JP6669070B2 - 成膜装置及び成膜方法 - Google Patents
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Description
本発明は、成膜装置及び成膜方法に関する。
成膜方法として、例えば原子層堆積法が提案されている。ＡＬＤ（ＡＬＤ：Ａｔｏｍｉｃ Ｌａｙｅｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法と呼ばれる原子層堆積法は、表面に吸着した物質を表面において化学反応させることで原子レベルで１層ずつ成膜していく方法である。前駆体（プリカーサーともいう）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、基板表面における吸着と当該吸着に続く化学反応によって原子レベルで１層ずつ薄膜を成長させていく。反応性ガスもＡＬＤ法では前駆体と呼ばれる。
具体的には、表面吸着において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、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て所望の組成を有する薄膜を１層得たのち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繰り返して、１サイクルで１層ずつ、積み上げて、薄膜を成長させていく。したがってＡＬＤ法では薄膜は二次元的に成長する。ＡＬＤ法では、成膜欠陥が少ないことが特徴であり、様々な分野に応用が期待されている。
このＡＬＤ法において、一つのチャンバで前駆体の供給と排気を繰り返す時間分割型と呼ばれる成膜装置及び成膜方法が提案されている。時間分割型の成膜装置及び成膜方法では、１サイクルで１層ずつ原子レベルの薄膜を成長させていくことから、成膜速度が遅いという問題がある。
このため、チャンバを幾つかのゾーン（領域）に分割しそれぞれのゾーンには単一の前駆体またはパージガスを供給して、各ゾーン間を基板を行き来させるタイプの空間分割型が提案されている（例えば特許文献１）。この空間分割型のＡＬＤ法により成膜速度は大きく改善される。
空間分割型のＡＬＤ法では、一般に、チャンバの内部においてフレキシブル基板を所定の搬送路に沿って搬送し、各ゾーン間を行き来させることが行われる。チャンバには、例えばガスを供給するための供給口とガスを排出するための排気口がそれぞれのゾーンに少なくとも一つずつ設けられ、ガスの供給と排気によってチャンバ内に所望の濃度でガスを分布させている。
しかしながら、チャンバ内においてガスの分布に偏りが生じると、チャンバ内の各ゾーンにおいてガスの供給不足となる領域ができるため、基板表面全体にわたって前駆体を飽和吸着させることが困難となる。このため、基板の部位によって膜厚に差が生じる原因となる。
本発明の一形態にかかる成膜装置は、内部にガスが導入される複数のゾーンを有し、少なくともいずれかの前記ゾーンにおける前記ガスを排出するとともにその開口状態が個別に調整可能な複数の排気口を備える、チャンバと、前記チャンバの内部で基材を移動させて複数の前記ゾーンを通過させる、搬送部と、を備え、前記基材は可撓性のシートであって、前記チャンバは、減圧可能であって、異なるガスがそれぞれ導入される、２以上の前記ゾーンを有し、前記基材が複数の前記ゾーンの間で往来して複数のゾーンを交互に複数回通過することで、前記基材の表面に原子層を堆積させて原子層堆積膜が形成され、
前記排気口は、前記基材が通過する経路上の位置、あるいは隣接する経路の間の位置に、それぞれ配置されることを特徴とする。
前記排気口は、前記基材が通過する経路上の位置、あるいは隣接する経路の間の位置に、それぞれ配置されることを特徴とする。
本発明の他の一形態にかかる成膜方法は、内部にガスが導入される複数のゾーンを有し、少なくともいずれかの前記ゾーンにおける前記ガスを排出するとともにその開口状態が個別に調整可能な複数の排気口を備える、チャンバにおいて、複数の前記ゾーンにガスを導入することと、前記チャンバ内において前記基材を移動させて複数の前記ゾーンを通過させることと、を備え、前記基材は可撓性のシートであって、前記チャンバは、減圧可能であり異なるガスがそれぞれ導入される２以上のゾーンを有し、前記排気口は、前記基材が通過する経路上の位置、あるいは隣接する経路の間の位置に、それぞれ配置され、前記基材を複数の前記ゾーンの間で往来させ、複数のゾーンを交互に複数回通過させることで、前記基材の表面に原子層を堆積させて原子層堆積膜を形成することを特徴とする。
