JP2019131885A - 成膜装置 - Google Patents

Abstract

【課題】成膜キャリアの損傷を防止し、かつセンサーの正常作動を確保する、成膜装置の提供。【解決手段】位置センサー３０が成膜室１０の外側に配置されて、センサー探測通路６０を介して成膜室１０の内部の成膜キャリア２０の位置を探測することにより、位置センサー３０が成膜キャリア２０に直接的に接触して成膜キャリア２０を損傷することを避け、さらに、防護装置４０が配置されることにより、センサー探測通路６０が成膜材料に覆われることを防止し、位置センサー３０の正常作動が確保される成膜装置。【選択図】図１

Description

（関連出願についての記載）
本願は、「成膜装置」を主題とした、中国特許出願第２０１８２０１６００２１．３号（出願日２０１８年０１月３０日）、及びＰＣＴ国際出願第ＰＣＴ／ＣＮ２０１８／０９３２８８号（出願日２０１８年０６月２８日）を優先権の基礎とし、これら出願の全記載内容を引用し本願の参照とする。

本願は太陽電池加工分野に関し、特に成膜装置に関する。

環境汚染がますます深刻化するにつれ、クリーンエネルギーの開発及び適用はますます重視されてきている。エネルギー危機を緩和する新しいタイプの光起電デバイスとして、薄膜太陽電池がますます流行っている。ＰＶＤ（Ｐｈｙｓｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ，物理蒸着）及びＣＶＤ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ，化学蒸着）は、電池の製造によく利用される技術的方法である。通常は、量産のＰＶＤ装置及びＣＶＤ装置は、ロード・ロック室、加熱室、成膜室、冷却室、アンロード室など複数の真空室からなる構成が一般で、真空室の数は成膜プロセスの需要に応じて決められるものである。電子制御システムは、主に真空システムの制御、加熱システムの制御、冷却システムの制御、プロセス用ガスの制御、及び搬送システムの制御などを行う。そのうち、搬送システムは、例えばガラスキャリアプレート又はシリコンウェーハキャリアプレートなどの成膜キャリアを搬送する。キャリアが指定された室に到着すると、通常は、位置センサーにより位置信号が制御システムに伝送され、これにより、制御システムは、成膜キャリアの位置に応じて滞留時間及び搬送速度を調整して、生産ライン全体の生産ペースを制御することができる。

成膜装置では、真空室、特に、マグネトロンスパッタリング法、共蒸着法、プラズマ成膜法など色々な成膜方法が実施される成膜室の温度は、場合によっては６００℃程度に達するほど高いことがある。このため、位置センサーの取付位置及び取付方法は重要である。量産用のＰＶＤ、ＣＶＤ装置その他の同類の装置では、搬送ラインで成膜キャリアが搬送される際にキャリアの位置を検出することは、プロセス条件の満足及び生産ペースのコントロールにとって非常に重要である。室内の環境は、真空環境又は高真空環境下であり、場合によっては６００℃ほどに達する高温であり、色々な成膜方法が実施されて成膜環境が複雑である。それで、位置センサーを選択するとき、次のことが考えられる。１）真空室内に取り付けられなければならない接触式の機械式センサーを採用するか、或いは、２）現在よく用いられている、真空室内に取り付けられる非接触式の光電センサーを採用するか、又は、３）現在よく用いられている、真空室外に取り付けられる非接触式の光電センサーを採用する。

しかしながら、実際の適用においては、上記方法には下記のような問題がある。
方法１）では、接触式の機械式センサーは成膜キャリアに接触すると、成膜キャリアを損傷し、成膜の品質を低下させる恐れがあり、さらに、真空室内に取付られ真空室内で稼働するため、取付及びメンテナンスが不便となる。
方法２）では、非接触式の光電センサーは、真空室内に取り付けられているため、取付及びメンテナンスが不便となり、さらに、センサーは真空・高温の成膜環境下で作動することがほとんどできず、できるとしてもコストがより高くなる。
方法３）では、非接触式の光電センサーは真空室外に取り付けられて、上記方法１）と２）の欠陥がなくなるものの、センサーが成膜キャリアの存在を感知できるように、外部の光電センサーのために光線経路が設けられなければならない。実際の適用においてガラス窓が採用されているが、成膜室内において、ガラス窓にも薄膜が形成されてしまって、光電センサーの正常作動が妨害されるという問題がある。

