JP2011187545A - Substrate treatment device including transfer mechanism by high-temperature pressurized airtight gas - Google Patents

Substrate treatment device including transfer mechanism by high-temperature pressurized airtight gas Download PDF

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To solve such a problem that there is a manufacturing process in which a large and heavy substrate is subjected to heat treatment by shielding it from the atmosphere or a film is formed on the substrate, however, a large vacuum device is required for the manufacturing process, consequently, substrate transfer movement is performed in a large-scale manner, and eventually, device manufacturing costs are increased. <P>SOLUTION: A substrate is heated by spraying a heated high-temperature pressurized gas from a heated plate to the substrate while supporting the substrate. The gas flowing in a gap between the substrate and the plate prevents intrusion of the atmosphere. That structure reduces device manufacturing costs by achieving the following operations even if a substrate is heavy and more than one-meter long, that is, (1) the substrate is levitated so as to support it, (2) the substrate is subjected to gas heat insulation, (3) the substrate is heated by gas, and (4) the substrate is subjected to heat treatment or film-forming treatment not in the vacuum but in the normal pressure while shielding the substrate from the atmosphere. <P>COPYRIGHT: (C)2011,JPO&INPIT

Description

一般に、基板に膜を形成して作製するデバイスの中には、その基板が1m級の大型のものがある。例えば、ガラスや樹脂、金属シートの基板を用いるデバイスがある。ガラス基板上に成長させた薄膜を具備したデバイスとしては、液晶表示デバイス(LCD)や有機EL(エレクトロミネセンス)表示デバイス、太陽電池等のいわゆる大面積電子デバイスである。 In general, some devices manufactured by forming a film on a substrate have a large size of 1 m class. For example, there is a device using a substrate of glass, resin, or metal sheet. Devices having a thin film grown on a glass substrate are so-called large-area electronic devices such as liquid crystal display devices (LCD), organic EL (electroluminescence) display devices, and solar cells.

薄膜はいずれのデバイスにおいてもアモルファス膜や結晶膜、絶縁膜、導電膜、保護膜として用いられる。これらの膜を形成するには真空チャンバーの中で低温に基板を保持して成膜可能なプラズマ化学気相成長(CVD)の膜が用いられる。この膜はプラズマ分解で生成されるガス種を吸着しながら成長するので水素や酸素などの希望しない不純物を含み、吸湿もしやすく緻密性で劣る。 The thin film is used as an amorphous film, a crystal film, an insulating film, a conductive film, or a protective film in any device. In order to form these films, plasma chemical vapor deposition (CVD) films that can be formed while holding the substrate at a low temperature in a vacuum chamber are used. Since this film grows while adsorbing the gas species generated by plasma decomposition, it contains undesired impurities such as hydrogen and oxygen, is easy to absorb moisture, and is inferior in density.

これを改良するために、プラズマのビーム(先行特許文献1参照)やレーザー光でアニールして不純物を除去するする技術がある。また,絶縁膜であるなら減圧を用いる化学気相成長(CVD)が確立された方法であるが減圧を用いるので装置が高価になる。このために、別の方法で基板上に形成した膜を加熱する方法が取られる。例えば、目的の膜材料を溶かした溶液状のものを回転塗布(スピンオンと言う)やスリット塗布、スプレー塗布などの方式で基板に成膜して、それを200〜500℃で加熱して成膜できる材料がある。 In order to improve this, there is a technique for removing impurities by annealing with a plasma beam (see Prior Patent Document 1) or laser light. In addition, in the case of an insulating film, chemical vapor deposition (CVD) using reduced pressure is established, but since reduced pressure is used, the apparatus becomes expensive. For this purpose, a method of heating a film formed on the substrate by another method is taken. For example, a solution in which a target film material is dissolved is formed on a substrate by a method such as spin coating (spin-on), slit coating or spray coating, and heated at 200 to 500 ° C. to form a film. There are materials that can be used.

絶縁膜としては、例えば有機ポリマーや無機のポリマー、またはこれらの混合したポリマー塗布膜がある。導電膜としては、例えばAlの入ったZnO膜の塗布膜がある。銅(Cu)や銀(Ag)の微粒子を分散材で囲い、それを溶剤に溶かして塗布する金属塗布膜がある。結晶膜としては、例えば化合物半導体であるカルコパイライト結晶CIGS(Cu,In、Ga,Seの化合物)やkesterite結晶 (Cu―Zn―Sn―S―Seの化合物)の塗布膜がある。これらの塗布膜は10cmから2mくらいの基板の上に塗布して用いたい。 Examples of the insulating film include an organic polymer, an inorganic polymer, or a polymer coating film in which these are mixed. As the conductive film, for example, there is a coating film of a ZnO film containing Al. There is a metal coating film in which fine particles of copper (Cu) or silver (Ag) are surrounded by a dispersion material and dissolved in a solvent. Examples of the crystal film include a coating film of chalcopyrite crystal CIGS (a compound of Cu, In, Ga, Se) or a kesterite crystal (a compound of Cu—Zn—Sn—S—Se) which is a compound semiconductor. It is desirable to apply these coating films on a substrate of about 10 cm to 2 m.

安価に製造するために基板がガラスであったり耐熱樹脂であったりする。これらの膜は基板の温度を上げることによりその上に塗布された膜をアニールして用いる。しかし基板が1mないし2m、またはそれ以上に大きい場合、一様に均一に基板温度を上げることは困難である。例えば炉の中でアニールするとき、数時間の時間が許されるならば基板のいたるところで温度の違いが起きない。この対応では、単位時間当たりの生産枚数が低下するという課題が生じる。 In order to manufacture at low cost, the substrate is made of glass or heat-resistant resin. These films are used by annealing the film applied thereon by raising the temperature of the substrate. However, if the substrate is 1 m to 2 m or larger, it is difficult to raise the substrate temperature uniformly and uniformly. For example, when annealing in a furnace, temperature differences do not occur throughout the substrate if time of several hours is allowed. In this correspondence, there arises a problem that the number of production per unit time decreases.

基板が耐熱性に劣る樹脂である場合には特にアニールは困難である。プラズマジェットやレーザーを用いて基板を低温に維持したままアニールすることが提案され行われているが、大面積の基板では生産性に劣るという課題がある(特許文献1,2参照)。 Annealing is particularly difficult when the substrate is a resin having poor heat resistance. Although it has been proposed and annealed using a plasma jet or a laser while maintaining the substrate at a low temperature, there is a problem that a large-area substrate is inferior in productivity (see Patent Documents 1 and 2).

本発明は真空やプラズマを用いないで空気を遮断しながら大面積基板の上に電子デバイスを安価に作製する技術に関する。例えばガラス基板の上に塗布した材料のアニールに関する。例えばガラス基板の上に結晶材料を化学気相成長させる技術に関する。特に大型のガラス基板に塗布したシリコン酸化膜、シリコン窒化膜、導電膜、または多元の化合物膜等を含む塗布膜をアニールして膜を改質する装置に関する。 The present invention relates to a technique for inexpensively manufacturing an electronic device on a large-area substrate while blocking air without using vacuum or plasma. For example, it relates to annealing of a material applied on a glass substrate. For example, the present invention relates to a technique for chemical vapor deposition of a crystal material on a glass substrate. In particular, the present invention relates to an apparatus for modifying a film by annealing a coating film including a silicon oxide film, a silicon nitride film, a conductive film, or a multi-component compound film coated on a large glass substrate.

特開2006−06130号公報JP 2006-06130 A 特開2006−278625号公報JP 2006-278625 A

電子デバイスに用いる良質の材料を形成するには大気を遮断する必要がある。安価に製造するために、重たい大型の基板を用いそれを移動搬送しなくてはならない。安価にするために真空をつかわず、大気圧下で行いたい。 It is necessary to block the atmosphere in order to form good quality materials used in electronic devices. In order to manufacture at low cost, a heavy and large substrate must be used and transported. I want to do it under atmospheric pressure without using vacuum to make it cheaper.

真空を用いると装置が大型になり、搬送を含めた構造が複雑となり設備コストが高い。均一な膜形成のためには大型の基板を均一に加熱する必要あるのだが、それを短時間に行わねばならない。 When vacuum is used, the apparatus becomes large, the structure including transportation becomes complicated, and the equipment cost is high. In order to form a uniform film, it is necessary to heat a large substrate uniformly, but this must be done in a short time.

一般的には基板を加熱するには炉を用いる。炉では雰囲気のガスから熱を伝えるので、一枚いれても多数枚いれても基板の周辺と中心部では温度の上がり方が違う。また、周辺と中心の温度が限界を超えて異なるとガラスならば、割れる。これを回避するために時間をかけてゆっくり温度を上げなくてはならない。これには生産性の低下のほかに、他の工程のタイミングと合わないという課題がある。 Generally, a furnace is used to heat the substrate. In the furnace, heat is transferred from the ambient gas, so the temperature rises differently around the substrate and in the center, regardless of whether one or many are included. Also, if the temperature of the surroundings and the center are different beyond the limit, glass will break. To avoid this, the temperature must be raised slowly over time. In addition to the decrease in productivity, this has a problem that it does not match the timing of other processes.

安価に膜形成するには基板に塗布した膜をアニールする方法がある。また、純度の高い膜を得るにはガスを加熱分解する化学気相成長がある。どの方法も空気を遮断して行う必要があるが、空気遮断のために真空を用いたくない。以上のように、重たい大型基板の上に膜を形成するには、基板を容易に支え、安価に移動や搬送すること、大気を遮断すること、均一に加熱すること、これらを同時に解決する必要がある。 In order to form a film at a low cost, there is a method of annealing a film applied to a substrate. Further, there is chemical vapor deposition in which a gas is thermally decomposed to obtain a highly pure film. All methods need to be performed with the air shut off, but do not want to use a vacuum to shut off the air. As described above, in order to form a film on a heavy, large substrate, it is necessary to easily support the substrate, to move and transport it at low cost, to shut off the atmosphere, to uniformly heat, and to solve these simultaneously There is.

図1に課題を解決する本発明の基本構造を示す。基板11がサポートローラー12の上に置かれてある。基板11の上下には、上部気密ガス吹き出しプレート13と下部気密ガス吹き出しプレート14が置かれている。気密ガス導入口15から高温に加熱された加圧のガス、即ち高温加圧気密ガス上16が導入される。 FIG. 1 shows a basic structure of the present invention for solving the problem. A substrate 11 is placed on the support roller 12. An upper gas-tight gas blowing plate 13 and a lower gas-tight gas blowing plate 14 are placed above and below the substrate 11. A pressurized gas heated to a high temperature, that is, a high-temperature pressurized gas-tight gas top 16 is introduced from the airtight gas inlet 15.

同じく、下からは高温加圧気密ガス下17が導入される。上部気密ガス吹き出しプレート13のガス吹き出し面には吹き出し溝18が形成されてある。吹き出し溝18には吹き出し孔19を通じて高温加圧気密ガスが吹き出される。孔は例えば0.5mm以下の小さい孔であり溝当たり1個であっても十分である。孔19からは圧力は伝わるが流量は孔19のサイズで制限される。 Similarly, under the hot pressurized gas-tight gas 17 is introduced from below. A blowout groove 18 is formed on the gas blowout surface of the upper airtight gas blowout plate 13. A hot pressurized gas-tight gas is blown out into the blowing groove 18 through the blowing hole 19. For example, the hole is a small hole of 0.5 mm or less, and even one hole per groove is sufficient. The pressure is transmitted from the hole 19, but the flow rate is limited by the size of the hole 19.

