JPH09268369A - Sputtering film forming device - Google Patents
Sputtering film forming deviceInfo
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- JPH09268369A JPH09268369A JP7974296A JP7974296A JPH09268369A JP H09268369 A JPH09268369 A JP H09268369A JP 7974296 A JP7974296 A JP 7974296A JP 7974296 A JP7974296 A JP 7974296A JP H09268369 A JPH09268369 A JP H09268369A
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、例えば薄膜光電変
換素子の製造のために、搬送される可撓性基板を成膜室
で停止させ、基板面上にスパッタリング法により成膜す
る操作を繰返すことのできるスパッタリング成膜装置に
関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention repeats an operation of stopping a conveyed flexible substrate in a film forming chamber and forming a film on the surface of the substrate by a sputtering method for manufacturing a thin film photoelectric conversion element, for example. The present invention relates to a sputtering film forming apparatus that can be used.
【0002】[0002]
【従来の技術】長尺の可撓性基板を用いて薄膜光電変換
素子などの薄膜素子を製造する方法は、生産性の点です
ぐれている。長尺の基板上に成膜する方式として、各成
膜室内を移動する基板上に成膜するロールツーロール方
式と、成膜室内で停止させた基板上に成膜したのち成膜
の終わった基板部分を成膜室外へ送り出すステッピング
ロール方式とがある。2. Description of the Related Art A method of manufacturing a thin film element such as a thin film photoelectric conversion element using a long flexible substrate is excellent in productivity. As a method for forming a film on a long substrate, a roll-to-roll method for forming a film on a substrate moving in each film forming chamber and a method for forming a film on a substrate stopped in the film forming chamber and then completing the film formation There is a stepping roll method in which the substrate portion is sent out of the film forming chamber.
【0003】従来のロールツーロール方式のスパッタリ
ング成膜装置の一例を図3に鉛直断面図で示す。この装
置では、可撓性基板1が送り室21の送りロール31か
ら巻取り室22の巻取りロール32へ基板面を水平にし
て連続的に搬送され、中間の成膜室23のキャンロール
33の上を通過する際にスパッタリングで成膜する。ス
パッタリングは対向するアノード電極41と電源42に
接続されたターゲット43との間に電圧を印加して行わ
れる。ターゲット43は、マグネット44と絶縁板45
を介して一体構成され、成膜室23の下部プレート24
に支持されている。アノード電極41とターゲット43
の両側には、防着板46が立てられている。An example of a conventional roll-to-roll type sputtering film forming apparatus is shown in FIG. 3 in a vertical sectional view. In this apparatus, the flexible substrate 1 is continuously conveyed from the feed roll 31 of the feed chamber 21 to the take-up roll 32 of the take-up chamber 22 with the substrate surface horizontal, and the can roll 33 of the intermediate film forming chamber 23. The film is formed by sputtering as it passes over. Sputtering is performed by applying a voltage between the opposing anode electrode 41 and the target 43 connected to the power supply 42. The target 43 is a magnet 44 and an insulating plate 45.
Lower plate 24 of the film forming chamber 23
It is supported by. Anode electrode 41 and target 43
Anti-adhesion plates 46 are erected on both sides of the.
【0004】[0004]
【発明が解決しようとする課題】図3の成膜装置を用い
てスパッタリングした場合、スパッタ放電はアノード電
極41とターゲット43のそれに対向している一部分と
の間で発生し、ターゲット43は放電部のみ集中的に損
耗する。その結果、ターゲット43の利用率の30%以
下と非常に低いのが現状である。従って、ターゲットの
交換頻度が多く、ターゲット自体のコストおよびメンテ
ナンスコストが高くなる。さらに、アノード電極41が
ターゲット43の中央部上にあり、スパッタリングさ
れ、キャンロール33上の基板1へ飛数する粒子を妨げ
る。このため、基板1へのスパッタレートが低下するほ
か、アノード電極41への付着物がターゲット43上に
落下し、異常放電などの問題とする。また、長時間の放
電でアノード電極が加熱され変形し、安定放電を維持で
きない問題と、アノード電極の温度上昇により基板への
輻射加熱が増長され、基板の初期温度条件と比較し、高
い温度での成膜となる。このことは均一な成膜ができず
製品品質ばらつきを発生させる結果となる。When sputtering is performed using the film forming apparatus of FIG. 3, sputter discharge is generated between the anode electrode 41 and a part of the target 43 facing the target, and the target 43 is the discharge part. Only wear intensively. As a result, the utilization rate of the target 43 is as low as 30% or less at present. Therefore, the target is frequently replaced, and the cost of the target itself and the maintenance cost increase. Further, the anode electrode 41 is located on the central portion of the target 43 and is sputtered to prevent particles flying to the substrate 1 on the can roll 33. For this reason, the sputtering rate on the substrate 1 is reduced, and the deposits on the anode electrode 41 fall on the target 43, which causes a problem such as abnormal discharge. In addition, the problem that the anode electrode is heated and deformed due to long-time discharge and stable discharge cannot be maintained, and the radiant heating to the substrate is increased due to the temperature rise of the anode electrode, and the temperature is higher than the initial temperature condition of the substrate. Film formation. This results in uneven film formation and uneven product quality.
