JP6546930B2 - 薄膜処理用途のための装置及び方法 - Google Patents

Description

本発明の実施形態は薄膜堆積装置に関し、詳細には、薄膜の洗浄を含む装置及び方法に関し、より詳細には、薄膜の洗浄を含むロールツーロール（Ｒ２Ｒ）システム装置及び方法に関する。本発明の実施形態は特に、Ｒ２Ｒ化学気相堆積（ＣＶＤ）システムのプラズマ洗浄処理チャンバの装置及び方法に関する。

プラスチック膜又は箔などのフレキシブル基板の処理は、パッケージング業界、半導体業界及びその他の業界で需要が高い。処理は、金属、半導体、及び誘電体材料などの所望の材料でのフレキシブル基板の被覆、エッチング、並びに所望の用途のために基板に対して行われるその他の処理ステップから成り得る。この作業を実施するシステムは一般に、基板を搬送するために処理システムに連結された処理ドラム、例えば円筒形のローラを含み、この処理ドラム上で基板の少なくとも一部分が処理される。これにより、ロールツーロール被覆システムは、高いスループットシステムを提供することができる。

典型的には、フレキシブル基板上に材料の薄層を堆積するために、化学蒸着処理又は熱蒸着処理などの被覆処理が用いられ得る。ロールツーロール堆積システムとは、例えば少なくとも数キロメートルというかなりの長さを有するフレキシブル基板が、フレキシブル基板貯蔵スプールから巻き出され、薄膜で被覆されて、別のスプールに巻き取られることと解される。ロールツーロール堆積システムはまた、ディスプレイ業界及び光電池（ＰＶ）業界で需要の高まりを経験しつつある。例えば、タッチパネル素子、フレキシブルディスプレイ、及びフレキシブルＰＶモジュールによって、ロールツーロールコーターにおいて適切な層をとりわけ低い製造コストで堆積させる需要が高まっている。

基板が損傷すると、基板の有用性及び／又は価値が低下し得る。具体的には、フレキシブル基板上に粒子が存在することがあり、このため基板の表面が汚染され得る。更には、堆積後にフレキシブル基板が巻き取られた場合、スプール上のフレキシブル基板の層間に汚れ（ｄｉｒｔ）の粒子が含まれてしまうことがある。それらは、その位置でピンホールなどを発生させ得るのみならず、巻き取り処理において粒子に押し付けられる隣接層に対して損傷を引き起こすことがある。

従って、当技術分野において、ＯＬＥＤ構造、半導体構造、及びその他の最新のより高機能なデバイスなどのフレキシブル基板を処理する際に、基板堆積の質が確実に向上するような高効率の洗浄装置及び方法に対する需要が存在する。

上記に鑑み、フレキシブル基板の処理装置及びフレキシブル基板の処理方法が提供される。本発明のさらなる態様、利点及び特徴は、従属請求項、明細書及び添付の図面から明らかとなる。

一態様では、フレキシブル基板被覆装置が提供される。フレキシブル基板被覆装置は、フレキシブル基板を処理するための真空処理チャンバを含む。真空処理チャンバは、一以上の堆積ユニットと、一以上の堆積ユニットのすぐ下流に配置された洗浄ユニットとを含む。

別の態様によれば、フレキシブル基板上に薄膜を堆積する方法が提供される。フレキシブル基板上に薄膜を堆積する方法は、フレキシブル基板を真空被覆し、それによりフレキシブル基板上に一以上の層を堆積すること、及び、被覆のすぐ下流でフレキシブル基板を洗浄することを含む。

本開示はまた、本開示に記載の方法を実施するための装置を対象とし、本開示に記載の各方法ステップを実施するための装置部分を含む。これらの方法ステップは、ハードウェア構成要素、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を手段として、又はこれらの２つの任意の組合せによって、あるいは任意の他の方式で実行することができる。更に、本開示は、記載の装置を作動させる方法も対象とする。方法は、装置のあらゆる機能を実施するための方法ステップを含む。

本発明の上記の特徴を詳細に理解することができるよう、実施形態を参照することによって、上記で簡潔に概説した本発明のより詳細な説明を得ることができる。添付の図面は本発明の実施形態に関し、以下において説明される。

既知のフレキシブル基板被覆装置の概略図である。 既知のフレキシブル基板被覆装置の概略図である。 既知のフレキシブル基板被覆装置の概略図である。 フレキシブル基板上のピンホールを例示的に示す拡大図である。 本明細書に記載の実施形態に係るフレキシブル基板被覆装置の概略図である。 本明細書に記載の実施形態に係るフレキシブル基板被覆装置の概略図である。 本明細書に記載の実施形態に係るフレキシブル基板被覆装置の概略図である。 本明細書で使用する、存在し得る洗浄ユニットの概略図である。 本明細書に記載の実施形態に係るフレキシブル基板被覆装置の概略図である。 本明細書に記載の実施形態に係るフレキシブル基板被覆装置の概略図である。

これより本発明の種々の実施形態が詳細に参照され、その一以上の例が図示されている。図面に関する以下の説明の中で、同じ参照番号は同じ構成要素を指している。概して、個々の実施形態に関する相違のみが説明される。各例は、本発明の説明として提供されており、本発明を限定することを意図するものではない。さらに、一実施形態の一部として例示または説明される特徴は、他の実施形態で用いられるか、または他の実施形態と併用され得、それによりまたさらなる実施形態が生み出され得る。本明細書には、こうした修正及び改変が含まれることが意図されている。

本明細書に記載の実施形態で使用するフレキシブル基板は典型的に、屈曲可能であることに留意されたい。用語「ウェブ」は、用語「箔（ｆｏｉｌ）」又は用語「フレキシブル基板」と同意語として使用され得る。

本明細書に記載の実施形態は、概して、フレキシブル基板を被覆し、それにより汚染及び損傷の発生を低減する装置及び方法に関する。具体的には、本明細書に記載の実施形態は、フレキシブル基板を、例えば洗浄ユニットによって洗浄することを含む。具体的には、本明細書に記載の実施形態は、洗浄活動、及び真空処理チャンバ内に配置された洗浄ユニットを含む。

