(57)【要約】【課題】成膜材料の消費効率が高い成膜装置を提供する。【解決手段】本発明の成膜装置１は、搬送室１１と、搬送室１１に接続された成膜室３０とを有しており、搬送ロボット１５により成膜室３０に搬入された基板５は、基板交換場所３８と搬送ロボット１５との間で受け渡しが行われた後、搬送機構３１によって成膜場所３９へ送られ、成膜場所３９を通過するときに基板５表面に膜が成長する。基板５が成膜場所３９を通過するときには、別の基板５が基板交換場所３８に受け渡され、成膜場所３９へ送られるので、複数の基板５が次々成膜場所３９を通過する。従って、成膜場所３９で成膜材料の蒸気を放出させながら成膜を行っても、蒸気が無駄にならず、成膜材料の消費効率が高い。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
搬送室と、前記搬送室内に配置された搬送ロボットと、前記搬送室に接続された成膜室と、前記成膜室内に配置された成膜源とを有し、
前記成膜室内には基板交換場所が設けられ、該基板交換場所と前記搬送ロボットとの間で基板の受け渡しが行われるように構成され、
前記成膜室内には、前記基板交換場所に配置された基板を前記成膜源方向に送り、前記成膜源によって膜が形成される成膜場所を通過させ、前記基板交換場所に戻す搬送機構が設けられた成膜装置。
【請求項２】
前記搬送機構は、前記基板を前記成膜場所を通過させた後、前記成膜場所を通過させずに前記基板交換場所へ戻す請求項１記載の成膜装置。
【請求項３】
前記搬送機構は、前記基板を前記成膜場所へ送るときに、他の基板を前記基板交換場所に戻すように構成された請求項１又は請求項２のいずれか１項記載の成膜装置。
【請求項４】
前記搬送機構は複数の単位搬送機構を有し、前記単位搬送機構はそれぞれ異なる基板を搬送可能に構成され、
前記各単位搬送機構が前記基板を搬送する速度をそれぞれ変えられるように構成された請求項１乃至請求項３のいずれか１項記載の成膜装置。
【請求項５】
前記成膜源は、有機材料を収容する容器と、前記容器に収容された有機材料を加熱し、前記有機材料の蒸気を発生させる加熱装置とを有し、
前記容器は前記単位搬送機構の真下に配置された請求項１乃至請求項４のいずれか１項記載の成膜装置。
【請求項６】
前記成膜源は、前記容器を複数個有し、前記容器は前記基板が前記成膜場所を通過する方向に並べられた請求項５記載の成膜装置。
【請求項７】
前記基板交換場所には、前記搬送ロボットと前記搬送機構との間で前記基板を受け渡す移載機構が設けられた請求項１乃至請求項６のいずれか１項記載の成膜装置。
【請求項８】
前記搬送室には、１又は２以上の処理室が接続された請求項１乃至請求項７のいずれか１項記載の成膜装置。
【請求項９】
成膜室と、前記成膜室内に配置された成膜源とを有する成膜装置の、前記成膜源に配置された容器に有機材料を収容し、
前記成膜室内に設けられた基板交換場所に基板を配置し、前記基板を前記基板交換場所から前記成膜源方向に送り、前記有機材料を前記有機材料の蒸気が放出される温度に維持しながら、前記基板を所定の成膜場所を通過させ、前記基板表面に有機材料の膜を形成した後、前記基板を前記基板交換場所へ戻す成膜方法。
【請求項１０】
前記成膜場所を通過した前記基板を前記基板交換場所へ戻すときに、前記成膜場所に他の基板を通過させる請求項９記載の成膜方法。
【請求項１１】
前記成膜場所の前記基板の移動方向に沿った長さを、前記基板の前記移動方向に沿った長さよりも長く設定し、成膜場所を通過した前記基板を前記基板交換場所へ戻すときに、複数の他の基板を前記成膜場所内で一緒に移動させる請求項９又は請求項１０のいずれか１項記載の成膜方法。
【請求項１２】
前記成膜場所に前記基板の移動方向に沿って前記容器を複数個配置し、前記複数の基板を前記容器上を順番に通過させる請求項９乃至請求項１１のいずれか１項記載の成膜方法。
【請求項１３】
前記成膜場所を通過させた後の前記基板を、前記成膜場所を通過させる速度よりも早い速度で前記基板交換場所へ戻す請求項９乃至請求項１２のいずれか１項記載の成膜方法。
【請求項１４】
