KR102198675B1 - 성막 장치 - Google Patents

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도시바 미쓰비시덴키 산교시스템 가부시키가이샤
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Abstract

본 발명은 장치 비용을 최소한으로 억제하면서, 성막 대상의 기판에 휨이나 균열이 발생되는 현상을 효과적으로 억제하면서, 높은 처리 능력을 발휘할 수 있는 성막 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다. 그리고, 본 발명은 각각 기판(10)을 적재하고, 적재된 기판을 흡착하는 흡착 기구(31) 및 적재된 기판을 가열하는 가열 기구(32)를 갖는 기판 적재 스테이지(3A 및 3B)를 갖는다. 기판 적재 스테이지(3A 및 3B)에 대해, 기판 이동 탑재 기구(8)에 의해, 박막 형성 노즐(1)의 분사 영역(R1) 내를 속도(V0)로 순차 통과하는 반송 동작이 실행된다. 상기 반송 동작은, 기판 적재 스테이지(3A 및 3B) 중, 적재된 모든 기판(10)이 분사 영역(R1)을 통과한 한쪽 기판 적재 스테이지(3)를 순회 속도로 다른 쪽 기판 적재 스테이지(3)의 후방에 순회 배치시키는 순회 반송 처리를 포함하고 있다.

Description

성막 장치
본 발명은 태양 전지, 전자 디바이스 등에 사용되고, 기판 상에 박막을 성막하는 성막 장치에 관한 것이다.
종래, 기판을 반송하면서 기판 전체면에 박막을 형성하는 성막 장치에서는, 높은 처리 능력(스루풋)을 실현하기 위해서는, 성막 처리 대상이 되는 기판을 시간적 간극 없이 연속적으로 성막 처리 환경 하로 반송하는 것이 필요했다.
이 때문에, 기판의 반송을 행하는 종래의 성막 장치는, 복수의 기판을 컨베이어 등으로 반송하고, 성막 처리 중이나 반송 중에 별도 마련된 가열 기구에 의해 가열 처리를 행하면서 기판 상에 박막을 성막하는 것이 일반적이었다. 이러한 성막 장치로서 예를 들어 특허문헌 1에 개시된 트레이식 인라인 성막 장치를 들 수 있으며, 상기 성막 장치는 기판을 적재한 트레이를 롤러 컨베이어로 반송하고 있다. 기판을 롤러 컨베이어로 반송하고 있는 다른 성막 장치로서 특허문헌 2에서 개시된 스퍼터링 장치가 있다.
또한, 가열 기구를 가지면서 기판을 적재하는 히터 블록을 다수 구비하고, 그들을 순환시키고 있는 반도체 제조 장치가 예를 들어 특허문헌 3에 개시되어 있다. 이 반도체 제조 장치는 다수의 히터 블록을 순환시킴으로써, 높은 처리 능력을 도모하면서, 비교적 완만하게 가열 처리를 행할 수 있다.
일본 특허 공개 (평)9-279341호 공보 국제 공개 제2013/183202호 일본 특허 공개 (소)63-166217호 공보
그러나, 특허문헌 1에서 개시된 성막 장치에 있어서는, 기판은 트레이에 자중으로 적재하고 있을 뿐이므로, 이 상태에서 성막 처리 중에 기판(및 트레이)을 급속하게 가열시키면, 기판에서의 (상면과 하면의) 온도 구배가 커지고, 기판에 휨이나 균열이 발생되어 버리는 문제점이 있었다. 또한, 특허문헌 2에 개시된 스퍼터링 장치에서는 가열 기구에 대한 개시가 없고, 가열 처리를 필요로 하는 성막 장치로서는 부적합했다.
또한, 특허문헌 3에서 개시된 반도체 제조 장치에서는, 히터 블록을 연속적으로 가스 공급 노즐 하에 반송할 필요성에서, 다수(도 1 내지 8개 이상)의 히터 블록을 구비할 필요가 있고, 다수의 히터 블록용 전원 배선이나 진공 배관의 접속이 복잡해질수록, 장치 비용이 더 상승한다는 문제점이 있었다. 또한, 히터 블록의 수를 증가시키면 성막 처리 시간이 필요 이상으로 길어져 성막 시에 있어서의 처리 능력의 저하를 초래할 우려가 있었다.
게다가, 히터 블록 상에 기판(웨이퍼)을 단순하게 적재시킨 상태에서 가열 처리를 행하기 때문에, 기판 내에 온도 구배가 발생되면 즉시 기판에 휨이나 균열이 발생되어 버린다는 문제점이 있었다. 기판에 휨이나 균열이 발생되면, 기판의 평면도가 무너져 성막 품질의 균일성이 악화된다는 문제점을 유발하게 된다.
본 발명에서는, 상기와 같은 문제점을 해결하고, 장치 비용을 최소한으로 억제하면서, 성막 대상인 기판에 휨이나 균열이 발생되는 현상을 효과적으로 억제시킨, 높은 처리 능력을 발휘할 수 있는 성막 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명에 관한 성막 장치는 각각 기판을 적재하고, 적재된 기판을 흡착하는 흡착 기구 및 적재된 기판을 가열하는 가열 기구를 갖는 제1 및 제2 기판 적재부와, 성막 처리 영역 내의 기판 적재부에 적재된 기판에 대해 박막을 성막하는 성막 처리를 실행하는 성막 처리 실행부와, 상기 제1 및 제2 기판 적재부를 이동시켜 상기 성막 처리 영역 내를 성막시 이동 속도로 순차 통과시키는 반송 동작을 실행하는 기판 적재부 이동 탑재 장치를 구비하고, 상기 반송 동작은, 상기 제1 및 제2 기판 적재부 중, 적재된 기판이 모두 상기 성막 처리 영역을 통과한 기판 적재부인 한쪽 기판 적재부를, 순회 속도로 다른 쪽 기판 적재부의 후방에 순회 배치시키는 순회 반송 처리를 포함하는 것을 특징으로 하고 있다.
