JP6855147B2 - 成膜装置 - Google Patents

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Description

この発明は、太陽電池などの電子デバイスの製造に用いられ、基板上に膜を成膜する成膜装置に関するものである。
基板上に膜を成膜する方法として、化学気相成長(CVD(Chemical Vapor Deposition))法がある。しかしながら、化学気相成長法では真空下での成膜が必要な場合が多くなり、真空ポンプなどに加えて、大型の真空容器を用いる必要がある。さらに、化学気相成長法では、コスト等の観点から、成膜される基板として大面積のものを採用することが困難である、という問題があった。そこで、大気圧下における成膜処理が可能なミスト法が、注目されている。
ミスト法を利用した成膜装置に関する従来技術として、例えば特許文献1に係る技術が存在している。
特許文献1に係る技術では、ミスト噴射用ノズル等を含むミスト噴射ヘッド部の底面に設けられる原料溶液噴出口及び反応材料噴出口から、大気中に配置されている基板に対してミスト化された原料溶液及び反応材料が噴射されている。当該噴射により、基板上には膜が成膜される。なお、反応材料は原料溶液との反応に寄与する材料を意味する。
特許文献1で代表される従来の成膜装置は、薄膜形成ノズルによるミスト噴射処理と加熱機構による加熱処理とを同時に実行することにより基板上に薄膜を成膜している。
また、基板を上面上に載置する基板積載ステージの内部に加熱機構を設け、この基板積載ステージを平面型加熱手段として用いるのが一般的であった。
国際公開第2017/068625号
上述したように、従来の成膜装置は、成膜対象物となる基材である基板を上面上に載置する基板積載ステージの内部に加熱機構を設け、基板積載ステージを平面型加熱手段として用いるのが一般的であった。
基板積載ステージのような平面型加熱手段を用いる場合、基板積載ステージの上面と基板の下面とを接触させ、基板積載ステージ,基板間を伝熱させて基板の加熱処理を実行することになる。
しかし、基板が平板形状ではなく、その下面が湾曲したものや、下面に凹凸がある構造を呈する場合、平面型加熱手段では、基板積載ステージの上面と基板の裏面との接触が局所的になる。このため、加熱機構による加熱処理の実行時に基板の加熱が不均一になったり、基板に反りが発生して変形したりする等の問題点があった。
本発明では、上記のような問題点を解決し、成膜品質や成膜速度を落とすことなく、基板上に薄膜を成膜することができ、かつ、成膜処理のスループットの向上を図った成膜装置を提供することを目的とする。
この発明に係る成膜装置は、所定の円周上に沿って基板を搬送する基板搬送部と、前記所定の円周上に沿って配置された加熱室内に設けられ、前記加熱室内の前記基板と接触することなく、前記基板を加熱する加熱処理を実行する加熱機構と、前記所定の円周上に沿って配置された成膜室内に設けられ、原料溶液をミスト化して得られる原料ミストを前記成膜室内の前記基板に向けて噴射するミスト噴射処理を実行するミスト噴射部とを備え、
前記加熱室と前記成膜室とは互いに分離して配置され、前記基板搬送部によって前記基板を前記所定の円周に沿って搬送させることにより前記加熱室内の前記加熱機構による加熱処理の実行後に、前記成膜室内の前記ミスト噴射部によるミスト噴射処理を実行して前記基板上に薄膜を成膜する。

請求項1記載の本願発明の成膜装置は、加熱室内の基板と接触することなく、基板を加熱する加熱処理を実行する加熱機構を備えているため、加熱機構による加熱処理の実行により基板の形状に関わらず、基板を均一に加熱することができる。
さらに、加熱処理とミスト噴射処理とが互いに影響を受けないように加熱機構及びミスト噴射部は加熱室及び成膜室に分離して配置されているため、ミスト噴射処理が加熱処理に悪影響を与えることもない。
その結果、請求項1記載の本願発明の成膜装置は、加熱機構による加熱処理の実行後、ミスト噴射部によるミスト噴射処理を実行することにより、成膜品質や成膜速度を落とすことなく、基板の表面に薄膜を成膜することができる。
さらに、請求項1記載の本願発明の成膜装置は、所定の円周上に加熱機構が設けられた加熱室とミスト噴射部が設けられた成膜室とが配置され、かつ、基板搬送機構によって上記所定の円周上に沿って基板が搬送されている。
このため、請求項1記載の本願発明の成膜装置は、基板搬送部によって所定の円周上に複数回周回するように基板を搬送させることにより、加熱機構及びミスト噴射部の数を必要最小限に抑え、かつ、加熱処理及びミスト噴射処理を含む成膜処理のスループットを高めることができる。
この発明の目的、特徴、局面、および利点は、以下の詳細な説明と添付図面とによって、より明白となる。
この発明の実施の形態1である成膜装置の平面構造を模式的に示す説明図である。 実施の形態1の成膜装置の断面構造を示す断面図である。 この発明の実施の形態2である成膜装置の平面構造を模式的に示す説明図である。 この発明の実施の形態3である成膜装置の平面構造を模式的に示す説明図である。 この発明の実施の形態4である成膜装置の平面構造を模式的に示す説明図である。 実施の形態4の成膜装置の断面構造を示す断面図である。 実施の形態4における基板保持具の第1の態様の平面構造を示す平面図(その1)である。 実施の形態4における基板保持具の第1の態様の平面構造を示す平面図(その2)である。 図8のC−C断面における断面構造を示す断面図である。 実施の形態4における基板保持具の第2の態様の平面構造を示す平面図(その1)である。 実施の形態4における基板保持具の第2の態様の平面構造を示す平面図(その2)である。 図11のD−D断面における断面構造を示す断面図である。 この発明の実施の形態5である成膜装置における薄膜形成ノズルの平面構造を模式的に示す説明図である。 実施の形態5の成膜装置の第1の変形例である薄膜形成ノズルの平面構造を模式的に示す説明図である。 実施の形態5の成膜装置の第2の変形例である薄膜形成ノズルの平面構造を模式的に示す説明図である。 この発明の前提技術における成膜装置の概略構成を示す説明図である。
<前提技術>
加熱機構として、従来の平面型加熱手段に変えて赤外光照射器を用いることが考えられる。赤外光照射器を用いることにより、基板に接触することなく電磁波である赤外線で直接加熱できるため、基板の形状に関わらず均一に加熱することが可能となる。
しかし、原料溶液をミスト化して得られる原料ミストが赤外光を吸収し、原料ミストが加熱されて蒸発するため、基板上に形成される薄膜の成膜品質や、成膜処理における成膜速度が低下する問題があった。また、原料ミストを噴射するミスト噴射処理自体が基板の加熱の妨げになることも問題であった。
これらの問題を解決するため、加熱工程と成膜工程(ミスト噴射工程)を分離しそれぞれ別の空間で行う改良製法が考えられる。この改良製法を用いることにより、基板の形状に関わらず、薄膜の成膜品質や成膜処理における成膜速度を落とすことなく成膜することを可能となる。
しかし、基板が加熱工程を終えた直後から、急激に基板の温度が低下するため、加熱工程と成膜工程を繰り返す必要がある。このため、加熱処理を行う加熱機構とミスト噴射処理を行うミスト噴射部とをそれぞれ複数準備し、複数の加熱機構と複数のミスト噴射部とを交互に多数並べる第1の方法が考えられる。さらに、単一の加熱機構と単一のミスト噴射部との間の基板を複数回往復させる第2の方法が考えられる。
図16はこの発明の前提技術における上記第1の方法を具体化した成膜装置の概略構成を示す説明図である。図16にXYZ直交座標系を記している。
