专利名称：操作真空沉积装置的方法和真空沉积装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种操作真空沉积装置(vacuum deposition apparatus)的方法，其中在真空室内，利用加热装置加热来蒸发蒸发材料，从而使该蒸发材料沉积，并在由基材输送装置连续输送的长条状基材(long strip basematerial)的表面上形成薄膜，本发明还涉及真空沉积装置。
背景技术：
通常使用一种真空沉积装置，其中在真空室内，利用加热装置加热来蒸发蒸发材料，从而使该蒸发材料沉积，并在基材的表面上形成薄膜。此外，已经研究了一种真空沉积装置，以用于在长条状基材上形成薄膜，其中在真空室内，在薄膜沉积期间，该长条状基材由基材输送装置连续输送。为了在长条状基材上沉积薄膜，对于沉积装置而言，期望在该长条状基材的纵向上沉积具有均匀厚度的薄膜。因此，当在长条状基材的纵向上形成具有均匀厚度的薄膜时，通过监测沉积速度(deposition rate)和薄膜厚度来控制沉积量。为了控制沉积量，利用加热装置来调节蒸发材料的蒸发速度，从而控制沉积速度。可通过调节蒸发条件如真空室中的真空度、该基材的输送速度等等来控制该沉积速度。
用于监测该沉积速度和薄膜厚度的方法包括使用晶体振荡器测厚仪或光学测厚仪的方法以及通过使用蒸发速度计(电子撞击型、原子吸光型等等)测量蒸发材料的蒸发速度从而理论上确定沉积速度的方法，该晶体振荡器测厚仪用于从该晶体振荡器振荡频率的变化来检测沉积量，该光学测厚仪通过测量沉积后基材的透光性来确定薄膜厚度。
例如在日本未审查专利申请公开Nos.6-306586和8-225940中公开了用于在长条状基材上沿其纵向沉积具有均匀厚度的薄膜的技术。日本未审查的专利申请公开No.6-306586公开了使用离子镀工艺，沉积具有均匀厚度的薄膜的方法。在这种方法中，通过测量流动通过通常布置在离子镀沉积装置中的偏压电极的电流或者流动通过布置在该装置中的法拉第筒的电流来监测蒸发材料的蒸发量，从而控制沉积量。日本未审查的专利申请公开No.8-225940公开了一种真空沉积装置，其包括设置于测量点处的光学测厚仪，该测量点在蒸发区域的起点和终点之间。调节该测厚仪，以测量沉积达到测量点的薄膜厚度，从而确定最终沉积在连续薄膜形基底上的薄膜厚度，并通过控制沉积量使厚度均匀。
此外，作为另一种相关的技术，日本未审查专利申请公开No.2003-13207公开了一种沉积光吸收膜(light-absorbing light)的方法，该薄膜具有由枝晶生长的金属晶体组成的结构，其中以适宜的沉积速度沉积该薄膜而不监测该沉积速度和厚度。在这种方法中，通过获得高质量光吸收膜的试验预先测量从沉积作业开始时的经过时间(elapsed time)以及在该经过时间下，输入到蒸发舟的电功率，并将所获得的经过时间和输入电功率之间的关系预先储存在存储装置中。在随后沉积光吸收膜中，控制提供给该蒸发舟的电功率，从而与储存在该存储装置中的该经过时间下的功率输入相一致。
但是，前述任一种技术都有以下缺点在监测沉积速度和薄膜厚度的情况下在长条状基材上沉积薄膜。
