(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
被成膜基板を成膜処理ドラムに所定角巻き付け、連続的にまたは断続的に搬送しながら、前記被成膜基板の表面に成膜する成膜装置における成膜処理ドラムにおいて、
前記成膜処理ドラムは、成膜基板ガス処理部が設けられた回転ドラムを備え、
前記成膜基板ガス処理部は、前記回転ドラムの表面に所定幅で設けられた凹部を備える
ことを特徴とする成膜処理ドラム。
【請求項２】
前記成膜基板ガス処理部は、複数のガスを順次放出し、排気する構成を有する
ことを特徴とする請求項１に記載の成膜処理ドラム。
【請求項３】
前記凹部は複数設けられ、
前記複数のガスは、それぞれの前記凹部から個別に放出される
ことを特徴とする請求項２記載の成膜装置における成膜処理ドラム。
【請求項４】
前記凹部には、ガス放出穴とガス排気穴とが設けられている
ことを特徴とする請求項３記載の成膜装置における成膜処理ドラム。
【請求項５】
前記成膜処理ドラムは、
さらに回転軸部を備え、
前記回転ドラムは回転駆動部により前記回転軸部の周りを回転駆動され、
前記回転軸部の外面には連続する溝が設けられ、前記溝に対向する前記凹部には前記ガス放出穴が設けられ、前記ガス放出穴が放出するガスは前記回転軸部の内部を通じて供給される
ことを特徴とする請求項４記載の成膜装置における成膜処理ドラム。
【請求項６】
前記成膜処理ドラムは、
さらに回転軸部を備え、
前記回転ドラムは回転駆動部により前記回転軸部の周りを回転駆動され、
前記回転軸部の外面には連続する溝が設けられ、前記溝に対向する前記凹部には前記ガス排気穴が設けられ、前記ガス排気穴から前記回転軸部の内部を通じてガスが排気されることを特徴とする請求項４記載の成膜装置における成膜処理ドラム。
【請求項７】
前記回転ドラムの内面と前記回転軸部の外面との間に磁気流体が配設され、この磁気流体により前記ガスのシールがされる
ことを特徴とする請求項６記載の成膜装置における成膜処理ドラム。
【請求項８】
前記成膜処理ドラムは、
さらに、前記回転ドラムの両端に設けられ、前記被成膜基板を所定径に保持する被成膜基板ガイド部を備える
ことを特徴とする請求項１記載の成膜装置における成膜処理ドラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、気相を用いて基板上に薄膜を形成する技術に関する。より詳しくは、基板を搬送しながら成膜を行う原子層堆積法成膜装置における成膜処理ドラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
気相を用いて薄膜を形成する方法は、大別して化学的気相成長法（ＣＶＤ：Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｖａｐｏｒ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）と物理的気相成長法（ＰＶＤ：Ｐｈｙｓｉｃａｌ  Ｖａｐｏｒ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）とがある。
【０００３】
ＰＶＤとして代表的なものには真空蒸着法やスパッタ法などがあり、特にスパッタ法では一般に装置コストは高いが膜質と膜厚の均一性に優れた高品質の薄膜の作製が行えるため、表示デバイスなどに広く応用されている。
【０００４】
ＣＶＤは真空チャンバ内に原料ガスを導入し、熱エネルギーによって基板上で１種類あるいは２種類以上のガスを分解または反応させて固体薄膜を成長させるものである。反応を促進させたり、反応温度を下げたりするため、プラズマや触媒（Ｃａｔａｌｙｓｔ）反応を併用するものもある。プラズマを併用するものをＰＥＣＶＤ（Ｐｌａｓｍａ  Ｅｎｈａｎｃｅｄ  ＣＶＤ）、触媒反応を併用するものをＣａｔ−ＣＶＤ（Ｃａｔａｌｙｔｉｃ
ＣＶＤ）と呼ぶ。化学的気相成長法は成膜欠陥が少ない特徴を有し、ゲート絶縁膜の成膜など半導体デバイス製造工程に主に適用されている。
【０００５】
