JP2013040357A - 成膜装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】蒸着チャンバ10、隔壁40で隔てられた副チャンバ20、隔壁を貫通して蒸着チャンバから副チャンバへ移動可能に設けられた蒸着材料供給ベルト30、蒸着材料溶液を副チャンバ中において蒸着材料供給ベルト上に供給する蒸着材料溶液供給部(34)、蒸着チャンバ内の蒸着材料供給ベルト上の蒸着材料が気化するように加熱する加熱部33、成膜対象物1の保持搬送部を有し、副チャンバにおいて蒸着材料溶液供給部から供給された蒸着材料溶液のうちの蒸着材料を蒸着材料供給ベルト上に残して溶媒を蒸発させて分離し、蒸着チャンバにおいて加熱部で加熱された蒸着材料を気化して得られた蒸着材料の蒸気を成膜対象物に噴出して堆積させ、蒸着材料の膜を形成する構成とする。
【選択図】図1
Description
例えば、真空蒸着装置を構成するチャンバ中に設けられたヒーターで有機膜形成用蒸着材料を加熱して気化させ、成膜対象物の表面に蒸着材料の蒸気を噴出して蒸着材料を堆積させ、有機膜を形成する。
例えば、特許文献1には、固体あるいは粉体の有機膜形成用蒸着材料を用いて真空蒸着により有機膜を成膜する成膜装置が記載されている。
しかしながら、例えばインライン方式で真空蒸着を行う成膜装置において溶液の状態の有機膜形成用蒸着材料を用いて真空蒸着する場合、蒸着材料に溶媒が混入して成膜されやすく、形成される有機膜の耐久性及び耐摩擦性などの膜質が劣化してしまうという不利益がある。
ここで、副チャンバにおいて蒸着材料溶液供給部から供給された蒸着材料溶液のうちの蒸着材料を蒸着材料供給ベルト上に残して溶媒を蒸発させて分離し、蒸着チャンバにおいて加熱部で加熱された蒸着材料を気化して得られた蒸着材料の蒸気を成膜対象物に噴出して堆積させ、蒸着材料の膜を形成する。
[成膜装置の構成]
図1は本発明の第1実施形態に係る成膜装置の模式構成図である。
成膜装置は、例えば、蒸着チャンバ10と、副チャンバ20と、蒸着材料供給ベルト30と、蒸着材料溶液供給部(不図示)と、加熱部33と、保持搬送部(不図示)とを有する。
例えば、蒸着材料供給ベルト30が環状の形状であり、蒸着チャンバ10から副チャンバ20へ移動した後蒸着チャンバ10に戻るように構成されている。
本実施形態においては、蒸着材料供給ベルトとしてベルト状の形状を示しているが、これに限らない。例えば複数個のテーブルなど、蒸着チャンバ10から副チャンバ20へ移動可能に設けられ、蒸着材料を蒸着チャンバ10から副チャンバ20へ搬送可能な構造であれば、本実施形態において蒸着材料供給ベルトに代えて採用できる。
蒸着材料供給ベルト30の長さは、成膜装置の大きさなどに応じて調整することができ、例えば500〜2000mm程度の範囲の長さを有しており、例えば長さ1000mmである。
また、蒸着材料供給ベルト30の幅についても成膜装置の大きさや成膜対象物の大きさなどに応じて調整することができ、例えば30〜200mm程度の範囲の幅を有している。
本実施形態においては、蒸着材料供給ベルト駆動部は、副チャンバ20内に設けられた第1回転駆動部31と蒸着チャンバ10内に設けられた第2回転駆動部32から構成されている。第1回転駆動部31と第2回転駆動部32は、蒸着材料供給ベルト30を移動させるように駆動する部材であり、それぞれ、例えば、シャフトとシャフトを回転させる部分とシャフトに接続された円筒形状部などからなる。
上記のように蒸着材料供給ベルト30が環状の形状であり、第1回転駆動部31と第2回転駆動部32により蒸着材料供給ベルト30が回転して副チャンバ20から蒸着チャンバ10へ移動し、その後副チャンバ20に戻るように構成されている。
本実施形態においては、第1回転駆動部31と第2回転駆動部32が鉛直方向に離間して設けられ、蒸着材料供給ベルト30が鉛直方向に移動する構成となっている。
本実施形態においては、第1回転駆動部31に接する部分の蒸着材料供給ベルト30上に蒸着材料溶液を供給する構成である。
例えば、蒸着材料溶液供給部は、ニードルバルブ、ディスペンサ、スクリューポンプなどの手段で構成でき、蒸着材料溶液を連続的に蒸着材料供給ベルト30上に供給することができる。