前記成膜場所に少なくとも第一、第二の基板を通過させ、前記第一の基板を成膜した後、前記第二の基板を成膜する成膜方法であって、成膜後の前記第二の基板を前記成膜場所から前記基板交換場所へ戻す間に、成膜後の前記第一の基板を前記基板交換場所から前記成膜室に接続された搬送室へ搬入し、成膜前の基板を前記搬送室から前記基板交換場所へ搬入する請求項９乃至請求項１３のいずれか１項記載の成膜方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は成膜装置に関し、特に１つの成膜装置で成膜と、他の処理を行える複合成膜装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図４の符号１０１は従来技術の成膜装置を示している。この成膜装置１０１は搬送室１１１と、成膜室１２５と、搬出入室１１２、１１３と、１以上の処理室１２１〜１２４とを有しており、成膜室１２５と、搬出入室１１２、１１３と、各処理室１２１〜１２４はそれぞれ搬送室１１１に接続されており、成膜対象物である基板は、成膜装置１０１外部から搬入室１１２内に搬入された後、搬送室１１１を介して、成膜室１２５や各処理室１２２〜１２４に送られるようになっている。
【０００３】
この成膜装置１０１では、成膜室１２５で薄膜が形成されるだけではなく、他の処理室１２１〜１２４でクリーニングやスパッタ成膜等の処理が行われるようになっているので、処理中の基板を成膜装置１０１外部の大気雰囲気に晒す必要がない。従って、基板や、基板上に形成された膜が処理工程中に大気中の酸素や水分でダメージを受けることがない。
【０００４】
しかしながら、上述したような成膜装置１０１では、成膜後の基板を成膜室１２５から搬送室１１１に搬出し、成膜前の基板を搬送室１１１から成膜室１２５に搬入する基板の交換工程に時間がかかるので、作業効率が悪い。
【０００５】
例えば、成膜室１２５内で成膜材料を加熱して蒸気を発生させ、該蒸気を基板に到達させる所謂蒸着法により成膜を行う場合、加熱開始から蒸気の発生量が一定になるまでに時間がかかる。従って、基板を交換する間も成膜材料の加熱を続ける必要があり、基板を交換している間は蒸気が無駄になるため、成膜材料の消費効率が悪いという問題があった。
【０００６】
【特許文献１】
特開２００２−３０９３７２号公報
【特許文献２】
特開平５−２８７５３０号公報
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は上記従来技術の不都合を解決するために創作されたものであり、その目的は、作業効率の高い成膜装置を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、請求項１記載の発明は、搬送室と、前記搬送室内に配置された搬送ロボットと、前記搬送室に接続された成膜室と、前記成膜室内に配置された成膜源とを有し、前記成膜室内には基板交換場所が設けられ、該基板交換場所と前記搬送ロボットとの間で基板の受け渡しが行われるように構成され、前記成膜室内には、前記基板交換場所に配置された基板を前記成膜源方向に送り、前記成膜源によって膜が形成される成膜場所を通過させ、前記基板交換場所に戻す搬送機構が設けられた成膜装置である。
請求項２記載の発明は、請求項１記載の成膜装置であって、前記搬送機構は、前記基板を前記成膜場所を通過させた後、前記成膜場所を通過させずに前記基板交換場所へ戻す成膜装置である。
請求項３記載の発明は、請求項１又は請求項２のいずれか１項記載の成膜装置であって、前記搬送機構は、前記基板を前記成膜場所へ送るときに、他の基板を前記基板交換場所に戻すように構成された成膜装置である。
請求項４記載の発明は、請求項１乃至請求項３のいずれか１項記載の成膜装置であって、前記搬送機構は複数の単位搬送機構を有し、前記単位搬送機構はそれぞれ異なる基板を搬送可能に構成され、前記各単位搬送機構が前記基板を搬送する速度をそれぞれ変えられるように構成された成膜装置である。
請求項５記載の発明は、請求項１乃至請求項４のいずれか１項記載の成膜装置であって、前記成膜源は、有機材料を収容する容器と、前記容器に収容された有機材料を加熱し、前記有機材料の蒸気を発生させる加熱装置とを有し、前記容器は前記単位搬送機構の真下に配置された成膜装置である。
請求項６記載の発明は、請求項５記載の成膜装置であって、前記成膜源は、前記容器を複数個有し、前記容器は前記基板が前記成膜場所を通過する方向に並べられた成膜装置である。
請求項７記載の発明は、請求項１乃至請求項６のいずれか１項記載の成膜装置であって、前記基板交換場所には、前記搬送ロボットと前記搬送機構との間で前記基板を受け渡す移載機構が設けられた成膜装置である。
請求項８記載の発明は、請求項１乃至請求項７のいずれか１項記載の成膜装置であって、前記搬送室には、１又は２以上の処理室が接続された成膜装置である。
