CN102653852A

CN102653852A - 成膜装置

Info

Publication number: CN102653852A
Application number: CN2012100519724A
Authority: CN
Inventors: 饭尾逸史; 伊藤秀彦
Original assignee: Sumitomo Heavy Industries Ltd
Current assignee: Sumitomo Heavy Industries Ltd
Priority date: 2011-03-03
Filing date: 2012-03-01
Publication date: 2012-09-05
Anticipated expiration: 2032-03-01
Also published as: KR20120100795A; JP2012184457A; TWI546404B; TW201241220A; CN102653852B; JP5456711B2; KR101361289B1

Abstract

本发明提供一种能够确保检测有无被成膜材料的检测功能的成膜装置。一种成膜装置(1)，其在工件(W)上进行成膜材料的成膜，该成膜装置具备有：成膜室(2)，容纳工件(W)并进行成膜处理；传送装置(7)，设置在成膜室(2)的内部，传送工件(W)；视口(13)，设置在划分成膜室(2)的壁(3a)上且具有透射光的防粘玻璃(27)，可实现光从成膜室(2)的外部向内部的投射；移动式传感器(11)，设置在成膜室(2)的外部，使感测光透射视口(13)的防粘玻璃(27)来投射从而检测成膜室(2)的内部有无工件(W)；及加热器(31)，用于抑制成膜材料向防粘玻璃(27)的沉积。

Description

成膜装置

技术领域

本发明涉及一种在被成膜材料上进行成膜材料的成膜的成膜装置。

背景技术

作为这个领域的技术，以往已知有下述专利文献1中记载的成膜装置。该成膜装置为在真空容器内容纳被成膜材料并在被成膜材料表面进行成膜材料的成膜的装置。

专利文献1：日本特开2007-217767号公报

这种成膜装置中，为了控制被成膜材料在真空容器内的移动，需要检测在预定位置上有无被成膜材料。作为这种检测构件可想到，例如对载置被成膜材料的托盘等照射光来进行检测的类型的传感器等。但是，将这种类型的传感器配置在真空容器的外侧而利用时，需要至少在真空容器的壁上设置透射感测光的透射部。可是，真空容器中漂浮着成膜材料因此透射部上也有可能附着成膜材料。并且，成膜材料附着并沉积于透射部，由此失去该透射部的透光性，有无法确保基于传感器的检测功能的情况。

发明内容

鉴于上述问题本发明的目的在于，提供一种能够确保检测有无被成膜材料的检测功能的成膜装置。

本发明的成膜装置在被成膜材料上进行成膜材料的成膜，其特征在于，具备有：成膜室，容纳被成膜材料并进行成膜处理；传送构件，设置在成膜室的内部，传送被成膜材料；窗部，设置在划分成膜室的壁部且具有透射光的透射部，可实现光从成膜室的外部向内部的投射；检测构件，设置在成膜室的外部，使感测光透射窗部的透射部来投射，从而检测成膜室的内部有无被成膜材料；及沉积抑制构件，抑制成膜材料向透射部的沉积。

该成膜装置中，通过沉积抑制构件抑制成膜材料向透射部的沉积，因此能够抑制因沉积的成膜材料引起的感测光的透射状态恶化，其结果，能够确保检测有无被成膜材料的检测功能。

并且，具体而言，沉积抑制构件可使附着于透射部的成膜材料蒸发，并且抑制成膜材料向透射部的附着。

更具体而言，沉积抑制构件可具备加热透射部的加热部。根据该结构，能够加热附着于透射部的成膜材料并使之蒸发来抑制附着。

另外，加热部可设置在比壁部更靠成膜室的内部的一侧。若在比壁部更靠内部的一侧设置加热部，则能够抑制加热所涉及的透射部周围结构的复杂化。

并且，作为具体结构可设为如下：窗部具备筒状部，所述筒状部设置在比壁部更靠成膜室的内部的一侧，并且使感测光通过空心部，在筒状部的空心部设置有透射部，加热部被设置为包围筒状部的端部的侧面和透射部。根据该结构，加热部的热通过筒状部有效地传递至透射部。