図16に示すように、前提技術の薄膜製造装置112は、加熱室801及び802、成膜室901及び902、2つの薄膜形成ノズル101、2組の赤外光照射器102及び104の組合せ並びにコンベア53を主要構成要素として含んでいる。
赤外光照射器102はランプ載置台121及び複数の赤外光ランプ122から構成され、ランプ載置台121の上部に複数の赤外光ランプ122が取り付けられる。したがって、赤外光照射器102は複数の赤外光ランプ122から上方(+Z方向)に向けて赤外光を照射することができる。赤外光照射器102による上述した赤外光照射によってベルト52の上面に載置した複数の基板110の裏面に対する加熱処理(第1方向加熱処理)を実行することができる。
赤外光照射器104はランプ載置台141及び複数の赤外光ランプ142から構成され、ランプ載置台141の下部に複数の赤外光ランプ142が取り付けられる。したがって、赤外光照射器104は複数の赤外光ランプ142から下方(−Z方向)に向けて赤外光を照射することができる。赤外光照射器104による上述した赤外光照射によってベルト52の上面に載置した複数の基板110の表面に対する加熱処理(第2方向加熱処理)を実行することができる。
基板搬送部であるコンベア53はベルト52の上面に複数の基板110を載置しつつ、複数の基板110を搬送方向(X方向)に搬送している。コンベア53は左右両端に設けられた搬送用の一対のローラ51と、一対のローラ51に架け渡された無端状の搬送用のベルト52とを備えている。
コンベア53は、一対のローラ51の回転駆動によって、上方側(+Z方向側)のベルト52を搬送方向(X方向)に沿って移動させることができる。
コンベア53の一対のローラ51のうち、一方は加熱室801外の左方(−X方向)に設けられ、他方は成膜室902の右方(+X方向)に設けられる。また、ベルト52の中央部は、加熱室801、加熱室802、成膜室901及び成膜室902のうちいずれかの内部に設けられる。
したがって、ベルト52は一対のローラ51の回転駆動により、加熱室801及び802それぞれの左右(−X方向,+X方向)の側面の一部に設けられる一対の開口部88、及び成膜室901及び902それぞれの左右の側面の一部に設けられる一対の開口部98を介して、加熱室801及び802の内部、成膜室901及び902の内部並びに外部との間を移動することができる。
加熱室801及び802と成膜室901及び902は、加熱室801、成膜室901、加熱室802及び成膜室902の順で左方から右方にかけて隣接して設けられる。また、加熱室801の右側の開口部88と成膜室901の左側の開口部98とが共用され、成膜室901の右側の開口部98と加熱室802の左側の開口部88とが共用され、加熱室802の右側の開口部88と成膜室902の開口部98とが共用される。
コンベア53の一部は加熱室801及び802に収納される。加熱室801及び802の内部及び周辺の構成は同じであるため、以下では加熱室801を中心に説明する。
加熱室801は、上部容器83、下部容器84及び一対の開口部88により構成される。Z方向である高さ方向において上部容器83と下部容器84との間に一対の開口部88が位置する。したがって、加熱室801内の開口部88,88間に設けられるコンベア53は下部容器84より高く、上部容器83より低い位置に配置される。
加熱室801の周辺において、第1方向加熱部である赤外光照射器102は下部容器84外の下方(−Z方向)側のコンベア53から離れた位置に、図示しない固定手段より固定される。
加熱室801の周辺において、第2方向加熱部であるである赤外光照射器104は上部容器83外の上方(+Z方向)側のコンベア53から離れた位置に、図示しない固定手段より固定される。赤外光照射器102及び赤外光照射器104により加熱機構が構成される。
なお、赤外光照射器102及び104は共に、加熱室801内のベルト52の上面領域(線状の一対のコンベアチェーンに挟まれる領域)と平面視して重複する位置に配置される。
加熱室801及び802はそれぞれ、赤外光照射器102及び104から照射される赤外光を吸収することなく、透過性に優れた赤外光透過材料を構成材料としている。具体的には、加熱室801及び802はそれぞれ構成材料として石英ガラスを採用している。
第1方向加熱部である赤外光照射器102は、基板110の裏面側(他方主面側)から+Z方向(第1の方向)に向けて赤外光を照射して基板110を裏面側から加熱する第1方向加熱処理を行っている。
第2方向加熱部である赤外光照射器104は、基板110の表面側(一方主面側)から、+Z方向と反対方向となる−Z方向(第2の方向)に向けて赤外光を照射して基板110を表面側から加熱する第2方向加熱処理を行っている。
また、加熱室801は、赤外光照射器102及び104の加熱処理(第1方向加熱処理及び第2方向加熱処理)の実行時に、基板110を内部に収容している。
加熱室801は、加熱処理を行う際、エアカーテン107により上部容器83,下部容器84間の開口部88を塞ぐことにより、ベルト52上に載置された複数の基板110を外部から遮断することができる。
このように、前提技術の薄膜製造装置112は、第1の加熱機構として加熱室801の外部周辺に設けられた赤外光照射器102及び104を有し、第2の加熱機構として加熱室802の外部周辺に設けられた赤外光照射器102及び104を有している。
そして、加熱室801内の複数の基板110に対し赤外光照射器102及び104により第1の加熱処理を実行し、加熱室802内の複数の基板110に対し赤外光照射器102及び104により第2の加熱処理を実行している。これら第1及び第2の加熱処理がそれぞれ上述した第1方向加熱処理及び第2方向加熱処理を含んでいる。
成膜室901及び902はそれぞれ薄膜形成ノズル101及びコンベア53の一部を収納する。成膜室901及び902の内部構成は同じであるため、以下では成膜室901を中心に説明する。
成膜室901は、上部容器91、下部容器92及び一対の開口部98により構成される。Z方向である高さ方向において上部容器91と下部容器92との間に一対の開口部98が位置する。したがって、成膜室901内の開口部98,98間に設けられるコンベア53は下部容器92より高く、上部容器91より低い位置に配置される。
成膜室901において、ミスト噴射部である薄膜形成ノズル101は上部容器91内に図示しない固定手段により固定配置される。この際、薄膜形成ノズル101は、噴射面とベルト52の上面とが対向する位置関係で配置される。
成膜室901において、薄膜形成ノズル101は、噴射面に設けられた噴射口から下方(−Z方向)に原料ミストMTを噴射するミスト噴射処理を実行する。
このように、前提技術の薄膜製造装置112は、第1のミスト噴射部として成膜室901内に設けられた薄膜形成ノズル101を有し、第2のミスト噴射部として成膜室902内に設けられた薄膜形成ノズル101を有している。
そして、成膜室901内に設けられた薄膜形成ノズル101により第1のミスト噴射処理を実行し、成膜室902内に設けられた薄膜形成ノズル101により第2の加熱処理を実行している。
成膜室901及び902はそれぞれ、ミスト噴射処理を行う際、エアカーテン107により上部容器91,下部容器92間の開口部98を塞ぐことにより、薄膜形成ノズル101、及びベルト52上に載置された複数の基板110を外部から遮断することができる。
したがって、前提技術の薄膜製造装置112は、エアカーテン107によって加熱室801及び802それぞれの一対の開口部88並びに成膜室901及び902それぞれの一対の開口部98を全て閉状態にし、コンベア53のベルト52を搬送方向(X方向)に沿って移動させることにより、成膜環境を設定することができる。