近年、原子層堆積法（ＡＬＤ：Ａｔｏｍｉｃ  Ｌａｙｅｒ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）が注目されている。ＡＬＤは、表面吸着した物質を表面における化学反応によって原子レベルで１層ずつ成膜していく方法であり、ＣＶＤに分類される。ＡＬＤが一般的なＣＶＤと区別されるのは、一般的なＣＶＤが単一のガスまたは複数のガスを同時に用いて基板上で反応させて薄膜を成長させるのに対して、ＡＬＤでは前駆体（またはプリカーサーともいう）と呼ばれる活性に富んだガスと反応性ガス（これもＡＬＤでは前駆体と呼ばれる）を交互に用い、基板表面における吸着と続く化学反応によって原子レベルで１層ずつ薄膜を成長させていく特殊な成膜方法にある。
【０００６】
具体的には、表面吸着において表面がある種のガスで覆われるとそれ以上そのガスの吸着が生じない自己制限（ｓｅｌｆ−ｌｉｍｉｔｉｎｇ）効果を利用し、表面が前駆体を１層吸着したところで未反応の前駆体を排気する。続いて反応性ガスを導入して先の前駆体を酸化または還元して所望の組成を有する薄膜を１層得たのち反応性ガスを排気する。これを１サイクルとしこのサイクルを繰り返して、１サイクルで１層ずつ、薄膜を成長させていくものである。従ってＡＬＤでは薄膜は二次元的に成長する。ＡＬＤでは、従来の蒸着法やスパッタ法などとの比較ではもちろん、一般的なＣＶＤなどと比較しても成膜欠陥が少ないことが特徴であり、様々な分野に応用が期待されている。
【０００７】
ＡＬＤでは、第二の前駆体を分解し、基板に吸着している第一の前駆体と反応させる工程において、反応を活性化させるためにプラズマを用いる方法があり、これはプラズマ活性化ＡＬＤ（ＰＥＡＬＤ：Ｐｌａｓｍａ  Ｅｎｈａｎｃｅｄ  ＡＬＤ）または単にプラズマＡＬＤと呼ばれる。
【０００８】
ＡＬＤ技術そのものは１９７４年にフィンランドのＤｒ．  Ｔｕｏｍｏ  Ｓｕｎｔｏｌａによって提唱された。高品質高密度な膜が得られるためゲート絶縁膜など半導体産業で応用が進められており、ＩＴＲＳ（Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ
Ｒｏａｄｍａｐ  ｆｏｒ  Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒｓ）にも記載がある。また他の成膜法と比較して斜影効果が無いなどの特徴があるため、ガスが入り込める隙間があれば成膜が可能であり、高アスペクト比を有するラインやホールの被覆のほか３次元構造物の被覆用途でＭＥＭＳ（Ｍｉｃｒｏ  Ｅｌｅｃｔｒｏ  Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ  Ｓｙｓｔｅｍｓ）関連にも応用が期待されている。
【０００９】
ＡＬＤの欠点として特殊な材料を使用する点やそのコスト等が挙げられるが、最大の欠点は、ＡＬＤは１サイクルで１層ずつ原子レベルの薄膜を成長させていく方法であるため、成膜速度が遅いことである。蒸着やスパッタ等の成膜法と比較して５〜１０倍ほど遅い。
【００１０】
以上述べてきたような成膜法を用いて薄膜を形成する対象は、ウェハーやフォトマスクなどの小さな板状の基板、ガラス板などの大面積でフレキシブル性が無い基板、またはフィルムなどの大面積でフレキシブル性がある基板、など様々に存在する。これに対応してこれらの基板に薄膜を形成するための量産設備では、コスト、取り扱いの容易さ、成膜品質などによって様々な基板の取り扱い方法が提案され、実用化されている。
【００１１】
例えばウェハーでは基板一枚を成膜装置に供給して成膜して、その後、次の基板へ入れ換えて再び成膜を行う枚葉式や、複数の基板をまとめてセットし全てのウェハーに同一の成膜を行うバッチ式等がある。
【００１２】
また、ガラス基板などに成膜を行う方法には、成膜の源となる部分に対して基板を逐次搬送しながら同時に成膜を行うインライン式や、さらには、主にフレシキブル基板に対してはロールから基板を巻き出し、搬送しながら成膜を行い、別のロールに基板を巻き取る、いわゆるロールツーロールによるウェブコーティング方式がある。フレシキブル基板だけでなく、成膜対象となる基板を連続搬送できるようなフレキシブルなシートまたは一部がフレシキブルとなるようなトレイに載せて連続成膜する方式も、ウェブコーティング方式に含まれる。
