TWI523132B - Substrate processing apparatus and method for manufacturing the same - Google Patents

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TWI523132B TW100113724A TW100113724A TWI523132B TW I523132 B TWI523132 B TW I523132B TW 100113724 A TW100113724 A TW 100113724A TW 100113724 A TW100113724 A TW 100113724A TW I523132 B TWI523132 B TW I523132B
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Mitsuhiro Suzuki
Takeshi Kijima
Yuuji Honda
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Youtec Co Ltd
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Description

基板處理裝置及薄膜之製造方法
本發明，係有關於具備旋轉塗佈器之基板處理裝置、以及使用該基板處理裝置而製造薄膜之方法。
針對先前技術之PZT膜的製造方法作說明。
在4吋晶圓上，形成例如作(111)配向之Pt膜，並在此Pt膜上經由旋轉塗佈而將PZT溶膠凝膠溶液作旋轉塗佈。接著，將此被作了塗佈的PZT溶膠凝膠溶液，在熱板上作加熱保持而使其乾燥並將水分除去，之後，進而在被保持為高溫之熱板上作加熱保持，而進行煅燒。將此反覆進行複數次，而產生PZT非晶質物。
接著，對於進行了煅燒後之PZT非晶質物，使用加壓式燈管退火裝置(RTA：rapidly thermal anneal)來進行退火處理，並進行PZT之結晶化(例如，參考專利文獻1)。
[先前技術文獻]
[專利文獻1]WO2006/087777
在先前技術之製造方法中，會由於經由旋轉塗佈器而在基板上將溶液作旋轉塗佈之工程、將晶圓在旋轉塗佈器和退火裝置之間進行搬送之工程，而使得塵埃、垃圾、污染物等附著在被塗佈於基板上之膜上，並成為問題。
又，亦有著要求在基板上形成非常厚之膜的情況，於此情況，係有必要反覆進行多數次之經由旋轉塗佈器而在基板上將溶液作旋轉塗佈之工程和對此被塗佈之膜進行煅燒之工程。於此種情況時，若是讓作業員來進行在旋轉塗佈器和煅燒裝置間的基板搬送，則在提高生產性上係會有所極限。
本發明之其中一種形態，係以提供一種能夠對於塵埃附著在被塗佈於基板上之膜的情況作抑制之基板處理裝置以及使用有該基板處理裝置之薄膜之製造方法一事，作為課題。
又，本發明之其中一種形態，係以提供一種能夠將在基板上形成非常厚之膜的情況時之生產性提升之基板處理裝置以及使用有該基板處理裝置之薄膜之製造方法一事，作為課題。
本發明之其中一種形態，係為一種基板處理裝置，其特徵為，具備有：旋轉塗佈處理室，係用以藉由旋轉塗佈而在基板上塗佈膜；和第1空調機構，係對於前述旋轉塗佈處理室內之空氣中的塵埃之量作調整；和退火處理室，係用以對於被塗佈在前述基板上之膜進行燈管退火處理；和搬送室，係分別與前述旋轉塗佈處理室以及前述退火處理室作連接，並用以在前述旋轉塗佈處理室和前述退火處理室之間而搬送前述基板；和第2空調機構，係對於前述搬送室內之空氣中的塵埃之量作調整。
又，在本發明之其中一種形態中，係亦可設為下述之構成：亦即是，係更進而具備有：煅燒處理室，係被與前述搬送室內作連接，並用以對於被塗佈在前述基板上之膜進行煅燒。
