JP6368647B2 - 基板を処理するシステムおよび方法 - Google Patents

Description

本明細書に記載された主題は一般に、基板を処理する方法およびシステムに関し、より詳細には、フレキシブル基板処理用途に関する方法およびシステムに関し、より詳細には、フレキシブル基板処理用途の真空中でのインライン処理（ｉｎ−ｌｉｎｅ ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ）に関する。

典型的には合成フィルムまたはポリマーフィルムのウエブ（ｗｅｂ）であり、本明細書ではウエブ形材料とも呼ぶフレキシブル基板をコーティングする目的に使用される設備では、第１のウエブドラム（ｗｅｂ ｄｒｕｍ）を巻き出し、巻き出されたウエブ形材料を、例えばスパッタリング、化学気相堆積（ＣＶＤ）によってコーティングし、再び第２のウエブドラムに巻き取る。必要に応じて、前述の第１および／または第２のウエブドラムを、いっぱいに巻かれた新たなウエブドラムおよび／または空のウエブドラムに取り換えることができる。本明細書では用語ウエブドラムをウエブモジュールとも呼ぶ。

ウエブ形材料をコーティングする、知られている構成および方法では、ウエブ形材料を巻き取るステップおよびウエブ形材料を巻き出すステップが、典型的には１つまたは複数のコーティング位置から分離された巻取りチャンバおよび巻出しチャンバ内で実施される。さらに、ウエブ形材料が巻出しドラムから、別個の処理チャンバ内にあることがあるコーティング位置を越えて巻取りドラムへ移動するときに、複数の案内ローラまたは方向変更ローラの上を通るようにウエブ形材料を導くことができる。

典型的には、例えばポリマーウエブ基板などのウエブ形フレキシブル材料は、巻取りおよび／または巻出し時に、摩擦接触によって誘起された電荷分離によって帯電する。電荷の発生は一般にウエブ形材料上で起こり、特に、処理中にウエブ形材料がこすれる、すべる、または他の表面から分離するときに起こる。しばしば、これが急速に起きるほど、発生する電荷の量は大きくなる可能性が高い。したがって、コーティングのタイプに応じて、ウエブ形基板をコーティングする典型的な設備は、例えば０．１から２５ｍ／分もしくは０．２から５０ｍ／分の低速で、または例えば１０から２０ｍ／秒以上の高速でウエブ形材料を移動させてもよい。さらに、ウエブ形基板はしばしば、高い表面抵抗率を有するポリマー材料からなるため、電荷の蓄積が起こることがある。その上、ウエブ形基板はしばしば、例えばコーティング工程中に処理設備内で長い距離を移動するため、ウエブ形基板から大地への電荷のリークが制限されることがある。

強化された設備設計は一般に、例えば危険な量の電荷が蓄積することを防ぐことができるように機器の全ての金属部分の適切な大地接地を確保することによって、基板上の静電荷を低減させることができる。さらに、ウエブ形フレキシブル基板の機械的なハンドリングを、例えば停止したロール上でのすべりを最小化するように設計することができる。その上、帯電防止コーティングを使用してウエブ形フレキシブル基板を処理することもできる。

それにもかかわらず、ほとんどの場合、ウエブ形基板は、処理中に、２つ以上の基板ハンドリングデバイス（例えばガイドローラまたは方向変更ローラ）と不可避的に摩擦接触する、または巻き出され、その結果、ウエブ形状の表面に静電荷が存在する。その結果、処理中のウエブ形材料の表面に数十ｋＶの範囲の静電荷レベルが存在することがある。これらの電荷は、不要粒子、例えば処理チャンバおよび／または巻取り／巻出しチャンバ内で発生した粒子を、ウエブ形材料の表面に静電的に引きつけることがある。さらに、例えばウエブ形材料からのガス抜けによって巻取り／巻出しモジュール内に発生した酸化シリコンの粒子が、ウエブ形材料の静電的に帯電した表面に付着することもある。その上、処理ガスからの粒子、例えばシラン粒子が、処理中に、１つまたは複数のコーティング位置から巻取り／巻出しモジュールへ流れることもある。

ウエブ形材料の表面におけるこのような不要粒子の蓄積が製品の破壊につながることがある。例えば、コーティングする前に、例えば巻出しモジュールとコーティング位置の間でウエブ形材料の表面に付着した不要粒子が、コーティング工程中にアークを生じさせることがあり、これによってウエブが切れたり、最終的に製品の破壊および損失につながったりすることがある。さらに、すりきずなどのウエブ表面の欠陥が、例えばコーティング位置と巻取りモジュールの間でウエブ形材料の表面に付着した不要粒子に起因することもある。

別の場合には、例えば、不要粒子の蓄積が、例えばスパッタリング中などのコーティング工程中にウエブ形材料上に堆積した薄膜の均一性を乱すことがある。その上、ウエブ形材料の表面の不要粒子の蓄積によって、例えば測定システムによるウエブの厚さの測定が歪められることもある。次いで、このような歪みが、製品切換え時間（ｐｒｏｄｕｃｔ ｃｈａｎｇｅｏｖｅｒ ｔｉｍｅ）、ロール品質（ｒｏｌｌ ｑｕａｌｉｔｙ）、製品の均一性（ｐｒｏｄｕｃｔ ｕｎｉｆｏｒｍｉｔｙ）またはシフト再現性（ｓｈｉｆｔ ｒｅｐｅａｔａｂｉｌｉｔｙ）を損なうことがある。

ウエブ形材料がコーティング工程に２回以上さらされた場合、すなわちウエブ形基板の表面が複数のコーティングステップにさらされたときには、ウエブ形材料に損傷を与える上記の効果が倍加することがある。その結果、コーティング工程の前後にウエブ形材料の表面に付着した不要粒子による汚染によって生じる製品の損失のためにかかるコストがかなり大きくなることがある。

この目的のため、コーティング工程の前および／または後のウエブ形材料上の不要粒子汚染を大幅に低減するまたは排除するシステムおよび方法が望まれていることが理解される。したがって、本明細書に記載された主題は、ウエブ形材料の表面における不要粒子の蓄積を低減するまたは排除する方法およびシステムに関する。

