KR101388890B1 - 진공 증착 시스템 및 진공 증착 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은, 반응성이 높은 리튬을 진공 증착에 의해 연속적으로 성막하는 경우에, 막두께 및 막질이 균일한 막을 효율적으로 간소한 구성의 장치로 형성할 수 있는 기술을 제공하는 것이다. 본 발명의 진공 증착 시스템은, 기판 (50) 상에 증발 재료 (10) 를 증착에 의해 증착하는 진공 증착실 (2) 과, 진공 증착실 (2) 에 접속되어, 진공 증착실 (2) 과의 사이에서 기판 (50) 을 공급하고, 또한, 교환하기 위한 기판 공급 교환계 (3) 와, 증발 재료 (10) 를 진공 증착실 (2) 과의 사이에서 공급하고, 또한, 교환하기 위한 재료 공급 교환계 (4) 를 갖는다. 재료 공급 교환계 (4) 는, 대기에 대해 차단된 분위기 중에서, 증발 용기 (7) 내에 증발 재료 (10) 를 배치하는 재료 투입실 (45) 과, 진공 증착실 (2) 과의 사이에서 증발 용기 (7) 를 반송하는 재료 교환실 (43) 이 형성된다. 진공 증착실 (2) 내에는, 재료 공급 교환계 (4) 로부터 공급된 증발 용기 (7) 를 가열하기 위한 히터 (22) 가 형성되어 있다.

Description

진공 증착 시스템 및 진공 증착 방법{VACUUM DEPOSITION SYSTEM AND VACUUM DEPOSITION METHOD}

본 발명은, 고체 전해질을 사용한 리튬 2 차 전지를 제조하는 기술에 관한 것으로서, 특히 진공 증착에 의해 부극층을 형성하는 기술에 관한 것이다.

종래부터, 휴대 전화나 퍼스널 컴퓨터의 전원으로서 리튬 이온 2 차 전지가 널리 알려져 있다.

그러나, 리튬 이온 2 차 전지는, 액체 전해질을 사용하고 있기 때문에, 액 누설이나 발화 등이 발생하는 경우가 있어, 안전성에 대한 과제가 있다.

그래서, 최근, 전해질의 재료로서 고체 재료를 사용한 전체 고체형의 리튬 2 차 전지가 제안되어 있고, 그 개발이 진전되고 있다.

특히, 고체 재료를 사용한 전체 고체형 리튬 2 차 전지로서 박막으로 이루어지는 전체 고체형의 리튬 2 차 전지는, 카드형 전자 부품 등의 전원용으로서 기대되고 있다.

그런데, 박막으로 이루어지는 전체 고체형의 리튬 2 차 전지는, 리튬 (Li) 으로 이루어지는 부극(負極) 을 진공 증착에 의해 형성하지만, 리튬은 물이나 공기에 대해 매우 반응하기 쉬운 재료이기 때문에, 리튬으로 이루어지는 증발 재료를 증착실에 반입할 때에는, 반송 경로의 분위기에 충분히 주의할 필요가 있다.

또한 종래 기술에 있어서 리튬을 진공 증착에 의해 연속적으로 성막하는 경우에는, 셔터 기구나 막두께 모니터를 사용하여, 막두께의 제어를 실시하도록 하고 있는데, 종래 기술에서는, 장치 구성이 복잡화됨과 함께, 리튬의 시간 경과 변화나 분위기의 변화 등에 의해 리튬이 열화되어 막두께나 막질이 변화될 우려가 있다.

또한, 본 발명에 관련된 선행 기술 문헌으로는, 예를 들어 이하와 같은 것이 있다.

일본 공개특허공보 2007-214109호

본 발명은, 이와 같은 종래 기술의 과제를 감안하여 이루어진 것으로서, 그 목적으로 하는 바는, 반응성이 높은 리튬을 진공 증착에 의해 연속적으로 성막 하는 경우에, 막두께 및 막질이 균일한 막을 효율적으로 간소한 구성의 장치로 형성할 수 있는 기술을 제공하는 것에 있다.

상기 과제를 해결하기 위해서 이루어진 본 발명은, 기판 상에 증발 재료를 증착에 의해 증착하는 진공 증착실과, 상기 진공 증착실에 접속되고, 당해 진공 증착실과의 사이에서 기판을 공급하고, 또한, 교환하기 위한 기판 공급 교환계와, 상기 증발 재료를 상기 진공 증착실과의 사이에서 공급하고, 또한, 교환하기 위한 재료 공급 교환계를 갖고, 상기 재료 공급 교환계는, 대기에 대해 차단된 분위기 중에서, 증발 용기 내에 상기 증발 재료를 배치하는 재료 투입 영역과, 상기 진공 증착실과의 사이에서 상기 증발 용기를 반송하는 증발 용기 반송 영역이 형성되고, 상기 진공 증착실 내에는, 상기 재료 공급 교환계로부터 공급된 상기 증발 용기를 가열하기 위한 가열 수단이 형성되어 있는 진공 증착 시스템이다.