又，在本發明之其中一種形態中，係亦可設為下述之構成：亦即是，係更進而具備有：乾燥處理室，係被與前述搬送室內作連接，並用以對於被塗佈在前述基板上之膜進行乾燥處理；和排氣機構，係對前述乾燥處理室內作排氣。
又，在本發明之其中一種形態中，係亦可設為下述之構成：亦即是，在前述乾燥處理室內，係被配置有保持前述基板之保持機構，前述排氣機構，係具備有被與保持在前述保持機構上之前述基板相對向地作配置之排氣口，將被塗佈在前述基板上之膜的表面上之空氣，從前述排氣口來直接排氣。
又，在本發明之其中一種形態中，係亦可設為下述之構成：亦即是，係更進而具備有：對位處理室，係被與前述搬送室內作連接，並用以進行前述基板之表面的中心位置之檢測；和第3空調機構，係對前述對位處理室內之空氣中的塵埃之量作調整。
又，在本發明之其中一種形態中，係亦可設為下述之構成：亦即是，在前述搬送室內，係設置有搬送前述基板之搬送機構。
又，在本發明之其中一種形態中，係亦可設為下述之構成：亦即是，前述第1空調機構，係對於溫度或濕度亦或是風量作控制。
又，在本發明之其中一種形態中，係亦可設為下述之構成：亦即是，前述燈管退火處理，係在加壓、常壓以及減壓之其中一種狀態下而進行。
本發明之另外一種形態，係為一種薄膜之製造方法，係為使用上述之基板處理裝置而在基板上製造薄膜之方法，其特徵為，具備有：第1工程，係在經由前述第1空調機構而對於空氣中之塵埃之量作了調整後的前述旋轉塗佈處理室內，藉由旋轉塗佈而在前述基板上塗佈膜；和第2工程，係在前述第1工程之後，將前述旋轉塗佈處理室內之前述基板通過前述搬送室而搬送至前述煅燒處理室內；和第3工程，係在前述第2工程之後，在前述煅燒處理室內而對於前述基板上之前述膜進行煅燒；和第5工程，係在前述第3工程之後，藉由反覆進行將前述煅燒處理室內之前述基板通過前述搬送室而搬送至前述旋轉塗佈處理室內之第4工程、和前述第1工程、和前述第2工程、以及前述第3工程，而在前述基板上層積形成複數之膜；和第6工程，係在前述第5工程之後，將前述煅燒處理室內之前述基板，通過前述搬送室而搬送至前述退火處理室內；和第7工程，係在前述第6工程之後，在前述退火處理室內而對於前述基板上之前述複數之膜進行燈管退火處理，前述搬送室，係經由前述第2空調機構而對於空氣中之塵埃的量作調整。
又，在本發明之另外一種形態中，係以設為下述之構成為理想：亦即是，前述煅燒，係在真空氛圍中或氮氣氛圍中亦或是惰性氣體氛圍中而進行。
若依據本發明之其中一種形態，則係可提供一種能夠對於塵埃附著在被塗佈於基板上之膜的情況作抑制之基板處理裝置以及使用有該基板處理裝置之薄膜之製造方法。
又，若依據本發明之另外一種形態，則可提供一種能夠將在基板上形成非常厚之膜的情況時之生產性提升之基板處理裝置以及使用有該基板處理裝置之薄膜之製造方法。
以下，使用圖面，針對本發明之實施形態作詳細說明。但是，本發明係並不被限定於以下之說明，只要是當業者，應可容易理解到，在不脫離本發明之趣旨以及其範圍的前提下，係能夠對於其之形態以及詳細構成作各種變更。故而，本發明係並非被以下所示之實施形態的記載內容作限定解釋者。
圖1，係為對於由本實施形態所致之基板處理裝置的構成作展示之模式圖。圖2，係為對於圖1中所示之基板處理裝置中的旋轉塗佈單元1以及大氣搬送單元2分別作詳細展示之圖。圖3，係為對於圖1以及圖2中所示之塗佈單元1作詳細展示之圖。圖4(A)，係為圖1中所示之旋轉塗佈器的平面圖，圖4(B)，係為圖4(A)中所示之旋轉塗佈器的A箭頭方向觀察圖。
如圖1中所示一般，基板處理裝置，係具備有：具有旋轉塗佈器4之塗佈單元1、和具有搬送室2a之大氣搬送單元2。
首先，針對塗佈單元1作詳細說明。另外，針對大氣搬送單元2，係於後再述。
如圖2中所示一般，塗佈單元1，係具有將其之內部以及旋轉塗佈處理室4a內作排氣之排氣機構1a。旋轉塗佈器4，係具備有：用以藉由旋轉塗佈而在基板20上塗佈膜之旋轉塗佈處理室4a、和將被配置在此旋轉塗佈處理室4a內之基板作保持的保持機構21、和具備有用以使基板20旋轉之馬達的旋轉機構22。
