成膜装置
【課題】基板上に複数の膜を連続して高品質に成膜する。
【解決手段】基板２００を搬送経路に沿って搬送する搬送コンベア１１０と、搬送経路中に並ぶように位置する複数の成膜室１００と、複数の成膜室１００のうち隣接する成膜室同士を繋ぐように搬送経路に沿ってトンネル状に位置し、複数の成膜室１００を順次通過する基板２００を取り囲んで加熱する加熱炉１２０とを備える。複数の成膜室１００の各々は、筐体と、この筐体内に成膜材料を微粒子化した成膜ガスを噴霧する噴霧機構と、筐体の１つの側壁に位置して成膜ガスを排気するための排気口１５２とを有する。筐体は、複数の成膜室１００を順次通過する基板２００と対向する開放部を加熱炉１２０内に有する。成膜ガスは、複数の成膜室１００の各々において、噴霧機構から開放部を通過して排気口１５２に向けて流動する。複数の成膜室１００のうち互いに隣接する成膜室の少なくとも１対の成膜室同士においては、互いの排気口１５２同士が対向している。
【解決手段】基板２００を搬送経路に沿って搬送する搬送コンベア１１０と、搬送経路中に並ぶように位置する複数の成膜室１００と、複数の成膜室１００のうち隣接する成膜室同士を繋ぐように搬送経路に沿ってトンネル状に位置し、複数の成膜室１００を順次通過する基板２００を取り囲んで加熱する加熱炉１２０とを備える。複数の成膜室１００の各々は、筐体と、この筐体内に成膜材料を微粒子化した成膜ガスを噴霧する噴霧機構と、筐体の１つの側壁に位置して成膜ガスを排気するための排気口１５２とを有する。筐体は、複数の成膜室１００を順次通過する基板２００と対向する開放部を加熱炉１２０内に有する。成膜ガスは、複数の成膜室１００の各々において、噴霧機構から開放部を通過して排気口１５２に向けて流動する。複数の成膜室１００のうち互いに隣接する成膜室の少なくとも１対の成膜室同士においては、互いの排気口１５２同士が対向している。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、成膜装置に関し、特に、微粒子化した成膜材料を堆積させて成膜する成膜装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体、ディスプレイおよび太陽電池などの分野で、透明導電膜が広く利用されている。透明導電膜としては、ＳＴＯ（チタン酸ストロンチウム）およびＩＴＯ（Ｓｎドープ酸化インジウム）などの金属酸化物からなるものが主流である。透明導電膜は、一般的に、スパッタリング法、蒸着法、および、有機金属化合物を用いた有機金属化学気相成長法などを用いて成膜される。
【０００３】
スパッタリング法および蒸着法においては、真空プロセスで成膜するため、真空容器などの真空雰囲気を形成して維持する設備が必要となる。有機金属化学気相成長法においては、原料として用いる有機金属化合物が爆発性および毒性を有するため、機密性の高い設備が必要となる。このため、上記の成膜方法を行なうためには、高価な成膜装置が必要となる。
【０００４】
そこで、従来とは異なる成膜方法としてミスト法が提案されている。ミスト法は、原料金属を溶質として含む溶媒を霧化して基板上に噴霧することによって成膜する方法である。
【０００５】
ミスト法においては、大気圧で成膜することができるため、真空容器およびポンプ類などの製造設備が不要である。また、ミスト法においては有機金属化合物のような危険物質を用いないため、簡易な構成で安価な成膜装置を使用することができる。
【０００６】
透明導電膜を形成する成膜装置の構成を開示した先行文献として、国際公開第２００５／０８１２６９号パンフレット(特許文献１)、および、特開平５−２１４５４３号公報(特許文献２)がある。
【０００７】
特許文献１に記載された成膜装置は、２２０ｃｍ2以上の面積を有する下地上にＣＶＤ(Chemical Vapor Deposition)によって透明導電膜を堆積するための成膜室と、有機金属蒸気を含む第１のガスを輸送する第１のガス管と、酸化剤蒸気を含む第２のガスを輸送する第２のガス管と、第１のガス管と第２のガス管とを結合させて第１のガスと第２のガスとを混合するためのガス混合空間と、そのガス混合空間おいて混合された反応ガスを成膜室内へ導入するガス導入手段と、成膜室から排ガスを排出するための排気装置とを含む。
【０００８】
特許文献２に記載された薄膜形成装置においては、基板搬送手段により搬送される基板を挟んでその両主面側に夫々別箇の霧化器と排気口とを備える成膜室を形成している。成膜室を通過する過程で、基板の両面に薄膜が形成される。また、この装置において、基板を２列に平行に並んで搬送させれば、両側の基板に同時に薄膜を形成することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】国際公開第２００５／０８１２６９号パンフレット
【特許文献２】特開平５−２１４５４３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
基板上に異なる種類の膜を連続して成膜するためには、複数の成膜室を配置する必要がある。複数の成膜室を設けた場合、異なる種類の成膜ガスがそれぞれの成膜室に導入される。そのため、成膜室内に、隣接して配置された他の成膜室から異なる成膜ガスが混入することがある。この場合、基板上に形成される膜の品質が低下する。
【００１１】
本発明は上記の問題点に鑑みてなされたものであって、基板上に複数の膜を連続して高品質に成膜できる、成膜装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明に基づく成膜装置は、基板を搬送経路に沿って搬送する搬送手段と、搬送経路中に並ぶように位置する複数の成膜室と、複数の成膜室のうち隣接する成膜室同士を繋ぐように搬送経路に沿ってトンネル状に位置し、複数の成膜室を順次通過する基板を取り囲んで加熱する加熱炉とを備える。複数の成膜室の各々は、筐体と、この筐体内に成膜材料を微粒子化した成膜ガスを噴霧する噴霧機構と、筐体の１つの側壁に位置して成膜ガスを排気するための排気口とを有する。筐体は、複数の成膜室を順次通過する基板と対向する開放部を加熱炉内に有する。成膜ガスは、複数の成膜室の各々において、噴霧機構から開放部を通過して排気口に向けて流動する。複数の成膜室のうち互いに隣接する成膜室の少なくとも１対の成膜室同士においては、互いの排気口同士が対向している。
【００１３】
本発明の一形態においては、複数の成膜室は、偶数個の成膜室からなる。偶数個の成膜室のそれぞれは、互いに隣接して互いの排気口同士が対向した成膜室対を構成している。
【００１４】
本発明の一形態においては、複数の成膜室は、奇数個の成膜室からなる。奇数個の成膜室のうち１つの成膜室においては、排気口が基板の搬送方向における入側に位置している。奇数個の成膜室のうち残りの偶数個の成膜室のそれぞれは、互いに隣接して互いの排気口同士が対向した成膜室対を構成している。
【００１５】
本発明の一形態においては、排気口に接続されて排気された成膜ガスを処理するガス処理手段をさらに備える。ガス処理手段は、１対の成膜室対ごとに１つ設けられている。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、基板上に複数の膜を連続して高品質に成膜できる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の実施形態１に係る成膜装置の構成を示す側面図である。