孔サイズで流量が制限されるので、設計した流量しかガスは流れない。下部も同様である。この上下の吹き出しプレート13,14の間に基板11がある。基板11が上に押されると、上部のプレート13と基板の隙間が小さくなり、圧力が上がる。圧力が上がると押しもどされる。 Since the flow rate is limited by the pore size, gas flows only at the designed flow rate. The same applies to the lower part. There is a substrate 11 between the upper and lower blowing plates 13 and 14. When the substrate 11 is pushed upward, the gap between the upper plate 13 and the substrate is reduced and the pressure is increased. It is pushed back when the pressure rises.

下部に対しても同じである。基板11は、上部と下部の気密ガス吹き出しプレート13,14間の空間に保持される。プレート13,14と基板は触れないので、これは接触摩擦の無いベアリング機構として作用する。重たい大型の基板であっても2つのガス圧力で支えられる。接触摩擦がないので基板を動かすことが容易に可能である。 The same applies to the lower part. The substrate 11 is held in a space between the upper and lower hermetic gas blowing plates 13 and 14. Since the plates 13 and 14 do not touch the substrate, this acts as a bearing mechanism without contact friction. Even a heavy, large substrate can be supported by two gas pressures. Since there is no contact friction, the substrate can be easily moved.

加圧であるのでガスはプレートと基板の間の隙間を通して大気圧の雰囲気にむかい漏れていく流れができる。この流れが大気の進入を遮蔽する。導入ガスは加圧であると同時に高温に加熱されているので、気密ガス吹き出しプレート13,14と共に基板を加熱する。到達温度は吹き出しプレートと基板の放熱と高温加圧気密ガスによる熱の伝達のバランスできまる。 Since the pressure is applied, the gas can flow toward the atmospheric pressure through the gap between the plate and the substrate. This flow blocks the entry of air. Since the introduced gas is pressurized and heated at the same time, the substrate is heated together with the airtight gas blowing plates 13 and 14. The ultimate temperature can be balanced between the heat radiation of the blowing plate and the substrate and the heat transfer by the hot pressurized gas-tight gas.

断熱材などの保温断熱機構を付加することにより、またヒーター加熱を追加することにより、所望の温度に基板を加熱することが可能である。以上のように上下に配置された高温加圧の気密ガス吹き出しプレート13,14は1)基板を無接触で支えること、2)容易に基板を移動搬送すること、3)基板表面を空気から遮断すること、4)基板を加熱すること、の4つの機能を持つ。 It is possible to heat the substrate to a desired temperature by adding a heat insulating mechanism such as a heat insulating material or by adding heater heating. As described above, the high-temperature pressurized airtight gas blowing plates 13 and 14 arranged above and below are 1) support the substrate without contact, 2) move and transport the substrate easily, and 3) block the substrate surface from the air. 4) It has four functions of heating the substrate.

図2は基板11を動かさない場合の例である。この場合基板11を載せる基板支持台21が固定されてある。基板支持台21にはヒーター22が備えられ、基板11を加熱できる。基板11の上には気密ガス導入口25から高温に加熱された加圧のガス、即ち高温加圧気密ガス上26が導入される。 FIG. 2 shows an example in which the substrate 11 is not moved. In this case, a substrate support 21 on which the substrate 11 is placed is fixed. The substrate support 21 is provided with a heater 22 and can heat the substrate 11. A pressurized gas heated to a high temperature, that is, a high-temperature pressurized gas-tight gas upper 26 is introduced onto the substrate 11 from the gas-tight gas inlet 25.

気密ガス吹き出しプレート23のガス吹き出し面には吹き出し溝18が形成されてある。吹き出し溝18には吹き出し孔19を通じて高温加圧気密ガス上26が吹き出される。基板11と吹き出しプレート23の間の隙間を通り大気圧の方向に向かって加圧ガスは漏れて流れていく。内部と外部の圧力差があるのでこの流れは有効に空気を遮断する。この流れは高温であるので空気を遮断しながら基板11を表面から加熱する。 A blowout groove 18 is formed on the gas blowout surface of the airtight gas blowout plate 23. A high-temperature pressurized gas-tight gas 26 is blown out into the blowing groove 18 through the blowing hole 19. The pressurized gas leaks and flows through the gap between the substrate 11 and the blowing plate 23 toward the atmospheric pressure. This flow effectively blocks air because there is a pressure difference between the inside and outside. Since this flow is hot, the substrate 11 is heated from the surface while blocking air.

基板11はヒーター22で加熱されているので、基板の表面と裏面は高温に加熱される。相対的に吹き出しプレート23が移動することで基板11を空気遮断しながら基板表面を移動できる。以上のように上に配置された移動できる高温加圧の気密ガス吹き出しプレート23は、1)固定された基板表面を空気から遮断しながら移動すること、2)同時に基板を加熱しながら移動できること、の機能を持つ。 Since the substrate 11 is heated by the heater 22, the front and back surfaces of the substrate are heated to a high temperature. By relatively moving the blowing plate 23, the substrate surface can be moved while the substrate 11 is shut off from the air. As described above, the movable high-temperature pressurized air-tight gas blowing plate 23 arranged above 1) moves while blocking the surface of the fixed substrate from air, and 2) can move while heating the substrate at the same time. With the function of.

図3には基板11と気密ガス吹き出しプレート31の平面の模式図を示す。吹き出しプレート31は基板11を覆うように配置され、吹き出し溝18(図では見えない)は基板の移動方向と直角な方向に基板より大きい。基板はサポートローラー32の上にありプレートよりはみ出した部分で基板11を支える。基板11は高温加圧の気密ガス16,17で支えられているので、回転式の基板駆動装置33で移動できる。駆動装置33の回転接触部分は高温の基板に接触するので、耐熱性のある材料、例えば金属で構成する。 FIG. 3 is a schematic plan view of the substrate 11 and the airtight gas blowing plate 31. The blowing plate 31 is disposed so as to cover the substrate 11, and the blowing groove 18 (not visible in the figure) is larger than the substrate in a direction perpendicular to the moving direction of the substrate. The substrate is on the support roller 32 and supports the substrate 11 at a portion protruding from the plate. Since the substrate 11 is supported by high-temperature pressurized air-tight gas 16, 17, it can be moved by a rotary substrate driving device 33. Since the rotation contact portion of the driving device 33 is in contact with a high-temperature substrate, it is made of a heat-resistant material such as metal.

図4に気密ガス吹き出しプレート41の溝構造の例を示す。図4(A)は気密ガス吹き出しプレート41の平面図である。気密ガス導入口42から高温の加圧ガスを導入する。高温のガスは高温に加熱された材料に垂直に衝突を繰り返す流路をガスが通り抜けることで生成させる。図4(B)は気密ガス導入口42を含むX1X1断面図である。吹き出し溝45には導入溝43と吹き出し孔44を通じて高温加圧ガスG40が漏れ出る。導入溝43はここでは一個であるが、枝に分岐していても、平面状に広がっていても良い。 FIG. 4 shows an example of the groove structure of the airtight gas blowing plate 41. FIG. 4A is a plan view of the airtight gas blowing plate 41. Hot pressurized gas is introduced from the gas tight gas inlet 42. The hot gas is generated by the gas passing through a flow path that repeatedly collides perpendicularly to the material heated to a high temperature. FIG. 4B is an X1X1 cross-sectional view including the airtight gas inlet 42. The hot pressurized gas G40 leaks into the blowout groove 45 through the introduction groove 43 and the blowout hole 44. Although the introduction groove 43 is one here, it may be branched into branches or may be spread in a planar shape.

吹き出し孔44は例えば0.5mmの直径である。小さな孔であるので、孔の大きさで高温加圧ガスG40の単位時間当たりのガス流出量は制限される。即ち、圧力に依存した定流量でガスは漏れる。溝が基板により閉塞される方向に隙間が狭くなると圧力上昇する。従って孔を通して圧力が伝わる。基板と溝の隙間が十分に狭いとき、隙間に依存して漏れ出るガスの流量が決まる。このときの圧力は隙間制限領域にあるということができる。基板が離れて隙間が大きいと孔のサイズが制限する流量の漏れ流量となる。即ち、流量が制限されて加圧ガスが突出しないので、安全である。図4(C)に当該プレート41の裏面を示す。 The blow-out hole 44 has a diameter of 0.5 mm, for example. Since it is a small hole, the gas outflow amount per unit time of the high-temperature pressurized gas G40 is limited by the size of the hole. That is, gas leaks at a constant flow rate depending on the pressure. When the gap becomes narrower in the direction in which the groove is closed by the substrate, the pressure increases. Therefore, pressure is transmitted through the hole. When the gap between the substrate and the groove is sufficiently narrow, the flow rate of the leaked gas is determined depending on the gap. It can be said that the pressure at this time is in the gap restriction region. If the substrate is separated and the gap is large, the leakage flow rate is limited by the size of the hole. That is, the flow rate is limited and the pressurized gas does not protrude, which is safe. FIG. 4C shows the back surface of the plate 41.

ここには溝形状の例が示されている。リング状の吹き出し溝46の中にライン状の吹き出し溝47が孤立して形成されてある。吹き出し孔44は複数用意されているが、連結された一つの空間を溝が形成するこの場合、1個でも良い。溝はプレートの変形圧力を考慮して、形や大きさ、リング状とライン状の組み合わせなど自由に設計できる。 Here, an example of a groove shape is shown. A line-shaped blowing groove 47 is formed in an isolated manner in the ring-shaped blowing groove 46. A plurality of blowing holes 44 are prepared, but in this case, one groove may be formed in which a groove is formed in one connected space. The groove can be freely designed in consideration of the deformation pressure of the plate, such as shape and size, a combination of ring shape and line shape.

図4(D)はX2X2断面図である。当該プレート41では基板を大気から気密に遮断する使用温度領域により、材質を選択する。400℃までの温度ならアルミニューム等の金属が好適である。600℃までならステンレス鋼が使える。600℃以上では耐熱性の材料、例えばセラミクス、石英、カーボングラファイトなどが好適である。セラミクスとしてはSiCやAlNが好適である。高温ガスは当該プレートを加熱するが放熱により温度が低下するので、必要に応じて断熱材で断熱保温する。 FIG. 4D is an X2X2 cross-sectional view. The material of the plate 41 is selected according to the operating temperature range in which the substrate is hermetically shielded from the atmosphere. A metal such as aluminum is suitable for temperatures up to 400 ° C. Stainless steel can be used up to 600 ℃. Heat resistant materials such as ceramics, quartz, carbon graphite, etc. are suitable at 600 ° C. or higher. As ceramics, SiC and AlN are suitable. The hot gas heats the plate, but the temperature decreases due to heat dissipation. Therefore, heat insulation is performed with a heat insulating material as necessary.

また必要に応じて加熱ヒーターを備えてプレート自身を加熱し所望の温度のガスが吹き出るように設計する。ここでは、吹き出し溝を設計して配置したが、溝を配置せず複数の孔を離散させて吹き出し面に配置して、孔からガスを吹き出させても良い。 In addition, if necessary, a heater is provided to heat the plate itself so that a gas at a desired temperature is blown out. Here, the blowing groove is designed and arranged, but a plurality of holes may be dispersed and arranged on the blowing surface without arranging the groove, and gas may be blown out from the hole.

図5は複数の気密ガス吹き出しプレートを備えた高温加圧気密基板搬送ユニット50の断面模式図である。基板の上と下を区別して述べるときは番号のあとにそれぞれT,Bをつけて区別する。基板11の上下に気密ガス吹き出しプレート上51Tと気密ガス吹き出しプレート下51Bが配置されて高温加圧気密のプレートのペアPP1を形成する。 FIG. 5 is a schematic cross-sectional view of a high-temperature pressurized air-tight substrate transport unit 50 having a plurality of air-tight gas blowing plates. When distinguishing between the top and bottom of the substrate, T and B are appended to the numbers to distinguish them. An upper part 51T of the airtight gas blowing plate and a lower part 51B of the airtight gas blowing plate are arranged above and below the substrate 11 to form a pair PP1 of high-temperature pressurized air-tight plates.