在塗佈單元1中，係設置有對於旋轉塗佈處理室4a內之空氣中的塵埃之量作調整的空調機構。此空調機構，係具備有HEPA濾網。經由此空調機構，係能夠將旋轉塗佈處理室4a內之空氣中的塵埃之量相較於外部大氣而減至更少。另外，此空調機構，係亦能夠對於旋轉塗佈處理室4a內之溫度或濕度亦或是風量作控制。
如圖3中所示一般，保持機構21，係具備有平台，並成為藉由以真空幫浦DP來對於載置在此平台上之基板的背面作真空抽氣，而保持該基板。在保持機構21處，係被連接有在將基板之背面作了真空抽氣後而進行大氣開放之機構。
如圖3以及圖4中所示一般，旋轉塗佈器4，係具備有將經由保持機構21而作了保持的基板20之周圍作覆蓋的杯61。在杯61處，係被連接有具備汽缸之移動機構62，此移動機構62，係為使杯61作上下移動之機構。
杯61，係通過配管而被與廢液槽63作連接，此廢液槽63，係為被裝入有由於進行旋轉塗佈處理一事所儲存在杯61內之液體者。廢液槽63，係透過幫浦P而被與廢液槽64作連接。
又，旋轉塗佈器4，係具備有洗淨噴嘴67，該洗淨噴嘴67，係透過閥以及配管而被與洗淨液供給源66作連接。洗淨噴嘴67，係被安裝在第1擺動臂70上，第1擺動臂70，係構成為經由馬達來作旋轉移動(參考圖4(A))。藉由此，係能夠在對於基板21供給洗淨液時而使洗淨噴嘴67移動至基板之上方。
在洗淨噴嘴67之待機位置處，係被配置有盛裝洗淨液之杯75。此杯75，係透過配管而被與廢液槽63作連接。
又，旋轉塗佈器4，係具備有吐出噴嘴68，此吐出噴嘴68，係透過閥以及配管而被與壓送、基板吐出用之氮氣供給源作連接。吐出噴嘴68，係被安裝在第1擺動臂上。藉由此，係能夠在對於基板21之表面供給氮氣時而使吐出噴嘴68移動至基板之上方。
被與洗淨液供給源66和洗淨噴嘴67作連接之配管，係藉由隔著閥來與壓送、基板吐出用之氮氣供給源作連接，而構成為經由氮氣來將洗淨液作壓送。
又，旋轉塗佈器4，係具備有滴下噴嘴72，此滴下噴嘴72，係透過配管以及分配系統65而被與化學材料供給源71作連接。滴下噴嘴72，係被安裝在第2擺動臂73上，第2擺動臂73，係構成為經由馬達74來作旋轉移動(參考圖4)。藉由此，係能夠在對於基板21供給化學材料時而使滴下噴嘴72移動至基板之上方。
分配系統65，係為將化學材料從化學材料供給源71而送至滴下噴嘴72處並朝向基板上滴下的系統。另外，分配系統65，係透過配管而被與廢液槽63作連接。又，分配系統65，係透過配管而被與真空幫浦DP作連接。在分配系統65處，係透過配管以及閥而被與壓送、基板吐出用之氮氣供給源作連接。
在滴下噴嘴72之待機位置處，係被配置有盛裝化學材料之杯76，在此杯76處，係設置有對於杯內之液面作感測的液面感測器。此杯76，係透過閥以及配管而被與廢液槽63作連接。
又，在杯76處，係透過閥以及配管而被連接有洗淨液供給源66。藉由此，而成為能夠藉由洗淨液來將滴下噴嘴72洗淨。
又，旋轉塗佈器4，係具備有邊緣洗淨噴嘴77，此邊緣洗淨噴嘴77，係透過閥以及配管而被與洗淨液供給源作連接。邊緣洗淨噴嘴77，係被安裝在第3擺動臂78上。第3擺動臂78，係構成為經由馬達79來作旋轉移動，並構成為經由汽缸80來作上下移動(參考圖4)。藉由此，係能夠在對於基板21之表面的端部供給洗淨液時而使邊緣洗淨噴嘴77移動至基板之上方。
在邊緣洗淨噴嘴77之待機位置處，係被配置有盛裝洗淨液之杯81，此杯81，係透過配管而被與廢液槽63作連接。
又，杯61，係透過閥以及配管而被與洗淨液供給源66作連接。藉由此，而成為能夠藉由洗淨液來將杯61洗淨。
又，旋轉塗佈器4，係具備有將基板之背面洗淨的背面洗淨噴嘴82，背面洗淨噴嘴82，係被配置在杯61內。背面洗淨噴嘴82，係透過閥以及配管而被與洗淨液供給源66作連接。藉由此，而成為能夠藉由洗淨液來將基板之背面洗淨。
