(57)【要約】【課題】  低温での成膜を効率よく行うことができる成膜装置及び成膜方法を提供する。【解決手段】  成膜装置１は、真空容器１０と、被処理物１１をＸ軸方向に搬送する搬送機構３と、被処理物１１を冷却する冷却機構２と、成膜材料Ｍａを保持する主陽極４とを有する。冷却機構２は、成膜室１０ｂ上に配置された成膜室上冷却部２１と、成膜室上冷却部２１の上流側に配置された上流側冷却部２２と、成膜室上冷却部２１の下流側に配置された下流側冷却部２３とを含んで構成されている。成膜室上冷却部２１は、成膜中の被処理物１１を冷却する。上流側冷却部２２は、被処理物１１を成膜前に予め冷却する。下流側冷却部２３は、成膜により温度が上昇した被処理物１１を急速に冷却する。【選択図】  図１
2006291308.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
成膜材料を飛散させて被処理物に付着させることにより成膜を行う成膜装置であって、
前記成膜材料を飛散させるための成膜室、及び該成膜室上に配置され所定の搬送方向に延びる搬送室を含む真空容器と、
前記搬送室内に設けられ、前記被処理物を前記搬送方向に搬送する搬送機構と、
前記搬送室内において前記搬送機構に沿って設けられ、前記被処理物を冷却する冷却機構と
を備え、
前記冷却機構は、前記成膜室上に配置された成膜室上冷却部、及び前記搬送方向における前記成膜室上冷却部の上流側に配置された上流側冷却部を含んで構成されていることを特徴とする、成膜装置。
【請求項２】
前記上流側冷却部と前記成膜室上冷却部とが一体に構成されていることを特徴とする、請求項１に記載の成膜装置。
【請求項３】
前記上流側冷却部と前記成膜室上冷却部とが互いに間隔をあけて配置されていることを特徴とする、請求項１に記載の成膜装置。
【請求項４】
前記冷却機構が、内部を流れる冷却液によって前記被処理物を冷却する配管を有し、
前記成膜室上冷却部及び前記上流側冷却部のうち少なくとも一つの前記冷却部における前記配管が、前記搬送機構に沿って二次元状に配置されるとともに、所定方向における当該冷却部の両端に偏って配置されていることを特徴とする、請求項１〜３のいずれか一項に記載の成膜装置。
【請求項５】
前記冷却機構は、前記搬送機構を挟んで前記上流側冷却部と対向するように配置された上流側対向冷却部を更に有することを特徴とする、請求項１〜４のいずれか一項に記載の成膜装置。
【請求項６】
前記冷却機構が、内部を流れる冷却液によって前記被処理物を冷却する配管を有し、
前記上流側冷却部の前記配管が、第１の方向における前記上流側冷却部の両端に偏って配置されており、前記上流側対向冷却部の前記配管が、前記第１の方向と交差する第２の方向における前記上流側対向冷却部の両端に偏って配置されていることを特徴とする、請求項５に記載の成膜装置。
【請求項７】
前記冷却機構は、前記搬送方向における前記成膜室上冷却部の下流側に配置された下流側冷却部を更に含むことを特徴とする、請求項１〜６のいずれか一項に記載の成膜装置。
【請求項８】
被処理物を所定の搬送方向に搬送しつつ、成膜材料を飛散させて前記被処理物に前記成膜材料を付着させることにより成膜を行う成膜方法であって、
前記被処理物に対して成膜が開始される前に、前記被処理物を前記搬送方向に搬送しつつ前記被処理物を冷却する予備冷却工程と、
前記被処理物を冷却しつつ前記被処理物に対して成膜を行う成膜工程と
を備えることを特徴とする、成膜方法。
【請求項９】
前記予備冷却工程の際に、零度よりも低い凝固点を有する冷却液を用い、前記被処理物の温度が零度以下となるように前記被処理物を冷却することを特徴とする、請求項８に記載の成膜方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、成膜装置及び成膜方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、有機ＥＬ（エレクトロルミネッセンス）を利用した有機ＥＬディスプレイなどの光学デバイスを製造する際に、基板表面に透明導電膜を成膜する技術、或いは基板上に形成された有機ＥＬ層を湿気から保護する防湿膜を成膜する技術が盛んに研究されている。透明導電膜に用いる材料としては、抵抗率が小さいことなどからＩＴＯが注目されているが、他方で、ＩＴＯよりも材料を安価に入手できる酸化亜鉛（ＺｎＯ）を用いた透明導電膜の実用化が期待されている。また、防湿膜としては、例えば窒化酸化シリコン（ＳｉＯＮ）が好適に用いられる。
