(57)【要約】【課題】基板の変形および熱割れを防止することができる、薄膜形成システムおよび薄膜形成方法を提供する。【解決手段】処理室の一つであり、基板１６を加熱する加熱装置、および、基板１６と加熱装置とを相対的に移動させる駆動装置が配置された加熱室３と、処理室の一つであり、加熱された基板１６に薄膜を形成するスパッタ装置２６が配置されたＺｎＯスパッタ室４と、駆動装置を操作する制御装置２２とを備えている。駆動装置は、加熱室３からの基板１６の搬送が不能となった際に、加熱室３内の基板１６と加熱装置とを相対的に移動させ続けるように制御装置２２により操作される。【選択図】図８
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の処理室を含み、基板が前記処理室を順次経由して処理されることにより、基板に薄膜を形成する薄膜形成装置システムであって、
前記処理室の一つであり、基板を加熱する加熱装置、および、基板と前記加熱装置とを相対的に移動させる駆動装置が配置された加熱室と、
前記処理室の一つであり、加熱された基板に薄膜を形成する膜形成装置が配置された膜形成室と、
前記駆動装置を操作する制御装置と
を備え、
前記駆動装置は、前記加熱室からの基板の搬送が不能となった際に、前記加熱室内の基板と前記加熱装置とを相対的に移動させ続けるように前記制御装置により操作される、薄膜形成装置システム。
【請求項２】
前記駆動装置が基板搬送装置であり、該基板搬送装置の往復動作により、基板と前記加熱装置とを相対的に移動させる、請求項１に記載の薄膜形成装置システム。
【請求項３】
複数の処理室を含み、基板が前記処理室を順次経由して処理されることにより、基板に薄膜を形成する薄膜形成装置システムであって、
前記処理室の一つであり、基板に薄膜を形成する膜形成装置が配置された膜形成室と、
前記処理室の一つであり、薄膜が形成された基板を冷却する冷却装置、および、基板と前記冷却装置とを相対的に移動させる駆動装置が配置された冷却室と、
前記駆動装置を操作する制御装置と
を備え、
前記駆動装置は、前記冷却室からの基板の搬送が不能となった際に、前記冷却室内の基板と前記冷却装置とを相対的に移動させ続けるように前記制御装置により操作される、薄膜形成装置システム。
【請求項４】
複数の工程を順次処理することにより、基板に薄膜を形成する方法であって、
基板および基板に対向した加熱装置を相対的に移動させつつ基板を加熱する第１工程と、
加熱された基板を薄膜形成位置に搬送する第２工程と、
前記薄膜形成位置に搬送された基板に薄膜を形成する第３工程と
を備え、
前記第２工程における基板の搬送が不能となった際に、前記第１工程において処理されている基板と前記加熱装置とを相対的に移動させ続ける、薄膜形成方法。
【請求項５】
複数の工程を順次処理することにより、基板に薄膜を形成する方法であって、
薄膜が形成された基板を冷却位置に搬送する第１工程と、
前記冷却位置に搬送された基板および基板に対向した冷却装置を相対的に移動させつつ基板を冷却する第２工程と、
冷却された基板を前記冷却位置から搬送する第３工程と
を備え、
前記第３工程における基板の搬送が不能となった際に、前記第２工程において処理されている基板と前記冷却装置とを相対的に移動させ続ける、薄膜形成方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、薄膜形成装置システムおよび薄膜形成方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
基板に薄膜を形成する方法として、予め基板を加熱した後に、スパッタリング装置またはプラズマＣＶＤ装置などにより薄膜を形成する方法がある。その薄膜形成方法を開示した先行文献として、特許文献１(特開昭５９−１９９０３６号公報)がある。特許文献１に記載された薄膜形成方法においては、予備加熱室内に対向配置された基板と加熱源とを相対的に移動させながら加熱している。このように加熱することにより、基板温度の均一性を得ている。
【０００３】
基板がローラなどの搬送装置の上面に載置された状態で加熱室に搬送され、加熱室内において、搬送装置が往復駆動されて均熱処理を行う基板の焼成方法を開示した先行文献として、特許文献２(特開平１０−６７５４１号公報)がある。特許文献２に記載された基板の焼成方法においては、加熱室内の搬送装置と加熱室の後方側の搬送装置とが同期して駆動するように制御されている。
【０００４】
また、基板を各チャンバ間で移動するための基板搬送機構を備えた多層膜製造装置を開示した先行文献として特許文献３(特開２００２−３６３７４４号公報)がある。特許文献３に記載された多層膜製造装置においては、スパッタ成膜部を備えた第１，３チャンバの間に、高真空排気機構および基板加熱機構を備えた第２チャンバが設けられている。
【０００５】
第２チャンバにおいて、基板が加熱されるとともに、チャンバ内が高真空排気されることにより、第１チャンバからの残留ガスが減じられている。その後、基板が第３チャンバに搬送されることにより、雰囲気ガスの相互拡散を減じた状態で複数の膜が基板上に形成されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開昭５９−１９９０３６号公報
【特許文献２】特開平１０−６７５４１号公報