本願は、既存技術の問題を解決し、成膜キャリアの損傷を防止し、かつセンサーの正常作動を確保するような、成膜装置を提供することを目的とする。

本願は成膜装置を提供している。前記成膜装置は、
成膜室と、
前記成膜室の内部に配置されており、成膜対象としてのワークピースを支える成膜キャリアと、
前記成膜室の外部に配置されている位置センサーと、
前記位置センサーと前記成膜室の内部とを連通させるセンサー探測通路であって、前記位置センサーが当該センサー探測通路を介して前記成膜キャリアの位置を探測するセンサー探測通路と、
前記センサー探測通路の周りに配置されて前記センサー探測通路に沿って延びている防護装置と、を含む。

一実施例において、前記防護装置は、両端が開口している中空筒状部品である。

一実施例において、前記センサー探測通路は、前記成膜室に設けられている貫通孔と、前記貫通孔を密封する光透過窓とを含む。

一実施例において、前記防護装置は、一端が前記貫通孔の周りに配置されており、他端が前記成膜室の内部へ延びている。

一実施例において、前記防護装置は前記貫通孔から前記成膜室の内部へ５０ｍｍ〜１６０ｍｍだけ延びている。

一実施例において、前記光透過窓は前記貫通孔を密封する少なくとも１枚の透明ガラスを含む。

一実施例において、前記成膜装置は、フランジ孔が設けられた密封フランジをさらに含み、前記少なくとも１枚の透明ガラスは前記密封フランジのフランジ孔の中に配置されており、前記密封フランジは前記貫通孔に接続されている。

一実施例において、前記成膜装置は、前記成膜室の外部に配置されている位置決めブラケットをさらに含み、前記位置センサーは前記位置決めブラケットに配置されている。

一実施例において、前記位置決めブラケットは前記密封フランジと接続されている。

一実施例において、前記貫通孔は、前記成膜室において前記位置センサーに対応する区域に設けられている。

一実施例において、前記少なくとも１枚の透明ガラスは高ホウケイ酸ガラスである。

一実施例において、前記成膜装置内に成膜源が配置されており、前記防護装置の延在方向と前記成膜源の噴射方向との間の角度は４５°〜９０°である。

一実施例において、前記成膜装置は少なくとも２つの位置センサーを含み、前記位置センサーのそれぞれに対応して前記センサー探測通路及び前記防護装置が設けられている。

一実施例において、前記位置センサーは光電センサーである。

本願に係る成膜装置では、位置センサーは成膜室の外側に配置されて、センサー探測通路を介して成膜室の内部の成膜キャリアの位置を探測することにより、位置センサーが成膜キャリアに直接的に接触して成膜キャリアを損傷することが避けられ、かつ成膜室の内部の極限環境で位置センサーが不利な影響を受けるのが避けられる。さらに、防護装置が配置されることにより、センサー探測通路が成膜材料に覆われることが防止でき、位置センサーの正常作動が確保される。本願に係る成膜装置は、構成が簡単でコストが安く、使用も便利である。

本願の実施例に係る成膜装置の構成の模式図である。 図１のＡの部分拡大図である。 本願の実施例に係る成膜装置の成膜室の側面図である。

本願の目的、技術案及び利点をより明確にさせるため、以下、図面を参照しつつ、本願の具体的な実施例を詳細に説明する。

以下、本願の実施例を詳細に説明する。実施例の例は図面に示される。異なる図面を亘って同一もしくは類似の参照番号が同一もしくは類似の要素、または同一もしくは類似の機能を有する要素を表すものとする。図面を参照して説明される実施例は例であって本願を解釈するものにすぎず、本願を制限するものではない。

