WO2010038384A1 - 膜形成装置およびそれを用いた膜形成方法 - Google Patents

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region
heating unit
film forming
film
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齋藤友康
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キヤノンアネルバ株式会社
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    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C14/00—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
    • C23C14/22—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material characterised by the process of coating
    • C23C14/56—Apparatus specially adapted for continuous coating; Arrangements for maintaining the vacuum, e.g. vacuum locks
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
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    • C23C14/00—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
    • C23C14/22—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material characterised by the process of coating
    • C23C14/54—Controlling or regulating the coating process
    • C23C14/541—Heating or cooling of the substrates
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
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    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C14/00—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
    • C23C14/58—After-treatment
    • C23C14/5806—Thermal treatment

Definitions

  • the present invention relates to a film forming apparatus, for example, an in-line type film forming apparatus.
  • the present invention also relates to a film forming method using the same.
  • film forming apparatuses for displays such as plasma displays
  • multi-sided film formation using a large substrate and high-throughput film formation have become mainstream as the size of flat-screen TVs increases.
  • a film forming method of the film forming apparatus there are mainly an electron gun evaporation method using an electron beam, an ion plating method using a plasma gun, a sputtering method, and the like.
  • an in-line method is widely used in which a substrate is transferred while being transported in a film forming chamber, and these film material forming supply sources act as a heat source. Will rise significantly.
  • FIG. 12 shows a film forming apparatus proposed in Patent Document 1.
  • the set temperature of the heater 2B ′ on the ring hearth 3 ′ is set lower by 50 ° C. than the other heaters 2A ′ and 2C ′, and the substrate 1 mounted on the carrier 4 using the water-cooling aperture limiting plate 8 is disclosed. It is described that the temperature rise is prevented.
  • an electron beam gun 3 ′′ and a ring hearth 3 ′ are provided in the vapor deposition chamber 10.
  • An object of the present invention is to provide a film forming apparatus and a film forming method using the same, which can reduce the temperature unevenness of the substrate in the transport direction.
  • the present invention relates to a film forming apparatus for forming a film on the surface of a substrate, a transport mechanism for transporting the substrate, and a supply for supplying a film forming substance so that the film is formed on the substrate transported by the transport mechanism
  • a first region that is disposed between a source, the transport mechanism, and the supply source, and shields the supply of the film-forming substance to the substrate along the substrate transport direction, and is adjacent to the first region.
  • a shielding member that defines a second region to which the film-forming substance is supplied to the substrate and a third region that is adjacent to the second region and shields the supply of the film-forming material to the substrate; and the first region In the second region and the third region, the first heating unit, the second heating unit, and the third heating unit are disposed so as to heat the substrate transported by the transport mechanism and each include a plurality of heaters. The heating unit and the position of the substrate in the transport direction are detected.
  • a controller that controls the first heating unit, the second heating unit, and the third heating unit, the supply source acts as a heat source, and the substrate transported by the transport mechanism is When heated in the second area, the controller is heated more strongly than in the first area and the third area, and the controller is responsive to the position of the substrate detected by the position detector.
  • the operations of the first heating unit, the second heating unit, and the third heating unit are individually controlled so as to reduce the temperature unevenness of the substrate in the transport direction.
  • the present invention is a film forming method using the film forming apparatus, wherein the first heating unit and the third heating unit are longer than the substrate transported in the transport direction.
  • the present invention can provide a film forming apparatus and a film forming method capable of reducing the temperature unevenness of the substrate in the transport direction.
  • FIG. 1 shows an embodiment of a film forming apparatus for forming a film on the surface of a substrate according to the present invention.
  • the film forming apparatus includes a transport mechanism 4 that transports the substrate 1 and a supply source 3 that supplies a film-forming substance so that a film is formed on the substrate 1 transported by the transport mechanism 4.
  • the supply source 3 in this embodiment is an evaporation source, and an evaporation material is emitted from the evaporation source 3 by emitting an electron beam from an electron emission source represented by an electron beam gun or a plasma gun (not shown) to the evaporation source. Evaporate.
  • the evaporation source 3 also acts as a heat source.
  • a shielding member 8 is arranged between the transport mechanism 4 and the evaporation source 3.
  • the shielding member 8 for example, the opening limiting plate shown in FIG. 12 having a central portion corresponding to the evaporation region and having a water cooling system can be used.
  • the shielding member 8 includes a first region A, a second region B adjacent to the first region A, and a third region adjacent to the second region B along the substrate transport direction. C is defined.
  • the evaporation material is blocked by the shielding member 8 so that it is not supplied to the substrate 1 being transferred, and in the second region B, the evaporation material is transferred without being blocked by the shielding member 8.
  • the substrate 1 to be transported is located in the second region B more than the evaporation source 3 in the first region A and the third region C. Strongly heated.
  • each heating part 2A, 2B, 2C is a heater group consisting of a plurality of heaters, as shown in FIG.
  • the heaters constituting the three heater groups 2A, 2B, 2C are fixedly arranged in the first area A, the second area B, and the third area C, respectively.
  • the lengths of the first region A and the first heating unit 2A in the substrate transport direction and the lengths of the third region C and the third heating unit 2C are provided to be equal to or longer than the length of the substrate 1.
  • Position detectors 5A and 5B for detecting the position of the substrate 1 in the transport path are installed at both ends in the substrate transport direction of the second region B.
  • the position detectors 5A and 5B are connected to the substrate 1 to be transported. Ends (front end, rear end) in the transport direction are detected.
  • the three heating units 2A, 2B, 2C are individually controlled by the controller 9. As will be described later, the controller 9 controls the three heating units 2A, 2B, and 2C so as to reduce the temperature unevenness of the substrate 1 in the transport direction according to the position of the substrate 1 detected by the position detectors 5A and 5B. Control the operation individually.
  • the control of the first to third heating units 2A, 2B, and 2C by the controller 9 will be described below with reference to FIGS. In this example, it is assumed that vapor deposition is performed on the substrate 1 that is longer than the length in the transport direction of the second region B that is the film formation region.
  • step 1 the substrate 1 exists in the first region A located upstream of the second region B, which is a film formation region.
