JP2010265508A - Thin film manufacturing apparatus and manufacturing method - Google Patents
Thin film manufacturing apparatus and manufacturing method Download PDFInfo
- Publication number
- JP2010265508A JP2010265508A JP2009117455A JP2009117455A JP2010265508A JP 2010265508 A JP2010265508 A JP 2010265508A JP 2009117455 A JP2009117455 A JP 2009117455A JP 2009117455 A JP2009117455 A JP 2009117455A JP 2010265508 A JP2010265508 A JP 2010265508A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- vapor deposition
- thin film
- substrate
- film manufacturing
- manufacturing apparatus
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/10—Energy storage using batteries
Landscapes
- Physical Vapour Deposition (AREA)
- Crucibles And Fluidized-Bed Furnaces (AREA)
- Furnace Details (AREA)
- Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)
Abstract
【課題】蒸着材料の熱膨張における体積変化を行う通路を確保し、蒸着容器割れや破損を防止することにより、蒸着容器交換頻度を減らし、蒸着コストを低減する薄膜の製造装置および薄膜の製造方法を提供すること。
【解決手段】本発明の薄膜の製造装置は、基板4の表面に、真空蒸着を用いて成膜を行う薄膜製造装置100であって、蒸着原料と、前記蒸着原料を収容する容器16と、前記容器に16収容された前記蒸着原料を加熱する加熱手段17と、前記加熱手段17が前記蒸着原料を加熱して溶解時に、前記蒸着原料の溶解面より下方と前記溶解面の上方とを連通する管50と、を有する薄膜製造装置である。
【選択図】図1A thin film manufacturing apparatus and a thin film manufacturing method for reducing a vapor deposition cost by reducing a vapor deposition container replacement frequency by securing a passage for performing a volume change in thermal expansion of a vapor deposition material and preventing a vapor deposition container from being broken or damaged. To provide.
A thin film manufacturing apparatus according to the present invention is a thin film manufacturing apparatus 100 that forms a film on a surface of a substrate 4 using vacuum vapor deposition, and includes a vapor deposition raw material, a container 16 for containing the vapor deposition raw material, Heating means 17 for heating the vapor deposition raw material 16 accommodated in the container, and when the heating means 17 heats and melts the vapor deposition raw material, the lower side of the vapor deposition raw material communicates with the upper side of the melting surface. A thin film manufacturing apparatus having a pipe 50 to be operated.
[Selection] Figure 1
Description
本発明は、薄膜の製造装置および薄膜の製造方法に関し、特に非水電解質二次電池用電極として利用される薄膜の製造装置および薄膜の製造方法に関するものである。 The present invention relates to a thin film manufacturing apparatus and a thin film manufacturing method, and more particularly to a thin film manufacturing apparatus and a thin film manufacturing method used as an electrode for a nonaqueous electrolyte secondary battery.
近年、モバイル機器の高性能化および多機能化に伴い、電源である二次電池の高容量化が切望されている。二次電池の高容量化のため、ケイ素(Si)、ゲルマニウム(Ge)、あるいはスズ(Sn)などの負極活物質を用いたリチウム二次電池用電極の検討が盛んに行われている。 2. Description of the Related Art In recent years, as mobile devices have higher performance and more functions, there is a strong demand for higher capacity secondary batteries as power sources. In order to increase the capacity of secondary batteries, lithium secondary battery electrodes using a negative electrode active material such as silicon (Si), germanium (Ge), or tin (Sn) are being actively studied.
ケイ素を用いたリチウム二次電池用電極は、充放電の繰り返しに起因して電極活物質が激しく膨張収縮し、粉砕や微細化が起きるので、表面積が増大して電解液の分解反応が促進され、集電性が低下することが課題となる。そこで、蒸着法、スパッタリング法、あるいはCVD法などの蒸着による成膜法を用いて、集電体に電極活物質層を形成させた電極が検討されている。電極活物質とバインダー等を含むスラリーを塗布した塗布型電極に比べ、蒸着による成膜法で形成した電極は膜強度を強くできるので、充放電時の電極活物質の微細化を抑制することができる。また、集電体と電極活物質層を一体化できるので、電極における電子伝導性を向上できる。その結果、蒸着による成膜法を用いて形成した電極は、従来の塗布型電極と比較して、容量面やサイクル寿命面での高性能化が期待できる。 In a lithium secondary battery electrode using silicon, the electrode active material expands and contracts violently due to repeated charge and discharge, and pulverization and miniaturization occur. This increases the surface area and promotes the decomposition reaction of the electrolyte. The problem is that the current collecting property is lowered. Therefore, an electrode in which an electrode active material layer is formed on a current collector using a deposition method such as an evaporation method, a sputtering method, or a CVD method has been studied. Compared to a coated electrode coated with a slurry containing an electrode active material and a binder, an electrode formed by vapor deposition can increase the strength of the film, so that miniaturization of the electrode active material during charging and discharging can be suppressed. it can. In addition, since the current collector and the electrode active material layer can be integrated, the electron conductivity in the electrode can be improved. As a result, an electrode formed by using a deposition method by vapor deposition can be expected to have higher performance in terms of capacity and cycle life than a conventional coating electrode.
導電材、バインダーなどを低減または排除することができる蒸着による成膜法の特徴を生かし、電極を高容量化する方法が検討されている(例えば、特許文献1参照)。 A method of increasing the capacity of an electrode by taking advantage of the characteristics of a film forming method by vapor deposition that can reduce or eliminate a conductive material, a binder, and the like has been studied (for example, see Patent Document 1).
蒸着による成膜法で作成した電極は、電極活物質層の強度を向上できるが、充放電に伴う電極活物質の膨張収縮により、集電体と電極活物質層とが剥離しやすい、集電体にしわが発生しやすい等の課題がある。そこで、凹凸パターン形状を有する基板上に、基板に立てた法線と蒸発源の蒸着原料の融解面に立てた法線とがなす角度を斜めにし、電極活物質を斜めに蒸着する蒸着装置が考案されている(例えば、特許文献2参照)。 The electrode created by the deposition method can improve the strength of the electrode active material layer, but the current collector is easily separated from the electrode active material layer due to expansion and contraction of the electrode active material due to charge and discharge. There are problems such as wrinkling on the body. Therefore, a vapor deposition apparatus for obliquely depositing an electrode active material on a substrate having a concavo-convex pattern shape by obliquely forming an angle formed by the normal line standing on the substrate and the normal line standing on the melting surface of the evaporation source of the evaporation source. It has been devised (for example, see Patent Document 2).
ところで、蒸着原料に用いた真空蒸着で薄膜を形成する場合、ルツボの割れや欠け等の損傷が起き、ルツボ交換の頻度が高くなり、連続運転が困難で、成膜コストが高くなる課題があった。そこで、MgOのルツボ材質よりも熱伝導率や熱膨張係数が小さいセラミックスを用いることが開示されている。(例えば特許文献3参照) By the way, when a thin film is formed by vacuum evaporation used as an evaporation material, crucible cracking or chipping occurs, crucible replacement frequency increases, continuous operation becomes difficult, and film formation costs increase. It was. Therefore, it has been disclosed to use ceramics whose thermal conductivity and thermal expansion coefficient are smaller than those of the MgO crucible material. (For example, see Patent Document 3)
蒸着終了後、蒸着原料を冷却する際に、蒸着原料の冷却時の熱膨張率と蒸着容器の冷却時の熱膨張率の違いにより、蒸着原料容器を破壊する問題がある
さらに蒸着容器が、冷却時に割れたり破損したりすると、蒸着容器交換の頻度が高くなり、連続運転が困難で、蒸着コストが高くなってしまう。
When cooling the deposition material after completion of the deposition, there is a problem of destroying the deposition material container due to the difference between the thermal expansion coefficient when cooling the deposition material and the thermal expansion coefficient when cooling the deposition container. If it is sometimes cracked or broken, the frequency of vapor deposition container replacement increases, continuous operation becomes difficult, and the vapor deposition cost increases.
