JP2008262970A - 成膜処理システム - Google Patents

Abstract

【課題】搬送領域を搬送手段が移動することで、成膜処理を効率的に行う成膜処理システムを提供すること。
【解決手段】基板を成膜するための成膜処理システムは、基板を搬送するための搬送領域と、搬送領域を移動可能に設置された搬送手段であって、基板の収容及び取り出しを行う基板出し入れ手段を備える搬送手段と、前記基板の成膜を行う複数の成膜ユニットと、を有する。前記成膜ユニットのうち少なくとも二つの成膜ユニットは、これらが前記搬送領域を挟んで互いに間隔を開けて対成膜ユニットを形成するように配列される。
【選択図】図１

Description

本発明は、基板を成膜するための成膜処理システムに関する。

近年、液晶、有機ＥＬ、太陽電池等のフラットパネルの成膜処理においては、成膜する基板が大型化するという傾向がある。これに伴い、かかる大型の基板を成膜するための広い空間すなわち占有床面積が必要となり、また、基板を搬送装置により搬送する搬送工程と成膜装置によって基板を成膜する成膜工程との合計時間である生産時間が増加している。

そこで、生産時間を維持した状態で、単位時間当たりに成膜できる基板の数を増やすことができる成膜処理システム、換言すると、複数の成膜装置とこれらに基板を搬送する搬送装置とを備え、複数の基板の成膜工程を並行して連続的かつ効率的に行うことができる成膜処理システムを提供することが課題となっている。

そのような成膜処理システムとしては、たとえば、複数の成膜装置を成膜する順序で一列に並べるインライン型や、複数の成膜装置を放射状に配置させ、これらの成膜装置の中央に配置されたロボットタイプの搬送装置が基板の搬送を行うクラスター型の成膜処理システムを挙げることができる。

しかしながら、液晶、有機ＥＬ、太陽電池等のフラットパネルの成膜処理において、１つの基板には、複数種類の膜を所定の順番に成膜する必要がある。また、成膜工程に要する時間は、成膜する膜の種類に応じて異なる。

このため成膜装置を一列に並べるインライン型では、ある層の成膜工程が完了した基板は、その次の層を成膜する成膜装置の成膜工程が完了していないと、その成膜装置に搬送することができないという問題があった。また、複数の成膜装置は一列に配置されていることから、多数の成膜装置を並べると搬送装置の移動距離も長くなり、成膜処理を行うために必要な占有床面積が増加するという問題もあった。

他方、クラスター型では、搬送ロボットによる搬送が連続的に行いづらいうえ、成膜装置の数が最大でも８個しか設けることができないという問題があった。

特許文献１においては、基板を処理する処理槽を、処理する順序に応じて配列し、連続的な処理を行えるようにした処理方法が開示されている。しかしながら、特許文献１の処理方法においては、基板の搬送を、処理槽と並行する間隔に搬送槽と搬送槽との間隔を固定した搬送群を上下に移動させることにより行っている。このため、搬送槽が処理槽の列よりも多く設けることはできず、また、搬送槽間の自由な移動も制限されている。
特開２００１−９１９１７号公報

本発明は、上記の状況に鑑みてなされた。成膜処理に必要な搬送手段の移動距離を短縮し、所定の成膜処理と他の成膜処理を同時に行うことができるようにすることで、成膜処理を効率的に行う成膜処理システムを提供することを目的とする。

本発明者らは、上記課題を解決するために鋭意研究を重ね、以下のような方法を見出した。

（１） 基板を成膜するための成膜処理システムであって、前記基板を搬送するための搬送領域と、前記搬送領域を移動可能に設置された搬送手段であって、基板の収容及び取り出しを行う基板出し入れ手段を備える搬送手段と、前記基板の成膜を行う複数の成膜ユニットと、を有し、前記成膜ユニットのうち少なくとも二つの成膜ユニットは、これらが前記搬送領域を挟んで互いに間隔を開けて対成膜ユニットを形成するように配列される成膜処理システム。

（１）の発明によれば、前記搬送手段は基板の収容及び取り出しを行う基板出し入れ手段を備える。基板の成膜を行う複数の成膜ユニットのうち少なくとも二つの成膜ユニットが、前記搬送領域を挟んで間隔をあけて配置される。基板を搬送するための搬送手段は、搬送領域を移動する。このため、搬送手段は、出し入れ手段を介して、基板を搬送領域を挟む二つ成膜ユニットのうち一方の成膜ユニット及び他方の成膜ユニットに、収容及び取り出しを行うことができる。

（２） さらに、前記搬送領域を移動可能に設置される別の搬送手段を備え、前記別の搬送手段は、前記搬送手段が移動する軌道と前記別の搬送手段が移動する軌道とが同じになるように前記搬送領域を移動する（１）記載の成膜処理システム。

（２）の発明によれば、搬送領域を移動可能に設置される別の搬送手段を備え、前記搬送手段が移動する軌道と前記別の搬送手段が移動する軌道とが同じになるように前記別の搬送手段は前記搬送領域を移動する。このため、搬送手段は別の搬送手段が移動可能な領域を移動することができ、別の搬送手段は搬送手段移動可能な領域を移動することができる。搬送手段が移動可能な領域と別の搬送手段が移動可能な領域とは同一である。したがって、搬送手段または別の搬送手段は搬送領域を自由に移動することができる。このため、搬送手段はより多くの基板を短時間で搬送することが可能になる。

（３） 前記搬送手段は、前記基板を搭載するための基板搭載部と、前記搬送領域に敷設されるレールと、前記基板搭載部に回転可能に設けられ前記レールに係合されて前記レールの上を移動する車輪と、を備える（２）記載の成膜処理システム。

（３）の発明によれば、搬送手段は、前記基板を搭載するための基板搭載部と、前記搬送領域に敷設されるレールと、前記基板搭載部に回転可能に設けられ前記レールに係合されて前記レール上を移動する車輪と、を備える。このため、搬送手段は敷設されたレール上を安定して移動することができる。また、搬送手段は、車輪が回転するため迅速に移動することができる。また、搬送手段は基板を搬送するべき成膜ユニットの位置によって、レールの軌道に沿う限りは自由に移動することができる。

（４） 前記別の搬送手段は、前記基板を搭載するための別の基板搭載部と、前記別の基板搭載部に回転可能に設けられ、前記搬送手段が移動する前記レールに係合されて前記レールの上を移動する別の車輪と、を備える（３）記載の成膜処理システム。

（４）の発明によれば、別の搬送手段が前記基板を搭載するための別の基板搭載部と、前記別の基板搭載部に回転可能に設けられる別の車輪とを備える。搬送手段に設けられた車輪が移動するレールと同じレールを、別の搬送手段に設けられた車輪が移動する。このため別の搬送手段は敷設されたレール上を安定して移動することができ、車輪が回転することで迅速な移動が可能となる。また、別の搬送手段は基板を搬送するべき成膜ユニットの位置によって、レールの軌道に沿う限りは自由に移動することができる。

（５） さらに、前記基板を搬入する搬入室と、前記基板を搬出する搬出室と、を備え、前記搬入室及び前記搬出室は、それぞれ、前記搬送手段が移動する方向における前記搬送領域の一端及び他端に設けられる（１）から（４）いずれか記載の成膜処理システム。

（５）の発明によれば、前記基板を搬入する搬入室及び前記基板を搬出する搬出室が、それぞれ、前記搬送手段が移動する方向における前記搬送領域の一端及び他端に設けられる。搬送領域の一端の搬入室には所定数の基板が搬入されていてよい。搬送手段は、これが搬入室を基端として他端の搬出口まで移動することにより、基板の搬入、基板の成膜、及び基板の搬出を連続的に行うことができる。

（６） 前記対成膜ユニットの一の成膜ユニットと他の成膜ユニットとは、前記搬送領域の所定の位置における搬送方向に対して直交する方向に延びる仮想線上に配置されている（１）から（５）記載の成膜処理システム。

（６）の発明によれば、前記対成膜ユニットのうち一の成膜ユニットと他の成膜ユニットとは、前記搬送領域の所定の位置における搬送方向に対して直交する方向に伸びる仮想線上に配置される。したがって、搬送手段は、これが所定の位置に位置しているとき、移動することなく一の成膜ユニットと他の成膜ユニットとに基板の収容または取り出しを行うことができる。また、搬送手段は、一の成膜ユニットと他の成膜ユニットとに基板の収容と取り出しとを同時に行ってもよい。このため、搬送手段を移動させる手間が低減でき、効率的に基板の成膜を行うことができる。

（７） 記複数の成膜ユニットは少なくとも４つの成膜ユニットを含み、前記４つの成膜ユニットのうち前記対成膜ユニットとは別の二つの成膜ユニットは、これらが前記搬送領域を挟んで互いに間隔を開けて別の対成膜ユニットを形成するように配列され、前記別の対成膜ユニットは、前記搬送手段が移動する方向に沿って前記対成膜ユニットに隣接するように、配列される（１）から（６）いずれか記載の成膜処理システム。

