画定することができる。

［００４９］基板が、例えば、図５で巻戻しのために用いられるシャフトを有する第一のロール７６４上に用意される。基板は、例えば、図５で巻取りのために用いられるシャフトを有する第二のロール７６４’上に巻かれる。しかしながら、シャフトが、巻戻しの代わりに巻取り用に、また巻取りの代わりに巻戻し用に用いられ得るように、基板は、逆方向に装置１００を通って案内されることもできる、ということが理解される。従って、処理されるべきフレキシブル基板を支持するための巻戻しシャフト及び処理された薄膜を上に有するフレキシブル基板を支持する巻取りシャフトが、第一のチャンバ部分１０２Ａに設けられる。フレキシブル基板１０６が、例えば巻取りシャフトを有する第一のロール７６４上に用意される。本書に記載された他の実施形態と組合わせることができる幾つかの実施形態によれば、処理されるべきフレキシブル基板が、インターリーフ７０６といっしょにロール７６４上に用意され得る。ロール７６４上で、フレキシブル基板の一つの層が、フレキシブル基板の隣り合う層と直接接触しないように、インターリーフが、フレキシブル基板の隣り合う層間に提供され得る。代表的な実施形態によれば、基板は、１つ、２つ又はそれより多いローラ１０４を経由してロール７６４からコーティングドラムへ、またコーティングドラムから、例えば、基板が処理後に巻かれる巻取りシャフトを有する第二のロール７６４’へ案内される。処理後に、別のインターリーフが、インターリーフロール７６６’から、ロール７６４’に巻かれるフレキシブル基板１０６の層と層の間に供給され得る。

［００５０］本書に記載された実施形態によれば、第一のチャンバ部分を第二のチャンバ部分から分離するための少なくとも１つの間隙スリース５４０が、分離壁７０１に設けられる。図５に示されるように、通常、２つの間隙スリースが設けられる。図６に示されるように、間隙スリース５８０が、基板の方向を変えるローラに関係なく、設けられることもできる。一つ以上の間隙スリースは、フレキシブル基板がそれを通って移動することができ、間隙スリースが真空密閉を提供するために開閉することができるように、構成される。代表的な実施形態によれば、間隙スリースは、基板を案内するための、例えば、１０°以上の角度だけ基板の移動の方向を変えるためのローラを含み得る。更に、間隙スリースのローラに対して押し付けることができるインフレータブルシールが設けられる。間隙スリースは、シールを膨らませることによって閉じられ、第一のチャンバ部分１０２Ａ及び第二のチャンバ部分１０２Ｂが、真空気密で互いから分離される。第二のチャンバ部分１０２Ｂが、技術的真空下に維持されながら、第一のチャンバ部分１０２Ａが、通風されることができる。

［００５１］別の代替的実施態様によれば、間隙スリースは、ローラなしで設けられることもできる。インフレータブルシールが、平坦なシール面に対して基板を押すことができる。更に、間隙スリースを選択的に開閉する他の手段が、利用されてもよく、そこでは、基板が挿入されている間に、開閉、すなわち、基板経路の開放及び真空密閉が、行われ得る。基板が挿入されている間に真空密閉を閉じる間隙スリースがあることは、基板の交換をとりわけ容易にすることができる。何故なら、新しいロールからの基板が、前のロールからの基板に取り付けられ、新しい基板が取り付けられた前の基板を、装置を通って引っ張ることによって、チャンバ部分１０２Ｂ及び１０２Ｃが排気されている間に、フレキシブル基板がシステムを通って巻かれることができるからである。

［００５２］図５に更に示されているように、回転軸を有するコーティングドラム又は処理ドラム１１０が、装置内に設けられる。処理ドラムは、曲がった外側表面に沿って基板を案内するための曲がった外側表面を有する。基板は、例えば図５の下方の処理ステーション６３０の第一の真空処理領域及び少なくとも一つの第二の真空処理領域、例えば図５の別の処理ステーション６３０／４３０を通って、案内され得る。本明細書では、処理ステーション６３０である、堆積ステーションが、しばしば、参照されるけれども、エッチングステーション、加熱ステーション、等のような他の処理ステーションもまた、処理ドラム１１０の曲がった表面に沿って設けられることができる。従って、本書に記載された、様々な堆積源のための区画を有する装置は、単一の堆積装置、例えばＲ２Ｒコータ、の中に幾つかのＣＶＤ， ＰＥＣＶＤ 及び／又は ＰＶＤプロセスのモジュール結合を可能にする。非常に良好なガス分離が望ましい堆積源を含むあらゆる種類の堆積源が、本書に記載された実施形態による堆積装置で用いられることができる、モジュールのコンセプトは、様々な堆積技術又はプロセスパラメータの複雑な組合せを適用して堆積されなければならない複雑な層スタックの堆積のコストを下げるのに役立つ。

