JP2007227436A - 真空成膜装置 - Google Patents

Abstract

【課題】加熱チャンバーにより加熱された基板の温度を均一に保持しつつ大気圧から真空に移行させることができるロードロックチャンバーを備えた真空成膜装置を提供する。
【解決手段】真空成膜装置１におけるロードロックチャンバー２０は、その内部空間を所定温度に保持するための保熱手段２３を備える。この保熱手段２３は、基板が収容される内部空間を形成し且つ該内部空間における対流の発生を実質的に防止又は抑制するように配置された複数のヒータパネル２３ａ〜２３ｃからなる。このような構成により、上記の内部空間Ｓにおいて対流が発生しにくくなるので、ロードロックチャンバー２０内に搬入されてきた基板２の温度を均一に保持しつつ大気圧から真空に移行させることができる。
【選択図】図３

Description

本発明は、太陽電池やＴＦＴの製造に用いられるプラズマＣＶＤ装置のような真空成膜装置に関するものである。

基板を加熱してその表面に薄膜を成膜する真空成膜装置としては、化学気相成長（ＣＶＤ）法に分類される手法を用いた減圧ＣＶＤ装置及びプラズマＣＶＤ装置等、並びに物理的気相成長（ＰＶＤ）法を用いた蒸着装置、スパッタリング装置及びイオン化蒸着装置等が知られている。このうち、プラズマＣＶＤ装置は、太陽電池や薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）の製造において多く採用されている。

このような真空成膜装置の従来技術として、例えば下記特許文献１に示されたものがある。特許文献１の真空成膜装置は、加熱チャンバーと、ロードロックチャンバーと、成膜チャンバーと、アンロードロックチャンバーとが気密を保持できる開閉可能なゲートバルブを介して前記の順で直列に接続され、上記各チャンバー内を基板が載置された台車が順次移動するように構成されており、加熱チャンバーにより基板を成膜温度以上に加熱し、ロードロックチャンバーにより基板の温度低下を防止しつつ内部を排気し、成膜装置により基板上に所定の薄膜を成膜し、アンロードロックチャンバーにより大気圧まで圧力を戻して基板を大気側に搬出するようになっている。

図９は、特許文献１の真空成膜装置におけるロードロックチャンバー６０の概略構成を示す図である。図９に示すように、ロードロックチャンバー６０内には、複数（この例では６枚）の基板６１を互いに間隔を置いて垂直に保持するように構成された台車６２が搬入されるようになっている。この台車６２は図９で紙面に垂直方向に移動可能に構成されている。ロードロックチャンバー６０内には、搬入された基板の温度を保持するための手段としてヒータパネル６３が設置されている。ヒータパネル６３は複数の棒状のランプヒータ６４を間隔を置いて配列し各ランプヒータ６４の両端を保持部材６５によって保持したものが一つのユニットとして構成されている。そして、このように構成されたヒータパネル６３が、基板６１と基板６１の間、および基板６１とロードロックチャンバー６０の側壁との間に位置するように、それぞれ配置されている。このように構成されたロードロックチャンバー６０に搬入された基板６１はヒータパネル６３によって輻射加熱され、その温度が保持される。なお、ヒータパネル６３の表面には熱電対が取り付けられ、その温度を検出して温度制御が行われる。

また、一般にロードロックチャンバーでは、大気圧の加熱チャンバーから真空の成膜チャンバーに基板を搬送するために、内部を真空排気するための排気系と、真空状態から大気圧まで戻すためのベントガス導入系が接続されており、加熱チャンバーから基板が搬入されると、排気系により内部を排気し、基板を成膜チャンバーに搬送した後、ベントガス導入系によりベントガス（例えば窒素ガス）を導入して再び大気圧に戻し、次の基板が搬入される。このようにしてロードロックチャンバーでは、真空排気とベント動作が繰り返される。

特開２００１−１８７３３２号公報

ところで、プラズマＣＶＤ装置においては、基板上に半導体膜（アモルファスシリコン膜など）を成膜する上で、基板温度が均一であることが求められる。これは、基板温度により基板上に成膜される半導体膜の膜特性が大きく変化するからである。このため、大気圧から真空へ移行するためのロードロックチャンバーでは、加熱チャンバーにより加熱された基板の温度を均一に保持しつつ大気圧から真空に移行させることが要求される。