본 발명에 있어서의 성막 장치의 제1 및 제2 기판 적재부는 각각 흡착 기구 및 가열 기구를 갖고 있으며, 각 기판 적재부가 성막 처리 영역에 도달할 때까지의 준비 기간에 적재된 기판을 흡착하면서 가열할 수 있기 때문에, 기판을 급속하게 가열할 필요성이 없고, 흡착 기구에 의해 기판을 흡착한 상태로 가열 처리를 실행할 수 있기 때문에, 가열 처리 시에 기판 내의 온도 구배에 의해 휨이 발생하는 현상을 효과적으로 억제할 수 있다.
게다가, 기판 적재부 이동 탑재 장치는, 성막 처리 영역을 통과한 기판 적재부인 한쪽 기판 적재부를, 순회 속도로 다른 쪽 기판 배치부의 후방에 순회 배치시키는 순회 반송 처리를 실행함으로써, 제1 및 제2 기판 적재부를 순회시키면서, 제1 및 제2 기판 적재부를 효율적으로 이동시켜 성막 처리 영역을 순차 통과시킬 수 있기 때문에, 성막 처리에 있어서의 처리 능력의 향상을 도모할 수 있다.
또한, 본원 발명의 성막 장치는, 기판 적재부의 수를 필요 최소한인 2개의 기판 적재부(제1 및 제2 기판 적재부)로 하고 있기 때문에, 장치 비용을 최소한으로 억제할 수 있다.
본 발명의 목적, 특징, 국면 및 이점은, 이하의 상세한 설명과 첨부 도면으로부터 명백해진다.
도 1은 본 발명에 실시 형태인 성막 장치의 개략 구성을 나타내는 설명도이다.
도 2는 기판 이동 탑재 기구 및 그의 주변을 모식적으로 나타내는 단면도이다.
도 3은 본 실시 형태의 성막 장치에 의한 2개의 기판 적재 스테이지의 반송 동작을 나타내는 설명도(그 1)이다.
도 4는 본 실시 형태의 성막 장치에 의한 2개의 기판 적재 스테이지의 반송 동작을 나타내는 설명도(그 2)이다.
도 5는 본 실시 형태의 성막 장치에 의한 2개의 기판 적재 스테이지의 반송 동작을 나타내는 설명도(그 3)이다.
도 6은 본 실시 형태의 성막 장치에 의한 2개의 기판 적재 스테이지의 반송 동작을 나타내는 설명도(그 4)이다.
도 7은 본 실시 형태의 성막 장치에 의한 2개의 기판 적재 스테이지의 반송 동작을 나타내는 설명도(그 5)이다.
도 8은 본 실시 형태의 성막 장치에 의한 2개의 기판 적재 스테이지의 반송 동작을 나타내는 설명도(그 6)이다.
도 9는 본 실시 형태의 성막 장치에 의한 2개의 기판 적재 스테이지의 반송 동작을 나타내는 설명도(그 7)이다.
도 10은 종래의 성막 장치의 구성을 모식적으로 나타내는 설명도이다.
도 1은 본 발명에 실시 형태인 성막 장치의 개략 구성을 나타내는 설명도이다. 동 도면에 나타내는 바와 같이, 기판 적재 스테이지(3A 및 3B)(제1 및 제2 기판 적재부)는 각각 상면에 복수의 기판(10)을 적재하고 있다. 또한, 도 1 및 이후에서 나타내는 도면 2 내지 도 10에는 XYZ 직교 좌표계를 나타내고 있다.
기판 적재 스테이지(3A 및 3B)는 각각 진공 흡착에 의한 흡착 기구(31)를 갖고, 이 흡착 기구(31)에 의해, 적재된 복수의 기판(10) 각각의 하면 전체를, 기판 적재 스테이지(3A 및 3B) 각각의 상면 상에 흡착할 수 있다. 또한, 기판 적재 스테이지(3A 및 3B)는 각각 흡착 기구(31)의 하방에 가열 기구(32)가 설치되어 있고, 이 가열 기구(32)에 의해 상면에 적재된 복수의 기판(10)에 대한 가열 처리를 실행할 수 있다.
이하, 기판 적재 스테이지(3A 및 3B)를 총칭하여 「기판 적재 스테이지(3)」이라고 칭하여 설명하는 경우가 있다.
성막 처리 실행부로서 기능하는 박막 형성 노즐(1)(미스트 분사부)은 분사면(1S)에 설치된 분사구로부터 하방에 원료 미스트(MT)를 분사함으로써, 분사 영역(R1)(성막 처리 영역) 내의 기판 적재 스테이지(3)의 상면에 적재된 기판(10) 상에 박막을 성막하는 성막 처리를 실행한다. 이 때, 분사 영역(R1) 내에 있어서의 분사면(1S)과 기판(10)의 (Z 방향을 따른 수직) 거리인 미스트 분사 거리(D1)는 1㎜ 이상 30㎜ 이하로 설정된다. 또한, 분사 영역(R1)의 주변은 도시되지 않은 챔버 등으로 덮여 있는 것이 일반적이다.
또한, 성막 처리 및 그 전후의 기간에서 기판 적재 스테이지(3)의 가열 기구(32)에 의한 가열 처리가 함께 실행된다. 본 실시 형태에서는, 가열 기구(32)에 의한 가열 처리 시에 있어서의 가열 온도로서 400℃ 정도로 하고 있다.
또한, 원료 미스트(MT)는 원료 용액을 미스트화하여 얻어지는 미스트이며, 원료 미스트(MT)를 대기 중에 분사할 수 있다.
기판 적재 스테이지(3A 및 3B)는 후술하는 기판 이동 탑재 기구(8)(기판 적재부 이동 탑재 장치)에 의해 반송된다. 기판 이동 탑재 기구(8)는 기판 적재 스테이지(3A 및 3B)를 이동시켜 분사 영역(R1) 내를 속도(V0)(성막시 이동 속도)로 순차 통과시키는 반송 동작을 실행한다.