左側から当該ペアをプレートペアPP1、PP2、PP3とする。基板は上下からプレートペアPP1,PP2,PP3で加熱されながら気密ガスG51T,G51BとG52T,G52BとG53T,G53Bに挟まれてある。プレートペアの温度はそれぞれに備えられた熱電対53で測定されて、その温度は制御されている。 The pair is referred to as plate pairs PP1, PP2, and PP3 from the left side. The substrate is sandwiched between hermetic gases G51T, G51B and G52T, G52B and G53T, G53B while being heated by plate pairs PP1, PP2 and PP3 from above and below. The temperature of the plate pair is measured by a thermocouple 53 provided in each plate pair, and the temperature is controlled.

プレートペアの上に配置されたプレート温度はT51T,T52T,T53Tとし、下に配置されたプレート温度はT51B,T52B,T53Bと記した。それぞれの温度は独立に制御できる。上のプレートの温度と下のプレート温度は一致させて制御することも、異なる温度で制御することもできる。 The plate temperature arranged above the plate pair was designated as T51T, T52T, and T53T, and the plate temperature arranged below was designated as T51B, T52B, and T53B. Each temperature can be controlled independently. The upper plate temperature and the lower plate temperature can be controlled to match or can be controlled at different temperatures.

プレート51T,53Tに挟まれたプレート52Tとプレート51B,53Bに挟まれたプレート52T、52Bは加熱ヒーター55T,55Bを備えている。加熱ヒーター55により、基板に近い場所で吹き付けるガスの温度を任意に制御する。加熱ヒーター55により、左右のプレート51,53の温度T51、T53より挟まれてあるプレート52の温度T52を高くすることができる。例えば、上下のプレートが同じ温度に制御された当該基板搬送ユニットに基板が左から挿入されて移動するとき、基板は低い温度のT51を通過し、次に高い温度のT52を通過し、再び低い温度のT53を通過する。即ち、基板を低い温度から加熱し、中間で高い温度で加熱し、再び低い温度で取り出せる。 The plate 52T sandwiched between the plates 51T and 53T and the plates 52T and 52B sandwiched between the plates 51B and 53B are provided with heaters 55T and 55B. The temperature of the gas sprayed at a location near the substrate is arbitrarily controlled by the heater 55. The heater 55 can increase the temperature T52 of the plate 52 sandwiched between the temperatures T51 and T53 of the left and right plates 51 and 53. For example, when a substrate is inserted and moved from the left to the substrate transport unit in which the upper and lower plates are controlled to the same temperature, the substrate passes through the lower temperature T51, passes through the next higher temperature T52, and is lower again. Passes through temperature T53. That is, the substrate can be heated from a low temperature, heated at a high temperature in the middle, and taken out again at a low temperature.

プレートに入れるガスの圧力は、流量とともにプレートのガス吹き出し面と基板の隙間の間隔を決める。基板の材質や重さなどを考慮して最適に制御する。また圧力差はガスの流れの方向を決める。この場合、中心のプレート52から左右のプレート51,53に向かってガスの流れを作るときは中心にあるプレート52のガス圧力を左右のプレート51,53のガス圧力より高く設定する。上下のガス圧力差は基板を上下に変形または反らせる圧力になる。この変形を防止するには上下のプレートに入れるガスの圧力は同じにすることが望ましい。 The pressure of the gas put into the plate determines the distance between the gas blowing surface of the plate and the gap between the substrate and the flow rate. Optimum control is performed considering the material and weight of the substrate. The pressure difference determines the direction of gas flow. In this case, when the gas flows from the central plate 52 toward the left and right plates 51 and 53, the gas pressure of the central plate 52 is set higher than the gas pressure of the left and right plates 51 and 53. The difference between the upper and lower gas pressures is a pressure that deforms or warps the substrate up and down. In order to prevent this deformation, it is desirable that the gas pressures in the upper and lower plates be the same.

プレートに入れる高温加圧気密ガスは不活性ガスである。不活性ガスとしては窒素やアルゴンである。温度によっては空気でも良い。空気のとき、乾燥させた空気でも水分を加えた空気でも良い。当該基板搬送ユニットで搬送したとき、基板11は加熱される。膜を形成した基板11を搬送したとき、膜は加熱されて膜からガスが放出することがある。この放出ガスはプレートに入れた高温加圧気密ガスとともにプレートから流れ出る。この放出ガスが有害であることもある。また、高温加圧気密ガスに所望のガスを混入させて基板を加熱処理することも自由にできる。このとき、この混入ガスに燃焼性がある、または人体に有害な場合もある。 The hot pressurized airtight gas that enters the plate is an inert gas. The inert gas is nitrogen or argon. Air may be used depending on the temperature. In the case of air, it may be dried air or air with added moisture. When transported by the substrate transport unit, the substrate 11 is heated. When the substrate 11 on which the film is formed is transported, the film may be heated and gas may be released from the film. This released gas flows out of the plate together with the hot pressurized gas-tight gas placed in the plate. This emitted gas may be harmful. Further, it is possible to freely heat the substrate by mixing a desired gas into the high-temperature pressurized air-tight gas. At this time, the mixed gas may be flammable or harmful to the human body.

プレートから吹き出たガスは当該装置から漏れないようにケースで覆い、ケースの中にあるガスを減圧状態で排気する必要がある。 It is necessary to cover the gas blown from the plate with a case so as not to leak from the apparatus, and exhaust the gas in the case in a reduced pressure state.

高温加圧気密ガスに混入させるガスとしては、1)酸化させる目的で酸素や亜酸化窒素,水などがある。また混入させるガスとしては2)基板表面をクリーニングする目的で塩素やフッ素を含むガス、例えばHCLやNF,HFなどがある。また混入させるガスとしては3)還元する目的で水素がある。また混入させるガスとしては4)不純物を拡散させ半導体をドーピングする目的で5族または3族の元素を含むガスとして例えばPOClやフォスフィンPH,ジボランB、トリメチルアルミニュームTMAlなどがある。また混入させるガスとしては5)反応させて化合物を作る目的で、6族の元素を含むガスとしてセレン化水素HSeや硫化水素HSなどがある。ここでは、プレートペアが3つある例を示したが、目的や基板の大きさに合わせてその数は自由に選べる。 Examples of the gas mixed in the high-temperature pressurized gas-tight gas include 1) oxygen, nitrous oxide, and water for the purpose of oxidation. Examples of the gas to be mixed include 2) a gas containing chlorine or fluorine for the purpose of cleaning the substrate surface, such as HCL, NF 3 , or HF. The gas to be mixed includes 3) hydrogen for the purpose of reduction. Examples of gases to be mixed include 4) Gases containing Group 5 or Group 3 elements for the purpose of diffusing impurities and doping semiconductors, such as POCl 3 , phosphine PH 3 , diborane B 2 H 6 , and trimethylaluminum TMAl. . Examples of the gas to be mixed include 5) Hydrogen selenide H 2 Se and hydrogen sulfide H 2 S as a gas containing a Group 6 element for the purpose of reacting to form a compound. Here, an example in which there are three plate pairs is shown, but the number can be freely selected according to the purpose and the size of the substrate.

図6(A)に基板を高温ガスで熱処理する、またはガスから膜を形成させるガス処理部を内部に備えるガス処理ユニット60の断面模式図を示す。基板11の上に気密ガス吹き出しプレート61、63と高温加圧気密ガス吹き出しリング62で囲まれたガス処理部64が断熱材65を介してケース66に収納されてある。当該プレート61,63の温度はT61,T63である。当該吹き出しリングの温度はT62Rである。数字あとのRはリングの意味である。断熱材65は空間でも良い。 FIG. 6A is a schematic cross-sectional view of a gas processing unit 60 that includes a gas processing unit that heat-treats the substrate with a high-temperature gas or forms a film from the gas. A gas processing section 64 surrounded by an airtight gas blowing plates 61 and 63 and a high-temperature pressurized airtight gas blowing ring 62 is accommodated in a case 66 via a heat insulating material 65 on the substrate 11. The temperatures of the plates 61 and 63 are T61 and T63. The temperature of the blowing ring is T62R. R after the number means a ring. The heat insulating material 65 may be a space.

高温加圧気密ガスG67は高温加圧気密ガス吹き出しリング62に導入される。各プレートにヒーターを組み込み再度導入したガスを加熱して温度を制御しても良い(図6では当該ヒーターは示してない)。処理ガス68は排気口69と通じて排気される。当該ガス処理ユニット60をガス吹き出し面側から見た平面図を図6(B)に示す。 The hot pressurized gas-tight gas G67 is introduced into the hot pressurized gas-tight gas blowing ring 62. A heater may be incorporated in each plate, and the gas introduced again may be heated to control the temperature (the heater is not shown in FIG. 6). The processing gas 68 is exhausted through the exhaust port 69. FIG. 6B shows a plan view of the gas processing unit 60 viewed from the gas blowing surface side.

リング状の高温加圧ガス吹き出しリング62から吹き出たガスは外部に漏れてリングの内部を大気から遮蔽する。高温であるので、基板表面は当該ガスで加熱される。ガス処理部64には処理ガス68が導入されて基板表面に当たったあと排気口69から排気される。処理ガス68は例えば加熱されて熱分解し、膜を形成するガスである。 The gas blown out from the ring-shaped high-temperature pressurized gas blowing ring 62 leaks to the outside and shields the inside of the ring from the atmosphere. Since the temperature is high, the substrate surface is heated with the gas. A processing gas 68 is introduced into the gas processing section 64 and hits the substrate surface, and then exhausted from the exhaust port 69. The processing gas 68 is, for example, a gas that is heated and thermally decomposed to form a film.

熱分解するガスとしては、シランやゲルマンガスがある。2種類の互いに化合するガス系を導入して化合物を形成させても良い。それらのガス系としては例えばシランと酸化ガス(酸素やNOなど)の系、シランと窒化ガス(NHなど)の系、Ga-Al-In-N化合物半導体を成長させるガスの系、例えばトリメチルガリュームTMGaとトリメチルアルミニュームTMAlとトリメチルインジュームアミンTMIn:amineとアンモニアNH3などの系がある。また基板を加熱する目的であれば処理ガス68は不活性ガス、例えば窒素やアルゴンであっても良い。 Examples of the pyrolytic gas include silane and germane gas. Two types of gas systems that combine with each other may be introduced to form a compound. These gas systems include, for example, a system of silane and an oxidizing gas (such as oxygen or N 2 O), a system of silane and a nitriding gas (such as NH 3 ), a gas system for growing a Ga—Al—In—N compound semiconductor, For example, there are systems such as trimethylgallium TMGa, trimethylaluminum TMAl, trimethylindium amine TMIn: amine, and ammonia NH3. For the purpose of heating the substrate, the processing gas 68 may be an inert gas such as nitrogen or argon.

処理ガスはこのほか、1)酸化させる目的で酸素や亜酸化窒素,水であってよい。また処理ガスに混入させるガスとしては2)基板表面をクリーニングする目的で塩素やフッ素を含むガス、例えばHCLやNF,HFなどがある。また3)還元する目的で水素がある。また4)不純物を拡散させる目的で5族または3族の元素を含むガスとして例えばPOClやフォスフィンPH,ジボランBトリエチルアルミニュームなどがある。また5)反応させて化合物を作る目的で、6族の元素を含むガスとしてセレン化水素HSeや硫化水素HSなどがある。 In addition to this, the processing gas may be 1) oxygen, nitrous oxide, or water for the purpose of oxidation. Examples of the gas mixed into the processing gas include 2) a gas containing chlorine or fluorine for the purpose of cleaning the substrate surface, such as HCL, NF 3 , or HF. 3) There is hydrogen for the purpose of reduction. 4) Gases containing Group 5 or Group 3 elements for the purpose of diffusing impurities include POCl 3 , phosphine PH 3 , diborane B 2 H 6 triethylaluminum, and the like. In addition, for the purpose of producing a compound by reacting, there are hydrogen selenide H 2 Se and hydrogen sulfide H 2 S as a gas containing a Group 6 element.

