KR102198676B1 - 성막 장치 - Google Patents

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KR102198676B1
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히로유키 오리타
다카히로 히라마츠
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도시바 미쓰비시덴키 산교시스템 가부시키가이샤
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Abstract

본 발명은 장치 비용을 최소한으로 억제하면서, 성막 대상의 기판에 휨이나 깨짐이 발생하는 현상을 억제하는 성막 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다. 그리고, 본 발명은 기판 적재 스테이지(3)로의 기판 투입 동작 M5을 행하는 흡착 파지기(4A), 및 기판 적재 스테이지(3)로부터의 기판 취출 동작 M6을 행하는 흡착 파지기(4B)는 가열 기구(42A 및 42B)를 갖고 있다. 따라서, 흡착 파지기(4A 및 4B) 각각에 의한 기판(10)의 파지 상태에 있어서도, 가열 기구(42A 및 42B)에 의해 기판(10)을 가열하는 제1 및 제2 예비 가열 처리를 행할 수 있다.

Description

성막 장치
본 발명은 태양 전지, 전자 디바이스 등에 사용되는, 기판 상에 박막을 성막하는 성막 장치에 관한 것이다.
종래, 열에너지를 필요로 하는 박막 제조 장치 등의 성막 장치로 박막을 성막할 때, 기판에 대하여 가열 처리를 행할 필요가 있다. 이 경우, 한편으로 높은 처리 능력(짧은 택트 타임)이 요구되기 때문에, 기판의 가열 처리는 가능한 한 단시간에 행하는 것이 바람직하다. 미리 가열된 기판 적재 스테이지에 상온의 기판을 이동 탑재할 경우, 기판 적재 스테이지 상에서 비교적 단시간에 기판에 대한 가열 처리를 실행할 수 있지만, 그 경우, 기판에 있어서의 상면과 하면 사이에 온도구배가 발생하여, 기판이 휘거나, 파손되거나 한다는 문제가 있었다.
이 때문에, 종래의 성막 장치에서는, 박막 형성 처리실 앞에 예비 가열실을 별도 마련하고, 미리 가열한 후에 박막 형성 처리실로 반송하여 처리함으로써, 박막 형성 처리 시에 있어서의 가열 시간을 단축하고, 높은 성막 처리의 처리 능력(스루풋)을 실현하고 있다. 이러한 예비 가열실을 마련한 성막 장치로서, 예를 들어 특허문헌 1에서 개시된 스퍼터링 장치나 특허문헌 2에서 개시된 CVD장치가 있다.
특허문헌 1에서 개시된 스퍼터링 장치에서는, 성막 처리부 앞에 상기 예비 가열실로서 가열실을 2개 구비하고 있고, 특허문헌 2에서 개시된 CVD 장치에서는, 루프 형의 벨트 컨베이어로 기판을 반송하고, 그 경로에 상기 예비 가열실로서 기능하는 기판 예열 존과 CVD 가열 존을 구비하고 있다.
또한, 가열 기구를 가지면서 기판을 적재하는 히터 블록을 다수 구비하고, 그것들을 순환시키고 있는 반도체 제조 장치가 예를 들어 특허문헌 3에 개시되어 있다. 이 반도체 제조 장치는 다수의 히터 블록을 순환시킴으로써, 높은 처리 능력을 유지하면서, 비교적 완만하게 가열 처리를 행할 수 있다.
일본 특허 공개 평3-191063호 공보 일본 특허 공개 제2007-92152호 공보 일본 특허 공개 소63-166217호 공보
그러나, 특허문헌 1이나 특허문헌 2에서 개시된 장치에서는, 예비 가열실(가열실(특허문헌 1), 기판 예열 존(특허문헌 2))을 별도 마련함으로써 제조 비용이 증대되고, 풋프린트(제조 장치의 점유 면적)가 커진다는 문제점이 있었다.
또한, 특허문헌 3에 개시된 반도체 제조 장치에서는, 히터 블록을 연속적으로 가스 공급 노즐 하에 반송할 필요성을 감안하여, 다수(도 1로부터 8개 이상)의 히터 블록을 구비해야 하고, 추가로, 다수의 히터 블록용 전원 배선이나 진공 배관의 접속이 복잡해지는 만큼, 풋프린트가 커짐과 함께 장치 비용이 높아진다는 문제점이 있었다. 또한, 히터 블록의 수를 증가시키면 성막 처리 시간이 필요 이상으로 길어져서 성막 시에 있어서의 처리 능력의 저하를 초래할 우려가 있었다.
게다가, 특허문헌 3에 개시된 반도체 제조 장치에서는, 히터 블록 상에 기판(웨이퍼)을 단순하게 적재한 상태에서 가열 처리를 행하고 있기 때문에, 기판 내에 온도 구배가 발생하면 즉시 기판에 휨이나 깨짐이 발생해 버린다는 문제점의 해결을 도모하고 있지 않다.
본 발명에서는, 상기와 같은 문제점을 해결하고, 장치 비용을 최소한으로 억제하면서, 성막 대상의 기판에 휨이나 깨짐이 발생하는 현상을 효과적으로 억제한 성막 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명에 따른 성막 장치는, 기판을 적재하고, 적재된 기판을 주요 가열 온도로 가열하는 주요 가열 기구를 갖는 기판 적재부와, 기판 투입부에 적재된 성막 대상의 기판을 파지하고, 파지된 상태에서 이동하고, 상기 기판 적재부 상에 기판을 적재하는 기판 투입 동작을 실행하는 제1 파지기와, 성막 처리 영역 내의 상기 기판 적재부에 적재된 기판에 대하여 박막을 성막하는 성막 처리를 실행하는 성막 처리 실행부와, 상기 기판 적재부를 이동시켜서 상기 성막 처리 영역 내를 통과시키는 반송 동작을 실행하는 기판 적재부 이동 탑재 장치와, 상기 성막 처리가 실행되어 박막이 성막된 상기 기판 적재부 상의 기판을 파지하고, 파지된 상태에서 이동하고, 기판 취출부 상에 적재하는 기판 취출 동작을 실행하는 제2 파지기를 구비하고, 상기 제1 및 제2 파지기 중, 적어도 하나의 파지기는 기판의 파지 상태 시에, 파지된 기판을 예비 가열 온도로 가열하는 예비 가열 기구를 갖는 것을 특징으로 하고 있다.
본 발명에 있어서의 성막 장치의 기판 적재부는 주요 가열 온도로 가열하는 주요 가열 기구를 갖기 때문에, 적재된 기판을 주요 가열 온도로 가열할 수 있다. 게다가, 제1 및 제2 파지기 중 적어도 하나의 파지기는 기판 파지 상태일 때, 파지된 기판을 예비 가열 온도로 가열하는 예비 가열 기구를 갖고 있기 때문에, 기판 투입 동작 및 기판 취출 동작 중 적어도 하나의 동작 중에 있어서도 기판을 가열할 수 있다.
그 결과, 장기간에 걸쳐서 기판에 대한 가열 처리(예비 가열 온도 및 주요 가열 온도에 의한 가열 처리)를 실행할 수 있기 때문에, 가열 처리를 급속하게 행할 필요성이 없게 되는 결과, 가열 처리를 단기간에 행함으로써 기판에 휨이나 깨짐이 발생하는 현상을 효과적으로 억제할 수 있다.
또한, 본원 발명의 성막 장치의 주요한 추가 구성 개소는, 기판 투입 동작 및 기판 취출 동작에 필요한 제1 및 제2 파지기 중 적어도 하나에 예비 가열 기구를 마련하는 것뿐이기 때문에, 장치 비용을 최소한으로 억제할 수 있다.