并且，加热部可设置在比壁部更靠成膜室的外部的一侧。若将加热部设置在比壁部更靠外部的一侧，则能够节省成膜室内的空间。

并且，作为具体结构可设为如下：窗部具备筒状部，所述筒状部设置在比壁部更靠成膜室的外部的一侧，并且使感测光通过空心部，在筒状部的空心部设置有透射部，加热部被设置为包围筒状部的端部的侧面和透射部。根据该结构，加热部的热通过筒状部有效地传递至透射部。

并且，作为具体结构可设为如下：窗部具备：筒体，所述筒体设置在比透射部更靠成膜室的内部的一侧且具有使感测光通过的空心部；及第2透射部，设置在空心部内，透射感测光，透射部通过筒体和第2透射部而与漂浮有成膜材料的空间隔开，第2透射部被设置为可相对于筒体自如地装卸。这时，第2透射部作为沉积抑制构件发挥作用。并且，由于第2透射部从筒体装卸自如，因此即使在第2透射部沉积有成膜材料时，也能够轻松更换第2透射部，并能够确保感测光的透射状态。

并且，成膜材料可为硒。硒具有较厚地附着于透射部的性质，并且附着时光的透射度也较低，因此容易阻碍光在透射部中的透射。因此，当成膜材料为硒时，上述沉积抑制构件的必要性尤其高。

发明效果

根据本发明的成膜装置，能够确保检测有无被成膜材料的检测功能。

附图说明

图1是从侧方观察本发明的第1实施方式所涉及的成膜装置的截面图。

图2是从上方观察图1的成膜装置的截面图。

图3是说明图1的成膜装置中进行的多元蒸镀法的图。

图4是具备CIGS发电层的CIGS太阳能电池的截面图。

图5是进行基于静止成膜方法的多元蒸镀法的成膜装置的截面图。

图6是从侧方观察本发明的第2实施方式所涉及的成膜装置的截面图。

图7是从上方观察图6的成膜装置的截面图。

图8是从侧方观察本发明的第3实施方式所涉及的成膜装置的截面图。

图9是从上方观察图8的成膜装置的截面图。

图中：1、201、301-成膜装置，2-成膜室，3-腔室，3a-壁，5-托盘，7-传送装置(传送构件)，11-移动式传感器(检测构件)，13、213、313-视口(窗部)，21-玻璃隔板，23、223-筒状部，23a、223a-筒状部的空心部，27、227-防粘玻璃(透射部)，31、231、331-加热器(加热部、沉积抑制构件)，327-防粘玻璃(第2透射部)，351-筒体，351a-筒体的空心部，W-工件(被成膜材料)。

具体实施方式

以下，参考附图对本发明所涉及的成膜装置的优选实施方式进行详细说明。另外，必要时，如各图所示，设定将Z轴作为铅垂轴且XY平面作为水平面的XYZ坐标系，将X、Y、Z方便地使用于简单说明中。并且，使Z方向朝上并将包括“上”、“下”的概念的词语使用于说明中。

(第1实施方式)

图1及图2所示的成膜装置1为如下装置：其具备有将真空的成膜室2划分在内部的腔室3，通过多元蒸镀法(MSD)对容纳在成膜室2的工件(被成膜材料)W实施以硒等作为成膜材料的成膜处理。例如，成膜装置1以在作为太阳能电池的材料的玻璃基板上成膜硒蒸镀膜的用途使用。

如图3所示，在成膜室2内传送实施掩模的工件W的同时进行本实施方式的成膜装置1中进行的多元蒸镀法。如附图所示，在成膜装置1的成膜室2内，在工件W的传送路上方配置有加热器44。另外，工件W的传送路的下方，2个硒蒸镀源单元45、45向Y方向排列而设置。硒蒸镀源单元45、45中连接有设置在成膜室2外的硒蒸镀源45a。

并且，硒蒸镀源单元45、45的下方设置有其他蒸镀物质(铜、铟、镓)的蒸镀源46、47、48。另外，在图3中，蒸镀源46、47、48向与纸面垂直的Y方向排列因此看起来重叠，但从平面观察，在2个硒蒸镀源单元45、45之间，向Y方向依次排列有蒸镀源46、47、48。载置工件W的托盘5上设置有开口部(未图示)，从硒蒸镀源单元45及蒸镀源46、47、48产生的蒸镀物质通过上述开口部主要蒸镀在工件W的下表面，并在工件W上形成硒蒸镀膜。