본 발명에 있어서, 상기 재료 공급 교환계는, 대기에 대해 차단된 건조 분위기 중에서 상기 증발 용기 내에 상기 증발 재료를 배치하는 재료 투입실과, 당해 재료 투입실에 접속되고, 진공 중에서 상기 진공 증착실과의 사이에서 상기 증발 재료의 공급 및 교환을 실시하는 재료 공급 교환실을 갖는 경우에도 효과적이다.

본 발명에 있어서, 상기 가열 수단은, 램프 가열 방식의 히터인 경우에도 효과적이다.

또, 본 발명은, 상기 어느 진공 증착 시스템을 사용한 진공 증착 방법으로서, 상기 재료 투입 영역에 있어서 상기 증발 용기 내에 소정량의 증발 재료를 배치하는 공정과, 상기 재료 투입 영역으로부터 상기 증발 용기를 반송하고 상기 진공 증착실 내로 반입하여 상기 증발 재료를 공급하는 공정과, 상기 진공 증착실 내에 있어서, 상기 증발 용기를 가열하여 상기 기판 상에 진공 증착을 실시하는 공정과, 상기 진공 증착 종료 후, 상기 진공 증착실로부터 상기 증발 용기를 배출하여 상기 재료 공급 교환계의 상기 재료 투입 영역으로 되돌리는 공정을 갖는 것이다.

본 발명에서는, 복수의 상기 증발 용기를 자유롭게 착탈할 수 있게 장착할 수 있는 용기 반송 부재를 사용하여, 당해 용기 반송 부재를 반송함으로써, 상기 증발 재료의 공급 및 교환을 실시하는 경우에도 효과적이다.

본 발명에서는, 상기 증발 재료가 리튬으로 이루어지는 경우에 가장 효과적이다.

본 발명 장치의 경우, 진공 증착실에 접속되고, 당해 진공 증착실과의 사이에서 기판을 공급하고, 또한, 교환하기 위한 기판 공급 교환계와, 증발 재료를 진공 증착실과의 사이에서 공급하고, 또한, 교환하기 위한 재료 공급 교환계를 갖고 있고, 재료 공급 교환계는, 대기에 대해 차단된 건조 분위기 중에서 증발 용기 내에 증발 재료를 배치하는 재료 투입 영역을 가짐과 함께, 진공 증착실과의 사이에서 증발 용기를 반송하는 증발 용기 반송 기구가 형성되어 있는 점에서, 반응성이 높은 리튬 증발 재료를 진공 증착실에 반입할 때, 또, 증착 종료 후에 증발 용기를 진공 증착실로부터 재료 공급 교환계로 되돌릴 때에 있어서, 수분 등이 증발 재료나 증발 용기에 부착되어 증발 재료가 열화되는 것을 저지할 수 있다.

또, 본 발명에 의하면, 진공 증착실 내에는, 재료 공급 교환계로부터 공급된 증발 용기를 가열하기 위한 가열 수단이 형성되어 있고, 이 증발 용기를 가열하여 기판 상에 진공 증착을 실시함으로써, 급속히 증발 재료를 가열하고, 증착 종료 후에는 증발 용기를 급속히 냉각시킬 수 있다.

또, 본 발명의 경우, 예를 들어, 증발 재료의 양을 1 회의 증착 공정에 의해 전부 증발하는 양으로 설정함으로써, 증착시에 증발 재료를 다 사용할 수 있기 때문에, 셔터나 막두께 모니터를 사용하지 않고, 간소한 구성의 장치로 원하는 막두께의 성막을 실시할 수 있다. 또, 특히 시간 경과 변화나 분위기 변화에서 기인하는 리튬 증발 재료의 열화를 확실하게 방지할 수 있다.

또한, 본 발명 방법과 같이, 예를 들어 리튬을 수용한 증발 용기를 사용하여 증착을 실시한 후, 이 증발 용기를 재료 투입 영역으로 되돌리는 공정을 반복함으로써, 진공 증착실 내를 고진공으로 한 상태에서 증발 재료의 공급이 가능해진다.