본 발명의 목적, 특징, 국면 및 이점은, 이하의 상세한 설명과 첨부 도면에 의해, 보다 명백해진다.
도 1은 본 발명의 실시 형태인 성막 장치의 개략 구성을 도시하는 설명도이다.
도 2는 기판 이동 탑재 기구 및 그 주변을 모식적으로 도시하는 단면도이다.
도 3은 본 실시 형태의 성막 장치에 의한 두 기판 적재 스테이지의 반송 동작을 도시하는 설명도(그 1)이다.
도 4는 본 실시 형태의 성막 장치에 의한 두 기판 적재 스테이지의 반송 동작을 도시하는 설명도(그 2)이다.
도 5는 본 실시 형태의 성막 장치에 의한 두 기판 적재 스테이지의 반송 동작을 도시하는 설명도(그 3)이다.
도 6은 본 실시 형태의 성막 장치에 의한 두 기판 적재 스테이지의 반송 동작을 도시하는 설명도(그 4)이다.
도 7은 본 실시 형태의 성막 장치에 의한 두 기판 적재 스테이지의 반송 동작을 도시하는 설명도(그 5)이다.
도 8은 본 실시 형태의 성막 장치에 의한 두 기판 적재 스테이지의 반송 동작을 도시하는 설명도(그 6)이다.
도 9는 본 실시 형태의 성막 장치에 의한 두 기판 적재 스테이지의 반송 동작을 도시하는 설명도(그 7)이다.
도 10은 본 실시 형태의 성막 장치에 의한 두 기판 적재 스테이지의 반송 동작을 도시하는 설명도(그 8)이다.
도 11은 본 실시 형태의 성막 장치에 의한 두 기판 적재 스테이지의 반송 동작을 도시하는 설명도(그 9)이다.
도 12는 본 실시 형태의 성막 장치에 의한 두 기판 적재 스테이지의 반송 동작을 도시하는 설명도(그 10)이다.
도 13은 본 실시 형태의 성막 장치에 의한 두 기판 적재 스테이지의 반송 동작을 도시하는 설명도(그 11)이다.
도 14는 본 실시 형태의 성막 장치에 의한 두 기판 적재 스테이지의 반송 동작을 도시하는 설명도(그 12)이다.
도 15는 본 실시 형태의 성막 장치에 의한 두 기판 적재 스테이지의 반송 동작을 도시하는 설명도(그 13)이다.
도 16은 본 실시 형태의 성막 장치에 의한 두 기판 적재 스테이지의 반송 동작을 도시하는 설명도(그 14)이다.
도 17은 본 실시 형태의 성막 장치에 의한 두 기판 적재 스테이지의 반송 동작을 도시하는 설명도(그 15)이다.
도 18은 본 실시 형태의 흡착 파지기의 기판 투입 동작을 도시하는 설명도이다.
도 19는 종래의 성막 장치의 구성을 모식적으로 도시하는 설명도이다.
도 20은 종래의 성막 장치에 있어서의 종래의 기판 투입 동작을 도시하는 설명도이다.
도 1은 본 발명의 실시 형태인 성막 장치의 개략 구성을 도시하는 설명도이다. 동도에 도시되는 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 도시되는 도 2 내지 도 17 및 도 19에는 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. 추가로, 기판 적재 스테이지(3A 및 3B)는 각각 흡착 기구(31)의 하방에 가열 기구(32)가 마련되어 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 총칭해 「기판 적재 스테이지(3)」라고 칭하여 설명하는 경우가 있다.
성막 처리 실행부로서 기능하는 박막 형성 노즐(1)(미스트 분사부)은 분사면(1S)에 마련된 분사구로부터 하방으로 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. 이때, 분사면(1S)과 기판(10)의 거리인 미스트 분사 거리 D1은 1mm 이상 30mm 이하로 설정된다. 또한, 분사 영역(R1)의 주변은 도시되지 않은 챔버 등으로 덮여 있는 것이 일반적이다.
또한, 성막 처리 및 그 전후의 기간에 기판 적재 스테이지(3)의 가열 기구(32)(주요 가열 기구)에 의한 주요 가열 처리가 아울러 실행된다. 본 실시 형태에서는, 가열 기구(32)에 의한 가열 처리시에 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 이동시켜서 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 마련된 기판 투입부(5)는 성막 처리 전의 기판(10)을 상부에 적재하고 있어, 후술하는 흡착 파지기(4A)에 의한 기판 투입 동작 M5에 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 마련되어 있고, 후술하는 흡착 파지기(4B)(제2 파지기)에 의한 기판 취출 동작 M6에 의해, 기판 적재 스테이지(3) 상의 성막 처리 후의 기판(10)이 기판 취출부(6) 상에 배치된다.
또한, 본 명세서에 있어서, 박막 형성 노즐(1)에 대하여 기판 적재 스테이지(3A 및 3B)가 분사 영역(R1)을 통과할 때의 반송 방향(+X 방향)측을 하류측이라고 하고, 반송 방향과 반대 방향으로 되는 반반송 방향(-X 방향)측을 상류측이라고 하고 있다.
도 2는 도 1의 A-A 단면에 있어서의 기판 이동 탑재 기구(8) 및 그 주변을 모식적으로 도시하는 단면도이다. 지지판(85) 상에 마련된 기판 이동 탑재 기구(8)는 서로 독립된 동작을 하는 한쪽 이동 탑재 기구(8L) 및 다른 쪽 이동 탑재 기구(8R)의 조합에 의해 구성되어, 다른 쪽 이동 탑재 기구(8R)는 기판 적재 스테이지(3A)의 반송용으로 마련되고, 한쪽 이동 탑재 기구(8L)는 기판 적재 스테이지(3B)의 반송용으로 마련된다. 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 막대 부분)의 하면에 마련된 이동 기구(82m)에 의해 구성된다. 이동 기구(82m)는 예를 들어 직선 구동 가이드와 동력 전달 나사로 구성되어 있고, 모터의 구동력에 의해 지지판(85) 상을 X 방향을 따라서 이동 가능하게 마련된다.
승강 기구(81)는 승강 부재(81m) 및 승강 축(81x)에 의해 구성되며, 승강 축(81x)은 지지 부재(82s)의 수직판(82sv)(L자의 세로 막대 부분)에 고착되어 세워 설치되고, 승강 부재(81m)는 승강 축(81x)에 대하여 승강 가능하게 설치되어 있다. 그리고, 승강 부재(81m)에 연결하여 스테이지 고정 부재(80)가 마련되고, 스테이지 고정 부재(80) 상면 상에 기판 적재 스테이지(3B)의 하면이 고정된다.
또한, 승강 부재(81m)의 승강 동작은, 예를 들어 도시되지 않은 회전 구동부의 회전 구동력을, 승강 축(81x) 내에 마련되어 승강 부재(81m)에 연결된 도시되지 않은 체인 등의 전달 기구에 상하 운동으로서 전달하는 양태가 생각된다. 그 결과, 상술된 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.
추가로, 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.
다른 쪽 이동 탑재 기구(8R)는 도 2의 ZX 평면에 대하여 한쪽 이동 탑재 기구(8L)와 대칭으로 마련되어, 한쪽 이동 탑재 기구(8L)와 등가인 구성을 갖고 있다. 따라서, 다른 쪽 이동 탑재 기구(8R)는, 한쪽 이동 탑재 기구(8L)와 마찬가지로, 횡행 기구(82)의 횡행 동작에 의해 기판 적재 스테이지(3A)를 반송 방향 및 반 반송 방향을 따라서 이동시키거나, 승강 기구(81)의 승강 동작에 의해 기판 적재 스테이지(3A)를 상승 및 하강시키거나 할 수 있다. 또한, 상술된 이동 탑재 기구(8L 및 8R)의 횡행 동작 및 승강 동작에 의해, 기판 적재 스테이지(3A 및 3B)의 Y 방향에 있어서의 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 승강 축(81x)의 Y 방향의 형성 위치가 서로 상이하므로, 모두 편측 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) 간에서 간섭을 발생시키지 않고, 서로 독립된 반송 동작(순회 반송 처리를 포함함)을 실행할 수 있다.