本実施形態においては抵抗加熱によるボックス型の加熱部33を示しているが、これに限らず、電子ビーム照射などの種々の手段を採用でき、加熱する位置は適宜選択可能である。また、蒸着材料供給ベルト30自体を加熱可能に構成することで、蒸着材料供給ベルト30を直接加熱してもよい。
ボックス型の加熱部を用いる場合、本実施形態においては第2回転駆動部32を覆うように加熱部33を配置しているが、これに限らず、第2回転駆動部32は加熱部33の外部に配置されていてもよい。
いわゆる、インライン方式で成膜対象物を蒸着チャンバ10内にパスバイあるいはステップバイステップなどの方式で連続的に搬送可能である。
あるいは、例えば、保持搬送部がステップバイステップ方式で成膜工程毎に成膜対象物1の搬送方向2への搬送及び静止保持を繰り返す。
上記のように蒸着材料溶液供給部により蒸着材料溶液を連続的に蒸着材料供給ベルト30上に供給しても、副チャンバ20に内で溶媒を連続的に蒸発させて分離し、蒸着材料溶液のうちの蒸着材料のみを蒸着材料供給ベルト30上に残すことができる。
蒸着材料は加熱部33で加熱されて気化される。気化して得られた蒸着材料の蒸気は、成膜対象物1に噴出されて成膜対象物1上に堆積し、蒸着材料の膜が形成される。
これは、いわゆるフラッシュコーティングによる成膜であり、蒸着材料が加熱部に達する度に蒸発して成膜対象物1に噴出され、蒸着材料の膜が形成される。
蒸着材料供給ベルト30の移動速度は、蒸着材料溶液の溶媒の種類や粘度、あるいは蒸着材料溶液の供給量などに応じて適宜調整可能であり、例えば0.2〜3.5mm/s程度の範囲である。
また、副チャンバ20内の第1回転駆動部31も水冷される構成とすることができる。
蒸着材料は、目的とする防汚膜の特性に応じて適宜選択可能であり、例えば防汚膜を形成するための蒸着材料としては、フッ化炭素系化合物及びシリコーン樹脂などを用いることができ、例えば、パーフロロアルキルシラザンを好ましく用いることができる。
また、防汚膜以外の用途の蒸着材料を用いることも可能である。
例えば、下記式(1)で示されるパーフロロアルキル基を有するシラン化合物である。
CnF2n+1−(CH2)m−Si(R1R2R3) …(1)
蒸着材料溶液を構成する溶媒としては、上記の蒸着材料を溶解するものであり、蒸着材料より少なくとも低温及び低真空のいずれかで蒸発する特性を有していれば特に制限はない。
例えば、パーフルオロ炭化水素などの蒸着材料より少なくとも低温及び低真空のいずれかで蒸発しやすい溶媒を好ましく用いることができる。
例えば、蒸着材料溶液の供給量を10μl/sとし、副チャンバ20の背圧を1×10−1Paとし、蒸着材料供給ベルト30の移動速度を0.2〜3.5mm/sとすることで、副チャンバ20においてパーフルオロヘキサンを完全に分離し、蒸着チャンバ10においてフッ化炭素系化合物のみを蒸着させることができる。
次に、本実施形態に係る有機膜形成用蒸着材料を用いた真空蒸着方法について説明する。
例えば、上述の本実施形態に係る真空蒸着装置を用いて行う。
まず、例えば、蒸着チャンバ10及び副チャンバ20を所定の圧力に真空引きする。
例えば、加熱部33を所定の温度に加熱し、また、第1回転駆動部31及び第2回転駆動部32を回転駆動し、蒸着材料供給ベルト30を蒸着チャンバ10から副チャンバ20へ移動させる。
上記のように蒸着材料溶液供給部により蒸着材料溶液を連続的に蒸着材料供給ベルト30上に供給しても、副チャンバ20に内で溶媒を連続的に蒸発させて分離し、蒸着材料溶液のうちの蒸着材料のみを蒸着材料供給ベルト30上に残すことができる。
気化して得られた蒸着材料の蒸気は、成膜対象物1に噴出されて成膜対象物1上に堆積し、蒸着材料の膜が形成される。
例えば防汚膜を形成する場合、防汚膜の耐久性及び耐摩擦性などの高い膜質を実現できる。
これは、蒸着材料供給ベルトを採用することで、少なくとも圧力及び温度のいずれかの異なる2箇所以上の領域を設けることができ、これにより、蒸着材料溶液から溶媒を連続的に分離することが可能となったものである。