本発明は、蒸着材料の熱膨張における体積変化を行う通路を確保し、蒸着容器割れや破損を防止することにより、蒸着容器交換頻度を減らし、蒸着コストを低減する薄膜の製造装置および薄膜の方法を提供することを目的とする。 The present invention relates to a thin film manufacturing apparatus and thin film method for reducing a vapor deposition container replacement frequency and reducing a vapor deposition cost by securing a passage for performing volume change in thermal expansion of a vapor deposition material and preventing vapor deposition container cracking and breakage. The purpose is to provide.
上記課題を解決するために、本発明の薄膜の製造装置は、基板の表面に、真空蒸着を用いて成膜を行う薄膜製造装置であって、蒸着原料と、前記蒸着原料を収容する容器と、前記容器に収容された前記蒸着原料を加熱する加熱手段と、前記加熱手段が前記蒸着原料を加熱して溶解時に、前記蒸着原料の溶解面より下方と前記溶解面の上方とを連通する管と、を有する薄膜製造装置である。 In order to solve the above-described problems, a thin film manufacturing apparatus of the present invention is a thin film manufacturing apparatus that forms a film on a surface of a substrate using vacuum vapor deposition, and includes a vapor deposition raw material, a container containing the vapor deposition raw material, A heating means for heating the vapor deposition raw material housed in the vessel, and a pipe that communicates the lower side of the vapor deposition raw material and the upper side of the melting surface when the heating means heats and melts the vapor deposition raw material And a thin film manufacturing apparatus.
また本発明の薄膜の製造方法は、基板の表面に、真空蒸着を用いて成膜を行う薄膜の製造方法であって、蒸着材料を加熱して溶解する工程(A)と、前記蒸着材料の溶解面より下方と前記溶解面の上方とを連通する管を、前記蒸着材料を溶解するための容器に挿入する工程(B)と、前記蒸着原料を冷却する工程(C)と、を有する薄膜の製造方法である。 The thin film production method of the present invention is a thin film production method for forming a film on the surface of a substrate using vacuum vapor deposition, wherein the vapor deposition material is heated and dissolved (A), A thin film having a step (B) of inserting a tube communicating below the melting surface and above the melting surface into a vessel for dissolving the vapor deposition material, and a step (C) for cooling the vapor deposition material It is a manufacturing method.
本発明の薄膜の製造装置および薄膜の製造方法によれば、蒸着材料の熱膨張における体積変化を行う通路を確保し、蒸着容器割れや破損を防止することにより、蒸着容器交換頻度を減らし、蒸着コストを低減することができる。 According to the thin film manufacturing apparatus and the thin film manufacturing method of the present invention, the passage for performing volume change in the thermal expansion of the vapor deposition material is secured, and the vapor deposition container replacement frequency is reduced by preventing vapor deposition container cracking and breakage. Cost can be reduced.
以下、図面を参照しながら、本発明による薄膜の製造方法の実施形態を説明する。 Hereinafter, embodiments of a method for producing a thin film according to the present invention will be described with reference to the drawings.
(実施の形態1)
本実施形態の薄膜の製造装置では、チャンバー2内において、ロールツーロールで、シート状の基板を搬送し、冷却キャン上で蒸着を行う場合の一例を示す。
(Embodiment 1)
In the thin film manufacturing apparatus of the present embodiment, an example is shown in which a sheet-like substrate is conveyed in a chamber 2 by roll-to-roll and vapor deposition is performed on a cooling can.
〈薄膜の製造装置の構成〉
まず、図1を参照する。図1は、本発明による第1の実施形態の薄膜の製造装置を模式的に示す断面図である。
<Configuration of thin film manufacturing equipment>
First, refer to FIG. FIG. 1 is a cross-sectional view schematically showing a thin film manufacturing apparatus according to a first embodiment of the present invention.
薄膜の製造装置100は、チャンバー(真空槽)2と、チャンバー2の外部に設けられ、チャンバー2を排気するための排気ポンプ1、チャンバー2の外部からチャンバー2に
酸素ガスなどのガスを導入するガス導入管11a、11bとを備える。また、チャンバー2内のシャッター12の駆動装置と、第1および第2のロール3、8の駆動装置と、測長システム13とが設置されている。チャンバー2の内部には、蒸着原料を蒸発させる蒸発源9と、シート状の基板4を搬送するための搬送部と、蒸発源9によって蒸発した蒸着原料が到達しない遮蔽領域を形成する遮蔽部及びシャッター部と、ガス導入管11a、11bに接続され、基板4の表面にガスを供給するためのノズル部22とが設けられている。
A thin film manufacturing apparatus 100 is provided outside a chamber (vacuum tank) 2 and an exhaust pump 1 for exhausting the chamber 2, and introduces a gas such as oxygen gas into the chamber 2 from the outside of the chamber 2. Gas inlet pipes 11a and 11b are provided. Further, a driving device for the shutter 12 in the chamber 2, driving devices for the first and second rolls 3 and 8, and a length measurement system 13 are installed. Inside the chamber 2, an evaporation source 9 that evaporates the evaporation source, a transfer unit for transferring the sheet-like substrate 4, a shielding unit that forms a shielding area where the evaporation source evaporated by the evaporation source 9 does not reach, and A shutter part and a nozzle part 22 for supplying gas to the surface of the substrate 4 connected to the gas introduction pipes 11 a and 11 b are provided.
蒸発源9は、例えば蒸着原料を収容する坩堝などの容器と、蒸着原料を蒸発させるための加熱装置とを含み、蒸着材料および容器16は適宜着脱可能に構成されている。加熱装置としては、例えば抵抗加熱装置、誘導加熱装置、電子ビーム加熱装置17などを用いることができる。なお、本実施の形態では、電子ビーム加熱装置17を用いている。 The evaporation source 9 includes, for example, a container such as a crucible for storing a vapor deposition raw material, and a heating device for evaporating the vapor deposition raw material, and the vapor deposition material and the container 16 are appropriately detachable. As the heating device, for example, a resistance heating device, an induction heating device, an electron beam heating device 17 or the like can be used. In this embodiment, the electron beam heating device 17 is used.
蒸着を行う際には、坩堝内に収容された蒸着原料が上記加熱装置によって加熱されて、その上面(蒸発源)9sから蒸発し、シャッター12の開閉により基板4の表面に供給される。前述したシャッター部を構成するシャッター12は、チャンバー2外部に設置した駆動装置に接続されていて、開閉動作することができる。 When vapor deposition is performed, the vapor deposition material accommodated in the crucible is heated by the heating device, evaporates from the upper surface (evaporation source) 9 s, and is supplied to the surface of the substrate 4 by opening and closing the shutter 12. The shutter 12 constituting the shutter unit described above is connected to a driving device installed outside the chamber 2 and can be opened and closed.
