(57)【要約】【課題】  比較的安価に製造することができるにも拘らず、原子層堆積膜を高効率で形成することができる原子層堆積成膜装置を提供する。【解決手段】  原子層堆積成膜装置は反応チャンバ（２、１０２）と柔軟な連続帯状基材（１２、１１２）をチャンバ（２、１０２）内においてジグザグ状搬送経路を通して搬送する基材搬送手段を具備する。原子層堆積成膜装置は、更に、チャンバ（２、１０２）内に原料ガスを供給するための原料ガス供給手段（２４、１２４）とチャンバ（２、１０２）内に反応ガスを供給するための反応ガス供給手段（２６、１２６）とチャンバ（２、１０２）内にパージガスを供給するためのパージガス供給手段（２８、１２８）と反応チャンバ（２、１０２）内を排気する排気手段（３２、１３２）とを具備する。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
反応チャンバと、柔軟な連続帯状基材を該チャンバ内においてジグザグ状搬送経路を通して搬送する基材搬送手段と、該チャンバ内に原料ガスを供給するための原料ガス供給手段と、該チャンバ内に反応ガスを供給するための反応ガス供給手段と、該チャンバ内にパージガスを供給するためのパージガス供給手段と、該反応チャンバ内を排気する排気手段とを具備する、ことを特徴とする原子層堆積成膜装置。
【請求項２】
該基材搬送手段は適宜に間隔をおいて配置された複数個の搬送ローラを含み、連続帯状基材は該搬送ローラに順次に架け渡された状態で搬送される、請求項１記載の原子層堆積成膜装置。
【請求項３】
該基材搬送手段は搬送方向に間隔をおいて配置された一対のローラに巻き掛けられた無端搬送ベルトを有する複数個の搬送ベルト機構を含み、複数個の該搬送ベルト機構は搬送方向に対して垂直な方向に間隔をおいて並列配置されており、連続帯状基材は原子層が堆積されることがない片面を該無端搬送ベルトに接触せしめて搬送され、該無端搬送ベルトを加熱するための加熱手段が付設されている、請求項１記載の原子層堆積成膜装置。
【請求項４】
該基材搬送手段は連続帯状基材を連続的に搬送し、連続帯状基材が連続的に搬送されている間に、該チャンバに対して反応ガスの供給、パージガスの供給、原料ガスの供給及びパージガスの供給が繰り返し遂行される、請求項１から３までのいずれかに記載の原子層堆積成膜装置。
【請求項５】
該基材搬送手段は連続帯状基材を間歇的に搬送し、連続帯状基材の搬送が停止されている間に、該チャンバに対して反応ガスの供給、パージガスの供給、原料ガスの供給及びパージガスの供給が繰り返し遂行される、請求項１から３までのいずれかに記載の原子層堆積成膜装置。
【請求項６】
該チャンバ内には連続帯状基材の該ジグザグ状搬送経路の複数個の片側折り返し端近傍に夫々配置され且つ他側折り返し端に向けて開口した噴出口を含む複数個の噴出手段が配設されており、反応ガス、パージガス及び原料ガスは該噴出手段の各々の該噴出口から該チャンバ内に噴出される、請求項１から５までのいずれかに記載の原子層堆積成膜装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、原子層堆積（atomic  layer  deposition）法によって基材表面上に所要膜を形成するための原子層堆積成膜装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近時においては、合成樹脂フィルムの如き基材上に所要膜を形成する成膜法として原子層堆積法が提案され、実用に供されるようになってきた。下記特許文献１乃至３には、原子層堆積法によって基材上に膜を形成するための原子層堆積成膜装置が開示されている。