（７）の発明によれば、複数の成膜ユニットは少なくとも４つの成膜ユニットを含む。４つの成膜ユニットは、前記対成膜ユニットと別の二つの成膜ユニットとを備える。別の対成膜ユニットは、前記搬送領域を挟んで互いに間隔を開けて形成される。別の対成膜ユニットは、前記搬送手段が移動する方向に沿って配列される。別の対成膜ユニットは、基板を成膜する数に応じて必要な数を搬送領域に沿って配列されることができる。搬送手段は、搬送領域を挟む対成膜ユニット及び別の対成膜ユニットの間を移動することにより、各成膜ユニットに基板を収容し、取り出すことが可能である。

（８） 前記基板は、ｐ−ｉ−ｎ接合型有機薄膜太陽電池用に成膜処理されるものであり、前記成膜ユニットのうち少なくとも１つは、成膜する膜層であるｐ層、ｉ層、ｎ層のいずれかを成膜する成膜ユニットである（７）記載の成膜処理システム。

（８）の発明によれば、基板はｐ−ｉ−ｎ接合型有機薄膜太陽電池用に成膜処理されるものである。成膜ユニットのうち少なくとも１つは、成膜する膜層であるｐ層、ｉ層、ｎ層のいずれかを成膜する成膜ユニットである。このため、ｐ−ｉ−ｎ接合型有機薄膜太陽電池用の基板の成膜の搬送を効率的に行うことができる。

（９） 前記ｐ層、前記ｉ層、前記ｎ層のいずれかを成膜するために要する所要時間に応じて、前記ｐ層を成膜する成膜ユニットの個数、前記ｉ層を成膜する成膜ユニットの個数、前記ｎ層を成膜する成膜ユニットの個数が互いに異なる（７）または（８）記載の成膜処理システム。

（９）の発明によれば、前記ｐ層、前記ｉ層、前記ｎ層のいずれかを成膜するために要する所要時間に応じて、前記ｐ層を成膜する成膜ユニットの個数、前記ｉ層を成膜する成膜ユニットの個数、前記ｎ層を成膜する成膜ユニットの個数が互いに異なる。たとえば、成膜するために要する時間が他の層に比べて長くかかるｉ層を成膜する成膜ユニットの個数を他の層を成膜する成膜ユニットの個数より多く設置することにより、他の層を成膜する成膜ユニットの単位時間当たりの成膜する基板数と、ｉ層を成膜する成膜ユニットの単位時間当たりの成膜する基板数とを同程度にすることができる。

（１０） さらに、前記搬送手段と前記成膜ユニットと電気的に繋がる中央処理装置であって、前記搬送手段の移動に応じて前記成膜ユニットの成膜処理の開始及び停止を制御する中央処理装置を備え、各成膜ユニットは、排気をするためのバルブと駆動させるための駆動部とを備える処理容器であって、前記中央処理装置と電気的に繋がる処理容器と、前記中央処理装置と電気的に繋がって、前記処理容器の温度を前記中央処理装置に出力し、前記中央処理装置から信号を受信して前記温度を調整する温度調節器と、前記中央処理装置と電気的に繋がって、前記処理容器に供給するガスの流量を前記中央処理装置に出力し、前記中央処理装置から信号を受信して前記ガスの流量を変換する流量変換器と、前記中央処理装置と電気的に繋がって、前記バルブの開閉の状態を前記中央処理装置に出力し、前記中央処理装置から信号を受信して前記バルブの開閉を制御するバルブ制御手段と、前記中央処理装置と電気的に繋がって、前記中央処理装置から信号を受信して前記駆動部を制御する駆動部制御手段と、を備え、前記中央処理装置は、前記成膜ユニットを介して前記温度調節器と、前記流量変換器と、前記バルブ制御手段と、駆動部制御手段とからの信号を受信し、これらに前記成膜ユニットを介して信号を出力する（１）から（９）記載の成膜処理システム。

（１０）の発明によれば、搬送手段と成膜ユニットと電気的に繋がる中央処理装置を含む。中央処理装置は搬送手段の移動に応じて成膜ユニットの成膜処理の開始及び停止を制御する。

（１０）の発明によれば、各成膜ユニットは、排気をするためのバルブと駆動させるための駆動部を備える処理容器であって、前記中央処理装置と電気的に繋がる処理容器を備える。各成膜ユニットは、前記中央処理装置と電気的に繋がって、前記処理容器の温度を前記中央処理装置に出力し、前記中央処理装置から信号を受信して前記温度を調節する温度調節器を備える。各成膜ユニットは、前記中央処理装置と電気的に繋がって、前記処理容器に供給するガスの流量を前記中央処理装置に出力し、前記中央処理装置から信号を受信して前記ガスの流量を変換する流量変換器を備える。各成膜ユニットは、前記中央処理装置と電気的に繋がって、前記バルブの開閉の状態を前記中央処理装置に出力し、前記中央処理装置から信号を受信して前記バルブの開閉を制御するバルブ制御手段を備える。各成膜ユニットは、前記中央処理装置と電気的に繋がって、前記中央処理装置から信号を受信して前記駆動部を制御する駆動部制御手段を備える。前記中央処理装置は、前記成膜ユニットを介して前記温度調節器と、前記流量変換器と、前記バルブ制御手段と、前記駆動部制御手段とからの信号を受信し、これらに前記成膜ユニットを介して信号を出力する。

中央処理装置は、成膜する基板の数や基板を成膜する膜の種類に応じて、成膜ユニットの位置や稼動する数を制御することができる。また、この成膜ユニットの位置や稼動する数に応じて、成膜ユニット間を移動する搬送装置の動きを制御することができる。

また、成膜ユニットは処理容器と、温度調節器と、流量変換器と、バルブと、バルブ制御手段と、駆動部と、駆動部制御手段を備える。処理容器と、温度調節器と、流量変換器と、バルブ制御手段と、駆動部制御手段は中央処理装置と電気的に繋がっている。このため、中央処理装置は、これらが出力する信号を受信して、搬送手段の移動と連動する成膜の開始や停止に応じた必要な成膜処理を行うことができる。

このため、（１０）の発明によれば、搬送手段の移動及び成膜ユニットにおける成膜を統一的かつ有機的に制御することができる。

本発明によれば、成膜処理を効率的に行う成膜処理システムを提供することができる。

以下、本発明の実施形態について図面を参照しながら説明する。なお、各実施形態の説明において、共通するものについては同一の符号を付し、その説明を省略または簡略化する。また、以下の実施形態は本発明を限定するものではない。

図１は第一実施形態における成膜処理システム１０００の上面から見た概略図である。図２（ａ）は本発明における搬送手段の斜視図であり、図２（ｂ）は、図２（ａ）における搬送手段の横断面図である。図３は第１実施形態に係る成膜処理システムにおける、制御ユニットと成膜ユニットと搬送手段との電気的繋がりを示すブロック図である。図４及び図５は、本発明の第１実施形態に係る成膜装置１の構成を示す断面図である。具体的には、図４は、略立方体状の成膜装置１を側部から視た側部断面図であり、図５は、成膜装置１を上部から視た上部断面図である。

図６は、材料ガス供給装置４のうち第１供給装置４Ｌの構成を示す側面図である。具体的には、図６は、第１供給装置４Ｌを、図４の仕切り板３側から視た図である。図７は、図７中の線ＩＶ−ＩＶに沿った断面図である。具体的には、第１分岐管４１４に沿った断面図である。図８は、第１拡散装置６Ｌの構成を示す分解斜視図である。図９及び図１０は、第１保持装置５Ｌの構成を示す拡大図である。図１１は第二実施形態における成膜処理システム２０００の上面から見た概略図である。

＜第一実施形態＞
［成膜処理システムの全体構成］
図１に第一実施形態における成膜処理システム１０００を示す。成膜処理システム１０００は、搬送領域１１００と、搬送手段１２００と、成膜ユニット１３００ａ〜１３００ｄとを含む。

図１及び図２に示すように、搬送手段１２００は、成膜ユニット１３００ａと成膜ユニット１３００ｂとの間、及び成膜ユニット１３００ｃと成膜ユニット１３００ｄとの間で搬送方向Ｄに移動可能に搬送領域１１００に配置されている。搬送手段１２００は、基板９Ｌ、９Ｒを成膜ユニット１３００ａ〜１３００ｄに対して収容及び取り出しを行う出し入れ手段１２２０を備える。搬送手段１２００は、出し入れ方向ＷＤに基板９Ｌ、９Ｒを移動させる。このように、搬送手段１２００は、搬送領域１１００を移動することにより、基板９Ｌ、９Ｒを成膜ユニット１３００ａ〜１３００ｄに対して収容及び取り出しを行う。

［基板］
図２に示すように、本発明で用いられる基板９Ｌ、９Ｒは、成膜の対象となる基板であれば特に限定されない。液晶、有機ＥＬ、太陽電池等に用いられ半導体薄膜を成膜するためには、ガラス板、ＰＥＴ、ＰＥＮ、セルロース等の樹脂フィルム、ＳＵＳなどの金属薄板が好ましく用いられる。基板９Ｌ、９Ｒとしては、太陽電池などに用いられ半導体薄膜のためのガラス板が用いられ、この場合、１．０ｍ〜１．５ｍ×１．０ｍ×３ｍの大きさで、その重量が３ｋｇ〜４０ｋｇ程度のガラス板が用いられる。