본 발명 방법에 있어서, 복수의 증발 용기를 자유롭게 착탈할 수 있게 장착할 수 있는 용기 반송 부재를 사용하여 당해 용기 반송 부재를 반송함으로써, 상기 증발 재료의 공급 및 교환을 실시하도록 하면, 복수의 증발 용기를 일괄적으로 반송하여 증발 재료의 공급 및 교환이 가능해지기 때문에, 각 공정의 효율을 대폭 향상시킬 수 있다.

본 발명에 의하면, 반응성이 높은 리튬을 진공 증착에 의해 연속적으로 성막하는 경우에, 막두께 및 막질의 균일한 막을 효율적으로 간소한 구성의 장치로 형성할 수 있다.

도 1 은 본 발명에 관련된 진공 증착 시스템의 실시형태의 개략 구성 정면도이다.
도 2(a) 는 동 실시형태에 사용하는 재료 반송 트레이의 예를 나타내는 트레이 본체의 평면도이고, 도 2(b) 는 재료 반송 트레이에 증발 용기를 장착한 상태를 나타내는 평면도이고, 도 2(c) 는 도 2(b) 의 A-A 선 단면도이다.
도 3 은 동 실시형태에 있어서의 증착 공정의 일례를 나타내는 설명도 (그 1) 이다.
도 4 는 동 실시형태에 있어서의 증착 공정의 일례를 나타내는 설명도 (그 2) 이다.
도 5 는 동 실시형태에 있어서의 증착 공정의 일례를 나타내는 설명도 (그 3) 이다.
도 6 은 동 실시형태에 있어서의 증착 공정의 일례를 나타내는 설명도 (그 4) 이다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시형태를 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.

도 1 은, 본 발명에 관련된 진공 증착 시스템의 실시형태의 개략 구성 정면도이다.

도 1 에 나타내는 바와 같이, 본 실시형태의 진공 증착 시스템 (1) 은, 도시되지 않은 진공 배기계에 접속된 진공 증착실 (2) 을 갖고 있다. 또, 진공 증착실 (2) 은, 희가스인 예를 들어 아르곤 (Ar) 가스를 도입하도록 구성되어 있다.

이 진공 증착실 (2) 내의 상부에는, 기판 (50) 을 유지하는 기판 홀더 (20) 를 갖고 있다. 여기에서, 기판 홀더 (20) 는, 예를 들어 진공 증착실 (2) 의 상부에 형성된 구동 모터 (21) 에 의해, 기판 (50) 을 수평 방향을 향한 상태에서 회전하도록 구성되어 있다.

한편, 진공 증착실 (2) 내의 하부에는, 후술하는 증발 용기 (7) 내에 수용된 증발 재료 (10) 를 가열하기 위한 히터 (가열 수단) (22) 가 배치되어 있다.

본 발명의 경우, 특별히 한정되지 않지만, 증발 재료 (10) 를 급속히 가열하고, 또한, 증발 용기 (7) 를 급속히 냉각시키는 관점에서는, 히터 (22) 로서 램프 가열 방식인 것을 사용하고, 후술하는 바와 같이, 증발 재료 (10) 를 수용하는 증발 용기 (7) 를 소정의 거리를 두고 간접적으로 가열하도록 구성하는 것이 바람직하다.

본 실시형태의 경우, 진공 증착실 (2) 에는, 기판 (50) 을 진공 증착실 (2) 과의 사이에서 공급하고, 또한, 교환하기 위한 기판 공급 교환계 (3) 와, 증발 재료 (10) 를 진공 증착실 (2) 과의 사이에서 공급하고, 또한, 교환하기 위한 재료 공급 교환계 (4) 가 접속되어 있다.

기판 공급 교환계 (3) 는, 게이트 밸브 (30) 를 통하여 진공 증착실 (2) 에 접속된 기판 반송실 (31) 을 갖고 있다.

이 기판 반송실 (31) 은, 예를 들어 세로로 긴 형상으로 형성되고, 도시되지 않은 진공 배기계에 접속되어 있다. 그리고, 기판 반송실 (31) 내에는, 기판 (50) 을 재치하여 승강할 수 있는 기판 반송 로봇 (32) 이 배치되어 있다.

본 실시형태에서는, 예를 들어 기판 반송실 (31) 의 상측 부분에 있어서 게이트 밸브 (33) 를 통하여 기판 투입실 (34) 이 접속되고, 또한, 예를 들어 기판 반송실 (31) 의 하측 부분에 있어서 게이트 밸브 (35) 를 통하여 기판 취출실 (36) 이 접속되어 있다.

