(57)【要約】  フレキシブル基板を処理するためのモジュール式基板処理システムが提示される。このシステムは、水平方向において互いに隣接して配置された少なくとも２つのプロセスモジュールを備える。これらのプロセスモジュールは、フレキシブル基板を非接触案内し、垂直方向にフレキシブル基板を方向転換させるガスクッションローラを備える。
2013505564.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
フレキシブル基板を処理するモジュール式基板処理システムであって、
水平方向において互いに隣接して配置された少なくとも２つのプロセスモジュール
を備えており、
前記プロセスモジュールが、前記フレキシブル基板を非接触案内するガスクッションローラであって、前記フレキシブル基板を垂直方向に方向転換するガスクッションローラを備えている、システム。
【請求項２】
前記ガスクッションローラが前記フレキシブル基板を処理するためのプロセスガスを供給する、請求項１に記載のシステム。
【請求項３】
前記フレキシブル基板を巻き出す少なくとも１つの巻出しモジュール、および／または、前記フレキシブル基板を巻き上げる少なくとも１つの巻上げモジュールをさらに備えている、請求項１または２に記載のシステム。
【請求項４】
ロッキングデバイスが、前記巻出しモジュールおよび前記巻上げモジュールの少なくとも一方と、隣接するプロセスモジュールとの間に設けられて、ガス分離および真空ロックを提供している、請求項３に記載のシステム。
【請求項５】
隣接し合うプロセスモジュールを相互連結して、１つのプロセスモジュールから隣接するプロセスモジュールへと前記フレキシブル基板を案内する少なくとも１つの相互連結ユニットをさらに備えている、請求項１ないし４のいずれか一項に記載のシステム。
【請求項６】
前記相互連結ユニットが、２つの隣接し合うプロセスモジュール間にスイープガスを流すガス挿入モジュールとして設けられている、請求項５に記載のシステム。
【請求項７】
プロセスモジュールの個数ｎが、前記フレキシブル基板の上に堆積すべき各層の個数より大きく、２〜２０の範囲内である、請求項１ないし６のいずれか一項に記載のシステム。
【請求項８】
前記プロセスモジュールが、中間空間が両垂直方向に移動する前記基板の位置の間に形成されるように、前記両垂直方向に前記フレキシブル基板を案内する基板案内手段と、前記基板に対して前記中間空間の両側に配置された少なくとも１つのプラズマ源とを備えており、前記プラズマ源が、垂直方向に配向されて、前記基板の前方表面に対面している、請求項１ないし７のいずれか一項に記載のシステム。
【請求項９】
低圧条件にて作動するプラズマ処理デバイスが、少なくとも１つの処理領域に設けられている、請求項１ないし８のいずれか一項に記載のシステム。
【請求項１０】
前記プラズマ処理デバイスが複数領域プラズマ源である、請求項９に記載のシステム。
【請求項１１】
少なくとも１つのプロセスモジュールが、第１の処理領域と、少なくとも１つの第２の処理領域と、前記プロセスモジュール内において前記第１の処理領域と前記第２の処理領域との間にガス分離を提供するガス分離デバイスとを備えている、請求項１ないし１０のいずれか一項に記載のシステム。
【請求項１２】
フレキシブル基板を処理するための方法であって、
挿入ユニットにより水平方向に沿って、第１のプロセスモジュール内に前記フレキシブル基板を移動させるステップと、
前記第１のプロセスモジュール内で前記フレキシブル基板を処理するステップと、
前記第１のプロセスモジュールから外に前記フレキシブル基板を移動させるステップと、
少なくとも１つの第２のプロセスモジュール内に前記フレキシブル基板を移動させるステップと、
前記第２のプロセスモジュール内で前記フレキシブル基板を処理するステップと、
排出ユニットを介して水平方向に沿って、前記第２のプロセスモジュールから外に前記フレキシブル基板を移動させるステップと
を含み、
前記フレキシブル基板を、各プロセスモジュール内において少なくとも１つのガスクッションローラにより垂直方向に方向転換する方法。
【請求項１３】
前記フレキシブル基板を処理する前記ステップが、前記第１のプロセスモジュールの第１の処理領域において前記フレキシブル基板の上に第１の層を堆積させるステップと、前記第１のプロセスモジュールの第２の処理領域において、および少なくとも１つの第２のプロセスモジュールにおいて、前記フレキシブル基板の上に少なくとも１つの第２の層を堆積させるステップとを含む、請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
前記フレキシブル基板を処理する前記ステップが、種々の処理領域において前記フレキシブル基板の上に少なくとも２つの異なる層を堆積させるステップを含み、前記層がそれぞれ異なる層厚を有し、前記少なくとも２つの異なる層の前記層厚の比率が、前記フレキシブル基板が横断する処理領域の個数の比率にほぼ合致する、請求項１２または１３に記載の方法。
【請求項１５】
少なくとも１つのプロセスモジュール内において第１の処理領域と少なくとも１つの第２の処理領域との間のガス分離が、前記各プロセスモジュール内に配置されたガス分離デバイスにより提供される、請求項１２ないし１４のいずれか一項に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、基板処理システムに関し、特にモジュール構造を有する基板処理システムに関する。さらに、本発明の実施形態は、フレキシブル基板を処理する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
フレキシブル基板上に大面積光起電デバイスを作製することの重要性が、高まりつつある。フレキシブル基板上に形成される太陽電池は、電子デバイスおよびエネルギー変換ユニットにおいて豊富な用途がある。大面積薄膜光起電デバイスの生産は、表面堆積、エッチング、活性化、安定化処理、および他の表面関連プロセスを基礎としている。こういった事情において、プラズマ支援薄膜堆積プロセスなどの堆積プロセスは、多様な薄膜デバイスを製造するための強力なツールとなる。
【０００３】
例えば、ＰＥＣＶＤ（プラズマ化学気相堆積）プロセスを用いることにより、薄膜シリコン太陽電池または薄膜トランジスタが、フレキシブル基板上に堆積される。フレキシブル基板の処理は、複数の処理ステーションまたは処理モジュールを含む処理ラインにおいて実施することができる。個々の薄膜または層スタックが、基板表面の上に施される。これらの膜または層は、様々な組成物を含んでもよい。フレキシブル基板上への層スタックの各層の堆積は、基板処理システムのレイアウトに関連する困難な課題である。
【０００４】
メンテナンスコストが低く自由度の高い処理システムを用いることによる費用対効果の高いフレキシブル基板の処理を実現することが望ましい。さらに、膜厚および膜組成の制御および調節が、課題となっている。
【発明の概要】
【０００５】
上記を鑑みて、独立請求項１に記載のフレキシブル基板を処理するモジュール式基板処理システムと、独立請求項１３によるフレキシブル基板を処理するための方法とを提示する。
【０００６】
一実施形態によれば、フレキシブル基板を処理するモジュール式基板処理システムが提示される。このシステムは、水平方向において互いに隣接して配置された少なくとも２つのプロセスモジュールを備え、これらのプロセスモジュールは、フレキシブル基板を非接触案内し、フレキシブル基板を垂直方向に方向転換するガスクッションローラを備える。
【０００７】
他の一実施形態によれば、フレキシブル基板を処理するための方法が提示される。この方法は、挿入ユニットにより水平方向に沿って、第１のプロセスモジュール内にフレキシブル基板を移動させるステップと、第１のプロセスモジュール内でフレキシブル基板を処理するステップと、第１のプロセスモジュールから外にフレキシブル基板を移動させるステップと、少なくとも１つの第２のプロセスモジュール内にフレキシブル基板を移動させるステップと、第２のプロセスモジュール内でフレキシブル基板を処理するステップと、排出ユニットを介して水平方向に沿って、第２のプロセスモジュールから外にフレキシブル基板を移動させるステップとを含み、フレキシブル基板は、各プロセスモジュール内において少なくとも１つのガスクッションローラにより垂直方向に方向転換される。
