TWI531670B - 濺鍍裝置及附有薄膜之長條膜之製造方法 - Google Patents

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Description

濺鍍裝置及附有薄膜之長條膜之製造方法
本發明係關於一種於長條膜上形成薄膜之濺鍍裝置及附有薄膜之長條膜之製造方法。
作為於真空中進行之薄膜形成方法，廣泛使用有濺鍍法。濺鍍法係於低壓氬氣等濺鍍氣體中，將基材設為正極電位、將靶材設為負極電位，並對基材與靶材之間施加電壓，而生成濺鍍氣體之電漿。電漿中之濺鍍氣體離子撞擊至靶材而擊出靶材之構成物質。被擊出之靶材之構成物質沈積於基材上而成為薄膜。
作為透明導電膜，廣泛使用有氧化銦錫(Indium-Tin-Oxide：ITO)之薄膜。於形成如氧化銦錫(ITO)之氧化物薄膜之情形時，可使用反應性濺鍍法。於反應性濺鍍法中，除了供給氬氣等濺鍍氣體以外，亦供給氧氣等反應性氣體。於反應性濺鍍法中，被擊出之靶材之構成物質與反應性氣體反應而形成靶材之構成物質之氧化物等並沈積於基材上。
於濺鍍裝置中，通常而言，靶材與負極機械性及電性地一體化。基材與靶材隔著特定之間隔而相對向。濺鍍氣體及反應性氣體通常係供給至基材與靶材之間。濺鍍氣體及反應性氣體亦存在分別供給之情形，並且亦存在混合而供給之情形。
於基材為矽晶圓或玻璃板之濺鍍裝置中，基材之移送係藉由機械臂或輥式輸送機等而進行。於矽晶圓或玻璃板帶電之情形時，於矽晶圓或玻璃板與機械臂或輥式輸送機接觸之前，藉由除靜電裝置(離子產生裝置)而去除電荷。
然而，於基材為長條膜之情形時，操作不同於矽晶圓或玻璃板。關於長條膜之濺鍍裝置及濺鍍方法，例如於專利文獻1(日本專利特開2009-19246)中有敍述。於長條膜之情形時，無法一次性於整個長條膜上成膜濺鍍膜。因此，將自供給輥捲出之長條膜一面利用捲出側之導輥加以導引，一面導引至成膜輥(亦稱為罐輥(can roll))。將長條膜於成膜輥上捲繞不到1周，並且以固定速度使成膜輥轉動而使長條膜恆速移行。對長條膜之與靶材相對向之部分進行成膜。成膜結束之長條膜由收納側之導輥導引而捲取至收納輥。
作為長條膜，通常可使用聚對苯二甲酸乙二酯、聚對苯二甲酸丁二酯、聚醯胺、聚氯乙烯、聚碳酸酯、聚苯乙烯、聚丙烯、聚乙烯等之單層膜或積層膜。若自供給輥捲出包含絕緣性高分子材料之長條膜，則大多會於長條膜上帶有靜電。長條膜之帶電電壓達數萬伏特。
若捲出側之導輥與真空腔室為相同電位，則自供給輥捲出之長條膜所帶之靜電放電至導輥，而有可能損傷長條膜。
通常而言，為了防止放電，係藉由除靜電裝置(離子產生裝置)對供給輥與導輥之間之長條膜供給離子而去除長條膜之電荷。然而，於長條膜之搬送速度較快時，存在除靜電不完全之可能性。
於專利文獻1(日本專利特開2009-19246)中記載有「與長條膜上之導電性薄膜接觸之導輥與真空槽絕緣，且置於浮動電位」。於濺鍍法中，由於電漿中之帶電粒子入射至導電性薄膜，故導電性薄膜帶電。若導輥接地，則於導電性薄膜中流通電流而產生焦耳熱，所成膜之膜因熱而伸長。於專利文獻1中，無須將不與導電性薄膜接觸之導 輥保持於浮動電位。
長條膜帶電之情況並不限於自供給輥捲出時。靜電之放電不同於專利文獻1中作為問題之焦耳熱，即便長條膜上無導電性薄膜亦會產生。因此，存在長條膜對所有導輥放電之可能性。因此，若使用離子除靜電裝置，則必須對所有導輥設置除靜電裝置。於大型濺鍍裝置之情形時，由於導輥超過100根，故除靜電裝置之數量變多，且難以確保設置除靜電裝置之空間。