【図２】同実施形態に係る成膜装置に含まれる成膜室の構成を示す断面図である。
【図３】図２の成膜室を矢印ＩＩＩ方向から見た図である。
【図４】本発明の実施形態２に係る成膜装置の構成を示す側面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本発明の実施形態１に係る成膜装置について説明する。以下の実施形態の説明においては、図中の同一または相当部分には同一符号を付して、その説明は繰り返さない。なお、本実施形態においては、薄膜太陽電池などに用いられる透明導電膜の成膜を例に説明するが、本発明は様々な膜の成膜に応用可能である。
【００１９】
(実施形態１)
図１は、本発明の実施形態１に係る成膜装置の構成を示す側面図である。図２は、本実施形態に係る成膜装置に含まれる成膜室の構成を示す断面図である。図３は、図２の成膜室を矢印ＩＩＩ方向から見た図である。
【００２０】
図１に示すように、本発明の実施形態１に係る成膜装置１０は、基板２００が投入される投入部１１と、基板２００が予熱される予熱部１２と、基板２００が成膜処理される成膜部１３と、基板２００が冷却される徐冷部１４と、基板２００が取り出される取出し部１５とを有している。
【００２１】
図１から３に示すように、成膜装置１０は、基板２００を搬送経路に沿って搬送する搬送手段である搬送コンベア１１０を備える。搬送コンベア１１０は、投入部１１、予熱部１２、成膜部１３、徐冷部１４および取出し部１５に亘って設けられている。
【００２２】
搬送コンベア１１０は、基板２００が載置される搬送ベルト１１１と、搬送ベルト１１１が巻き掛けられたプーリ１１２と、プーリ１１２を駆動させる駆動軸１１３と、駆動軸１１３に動力を付与する図示しないモータとから構成されている。搬送ベルト１１１は、耐熱性を有する金属または樹脂から形成されている。
【００２３】
基板２００は、搬送コンベア１１０により矢印１１４で示す方向に搬送される。すなわち、本実施形態に係る成膜装置１０においては、基板２００の搬送経路は平面視において直線状である。ただし、搬送経路は直線状に限られず、搬送経路が平面視において屈曲していてもよいし、曲線状であってもよい。
【００２４】
また、成膜装置１０は、搬送経路中に並ぶように位置する偶数個の成膜室１００(１００ａ，１００ｂ，１００ｃ，１００ｄ)を備える。具体的には、基板２００の搬送方向の上流側から順に、成膜室１００ａ、成膜室１００ｂ、成膜室１００ｃ、成膜室１００ｄが設けられている。本実施形態においては、４つの成膜室１００(１００ａ，１００ｂ，１００ｃ，１００ｄ)が設けられているが、偶数個の成膜室１００が設けられていればよい。
【００２５】
さらに、成膜装置１０は、複数の成膜室１００のうち隣接する成膜室同士を繋ぐように搬送経路に沿ってトンネル状に位置し、複数の成膜室１００を順次通過する基板２００を取り囲んで加熱する加熱炉１２０を備える。図３に示すように、筐体１５０の下部が、加熱炉１２０に覆われている。
【００２６】
トンネル状の加熱炉１２０の上部に開口が設けられ、その開口内に筐体１５０が組み込まれている。加熱炉１２０は、４つの成膜室１００(１００ａ，１００ｂ，１００ｃ，１００ｄ)に亘って設けられている。加熱炉１２０は、基板２００を予熱するために、基板２００の搬送方向の上流側に位置する成膜室１００ａより上流側から設けられている。すなわち、加熱炉１２０は、予熱部１２および成膜部１３に亘って設けられている。
【００２７】
基板２００は、搬送コンベア１１０により加熱炉１２０内を搬送されつつ加熱される。基板２００に成膜する際には、加熱炉１２０内は、ほぼ同一の温度、たとえば５５０℃に維持されている。
【００２８】
本実施形態に係る成膜室１００は、微粒子化した成膜材料１６０を基板２００上に堆積させて成膜する装置である。図２に示すように、成膜室１００は、筐体１５０と、筐体１５０内に成膜材料１６０を微粒子化した成膜ガスを噴霧する噴霧機構と、筐体１５０の１つの側壁に位置して成膜ガスを排気するための排気口１５２とを有している。
【００２９】
図１に示すように、排気口１５２には、接続管３１０の一端が接続されている。接続管３１０の他端は、排気された成膜ガスを無害化処理するガス処理手段である除害装置３００に接続されている。
【００３０】
図２に示すように、筐体１５０は、キャリアガス１７０が導入される導入口１５１を有している。また、筐体１５０は、筐体１５０内を３つの空間に分割する仕切壁１５４を有している。第１の空間は、噴霧機構の一部が配置される噴霧機構配置空間１５８である。第２の空間は、噴霧機構から成膜ガスが噴霧される成膜ガス噴霧空間１５９である。第３の空間は、排気口１５２と繋がっている排気空間１５３である。
【００３１】
筐体１５０は、成膜ガス噴霧空間１５９から成膜ガスを基板２００上に流動可能とする、基板２００と対向する開放部を有している。開放部は、筐体１５０の下部に形成されている。図１，３に示すように、開放部は、加熱炉１２０内に位置している。
【００３２】
搬送コンベア１１０により搬送されている基板２００と筐体１５０の開放部との間には、所定における隙間が設けられている。導入口１５１が位置する側の側壁と基板２００との間には、隙間１５６が設けられている。排気口１５２が位置する側の側壁と基板２００との間には、隙間１５７が設けられている。
【００３３】
噴霧機構は、成膜材料１６０を貯留するタンク１４０と、タンク１４０内に圧縮空気を導入する図示しないコンプレッサーと、圧縮空気により加圧された成膜材料１６０が通過する通路１４１と、成膜材料１６０を微粒子化して成膜ガスとして噴霧するスプレーノズル１３０とから構成されている。筐体１５０には、スプレーノズル１３０の位置に対応して開口１５５が形成されている。
【００３４】
設けられるスプレーノズル１３０の数は、基板２００の成膜処理の所望のタクトタイムを満たすために必要な単位時間当たりの成膜ガスの噴霧量、または、成膜処理を行なううえで必要な成膜速度に応じて適宜変更される。
【００３５】
なお、後述するように、導入口１５１から導入されるキャリアガス１７０の一部は、スプレーノズル１３０を冷却するためにスプレーノズル１３０に対して送られる。スプレーノズル１３０にキャリアガス１７０を送るために、スプレーノズル１３０の近傍に図示しない冷却ファンが配置されている。
【００３６】
スプレーノズル１３０は、冷却ファンにより空冷される。さらに、スプレーノズル１３０の近傍に、図示しない水冷用の冷却管が設けられている。冷却管内を冷却水が循環することによりスプレーノズル１３０が水冷される。
【００３７】
このように、スプレーノズル１３０の近傍を冷却することにより、加熱炉１２０の熱がスプレーノズル１３０に及ばないようにしている。その結果、スプレーノズル１３０から噴き付けられる成膜材料１６０の濃度を一定に保ち、基板２００上に成膜される膜の品質を安定させることができる。また、成膜材料１６０が加熱されて固化することによりスプレーノズル１３０が目詰まりすることを抑制することができる。
【００３８】
成膜材料１６０は、無機材料として、亜鉛、スズ、インジウム、カドミウム、ストロンチウムなどの材料の少なくともいずれかを含む。これらの無機材料が溶質として、有機金属または塩化物金属からなる溶媒に、０．１ｍｏｌ／Ｌ以上３ｍｏｌ／Ｌ以下の濃度で溶解されることにより、成膜材料１６０の溶液が作製される。
【００３９】