이들 기판 투입실 (34), 기판 취출실 (36) 은, 각각 도시되지 않은 진공 배기계에 접속되어 있다.

한편, 재료 공급 교환계 (4) 는, 게이트 밸브 (40) 를 통하여 진공 증착실 (2) 에 접속된 재료 교환실 (43) 을 갖고 있다. 이 재료 교환실 (43) 은, 도시되지 않은 진공 배기계에 접속되어 있고, 제 1 재료 교환실 (41) 과 제 2 재료 교환실 (42) 로 구분되어 있다.

또, 재료 교환실 (43) 은, 예를 들어 아르곤 (Ar) 가스를 도입하도록 구성되어 있다.

진공 증착실 (2) 에 인접하는 제 1 재료 교환실 (41) 내에는, 재료 반송 트레이 (6 ; 용기 반송 부재) 를 공급·교환하기 위한 트레이 반송 로봇 (44) 이 형성되어 있다.

또, 제 2 재료 교환실 (42) 은, 후술하는 재료 투입실 (45 ; 재료 투입 영역) 이 게이트 밸브 (46) 를 통하여 접속되어 있다.

도 2(a) ∼ (c) 는, 본 실시형태에 사용하는 재료 반송 트레이의 예를 나타내는 것으로, 도 2(a) 는, 트레이 본체의 평면도, 도 2(b) 는, 트레이 본체에 증발 용기를 장착한 상태를 나타내는 평면도, 도 2(c) 는, 도 2(b) 의 A-A 선 단면도이다.

도 2(a) 에 나타내는 바와 같이, 본 실시형태의 재료 반송 트레이 (6) 는, 예를 들어 평판 형상의 부재로 이루어지는 트레이 본체 (60) 를 갖고 있다.

이 트레이 본체 (60) 의 재료로는, 예를 들어, 석영 유리 등의 무기 재료, 스테인리스 등의 금속 재료, 탄소 재료 등을 사용할 수 있다.

또, 트레이 본체 (60) 에는, 증발 용기 (7 ; 보트) 를 장착하기 위한 예를 들어 원형의 장착 구멍 (61) 이, 트레이 본체 (60) 를 관통하도록 복수개 형성되어 있다.

본 예에서는, 트레이 본체 (60) 에, 3×3=9 개의 장착 구멍 (61) 이 행렬 형상으로 형성되어 있다.

한편, 본 예의 경우, 증발 용기 (7) 는, 예를 들어 스테인리스 등 금속 재료로 이루어지는 것으로, 거의 컵 형상 (바닥이 있는 원통 형상) 의 동체부(胴體部) (70) 를 갖고, 이 동체부 (70) 의 개구 부분의 가장자리부에, 예를 들어 링 형상의 플랜지부 (71) 가 형성되어 있다.

여기에서, 증발 용기 (7) 의 동체부 (70) 는, 트레이 본체 (60) 의 장착 구멍 (61) 보다 약간 작은 외경을 갖고, 플랜지부 (71) 는, 트레이 본체 (60) 의 장착 구멍 (61) 보다 약간 큰 외경을 갖도록 형성되어 있다.

이와 같은 구성에 의해, 트레이 본체 (60) 의 각 장착 구멍 (61) 내에, 각각 상방으로부터 증발 용기 (7) 의 동체부 (70) 를 삽입한 경우에, 증발 용기 (7) 의 플랜지부 (71) 가 트레이 본체 (60) 의 표면에 맞닿아, 각 증발 용기 (7) 가 소정의 위치로 위치 결정되게 되어 있다.

그리고, 본 실시형태의 재료 반송 트레이 (6) 는, 도 2(c) 에 나타내는 바와 같이, 각 증발 용기 (7) 가, 트레이 본체 (60) 에 장착된 상태에서 증발 재료 (10) 가 삽입 배치되고, 이로써 각 증발 재료 (10) 가, 각 증발 용기 (7) 에 수용된 상태에서 트레이 본체 (60) 와 함께 반송되게 된다.

본 실시형태, 재료 반송 트레이 (6) 에 대한 증발 재료 (10) 의 공급은, 상기 서술한 재료 투입실 (45) 내에 있어서 실시한다 (도 1 참조).

이 재료 투입실 (45) 은, 사람 손으로 작업을 할 수 있는 글로브 박스로 구성되어 있다.

재료 투입실 (45) 내에는, 예를 들어 아르곤 (Ar) 가스를 도입함으로써, 실내의 노점 온도가 -50 ℃ ∼ -60 ℃ 정도로 유지되고, 대기에 대해 차단된 건조 분위기가 유지되게 되어 있다.