【０００３】
ＳｉＯＮ膜やＺｎＯ膜は、例えばイオンプレーティング法といった物理蒸着法によって成膜可能である。しかし、有機ＥＬ層の耐熱温度上限が低い（通常は１００℃以下）ため、有機ＥＬ層上にＳｉＯＮ膜を成膜する際に成膜温度が過度に上昇すると、有機ＥＬ層が破壊されてしまうおそれがある。また、ＺｎＯ膜の温度が高温になるとＺｎＯが結晶化するため、ＺｎＯ膜を非晶質で成膜したい場合には成膜による温度上昇を結晶化温度以下に抑える必要がある。
【０００４】
なお、成膜による温度上昇を抑える工夫として、例えば冷却板を備える成膜装置が特許文献１に開示されている。この成膜装置では、プラスチック基板の搬送域に冷却板を設置して、この冷却板によってプラスチック基板を冷却することによりプラスチック基板の温度を１５０℃以下に抑えつつ、プラスチック基板上にＩＴＯ膜を成膜している。
【０００５】
【特許文献１】特開２００２−６０９２９
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上述したように、有機ＥＬを利用した光学デバイスを製造する際には、ＳｉＯＮ膜やＺｎＯ膜を低温で成膜することが求められる。このため、ＳｉＯＮ膜を成膜する際には、基板を高速で搬送しながら該基板の有機ＥＬ層上に成膜することにより基板の温度上昇を低く抑え、且つ、必要に応じてこのような工程を複数回繰り返すことによって所望の厚さのＳｉＯＮ膜を得ていた。また、ＺｎＯ膜を成膜する際には、成膜時のエネルギ（例えばプラズマエネルギ）を低く抑えることにより基板の温度上昇を低く抑えつつ、長時間を掛けて成膜していた。従って、これらの成膜工程に長時間を要することとなり、製造効率を抑制する一因となっていた。
【０００７】
本発明は、上記した問題点を鑑みてなされたものであり、低温での成膜を効率よく行うことができる成膜装置及び成膜方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するために、本発明による成膜装置は、成膜材料を飛散させて被処理物に付着させることにより成膜を行う成膜装置であって、成膜材料を飛散させるための成膜室、及び該成膜室上に配置され所定の搬送方向に延びる搬送室を含む真空容器と、搬送室内に設けられ、被処理物を搬送方向に搬送する搬送機構と、搬送室内において搬送機構に沿って設けられ、被処理物を冷却する冷却機構とを備え、冷却機構は、成膜室上に配置された成膜室上冷却部、及び搬送方向における成膜室上冷却部の上流側に配置された上流側冷却部を含んで構成されていることを特徴とする。
【０００９】
上記した成膜装置では、冷却機構が、成膜室上に配置された成膜室上冷却部に加え、更に成膜室上冷却部の上流側に配置された上流側冷却部を含んでいる。従って、被処理物の表面に成膜が開始される前に被処理物を予め冷却しておくことができるので、成膜室上にのみ冷却部が設けられる場合と比較して成膜時の温度上昇（最高到達温度）を低く抑えることができる。従って、上記した成膜装置によれば、従来のように被処理物の温度上昇を低く抑えるために成膜に長時間を掛ける必要がなくなり、低温での成膜を効率よく行うことができる。
【００１０】
また、成膜装置は、上流側冷却部と成膜室上冷却部とが一体に構成されていることを特徴としてもよい。或いは、成膜装置は、上流側冷却部と成膜室上冷却部とが互いに間隔をあけて配置されていることを特徴としてもよい。
【００１１】
また、成膜装置は、冷却機構が、内部を流れる冷却液によって被処理物を冷却する配管を有し、成膜室上冷却部及び上流側冷却部のうち少なくとも一つの冷却部における配管が、搬送機構に沿って二次元状に配置されるとともに、所定方向における当該冷却部の両端に偏って配置されていることを特徴としてもよい。冷却部において配管が一様に配置されると、冷却部の中央付近における冷却能力が端部付近における冷却能力よりも高くなる傾向がある。これに対して、上記した成膜装置のように配管が冷却部の両端に偏って配置されることにより、被処理物に対する冷却部の冷却能力の分布を一様にできる。
【００１２】
また、成膜装置は、冷却機構が、搬送機構を挟んで上流側冷却部と対向するように配置された上流側対向冷却部を更に有することを特徴としてもよい。これにより、被処理物の表面に成膜が開始される前に被処理物をより低温まで冷却できる。
【００１３】