しかしながら、上述した従来のロードロックチャンバーでは、以下のような問題があった。
ベントガスが内部に導入されると、ベントガスの対流がチャンバー内に発生するためヒータパネル下部の温度が低下し、この結果、ヒータパネルの温度分布が不均一となる。また、ヒータパネルはランプヒータから構成されるため熱容量が小さく、温度低下しやすいため温度分布の不均一が顕著である。また、ロードロックチャンバーの床面とゲートバルブ側にはヒータパネルが設置されていないため、ヒータパネルの下部およびゲートバルブ側での温度低下は顕著である。
続いて、基板が搬入されると、ベントガスの対流により基板の温度分布も不均一となる。
このような状況では、温度調整機能によっても基板温度の均一化は不可能であり、この結果、対流が発生する状況では基板温度分布を均一にすることが困難となる。
このように従来では、基板温度分布の均一化が困難であるという問題があった。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、加熱チャンバーにより加熱された基板の温度を均一に保持しつつ大気圧から真空に移行させることができるロードロックチャンバーを備えた真空成膜装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決するため、本発明にかかる真空成膜装置は、以下の手段を採用する。
すなわち、本発明にかかる真空成膜装置は、基板を所定温度まで加熱する加熱チャンバーと、該加熱チャンバーからの基板が搬入され基板温度を保持しつつ内部を所定の真空状態にするロードロックチャンバーと、該ロードロックチャンバーからの基板が搬入され基板に成膜を行う成膜チャンバーとを備えた真空成膜装置であって、前記ロードロックチャンバーは前記基板を所定温度に保持するための保熱手段を備え、該保熱手段は、基板が収容される内部空間を形成し且つ該内部空間における対流の発生を実質的に防止又は抑制するように配置された複数のヒータパネルからなることを特徴とする。

このように、ロードロックチャンバーはその内部空間を所定温度に保持するための保熱手段を備え、その保熱手段は基板が収容される内部空間を形成し且つこの内部空間における対流の発生を実質的に防止又は抑制するように配置された複数のヒータパネルからなるので、ベントガスが導入された場合でも上記の内部空間において対流が発生しにくくなるため、チャンバー内に搬入されてきた基板の温度を均一に保持しつつ大気圧から真空に移行させることができる。

また、本発明にかかる真空成膜装置では、前記複数のヒータパネルは、前記内部空間の上部および側部の境界を作るように配置されている、ことを特徴とする。
なお、上記の「側部」とは、上部及び下部以外の周囲を構成する部位を意味する。したがって、内部空間の側部の境界を作るヒータパネルには、実施形態においては「側部ヒータ」のほか、「ゲート部ヒータ」も含まれる。

このようにヒータパネルを配置することで、ヒータパネルの配置数を必要最小限としつつ、基板を収容し且つ対流の発生を防止又は抑制する内部空間を形成することができる。

また、本発明にかかる真空成膜装置では、前記内部空間の下部以外の部分において該内部空間の内部と外部を鉛直方向に連通する隙間が形成されないように、各ヒータパネルが配置されている、ことを特徴とする。

このようにヒータパネルを配置することにより、内部空間から上方を見たときに温度の低い領域が存在しないため、対流の発生を効果的に防止できる。

また、本発明にかかる真空成膜装置では、さらに、前記内部空間の下部又は下方に、熱の拡散による前記内部空間の温度低下を実質的に防止又は抑制できるようにヒータパネルが配置されている、ことを特徴とする。

このようなヒータパネルを配置することにより、ベントガス導入後における拡散による内部空間下部の温度低下を防止できるので、基板温度の均一性を一層高めることができる。

また、本発明にかかる真空成膜装置では、前記ヒータパネルは前記ロードロックチャンバーの内壁面から所定の隙間を置いて設置されており、前記隙間に上下方向の気体の流れを妨げる邪魔部材が設置されている、ことを特徴とする。