前記搬送部は、基板4を巻き付けて保持し得る第1および第2のロール3、8と、基板4を案内するガイド部と、搬送方向を調整する駆動ローラ7と、測長システム13を含む。測長システム13は、基板4の搬送距離及び搬送速度を測長し、搬送長さと搬送速度を調整する。前記ガイド部は、冷却キャン6および他の搬送ローラ5a〜5cを有し、これにより、基板4が、蒸発面9sから蒸発した蒸着原料が到達する領域(蒸着可能領域)を通過するように、基板4の搬送経路が規定される。 The transport unit includes first and second rolls 3 and 8 that can wind and hold the substrate 4, a guide unit that guides the substrate 4, a drive roller 7 that adjusts the transport direction, and a length measurement system 13. . The length measurement system 13 measures the transport distance and transport speed of the substrate 4 and adjusts the transport length and transport speed. The guide portion has a cooling can 6 and other transport rollers 5a to 5c, so that the substrate 4 passes through a region (evaporation possible region) where the deposition material evaporated from the evaporation surface 9s reaches. A conveyance path of the substrate 4 is defined.
第1および第2のロール3、8はチャンバー2外部に設置した駆動装置に接続されていて、基板4の巻き取り、巻き出しを行うことができる。また、駆動ローラ7はチャンバー2外部に設置した駆動装置に接続されていて、基板4の搬送方向及び搬送速度の制御を行うことができる。 The first and second rolls 3 and 8 are connected to a driving device installed outside the chamber 2, and can wind and unwind the substrate 4. The driving roller 7 is connected to a driving device installed outside the chamber 2 and can control the transport direction and transport speed of the substrate 4.
また、第1および第2のロール3、8、搬送ローラ5a〜5c、駆動ローラ7および冷却キャン6は、例えば長さが600mmの円筒形を有しており、その長さ方向(すなわち搬送する基板4の幅方向)が互いに平行になるようにチャンバー2内に配置されている。図1では、これらの円筒形の底面に平行な断面のみが示されている。 The first and second rolls 3 and 8, the transport rollers 5a to 5c, the drive roller 7 and the cooling can 6 have, for example, a cylindrical shape having a length of 600 mm, and the length direction (that is, transport). The substrate 4 is arranged in the chamber 2 so that the width direction of the substrate 4 is parallel to each other. In FIG. 1, only a cross section parallel to these cylindrical bottom surfaces is shown.
なお、蒸発源9も、例えば蒸着原料の蒸発面9sが、上記搬送部によって搬送される基板4の幅方向に平行に十分な長さ(例えば600mm以上)を有するように構成されていてもよい。これによって、基板4の幅方向に略均一な蒸着を行うことができる。なお、蒸発源9は、搬送される基板4の幅方向に沿って配列された複数の坩堝から構成されていてもよい。 Note that the evaporation source 9 may also be configured, for example, such that the evaporation surface 9s of the vapor deposition material has a sufficient length (for example, 600 mm or more) parallel to the width direction of the substrate 4 conveyed by the conveyance unit. . Thereby, substantially uniform vapor deposition can be performed in the width direction of the substrate 4. The evaporation source 9 may be composed of a plurality of crucibles arranged along the width direction of the substrate 4 to be transported.
本実施形態では、第1および第2のロール3、8の何れか一方が基板4を繰り出し、駆動ローラ7、搬送ローラ5a〜5cおよび冷却キャン6は繰り出された基板4を搬送経路に沿って案内し、第1および第2のロール3、8の他方が基板4を巻き取る。 In the present embodiment, one of the first and second rolls 3 and 8 feeds out the substrate 4, and the drive roller 7, the transport rollers 5 a to 5 c and the cooling can 6 pass the fed substrate 4 along the transport path. The other one of the first and second rolls 3 and 8 takes up the substrate 4.
巻き取られた基板4は、必要に応じて、上記他方のロールによってさらに繰り出され、搬送経路を逆方向に搬送される。第1のロール3と第2のロール8は、互いに基板4を巻き取る方向に駆動して、基板を引っ張り釣り合わしておく。ここで、駆動ローラ7を駆動することで、基板4が駆動ローラ7に沿って移動し、第1もしくは第2のロール3、8の何れか一方向に巻き取ることができる。例えば、図1で駆動ローラ7を時計回りに回転した場合、基板4は第2ロール8に巻き取られる方向に搬送される。搬送速度と搬送距離は
、測長システム13により適宜調整される。
The wound substrate 4 is further fed out by the other roll as necessary, and is transported in the reverse direction along the transport path. The first roll 3 and the second roll 8 are driven in the direction in which the substrate 4 is wound up, and the substrate is pulled and balanced. Here, by driving the drive roller 7, the substrate 4 moves along the drive roller 7 and can be wound in one direction of the first or second roll 3 or 8. For example, when the drive roller 7 is rotated clockwise in FIG. 1, the substrate 4 is transported in the direction of being wound around the second roll 8. The conveyance speed and the conveyance distance are appropriately adjusted by the length measurement system 13.
このように、本実施形態における第1および第2のロール3、8は、搬送方向によって巻き出しロールとしても巻き取りロールとしても機能することができる。また、搬送方向の反転を繰り返すことによって、基板4が蒸着領域を通過する回数を調整できるので、所望の回数の蒸着工程を連続して実施できる。 Thus, the 1st and 2nd rolls 3 and 8 in this embodiment can function as a winding roll and a winding roll depending on a conveyance direction. Further, by repeating the reversal of the transport direction, the number of times the substrate 4 passes through the vapor deposition region can be adjusted, so that the desired number of vapor deposition steps can be continuously performed.
駆動ローラ7、搬送ローラ5a、冷却キャン6および搬送ローラ5b、5cは、上記基板4の搬送経路において第1のロール側からこの順に配置されている。本明細書では、「基板4の搬送経路において第1のロール側」とは、基板4の搬送方向や第1のロールの空間的な配置にかかわらず、第1および第2のロール3、8を両端とする搬送経路上の第1ロール側を意味する。また、冷却キャン6は、隣接する搬送ローラ5a、5bよりも下方に配置され、基板4の搬送経路において蒸着領域60aおよび蒸着領域60bが形成される。 The driving roller 7, the transport roller 5 a, the cooling can 6, and the transport rollers 5 b and 5 c are arranged in this order from the first roll side in the transport path of the substrate 4. In this specification, “the first roll side in the transport path of the substrate 4” means the first and second rolls 3, 8 regardless of the transport direction of the substrate 4 or the spatial arrangement of the first rolls. Means the first roll side on the transport path with both ends. The cooling can 6 is disposed below the adjacent transport rollers 5 a and 5 b, and the vapor deposition region 60 a and the vapor deposition region 60 b are formed in the transport path of the substrate 4.
冷却キャン6と蒸発源9(蒸発面9s)との間には、第1の遮蔽部材20が配置されており、蒸発面9sから蒸発した蒸着材料が基板4の法線方向から入射することを防止するとともに、冷却キャン上の蒸着領域を2つに分離している。このような構成により、基板4の搬送経路において冷却キャン6よりも第1のロール側に位置する第1の蒸着領域60aと、冷却キャン6よりも第2のロール側に位置する第2の蒸着領域60bとが形成される。 A first shielding member 20 is disposed between the cooling can 6 and the evaporation source 9 (evaporation surface 9s), and the vapor deposition material evaporated from the evaporation surface 9s is incident from the normal direction of the substrate 4. While preventing, the vapor deposition area | region on a cooling can is isolate | separated into two. With such a configuration, the first vapor deposition region 60 a located on the first roll side with respect to the cooling can 6 in the transport path of the substrate 4 and the second vapor deposition located on the second roll side with respect to the cooling can 6. Region 60b is formed.