図１に示すように、本願の実施例は成膜装置を提供している。前記成膜装置は、
成膜対象としてのワークピースの入口及び出口を含んでもよい成膜室１０であって、成膜する際にその内部が真空状態にある成膜室１０と、
成膜室１０の内部に配置されており、成膜対象としてのワークピースを支える成膜キャリア２０と、
成膜室１０の外部に配置されており、センサー探測通路６０を介して成膜キャリア２０の位置を探知する位置センサー３０と、
位置センサー３０と成膜室１０の内部とを連通させ、位置センサー３０からの検出信号は、センサー探測通路６０を介して成膜室１０の外部から成膜室１０の内部に入ることができるセンサー探測通路６０と、
センサー探測通路６０周りに配置されてセンサー探測通路６０に沿って延びる防護装置４０と、を含む。

一実施例において、防護装置４０は、両端が開口している中空筒状部品であり、成膜室１０の内部に配置されてよい。

一実施例において、図２及び図３に示すように、センサー探測通路６０は、成膜室１０の側壁に設けられている貫通孔１１と、貫通孔１１を密封する光透過窓６１とを含む。貫通孔１１は、成膜室１０の頂壁又は底壁に設けられてもよく、位置センサー３０に対応する区域に位置してよい。一実施例において、光透過窓６１は、貫通孔１１の外側に配置される透明ガラスを含む。前記透明ガラスは高ホウケイ酸ガラスであってもよい。

一実施例において、前記成膜装置は、成膜室１０の外側に配置されている位置決めブラケット５０をさらに含み、位置センサー３０は位置決めブラケット５０に配置されている。位置決めブラケット５０は位置センサー３０を固定させるためのものである。前記透明ガラスは貫通孔１１に直接的に配置されてもよく、密封フランジ７０を介して貫通孔１１に配置されてもよい。成膜室１０が真空室になるように透明ガラスと密封フランジ７０とは貫通孔１１を密封する。防護装置４０は透明ガラスをも防護することができる。

一実施例において、透明ガラスは、密封フランジ７０のフランジ孔に配置されてもよい。この場合、密封フランジ７０は貫通孔１１に接続されることにより貫通孔１１を密封することができる。さらに、貫通孔１１にも前記透明ガラスが配置されてもよい。即ち、密封フランジ７０のフランジ孔のほか、貫通孔１１にも前記透明ガラスが配置されてもよく、これにより、貫通孔１１の密封性がさらに向上する。位置決めブラケット５０は密封フランジ７０にさらに接続されてもよく、これにより、位置センサー３０を簡単に設けることができる。

一実施例において、防護装置４０は、貫通孔１１周りに配置され成膜室１０の内部へ延びており、両端が開口している中空筒状部品である。防護装置４０の延在方向と成膜室１０内の成膜源の噴射方向との間の角度は４５°〜９０°であってもよく、例えば、防護装置４０の延在方向と前記成膜源の噴射方向とは互いに垂直であってもよい。延在長さは噴射方向及び噴射強さに応じて調整されてよい。一実施例において、防護装置４０は、前記貫通孔から前記成膜室の内部へ５０ｍｍ〜１６０ｍ、例えば１５５ｍｍだけ延びている。

防護装置４０は、両端が開口しており、一端が貫通孔１１の内側の外周縁に配置されており、他端が成膜キャリア２０へ延びるように配置されている。一実施例において、防護装置４０は、延在長さが１５５ｍｍであり、直径が１０ｍｍである。防護装置４０は、延在方向が成膜源の噴射方向と垂直であってもよく、貫通孔１１における光透過窓６１を効果的に防護することができる。