請求項９記載の発明は、成膜室と、前記成膜室内に配置された成膜源とを有する成膜装置の、前記成膜源に配置された容器に有機材料を収容し、前記成膜室内に設けられた基板交換場所に基板を配置し、前記基板を前記基板交換場所から前記成膜源方向に送り、前記有機材料を前記有機材料の蒸気が放出される温度に維持しながら、前記基板を所定の成膜場所を通過させ、前記基板表面に有機材料の膜を形成した後、前記基板を前記基板交換場所へ戻す成膜方法である。
請求項１０記載の発明は、請求項９記載の成膜方法であって、前記成膜場所を通過した前記基板を前記基板交換場所へ戻すときに、前記成膜場所に他の基板をを通過させる成膜方法である。
請求項１１記載の発明は、請求項９又は請求項１０のいずれか１項記載の成膜方法であって、前記成膜場所の前記基板の移動方向に沿った長さを、前記基板の前記移動方向に沿った長さよりも長く設定し、成膜場所を通過した前記基板を前記基板交換場所へ戻すときに、複数の他の基板を前記成膜場所内で一緒に移動させる成膜方法である。
請求項１２記載の発明は、請求項９乃至請求項１１のいずれか１項記載の成膜方法であって、前記成膜場所に前記基板の移動方向に沿って前記容器を複数個配置し、前記複数の基板を前記容器上を順番に通過させる成膜方法である。
請求項１３記載の発明は、請求項９乃至請求項１２のいずれか１項記載の成膜方法であって、前記成膜場所を通過させた後の前記基板を、前記成膜場所を通過させる速度よりも早い速度で前記基板交換場所へ戻す成膜方法である。
請求項１４記載の発明は、請求項９乃至請求項１３のいずれか１項記載の成膜方法であって、前記成膜場所に少なくとも第一、第二の基板を通過させ、前記第一の基板を成膜した後、前記第二の基板を成膜する成膜方法であって、成膜後の前記第二の基板を前記成膜場所から前記基板交換場所へ戻す間に、成膜後の前記第一の基板を前記基板交換場所から前記成膜室に接続された搬送室へ搬入し、成膜前の基板を前記搬送室から前記基板交換場所へ搬入する成膜方法である。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下で図面を参照し、本発明の実施形態について説明する。図１〜図３の符号１は本発明の成膜装置の一例を示している。
この成膜装置１は搬送室１１と、成膜室３０と、処理室２１〜２４と、搬出入室１２、１３と、搬送ロボット１５と、搬送機構３１と、成膜源３５とを有している。
【００１０】
搬送機構３１はロール３２のような単位搬送機構と、基板トレイ３３とをそれぞれ複数個有している。ロール３２は、その中心軸線が略水平にされた状態で、成膜室３０の内壁面に沿って並べられている。
【００１１】
各ロール３２は、モータによって回転動作するように構成されており、基板トレイ３３をロール３２上に配置し、モータに接続された制御装置３７によって、ロール３２の回転方向と回転速度を制御すると、基板トレイ３３を成膜室３０の内壁面に沿って所定速度で移動するようになっている。
【００１２】
成膜源３５は容器３６と、容器３６に収容された成膜材料を加熱する加熱装置とを有しており、容器３６はロール３２の下方に配置されているので、容器３６に成膜材料を収容した状態で加熱装置を動作させ、成膜材料の蒸気を発生させると、蒸気が鉛直上方に放出され、各容器３６上を通過する基板トレイ３３に蒸気が到達するようになっている。
【００１３】
各基板トレイ３３には中央部分に窓部３４が設けられており、後述する基板はその縁部分が基板トレイ３３に保持され、縁部分よりも内側の部分が窓部３４内に露出するようになっているので、基板トレイ３３に到達した蒸気は窓部３４を通って基板表面に到達し、基板表面の窓部３４に露出する部分に成膜材料の膜が形成されるようになっている。
【００１４】
ここでは、成膜源３５は容器３６を複数個有している。各容器３６は基板トレイ３３が移動する方向に沿って並べられており、基板は各容器３６と順番に対向しながら移動するので、基板５が各容器３６の上方を通過するときに、その容器３６から放出される蒸気で基板５表面に膜が形成されるようになっている。図１の符号３９は容器３６が並べられた場所であって、基板に膜が形成される成膜場所を示している。
【００１５】
成膜室３０と、各処理室２１〜２４と、搬出入室１２、１３は搬送室１１に真空バルブを介して接続されている。搬送ロボット１５は搬送室１１内に配置されており、後述する基板を搬送ロボット１５のアームに乗せた状態で、アームを伸縮、回転させると、搬送室１１を介して搬出入室１２、１３と、各処理室２１〜２４と、成膜室３０との間で基板を搬出入することができる。