【００１３】
いずれの成膜法、基板取り扱い方法も、コスト、品質、取り扱いの容易さなどから判断して最適な組み合わせが採用されている。
【００１４】
光学膜の成膜などでは、異なる種類の薄膜を多層成膜する必要がある。またＡＬＤでは、膜厚によっては１００〜２００サイクルの前駆体曝露を実施して成膜が行われる。このような場合、フレシキブル基板を用いたウェブコーティング方式では１層に対して１成膜源が必要となる。そのため、複数の成膜源を配設し、一つの工程で複数のサイクルの成膜を行う成膜装置が提案されている。
【００１５】
このような従来の成膜装置として、特許文献１及び特許文献２に開示されたものがある。特許文献１に開示された成膜装置は、真空にしたチャンバ内においてＡＬＤを用いて成膜を行うものであり、処理ドラムの外面に巻きつけた薄膜の基板を２つのロールの間で搬送し、処理ドラムの外周部に放射状に配設された複数の成膜源により、薄膜の基板の外面に成膜する構成からなる。基板を複数の成膜源に暴露させて十分に厚い層を形成できる。
【００１６】
また、特許文献２に開示された成膜装置は、ＣＶＤを用いて成膜を行うものであり、成膜ローラの外面に巻きつけた被成膜テープを２つのローラの間で搬送し、成膜ローラの外周部に放射状に配設された複数のＣＶＤ部により被成膜テープの外面に成膜する構成からなる。多層膜を時間的な無駄を伴うことなく効率的に形成できる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１７】
【特許文献１】特表２００７−５２２３４４号公報
【特許文献２】国際公開第２００６／０９３１６８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１８】
しかしながら、特許文献１に記載の技術では、複数の成膜源を処理ドラムの外周部に放射状に配設しているので、処理ドラムと比べて、装置全体が大きなものになるという不都合があった。また、サイクル数が増えるに従って設備が大型化し、生産コスト及び設備占有面積が増大するという不都合があった。
【００１９】
また、特許文献２に記載の技術では、ＣＶＤにより多層化処理するために、複数のＣＶＤ部を成膜ローラの外周部に放射状に配設しているので、装置全体が大きくなるという不都合があった。
【００２０】
本発明の目的は、装置全体の小型化を可能にして、多層の成膜を形成できる原子層堆積法成膜装置における成膜処理ドラムを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００２１】
本発明は、上記の課題を解決するために、以下の構成を採用した。
【００２２】
本発明は、被成膜基板を成膜処理ドラムに所定角巻き付け、連続的にまたは断続的に搬送しながら、被成膜基板の表面に成膜する成膜装置における成膜処理ドラムに関する。
そして、成膜処理ドラムは、成膜基板ガス処理部が設けられた回転ドラムを備え、成膜基板ガス処理部は、回転ドラムの表面に所定幅で設けられた凹部を備えることを特徴とする。
【００２３】
また、成膜基板ガス処理部は、複数のガスを順次放出し、排気する構成を有することを特徴とする。
【００２４】
また、凹部は複数設けられ、複数のガスは、それぞれの凹部から個別に放出されることを特徴とする。
【００２５】
また、凹部には、ガス放出穴とガス排気穴とが設けられていることを特徴とする。
【００２６】
また、成膜処理ドラムは、さらに回転軸部を備え、回転ドラムは回転駆動部により回転軸部の周りを回転駆動され、回転軸部の外面には連続する溝が設けられ、溝に対向する凹部にはガス放出穴が設けられ、ガス放出穴が放出するガスは回転軸部の内部を通じて供給されることを特徴とする。
【００２７】