前提技術の薄膜製造装置112は、上記成膜環境下で、加熱室801及び802内の基板110に対して行う加熱処理と成膜室901及び902内の基板110に対して行うミスト噴射処理とが互いに影響を受けないように、2組の赤外光照射器102及び104の組合せと2つの薄膜形成ノズル101とをそれぞれ分離して配置している。
そして、前提技術の薄膜製造装置112は、上記成膜環境下で、加熱室801内の複数の基板110に対し赤外光照射器102及び104の赤外光照射による第1の加熱処理を実行した後、成膜室901内で薄膜形成ノズル101による第1のミスト噴射処理を実行する。
その後、薄膜製造装置112は、上記成膜環境下で、加熱室802内の複数の基板110に対し赤外光照射器102及び104の赤外光照射による第2の加熱処理を実行した後、成膜室902内で薄膜形成ノズル101による第2のミスト噴射処理を実行する。
その結果、前提技術の薄膜製造装置112は、最終的に成膜室902においてベルト52の上面に載置された基板110の表面上に薄膜を成膜することができる。
このように、前提技術の薄膜製造装置112は、基板110と接触関係をもたせることなく、2組の赤外光照射器102及び104の組合せによって基板110を加熱することができるため、基板110の形状に関わらず均一な加熱を、基板110を変形させることなく行うことができる。
さらに、前提技術の薄膜製造装置112は、加熱処理とミスト噴射処理とが互いに影響を受けないように2組の赤外光照射器102及び104と2つの薄膜形成ノズル101とをそれぞれ分離して配置している。このため、薄膜製造装置112は、第1及び第2の加熱処理並びに第1及び第2のミスト噴射処理それぞれの実行時に、上記原料ミスト蒸発現象の発生を確実に回避することができる。
その結果、前提技術の薄膜製造装置112は、成膜品質や成膜速度を落とすことなく、基板110の表面上に薄膜を成膜することができる。
前提技術の薄膜製造装置112は、上述したように、第1及び第2の加熱処理並びに第1及び第2のミスト噴射処理間で影響を受けないように、第1及び第2の加熱機構並びに第1及び第2ミスト噴射部は、第1、第2の順で交互に配置されている。
そして、前提技術の薄膜製造装置112は、第1及び第2の加熱処理と第1及び第2のミスト噴射処理とを第1,第2の順で交互に実行することを特徴としている。
したがって、前提技術の薄膜製造装置112は、2回交互に繰り返される加熱処理及びミスト噴射処理を実行することにより、成膜される薄膜の膜厚を厚くしたり、膜質が異なる2つの膜による積層構造で薄膜を形成したりすることができる。
なお、上述した薄膜製造装置112では、2つの加熱機構と2つのミスト噴射部による組合せを示したが、n(n≧2)個の加熱機構とn個のミスト噴射部による組合せによる拡張変形例を実現することができる。
上記拡張変形例は、第1〜第nの加熱処理を実行する第1〜第nの加熱機構を有し、第1〜第nのミスト噴射処理を実行する第1〜第nのミスト噴射部を有している。
上記拡張変形例は、第1〜第nの加熱処理及び第1〜第nのミスト噴射処理間で影響を受けないように、第1〜第nの加熱機構及び第1〜第nのミスト噴射部を、第1〜第nの順で交互に分離して配置している。
そして、上記拡張変形例は、第1〜第nの加熱処理と第1〜第nのミスト噴射処理とを第1,第2,…第nの順で交互に実行することを特徴としている。
したがって、上記拡張変形例は、n(≧2)回交互に繰り返して加熱処理及びミスト噴射処理を実行することにより、成膜される薄膜の膜厚を厚くしたり、膜質が異なるn層の膜による積層構造で薄膜を形成したりすることができる。
加えて、前提技術の薄膜製造装置112は、加熱室801及び802内の基板110に対して行う第1及び第2の加熱処理として、赤外光照射器102による第1方向加熱処理と赤外光照射器104による第2方向加熱処理とを同時に行っている。
その結果、前提技術の薄膜製造装置112は、加熱室801及び802それぞれ内において基板110をより均一に加熱することができる。
しかしながら、図16で示したような前提技術に代表される第1の方法では、加熱機構である赤外光照射器102及び104、ミスト噴射部である薄膜形成ノズル101を複数設ける必要があるため、コストの上昇を招くという問題点があった。
一方、第2の方法は、単一の加熱機構と単一のミスト噴射部との間を移動させる際、必ず、加熱処理及びミスト噴射処理のいずれも実行されない無駄な時間が発生してしまうため、成膜処理におけるスループットが低くなるという問題点を有している。
以下に述べる実施の形態では、上記第1及び第2の方法の問題点をも解決し、加熱機構及びミスト噴射部の数を必要最小限に抑え、かつ、成膜処理のスループットを高めることを目的としている。
<実施の形態1>
図1はこの発明の実施の形態1である成膜装置71の平面構造を模式的に示す説明図である。図2は実施の形態1の成膜装置71の断面構造を示す断面図である。図2は図1のA−A断面を示しており、図1及び図2それぞれにXYZ直交座標系を示している。
図1に示すように、中心点C1を中心とした半径d1の円周である基板搬送経路用円周M1(所定の円周)が設定されている。
基板搬送経路用円周M1上に沿ってそれぞれ円弧状に加熱室H10及び成膜室F10が互いに分離して配置される。加熱室H10及び成膜室F10は互いに隣接して配置され、基板搬送経路用円周M1上において実質的な空き空間を生じさせることなく設けられる。
後に詳述する基板搬送装置8により、基板搬送経路用円周M1上に沿って基板回転方向R1を移動方向として複数の基板10が同時に搬送される。複数の基板10はそれぞれ平面視して矩形状を呈している。複数の基板10はそれぞれの中心が常に基板搬送経路用円周M1上に位置するように搬送される。
図2に示すように、第1方向加熱部である赤外光照射器2は加熱室H10内の基板10から離れた位置に、図示しない固定手段より固定される。第2方向加熱部である赤外光照射器4は加熱室H10内の基板10から離れた位置に、図示しない固定手段より固定される。赤外光照射器2及び赤外光照射器4の組合せにより加熱機構が構成される。加熱室H10は後述する回転用側面開口領域以外に外部に通じる開口領域を有していない。
なお、赤外光照射器2及び4は、加熱室H10内に平面視して矩形状に複数個離散配置されている。例えば、図1で示される複数の基板10(15個の基板10)に対応する位置に複数の赤外光照射器2及び4が離散配置されている。そして、赤外光照射器2及び4は基板搬送経路用円周M1に沿って基板10が搬送される際、基板10全体を平面視して含むように、基板10より少し広い形状で設けられる。
このように、加熱室H10内において、赤外光照射器2及び4は離散的に複数設けられるが、以下では、説明の都合上、一組の赤外光照射器2及び4を代表して説明する。
赤外光照射器2はランプ載置台31及び赤外光ランプ32から構成され、ランプ載置台31の上部に赤外光ランプ32が取り付けられる。したがって、赤外光照射器2は赤外光ランプ32から上方(+Z方向(第1の方向))に向けて赤外光LRを照射することができる。赤外光照射器2による上述した赤外光照射によって基板10に対する加熱処理(第1方向加熱処理)を実行することができる。
赤外光照射器4はランプ載置台41及び赤外光ランプ42から構成され、ランプ載置台41の下部に赤外光ランプ42が取り付けられる。したがって、赤外光照射器4は赤外光ランプ42から下方(−Z方向)に向けて赤外光LRを照射することができる。赤外光照射器4による上述した赤外光照射によって基板10に対する加熱処理(第2の方向加熱処理)を実行することができる。
このように、第1方向加熱部である赤外光照射器2は、+Z方向(第1の方向)に向けて赤外光LRを照射することにより、基板10と接触することなく基板10を加熱する第1方向加熱処理を行っている。+Z方向は基板10の裏面から表面に向かう方向となる。
