(57)【要約】【課題】薄膜製造装置の低価格化、高い生産性、省スペース化の課題、ならびにメンテナンス性の課題を解決する。【解決手段】可とう性基板のスパッタ製膜において、１つの共通真空室内に２つのスパッタ製膜室を設け、その中央部に上下スキャンするマグネットユニットを設ける。すなわち、マグネットユニットを２台１体に構成することにより、２枚の基板面への同時スパッタ製膜を可能とする。【選択図】　　　図１
2004027272.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
２列の基板の送出ロールが備えられた送出室と、
真空中で少なくともスパッタ処理を行なうスパッタ製膜室と、
２列の基板の巻取りロールが備えられた巻取り室と、
を備えた薄膜製造装置において、
スパッタ製膜室が共通真空室内に２つ設けられ、
それぞれのスパッタ製膜室内で各列の基板に対する製膜が行なわれるように構成した薄膜製造装置であって、
共通真空室内に形成された隔壁と、基板を加熱するヒータとこのヒータを保持し真空を形成するシールを具備した押え枠とで構成され、前後に移動可能なヒータユニットを２台備え、この隔壁とヒータユニットとを用いて２つのスパッタ製膜室を構成したことを特徴とする薄膜製造装置。
【請求項２】
２つのスパッタ製膜室内に、製膜源となりそれぞれの基板と対向するように設置された２台のターゲットと、この２台のターゲットのそれぞれ反基板側に設けられた上下に駆動する１対のマグネットと、この１対のマグネットを同時に駆動させるように締結する駆動ガイドと駆動軸とを備える請求項１記載の薄膜製造装置。
【請求項３】
隔壁が共通真空室を形成する天井板および底板間に延在し、天井板と底板間がスパッタ製膜室として形成されて成るとともに、天井板が真空を形成する開閉扉と開口とを有し、この開閉扉と開口とを介してターゲットを抜き差し可能として成る請求項２記載の薄膜製造装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば薄膜光電変換素子の製造のために、搬送される可とう性基板を製膜室で停止させ、あるいは連続搬送して、基板面上にスパッタ法により製膜処理を行なう、薄膜製造装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図３と図４とに、従来の可とう性基板のロールツーロール搬送方式スパッタ製膜装置の概略断面図を示す。図３は装置の平面図であり、図４は図３の縦断面図である。
図３は、両端部に基板を搬送する送出ロールと巻取りロールとを設置した送出室と巻取り室とを設け、この２つのロール室間に単数のスパッタ製膜室を設置した構成を示す。
【０００３】
スパッタ製膜室は、基板を中心に上下駆動するマグネットと、このマグネットを上下駆動するための駆動軸と駆動ガイドと、マグネットと駆動軸，駆動ガイドを保持するベースとで構成したマグネットユニットと、スパッタ製膜室を形成し基板を加熱するヒータユニットで構成する。
ヒータユニットは、ヒータと、押え枠と、前後駆動装置とで構成され、基板を搬送する時は押え枠を開いた状態とし、製膜時は前後駆動装置により基板を押し付けシールによる真空気密を保持し、別に設けた真空排気ポンプおよび真空圧力調整装置により、製膜圧力に調整される。
【０００４】
図４は縦断面図で、ターゲットはスパッタ製膜室内に固定され、その裏側にマグネットが上下に駆動できるように構成され、駆動モータにより駆動される。
ターゲットには、プラズマ放電をするための電源と配線とが結ばれている。係る構成により、一定の真空圧力の下で、プラズマ発生用の電源への通電によりプラズマをマグネット部に発生させ、スパッタを行なう。マグネットの上下方向のスキャンによって、ターゲット材を基板全面に製膜することができる。
【０００５】
この従来の構成では、共通真空室の内部に、もう一つの真空室であるスパッタ製膜室を形成する構成であり、共通真空室１つに対し、１つのスパッタ製膜室を設置する装置となっている。係る従来の構成では、共通真空室を構成する両面の扉を、ヒンジ構造の開閉扉とし、この扉にそれぞれターゲット・マグネットユニット、ヒータユニットを取り付けて、組立性とメンテナンス性の向上を図っている。特に、ターゲットの消耗による交換は重量物であるので、容易に交換できる構造が望まれる。