処理ガス68の温度は目的に合わせて吹き出しリング62の温度T62Rより高い温度にして導入する。また吹き出しプレート61、63の温度T61,T63の温度は吹き出しリング62の温度T62Rより低い。当該ガス処理ユニットは基板11の上を移動するので、基板は吹き出しプレートからのガスで加熱されガス処理されて、また冷える。図示してない基板の下の設置された下部ヒーターで基板11は加熱される。 The processing gas 68 is introduced at a temperature higher than the temperature T62R of the blowing ring 62 in accordance with the purpose. The temperatures T61 and T63 of the blowing plates 61 and 63 are lower than the temperature T62R of the blowing ring 62. Since the gas processing unit moves on the substrate 11, the substrate is heated with the gas from the blowing plate, gas-treated, and cooled. The substrate 11 is heated by a lower heater installed under the substrate (not shown).

下部ヒーターは別の吹き出しプレートで構成し、そのガスで支持して加熱しても良い。また、下部ヒーターは移動方向に分割されたヒーターでも良い。ガス処理部が通過するとき、基板が反らないように下部ヒーターの温度はその通過とともに制御して変化させる。 The lower heater may be composed of another blowout plate and supported by the gas for heating. The lower heater may be a heater divided in the moving direction. When the gas processing unit passes, the temperature of the lower heater is controlled and changed with the passage so that the substrate does not warp.

そして、請求項1に係る発明は、1気圧以上の加圧ガスが加熱されて高温加圧ガスとして片面から吹き出るプレートがあり、当該プレートと一定間隔で対向して基板があり、当該基板と当該プレートが相対移動する機構を備えてあり、当該プレートから吹き出たガスが基板の表面を通り基板とプレートの対向した領域の外に流れ出ることにより、基板の表面を大気から遮断し、同時に基板を加熱することを特徴とする基板の加熱と基板の移動と基板の大気遮断を同時に行う装置である。 The invention according to claim 1 has a plate in which a pressurized gas of 1 atm or higher is heated and blows out from one side as a high-temperature pressurized gas, and there is a substrate facing the plate at a constant interval, the substrate and the substrate The plate is equipped with a mechanism for relative movement, and the gas blown from the plate passes through the surface of the substrate and flows out of the area where the substrate and the plate face each other, thereby blocking the substrate surface from the atmosphere and simultaneously heating the substrate. This is a device for simultaneously heating a substrate, moving the substrate, and blocking the atmosphere of the substrate.

請求項2に係わる発明は,前記プレートが前記基板の片側の面に対向して複数個配置されてあることを特徴とする請求項1記載の装置である。 According to a second aspect of the present invention, there is provided the apparatus according to the first aspect, wherein a plurality of the plates are arranged to face one side of the substrate.

請求項3に係わる発明は、前記プレートが前記基板の上下に配置されたペアプレートであることを特徴とする請求項1、2記載の装置である。 According to a third aspect of the present invention, there is provided the apparatus according to any one of the first and second aspects, wherein the plate is a pair plate disposed above and below the substrate.

請求項4に係わる発明は、前記プレートの温度が独立に制御できて、上下に配置されたペアプレートの温度を制御することを特徴とする請求項3記載の装置である。 The invention according to claim 4 is the apparatus according to claim 3, wherein the temperature of the plate can be controlled independently, and the temperature of the paired plates arranged above and below is controlled.

請求項5に係る発明は、前記プレートが少なくとも3個以上並べてあり、端に配置された2つのプレートの内部にあるプレートの温度が端に配置されたプレートの温度より高いことを特徴とする請求項2、3、4記載の装置である。 The invention according to claim 5 is characterized in that at least three or more of the plates are arranged side by side, and the temperature of the plate inside the two plates arranged at the ends is higher than the temperature of the plates arranged at the ends. Item 2. The apparatus according to item 2, 3, or 4.

請求項6に係る発明は、前記プレートが金属、石英、SiC、AlNを含むセラミクス、カーボングラファイト、またはこれらの組み合わせの材料で構成されていることを特徴とする請求項1、2、3、4、5記載の装置である。 The invention according to claim 6 is characterized in that the plate is made of metal, quartz, SiC, ceramics containing AlN, carbon graphite, or a combination thereof. 5. The apparatus according to 5.

請求項7に係る発明は前記基板を移動させるために基板に接触する駆動装置が備えられていることを特徴とする請求項1ないし6記載の装置である。 A seventh aspect of the present invention is the apparatus according to any one of the first to sixth aspects, further comprising a driving device that contacts the substrate in order to move the substrate.

請求項8に係る発明は前記高温加圧ガスが窒素、酸素、水素、アルゴン、水、空気のいずれか、またはこれらを2種以上含むガスであることを特徴とする請求項1ないし7記載の装置である。 The invention according to claim 8 is characterized in that the high-temperature pressurized gas is nitrogen, oxygen, hydrogen, argon, water, air, or a gas containing two or more of these. Device.

請求項9に係る発明は前記高温加圧ガスが塩素やフッ素を含むハロゲンガスを混合してあるガスであることを特徴とする請求項1ないし8記載の装置である。 The invention according to claim 9 is the apparatus according to any one of claims 1 to 8, wherein the high-temperature pressurized gas is a gas in which a halogen gas containing chlorine and fluorine is mixed.

請求項10に係る発明は前記高温加圧ガスが5族の元素、または3族の元素を含むガスを混合した半導体ドーピングガスであることを特徴とする請求項1ないし8記載の装置である。 The invention according to claim 10 is the apparatus according to any one of claims 1 to 8, wherein the high-temperature pressurized gas is a semiconductor doping gas in which a gas containing a Group 5 element or a Group 3 element is mixed.

請求項11に係る発明は前記高温加圧ガスが6族の元素を含むガスを混合したガスであることを特徴とする請求項1ないし8記載の装置である。 The invention according to claim 11 is the apparatus according to any one of claims 1 to 8, wherein the high-temperature pressurized gas is a gas in which a gas containing a group 6 element is mixed.

請求項12に係る発明は前記高温加圧ガスが吹き出るとき、当該ガスが吹き出る複数の孔または複数の溝が当該プレートの吹き出る側に形成されてあることを特徴とする請求項1ないし6記載の装置である。 The invention according to claim 12 is characterized in that when the high-temperature pressurized gas is blown out, a plurality of holes or a plurality of grooves through which the gas is blown out are formed on the side from which the plate is blown out. Device.

請求項13に係る発明は前記溝がリング状であることを特徴とする請求項1ないし6記載の装置である。 A thirteenth aspect of the present invention is the apparatus according to any one of the first to sixth aspects, wherein the groove has a ring shape.

請求項14に係る発明は前記プレートが断熱材または断熱空間を介してケースに収納されて、当該ケースのガスを排気する機構を備えた請求項1ないし13記載の装置である。 The invention according to claim 14 is the apparatus according to any one of claims 1 to 13, further comprising a mechanism in which the plate is housed in a case via a heat insulating material or a heat insulating space, and the gas in the case is exhausted.

請求項15に係る発明は高温加圧気密ガスが吹き出すリング状の前記プレートを備え、当該吹き出しリングプレートの内部に基板表面に衝突させる加熱処理ガスを吹き出すガス処理部を備えたことを特徴とするガス処理ユニット装置である。 According to a fifteenth aspect of the present invention, the ring-shaped plate from which a high-temperature pressurized gas-tight gas blows out is provided, and a gas processing unit that blows out a heat treatment gas that collides with the substrate surface is provided inside the blow-off ring plate. It is a gas processing unit device.

請求項16に係る発明は前記ガス処理ユニットを挟むように前記高温加圧気密ガス吹き出しプレートを備え、当該ガス処理ユニットと基板が相対移動することを特徴とするガス処理装置である。 According to a sixteenth aspect of the present invention, there is provided a gas processing apparatus comprising the high-temperature pressurized air-tight gas blowing plate so as to sandwich the gas processing unit, wherein the gas processing unit and the substrate move relative to each other.

請求項17に係る発明は前記加熱処理ガスが窒素、酸素、水素、アルゴン、水、空気のいずれか、またはこれらを2種以上含むガスであることを特徴とする請求項15、16記載のガス処理装置である。 The invention according to claim 17 is characterized in that the heat treatment gas is nitrogen, oxygen, hydrogen, argon, water, air, or a gas containing two or more of these. It is a processing device.

請求項18に係る発明は前記加熱処理ガスが塩素やフッ素を含むハロゲンガスを混合したガスであることを特徴とする請求項15、16記載のガス処理装置である。 The invention according to claim 18 is the gas processing apparatus according to claims 15 and 16, wherein the heat treatment gas is a gas in which a halogen gas containing chlorine and fluorine is mixed.

請求項19に係る発明は前記加熱処理ガスが5族の元素、または3族の元素を含むガスを混合した半導体ドーピングガスであることを特徴とする請求項15、16記載のガス処理装置である。 The invention according to claim 19 is the gas processing apparatus according to claim 15 or 16, wherein the heat treatment gas is a semiconductor doping gas in which a gas containing a group 5 element or a group 3 element is mixed. .

請求項20に係る発明は前記加熱処理ガスが6族の元素を含むガスを混合したガスであることを特徴とする請求項15、16記載のガス処理装置である。 The invention according to claim 20 is the gas processing apparatus according to claims 15 and 16, wherein the heat treatment gas is a gas in which a gas containing a group 6 element is mixed.

本発明は特に大型のガラス基板の表面を廉価に熱処理する装置の発明である。 The present invention is an invention of an apparatus that heats the surface of a large glass substrate at a low cost.

請求項1〜5に係わる発明によれば、室温にあるガラス基板の表面を加熱処理して、また室温に取り出すときの障害を除くことが可能である。大型ガラス基板に偏った歪を発生させない。基板を横断してライン状に加熱するために基板の伸びはあるが割るような歪はでない。 According to the invention concerning Claims 1-5, it is possible to remove the obstacle at the time of heat-treating the surface of the glass substrate at room temperature and taking it out to room temperature. Does not generate biased strain on large glass substrates. The substrate is stretched to heat in a line across the substrate, but there is no cracking distortion.

基板に接近して加圧ガスが表面を覆う効果は、大気の進入遮断である。真空装置を使い空気を遮断することは従来から可能であるが、大掛かりな装置となりコストが高い。本発明では常圧に向かい圧力開放するガスの流れで基板表面を大気から遮断できるので装置が簡単で廉価になる。また下のプレートから温度を制御した加圧ガスを吹き出し、また上のプレートからも同ガスを吹き出すことにより、大型ガラス基板を無接触で浮上させる。即ち高温でエアベアリングする。無接触であるので、移動は容易である。 The effect of the pressurized gas covering the surface when approaching the substrate is blocking the entry of air. Although it has been possible to shut off air using a vacuum device, it is a large-scale device and expensive. In the present invention, since the substrate surface can be shielded from the atmosphere by the flow of gas that is released to normal pressure, the apparatus is simple and inexpensive. In addition, a large-sized glass substrate is floated in a non-contact manner by blowing a pressurized gas whose temperature is controlled from the lower plate and also blowing the same gas from the upper plate. That is, the air bearing is performed at a high temperature. Since there is no contact, movement is easy.

