KR20190112835A - Film-formation device and film-formation method - Google Patents
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Abstract
본 발명은, 충분한 가스 배리어성을 갖고 내굴곡성을 갖는 가스 배리어성 적층 필름을 형성하는 성막 장치를 제공한다.
기재를 내부에 수용하는 진공 챔버와, 이 진공 챔버 내에 박막의 원료인 유기 금속 화합물과, 상기 유기 금속 화합물과 반응하는 반응 가스를 포함하는 성막 가스를 공급하는 가스 공급 장치와, 상기 진공 챔버 내에 배치되는 한 쌍의 전극과, 이 한 쌍의 전극에 교류 전력을 인가하고, 성막 가스의 플라즈마를 발생시키는 플라즈마 발생용 전원과, 상기 가스 공급 장치 또는 상기 플라즈마 발생용 전원 중 어느 한쪽 또는 양쪽을 제어하고, 상기 유기 금속 화합물과 반응 가스가 반응하여, 유기 금속 화합물을 형성하고 있었던 금속 원소 또는 반금속 원소를 포함하면서도 탄소를 포함하지 않는 화합물을 발생하는 제1 반응 조건과, 상기 유기 금속 화합물과 상기 반응 가스가 반응하여, 유기 금속 화합물을 형성하고 있었던 탄소와 금속 원소 또는 반금속 원소를 포함하는 탄소 함유 화합물을 발생하는 제2 반응 조건을 전환하는 제어부를 갖는다.This invention provides the film-forming apparatus which forms a gas barrier laminated film which has sufficient gas barrier property and has bending resistance.
A gas supply device for supplying a film forming gas containing a vacuum chamber accommodating a substrate therein, an organometallic compound as a raw material of a thin film, and a reaction gas reacting with the organometallic compound, and disposed in the vacuum chamber A pair of electrodes, an alternating current power is applied to the pair of electrodes, and one or both of the gas supply device and the plasma generation power source are controlled, And a first reaction condition in which the organometallic compound and the reaction gas react to generate a compound including a metal element or a semimetal element that has formed the organometallic compound but not containing carbon, and the organometallic compound and the reaction Gas reacts to form carbon and metal elements or semimetal sources that have formed organometallic compounds For generating a carbon-containing compound that includes having a control unit for switching the second reaction conditions.
Description
본 발명은 성막 장치 및 성막 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a film forming apparatus and a film forming method.
본원은 2010년 10월 8일에 일본에 출원된 일본 특허 출원 제2010-228917호에 기초하여 우선권을 주장하고, 그 내용을 여기에 원용한다.This application claims priority based on Japanese Patent Application No. 2010-228917 for which it applied to Japan on October 8, 2010, and uses the content here.
가스 배리어성 필름은, 음식품, 화장품, 세제와 같은 물품의 포장에 적합한 용기로서 바람직하게 사용할 수 있다. 최근, 플라스틱 필름 등의 기재 필름의 한쪽 표면 상에 산화규소, 질화규소, 산질화규소, 산화알루미늄 등의 무기 화합물의 박막을 형성하여 형성되는 가스 배리어성 필름이 제안되어 있다.The gas barrier film can be suitably used as a container suitable for packaging articles such as food and drink, cosmetics and detergents. In recent years, the gas-barrier film formed by forming the thin film of inorganic compounds, such as silicon oxide, silicon nitride, silicon oxynitride, and aluminum oxide, on one surface of base films, such as a plastic film, is proposed.
이와 같이 무기 화합물의 박막을 플라스틱 기재의 표면 상에 성막하는 방법으로서는, 진공 증착법, 스퍼터법, 이온 플레이팅법 등의 물리 기상 성장법(PVD), 감압 화학 기상 성장법, 플라즈마 화학 기상 성장법 등의 화학 기상 성장법(CVD)이 알려져 있다.Thus, as a method of forming a thin film of an inorganic compound on the surface of a plastic substrate, physical vapor deposition (PVD) such as vacuum deposition, sputtering, ion plating, etc., vacuum chemical vapor deposition, plasma chemical vapor deposition, etc. Chemical vapor deposition (CVD) is known.
또한, 이러한 성막 방법을 사용하여 제조한 가스 배리어성 필름으로서, 예를 들면 일본 특허 공개 (평)4-89236호 공보(특허문헌 1)에는, 플라스틱 기재의 표면 상에 증착에 의해 형성된 2층 이상의 규소 산화물막으로 이루어지는 적층 증착막층이 설치된 가스 배리어성 필름이 개시되어 있다.Moreover, as a gas barrier film manufactured using such a film-forming method, for example, Unexamined-Japanese-Patent No. 4-89236 (patent document 1) has two or more layers formed by vapor deposition on the surface of a plastic base material. A gas barrier film provided with a laminated deposition film layer made of a silicon oxide film is disclosed.
그러나, 상기 특허문헌 1에 기재된 바와 같은 가스 배리어성 필름은, 음식품, 화장품, 세제 등과 같이 포장 용기의 가스 배리어성이 비교적 낮아도 만족할 수 있는 물품의 포장용의 가스 배리어성 필름으로서는 사용할 수 있지만, 유기 EL소자나 유기 박막 태양 전지 등의 전자 디바이스의 포장용의 가스 배리어성 필름으로서는 가스 배리어성의 면에서 반드시 충분한 것이 아니었다.However, although the gas barrier film as described in the said
또한, 상기 특허문헌 1에 기재된 바와 같은 가스 배리어성 필름은, 이것을 굴곡시킨 경우에 산소 가스나 수증기에 대한 가스 배리어성이 저하된다는 문제점이 있으며, 플렉시블 액정 디스플레이와 같이 내굴곡성이 요구되는 표시 장치에 사용되는 가스 배리어성 필름으로서는 필름을 굴곡시킨 경우의 가스 배리어성의 면에서 반드시 충분한 것이 아니었다.Moreover, the gas barrier film as described in the said
본 발명은 이러한 사정을 감안하여 이루어진 것이며, 충분한 가스 배리어성을 갖고 있을 뿐만 아니라, 필름을 굴곡시킨 경우에도 가스 배리어성의 저하를 충분히 억제하는 것이 가능한 가스 배리어성 적층 필름을 제조 가능한 성막 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다. 또한, 이러한 물성의 가스 배리어성 적층 필름을 효율적으로 제조할 수 있는 성막 방법을 제공하는 것도 함께 목적으로 한다.This invention is made | formed in view of such a situation, and provides the film-forming apparatus which can manufacture the gas barrier laminated film which can not only have sufficient gas barrier property but also can fully suppress the gas barrier property fall even when the film is bent. For the purpose of In addition, another object of the present invention is to provide a film forming method that can efficiently produce such a gas barrier laminate film.
상기한 과제를 해결하기 위해, 본 발명은, 기재 상에 박막을 형성하는 성막 장치로서, 상기 기재를 내부에 수용하는 진공 챔버와, 상기 진공 챔버 내에 상기 박막의 원료인 유기 금속 화합물과, 상기 유기 금속 화합물과 반응하는 반응 가스를 포함하는 성막 가스를 공급하는 가스 공급 장치와, 상기 진공 챔버 내에 배치된 한 쌍의 전극과, 상기 한 쌍의 전극에 교류 전력을 인가하고, 상기 성막 가스의 플라즈마를 발생시키는 플라즈마 발생용 전원과, 상기 가스 공급 장치 또는 상기 플라즈마 발생용 전원 중 어느 한쪽 또는 양쪽을 제어하며, 상기 유기 금속 화합물과 상기 반응 가스가 반응하여, 상기 유기 금속 화합물을 형성하고 있었던 금속 원소 또는 반금속 원소를 포함하면서도 탄소를 포함하지 않는 화합물을 발생하는 제1 반응 조건과, 상기 유기 금속 화합물과 상기 반응 가스가 반응하여, 상기 유기 금속 화합물을 형성하고 있었던 탄소와 금속 원소 또는 반금속 원소를 포함하는 탄소 함유 화합물을 발생하는 제2 반응 조건을 전환하는 제어부를 갖는 제1 성막 장치(「제1 실시 형태」라 함)를 제공한다.MEANS TO SOLVE THE PROBLEM In order to solve the said subject, this invention is a film-forming apparatus which forms a thin film on a base material, The vacuum chamber which accommodates the said base material inside, The organometallic compound which is a raw material of the said thin film in the said vacuum chamber, and the said organic A gas supply device for supplying a deposition gas containing a reaction gas reacting with a metal compound, a pair of electrodes disposed in the vacuum chamber, and alternating current is applied to the pair of electrodes, and the plasma of the deposition gas is applied. A metal element which controls the plasma generating power source and the gas supply device or the plasma generating power source, wherein the organometallic compound and the reactive gas react to form the organometallic compound, or First reaction conditions for generating a compound including a semimetal element but not containing carbon, and the organic A first film forming apparatus having a control unit for switching a second reaction condition in which a compound of the compound reacts with the reaction gas to generate a carbon-containing compound containing carbon, which has formed the organometallic compound, and a metal element or a semimetal element; The "first embodiment" is provided.
본 명세서 및 특허 청구 범위에 있어서, 「유기 금속 화합물」의 「금속」은 금속 원소 및 반금속 원소를 포함하는 것으로 한다.In the present specification and claims, the "metal" of the "organic metal compound" shall contain a metal element and a semimetal element.
또한, 본 명세서에서 사용되는 몇 개의 용어 및 표현의 정의를 이하에 기재한다.In addition, the definitions of some terms and expressions used herein are described below.
