(57)【要約】【課題】長尺のシート状基板Ｓを真空処理室２に配置したドラム３を介して搬送し、この真空処理室２に配置した複数の成膜ユニット４１，４２，４３によりシート状基板に複数の薄膜を積層して成膜する成膜装置であって、積層膜を高品質で能率良く成膜でき、且つ、装置の大型化も回避できるようにしたものを提供する。【解決手段】複数の成膜ユニット４１，４２，４３をドラム３に対向する所定の成膜位置に選択的に移動させるインデックス機構５と、真空処理室２の入口部と出口部に夫々配置した仕切り弁８と、真空処理室２内の入口部側と出口部側とに夫々配置した基板引き込み機構９２，９３とを備える。両基板引き込み機構９２，９３間でシート状基板Ｓを往復搬送し、搬送方向を切換える度に異なる成膜ユニットを成膜位置に移動して、シート状基板Ｓに複数の薄膜を積層して成膜する。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
長尺のシート状基板を真空処理室に配置したドラムを介して搬送し、この真空処理室に配置した複数の成膜ユニットによりシート状基板に複数の薄膜を積層して成膜する成膜装置であって、
複数の成膜ユニットをドラムに対向する所定の成膜位置に選択的に移動させるインデックス機構と、
真空処理室の入口部と出口部に夫々配置した、シート状基板を挟むようにして閉じる仕切り弁と、
真空処理室内の入口部側と出口部側とに夫々配置した、所定長さ分のシート状基板を引き込み、引き込んだシート状基板を引き出し自在に保持する基板引き込み機構とを備え、
真空処理室の入口部の仕切り弁を開弁させた状態で、入口部側の基板引き込み機構により真空処理室の上流側からシート状基板を引き込んだ後、真空処理室の入口部の仕切り弁を閉弁させた状態で、出口部側の基板引き込み機構によるシート状基板の引き込みにより、入口部側の基板引き込み機構からシート状基板を引き出してドラムを介して出口部側の基板引き込み機構に搬送しつつ、成膜位置に移動された成膜ユニットによりシート状基板に薄膜を成膜することと、入口部側の基板引き込み機構によるシート状基板の引き込みにより、出口部側の基板引き込み機構からシート状基板を引き出してドラムを介して入口部側の基板引き込み機構に搬送しつつ、成膜位置に移動された別の成膜ユニットによりシート状基板に別の薄膜を積層して成膜することとを繰り返し行い、その後、真空処理室の出口部の仕切り弁を開弁させた状態で、出口部側の基板引き込み機構から真空処理室の下流側にシート状基板を引き出すことを特徴とする成膜装置。
【請求項２】
前記基板引き込み機構は、シート状基板の搬送方向に間隔を存して配置した一対のガイドローラと、両ガイドローラ間に配置した、シート状基板の搬送方向と直交する方向に移動自在な可動ローラとで構成されることを特徴とする請求項１記載の成膜装置。
【請求項３】
前記インデックス機構は、前記ドラムに平行な軸線回りに回転自在な回転体の周面に、前記複数の成膜ユニットを周方向の間隔を存して取り付けて成るものであることを特徴とする請求項１又は２記載の成膜装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、長尺のシート状基板を真空処理室に配置したドラムを介して搬送し、この真空処理室に配置した複数の成膜ユニットによりシート状基板に複数の薄膜を積層して成膜する成膜装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種の成膜装置として、特許文献１により、真空処理室に、シート状基板を巻回した繰出しローラと巻取りローラとドラムとを収納し、繰出しローラから繰出されたシート状基板をドラムを介して巻取りローラで巻取るようにし、ドラムの周囲に複数の成膜ユニットを並設して、各成膜ユニットから蒸発やスパッタで発生する成膜材料から成る薄膜をシート状基板に積層して成膜するものは知られている。