本発明の実施形態にかかる成膜装置及び成膜方法によれば、チャンバ内の各ゾーンにおいてガスの分布を均一化し、成膜精度を向上することができる。
[実施形態]
以下、本発明の実施形態にかかる成膜装置１について、図１乃至５を参照して説明する。図１は、第１実施形態に係る成膜装置１を示す断面図であり、チャンバ２０内部の正面視の構成を示す。図２は図１中II−II’線に沿う断面図でありチャンバ２０内の側面視の
構成を示す。図３は図１のIII−III’線に沿う断面図であり、チャンバ２０内部の平面視の構成を示す。図４及び図５は開口調整機構をそれぞれ示す側面図及び断面図である。図中矢印Ｘ，Ｙ，Ｚは互いに直交する３方向を示している。各図において説明のため、適宜構成を拡大、縮小または省略して示している。
以下、本発明の実施形態にかかる成膜装置１について、図１乃至５を参照して説明する。図１は、第１実施形態に係る成膜装置１を示す断面図であり、チャンバ２０内部の正面視の構成を示す。図２は図１中II−II’線に沿う断面図でありチャンバ２０内の側面視の
構成を示す。図３は図１のIII−III’線に沿う断面図であり、チャンバ２０内部の平面視の構成を示す。図４及び図５は開口調整機構をそれぞれ示す側面図及び断面図である。図中矢印Ｘ，Ｙ，Ｚは互いに直交する３方向を示している。各図において説明のため、適宜構成を拡大、縮小または省略して示している。
図１乃至図３に示す成膜装置１は、原子層堆積法（ＡＬＤ：Ａｔｏｍｉｃ Ｌａｙｅｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）を用いて、基材上に薄膜を形成するＡＬＤ成膜装置１である。成膜装置１は、チャンバ２０の内部が複数に分割され、それぞれのゾーンＺ１〜Ｚ３に単一の前駆体たはパージガスを供給して、各ゾーンＺ１〜Ｚ３間に基板を往来させるタイプの空間分割型である。
本実施形態では、基材として、一定の幅（Ｙ方向寸法）Ｗ１及び厚みｔ１を有するフレキシブル基板１０を用いる。基材の材料は、特に限定されないが、例えば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選択される。基材の厚みは、特に限定されないが、１０μｍ以上１０００μｍ以下の厚みを有する基材が用いられる。
フレキシブル基板１０は、その幅に対して厚みが小さい可撓性を有するシートであり、チャンバ２０の一端側に設けられた供給室４１から供給され、チャンバ２０の他端側に設けられた回収室４２に向かって、分割された複数のゾーンＺ１，Ｚ２，Ｚ３間を複数回往復する走行経路Ｐに沿って移動する。搬送の方式としては、ロール状に巻回されたシート状のフレキシブル基板１０を、供給ロール３１から巻き出し、搬送しながら成膜を行い、別の回収ロール３４に巻き取る、いわゆるロールツーロール方式を用いる。
成膜装置１は、その内部に複数のゾーンＺ１，Ｚ２，Ｚ３を有するチャンバ２０と、所定の走行経路Ｐに沿ってフレキシブル基板１０を搬送する搬送部３０と、各部の動作を制御する制御部５０と、を備えている。
チャンバ２０は、それぞれ矩形状に形成された上下壁２１ａ，２１ｂ、側壁２１ｃ，２１ｄ，２１ｅ，２１ｆを備え、これらの壁２１ａ〜２１ｆで囲まれた直方体状の内部空間を形成している。チャンバ２０の一の側壁２１ｃとこれに対向する側壁２１ｄに隣接して供給室４１と回収室４２とが設けられている。
チャンバ２０内には、Ｚ方向において２カ所に、ＸＹ面に沿う面を成す隔壁２２，２３がそれぞれ設けられている。一方の隔壁２２は第１ゾーンＺ１と第３ゾーンＺ３とを区画し、他方の隔壁２３は第３ゾーンＺ３と第２ゾーンＺ２とを区画する。この隔壁２２，２３によって、チャンバ２０内がＺ方向に３分割されている。
チャンバ２０は、第１前駆体ガスが導入される第１真空気室を形成する第１ゾーンＺ１と、第２前駆体ガスが導入される第２真空気室を形成する第２ゾーンＺ２と、第１ゾーンＺ１と第２ゾーンＺ２との間に介在するとともにパージガスが導入される第３真空気室を形成する第３ゾーンＺ３と、に区画される。
第１ゾーンＺ１に導入される第１前駆体は、目的の堆積材料にあわせて適宜選択される。例えばフレキシブル基板１０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は、トリメチルアルミニウムなどが使用される。
第２ゾーンＺ２に導入される第２前駆体は、目的の堆積材料にあわ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は、水、オゾン、過酸化水素、原子状酸素などが使用される。
第３ゾーンＺ３に導入されるパージガスとして、不活性ガスを用いる。不活性ガスとしては、窒素、ヘリウム、アルゴン等から適宜選択されたガスが用いられる。