또한, 도 2에 도시되는 예에서는, 기판 적재 스테이지(3) 상에 있어서 Y 방향을 따라서 두 기판(10)이 적재 가능한 구성을 나타내고 있다.
도 3 내지 도 17은 본 실시 형태의 성막 장치에 의한 기판 적재 스테이지(3A 및 3B)의 반송 동작을 도시하는 설명도이다. 또한, 반송 동작은 도 2에 도시된 기판 이동 탑재 기구(8)(한쪽 이동 탑재 기구(8L)+다른 쪽 이동 탑재 기구(8R))에 의해 행하여진다.
도 3에 도시되는 바와 같이, 이동 탑재 기구(8R 및 8L)의 횡행 동작에 의해, 기판 적재 스테이지(3A 및 3B)는 모두 속도 V0로 반송 방향(+X 방향)으로 반송되고 있고, 분사 영역(R1)에 있는 기판 적재 스테이지(3A 및 3B)의 상면 상의 기판(10)에 대하여 원료 미스트(MT)가 분사되어, 당해 기판(10)의 상면에 박막을 성막하는 성막 처리가 실행된다. 또한, 도 3 및 이후의 도 4 내지 도 17에 있어서, 분사 영역(R1)보다 더 상류측의 영역을 성막 준비 영역(R2)이라 한다.
도 3에 도시되는 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 있어, 기판 적재 스테이지(3B)의 상면 상에 있어서 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 하에 있어서도 가열 처리를 실행할 수 있고, 이때, 흡착 기구(31)에 의해 기판(10)의 하면 전체가 기판 적재 스테이지(3B) 상면 상에 흡착되어 있기 때문에, 가열 처리에 의해 기판(10)에 다소의 온도 구배가 발생해도, 기판(10)에 휨이나 깨짐이 발생하는 일은 없다.
또한, 기판 투입부(5) 상에 적재된 성막 처리 전의 기판(10)은 흡착 파지기(4A)(제1 파지기)에 의한 기판 투입 동작 M5에 의해, 적절히, 기판 적재 스테이지(3B)의 상면 상(성막 준비 영역(R2)에 존재)에 배치되고, 흡착 파지기(4B)에 의한 기판 취출 동작 M6에 의해, 기판 적재 스테이지(3A) 상에 있어서, 분사 영역(R1)을 통과한 성막 처리 후의 기판(10)이 기판 취출부(6) 상에 배치된다.
도 18은 흡착 파지기(4A)의 기판 투입 동작 M5의 상세를 도시하는 설명도이다. 이하, 도 18을 참조하면서, 기판 투입 동작 M5에 대하여 상세하게 설명한다.
먼저, 도 18의 (a), (b)에 도시되는 바와 같이, 흡착 파지기(4A)(제1 파지기)는 기판 투입부(5)의 상부에 적재된 기판(10)의 상방에 접근한 후, 흡착 기구(41A)에 의해 기판(10)의 상면을 파지면(41S)에 흡착해 파지한다.
그리고, 기판(10)을 파지한 상태에서 흡착 파지기(4A)를 기판 적재 스테이지(3)의 상면에 있어서의 기판(10)이 적재되어 있지 않은 기판 미적재 영역의 상방(후술하는 이동 거리 조건을 만족하는 해방시 이동 거리만큼, 상방)으로 이동시킨다.
그리고, 도 18의 (c)에 도시되는 바와 같이, 상기 상태에서 흡착 파지기(4A)의 흡착 기구(41A)에 의한 기판(10)의 파지면(41S)에서의 파지 상태를 해방하는 기판 해방 처리를 실행하고, 기판 적재 스테이지(3)의 상기 기판 미적재 영역 상에 기판(10)을 배치한다. 이상의 동작이 기판 투입 동작 M5이다.
또한, 기판 투입 동작 M5의 실행 후에는 도 18의 (d)에 도시되는 바와 같이, 흡착 파지기(4A)는 기판 투입부(5)의 상방으로 이동한다. 또한, 흡착 기구(41A)는 진공 흡착에 의해 기판(10)을 흡착하고, 기판 해방 처리는 흡착 기구(41A)로부터 해방용 가스를 기판(10)의 상면으로 분출함으로써 행하여진다.
이어서, 기판 취출 동작 M6에 대하여 상세하게 설명한다. 먼저, 분사 영역(R1)을 통과한 성막 처리 후의 기판(10)의 상방에 흡착 파지기(4B)(제2 파지기)를 이동시키고, 이 상태에서 흡착 기구(41B)에 의해, 기판 적재 스테이지(3) 상의 기판(10)의 상면을 파지면(41S)(도 18에 도시된 흡착 파지기(4A)의 파지면(41S)과 마찬가지로 형성)에 흡착하여 파지한다. 그리고, 기판(10)을 파지한 상태에서 흡착 파지기(4B)를 기판 취출부(6)의 기판이 적재되어 있지 않은 기판 미적재 영역의 상방(흡착 기구(41B)에 의한 기판(10)의 흡착이 가능한 위치)으로 이동시키고, 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 미적재 영역 상에 기판(10)을 배치한다. 이상의 동작이 기판 취출 동작 M6이다. 또한, 흡착 기구(41B)는 진공 흡착에 의해 기판(10)을 흡착하고, 기판 해방 처리는 흡착 기구(41B)로부터 해방용 가스를 기판의 상면에 분출함으로써 행하여진다.
흡착 파지기(4A 및 4B)는 흡착 기구(41A 및 41B)의 상방에 가열 기구(42A 및 42B)(제1 및 제2 예비 가열 기구)를 더 갖고 있다. 따라서, 기판 투입 동작 M5 및 기판 취출 동작 M6 각각에 있어서, 흡착 파지기(4A 및 4B)에 의한 기판(10)의 파지 상태 시에 있어서도, 가열 기구(42A 및 42B)에 의해 기판(10)을 가열하는 제1 및 제2 예비 가열 처리를 행할 수 있다.
또한, 본 실시 형태에서는, 흡착 파지기(4A)는 기판 투입 동작 M5의 실행시에, 가열 기구(42A)에 의해 180℃ 정도의 투입 파지 온도로 제1 예비 가열 처리를 실행한다. 한편, 흡착 파지기(4B)는 기판 취출 동작 M6의 실행 시에, 가열 기구(42B)에 의해 240℃ 정도의 취출 파지 온도로 제2 예비 가열 처리를 실행한다.
그 후, 도 4에 도시되는 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 통과하게 된다.
이 상태의 기판 적재 스테이지(3A)에 대하여 속도 V1 내지 V5(순회 속도)에 의한 순회 반송 처리가 실행된다. 먼저, 다른 쪽 이동 탑재 기구(8R)는 횡행 동작에 의한 반송 속도를 속도 V0로부터 속도 V1(>V0)으로 상승시킨다. 이때, 기판 적재 스테이지(3A)의 상면 상의 모든 기판(10)이 흡착 파지기(4B)에 의한 기판 취출 동작 M6에 의해 기판 취출부(6) 상으로 이동된다.
한편, 기판 적재 스테이지(3B)는, 한쪽 이동 탑재 기구(8L)의 횡행 동작에 의해, 속도 V0의 반송 속도를 유지한다.