  • the sensors 5A and 5B arranged in the vicinity of the inlet and outlet of the second region B are both in the OFF state, and the controller 9 turns off all the heaters in the three heating units 2A, 2B and 2C. Control to be. Therefore, the substrate 1 immediately before the start of the film formation process is not heated by the radiant heat from the heater and the evaporation source 3, so that temperature unevenness in the substrate does not occur.
  • FIG. 2 shows the state in step 1.
  • Step 2 The substrate 1 placed on the transport mechanism 4 is transported and enters the second region B which is a film formation region.
  • the controller 9 turns on the heater corresponding to the portion where the substrate 1 is present in the first heating unit 2A disposed in the first region A.
  • FIG. 3 shows a state where the first half of the substrate 1 is being formed.
  • the substrate 1 is present at a position straddling the first region A and the second region B, and only the sensor 5A is ON (detects the substrate).
  • the heaters provided in the film forming part (hatch part) and the non-film forming part (non-hatch part) are heated with the same heating output, the substrate temperature of the front film forming part where the heat input due to film formation is large is the substrate temperature.
  • the height is greatly increased.
  • the controller 9 causes the output of the heater installed in the non-deposition portion of the heater of the first heating unit 2A to be higher than the output of the second heating unit 2B of the deposition portion (hatch portion).
  • the temperature of the rear portion which is a non-film-forming portion of the substrate 1 is increased.
  • the first heating unit 2A is provided longer than the substrate 1, the length of the substrate 1 is increased by the second heating unit 2B and the first heating unit 2A even immediately after the top of the substrate 1 enters the second region B. It can be heated throughout.
  • the controller 9 determines the portion where the substrate 1 exists in the first region, that is, the first heating unit 2A based on the timing when the sensor 5A detects the tip of the substrate 1 and the transport speed of the substrate 1. The range of heaters to be operated in is determined.
  • Step 3 When the substrate 1 is further transported and the sensor 5B detects the front end portion of the substrate 1, the controller 9 operates the side closer to the film forming portion of the heater of the third heating unit 2C arranged in the third region C. The operation of the heater corresponding to the portion where the substrate 1 no longer exists in the first heating unit 2A is switched off. Moreover, the output of the 2nd heating part 2B is reduced.
  • FIG. 4 shows a state where the two sensors 5A and 5B are ON, that is, a state where the substrate 1 exists at a position extending over the first region A, the second region B, and the third region C.
  • the heater temperature in the second region B which is a film forming portion is set lower than the heater temperature in the first region A and the third region C which are non-film forming portions. Temperature rise was prevented.
  • the sensor 5B detects the substrate 1
  • the temperature increase in the film forming portion can be further reduced by reducing the number of heaters that are in operation of the first heating unit 2A. .
  • the heater corresponding to the portion where the substrate 1 exists among the heaters installed in the first region A, the second region B, and the third region C the temperature difference between the tip portion of the substrate 1 and the film forming portion Can be relaxed.
  • Step 4> When the substrate 1 advances and the sensor 5A detects the rear end portion of the substrate 1, the controller 9 switches all the outputs of the first heating unit 2A in the first region A to OFF so that the heating in the first region A is performed. No longer done. And the heater corresponding to the part which the board
  • FIG. 5 shows a state in which only the sensor 5B of the two sensors is ON and the substrate 1 exists at a position extending over the second region B and the third region C. That is, the rear portion in the transport direction of the substrate 1 is being formed.
  • the rear portion of the substrate 1 Since the rear portion of the substrate 1 is already heated by the heater of the second heating unit 2B when the front portion of the substrate 1 is subjected to film formation, the rear portion of the substrate 1 is being formed. Can prevent overheating of the rear portion of the substrate 1 by stopping the output of the second heating unit 2B. Further, by increasing the heater output of the portion of the heater of the third heating unit 2C where the substrate 1 enters the third region C, it is possible to prevent a sudden temperature drop after the substrate 1 is formed.
  • the substrate temperature of the rear portion is higher than that of the front portion where the film formation is completed.
  • Step 5> When the substrate 1 is further transported and all of the substrate 1 enters the third region C, the sensor 5B detects that the rear end portion of the substrate 1 has advanced from the second region B to the third region C.
  • FIG. 6 shows this state, and all the substrates 1 exist at positions in the third region.
  • the controller 9 switches all the heater outputs of the third heating unit 2C to OFF in accordance with the state where both the sensors 5A and 5B are OFF. Therefore, temperature unevenness in the transport direction of the substrate 1 after film formation does not occur.
  • the control pattern of the controller 9 is described using one substrate.
  • the film forming apparatus of the present embodiment can form a film while continuously transporting it using a substrate whose length in the transport direction is longer than the length of the film forming region.
  • a case where film formation is performed while the substrate is continuously transferred will be described with reference to FIGS.
  • ⁇ State of FIG. 8> The substrates 1A to 1C placed on the transport mechanism 4 are transported in the transport direction (leftward in FIG. 8).
  • the controller 9 turns on all the heaters corresponding to the portion where the substrate 1B exists in the first heating unit 2A. In this state, the substrate 1B is located across the first region A and the second region B.
  • the substrate 1A preceding the substrate 1 is located in the third region C, which is a region where the entire film has been formed.
  • FIG. 8 shows a state where the front portion of the substrate 1B is being formed. In this state, only the sensor 5A is ON (detects the substrate). In this state, when all the heater groups 2A, 2B, and 2C are heated with the same heating output, the substrate temperature of the front portion (hatch portion) where the heat input due to film formation is large becomes the rear portion that is a non-film formation portion of the substrate 1B. Compared to a large increase.
  • the heater output of the portion of the heater of the first heating unit 2A where the substrate 1B is present is made higher than the output of the heater of the second heating unit 2B, and the rear portion of the substrate 1B
  • the temperature unevenness in the conveyance direction of the substrate 1B is alleviated and the risk of substrate cracking is reduced.
  • the heaters of the third heating unit 2C are stopped, the preceding substrate 1A after film formation is not heated, and the inside of the substrate is heated by heating the rear end portion of the substrate as in the prior art. This does not cause uneven temperature.