상기 반송 동작은, 기판 적재 스테이지(3A 및 3B) 중, 적재된 모든 기판(10)이 분사 영역(R1)을 통과한 기판 적재부인 한쪽 기판 적재 스테이지(예를 들어, 기판 적재 스테이지(3A))를, 순회 속도로 다른 쪽 기판 적재 스테이지(예를 들어, 기판 적재 스테이지(3B))의 후방에 순회 배치시키는 순회 반송 처리를 포함하고 있다.
또한, 박막 형성 노즐(1)의 상류측에 설치된 기판 투입부(5)는 성막 처리 전의 기판(10)을 상부에 적재하고 있고, 후술하는 흡착 파지기(4A)에 의한 기판 투입 동작(M5)에 의해, 기판 투입부(5) 상의 기판(10)이 기판 적재 스테이지(3)의 상면 상에 배치된다.
또한, 박막 형성 노즐(1)의 하류측에 기판 취출부(6)가 설치되어 있고, 후술하는 흡착 파지기(4B)(제2 파지기)에 의한 기판 취출 동작(M6)에 의해, 기판 적재 스테이지(3) 상의 성막 처리 후의 기판(10)이 기판 취출부(6) 상에 배치된다.
또한, 본 명세서에서, 박막 형성 노즐(1)에 대해, 기판 적재 스테이지(3A 및 3B)가 분사 영역(R1)을 통과할 때의 반송 방향(+X 방향)측을 하류측으로 하고, 반송 방향과 반대 방향이 되는 반반송 방향(-X 방향)측을 상류측으로 하고 있다.
도 2는 도 1의 A-A 단면에서의 기판 이동 탑재 기구(8) 및 그의 주변을 모식적으로 나타내는 단면도이다. 지지판(85) 상에 설치된 기판 이동 탑재 기구(8)는, 서로 독립적으로 동작하는 한쪽 이동 탑재 기구(8L) 및 다른 쪽 이동 탑재 기구(8R)의 조합에 의해 구성되고, 다른쪽 이동 탑재 기구(8R)는 기판 적재 스테이지(3A)의 반송용으로 설치되고, 한쪽 이동 탑재 기구(8L)는 기판 적재 스테이지(3B)의 반송용으로 설치된다. 또한, 지지판(85)은 기판 투입부(5)에 의한 반송 동작이 필요한 XY 평면에서 규정되는 반송 평면 영역을 적어도 포함한 평면 형상을 나타내고 있다.
한쪽 이동 탑재 기구(8L)는 승강 기구(81) 및 횡행 기구(82)에 의해 구성된다. 횡행 기구(82)는 단면으로 보아 L자형 지지 부재(82s)와, 지지 부재(82s)의 수평판(82sh)(L자의 가로 부분)의 하면에 설치된 이동 기구(82m)에 의해 구성된다. 이동 기구(82m)는 예를 들어 직동 가이드와 동력 전달 나사로 구성되어 있고, 모터의 구동력에 의해 지지판(85) 상을 X 방향을 따라 이동 가능하게 설치된다.
승강 기구(81)는 승강 부재(81m) 및 승강축(81x)으로 구성되고, 승강축(81x)은 지지 부재(82s)의 수직판(82sv)(L자의 세로 부분)에 고착하여 세워 설치되며, 승강 부재(81m)는 승강축(81x)에 대해 승강 가능하게 장착되어 있다. 그리고, 승강 부재(81m)에 연결하여 스테이지 고정 부재(80)가 설치되고, 스테이지 고정 부재(80)의 상면 상에 기판 적재 스테이지(3B)의 하면이 고정된다.
또한, 승강 부재(81m)의 승강 동작은, 예를 들어 도시되지 않은 회전 구동부의 회전 구동력을, 승강축(81x) 내에 설치되어 승강 부재(81m)에 연결된 도시되지 않은 체인 등의 전달 기구에 상하 운동으로서 전달하는 양태가 생각된다. 그 결과, 상술한 전달 기구의 상하 운동에 의해 승강 부재(81m)의 승강 동작을 실현할 수 있다.
따라서, 한쪽 이동 탑재 기구(8L)는, 이동 기구(82m)의 X 방향(+X 방향 혹은 -X 방향)을 따른 횡행 동작에 의해, 기판 적재 스테이지(3B)를 반송 방향(+X 방향)을 따라 이동시키거나, 반반송 방향(-X 방향)을 따라 이동시키거나 할 수 있다.
또한, 한쪽 이동 탑재 기구(8L)는, 승강 부재(81m)의 Z 방향(+Z 방향 혹은 -Z 방향)을 따른 승강 동작에 의해, 기판 적재 스테이지(3B)를 상승 및 하강시킬 수 있다.
다른쪽 이동 탑재 기구(8R)는 도 2의 ZX 평면에 대해 한쪽 이동 탑재 기구(8L)와 대칭으로 설치되며, 한쪽 이동 탑재 기구(8L)와 등가인 구성을 갖고 있다. 따라서, 다른쪽 이동 탑재 기구(8R)는, 한쪽 이동 탑재 기구(8L)와 동일하게, 횡행 기구(82)의 횡행 동작에 의해 기판 적재 스테이지(3A)를 반송 방향 및 반반송 방향을 따라 이동시키거나, 승강 기구(81)의 승강 동작에 의해 기판 적재 스테이지(3A)를 상승 및 하강시키거나 할 수 있다. 또한, 상술한 이동 탑재 기구(8L 및 8R)의 횡행 동작 및 승강 동작에 의해, 기판 적재 스테이지(3A 및 3B)의 Y 방향에서의 위치는 변화되지 않는다.
