[发明专利]成膜装置和成膜方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种使用辊对辊系统的成膜装置和成膜方法。

背景技术

使用辊对辊系统的成膜工艺为通过从退绕辊至卷绕辊卷绕成膜靶而传输成膜靶(金属箔等)并在传输期间在成膜靶上形成薄膜。辊对辊系统允许传输大型成膜靶，适合大规模生产薄膜。

例如，专利文献1公开了一种“石墨烯辊对辊涂布装置”，其通过辊对辊系统传输金属构件并在金属构件上形成石墨烯膜。

引用列表

专利文献

PTL 1：日本专利申请公开2011-162877号。

发明内容

技术问题

然而，在如专利文献1中所述的使用辊对辊系统的成膜工艺中，与不使用辊对辊系统的成膜工艺相比，可能存在膜质量由于通过辊对辊系统施加至成膜靶的张力而降低的情况。

鉴于上述情况，期望提供一种能够通过使用辊对辊系统生产高质量薄膜的成膜装置和成膜方法。

问题的解决方案

根据本发明的实施例，提供了一种成膜装置，其包括辊对辊机构和加热单元。

辊对辊机构被配置为传输成膜靶并包括张力释放单元，所述张力释放单元被配置为释放施加至所传输的成膜靶的张力。

加热单元被配置为加热由辊对辊机构传输的成膜靶。

利用该配置，由辊对辊机构释放施加至成膜靶的张力。因此，可以防止膜质量由于张力引起成膜靶变形(塑性变形和孪生变形)而降低。

张力释放单元可以包括被配置为夹持成膜靶的夹送辊。

利用该配置，可以防止与辊对辊机构卷绕并退绕成膜靶相关联的张力被夹持成膜靶的夹送辊直接施加至成膜靶，即，可以释放施加至成膜靶的张力。

夹送辊可以包括：引导辊，被配置为引导成膜靶的传输，以及弹性辊，具有由弹性材料制成的辊表面，并且弹性辊可以由引导辊推送以使得成膜靶被夹持在弹性辊和引导辊之间。

利用该配置，通过结合引导辊旋转的弹性辊的摩擦力，防止成膜靶相对于引导辊滑动，并且可以防止与辊对辊机构卷绕并退绕成膜靶相关联的张力直接施加至成膜靶。

张力释放单元可以包括多级辊，所述多级辊包括多个辊。

利用该配置，可以通过多级辊逐渐释放施加至成膜靶的张力。在成膜靶的张力在一个点处释放的情况下，担心在此点造成大梯度的张力并且成膜靶滑动等。根据该配置，可以防止此大梯度的张力。

成膜装置还可以包括松弛检测传感器，被配置为检测成膜靶的松弛量。张力释放单元可以被配置为根据松弛检测传感器的输出来调节施加至成膜靶的张力。

利用该配置，松弛检测传感器可以检测成膜靶的松弛量，所述松弛是由于释放施加至成膜靶的张力造成的。张力释放单元可以根据成膜靶的松弛量来调节施加至成膜靶的张力，使得张力可以落入合适的范围内。

张力释放单元可以被配置为释放施加至成膜靶的张力至等于或小于成膜靶中发生孪生变形的张力。

当在加热的状态下施加张力时，特定的金属种类(铜等)会导致孪生变形。在孪生变形中，晶体的取向在金属晶体中局部改变。本发明的发明人发现孪生变形还可以在小于塑性变形的张力下发生并且孪生变形还相反地影响膜质量。因此，张力释放单元释放施加至成膜靶的张力以成为成膜靶中发生孪生变形的张力或更小的张力。因此，可以防止膜质量由于孪生变形而降低。

成膜靶可以包括包含铜的金属箔，并且张力释放单元可以被配置为释放施加至成膜靶的张力至小于1MPa。

加热的铜(例如，950度)在大约8.3MPa的张力下造成塑性变形。然而，在大约1MPa的进一步更低的张力下同样发生孪生变形。因此，在成膜靶是包含铜(包括铜合金)的金属箔的情况下，释放施加至成膜靶的张力至小于1MPa(更可取的是小于0.1MPa)。因此，可以抑制膜质量由于铜发生孪生变形而降低。

成膜装置还可以包括成膜材料供应单元，被配置为将包含碳的碳源物质供应至由加热单元加热的成膜靶。

当碳源物质(甲烷等)供应至加热的成膜靶(包含铜的金属箔)时，分解碳源物质并在成膜靶上形成石墨烯膜。发现在石墨烯生产温度(例如，950度)下如上所述铜可以发生孪生变形，并且当发生孪生变形时，石墨烯膜的质量(电特性等)降低。在本发明中，如上所述，释放施加至成膜靶的张力，以便防止铜发生孪生变形。因此，可以防止石墨烯膜的质量由于铜孪生变形而降低，由此可以生产高质量石墨烯。