(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
引込み区間と、成膜区間及び引出し区間を含む内部空間を有するチャンバー部と、
前記チャンバー部の成膜区間に位置して搬送される基板に蒸着材料を吹き付ける少なくとも１以上の材料噴射ノズル部と、
前記チャンバー部の成膜区間を囲繞するように位置して成膜区間の内部を冷却する冷却プレート部と、
前記材料噴射ノズル部の下方に位置して前記材料噴射ノズル部から吹き付けられる蒸着材料のうち基板に蒸着できなかった余剰の蒸着材料を捕集する少なくとも１以上のコールドトラップ部と、
を備える基板処理装置。
【請求項２】
前記チャンバー部の成膜区間の上面及び下面にそれぞれ形成された上部貫通孔及び下部貫通孔と、
前記上部貫通孔及び下部貫通孔にそれぞれ着脱自在に配設された上部カバー及び下部カバーと、
をさらに備え、
前記冷却プレート部は、少なくとも前記上部カバー及び下部カバーにそれぞれ一体的に設けられる上部冷却プレート及び下部冷却プレートを備える請求項１に記載の基板処理装
置。
【請求項３】
前記冷却プレート部は、前記チャンバー部の引込み区間と成膜区間との間、及び成膜区間と引出し区間との間に位置する第１及び第２の側部冷却プレートを備える請求項１に記載の基板処理装置。
【請求項４】
前記チャンバー部の引込み区間と成膜区間との間の境界部、及び成膜区間と引出し区間との間の境界部に対応する前記チャンバー部の一方の側壁に形成された第１及び第２の側部貫通孔と、
前記第１及び第２の側部貫通孔にそれぞれ着脱自在に配設された第１及び第２の側部カバーと、
をさらに備え、
前記第１及び第２の側部冷却プレートは、前記第１及び第２の側部カバーにそれぞれ一体的に設けられる請求項３に記載の基板処理装置。
【請求項５】
前記チャンバー部の引込み区間と成膜区間との間の境界部、及び成膜区間と引出し区間との間の境界部に対応する下面の上にはそれぞれ滑走部が形成され、
前記第１及び第２の側部冷却プレートは、前記滑走部の上をそれぞれ滑走して、前記チャンバー部の内部空間に引き込まれたり、前記チャンバー部の内部空間から引き出される請求項４に記載の基板処理装置。
【請求項６】
前記コールドトラップ部は、
前記材料噴射ノズル部が配設される領域の下部エリアをカバーするように配設されるベース面と、
前記ベース面から立設される多数のヒートシンクと、
前記ヒートシンクに形成されて冷却水が流動する冷却流路と、
少なくとも前記ベース面の一方の側を支持する支持カバーと、
を備える請求項１に記載の基板処理装置。
【請求項７】
前記チャンバー部の一方の側壁のうち前記材料噴射ノズル部が配設される領域の下部領域には少なくとも１以上の第３の側部貫通孔が形成され、
前記支持カバーは前記第３の側部貫通孔に着脱自在に配設されて、前記支持カバーを着脱する際に前記コールドトラップ部も一体的に取り替える請求項６に記載の基板処理装置。
【請求項８】
前記多数のヒートシンクは互いに離間して立設され、
それぞれのヒートシンクは、前記ベース面から前記材料噴射ノズル部の長さよりも長く延びて立設され、
それぞれのヒートシンクの上端の高さは、両外郭に配設されるヒートシンクから前記コールドトラップ部の中心部に向かって漸減する請求項６に記載の基板処理装置。
【請求項９】
前記冷却流路は、前記ヒートシンクの外周面のうちコールドトラップ部の中心に向かう外面の表面に形成される請求項６に記載の基板処理装置。
【請求項１０】
前記コールドトラップ部が配設される前記チャンバー部の下面の上には少なくとも１以上の滑走部が形成され、
前記コールドトラップ部のベース面は前記滑走部の上をそれぞれ滑走して、前記チャンバー部の内部空間に引き込まれたり、前記チャンバー部の内部空間から引き出される請求項６に記載の基板処理装置。
【請求項１１】
前記チャンバー部の成膜区間を囲繞するように位置して成膜区間の内部を冷却する冷却プレート部をさらに備える請求項６に記載の基板処理装置。
【請求項１２】
前記チャンバー部の内部空間に位置して基板を前記引込み区間と、成膜区間及び引出し区間の順に搬送する基板搬送部をさらに備える請求項１に記載の基板処理装置。
【請求項１３】
前記基板搬送部は、
前記チャンバー部の引込み区間に設けられる多数の第１のローラーと、
前記チャンバー部の成膜区間に設けられる少なくとも２以上の第２のローラーと、
前記チャンバー部の引出し区間に設けられる少なくとも２以上の第３のローラーと、
を備え、
前記第１のローラーの内部には冷却媒体が供給されて冷却され、
前記第２のローラーの内部には冷却媒体及び加熱媒体が選択的に供給されて冷却または
加熱される請求項１２に記載の基板処理装置。
【請求項１４】
前記材料噴射ノズル部は、
内部に蒸着材料が供給される供給流路が形成されて蒸着材料を吹き付けるリニアノズルと、
前記リニアノズルの側部及び上部を囲繞するレフレクターと、
を備える請求項１に記載の基板処理装置。
【請求項１５】
前記レフレクターは、多数枚の板体が互いに離間して重なり合って配設される請求項１４に記載の基板処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は基板処理装置及び方法に係り、さらに詳しくは、基板が加熱されることを予防し、しかも、余剰の蒸着材料を効率よく捕集することのできる基板処理装置及び方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