【0005】そのほか、成膜室22の下部プレート24
に支持されている一体構成のターゲット43、絶縁板4
5、マグネット44およびそれに対向するアノード電極
41のメンテナンスのためには、下部プレート24を下
方に移動させて行わねばならず、構成品の移動のために
は補助動力を必要とし、装置が大型化し、コスト高にな
ってくる。In addition, the lower plate 24 of the film forming chamber 22
Integral target 43 and insulating plate 4 supported by
5. For maintenance of the magnet 44 and the anode electrode 41 facing the magnet 44, the lower plate 24 must be moved downward, auxiliary power is required for moving the components, and the apparatus becomes large. , The cost is getting higher.
【0006】さらに、別の成膜方法であるプラズマCV
D法では、連続に搬送される基板上に成膜することが困
難であり、ステッピングロール方式を採用しなければな
らない。従って、図3のようなロールツーロール方式の
スパッタリング成膜装置とプラズマCVD装置は、同一
ライン配列するさとはできず、別個のスパッタ成膜専用
装置とCVD成膜専用装置が必要となり、その結果、装
置コストが高くなり、基板のセッティング時間および真
空引きなどの成膜処理準備も2重に掛り、ランニングコ
ストを高くする。しかし、スパッタ法をステップ成膜で
行う場合、スパッタ領域を限定する開口部周辺部材にス
パッタ粒子が遮られ、スパッタ領域の周縁その膜厚が薄
くなる。その対策としてターゲット寸法を大きくする
が、コストが高くなる。大型化することによりメンテナ
ンス性も著しく悪く、しかも膜厚分布が10%を超える
結果になる。Further, another film forming method, plasma CV
In the method D, it is difficult to form a film on a substrate that is continuously conveyed, and a stepping roll method must be adopted. Therefore, the roll-to-roll type sputtering film forming apparatus and the plasma CVD apparatus as shown in FIG. 3 cannot be arranged in the same line, and separate sputter film forming dedicated apparatus and CVD film forming dedicated apparatus are required. In addition, the apparatus cost becomes high, and the substrate setting time and the film forming preparation such as evacuation are doubled, which increases the running cost. However, when the sputtering method is performed by step film formation, the sputter particles are blocked by the peripheral member of the opening that defines the sputter region, and the film thickness at the peripheral edge of the sputter region becomes thin. As a countermeasure, the target size is increased, but the cost is increased. Due to the large size, the maintainability is remarkably poor, and the film thickness distribution exceeds 10%.
【0007】本発明の目的は、上述の問題を解決し、プ
ラズマCVD成膜装置と同一ラインに配列できるステッ
ピングロール方式によるスパッタ成膜装置で、膜厚分布
が均一にするものを提供することにある。また、アノー
ド電極へのスパッタ付着を低減して高いスパッタレート
がえられ、安定した放電が維持できるスパッタリング成
膜装置を提供することにある。そのほか、一定温度で連
続成膜できるスパッタリング成膜装置を提供することに
ある。An object of the present invention is to solve the above-mentioned problems and to provide a sputter film forming apparatus of a stepping roll system which can be arranged in the same line as the plasma CVD film forming apparatus and which makes the film thickness distribution uniform. is there. Another object of the present invention is to provide a sputtering film forming apparatus capable of reducing the adhesion of spatter to the anode electrode, obtaining a high sputtering rate, and maintaining stable discharge. Another object is to provide a sputtering film forming apparatus capable of continuously forming a film at a constant temperature.
【0008】[0008]
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、本発明は、送り室から巻取り室に向けて搬送され
る可撓性基板をターゲットに対向して停止させ、ターゲ
ットに面する空間内に備えた第一電極とターゲット側の
第二電極との間に減圧下でプラズマを発生させて基板上
に成膜するスパッタリング成膜装置において、第一電極
が停止した基板面に平行に往復運動可能の移動台に固定
されたものとする。In order to achieve the above-mentioned object, the present invention stops a flexible substrate conveyed from a feed chamber toward a take-up chamber, facing a target and stopping the flexible substrate. In a sputtering film forming apparatus that generates plasma under reduced pressure between the first electrode provided in the space and the second electrode on the target side to form a film on the substrate, the first electrode is parallel to the stopped substrate surface. It shall be fixed to a movable table that can reciprocate.