이와 같이, 한쪽 이동 탑재 기구(8L) 및 다른 쪽 이동 탑재 기구(8R)는, 지지 부재(82s)의 수직판(82sv) 및 승강축(81x)의 Y 방향의 형성 위치가 서로 상이하지만, 모두 외팔보 지지 구조에 의해, 기판 적재 스테이지(3B) 및 기판 적재 스테이지(3A)를 지지하고 있기 때문에, 상술한 횡행 동작 및 승강 동작을 적절하게 조합함으로써, 기판 적재 스테이지(3A 및 3B)간에 간섭을 발생시키지 않고, 서로 독립된 반송 동작(순회 반송 처리를 포함함)을 실행할 수 있다.
또한, 도 2에 나타내는 예에서는, 기판 적재 스테이지(3) 상에서 Y 방향을 따라 2개의 기판(10)이 적재 가능한 구성을 나타내고 있다.
도 3 내지 도 9는 본 실시 형태의 성막 장치에 의한 기판 적재 스테이지(3A 및 3B)의 반송 동작을 나타내는 설명도이다. 또한, 반송 동작은 도 2에서 나타낸 기판 이동 탑재 기구(8)(한쪽 이동 탑재 기구(8L)+다른쪽 이동 탑재 기구(8R))에 의해 행하여진다.
도 3에 나타낸 바와 같이, 이동 탑재 기구(8R 및 8L)의 횡행 동작에 의해, 기판 적재 스테이지(3A 및 3B)는 모두 속도(V0)로 반송 방향(+X 방향)에 반송되어 있고, 분사 영역(R1)에 있는 기판 적재 스테이지(3A 및 3B)의 상면 상의 기판(10)에 대해 원료 미스트(MT)가 분사되어, 당해 기판(10)의 상면에 박막을 성막하는 성막 처리가 실행된다. 또한, 도 3 및 이후의 도 4 내지 도 9에서, 분사 영역(R1)보다 더 상류측의 영역을 성막 준비 영역(R2)으로 한다.
도 3에서 나타내는 상태는, 기판 적재 스테이지(3A)의 최후미의 기판(10x)과, 기판 적재 스테이지(3B)의 최전방부의 기판(10y)이 모두 분사 영역(R1)에 존재하고 있으며, 기판 적재 스테이지(3B)의 상면 상에서 기판(10y)보다 상류측의 기판(10)은 성막 준비 영역(R2)에 존재하고, 성막 처리 전의 상태이다.
단, 기판 적재 스테이지(3B)는 가열 기구(32)를 갖고 있기 때문에, 기판(10)이 성막 준비 영역(R2)에 존재하는 상황 하에서도 가열 처리를 실행할 수 있고, 이 때, 흡착 기구(31)에 의해 기판(10)의 하면 전체가 기판 적재 스테이지(3B)의 상면 상에 흡착되어 있기 때문에, 가열 처리에 의해 기판(10)에 다소의 온도 구배가 발생해도, 기판(10)에 휨이나 균열이 발생되는 일은 없다.
또한, 기판 투입부(5) 상에 적재된 성막 처리 전의 기판(10)은 흡착 파지기(4A)(제1 파지기)에 의한 기판 투입 동작(M5)에 의해, 적절하게, 기판 적재 스테이지(3B)의 상면 상(성막 준비 영역(R2)에 존재)에 배치되어, 흡착 파지기(4B)에 의한 기판 취출 동작(M6)에 의해, 기판 적재 스테이지(3A) 상에서, 분사 영역(R1)을 통과한 성막 처리 후의 기판(10)이 기판 취출부(6) 상에 배치된다.
이하, 기판 투입 동작(M5)에 대해 상세하게 설명한다. 먼저, 흡착 파지기(4A)(제1 파지기)는 흡착 기구(41A)에 의해 기판 투입부(5)의 상부에 적재된 기판(10)을 흡착하여 파지한다. 그리고, 기판(10)을 파지한 상태에서 흡착 파지기(4A)를 기판 적재 스테이지(3)의 기판이 적재되지 않은 기판 미 적재 영역의 상방(흡착 기구(41A)에 의한 기판(10)의 흡착을 해방함으로써 기판 적재 스테이지(3) 상면 상에 기판(10)을 적재 가능한 위치)으로 이동시킨다. 그리고, 이 상태에서 흡착 파지기(4A)의 흡착 기구(41A)에 의한 기판(10)의 파지 상태를 해방하는 기판 해방 처리를 실행하고, 기판 적재 스테이지(3)의 상기 기판 미 적재 영역 상에 기판(10)을 배치한다. 이상의 동작이 기판 투입 동작(M5)이다. 또한, 흡착 기구(41A)는 진공 흡착에 의해 기판(10)을 흡착하고, 기판 해방 처리는 흡착 기구(41A)로부터 해방용 가스를 기판에 분출함으로써 행하여진다.
다음에, 기판 취출 동작(M6)에 대해 상세하게 설명한다. 먼저, 분사 영역(R1)을 통과한 성막 처리 후의 기판(10)의 상방에 흡착 파지기(4B)(제2 파지기)를 이동시켜, 이 상태에서 흡착 기구(41B)에 의해 기판 적재 스테이지(3) 상의 기판(10)의 상면을 파지면(41S)에서 흡착하여 파지한다. 그리고, 기판(10)을 파지한 상태에서 흡착 파지기(4B)를 기판 취출부(6)의 기판이 적재되지 않은 기판 미 적재 영역의 상방(흡착 기구(41B)에 의한 기판(10)의 흡착이 가능한 위치)으로 이동시켜, 이 상태에서 흡착 파지기(4B)의 흡착 기구(41B)에 의한 파지면(41S)에서의 기판(10)의 파지 상태를 해방하는 기판 해방 처리를 실행하고, 기판 취출부(6)의 상기 기판 미 적재 영역 상에 기판(10)을 배치한다. 이상의 동작이 기판 취출 동작(M6)이다. 또한, 흡착 기구(41B)는 진공 흡착에 의해 기판(10)을 흡착하여, 기판 해방 처리는 흡착 기구(41B)로부터 해방용 가스를 기판의 상면에 분출함으로써 행하여진다.