また、成膜装置は、冷却機構が、内部を流れる冷却液によって被処理物を冷却する配管を有し、上流側冷却部の配管が、第１の方向における上流側冷却部の両端に偏って配置されており、上流側対向冷却部の配管が、第１の方向と交差する第２の方向における上流側対向冷却部の両端に偏って配置されていることを特徴としてもよい。これにより、被処理物に対する冷却能力の分布を更に一様にできる。
【００１４】
また、成膜装置は、冷却機構が、搬送方向における成膜室上冷却部の下流側に配置された下流側冷却部を更に含むことを特徴としてもよい。これにより、成膜後の被処理物の温度をより早く下げることができるので、成膜後の膜や被処理物に対する温度上昇による影響を更に抑制できる。
【００１５】
また、本発明による成膜方法は、被処理物を所定の搬送方向に搬送しつつ、成膜材料を飛散させて被処理物に成膜材料を付着させることにより成膜を行う成膜方法であって、被処理物に対して成膜が開始される前に、被処理物を搬送方向に搬送しつつ被処理物を冷却する予備冷却工程と、被処理物を冷却しつつ被処理物に対して成膜を行う成膜工程とを備えることを特徴とする。
【００１６】
上記した成膜方法では、成膜工程における成膜中の冷却に加え、更に予備冷却工程において成膜開始前に被処理物を予め冷却しているので、成膜中にのみ被処理物を冷却する場合と比較して成膜時の温度上昇（最高到達温度）を低く抑えることができる。従って、上記した成膜方法によれば、従来のように被処理物の温度上昇を低く抑えるために成膜に長時間を掛ける必要がなくなり、低温での成膜を効率よく行うことができる。
【００１７】
また、成膜方法は、予備冷却工程の際に、零度よりも低い凝固点を有する冷却液を用い、被処理物の温度が零度以下となるように被処理物を冷却することを特徴としてもよい。これにより、冷却液として例えば水を用いる場合と比較して、成膜開始前に被処理物をより低温に冷却できるので、成膜時の温度上昇を更に低く抑えることができる。
【発明の効果】
【００１８】
本発明による成膜装置及び成膜方法によれば、低温での成膜を効率よく行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、添付図面を参照しながら本発明による成膜装置及び成膜方法の実施の形態を詳細に説明する。なお、図面の説明において同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。
【００２０】
図１は、本発明による成膜装置の一実施形態の構成を示す側面断面図である。本実施形態の成膜装置１は、いわゆるイオンプレーティング法に用いられるイオンプレーティング装置である。なお、図１には、説明を容易にする為にＸＹＺ直交座標系も示されている。
【００２１】
本実施形態の成膜装置１は、冷却機構２、搬送機構３、主陽極４、プラズマ源５、補助陽極６、及び真空容器１０を備える。
【００２２】
真空容器１０は、成膜対象である被処理物１１を搬送するための搬送室１０ａと、成膜材料Ｍａを飛散させる成膜室１０ｂと、プラズマ源５から照射されるプラズマＰを真空容器１０内へ受け入れるプラズマ口１０ｃと、酸素等の雰囲気ガスを真空容器１０内部へ導入するためのガス供給口１０ｄ、１０ｅと、成膜室１０ｂ内の残余ガスを排気する排気口１０ｆとを有する。搬送室１０ａは、所定の搬送方向（図中の矢印Ａ）に延びており、成膜室１０ｂ上に配置されている。本実施形態においては、搬送方向（矢印Ａ）はＸ軸に沿って設定されている。また、真空容器１０は、導電性の材料からなり接地電位に接続されている。
【００２３】
搬送機構３は、被処理物１１を保持する被処理物保持部材３２を移動させるための機構である。搬送機構３は、搬送室１０ａ内に設置された複数の搬送ローラ３１によって構成されている。搬送ローラ３１は、搬送方向（矢印Ａ）に沿って等間隔で並んでおり、被処理物保持部材３２を支持しつつ搬送方向に搬送することができる。なお、被処理物１１としては、例えばガラス基板やプラスチック基板などの板状部材が例示される。或いは、該板状部材の上に有機ＥＬ層などの機能素子層が形成された基板生産物を被処理物１１としてもよい。
【００２４】
プラズマ源５は、圧力勾配型であり、その本体部分が成膜室１０ｂの側壁（プラズマ口１０ｃ）に設けられている。プラズマ源５において生成されたプラズマＰは、プラズマ口１０ｃから成膜室１０ｂ内へ出射される。プラズマＰは、プラズマ口１０ｃに設けられた図示しないステアリングコイルによって出射方向が制御される。
【００２５】