[先前技術文獻] [專利文獻]
[專利文獻1]日本專利特開2009-19246號公報
本發明之目的在於提供一種可防止長條膜所帶之靜電放電至導輥之濺鍍裝置、及防止自長條膜放電至導輥之附有薄膜之長條膜之製造方法。
(1)本發明之濺鍍裝置為於長條膜上形成薄膜者。本發明之濺鍍裝置具備：真空腔室；真空泵，其對真空腔室進行排氣；供給輥，其供給長條膜；收納輥，其收納長條膜；成膜輥，其設置於真空腔室內，沿其表面搬送長條膜；靶材，其與成膜輥相對向；氣體配管，其對真空腔室內供給氣體；導輥，其導引長條膜；導輥軸，其配備於導輥之兩端；軸承，其支持導輥軸；及絕緣體，其將導輥軸與軸承之間絕緣；且導輥之與長條膜之接觸面為浮動電位。
(2)本發明之濺鍍裝置為於長條膜上形成薄膜者。本發明之濺鍍裝置具備：真空腔室；真空泵，其對真空腔室進行排氣；供給輥，其供給長條膜；收納輥，其收納長條膜；成膜輥，其設置於真空腔室 內，沿其表面搬送長條膜；靶材，其與成膜輥相對向；氣體配管，其對真空腔室內供給氣體；導輥，其導引長條膜；及絕緣體，其絕緣被覆導輥之與長條膜之接觸面；且導輥之與長條膜之接觸面為浮動電位。
(3)本發明之附有薄膜之長條膜之製造方法包含於真空腔室內利用與長條膜之接觸面為浮動電位之導輥搬送長條膜的步驟。
(4)於本發明之附有薄膜之長條膜之製造方法中，導輥包含：導輥軸，其配備於導輥之兩端；軸承，其支持導輥軸；及絕緣體，其將導輥軸與軸承之間絕緣；且導輥之與長條膜之接觸面為浮動電位。
(5)於本發明之附有薄膜之長條膜之製造方法中，導輥包含絕緣被覆導輥之與長條膜之接觸面的絕緣體，且導輥之與長條膜之接觸面為浮動電位。
於本發明之濺鍍裝置中，即便長條膜帶有靜電，亦不會自長條膜放電至導輥。藉此，可防止於長條膜上產生放電所致之損傷。
於本發明之附有薄膜之長條膜之製造方法中，由於利用處於浮動電位之導輥搬送長條膜，故即便長條膜帶有靜電，亦不會自長條膜放電至導輥。藉此，可防止於長條膜上產生因放電所致之損傷。以下，將與長條膜之接觸面處於浮動電位之導輥稱為「絕緣導輥」。再者，若於長條膜上形成導電膜，則長條膜之導電膜形成面變為導電性。但即便利用絕緣導輥導引導電性長條膜，長條膜亦不會受損，並無特別問題。
10‧‧‧濺鍍裝置
11‧‧‧真空腔室
12‧‧‧真空泵
13‧‧‧供給輥
14‧‧‧絕緣導輥
14a‧‧‧絕緣導輥
14b‧‧‧絕緣導輥
15‧‧‧成膜輥
16‧‧‧收納輥
17‧‧‧長條膜
18‧‧‧靶材
19‧‧‧負極
21‧‧‧氣體配管
24‧‧‧導輥軸
25‧‧‧軸承
26‧‧‧絕緣體
28‧‧‧導輥
31‧‧‧導輥
32‧‧‧絕緣體
34‧‧‧導輥軸
圖1係本發明之濺鍍裝置之整體的立體圖。
圖2(a)係用於本發明之絕緣導輥之第一例的立體圖，圖2(b)係用於本發明之絕緣導輥之第二例的立體圖。
圖1係本發明之濺鍍裝置10之一例之整體的立體圖。本發明之濺鍍裝置10包含真空腔室11及對真空腔室11進行排氣之真空泵12。真空腔室11內包含供給輥13、絕緣導輥14、成膜輥15及收納輥16。長條膜17自供給輥13捲出，由絕緣導輥14導引而於成膜輥15上捲繞不到一周，並再次由絕緣導輥14導引而收納至收納輥16。靶材18隔著特定距離而與成膜輥15相對向。於在成膜輥15上連續移行之長條膜17上，於與靶材18相對向之位置成膜濺鍍膜。雖然圖1中圖示有兩個靶材18，但靶材18之個數並無限定。設置有對靶材18與成膜輥15之間供給濺鍍氣體(例如氬氣)及反應性氣體(例如氧氣)之氣體配管21。