  • the two sensors 5A and 5B are both ON.
  • the substrate 1B is located across the first region A, the second region B, and the third region C, and the front side portion where the film formation is completed in the substrate, the central portion during the film formation, and the rear side immediately before the film formation. There is a part.
  • the temperature of the substrate during film formation is prevented by setting the heater temperature of the film formation portion smaller than the heater temperature of the non-film formation portion.
  • the sensor 5B detects the entry of the substrate 1B into the third region C, the number of heaters that are outputting among the heaters of the first heating unit 2A is reduced, so that The temperature rise can be further reduced. Then, by operating the heater corresponding to the portion where the substrate 1B is present among the heaters of the first heating unit 2A and the third heating unit 2C, temperature unevenness in the transport direction of the substrate 1B can be reduced.
  • the film formation process is completed, and the preceding substrate 1A located in the third region C is completely removed. Is not heated. Therefore, temperature unevenness does not occur in the substrate of the preceding substrate 1A.
  • the subsequent substrate 1C that has been transported and is located in the first region A is also heated. Not done. Therefore, temperature unevenness in the substrate of the subsequent substrate 1C does not occur.
  • the substrate 1B further advances in the transport direction, the substrate 1B is located across the second region B and the third region C, and the entire subsequent substrate 1C is located in the first region A.
  • the controller 9 switches off the operation of the heater of the first heating unit 2A that is in the heated state, so that heating is not performed in the first region A.
  • substrate 1B approached among the heater groups of the 3rd heating part 2C is switched to ON.
  • the substrate temperature at the rear side of the substrate during film formation is higher than that at the front side of the substrate where the film formation has been completed.
  • the leading end of the subsequent substrate 1C is located at the leading portion of the first area A, unlike the prior art, it is not heated by the heater.
  • the front portion of the subsequent substrate 1C enters the second region B, which is a film formation region, the front portion is not preheated in the first region A. An excessive temperature rise in the front portion that enters and undergoes the film formation process can be reduced.
  • the two sensors 5A and 5B installed on the inlet side and the outlet side of the second region B are both ON.
  • the film is formed across the rear portion of the substrate 1B, the front portion of the substrate 1C, and the two substrates.
  • the temperature difference within the substrate remained.
  • only the heater corresponding to the front portion of the subsequent substrate 1C in the heater group of the second heating unit 2B is turned on, and the output of the heater corresponding to the rear portion of the substrate 1B is stopped.
  • overheating of the substrate 1B and insufficient heating of the subsequent substrate 1C can be prevented, and uneven temperature in the substrates of both the substrates 1B and 1C can be improved.
  • Sensors 5A and 5B detect timings at which the front and rear end portions of the plurality of substrates traveling in the transport direction in the transport path enter the second region B and leave from the second region B.
  • the controller 9 can recognize the region where each substrate exists based on the entry timing and the separation timing of each substrate with respect to the second region B and the traveling speed of the substrate.
  • the controller 9 individually controls the operation of the heater groups of the first to third heating units 2A, 2B, and 2C according to the range of the region where each substrate exists. As a result, the temperature unevenness of each of the plurality of substrates in the transport direction is reduced.
  • the controller 9 controls each heater group to a preset heater setting according to the position of the substrate.
  • the heater setting here refers to a heating set temperature, a heater output, and the like.
  • the operations of the heaters of the first heating unit 2A and the third heating unit 2C are individually controlled.
  • the heater group of the first heating unit 2A and the third heating unit can be divided into a plurality of groups, for example, and the output can be controlled for each group.
  • the heaters are provided on both the upper and lower surfaces of the substrate to be transported, but may be provided only on the upper surface side opposite to the evaporation source.
  • the film forming apparatus is a vapor deposition apparatus using an electron gun or a plasma gun
  • the present invention can be applied to all in-line film forming apparatuses including a sputtering apparatus.
  • the operation of the heater groups of the first to third heating units 2A to 2C is controlled according to the position of the substrate 1 detected by the position detectors 5A and 5B.
  • temperature sensors for example, radiation thermometers
  • the output of each heater can be controlled more properly at all times.
  • the temperature sensors 6A to 6C are provided in the vicinity of the region through which the substrate 1 passes in the first to third regions A to C, for example, in the upper or lower portion of the substrate passage region.
  • the temperature of the substrate in each region is constantly measured, and if the measured substrate temperature is not within a preset range, the heater setting is changed, The overall temperature unevenness can be further reduced.
  • This aspect of controlling the heater according to the position and temperature of the substrate 1 can also be applied to the case where film formation is performed while continuously transporting a plurality of substrates.
  • FIG. 14 shows a control model for controlling the output of each heater according to the position and temperature of the substrate 1.
  • the set value is sent to the controller 9, and the heaters of the heating units 2A to 2C calculated from the position and temperature information of the substrate by the position detector 5 (position sensor 5) and the temperature detector 6 (temperature sensor 6).
  • the collection interval of the output of the position sensor 5 and the temperature sensor 6 can be set by the PC, and the temperature unevenness in the substrate is improved by changing the output of each heater based on the output value sent at each interval. It becomes possible.
  • the controller 9 changes the heater output each time based on the detected temperature, so that Temperature unevenness can be further improved.