たとえば、ＳｎＣｌ4：０．９Ｍ、ＮＨ4Ｆ：０．３Ｍ、ＨＣｌ：３０％、ＨＣｌ：３０％、メタノール：２．５％を含む溶液を用いることができる。ただし、成膜材料１６０の溶液としてはこれに限られず、種々の溶液を用いることができる。
【００４０】
ここで、筐体１５０内におけるガスの流動経路について説明する。まず、導入口１５１から、たとえば圧縮空気からなるキャリアガス１７０が筐体１５０の成膜ガス噴霧空間１５９内に導入される。成膜ガス噴霧空間１５９内に導入されたキャリアガス１７０は、矢印１７１で示す向きに流動する。
【００４１】
スプレーノズル１３０から成膜ガスが矢印１６１で示す向きに噴霧される。成膜ガスとキャリアガス１７０とは、混合領域１８１において互いに混合されて混合ミストとなる。混合ミストは、矢印１８２で示す向きに流動して開放部に到達する。混合ミストは、開放部から基板２００の主面上に噴き付けられる。成膜ガスを含む混合ミストが基板２００上に噴き付けられる領域を、噴き付け領域Ｘと称する。
【００４２】
噴き付け領域Ｘに到達した混合ミストは、基板２００の主面に沿って流動する。具体的には、仕切壁１５４の一部であって基板２００の主面と対向している対向面と、基板２００の主面との間を矢印１８３で示す向きに混合ミストが流動する。混合ミストが矢印１８３で示す向きに流動する領域を、流路領域Ｙと称する。
【００４３】
流路領域Ｙを通過した混合ミストは、排気空間１５３内を矢印１８４で示す向きに流動する。このように混合ミストが基板の主面上から排気口１５２に向かう領域を、排気領域Ｚと称する。排気空間１５３内を通過して排気口１５２に到達した混合ミストは、除害装置３００により無害化されて排気ガス１８０として外部に放出される。なお、図２においては、除害装置３００を図示していない。
【００４４】
上記の噴き付け領域Ｘと流路領域Ｙと排気領域Ｚとから開放部が構成されている。成膜ガスは、複数の成膜室１００(１００ａ，１００ｂ，１００ｃ，１００ｄ)の各々において、噴霧機構から開放部を通過して排気口１５２に向けて流動する。なお、排気口１５２においては、導入口１５１から導入されるキャリアガス１７０の３倍〜１０倍程度大きな流量で混合ミストを排気している。
【００４５】
図１に示すように、成膜室１００ａにおいて、矢印４００で示すように成膜ガスが流動する。成膜室１００ｂにおいて、矢印４１０で示すように成膜ガスが流動する。成膜室１００ｃにおいて、矢印４２０で示すように成膜ガスが流動する。成膜室１００ｄにおいて、矢印４３０で示すように成膜ガスが流動する。
【００４６】
上述の通り、導入されるキャリアガス１７０より排気される混合ミストの流量の方が多いため、成膜ガスが成膜室１００内を流動する際に、隙間１５６から加熱炉１２０内の空気が成膜室１００内に流入し、隙間１５７から成膜ガスの一部が加熱炉１２０内に流出する。
【００４７】
上記のように成膜ガスが流動している状態で、開放部の近傍を基板２００が通過することにより、基板２００が成膜処理される。本実施形態の成膜装置１０においては、開放部の近傍を基板２００が通過するように搬送コンベア１１０が設けられている。
【００４８】
基板２００は、搬送コンベア１１０により、複数の成膜室１００(１００ａ，１００ｂ，１００ｃ，１００ｄ)の各々において、噴き付け領域Ｘ、流路領域Ｙおよび排気領域Ｚを順に通過するように搬送される。基板２００は、噴き付け領域Ｘ、流路領域Ｙおよび排気領域Ｚを通過する間に、主面上に成膜材料１６０の微粒子が堆積することにより成膜される。
【００４９】
たとえば、基板２００には、アルカリバリア層としてＳｉＯ2膜、および、透明導電膜としてＴＣＯ(Transparent Conductive Oxide)などの複数の膜が形成される。なお、アルカリバリア層は、基板２００に含まれるアルカリ分によって太陽電池の性能低下を防止するためのものである。そのため、基板２００がアルカリ分を多く含まない材質からなる場合、アルカリバリア層を形成しなくてもよい。
【００５０】
このように基板２００上に異なる種類の膜を形成する場合は、複数の成膜室１００(１００ａ，１００ｂ，１００ｃ，１００ｄ)において、種々の成膜ガスが用いられる。たとえば、成膜室１００ａにおいてＳｉＯ2を成膜材料１６０とする成膜ガスを用い、成膜室１００ｂにおいてＳｎＯ2を成膜材料１６０とする成膜ガスを用いる。
【００５１】
そのため、複数の成膜室１００(１００ａ，１００ｂ，１００ｃ，１００ｄ)のいずれかにおける隙間１５７から加熱炉１２０内に流出した成膜ガスが、隣接する他の成膜室１００における隙間１５６からその成膜室１００内に混入して噴き付け領域Ｘに到達した場合、成膜される膜の品質が低下する。
【００５２】
そこで、本実施形態に係る成膜装置１０においては、成膜室１００ａの排気口１５２と成膜室１００ｂの排気口１５２とが対向している。また、成膜室１００ｃの排気口１５２と成膜室１００ｄの排気口１５２とが対向している。すなわち、偶数個の成膜室１００のそれぞれは、互いに隣接して互いの排気口１５２同士が対向した成膜室対を構成している。１対の成膜室対ごとに１つの除害装置３００が設けられている。
【００５３】
本実施形態においては、２対の成膜室１００同士において、互いの排気口１５２同士が対向しているが、少なくとも１対の成膜室１００同士において、互いの排気口１５２同士が対向していればよい。
【００５４】
このようにした場合、成膜室１００ａにおける隙間１５７と成膜室１００ｂにおける隙間１５７とを対向させることができる。上述の通り、成膜室１００ａ内においては矢印４００で示すように成膜ガスが流動し、成膜室１００ｂ内においては矢印４１０で示すように成膜ガスが流動する。また、加熱炉１２０内においては、基板２００の搬送によって起きる風により、矢印１１４で示す方向に空気が流動している。
【００５５】
成膜室１００ａにおける隙間１５７からは、成膜ガスの一部が加熱炉１２０内の一部１２１に流出する。成膜室１００ａに隣接する成膜室１００ｂにおける隙間１５７からは、成膜ガスの一部が加熱炉１２０内の一部１２１に流出する。
【００５６】
そのため、成膜室１００ａ内から加熱炉１２０内に流出した成膜ガスは、成膜室１００ｂ内に流入することがほとんどできない。仮に、成膜ガスが加熱炉１２０内から成膜室１００ｂ内に流入できたとしても、隙間１５７は排気領域Ｚと繋がっているため、成膜室１００ｂ内に流入した成膜ガスは直ちに成膜室１００ｂの排気口１５２から排気される。
【００５７】
その結果、成膜室１００ｂ内に流入した成膜ガスは、成膜室１００ｂの噴き付け領域Ｘに到達することができない。よって、成膜室１００ｂ内で成膜される膜の品質が低下することを防止できる。
【００５８】
また、成膜室１００ｂにおける隙間１５６と成膜室１００ｃにおける隙間１５６とを対向させることができる。上述の通り、成膜室１００ｃ内においては矢印４２０で示すように成膜ガスが流動する。
【００５９】
成膜室１００ｂにおける隙間１５６からは、加熱炉１２０の一部１２２から空気が成膜室１００ｂ内に流入する。成膜室１００ｃにおける隙間１５６からは、加熱炉１２０の一部１２２から空気が成膜室１００ｃ内に流入する。加熱炉１２０の一部１２２は、加熱炉１２０の一部１２１から離れている。そのため、加熱炉１２０内の一部１２１に流出した成膜室１００ａおよび成膜室１００ｂの成膜ガスは、加熱炉１２０の一部１２２においては拡散して希釈されており、成膜室１００ｂおよび成膜室１００ｃで成膜される膜の膜質に影響を及ぼさない程度にまで薄まっている。
【００６０】
さらに、成膜室１００ｃにおける隙間１５７と成膜室１００ｄにおける隙間１５７とを対向させることができる。上述の通り、成膜室１００ｄ内においては矢印４３０で示すように成膜ガスが流動する。
