溅射装置以及溅射装置的膜卷的更换方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种用于在膜上连续形成薄膜的溅射装置以及这样的溅射装置的膜卷的更换方法。
【背景技术】
[0002]作为在膜上连续形成薄膜的方法而广泛使用溅射法。在膜的连续溅射装置中，成膜辊和靶材隔开规定的间隔地相对。在低压氩气等溅射气体中，将卷绕有膜的成膜辊作为阳极电位，将靶材作为阴极电位。通过向成膜辊和靶材之间施加电压而产生溅射气体的等离子体。等离子体中的溅射气体离子与靶材相碰撞而轰击出靶材的构成物质。被轰击出的靶材的构成物质堆积在膜上而形成薄膜。
[0003]在为长条膜的情况下，不可能一次性地在整个膜上形成溅射膜。因此，将从供给侧的膜卷放出的膜卷绕在成膜辊(筒辊)上不到一圈，使成膜辊以恒定的速度旋转而使膜连续地行进。然后，在膜的与靶材相对的部分上进行薄膜的成膜。将成膜结束后的膜卷取在收纳侧的卷芯。这样的溅射装置被称为卷对卷溅射装置、连续式溅射装置或者卷取式溅射装置等。
[0004]在初期的卷对卷溅射装置中，并未划分出供给侧的膜卷室、成膜室以及收纳侧的膜卷室，而只是一个真空槽。当一根膜卷的溅射结束时，敞开真空槽而对供给侧的膜卷和收纳侧的膜卷进行了更换。然后，在更换了膜卷之后，关闭真空槽并实施再次排气，一获得充分的真空度，就实施接下来的膜卷的溅射。在该方法中，每次更换膜卷时必须将真空槽向大气开放。因此，大气中的水分容易附着在真空槽内部，再次的排气需要很长时间。因此，卷对卷溅射装置的工作效率低。如所熟知的那样，真空槽内的水分的排出速度比其他气体(氮气、氧气)的排气速度慢，在提高真空度方面成为最大的障碍。因此，必须极力避免真空槽向大气开放。
[0005]为了解决该问题，例如在专利文献1(日本特开2003-183813)中，将真空槽划分为供给侧的膜卷室、成膜室以及收纳侧的膜卷室，在各室之间设置有真空阀。在更换供给侧的膜卷和收纳侧的膜卷之际，只要关闭各室之间的真空阀，则即使将供给侧的膜卷室和收纳侧的膜卷室开放，也能够维持成膜室的真空。在成膜室中设置有普通的真空栗，但是在供给侧的膜卷室和收纳侧的膜卷室中也能够分别设置专用的真空栗。在更换了供给侧的膜卷或者收纳侧的膜卷之后，利用各个真空栗对供给侧的膜卷室或者收纳侧的膜卷室进行排气。当供给侧的膜卷室和收纳侧的膜卷室的真空度与成膜室的真空度处于同一程度时，将供给侧的膜卷室和成膜室之间的真空阀以及成膜室和收纳侧的膜卷室之间的真空阀打开，并且实施之后的溅射。通过采用该方法，即使不进行成膜室的大气开放，也能够更换供给侧的膜卷和收纳侧的膜卷。
[0006]现有技术文献
[0007]专利文献
[0008]专利文献I:(日本)特开2003-183813号公报
【发明内容】
[0009]发明要解决的问题
[0010]通常，在溅射装置中，为了避免油造成的污染y夕^氺一、，不使用油旋转栗、油扩散栗。取而代之，使用涡流栗、涡轮分子栗那样的驱动栗(无油栗)。尤其是，因为涡轮分子栗的排气速度快而能够获得高真空，所以适用于溅射装置，但是无法从大气压进行排气。因此，广泛使用如下结构:利用涡流栗等机械驱动栗进行从大气压(大约10[5]Pa)到IPa左右的排气，利用涡轮分子栗进行从IPa左右到10[_5]Pa左右的排气。此外，在本说明书中，1x表示为10[X]。
[0011]涡轮分子栗通过使叶片进行超高速旋转(例如每分钟10万转)来进行排气。在大型的涡轮分子栗中，使停止状态的叶片加速至超高速旋转的过程需要很长时间(例如0.5小时)。此外，使超高速旋转的叶片停止也需要很长时间(例如0.5小时)ο这样一来，对涡轮分子栗的0N/0FF操作将会浪费时间，因此，希望涡轮分子栗始终处于运转(ON)状态。