本明細書では、蒸着領域の名称は、チャンバー2における第1および第2のロール3、8の設置位置や基板4の搬送方向にかかわらず、冷却キャン6の第1のロール側に位置していれば「第1の蒸着領域60a」となり、第2のロール側に位置していれば「第2の蒸着領域60b」となる。従って、「第1の蒸着領域60a」は、基板4の搬送経路において冷却キャン6よりも第1のロール側に位置していればよ。 In the present specification, the name of the vapor deposition region is located on the first roll side of the cooling can 6 regardless of the installation position of the first and second rolls 3 and 8 in the chamber 2 and the transport direction of the substrate 4. If it is located on the second roll side, it becomes the “second vapor deposition region 60b”. Therefore, the “first vapor deposition region 60 a” only needs to be positioned on the first roll side with respect to the cooling can 6 in the transport path of the substrate 4.
遮蔽部は蒸着可能領域内に配置されており、上述した第1の遮蔽部材20の他に、蒸発源9や排気ポンプ1に接続された排気口(図示せず)を覆うように配置された遮蔽板10a、10bと、ノズル部22を覆うように配置されたノズル部遮蔽板24と、チャンバー2の側壁から蒸着領域60の上端部に向かってそれぞれ延びる遮蔽板15a、15bとを含む。遮蔽板15a、15bは、基板4の搬送経路における蒸着領域60以外の蒸着可能領域を走行する基板4、第1および第2のロール3、8などを覆うように配置され、これらに蒸着原料が到達することを防止する。また、遮蔽板15a、15bは、対応する蒸着領域60で、ノズル部22の側面に設けられた複数の出射口から出射されるガスを効率よく蒸着領域60内に滞留させることが可能になる。 The shielding part is disposed in the deposition possible region, and is disposed so as to cover the exhaust port (not shown) connected to the evaporation source 9 and the exhaust pump 1 in addition to the first shielding member 20 described above. Shielding plates 10 a and 10 b, a nozzle part shielding plate 24 disposed so as to cover the nozzle part 22, and shielding plates 15 a and 15 b respectively extending from the side wall of the chamber 2 toward the upper end of the vapor deposition region 60. The shielding plates 15a and 15b are arranged so as to cover the substrate 4, the first and second rolls 3 and 8 and the like that travel in the vapor deposition possible region other than the vapor deposition region 60 in the transport path of the substrate 4, and the vapor deposition material is provided on these. Prevent it from reaching. In addition, the shielding plates 15 a and 15 b allow the gas emitted from the plurality of emission ports provided on the side surface of the nozzle portion 22 to efficiently stay in the vapor deposition region 60 in the corresponding vapor deposition region 60.
なお、本実施形態における搬送部および遮蔽部は、蒸発面9sから蒸発した蒸着材料が搬送経路を走行する基板4の法線方向から基板4に入射しないように、蒸発源9に対して配置されており、これによって、基板4の法線方向から傾斜した方向から蒸着を行う(斜め蒸着)ことが可能になる。図1に示す薄膜の製造装置100では、第1の遮蔽部材20、22およびノズル部遮蔽板24によって、蒸着材料が基板4の法線方向から基板4に入射することを防止しているが、搬送部の構成によっては、他の遮蔽板(例えば15a、15bなど)も同様の機能を有する場合がある。 In addition, the conveyance part and shielding part in this embodiment are arrange | positioned with respect to the evaporation source 9 so that the vapor deposition material evaporated from the evaporation surface 9s may not enter into the board | substrate 4 from the normal line direction of the board | substrate 4 which drive | works a conveyance path | route. This makes it possible to perform deposition (oblique deposition) from a direction inclined from the normal direction of the substrate 4. In the thin film manufacturing apparatus 100 shown in FIG. 1, the first shielding members 20 and 22 and the nozzle part shielding plate 24 prevent the vapor deposition material from entering the substrate 4 from the normal direction of the substrate 4. Depending on the configuration of the transport unit, other shielding plates (for example, 15a and 15b) may have the same function.
本実施形態におけるノズル部22は、ノズル部遮蔽板24、遮蔽板15a、15bと冷却キャン6との間に設置されている。ノズル部22は、例えば搬送される基板4の幅方向(図1に示す断面に垂直な方向)に沿って延びた管であり、その側面に、対応する蒸着領域60にガスを噴出するための複数の出射口が設けられていてもよい。これにより、蒸着
領域60において、基板4の幅方向に略均一にガスを供給できる。また、ノズル部22は、蒸着領域60のそれぞれに平行にガスを噴射するように構成されていることが好ましい。このような構成によって、ノズル部22から出射する酸素ガスと蒸着粒子との反応率を高めることができ、チャンバー2の真空圧力を低下させることなく、酸化度の高い蒸着膜を形成することができる。
The nozzle part 22 in the present embodiment is installed between the nozzle part shielding plate 24, the shielding plates 15 a and 15 b and the cooling can 6. The nozzle unit 22 is, for example, a tube extending along the width direction of the substrate 4 to be transported (direction perpendicular to the cross section shown in FIG. 1), and jets gas to the corresponding deposition region 60 on the side surface. A plurality of emission ports may be provided. Thereby, gas can be supplied substantially uniformly in the width direction of the substrate 4 in the vapor deposition region 60. Moreover, it is preferable that the nozzle part 22 is comprised so that a gas may be injected in parallel with each of the vapor deposition area | region 60. FIG. With such a configuration, the reaction rate between the oxygen gas emitted from the nozzle portion 22 and the vapor deposition particles can be increased, and a vapor deposition film with a high degree of oxidation can be formed without reducing the vacuum pressure in the chamber 2. .
次に、図2を用いて、本実施の形態の蒸発源9について説明する。蒸発源9は、容器16内に蒸着材料を収容し、電子銃17から出される電子ビーム30によって加熱し、基板に薄膜を成膜する。 Next, the evaporation source 9 of the present embodiment will be described with reference to FIG. The evaporation source 9 contains a vapor deposition material in the container 16 and is heated by an electron beam 30 emitted from the electron gun 17 to form a thin film on the substrate.
蒸発源9には、蒸発源9内で溶解した蒸着材料を溜める空間の一部から、前記空間よりも蒸発源9の外部に通じる通路が確保できる管50が設置されている。また蒸発源9に設けた管50は、蒸発源9の材質と同じカーボン材料を使用することが好ましい。 The evaporation source 9 is provided with a pipe 50 that can secure a passage from a part of a space for storing the vapor deposition material dissolved in the evaporation source 9 to the outside of the evaporation source 9 rather than the space. The tube 50 provided in the evaporation source 9 is preferably made of the same carbon material as that of the evaporation source 9.
なお、本実施の形態では、図3(a)に示す円筒状の管を用いたが、蒸着材料が冷却され、膨張する際の体積変化を確保する空間があれば良く、例えば図3(b)の示すような角柱状などでも良い。 In this embodiment, the cylindrical tube shown in FIG. 3 (a) is used. However, it is sufficient if there is a space for securing a volume change when the vapor deposition material is cooled and expanded, for example, FIG. 3 (b). A prismatic shape as shown in FIG.
図2(a)は、蒸発源9の断面図。図3(a)および図3(b)は、図2(a)のA−A面で切った時の上面図の例を示している。 FIG. 2A is a cross-sectional view of the evaporation source 9. FIG. 3A and FIG. 3B show examples of top views when cut along the AA plane in FIG.
