膜沉积方法

专利名称：膜沉积方法
技术领域：
本发明涉及一种适合生产功能膜的膜沉积方法。
技术背景
包括气障膜、保护膜和诸如滤光片和增透膜之类的光学膜的各种功能膜(功能 薄片)用在包括光学器件、诸如液晶显示装置和有机EL显示装置之类的显示装置、半导 体器件和薄膜太阳能电池的各种器件中。
这些功能膜已经通过诸如真空镀膜和等离子增强CVD之类的真空沉积技术由膜 成形(薄膜成形)制造而成。
通过真空沉积技术在细长基板上连续沉积膜对于以高生产率的方式的有效膜形 成是优选的。
本领域公知的用于进行这种膜形成的典型膜沉积装置是连续式膜沉积装置，其 采用具有缠绕成卷的细长基板(基板薄片)的供给辊和其中具有形成在其上的膜的基板缠 绕成卷的卷绕辊。当细长基板在包括用于在基板上沉积膜的膜沉积室的预定路径上从供 给辊移动至卷绕辊时，这种连续式膜沉积装置在膜沉积室中在细长基板上连续形成膜， 且基板从供给辊供给，同时具有形成在其上的膜的基板缠绕在卷绕辊上。
作为这种连续式(roll-to-roll)膜沉积装置，一种装置也是公知的，其中圆筒 形卷筒设置在真空室中，诸如电极的膜沉积装置和反应气体供给装置设置在面对卷筒的 周边表面的位置处，当基板在卷筒的周边表面上移动时，通过膜沉积装置连续执行膜沉 积。
例如，JP 2004-95677 A描述了一种基板处理装置，其包括用于将柔性基板供给 至处理室的供给辊(输送辊)、在其中处理供给基板表面的处理室、和被处理基板缠绕在 其上的卷绕辊，并且其中卷筒(传递辊)设置为使基板在接触卷筒的周边表面的同时通过 处理室，处理室沿卷筒的圆周方向设置，并且不同的室(不同的抽真空室)设置为邻近处 理室并被抽真空。
JP 2000-239849 A描述了一种连续等离子体CVD，其中沿着设置在真空室中的 旋转卷筒移动的连续基板(柔性基底)暴露至包括来自RF发生器的RF等离子体和微波等 离子体的等离子体，以连续形成薄膜。JP2000-239849 A还描述了连接至旋转卷筒的RF 发生器施加偏压电势，以产生等离子体，由此通过等离子增强CVD执行膜沉积。发明内容
在膜沉积通过等离子增强CVD或其它工艺进行的情况中，高偏压电势优选施加 至卷筒，以高效地在基板薄片上连续地沉积高质量膜。为了以始终一致的方式连续形成 高质量膜，特别需要向卷筒和膜沉积电极都施加电势，以增加卷筒和膜沉积电极之间的 偏压。
然而，如在JP 2000-239849 A中那样向卷筒施加电势不仅在膜沉积室中，而且4在设置供给辊或卷绕辊的空间(为了方便起见，以后称为“供给和卷绕室”)(特别是在 卷筒与供给和卷绕室中的诸如导向滚子之类的每个部件之间)中引起异常放电。异常放 电可能引起对基板或膜沉积装置的损坏，或者使用于膜沉积的等离子体形成物不稳定， 从而所形成的膜质量恶化。
为了防止这种缺陷的出现，导电接地导板在供给和卷绕室中设置在卷筒附近， 以抑制来自卷筒的异常放电。然而，用于防止异常放电的接地导板不能放置在基板开 始在卷筒上移动的位置和基板与卷筒分离的位置处。因此，来自卷筒的异常放电仍然发 生，这可能引起对基板或膜沉积装置的损坏，或者使所形成的膜质量恶化。
带着解决前述现有技术问题的观点已经实现了本发明，并且本发明的目的是提 供一种膜沉积方法，甚至在当细长基板沿其纵向方向移动时向卷筒施加电力以执行膜沉 积的情况中，所述膜沉积方法能够高效地连续沉积高质量膜，同时通过在基板开始在卷 筒上移动的位置处和在基板与卷筒分离的位置处抑制来自卷筒的异常放电来防止对基板 和膜沉积装置的损坏。
为了实现目标，本发明提供了一种膜沉积方法，其中膜在至少一个膜沉积室中 被沉积在在圆筒形卷筒的周边表面上移动的条带形基板的表面上，所述至少一个膜沉积 室包括通过使用卷筒的周边表面限定的空间，所述方法包括下述步骤预先在一个膜沉 积室与包括缠绕空间的室之间设置差压室，所述缠绕空间包括基板开始在卷筒上移动的 第一位置和基板与卷筒分离的第二位置中的至少一个，差压室与包括缠绕空间的室和至 少一个膜沉积室连通；将缠绕空间的第一压力设置为低于至少一个膜沉积室的第二压 力；以及利用供给至卷筒的电力，在至少一个膜沉积室中执行膜沉积。
在本发明的如上所述的膜沉积方法中，缠绕空间优选同时包括基板开始在卷筒 上移动的第一位置和基板与卷筒分离的第二位置。
包括导电接地板的接地导板优选设置在至少一个膜沉积室中，以面向卷筒的周 边表面的除膜沉积空间之外的至少一部分。
优选地，所述膜沉积方法还包括以下步骤将差压室的第三压力设置为高于至 少一个膜沉积室的第二压力。
包括导电接地板的接地导板优选设置在差压室中，以面向卷筒的周边表面的至 少一部分。
优选地将惰性气体引入到差压室内。
优选地在至少一个膜沉积室中通过CVD将膜沉积在基板上。
缠绕空间的第一压力优选达到至少一个膜沉积室的第二压力的十分之一。
缠绕空间的第一压力优选达到lPa。
优选地，设置用于使基板在预定移动路径上移动的多个导向滚子中的至少一 个，并且多个导向滚子中的至少一个与卷筒之间的、包括缠绕空间的空间具有比至少一 个膜沉积室低的压力。
优选地，设置缠绕室，该缠绕室包括多个导向滚子中的至少一个和在多个导向 滚子中的至少一个与卷筒之间的空间，并且缠绕室具有比至少一个膜沉积室低的压力。
优选地，设置用于供给基板的基板辊、用于在膜沉积之后缠绕基板的卷绕辊、 分别设置在基板辊与卷筒之间以及卷绕辊与卷筒之间用于使基板在预定移动路径上移动的两个导向滚子、以及包括基板辊、卷绕辊、两个导向滚子的供给和卷绕室，并且供给 和卷绕室具有比至少一个膜沉积室低的压力。