太陽電池（Ｓｏｌａｒ Ｃｅｌｌ）は、例えば、太陽電池用の基板の上にセレニウム（Ｓｅ）或いはこれを含む化合物の薄膜を形成し、これを所定のパターンを有するようにパターニングして製作される。すなわち、ガラス基板の上に蒸発蒸着、化学気相蒸着（Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ；ＣＶＤ）または物理気相蒸着（Ｐｈｙｓｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ；ＰＶＤ）などの蒸着方法により多数の薄膜層を形成し、これをパターニングして太陽電池を製作する。
【０００３】
この種の太陽電池用の蒸着材料は、気化装置において加熱されて気化された状態でガラス基板に供給される。これにより、気化された状態を維持したままで蒸着材料をガラス基板まで搬送するために、蒸着材料の搬送ライン及び噴射手段は加熱手段によって加熱される。このため、加熱される搬送ライン及び噴射手段によってチャンバー内部の温度が昇温し、これにより、チャンバーの内部のガラス基板が加熱されてしまう結果、蒸着材料の蒸着効率が低下するという問題がある。
【０００４】
また、蒸着材料の蒸着効率が低下するに伴い、ガラス基板に蒸着できなかった余剰の蒸着材料はチャンバーの内壁またはチャンバー内部の各種の構成品の外周面に蒸着されて装置が汚れてしまう結果、装置の寿命が短縮するという問題がある。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は上記の問題点を解消するために案出されたものであり、その目的は、チャンバーの内部における蒸着工程が行われる成膜区間を集中して冷却して、成膜区間に引き込まれる基板が加熱されることを防いで蒸着材料の蒸着効率を向上させることのできる基板処理装置及び方法を提供するところにある。
【０００６】
また、本発明の他の目的は、成膜区間内に余剰の蒸着材料を捕集できる手段を設けて、余剰の蒸着材料による装置の汚染を防いで装置の寿命を延ばすことのできる基板処理装置及び方法を提供するところにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の一実施の形態による基板処理装置は、引込み区間と、成膜区間及び引出し区間を含む内部空間を有するチャンバー部と、前記チャンバー部の成膜区間に位置して搬送される基板に蒸着材料を吹き付ける少なくとも１以上の材料噴射ノズル部と、前記チャンバー部の成膜区間を囲繞するように位置して成膜区間の内部を冷却する冷却プレート部と、を備える。
【０００８】
前記基板処理装置は、前記チャンバー部の成膜区間の上面及び下面にそれぞれ形成された上部貫通孔及び下部貫通孔と、前記上部貫通孔及び下部貫通孔にそれぞれ着脱自在に配設された上部カバー及び下部カバーと、をさらに備え、前記冷却プレート部は、少なくとも前記上部カバー及び下部カバーにそれぞれ一体的に設けられる上部冷却プレート及び下部冷却プレートを備える。
【０００９】
また、前記基板処理装置において、前記冷却プレート部は、前記チャンバー部の引込み区間と成膜区間との間、及び成膜区間と引出し区間との間に位置する第１及び第２の側部冷却プレートを備える。
【００１０】
さらに、前記基板処理装置は、前記チャンバー部の引込み区間と成膜区間との間の境界部、及び成膜区間と引出し区間との間の境界部に対応する前記チャンバー部の一方の側壁に形成された第１及び第２の側部貫通孔と、前記第１及び第２の側部貫通孔にそれぞれ着脱自在に配設された第１及び第２の側部カバーと、をさらに備え、前記第１及び第２の側部冷却プレートは、前記第１及び第２の側部カバーにそれぞれ一体的に設けられる。
【００１１】
さらに、前記基板処理装置において、前記チャンバー部の引込み区間と成膜区間との間の境界部、及び成膜区間と引出し区間との間の境界部に対応する下面の上にはそれぞれ滑走部が形成され、前記第１及び第２の側部冷却プレートは、前記滑走部の上をそれぞれ滑走して、前記チャンバー部の内部空間に引き込まれたり、前記チャンバー部の内部空間から引き出される。
【００１２】
さらに、前記基板処理装置は、前記材料噴射ノズル部の下方に位置して前記材料噴射ノズル部から吹き付けられる蒸着材料のうち基板に蒸着できなかった余剰の蒸着材料を捕集する少なくとも１以上のコールドトラップ部をさらに備える。
【００１３】
本発明の他の実施の形態による基板処理装置は、引込み区間と、成膜区間及び引出し区間を含む内部空間を有するチャンバー部と、前記チャンバー部の成膜区間に位置して搬送される基板に蒸着材料を吹き付ける少なくとも１以上の材料噴射ノズル部と、前記材料噴射ノズル部の下方に位置して前記材料噴射ノズル部から吹き付けられる蒸着材料のうち基板に蒸着できなかった余剰の蒸着材料を捕集する少なくとも１以上のコールドトラップ部と、を備える。
【００１４】
前記基板処理装置において、前記コールドトラップ部は、前記材料噴射ノズル部が配設される領域の下部エリアをカバーするように配設されるベース面と、前記ベース面から立設される多数のヒートシンクと、前記ヒートシンクに形成されて冷却水が流動する冷却流路と、少なくとも前記ベース面の一方の側を支持する支持カバーと、を備える。