그 후, 도 4에 나타낸 바와 같이, 기판 적재 스테이지(3A)의 상면 상의 최후미의 기판(10x)이 분사 영역(R1)을 통과하면, 기판 적재 스테이지(3A)의 상면 상에 적재된 모든 기판(10)이 분사 영역(R1)을 통과한 것이 된다.
이 상태의 기판 적재 스테이지(3A)에 대해, 속도(V1 내지 V5)(순회 속도)에 의한 순회 반송 처리가 실행된다. 먼저, 다른쪽 이동 탑재 기구(8R)는 횡행 동작에 의한 반송 속도를 속도(V0)로부터 속도(V1(>V0))로 상승시킨다. 이 때, 기판 적재 스테이지(3A)의 상면 상의 모든 기판(10)이 흡착 파지기(4B)에 의한 기판 취출 동작(M6)에 의해 기판 취출부(6) 상으로 이동된다.
한편, 기판 적재 스테이지(3B)는, 한쪽 이동 탑재 기구(8L)의 횡행 동작에 의해, 속도(V0)의 반송 속도를 유지한다.
그 후, 도 5에 나타낸 바와 같이, 기판 적재 스테이지(3A)의 상면 상의 기판(10)이 모두 취출된 후, 다른쪽 이동 탑재 기구(8R)는 횡행 동작으로부터 승강 동작으로 전환되고, 기판 적재 스테이지(3A)를 속도(V2(>V0))로 하강시킨다. 한편, 분사 영역(R1) 내에 기판(10)이 존재하는 기판 적재 스테이지(3B)는, 한쪽 이동 탑재 기구(8L)의 횡행 동작에 의해 속도(V0)로 반송 방향을 따라서 반송된다.
그 후, 도 6에 나타내는 바와 같이, 기판 적재 스테이지(3A)를 하강시킴으로써, 기판 적재 스테이지(3A 및 3B)간에 Z 방향에서 서로 간섭하지 않는 고저차를 마련한 후, 다른쪽 이동 탑재 기구(8R)는 승강 동작으로부터 횡행 동작으로 전환한다.
그리고, 다른쪽 이동 탑재 기구(8R)의 횡행 동작에 의해, 기판 적재 스테이지(3A)를 속도(V3(>V0))로 반반송 방향(-X 방향)에 따라 수평 이동시킨다. 한편, 분사 영역(R1) 내에 기판(10)이 존재하는 기판 적재 스테이지(3B)는 속도(V0)로 반송 방향을 따른 반송이 유지된다.
그 후, 도 7에 나타내는 바와 같이, 기판 적재 스테이지(3B)와 X 방향에 있어서 간섭하지 않는 상류측에 기판 적재 스테이지(3A)를 수평 이동시킨 후, 다른쪽 이동 탑재 기구(8R)는 횡행 동작으로부터 승강 동작으로 전환된다.
그리고, 다른쪽 이동 탑재 기구(8R)의 승강 동작에 의해, 기판 적재 스테이지(3A)를 속도(V4(>V0))로 상승시킨다. 한편, 분사 영역(R1) 내에 기판(10)이 존재하는 기판 적재 스테이지(3B)는 속도(V0)로 반송 방향을 따라서 반송이 유지된다.
다음에, 도 8에 나타내는 바와 같이, 기판 적재 스테이지(3A)가 기판 적재 스테이지(3B)와 동일 높이에 도달한 후, 다른쪽 이동 탑재 기구(8R)는 승강 동작으로부터 횡행 동작으로 전환된다.
그리고, 다른쪽 이동 탑재 기구(8R)의 횡행 동작에 의해, 기판 적재 스테이지(3A)를 속도(V5(>V0))로 반송 방향을 따라서 반송시킨다. 이 때, 흡착 파지기(4A)에 의한 기판 투입 동작(M5)에 의해, 적절히, 기판 적재 스테이지(3A) 상면 상에 성막 처리 전의 기판(10)을 배치시킨다. 한편, 분사 영역(R1) 내에 기판(10)이 존재하는 기판 적재 스테이지(3B)는 속도(V0)로 반송 방향을 따른 반송이 유지된다.
그 후, 도 9에 나타내는 바와 같이, 기판 적재 스테이지(3A)가 기판 적재 스테이지(3B)의 후방에 필요 최소한의 간격을 두고 배치되면 순회 반송 처리가 완료된다.
이와 같이, 순회 반송 처리는, 속도(V1)의 +X 방향 이동(반송 방향으로의 수평 이동), 속도(V2)의 -Z 방향 이동(하강 이동), 속도(V3)의 -X 방향 이동(반반송 방향으로의 수평 이동), 속도(V4)의 +Z 방향 이동(상승 이동) 및 속도(V5)의 +X 방향의 이동(반송 방향으로의 수평 이동)의 조합에 의해 실행되고, 기판 적재 스테이지(3B)(다른 쪽 기판 적재부)의 상면 상의 복수의 기판(10)이 모두 분사 영역(R1)을 통과할 때까지 완료된다.
순회 반송 처리가 완료된 기판 적재 스테이지(3A)에 대해, 다른쪽 이동 탑재 기구(8R)는 횡행 동작에 의한 반송 속도를 속도(V5)로부터 속도(V0)로 하강시킨다.
그 결과, 기판 적재 스테이지(3A)는 속도(V0)(성막시 이동 속도)로 반송 방향을 따라서 반송된다. 이후, 기판 적재 스테이지(3A)에 기판(10)을 적재할 필요가 있는 경우, 흡착 파지기(4A)에 의한 기판 투입 동작(M5)에 의해, 적절히, 기판 적재 스테이지(3A)의 상면 상(성막 준비 영역(R2) 내에 존재)에 성막 처리 전의 기판(10)이 배치된다.