如图1及图2所示，成膜装置1的成膜室2内设置有：托盘5，为了在成膜室2内移动上述工件W，在上表面载置工件W并进行移动；及传送装置7，传送该托盘5。传送装置7将马达作为动力源是公知的，在成膜室2内，能够向Y方向连续传送向Y方向排列的多个托盘5。在托盘5的传送下游存在可开闭的门扇，所述门扇有来自成膜室2的出口并用于控制成膜室2内的压力。例如，为了控制该门扇开闭的时刻等，需要检测托盘5是否到达了预定的位置，甚至检测工件W是否存在于预定的位置。

因此，成膜装置1具备有检测托盘5是否存在于成膜室2内的预定位置上的检测构件。该检测构件具备有设置在成膜室2的外部的移动式传感器(检测构件)11和使从该移动式传感器11射出的感测光通过并引导于成膜室2的内部的视口(窗部)13。通过视口13的存在，可实现从成膜室2的外部的移动式传感器11向成膜室2内部的透射。移动式传感器11及视口13设置在腔室3的隔壁中与YZ平面平行的壁3a。

从移动式传感器11朝向成膜室2的内部射出的感测光通过视口13向X方向射出。该感测光的光轴以符号“A”图示。具有如下位置关系：在与壁3a对置的壁3d上设置有位于光轴A上的视口13’及受光部17，上述感测光透射视口13’入射至受光部17。虽然省略了视口13’的详细图示，但视口13’可具有与视口13相同的结构。通过感测光入射于上述受光部17，从而可识别在移动式传感器11与受光部17之间的预定位置不存在托盘5。并且，成膜室2内的预定位置存在托盘5时，托盘5的遮光部5a位于光轴A并遮挡上述感测光，由此感测光不会入射于受光部17，可识别在预定位置存在托盘5。

接着，对上述视口13进行更详细的说明。以下，在视口13的构成要件的说明中，有时将成膜室2的内部的一侧(在图1、图2中为左侧)作为“前”并将成膜室2的外部的一侧(在图1、图2中为右侧)作为“后”来在位置关系的说明中使用“前”、“后”的词语。

视口13具备有隔开成膜室2的真空与外部的大气的透明的玻璃隔板21。玻璃隔板21通过O型圈21a固定于壁3a的外侧且位于光轴A上，透射感测光。玻璃隔板21为例如厚度6mm以上的透明的耐热玻璃。另外，视口13在玻璃隔板21的前方具备有位于比壁3a更靠成膜室2的内部的一侧的SUS制筒状部23。光轴A通过筒状部23的空心部23a。筒状部23的后端侧埋入于壁3a，在筒状部23的前端侧，位于光轴A上的防粘玻璃(透射部)27嵌入于空心部23a内。防粘玻璃27透射感测光。另外，筒状部23的上部设置有连通孔23b，因此空心部23a内与成膜室2相同地也成为真空。通过以上视口13的结构，从移动式传感器11射出的感测光透射玻璃隔板21，通过空心部23a，并且通过防粘玻璃27照射至成膜室2内。

成膜室2中漂浮着成膜材料，若在如玻璃隔板21或防粘玻璃27之类的透明部件上附着并沉积成膜材料，则感测光的透射状态恶化，导致无法检测有无托盘5。该成膜装置1中，通过在玻璃隔板21的前方设置防粘玻璃27，抑制成膜材料向玻璃隔板21的沉积，但是这时，成膜材料向防粘玻璃27的附着或沉积产生同样的问题。因此，期望抑制成膜材料向防粘玻璃27的沉积的构件。尤其在成膜装置1中作为成膜材料使用的硒，具有较厚地附着于防粘玻璃27等的性质，并且，附着时光的透射度也较低，因此容易阻碍光在防粘玻璃27中的透射。因此，使用硒作为成膜材料时，抑制沉积的必要性尤其高。