以上のことを考慮して、フレキシブル基板を処理する独立請求項１に記載の基板処理装置、および真空チャンバ内においてフレキシブル基板に放電させる独立請求項１１に記載の方法が提供される。

一態様では、フレキシブル基板を処理する基板処理装置であって、真空にされるように構成され、処理ガスがその中に供給されるように構成された真空チャンバと、前記フレキシブル基板を処理するように適合され、前記真空チャンバ内に設けられた処理モジュールと、荷電粒子の流れを発生させてフレキシブル基板に放電させるように構成された放電アセンブリであり、処理ガスをイオン化する電場を発生させるように構成された放電アセンブリとを含む基板処理装置が提供される。

他の態様では、真空チャンバ内においてフレキシブル基板に放電させる方法であって、荷電粒子の流れによってフレキシブル基板が放電するように、真空チャンバ内において処理ガスをイオン化することを含む方法が提供される。

本発明の他の態様、利点および特徴は、従属請求項、説明および添付図面から明らかである。

本明細書に記載された実施形態はさらに、開示された方法を実行する装置であり、記載された方法ステップを実行する装置部分を含む装置を対象とする。その上、本明細書に記載された実施形態は、記載された装置がそれによって動作する方法、または記載された装置がそれによって製造される方法も対象とする。それらの方法は、装置の機能を実行する方法ステップまたは装置の部分を製造する方法ステップを含むことができる。これらの方法ステップは、ハードウェア構成要素、ファームウェア、ソフトウェア、もしくは適当なソフトウェアによってプログラムされたコンピュータによって、これらの任意の組合せ、あるいは任意の他の方式で実行することができる。

さらなる言及なしに、１つの実施形態の要素を別の実施形態で有利に利用することが企図される。

その最良の形態を含む、当業者に対する完全かつ実施を可能にする開示は、添付図の参照を含む明細書の残りの部分により詳細に記載されている。

本明細書に記載された実施形態による、フレキシブル基板を処理する基板処理装置であり、コーティングモジュールを含む基板処理装置の略図である。 本明細書に記載された実施形態による、フレキシブル基板を処理する基板処理装置であり、２つのコーティングモジュールを含む基板処理装置の略図である。 本明細書に記載された実施形態による、フレキシブル基板を処理する基板処理装置であり、４つのコーティングモジュールを含む基板処理装置の略図である。 本明細書に記載された実施形態による、フレキシブル基板を処理する基板処理装置であり、垂直横向きの基板処理装置の略図である。 本明細書に記載された実施形態による、フレキシブル基板を処理する基板処理装置であり、フレキシブル基板が２つのコーティング領域を通る基板処理装置の略図である。 本明細書に記載された実施形態による、フレキシブル基板を処理する基板処理装置であり、コーティングするフレキシブル基板が巻出しチャンバから巻取りチャンバへ運ばれる基板処理装置の詳細略断面図である。 本明細書に記載された実施形態による、ウエブ形基板上に不要粒子が蓄積することを防ぐ方法ステップを示す図である。 本明細書に記載された実施形態による、ウエブ形基板上に不要粒子が蓄積することを防ぐ上記の方法ステップに典型的に含まれる他の方法ステップを示す図である。

次に、さまざまな実施形態を詳細に参照する。各図には、それらの実施形態の１つまたは複数の例が示されている。それぞれの例は、本発明を説明する手段として提供されるものであり、本発明を限定するものではない。例えば、１つの実施形態の部分として図示または記載された特徴を、他の実施形態で使用し、または他の実施形態とともに使用して、さらに別の実施形態を得ることができる。本開示は、そのような変更および改変を含むことが意図されている。

本明細書に記載された実施形態は一般に、処理チャンバ内に配置された放電アセンブリを含むウエブ形材料コーティング装置に関する。放電アセンブリは、処理ガスの電気的破壊によって生じた荷電粒子の流れをウエブ形材料の表面に供給する。それによって、ウエブ形材料に放電させることができ、このことは、ウエブ形材料の表面に不要粒子が確実に引きつけられないようにする。すなわち、処理チャンバ内に放電アセンブリを設置することよってコーティング工程中のアークおよびウエブ形材料のすりきずを防ぐことができる。

本発明の実施形態の典型的な用途は、ウエブ形フレキシブル材料をロールツーロール法（ｒｏｌｌ−ｔｏ−ｒｏｌｌ ｐｒｏｃｅｓｓ）でコーティングするシステムでの使用である。このようなシステムは例えば、薄膜堆積システムまたはクリーンルーム適合真空ウエブコータ（ｃｌｅａｎ ｒｏｏｍ ｃｏｍｐｔｉｂｌｅ ｖａｃｕｕｍ ｗｅｂ ｃｏａｔｅｒ）であり、クリーンルーム適合真空ウエブコータには例えば、フレキシブルウエブロールカップリングを含むウエブロール駆動ユニットが含まれ、このウエブロール駆動ユニットは任意選択で制御デバイスによって制御される。

コーティングされるウエブ形材料の例は、合成フィルムのウエブまたは紙匹である。このコーティング処理は例えば、真空条件、例えば１０^−７ミリバールの範囲のベース圧力でのＣＶＤ、スパッタリングまたは蒸着によって達成することができる。コーティングは、スパッタリングおよび蒸着よりも高い圧力でのプラズマ化学気相堆積（ＰＥＣＶＤ）によっても成し遂げることができる。典型的には、コーティング材料はアルミニウムなどの金属、ポリマーとすることができ、またはコーティング材料は有機小分子を含むことができる。コーティングは、多結晶シリコンまたは非晶質シリコンなどの多結晶質または非晶質とすることもできる。したがって、本発明の実施形態は例えば、フレキシブルプリント回路板、有機発光デバイスを使用したフレキシブルディスプレイまたはフレキシブル太陽電池を生産するための真空ウエブコータにおいて有用である。さらに、本発明の実施形態は、アルミニウムでコーティングされた薄いプラスチックフィルムおよび紙などの金属被覆された保護包装材料を生産するシステムで使用することができる。窓フィルム、プリント回路板、タッチパネル、ＴＶスクリーンまたは他のディスプレイを生産するためのコーティングシステムなど、例えば光学層もしくは磁気層または反射防止コーティング、導電性コーティングおよび／もしくは誘電性コーティングをフレキシブル基板上に堆積させる他のコーティングシステムで、本発明の実施形態を使用することもできる。