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Abstract

　膜形成装置は、基板を搬送する搬送機構と、搬送機構によって搬送される基板に膜が形成されるように膜形成物質を供給する供給源と、搬送機構と供給源との間に配置され、基板の搬送方向に沿って、基板への前記膜形成物質の供給が遮蔽される第１領域と、第１領域に隣接し基板に膜形成物質が供給される第２領域と、第２領域に隣接し基板への膜形成物質の供給が遮蔽される第３領域とを規定する遮蔽部材と、第１領域と第２領域と第３領域とにおいて、搬送機構によって搬送されている基板を加熱するように配置され、かつ、それぞれ複数のヒーターを含む第１加熱部、第２加熱部及び第３加熱部と、搬送方向における基板の位置を検出する位置検出器と、第１加熱部、第２加熱部及び第３加熱部を制御する制御器と、を備え、供給源は発熱源として作用し、搬送機構により搬送される基板は、第２領域に位置する場合に第１領域及び第３領域に位置する場合よりも供給源によって強く加熱され、制御器は、位置検出器によって検出された基板の位置に応じて、搬送方向における基板の温度むらを低減するように第１加熱部、第２加熱部及び第３加熱部の作動を個別に制御する。

Description

膜形成装置およびそれを用いた膜形成方法
　本発明は、膜形成装置に係り、例えばインライン式の膜形成装置に関する。また、それを用いた膜形成方法に関する。
　プラズマディスプレイ等のディスプレイ用成膜装置では、薄型テレビのサイズアップに伴い、大型基板を用いた多面取りの成膜、さらに高スループットの成膜が主流となっている。成膜装置の成膜方法としては、主に電子ビームによる電子銃蒸着法、プラズマガンを用いたイオンプレーティング法、スパッタ法などがある。いずれの成膜方法も基板を成膜室内において搬送しながら成膜するインライン方式が広く用いられており、これらの膜物質形成供給源は、発熱源として作用するため、発熱源の影響により基板温度が大きく上昇する。
　そこで、基板の温度分布の差を少なくするため、膜形成物質を基板に蒸発させるポイントを基板の搬送方向に沿って複数個配置し、それぞれ加熱用のヒーターを複数個分離して設けるとともに、各ヒーターに加熱温度を設定するための制御手段を個別に設けた膜形成装置が提案されている。（特許文献１）
　図１２に特許文献１で提案されている膜形成装置を示す。特許文献１には、リングハース３'上のヒーター２B'の設定温度を他のヒーター２Ａ'，２Ｃ'より５０℃低く設定するとともに、水冷開口制限板８を用いてキャリア４に搭載した基板１の温度上昇を防止することが記載されている。なお、図１２の膜形成装置には、蒸着室１０に電子ビームガン３''とリングハース３'が設けられている。
特開２００２－１２９３１１号公報
　しかしながら、特許文献１に記載の膜形成装置では、図１２に示されるように、成膜状態において、蒸着領域２Ｂ'、蒸着領域に至る手前の領域２Ａ'及び蒸着領域の直後の領域２Ｃ'ではヒーターが常にＯＮされた状態にある。そのため、基板が蒸着領域に至る手前の加熱領域２Ａ'に進入した場合、基板の先頭側は加熱されるが、加熱領域に未だ入っていない基板の後側の部分は加熱されない。また、基板の先頭が蒸着領域の直後の加熱領域２Ｃ'を通過した直後において、基板の先頭側は加熱されないが、基板の後側部分は加熱されている状態にある。このように、特許文献１に記載の膜形成装置では、基板中に加熱されている部分と加熱されていない部分とが混在し、搬送方向に沿って基板の温度むらが生じ、割れが発生したりすることになる。
　本発明は、搬送方向における基板の温度むらを低減しうる膜形成装置およびそれを用いた膜形成方法を提供することを目的とする。
　本発明は、基板の表面に膜を形成する膜形成装置であって、基板を搬送する搬送機構と、前記搬送機構によって搬送される基板に膜が形成されるように膜形成物質を供給する供給源と、前記搬送機構と前記供給源との間に配置され、基板の搬送方向に沿って、基板への前記膜形成物質の供給が遮蔽される第１領域と、前記第１領域に隣接し基板に前記膜形成物質が供給される第２領域と、前記第２領域に隣接し基板への前記膜形成物質の供給が遮蔽される第３領域とを規定する遮蔽部材と、前記第１領域と前記第２領域と前記第３領域とにおいて、前記搬送機構によって搬送されている基板を加熱するように配置され、かつ、それぞれ複数のヒーターを含む第１加熱部、第２加熱部及び第３加熱部と、前記搬送方向における基板の位置を検出する位置検出器と、前記第１加熱部、第２加熱部及び第３加熱部を制御する制御器と、を備え、前記供給源は発熱源として作用し、前記搬送機構により搬送される基板は、前記第２領域に位置する場合に前記第１領域及び第３領域に位置する場合よりも前記供給源によって強く加熱され、前記制御器は、前記位置検出器によって検出された基板の位置に応じて、搬送方向における基板の温度むらを低減するように前記第１加熱部、第２加熱部及び第３加熱部の作動を個別に制御することを特徴とする。
　また、本発明は、上記膜形成装置を用いた膜形成方法であって、前記第１加熱部及び第３加熱部は、搬送方向において搬送される基板よりも長いことを特徴とする。
　本発明は、搬送方向における基板の温度むらを低減しうる膜形成装置および膜形成方法を提供することができる。
　本発明のその他の特徴及び利点は、添付図面を参照とした以下の説明により明らかになるであろう。なお、添付図面においては、同じ若しくは同様の構成には、同じ参照番号を付す。
　添付図面は明細書に含まれ、その一部を構成し、本発明の実施の形態を示し、その記述と共に本発明の原理を説明するために用いられる。