【００１６】
ここでは、各処理室２１〜２４は基板を洗浄するクリーニング室２１と、スパッタリングによりアルミニウムのような導電性の膜を形成するスパッタ室２４と、成膜室３０用のマスクと、スパッタ室２４用のマスクがそれぞれ収容された第一、第二のマスク交換室２２、２３とで構成されている。
【００１７】
搬送室１１と成膜室３０と搬出入室１２、１３と各処理室２１〜２４には不図示の真空排気系が接続されており、真空バルブを閉じた状態で真空排気系を動作させると、搬送室１１と成膜室３０と搬出入室１２、１３と各処理室２１〜２４内が別々に真空排気される。
【００１８】
予め、各容器３６内には成膜材料である有機材料が収容されており、搬送室１１と成膜室３０と搬出入室１２、１３と各処理室２１〜２４の内部に所定圧力の真空雰囲気が形成されたところで、成膜源３５の加熱装置を動作させ、各容器３６から有機材料の蒸気を放出させ、搬送ロボット１５により搬入室１２に収容された基板５をクリーニング室２１へ送り、洗浄する。
【００１９】
搬送ロボット１５を用いて洗浄後の基板５をクリーニング室２１から取り出し、基板５をアームに乗せた状態で成膜室３０の内部に搬入する。成膜室３０の内部であって、ロール３２の上方位置には不図示の移載機構が配置されており、移載機構が位置する場所を基板交換場所３８とすると、成膜室３０に搬入された基板５は搬送ロボット１５のアームによって基板交換場所３８のロール３２の上方位置で保持される。
【００２０】
その状態では、移載機構は搬送ロボット１５のアームとロール３２との間に位置しており、移載機構をアームよりも上方に上昇させると、基板５がアームから持ち上げられ、移載機構に移される。
【００２１】
アームを成膜室３０から搬送室１１に退避させ、基板トレイ３３を窓部３４が基板５の真下に位置する場所で静止させ、移載機構を真下に下降させると、基板５が基板トレイ３３に移し替えられ、窓部３４内に基板５の表面が露出する。
【００２２】
基板５を基板トレイ３３に移し替えた後、各ロール３２を所定方向へ回転させると、基板トレイ３３が基板交換場所３８から成膜場所３９に向かって移動し、基板５が成膜場所３９へ到達する。
【００２３】
基板５が成膜場所３９へ到達するまでには、各容器３６から放出される蒸気の放出速度は安定し、各容器３６から一定の放出速度で蒸気が放出されるようになっており、各ロール３２を所定方向に回転させ、成膜場所３９に到達した基板５を形成すべき膜厚に対応する速度で成膜場所３９内部を通過させると、成膜場所３９を通過した基板５には設定膜厚の有機材料の膜が形成される。
【００２４】
設定膜厚の膜が形成された成膜後の基板５を、基板トレイ３３と共に各ロール３２の回転によって成膜場所３９と離間した場所を通過させて基板交換場所３８へ送ると、基板５が成膜場所３９を通らずに基板交換場所３８に戻される。
【００２５】
基板交換場所３８に戻った基板トレイ３３を静止させ、移載機構を上方に移動させて移載機構上に基板５を乗せ、搬送ロボット１５のアームを基板５の下方に挿入し、移載機構を降下させると、成膜後の基板５はアームに乗せられる。成膜後の基板５をアームに乗せた状態でアームを搬送室１１に戻すと、基板５は成膜室３０から搬送室１１に搬出され、成膜室３０内での成膜作業が終了する。
【００２６】
本発明の成膜装置１を用いて複数の基板５を連続して成膜する場合、最初の基板５が成膜室３０内部に搬入され、基板トレイ３３と共に基板交換場所３８から成膜場所３９へ送られると、基板交換場所３８に別の基板トレイ３３が運ばれ、成膜後の基板５を搬送室１１へ搬出できるか、または、成膜前の基板５を成膜室３０に搬入できる状態になる。従って、成膜前の基板５が次々成膜室３０内に搬入され、次々基板交換場所３８から成膜場所３９へ送られるようになっている。
【００２７】
基板交換場所３８から成膜場所３９に次々送られる基板５は、成膜場所３９を次々通過して膜が形成される。このように、本発明の成膜装置１では複数の基板５が連続して成膜場所３９を通過するので、成膜源３５から放出される蒸気をシャッターで遮る必要がなく、蒸気が無駄にならない。
【００２８】
基板５の成膜場所３９においての移動方向に沿った長さは、基板５が成膜場所を移動する距離に比べて短く、複数枚の基板５を成膜場所３９内に並べられるようになっているので、基板５が成膜場所３９を通過する速度を遅くし、成膜場所３９での基板５の間隔を狭くすれば、複数枚の基板５が一緒に成膜場所３９内を通過しながら成膜が行われる。
【００２９】