【００１５】
さらに、前記基板処理装置において、前記チャンバー部の一方の側壁のうち前記材料噴射ノズル部が配設される領域の下部領域には少なくとも１以上の第３の側部貫通孔が形成され、前記支持カバーは前記第３の側部貫通孔に着脱自在に配設されて、前記支持カバーを着脱する際に前記コールドトラップ部も一体的に取り替える。
【００１６】
さらに、前記基板処理装置において、前記多数のヒートシンクは互いに離間して立設され、それぞれのヒートシンクは、前記ベース面から前記材料噴射ノズル部の長さよりも長く延びて立設され、それぞれのヒートシンクの上端の高さは、両外郭に配設されるヒートシンクから前記コールドトラップ部の中心部に向かって漸減する。
【００１７】
さらに、前記基板処理装置において、前記冷却流路は、前記ヒートシンクの外周面のうちコールドトラップ部の中心に向かう外面の表面に形成される。
【００１８】
さらに、前記基板処理装置において、前記コールドトラップ部が配設される前記チャンバー部の下面の上には少なくとも１以上の滑走部が形成され、前記コールドトラップ部のベース面は前記滑走部の上をそれぞれ滑走して、前記チャンバー部の内部空間に引き込まれたり、前記チャンバー部の内部空間から引き出される。
【００１９】
さらに、前記基板処理装置は、前記チャンバー部の成膜区間を囲繞するように位置して成膜区間の内部を冷却する冷却プレート部をさらに備える。
【００２０】
さらに、前記基板処理装置は、前記チャンバー部の内部空間に位置して基板を前記引込み区間と、成膜区間及び引出し区間の順に搬送する基板搬送部をさらに備える。
【００２１】
さらに、前記基板処理装置において、前記基板搬送部は、前記チャンバー部の引込み区間に設けられる多数の第１のローラーと、前記チャンバー部の成膜区間に設けられる少なくとも２以上の第２のローラーと、前記チャンバー部の引出し区間に設けられる少なくとも２以上の第３のローラーと、を備え、前記第１のローラーの内部には冷却媒体が供給されて冷却され、前記第２のローラーの内部には冷却媒体及び加熱媒体が選択的に供給されて冷却または加熱される。
【００２２】
さらに、前記基板処理装置において、前記材料噴射ノズル部は、内部に蒸着材料が供給される供給流路が形成されて蒸着材料を吹き付けるリニアノズルと、前記リニアノズルの側部及び上部を囲繞するレフレクターと、を備える。
【００２３】
さらに、前記基板処理装置において、前記レフレクターは、多数枚の板体が互いに離間して重なり合って配設される。
【００２４】
本発明のさらに他の実施形態による基板処理方法は、チャンバー部の内部空間のうち蒸着工程が行われる成膜区間を冷却するステップと、前記成膜区間に基板を引き込ませるステップと、前記基板に蒸着材料を吹き付けて薄膜層を形成するステップと、吹き付けられた蒸着材料のうち基板に蒸着できなかった余剰の蒸着材料をコールドトラップ部に捕集するステップと、成膜区間から基板を引き出すステップと、前記コールドトラップ部を取り替えるステップと、を含む。
【００２５】
前記基板処理方法は、前記成膜区間に基板を引き込ませるステップの前に、前記基板を予め冷却するステップをさらに含む。
【００２６】
前記基板処理方法において、前記基板に薄膜層を形成するステップにおいては、前記成膜区間に設けられる少なくとも２以上の材料噴射ノズル部を交互に作動させて蒸着材料の噴射を連続して行う。
【発明の効果】
【００２７】
本発明によれば、装置の内部における、基板の加熱が起こるような環境的な要因を最大限に排除するとともに、基板を直接的または間接的に冷却することにより、蒸着材料の基板への蒸着効率を高めることができる。
【００２８】
また、本発明によれば、蒸着材料の蒸着工程時に発生する余剰の蒸着材料を捕集する手段を備えて、余剰の蒸着材料によって装置の内部が汚れることを防ぐことにより、装置の寿命を延ばすことができる。
【００２９】
さらに、本発明によれば、装置の内部の成膜区間の周りに設けられて反応空間を冷却する冷却手段及び余剰の蒸着材料を捕集する手段を装置に手軽に着脱可能にできる。従って、汚染部品を選別的に取り替え可能にすることにより、装置のメンテナンスを容易に行うことができる。
【００３０】
さらに、チャンバーの成膜区間に蒸着材料を供給する手段を少なくとも２以上設けて、蒸着材料の供給及び充填を順次に行うことにより、蒸着材料の蒸着工程を連続して行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
本発明の他の特徴および利点は、添付図面と結び付けて説明する以下の記載から明らかになるであろう。
【００３２】
【図１】図１は、本発明の一実施の形態による基板処理装置を概略的に示す縦断面概念図である。
【００３３】
【図２】図２は、本発明の一実施の形態による基板処理装置における要部の脱着動作を概略的に示す縦断面概念図である。
【００３４】
【図３】図３は、本発明の一実施の形態による基板処理装置を概略的に示す横断面概念図である。
【００３５】
【図４】図４は、本発明の一実施の形態による基板処理装置における要部の脱着動作を概略的に示す横断面概念図である。
【００３６】
【図５−６】図５及び図６は、本発明の一実施の形態による基板処理装置の材料噴射ノズル部を示す図である。
【００３７】