【０００８】
本発明の上記特徴を詳細に理解することが可能となるように、上記で簡潔に要約した本発明のさらに具体的な説明を、実施形態を参照として行う場合がある。添付の図面は、本発明の実施形態に関するものであり、以下で説明される。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】第１の実施形態によるモジュール式基板処理システムの概略側面図である。
【図２】図１に示すモジュール式基板処理システムのプロセスモジュールの詳細図である。
【図３】ＡおよびＢは、典型的な一実施形態によるガスクッションローラの概略図である。
【図４】他の一実施形態によるモジュール式基板処理システムの概略側面図である。
【図５】さらに他の一実施形態によるプロセスモジュールの側方断面図である。
【図６】さらに別の実施形態によるモジュール式基板処理システムの概略側方断面図である。
【図７】フレキシブル基板を処理するための方法を示す流れ図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、１つまたは複数の例を図面に示した本発明の種々の実施形態を詳細に参照する。以下の図面の説明の中で、同一の参照番号は、同一の構成要素を指す。総じて、各実施形態に関して異なる点のみを説明する。各例は、本発明の例示として提示され、本発明を限定するものとしては意図されない。例えば、ある実施形態の一部として示されるかまたは説明される特徴が、さらに他の実施形態を生み出すために、他の実施形態上で、または他の実施形態との組合せにおいて使用され得る。本発明は、かかる修正形態および変形形態を包含するように意図される。
【００１１】
本明細書に記載する実施形態は、とりわけ、フレキシブル光起電デバイス用のウエブなどのフレキシブル基板の処理を行う基板処理システムに関する。特に、この基板処理システムは、巻出しモジュールから巻き出されるウエブなどのフレキシブル基板の連続処理を行うように構成されている。この処理システムは、モジュール設計で構成される。すなわち、適切な個数のプロセスモジュールが、処理ライン内において互いに隣接して配置され得るものであり、フレキシブル基板が、第１のプロセスモジュール内に挿入され、ラインの最後のプロセスモジュールから排出され得る。さらに、個々の処理作業の変更が求められる場合には、システム全体が、容易に再構成され得る。しかし、単一の堆積チャンバ内で薄膜を堆積させることにより、埃、パーティクル、および／または前駆体物質によるチャンバの汚染が生じる場合がある。
【００１２】
ここで、本明細書に記載する実施形態の中で用いられるようなフレキシブル基板またはウエブは、典型的には、屈曲可能であることにより特徴付けられ得ることを指摘しておく。「ウエブ」という用語は、「ストリップ」または「フレキシブル基板」という用語と同義的に用いられる場合がある。例えば、本明細書の実施形態に記載されるようなウエブは、フォイルであってもよい。
【００１３】
基板材料からなるウエブは、相互連結されたプロセスモジュールのラインを通り連続的に進められ得る。各プロセスモジュールにおいて、光起電デバイスのある特定の層が、堆積され得る。例えば、光起電デバイスがｎｉｐ構成の層を備える場合には、第１のプロセスモジュールがｎ型層を堆積してもよく、１つまたは複数の後続のプロセスモジュールが、真正層すなわちｉ型層を堆積してもよく、最後のプロセスモジュールが、ｐ型層を堆積してもよい。したがって、特定の膜を堆積させる適切な個数のプロセスモジュールを用意することにより、様々な膜厚の特定の膜を作製することが可能となる。
【００１４】
膜厚および膜組成は、専用のプロセスモジュールに個別のプロセスを適用することにより、適切に制御されてもよい。例えば、フレキシブルなシリコンベース光起電デバイスにおける吸収体の堆積は、シリコンからなる真正層によって分離された、例えばボロン、リンなどを用いることによる薄いドープされたシリコン層の堆積に基づく。
【００１５】
典型的には、例えばｎ型層またはｐ型層などのドープされた層は１０ｎｍ〜４０ｎｍの範囲内の厚さを有し、真正層は２００ｎｍ〜２０００ｎｍの範囲内の厚さを有する。膜厚および組成のこれらの違いは、基板処理システムのレイアウトに対して、および特定の層または膜を堆積させるために設けられたプロセスモジュールの個数に影響する。基板処理システムのスループットおよび生産性は、個々の層タイプに対して使用されるプラズマ源の個数に基づく。さらに、ＰＥＣＶＤプロセスにより実現される堆積速度が遅いため、埃および／またはパーティクルの形成を伴うプロセスドリフトは、回避されなければならない。
【００１６】
図１は、第１の実施形態によるモジュール式基板処理システム１００の概略側面図である。モジュール式基板処理システム１００は、複数のプロセスモジュール１０１ａ、１０１ｂ、１０１ｃ、・・・１０１ｎを備える。フレキシブル基板５００が、第１のプロセスモジュール１０１ａ内に挿入されるのが、および適切な処理作業または処理ステップの後で最後のプロセスモジュール１０１ｎから排出されるのが示される。したがって、各プロセスモジュール１０１ａ〜１０１ｎは、基板がプロセスモジュール内に挿入される側に、本明細書において以下で説明する上流ガスクッションローラなどの上流構成要素を有し、基板がプロセスモジュールから排出される側に、本明細書において以下で説明する下流ガスクッションローラなどの下流構成要素を有する。
【００１７】
さらに、基板処理システムを通過する、および個々のプロセスモジュールを通過するフレキシブル基板の搬送速度は、プロセスモジュールの個数に基づく。プロセスモジュール１０１ａ〜１０１ｎ内でフレキシブル基板を移動させるために用いられる搬送速度は、０．１ｍ／分〜１．０ｍ／分の範囲内であり、典型的には０．７ｍ／分である。
【００１８】
フレキシブル基板５００は、ロール上に巻き上げられ、８０ｃｍ〜１２０ｃｍの範囲内の幅を有し、典型的には約１００ｃｍの幅を有するウエブとして、用意されてもよい。本明細書に記載する他の実施形態と組み合わせることが可能なさらに他の実施形態によれば、２つ以上のウエブが、並行して処理されることが可能であり、これらのウエブは、処理システム１００内に平行に挿入される。２つのウエブが、並行して処理される場合には、これらの平行なウエブのストリップはそれぞれ、４０ｃｍ〜６０ｃｍの範囲内の幅を有し、典型的には約５０ｃｍの幅を有する。フレキシブル基板５００は、１５μｍ〜５００μｍの範囲内の厚さを有してもよく、典型的には約５０μｍの厚さを有する。
【００１９】
ここで、処理すべき基板表面５０２（前方表面、前面）に対する損傷を回避するために、ガスクッションローラが、この前方表面５０２に対面するように配置されることを指摘しておく。基板５００の前方表面、すなわち前面は、例えば層が上に堆積されるなど、処理され得る表面として理解すべきである。各プロセスモジュール内に設けられるガスクッションローラは、フレキシブル基板の非接触搬送またはほぼ非接触の搬送を実現する動圧ガス軸受として形成されてもよい。特に、フレキシブル基板５００の易損性の前方表面５０２には、搬送ローラが接触しない。
【００２０】
フレキシブル基板５００を案内するためにガスクッションローラが設けられることに基づき、ガスクッションローラに対するフレキシブル基板５００の前方表面５０２の有害な機械的接触がなくなる。本明細書においては、図３に関連して、以下で、プロセスモジュール１０１内で用いられるガスクッションローラのレイアウトを説明する。
【００２１】
モジュール式基板処理システム１００の横寸法、すなわち基板搬送方向５０１に延びる寸法は、各プロセスモジュールの処理チャンバを垂直配向に配置することにより、縮小させることができる。さらに、本明細書に記載する実施形態によれば、あるモジュールから次のモジュールへの基板の水平移動、およびそれに関する水平ウエブ制御が実現可能となる。これに加えて、このモジュールシステムの構成により、基板上への薄膜の堆積中にフレキシブル基板の垂直移動を実現することが可能となる。これにより、堆積領域において生成され得る堆積プロセスからの寄生粒子が、基板の前面上に落下し、例えば堆積された層に対する損傷が、粒子の剥離落下により生じ得るような可能性が比較的低くなる。
【００２２】