また、成膜処理ドラムは、さらに回転軸部を備え、回転ドラムは回転駆動部により回転軸部の周りを回転駆動され、回転軸部の外面には連続する溝が設けられ、溝に対向する凹部にはガス排気穴が設けられ、ガス排気穴から回転軸部の内部を通じてガスが排気されることを特徴とする。
【００２８】
また、回転ドラムの内面と回転軸部の外面との間に磁気流体が配設され、この磁気流体によりガスのシールがされることを特徴とする。
【００２９】
そして、成膜処理ドラムは、さらに、回転ドラムの両端に設けられ、被成膜基板を所定径に保持する被成膜基板ガイド部を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００３０】
本発明によれば、上述の特徴を有することから、下記に示すことが可能となる。
【００３１】
すなわち、被成膜基板を成膜処理ドラムに所定角巻き付け、連続的にまたは断続的に搬送しながら、被成膜基板の表面に成膜する成膜装置における成膜処理ドラムにおいて、成膜処理ドラムは、成膜基板ガス処理部が設けられた回転ドラムを備え、成膜基板ガス処理部は、回転ドラムの表面に所定幅で設けられた凹部を備えるので、従来例のように、複数のガス処理部を処理ドラムの外周部に放射状に備える必要がなくなり、装置全体を小型化することが可能となるとともに、回転ドラムを複数回転させることにより多層の成膜を形成することができる。
また、成膜基板ガス処理部は、回転ドラムの表面に所定幅で設けられた凹部であるので、回転ドラムを回転させながら、所定量のガスを凹部に満たし被成膜基板表面にガスを吸着させることができる。
【００３２】
また、成膜基板ガス処理部は、複数のガスを順次放出し、排気する構成を有するので、被成膜基板表面にガスを吸着させ、未反応のガスを排気することができる。
【００３３】
また、凹部は複数設けられ、複数のガスは、それぞれの凹部から個別に放出されるので、複数のガスが混ざり合うことなく処理できる。
【００３４】
また、凹部には、ガス放出穴とガス排気穴とが設けられているので、速やかにガスの放出と排気ができる。
【００３５】
また、成膜処理ドラムは、さらに回転軸部を備え、回転ドラムは回転駆動部により回転軸部の周りを回転駆動され、回転軸部の外面には連続する溝が設けられ、溝に対向する凹部にはガス放出穴が設けられ、ガス放出穴が放出するガスは回転軸部の内部を通じて供給されるので、回転ドラムが回転してもガス放出穴と溝との位置が維持され、ガスを供給することができる。
【００３６】
また、成膜処理ドラムは、さらに回転軸部を備え、回転ドラムは回転駆動部により回転軸部の周りを回転駆動され、回転軸部の外面には連続する溝が設けられ、溝に対向する凹部にはガス排気穴が設けられ、ガス排気穴から回転軸部の内部を通じてガスが排気されるので、回転ドラムが回転してもガス放出穴と溝との位置が維持され、ガスを排気することができる。
【００３７】
また、回転ドラムの内面と回転軸部の外面との間に磁気流体が配設され、この磁気流体によりガスのシールがされるので、ガスをしっかりとシールするとともに、回転ドラムが回転するときの摩擦等の妨げを小さくすることができる。
【００３８】
そして、成膜処理ドラムは、さらに、回転ドラムの両端に設けられ、被成膜基板を所定径に保持する被成膜基板ガイド部を備えるので、所定径に保持された被成膜基板の内面で回転ドラムを自在に回転させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】本発明の一実施形態に係る成膜装置の概略図
【図２】一実施形態に係る成膜装置の要部の概略図
【図３】一実施形態に係る成膜装置の要部の分解斜視図
【図４】一実施形態に係る成膜装置の要部の分解斜視図
【図５】一実施形態に係る成膜装置の要部の部分の斜視図
【図６】一実施形態に係る成膜装置の要部の一部の概略図
【発明を実施するための形態】
【００４０】
以下、図面を参照して、本発明の一実施形態について、詳細に説明する。
【００４１】