図１は、本発明者にとって既知のフレキシブル基板被覆装置を例示的に示す。フレキシブル基板１４０が、貯蔵スプール２上に提供されている。フレキシブル基板被覆装置の作動時、フレキシブル基板１４０はロール４などの一以上の偏向ロールを介して被覆ドラム１へと案内される。図示の例では、フレキシブル基板上に一以上の層を堆積する２つの堆積ユニット５が示されている。堆積後、フレキシブル基板は巻き取りスプール３へと案内される。

典型的には、堆積中、真空処理チャンバ６（即ち、堆積が行われるチャンバ）は、化学気相堆積（ＣＶＤ）又はスパッタリングの場合のような中真空（即ち、３×１０^１〜１×１０^−３ｍｂａｒの間）にあるか、或いは蒸発の場合のような高真空（即ち、典型的には１０^−３ｍｂａｒ未満）にある。いわゆるバックグラウンド真空、即ち堆積処理が始まる前に真空処理チャンバが減圧される圧力は、典型的には１０^−５ｍｂａｒ〜１０^−６ｍｂａｒの範囲である。スプールチャンバ７及び８は、約１０^−１、及び１０^−３ｍｂａｒの圧力下にあり得る。図示のように、堆積ユニット用の制御及び／又は電力供給ユニット９が設けられてもよい。

実際に、フレキシブル基板上に粒子が集まり得、基板の表面上の汚れ及び損傷が引き起こされ得るということが、品質管理において判明した。そのような問題は「巻き取り不具合（ｗｉｎｄｉｎｇ ｄｅｆｅｃｔｓ）」とも称される。より詳細には、そのような不具合は通常、１０ミクロンオーダーの大きさの小さな領域であり、堆積した膜が、更にはフレキシブル基板全体が、局所的に削られる（ａｂｒａｄｅｄ）。これらの不具合の源は、例えば、貯蔵スプールのフレキシブル基板上に存在する粒子、及び被覆処理によって発生し基板に付着する粒子であり得る。

現時点で本発明者が知る限り、巻き取り不具合の問題を回避すべく幾つかの解決法が実施されてきた。１つの解決法は、堆積処理全体において、フレキシブル基板の巻き上げまで、フレキシブル基板が裏側のみで（ｏｎ ｔｈｅ ｂａｃｋ ｓｉｄｅ ｏｎｌｙ）進むシステムである。しかしながら、そのような設計が、必要なプロセスの全種類に適するわけではない。具体的には、スプレッダローラ及び張力分離を用いる（即ち、堆積中の基板の張力が、フレキシブル基板の巻き取りに望まれるよりも高い）薄膜堆積には適さないことがある。

従って、フレキシブル基板の巻き取りの前に洗浄ユニットを配置することが提案された。これは図２に示されており、フレキシブル基板を洗浄するための洗浄ユニット１５がスプールチャンバ８内に提供されている。洗浄ユニットの目的は、基板がスプール３上に巻き取られる前にフレキシブル基板上の粒子を収集することであった。この洗浄ユニットの提供により、巻き取り不具合の問題が克服されるであろうと考えられた。

代替的な実施例では、図３に示すように、主にスペースの理由から、洗浄ユニット１５が、真空処理チャンバ６とスプールチャンバ８との間に位置する中間チャンバ１９内に配置された。

しかしながら、本開示の発明者は、フレキシブル基板の表面上の汚れ発生が図２及び３に示すように洗浄ユニットを提供することによって基本的には低減され得るものの、フレキシブル基板に対する重大な局所的損傷が依然として存在することを、様々な分析から見出した。具体的には、フレキシブル基板にピンホールが存在した。

そのようなピンホールの例が図４に示されている。これらのピンホールは同程度に（ｃｏｍｐａｒａｂｌｙ）大きく、金属メッシュ又はＴＦＴ構造などの被覆すべき構造物程度の大きさであり得る。そのようなピンホールが存在することにより構造物の機能が局所的に破壊されることは明らかである。

興味深いことに、フレキシブル基板中のそのようなピンホールは、洗浄ユニットを含まない堆積装置内で（図１に示すような堆積装置などを用いて）被覆されると、隣接層に規則的に伝播し、図２〜３に示すような洗浄ユニットを含む堆積装置内で被覆された場合、ピンホールの多くは隣接層へと伝播しないことが判明した。

従って、本開示の発明者は、独立請求項に係るフレキシブル基板被覆装置を提案する。当該装置は、後述する幾つかの例示的な実施形態で示される。本発明者は、フレキシブル基板中のピンホールの発生が本質的に低減され得ることを分析によって見出すことができた。

より詳細には、本開示によれば、被覆ユニットのすぐ下流に洗浄ユニットが提供される。用語「すぐ下流（ｄｉｒｅｃｔｌｙ ｄｏｗｎｓｔｒｅａｍ）」は、下記のように解され得る。１つの可能な定義によれば、被覆ユニットと洗浄ユニットとの間で、フレキシブル基板の被覆された側と接触する偏向ロールなどのロール又はプーリが存在しない。故に、フレキシブル基板の被覆された側は、洗浄ユニット内で洗浄される前に、その他のものと接触することがない。

完全性を期すため、典型的には、圧力下での接触のみが、先述したピンホールを引き起こすことに留意されたい。従って、フレキシブル構造に圧力を付与しないロールとの接触は、有害ではない場合がある。従って、用語「すぐ下流」を、フレキシブル基板の幅１メートルあたり２０Ｎよりも大きい力をフレキシブル基板に付与する、被覆ユニットと洗浄ユニットとの間に配置された偏向ロールなどのロール又はプーリが存在しないこと、と定義してもよい。多くの用途で、圧力は、フレキシブル基板の、偏向ロールなどの周囲への巻き付け（ｅｎｌａｃｅｍｅｎｔ）角度にも関連するので、適切な定義では、フレキシブル基板の巻き付け角度が５°よりも大きいか又は１０°よりも大きい、被覆ユニットと洗浄ユニットとの間に偏向ロールなどのロール又はプーリが存在しないと表現されてもよい。