【0009】第一電極の往復運動によりプラズマ発生部
が基板成膜面上で往復運動するため、ターゲット面を一
様にスパッタリングすることができる。これによりター
ゲットの損耗領域が広がり、ターゲットの利用率が向上
し、大型ターゲットの使用も可能になる。この装置の第
一電極がアノード電極であり、ターゲットがカソード電
極である第二電極を兼ね、ターゲットの反基板側にマグ
ネットを備えたマグネトロンスパッタリング装置であっ
て、マグネットも第一電極が固定される移動台上に固定
されたことが有効である。アノードである第一電極と共
にカソードとなるターゲットの裏側に備えたマグネット
が移動することにより、安定したマグネトロンスパッタ
リングが継続して行われる。停止した基板が、ターゲッ
ト、第一電極、移動台を囲む壁体の開口部周辺の端面に
密着し、プラズマが生ずるスパッタリング成膜空間を形
成することがよい。これにより、基板をスパッタリング
成膜装置空間を区切る壁体の一部として利用することが
できるので、構造が単純化される。基板の反ターゲット
側にあって、ターゲットに向かう方向に移動可能で、基
板をスパッタリング成膜空間を形成する壁体の端面との
間に挟着可能の端面を有する押さえ枠体を備えたことが
良い。スパッタリング成膜空間を区切る壁体の端面と押
さえ枠体の端面との間に基板を挟着することにより、壁
体端面への基板の気密な密着が確保される。押さえ枠体
に、基板の反ターゲット側の面に対向する加熱体を備え
たことがよい。この加熱体が基板の温度を成膜に必要な
温度にする。移動台の往復運動の速度が、方向を逆転す
る端部近傍で低く、中央部で高いように制御されること
がよい。成膜領域の中央部では第一電極あるいはアノー
ド電極とマグネットが高速で移動し、周辺部では低速で
移動することにより、スパッタリング膜厚が成膜領域周
辺部で薄くなることを防止できる。移動台の往復運動の
回数が制御可能であることがよい。これによって成膜厚
さを制御することができる。移動台の往復運動制御のた
めの位置検出センサを移動台に対向して備えたことがよ
い。このセンサで検出した位置に対応して、移動台の移
動速度の制御、移動方向変更が容易に行われ、また往復
運動の終期も決定することができる。第一電極が角環状
であることがよい。これにより第一電極がスパッタ粒子
を遮ることが少なくなり、膜厚分布が改善される。第一
電極が中空で、内部を冷媒が循環可能であることもよ
い。第一電極の冷却によって基板への輻射加熱が減少
し、基板の温度が初期温度条件より変化せず、一定温度
での連続成膜ができる。成膜時に基板面が鉛直面内にあ
ることがよい。これにより電極に推積したスパッタフレ
ークが停止した基板あるいはターゲット上に落下しなく
なり、異常放電が防止でき、膜質が向上する。この場合
ターゲット、第一電極および移動台が、水平方向に開閉
可能の扉に支持されたことがよい。扉の水平方向への開
閉によりスパッタリング成膜のための電極などの各部材
の洗浄、ターゲットの交換等のメントナンス作業が容易
にでき、部材を上下に移動するための補助動力を要しな
い。また、基板の押さえ枠体および基板加熱体が水平方
向に開閉可能の扉に支持されたこともよい。これによ
り、加熱体のメンテナンス作業が容易となる。Since the plasma generating part reciprocates on the substrate film formation surface by the reciprocating motion of the first electrode, the target surface can be uniformly sputtered. As a result, the wear region of the target is expanded, the utilization factor of the target is improved, and a large target can be used. A magnetron sputtering device in which a first electrode of this device is an anode electrode, a target also serves as a second electrode of a cathode electrode, and a magnet is provided on the side of the target opposite to the substrate, and the first electrode of the magnet is also fixed. It is effective to be fixed on the moving table. The magnet provided on the back side of the target serving as the cathode moves together with the first electrode serving as the anode, so that stable magnetron sputtering is continuously performed. It is preferable that the stopped substrate is brought into close contact with the end face around the opening of the wall surrounding the target, the first electrode, and the moving base to form a sputtering film formation space where plasma is generated. As a result, the substrate can be used as a part of the wall body that divides the space of the sputtering film forming apparatus, so that the structure is simplified. A holding frame body that is on the side opposite to the target of the substrate and that can move in the direction toward the target and has an end surface that can be sandwiched between the substrate and the end surface of the wall body that forms the sputtering film formation space is provided. good. By sandwiching the substrate between the end surface of the wall body and the end surface of the pressing frame body that partition the sputtering film formation space, the airtight adhesion of the substrate to the end surface of the wall body is ensured. It is preferable that the pressing frame body is provided with a heating body facing the surface of the substrate opposite to the target side. This heating body brings the temperature of the substrate to a temperature required for film formation. It is preferable that the reciprocating speed of the movable table is controlled to be low near the end where the direction is reversed and high at the center. Since the first electrode or the anode electrode and the magnet move at high speed in the central part of the film formation region and move at low speed in the peripheral part, it is possible to prevent the sputtering film thickness from becoming thin in the peripheral part of the film formation region. It is preferable that the number of reciprocating movements of the movable table can be controlled. Thereby, the film thickness can be controlled. It is preferable that a position detection sensor for controlling the reciprocating motion of the moving table is provided so as to face the moving table. According to the position detected by this sensor, the moving speed of the moving table can be easily controlled and the moving direction can be changed, and the end of the reciprocating motion can be determined. The first electrode is preferably in the shape of a square ring. This reduces the shielding of the sputtered particles by the first electrode and improves the film thickness distribution. The first electrode may be hollow so that the refrigerant can circulate inside. Radiant heating to the substrate is reduced by cooling the first electrode, the temperature of the substrate does not change from the initial temperature condition, and continuous film formation can be performed at a constant temperature. It is preferable that the substrate surface is within the vertical plane during film formation. As a result, the sputter flakes accumulated on the electrodes do not drop on the stopped substrate or target, abnormal discharge can be prevented, and the film quality is improved. In this case, it is preferable that the target, the first electrode, and the moving table are supported by a door that can be opened and closed in the horizontal direction. By opening and closing the door in the horizontal direction, it is possible to easily perform the cleaning operation such as cleaning of each member such as an electrode for sputtering film formation and the replacement of the target, and the auxiliary power for moving the member up and down is not required. Further, the substrate holding frame and the substrate heating body may be supported by a door that can be opened and closed in the horizontal direction. This facilitates maintenance work on the heating element.