〈薄膜の製造装置の動作〉
次に、薄膜の製造装置100の動作を説明する。ここでは、薄膜の製造装置100を用いて、基板4の表面にケイ素酸化物を含む複数の活物質体を形成する場合を例に説明する。
<Operation of thin film manufacturing equipment>
Next, the operation of the thin film manufacturing apparatus 100 will be described. Here, a case where a plurality of active material bodies containing silicon oxide are formed on the surface of the substrate 4 using the thin film manufacturing apparatus 100 will be described as an example.
まず、第1および第2のロール3、8のうちの一方のロール(ここでは第1のロール3)に長尺(例えば500m)の基板4を巻き付け、搬送部を通した基板4を、第1および第2のロール3、8のうちの一方のロール(ここでは第2のロール8)に解けないように巻き付け、基板4を40Nの力で引っ張り釣り合わしておく。基板4として、銅箔、ニッケル箔などの金属箔を用いることができる。基板4の表面に複数の活物質体を所定の間隔を空けて配置するためには、斜め蒸着によるシャドウイング効果を利用する必要があり、そのためには、金属箔の表面に凹凸パターンが形成されていることが好ましい。本実施形態では、凹凸パターンとして、例えば上面が菱形(対角線:20μm×10μm)で高さが10μmの四角柱形状の突起が規則的に配列されたパターンを用いる。菱形の長い方の対角線に沿った間隔を20μm、短い方の対角線に沿った間隔を10μm、菱形の辺に平行な方向における間隔を10μmとする。また、各突起の上面の表面粗さRaを例えば2.0μmとする。 First, a long substrate 4 (for example, 500 m) is wound around one of the first and second rolls 3 and 8 (here, the first roll 3), and the substrate 4 that has passed through the transport section is The substrate 4 is wound around one of the first and second rolls 3 and 8 (second roll 8 in this case) so as not to be unwound, and the substrate 4 is pulled and balanced with a force of 40N. As the substrate 4, a metal foil such as a copper foil or a nickel foil can be used. In order to dispose a plurality of active material bodies on the surface of the substrate 4 at a predetermined interval, it is necessary to use a shadowing effect by oblique vapor deposition. For this purpose, an uneven pattern is formed on the surface of the metal foil. It is preferable. In the present embodiment, as the uneven pattern, for example, a pattern in which square columnar protrusions having a rhombus (diagonal line: 20 μm × 10 μm) and a height of 10 μm are regularly arranged is used. The interval along the longer diagonal of the rhombus is 20 μm, the interval along the shorter diagonal is 10 μm, and the interval in the direction parallel to the sides of the rhombus is 10 μm. Further, the surface roughness Ra of the upper surface of each protrusion is set to 2.0 μm, for example.
また、蒸発源9の坩堝は、ケイ素との反応がしにくいカーボン材料が好ましい。蒸発源9の坩堝内には蒸着材料(例えばケイ素)を収容し、ガス導入管11a、11bは薄膜の製造装置100の外部に設置された酸素ガスボンベなどに接続しておく。この状態で、排気ポンプ1を用いてチャンバー2を排気する。 The crucible of the evaporation source 9 is preferably a carbon material that hardly reacts with silicon. A vapor deposition material (for example, silicon) is accommodated in the crucible of the evaporation source 9, and the gas introduction pipes 11 a and 11 b are connected to an oxygen gas cylinder or the like installed outside the thin film manufacturing apparatus 100. In this state, the chamber 2 is evacuated using the exhaust pump 1.
次いで、基板4の表面に蒸発粒子が到達しないように、シャッター12を閉じた状態で、蒸発源9の坩堝内のケイ素を電子ビーム30加熱装置などの加熱装置(図示せず)によって加熱を行う。加熱条件が整った後、駆動ローラ7を駆動して、第1のロール3に巻き付けられた基板4を繰り出し、第2のロール8に向かって搬送を開始する。搬送速度が安定した所(例えば30秒)で、シャッター12を開き、蒸発した蒸発粒子を、第1および第2の蒸着領域60aおよび60bを通過する基板4の表面に供給する。同時に、酸素ガ
スをガス導入管11aおよびガス導入管11bを介してノズル部22から基板4の表面に供給する。これにより、基板4の表面に、反応性蒸着により、ケイ素と酸素とを含む化合物(ケイ素酸化物)を成長させることができる。これらの蒸着領域60a、60bで表面にケイ素酸化物が蒸着された後の基板4は、第2のロール8によって巻き取られる。測長システム13で所望の長さを測定して(例えば400m)シャッター12を閉じ、巻き取りを停止して、基板搬送を停止する。
Next, the silicon in the crucible of the evaporation source 9 is heated by a heating device (not shown) such as an electron beam 30 heating device with the shutter 12 closed so that the evaporated particles do not reach the surface of the substrate 4. . After the heating conditions are set, the driving roller 7 is driven to feed out the substrate 4 wound around the first roll 3, and conveyance toward the second roll 8 is started. When the conveyance speed is stable (for example, 30 seconds), the shutter 12 is opened, and the evaporated particles are supplied to the surface of the substrate 4 passing through the first and second vapor deposition regions 60a and 60b. At the same time, oxygen gas is supplied from the nozzle portion 22 to the surface of the substrate 4 through the gas introduction pipe 11a and the gas introduction pipe 11b. Thereby, the compound (silicon oxide) containing silicon and oxygen can be grown on the surface of the substrate 4 by reactive vapor deposition. The substrate 4 after the silicon oxide is deposited on the surface in these deposition regions 60 a and 60 b is wound up by the second roll 8. The length measurement system 13 measures a desired length (for example, 400 m), closes the shutter 12, stops winding, and stops the substrate conveyance.
続いて基板搬送方向を反転する場合は、駆動ローラ7の回転方向を反転することで、基板搬送方向を反転することができる。搬送速度が安定したら、再びシャッター12を開いて、蒸発した蒸発粒子を、第1および第2の蒸着領域60aおよび60bを通過する基板4の表面に供給する。 Subsequently, when the substrate transport direction is reversed, the substrate transport direction can be reversed by reversing the rotation direction of the driving roller 7. When the conveyance speed is stabilized, the shutter 12 is opened again, and the evaporated particles are supplied to the surface of the substrate 4 passing through the first and second vapor deposition regions 60a and 60b.
以上のようにして基板の搬送方向の反転を行いながら蒸着を行うことによって、シート状の基板4の表面に、任意の積層数nの活物質体を連続的に形成することができる。 By performing vapor deposition while reversing the substrate transport direction as described above, an active material body having an arbitrary number n of layers can be continuously formed on the surface of the sheet-like substrate 4.
所定の蒸着が終了したら、続いて電子ビーム30加熱を行うことを停止する。 When the predetermined vapor deposition is completed, the subsequent heating of the electron beam 30 is stopped.
電子ビーム30加熱を停止すると、蒸発源9で溶解していた蒸着材料(ケイ素)の表面および蒸発源9の坩堝側面から冷却が始まる。よって、溶解した蒸着材料の内部の温度が最後に低くなる。 When heating of the electron beam 30 is stopped, cooling starts from the surface of the vapor deposition material (silicon) dissolved in the evaporation source 9 and the crucible side surface of the evaporation source 9. Therefore, the temperature inside the melted vapor deposition material is finally lowered.