一実施例において、防護装置４０は防護筒であってもよい。前記防護筒の軸方向と成膜キャリア２０の動き方向との間の角度は８０°〜１００°であり、例えば、前記防護筒の軸方向と成膜キャリア２０の動き方向とは互いに略垂直であってもよい。これにより、位置センサー３０は成膜キャリアの位置を検出することができる。

一般的には、成膜室１０は真空室である。真空室の内部で、成膜キャリア２０により成膜対象としてのワークピースを支えて動かす。このとき、制御システムが成膜キャリア２０の位置に応じて滞留時間及び搬送速度を調整できるように、位置センサー３０によって成膜キャリア２０の具体的な位置を探測する必要がある。位置センサー３０は、光透過窓６１及び貫通孔１１を介した信号伝送により、成膜キャリア２０の具体的な移動位置を探測する。

実際の操作においては、成膜対象としてのワークピースに成膜を行うとき、成膜材料が光透過窓６１及び貫通孔１１にスパッタリングされて、光透過窓６１及び貫通孔１１が覆われてしまい、光電センサーによる信号伝送ができなくなる。このため、本実施例において、防護装置４０は光透過窓６１及び貫通孔１１に配置されて、光透過窓６１及び貫通孔１１を囲んで防護する。経路の深さが深くされることにより、光電信号は、光透過窓６１及び貫通孔１１を通って、防護装置４０に囲まれたセンサー探測通路６０に沿って成膜キャリア２０へと伝送されることにより、信号の順調な伝送が確保される。同時に、防護装置４０が光透過窓及び貫通孔１１を囲むことにより、成膜材料が光透過窓及び貫通孔１１にスパッタリングされることが防止される。防護装置４０の材料としては、耐高温金属材料、樹脂材料などを使用することができる。

一実施例において、防護装置４０は、長さが１５５ｍｍであり、直径が１０ｍｍであり、光透過窓及び貫通孔１１を効果的に防護でき、かつ材料の無駄がない。防護装置４０の軸方向と成膜キャリア２０の動き方向とが互いに垂直であること、即ち、防護筒の軸方向と成膜キャリア２０の動き軌跡とが互いに垂直であることにより、成膜対象としてのワークピースが搬送される際に、光電信号の伝送がブロックされないことが確保される。

一実施例において、位置センサー３０は光ビームを発する光電センサーである。光ビームはセンサー探測通路を通って成膜キャリア２０に達する。

一実施例において、前記成膜装置は少なくとも２つの位置センサー３０を含み、位置センサー３０のそれぞれに対応してセンサー探測通路及び防護装置４０が設けられている。

位置センサー３０、センサー探測通路及び防護装置４０は実際の装置に応じて適切な数だけ配置されればよく、複数配置されてもよい。

一実施例において、前記成膜装置は制御器をさらに含む。前記制御器は、位置センサー３０及び成膜キャリア２０にそれぞれ接続されている。制御器は、位置センサー３０による位置探測及び成膜キャリア２０のスマートな動きを制御することができる。

本願に係る成膜装置では、位置センサー３０が成膜室１０の外側に配置されて、センサー探測通路の貫通孔１１及び光透過窓を介して成膜室１０の内部の成膜キャリア２０の位置を探測することにより、位置センサー３０が成膜キャリア２０に直接的に接触して成膜キャリア２０を損傷することが避けられ、かつ成膜室１０の内部の極限環境で位置センサー３０が不利な影響を受けることが避けられる。さらに、成膜室１０の貫通孔１１の内側に防護装置４０が配置されることにより、センサー探測通路の貫通孔１１及び光透過窓が成膜材料に覆われることが防止され、位置センサー３０の正常作動が確保される。本願による成膜装置は、構成が簡単でコストが安く、利用も便利である。

以上、図示した実施例に基づき本発明の構造、特徴及び作用効果を詳細に説明したが、上記実施例は本願の好ましい実施例にすぎない。本願の実施範囲は図示により限定されず、本願の構想に基づいた変更、又は修正は均等となる等価の実施例は、明細書及び図面に含まれている主旨を超えない限り、いずれも本願の保護の範囲内のものとされる。