【0010】[0010]
【発明の実施の形態】可撓性基板は送り室の送りロール
から真空室内に形成するスパッタ成膜室を通じて巻取り
室の巻取りロールへ基板面を鉛直にして搬送する。スパ
ッタ成膜室は、前面が水平に両開きできる扉とに形成さ
れた壁体で区切られ、内部にアノード電極、絶縁板に保
持されたターゲット、マグネット等のスパッタリング用
部材を収容している。こられの部材のうち、アノード電
極およびマグネットは成膜室外のモータによって駆動さ
れる駆動軸によって往復運動する移動台に固定されてい
る。スパッタ成膜室の開口部周辺の端面との間に基板を
挟着できる押さえ枠は、真空室の水平方向に開閉する扉
を貫通する駆動軸に基板加熱用ヒータと共に固定され、
この駆動軸は扉にベローズを介して支持される。駆動軸
を外部のアクチュエータで基板面に向かって駆動し、押
さえ枠によって基板を押し付ける。移動台の移動は、請
求項6ないし8に記載のように制御する。形成される膜
としては各種金属薄膜、ITO,ZnOなどの透明導電
膜などがある。BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION A flexible substrate is conveyed from a feed roll in a feed chamber to a take-up roll in a take-up chamber through a sputtering film forming chamber formed in a vacuum chamber with its substrate surface vertical. The front surface of the sputter deposition chamber is partitioned by a wall formed with a door that can be opened horizontally, and accommodates sputtering members such as an anode electrode, a target held by an insulating plate, and a magnet. Among these members, the anode electrode and the magnet are fixed to a moving table which reciprocates by a drive shaft driven by a motor outside the film forming chamber. The pressing frame that can sandwich the substrate between the end face around the opening of the sputter film forming chamber and the substrate heating heater is fixed to the drive shaft that penetrates the door that opens and closes in the horizontal direction of the vacuum chamber.
The drive shaft is supported by the door via a bellows. The drive shaft is driven toward the substrate surface by an external actuator, and the substrate is pressed by the pressing frame. The movement of the movable table is controlled as described in claims 6 to 8. As the film to be formed, various metal thin films, transparent conductive films such as ITO and ZnO, and the like can be used.
【0011】以下、図を引用して本発明の実施例につい
てより詳細に説明する。図1、図2は本発明の一実施例
のスパッタリング成膜装置を示し、図1は平面断面図、
図2は図1のA−A線断面図であり、図3と共通の部分
には同一の符号が付されている。可撓性基板1の送りロ
ール31を収容した送り室21と、巻取りロール32を
収容した巻取り室22の中間には、両室に連通する本体
容器2が配置されている。本体容器2中に形成される真
空室3の中には、直進用軸受51に保持される前後駆動
軸52に連結された基板加熱用ヒータ53およびそれを
覆う押さえ枠4が存在する。図2に示すように、連結バ
−54を介して駆動アクチュエータ55により前後に駆
動することのできる前後駆動軸52は、ベローズ56を
介してヒータメンテナンス扉61に支持されている。ヒ
ータメンテナンス扉61は、ヒンジ63により水平方向
に開くことができる。Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in more detail with reference to the drawings. 1 and 2 show a sputtering film forming apparatus according to an embodiment of the present invention. FIG. 1 is a plan sectional view,
2 is a cross-sectional view taken along the line AA of FIG. 1, and the same parts as those of FIG. 3 are designated by the same reference numerals. A main body container 2 communicating with both chambers is arranged in the middle of a feeding chamber 21 containing a feeding roll 31 of the flexible substrate 1 and a winding chamber 22 containing a winding roll 32. In the vacuum chamber 3 formed in the main body container 2, there is a substrate heating heater 53 connected to a front-rear drive shaft 52 held by a straight-movement bearing 51 and a holding frame 4 covering the heater 53. As shown in FIG. 2, the front-rear drive shaft 52, which can be driven back and forth by the drive actuator 55 via the connecting bar 54, is supported by the heater maintenance door 61 via the bellows 56. The heater maintenance door 61 can be opened horizontally by a hinge 63.