このように、ヒータパネルと内壁面との隙間に上下方向の気体の流れを妨げる邪魔部材が設置されているので、ベントガスの対流によるヒータパネルからの抜熱を低減することができる。このため、ヒータパネルの温度低下抑制効果が高まるので、ヒータパネルの温度分布がより均一化し、この結果、基板温度をより一層均一に保持することができる。

また、本発明にかかる真空成膜装置では、前記ヒータパネルのうち、基板を搬入又は搬出するための出入口側に設けられたヒータパネルは、基板の搬入又は搬出時に基板が通過できるようにパネル面の向きを変える、ことを特徴とする。

このように、出入口側に設置されたヒータパネルが基板の搬入又は搬出時に基板が通過できるようにパネル面の向きを変えるので、ロードロックチャンバーへの基板の搬入又は搬出を円滑に行うことができる。

本発明によれば、加熱チャンバーにより加熱された基板の温度を均一に保持しつつ大気圧から真空に移行させることができる、という優れた効果が得られる。

以下、本発明の好ましい実施形態を添付図面に基づいて詳細に説明する。なお、各図において共通する部分には同一の符号を付し、重複した説明を省略する。

［第１実施形態］
図１は、本発明の第１実施形態にかかる真空成膜装置１の概略構成を示す平面図である。本実施形態において、真空成膜装置１はプラズマＣＶＤ装置として構成されている。
この真空成膜装置１は、台車３に支持された基板２が基板装着部５１から搬入され基板を所定温度まで加熱する加熱チャンバー１０と、加熱チャンバー１０からの基板２が搬入され基板温度を保持しつつ内部を所定の真空状態にするロードロックチャンバー２０と、ロードロックチャンバー２０からの基板２が搬入され基板２に成膜を行う成膜チャンバー３０と、成膜チャンバー３０からの基板２が搬入され基板２を冷却するとともに内部圧力を大気圧まで戻して大気側に搬出するアンロードロックチャンバー４０とを備えている。加熱チャンバー１０、ロードロックチャンバー２０、成膜チャンバー３０およびアンロードロックチャンバー４０は、気密を保持できる開閉可能なゲートバルブ８ｂ〜８ｄを介して前記の順で直列に接続されている。また、加熱チャンバー１０とアンロードロックチャンバー４０の大気側にも同様のゲートバルブ８ａ，８ｅが設けられている。

図２は、台車３の構成を示す斜視図である。図２に示すように、台車３は複数の基板２を鉛直に支持し、レール９上を走行できるように構成されている。
具体的には、台車３は、レール９上を車輪５によって走行可能な矩形状の支持台６と、支持台６上の走行方向前後側にそれぞれ走行方向の直角水平方向に間隔を置いて立設された複数の支柱７とを備えている。支柱７は、走行方向前後で対をなし、図示しない支持具によって基板２を支持できるようになっている。本実施形態では、台車３は６枚の基板２を互いに間隔を置いて対向する状態で鉛直に支持できるように構成されている。
上記のレール９は加熱チャンバー１０、ロードロックチャンバー２０、成膜チャンバー３０、アンロードロックチャンバー４０の内部にそれぞれ敷設されている。

また、この台車３は図示しない駆動機構によってレール９上を走行する。この駆動装置の一例としては、図示は省略するが、走行方向の前後方向にラックが刻設されたラック部材を台車３の下部に設け、このラック部材と噛合するピニオンが固定された回転軸をモータにより回転駆動させる構成とし、上記のモータを回転駆動させることにより台車３をレール９に沿って走行させるものとすることができる。そして、このような駆動機構が、加熱チャンバー１０、ロードロックチャンバー２０、成膜チャンバー３０、アンロードロックチャンバー４０にそれぞれ設置されることにより、上記のレール９上を台車３が走行し、上記各チャンバーを順次移動できるようになっている。
なお、駆動装置は、上記の例に限られず、台車３をレール９に沿って走行させることが可能な範囲内で種々の形態を採用できる。

