KR101935621B1

KR101935621B1 - 권취 성막 장치

Info

Publication number: KR101935621B1
Application number: KR1020137027570A
Authority: KR
Inventors: 미쯔루 가노; 야스히로 사사끼
Original assignee: 도판 인사츠 가부시키가이샤
Priority date: 2011-03-29
Filing date: 2012-03-28
Publication date: 2019-01-04
Also published as: WO2012133541A1; JP2013091858A; US20140020627A1; KR20140023324A; TW201303074A; CN103459665B; JPWO2012133541A1; EP2692899B1; CN103459665A; JP5713038B2; EP2692899A4; TWI526570B; JP5206908B2; EP2692899A1

Abstract

본 발명의 권취 성막 장치(1)는 제1 전구체 가스가 도입되는 제1 진공기실(21)과, 제2 전구체 가스가 도입되는 제2 진공기실(22)과, 제1 전구체 및 제2 전구체를 배출하기 위하여 사용되는 퍼지 가스가 도입되는 제3 진공기실(23)과, 권취 가능한 기재(15)를 제1 진공기실(21), 제2 진공기실(22) 및 제3 진공기실(23)에 반송함과 함께 기재(15)의 폭 방향의 양단부를 보유 지지하는 보유 지지부를 갖는 반송 기구(41a, 41b)를 구비한다.

Description

권취 성막 장치{ROLLED FILM FORMATION APPARATUS}

본 발명은 권취 가능한 가요성 기재의 표면에, 연속적으로 원자층을 퇴적시켜서 성막을 행하는 원자층 퇴적법을 사용한 권취 성막 장치에 관한 것이다.

본원은, 2011년 3월 29일에 출원된 일본 특허 출원 제2011-072141호 및 2011년 9월 27일에 출원된 일본 특허 출원 제2011-210048호에 기초해 우선권을 주장하고, 그 내용을 여기에 원용한다.

종래, 종이 또는 플라스틱 필름 등의 길이가 긴 권취 가능한 기재를 진공 중에서 되감고, 증착 또는 스퍼터 등의 성막 방법에 의해 금속 또는 금속 산화물 등을 연속적으로 성막하는 기술이 알려져 있다. 이러한 기술은, 금은실(金銀絲)에 사용되는 금속 광택 필름, 식품 포장의 가스 배리어 필름, 필름 콘덴서의 전극, 반사 방지 등의 광학 필름의 제조 방법으로서 이용되고 있다.

가스 배리어 필름의 용도로서, 최근 들어, 유기 반도체를 이용한, 가요성 기재의 유기 EL 디스플레이, 유기 EL 조명, 유기 태양 전지의 개발을 위해서, 수증기 투과율이 10^-6[g/(㎡·day)]인, 가스 배리어성이 높은 투명 가스 배리어 필름의 상품화의 요망이 높아지고 있다.

이 요망에 부응하기 위해, 원자층 퇴적법을 이용한 권취 장치가 검토되고 있다.

원자층 퇴적법은, 치밀한 박막을 형성하는 방법으로서 알려져 있다. 원자층 퇴적법 특징의 우위성의 관점에서, 원자층 퇴적법은, DRAM 또는 TFT에 있어서의 절연막을 형성할 때 사용되고 있다.

종래, 박막의 퇴적 공정은, 뱃치 처리에 의해 행해지고 있고, 생산성을 향상시키기 위해서, Si 웨이퍼를 복수매 동시 처리하는 장치가 개발되어 있지만, 그 생산성에는 한계가 있다.

또한, 이들 뱃치 처리 장치에 있어서는, 권취 가능한 기재에 연속적으로 성막을 행할 수는 없다.

이 문제를 해결하기 위해서, 특허문헌 1, 2에 기재된 장치가 제안되어 있다.

특허문헌 1, 2에는, 연속적으로 원자층 퇴적법에 의해 박막을 형성하는 기술이 기재되어 있다.

원자층을 퇴적하는 공정에 있어서는, 제1 전구체(前驅體)를 기재 표면에 흡착시키는 공정, 잉여의 제1 전구체를 퍼지하는 공정, 제1 전구체를 제2 전구체에 폭로시킴으로써 제1 전구체와 제2 전구체를 반응시키는 공정 및 잉여의 제2 전구체를 퍼지하는 공정으로 되는 원자층 퇴적 공정의 사이클이 복수회 반복된다.

이에 의해, 원하는 막 두께의 박막을 얻을 수 있다.

또한, 전구체로서는, 예를 들어 비특허문헌 1에 기재된 재료를 사용할 수 있다.

일반적으로, 원자층 퇴적의 1사이클에서는, 0.01nm 이상 0.2nm 이하 정도, 평균적으로는, 0.1nm 정도의 층이 형성된다.

원하는 막 두께는, 용도에 따라 바뀌지만, 10^-6[g/(㎡·day)] 이하의 수증기 투과성의 고배리어성 막을 얻기 위해서는, 산화알루미늄의 경우, 10nm 이상 필요한 것이 일반적으로 알려져 있다.

따라서, 막 두께 10nm의 산화알루미늄 층을 얻기 위해서는, 일반적인 원자층 퇴적 사이클을 100사이클 행할 필요가 있다.

한편, 특허문헌 3에서는, 회전 드럼을 사용한 권취식 원자층 퇴적 장치가 개시되어 있다.

이 장치에서는, 기재가 회전 드럼 상에 위치하는 사이에, 원자층이 기재 상에 퇴적된다.

또한, 특허문헌 4에서는, 살포 매니폴드를 사용한 권취식 원자층 퇴적 장치가 개시되어 있다.

이 장치에서는, 기재가 살포 매니폴드의 근방을 통과하는 과정에서 원자층이 기재 상에 퇴적된다.

국제 공개 제07/112370호 일본 특허 공표 제2009-540122호 공보 일본 특허 공표 제2007-522344호 공보 일본 특허 공표 제2009-531548호 공보

엠·리탈라(M.Ritala 외 1명, 「아토믹 레이어 데포지션(Atomic Layer Deposition)」, 핸드북 오브 틴 필름 머티리얼즈(Handbook of Thin Film Materials), 아메리카 합중국, 아카데믹 프레스(Academic Press), 2002년, 제1권, 제2장, P.103-159

그러나, 특허문헌 1, 2에 기재된 장치에서는, 10nm의 막 두께의 원자층 퇴적막을 얻기 위해서, 기재는, 100세트의 가이드 롤러를 통과해야 한다.

즉, 원자층 퇴적막은, 100회 가이드 롤러에 접촉한다.

원자층 퇴적막과 가이드 롤러와의 접촉에 수반하는 마찰 또는 슬립에 의해, 원자층 퇴적막의 손상 또는 파티클의 발생의 우려는 전무하지 않다.

또한, 손상 또는 파티클이 원자층 퇴적막에 부착함으로써, 원자층 퇴적막의 성능이 저하될 우려가 있다.

종래의 식품 포장용 가스 배리어 필름에 요구되는 성능은, 수증기 투과율로 10^-1[g/(㎡·day)] 정도이고, 작은 결함(찰상, 핀홀, 파티클 부착 등)은 문제되지 않는다.

그러나, 유기 EL 디스플레이 또는 중합체 태양 전지의 용도로서, 또한, 유기 반도체의 용도로서, 높은 성능, 예를 들어 수증기 투과율이 10^-6[g/(㎡·day)] 이하인 성능이 요구되고 있고, 작은 결함이 상기 디바이스에 발생해 있는 경우에도 허용할 수 없는 성능의 저하를 일으킨다.

특허문헌 1의 단락 0007에는, 반송(搬送) 기구의 기술이 있지만, 롤러를 이용하여, 적어도 기재의 반송 방향의 전환(턴) 시에, 기재를 지지할 수 있는 가이드가 바람직하다는 기술에 머물고 있다.

또한, 단락 0030에도 반송 기구의 기술이 있지만, 반송 기구로서는, 롤러의 이용이 개시되어 있는 것에 머물고 있다.

한편, 특허문헌 2에서는, 반송 방법에 대해서, 「또한, 롤러(22)와 기재(20)와의 사이의 접촉을 최소한으로 유지해야 한다. 이것은, 스풀 형상의 … 롤러(22)의 큰 직경 부분에 탑재하는 것에 의해 달성할 수 있다.」(단락 0013)라고 기술되어 있다.

그러나, 기재의 두께가 얇고 강성이 낮은 경우, 기재는, 직경이 큰 개소뿐만아니라, 스풀 형상 전체에 접촉한다.

원자층 퇴적막이 가이드 롤러에 접촉하면, 원자층 퇴적막에 미소한 핀홀 등의 결함이 발생하여 목적으로 하는 성능을 얻을 수 없다.

특히, 얇은 플라스틱 필름 기재 또는 천 등의 강성이 낮은 기재를 사용하는 경우에는, 롤러와 기재와의 접촉을 방지할 수는 없다.

또한, 특허문헌 2에는, 상기 기술 이외에, 「또는 또한, 기재(20)가 각 롤러(22)의 둘레에 권취함에 따라 기재(20)를 보유 지지하는 파지구를 롤러(22)의 테두리부에 설치할 수도 있다.」(단락 0013)라는 기술도 있지만, 파지구 및 롤러 테두리부에의 설치 방법, 반송 기구에 관한 상세한 개시는 없다.

또한, 특허문헌 3 및 4에 기재된 장치에서는, 회전 드럼에 접하고 있는 기재 표면, 또는, 살포 매니폴드에 노출되지 않는 기재 표면에 원자층은 퇴적되지 않는다. 이로 인해, 특허문헌 3 및 4에는, 특허문헌 1, 2에 기재된 장치를 사용함으로써 발생하는, 처리 과정에서의 가이드 롤러와 기재와의 접촉에 의한 원자층 퇴적막의 손상 및 그 손상에 의한 가스 배리어 성능의 저하와 같은 과제에 관한 시사는 없다.

본 발명은 상기 과제를 감안하여 이루어진 것이며, 가이드 롤러와 기재가 접촉하는 일이 없고, 권취 가능한 기재 상에 원자층 퇴적막을 연속적으로 형성하는 처리를 행하는 것이 가능한 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명은 보유 지지되는 부위인 기재 양단부를 제외하고, 가이드 롤러와 기재가 접촉하는 일이 없고, 또한, 석션식 반송 기구에 의해, 기재 양단부에 있어서의 기재 슬립을 방지함으로써 권취 가능한 기재 상에 안정되게 원자층 퇴적막을 연속적으로 형성하는 처리를 행하는 것이 가능한 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기 기재의 석션식이란, 롤러 표면에 복수의 구멍이 뚫려 있고, 그 구멍을 통하여 기재를 흡인(吸引)함으로써 필름 기재 등을 롤러 표면에 흡착시키는 방식을 말한다.

상기의 과제를 해결하기 위해서, 본 발명자들은, 치밀한 원자층 퇴적막이 기재의 반송에 의해 손상하는 일이 없도록, 가이드 롤러에 성막면이 접촉하지 않는 상태에서 기재를 반송할 수 있는 기구를 발명하였다.

본 발명의 제1 형태의 권취 성막 장치는, 원자층 퇴적법을 사용하는 장치이며, 제1 전구체 가스가 도입되는 제1 진공기실과, 제2 전구체 가스가 도입되는 제2 진공기실과, 상기 제1 전구체 및 상기 제2 전구체를 배출하기 위하여 사용되는 퍼지 가스가 도입되는 제3 진공기실과, 권취 가능한 기재를, 상기 제1 진공기실, 상기 제2 진공기실, 및 상기 제3 진공기실에 반송하기 위하여 사용되고, 상기 기재의 폭 방향의 양단부를 보유 지지하는 보유 지지부를 갖는 반송 기구를 구비하고, 상기 반송 기구에 의해, 상기 기재를 상기 제1 진공기실 및 상기 제2 진공기실을 교대로 복수회 통과시킴으로써, 상기 기재의 표면에 원자층을 퇴적시켜서 원자층 퇴적막을 형성한다.

본 발명의 제1 형태의 권취 성막 장치에 있어서는, 상기 보유 지지부가, 상기 기재의 폭 방향의 양단부를 협지(挾持)하는 협지부인 것이 바람직하다.