［００５３］一般に、本書に記載された他の実施形態と組合わせることができる種々の実施形態によれば、プラズマ堆積源が、例えばウェブ又はフォイルなどのフレキシブル基板、ガラス基板又はシリコン基板の上に薄膜を堆積させるように、適合されることができる。通常、プラズマ堆積源は、例えば、フレキシブルＴＦＴ、タッチスクリーンデバイス部品、又はフレキシブルＰＶモジュールを形成するために、フレキシブル基板上に薄膜を堆積させるように、適合されることができ、また使用されることができる。

［００５４］本書に記載された実施形態によれば、コーティングドラムの第一の部分、すなわち、回転軸に直交するコーティングドラムの断面積のある領域が、第二のチャンバ部分１０２Ｂの中に設けられ、コーティングドラムの残りの部分、すなわち、回転軸に直交するコーティングドラムの断面積のある領域が、第三のチャンバ部分１０２Ｃの中に設けられる。

［００５５］上記のように、図５は、堆積装置１００を示す。堆積装置１００は、チャンバ１０２を含み、チャンバは、真空がチャンバ内に生成され得るように、通常、提供され得る。様々な真空処理技術、及び特に真空堆積技術が、基板を処理するため、又は基板上に薄膜を堆積させるために、用いられることができる。図５に示されるように、また本書で参照されるように、装置１００は、案内され、処理されているフレキシブル基板１０６を運ぶロールツーロール堆積装置である。図５において、フレキシブル基板１０６は、矢印１０８によって示されるように、チャンバ部分１０２Ａからチャンバ部分１０２Ｂへ、更に、中に処理ステーションを有するチャンバ部分１０２Ｃへ、案内される。フレキシブル基板は、処理中及び／又は堆積中に基板を支持するように構成された処理ドラム１１０へ、ローラ１０４によって導かれる。処理ドラム１１０から、基板１０６が、別のローラ１０４へ、且つチャンバ部分１０２Ｂ及び１０２Ａそれぞれの中に、案内される。

［００５６］本書に記載された他の実施形態と組合わせることができる更に別の実施形態によれば、装置１００は、フレキシブル基板を加熱するための予熱ユニット１９４を更に含むことができる。放射ヒータ、電子ビームヒータ又は処理の前に基板を加熱するための任意の他の要素が、設けられ得る。更に、追加的又は代替的に、前処理プラズマ源１９２、例えばＲＦプラズマ源又はイオン源が、第三のチャンバ部分１０２Ｃに入る前に、基板をプラズマで処理するために、設けられ得る。例えば、プラズマでの前処理は、基板表面の表面改質を行なって、堆積された膜の膜付着を向上させることができ、又は別の方法で基板の形態を改良して、処理を改善することができる。

［００５７］図５に示されるように、本書に記載された幾つかの実施形態によれば、前面接触せずに、且つフレキシブル基板に熱を供給することによって、基板を広げることができる、すなわち、基板の横方向の伸びを提供することができる加熱デバイス１３０が、設けられる。本書に記載されている、基板を横方向に広げるように、又は横方向への基板の広がりを維持するように構成された任意の加熱デバイスが、図５に関して記載された実施形態に利用され得る。図５に示されるように、幾つかの別の実施形態によれば、加熱デバイス１３０の第一の側面に向かい合って配置された熱調整ユニット１３３が、設けられ得る。熱調整ユニット及び加熱デバイスは、フレキシブル基板の通り道を形成する間隙又はトンネルを形成する。例えば、熱調整ユニットは、別の加熱デバイス、熱リフレクタプレート、又はその組合せであってよい。トンネルは、少なくとも２０ｍｍ、例えば３０ｍｍ又はそれより長い、基板移送方向と平行な方向の寸法を有し得る。

