JPH062954B2 - 薄膜製造装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、プラズマＣＶＤ、光ＣＶＤ、スパッタリン
グ、蒸着その他の気相処理工程を経てフィルム状長尺基
板に連続的に薄膜を成膜して行く薄膜製造装置に関する
ものである。

［従来の技術］ フィルム状長尺基板に成膜する装置は、一般にロールツ
ウロール（Roll to Roll）と呼ばれている。この装置
は、第４図に示すように、送給ロールＲ_１から連続的に
繰り出されるフィルム状基板ＦＢを、直列に接続した反
応室Ｃ_１〜Ｃ_ｎ内に通し各反応室Ｃで順次成膜した後、
これを巻取ロールＲ_２で巻き取るようにしたものであ
る。そして、この種の成膜装置では、各反応室Ｃ毎に使
用する雰囲気ガスの種類や室圧等の条件が異なるため、
反応室相互間でのガスの混入を防止する目的から各反応
室Ｃの間にその隣設するもの同士を圧力的に仕切る中間
室（差動排気室）Ｉ_１〜Ｉ_ｎ＋１を設けるのが通例とな
っている。つまり、各中間室Ｉはその両側の反応室Ｃよ
りも低圧に保持されて差動排気し、反応室相互間でのコ
ンタミネーションを有効に防止する。

［発明が解決しようとする問題点］ しかし、上記の従来装置によると、次のような不具合が
問題点として列挙される。すなわち、 (i)装置全長が長く、占有床面積が大きいこと、 (ii)独立した多数の中間室を必要とし、それら個別に排
気装置を付設しなければならないこと、 (iii)一つの反応室について機構（例えば電極長さ等）
をスケールアップする場合でも、装置全体の分解、再組
立を必要とするケースが殆どで、多大の費用と時間を要
すること、 (iv)装置全体が長尺化することに伴ない加熱ヒータによ
る熱膨張の問題も無視できなくなり、そのために反応室
内外を冷却するとＣＶＤ工程などの成膜上に不都合を来
たすこと、 などである。

本発明は、かかる従来装置における問題点を一挙に解決
することができる全く新しい構造の薄膜製造装置を提供
しようとするものである。

［問題点を解決するための手段］ 本発明が、フィルム上長尺基板に対する成膜装置として
新たに提唱するものは、中央差動排気室と、この中央差
動排気室のまわりに配置されるとともにフィルム状基板
を巻掛し該フィルム状基板にその上で成膜する成膜ロー
ルを内設した適数個の反応室と、この各反応室と前記中
央差動排気室とに両室の差動排気孔を兼ねて前記フィル
ム状基板を通すスリットとを備えてなることを特徴とし
ている。

［作用］ 上記構成であると、その中央差動排気室から周囲の反応
室にスリットを通してフィルム状基板を導き、これを成
膜ロールに巻掛してからスリットを通して再び中央差動
排気室に導き出すようにすれば、そのスリットを通して
反応室から中央差動排気室への差動排気が確保できると
同時に、反応室内の成膜ロール上でフィルム状基板に成
膜することができる。したがって、その中央差動排気室
を交互に経由してフィルム状基板を順次周囲の反応室に
通過させるようにすれば、該中央差動排気室を共通の排
気室として、フィルム状基板に連続的に成膜するこがで
きる。

［実施例］ 以下、図示の一実施例に基いて本発明をより具体的に説
明する。

第１図と第２図は、本発明に係るプラズマＣＶＤ薄膜製
造装置を一部省略して図示するもので、この装置は、単
一の中央差動排気室１と、この中央差動排気室１のまわ
りに独立して配置された取入室２、洗浄室３、反応室４
Ｉ、４II、４IIIおよび取出室５と、これら周囲の各室
と前記中央差動排気室１との接合部に設けられたスリッ
ト６…と、その他の付帯機構とから構成されている。

前記中央差動排気室１は、外周にフラットな平面を有す
る断面角形のものに形成され、少なくとも三面以上、こ
の場合六面の等しいチャンバ取付面１ａ〜１ｆを有す
る。そして、この中央差動排気室１は、内部がさらに中
央配管７と放射状隔壁８とで気密に仕切られ、真空度の
異なる五つの分割排気室１Ａ〜１Ｅに区成されている。
なお、この中央差動排気室１の下方部に図示されない真
空ポンプ、配管等の必要な真空排気装置が配設されてお
り、この排気装置で分割排気室１Ａ〜１Ｂにそれぞれ所
定の排気圧が設定される。

そして、この中央差動排気室１のまわりに第１〜第３反
応室４Ｉ〜４IIIを、余の前記三室と共に配置してい
る。これら計六室の反応室等は、いずれもその基板部９
を前記中央差動排気室１のチャンバ取付面１ａ〜１ｆに
固着して接合されているとともに、その外方開口部に開
閉可能な扉１０を蓋着して内部を気密構造にしたもので
ある。そして、中央差動排気室１に対して反時計まわり
に、取入室２、洗浄室３、第１反応室４Ｉ、第２反応室
４II、第３反応室４IIIおよび取出室５を順に配置して
いる。