한편, 분사 영역(R1) 내에 일부가 존재하는 기판 적재 스테이지(3B)는 속도(V0)로 반송 방향을 따라서 반송된다.
이후, 기판 적재 스테이지(3B)의 상면 상의 모든 기판(10)이 분사 영역(R1)을 통과한 후, 기판 적재 스테이지(3B)에 대해, 도 4 내지 도 9에서 나타낸 기판 적재 스테이지(3A)와 마찬가지로 순회 반송 처리가 실행된다. 이 때, 기판 적재 스테이지(3A)는 반송 방향을 따라서 속도(V0)로 반송된다.
이와 같이, 이동 탑재 기구(8L 및 8R)를 포함하는 기판 이동 탑재 기구(8)에 의해, 2개의 기판 적재 스테이지(3A 및 3B)를 순차 순회시키면서, 분사 영역(R1) 내에 항상 성막 처리 전의 기판(10)이 존재하도록, 기판 적재 스테이지(3A 및 3B)에 대한 반송 동작(순회 반송 처리를 포함함)이 실행된다.
본 실시 형태의 성막 장치에 있어서의 기판 적재 스테이지(3A 및 3B)(제1 및 제2 기판 적재부)는 각각 흡착 기구(31) 및 가열 기구(32)를 갖고 있고, 기판 적재 스테이지(3A 및 3B)가 각각 분사 영역(R1)(성막 처리 영역)에 도달할 때까지의, 성막 준비 영역(R2)에 존재하는 준비 기간에 적재된 성막 처리 전의 기판(10)을 가열함으로써 기판(10)을 급속하게 가열할 필요성을 없앴다. 게다가, 기판 적재 스테이지(3)가 내장되는 흡착 기구(31)에 의해 기판(10)의 하면을 흡착한 상태에서 가열 처리를 실행하고 있다. 그 결과, 본 실시 형태의 성막 장치는, 가열 처리 시에 기판(10) 내에 발생되는 온도 구배를 낮게 억제하고, 흡착 상태에서 기판(10)을 더 가열함으로써, 기판(10)에 휨이나 균열이 발생되는 현상을 효과적으로 억제할 수 있다.
게다가, 이동 탑재 기구(8L 및 8R)를 포함하는 기판 이동 탑재 기구(8)(기판 적재부 이동 탑재 장치)는, 분사 영역(R1)을 통과한 한쪽 기판 적재 스테이지(3)(도 3 내지 도 9의 기판 적재 스테이지(3A))를, 순회 속도(V1 내지 V5)로 다른 쪽 기판 적재 스테이지(3)(도 3 내지 도 9의 기판 적재 스테이지(3B))의 후방에 배치시키는 순회 반송 처리를 실행하고 있다. 그 결과, 기판 적재 스테이지(3A 및 3B)를 순회시키면서, 기판 적재 스테이지(3A 및 3B)를 효율적으로 이동시켜, 적재된 기판(10)을 분사 영역(R1) 내에 순차 통과시킬 수 있기 때문에, 성막 처리에 있어서의 처리 능력의 향상을 도모할 수 있다.
또한, 본 실시 형태에서는, 각각 흡착 기구(31) 및 가열 기구(32)를 갖는 기판 적재 스테이지(3)의 수를 필요 최소한인 2개(기판 적재 스테이지(3A 및 3B))로 억제하고 있으며, 기판 이동 탑재 기구(8)는 기판 적재 스테이지(3A 및 3B) 각각을 독립적으로 이동시키는 이동 탑재 기구(8R 및 8L)를 포함하는 비교적 간단한 구성으로 실현할 수 있다. 따라서, 본 실시 형태의 성막 장치는 장치 비용을 최소한으로 억제할 수 있다.
도 10은 복수의 기판(10)을 종래의 컨베이어(53)에 의한 반송 처리로 행한 경우의, 종래의 성막 장치의 구성을 모식적으로 나타내는 설명도이다.
동 도면에 나타내는 바와 같이, 롤러(51) 및 벨트(52)를 포함하는 컨베이어(53)에 의해 벨트(52) 상의 복수의 기판(10)을 반송 방향(X 방향)에 따라 반송하고 있다. 종래의 성막 장치에서는, 벨트(52)의 하방에 3대의 가열 스테이지(50A 내지 50C)를 설치함으로써, 벨트(52)를 통하여 기판(10)을 가열하는 가열 처리를 행하고 있다.
또한, 본 실시 형태와 마찬가지로, 박막 형성 노즐(1)로부터 원료 미스트(MT)를 분사 영역(R1) 내에 분사시켜, 상류측의 기판 투입부(5) 상의 기판(10)을 기판 투입 동작(M5)에 의해 벨트(52) 상에 적재하고, 분사 영역(R1)을 통과 후의 벨트(52) 상의 기판(10)은 기판 취출 동작(M6)에 의해 하류측의 기판 취출부(6) 상에 취출된다.
종래의 성막 장치에 있어서, 컨베이어(53)에 의해 복수의 기판(10)이 순차, 분사 영역(R1)을 통과시킬 수 있고, 3대의 가열 스테이지(50A 내지 50C)를 설치함으로써, 성막 처리 전, 성막 처리 중, 성막 처리 후에서의 비교적 장기간의 기판(10)에 대한 가열 처리를 가능하게 하고 있다.
그러나, 도 10에서 나타낸 종래의 성막 장치는 벨트(52) 상에 기판(10)을 적재하고 있는 것에 지나지 않기 때문에, 가열 스테이지(50A 내지 50C)에 의한 가열 처리 시에, 기판(10) 내에 온도 구배가 발생되면 휨이 발생한다는 문제점이 있다.