当使用上述晶体振荡器测厚仪监测沉积速度时，将晶体振荡器传感器布置在其上沉积有薄膜的基材附近，以致于该薄膜沉积在该晶体振荡器的表面上，从而检测沉积量。但是，当沉积在该晶体振荡器上的薄膜厚度(薄膜重量)增加到某一程度时，该晶体振荡器不震荡或者所沉积的薄膜自该晶体振荡器分离。结果，不能准确测量该晶体振荡器振荡频率的变化。因此，在高沉积速度的情况下，仅可监测该沉积速度达很短的时间。例如，在50μm/sec沉积速度的沉积中，仅可监测该沉积速度达约5分钟。在另一种方法中，在晶体振荡器上设置闸门，从而间歇监测沉积速度，或者通过转换多个晶体振荡器来监测沉积速度。但是，在以很高的沉积速度，长期沉积的情况下，前面的方法需要很长的时间间隔来监测沉积速度，因此不能准确地控制沉积量。后面的方法存在以下问题(1)需要大量晶体振荡器的问题，和(2)按比例增大装置以容纳这样大量的晶体振荡器的问题。因此，为了在长条状基材上沉积薄膜，优选进行长时间的监测，这样，该晶体振荡器测厚仪不实用。
不能将使用光学测厚仪的方法用于不具有光吸收性的基材(例如金属如铜)。
在使用电子撞击或原子吸光型蒸发速度计时，通常在沉积装置中设置窗口，并且通过设置在该沉积装置外部的光接收元件检测透过该窗口的光，从而基于该光来测量蒸发材料的蒸发速度。在这种构造中，蒸发材料未粘附在该光接收元件上，但是因为在该沉积装置中，该窗口设置在面对蒸发源的位置，该蒸发材料粘附在该窗口上。因此，当沉积时间增加时，该窗口由于该蒸发材料粘附而变得模糊，从而导致很难准确测量。
日本未审查专利申请公开No.6-306586中公开的方法需要蒸发材料的蒸发和离子化。但是，对于一些蒸发材料而言，并不是所有的蒸发颗粒得以离子化，或者离子化的比率变化。因此，蒸发材料的蒸发量和流动通过偏压电极的电流之间可能不具有相关性。还不能将这种方法用于不需要离子化蒸发颗粒的真空沉积。由于相同的理由，不能使用这种测量流动通过法拉第筒的电流的方法。
日本未审查专利申请公开No.8-225940中公开的真空沉积装置使用了光学测厚仪，因此不能将之用在这样的情况，即其中基材不具有透光性或者基材由于薄膜沉积而失去了透光性。
日本未审查专利申请公开No.2003-13207中公开的方法用于在形成良好的光吸收膜时，以适宜的沉积速度进行沉积，该薄膜具有由枝晶生长的金属晶体(dendritically-grown metal crystal)组成的结构。该吸收光薄膜形成在片状基底上，该基底设置在沉积装置中的基底座中。
因此，日本未审查专利申请公开No.2003-13207中公开的方法完全不同于用于在长条状基材上沿其纵向沉积具有均匀厚度的薄膜的技术。
发明内容
因此，考虑到上述情况实现了本发明，本发明的主要目的在于提供一种操作真空沉积装置的方法，其能够在长条状基材上沿其纵向沉积具有均匀厚度的薄膜。本发明的另一个目的在于提供一种适于这种操作方法的真空沉积装置。
本发明涉及一种操作真空沉积装置的方法，其用于利用加热装置加热来蒸发蒸发材料，从而在长条状基材的表面上沉积薄膜，该长条状基材由基材输送装置连续输送。
在本发明操作方法中使用的真空沉积装置包括能够监测沉积速度和薄膜厚度的检测装置、用于控制基材输送装置和加热装置的控制装置，以及存储装置(storage device)。
特别地，本发明的操作方法具有下面构造在初步试验中，在长条状基材上，沿其纵向沉积具有均匀厚度的薄膜。在这种试验中，测量从沉积作业(deposition work)起始点的经过时间以及在该经过时间下，加热装置的输出功率，并将所得到的经过时间和输出功率之间的关系储存在存储装置中。如下所述，在长条状基材上进行随后的沉积首先，在用于稳定沉积作业开始之前的沉积速度的预加热步骤中，控制加热装置的输出功率，从而基于从检测装置获得的检测结果实现期望的沉积速度。接着，在达到期望的沉积速度之后，驱动基材输送装置，从而开始长条状基材上的沉积作业。在开始沉积作业之后，通过控制加热装置的输出功率进行该沉积作业，从而使得该输出功率与在该经过时间下储存在存储装置中的输出功率相一致。