［搬送領域］
図２に示すように、本実施形態における搬送領域１１００は、基板９Ｌ、９Ｒを搬送可能とするため、搬送する基板９Ｌ，９Ｒの寸法よりも大きいことが必要である。基板９Ｌ、９Ｒを搬送可能な領域であれば特に形状は限定されない。搬送領域１１００の平面形状は、基板９Ｌ、９Ｒを成膜する設備の形状に応じて、直線状や、屈曲形状、Ｌ字形など所望の形状を形成してよい。

搬送領域１１００は一端１１００ａと他端１１００ｂを有する。ここで、搬送方向Ｄは、搬送領域の一端１１００ａを前とし、他端１１００ｂを後ろとした場合に、前方への移動と後方への移動を含む。本実施形態においては、搬送領域１１００の立体形状は、一端１１００ａから他端１１００ｂへと直線的に延びる直方体の形状を呈する。

なお、本発明において成膜する方法は特に限定されないが、本実施形態においては真空蒸着法を用いた。この場合、搬送領域１１００と後述する成膜ユニット１３００とは真空状態に保たれる必要があることから、搬送領域１１００は、真空状態を保つために閉じた空間である必要がある。搬送領域１１００と後述する成膜ユニット１３００との間には、真空状態を維持可能でかつ開閉可能な扉が配置され、かつ、搬送領域１１００と後述する成膜ユニット１３００とは所定の圧力に調整される。

［搬送手段］
図２に示すように、本発明における搬送手段１２００は、基板搭載部１２１０と、搬送領域１１００に敷設される一対のレール１２３０、１２３０と、それぞれがレール１２３０に係合されてレール１２３０を移動する一対の車輪１２４０、１２４０と、基板搭載部１２１０に設けられて基板９Ｌ、９Ｒを成膜ユニット１３００に対して収容及び取り出しを可能にする出し入れ手段１２２０とを有する。

基板搭載部１２１０は、搬送領域１１００の搬送面１１００ｃに対して垂直に配置される基板部１２１０ａを備える。基板搭載部１２１０は、それぞれが基板９Ｌ及び基板９Ｒに係合する一対の出し入れ手段１２２０、１２２０を備える基板部１２１０ａと、基板部１２１０ａを支える土台部１２１０ｂを備える。土台部１２１０ｂには、搬送面１１００ｃに対して平行な面が形成されており、この面に基板部１２１０ａが形成されている。

土台部１２１０ｂには４つの車輪１２４０が取り付けられる。各車輪１２４０は従来公知の方法で製造し、土台部１２１０ｂに取り付けてよい。車輪１２４０の数は特に限定されないが、搬送手段１２００の安定した移動を可能とするため少なくとも４つ設けることが好ましい。４つの車輪１２４０は搬送領域１１００に敷設されるレール１２３０に係合されて一対のレール１２３０、１２３０を移動する。したがって基板９Ｌ、９Ｒは搬送領域１１００を搬送方向Ｄに移動する。

出し入れ手段１２２０は、基板を出し入れ方向ＷＤに移動させることができるものであれば、特に限定されない。本実施形態においては、図２（ａ）及び（ｂ）に示すように、出し入れ手段１２２０は、基板部１２１０ａに方形の基板に係合可能な溝部であり、基板９Ｌ、９Ｒの厚みｔ１に適合する幅を有する溝部を備えるローラ１２２１を用いた。ローラ１２２１の数は、基板９Ｌ、９Ｒの形状に合わせて４つとした。

図２（ｂ）では、出し入れ手段１２２０は基板部１２１０ａの両方の面に設けられているが、片面のみでもよい。成膜ユニット１３００が二枚の基板を一度に成膜可能なタイプの場合、搬送手段も二枚の基板を一度に搬送できる。この場合、基板部１２１０ａの厚みｔ２及び出し入れ手段１２２０は、それぞれ、成膜ユニット１３００ａ〜１３００ｄに収容可能な又は取り出し可能な寸法及び位置とされる。搬送手段１２００は、基板９Ｒ、９Ｌの搬送に耐える強度を有する素材で形成されることが好ましい。

図２（ａ）及び（ｂ）に示すように、本実施形態では、搬送手段１２００は、基板９Ｌ、９Ｒが搬送領域１１００において搬送面１１００ｃと垂直な状態、すなわち基板９Ｌ、９Ｒを立てた状態で搬送することができるように、搬送領域１１００に配置されている。搬送手段１２００は、基板９Ｌ、９Ｒをどのような状態で配置しまた搬送するのかは特に限定されないが、基板９Ｌ、９Ｒを立てた状態で搬送すれば、搬送領域１１００に要する空間の容積をより小さくすることが可能となる。

［中央処理装置］
図３に示すように、成膜処理システム１０００は、搬送手段１２００の移動に応じて成膜ユニット１３００ａ〜１３００ｄにおける成膜処理の開始及び停止を制御する中央処理装置１５００（ＣＰＵ）を含んでよい。中央処理装置１５００は、搬送手段１２００と成膜ユニット１３００ａ〜１３００ｄと電気的に繋がっている。成膜ユニット１３００は、後述する処理容器２と温度調節器１３０１と流量変換器１３０２とバルブ制御手段１３０４と駆動部制御手段１３０６と、電気的に繋がっている。搬送手段１２００と成膜ユニット１３００と電気的に繋がることができれば、中央処理装置１５００が配置される位置は特に限定されない。

中央処理装置１５００は、搬送手段１２００に信号を出力し、搬送手段１２００が搬送領域１１００で移動する動作を制御する。中央処理装置は、搬送手段１２００が搬送領域のどの位置に配置されているか、基板９Ｌ、９Ｒを搬送しているか、成膜ユニット１３００ａ〜１３００ｄに基板９Ｌ、９Ｒを収容しているか、取り出しているかについての搬送信号を搬送手段１２００から受信し、搬送手段が行う動作についての信号を出力する。

中央処理装置は、バルブ１３０３を備える処理容器２と、温度調節器１３０１と、流量変換器１３０２と、バルブ制御手段１３０４と、駆動部制御手段１３０６と信号の出力及び受信を行い、これらの動作を制御する。成膜ユニット１３００ａは処理容器２と電気的に繋がっている。処理容器２は、温度調節器１３０１と、流量変換器１３０２と、バルブ制御手段１３０４と、駆動部制御手段１３０６と電気的に繋がっている。バルブ制御手段１３０４は、処理容器２が備えるバルブ１３０３と電気的に繋がっている。駆動部制御手段１３０６は、処理容器２が備える駆動部１３０５と電気的に繋がっている。

温度調節器１３０１は、処理容器２の温度について、中央処理装置１５００に温度信号を出力する。流量変換器１３０２は、処理容器２に流入するガスの流量を変換して、中央処理装置１５００に流量信号を出力する。バルブ制御手段は、バルブ１３０３の開閉状態について、中央処理装置１５００にバルブ信号を出力する。駆動部制御手段１３０６は、駆動部が駆動しているか否かについての駆動信号を中央処理装置１５００に出力する。

これらの信号を受けた中央処理装置１５００は、温度調節器１３０１、流量変換器１３０２、バルブ制御手段１３０４、駆動部制御手段１３０６に必要な信号を適宜出力する。

温度調節器１３０１は、中央処理装置１５００から信号を受信して処理容器２の温度を調整する。流量変換器１３０２は、中央処理装置１５００から信号を受信して処理容器２に流入するガスの量を変換する。バルブ制御手段１３０４は、中央処理装置１５００から信号を受信してバルブ１３０３の開閉を行う。駆動部制御手段１３０６は、中央処理装置１５００から信号を受信して処理容器２の駆動部１３０５の開始及び停止を行う。

中央処理装置１５００は、電気信号を受信して測定及び制御することのできる装置であれは、従来公知の装置であってよい。中央処理装置１５００は、あらかじめ搬送手段１２００の搬送や成膜ユニット１３００ａ〜１３００ｄの作動を行うためのプログラムが組み込まれた電子計算機であってよい。中央処理装置１５００は、搬送手段１２００の動作と、成膜ユニット１３００ａ〜１３００ｄと電気的に繋がり、成膜処理システム１０００の動作を総合的に制御する。

中央処理装置１５００と、これに繋がる搬送手段１２００と成膜ユニット１３００とによって、成膜処理システム１０００は搬送手段１２００の搬送に適合されたタイミングで成膜を行うことができ、作業効率が高まる。

［成膜ユニット］
図３に示すように、成膜ユニット１３００ａ〜１３００ｄは、液晶、有機ＥＬ、太陽電池等を成膜することができれば公知の成膜装置を備える成膜ユニットであってよい。本実施形態においては、成膜ユニット１３００ａ〜１３００ｄは、ｐ−ｉ−ｎ接合型有機薄膜太陽電池用に成膜処理を行う成膜ユニットである。なお、成膜ユニット１３００ａ〜１３００ｄは、いずれも、同等のもであるので、図３及び明細書では、成膜ユニット１３００ａ〜１３００ｄのうち成膜ユニット１３００ａの構成のみを示して説明し、残りの成膜ユニット１３００ｂ〜１３００ｄの構成の図示及び説明を省略している。