例えば、副チャンバにおける蒸着材料溶液からの溶媒分離後から蒸着チャンバにおける蒸着材料の蒸発までの間に、蒸着材料供給ベルトの表面にオリフィスを設けることで蒸着材料を均一にならすことができる。例えば蒸着材料供給ベルトの幅が30mmである時、上記のオリフィスの寸法としては、例えば蒸着材料ベルトとの隙間を0.2mm、幅を28mmとする。
例えば、蒸着材料供給ベルトの表面に接触しているまたは適切な隙間を維持した部品(スクレイパー)を取り付けることで、上記の不要となった蒸着材料を除去できる。
スクレイパーの設置位置は、蒸発チャンバから蒸着材料を供給する供給管までの間である。具体的には、例えば蒸着材料供給ベルト表面に接触する板を蒸発チャンバの内部に設置することで、上記の不要となった蒸着材料を適切に除去できる。
上記の本実施形態の成膜装置は、副チャンバ、蒸着材料供給ベルト、蒸着材料溶液供給部、及び加熱部がユニット化されていることが好ましい。
ユニット化された構成とすることで、成膜装置への装着、整備あるいは交換などの処理が容易になる。
図2は本発明の第2実施形態に係る成膜装置の模式構成図である。
本実施形態においては、第1実施形態と同様に、成膜対象物1が加熱部33の鉛直方向下部に配置されている。
また、本実施形態においては、第1回転駆動部31と第2回転駆動部32が水平方向に離間して設けられ、蒸着材料供給ベルト30が水平方向に移動する構成となっている。
また、第1回転駆動部31を過ぎた部分の蒸着材料供給ベルト30上に蒸着材料溶液を供給する構成である。
上記を除いて、第1実施形態と同様の構成である。
図3は本発明の第3実施形態に係る成膜装置の模式構成図である。
本実施形態においては、第1実施形態と異なり、成膜対象物1が加熱部33の鉛直方向上部に配置されている。
また、本実施形態においては、第1回転駆動部31と第2回転駆動部32が鉛直方向に離間して設けられ、蒸着材料供給ベルト30が鉛直方向に移動する構成となっている。
また、第1回転駆動部31を過ぎた部分の蒸着材料供給ベルト30上に蒸着材料溶液を供給する構成である。
上記を除いて、第1実施形態と同様の構成である。
図4は本発明の第4実施形態に係る成膜装置の模式構成図である。
本実施形態においては、第3実施形態と同様に、成膜対象物1が加熱部33の鉛直方向上部に配置されている。
また、本実施形態においては、第1回転駆動部31と第2回転駆動部32が水平方向に離間して設けられ、蒸着材料供給ベルト30が水平方向に移動する構成となっている。
また、第1回転駆動部31を過ぎた部分の蒸着材料供給ベルト30上に蒸着材料溶液を供給する構成である。
上記を除いて、第1実施形態と同様の構成である。
図5は本発明の第5実施形態に係る成膜装置の模式構成図である。
本実施形態においては、第1実施形態と異なり、成膜対象物1が加熱部33に対して水平横方向に配置されている。
また、成膜対象物1は、図面上手前側から奥側(または奥側から手前側)に搬送される構成である。
また、本実施形態においては、第1回転駆動部31と第2回転駆動部32が水平方向に離間して設けられ、蒸着材料供給ベルト30が水平方向に移動する構成となっている。
また、第1回転駆動部31を過ぎた部分の蒸着材料供給ベルト30上に蒸着材料溶液を供給する構成である。
上記を除いて、第1実施形態と同様の構成である。
また、第1〜第4実施形態の成膜装置の加熱部として、本実施形態に記載のディストリビュータ(分配器)を用いてもよい。
図6〜図10は本発明の第6実施形態に係る成膜装置の模式構成図である。
図6〜図10の各成膜装置は、それぞれ第1〜第5実施形態の成膜装置に対応し、副チャンバが隔壁で隔てられた複数個のチャンバから構成されていることが異なる。即ち、本実施形態においては、隔壁で隔てられた第1副チャンバ20Sと第2副チャンバ22を有している。
第1副チャンバ20Sは、第1〜第5実施形態の副チャンバ20と同様の構成である。
第2副チャンバ22は、排気管を介して真空ポンプ23が接続されており、内部が所定の圧力に減圧可能となっている。真空蒸着による成膜時における第2副チャンバ22内の背圧は、例えば大気圧〜蒸着チャンバ20の背圧の間である。