一方、第2方向加熱部である赤外光照射器4は、+Z方向と反対方向となる−Z方向(第2の方向)に向けて赤外光LRを照射することにより、基板10と接触することなく基板10を加熱する第2方向加熱処理を行っている。−Z方向は基板10の表面から裏面に向かう方向となる。
このように、赤外光照射器2及び4は、加熱室H10内に設けられ、加熱室H10内の基板10を加熱する加熱処理(第1方向加熱処理+第2方向加熱処理)を実行する加熱機構として機能する。
第1方向ミスト噴射部である薄膜形成ノズル1Lは基板10の下方に位置するように成膜室F10内に図示しない固定手段により固定配置される。この際、薄膜形成ノズル1Lは、ミスト噴射口が基板10の裏面と対向する位置関係で配置される。
第2方向ミスト噴射部である薄膜形成ノズル1Hは成膜室F10内に図示しない固定手段により固定配置される。この際、薄膜形成ノズル1Hは、ミスト噴射口と基板10の表面とが対向する位置関係で配置される。なお、成膜室F10は後述する回転用側面開口領域以外に外部に通じる開口領域を有していない。
成膜室F10内において、薄膜形成ノズル1Lは、ミスト噴射口から上方(+Z方向;第1の方向)に原料ミストMTを噴射する第1方向ミスト噴射処理を実行する。
成膜室F10内において、薄膜形成ノズル1Hは、ミスト噴射口から下方(−Z方向;第2の方向)に原料ミストMTを噴射する第2方向ミスト噴射処理を実行する。
このように、実施の形態1の成膜装置71は、第1方向ミスト噴射部として薄膜形成ノズル1Lを有し、第2方向ミスト噴射部とし薄膜形成ノズル1Hを有している。したがって、実施の形態1の成膜装置71は、薄膜形成ノズル1L及び1Hの組合せによりミスト噴射部を構成し、ミスト噴射部は、第1方向ミスト噴射処理及び第2方向ミスト噴射処理の組合せによるミスト噴射処理を実行している。
上述したように、薄膜形成ノズル1L及び1Hは、基板搬送経路用円周M1上に沿って配置された成膜室F10内に設けられ、原料溶液をミスト化して得られる原料ミストMTを成膜室F10の基板10に向けて噴射するミスト噴射処理を実行するミスト噴射部として機能する。
このような構成の実施の形態1の成膜装置71は、図示しない基板搬送装置8によって複数の基板10(図1では16個の基板10)を基板搬送経路用円周M1上に沿って、基板回転方向R1に搬送させている。そして、加熱室H10内の赤外光照射器2及び4(加熱機構)による加熱処理の実行後に、成膜室F10内の薄膜形成ノズル1L及び1H(ミスト噴射部)によるミスト噴射処理を実行して複数の基板10の表面上及び裏面上それぞれに薄膜を成膜している。
実施の形態1の成膜装置71は、加熱室H10の基板10と接触することなく、基板10を加熱する加熱処理を実行する加熱機構(赤外光照射器2及び4)を備えているため、加熱機構による加熱処理の実行により基板10の形状に関わらず、基板を均一に加熱することができる。
さらに、加熱処理とミスト噴射処理とが互いに影響を受けないように加熱機構及びミスト噴射部は加熱室H10及び成膜室F10に分離して配置されているため、ミスト噴射処理が加熱処理に悪影響を与えることもない。
その結果、実施の形態1の成膜装置71は、加熱機構による加熱処理の実行後、ミスト噴射部によるミスト噴射処理を実行することにより、成膜品質や成膜速度を落とすことなく、基板10上に薄膜を成膜することができる。
実施の形態1の成膜装置71は、基板搬送経路用円周M1(所定の円周)上に赤外光照射器2及び4(加熱機構)が設けられた加熱室H10と薄膜形成ノズル1L及び1H(ミスト噴射部)が設けられた成膜室F10とが配置され、かつ、基板搬送装置8(基板搬送部)によって基板搬送経路用円周M1上に沿って複数の基板10が同時に搬送されている。
このため、実施の形態1の成膜装置71は、基板搬送装置8によって、基板搬送経路用円周M1上に複数回周回するように複数の基板10を搬送させることにより、赤外光照射器2及び4並びに薄膜形成ノズル1L及び1Hの数を必要最小限に抑え、かつ、加熱処理及びミスト噴射処理を含む成膜処理のスループットを高めることができる。
なぜなら、加熱室H10及び成膜室F10は共に基板搬送経路用円周M1上に沿って配置されているため、複数の基板10それぞれを基板搬送経路用円周M1に沿って繰り返し周回させることにより、加熱室H10内に設けられる赤外光照射器2及び4並びに成膜室F10内に設けられる薄膜形成ノズル1L及び1Hを、加熱処理用並びにミスト噴射処理用に複数回用いることができるからである。
なお、上記効果は、搬送される基板が1枚の場合でも発揮することができる。また、成膜室F10及び加熱室H10を基板搬送経路用円周M1上に隙間を設けることなく隣接配置することにより、加熱処理からミスト噴射処理、ミスト噴射処理から加熱処理の移行期間を実質的に“0”に近づけることができる。このため、実施の形態1の成膜装置71は、薄膜の成膜処理におけるスループットのさらなる向上を図ることができる。
さらに、実施の形態1の成膜装置71は、基板搬送経路用円周M1上に沿って同時に複数の基板を周回搬送させる分、成膜処理におけるスループットの向上をより一層図ることができる。
加えて、実施の形態1の成膜装置71は、加熱室H10内で行う加熱処理として、赤外光照射器2による第1方向加熱処理と赤外光照射器4による第2方向加熱処理とを同時に行っている。したがって、上記第1方向加熱処理によって基板10の裏面から加熱し、かつ、上記第2方向加熱処理によって基板10の表面から加熱することができる。
その結果、実施の形態1の成膜装置71は、加熱室H10内において基板10をより均一に加熱することができる。
さらに、実施の形態1の成膜装置71は、薄膜形成ノズル1Lによる第1方向ミスト噴射処理と薄膜形成ノズル1Hによる第2方向ミスト噴射処理とを同時行うことにより、基板の裏面及び表面それぞれに薄膜を成膜することができる。
<実施の形態2>
図3はこの発明の実施の形態2である成膜装置72の平面構造を模式的に示す説明図である。図3にXYZ直交座標系を記している。以下、実施の形態2の成膜装置72の固有の特徴を中心に説明し、実施の形態1の成膜装置71と同様な特徴の説明は適宜省略する。
図3に示すように、中心点C2を中心とした半径d2の円周である基板搬送経路用円周M2(所定の円周)が設定されている。
基板搬送経路用円周M2上に沿ってそれぞれ円弧状に加熱室H21及びH22並びに成膜室F21及びF22が互いに分離して配置される。加熱室H21及びH22並びに成膜室F21及びF22は基板回転方向R2に沿って加熱室H21、成膜室F21、加熱室H22及び成膜室F22の順で互いに隣接して配置され、基板搬送経路用円周M2上において実質的な空き空間を生じさせることなく設けられる。
後に詳述する基板搬送装置8により、基板搬送経路用円周M2上に沿って基板回転方向R2を移動方向として複数の基板10が同時に搬送される。
第1及び第2方向加熱部である赤外光照射器2及び4は加熱室H21及びH22それぞれ内において、加熱室H10内に取り付けられた実施の形態1の赤外光照射器2及び4と同様に取り付けられる。加熱室H21及びH22はそれぞれ後述する回転用側面開口領域以外に外部に通じる開口領域を有することなく設けられる。
なお、赤外光照射器2及び4は、加熱室H21及びH22それぞれ内に平面視して矩形状に複数個離散配置されている。例えば、加熱室H21及びH22それぞれにおいて、図3で示される複数の基板10(7個の基板10)に対応する位置に複数の赤外光照射器2及び4(7組の赤外光照射器2及び4)が離散配置されている。そして、赤外光照射器2及び4は基板搬送経路用円周M2に沿って基板10が搬送される際、基板10全体を平面視して含むように、基板10より少し広い形状で設けられる。