図１は、原子層堆積法成膜装置（以下、適宜「成膜装置」と省略することがある）１の全体構成を示す概略図である。図２は、この成膜装置１の要部である成膜処理ドラム（以下、単に処理ドラムと称することがある）１００の組み立て状態を示す概略図である。図３は、処理ドラム１００を分解したときの斜視図である。図４は、処理ドラム１００の要部である回転ドラム部１０１と回転軸部１０２とを示す概略図である。図５は、回転軸部１０２を示す斜視図である。図６は、回転軸部１０２と基板ガイド部１０３とを組み合わせた状態を示す斜視図である。
【００４２】
成膜装置１は処理ドラム１００により、フレキシブル基板（被成膜基板）２に成膜処理をする装置である。図１に示すように、成膜装置１は処理ドラム１００、巻き出しロール３、巻き取りロール４、巻き出し側ガイドローラ５、巻き取り側ガイドローラ６、プラズマ装置７、チェンバ８を備える。成膜装置１全体はチャンバ８に収納されている。チャンバ８内は図示しない真空ポンプにより真空に保持される。
【００４３】
図１に示すように、フレキシブル基板２は巻き出しロール３から巻き出され、巻き出し側ガイドローラ５と巻き取り側ガイドローラ６により処理ドラム１００の外周に所定の角度を巻き付けられて搬送され、巻き取りロール４により巻き取られる。処理ドラム１００に設けられた成膜源により、処理ドラム１００に巻き付けられたフレキシブル基板２の内面が成膜処理される。
【００４４】
フレキシブル基板２は、可撓性のある長尺のフィルムであり、巻き出しロール３と巻き出し側ガイドローラ５と処理ドラム１００と巻き取り側ガイドローラ６と巻き取りロール４とにより、連続的にまたは断続的に搬送される。
【００４５】
図１に示すように、フレキシブル基板２は回転ドラム部１０１の外周を、円周方向３６０°のうち９０％以上を覆っている。このように構成することにより、ガス拡散の拡散を防ぎ、異なるガスが混じるのを防ぎ、パーティクルの発生を防止している。
【００４６】
次に、処理ドラム１００について、図２〜図６を参照しながら説明する。図２および図３に示すように、処理ドラム１００は回転ドラム部１０１と回転軸部１０２と基板ガイド部１０３とを備える。なお、図３では、右側の１枚の基板ガイド部１０３は図示していない。
【００４７】
回転ドラム部１０１は、回転軸部１０２の周囲を、図示しない処理ドラム回転駆動部により回転駆動される。基板ガイド部１０３は中央に丸穴が設けられた円板型をなし、回転ドラム部１０１の両側に設けられ、回転軸部１０２の外周部を回転自在に構成される。回転ドラム部１０１の回転とは独立して別個に、基板ガイド部１０３は、図示しない基板ガイド回転駆動部により回転駆動される。処理ドラム回転駆動部と基板ガイド回転駆動部とは、図示しないコントロール部により回転が制御される。
【００４８】
回転軸部１０２は回転せず固定され、配管１０４が接続される。配管１０４は４本あり、一本の太い管は排気用のものであり、他の細い３本には、３種類のガスが供給される。
前述のコントロール部により、配管１０４によりガスを供給するか停止するか、排気をするかしないか、が制御される。
【００４９】
図２において、左右の基板ガイド部１０３の外方の幅はフレキシブル基板２の幅と略同一に形成されている。フレキシブル基板２の幅方向の両端部が基板ガイド部１０３の外周部を覆うように巻き付いているので、フレキシブル基板２の内面は、基板ガイド部１０３の外形と同じ径に保持される。基板ガイド部１０３が回転駆動されると、外縁が基板ガイド部１０３に巻きついているフレキシブル基板２も回転駆動され、搬送される。
【００５０】
図２において、回転ドラム部１０１の外径は、左右の基板ガイド部１０３の外径に対して、所定寸法だけ小さな径に形成されている。回転ドラム部１０１に巻き付けられたフレキシブル基板２の内面を、フレキシブル基板２の搬送速度とは独立して、回転ドラム部１０１は回転駆動される。
【００５１】
図２に示すように、回転ドラム部１０１の表面には複数の区切りがされ、その区切りで仕切られた区画（上面が解放された小部屋）をなす凹部１０６が設けられている。
図４に示すように、凹部１０６は、回転中心軸に略平行で幅方向に長く外方を開口させた有底の凹みであり、略円筒形をなす回転ドラム部１０１の側面に、本実施形態では等間隔に８条形成されている。