在这种情况下，该检测装置在预加热步骤中能够监测沉积速度仅很短的时间，从而使得可在长条状基材上，沿其纵向沉积具有均匀厚度的薄膜。
在执行本发明操作方法中使用的真空沉积装置的检测装置优选使用晶体振荡器厚度测量方法，其能够通过检测晶体振荡器振荡频率的变化来监测沉积速度和薄膜厚度。
用于使用该晶体振荡器测量厚度的方法能够基于沉积在该晶体振荡器表面上的薄膜的厚度(重量)，由振荡频率的变化检测沉积量。通过使用这样的检测装置，即使当用于沉积的基材不具有透光性或者该基材由于该蒸发材料的沉积而失去透光性时，也可检测沉积量。即使当该蒸发材料的蒸发颗粒被略微离子化，以不同的电离比离子化，或者未离子化时，这样的检测装置也能够检测沉积量。
此外，在执行本发明操作方法中使用的真空沉积装置优选包括可在长条状基材和蒸发源之间的空间进退的闸门。本发明的操作方法包括驱动该基材输送装置，以及在沉积作业开始时，将闸门定位在后退位置，然后在该长条状基材上进行沉积作业。在后退位置处的闸门允许该蒸发材料的蒸发颗粒接触该长条状基材。在前进位置处的闸门隔断了该长条状基材和该蒸发源之间的空间，从而阻止了该蒸发材料的蒸发颗粒粘附到该基材上。
在这种构造中，在沉积作业开始之前的预加热步骤中，将该闸门(shutter)定位在前进位置，从而可阻止该蒸发材料的蒸发颗粒粘附到该长条状基材上。当在预加热步骤中获得稳定的期望沉积速度之后，驱动该基材输送装置，并将闸门定位在后退位置，从而在该长条状基材上开始沉积作业。
本发明还涉及真空沉积装置，其中在真空室内，利用加热装置加热来蒸发蒸发材料，以沉积该蒸发材料，并在由基材输送装置连续输送的长条状基材的表面上形成薄膜。
本发明的装置包括用于监测沉积速度和厚度的检测装置、用于控制基材输送装置和加热装置的控制装置，以及存储装置。在该存储装置中，储存时间和输出功率之间的关系，在于长条状基材上沿其纵向沉积具有均匀厚度的薄膜的试验中，通过测量自沉积作业开始时的经过时间和在该经过时间下加热装置的输出功率来预先确定该关系。
特别地，该控制装置包括用于控制加热装置输出功率和控制基材输送装置驱动的第一加热控制元件、第二加热控制元件以及输送控制元件。
调整该第一加热控制元件以控制该加热装置的输出功率，从而在用于稳定沉积作业开始之前的沉积速度的预加热步骤中，基于检测装置的检测结果实现期望的沉积速度。
调整该第二加热控制元件以在沉积作业开始之后控制加热装置的输出功率，从而使得该输出功率与储存在存储装置中该经过时间下的输出功率相一致。
调整该输送控制元件以在获得期望的沉积速度之后，通过驱动基材输送装置，控制长条状基材上沉积作业的开始。
在这种构造中，该检测装置在预加热步骤中仅能监测沉积速度达很短的时间，从而可在长条状基材上沿其纵向沉积具有均匀厚度的薄膜。
本发明装置的检测装置优选包括晶体振荡器测厚仪，其能够通过检测该晶体振荡器振荡频率的变化来监测沉积速度和厚度。
该晶体振荡器测厚仪能够由振荡频率随沉积在该晶体振荡器表面上的薄膜厚度(重量)的变化来检测沉积量。通过使用这样的检测装置，即使当用于沉积的基材不具有透光性或者该基材由于蒸发材料的沉积而失去透光性时，也能够检测沉积量。即使当该蒸发材料的蒸发颗粒被略微离子化，以不同的电离比离子化，或者未离子化时，这样的检测装置也能够检测沉积重。
本发明的真空沉积装置还优选包括可在长条状基材和蒸发源之间的空间进退的闸门。该控制装置优选包括用于控制闸门的闸门控制元件。该闸门控制元件驱动基材输送装置，并在沉积作业开始时，将闸门定位在后退位置，然后开始长条状基材上的沉积作业。在后退位置处的闸门允许蒸发材料的蒸发颗粒接触该长条状基材。在前进位置处的闸门隔断了该长条状基材和蒸发源之间的空间，从而阻止该蒸发材料的蒸发颗粒粘附到基材上。