본 발명의 제1 형태의 권취 성막 장치에 있어서는, 상기 협지부가, 상기 기재의 폭 방향의 양단부를 복수의 협지구에 의해 협지하는 것이 바람직하다.

본 발명의 제1 형태의 권취 성막 장치에 있어서는, 상기 협지부가, 상기 기재의 폭 방향의 양단부를 연속한 협지구에 의해 협지하는 것이 바람직하다.

본 발명의 제1 형태의 권취 성막 장치에 있어서는, 상기 보유 지지부가, 상기 기재의 폭 방향의 양단부를 상기 기재의 한쪽 면에서 지지하는 지지부인 것이 바람직하다.

본 발명의 제1 형태의 권취 성막 장치에 있어서는, 상기 기재가, 폭 방향의 양단부에 복수의 구멍부를 갖고, 상기 지지부가, 상기 복수의 구멍부와 감합(嵌合)하는 복수의 볼록부를 갖는 지지구에 의해 지지하는 것이 바람직하다.

본 발명의 제1 형태의 권취 성막 장치에 있어서는, 상기 협지부가, 상기 기재의 폭 방향의 양단부의 표면과 이면을 복수의 롤러로 협지하고, 상기 복수의 롤러 중 적어도 하나가, 구동 기구를 갖는 것이 바람직하다.

본 발명의 제1 형태의 권취 성막 장치에 있어서는, 상기 복수의 롤러 중, 표면을 협지하는 롤러 또는 이면을 협지하는 롤러가, 회전축을 가변할 수 있는 기구를 갖는 것이 바람직하다.

본 발명의 제1 형태의 권취 성막 장치에 있어서는, 상기 반송 기구를 구성하는 부위가 제1 진공기실과 상기 제2 진공기실을 통과하지 않도록, 상기 반송 기구가 배치되어 있는 것이 바람직하다.

본 발명의 제1 형태의 권취 성막 장치에 있어서는, 상기 반송 기구를 구성하는 부위의 표면이, 제1 전구체 가스 또는 제2 전구체 가스의 화학 흡착을 방지할 수 있는 재료로 구성되는 것이 바람직하다.

본 발명의 제1 형태의 권취 성막 장치에 있어서는, 상기 반송 기구를 구성하는 부위가 제1 진공기실과 상기 제2 진공기실을 통과하도록, 상기 반송 기구가 배치되어 있는 것이 바람직하다.

본 발명의 제1 형태의 권취 성막 장치에 있어서는, 상기 원자층 퇴적막의 표면에 보호층을 형성하는 보호층 형성부를 구비하는 것이 바람직하다.

상기의 과제를 해결하기 위해서, 본 발명자들은, 치밀한 원자층 퇴적막이 기재의 반송에 의해 손상하는 경우가 없도록, 보유 지지되는 부위인 기재 양단부를 제외하고, 가이드 롤러에 성막면이 접촉하지 않는 상태로, 또한, 기재 양단부에 있어서의 기재 슬립을 방지하고, 기재를 반송할 수 있는 기구를 발명하였다.

본 발명의 제2 형태의 권취 성막 장치는, 원자층 퇴적법을 사용하는 장치이며, 복수의 전구체 가스가 도입되는 복수의 진공기실과, 기재를 상기 복수의 진공기실 간을 교대로 복수회 반송하기 위하여 사용되고, 상기 기재의 폭 방향의 양단부를 흡인에 의해 보유 지지하는 보유 지지부를 갖는 반송 기구를 구비하고, 상기 기재의 표면에 전구체를 흡착시켜서 원자층 퇴적막을 형성한다.

본 발명의 제2 형태의 권취 성막 장치에 있어서는, 상기 반송 기구는, 복수의 롤러에 의해 구성되고, 복수의 상기 롤러의 표면에는, 구멍이 형성되고, 상기 보유 지지부는, 상기 구멍을 통하여 상기 기재를 흡인함으로써, 상기 기재를 보유 지지하는 것이 바람직하다.

본 발명의 제2 형태의 권취 성막 장치에 있어서는, 상기 기재는, 표면 및 이면을 갖고, 복수의 상기 롤러는, 상기 표면 및 상기 이면에 배치되고, 복수의 상기 롤러 중 적어도 하나는, 구동 기구를 갖고, 상기 표면 및 상기 이면에 설치된 상기 롤러 중 적어도 하나의 표면에 구멍이 형성되고, 상기 보유 지지부는, 상기 구멍을 통하여 상기 기재를 흡인함으로써, 상기 기재를 보유 지지하는 것이 바람직하다.

본 발명의 제2 형태의 권취 성막 장치에 있어서는, 상기 보유 지지부는, 상기 표면 및 상기 이면에 설치된 상기 롤러 중 어느 한쪽의 회전축을 변경하는 기구를 구비하는 것이 바람직하다.

본 발명의 제2 형태의 권취 성막 장치에 있어서는, 상기 복수의 진공기실은, 제1 전구체 가스가 도입되는 제1 진공기실과, 제2 전구체 가스가 도입되는 제2 진공기실과, 상기 제1 전구체 및 상기 제2 전구체를 배출하는 퍼지 가스가 도입되는 제3 진공기실에 의해 구성되고, 상기 반송 기구는, 상기 기재를 상기 제1 진공기실, 상기 제2 진공기실, 및 상기 제3 진공기실에 교대로 복수회 반송하는 것이 바람직하다.

본 발명의 제1 형태의 권취 성막 장치는, 반송 기구에 가이드 롤러를 필요로 하지 않기 때문에, 기재 표면에 형성된 원자층 퇴적막에 있어서의 가이드 롤러와의 접촉에 의한 손상의 우려가 없다.

그로 인해, 본 발명의 권취 성막 장치를 사용함으로써 기계적 손상이 없는 원자층 퇴적막을 연속적으로 형성할 수 있다.

본 발명의 제2 형태의 권취 성막 장치는, 보유 지지되는 부위인 기재 양단부를 제외하고, 가이드 롤러와 기재가 접촉하지 않기 때문에, 기재 표면에 형성된 원자층 퇴적막의 손상의 우려가 없다.

또한, 기재 양단부에 있어서의 기재 슬립을 방지하는 기구를 부여함으로써 슬립이 없는 반송을 할 수 있다.

그로 인해, 본 발명의 권취 성막 장치를 사용함으로써 기계적 손상이 없는, 또한, 슬립이 없는 안정되고 깨끗한 반송에 의한, 원자층 퇴적막을 연속적으로 형성할 수 있다.

도 1은 본 발명의 제1 실시 형태의 권취 성막 장치의 개략도이다.
도 2는 본 발명의 제1 실시 형태에 있어서의 클립식 협지 반송 기구의 개념도이다.
도 3은 본 발명의 제2 실시 형태의 권취 성막 장치의 개략도이다.
도 4는 본 발명의 제2 실시 형태에 있어서의 벨트식 협지 반송 기구의 개념도이다.
도 5는 본 발명의 제3 실시 형태의 권취 성막 장치의 개념도이다.
도 6은 본 발명의 제3 실시 형태에 있어서의 롤러식 협지 반송 기구의 개념도이다.
도 7은 본 발명의 제4 실시 형태의 권취 성막 장치의 개념도이다.
도 8a는 본 발명의 제4 실시 형태에 있어서의 롤러식 협지 반송 기구의 개념도이다.
도 8b는 본 발명의 제4 실시 형태에 있어서의 롤러식 협지 반송 기구의 단면도이다.
도 8c는 본 발명의 제4 실시 형태에 있어서의 롤러식 협지 반송 기구의 평면도이다.
도 9는 본 발명의 제5 실시 형태의 권취 성막 장치의 개략도이다.
도 10a는 본 발명의 제5 실시 형태에 있어서의 스프로킷식 지지 반송 기구의 개념도이다.
도 10b는 본 발명의 제5 실시 형태에 있어서의 스프로킷식 지지 반송 기구의 단면도이다.
도 11은 본 발명의 권취 성막 장치의 변형예의 개략도이다.
도 12a는 본 발명의 권취 성막 장치에 구비하는 가이드 레일의 개념도이다.
도 12b는 본 발명의 권취 성막 장치에 구비하는 가이드 레일의 단면도이다.
도 13은 본 발명의 보호층 형성부를 구비한 권취 성막 장치의 개략도이다.
도 14는 비교예의 권취 성막 장치의 개략도이다.
도 15a는 비교예의 권취 성막 장치의 반송 기구의 개념도이다.
도 15b는 비교예의 권취 성막 장치의 반송 기구의 단면도이다.
도 16은 본 발명의 제6 실시 형태에 있어서의 권취 성막 장치의 구성을 도시하는 도면이다.
도 17은 본 발명의 제6 실시 형태에 있어서의 석션식 반송 기구의 개념도이다.
도 18은 본 발명의 제6 실시 형태에 있어서의 권취 성막 장치의 변형예의 구성을 도시하는 도면이다.
도 19a는 본 발명의 제6 실시 형태의 변형예에 있어서의 닙 롤러식 협지 반송 기구의 개념도이다.
도 19b는 본 발명의 제6 실시 형태의 변형예에 있어서의 닙 롤러식 협지 반송 기구의 개념도이다.
도 19c는 본 발명의 제6 실시 형태의 변형예에 있어서의 닙 롤러식 협지 반송 기구의 개념도이다.
도 20a는 본 발명의 권취 성막 장치의 변형예에 있어서의 가이드 레일의 구성을 도시하는 도면이다.
도 20b는 본 발명의 권취 성막 장치의 변형예에 있어서의 가이드 레일의 구성을 도시하는 도면이다.

본 발명의 권취 성막 장치는, 원자층 퇴적법을 사용하여, 기재 상에 원자층을 제막하는 장치이다. 이 성막 장치는, 제1 전구체 가스가 도입되는 제1 진공기실과, 제2 전구체 가스가 도입되는 제2 진공기실과, 잉여의 제1 전구체 및 제2 전구체를 배출하기 위하여 사용되는 퍼지 가스가 도입되는 제3 진공기실과, 권취 가능한 기재를 각각의 진공기실에 반송하는 반송 기구를 구비한다.

이 반송 기구는, 구체적으로는, 복수의 클립, 벨트, 스프로킷 등의 보유 지지부를 이용하여, 권취 가능한 기재의 폭 방향의 양단부를 협지 또는 지지할 수 있는 반송 기구이다.

이 반송 기구를 사용함으로써, 권취 가능한 기재는, 성막의 과정에서 피막되는 권취 가능한 기재의 표면이 장치 내에 배치된 기계 부품에 접촉하지 않고, 상기의 각 진공기실을 순차 통과할 수 있고, 기계적 손상이 없는 원자층 퇴적막이 형성된다.

권취 가능한 기재의 폭 방향의 양단부를 보유 지지하는 부재나 장치로서는, 클립과 같은 협지구를 복수 사용하여 단부를 협지하는 협지부, 벨트와 같은 연속한 협지구를 사용하여 단부를 협지하는 협지부, 복수의 롤러를 사용하여 단부의 표면과 이면을 협지하는 부재나 장치 등을 들 수 있다.

또한, 권취 가능한 기재의 폭 방향의 양단부를 보유 지지하는 부재나 장치로서는, 상기와 같은 협지부가 아니고, 단부의 한쪽 면을 지지하는 지지부가 사용되어도 된다.

예를 들어, 미리 폭 방향의 양단부에 펀치 구멍과 같은 복수의 구멍부를 갖는 기재를 준비하고, 기재의 반송 시에 그 구멍부와 감합하는 복수의 볼록부를 갖는 지지구를 사용하여 단부를 협지하는 지지부 등을 들 수 있다.

이하, 본 발명의 구체적인 실시 형태를, 도면을 사용하여 설명한다.

또한, 본 발명의 실시 형태는, 이하에 기재하는 실시 형태에 한정되는 것은 아니며, 당업자의 지식에 기초하여 설계의 변경 등의 변형을 첨가하는 것도 가능하고, 그러한 변형이 더하여진 실시 형태도 본 발명의 실시 형태의 범위에 포함되는 것이다.