図２は、図１に示すモジュール式基板処理システム１００のプロセスモジュール１０１をさらに詳細に示す。特に、本明細書においては、以下で、プロセスモジュール１０１の少なくとも１つの処理領域内でフレキシブル基板５００を案内する基板案内手段１０３、１０４を説明する。さらに、基板処理チャンバが、処理チャンバ内に形成された少なくとも２つの処理領域を備えてもよく、これらの処理領域は基板前方表面５０２を処理する。
【００２３】
プロセスモジュール１０１の案内手段は、フレキシブル基板５００が水平方向に挿入される第１の基板案内デバイス１０３と、フレキシブル基板が垂直下方移動方向から垂直上方移動方向へと方向転換される第２の基板案内デバイス１０４とを備える。本明細書に記載する他の実施形態と組み合わせることが可能な実施形態によれば、第１の基板案内デバイス１０３は、２つのガスクッションローラ２０１、２０２を備える。さらに、処理チャンバ１０２が、第１の基板案内デバイス１０３と第２の基板案内デバイス１０４との間に配置される。
【００２４】
処理すべき基板表面５０２、すなわち基板５００の前方表面は、基板５００を水平方向に搬送する際には、下方表面となるように示される。図２においては、基板５００は、この図における左側から右側に、基板搬送方向５０１へと搬送されるように示される。
【００２５】
図１に示すモジュール式基板処理システム１００の横寸法を縮小するために、基板処理チャンバ１０２は垂直方向に延在する。少なくとも２つの処理領域、すなわち第１の処理領域２０５および第２の処理領域２０６が、処理チャンバ１０２内に形成される。これらの処理領域は基板前方表面５０２を処理する。したがって、フレキシブル基板５００の配向は、処理作業中には垂直となり、あるプロセスモジュールから隣接するプロセスモジュールへの搬送中には水平となる。
【００２６】
表面処理の種類に応じて、プラズマ源などの適切な処理デバイスが、プロセス領域２０５、２０６の少なくとも一方に配置されてもよい。表面被覆、表面活性化／表面安定化処理、および他の表面関連処理などの表面処理が、モジュール式基板処理システム１００のプロセスモジュール１０１の中の１つまたは複数において実施される。プラズマ支援表面プロセスは、様々な基板を活性化および／または被覆および／またはエッチングするための強力なツールとなる。これらのプラズマプロセスの最中に、フレキシブル基板５００は、各プロセスモジュール１０１を通り移動される。したがって、種々のプロセスモジュール１０１ａ〜１０１ｎおよび／または種々の処理領域２０５、２０６を用いることにより、基板処理作業において種々の処理ステップを実施することが可能となる。例えば、ある特定のプロセスモジュール１０１ａ〜１０１ｎが、ある種の膜組成に対して用意され得る一方で、別のプロセスモジュールが、基板洗浄、基板加熱、基板活性化、等々のためにのみ用いられる。
【００２７】
本明細書に記載する他の実施形態および変形形態のいずれかと組み合わせることが可能なさらに他の実施形態によれば、各プロセスモジュールは、特定の層を堆積させるために用意されてもよい。例えば、フレキシブル光起電デバイスの層スタックを作製するために使用し得る堆積プロセスにおいては、第１のプロセスモジュール１０１ａが、ｎ型Ｓｉ層を堆積させるために用意されてもよく、１２個の後続プロセスモジュールが、ｉ型Ｓｉ層を堆積させるために用意されてもよく、最後のプロセスモジュール１０１ｎが、ｐ型Ｓｉ層を堆積させるために用意されてもよい。したがって、薄いｐ型Ｓｉ層、薄いｎ型Ｓｉ層、およびｐ型Ｓｉ層とｎ型Ｓｉ層との間に組み込まれる厚いｉ型Ｓｉ層を備えるｎｉｐ層スタックが形成される。
【００２８】
そのオプションである修正形態によれば、少なくとも１つの第１のプロセスモジュール１０１ａが、ｎ型Ｓｉ層を堆積させるために用意されてもよく、２〜３２個の後続プロセスモジュールが、ｉ型Ｓｉ層を堆積させるために用意されてもよく、少なくとも１つのプロセスモジュール１０１ｎが、ｐ型Ｓｉ層を堆積させるために用意されてもよい。薄いｐ型Ｓｉ層、薄いｎ型Ｓｉ層、およびｐ型Ｓｉ層とｎ型Ｓｉ層との間に組み込まれる厚いｉ型Ｓｉ層を備えるｎｉｐ層スタックが、やはり形成される。
【００２９】
同様に、特定のプロセス作業のためにプロセスモジュール全体を使用する代わりに、各処理領域へと分割されるプロセスモジュールにおいて、種々の処理作業を実施することができる。一例としては、フレキシブル基板の処理が、第１のプロセスモジュール１０１ａの第１の処理領域２０５においてフレキシブル基板５００の上に第１の層を堆積させることと、第１のプロセスモジュールの第２の処理領域２０６において、および少なくとも１つの第２のプロセスモジュール１０１ｂ〜１０１ｎにおいて、フレキシブル基板５００の上に少なくとも１つの第２の層を堆積させることとを含んでもよい。
【００３０】
したがって、本明細書に記載する他の実施形態と組み合わせることの可能ないくつかの実施形態によれば、１つまたは複数のプロセスモジュールの処理領域２０５、２０６は、異なる基板処理ステップを実行するように構成することが可能である。したがって、１つのモジュールを、種々の基板処理ステップのために使用することが可能となり、これにより、システムの自由度がさらに高められる。
【００３１】
水平に挿入されるフレキシブル基板５００を案内するために、およびフレキシブル基板５００を垂直方向に方向転換させるために、以下において説明する第１の基板案内デバイス１０３および第２の基板案内デバイス１０４が用意される。いくつかの実施形態によれば、第１の基板案内手段１０３内にフレキシブル基板５００を挿入した後に、前方表面５０２の反対側の基板５００の裏面にて基板５００に接触する入力案内ローラ２０８が、基板５００を上流ガスクッションローラ２０１まで案内することが可能である。この上流ガスクッションローラ２０１は、前方表面５０２とローラ表面との間にガスクッションを生成し、垂直方向に下方にフレキシブル基板を方向転換させる。このようにして、ガスクッションローラベースの連続基板搬送が実現される。
【００３２】
上流ガスクッションローラ２０１によりもたらされるガスクッションは、基板５００の易損性の前方表面５０２に対するひっかき傷、埃付着、汚染、等々の損傷を防ぐ。次いで、フレキシブル基板５００は、下流へ移動し、その前方表面５０２が、第１の処理領域２０５を通過する。ここで、表面被覆、表面活性化／表面安定化処理、および他の表面関連処理などの表面処理が実施され得る。次いで、フレキシブル基板５００は、基板案内デバイス１０４内に挿入され、そこで、フレキシブル基板５００は、中間ローラ２０３により垂直下方移動から垂直上方移動へと方向転換される。
【００３３】
この中間ローラ２０３が、基板５００の後方表面に対面しているときに、中間ローラ２０３は、この後方表面に直接的に接触してもよく、ローラ２０１および２０２のようにガスクッションローラとして設計される必要はない。ここで、図面には図示しないが、本明細書において上述したローラ２０８、２０９、および２０３などの、フレキシブル基板５００の後方表面に接触するローラが、ある搬送速度で基板搬送方向５０１に基板５００を駆動するための駆動ローラとして用いられてもよいことを指摘しておく。
【００３４】
中間ローラ２０３により方向転換された後に、基板５００は、第２の処理領域２０６を通り移動し、第１の基板案内デバイス１０３内に再度進入し、基板５００の前方表面５０２に接触する下流ガスクッションローラ２０２を通過し、出力案内ローラ２０９を通過し、そこで、基板５００は、プロセスモジュール１０１から排出される。さらに、分離壁１０８が、ローラ２０１、２０８が配置される第１の基板案内手段１０３の上流側と、ローラ２０２、２０９が配置される第１の基板案内手段１０３の下流側との間に形成される。分離壁１０８は、第１の処理領域２０５と第２の処理領域２０６との間のガス分離を、および／または、第１の案内デバイス１０３の上流部分と下流部分との間のガス分離をもたらすことができる。
【００３５】
図３Ａは、各プロセスモジュール１０１の上流ガスクッションローラ２０１または下流ガスクッションローラ２０２などのガスクッションローラ２００の概略図である。薄膜太陽電池の生産におけるようなフレキシブル基板５００を処理するためのプロセスモジュール用途においては、フレキシブル基板５００は、複数の移動方向に方向転換される場合がある。したがって、ローラ３０６が、フレキシブル基板５００の移動方向５０１を変更するために設けられてもよい。