优选地，至少一个膜沉积室包括多个膜沉积室，并且缠绕空间的第一压力低于 多个膜沉积室中的具有最低压力的一个膜沉积室的压力。
在当将电力施加至卷筒时在沿其纵向方向在卷筒上移动的细长基板上进行膜沉 积的情况中，本发明能够通过在包括基板开始在卷筒上移动的位置和基板与卷筒分离的 位置中的至少一个的空间(即，缠绕空间)的室与膜沉积室之间设置有差压室并将缠绕空 间中的压力设置为低于膜沉积室的压力来抑制来自卷筒的异常放电进入供给和卷绕室。 因此，例如，在通过等离子增强CVD进行的膜沉积期间，防止用于膜沉积等离子体形成 物不稳定而降低所形成的膜的质量，或者防止出现对基板或膜沉积装置的损坏，从而使 得能够高效地连续沉积高质量膜。


图1为示出用于实施本发明的膜沉积方法的膜沉积装置的实施方式的示意图2为示出用于实施本发明的膜沉积方法的膜沉积装置的另一种实施方式的示 意图；以及
图3为示出用于实施本发明的膜沉积方法的膜沉积装置的另一种实施方式的示 意图。
具体实施方式
接下来，将参照在附图中示出的优选实施方式详细描述本发明的膜沉积方法。
图1为示出用于实施本发明的膜沉积方法的膜沉积装置的实施方式的示意图。
图1中示出的膜沉积装置10为能够通过等离子增强CVD在基板Z上进行膜沉 积的装置，并且包括真空室12以及形成在真空室12中的供给和卷绕室14、第一差压室 16、膜沉积室18、第二差压室20和卷筒30。
在本发明中，基板Z不特别限制，但是能够进行CVD膜形成的作为示例的诸如 聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)膜的树脂膜和金属膜的条带形膜(薄片)都可以使用。
通过在用作基底的树脂膜上形成展现出多种功能的层(如，平坦化层、保护 层、粘合层、反光层、抗反射层)所获得的膜可以用作基板Z。
在膜沉积装置10中，条带形基板Z从供给和卷绕室14的基板辊32被供给，沿 其纵向方向在卷筒30上移动，并在被重新缠绕在供给和卷绕室14中的卷绕轴34上(重 新缠绕成卷(卷绕辊)上)之前在膜沉积室18内进行膜沉积。即，供给和卷绕室14为 其中原始或未处理(未沉积)基板从基板辊32上展开并供给至卷筒30而被处理的(沉积 的)基板缠绕在卷绕轴34上的室。
卷筒30为圆筒形构件，其围绕图1中的中心轴线逆时针旋转。
卷筒30使由供给和卷绕室14的随后将描述的导向滚子40a沿着预定路径被引导 并保持在周边表面的预定区域中的预定位置处的基板Z沿纵向方向移动，并按顺序通过 第一差压室16、膜沉积室18和第二差压室20，到达供给和卷绕室14的导向滚子40b。
卷筒30还用作膜沉积室18中随后将描述的喷淋头电极56的对向电极，并与喷淋头电极56形成电极对。偏压电源观连接至卷筒30。
通过向卷筒30施加偏压电势，从原料气体供应装置58供给并通过供给至喷淋头 电极56的等离子体激励功率成为等离子体的原料气体分子和原子可以被在随后将详细描 述的膜沉积室18中的膜沉积期间被吸向卷筒30(基板Z)，因此这可以增加形成在基板Z 上的膜的密度，并提高膜质量和膜沉积效率。
任选地，卷筒30不仅可以连接至偏压电源观，而且可以接地(接地装置)，以 能够在至偏压电源观的连接和接地之间进行转换。
卷筒30还可以用作用于在膜沉积室18中的膜沉积期间调节基板Z的温度的装 置。因此，温度调节装置优选设置在卷筒30中。不特别限制卷筒30的温度调节装置， 并且包括制冷剂在其内循环的装置和采用压电元件的冷却装置的各种类型的温度调节装 置都可以使用。
偏压电源28是向卷筒30供给偏压功率的RF电源。
已知的在各种膜沉积装置采用的用于施加偏压功率的电源(如，RF电源和脉冲 电源)都可以用作偏压电源观。供给至卷筒的偏压功率不限于RF功率，而是可以为直 流功率、交流或直流脉冲功率。
偏压电源28优选向卷筒30施加至少100W的偏压功率。在至少100W的偏压 功率下，可以进一步提高所形成的膜的质量和膜沉积效率，并且可以在施加至卷筒30的 高电势下更有利地使用本发明的能够抑制来自卷筒30的异常放电进入供给和卷绕室14的 膜沉积方法。
供给和卷绕室14由真空室12的内壁12a、卷筒30的周边表面、和从内壁1 延 伸至卷筒30周边表面附近的分隔壁36a和36f限定。
分隔壁36a和36f的与真空室12的内壁1 相对的端部靠近卷筒30的周边表面 直到所述端部不与移动中的基板Z接触的位置，从而以基本气密的方式将供给和卷绕室 14与第一差压室16和第二差压室20分开。在这方面，同样适用于其它分隔壁。
供给和卷绕室14包括卷绕轴34、导向滚子40a和40b、旋转轴42以及抽真空装 置46。
导向滚子40a和40b是在预定移动路径上引导基板Z的普通类型的滚子。卷绕 轴34是用于细长薄片的已知类型的卷绕轴，在膜沉积之后所述细长薄片缠绕基板Z，并 形成为卷绕辊。
在图示的情况中，条带形基板Z缠绕在其中的基板辊32安装在旋转轴42上。 当将基板辊32安装在旋转轴42上时，基板Z沿着包括导向滚子40a、卷筒30和导向滚 子40b的预定路径通过到达卷绕轴34。
在膜沉积装置10中，基板Z以与将具有形成在其上的膜的基板Z缠绕在卷绕轴 34上同步的方式从基板辊32被供给，并且当条带形基板Z沿纵向方向在预定移动路径上 移动时，在膜沉积室18中进行膜沉积。
抽真空装置46将供给和卷绕室14抽真空，使得包括基板Z开始在卷筒30上移 动的位置和基板Z与卷筒30分离的位置的空间可以具有比膜沉积室18中的压力(膜沉积 压力)低的压力，或者具有比膜沉积室18高的真空度，因此可以防止出现从卷筒30到供 给和卷绕室14中的异常放电。
随后将进一步详细地描述这一点。