【００６１】
成膜室１００ｃにおける隙間１５７からは、成膜ガスの一部が加熱炉１２０内の一部１２３に流出する。成膜室１００ｃに隣接する成膜室１００ｄにおける隙間１５７からは、成膜ガスの一部が加熱炉１２０内の一部１２３に流出する。
【００６２】
そのため、成膜室１００ｃ内から加熱炉１２０内に流出した成膜ガスは、成膜室１００ｄ内に流入することがほとんどできない。仮に、成膜ガスが加熱炉１２０内から成膜室１００ｄ内に流入できたとしても、隙間１５７は排気領域Ｚと繋がっているため、成膜室１００ｄ内に流入した成膜ガスは直ちに成膜室１００ｂの排気口１５２から排気される。
【００６３】
その結果、成膜室１００ｄ内に流入した成膜ガスは、成膜室１００ｂの噴き付け領域Ｘに到達することができない。よって、成膜室１００ｄ内で成膜される膜の品質が低下することを防止できる。
【００６４】
このように、互いに隣接する成膜室１００同士の排気口１５２を対向配置することにより、互いに隣接する成膜室１００同士において成膜ガスの混入を防止することができる。その結果、基板２００上に複数の膜を連続して高品質に成膜することができる。
【００６５】
また、本実施形態に係る成膜装置１０においては、１対の成膜室対ごとに１つの除害装置３００が設けられている。そのため、各成膜装置１０に除害装置３００を設けた場合に比べて、除害装置３００の数を低減して成膜装置１０を小型化することができる。
【００６６】
以下、本発明の実施形態２に係る成膜装置について説明する。なお、本実施形態に係る成膜装置２０は、備える成膜室１００の数が奇数個であることのみ実施形態１に係る成膜装置１０と異なるため、他の構成については説明を繰り返さない。
【００６７】
(実施形態２)
図４は、本発明の実施形態２に係る成膜装置の構成を示す側面図である。図４に示すように、本発明の実施形態２に係る成膜装置２０は、基板２００が投入される投入部２１と、基板２００が予熱される予熱部２２と、基板２００が成膜処理される成膜部２３と、基板２００が冷却される徐冷部２４と、基板２００が取り出される取出し部２５とを有している。
【００６８】
本実施形態に係る成膜装置２０は、奇数個の成膜室１００(１００ａ，１００ｂ，１００ｃ，１００ｄ，１００ｅ)を備える。具体的には、基板２００の搬送方向の上流側から順に、成膜室１００ｅ、成膜室１００ａ、成膜室１００ｂ、成膜室１００ｃ、成膜室１００ｄが設けられている。本実施形態においては、５つの成膜室１００(１００ａ，１００ｂ，１００ｃ，１００ｄ，１００ｅ)が設けられているが、複数の奇数個の成膜室１００が設けられていればよい。
【００６９】
５つの成膜室１００のうち１つの成膜室１００においては、排気口１５２が基板２００の搬送方向における入側に位置している。本実施形態においては、基板２００の搬送方向における最も上流側に位置する成膜室１００ｅの排気口１５２が、基板２００の搬送方向における入側に位置している。成膜室１００ｅの排気口１５２には、接続管３１０の一端が接続されている。接続管３１０の他端は除害装置３００に接続されている。
【００７０】
５つの成膜室１００のうち残りの４つの成膜室１００(１００ａ，１００ｂ，１００ｃ，１００ｄ)のそれぞれは、互いに隣接して互いの排気口１５２同士が対向した成膜室対を構成している。
【００７１】
ただし、成膜室対を構成するのは上記の成膜室１００ａ，１００ｂ，１００ｃ，１００ｄに限られず、たとえば、成膜室１００ｅ，１００ａ，１００ｂ，１００ｄで成膜室対を構成してもよい。また、少なくとも１対の成膜室対が構成されていればよい。
【００７２】
本実施形態においては、成膜室１００ｅにおける隙間１５６と成膜室１００ａにおける隙間１５６とを対向させることができる。成膜室１００ｅ内においては矢印４４０で示すように成膜ガスが流動する。
【００７３】
上述の通り、加熱炉１２０内においては、基板２００の搬送によって起きる風により、矢印１１４で示す方向に空気が流動している。成膜室１００eにおける隙間１５７からは、成膜ガスの一部が加熱炉１２０内の一部１２５に流出するが、加熱炉１２０内の空気の流動により流出する成膜ガスの量を低減することができる。
【００７４】
成膜室１００ｅにおける隙間１５６からは、加熱炉１２０の一部１２４から空気が成膜室１００ｅ内に流入する。成膜室１００ａにおける隙間１５６からは、加熱炉１２０の一部１２４から空気が成膜室１００ａ内に流入する。加熱炉１２０の一部１２４は、加熱炉１２０の一部１２５から離れている。そのため、加熱炉１２０内の一部１２５に流出した成膜室１００eの成膜ガスは、加熱炉１２０の一部１２４においては拡散して希釈されており、成膜室１００aで成膜される膜の膜質に影響を及ぼさない程度にまで薄まっている。
【００７５】
このように、１つの成膜室１００の排気口１５２を基板２００の搬送方向の入側に配置し、かつ、残りの互いに隣接する複数個の成膜室１００同士の排気口１５２を対向配置することにより、互いに隣接する成膜室１００同士において成膜ガスの混入を防止することができる。その結果、基板２００上に複数の膜を連続して高品質に成膜することができる。
【００７６】
今回開示された実施形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【符号の説明】
【００７７】
１０，２０ 成膜装置、１１ 投入部、１２ 予熱部、１３ 成膜部、１４ 徐冷部、１５ 取出し部、１００，１００ａ，１００ｂ，１００ｃ，１００ｄ，１００ｅ 成膜室、１１０ 搬送コンベア、１１１ 搬送ベルト、１１２ プーリ、１１３ 駆動軸、１２０ 加熱炉、１２１，１２２，１２３，１２４，１２５ 加熱炉の一部、１３０ スプレーノズル、１４０ タンク、１４１ 通路、１５０ 筐体、１５１ 導入口、１５２ 排気口、１５３ 排気空間、１５４ 仕切壁、１５５ 開口、１５６，１５７ 隙間、１５８ 噴霧機構配置空間、１５９ 成膜ガス噴霧空間、１６０ 成膜材料、１７０ キャリアガス、１８０ 排気ガス、１８１ 混合領域、２００ 基板、３００ 除害装置、３１０ 接続管。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、成膜装置に関し、特に、微粒子化した成膜材料を堆積させて成膜する成膜装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体、ディスプレイおよび太陽電池などの分野で、透明導電膜が広く利用されている。透明導電膜としては、ＳＴＯ（チタン酸ストロンチウム）およびＩＴＯ（Ｓｎドープ酸化インジウム）などの金属酸化物からなるものが主流である。透明導電膜は、一般的に、スパッタリング法、蒸着法、および、有機金属化合物を用いた有機金属化学気相成長法などを用いて成膜される。
【０００３】
スパッタリング法および蒸着法においては、真空プロセスで成膜するため、真空容器などの真空雰囲気を形成して維持する設備が必要となる。有機金属化学気相成長法においては、原料として用いる有機金属化合物が爆発性および毒性を有するため、機密性の高い設備が必要となる。このため、上記の成膜方法を行なうためには、高価な成膜装置が必要となる。
【０００４】
そこで、従来とは異なる成膜方法としてミスト法が提案されている。ミスト法は、原料金属を溶質として含む溶媒を霧化して基板上に噴霧することによって成膜する方法である。
【０００５】