本明細書に記載の方法において、用語「すぐ下流」は典型的に、フレキシブル基板を、先述したように基板に圧力を付与し得る偏向ロール又はプーリへと案内することなく、被覆の直後に洗浄することを示唆する。

フレキシブル基板被覆装置１００の一実施形態を図５に示す。典型的には被覆中に中真空又は高真空で保持される真空処理チャンバ６０が示されている。フレキシブル基板１４０は、矢印５６によって示すように、被覆ドラム１へと案内され、堆積ユニット６８０による一以上の被覆処理を受ける。堆積後、任意の偏向ロール１４に接触する前に、フレキシブル基板１４０が洗浄ユニット１５０によって洗浄される。洗浄ユニット１５０は一以上の堆積ユニットのすぐ下流に配置されている。いかなる実施形態にも限定しないが、洗浄ユニットは典型的に、フレキシブル基板の被覆された側を洗浄するように構成されている。

図６を参照しつつ更なる例示的な実施形態について述べる。この図は、フレキシブル基板被覆装置１００の実施可能な様々な実施形態を例示的に表している。「被覆」及び「堆積」という用語は、本書において同義に使用される。

この実施形態に限定しないが、フレキシブル基板被覆装置は通常、図６の実施形態に図示され参照番号１１０で記されるような基板貯蔵スプールを収納するよう構成され得る。本明細書で説明される他の実施形態と組み合わせることができるいくつかの実施形態によれば、処理すべきフレキシブル基板１４０は、貯蔵スプール１１０上に提供され得る。貯蔵スプールは典型的に、別個のスプールチャンバ７０内に配置される。貯蔵スプール１１０上での、フレキシブル基板の１つの層とフレキシブル基板の隣接層との直接的なコンタクトを無くすように、フレキシブル基板の隣接層の間に間紙（ｉｎｔｅｒｌｅａｆ）が提供されることも可能である。

作動時、フレキシブル基板１４０は、矢印１０８で示す基板移動方向によって図示されるように、貯蔵スプール１１０から巻き出される。貯蔵スプール１１０からフレキシブル基板１４０が巻き出されると、存在する場合には間紙７０６が間紙ロール７６６に巻かれる。

フレキシブル基板１４０は一以上のガイドローラ１０４を介して案内され得る。フレキシブル基板１４０が、例えば、フレキシブル基板の向きを精密に調整することによってフレキシブル基板が正しく進むよう制御する一以上の基板ガイド制御ユニット１０によって案内されることも可能である。

典型的には、真空処理チャンバ内に被覆ドラム５１０が設けられている。フレキシブル基板貯蔵スプール１１０から巻き出され、ローラ１０４及びフレキシブル基板ガイド制御ユニット１０の上を進んだ後、フレキシブル基板１４０は、被覆ドラム５１０に設けられ且つ堆積ユニット６８０の位置に対応する堆積エリア７３０を通って移動する。作動中、被覆ドラム５１０は、フレキシブル基板が矢印１０８の方向に移動するように、軸５１１周囲を回転する。

堆積ユニット６８０による堆積の直後、フレキシブル基板は洗浄ユニット１５０によって洗浄される。これにより、いかなる実施形態にも限定しないが、洗浄ユニット１５０は典型的に、真空処理チャンバ６０内に配置される。

具体的には、本実施形態に限定しないが、洗浄ユニットは、フレキシブル基板が依然としてドラム上に位置しているときにフレキシブル基板に作用するように配置され得る。従って、洗浄は、被覆ドラムの処理区域で実施される処理ステップであり得る。フレキシブル基板に対する洗浄ユニットの接触圧力を規定することが可能となるので、これは特に有益である。

代替的には、洗浄ユニットが、被覆ドラムと次のガイドローラとの間の、フレキシブル基板のフリーな長さ（ｆｒｅｅ ｓｐａｎ）に配置されることも可能である。そのような場合には、２つの洗浄ユニットが提供されて、各洗浄ユニットがフレキシブル基板のそれぞれの側に配置されることも可能である。

図６で、フレキシブル基板１４０は、最後の堆積処理を通過した直後、依然として被覆ドラム上で洗浄ユニット１５０によって洗浄される。更に、フレキシブル基板１４０は、偏向ロール１４と接触する前に洗浄される。換言すれば、本明細書に記載のすべての実施形態に関して、フレキシブル基板被覆装置内おいて、前記堆積処理の下流で、フレキシブル基板の被覆された側に初めに接触する要素が洗浄ユニットのみであるように、フレキシブル基板被覆装置が設計されている。

その理由は、基板が偏向ローラに接触したときに基板の表面上に汚れが存在しない場合、先述した基板損傷が本質的に低減され得るか或いは回避され得ることを、本発明者が見出したことである。基板上の汚れが既に望ましくない場合、図１及び２の堆積装置中の偏向ローラ４などの偏向ローラとの接触が、基板内に汚れを押し込むであろうということが判明する。これにより基板内に粒子の足跡（ｆｏｏｔｐｒｉｎｔ）が刻まれ、ピンホールなどにつながる。

堆積ユニットのうちの一以上のすぐ下方に、典型的には依然として真空処理チャンバ内に、洗浄ユニットを設けることは、もう１つ別の理由から当技術分野では検討されてこなかった。堆積の品質を最大化し且つ異物粒子が堆積層内に封じ込められることを避けるために、真空処理チャンバは典型的に高真空下にある。更に、堆積処理のプロセス化学は、未知であるか或いは悪影響を及ぼすような他のいかなる粒子源に対してもごくデリケートであり得る。具体的には、例えば、ＣＶＤ、ＰＥＣＶＤ、及び／又はＰＶＤ源を有する堆積装置は、ガス混合物からの種々の残留物を使用する。従って、洗浄ユニットからの未知の或いは望ましくない蒸発による汚染によって、堆積処理の長期安定性が脅かされ得る。従って、従来技術においては、真空処理チャンバ内にいかなる種類の機器も付加することは避けるべきであると明確に解されていた。従って、本発明者は、洗浄ユニットを処理チャンバ内に置くことを考えた者はこれまでにないと信ずる。