그 후, 도 5에 도시되는 바와 같이, 기판 적재 스테이지(3A)의 상면 상의 기판(10)이 모두 취출된 후, 다른 쪽 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 V0로 반송 방향을 따라서 반송된다.
그 후, 도 6에 도시되는 바와 같이, 기판 적재 스테이지(3A)를 하강시킴으로써, 기판 적재 스테이지(3A 및 3B) 간에 Z 방향에 있어서 서로 간섭하지 않는 고저차를 마련한 후, 다른 쪽 이동 탑재 기구(8R)는 승강 동작으로부터 횡행 동작으로 전환된다.
그리고, 다른 쪽 이동 탑재 기구(8R)의 횡행 동작에 의해, 기판 적재 스테이지(3A)를 속도 V3(>V0)로 반반송 방향(-X 방향)을 따라 수평 이동시킨다. 한편, 분사 영역(R1) 내에 기판(10)이 존재하는 기판 적재 스테이지(3B)는 속도 V0로 반송 방향을 따른 반송이 유지된다.
그 후, 도 7에 도시되는 바와 같이, 기판 적재 스테이지(3B)와 X 방향에 있어서 간섭하지 않는 상류측에 기판 적재 스테이지(3A)를 수평 이동시킨 후, 다른 쪽 이동 탑재 기구(8R)는 횡행 동작으로부터 승강 동작으로 전환된다.
그리고, 다른 쪽 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 V0로 반송 방향을 따라서 반송이 유지된다.
이어서, 도 8에 도시되는 바와 같이, 기판 적재 스테이지(3A)가 기판 적재 스테이지(3B)와 동일 높이에 달한 후, 다른 쪽 이동 탑재 기구(8R)는 승강 동작으로부터 횡행 동작으로 전환된다.
그리고, 다른 쪽 이동 탑재 기구(8R)의 횡행 동작에 의해, 기판 적재 스테이지(3A)를 속도 V5(>V0)로 반송 방향을 따라서 반송시킨다.
병행하여, 도 8에 도시되는 바와 같이, 흡착 파지기(4A)에 의한 기판 투입 동작 M5이 실행된다. 구체적으로는, 흡착 파지기(4A)는 기판 투입부(5)로부터 성막 처리 전의 기판(10)을 파지하고, 파지된 기판(10)이 기판 적재 스테이지(3A)와 간섭하지 않는 고저차(거리 L12(도 10 참조))를 유지하면서 속도 V11(>V5)으로 거리L11만큼, 반송 방향을 따라서 수평 이동한다.
그 후, 도 9에 도시되는 바와 같이, 기판 적재 스테이지(3A)의 반송 방향 선단 영역의 상방에 달하면, 속도 V11으로부터 속도 V5로 떨어뜨리고, 기판 적재 스테이지(3A)와 동일한 속도로 반송 방향을 따라서 수평 이동한다.
그리고, 도 10에 도시되는 바와 같이, 흡착 파지기(4A)는 반송 방향으로의 속도 V5의 수평 이동과 아울러, 속도 V12의 하강 동작을 행하고, 파지된 기판(10)의 하면과 기판 적재 스테이지(3A)의 상면의 (Z 방향을 따른 수직) 거리인 해방시 이동 거리가, 흡착 파지기(4A)에 의한 기판(10)의 기판 해방 처리를 고정밀도로 실행 가능한 이동 거리 조건 {0mm를 초과하고, 10mm 이하임}을 만족하면, 하강 동작을 멈추고 기판 해방 처리를 실행한다. 그 후, 속도 V13으로 상승 동작을 행하고, 기판 적재 스테이지(3A)와 간섭하지 않는 충분한 고저차(거리 L12)로 되돌린다. 따라서, 상기 이동 거리 조건을 만족하여 흡착 파지기(4A)의 하강 동작이 정지했을 때의 해방시 이동 거리가, 기판 해방 처리의 실행 직전에 있어서의 해방시 이동 거리로 된다.
그리고, 도 11에 도시되는 바와 같이, 흡착 파지기(4A)는 속도 V14로 거리 L14만큼, 반반송 방향으로 수평 이동해 기판 투입부(5)의 상방의 초기 위치로 복귀된다. 그 결과, 첫번째 기판(10)에 대한 기판 투입 동작 M5이 종료된다.
계속해서, 도 12에 도시되는 바와 같이, 흡착 파지기(4A)는 기판 투입부(5)로부터 성막 처리 전의 기판(10)을 파지하고, 기판 적재 스테이지(3A)와 간섭하지 않는 고저차(거리 L12(도 14 참조))를 유지하면서 속도 V15(>V5)으로 거리 L15만큼, 반송 방향을 따라서 수평 이동한다.
그 후, 도 13에 도시되는 바와 같이, 기판 적재 스테이지(3A)의 반송 방향 선단 영역 상에 적재된 기판(10α)의 인접 영역의 상방에 달하면, 속도 V15으로부터 속도 V5로 떨어뜨리고, 기판 적재 스테이지(3A)와 동일한 속도로 반송 방향을 따라서 수평 이동한다.
그리고, 도 14에 도시되는 바와 같이, 흡착 파지기(4A)는 반송 방향으로의 속도 V5의 수평 이동과 아울러, 속도 V12의 하강 동작을 행하고, 상기 해방시 이동 거리가 상술된 이동 거리 조건을 만족하면, 하강 동작을 멈추고 기판 해방 처리를 실행한다. 그 후, 속도 V13으로 상승 동작을 행하고, 기판 적재 스테이지(3A)와 간섭하지 않는 충분한 고저차(거리 L12)로 되돌린다.
그 후, 도 15에 도시되는 바와 같이, 흡착 파지기(4A)는 속도 V16으로 거리L16만큼, 반반송 방향으로 수평 이동하고, 도 16에 도시되는 바와 같이, 기판 투입부(5)의 상방의 초기 위치로 복귀된다. 그 결과, 두번째 기판(10)에 대한 기판 투입 동작 M5이 종료된다.
이후, 도 8 내지 도 16에 도시된 기판 투입 동작 M5을 세번째 이후의 기판(10)에 대해서도 반복해 실행하고, 기판 적재 스테이지(3A)의 상면 상의 적재 예정 영역에 예정된 기판 적재 매수의 기판(10)을 적재한다.
또한, 기판 투입 동작 M5은, 적어도 기판 적재 스테이지(3A) 상의 적재 예정 영역이 분사 영역(R1)에 도달하기 전에 기판(10)을 기판 적재 스테이지(3A) 상에 적재할 수 있도록 실행할 필요가 있다.
또한, 도 8 내지 도 16에 도시된 상황하에서는, 분사 영역(R1) 내에 기판(10)이 존재하는 기판 적재 스테이지(3B)는 속도 V0로 반송 방향을 따른 반송이 유지되고, 순회 반송 처리를 끝내지 않은 기판 적재 스테이지(3A)는 속도 V5로 반송 방향으로 수평 이동되고 있다.
그리고, 도 16에 도시되는 바와 같이, 기판 적재 스테이지(3A)가 기판 적재 스테이지(3B)의 후방에 필요 최소한의 간격을 두어서 배치되면, 기판 적재 스테이지(3A)의 순회 반송 처리가 완료된다.
이와 같이, 순회 반송 처리는, 속도 V1의 +X 방향 이동(반송 방향으로의 수평 이동), 속도 V2의 -Z 방향 이동(하강 이동), 속도 V3의 -X 방향 이동(반반송 방향으로의 수평 이동), 속도 V4의 +Z 방향 이동(상승 이동) 및 속도 V5의 +X 방향의 이동(반송 방향으로의 수평 이동)의 조합에 의해 실행되어, 기판 적재 스테이지(3B)(다른 쪽 기판 적재부)의 상면 상의 복수의 기판(10)이 모두 분사 영역(R1)을 통과할 때까지로 완료된다.