「진공 챔버」란, 내부를 감압 상태, 바람직하게는 진공에 가까운 감압 상태로 하기 위한 용기이다. 통상, 챔버에 부착된 진공 펌프를 작동시킴으로써, 챔버 내에 감압 환경, 바람직하게는 진공에 가까운 감압 환경이 형성된다.A "vacuum chamber" is a container for making the inside into a reduced pressure state, preferably a reduced pressure state close to vacuum. Typically, by operating a vacuum pump attached to the chamber, a reduced pressure environment, preferably a vacuum close to vacuum, is created in the chamber.
「기재」란, 막을 형성할 때에 상기 막의 지지체가 되는 물체이다.A "substrate" is an object which becomes a support body of the said film | membrane when forming a film | membrane.
「성막 가스」란, 막의 원료가 되는 원료 가스를 필수 요소로서 함유하는 가스이며, 필요에 따라 원료 가스와 반응하여 화합물을 형성하는 반응 가스나, 형성된 막에 포함되지는 않지만 플라즈마 발생이나 막질 향상 등에 기여하는 보조 가스를 더 함유하는 경우가 있다."Film-forming gas" is a gas containing as an essential element the raw material gas which is a raw material of a film | membrane, reaction gas which reacts with raw material gas as needed, and forms a compound, although it is not contained in the formed film | membrane, plasma generation, film quality improvement, etc. It may contain the auxiliary gas which contributes further.
「원료 가스」란, 막의 주성분이 되는 재료의 공급원이 되는 가스이다. 예를 들면 SiOx막을 형성하는 경우에는, HMDSO, TEOS, 실란 등의 Si를 함유하는 가스가 원료 가스이다."Raw material gas" is gas which becomes a supply source of the material used as a main component of a film | membrane. For example, when forming a SiO x film, a gas containing Si such as HMDSO, TEOS, silane, or the like is the source gas.
「반응 가스」란, 원료 가스와 반응하여 형성되는 막에 수용되는 가스이며, 예를 들면 SiOx막을 형성하는 경우에는 산소(O2)가 이것에 해당한다."Reactant gas" refers to a gas that is contained in the film formed by the reaction with the raw material gas, for instance if the SiOx film is formed is equivalent to the oxygen (O 2) thereto.
또한, 본 명세서에서 박막에 대하여 사용되는 표현 「탄소를 포함하지 않는」이란, 이 박막에 대하여 XPS 깊이 프로파일 측정을 행함으로써 작성되는 상기 박막의 막 두께 방향에서의 상기 박막의 표면으로부터의 거리와, 박막을 구성하는 원자의 합계량에 대한 탄소 원자의 양의 비율(탄소의 원자비)과의 관계를 나타내는 탄소 분포 곡선에 있어서, 탄소 함유량이 1 at% 이하인 것을 말한다. 여기서, 상기 탄소 분포 곡선에 대하여 「박막을 구성하는 원자의 합계량」은 박막을 구성하는 원자의 합계수를 의미하고, 「탄소 원자의 양」은 탄소 원자의 수를 의미한다. 또한, 단위 「at%」는 「원자%」의 약호이다.In addition, the expression "does not contain carbon" used for a thin film in this specification means distance from the surface of the said thin film in the film thickness direction of the said thin film produced by performing XPS depth profile measurement with respect to this thin film, In the carbon distribution curve which shows the relationship with the ratio (atom ratio of carbon) to the quantity of carbon atoms with respect to the total amount of the atoms which comprise a thin film, it means that carbon content is 1 at% or less. Here, with respect to the said carbon distribution curve, "the total amount of the atoms which comprise a thin film" means the total number of the atoms which comprise a thin film, and "the amount of carbon atoms" means the number of carbon atoms. In addition, unit "at%" is abbreviation of "atomic%."
본 발명에 있어서, 상기 제어부는 상기 제1 반응 조건에 있어서는, 상기 유기 금속 화합물과 상기 반응 가스로부터 상기 탄소를 포함하지 않는 화합물이 발생하는 반응에서의 당량 이상의 상기 반응 가스가 상기 성막 가스에 포함되도록, 상기 제2 반응 조건에 있어서는, 상기 탄소를 포함하지 않는 화합물이 발생하는 반응에서의 당량 미만의 상기 반응 가스가 상기 성막 가스에 포함되도록 상기 가스 공급 장치를 제어하도록 구성되어 있는 것이 바람직하다.In the present invention, in the first reaction condition, the control unit is configured such that the film forming gas contains at least an equivalent of the reaction gas in a reaction in which the compound containing no carbon is generated from the organometallic compound and the reaction gas. In the second reaction condition, the gas supply device is preferably configured to control the gas supply device so that the reaction gas, which is less than the equivalent in the reaction in which the compound containing no carbon is generated, is included in the film forming gas.
본 발명에서는, 상기 제어부는 상기 가스 공급 장치에 대하여, 상기 제1 반응 조건과 상기 제2 반응 조건과의 전환시에 상기 성막 가스에 포함되는 상기 반응 가스의 양을 연속적으로 변화시키도록 구성되어 있는 것이 바람직하다.In this invention, the said control part is comprised so that the said gas supply apparatus may continuously change the quantity of the said reaction gas contained in the said film-forming gas at the time of switching between the said 1st reaction condition and the said 2nd reaction condition. It is preferable.
본 발명에서는, 상기 제어부는 상기 제1 반응 조건에 있어서는, 상기 탄소를 포함하지 않는 화합물을 발생하는 강도의 상기 플라즈마를 발생시키는 교류 전력을 인가하도록, 상기 제2 반응 조건에 있어서는, 상기 탄소 함유 화합물을 발생하는 강도의 상기 플라즈마를 발생시키는 교류 전력을 인가하도록 상기 플라즈마 발생용 전원을 제어하도록 구성되어 있는 것이 바람직하다.In the present invention, in the second reaction condition, the control unit applies the alternating current power for generating the plasma having the intensity of generating the compound not containing carbon under the first reaction condition. The plasma generation power supply is preferably configured to apply an alternating current power for generating the plasma of the intensity for generating the plasma.
본 발명에서는, 상기 제어부는 상기 플라즈마 발생용 전원에 대하여, 상기 제1 반응 조건과 상기 제2 반응 조건과의 전환시에 상기 교류 전력의 전력량을 연속적으로 변화시키도록 구성되어 있는 것이 바람직하다.In this invention, it is preferable that the said control part is comprised so that the electric power of the said alternating current may change continuously with respect to the said plasma generation power supply at the time of switching of the said 1st reaction condition and the said 2nd reaction condition.
또한, 본 발명은, 장척의 기재를 연속적으로 반송하면서 상기 기재 상에 연속적으로 성막하는 성막 장치로서, 상기 기재를 내부에 수용하는 진공 챔버와, 상기 진공 챔버 내에서 상기 기재를 연속적으로 반송하는 반송 수단과, 반송되는 상기 기재의 일부와 중첩되는 공간에 방전 플라즈마를 발생시키는 플라즈마 발생 수단과, 상기 공간에서의 상기 기재의 반송 방향에 따라 복수 개소에 자계를 발생시켜 공간적으로 플라즈마 강도를 상이하게 하는 자계 발생 수단을 갖고, 상기 반송 수단은, 상기 공간 내에서 상기 기재를 평탄하게 유지하면서 반송하도록 구성되어 있는 제2 성막 장치(「제2 실시 형태」라 함)를 제공한다.Moreover, this invention is a film-forming apparatus which continuously forms a film on the said substrate, conveying a long base material continuously, The vacuum chamber which accommodates the said base | substrate, and the conveyance which conveys the said base material continuously in the said vacuum chamber are carried out. Plasma generating means for generating a discharge plasma in a space overlapping with a part of the substrate to be conveyed, and generating a magnetic field in a plurality of places according to the conveying direction of the substrate in the space so as to spatially vary the plasma intensity. It has a magnetic field generating means, and the said conveying means provides the 2nd film-forming apparatus (it is called "2nd Embodiment") comprised so that it may convey, maintaining the said base material flat in the said space.
또한, 본 발명은 기재 상에 박막을 형성하는 성막 방법으로서, 상기 박막의 원료인 유기 금속 화합물과, 상기 유기 금속 화합물과 반응하는 반응 가스로부터, 상기 유기 금속 화합물을 형성하고 있었던 금속 원소 또는 반금속 원소를 포함하면서도 탄소를 포함하지 않는 화합물이 발생하는 반응에서의 당량 이상의 상기 반응 가스를 사용하여 플라즈마 CVD를 행하는 제1 공정과, 상기 탄소를 포함하지 않는 화합물이 발생하는 반응에서의 당량 미만의 상기 반응 가스를 사용하여 유기 금속 화합물을 형성하고 있었던 탄소와 금속 원소 또는 반금속 원소를 포함하는 탄소 함유 화합물을 발생시키는 플라즈마 CVD를 행하는 제2 공정을 갖는 제1 성막 방법을 제공한다.In addition, the present invention provides a film forming method for forming a thin film on a substrate, wherein the metal element or semimetal which has formed the organic metal compound from an organic metal compound that is a raw material of the thin film and a reaction gas reacted with the organic metal compound. The first step of performing plasma CVD using the reaction gas more than the equivalent in the reaction that the compound containing the element, but does not contain carbon, and the less than the equivalent in the reaction where the compound containing no carbon Provided is a first film forming method having a second step of performing plasma CVD to generate a carbon-containing compound containing carbon and a metal element or a semimetal element that has formed an organometallic compound using a reaction gas.