成膜ユニット１３００ａ〜１３００ｄは、成膜する膜の種類が異なる成膜ユニットであってもよい。また、成膜する膜の種類に応じて、成膜ユニットの個数を適宜変更してよい。たとえば、本実施形態においては、ｐ−ｉ−ｎ接合型有機薄膜太陽電池を製造するため、ｐ層を成膜するｐ室を成膜ユニット１３００ａ、ｎ層を成膜する室を成膜ユニット１３００ｂ、ｉ層を成膜するｉ室を成膜ユニット１３００ｃ、１３００ｄとした。ｉ層のうち、ａ−Ｓｉ膜を成膜する室を成膜ユニット１３００ｄ、μｃ−Ｓｉ膜を成膜する室を成膜ユニット１３００ｃとした。ｉ層は、他のｐ層、ｎ層に比べて成膜する時間が長くかかる。このため、ｉ層を成膜する成膜ユニット１３００ｃ、１３００ｄを二つ設けることにより、一定の時間内に成膜できる膜の種類ごとの基板の数を、たとえば同数に調整することができる。また、膜の種類に応じて成膜ユニットの個数を調整することにより、成膜された基板を必要な膜の種類の数の分だけ得ることができる。

このような構成とすることにより、搬送手段１２００が成膜する膜の種類が異なる成膜ユニット１３００ａ〜１３００ｄに隣接する搬送領域１１００を移動することができるので、成膜処理システム１０００は、連続的で効率的な成膜を行うことができる。

成膜ユニット１３００ａ〜１３００ｄのそれぞれは、成膜を行う処理容器２を備える成膜装置１と、成膜ユニット１３００の温度を調整する温度調節器１３０１と、処理容器２に供給するガスの流量を変換する流量変換器１３０２と、バルブ１３０３と、バルブの開閉を制御するバルブ制御手段１３０４と、駆動部１３０５と、駆動部制御手段１３０６と、を備える。温度調節器１３０１と、流量変換器１３０２と、バルブ１３０３と、バルブ制御手段１３０４と、駆動部１３０５と、駆動部制御手段１３０６は、従来公知の手段を用いてよく、特に限定されない。成膜装置１については便宜のため後に説明する。

成膜ユニット１３００ａ〜１３００ｄのうち成膜ユニット１３００ａ、１３００ｂは、搬送領域１１００を挟んで互いに間隔をあけて配置され、対成膜ユニットを形成する。同様に、成膜ユニット１３００ｃ、１３００ｄは、搬送領域１１００を挟んで互いに間隔をあけて、搬送領域１１００の搬送方向Ｄに沿って配置され、別の対成膜ユニットを形成する。

成膜ユニット１３００ａ、１３００ｂの配列及び成膜ユニット１３００ｃ、１３００ｄの配列は、搬送領域１１００を挟んで間隔を開けて配置されていれば、配列される位置は特に限定されない。より具体的には、成膜ユニット１３００ａと成膜ユニット１３００ｂとは、搬送手段１２００が成膜ユニット１３００ａと成膜ユニット１３００ｂとの間を移動し、成膜ユニット１３００ａ、１３００ｂに基板９Ｌ、９Ｒを収容し、取り出しを行うことができるように、配置されていれば、これらの配置位置は、特に限定されない。しかしながら、図１に示すように、成膜ユニット１３００ａ、１３００ｂは搬送領域１１００の所定の位置における搬送方向に対して直交する方向に延びる仮想線Ｌ上に配置されることが好ましい。このように配置することにより、搬送手段１２００が所定の位置に停止した場合に、成膜ユニット１３００ａと成膜ユニット１３００ｂの両方に、搬送手段１２００が移動することなく基板９Ｌ、９Ｒの収容及び取り出しを行うことができるからである。同様に、成膜ユニット１３００ｃ、１３００ｄは搬送領域１１００の所定の位置における搬送方向に対して直交する方向に延びる仮想線上に配置されることが好ましい。

［搬入室］
図１に示すように、成膜処理システム１０００は、基板９Ｌ、９Ｒを搬送領域１１００に搬入するための搬入室１４００を含んでよい。搬入室１４００は、搬送領域１１００に基板９Ｌ、９Ｒを搬入することができれば特に配置される位置は問わない。本実施形態においては、搬送領域１１００における搬送手段１２００が移動する方向における搬送領域の一端１１００ａ側に設けられている。一端１１００ａに設けることにより、搬送領域１１００の基端から基板９Ｌ、９Ｒの移動を開始させることが可能となり、搬送領域１１００の空間の面積を有効に用いることができる。

搬入室１４００は、たとえば基板９Ｌ、９Ｒの面が搬送面１１００ｃと平行な状態、すなわち横たえられている状態にあった場合に、搬送領域において搬送面１１００ｃと垂直な状態、すなわち基板９Ｌ、９Ｒを立てた状態にする基板起立機構を備えてよい。基板起立機構は公知の方法で作製してよい。基板起立機構によって基板が立てられ、搬送領域１１００を立てたまま移動させることで、搬送領域に要する空間の面積をより小さくすることが可能となる。

搬入室１４００は、従来公知の方法で形成してよく、形成する方法は特に限定されない。基板９Ｌ、９Ｒは、搬入室１４００の中にある間、成膜のため予熱されてもよい。したがって、搬入室１４００は予熱を行うために必要な公知の予熱手段を備えてよい。また、搬送領域１１００と成膜ユニット１３００との間と同様に、搬送領域１１００との間を区切り、真空状態を保つために圧力を調整する所定の扉を備えてよい。

［搬出室］
図１に示すように、成膜処理システム１０００は、基板９Ｌ、９Ｒを搬送領域１１００から搬出するための搬出室１４１０を含んでよい。搬出室１４１０は、搬送領域１１００から基板９Ｌ、９Ｒを搬出することができれば特に配置される位置は問わない。したがって、搬入室と搬出室とが兼用になっていてもよい。本実施形態においては、搬送領域１１００における搬送手段１２００が移動する方向における搬送領域の他端１１００ｂ側に設けた。他端１１００ｂに設けることにより、搬送領域１１００の終端で基板９Ｌ、９Ｒを搬送領域１１００から搬出させることが可能となり、搬送領域１１００の空間の面積を有効に用いることができる。

本実施形態においては、搬送領域１１００は、搬送方向Ｄに沿う辺が長手方向の側縁となる直方体である。したがって、搬送領域１１００の短手方向における一端１１００ａ及び他端１１００ｂに、それぞれ、搬入室１４００及び搬出室１４１０を設けた場合、搬送手段１２００の移動が直線的となり、搬送領域１１００を無駄なく移動することが可能となる。

搬出室１４１０は、従来公知の方法で形成してよく、形成する方法は特に限定されない。基板９Ｌ、９Ｒは、搬出室１４１０の中にある間、冷却されてもよい。したがって、搬入室１４００は基板の冷却を行うために必要な公知の冷却手段を備えてよい。本実施形態においては、冷却は窒素冷却により行う。したがって、搬出室１４１０は公知の窒素冷却手段を備える。また、搬送領域１１００と成膜ユニット１３００との間と同様に、搬送領域１１００との間を区切り、真空状態を保つために圧力を調整する所定の扉を備えてよい。

［成膜装置］
図４及び図５は、成膜装置１の構成を示す断面図である。具体的には、図４は、略立方体状の成膜装置１を側部から視た側部断面図であり、図５は、成膜装置１を上部から視た上部断面図である。

本発明の成膜装置１は、２枚で一組の略正方形状の基板９Ｌ、９Ｒの各々の処理面に、材料を成膜する装置である。より具体的には、処理容器２中に高周波の電場中に材料ガスを噴出してプラズマを生成し、一組の基板９Ｌ、９Ｒに材料を成膜する装置である。以下、この成膜装置１の構成について説明する。なお、本実施形態では、主に太陽電池の生産を目的として基板９Ｌ、９Ｒにガラス基板を用いるが、これに限るものではない。

この成膜装置１は、処理容器２と、処理容器２内に材料ガスを供給する材料供給手段としての材料ガス供給装置４と、処理容器２内で一組の基板９Ｌ、９Ｒを保持する基板保持手段としての基板保持装置５と、材料ガス供給装置４により供給された材料ガスを、基板保持装置５に保持された基板９Ｌ、９Ｒへ向けて拡散する材料拡散手段としての材料ガス拡散装置６と、を備える。また、これらに加えて、後に詳述するように、高周波の交流電圧が印加される給電用電極が材料ガス供給装置４に設けられており、これにより、真空チャンバ２内にプラズマを生成させることが可能となっている。