因此，成膜装置1的视口13具备有用于加热防粘玻璃27的加热器(加热部、沉积抑制构件)31。加热器31卷绕在筒状部23的前端侧的侧面的周围。并且，通过从供电部33向加热器31供电，加热筒状部23来间接地加热防粘玻璃27。加热器31以包围筒状部23侧面与防粘玻璃27的方式设置，因此加热器31的热有效地传递至防粘玻璃27。並且，筒状部23为SUS制，这也成为提高传热效率的主因。另外，以包围加热器31周围的方式设置有反射来自加热器31的放射热的反射板35，其进一步提高向防粘玻璃27的传热效率。

根据该结构，防粘玻璃27被加热，因此附着于防粘玻璃27的成膜材料通过防粘玻璃27的热而升华(蒸发)。并且，想要附着于防粘玻璃27的成膜材料也在附着后升华，因此，成膜材料向防粘玻璃27的附着本身被抑制。因此，能够抑制成膜材料向防粘玻璃27的沉积，并能够抑制因沉积的成膜材料引起的感测光的透射状态恶化。其结果，能够确保移动式传感器11的检测功能，可准确地控制工件W的传送。另外，为了得到这种作用效果，想到硒的蒸发温度(120℃)，防粘玻璃27的加热温度设为约150℃。并且，使用其他成膜材料时，考虑该成膜材料的蒸发温度来适当设定防粘玻璃27的加热温度即可。

并且，由于加热器31、筒状部23及防粘玻璃27设置于比壁3a更靠成膜室2的内部的一侧的位置，因此在视口13中真空密封成膜室2的结构也不会变得复杂，能够抑制组件件数的增加。

在此，作为用于确保感测光的透射状态的其他结构，也可想到省略防粘玻璃27，设置加热玻璃隔板21的加热构件的结构。但是，由于玻璃隔板21为从大气密封真空的成膜室2的玻璃，因此通过O型圈21a来安装。因此，采用加热玻璃隔板21的结构时，为了避免因O型圈21a的热劣化引起的密封功能的劣化，需要采用由热劣化较少的材质构成的特殊的O型圈21a。若采用这种特殊的O型圈21a，则能够直接加热玻璃隔板21来抑制成膜材料向玻璃隔板21的附着，并能够省略防粘玻璃27或其周围的构成要件来减少组件件数。

与此相对，上述的成膜装置1设为如下结构，为了不设置如上述的特殊的O型圈，将防粘玻璃27设置在玻璃隔板21的前方，在防粘玻璃27与玻璃隔板21之间形成成膜材料稀薄的空间(空心部23a)之后，加热防粘玻璃27。由于防粘玻璃27不是压力互不相同的空间彼此的隔板且不需要O型圈，因此即使加热防粘玻璃27也不会发生如O型圈劣化之类的问题。

以上说明的成膜装置1作为优选的一应用例，例如在CIGS太阳能电池的CIGS发电层的成膜中使用。图4中示出CIGS太阳能电池的一例。如该图所示，CIGS太阳能电池70以在钠钙玻璃71上依次成膜并层叠Mo里面电极72、CIGS发电层73、缓冲层74及透明导电膜75而成。Mo里面电极72通过溅射法成膜，CIGS发电层73通过硒化法或多元蒸镀法成膜，缓冲层74通过溅射法成膜，透明导电膜75通过RPD法、溅射法或CVD法成膜。其中，CIGS发电层73的成膜利用多元蒸镀法通过成膜装置1进行。

另外，除了利用成膜装置1的方法之外，作为一般的其他多元蒸镀法还有无需传送工件而使之静止来进行的静止成膜法。如图5所示，静止成膜方法，在成膜装置51的成膜室52内设置实施掩模的工件W来进行。例如，在成膜室52内，在工件W的上方依次配置温度传感器53及加热器54，在工件W的下方依次配置具有开口部56a的开口板56及挡板58。并且，在挡板的下方配置第1～第n蒸镀源60a、60b、60c、……。在生成硒蒸镀膜时，第1～第n蒸镀源(成膜材料)应用铜、铟、镓及硒。由于多元蒸镀法为公知的方法，因此省略更详细的说明。

(第2实施方式)