隔壁２２，２３には、フレキシブル基板１０が通過するためのスリット状の通過口２２ａ，２３ａが複数形成されている。通過口２２ａ，２３ａは隔壁２２，２３をＺ方向に貫通する。本実施形態では６往復する走行経路Ｐに対応して１１個の通過口２２ａ，２３ａがそれぞれ形成されている。
走行経路Ｐは、第１ゾーンＺ１と第２ゾーンＺ２においてそれぞれ折り返される湾曲経路と、第１ゾーンＺ１の湾曲経路と第２ゾーンの湾曲経路との間を接続するとともにＺ方向に沿う直線経路とを、それぞれＸ方向に複数並列して備え、ジグザグ形状を成している。走行経路Ｐは第１ゾーンＺ１と第２ゾーンＺ２の間を複数回往復することで、第１ゾーンＺ１、第３ゾーンＺ３、第２ゾーンＺ２、を順に通過した後再び第３ゾーンに戻る１サイクルを、複数回繰り返す。
チャンバ２０のＹ方向一端側の側壁２１ｅには、供給口２４が設けられている。供給口２４は、第１ゾーンＺ１に設けられた第１前駆体ガス供給用の供給口２４ａと、第２ゾーンＺ２に設けられた第２前駆体ガス供給用の供給口２４ｂと、を備える。供給口２４ａ，２４ｂは、走行するフレキシブル基板１０の幅方向における一方側に位置する。供給口２４ａ，２４ｂはガスの供給部である供給室２９に連通している。この供給口２４ａ，２４ｂからチャンバ２０内にガスが供給される。供給口２４ａ，２４ｂは、第１ゾーンＺ１及び第２ゾーンＺ２において、ゾーンＺ１，Ｚ２を複数回通過する走行経路Ｐに対応して複数設けられている。
本実施形態では、供給口２４ａ，２４ｂは、ガイドロール３２，３３間でＸ方向に複数並列に配される直線状経路における基材１０の両面１０ａ，１０ｂに対応してそれぞれ設けられ、計１２個の供給口２４ａ，２４ｂがＸ方向に並列に配置されている。第１ゾーンＺ１の供給口２４ａを通じて第１ゾーンＺ１に第１前駆体ガスが導入され、第２ゾーンＺ２の供給口２４ｂを通じて第２ゾーンＺ２に第２前駆体ガスが導入される。
チャンバ２０のＹ方向他端側の側壁２１ｆには、複数の排気口２５が設けられている。排気口２５は、第１ゾーンＺ１に設けられ第１前駆体ガスを排出する排気口２５ａと、第２ゾーンＺ２に設けられ第２前駆体ガスを排出する排気口２５ｂとを備える。排気口２５は、走行するフレキシブル基板１０の幅方向（Ｙ方向）における他方側に位置する。排気口２５ａ、２５ｂは排気部である真空ポンプ２８に接続されている。真空ポンプ２８の動作によって排気口２５ａ、２５ｂを通ってチャンバ２０内のガスがチャンバ２０の外に排出される。排気口２５は、第１ゾーンＺ１及び第２ゾーンＺ２を複数回通過する走行経路Ｐに対応して複数設けられている。本実施形態では、排気口２５は、ガイドローラ３２，３３間でＸ方向に並列に配される複数の直線経路における基材の両面１０ａ，１０ｂに対応してそれぞれ設けられ、計１２個の排気口２５がＸ方向に並列に配置されている。すなわち、第１ゾーンＺ１の排気口２５ａを通じて第１ゾーンＺ１から第１前駆体ガスが外部に排出される。第２ゾーンＺ２の排気口２５ｂを通じて第２ゾーンＺ２から第２前駆体ガスが外部に排出される。
各排気口２５ａ，２５ｂは、開口調整機構２７を備え、その開口状態がそれぞれ独立して調整可能に構成されている。図４及び図５に示すように、開口調整機構２７は例えば排気口２５ａ，２５ｂの開口の一部を遮断することで開口率を可変するシャッタ２７ａを有するシャッタ機構を有している。この他に、開口調整機構２７として、開閉によりガスのコンダクタンスを変えるバタフライバルブ機構なども用いることができる。この開口調整機構２７によって複数の排気口２５ａ，２５ｂの開口率を各々独立して調整することで、ガスのコンダクタンスを調整し、ガスの流れを制御することにより、ガス濃度を調整することができる。
なお、第１ゾーンＺ１及び第２ゾーンＺ２のガスは、排気口２５ａ，２５ｂを通じてそれぞれ真空ポンプ２８によって排気される。第３ゾーンＺ３内の圧力は、第１ゾーンＺ１及び第２ゾーンＺ２の圧力より高く保たれている。このため、第１ゾーンＺ１及び第２ゾーンＺ２にそれぞれ導入される第１前駆体ガス及び第２前駆体ガスは、第３ゾーンＺ３に拡散しにくい条件下に維持されている。
搬送部３０は、供給室４１に設けられた供給ロール３１と、チャンバ２０内の第１ゾーンＺ１に配列された複数の第１ガイドロール３２と、チャンバ２０内の第２のゾーンに配列された複数の第２ガイドロール３３と、回収室４２に設けられた回収ロール３４と、を備えている。
供給ロール３１は、円柱状または円筒状であって、Ｙ方向に沿う回転軸３１ａを有している。供給ロール３１の外周面には成膜処理前のフレキシブル基板１０が巻回されている。供給ロール３１が制御部５０の制御によって回転することで、図中矢印方向にフレキシブル基板１０を巻出す。