【0012】押さえ枠4の周辺部は、本体容器2の開口
20の周辺部に対向している。本体容器2の開口20の
外側にはITOよりなるターゲット7が銅よりなるバッ
クプレート71を介して絶縁板72に保持され、これら
は、図2に示すようにブラケット73を介してターゲッ
トメンテナンス扉62に支持されている。ターゲットメ
ンテナンス扉62は2分割されており、ヒンジ63によ
り、水平方向に両開きすることができる。絶縁板72の
外側には、移動台81に載置されたマグネット8が配置
されている。移動台81はまた、固定ブロック82を介
してアノード電極9を支持している。そして、側面に備
えられた駆動軸83およびガイド84により上下動する
ことができる。駆動軸83は、ターゲットメンテナンス
扉62を貫通し、扉62の外面に取付けられた駆動モー
タ85により回転する。ターゲットメンテナンス扉62
の内面には移動台81の位置を検出する速度制御用セン
サ86および方向制御用センサ87の2対が上下に取り
付けられ、外部に設けた制御盤に動作信号を送るように
接続されている。The peripheral portion of the holding frame 4 faces the peripheral portion of the opening 20 of the main body container 2. A target 7 made of ITO is held outside the opening 20 of the main body container 2 by an insulating plate 72 via a back plate 71 made of copper, and these are covered by a target maintenance door 62 via a bracket 73 as shown in FIG. Supported by. The target maintenance door 62 is divided into two parts, and can be horizontally opened by a hinge 63. The magnet 8 mounted on the moving table 81 is arranged outside the insulating plate 72. The movable table 81 also supports the anode electrode 9 via the fixed block 82. Then, it can be moved up and down by the drive shaft 83 and the guide 84 provided on the side surface. The drive shaft 83 penetrates through the target maintenance door 62 and is rotated by a drive motor 85 attached to the outer surface of the door 62. Target maintenance door 62
Two pairs of a speed control sensor 86 and a direction control sensor 87, which detect the position of the moving base 81, are vertically mounted on the inner surface of, and are connected so as to send an operation signal to a control panel provided outside.
【0013】次にこの装置を用いての成膜作業について
説明する。基板1を、予め送り室21と巻取り室22の
間にセッティングし、図示しない真空ポンプにより真空
室3を真空排気し、基板1に付着したガスおよび吸蔵ガ
スを排出させて洗浄化する。同時にヒータ53を昇温さ
せ、その加熱効果により基板1の脱ガスを促進させる。
基板1自体は、成膜に際して必要な温度まで昇温させ
る。そして図2に示すように、押さえ枠4を、駆動アク
チュエータ55の動作で、基板1を本体容器2の開口2
0の周囲の部分との間に挟着するまで押付け、内部にア
ノード電極9、ターゲット7、マグネット8を収容する
スパッタ成膜室10を、シール11により気密に閉鎖し
て形成する。このスパッタ成膜室10を、別に設けた真
空ポンプにより減圧下にし、スパッタガスとしてのアル
ゴンガスの導入と、パックプレート71に接続された、
DC電源12の投入とにより、ターゲット7とアノード
電極9との間で放電を発生させてプラズマを形成する。
このプラズマのターゲット7への衝撃効果により、基板
1の面上にITO膜が形成される。この際、駆動モータ
85による駆動台81の上下の移動により、ターゲット
の全面にわたってマグネット8およびアノード電極9を
スキャニング運動させる。この結果、基板1の面に均一
にスパッタリングされた粒子が成膜する。また、ターゲ
ット表面は、プラズマ放電部が移動するため、均一にエ
ロージョン化される。Next, a film forming operation using this apparatus will be described. The substrate 1 is previously set between the feed chamber 21 and the winding chamber 22, and the vacuum chamber 3 is evacuated by a vacuum pump (not shown) to discharge the gas adhering to the substrate 1 and the stored gas for cleaning. At the same time, the heater 53 is heated to accelerate the degassing of the substrate 1 due to the heating effect.
The substrate 1 itself is heated to a temperature required for film formation. Then, as shown in FIG. 2, the pressing frame 4 is moved by the operation of the drive actuator 55 to move the substrate 1 to the opening 2 of the main body container 2.
It is pressed until it is sandwiched between itself and the peripheral portion of 0, and a sputtering film forming chamber 10 which houses the anode electrode 9, the target 7 and the magnet 8 therein is formed by hermetically closing a seal 11. The sputtering film forming chamber 10 was decompressed by a separately provided vacuum pump, and an argon gas as a sputtering gas was introduced and connected to the pack plate 71.
When the DC power source 12 is turned on, a discharge is generated between the target 7 and the anode electrode 9 to form plasma.
Due to the impact effect of the plasma on the target 7, an ITO film is formed on the surface of the substrate 1. At this time, the magnet 8 and the anode electrode 9 are scanned over the entire surface of the target by the vertical movement of the drive base 81 by the drive motor 85. As a result, uniformly sputtered particles are formed on the surface of the substrate 1. Further, the target surface is uniformly eroded because the plasma discharge part moves.