또한, 본 발명은 기재 상에 박막을 형성하는 성막 방법으로서, 상기 박막의 원료인 유기 금속 화합물과, 상기 유기 금속 화합물과 반응하는 반응 가스로부터, 상기 유기 금속 화합물을 형성하고 있었던 금속 원소 또는 반금속 원소를 포함하면서도 탄소를 포함하지 않는 화합물이 발생하는 강도의 방전 플라즈마를 발생시켜 플라즈마 CVD를 행하는 제1 공정과, 상기 유기 금속 화합물을 형성하고 있었던 탄소와 금속 원소 또는 반금속 원소를 포함하는 탄소 함유 화합물을 발생하는 강도의 방전 플라즈마를 발생시켜 플라즈마 CVD를 행하는 제2 공정을 갖는 제2 성막 방법을 제공한다.In addition, the present invention provides a film forming method for forming a thin film on a substrate, wherein the metal element or semimetal which has formed the organic metal compound from an organic metal compound that is a raw material of the thin film and a reaction gas reacted with the organic metal compound. A first step of performing plasma CVD by generating a discharge plasma having an intensity of occurrence of a compound containing an element but not containing carbon, and carbon containing a carbon, a metal element, or a semimetal element forming the organometallic compound; A second film forming method having a second step of generating plasma CVD by generating a discharge plasma having a strength for generating a compound is provided.
또한, 본 발명은, 장척의 기재를 연속적으로 반송하면서 플라즈마 CVD법에 의해 상기 기재 상에 연속적으로 성막하는 성막 방법으로서, 상기 기재의 반송 방향에 따라 방전 플라즈마의 강도를 공간적으로 상이하게 하여, 상기 방전 플라즈마의 강도가 변화되는 공간과 중첩되도록 평탄하게 유지한 상기 기재를 반송하는 공정을 갖는 제3 성막 방법을 제공한다.Moreover, this invention is the film-forming method which continuously forms a film on the said base material by the plasma CVD method, conveying a long base material continuously, The intensity | strength of discharge plasma is made spatially different according to the conveyance direction of the said base material, A third film forming method is provided, which has a step of conveying the substrate kept flat so as to overlap the space where the intensity of the discharge plasma changes.
본 발명에 따르면, 충분한 가스 배리어성을 갖고 있을 뿐만 아니라, 필름을 굴곡시킨 경우에도 가스 배리어성의 저하를 충분히 억제하는 것이 가능한 가스 배리어성 적층 필름을 제조 가능한 성막 장치 및 성막 방법을 제공할 수 있다.According to the present invention, it is possible to provide a film forming apparatus and a film forming method capable of producing a gas barrier laminate film capable of not only having sufficient gas barrier property but also sufficiently suppressing a decrease in gas barrier property even when the film is bent.
[도 1] 본 발명의 1개의 실시 형태의 성막 장치에서 제조되는 적층 필름의 예를 도시하는 모식도이다.
[도 2] 가스 배리어성 적층 필름의 탄소 분포 곡선의 예를 도시하는 도면이다.
[도 3] 본 발명의 제1 실시 형태에 관한 성막 장치를 도시하는 모식도이다.
[도 4] 제어부를 설명하는 모식도이다.
[도 5] 본 발명의 1개의 실시 형태의 성막 장치에서 제조되는 적층 필름의 변형예를 도시하는 모식도이다.
[도 6] 본 발명의 제2 실시 형태에 관한 성막 장치를 도시하는 모식도이다.
[도 7] 상기 제2 실시 형태의 성막 장치에서의 성막의 모습을 도시하는 모식도이다.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS It is a schematic diagram which shows the example of the laminated | multilayer film manufactured by the film-forming apparatus of one Embodiment of this invention.
2 is a diagram illustrating an example of a carbon distribution curve of a gas barrier laminate film.
3 is a schematic diagram illustrating a film forming apparatus according to a first embodiment of the present invention.
It is a schematic diagram explaining a control part.
It is a schematic diagram which shows the modification of the laminated | multilayer film manufactured by the film-forming apparatus of one Embodiment of this invention.
6 is a schematic diagram illustrating a film forming apparatus according to a second embodiment of the present invention.
FIG. 7 is a schematic diagram showing a state of film formation in the film forming apparatus of the second embodiment. FIG.
[제1 실시 형태][First Embodiment]
이하, 도 1 내지 도 5를 참조하면서, 본 발명의 제1 실시 형태에 관한 성막 장치에 대하여 설명한다. 또한, 이하의 모든 도면에 있어서는, 도면을 보기 쉽게 하기 위해 각 구성 요소의 치수나 비율 등은 적절하게 상이하게 하였다.Hereinafter, the film forming apparatus according to the first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 to 5. In addition, in all the following drawings, in order to make drawing clear, a dimension, a ratio, etc. of each component were changed suitably.
이하의 설명에서는, 본 실시 형태의 성막 장치 (1000)을 사용하여 기재 상에 가스 배리어성을 갖는 박막을 형성하고, 가스 배리어성 적층 필름을 제조하는 것으로서, 우선 목적으로 하는 가스 배리어성 적층 필름에 대하여 설명한 후, 가스 배리어성 적층 필름을 제조하기 위해 사용하는 본 실시 형태의 성막 장치에 대하여 설명한다.In the following description, the thin film having gas barrier property is formed on a base material using the film-forming
<가스 배리어성 적층 필름><Gas barrier laminated film>
도 1은, 본 실시 형태의 성막 장치에서 제조하는 가스 배리어성 적층 필름 (1)을 도시하는 모식도이다. 본 실시 형태에 관한 가스 배리어성 적층 필름 (1)은, 기재 (2)의 표면에 가스 배리어성을 갖는 박막 (3)이 형성된 것이며, 전체적으로 가스 배리어성을 갖는 필름으로 되어 있다.FIG. 1: is a schematic diagram which shows the gas barrier laminated
(기재)(materials)
본 실시 형태의 성막 장치에서 제조되는 가스 배리어성 적층 필름 (1)은, 기재 (2)의 일면측에 박막 (3)을 형성함으로써 얻어진다.The gas barrier laminated
본 실시 형태에 사용하는 기재 (2)로서는, 수지 또는 수지를 포함하는 복합 재료를 포함하는 필름을 들 수 있다. 이러한 필름은 투광성을 갖고 있을 수도 있고, 불투명할 수도 있다.As the
이러한 기재 (2)에 사용하는 수지로서는, 예를 들면 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET), 폴리에틸렌나프탈레이트(PEN) 등의 폴리에스테르계 수지; 폴리에틸렌(PE), 폴리프로필렌(PP), 환상 폴리올레핀 등의 폴리올레핀계 수지, 폴리아미드계 수지, 폴리카르보네이트계 수지, 폴리스티렌계 수지, 폴리비닐알코올계 수지, 에틸렌-아세트산비닐 공중합체의 비누화물, 폴리아크릴로니트릴계 수지, 아세탈계 수지, 폴리이미드계 수지, 아라미드계 수지, 또는 이들 수지의 중합체를 구성하는 반복 단위를 2종 이상 조합한 공중합체 등을 들 수 있다. 또한, 수지를 포함하는 복합 재료로서는, 폴리디메틸실록산, 폴리실세스퀴옥산 등의 실리콘 수지, 유리 콤포지트 기판, 유리 에폭시 기판 등을 들 수 있다. 이들 수지 중에서도, 내열성 및 선팽창율이 높다는 관점에서 폴리에스테르계 수지, 폴리올레핀계 수지, 유리 콤포지트 기판, 유리 에폭시 기판이 바람직하다. 또한, 이들 수지는 1종을 단독으로 또는 2종 이상을 조합하여 사용할 수 있다.As resin used for such a base material (2), For example, Polyester-type resin, such as polyethylene terephthalate (PET) and polyethylene naphthalate (PEN); Polyolefin resins such as polyethylene (PE), polypropylene (PP), cyclic polyolefins, polyamide resins, polycarbonate resins, polystyrene resins, polyvinyl alcohol resins, saponified ethylene-vinyl acetate copolymers The copolymer etc. which combined 2 or more types of repeating units which comprise polyacrylonitrile resin, acetal resin, polyimide resin, aramid resin, or the polymer of these resin are mentioned. Moreover, as a composite material containing resin, silicone resins, such as polydimethylsiloxane and polysilsesquioxane, a glass composite substrate, a glass epoxy substrate, etc. are mentioned. Among these resins, polyester resins, polyolefin resins, glass composite substrates, and glass epoxy substrates are preferred from the viewpoint of high heat resistance and linear expansion coefficient. In addition, these resin can be used individually by 1 type or in combination of 2 or more type.