凹部１０６の底部には、それぞれ大小２つの貫通穴として、ガス放出部１０５を構成するガス放出穴１０５ａ、１０５ｂ、１０５ｃのいずれかと、ガス排気穴１０７とが形成されている。回転ドラム部１０１の側面からの位置は、ガス排気穴１０７は同一に形成されているが、隣り合うガス放出穴１０５ａ、１０５ｂ、１０５ｃは回転軸部１０２の溝部１０８ａ、１０８ｂ、１０８ｃと対向する位置に形成されている。
【００５２】
ガス放出部１０５を構成するガス放出穴１０５ａ、１０５ｂ、１０５ｃは、回転方向に、ガス放出穴１０５ａ、１０５ｃ、１０５ｂ、１０５ｃの順で形成されている。これらは後述するように、それぞれ異なるガスに対応しており、ガス放出穴１０５ａ、１０５ｃ、１０５ｂ、１０５ｃにより１サイクルの成膜処理をおこなうことができる。本実施形態では、凹部１０６は回転ドラム部１０１に８条形成されており、凹部１０６のそれぞれに、ガス放出穴１０５ａ、１０５ｃ、１０５ｂ、１０５ｃ、１０５ａ、１０５ｃ、１０５ｂ、１０５ｃの順番でガス放出部１０５が形成されているので、一周で２サイクルの成膜処理ができるように構成されている。
【００５３】
図５に示すように、回転軸部１０２の中央部には、少しずつ横にずれた４つの溝部１０８が径方向に形成されている。また、回転軸部１０２の一方の端面には４本の連結管からなる配管１０４が設けられている。４つの溝部１０８ａ、１０８ｂ、１０８ｃ、１０８ｄは４本の連結管からなる配管１０４にそれぞれ連通している。配管１０４のうちの太い方の連結管が、４つの溝部１０８のうちの幅の広い溝部１０８ｄと連通している。
【００５４】
図４および図５に示すように、４つの溝部１０８ａ、１０８ｂ、１０８ｃ、１０８ｄの両脇の回転軸部１０２の外周面には、径方向に無端状に連続しているシール部１０９が設けられている。シール部１０９には磁気流体からなり、磁気流体が回転ドラム部１０１の内面円筒部と回転軸部１０２との隙間を埋めることにより、溝部１０８はそれぞれ封止されている。
【００５５】
図４に示すように、４つの溝部１０８ａ、１０８ｂ、１０８ｃ、１０８ｄと、ガス放出穴１０５ａ、１０５ｂ、１０５ｃおよびガス排気穴１０７とはそれぞれ少しずつ横にずれていて、図２に示すように、組み立てるとそれぞれの穴と溝とが対向する位置に形成されている。溝部１０８は外周に連続して設けられているので、回転ドラム部１０１が回転しても、ガス放出部１０５やガス排気穴１０７との位置関係は維持される。
【００５６】
溝部１０８の両脇にはシール部１０９が設けられていて、それぞれ封止されるので、結局、ガス放出穴１０５ａ、１０５ｂ、１０５ｃおよびガス排気穴１０７は４つの溝部１０８ａ、１０８ｂ、１０８ｃ、１０８ｄを通じて、回転軸部１０２の内部を経由して配管１０４にそれぞれ連通する。すなわち、配管１０４に３種類のガスが供給されると、ガス放出穴１０５ａ、１０５ｂ、１０５ｃから、それぞれのガスが放出される。配管１０４のうちの太い方の連結管は排気管となっており、これに連通するガス排気穴１０７から排気が実行される。
【００５７】
３種類のガスは、第１の前駆体、第２の前駆体、パージガスであって、配管１０４から供給され、それぞれのガスがガス放出穴１０５ａ、１０５ｂ、１０５ｃからコントロール部に制御されて凹部１０６に放出される。また、太い方の配管１０４により排気を行えば凹部１０６からガスが排気される。
【００５８】
フレキシブル基板２の搬送を止め、凹部１０６に第１の前駆体を放出し回転ドラム部１０１を回転させれば、処理ドラム１００に巻き付いたフレキシブル基板２の表面は第１の前駆体を１層吸着する。次に、フレキシブル基板２はそのまま止めたまま、回転ドラム部１０１を回転させたまま排気を行えば凹部１０６からガスが排気されるので、吸着されなかった未反応の第１の前駆体は排気される。同様に、フレキシブル基板２はそのまま止めたまま、第２の前駆体の処理を行い、さらに、パージガスの処理を行う。このようにして、１サイクルが終了し、１層が形成される。このサイクルを繰り返すことにより、多層の成膜を行う。
【００５９】
所定の成膜が形成されたら、フレキシブル基板２を処理ドラム１００に巻き付いた分の長さを搬送し、次の処理を行う。このように断続的にフレキシブル基板２を搬送することにより、成膜処理をする。