本明細書に記載されたプロセッサおよびコントローラは、複数の電気および電子デバイスから送信された情報を処理する。これらの電気および電子デバイスには、限定はされないが、センサ、アクチュエータ、例えば基板の面積抵抗率、光学密度、スペクトル透過またはスペクトル反射を測定することができるインライン測定機器が含まれる。さらに、例えばコーティング工程の間、一貫した全体の層厚を実現するために、プロセス制御デバイスおよびプロセス監視デバイスを使用した永久閉ループ制御を使用することができる。その上、欠陥のない巻取りを担うウエブ形材料の張力をディジタル制御することができる。

プロセッサは一般に、例えば制御もしくは監視システム、センサ、監視デバイス、デスクトップコンピュータ、ラップトップコンピュータ、プログラマブルロジックコントローラ（ＰＬＣ）キャビネットおよび／または分散制御システム（ＤＣＳ）キャビネット内に物理的に配置することができる。ＲＡＭおよび記憶デバイスは、プロセッサ（１つまたは複数）によって実行される情報および命令を記憶し送信する。ＲＡＭおよび記憶デバイスを使用して、プロセッサ（１つまたは複数）による命令の実行中に一時変数、静的な（すなわち変化しない）情報および命令または他の中間情報を記憶し、プロセッサに提供することもできる。実行される命令には、限定はされないが、設備制御システム制御コマンドが含まれる。この命令シーケンスの実行は、ハードウェア回路とソフトウェア命令との特定の組合せに限定されない。

例示的な実施形態では、コンピュータシステムなどのプロセッサベースまたはマイクロプロセッサベースの任意の適当なシステムを含むリアルタイムコントローラが、例えば本明細書に記載された制御ユニットによって機能を実行することができるマイクロコントローラ、縮小命令セット回路（ＲＩＳＣ）、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）、論理回路および／または任意の他の回路もしくはプロセッサを含む。一実施形態では、コントローラが、リードオンリーメモリ（ＲＯＭ）および／またはランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）を含むマイクロプロセッサ、例えば２メガビットＲＯＭおよび６４キロビットＲＡＭを含む３２ビットマイクロコンピュータであってもよい。本明細書で使用されるとき、用語「リアルタイム」は、入力の変化が結果に影響を及ぼした後かなり短い時間のうちにその結果が生じることを指し、この時間は、その結果の重要性および／または入力を処理してその結果を生じさせるシステムの能力に基づいて選択することができる設計パラメータである。

本明細書で使用されるとき、用語「放電アセンブリ」は、電場によってガスをイオン化することができる任意のデバイスを表すことが意図されている。放電アセンブリは、受動ユニットもしくは能動ユニット、またはその両方であってもよい。さらに、能動放電アセンブリの電力供給装置および任意選択の制御ユニットは真空チャンバの外側に配置することができる。その上、前述の放電アセンブリは、電力供給装置および制御ユニットに接続することができる１つまたは複数の中和デバイスを含むことができる。

本発明の範囲を限定はしないが、本明細書に記載された実施形態は一般に、真空環境中でフレキシブル基板を処理する基板処理装置、および真空チャンバ内においてフレキシブル基板に放電させる方法を対象とする。本発明の実施形態は特定の処理システムに限定されず、ロールツーロール法でウエブ形フレキシブル材料をコーティングする全ての種類のシステムに対して適用することができる。

本明細書に記載されたいくつかの実施形態では、フレキシブル基板を処理する基板処理装置の真空チャンバ内に少なくとも１つの放電アセンブリが設置される。典型的には、この少なくとも１つの放電アセンブリが、処理チャンバの内の、例えば実際に問題が発生する箇所の近くに配置される。さらに、この少なくとも１つの放電アセンブリを、帯電の主な原因の近くに配置することもできる。帯電の主な原因は、処理設備の実際のレイアウトおよび設計によって異なることがある。

経験する問題のタイプによっては、ウエブ形材料の片面だけに放電させたいことがある。これは、案内ローラ上でのウエブ形材料の正確なアライメントおよび結合を確実にするためにウエブ形材料の片面に電荷が存在することが望まれる用途に関係することがある。しかしながら、別の場合には、完全な中和を実現するためにウエブ形材料の両面に放電させたいことがある。これは、電荷の電場が、ウエブ形材料の縁を通して作用する、またはウエブ形材料の縁を超えてリークする可能性があるためである。この目的のために、少なくとも１つの放電アセンブリが一方の表面に面し、他方の少なくとも１つの放電アセンブリがウエブの他方の表面に面するように、ウエブ形材料のそれぞれの面に少なくとも１つの放電アセンブリを配置することができる。このようにすると、ウエブ形材料のそれぞれの表面の電荷を完全に中和することができる。

本明細書に記載された実施形態では、ウエブ形材料上の特定の電荷分布のために、アークまたは粒子蓄積の問題が特定の位置だけで発生する状況において、この少なくとも１つの放電アセンブリがこれらの領域を特異的に中和することができる、または、例えばウエブ形材料の正味の中性（ｎｅｕｔｒａｌｉｔｙ）を確保することができる。

完全な中和が必要な場合には、ウエブ形材料のそれぞれの表面に少なくとも１つの放電アセンブリが面するように、２つ以上の放電アセンブリを配置することができる。ウエブ形材料の個々の表面の電荷のレベルは例えば、接地されたローラの上をウエブが通るときに電荷密度を測定する高感度の電場計（ｆｉｅｌｄ ｍｅｔｅｒ）などのデバイスによって評価することができる。このような電場計は、予めプログラムされた電荷プロファイルを実行することによってこの少なくとも１つの放電アセンブリを自発的に制御することができるプロセッサを介して、この少なくとも１つの放電アセンブリに直接に接続することができる。この予めプログラムされた電荷プロファイルは例えば、ウエブ形材料の一方の表面の完全な電荷中和を確実にし、同時に他方の表面の電荷をあるレベルに維持する。