기재 (2)는, 형성하는 박막과의 밀착성의 관점에서 그의 표면을 활성화하기 위한 표면 활성 처리를 실시할 수도 있다. 이러한 표면 활성 처리로서는, 예를 들면 코로나 처리, 플라즈마 처리, 프레임 처리를 들 수 있다.The
(박막)(pellicle)
본 실시 형태의 성막 장치에 의해 제조되는 박막 (3)은 기재 (2)에 가스 배리어성을 부여하는 층이며, 기재 (2)의 적어도 한쪽면에 형성된다. 박막 (3)은, 조성이 상이한 복수의 층을 포함하고 있다. 도면에서는, 박막 (3)은 제1층 (3a)와 제2층 (3b)가 교대로 적층된 3층 구조인 것으로서 도시되어 있다.The
제1층 (3a)는, SiOxCy(0<x<2, 0<y<2, x+y≒2)에서 y≒0으로 표시되는 SiO2에 가까운 조성을 갖고 있다. 이에 비해, 제2층 (3b)는, SiOxCy(0<x<2, 0<y<2, x+y≒2)에서 y≠0이고, SiO2-yCy로 표시되는 조성을 갖고 있다. 제2층 (3b)는 균일한 조성이 아니며, 막 두께 방향에서의 상기 층의 표면으로부터의 거리와, 규소 원자, 산소 원자 및 탄소 원자의 합계량에 대한 탄소 원자의 양의 비율(탄소의 원자비)과의 관계를 나타내는 탄소 분포 곡선에 있어서, 하기 조건 (i) 및 (ii)를 전부 만족하고 있다.The
우선, (i) 제2층 (3b)는, 탄소 분포 곡선이 적어도 1개의 극값을 갖는 것이다.First, (i) the
본 명세서에서 탄소 분포 곡선 등, 박막의 원소 분포 곡선의 극대값이란, 박막 (3)의 표면으로부터의 거리를 변화시킨 경우에 원소의 원자비의 값이 증가로부터 감소로 변하는 점이며, 이 점의 원소의 원자비의 값보다도 상기 점으로부터 박막 (3)의 막 두께 방향에서의 박막 (3)의 표면으로부터의 거리를 20 nm 더 변화시킨 위치의 원소의 원자비의 값이 1 at% 이상 감소하는 점을 말한다. 또한, 본 명세서에서 상기 원소 분포 곡선의 극소값이란, 박막 (3)의 표면으로부터의 거리를 변화시킨 경우에 원소의 원자비의 값이 감소로부터 증가로 변하는 점이며, 이 점의 원소의 원자비의 값보다도 상기 점으로부터 박막 (3)의 막 두께 방향에서의 박막 (3)의 표면으로부터의 거리를 20 nm 더 변화시킨 위치의 원소의 원자비의 값이 1 at% 이상 증가하는 점을 말한다.In this specification, the maximum value of the element distribution curve of a thin film, such as a carbon distribution curve, is a point where the value of the atomic ratio of an element changes from increase to decrease, when the distance from the surface of the
또한, (ii) 제2층 (3b)는, 제2층 (3b) 내의 탄소의 원자비의 최대값과 최소값과의 차가 5 % 이상(즉, (탄소의 원자비의 최대값)-(탄소의 원자비의 최소값)≥5 %)이다.(Ii) The
이러한 제2층 (3b)에서는 탄소의 원자비의 최대값 및 최소값의 차의 절대값이 6 at% 이상인 것이 보다 바람직하고, 7 at% 이상인 것이 특히 바람직하다. 상기 절대값이 5 at% 미만이면, 얻어지는 가스 배리어성 적층 필름 (1)을 굴곡시킨 경우에 박막 (3)이 파손되기 쉬워지고, 가스 배리어성 적층 필름 (1)을 굴곡시킨 경우의 가스 배리어성이 불충분해진다.In this
여기서, 탄소 분포 곡선은, X선 광 전자 분광법(XPS: Xray Photoelectron Spectroscopy)의 측정과 아르곤 등의 희가스 이온 스퍼터를 병용함으로써, 시료 내부를 노출시키면서 순차 표면 조성 분석을 하는, 소위 XPS 깊이 프로파일 측정에 의해 작성할 수 있다. 이러한 XPS 깊이 프로파일 측정에 의해 얻어지는 분포 곡선은, 예를 들면 종축을 탄소의 원자비(단위: at%)로 하고, 횡축을 에칭 시간(스퍼터 시간)으로 하여 작성할 수 있다. 또한, 이와 같이 횡축을 에칭 시간으로 하는 원소의 분포 곡선에 있어서는, 에칭 시간은 막 두께 방향에서의 박막 (3)의 막 두께 방향에서의 박막 (3)의 표면으로부터의 거리에 대체로 상관한다는 점에서, 「박막 (3)의 막 두께 방향에서의 박막 (3)의 표면으로부터의 거리」로서, XPS 깊이 프로파일 측정시에 채용한 에칭 속도와 에칭 시간과의 관계로부터 산출되는 박막 (3)의 표면으로부터의 거리를 채용할 수 있다. 또한, 이러한 XPS 깊이 프로파일 측정에서 채용하는 스퍼터법으로서는, 에칭 이온종으로서 아르곤(Ar+)을 사용한 희가스 이온 스퍼터법을 채용하고, 그의 에칭 속도를 0.05 nm/초(SiO2 열산화막 환산값)로 하는 것이 바람직하다.Here, the carbon distribution curve is used for the so-called XPS depth profile measurement, which performs surface composition analysis while exposing the inside of the sample by using X-ray photoelectron spectroscopy (XPS) and rare gas ion sputters such as argon in combination. Can be written by The distribution curve obtained by such XPS depth profile measurement can be created, for example, with the vertical axis as the atomic ratio of carbon (unit: at%) and the horizontal axis as the etching time (sputter time). In addition, in the distribution curve of the element whose horizontal axis is an etching time in this way, an etching time correlates generally with the distance from the surface of the
도 2는, 제2층 (3b)의 탄소 분포 곡선을 모식적으로 도시한 도면이다. 층의 표면으로부터의 거리를 나타내는 횡축에 있어서는, 구체적인 거리가 아닌 제1층 (3a), 제2층 (3b), 박막 (3)의 각 부호를 사용하여 나타내고 있다. 도면에 도시한 바와 같은 조성의 제2층 (3b)에서는 극대값을 1개 갖고 있고, 탄소 원자의 최대값과 최소값과의 차가 5 %를 초과하고 있다.FIG. 2 is a diagram schematically showing a carbon distribution curve of the
또한, 제1층 (3a)는, 탄소 분포 곡선에서 탄소 함유량이 1 at% 이하가 되어 있으며, 탄소를 포함하지 않는 층으로 되어 있다.Moreover, carbon content is 1 at% or less in the carbon distribution curve, and the
또한, 본 실시 형태에서는, 전체적으로 균일하면서도 우수한 가스 배리어성을 갖는 박막 (3)을 형성한다는 관점에서, 박막 (3)이 막면 방향(박막 (3)의 표면에 평행한 방향)에 있어서 실질적으로 똑같은 것이 바람직하다. 본 명세서에서 박막 (3)이 막면 방향에서 실질적으로 똑같다는 것은, XPS 깊이 프로파일 측정에 의해 박막 (3)의 막면의 임의의 2개소의 측정 개소에 대하여 탄소 분포 곡선을 작성한 경우, 이 임의의 2개소의 측정 개소에서 얻어지는 탄소 분포 곡선이 갖는 극값의 수가 동일하고, 각각의 탄소 분포 곡선에서의 탄소의 원자비의 최대값 및 최소값의 차의 절대값이 서로 동일하거나 또는 5 at% 이내의 차인 것을 말한다.In addition, in this embodiment, from the viewpoint of forming the
또한, 본 실시 형태에서는, 상기 탄소 분포 곡선은 실질적으로 연속인 것이 바람직하다. 본 명세서에서 탄소 분포 곡선이 실질적으로 연속이란, 탄소 분포 곡선에서의 탄소의 원자비가 불연속으로 변화되는 부분을 포함하지 않는 것을 의미하고, 구체적으로는 에칭 속도와 에칭 시간으로부터 산출되는 박막 (3) 중 적어도 1층의 막 두께 방향에서의 상기 층의 표면으로부터의 거리(x, 단위: nm)와, 탄소의 원자비(C, 단위: at%)와의 관계에 있어서, 하기 수식 (F1)로 표시되는 조건을 만족하는 것을 말한다.In addition, in this embodiment, it is preferable that the said carbon distribution curve is substantially continuous. Substantially continuous carbon distribution curve in this specification means that it does not contain the part which the atomic ratio of carbon in a carbon distribution curve changes discontinuously, Specifically, in the
|dC/dx|≤1 ㆍㆍㆍ(F1)| dC / dx | ≤1 ... (F1)
또한, 박막 (3)의 두께는 5 nm 내지 3000 nm의 범위인 것이 바람직하고, 10 nm 내지 2000 nm의 범위인 것이 보다 바람직하고, 100 nm 내지 1000 nm의 범위인 것이 특히 바람직하다. 박막 (3)의 두께가 상기 하한 미만이면, 산소 가스 배리어성, 수증기 배리어성 등의 가스 배리어성이 떨어지는 경향이 있으며, 한편 상기 상한을 초과하면 굴곡에 의해 박막 (3)이 파손되기 쉬워지기 때문에, 굴곡시킨 경우에 가스 배리어성이 저하되기 쉬워지는 경향이 있다.In addition, the thickness of the
본 실시 형태의 성막 장치 (1000)에서 제조하는 가스 배리어성 적층 필름 (1)에서는, 탄소 원자를 포함하지 않는 제1층 (3a)가 높은 가스 배리어성을 발현함과 함께, 탄소 원자를 포함하는 제2층 (3b)가 제1층 (3a)보다도 유연하게 굴곡 가능하기 때문에, 내굴곡성을 발현한다. 그 때문에, 가스 배리어성 적층 필름 (1)은, 전체적으로 우수한 배리어성 및 내굴곡성을 발휘시키는 것이 가능해진다.In the gas barrier laminated
<성막 장치><Film forming device>