【図７−８】図７及び図８は、本発明の一実施の形態による基板処理装置のコールドトラップ部を示す図である。
【００３８】
【図９−１４】図９から図１４は、本発明の一実施の形態による基板処理装置の作動状態を概略的に示す作動状態図である。
【発明を実施するための最良の態様】
【００３９】
以下、添付図面に基づき、本発明を詳述する。しかしながら、本発明は後述する実施形態に限定されるものではなく、相異なる形態で実現され、単にこれらの実施形態は本発明の開示を完全たるものとし、通常の知識を持った者に発明の範疇を完全に知らせるために提供されるものである。図中、同じ符号は同じ構成要素を示す。
【００４０】
図１は、本発明の一実施の形態による基板処理装置を概略的に示す縦断面概念図であり、図２は、本発明の一実施の形態による基板処理装置における要部の脱着動作を概略的に示す縦断面概念図であり、図３は、本発明の一実施の形態による基板処理装置を概略的に示す横断面概念図であり、図４は、本発明の一実施の形態による基板処理装置における要部の脱着動作を概略的に示す横断面概念図であり、図５及び図６は、本発明の一実施の形態による基板処理装置の材料噴射ノズル部を示す図であり、そして図７及び図８は、本発明の一実施の形態による基板処理装置のコールドトラップ部を示す図である。
【００４１】
同図に示すように、本発明の一実施の形態による基板処理装置は、引込み区間１２１と、成膜区間１２３及び引出し区間１２５がこの順に画成される内部空間を有するチャンバー部１００と、前記チャンバー部１００の内部空間に位置して基板を前記引込み区間１２１と、成膜区間１２３及び引出し区間１２５の順に搬送する基板搬送部２００と、前記チャンバー部１００の成膜区間１２３に位置して搬送される基板に蒸着材料を吹き付ける少なくとも１以上の材料噴射ノズル部３００と、前記チャンバー部１００の成膜区間１２３を囲繞するように位置して成膜区間１２３の内部を冷却する冷却プレート部４００と、前記材料噴射ノズル部３００の下方に位置して前記材料噴射ノズル部３００から吹き付けられる蒸着材料のうち基板に蒸着できなかった余剰の蒸着材料を捕集する少なくとも１以上のコールドトラップ部５００と、を備える。
【００４２】
チャンバー部１００は、一方の面及び他方の面に基板の引込み及び引出しのための出入口１１０ａ、１１０ｂが設けられる。また、前記チャンバー部１００は、前記出入口１１０ａ、１１０ｂを遮蔽するスロット弁１１１ａ、１１１ｂまたはゲート弁をさらに備えていてもよい。このとき、前記チャンバー部１００は、スロット弁１１１ａ、１１１ｂを介して基板の引込み及び引出しのための待ち空間、例えば、ロードロック室と接続されていてもよい。なお、基板が引き込まれる出入口１１０ａ、１１０ｂは、基板を予備処理、例えば、冷却する冷却チャンバーと接続されていてもよい。
【００４３】
そして、前記チャンバー部１００の内部空間は、基板が引き込まれて搬送される引込み区間１２１と、基板に対して蒸着工程が行われる成膜区間１２３及び蒸着済みの基板が引き出されて搬送される引出し区間１２５がこの順に画成される。このとき、前記引込み区間１２１と、成膜区間１２３及び引出し区間１２５は隔壁によって物理的に分離されたというよりは、基板の搬送及び蒸着工程の実施によって機能的に画成されることが好ましい。もちろん、本発明はこれに限定されるものではなく、引込み区間１２１と、成膜区間１２３及び引出し区間１２５の境界面に隔壁を設けて物理的に画成してもよい。なお、それぞれ引込み区間１２１と、成膜区間１２３及び引出し区間１２５の役割を果たす多数のチャンバーを互いに連通させてもよい。
【００４４】
また、図示の如く、チャンバー部１００の上面及び下面には、それぞれ上部貫通孔１３１及び下部貫通孔１３３が形成され、前記上部貫通孔１３１には、後述する前記冷却プレート部４００の上部カバー４１１及び下部カバー４２１がそれぞれ挿着されて前記上部貫通孔１３１及び下部貫通孔１３３をそれぞれ遮蔽する。そして、チャンバー部１００の引込み区間１２１と成膜区間１２３との間の境界部、及び成膜区間１２３と引出し区間１２５との間の境界部に対応する前記チャンバー部１００の一方の側壁には、第１及び第２の側部貫通孔１３５ａ、１３５ｂが形成され、前記第１及び第２の側部貫通孔１３５ａ、１３５ｂには、後述する前記冷却プレート部４００の第１及び第２の側部カバー４３１ａ、４３１ｂがそれぞれ挿着されて前記第１及び第２の側部貫通孔１３５ａ、１３５ｂをそれぞれ遮蔽する。なお、チャンバー部１００の一方の側壁のうち前記材料噴射ノズル部３００が配設される領域の下部領域には少なくとも１以上の第３の側部貫通孔１３７ａ、１３７ｂが形成され、前記第３の側部貫通孔１３７ａ、１３７ｂには、後述する前記コールドトラップ部５００の支持カバー５４０がそれぞれ挿着されて前記第３の側部貫通孔１３７ａ、１３７ｂをそれぞれ遮蔽する。
【００４５】
このため、スロット弁１１１ａ、１１１ｂによって前記出入口１１０ａ、１１０ｂが遮蔽され、冷却プレート部４００及びコールドトラップ部５００によって上部貫通孔１３１及び下部貫通孔１３３と第１乃至第３の側部貫通孔１３５ａ、１３５ｂ、１３７ａ、１３７ｂが遮蔽されると、チャンバー部１００の内部空間が密閉される。このため、前記冷却プレート部４００及びコールドトラップ部５００は、封止方式によって着脱自在にチャンバー部１００に取り付けられる。
【００４６】