在本发明中，不特别限制抽真空装置46，可以使用的示例性装置包括诸如涡轮 泵、机械增压泵、旋转式泵和干燥泵之类的真空泵，诸如低温线圈之类的辅助装置，以 及多种其它公知的抽真空(真空)装置，所述抽真空装置采用用于调节最终真空度或排放 的空气量的装置，并用在真空沉积装置中。
在这方面，同样适用于其它抽真空装置。
第一差压室16沿基板Z的移动方向设置在供给和卷绕室14的下游。
第一差压室16由内壁12a、卷筒30的周边表面、和从内壁12a延伸至卷筒30周 边表面附近的分隔壁36a和36b限定。第一差压室16包括接地导板48、气体供应装置 50、抽真空装置52和控制装置M。
在供给和卷绕室14具有比膜沉积室18低的压力的情况中，设置在供给和卷绕室 14和膜沉积室18之间的第一差压室16有助于防止由气体渗透到膜沉积室18中引起的膜 在供给和卷绕室14中和基板Z上的不希望的位置处的沉积或形成，并防止供给和卷绕室 14中的压力对膜沉积室18中的膜沉积的不利影响(随后将描述)。
接地导板48为导电接地板状构件，其设置为面向卷筒30，并在第一差压室16中 抑制来自卷筒30的异常放电。
通过设置接地导板48，可以抑制从卷筒30到第一差压室16中的异常放电，以防 止在随后将描述的膜沉积室18中的膜沉积期间用于膜沉积的等离子体形成物(放电)不 稳定，从而可以向卷筒30施加偏压功率，以提高膜质量和膜沉积效率，同时抑制对基板 Z和膜沉积装置10的损坏。
接地导板48优选设置在第一差压室16中，以面向卷筒30周边表面的至少一部 分，且更优选地根据装置结构面向最大可能的表面。因此可以更有利地抑制从卷筒30到 第一差压室16中的异常放电。
接地导板48和卷筒30之间的距离优选达到5mm。在处于上述限定范围内的距 离处可以更有利地抑制从卷筒30到第一差压室16中的异常放电。
在本发明中，只要可以抑制异常放电，不特别限制接地导板48，其可以由诸如 铝之类的导电金属形成。
在这方面，同样适用于其它接地导板。
抽真空装置52将第一差压室16抽成真空。气体供应装置50是用在诸如等离子 体CVD装置之类的真空沉积装置中的装置，并将预定的气体供应至第一差压室16。
在本发明中，用于向差压室供应气体的气体供应装置(用于将气体引入到差压 室的装置)向差压室供给将要供给至相邻的两个压差室的气体，和/或惰性气体。
在所述的实施方式中，第一差压室16与供给和卷绕室14和膜沉积室18相邻。 由于基本上没有气体引入到供给和卷绕室14内，因此气体供应装置50向第一差压室16 供给诸如氮气、氩气和氦气之类的惰性气体。
在优选的实施方式中，控制装置M控制由抽真空装置52排放的空气的量和从气 体供应装置50供应的气体的量，使得第一差压室16可以具有比相邻的膜沉积室18更高 的压力。
随后将进一步详细地描述这一点。
膜沉积室18设置在第一差压室16的下游。
膜沉积室18由内壁12a、卷筒30的周边表面、以及从内壁12a延伸到卷筒30的 周边表面附近的分隔壁3 和36e限定。
在膜沉积装置10中，膜沉积室18通过电容耦合等离子增强CVD(以后缩写为 “CCP-CVD“)在基板Z的表面上执行膜沉积，并且包括喷淋头电极56、原料气体供应装置58、RF电源60、抽真空装置62、以及接地导板90a和90b。
喷淋头电极56是用在CCP-CVD中的已知类型的电极。
在图示的情况中，喷淋头电极56为诸如中空、大体矩形实心形式的膜沉积电 极，并被设置成为使得所述喷淋头电极的最大表面面向卷筒30的周边表面。大量通孔形 成在喷淋头电极56的面向卷筒30整个表面上。喷淋头电极56的面向卷筒30的表面可 以弯曲，以与卷筒30的周边表面的轮廓相符。在本发明中，膜沉积空间被限定为作为膜 沉积电极的喷淋头电极56与面向喷淋头电极56的卷筒30周边表面之间的空间。
在图示的实施方式中，一个喷淋头电极(采用CCP-CVD的膜沉积装置)设置在 膜沉积室18中。然而，这不是本发明的唯一的情况，并且多个喷淋头电极可以沿基板Z 的移动方向设置。在这方面，当采用除CCP-CVD之外的其它类型的等离子增强CVD时 同样适用。例如，当通过电感耦合等离子增强CVD(以后称为“ICP-CVD”)形成无机 层时，用于形成感应电场(感应磁场)的多个线圈可以沿着基板Z的移动方向设置。
本发明不限于其中使用喷淋头电极56的情况，而是可以使用板状形状的普通电 极和原料气体供应喷嘴。
原料气体供应装置58是用在诸如等离子体CVD装置之类的真空沉积装置中的已 知类型的装置，并将原料气体供应到喷淋头电极56中。
如上所述，大量通孔形成在喷淋头电极56的面向卷筒30的表面处。因此，供 应到喷淋头电极56中的原料气体通过通孔被引入到喷淋头电极56与卷筒30之间的空间中。
RF电源60为用于将等离子体激励功率供给至喷淋头电极56的电源。用在各种 等离子体CVD装置中所公知的RF电源都可以用作RF电源60。
此外，抽真空装置62将膜沉积室18抽成真空，以将所述膜沉积室保持在预定的 膜沉积压力下，从而通过等离子增强CVD形成气障膜。
接地导板90a和90b为导电板状构件，其被设置成面向卷筒30的周边表面的除 了膜沉积空间(例如，卷筒30的面向喷淋头电极56的部分)之外的至少一部分。
接地导板90a和90b抑制卷筒30和膜沉积室18之间除喷淋头电极56之外的异 常放电，而不妨碍卷筒30和喷淋头电极56之间的等离子体形成或放电。
接地导板90a和90b优选设置在膜沉积室18中，以面向卷筒30的周边表面的至 少一部分，且优选地根据装置结构面向最大可能的表面。因此可以更有利地抑制从卷筒 30到膜沉积室18中的异常放电。