【０００３】
上記従来例では、繰出しローラが空になる度に繰出しローラ及び巻取りローラの交換が必要になる。この交換作業は、真空処理室を大気解放して行う必要があり、真空処理室の汚染を生ずる。そこで、真空処理室の上流側と下流側に夫々補助真空室を連設して、上流側と下流側の補助真空室に夫々繰出しローラと巻取りローラを収納すると共に、真空処理室の入口部と出口部に夫々シート状基板を挟むようにして閉じる仕切り弁を配置し、真空処理室が大気解放されることを防止することも考えられる。然し、このものでは、シート状基板を繰出しローラからドラムを介して巻取りローラに搬送する際、入口部及び出口部の仕切り弁を開弁させることが必要になる。そして、仕切り弁の開弁で真空処理室の真空度が低下するため、仕切り弁の閉弁後、真空処理室が所要の真空度に減圧されるまで待ってから成膜処理を再開することが必要になり、生産性が低下する。
【０００４】
また、上記従来例では、複数の成膜ユニットを並設しているため、これら成膜ユニットから発生する成膜材料がシート状基板に到達する前に混合してしまうことが避けられず、膜の品質が悪くなってしまう。この場合、真空処理室内に、基板搬送方向に間隔を存して複数のドラムを並設し、１個のドラム毎に１個の成膜ユニットを配置することも考えられる。然し、これでは、成膜装置が全長の長い大型のものになってしまう。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平５−２７４６７１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、以上の点に鑑み、シート状基板に積層膜を高品質で能率良く成膜でき、且つ、装置の大型化も回避できるようにした成膜装置を提供することをその課題としている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するために、本発明は、長尺のシート状基板を真空処理室に配置したドラムを介して搬送し、この真空処理室に配置した複数の成膜ユニットによりシート状基板に複数の薄膜を積層して成膜する成膜装置であって、複数の成膜ユニットをドラムに対向する所定の成膜位置に選択的に移動させるインデックス機構と、真空処理室の入口部と出口部に夫々配置した、シート状基板を挟むようにして閉じる仕切り弁と、真空処理室内の入口部側と出口部側とに夫々配置した、所定長さ分のシート状基板を引き込み、引き込んだシート状基板を引き出し自在に保持する基板引き込み機構とを備え、真空処理室の入口部の仕切り弁を開弁させた状態で、入口部側の基板引き込み機構により真空処理室の上流側からシート状基板を引き込んだ後、真空処理室の入口部の仕切り弁を閉弁させた状態で、出口部側の基板引き込み機構によるシート状基板の引き込みにより、入口部側の基板引き込み機構からシート状基板を引き出してドラムを介して出口部側の基板引き込み機構に搬送しつつ、成膜位置に移動された成膜ユニットによりシート状基板に薄膜を成膜することと、入口部側の基板引き込み機構によるシート状基板の引き込みにより、出口部側の基板引き込み機構からシート状基板を引き出してドラムを介して入口部側の基板引き込み機構に搬送しつつ、成膜位置に移動された別の成膜ユニットによりシート状基板に別の薄膜を積層して成膜することとを繰り返し行い、その後、真空処理室の出口部の仕切り弁を開弁させた状態で、出口部側の基板引き込み機構から真空処理室の下流側にシート状基板を引き出すことを特徴とする。
【０００８】