【００３６】
本明細書に記載する実施形態と共に使用することの可能なガスクッションの例は、「Ｈｏｖｅｒ  ｃｕｓｈｉｏｎ  ｔｒａｎｓｐｏｒｔ  ｆｏｒ  ｗｅｂｓ  ｉｎ  ａ  ｗｅｂ  ｃｏａｔｉｎｇ  ｐｒｏｃｅｓｓ」と題され、２００８年１０月２１日に出願された、米国特許出願第１２／２５５，３８９号に記載されている。該出願は、参照により、本開示と矛盾を生じない限りにおいて本明細書に組み込まれる。該出願中においては、例えば、フレキシブル基板を非接触案内するための案内デバイスが、基板に対面するための表面と、この表面中に設けられ基板に対してホバークッションを与える多数のガス排出口とを有するデバイスを備える。
【００３７】
図３Ａに示すように、典型的な一実施形態によれば、移動中の基板５００の搬送方向５０１は、垂直上方移動５０１から垂直下方移動５０１’へと変更され得る。処理すべき前方表面５０２のローラ３０６との直接的な接触は、ローラ３０６と基板５００の前方表面５０２との間にガスクッション３０５をもたらすことにより回避され得る。
【００３８】
基板５００の前方表面５０２のローラ３０６との直接的な接触を回避させるガスクッションが、フレキシブル基板５００とローラ３０６との間の空間内に挿入されるガス３０３により形成される。ガス３０３は、ローラ３０６の表面中のガス排出口３０４から放出され、基板５００は、その前方表面５０２がローラ３０６のガス排出口３０４に対面する状態においては、ローラ３０６に直接的には接触せず、放出ガス３０３のクッション３０５上に浮かぶ。
【００３９】
ガス３０３を放出するためのガス排出口３０４が配置されたローラ３０６の表面は、円筒形状であってもよい。さらに、本明細書に記載する少なくとも１つの実施形態と組み合わせることのできる他の実施形態によれば、ローラ３０６の断面は、非円形、凸状、部分円、ファセット凸状であってもよく、フレキシブル基板５００の非接触案内に適した他の形状を呈してもよい。
【００４０】
本明細書に記載する他の実施形態と組み合わせることのできる典型的な一実施形態によれば、図２に示す各プロセスモジュール１０１の上流ガスクッションローラ２０１および／または下流ガスクッションローラ２０２は、典型的には１８０の角度だけフレキシブル基板５００を方向転換させるために使用され、ガス３０３を放出するためのガス排出口３０４が配置されるローラ３０６の表面は、ほぼ半円を成す。ローラ３０６自体は、回転軸を中心として回転自在であってもよく、または、ローラ３０６は、フレキシブル基板５００がガスクッション３０５上を移動しつつある際に、定位置に固定されてもよい。
【００４１】
本明細書に記載する他の実施形態と組み合わせることの可能ないくつかの実施形態によれば、基板表面５０２を処理するためのプロセスガスが、ガスクッションローラ２００によりガス排出口３０４を介して供給されてもよい。したがって、ガス供給および基板案内の両方が、図３Ａに示すガスクッションローラ２００により実施され得る。
【００４２】
本明細書に記載する他の実施形態と組み合わせることの可能なガスクッションローラのさらに他の実施形態が、「Ｇｕｉｄｉｎｇ  ｄｅｖｉｃｅｓ  ａｎｄ  ｍｅｔｈｏｄｓ  ｆｏｒ  ｃｏｎｔａｃｔｌｅｓｓ  ｇｕｉｄｉｎｇ  ｏｆ  ａ  ｗｅｂ  ｉｎ  ａ  ｗｅｂ  ｃｏａｔｉｎｇ  ｐｒｏｃｅｓｓ」と題され２００９年４月２１日に出願された米国特許出願第１２／４２７，４５３号に記載されている。該出願は、参照により、本開示と矛盾を生じない限りにおいて本明細書に組み込まれる。該出願中に記載される実施形態によれば、ウエブ被覆プロセス用途において真空条件下でウエブを非接触案内するための案内デバイスが用意される。この案内デバイスは、ウエブに対面するための湾曲表面と、この湾曲表面中に設けられ、ガス流を放出することにより湾曲表面とウエブとの間にホバークッションを形成する一群のガス排出口とを備える。案内デバイスは、第１の下位群のガス排出口にガス流を選択的に供給し、第２の下位群のガス排出口にガスが流れるのを防ぐためのガス分配システムをさらに備える。
【００４３】
例えば、本明細書に記載する他の実施形態と組み合わせることの可能な実施形態によれば、図３Ｂは、回転対称表面３１０を備える案内デバイスを示す。この案内デバイスは、断面図において示され、幅Ｗおよび高さＨを有する。案内デバイスの深さＤは、図面平面に対して垂直方向に配向される。典型的には、このウエブ案内デバイスは、一定の幅Ｗおよび高さＨを有する円筒ドラムである。あるいは、幅Ｗおよび高さＨは、案内デバイスが円錐体または円錐台となるように、深さＤに沿って、例えば直線状に変化してもよい。この円錐体または円錐台は、例えば、ウエブの案内時の横方向オフセットが求められる場合に、すなわちウエブが深さＤの方向に変位されるべきである場合に、使用されてもよい。
【００４４】
図３Ｂにおいては、ガス排出口の第１の下位群３１２、すなわち開放されたガス排出口３１２が、ウエブ案内領域に位置する。ガス排出口３１１の第１の下位群３１２には、基板ウエブ５００が重なる。本明細書において、「重なる」という用語は、基板ウエブ５００と表面３１０との接触を示唆するものではない。なぜならば、作業中に、ホバークッションが、ウエブ案内領域のガス排出口の第１の下位群３１２とウエブ５００との間に形成されるからである。これにより、ウエブと案内デバイスとの間の直接的な接触が、おおむね回避される。
【００４５】
ガス出口の第２の下位群３１４、すなわち閉鎖されたガス排出口３１４は、ウエブ案内領域の外側に位置する。ガスが、ホバークッションを形成することが必要となるウエブ案内領域にのみ放出されるため、すなわちウエブが重ならない領域にはガスは全くまたは殆ど直接的に放出されないため、ガスの無駄が低減され、および／または、ポンプシステムに対する負荷を比較的低減させつつより良好な真空状態を維持することができる。特に、ウエブが重ならないガス排出口が開放された場合には、ホバークッションを生成するためにはさらに高いガス圧が必要となり、したがって、ガスの無駄および／またはポンプシステムに対する負荷が増大する。
【００４６】
図３Ｂに示すようないくつかの実施形態によれば、ガス分配システム３９０は、星形分配器である。一般的には、ガス分配システム３９０は、主要ガス給送部３４５と、ガス排出口３１１と流体連通状態にある各ガス排出給送部３２０とを備える。図３Ｂに図示するいくつかの実施形態によれば、ガス分配システム３９０は、セクターチャンバ３４０をさらに備えてもよい。以下においてさらに詳細に説明するセクターチャンバは、ガス分配システムの構造を単純化する役割を果たし得る。なぜならば、ガスは、各セクターチャンバに供給されることのみが必要となり、各ガス排出口へ送給される必要は必ずしもなくなるからである。
【００４７】
図３Ｂに示すように、セクターチャンバ３４０は、回転対称内壁３３０、複数のラジアル方向セクター壁３３５、および表面３１０によって形成され得る。ガス排出給送部３２０は、ガス吸入口を介してセクターチャンバ３４０と流体連通状態にある。ガス排出給送部３２０は、ガス排出給送部３２０が主要ガス給送部３４５と流体連通状態にある場合に、ガス吸入口を介してセクターチャンバ３４０にガスを供給する。
【００４８】
図３Ｂは、主要ガス給送部３４５と流体連通状態にあるセクターチャンバ３４２と、主要ガス給送部３４５と流体連通状態にないセクターチャンバ３４４とを示す。したがって、セクターチャンバのガス排出口３１２は、第１の下位群に属し、すなわちガスを供給される。ガスは、小さな円により象徴的に図示される。作業中には、ガスは、表面３１０とウエブ５００との間にホバークッションを形成する。
【００４９】