第1副チャンバ20Sと第2副チャンバ22が第1隔壁41で隔てられ、第2副チャンバ22と蒸着チャンバ10が第2隔壁42で隔てられている。
例えば、第1副チャンバ20S、第2副チャンバ22、蒸着チャンバ10の順に真空度が高くなる構成とすることができる。
上記を除いて、第1実施形態と同様の構成である。
これは、蒸着材料供給ベルトを採用することで、少なくとも圧力及び温度のいずれかの異なる3箇所以上の領域を設けることができ、これにより、蒸着材料溶液から溶媒を連続的に分離することが可能となったものである。
図11〜図15は本発明の第7実施形態に係る成膜装置の模式構成図である。
図11〜図15の各成膜装置は、それぞれ第1〜第5実施形態の成膜装置に対応し、副チャンバが隔壁で隔てられた3個以上のチャンバから構成されていることが異なる。即ち、本実施形態においては、隔壁で隔てられた第1副チャンバ20S、第2副チャンバ22及び第3副チャンバ24を有している。本実施形態では副チャンバが3個のチャンバから構成されているが、3個以上のチャンバから構成されていてもよい。
第1副チャンバ20Sは、第1〜第5実施形態の副チャンバ20と同様の構成である。
第2副チャンバ24は、排気管を介して真空ポンプ25が接続されており、内部が所定の圧力に減圧可能となっている。真空蒸着による成膜時における第2副チャンバ24内の背圧は、例えば大気圧〜蒸着チャンバ20の背圧の間である。
第3副チャンバ26は、排気管を介して真空ポンプ27が接続されており、内部が所定の圧力に減圧可能となっている。真空蒸着による成膜時における第3副チャンバ26内の背圧は、例えば大気圧〜蒸着チャンバ20の背圧の間である。
第1副チャンバ20Sと第2副チャンバ24が第1隔壁43で隔てられ、第2副チャンバ24と第3副チャンバ26が第2隔壁44で隔てられ、第3副チャンバ26と蒸着チャンバ10が第3隔壁45で隔てられている。
例えば、第1副チャンバ20S、第2副チャンバ24、第3副チャンバ26、蒸着チャンバ10の順に真空度が高くなる構成とすることができる。
上記を除いて、第1実施形態と同様の構成である。
これは、蒸着材料供給ベルトを採用することで、少なくとも圧力及び温度のいずれかの異なる4箇所以上の領域を設けることができ、これにより、蒸着材料溶液から溶媒を連続的に分離することが可能となったものである。
さらに、必要に応じてさらに副チャンバを構成するチャンバの数を増加させることも可能である。
上記の構成では、第1副チャンバの背圧を高く設定して第1副チャンバでの溶媒分離は行わず、第2副チャンバ以降において徐々に溶媒分離を行う構成としてもよい。
また、真空蒸着材料の供給速度と複数個の副チャンバの配置及び背圧設定により、蒸着チャンバに至るまでの副チャンバ内で所要の圧力勾配ができるようにすることができる。
材料を副チャンバ内へ導入する際、副チャンバの背圧が適切に設定されていないと溶媒が一気に蒸発してしまい、蒸着材料ごと飛散させてしまうことがあるが、上記のように圧力勾配を設けたり、第1副チャンバでの溶媒分離は行わず、第2副チャンバ以降において徐々に溶媒分離を行う構成とすることで、これを抑制することができる。
例えば、第1副チャンバにArなどのガスを導入し、材料供給口とあわせて設計することで適切な圧力勾配を得ることができる。
さらに、カバー、メッシュ、ワイヤなどを使用して、蒸着材料の飛散を防ぐことも可能である。
図16は本発明の第8実施形態に係る成膜装置の模式構成図である。
蒸着材料の蒸気噴出部が複数個並列に並べて構成されている。
即ち、1つの蒸着チャンバ10に対して、隔壁40Aで隔てられ、排気管を介して真空ポンプ21Aが接続された副チャンバ20A、蒸着材料供給ベルト30A、蒸着材料溶液供給部に接続された供給管34A、及び加熱部33Aからなる第1ユニットAと、隔壁40Bで隔てられ、排気管を介して真空ポンプ21Bが接続された副チャンバ20B、蒸着材料供給ベルト30B、蒸着材料溶液供給部に接続された供給管34B、及び加熱部33Bからなる第2ユニットBと、隔壁40Cで隔てられ、排気管を介して真空ポンプ21Cが接続された副チャンバ20C、蒸着材料供給ベルト30C、蒸着材料溶液供給部に接続された供給管34C、及び加熱部33Cからなる第3ユニットCが並列に並べて構成されている。