在这种构造中，在沉积作业开始之前的预加热步骤中，将闸门定位在前进位置处，从而阻止该蒸发材料的蒸发颗粒粘附到长条状基材上。当在预加热步骤中获得稳定的期望沉积速度之后，驱动该基材输送装置，并将闸门定位在后退位置处，从而开始长条状基材上的沉积作业。
在本发明的操作方法和装置中，在预加热步骤中仅短时间监测沉积速度，因此检测装置需要用来监测沉积速度的时间也可为很短的时间。此外，在沉积作业期间，不监测沉积速度，并控制该加热装置的输出功率，使得该输出功率与储存在存储装置中该经过时间下的输出功率相一致，该存储装置储存了自沉积作业开始的经过时间和预先在试验中获得的加热装置的输出功率之间的关系，从而在长条状基材上沿其纵向沉积具有均匀厚度的薄膜。
图1为本发明实施方案的真空沉积装置的示意图；图2为显示本发明实施方案的真空沉积装置结构的方框图；图3A为显示厚度和自沉积作业开始的经过时间之间关系的曲线图，所述沉积作业使用本发明的真空沉积装置，其中以恒定速度改变提供电子枪的电源输出功率；图3B为显示电子枪的电源输出功率与自沉积作业开始时的经过时间之间关系的曲线图，所述沉积作业以恒定沉积速度使用本发明的真空沉积装置；图4A为根据本发明另一种实施方案的真空沉积装置的示意图，其中在闸门上集成设置挡板；以及图4B为根据本发明另一种实施方案的真空沉积装置的示意图，其中在该挡板上集成设置晶体振荡器传感器，并在该装置中和该闸门上设置挡板。
具体实施例方式
将描述本发明实施方案。
(装置结构)如图1所示，本发明的真空沉积装置通常包括真空室2、基材输送装置3、坩埚4、电子枪5以及晶体振荡器测厚仪6。尽管未在图1中显示，但是如在图2的方框图中所示，本发明的真空沉积装置还包括控制装置8和存储装置9。
(真空室)真空室2为保持装置内真空气氛的元件。例如，在真空室2的每一个顶部和底部设置排气口，并通过该排气口抽空其内部以降低压力，从而维持真空气氛。
(基材输送装置)基材输送装置3通常包括其上预先缠绕长条状基材10的进料辊31和在沉积之后用于长条状基材10的卷取辊32。使用马达驱动这些辊，从而连续输送该长条状基材10。
例如，如图1所示，该基材输送装置3优选包括进料辊31、卷取辊32和设置在该两辊之间较低位置处的冷却辊33。通过马达驱动进料辊31和卷取辊32，冷却辊33从动于这些辊。预先将长条状基材10缠绕在进料辊31上，并自该进料辊31展开和卷取在该卷取辊32上，同时以这样的方式得以支撑，即通过冷却辊33如图中以向下方向对其推挤。连续驱动进料辊31和卷取辊32，从而连续输送该长条状基材10。该冷却辊33包括设置在其内的冷却装置(未显示)，以用于抑制该长条状基材10由于温度升高而变形。将该冷却辊33相对坩埚4设置。通过控制装置8控制进料辊31和卷取辊32的旋转驱动。
(加热装置)电子枪5为加热装置，其产生电子束a。在用电子束a照射蒸发材料11的过程中，将电子束能量大部分转化为热，并且对该蒸发材料11进行加热、熔化并进一步蒸发。将蒸发材料11的蒸发颗粒沉积在长条状基材10的表面上，从而形成薄膜，所述基材围绕该冷却辊33的周围表面运行。通过该电子枪5的输出功率控制该电子束的能量。可通过来自控制装置8的信号输入控制电子枪5用的电源51。该加热装置不局限为电子枪5，可使用其它的加热系统例如电阻加热或高频感应加热。根据蒸发材料的特性和薄膜质量，适宜选择加热装置。