图6及图7所示的成膜装置201具备有视口213来代替上述成膜装置1中的视口13。以下，在成膜装置201中，对与前述的成膜装置1相同或相等的构成部分附加相同的符号来省略重复的说明。

视口213具有贯穿腔室3的壁3a的防粘管251。光轴A通过防粘管251的空心部251a。防粘管251的后端部的正后方设置有防粘玻璃(透射部)227。另外，视口213具备有设置在防粘管251的后方的SUS制筒状部(筒状部)223。防粘玻璃227在筒状部223的前端部嵌入于空心部223a。并且，在筒状部223的后方设置玻璃隔板221，该玻璃隔板221的后方设置有移动式传感器11。根据以上视口213的结构，从移动式传感器11射出的感测光透射玻璃隔板221，并通过筒状部223的空心部223a，透射防粘玻璃227，并通过防粘管251的空心部251a照射至成膜室2的内部。另外，与成膜装置1(图1)相同，在与壁3a对置的壁3d上设置有位于光轴A上的视口13’及受光部17，但省略其图示。

并且，由于在该成膜装置201中，防粘管251的空心部251a暴露在成膜室2内的成膜材料中，因此，成膜材料附着在空心部251a的内壁面。因此，以定期更换防粘管251的方式运用，以免附着沉积于空心部251a的成膜材料遮挡感测光。

另外，视口213具备有用于加热防粘玻璃227的加热器(加热部、沉积抑制构件)231。加热器231卷绕在筒状部223的前端侧的侧面的周围。并且，通过从供电部233向加热器231供电，加热筒状部223来间接地加热防粘玻璃227。由于加热器231以包围筒状部223侧面与防粘玻璃227的方式设置，因此加热器231的热有效地传递至防粘玻璃227。并且，筒状部223为SUS制，这也成为提高传热效率的主因。另外，以包围加热器231的周围的方式设置有反射来自加热器231的放射热的反射板235，其进一步提高向防粘玻璃227的传热效率。

并且，这种视口213的结构中，由于筒状部223、防粘玻璃227及加热器231设置在成膜室2的外部，因此用于容纳这些的真空壳体部253从壁3a向外侧突出而设置。玻璃隔板221通过O型圈221a安装于真空壳体部253的后端部，从大气密封真空的成膜室2。为了抑制因加热器231的热引起的O型圈221a的劣化，冷却真空壳体253的后端部，为此使冷却水流动的冷却水路253a设置在真空壳体部253的后端部。

成膜装置201中，通过加热器231加热防粘玻璃227，由此发挥与前述的成膜装置1相同的作用效果。即，能够抑制感测光的透射状态恶化，并能够确保移动式传感器11的检测功能，可准确地控制工件W的传送。并且，采用将筒状部223、防粘玻璃227及加热器231设置在比壁3a更靠成膜室2的外部的一侧的结构，因此能够节省成膜室2的内部空间。另外，在已有的成膜装置追加视口时，即使成膜室2的内部没有额外空间的情况下也能够在壁3a的外侧安装视口213的上述各要件。

(第3实施方式)

如图8及图9所示的成膜装置301具备有视口313来代替上述成膜装置1中的视口13。以下，在成膜装置301中，对与前述的成膜装置1、201相同或相等的构成部分附加相同的符号而省略重复的说明。

视口313具备有设置在玻璃隔板21的前方的防粘管(筒体)351。光轴A通过防粘管351的空心部351a。防粘管351的后端侧插入于形成在壁3a的贯穿孔3b。在防粘管351的长边方向中央部装卸自如地安装有防粘玻璃(第2透射部)327。例如，成为在防粘管351形成从上方插入与YZ平面平行的板状防粘玻璃327的狭缝，在该狭缝中能够拔插防粘玻璃327的结构。防粘玻璃327以将防粘管351的空心部351a分割成前后的方式插入，并配置成横切光轴A。来自移动式传感器11的感测光透射玻璃隔板21，并通过贯穿孔3b。另外，感测光在通过防粘管351的空心部351a时透射防粘玻璃327而照射于成膜室2内。另外，与成膜装置1(图1)相同，与壁3a对置的壁3d设置有位于光轴A上的视口13’及受光部17，但省略其图示。