第1及び第2方向ミスト噴射部である薄膜形成ノズル1L及び1Hは成膜室F21及びF22それぞれ内に、成膜室F10内に取り付けられた実施の形態1の薄膜形成ノズル1L及び1Hと同様に取り付けられる。なお、成膜室F21及びF22は後述する回転用側面開口領域以外に外部に通じる開口領域を有することなく設けられる。
このような構成の実施の形態2の成膜装置72は、基板搬送装置8によって複数の基板10(図3では16個の基板10)を基板搬送経路用円周M2上に沿って、基板回転方向R2に搬送させている。
そして、加熱室H21内の赤外光照射器2及び4(加熱機構)による第1の加熱処理の実行後に、成膜室F21内の薄膜形成ノズル1L及び1H(ミスト噴射部)による第1のミスト噴射処理を実行する。さらに、加熱室H22内の赤外光照射器2及び4による第2の加熱処理の実行後に、成膜室F21内の薄膜形成ノズル1L及び1Hによる第2のミスト噴射処理を実行する。その結果、複数の基板10の表面上及び裏面上にそれぞれ薄膜を成膜することができる。
したがって、実施の形態2の成膜装置72は、実施の形態1の成膜装置71と同様な効果を奏する。以下、実施の形態2の固有の効果について説明する。
実施の形態2の成膜装置72は、加熱室H21及びH22それぞれ内に設けられる赤外光照射器2及び4を集約して加熱機構の1単位とすると、複数の加熱機構(2単位の加熱機構)は複数の加熱室(2つの加熱室H21及びH22)のうち対応する加熱室内に配置される。
同様に、成膜室F21及びF22それぞれ内に設けられる薄膜形成ノズル1L及び1Hをミスト噴射部の1単位とすると,複数のミスト噴射部(2単位のミスト噴射部)は複数の成膜室(2つの成膜室F21及びF22)のうち対応する成膜室内に配置される。
したがって、実施の形態2の成膜装置72は、加熱室H21内を開始点として、一の基板10を基板搬送経路用円周M2に沿って基板回転方向R2を移動方向として搬送することにより、1周回で加熱室H21内の第1の加熱処理、成膜室F21内の第1のミスト噴射処理、加熱室H22内の第2の加熱処理、及び成膜室F22内の第2のミスト噴射処理の順で実行している。
すなわち、実施の形態2の成膜装置72は、基板10が基板搬送経路用円周M1を1周回する際、2度の加熱処理(第1及び第2の加熱処理)及び2度のミスト噴射処理(第1及び第2のミスト噴射処理)を実行している。
このように、実施の形態2の成膜装置72は、基板搬送経路用円周M2(所定の円周)上に沿って基板10を周回搬送させる際、1周当たりの同一の基板10に対する成膜処理(加熱処理+ミスト噴射処理)の回数を増加させることができる分、成膜処理におけるスループットの向上を図ることができる。
<実施の形態3>
図4はこの発明の実施の形態3である成膜装置73の平面構造を模式的に示す説明図である。図4にXYZ直交座標系を記している。以下、実施の形態3の成膜装置73の特徴を中心に説明し、実施の形態1の成膜装置71と同様な特徴の説明は適宜省略する。
図4に示すように、中心点C3を中心とした半径d3の円周である基板搬送経路用円周M3(所定の円周)が設定されている。
基板搬送経路用円周M3上に沿ってそれぞれ円弧状に加熱室H30及び成膜室F30が互いに分離して配置される。加熱室H30及び成膜室F30はで互いに隣接して配置され、基板搬送経路用円周M3上において実質的な空き空間を生じさせることなく設けられる。
後に詳述する基板搬送装置8により、基板搬送経路用円周M3上に沿って基板回転方向R3を移動方向として複数の基板10が同時に搬送される。
第1及び第2方向加熱部である赤外光照射器2及び4は加熱室H30内において、加熱室H10内に取り付けられた実施の形態1の赤外光照射器2及び4と同様に取り付けられる。加熱室H30は後述する回転用側面開口領域以外に外部に通じる開口領域を有することなく設けられる。
なお、赤外光照射器2及び4は、加熱室H30内に平面視して矩形状に複数個離散配置されている。例えば、図4で示される複数の基板10に対応する位置に複数の赤外光照射器2及び4が離散配置されている。そして、赤外光照射器2及び4は基板搬送経路用円周M3に沿って基板10が搬送される際、基板10全体を平面視して含むように、基板10より少し広い形状で設けられる。
第1及び第2方向ミスト噴射部である薄膜形成ノズル1L及び1Hは成膜室F30内において、成膜室F10内に取り付けられた実施の形態1の薄膜形成ノズル1L及び1Hと同様に取り付けられる。なお、成膜室F30は後述する回転用側面開口領域以外に外部に通じる開口領域を有することなく設けられる。
なお、薄膜形成ノズル1L及び1Hは、成膜室F30内に平面視して矩形状に複数個離散配置されている。例えば、図4で示される3つの基板10に対応する位置に3つの薄膜形成ノズル1L及び1Hが離散配置されている。
このように、成膜室F30内に薄膜形成ノズル1L及び1Hは離散的に複数(3つ)設けられるが、以下では、説明の都合上、一組の薄膜形成ノズル1L及び1Hを代表して説明する。
このような構成の実施の形態3の成膜装置73は、基板搬送装置8によって複数の基板10(図4では16個の基板10)を基板搬送経路用円周M3上に沿って、基板回転方向R3を移動方向として搬送させる。
そして、赤外光照射器2及び4(加熱機構)による加熱処理の実行後に、薄膜形成ノズル1L及び1H(ミスト噴射部)によるミスト噴射処理を実行して複数の基板10の表面上及び裏面上にそれぞれ薄膜を成膜している。
したがって、実施の形態3の成膜装置73は、実施の形態1の成膜装置71と同様な効果を奏する。以下、実施の形態3の特徴及びその効果について説明する。
ここで、加熱室H30内における赤外光照射器2及び4による加熱処理は必要加熱時間TH3の実行を必要とし、成膜室F30内における薄膜形成ノズル1L及び1Hによるミスト噴射処理は必要ミスト噴射時間TM3の実行を必要とすると場合を考える。すなわち、必要加熱時間TH3の加熱処理を実行し、その後、必要ミスト噴射時間TM3のミスト噴射処理を実行することにより、所望の薄膜を高品質に成膜することができる場合を考える。
この場合、必要加熱時間TH3の必要ミスト噴射時間TM3に対する比である必要時間比PT3は、「PT3=TM3/TH3」として求められる。
ここで、加熱室H30の基板搬送経路用円周M3上に沿った円弧状の形成長を加熱工程長LH3とし、成膜室F30の基板搬送経路用円周M3上に沿った円弧状の形成長を成膜工程長LM3とすると、加熱工程長LH3の成膜工程長LM3に対する比である工程長比PL3は、「PL3=LM3/LH3」となる。
実施の形態3の成膜装置73では、工程長比PL3が必要時間比PT3と適合するように設計されることを特徴としている。すなわち、「PL3=PT3」を実質的に満足するように設計される。
例えば、必要時間比PT3が3/13の場合、工程長比PL3が3/13になるように、加熱工程長LH3及び成膜工程長LM3が形成される。例えば、図4に示す様に、加熱室H30は均等間隔で13個の基板10が同時に収容可能な加熱工程長LH3を有し、かつ、成膜室F30は均等間隔で3個の基板10が同時に収容可能な成膜工程長LM3を有する。
このように、実施の形態3の成膜装置73は、加熱工程長LH3の成膜工程長LM3に対する比である工程長比PL3を、必要加熱時間TH3の必要ミスト噴射時間TM3に対する比である必要時間比PT3と適合するように設定している。
基板搬送装置8による基板搬送経路用円周M3上に沿った基板回転方向R3における搬送速度をV3とする。そして、条件(1){TH3=LH3/V3}を満足する搬送速度V3を求める。このときの搬送速度V3を搬送速度V3Hとする。
次に、条件(2)「TM3=LM3/V3」を満足する搬送速度V3を求める。このときの搬送速度V3を搬送速度V3Mとする。