本発明に係る膜形成装置の一例を示す図である。 基板が成膜処理を受ける前の状態を示す図である。 基板の前側部分が成膜処理されている状態を示す図である。 基板の中央部分が成膜処理されている状態を示す図である。 基板の後側部分が成膜処理されている状態を示す図である。 基板の成膜処理が終了した直後の状態を示す図である。 制御器の制御の内容を示すフローチャートである。 複数の基板が連続して成膜処理されている状態を示す図である。 複数の基板が連続して成膜処理されている状態を示す図である。 複数の基板が連続して成膜処理されている状態を示す図である。 複数の基板が連続して成膜処理されている状態を示す図である。 従来技術における膜形成装置を示す図である。 温度検出器を設けた膜形成装置を示す図である。 加熱部の制御の態様を示す図である。
　図１に、本発明に係る基板の表面に膜を形成する膜形成装置の一実施形態を示す。膜形成装置は、基板１を搬送する搬送機構４と、搬送機構４によって搬送される基板１に膜が形成されるように膜形成物質を供給する供給源３とを備えている。この実施形態における供給源３は蒸発源であって、不図示の電子ビームガンやプラズマガンに代表される電子放出源から蒸発源に対して電子ビームを放出することにより、蒸発源３から蒸発材料が蒸発する。蒸発源３は、発熱源としても作用する。
　搬送機構４と蒸発源３との間には、遮蔽部材８が配置される。遮蔽部材８としては、例えば、蒸発領域に対応した中央部分が開口し水冷システムを有する図１２に示した開口制限板を使用することができる。遮蔽部材８は、図１に示されるように、基板の搬送方向に沿って、第１領域Ａと、第１領域Ａに隣接する第２領域Ｂと、第２領域Ｂに隣接する第３領域Ｃとを規定する。第１領域Ａ及び第３領域Ｃでは蒸発材料が遮蔽部材に８に遮られるので搬送中の基板１に供給されず、第２領域Ｂでは蒸発材料が遮蔽部材に８に遮られることなく搬送中の基板１に供給される。上述したように、蒸発源３は発熱源として作用するので、搬送される基板１は、第２領域Ｂに位置する場合に第１領域Ａ及び第３領域Ｃに位置する場合よりも蒸発源３によって強く加熱される。
　第１領域Ａと第２領域Ｂと第３領域Ｃとにおいてそれぞれ、搬送機構４によって搬送されている基板１を加熱するように第１加熱部２Ａ，第２加熱部２Ｂ，第３加熱部２Ｃが配置される。本実施形態では、各加熱部２Ａ，２Ｂ，２Ｃはそれぞれ、図１に示されるように、複数のヒーターからなるヒーター群である。３つのヒーター群２Ａ，２Ｂ，２Ｃを構成するヒーターは、第１領域Ａ、第２領域Ｂ、第３領域Ｃにおいてそれぞれ固定的に配置されている。また、基板搬送方向における第１領域Ａ及び第１加熱部２Ａの長さと、第３領域Ｃ及び第３加熱部２Ｃの長さは、基板１の長さ以上となるように設けられる。
　第２領域Ｂの基板搬送方向における両端部には、搬送路における基板１の位置を検出する位置検出器５Ａ，５Ｂが設置されており、位置検出器５Ａ，５Ｂは、搬送される基板１の搬送方向における端部（前端部、後端部）を検出する。
　３つの加熱部２Ａ，２Ｂ，２Ｃは、制御器９によって個別に制御される。後述するが、制御器９は、位置検出器５Ａ，５Ｂによって検出された基板１の位置に応じて、搬送方向における基板１の温度むらを低減するように３つの加熱部２Ａ，２Ｂ，２Ｃの作動を個別に制御する。
　図２～図７を用いて、制御器９による第１～第３加熱部２Ａ，２Ｂ，２Ｃの制御について以下説明する。この例では、成膜領域部分である第２領域Ｂの搬送方向における長さより長い基板１に対して蒸着を行うとする。
　＜ステップ１＞
　ステップ１では、基板１は成膜領域である第２領域Ｂの上流側に位置する第１領域Ａ内に存在している。第２領域Ｂの入口及び出口近傍に配置されているセンサ５Ａ，５ＢはともにＯＦＦの状態にあり、制御器９は３つの加熱部２Ａ，２Ｂ，２Ｃのすべてのヒーターの作動をＯＦＦの状態となるように制御する。したがって、成膜処理を開始する直前の基板１は、ヒーター及び蒸発源３からの輻射熱による加熱を受けないので、基板内の温度むらが発生していない。図２は、ステップ１における状態を示している。
　＜ステップ２＞
　搬送機構４に載置された基板１は搬送されて成膜領域である第２領域Ｂに進入する。センサ５Ａが基板１の先端部を検出すると、制御器９が第１領域Ａに配置された第１加熱部２Ａのうち基板１が存在する部分に対応するヒーターの作動をＯＮにする。
　図３は、基板１の前半部分が成膜中の状態を示す。この状態では、基板１は、第１領域Ａと第２領域Ｂとのまたがる位置に存在しており、センサ５ＡのみがON（基板を検出）している。この状態において成膜部分（ハッチ部）、非成膜部分（非ハッチ部）に設けられたヒーターを同じ加熱出力で加熱すると、成膜による入熱が多い前側の成膜部分の基板温度が基板の後側の非成膜部分に比べて大きく上昇してしまう。そこで、本実施形態では、制御器９により、第１加熱部２Ａのヒーターのうち非成膜部分に設置されたヒーターの出力を成膜部分（ハッチ部）の第２加熱部２Ｂの出力より高くし、基板１の非成膜部分である後側部分の温度を上げている。それによって、搬送方向における基板１の温度むらを緩和することができ、基板割れのリスクを低減できる。第１加熱部２Ａは基板１よりも長く設けられているので、基板１の先頭が第２領域Ｂに進入した直後においても、第２加熱部２Ｂと第１加熱部２Ａとによって基板１の長さ方向全体にわたって加熱することができる。その結果、特許文献１のように、基板１に加熱部分と非加熱部分とが混在しない。なお、制御器９は、例えば、センサ５Ａが基板１の先端部を検出したタイミングと基板１の搬送速度とに基づいて、第１領域において基板１が存在する部分、すなわち第１加熱部２Ａの中で作動させるヒーターの範囲を決定している。
　＜ステップ３＞
　基板１がさらに搬送され、センサ５Ｂが基板１の先端部を検出すると、制御器９が、第３領域Ｃに配置された第３加熱部２Ｃのヒーターのうち成膜部分に近い側の作動をＯＮに切り替え、第１加熱部２Ａにおいて基板１が存在しなくなった部分に対応するヒーターの作動をＯＦＦに切り替える。また、第２加熱部２Ｂの出力を下げる。