上述を鑑みると、モジュール処理システムの実施形態は、上述のように１つまたは複数のガスクッションローラを備えることが可能である。これらのガスクッションローラは、さらに他の実装形態によれば、以下のような追加のまたは代替の特徴により修正することが可能である：湾曲表面が、ウエブ案内領域を備えることが可能であり、ガス排出口の第１の下位群が、ウエブ案内領域の少なくとも１つのガス排出口から構成され、ガス排出口の第２の下位群が、ウエブ案内領域外の少なくとも１つのガス排出口から構成される；ウエブの案内速度と同等の表面速度で回転することにより、ウエブが重なる湾曲表面の任意の部分が、ウエブに対して実質的に静止状態となるように、湾曲表面を適合することが可能である；ガス分配システムが、主要ガス給送部と、ガス排出口と流体連通状態にある各ガス排出給送部とを備えることが可能であり、これらの各ガス排出給送部は、ガス排出口の第１の下位群に主要ガス給送部を選択的に連結し、ガス排出口の第２の下位群に主要ガス給送部を選択的に連結解除する；主要ガス給送部が、回転不能であることが可能であり、各ガス排出給送部が、湾曲表面と共に回転自在であることが可能であり、各ガス排出給送部が、回転時における主要ガス給送部に対する自体の相対位置に応じて、主要ガス給送部に選択的に連結または主要ガス給送部から選択的に連結解除される；および／または、ガス分配システムが、多数のセクターチャンバを備えることが可能であり、各セクターチャンバは、ガス排出給送部に連結可能な少なくとも１つのガス吸入口を備え、各セクターチャンバが、セクターチャンバのガス吸入口の個数よりも多い個数のガス排出口と流体連通状態にあり、セクターチャンバのガス吸入口の個数が、好ましくは１である。
【００５０】
図４は、他の一実施形態によるモジュール式基板処理システム１００の概略側面図である。ここで、先述の図面に関連して説明した構成要素およびパーツは、重複説明を避けるために、以下の図面を参照とする説明においては詳述しないことを指摘しておく。
【００５１】
図１に示すモジュール式基板処理システム１００に加えて、図４に示すシステムは、巻出しモジュール１０５を備える。この巻出しモジュール１０５においては、フレキシブル基板５００は、フレキシブル基板５００の連続処理が実現されるように、ロールから巻き出され得る。さらに、処理されたフレキシブル基板５００が巻き上げられて再度ロールを形成することができるように、巻上げモジュール１０６が、最後のプロセスモジュール１０１ｎの出力部に設けられてもよい。
【００５２】
ここで、プロセスモジュール１０１ａ〜１０１ｎの個数ｎは、フレキシブル基板上に堆積される各層の個数より大きくてもよく、この場合にｎは、２〜２０の範囲内であることを指摘しておく。図２に関連して本明細書において上述したプロセスモジュール１０１ａ〜１０１ｎの第１の処理領域２０５および第２の処理領域２０６は、ガス分離デバイス３０１により分離される。ガス分離デバイス３０１は、プロセスモジュール１０１内の第１の処理領域２０５と少なくとも１つの第２の処理領域２０６との間にガス分離をもたらすように適合され、フレキシブル基板が中に案内される幅狭スロットとして形成されてもよい。このスロット自体は、２つの処理領域２０５と２０６との間における前駆体混合ガスが入れ替わる可能性を最小限に抑えるために、例えば不活性スイープガスなどのスイープガスにより追加的にパージを実施され得る。
【００５３】
本明細書に記載する他の実施形態と組み合わせることの可能なさらに他の実施形態によれば、例えばＰＥＣＶＤ源を含む２〜２０個のプロセスモジュール１０１ａ〜１０１ｎなどの複数のプロセスモジュールが、所望の真正層の厚さに対してドープされた層の厚さを合致させることが達成されるように、配置され得る。例えば、１つのプロセスモジュールが、アモルファスｎ型層のために用意され、続いて真正ｉ型層の堆積向けに適合された例えば７個などの約５〜９個のプロセスモジュールが用意され、続いてアモルファスｐ型層の堆積向けに適合された少なくとも１つのプロセスモジュールが用意される。典型的には、４つのソースが、モジュールごとに用意され、２つのソースが、１つのプロセスモジュールの各プロセス領域に用意され得る。
【００５４】
本明細書に記載する他の実施形態と組み合わせることの可能なさらに他の実施形態によれば、例えば５〜９個のプロセスモジュールが、微結晶シリコンの堆積向けに用意され、３〜７個のプロセスモジュールが、アモルファスシリコンの堆積向けに用意され得る。これにより、微結晶であるｎｉｐ層構造およびアモルファスであるｎｉｐ層構造、またはそれらの逆を有する二重接合スタック層を堆積させることが可能となる。上述の実施形態と同様に、これにより形成されたさらに他の実施形態においては、大多数のモジュール（例えば少なくとも６０％）が、各層構造の真正層のために使用される。典型的には、４つの源が、モジュールごとに用意され、例えば２つの源が、１つのプロセスモジュールの各プロセス領域に用意され得る。
【００５５】
したがって、他の種々の実施形態が、複数のプラズマ源および／またはプロセスモジュールを備えてもよく、それらの個数は、埃および／またはパーティクルの形成を伴うプロセスドリフトが回避されるように、企図される。これを鑑み、例えば、タンデム接合薄膜太陽電池の作製は、フィルムの厚さおよびシステムの生産性を考慮するために、モジュール個数の増加に基づく。
【００５６】
ロードロックチャンバ４０３が、巻上げモジュール１０６／巻出しモジュール１０５を隣接するプロセスモジュール１０１ｎ、１０１ａに連結するために使用される。ロッキングデバイス４０１が、図４において破線により示すように、巻上げモジュール１０６／巻出しモジュール１０５に、ロードロックチャンバ４０３に、および／またはプロセスモジュールに一体化されてもよい。巻上げ／巻出しモジュールと隣接するプロセスモジュール１０１ａ、１０１ｎとの間の経路中に位置するこれらのロッキングデバイス４０１は、真空気密の膨張可能なシールとして用意されてもよい。この膨張可能なシールを介して処理領域２０５および２０６内に空気が進入するのを防ぐことが、例えば安全性の理由などから必要となり得る場合には、ロードロックが閉じられている間にロードロックチャンバ４０３からポンプ排気することが可能である。そのため、巻上げモジュール１０６／巻出しモジュール１０５とロックチャンバ４０３との間においてロッキングデバイス４０１に小さな真空漏れが存在する場合でも、侵入空気が、処理領域２０５および２０６に進入せず、いかなる損害ももたらす恐れがない。
【００５７】
例えば、シランが前駆体ガスとして使用される場合には、シランの埃が発生する場合がある。基板処理システム１００が、ロールツーロール構造で設計されるため、あるプロセスモジュールから隣接するプロセスモジュールへの、または処理ライン中の他のプロセスモジュールへのガス成分の移送が、問題となる。隣接し合うプロセスモジュール１０１ａ〜１０１ｎ間にガス分離スリットを使用することにより、あるプロセスモジュールから隣接するプロセスモジュールへのドーパントの移送を回避することが可能となり、例えば高性能光起電セルのためのアモルファスシリコン層または微結晶シリコン層の堆積などの高品質基板処理作業を行うことができる。
【００５８】
ガス分離は、スリットを通してウエブを案内し、スイープガスにより他のガスのスリット内への進入を防ぐためにスリット内にスイープガスを挿入することにより、実現することが可能である。これにより、本明細書に記載する他の実施形態と組み合わせることの可能なさらに他の実施形態によれば、スイープガスは、キャリアガスなどの、典型的にはスリットの両側で使用される処理ガスである処理ガスであることが可能である。
【００５９】
スイープガスは、隣接し合うプロセスモジュール間を流れ、隣接し合うプロセスモジュール間における前駆体混合ガスの拡散を防ぐ。それに加えて、または代替として、基板処理作業用のプロセスガスが、用意されてもよい。
【００６０】
本明細書に記載する他の実施形態と組み合わせることの可能な種々の実施形態によれば、スイープガスの流れは、本明細書において図３に関連して上述したガスクッションローラ２０１、２０２によりフレキシブル基板５００の移送と組み合わされてもよい。この場合には、基板移送は、基板表面−ローラ間の接触が低減される一方で、プロセスモジュールからプロセスモジュールへの、すなわち処理チャンバから処理チャンバへのドーパントの移送が同時に低減される状態で、実施することが可能となる。例えば、ガス分離ユニットにおいてプロセスガスをスイープガスとして使用することと、プロセスガスをガスクッションガスとして使用することとを、組み合わせることが可能である。
【００６１】