図１に示す真空成膜装置１では、以下の動作により基板２上に所定の薄膜が形成される。
上記のように構成された台車３に基板２を鉛直に支持させる。基板２を支持した台車３は、ゲートバルブ８ａを開いて加熱チャンバー１０に進入し、続いてゲートバルブ８ａを閉じた後、加熱チャンバー１０に備えられた基板加熱手段１１によって所定温度に加熱する。この所定温度は、成膜チャンバー３０での成膜温度とするか、あるいは、ロードロックチャンバー２０での多少の温度低下を考慮して成膜チャンバー３０において丁度成膜温度となるように、成膜温度以上の温度としてもよい。例えばアモルファスシリコンの成膜である場合は、成膜温度は２００℃程度であるので、加熱チャンバー１０により２００℃程度かそれ以上の温度に基板を加熱する。

上記の基板加熱手段１１としては、基板２を上記の所定温度に加熱できる範囲で種々の形態を採用できる。
例えば、輻射加熱方式を採用する場合、ランプヒータから構成されるヒータパネルを、上記のように台車３上に支持された基板と基板の間、および基板と加熱チャンバー１０の側壁との間に位置するように、それぞれ配置した構成とすることができる。また、抵抗加熱方式を採用する場合、シースヒータやセラミックヒータなどを採用することができる。
また、特開２００１−１８７３３２号公報に示された加熱チャンバー１０のように、ガスを熱源によって加熱し、熱源によって加熱されたガスを送風機によって送り出し、送り出されたガス（熱風）の通路上に基板が配置されるように構成し、これにより基板を強制対流により所定温度に加熱するようにしてもよい。

次に、ゲートバルブ８ｂを開けてロードロックチャンバー２０に台車３を移動し、続いてゲートバルブを閉じた後、排気系２１によりロードロックチャンバー２０を真空排気し、保熱手段２３によって基板２の温度を均一に保持する。
その後、ゲートバルブ８ｃを開けて基板２を成膜チャンバー３０に搬入し、続いてゲートバルブ８ｃを閉めた後、排気系３１により所定の負圧を保持した状態で、温度調節装置３２により基板２の温度を所定温度に維持しつつ、原料ガス供給装置３３により原料ガスを供給して、誘導結合型電極３４の作用により基板２に薄膜（例えばアモルファスシリコン膜のような半導体膜）を形成する。

基板２の成膜が終了すると、ゲートバルブ８ｄを開けて基板２をアンロードロックチャンバー４０に搬出する。このとき、アンロードロックチャンバー４０内は排気系４１により予め真空排気されており、基板２がアンロードロックチャンバー４０に搬出されたらゲートバルブ８ｄを閉める。その後、外気導入口４２を開き、アンロードロックチャンバー４０を大気圧に復圧した後、ゲートバルブ８ｅを開いて台車３を外部に搬出する。そして、台車３を基板取出部５２に移動し、台車３に支持された成膜済みの基板２を取り出す。

次に、本発明の特徴点である上記のロードロックチャンバー２０の詳細について、図３，４を参照して説明する。図３はロードロックチャンバー２０の側面断面図であり、図４は図３のＡ−Ａ線断面図である。ただし、図３及び図４では、上述した台車３の駆動機構については図示を省略している。
図３に示すように、ロードロックチャンバー２０の壁部を構成するチャンバー本体２４には、その内部を所定の負圧に減圧する排気系２１と、チャンバー本体２４内にベントガス（例えば窒素ガス）を導入して大気圧まで戻すベントガス導入系２２が接続されている。図３では、左側から基板が搬入され、右側から基板が搬出されるようになっている。そのために、チャンバー本体２４における基板の搬送方向の前後が基板の出入口となっており、その出入口がゲートバルブ８ｂ，８ｃによって気密に閉じられるようになっている。したがって、ゲートバルブ８ｂ，８ｃが閉じられた状態では、そのゲートバルブもロードロックチャンバー２０の内壁面の構成部分となる。チャンバー本体２４の内部底面には上記のレール９が敷設されている。

また、ロードロックチャンバー２０は、加熱チャンバー１０から搬送されてきた基板を上記の所定温度に保持するための保熱手段２３を備えている。この保熱手段２３は、基板２が収容される内部空間Ｓを形成し且つこの内部空間Ｓにおける対流の発生を実質的に防止又は抑制するように配置された複数のヒータパネル（２３ａ〜２３ｃ）からなる。各ヒータパネルは、内部空間Ｓの内側と外側とが空間的に仕切られるよう厚さ方向に貫通する部分が無いパネル形状の構造体として構成される。
以下、本実施形態において、上記の内部空間Ｓの上部の境界を作るヒータパネルを「上部ヒータ２３ａ」、上記の内部空間Ｓの基板搬送方向左右（図４の左右）の側部の境界を作るヒータパネルを「側部ヒータ２３ｂ」、上記の内部空間Ｓの基板搬送方向前後（ゲートバルブ側）の側部の境界を作るヒータパネルを「ゲート部ヒータ２３ｃ」と呼ぶ。