基板搬送部２００は、前記チャンバー部１００の引込み区間１２１に設けられる多数の第１のローラー２１０と、前記チャンバー部１００の成膜区間１２３に設けられる少なくとも２以上の第２のローラー２２０ａ、２２０ｂと、前記チャンバー部１００の引出し区間１２５に設けられる少なくとも２以上の第３のローラー２３０と、を備える。前記第１乃至第３のローラー２１０、２２０、２３０は、その上面に基板が載置されると、別途の駆動手段（図示せず）によって回転して基板を搬送する手段である。
【００４７】
このとき、前記第１のローラー２１０は、内部に冷却媒体、例えば、冷却水が供給されて冷却され、前記第２のローラー２２０は、内部に冷却媒体及び加熱媒体、例えば、冷却水及び加熱水が選択的に供給されて冷却または加熱される。
【００４８】
特に、前記第１のローラー２１０は、引込み区間１２１に引き込まれた基板を成膜区間１２３に搬送する手段であり、引込み区間１２１に引き込まれる基板を冷却する。このため、前記第１のローラー２１０は、第２のローラー２２０に比べて相対的に密集して配設されることにより、基板と第１のローラー２１０との間の接触面積を増大させて第１のローラー２１０による基板の冷却効率を高める。
【００４９】
前記第２のローラー２２０及び第３のローラー２３０は、それぞれ成膜区間１２３及び引出し区間１２５に配設されて引込み区間１２１から搬送されてきた基板を成膜区間１２３及び引出し区間１２５に搬送する手段であり、その数は、基板の長さを考慮して、基板を搬送できる最小数に決められることが好ましい。例えば、前記第２のローラー２２０及び第３のローラー２３０は、成膜区間１２３及び引出し区間１２５の先端部及び後端部にそれぞれ一本ずつ配設される。この実施の形態においては、成膜区間に第２のローラー２２０ａ、２２０ｂを４本、引出し区間１２５に第３のローラー２３０を２本配設している。
【００５０】
とりわけ、前記第２のローラー２２０ａ、２２０ｂは、冷却作用及び加熱作用を選択的に行うことができるので、蒸着工程中に第２のローラー２２０ａ、２２０ｂを加熱することにより、材料噴射ノズル部３００から吹き付けられた蒸着材料のうち基板に蒸着できなかった余剰の蒸着材料が第２のローラー２２０ａ、２２０ｂに張り付いて第２のローラー２２０ａ、２２０ｂの表面が汚れることを防ぐことができる。一方、蒸着材料の蒸着率を高めるためには、第２のローラー２２０ａ、２２０ｂを冷却して、第２のローラー２２０ａ、２２０ｂに接触して搬送される基板を冷却してもよい。
【００５１】
材料噴射ノズル部３００は、前記チャンバー部１００の成膜区間１２３に少なくとも１以上設けられて基板に蒸着材料を吹き付ける手段であり、蒸着工程を連続して行うために、材料噴射ノズル部３００は２以上設けられることが好ましい。この実施の形態においては、２つの材料噴射ノズル部３００を配設している。このため、蒸着工程中には一方の材料噴射ノズル部３００（３１０ａ、３２０ａ）を作動させて基板に蒸着材料を吹き付け、もう一方の材料噴射ノズル部３００（３１０ｂ、３２０ｂ）を予熱しておき、先に作動された材料噴射ノズル部３００（３１０ａ、３２０ａ）の蒸着材料供給装置（図示せず）に充填されていた蒸着材料が使い尽くされて蒸着材料の詰め替えが必要となった場合に、もう一方の材料噴射ノズル部３００（３１０ｂ、３２０ｂ）を直ちに作動可能にする。この状態で、先に作動された材料噴射ノズル部３００（３１０ａ、３２０ａ）の作動を止めるとともに、もう一方の材料噴射ノズル部３００（３１０ｂ、３２０ｂ）を作動させて基板に蒸着材料を供給することにより、蒸着工程を連続して行うことができる。このとき、先に作動された材料噴射ノズル部３００（３１０ａ、３２０ａ）と接続されている蒸着材料供給装置に蒸着材料を詰め込む。このように２つの材料噴射ノズル部３００を交互に用いることにより、基板の蒸着工程を連続して行うことが可能になる。
【００５２】
前記それぞれの材料噴射ノズル部３００は、内部に蒸着材料が供給される供給流路３１１が形成され、蒸着材料を線形に吹き付ける噴射口３１３が形成されるリニアノズル３１０と、前記リニアノズル３１０の側部及び上部を囲繞するレフレクター３２０と、を備える。このとき、前記リニアノズル３１０は、チャンバー部１００に別途外付けの蒸着材料供給装置（図示せず）に接続される。
【００５３】
前記リニアノズル３１０の長さは、基板の幅よりも僅かに短いことが好ましい。これは、リニアノズル３１０から吹き付けられる蒸着材料が無駄に基板の外部に吹き付けられることを防いで、蒸着材料の消耗量を減らすためである。なお、リニアノズル３１０の長さを基板の幅よりもやや短くして基板の両端部に蒸着材料の未蒸着部分を形成する理由は、この部分が基板の後処理工程中に不要になったり切り欠かれる部分になるためである。
【００５４】
そして、前記リニアノズル３１０の噴射口３１３を、搬送される基板寄りに配設することが好ましい。例えば、前記噴射口３１３と基板との間の間隔は２０ｍｍ以下であることが好ましく、できる限り前記噴射口３１３と基板との間の間隔を狭めることが好ましい。これにより、噴射口３１３から吹き付けられる蒸着材料が直ちに基板に蒸着されて、蒸着材料のロスが生じることを極力抑えることができる。
【００５５】