加熱された高温ガスは基板を急速に表裏同じ温度で加熱するので、基板を反らせない。即ち、重たい大型ガラス基板を反らせずに、加熱してまた取り出せる1)高温加熱,2)搬送移動、3)大気遮断の3つを同時に行う装置を本発明は提供する。 The heated hot gas rapidly heats the substrate at the same temperature, so that the substrate is not warped. That is, the present invention provides an apparatus that can heat and take out a large glass substrate without warping, and simultaneously performs 1) high-temperature heating, 2) transfer movement, and 3) air blocking.

請求項6〜8に係わる発明によれば、室温から1000℃、またはそれ以上の温度まで基板を加熱、搬送移動、大気からの遮断が可能となる。グラファイトを使えば、温度の上限は2000℃以上までも可能となる。グラファイトであれば加熱は誘導加熱でも良い。 According to the inventions according to claims 6 to 8, the substrate can be heated, transported, and shielded from the atmosphere from room temperature to 1000 ° C. or higher. If graphite is used, the upper limit of the temperature can be up to 2000 ° C. or more. In the case of graphite, the heating may be induction heating.

請求項9〜11に係わる発明によれば、高温加圧気密ガスの中に活性なガスを混入させることで、加熱以外の化学処理を行うことが可能である。ガラス基板の上のアモルファスシリコンであれば、まず800℃で加熱すると結晶化する。これにリンを拡散させるときはPHのガスを窒素に混入させて再び加熱する。基板の表面の汚れなども水を含む窒素で600℃の加熱処理で清浄にできる。 According to the invention concerning Claims 9-11, it is possible to perform chemical processing other than a heating by mixing active gas in high temperature pressurization airtight gas. If it is amorphous silicon on a glass substrate, it will crystallize when heated at 800 ° C. first. When phosphorus is diffused in this, PH 3 gas is mixed in nitrogen and heated again. Dirt on the surface of the substrate can also be cleaned by heat treatment at 600 ° C. with nitrogen containing water.

請求項12〜14に係わる発明によれば、基板の大きさや温度に依存する強度に合わせて、基板にかかるガスの圧力と大気遮断の効果を設計できる。プレート自身の温度依存の強度も考慮して溝は設計する。毒性の高いガスを用いるときは安全な排気を設計する必要がある。 According to the inventions according to claims 12 to 14, the gas pressure applied to the substrate and the effect of blocking the atmosphere can be designed in accordance with the strength depending on the size and temperature of the substrate. The groove is designed in consideration of the temperature-dependent strength of the plate itself. When using highly toxic gases, it is necessary to design safe exhaust.

請求項15〜20に係わる発明によれば、ガラス基板の表面にある膜の熱処理をより安全にできる。即ち、熱処理する空間部分を高温加圧気密ガス吹き出しリングで囲い、このガスとは別のガスを当該リングで囲まれた空間に加熱した処理ガスとして導き、基板に衝突させる。排気は別途に設け、排気口から行う。こうすることで、大気遮断はより完全になる。排気口は減圧にすることで、導入した処理ガスはさらに完全にここから排気される。本発明では化学気相成長(CVD)も可能となり、酸素に敏感なシランガスの分解によるポリシリコンのガラス上成長が可能となる。毒性の強いガスの使用も可能である。例えば、CIGS半導体のセレン化水素処理も可能となる。 According to the invention concerning Claims 15-20, the heat processing of the film | membrane in the surface of a glass substrate can be made safer. That is, a space portion to be heat-treated is surrounded by a high-temperature pressurized gas-tight gas blowing ring, and a gas other than this gas is guided as a heated processing gas into the space surrounded by the ring and collides with the substrate. Exhaust is provided separately from the exhaust port. In this way, the air cut is more complete. By reducing the pressure at the exhaust port, the introduced processing gas is exhausted more completely from here. In the present invention, chemical vapor deposition (CVD) is also possible, and growth of polysilicon on glass by decomposition of oxygen-sensitive silane gas becomes possible. It is also possible to use highly toxic gases. For example, the hydrogen selenide treatment of CIGS semiconductor is also possible.

以上、本発明は重量のある大型の基板の加熱、搬送移動、大気遮断、膜形成を容易にさせる。 As described above, the present invention makes it easy to heat, transport, block the atmosphere, and form a film on a heavy substrate.

図1は基板の高温加圧気密搬送ユニットの断面の基本模式図である。基板は上下に配置された気密ガス吹き出しプレートから吹き出す高温加圧気密ガスで支持され、閉じ込められて、また加熱される。FIG. 1 is a basic schematic view of a cross section of a high-temperature pressurized air-tight conveyance unit for a substrate. The substrate is supported by hot pressurized gas-tight gas blown out from gas-tight gas blowing plates disposed above and below, and is confined and heated. 図2は基板の高温加圧気密ユニットの断面の基本模式図である。基板が固定されていて、基板の上に配置された気密ガス吹き出しプレートが相対的に移動する。基板は加熱されるとともに、表面は大気から遮蔽される。FIG. 2 is a basic schematic view of a cross section of a high-temperature pressurized air-tight unit for a substrate. The substrate is fixed, and an airtight gas blowing plate disposed on the substrate relatively moves. The substrate is heated and the surface is shielded from the atmosphere. 図3は基板と気密ガス吹き出しプレートの平面の模式図である。気密ガス吹き出しプレートは基板より大きく横断する。基板は高温のガスで支持されて回転駆動装置で移動する。FIG. 3 is a schematic plan view of the substrate and the airtight gas blowing plate. The gas tight gas blowing plate traverses larger than the substrate. The substrate is supported by a high-temperature gas and moved by a rotary drive device. 図4(A)は気密ガス吹き出しプレートの平面図である。図4(B)は吹き出しプレート41のX1X1断面図である。高温加圧気密ガスが導入されて高温ガスが流れ出る。図4(C)は図4(A)の気密ガス吹き出しプレートの裏面図である。吹き出し溝の例が示されている。図4(D)は図4(A)の気密ガス吹き出しプレートのX2X2の断面図である。FIG. 4A is a plan view of an airtight gas blowing plate. FIG. 4B is an X1X1 cross-sectional view of the blowing plate 41. A hot pressurized gas is introduced and the hot gas flows out. FIG. 4C is a rear view of the airtight gas blowing plate of FIG. An example of a blowout groove is shown. FIG. 4D is a cross-sectional view of X2X2 of the airtight gas blowing plate of FIG. 図5は複数の気密ガス吹き出しプレートを備えた高温加圧気密基板搬送ユニットの断面模式図である。基板は上下に配置した気密ガス吹き出しプレートからの高温加圧気密ガスで支持されると同時に加熱されて、大気から遮断されて移動する。FIG. 5 is a schematic cross-sectional view of a high-temperature pressurized air-tight substrate transport unit provided with a plurality of air-tight gas blowing plates. The substrate is supported by the high-temperature pressurized gas-tight gas from the gas-tight gas blowing plates arranged above and below, and simultaneously heated and shielded from the atmosphere to move. 図6(A)はガス処理ユニットの断面模式図である。高温加圧気密ガス吹き出しリングがあり、それに囲まれてガス処理部がある。ガス処理部では所望の処理ガスが基板に衝突して排気口から排気される。所望のガスを選ぶことで大型基板の表面をガス処理する。図6(B)はガス処理ユニットのガス吹き出し面側からみた平面模式図である。基板との隙間からガスが漏れでる。基板は吹き出すガスで支えられる。FIG. 6A is a schematic cross-sectional view of a gas processing unit. There is a hot pressurized gas-tight gas blowing ring, surrounded by it is a gas processing part. In the gas processing unit, a desired processing gas collides with the substrate and is exhausted from the exhaust port. The surface of the large substrate is gas-treated by selecting a desired gas. FIG. 6B is a schematic plan view seen from the gas blowing surface side of the gas processing unit. Gas leaks from the gap with the substrate. The substrate is supported by the blowing gas. 図7は高温加圧気密ガスによる大気遮蔽機構を備えたCVD装置の断面模式図である。基板は大気から遮蔽されて搬送され同時に化学気相成長(CVD)の処理がされる。FIG. 7 is a schematic cross-sectional view of a CVD apparatus provided with an atmospheric shielding mechanism by high-temperature pressurized air-tight gas. The substrate is shielded from the atmosphere and transported, and at the same time, chemical vapor deposition (CVD) processing is performed. 図8(A)はCVDユニットの断面図である。リングプレートから加熱されたガスが基板を大気から遮蔽し、同時に加熱する。加熱されたCVDガスが遮蔽された基板表面に衝突する。図8(B)はCVDユニットのX2X2断面図である。加熱されるCVDガスが、ここでは3箇所から導入されて基板に衝突し膜を形成する。当該ユニット部で膜形成された基板は移動し搬送される。当該ガスは基板表面側から排気ポートを通じて排気される。FIG. 8A is a cross-sectional view of the CVD unit. The gas heated from the ring plate shields the substrate from the atmosphere and simultaneously heats it. The heated CVD gas collides with the shielded substrate surface. FIG. 8B is an X2X2 cross-sectional view of the CVD unit. Here, the heated CVD gas is introduced from three locations and collides with the substrate to form a film. The substrate on which the film is formed in the unit portion moves and is transported. The gas is exhausted from the substrate surface side through the exhaust port. 図9は高温加圧気密の基板遮蔽機構を備えたアニール装置の断面模式図である。基板は大気から遮蔽されて搬送され同時にアニールの処理がされる。アニールユニットが2つの高温加圧気密ガス吹き出しプレートに挟まれて備えられている。FIG. 9 is a schematic cross-sectional view of an annealing apparatus equipped with a high-temperature pressurized air-tight substrate shielding mechanism. The substrate is transported while being shielded from the atmosphere and simultaneously subjected to annealing. An annealing unit is provided between two high-temperature pressurized gas-tight gas blowing plates. 図10(A)はアニールユニットの断面模式図である。リングプレートからの加熱されたガスが基板を大気から遮蔽し、同時に加熱する。ヒートビーム発射器からの加熱されたガスが遮蔽された基板表面に衝突し基板を加熱する。図10(B)はアニールユニットのX3X3断面図である。加熱されるアニールガスが、ここでは3箇所から導入されてガス加熱器で加熱される。加熱された当該ガスはヒートビーム発射器より基板に衝突し基板をアニールする。当該ユニットでアニールされた基板は移動し搬送される。当該ガスは基板表面側から排気ポートを通じて排気される。FIG. 10A is a schematic cross-sectional view of the annealing unit. The heated gas from the ring plate shields the substrate from the atmosphere and simultaneously heats it. The heated gas from the heat beam emitter collides with the shielded substrate surface and heats the substrate. FIG. 10B is an X3X3 cross-sectional view of the annealing unit. Here, the annealing gas to be heated is introduced from three places and heated by a gas heater. The heated gas collides with the substrate from the heat beam emitter and anneals the substrate. The substrate annealed by the unit is moved and transported. The gas is exhausted from the substrate surface side through the exhaust port. 図11は搬送のためのサセプタ基板である。デバイス基板がサセプタ基板に載せられ、CVD処理またはアニール処理される。FIG. 11 shows a susceptor substrate for conveyance. The device substrate is placed on the susceptor substrate and subjected to a CVD process or an annealing process.

以下、本発明の実施形態を添付図面に基づいて説明する。なお、これら添付図面中、同一または相当部分には同一符号を付した。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. In the accompanying drawings, the same or corresponding parts are denoted by the same reference numerals.