ここで、蒸着材料のケイ素は、1100℃付近で固体になる際に、相転移により約1.13倍の体積膨張率の体積膨張が生じる。 Here, when silicon as an evaporation material becomes a solid at around 1100 ° C., volume expansion of a volume expansion coefficient of about 1.13 times occurs due to phase transition.
図4(a)は、管50が溶解状態の蒸発源に挿入されており、図4(b)が電子ビーム30加熱を停止して、体積膨張した状態を示す。管50による体積膨張空間に、体積膨張して凝固することで、蒸発源9の坩堝の破壊や割れを抑制することができる。 FIG. 4A shows a state in which the tube 50 is inserted into the evaporation source in a dissolved state, and FIG. 4B shows a state in which the heating of the electron beam 30 is stopped and the volume is expanded. Breaking and cracking the crucible of the evaporation source 9 can be suppressed by volume expansion and solidification in the volume expansion space formed by the tube 50.
例えば、蒸発源9は、水冷銅ハースの中に、外径Φ90、高さ40からなり、Φ70、深さ25にくりぬいた円柱坩堝(東海カーボン製G347S)に、外径Φ22、内径Φ10、長さ120で、長さ10の位置にΦ10の穴の開いたカーボン管を、長さ10の位置に開いたΦ10が、円柱坩堝内で、円柱坩堝の中心方向に向けて設置する。 For example, the evaporation source 9 includes a cylindrical crucible (G347S manufactured by Tokai Carbon Co., Ltd.) having an outer diameter of Φ90 and a height of 40 in a water-cooled copper hearth, and having an outer diameter of Φ22, an inner diameter of Φ10, and a length of Φ70. At 120, a carbon tube having a hole of Φ10 at a position of length 10 and Φ10 opened at a position of length 10 are installed in the cylindrical crucible toward the center of the cylindrical crucible.
蒸着材料は、200gのスクラップシリコンを、円柱坩堝内に同時に仕込んでおく。 As a vapor deposition material, 200 g of scrap silicon is charged in a cylindrical crucible at the same time.
排気ポンプ1で、真空装置内の真空排気を行い、1.0×10-3Paに減圧する。
電子加熱装置(日本電子製EBG203)を使用して、電子ビーム30の出力を、1kWから5kWに60分かけて上昇し、円柱坩堝内のスクラップシリコンを溶解する。
The evacuation pump 1 evacuates the inside of the vacuum device, and the pressure is reduced to 1.0 × 10 −3 Pa.
Using an electronic heating device (EBG 203 manufactured by JEOL Ltd.), the output of the electron beam 30 is increased from 1 kW to 5 kW over 60 minutes to dissolve the scrap silicon in the cylindrical crucible.
電子ビーム30の波形は、仕込んだスクラップシリコン全面と、円柱坩堝から突き出たΦ22のカーボン管に当たるように広げて行う。 The waveform of the electron beam 30 is widened so as to hit the entire surface of the scrap silicon charged and the Φ22 carbon tube protruding from the cylindrical crucible.
スクラップシリコンの溶解を確認して、電子ビーム30の出力を6kWに上昇して60分維持しながら蒸着を行う。 After confirming the dissolution of scrap silicon, the output of the electron beam 30 is increased to 6 kW and deposition is performed for 60 minutes.
引き続き、電子ビーム30の出力を2kWに下げ、電子ビーム30の波形を、図4(c)に示すようにカーボン管にのみ照射するように狭め、30分維持する。 Subsequently, the output of the electron beam 30 is lowered to 2 kW, and the waveform of the electron beam 30 is narrowed so that only the carbon tube is irradiated as shown in FIG.
その後、電子ビーム30を停止し、120分冷却し、大気開放を行う。 Thereafter, the electron beam 30 is stopped, cooled for 120 minutes, and opened to the atmosphere.
円柱坩堝内のスクラップシリコンは円柱坩堝上面から7mm低下した位置で固まっており、カーボン管内では、円柱坩堝上で固まった位置より8mm上昇して固まり、円柱坩堝が割れないで維持することができる。 The scrap silicon in the cylindrical crucible is solidified at a position that is 7 mm lower than the upper surface of the cylindrical crucible. In the carbon tube, the scrap silicon is solidified by rising 8 mm from the solidified position on the cylindrical crucible, and the cylindrical crucible can be maintained without cracking.
なお、ケイ素酸化物からなる活物質体を形成する場合を例に薄膜の製造装置100の動作を説明したが、使用する蒸着材料や得られた蒸着膜の用途はこの例に限定されない。また、上記では、蒸発源9で蒸発させた蒸着原料(ケイ素原子)とノズル部22から供給されるガス(酸素ガス)とを反応させて蒸着膜を形成しているが、ガスを供給せずに、蒸着原料のみを基板4の表面に成長させてもよい。 Although the operation of the thin film manufacturing apparatus 100 has been described by taking as an example the case of forming an active material body made of silicon oxide, the use of the vapor deposition material to be used and the obtained vapor deposition film is not limited to this example. In the above description, the vapor deposition material (silicon atoms) evaporated by the evaporation source 9 and the gas (oxygen gas) supplied from the nozzle unit 22 are reacted to form a vapor deposition film, but the gas is not supplied. In addition, only the vapor deposition material may be grown on the surface of the substrate 4.
(実施の形態2)
続いて、図5〜7を参照しながら本発明による薄膜製造装置及び薄膜の製造方法の第2の実施の形態を説明する。
(Embodiment 2)
Next, a second embodiment of a thin film manufacturing apparatus and a thin film manufacturing method according to the present invention will be described with reference to FIGS.
本実施の形態では、簡単のため、実施の形態1と同様の構成要素には同じ参照符号を付して、説明を省略する。 In this embodiment, for the sake of simplicity, the same components as those in Embodiment 1 are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is omitted.
まず、図5を参照する。本実施の形態では、実施の形態1の構成に、さらに管50を蒸着容器16に着脱可能な駆動装置18を有している。 First, referring to FIG. In the present embodiment, in addition to the configuration of the first embodiment, a driving device 18 that can attach and detach the tube 50 to and from the vapor deposition container 16 is further provided.
図6に示すように、駆動装置18は、管50を掴んで、蒸発源9に設置または蒸発源9より取り外すことができる。 As shown in FIG. 6, the drive device 18 can be installed in the evaporation source 9 or removed from the evaporation source 9 by grasping the tube 50.
このような構成を有することによって、蒸着終了後に管50を蒸着容器16内に挿入することが出来るので、蒸着に影響を与えないので好ましい。 By having such a configuration, the tube 50 can be inserted into the vapor deposition vessel 16 after the vapor deposition is completed, which is preferable because vapor deposition is not affected.
この場合、管50を挿入する場所は、蒸発源9内であれば特に限定されない。 In this case, the place where the tube 50 is inserted is not particularly limited as long as it is in the evaporation source 9.
続いて、図7、8を用いて、本実施の形態における好ましい薄膜の製造方法について説明する。 Subsequently, a preferable method for manufacturing a thin film in the present embodiment will be described with reference to FIGS.
図7(a)に示すように、電子銃17によって、蒸着材料に電子ビーム30を照射し、基板4に薄膜を成膜する。 As shown in FIG. 7A, the electron gun 17 irradiates the deposition material with an electron beam 30 to form a thin film on the substrate 4.
