[发明专利]基板输送辊、薄膜制造装置以及薄膜制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及基板输送辊、薄膜制造装置以及薄膜制造方法。

背景技术

在器件的高性能化、小型化中薄膜技术正在广泛地发展。此外，器件的薄膜化不仅限于用户的直接优点，而且从地球资源的保护、功耗的降低这样的环境方面来看也起到重要的作用。

在这样的薄膜技术的发展中，必需满足薄膜制造方法的高效率化、稳定化、高生产性化、低成本化这样的产业利用方面的要求，正不断努力满足这些要求。

为了提高薄膜的生产性，高堆积速度的成膜技术是必须的。在以真空蒸镀法、溅射法、离子镀法、CVD法（化学气相沉积法）等为代表的薄膜制造中，堆积速度的高速化正在进展。此外，作为连续地大量形成薄膜的方法，使用卷取式的薄膜制造方法。卷取式的薄膜制造方法是将卷成卷状的长尺寸的基板从卷出辊卷出，在沿输送系统统输送期间，在基板上形成薄膜，而后将基板卷取于卷取辊的方法。例如，通过将使用电子束的真空蒸镀源等高堆积速度的成膜源和卷取式的薄膜制造方法组合，可生产性良好地形成薄膜。

作为决定这样的连续卷取式的薄膜制造是否成功的原因，存在成膜时的热负荷及基板的冷却的问题。例如，在真空蒸镀的情况下，来自成膜源的热辐射和蒸发原子所具有的热能被施加在基板上，基板的温度上升。在其他的成膜方式中，虽然热源不同，但是在成膜时也对基板施加热负荷。为了防止因这样的热负荷导致的基板的变形、熔断等，进行基板的冷却。冷却不一定限于成膜期间，也可在成膜区域以外的基板输送路径中进行。

作为在大气中使用辊来冷却浆料等的方式，在专利文献1中公开了一种冷却辊，其特征在于，在圆筒体的筒壁设置多个缝隙或孔，在该圆筒体内设置隔板，使该圆筒体相对于该隔板可滑动旋转，在用该隔板分隔出的一室设置有冷却气体喷出管。由此通过向浆料喷吹大量的冷却气体，能够从浆料直接带走热来进行冷却。

但是，在真空氛围下，使用由冷却气体直接带走热那样程度的大流量气体，就不能维持真空。例如，作为成膜中的基板的冷却方式，广泛使用在基板沿着配置于输送系统统的路径上的圆筒状罐的状态下进行成膜的方法。根据该方法，如果确保基板和圆筒状罐之间的热接触，则能够使热散逸至热容量大的冷却罐，因此能够防止基板的温度上升。此外，能够将基板的温度保持为特定的冷却温度。利用冷却罐进行的基板的冷却在成膜区域以外的基板输送路径中也有效。

作为确保基板和圆筒状罐之间的热接触的方法之一，有气体冷却方式。在专利文献2中公开了：在作为基板的晶片形成薄膜的装置中，向晶片和支撑机构之间的区域导入气体。由此，能够确保晶片和支撑机构之间的热传递，因此能够抑制晶片的温度上升。

进而，为了薄膜的工业上的稳定生产，需要设备状态的长时间稳定性。

现有技术文献

专利文献1：日本实开昭60-184424号公报

专利文献2：日本特开平1-152262号公报

专利文献3：日本特开2010-7142号公报

发明内容

发明要解决的问题

当持续长时间地进行卷取式的薄膜制造时，特别是在成膜后的基板输送系统中由于来自基板的热传导而逐渐蓄热。通常在输送系统中配置有利用基板的接触而被动旋转的许多自由辊（free roller，张力调节辊）。自由辊通常由中心轴和经由轴承与中心轴连接的辊壳构成。因为在真空中基板与辊之间的热传导小，所以经过辊的基板的冷却仅一点一点地进行。但是，因为辊持续进行基板输送，所以当进行长时间成膜时向自由辊的蓄热发展。因此在成膜后直到卷取辊为止的基板输送系统的温度上升，有时在输送路径或卷取辊中会在基板产生皱纹，或产生由于自由辊的膨胀导致的旋转不良。

另一方面，在将输送辊作为循环冷媒的冷却辊的情况下，因为需要驱动冷却辊，所以行走系统的张力控制变得复杂。在专利文献3中公开了一种冷却辊，其具备在冷却辊的外周方向上旋转的中空圆筒状的旋转体（辊本体）、安装于旋转体以将该中空圆筒状的旋转体的长度方向的两端的开口分别堵住的圆板状的盖状部件、旋转体的旋转中心轴、和配置于旋转体的中空部并与旋转体保持非接触状态的冷却筒。旋转中心轴贯通盖状部件的中心部并贯通旋转体的中空部。旋转中心轴经由轴承安装于盖状部件。虽然旋转中心轴被固定而不能旋转，但因为旋转体构成为进行从动旋转，所以能够构成可冷却的自由辊。

为了薄膜的工业上的稳定生产，需要在高真空下的宽度大且高速的成膜和设备状态的长时间稳定性。由气体导入实现的自由辊的热的稳定化，需要通过尽可能少地向真空槽内流出气体这样的辊构造和导入气体量的调节来进行。