しかしながら、本開示の分析において、ピンホール及び基板に対するその他の損傷の発生が低減され得るのみならず、処理チャンバ内の洗浄ユニットの悪影響もほとんど或いはまったく見られないことが判明した。換言すれば、接着性ロールなどの洗浄ユニット（詳細は後述を参照のこと）が真空処理チャンバ内を旋回する汚れであってその表面があらゆる種類の望ましくない分子を蒸発していると考えられるとしても、解析によれば、その影響は誤って判定されたものであり、驚くべきことに、堆積処理とその安定性及び堆積の品質には悪影響を有していないことが示された。

図６を再び参照すると、洗浄ユニット１５０によって洗浄された後、フレキシブル基板１４０は一以上の偏向ロール１４上を進み得る。堆積表面はそれまでに洗浄ユニットによって洗浄されているので、基板内に粒子が刻み込まれることにはならない。被覆ユニット及び洗浄ユニットの下流の一以上の偏向ロールは、基板が堆積中に、フレキシブル基板の巻き取り中とは異なる張力を有することを可能にする引張ユニットとしても機能し得る。

更に、フレキシブル基板は、一以上のフレキシブル基板ガイド制御ユニット１０、及び、図６に示すロール１０４などの更なるロール上を進み得る。図６の実施形態において基板被覆はその位置で完遂されているので、フレキシブル基板はスプール７６４に巻き取られる。ウェブの損傷を更に回避するように、更なる間紙７０６が、間紙ロール７６７からフレキシブル基板１４０の層間に提供され得る。

フレキシブル基板１４０は、一以上の薄膜で被覆され得る。即ち、堆積ユニット６８０によってフレキシブル基板１４０上に一以上の層を堆積する。堆積は、基板が被覆ドラム５１０上で案内されている間に行われる。典型的に、少なくとも３つ、又は少なくとも５つの堆積ユニットが提供され得、典型的には被覆ドラムの周囲に配置される。各堆積ユニット６８０は、対応する制御及び／又は電力供給ユニット６９０に接続され得る。

本書で説明される実施形態は、とりわけ、移動する基板上にプラズマ相から薄膜を堆積するためのプラズマ堆積システムに言及している。フレキシブル基板は、真空処理チャンバ内を基板搬送方向に移動し得、当該チャンバ内には、堆積ガスをプラズマ相に移行させて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ユニットが配置されている。その後、移動中のフレキシブル基板において、本明細書で理解されるところの洗浄も行われる。

図６に示すように、且つ本明細書に記載の実施形態により、プラズマ堆積ユニット６８０などの一以上のプラズマ堆積ユニットは、移動中のフレキシブル基板に対向して配設された、２つ、３つ、又はそれ以上のＲＦ（高周波）電極を含む、多重領域電極装置を有するＰＥＣＶＤ（プラズマ化学気相堆積）源として提供され得る。実施形態によれば、多重領域プラズマ堆積ユニットがＭＦ（中周波）堆積用に提供されてもよい。

一般的に、本明細書に記載の一以上の堆積ユニットは、ＣＶＤ源、ＰＥＣＶＤ源、及びＰＶＤ源からなる群から選択され得る。一以上の堆積ユニットは、マグネトロンスパッタ源、ＤＣスパッタ源、ＡＣスパッタ源、パルススパッタ源などのスパッタ源、高周波（ＲＦ）スパッタリング又は中波（ＭＦ）スパッタリングであり得る。例えば、５ｋＨｚ〜１００ｋＨｚの範囲、例えば、３０ｋＨｚ〜５０ｋＨｚの周波数のＭＦスパッタリングが提供され得る。典型的な実施態様によれば、フレキシブル基板被覆装置は、フレキシブルＴＦＴディスプレイ、とりわけフレキシブルＴＦＴディスプレイ用のバリア層スタックを製造するために使用することができる。

図６に示すように、図示の実施形態において、被覆ドラム５１０の上を進むことによって、フレキシブル基板は、スパッタ源又は蒸発源のような堆積ユニット６８０に面して配設された２つ以上の処理領域７３０を通過する。

実施形態によれば、フレキシブル基板被覆装置は、２つ以上の被覆ドラム５１０などの２つ以上の被覆ユニットを含み得る。フレキシブル基板１４０は、一以上の薄膜で被覆され得る。即ち、堆積ユニット６８０によってフレキシブル基板上に一以上の層を堆積する。堆積は、フレキシブル基板が被覆ドラム５１０上で案内されている間に行われる。

典型的には、場合によっては被覆ドラムの一方の側又は両側に提供されるフレキシブル基板ガイド制御ユニットは、ウェブの張力を測定し調整するように構成される。これによって、フレキシブル基板搬送をより良好に制御することができ、被覆ドラム上の基板の圧力を制御することができ、且つ／又は基板に対する損傷を低減又は回避することができる。

図６の実施形態で概略的に示すように、また本明細書に含む他のすべての実施形態と組み合わせ可能であるが、フレキシブル基板被覆装置は、図６のシール２９０などの一以上のシールを更に備え得る。シールは固定シールであり得る。典型的には、シールは、被覆ドラム５１０及び洗浄ユニット１５０を含む真空処理チャンバ６０と、フレキシブル基板の案内、フレキシブル基板の巻き取り、及び／又はフレキシブル基板の巻き出しが実施され得るスプールチャンバ７０及び８０との間の、圧力分離を可能にする。このような構成によって、空のフレキシブル基板貯蔵スプール１１０を新しいフレキシブル基板貯蔵スプールを交換する間、及び同様に完全に被覆された後のスプール７６４を交換する間、労力が低減される。具体的には、フレキシブル基板ハンドリングチャンバ内で大気圧又は低真空を有しつつ、真空処理チャンバ６０を中／高真空状態に維持することが可能となる。特に、一般的には、一以上のシールが動的シール、即ち、ウェブの移動中に作動可能なシールであってもよい。