그 후, 도 17에 도시되는 바와 같이, 순회 반송 처리가 완료된 기판 적재 스테이지(3A)에 대하여 다른 쪽 이동 탑재 기구(8R)는 횡행 동작에 의한 반송 속도를 속도 V5로부터 속도 V0로 저하시킨다.
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 더 적재할 필요가 있는 경우, 흡착 파지기(4A)에 의한 기판 투입 동작 M5에 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 V0로 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 대하여 도 4 내지 도 16에 도시된 기판 적재 스테이지(3A)와 마찬가지로 순회 반송 처리가 실행된다. 이때, 기판 적재 스테이지(3A)는 반송 방향을 따라서 속도 V0로 반송된다.
이와 같이, 이동 탑재 기구(8L 및 8R)로 이루어지는 기판 이동 탑재 기구(8)에 의해, 두 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(3)(기판 적재부)는 주요 가열 온도로 가열하는 가열 기구(32)(주요 가열 기구)를 갖기 때문에, 적재된 기판(10)을 가열할 수 있다. 게다가, 흡착 파지기(4A 및 4B)(제1 및 제2 파지기)는, 모두 기판(10)의 파지 상태 시, 파지된 기판(10)을 제1 및 제2 예비 가열 온도로 가열하는 가열 기구(42A 및 42B)(제1 및 제2 예비 가열 기구)를 갖고 있기 때문에, 기판 투입 동작 M5 및 기판 취출 동작 M6의 동작 중에 있어서도 파지 상태의 기판(10)을 가열할 수 있다.
예를 들어, 제1 예비 가열 온도 및 주요 가열 온도에 의해 가열 처리가 실현되는 경우에는 비교적 완만한 온도 변화로 기판(10)의 온도를 높일 수 있고, 주요 가열 온도 및 제2 예비 가열 온도에 의한 가열 처리가 실현되는 경우에는 비교적 완만한 온도 변화로 기판(10)의 온도를 낮출 수 있는 결과, 기판(10) 내에 발생하는 온도 구배를 효과적으로 억제할 수 있기 때문에, 기판(10)이 휘어서 최악의 경우 깨지는 현상을 효과적으로 회피할 수 있다.
그 결과, 장기간에 걸쳐서 기판(10)에 대한 가열 처리(제1 및 제2 예비 가열 온도 그리고 주요 가열 온도에 의한 가열 처리)를 실행할 수 있기 때문에, 가열 처리를 급속하게 행할 필요성이 없게 되는 결과, 가열 처리를 단기간에 행함으로써 기판(10)에 발생하는 온도 구배를 억제하고, 기판(10)에 휨이나 깨짐이 발생하는 현상을 효과적으로 억제할 수 있다.
또한, 기판(10)에 발생하는 온도 구배의 억제에 관련하여, 본 실시 형태의 성막 장치의 주요한 추가 구성 개소는, 기판 투입 동작 M5 및 기판 취출 동작 M6용으로 원래 필요한 흡착 파지기(4A 및 4B) 중 적어도 하나에 있어서, 가열 기구(42A) 혹은 가열 기구(42B)를 추가하는 것뿐이기 때문에, 장치 비용을 최소한으로 억제할 수 있다.
또한, 본 실시 형태에서는, 흡착 파지기(4A 및 4B)에 가열 기구(42A 및 42B)를 마련했지만, 흡착 파지기(4A 및 4B) 중 한쪽의 파지기에만 가열 기구(42A) 혹은 가열 기구(42B)를 마련하는 변형 구성도 가능하다. 상기 변형 구성의 경우, 기판 적재 스테이지(3)에 의한 주요 가열 온도로의 기판(10)의 가열에 더해, 기판 투입 동작 M5 및 기판 취출 동작 M6 중 한쪽의 동작 중에 있어서 기판(10)을 가열할 수 있기 때문에, 가열 처리를 기판 적재 스테이지(3)만으로 행하는 경우에 비해, 장기간에 걸쳐서 가열 처리를 행할 수 있다. 이 때문에, 기판(10)에 발생하는 온도 구배를 낮게 억제하여, 기판(10)에 휨이나 깨짐이 발생하는 현상을 억제하는 효과를 발휘할 수 있다. 또한, 상기 변형 구성은 가열 기구(42A) 혹은 가열 기구(42B)를 생략할 수 있는 만큼, 장치 비용의 한층 더한 저감화를 도모할 수 있다.
또한, 흡착 파지기(4A)의 가열 기구(42A) 의한 제1 예비 가열 온도를 180℃ 정도, 흡착 파지기(4B)에 의한 제2 가열 온도를 240℃ 정도로 하여, 기판 투입부(5)에 적재된 기판(10)의 초기 온도(상온: 외기온 정도)보다 저하시키지 않고, 또한 주요 가열 온도(400℃ 정도) 이상으로 기판(10)을 상승시키지 않고, 기판 투입 동작 M5 및 기판 취출 동작 M6의 동작을 실행할 수 있다.
추가로, 주요 가열 온도(400℃)보다 제1 및 제2 예비 가열 온도를 낮게 하고, 흡착 파지기(4A)의 가열 기구(42A)에 의한 제1 예비 가열 온도(180℃)와 흡착 파지기(4B)의 가열 기구(42B)에 의한 제2 예비 가열 온도(240℃>180℃)와 상이한 온도로 설정함으로써, 제1 예비 가열 온도, 주요 가열 온도 및 제2 예비 가열 온도를 각각 기판(10) 상에의 박막의 성막에 적합한 온도로 설정할 수 있다.
또한, 본 실시 형태에서는, 도 18에 도시되는 바와 같이, 흡착 파지기(4A 및 4B)의 흡착 기구(41A 및 41B) 각각의 파지면(41S)은 기판(10)의 상면 전체를 덮어(평면으로 보아 완전 중복됨), 기판(10)의 상면보다 넓은 형상으로 형성되어 있다.
따라서, 흡착 파지기(4A 및 4B)(제1 및 제2 파지기)에 의한 파지면(41S)에서의 기판(10)의 파지 상태 시에 있어서의 제1 및 제2 예비 가열 온도에서의 가열 처리를 고보온성으로 행할 수 있다.
또한, 보온성 효과를 달성하기 위해서는, 적어도, 파지면(41S)은 기판(10)의 파지 상태 시에 있어서, 기판의 상면이 파지면(41S)으로부터 비어져 나오는 최대 치수가 10mm 이내로 되는 형상으로, 파지면(41S)을 형성하는 것이 바람직하다.
본 실시 형태의 성막 장치에 있어서의 기판 적재 스테이지(3)(기판 적재부)는 흡착 기구(31)를 더 갖고 있기 때문에, 주요 가열 온도에 의한 가열 처리를 기판(10)의 하면을 흡착된 상태에서 행할 수 있다. 게다가, 흡착 파지기(4A 및 4B)(제1 및 제2 파지기)는 기판(10)의 상면을 파지면(41S)으로 흡착하여 파지하는 흡착 기구(41A 및 41B)를 더 갖기 때문에, 제1 및 제2 예비 가열 온도에 의한 가열 처리를 기판(10)을 흡착한 상태에서 행할 수 있다.
그 결과, 제1 및 제2 예비 가열 온도 그리고 주요 가열 온도에 의한 가열 처리시에 기판(10) 내에 다소의 온도 구배가 발생해도, 휨이 발생하는 현상을 효과적으로 억제할 수 있다.