【０００６】
一方、特開２００１−５３３１３号公報には、可とう性基板を２列に搬送し、接地電極をアクチュエータで駆動し、ＣＶＤ製膜室を形成してその中央部の排気ブロックで共通に真空排気する構造が開示されている。しかしながら、係る構成では、ＣＶＤ室の高電圧電極部と接地電極部のみを共通の真空排気構造としている。しかして、仮に本公報の図１に示される構造においてスパッタ室を構成しようとすると、スパッタ装置の構成部材であるターゲットならびにマグネット、さらにはマグネットの駆動機構などを、成膜室５（高電圧電極２１）内に内蔵させなければならない。さらに、二つの成膜室５を、Ｔ字の排気ブロック９０で真空排気する構造は、複雑なだけでなく部品数も多く高コストの構造であり、組立性およびスパッタフレークの除去作業など、メンテナンス性も劣る。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
従来のスパッタ製膜装置では、上述のように、共通真空室に１つのスパッタ製膜室を設置する装置となっている。薄膜製造装置は、大気差圧に耐える真空容器および真空制御機器が高価であり、薄膜製品のコストを低減する上で装置の低価格化および生産性の向上、さらにメンテナンス性が要求されている。また、生産性に対する装置の設置面積は可能な限り小さくする必要がある。図３ならびに図４に示した一列の基板を一つのターゲットで成膜するスパッタ室を採用した構成では、成膜基板の生産量を向上するためには２台のスパッタ装置が必要となり、２台の真空室、２台の真空排気ポンプ、ならびにこれらの設置スペースなど、設備全体のコストが上がる。また、前記公報における構造でスパッタ室を構成しようとすると、成膜室５（高電圧電極２１）内にスパッタのための構成部材を配置することとなってしまうため、電極導入の構成、マグネットの駆動源との接続が複雑になってしまう。
【０００８】
本発明の目的は、従来装置ならびに従来方法を改善し、装置の低価格化、高い生産性、省スペース化の課題を解決し、かつメンテナンス性を確保した薄膜製造装置を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために、本発明の薄膜製造装置によれば、
２列の基板の送出ロールが備えられた送出室と、
真空中で少なくともスパッタ処理を行なうスパッタ製膜室と、
２列の基板の巻取りロールが備えられた巻取り室と、
を備えた薄膜製造装置において、
スパッタ製膜室が共通真空室内に２つ設けられ、
それぞれのスパッタ製膜室内で各列の基板に対する製膜が行なわれるように構成した薄膜製造装置であって、
共通真空室内に形成された隔壁と、基板を加熱するヒータとこのヒータを保持し真空を形成するシールを具備した押え枠とで構成され、前後に移動可能なヒータユニットを２台備え、この隔壁とヒータユニットとを用いて２つのスパッタ製膜室を構成することとする。
【００１０】
また、２つのスパッタ製膜室内に、製膜源となりそれぞれの基板と対向するように設置された２台のターゲットと、この２台のターゲットのそれぞれ反基板側に設けられた上下に駆動する１対のマグネットと、この１対のマグネットを同時に駆動させるように締結する駆動ガイドと駆動軸とを備えると良い。
さらに、隔壁が共通真空室を形成する天井板および底板間に延在し、天井板と底板間がスパッタ製膜室として形成されて成るとともに、天井板が真空を形成する開閉扉と開口とを有し、この開閉扉と開口とを介してターゲットを抜き差し可能として成ると良い。
【００１１】