回収ロール３４は、円柱状または円筒状であって、Ｙ方向に沿う回転軸３４ａを有している。回収ロール３４は、制御部５０の制御によって軸周りに回転することで、成膜処理後のフレキシブル基板１０をその外周面に巻回し、回収する。
第１ガイドロール３２及び第２ガイドロール３３は、円柱状または円筒状であって、Ｙ方向に沿う回転軸３２ａ，３３ａを有している。第１ガイドロール３２及び第２ガイドロール３３はチャンバ２０内のＺ方向両端部分において、それぞれＸ方向に複数並列に配置されている。本実施形態では、第１ガイドロール３２及び第２ガイドロール３３はそれぞれ６つずつＸ方向に並んで設けられている。第１ガイドロール３２及び第２ガイドロール３３の回転軸３２ａ，３３ａはその端部がチャンバ２０の側壁２１ｅ，２１ｆに回転可能に支持されている。
Ｘ方向において、隣接する第１ガイドロール３２の中間位置にそれぞれ対向する位置に、第２ガイドロール３３が配置されている。すなわち、Ｘ方向に関して、第１ガイドロール３２と第２ガイドロール３３は交互に位置している。第１ガイドロール３２及び第２ガイドロール３３には、フレキシブル基板１０の例えば幅方向の両端部をクリップで挟持するクリップ式挟持機構がそれぞれ設けられている。
Ｚ方向における両端で、第１ガイドロール３２と第２ガイドロール３３の外周面に交互にフレキシブル基板１０が巻回されることで、フレキシブル基板１０の進行方向が変換され、すなわちフレキシブル基板１０が湾曲して折り返される。したがって、Ｘ方向において隣り合う走行経路Ｐ同士の進行方向は逆方向となる。フレキシブル基板１０は、チャンバ２０内において、第１ガイドロール３２と第２ガイドロール３３の外周面に交互にかけられ、ジグザグの走行経路Ｐに沿って案内され、第１ゾーンＺ１及び第２ゾーンＺ２をそれぞれ複数回通過するように往復しながら搬送される。
フレキシブル基板１０が第１及び第２ゾーンＺ２を通過する回数、すなわち往復数は、所望の膜厚を得るために必要な原子層をフレキシブル基板１０の表面に堆積することができるサイクル数と同数に設計されている。
フレキシブル基板１０は、Ｘ方向一端側の供給ロール３１から巻出され、第１ガイドロール３２と第２ガイドロール３３に案内されてジグザグ状の走行経路Ｐに沿って進み、Ｘ方向他端側の回収ロール３４に巻き取られる。
以下、本実施形態にかかる成膜装置１を用いた成膜方法について説明する。本実施形態にかかる成膜方法は、空間分割型のＡＬＤ成膜方法であって、前駆体またはプリカーサーと呼ばれる活性に富んだガスと、前駆体と呼ばれる反応性ガスとを交互に用い、基板表面における吸着とこの吸着に続く化学反応によって原子レベルで１層ずつ薄膜を成長させていく。
本実施形態にかかる成膜方法は、排気口２５の開口状態を調整する調整動作と、チャンバ内にガスを導入する導入動作と、所定の走行経路Ｐに沿ってフレキシブル基板１０を搬送する搬送動作と、を備える。
調整動作として、制御部５０の制御あるいは手動により、開口調整機構２７を動作させることで、複数の排気口２５の開口状態を個々に調整する。図４に示すように、開口率を増減させることで、ガスのコンダクタンスを調整し、チャンバ２０内の分布を調整することができる。なお、排気口２５ａ，２５ｂのコンダクタンスを変える開口率は、例えばシミュレーションによって、或いは成膜と評価を繰り返すことによって得られる所定値に決定される。チャンバ２０の形状やゾーンＺ１〜Ｚ３の内部構成、または排気口２５ａ，２５ｂの位置によって適切な開口率はそれぞれの排気口２５ａ，２５ｂによって変わるため、それぞれ適切に調整された開口率を有する排気口２５ａ，２５ｂを用いる。このため第１ゾーンＺ１であればゾーン内の各部に滞留する前駆体の空間分布を均一化することができ、アンダードーズによる吸着量の低下を防ぐことができる。
ガスを導入する動作として、制御部５０または手動により、排気口２５を開けた状態で真空ポンプ２８を動作させて真空引きを行うとともに、供給口２４ａ、２４ｂを開けることで、第１のガスを第１ゾーンＺ１に、第２のガスを第２ゾーンに、それぞれ供給する。また、第３のゾーンにはパージガスを供給する。
以上により、第１乃至第３ゾーンＺ３にガスが導入されるとともに、各ゾーンにおけるガスの濃度、圧力及びガスの分布が調整される。なお、第３ゾーンＺ３内の圧力は、第１ゾーンＺ１内の圧力や第２ゾーンＺ２内の圧力より高く保つように設定する。