堆積ユニット及び／又は被覆ドラムのすぐ下方に配置された洗浄ユニットに加えて、１つ、２つ、又はそれよりも多くの洗浄ユニットを設けることも可能である。用いられる幾つかの洗浄ユニットは、同一のタイプでもよく異なるタイプでもよい。具体的には、それらの各々が、後で詳述するように粒子変位及び粒子消散ユニットを含み得る。

２つ以上の洗浄ユニットを含む実施形態の実施例を図７に示す。洗浄ユニット１５０に加えて、ウェブ貯蔵スプール１１０の下流、一以上の堆積ユニットの上流、特に被覆ドラム５１０の上流に、第２の洗浄ユニット１６０が設けられている。具体的には、第２の洗浄ユニット１６０はフレキシブル基板貯蔵ユニット１１０のすぐ下流に配置されている。この文脈で、用語「すぐ下流」は、具体的には、被覆されることになるフレキシブル基板の表面が、フレキシブル基板貯蔵スプール１１０から巻き出された後、第２の洗浄ユニット１６０以外のものとは接触しないであろうことと解されるであろう。

図７に示す実施形態によれば、第２の洗浄ユニット１６０による洗浄が、被覆されることになる側のみで実施される。図７で明示的に示さない他の実施形態によれば、第２の洗浄ユニット１６０は、基板を両側で、即ち、被覆されることになる側と反対の側とで洗浄し得る。

従って、図７を参照して示す実施形態は、被覆処理前のフレキシブル基板上の粒子除去と、被覆処理直後のフレキシブル基板上の粒子除去との両方を提供し、特に、被覆処理中に発生した粒子が、偏向ローラなどの別の機器との接触に起因するフレキシブル基板の損傷という結果をもたらす。

図８は、本開示の別の実施形態である。堆積ユニット６８０のすぐ下流に配置される洗浄ユニット１５０は、粒子変位ユニット及び粒子消散ユニットを含む。粒子変位ユニットは、接着面を有する第１のロール１８として示されており、粒子消散ユニットは、接着面を有する第２のロール１９として示されている。ここで、接着面を有する第１のロールを第１の接着性ロールと呼び、粘着面を有する第２のロールを第２の接着性ロールと呼ぶ。実施形態で、第２のロール１９の粘着性は第１のロール１８の粘着性よりも高い（即ち、第２の接着性ロールの粒子を付着させる能力が、第１の接着性ロールの粒子を付着させる能力よりも高い）。

第１の接着性ロール１８及び第２の接着性ロール１９を含む洗浄ユニット１５０は、下記のように作動し得る。フレキシブル基板が被覆された後、第１の接着性ロール１８は、フレキシブル基板と直接接触するように配置される。典型的には、第１の接着性ロール１８は、被覆ドラム５１０の円周速度と同一の円周速度で回転している。本明細書に記載の実施形態に係る堆積装置の作動時、第１の接着性ロール１８は、自身が接触しているフレキシブル基板によって駆動され得る。

第１の接着性ロール１８の粘着面により、フレキシブル基板上の粒子が第１の接着性ロール粘着面によって集められる。従って、粒子は一時的に第１の接着性ロールに付着し、第１の接着性ロールの外周上で第１の接着性ロールの反対側へと回転する。第２の接着性ロール１９は、第１の接着性ロール１８と接触するように配置されている。第２の接着性ロール１９は典型的に、フレキシブル基板と接触していないことに留意されたい。第２の接着性ロールの粘着性は第１の接着性ロールの粘着性と比較して大きいので、第１の接着性ロール上の粒子は、第２の接着性ロールの粘着面に付着するであろう。

従って、粒子は第２の接着性ロールの表面に残る一方、第１の接着性ロールの外面は戻ってフレキシブル基板と再び接触するであろう。これにより、フレキシブル基板に接触するとき第１のロール上には粒子が存在しなくなるであろう。従って、第１の接着性ロールがフレキシブル基板に接触しても損傷が発生しないこととなる。粒子はむしろ第２の接着性ロールに溜められる。時折、第２の接着性ロールを新しいものに交換する必要がある。

図９は、粒子変位ユニットとして機能する第１の接着性ロール１８と粒子消散ユニットとして機能する第２の接着性ロール１９とを含む洗浄ユニット１５０の概略３次元図を抜粋して示す。

図で更に示すように、本明細書に記載の実施形態に係る堆積装置は、堆積ユニット６８０が被覆ドラム５１０の下、又はその横方向に設けられるように設計されている。具体的には、堆積ユニット全体の構成、又は少なくとも堆積ユニットの一部の構成が、被覆ドラム５１０の軸５１１の下に設けられ得る。これによって、フレキシブル基板を汚染しプロセスを脅かし得る発生した粒子が、重力のために堆積ステーションにとどまる。従って、基板上の望ましくない粒子の発生が低減され得、結果として洗浄の必要性が低減される。

図１０は、本開示に係るフレキシブル基板被覆装置の更なる実施形態を示す。洗浄ユニット１５０はレーザ２００を含む。フレキシブル基板の全幅をカバーするよう、レーザビームは拡大され得る。典型的には、拡大されたレーザビームは依然としてフレキシブル基板の表面から粒子を分離するのに十分なエネルギーを有する。代替的には、レーザは、カメラと、撮影した画像を分析するためのコントローラとを含み得る自動粒子位置特定システム２１０によって制御されてもよい。位置特定システム２１０は図１０に例示的に示されており、典型的には、洗浄ユニット１５の上流に配置される。粒子位置特定システムは、基板上の個々の粒子を位置特定し得る。レーザはレーザビームを、フレキシブル基板上で位置特定された粒子に向け得る。

一般的に、実施形態で、レーザビームは、基板から粒子を分離するのに十分である。基板から粒子を永久的に取り去るために、吸引デバイス２２０などの更なる粒子消散ユニットが設けられてもよい。吸引デバイス２２０は典型的に、レーザの下流に配置される。実施形態で、レーザは、粒子がレーザビームによって消散されるように制御及び操作される。この場合、吸引デバイス２２０などの更なる貯蔵デバイスは不要（ｄｉｓｐｅｎｓａｂｌｅ）となり得る。