このように、本発明は、共通真空室の中心部に同時駆動をする１対のマグネットユニットを設置し、駆動軸および駆動ガイド・駆動モータは共通化し、それぞれのマグネットユニットの作用面にターゲットを設置し、ターゲットと対向するように製膜室を形成するヒータユニットを設置する。しかるに、前述の送出室と巻取り室には、それぞれ２台の送出ロールおよび巻取りロールを設置し、基板を２列に搬送できる構成とし、マグネットユニットおよびヒータユニット間に基板を連通させ、ヒータユニットの前後駆動により１つの共通真空室内で２つのスパッタ製膜室を形成し、２列同時の製膜を実現する。また、ターゲットを共通真空室の中央部に配置することから、共通真空室上部にターゲットをクレーンなどにより吊り上げて取り外しが可能な構造とし、自動の開閉扉を設ける。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明の実施例を、図１と図２とにより説明する。図１は装置の平面の断面形状を示し、図２は図１の縦断面形状を示す。
図１において、可とう性基板１１をロール状に巻いた送出ロール１２を２本セットすることができる送出室２と、この送出室２に接続した共通真空室１と、共通真空室１の反対側に、製膜した基板１１を巻き取る巻取りロール１３が２本の送出ロールと対応してセットされる巻取り室３とを備えている。
【００１３】
共通真空室１の内部には、隔壁２１が送出室２側と巻取り室３側に形成されている。また、ヒータ９−１と押え枠９−２とで構成したヒータユニット９が左右に設置され、押え枠９−２の先端部にはシール３０が具備されている。
ヒータユニット９は前後駆動できる構造になっており、押え枠９−２が押し付けられることにより、隔壁２１に具備したシール３０とともに基板１１を挟んでスパッタ製膜室４を形成する。ヒータユニット９は、３０ｍｍ前後の移動距離を有する。ヒータユニット９を前後駆動させる機構として、ヒータユニット９は、扉に設置された前後駆動のガイド、例えばリニアモータガイドやリニアボールブッシュで支持され、扉により支持されたエアシリンダや、電気駆動モータにボールネジを回動駆動するように接続され、前後駆動する。
【００１４】
隔壁２１の中央部には、ターゲット６が基板１１と対向するように固定保持される。ターゲット６の裏面には、マグネトロンスパッタを行なうためのマグネット２０−２を２台有する構成とした。マグネット２０−２は、ベース２０−１に保持され上下駆動するための駆動軸７および駆動ガイド８に連結されている。
駆動ガイド８は、図２に示すように、天井板２２と底板２３に固定板を設け、この固定板で支持する。駆動軸７は底板２３を真空シールして貫通させ、駆動モータ１６と連結する。駆動軸７の他端は、天井側に回動可能に設置する。
【００１５】
本発明においては、スパッタ製膜室４の下部に真空ポンプと接続する真空排気ポート２４を設ける。この真空排気ポート２４は、単純な丸穴をスパッタ製膜室４の下部に設ける構造でよく、真空ポンプへ真空シール継ぎ手でＩ型管やフレキシブル管などで配管接続する。図２において説明すると、スパッタ製膜室４の下部の底板２３に真空排気ポート２４が形成され、真空ポンプと簡単な構造で接続される。スパッタ製膜室４内には、前記公報に開示されたような複雑なＴ型排気ブロックは不要である。
【００１６】
マグネット２０−２は、駆動軸７と連結された駆動モータ１６により所定の速度で上下駆動を繰り返すことができる。マグネット２０−２の移動速度は、およそ１０ｍｍ／秒〜５０ｍｍ／分の可変制御ができ、この範囲で最適値を決定する。また、マグネット２０−２は、製膜面積の開口辺を超える距離を移動する。すなわち、基板１１に対する製膜を行なう開口は一般に四角形であるが、上下にマグネット２０−２をスキャンする場合、この四角形の上下の２辺をオーバーランする距離を移動する。
【００１７】
ターゲット６は外部よりプラズマ発生用電源１７と接続され、プラズマを発生する電力が供給される。ターゲット６の形状は、製膜形状が正方形あるいは長方形であるので、ターゲット６も同様の形状であり、大きさは３００ｍｍ角〜１４００ｍｍ角程度まで適用できる。ターゲット６と基板１１との距離は、５０ｍｍ〜１５０ｍｍである。
【００１８】
図２では記載を省略しているが、真空排気ポンプおよび真空圧力調整器により、スパッタ製膜室の圧力を所定の製膜圧力、すなわち０．１３３Ｐａ〜０．６６５Ｐａに保持する。