도 3은, 본 실시 형태의 성막 장치 (1000)을 도시하는 모식도이다. 본 실시 형태의 성막 장치 (1000)은, 챔버 (11)과, 챔버 (11) 내에 배치되어 기재 (2)를 적재하는 적재대 (12)와, 적재대 (12)의 상측에 적재대 (12)와 대향하여 배치된 한 쌍의 전극 (13)과, 전극 (13)에 접속된 플라즈마 발생용 전원 (14)와, 전극 (13)에서 적재대 (12)와 대향하지 않는 측에 배치된 자계 발생부 (15)를 구비하고 있다.3 is a schematic diagram illustrating the
또한, 챔버 (11) 내에 각종 성막 가스를 공급하는 가스 공급관 (16)과, 가스 공급관 (16)에 배관 (16a)를 통해 접속된 가스 공급 장치 (17)이 설치되어 있다. 또한, 챔버 (11)에는, 챔버 (11)의 천장에 설치된 진공 펌프 (18)과, 배기구(도시 생략)가 적절하게 설치되어 있다.Moreover, the
또한, 플라즈마 발생용 전원 (14) 및 가스 공급 장치 (17)에는, 플라즈마 발생용 전원 (14) 및 가스 공급 장치 (17)의 구동을 제어하는 제어부 (100)이 접속되어 있다.In addition, the
또한, 이 장치에 있어서는, 플라즈마 발생용 전원 (14)에 의해 전극 (13)과 적재대 (12) 사이의 공간에 가스 공급관 (16)으로부터 공급되는 성막 가스의 플라즈마를 발생시킬 수 있으며, 발생하는 플라즈마를 사용하여 플라즈마 CVD 성막을 행할 수 있다. 이하, 각 구성에 대하여 순서대로 설명한다.In this apparatus, the plasma of the film forming gas supplied from the
적재대 (12)는 기재 (2)를 적재하는 것이며, 내부에 기재 (2)를 가열하기 위한 가열 수단을 구비할 수도 있다.The mounting table 12 loads the
한 쌍의 전극 (13)은 판상의 형상을 갖고, 일면측이 적재대 (12)에 대향하도록 챔버 (11) 내의 높이 방향의 소정 위치에 배치되어 있다. 전극 (13)에 접속되어 있는 플라즈마 발생용 전원 (14)로부터 한 쌍의 전극 (13)에, 예를 들면 고주파 전력을 인가하여 이들 전극 (13)의 사이 및 주변의 공간에 전계를 발생시킴으로써, 가스 공급관 (16)으로부터 공급되는 성막 가스의 플라즈마를 발생시킨다.The pair of
자계 발생부 (15)는, 적재대 (12)측의 극성이 교대로 반전되어 배열되어 있는 복수의 자석 (15a)와, 복수(도면에서는 3개)의 자석 (15a)가 자착(磁着)되는 접속 부재 (15b)를 갖고 있다. 자계 발생부 (15)에 의해, 적재대 (12)와 전극 (13) 사이의 공간에는 자계가 형성된다. 도면에서는, 자계 발생부 (15)에 의해 형성되는 자력선 (LM)을 모식적으로 나타내고 있다.In the magnetic
전극 (13)에 인가함으로써 발생하는 방전 플라즈마의 강도는, 자계 발생부 (15)에 의해 형성되는 자장의 강도에 따라 상이하기 때문에, 플라즈마가 강한 영역인 강플라즈마 영역 (AR1)과, 플라즈마가 약한 영역인 약플라즈마 영역 (AR2)가 형성된다. 자장의 강도는, 자계 발생부 (15)의 자석 (15a)의 수나 자석 (15a)끼리의 간격(도면 중, 부호 L로 나타냄), 자석 (15a)의 높이(도면 중, 부호 H로 나타냄)를 변경함으로써, 원하는 자계를 형성할 수 있다.Since the intensity of the discharge plasma generated by applying to the
예를 들면, 도면에서 도시하는 3개의 자석 (15a) 중, 양끝의 자석 (15a)를 중앙의 것보다도 낮게 하고, 전극 (13)으로부터 멀어지도록 한 자계 발생부 (15)를 사용할 수 있다.For example, of the three
또한, 발생한 플라즈마가 기재 (2)에 달할 때까지는 플라즈마가 확산되기 때문에 플라즈마 강도는 평균화되고, 기재 (2) 상에서는 대체로 균일한 강도의 플라즈마를 사용하여 성막이 이루어진다.In addition, since the plasma is diffused until the generated plasma reaches the
가스 공급관 (16)은, 한 쌍의 전극 (13)의 하측에서 챔버 (11)을 횡단하도록 연장되는 관상의 형상을 갖고 있으며, 복수 개소에 설치된 개구부로부터 플라즈마 CVD의 원료 가스 등의 성막 가스를 공급한다.The
가스 공급 장치 (17)은, 성막 가스(원료 가스, 반응 가스, 캐리어 가스)를 저류하는 탱크나, 성막 가스를 구성하는 각각의 가스의 공급량을 제어하는 밸브 등을 갖고, 챔버 (11) 내에 적절한 양의 성막 가스를 공급한다.The
원료 가스는 유기 금속 화합물이며, 형성하는 배리어막의 재질에 따라 적절하게 선택하여 사용할 수 있다.The source gas is an organometallic compound and can be appropriately selected and used depending on the material of the barrier film to be formed.
원료 가스로서는, 예를 들면 규소를 함유하는 유기 규소 화합물을 사용할 수 있다.As the source gas, for example, an organosilicon compound containing silicon can be used.
이러한 유기 규소 화합물로서는, 예를 들면 헥사메틸디실록산(HMDSO), 1,1,3,3-테트라메틸디실록산, 비닐트리메틸실란, 테트라메틸실란, 헥사메틸디실란, 메틸실란, 디메틸실란, 트리메틸실란, 디에틸실란, 프로필실란, 페닐실란, 비닐트리에톡시실란, 비닐트리메톡시실란, 테트라메톡시실란, 테트라에톡시실란, 페닐트리메톡시실란, 메틸트리에톡시실란, 옥타메틸시클로테트라실록산, 디메틸디실라잔, 트리메틸디실라잔, 테트라메틸디실라잔, 펜타메틸디실라잔, 헥사메틸디실라잔을 들 수 있다. 이들 유기 규소 화합물 중에서도, 화합물의 취급성이나 얻어지는 배리어막의 가스 배리어성 등의 관점에서, HMDSO, 1,1,3,3-테트라메틸디실록산이 바람직하다. 또한, 이들 유기 규소 화합물은 1종을 단독으로 또는 2종 이상을 조합하여 사용할 수 있다. 또한, 상술한 유기 규소 화합물 이외에 모노실란을 함유시킨 원료 가스를 형성하는 배리어막의 규소원으로서 사용할 수도 있다.Examples of such organosilicon compounds include hexamethyldisiloxane (HMDSO), 1,1,3,3-tetramethyldisiloxane, vinyltrimethylsilane, tetramethylsilane, hexamethyldisilane, methylsilane, dimethylsilane and trimethyl. Silane, diethylsilane, propylsilane, phenylsilane, vinyltriethoxysilane, vinyltrimethoxysilane, tetramethoxysilane, tetraethoxysilane, phenyltrimethoxysilane, methyltriethoxysilane, octamethylcyclotetra Siloxane, dimethyldisilazane, trimethyldisilazane, tetramethyldisilazane, pentamethyldisilazane and hexamethyldisilazane. Among these organosilicon compounds, HMDSO, 1,1,3,3-tetramethyldisiloxane is preferable from the viewpoints of the handleability of the compound and the gas barrier property of the barrier film to be obtained. In addition, these organosilicon compounds can be used individually by 1 type or in combination of 2 or more types. Moreover, it can also be used as a silicon source of the barrier film which forms the source gas which contained monosilane other than the organosilicon compound mentioned above.
성막 가스로서, 원료 가스 이외에 반응 가스를 사용한다. 이러한 반응 가스로서 원료 가스와 반응하여, 원료 가스에 포함되는 금속 원소 또는 반금속 원소와 산화물, 질화물 등의 탄소를 포함하지 않는 화합물을 발생하는 가스를 적절하게 선택하여 사용할 수 있다. 산화물을 형성하기 위한 반응 가스로서, 예를 들면 산소, 오존을 사용할 수 있다. 또한, 질화물을 형성하기 위한 반응 가스로서, 예를 들면 질소, 암모니아를 사용할 수 있다. 이들 반응 가스는 1종을 단독으로 또는 2종 이상을 조합하여 사용할 수 있으며, 예를 들면 산질화물을 형성하는 경우에는, 산화물을 형성하기 위한 반응 가스와 질화물을 형성하기 위한 반응 가스를 조합하여 사용할 수 있다.As the film forming gas, a reaction gas is used in addition to the source gas. As such a reaction gas, a gas that reacts with the source gas and generates a metal element or semimetal element contained in the source gas and a compound containing no carbon such as an oxide or nitride can be appropriately selected and used. As a reaction gas for forming an oxide, oxygen and ozone can be used, for example. Moreover, as a reaction gas for forming nitride, nitrogen and ammonia can be used, for example. These reaction gases may be used alone or in combination of two or more thereof. For example, in the case of forming an oxynitride, a reaction gas for forming an oxide and a reaction gas for forming a nitride may be used in combination. Can be.