実施の形態3の成膜装置73では、前述したように、工程長比PL3と必要時間比PT3とが等しいため、{V3M(=LM3/TM3=(PL3・LH3)/(PT3・TH3)=LH3/TH3)=V3H}となり、搬送速度V3Hと搬送速度V3Mとは一致する。
その結果、実施の形態3の成膜装置73は、基板搬送装置8による基板10の搬送速度V3を最適な一定値(V3H(=V3M))に決定することができる分、基板搬送装置8の動作制御を実行容易にすることができる効果を奏する。
さらに、図4に示すように、成膜室F30の成膜工程長LM3を同時に3つの基板10が収納可能に長くすることにより、搬送速度V3を上昇させても十分な必要ミスト噴射時間TM3を確保することができる効果も奏する。
(変形例)
なお、基板10の枚数が1枚の場合、実施の形態3の変形例として、工程長比PL3が必要時間比PT3と適合していない場合における態様が考えられる。変形例では、基板搬送装置8による搬送速度V3を以下のように決定する。
まず、上述した条件(1)を満足する搬送速度V3を決定し(仮に「V3H」とする)、次に、上述した条件(2)を満足する搬送速度V3を決定する(仮に「V3M」とする)。搬送速度V3Hと搬送速度V3Mとは一致しない。
したがって、実施の形態3の変形例では、基板搬送装置8による基板10の搬送速度V3を、加熱室H30内において搬送速度V3Hとし、成膜室F30内において搬送速度V3Mとすることにより、加熱室H30及び成膜室F30間で搬送速度V3を個別に設定している。
このように、基板10の枚数が1枚の場合において適用可能な実施の形態3の変形例では、基板搬送装置8による基板10の搬送速度V3は、加熱工程長LH3及び成膜工程長LM3に基づき、必要加熱時間TH3及び必要ミスト噴射時間TM3をそれぞれ満足するように、加熱室H30内における搬送速度V3Hと成膜室F30内における搬送速度V3Hとを個別に設定することを特徴とする。
実施の形態3の変形例は上記特徴を有するため、上述した条件(1)及び条件(2)を満足する最適な条件で1枚の基板10に対する成膜処理を行うことができる。
なお、上述した条件(1)及び条件(2)に変えて、条件(3){TH3=N・(LH3/V3)}及び条件(4){TM3=N・(LM3/V3)}を用いても良い。なお、Nは基板搬送経路用円周M3の周回数である。周回数Nは加熱処理及びミスト噴射処理で共通となる。
なお、実施の形態3の変形例は、同時に処理される成膜対象が1枚の基板10の場合、実施の形態3の成膜装置73は勿論、実施の形態1の成膜装置71や実施の形態2の成膜装置72にも適用可能である。
<実施の形態4>
図5はこの発明の実施の形態4である成膜装置74の平面構造を模式的に示す説明図である。図6は実施の形態4の成膜装置74の断面構造を示す断面図である。図6は図5のB−B断面を示しており、図5及び図6それぞれにXYZ直交座標系を記している。実施の形態4の成膜装置74は、基板搬送装置8を具体的に示した点を除き、実施の形態1の成膜装置71と同様な構成を有している。なお、図6では赤外光照射器2におけるランプ載置台31及び赤外光ランプ32、赤外光照射器4におけるランプ載置台41及び赤外光ランプ42の図示を省略している。
以下、基板搬送装置8について説明する。基板搬送装置8は回転本体8r、回転補助部材8p及び基板保持具6を主要構成要素として含んでおり、回転本体8r及び回転補助部材8pにより回転機構部を構成している。
図5及び図6に示すように、回転本体8rは円柱形状を呈しており、中心点C1を中心とした基板回転方向R1に沿って回転動作を行う。すなわち、回転本体8rは基板搬送経路用円周M1(所定の円周)上に沿って複数の基板10を搬送させるための回転動作を行う。なお、回転本体8rの駆動源としてはモータ等が考えられる。
回転本体8rの側面から、中心点C1を中心とした半径方向に放射状に延びて複数の回転補助部材8pが設けられる。したがって、複数の回転補助部材8pは回転本体8rの回転動作に伴い基板回転方向R1に回転する。
そして、複数の回転補助部材8pの先端部にそれぞれ基板保持具6が連結して設けられる。すなわち、複数の回転補助部材8pに対応して複数の基板保持具6が設けられる。基板保持具6は基板10を保持し、かつ、回転機構部(回転本体8r+回転補助部材8p)による回転動作に伴い、基板10と共に基板搬送経路用円周M1上を搬送される。
図7及び図8は基板保持具6の第1の態様である基板保持具6Aの平面構造を示す平面図であり、図7は基板10を保持前の状態、図8は基板10を保持した状態を示している。図9は図8のC−C断面における断面構造を示す断面図である。図7〜図9それぞれにXYZ直交座標系を記している。
図7〜図9に示すように、基板保持具6Aは基板枠体60、基板ガイド部材61〜63、及びピン支持台68を主要構成要素として含んでいる。
基板枠体60は内部に略矩形状の空間領域を有する枠体であり、空間領域は基板10の形成面積より少し広い面積を有している。空間領域の4つの角部に平面視直角三角形状のピン支持台68が設けられる。4つのピン支持台68それぞれ上に基板ガイド部材61〜63が設けられる。
基板ガイド部材61及び62は互いに同一高さでピン支持台68上に設けられ、基板ガイド部材61はX方向における位置決め用、基板ガイド部材62はY方向における位置決め用に設けられる。すなわち、X方向に対向する基板ガイド部材61,61間の距離が基板10のX方向の長さとほぼ等しく、Y方向に対向する基板ガイド部材62,62間の距離が基板10のY方向の長さとほぼ等しくなるように設けられる。
基板ガイド部材63はX方向の形成位置が基板ガイド部材62に一致し、Y方向における形成位置が基板ガイド部材61に一致するように設けられ、ピン支持台68上に設けられる。図9に示すように、基板ガイド部材63は基板ガイド部材61及び62に比べ形成高さが低く設定されている。
図8及び図9に示すように、基板保持具6Aは4つの基板ガイド部材63上に基板10を載置する。すなわち、4つの基板ガイド部材63は基板10の裏面の4つの角部を裏面側から支持している。
この際、X方向の位置決めは、X方向に対向する2組の基板ガイド部材61,61間に基板10を配置することにより行われ、Y方向の位置決めは、Y方向に対向する2組の基板ガイド部材62,62間に基板10を配置することにより行われる。
このように、4つの基板ガイド部材61によるX方向の位置決め、4つの基板ガイド部材62によるY方向の位置決め、及び4つの基板ガイド部材63による基板10の支持によって、基板保持具6Aは基板10を保持することができる。
また、4つの基板ガイド部材61によるX方向の位置決め及び4つの基板ガイド部材62によるY方向の位置決めは共に平面視矩形状の基板10を挟み込む態様で行われているため、基板10の保持機能を強化している。
上述のように第1の態様の基板保持具6Aに保持された基板10は、その中心が基板搬送経路用円周M1上になるように位置決めされる。
したがって、基板保持具6Aは、基板10の表面の全面及び裏面の角部を除く全領域を露出させた状態で基板10を保持している。すなわち、平面視矩形状の基板10の裏面において、4つの角部における4つの基板ガイド部材63の先端部と接触領域以外の全領域を露出させている。
このように、基板保持具6Aは、基板10を保持し、かつ、回転本体8rの回転動作に伴い、基板10と共に基板搬送経路用円周M1上を搬送される。
上述したように、回転本体8r、回転補助部材8p及び基板保持具6Aを主要構成要素として含む基板搬送装置8の第1の態様は、モータ等を駆動源として回転本体8rは基板回転方向R1に沿った回転動作を実行させることができるため、基板搬送装置8を比較的低コストで実現することができる。
さらに、基板保持具6Aは、基板10の表面の全面及び裏面の角部を除く全領域を露出させた状態で基板10を保持しているため、加熱機構(赤外光照射器2及び4)による加熱処理、及びミスト噴射部(薄膜形成ノズル1L及び1H)によるミスト噴射処理に支障を来すことなく、薄膜を成膜することができる。