[제1 실시 형태]

본 발명의 제1 실시 형태의 권취 성막 장치를 도 1에 도시한다.

본 발명의 제1 실시 형태의 권취 성막 장치(1)는 제1 전구체 가스가 도입되는 제1 진공기실인 제1 존(21)과, 제2 전구체 가스가 도입되는 제2 진공기실인 제2 존(22)과, 퍼지 가스가 도입되는 제3 진공기실인 제3 존(23)을 구비한다.

권취 성막 장치(1)는 권출실(13)에 설치된 권출 롤(11)과, 권취실(14)에 설치된 권취 롤(12)과, 권출 롤(11)로부터 권취 롤(12)까지의 사이에서, 권취 가능한 기재(15)를 반송하는 반송 기구(41a, 41b)를 구비한다.

본 발명의 제1 실시 형태에 있어서의 반송 기구(41a, 41b)는, 권취 가능한 기재(15)의 폭 방향의 양단부를 클립으로 협지한 상태에서 권취 가능한 기재(15)를 반송하는 클립식 협지 반송 기구이다.

권취 가능한 기재(15)의 표면에 연속적으로 원자층을 퇴적시키기 위해서, 클립식 협지 반송 기구(41a, 41b)에 의해, 권취 가능한 기재(15)를 제3 존(23), 제1 존(21), 제3 존(23), 제2 존(22), 및 제3 존(23)의 순서대로 통과시킴으로써, 1개의 원자층이 기재 상에 퇴적된다.

본 발명의 권취 성막 장치에서는, 원하는 막 두께를 얻기 위하여 필요한 사이클수로 원자층을 기재(15)의 표면에 퇴적할 수 있도록, 반송 기구가 기재를 상술한 존을 통과시키는 횟수가 소정 횟수가 되게, 성막 장치가 설계되어 있다.

본 발명에서 사용되는 권취 가능한 기재(15)는 플라스틱 필름, 플라스틱 시트, 금속박, 금속 시트, 종이, 부직포 등의 가요성의 재료로부터 선택된다.

권취 가능한 기재(15)의 두께는, 특별히 한정되지 않지만, 10㎛ 이상 1000㎛ 이하의 두께를 갖는 기재를 사용할 수 있다.

권취 가능한 기재(15)는 권출 롤(11)에 의해 권출되어, 제3 존(23)에 반송된다.

권출 롤(11)이 설치되어 있는 권출실(13)과 제3 존(23)과의 사이에는, 구획판이 설치되어 있고, 구획판에는, 권취 가능한 기재(15)가 통과하는 데 필요한 개구부(16)가 설치되어 있다.

권취 가능한 기재(15)는 이 개구부(16)를 개재하여, 권출실(13)로부터 제3 존(23)에 반송된다.

제3 존(23)에는, 퍼지 가스로서 불활성 가스가 도입되어 있다(부호(33) 참조, 퍼지 가스의 흐름). 불활성 가스로서는, 질소, 헬륨, 아르곤 등으로부터 적절히 선택된 가스가 사용된다.

제3 존(23)에 있어서, 클립 협지 개시 위치(45a)에서, 클립식 협지 반송 기구(41a)의 클립에 의해, 기재(15)의 폭 방향의 단부가 협지된다.

여기서, 본 발명의 제1 실시 형태에 있어서의 클립식 협지 반송 기구의 개념도를 도 2에 도시한다.

클립식 협지 반송 기구(41)는 권취 가능한 기재(15)의 폭 방향의 양단부를 협지하는 복수의 클립(42)과, 복수의 클립(42)을 연결시키는 체인(43)과, 체인(43)을 반송 방향으로 이동시키는 구동 스프로킷(44)을 구비한다.

권취 가능한 기재(15)는 클립식 협지 반송 기구(41)의 클립 협지 개시 위치(45)에서 클립(42)에 의해 단부가 협지된다.

각 클립(42)에는 스프링(도시하지 않음)이 설치되어 있고, 양단부가 협지된 권취 가능한 기재(15)는 적당한 텐션으로 폭 방향으로 쫙 펴져, 반송 중, 느슨해지지 않고, 실질적으로 평면 형상으로 유지된다.

권취 가능한 기재(15)는 구동 롤러(44)의 회전(부호(36) 참조, 구동 롤러의 회전 방향)에 의해 반송 방향으로 반송(부호(35) 참조, 권취 가능한 기재의 반송 방향)된다.

클립(42)의 재질은, 권취 가능한 기재(15)의 양단부를 협지할 수 있고, 적당한 텐션으로 폭 방향으로 쫙 펴지면서 권취 가능한 기재(15)를 반송할 수 있는 재질이면, 특별히 한정되지 않는다.

또한, 권취 가능한 기재(15)를 협지할 때의 클립(42)의 개폐 기구는, 상기의 스프링 이외의 기구이어도 된다.

클립식 협지 반송 기구(41a)에 의해 협지된 권취 가능한 기재(15)는 제3 존(23)과 제1 존(21)과의 사이에 배치된 구획의 격벽에 설치한 개구부(17a)를 개재하여, 제1 존(21)에 반송된다.

제1 존(21)에는, 제1 전구체가 도입되어 있으므로(부호(31) 참조, 제1 전구체 가스의 흐름), 권취 가능한 기재(15)가 제1 존을 통과할 때 제1 전구체가 권취 가능한 기재(15)의 양면에 흡착한다.

이 사이, 권취 가능한 기재(15)의 양단부만이 클립식 협지 반송 기구(41a)에 의해 협지되고 있기 때문에, 제1 전구체가 흡착한 권취 가능한 기재(15)의 양면은, 장치 내에 배치된 기계 부품에 접촉하는 일은 없다.

제1 전구체를 구성하는 재료는, 원하는 퇴적 재료에 맞춰서 적절히 선택된다.

예를 들어, 기재(105)에 퇴적되는 재료(목적으로 하는 퇴적 재료)가 산화알루미늄인 경우에는, 트리메틸알루미늄이 사용된다.

또한, 사용되는 제1 전구체의 재료로서는, 비특허문헌 1에 기재되어 있는 재료를 사용할 수 있다.

제1 존(21)에 있어서의 권취 가능한 기재(15)의 반송 속도는, 제1 존(21)을 기재(15)가 통과하는 시간이 포화 흡착 시간보다 길어지도록, 포화 흡착 시간과 통과 거리로부터 산출된다.

제1 존(21)에서 제1 전구체가 포화 흡착한 권취 가능한 기재(15)는 제1 존(21)과 제3 존(23)과의 사이에 배치된 구획의 격벽에 설치한 다른 개구부를 개재하여, 다시, 제3 존(23)에 반송된다.

또한, 제1 존(21) 내의 가스는, 진공 펌프에 의해 배기되고(부호(34a) 참조, 진공 펌프에 의한 배기), 제3 존(23) 내의 압력은, 제1 존(21) 내의 압력보다 높게 유지된다.

따라서, 제1 존(21)에 도입되는 제1 전구체는, 제3 존(23)으로 확산하기 어려운 조건 하에 유지된다.

이때의 제1 존(21)과 제3 존(23)과의 사이의 압력차는, 0.01Pa 이상 1Pa 이하 정도인 것이 바람직하다.

제3 존(23)에 반송된 권취 가능한 기재(15)는 클립 협지 종료 위치(46a)에서 클립으로부터 개방된다.

이어서, 클립 협지 개시 위치(45b)에서, 클립식 협지 반송 기구(41b)의 클립에 의해, 기재(15)의 폭 방향의 양단부가 협지된다.

클립식 협지 반송 기구(41b)에 의해 협지된 권취 가능한 기재(15)는 제3 존(23)과 제2 존(22)과의 사이에 배치된 구획의 격벽에 설치한 개구부(17b)를 개재하여, 제2 존(22)에 반송된다.

제3 존(23)을 통과하는 사이에, 권취 가능한 기재(15)에 흡착한 잉여의 제1 전구체는 기화하여, 퍼지된다.

제3 존(23)에 있어서의 권취 가능한 기재(15)의 반송 속도는, 충분한 퍼지 시간이 얻어지도록, 통과 거리로부터 산출된다.

제2 존(22)에는, 제2 전구체가 도입되고(부호(32) 참조, 제2 전구체 가스의 흐름), 권취 가능한 기재(15)가 제2 존(22)을 통과하는 사이에, 권취 가능한 기재(15)의 양면에 흡착한 제1 전구체 흡착물은, 제2 전구체와 반응하여, 원하는 재료가 생성된다.

이 사이, 권취 가능한 기재(15)의 양단부만이 클립식 협지 반송 기구(41b)에 의해 협지되고 있기 때문에, 제1 전구체 흡착물과 제2 전구체가 반응할 때, 권취 가능한 기재(15)의 양면은, 장치 내에 배치된 기계 부품에 접촉하는 일은 없다.

제2 전구체를 구성하는 재료는, 원하는 퇴적 재료에 맞춰서 적절히 선택된다.

예를 들어, 원하는 퇴적 재료가 산화알루미늄인 경우에는, 물, 오존, 원자상 산소가 사용된다.

또한, 사용되는 제2 전구체의 재료로서는, 비특허문헌 1에 기재되어 있는 재료를 사용할 수 있다.

제2 존(22)에 있어서의 권취 가능한 기재(15)의 반송 속도는, 제2 존(22)을 기재(15)가 통과하는 시간이 반응 시간보다 길어지도록, 반응 시간과 통과 거리로부터 산출된다.

제2 존(22)에서 제1 전구체 흡착물과 제2 전구체가 반응한 후, 권취 가능한 기재(15)는 제2 존(22)과 제3 존(23)과의 사이에 배치된 구획의 격벽에 설치한 다른 개구부를 개재하여, 다시 제3 존(23)에 반송된다.

또한, 제2 존(22) 내의 가스는, 진공 펌프에 의해 배기되고(부호(34b) 참조, 진공 펌프에 의한 배기), 제3 존(23) 내의 압력은, 제2 존(22) 내의 압력보다 높게 유지된다.

따라서, 제2 존(22)에 도입되는 제2 전구체는, 제3 존(23)에 확산하기 어려운 조건 하에 유지된다.

이때의 제2 존(22)과 제3 존(23)과의 사이의 압력차는, 0.01Pa 이상 1Pa 이하 정도인 것이 바람직하다.

제3 존(23)에 반송된 권취 가능한 기재(15)는 클립 협지 종료 위치(46b)로 클립으로부터 개방된다.

이상의 공정이, 원자층 퇴적의 1사이클이며, 이 공정에 의해, 1개의 원자층이 기재 상에 퇴적된다.

이 1사이클을 복수회 반복함으로써, 권취 가능한 기재(15)의 표면에 원하는 막 두께의 원자층 퇴적막을 형성할 수 있다.

또한, 상기 1사이클을 복수회 반복할 때, 권취 가능한 기재(15)의 반송 속도는, 전술한 제1 존(21), 제2 존(22), 및 제3 존(23)에 기재(15)를 노출시키기 위하여 필요한 시간과, 기재(15)가 존(21, 22, 23)을 통과하는 통과 거리로부터 산출한 반송 속도 안에서 가장 낮은 속도로 설정된다.

상기 1사이클을 복수회 반복, 권취 가능한 기재(15)의 표면에 원하는 막 두께의 원자층 퇴적막이 형성된 후, 권취 가능한 기재(15)는 권취 롤(12)에 의해 권취된다.

제3 존(23) 및 권취 롤(12)이 설치되어 있는 권취실(14)과의 사이에는, 구획판이 설치되어 있고, 구획판에는, 권취 가능한 기재(15)가 통과하는 데 필요한 개구부(16)가 설치되어 있다.

권취 가능한 기재(15)는 이 개구부(16)를 개재하여, 성막 후, 제3 존(23)으로부터 권취실(14)에 반송된다.

[제2 실시 형태]

본 발명의 제2 실시 형태의 권취 성막 장치를 도 3에 도시한다.