［００５８］図５は、壁７０１及び／又は第一のチャンバ部分１０２Ａと第二のチャンバ部分１０２Ｂの間の真空分離を提供することができる間隙スリース５４０間の距離によって定められる軸が、垂直方向又は水平方向に対して傾いている、処理装置１００を示す。通常、傾きの角度は、垂直線に対して２０°から７０°であり得る。傾きによって、処理ドラムが、傾きのない同様な部品の水平配置と比べて、下方に動かされる。壁及び／又は間隙スリース間に定められる軸の傾きは、追加の処理ステーション又は堆積源６３０の軸（図５に示された線４３１を参照）、例えばプラズマ電極の対称軸が、処理ドラム１１０の軸と同じ高さ又はその下方にあるように、追加の処理ステーション又は堆積源６３０を設けることを可能にする。図５に示されるように、４つの堆積源６３０が、処理ドラムの回転軸の高さ又はその下方に設けられる。上記のように、発生した粒子の基板上への剥離及び降下が、低減又は回避され得る。図５でエッチングステーション４３０として示されている第五の処理ステーションは、例えば、処理ドラム１１０の回転軸の上方に設けることができる。しかしながら、エッチングステーション４３０は、チャンバ部分１０２Ｃの凸状壁部の任意の他の位置に設けることもできる、ということが理解されるであろう。

［００５９］本書に記載された他の実施形態と組合わせることができる更に別の実施形態によれば、任意選択で、基板処理の結果を評価するための光学的測定ユニット４９４及び／又は基板上の電荷を適合するための一つ以上のイオン化ユニット４９２が、設けられてもよい。

［００６０］図６は、本書に記載された実施形態による、別の処理装置１００を示す。図５に関連してすでに記載された特徴、細部、態様、及び実施態様は、再度記載しない。しかしながら、そのような特徴、細部、態様及び実施態様、並びに本書に記載された他の実施形態の別の細部が、図６に示された処理装置１００にも実装されることができる、ということを理解されたい。図６に示されるように、幾つかの実施形態によれば、スプレッダローラ１４０が、処理ドラム１１０に最も近接しているローラとして設けられることができる。スプレッダローラ１４０は、基板を広げる、すなわち、基板を横方向に、すなわち、処理ドラム１１０の回転軸と本質的に平行な方向に、伸ばす。スプレッダローラによって導入された横方向の広がりの縮みを減少させるため、スプレッダローラによって導入された広がりを維持するため、又はスプレッダローラによって導入された広がりを増加すらさせるため、加熱デバイス１３０が、スプレッダローラ１４０と処理ドラムの間に基板経路の方向に設けられる。

［００６１］更に、熱調整ユニット１３３が設けられる。熱調整ユニット及び加熱デバイスは、基板が通過することができるような間隙又はトンネルを形成する。本書に記載された他の実施形態と組合わせることができる幾つかの実施形態によれば、冷却ユニット１３７が、加熱デバイス１３０とスプレッダローラ１４０の間に設けられる。冷却ユニットは、第一のローラ、すなわち処理ドラム１１０の上流又は下流の最初のローラが、スプレッダローラでない場合に、設けられてもよい。冷却ユニット１３７は、加熱デバイス１３０によって発生された熱放射からスプレッダローラ１４０を保護するように構成される。冷却ユニットは、例えば、熱放射に対してシールドを設けることによって、スプレッダローラ１４０を受動的に冷却することができる。あるいは、冷却ユニットは、能動的に冷却された冷却ユニットであってもよい。

上記は幾つかの実施形態を対象とするが、その基本的な範囲から逸脱することなく、他の更なる実施形態を考え出すこともでき、その範囲は、以下の特許請求の範囲によって決定される。

Claims (16)