ミスト法においては、大気圧で成膜することができるため、真空容器およびポンプ類などの製造設備が不要である。また、ミスト法においては有機金属化合物のような危険物質を用いないため、簡易な構成で安価な成膜装置を使用することができる。
【０００６】
透明導電膜を形成する成膜装置の構成を開示した先行文献として、国際公開第２００５／０８１２６９号パンフレット(特許文献１)、および、特開平５−２１４５４３号公報(特許文献２)がある。
【０００７】
特許文献１に記載された成膜装置は、２２０ｃｍ2以上の面積を有する下地上にＣＶＤ(Chemical Vapor Deposition)によって透明導電膜を堆積するための成膜室と、有機金属蒸気を含む第１のガスを輸送する第１のガス管と、酸化剤蒸気を含む第２のガスを輸送する第２のガス管と、第１のガス管と第２のガス管とを結合させて第１のガスと第２のガスとを混合するためのガス混合空間と、そのガス混合空間おいて混合された反応ガスを成膜室内へ導入するガス導入手段と、成膜室から排ガスを排出するための排気装置とを含む。
【０００８】
特許文献２に記載された薄膜形成装置においては、基板搬送手段により搬送される基板を挟んでその両主面側に夫々別箇の霧化器と排気口とを備える成膜室を形成している。成膜室を通過する過程で、基板の両面に薄膜が形成される。また、この装置において、基板を２列に平行に並んで搬送させれば、両側の基板に同時に薄膜を形成することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】国際公開第２００５／０８１２６９号パンフレット
【特許文献２】特開平５−２１４５４３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
基板上に異なる種類の膜を連続して成膜するためには、複数の成膜室を配置する必要がある。複数の成膜室を設けた場合、異なる種類の成膜ガスがそれぞれの成膜室に導入される。そのため、成膜室内に、隣接して配置された他の成膜室から異なる成膜ガスが混入することがある。この場合、基板上に形成される膜の品質が低下する。
【００１１】
本発明は上記の問題点に鑑みてなされたものであって、基板上に複数の膜を連続して高品質に成膜できる、成膜装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明に基づく成膜装置は、基板を搬送経路に沿って搬送する搬送手段と、搬送経路中に並ぶように位置する複数の成膜室と、複数の成膜室のうち隣接する成膜室同士を繋ぐように搬送経路に沿ってトンネル状に位置し、複数の成膜室を順次通過する基板を取り囲んで加熱する加熱炉とを備える。複数の成膜室の各々は、筐体と、この筐体内に成膜材料を微粒子化した成膜ガスを噴霧する噴霧機構と、筐体の１つの側壁に位置して成膜ガスを排気するための排気口とを有する。筐体は、複数の成膜室を順次通過する基板と対向する開放部を加熱炉内に有する。成膜ガスは、複数の成膜室の各々において、噴霧機構から開放部を通過して排気口に向けて流動する。複数の成膜室のうち互いに隣接する成膜室の少なくとも１対の成膜室同士においては、互いの排気口同士が対向している。
【００１３】
本発明の一形態においては、複数の成膜室は、偶数個の成膜室からなる。偶数個の成膜室のそれぞれは、互いに隣接して互いの排気口同士が対向した成膜室対を構成している。
【００１４】
本発明の一形態においては、複数の成膜室は、奇数個の成膜室からなる。奇数個の成膜室のうち１つの成膜室においては、排気口が基板の搬送方向における入側に位置している。奇数個の成膜室のうち残りの偶数個の成膜室のそれぞれは、互いに隣接して互いの排気口同士が対向した成膜室対を構成している。
【００１５】
本発明の一形態においては、排気口に接続されて排気された成膜ガスを処理するガス処理手段をさらに備える。ガス処理手段は、１対の成膜室対ごとに１つ設けられている。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、基板上に複数の膜を連続して高品質に成膜できる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の実施形態１に係る成膜装置の構成を示す側面図である。
【図２】同実施形態に係る成膜装置に含まれる成膜室の構成を示す断面図である。
【図３】図２の成膜室を矢印ＩＩＩ方向から見た図である。
【図４】本発明の実施形態２に係る成膜装置の構成を示す側面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本発明の実施形態１に係る成膜装置について説明する。以下の実施形態の説明においては、図中の同一または相当部分には同一符号を付して、その説明は繰り返さない。なお、本実施形態においては、薄膜太陽電池などに用いられる透明導電膜の成膜を例に説明するが、本発明は様々な膜の成膜に応用可能である。
【００１９】
(実施形態１)
図１は、本発明の実施形態１に係る成膜装置の構成を示す側面図である。図２は、本実施形態に係る成膜装置に含まれる成膜室の構成を示す断面図である。図３は、図２の成膜室を矢印ＩＩＩ方向から見た図である。
【００２０】
図１に示すように、本発明の実施形態１に係る成膜装置１０は、基板２００が投入される投入部１１と、基板２００が予熱される予熱部１２と、基板２００が成膜処理される成膜部１３と、基板２００が冷却される徐冷部１４と、基板２００が取り出される取出し部１５とを有している。
【００２１】
図１から３に示すように、成膜装置１０は、基板２００を搬送経路に沿って搬送する搬送手段である搬送コンベア１１０を備える。搬送コンベア１１０は、投入部１１、予熱部１２、成膜部１３、徐冷部１４および取出し部１５に亘って設けられている。
【００２２】
搬送コンベア１１０は、基板２００が載置される搬送ベルト１１１と、搬送ベルト１１１が巻き掛けられたプーリ１１２と、プーリ１１２を駆動させる駆動軸１１３と、駆動軸１１３に動力を付与する図示しないモータとから構成されている。搬送ベルト１１１は、耐熱性を有する金属または樹脂から形成されている。
【００２３】
基板２００は、搬送コンベア１１０により矢印１１４で示す方向に搬送される。すなわち、本実施形態に係る成膜装置１０においては、基板２００の搬送経路は平面視において直線状である。ただし、搬送経路は直線状に限られず、搬送経路が平面視において屈曲していてもよいし、曲線状であってもよい。
【００２４】
また、成膜装置１０は、搬送経路中に並ぶように位置する偶数個の成膜室１００(１００ａ，１００ｂ，１００ｃ，１００ｄ)を備える。具体的には、基板２００の搬送方向の上流側から順に、成膜室１００ａ、成膜室１００ｂ、成膜室１００ｃ、成膜室１００ｄが設けられている。本実施形態においては、４つの成膜室１００(１００ａ，１００ｂ，１００ｃ，１００ｄ)が設けられているが、偶数個の成膜室１００が設けられていればよい。
【００２５】
さらに、成膜装置１０は、複数の成膜室１００のうち隣接する成膜室同士を繋ぐように搬送経路に沿ってトンネル状に位置し、複数の成膜室１００を順次通過する基板２００を取り囲んで加熱する加熱炉１２０を備える。図３に示すように、筐体１５０の下部が、加熱炉１２０に覆われている。
【００２６】
トンネル状の加熱炉１２０の上部に開口が設けられ、その開口内に筐体１５０が組み込まれている。加熱炉１２０は、４つの成膜室１００(１００ａ，１００ｂ，１００ｃ，１００ｄ)に亘って設けられている。加熱炉１２０は、基板２００を予熱するために、基板２００の搬送方向の上流側に位置する成膜室１００ａより上流側から設けられている。すなわち、加熱炉１２０は、予熱部１２および成膜部１３に亘って設けられている。