【特許文献３】特開２００２−３６３７４４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
特許文献１から３に記載の薄膜形成方法においては、基板を搬送装置により加熱室内に搬送し、加熱室内において搬送装置を往復移動させることにより、基板の均熱処理を行っている。
【０００８】
しかしながら、従来の薄膜形成装置システムにおいては、装置トラブルによる異常停止が発生した場合、各処理室内の搬送装置、および、各処理室間において基板を移動させる搬送装置が、一斉に停止していた。そのため、加熱室内において加熱されていた基板の往復動作も停止し、基板が一定の位置に停止した状態で、加熱室内に待機していた。その結果、基板の加熱源に近い領域が早く加熱されて高温となり、基板面内において熱膨張の異なる領域が局所的に発生することにより、基板が熱割れによって破損するという課題を発明者は新たに見出した。
【０００９】
本発明は上記の問題点に鑑みなされたものであって、各処理室の何れかにおいて異常停止が発生した場合にも、基板の均熱処理を行うための動作を停止させず、継続して動作させることにより、基板の歪みおよび熱割れを低減することができる、薄膜形成方法および薄膜形成装置システムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明のある局面に従うと、薄膜形成装置システムは、複数の処理室を含み、基板が処理室を順次経由して処理されることにより、基板に薄膜を形成する薄膜形成装置システムである。
【００１１】
上記の薄膜形成装置システムは、処理室の一つであり、基板を加熱する加熱装置、および、基板と加熱装置とを相対的に移動させる駆動装置が配置された加熱室と、処理室の一つであり、加熱された基板に薄膜を形成する膜形成装置が配置された膜形成室と、駆動装置を操作する制御装置とを備えている。薄膜形成装置システムを構成する処理室のそれぞれにおいて、順次搬入された異なる基板が並行処理される。
【００１２】
薄膜形成装置システムにおいては、駆動装置は、膜形成室などにおいて異常停止が発生して、加熱室からの基板の搬送が不能となった際に、基板の搬送が可能となるまで、加熱室内の基板と加熱装置とを相対的に移動させる均熱動作が継続されるように制御装置により操作される。
【００１３】
上記の薄膜形成装置システムによると、異常停止が発生して、基板の搬送が停止した場合においても、搬送装置により加熱装置と基板とを相対的に移動させ続けるように制御することにより、基板の歪みおよび熱割れを低減することができる。
【００１４】
本発明の一形態においては、薄膜形成装置システムは、膜形成室を複数備え、表面電極および光電変換層が形成された基板が複数の膜形成室を順次経由して処理されることにより、基板上に複数の異なる導電性材料層が形成される。
【００１５】
本発明の一形態においては、駆動装置は、加熱室内の基板を移動させることができ、かつ、加熱室からの基板の搬送が不能となった際に、加熱室内の基板と加熱装置とを相対的に移動させ続けるように制御装置により操作される。
【００１６】
本発明の一形態においては、駆動装置が基板搬送装置であり、この基板搬送装置の往復動作により、基板と加熱装置とを相対的に移動させる。
【００１７】
本発明の一形態においては、処理室内に基板が載置されるステージがそれぞれ配置され、基板を保持して一のステージから他のステージに移動させることにより基板を搬送する基板搬送装置を備えている。駆動装置が、ステージを揺動させることにより、基板と加熱装置とを相対的に移動させる。
【００１８】
本発明の一形態においては、駆動装置が加熱装置を揺動させることにより、基板と加熱装置とを相対的に移動させる。
【００１９】
本発明の他の局面に従うと、薄膜形成装置システムは、複数の処理室を含み、基板が処理室を順次経由して処理されることにより、基板に薄膜を形成する薄膜形成装置システムである。
【００２０】
薄膜形成装置システムは、処理室の一つであり、基板に薄膜を形成する膜形成装置が配置された膜形成室と、処理室の一つであり、薄膜が形成された基板を冷却する冷却装置、および、基板と冷却装置とを相対的に移動させる駆動装置が配置された冷却室と、駆動装置を操作する制御装置とを備えている。薄膜形成装置システムを構成する処理室のそれぞれにおいて、順次搬入された異なる基板が並行処理される。
【００２１】
薄膜形成装置システムにおいては、駆動装置は、搬送装置などに異常停止が発生して、冷却室からの基板の搬送が不能となった際に、冷却室からの基板の搬送が可能になるまで、冷却室内の基板と冷却装置とを相対的に移動させる均熱動作が継続されるように制御装置により操作される。
【００２２】
上記の薄膜形成装置システムによると、異常停止が発生して、基板の搬送が停止した場合においても、搬送装置により冷却装置と基板とを相対的に移動させ続けるように制御することにより、基板の歪みおよび破損を低減することができる。
【００２３】
本発明のある局面に従うと、薄膜形成方法は、基板を加熱する工程を含む複数の工程を順次処理することにより、基板に薄膜構造を形成する方法である。
【００２４】
上記の薄膜形成方法は、基板および基板に対向した加熱装置を相対的に移動させつつ基板を加熱する第１工程と、加熱された基板を薄膜形成位置に搬送する第２工程と、薄膜形成位置に搬送された基板に薄膜を形成する第３工程とを備えている。基板を装置内に順次搬送し、第１工程および第３工程のそれぞれにおいて異なる基板が並行処理される。