主陽極４は、成膜材料Ｍａを保持するための材料保持部である。主陽極４は、真空容器１０の成膜室１０ｂ内に設けられ、搬送機構３に対し、Ｚ軸方向の負方向に配置されている。主陽極４は、プラズマ源５から出射されたプラズマＰを成膜材料Ｍａへ導くハース４１を有する。ハース４１は、接地電位である真空容器１０に対して正電位に保たれており、プラズマＰを吸引する。このプラズマＰが入射するハース４１の中央部には、成膜材料Ｍａを装填するための貫通孔が形成されている。そして、成膜材料Ｍａの先端部分が、この貫通孔から突出している。
【００２６】
成膜材料Ｍａとしては、ＺｎＯなどの透明導電材料や、ＳｉＯＮなどの絶縁封止材料が例示される。成膜材料Ｍａが絶縁性物質からなる場合、ハース４１にプラズマＰが照射されると、プラズマＰからの電流によってハース４１が加熱され、成膜材料Ｍａの先端部分が蒸発して成膜材料粒子Ｍｂが成膜室１０ｂ内に飛散する。また、成膜材料Ｍａが導電性物質からなる場合、ハース４１にプラズマＰが照射されると、プラズマＰが成膜材料Ｍａに直接入射し、成膜材料Ｍａの先端部分が加熱されて蒸発し、成膜材料粒子Ｍｂが成膜室１０ｂ内に飛散する。成膜室１０ｂ内に飛散した成膜材料粒子Ｍｂは、プラズマＰによりイオン化され、成膜室１０ｂの上方（Ｚ軸正方向）へ移動し、搬送室１０ａ内において被処理物１１の表面に付着する。なお、成膜材料Ｍａは、常に先端部分がハース４１から突出するように、主陽極４の下方から押し出される。
【００２７】
補助陽極６は、プラズマＰを誘導するための電磁石である。補助陽極６は、成膜材料Ｍａを保持するハース４１の周囲に配置されており、環状の容器、並びに該容器内に収容されたコイル６ａ及び永久磁石６ｂを有する。コイル６ａ及び永久磁石６ｂは、コイル６ａに流れる電流量に応じて、ハース４１に入射するプラズマＰの向きを制御する。
【００２８】
冷却機構２は、配管内を流れる冷却液によって被処理物１１を冷却するための機構であり、搬送室１０ａ内において搬送機構３に沿って設けられる。冷却機構２は、成膜室上冷却部２１、上流側冷却部２２、下流側冷却部２３、上流側対向冷却部２４、及び下流側対向冷却部２５を含んで構成されている。
【００２９】
成膜室上冷却部２１は、搬送室１０ａ内における成膜室１０ｂの上方に配置されている。図１に示す成膜室上冷却部２１は搬送室１０ａの内壁（天井壁）に接して固定されているが、成膜室上冷却部２１は、搬送室１０ａの壁面から間隔をあけて固定されてもよい。成膜室上冷却部２１は、配管２１ａを有する。配管２１ａは、搬送機構３に沿って二次元状に配置されている。具体的には、配管２１ａは、搬送ローラ３１上を搬送される被処理物１１における成膜面とは反対側の表面に沿って配置されている。成膜室上冷却部２１は、配管２１ａの内部を流れる冷却液によって成膜中の被処理物１１を冷却することにより、成膜過程における被処理物１１の温度上昇を抑える。
【００３０】
上流側冷却部２２は、搬送室１０ａ内において、搬送方向（矢印Ａ）における成膜室上冷却部２１の上流側、すなわち成膜前の被処理物１１が通過する位置に配置されている。上流側冷却部２２は、搬送室１０ａの内壁（天井壁）に、成膜室上冷却部２１との間に所定の間隔をあけて固定されている。上流側冷却部２２は、成膜室上冷却部２１と同様に、搬送機構３に沿って（具体的には、被処理物１１における成膜面とは反対側の表面に沿って）二次元状に配置された配管２２ａを有する。上流側冷却部２２は、配管２２ａの内部を流れる冷却液によって、被処理物１１を成膜前に予め冷却する。
【００３１】
下流側冷却部２３は、搬送室１０ａ内において、搬送方向（矢印Ａ）における成膜室上冷却部２１の下流側、すなわち成膜後の被処理物１１が通過する位置に配置されている。下流側冷却部２３は、搬送室１０ａの内壁（天井壁）に、成膜室上冷却部２１との間所定の間隔をあけて固定されている。下流側冷却部２３は、成膜室上冷却部２１と同様に、搬送機構３に沿って（具体的には、被処理物１１における成膜面とは反対側の表面に沿って）二次元状に配置された配管２３ａを有する。下流側冷却部２３は、配管２３ａの内部を流れる冷却液によって、成膜により温度が上昇した被処理物１１を急速に冷却する。
【００３２】
上流側対向冷却部２４は、搬送室１０ａ内において、搬送機構３を挟んで上流側冷却部２２と対向するように配置されている。上流側対向冷却部２４は、搬送室１０ａの内壁（底壁）に固定されている。上流側対向冷却部２４は、搬送機構３に沿って（具体的には、被処理物１１における成膜面に沿って）二次元状に配置された配管２４ａを有する。上流側対向冷却部２４は、配管２４ａの内部を流れる冷却液によって、上流側冷却部２２と共に被処理物１１を成膜前に予め冷却しておく。