蒸着終了後、駆動装置18を用いて蒸着材料の溶解面より下方と前記溶解面の上方とを連通するように管50を挿入する。(図7(b)(c))
このように、管50を蒸着終了後、電子ビーム30加熱を停止する直前に、蒸発源9に挿入すると、蒸着に影響を与えないので好ましい。さらに、管50を挿入する場所についても、蒸発源9内であれば特に限定されない。
After the vapor deposition is completed, the tube 50 is inserted using the driving device 18 so that the lower side of the vapor deposition material is communicated with the upper side of the melt surface. (Fig. 7 (b) (c))
As described above, it is preferable to insert the tube 50 into the evaporation source 9 immediately after the heating of the electron beam 30 is stopped after the vapor deposition is completed, because the vapor deposition is not affected. Further, the place where the tube 50 is inserted is not particularly limited as long as it is in the evaporation source 9.
つづいて、電子ビーム30を管50に照射し、管50を1400℃程度にしておき、蒸着材料表面に照射している電子ビーム30を停止して、蒸着容器16内の蒸着材料を冷却する(図7(d))。容器16内の蒸着材料が液相から固相に変化したあと、管50に照射した電子ビーム30を停止し、管50の連通路内の蒸着材料を冷却する。 Subsequently, the electron beam 30 is irradiated onto the tube 50, the tube 50 is kept at about 1400 ° C., the electron beam 30 irradiating the surface of the vapor deposition material is stopped, and the vapor deposition material in the vapor deposition container 16 is cooled ( FIG. 7 (d)). After the vapor deposition material in the container 16 changes from the liquid phase to the solid phase, the electron beam 30 applied to the tube 50 is stopped, and the vapor deposition material in the communication path of the tube 50 is cooled.
このように、蒸着容器16内−管50内の蒸着材料を順に冷却する事によって、蒸着容器16内の蒸着材料が固相に変化することによる体積膨張する空間を確保してから、管50内の蒸着材料を固相に変化させることが出来る。 In this manner, by sequentially cooling the vapor deposition material in the vapor deposition vessel 16-the tube 50, a space for volume expansion due to the vapor deposition material in the vapor deposition vessel 16 changing to a solid phase is ensured, and then in the tube 50. The evaporation material can be changed to a solid phase.
上記のような薄膜製造装置及び薄膜製造方法を用いることによって、蒸着容器16割れ
や破損を防止することにより、蒸着容器交換頻度を減らし、蒸着コストを低減することができる。
By using the thin film manufacturing apparatus and the thin film manufacturing method as described above, the vapor deposition container 16 can be prevented from cracking and being damaged, whereby the frequency of vapor deposition container replacement can be reduced and the vapor deposition cost can be reduced.
図8(a)を用いて、さらに好ましい薄膜製造方法を説明する。 A more preferable thin film manufacturing method will be described with reference to FIG.
蒸発源9の冷却が終了後、大気解放し、蒸発源9に蒸着材料を補給追加し、所定の清掃、基板の準備が終了したら真空排気を行う(図8(a))。所定の真空度に達したら電子ビーム30加熱を開始し、蒸着材料を再び溶解する(図8(b))。蒸着材料が溶解したら、管50を蒸発源9から取り出し(図8(c))、基板上への蒸着をする。 After the cooling of the evaporation source 9 is completed, it is released to the atmosphere, a vapor deposition material is replenished and added to the evaporation source 9, and evacuation is performed after completion of predetermined cleaning and substrate preparation (FIG. 8A). When the predetermined degree of vacuum is reached, heating of the electron beam 30 is started, and the vapor deposition material is dissolved again (FIG. 8B). When the vapor deposition material is dissolved, the tube 50 is taken out from the evaporation source 9 (FIG. 8C), and vapor deposition is performed on the substrate.
このような方法で薄膜を形成することによって、蒸着開始前に蒸発源より管50を取り外すことが出来るので、管50の影響を受けずに蒸着することが出来る。 By forming a thin film by such a method, the tube 50 can be removed from the evaporation source before the start of vapor deposition, so that vapor deposition can be performed without being affected by the tube 50.
なお、本発明の薄膜の製造方法によって集電体基板上に形成された蒸着膜は、蒸着材料がケイ素、スズの場合、リチウムイオン二次電池の負極活物質として利用でき、LiCoO2、LiNiO2、LiMn2O4などといった、一般的に使用される正極活物質を含む正極板と、微多孔性フィルムなどからなるセパレータと、6フッ化リン酸リチウムなどをエチレンカーボネートやプロピレンカーボネートなどの環状カーボネート類に溶解した、一般に知られている組成のリチウムイオン伝導性を有する電解液と共に用いることで、リチウムイオン二次電池を容易に作製できる。 In addition, the vapor deposition film formed on the current collector substrate by the thin film manufacturing method of the present invention can be used as a negative electrode active material of a lithium ion secondary battery when the vapor deposition material is silicon or tin, and LiCoO 2 or LiNiO 2. , LiMn 2 O 4 and other commonly used positive electrode plates containing a positive electrode active material, a separator made of a microporous film, and lithium hexafluorophosphate such as ethylene carbonate and propylene carbonate. A lithium ion secondary battery can be easily produced by using together with an electrolyte solution having a lithium ion conductivity of a generally known composition dissolved in a kind.
なお、本実施の形態では、蒸着材料としてケイ素、蒸着原料容器および管としてカーボン材料を用いたが、このような組合せは、蒸着材料と蒸着原料容器、蒸着材料と管の反応率が少ないので好ましい。それに対して、特許文献3のようなセラミックス材料は、ケイ素との反応率が高いので好ましく用いることは出来ない。 In this embodiment, silicon is used as the vapor deposition material, and a carbon material is used as the vapor deposition raw material container and the tube. However, such a combination is preferable because the reaction rate between the vapor deposition material and the vapor deposition raw material container and between the vapor deposition material and the pipe is small. . On the other hand, the ceramic material as in Patent Document 3 cannot be preferably used because of its high reaction rate with silicon.
また、本発明の薄膜の製造装置により作製された蒸着膜は、活物質の膨張に伴う活物質粒子の破壊が抑制でき、円筒型、扁平型、コイン型、角形等の様々な形状の非水電解質二次電池に適用可能であり、電池の形状や封止形態は特に限定されるものではない。 In addition, the deposited film produced by the thin film production apparatus of the present invention can suppress the destruction of the active material particles accompanying the expansion of the active material, and has various shapes such as a cylindrical shape, a flat shape, a coin shape, and a square shape. The present invention can be applied to an electrolyte secondary battery, and the shape and sealing form of the battery are not particularly limited.
本発明の薄膜の製造装置および薄膜の製造方法は、成膜後の坩堝から、電子ビームを照射しながら蒸発材料を確実に溶湯の状態で取り出すことが出来るので、蒸発材料凝固時の坩堝割れを防止して、安定低コストに成膜を行うことが出来る。 In the thin film manufacturing apparatus and thin film manufacturing method of the present invention, the evaporation material can be reliably taken out in the molten state while irradiating the electron beam from the crucible after film formation. Therefore, film formation can be performed stably at low cost.
特に坩堝が割れやすく、且つ坩堝コストの影響が大きく、さらには材料の凝固時に大きな応力が発生するカーボン坩堝とシリコン材料を使用する場合などにおいて、本発明は特に効果が大きい。 In particular, the present invention is particularly effective when a carbon crucible and a silicon material are used, in which the crucible is easily broken and the influence of the crucible cost is great, and further, a large stress is generated when the material is solidified.