本発明によれば、真空処理室の入口部及び出口部の仕切り弁を閉弁させたまま、入口部側の基板引き込み機構と出口側の基板引き込み機構との間でシート状基板を往復搬送し、搬送方向を切換える度に異なる成膜ユニットを成膜位置に移動して、シート状基板に複数の薄膜を積層して成膜することができる。そして、基板搬送時に、仕切り弁の開弁で真空処理室の真空度が低下することがないため、能率良く成膜を行うことができる。また、複数の成膜ユニットのうち成膜作動させるのは、成膜位置に移動させた１つだけで済み、複数の成膜ユニットから発生する成膜材料の混合は生じず、高品質の膜を成膜できる。更に、複数のドラムを並設する必要がないため、成膜装置が大型化することもない。また、真空処理室に繰出しローラ及び巻取りローラを収納するものと異なり、真空処理室を大気解放してのローラ交換作業が不要になり、真空処理室の汚染も防止できる。
【０００９】
ところで、基板引き込み機構としては種々のものが考えられるが、シート状基板の搬送方向に間隔を存して配置した一対のガイドローラと、両ガイドローラ間に配置した、シート状基板の搬送方向と直交する方向に移動自在な可動ローラとで基板引き込み機構を構成すれば、構造簡単で且つ作動が確実になり、有利である。
【００１０】
また、インデックス機構も種々のものが考えられるが、ドラムに平行な軸線回りに回転自在な回転体の周面に、複数の成膜ユニットを周方向の間隔を存して取り付けて成るものとすれば、インデックス機構のコンパクト化を図ることができ、有利である。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の第１実施形態の成膜装置を示す模式的断面図。
【図２】図１の成膜装置の仕切り弁の部分の拡大断面図。
【図３】第１実施形態の成膜装置の動作を示す説明図。
【図４】第２実施形態の成膜装置を示す模式的断面図。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
図１を参照して、１は長尺のシート状基板Ｓに複数の薄膜を積層して成膜する成膜装置を示している。この成膜装置１は、図外の真空ポンプで真空引きされる真空処理室２を備えている。真空処理室２には、下側の半周面にシート状基板Ｓを巻回するドラム３と、ドラム３の下方に配置した複数、例えば、第１乃至第３の３個の成膜ユニット４１，４２，４３とが配置されている。尚、本実施形態では、ドラム３として冷媒で冷却される冷却ドラムを用い、各成膜ユニット４１，４２，４３として、成膜材料を蒸発又はスパッタリングで飛散させるＰＶＤ方式のユニットを用いているが、ＣＶＤ方式の成膜ユニットを用いることも可能である。
【００１３】
これら複数の成膜ユニット４１，４２，４３は、インデックス機構５により、ドラム３に対向する所定の成膜位置に選択的に移動される。インデックス機構５は、ドラム３に平行な軸線回りに回転自在な回転体５ａの周面に、複数の成膜ユニット４１，４２，４３を周方向の間隔を存して取り付けて成るものであり、回転体５ａの回転で複数の成膜ユニット４１，４２，４３のうちの任意の１つが成膜位置に移動する。尚、インデックス機構５は、真空処理室２の上部空間に対し仕切り板６で仕切られた下部空間に配置されている。
【００１４】
また、成膜装置１は、真空処理室２の上流側（図１の左側）に連設した第１補助真空室７１と、真空処理室２の下流側（図１の右側）に連設した第２補助真空室７２とを備えている。これら補助真空室７１，７２は、真空処理室２と共通又は専用の真空ポンプで真空引きされる。
【００１５】
第１補助真空室７１の入口部と、真空処理室２の入口部及び出口部と、第２補助真空室７２の出口部とには、夫々シート状基板Ｓを挟むようにして閉じる仕切り弁８が配置されている。仕切り弁８は、図２に示す如く、上記入口部や上記出口部に設けた弁座８ａと、弁座８ａに接離自在な板状の弁体８ｂとで構成されている。そして、シート状基板Ｓをガイドローラ８ｃで弁座８ａに沿うように支持し、弁体８ｂの閉じ動作でシート状基板Ｓが弁座８ａと弁体８ｂとの間に挟み込まれるようにしている。また、弁座８ａと弁体８ｂには、気密性を高めるためシール材８ｄが取り付けられている。尚、本実施形態では、弁体８ｂを軸８ｅを中心にして回動する回動式のものとしているが、直動式の弁体を用いることも可能である。