【００３３】
下流側対向冷却部２５は、搬送室１０ａ内において、搬送機構３を挟んで下流側冷却部２３と対向するように配置されている。下流側対向冷却部２５は、搬送室１０ａの内壁（底壁）に固定されている。下流側対向冷却部２５は、搬送機構３に沿って（具体的には、被処理物１１における成膜面に沿って）二次元状に配置された配管２５ａを有する。下流側対向冷却部２５は、配管２５ａの内部を流れる冷却液によって、成膜により温度が上昇した被処理物１１を下流側冷却部２３と共に急速に冷却する。
【００３４】
上述した各冷却部２１〜２５（特に上流側冷却部２２、上流側対向冷却部２４）に用いられる冷却液としては、水よりも凝固点が低い液体（例えばフロリナートやガルデンなど）が好ましい。
【００３５】
ここで、図２（ａ）は、本実施形態における上流側冷却部２２の構成を示す切欠き平面図である。この図２（ａ）は、図１における上流側冷却部２２をＺ軸上方から見た平面図を示している。また、図２（ｂ）は、図１に示した上流側冷却部２２のＩ−Ｉ線に沿った側面断面図である。なお、本実施形態における成膜室上冷却部２１、下流側冷却部２３、上流側対向冷却部２４、及び下流側対向冷却部２５は、図２（ａ）及び図２（ｂ）に示す上流側冷却部２２と同様の構成を有している。
【００３６】
図２（ａ）及び図２（ｂ）を参照すると、上流側冷却部２２は、配管２２ａと、２枚の固定板２２ｂ及び２２ｃとを含んで構成されている。配管２２ａは、板状の被処理物１１の表面に沿った平面（ＸＹ平面）内に二次元状に配設されている。また、配管２２ａは、上流側冷却部２２の内部でなるべく長く配設されるように幾重にも折れ曲がって配設されている。本実施形態では、配管２２ａは、配管２２ａの内部を流れる冷却液Ｃの流れの向きが搬送方向（矢印Ａ）と交差（好ましくは直交）するように配設されている。なお、上流側冷却部２２における配管２２ａの両端は、冷却液Ｃを冷却するための図示しない冷却装置（チラーユニット）に接続されている。また、配管２２ａは、例えば銅やアルミニウムといった熱伝導性に優れた金属材料からなることが好ましい。
【００３７】
固定板２２ｂ及び２２ｃは、それぞれ略矩形状の平面形状を有する板状部材である。固定板２２ｂ及び２２ｃは、ＸＹ平面内に二次元状に配設された配管２２ａを、Ｚ軸方向の両側から挟んで固定する。固定板２２ｂ及び２２ｃは、ボルト等によって互いに締結されており、また、図示しない支柱等により搬送室１０ａ（図１参照）の内壁面に固定されている。固定板２２ｂ及び２２ｃは、例えば銅やアルミニウムといった熱伝導性に優れた金属材料からなることが好ましい。また、固定板２２ｂ及び２２ｃがアルミニウムからなる場合には、その表面にアルマイト処理がなされていればより好適である。
【００３８】
次に、図１を参照しながら、成膜装置１を用いた本実施形態による成膜方法について説明する。まず、主陽極４に配置されたハース４１へ成膜材料Ｍａを装着するとともに、被処理物１１を保持した被処理物保持部材３２を搬送機構３にセットする。そして、真空容器１０内を真空に保持した後、冷却機構２の各配管２１ａ〜２５ａに冷却液を導入する。
【００３９】
続いて、接地電位にある真空容器１０を挟んで、負電圧をプラズマ源５に、正電圧を主陽極４に印加して放電を生じさせ、プラズマＰを生成する。プラズマＰは、補助陽極６に案内されて主陽極４へ照射される。本方法では、被処理物保持部材３２を搬送方向（矢印Ａ）に搬送しつつ、このようにプラズマＰを主陽極４へ照射する。プラズマＰに曝された主陽極４内の成膜材料Ｍａは、徐々に加熱される。成膜材料Ｍａが十分に加熱されると、成膜材料Ｍａが昇華し、成膜材料粒子Ｍｂとなって成膜室１０ｂ内に飛散する。成膜室１０ｂ内に飛散した成膜材料粒子Ｍｂは、成膜室１０ｂ内をＺ軸方向の正方向に上昇する際、プラズマＰによって活性化されてイオン化し、被処理物１１に向けて飛翔する。
【００４０】
他方、被処理物１１は、搬送機構３によって搬送方向（矢印Ａ）に搬送される。そして、被処理物１１が上流側冷却部２２と上流側対向冷却部２４との間を通過する際、配管２２ａ及び２４ａを流れる冷却液により被処理物１１が冷却される（予備冷却工程）。このとき、被処理物１１が零度以下に冷却されるように、冷却液の温度及び被処理物１１の搬送速度が設定されていることが好ましい。