【００２５】
薄膜形成方法においては、第３工程にて異常停止が発生して、第２工程における基板の搬送が不能となった際に、第１工程において処理されている基板について、第２工程における搬送が可能となるまで、基板と加熱装置とを相対的に移動させる均熱動作を継続させる。
【００２６】
上記の薄膜形成方法によると、基板に薄膜を形成する第３工程において異常停止が発生して、基板の搬送が停止した場合においても、加熱装置と基板とを相対的に移動させ続けることにより、基板の歪みおよび熱割れを低減することができる。
【００２７】
本発明の他の局面に従うと、薄膜形成方法は、基板を冷却する工程を含む複数の工程に順次処理することにより、基板に薄膜構造を形成する方法である。
【００２８】
上記の薄膜形成方法は、薄膜が形成された基板を冷却位置に搬送する第１工程と、冷却位置に搬送された基板および基板に対向した冷却装置を相対的に移動させつつ基板を冷却する第２工程と、冷却された基板を冷却位置から搬送する第３工程とを備えている。
【００２９】
薄膜形成方法においては、第３工程における基板の搬送が不能となった際に、第３工程における搬送が可能となるまで、第２工程において処理されている基板と冷却装置とを相対的に移動させる均熱動作を継続させる。
【００３０】
上記の薄膜形成方法によると、第３工程において異常停止が発生して、基板の搬送が停止した場合においても、冷却装置と基板とを相対的に移動させ続けることにより、基板の歪みおよび破損を低減することができる。
【発明の効果】
【００３１】
本発明によると、各処理室の何れかにおいて異常停止が発生した場合にも、基板の均熱処理を行うための動作が停止しないようにすることにより、基板の面内温度のムラを抑制することができ、基板の歪みおよび熱割れを低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】本発明の実施形態１に係わる薄膜形成装置システムの構成を示す模式図である。
【図２】同実施形態に係わる薄膜形成装置システムに搬入され、薄膜を形成される前の基板の断面構造を示す模式図である。
【図３】図３は、同実施形態に係わる薄膜形成装置システムにて薄膜が形成され、搬出された後の基板の断面構造を示す模式図である。
【図４】同実施形態に係わる薄膜形成装置システムの加熱室内に基板が搬入される状態を模式的に示す平面図である。
【図５】同実施形態に係わる薄膜形成装置システムの加熱室内に基板が配置された状態を模式的に示す平面図である。
【図６】同実施形態に係わる薄膜形成装置システムの冷却室内に基板が搬入される途中の状態を模式的に示す平面図である。
【図７】同実施形態に係わる薄膜形成装置システムの冷却室内に基板が搬入された状態を模式的に示す平面図である。
【図８】同実施形態に係わる薄膜形成装置システムの加熱室およびＺｎＯスパッタ室を模式的に示す断面図である。
【図９】本発明の実施形態２に係わる薄膜形成装置システムのバッファ室および冷却室を模式的に示す断面図である。
【図１０】本発明の実施形態３に係わる、薄膜形成装置システムの加熱室およびＺｎＯスパッタ室を模式的に示す断面図である。
【図１１】本発明の実施形態４に係わる、薄膜形成装置システムの加熱室およびＺｎＯスパッタ室を模式的に示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００３３】
以下、本発明の実施形態１に係わる薄膜形成方法および薄膜形成装置システムについて、図を参照しながら説明する。
【００３４】
実施形態１
図１は、本発明の実施形態１に係わる薄膜形成装置システムの構成を示す模式図である。本実施形態における薄膜形成装置システム１においては、基板に薄膜を形成する薄膜形成室として、スパッタリング装置を備えたＺｎＯスパッタ室およびＡｇスパッタ室を示しているが、薄膜を形成する装置としてはスパッタリング装置に限られず、たとえば、プラズマＣＶＤ装置または蒸着装置を備えた薄膜形成室であってもよい。また、本実施形態においては、薄膜太陽電池の透明電極および裏面電極を形成する場合について説明するが、本発明は上記の場合に限られず、薄膜を形成する製造工程全般に適用可能である。
【００３５】
図１に示すように、本実施形態に係わる薄膜形成装置システム１においては、基板が図中の矢印方向に搬送されて仕込み室２に投入される。基板が仕込み室２に搬入された後、仕込み室２の入口側のゲートバルブ１１が閉じられる。その状態で、仕込み室２に接続されたポンプ１０が起動され、仕込み室２の内部が真空にひかれる。仕込み室２の内部が加熱室３と同等の真空度まで到達した後、加熱室３側のゲートバルブ１１が開放され、基板は加熱室３内に搬送される。
【００３６】
加熱室３の内部には、基板を加熱する加熱装置が基板と対向するように配置されている。また、加熱室３の内部には、加熱装置と基板とを相対的に移動させることができる搬送装置が配置されている。基板は、加熱室３内に搬入された後、加熱装置により製造条件として示された目標温度まで加熱される。加熱中は、搬送装置により基板を往復動作させることで加熱装置に対して基板を相対的に移動することで、基板の面内温度が略一様になるように加熱できる。
【００３７】