接地导板90a和90b与卷筒30之间的距离优选达到5mm。在处于上述限定范围 内的距离处可以更有利地抑制从卷筒30到膜沉积室18中的异常放电。
在本发明中，在CVD膜形成室中沉积膜的方法不限于图示的CCP-CVD和包括 诸如ICP-CVD和微波等离子体CVD之类的等离子体增强CVD、催化剂CVD (Cat-CVD)和热CVD的公知的CVD技术。
沉积在本发明的膜沉积装置的CVD膜形成室中的膜不特别限制，并且可以由 CVD沉积的膜都可以使用。这种膜的特别优选的例子包括由氧化硅、氧化铝和氮化硅制 成的气障膜。
如上所述，在膜沉积装置10中，偏压电势从偏压电源观施加至卷筒30，以提高 膜密度，因此能够形成高质量的膜。也可增加膜沉积率，从而提高膜沉积效率。
为了提高膜质量和膜沉积效率向卷筒施加大的偏压电势(施加大的电功率)在除 了其中通过要求放电的等离子增强CVD进行膜沉积的膜沉积区域之外的区域中引起来自 卷筒的放电(异常放电)。来自卷筒的异常放电使其中需要放电(即，等离子体生成)的 膜沉积区域内的放电不稳定，从而导致所形成的膜的质量下降。来自卷筒的放电可能引 起对基板Z或膜沉积装置的损坏。
通过以仍如图1中所示的与卷筒面对面的关系且靠近卷筒的方式设置导电接地 导板，可以抑制来自卷筒的异常放电。然而，在基板开始在卷筒上移动的位置处和基板 从卷筒分离的位置处可以不设置接地导板，并且通过使用接地导板难以避免异常放电。 此外，由于基板和卷筒之间的接触而产生的静电引起的放电、由于基板与卷筒的分离产 生的静电引起的所谓的分离放电、以及特别是来自卷筒的异常放电可能在这些位置处发 生。
在这方面，根据本发明的膜沉积方法，如上所述，抽真空装置46将供给和卷绕 室14抽成真空，使得供给和卷绕室14 (S卩，包括基板Z开始在卷筒30上移动的位置和基 板Z与卷筒30分离的位置的空间)中的压力可以低于膜沉积室18中的压力。可以被防 止从卷筒30到供给和卷绕室14 ( S卩，包括基板Z开始在卷筒30上移动的位置和基板Z与 卷筒30分离的位置的空间)中的异常放电，从而高效地连续沉积高质量的膜，同时防止 对基板Z和膜沉积装置10的损坏。
在本发明中，供给和卷绕室14(即，包括基板Z开始在卷筒30上移动的位置和 基板Z与卷筒30分离的位置的空间)中的压力不特别限制，只要所述压力低于膜沉积室 18中的压力。因此可以有利地抑制从卷筒30到供给和卷绕室14中的异常放电，从而降 低由于异常放电引起的膜质量的恶化和对基板Z的损坏。优选的是根据膜沉积室18中的 压力(膜沉积压力)和施加至卷筒30的偏压电势可恰当地设置能够抑制从卷筒30到基板 Z开始在卷筒30上移动的位置和基板Z与卷筒30分离的位置的异常放电的压力。
更具体地，供给和卷绕室14(即，包括基板Z开始在卷筒30上移动的位置和基 板Z与卷筒30分离的位置的空间)中的压力优选达到膜沉积室18的压力的十分之一。 此外，包括基板Z开始在卷筒30上移动的位置和基板Z与卷筒30分离的位置的空间中的 压力优选达到lPa。因此可以更可靠地抑制从卷筒30到供给和卷绕室14(即，包括基板 Z开始在卷筒30上移动的位置和基板Z与卷筒30分离的位置的空间)中的异常放电。
由于不仅在供给和卷绕室14中包括基板Z开始在卷筒30上移动的位置和基板 Z与卷筒30分离的位置的空间，而且整个供给和卷绕室14都具有比膜沉积室18低的压 力，因此所述的实施方式可以抑制从卷筒30到供给和卷绕室14中的异常放电，并且除了 接地导板48、90a和90b之外，不需要在供给和卷绕室14中设置用于抑制来自卷筒30的 异常放电的其它接地导板。10
本发明还可以被构造成使得用于抑制来自卷筒30的异常放电的接地导板设置在 供给和卷绕室14中。即使在接地导板设置在供给和卷绕室14中的情况下，包括基板Z 开始在卷筒30上移动的位置和基板Z与卷筒30分离的位置的、其中可以不设置接地导板 的空间也具有比膜沉积室18低的压力，因此也可以抑制进入到该空间中的异常放电。
此外，如上所述，膜沉积装置10被构造成使得第一差压室16设置在供给和卷绕 室14与用作CVD膜形成室的膜沉积室18之间，并且在优选的实施方式中，第一差压室 16保持在与其相邻的供给和卷绕室14和膜沉积室18更高的压力或更低的真空度下。
在其中执行等离子增强CVD的膜沉积室以基本上气密方式与供给和卷绕室分 离，并且供给和卷绕室保持为低压的如图示的实施方式中的这种装置中，膜沉积室中的 气体可能进入供给和卷绕室，从而使膜沉积或形成在供给和卷绕室中和基板上的不希望 位置处。
如在JP 2004-95677 A中所述，公知的解决这种缺陷的方法包括在沿着基本移动 路径在相互连通的两个室之间设置差压室，使得差压室与这两个室连通，并且以基本气 密的方式与所述差压室隔离开。仍如在JP2004-95677A中所述，通常通过将差压室的内 部压力设置为低于相邻室内的压力来防止气体进入相邻室。然而，由于差压室具有比膜 沉积室低的压力，用在CVD中的原料气体进入差压室以在所述差压室内沉积膜，因此， 维护困难，且可使用性降低。
相反，本发明通过将第一差压室16保持在比相邻室高的压力下可以抑制膜沉积 室18进入或渗透到供给和卷绕室14和第一差压室16中。因此，用于CVD的原料气体 不会进入供给和卷绕室14或第一差压室16从而在所述室中沉积或形成膜。
第一差压室16中的压力设置为高于供给和卷绕室14和膜沉积室18的压力。供 应至第一差压室16的气体，S卩，通过第一差压室16进入供给和卷绕室14和膜沉积室18 的气体为惰性气体，因此不会对膜沉积室18中的膜沉积产生不利影响，不会使杂质渗 透到所形成的膜中，或者不会使供给和卷绕室14内部被污染而不利地影响该室中的基板 Z。