[0012]此外，希望真空栗不向大气开放。当使真空栗向大气开放时，水分将会进入真空栗的内部，从而使真空栗的排气性能劣化。或者，有时会引发真空栗的故障。
[0013]在专利文献I中，对真空栗的种类、安装结构没有进行说明，但在专利文献I的图1中，各个真空栗分别与供给侧的膜卷室和收纳侧的膜卷室直接连接。因此，在专利文献I中，当将供给侧的膜卷室或者收纳侧的膜卷室向大气开放时，也同时将真空栗向大气开放。因此，在将供给侧的膜卷室或者收纳侧的膜卷室向大气开放之前，需要使真空栗停止运转。而且，在对供给侧的膜卷室或者收纳侧的膜卷室进行排气之前，需要使真空栗启动。
[0014]在专利文献I的溅射装置的结构中，存在如下问题:在更换供给侧的膜卷或者收纳侧的膜卷之际，除了实际的更换以外，在真空栗的停止和启动过程中花费时间。而且，存在如下问题:因为将真空栗向大气开放，所以真空栗的排气性能劣化或者真空栗发生故障。
[0015]近年来，膜卷发生了宽幅化、长条化，并且从膜卷排出的排放气体(主要是水分)增加了。当未充分进行膜卷室的排气时，成膜室的溅射气体与膜卷的排放气体混合，导致溅射膜质量下降。为了防止这样的情况，利用排气速度快、可获得较高的真空度的涡轮分子栗对膜卷室进行排气是有效的。但是，因为涡轮分子栗在启动、停止的过程中需要花费时间，为了避免对涡轮分子栗进行0N/0FF操作，希望一直运转(ON)。
[0016]本发明的目的如下所示。
[0017](I)提供一种在使供给侧膜卷室向大气开放且更换供给侧膜卷之际不需要使供给侧真空栗停止的溅射装置。
[0018](2)提供一种在使收纳侧膜卷室向大气开放且更换收纳侧膜卷之际不需要使收纳侧真空栗停止的溅射装置。
[0019](3)提供一种在更换供给侧膜卷之际不需要使供给侧真空栗停止的膜卷的更换方法。
[0020](4)提供一种在更换收纳侧膜卷之际不需要使收纳侧真空栗停止的膜卷的更换方法。
[0021]用于解决问题的方案
[0022](I)本发明的溅射装置具有以下器件。具有膜供给机构的供给侧膜卷室。对供给侧膜卷室进行排气的供给侧真空栗。能够将供给侧膜卷室和供给侧真空栗之间气密地密封的供给侧主阀。具有膜收纳机构的收纳侧膜卷室。对收纳侧膜卷室进行排气的收纳侧真空栗。能够将收纳侧膜卷室和收纳侧真空栗之间气密地密封的收纳侧主阀。具有成膜辊、与成膜辊相对的靶材以及支承靶材的阴极的成膜室。设置在供给侧膜卷室和成膜室之间的供给侧加载互锁阀。设置在收纳侧膜卷室和成膜室之间的收纳侧加载互锁阀。
[0023](2)在本发明的溅射装置中，供给侧真空栗和收纳侧真空栗是涡轮分子栗。
[0024](3)本发明的溅射装置的膜卷的更换方法包含以下工序。
[0025](a)在供给侧真空栗运转(ON) 了的状态下，关闭供给侧膜卷室和供给侧真空栗之间的供给侧主阀，从而将供给侧膜卷室和供给侧真空栗之间气密地密封、
[0026](b)将供给侧的膜的终端残留在供给侧膜卷室，并且在有膜通过了供给侧膜卷室和成膜室之间的供给侧加载互锁阀的状态下，将该供给侧加载互锁阀关闭，从而将供给侧膜卷室和成膜室之间气密地密封、
[0027](c)将供给侧膜卷室向大气开放、
[0028](d)更换供给侧膜卷，并且将新膜的顶端与膜的终端相结合、
[0029](e)打开供给侧主阀，利用供给侧真空栗对供给侧膜卷室进行排气、
[0030](f)打开供给侧加载互锁阀，以解除供给侧膜卷室和成膜室之间的气密密封。之后，能够实施通常的溅射。
[0031](4)本发明的溅射装置的膜卷的更换方法包含以下工序。
[0032](a)在收纳侧真空栗运转(ON) 了的状态下，关闭收纳侧膜卷室和收纳侧真空栗之间的