【００６０】
従って、本実施形態では、回転ドラム部１０１に設けられた複数の凹部１０６が成膜源ということになる。なお、回転ドラム部１０１の回転速度がフレキシブル基板２の搬送速度よりも充分早い場合には、フレキシブル基板２は成膜中連続的に搬送することができる。
【００６１】
以上に述べた構成により、成膜源を回転ドラム部１０１に配設するようにして、装置全体の小型化を実現した。また、従来の成膜源は固定されていたが、回転するようにして、多くのサイクルの成膜処理が容易に可能となる。装置を小型化することによりチャンバ８も小型にすることが可能となり、特に中を真空にしたチャンバ８を用いる場合にはその効果は大きい。
また、ＡＬＤは１サイクルで１層ずつ原子レベルの薄膜を成長させていく方法であり成膜速度が遅いが、成膜源を回転させることにより多層形成が容易になり、このＡＬＤの欠点も解消することができる。
【００６２】
なお、本実施形態では、２種類のガスを用い４つのガス放出部１０５により１サイクルとしたが、３種類以上の前駆体を用いる場合はさらにそれ以上の凹部１０６を回転ドラム部１０１に設けて割り当ててもよい。２種類以上のパージガスを使用する場合も同様である。
【００６３】
ここで、パージガスはその役割の一つに、それぞれの前駆体が空間内で混合し反応することを避ける目的が有るため、パージガスを供給するガス放出穴１０５ｃは、前駆体を供給するそれぞれのガス放出穴の間に設けるとよい。すなわち、例えば第１の前駆体を供給するガス放出穴１０５ａと、第２の前駆体を供給するガス放出穴１０５ｂとの間に、パージガスを供給するガス放出穴１０５ｃを配置したように、ガス放出穴１０５ｂと第３の前駆体のためのガス放出穴との間にパージガスを供給するガス放出穴が配置されるように構成してもよい。一方で、排気のみで未吸着または未反応の前駆体を充分に除ける場合には、パージガスを一切導入しなくてもよい。
【００６４】
また、本実施形態では被成膜基板として、フレキシブル基板を用いて説明したが、他の可撓性のあるフィルムやシートであってもよい。また、ガラスやウェハーなど可撓性がない剛体であっても、回転ドラムに沿って搬送できる形態であれば本発明が適用できる。例えば、小さな基板を搬送用シートやベルトシートに固定して搬送する場合などがこれにあ
たる。いわゆるウェブコーティング方式での成膜に適用できる。すなわち、これらのガラスやウェハーなどや、小さな基板、ウェブコーティング方式での被成膜物も被成膜基板に含まれる。
【００６５】
また、本実施形態では、フレキシブル基板２は基板ガイド部１０３により駆動され、搬送される構成となっているが、基板ガイド部１０３を駆動せず、フレキシブル基板２の移動により回転するいわゆるアイドラとして用いて、フレキシブル基板２の搬送を巻き出しロール３と巻き取りロール４を駆動することにより行ってもよい。また、基板ガイド部１０３を固定し、フレキシブル基板２の両縁が基板ガイド部１０３の円板状の側面を滑るように構成し、フレキシブル基板２を所定の径に保持するようにしてもよい。
【００６６】
また、前駆体は、使用時に気相になっているものであれば種類は問わない。パージガスは、成膜によって得られる薄膜を構成する成分とならない限り、種類は問わない。窒素ガスを使用すると、高品位の膜をより低コストで製造することができる。またパージガスに不活性ガスを用いると、使用できる前駆体の種類の幅が広がり、多彩な前駆体の中から最適な前駆体を選定することができる。その中でもアルゴンは不活性ガスとしては比較的低コストで導入でき、生産性を高めることができる。
【００６７】
また、シール部１０９には磁性流体を用いる説明をしたが、Ｏリング等を使用しても良い。シール部１０９に磁性流体を用いると発塵などが抑えられ、またメンテナンス間隔も伸ばすことができる。また、回転ドラム部１０１の回転の抵抗力を小さくできる。
【００６８】
また、回転ドラム部１０１の凹部１０６は、形状は溝状のものでも良い。凹部１０６の底部のガス排気穴１０７は複数設けてもよい。効率良く排気することができ、基板に吸着されずに空間内に残った前駆体を効率よく除去することができ、成膜中のパーティクル発生を抑えて高品質の薄膜を作製することができる。