【００２７】
基板２００は、搬送コンベア１１０により加熱炉１２０内を搬送されつつ加熱される。基板２００に成膜する際には、加熱炉１２０内は、ほぼ同一の温度、たとえば５５０℃に維持されている。
【００２８】
本実施形態に係る成膜室１００は、微粒子化した成膜材料１６０を基板２００上に堆積させて成膜する装置である。図２に示すように、成膜室１００は、筐体１５０と、筐体１５０内に成膜材料１６０を微粒子化した成膜ガスを噴霧する噴霧機構と、筐体１５０の１つの側壁に位置して成膜ガスを排気するための排気口１５２とを有している。
【００２９】
図１に示すように、排気口１５２には、接続管３１０の一端が接続されている。接続管３１０の他端は、排気された成膜ガスを無害化処理するガス処理手段である除害装置３００に接続されている。
【００３０】
図２に示すように、筐体１５０は、キャリアガス１７０が導入される導入口１５１を有している。また、筐体１５０は、筐体１５０内を３つの空間に分割する仕切壁１５４を有している。第１の空間は、噴霧機構の一部が配置される噴霧機構配置空間１５８である。第２の空間は、噴霧機構から成膜ガスが噴霧される成膜ガス噴霧空間１５９である。第３の空間は、排気口１５２と繋がっている排気空間１５３である。
【００３１】
筐体１５０は、成膜ガス噴霧空間１５９から成膜ガスを基板２００上に流動可能とする、基板２００と対向する開放部を有している。開放部は、筐体１５０の下部に形成されている。図１，３に示すように、開放部は、加熱炉１２０内に位置している。
【００３２】
搬送コンベア１１０により搬送されている基板２００と筐体１５０の開放部との間には、所定における隙間が設けられている。導入口１５１が位置する側の側壁と基板２００との間には、隙間１５６が設けられている。排気口１５２が位置する側の側壁と基板２００との間には、隙間１５７が設けられている。
【００３３】
噴霧機構は、成膜材料１６０を貯留するタンク１４０と、タンク１４０内に圧縮空気を導入する図示しないコンプレッサーと、圧縮空気により加圧された成膜材料１６０が通過する通路１４１と、成膜材料１６０を微粒子化して成膜ガスとして噴霧するスプレーノズル１３０とから構成されている。筐体１５０には、スプレーノズル１３０の位置に対応して開口１５５が形成されている。
【００３４】
設けられるスプレーノズル１３０の数は、基板２００の成膜処理の所望のタクトタイムを満たすために必要な単位時間当たりの成膜ガスの噴霧量、または、成膜処理を行なううえで必要な成膜速度に応じて適宜変更される。
【００３５】
なお、後述するように、導入口１５１から導入されるキャリアガス１７０の一部は、スプレーノズル１３０を冷却するためにスプレーノズル１３０に対して送られる。スプレーノズル１３０にキャリアガス１７０を送るために、スプレーノズル１３０の近傍に図示しない冷却ファンが配置されている。
【００３６】
スプレーノズル１３０は、冷却ファンにより空冷される。さらに、スプレーノズル１３０の近傍に、図示しない水冷用の冷却管が設けられている。冷却管内を冷却水が循環することによりスプレーノズル１３０が水冷される。
【００３７】
このように、スプレーノズル１３０の近傍を冷却することにより、加熱炉１２０の熱がスプレーノズル１３０に及ばないようにしている。その結果、スプレーノズル１３０から噴き付けられる成膜材料１６０の濃度を一定に保ち、基板２００上に成膜される膜の品質を安定させることができる。また、成膜材料１６０が加熱されて固化することによりスプレーノズル１３０が目詰まりすることを抑制することができる。
【００３８】
成膜材料１６０は、無機材料として、亜鉛、スズ、インジウム、カドミウム、ストロンチウムなどの材料の少なくともいずれかを含む。これらの無機材料が溶質として、有機金属または塩化物金属からなる溶媒に、０．１ｍｏｌ／Ｌ以上３ｍｏｌ／Ｌ以下の濃度で溶解されることにより、成膜材料１６０の溶液が作製される。
【００３９】
たとえば、ＳｎＣｌ4：０．９Ｍ、ＮＨ4Ｆ：０．３Ｍ、ＨＣｌ：３０％、ＨＣｌ：３０％、メタノール：２．５％を含む溶液を用いることができる。ただし、成膜材料１６０の溶液としてはこれに限られず、種々の溶液を用いることができる。
【００４０】
ここで、筐体１５０内におけるガスの流動経路について説明する。まず、導入口１５１から、たとえば圧縮空気からなるキャリアガス１７０が筐体１５０の成膜ガス噴霧空間１５９内に導入される。成膜ガス噴霧空間１５９内に導入されたキャリアガス１７０は、矢印１７１で示す向きに流動する。
【００４１】
スプレーノズル１３０から成膜ガスが矢印１６１で示す向きに噴霧される。成膜ガスとキャリアガス１７０とは、混合領域１８１において互いに混合されて混合ミストとなる。混合ミストは、矢印１８２で示す向きに流動して開放部に到達する。混合ミストは、開放部から基板２００の主面上に噴き付けられる。成膜ガスを含む混合ミストが基板２００上に噴き付けられる領域を、噴き付け領域Ｘと称する。
【００４２】
噴き付け領域Ｘに到達した混合ミストは、基板２００の主面に沿って流動する。具体的には、仕切壁１５４の一部であって基板２００の主面と対向している対向面と、基板２００の主面との間を矢印１８３で示す向きに混合ミストが流動する。混合ミストが矢印１８３で示す向きに流動する領域を、流路領域Ｙと称する。
【００４３】
流路領域Ｙを通過した混合ミストは、排気空間１５３内を矢印１８４で示す向きに流動する。このように混合ミストが基板の主面上から排気口１５２に向かう領域を、排気領域Ｚと称する。排気空間１５３内を通過して排気口１５２に到達した混合ミストは、除害装置３００により無害化されて排気ガス１８０として外部に放出される。なお、図２においては、除害装置３００を図示していない。
【００４４】
上記の噴き付け領域Ｘと流路領域Ｙと排気領域Ｚとから開放部が構成されている。成膜ガスは、複数の成膜室１００(１００ａ，１００ｂ，１００ｃ，１００ｄ)の各々において、噴霧機構から開放部を通過して排気口１５２に向けて流動する。なお、排気口１５２においては、導入口１５１から導入されるキャリアガス１７０の３倍〜１０倍程度大きな流量で混合ミストを排気している。
【００４５】
図１に示すように、成膜室１００ａにおいて、矢印４００で示すように成膜ガスが流動する。成膜室１００ｂにおいて、矢印４１０で示すように成膜ガスが流動する。成膜室１００ｃにおいて、矢印４２０で示すように成膜ガスが流動する。成膜室１００ｄにおいて、矢印４３０で示すように成膜ガスが流動する。
【００４６】
上述の通り、導入されるキャリアガス１７０より排気される混合ミストの流量の方が多いため、成膜ガスが成膜室１００内を流動する際に、隙間１５６から加熱炉１２０内の空気が成膜室１００内に流入し、隙間１５７から成膜ガスの一部が加熱炉１２０内に流出する。
【００４７】
上記のように成膜ガスが流動している状態で、開放部の近傍を基板２００が通過することにより、基板２００が成膜処理される。本実施形態の成膜装置１０においては、開放部の近傍を基板２００が通過するように搬送コンベア１１０が設けられている。
【００４８】
基板２００は、搬送コンベア１１０により、複数の成膜室１００(１００ａ，１００ｂ，１００ｃ，１００ｄ)の各々において、噴き付け領域Ｘ、流路領域Ｙおよび排気領域Ｚを順に通過するように搬送される。基板２００は、噴き付け領域Ｘ、流路領域Ｙおよび排気領域Ｚを通過する間に、主面上に成膜材料１６０の微粒子が堆積することにより成膜される。