换句话说，通过将差压室保持在比相邻室的压力高的压力下，当条带形基板沿 纵向方向连续移动时，在CVD膜形成室中执行膜沉积的膜沉积装置可以防止CVD膜形成 室中的气体进入其它室而不利地影响处理或引起污染，并且还防止CVD反应气体渗透到 差压室中，即，防止其中的膜沉积和差压室的污染。
惰性气体和/或将要供给至两个相邻室的气体被供给至差压室，因此所供给的 气体不会不利地影响处理室中的CVD膜形成或处理。
根据本发明的结构，供给和卷绕室14(即，包括基板Z开始在卷筒30上移动的 位置和基板Z从卷筒30上分离的位置的空间)中的压力被设置为低于膜沉积室18的压 力，供给和卷绕室14中的压力可能会不利地影响膜沉积室18中的压力，S卩，膜沉积压 力，从而降低了所形成的膜的质量和膜沉积效率。在这方面，第一差压室16可以设置在 供给与卷绕室14和膜沉积室18之间，以抑制供给和卷绕室14中的压力对膜沉积室18中 的压力的不利影响，并抑制膜质量和膜沉积效率的恶化。
设置在膜沉积室18和供给和卷绕室14之间的第二差压室20具有与第一差压室 16相同的效果。
在第一差压室16中的压力设置为高于供给和卷绕室14和膜沉积室18中的压力 的情况下，对供给和卷绕室14和膜沉积室18之间的压力差以及设置在所述卷绕室14和 膜沉积室18之间的第一差压室16中的压力没有特别的限制，只要第一差压室16中的压 力比相邻室中的压力高一点。
换句话说，应当根据供给和卷绕室14和膜沉积室18中的压力、供给和卷绕室14 的压力和膜沉积室18的压力之间的差、以及设置在供给和卷绕室14和膜沉积室18中的 抽真空装置的容量，将第一差压室16中的压力恰当地设置为高于供给和卷绕室14和膜沉 积室18中的压力，从而不会不利地影响供给和卷绕室14和膜沉积室18中的压力，并且 如果有任何不利影响，则最小化不利影响。
CVD中的膜沉积压力通常从几个:Pa到几百个Pa，因此第一差压室16(差压室) 优选具有比膜沉积室18高至少5Pa的压力。
这种设计使得第一差压室16能够将供给和卷绕室14和膜沉积室18相互分开， 同时更可靠地防止膜沉积室18中的气体进入第一差压室16，因此是优选的。
由于可以最小化差压室中的压力对其相邻室中的压力的不利影响，因此第一差 压室16中的压力和膜沉积室18中的压力的差优选为IOPa或更小。
当第一差压室16中的压力高于膜沉积室18中的压力且不会不利地影响相邻室中 的压力时，可能容易发生从卷筒30到第一差压室16中的异常放电。
在这方面，如上所述，即使在第一差压室16保持在容易引起放电的压力下，被 设置成面向卷筒30的接地导板48能够抑制来自卷筒30的异常放电，并且防止用于膜沉 积的等离子体形成物不稳定，其结果是偏压功率可以施加至卷筒30，以提高膜质量和膜 沉积效率，同时防止对基板Z和膜沉积装置10的损坏。
在这方面，同样适用于第二差压室20。
当差压室中的压力设置为高于相邻室中的压力时，差压室中的气体进入与所述 差压室相邻的供给和卷绕室。即使供给和卷绕室中的压力设置为低于膜沉积室中的压力 以防止来自卷筒的异常放电，从差压室进入供给和卷绕室的气体增加了供给和卷绕室的 基板所通过的开口附近的压力，即，在包括基板开始在卷筒上移动的位置和基板与卷筒 分离的位置的空间中的压力。在卷筒和导向滚子也存在引起对基板的损坏的异常放电。 用于膜沉积室中的膜沉积的等离子体形成物不稳定，降低了膜质量或引起对膜沉积装置 的损坏。
在这方面，如上所述，本发明将供给和卷绕室14抽成真空，使得包括基板Z开 始在卷筒30上移动的位置和基板Z与卷筒30分离的位置的空间可以具有比膜沉积室18 低的压力，因此可以防止从卷筒30到供给和卷绕室14 (S卩，包括基板Z开始在卷筒30上 移动的位置和基板Z从卷筒30上分离的位置的空间)中的异常放电。因此可以高效地连 续沉积高质量的膜，同时还避免对基板Z和膜沉积装置10的损坏。
第二差压室20设置在膜沉积室18的下游。
第二差压室20由内壁12a、卷筒30的周边表面、以及从内壁1 延伸到卷筒30 的周边表面附近的分隔壁36e和36f限定。
第二差压室20包括气体供应装置64、接地导板66、抽真空装置68和控制装置 70。如在第一差压室16中一样，抽真空装置68将第二差压室20抽成真空，气体供应装置64是公知类型的将预定气体供给至第二差压室20的气体供应装置，而接地板66抑制 从卷筒30到第二差压室20中的放电。
第二差压室20设置在供给和卷绕室14和膜沉积室18之间，因此与上述气体供 应装置50 —样，气体供应装置64将惰性气体供给至第二差压室20。
如上述控制装置M中一样，控制装置70控制由抽真空装置68进行的抽真空和 从气体供应装置64供应的气体的量，使得第二差压室20的内部压力可以高于供给和卷绕 室14和膜沉积室18的内部压力。
以下描述膜沉积装置10的操作。
如上所述，当将基板辊32安装在旋转轴42上时，基板Z从基板辊32上放出， 并沿着包括导向滚子40a、卷筒30和导向滚子40b的预定移动路径通过到达卷绕轴34。
一旦基板Z已经通过移动路径，则真空室12关闭，抽真空装置46、52、62和68 被驱动，以开始对各个室抽真空。
一旦供给和卷绕室14、第一差压室16、膜沉积室18和第二差压室20都被抽成 预定的真空度或更高真空度，则气体供应装置50和64被驱动以将预定气体引入各个差压 室，并且原料气体供应装置58被驱动以将原料气体供应至膜沉积室18。