본 발명의 제2 실시 형태의 권취 성막 장치(2)는 본 발명의 제1 실시 형태의 권취 성막 장치(1)와 마찬가지로, 제1 전구체 가스가 도입되는 제1 진공기실인 제1 존(21)과, 제2 전구체 가스가 도입되는 제2 진공기실인 제2 존(22)과, 퍼지 가스가 도입되는 제3 진공기실인 제3 존(23)을 구비한다.

성막 장치(2)는 권출실(13)에 설치된 권출 롤(11)과, 권취실(14)에 설치된 권취 롤(12)과, 권출 롤(11)로부터 권취 롤(12)까지의 사이에서, 권취 가능한 기재(15)를 반송하는 반송 기구(51)를 구비한다.

또한, 권취 성막 장치(2)의 구성은, 반송 기구(51)를 제외하고는, 본 발명의 제1 실시 형태의 권취 성막 장치(1)와 같다.

본 발명의 제2 실시 형태에 있어서의 반송 기구(51)는 권취 가능한 기재(15)의 폭 방향의 양단부를 두 벨트로 협지한 상태로 권취 가능한 기재(15)를 반송하는 벨트식 협지 반송 기구이다.

여기서, 본 발명의 제2 실시 형태에 있어서의 벨트식 협지 반송 기구의 개념도를 도 4에 도시한다.

벨트식 협지 반송 기구(51)는 권취 가능한 기재(15)의 폭 방향의 단부를 협지하는 두 벨트(52)와, 두 벨트(52)를 반송 방향으로 반송시키는 풀리(53)를 구비한다.

벨트식 협지 반송 기구(51)의 벨트 협지 개시 위치(54)에서, 두 벨트(52)에 의해, 권취 가능한 기재(15)의 양단부가 협지된다.

양단부가 협지된 권취 가능한 기재(15)는 풀리(53)의 회전에 의해(부호(37) 참조, 풀리의 회전 방향), 반송 방향으로 반송된다(부호(35) 참조, 권취 가능한 기재의 반송 방향).

벨트식 협지 반송 기구(51)는 제1 존(21), 제2 존(22), 및 제3 존(23)의 각각에 배치되고, 권취 가능한 기재(15)의 표면이 장치 내에 배치된 기계 부품에 접촉하지 않고, 기재(15)는 반송된다.

두 벨트(52)의 재질은, 권취 가능한 기재(15)의 양단부를 협지할 수 있고, 권취 가능한 기재(15)를 반송할 수 있는 재질이면, 특별히 한정되지 않지만, 예를 들어 아라미드 등의 내열 플라스틱제, 또는 스틸제를 사용할 수 있다.

[제3 실시 형태]

본 발명의 제3 실시 형태의 권취 성막 장치를 도 5에 도시한다.

본 발명의 제3 실시 형태의 권취 성막 장치(3)는 본 발명의 제1 실시 형태의 권취 성막 장치(1)와 마찬가지로, 제1 전구체 가스가 도입되는 제1 진공기실인 제1 존(21)과, 제2 전구체 가스가 도입되는 제2 진공기실인 제2 존(22)과, 퍼지 가스가 도입되는 제3 진공기실인 제3 존(23)을 구비한다.

성막 장치(3)는 권출실(13)에 설치된 권출 롤(11)과, 권취실(14)에 설치된 권취 롤(12)과, 권출 롤(11)로부터 권취 롤(12)까지의 사이의 권취 가능한 기재(15)를 반송하는 반송 기구(61)를 구비한다.

또한, 권취 성막 장치(3)의 구성은, 반송 기구(61)를 제외하고는, 본 발명의 제1 실시 형태의 권취 성막 장치(1)와 같다.

본 발명의 제3 실시 형태에 있어서의 반송 기구(61)에 있어서는, 권취 가능한 기재(15)의 폭 방향의 양단부의 표면과 이면을, 상이한 두 롤러로 협지하고, 한쪽 또는 양쪽 롤러를 구동시킴으로써 권취 가능한 기재(15)를 협지하여, 반송한다.

상기 두 롤러 세트는, 기재(15) 한쪽의 단부에 배치되어 있을 뿐만아니라, 다른 쪽의 단부에도 마찬가지로 설치되어, 권취 가능한 기재(15)를 협지 반송한다.

이상의 방법으로, 롤러식 협지 반송 기구가 구성된다.

여기서, 본 발명의 제3 실시 형태에 있어서의 롤러식 지지 반송 기구의 개념도를 도 6에 도시하였다.

롤러 협지 반송 기구(61)는 두 롤러(62, 63)를 사용하여, 권취 가능한 기재(15)의 폭 방향의 양단부를 협지하여, 동시에 동력을 전달한다.

[제4 실시 형태]

본 발명의 제4 실시 형태의 권취 성막 장치를 도 7에 도시하였다.

본 발명의 제4 실시 형태의 권취 성막 장치(4)는 본 발명의 제1 실시 형태의 권취 성막 장치(1)와 마찬가지로, 제1 전구체 가스가 도입되는 제1 진공기실인 제1 존(21)과, 제2 전구체 가스가 도입되는 제2 진공기실인 제2 존(22)과, 퍼지 가스가 도입되는 제3 진공기실인 제3 존(23)을 구비한다.

성막 장치(4)는 권출실(13)에 설치된 권출 롤(11)과, 권취실(14)에 설치된 권취 롤(12)과, 권출 롤(11)로부터 권취 롤(12)까지의 사이의 권취 가능한 기재(15)를 반송하는 반송 기구(71)를 구비한다.

또한, 권취 성막 장치(4)의 구성은, 반송 기구(71)를 제외하고는, 본 발명의 제1 실시 형태의 권취 성막 장치(1)와 같다.

본 발명의 제4 실시 형태에 있어서의 반송 기구(71)에 있어서는, 권취 가능한 기재(15)의 폭 방향의 양단부의 표면과 이면을, 상이한 두 롤러로 협지하고, 한쪽 또는 양쪽 롤러를 구동시킴으로써 권취 가능한 기재(15)를 보유 지지하여, 반송한다.

여기서, 본 발명의 제4 실시 형태에 있어서의 롤러식 협지 반송 기구의 개념도를 도 8의 (a)는 및 도 8의 (b)에 도시하였다.

또한, 도 8의 (b)는, 본 발명의 제4 실시 형태에 있어서의 롤러식 협지 반송 기구의 단면도이다.

롤러식 협지 반송 기구(71)는 상이한 두 롤러(72, 73)를 사용하여, 권취 가능한 기재(15)의 폭 방향의 양단부의 표면과 이면을 협지하여, 기재(15)에 동시에 동력을 전달한다.

또한, 도 8의 (c)는, 본 발명의 제4 실시 형태에 있어서의 롤러식 협지 반송 기구의 평면도이다.

롤러 협지 반송 기구(71)는 권취 가능한 기재(15)의 폭 방향의 양단부의 표면과 이면을 협지하는 두 롤러(72, 73) 중, 한쪽 롤러(73)(제1 롤러)가 회전축을 가변할 수 있는 기구를 갖는다.

구체적으로는, 다른 쪽 롤러(72)(제2 롤러)의 회전축 방향에 대하여 롤러(73)(제1 롤러)의 회전축 방향이 경사지도록, 롤러 협지 반송 기구(71)는 롤러(73)의 회전축을 가변할 수 있다.

롤러 협지 반송 기구(71)는 권취 가능한 기재(15)의 진행 방향에 있어서 기재(15)의 폭이 넓어지도록 롤러(73)의 회전축을 가변시킨다. 환언하면, 롤러(72)의 회전축 방향에 대하여 롤러(73)의 회전축 방향이 경사지도록 롤러(73)의 회전축을 가변시킨다. 또는, 서로 대향하도록 배치된 롤러(73) 중 한쪽 롤러의 회전축 방향을 다른 쪽 롤러의 회전축 방향에 대하여 경사지게 한다. 이에 의해, 권취 가능한 기재(15)의 이완을 조정하는 것이 가능하다.

이러한 회전축의 가변 기구를 롤러 협지 반송 기구(71)에 설치하는 경우에는, 도 8의 (c)와 같이, 회전축이 가변인 롤러(73)의 직경을 다른 쪽 롤러(72)의 직경보다 작게 하는 것이 바람직하다.

또한, 다른 쪽 롤러(72)는 한쪽 롤러(73)와 마찬가지로, 회전축을 가변할 수 있는 기구를 가져도 된다.

[제5 실시 형태]

본 발명의 제5 실시 형태의 권취 성막 장치를 도 9에 도시하였다.

본 발명의 제5 실시 형태의 권취 성막 장치(5)는 본 발명의 제1 실시 형태의 권취 성막 장치(1)와 마찬가지로, 제1 전구체 가스가 도입되는 제1 진공기실인 제1 존(21)과, 제2 전구체 가스가 도입되는 제2 진공기실인 제2 존(22)과, 퍼지 가스가 도입되는 제3 진공기실인 제3 존(23)을 구비한다.

성막 장치(5)는 권출실(13)에 설치된 권출 롤(11)과, 권취실(14)에 설치된 권취 롤(12)과, 권출 롤(11)로부터 권취 롤(12)까지 사이의 권취 가능한 기재(15)를 반송하는 반송 기구(81)를 구비한다.

또한, 권취 성막 장치(5)의 구성은, 반송 기구(81)를 제외하고는, 본 발명의 제1 실시 형태의 권취 성막 장치(1)와 같다.

또한, 제5 실시 형태에 있어서는, 폭 방향의 양단부에 미리 펀치 구멍이 설치된 권취 가능한 기재(15)를 사용하여, 이 기재(15) 위에 원자층을 퇴적시키고 있다.

본 발명의 제5 실시 형태에 있어서의 반송 기구(81)는 기재(15)에 설치된 펀치 구멍과 감합하는 스프로킷에 의해 권취 가능한 기재(15)를 보유 지지하여, 반송하는 스프로킷식 지지 반송 기구이다.

여기서, 본 발명의 제5 실시 형태에 있어서의 스프로킷식 지지 반송 기구의 개념도를 도 10의 (a) 및 도 10의 (b)에 도시하였다.

또한, 도 10의 (b)는, 본 발명의 제5 실시 형태에 있어서의 스프로킷식 지지 반송 기구의 단면도이다.

스프로킷식 지지 반송 기구(81)는 폭 방향의 양단부에 복수의 펀치 구멍(82)을 설치한 권취 가능한 기재(15)를 사용하여, 이 펀치 구멍(82)과 감합하는 스프로킷(83)을 구비한다.

권취 가능한 기재(15)의 펀치 구멍(82)은 스프로킷식 지지 반송 기구(81)의 스프로킷 보유 지지 개시 위치(805)에서 스프로킷의 볼록부(84)와 감합한다.

스프로킷의 볼록부(84)가 권취 가능한 기재(15)의 펀치 구멍(82)에 감합함으로써, 스프로킷(83)의 회전에 의해(부호(38) 참조, 스프로킷의 회전 방향), 권취 가능한 기재(15)가 반송된다(부호(35) 참조, 권취 가능한 기재의 반송 방향).

특히, 권취 가능한 기재(15)는 펀치 구멍(62)에 스프로킷의 볼록부(84)와 감합해서 반송되므로, 권취 가능한 기재(15)의 반송 방향 및 반송 방향과 직교하는 방향 모두 위치 어긋남이 적은 반송을 할 수 있다.

도 10의 (a) 및 도 10의 (b)에 있어서, 스프로킷의 볼록부(84)의 단면 형상은 직사각형인데, 권취 가능한 기재(15)의 펀치 구멍(82)에 따라, 적절히 형상은 선택할 수 있다.

[변형예]

상기의 제1 내지 제5 실시 형태에는, 이하와 같은 변형이 더하여져도 된다.

(반송 기구를 구성하는 부위의 표면에 대해서)

상기의 반송 기구에 있어서는, 반송 기구를 구성하는 부위, 예를 들어 상기 클립, 체인, 또는 벨트 등의 표면이, 제1 전구체 가스 또는 제2 전구체 가스가 화학 흡착할 수 있는 수산기, 카르복실기 등의 관능기를 갖는 재료로 구성되어 있는 경우, 이하와 같은 문제가 발생하는 경우가 있다.