前後駆動装置９−３によりヒータユニット９が前進し、基板１１を挟んでスパッタ製膜室４を形成し、２つのマグネット２０−２を駆動モータ１６により同時に上下駆動させるとともに、プラズマ発生用電源１７より給電して、マグネット２０−２部でプラズマを発生させ、このプラズマエネルギによりターゲット６の材料がスパッタされて、基板１１に製膜することができる。ここで、プラズマ発生用電源１７は、直流電源でも交流電源でもよく、直流の場合は２００Ｖ〜１２００Ｖの高電圧を印加し、交流の場合、１３．５６ＭＨｚあるいは２７ＭＨｚ前後の周波数の電源を使用する。電力としては、１ｋＷ〜２０ｋＷの範囲で可変である。
【００１９】
このように、本発明は、１つの駆動部により２つのマグネットを駆動させ、１つの真空室で２列のスパッタ製膜を行なうものである。
さて、本発明をより効果的に実施するためには、ターゲット６が容易に交換されることが好ましい。従来は、扉にターゲットが設置され、この扉を開くことにより、上部の空間を空けクレーンなどの機材を利用してターゲットのメンテナンス作業を行なっていた。しかし、本発明では、スパッタ製膜室４の中央部にターゲット６を位置させるので、従来の構成ではターゲット６の取り外しは困難である。
【００２０】
そこで、本発明においては、共通真空室１の天井板２２と底板２３間を仕切り、天井板２２に上部開口１４を設け、開閉扉１５を設ける。上部開口１４は、２台あるターゲット６がそれぞれクレーン等で上部に抜き差し可能な大きさとし、開閉扉１５により真空の保持ならびにターゲット６取り外し時の開放を行なう。上部開口１４の大きさは、例えばターゲット６の幅が１４００ｍｍの場合、両側に５０ｍｍずつの余裕をとり、１５００ｍｍとした。また、ターゲット６の抜き差し機構としては、クレーンのほかに、エアシリンダや油圧シリンダのような昇降装置、あるいはチェーンブロックを用いることができる。
【００２１】
開閉扉１５の開閉は、シリンダなどの駆動アクチュエータを使用することにより、さらに作業性が向上する。
このように、本発明によれば、メンテナンスが容易となり、２列の同時スパッタ製膜を１つの真空容器で実施する上で効率的である。
【００２２】
【発明の効果】
上記の構成を採用した結果、本発明によれば、以下の効果を奏することができる。
先ず、２列のスパッタ製膜を同時に実施することが可能となり、１台の装置構成で同一タクトタイムでの生産性が２倍に向上し、メンテナンススペースを含めた設置スペースも、従来装置のおよそ１／３に削減できる。
【００２３】
また、共通真空室、送出室、巻取り室の１室化と、駆動軸、駆動ガイド、駆動モータの共用化が可能となり、部品の低減、組み立てコストの低減、および電気制御系の部品、配線工事の削減ができ、装置コストがおよそ１／３に低減する。さらに、共通真空室、送出室、巻取り室の各室は大きくなるものの、部品数の低減と組立工数の削減による共通化のメリットが高い。
【００２４】
加えて、メンテナンス性についても、共通真空室上部に設けた開口部と開閉扉とにより、ターゲットの装着、取り外しが、従来構成に比べて格段に容易となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る薄膜製造装置の平面断面図
【図２】図１の縦断面図
【図３】図３は従来の薄膜製造装置の平面断面図
【図４】図３の縦断面図
【符号の説明】
１　：共通真空室
２　：送出室
３　：巻取り室
４　：スパッタ製膜室
６　：ターゲット
７　：駆動軸
８　：駆動ガイド
９　：ヒータユニット
９−１：ヒータ
９−２：押え枠
９−３：前後駆動装置
１１　：基板
１２　：送出ロール
１３　：巻取りロール
１４　：上部開口
１５　：開閉扉
１６　：駆動モータ
１７　：プラズマ発生用電源
２０　：マグネットユニット
２０−１：ベース
２０−２：マグネット
２１　：隔壁
２２　：天井板
２３　：底板
３０　：シール
【図１】
2004027272.tif 000003
【図２】
2004027272.tif 000004
【図３】
2004027272.tif 000005
【図４】
2004027272.tif 000006