흡착 파지기(4A)는 기판 투입 동작 M5의 실행 시에 기판(10)을 파지 상태에서 해방하는 기판 해방 처리를, 흡착 기구(41A)로부터 기판(10)의 상면에 해방용 가스를 분출함으로써 행하고 있다. 이때, 해방용 가스의 가스 온도를 제1 예비 가열 온도 이상에서 주요 가열 온도 이하로 설정하는 것이 바람직하다.
상기와 같이 해방용 가스의 가스 온도를 설정함으로써, 흡착 파지기(4A)에 의한 기판 해방 처리의 실행에 수반하여, 기판(10)의 온도가 제1 예비 가열 온도 이하로 저하되거나, 주요 가열 온도 이상으로 상승되거나 하는 일은 없다. 이 때문에, 본 실시 형태에서는, 해방용 가스에 의한 급격한 냉각으로, 기판(10)이 깨지는 것을 확실하게 방지할 수 있고, 성막 처리에 전혀 악영향을 미치지 않고 기판 해방 처리를 실행할 수 있다.
또한, 도 10에 도시되는 바와 같이, 흡착 파지기(4A)에 의한 기판(10)의 기판 해방 처리를 행할 때의 해방시 이동 거리는, 이동 거리 조건 {0mm를 초과하고 10mm 이하임}을 만족하고 있다.
거리 L12가 상기 이동 거리 조건을 만족함으로써, 흡착 파지기(4A)의 기판 투입 동작 M5에 의해, 기판 적재 스테이지(3) 상에 위치 어긋남 없이 기판(10)을 적재할 수 있다.
또한, 마찬가지로, 흡착 파지기(4B)에 의한 기판(10)의 기판 해방 처리시의 해방시 이동 거리도 상기 이동 거리 조건을 만족시킴으로써, 흡착 파지기(4B)의 기판 취출 동작 M6에 의해, 기판 취출부(6) 상에 위치 어긋남 없이 기판(10)을 적재할 수 있다.
또한, 흡착 파지기(4B)(제2 파지기)에 있어서, 기판(10)의 상면을 파지하는 파지면(41S)의 재질이, 기판(10)에 성막되는 박막과 동일한 재질인 제1 재질 조건을 만족하는 것이 바람직하다. 예를 들어, 박막으로서 산화 알루미늄을 성막하는 경우, 파지면(41S)의 재질을 산화 알루미늄으로 하는 것이 바람직하다.
흡착 파지기(4B)의 파지면(41S)은 상기 제1 재질 조건을 만족함으로써, 흡착 파지기(4B)에 의한 기판 취출 동작 M6의 실행시에 기판(10) 상에 형성된 박막에 이물이 혼입되는 오염(contamination)의 발생을 효과적으로 억제할 수 있다.
또한, 흡착 파지기(4A 및 4B)에 있어서의 파지면(41S)의 재질은, 제1 및 제2 예비 가열 온도 이상의 내열 온도를 갖는 비금속재(제1 및 제2 비금속재)라고 하는 제2 재질 조건을 만족하는 것이 바람직하다.
흡착 파지기(4A 및 4B)는, 상기 제2 재질 조건을 만족함으로써, 제1 및 제2 예비 가열 온도에 의한 가열 처리시에 파지면(41S)에 지장을 발생시키지 않고 기판 투입 동작 M5 및 기판 취출 동작 M6을 실행할 수 있다.
또한, 기판(10)로서 실리콘 기판이 고려된다. 이 경우, 본 실시 형태의 성막 장치는 성막 처리시에 있어서, 실리콘 기판에 대한 가열 처리를 비교적 장기간 행하고, 또한, 실리콘 기판에 대하여 흡착된 상태에서 가열 처리를 행함으로써, 실리콘 기판에 휨이나 깨짐이 발생하는 현상을 효과적으로 억제할 수 있다.
본 실시 형태에서는, 성막 처리 실행부로서 박막 형성 노즐(1)(미스트 분사부)을 사용하고, 성막 처리 영역을 분사 영역(R1)으로 하고 있다.
이 때문에, 실시 형태의 성막 장치는, 원료 미스트(MT)의 분사에 의한 성막 처리시에 있어서, 기판(10)에 대한 가열 처리를 비교적 장기간 행하고, 또한, 기판(10)에 대하여 흡착된 상태에서 가열 처리를 행함으로써, 기판(10)에 휨이나 깨짐이 발생하는 현상을 효과적으로 억제하며, 또한, 원료 미스트(MT)의 분사에 의한 성막 처리에 있어서의 처리 능력의 향상을 도모할 수 있다.
또한, 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 있으며, 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 없애고 있다. 게다가, 기판 적재 스테이지(3)가 내장된 흡착 기구(31)에 의해 기판(10)의 하면을 흡착한 상태에서 가열 처리를 실행하고 있다. 그 결과, 본 실시 형태의 성막 장치는, 가령 흡착 파지기(4A 및 4B)가 모두 가열 기구(42A 및 42B)를 갖지 않은 경우에도, 가열 처리 시에 기판(10) 내에 발생하는 온도 구배를 낮게 억제하고, 추가로, 흡착 상태에서 기판(10)을 가열함으로써, 기판(10)에 휨이나 깨짐이 발생하는 현상을 억제하는 효과를 발휘할 수 있다.
게다가, 이동 탑재 기구(8L 및 8R)로 이루어지는 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 16의 기판 적재 스테이지 3A)를 순회 속도 V1 내지 V5로 다른 쪽 기판 적재 스테이지(3)(도 3 내지 도 16의 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 이동시키고, 적재된 기판(10)을 분사 영역(R1) 내로 순차 통과시킬 수 있기 때문에, 성막 처리에 있어서의 처리 능력의 향상을 도모할 수 있다.
추가로, 본 실시 형태에서는, 각각이 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 있어, 기판 이동 탑재 기구(8)는 기판 적재 스테이지(3A 및 3B) 각각을 독립적으로 이동시키는 이동 탑재 기구(8R 및 8L)로 이루어지는 비교적 간단한 구성으로 실현할 수 있다. 따라서, 본 실시 형태의 성막 장치는 풋프린트를 억제하면서, 장치 비용을 최소한으로 억제할 수 있다.
도 19는 복수의 기판(10)을 종래의 컨베이어(53)에 의한 반송 처리에서 행한 경우의 종래 성막 장치의 구성을 모식적으로 도시하는 설명도이다.
동도에 도시되는 바와 같이, 롤러(51) 및 벨트(52)로 이루어지는 컨베이어(53)에 의해 벨트(52) 상의 복수의 기판(10)을 반송 방향(X 방향)을 따라 반송하고 있다. 종래의 성막 장치에서는, 벨트(52)의 하방에 3대의 가열 스테이지(50A 내지 50C)를 마련함으로써, 벨트(52)를 개재하여 기판(10)을 가열하는 가열 처리를 행하고 있다.
또한, 박막 형성 노즐(1)로부터 원료 미스트(MT)를 분사 영역(R1) 내로 분사시켜, 상류측의 기판 투입부(5) 상의 기판(10)을 기판 투입 동작 M15에 의해 벨트(52) 상에 적재하고, 분사 영역(R1) 통과 후의 벨트(52) 상의 기판(10)은 기판 취출 동작 M16에 의해 하류측의 기판 취출부(6) 상으로 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 마련함으로써, 성막 처리 전, 성막 처리 중, 성막 처리 후에 있어서의 비교적 장기간의 기판(10)에 대한 가열 처리를 가능하게 하고 있다.
이와 같이, 도 19에 도시된 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 발생하면 휨이 발생한다는 문제점이 있다.
추가로, 기판(10)에 대한 장기간의 가열 처리를 실현하기 위해서, 비교적 큰 가열 스테이지(50A 내지 50C)를 셋이나 마련할 필요가 있고, 장치 비용이 높아진다는 문제점도 있다.