【００４１】
続いて、被処理物１１は、搬送機構３によって搬送されて成膜室１０ｂの上方に達し、成膜室１０ｂ内を飛散している成膜材料粒子Ｍｂに曝される。そして、主陽極４と対向する被処理物１１の成膜面に、成膜室１０ｂ内に飛散した成膜材料粒子Ｍｂのイオン化粒子が膜状に付着する。このとき、成膜材料粒子Ｍｂのイオン化粒子の付着により被処理物１１が加熱される一方、成膜室上冷却部２１の配管２１ａを流れる冷却液により被処理物１１の温度上昇が抑えられる。
【００４２】
被処理物１１が一定速度で搬送されながら成膜材料粒子Ｍｂに所定時間曝されることにより、被処理物１１の表面に所定の厚さの膜が形成される（成膜工程）。その後、被処理物１１は、搬送機構３によって搬送されて下流側冷却部２３と下流側対向冷却部２５との間を通過する。このとき、成膜により温度が上昇した被処理物１１は、配管２３ａ及び２５ａを流れる冷却液によって急速に冷却される（成膜後冷却工程）。こうして、被処理物１１の表面に所望の膜が形成される。
【００４３】
以上に説明した本実施形態の成膜装置１及び成膜方法により得られる効果は次のとおりである。本実施形態の成膜装置１及び成膜方法においては、上述したように、冷却機構２が、成膜室１０ｂ上に配置された成膜室上冷却部２１に加え、更に成膜室上冷却部２１の上流側に配置された上流側冷却部２２を含んで構成されている。そして、被処理物１１の表面に成膜が開始される前に被処理物１１を予め冷却し、且つ成膜中においても被処理物１１を冷却している。
【００４４】
ここで、図３に示すグラフＧ１は、本実施形態のように被処理物１１の表面に成膜が開始される前に被処理物１１を予め冷却しておき、且つ成膜中においても被処理物１１を冷却する場合の被処理物１１の温度変化の一例を示すグラフである。なお、図３においては、縦軸が被処理物１１の温度を、横軸が搬送開始後の経過時間をそれぞれ示している。また、図３には、比較のため、成膜中にのみ冷却を行う従来の成膜方法における被処理物１１の温度変化の一例を示すグラフＧ２も併せて示している。
【００４５】
図３を参照すると、本実施形態の成膜装置１及び成膜方法（グラフＧ１）では、まず、上流側冷却部２２及び上流側対向冷却部２４によって被処理物１１の温度が初期温度Ｔ０から温度Ｔ１（≦０℃）まで低下する。そして、成膜室１０ｂ上において、被処理物１１の温度が温度Ｔ１からΔＴ上昇し、温度Ｔ２（＞０℃）となる。なお、このときの温度上昇幅ΔＴは、成膜材料粒子Ｍｂの付着により被処理物１１に与えられる熱量と、成膜室上冷却部２１により吸収される熱量との差によって定まる。その後、下流側冷却部２３及び下流側対向冷却部２５によって被処理物１１が温度Ｔ２から初期温度Ｔ０付近まで急速に冷却される。
【００４６】
他方、成膜中にのみ冷却する従来の方法（グラフＧ２）では、初期温度Ｔ０の状態から成膜が開始され、被処理物の温度が初期温度Ｔ０からΔＴ上昇して温度Ｔ３（＞Ｔ２）となる。そして、成膜後、被処理物は自然放熱により徐々に冷却される。
【００４７】
このように、被処理物１１の表面に成膜が開始される前に被処理物１１を予め冷却しておくことにより、成膜室１０ｂ上にのみ冷却部が設けられる（成膜中にのみ冷却する）場合と比較して、成膜時の温度上昇（最高到達温度）をより低く抑えることができる。従って、上記した成膜装置１及び成膜方法によれば、従来のように被処理物の温度上昇を低く抑えるために成膜に長時間を掛ける必要がなくなり、低温での成膜を効率よく行うことができる。
【００４８】
また、本実施形態のように、冷却機構２は、搬送機構３を挟んで上流側冷却部２２と対向するように配置された上流側対向冷却部２４を有することが好ましい。上流側冷却部２２に加え、上流側対向冷却部２４によって被処理物１１を更に冷却することにより、被処理物１１の表面に成膜が開始される前に被処理物１１をより低温まで冷却できる。
【００４９】
また、本実施形態のように、冷却機構２は、搬送方向（矢印Ａ）における成膜室上冷却部２１の下流側に配置された下流側冷却部２３を有することが好ましい。これにより、成膜後の被処理物１１の温度をより早く下げることができるので、成膜後の膜や被処理物１１に対する温度上昇による影響（例えば、ＺｎＯ膜の結晶化や有機ＥＬ層の破壊など）を更に抑制できる。
【００５０】