즉, 반송 기구가, 제1 전구체 가스가 도입되는 제1 진공기실과 제2 전구체 가스가 도입되는 제2 진공기실을 통과하면, 반송 기구를 구성하는 부위의 표면에 원자층 퇴적막이 형성된다.

이 경우, 상기 부위의 표면에는, 제1 진공기실과 제2 진공기실을 반복 통과함으로써, 권취 가능한 기재보다 두꺼운 원자층 퇴적막이 형성된다.

이 원자층 퇴적막은, 두꺼운 막이 되면 취성 파괴하여, 이물(파티클)의 원인이 된다.

따라서, 반송 기구를 구성하는 부위의 표면이, 제1 전구체 가스 또는 제2 전구체 가스가 화학 흡착할 수 있는 관능기를 갖는 구성으로 형성되어 있는 경우, 도 1에 도시한 바와 같이, 제1 존(21)과 제2 존(22)을 반복 통과하지 않도록 설계해야 한다.

특히, 도 3과 같이, 제1 존(21)에만, 제2 존(22)에만 또는 제3 존(23)에만 반송 기구(51)를 설치함으로써, 상기의 문제는 해소된다.

한편, 반송 기구를 구성하는 부위의 표면이, 제1 전구체 가스 또는 제2 전구체 가스가 화학 흡착할 수 있는 관능기를 갖지 않는 구성으로 형성되어 있는 경우, 제1 진공기실과 제2 진공기실을 반복 통과해도, 반송 기구를 구성하는 부위의 표면에 원자층 퇴적막은 형성되지 않는다.

예를 들어, 폴리테트라플루오로에틸렌 등의 불소계 중합체, 폴리파라크실렌, 옥타데실트리클로로실란 등의 커플링제의 코팅막이 반송 기구를 구성하는 부위의 표면에 형성되어 있으면, 원자층 퇴적막이 형성되지 않는다.

따라서, 반송 기구를 구성하는 부위의 표면이, 상기 코팅막과 같이 제1 전구체 가스 또는 제2 전구체 가스의 화학 흡착을 방지할 수 있는 재료로 구성된 반송 기구에서는, 제1 진공기실과 제2 진공기실을 반복 통과해도 원자층 퇴적이 발생하지 않는다.

예를 들어, 도 11에 도시하는 권취 성막 장치(6)와 같이, 제1 존(21)과 제2 존(22)을 반복 통과하는 반송 기구(51)를 사용하는 경우에는, 상기와 같은 코팅막에 의해 표면이 형성된 부위로 구성되는 반송 기구를 사용할 필요가 있다.

단, 원자층 퇴적을 행함에 있어서(기재 상에 원자층을 퇴적시키는 공정에 있어서), 전구체로서 플라즈마 활성종 등을 사용함으로써, 반송 기구를 구성하는 부위가 산화하고, 부위의 표면에 관능기가 생성될 경우가 있다. 이 경우, 그 표면에 원자층 퇴적막이 형성되기 때문에, 제1 존(21)과 제2 존(22)을 반복 통과하는 반송 기구를 사용하는 것은 바람직하지 않다.

(반송 기구가 설치되는 위치에 대해서)

본 발명의 제1 실시 형태의 권취 성막 장치(1)에서는, 도 1과 같이, 제1 존(21)과 제3 존(23)을 통과하는 반송 기구(41a), 제2 존(22)과 제3 존(23)을 통과하는 반송 기구(41b)가 설치되어 있지만, 도 3과 같이, 제1 존(21)에만, 제2 존(22)에만 또는 제3 존(23)에만 반송 기구가 설치되어 있어도 된다.

이것은, 도 5에 도시하는 본 발명의 제3 실시 형태의 권취 성막 장치(3)이어도 마찬가지이다.

반대로, 도 3에 도시하는 본 발명의 제2 실시 형태의 권취 성막 장치(2)의 반송 기구(51)는 제1 존(21)과 제3 존(23)을 통과하는 반송 기구, 또는, 제2 존(22)과 제3 존(23)을 통과하는 반송 기구로서 설치되어 있어도 된다.

(가이드 레일에 대해서)

도 12의 (a) 및 도 12의 (b)는, 제2 실시 형태의 반송 기구(벨트식 협지 반송 기구)를 사용한 경우의, 제1 존과 제3 존과의 사이에 배치된 구획의 격벽에 설치한 개구부, 또는, 제3 존과 제2 존과의 사이에 배치된 구획의 격벽에 설치한 개구부를, 권취 가능한 기재가 통과할 때 사용하는 가이드 레일을 나타내고 있다.

또한, 도 12의 (b)는, 가이드 레일의 단면도이다.

가이드 레일(91)은 존의 사이에 배치된 구획의 격벽(18)의 개구부(17)를 통과하는 권취 가능한 기재(15)의 위치의 정밀도를 높이기 위하여 사용되는 보조 부재이다.

가이드 레일(91)을 사용함으로써, 권취 가능한 기재(15)가 고정밀도로 개구부(17)에 반송되기 때문에, 개구부의 폭(X)을 보다 작게 설계할 수 있다.

그로 인해, 제1 존 또는 제3 존에 있어서의 전구체와 제3 존의 퍼지 가스에 의해 생성되는 콘터미네이션을 낮게 억제할 수 있다.

예를 들어, 가이드 레일(91)이 있을 경우, 개구부의 폭(X)을 1mm 정도로 설정하는 것이 가능하게 된다.

한편, 가이드 레일(91)이 설치되어 있지 않은 경우에는, 반송 중의 권취 가능한 기재(15)의 위치의 안정성을 감안하여, 개구부의 폭(X)을 5mm 정도로 설정할 필요가 있다.

가이드 레일(91)은 개구부(17)에 가까운 위치에, 도 12의 (b)에서 나타낸 바와 같이, 권취 가능한 기재(15)의 양단부를 끼워넣도록 설치하는 것이 바람직하다.

가이드 레일(91)이 설치되는 위치는, 권취 가능한 기재(15)의 두께, 권취 가능한 기재(15)의 반송 속도 등에 의해 적절히 결정된다.

또한, 도 12의 (a) 및 도 12의 (b)에서는, 예로서, 제2 실시 형태의 반송 기구인 벨트식 협지 반송 기구(51)를 도시하였지만, 제1 실시 형태의 반송 기구인 클립식 협지 반송 기구 또는 제3 실시 형태의 반송 기구인 스프로킷식 지지 반송 기구가 사용된 장치에 적용되어도 된다.

(보호층 형성부에 대해서)

본 발명의 권취 성막 장치에서는, 권취 가능한 기재의 표면과 이면의 양면에 원자층 퇴적막이 형성된다.

양면에 원자층 퇴적막이 형성된 권취 가능한 기재는, 장치 내에서 최종적으로 롤 형상으로 권취된다.

이때, 권취 가능한 기재의 표면에 형성된 원자층 퇴적막은, 권취 가능한 기재의 이면 측에 형성된 원자층 퇴적막에 접하게 된다.

따라서, 권취 가능한 기재의 표면 및 이면에 퇴적된 원자층 퇴적층 막이 서로 접할 때도, 원자층 퇴적층 막에 기계적 손상이 발생할 우려가 있다.

이 경우, 양면에 원자층 퇴적막이 형성된 권취 가능한 기재를 권취하기 전에, 보호층을 기재에 코트(형성)하는 것이 바람직하다.

보호층을 코트하는 방법으로서는, 예를 들어, 화학 기상 증착(CVD)법 등을 이용할 수 있다.

구체적으로는, 도 13에 나타낸 권취 성막 장치(7)는 제3 존(23)과 권취실(14)과의 사이에, 보호층을 형성하는 보호층 형성부인 보호층 코트실(19)을 구비한다. 보호층 코트실(19)에 있어서, 예를 들어 테트라에톡시실란(TEOS)을 원료 가스로 해서, TEOS를 He 가스에 의한 버블링법으로 공급하고, 120℃로 가열된 챔버 내에서 플라즈마 어시스트에 의한 분해 반응을 발생시키고, O₂ 가스와 반응시켜, 원자층 퇴적층 막의 표면에 SiO₂막을 2㎛의 두께로 형성한다.

또한, 보호층은, 권취 가능한 기재의 양면에 형성된 원자층 퇴적막 중 적어도 한쪽의 원자층 퇴적막, 바람직하게는 양면에 형성된다.

[제6 실시 형태]

본 발명의 권취 성막 장치는, 원자층 퇴적법을 사용하여, 권취 가능한 기재의 표면에 전구체를 흡착시켜서 원자층 퇴적막을 형성하는 장치이다. 이 성막 장치는, 복수의 전구체 가스가 도입되는 복수의 진공기실, 즉, 제1 전구체 가스가 도입되는 제1 진공기실과, 제2 전구체 가스가 도입되는 제2 진공기실과, 잉여의 제1 전구체 및 제2 전구체를 배출하는 퍼지 가스가 도입되는 제3 진공기실과, 기재를 복수의 진공기실 간을 교대로 복수회 반송하기 위하여 사용되는 반송 기구를 구비한다.

이 반송 기구는, 구체적으로, 권취 가능한 기재의 폭 방향의 양단부를 보유 지지하는 보유 지지부를 갖는다. 보유 지지부는, 복수의 롤러에 의해 구성되고, 기재 양단부를 보유 지지, 또한, 슬립을 방지하기 위하여 사용되는 석션식의 가이드 롤러를 사용하고 있다.

이 반송 기구를 사용함으로써, 권취 가능한 기재는, 성막 과정에서 피막되는 권취 가능한 기재의 표면이 장치 내에 배치된 기계 부품에 접촉하지 않고, 상기의 각 진공기실을 순차 통과할 수 있다. 이에 의해, 기재에 기계적 손상이 발생하는 것이 방지되고, 또한, 기재 반송 중의 슬립에 의한 파티클의 발생 및 불안정 반송이 방지되어, 양질인 원자층 퇴적막이 기재 상에 형성된다.

권취 가능한 기재의 폭 방향의 양단부를 보유 지지하는 보유 지지부로서는, 기재가 롤러에 흡착하기 위하여 설치된 복수의 구멍이 형성된 석션식 기구를 구비한 가이드 롤러 또는 복수의 롤러를 사용하여 단부의 표면과 이면을 협지하는 부재나 장치 등을 들 수 있다.

즉, 반송 기구는 복수의 롤러에 의해 구성되고, 보유 지지부는, 복수의 상기 롤러의 표면에 각각 설치된 구멍을 통하여 기재를 흡인함으로써 기재를 보유 지지한다.

또한, 보유 지지부는, 기재의 표면 및 이면에 설치된 복수의 롤러로 기재를 협지하고, 표면 및 이면에 설치된 롤러 중 적어도 하나가 구동 기구를 갖도록 해도 된다.

본 발명의 제6 실시 형태의 권취 성막 장치를 도 16에 도시하였다.

본 발명의 제6 실시 형태의 권취 성막 장치(100)는 제1 전구체 가스가 도입되는 제1 진공기실인 제1 존(201)과, 제2 전구체 가스가 도입되는 제2 진공기실인 제2 존(202)과, 퍼지 가스가 도입되는 제3 진공기실인 제3 존(203)을 구비한다.

성막 장치(100)는 권출실(103)에 설치된 권출 롤(101)과, 권취실(104)에 설치된 권취 롤(102)과, 권출 롤(101)로부터 권취 롤(102)까지 사이의 권취 가능한 기재(105)를 흡착하면서 반송하기 위하여 설치된 복수의 구멍을 갖는 석션 기구를 구비한 석션식 반송 기구(401, 401a, 401b, 401c)를 구비한다.

본 발명의 제6 실시 형태에 있어서의 석션식 반송 기구(401)는 권취 가능한 기재(105)의 폭 방향의 양단부를 흡착하면서 반송하기 위하여 설치된 복수 형성된 석션 기구(보유 지지부)를 구비한 가이드 롤러를 사용하여, 권취 가능한 기재(105)를 반송한다.