実施例1を図7で説明する。基板11が支持台70に置かれてある。支持台70には断熱材77で断熱されてゾーンヒーター75が備えられている。各のゾーンヒーター75には熱電対TCが備えられ、n番ゾーンヒーター75nの温度T75nが測定されて、温度が制御される。基板11は汚染防止のための変形しない板76の上に置かれる。基板11の上に化学気相成長(CVDという)ユニット72と高温加圧気密ガス吹き出しプレート71と73がある。当該ガス吹き出しプレート71,73には高温の加圧ガスG71,G73が導入されて、当該プレートを加熱する。各プレートにはヒーター74が備えられて、プレート71,73の温度T71T,T73Tを任意に制御できる。当該プレートの吹き出し溝45に吹き出し孔43を通じて当該高温加圧ガスが漏れ出る。 Example 1 will be described with reference to FIG. The substrate 11 is placed on the support base 70. The support base 70 is provided with a zone heater 75 which is insulated by a heat insulating material 77. Each zone heater 75 is provided with a thermocouple TC, and the temperature T75n of the nth zone heater 75n is measured to control the temperature. The substrate 11 is placed on a non-deformable plate 76 to prevent contamination. A chemical vapor deposition (CVD) unit 72 and high-temperature pressurized gas-tight gas blowing plates 71 and 73 are provided on the substrate 11. High-temperature pressurized gases G71 and G73 are introduced into the gas blowing plates 71 and 73 to heat the plates. Each plate is provided with a heater 74, and the temperatures T71T and T73T of the plates 71 and 73 can be arbitrarily controlled. The high-temperature pressurized gas leaks through the blowing hole 43 into the blowing groove 45 of the plate.

漏れた当該ガスはプレートと基板の空隙を通り外にでる。当該ガスは熱を基板に伝えるので、基板は裏のゾーンヒーター75と当該ガスで加熱される。空隙を流れ出るガスは大気の侵入を遮断して基板表面を大気から遮断する。即ち当該ガスが基板11の表面を密閉する。 The leaked gas goes out through the gap between the plate and the substrate. Since the gas transfers heat to the substrate, the substrate is heated by the zone heater 75 on the back and the gas. The gas flowing out of the gap blocks the intrusion of the atmosphere and blocks the substrate surface from the atmosphere. That is, the gas seals the surface of the substrate 11.

ガス吹き出しプレート71,73は放熱するので、放熱を防止する断熱材77が備えられ、ユニットケース78に収納されている。断熱材77は熱設計によっては空間でも良い。ユニットケース78には排気ポート79が備えられユニットケース78の中を排気できる。吹き出しプレート71,73と基板の距離は高さセンサーS70で測定されて制御される。 Since the gas blowing plates 71 and 73 radiate heat, a heat insulating material 77 for preventing heat radiating is provided and housed in a unit case 78. The heat insulating material 77 may be a space depending on the thermal design. The unit case 78 is provided with an exhaust port 79 so that the inside of the unit case 78 can be exhausted. The distance between the blowing plates 71 and 73 and the substrate is measured and controlled by the height sensor S70.

CVDユニット72にはCVDのためのCVDガスG70が導入される。例えばシリコン膜を成長させるとき当該ガスはシラン、ドーピングガスを含むキャリアーガスである。ユニットケース78は基板の上を移動する。移動するときゾーンヒーター75の温度はCVDユニットの位置にあわせて変化する。CVDユニットがn番目のゾーンヒーター75nの上を通過するとき、ゾーンヒーター75nの温度T75nが高い温度になり、遠ざかると低い温度に制御される。 A CVD gas G70 for CVD is introduced into the CVD unit 72. For example, when a silicon film is grown, the gas is a carrier gas containing silane and a doping gas. The unit case 78 moves on the substrate. When moving, the temperature of the zone heater 75 changes in accordance with the position of the CVD unit. When the CVD unit passes over the n-th zone heater 75n, the temperature T75n of the zone heater 75n becomes a high temperature, and when it moves away, it is controlled to a low temperature.

動作を説明するために、CVDユニット72の構造を図8に示す。従来のCVDの装置においては、ガスは加熱せず基板を加熱する。本発明では基板を加熱する以外にCVDガスも加熱する。 In order to explain the operation, the structure of the CVD unit 72 is shown in FIG. In the conventional CVD apparatus, the gas is not heated but the substrate is heated. In the present invention, in addition to heating the substrate, the CVD gas is also heated.

図8(A)にCVDユニットの断面を示す。CVDガス導入口81よりCVDガスが導入される。CVDガスシャワープレート82はシャワーヒーター83で加熱されて、熱電対84で測定されるその温度T80は制御されてある。断熱材85で放熱を抑制してシャワープレート82の温度を制御する。 FIG. 8A shows a cross section of the CVD unit. A CVD gas is introduced from the CVD gas inlet 81. The CVD gas shower plate 82 is heated by a shower heater 83, and its temperature T80 measured by a thermocouple 84 is controlled. Heat insulation is suppressed by the heat insulating material 85 to control the temperature of the shower plate 82.

シリコンを成長させるときシランガスをCVDガス導入口81から導入する。シランとしてモノシランを使用するときはその温度はキャリアーガスの流量に依存するが、例えば500〜580℃が適切である。ターシャルブチルシランを用いるときは540℃以下に制御できる。基板80に衝突しシランは基板80からも加熱されて、熱分解しシリコン膜を基板の上に成長させる。 Silane gas is introduced from the CVD gas inlet 81 when growing silicon. When monosilane is used as silane, the temperature depends on the flow rate of the carrier gas, but for example, 500 to 580 ° C. is appropriate. When using tertiary butylsilane, the temperature can be controlled to 540 ° C. or lower. The silane collides with the substrate 80 and is also heated from the substrate 80 to thermally decompose to grow a silicon film on the substrate.

基板80はガラスである。ガラス基板80はゾーンヒーター75で加熱されていて、表と裏の温度を近付けて反らせないように制御する。基板80とシャワープレー82との間を通りぬけて、反応したあとのガスは2つの排気ポ−ト86,87から排気される。シャワープレート82の周囲にはリング状の吹き出し溝88を備えた高温加圧気密ガス吹き出しリングプレート89が備えられてある。 The substrate 80 is glass. The glass substrate 80 is heated by the zone heater 75 and is controlled so as not to warp the front and back temperatures close to each other. The gas after passing through between the substrate 80 and the shower play 82 is exhausted from the two exhaust ports 86 and 87. Around the shower plate 82, a high-temperature pressurized air-tight gas blowing ring plate 89 having a ring-shaped blowing groove 88 is provided.

リングプレートに導入する高温加圧気密ガスG80Rは不活性ガス、ここでは、窒素である。吹き出し孔44を通じてリング状吹き出し溝88から高温に加熱された窒素ガスが漏れ出る。当該気密ガスは基板の表面と当該リングプレートの空隙を通り、シャワープレート82の側にもリングプレート89の外にも流れ出る。リングプレート89の外に向かう流れは、外部大気の流入を阻止するように作用する。シャワープレート側に向かう内向きの流れはCVDガスの流出を阻止するとともに、薄めて排気ポートに向かう流れを作る。流線は互いに横切らないので、薄める流れはシャワープレート直下のCVDの反応空間を囲うので、器壁にシリコン膜が付くのを阻止するように作用する。 The high-temperature pressurized gas-tight gas G80R introduced into the ring plate is an inert gas, here nitrogen. Nitrogen gas heated to a high temperature leaks from the ring-shaped blowing groove 88 through the blowing hole 44. The airtight gas flows through the surface of the substrate and the gap between the ring plate and flows out to the shower plate 82 side and out of the ring plate 89. The flow toward the outside of the ring plate 89 acts to block the inflow of external air. The inward flow toward the shower plate side prevents the outflow of CVD gas and dilutes to create a flow toward the exhaust port. Since the streamlines do not cross each other, the thinning flow surrounds the CVD reaction space immediately below the shower plate, and acts to prevent the silicon film from adhering to the vessel wall.

リングプレート89の温度T80Rはリングプレートヒーター83Rで制御する。図8(A)のX2X2断面を図8(B)に示す。リングプレート89の温度T80Rはシャワープレートの温度T801、T802,T803より高く設定する。高く設定することで、流路を形成する器壁には膜状に膜が形成されて、粉を生成しない。 The temperature T80R of the ring plate 89 is controlled by the ring plate heater 83R. The X2X2 cross section of FIG. 8A is shown in FIG. The temperature T80R of the ring plate 89 is set higher than the shower plate temperatures T801, T802, and T803. By setting it high, a film is formed on the wall of the vessel forming the flow path, and no powder is generated.

シャワープレート82には、この場合3つのCVDガス導入口81が備えられ、対応する3つの熱電対84で測定されるシャワープレートの温度T801,T802,T803は3つの異なるシャワープレートヒーター83で制御される。導入するCVDガスG801,G802,G803は同じ組成であっても異なる組成に制御しても良い。 The shower plate 82 is provided with three CVD gas inlets 81 in this case, and the shower plate temperatures T801, T802 and T803 measured by the corresponding three thermocouples 84 are controlled by three different shower plate heaters 83. The The introduced CVD gases G801, G802, and G803 may be controlled to have the same composition or different compositions.

排気ポート86.87はリングプレート89に接続されて加熱されている。排気ポート86,87は加熱されているので、排気ポートには粉の生成が起きにくい。流路に沿って温度が高くなるよいに、温度を制御することは、粉の生成を抑制するように作用する。ここでは、CVDガスとしてシランの例を示したが、化合物を生成するガスを選ぶことができる。GaとInとAlとNとMgの元素で構成する化合物を成長させるときは、キャリアーガスとしての窒素または水素のほかに、TMGa,TEGa,TMAl,TMIn,TMIn:amine,
Cp2Mg,NH3のガスの中から選ぶ。
The exhaust port 86.87 is connected to the ring plate 89 and heated. Since the exhaust ports 86 and 87 are heated, powder generation hardly occurs in the exhaust port. Controlling the temperature works well to suppress the generation of powder, while the temperature increases along the flow path. Here, although the example of silane was shown as CVD gas, the gas which produces | generates a compound can be selected. When growing a compound composed of elements of Ga, In, Al, N, and Mg, in addition to nitrogen or hydrogen as a carrier gas, TMGa, TEGa, TMAl, TMIn, TMIn: amine,
Choose from Cp2Mg, NH3 gas.

実施例の2を図9に示す。図9は高温加圧気密の基板遮蔽機構を備えたアニール装置の断面模式図である。基板はガラス基板91である。ガラス基板91の表には高温加圧気密ガス吹き出しプレート92T1,92T3があり、その裏面には高温加圧気密ガス吹き出しプレート92B1,92B2,92B3がある。 Example 2 is shown in FIG. FIG. 9 is a schematic cross-sectional view of an annealing apparatus equipped with a high-temperature pressurized air-tight substrate shielding mechanism. The substrate is a glass substrate 91. On the front surface of the glass substrate 91, there are high-temperature pressurized air-tight gas blowing plates 92T1, 92T3, and on the back side there are high-temperature pressurized air-tight gas blowing plates 92B1, 92B2, 92B3.

吹き出しプレート92T1と92T3に挟まれてアニールユニット93がある。高温加圧気密ガス吹き出しプレートの温度はプレート別に備えられた熱電対94で測定されて、その温度はT91T、T93T,T91B、T92B,T93Bである。それぞれのプレートには高温加圧気密ガスG91T,G93T、G91B、G92B、G93Bが導入されて、各プレートの溝から漏れ出て基板に当たる。 An annealing unit 93 is interposed between the blowing plates 92T1 and 92T3. The temperature of the hot pressurized gas-tight gas blowing plate is measured by a thermocouple 94 provided for each plate, and the temperature is T91T, T93T, T91B, T92B, T93B. High-temperature pressurized gas-tight gases G91T, G93T, G91B, G92B, and G93B are introduced into the respective plates, leaking from the grooves of each plate, and hitting the substrate.