本發明之濺鍍裝置10係於低壓氬氣等濺鍍氣體中，將成膜輥15設為正極電位、將靶材18設為負極電位，並對成膜輥15與靶材18之間施加電壓，而生成濺鍍氣體之電漿。電漿中之濺鍍氣體離子撞擊至靶材18而擊出靶材18之構成物質。被擊出之靶材18之構成物質沈積於長條膜17上而成為薄膜。為了獲得品質良好之膜，成膜輥15例如於20℃~250℃之範圍內被控制於固定溫度。
作為透明導電膜，廣泛使用有氧化銦錫(Indium-Tin-Oxide：ITO)之薄膜。於形成如氧化銦錫(ITO)之氧化物薄膜之情形時，可使用反應性濺鍍法。於反應性濺鍍法中，除了供給氬氣等濺鍍氣體以外，亦供給氧氣等反應性氣體。於反應性濺鍍法中，被擊出之靶材18之構成物質與反應性氣體反應，靶材18之構成物質之氧化物等沈積於長條膜17上。
於本發明之濺鍍裝置10中，靶材18與負極19機械性及電性地一體化。長條膜17與靶材18隔著特定之間隔而相對向。濺鍍氣體及反應性氣體供給至長條膜17與靶材18之間。濺鍍氣體及反應性氣體亦存在分別供給之情形，並且亦存在混合而供給之情形。
圖2(a)係用於本發明之濺鍍裝置10之絕緣導輥14a之第一例的立體圖。圖2(b)係用於本發明之濺鍍裝置10之絕緣導輥14b之第二例的立體圖。
關於圖2(a)之絕緣導輥14a，導輥軸24與支持導輥軸24之軸承25之間由環形絕緣體26絕緣，且導輥28之與長條膜17之接觸面處於浮動電位。軸承25與真空腔室11處於相同電位。絕緣導輥14a之導輥28及導輥軸24為金屬(例如對鋁圓柱之表面鍍敷硬質鉻而成者)。因此，導輥28之與長條膜17之接觸面為金屬(例如鍍硬質鉻面)。
但由於導輥28及導輥軸24為浮動電位，故與長條膜17之接觸面亦為浮動電位。因此，即便帶電之長條膜17與絕緣導輥14a接觸，亦不會自長條膜17放電至絕緣導輥14a。因此，不會對長條膜17造成因放電而引起之損傷。
作為插入於導輥軸24與軸承25之間之環形絕緣體26之材料，若考慮到絕緣耐壓及機械強度，則作為工程塑膠之聚醚醚酮材料(PEEK(註冊商標)(Polyether Ether Ketone))較為合適。
關於圖2(b)之絕緣導輥14b，導輥31之表面由絕緣體32覆蓋，並且與長條膜17之接觸面處於浮動電位。由於導輥31及導輥軸34為金屬(例如鋁)，故與真空腔室11處於相同電位。
但由於與長條膜17之接觸面由絕緣體32覆蓋，故即便帶電之長條膜17與絕緣導輥14b接觸，亦不會自長條膜17放電至絕緣導輥14b。因此，不會因放電而損傷長條膜17。
作為覆蓋導輥31之表面之絕緣體32之材料，若考慮到絕緣耐壓及膜形成之容易性，則氧化鋁或氮化矽等陶瓷噴敷膜較為合適。
於自供給輥13捲出長條膜17時，長條膜17容易帶電。但並不限於捲出時，於長條膜17之搬送路徑中，長條膜17亦可能帶電。大型濺鍍裝置使用100根以上之導輥。由於無論在哪一導輥產生放電均會損 傷長條膜17，故較理想為所有導輥使用絕緣導輥14a、14b。