通过控制该加热装置的输出功率，可控制蒸发材料11的蒸发量，从而控制沉积量。例如，当由施加到加热装置的电压与流动通过其的电流的乘积(电功率)来控制加热装置的输出功率时，可以在恒定的电压下调节电流，或者可以在恒定的电流下调节该电压。将在下面详细描述该加热装置的输出控制。在使用电子枪5的过程中，以恒定的加速电压，通过流动通过灯丝的DC电流(发射电流)控制该输出功率。在使用蒸发舟(evaporation boat)的电阻加热过程中，通过该舟消耗的电功率来控制该输出功率。在使用高频感应加热过程中，通过高频感应电流控制该输出功率。作为选择，可通过控制该长条状基材10的输送速度来调节该蒸发材料11的蒸发时间，从而使得最终的厚度为期望厚度。例如通过控制该基材输送装置3的旋转驱动来控制该长条状基材10的输送速度。
(蒸发源、基材、蒸发材料)将坩埚4用作蒸发源。该蒸发源为用于容纳蒸发材料11并通过加热将之蒸发的元件。作为另一个蒸发源，可使用蒸发舟(evaporation boat)或炉床(hearth)。蒸发材料11的实例包括金属材料如铝或金，非金属材料如硅。蒸发材料11沉积在其上的长条状基材10的实例包括聚乙烯和聚丙烯树脂薄膜以及铜金属薄膜。当铝沉积在树脂薄膜上时，可生产食品袋。当硅沉积在铜箔上时，可生产锂电池的阳极。
(检测装置)真空沉积装置1使用晶体振荡器测厚仪6作为用于监测沉积速度的检测装置。根据本发明，在沉积作业开始之前的预加热步骤中，仅监测该沉积速度达很短的时间，因此用于检测装置监测沉积速度和厚度的时间也可以为很短的时间。例如，在100nm/sec或更大的沉积速度下，检测装置难以监测沉积速度和厚度达3分钟或更长时间。该检测装置不局限为晶体振荡器测厚仪6。
例如，类似该晶体振荡器测厚仪6，优选该检测装置能够检测直接沉积中的沉积量。即使当在其上形成薄膜的基材10不具有透光性或者该基材10由于蒸发材料11的沉积而失去透光性时，具有这样特性的检测装置也能够检测沉积量。即使当蒸发材料11的蒸发颗粒被略微离子化，以不同的比率被离子化，或者未离子化时，该检测装置也可检测沉积量。
将该晶体振荡器测厚仪6的晶体振荡器传感器61设置在冷却辊33周围表面的附近，在该辊上，蒸发材料11沉积在长条状基材10上。在本发明中，将晶体振荡器传感器设置在离开坩埚4达50°-60°的仰角以及250mm-280mm的高度。该晶体振荡器测厚仪6由该晶体振荡器传感器61的振荡频率的变化来检测沉积量，从而由每单元时间沉积量的变化来确定沉积速度。将沉积速度报告给控制装置8。该控制装置8将沉积速度反馈给电子枪5的电源51，从而实现期望的沉积速度。当然，该控制装置8可控制该基材输送装置3的旋转驱动，从而使得最终厚度为期望厚度。
(闸门)该真空沉积装置1还包括闸门7，其可在长条状基材10和坩埚4之间的空间进退。在后退位置处的闸门7允许蒸发材料11的蒸发颗粒接触该长条状基材10。在前进位置处的闸门7隔断了长条状基材10和坩埚4之间的空间，从而阻止了蒸发材料11的蒸发颗粒粘附到基材10上。因此，在沉积作业开始之前的预加热步骤中，将闸门7定位在前进位置，以阻止蒸发材料11粘附到长条状基材10上。在沉积作业开始时，驱动基材输送装置3，将闸门7定位在后退位置，以开始该沉积作业。例如，闸门7通过传动装置(未显示)后退和前进。控制装置8可通过控制该传动装置来控制闸门7的后退-前进移动。还优选将闸门7设置在坩埚4的附近。闸门7优选由几乎不与蒸发材料11反应并具有耐热性的材料(例如不锈钢、碳等等)组成。