特に、幾つかの実施形態で、吸引デバイスが洗浄ユニットとして機能し得、レーザ及び／又は粒子位置特定ユニットの提供は不要であり得る。この実施形態に限定するものではないが、一般的に、最後の堆積ユニットと洗浄ユニットとの間に更なるガス分離段階を設けることが可能である。

図１１は、本開示に係るフレキシブル基板被覆装置１００の別の実施形態を示す。イオン化粒子ビーム発生ユニット３００によって発生したイオン化粒子ビームが、本明細書に記載の洗浄ユニットとして機能している。イオン化された粒子ビームは、フレキシブル基板の全幅をカバーするように拡大され得る。例えば、エアブレード３０５又はノズルのアレイが出口として設けられ得る。イオン化された粒子の流れが、粒子をフレキシブル基板の表面から分離するように機能する。ビームは、窒素を含み得るか窒素からなり得る。

代替的には、イオン化された粒子ビームが、カメラと、撮影した画像を分析するためのコントローラとを含み得る自動粒子位置特定システムによって制御され得る。位置特定システムは、図１０で例示的に示されており、検討を容易にするために図１１では繰り返さない。位置特定システムは典型的に、洗浄ユニット１５０の上流に配置されている。粒子位置特定システムは、基板上の個々の粒子を位置特定し得る。次いで、イオン化粒子ビームは、フレキシブル基板上で位置特定された粒子に向けられ得る。

基板から粒子を永久的に取り去るために、吸引デバイス２２０などの更なる粒子消散ユニットが設けられてもよい。吸引デバイス２２０は典型的に、イオン化粒子ビーム発生ユニットの下流に配置される。本明細書に記載の吸引デバイス２２０は、入口としてエアナイフを有し得る。代替的には、複数のノズルを有してもよい。特に、幾つかの実施形態で、吸引デバイス自体が洗浄ユニットとして機能し得、イオン化粒子ビーム発生ユニット及び／又は粒子位置特定ユニットの提供が不要である。一般的に、且ついかなる実施形態にも限定しないが、吸引ユニットは、粒子トラップとして作用する静帯電したデバイスであり得る。

更に別の実施形態では吸引デバイス２２０が不要である。代わりに、追加のイオン化粒子ビームが、真空処理チャンバ６０に位置し且つもとより堆積処理中に作動する一以上の真空ポンプ６７０によって真空処理チャンバから取り除かれる（各実施形態が真空ポンプを含み得るが、図を簡略化するために、他の図では真空ポンプを明示的に図示していない）。従って、この場合、吸引デバイス２２０などの更なる貯蔵デバイスは不要であり得る。

既に説明したように、本書で説明される実施形態による装置及び方法は、代替的に、又は組み合わせて実装されることが可能な、複数の任意選択的な特徴、態様及び詳細事項を含み得る。例えば、方法は、ロール上の基板の層の間に間紙を提供すること、又は、巻き出し側で間紙を受け取ることを含み得る。

被覆中の高温によって、及び堆積処理に近い洗浄ユニットの配置によって、本開示に係る洗浄ユニットは、少なくとも５０℃、７０℃、又は１００℃の温度に耐えるように構成され得る。フレキシブル基板の温度又は被覆ドラムの温度は２０℃〜２５０℃、更には４００℃にもなり得る。典型的には、基板の厚さは５０μｍ〜１２５μｍであり得る。

一般的に、高発熱反応を含み得る被覆工程においては、フレキシブル基板堆積装置の被覆ドラムを冷却すること望ましいことがある。特に、洗浄時にフレキシブル基板が高温となることを避けるのが望ましいためである。その理由は、洗浄ユニットの加熱によって、洗浄ユニットからの未知の又は望ましくないガスの蒸発が増加する結果となり得るからである（例えば、粘着面を有するロールの場合）。また、その他の洗浄処理自体によって熱が発生し得、更なる加熱が望ましくない（レーザによる粒子分離の場合など）。

従って、本開示に記載の被覆ドラムは冷却ユニット（図示せず）、例えば、被覆ドラムを−１５℃まで冷却するように構成された冷却ユニットを含み得る。

代替的に又は付加的に、洗浄ユニットが冷却ユニット（図示せず）を含んでもよい。これにより、洗浄ユニットが、洗浄ユニットからの未知の又は望ましくないガスの蒸発を許容可能なレベルで維持することが可能な温度に保持され得る。そのような洗浄ユニットの冷却は、所望の堆積処理が高温を要し、被覆ドラムが例えば最大３００℃の温度に加熱される可能性がある場合に、特に有益である。特に、被覆ドラムの加熱は、堆積処理によってのみならず被覆ユニットに設けられた加熱ユニット（図示せず）によっても発生し得る。

先述したように、一以上の堆積ユニットは一以上のプラズマ化学気相堆積（ＰＥＣＶＤ）源を含み得る。プラズマ化学気相堆積ユニットは、２ＭＨｚから９０ＭＨｚの周波数（高周波）、例えば４０．６８Ｍｈｚの周波数で操作することができ、統合されたインピーダンスセンサは、例えば基板からの堆積ユニットの電極の距離など、ライン内でのプロセス監視及び各処理パラメータの制御をリアルタイムで提供することができる。

本明細書に記載の全実施形態で、図１１の真空ポンプ６７０などの一以上の真空ポンプが設けられ得る。それらは、堆積用の高真空又は中真空を生み出すために、真空処理チャンバ６０を減圧するために起動可能である。更に、それらは、堆積中の真空処理チャンバから処理ガス（例えば、反応性の高い処理ガス）を取り除くために使用され得る。更に、記載したように、イオン化粒子ビーム発生器のイオン化された粒子ビームなどの洗浄ガスを取り除くために使用されてもよい。

実施形態で、典型的には、一又は幾つかの被覆処理の後、パージ処理を促進するために、アルゴン及び窒素などの一以上のパージガスが処理チャンバ内に導入され得る。これが、フレキシブル基板上での粒子発生が低減するのを助けるので更に有益であり得る。次いで、パージガスが処理チャンバから排出される。本開示に記載の真空ポンプは、通常、処理チャンバ内で中真空〜高真空を生み出す。例えば、処理チャンバ内の真空は、１０^−１ｍｂａｒ〜１０^−７ｍｂａｒの範囲内、具体的には１０^−２ｍｂａｒ〜１０‐^６ｍｂａｒ、例えば１０^−３ｍｂａｒなどであり得る。

