薄膜形成装置及薄膜形成方法制造方法及图纸

在使用气体冷却的成膜方法中，一边实现充分的冷却效果一边避免因气体导入导致成膜率下降和/或对真空泵施加过大的载荷。本发明专利技术的薄膜形成装置，具备：在薄膜形成区域(9)具有与基板(7)的背面接近的冷却面(10s)的冷却体(10)；以及向冷却面(10s)和基板(7)的背面之间导入气体的气体导入单元，冷却面在基板的宽度方向剖面中具有中央部比两端部向基板7的背面突出的形状。优选的是，冷却面具有在基板的宽度方向剖面中左右对称的形状，更优选地，具有由悬垂曲线表示的形状。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及薄膜形成装置或薄膜形成方法。
技术介绍
薄膜形成技术在器件的高性能化和小型化中广泛普及。在器件中使用薄膜不仅直接使用户受益，而且从地球资源的保护和/或电力消耗的降低这些环境方面来看也起到重要的作用。在该薄膜形成技术的发展中，满足薄膜制造方法的高效率化、稳定化、高生产率化以及低成本化这些产业利用面的要求是必不可缺的，继续向之努力。为了提高薄膜的生产率，需要可实现高堆积速度的薄膜形成技术，因此在真空蒸镀法、溅射法、离子镀法、CVD法等薄膜制造方法中，高堆积速度化正在推进。作为连续地大量形成薄膜的方法，使用卷绕式薄膜制造方法。卷绕式的薄膜制造方法是下述方法将卷绕为卷筒状的长条的基板从放卷卷筒放出，在沿输送系统输送中，在基板上形成薄膜，然后将其卷绕于卷绕卷筒。卷绕式的薄膜制造方法通过与例如使用电子束的真空蒸镀源等高堆积速度的成膜源组合，可生产率良好地形成薄膜。作为决定这样的连续卷绕式的薄膜制造的成败的重要因素，存在成膜时的热负荷的问题。在例如真空蒸镀的情况下，向基板施加来自蒸发源的热辐射和蒸发原子所具有的热能，基板的温度上升。尤其是，若为了提高堆积速度而提高蒸发源的温度并且/或者使蒸发源和基板靠近，则基板的温度会过度上升。但是，若基板的温度过度上升，则基板的机械特性的下降显著，容易发生由于堆积了的薄膜和/或基板的热膨胀使基板较大地变形，并且/或者基板熔断的问题。虽然在其他成膜方式中热源不同，但在成膜时都向基板施加热负荷，存在同样的问题。为了防止产生这样的基板变形和/或熔断等，在成膜时进行基板的冷却。以基板的冷却为目的，广泛地进行在基板沿着在输送系统的路径上配置的圆筒状罐(can)的状态下进行成膜的操作。若用该方法来确保基板和圆筒状罐的热接触，则可使热散逸到热容量大的冷却罐，因此可防止基板温度的上升并/或将基板温度保持在特定的冷却温度。作为用于在真空气氛下确保基板和圆筒状罐的热接触的方法之一，有气体冷却方式。所谓气体冷却方式是下述方法一边在基板和作为冷却体的圆筒状罐之间维持间隔为几mm以下的微小间隙，一边向该间隙供给微量气体以利用气体的热传导来确保基板和圆筒状罐的热接触，对基板进行冷却。在专利文献1中，公开了在作为基板的晶片上形成薄膜的装置中，向晶片和作为支撑单元的圆筒状罐之间导入气体的内容。因此，可确保晶片和支撑单元之间的热传导，因此可抑制晶片的温度上升。另一方面，作为基板的冷却单元，也可使用冷却带来代替圆筒状罐。在通过倾斜入射来进行成膜时，在基板按直线状移动的状态下进行成膜在材料的利用效率方面有利，作为此时的基板冷却单元使用冷却带是有效的。在专利文献2中，公开了使用带来进行基板材料的输送和冷却时的带的冷却方法。根据专利文献2，为了进一步将冷却带冷却，通过在冷却体的内侧设置二层以上的冷却带和/或由液状的介质所构成的冷却机构，可提高冷却效率。由此，可改善以电磁转换特性为代表的磁带的特性，同时可显著地改善生产率。现有技术文献专利文献专利文献1 特开平1-152262号公报；专利文献2 特开平6-145982号公报。
技术实现思路