供给和卷绕室14中的压力低于膜沉积室18中的压力，并且优选达到膜沉积室 18中的压力的十分之一或达到lPa。如上所述，控制装置M和70调节第一差压室16和 第二差压处理室20中的压力，使得第一差压室16可以具有比供给和卷绕室14和膜沉积 室18高的压力，并且第二差压室20也可以具有比供给和卷绕室14和膜沉积室18高的压 力。
还如上所述，惰性气体供应至第一差压室16和第二差压室20。
一旦所有室中的压力已经稳定在预定值，则开始卷筒30的旋转，以开始基板Z 的移动，并且在基板Z沿纵向方向移动时，偏压电源观和RF电源60被驱动以开始在膜 沉积室18中在基板Z进行膜沉积。
如上所述，本发明采用抽真空装置46将供给和卷绕室14抽成真空，使得供给和 卷绕室14，S卩，包括基板Z开始在卷筒30上移动的位置和基板Z与卷筒30分离的位置 的空间可以具有比膜沉积室18低的压力，因此即使向卷筒30施加偏压电势，也可以防止 从卷筒30到供给和卷绕室14(即，从防止卷筒30到包括基板Z开始在卷筒30上移动的 位置和基板Z与卷筒30分离的位置的空间)中的异常放电。因此可防止由异常放电引起 的膜质量降低，以能够高效地连续沉积高质量的膜。还可以防止发生对基板Z和膜沉积 装置10的损坏。
本发明包括在供给和卷绕室14与膜沉积室18之间的差压室16和20，并且在优 选的实施方式中，惰性气体被引入到差压室16和20内，使得差压室16和20可以具有比 相邻室高的压力。
因此，膜沉积室18中的气体不会进入供给和卷绕室14，并且可以防止在膜沉 积前后出现对供给和卷绕室14和基板Z的污染。膜沉积室18中的气体也不会进入差压 室16和20，并且也可以防止出现对差压室16和20的污染以及膜在所述室内的沉积和形 成。即使差压室16和20中的气体进入供给和卷绕室14，因为包括基板Z开始在卷筒30 上移动的位置和基板Z从卷筒30上分离的位置的空间具有比膜沉积室18低的压力，因此13也可以防止出现从卷筒30到供给和卷绕室14中的异常放电，。
在本发明的优选实施方式中，膜沉积室18、第一差压室16和第二差压室20分 别包括被设置成面向卷筒30的接地导板90a和90b、48和66。通过设置接地导板90a和 90b、48和66以面向卷筒30，因此不仅可以防止在供给和卷绕室14中出现异常放电，而 且可以防止在整个卷筒30中出现异常放电。
在所述的膜沉积装置10的优选实施方式中，差压室16和20中的压力设置为高 于相邻供给和卷绕室14以及膜沉积室18中的压力。然而，这不是本发明的唯一的情况， 而是差压室可以具有比膜沉积室低的压力。可选地，差压室可以具有比供给和卷绕室以 及膜沉积室低的压力，或者具有与供给和卷绕室或膜沉积室相同的压力。
通过在供给和卷绕室与膜沉积室之间设置差压室，可以防止膜沉积室中的气体 进入供给和卷绕室而将膜沉积在供给和卷绕室中和在基板Z上不希望的位置处。根据本 发明的结构，供给和卷绕室中的压力设置为低于膜沉积室中的压力，供给和卷绕室中的 压力可能会不利地影响膜沉积室中的压力，即，膜沉积压力。然而，通过在供给和卷绕 室与膜沉积室之间设置差压室，可以抑制供给和卷绕室中的压力对膜沉积室中的压力的 不利影响，并可以抑制膜质量和膜沉积效率的降低。
所述的实施方式包括CVD膜形成室、两个差压室以及供给和卷绕室。然而，本 发明的膜沉积装置不限于此，而是可以包括两个或更多个CVD膜形成室。包括基板Z开 始在卷筒上移动的位置和基板Z与卷筒分离的位置的空间优选具有比CVD膜形成室中的 具有最低压力的一个室低的压力。
在膜沉积装置包括多个CVD膜形成室的情况下，差压室优选设置在相邻CVD膜 形成室之间，并且如在上述情况中一样，该差压室优选具有比相邻CVD膜形成室高的压 力。
图3为示出用于实施本发明的膜沉积方法的膜沉积装置的另一种实施方式的示 意图。由于除了图3中示出的膜沉积装置120包括在膜沉积室18与第二差压室20之间 的第三差压室IM和第二膜沉积室1 之外，图3中示出的膜沉积装置120以与图1中的 膜沉积装置10相同的方式构造而成，因此相同的元件由相同的附图标记表示，并且接下 来的描述主要集中在不同的部分上。
第三差压室IM设置在膜沉积室18的下游。
第三差压室124由内壁12a、卷筒30的周边表面、以及从内壁1 延伸至卷筒30 的周边表面附近的分隔壁36c和36d限定。
与第一差压室20—样，第三差压室IM包括气体供应装置130、接地导板128、 抽真空装置132和控制装置134。
第三差压室IM设置在膜沉积室18和第二膜沉积室1 之间，因此气体供应装 置130向第三差压室IM供给惰性气体和/或将要供给至膜沉积室18和第二膜沉积室1 的气体。
控制装置134控制由抽真空装置132进行的抽真空和从气体供应装置130供应的 气体的量，使得第三差压室124的内部压力可以高于膜沉积室18和第二膜沉积室126的 内部压力。
第二膜沉积室1 设置在第三差压室124的下游。
第二膜沉积室126由内壁12a、卷筒30的周边表面、以及分隔壁36d和36e限定。
与膜沉积室18中一样，第二膜沉积室126通过CCP-CVD在基板Z或在具有在 膜沉积室18中被沉积的膜的基板Z上执行膜沉积。
与膜沉积室18中一样，第二膜沉积室1 包括喷淋头电极136、原料气体供应装 置138、RF电源140、抽真空装置142、以及接地导板90c和90d。
在第二膜沉积室126中沉积的膜可以与在膜沉积室18中沉积的膜相同或不同。