なお、回転補助部材8pの先端領域及び基板保持具6は、加熱室H10及び成膜室F10内に配置されるため、回転本体8rの回転動作を安定して行うべく、加熱室H10及び成膜室F10の内側側面には回転用側面開口領域(図示せず)が設けられ、回転用側面開口領域を介して回転補助部材8pの先端部を加熱室H10及び成膜室F10内に配置させることができる。
図10及び図11は基板保持具6の第2の態様である基板保持具6Bの平面構造を示す平面図であり、図10は基板10を保持前の状態、図11は基板10を保持した状態を示している。図12は図11のD−D断面における断面構造を示す断面図である。図10〜図12それぞれにXYZ直交座標系を記している。
図11に示すように、基板保持具6Bは基板枠体60、基板ガイド部材64、基板リフトピン66及びピン取付台69を主要構成要素として含んでいる。
基板枠体60は内部に略矩形状の空間領域を有する枠体であり、空間領域は基板10の形成面積より少し広い面積を有している。空間領域を規定する基板枠体60の4つの内側側面それぞれの中央部に基板ガイド部材64が設けられる。4つの基板ガイド部材64はそれぞれ平面視して半円状を呈している。4つの基板ガイド部材64は、半円状の丸みを帯びた部分がX方向あるいはY方向に対応するように基板枠体60の内側側面に設けられる。
4つのピン取付台69は基板枠体60のY方向に延びる2つの内側側面に2つずつ設けられ、合計、4つのピン取付台69が設けられる。2つのピン取付台69はY方向に延びる2つの内側側面の両端部近傍に設けられる。
各ピン取付台69の底面から断面視して略U字状の基板リフトピン66が設けられる。すなわち、4つのピン取付台69に対応して4つの基板リフトピン66が設けられる。4つの基板リフトピン66の先端部分が基板10を保持する際、基板10の4つの頂点から少し内側になるように配置される。
4つの基板ガイド部材64のうちX方向に対向する2つの基板ガイド部材64はX方向における基板10の位置決め用に設けられ、4つの基板ガイド部材64のうちY方向に対向する2つの基板ガイド部材64はY方向における基板10の位置決め用に設けられる。
すなわち、X方向に対向する基板ガイド部材64,64間の距離が基板10のX方向の長さとほぼ等しく、Y方向に対向する基板ガイド部材64,64間の距離が基板10のY方向の長さとほぼ等しくなるように設けられる。
図11及び図12に示すように、基板保持具6Bは4つの基板リフトピン66の先端部上に基板10を載置する。すなわち、4つの基板ガイド部材63は基板10の裏面の4つの角部を裏面側から支持している。
この際、X方向の位置決めはX方向に対向する1組の基板ガイド部材64,64間に配置することにより行われ、Y方向の位置決めはY方向に対向する1組の基板ガイド部材64,64間に配置することにより行われる。
このように、4つの基板ガイド部材64によるX方向及びY方向における基板10の位置決め及び4つの基板リフトピン66による基板10の支持によって、基板保持具6Bは基板10を保持することができる。
また、4つの基板ガイド部材64によりX方向及びY方向の位置決めは、平面視矩形状の基板10を挟み込む態様で行われているため、基板10の保持機能を強化している。
上述のように第2の態様の基板保持具6Bに保持された基板10は、その中心が基板搬送経路用円周M1上になるように位置決めされる。
したがって、基板保持具6Bは、基板10の表面の全面及び裏面の角部を除く全領域を露出させた状態で基板10を保持している。すなわち、平面視矩形状の基板10の裏面において、4つの角部における4つの基板リフトピン66の先端部と接触領域以外の全領域を露出されている。
このように、基板保持具6Bは、基板10を保持し、かつ、回転本体8rの回転動作に伴い、基板10と共に基板搬送経路用円周M1上を搬送される。
上述したように、回転本体8r、回転補助部材8p及び基板保持具6Bを主要構成要素として含む基板搬送装置8の第2の態様は、第1の態様と同様、モータ等を駆動源として回転本体8rは基板回転方向R1に沿った回転動作を実行させることができるため、基板搬送装置8を比較的低コストで実現することができる。
さらに、基板保持具6Bは、基板10の表面の全面及び裏面の角部を除く全領域を露出させた状態で基板10を保持しているため、加熱機構(赤外光照射器2及び4)による加熱処理、及びミスト噴射部(薄膜形成ノズル1L及び1H)によるミスト噴射処理に支障を来すことなく、薄膜を成膜することができる。
なお、実施の形態4では、実施の形態1の成膜装置71の基板搬送部として基板搬送装置8を用いる構成を示したが、実施の形態2及び実施の形態3の成膜装置72及び成膜装置73の基板搬送部として基板搬送装置8を用いることができるのは勿論である。
この場合、加熱室H21及びH22、成膜室F21及びF22、加熱室H30、並びに成膜室F30の内側側面には回転用側面開口領域(図示せず)を設けることにより、回転用側面開口領域を介して回転補助部材8pの先端部を加熱室H21及びH22、成膜室F21及びF22、加熱室H30、並びに成膜室F30内に配置させることができる。
<実施の形態5>
図13はこの発明の実施の形態5である成膜装置75における薄膜形成ノズル11の平面構造を模式的に示す説明図である。実施の形態5の成膜装置75は、薄膜形成ノズル1L及び1Hが薄膜形成ノズル11に置き換わった点を除き、実施の形態1の成膜装置71と同様な構成を有している。
以下、実施の形態5で用いる薄膜形成ノズル11について説明する。なお、薄膜形成ノズル11は図2で示した薄膜形成ノズル1L及び1Hそれぞれに変えて用いられ、ミスト噴射口21から原料ミストMTを噴射する。
したがって、薄膜形成ノズル11を薄膜形成ノズル1Lとして用いる場合は、薄膜形成ノズル11は基板10の下方に設けられ、ミスト噴射口21から上方に向かう第1方向に沿って原料ミストMTを噴射する。一方、薄膜形成ノズル11を薄膜形成ノズル1Hとして用いる場合は、薄膜形成ノズル11は基板10の上方に設けられ、ミスト噴射口21から下方に向かう第2方向に沿って原料ミストMTを噴射する。
図13に示すように、薄膜形成ノズル11は原料ミストMTを噴射するミスト噴射口21を有している。ミスト噴射口21は、内側(中心点C1に向かう側(図1参照))の円弧長CAより、外側(中心点C1から遠ざかる側)の円弧長CBが長くなる(CA>CB)開口領域を有している。
すなわち、ミスト噴射口21は、基板搬送経路用円周M1(所定の円周)の中心点C1から遠ざかるに従い開口領域が広くなる形状を有することを特徴としている。
実施の形態5の成膜装置75におけるミスト噴射部である薄膜形成ノズル11のミスト噴射口21は上記特徴を有するため、基板搬送経路用円周M1(所定の円周)の中心点C1からの距離に関係無く基板10に対し均等に原料ミストを噴射することができる。
(第1の変形例)
図14は実施の形態5の成膜装置75の第1の変形例である薄膜形成ノズル12の平面構造を模式的に示す説明図である。薄膜形成ノズル12は、薄膜形成ノズル11と同様、図2で示した薄膜形成ノズル1L及び1Hそれぞれに変えて用いられ、ミスト噴射口22から原料ミストMTを噴射する。
図14に示すように、薄膜形成ノズル12は原料ミストMTの噴射するミスト噴射口22の形成幅(基板搬送経路用円周M1の接線方向に沿った形成長さ)が十分狭くなるように設けられる。なお、ミスト噴射口22の形成幅は1mm以上、5mm以下が適正範囲であり、特に2mmが望ましい。
実施の形態5の第1の変形例では、ミスト噴射口22は形成幅が十分狭い形状を有することを特徴としている。