さらに、この電荷レベルを検出し、その電荷レベルを、ウエブ形材料全体にわたる電荷分布のリアルタイム監視およびリアルタイム調整を可能にする機器を装備した視覚インタフェース、制御または監視ステーションに送信することができる。

本明細書の実施形態に記載された放電アセンブリは、能動または受動中和器（またはイオン化器）を含むことができる。受動中和器は一般に電源を必要とせず、放電させる表面の電荷を使用することによって、接地された近くの表面に電場を発生させるように動作することができる。この電場を、小さな曲率半径のいくつかの点に集中させて、これらの点の付近のガスの局所的な電気的破壊を引き起こすことができる。通常、この電気的破壊は、小さな曲率半径によりコロナとして限局され、この破壊過程の間に、電場内をコロナ放電領域と放電させる表面の間で移動することができるイオンを生み出し、その結果、ウエブ形材料の表面の電荷とは極性が反対のイオンがウエブ形材料の表面に移動し、そこで電荷を中和する。

受動中和器として適合された放電アセンブリは、小さな曲率半径の点における電場が、使用されるガスの破壊強度よりも局所的に強い限り、動作することができる。イオン化電位は、使用されるガスまたはガス混合物のタイプによって異なることがある。したがって、受動中和器は、例えば利用可能な電荷強度、ガスのタイプ、周囲環境内の圧力、および放電電極の曲率半径のサイズなどの変量によって規定される範囲内で動作することができる。

受動中和器の動作はウエブ形材料の静電荷に依存するため、ウエブ形材料の表面の電荷密度が小さすぎると受動中和器は機能しないことがある。その結果、受動中和器は、ウエブ形材料に完全に放電させることができないことがある。ウエブ形材料に完全に放電させなければならない場合、またはウエブ形材料上で例えば０から０．１ｋＶ／ｃｍなどの非常に低い静電荷レベルだけが許容される場合には、放電アセンブリを能動中和器として適合させることができる。

能動中和器は一般に、上で説明した受動中和器と同じように機能するが、能動中和器は典型的に、ガスをイオン化する電場を発生させる目的に使用される高圧電源を備える。したがって、イオンの発生は、ウエブ形材料の電荷レベルから独立しており、高圧電源によってウエブ形材料上に発生する電場は、ウエブ形材料に放電させるのに適当な極性および量のイオンを運ぶ手段として関与するだけである。ウエブ形材料に完全に放電させるため、ウエブ形材料の移動速度に応じて、供給する電力または周波数を変更することができる。

能動中和器および能動中和器の制御装置の電力供給装置は一般に真空チャンバの外側に配置される。さらに、能動中和器は、電力供給装置と１つまたは複数のそれぞれの放電点との容量結合を含むことができる。その上、この１つまたは複数の放電点を接地することもできる。本明細書に記載された実施形態では、高圧電力供給装置が遮断されるまたは故障した場合に能動中和器が受動中和器として動作することもできる。

典型的には、本明細書に記載された放電アセンブリは、ウエブ形材料の全幅にわたって延びるランス（ｌａｎｃｅ）またはロッドの形状とすることができる。このランスは、いくつかの、すなわち２つ以上の、好ましくは等間隔に配置されたスパイク（ｓｐｉｋｅ）を含むことができる。ガスの電気的破壊はこれらのスパイクにおいて起こる。ランスは一般に、正または負に帯電した適当なイオンを自発的に供給して、ウエブ形材料上の静電荷を打ち消すように機能する。

図１は、実施形態の一例として、フレキシブル基板を処理する基板処理装置２７を示し、基板処理装置２７は、巻取りチャンバ３および巻出しチャンバ４に接続された処理チャンバ２を含む。処理チャンバ２は、ウエブ形基板１２上に薄膜を堆積させるコーティングモジュール６を含む。ウエブ形基板１２は、処理チャンバ２を通過することによって巻出しチャンバ４から巻取りチャンバ３内へ移動することができる。処理チャンバ２内には、ウエブ形基板１２、すなわちこれからコーティングするウエブまたは既にコーティングされたウエブをそれぞれ案内するガイドローラ５および３３が配置されている。

巻出しチャンバ４は、これからコーティングするウエブ形基板１２を供給するために処理チャンバ２に接続されている。巻出しチャンバ４は、これからコーティングするウエブ形基板１２の貯蔵品が巻き付けられた巻出しモジュール８（例えば巻出しシリンダまたは巻出しドラム）を含む。このウエブ形基板を処理チャンバ２内へ供給することができ、処理チャンバ２内では、例えば３つのガイドローラ５が、そのウエブ形基板に所望の張力を加えることができる。この張力は例えば、コーティング工程中の薄膜コーティング材料の均質な堆積を確実にすることができる。

さらに、基板処理装置２７には放電アセンブリ１が含まれる。処理チャンバ２の外側に、接続９を介して中和デバイス１０、１１に高圧電力を供給する高圧電力供給装置１３を配置することができる。その上、放電アセンブリ１に制御ユニット２８を設けることもできる。この制御ユニットは、高圧電力供給装置１３に接続することができ、さらに接続９を介して中和デバイス１０、１１に接続することができる。その上、制御ユニット２８は、ウエブ形基板１２の表面１２ａ、１２ｂに存在する電荷に関する情報を中和デバイス１０、１１から得ることができる。ウエブ形基板の表面の電荷レベルに関する情報は、中和デバイスから離れた位置に配置されるが制御ユニットを介して中和デバイスに接続された電場計（図示せず）から集めてもよい。