원료 가스를 진공 챔버 내에 공급하기 위해, 필요에 따라 캐리어 가스를 성막 가스의 일부로서 사용할 수도 있다. 또한, 플라즈마 방전을 발생시키기 위해, 필요에 따라 방전용 가스를 성막 가스의 일부로서 사용할 수도 있다. 이러한 캐리어 가스 및 방전용 가스로서 적절하게 공지된 것을 사용할 수 있으며, 예를 들면 헬륨, 아르곤, 네온, 크세논 등의 희가스; 수소를 사용할 수 있다.In order to supply source gas into a vacuum chamber, carrier gas may be used as a part of film-forming gas as needed. In addition, in order to generate plasma discharge, the gas for discharge may be used as a part of film-forming gas as needed. As the carrier gas and the gas for discharge, those which are appropriately known can be used, and examples thereof include rare gases such as helium, argon, neon, and xenon; Hydrogen may be used.
진공 펌프 (18)은, 챔버 (11) 내의 압력(진공도)을 제어하기 위해 사용한다. 챔버 (11) 내의 압력은 원료 가스의 종류 등에 따라 적절하게 조정할 수 있지만, 기재 (2)가 적재되어 있는 근방의 압력이 0.1 Pa 내지 50 Pa인 것이 바람직하다. 기상 반응을 억제하는 목적에 따라, 플라즈마 CVD를 저압 플라즈마 CVD법으로 하는 경우 통상 0.1 Pa 내지 10 Pa이다. 또한, 플라즈마 발생 장치의 전극 드럼의 전력은, 원료 가스의 종류나 진공 챔버 내의 압력 등에 따라 적절하게 조정할 수 있지만, 0.1 내지 10 kW인 것이 바람직하다.The
제어부 (100)은, 플라즈마 발생용 전원 (14) 및 가스 공급 장치 (17)의 구동을 제어하는 제어 신호를 출력한다.The
도 4는, 제어부 (100)을 설명하는 모식도이다. 도면에 도시한 바와 같이, 제어부 (100)은 입력부 (101)과, 입력부 (101)과 접속되어 있는 연산부 (102)와, 연산부 (102)와 접속되어 있는 신호 출력부 (103) 및 기억부 (104)를 포함하고 있다.4 is a schematic diagram illustrating the
입력부 (101)은, 플라즈마 발생용 전원 (14)나 가스 공급 장치 (17)의 운전 조건을 연산부 (102)에 입력하는 입력 장치이다. 플라즈마 발생용 전원 (14)나 가스 공급 장치 (17)의 운전 조건은, 기판 X 상에 형성하는 박막의 두께, 사용하는 기판 X의 종류, 성막 가스의 조성 등에 따라 변동되기 때문에, 적절하게 운전 조건을 지정한다.The
연산부 (102)는, 입력부 (101)로부터 입력되는 운전 조건을 사용하여 플라즈마 발생용 전원 (14) 및 가스 공급 장치 (17)의 제어 신호를 작성하고, 신호 출력부 (103)에 공급한다.The calculating
신호 출력부 (103)은, 연산부 (102)에서 작성된 제어 신호를 플라즈마 발생용 전원 (14) 및 가스 공급 장치 (17)의 제어 신호를 각각에 출력하기 위한 인터페이스이다.The
또한, 입력부 (101)로부터는, 플라즈마 발생용 전원 (14) 및 가스 공급 장치 (17)의 운전 조건 그 자체를 입력할 수도 있지만, 상세한 운전 조건에 대해서는 미리 룩 업테이블 등의 형식으로 기억부 (104)에 기억시켜 두고, 기억되어 있는 운전 조건과 관련된 지정 정보를 입력할 수도 있다. 예를 들면, 「조건 1」을 입력하면 기억부 (104)에 기억되어 있는 조건 1에 대응하는 운전 조건이 발현되고, 「조건 2」를 입력하면 기억부 (104)에 기억되어 있는 조건 2에 대응하는 운전 조건이 발현되도록 대용하는 정보를 입력할 수도 있다. 이에 따라, 운전 조건의 입력 작업을 간소화할 수 있다.In addition, although the operating condition itself of the plasma
(성막 공정)(Film forming process)
이어서, 이러한 성막 장치를 사용하여, 도 1에 도시하는 가스 배리어성 적층 필름 (1)을 제조할 때의 반응 공정에 대하여 설명한다. 여기서는, 성막 가스로서 HMDSO와 산소와의 혼합 가스를 사용하는 것으로서 설명한다.Next, the reaction process at the time of manufacturing the gas barrier laminated
첫째로, 가스 공급 장치 (17)을 제어하여 가스 배리어성 적층 필름 (1)을 제조하는 경우를 나타낸다. 이 경우, 플라즈마 발생용 전원 (14)에는, 성막 가스를 완전히 플라즈마로 할 수 있을 정도의 전력을 일정한 전력량으로 전극 (13)에 공급하도록 제어부 (100)으로부터 제어 신호가 출력된다. 한편, 가스 공급 장치 (17)에는, 제1층 (3a)와 제2층 (3b)를 제조하는 경우, HMDSO와 산소와의 혼합비를 상이하게 하도록 제어하는 제어 신호가 출력된다. 성막 가스의 혼합비의 변경은, 예를 들면 각각의 가스의 공급량을 제어하는 밸브의 개방도를 제어함으로써 행한다.First, the case of manufacturing the gas barrier laminated
우선, 제1층 (3a)의 성막 공정에서는, 제어부 (100)으로부터 가스 공급 장치 (17)에 화학양론적으로 HMDSO의 완전 산화가 발생하는 산소 함유율이 되도록 성막 가스의 혼합비를 제어하는 제어 신호가 출력된다. 예를 들면, 산소가 HMDSO의 12배가 되도록 이들 가스의 혼합비를 제어하여, 이들 가스가 챔버 (11) 내에 공급된다. 이러한 혼합비의 성막 가스를 사용하는 경우, 플라즈마 CVD의 과정에서 하기 식 1에 나타낸 바와 같은 반응에 의해 SiO2가 발생하기 때문에, 제1층 (3a)를 형성할 수 있다.First, in the film formation process of the
(CH3)6Si2O+12O2→6CO2+9H2O+2SiO2 ㆍㆍㆍ(1)(CH 3 ) 6 Si 2 O + 12O 2 → 6CO 2 + 9H 2 O + 2SiO 2 .. (1)
이어서, 제2층 (3b)의 성막 공정에서는, 제어부 (100)으로부터 가스 공급 장치 (17)에 화학양론적으로 HMDSO의 완전 산화가 발생하지 않고 산소가 부족한 산소 함유율이 되도록 성막 가스의 혼합비를 제어하는 제어 신호가 출력된다. 구체적으로는, 산소가 HMDSO의 12배 미만이 되도록 이들 가스의 혼합비를 제어하여, 이들 가스가 챔버 (11) 내에 공급된다.Subsequently, in the film forming step of the
또한, 성막 가스의 혼합비는, 제2층 (3b)의 성막 공정에서 산소 함유율을 연속적으로 낮춘 후, 연속적으로 높이고, 산소가 HMDSO의 12배가 될 때까지 변화시킨다. 산소가 HMDSO의 12배로 하면, 제2층 (3b)의 성막이 종료된다.In addition, the mixing ratio of the film forming gas is continuously lowered after the oxygen content rate is lowered in the film forming step of the
이러한 혼합비의 성막 가스를 사용하는 경우, 플라즈마 CVD의 과정에서 하기 식 2에 나타낸 바와 같은 반응에 의해 탄소 함유 화합물인 SiOxCy가 발생하기 때문에, 제2층 (3b)를 형성할 수 있다. 식 2에서는, 예로서 산소가 HMDSO의 9배인 경우의 반응식을 나타낸다.In the case of using such a gas mixture, the
(CH3)6Si2O+9O2→4CO2+9H2O+2SiOC ㆍㆍㆍ(2) (CH 3) 6 Si 2 O +
둘째로, 플라즈마 발생용 전원 (14)를 제어하여 가스 배리어성 적층 필름 (1)을 제조하는 경우를 나타낸다. 이 경우, 가스 공급 장치 (17)에는, 화학양론적으로 HMDSO의 완전 산화가 발생하는 산소 함유율의 일정한 혼합비로 성막 가스를 공급하도록 제어 신호가 출력된다.Second, the case where the gas barrier laminated
한편, 플라즈마 발생용 전원 (14)에는, 제1층 (3a)와 제2층 (3b)를 제조하는 경우, 전력을 상이하게 하여 플라즈마를 발생시키도록 제어부 (100)으로부터 제어 신호가 출력된다.On the other hand, when manufacturing the
우선, 제1층 (3a)의 성막 공정에서는, 제어부 (100)으로부터 플라즈마 발생용 전원 (14)에 HMDSO의 완전 산화가 발생하는 전력을 공급하도록 제어 신호가 출력된다. 이 경우, 플라즈마 CVD의 과정에서 완전 산화가 발생하고, 상기 식 1에 나타낸 바와 같은 반응에 의해 SiO2가 발생하기 때문에, 제1층 (3a)를 형성할 수 있다.First, in the film formation process of the