그리고, 재료 투입실 (45) 내에 있어서, 소정의 크기·형상 (예를 들어 입자 형상) 의 리튬으로 이루어지는 증발 재료 (10) 를, 트레이 본체 (60) 에 장착된 증발 용기 (7) 내에, 예를 들어 1 개씩 사람 손에 의해 삽입한다.

본 발명의 경우, 각 증발 용기 (7) 내에 수용되는 증발 재료 (10) 의 양은 특별히 한정되지는 않지만, 시간 경과 변화 등에 의해 막두께나 막질이 변화하는 것을 방지하는 관점에서는, 1 회의 증착 공정에 의해 전부 증발하는 양으로 설정하는 것이 바람직하다.

또한, 각 증발 용기 (7) 내에 수용되는 증발 재료 (10) 의 양은, 기판의 크기나 트레이 본체 (60) 에 있어서의 증발 용기 (7) 의 위치 등에 따라 적절히 변경할 수 있다.

여기에서, 각 증발 용기 (7) 내에 증발 재료 (10) 가 수용된 재료 반송 트레이 (6) 는, 재료 공급 카세트 (8) 에 복수개 장착되어, 재료 투입실 (45) 내에 보관된다.

그리고, 필요에 따라 이 재료 공급 카세트 (8) 를 사람 손에 의해 제 2 재료 교환실 (42) 내로 반입한다.

제 2 재료 교환실 (42) 내의 하부에는, 재료 공급 카세트 (8) 를 승강시키기 위한 재료 카세트 승강 기구 (47) 가 형성되어 있다.

이 재료 카세트 승강 기구 (47) 는, 예를 들어 제 2 재료 교환실 (42) 의 하부에 형성된 구동 모터 (48) 에 의해 상하 방향으로 구동되는 스테이지 (47a) 를 갖고, 예를 들어 1 개의 재료 공급 카세트 (8) 를 재치 지지한 상태에서, 이 스테이지 (47a) 를 승강시키도록 구성되어 있다.

도 3 ∼ 도 6 은, 본 실시형태에 있어서의 증착 공정의 일례를 나타내는 설명도이다.

본 실시형태에 있어서, 기판 (50) 상에 리튬으로 이루어지는 증발 재료 (10) 의 증착을 실시하는 경우에는, 도 3 에 나타내는 바와 같이, 기판 투입실 (34) 을 통하여 기판 반송실 (31) 내로 반입한 기판 (50) 을, 기판 반송 로봇 (32) 에 의해 진공 증착실 (2) 내로 반입하고, 기판 홀더 (20) 에 장착한다.

한편으로, 미리 증발 재료 (10) 를 재료 반송 트레이 (6) 에 장착해 둔 재료 공급 카세트 (8) 를 사람 손에 의해 제 2 재료 교환실 (42) 내로 반입한다. 그리고, 트레이 반송 로봇 (44) 을 사용하여, 소정의 위치 (여기에서는 최상단) 의 1 개의 재료 반송 트레이 (6) 를 제 1 재료 교환실 (41) 을 통하여 진공 증착실 (2) 내로 반입하고, 이 재료 반송 트레이 (6) 를, 진공 증착실 (2) 내의 소정의 성막 위치, 예를 들어 히터 (22) 의 상방에 히터에 대해 이간된 위치로 위치 결정한다.

그리고, 이 상태에서, 진공 증착실 (2) 내의 압력을 소정의 값으로 조정하고, 도 4 에 나타내는 바와 같이, 히터 (22) 를 동작시켜 증발 용기 (7) 를 통하여 증발 재료 (10) 를 가열함으로써, 각 증발 용기 (7) 내의 증발 재료 (10) 를 전부 증발시켜 기판 (50) 상에 리튬층을 형성한다.

본 공정에서는, 구동 모터 (21) 을 동작시켜, 기판 (50) 을 수평 방향을 향하여 회전시키면서 증착을 실시한다.

또한, 양호한 효율로 연속적으로 증착을 실시하는 관점에서는, 예를 들어, 도 4 에 나타내는 바와 같이, 증착 중에, 다음으로 증착을 실시해야 할 기판 (50) 을 미리 기판 투입실 (34) 내로 반입해 두는 것이 바람직하다.

또, 동일하게 양호한 효율로 연속적으로 증착을 실시하는 관점에서는, 예를 들어, 도 4 에 나타내는 바와 같이, 재료 투입실 (45) 내에 있어서, 트레이 본체 (60) 에 장착된 증발 용기 (7) 내로의 증발 재료 (10) 의 삽입 작업을 적절히 필요에 따라 실시하는 것이 바람직하다.