권취 가능한 기재(105)의 표면에 연속적으로 원자층을 퇴적시키기 위해서, 석션식 반송 기구(401)에 의해, 권취 가능한 기재(105)를 제3 존(203), 제1 존(201), 제3 존(203), 제2 존(202), 제3 존(203)의 순서대로 통과시킴으로써, 1개의 원자층이 기재 상에 퇴적된다.

본 발명의 권취 성막 장치에서는, 원하는 막 두께를 얻기 위하여 필요한 사이클수로 원자층을 기재(105)의 표면에 퇴적할 수 있도록, 반송 기구가 기재를 상술한 존을 통과시키는 횟수가 소정 횟수가 되게, 성막 장치가 설계되어 있다.

본 발명에서 사용되는 권취 가능한 기재(105)는 플라스틱 필름, 플라스틱 시트, 금속박, 금속 시트, 종이, 부직포 등의 가요성 재료로부터 선택된다.

권취 가능한 기재(105)의 두께는, 특별히 한정되지 않지만, 10㎛ 이상 1000㎛ 이하의 두께를 갖는 기재를 사용할 수 있다.

권취 가능한 기재(105)는 권출 롤(101)에 의해 권출되어, 제3 존(203)에 반송된다.

권출 롤(101)이 설치되어 있는 권출실(103)과 제3 존(203)과의 사이에는, 구획판이 설치되어 있고, 구획판에는, 권취 가능한 기재(105)가 통과하는 데 필요한 개구부(106)가 설치되어 있다.

권취 가능한 기재(105)는 이 개구부(106)를 개재하여, 권출실(103)로부터 제3 존(203)에 반송된다.

제3 존(203)에는, 퍼지 가스로서 불활성 가스가 도입되어 있다(303). 불활성 가스로서는, 질소, 헬륨, 아르곤 등으로부터 적절히 선택된 가스가 사용된다.

제3 존(203)에 있어서, 권취 가능한 기재(105)의 양단부만을 보유 지지하기 때문에, 석션 기구를 구비한 석션식 반송 기구(401c)에 의해 기재(105)가 가이드되어, 제3 존(203)에서도 안정되게 기재(105)가 반송되는 상태가 유지된다.

도 17은, 제6 실시 형태의 석션식 반송 기구의 개념도이다.

본 발명의 제6 실시 형태에 있어서의 석션식 반송 기구(401)는 권취 가능한 기재(105)의 폭 방향의 양단부를 흡착하면서 반송하기 위하여 설치된 복수의 구멍이 형성된 석션 기구를 구비한다.

권취 가능한 기재(105)는 석션식 반송 기구(401)의 석션식 롤러(402)에 의해 기재(105)가 롤러 표면에 흡착됨으로써 보유 지지된다.

각 석션식 롤러(402)에는, 진공 펌프가 접속되어 있다. 진공 펌프가 구동함으로써, 복수의 구멍을 통하여 흡인이 행해지고(부호(305) 참조, 석션식 롤러 배기), 권취 가능한 기재(105)는 롤러 표면에 흡착된다.

롤러(402)에 의해 보유 지지된 권취 가능한 기재(105)는 적당한 텐션으로 폭 방향으로 쫙 펴진다. 반송 중, 기재(105)는 느슨해지지 않고, 실질적으로 평면 형상으로 유지된다.

석션식 롤러(402)의 재질은, 권취 가능한 기재(105)의 양단부를 보유 지지할 수 있고, 적당한 마찰력을 권취 가능한 기재(105)와 유지하면서 반송할 수 있는 재질이면, 특별히 한정되지 않는다.

또한, 석션식 롤러(402)는 흡인부(402a)와 비흡인부(402b)가 동시에 회전하는 기구이어도, 또한 흡인부(402a)만이 단독으로 회전하고, 비흡인부(402b)는 비회전하는 롤러이어도 된다.

도 16의 설명으로 되돌아가면, 석션식 반송 기구(401c)에 의해 보유 지지된 권취 가능한 기재(105)는 제3 존(203)과 제1 존(201)과의 사이에 배치된 구획의 격벽에 설치한 개구부(107a)를 개재하여, 제1 존(201)에 반송된다.

제1 존(201)에는, 제1 전구체가 도입되어 있으므로(부호(301) 참조), 권취 가능한 기재(105)가 제1 존(201)을 통과할 때 제1 전구체가 권취 가능한 기재(105)의 양면에 흡착한다.

이 사이, 권취 가능한 기재(105)의 양단부만이 석션식 반송 기구(401a)에 의해 보유 지지되기 때문에, 제1 전구체가 흡착한 권취 가능한 기재(105)의 양면은, 장치 내에 배치된 기계 부품에 접촉하는 일은 없다.

또한, 사용되는 제1 전구체의 재료로서는, 예를 들어 비특허문헌 1에 기재되어 있는 재료를 사용할 수 있다.

제1 존(201)에 있어서의 권취 가능한 기재(105)의 반송 속도는, 제1 존(201)을 기재(105)가 통과하는 시간이 포화 흡착 시간보다 길어지도록, 포화 흡착 시간과 통과 거리로부터 산출된다.

제1 존(201)에서 제1 전구체가 포화 흡착한 권취 가능한 기재(105)는 제1 존(201)과 제3 존(203)과의 사이에 배치된 구획의 격벽에 설치한 다른 개구부(107b)를 개재하여, 다시, 제3 존(203)에 반송된다.

또한, 제1 존(201) 내의 가스는, 제1 존 내에 배치되고, 또한, 진공 펌프에 접속된 석션식 롤러의 석션 기구에 의해 배기되고(부호(305a) 참조, 석션식 롤러 배기), 또한, 제1 존에 접속된 배기 기구(부호(304a))에 의해 배기된다. 이 배기 기구의 양자를 사용함으로써, 제1 존(201) 내의 압력이 유지된다. 또한, 제3 존(203) 내의 압력은, 제1 존(201) 내의 압력보다 높게 유지된다.

따라서, 제1 존(201)에 도입되는 제1 전구체는, 제3 존(203)에 확산하기 어려운 조건 하에 유지된다.

이때의 제1 존(201)과 제3 존(203)과의 사이의 압력차는, 0.01Pa 이상 1Pa 이하 정도인 것이 바람직하다.

이어서, 권취 가능한 기재(105)는 제3 존(203)과 제2 존(202)과의 사이에 배치된 구획의 격벽에 설치한 개구부(107c)를 개재하여, 제2 존(202)에 반송된다.

기재(105)가 제3 존(203)을 통과하는 사이에, 권취 가능한 기재(105)에 흡착한 잉여의 제1 전구체는 기화하여, 퍼지된다.

이때, 권취 가능한 기재(105)의 반송 상태를 안정시키기 위해서, 제3 존(203) 내에, 양단부의 가이드 롤러로서, 석션식 반송 기구(401)를 설치하는 것도 가능하다.

도 16에는, 제3 존(203) 내에 석션식 반송 기구(401)를 설치한 구성이 도시되어 있다.

제3 존(203)에 있어서의 권취 가능한 기재(105)의 반송 속도는, 충분한 퍼지시간이 얻어지도록, 통과 거리로부터 산출된다.

제2 존(202)에는, 제2 전구체가 도입되어 있고(부호(302) 참조), 권취 가능한 기재(105)가 제2 존(202)을 통과하는 사이에, 권취 가능한 기재(105)의 양면에 흡착한 제1 전구체 흡착물은, 제2 전구체와 반응하여, 원하는 재료가 생성된다.

이 사이, 권취 가능한 기재(105)의 양단부만이 석션식 반송 기구(401b)에 의해 보유 지지되기 때문에, 제1 전구체 흡착물과 제2 전구체가 반응할 때, 권취 가능한 기재(105)의 양면은, 장치 내에 배치된 기계 부품에 접촉하는 일은 없다.

또한, 사용되는 제2 전구체의 재료로서는, 예를 들어 비특허문헌 1에 기재되어 있는 재료를 사용할 수 있다.

제2 존(202)에 있어서의 권취 가능한 기재(105)의 반송 속도는, 제2 존(202)을 기재(105)가 통과하는 시간이 반응 시간보다 길어지도록, 반응 시간과 통과 거리로부터 산출된다.

제2 존(202)에서 제1 전구체 흡착물과 제2 전구체가 반응한 후, 권취 가능한 기재(105)는 제2 존(202)과 제3 존(203)과의 사이에 배치된 구획의 격벽에 설치한 다른 개구부(107d)를 개재하여, 다시, 제3 존(203)에 반송된다.

또한, 제2 존(202) 내의 가스는, 제2 존 내에 배치되고, 또한, 진공 펌프에 접속된 석션식 롤러의 석션 기구에 의해 배기되고(부호(305b) 참조, 석션식 롤러 배기), 또한, 제2 존에 접속된 배기 기구(부호(304b))에 의해 배기된다. 이 배기 기구의 양자를 사용함으로써 제3 존(203) 내의 압력은, 제2 존(202) 내의 압력보다 높게 유지된다.

따라서, 제2 존(202)에 도입되는 제2 전구체는, 제3 존(203)에 확산하기 어려운 조건 하에 유지된다.

이때의 제2 존(202)과 제3 존(203)과의 사이의 압력차는, 0.01Pa 이상 1Pa 이하 정도인 것이 바람직하다.

이 1사이클을 복수회 반복함으로써, 권취 가능한 기재(105)의 표면에 원하는 막 두께의 원자층 퇴적막을 형성할 수 있다.

또한, 상기 1사이클을 복수회 반복할 때, 권취 가능한 기재(105)의 반송 속도는, 전술한 제1 존(201), 제2 존(202), 및 제3 존(203)에 기재(105)를 노출시키기 위하여 필요한 시간과, 기재(105)가 존(201, 202, 203)을 통과하는 통과 거리로부터 산출한 반송 속도 안에서 가장 낮은 속도로 설정된다.

상기 1사이클을 복수회 반복, 권취 가능한 기재(105)의 표면에 원하는 막 두께의 원자층 퇴적막이 형성된 후, 권취 가능한 기재(105)는 권취 롤(102)에 의해 권취된다.

제3 존(203) 및 권취 롤(102)이 설치되어 있는 권취실(104)과의 사이에는, 구획판이 설치되어 있고, 구획판에는, 권취 가능한 기재(105)가 통과하는 데 필요한 개구부(106)가 설치되어 있다.

권취 가능한 기재(105)는 이 개구부(106)를 개재하여, 성막 후, 제3 존(203)으로부터 권취실(104)에 반송된다.

[변형예]

상기의 제6 실시 형태에는, 이하와 같은 변형이 더하여져도 된다.

(닙 롤러에 대해서)

도 18은, 제6 실시 형태의 권취 성막 장치의 변형예의 구성을 도시하는 도면이다.

권취 성막 장치(200)는 도 18에 도시한 바와 같은 닙 롤러식 협지 반송 기구(501)를 구비하고 있다. 닙 롤러식 협지 반송 기구(501)는 권취 가능한 기재(105)에 텐션을 부여함으로써 즉, 반송 방향을 따라서 기재(105)를 인장함으로써 기재(105)의 이완을 교정하거나, 또는 사행을 수정하거나 한다. 도 18에 도시한 바와 같은 닙 롤러식 협지 반송 기구(501)를 사용함으로써 보다 큰 효과를 얻을 수 있다.

닙 롤러식 협지 반송 기구(501)에 있어서는, 권취 가능한 기재(105)의 폭 방향의 양단부의 표면 및 이면이, 상이한 두 롤러로 협지되고, 한쪽 또는 양쪽 롤러를 구동함으로써 권취 가능한 기재(105)를 보유 지지하여, 기재(105)가 반송된다.

도 19의 (a) 내지 도 19의 (c)는, 변형예에 있어서의 닙 롤러식 협지 반송 기구의 개념도이며, 도 19의 (a)는 닙 롤러식 협지 반송 기구의 사시도, 도 19의 (b)는 닙 롤러식 협지 반송 기구의 단면도, 도 19의 (c)는 닙 롤러식 협지 반송 기구의 평면도이다.

닙 롤러식 협지 반송 기구(501)는 상술한 석션식 롤러(402)에 닙을 목적으로 한 닙 롤러(502)가 설치된 구조를 갖는다. 이 닙 롤러식 협지 반송 기구(501)를 사용하여, 권취 가능한 기재(105)의 폭 방향의 양단부의 표면과 이면을 협지하고, 동시에, 기재(105)에 동력을 전달한다.