また、加熱部として、第5実施形態に記載のディストリビュータ(分配器)を用いてもよい。
例えば、蒸着材料としては、防汚膜のほか、防汚膜以外の用途の蒸着材料を用いることも可能である。蒸着材料が溶媒に溶解あるいは分散されて保存される場合に、溶媒あるいは分散媒を除去してから蒸着させることが可能である。
その他、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の変更が可能である。
2…搬送方向
10…蒸着チャンバ
11…真空ポンプ
20…副チャンバ
20S…第1副チャンバ
21…真空ポンプ
22…第2副チャンバ
23…真空ポンプ
24…第2副チャンバ
25…真空ポンプ
26…第3副チャンバ
27…真空ポンプ
30…蒸着材料供給ベルト
31…第1回転駆動部
32…第2回転駆動部
33…加熱部
33S…ディストリビュータ(分配器)
34…供給管
40…隔壁
41…第1隔壁
42…第2隔壁
43…第1隔壁
44…第2隔壁
45…第3隔壁
20A,20B,20C…副チャンバ
21A,21B,21C…真空ポンプ
30A,30B,30C…蒸着材料供給ベルト
33A,33B,33C…加熱部
34A,34B,34C…供給管
40A,40B,40C…隔壁
A…第1ユニット
B…第2ユニット
C…第3ユニット
Claims (10)
- 蒸着チャンバと、
隔壁で前記蒸着チャンバから隔てられて設けられた副チャンバと、
隔壁を貫通して前記蒸着チャンバ内から前記副チャンバ内にわたって設けられ、前記副チャンバから前記蒸着チャンバへ移動可能に設けられた蒸着材料供給ベルトと、
蒸着材料を溶媒に溶解した蒸着材料溶液を前記副チャンバ中において前記蒸着材料供給ベルト上に供給する蒸着材料溶液供給部と、
前記蒸着チャンバ内に設けられ、前記蒸着チャンバ内の所定の箇所の前記蒸着材料供給ベルト上の蒸着材料が気化するように加熱する加熱部と、
前記蒸着チャンバ内に設けられ、成膜対象物を保持及び搬送する保持搬送部と
を有し、
前記副チャンバにおいて前記蒸着材料溶液供給部から供給された前記蒸着材料溶液のうちの前記蒸着材料を前記蒸着材料供給ベルト上に残して前記溶媒を蒸発させて分離し、
前記蒸着チャンバにおいて前記加熱部で加熱された前記蒸着材料を気化して得られた前記蒸着材料の蒸気を前記成膜対象物に噴出して堆積させ、前記蒸着材料の膜を形成する
成膜装置。 - 前記蒸着材料供給ベルトが環状の形状であり、前記副チャンバから前記蒸着チャンバへ移動した後前記副チャンバに戻るように構成されている
請求項1に記載の成膜装置。 - 前記副チャンバにおいて前記蒸着材料溶液供給部から供給された前記蒸着材料溶液のうちの前記蒸着材料を前記蒸着材料供給ベルト上に残して前記溶媒を連続的に蒸発させて分離する
請求項1または2に記載の成膜装置。 - 前記蒸着材料溶液供給部が前記蒸着材料溶液を連続的に前記蒸着材料供給ベルト上に供給する
請求項1〜3のいずれかに記載の成膜装置。 - 前記保持搬送部がパスバイ方式で成膜工程中に前記成膜対象物を連続的に搬送する
請求項1〜4のいずれかに記載の成膜装置。 - 前記保持搬送部がステップバイステップ方式で成膜工程毎に前記成膜対象物の搬送及び静止保持を繰り返す
請求項1〜4のいずれかに記載の成膜装置。 - 前記蒸着材料供給ベルトを前記副チャンバから前記蒸着チャンバへ移動させる蒸着材料供給ベルト駆動部を有し、前記蒸着材料供給ベルトを前記副チャンバから前記蒸着チャンバへ移動させる
請求項1〜6のいずれかに記載の成膜装置。 - 前記副チャンバ、前記蒸着材料供給ベルト、前記蒸着材料溶液供給部、及び前記加熱部がユニット化されている
請求項1〜7のいずれかに記載の成膜装置。 - 前記副チャンバが隔壁で隔てられた複数個のチャンバから構成されている
請求項1〜8のずれかに記載の成膜装置。 - 前記副チャンバが隔壁で隔てられた3個以上のチャンバから構成されている
請求項9に記載の成膜装置。
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