加熱装置の設定温度は、基板の製造条件として示された目標温度以上に設定される。たとえば、基板を１００℃を目標として加熱する場合、加熱装置の設定温度は１００℃以上５００℃以下の温度に設定される。加熱装置の設定温度を目標温度に対してより高く設定するほど、基板を目標温度まで加熱するために必要な時間を短縮することができる。上記は加熱装置の設定温度が固定の場合であるが、図示しない温度測定装置にて基板温度を随時モニタリングし、測定した基板温度に応じて、加熱装置の設定温度を随時可変させてもよい。
【００３８】
基板の加熱が終了した後、基板は搬送装置によりＺｎＯスパッタ室４に搬送される。ＺｎＯスパッタ室４内において、基板の上面にＺｎＯ透明導電層が積層される。本実施形態においては、透明導電層をＺｎＯにより形成したが、別途ＳｎＯ2またはＩＴＯなどの透明導電膜を用いて形成してもよい。
【００３９】
ＺｎＯ積層後の基板は、搬送装置によりガス分離室５に搬送される。ガス分離室５は、ＺｎＯスパッタ室４からＡｇスパッタ室６に酸素ガスが流入しないようにするための雰囲気分離室である。ガス分離室５の内部は、ガス分離室５に接続されたポンプ１０により真空にひかれており、酸素ガスの流入を防止している。
【００４０】
基板は、ガス分離室５から搬送装置によりＡｇスパッタ室６に搬送される。Ａｇスパッタ室６内において、基板の表面にＡｇ金属層が形成されて裏面電極が設けられる。本実施形態においては、金属層の材料としてＡｇを用いたが、たとえば、別途Ａｌなどの金属材料を用いてもよい。
【００４１】
裏面電極が形成された基板は、搬送装置によりバッファ室７に搬送される。ＺｎＯスパッタ室４からバッファ室７までの処理室が、膜形成室に含まれる。バッファ室７に待機している基板は、搬送装置により冷却室８に搬送される。基板が冷却室８内に搬入された後、バッファ室７側のゲートバルブ１１が閉じられる。
【００４２】
冷却室８の内部には、基板を冷却する冷却装置が基板と対向するように配置されている。冷却中は、搬送装置により基板を往復動作させて冷却装置に対して基板を相対的に移動させることで、基板の面内温度を略一様になるように保ちつつ冷却することができる。冷却は、基板を搬出しても安全性または品質に問題のないと判断できる、予め設定された搬出可能温度になるまで行われる。
たとえば、冷却中の基板温度を図示しない温度測定装置にて随時モニタリングし、搬出可能温度として予め設定した９０℃以下に冷却された時点で基板を搬出するように制御する。もしくは、各製造条件において、搬出可能温度に到達する冷却時間を事前に実験などを行って予め導き出しておき、処理する基板の製造条件に応じて、上記実験結果から導出された各冷却時間を適宜選択してもよい。この場合、基板温度をモニタリングする必要はない。
【００４３】
冷却終了後の基板は、搬送装置により取出し室９に搬送される。取出し室９内において、大気またはＮ2などの不活性ガスによるパージによって、真空圧から大気圧にさせる。取出し室９内が大気圧になった後、搬出側のゲートバルブ１１を開放し、基板が装置外に搬出されて処理完了となる。
【００４４】
上記のように、薄膜形成装置システム１に基板が搬入され、順次各処理室で処理されていく。各処理室で異なる基板が、それぞれの処理室において並行に処理を行うことで装置システムのスループットを短縮している。また、薄膜形成装置システムは、図示しないプロセスコントローラーなどのコンピュータ制御装置を備えており、上記制御装置によって各処理室および搬送装置の動作が制御されている。
【００４５】
図２は、本実施形態に係わる薄膜形成装置システムに搬入され、薄膜を形成される前の基板の断面構造を示す模式図である。図３は、本実施形態に係わる薄膜形成装置システムにて薄膜が形成され、搬出された後の基板の断面構造を示す模式図である。
【００４６】
図２に示すように、本実施形態に係わる薄膜形成装置システム１に搬入される前の基板１６は、搬送装置１２に載置されて搬送される。搬送装置１２としては、本実施形態においては、ベルト方式の基板搬送コンベアで構成されているが、別途、ローラー搬送またはエア浮上搬送装置で構成されていてもよい。もしくは、基板を保持して搬送できるロボットにより搬送する構成でもよい。基板１６は、ガラス基板１３の上面に表面電極１４および光電変換層１５が形成されている状態である。
【００４７】
図３に示すように、搬送装置１２により薄膜形成装置システム１にて薄膜を形成された後、搬出される際には、基板１６の上面に導電性材料層である、透明導電層１７および裏面電極１８が形成されている。
【００４８】
図４は、本実施形態に係わる薄膜形成装置システムの加熱室内に基板が搬入される途中の状態を模式的に示す平面図である。図５は、本実施形態に係わる薄膜形成装置システムの加熱室内に基板が搬入された状態を模式的に示す平面図である。
【００４９】
図４に示すように、基板１６が図中の矢印方向に搬送されて、加熱室３に搬入される。なお、図４においては、仕込み室２の図示を省略している。図４に示すように、加熱室３内において、基板１６は、搬送装置１２の上面に載置された状態で、加熱室３の内部に搬送される。
【００５０】
搬送装置１２の下方に、加熱装置に含まれる複数の加熱源２０が基板に対向して並べて配置されている。加熱源２０としては、電熱線、セラミックヒータまたは石英加熱管などを用いることができる。また、各加熱源２０を加熱室内にそれぞれ別個で並べて設置する構成のほか、金属などのプレート間に加熱源を挟みこんで一体の平板状発熱体とした、プレートヒータなどを用いてもよい。