對本發明之附有薄膜之長條膜之製造方法進行說明。於圖1之真空腔室11內，自供給輥13捲出絕緣性長條膜17，並利用絕緣導輥14進行導引而於成膜輥15上捲繞不到一周。一面以固定速度使成膜輥15轉動而使長條膜17恆速移行，一面對長條膜17之與靶材18相對向之部分進行例如透明導電膜之成膜。成膜結束之長條膜17一面由收納側之絕緣導輥14導引，一面捲取至收納輥16。為了獲得品質良好之膜，成膜輥15例如於20℃~250℃之範圍內被控制於固定溫度。
濺鍍時，對成膜輥15與靶材18之間施加直流電壓(或交流電壓)而產生濺鍍氣體(例如氬氣)之電漿。作為直流電壓，例如，成膜輥15為0V(接地電位)，靶材18為-400V~-100V。使濺鍍氣體離子撞擊至靶材18，從而將自靶材18飛散之靶材18之材料(例如銦原子、錫原子)成膜於長條膜17上。
於自供給輥13捲出絕緣性長條膜17時，長條膜17大多會帶有靜電。若捲出側之導輥與真空腔室11導通而為接地電位，則存在自供給輥捲出之長條膜所帶之靜電放電至導輥而損傷長條膜的可能性。
但於本發明之附有薄膜之長條膜之製造方法中，由於利用絕緣導輥14導引長條膜17，故即便長條膜17帶電，亦無其電荷放電至絕緣導輥14之虞。因此可避免因放電而損傷長條膜17。
於長條膜17接觸於收納側之絕緣導輥14時，由於長條膜17上形成有透明導電膜，故透明導電膜側之面不帶電。但即便收納側之導輥為絕緣導輥14，亦無特別不妥之處。
[產業上之可利用性]
本發明之濺鍍裝置及濺鍍方法對於在長條膜上形成薄膜尤其是氧化銦錫(Indium-Tin-Oxide：ITO)等之透明導電膜方面較為有用。
10‧‧‧濺鍍裝置
11‧‧‧真空腔室
12‧‧‧真空泵
13‧‧‧供給輥
14‧‧‧絕緣導輥
15‧‧‧成膜輥
16‧‧‧收納輥
17‧‧‧長條膜
18‧‧‧靶材
19‧‧‧負極
21‧‧‧氣體配管

Claims (5)

  1. 一種濺鍍裝置，其係於長條膜上形成薄膜者，其具備：真空腔室；真空泵，其對上述真空腔室進行排氣；供給輥，其供給上述長條膜；收納輥，其收納上述長條膜；成膜輥，其設置於上述真空腔室內，沿其表面搬送上述長條膜；靶材，其與上述成膜輥相對向；氣體配管，其對上述真空腔室內供給氣體；導輥，其導引上述長條膜；導輥軸，其配備於上述導輥之兩端；軸承，其支持上述導輥軸；及絕緣體，其將上述導輥軸與上述軸承之間絕緣；且上述導輥之與上述長條膜之接觸面為浮動電位。
  2. 一種濺鍍裝置，其係於長條膜上形成薄膜者，其具備：真空腔室；真空泵，其對上述真空腔室進行排氣；供給輥，其供給上述長條膜；收納輥，其收納上述長條膜；成膜輥，其設置於上述真空腔室內，沿其表面搬送上述長條膜；靶材，其與上述成膜輥相對向；氣體配管，其對上述真空腔室內供給氣體；導輥，其導引上述長條膜；及 絕緣體，其絕緣被覆上述導輥之與上述長條膜之接觸面；且上述導輥之與上述長條膜之接觸面為浮動電位。
  3. 一種附有薄膜之長條膜之製造方法，其包含於真空腔室內利用與上述長條膜之接觸面為浮動電位之導輥搬送長條膜的步驟。
  4. 如請求項3之附有薄膜之長條膜之製造方法，其中上述導輥包含：導輥軸，其配備於上述導輥之兩端；軸承，其支持上述導輥軸；及絕緣體，其將上述導輥軸與上述軸承之間絕緣；且上述導輥之與上述長條膜之接觸面處於浮動電位。
  5. 如請求項3之附有薄膜之長條膜之製造方法，其中上述導輥包含絕緣被覆上述導輥之與上述長條膜之接觸面的絕緣體，且上述導輥之與上述長條膜之接觸面處於浮動電位。
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