処理容器２は、基板９Ｌ、９Ｒを互いに平行にした状態で収容できるように、これら基板９Ｌ、９Ｒの形状に合わせて、略立方体状となっている。
この処理容器２内部のうち中央には、材料ガス供給装置４及び材料ガス拡散装置６が、処理容器２を略２等分する仕切り板３と共に、枠部材８を介して設けられている。また、処理容器２内部のうち図４中左右両側には、基板保持装置５が設けられている。

仕切り板３は、処理容器２内部の中央のうち、鉛直面内に延びるように設けられており、これにより、処理容器２内部は、図４中左側に位置する第１処理室２Ｌと、図４中右側に位置する第２処理室２Ｒと、に略２等分される。一組の基板９Ｌ、９Ｒは、それぞれ、第１処理室２Ｌ及び第２処理室２Ｒに配置され、各々同時に成膜処理が行われる。

また、このようにして基板９Ｌ、９Ｒを処理室２Ｌ、２Ｒに分けて配置するに伴い、上述の材料ガス供給装置４、基板保持装置５、及び、材料ガス拡散装置６も、処理室２Ｌ、２Ｒに分けて配置される。

具体的には、材料ガス供給装置４は、第１処理室２Ｌ内に設けられ該処理室２Ｌに材料ガスを供給する第１供給装置４Ｌと、第２処理室２Ｒ内に設けられ該処理室２Ｒに材料ガスを供給する第２供給装置４Ｒと、に分けられる。これら第１供給装置４Ｌ及び第２供給装置４Ｒは、それぞれ、図４中左右両側へ向けて、すなわち互いに相反する方向へ向けて材料ガスを供給する。

また、基板保持装置５及び材料ガス拡散装置６も、それぞれ、第１処理室２Ｌ内に設けられる第１保持装置５Ｌ及び第１拡散装置６Ｌと、第２処理室２Ｒ内に設けられる第２保持装置５Ｒ及び第２拡散装置６Ｒと、に分けられる。

処理容器２のうち図５中上方の壁部２２には、スロット２２１Ｌ、２２１Ｒと、これらスロット２２１Ｌ、２２１Ｒを開閉する蓋体２２３が設けられている。処理容器２内部の基板９Ｌ、９Ｒは、これらスロット２２１Ｌ、２２１Ｒを介して出し入れ可能となっている。

一方、処理容器２のうち図６中下方の壁部２４には、材料ガス供給装置４の第１供給装置４Ｌ及び第２供給装置４Ｒが挿通される挿通孔２４１が形成されており、これにより、処理容器２の外部から材料ガスを供給可能となっている。

また、処理容器２には、この処理容器２内部の気体を外部に排出する排気装置（図示せず）が接続されている。この排気装置は、圧力制御弁及び真空ポンプ等を含んで構成され、これにより、処理容器２内部を排気して、任意の圧力に調整することが可能となっている。なお、以下では詳述しないが、処理容器２内の圧力は、材料ガスの種類及び基板の処理面の面積等の成膜条件を左右する種々の要因に応じて、適した圧力に調整される。

以上のように、本発明の成膜装置１は、仕切り板３を中心として、左右が略対称な構成となっている。以下では、これら材料ガス供給装置４、基板保持装置５、及び、材料ガス拡散装置６のうち、主に第１処理室２Ｌ内に配置されるものについて、それぞれ詳しく説明するが、第２処理室２Ｒ内に配置されるものも略同様の構成であるので、その詳細な説明を省略する。

図６は、材料ガス供給装置４のうち第１供給装置４Ｌの構成を示す側面図である。具体的には、図６は、第１供給装置４Ｌを、図４の仕切り板３側から視た図である。

第１供給装置４Ｌは、基板９Ｌに成膜する材料ガスを生成する材料ガス生成部４３と、この材料ガス生成部４３で生成された材料ガスを処理容器２の内部へ供給する材料導入部４１と、を備える。

図６に示すように、材料導入部４１は管状であり、その内部を材料ガスが流れる材料導入管４１１と、この材料導入管４１１の外周を覆う被覆部４１９と、を含んで構成される。この材料導入管４１１は、低抵抗性の導電材料で形成されており、上述のようにその内部に材料ガスが導入されると共に、処理容器２内にプラズマを発生させるために高周波の交流電圧が印加される。また、被覆部４１９は、絶縁性の材料で形成されており、これにより、材料導入管４１１と処理容器２内の他の装置との間は電気的に絶縁される。

また、この材料導入管４１１は、図６中左右方向に直線状に延びる主導入管４１３と、この主導入管４１３の先端部から４つ又に分岐して接続される第１分岐管４１４、第２分岐管４１５、第３分岐管４１６、及び、第４分岐管４１７で構成される。

主導入管４１３は、処理容器２の外部から内部の略中央まで延びており、その基端側から材料ガスを導入可能となっている。主導入管４１３の先端側は、第１分岐管４１４、第２分岐管４１５、第３分岐管４１６、及び、第４分岐管４１７に連結されており、これら分岐管４１４〜４１７の先端側へ材料ガスを供給する。

また、主導入管４１３には、基端側から順に、材料ガス生成部４３が接続される材料ガス導入部４１３ａと、高周波電源７の給電線が接続される電源接続部４１３ｂと、が形成されている。なお、これら材料ガス導入部４１３ａと電源接続部４１３ｂとの間には、例えば、石英やセラミック等で形成された絶縁材４１３ｃが介装されており、材料ガス導入部４１３ａと電源接続部４１３ｂとは電気的に絶縁されている。ここで、本実施形態では、高周波電源７として、例えば１０〜１００ＭＨｚ、１，０００Ｗ〜５，０００Ｗの出力を有するものを用いるが、これに限るものではない。

各分岐管４１４〜４１７は、主導入管４１３の先端部から、同一平面内に延びている。また、これら分岐管４１４〜４１７の先端側は、それぞれ、略垂直に折れ曲がり、第１拡散装置６Ｌに接続されている。

図７は、図６中の線ＩＶ−ＩＶに沿った断面図である。具体的には、第１分岐管４１４に沿った断面図である。
図７に示すように、第１分岐管４１４は、第１分散板６１、第２分散板６３、及び、シャワー板６５の３枚で構成される第１拡散装置６Ｌに略垂直にして接続されている。

具体的には、第１分岐管４１４の先端部は、第１拡散装置６Ｌのシャワー板６５に電気的に接続されており、これにより、高周波電源７から供給された電力がシャワー板６５に導通される。また、第１分岐管４１４には、噴出孔４１４ａが第１分散板６１の裏面へ向けて形成されており、これにより、供給された材料ガスは、第１分散板６１へ噴出される。

なお、第２分岐管４１５、第３分岐管４１６、及び、第４分岐管４１７も同様にして、第１拡散装置６Ｌに接続されていると共に、噴出孔４１５ａ〜４１７ａ（図６参照）が形成されており、これにより、第１拡散装置６Ｌの第１分散板６１に複数の箇所から材料ガスを噴出させることが可能となっている。

材料ガス拡散装置６の第１拡散装置６Ｌについて説明する。図８は、第１拡散装置６Ｌの構成を示す分解斜視図である。

図８に示すように、第１拡散装置６Ｌは、２枚の平板状の第１分散板６１及び第２分散板６３で構成される分散部６７と、シャワー板６５とを合わせて形成される。これら第１分散板６１、第２分散板６３、及びシャワー板６５には、それぞれ複数の孔が形成されている。この第１拡散装置６Ｌは、図８の白抜き矢印の方向へ材料ガスを通過させることにより、基板９Ｌの処理面へ材料ガスを略均一に拡散させる。

シャワー板６５は、基板９Ｌの形状に合わせて略正方形状の平板となっている。シャワー板６５には、所定の内径の噴出孔６５１が、全面に亘って略等間隔に形成されている。このシャワー板６５は、第１保持装置５Ｌが保持する基板９Ｌの処理面と対向する位置に設けられ、第１分散板６１及び第２分散板６３を通過した材料ガスを、基板９Ｌの処理面へ向けて面状に略均一に拡散する。

また、このシャワー板６５は、導電性の材料で形成されていると共に、上述の給電用電極としての材料導入管４１１と電気的に導通される。より具体的には、シャワー板６５は、導電性のアルミ合金板で形成されており、これにより、このシャワー板６５は、プラズマを発生させるための電極板としても作用する。

第１分散板６１及び第２分散板６３は、それぞれ、上述のシャワー板６５と略同形の平板である。これら第１分散板６１及び第２分散板６３には、それぞれ、所定の内径の噴出孔６１１、６３１が、全面に亘って略等間隔に形成されている。

具体的には、第１分散板６１には、上述のシャワー板６５に形成された噴出孔６５１よりも大きな内径を有する噴出孔６１１が、所定の間隔で形成されている。ここで、第１分散板６１において噴出孔６１１が形成される間隔は、シャワー板６５に形成された噴出孔６５１の間隔よりも大きい。つまり、第１分散板６１に形成される噴出孔６１１の数は、シャワー板６５に形成される噴出孔６５１の数よりも少ない。さらに言い換えれば、シャワー板６５には、噴出孔６５１が、第１分散板６１よりも密に形成されている。