【００１６】
また、第１補助真空室７１と、真空処理室２内の入口部側及び出口部側と、第２補助真空室７２には、所定長さ分のシート状基板Ｓを引き込み、引き込んだシート状基板を引き出し自在に保持する第１乃至第４の各基板引き込み機構９１，９２，９３，９４が配置されている。各基板引き込み機構９１，９２，９３，９４は、シート状基板Ｓの搬送方向に間隔を存して配置した一対のガイドローラ９ａ，９ａと、両ガイドローラ９ａ，９ａ間に配置した、シート状基板Ｓの搬送方向と直交する上下方向に図示省略したシリンダ等のアクチュエータによって移動自在な可動ローラ９ｂとで構成されている。そして、可動ローラ９ｂを下動させることにより、シート状基板Ｓが両ガイドローラ９ａ，９ａ間に所定長さ引き込まれ、可動ローラ９ｂをフリーにすることにより、引き込んだシート状基板Ｓが引き出し自在になるようにしている。
【００１７】
ここで、シート状基板Ｓは、前工程Ｆからロール状に巻回することなくそのまま成膜装置１に搬送され、成膜装置１からロール状に巻回することなくそのまま後工程Ｒに搬送される。そして、成膜装置１におけるシート状基板Ｓの搬送は、上記各基板引き込み機構９１，９２，９３，９４を作動することにより行われる。以下、成膜装置１におけるシート状基板Ｓの搬送及び成膜について、図３を参照して説明する。尚、図３において、開弁状態の仕切り弁８は白抜きで示している。
【００１８】
先ず、図３（ａ）に示す如く、第１補助真空室７１の入口部の仕切り弁８を開弁させた状態で、第１補助真空室７１に配置した第１基板引き込み機構９１の可動ローラ９ｂを下動させる。これにより、所定長さ分のシート状基板Ｓが第１補助真空室７１にその上流側から引き込まれる。その後、第１補助真空室７１の入口部の仕切り弁８を閉弁して、第１補助真空室７１を減圧する。
【００１９】
次に、図３（ｂ）に示す如く、真空処理室２の入口部の仕切り弁８を開弁させた状態で、真空処理室２内の入口部側に配置した第２基板引き込み機構９２の可動ローラ９ｂを下動させ、シート状基板Ｓを第１基板引き込み機構９１から真空処理室２に引き込む。その後、真空処理室２の入口部の仕切り弁８を閉弁して、真空処理室２を所要の真空度まで減圧する。
【００２０】
次に、図３（ｃ）に示す如く、第１成膜ユニット４１を成膜位置に移動させた状態で、真空処理室２内の出口部側に配置した第３基板引き込み機構９３の可動ローラ９ｂを下動させる。これによれば、第２基板引き込み機構９２からシート状基板Ｓが引き出され、ドラム３を介して第３基板引き込み機構９３にシート状基板Ｓが搬送される。そして、この搬送時に、第１成膜ユニット４１によりシート状基板Ｓに第１の薄膜を成膜する。
【００２１】
次に、図３（ｄ）に示す如く、第２成膜ユニット４２を成膜位置に移動させた状態で、第２基板引き込み機構９２の可動ローラ９ｂを下動させる。これによれば、第３基板引き込み機構９３からシート状基板Ｓが引き出され、ドラム３を介して第２基板引き込み機構９２にシート状基板Ｓが搬送される。そして、この搬送時に、第２成膜ユニット４２により第１の薄膜上に第２の薄膜を積層して成膜する。
【００２２】
次に、図３（ｅ）に示す如く、第３成膜ユニット４３を成膜位置に移動させた状態で、第３基板引き込み機構９３の可動ローラ９ｂを下動させ、第２基板引き込み機構９２からシート状基板Ｓを引き出してドラム３を介して第３基板引き込み機構９３に搬送する。そして、この搬送時に、第３成膜ユニット４３により第２の薄膜上に第３の薄膜を積層して成膜する。
【００２３】