また、前記リニアノズル３１０は、気化された蒸着材料の移動または噴射を行う手段であり、約２００〜３００℃に加熱された状態を保つ。これにより、リニアノズル３１０から放熱される熱によってチャンバー部１００の内部及び基板が加熱されてしまうことを防ぐために、前記リニアノズル３１０の周りにレフレクター３２０を設ける。このとき、前記レフレクター３２０は、熱遮断効果を増大させるために、多数枚の板体を互いに離間して重ねて配設することが好ましい。このとき、板体の枚数は、リニアノズル３１０の温度及びレフレクター３２０の熱遮断効果によって選択的に決められる。例えば、最外郭に配設される板体の温度がリニアノズル３１０の温度よりは低く、且つ、蒸着材料が蒸着され易い温度である約７０℃よりも高く維持することが好ましい。
【００５６】
冷却プレート部４００は、前記チャンバー部１００の成膜区間１２３を囲繞するように設けられて成膜区間１２３の内部を冷却する手段であり、成膜区間１２３の上部及び下部に配設される上部冷却プレート４１３及び下部冷却プレート４２３と、前記チャンバー部１００の引込み区間１２１と成膜区間１２３との間、及び成膜区間１２３と引出し区間１２５との間に位置する第１及び第２の側部冷却プレート４３３ａ、４３３ｂと、前記成膜区間１２３の前方側壁部及び後方側壁部に位置する側壁冷却プレート４４０ａ、４４０ｂと、を備える。
【００５７】
前記上部冷却プレート４１３及び下部冷却プレート４２３は、前記チャンバー部１００の上部貫通孔１３１及び下部貫通孔１３３に取り付けられる上部カバー４１１及び下部カバー４２１に固定ブラケット４１５、４２５によって一体的に固定される。このため、前記上部カバー４１１及び下部カバー４２１をチャンバー部１００に着脱する作業によって前記上部冷却プレート４１３及び下部冷却プレート４２３を手軽に取り外したり取り付けることができる。そして、この実施の形態においては、それぞれ１本の上部貫通孔１３１及び下部貫通孔１３３を形成し、これに対応して、それぞれ一つの前記上部カバー４１１及び下部カバー４２１を備えているが、本発明はこれに限定されるものではなく、装置の構成に応じて、上部貫通孔１３１及び下部貫通孔１３３を多数形成し、これに対応して、多数の上部カバー４１１及び下部カバー４２１を備えていてもよい。また、上部カバー４１１に取り付けられた上部冷却プレート４１３のように単一の冷却プレートを広い領域に亘って設けてもよく、下部カバー４２１に取り付けられた下部冷却プレート４２３のように所要の箇所に冷却プレートを多数散在させてもよい。この実施の形態において、下部冷却プレート４２３は多数散在させて、下部冷却プレート４２３が前記コールドトラップ部５００と重なる位置に配設されることを回避している。そして、前記上部カバー４１１と上部冷却プレート４１３をそれぞれ別々に設けることなく、前記上部カバー４１１が冷却プレートの役割を果たしてもよい。もちろん、前記下部カバー４２１と下部冷却プレート４２３も同様に、それぞれ別々に設けることなく、前記下部カバー４２１が冷却プレートの役割を果たしても良い。
【００５８】
前記第１及び第２の側部冷却プレート４３３ａ、４３３ｂは、前記チャンバー部１００の第１及び第２の側部貫通孔１３５ａ、１３５ｂに取り付けられる第１及び第２の側部カバー４３１ａ、４３１ｂに一体的に固定される。このため、前記第１及び第２の側部カバー４３１ａ、４３１ｂをチャンバー部１００に着脱する作業によって前記第１及び第２の側部冷却プレート４３３ａ、４３３ｂを手軽に取り外したり取り付けることができる。特に、前記第１及び第２の側部冷却プレート４３３ａ、４３３ｂを手軽に取り外したり取り付けるために、前記チャンバー部１００の引込み区間１２１と成膜区間１２３との間の境界部、及び成膜区間１２３と引出し区間１２５との間の境界部に対応する下面の上には滑走部１４０が形成され、前記第１及び第２の側部冷却プレート４３３ａ、４３３ｂがそれぞれ前記滑走部１４０上を滑走して前記チャンバー部１００の内部空間に引き込まれたり、前記チャンバー部１００の内部空間から引き出される。この実施の形態においては、例えば、前記滑走部１４０としてレールを採用している。もちろん、第１及び第２の側部冷却プレート４３３ａ、４３３ｂを取り替える作業は、第１及び第２の側部冷却プレート４３３ａ、４３３ｂを滑走させる方式に限定されるものではなく、種々の方式が採用可能である。そして、前記第１及び第２の側部冷却プレート４３３ａ、４３３ｂには、基板が通過する補助出入口４３５ａ、４３５ｂがそれぞれ形成される。
【００５９】
また、前記側壁冷却プレート４４０ａ、４４０ｂは、前記成膜区間１２３の前方側壁部及び後方側壁部の内周面に設けられていてもよく、前方側壁部及び後方側壁部の内部に設けられていてもよい。このとき、前記側壁冷却プレート４４０ａ、４４０ｂは、前記成膜区間１２３の前方側壁部及び後方側壁部に設けられる設備、例えば、材料噴射ノズル部３００と、第２の搬送ローラー２２０及びコールドトラップ部３００の設置を妨げない範囲において種々に構成可能である。
【００６０】
コールドトラップ部５００は、前記材料噴射ノズル部３００から吹き付けられる蒸着材料のうち基板に蒸着できなかった余剰の蒸着材料を冷却して捕集する手段であり、前記材料噴射ノズル部３００の配設数に対応して設けられることが好ましい。
【００６１】