【００５１】
図５に示すように、加熱室３内に搬送された基板１６は、加熱源２０により加熱される。基板１６の平面内において、加熱源２０に近い位置ほど、より早く高温に加熱されるため、基板１６と配列された加熱源２０との相対的位置が一定の場合、基板の面内温度にムラが発生する。
【００５２】
前記基板面内温度のムラを低減するため、加熱中に搬送装置１２を往復駆動４０し、基板１６と加熱源２０との相対的位置を変化させることで、基板１６を略均一に保ちつつ加熱できる(均熱処理)。それにより、基板１６の面内における温度分布が略一様に保たれ、局所的な熱膨張の違いから発生する基板１６のダメージを低減することができる。
【００５３】
本実施形態においては、コンベア式の搬送装置１２の往復動作駆動により基板１６を均熱処理する構成を示しているが、別途、基板１６を載置するステージを揺動させる機構を設けた構成を用いてもよい。
【００５４】
本実施形態においては、加熱時の往復動作の向きは基板搬送方向に平行であるが、搬送装置１２に基板搬送方向と直交する向きに往復または揺動する図示しない機構を設け、加熱時に基板１６を基板搬送方向と直交する向きに往復または揺動するようにしてもよい。また、基板搬送方向に対して平行方向および直交方向の両方向に往復または揺動するようにしてもよい。
【００５５】
このように、加熱室が、加熱源と基板を相対的に移動させることができる駆動装置を備えることで、基板面内温度を略均一に保ちつつ加熱することができる。
【００５６】
図６は、本実施形態に係わる薄膜形成装置システムの冷却室内に基板が搬入される途中の状態を模式的に示す平面図である。図７は、本実施形態に係わる薄膜形成装置システムの冷却室内に基板が搬入された状態を模式的に示す平面図である。
【００５７】
図６に示すように、基板１９が図中の矢印方向に搬送されて、冷却室８に搬入される。なお、図６においては、バッファ室７の図示を省略している。図６に示すように、冷却室８内において、基板１９は、搬送装置１２の上面に載置された状態で、冷却室８の内部に搬送される。搬送装置の１２の下方に、冷却装置を構成する冷却源である、内部に冷却液または冷却ガスなどの冷媒が流動する冷却パイプ２１が、基板１９に対向して並べて配置されている。
【００５８】
本実施形態においては、冷却源として冷却パイプ２１を用いたが、冷却源として電子冷却素子などを用いてもよい。また、各冷却源を冷却室内にそれぞれ別個で並べて設置する構成のほか、金属などのプレート間に冷却源を挟みこんで一体の平板状冷却体とした冷却プレートなどを用いてもよい。
【００５９】
図７に示すように、冷却室８内に搬送された基板１９は、冷却パイプ２１により冷却される。基板１９の平面内において、冷却パイプ２１に近い位置ほどより早く冷却されるため、基板１９と冷却パイプ２１との相対的位置が一定の場合、基板の面内温度にムラが発生する。
【００６０】
上記基板面内温度のムラを低減するため、冷却中に搬送装置１２を往復駆動４１し、基板１９と冷却パイプ２１との相対的位置を変化させることで、基板１９を面内温度を略均一に保ちつつ冷却することができる(均熱処理)。それにより、基板１９の面内温度が略一様に保たれ、局所的な熱収縮の違いにより発生する基板１９のダメージを低減することができる。
【００６１】
本実施形態においては、冷却時の往復動作の向きは基板搬送方向に平行であるが、搬送装置１２に基板搬送方向と直交する向きに往復または揺動する図示しない機構を設け、冷却時に基板１９を基板搬送方向と直交する向きに往復または揺動するようにしてもよい。また、基板搬送方向に対して平行方向および直交方向の両方向に往復または揺動するようにしてもよい。
【００６２】
このように、冷却室が、冷却源と基板を相対的に移動させることができる駆動装置を備えることで、基板面内温度を略均一に保ちつつ冷却することができる。
【００６３】
図８は、本実施形態に係わる薄膜形成装置システムの加熱室およびＺｎＯスパッタ室を模式的に示す断面図である。図８に示すように、上述の通り、加熱室３内には、搬送装置１２Ａが配置され、その上面に基板１６が載置されている。搬送装置１２Ａの下方に加熱源２０が配置されている。加熱室３の前方にゲートバルブ１１Ａが設けられ、加熱室３とＺｎＯスパッタ室４との間にゲートバルブ１１Ｂが設けられている。
【００６４】
ＺｎＯスパッタ室４内には、搬送装置１２Ｂが配置され、搬送装置１２Ｂの上方にスパッタ装置２６が配置されている。搬送装置１２Ａと搬送装置１２Ｂには、それぞれの動作を制御する制御装置２２が接続されている。
【００６５】
加熱室３において基板１６の加熱が終了した後に、ゲートバルブ１１Ｂが開放されて、搬送装置１２Ａおよび搬送装置１２Ｂが同期して駆動されることにより、基板１６が加熱室３からＺｎＯスパッタ室４内の薄膜形成位置に搬送される。ＺｎＯスパッタ室４に基板が搬送された後、ゲートバルブ１１Ｂが閉じられて、スパッタ装置２６により基板１６の上面に透明導電層１７が形成される。
【００６６】
ＺｎＯスパッタ室４において処理が行われている際、加熱室３においては、次に搬入された異なる基板１６を加熱することができる。この加熱の際、搬送装置１２Ａは、往復駆動２３されている。
【００６７】