专利技术所要解决的问题在进行基于倾斜入射的成膜时，使用专利文献2所公开的冷却带在基板按直线状移动的状态下进行成膜，在材料利用效率方面有利。但是，使用冷却带所得的成膜，特别是在因高成膜率等原因而导致对基板的热负荷大的情况下，难以将基板充分冷却。其原因是由于在基板按直线状移动的状态下不能得到基板的法线方向的力，不能确保朝向冷却体的力。若不能确保基体朝向冷却体的力，则不能充分确保基板和冷却带的热接触。另一方面，为了充分确保基板和冷却体的热接触，在进行专利文献1所示的气体冷却的情况下，为了提高冷却能力而提高基板和冷却体之间的冷却气体的压力是有效的。 因此，优选的是，通过将基板和冷却体的间隔设定得尽可能小，并且将冷却气体的导入量调整为较多，从而提高基板和冷却体之间的气压。但是，若基板的温度上升，则基板产生热膨胀。在基板的长度(输送)方向上通过输送系统来施加张力，因此热膨胀所产生的影响小，但是，由于基板的宽度方向上未施加张力，因此不能无视热膨胀所产生的影响。即，如图3所示，由于热膨胀基板容易产生褶皱和 /或波动。其结果，基板和冷却体的距离部分地或整体地增大，因此气压下降导致冷却能力的下降。再有，冷却气体容易从扩大了的间隙泄露，由此，成膜室内的压力上升，不仅使成膜率下降，而且也在对成膜室内进行减压的真空泵上施加过大的载荷。本专利技术鉴于上述问题，其目的是提供在真空下一边输送基板一边对基板表面连续形成薄膜时、防止产生以基板的宽度方向的热膨胀为原因的褶皱和/或波动以将基板和冷却体的距离保持为一定，从而可实现基于冷却气体的基板的均勻且充分的冷却的薄膜形成装置、和薄膜形成方法。用于解决问题的技术方案为解决上述问题，本专利技术的薄膜形成装置，其在真空中在具有表面和背面的带状基板的所述表面上形成薄膜，其中具备输送机构，其输送所述基板；薄膜形成单元，其在被输送的所述基板的所述表面上在薄膜形成区域内形成薄膜；冷却体，其在所述薄膜形成区域具有与所述背面接近的冷却面，并由冷媒冷却；气体导入单元，其向所述冷却面和所述背面之间导入冷却气体以冷却所述基板；和真空容器，其收置所述输送机构、所述薄膜形成单元、所述冷却体和所述气体导入单元，所述冷却面具有在所述基板的宽度方向剖面中， 与两端部相比中央部向所述背面突出的形状。本专利技术的薄膜形成方法，是在真空中在具有表面和背面的带状基板的所述表面形成薄膜的薄膜形成方法，其中所述方法包括配置工序，在薄膜形成区域配置与所述背面接近的冷却面；和薄膜形成工序，一边通过向所述冷却面和所述背面之间导入冷却气体而冷却所述基板，一边在被输送的所述基板的所述表面上在所述薄膜形成区域内形成薄膜， 所述冷却面具有在所述基板的宽度方向剖面中与两端部相比中央部向所述背面突出的形状。专利技术的效果根据本专利技术，进行气体冷却，其目的在于在真空下一边输送基板一边在基板表面上连续形成薄膜时，防止以成膜时的热负荷为原因的基板的变形和/或熔断，在要进行该气体冷却时，与基板背面接近而配置的冷却体的冷却面，具有在基板的宽度方向剖面中中央部向背面突出的形状。因此，即使因基板的温度上升而在基板的宽度方向上产生热膨胀， 也可将基板和冷却体的距离以例如几mm以下的极短距离保持为大体一定。由此，可更高效地冷却热膨胀所产生的变形大的基板中央部，因此可一边在整个薄膜形成区域实现充分的冷却效果一边减小从冷却体和基板的间隙漏出的气体的量。因此，可避免成膜室内的压力上升而使成膜率下降，还可减小对真空泵施加的不必要的载荷。附图说明图1是表示本专利技术的实施方式1的成膜装置整体的构成的示意侧视图。图2(a)是放大表示图1的薄膜形成区域附近的基板长度方向剖视图。图2 (b)是图2 (a)的A-A，剖视图。图3是示意性表示宽度方向剖面为直线状的现有冷却面和基板的关系的基板宽度方向剖视图。图4是示意性表示宽度方向剖面为凸形形状的本专利技术的冷却面和基板的关系基板宽度方向剖视图。图5是示意性表示本专利技术实施方式1的冷却体和辅助辊的位置关系的基板长度方向剖视图，(a)未成膜时的剖视图，(b)是成膜期间的剖视图。图6是表示本专利技术的实施方式2的成膜装置整体的构成的示意侧视本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种薄膜形成装置，其在真空中在具有表面和背面的带状基板的所述表面上形成薄膜，其中：具备：输送机构，其输送所述基板；薄膜形成单元，其在输送的所述基板的所述表面上在薄膜形成区域内形成薄膜；冷却体，其在所述薄膜形成区域具有与所述背面接近的冷却面，并由冷媒冷却；气体导入单元，其向所述冷却面和所述背面之间导入冷却气体以冷却所述基板；和真空容器，其收置所述输送机构、所述薄膜形成单元、所述冷却体和所述气体导入单元；所述冷却面具有下述形状：在所述基板的宽度方向剖面中，与两端部相比中央部向所述背面突出。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：篠川泰治，涩谷聪，本田和义，岛田隆司，神山游马，山本昌裕，
申请(专利权)人：松下电器产业株式会社，
类型：发明
国别省市：JP