ミスト噴射部である薄膜形成ノズル12のミスト噴射口22は上記特徴を有するため、基板搬送経路用円周M1(所定の円周)の中心点C1からの距離に関係無く基板10に対し均等に原料ミストを噴射することができる。
(第2の変形例)
図15は実施の形態5の成膜装置75の第2の変形例である薄膜形成ノズル13の平面構造を示す説明図である。薄膜形成ノズル13は、薄膜形成ノズル11と同様、図2で示した薄膜形成ノズル1L及び1Hそれぞれに変えて用いられ、ミスト噴射口23から原料ミストMTを噴射する。
図15に示すように、薄膜形成ノズル13は原料ミストMTの噴射するミスト噴射口23は互いに離散配置した3つのミスト噴射口231〜233から構成される。ミスト噴射口231〜233それぞれの形成幅(基板搬送経路用円周M1の接線方向に沿った形成長さ)が十分狭くなるように設けられる。なお、ミスト噴射口231〜233それぞれの形成幅は1mm以上、5mm以下が適正範囲であり、特に2mmが望ましい。
実施の形態5の第2の変形例では、ミスト噴射口23におけるミスト噴射口231〜233それぞれの形成幅が十分狭い形状を有することを特徴としている。
ミスト噴射部である薄膜形成ノズル13のミスト噴射口23は上記特徴を有するため、基板搬送経路用円周M1(所定の円周)の中心点C1からの距離に関係無く、基板10に対し均等に原料ミストを噴射することができる。
さらに、第2の変形例は、3つのミスト噴射口231〜233を設けるため、原料ミストMTの噴射量を低下させることもない。
なお、実施の形態5では、実施の形態1の成膜装置71(実施の形態4の成膜装置74を含む)のミスト噴射部として薄膜形成ノズル11〜13を用いる例を示したが、実施の形態2及び実施の形態3の成膜装置72及び成膜装置73のミスト噴射部として薄膜形成ノズル11〜13を用いることができるのは勿論である。
この発明は詳細に説明されたが、上記した説明は、すべての局面において、例示であって、この発明がそれに限定されるものではない。例示されていない無数の変形例が、この発明の範囲から外れることなく想定され得るものと解される。
したがって、本発明は、その発明の範囲内において、各実施の形態を自由に組み合わせたり、各実施の形態を適宜、変形、省略したりすることが可能である。
1H,1L,11〜13 薄膜形成ノズル
2,4 赤外光照射器
6,6A,6B 基板保持具
8 基板搬送装置
10 基板
21〜23,231〜233 ミスト噴射口
71〜75 成膜装置
F10,F21,F22,F30 成膜室
H10,H21,H22,H30 加熱室

Claims (10)

  1. 所定の円周上に沿って基板(10)を搬送する基板搬送部(8)と、
    前記所定の円周上に沿って配置された加熱室(H10,H21,H22,H30)内に設けられ、前記加熱室内の前記基板と接触することなく、前記基板を加熱する加熱処理を実行する加熱機構(2,4)と、
    前記所定の円周上に沿って配置された成膜室(F10,F21,F22,F30)内に設けられ、原料溶液をミスト化して得られる原料ミスト(MT)を前記成膜室内の前記基板に向けて噴射するミスト噴射処理を実行するミスト噴射部(1H,1L)とを備え、
    前記加熱室と前記成膜室とは互いに分離して配置され、前記基板搬送部によって前記基板を前記所定の円周に沿って搬送させることにより前記加熱室内の前記加熱機構による加熱処理の実行後に、前記成膜室内の前記ミスト噴射部によるミスト噴射処理を実行して前記基板上に薄膜を成膜する、
    成膜装置。
  2. 請求項1記載の成膜装置であって、
    前記基板は複数の基板を含む、
    成膜装置。
  3. 請求項1または請求項2記載の成膜装置であって、
    前記加熱室は複数の加熱室(H21,H22)を含み、前記加熱機構は複数の加熱機構を含み、前記複数の加熱機構は前記複数の加熱室のうち対応する加熱室内に配置され、
    前記成膜室は複数の成膜室(F21,F22)を含み、前記ミスト噴射部は複数のミスト噴射部を含み、前記複数のミスト噴射部は前記複数の成膜室のうち対応する成膜室内に配置される、
    成膜装置。
  4. 請求項1から請求項3のうち、いずれか1項に記載の成膜装置であって、
    前記加熱室(H30)は前記所定の円周上に沿った加熱工程長(LH3)を有し、前記成膜室(F30)は前記所定の円周上に沿った成膜工程長(LM3)を有し、前記加熱処理は必要加熱時間(TH3)の実行を必要とし、前記ミスト噴射処理は必要ミスト噴射時間(TM3)の実行を必要とし、
    前記加熱工程長の前記成膜工程長に対する比である工程長比(PL3)は、前記必要加熱時間の前記必要ミスト噴射時間に対する比である必要時間比(PT3)と適合するように設定される、
    成膜装置。
  5. 請求項1記載の成膜装置であって、
    前記基板は1枚の基板を含み、
    前記加熱室(H30)は前記所定の円周に沿った加熱工程長(LH3)を有し、前記成膜室は前記所定の円周に沿った成膜工程長(LM3)を有し、前記加熱処理は必要加熱時間(TH3)の実行を必要とし、前記ミスト噴射処理は必要ミスト噴射時間(TM3)の実行を必要とし、
    前記基板搬送部による基板の前記所定の円周上に沿った搬送速度(V3)は、前記加熱工程長及び前記成膜工程長に基づき、前記必要加熱時間及び前記必要ミスト噴射時間を共に満足するように、前記加熱室内における搬送速度(V3H)と前記成膜室内における搬送速度(V3M)とが個別に設定されることを特徴とする、
    成膜装置。
  6. 請求項1から請求項3のうち、いずれか1項に記載の成膜装置であって、
    前記ミスト噴射部は前記原料ミストを噴射するミスト噴射口(21〜23)を有し、
    前記ミスト噴射口は前記所定の円周の中心点から遠ざかるに従い開口領域が広くなる形状を有する、
    成膜装置。
  7. 請求項1から請求項3のうち、いずれか1項に記載の成膜装置であって、
    前記基板搬送部は、
    前記所定の円周上に沿って前記基板を搬送させるための回転動作を行う回転機構部(8r,8p)と、
    前記基板を保持し、かつ、前記回転動作に伴い前記所定の円周上に沿って搬送される基板保持具(6,6A,6B)とを含む、
    成膜装置。
  8. 請求項7記載の成膜装置であって、
    前記基板は平面視矩形状の基板であり、
    前記基板保持具は、前記基板の表面の全面を露出させ、かつ、前記基板の裏面の角部を除く全領域を露出させた状態で、前記基板を保持することを特徴とする、
    成膜装置。
  9. 請求項1から請求項3のうち、いずれか1項に記載の成膜装置であって、
    前記加熱機構は、
    第1の方向に向けて赤外光を照射して前記基板を加熱する第1方向加熱処理を行う第1方向加熱部(2)と、
    前記第1の方向と反対方向となる第2の方向に向けて赤外光を照射して前記基板を加熱する第2方向加熱処理を行う第2方向加熱部(4)とを含み、
    前記加熱処理は前記第1方向加熱処理と前記第2方向加熱処理とを含み、前記第1の方向は前記基板の裏面から表面に向かう方向であり、前記第2の方向は前記基板の表面から裏面に向かう方向である、
    成膜装置。
  10. 請求項9記載の成膜装置であって、
    前記ミスト噴射部は、
    前記第1の方向に向けて前記原料ミストを噴射する第1方向ミスト噴射処理を実行する第1方向ミスト噴射部(1L)と、
    前記第2の方向に向けて前記原料ミストを噴射する第2方向ミスト噴射処理を実行する第2方向ミスト噴射部(1H)とを含み、
    前記ミスト噴射処理は前記第1方向ミスト噴射処理と前記第2方向ミスト噴射処理とを含む、
    成膜装置。
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