또한, 기판(10)에 대한 장기간의 가열 처리를 실현하기 위해서, 비교적 큰 가열 스테이지(50A 내지 50C)를 3개나 설치할 필요가 있어서, 장치 비용이 높아진다는 문제점도 있다.
이와 같이, 본 실시 형태의 성막 장치는, 장치 비용을 최소한으로 억제하면서, 성막 대상의 기판(10)에 휨이나 균열을 발생시키지 않고, 높은 처리 능력을 발휘할 수 있다는, 종래의 성막 장치로부터 달성 불가능한 효과를 발휘하고 있다.
또한, 실시 형태의 성막 장치는, 순회 속도(V1 내지 V5)를 성막시 이동 속도(V0)보다 고속으로 함으로써, 순회 반송 처리에 의해, 한쪽 기판 적재 스테이지(3)를 빠르게 다른 쪽 기판 적재 스테이지(3)의 후방에 배치시킬 수 있다. 상기 효과는, 적어도 순회 속도(V1 내지 V5) 전체의 평균값을 성막시 이동 속도(V0)보다 고속으로 함으로써 달성할 수 있다.
이하, 속도(V0)와 순회 속도(V1 내지 V5)에 대해 상세하게 설명한다. 여기서, 속도(V0 내지 V5)와 관련이 있는 거리(L0 내지 L5)에 대해 설명한다.
도 4에 나타낸 바와 같이, 반송 방향(X 방향)에 있어서의 기판 적재 스테이지(3)의 형성 길이(SL3)로부터 분사 영역(R1)의 길이를 차감한 거리를 거리 L0라 하고, 기판 적재 스테이지(3A)가 속도(V1)의 반송 방향으로의 수평 이동 동작을 행하기 전후에 있어서의 수평 거리를 거리 L1이라 한다.
또한, 도 5에 나타낸 바와 같이, 기판 적재 스테이지(3A)가 속도(V2)의 하강 동작을 행하기 전후에 있어서의 고저차를 거리 L2라 한다. 또한, 도 6에 나타내는 바와 같이, 기판 적재 스테이지(3A)가 속도(V3)의 반반송 방향으로의 수평 이동 동작을 행하기 전후에 있어서의 수평 거리를 거리 L3이라 한다.
또한, 도 7에 나타내는 바와 같이, 기판 적재 스테이지(3A)가 속도(V4)의 상승 동작을 행하기 전후에 있어서의 고저차를 거리 L4라 하고, 도 9에 나타내는 바와 같이, 기판 적재 스테이지(3A)가 속도(V5)의 수평 이동 동작을 행하기 전후에 있어서의 수평 거리를 거리 L5라 한다.
따라서, 도 3 내지 도 9에서 나타낸 실시 형태의 성막 장치의 동작예에 있어서, 기판 적재 스테이지(3B)(다른 쪽 기판 적재부)에 적재된 모든 기판(10)이 성막 처리 영역인 분사 영역(R1)을 통과할 때까지, 기판 적재 스테이지(3A)(한쪽 기판 적재부)의 순회 반송 처리가 완료되기 위해서는, 이하의 식(1)을 만족시킬 필요가 있다.
L0/V0≥L1/V1+L2/V2+L3/V3+L4/V4+L5/V5 …(1)
이 때, 거리(L0)는, 분사 영역(R1)이 미리 결정되어 있는 경우, 기판 적재 스테이지(3)의 반송 방향으로의 형성 길이(SL3)에 의해 결정된다. 그리고, 기판 적재 스테이지(3)의 형성 길이(SL3)에 의해 상면 상에 적재할 기판(10)의 수(기판 적재 매수)가 결정된다.
또한, 거리(L1 내지 L5), 속도(V0 내지 V5)를 성막 처리 시간, 성막 장치의 규모 등을 감안하여, 미리 설정되어 있는 경우, 식(1)을 만족하는 최소의 형성 길이(SL3)의 기판 적재 스테이지(3) 상면 상에 최대 적재 가능한 기판(10)의 수가 최적 기판 적재 매수가 된다.
예를 들어, 한 변이 156㎜인 정사각 형상의 기판(10)을 사용할 때, 식(1)을 만족하는 X 방향을 따른 최소의 형성 길이(SL3)가 800㎜였다고 하면, X 방향의 형성 길이(SL3)가 800㎜인 기판 적재 스테이지(3) 상에 X 방향을 따라 5개의 기판(10)을 적재할 수 있기 때문에, 도 2에서 나타낸 바와 같이 Y 방향을 따라 2개의 기판(10)이 적재 가능한 경우, 10개(5×2)가 최적 기판 적재 매수가 된다.
이와 같이, 본 실시 형태의 성막 장치의 기판 적재 스테이지(3A 및 3B)(제1 및 제2 기판 적재부)는 각각 상기 최적 기판 적재 매수(소정수)의 기판(10)을 탑재하고 있다. 즉, 최적 기판 적재 매수는, 다른 쪽 기판 적재부(도3 내지 도 9의 기판 적재 스테이지(3B))의 모든 기판(10)이 성막 처리 영역인 분사 영역(R1)을 통과할 때까지, 한쪽 기판 적재부(도 3 내지 도 9의 기판 적재 스테이지(3A))의 순회 반송 처리가 완료되도록, 설정되어 있다.
실시 형태는, 상기 최적 기판 적재 매수의 기판(10)을 기판 적재 스테이지(3A 및 3B) 각각의 상면 상에 배치함으로써, 반송 동작에 의해 기판 적재 스테이지(3A 및 3B)의 상면 상에 적재된 기판(10)을 연속적으로 분사 영역(R1)에 도달시킬 수 있기 때문에, 성막 처리에 있어서의 처리 능력의 향상을 최대한으로 발휘할 수 있다.
또한, 기판(10)으로서 실리콘 기판을 생각할 수 있다. 이 경우, 본 실시 형태의 성막 장치는, 성막 처리 시에 실리콘 기판 내의 온도 구배에 의해 휨이 발생되는 현상을 효과적으로 억제할 수 있다.