当第二膜沉积室126中的压力设置为低于膜沉积室18中的压力时，包括基板Z 开始在卷筒上移动的位置和基板Z与卷筒分离的位置的空间优选具有比第二膜沉积室1 中的压力低的压力。当膜沉积室18中的压力设置为低于第二膜沉积室126中的压力时， 包括基板Z开始在卷筒上移动的位置和基板Z与卷筒分离的位置的空间优选具有比膜沉积 室18中的压力低的压力。
即使在膜沉积装置包括两个或更多个CVD膜形成室的这种结构中，供给和卷绕 室14也被抽真空，使得包括基板Z开始在卷筒30上移动的位置和基板Z与卷筒30分离 的位置的空间可以具有比CVD膜形成室中的具有最低压力的一个室低的压力，从而防止 从卷筒30到供给和卷绕室14中的异常放电。
用于从基板辊供给基板Z的供给室和用于在膜沉积之后卷上基板Z的卷绕室可以 设置为单独的实体。
所述的实施方式中的膜沉积装置10构造为使得供给和卷绕室14包括用于从基板 辊32供给基板Z的旋转轴42、用于在膜沉积之后卷上基板Z的卷绕轴34、基板Z开始 在卷筒30上移动的位置和基板Z与卷筒30分离的位置。然而，本发明不限于此，而是 可以构造为使得旋转轴和卷绕轴设置在与包括基板Z开始在卷筒30上移动的位置和基板 Z与卷筒30分离的位置的室分开的室中。
换句话说，在本发明中可以采用多种结构，只要包括基板Z开始在卷筒上移动 的位置和基板Z与卷筒分离的位置的空间具有比膜沉积室低的压力。
图2为示出用于实施本发明的膜沉积方法的膜沉积装置的另一种实施方式的示 意图。由于除了图2中示出的膜沉积装置100包括代替供给和卷绕室14的供给和卷绕室 102和缠绕室104之外，图2中示出的膜沉积装置100以与图1中的膜沉积装置10相同的 方式构造而成，因此相同的元件由相同的附图标记表示，并且接下来的描述主要集中在 不同的部分上。
供给和卷绕室102由内壁1 和分隔壁106限定。
分隔壁106—方面设置在旋转轴42和卷绕轴34之间，另一方面设置在导向滚子 40a和40b之间。分隔壁106具有狭缝106a和狭缝106b，基板Z在其从旋转轴42至导 向滚子40a的移动期间通过狭缝106a，基板Z在其从导向滚子40b至卷绕轴34的移动期 间通过狭缝106b。狭缝106a和106b的尺寸形成为能够使基板Z通过所述狭缝并以基本 气密的方式将供给和卷绕室102与缠绕室104相互间隔开。
供给和卷绕室102包括卷绕轴34、旋转轴42和抽真空装置108。
抽真空装置108将供给和卷绕室102抽成真空，以将压力降低至预定的真空度。 供给和卷绕室102应当具有不会不利地影响缠绕室104中的压力的压力。供给和卷绕室102可以没有抽真空装置108，只要缠绕室104中的压力不会被不利地影响。
缠绕室104由真空室12的内壁12a、卷筒30的周边表面、分隔壁36a和36f、以 及分隔壁106限定。
缠绕室104包括包括基板Z开始在卷筒30上移动的位置和基板Z与卷筒30分离 的位置的空间。换句话说，基板Z与卷筒30接触，并在缠绕室104中与卷筒30隔开。
缠绕室104包括导向滚子40a和40b、以及抽真空装置46。
抽真空装置46将缠绕室104抽成真空，使得缠绕室14，S卩，包括基板Z开始在 卷筒30上移动的位置和基板Z与卷筒30分离的位置的空间可以具有比膜沉积室18低的 压力，从而防止从卷筒30到缠绕室104中的异常放电。
即使在供给和卷绕室102包括用于从基板辊32供给基板Z的旋转轴42和用于在 膜沉积之后缠绕基板Z的卷绕轴34从而使得缠绕室104包括基板Z开始在卷筒30上移动 的位置和基板Z与卷筒30分离的位置的这种结构中，缠绕室104被抽成真空，使得包括 基板Z开始在卷筒30上移动的位置和基板Z与卷筒30分离的位置的空间可以具有比膜沉 积室18低的压力，由此防止从卷筒30到缠绕室104中的异常放电，因此能够高效地连续 沉积高质量的膜，同时防止对基板Z和膜沉积装置100的损坏。
在图2中示出的膜沉积装置100中，导向滚子40a和40b设置在缠绕室104中。 然而，这不是本发明的唯一的情况，而是导向滚子40a和40b可以设置在供给和卷绕室 102中。换句话说，膜沉积装置100可以构造为使得将供给和卷绕室102与缠绕室104间 隔开的分隔壁106可以设置在卷筒30和导向滚子40a、40b之间。
在前述实施方式中，喷淋头电极与卷筒形成电极对，并且等离子体激励功率和 偏压功率分别供给至喷淋头电极和卷筒。然而，这不是本发明的唯一的情况，而是等离 子体激励功率可以供给至卷筒，以通过ICP-CVD执行膜沉积。
在本发明中，膜沉积过程不限于等离子增强CVD，而是可以采用包括真空镀膜 的各种膜沉积工艺。
换句话说，各种膜沉积工艺和膜沉积装置都可以用在本发明中，只要在将电力 供给至卷筒时，在卷筒上移动并由卷筒周边表面支撑的条带形基板上执行膜沉积。
特别地，由于膜沉积期间的高压力或低真空度，等离子体增强CVD可能容易引 起异常放电。因此，能够抑制异常放电的本发明可以更有利适用于等离子体CVD。
虽然以上已经详细描述了用于实现本发明的膜沉积方法的膜沉积装置，但是本 发明决不限于前述实施方式，并且应当理解的是在不偏离本发明的精神和保护范围的条 件下，可以进行各种改进和修改。
示例
接下来，将参照示例进一步详细地描述本发明。
示例 1
图1中示出的膜沉积装置10用来将氮化硅膜沉积在基板Z上。
所使用的基板Z为PET膜(从Toyobo有限公购买到的CosmoshineA4300)。
硅烷气体(IOOsccm的流量)、氨气(IOOsccm的流量)和氮气(800SCCm的流量)用作原料气体，以通过CCP-CVD形成氮化硅膜。用来供给至差压室16和20的气体为 氮气(800sccm的流量)。16
膜沉积室18中的膜沉积压力、第一差压室16和第二差压室20中的压力、以及 供给和卷绕室14中的压力分别设为5(Pa、60 和5Pa。