(存储装置)将描述存储装置9。在长条状基材10上进行沉积作业的初步试验中，过程中，确定自初始功率输入的电功率的变化速度，从而使得沿基材的纵向厚度均匀。该初始功率输入为在沉积作业开始时电源51的电功率，控制该初始功率输入，使得通过晶体振荡器测厚仪6检测的沉积速度等于期望值。电功率的变化速度可在长条状基材10上的沉积作业过程中确定，而不监测沉积速度。当在长条状基材10上的沉积作业完成之后，测量沿该基材纵向的厚度分布，从而确定自沉积作业开始时沉积物厚度的变化，还可确定自初始功率输入的电功率的变化速度，从而使得沉积物厚度的变化变为零。因此，不需要进行初步试验来沉积沿长条状基材10的纵向具有均匀厚度的薄膜。特别地，在至少两个条件水平下，以恒定初始功率输入进行沉积作业，该条件通过改变电功率的变化速度来实现。在每一条件水平下，自沉积作业开始时以预定的时间间隔(例如1分钟)对沉积物采样，并通过ICP(感应耦合等离子体发射光谱法)分析。从实际沉积的原子的量来确定每一沉积物的厚度。图3A为显示由试验确定的、厚度和自沉积作业开始时的时间之间关系的曲线图。接着，基于该曲线图进行统计操作(例如，多变量分析)确定自初始功率输入时每分钟电功率的变化速度，从而使得沿基材纵向的厚度变化为零。然后，将自沉积作业开始时的经过时间和由电功率变化速度确定的、电子枪5的电源51的输出功率储存在存储装置9中。图3B为显示由试验确定的、输出功率和自沉积作业开始时的经过时间之间关系的曲线图。
(控制装置)真空沉积装置1的控制装置8控制基材输送装置3的驱动以及电子枪5的电源51的输出功率。特别地，控制装置8优选包括用于在预加热步骤中控制电源51的输出功率的第一加热控制元件、用于在沉积作业期间控制电源51的输出功率的第二加热控制元件，以及用于驱动基材输送装置3的输送控制元件，从而开始沉积作业。控制装置8包括计算机，并通过电缆连接或者无线连接到基材输送装置3、闸门7、晶体振荡器测厚仪6、电源51以及存储装置9上。
(使用本发明装置的沉积作业)下面将详细描述使用真空沉积装置1的沉积作业。
(a)预加热步骤在沉积作业开始之前的预加热步骤中，通过第一加热控制元件控制电源51的输出功率，从而将沉积速度稳定在期望值。此外，使电源51的输出功率等于试验中的初始功率输入。在该步骤中，通过晶体振荡器测厚仪6监测沉积速度。
还将闸门7移动到前进位置从而阻止蒸发材料11的蒸发颗粒沉积到长条状基材10上。
(b)开始沉积作业的步骤当在预加热步骤中稳定地获得期望沉积速度之后，通过输送控制元件驱动基材输送装置3，从而开始在长条状基材10上的沉积作业。沉积作业期间的长条状基材10的输送速度等于试验中的输送速度。因此，可将试验中的输送速度储存在存储装置9中，从而通过控制装置8自动控制该基材输送装置3的旋转驱动。
控制装置8包括用于使闸门7后退和前进的闸门控制元件。同时，作为基材输送装置3的驱动，将闸门7移动到后退位置从而开始沉积作业。
(c)沉积作业步骤在开始沉积作业之后，通过第二加热控制元件控制电源51的输出功率(发射电流)，从而如图3B所示，使得输出功率与储存在存储装置9中的自沉积作业开始时的经过时间的输出功率相一致。在开始沉积作业之后，不使用晶体振荡器测厚仪6监测沉积速度。
如上所述，仅在沉积作业之前的预加热步骤中监测沉积速度，而不在沉积作业期间监测。因此，在沉积作业期间，优选阻止在晶体振荡器传感器61上沉积蒸发材料11。例如，如图4A所示，可通过集成设置挡板71来实现这一点，该挡板包括弯板，其在板形闸门7的底部具有L形截面形状。在这种情况下，当在预加热步骤中将闸门7移动到前进位置时，蒸发材料11的蒸发颗粒接触晶体振荡器传感器61，从而允许监测沉积速度。当在沉积作业开始时，将闸门7定位在后退位置时(通过两点链线显示)，挡板71覆盖晶体振荡器传感器61，并阻止蒸发材料11沉积在晶体振荡器传感器61上，且蒸发材料11可沉积在长条状基材10上。