(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
減圧度が異なる第１のチャンバーと第２のチャンバーとの間に配設される差動排気システムであって、前記第１のチャンバーと前記第２のチャンバーの間に基板を通過させるための接続部を有し、この接続部に前記第１のチャンバーから前記第２のチャンバーへ流通する気体分子を吸着するための冷却機構を備え、前記接続部に前記気体分子の流路断面積を可変するための断面積可変機構を設けて成ること特徴とする差動排気システム。
【請求項２】
前記断面積可変機構は、前記接続部に設けた遮蔽部材と、この遮蔽部材を駆動させる駆動手段とを備え、前記接続部を通過している前記基板の有無に応じて、前記遮蔽部材の位置を前記駆動手段により調整自在に形成して成ることを特徴とする請求項１に記載の差動排気システム。
【請求項３】
前記断面積可変機構は、前記気体分子が通過可能な流路断面積を一定に保つように制御自在に形成して成ることを特徴とする請求項１又は２に記載の差動排気システム。
【請求項４】
前記第１のチャンバーと前記第２のチャンバーの間の前記気体分子の流通を遮断するためのシャッター機構を備えて成ることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載の差動排気システム。
【請求項５】
前記第１のチャンバーが、スパッタ装置またはプラズマＣＶＤ装置のチャンバーであることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項に記載の差動排気システム。
【請求項６】
請求項１乃至５のいずれか一項に記載の差動排気システムの前記接続部に前記基板を搬送するための搬送手段を備えて成ることを特徴とする基板処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、有機ＥＬ（有機エレクトロルミネッセンス）、太陽電池等の薄型電子デバイスを形成するための装置に関するもので、特に、真空度が異なる条件下で基板を連続して処理する装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
薄型電子デバイスを形成するのに用いられる基板を連続して処理するための複数のチャンバーを備えた成膜装置においては、チャンバー間の雰囲気分離を行い、クロスコンタミネーションによる薄膜の膜質悪化及び基板処理能力の悪化を防止することが重要である。この問題を解決するために、図４に示す装置が開示されている。
【０００３】
この装置では基板処理室３０１、３０３と緩衝室３０２の間に接続部３０４ａ、３０４ｂを設け、接続部３０４ａ、３０４ｂにガス導入口として導入管３０７ａ、３０７ｂを設け、基板処理用ガス３０８は接続部３０４ａから基板処理室３０１及び緩衝室３０２へと流入し、基板処理用ガス３０９は接続部３０４ｂから基板処理室３０３及び緩衝室３０２へと流入するため、基板処理室３０１、３０３から緩衝室３０２へのガスの移動はガス流に逆らって発生することはなく雰囲気分離が可能となっている（特許文献１参照）。
【０００４】
また、図５には、光が通過するための通路を有し、第１のチャンバー１００から第２のチャンバー２００に流入する気体分子の排気部３００を有し、この排気部３００が光を通過する中空部３１２ａを有する回転軸３１２を備えたターボ分子ポンプ３１０である差動排気システムが開示されている（特許文献２参照）。
【特許文献１】特開２００１−２６７２５６号公報
【特許文献２】特開２００４−１００４３７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１のような装置は１０〜１００Ｐａ程度の低真空（低減圧）プロセスでは有効であって、有機ＥＬのような１０−３〜１０−５Ｐａ程度の高真空（高減圧）プロセスでは、平均自由工程が大きいため、ガスによる遮断効果は小さく、ガスの流量制御も非常に困難であった。また、特許文献２のように、ターボ分子ポンプを用いた作動排気システムを用いると低真空チャンバーと高真空チャンバーを直接接続可能であるが、光が通過するような小さな接続部が可能となるだけで、基板を通すことは不可能であった。
【０００６】
本発明は上記の点に鑑みてなされたものであり、減圧度（真空度）が大きく異なるチャンバーを直接接続しても、クロスコンタミネーションなく、連続的に基板搬送を実現することができる差動排気システム及び基板処理装置を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の差動排気システムは、減圧度が異なる第１のチャンバーと第２のチャンバーとの間に配設される差動排気システムであって、前記第１のチャンバーと前記第２のチャンバーの間に基板を通過させるための接続部を有し、この接続部に前記第１のチャンバーから前記第２のチャンバーへ流通する気体分子を吸着するための冷却機構を備え、前記接続部に前記気体分子の流路断面積を可変するための断面積可変機構を設けて成ること特徴とするものである。
【０００８】
本発明にあっては、前記断面積可変機構は、前記接続部に設けた遮蔽部材と、この遮蔽部材を駆動させる駆動手段とを備え、前記接続部を通過している前記基板の有無に応じて、前記遮蔽部材の位置を前記駆動手段により調整自在に形成するのが好ましい。
【０００９】
本発明にあっては、前記断面積可変機構は、前記気体分子が通過可能な流路断面積を一定に保つように制御自在に形成するのが好ましい。