かかる原子層堆積成膜装置は、成膜すべき基材が収容される反応チャンバ、プリカーサ（前駆体）と共に通常はキャリアガスを含む原料ガスを反応チャンバ内に供給するための原料ガス供給手段、水蒸気の如き反応ガスを反応チャンバ内に供給するための反応ガス供給手段、不活性パージガスを反応チャンバ内に供給するためのパージガス供給手段、及び反応チャンバ内を排気するための排気手段を具備している。反応チャンバ内に原料ガスを供給する原料ガス供給工程、反応チャンバ内にパージガスを供給するパージガス供給工程、反応チャンバ内に反応ガスを供給する反応ガス供給工程、反応チャンバ内にパージガスを供給するパージガス供給工程が順次に繰り返し遂行される。そして、原料ガス供給工程、パージガス供給工程及び反応ガス供給工程の各々には、反応チャンバ内を排気する排気工程が適宜のタイミングで追従せしめられる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００９−０５２０６３号公報
【特許文献２】特表２００９−５４０１２２号公報
【特許文献３】特開２０１１−１７１５６６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
而して、上記特許文献１乃至３に開示されている原子層堆積成膜装置には、（１）構成が著しく複雑であり、原子層堆積成膜装置が相当高価なものになってしまう、（２）原子層堆積膜を高効率で形成することができず、所要厚さの原子層堆積膜を形成するのに長時間を要する、という問題がある。
【０００５】
本発明は上記事実に鑑みてなされたものであり、その主たる技術的課題は、比較的安価に製造することができるにも拘らず、原子層堆積膜を高効率で形成することができる、新規且つ改良された原子層堆積成膜装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明者等は鋭意検討の結果、反応チャンバ内において連続帯状基材をジグザグ状に搬送しながら、上記連続帯状基材の片面に原子層を堆積せしめる形態の原子層堆積成膜装置によって、上記主たる技術的課題を達成することができることを見出した。
【０００７】
即ち、本発明によれば、上記主たる技術的課題を達成する原子層堆積成膜装置として、反応チャンバと、柔軟な連続帯状基材を該チャンバ内においてジグザグ状搬送経路を通して搬送する基材搬送手段と、該チャンバ内に原料ガスを供給するための原料ガス供給手段と、該チャンバ内に反応ガスを供給するための反応ガス供給手段と、該チャンバ内にパージガスを供給するためのパージガス供給手段と、該反応チャンバ内を排気する排気手段とを具備する、ことを特徴とする原子層堆積成膜装置が提供される。
【０００８】
好ましくは、該基材搬送手段は適宜に間隔をおいて配置された複数個の搬送ローラを含み、連続帯状基材は該搬送ローラに順次に架け渡された状態で搬送される。該基材搬送手段は搬送方向に間隔をおいて配置された一対のローラに巻き掛けられた無端搬送ベルトを有する複数個の搬送ベルト機構を含み、複数個の該搬送ベルト機構は搬送方向に対して垂直な方向に間隔をおいて並列配置されており、連続帯状基材は原子層が堆積されることがない片面を該無端搬送ベルトに接触せしめて搬送され、該無端搬送ベルトを加熱するための加熱手段が付設されている形態も好適である。該基材搬送手段は連続帯状基材を連続的に搬送し、連続帯状基材が連続的に搬送されている間に、該チャンバに対して反応ガスの供給、パージガスの供給、原料ガスの供給及びパージガスの供給が繰り返し遂行される、或いは該基材搬送手段は連続帯状基材を間歇的に搬送し、連続帯状基材の搬送が停止されている間に、該チャンバに対して反応ガスの供給、パージガスの供給、原料ガスの供給及びパージガスの供給が繰り返し遂行されるのが好都合である。