幾つかの実施形態によれば、望ましくない化学反応を避けるために、洗浄ステップの前にガス又は固体材料などの何らかの処理残留物を除去することが必要であり得る。これは典型的に、ポンプ・パージ処理によって行われる。幾つかの実施形態によれば、本明細書に記載のポンプ・パージ処理は、複数のサイクル、例えば、少なくとも２、又は少なくとも３サイクルで約１０^−２ｍｂａｒ以下まで減圧することと、例えば、Ａｒ又はＮ_２を約１０ｍｂａｒ〜２０ｍｂａｒの圧力まで不活性ガスを用いてパージすることを含み得る。しかしながら、幾つかの実施形態では、堆積装置での洗浄の準備をするのにポンピングのみ又はパージのみが十分であり得る。

本明細書に記載の実施形態によれば、一以上の堆積後、真空処理チャンバ内で表面から不純物及び汚染物を除去し得るプラズマ洗浄（例えば、プラズマエッチング）工程が開始されることも可能である。典型的には、プラズマ洗浄工程が、はじめのポンピング及び／又はパージ工程の後に開始され得る。プラズマ洗浄は、例えば、処理チャンバ内に導入されるフッ化ガスを部分的に及び／又は完全にイオン化するＲＦ電圧を印加することによって開始され得る。本明細書に記載の実施形態で、プラズマ洗浄工程中、処理チャンバは低圧で維持される。例えば、処理チャンバは、１×１０^−１ｍｂａｒ〜１×１０^−４ｍｂａｒの範囲、例えば１０^−２ｍｂａｒの圧力に維持される。

典型的には、ＲＦエネルギーの強度は、例えば処理チャンバ内の汚染物除去の速度を制御するために調整可能であり得る。一般的に、高プラズマ密度を生み出すのに十分なＲＦエネルギーが印加され得、高速での汚染物除去を確実にし得る。更に、高プラズマ密度によって、汚染物の下層の三次元架橋により、安定的でありながら除去されない新しい構造の作成が回避され得る。従って、本明細書に記載の実施形態では、プラズマ密度を監視し調整するためにセンサ及びコントローラが用いられ得る。

本明細書に記載の実施形態によれば、プラズマ洗浄工程中、被覆ドラムは典型的には静止していてよい。被覆ドラムを覆うのに犠牲用の箔が用いられ得ることにより、被覆ドラムの表面を洗浄プラズマから保護する。洗浄プラズマと反応することによって損傷し得るフレキシブル基板とは異なり、本明細書に記載の実施形態に係る犠牲用の箔は、洗浄プラズマに対して不活性であり得るので、他の洗浄工程で再利用され得る。更に、基板の損傷部分を介してドラムが洗浄プラズマに露出することにより基板が損傷する可能性が低減するか或いは除去される。

以上、本発明の実施形態を記述したが、本発明の基本的な範囲を逸脱することなくその他の実施形態が可能であり、本発明の範囲は、以下の特許請求の範囲によって定められる。
また、本願は以下に記載する態様を含む。
（態様１）
一以上の堆積ユニット（６８０）を含む、フレキシブル基板（１４０）を処理するための真空処理チャンバ（６０）、及び
前記一以上の堆積ユニットのすぐ下流に配置された洗浄ユニット（１５０）
を備える、フレキシブル基板被覆装置（１００）。
（態様２）
前記洗浄ユニット（１５０）が粒子変位ユニット（１８）及び粒子消散ユニット（１９）を含む、態様１に記載のフレキシブル基板被覆装置。
（態様３）
前記一以上の堆積ユニット（６８０）の下流に配置された一以上の偏向ロール（１４、１０４）を更に含み、被覆された側で前記フレキシブル基板に接触し且つ前記一以上の堆積ユニットの下流に配置された、前記一以上の偏向ロールのすべてが、前記洗浄ユニット（１５０）の下流に配置されている、態様１又は２に記載のフレキシブル基板被覆装置。
（態様４）
前記洗浄ユニットが、第１の接着性ロール（１８）及び第２の接着性ロールを含み、任意選択的に、前記第２の接着性ロール（１９）の粘着性が前記第１の接着性ロール（１８）の粘着性よりも高い、態様１から３の何れか一項に記載のフレキシブル基板被覆装置。
（態様５）
前記第１の接着性ロール（１８）が、前記フレキシブル基板被覆装置の作動時、前記フレキシブル基板（１４０）に接触するように配置されており、前記第２の接着性ロール（１９）が、前記第２の接着性ロールの表面が前記第１の接着性ロール（１８）の表面に接触するように配置されており、任意選択的に、前記第２の接着性ロールが、前記フレキシブル基板被覆装置の作動時、前記フレキシブル基板に接触しないように配置されている、態様４に記載のフレキシブル基板被覆装置。
（態様６）
前記真空処理チャンバが、回転軸（５１１）を有する被覆ドラム（５１０）を更に含み、任意選択的に、前記洗浄ユニットが、前記フレキシブル基板が前記被覆ドラムに接触する位置で前記フレキシブル基板（１４０）に接触するように配置されている、態様１から５の何れか一項に記載のフレキシブル基板被覆装置。
（態様７）
前記一以上の堆積ユニット（６８０）のすべて又は前記一以上の堆積ユニットの少なくとも半分が、前記被覆ドラム（５１０）の前記回転軸（５１１）の下に配置されている、態様６に記載のフレキシブル基板被覆装置。
（態様８）
前記被覆ドラムを冷却するための冷却ユニット、前記洗浄ユニットを冷却するための冷却ユニット、及び前記被覆ドラムを加熱するための加熱ユニットのうちの一以上を更に備える、態様１から７の何れか一項に記載のフレキシブル基板被覆装置。
（態様９）
フレキシブル基板スプールを受容する一以上のスプールチャンバ（７０、８０）を更に含み、前記一以上のスプールチャンバ内の圧力が、前記真空処理チャンバ（６０）内よりも高く、前記一以上のスプールチャンバが、任意選択的に、前記真空処理チャンバ（６０）に隣接して配置されている、態様１から８の何れか一項に記載のフレキシブル基板被覆装置。
（態様１０）
前記洗浄ユニットがレーザ及び／又は吸引ユニットを含む、態様１から９の何れか一項に記載のフレキシブル基板被覆装置。
（態様１１）
前記ウェブ貯蔵スプール（１１０）の下流且つ前記一以上の堆積ユニット（６８０）の上流に配置された、第２の洗浄ユニット（１６０）を更に含む、態様１から１０の何れか一項に記載のフレキシブル基板被覆装置。
（態様１２）
フレキシブル基板（１４０）上に薄膜を堆積する方法であって、
前記フレキシブル基板を真空被覆し、それにより前記フレキシブル基板上に一以上の層を堆積すること、及び
前記フレキシブル基板を、前記被覆のすぐ下流で洗浄すること
を含む、方法。
（態様１３）
前記洗浄することが、粒子を前記フレキシブル基板から分離すること、及び前記粒子を貯蔵ユニットなどに溜めることを含む、態様１２に記載の方法。
（態様１４）
前記被覆後に、前記フレキシブル基板の前記被覆された側で前記フレキシブル基板に接触することを更に含み、接触することが、前記真空被覆の上流及び／又は前記洗浄の下流のみで行われる、態様１２又は１３に記載の方法。
（態様１５）
前記洗浄することが、前記フレキシブル基板を第１の接着性ロール（１８）に接触させること、及び前記第１の接着性ロールを第２の接着性ロール（１９）に接触させることを含み、前記第２の接着性ロールの粘着性が、前記第１の接着性ロールの粘着性よりも高い、態様１２から１４の何れか一項に記載の方法。