【００４９】
たとえば、基板２００には、アルカリバリア層としてＳｉＯ2膜、および、透明導電膜としてＴＣＯ(Transparent Conductive Oxide)などの複数の膜が形成される。なお、アルカリバリア層は、基板２００に含まれるアルカリ分によって太陽電池の性能低下を防止するためのものである。そのため、基板２００がアルカリ分を多く含まない材質からなる場合、アルカリバリア層を形成しなくてもよい。
【００５０】
このように基板２００上に異なる種類の膜を形成する場合は、複数の成膜室１００(１００ａ，１００ｂ，１００ｃ，１００ｄ)において、種々の成膜ガスが用いられる。たとえば、成膜室１００ａにおいてＳｉＯ2を成膜材料１６０とする成膜ガスを用い、成膜室１００ｂにおいてＳｎＯ2を成膜材料１６０とする成膜ガスを用いる。
【００５１】
そのため、複数の成膜室１００(１００ａ，１００ｂ，１００ｃ，１００ｄ)のいずれかにおける隙間１５７から加熱炉１２０内に流出した成膜ガスが、隣接する他の成膜室１００における隙間１５６からその成膜室１００内に混入して噴き付け領域Ｘに到達した場合、成膜される膜の品質が低下する。
【００５２】
そこで、本実施形態に係る成膜装置１０においては、成膜室１００ａの排気口１５２と成膜室１００ｂの排気口１５２とが対向している。また、成膜室１００ｃの排気口１５２と成膜室１００ｄの排気口１５２とが対向している。すなわち、偶数個の成膜室１００のそれぞれは、互いに隣接して互いの排気口１５２同士が対向した成膜室対を構成している。１対の成膜室対ごとに１つの除害装置３００が設けられている。
【００５３】
本実施形態においては、２対の成膜室１００同士において、互いの排気口１５２同士が対向しているが、少なくとも１対の成膜室１００同士において、互いの排気口１５２同士が対向していればよい。
【００５４】
このようにした場合、成膜室１００ａにおける隙間１５７と成膜室１００ｂにおける隙間１５７とを対向させることができる。上述の通り、成膜室１００ａ内においては矢印４００で示すように成膜ガスが流動し、成膜室１００ｂ内においては矢印４１０で示すように成膜ガスが流動する。また、加熱炉１２０内においては、基板２００の搬送によって起きる風により、矢印１１４で示す方向に空気が流動している。
【００５５】
成膜室１００ａにおける隙間１５７からは、成膜ガスの一部が加熱炉１２０内の一部１２１に流出する。成膜室１００ａに隣接する成膜室１００ｂにおける隙間１５７からは、成膜ガスの一部が加熱炉１２０内の一部１２１に流出する。
【００５６】
そのため、成膜室１００ａ内から加熱炉１２０内に流出した成膜ガスは、成膜室１００ｂ内に流入することがほとんどできない。仮に、成膜ガスが加熱炉１２０内から成膜室１００ｂ内に流入できたとしても、隙間１５７は排気領域Ｚと繋がっているため、成膜室１００ｂ内に流入した成膜ガスは直ちに成膜室１００ｂの排気口１５２から排気される。
【００５７】
その結果、成膜室１００ｂ内に流入した成膜ガスは、成膜室１００ｂの噴き付け領域Ｘに到達することができない。よって、成膜室１００ｂ内で成膜される膜の品質が低下することを防止できる。
【００５８】
また、成膜室１００ｂにおける隙間１５６と成膜室１００ｃにおける隙間１５６とを対向させることができる。上述の通り、成膜室１００ｃ内においては矢印４２０で示すように成膜ガスが流動する。
【００５９】
成膜室１００ｂにおける隙間１５６からは、加熱炉１２０の一部１２２から空気が成膜室１００ｂ内に流入する。成膜室１００ｃにおける隙間１５６からは、加熱炉１２０の一部１２２から空気が成膜室１００ｃ内に流入する。加熱炉１２０の一部１２２は、加熱炉１２０の一部１２１から離れている。そのため、加熱炉１２０内の一部１２１に流出した成膜室１００ａおよび成膜室１００ｂの成膜ガスは、加熱炉１２０の一部１２２においては拡散して希釈されており、成膜室１００ｂおよび成膜室１００ｃで成膜される膜の膜質に影響を及ぼさない程度にまで薄まっている。
【００６０】
さらに、成膜室１００ｃにおける隙間１５７と成膜室１００ｄにおける隙間１５７とを対向させることができる。上述の通り、成膜室１００ｄ内においては矢印４３０で示すように成膜ガスが流動する。
【００６１】
成膜室１００ｃにおける隙間１５７からは、成膜ガスの一部が加熱炉１２０内の一部１２３に流出する。成膜室１００ｃに隣接する成膜室１００ｄにおける隙間１５７からは、成膜ガスの一部が加熱炉１２０内の一部１２３に流出する。
【００６２】
そのため、成膜室１００ｃ内から加熱炉１２０内に流出した成膜ガスは、成膜室１００ｄ内に流入することがほとんどできない。仮に、成膜ガスが加熱炉１２０内から成膜室１００ｄ内に流入できたとしても、隙間１５７は排気領域Ｚと繋がっているため、成膜室１００ｄ内に流入した成膜ガスは直ちに成膜室１００ｂの排気口１５２から排気される。
【００６３】
その結果、成膜室１００ｄ内に流入した成膜ガスは、成膜室１００ｂの噴き付け領域Ｘに到達することができない。よって、成膜室１００ｄ内で成膜される膜の品質が低下することを防止できる。
【００６４】
このように、互いに隣接する成膜室１００同士の排気口１５２を対向配置することにより、互いに隣接する成膜室１００同士において成膜ガスの混入を防止することができる。その結果、基板２００上に複数の膜を連続して高品質に成膜することができる。
【００６５】
また、本実施形態に係る成膜装置１０においては、１対の成膜室対ごとに１つの除害装置３００が設けられている。そのため、各成膜装置１０に除害装置３００を設けた場合に比べて、除害装置３００の数を低減して成膜装置１０を小型化することができる。
【００６６】
以下、本発明の実施形態２に係る成膜装置について説明する。なお、本実施形態に係る成膜装置２０は、備える成膜室１００の数が奇数個であることのみ実施形態１に係る成膜装置１０と異なるため、他の構成については説明を繰り返さない。
【００６７】
(実施形態２)
図４は、本発明の実施形態２に係る成膜装置の構成を示す側面図である。図４に示すように、本発明の実施形態２に係る成膜装置２０は、基板２００が投入される投入部２１と、基板２００が予熱される予熱部２２と、基板２００が成膜処理される成膜部２３と、基板２００が冷却される徐冷部２４と、基板２００が取り出される取出し部２５とを有している。
【００６８】
本実施形態に係る成膜装置２０は、奇数個の成膜室１００(１００ａ，１００ｂ，１００ｃ，１００ｄ，１００ｅ)を備える。具体的には、基板２００の搬送方向の上流側から順に、成膜室１００ｅ、成膜室１００ａ、成膜室１００ｂ、成膜室１００ｃ、成膜室１００ｄが設けられている。本実施形態においては、５つの成膜室１００(１００ａ，１００ｂ，１００ｃ，１００ｄ，１００ｅ)が設けられているが、複数の奇数個の成膜室１００が設けられていればよい。
【００６９】
５つの成膜室１００のうち１つの成膜室１００においては、排気口１５２が基板２００の搬送方向における入側に位置している。本実施形態においては、基板２００の搬送方向における最も上流側に位置する成膜室１００ｅの排気口１５２が、基板２００の搬送方向における入側に位置している。成膜室１００ｅの排気口１５２には、接続管３１０の一端が接続されている。接続管３１０の他端は除害装置３００に接続されている。
【００７０】