【0014】移動台81は、上下に配置した速度制御用
センサ86間では一定の速さで移動し、速度制御用セン
サ86の前面通過後徐々に減速する。そして、方向制御
用センサ87の前面を通過すると移動方向を逆転し、徐
々に加速してから速度制御用センサ86を動作させるま
で加速し、そのあと一定速度の移動に移る。別な制御方
式では、速度制御用センサ86の前面通過後に移動速度
が高速から低速の一定速度に変わるようにするもので、
徐々の速度変化は行わない。移動台81の移動は、一方
向移動を1動作として計数し、任意の制定した動作回数
のスキャニング運動でDC電圧の印加および移動台の移
動を停止させることによって成膜厚さを制御する。The moving base 81 moves at a constant speed between the speed control sensors 86 arranged vertically, and gradually decelerates after passing the front surface of the speed control sensor 86. Then, when passing the front surface of the direction control sensor 87, the moving direction is reversed, and after gradually accelerating, the speed control sensor 86 is accelerated until it operates, and then the movement at a constant speed is started. In another control method, the moving speed is changed from a high speed to a low constant speed after the speed control sensor 86 has passed through the front surface.
The speed does not change gradually. The movement of the movable table 81 is counted as one operation, and the film thickness is controlled by stopping the application of the DC voltage and the movement of the movable table by a scanning motion of an arbitrary established number of operations.
【0015】この成膜装置は、定期的にスパッタ成膜室
内部10の清掃、基板1を挟むシール部の清掃、ターゲ
ット7の交換などのメンテナンスを行う必要がある。そ
れらのメンテナンスはヒータメンテナンス扉61および
ターゲットメンテナンス扉62を水平方向に開いて行
う。図4は、図1の装置に用いるアノード電極9の詳細
図である。移動台81に固定ブロック82を介して取付
けられているアノード電極9は、基板の長手方向に垂直
な2本のビーム部91,92と平行な2本の端部93,
94とを有する角環状であり、断面中空である。この中
空断面を、水などの冷媒12が、一方の端部93に入
り、ビーム部91,92を通って他方の端部94を経て
外部へ出る。アノード電極9は移動するため、冷媒の導
入、導出は、一端がターゲットメンテナンス扉62に固
定された可撓性導管によって行う。In this film forming apparatus, it is necessary to periodically perform maintenance such as cleaning of the inside of the sputtering film forming chamber 10, cleaning of the seal portion sandwiching the substrate 1, and replacement of the target 7. The maintenance is performed by opening the heater maintenance door 61 and the target maintenance door 62 in the horizontal direction. FIG. 4 is a detailed view of the anode electrode 9 used in the device of FIG. The anode electrode 9 attached to the movable table 81 via the fixed block 82 has two end portions 93, which are parallel to two beam portions 91 and 92 which are perpendicular to the longitudinal direction of the substrate.
94 and a square ring having a hollow cross section. The coolant 12 such as water enters the one end 93 through the hollow cross section, passes through the beam portions 91 and 92, and exits to the outside through the other end 94. Since the anode electrode 9 moves, the introduction and discharge of the refrigerant are performed by a flexible conduit tube whose one end is fixed to the target maintenance door 62.
【0016】図5(a),(b),(c)は、中空のア
ノード電極9の断面形状の例を示す。図5(a)の断面
長方形のものは最も安価に製作できる。長方形は、ター
ゲット7に面する辺が短く、ターゲット面に垂直な辺が
長い。これは、プラズマの放電を安定させ、スパッタ粒
子の付着を少なくするためである。図5(b)は断面が
ターゲット側に頂点を向けた三角形、図5(c)は断面
がターゲット面に垂直な長軸を持つ楕円形のアノード電
極である。図5(b)のアーノド電極9は、ターゲット
7に平行にある面がなく、スパッタ粒子の付着が極力少
ない。図5(c)のアノード電極9は、スパッタ粒子の
付着量は、図5(b)のものより増えるが、プラズマ放
電はより安定化する。5 (a), 5 (b) and 5 (c) show examples of the sectional shape of the hollow anode electrode 9. As shown in FIG. The rectangular section shown in FIG. 5A can be manufactured at the lowest cost. The rectangle has a short side facing the target 7 and a long side perpendicular to the target surface. This is to stabilize the plasma discharge and reduce the adhesion of sputtered particles. FIG. 5B is a triangle whose cross section is directed to the target side, and FIG. 5C is an elliptical anode electrode whose cross section has a long axis perpendicular to the target surface. The Arnod electrode 9 of FIG. 5 (b) has no surface parallel to the target 7, and the adhesion of sputtered particles is minimal. The amount of sputtered particles deposited on the anode electrode 9 in FIG. 5C is larger than that in FIG. 5B, but the plasma discharge is more stable.
【0017】このスパッタリング成膜装置と同一ライン
上にプラズマVCD装置を設置する場合は、真空室を巻
取り室側に延長して共通真空室とし、巻取り室との間で
その中にCVD成膜室を形成すれば、装置コスト、ラン
ニングコストが低減する。When the plasma VCD device is installed on the same line as this sputtering film forming device, the vacuum chamber is extended to the winding chamber side to form a common vacuum chamber, and the CVD chamber is formed between the vacuum chamber and the winding chamber. Forming the film chamber reduces the device cost and running cost.