根据该结构，在玻璃隔板(透射部)21的前方设置防粘管351，且在该防粘管351的空心部351a存在防粘玻璃(沉积抑制构件)327，因此玻璃隔板21从成膜材料漂浮的成膜室2的空间隔开。因此，在成膜室2中漂浮的成膜材料很难到达玻璃隔板21。因此，能够抑制成膜材料向玻璃隔板21的沉积，并抑制因沉积于玻璃隔板21的成膜材料引起的感测光的透射状态恶化。这时，成膜材料比较容易与防粘玻璃327接触，即使成膜材料沉积在该防粘玻璃327的情况下也能够轻松地装卸并更换防粘玻璃327，且能够恢复感测光的透射状态。并且，通过定期更换防粘玻璃327，能够良好地维持感测光在防粘玻璃327中的透射状态。其结果，能够确保移动式传感器11的检测功能，可准确地控制工件W的传送。

本发明不限定于上述的第1～第3实施方式。例如，在第1及第2实施方式中，为了加热防粘玻璃27、227可利用高频加热器。并且，也可在防粘玻璃27、227中内置加热器并直接由加热器加热。并且，作为抑制成膜材料的附着或沉积的构件，不限于防粘玻璃27、227的加热，也可使防粘玻璃27、227带电。并且，第1～第3实施方式中，为了间接地检测有无工件W，而检测有无托盘5，但是也可对工件W照射感测光来直接检测有无工件W。并且，第1～第3实施方式中，使用透射型传感器作为检测构件，但也可使用反射型传感器。并且，第1～第3实施方式中，在利用多元蒸镀法(MSD)的成膜装置中应用了本发明，但也可应用于利用其他成膜法(例如等离子体成膜法、溅射法)的成膜装置中。

Claims

1.一种成膜装置，其在被成膜材料上进行成膜材料的成膜，其特征在于，具备有：

成膜室，容纳所述被成膜材料并进行成膜处理；

传送构件，设置在所述成膜室的内部，传送所述被成膜材料；

窗部，设置在划分所述成膜室的壁部上且具有透射光的透射部，可实现光从所述成膜室的外部向内部的投射；

检测构件，设置在所述成膜室的外部，使感测光透射所述窗部的所述透射部来投射，从而检测所述成膜室的内部有无所述被成膜材料；及

沉积抑制构件，抑制所述成膜材料向所述透射部的沉积。

2.如权利要求1所述的成膜装置，其特征在于，

所述沉积抑制构件使附着于所述透射部的成膜材料蒸发，并且抑制所述成膜材料向所述透射部的附着。

3.如权利要求1或2所述的成膜装置，其特征在于，

所述沉积抑制构件具备有加热所述透射部的加热部。

4.如权利要求3所述的成膜装置，其特征在于，

所述加热部设置在比所述壁部更靠所述成膜室的内部的一侧。

5.如权利要求4所述的成膜装置，其特征在于，

所述窗部具备筒状部，所述筒状部设置在比所述壁部更靠所述成膜室的内部的一侧，并且使所述感测光通过空心部，

在所述筒状部的所述空心部设置有所述透射部，

所述加热部被设置为包围所述筒状部的所述端部的侧面和所述透射部。

6.如权利要求3所述的成膜装置，其特征在于，

所述加热部设置在比所述壁部更靠所述成膜室的外部的一侧。

7.如权利要求6所述的成膜装置，其特征在于，

所述窗部具备筒状部，所述筒状部设置在比所述壁部更靠所述成膜室的外部的一侧，并且使所述感测光通过空心部，

在所述筒状部的所述空心部设置有所述透射部，

8.如权利要求1所述的成膜装置，其特征在于，

所述窗部具备：

筒体，所述筒体设置在比所述透射部更靠所述成膜室的内部的一侧并具有使所述感测光通过的空心部；及

第2透射部，设置在所述空心部内，透射所述感测光，

所述透射部通过所述筒体和所述第2透射部而与漂浮有所述成膜材料的空间隔开，

所述第2透射部被设置为可相对于所述筒体自如地装卸。

9.如权利要求1或2所述的成膜装置，其特征在于，

所述成膜材料为硒。