該チャンバ内には連続帯状基材の該ジグザグ状搬送経路の複数個の片側折り返し端近傍に夫々配置され且つ他側折り返し端に向けて開口した噴出口を含む複数個の噴出手段が配設されており、反応ガス、パージガス及び原料ガスは該噴出手段の各々の該噴出口から該チャンバ内に噴出されるのが好ましい。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の原子層堆積成膜装置における、柔軟な連続帯状基材をジグザグ状搬送経路を通して搬送するための基材搬送手段は比較的簡潔な機構から構成することができ、加えて原料ガス供給手段、反応ガス供給手段、パージガス供給手段及び排気手段も、単一の反応チャンバ内に所要ガスを供給或いは単一の反応チャンバを排気する機能を備えた比較的簡潔な構成とすることが可能であり、従って本発明の原子層堆積成膜装置は充分安価に製造することができる。一方、本発明の原子層堆積成膜においては、柔軟な連続帯状基材をチャンバ内においてジグザグ状搬送経路を通して搬送する間に連続帯状基材の片面に原子層堆積膜を形成するという様式が遂行され、それ故に充分高効率で原子層堆積膜を形成することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明に従って構成された原子層堆積成膜装置の好適実施形態を示す簡略断面図。
【図２】本発明に従って構成された原子層堆積成膜装置の他の好適示威し形態を示す簡略断面図。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明に従って構成された原子層堆積成膜装置の好適実施形態を図示している添付図面を参照して、更に詳細に説明する。
【００１２】
本発明に従って構成された原子層堆積成膜装置の第一の実施形態を図示している図１を参照して説明すると、図示の原子層堆積成膜装置は直方体形状の反応チャンバ２を具備している。この反応チャンバ２には開閉自在な扉（図示していない）が配設されており、扉を開動することによって反応チャンバ２内にアクセスすることができる。反応チャンバ２内の片側部（図１において左側部）には上下方向に間隔をおいて２個の回転軸４及び６が配設されており、回転軸４及び６には夫々ローラ８及び１０が固定されている。回転軸４及び６の各々には電動モータから構成することができる回転駆動源（図示していない）が付設されている。後に更に言及する如く、ローラ８及び１０は巻出及び／又は巻取ローラとして機能し、例えば連続帯状合成樹脂フィルムでよい柔軟な連続帯状基材１２はローラ８及び１０の一方から巻き出され他方に巻き取られる。更に、反応チャンバ２内には、横方向及び上下方向に適宜に間隔をおいて複数個の静止軸１４ａ乃至１４ｇも配設されており、これらの静止軸１４ａ乃至１４ｇには夫々案内ローラ１６ａ乃至１６ｇが回転自在に装着されている。所望ならば、静止軸１４ａ乃至１４ｇに代えて回転軸を配設し、これらの回転軸に案内ローラ１６ａ乃至１６ｇを夫々固定し、回転軸を回転駆動することによって案内ローラ１６ａ乃至１６ｇを回転駆動せしめることもできる。図１に明確に図示するとおり、連続帯状基材１２はローラ８から巻き出されて案内ローラ１６ａ、１６ｂ、１６ｃ、１６ｄ、１６ｅ、１６ｆ及び１６ｇに順次に架け渡されてローラ１０に巻き取られ、或いは逆にローラ１０から巻き出されて案内ローラ１６ｇ、１６ｆ、１６ｅ、１６ｄ、１６ｃ、１６ｂ及び１６ａに順次に架け渡されてローラ８に巻き取られる。ローラ８及１０並びに案内ローラ１６ａ乃至１６ｇは基材搬送手段を構成し、連続帯状基材１２はローラ８及び１０並びに案内ローラ１６ａ乃至１６ｇによって規定されるジグザグ状の搬送経路を通して搬送される。
【００１３】