また、第２分散板６３には、上述の第１分散板６１に形成された噴出孔６１１と略等しい内径を有する噴出孔６３１が、所定の間隔で形成されている。

ここで、第２分散板６３において噴出孔６３１が形成される間隔は、シャワー板６５に形成された噴出孔６５１の間隔と略等しい。つまり、第２分散板６３に形成される噴出孔６３１の数は、第１分散板６１に形成される噴出孔６１１の数よりも多い。さらに言い換えれば、第２分散板６３には、噴出孔６３１が、第１分散板６１よりも密に形成されている。

これら第１分散板６１及び第２分散板６３は、それぞれ、絶縁性の材料で形成されている。具体的には、ステンレス鋼板で形成される。また、第１分散板６１及び第２分散板６３には、それぞれ、第１供給装置４Ｌの材料導入管４１１を挿通させる孔が形成されている（図７参照）。

なお、以上のような第１分散板６１、第２分散板６３、及びシャワー板６５の表面には、ＧＢＢ処理（ガラスビーズドブラスト処理）が施されている。一般に、工作機械によって切削された切削面は一見滑らかに見えるが、その切削面には鋸の歯のようなミクロレベルのギザギザの山が形成されている。そこで、その切削面に上述のＧＢＢ処理をすることにより、このギザギザの山は潰され、切削面の表面積が減少し滑らかになる。つまり、ＧＢＢ処理を施すことにより、第１分散板６１、第２分散板６３、及びシャワー板６５の表面を流れる気体の摩擦抵抗が減少するので、真空チャンバ２内の真空度を向上させることができる。

また、第１分散板６１、第２分散板６３、及びシャワー板６５の表面にＧＢＢ処理を施しておくことにより、成膜した時に、基板９Ｌ，９Ｒ以外の真空チャンバ２内及び真空チャンバ２の内蔵物（例えば、第１分散板６１、第２分散板６３、及びシャワー板６５等）にも膜が付着することがある。この付着した膜の剥離は付着したものの表面粗さに関係し、この表面が滑らか過ぎると膜がこれから剥がれてパーテイクルになることがある。ＧＢＢ処理に用いるビーズの大きさを適切なものに選択して、ほどよい表面粗さを形成することにより、膜の剥がれを防止し、また、セルフクリーニング時のクリーニングが容易になる。良好な表面粗さを得るためには、１００番〜１２０番のＧＢＢ処理を切削面に施すことが好ましい。

図４に示すように、以上のように構成された第１拡散装置６Ｌは、第１供給装置４Ｌ側から基板９Ｌ側へ向かって、第１分散板６１、第２分散板６３、シャワー板６５の順で、枠部材８で固定することにより形成される。

枠部材８は、第１分散板６１、第２分散板６３、及びシャワー板６５の各々の外縁部が嵌合する嵌合枠８１と、これら第１分散板６１、第２分散板６３、及びシャワー板６５を嵌合枠８１に固定する固定部８２と、を含んで構成される。これにより、第１分散板６１、第２分散板６３、及びシャワー板６５は、それぞれ、仕切り板３に対し平行にした状態で処理容器２内に設けられる。

また、これら嵌合枠８１及び固定部８２は、それぞれ、絶縁性の材料で形成されている。具体的には、これら嵌合枠８１及び固定部８２は、それぞれ、石英で形成されており、これにより、シャワー板６５は処理容器２内で電気的に絶縁される。

またここで、第１分散板６１、第２分散板６３、及びシャワー板６５は、各々の間にインシュレータが介装されており、互いに所定の距離だけ離間させた状態で固定される。これにより、第１分散板６１と第２分散板６３との間、及び、第２分散板６３とシャワー板６５との間には、それぞれ、材料ガスが一時的に滞留する第１滞留室６８及び第２滞留室６９が形成される。

次に、図７を参照して、以上のように構成された第１分散板６１、第２分散板６３、及び、シャワー板６５を通過する材料ガスの流れについて説明する。

先ず、第１供給装置４Ｌの材料導入管４１１から供給された材料ガスは、噴出孔４１４ａから第１分散板６１の裏面へ向けて噴出される。第１供給装置４Ｌから供給された材料ガスは、第１分散板６１の噴出孔６１１、第２分散板６３の噴出孔６３１、及び、シャワー板６５の噴出孔６５１、を順に通過して、基板９Ｌの処理面に拡散される。

ここで、上述のように、第１供給装置４Ｌには、材料ガスを噴出する孔として４つの噴出孔４１４ａ、４１５ａ、４１６ａ、４１７ａが形成されている。また、第１分散板６１、第２分散板６３、シャワー板６５には、噴出孔６１１、６３１、６５１が、基板９Ｌ側に向かうに従い密に形成されている。換言すると、シャワー板６５の噴出孔６５１と分散板６３の噴出孔６３１とは互いに千鳥配列に配置されており、分散板６３の噴出孔６３１と分散板６１の噴出孔６１１とも互いに千鳥配列に配置されている。また、噴出孔６５１，６３１，６１１のうち、シャワー板６５の噴出孔６５１の孔径が最も小さく、次いで、分散板６３の噴出孔６３１の孔径が大きく、分散板６１の噴出孔６１１の孔径が最も大きい。このように、材料ガスを噴出する孔を段階的に増やすことにより、材料ガスを基板９Ｌの処理面に全面に亘って拡散することができる。

また、特に、シャワー板６５の裏面側には、第１分散板６１及び第２分散板６３を互いに離間して設けることにより、第１滞留室６８及び第２滞留室６９が形成されている。これにより、第１供給装置４Ｌから供給された材料ガスは、これら第１滞留室６８及び第２滞留室６９において、一時的に滞留した後に、シャワー板６５から基板９Ｌの処理面へ噴出される。ここで、第１滞留室６８及び第２滞留室６９で、材料ガスを一次的に滞留させることにより、第１供給装置４Ｌから供給された材料ガスを、シャワー板６５の裏面に略均一に分散させることができる。

以上のようにして、第１拡散装置６Ｌは、第１保持装置５Ｌが保持する基板９Ｌの処理面へ向けて、面状に材料ガスを拡散する。

図４を参照して、基板保持装置５の第１保持装置５Ｌについて説明する。第１保持装置５Ｌは、基板９Ｌを保持する基板保持部５２Ｕ、５２Ｄと、これら基板保持部５２Ｕ、５２Ｄにより保持された基板９Ｌを処理面の裏側から加熱する基板加熱部５４と、これら基板保持部５２Ｕ、５２Ｄ及び基板加熱部５４の縁部を上下で支持する支持部５６Ｕ、５６Ｄと、を備え、全体の形状が略立方体状となっている。

図４及び図５に示すように、第１保持装置５Ｌの上側に設けられる基板保持部５２Ｕは、複数のガイドローラ５２１Ｕ及びシャフト５２３Ｕを含んで構成され、下側に設けられる基板保持部５２Ｄも同様に、複数のガイドローラ５２１Ｄ及びシャフト５２３Ｄを含んで構成される。

ガイドローラ５２１Ｕ、５２１Ｄの外周部には、基板９Ｌの厚みに合わせた溝部が形成されており、基板９Ｌの端部がこの溝部に嵌合可能となっている。シャフト５２３Ｕ、５２３Ｄは、水平方向に延びる棒状の部材である。シャフト５２３Ｕ、５２３Ｄの先端側には、ガイドローラ５２１Ｕ、５２１Ｄが回転可能に取り付けられている。一方、シャフト５２３Ｕ、５２３Ｄの基端側は、基板加熱部５４の後述の熱板５４２を貫通し、支持部５６により支持されている。

以上のように構成された基板保持部５２Ｕ、５２Ｄは、複数のガイドローラ５２１Ｕの溝部に基板９Ｌの上端部を嵌合させると共に、複数のガイドローラ５２１Ｄの溝部に基板９Ｌの下端部を嵌合させることにより、基板９Ｌを保持する。

基板加熱部５４は、基板保持部５２Ｕ、５２Ｄに保持された基板９Ｌに対して略平行に延びる熱板５４２と、この熱板５４２を裏面から加熱する加熱部としてのヒータユニット５４４と、を備える。

熱板５４２は、基板９Ｌを全面に亘りむら無く加熱するために、基板９Ｌとヒータユニット５４４との間に介装される板である。この熱板５４２は、熱伝導性の高いアルミ合金で形成される。また、この熱板５４２は、接地されており、上記シャワー板６５に対向する電極板としても作用する。ヒータユニット５４４は、この熱板５４２を介して間接的に基板９Ｌを加熱し、所定の温度にする。

また、この熱板５４２の表面は、ＧＢＢ処理が施されると共に、その基板９Ｌ側の面には、セラミックコーティング処理を施すことにより、セラミックの皮膜が設けられている。これにより、熱板５４２の表面の温度むらを小さくすることができる。すなわち、このようなセラミック皮膜を設けることにより、基板９Ｌの温度むらを小さくすることができ、したがって、基板９Ｌの処理面に材料を略均一に成膜できる。