上部ヒータ２３ａは、天井面に設けられた支持部材２５ａによって天井面から所定の間隔を置いて支持されている。側部ヒータ２３ｂは、側面に設けられた支持部材２５ｂによって所定の間隔を置いて支持されている。

ここで、上記の各ヒータパネルを相互に隙間無く連結すれば、内部空間Ｓにおける対流の発生を防止することができるが、実際上、そのようなヒータパネルを製作することは困難である。そのため、本実施形態では、各ヒータパネルを相互に近接配置することにより、内部空間Ｓにおける対流の発生を実質的に防止又は抑制することとした。ここで、「内部空間Ｓにおける対流の発生を実質的に防止又は抑制する」とは、対流に起因する基板の温度不均一が実用上殆ど問題にならない程度の範囲内（例えば所定温度±１５℃程度のばらつき）になるように対流の発生を防止又は抑制することをいう。このようなことから、上部ヒータ２３ａと側部ヒータ２３ｂとの隙間、上部ヒータ２３ａとゲート部ヒータ２３ｃとの隙間、及び側部ヒータ２３ｂとゲート部ヒータ２３ｃとの隙間が極力小さくなるように、各ヒータパネルを配置するのが好ましい。

図５（Ａ）は、図３のＢ部拡大図であって上部ヒータ２３ａとゲート部ヒータ２３ｃとの配置関係を示すものである。図５（Ｂ）は、図４のＣ部拡大図であって上部ヒータ２３ａと側部ヒータ２３ｂとの配置関係を示すものである。図５（Ｃ）は比較例である。
上部ヒータ２３ａとゲート部ヒータ２３ｃの配置関係が、図５（Ｃ）に示すように、内部空間Ｓの下部以外の部分において内部空間Ｓの内部と外部を鉛直方向に連通する隙間が形成される配置関係となる場合、その上方に温度の低い領域が必ず存在することになる。この場合、温度の低い領域と内部空間Ｓとで温度差があるため、対流が発生する。

これに対し、本実施形態では、内部空間Ｓにおける対流の発生を実質的に防止又は抑制するための、より好ましい形態として、図５（Ａ）及び（Ｂ）に示すように、内部空間Ｓの下部以外の部分において内部空間Ｓの内部と外部を鉛直方向に連通する隙間が形成されないように、各ヒータパネル（２３ａ〜２３ｃ）を配置する。
このようにヒータパネルを配置することにより、内部空間Ｓから上方を見たときに温度の低い領域が存在しないため、対流の発生を効果的に防止できる。

図４に示すように、ゲート部ヒータ２３ｃは、基板の搬送方向の直角水平方向に複数（この例では３つ）に分割されている（この分割されたものを分割パネル２３ｃ−１，２３ｃ−２，２３ｃ−３とする）。
上記の各分割パネルは鉛直軸心を中心に回転する回転軸２６に接続され、さらに、回転軸２６は図示しない駆動装置によって回転させられるようになっている。

このような構成により、搬入側にあるゲート部ヒータ２３ｃ側の各分割パネル２３ｃ−１，２３ｃ−２，２３ｃ−３は、基板の搬入時に図３及び図４の状態から９０°回転して各分割パネルの間から基板を通過させ、基板をロードロックチャンバー２０内に搬入することができる。また、搬出側にあるゲート部ヒータ２３ｃの各分割パネル２３ｃ−１，２３ｃ−２，２３ｃ−３は、基板の搬出時に図３及び図４の状態から９０°回転して各分割パネルの間から基板を通過させ、基板を成膜チャンバー３０に向けて搬出することができる。