Claims (14)

1. フレキシブル基板（１４０）を処理するための真空処理チャンバ（６０）を備えるフレキシブル基板被覆装置（１００）であって、前記真空処理チャンバが、
   一以上の堆積ユニット（６８０）と、
   前記一以上の堆積ユニットのすぐ下流に配置され、第１の接着性ロール（１８）及び第２の接着性ロールを含む、洗浄ユニット（１５０）とを中に含む、
   フレキシブル基板被覆装置（１００）。
2. 前記洗浄ユニット（１５０）が粒子変位ユニット（１８）及び粒子消散ユニット（１９）を含む、請求項１に記載のフレキシブル基板被覆装置。
3. 前記一以上の堆積ユニット（６８０）の下流に配置された一以上の偏向ロール（１４、１０４）を更に含み、被覆された側で前記フレキシブル基板に接触する、前記一以上の堆積ユニットの下流に配置された前記一以上の偏向ロールのすべてが、前記洗浄ユニット（１５０）の下流に配置されている、請求項１又は２に記載のフレキシブル基板被覆装置。
4. 前記第１の接着性ロール（１８）が、前記フレキシブル基板被覆装置の作動時、前記フレキシブル基板（１４０）に接触するように配置されており、前記第２の接着性ロール（１９）が、前記第２の接着性ロールの表面が前記第１の接着性ロール（１８）の表面に接触するように配置されている、請求項１に記載のフレキシブル基板被覆装置。
5. 前記真空処理チャンバが、回転軸（５１１）を有する被覆ドラム（５１０）を更に含み、前記洗浄ユニットが、前記フレキシブル基板が前記被覆ドラムに接触する位置で前記フレキシブル基板（１４０）に接触するように配置されている、請求項１から４の何れか一項に記載のフレキシブル基板被覆装置。
6. 前記一以上の堆積ユニット（６８０）のすべて又は前記一以上の堆積ユニットの少なくとも半分が、前記被覆ドラム（５１０）の前記回転軸（５１１）の下に配置されている、請求項５に記載のフレキシブル基板被覆装置。
7. 被覆ドラムを冷却するための冷却ユニット、前記洗浄ユニットを冷却するための冷却ユニット、及び前記被覆ドラムを加熱するための加熱ユニットのうちの一以上を更に備える、請求項１から６の何れか一項に記載のフレキシブル基板被覆装置。
8. フレキシブル基板スプールを受容する一以上のスプールチャンバ（７０、８０）を更に含み、前記一以上のスプールチャンバ内の圧力が、前記真空処理チャンバ（６０）内よりも高い、請求項１から７の何れか一項に記載のフレキシブル基板被覆装置。
9. 前記洗浄ユニットがレーザ及び／又は吸引ユニットを含む、請求項１から８の何れか一項に記載のフレキシブル基板被覆装置。
10. ウェブ貯蔵スプール（１１０）の下流且つ前記一以上の堆積ユニット（６８０）の上流に配置された、第２の洗浄ユニット（１６０）を更に含む、請求項１から９の何れか一項に記載のフレキシブル基板被覆装置。
11. フレキシブル基板（１４０）上に薄膜を堆積する方法であって、
    真空処理チャンバ（６０）内で、前記フレキシブル基板を真空被覆し、それにより前記フレキシブル基板上に一以上の層を堆積すること、及び
    前記真空処理チャンバ（６０）内で、前記フレキシブル基板を、前記被覆のすぐ下流で洗浄すること
    を含み、前記洗浄することが、前記フレキシブル基板を第１の接着性ロール（１８）に接触させること、及び前記第１の接着性ロールを第２の接着性ロール（１９）に接触させることを含む方法。
12. 前記洗浄することが、粒子を前記フレキシブル基板から分離すること、及び前記粒子を貯蔵ユニットなどに溜めることを含む、請求項１１に記載の方法。
13. 前記被覆後に、前記フレキシブル基板の被覆された側で前記フレキシブル基板に接触することを更に含み、接触することが、前記真空被覆の上流及び／又は前記洗浄の下流のみで行われる、請求項１１又は１２に記載の方法。
14. 前記第２の接着性ロールの粘着性が、前記第１の接着性ロールの粘着性よりも高い、請求項１１から１３の何れか一項に記載の方法。

Images