前記取入室２は、その内部にフィルム状基板ＦＢを巻回
した送給ロール１１を所定の支軸まわりで回転自由に設
けてなる。

また、前記洗浄室３および前記反応室４Ｉ〜４IIIは共
通の内部構造を有する。すなわち、これら各室の内部に
は、フィルム状基板ＦＢを加熱する適宜の加熱機構（ヒ
ータ）Ｈを内蔵し、その上で該フィルム状基板ＦＢに成
膜又は洗浄をする成膜ロール１２を所定の支軸まわりで
回転可能に設けているとともに、その扉１０側から突設
されるプラズマ励起用のＲＦ電極１４を該成膜ロール１
２と同心に沿設して近接配置している。このＲＦ電極１
４の円弧長さは、各反応室４Ｉ〜４IIIにおける成膜時
間、成膜速度に対応して各室毎に決定される。そして、
扉１０の外側に必要なマッチングボックス１５を付設し
ており、図示の如くチャンバ側方に設けたヒンジ１６を
支点に旋回アーム１７で開閉される扉１０と一体に該ボ
ックス１５が移動し、さらに扉１０の開放に連動して前
記電極１４が成膜ロール１２から離反して退避する構造
となっている。これらの洗浄室３および反応室４Ｉ〜４
IIIには、それぞれ必要な雰囲気ガスが所定の負圧で封
入され、まず洗浄室３の成膜ロール１２上でフィルム状
基板ＦＢをスパッタリングして表面を清浄化した後、反
応室４Ｉ〜４IIIの成膜ロール１２上でプラズマＣＶＤ
によりフィルム状基板ＦＢに順次薄膜を被覆して行く。

なお、この実施例の場合、図示省略しているが、その第
１反応室４Ｉと第３反応室４IIIでは円弧状ＲＦ電極１
４を短くし、第２反応室４IIではそれを長くするように
する。また、反応室等に内設される各成膜ロール１２は
遊転させてもよいし、必要ならばフィルム状基板ＦＢを
送るためその回転軸１２ａから回転駆動するようにして
もよい。

さらに前記取出室５は、その内部にフィルム状基板ＦＢ
を巻取る巻取ロール１３を所定の支軸まわりに回転駆動
可能に設けてなるものである。

このようにして、中央差動排気室１のまわりに反応室等
を配置しているとともに、各室と中央差動排気室１との
接合部に、フィルム状基板ＦＢを通すための微小な隙間
を有する前記のスリット６…をそれぞれ一又は二個所づ
つ設けている。この各スリット６は、その隙間にフィル
ム状基板ＦＢを通すと該基板ＦＢの両側に各室と中央差
動排気室１とを連通する非常に狭い間隙が形成され、こ
の間隙を各室から中央差動排気室１に向けて一方向に排
気するための差動排気孔１８に兼用するものとなってい
る。

以上の要素の他、この成膜装置では、中央差動排気室１
における各分割排気室の内部と、そのまわりに配置され
た各室の内部とに、フィルム状基板ＦＢを位置決めして
案内するためのガイドローラー１９、２０を配置してい
る。なお、これらのローラー１９、２０は、フィルム状
基板ＦＢの移動速度検出用にも利用でき、例えばその一
部で検出した移動速度を取出室５における巻取ロール１
３の駆動部に１フイードバックし、フィルム状基板ＦＢ
の速度を一定に維持させるようにすることもできる。

しかして、この装置によるとフィルム状長尺基板に対
し、次のようにして連続的に成膜することができる。

すなわち、取入室２にフィルム状基板ＦＢを多重に巻回
した送給ロール１１をセットし、該送給ロール１１から
繰り出したフィルム状基板ＦＢの一端部を、ガイドロー
ラー１９からスリット６を通して、まず中央差動排気室
１の分割排気室１Ａに導入する。次いで、ここからガイ
ドローラー２０を経由しスリット６を通して洗浄室３内
に導き、一対のガイドローラー１９、１９で位置決めし
つつフィルム状基板ＦＢを成膜ロール１２に巻掛してか
ら、スリット６を通して今度は分割排気室１Ｂに導き出
すようにする。その後、同様にしてフィルム状基板ＦＢ
を各反応室でその成膜ロール１２に巻掛し乍ら、分割排
気室１Ｂ→第１反応室Ｉ→分割排気室１Ｃ→第２反応室
II→分割排気室１Ｄ→第３反応室III→分割排気室１Ｅ
と通過させ、分解排気室１Ｅから最終的にフイルム状基
板ＦＢが導き出される取出室５で、巻取ロール１３に固
定する。かくして、巻取ロール１３に必要な巻取トルク
を付与しつつシステムONすれば、送給ロール１１から繰
り出されるフィルム状基板ＦＢは洗浄室３で表面洗浄化
された後、第１〜第３反応室４Ｉ〜４IIIでその成膜ロ
ール１２上を通過するさい対向ＲＦ電極１４との間のプ
ラズマＣＶＤで順次成膜されて行き、取出室５の巻取ロ
ール１３には一連の成膜工程を完了したフィルム状基板
ＦＢが連続的に巻き取られていく。