즉, 닙 롤러식 협지 반송 기구(501)는 기재의 표면 및 이면에 설치된 복수의 롤러로 기재를 협지하고, 표면 및 이면에 설치된 롤러 중 적어도 하나(제6 실시 형태에서는 석션식 롤러(402))가 구동 기구를 갖도록 구성되어 있다.

또한, 도 19의 (c)에 도시한 바와 같이, 닙 롤러식 협지 반송 기구(501)는 권취 가능한 기재(105)의 폭 방향의 양단부의 표면과 이면을 협지하는 두 롤러(402, 502)를 구비한다. 또한, 닙 롤러(502)(제1 롤러)는 회전축을 가변할 수 있는 기구를 갖는다.

즉, 표면 및 이면에 설치된 롤러 중 어느 한쪽(닙 롤러(502))이 회전축을 변경하는 기구를 구비한다.

구체적으로는, 석션식 롤러(402)(제2 롤러)의 회전축 방향에 대하여 닙 롤러(502)(제1 롤러)의 회전축 방향이 경사지도록, 닙 롤러식 협지 반송 기구(501)는 닙 롤러(502)의 회전축을 가변할 수 있다.

닙 롤러식 협지 반송 기구(501)는 권취 가능한 기재(105)의 진행 방향에 있어서 기재(105)의 폭이 넓어지도록 닙 롤러(502)의 회전축을 가변시킨다. 환언하면, 석션식 롤러(402)의 회전축 방향에 대하여 닙 롤러(502)의 회전축 방향이 경사지도록 닙 롤러(502)의 회전축을 가변시킨다. 또는, 서로 대향하도록 배치된 닙 롤러(502) 중 한쪽 롤러의 회전축 방향을 다른 쪽 롤러의 회전축 방향에 대하여 경사지게 한다. 이에 의해, 권취 가능한 기재(105)의 이완을 조정하는 것이 가능하다.

이러한 회전축의 가변 기구를 닙 롤러식 협지 반송 기구(501)에 설치하는 경우에는, 도 19의 (c)와 같이, 회전축이 가변인 닙 롤러(502)의 직경을 다른 쪽 석션식 롤러(402)의 직경보다 작게 하는 것이 바람직하다.

또한, 석션식 롤러(402)는 닙 롤러(502)와 마찬가지로, 회전축을 가변할 수 있는 기구를 가져도 된다.

권취 가능한 기재의 이완의 교정 또는 사행의 수정은, 닙 롤러(502)가 석션식 롤러(402)를 가압하는 압력, 닙 롤러(502)의 방향 및 석션식 롤러(402)의 석션력을 조정함으로써 제어된다. 이에 의해, 안정된 주행(기재의 반송)을 실현할 수 있다.

(가이드 레일에 대해서)

도 20의 (a) 및 도 20의 (b)는, 권취 성막 장치의 다른 변형예에 있어서의 가이드 레일의 구성을 도시하는 도면이며, 도 20의 (a)는, 가이드 레일을 사용한 경우의 개구부에 가까운 위치를 도시하는 사시도이며, 도 20의 (b)는 가이드 레일의 단면도이다.

도 20의 (a)에 도시한 바와 같이, 권취 성막 장치(511)는 제1 존(201)과 제3 존(203)과의 사이에 배치된 구획의 격벽에 설치한 개구부(107), 또는, 제3 존(203)과 제2 존(202)과의 사이에 배치된 구획의 격벽에 설치한 개구부(107)에 가까운 위치에, 권취 가능한 기재(105)가 통과할 때 사용하는 가이드 레일(601)을 구비해도 된다.

가이드 레일(601)은 존의 사이에 배치된 구획의 격벽(108)의 개구부(107)를 통과하는 권취 가능한 기재(105)의 위치 정밀도를 높이기 위하여 사용되는 보조 부재이다.

가이드 레일(601)을 사용함으로써, 권취 가능한 기재(105)를 고정밀도로 개구부(107)에 반송할 수 있기 때문에, 개구부(107)의 폭(X)을 보다 작게 설계할 수 있다. 또한, 제3 존(203) 내에 배치되는 석션식 반송 기구(401)를 생략할 수 있고, 제1 존(201) 또는 제3 존(203)에 있어서의 전구체와 제3 존(203)의 퍼지 가스에 의해 생성되는 콘터미네이션을 낮게 억제할 수 있다.

예를 들어, 가이드 레일(601)이 있을 경우, 개구부의 폭(X)을 1mm 정도로 설정하는 것이 가능하게 된다.

한편, 가이드 레일(601)이 설치되어 있지 않은 경우에는, 반송 중의 권취 가능한 기재(105)의 위치의 안정성을 감안하여, 개구부의 폭(X)을 5mm 정도로 설정할 필요가 있다.

가이드 레일(601)은 개구부(107)에 가까운 위치에, 도 20의 (b)에 도시한 바와 같이, 권취 가능한 기재(105)의 양단부를 끼워넣도록 설치하는 것이 바람직하다.

가이드 레일(601)이 설치되는 위치는, 권취 가능한 기재(105)의 두께, 권취 가능한 기재(105)의 반송 속도 등에 의해 적절히 결정된다. 권취 가능한 기재(105)가 현저하게 불안정하게 주행할 경우, 기재(105)와 가이드 레일(601)과의 접촉에 의해 파티클이 발생하는 것이 걱정되기 때문에, 제3 존(203) 내의 석션식 반송 기구(401)를 병용하는 것이 바람직하다.

실시예

<제1 실시예>

이어서, 도 1에 도시한 권취 성막 장치의 제1 실시예에 대하여 설명한다.

도 1의 권취 성막 장치(1)를 사용하여, 권취 가능한 기재(15)로서, 두께가 100㎛인 폴리에스테르 필름을 사용하였다.

권출 롤(11)의 위치에 설치된 폴리에스테르 필름은, 제3 존(23)에 반송되고, 제3 존(23)의 클립식 협지 반송 기구(41a)에 의해, 클립 협지 개시 위치(45a)에서, 기재(15)의 양단부가 클립으로 협지되어, 기재(15)가 제1 존(21)에 반송되었다.

제1 존(21)에는, 캐리어 가스로서 사용된 질소 가스와, 제1 전구체로서 사용된 트리메틸알루미늄을 도입하였다.

드라이 펌프에 의해 배기(감압)된 제1 존(21)의 압력이, 대략 50Pa가 되게, 가스의 유량을 조정하였다.

클립식 협지 반송 기구(41a)에 의해 제1 존(21) 내를 이동하면서, 폴리에스테르 필름의 양면에 트리메틸알루미늄이 포화 흡착되었다.

양면에 트리메틸알루미늄이 포화 흡착된 폴리에스테르 필름은, 다시 제3 존(23)에 반송되었다.

제3 존(23)에는 불활성 가스로서 질소 가스를 도입하였다.

제3 존(23)의 압력이 대략 50.5Pa가 되게, 가스의 유량을 조정하였다.

제3 존(23) 내를 이동하는 사이에, 잉여의 트리메틸알루미늄은 퍼지되었다.

충분한 퍼지 후, 제3 존(23)의 클립식 협지 반송 기구(41b)에 의해, 클립 협지 개시 위치(45b)에서, 폴리에스테르 필름의 양단부가 클립으로 협지되어, 제2 존(22)에 반송되었다.

제2 존(22)에는, 캐리어 가스로서 사용된 질소 가스와, 제2 전구체로서 사용된 이온 교환수를 도입하였다.

드라이 펌프에 의해 배기(감압)된 제2 존(22)의 압력이, 대략 50Pa가 되게 가스의 유량을 조정하였다.

클립식 협지 반송 기구(41b)에 의해 제2 존(22) 내를 이동하면서, 폴리에스테르 필름의 양면의 트리메틸알루미늄이 이온 교환수와 반응하여, 1개의 원자층이 기재 상에 퇴적되었다.

또한, 폴리에스테르 필름의 반송 속도는, 제3 존(23)에 있어서의 필요한 퍼지 시간에 의해 결정되었다.

또한, 제1 존(21), 제2 존(22), 및 제3 존(23)의 온도는, 모두 90℃에서 유지되었다.

또한, 도 1에 도시하는 권취 성막 장치(1)로서, 1회의 반송으로 3사이클의 원자층 퇴적이 행해지는 장치가 도시되어 있지만, 실제로는, 100사이클이 가능한 장치가 준비되어, 100사이클의 원자층 퇴적이 행해졌다.

이 결과, 폴리에스테르 필름에 형성된 산화알루미늄막의 두께는 10nm이었다.

또한, 전자 현미경을 사용하여 표면의 손상을 관찰한 결과, 산화알루미늄막의 표면의 손상은 인정되지 않았다.

<비교예>

도 14의 권취 성막 장치를 사용하여 산화알루미늄의 퇴적을 행하였다.

권취 성막 장치(8)의 기본적인 구성은, 도 1의 권취 성막 장치(1)와 같지만, 비교예의 반송 기구는 권취 성막 장치(1)의 반송 기구(41a, 41b)와는 상이하고, 가이드 롤러에 의한 반송 기구(1001)를 구비한다.

권취 가능한 기재(15)는 도 15의 (a) 및 도 15의 (b)와 같이, 가이드 롤러식 지지 반송 기구(1001)의 가이드 롤러(1002)를 사용하여 반송된다.

따라서, 가이드 롤러식 지지 반송 기구(1001)는 권취 가능한 기재(15)가 원자층 퇴적의 1사이클에 대하여 두 가이드 롤러에 접촉하는 반송 기구를 구비한다.

상기 반송 방법 면에서, 비교예는 제1 실시예와는 상이하지만, 비교예에 있어서는, 제1 실시예에 기재한 조건에서 산화알루미늄의 원자층 퇴적을 행하였다.

또한, 도 14에서는, 1회의 반송으로 3사이클의 원자층 퇴적이 행해지는 장치가 도시되어 있지만, 실제로는, 100사이클이 가능한 장치가 준비되어, 100사이클의 원자층 퇴적이 행해졌다.

또한, 전자 현미경을 사용하여 표면의 손상을 관찰한 결과, 손상이 인정되었다.

<제2 실시예>

이어서, 도 16에 나타낸 권취 성막 장치의 제2 실시예에 대하여 설명한다.

도 16의 권취 성막 장치(100)를 사용하고, 권취 가능한 기재(105)로서, 두께가 100㎛인 폴리에스테르 필름을 사용하였다.

권출 롤(101)의 위치에 설치된 폴리에스테르 필름은, 제3 존(203)에 반송되고, 제3 존(203)의 석션식 반송 기구(401c)에 의해, 제1 존(201)에 반송되었다.

제1 존(201)에는, 캐리어 가스로서 사용된 질소 가스와, 제1 전구체로서 사용된 트리메틸알루미늄을 도입하였다.

제1 존(201)의 압력이, 대략 50Pa가 되게, 석션식 롤러에 의해 배기되는 배기량(305a)과, 제1 존으로부터 배기되는 배기량(304a)과, 제1 존에 공급되는 가스의 유량(301)을 조정하였다.

폴리에스테르 필름은, 석션식 반송 기구(401a)에 의해 제1 존(201) 내를 이동하면서, 그 양면에 트리메틸알루미늄이 포화 흡착되었다.

양면에 트리메틸알루미늄이 포화 흡착한 폴리에스테르 필름은, 다시 제3 존(203)에 반송되었다.

제3 존(203)에는 불활성 가스로서 질소 가스를 도입하였다.

제3 존(203)의 압력이 대략 50.5Pa가 되게, 석션식 롤러에 의한 배기량(305c)과 가스의 유량(303)을 조정하였다.

폴리에스테르 필름이 제3 존(203) 내를 이동하는 사이에, 잉여의 트리메틸알루미늄은 퍼지되었다.

충분한 퍼지 후, 폴리에스테르 필름은, 제2 존(202)에 반송되었다.

제2 존(202)에는, 캐리어 가스로서 사용된 질소 가스와, 제2 전구체로서 사용된 이온 교환수를 도입하였다.