前記コールドトラップ部５００は、前記材料噴射ノズル部３００が配設される領域の下部面積を含む領域に配設されるベース面５１０と、前記ベース面５１０から立設される多数のヒートシンク５２０と、前記ヒートシンク５２０に形成されて冷却水が流動する冷却流路５３０と、少なくとも前記ベース面５１０の一方の側を支持する支持カバー５４０と、を備える。
【００６２】
前記コールドトラップ部５００も、前記第１及び第２の側部冷却プレート４３３ａ、４３３ｂと同様に、チャンバー部１００の一方の側壁を介して取り付けられる。このため、前記チャンバー部１００の一方の側壁のうち前記材料噴射ノズル部３００が配設される領域の下部領域には、少なくとも１以上の第３の側部貫通孔１３７ａ、１３７ｂが形成され、前記支持カバー５４０は、前記第３の側部貫通孔１３７ａ、１３７ｂに着脱自在に配設されて、前記支持カバー５４０の着脱により前記コールドトラップ部５００を一体的に手軽に取り外したり取り付ける。
【００６３】
このとき、前記多数のヒートシンク５２０は、略矩形板状に互いに離間して立設され、それぞれのヒートシンク５２０は前記ベース面５１０から前記材料噴射ノズル部３００、好ましくは、リニアノズル３１０よりも長く延びて立設される。このため、材料噴射ノズル部３００から発生する余剰の蒸着材料の捕集量を増大させることができる。
【００６４】
また、それぞれのヒートシンク５２０の上端の高さは、両外郭に配設されるヒートシンク５２０から前記コールドトラップ部５００の中心部に向かって漸減することが好ましい。このため、コールドトラップ部５００の上端面の形状を略「Ｕ」字状にし、コールドトラップ部５００の中心部分を材料噴射ノズル部３００の直下方に位置させることにより、コールドトラップ部５００の上端面が材料噴射ノズル部３００から放射状に吹き付けられる蒸着材料の噴射経路を囲繞することが好ましい。なお、多数のヒートシンク５２０を立設することにより、蒸着材料とヒートシンク５２０との接触面積を増大させて蒸着材料の捕集力を増大させることができる。
【００６５】
そして、前記ヒートシンク５２０に設けられる前記冷却流路５３０は、前記ヒートシンク５２０の外周面のうちコールドトラップ部５００の中心に向かう外面の表面に形成されて冷却流路５３０を蒸着材料の噴射経路と直接的に対面させることにより、蒸着材料の捕集力を増大させることができる。もちろん、前記ヒートシンク５２０及び冷却流路５３０の構成および形状は、開示された実施の形態に何ら限定されるものではなく、余剰の蒸着材料との接触面積を増大できる構成及び形状に種々に変更可能である。なお、前記冷却流路５３０は、ヒートシンク５２０の内部に設けられていてもよい。
【００６６】
そして、前記コールドトラップ部５００をチャンバー部１００に手軽に取り付けたり取り外すために、前記第１及び第２の側部冷却プレート４３３ａ、４３３ｂと同様に、前記コールドトラップ部５００がチャンバー部１００の下面の上を滑走して移動してもよい。例えば、前記コールドトラップ部５００が配設される前記チャンバー部１００の下面の上には少なくとも１以上の滑走部４２７が形成され、前記コールドトラップ部５００のベース面５１０が前記滑走部４２７の上をそれぞれ滑走するように構成してもよい。この実施の形態においては、例えば、前記滑走部４２７としてレールを採用している。
【００６７】
以下、添付図面に基づき、このような構成を有する本発明の一実施の形態による基板処理装置の組立て及び基板処理方法を説明する。
【００６８】
図９から図１４は、本発明の一実施の形態による基板処理装置の作動状態を概略的に示す作動状態図である。
まず、図２及び図４に示すように、上部カバー４１１及び下部カバー４２１をチャンバー部１００に形成されている上部貫通孔１３１及び下部貫通孔１３３に取り付けてチャンバー部１００の上面と下面を密閉し、第１及び第２の側部カバー４３１ａ、４３１ｂと支持カバー５４０をチャンバー部１００に形成されている第１乃至第３の側部貫通孔１３５ａ、１３５ｂ、１３７ａ、１３７ｂに取り付けてチャンバー部１００の側壁を密閉するとともに、チャンバー部１００の成膜区間１２３を冷却プレート部４００及びコールドトラップ部５００により囲繞する。このようにしてチャンバー部１００の内部空間を密閉してから、チャンバー部１００の内部を高真空の状態にする。
【００６９】
このようにして蒸着工程の準備を完了した後、図９に示すように、チャンバー部１００の引込み区間１２１側に設けられる出入口１１０ａを介して基板Ｗを引き込ませる。このとき、前記基板Ｗは、チャンバー部１００に引き込ませる前に、別途の冷却装置において予め冷却して蒸着材料の蒸着効率を高めることができる。
【００７０】
出入口１１０ａを介してチャンバー部１００の引込み区間１２１に引き込まれた基板Ｗは、第１のローラー２１０の上に載置されて前記第１のローラー２１０の駆動により成膜区間１２３に向かって搬送される。このとき、基板Ｗは、別途のキャリアなしに第１のローラー２１０との接触によって搬送される。そして、第１のローラー２１０には冷却水が流れ込んで第１のローラー２１０が冷却された状態を維持するため、第１のローラー２１０への基板Ｗの接触だけでも基板Ｗを冷却することができる。このように基板Ｗを支持する別途のキャリアなしに基板Ｗを単独で搬送するため、キャリアを搬送するための別途の装置を設けることが不要になり、基板搬送部２００の構造を簡素化させることができ、基板搬送部２００を駆動する駆動手段は、低出力でも基板Ｗを搬送することができるというメリットがある。もちろん、本発明はこれに限定されるものではなく、基板Ｗの搬送は、基板単独で基板搬送部２００によって搬送されてもよいが、基板Ｗの状態に応じて、基板Ｗをキャリアに固定した状態で、キャリアを搬送してもよい。