【００６９】
また、回転ドラム部１０１とフレキシブル基板２との間の隙間（クリアランス）は、できるだけ狭い方が好ましい。フレキシブル基板２を所定の径に保持する基板ガイド部１０３をフレキシブル基板２の両縁部分に設けたが、フレキシブル基板２の幅方向の中央部が撓む等の場合には、中央にも配置してもよい。
【００７０】
また、本実施形態では、配管１０４のうちの太い連結管により、まとめて排気されるように構成したが、排気用の配管等を増やすことにより、ガス放出部から放出されたぞれぞれのガスを別々に排気するようにしてもよい。未反応の前駆体を回収して再利用することが容易になる。
【００７１】
また、本実施形態では、チャンバ８は装置全体を収納する構成としたが、成膜が行われる処理ドラム１００だけを収納する構成にしてもよい。また、チャンバ８を真空とするのが一般的ではあるが、大気圧で成膜する場合にはそれに適応したチャンバ８とすることもできる。
【００７２】
また、回転ドラム部１０１には加熱機構を備えてもよい。前駆体が吸着した基板を加熱することによって反応を促進し薄膜の成長を促すことができる。また、成膜のために加熱が必要な前駆体を使用することができる。熱源としてフラッシュランプを用いると、温度制御が比較的容易であり、また輻射熱を利用することができるため効率的である。熱を伝えたくない部分に対しては水冷機構を設けて温度を制御してもよい。加熱機構はチャンバの壁面や、回転ドラムの外部に設けてもよい。
【００７３】
また、回転ドラム部１０１はプラズマを発生または照射させる機構を備えてもよい。プ
ラズマにより前駆体の反応を促進し薄膜の成長を促すことができる。プラズマの発生方法は、高周波（ＲＦ）放電やＤＣ放電の他、誘導結合によるプラズマ生成（ＩＣＰ）など、公知の技術が使用できる。
【００７４】
また、前駆体の種類は問わない。成膜種、成膜温度によって適宜選択される。前駆体は装置使用時に気相となっていればよいので、前駆体の保管状態は気相の他、液相、あるいは固相であってもよい。例えば前駆体が液相の場合は加熱やバブリングなどの方法によって導入される。
【００７５】
また、前駆体にはキャリアガスが含まれてもよい。キャリアガスは一般にパージガスと同一ものものまたは同様の性質を有するものが使用されるが、これに限定されるものではない。前述のバブリングを使用した場合、バブリングのためのガスがキャリアガスになることが多い。
【００７６】
また、パージガスは膜の構成成分にはならないが、第一の前駆体放出と第二の前駆体放出の間を隔てるガスとして有効である。これにはアルゴンなどの希ガスの他、成膜種に影響しない範囲においてあらゆる種類のガスが使用できる。
【００７７】
また、回転ドラム部１０１と基板ガイド部１０３の回転方向は、同一方向であっても、また相対的に逆方向であってもよい。また、フレキシブル基板２の搬送は、連続的であっても、あるいは断続的であってもよいし、必要に応じ、巻き戻し方向に行ってもよい。
【産業上の利用可能性】
【００７８】
本発明はＡＬＤ法を用い基板を搬送しながら基板上に気相を介して薄膜を作製する工程において、設備を大規模化することなく成膜を実施することができ、生産コスト低減に貢献する。
【符号の説明】
【００７９】
１    成膜装置
２    フレキシブル基板
３    巻き出しロール
４    巻き出しロール
５    巻き出し側ガイドローラ
６    巻き取り側ガイドローラ
７    プラズマ装置
８    チェンバ
１００  成膜処理ドラム
１０１  回転ドラム部
１０２  回転軸部
１０３  基板ガイド部
１０４  配管
１０５  ガス放出部
１０６  凹部
１０７  ガス排気穴
１０８  溝部
１０９  シール部
【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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