제2 존(202)의 압력이, 대략 50Pa가 되게, 석션식 롤러에 의해 배기되는 배기량(305b)과, 제2 존으로부터 배기되는 배기량(304b)과, 제2 존에 공급되는 가스의 유량(302)을 조정하였다.

석션식 반송 기구(401b)에 의해 제2 존(202) 내를 이동하면서, 폴리에스테르 필름의 양면의 트리메틸알루미늄이 이온 교환수와 반응하고, 1개의 원자층이 기재 상에 퇴적되었다.

또한, 폴리에스테르 필름의 반송 속도는, 제3 존(203)에 있어서의 필요한 퍼지 시간에 의해 결정되었다.

또한, 제1 존(201), 제2 존(202), 및 제3 존(203)의 온도는, 모두 90℃로 유지되었다.

또한, 도 16에 도시된 권취 성막 장치(100)로서는, 1회의 반송으로 3사이클의 원자층 퇴적이 행해지는 장치가 도시되어 있지만, 실제로는, 100사이클이 가능한 장치가 준비되어, 100사이클의 원자층 퇴적이 행해졌다.

또한, 전자 현미경을 사용하고, 단부를 포함하는 표면의 손상을 관찰한 결과, 산화알루미늄막의 표면의 손상은 인정되지 않았다.

<비교예>

이때, 비교예의 성막 장치에 있어서는, 석션식 롤러에 의한 배기(305c)는 행하지 않는다.

제1 존(201)의 압력이, 대략 50Pa가 되게, 제1 존으로부터 배기되는 배기량(304a) 및 가스의 유량(301)을 조정하였다.

이때, 석션식 롤러에 의한 배기(305a)는 행하지 않는다.

석션식 반송 기구(401a)에 의해 제1 존(201) 내를 이동하면서, 폴리에스테르 필름의 양면에 트리메틸알루미늄의 포화 흡착이 행해졌다.

양면에 트리메틸알루미늄이 포화 흡착된 폴리에스테르 필름은, 다시 제3 존(203)에 반송되었다.

제3 존(203)에는 불활성 가스로서 질소 가스를 도입하였다.

제3 존(203)의 압력이 대략 50.5Pa가 되게, 가스의 유량(303)을 조정하였다.

제3 존(203) 내를 이동하는 사이에, 잉여의 트리메틸알루미늄은 퍼지되었다.

제2 존(202)의 압력이, 대략 50Pa가 되게, 제2 존으로부터 배기되는 배기량(304b) 및 가스의 유량(302)을 조정하였다.

석션식 반송 기구(401b)에 의해 제2 존(202) 내를 이동하면서, 폴리에스테르 필름의 양면의 트리메틸알루미늄이 이온 교환수와 반응하여, 1개의 원자층이 기재 상에 퇴적되었다.

이때, 석션식 롤러로부터의 배기(305c)는 행하지 않는다.

또한, 도 16의 권취 성막 장치(100)로서는, 1회의 반송으로 3사이클의 원자층 퇴적이 행해지는 장치가 도시되어 있지만, 실제로는, 100사이클이 가능한 장치가 준비되어, 100사이클의 원자층 퇴적이 행해졌다.

결과, 형성된 산화알루미늄막의 두께는10nm이었다.

또한, 전자 현미경을 사용하고, 단부를 포함하는 표면의 손상을 관찰한 결과, 권취 가능한 기재(105)의 폭 방향의 중앙에 위치하는 롤러 비접촉부의 산화알루미늄막의 표면의 손상은 인정되지 않았지만, 기재(105)의 롤러 접촉부에서는 미세한 흠집이 확인되었다.

<산업상 이용가능성>

본 발명의 권취 장치는, 권취 가능한 기재에 연속적으로 성막을 행하고, 치밀한 박막을 형성할 수 있는 점에서, 금은실에 사용되는 금속 광택 필름, 식품 포장의 가스 배리어 필름, 필름 콘덴서의 전극, 반사 방지 등의 광학 필름의 제조 방법으로서 이용할 수 있다.

1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 100, 200… 권취 성막 장치
11, 101… 권출 롤
12, 102… 권취 롤
13, 103… 권출실
14, 104… 권취실
15, 105… 권취 가능한 기재
16, 106… 개구부
17, 17a, 17b, 107, 107a, 107b… 개구부
18, 108… 격벽
19… 보호층 코트실
21, 201… 제1 존
22, 202… 제2 존
23, 203… 제3 존
31… 제1 전구체 가스의 흐름
32… 제2 전구체 가스의 흐름
33… 퍼지 가스의 흐름
34a, 34b… 진공 펌프에 의한 배기
35… 권취 가능한 기재의 반송 방향
36… 구동 롤러의 회전 방향
37… 풀리의 회전 방향
38… 스프로킷의 회전 방향
39… 가이드 롤러의 회전 방향
41, 41a, 41b… 반송 기구(클립식 협지 반송 기구)
42… 클립
43… 체인
44… 구동 스프로킷
45, 45a, 45b… 클립 협지 개시 위치
46a, 46b… 클립 협지 종료 위치
51… 반송 기구(벨트식 협지 반송 기구)
52… 벨트
53… 풀리
54… 벨트 협지 개시 위치
61… 반송 기구(롤러식 협지 반송 기구)
62… 롤러
63… 롤러
71… 반송 기구(롤러식 협지 반송 기구)
72… 롤러
73… 롤러
81… 반송 기구(스프로킷식 지지 반송 기구)
82… 펀치 구멍
83… 스프로킷
84… 스프로킷의 볼록부
91… 가이드 레일
301… 제1 전구체 가스의 도입
302… 제2 전구체 가스의 도입
303… 퍼지 가스의 흐름
304a, 304b… 진공 펌프에 의한 배기
305, 305a, 305b, 305c… 석션식 롤러 배기
401, 401a, 401b… 반송 기구(석션식 반송 기구)
402, 402a, 402b… 석션식 롤러
501… 반송 기구(닙 롤러식 협지 반송 기구)
502… 닙 롤러
511… 가이드 레일 기구
601… 가이드 레일
805… 스프로킷 보유 지지 개시 위치
1001… 반송 기구(가이드 롤러식 지지 반송 기구)
1002… 가이드 롤러

Claims

권취 성막 장치로서,
제1 전구체(前驅體) 가스가 도입되는 제1 진공기실과,
제2 전구체 가스가 도입되는 제2 진공기실과,
상기 제1 전구체 및 상기 제2 전구체를 배출하기 위하여 사용되는 퍼지 가스가 도입되는 제3 진공기실과,
권취 가능한 기재를, 상기 제1 진공기실, 상기 제2 진공기실, 및 상기 제3 진공기실에 반송(搬送)하기 위하여 사용되고, 상기 기재의 폭 방향의 양단부를 보유 지지하는 보유 지지부를 갖는 반송 기구
를 구비하고,
상기 양단부를 보유 지지하는 보유 지지부의 일방의 보유 지지부와 타방의 보유 지지부가 비연결 상태로 떨어져 있고,
상기 반송 기구에 의해, 상기 기재를 상기 제1 진공기실 및 상기 제2 진공기실을 교대로 복수회 통과시킴으로써, 상기 기재의 표면에 원자층을 퇴적시켜서 원자층 퇴적막을 형성하는 것을 특징으로 하는 권취 성막 장치.
제1항에 있어서,
상기 보유 지지부가, 상기 기재의 폭 방향의 양단부를 협지(挾持)하는 협지부인 것을 특징으로 하는 권취 성막 장치.
제2항에 있어서,
상기 협지부가, 상기 기재의 폭 방향의 양단부를 복수의 협지구에 의해 협지하는 것을 특징으로 하는 권취 성막 장치.
제2항에 있어서,
상기 협지부가, 상기 기재의 폭 방향의 양단부를 연속한 협지구에 의해 협지하는 것을 특징으로 하는 권취 성막 장치.
제2항에 있어서,
상기 보유 지지부가, 상기 기재의 폭 방향의 양단부를 상기 기재의 한쪽 면에서 지지하는 지지부인 것을 특징으로 하는 권취 성막 장치.
제5항에 있어서,
상기 기재가, 폭 방향의 양단부에 복수의 구멍부를 갖고,
상기 지지부가, 상기 복수의 구멍부와 감합(嵌合)하는 복수의 볼록부를 갖는 지지구에 의해 지지하는 것을 특징으로 하는 권취 성막 장치.
제2항에 있어서,
상기 협지부가, 상기 기재의 폭 방향의 양단부의 표면과 이면을 복수의 롤러로 협지하고,
상기 복수의 롤러 중 적어도 하나가, 구동 기구를 갖는 것을 특징으로 하는 권취 성막 장치.
제7항에 있어서,
상기 복수의 롤러 중, 표면을 협지하는 롤러 또는 이면을 협지하는 롤러가, 회전축을 가변할 수 있는 기구를 갖는 것을 특징으로 하는 권취 성막 장치.
제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 반송 기구를 구성하는 부위가 제1 진공기실과 상기 제2 진공기실을 통과하지 않도록, 상기 반송 기구가 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 권취 성막 장치.
제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 반송 기구를 구성하는 부위의 표면이, 제1 전구체 가스 또는 제2 전구체 가스의 화학 흡착을 방지할 수 있는 재료로 구성되는 것을 특징으로 하는 권취 성막 장치.
제10항에 있어서,
상기 반송 기구를 구성하는 부위가 제1 진공기실과 상기 제2 진공기실을 통과하도록 상기 반송 기구가 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 권취 성막 장치.
제1항에 있어서,
상기 원자층 퇴적막의 표면에 보호층을 형성하는 보호층 형성부를 구비하는 것을 특징으로 하는 권취 성막 장치.
권취 성막 장치로서,
복수의 전구체 가스가 도입되는 복수의 진공기실과,
기재를 상기 복수의 진공기실 사이를 교대로 복수회 반송하기 위하여 사용되고, 상기 기재의 폭 방향의 양단부를 흡인(吸引)에 의해 보유 지지하는 보유 지지부를 갖는 반송 기구
를 구비하고,
상기 양단부를 보유 지지하는 보유 지지부의 일방의 보유 지지부와 타방의 보유 지지부가 비연결 상태로 떨어져 있고,
상기 기재의 표면에 전구체를 흡착시켜서 원자층 퇴적막을 형성하는 것을 특징으로 하는 권취 성막 장치.
제13항에 있어서,
상기 반송 기구는, 복수의 롤러에 의해 구성되고,
복수의 상기 롤러의 표면에는, 구멍이 형성되고,
상기 보유 지지부는, 상기 구멍을 통하여 상기 기재를 흡인함으로써, 상기 기재를 보유 지지하는 것을 특징으로 하는 권취 성막 장치.
제14항에 있어서,
상기 기재는, 표면 및 이면을 갖고,
복수의 상기 롤러는, 상기 표면 및 상기 이면에 배치되고,
복수의 상기 롤러 중 적어도 하나는, 구동 기구를 갖고,
상기 표면 및 상기 이면에 설치된 상기 롤러 중 적어도 하나의 표면에 구멍이 형성되고,
상기 보유 지지부는, 상기 구멍을 통하여 상기 기재를 흡인함으로써, 상기 기재를 보유 지지하는 것을 특징으로 하는 권취 성막 장치.
제15항에 있어서,
상기 보유 지지부는, 상기 표면 및 상기 이면에 설치된 상기 롤러 중 어느 한쪽의 회전축을 변경하는 기구를 구비하는 것을 특징으로 하는 권취 성막 장치.
제13항 내지 제16항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 복수의 진공기실은,
제1 전구체 가스가 도입되는 제1 진공기실과,
제2 전구체 가스가 도입되는 제2 진공기실과,
상기 제1 전구체 및 상기 제2 전구체를 배출하는 퍼지 가스가 도입되는 제3 진공기실에 의해 구성되고,
상기 반송 기구는, 상기 기재를 상기 제1 진공기실, 상기 제2 진공기실, 및 상기 제3 진공기실에 교대로 복수회 반송하는 것을 특징으로 하는 권취 성막 장치.