当該気密ガスは窒素である。当該気密ガスはその他の不活性ガス、アルゴンなどでも良い。また当該気密ガスは還元性のある水素や酸化作用のある酸素発生ガスを含んでいても良い。また当該気密ガスは水分やニ酸化炭素を含んでいても良い。また当該ガスは空気でも良い。 The airtight gas is nitrogen. The airtight gas may be other inert gas, argon or the like. In addition, the gas-tight gas may contain reducing hydrogen or oxygen-generating gas having an oxidizing action. The airtight gas may contain moisture or carbon dioxide. The gas may be air.

アニールユニット93とプレート92は断熱材96を介してステンレス製のケース97に収納されている。当該ケースには排気ポート98が設けられ、排気ができる。当該高温加圧気密ガスと接する材料は使用するガスや化学作用、到達させる温度などによって、選択する。当該材料はアルミニュームやステンレスの金属、石英、セラミクス、あるいはこれらの複合材料から選べる。ここでは、プレート92T1、92T3,92B1、92B3はアルミニュームで構成される。プレート92B2はステンレス製である。 The annealing unit 93 and the plate 92 are accommodated in a stainless case 97 through a heat insulating material 96. The case is provided with an exhaust port 98 to allow exhaust. The material in contact with the high-temperature pressurized gas-tight gas is selected depending on the gas used, the chemical action, the temperature reached, and the like. The material can be selected from aluminum, stainless steel, quartz, ceramics, or a composite material thereof. Here, the plates 92T1, 92T3, 92B1, and 92B3 are made of aluminum. The plate 92B2 is made of stainless steel.

プレート92B2にはヒーター線によるヒーター99が備えられ、加熱できる。各プレートから吹き出た高温加圧気密の窒素ガスはガラス基板91の温度を上げるとともに、基板をプレートから離して浮上させて支える。 The plate 92B2 is provided with a heater 99 by a heater wire and can be heated. The high-temperature pressurized air-tight nitrogen gas blown from each plate raises the temperature of the glass substrate 91 and supports the substrate by floating away from the plate.

当該窒素ガスはプレートと基板の隙間を通じて流れ出て、大気の進入を防止する。即ち、当該プレートはガラス基板を1)ガスで加熱し、2)ガスで基板を支持し、3)基板表面を大気から遮蔽する。 The nitrogen gas flows out through the gap between the plate and the substrate to prevent the air from entering. That is, the plate 1) heats the glass substrate with gas, 2) supports the substrate with gas, and 3) shields the substrate surface from the atmosphere.

各プレートの温度T91T,T91B,T93T、T93Bを、例えば200℃、T92Bを350℃とする。ガラス基板を、それに接触して回転する回転基板送り機95で移動させる。特定の場所に注目すると、基板は次第に温度が上がり、中心部で350℃に到達して、再び低下する。 The temperature T91T, T91B, T93T, and T93B of each plate is, for example, 200 ° C. and T92B is 350 ° C. The glass substrate is moved by a rotating substrate feeder 95 that rotates in contact with the glass substrate. When attention is paid to a specific location, the temperature of the substrate gradually increases, reaches 350 ° C. in the center, and decreases again.

アニールユニット93の断面模式図を図10(A)に示す。アニールガス導入口101からガスが導入されてガス加熱器100で加熱される。ガス加熱器100で加熱されたガスはパイプで導かれてヒートビーム発射器102に入る。放熱による温度低下を防止するために断熱材103が備えられてある。 A schematic cross-sectional view of the annealing unit 93 is shown in FIG. A gas is introduced from the annealing gas inlet 101 and heated by the gas heater 100. The gas heated by the gas heater 100 is guided by a pipe and enters the heat beam emitter 102. A heat insulating material 103 is provided to prevent a temperature drop due to heat dissipation.

ヒートビーム発射器102にはヒートビーム発射スリット104があり,当該スリット104から加熱されたガスがビーム状に発射される。これをヒートビーム呼ぶ。発射されたヒートビーム109は基板105に衝突して、熱を基板105に与える。淀み層がないので、この熱伝達の効率は高い。ヒートビーム発射器102にはヒーター線106が備えられて、当該発射器の温度を制御できる。 The heat beam emitter 102 has a heat beam emission slit 104, and the gas heated from the slit 104 is emitted in the form of a beam. This is called a heat beam. The emitted heat beam 109 collides with the substrate 105 and gives heat to the substrate 105. Since there is no stagnation layer, the efficiency of this heat transfer is high. Heat beam launcher 102 is provided with a heater wire 106 to control the temperature of the launcher.

ヒートビーム発射器102は熱変形の少ないSiCをコートしたカーボングラファイトである。当該発射器102の材質はセラミクスや石英、金属であっても良い。当該ヒートビーム発射器が金属やカーボングラファイトのとき当該ヒーター線のかわりに誘導加熱のコイルが備えられていて、誘導加熱で加熱しても良い。当該発射器102の温度は熱電対で測定されてT100Tである。高温加圧気密ガス導入口107Rから高温加圧の窒素ガスが導入される。 The heat beam launcher 102 is carbon graphite coated with SiC with little thermal deformation. The material of the projectile device 102 may be ceramics, quartz, or metal. When the heat beam launcher is made of metal or carbon graphite, an induction heating coil is provided instead of the heater wire, and heating may be performed by induction heating. The temperature of the launcher 102 is T100T as measured by a thermocouple. High-temperature pressurized nitrogen gas is introduced from the high-temperature pressurized air-tight gas inlet 107R.

当該高温加圧気密ガスは目的や温度範囲に応じて選ぶ。当該ガスはその他の不活性ガスのArやHeであっても良い。また当該ガスは空気、水、二酸化炭素、水素を含むガスであっても良い。 The high-temperature pressurized gas-tight gas is selected according to the purpose and temperature range. The gas may be other inert gas Ar or He. The gas may be a gas containing air, water, carbon dioxide, or hydrogen.

ヒートビーム発射器102の周囲にはリング状の吹き出し溝を備えた高温加圧気密ガス吹き出しリングプレート89が備えられてある。当該ガスは不活性ガス、例えば窒素である。吹き出し孔44を通じてリング状吹き出し溝88から高温に加熱された窒素ガスが漏れ出る。当該ガスは基板105の表面と当該リングプレートの空隙を通り、ヒートビーム発射器側にもリングプレートの外にも流れ出る。 Around the heat beam emitter 102, a high-temperature pressurized gas-tight gas blowing ring plate 89 having a ring-shaped blowing groove is provided. The gas is an inert gas, such as nitrogen. Nitrogen gas heated to a high temperature leaks from the ring-shaped blowing groove 88 through the blowing hole 44. The gas passes through the surface of the substrate 105 and the space between the ring plate and flows out to the heat beam emitter side and out of the ring plate.

リングプレート89の外に向かう流れは、外部大気の流入を阻止するように作用する。ヒートビーム発射器102の側に向かう内向きの流れはヒートビームのガスの流出を阻止するとともに、薄めて排気ポートに向かう流れを作る。ここのリングプレート89にヒーターを備えても良い。 The flow toward the outside of the ring plate 89 acts to block the inflow of external air. The inward flow toward the heat beam emitter 102 prevents the heat beam from flowing out and dilutes to create a flow toward the exhaust port. The ring plate 89 here may be provided with a heater.

アニールユニットのX3X3断面図を図10(B)に示す。ヒートビーム発射器102には、この場合3つのガス加熱器がH101,H102、H103が備えられ、対応する3つの熱電対108で測定されるヒートビーム発射器の温度はT101T,T102T,T103Tである。導入するアニールガスA101,A102,A103は同じ組成であっても異なる組成のガスであっても良い。排気ポート86,87はリングプレート89に接続されている。 An X3X3 cross-sectional view of the annealing unit is shown in FIG. In this case, the heat beam emitter 102 includes three gas heaters H101, H102, and H103, and the temperatures of the heat beam emitters measured by the corresponding three thermocouples 108 are T101T, T102T, and T103T. . The introduced annealing gases A101, A102, A103 may be the same composition or different composition gases. The exhaust ports 86 and 87 are connected to the ring plate 89.

図11には搬送のためのサセプタ基板111を示す。ガラス基板でなく小型のウエハ基板をデバイス基板112とするとき、石英のサセプタ基板を用いる。デバイス基板112をサセプタ基板111の上におき、当該サセプタ基板を上記記述の基板として用いることにより、小型のウエハ基板の加熱処理、または膜形成処理が可能である。この場合小型のデバイス基板は円形シリコンである。小型のデバイス基板は矩形であっても良い。また小型のデバイス基板はガラスであってもサファイアー、SiCであっても良い。 FIG. 11 shows a susceptor substrate 111 for conveyance. When the device substrate 112 is a small wafer substrate instead of a glass substrate, a quartz susceptor substrate is used. By placing the device substrate 112 on the susceptor substrate 111 and using the susceptor substrate as the substrate described above, a heat treatment or a film formation process of a small wafer substrate can be performed. In this case, the small device substrate is circular silicon. The small device substrate may be rectangular. The small device substrate may be glass, sapphire, or SiC.

本発明は1mを超える大型基板であっても、その表面を大気から遮蔽し、均一に加熱し、搬送し、膜形成する製造装置の構造を提供する。大型の基板を用いる太陽電池やフラットパネル表示装置の製造を容易にさせる。 The present invention provides a structure of a manufacturing apparatus that shields the surface of the large-sized substrate exceeding 1 m from the atmosphere, uniformly heats it, conveys it, and forms a film. Manufacturing of a solar cell or a flat panel display device using a large substrate is facilitated.