次に、図３（ｆ）に示す如く、真空処理室２の出口部の仕切り弁８を開弁させた状態で、第２補助真空室７２に配置した第４基板引き込み機構９４の可動ローラ９ｂを下動させ、第３基板引き込み機構９３から第２補助真空室７２にシート状基板Ｓを引き込む。次に、真空処理室２の出口部の仕切り弁８を閉弁した後、図３（ａ）に示す如く、第１補助真空室７１の入口部の仕切り弁８及び第２補助真空室７２の出口部の仕切り弁８を開弁させた状態で、第１基板引き込み機構９１により第１補助真空室７１にシート状基板Ｓを引き込むと共に、後工程Ｒ側に設けた引き出し機構により、シート状基板Ｓを第４基板引き込み機構９４から第２補助真空室７２の下流側に引き出す。以上の動作を繰り返して、成膜処理と基板搬送とを連続して行う。
【００２４】
ここで、本実施形態では、真空処理室２の入口部及び出口部の仕切り弁８を閉弁させたまま、第２基板引き込み機構９２と第３基板引き込み機構９３との間でシート状基板Ｓを往復搬送し、搬送方向を切換える度に異なる成膜ユニットを成膜位置に移動して、シート状基板Ｓに複数の薄膜を積層して成膜することができる。そして、基板搬送時に、真空処理室２の入口部及び出口部の仕切り弁８の開弁で真空処理室２の真空度が低下することがないため、能率良く成膜を行うことができる。また、複数の成膜ユニット４１，４２，４３のうち成膜作動させるのは、成膜位置に移動させた１つだけで済み、複数の成膜ユニット４１，４２，４３から発生する成膜材料の混合は生じず、高品質の膜を成膜できる。更に、真空処理室２にドラム３を複数並設する必要がないため、成膜装置１が大型化することもない。
【００２５】
尚、上記第１実施形態では、シート状基板Ｓをロール状に巻回せずに成膜装置１に搬入、搬出するようにしているが、図４に示す第２実施形態の如く、第１補助真空室７１と第２補助真空室７２とに、第１と第４の基板引き込み機構９１，９４に代えて、夫々繰出しローラ１０と巻取りローラ１１とを収納してもよい。この場合、第２基板引き込み機構９２によりシート状基板Ｓを繰出しローラ１０から真空処理室２に引き込み、巻取りローラ１１によりシート状基板Ｓを第３基板引き込み機構９３から第２補助真空室７２に引き出す。
【００２６】
ここで、第２実施形態では、繰出しローラ１０及び巻取りローラ１１の交換が必要になるが、真空処理室２の入口部及び出口部の仕切り弁８を閉弁させておくことにより、ローラ交換時に真空処理室２が大気解放されることを防止できる。
【００２７】
以上、本発明の実施形態について図面を参照して説明したが、本発明はこれに限定されない。例えば、上記実施形態では、各基板引き込み機構９１，９２，９３，９４を一対のガイドローラ９ａ，９ａと両ガイドローラ９ａ，９ａ間に配置した可動ローラ９ｂとで構成しているが、シート状基板Ｓを挟んで回転するピンチローラで各基板引き込み機構を構成することも可能である。但し、ピンチローラを用いた場合には、シート状基板Ｓとピンチローラ間での滑りによりシート状基板Ｓの引き込み不良を生ずることがある。これに対し、上記実施形態の如く可動ローラ９ｂを用いれば、シート状基板Ｓを確実に引き込むことができ、有利である。
【００２８】
また、インデックス機構５として、水平移動するテーブル上にテーブル移動方向の間隔を存して複数の成膜ユニットを搭載して成る直動タイプのものを用いることも可能である。但し、これでは、テーブルを移動させるための広いスペースが必要になって、インデックス機構５が大型化する。これに対し、上記実施形態の如く、インデックス機構５を、ドラム３に平行な軸線回りに回転する回転体５ａを備える回動式のものに構成すれば、インデックス機構５のコンパクト化を図ることができ、有利である。
【符号の説明】
【００２９】
１…成膜装置、２…真空処理室、３…ドラム、４１，４２，４３…成膜ユニット、５…インデックス機構、５ａ…回転体、８…仕切り弁、９２…第２基板引き込み機構（入口部側の基板引き込み機構）、９３…第３基板引き込み機構（出口部側の基板引き込み機構）、９ａ…ガイドローラ、９ｂ…可動ローラ。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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