【００１０】
本発明にあっては、前記第１のチャンバーと前記第２のチャンバーの間の前記気体分子の流通を遮断するためのシャッター機構を備えることが好ましい。
【００１１】
本発明にあっては、前記第１のチャンバーが、スパッタ装置またはプラズマＣＶＤ装置のチャンバーであることが好ましい。
【００１２】
本発明の基板処理装置は、前記差動排気システムの前記接続部に前記基板を搬送するための搬送手段を備えて成ることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１３】
本発明は、接続部を設けることによって、接続部を通じて第１のチャンバーと第２のチャンバーの間で基板を連続的に搬送することができるものであり、また、接続部を流通する気体分子を冷却機構で吸着して第１のチャンバーから第２のチャンバーへと気体分子が流入しないようにすることができ、クロスコンタミネーションを少なくすることができるものである。
【００１４】
また本発明は、断面積可変機構により気体分子の流路断面積を可変することができ、接続部における気体分子の吸着度合いを変えることができるものである。
【００１５】
また本発明は、前記断面積可変機構が、前記気体分子が通過可能な流路断面積を一定に保つように制御自在に形成されている場合は、接続部における基板の有無にかかわらず、断面積可変機構により気体分子の流路断面積を一定にすることができ、基板があっても気体分子の吸着が損なわれないようにすることができるものである。
【００１６】
また本発明では、第１のチャンバーと第２のチャンバーの間の気体分子の流通を遮断するためのシャッター機構を備える場合は、シャッター機構により第１のチャンバーと第２のチャンバーの間での気体分子の流通を遮断することができ、クロスコンタミネーションを非常に少なくすることができるものである。
【００１７】
また本発明は、第１のチャンバーが、スパッタ装置またはプラズマＣＶＤ装置のチャンバーである場合は、スパッタ装置またはプラズマＣＶＤ装置でのクロスコンタミネーションを防止することができ、膜質の悪化や基板処理性能の低下を防ぐことができるものである。
【００１８】
本発明の基板処理装置は、前記差動排気システムの接続部に基板を搬送するための搬送手段を備えるので、基板を搬送手段で搬送することができ、クロスコンタミネーションなく、連続的に基板搬送を実現することができるものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、本発明を実施するための最良の形態を説明する。
【００２０】
図１に本発明の基板処理装置の一例を示す。
【００２１】
この基板処理装置は、第１のチャンバー１１と第２のチャンバー１２とを備え、これらを差動排気システム１０で接続して形成されている。
【００２２】
第１のチャンバー１１は例えばスパッタ装置等のチャンバーであって、基板１に対して１〜１０Ｐａ程度の低真空下で、スパッタ成膜等の基板処理を行うものである。他の基板処理としては、プラズマＣＶＤやガスを導入するＥＶ蒸着等があり、この場合、第１のチャンバー１１はプラズマＣＶＤ装置やＥＶ蒸着装置のチャンバーである。また、第１のチャンバー１１には独立の排気機構が設けられており、この排気機構は第１のチャンバー１１に設けた排気口１５と、この排気口１５に接続される吸引ポンプなどの吸引手段（図示省略）とで構成されている。
【００２３】
第２のチャンバー１２は例えば真空蒸着装置等のチャンバーであって、基板１に対して１×１０−５Ｐａ程度の高真空下で蒸着等の基板処理を行うものである。また、第２のチャンバー１２には独立の排気機構が設けられており、この排気機構は第２のチャンバー１２に設けた排気口１６と、この排気口１６に接続される吸引ポンプなどの吸引手段（図示省略）とで構成されている。
【００２４】
上記第１のチャンバー１１と第２のチャンバー１２とは低真空プロセスと高真空プロセスなどの減圧度（真空度）の異なるプロセスを行うチャンバーである。以下では第１のチャンバー１１よりも第２のチャンバー１２の圧力（気圧）が低い場合について説明しているが、逆であってもよい。
【００２５】
差動排気システム１０は接続部１３と冷却機構１４とを備えて形成されている。接続部１３は第１のチャンバー１１と第２のチャンバー１２とを接続するものであって、その内側の空間は基板１を第１のチャンバー１１から第２のチャンバー１２へと搬送するための搬送経路として形成されている。冷却機構１４は接続部１３内で気体分子９を吸着するために設けられている。冷却機構１４としては、クライオポンプやヘリウム冷凍機を用いた極低温トラップなどを用いることができる。クライオポンプを用いた場合は外周部が８０Ｋ、内部構造が１０Ｋまで冷却可能である。極低温トラップを用いた場合は１００Ｋ程度まで冷却が可能であり、気体分子９が水分子の場合はその排気速度は１００００〜１０００００リットル／秒程度とすることができる。接続部１３の搬送経路の流路断面積と、接続部１３の長さを適切に設計することで、第１のチャンバー１１内の圧力が１〜１００Ｐａであっても、第２のチャンバー１２内の圧力を１０−３〜１０−５Ｐａに維持することが可能である。さらに、気体分子９を吸着するための吸着部１４ａを接続部１３内に設け、吸着部１４ａを冷却するための冷却部１４ｂを接続部１３外に設けることにより、接続部１３を搬送する基板１の近傍に吸着部１４ａを設けることができ、気体分子９を更に効率的に吸着することができるものである。