　図４は、２つのセンサ５Ａ，５ＢがONしている状態、すなわち、基板１が第１領域Ａと第２領域Ｂと第３領域Ｃとにまたがる位置に存在する状態を示す。この状態において従来技術では成膜部分である第２領域Ｂのヒーター温度を非成膜部分である第１領域Ａ、第３領域Ｃのヒーター温度より小さく設定しておくことで成膜中の基板の温度上昇を防いでいた。一方、本実施形態では、センサ５Ｂが基板１を検出した段階で、第１加熱部２Ａの作動中にあるヒーターの数を下げることで、成膜部分の温度上昇を、より低減することができる。そして、第１領域Ａ、第２領域Ｂ及び第３領域Ｃに設置されたヒーターのうち基板１が存在する部分に対応するヒーターを作動することで基板１の先端部と成膜部分の温度差を緩和することができる。
　＜ステップ４＞
　基板１が進行し、センサ５Ａが基板１の後端部を検出すると、制御器９が第１領域Ａにおける第１加熱部２Ａの出力をすべてＯＦＦに切り替えることにより、第１領域Ａにおいて加熱は行われなくなる。そして、第３領域Ｃに配置された第３加熱部２Ｃのヒーターのうち、基板１が進入した部分に対応するヒーターもＯＮに切り替える。また、成膜部分である第２加熱部２Ｂのヒーターは出力を停止する。
　図５は、２つのセンサのうち、センサ５ＢのみがONしている状態で、基板１が第２領域Ｂと第３領域Ｃとにまたがる位置に存在している状態を示す。すなわち基板１の搬送方向における後側部分が成膜中である。
　基板１の後側部分は、基板１の前側部分が成膜処理されているときに既に、第２加熱部２Ｂのヒーターにより加熱されているので、基板１の後側部分が成膜中のときは、第２加熱部２Ｂの出力を止めることで、基板１の後側部分の過熱を防ぐことができる。また、第３加熱部２Ｃのヒーターのうち、基板１が第３領域Ｃに進入している部分のヒーター出力を上げることで、基板１の成膜後の急な温度低下を防ぐことができる。
　図１２に示される従来の膜形成装置においては、この状態では成膜が終了した前側部分に比べて後側部分の基板温度が上昇していた。
　＜ステップ５＞
　基板１がさらに搬送され、基板１のすべてが第３領域Ｃに進入すると、センサ５Ｂは基板１の後端部が第２領域Ｂから第３領域Ｃに進んだことを検出する。図６は、この状態を示したもので、基板１はすべて第３領域内の位置に存在している。制御器９は、センサ５Ａ，５ＢがともにＯＦＦである状態に応じて、第３加熱部２Ｃのヒーターの出力をすべてＯＦＦに切り替える。したがって、成膜が終了した基板１の搬送方向における温度むらは生じない。
　図２～図７では、１枚の基板を用いて制御器９の制御の模様を説明した。しかしながら、本実施形態の膜形成装置は、搬送方向における長さが成膜領域部分の長さより長い基板を用いて連続的に搬送しつつ成膜を行いうる。以下、図８～図１１を用いて、基板を連続的に搬送しつつ成膜を行う場合について説明する。
　＜図８の状態＞
　搬送機構４に載置された基板１Ａ～１Ｃは搬送方向に向かって（図８中の左方向に）搬送される。センサ５Ａが基板１Ｂの先端部を検出すると、制御器９は、第１加熱部２Ａのうち基板１Ｂが存在する部分に対応するヒーターのすべてをＯＮ状態とする。この状態では、基板１Ｂは、第１領域Ａと第２領域Ｂとにまたがって位置している。また、基板１に先行する基板１Ａは、その全体が成膜処理済みの領域である第３領域Ｃに位置している。
　図８は、基板１Ｂの前側部分が成膜中である状態を示す。この状態では、センサ５ＡのみがON（基板を検出）している。この状態においてすべてのヒーター群２Ａ，２Ｂ，２Ｃを同じ加熱出力で加熱すると、成膜による入熱が多い前側部分（ハッチ部）の基板温度が基板１Ｂの非成膜部分である後側部分に比べて大きく上昇してしまう。本実施形態では制御器９による制御により、第１加熱部２Ａのヒーターのうち基板１Ｂが存在する部分のヒーターの出力を第２加熱部２Ｂのヒーターの出力より高くし、基板１Ｂの後側部分の温度を上げることで、基板１Ｂの搬送方向における温度むらを緩和し、基板割れのリスクを低減している。また、第３加熱部２Ｃのヒーターはすべて停止されるので、成膜の終わった先行する基板１Ａに対して加熱が行われず、従来技術のように基板の後端部を加熱することによる基板内の温度むらを生じさせることもない。
　＜図９の状態＞
　基板１Ｂがさらに搬送され、センサ５Ｂが基板１Ｂの先端部を検出すると、制御器９が、第３加熱部２Ｃのヒーター群のうち成膜部分に近い側のヒーターの出力を上げ、第１加熱部２Ａの成膜部分に近い側のヒーター以外のヒーターをＯＦＦに切り替える。また、成膜部分である第２領域Ｂの第２加熱部２Ｂの出力を下げる。
　この状態では、２つのセンサ５Ａ，５ＢがともにONの状態にある。基板１Ｂは、第１領域Ａ、第２領域Ｂ及び第３領域Ｃにまたがって位置し、基板内において成膜が終了した前側部分と成膜中である中央部分と成膜直前である後側部分とが存在する。この状態において従来技術では成膜部分のヒーター温度を非成膜部分のヒーター温度より小さく設定しておくことで成膜中の基板の温度上昇を防いでいた。一方、本実施形態では、センサ５Ｂが基板１Ｂの第３領域Ｃへの進入を検出した段階で、第１加熱部２Ａのヒーターのうち出力中のヒーターの数を減らすことで、成膜部分の温度上昇をより低減することができる。そして、第１加熱部２Ａと第３加熱部２Ｃのヒーターのうち、基板１Ｂが存在する部分に対応するヒーターを作動することで、基板１Ｂの搬送方向における温度むらを緩和することができる。
　さらに、第３加熱部２Ｃのヒーターの中で成膜中の基板１Ｂが存在する部分のヒーターのみを作動することで、成膜処理が終わり第３領域Ｃにすべて位置する先行基板１Ａに対しては加熱が行われない。そのため、先行基板１Ａの基板内で温度むらを生じさせることもない。また、第１加熱部２Ａのヒーターのうち成膜中の基板１Ｂが存在するヒーターのみを作動することで、搬送されて第１領域Ａに位置する未成膜の後続基板１Ｃに対しても加熱が行われない。そのため、後続する基板１Ｃの基板内での温度むらを生じさせることもない。
　＜図１０の状態＞