이어서, 제2층 (3b)의 성막 공정에서는, 제어부 (100)으로부터 플라즈마 발생용 전원 (14)에, HMDSO의 완전 산화가 발생하지 않는 전력(예를 들면, 제1층 (3a)의 성막시의 전력의 절반)을 공급하도록 제어 신호가 출력된다. 또한, 공급되는 전력은, 제2층 (3b)의 성막 공정에서 연속적으로 낮춘 후에 연속적으로 높이고, HMDSO의 완전 산화가 발생하는 전력을 공급할 때까지 변화시킨다. HMDSO의 완전 산화가 발생하는 전력까지 공급 전력을 증가시키면, 제2층 (3b)의 성막이 종료된다.Subsequently, in the film formation process of the
이 경우, 플라즈마 CVD의 과정에 있어서, 예를 들면 상기 식 2에 나타낸 바와 같은 반응에 의해 SiOxCy가 발생하기 때문에, 제2층 (3b)를 형성할 수 있다.In this case, in the process of plasma CVD, for example, SiO x C y is generated by a reaction as shown in
또한, 가스 공급 장치 (17)과 플라즈마 발생용 전원 (14)를 양쪽 제어하여 가스 배리어성 적층 필름 (1)을 제조하는 것도 가능하다. 이 경우에도, 상기 식 1, 2에 나타낸 바와 같은 반응에 의해 각각 제1층 (3a), 제2층 (3b)를 형성할 수 있다.In addition, it is also possible to manufacture the gas barrier laminated
이상과 같은 성막 장치 (1000)에서는 제어부 (100)이 운전 조건을 제어하여 성막을 행하기 때문에, 충분한 가스 배리어성을 갖고 있을 뿐만 아니라, 필름을 굴곡시킨 경우에도 가스 배리어성의 저하를 충분히 억제하는 것이 가능한 가스 배리어성 적층 필름 (1)을 제조하는 것이 가능해진다.In the
또한, 본 실시 형태에서는, 박막 (3)에는 제1층 (3a)와 제2층 (3b)가 합계 3층 적층되어 있는 것으로서 설명했지만, 이것으로 한정되지 않는다. 상술한 성막 공정을 반복함으로써, 예를 들면 도 5에 도시한 바와 같이 제1층 (3a)와 제2층 (3b)가 반복 적층된(도면에서는 합계 5층) 박막 (3)을 갖는 가스 배리어성 적층 필름 (1)을 제조할 수 있다.In addition, in this embodiment, although the
이러한 박막 (3)의 경우, 복수의 제2층 (3b)의 조성은 동일하거나 상이할 수 있다. 또한, 이러한 박막 (3)을 2층 이상 구비하는 경우에는, 이러한 박막 (3)은 기재 (2)의 한쪽 표면 상에 형성되어 있을 수도 있고, 기재 (2)의 양쪽의 표면 상에 형성되어 있을 수도 있다.In the case of such a
[제2 실시 형태]Second Embodiment
도 6은, 본 발명의 제2 실시 형태에 관한 성막 장치 (2000)의 설명도이다. 본 실시 형태의 성막 장치 (2000)은, 제1 실시 형태의 성막 장치 (1000)과 일부 공통된 구성을 갖고 있다. 따라서, 본 실시 형태에서 제1 실시 형태와 공통된 구성 요소에는 동일한 부호를 붙이고, 이들 구성 요소의 상세한 설명은 생략한다.FIG. 6: is explanatory drawing of the film-forming
도 6에 도시하는 성막 장치 (2000)은, 장척의 기재 (2)를 반송하면서 반송 과정에서 연속적으로 성막되는 것이 가능해져 있다. 이하, 순서대로 설명한다.The film-forming
성막 장치 (2000)은, 롤상으로 권취된 장척의 기재 (2)를 송출하는 송출롤(반송 수단) (21)과, 기재 (2)를 반송하는 반송롤(반송 수단) (22), (23)과, 기재 (2)를 권취하는 권취롤(반송 수단) (24)를 갖는다. 기재 (2)는, 휘지 않고 평탄한 상태로 적재대 (12)의 상측으로 반송되고, 적재대 (12)의 상측으로 반송되는 과정에서 연속적으로 플라즈마 CVD 성막된다.The film-forming
전극 (13)은 적재대 (12)의 하측에 적재대 (12)에 면하여 설치되고, 자계 발생부 (15)는 전극 (13)에서 적재대 (12)와 대향하지 않는 측에 설치되어 있다. 가스 공급관 (16)은, 적재대 (12)의 상측에서 챔버 (11)을 횡단하도록 연장되어 설치되어 있다. 전극 (13)과 플라즈마 발생용 전원 (14)는, 본 발명의 플라즈마 발생 수단을 구성한다.The
이러한 전극 (13)에, 예를 들면 일정 강도의 고주파 전력을 인가하여 전극 (13) 사이 및 주변의 공간에 전계를 발생시킴으로써, 가스 공급관 (16)으로부터 공급되는 성막 가스의 플라즈마를 발생시킨다. 성막 가스는, 예를 들면 산소가 HMDSO의 9 몰배로부터 12 몰배가 되도록 제어된다.For example, a plasma of the film forming gas supplied from the
이 때, 자계 발생부 (15)에 의해 형성되는 자장의 강도에 따라 상이한 강도의 방전 플라즈마가 발생하고, 적재대 (12)의 상측에서 플라즈마가 강한 영역인 강플라즈마 영역 (AR1)과, 플라즈마가 약한 영역인 약플라즈마 영역 (AR2)가 형성된다. 강플라즈마 영역 (AR1)에서는, 상기 식 1에 나타낸 바와 같은 반응에 의해 SiO2가 발생하기 때문에, 제1층 (3a)가 형성된다. 또한, 약플라즈마 영역 (AR2)에서는, 상기 식 2에 나타낸 바와 같은 반응에 의해 SiOxCy가 발생하기 때문에, 제2층 (3b)가 형성된다.At this time, discharge plasmas of different intensities are generated in accordance with the intensity of the magnetic field formed by the magnetic
기재 (2)는, 이와 같이 형성된 강플라즈마 영역 (AR1)과 약플라즈마 영역 (AR2)와의 근방을 통과하도록 하여 반송된다. 기판 (2) 상에는, 반송 과정에서 각 플라즈마 영역 (AR1), (AR2)에서 발생하는 반응에 따라 연속적으로 성막이 행해진다. 즉, 도 7에 도시한 바와 같이, 기재 (2)를 반송하는 과정에서 강플라즈마 영역 (AR1)을 통과할 때에는 제1층 (3a)가 형성되고, 약플라즈마 영역 (AR2)를 통과할 때에는 제2층 (3b)가 형성된다. 또한, 강플라즈마 영역 (AR1)과 약플라즈마 영역 (AR2)를 교대로 통과하기 때문에, 반송에 따라 제1층 (3a)와 제2층 (3b)가 교대로 형성되어 적층되고, 가스 배리어성 적층 필름 (1)이 형성된다.The
도면에서는 강플라즈마 영역 (AR1)이 4개소 도시되어 있으며, 약플라즈마 영역 (AR2)가 3개소 도시되어 있다. 그 때문에, 본 실시 형태의 성막 장치 (2000)을 사용하면, 형성되는 가스 배리어성 적층 필름 (1)은 제1층 (3a)와 제2층 (3b)가 교대로 합계 7층 적층된 구성인 것이 된다.In the figure, four strong plasma regions AR1 are shown, and three weak plasma regions AR2 are shown. Therefore, when the film-forming
이상과 같은 성막 장치 (2000)에서는, 장척의 기재 (2)를 반송하면서 플라즈마 강도가 상이한 복수의 영역을 통과시키고, 각 플라즈마 영역 (AR1), (AR2)에서 성막한다. 그 때문에, 충분한 가스 배리어성을 갖고, 굴곡시킨 경우에도 가스 배리어성의 저하를 충분히 억제하는 것이 가능한 장척의 가스 배리어성 적층 필름 (1)을 용이하게 제조하는 것이 가능해진다.In the
또한, 성막 장치 (2000)에서는, 롤 투 롤로 박막 (3)을 성막할 때에 장척의 기재 (2)를 평탄하게 유지한 상태로 박막 (3)을 연속 형성할 수 있다. 기재 (2)를 만곡시킨 상태에서 박막 (3)을 형성하면, 형성되는 가스 배리어성 적층 필름은 평탄하게 연장시킨 경우에 박막 내부에 잔류 응력을 갖게 되기 때문에, 파손되기 쉬워진다. 그러나, 본 실시 형태의 성막 장치 (2000)에서 형성되는 가스 배리어성 적층 필름에는 그와 같은 우려가 없다. 따라서, 보다 고품질인 가스 배리어성 적층 필름을 용이하게 대량으로 제조하는 것이 가능해진다.In addition, in the film-forming
이상, 첨부 도면을 참조하면서 본 발명에 관한 바람직한 실시 형태예에 대하여 설명했지만, 본 발명은 이러한 예로 한정되지 않는 것은 물론이다. 상술한 예에서 나타낸 각 구성 부재의 다양한 형상이나 조합 등은 일례이며, 본 발명의 주지로부터 일탈하지 않는 범위에서 설계 요구 등에 기초하여 다양한 변경이 가능하다.As mentioned above, although the preferred embodiment which concerns on this invention was described referring an accompanying drawing, it cannot be overemphasized that this invention is not limited to this example. The various shapes, combinations, etc. of each structural member shown by the above-mentioned example are an example, and various changes are possible based on a design request etc. in the range which does not deviate from the main point of this invention.