【００２６】
この基板処理装置には搬送手段２０を設けることができる。搬送手段２０の具体例としては、回転駆動される複数のコロ２０ａ、２０ａ…を用いたコンベアー搬送装置や磁気浮上機構を用いたリニア搬送装置等を挙げることができる。
【００２７】
そして、本発明の基板処理装置には以下のようにして基板１の処理を行うことができる。まず、第１のチャンバー１１内でスパッタリングなどの基板１の処理を行う。次に、搬送手段２０により接続部１３を通じて基板１を第２のチャンバー１２に搬送する。この後、第２のチャンバー１２内で真空蒸着などの基板１の処理を行う。
【００２８】
このように第１のチャンバー１１内の基板処理を終えた基板１は差動排気システム１０の接続部１３の搬送経路に投入されるが、このとき、第１のチャンバー１１内で基板処理のために発生する気体分子９の一部は、第１のチャンバー１１に設けた排気口１５より排出され、他の気体分子９は接続部１３に進入する。そして、本発明では接続部１３に進入した気体分子９は、第２のチャンバー１２に到達する前に、冷却機構１４の吸着部１４ａに吸着されることになり、第２のチャンバー１２への気体分子９の進入を防ぐことができる。従って、第２のチャンバー１２におけるコンタミネーションを防止することができる。従って、基板１を連続して処理する真空度の異なる基板処理装置において、本発明の差動排気システムを使用することによって、各チャンバー内の雰囲気制御が効率的に行えるようになり、クロスコンタミネーションの低減によるデバイスの膜質悪化、基板処理能力の悪化を防ぐことが可能になる。尚、気体分子９の種類は基板処理装置によって異なるが、アルゴン、酸素、水等である。冷却機構１４に吸着された気体分子９は、基板処理の終了後のメンテナンス時に、冷却機構１４を常温に戻すことにより脱離して排出するものである。
【００２９】
図２に他の実施の形態を示す。この基板処理装置では、断面積可変機構１７を設けたものであり、それ以外は図１に示すものと同様である。図１に示すものでは、基板１が接続部１３を通過している時と通過していない時では、接続部１３の搬送経路の流路断面積が異なり、このために第１のチャンバー１１の圧力が変動する。そして、この圧力変動により第１のチャンバー１１における基板１の処理、例えば、スパッタのプラズマ放電等が不安定になり、膜質が悪化することがある。そこで、図２の基板処理装置では基板１の有無による第１のチャンバー１１の圧力変動を防ぐために、断面積可変機構１７を設けたものである。断面積可変機構１７は、接続部１３に設けた遮蔽部材１７ａと、遮蔽部材１７ａを上下方向に駆動させる駆動手段（図示省略）とを備えたものであり、駆動手段により接続部１３を横切る方向（上下方向）で遮蔽部材１７ａを駆動させることにより、接続部１３の開口断面積を可変することができるものである。そして、基板１の有無に応じて、遮蔽部材１７ａの位置を調整することにより、接続部１３の断面積が一定になるように制御して圧力変動を緩和し、安定した基板処理を可能とするものである。
【００３０】
図３に他の実施の形態を示す。この基板処理装置では、シャッター機構１８を設けたものであり、それ以外の構成は図２に示すものと同様である。冷却機構１４は気体分子９を吸着し続けると、吸着能力が低下してくる。このため、冷却機構１４の吸着能力を再生するためには、吸着部１４ａを加熱し吸着した気体分子９を放出する必要がある。そこで、差動排気システム１０の接続部１３と第１及び第２のチャンバー１１、１２との間に接続部１３と第１及び第２のチャンバー１１、１２とを遮断するためのシャッター機構１８を設けると共に接続部１３に排気部１９を設けるようにしている。この基板処理装置では、基板処理時にシャッター機構１８を開けて接続部１３と第１及び第２のチャンバー１１、１２とを連通させた状態にし、上記と同様にして基板処理を行うが、基板処理の終了後のメンテナンス時に、冷却機構１４を常温に戻すことにより吸着された気体分子９を脱離して吸着部１４ａの再生をおこない、この後、脱離した気体分子９を排気部１９から排出するものである。そして、このメンテナンス時に、シャッター機構１８で接続部１３と第１及び第２のチャンバー１１、１２との接続を遮断した状態にし、吸着部１４ａの再生時に放出した気体分子９を排気部１９から排気するものであり、これにより第１及び第２のチャンバー１１、１２の汚染を防ぐことができるものである。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】本発明の実施の形態の一例を示す概略図である。
【図２】同上の他の実施の形態の一例を示す概略図である。
【図３】同上のさらに他の実施の形態の一例を示す概略図である。
【図４】従来例を示す概略図である。
【図５】他の従来例を示す概略図である。
【符号の説明】
【００３２】
１  基板
９  気体分子
１０  差動排気システム
１１  第１のチャンバー
１２  第２のチャンバー
１３  接続部
１４  冷却機構
１７  断面積可変機構
１８  シャッター機構
２０  搬送手段
【図１】
0005210073.tif 000002
【図２】
0005210073.tif 000003
【図３】
0005210073.tif 000004
【図４】
0005210073.tif 000005
【図５】
0005210073.tif 000006