上述を鑑みると、一実施形態によれば、フレキシブル基板を処理する基板処理システムを実現することが可能となる。このシステムは、ガス分離ユニットおよび／またはガスクッションローラを備えることが可能であり、ガス分離ユニットおよび／またはガスクッションローラは、プロセスガスと共に作動する。これにより、ガス分離ユニット内に挿入されるガス、およびガスクッションローラ内に挿入されるガスが、プロセスを悪化させることなく処理領域に案内され得る。このガスにおいては、処理領域に直接的に挿入されるプロセスガスの量が、低減され、ガス分離ユニットまたはガスクッションローラからの各処理ガスによって補償され得る。
【００６２】
本明細書に記載する他の実施形態と組み合わせることの可能なさらに他の実施形態によれば、モジュール式基板処理システム１００は、巻出しモジュール１０５を備えることが可能であり、フレキシブル基板５００が、ロールから巻き出され得ることで、フレキシブル基板５００の連続処理が実現される。これに加えて、容易なロール交換／移送が可能となり得る。さらに、処理されたフレキシブル基板５００が巻き上げられて、再度ロールを形成し得るように、巻上げモジュール１０６が、最後のプロセスモジュール１０１ｎの出力に設けられてもよい。
【００６３】
本明細書に記載する他の実施形態および修正形態のいずれかと組み合わせることの可能なさらに他の実施形態によれば、ロードロックチャンバ４０３は、ガス分離および真空ロックを実現することが可能である。
【００６４】
他のロードロックチャンバ４０３が、最後のプロセスモジュール１０１ｎと巻上げモジュール１０６との間に設けられてもよい。ロードロックチャンバ４０３はそれぞれ、シールを備え、このシールは、例えばフレキシブル基板５００がプロセスモジュール１０１ａ〜１０１ｎのラインを通り送られる際などに、閉鎖され得る。ロードロックチャンバ４０３のシールが、閉鎖されると、例えば巻出しモジュール１０５および巻上げモジュール１０６が、大気圧にさらされ得ると共に、残りのプロセスモジュール１０１ａ〜１０１ｎは、真空排気される。これに加えて、処理ラインの雰囲気汚染が、第１のプロセスモジュール１０１ａ、および最後のプロセスモジュール１０１ｎのそれぞれにてロードロックチャンバ４０３を用いることにより回避され得る。ロードロックチャンバ４０３は、真空気密膨張可能シールとして用意されたロッキングデバイスを備えてもよい。
【００６５】
ロードロックチャンバ４０３およびロッキングデバイス４０１を適切に作動させることにより、フレキシブル基板の新規のロールをシステム内に挿入することが可能となり、または、システムを大気にさらすことなく処理された基板のロールをシステムから取り出すことが可能となる。巻出しステーションおよび巻上げステーションとシステムの他の部分との間を真空分離させることにより、基板の交換のみのために巻出しステーションおよび巻上げステーションを通気させることが可能となる。また、これは、システムの休止時間の大幅な短縮をもたらす。
【００６６】
本明細書に記載する実施形態と組み合わせることの可能なさらに他の実施形態によれば、ロードロックチャンバ４０３およびロッキングデバイス４０１を有する相互連結ユニットは、モジュールまたは巻上げステーション／巻出しステーションに一体化されてもよい。例えば、モジュールおよび／または巻上げステーション／巻出しステーションが、隣接し合うモジュールを相互に封着するためのシールおよび／または膨張可能シールを備えてもよい。シールの例は、１９９３年１０月１９日に発行された米国特許第５，２５４，１６９号および「ＬＯＣＫ  ＶＡＬＶＥ  ＩＮ  ＰＡＲＴＩＣＵＬＡＲ  ＦＯＲ  ＳＴＲＩＰ  ＰＲＯＣＥＳＳＩＮＧ  ＵＮＩＴ」と題され２００４年５月２４日に出願された米国特許出願第１０／５７４，４８６号に記載されている。これらは共に、参照により、本開示と矛盾を生じない限りにおいて本明細書に組み込まれる。
【００６７】
図５は、さらに他の実施形態を図示するプロセスモジュール１０１の側方断面図である。ここで、先述の図２に関連して説明した構成要素およびパーツは、重複説明を避けるために、以下の図面を参照とする説明においては詳述しないことを指摘しておく。
【００６８】
プロセスモジュール１０１は、第１の基板案内デバイス１０３および第２の基板案内デバイス１０４を備える基板案内手段を備える。これらの案内デバイスは、両垂直方向に移動する基板の位置間に中間空間１０７が形成されるように、両垂直方向にフレキシブル基板５００を案内する。分離壁１０８が、ローラ２０１、２０８が配置される第１の基板案内手段１０３の上流側と、ローラ２０２、２０９が配置される第１の基板案内手段１０３の下流側との間に形成される。
【００６９】
本明細書に記載する他の実施形態と組み合わせることの可能なさらに他の実施形態によれば、放射加熱器または誘導加熱器などの加熱デバイスが、ある特定の処理作業について望ましい基板温度を実現するために、中間空間１０７内に配置されてもよい。これに加えて、または代替として、加熱されたローラまたはドラムが、移動中の基板を加熱するために設けられてもよい。
【００７０】
プラズマ堆積源などの２つの堆積源５０３、５０４が、基板５００に対して中間空間１０７の両側に配置され、垂直方向に配向され、基板５００の前方表面５０２に対面する。第１の堆積源５０３が、第１の処理領域２０５に配置され、第２の堆積源５０４が、第２の処理領域２０６に配置される。例えばプラズマ堆積源などの堆積源５０３、５０４が、移動中の基板５００に対して中間空間１０７の両側に配置されるため、これらの源５０３、５０４は、修理作業の場合にも容易に交換することができる。
【００７１】
典型的には、低圧条件にて作動するプラズマ処理デバイスが、処理領域２０５、２０６の少なくとも一方に設けられる。上述の他の実施形態および修正形態のいずれかと組み合わせることの可能なさらに他の実施形態によれば、プラズマ処理デバイスは、複数領域プラズマ源である。したがって、他の種々の実施形態が、単一のプロセスモジュール中にｍ個のプラズマ源を備えてもよい。ここでｍは、２〜８の範囲内であり、典型的には４である。これにより、以下の実施形態のいずれかにしたがって堆積源が設けられ得る：堆積ガスをプラズマ相へと遷移させるための、および真空チャンバ内において基板搬送方向に移動する基板上にこのプラズマ相から薄膜を堆積させるためのプラズマ堆積源を設けることが可能である。このプラズマ堆積源は、真空チャンバ内に配設されるように適合され、少なくとも１つのＲＦ電極を備える、複数領域電極デバイスを備えることが可能である。このＲＦ電極は、基板搬送方向に対して平行な電極幅と、基板搬送方向に対して垂直な電極長さを有し、移動中の基板に対して対向側に配置される。ここで、正規化プラズマボリュームが、電極表面と対向側の基板位置との間に画成されるプラズマボリュームを電極の長さで割ることにより求められ、この正規化プラズマボリュームは、堆積ガスの減衰長へと転換される；ＲＦ発電機が、少なくとも１つのＲＦ電極にＲＦ電力を供給する。このＲＦ電極は、ＲＦ電極の一方のエッジに配置された少なくとも１つのガス吸入口と、ＲＦ電極の対向側のエッジに配置された少なくとも１つのガス排出口と有する。他の典型的な修正形態においては、プラズマ堆積源を設けることが可能であり、基板搬送方向に対して平行なＲＦ電極の電極幅が、堆積ガスの減衰プロファイルのクリティカル減衰長よりも短く、このクリティカル減衰長は、堆積ガスの最大モル比の約１０％にて規定され、および／または、ＲＦ電極が、真空チャンバ内において電極表面と対向側の基板位置との間に１２００ｃｍ３〜７２００ｃｍ３の範囲内のプラズマボリュームを画成する。プラズマ源の他の例は、「Ｐｌａｓｍａ  ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ  ｓｏｕｒｃｅ  ａｎｄ  ｍｅｔｈｏｄ  ｆｏｒ  ｄｅｐｏｓｉｔｉｎｇ  ｔｈｉｎ  ｆｉｌｍｓ」と題され２００９年６月２日に出願された米国特許出願第１２／４７６，８９１号に記載されている。該出願は、参照により、本開示と矛盾を生じない限りにおいて本明細書に組み込まれる。
【００７２】
本明細書に記載する他の実施形態と組み合わせることの可能なさらに他の実施形態によれば、第１の処理領域および第２の処理領域が、ガス分離デバイス３０１により分離される。ガス分離デバイス３０１は、プロセスモジュール１０１内において第１の処理領域２０５と少なくとも１つの第２の処理領域２０６との間にガス分離をもたらすように適合され、基板ウエブがある処理領域から隣接する処理領域へと中を通過し得る幅狭スロットとして形成されてもよい。これにより、典型的には、スイープガスが、スロット領域内に挿入されて、ガスがスロット内に進入するのを防ぐ。典型的なガスは、本明細書に記載する他の実施形態のいずれかにしたがって使用することが可能である。