搬送動作として、制御部５０は、供給ロール３１、回収ロール３４、及び複数のガイドロールを回転動作させる。フレキシブル基板１０は、チャンバ２０の一端側に設けられた供給室４１からフレキシブル基板１０を供給するチャンバ２０の他端側に設けられた回収室４２に向かって、分割された複数のゾーンＺ１，Ｚ２，Ｚ３間を複数回往復するジグザグ状の走行経路Ｐに沿って、厚み方向に撓み変形させながら移動する。
フレキシブル基板１０の搬送方向における一部分に着目すると、フレキシブル基板１０は、供給ロール３１から巻出され、まず、第１ゾーンＺ１に搬送される。このとき、第１前駆体が第１ゾーンＺ１に導入されているので、フレキシブル基板１０が第１ゾーンＺ１を通過する際に、第１前駆体がフレキシブル基板１０の両面に吸着する。
なお、第１ゾーンＺ１におけるフレキシブル基板１０の搬送速度は、第１ゾーンＺ１をフレキシブル基板１０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。
続いてフレキシブル基板１０は隔壁２２に設けられた通過口２２ａを通って第３ゾーンＺ３に搬送される。そして、走行経路Ｐに沿って第３ゾーンＺ３を通過する間に、フレキシブル基板１０に吸着した余剰の第１前駆体は気化し、パージされる。第３ゾーンＺ３におけるフレキシブル基板１０の搬送速度は、十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。
その後、フレキシブル基板１０は、第３ゾーンＺ３と第２ゾーンＺ２との間に配置された仕切りの隔壁２３に設けた通過口２３ａを介して、第２ゾーンＺ２に搬送される。
第２ゾーンＺ２には、第２前駆体が導入されており、フレキシブル基板１０が第２ゾーンＺ２を通過する間に、フレキシブル基板１０の両面に吸着した第１前駆体吸着物は、第２前駆体と反応し、目的の薄膜が生成される。第２ゾーンＺ２で第１前駆体吸着物と第２前駆体とが反応した後、フレキシブル基板１０は、第２ゾーンＺ２と第３ゾーンＺ３との間に配置された仕切りの隔壁２３に設けた別の通過口２３ａを介して、再度、第３ゾーンＺ３に搬送される。
第２ゾーンＺ２におけるフレキシブル基板１０の搬送速度は、第２ゾーンＺ２をフレキシブル基板１０が通過する時間が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。
その後、フレキシブル基板１０は、第３ゾーンＺ３と第１ゾーンＺ１との間に配置された仕切りの隔壁２２に設けた通過口２２ａを介して、再度第１ゾーンＺ１に搬送される。
以上の工程が、原子層堆積の１サイクルであり、この１サイクルの工程によって１つの原子層がフレキシブル基板１０上に堆積される。この１サイクルを複数回繰り返すことにより、フレキシブル基板１０の表面に所望の膜厚の原子層堆積膜を形成することができる。フレキシブル基板１０の表面に所望の膜厚の原子層堆積膜が形成された後、フレキシブル基板１０は、回収ロール３４により巻き取られる。
なお、上記１サイクルを複数回繰り返す際、フレキシブル基板１０の搬送速度は、前述の第１ゾーンＺ１，第２ゾーンＺ２，及び第３ゾーンＺ３にフレキシブル基板１０を曝すために必要な時間と、フレキシブル基板１０が各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。
本実施形態にかかる成膜装置１及び成膜方法によれば、以下のような効果が得られる。すなわち、個別に開口状態を調整可能な排気口２５を第１ゾーンＺ１及び第２ゾーンＺ２に複数個設けたことにより、供給側と排出側のバランスをとることができ、ガスの流れを調整できる。したがって、ガス濃度の分布を調整することが可能となり、前駆体の過剰供給及び供給不足を防止できる。このため、前駆体の供給不足による成膜不良を低減し、膜厚の均一化が図れる。一方で、前駆体の過剰供給を防止することで、使用する原材料の量を適正化し無駄を減らすことができ、コスト面及び環境面で望ましい。また、前駆体の過剰供給を防止することで、隣接するゾーンへガスが入り込む可能性或いはその量を低減でき、予期せぬＣＶＤ成長を防止できる。
また、複数並列に配されるフレキシブル基板１０の走行経路Ｐ上あるいは隣接する走行経路Ｐ間に対応する位置に供給口２４及び排気口２５を配置することで、ガス分布の均一化／膜厚分布の均一化を、よりいっそう図ることができる。
さらに、供給口２４の数を排気口２５の数と一致させ、フレキシブル基板１０の幅方向の両側に対向配置したことで、ガスの流れを適正化できるため、ガス分布の均一化及び膜厚分布の均一化を図る上で好適である。