作为选择，如图4B所示，可将晶体振荡器传感器61集成设置在板形闸门7上。在这种情况下，将水平凸出的板形固定挡板72设置在真空室2中，将含有垂直部件的可移动挡板73集成设置在闸门7的底部。在这种构造中，当在预加热步骤中，将闸门7移动到前进位置时，蒸发材料11接触该晶体振荡器传感器61，从而允许监测沉积速度。当在沉积作业开始时，将闸门7定位在后退位置时(通过两点链线显示)，该晶体振荡器传感器61后退在闸门7、固定挡板72以及可移动挡板73环绕的空间中，因此阻止了蒸发材料11沉积在晶体振荡器传感器61上。并且，当将闸门7定位在后退位置时，可将蒸发材料11沉积在长条状基材10上。当然，可分别设置闸门和挡板，从而可通过例如传动装置等等分别控制其后退和前进移动。
(通过本发明操作方法进行的沉积作业)将描述本发明的操作方法。
在开始沉积作业之前的预加热步骤中，首先控制电子枪5的电源51的输出功率，从而将沉积速度稳定在期望值。通过晶体振荡器测厚仪6监测沉积速度，并控制电源51的输出功率等于试验中的初始功率输入。将闸门7移动到前进位置，从而阻止蒸发材料11的蒸发颗粒粘附到长条状基材10上。
接着，在沉积速度稳定在期望值之后，驱动基材输送装置3，从而在长条状基材10上开始沉积作业。在沉积作业期间，该长条状基材10的输送速度与试验中的速度相同。因此，可将试验中长条状基材10的输送速度储存在存储装置9中，从而通过控制装置8自动控制基材输送装置3的旋转驱动。此外，在驱动基材输送装置3的同时，将闸门7移动到后退位置，从而开始沉积作业。
在开始沉积作业之后，控制电源51的输出功率(发射电流)，从而如图3B所示，使之与储存在存储装置9中的自沉积作业开始时的经过时间的输出功率相一致，并进行沉积作业。在开始沉积作业之后，不使用晶体振荡器测厚仪6监测沉积速度。
上述操作方法和装置能够在长条状基材10上，沿其纵向沉积具有均匀厚度的薄膜。下面将描述本发明的实施例。
实施例1(沉积测试)使用图1所示的本发明真空沉积装置1进行沉积作业，从而在用作长条状基材10的铜箔上沉积硅薄膜，硅(Si)作为蒸发材料11。真空室2中的真空程度为2×10-3Pa或更低，沉积速度为100nm/sec，厚度为5μm。此外，沉积作业开始时的电子枪的初始功率输入为4,00kW。由于具有高沉积速度，将使用6个晶体振荡器的旋转传感器用作晶体振荡器测厚仪6的晶体振荡器传感器6。
在沉积作业开始之后，根据储存在存储装置9中的自沉积作业开始时的经过时间和输出功率之间的关系(如图3B所示)，通过控制装置8控制电子枪5的电源51的输出功率。但是预先形成的输出功率曲线(如图3B所示)可接近例如这样的曲线，其中每分钟的经过时间，该输出功率降低0.3％。因此，在实际沉积作业中，将信号从控制装置8发送到电源51，从而每分钟将输出功率降低0.3％，以用于控制电源51的输出功率(发射电流)。
(测试结果)作为在铜箔上沉积硅薄膜超过自沉积作业开始时长时间(2小时)的结果，硅薄膜沿纵向厚度的变化在±8.0％内。该结果证实在使用本发明装置在长条状基材上沉积的过程中，可沿纵向形成具有均匀厚度的高质量薄膜。
优选将本发明的操作方法和装置用于在长条状基材上沿其纵向沉积具有均匀厚度的薄膜。特别地，优选将该操作方法和装置用于以100nm/sec的沉积速度，在长条状基材上沉积薄膜达3分钟或更长时间。
权利要求