【００７３】
図６は、さらに別の実施形態によるモジュール式基板処理システム１００の概略側面図である。図４を参照として既に説明した構成要素は、重複説明を避けるためにここでは説明しないことを指摘しておく。図６に示す基板処理システムにおいては、図４において破線により示すように、ロッキングデバイス４０１が、巻上げモジュール１０６／巻出しモジュール１０５に、ロードロックチャンバ４０３に、および／またはプロセスモジュールに一体化されず、別個の要素として設けられる。図６に示すように、第１のロッキングデバイス４０１が、巻出しモジュール１０５と（図６においては左側の）上流ロードロックチャンバ４０３との間に配置される一方で、第２のロッキングデバイス４０１が、巻上げモジュール１０６と（図６においては右側の）下流ロードロックチャンバ４０３との間に配置される。それに加えて、または代替的には、他のロッキングデバイス４０１が、上流ロードロックチャンバ４０３と第１のプロセスモジュール１０１ａとの間に、および／または最後のプロセスモジュール１０１ｎと下流ロードロックチャンバ４０３との間に配置されてもよい。
【００７４】
少なくとも１つのプロセスモジュール内のガス分離デバイス３０１により、種々のガスを使用した融通性の高い処理ステップ構成が可能となる。したがって、フレキシブル基板５００が、移送方向５０１へと移送される際に、様々なプロセスモジュール内において、さらには１つのプロセスモジュール内において、様々な処理作業を行うことができる。
【００７５】
例えば、フレキシブル基板の処理は、第１のプロセスモジュール１０１ａの第１の処理領域２０５においてフレキシブル基板５００の上に第１の層を堆積させることと、第１のプロセスモジュールの第２の処理領域２０６において、および少なくとも１つの第２の処理モジュール１０１ｂ〜１０１ｎにおいてフレキシブル基板５００の上に少なくとも１つの第２の層を堆積させることとを含んでもよい。
【００７６】
さらに、フレキシブル基板の処理は、種々の処理領域２０５、２０６においてフレキシブル基板５００の上に少なくとも２つの異なる層を堆積させることを含んでもよい。これらの層は、異なる層厚を有し、これらの２つの異なる層の層厚の比率は、フレキシブル基板が横断する処理領域の個数の比率とほぼ一致する。図面には示さないが、各プロセスモジュールは、単一のプロセスモジュール内において２つ以上の異なる処理作業を実施し得るように、ガス分離デバイスにより分離され得る２つ以上の処理領域を備えてもよい。
【００７７】
本明細書に記載する任意の他の実施形態と組み合わせることの可能な別の実施形態によれば、第１のプロセスモジュール１０１ａが、第１の基板挿入ユニットおよび第１の基板排出ユニットを備え、少なくとも１つの第２のプロセスモジュール１０１ｂが、第２の基板挿入ユニットおよび第２の基板排出ユニットを備え、少なくとも１つの相互連結ユニットが、第１の基板排出ユニットを第２の基板挿入ユニットに相互連結する。
【００７８】
本明細書に記載する他の実施形態と組み合わせることが可能なさらに他の実施形態によれば、基板処理システム１００が、基板処理作業をモニタリングする少なくとも１つのモニタリングユニットを備えてもよい。処理作業をモニタリングするために、電圧、電流、膜厚、膜厚の変化、膜組成、および処理作業に関連する他のデータが、特定のプロセスを制御するために、検出、分析、および使用されてもよい。
【００７９】
図７は、フレキシブル基板５００を処理するための方法を示す流れ図である。ステップＳ１で、工程が開始される。次いで、続くステップＳ２で、フレキシブル基板が、挿入ユニットを介して水平方向に沿って、第１のプロセスモジュール内に移動される。ステップＳ２は、巻出しモジュール内に設置し得るロールからのフレキシブル基板の巻出しを含んでもよい。
【００８０】
次いで、工程は、続くステップＳ３に進み、ここでは、フレキシブル基板５００が第１のプロセスモジュール１０１ａにおいて処理される。詳細には、フレキシブル基板５００が、以下のように第１のプロセスモジュール１０１ａ内を案内される。水平方向に挿入されたフレキシブル基板５００は、第１の基板案内デバイス１０３および第２の基板案内デバイス１０４により垂直方向５０１、５０１’へと方向転換される。
【００８１】
第１の基板案内デバイス１０３内にフレキシブル基板５００を挿入した後に、前方表面５０２とは逆の基板の裏側にて基板に接触する入力ローラ２０８が、前方表面とローラ表面との間にガスクッションを生成する上流ガスクッションローラ２０１まで基板５００を案内する。
【００８２】
次いで、フレキシブル基板５００が、垂直方向に下方に方向転換される。フレキシブル基板５００は、第１のプロセスモジュール１０１ａの第１の処理領域２０５を通り下方に移動する。次いで、フレキシブル基板５００は、第２の基板案内デバイス１０４内に挿入され、そこにおいて、フレキシブル基板５００は、中間ローラ２０３により垂直下方移動から垂直上方移動へと方向転換される。
【００８３】
次いで、基板５００は、第１のプロセスモジュール１０１ａの第２の処理領域２０６を通過し、第１の基板案内デバイス１０３に進入する。下流ガスクッションローラ２０２および出力ローラ２０９により方向転換された後に、ステップＳ４で、基板５００は、第１のプロセスモジュール１０１ａから移動されて出る。ここで、フレキシブル基板５００を処理するためのプロセスガスは、少なくとも部分的には、第１のプロセスモジュール１０１ａの少なくとも１つのガスクッションローラ２０１、２０２により供給され得ることを指摘しておく。
【００８４】
次いで、工程は、ステップＳ５に進み、そこでは、フレキシブル基板は、少なくとも１つの第２のプロセスモジュール１０１ｂ〜１０１ｎ内に移動され、次いでステップＳ６に進み、そこでは、フレキシブル基板５００は、第２のプロセスモジュール内において処理される。
【００８５】
第１のプロセスモジュール１０１ａと同様に、フレキシブル基板５００は、以下のように第２のプロセスモジュール内を案内される。水平方向に挿入されたフレキシブル基板５００は、第１の基板案内デバイス１０３および第２の基板案内デバイス１０４により垂直方向に方向転換される。
【００８６】
第１の基板案内デバイス１０３内にフレキシブル基板５００を挿入した後で、前方表面５０２の反対側の基板５００の裏面にて基板５００に接触する入力ローラ２０８により、基板５００は第２のプロセスモジュールの上流ガスクッションローラ２０１へと案内される。次いで、フレキシブル基板５００は、垂直方向に下方に方向転換される。
【００８７】
フレキシブル基板５００は、第２のプロセスモジュールの第１の処理領域２０５を通り下方に移動する。次いで、フレキシブル基板５００は、第２の基板案内デバイス１０４内に挿入され、そこにおいて、フレキシブル基板５００は、移動する際に、中間ローラ２０３により垂直下方移動から垂直上方移動へと方向転換される。次いで、基板５００は、第２のプロセスモジュールの第２の処理領域２０６を通過し、第２のプロセスモジュールの第１の基板案内デバイス１０４内に進入する。
【００８８】
下流ガスクッションローラ２０２および出力ローラ２０９により方向転換された後に、ステップＳ７で、基板５００は、第２のプロセスモジュールから排出される。ステップＳ７では、フレキシブル基板５００は、排出ユニットにより水平方向５０１に第２のプロセスモジュールから移動されて出る。ここで、フレキシブル基板を処理するためのプロセスガスは、少なくとも部分的には、第２のプロセスモジュールの少なくとも１つのガスクッションローラにより供給され得ることを指摘しておく。
【００８９】
本明細書に記載する他の実施形態と組み合わせることの可能なさらに他の実施形態によれば、フレキシブル基板５００は、ロールツーロールプロセスが確立され得るように、巻上げモジュール１０６によりロール上に巻き上げられてもよい。
【００９０】
したがって、他の種々の実施形態が、各プロセスモジュール１０１ａ〜１０１ｎの第１の処理領域と少なくとも１つの第２の処理領域との間にガス分離を有してもよい。このガス分離は、各プロセスモジュール１０１ａ〜１０１ｎ内に配置されたガス分離デバイス３０１を用いて少なくとも１つのプロセスモジュール内に設けられる。