1. フレキシブル基板（１１０；６４０）を処理するための処理装置（１００；６００）であって、
   真空チャンバ（１２０）と、
   前記真空チャンバ（１２０）内の処理ドラム（１１０）であって、第一の方向に延びる軸（１１２）の周りに回転するように構成される処理ドラムと、
   一つ以上のローラを含む基板移送アレンジメントであって、前記基板移送アレンジメントは、前記フレキシブル基板を巻戻しローラから巻取りローラへ案内し、前記一つ以上のローラは、前記第一の方向に前記フレキシブル基板を広げるように構成された第一のローラを含む、基板移送アレンジメントと、
   前記処理ドラムに隣接する加熱デバイス（１３０）であって、前記第一の方向への前記フレキシブル基板の広がりを維持するように構成され、基板移送方向と平行な方向の寸法が、少なくとも２０ｍｍである加熱デバイスと、を備え、
   前記加熱デバイスが、前記処理ドラムと前記第一のローラとの間に配置され、前記第一のローラは、前記処理ドラムの上流に配置されている、処理装置。
2. フレキシブル基板（１１０；６４０）を処理するための処理装置（１００；６００）であって、
   真空チャンバ（１２０）と、
   前記真空チャンバ（１２０）内の処理ドラム（１１０）であって、第一の方向に延びる軸（１１２）の周りに回転するように構成される処理ドラムと、
   一つ以上のローラを含む基板移送アレンジメントであって、前記基板移送アレンジメントは、前記フレキシブル基板を巻戻しローラから巻取りローラへ案内し、前記一つ以上のローラは、前記第一の方向に前記フレキシブル基板を広げるように構成された第一のローラを含む、基板移送アレンジメントと、
   前記処理ドラムに隣接する加熱デバイス（１３０）であって、前記第一の方向への前記フレキシブル基板の広がりを維持するように構成され、基板移送方向と平行な方向の寸法が、少なくとも２０ｍｍである加熱デバイスと、を備え、
   前記第一のローラが、前記処理ドラムと前記加熱デバイスとの間に配置され、前記第一のローラは、前記処理ドラムの下流に配置されている、処理装置。
3. 前記第一のローラが、スプレッダローラである、請求項１または２に記載の処理装置。
4. 前記加熱デバイスの第一の側面に向かい合って配置される熱調整ユニットであって、前記熱調整ユニット及び前記加熱デバイスが、前記フレキシブル基板の経路を提供する間隙又はトンネルを形成する、熱調整ユニットを更に備える、請求項１から３のいずれか１項に記載の処理装置。
5. 前記熱調整ユニットが、別の加熱デバイス、熱リフレクタプレート、又はその組合せである、請求項４に記載の処理装置。
6. 前記加熱デバイスが、赤外線加熱デバイスと誘導性加熱デバイスのうちの少なくとも一つである、請求項１から５のいずれか１項に記載の処理装置。
7. 前記基板移送アレンジメントが、前記真空チャンバ内で前記フレキシブル基板の裏側にのみ接触するように適合される、請求項１から６のいずれか１項に記載の処理装置。
8. 前記基板移送アレンジメントが、ガイドローラ、スプレッダデバイス、偏向デバイス、調整ローラからなるグループから選択される少なくとも一つのローラを含む、請求項７に記載の処理装置。
9. 前記加熱デバイスと前記第一のローラの間に設けられた冷却ユニットであって、前記加熱デバイスによって生成された熱放射から前記第一のローラを保護するように構成される冷却ユニットを更に備える、請求項１から８のいずれか１項に記載の処理装置。
10. 前記加熱デバイスから前記処理ドラムまでの最小距離が、２０ｃｍ以下である、請求項１から９のいずれか１項に記載の処理装置。
11. 前記フレキシブル基板の移送経路に沿った前記第一のローラから前記処理ドラムまでの距離が、１００ｃｍ以下である、請求項１から１０のいずれか１項に記載の処理装置。
12. 真空チャンバ内の処理ドラムであって、第一の方向に延びる軸の周りに回転するように構成される処理ドラムを有する、フレキシブル基板を処理するための真空処理装置を動作させる方法であって、
    前記処理ドラムの上流に配置されている第一のローラを含む基板移送アレンジメントによって、前記フレキシブル基板を巻戻しローラから巻取りローラへ案内することであって、前記第一のローラは、前記第一の方向に前記フレキシブル基板を広げる、案内することと、
    前記処理ドラムに隣接して配置された加熱デバイスで、前記第一の方向への前記フレキシブル基板の広がりを維持することと、
    を含み、
    前記加熱デバイスは、前記処理ドラムと前記第一のローラの間に配置されている、方法。
13. 真空チャンバ内の処理ドラムであって、第一の方向に延びる軸の周りに回転するように構成される処理ドラムを有する、フレキシブル基板を処理するための真空処理装置を動作させる方法であって、
    前記処理ドラムの下流に配置されている第一のローラを含む基板移送アレンジメントによって、前記フレキシブル基板を巻戻しローラから巻取りローラへ案内することであって、前記第一のローラは、前記第一の方向に前記フレキシブル基板を広げる、案内することと、
    前記処理ドラムに隣接して配置された加熱デバイスで、前記第一の方向への前記フレキシブル基板の広がりを維持することと、を含み、
    前記第一のローラは、前記処理ドラムと前記加熱デバイスの間に配置されている、方法。
14. 前記加熱デバイスは、基板移送方向と平行な方向の寸法が、少なくとも２０ｍｍである、請求項１２または１３に記載の方法。
15. 前記第一のローラは、スプレッダローラである、請求項１２から１４のいずれか１項に記載の方法。
16. 前記フレキシブル基板の裏側のみを、一つ以上のローラを含む基板移送アレンジメントと接触させることを更に含む、請求項１２から１５のいずれか１項に記載の方法。

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