上記の各ヒータパネル（２３ａ〜２３ｃ）は、基板に対する保熱機能を達成できる範囲で種々の熱源を採用することができる。例えば、ランプヒータのような輻射加熱方式、シースヒータのような抵抗加熱方式を採用することができる。

なお、本実施形態において、側部ヒータ２３ｂは一枚のヒータパネルとして示しているが、面方向に複数のヒータパネルから構成されるものであってもよい。また、ゲート部ヒータ２３ｃの分割数は、ゲート部ヒータ２３ｃとゲートバルブとの距離、台車３に支持する基板の枚数によっては、２あるいは４以上であってもよい。

また、チャンバー本体２４の壁部と側部ヒータ２３ｂとの隙間には、上下方向の気体の流れを妨げる邪魔部材２７が設置されている。本実施形態において、この邪魔部材２７は基板の搬送方向と平行に水平方向に延びる板状部材であり、上記隙間の上部及び下部にそれぞれ設置されている。なお、邪魔部材２７は上記隙間の上下方向中間部に一つ又は複数配置されてもよい。このように邪魔部材２７が配置されることで、チャンバー本体２４内にベントガスが導入された状態でも上記隙間におけるベントガスの対流によるヒータパネルからの抜熱を低減できるため、側部ヒータ２３ｂの温度低下抑制効果が発揮される。

次に、上記のように構成されたロードロックチャンバー２０の動作について説明する。
基板の搬入時においてチャンバー本体２４内にはベントガス導入系２２によってベントガスが導入され大気圧に調整されているとともに、チャンバー本体２４内は各ヒータパネル（２３ａ〜２３ｃ）によって、搬送されてくる基板の温度を保持できる温度（例えば２００℃程度）に加熱されている。
このとき、ベントガスが導入された場合でも、上述したように各ヒータパネル（２３ａ〜２３ｃ）が内部空間Ｓにおける対流の発生を実質的に防止又は抑制するように相互に近接配置されていることから、内部空間Ｓにおいて対流が発生しにくいため、基板の温度分布の不均一が大幅に抑制される。また邪魔部材の作用によってベントガスの対流によるヒータパネルからの抜熱を低減できるため、ヒータパネルの温度分布がより均一となり、チャンバー内に搬入されてきた基板の温度をさらに均一に保持しつつ大気圧から真空に移行させることができる。

なお、各ヒータパネルの熱容量を大きくしておけば、ヒータパネルの温度不均一が一層抑制されるという利点がある。

続いて、ゲートバルブ８ｂを開けて基板が支持された台車３をロードロックチャンバー２０のチャンバー本体２４内に搬入する。このとき、搬入側のゲート部ヒータ２３ｃの各分割パネル２３ｃ−１，２３ｃ−２，２３ｃ−３が９０°回転することにより各分割パネルの間を基板が通過する。基板が搬入されたらゲートバルブ８ｂを閉じ、排気系２１によりチャンバー本体２４内を真空排気する。
このような基板の搬入からチャンバー本体２４内の減圧の過程において、上述したように内部空間Ｓにおいて対流が発生しにくくなっているので、搬入された基板をその温度を面全体に亘って均一に保持しつつ大気圧から真空に移行することができる。

その後、ゲートバルブ８ｃを開けて基板を成膜チャンバー３０へ向けて搬出し、続いてゲートバルブ８ｃを閉める。このとき、搬出側のゲート部ヒータ２３ｃの各分割パネル２３ｃ−１，２３ｃ−２，２３ｃ−３が９０°回転することにより各分割パネルの間を基板が通過する。
以後の成膜チャンバー３０及びアンロードロックチャンバー４０における動作は上述した通りである。

次に本発明の実施形態にかかる真空成膜装置１の作用・効果について説明する。
本発明の実施形態にかかる真空成膜装置１によれば、ロードロックチャンバー２０がその内部空間Ｓを所定温度に保持するための保熱手段２３を備え、その保熱手段２３がロードロックチャンバー２０の内壁面を構成する各面に沿って配置された複数のヒータパネル（２３ａ〜２３ｃ）からなるので、ベントガスが導入された場合でも上記の内部空間Ｓにおいて対流が発生しにくくなるため、基板の温度分布が不均一とならない。また、ヒータパネルの温度分布が均一であるため、チャンバー内に搬入されてきた基板の温度を均一に保持しつつ大気圧から真空に移行させることができる。