従来の薄膜形成装置システムにおいて、たとえば、ＺｎＯスパッタ室４で装置トラブルによる異常停止が発生した場合、搬送装置１２Ｂおよび搬送装置１２Ａが一斉に停止していた。そのため、加熱室３内で加熱されていた基板１６の往復動作も停止し、基板が一定の位置に停止された状態で、加熱源２０により加熱されていた。その結果、基板１６の面内において加熱源２０により近い領域が局所的に早く加熱されて、基板面内で熱膨張の異なる領域が局所的に発生することで基板１６に歪みまたは熱割れが発生する。
【００６８】
また、トラブル時に加熱源を停止させた場合においても、加熱源自体の温度降下に時間がかかるため、加熱源の温度が低下するまでの間、加熱源との距離によって基板１６の温度降下速度が異なり、面内温度が不均一となる。その結果、基板１６に歪みまたは熱割れが生ずる。
【００６９】
本実施形態に係わる薄膜形成装置システム１においては、制御装置２２を設けて、ＺｎＯスパッタ室４において異常停止が発生した場合に、搬送装置１２Ｂは停止させるが、搬送装置１２Ａの往復駆動は継続するように駆動装置であるコンベア形式の基板搬送装置１２Ａを操作する。そのように操作することにより、加熱室３内の基板１６は、加熱源２０との相対的位置を移動させられつつ加熱されるため、基板１６の面内温度が略一様に保たれるようにできる。その結果、基板１６の温度ムラを抑制でき、温度ムラに起因する基板１９の歪みまたは熱割れを低減することができる。
【００７０】
本実施形態においては、ＺｎＯスパッタ室４において異常停止が発生した場合について説明したが、薄膜形成装置システムを構成する各処理室について搬送停止するトラブルなどがどの位置で発生したとしても、制御装置２２により加熱室３内の搬送装置１２Ａの往復駆動が継続されるように制御されている。また、加熱源２０は、搬送装置１２Ａを挟んで基板１６の下方に配置されているが、基板１６の上方もしくは上下両方に配置するようにしてもよい。
【００７１】
以下、本発明の実施形態２に係わる薄膜形成方法および薄膜形成装置システムについて、図を参照しながら説明する。
【００７２】
実施形態２
図９は、本発明の実施形態２に係わる薄膜形成装置システムのバッファ室および冷却室を模式的に示す断面図である。図９に示すように、バッファ室７の内部には、基板１９を搬送する搬送装置１２Ｃが配置されている。バッファ室７と冷却室８との間にゲートバルブ１１Ｅが設けられている。
【００７３】
上述の通り、冷却室８内には、搬送装置１２Ｄが配置され、その上面に基板１９が載置されている。搬送装置１２Ｄの下方に冷却パイプ２１が配置されている。冷却室８の後方にゲートバルブ１１Ｆが設けられている。搬送装置１２Ｃと搬送装置１２Ｄには、それぞれの動作を制御する制御装置２４が接続されている。
【００７４】
冷却室８において基板１９の冷却が終了した後に、ゲートバルブ１１Ｆが開いて、搬送装置１２Ｄが駆動されることにより、基板１９が冷却室８から搬送される。そのとき、バッファ室７内で待機していた別の基板１９が、搬送装置１２Ｃおよび搬送装置１２Ｄが駆動されることにより、冷却室８内に搬送される。冷却室８内において、基板１９が冷却されている間は、搬送装置１２Ｄは、往復駆動２５されている。
【００７５】
従来の薄膜形成装置システムにおいて、バッファ室７で異常停止が発生した場合、搬送装置１２Ｃおよび搬送装置１２Ｄが一斉に停止していた。そのため、冷却室８内で冷却されていた基板１９の往復動作も停止し、基板が一定の位置に停止した状態で、冷却パイプ２１により冷却されていた。その結果、基板１９が局所的に早く冷却されて、基板面内で熱収縮の異なる領域が局所的に発生することで歪みまたはたわみが発生した。
【００７６】
また、トラブル時に冷却源を停止させた場合においても、冷却源自体の温度上昇に時間がかかるため、冷却源の温度が上昇するまでの間、冷却源との距離によって基板１９の温度上昇速度が異なり、面内温度が不均一となる。その結果、基板１９に歪みまたはたわみが生ずる。
【００７７】
本実施形態に係わる薄膜形成装置システム１においては、制御装置２４を設けて、バッファ室７において異常停止が発生した場合に、搬送装置１２Ｃは停止させるが、搬送装置１２Ｄの往復駆動は継続させるように駆動装置である基板搬送装置１２Ｄを操作する。そのように操作することにより、冷却室８内の基板１９は、冷却パイプ２１との相対的位置を移動させ続けることができるため、基板１９の面内温度を略一様に保たれるようにできる。その結果、基板１９の温度ムラを抑制でき、温度ムラに起因する基板１９の歪みまたはたわみを低減することができる。
【００７８】
本実施形態においては、バッファ室７において異常停止が発生した場合について説明したが、薄膜形成装置システムを構成する各処理室について搬送停止するトラブルがどの位置で発生したとしても、制御装置２４により冷却室８内の搬送装置１２Ｄの往復駆動が継続されるように制御されている。
【００７９】
本実施形態においては、冷却源は、搬送装置１２Ｄを挟んで基板１９の下方に配置されているが、基板１９の上方もしくは上下両方に配置するようにしてもよい。本実施形態に係わる薄膜形成装置システムは、他の構成については、実施形態１と同様であるため説明を繰り返さない。
【００８０】
以下、本発明の実施形態３に係わる薄膜形成方法および薄膜形成装置システムについて、図を参照しながら説明する。
【００８１】