　基板１Ｂが搬送方向に向かってさらに進行し、基板１Ｂは第２領域Ｂと第３領域Ｃとにまたがって位置し、後続基板１Ｃの全体が第１領域Ａ内に位置している。センサ５Ａが基板１Ｂの後端部を検出すると、制御器９が加熱状態にあった第１加熱部２Ａのヒーターの作動をＯＦＦに切り替えることにより、第１領域Ａにおいて加熱は行われなくなる。そして、第３加熱部２Ｃのヒーター群のうち基板１Ｂが進入した部分のヒーターをＯＮに切り替える。また、第２加熱部２Ｂは出力を停止する。
　この状態では、第２領域Ｂの出口側のセンサ５ＢのみON状態にある。成膜処理中の基板１Ｂの後側部分は、基板１Ｂの前側部分が成膜されているときに既に第１加熱部２Ａのヒーターにより加熱されている。したがって、基板１Ｂの後側部分を成膜するときに、成膜部分に対応する第２加熱部２Ｂのヒーター群の出力を止めることで、基板１Ｂの後側部分の過熱を防ぐことができる。また、第３加熱部２Ｃの作動させるヒーターの数を増やすことで、基板１Ｂの第３領域Ｃに位置する成膜処理済み部分の急な温度低下を防ぐことができる。
　図１２のような従来の膜形成装置を用いると、この状態では成膜が終了した基板前側部分に比べて成膜中の基板後側部分の基板温度が上昇していた。
　また、この状態において後続基板１Ｃは、第１加熱部２Ａの出力が止められているので、後続基板１Ｃの搬送方向における温度むらは発生しない。
　本実施形態では、後続基板１Ｃの先端部が第１領域Ａの先頭部分に位置しても、従来技術と異なり、ヒーターで加熱しない。また、後続基板１Ｃの前側部分が成膜領域である第２領域Ｂに進入するとき、当該前側部分が第１領域Ａにおいて予め加熱されていないため、従来技術に比べて、第２領域Ｂに進入し成膜処理を受ける前側部分の過度な温度上昇を低減することができる。
　＜図１１の状態＞
　基板１Ｂ、後続基板１Ｃが搬送路を進行し、センサ５Ａが後続基板１Ｃの先端部を検出すると、制御器９が、第１加熱部２Ａの基板１Ｃが存在する部分に対応するヒーターをＯＮ状態とし、後続基板１Ｃの第１領域Ａに位置する部分が加熱される。また、制御器９は、第２加熱部２Ｂの前半部に位置するヒーターの出力を停止する。一方、制御器９は、第３加熱部２Ｃのヒーターのうち基板１Ｂが存在する部分のヒーターのみをＯＮ状態とする。
　この状態では、第２領域Ｂの入口側及び出口側に設置された２つのセンサ５Ａ，５ＢがともにONの状態にある。この状態は、基板１Ｂの後側部分と基板１Ｃの前側部分と２枚の基板にまたがって成膜している。この状態では後側部分を成膜している基板１Ｂと前側部分を成膜している後続基板１Ｃの２枚に温度差が生じている。図１２に示す従来技術では、この成膜部分を一様に加熱していたため、基板内での温度差がついたままであった。しかし、本実施形態では、第２加熱部２Ｂのヒーター群のうち、後続基板１Ｃの前側部分にあたるヒーターのみＯＮ状態とし、基板１Ｂの後側部分にあたるヒーターの出力を止める。その結果、基板１Ｂの過熱と後続基板１Ｃの加熱不足を防ぐことができ、双方の基板１Ｂ，１Ｃの基板内における温度むらを改善できる。
　センサ５Ａ，５Ｂは、搬送路を搬送方向に向かって進行する複数の基板の先端部及び後端部が第２領域Ｂに進入したタイミング及び第２領域Ｂから離脱するタイミングを検出する。制御器９は、例えば、各基板の第２領域Ｂに対する進入タイミング及び離脱タイミングと基板の進行速度とに基づいて、各基板が存在する領域を認識することができる。そして、制御器９は、各基板の存在する領域の範囲に応じて、第１～第３加熱部２Ａ，２Ｂ，２Ｃのヒーター群の作動を個別に制御する。その結果、搬送方向における複数の基板それぞれの温度むらを低減する。制御器９は、基板の位置に応じて各ヒーター群を予め設定されたヒーター設定に制御する。ここで言うヒーター設定とは、加熱設定温度、ヒーター出力等のことである。
　上記の実施形態では、非成膜領域である第１加熱部２Ａ及び第３加熱部２Ｃのヒーターの作動を個々に制御した。しかし、第１加熱部２Ａ及び第３加熱部のヒーター群を、例えば複数のグループに分割し、グループ毎に出力を制御することも可能である。また、第１領域Ａ及び第３領域Ｃにも位置センサを設置して、第１領域Ａ及び第３領域Ｃにおける基板の存在状況を検出可能とすることができる。
　上記実施形態では、第１領域Ａ及び第３領域において、ヒーターは搬送される基板の上面及び下面の両面に設けたが、蒸発源と反対側の上面側のみに設けてもよい。また、膜形成装置が電子銃やプラズマガンを使用した蒸着装置である場合について説明してきたが、本発明は、スパッタリング装置を含むインライン式の膜形成装置全般にも適用が可能である。
　上記実施形態では、位置検出器５Ａ，５Ｂによって検出された基板１の位置に応じて、第１～第３加熱部２Ａ～２Ｃのヒーター群の作動を制御した。しかし、第１～第３加熱部２Ａ～２Ｃによって加熱された基板の温度を検出する温度センサ（例えば放射温度計）６Ａ～６Ｃを設け、基板１の位置に加え温度を常に計測することで、各ヒーターの出力を常時、より適正に制御することができる。温度センサ６Ａ～６Ｃは、図１３に示されるように、第１～第３領域Ａ～Ｃにおいて基板１が通過する領域の近傍、例えば基板通過領域の上部又は下部に設けられる。例えば、ステップ１からステップ５までの各状態において、各領域での基板の温度を常時測定し、測定された基板温度が予め設定された範囲内になかった場合、ヒーターの設定を変更し、基板全体での温度むらをさらに低減することができる。この基板１の位置及び温度によってヒーターを制御する態様は、複数の基板を連続的に搬送しつつ成膜を行う場合においても適用することができる。