이와 같이, 본 실시 형태의 성막 장치는, 장치 비용을 최소한으로 억제하면서, 성막 대상의 기판(10)에 휨이나 깨짐을 발생시키지 않고, 높은 처리 능력을 발휘할 수 있다는, 종래의 성막 장치로부터 달성 불가능한 효과를 발휘하고 있다.
도 20은 도 19에 도시된 종래의 성막 장치에 있어서의 종래의 기판 투입 동작 M15을 도시하는 설명도이다. 또한, 도 20에 있어서 가열 스테이지(50A 내지 50C)를 총칭하고, 가열 기구(56)를 갖는 가열 스테이지(50)를 도시하고 있다.
이하, 도 20을 참조하면서, 종래의 흡착 파지부(14)에 의한 기판 투입 동작 M15에 대하여 상세하게 설명한다.
먼저, 도 20의 (a), (b)에 도시되는 바와 같이, 흡착 파지부(14)는 기판 투입부(5)의 상부에 적재된 기판(10)의 상방에 접근한 후, 흡착 기구(44)에 의해 기판(10)의 상면을 파지면(44S)에 흡착해 파지한다. 그리고, 기판(10)을 파지한 상태에서 흡착 파지부(14)를 벨트(52)의 상면에 있어서의 기판 미적재 영역의 상방으로 이동시킨다.
그리고, 도 20의 (c)에 도시되는 바와 같이, 상기 상태에서 흡착 파지부(14)의 흡착 기구(44)에 의한 기판(10)의 파지면(44S)에서의 파지 상태를 해방하는 기판 해방 처리를 실행하고, 벨트(52)의 상기 기판 미적재 영역 상에 기판(10)을 배치한다. 이상의 동작이 기판 투입 동작 M15이다.
그리고, 기판 투입 동작 M15의 실행 후는 도 20의 (d)에 도시되는 바와 같이, 흡착 파지부(14)는 기판 투입부(5)의 상방으로 이동한다. 이와 같이, 흡착 파지부(14)는 가열 기구를 갖지 않는 경우, 기판 투입 동작 M15의 실행 중에는 기판(10)에 대한 가열 처리를 실행할 수 없다.
마찬가지로, 가열 기구를 갖지 않는 종래의 흡착 파지부(14)로 기판 취출 동작 M16을 행하는 경우에 있어서도, 기판 취출 동작 M16의 실행 중에는 기판(10)에 대한 가열 처리를 실행할 수 없다.
이와 같이, 가열 기구를 갖지 않는 흡착 파지부(14)에 의해 기판 투입 동작 M15 및 기판 취출 동작 M16이 실행되는 경우, 가열 스테이지(50)의 상방에 있어서 벨트(52)가 기판(10)을 적재하고 있는 기간에만, 기판(10)에 대한 가열 처리가 실행되게 된다.
따라서, 도 20의 (d)에 도시되는 바와 같이, 가열 스테이지(50)의 가열 기구(56)에 의해 처음으로 기판(10)의 가열 처리가 실행되게 되기 때문에, 필연적으로 기판(10)의 가열 처리가 단기간에 행하여지는 결과, 기판(10) 내에 비교적 높은 온도 구배가 발생하게 되고, 기판(10)에 휨이나 깨짐이 발생해 버릴 가능성이 높아진다.
한편, 도 19에 도시되는 바와 같은 종래의 성막 장치에 있어서도, 기판 투입 동작 M15 및 기판 취출 동작 M16으로 치환하여, 가열 기구(42A 및 42B)를 갖는 흡착 파지기(4A 및 4B)에 의한 기판 투입 동작 M5 및 기판 취출 동작 M6을 실행하도록 하면, 비교적 장기간에 걸쳐서 기판에 대한 가열 처리(가열 기구(42A 및 42B) 그리고 가열 기구(56)에 의한 가열 처리)를 실행할 수 있다.
그 결과, 가열 처리를 급속하게 행할 필요성이 낮아지기 때문에, 종래의 성막 장치에 있어서도, 기판 투입 동작 M5 및 기판 취출 동작 M6을 실행하는 흡착 파지기(4A 및 4B)를 채용함으로써, 기판(10)에 발생하는 온도 구배를 낮게 억제할 수 있기 때문에, 기판(10)에 휨이나 깨짐이 발생하는 현상을 억제하는 효과를 기대할 수 있다.
단, 장치 비용의 저감화, 처리 능력의 향상 및 기판(10)을 항상 흡착된 상태에서 가열 처리를 행함으로써, 기판(10)에 휨이나 깨짐이 발생한다는 문제점의 확실한 해소를 도모하기 위해서는, 기판 이동 탑재 기구(8)(8L, 8R) 및 기판 적재 스테이지(3A 및 3B)를 구비하는 본 실시 형태의 반송 기구를 사용하는 것이 바람직하다.
또한, 실시 형태의 성막 장치는, 순회 속도 V1 내지 V5를 성막시 이동 속도V0보다 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 V0보다 고속으로 함으로써 달성할 수 있다.
이하, 속도 V0와 순회 속도 V1 내지 V5에 대하여 상세하게 설명한다. 여기서, 속도 V0 내지 V5와 관련이 있는 거리 L0 내지 L5에 대하여 설명한다.
도 4에 도시되는 바와 같이, 반송 방향(X 방향)에 있어서의 기판 적재 스테이지(3)의 형성 길이 SL3로부터 분사 영역(R1)의 길이를 차감한 거리를 거리 L0라고 하고 기판 적재 스테이지(3A)가 속도 V1의 반송 방향으로의 수평 이동 동작을 행하기 전후에 있어서의 수평 거리를 거리 L1이라고 한다.
또한, 도 5에 도시되는 바와 같이, 기판 적재 스테이지(3A)가 속도 V2의 하강 동작을 행하기 전후에 있어서의 고저차를 거리 L2라고 한다. 추가로, 도 6에 도시되는 바와 같이, 기판 적재 스테이지(3A)가 속도 V3의 반반송 방향으로의 수평 이동 동작을 행하기 전후에 있어서의 수평 거리를 거리 L3라고 한다.
추가로, 도 7에 도시되는 바와 같이, 기판 적재 스테이지(3A)가 속도 V4의 상승 동작을 행하기 전후에 있어서의 고저차를 거리 L4라고 하고, 도 17에 도시하는 바와 같이, 기판 적재 스테이지(3A)가 속도 V5의 수평 이동 동작을 행하기 전후에 있어서의 수평 거리를 거리 L5라고 한다.
따라서, 도 3 내지 도 17에 도시된 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 만족할 필요가 있다.
L0/V0≥L1/V1+L2/V2+L3/V3+L4/V4+L5/V5…(1)
이때, 거리 L0는, 분사 영역(R1)이 미리 결정되어 있는 경우, 기판 적재 스테이지(3)의 반송 방향으로의 형성 길이 SL3에 의해 결정된다. 그리고, 기판 적재 스테이지(3)의 형성 길이 SL3에 의해 상면 상에 적재하는 기판(10)의 수(기판 적재 매수)가 결정된다.
또한, 거리 L1 내지 L5, 속도 V0 내지 V5를 성막 처리 시간, 성막 장치의 규모 등을 감안하여, 미리 설정되어 있는 경우, 식 (1)을 만족하는 최소의 형성 길이 SL3의 기판 적재 스테이지(3) 상면 상에 최대 적재 가능한 기판(10)의 수가 최적 기판 적재 매수로 된다.