13.56MHz频率的RF电源用作RF电源60，并且供给至喷淋头电极56的等离子 体激励功率设为lkW。
13.56MHz频率的电源用作偏压电源28，并且将供给至卷筒30的偏压功率设为 300W。
在这些条件下，在膜沉积装置10中将氮化硅膜沉积在具有IOOOrn的基板Z上。 在膜沉积期间，对供给和卷绕室14的内部进行视觉上的检查，从IOOOrn长的膜沉积开始 至膜沉积结束，在供给和卷绕室14中确认没有异常放电。在下文将提及的评价中这种情 况被认为是良好的。在膜沉积结束之后，对两个差压室16和20的内部进行视觉上的检 查，结果根本没有膜沉积。在下文将提及的评价中这种情况被认为是良好的。
比较例1
除了通过抽真空装置调节供给和卷绕室及差压室的抽真空量以将供给和卷绕室 中的压力设为50Pa，将第一和第二差压室中的压力设为10 之外，重复示例1，从而在 具有IOOOrn的基板Z上沉积氮化硅膜。随后，对供给和卷绕室和两个差压室的内部进行 视觉上的检查和评价。结果，可以确认在供给和卷绕室中发生异常放电。在下文将提及 的评估中这种情况被认为是差的。在两个差压室中确认膜沉积。在下文将提及的评估中 这种情况被认为是差的。
用于供给和卷绕室中的异常放电的评价标准如下
其中在供给和卷绕室中确认没有异常放电的情况被认为是良好的；而
其中在供给和卷绕室中确认出现异常放电的情况被认为是差的。
用于差压室中的膜沉积的评价标准如下
其中在所有的差压室中确认根本没有膜沉积的情况被认为是良好的；而
其中在至少一个差压室中确认出现膜沉积的情况被认为是差的。
每个室中的压力和评价结果在下表1中示出。
表 权利要求
1.一种膜沉积方法，其中膜在至少一个膜沉积室中被沉积在在圆筒形卷筒的周边表 面上移动的条带形基板的表面上，所述至少一个膜沉积室包括通过使用所述卷筒的周边 表面限定的空间，所述方法包括下述步骤预先在一个膜沉积室与包括缠绕空间的室之间设置差压室，所述缠绕空间包括所述 基板开始在所述卷筒上移动的第一位置和所述基板与所述卷筒分离的第二位置中的至少 一个，所述差压室与包括所述缠绕空间的所述室和所述至少一个膜沉积室连通；将所述缠绕空间的第一压力设置为低于所述至少一个膜沉积室的第二压力；以及 利用供给至所述卷筒的电力，在所述至少一个膜沉积室中执行膜沉积。
2.根据权利要求1所述的膜沉积方法，其中，所述缠绕空间同时包括所述基板开始在 所述卷筒上移动的第一位置和所述基板与所述卷筒分离的第二位置。
3.根据权利要求1或2所述的膜沉积方法，其中，包括导电接地板的接地导板设置在 所述至少一个膜沉积室中，以面向所述卷筒的周边表面的除膜沉积空间之外的至少一部 分。
4.根据权利要求1或2所述的膜沉积方法，还包括以下步骤将所述差压室的第三压力设置为高于所述至少一个膜沉积室的第二压力。
5.根据权利要求1或2所述的膜沉积方法，其中，包括导电接地板的接地导板设置在 所述差压室中，以面向所述卷筒的周边表面的至少一部分。
6.根据权利要求1或2所述的膜沉积方法，其中，惰性气体被引入到所述差压室内。
7.根据权利要求1或2所述的膜沉积方法，其中，在所述至少一个膜沉积室中通过 CVD将所述膜沉积在所述基板上。
8.根据权利要求1或2所述的膜沉积方法，其中，所述缠绕空间的第一压力达到所述 至少一个膜沉积室的第二压力的十分之一。
9.根据权利要求1或2所述的膜沉积方法，其中，所述缠绕空间的第一压力达到lPa。
10.根据权利要求1或2所述的膜沉积方法，还包括用于使所述基板在预定移动路径上移动的多个导向滚子中的至少一个， 其中，所述多个导向滚子中的至少一个与所述卷筒之间的、包括所述缠绕空间的空 间具有比所述至少一个膜沉积室低的压力。
11.根据权利要求10所述的膜沉积方法，还包括缠绕室，所述缠绕室包括所述多个导向滚子中的至少一个和所述多个导向滚 子中的至少一个与所述卷筒之间的所述空间，其中，所述缠绕室是包括所述缠绕空间的所述室，以及 所述缠绕室具有比所述至少一个膜沉积室低的压力。
12.根据权利要求1或2所述的膜沉积方法，还包括 用于供给所述基板的基板辊；用于在所述膜沉积之后缠绕所述基板的卷绕辊；两个导向滚子，所述两个导向滚子分别设置在所述基板辊与所述卷筒之间以及所述 卷绕辊与所述卷筒之间，用于使所述基板在预定移动路径上移动；和供给和卷绕室，所述供给和卷绕室包括所述基板辊、所述卷绕辊、和所述两个导向滚子，其中，所述供给和卷绕室是包括所述缠绕空间的所述室，以及 所述供给和卷绕室具有比所述至少一个膜沉积室低的压力。
13.根据权利要求1或2所述的膜沉积方法，其中，所述至少一个膜沉积室包括多个 膜沉积室，并且所述缠绕空间的第一压力低于所述多个膜沉积室中的具有最低压力的一 个膜沉积室的压力。
全文摘要
本发明公开了一种膜沉积方法，所述膜沉积方法在卷筒的周边表面周围的至少一个膜沉积室中将膜沉积在在圆筒形卷筒的周边表面上移动的条带形基板的表面上。所述方法包括下述步骤预先在一个膜沉积室与包括缠绕空间的室之间设置差压室，所述缠绕空间包括基板开始在卷筒上移动的第一位置和基板与卷筒分离的第二位置中的至少一个，差压室与包括缠绕空间的室和至少一个膜沉积室连通；将缠绕空间的第一压力设置为低于至少一个膜沉积室的第二压力；以及利用供给至卷筒的电力，在至少一个膜沉积室中执行膜沉积。
文档编号C23C16/54GK102021539SQ20101028277
公开日2011年4月20日 申请日期2010年9月10日 优先权日2009年9月11日
发明者殿原浩二, 藤浪达也, 藤绳淳, 高桥伸辅 申请人:富士胶片株式会社