制御ユニット２８は、中和デバイス１０、１１および／または例えば電場計などの他のデバイスから受け取ったデータに基づいて、放電アセンブリ１のさまざまなパラメータを制御および調節することができる。制御ユニット２８は例えば、高圧電力供給装置１３から中和デバイスに供給される周波数および電力強度を調節することができる。その上、本明細書に記載された実施形態では、制御ユニットおよび／または電力供給装置を中和デバイス１０、１１に一体として接続し、機械的に中和デバイス１０、１１の部分とし、それによって制御ユニットおよび／または電力供給装置を中和デバイス１０、１１と一緒に処理チャンバ内に配置することもできる（図示せず）。

一般に、制御ユニット２８は、負または正に帯電したイオンの流れが中和デバイス１０、１１によって生み出され、生み出されたイオンがウエブ形基板の表面へ流れるようなコマンドを開始する、または予めプログラムされたそのような放電プロファイルを実行することができ、それにより、ウエブ形基板の表面の電荷とは反対の極性のイオンがウエブ形基板の表面へ移動し、ウエブ形基板の表面の電荷を中和することができる。

放電アセンブリ１の中和デバイス１０、１１は、１つまたは複数のスパイク１１を備える中和ランス１０として提供することができる。高圧電力供給装置１３は、典型的には小さな曲率半径を有するこの１つまたは複数のスパイク１１に高電圧を供給することができる。この小さな曲率半径により、処理チャンバ内における処理ガスの電気的破壊はコロナとして限局され、この破壊は一般に、ウエブ形基板の表面までの隙間を埋める電気火花経路を形成することができない。しかしながら、生み出されたイオンが前述のように移動してウエブ形基板の表面の電荷を中和する。

本明細書に開示された実施形態では一般に、放電アセンブリが、電力供給装置を必要としない受動中和器を含むことができる。他の実施形態では、能動中和器の使用が、能動中和器に一体として接続された電力供給装置および制御ユニットを含むことができ、したがって、電力供給装置および制御ユニットはともに、能動中和器と一緒に、フレキシブル基板処理装置の処理チャンバ内に配置することができる。

中和デバイス１０、１１は、３つのガイドローラ５からなるガイドローラセットの後、コーティングモジュール６の前に、ウエブ形基板１２の表面１２ａに面するように配置することができる。図１による実施形態では、ウエブ形基板１２の表面１２ａにコーティング材料の薄膜が堆積するように、コーティングモジュール６もウエブ形基板１２の表面１２ａに面する。

図２は、本明細書に開示された実施形態の一例によるウエブ形材料コーティング装置２７を示す。図２に示された例によれば、コーティング装置２７は、巻取りチャンバ３および巻出しチャンバ４に接続された処理チャンバ２を含む。図２のコーティング装置２７は、図１のウエブ形材料処理装置２７に似たレイアウトを有するが、以下の点が異なる。

図２のウエブ形処理装置２７の処理チャンバ２は、ウエブ形基板１２の表面１２ａに面するように配置された第１のコーティングモジュール１５および第２のコーティングモジュール１６を含む。本明細書に記載された他の態様および他の実施形態と組み合わせることができる典型的な実施形態によれば、フレキシブル基板を処理する装置内における基板処理を、例えばコーティングモジュール内に含まれるＣＶＤ源を有する化学気相堆積ＣＶＤとすることができる。それに加えてまたはその代わりに、コーティングモジュール１５、１６を例えば平面ＤＣまたはＡＣマグネトロンとすることもできる。さらに、コーティングモジュール１５、１６を、回転可能なＤＣもしくはＡＣマグネトロン、または回転可能なマグネトロンと前述の平面マグネトロンの任意の組合せとすることもできる。

ウエブ形材料コーティング装置２７は、対応するそれぞれの中和デバイスが処理チャンバ２内にあるように配置された３つの放電アセンブリ１、３４および３５を示す。第１の放電アセンブリ１は、中和デバイス１０、１１および２０、２１がガイドローラ５の第１のセットと第１のコーティングモジュール１５の間にあるように配置されている。ウエブ形基板１２の両方の表面に放電させることができるように、中和デバイス１０、１１は、ウエブ形基板１２の表面１２ａに面するように配置されており、中和デバイス２０、２１は、ウエブ形基板１２の表面１２ｂに面するように配置されている。本明細書に開示された実施形態によるこの例では、両方の中和デバイス１０、１１および２０、２１が同じ高圧電力供給装置１３に接続されており、さらに両方とも同じ制御ユニット２８によって制御される。第１の接続９が、制御ユニット２８、電力供給装置１３および第１の中和デバイス１０、１１の間の接触（電気または通信接触）を提供する。第２の接続１４が、制御ユニット２８、電力供給装置１３および第２の中和デバイス２０、２１の間の接触（電気または通信接触）を提供する。さらに、接地記号１９によって示されているように電力供給装置１３を接地してもよい（電力供給装置の接地は、本明細書に記載されたいずれの特定の１つの実施形態にも限定されない）。その上、２つ以上の中和デバイスを、例えば電力供給装置および制御ユニットに直列に接続することもできる（図示せず）。

典型的には、制御ユニットは、電力供給装置によって１つまたは複数の中和デバイスに供給される電力を制御することができる。制御ユニットは特に、電力供給装置が例えば１つまたは複数の中和デバイス（例えば中和ランス）の１つまたは複数のそれぞれのスパイクに供給する電力の量および周波数を調節することができる。

第２の放電アセンブリ３４は、第２のコーティングモジュール１６の後ろ、ガイドローラ３３の第２のセットの後に配置された中和デバイス２９、３０を含む。荷電イオンの流れをその電気的破壊位置から表面１２ａに導くことによって表面１２ａに放電させることができるように、中和デバイス２９、３０はウエブ形基板１２の表面１２ａに面する。中和デバイス２９、３０は、接続９を介して制御ユニット２８および電力供給装置１３に接続されている。