また、本実施形態のように、零度よりも低い凝固点を有するフロリナートやガルデンといった液体を冷却液として用いるとともに、被処理物１１に対して成膜が開始される前に、被処理物１１の表面温度が零度以下となるように上流側冷却部２２によって被処理物１１を冷却することが好ましい。これにより、冷却液として例えば水を用いる場合と比較して、成膜開始前に被処理物１１をより低温まで冷却できるので、成膜時の温度上昇（最高到達温度）を更に低く抑えることができる。
【００５１】
（第１の変形例）
図４（ａ）及び図４（ｂ）は、上記実施形態による成膜装置１の第１変形例として、それぞれ冷却部２６及び２７の構成を示す平面図である。なお、冷却部２６や冷却部２７の形態は、上記実施形態の各冷却部２１〜２５のうちいずれの冷却部に適用されてもよく、また、各冷却部２１〜２５のうち任意の複数の冷却部に適用されてもよい。
【００５２】
図４（ａ）を参照すると、冷却部２６は、配管２６ａ〜２６ｃを含んで構成されている。配管２６ａ〜２６ｃは、板状の被処理物１１の表面に沿った平面（ＸＹ平面）内に二次元状に配設されている。このうち、配管２６ａは、被処理物１１の表面に沿ったＹ軸方向における冷却部２６の一端に高密度に配設されている。また、配管２６ｂは、Ｙ軸方向における冷却部２６の他端に高密度に配設されている。そして、配管２６ｃは、Ｙ軸方向における冷却部２６の中央付近に低密度に配設されている。すなわち、冷却部２６においては、Ｙ軸方向における両端部付近に配管が偏って配設されることにより、冷却部２６の両端付近における冷却能力が、中心付近における冷却能力に対して相対的に高められている。
【００５３】
また、図４（ｂ）を参照すると、冷却部２７は、配管２７ａ〜２７ｃを含んで構成されている。配管２７ａ〜２７ｃは、板状の被処理物１１の表面に沿った平面（ＸＹ平面）内に二次元状に配設されている。このうち、配管２７ａは、被処理物１１の表面に沿ったＸ軸方向（搬送方向Ａ）における冷却部２７の一端に高密度に配設されている。また、配管２７ｂは、Ｘ軸方向における冷却部２７の他端に高密度に配設されている。そして、配管２７ｃは、Ｘ軸方向における冷却部２７の中央付近に低密度に配設されている。すなわち、冷却部２７においては、Ｘ軸方向における両端部付近に配管が偏って配設されることにより、冷却部２７の両端付近における冷却能力が、中心付近における冷却能力に対して相対的に高められている。
【００５４】
一般的に、冷却部において配管が一様に配設されると、冷却部の中心付近の冷却能力が端部付近の冷却能力よりも高まる傾向がある。これに対して、本変形例の冷却部２６または２７のように配管が冷却部の両端に偏って配設されることにより、冷却部の冷却能力を中心付近と端部付近とで一様にできるので、被処理物１１を一様な温度分布で冷却できる。
【００５５】
また、この作用は、冷却部２６及び２７を組み合わせて用いることにより一層効果的となる。すなわち、冷却部２６及び２７のうちいずれか一方の形態が上流側冷却部２２（または下流側冷却部２３）に適用された場合には、上流側対向冷却部２４（または下流側対向冷却部２５）に冷却部２６及び２７のうち他方の形態が適用されることが好ましい。ここで、図５は、冷却部２６及び２７が互いに対向配置された場合における、被処理物１１に対する冷却領域を示す平面図である。図５において、領域Ｄ１は冷却部２６の配管２６ａによる強冷却領域を示しており、領域Ｄ２は冷却部２６の配管２６ｂによる強冷却領域を示しており、領域Ｄ３は冷却部２６の配管２６ｃによる弱冷却領域を示している。また、領域Ｄ４は冷却部２７の配管２７ａによる強冷却領域を示しており、領域Ｄ５は冷却部２７の配管２７ｂによる強冷却領域を示しており、領域Ｄ６は冷却部２７の配管２７ｃによる弱冷却領域を示している。なお、図５は、各冷却領域Ｄ１〜Ｄ６が被処理物１１内に収まった瞬間の状態を示しており、被処理物１１は各冷却領域Ｄ１〜Ｄ６に対して相対的に搬送方向（矢印Ａ）に移動しているものとする。
【００５６】
図５に示すように、冷却部２６及び２７を組み合わせて用いることにより、強冷却領域Ｄ１、Ｄ２、Ｄ４、及びＤ５を組み合わせて環状の強冷却領域を構成できるので、冷却部２６及び２７それぞれの端部における冷却能力を互いに補うことができる。更に、冷却部２６及び２７において最も冷却能力が低い四隅付近では、互いの強冷却領域が重なっており、被処理物１１を強く冷却できる。従って、被処理物１１を更に一様な温度分布で冷却できる。
【００５７】
（第２の変形例）