また、前記複数のヒータパネル（２３ａ〜２３ｃ）は、内部空間Ｓの上部および側部の境界を作るように配置されているので、ヒータパネルの配置数を必要最小限としつつ、基板を収容し且つ対流の発生を防止又は抑制する内部空間Ｓを形成することができる。

また、内部空間Ｓの下部以外の部分において内部空間Ｓの内部と外部を鉛直方向に連通する隙間が形成されないように、各ヒータパネルが配置されているので、内部空間Ｓから上方を見たときに温度の低い領域が存在しないため、対流の発生を効果的に防止できる。

また、ヒータパネルと内壁面との隙間に上下方向の気体の流れを妨げる邪魔部材２７が設置されているので、ベントガスの対流によるヒータパネルからの抜熱を低減することができる。このため、ヒータパネルの温度低下抑制効果が高まるので、ヒータパネルの温度分布がより均一化し、この結果、基板温度を一層均一に保持することができる。

また、基板の出入口側（ゲートバルブ８ｂ，８ｃ側）に設置されたヒータパネル（ゲート部ヒータ２３ｃ）が基板の搬入又は搬出時に基板が通過できるようにパネル面の向きを変えるので、チャンバー本体２４内への基板の搬入又は搬出を円滑に行うことができる。

［第２実施形態］
図６は、本発明の第２実施形態にかかる真空成膜装置におけるロードロックチャンバー２０の側面断面図である。図７は、図６におけるＤ−Ｄ線断面図である。
図６及び図７に示すように、本実施形態では、内部空間Ｓの下部又は下方に、熱の拡散による内部空間Ｓの温度低下を実質的に防止又は抑制できるようにヒータパネルが配置されている。この「熱の拡散による内部空間Ｓの温度低下を実質的に防止又は抑制できる」とは、拡散に起因する基板の温度不均一が実用上殆ど問題にならない程度の範囲内（例えば所定温度±１５℃程度のばらつき）になるように内部空間Ｓの温度低下を防止又は抑制することをいう。以下、このヒータパネルを「下部ヒータ」と呼ぶ。下部ヒータ２３ｄは、底面に設けられた支持部材２５ｄによって底面から所定の間隔を置いて支持されている。この下部ヒータ２３ｄは、好ましくは、内部空間Ｓの下部の大部分を閉じられる程度の大きさとし、より好ましくは、内部空間Ｓの下部の略全体を閉じられる程度の大きさとする。
なお、下部ヒータ２３ｄは図示した枚数に限られず、一枚、あるいは面方向に３枚以上から構成されるものであってもよい。
第２実施形態にかかる真空成膜装置の他の部分の構成は、上述した第１実施形態と同様である。

上述した第１実施形態では、下部ヒータが設置されていないために、ベントガス導入後において内部空間Ｓの下方（つまりチャンバ本体２４内の下部）に温度の低い領域が存在することとなり、拡散によって内部空間Ｓ側の熱が移動して内部空間Ｓ下部の温度が低下し、これによって基板温度の均一性に悪影響を与える可能性がある。
これに対し、本発明の第２実施形態によれば、内部空間Ｓの下側にもヒータパネルを配置することにより、ベントガス導入後における拡散による内部空間Ｓ下部の温度低下を防止できるので、基板温度の均一性に悪影響を与えることがない。よって、基板温度の均一性を一層高めることができる。

図８は、第２実施形態にかかるロードロックチャンバー２０におけるベントガス導入時の基板の表面温度（上部及び下部）の測定結果を示すものであり、（Ａ）は本発明であり、（Ｂ）は従来例である。図８から、従来例では基板下部の温度低下が顕著であり温度分布が不均一となるのに対し、本発明では基板下部の温度低下が大幅に抑制されており、この結果、基板の温度分布が均一に保持されていることが分かる。

なお、本発明の第２実施形態にかかる真空成膜装置のその他の作用、効果は、上述した第１実施形態と同様である。

以上の実施形態の説明から明らかなように、本発明によれば、加熱チャンバーにより加熱された基板の温度を均一に保持しつつ大気圧から真空に移行させることができるので、成膜チャンバーにおいて高品質の薄膜を成膜することができる。
したがって、本発明の真空成膜装置によれば、高品質の太陽電池やＴＦＴを製作することができる。