증착 공정 종료 후에는, 도 5 에 나타내는 바와 같이, 기판 홀더 (20) 로부터 이탈시킨 기판 (50) 을, 기판 반송 로봇 (32) 에 의해 기판 반송실 (31) 내로 반입한다.

또한, 기판 반송 로봇 (32) 을 하강시켜, 게이트 밸브 (35) 를 통하여 기판 취출실 (36) 내로 기판 (50) 을 반입하고, 또한 도시되지 않은 기판 반송 로봇을 사용하여 기판 취출실 (36) 로부터 기판 (50) 을 배출한다.

한편으로, 증발 재료 (10) 를 다 사용한 재료 반송 트레이 (6) 를, 트레이 반송 로봇 (44) 에 의해 진공 증착실 (2) 로부터 제 1 재료 교환실 (41) 을 통하여 제 2 재료 교환실 (42) 내로 반입하고, 재료 공급 카세트 (8) 의 원래의 최상단의 위치에 장착한다.

그 후, 도 6 에 나타내는 바와 같이, 기판 반송실 (31) 내에 있어서, 기판 반송 로봇 (32) 을 상승시켜, 기판 투입실 (34) 내의 기판 (50) 을, 기판 반송 로봇 (32) 에 의해 진공 증착실 (2) 내로 반입하고, 기판 홀더 (20) 에 장착한다.

한편으로, 구동 모터 (48) 를 동작시켜 제 2 재료 교환실 (42) 내에 있어서 카세트 승강 기구 (47) 를 상승시키고, 트레이 반송 로봇 (44) 을 사용하여, 재료 공급 카세트 (8) 의 예를 들어 중단(中段)의 재료 반송 트레이 (6) 를 제 1 재료 교환실 (41) 을 통하여 진공 증착실 (2) 내로 반입하고, 이 재료 반송 트레이 (6) 를, 진공 증착실 (2) 내의 성막 위치 예를 들어 히터 (22) 의 상방의 성막 위치로 위치 결정한다.

그리고, 상기 서술한 바와 같이, 진공 증착실 (2) 내에 있어서, 히터 (22) 를 동작시켜 증발 용기 (7) 를 통하여 증발 재료 (10) 를 가열하고, 각 증발 용기 (7) 내의 증발 재료 (10) 를 전부 증발시켜 기판 (50) 상에 Li 층을 형성한다.

증착 종료 후에는, 상기 서술한 공정을 반복한다. 즉, 증착이 종료된 기판 (50) 을, 기판 반송 로봇 (32) 에 의해 기판 반송실 (31) 을 통하여 기판 취출실 (36) 내로 반입하고, 또한 기판 취출실 (36) 로부터 기판 (50) 을 배출한다.

또, 증착이 종료된 재료 반송 트레이 (6) 를, 트레이 반송 로봇 (44) 에 의해 진공 증착실 (2) 로부터 제 1 재료 교환실 (41) 을 통하여 제 2 재료 교환실 (42) 내로 반입하고, 재료 공급 카세트 (8) 의 원래의 위치에 장착한다.

그 후, 제 2 재료 교환실 (42) 내에 있어서의 재료 공급 카세트 (8) 의 재료 반송 트레이 (6) 의 증발 재료 (10) 를 전부 다 사용한 경우에는, 사람 손에 의해 재료 공급 카세트 (8) 를 재료 투입실 (45) 로 되돌리고, 새로운 재료 공급 카세트 (8) 를 사람 손에 의해 제 2 재료 교환실 (42) 내로 반입한다.

이하, 상기 서술한 공정을 반복하도록 한다.

또한, 증착이 종료된 증발 용기 (7) 에 대해서는, 순수를 사용하여 세정하면 된다.

순수를 사용하면, 리튬을 효율적으로 거의 완전하게 제거할 수 있다.