第３の放電アセンブリ３５は、前述の第２の放電アセンブリ３４と同じように設定されている。第３の放電アセンブリ３５も、第２のコーティングモジュール１６の後ろ、ガイドローラ３３の第２のセットの後に配置された中和デバイス３１、３２を含む。しかしながら、荷電イオンの流れをその電気的破壊位置から表面１２ｂに導くことによって表面１２ｂに放電させることができるように、中和デバイス３１、３２はウエブ形基板１２の表面１２ｂに面する。

図３は、本明細書に開示された実施形態の一例によるウエブ形材料コーティング装置２７を示す。図３に示された例によれば、コーティング装置２７は、巻取りチャンバ３および巻出しチャンバ４に接続された処理チャンバ２を含む。図３のコーティング装置２７は、図１のウエブ形材料処理装置２７に似たレイアウトを有するが、その処理チャンバ２内に４つのコーティングモジュールを含む点が異なる。コーティングモジュール１５および１６は、ウエブ形基板１２の表面１２ａに面し、表面１２ａを薄膜でコーティングすることができるように配置されている。コーティングモジュール１７および１８は、ウエブ形基板１２の表面１２ｂに面し、表面１２ｂを、例えば金属薄膜でコーティングすることができるように配置されている。

一般に、単一の処理モジュールは、２つ以上の堆積源を、別々にポンピングされる処理区画内に含むことができる。その上、処理効率を最大化するために、ウエブ形基板の両面を１回の処理ステップでコーティングすることが望まれることがある。

図４は、本明細書に開示された実施形態の一例によるウエブ形材料コーティング装置の部分を示す。図４に示された例によれば、ウエブ形フレキシブル基板１２は、コーティングする平面すなわちウエブ形基板１２の表面が垂直配置をとるように、巻出しチャンバ４内に配置された巻出しモジュール８から、処理チャンバ２内を通過することができる。放電アセンブリ１が、中和デバイス１０、１１および２０、２１が処理チャンバ２内に配置されるように配置されている。

本明細書に記載された実施形態では、中和デバイス１０、１１および２０、２１が、多数のスパイク１１、２１を備える中和バーまたは中和ランス１０、２０の形状であってもよく、スパイク１１、２１には、処理ガスの電気的破壊によってイオンを生み出すことを可能にする高電圧が供給され、生み出されたイオンは、電場内をウエブ形基板１２の表面に向かって移動し、それによってウエブ形基板１２の表面の電荷を中和することができる。典型的には、この高電圧は、高圧電力供給装置１３により、接続９、１４を介して、対応するそれぞれの中和デバイス１０、１１および２０、２１に供給される。さらに、任意選択で、処理チャンバ２の外側に制御ユニット２８を配置することもできる。

図４は特に、ウエブ形基板１２の第１の領域２５に電荷が蓄積することがあることを、本明細書に記載された実施形態に従って示している。例えば、巻出しチャンバ４内においてウエブ形基板上に正および／または負の電荷が蓄積することがある。この電荷は、巻出しモジュール８からウエブ形基板１２が巻き出されている間に生じることがある。この静電荷は、ウエブが処理チャンバ２内へ移動してもウエブ形基板１２上に留まることがあり、したがってウエブ形基板１２の表面に漂遊粒子を引きつけることがある。中和デバイス１０、１１および２０、２１は、ウエブ形基板１２の表面へ移動して電荷を中和する反対極性のイオンを供給することができる。それによって、蓄積した漂遊粒子は、ウエブ形基板の表面から効果的に離れることができる。したがって、次いで、ウエブの表面に蓄積した漂遊粒子が原因で起こっていた可能性があるアークを誘起することなく、領域２６のウエブ形基板の清浄な放電した表面をコーティングすることができる。

本明細書の実施形態によれば、図５は、図４に示された装置と同様のウエブ形材料コーティング装置の部分を示す。しかしながら、この場合には、処理チャンバ２がさらにコーティングドラム２２を示しており、例示目的でコーティングドラム２２は、第１のコーティング領域２３および第２のコーティング領域２４を示している。ウエブ形材料を例えば２種類の異なる材料でコーティングすることができるように、これらの領域を互いから分離することができる。さらに、巻出しチャンバ４およびコーティングチャンバ２は、処理環境および巻出し環境を制御された大気条件下に置くことを可能にする１つまたは複数のポンプ、例えば真空ポンプ３６を含むことができる。

図５に示された放電アセンブリ１は、ウエブ形基板１２の両側に配置された２つの放電デバイス１０、１１および２０、２１を含む。放電デバイス１０、１１および２０、２１はそれぞれ、接地された高圧電力供給装置１３から高電圧が印加される多数のスパイク１１、２１を備えるランス１０、２０として提供することができる。さらに、放電アセンブリ１は、処理チャンバ２の外側に配置された制御ユニット２８を含むことができ、制御ユニット２８は例えば、供給された電力のレベルを制御し、それによってスパイク１１、２１における処理ガスの電気的破壊を制御する。

以上に説明した実施形態では一般に、ウエブ形材料の一方または両方の表面に放電させる荷電イオンの流れを提供するために、１つまたは複数の放電デバイスを含む放電アセンブリが真空チャンバ内に配置される。放電したウエブ形基板１２はさらにコーティングドラム２２の上を通ることができ、コーティングドラム２２において、１つまたは複数の薄い材料膜がウエブ形基板１２の表面に堆積する。

以上の実施形態では、特定の寸法および材料のウエブ形材料またはウエブ形フィルムに対しておよび特定のコーティング材料に対してコーティング機が設計されることを当業者は理解するであろう。したがって、ウエブ巻取りデバイスもしくはウエブ巻出しデバイスの寸法、またはウエブ巻取りチャンバもしくはウエブ巻出しチャンバの寸法、および対応する巻取り方法もしくは巻出し方法の特徴を、コーティングするウエブの寸法および／または材料に合わせて特に調整することができる。したがって、コーティングチャンバおよびコーティング方法がそれに対して設計されたウエブの寸法および／または材料を知ることによって、当業者は、ウエブの適当な巻取りおよび／または巻出しを実現するようなウエブ巻取りデバイスもしくはウエブ巻出しデバイスの適当な寸法、および／またはウエブ巻取りチャンバもしくはウエブ巻出しチャンバの適当な寸法、および対応する巻取り方法または巻出し方法の適当な特徴を決定することができる。さらに、コーティング機の他の例では、前述の１つまたは複数の放電デバイスを含む１つまたは複数の放電アセンブリをコーティング機の処理チャンバ内のさまざまな位置に設置することができることを当業者は理解するであろう。