１０ 成膜室
１１ 貫通孔
２０ 成膜キャリア
３０ 位置センサー
４０ 防護装置
５０ 位置決めブラケット
６０ センサー探測通路
６１ 光透過窓
７０ フランジ

Claims (14)

1. 成膜室（１０）、
   前記成膜室（１０）の内部に配置されており、成膜対象としてのワークピースを支える成膜キャリア（２０）と、
   前記成膜室（１０）の外部に配置されている位置センサー（３０）と、
   前記位置センサー（３０）と前記成膜室（１０）の内部とを連通させるセンサー探測通路（６０）であって、前記位置センサー（３０）が当該センサー探測通路（６０）を介して前記成膜キャリア（２０）の位置を探測するためのセンサー探測通路（６０）と、
   前記センサー探測通路（６０）の周りに配置されて前記センサー探測通路（６０）に沿って延びている防護装置（４０）と、を含む
   ことを特徴とする、成膜装置。
2. 前記防護装置（４０）は、両端が開口している中空筒状部品であることを特徴とする、請求項１に記載の成膜装置。
3. 前記センサー探測通路（６０）は、前記成膜室（１０）に設けられている貫通孔（１１）と、前記貫通孔（１１）を密封する光透過窓（６１）とを含むことを特徴とする、請求項１又は２に記載の成膜装置。
4. 前記防護装置（４０）は、一端が前記貫通孔（１１）の周りに配置されており、他端が前記貫通孔（１１）から前記成膜室（１０）の内部へ延びていることを特徴とする、請求項３に記載の成膜装置。
5. 前記防護装置（４０）が前記貫通孔（１１）から前記成膜室（１０）の内部へ延びる距離の範囲は５０ｍｍ〜１６０ｍｍであることを特徴とする、請求項４に記載の成膜装置。
6. 前記光透過窓（６１）は、前記貫通孔（１１）を密封する少なくとも１枚の透明ガラスを含むことを特徴とする、請求項３〜５のいずれか一項に記載の成膜装置。
7. フランジ孔が設けられた密封フランジ（７０）をさらに含み、前記少なくとも１枚の透明ガラスは前記密封フランジ（７０）の前記フランジ孔の中に配置されており、前記密封フランジ（７０）は前記貫通孔（１１）に接続されていることを特徴とする、請求項６に記載の成膜装置。
8. 前記成膜室（１０）の外部に配置されている位置決めブラケット（５０）をさらに含み、前記位置センサー（３０）は前記位置決めブラケット（５０）に配置されていることを特徴とする、請求項１〜７のいずれか一項に記載の成膜装置。
9. 前記位置決めブラケット（５０）は前記密封フランジ（７０）と接続されていることを特徴とする、請求項８に記載の成膜装置。
10. 前記貫通孔（１１）は、前記成膜室（１０）において前記位置センサー（３０）に対応する区域に設けられていることを特徴とする、請求項３〜９のいずれか一項に記載の成膜装置。
11. 前記成膜室（１０）内に成膜源が配置されており、前記防護装置（４０）の延在方向と成膜源の噴射方向との間の角度の範囲は４５°〜９０°であることを特徴とする、請求項１〜１０のいずれか一項に記載の成膜装置。
12. 少なくとも２つの位置センサー（３０）を含み、前記位置センサー（３０）のそれぞれに対して前記センサー探測通路（６０）及び前記防護装置（４０）が設けられていることを特徴とする、請求項１〜１１のいずれか一項に記載の成膜装置。
13. 前記位置センサー（３０）は光電センサーであることを特徴とする、請求項１〜１２のいずれか一項に記載の成膜装置。
14. 前記保護手段（４０）の軸方向と前記成膜キャリア（２０）の動き方向との間の角度の範囲は、８０°〜１００°であることを特徴とする、請求項１〜１３のいずれか一項に記載の成膜装置。