なお、上記の実施形態では、基板を台車上に鉛直に支持して各チャンバー間を移動させる構成について説明したが、基板を台車上に水平に支持して移動させる構成としてもよい。この場合、台車、加熱チャンバーにおける基板加熱手段、成膜チャンバーについては、基板の支持方向に合わせた適切な構成とするとともに、ロードロックチャンバーにおけるゲート部ヒータを、基板の搬送方向に対して直角水平方向の軸心を中心に回転可能として基板の搬入及び搬出が可能な構成とすることができる。

上記において、本発明の実施形態について説明を行ったが、上記に開示された本発明の実施の形態は、あくまで例示であって、本発明の範囲はこれら発明の実施の形態に限定されるものではい。したがって、本発明は、プラズマＣＶＤ装置以外にも、スパッタリング装置、蒸着装置、イオン化蒸着装置等の基板の加熱が必要な真空成膜装置に適用できることは勿論である。本発明の範囲は、特許請求の範囲の記載によって示され、さらに特許請求の範囲の記載と均等の意味および範囲内でのすべての変更を含むものである。

本発明の第１実施形態にかかる真空成膜装置の全体概略構成図である。 本発明の第１実施形態にかかる真空成膜装置に適用される台車の斜視図である。 本発明の第１実施形態にかかる真空成膜装置におけるロードロックチャンバーの側面断面図である。 図３のＡ−Ａ線断面図である。 上部ヒータと側部ヒータ、上部ヒータとゲート部ヒータとの配置関係を示す図である。 本発明の第２実施形態にかかる真空成膜装置におけるロードロックチャンバーの側面断面図である。 図６のＤ−Ｄ線断面図である。 基板の温度測定結果を示す図である。 特許文献１の真空成膜装置におけるロードロックチャンバーの構成を示す図である。

符号の説明

１ 真空成膜装置
２ 基板
３ 台車
８ａ〜８ｅ ゲートバルブ
１０ 加熱チャンバー
２０ ロードロックチャンバー
２３ 保熱手段
２３ａ 上部ヒータ
２３ｂ 側部ヒータ
２３ｃ ゲート部ヒータ
２３ｄ 下部ヒータ
２７ 邪魔部材
３０ 成膜チャンバー
４０ アンロードロックチャンバー

Claims (6)

1. 基板を所定温度まで加熱する加熱チャンバーと、該加熱チャンバーからの基板が搬入され基板温度を保持しつつ内部を所定の真空状態にするロードロックチャンバーと、該ロードロックチャンバーからの基板が搬入され基板に成膜を行う成膜チャンバーとを備えた真空成膜装置であって、
   前記ロードロックチャンバーは前記基板を所定温度に保持するための保熱手段を備え、該保熱手段は、基板が収容される内部空間を形成し且つ該内部空間における対流の発生を実質的に防止又は抑制するように配置された複数のヒータパネルからなる、
   ことを特徴とする真空成膜装置。
2. 前記複数のヒータパネルは、前記内部空間の上部および側部の境界を作るように配置されている、ことを特徴とする請求項１に記載の真空成膜装置。
3. 前記内部空間の下部以外の部分において該内部空間の内部と外部を鉛直方向に連通する隙間が形成されないように、各ヒータパネルが配置されている、ことを特徴とする請求項２に記載の真空成膜装置。
4. さらに、前記内部空間の下部又は下方に、熱の拡散による前記内部空間の温度低下を実質的に防止又は抑制できるようにヒータパネルが配置されている、ことを特徴とする請求項２又は３に記載の真空成膜装置。
5. 前記ヒータパネルは前記ロードロックチャンバーの内壁面から所定の隙間を置いて設置されており、前記隙間に上下方向の気体の流れを妨げる邪魔部材が設置されている、ことを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の真空成膜装置。
6. 前記ヒータパネルのうち、基板を搬入又は搬出するための出入口側に設けられたヒータパネルは、基板の搬入又は搬出時に基板が通過できるようにパネル面の向きを変える、ことを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の真空成膜装置。

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