図６は、本明細書に開示された実施形態の一例による典型的なウエブ形材料コーティング機の一例のより詳細な略側面図を示す。図６に示された例によれば、ウエブ形材料コーティング機３７は、コーティングチャンバ２に接続された巻取りチャンバ３および巻出しチャンバ４を含む。図６のウエブ形材料コーティング機３７は典型的には４本の支持柱４８上に支持され、図１の基板処理装置２７と比べると、ウエブ形材料コーティング機３７は、巻取りチャンバの位置と巻出しチャンバの位置とが入れ替えられた形で鏡像反転されていると考えることができる。

巻出しチャンバ４は、コーティングするウエブを供給するためにコーティングチャンバ２に取り付けられている。巻出しチャンバ４は、ウエブロールとしての巻出しモジュール８および２つのガイドローラ３８を含む。巻出しチャンバ４の上面には、巻出しチャンバ４を真空にする真空ポンプ３６が設けられている。巻出しチャンバ４の供給開口３９は扉４０で閉じることができる。

コーティングチャンバ２の巻出しチャンバ４とは反対側の側面に取り付けられた巻取りチャンバ３は、鏡像反転の形で巻取りチャンバ３の構造に対応する構造を有する。したがって、巻取りチャンバ３は、ウエブロールとしての巻取りモジュール７およびガイドローラ４１を含み、真空ポンプ３６が設けられている。巻取りチャンバ３の取出し開口は扉で閉じることができる。

巻出しチャンバ４はさらに、外側へ展開してウエブロールを支持することができるウエブロール交換デバイス４２、すなわち巻取りシリンダを交換するための装置を含む。本明細書に記載されたウエブロール交換デバイス４２の効果は、巻取りチャンバ３もしくは巻出しチャンバ４の外側でウエブロールを交換することができること、および／または巻取りチャンバ３もしくは巻出しチャンバ４に横方向からウエブロールを導入することができることである。

処理チャンバ２は、支持要素４７上に取り付けられたコーティングシリンダ４４を含む。コーティングシリンダ４４は、本明細書ではフィルム４３とも呼ぶコーティングされていないウエブを案内して、壁４５、４６によって互いに分離された一連の個々の堆積チャンバ内を通過させる。各チャンバは、個別に動作可能な真空ポンプ３６を有することができる。処理チャンバ２内には、コーティング材料を放出する１つまたは複数のスパッタリングカソード（図示せず）が含まれる。処理チャンバ２内にはさらに、コーティングされていないフィルム４３またはコーティングされたフィルム４３’の一方または両方の表面に放電させるように配置された１つまたは複数の放電アセンブリ１および典型的には放電アセンブリ１の中和デバイスも含まれる。

次に、コーティング機３７の例示的な操作を図６に基づいて説明する。巻取りチャンバ３の扉を開き、ウエブロール交換デバイス４２を展開し、ウエブロール交換デバイス４２を使用して、巻取りチャンバ３の外側のある位置において空の巻取りモジュール７をウエブロール交換デバイス４２上に配置することにより、巻取りチャンバ３に空の巻取りモジュール７を導入する。次いで、空の巻取りモジュール７を、巻取りチャンバ３内の巻取りモジュール７の動作位置まで水平に移動させ、ウエブロール交換デバイス４２を再び折り畳む。フィルム４３を支持する巻出しモジュール８を設置するために巻出しチャンバ４の扉４０を開く。ウエブロール交換デバイス４２上に巻出しモジュール８を配置し、巻出しチャンバ４の外側から巻出しモジュール８の動作位置まで水平に移動させる。その後、コーティング工程を開始するため巻取りチャンバ３および巻出しチャンバ４の扉を閉め、チャンバ２から４を真空にする。

コーティングされていないフィルム４３は、ガイドローラ３８の上を通り、コーティングされていないフィルム４３の両面が放電するように配置された２つの放電アセンブリのそばを通り過ぎ、コーティングシリンダ４４の下側に達し、そこでコーティングされる。本明細書ではフィルム４３’とも呼ぶコーティングされたウエブは、ガイドローラ４１を介してコーティングチャンバ２を出、コーティングされたフィルム４３’の両面に放電させるさらに２つの放電アセンブリ１を通過し、その後、巻取りモジュール７で最終的に巻き取られる。コーティングされたフィルム４３’が巻取りモジュール７に完全に移された後、巻取りチャンバ３の扉を開き、対応するウエブロール交換デバイス４２を展開し、巻取りチャンバ３の外側へ巻取りモジュール７を運ぶことによって、巻取りチャンバ３から巻取りモジュール７を取り出す。そこで、いっぱいになった巻取りモジュール７を空の別の巻取りモジュールと取り換える。同様に、前述のとおりに巻出しチャンバ４の扉４０を開き、ウエブロール交換デバイス４２を展開し、空の巻出しモジュール８を巻出しチャンバ４の外側の位置へ運び、そこで、空の巻出しモジュール８を、巻き取られたコーティングされていないフィルムを支持する巻出しモジュールと取り換えることによって、空の巻出しモジュール８を交換する。

図７は、真空チャンバ内においてフレキシブル基板に放電させる本明細書に記載された実施形態による方法を示す図である。ブロック７００で、荷電粒子の流れによってフレキシブル基板が放電するように、真空チャンバ内において処理ガスをイオン化する。典型的には、図８のブロック８００に示されているように、上記の方法が、任意選択で、以下の要素の中から選択された１つまたは複数の要素をさらに含んでもよい：ブロック８１０に従って、放電アセンブリの１つまたは複数のランスの１つまたは複数のスパイクに高電圧を供給すること、ブロック８２０に従って、フレキシブル基板上の電荷を検出し、対応する反対の電荷を供給してフレキシブル基板に放電させること、およびブロック８３０に従って、ポリマーウエブ基板に向かって荷電粒子の流れを導くこと。その上、この方法は、フレキシブル基板を、巻出しモジュールから巻取りモジュールへ、任意選択で可変速度で移動させることを含むこともできる（図示せず）。