図１０は、本発明の実施形態３に係わる、薄膜形成装置システムの加熱室およびＺｎＯスパッタ室を模式的に示す断面図である。図１０に示すように、加熱室３内には、搬送装置１２Ｅが配置され、その上面に基板３１が載置されている。搬送装置１２Ｅの上方および下方に加熱源２７が配置されている。複数の加熱源２７は、板２８が取り付けられて一体にされている。加熱室３の前方にゲートバルブ１１Ａが設けられ、加熱室３とＺｎＯスパッタ室４との間にゲートバルブ１１Ｂが設けられている。ＺｎＯスパッタ室４内には、搬送装置１２Ｂが配置され、搬送装置１２Ｂの上方にスパッタ装置２６が配置されている。
【００８２】
加熱源２７は任意の方向に揺動可能なように、駆動装置２９が接続されて加熱室３内に設置されている。図１０においては、加熱源２７を上下それぞれ一体とし、それぞれ一つの駆動装置２９にて揺動される構成を示しているが、加熱源２７を一体とせずそれぞれ別個の複数の駆動装置にて設置される構成でもよい。駆動装置２９と搬送装置１２Ｅと搬送装置１２Ｂには、それぞれの動作を操作する制御装置２２が接続されている。
【００８３】
ＺｎＯスパッタ室４において基板３２が処理されている際、加熱室３においては、次に搬入された異なる基板３１を加熱することができる。この加熱の間、駆動装置２９により、加熱源２７が揺動動作３０され、均熱処理されている。
【００８４】
異常停止が発生した場合に、制御装置２２により、搬送装置１２Ｅおよび搬送装置１２Ｂは停止させるが、駆動装置２９の揺動動作３０は継続させるように操作する。そのように操作することにより、加熱室３内の基板３１は、加熱源２７との相対的位置を移動させられつつ加熱されるため、基板３１の面内温度が略一様に保たれるようにできる。その結果、基板３１の温度ムラを抑制でき、温度ムラに起因する基板３１の歪みおよび熱割れを低減することができる。
【００８５】
本実施形態においては、ＺｎＯスパッタ室４において異常停止が発生した場合について説明したが、薄膜形成装置システムを構成する各処理室について搬送停止するトラブルなどがどの位置で発生したとしても、制御装置２２により加熱室３内の駆動装置２９の揺動動作３０が継続されるように制御されている。
【００８６】
以上、図１０を参照して加熱室３における本発明の実施形態３について説明したが、冷却室においても同様の実施形態を適用できることは明らかである為、冷却室における図および説明は省略する。なお、本実施形態に係わる薄膜形成装置システムは、他の構成については、実施形態１と同様であるため説明を繰り返さない。
【００８７】
以下、本発明の実施形態４に係わる薄膜形成方法および薄膜形成装置システムについて、図を参照しながら説明する。
【００８８】
実施形態４
図１１は、本発明の実施形態４に係わる、薄膜形成装置システムの加熱室およびＺｎＯスパッタ室を模式的に示す断面図である。図１１に示すように、加熱室３内には、基板が戴地されるステージ３３と基板搬送装置であるアーム３６が配置され、ステージ３３の上面に基板３７が載置される。ステージ３３の上方に加熱源２０が設置されている。加熱室３の前方にゲートバルブ１１Ａが設けられ、加熱室３とＺｎＯスパッタ室４との間にゲートバルブ１１Ｂが設けられている。ＺｎＯスパッタ室４内には、ステージ３９が設置され、その上方にスパッタ装置２６が配置されている。
【００８９】
加熱室３内のステージ３３は、ステージ３３を任意の方向に揺動可能とする駆動装置３４を備える。また、駆動装置３４とアーム３６には、それぞれの動作を操作する制御装置２２が接続されている。
【００９０】
ＺｎＯスパッタ室４において基板３８が処理されている際、加熱室３においては、次に搬入された異なる基板３７を加熱することができる。この加熱の際、駆動装置３４により、ステージ３３が揺動動作３５され、均熱処理されている。
【００９１】
制御装置２２により、ＺｎＯスパッタ室４において異常停止が発生した場合に、アーム３６は停止させるが、駆動装置３４の往復駆動は継続させるように操作する。そのように操作することにより、加熱室３内の基板３７は、加熱源２０との相対的位置を移動させられつつ加熱されるため、基板３７の面内温度が略一様に保たれるようにできる。その結果、基板３７の温度ムラを抑制でき、温度ムラに起因する基板３７の歪みおよび熱割れを低減することができる。
【００９２】
本実施形態においては、ＺｎＯスパッタ室４において異常停止が発生した場合について説明したが、薄膜形成装置システムを構成する各処理室について搬送停止するトラブルなどがどの位置で発生したとしても、制御装置２２により加熱室３内の駆動装置３４の揺動動作３５が継続されるように操作されている。
【００９３】
以上、図１１を参照して加熱室３の本発明の実施形態４について説明したが、冷却室においても同様の実施形態を適用できることは明らかである為、冷却室における図および説明は省略する。なお、本実施形態に係わる薄膜形成装置システムは、他の構成については、実施形態１と同様であるため説明を繰り返さない。
【００９４】
上記実施形態に示したように、薄膜形成装置システムを構成する各処理室の何れかにおいて異常停止が発生した場合にも、基板の均熱処理を行うための基板または加熱(冷却)装置の往復または揺動動作を停止させず継続する制御を行うことにより、基板の歪みおよび熱割れを低減して、薄膜形成装置システムのダウンタイムを削減し、装置稼働率の向上を図ることができる。
【００９５】
また、各実施例に示した制御装置としては、別途新たな制御用ハードウェアを追加するか、または、薄膜形成装置システム全体を制御する図示しないプロセスコントローラにプログラムを追加することで実現することもできる。