以上のような構成、差動を有するものであれば、従来の
ロールツウロールの抱えていた問題点を一挙に解決する
ことができる。つまり、実質的に一室の中央差動排気室
１のまわりに、反応室等の各室を集約することができる
から装置の占有面積は著しく削減できる。また、反応室
等は中央差動排気室１のみに結合され相互に独立してい
るから、その取り付け、分解作業が簡便に行なえ、例え
ばその一室をスケールアップするなどの設計変更も容易
となる。そして、反応室等の差動排気室とを直列に接続
する場合に顕著となる熱膨張歪の問題も無視できる。

そして又、反応室４Ｉ〜４III等でのフィルム状基板Ｆ
Ｂに対する成膜を該フィルム状基板ＦＢを巻掛する成膜
ロール１２上で行なわしめるようにしているため、これ
に対応して円弧状電極１４等を利用すれば、嵩ばらずに
その電極乍を有効に増大することができるし、また成膜
ロール１２に加熱機構Ｈを内蔵しているから、別に加熱
手段を室内に設けずとも基板ＦＢを有効に加熱すること
ができる。従って、これらによって反応室等の個々につ
いて小型コンパクト化を図ることができる。

本発明の好適なる実施例は、以上の通りであるが、変形
実施例等についても以下に言及する。

まず、中央差動排気室に必要なチャンバ取付面の個数に
ついては、最低反応室が一室以上必要でこれに通常取入
室と取出室を要することから、三面以上で任意に増減す
ることができる。そして、反応室等をより多く増設した
い場合などには、例えば第３図に簡略図示するように、
第１図形式の装置ユニットを対にして配置し使用するこ
とも可能である。すなわち、この場合には、その一方に
取入室２と４個の反応室４Ｉ〜４IVが設けられ、他方に
取出室５と４個の反応室４Ｖ〜４VIIIが設けられてい
て、前記実施例と同様にフィルム状基板ＦＢが反応室を
順番に通過して取入室２から取出室５側に送り出される
ようにしたものである。但しこの場合、第４反応室４IV
から第５反応室４Ｖへは両側ユニットに介装した真空チ
ャンバー２１内を移送されるようになっている。

また、前記実施例では、中央差動排気室を内部で分割し
て反応室等に対する差動排気を細分化して実施するよう
にしたが、かかる分割排気室は必ずしも設置する必要は
なく、簡便には中空単一の差動排気室に形成するように
してもより。また、分割排気室を設置する場合でも、そ
の分割形式はその他様々にすることができる。そして、
フィルム状基板をその隔壁を通過させる必要がある場合
には、該隔壁に前記スリットを設けることもできる。し
かし、分割排気室を設ける場合では、いずれの形式でも
隣接する室相互間での差圧はごく小さくなるため、その
間隔には強度を要しない薄い板材等が使用でき、真空シ
ールも別段要しないものとなる。

さらに又、前記実施例ではフイルム状基板を差動排気室
と反応室等とに交互に通過させるようにしたが、例えば
差動排気を必要としない反応室同士間にフィルム状基板
を通す場合などでは、両室間でそれを直接移送させるよ
うにしてもよい。あるいは、このことは一室内に二つの
成膜工程を組み込むことによっても実現可能である。

なお、その他フィルム状長尺基板の移送、案内機構等に
ついては、種々設計変更可能である。また、成膜手段と
してプラズマＣＶＤを例示したが、冒頭のように種々の
気相成膜法を利用することができる。

［発明の効果］ 本発明は、以上に詳述した通り、装置が実質的一室の中
央差動排気室のまわりに反応室を配置して構成されるも
のであるため、従来なロールツウロールにおける諸問題
点を一挙に解決する薄膜製造装置を提供することができ
たものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す装置の一部省略した平
面断面図であり、第２図は第１図の部分縦断面図であ
る。第３図は本発明の他の実施例を示す概略図である。
第４図は従来例を示す装置の概略図である。 １…中央差動排気室 １ａ〜１ｆ…チャンバ取付面 １Ａ〜１Ｅ…分割排気室 ２…取入室、３…洗浄室、５…取出室 ４Ｉ〜４VIII…反応室 ６…スリット １１…送給ロール １２…成膜ロール、Ｈ…加熱機構（ヒータ） １３…巻取ロール １４…電極 １８…差動排気孔 ＦＢ…フィルム状基板

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】中央差動排気室と、この中央差動排気室の
   まわりに配置されるとともにフィルム状基板を巻掛し該
   フィルム状基板にその上で成膜する成膜ロールを内設し
   た適数個の反応室と、この各反応室と前記中央差動排気
   室とに両室の差動排気孔を兼ねて前記フィルム状基板を
   通すスリットとを備えてなることを特徴とする薄膜製造
   装置。