また、本実施形態では、熱板５４２として、板厚が１２ｍｍのステンレス板と２０ｍｍのアルミ合金板を組み合わせて用いるが、これに限るものではない。この熱板５４２の板厚は、８〜４０ｍｍの範囲内であることが好ましい。このような熱板５４２を用いることにより、熱板５４２の温度変化を小さくすることができる。
熱板の材質としては、カーボン（Ｃ）、炭化珪素（ＳｉＣ）、ステンレス（ＳＵＳ）及びアルミ（Ａｌ）等を用いることができる。

熱板の厚みは、成膜しようとする基板の面積に応じて決めることが好ましい。具体的には、基板の面積が３００ｃｍ^２以下の場合、熱板の厚みを８ｍｍ〜１２ｍｍ程度に、基板の面積が３００ｃｍ^２〜２０００ｃｍ^２の場合、熱板の厚みを１５ｍｍ〜２０ｍｍ程度に、基板の面積が２０００ｃｍ^２〜１００００ｃｍ^２の場合、熱板の厚みを２０ｍｍ〜４０ｍｍ程度に、基板の面積が１００００ｃｍ^２以上の場合、熱板の厚みを３０ｍｍ以上にすることが好ましい。ただし、カーボン（Ｃ）及び炭化珪素（ＳｉＣ）等の黒体材料を熱板とする場合は、この限りではない。また、ステンレスとアルミとの組合せ、ステンレスと炭化珪素（ＳｉＣ）との組合せ、ステンレスとカーボンとの組合せ、または、アルミと炭化珪素（ＳｉＣ）アルミとカーボンとの組合せた材質を熱板とする場合も、この限りでない。

支持部５６Ｕ、５６Ｄは、それぞれ、第１保持装置５Ｌのうち上部及び下部に、熱板５４２の上下端部に沿って延びる。支持部５６Ｕ、５６Ｄは、それぞれ、熱板５４２の上下端部と、基板保持部５２Ｕ、５２Ｄを支持する。また、この支持部５６Ｕ、５６Ｄは、保持する基板９Ｌの処理面を、シャワー板６５に向けた状態で、処理容器２内に設けられる。

図９及び図１０は、第１保持装置５Ｌの構成を示す拡大図である。図９に示すように、支持部５６は、基板保持部５２Ｕ、５２Ｄのシャフト５２３Ｕ、５２３Ｄを摺動可能に支持すると共に、図示しないアクチュエータを備えており、これらシャフト５２３Ｕ、５２３Ｄを図１０中の左右方向に沿って駆動可能となっている。これにより、成膜装置１では、基板保持部５２Ｕ、５２Ｄに保持された基板９Ｌと、熱板５４２との間隔を調整できる。

ここで、例えば、基板９Ｌを交換する場合には、図９に示すように、シャフト５２３Ｕを押し出して、基板９Ｌと、熱板５４２及びシールド５４６とを離間させた状態で、ガイドローラ５２１Ｕを回転させながら、基板９Ｌをスロット２２１Ｌから出し入れする。このように、基板９Ｌと熱板５４２とを離間させた状態で基板９Ｌを交換することにより、この基板９Ｌの表面が傷付くのを防止できる。

図１０に示すように、この支持部５６は、基板加熱部５４及び基板保持部５２Ｕと共に、シャワー板６５に対して略垂直な方向に摺動可能に設けられていると共に、図示しない駆動手段が接続されている。これにより、基板保持部５２Ｕ、５２Ｄが保持する基板９Ｌと、シャワー板６５との間隔を調整できる。

このようにして基板９Ｌとシャワー板６５との間隔を調整することにより、シャワー板６５から拡散して噴出された材料ガスの吹き抜け量が調整可能となっている。ここで、材料ガスの吹き抜け量とは、図１０の白抜き矢印に示すように、基板９Ｌの処理面とシャワー板６５との間から、シールド５４６と枠部材８の固定部８２との間を介して排出される材料ガスの量を示す。

本発明の成膜装置１では、このような材料ガスの吹き抜け量を調整可能にすることにより、基板９Ｌの処理面とシャワー板６５との間に滞留する材料ガスの量を適切に調整することができる。

本実施形態の成膜装置１は、いわゆるプラズマＣＶＤ法により基板の処理面に材料を成膜するものとしたが、これに限るものではない。

例えば、実施形態の成膜装置１は、アニール装置、拡散装置、常圧ＣＶＤ、減圧熱ＣＶＤ等にも応用できる。

また、本実施形態では、成膜装置１で成膜処理を行う一組の基板として２枚の基板９Ｌ、９Ｒを用い、各々を第１処理室２Ｌ及び第２処理室２Ｒに配置したが、これに限るものではない。例えば、一組の基板として４枚の基板を用い、第１処理室に２枚の基板を配置し、第２処理室に２枚の基板を配置するようにしてもよい。

また、本実施形態では、シャワー板６５の裏面側へ材料ガスを分散させる分散部６７を、第１分散板６１及び第２分散板６３の２枚の分散板で構成したが、これに限るものではない。分散部は、例えば、１枚の分散板で構成してもよいし、あるいは、より多くの分散板で構成してもよい。

本実施形態により、搬送領域１１００を挟んで複数の成膜ユニット１３００ａ〜１３００ｄが配置され、複数の成膜ユニット１３００ａ〜１３００ｄのうちの対成膜ユニットの間を搬送手段１２００が移動することにより基板９Ｌ、９Ｒの収容及び取り出しが行われるため、所定の数の基板を成膜させために搬送手段１２００が移動する距離が短くなる。

また、ｐ−ｉ−ｎ接合型有機薄膜太陽電池用に成膜処理を行う場合、成膜ユニット１３００ａ〜１３００ｄで成膜を行う膜の種類を変更することにより、一定の時間内に成膜できる膜の種類ごとの基板の数を、たとえば同数に調整することができる。また、膜の種類に応じて成膜ユニットの個数を調整することにより、成膜された基板を必要な膜の種類の数の分だけ得ることができる。

さらに、必要に応じて中央処理装置１５００を設け、中央処理装置１５００を搬送手段１２００と成膜ユニット１３００ａ〜１３００ｄとに電気的に繋げることにより、中央処理装置は成膜処理システム１０００の動作を総合的に制御でき、成膜処理システム１０００は搬送手段の搬送に適合されたタイミングで成膜を行うことができることとなり、作業効率が高まる。

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明はこれに限られるものではない。

＜第二実施形態＞
図１１に第二実施形態にかかる成膜処理システム２０００を示す。第二実施形態においては、成膜ユニット２３００ｃ〜２３０ｊが第一実施形態にかかる成膜ユニット１３００ｃ、１３００ｄよりも多数配置されている点が異なる。すなわち、第二実施形態は、別の搬送手段や別の対成膜ユニットを適宜配置することにより、成膜処理システム１０００を所望の規模に構築したものである。

具体的には、第二実施形態においては搬送手段１２００と同等の搬送手段２２１０、２２２０を備える点が第一実施形態と異なる。その他の点は第一実施形態と同様であるので、説明を省略する。

［別の搬送手段］
基板９Ｌ、９Ｒの収容及び取り出しを行う搬送手段は、複数あってよい。図１１には別の搬送手段２２１０、２２２０が二つ示されているが、一つでもよく、また、二つより多くてもよい。別の搬送手段の数は、搬送領域２１００の広さに応じて適宜設定できる。これらの搬送手段２２００〜２２２０は搬送方向Ｄを移動する。すなわち、搬送領域の搬送方向における一端２１００ａを前、他端２１００ｂを後ろとした場合に、前後両方の方向を移動できる。

搬送手段２２００と別の搬送手段２２１０、２２２０は、搬送手段２２２０と同一の軌道を移動する。このため、搬送手段２２２０は別の搬送手段２２１０、２２２０が移動可能な領域を移動することができ、別の搬送手段２２１０、２２２０は搬送手段２２００が移動可能な領域を移動することができる。搬送手段２２００が移動可能な領域と別の搬送手段２２１０、２２２０が移動可能な領域とは同一である。したがって、搬送手段２２００または別の搬送手段２２１０、２２２０は搬送領域を自由に移動することができる。このため、搬送手段はより多くの基板を短時間で搬送することが可能になる。

また、たとえば、搬送手段２２００を基板９Ｌ、９Ｒの搬入専用とし、別の搬送手段２２１０を基板９Ｌ、９Ｒの搬出専用とすることもできる。このような構成とすることにより、搬入専用の搬送手段２２００、搬出専用の搬送手段２２１０は搬送方向を常に一方向（たとえば、前（一端２１００ａ）側から後（他端２１００ｂ）側への方向）に移動することができる。移動する方向が一定となり、方向転換する必要がなくなることで、方向転換を行う場合よりも搬送時間を短縮することができ、結果的に作業時間を短縮することが可能となる。

［太陽電池の成膜］
成膜ユニット２３００は、液晶、有機ＥＬ、太陽電池等を成膜することができれば公知の成膜装置を備える成膜ユニットであってよい。本実施形態においては、ｐ−ｉ−ｎ接合型有機薄膜太陽電池用に成膜処理を行う成膜ユニットを用いた。