본 실시 형태에서는, 성막 처리 실행부로서 박막 형성 노즐(1)(미스트 분사부)을 사용하여, 성막 처리 영역을 분사 영역(R1)으로 하고 있다.
이 때문에, 실시 형태의 성막 장치는, 원료 미스트(MT)의 분사에 의한 성막 처리 시에 기판(10) 내의 온도 구배에 의해 휨이 발생되는 현상을 효과적으로 억제하고, 또한, 원료 미스트(MT)의 분사에 의한 성막 처리에 있어서의 처리 능력의 향상을 도모할 수 있다.
본 실시 형태에서는, 박막 형성 노즐(1)로부터 원료 미스트를 분사하는 미스트 분출구가 형성되는 분사면(1S)과 (기판 적재 스테이지(3A 및 3B) 적재된) 기판(10) 상면의 분사 영역(R1) 내에서의 수직 거리인 미스트 분사 거리(D1)(도 1 참조)가, 1㎜ 이상 30㎜ 이하로 설정되어 있다.
이와 같이, 본 실시 형태의 성막 장치는, 박막 형성 노즐(1)의 미스트 분사 거리(D1)를 1㎜ 이상 30㎜ 이하로 설정함으로써, 원료 미스트(MT)의 분사에 의한 성막 처리를 보다 고정밀도로 행할 수 있다.
<기타>
또한, 본 실시 형태에서는, 기판 적재부로서 2개의 기판 적재 스테이지(3A 및 3B)를 나타냈지만, 이동 탑재 기구(8L 및 8R)에 각각 2개의 기판 적재 스테이지(3)를 마련하는 등의 개량에 의해, 4개 이상의 기판 적재 스테이지(3)를 사용하여 성막 장치를 실현하는 것도 가능하다. 단, 본 실시 형태와 같이, 2개의 기판 적재 스테이지(3A 및 3B)만으로 성막 장치를 실현하는 쪽이, 기판 적재 스테이지(3)의 수를 최소한으로 억제하고, 기판 적재부 이동 탑재 장치인 기판 이동 탑재 기구(8)의 구성 간략화, 순회 반송 처리의 제어 내용 용이성 등, 장치 비용면에서 우수하다.
또한, 흡착 파지기(4A 및 4B) 각각에 가열 기구를 갖게 하고, 기판 투입 동작(M5) 및 기판 취출 동작(M6) 중에서도 기판(10)에 대한 가열 처리를 행하도록 성막 처리를 개량해도 된다.
본 발명은 상세하게 설명되었지만, 상기한 설명은 모든 국면에 있어서, 예시이며, 본 발명이 그것에 한정되는 것은 아니다. 예시되지 않은 무수한 변형예가, 본 발명의 범위로부터 벗어나지 않고 상정될 수 있는 것이라고 해석된다.
1: 박막 형성 노즐
3, 3A, 3B: 기판 적재 스테이지
4A, 4B: 흡착 파지기
4: 흡착 파지기
5: 기판 투입부
6: 기판 취출부
8: 기판 이동 탑재 기구
10: 기판
31: 흡착 기구
32: 가열 기구
41A, 41B: 흡착 기구

Claims (6)

  1. 각각 기판(10)을 적재하고, 적재된 기판을 흡착하는 흡착 기구(31) 및 적재된 기판을 가열하는 가열 기구(32)를 갖는 제1 및 제2 기판 적재부(3A, 3B)와,
    성막 처리 영역(R1) 내의 기판 적재부에 적재된 기판에 대해 박막을 성막하는 성막 처리를 실행하는 성막 처리 실행부(1)와,
    상기 제1 및 제2 기판 적재부를 이동시켜 상기 성막 처리 영역 내를 성막시 이동 속도로 순차 통과시키는 반송 동작을 실행하는 기판 적재부 이동 탑재 장치(8L, 8R)를 구비하고,
    상기 반송 동작은, 상기 제1 및 제2 기판 적재부 중, 적재된 기판이 모두 상기 성막 처리 영역을 통과한 기판 적재부인 한쪽 기판 적재부를, 순회 속도로 다른 쪽 기판 적재부의 후방에 순회 배치시키는 순회 반송 처리를 포함하고,
    상기 순회 속도의 평균값은 상기 성막시 이동 속도보다 고속이고,
    상기 제1 및 제2 기판 적재부는 각각 소정수의 기판을 탑재하고, 상기 소정수는, 상기 다른 쪽 기판 적재부에 적재된 모든 기판이 상기 성막 처리 영역을 통과할 때까지 상기 순회 반송 처리가 완료되도록 설정되고,
    상기 반송 동작은 상기 제1 기판 적재부 및 상기 제2 기판 적재부에 대해서만 실행되고,
    상기 순회 반송 처리는 횡행 동작 및 승강 동작을 조합함으로써 실행되는,
    성막 장치.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 제1항에 있어서, 상기 제1 및 제2 기판 적재부에 적재되는 기판은 실리콘 기판인,
    성막 장치.
  5. 제1항에 있어서, 상기 성막 처리 실행부는, 원료 용액을 미스트화하여 얻어지는 원료 미스트(MT)를 대기 중에 분사하여 상기 성막 처리를 실행하는 미스트 분사부를 포함하고,
    상기 성막 처리 영역은 상기 원료 미스트의 분사 영역인,
    성막 장치.
  6. 제5항에 있어서, 상기 미스트 분사부는 상기 원료 미스트를 분사하는 미스트 분출구가 형성되는 분사면(1S)을 갖고,
    상기 분사면과 상기 제1 및 상기 제2 기판 적재부에 적재된 기판과의 상기 분사 영역 내에 있어서의 거리인 미스트 분사 거리(D1)가, 1㎜ 이상 30㎜ 이하로 설정되는 것을 특징으로 하는,
    성막 장치.
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