具体的には、空間分割型のＡＬＤ法ではガスの供給と排気は同時に行われ、排気速度が大きいとガスは供給口２４から供給された後あまり拡散せずに排気口２５へと向かうため、ガスの供給不足となる領域ができる場合があるが、上記実施形態によれば供給口２４及び排気口２５を複数配置して流れを調整し、ガスの分布を調整することにより、ガスの供給不足や過剰供給を防止できる。さらに、各ゾーン内を走行するフレキシブル基板１０の幅方向両側に供給口２４及び排気口２５を対向配置したことで、基板が流れの妨げとなることを防止し、ゾーンＺ１、Ｚ２内に均一にガスを分布させることが可能になる。さらに、ガスの流れを適正化することができることから、チャンバ２０内の空間を有効利用することができ、よって成膜装置１の小型化を図ることができる。
なお、本発明は上記実施形態に限られるものではない。上記実施形態では、一例としてウェブコーティング方式を採用し、フレキシブル基板１０を対象とした例を示したが、これに限られるものではない。例えばフレシキブル基板１０だけでなく、成膜対象となる基板を、連続搬送できるようなフレキシブルなシートまたは一部がフレシキブルとなるようなトレイに載せて搬送／連続成膜する方式であってもよい。
上記実施形態においては、第１ゾーンＺ１及び第２ゾーンＺ２にそれぞれ複数の排気口２５を形成したが、これに限られるものではない。例えば使用する前駆体の種類によっては第１ゾーンＺ１及び第２ゾーンＺ２のいずれかにのみ排気口２５を複数形成してもよい。あるいは、第１ゾーンＺ１及び第２ゾーンＺ２に加え、第３ゾーンＺ３に複数の排気口を形成しても、上記実施形態と同様の効果が得られる。また使用する前駆体の種類によっては第３ゾーンＺ３に真空ポンプを接続して減圧をすることも可能である。
上記実施形態においては、走行経路ＰのうちＸ方向に並列する複数の経路の隣接する経路間に排気口２５を配置した例を示したが、これに限られるものではなく、他に、幅方向から見てフレキシブル基板１０の走行経路Ｐ上に重なる位置、すなわち基材が通過する経路上の位置、に配置してもよい。この場合であっても、複数回通過する走行経路Ｐに対応して開口調整可能な排気口２５が分配されているため、ガスの流れを制御し、ガス濃度を均一化しやすい。
なお、本発明は上記実施の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上記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。
以下に、本願出願の当初の特許請求の範囲に記載された発明を付記する。
［１］
内部にガスが導入される複数のゾーンを有し、少なくともいずれかの前記ゾーンにおける前記ガスを排出するとともにその開口状態が個別に調整可能な複数の排気口を備える、チャンバと、
前記チャンバの内部で基材を移動させて複数の前記ゾーンを通過させる、搬送部と、
を備えることを特徴とする成膜装置。
［２］
前記基材は可撓性のシートであって、
前記チャンバは、減圧可能であって、異なるガスがそれぞれ導入される、２以上の前記ゾーンを有し、
前記基材が複数の前記ゾーンの間で往来して複数のゾーンを交互に複数回通過することで、前記基材の表面に原子層を堆積させて原子層堆積膜が形成され、
前記排気口は、前記基材が通過する経路上の位置、あるいは隣接する経路の間の位置に、それぞれ配置されることを特徴とする［１］に記載の成膜装置。
［３］
前記排気口の数は、前記ゾーンを前記基材が通過する回数に対応することを特徴とする［１］または［２］に記載の成膜装置。
［４］
前記基材を挟んで前記排気口に対向する位置に、前記ガスを前記ゾーンに供給する複数の供給口が、それぞれ設けられることを特徴とする［１］乃至［３］のいずれかに記載の成膜装置。
［５］
前記チャンバ内において複数のゾーン間を複数回往復するジグザグ状の経路に沿って前記基材を案内するガイド部を備え、
前記基材は、搬送方向と直交する断面において幅寸法に対して厚さが小さい可撓性のシートであって、前記チャンバの一端側に設けられた供給部から、前記チャンバの他端側に設けられた回収部に向かって、前記経路に沿って移動し、
前記基材の搬送方向と直交する幅方向における一方側に供給口が配され、前記幅方向における他方側に前記排気口が配置されることを特徴とする［１］乃至［４］のいずれか記載の成膜装置。
［６］
内部にガスが導入される複数のゾーンを有し、少なくともいずれかの前記ゾーンにおける前記ガスを排出するとともにその開口状態が個別に調整可能な複数の排気口を備える、チャンバにおいて、
複数の前記ゾーンにガスを導入することと、
前記チャンバ内において基材を移動させて複数の前記ゾーンを通過させることと、
を備えることを特徴とする成膜方法。
［７］
前記基材は可撓性のシートであって、
前記チャンバは、減圧可能であり異なるガスがそれぞれ導入される２以上のゾーンを有し、