11 基板
12 サポートローラー
13 上部気密ガス吹き出しプレート
14 下部気密ガス吹き出しプレート
15 気密ガス導入口
16 高温加圧気密ガス上
17 高温加圧気密ガス下
18 吹き出し溝
19 吹き出し孔
21 基板支持台
22 ヒーター
23 気密ガス吹き出しプレート
25 気密ガス導入口
26 高温加圧気密ガス
31 気密ガス吹き出しプレート
32 サポートローラー
33 回転式基板駆動装置
41 吹き出しプレート
42 気密ガス導入口
43 導入溝
44 吹き出し孔
45 吹き出し溝
46 リング状の吹き出し溝
47 ライン状吹き出し溝
G40 高温加圧気密ガス
50 高温加圧気密基板搬送ユニット
51T,52T、53T 気密ガス吹き出しプレート上
51B,52B、53, 気密ガス吹き出しプレート下
54 熱電対
55T,55B 加熱ヒーター
G51T、G52T、G53T 高温加圧気密ガス
G51B、G52B、G53B 高温加圧気密ガス
T51T、T52T、T53T 上に配置されたプレート温度
T51B、T52B、T53B 下に配置されたプレート温度
PP1,PP2、PP3 プレートペア1、2,3
60 ガス処理ユニット
61 気密ガス吹き出しプレート
62 高温加圧気密ガス吹き出しリング
63 気密ガス吹き出しプレート
64 ガス処理部
65 断熱材
66 ケース
67 吹き出しリング
68 処理ガス
69 排気口
T61,T63 プレートの温度
T62R リングプレートの温度
G67 高温加圧気密ガス
70 支持台
71、73 気密ガス吹き出しプレート
72 CVDユニット
74 ヒーター
75 ゾーンヒーター
75n n番目のゾーンヒーター
76 変形しない基板
77 断熱材
78 ユニットケース
79 排気ポート
G70 CVDガス
G71,G72,G73 高温加圧気密ガス
S70 高さセンサー
T71T、T73T 上に配置されたプレート温度
T70R リングプレートの温度
T70T シャワープレートの温度
T75n n番目のゾーンヒーターの温度
TC 熱電対
80 基板
81 CVDガス導入口
82 CVDガスシャワープレート
83 シャワーヒーター
83R リングプレートヒーター
84 熱電対
85 断熱材
86、87 排気ポート
88 リング状吹き出し溝
89 高温加圧気密ガス吹き出しリングプレート
T80 シャワープレート温度
T801,T802,T803 シャワープレート温度
T80R リングプレート温度
G801、G802,G803 CVDガス
G80R 高温加圧気密ガスの窒素
91 ガラス基板
92T1、92T3 気密ガス吹き出しプレート
92B1、92B2、92B3 気密ガス吹き出しプレート
93 アニールユニット
94 熱電対
95 回転式基板送り機
96 断熱材
97 ケース
98 排気ポート
99 ヒーター
A90 アニールガス
H90 ガス加熱器
G91T,G93T 高温加圧気密ガス
G91B、G92B,G93B 高温加圧気密ガス
T91T,T93T プレートの温度
T91b、T92B、T93B プレートの温度
100
101 アニールガス導入口
102 ヒートビーム発射器
103 断熱材
104 ヒートビーム発射スリット
105 ガラス基板
106 ヒーター線
107R 高温加圧ガス導入口
108 熱電対
109 ヒートビーム
A101,A102、A103 アニ−ルガス
H101,H102,H103 ガス加熱器
T101T、T102T、T103T ヒートビーム発射器の各部温度
112 デバイス基板
111 搬送のためのサセプタ基板
DESCRIPTION OF SYMBOLS 11 Board | substrate 12 Support roller 13 Upper airtight gas blowing plate 14 Lower airtight gas blowing plate 15 Airtight gas inlet 16 Above high temperature pressurized airtight gas 17 Below high temperature pressurized airtight gas 18 Outlet groove 19 Outlet 21 Substrate support stand 22 Heater 23 Airtight Gas blowout plate 25 Airtight gas inlet 26 High-temperature pressurized airtight gas 31 Airtight gas blowout plate 32 Support roller 33 Rotary substrate driving device 41 Blowout plate 42 Airtight gas inlet 43 Introduction groove 44 Blowout hole 45 Blowout groove 46 Ring-shaped blowout Groove 47 Line-shaped blowing groove G40 High-temperature pressurized gas-tight gas 50 High-temperature pressurized gas-tight substrate transport unit 51T, 52T, 53T Upper gas-tight gas blowing plate 51B, 52B, 53, Lower gas-tight gas blowing plate 54 Thermocouple 55T, 55B G51T, G52T, G53T High temperature pressurized gas-tight gas G51B, G52B, G53B High temperature pressurized gas-tight gas T51T, T52T, T53T Plate temperature arranged above T51B, T52B, T53B Plate temperature PP1, PP2, PP3 arranged below Plate pair 1, 2, 3
60 Gas Processing Unit 61 Airtight Gas Blowout Plate 62 High Temperature Pressurized Airtight Gas Blowout Ring 63 Airtight Gas Blowout Plate 64 Gas Processing Portion 65 Insulation Material 66 Case 67 Blowout Ring 68 Process Gas 69 Exhaust T61, T63 Plate Temperature T62R Temperature G67 High-temperature pressurized gas-tight gas 70 Support base 71, 73 Air-tight gas blowing plate 72 CVD unit 74 Heater 75 Zone heater 75n Nth zone heater 76 Undeformed substrate 77 Heat insulating material 78 Unit case 79 Exhaust port G70 CVD gas G71, G72 , G73 High-temperature pressurized gas-tight gas S70 Height sensor T71T, Plate temperature T70R arranged on T73T Ring plate temperature T70T Shower plate temperature T75n nth zone heater Temperature TC Thermocouple 80 Substrate 81 CVD gas inlet 82 CVD gas shower plate 83 Shower heater 83R Ring plate heater 84 Thermocouple 85 Insulating material 86, 87 Exhaust port 88 Ring-shaped blowing groove 89 High-temperature pressurized air-tight gas blowing ring plate T80 Shower Plate temperature T801, T802, T803 Shower plate temperature T80R Ring plate temperature G801, G802, G803 CVD gas G80R High-temperature pressurized airtight gas nitrogen 91 Glass substrate 92T1, 92T3 Airtight gas blowing plate 92B1, 92B2, 92B3 Airtight gas blowing plate 93 Annealing Unit 94 Thermocouple 95 Rotary substrate feeder 96 Heat insulating material 97 Case 98 Exhaust port 99 Heater A90 Annealing gas H90 Gas heater G91T, G93 Hot pressurized air tight gas G91B, G92B, G93B hot pressurized air tight gas T91T, temperature T93T plate T91b, T92B, the temperature of the T93B plate 100
DESCRIPTION OF SYMBOLS 101 Annealing gas inlet 102 Heat beam launcher 103 Heat insulating material 104 Heat beam launch slit 105 Glass substrate 106 Heater wire 107R High temperature pressurization gas inlet 108 Thermocouple 109 Heat beam A101, A102, A103 Annealing gas H101, H102, H103 Gas heater T101T, T102T, T103T Temperature of each part of heat beam emitter 112 Device substrate 111 Susceptor substrate for transport

Claims (20)

1気圧以上の加圧ガスが加熱されて高温加圧ガスとして片面から吹き出るプレートがあり、当該プレートと一定間隔で対向して基板があり、当該基板と当該プレートが相対移動する機構を備えてあり、当該プレートから吹き出たガスが基板の表面を通り基板とプレートの対向した領域の外に流れ出ることにより、基板の表面を大気から遮断し、同時に基板を加熱することを特徴とする基板の加熱と基板の移動と基板の大気遮断を同時に行う装置。 There is a plate in which pressurized gas of 1 atm or more is heated and blown out from one side as high-temperature pressurized gas, there is a substrate facing the plate at a constant interval, and a mechanism for moving the substrate and the plate relative to each other is provided. Heating the substrate, characterized in that the gas blown from the plate flows through the surface of the substrate and flows out of a region where the substrate and the plate face each other, thereby blocking the surface of the substrate from the atmosphere and simultaneously heating the substrate. A device that moves the substrate and shuts off the substrate at the same time. 前記プレートが前記基板の片側の面に対向して複数個配置されてあることを特徴とする請求項1記載の装置。 2. The apparatus according to claim 1, wherein a plurality of the plates are arranged to face one side of the substrate. 前記プレートが前記基板の上下に配置されたペアプレートであることを特徴とする請求項1、2記載の装置。 The apparatus according to claim 1, wherein the plate is a pair plate disposed above and below the substrate. 前記プレートの温度が独立に制御できて、上下に配置されたペアプレートの温度を制御することを特徴とする請求項3記載の装置。 The apparatus according to claim 3, wherein the temperature of the plate can be controlled independently, and the temperature of the paired plates disposed above and below is controlled. 前記プレートが少なくとも3個以上並べてあり、端に配置された2つのプレートの内部にあるプレートの温度が端に配置されたプレートの温度より高いことを特徴とする請求項2、3、4記載の装置。 5. The plate according to claim 2, wherein at least three of the plates are arranged side by side, and the temperature of the plate inside the two plates arranged at the end is higher than the temperature of the plate arranged at the end. apparatus. 前記プレートが金属、石英、SiC、AlNを含むセラミクス、カーボングラファイト、またはこれらの組み合わせの材料で構成されていることを特徴とする請求項1、2、3、4、5記載の装置。 6. The apparatus according to claim 1, 2, 3, 4, 5, wherein the plate is made of a metal, quartz, SiC, ceramic containing AlN, carbon graphite, or a combination thereof. 前記基板を移動させるために基板に接触する駆動装置が備えられていることを特徴とする請求項1ないし6記載の装置。 7. The apparatus according to claim 1, further comprising a driving device that contacts the substrate to move the substrate. 前記高温加圧ガスが窒素、酸素、水素、アルゴン、水、空気のいずれか、またはこれらを2種以上含むガスであることを特徴とする請求項1ないし7記載の装置。 8. The apparatus according to claim 1, wherein the high-temperature pressurized gas is nitrogen, oxygen, hydrogen, argon, water, air, or a gas containing two or more of these. 前記高温加圧ガスが塩素やフッ素を含むハロゲンガスを混合してあるガスであることを特徴とする請求項1ないし8記載の装置。 9. The apparatus according to claim 1, wherein the high-temperature pressurized gas is a gas mixed with a halogen gas containing chlorine and fluorine. 前記高温加圧ガスが5族の元素、または3族の元素を含むガスを混合した半導体ドーピングガスであることを特徴とする請求項1ないし8記載の装置。 9. The apparatus according to claim 1, wherein the high-temperature pressurized gas is a semiconductor doping gas in which a gas containing a Group 5 element or a Group 3 element is mixed. 前記高温加圧ガスが6族の元素を含むガスを混合したガスであることを特徴とする請求項1ないし8記載の装置。 9. The apparatus according to claim 1, wherein the high-temperature pressurized gas is a gas in which a gas containing a Group 6 element is mixed. 前記高温加圧ガスが吹き出るとき、当該ガスが吹き出る複数の孔または複数の溝が当該プレートの吹き出る側に形成されてあることを特徴とする請求項1ないし6記載の装置。 7. The apparatus according to claim 1, wherein a plurality of holes or a plurality of grooves through which the gas is blown when the high-temperature pressurized gas is blown are formed on the blow-out side of the plate. 前記溝がリング状であることを特徴とする請求項1ないし6記載の装置。 7. A device according to claim 1, wherein the groove is ring-shaped. 前記プレートが断熱材または断熱空間を介してケースに収納されて、当該ケースのガスを排気する機構を備えた請求項1ないし13記載の装置。 The apparatus according to any one of claims 1 to 13, further comprising a mechanism in which the plate is accommodated in a case via a heat insulating material or a heat insulating space, and gas in the case is exhausted. 高温加圧気密ガスが吹き出すリング状の前記プレートを備え、当該吹き出しリングプレートの内部に基板表面に衝突させる加熱処理ガスを吹き出すガス処理部を備えたことを特徴とするガス処理ユニット装置。 A gas processing unit device comprising: a ring-shaped plate from which high-temperature pressurized air-tight gas blows out; and a gas processing unit for blowing out heat-processing gas that collides with the substrate surface inside the blowing ring plate. 前記ガス処理ユニットを挟むように前記高温加圧気密ガス吹き出しプレートを備え、当該ガス処理ユニットと基板が相対移動することを特徴とするガス処理装置。 A gas processing apparatus comprising the high-temperature pressurized air-tight gas blowing plate so as to sandwich the gas processing unit, wherein the gas processing unit and the substrate move relative to each other. 前記加熱処理ガスが窒素、酸素、水素、アルゴン、水、空気のいずれか、またはこれらを2種以上含むガスであることを特徴とする請求項15、16記載のガス処理装置。 The gas processing apparatus according to claim 15 or 16, wherein the heat treatment gas is nitrogen, oxygen, hydrogen, argon, water, air, or a gas containing two or more of these. 前記加熱処理ガスが塩素やフッ素を含むハロゲンガスを混合したガスであることを特徴とする請求項15、16記載のガス処理装置。 The gas processing apparatus according to claim 15 or 16, wherein the heat treatment gas is a gas mixed with a halogen gas containing chlorine and fluorine. 前記加熱処理ガスが5族の元素、または3族の元素を含むガスを混合した半導体ドーピングガスであることを特徴とする請求項15、16記載のガス処理装置。 17. The gas processing apparatus according to claim 15, wherein the heat treatment gas is a semiconductor doping gas in which a gas containing a Group 5 element or a Group 3 element is mixed. 前記加熱処理ガスが6族の元素を含むガスを混合したガスであることを特徴とする請求項15、16記載のガス処理装置。

The gas processing apparatus according to claim 15 or 16, wherein the heat treatment gas is a gas in which a gas containing a Group 6 element is mixed.

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