1 排気ポンプ
2 チャンバー
3、8 巻き出しまたは巻取りロール
4 基板
5a〜5f 搬送ローラ
6 冷却キャン
7 駆動ローラ
9 蒸発源
9s 蒸発面
10a、10b 遮蔽板
11a、11b ガス導入管
12 シャッター
13 測長システム
15a〜15c 遮蔽板
16 蒸発容器
17 電子銃
18 駆動装置
20a、20b 遮蔽部材
22 ノズル部
24 ノズル部遮蔽板
30 電子ビーム
50 管
60a、60b 蒸着領域
100 薄膜の製造装置
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Exhaust pump 2 Chamber 3, 8 Unwinding or winding roll 4 Substrate 5a-5f Conveyance roller 6 Cooling can 7 Drive roller 9 Evaporation source 9s Evaporation surface 10a, 10b Shielding plate 11a, 11b Gas introduction pipe 12 Shutter 13 Measurement system 15a to 15c Shielding plate 16 Evaporating container 17 Electron gun 18 Driving device 20a, 20b Shielding member 22 Nozzle part 24 Nozzle part shielding plate 30 Electron beam 50 Tube 60a, 60b Deposition area 100 Thin film manufacturing apparatus
Claims (10)
蒸着原料と、
前記蒸着原料を収容する容器と、
前記容器に収容された前記蒸着原料を加熱する加熱手段と、
前記加熱手段が前記蒸着原料を加熱して溶解時に、前記蒸着原料の溶解面より下方と前記溶解面の上方とを連通する管と、
を有する薄膜製造装置。 A thin film manufacturing apparatus for forming a film on the surface of a substrate using vacuum deposition,
Vapor deposition raw material;
A container containing the vapor deposition raw material;
Heating means for heating the vapor deposition material housed in the container;
When the heating means heats the vapor deposition raw material and melts, a pipe communicating below the melting surface of the vapor deposition raw material and above the melting surface;
A thin film manufacturing apparatus.
蒸着材料を加熱して溶解する工程(A)と、
前記蒸着材料の溶解面より下方と前記溶解面の上方とを連通する管を、前記蒸着材料を溶解するための容器に挿入する工程(B)と、
前記蒸着原料を冷却する工程(C)と、を有する薄膜の製造方法。 A method of manufacturing a thin film that forms a film on a surface of a substrate using vacuum deposition,
A step (A) of heating and dissolving the vapor deposition material;
(B) inserting a tube communicating below the melting surface of the vapor deposition material and above the melting surface into a container for dissolving the vapor deposition material;
And (C) a step of cooling the vapor deposition material.
The thin film manufacturing apparatus according to claim 9, wherein the pipe is made of a carbon material.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2009117455A JP2010265508A (en) | 2009-05-14 | 2009-05-14 | Thin film manufacturing apparatus and manufacturing method |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2009117455A JP2010265508A (en) | 2009-05-14 | 2009-05-14 | Thin film manufacturing apparatus and manufacturing method |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2010265508A true JP2010265508A (en) | 2010-11-25 |
Family
ID=43362732
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2009117455A Pending JP2010265508A (en) | 2009-05-14 | 2009-05-14 | Thin film manufacturing apparatus and manufacturing method |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2010265508A (en) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2013137107A1 (en) * | 2012-03-16 | 2013-09-19 | 日東電工株式会社 | Manufacturing method and manufacturing device for organic el elements |
| JP2015218357A (en) * | 2014-05-16 | 2015-12-07 | 東レエンジニアリング株式会社 | Thin film forming apparatus and thin film forming method |
| JPWO2017061481A1 (en) * | 2015-10-06 | 2018-04-05 | 株式会社アルバック | Material supply device and vapor deposition device |
| CN114481033A (en) * | 2021-12-30 | 2022-05-13 | 昆山鑫美源电子科技有限公司 | Preparation equipment and preparation method of composite current collector |
-
2009
- 2009-05-14 JP JP2009117455A patent/JP2010265508A/en active Pending
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2013137107A1 (en) * | 2012-03-16 | 2013-09-19 | 日東電工株式会社 | Manufacturing method and manufacturing device for organic el elements |
| JP2013196848A (en) * | 2012-03-16 | 2013-09-30 | Nitto Denko Corp | Manufacturing method and manufacturing apparatus of organic el element |
| CN104170529A (en) * | 2012-03-16 | 2014-11-26 | 日东电工株式会社 | Manufacturing method and manufacturing device for organic EL elements |
| JP2015218357A (en) * | 2014-05-16 | 2015-12-07 | 東レエンジニアリング株式会社 | Thin film forming apparatus and thin film forming method |
| JPWO2017061481A1 (en) * | 2015-10-06 | 2018-04-05 | 株式会社アルバック | Material supply device and vapor deposition device |
| CN114481033A (en) * | 2021-12-30 | 2022-05-13 | 昆山鑫美源电子科技有限公司 | Preparation equipment and preparation method of composite current collector |
| CN114481033B (en) * | 2021-12-30 | 2024-03-12 | 昆山鑫美源电子科技有限公司 | Preparation equipment and preparation method of composite current collector |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP4324239B2 (en) | Vapor deposition apparatus and film manufacturing method using vapor deposition apparatus | |
| JP4038233B2 (en) | Non-aqueous electrolyte secondary battery electrode, method for producing the same, and non-aqueous electrolyte secondary battery equipped with non-aqueous electrolyte secondary battery electrode | |
| KR100777532B1 (en) | Production method of negative electrode for lithium ion secondary battery | |
| JP4430740B2 (en) | Formation method of vapor deposition film | |
| JP5476612B2 (en) | Method for producing transfer film and method for producing electrode plate for electrochemical device | |
| US8877291B2 (en) | Method of manufacturing thin film which suppresses unnecessary scattering and deposition of a source material | |
| US20230056566A1 (en) | Dielectric coated lithium metal anode | |
| JP4598150B2 (en) | Method for producing electrode for non-aqueous electrolyte secondary battery | |
| JP2012023032A (en) | Manufacturing method of power storage device | |
| US20120148746A1 (en) | Method of manufacturing thin film | |
| CN114929928A (en) | Method of manufacturing solid state battery cathodes for batteries | |
| WO2007046322A1 (en) | Battery | |
| JP2010265508A (en) | Thin film manufacturing apparatus and manufacturing method | |
| KR102376634B1 (en) | Lithium deposition apparatus and deposition method for negative electrode of secondary battery | |
| US20080171263A1 (en) | Negative electrode for nonaqueous electrolyte secondary battery, its manufacturing method, and nonaqueous electrolyte secondary battery using the same | |
| JP2009179856A (en) | Vacuum deposition equipment | |
| KR20180004876A (en) | Thin film fabricating apparatus and method for manufacturing negative electrode of lithium secondary battery by using same | |
| JP2015199986A (en) | Film deposition apparatus | |
| JP2005158633A (en) | Manufacturing method of electrode for lithium secondary battery | |
| JP4798029B2 (en) | Vacuum deposition equipment | |
| JP2011014279A (en) | Positive electrode for nonaqueous electrolyte secondary battery and its manufacturing method | |
| JP2013008602A (en) | Manufacturing apparatus and manufacturing method of negative electrode for lithium secondary battery | |
| JP5076305B2 (en) | Method for producing negative electrode for lithium secondary battery and method for producing lithium secondary battery | |
| JP2007220450A (en) | Negative electrode plate for lithium secondary battery and lithium secondary battery using the same | |
| KR20230148829A (en) | Method for manufacturing an electrochemical component comprising a lithium metal anode and a layer of ion-conducting inorganic material |