본 실시형태의 경우, 진공 증착실 (2) 에 접속되어, 진공 증착실 (2) 과의 사이에서 기판 (50) 을 공급하고, 또한, 교환하기 위한 기판 공급 교환계 (3) 와, 증발 재료 (10) 를 진공 증착실 (2) 과의 사이에서 공급하고, 또한, 교환하기 위한 재료 공급 교환계 (4) 를 갖고 있고, 재료 공급 교환계 (4) 는, 대기에 대해 차단된 건조 분위기 중에서 증발 용기 (7) 내에 증발 재료 (10) 를 배치하는 재료 투입 영역 (재료 투입실 (45)) 을 가짐과 함께, 진공 증착실 (2) 과의 사이에서 증발 용기 (7) 를 반송하는 트레이 반송 로봇 (44) 이 형성되어 있는 점에서, 반응성이 높은 리튬으로 이루어지는 증발 재료 (10) 를 진공 증착실 (2) 에 반입할 때, 또, 증착 종료 후에 증발 용기 (7) 를 진공 증착실 (2) 로부터 재료 공급 교환계 (4) 에 되돌릴 때에 있어서, 수분 등이 증발 재료 (10) 나 증발 용기 (7) 에 부착되어 증발 재료 (10) 가 열화되는 것을 저지할 수 있다.

또, 본 실시형태에 의하면, 진공 증착실 (2) 내에는, 재료 공급 교환계 (4) 로부터 공급된 증발 용기 (7) 를 가열하기 위한 히터 (22) 가 형성되어 있고, 이 증발 용기 (7) 를 가열하여 기판 (50) 상에 진공 증착을 실시함으로써, 급속히 증발 재료 (10) 를 가열하고, 증착 종료 후에는, 증발 용기 (7) 를 급속히 냉각시킬 수 있다.

또, 본 실시형태의 경우, 예를 들어, 증발 재료 (10) 의 양을 1 회의 증착 공정에 의해 전부 증발하는 양으로 설정함으로써, 증착시에 증발 재료 (10) 를 다 사용할 수 있기 때문에, 셔터나 막두께 모니터를 사용하지 않고, 간소한 구성의 장치로 원하는 막두께의 성막을 실시할 수 있다. 또, 특히 시간 경과 변화나 분위기 변화에서 기인하는 리튬으로 이루어지는 증발 재료 (10) 의 열화를 확실하게 방지할 수 있다.

또한, 본 실시형태와 같이, 예를 들어 리튬을 수용한 증발 용기 (7) 를 사용하여 증착을 실시한 후, 이 증발 용기 (7) 를 재료 투입실 (45) 로 되돌리는 공정을 반복함으로써, 진공 증착실 (2) 내를 고진공으로 한 상태에서 증발 재료 (10) 의 공급을 할 수 있게 된다.

한편, 본 실시형태에서는, 복수의 증발 용기 (7) 를 자유롭게 착탈할 수 있게 장착할 수 있는 재료 반송 트레이 (6) 를 사용하여, 이 재료 반송 트레이 (6) 를 반송함으로써 증발 재료 (10) 의 공급 및 교환을 실시하는 점에서, 복수의 증발 용기 (7) 를 일괄적으로 반송하여 증발 재료 (10) 의 공급 및 교환을 할 수 있어, 각 공정의 효율을 대폭 향상시킬 수 있다.

또한, 본 발명은 상기 서술한 실시형태에 한정되지 않고, 여러 가지의 변경을 실시할 수 있다.

예를 들어, 상기 서술한 실시형태에 있어서는, 증발 용기 (7) 를 재료 반송 트레이 (6) 에 장착하여 증발 재료 (10) 의 공급 및 교환을 실시하도록 했지만, 본 발명은 이것에 한정되지 않고, 예를 들어 반송 로봇 등을 사용하여 복수의 증발 용기 (7) 의 공급 및 교환을 실시할 수도 있다.

단, 증착 공정을 효율적으로 실시하는 관점에서는, 상기 실시형태와 같이, 증발 용기 (7) 를 재료 반송 트레이 (6) 에 장착하여 증발 재료 (10) 의 공급 및 교환을 실시하는 것이 바람직하다.

또, 상기 실시형태에 있어서의 각 실의 배치 구성은 일례이고, 필요로 하는 프로세스에 따라 적절히 변경할 수 있다. 예를 들어, 재료 공급 교환계를 1 개의 큰 실(室)로서 구성할 수도 있다.

또한, 본 발명은, 여러 가지의 재료, 형상, 크기의 기판, 예를 들어, 실리콘 기판, 세라믹스 기판, 내열 수지 기판, 운모 기판 등에 적용할 수 있는 것이다.

추가로, 본 발명은 리튬 이외의 재료에도 적용할 수 있지만, 부극에 리튬을 사용하는 리튬 2 차 전지를 제조하는 기술에 가장 유효해지는 것이다.