【0018】[0018]
【発明の効果】本発明によれば、停止した可撓性基板面
上にスパッタリングで成膜する際、放電を発生するため
に電極あるいはその電極とマグネットを、基板面に平行
に往復運動させることにより、均一な成膜を可能にする
ことができた、また、アノード電極を水冷にして輻射加
熱による基板温度の上昇を防ぎ、基板面を鉛直にして落
下スパッタフレークによる異常放電を防いで膜質を向上
させ、アノード電極を角環状にすることによりターゲッ
トの利用効率を向上させることができる。According to the present invention, when a film is formed on a stopped flexible substrate surface by sputtering, an electrode or its electrode and a magnet are reciprocated in parallel with the substrate surface to generate an electric discharge. It was possible to achieve uniform film formation by cooling the anode electrode with water to prevent the substrate temperature from rising due to radiant heating, and to keep the substrate surface vertical to prevent abnormal discharge due to falling sputter flakes and improve film quality. The utilization efficiency of the target can be improved by making the anode electrode into a square ring shape.
【図1】本発明の一実施例のスパッタリング成膜装置の
平面断面図FIG. 1 is a plan sectional view of a sputtering film forming apparatus according to an embodiment of the present invention.
【図2】図1のA−A線断面図FIG. 2 is a sectional view taken along line AA of FIG. 1;
【図3】従来のロールツーロール方式のスパッタリング
成膜の鉛直断面図FIG. 3 is a vertical sectional view of a conventional roll-to-roll type sputtering film formation.
【図4】本発明の一実施例のスパッタリング成膜装置の
アノード電極部分を示す斜視図FIG. 4 is a perspective view showing an anode electrode portion of a sputtering film forming apparatus according to an embodiment of the present invention.
【図5】本発明の実施例のスパッタリング成膜装置の3
種類のアノード電極を(a),(b),(c)に示す断
面図FIG. 5: 3 of the sputtering film forming apparatus of the embodiment of the present invention
Sectional drawing which shows the types of anode electrodes in (a), (b), (c).
1 可撓性基板 2 本体容器 3 真空室 4 押さえ枠 52 前後駆動軸 53 基板加熱用ヒータ 55 駆動アクチュエータ 56 ベローズ 61 ヒータメンテナンス扉 62 ターゲットメンテナンス扉 63 ヒンジ 7 ターゲット 72 絶縁板 8 マグネット 81 移動台 82 固定ブロック 83 駆動軸 84 ガイド 85 駆動モータ 86 速度制御用センサ 87 方向制御用センサ 9 アノード電極 10 スパッタ成膜室 11 シール 12 冷媒 21 送り室 22 巻取り室 31 送りロール 32 巻取りロール 1 Flexible Substrate 2 Main Container 3 Vacuum Chamber 4 Holding Frame 52 Front-Back Driving Axis 53 Substrate Heating Heater 55 Drive Actuator 56 Bellows 61 Heater Maintenance Door 62 Target Maintenance Door 63 Hinge 7 Target 72 Insulation Plate 8 Magnet 81 Moving Base 82 Fixed Block 83 Drive shaft 84 Guide 85 Drive motor 86 Speed control sensor 87 Direction control sensor 9 Anode electrode 10 Sputter deposition chamber 11 Seal 12 Refrigerant 21 Feed chamber 22 Winding chamber 31 Feed roll 32 Winding roll
Claims (13)
撓性基板をターゲットに対しては停止させ、ターゲット
に面する空間内に備えた第一電極とターゲット側の第二
電極との間に減圧下にプラズマを発生させて基板上に成
膜するスパッタリング成膜装置において、第一電極が停
止した基板面に平行に往復運動可能の移動台に固定され
たことを特徴とするスパッタリング成膜装置。1. A first electrode provided in a space facing a target and a second electrode on the target side, wherein a flexible substrate conveyed from a feed chamber to a winding chamber is stopped with respect to the target. In a sputtering film forming apparatus for forming plasma on a substrate by generating plasma under a reduced pressure during the sputtering, the first electrode is fixed on a movable table capable of reciprocating movement parallel to the stopped substrate surface. Deposition apparatus.
トが、カソード電極である第二電極を兼ね、ターゲット
の反基板側にマグネットを備えたマグネトロンスパッタ
リング装置であって、マグネットも第一電極が固定され
る移動台上に固定された請求項1記載のスパッタリング
成膜装置。2. A magnetron sputtering apparatus in which a first electrode is an anode electrode, a target also serves as a second electrode which is a cathode electrode, and a magnet is provided on the side of the target opposite to the substrate. The sputtering film forming apparatus according to claim 1, wherein the sputtering film forming apparatus is fixed on a fixed moving table.