前記排気口は、前記基材が通過する経路上の位置、あるいは隣接する経路の間の位置に、それぞれ配置され、
前記基材を複数の前記ゾーンの間で往来させ、複数のゾーンを交互に複数回通過させることで、前記基材の表面に原子層を堆積させて原子層堆積膜を形成することを特徴とする［６］に記載の成膜方法。
［８］
前記排気口の数は、前記ゾーンを前記基材が通過する回数に対応することを特徴とする［６］または［７］に記載の成膜方法。
［９］
前記基材を挟んで前記排気口に対向する位置に設けられた複数の供給口から前記ガスを供給することを特徴とする［６］乃至［８］のいずれかに記載の成膜方法。
［１０］
複数の前記排気口の開口状態を個別に調整することを特徴とする［６］乃至［９］のいずれかに記載の成膜方法。
［１１］
前記チャンバ内において複数のゾーン間を複数回往復するジグザグ状の経路に沿って前記基材を案内するガイド部を備え、
前記基材は、搬送方向と直交する断面において幅寸法に対して厚さが小さい可撓性のシートであって、前記チャンバの一端側に設けられた供給部から、前記チャンバの他端側に設けられた回収部に向かって、前記経路に沿って移動し、
前記基材の搬送方向と直交する幅方向における一方側に配された供給口から前記ガスを導入し、
前記幅方向における他方側に配された前記排気口から前記ガスを排出する、ことを特徴とする［６］乃至［１０］のいずれかに記載の成膜方法。
以下に、本願出願の当初の特許請求の範囲に記載された発明を付記する。
［１］
内部にガスが導入される複数のゾーンを有し、少なくともいずれかの前記ゾーンにおける前記ガスを排出するとともにその開口状態が個別に調整可能な複数の排気口を備える、チャンバと、
前記チャンバの内部で基材を移動させて複数の前記ゾーンを通過させる、搬送部と、
を備えることを特徴とする成膜装置。
［２］
前記基材は可撓性のシートであって、
前記チャンバは、減圧可能であって、異なるガスがそれぞれ導入される、２以上の前記ゾーンを有し、
前記基材が複数の前記ゾーンの間で往来して複数のゾーンを交互に複数回通過することで、前記基材の表面に原子層を堆積させて原子層堆積膜が形成され、
前記排気口は、前記基材が通過する経路上の位置、あるいは隣接する経路の間の位置に、それぞれ配置されることを特徴とする［１］に記載の成膜装置。
［３］
前記排気口の数は、前記ゾーンを前記基材が通過する回数に対応することを特徴とする［１］または［２］に記載の成膜装置。
［４］
前記基材を挟んで前記排気口に対向する位置に、前記ガスを前記ゾーンに供給する複数の供給口が、それぞれ設けられることを特徴とする［１］乃至［３］のいずれかに記載の成膜装置。
［５］
前記チャンバ内において複数のゾーン間を複数回往復するジグザグ状の経路に沿って前記基材を案内するガイド部を備え、
前記基材は、搬送方向と直交する断面において幅寸法に対して厚さが小さい可撓性のシートであって、前記チャンバの一端側に設けられた供給部から、前記チャンバの他端側に設けられた回収部に向かって、前記経路に沿って移動し、
前記基材の搬送方向と直交する幅方向における一方側に供給口が配され、前記幅方向における他方側に前記排気口が配置されることを特徴とする［１］乃至［４］のいずれか記載の成膜装置。
［６］
内部にガスが導入される複数のゾーンを有し、少なくともいずれかの前記ゾーンにおける前記ガスを排出するとともにその開口状態が個別に調整可能な複数の排気口を備える、チャンバにおいて、
複数の前記ゾーンにガスを導入することと、
前記チャンバ内において基材を移動させて複数の前記ゾーンを通過させることと、
を備えることを特徴とする成膜方法。
［７］
前記基材は可撓性のシートであって、
前記チャンバは、減圧可能であり異なるガスがそれぞれ導入される２以上のゾーンを有し、
前記排気口は、前記基材が通過する経路上の位置、あるいは隣接する経路の間の位置に、それぞれ配置され、
前記基材を複数の前記ゾーンの間で往来させ、複数のゾーンを交互に複数回通過させることで、前記基材の表面に原子層を堆積させて原子層堆積膜を形成することを特徴とする［６］に記載の成膜方法。
［８］
前記排気口の数は、前記ゾーンを前記基材が通過する回数に対応することを特徴とする［６］または［７］に記載の成膜方法。
［９］
前記基材を挟んで前記排気口に対向する位置に設けられた複数の供給口から前記ガスを供給することを特徴とする［６］乃至［８］のいずれかに記載の成膜方法。
［１０］
複数の前記排気口の開口状態を個別に調整することを特徴とする［６］乃至［９］のいずれかに記載の成膜方法。
［１１］
前記チャンバ内において複数のゾーン間を複数回往復するジグザグ状の経路に沿って前記基材を案内するガイド部を備え、
