[发明专利]气相沉积设备和气相沉积方法

说明书

技术领域

本发明涉及在狭长基板上沉积膜的气相沉积设备和气相沉积方法。

背景技术

在通过真空沉积在柔性基板(例如，塑料膜或金属箔)上形成薄膜的情况下，过去已经采用了卷绕型(winding type)气相沉积设备。图12是示出该卷绕型气相沉积设备300的构造示意图。

根据现有技术的卷绕型气相沉积设备300具有真空罐61和将真空罐61内部抽真空的真空泵62。在真空罐61中提供：冷却辊67，其在气相沉积时沿着其周边冷却基板66；辊71，其在气相沉积前卷绕出基板66；辊72，其在气相沉积后卷起基板66；以及引导辊69，其引导基板66的行进路径。气化沉积材料的气相沉积源63设置在冷却辊67的下面。

由辊71沿箭头A5方向卷绕出的基板66经由引导辊69沿着冷却辊67的下部行进。从设置在冷却辊67下面的气相沉积源63中的坩埚(melting pot)65气化的沉积材料作为蒸气流64上升，以从下面沉积在沿着冷却辊67行进的基板66上。在气相沉积后，基板66由辊72沿箭头A6的方向卷起。

冷却辊67构造为使得诸如冷却水的冷却剂在内部循环，以吸收气相沉积时基板66接收的辐射热和沉积膜的潜热，由此冷却基板66。

从以上明显可见，现有技术具有这样的结构使得基板66在真空中行进且其相对于气相沉积表面的背面接触冷却辊67时进行气相沉积。就是说，在基板66上气相沉积开始时的沉积开始点67a，蒸气流64a具有从在前侧的倾斜方向E1到基板66的行进方向的入射角度。在沉积终点67b，蒸气流64b具有从在后侧的基本上与方向E1相反的倾斜方向E2到基板66的行进方向的入射角度。

由气相沉积形成的膜的状态根据基板的温度等通常具有如图13所示的柱状结构(column structure)。由于与坩埚65的前述位置关系，冷却辊67处对应于蒸气流64a的入射方向E1的生长方向e1与沉积终点67b处对应于蒸气流64b的入射方向E2的生长方向e2不同。结果，所形成的柱状结构113倾向于在柱之间具有间隙121。特别是，当存在这样的对基板66的倾斜入射成分时，造成所谓的遮蔽(shadowing)，这由基板66或膜表面的不规则形成遮蔽部分，也形成减少膜密度的间隙122。在多层沉积的情况下，在层之间形成间隙。

在磁带的情况下，这样的间隙121、122的存在引起这里的氧化，使其特性变劣。在光学薄膜等情况下，反射系数随着时间而变化，导致波长偏移。此外，在半导体器件和电子器件等情况下，这样间隙的存在导致特性随时间改变或下降。

抑制这样的间隙产生的一种途径是如图12所示、在冷却辊67的气相沉积源63侧安装入射角调节板80。然而，当以这样的方式限制蒸气流64对基板66的入射角时，减小了沉积率，降低了材料效率。另外，长期气相沉积后沉积材料将附着到入射角调节板80的端部，从而改变了入射角。因此，必须定期保养入射角调节板80，并且根据入射角的改变进行精密的调整。

日本专利No.3529922(专利文文献1)公开的结构具有提供为允许基板在两个辊之间的辅助带上线性行进的区域，并且在该区域中进行气相沉积。JP-A-10-226877(专利文献2)提出了一种方法，该方法提供了同样允许基板线性行进的区域，并且从基板的两面散射沉积材料。

发明内容

如专利文献1和2所述，通过允许基板线性行进，可以控制沉积角度条件到某种程度。然而，在此情况下，沉积开始点和沉积终点处仍存在沉积角度之间的差别。从而，在图13所示的示例中从柱状生长的开始到其终点存在生长方向上的差别时，不能避免间隙的发生，因此仍然导致膜密度的降低。

从而，所希望的是提供能抑制间隙发生且进行高密度膜沉积的气相沉积设备和气相沉积方法。

根据本发明的实施例，气相沉积设备具有真空罐、进行真空罐内抽真空的排气部以及设置在真空罐中以气化沉积材料的气相沉积源。此外，气相沉积设备具有行进路径，该行进路径允许其上沉积该沉积材料的狭长基板至少在相对于气相沉积源的区域中相对于气相沉积源沿着凹形路径行进。

根据本发明的另一个实施例，气相沉积方法包括基板保持步骤，至少在相对于气相沉积源的区域中相对于气相沉积源沿着凹形路径保持该狭长基板。气相沉积方法还包括气相沉积步骤，从气相沉积源散射沉积材料以在使基板沿着该路径行进的同时在基板上进行气相沉积。

根据本发明实施例的气相沉积设备允许基板相对于气相沉积源沿着凹形路径行进，并且从气相沉积源放射状地散射沉积材料，以由此在从沉积开始点到沉积终点的区域中减少沉积方向上差别。