예를 들어, 156mm 각형의 직사각 형상 기판(10)을 사용할 때, 식 (1)을 만족하는 X 방향을 따른 최소의 형성 길이 SL3가 800mm였다고 하면, X 방향의 형성 길이 SL3가 800mm인 기판 적재 스테이지(3) 상에 X 방향을 따라서 5개의 기판(10)을 적재할 수 있기 때문에, 도 2에서 도시된 바와 같이 Y 방향을 따라서 두 기판(10)이 적재 가능한 경우, 10개(5×2)가 최적 기판 적재 매수로 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(소정 수)의 기판(10)을 탑재하고 있다. 즉, 최적 기판 적재 매수는, 다른 쪽 기판 적재부(도 3 내지 도 17의 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 17의 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.
본 실시 형태에서는, 박막 형성 노즐(1)로부터 원료 미스트를 분사하는 미스트 분출구가 형성되는 분사면(1S)과 기판(10)의 상면의 간격인 미스트 분사 거리 D1(도 1 참조)이 1mm 이상 30mm 이하로 설정되어 있다.
이와 같이, 본 실시 형태의 성막 장치는, 박막 형성 노즐(1)의 미스트 분사 거리 D1을 1mm 이상 30mm 이하로 설정함으로써, 원료 미스트(MT)의 분사에 의한 성막 처리를 보다 고정밀도로 행할 수 있다.
<기타>
또한, 본 실시 형태에서는, 기판 적재부로서 두 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, 넷 이상의 기판 적재 스테이지(3)를 사용하여 성막 장치를 실현하는 것도 가능하다. 단, 본 실시 형태와 같이, 두 기판 적재 스테이지(3A 및 3B)만으로 성막 장치를 실현하는 쪽이, 기판 적재 스테이지(3)의 수를 최소한으로 억제하여, 기판 적재부 이동 탑재 장치인 기판 이동 탑재 기구(8)의 구성의 간략화, 순회 반송 처리의 제어 내용의 용이성 등, 장치 비용면에서 우수하다.
또한, 본 실시 형태의 성막 장치에 의한 기판(10)에 휨이나 깨짐이 발생하는 현상을 효과적으로 억제할 수 있는 효과에 관한 주요 구성부는, 가열 기구(42A 및 42B)를 갖는 흡착 파지기(4A 및 4B) 그리고 가열 기구(32)을 갖는 기판 적재 스테이지(3)이다. 이 때문에, 기판 이동 탑재 기구(8)는 적어도 하나의 기판 적재 스테이지(3)를 이동시켜서 분사 영역(R1)을 통과시키는 반송 동작을 실행하면, 상기 효과를 달성할 수 있다.
단, 장치 비용을 억제하면서 성막 처리에 있어서의 처리 능력의 향상을 도모하기 위해서는, 기판 이동 탑재 기구(8(8L, 8R))에 의해, 두 기판 적재 스테이지(3A 및 3B)에 대하여 순회 반송 처리를 포함하는 반송 동작을 실행하는 본 실시 형태의 구성이 바람직하다.
본 발명은 상세하게 설명되었지만, 상기한 설명은, 모든 국면에 있어서, 예시이며, 본 발명이 그것에 한정되는 것은 아니다. 예시되지 않은 무수한 변형예가, 본 발명의 범위를 벗어나지 않고 상정될 수 있는 것이라고 이해된다.
1: 박막 형성 노즐
3, 3A, 3B: 기판 적재 스테이지
4A, 4B: 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
42A, 42B: 가열 기구

Claims (12)

  1. 기판(10)을 적재하고, 적재된 기판을 적재기판 가열 온도로 가열하는 적재기판 가열 기구(32)를 갖는 기판 적재부(3)와,
    기판 투입부(5)에 적재된 성막 대상의 기판을 파지하고, 파지된 상태에서 이동하고, 상기 기판 적재부 상에 기판을 적재하는 기판 투입 동작을 실행하는 제1 파지기(4A)와,
    성막 처리 영역(R1) 내의 상기 기판 적재부에 적재된 기판의 상면에 박막을 성막하는 성막 처리를 실행하는 성막 처리 실행부(1)와,
    상기 기판 적재부를 이동시켜서 상기 성막 처리 영역 내를 통과시키는 반송 동작을 실행하는 기판 적재부 이동 탑재 장치(8)와,
    상기 성막 처리가 실행되어 박막이 성막된 상기 기판 적재부 상의 기판을 파지하고, 파지된 상태에서 이동하고, 기판 취출부(6) 상에 적재하는 기판 취출 동작을 실행하는 제2 파지기(4B)를 구비하고,
    상기 제1 파지기는 기판을 파지하는 제1 파지면(41S)을 갖고, 상기 제2 파지기는 기판을 파지하는 제2 파지면(41S)을 갖고,
    상기 제2 파지기는 기판의 상면을 상기 제2 파지면에 흡착하여 파지하고,
    상기 제1 및 제2 파지기 중, 적어도 하나의 파지기는 기판의 파지 상태 시에, 파지된 기판을 예비 가열 온도로 가열하는 예비 가열 기구(42A, 42B)를 갖고,
    상기 제2 파지기의 상기 제2 파지면의 재질은 상기 박막의 재질과 동일한 것을 특징으로 하는
    성막 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 예비 가열 온도는 상기 적재기판 가열 온도보다 낮고, 상기 기판 투입부에 적재된 기판의 초기 온도보다 높은 것을 특징으로 하는
    성막 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 예비 가열 기구는,
    상기 제1 파지기에 마련되고, 파지된 기판을 제1 예비 가열 온도로 가열하는 제1 예비 가열 기구(42A)와,
    상기 제2 파지기에 마련되고, 파지된 기판을 제2 예비 가열 온도로 가열하는 제2 예비 가열 기구(42B)를 포함하고,
    상기 예비 가열 온도는 상기 제1 및 제2 예비 가열 온도를 포함하고,
    상기 제1 예비 가열 온도와 상기 제2 예비 가열 온도는 상이한 것을 특징으로 하는
    성막 장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 제1 예비 가열 온도보다 상기 제2 예비 가열 온도가 높은 것을 특징으로 하는
    성막 장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 제1 및 제2 파지기의 상기 제1 및 제2 파지면은, 기판의 파지 상태 시에 있어서, 기판이 상기 제1 및 제2 파지면에서 비어져 나오는 최대 치수가 10mm 이내로 되는 형상을 갖는 것을 특징으로 하는
    성막 장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 제1 및 제2 파지기는 각각 진공 흡착에 의해 기판을 흡착하여 파지하는 흡착 기구(41A, 41B)를 더 갖고,
    상기 기판 적재부는 적재된 기판을 진공 흡착에 의해 흡착하는 흡착 기구(31)를 더 갖는,
    성막 장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 제1 파지기는 상기 기판 투입 동작의 실행시에 기판을 파지 상태에서 해방하는 기판 해방 처리를, 기판에 해방용 가스를 분출함으로써 행하고,
    상기 해방용 가스의 가스 온도가 상기 제1 예비 가열 온도 이상에서 상기 적재기판 가열 온도 이하로 설정되는,
    성막 장치.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 제1 파지기는, 상기 기판 해방 처리의 실행 직전에 있어서의, 상기 기판 적재부의 상면과 파지 상태의 기판 하면의 거리인 해방시 이동 거리가 0mm를 초과하고, 10mm 이하인 것을 특징으로 하는
    성막 장치.
  9. 삭제
  10. 제3항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제1 및 제2 파지기의 상기 제1 및 제2 파지면의 재질이, 상기 제1 및 제2 예비 가열 온도 이상의 내열 온도를 갖는 제1 및 제2 비금속재인 것을 특징으로 하는
    성막 장치.
  11. 제3항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 기판 적재부에 적재된 기판은 실리콘 기판인,
    성막 장치.
  12. 제3항 내지 제8항 중 어느 한 항에 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.
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