以上に説明したシステムおよび方法は、基板処理装置の真空処理チャンバ内においてフレキシブル基板に放電させることを可能にする。より詳細には、フレキシブル基板の放電は、放電アセンブリにより処理ガスを電気的に破壊し、その結果荷電粒子の流れによりフレキシブル基板が放電することによって実現することができる。それらのシステムおよび方法は、本明細書に記載された特定の実施形態だけに限定されず、むしろそれらのシステムの構成要素および／またはそれらの方法のステップは、本明細書に記載された他の構成要素および／またはステップから独立して別々に利用することができる。

本発明のさまざまな実施形態の特定の特徴が一部の図面に示され、別の図面には示されていないことがあるが、これは単に便宜上のことである。本発明の原理によれば、ある図面のいかなる特徴も、任意の別の図面のいかなる特徴とも組み合わせて言及することができ、かつ／または請求することができる。

本発明をその最良の形態を含めて開示するため、ならびに任意のデバイスまたはシステムを製作し使用すること、および組み込まれた任意の方法を実行することを含め、当業者が本発明を実施することを可能にするために、本明細書はいくつかの例を使用する。以上に特定のさまざまな実施形態を開示したが、特許請求の趣旨および範囲には等しく有効な変更を認める余地があることを当業者は認識するであろう。特に、以上に説明した実施形態の非相互排除的な特徴は互いに組み合わせることができる。本発明の特許を受けられる範囲は特許請求の範囲によって定義され、この範囲が、当業者が思いつくその他の例を含むことがある。このようなその他の例は、それらが特許請求の範囲の文字表現と異ならない構造要素を有する場合、またはそれらが特許請求の範囲の文字表現との差異が実質的にない等価の構造要素を含む場合に、特許請求の範囲に含まれることが意図されている。

Claims (10)

1. 絶縁体であるフレキシブル基板（１２）を処理する基板処理装置（２７）であって、
   真空にされるように構成され、処理ガスがその中に供給されるように構成された真空チャンバ（２）と、
   真空チャンバ内を移動する前記フレキシブル基板（１２）を処理するように適合された処理モジュール（６）であり、前記真空チャンバ（２）内に設けられた処理モジュール（６）と、
   荷電粒子の流れを発生させて前記フレキシブル基板（１２）に放電させるように構成された放電アセンブリ（１，３４，３５）と、
   前記放電アセンブリに接続された電力供給装置（１３）と、
   放電する前の前記フレキシブル基板上の電荷を検出する電荷検出手段と、
   前記電力供給装置（１３）および前記電荷検出手段に接続され、前記電荷検出手段により検出された電荷に基づいて、前記電力供給装置（１３）の極性及び電圧値を制御するように適合されたコントローラ（２８）と、を備え、
   前記放電アセンブリ（１，３４，３５）が、高電圧が供給されるように構成された複数のスパイクを含み、
   高電圧を供給するため、前記電力供給装置（１３）は、前記複数のスパイクに接続されており、
   前記複数のスパイクは、前記フレキシブル基板（１２）の表面に平行、かつ前記フレキシブル基板（１２）の移動方向に垂直な方向に並んで配置されており、
   前記コントローラは、前記複数のスパイクのそれぞれに供給される電力の極性及び電圧値を調節する、基板処理装置（２７）。
2. 前記スパイクが、１つまたは複数のランス（１０，２０，２９，３１）上に設けられた、請求項１に記載の基板処理装置（２７）。
3. 少なくとも１つのランス（１０，２９）が、前記フレキシブル基板（１２）の第１の表面（１２ａ）に面するように配置された、請求項２に記載の基板処理装置（２７）。
4. 少なくとも１つの他のランス（２０，３１）が、前記フレキシブル基板（１２）の前記第１の表面（１２ａ）の反対側の前記フレキシブル基板（１２）の第２の表面（１２ｂ）に面するように配置された、請求項３に記載の基板処理装置（２７）。
5. 前記複数のスパイクが、タングステン製である、請求項１から４のいずれか一項に記載の基板処理装置（２７）。
6. 前記コントローラ（２８）および／または電力供給装置（１３）が、前記真空チャンバ（２）の外側に配置された、請求項１から５のいずれか一項に記載の基板処理装置（２７）。
7. 放電アセンブリにより、真空チャンバ内において、絶縁体であるフレキシブル基板に放電させる方法であって、放電アセンブリにより荷電粒子の流れを発生させて前記フレキシブル基板に放電することを含み、前記荷電粒子の流れを発生させることは、放電前の前記フレキシブル基板上の電荷を検出し（８２０）、前記検出された電荷に基づいて、前記放電アセンブリに接続した電力供給装置の極性及び電圧値を制御することを含む、方法（７００，８００）であって、
   前記放電アセンブリが、高電圧が供給されるように構成された複数のスパイクを含み、
   高電圧を供給するため、前記電力供給装置（１３）は、前記複数のスパイクに接続されており、
   前記複数のスパイクは、前記フレキシブル基板（１２）の表面に平行、かつ前記フレキシブル基板の移動方向に垂直な方向に並んで配置されており、
   前記複数のスパイクのそれぞれに供給される電力の極性及び電圧値が調節される、方法（７００，８００）。
8. 前記検出された電荷の反対の電荷を供給して前記フレキシブル基板に放電させることをさらに含む、請求項７に記載の方法（７００，８００）。
9. 前記フレキシブル基板を巻出しモジュールから巻取りモジュールへ移動させることをさらに含む、請求項７または８に記載の方法（７００，８００）。
10. 前記フレキシブル基板に向かって前記荷電粒子の流れを導く（８３０）ことをさらに含む、請求項７から９のいずれか一項に記載の方法（７００，８００）。

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