1…진공 증착 시스템,
2…진공 증착실,
3…기판 공급 교환계,
4…재료 공급 교환계,
6…재료 반송 트레이 (용기 반송 부재),
7…증발 용기,
8…재료 공급 카세트,
9…보호층 형성실,
10…증발 재료,
22…히터 (가열 수단),
31…기판 반송실,
32…기판 반송 로봇,
34…기판 투입실,
36…기판 취출실,
41…제 1 재료 교환실,
42…제 2 재료 교환실,
43…재료 교환실,
44…트레이 반송 로봇,
45…재료 투입실 (재료 투입 영역),
50…기판

Claims (8)

1. 기판 상에 증발 재료를 증착에 의해 증착하는 진공 증착실과,
   상기 진공 증착실에 접속되고, 당해 진공 증착실과의 사이에서 기판을 공급하고, 또한, 교환하기 위한 기판 공급 교환계와, 상기 증발 재료를 상기 진공 증착실과의 사이에서 공급하고, 또한, 교환하기 위한 재료 공급 교환계를 갖고,
   상기 재료 공급 교환계는, 대기에 대해 차단된 분위기 중에서, 증발 용기 내에 상기 증발 재료를 배치하는 재료 투입 영역과, 상기 진공 증착실과의 사이에서 상기 증발 용기를 반송하는 증발 용기 반송 영역이 형성되고,
   상기 진공 증착실 내에는, 상기 재료 공급 교환계로부터 공급된 상기 증발 용기를 가열하기 위한 가열 수단이 형성되어 있으며,
   복수의 상기 증발 용기를 자유롭게 착탈할 수 있게 장착할 수 있는 용기 반송 부재를 사용하여 당해 용기 반송 부재를 반송함으로써, 상기 증발 재료의 공급 및 교환을 실시하고,
   1 회의 증착 공정에 의해 모두 증발되는 양으로 설정된 상기 증발 재료를, 상기 증발 용기 내에 배치하도록 구성되는, 진공 증착 시스템.
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 재료 공급 교환계는, 대기에 대해 차단된 건조 분위기 중에서 상기 증발 용기 내에 상기 증발 재료를 배치하는 재료 투입실과, 당해 재료 투입실에 접속되고, 진공 중에서 상기 진공 증착실과의 사이에서 상기 증발 재료의 공급 및 교환을 실시하는 재료 공급 교환실을 갖는, 진공 증착 시스템.
3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
   상기 가열 수단은, 램프 가열 방식의 히터인, 진공 증착 시스템.
4. 기판 상에 증발 재료를 증착에 의해 증착하는 진공 증착실과, 상기 진공 증착실에 접속되고, 당해 진공 증착실과의 사이에서 기판을 공급하고, 또한, 교환하기 위한 기판 공급 교환계와, 상기 증발 재료를 상기 진공 증착실과의 사이에서 공급하고, 또한, 교환하기 위한 재료 공급 교환계를 갖고, 상기 재료 공급 교환계는, 대기에 대해 차단된 분위기 중에서, 증발 용기 내에 상기 증발 재료를 배치하는 재료 투입 영역과, 상기 진공 증착실과의 사이에서 상기 증발 용기를 반송하는 증발 용기 반송 영역이 형성되고, 상기 진공 증착실 내에는, 상기 재료 공급 교환계로부터 공급된 상기 증발 용기를 가열하기 위한 가열 수단이 형성되어 있는 진공 증착 시스템을 사용한 진공 증착 방법으로서,
   상기 재료 투입 영역에 있어서 상기 증발 용기 내에 소정량의 증발 재료를 배치하는 공정과,
   상기 재료 투입 영역으로부터 상기 증발 용기를 반송하여 상기 진공 증착실 내로 반입하고 상기 증발 재료를 공급하는 공정과,
   상기 진공 증착실 내에 있어서, 상기 증발 용기를 가열하여 상기 기판 상에 진공 증착을 실시하는 공정과,
   상기 진공 증착 종료 후, 상기 진공 증착실로부터 상기 증발 용기를 배출하여 상기 재료 공급 교환계의 상기 재료 투입 영역으로 되돌리는 공정을 갖고,
   복수의 상기 증발 용기를 자유롭게 착탈할 수 있게 장착할 수 있는 용기 반송 부재를 사용하여 당해 용기 반송 부재를 반송함으로써, 상기 증발 재료의 공급 및 교환을 실시하고,
   상기 재료 투입 영역에 있어서 상기 증발 용기 내에 1 회의 증착 공정에 의해 모두 증발되는 양으로 설정된 상기 증발 재료를 배치하는, 진공 증착 방법.
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6. 제 4 항에 있어서,
   상기 증발 재료는, 리튬으로 이루어지는, 진공 증착 방법.
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8. 삭제

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