この場合、成膜が終了した基板５が成膜場所３９の出口にあると、成膜が終了した次の基板５が成膜場所３９から出ることができないので、成膜場所３９を通過する基板５の速度を一定に維持することができないが、基板５を基板交換場所３８へ戻すロール３２を、成膜場所３９のロール３２よりも早い速度で回転させ、成膜場所３９を出た基板５を速やかに基板交換場所３８へ戻せば、成膜が終了した基板５が成膜場所３９の出口で停滞しないので、基板５が一定速度で成膜場所３９を通過することができる。
【００３０】
このように、本発明の成膜装置１では、基板５を成膜場所３９から基板交換場所３８へ戻す速度を、成膜場所３９を通過させる速度よりも早くすることで、複数の基板５が一定速度で成膜場所３９を通過させるときに、複数の基板５を基板交換場所３８へ戻し、かつ、基板交換場所３８で成膜後の基板５と成膜前の基板５の交換を行うことができる。
【００３１】
成膜室３０での成膜作業が終了した基板５を、成膜室３０からスパッタ室２４へ搬入し、スパッタ室２４でアルミニウムのような導電材料の膜を形成し、導電材料の膜からなる電極を形成すれば、有機材料の膜と、電極とを有する有機ＥＬ装置が得られる。
【００３２】
有機ＥＬ装置に用いられる有機材料は水分や酸素等の大気成分によって化学的に劣化しやすいが、本発明の成膜装置１は各処理室２１〜２４と、成膜室３０と、搬送室１１の内部に真空雰囲気を形成した状態で、成膜やその他の製造工程を行うことができるので、有機ＥＬ装置の製造工程で有機材料の膜が劣化しない。
【００３３】
尚、第一、第二のマスク交換室２２、２３には、それぞれ蒸着用マスクと、スパッタ用マスクが配置されており、成膜室３０とスパッタ室２４とで用いられるマスクが汚れた場合は、搬送ロボット１５により汚れたマスクが第一、第二のマスク交換室２２、２３に運ばれ、第一、第二の交換室２２、２３から新しいマスクがそれぞれ成膜室３０とスパッタ室２４に供給される。
【００３４】
以上は、単位搬送機構としてロール３２を用いる場合について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば各単位搬送機構をベルトコンベアで構成し、各ベルトコンベアの搬送速度を変えることで、基板の搬送速度を変えることもできる。要するに、本発明に用いられる各単位搬送機構は、個別に搬送速度を変えられるものであればよい。
【００３５】
成膜源３５は成膜材料の蒸気を発生させる所謂蒸着源に限定されず、成膜材料で構成されたターゲットをスパッタし、スパッタリング粒子を放出させるスパッタ源等、他の種類の成膜源を用いることができる。
【００３６】
成膜室３０と共に搬送室１１に接続される処理室２１〜２４もスパッタ室やクリーニング室に限定されず、蒸着室やエッチング室など種々の処理室を接続することができる。また、同じ搬送室１１に上述したような成膜室３０を２つ以上接続することもできる。
【００３７】
各容器３６にそれぞれ同じ成膜材料を収容して成膜を行えば、基板５表面に１種類の膜を成長させることができ、各容器３６に異なる種類の成膜材料を収容して成膜を行えば、基板５の表面に異なる種類の膜を積層することができる。
また、本発明の成膜装置１の使用目的は有機ＥＬ装置の製造に限定されず、種々の装置の製造に用いることができる。
【００３８】
【発明の効果】
本発明の成膜装置は、基板を連続して成膜場所を通過させることができるので、成膜源から成膜材料の蒸気を発生させながら成膜を行っても、蒸気が無駄にならず、成膜材料の消費効率が高い。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の成膜装置の一例を概略的に示す断面図
【図２】本発明の成膜装置の一例を概略的に示す斜視図
【図３】本発明の成膜装置の一例を概略的に示す投影図
【図４】従来技術の成膜装置を概略的に示す断面図
【符号の説明】
１……成膜装置    ５……基板    １１……搬送室    １２、１３……搬出入室      １５……搬送ロボット    ２１〜２４……処理室    ３０……成膜室  ３１……搬送機構    ３２……単位搬送機構（ロール）    ３３……基板トレイ    ３５……成膜源    ３７……制御装置    ３８……基板交換場所    ３９……成膜場所
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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