前記基材は、搬送方向と直交する断面において幅寸法に対して厚さが小さい可撓性のシートであって、前記チャンバの一端側に設けられた供給部から、前記チャンバの他端側に設けられた回収部に向かって、前記経路に沿って移動し、
前記基材の搬送方向と直交する幅方向における一方側に配された供給口から前記ガスを導入し、
前記幅方向における他方側に配された前記排気口から前記ガスを排出する、ことを特徴とする［６］乃至［１０］のいずれかに記載の成膜方法。
１…ＡＬＤ成膜装置（成膜装置）、１０…フレキシブル基板（基材）、２０…チャンバ、２４（２４ａ，２４ｂ）…供給口、２５（２５ａ、２５ｂ）…排気口、２７…開口調整機構、２７ａ…シャッタ、２８…真空ポンプ（排気部）、２９…供給室（供給部）、３０…搬送部、３１…供給ロール、３２、３３…ガイドロール（ガイド部）、３４…回収ロール、４１…供給室、４２…回収室、５０…制御部、Ｚ１、Ｚ２，Ｚ３…ゾーン。
Claims (9)
- 内部にガスが導入される複数のゾーンを有し、少なくともいずれかの前記ゾーンにおける前記ガスを排出するとともにその開口状態が個別に調整可能な複数の排気口を備える、チャンバと、
前記チャンバの内部で基材を移動させて複数の前記ゾーンを通過させる、搬送部と、
を備え、
前記基材は可撓性のシートであって、
前記チャンバは、減圧可能であって、異なるガスがそれぞれ導入される、２以上の前記ゾーンを有し、
前記基材が複数の前記ゾーンの間で往来して複数のゾーンを交互に複数回通過することで、前記基材の表面に原子層を堆積させて原子層堆積膜が形成され、
前記排気口は、前記基材が通過する経路上の位置、あるいは隣接する経路の間の位置に、それぞれ配置されることを特徴とする成膜装置。 - 前記排気口の数は、前記ゾーンを前記基材が通過する回数に対応することを特徴とする請求項１に記載の成膜装置。
- 前記基材を挟んで前記排気口に対向する位置に、前記ガスを前記ゾーンに供給する複数の供給口が、それぞれ設けられることを特徴とする請求項１または２に記載の成膜装置。
- 前記チャンバ内において複数のゾーン間を複数回往復するジグザグ状の経路に沿って前記基材を案内するガイド部を備え、
前記基材は、搬送方向と直交する断面において幅寸法に対して厚さが小さい可撓性のシートであって、前記チャンバの一端側に設けられた供給部から、前記チャンバの他端側に設けられた回収部に向かって、前記経路に沿って移動し、
前記基材の搬送方向と直交する幅方向における一方側に供給口が配され、前記幅方向における他方側に前記排気口が配置されることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の成膜装置。 - 内部にガスが導入される複数のゾーンを有し、少なくともいずれかの前記ゾーンにおける前記ガスを排出するとともにその開口状態が個別に調整可能な複数の排気口を備える、チャンバにおいて、
複数の前記ゾーンにガスを導入することと、
前記チャンバ内において基材を移動させて複数の前記ゾーンを通過させることと、
を備え、
前記基材は可撓性のシートであって、
前記チャンバは、減圧可能であり異なるガスがそれぞれ導入される２以上のゾーンを有し、
前記排気口は、前記基材が通過する経路上の位置、あるいは隣接する経路の間の位置に、それぞれ配置され、
前記基材を複数の前記ゾーンの間で往来させ、複数のゾーンを交互に複数回通過させることで、前記基材の表面に原子層を堆積させて原子層堆積膜を形成することを特徴とする成膜方法。 - 前記排気口の数は、前記ゾーンを前記基材が通過する回数に対応することを特徴とする請求項５に記載の成膜方法。
- 前記基材を挟んで前記排気口に対向する位置に設けられた複数の供給口から前記ガスを供給することを特徴とする請求項５または６に記載の成膜方法。
- 複数の前記排気口の開口状態を個別に調整することを特徴とする請求項５乃至請求項７のいずれかに記載の成膜方法。
- 前記チャンバ内において複数のゾーン間を複数回往復するジグザグ状の経路に沿って前記基材を案内するガイド部を備え、
前記基材は、搬送方向と直交する断面において幅寸法に対して厚さが小さい可撓性のシートであって、前記チャンバの一端側に設けられた供給部から、前記チャンバの他端側に設けられた回収部に向かって、前記経路に沿って移動し、
前記基材の搬送方向と直交する幅方向における一方側に配された供給口から前記ガスを導入し、
前記幅方向における他方側に配された前記排気口から前記ガスを排出する、ことを特徴とする請求項５乃至請求項８のいずれかに記載の成膜方法。
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