　基板１の位置と温度とによって各ヒーターの出力を制御する制御モデルを図１４に示す。パソコン（以下PC）等にある装置オペレーションソフトに、各ヒーターの初期設定、基板の各位置における基板温度（上限値、下限値等）、基板の搬送速度を設定する。設定された値は制御器９に送られ、位置検出器５（位置センサ５）及び温度検出器６（温度センサ６）による基板の位置、温度の情報から計算された加熱部２Ａ～２Ｃのヒーターそれぞれの出力値をヒーター電源に送る。位置センサ５及び温度センサ６の出力の収集間隔はPCで設定でき、その間隔毎に送られた出力値をもとに、各ヒーターの出力を変更することにより、基板内の温度ムラを改善することが可能となる。また、温度センサ６により検出された基板温度が、PCに設定した基板温度の許容範囲を外れた場合、検出温度をもとに制御器９によってその都度ヒーター出力を変更することで、基板内の温度ムラをより改善できる。
　本発明は上記実施の形態に制限されるものではなく、本発明の精神及び範囲から離脱することなく、様々な変更及び変形が可能である。従って、本発明の範囲を公にするために、以下の請求項を添付する。本願は、２００８年９月３０日提出の日本国特許出願特願２００８－２５５１８１を基礎として優先権を主張するものであり、その記載内容の全てを、ここに援用する。

Claims (9)

  1. 　基板の表面に膜を形成する膜形成装置であって、
    　基板を搬送する搬送機構と、
    　前記搬送機構によって搬送される基板に膜が形成されるように膜形成物質を供給する供給源と、
    　前記搬送機構と前記供給源との間に配置され、基板の搬送方向に沿って、基板への前記膜形成物質の供給が遮蔽される第１領域と、前記第１領域に隣接し基板に前記膜形成物質が供給される第２領域と、前記第２領域に隣接し基板への前記膜形成物質の供給が遮蔽される第３領域とを規定する遮蔽部材と、
    　前記第１領域と前記第２領域と前記第３領域とにおいて、前記搬送機構によって搬送されている基板を加熱するように配置され、かつ、それぞれ複数のヒーターを含む第１加熱部、第２加熱部及び第３加熱部と、
    　前記搬送方向における基板の位置を検出する位置検出器と、
    　前記第１加熱部、第２加熱部及び第３加熱部を制御する制御器と、
    を備え、
    　前記供給源は発熱源として作用し、前記搬送機構により搬送される基板は、前記第２領域に位置する場合に前記第１領域及び第３領域に位置する場合よりも前記供給源によって強く加熱され、
    　前記制御器は、前記位置検出器によって検出された基板の位置に応じて、搬送方向における基板の温度むらを低減するように前記第１加熱部、第２加熱部及び第３加熱部の作動を個別に制御する、
    ことを特徴とする膜形成装置。
  2. 　前記第１加熱部及び第３加熱部は、搬送方向において搬送される基板よりも長いことを特徴とする請求項１に記載の膜形成装置。
  3. 　前記第１加熱部、第２加熱部及び第３加熱部のヒーターは、前記第１領域、前記第２領域及び前記第３領域においてそれぞれ固定的に配置されていることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の膜形成装置。
  4. 　前記位置検出器は、搬送されている基板の搬送方向における端部を検出することを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の膜形成装置。
  5. 　前記位置検出器は、前記第２領域の搬送方向における両端部にそれぞれ配置されることを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載の膜形成装置。
  6. 　前記搬送機構によって搬送される基板は前記第２領域の前記搬送方向における長さよりも長く、
    　前記制御器は、搬送されている基板が、前記第１領域内に存在するか、前記第１領域と前記第２領域とにまたがる位置に存在するか、前記第１領域と前記第２領域と前記第３領域とにまたがる位置に存在するか、前記第２領域と前記第３領域とにまたがる位置に存在するか、前記第３領域内に存在するかに応じて、前記第１加熱部、第２加熱部及び第３加熱部の作動を個別に制御することを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれかに記載の膜形成装置。
  7. 　前記搬送機構は、複数の基板を連続して搬送し、
    　前記位置検出器は、搬送される複数の基板のそれぞれが前記第２領域に進入するタイミングと前記第２領域から離脱するタイミングとを検出し、
    　前記制御器は、前記位置検出器によって検出された前記複数の基板それぞれの前記第２領域に対する進入タイミング及び離脱タイミングと基板を搬送する速度とに基づいて、搬送されている複数の基板のそれぞれが、前記第１領域内に存在するか、前記第１領域と前記第２領域とにまたがる位置に存在するか、前記第１領域と前記第２領域と前記第３領域とにまたがる位置に存在するか、前記第２領域と前記第３領域とにまたがる位置に存在するか、前記第３領域内に存在するかを決定し、前記決定された結果に応じて、搬送方向における前記複数の基板それぞれの温度むらを低減するように前記第１加熱部、第２加熱部及び第３加熱部に含まれるヒーターの作動を個別に制御することを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれかに記載の膜形成装置。
  8. 　前記第１領域と前記第２領域と前記第３領域とにおいて、前記搬送機構によって搬送されている基板の温度をそれぞれ検出する温度検出器をさらに備え、
    　前記制御器は、前記位置検出器によって検出された基板の位置と前記温度検出器によって検出された前記第１領域、前記第２領域及び前記第３領域における基板の温度とに応じて、搬送方向における基板の温度むらを低減するように前記第１加熱部、第２加熱部及び第３加熱部の作動を個別に制御することを特徴とする請求項１乃至請求項７のいずれかに記載の膜形成装置。
  9. 　請求項１に記載の膜形成装置を用いた膜形成方法であって、前記第１加熱部及び第３加熱部は、搬送方向において搬送される基板よりも長いことを特徴とする膜形成方法。
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