1.一种操作真空沉积装置的方法，其中在真空室内，利用加热装置加热来蒸发蒸发材料，从而使该蒸发材料沉积，并在由基材输送装置连续输送的长条状基材的表面上形成薄膜，该方法包括设置用于监测沉积速度和薄膜厚度的检测装置、用于控制基材输送装置和加热装置的控制装置，以及存储装置；在长条状基材上沿其纵向沉积具有均匀厚度的薄膜的试验中，预先测量从沉积作业开始时的经过时间以及在该经过时间下加热装置的输出功率，并将所得到的经过时间和输出功率之间的关系储存在存储装置中；在用于稳定沉积作业开始之前的沉积速度的预加热步骤中，基于检测装置的检测结果，将加热装置的输出功率控制到期望值；在将沉积速度控制到期望值之后，驱动基材输送装置，开始长条状基材上的沉积作业；以及在开始沉积作业之后，控制加热装置的输出功率，使得该输出功率与储存在该存储装置中的该经过时间下的输出功率相一致。
2.根据权利要求1的方法，其中该检测装置使用通过检测晶体振荡器振荡频率的变化来监测沉积速度和薄膜厚度的方法。
3.根据权利要求1或2的方法，还包括配置可在长条状基材和蒸发源之间的空间进退的闸门，从而在前进位置处，该闸门隔断了该长条状基材和该蒸发源之间的空间，从而阻止了蒸发材料粘附到该长条状基材上，并且驱动该基材输送装置，将闸门放置在后退位置处，并且在长条状基材上开始进行沉积作业。
4.真空沉积装置，其中在真空室内，利用加热装置加热来蒸发蒸发材料，以沉积该蒸发材料，并在由基材输送装置连续输送的长条状基材的表面上形成薄膜，该装置包括用于监测沉积速度和薄膜厚度的检测装置；用于控制基材输送装置和加热装置的控制装置；以及存储装置；其中，该存储装置储存从沉积作业开始时的经过时间和在该经过时间下加热装置的输出功率之间的关系，所述关系在于长条状基材上沿其纵向沉积具有均匀厚度的薄膜的试验中预先确定；以及该控制装置包括第一加热控制元件、第二加热控制元件以及输送控制元件，该第一加热控制元件用以在用于稳定沉积作业开始之前的沉积速度的预加热步骤中，基于检测装置的检测结果将加热装置的输出功率控制到期望值；该第二加热控制元件用以在沉积作业开始之后，控制加热装置的输出功率，使得该输出功率与储存在存储装置中的该经过时间下的输出功率相一致；该输送控制元件用以在获得期望的沉积速度之后，驱动基材输送装置，开始长条状基材上的沉积作业。
5.根据权利要求4的装置，其中该检测装置为测厚仪，其用于通过检测晶体振荡器振荡频率的变化来监测沉积速度和薄膜厚度。
6.根据权利要求4或5的装置，还包括可在长条状基材和蒸发源之间的空间进退的闸门，从而在前进位置处，该闸门隔断了该长条状基材和该蒸发源之间的空间，从而阻止了蒸发材料粘附到该长条状基材上；以及设置在该控制装置中的闸门控制元件，用以控制闸门，使得在沉积作业开始时，在驱动该基材输送装置的同时，该闸门位于后退位置，从而在该长条状基材上开始沉积作业。
全文摘要
在长条状基材上沿其纵向沉积具有均匀厚度薄膜的沉积作业初步试验中，测量从沉积作业开始时的经过时间以及在该经过时间下电源的输出功率。并将所得到的经过时间和输出功率之间的关系储存在存储装置中。随后通过这样一种方法，在长条状基材上进行沉积，其中首先在沉积作业开始之前的预加热步骤中，使用晶体振荡器测厚仪，将该电源的输出功率控制稳定在期望值，然后驱动该基材输送装置，从而在获得期望的沉积速度之后，在该长条状基材上开始沉积作业。在开始该沉积作业之后，将电源的输出功率控制成与储存在该存储装置中的该经过时间下的输出功率相一致。
文档编号C23C14/54GK1966757SQ20061016037
公开日2007年5月23日 申请日期2006年11月15日 优先权日2005年11月15日
发明者粟田英章, 江村胜治, 吉田健太郎 申请人:住友电气工业株式会社