【００９６】
従来の薄膜形成装置システムにおける均熱動作の停止要因として、装置トラブルによる異常停止のほか、薄膜形成装置システムの次工程となる製造装置のトラブルによる基板搬出ストップ、および／または、各基板の製造条件における処理時間の違いによる処理待ちなどもあり、本発明はこれら様々な事項に起因する搬送停止に対しても適用することができる。
【００９７】
なお、今回開示した上記実施形態はすべての点で例示であって、限定的な解釈の根拠となるものではない。したがって、本発明の技術的範囲は、上記した実施形態のみによって解釈されるものではなく、特許請求の範囲の記載に基づいて画定される。また、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれる。
【符号の説明】
【００９８】
１  薄膜形成装置システム、２  仕込み室、３  加熱室、４  ＺｎＯスパッタ室、５  ガス分離室、６  Ａｇスパッタ室、７  バッファ室、８  冷却室、９  取り出し室、１０  ポンプ、１１  ゲートバルブ、１２  搬送装置、１３  ガラス基板、１４  表面電極、１５  光電変換層、１６，１９，３１，３２，３７，３８  基板、１７  透明導電層、１８  裏面電極、２０  加熱源、２１  冷却パイプ、２２，２４  制御装置、２３，２５，４０，４１  往復駆動、２６  スパッタ装置、２７  加熱源、２８  板、２９，３４  駆動装置、３０，３５  揺動動作、３３，３９  ステージ、３６  アーム。
【図１】
2011146565.tif 000003
【図２】
2011146565.tif 000004
【図３】
2011146565.tif 000005
【図４】
2011146565.tif 000006
【図５】
2011146565.tif 000007
【図６】
2011146565.tif 000008
【図７】
2011146565.tif 000009
【図８】
2011146565.tif 000010
【図９】
2011146565.tif 000011
【図１０】
2011146565.tif 000012
【図１１】
2011146565.tif 000013
【手続補正書】
【提出日】平成23年4月13日(2011.4.13)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の処理室を含み、基板が前記処理室を順次経由して処理されることにより、基板に薄膜を形成する薄膜形成装置システムであって、
前記処理室の一つであり、基板に対向して並べられた複数の加熱源を含み基板を加熱する加熱装置、および、基板と前記加熱装置とを相対的に移動させる駆動装置が配置された加熱室と、
前記処理室の一つであり、加熱された基板に薄膜を形成する膜形成装置が配置された膜形成室と、
前記駆動装置を操作する制御装置と
を備え、
前記駆動装置は、前記加熱室からの基板の搬送が不能となった際に、基板面内温度のムラを低減するために前記加熱室内の基板と前記加熱装置の前記複数の加熱源とを相対的に移動させ続けるように前記制御装置により操作される、薄膜形成装置システム。
【請求項２】
前記駆動装置が基板搬送装置であり、該基板搬送装置の往復動作により、基板と前記加熱装置とを相対的に移動させる、請求項１に記載の薄膜形成装置システム。
【請求項３】
複数の処理室を含み、基板が前記処理室を順次経由して処理されることにより、基板に薄膜を形成する薄膜形成装置システムであって、
前記処理室の一つであり、基板に薄膜を形成する膜形成装置が配置された膜形成室と、
前記処理室の一つであり、基板に対向して並べられた複数の冷却源を含み薄膜が形成された基板を冷却する冷却装置、および、基板と前記冷却装置とを相対的に移動させる駆動装置が配置された冷却室と、
前記駆動装置を操作する制御装置と
を備え、
前記駆動装置は、前記冷却室からの基板の搬送が不能となった際に、基板面内温度のムラを低減するために前記冷却室内の基板と前記冷却装置の前記複数の冷却源とを相対的に移動させ続けるように前記制御装置により操作される、薄膜形成装置システム。
【請求項４】
複数の工程を順次処理することにより、基板に薄膜を形成する方法であって、
基板と基板に対向して並べられた複数の加熱源を含む加熱装置とを相対的に移動させつつ基板を加熱する第１工程と、
加熱された基板を薄膜形成位置に搬送する第２工程と、
前記薄膜形成位置に搬送された基板に薄膜を形成する第３工程と
を備え、
前記第２工程における基板の搬送が不能となった際に、基板面内温度のムラを低減するために前記第１工程において処理されている基板と前記加熱装置の前記複数の加熱源とを相対的に移動させ続ける、薄膜形成方法。
【請求項５】
複数の工程を順次処理することにより、基板に薄膜を形成する方法であって、
薄膜が形成された基板を冷却位置に搬送する第１工程と、
前記冷却位置に搬送された基板と基板に対向して並べられた複数の冷却源を含む冷却装置とを相対的に移動させつつ基板を冷却する第２工程と、
冷却された基板を前記冷却位置から搬送する第３工程と
を備え、
前記第３工程における基板の搬送が不能となった際に、基板面内温度のムラを低減するために前記第２工程において処理されている基板と前記冷却装置の前記複数の冷却源とを相対的に移動させ続ける、薄膜形成方法。