図１を参照して説明を続けると、反応チャンバ２内には、更に、噴出手段も配設されている。図示の実施形態においては、噴出手段は、上記基材搬送手段によってジグザグ状搬送経路を通して搬送される連続帯状基材１２の片側（図１において左側）折り返し端近傍に配設された複数個の噴出部材２０ａ乃至２０ｄから構成されている。片端が閉じられたパイプ状部材から形成することができる噴出部材２０ａ乃至２０ｄの各々にはジズザグ状搬送経路の他側（図１において右側）に指向された噴出口２２ａ乃至２２ｄが形成されている。噴出口２２ａ乃至２２ｄは図１において紙面に垂直な方向に間隔をおいて形成された複数個の孔或いは図１において紙面に垂直な方向に連続して延在する細長いスリットでよい。噴出部材２０ａ乃至２０ｄの他端には原料ガス供給手段２４、反応ガス供給手段２６及びパージガス供給手段２８が接続されている。原料ガス供給手段２４は、例えば気化されたテトラキスエチルアミノジルコニウムの如き金属化合物プリカーサと共にアルゴンの如きキャリアガスを含む原料ガスを、噴出部材２０ａ乃至２０ｄを介して反応チャンバ２内に供給する。反応ガス供給手段２６は、水蒸気或いはオゾンの如き反応ガスを噴出部材２０ａ乃至２０ｄを介して反応チャンバ２内に供給する。パージガス供給手段２８は、アルゴンの如き不活性ガスを噴出部材２０ａ乃至２０ｃを介して反応チャンバ２内に供給する。原料ガス供給手段２４、反応ガス供給手段２６或いはパージガス供給手段２８から噴出部材２０ａ乃至２０ｄに送出された原料ガス、反応ガス或いはパージガスは、図１に矢印で示す如く、噴出部材２０ａ乃至２０ｄの噴出口２２ａ乃至２２ｄから反応チャンバ２内に噴出せしめられる。なお、図示していないが、原料ガス供給手段２４、反応ガス供給手段２６、或いはパージガス供給手段２８は、原料ガスを噴出する噴出部材及び噴出口と、反応ガスを噴出する噴出部材及び噴出口と、パージガスを噴出する噴出部材及び噴出口に夫々分けて接続することもできる。
【００１４】
反応チャンバ２の片側壁（図１において右側壁）には排気管３０が配設されており、この排気管３０には真空ポンプから構成することができる排気手段３２が接続されている。排気手段３２が作動せしめられると、排気管３０を通して反応チャンバ２内が排気される。
【００１５】
上述したとおりの原子層堆積成膜装置の作用を要約して説明すると、次のとおりである。連続帯状基材１２がローラ８から連続的に巻き出され、案内ローラ１６ａ乃至１６ｇの案内作用によってジグザグ状の搬送経路を通して連続的に搬送され、そしてローラ１０に巻き取られる。かように連続帯状基材１２が連続的に搬送されている間に、反応チャンバ２内に原料ガスを供給する原料ガス供給工程、反応チャンバ２内に反応ガスを供給する反応ガス供給工程、及び反応チャンバ２内にパージガスを供給するパージガス供給工程が順次に繰り返し遂行される。そして、原料ガス供給工程、反応ガス供給工程及びパージガス供給工程の各々には、反応チャンバ２内を排気する排気工程が適宜のタイミングで追従せしめられる。かくして、連続帯状基材１２の片面上に原子層が繰り返し堆積され、原子層堆積膜が形成される。必要ならば、連続帯状基材１２をローラ８から巻き出してローラ１０によって巻き取ることに代えて或いはこれに加えて、連続帯状基材１２をローラ１０から巻き出してローラ８によって巻き取ることもできる。更に、連続帯状基材１２を連続的に搬送することに代えて間歇的に搬送し、連続帯状基材１２が停止しているときに、原子層堆積成膜を遂行、即ち原料ガス供給工程、反応ガス供給工程及びパージガス供給工程を順次に遂行することもできる。
【００１６】