【００９１】
本明細書に記載する他の実施形態と組み合わせることの可能な種々の実施形態によれば、ガス分離および真空ロックが、第１のプロセスモジュールの挿入ユニットおよび最後のプロセスモジュールの排出ユニットの少なくとも一方に設けられる。
【００９２】
本明細書に記載する他の実施形態と組み合わせることの可能なさらに他の実施形態によれば、フレキシブル基板５００の処理は、第１のプロセスモジュール１０１ａの第１の処理領域２０５においてフレキシブル基板５００上に第１の層を堆積させることと、第１のプロセスモジュール１０１ａの第２の処理領域２０６において、および少なくとも１つの第２のプロセスモジュール１０１ｂ〜１０１ｎにおいてフレキシブル基板５００上に少なくとも１つの第２の層を堆積させることとを含んでもよい。
【００９３】
さらに、フレキシブル基板５００の処理は、種々の処理領域２０５、２０６においてフレキシブル基板５００の上に少なくとも２つの異なる層を堆積させることを含んでもよい。これらの層は、異なる層厚を有し、これら２つの異なる層の層厚の比率は、フレキシブル基板５００が横断する処理領域２０５、２０６の個数の比率とほぼ合致する。
【００９４】
本明細書に記載する他の実施形態と組み合わせることの可能な種々の実施形態によれば、相互連結ユニットが、隣接し合うプロセスモジュール１０１ａ〜１０１ｎの間に設けられ、この相互連結ユニットは、２つの隣接し合うプロセスモジュール１０１ａ〜１０１ｎの間にスイープガスを流すガス挿入モジュールとして使用される。
【００９５】
上述では複数の実施形態について述べた。例えば、一実施形態によれば、フレキシブル基板を処理するためのモジュール式基板処理システムが実現される。このシステムは、水平方向において互いに隣接して配置された少なくとも２つのプロセスモジュールを備え、これらのプロセスモジュールは、フレキシブル基板の非接触案内、および垂直方向へのフレキシブル基板の方向転換を行うガスクッションローラを備える。本明細書に記載する他の実施形態と組み合わせることの可能なさらに他の実施形態によれば、少なくとも１つのプロセスモジュールが、プロセスモジュール内において第１の処理領域と少なくとも１つの第２の処理領域との間にガス分離をもたらすガス分離デバイスを備える。ガスクッションローラは、フレキシブル基板を処理するためのプロセスガスを供給してもよい。さらに、ガスクッションローラは、フレキシブル基板の前方表面に対面するように配置される。そのオプションの修正形態によれば、本システムは、フレキシブル基板を巻き出す少なくとも１つの巻出しモジュールをさらに備える。その別のオプションの修正形態によれば、本システムは、フレキシブル基板を巻き上げる少なくとも１つの巻上げモジュールを備える。本明細書に記載する他の実施形態と組み合わせることが可能なさらに他の実施形態によれば、ロッキングデバイスが、巻出しモジュールおよび巻上げモジュールの少なくとも一方と隣接するプロセスモジュールとの間に設けられる。このロッキングデバイスは、ス分離および真空ロックを提供する。そのオプションの修正形態によれば、本システムは、隣接し合うプロセスモジュールを相互連結して、プロセスモジュールから隣接するプロセスモジュールにフレキシブル基板を案内する少なくとも１つの相互連結ユニットをさらに備える。この相互連結ユニットは、真空フランジとして設けられてもよい。そのオプションの修正形態によれば、相互連結ユニットは、２つの隣接し合うプロセスモジュール間にスイープガスを流すガス挿入モジュールとして設けられる。上述の他の実施形態および修正形態のいずれかと組み合わせることの可能なさらに他の実施形態によれば、プロセスモジュールの個数ｎは、フレキシブル基板上に堆積すべき層の個数より大きい。ここで、ｎは、２〜２０の範囲内である。
【００９６】
さらに他の追加のまたは代替の修正形態によれば、プロセスモジュールは、両垂直方向に移動する基板の位置間に中間空間が形成されるように、両垂直方向にフレキシブル基板を案内する基板案内手段と、基板に対して中間空間の両側に配置された少なくとも１つのプラズマ源とを備えてもよい。このプラズマ源は、垂直方向に配向され、基板の前方表面に対面する。そのオプションの修正形態によれば、基板案内手段は、少なくとも１つのガスクッションローラを備える。さらに、低圧条件にて作動するプラズマ処理デバイスが、少なくとも１つの処理領域に設けられてもよい。そのオプションの修正形態によれば、プラズマ処理デバイスは、複数領域プラズマ源である。上述の他の実施形態および修正形態のいずれかと組み合わせること可能なさらに他の実施形態によれば、第１のプロセスモジュールが、第１の基板挿入ユニットおよび第１の基板排出ユニットを備え、少なくとも１つの第２のプロセスモジュールが、第２の基板挿入ユニットおよび第２の基板排出ユニットを備え、少なくとも１つの相互連結ユニットは、第１の基板排出ユニットを第２の基板挿入ユニットに相互連結する。それに加えて、システムは、基板処理作業をモニタリングする少なくとも１つのモニタリングユニットを備えてもよい。上述の他の実施形態および修正形態のいずれかと組み合わせることの可能なさらに他の実施形態によれば、フレキシブル基板を処理するモジュール式基板処理システムが実現される。このシステムは、水平方向において相互に隣接して配置された少なくとも２つのプロセスモジュールを備え、少なくとも１つのプロセスモジュールが、第１の処理領域と、少なくとも１つの第２の処理領域と、プロセスモジュール内において第１の処理領域と第２の処理領域との間にガス分離を設けるガス分離デバイスとを備える。別の実施形態によれば、フレキシブル基板を処理する方法が実現される。この方法は、挿入ユニットを介して水平方向に沿って、第１のプロセスモジュール内にフレキシブル基板を移動させることと、第１のプロセスモジュールにおいてフレキシブル基板を処理することと、第１のプロセスモジュールから外にフレキシブル基板を移動させることと、少なくとも１つの第２のプロセスモジュール内にフレキシブル基板を移動させることと、第２のプロセスモジュールにおいてフレキシブル基板を処理することと、排出ユニットを介して水平方向に沿って、第２のプロセスモジュールから外にフレキシブル基板を移動させることとを含み、フレキシブル基板は、少なくとも１つのガスクッションローラにより各プロセスモジュール内において垂直方向に方向転換される。そのオプションの修正形態によれば、少なくとも１つのプロセスモジュール内における第１の処理領域と少なくとも１つの第２の処理領域との間のガス分離が、各プロセスモジュール内に配置されたガス分離デバイスにより実現される。さらに、ガス分離および真空ロックが、挿入ユニットおよび排出ユニットの少なくとも一方に設けられてもよい。さらに他の追加のまたは代替の修正形態によれば、フレキシブル基板を処理するためのプロセスガスが、少なくとも部分的には少なくとも１つのガスクッションローラにより供給されてもよい。別の嫉視形態によれば、フレキシブル基板の処理は、第１のプロセスモジュールの第１のプロセス領域においてフレキシブル基板の上に第１の層を堆積させることと、第１のプロセスモジュールの第２の処理領域において、および少なくとも１つの第２のプロセスモジュールにおいてフレキシブル基板の上に少なくとも１つの第２の層を堆積させることとを含む。上述の他の実施形態および修正形態のいずれかと組み合わせることの可能なさらに他の実施形態によれば、フレキシブル基板の処理は、種々の処理領域においてフレキシブル基板の上に少なくとも２つの異なる層を堆積させることを含んでもよい。これらの層は、異なる層厚を有し、これら２つの層の層厚の比率は、フレキシブル基板が横断する処理領域の個数の比率とほぼ合致する。
【００９７】
上記は、本発明の複数の実施形態を対象とするものであり、以下の特許請求の範囲により決定される本発明の基本範囲から逸脱することなく本発明の他のまたはさらなる実施形態を考案することができる。
【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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【国際調査報告】
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