成膜ユニット２３００は、成膜する膜の種類が異なる成膜ユニット２３１０ａ、２３１０ｂ、２３２０ａ、２３２０ｂ、２３３０ａ、２３３０ｂ、２３４０ａ、２３４０ｂ、２３５０ａ、２３５０ｂ、を含んでよい。また、成膜する膜の種類に応じて、成膜ユニットの個数を適宜変更してよい。

たとえば、本実施形態においては、ｐ−ｉ−ｎ接合型有機薄膜太陽電池を製造するため、ｐ層を成膜するｐ室を成膜ユニット２３００ａ、２３００ｆ、とした。ｎ層を成膜する室を成膜ユニット２３００ｅ、２３００ｊ、ｉ層を成膜するｉ室を成膜ユニット２３００ｂ、２３００ｃ、２３００ｄ、２３００ｇ、２３００ｈ、２３００ｉとした。ｉ層のうち、ａ−Ｓｉ膜を成膜する室を成膜ユニット２３００ｂ、２３００ｃ、２３００ｄ、μｃ−Ｓｉ膜を成膜する室を成膜ユニット２３００ｇ、２３００ｈ、２３００ｉとした。ｉ層は、他のｐ層、ｎ層に比べて成膜する時間が長くかかる。このため、ｉ層を成膜する成膜ユニットを増やすことにより、一定の時間内に成膜できる膜の種類ごとの基板の数を、たとえば同数に調整することができる。また、膜の種類に応じて成膜ユニットの個数を調整することにより、成膜された基板を必要な膜の種類の数の分だけ得ることができる。

このような構成とすることにより、成膜する膜の種類が異なる成膜ユニット２３００ａ〜２３００ｊのうち、成膜ユニット２３００ａ、２３００ｂと成膜ユニット２３００ｃ〜２３００ｊとの間を搬送手段２２００が移動することにより、連続的で効率的な成膜を行うことができる。

なお、第二実施形態のように配列する成膜ユニットの数を増やす場合、所定の成膜ユニット２３００の状態の信号を受信できるようにした中央処理装置を複数設けてもよい。本実施形態においては、４つ設けられている。複数の中央処理装置２５００ａ〜２５００ｄによって信号の送受信をする成膜ユニットの個数を限定することにより、処理すべき信号の量を調整することができ、安定して迅速な成膜処理を行うことができる。

さらに、成膜処理システムの規模によっては、基板９Ｌ、９Ｒの予熱を行う予熱室２６００ａ、２６００ｂを設けてもよく、所望の搬送ロボット２７００を使用してよい。

第１実施形態に係る成膜処理システムを示す図である。 （ａ）は本発明の搬送手段を示す斜視図であり、（ｂ）は（ａ）の横断面図である。 図３は第１実施形態に係る成膜処理システムにおける、制御ユニットと成膜ユニットと搬送手段との電気的繋がりを示すブロック図である。 本発明の第１実施形態に係る成膜装置の構成を示す側部断面図である。 成膜装置の構成を示す上部断面図である。 第１供給装置の構成を示す側面図である。 図７中の線ＩＶ−ＩＶに沿った断面図である。 第１拡散装置の構成を示す分解斜視図である。 第１保持装置の構成を示す拡大図である。 第１保持装置の構成を示す拡大図である。 第２実施形態に係る成膜処理システムを示す図である。

符号の説明

１０００ 成膜処理システム
１１００、２１００ 搬送領域
１１００ａ、２１００ａ 搬送領域の一端
１１００ｂ、２１００ｂ 搬送領域の他端
１２００、２２００ 搬送手段
２２１０、２２２０ 別の搬送手段
１３００ａ、１３００ｂ、１３００ｃ、１３００ｄ、２３００ａ、２３００ｂ、２３００ｃ、２３００ｄ、２３００ｅ、２３００ｆ、２３００ｇ、２３００ｈ、２３００ｉ、２３００ｊ 成膜ユニット
１４００、２４００ 搬入室
１４１０、２４１０ 搬出室
１２１０ 基板搭載部
１２２０ 出し入れ手段
１２３０ レール
１２４０ 車輪
Ｄ 搬送方向
ＷＤ 出し入れ方向
１５００ 中央処理装置
１３０１ 温度調節器
１３０２ 流量変換器
１３０３ バルブ
１３０４ バルブ制御手段
１３０５ 駆動部
１３０６ 駆動部制御手段
２６００ａ、２６００ｂ 予熱室
２７００ 搬送ロボット
１ 成膜装置
２ 処理容器
３ 仕切り板
４ 材料供給手段
５ 基板保持手段
６ 材料拡散手段
７ 高周波電源
８ 枠部材
９Ｌ、９Ｒ 基板

Claims (10)

1. 基板を成膜するための成膜処理システムであって、
   前記基板を搬送するための搬送領域と、
   前記搬送領域を移動可能に設置された搬送手段であって、基板の収容及び取り出しを行う基板出し入れ手段を備える搬送手段と、
   前記基板の成膜を行う複数の成膜ユニットと、を有し、
   前記成膜ユニットのうち少なくとも二つの成膜ユニットは、これらが前記搬送領域を挟んで互いに間隔を開けて対成膜ユニットを形成するように配列される成膜処理システム。
2. さらに、前記搬送領域を移動可能に設置される別の搬送手段を備え、前記別の搬送手段は、前記搬送手段が移動する軌道と前記別の搬送手段が移動する軌道とが同じになるように前記搬送領域を移動する請求項１記載の成膜処理システム。
3. 前記搬送手段は、前記基板を搭載するための基板搭載部と、前記搬送領域に敷設されるレールと、前記基板搭載部に回転可能に設けられ前記レールに係合されて前記レールの上を移動する車輪と、を備える請求項２記載の成膜処理システム。
4. 前記別の搬送手段は、前記基板を搭載するための別の基板搭載部と、前記別の基板搭載部に回転可能に設けられ、前記搬送手段が移動する前記レールに係合されて前記レールの上を移動する別の車輪と、を備える請求項３記載の成膜処理システム。
5. さらに、前記基板を搬入する搬入室と、前記基板を搬出する搬出室と、を備え、前記搬入室及び前記搬出室は、それぞれ、前記搬送手段が移動する方向における前記搬送領域の一端及び他端に設けられる請求項１から４いずれか記載の成膜処理システム。
6. 前記対成膜ユニットの一の成膜ユニットと他の成膜ユニットとは、前記搬送領域の所定の位置における搬送方向に対して直交する方向に延びる仮想線上に配置されている請求項１から５記載の成膜処理システム。
7. 前記複数の成膜ユニットは少なくとも４つの成膜ユニットを含み、
   前記４つの成膜ユニットのうち前記対成膜ユニットとは別の二つの成膜ユニットは、これらが前記搬送領域を挟んで互いに間隔を開けて別の対成膜ユニットを形成するように配列され、
   前記別の対成膜ユニットは、前記搬送手段が移動する方向に沿って前記対成膜ユニットに隣接するように、配列される請求項１から６いずれか記載の成膜処理システム。
8. 前記基板は、ｐ−ｉ−ｎ接合型有機薄膜太陽電池用に成膜処理されるものであり、前記成膜ユニットのうち少なくとも１つは、成膜する膜層であるｐ層、ｉ層、ｎ層のいずれかを成膜する成膜ユニットである請求項７記載の成膜処理システム。
9. 前記ｐ層、前記ｉ層、前記ｎ層のいずれかを成膜するために要する所要時間に応じて、前記ｐ層を成膜する成膜ユニットの個数、前記ｉ層を成膜する成膜ユニットの個数、前記ｎ層を成膜する成膜ユニットの個数が互いに異なる請求項７または８記載の成膜処理システム。
10. さらに、前記搬送手段と前記成膜ユニットと電気的に繋がる中央処理装置であって、前記搬送手段の移動に応じて前記成膜ユニットの成膜処理の開始及び停止を制御する中央処理装置を備え、
    各成膜ユニットは、排気をするためのバルブと駆動させるための駆動部とを備える処理容器であって、前記中央処理装置と電気的に繋がる処理容器と、
    前記中央処理装置と電気的に繋がって、前記処理容器の温度を前記中央処理装置に出力し、前記中央処理装置から信号を受信して前記温度を調整する温度調節器と、
    前記中央処理装置と電気的に繋がって、前記処理容器に供給するガスの流量を前記中央処理装置に出力し、前記中央処理装置から信号を受信して前記ガスの流量を変換する流量変換器と、
    前記中央処理装置と電気的に繋がって、前記バルブの開閉の状態を前記中央処理装置に出力し、前記中央処理装置から信号を受信して前記バルブの開閉を制御するバルブ制御手段と、
    前記中央処理装置と電気的に繋がって、前記中央処理装置から信号を受信して前記駆動部を制御する駆動部制御手段と、を備え、
    前記中央処理装置は、前記成膜ユニットを介して前記温度調節器と、前記流量変換器と、前記バルブ制御手段と、駆動部制御手段とからの信号を受信し、これらに前記成膜ユニットを介して信号を出力する請求項１から９記載の成膜処理システム。

Images