５つの成膜室１００のうち残りの４つの成膜室１００(１００ａ，１００ｂ，１００ｃ，１００ｄ)のそれぞれは、互いに隣接して互いの排気口１５２同士が対向した成膜室対を構成している。
【００７１】
ただし、成膜室対を構成するのは上記の成膜室１００ａ，１００ｂ，１００ｃ，１００ｄに限られず、たとえば、成膜室１００ｅ，１００ａ，１００ｂ，１００ｄで成膜室対を構成してもよい。また、少なくとも１対の成膜室対が構成されていればよい。
【００７２】
本実施形態においては、成膜室１００ｅにおける隙間１５６と成膜室１００ａにおける隙間１５６とを対向させることができる。成膜室１００ｅ内においては矢印４４０で示すように成膜ガスが流動する。
【００７３】
上述の通り、加熱炉１２０内においては、基板２００の搬送によって起きる風により、矢印１１４で示す方向に空気が流動している。成膜室１００eにおける隙間１５７からは、成膜ガスの一部が加熱炉１２０内の一部１２５に流出するが、加熱炉１２０内の空気の流動により流出する成膜ガスの量を低減することができる。
【００７４】
成膜室１００ｅにおける隙間１５６からは、加熱炉１２０の一部１２４から空気が成膜室１００ｅ内に流入する。成膜室１００ａにおける隙間１５６からは、加熱炉１２０の一部１２４から空気が成膜室１００ａ内に流入する。加熱炉１２０の一部１２４は、加熱炉１２０の一部１２５から離れている。そのため、加熱炉１２０内の一部１２５に流出した成膜室１００eの成膜ガスは、加熱炉１２０の一部１２４においては拡散して希釈されており、成膜室１００aで成膜される膜の膜質に影響を及ぼさない程度にまで薄まっている。
【００７５】
このように、１つの成膜室１００の排気口１５２を基板２００の搬送方向の入側に配置し、かつ、残りの互いに隣接する複数個の成膜室１００同士の排気口１５２を対向配置することにより、互いに隣接する成膜室１００同士において成膜ガスの混入を防止することができる。その結果、基板２００上に複数の膜を連続して高品質に成膜することができる。
【００７６】
今回開示された実施形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【符号の説明】
【００７７】
１０，２０ 成膜装置、１１ 投入部、１２ 予熱部、１３ 成膜部、１４ 徐冷部、１５ 取出し部、１００，１００ａ，１００ｂ，１００ｃ，１００ｄ，１００ｅ 成膜室、１１０ 搬送コンベア、１１１ 搬送ベルト、１１２ プーリ、１１３ 駆動軸、１２０ 加熱炉、１２１，１２２，１２３，１２４，１２５ 加熱炉の一部、１３０ スプレーノズル、１４０ タンク、１４１ 通路、１５０ 筐体、１５１ 導入口、１５２ 排気口、１５３ 排気空間、１５４ 仕切壁、１５５ 開口、１５６，１５７ 隙間、１５８ 噴霧機構配置空間、１５９ 成膜ガス噴霧空間、１６０ 成膜材料、１７０ キャリアガス、１８０ 排気ガス、１８１ 混合領域、２００ 基板、３００ 除害装置、３１０ 接続管。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板を搬送経路に沿って搬送する搬送手段と、
前記搬送経路中に並ぶように位置する複数の成膜室と、
前記複数の成膜室のうち隣接する成膜室同士を繋ぐように前記搬送経路に沿ってトンネル状に位置し、前記複数の成膜室を順次通過する基板を取り囲んで加熱する加熱炉と
を備え、
前記複数の成膜室の各々は、筐体と、該筐体内に成膜材料を微粒子化した成膜ガスを噴霧する噴霧機構と、前記筐体の１つの側壁に位置して前記成膜ガスを排気するための排気口とを有し、
前記筐体は、前記複数の成膜室を順次通過する基板と対向する開放部を前記加熱炉内に有し、
前記成膜ガスは、前記複数の成膜室の各々において、前記噴霧機構から前記開放部を通過して前記排気口に向けて流動し、
前記複数の成膜室のうち互いに隣接する成膜室の少なくとも１対の成膜室同士においては、互いの前記排気口同士が対向している、成膜装置。
【請求項２】
前記複数の成膜室は、偶数個の成膜室からなり、
前記偶数個の成膜室のそれぞれは、互いに隣接して互いの前記排気口同士が対向した成膜室対を構成している、請求項１に記載の成膜装置。
【請求項３】
前記複数の成膜室は、奇数個の成膜室からなり、
前記奇数個の成膜室のうち１つの成膜室においては、前記排気口が基板の搬送方向における入側に位置し、
前記奇数個の成膜室のうち残りの偶数個の成膜室のそれぞれは、互いに隣接して互いの前記排気口同士が対向した成膜室対を構成している、請求項１に記載の成膜装置。
【請求項４】
前記排気口に接続されて排気された前記成膜ガスを処理するガス処理手段をさらに備え、
前記ガス処理手段は、１対の前記成膜室対ごとに１つ設けられている、請求項２または３に記載の成膜装置。
【請求項１】
基板を搬送経路に沿って搬送する搬送手段と、
前記搬送経路中に並ぶように位置する複数の成膜室と、
前記複数の成膜室のうち隣接する成膜室同士を繋ぐように前記搬送経路に沿ってトンネル状に位置し、前記複数の成膜室を順次通過する基板を取り囲んで加熱する加熱炉と
を備え、
前記複数の成膜室の各々は、筐体と、該筐体内に成膜材料を微粒子化した成膜ガスを噴霧する噴霧機構と、前記筐体の１つの側壁に位置して前記成膜ガスを排気するための排気口とを有し、
前記筐体は、前記複数の成膜室を順次通過する基板と対向する開放部を前記加熱炉内に有し、
前記成膜ガスは、前記複数の成膜室の各々において、前記噴霧機構から前記開放部を通過して前記排気口に向けて流動し、
前記複数の成膜室のうち互いに隣接する成膜室の少なくとも１対の成膜室同士においては、互いの前記排気口同士が対向している、成膜装置。
【請求項２】
前記複数の成膜室は、偶数個の成膜室からなり、
前記偶数個の成膜室のそれぞれは、互いに隣接して互いの前記排気口同士が対向した成膜室対を構成している、請求項１に記載の成膜装置。
【請求項３】
前記複数の成膜室は、奇数個の成膜室からなり、
前記奇数個の成膜室のうち１つの成膜室においては、前記排気口が基板の搬送方向における入側に位置し、
前記奇数個の成膜室のうち残りの偶数個の成膜室のそれぞれは、互いに隣接して互いの前記排気口同士が対向した成膜室対を構成している、請求項１に記載の成膜装置。
【請求項４】
前記排気口に接続されて排気された前記成膜ガスを処理するガス処理手段をさらに備え、
前記ガス処理手段は、１対の前記成膜室対ごとに１つ設けられている、請求項２または３に記載の成膜装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図２】
【図３】
【図４】
【公開番号】特開２０１３−１９０００（Ｐ２０１３−１９０００Ａ）
【公開日】平成２５年１月３１日（２０１３．１．３１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１５０８２９（Ｐ２０１１−１５０８２９）
【出願日】平成２３年７月７日（２０１１．７．７）
【出願人】（０００００５０４９）シャープ株式会社 (33,933)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年１月３１日（２０１３．１．３１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年７月７日（２０１１．７．７）
【出願人】（０００００５０４９）シャープ株式会社 (33,933)
【Ｆターム（参考）】
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