【００７１】
引込み区間１２１から第１のローラー２１０によって成膜区間１２３へと搬送される基板Ｗは、第１の側部冷却プレート４３３ａの補助出入口４３５ａを通過して成膜区間１２３に引き込まれる。このとき、材料噴射ノズル部３２０（３１０ａ、３２０ａ）のいずれか一方を先に作動させてリニアノズル３１０ａから蒸着材料を吹き付ける。
【００７２】
そして、図１０に示すように、基板Ｗは成膜区間１２３に引き込まれて第２のローラー２２０ａによってリニアノズル３１０ａの下部を通過し、吹き付けられた蒸着材料は基板Ｗの上面に蒸着されて薄膜層を形成する。このとき、リニアノズル３１０ａから吹き付けられた蒸着材料のうち基板Ｗに蒸着できなかった余剰の蒸着材料はリニアノズル３１０ａの周りを囲繞しているレフレクター３２０ａに先に接触する。しかしながら、レフレクター３２０ａは蒸着材料が蒸着されないほどの温度、例えば、７０℃以上を維持しているため、蒸着材料が蒸着されることなく周りに分散される。そして、第２のローラー２２０ａには加熱水が流れ込んで余剰の蒸着材料が蒸着されることがない。これにより、余剰の蒸着材料はほとんどリニアノズル３１０ａの直下方に配設されて冷却された状態を維持しているコールドトラップ部５００によって捕集される。より具体的には、余剰の蒸着材料が分散されつつコールドトラップ部５００のヒートシンク５２０と接触されると、ヒートシンク５２０の外面または冷却流路５３０の外面に蒸着される。このとき、コールドトラップ部５００の内部に分散された余剰の蒸着材料は、コールドトラップ部５００に設けられるヒートシンク５２０の構成及び形状によってその進行経路が遮断されて、ヒートシンク５２０及び冷却流路５３０の外周面に蒸着されて捕集される。
【００７３】
リニアノズル３１０の下部を通過しつつ上面に蒸着材料が蒸着された基板Ｗは、図１１に示すように、第２のローラー２２０ｂによって搬送され続けて第２の側部冷却プレート４３３ｂに形成されている補助出入口４３５ｂを通過して引出し区間１２５に引き出され、第３のローラー２３０によって搬送され続けてチャンバー部１００の外部に引き出される。
【００７４】
以上、基板の蒸着工程及び基板処理装置の作動を詳述するために１枚の基板Ｗを例にとって説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、多数枚の基板Ｗが基板搬送部２００を介して連続してチャンバー部１００の引込み区間１２１に供給されて成膜区間１２３及び引出し区間１２５に搬送されてもよい。
【００７５】
このように蒸着工程が連続して行われている間に、先に作動された材料噴射ノズル部３００（３１０ａ、３２０ａ）に供給される蒸着材料が使い尽くされたところで、他の材料噴射ノズル部３００（３１０ｂ、３２０ｂ）を予熱して、同じチャンバー部１００内において連続して蒸着工程が行われるようにする。図１２に示すように、先に作動された材料噴射ノズル部３００（３１０ａ、３２０ａ）の蒸着材料が使い尽くされると、他の材料噴射ノズル部３００（３１０ｂ、３２０ｂ）を介して蒸着材料を吹き付ける。すると、基板Ｗは、図１３に示すように、先に作動された材料噴射ノズル部３００（３１０ａ、３２０ａ）をそのまま通過し、現在作動中の材料噴射ノズル部３００（３１０ａ、３２０ａ）の下部を通過しつつ蒸着工程が行われる。このときにも同様に、余剰の蒸着材料はコールドトラップ部５００に集中して捕集される。
【００７６】
蒸着材料が蒸着し終わった基板Ｗは、図１４に示すように、引出し区間１２５に引き出された後にチャンバー部１００の外部に引き出される。
【００７７】
このように多数の材料噴射ノズル部３００を交互に作動させることにより、同じチャンバー部１００内において蒸着工程を連続して行うことができる。
【００７８】
そして、コールドトラップ部５００に捕集された余剰の蒸着材料が多量であるためコールドトラップ部５００の取り替えが余儀なくされる場合には、蒸着工程を止め、チャンバー部１００の内部を大気圧の状態に切り換える。次に、チャンバー部１００の側壁に取り付けられた支持カバー５４０を取り外してコールドトラップ部５００をチャンバー部１００から外した後、新たなコールドトラップ部をチャンバー部１００に取り付ける。このように、コールドトラップ部５００の取り替えは、基板処理装置を分解することなく、簡単な操作により行われるので、装置のメンテナンスによる装置の停止時間を短縮することができる。
【００７９】
以上、本発明を添付図面及び上述した好適な実施の形態に基づいて説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、特許請求の範囲によって限定される。よって、この技術分野における通常の知識を持った者であれば、特許請求の範囲における技術的思想から逸脱しない範囲内において本発明を種々に変形及び修正することができる。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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