본 발명은, 충분한 가스 배리어성을 가질 뿐만 아니라, 필름을 굴곡시킨 경우에도 가스 배리어성의 저하를 충분히 억제하는 것이 가능한 가스 배리어성 적층 필름을 제조 가능한 성막 장치 및 성막 방법을 제공하기 때문에 산업상 매우 유용하다.INDUSTRIAL APPLICABILITY The present invention is very useful industrially because it provides a film forming apparatus and a film forming method capable of producing a gas barrier laminated film which can not only have sufficient gas barrier property but also sufficiently suppress the deterioration of gas barrier property even when the film is bent. Do.
2…기재, 3…박막, 11…진공 챔버, 13…전극, 14…플라즈마 발생용 전원, 15…자계 발생부(자계 발생 수단), 17…가스 공급 장치, 21…송출롤(반송 수단), 22, 23…반송롤(반송 수단), 24…권취롤(반송 수단), 100…제어부, 1000, 2000…성막 장치2… Substrate, 3... Thin film, 11... Vacuum chamber, 13... Electrode, 14.. Power supply for plasma generation; Magnetic field generating portion (magnetic field generating means), 17. Gas supply unit, 21... Feed roll (conveying means), 22, 23... Conveying roll (conveying means), 24... Winding roll (conveying means), 100.. Control unit, 1000, 2000... Deposition device
Claims (3)
상기 기재를 내부에 수용하는 진공 챔버와,
상기 진공 챔버 내에, 상기 박막의 원료인 유기 금속 화합물과, 상기 유기 금속 화합물과 반응하는 반응 가스를 포함하는 성막 가스를 공급하는 가스 공급 장치와,
상기 진공 챔버 내에 있어서 상기 기재를 연속적으로 반송하는 반송 장치와,
반송되는 상기 기재의 일부와 중첩되는 공간에 방전 플라즈마를 발생시키는 플라즈마 발생 장치와,
상기 공간에서의 상기 기재의 반송 방향에 따라 복수 개소에 자계를 발생시켜 상기 공간 내에서 플라즈마 강도를 상이하게 하는 자계 발생 장치와,
상기 제1층이 형성되고, 상기 제1층 상에 상기 제2층이 형성되도록 제어하는 제어부를 갖고;
상기 박막의 막 두께 방향에서의 표면으로부터의 거리와, 규소 원자, 산소 원자 및 탄소 원자의 합계량에 대한 탄소 원자의 양의 비율과의 관계를 나타내는 탄소 분포 곡선을 작성한 경우, 상기 탄소 분포 곡선이 실질적으로 연속되고, 상기 탄소 분포 곡선에 있어서 적어도 1개의 극값을 갖고, 탄소의 원자비의 최대값과 최소값의 차가 5 % 이상이 되도록, 상기 제어부에 의해 상기 제2층의 형성이 제어되고;
에칭 속도와 에칭 시간으로부터 상기 박막을 구성하는 적어도 1층의 막 두께 방향에서의 상기 층의 표면으로부터의 거리(x)와, 탄소의 원자비(C)를 산출한 경우, 상기 제어부에 의해 이들의 관계가 하기 수식 (F1)을 만족하도록 제어되고;
상기 반송 장치에 의해, 상기 기재는 평탄하게 유지되면서 연속적으로 반송되어, 플라즈마가 강한 영역인 강플라즈마 영역의 근방과 플라즈마가 약한 영역인 약플라즈마 영역의 근방을 교대로 통과하는 것으로, 상기 기재 상에, 상기 강플라즈마 영역을 통과할 때 형성되는 상기 제1층과 상기 약플라즈마 영역을 통과할 때 형성되는 상기 제2층이 막 두께 방향으로 교대로 적층되도록 제어되는,
성막 장치.
|dC/dx|≤1 ㆍㆍㆍ(F1)A first layer containing a metal element or a semimetal element which has reacted an organometallic compound with a reaction gas to form the organometallic compound, but does not contain carbon, on the elongated substrate, and the organometallic compound and the reaction gas Is a film forming apparatus for a gas barrier laminate film having a thin film in which a second layer containing carbon and a metal element or a semimetal element, which has formed the organometallic compound by reaction, is alternately laminated in the film thickness direction,
A vacuum chamber accommodating the substrate therein;
A gas supply device for supplying a film forming gas containing an organometallic compound, which is a raw material of the thin film, and a reaction gas reacting with the organometallic compound, into the vacuum chamber;
A conveying apparatus for continuously conveying the substrate in the vacuum chamber;
A plasma generator for generating a discharge plasma in a space overlapping with a part of the substrate to be conveyed;
A magnetic field generating device generating magnetic fields in a plurality of places in accordance with the conveyance direction of the base material in the space to make plasma intensity different in the space;
A control unit configured to control the first layer to be formed and to form the second layer on the first layer;
When a carbon distribution curve showing a relationship between the distance from the surface in the film thickness direction of the thin film and the amount of carbon atoms to the total amount of silicon atoms, oxygen atoms and carbon atoms is created, the carbon distribution curve is substantially The formation of the second layer is controlled by the control unit so as to have a maximum value and at least one extreme value in the carbon distribution curve, and that the difference between the maximum value and the minimum value of carbon is 5% or more;
When the distance x from the surface of the layer in the film thickness direction of the at least one layer constituting the thin film and the atomic ratio C of carbon are calculated from the etching rate and the etching time, these control parts are used. The relationship is controlled to satisfy the following formula (F1);
By the conveying apparatus, the substrate is continuously conveyed while being kept flat, and alternately passes through the vicinity of the strong plasma region, which is the region where the plasma is strong, and the vicinity of the weak plasma region, which is the region where the plasma is weak. And controlled to alternately stack the first layer formed when passing through the strong plasma region and the second layer formed when passing through the weak plasma region in a film thickness direction.
Deposition device.
| dC / dx | ≤1 ... (F1)
상기 제조 방법은,
상기 기재의 반송 방향에 따라 방전 플라즈마의 강도를 공간적으로 상이하도록 플라즈마 방전시킨 상태에서, 상기 기재를 평탄하게 유지하면서 연속적으로 반송하고, 플라즈마가 강한 영역인 강플라즈마 영역의 근방과 플라즈마가 약한 영역인 약플라즈마 영역의 근방을 교대로 통과시키는 것에 의해, 상기 기재 상에, 상기 제1층과 상기 제2층을 막 두께 방향으로 교대로 적층하는 것을 포함하고;
상기 제2층은, 상기 박막의 막 두께 방향에서의 표면으로부터의 거리와, 규소 원자, 산소 원자 및 탄소 원자의 합계량에 대한 탄소 원자의 양의 비율과의 관계를 나타내는 탄소 분포 곡선을 작성한 경우, 상기 탄소 분포 곡선이 실질적으로 연속되고, 상기 탄소 분포 곡선에 있어서 적어도 1개의 극값을 갖고, 탄소의 원자비의 최대값과 최소값의 차가 5 % 이상이 되는 층이며; 또한
에칭 속도와 에칭 시간으로부터 상기 박막을 구성하는 적어도 1층의 막 두께 방향에서의 상기 층의 표면으로부터의 거리(x)와, 탄소의 원자비(C)를 산출한 경우, 이들의 관계가 하기 수식 (F1)로 표시되는 조건을 만족하는,
가스 배리어성 적층 필름의 제조 방법.
|dC/dx|≤1 ㆍㆍㆍ(F1)On the elongate substrate, a plasma CVD method has a thin film in which a first layer formed when passing through a strong plasma region and a second layer formed when passing through a weak plasma region are alternately laminated in the film thickness direction. It is a manufacturing method of a gas barrier laminated film,
The manufacturing method,
In the state where the plasma discharge is performed so that the intensity of the discharge plasma is spatially different in accordance with the conveying direction of the substrate, the substrate is continuously conveyed while keeping the substrate flat, and the plasma is in the vicinity of the strong plasma region and the region where the plasma is weak. Alternately laminating the first layer and the second layer on the substrate in a film thickness direction by alternately passing the vicinity of the weak plasma region;
When the said 2nd layer created the carbon distribution curve which shows the relationship between the distance from the surface in the film thickness direction of the said thin film, and the ratio of the quantity of carbon atoms with respect to the total amount of a silicon atom, an oxygen atom, and a carbon atom, The carbon distribution curve is substantially continuous and has at least one extreme value in the carbon distribution curve, and the difference between the maximum value and the minimum value of the atomic ratio of carbon is 5% or more; Also
When the distance (x) from the surface of the layer in the film thickness direction of at least one layer constituting the thin film and the atomic ratio (C) of carbon are calculated from the etching rate and the etching time, these relations are expressed by the following equation. Satisfying the condition indicated by (F1),
The manufacturing method of a gas barrier laminated film.
| dC / dx | ≤1 ... (F1)
상기 제1층은, 상기 강플라즈마 영역에서 발생하는 성막 가스의 반응물로부터 형성되는 층이고,
상기 제2층은, 상기 약플라즈마 영역에서 발생하는 상기 성막 가스의 반응물로부터 형성되는 층이고,
상기 성막 가스는 상기 제1층 및 상기 제2층의 원료인 유기 금속 화합물과, 상기 유기 금속 화합물과 반응하는 반응 가스를 포함하는,
가스 배리어성 적층 필름의 제조 방법.The method of claim 2,
The first layer is a layer formed from a reactant of the deposition gas generated in the strong plasma region,
The second layer is a layer formed from the reactant of the film forming gas generated in the weak plasma region,
The film forming gas includes an organometallic compound which is a raw material of the first layer and the second layer, and a reaction gas that reacts with the organometallic compound,
The manufacturing method of a gas barrier laminated film.
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