移動台を囲む壁体の開口部周辺の端面に密着し、プラズ
マが生ずる気密のスパッタリング成膜空間を形成するこ
とが可能である請求項1あるいは2の記載のスパッタリ
ング成膜装置。3. The stopped substrate is a target, a first electrode,
3. The sputtering film forming apparatus according to claim 1, which is capable of forming an airtight sputtering film forming space in which plasma is generated by closely contacting with an end surface around an opening of a wall body surrounding the movable table.
トに向かう方向に移動可能で、基板をスパッタリング成
膜空間を形成する壁体の端面との間に挟着可能の端面を
有する押さえ枠体を備えた請求項1ないし3記載のスパ
ッタリング成膜装置。4. A holding frame body that is on the side opposite to the target of the substrate and is movable in the direction toward the target, and has an end face that can be sandwiched between the substrate and the end face of the wall body that forms the sputtering film formation space. The sputtering film forming apparatus according to claim 1, further comprising:
に対向する加熱体を備えた請求項4記載のスパッタリン
グ成膜装置。5. The sputtering film forming apparatus according to claim 4, wherein the pressing frame body is provided with a heating body facing the surface of the substrate opposite to the target side.
る端部近傍で低く、中央部で高いように制御される請求
項1ないし5のいずれかに記載のスパッタリング成膜装
置。6. The sputtering film forming apparatus according to claim 1, wherein the reciprocating speed of the moving table is controlled to be low near the end where the direction is reversed and high near the center.
請求項1ないし6のいずれかに記載のスパッタリング成
膜装置。7. The sputtering film forming apparatus according to claim 1, wherein the number of reciprocating movements of the moving table can be controlled.
センサを移動台に対向して備えた請求項6あるいは7記
載のスパッタリング成膜装置。8. The sputtering film forming apparatus according to claim 6, further comprising a position detection sensor for controlling the reciprocating movement of the moving table, which is opposed to the moving table.
のいずれかに記載のスパッタリング成膜装置。9. The first electrode has a rectangular ring shape.
The sputtering film forming apparatus according to any one of 1.
能である請求項1ないし9のいずれかに記載のスパッタ
リング成膜装置。10. The sputtering film forming apparatus according to claim 1, wherein the first electrode is hollow and a coolant can circulate inside.
1ないし10のいずれかに記載のスパッタリング成膜装
置。11. The sputtering film forming apparatus according to claim 1, wherein the substrate surface is within a vertical plane during film formation.
水平方向に開閉可能の扉に支持された請求項3および1
1記載のスパッタリング成膜装置。12. The target, the first electrode and the moving table are
3. A door supported by a horizontally openable door.
1. The sputtering film forming apparatus according to 1.
水平方向に開閉可能の扉に支持された請求項5および1
1記載のスパッタリング成膜装置。13. A substrate pressing frame and a substrate heating body are provided.
5. A door supported by a door that can be opened and closed horizontally.
1. The sputtering film forming apparatus according to 1.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP07974296A JP3440683B2 (en) | 1996-04-02 | 1996-04-02 | Sputtering equipment |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
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JPH09268369A true JPH09268369A (en) | 1997-10-14 |
JP3440683B2 JP3440683B2 (en) | 2003-08-25 |
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ID=13698681
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Cited By (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2006131955A (en) * | 2004-11-05 | 2006-05-25 | Fuji Electric Holdings Co Ltd | Method for producing transparent conductive film |
KR100751174B1 (en) * | 2005-07-13 | 2007-08-22 | 어플라이드 머티어리얼스, 인코포레이티드 | Improved magnetron sputtering system for large-area substrates having removable anodes |
WO2013160948A1 (en) * | 2012-04-25 | 2013-10-31 | 株式会社ニッシン | Vacuum processing device |
KR20180051693A (en) * | 2016-11-07 | 2018-05-17 | 삼성디스플레이 주식회사 | Deposition apparatus and deposition method thereof |
JP2019218581A (en) * | 2018-06-18 | 2019-12-26 | 株式会社アルバック | Sputtering apparatus and sputtering method |
CN111383901A (en) * | 2018-12-27 | 2020-07-07 | 佳能特机株式会社 | Film forming apparatus, film forming method, and method for manufacturing electronic device |
-
1996
- 1996-04-02 JP JP07974296A patent/JP3440683B2/en not_active Expired - Lifetime
Cited By (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2006131955A (en) * | 2004-11-05 | 2006-05-25 | Fuji Electric Holdings Co Ltd | Method for producing transparent conductive film |
KR100751174B1 (en) * | 2005-07-13 | 2007-08-22 | 어플라이드 머티어리얼스, 인코포레이티드 | Improved magnetron sputtering system for large-area substrates having removable anodes |
WO2013160948A1 (en) * | 2012-04-25 | 2013-10-31 | 株式会社ニッシン | Vacuum processing device |
KR20180051693A (en) * | 2016-11-07 | 2018-05-17 | 삼성디스플레이 주식회사 | Deposition apparatus and deposition method thereof |
JP2019218581A (en) * | 2018-06-18 | 2019-12-26 | 株式会社アルバック | Sputtering apparatus and sputtering method |
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