図６は、上記実施形態による成膜装置１の第２変形例として、成膜装置１ａの構成を示す側面断面図である。本変形例における成膜装置１ａと上記実施形態における成膜装置１との相違点は、冷却機構の構成である。すなわち、本変形例における冷却機構２８の成膜室上冷却部２８ａ、上流側冷却部２８ｂ、及び下流側冷却部２８ｃは、互いに一体に構成されている。
【００５８】
成膜室上冷却部２８ａは、搬送室１０ａ内における成膜室１０ｂ上に配置され、配管２８ｆの内部を流れる冷却液によって成膜中の被処理物１１を冷却する。上流側冷却部２８ｂは、搬送方向（矢印Ａ）における成膜室上冷却部２８ａの上流側に配置され、配管２８ｇの内部を流れる冷却液によって、被処理物１１を成膜前に予め冷却する。下流側冷却部２８ｃは、搬送方向（矢印Ａ）における成膜室上冷却部２８ａの下流側に配置され、配管２８ｈの内部を流れる冷却液によって、成膜により温度が上昇した被処理物１１を急速に冷却する。
【００５９】
成膜室上冷却部２８ａの配管２８ｆ、上流側冷却部２８ｂの配管２８ｇ、及び下流側冷却部２８ｃの配管２８ｈは、それぞれ独立して配設されてもよく、或いは互いに接続された状態で一本の配管として配設されてもよい。また、本変形例では各冷却部２８ａ〜２８ｃが互いに一体に構成されているが、これらの冷却部２８ａ〜２８ｃのうち上流側冷却部２８ｂまたは下流側冷却部２８ｃが他の冷却部との間に間隔をあけて配置されてもよい。
【００６０】
本変形例における上流側対向冷却部２８ｄ及び下流側対向冷却部２８ｅは、それぞれ上記実施形態における上流側対向冷却部２４及び下流側対向冷却部２５と同様の構成を有する。すなわち、上流側対向冷却部２８ｄは、搬送機構３を挟んで上流側冷却部２８ｂと対向するように配置されており、配管２８ｉの内部を流れる冷却液によって、上流側冷却部２８ｂと共に被処理物１１を成膜前に予め冷却する。また、下流側対向冷却部２８ｅは、搬送機構３を挟んで下流側冷却部２８ｃと対向するように配置されており、配管２８ｊの内部を流れる冷却液によって、成膜により温度が上昇した被処理物１１を下流側冷却部２８ｃと共に急速に冷却する。
【００６１】
本発明に係る冷却機構では、本変形例のように成膜室上冷却部２８ａと上流側冷却部２８ｂとが互いに一体に構成されていてもよい。このような構成によっても、被処理物１１の表面に成膜が開始される前に被処理物１１を予め冷却しておくことができるので、成膜時の温度上昇（最高到達温度）を低く抑えることができる。
【００６２】
本発明による成膜装置及び成膜方法は、上記した実施形態及び変形例に限られるものではなく、他に様々な変形が可能である。例えば、上記実施形態及び変形例では本発明の構成をイオンプレーティング装置に適用しているが、本発明の構成はこれ以外にも例えば真空蒸着装置やスパッタ装置などの様々な物理蒸着装置に適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００６３】
【図１】本発明による成膜装置の一実施形態の構成を示す側面断面図である。
【図２】（ａ）実施形態における上流側冷却部の構成を示す切欠き平面図である。（ｂ）図１に示した上流側冷却部のＩ−Ｉ線に沿った側面断面図である。
【図３】本実施形態における被処理物の温度変化の一例を示すグラフ、及び、従来の方法における被処理物の温度変化の一例を示すグラフである。
【図４】（ａ）（ｂ）成膜装置の第１変形例による冷却部の構成を示す平面図である。
【図５】第１変形例の冷却部が互いに対向配置された場合における、被処理物に対する冷却領域を示す平面図である。
【図６】成膜装置の第２変形例の構成を示す側面断面図である。
【符号の説明】
【００６４】
１…成膜装置、２…冷却機構、３…搬送機構、４…主陽極、５…プラズマ源、６…補助陽極、６ａ…コイル、６ｂ…永久磁石、１０…真空容器、１０ａ…搬送室、１０ｂ…成膜室、１０ｃ…プラズマ口、１０ｄ，１０ｅ…ガス供給口、１０ｆ…排気口、１１…被処理物、２１…成膜室上冷却部、２１ａ〜２５ａ，２６ａ，２６ｂ，２７ａ，２７ｂ…配管、２２…上流側冷却部、２２ｂ…固定板、２３…下流側冷却部、２４…上流側対向冷却部、２５…下流側対向冷却部、２６，２７…冷却部、３１…搬送ローラ、３２…被処理物保持部材、４１…ハース、Ａ…搬送方向、Ｃ…冷却液、Ｍａ…成膜材料、Ｍｂ…成膜材料粒子、Ｐ…プラズマ。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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