図２には、本発明に従って構成された原子層堆積成膜装置の他の実施形態が図示されている。図２に図示する原子層堆積成膜装置においては、図１に図示する実施形態における案内ローラ１６ａ乃至１６ｇに代えて、複数個の搬送ベルト機構１３４ａ乃至１３４ｃが配設されている。加えて、搬送ベルト機構１３４ａ乃至１３４ｃの片端に近接せしめて、静止軸１３６ａ及び１３６ｂが配設され、かかる静止軸１３６ａ及び１３６ｂには夫々案内ロール１３８ａ及び１３８ｂが回転自在に装着されている。搬送ベルト機構１３４ａ乃至１３４ｃの各々は、搬送方向（図２において左右方向）に間隔をおいて配設された一対の回転軸１４０ａ乃至１４０ｃに夫々固定された一対のローラ１４２ａ乃至１４２ｃと一対のローラ１４２ａ乃至１４２ｂに巻き掛けられた無端搬送ベルト１４４ａ乃至１４４ｃから構成されている。一対の回転軸１４０ａ乃至１４０ｃの一方には電動モータでよい駆動源（図示していない）が付設されている。無端搬送ベルト１４４ａ乃至１４４ｃは、熱伝導率が高い例えばステンレス鋼薄板から形成されてるいのが好都合である。一対のローラ１４２ａ乃至１４２ｃの一方又は双方には適宜の加熱手段（図示していない）が配設されていて、無端搬送ベルト１４４ａ乃至１４４ｃを所要温度に加熱することができるのが好適である。図２に図示する実施形態におけるその他の構成は、図１に図示する実施形態のおける構成と実質上同一である（図２においては図１に示す構成要素に対応する構成要素に、図１において使用した番号に１００を加えた番号を使用している）。
【００１７】
図２に図示する原子層堆積成膜装置においては、ローラ１０８及び１１０、搬送ベルト機構１３４ａ乃至１３４ｃ並びに案内ローラ１３８ａ及び１３８ｂが基材搬送手段を構成し、連続帯状基材１１２は反応チャンバ１０２内をジグザグ状搬送経路を通して搬送される。更に詳述すると、ローラ１０８から巻き出された連続帯状基材１１２は、原子層が堆積されることがない片面を搬送ベルト機構１３４ａの無端搬送ベルト１４４ａの表面に接触せしめて搬送され、次いで案内ローラ１３８ａに案内されて上記片面を搬送ベルト機構１３４ｂの無端搬送ベルト１４４ｂに接触せしめて搬送され、更に案内ローラ１３８ｂに案内されて上記片面を搬送ベルト機構１３４ｃの無端搬送ベルト１４４ｃに接触せしめて搬送され、しかる後にローラ１１０に巻き取られる。或いは、ローラ１１０から巻き出された連続帯状基材１１２は、上記片面を搬送ベルト機構１３４ｃの無端搬送ベルト１４４ｃの表面に接触せしめて搬送され、次いで案内ローラ１３８ｂに案内されて上記片面を搬送ベルト機構１３４ｂの無端搬送ベルト１４４ｂに接触せしめて搬送され、更に案内ローラ１３８ａに案内されて上記片面を搬送ベルト機構１３４ａの無端搬送ベルト１４４ａに接触せしめて搬送され、しかる後にローラ１０６に巻き取られる。この際には、一対の回転軸１４０ａ乃至１４０ｃの一方に付設された駆動源によって無端搬送ベルト１４４ａ乃至１４４ｃは所要方向に走行せしめられる。図１に図示する実施形態の場合と同様に、図２に図示する実施形態においても連続帯状基材１１２は連続的に搬送或いは間歇的搬送することができる。
【符号の説明】
【００１８】
２：反応チャンバ
８：（巻出又は巻取）ローラ
１０：（巻出又は巻取）ローラ
１２：連続帯状基材
１６ａ乃至１６ｇ：案内ローラ
２０ａ乃至２０ｄ：噴出部材
２２ａ乃至２２ｄ：噴出口
２４：原料ガス供給手段
２６：反応ガス供給手段
２８：パージガス供給手段
３２：排気手段
１０２：反応チャンバ
１０８：（巻出又は巻取）ローラ
１１０：（巻出又は巻取）ローラ
１１８：ガス噴出手段
１２０ａ乃至１２０ｄ：噴出部材
１２２ａ乃至１２２ｄ：噴出口
１２４：原料ガス供給手段
１２６：反応ガス供給手段
１２８：パージガス供給手段
１３２：排気手段
１３４ａ乃至１３４ｃ：搬送ベルト機構
１３８ａ及び１３８ｂ：案内ローラ
１４２ａ及び１４２ｃ：一対のローラ
１４４ａ乃至１４４ｃ：無端搬送ベルト
【図１】
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【図２】
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