又，上述之閥，係透過配管而被與閥驅動用之空氣供給源作連接。
接下來，針對大氣搬送單元2作詳細說明。
如圖1中所示一般，在大氣搬送單元2處，係被配置有：具有以150℃～300℃之溫度來進行乾燥的乾燥處理室5a之乾燥裝置5、和在氮氛圍或者是惰性氛圍下而例如以300～600℃之溫度以及常壓來進行煅燒之氮煅燒處理室6a的氮煅燒裝置6、和具有退火處理室7a之加壓式燈管退火裝置7、和具有冷卻處理室之冷卻裝置8、和具有對位處理室之對位器9、和具有裝載卸下室10a之裝載卸下裝置10、以及搬送機構11。
大氣搬送單元2之搬送室2a，係隔著閘閥23而被與旋轉塗佈處理室4a作連接，並被與裝載卸下室10a作連接，且被與對位處理室作連接，並被與冷卻處理室作連接，且被與乾燥處理室5a作連接，並隔著閘閥24而被與煅燒處理室6a作連接，且隔著閘閥25而被與退火處理室7a作連接。
大氣搬送單元2之搬送機構11，係為用以將基板20分別搬送至旋轉塗佈處理室4a、裝載卸下室10a、對位處理室、冷卻處理室、乾燥處理室5a、煅燒處理室6a、退火處理室7a、裝載室12a以及卸下室13a的機構。
在大氣搬送單元2中，係設置有對於搬送室2a內之空氣中的塵埃之量作調整的空調機構。此空調機構，係具備有HEPA濾網(參考圖2)。經由此空調機構，係能夠將搬送室2a內之空氣中的塵埃之量相較於外部大氣而減至更少。另外，此空調機構，係亦能夠對於搬送室2a內之溫度或濕度作控制。
裝載卸下裝置10之裝載卸下室10a，係為用以將基板導入至大氣搬送單元2內或者是從大氣搬送單元2來將基板排出者。
對位器9之對位處理室，係被與前述搬送室2a內作連接，並為用以進行將基板20之表面的中心位置檢測出來之處理的處理室。又，在對位器9中，係設置有對於對位處理室內之空氣中的塵埃之量作調整的空調機構。經由此，係能夠將對位處理室內之空氣中的塵埃之量相較於外部大氣而減至更少。另外，此空調機構，係亦能夠對於對位處理室內之溫度或濕度作控制。
乾燥裝置5之乾燥處理室5a，係為對於經由旋轉塗佈器4所塗佈在基板上之膜進行乾燥處理的處理室。此乾燥處理，例如係為將膜中之乙醇、水分等除去之處理。
如圖2中所示一般，在乾燥處理室5a內，係被配置有用以保持基板41並加熱之熱板42。在此熱板42處，係被連接有溫度計43，並能夠將熱板42加熱至所期望之溫度(例如200℃)。基板41，係被設為能夠經由具有銷之舉升器44來上下移動。
乾燥裝置5，係具備有將乾燥處理室5a內作排氣之排氣機構46。此排氣機構46，係具有被與保持在熱板42上之基板41相對向地作配置的排氣口45，並成為能夠從排氣口45來將被塗佈在基板41上的膜之表面上的空氣直接性作排氣。
煅燒裝置6之煅燒處理室6a，係為用以將被塗佈在基板41上之膜在氮氛圍中而進行所期望之溫度(例如300℃～600℃)下的煅燒之處理室。在煅燒裝置6內，係被配置有用以保持基板41並加熱之燈管加熱器42a。在此燈管加熱器42a處，係被連接有溫度計43，並能夠將燈管加熱器42a加熱至所期望之溫度。基板41，係被設為能夠經由具有銷之舉升器44來上下移動。又，煅燒裝置6，係具有用以將煅燒處理室6a內設為特定之氛圍的氣體導入機構、和將煅燒處理室6a內作排氣之排氣系(真空幫浦等)。氣體導入機構，例如係為將氮導入者。煅燒處理室6a，係透過配管、閥以及質量流控制器MFC1而被與氮氣供給源、氧氣供給源或者是乾空氣供給源作連接。又，煅燒處理室6a內，係被設為可經由具備乾幫浦等之真空幫浦的排氣系來減壓至10-2Pa左右。
加壓式燈管退火裝置7之退火處理室7a，係為用以對於被塗佈在基板上之膜而以例如500～1000℃之溫度來進行燈管退火處理的處理室，此燈管退火處理，係可在常壓以及減壓之任一者的狀態下來進行。
針對加壓式燈管退火裝置7作詳細說明。
如圖2中所示一般，加壓式燈管退火裝置7，係具備有A1製之腔51，腔51係構成為能夠經由未圖示之冷卻機構而作水冷。在腔51內，係被設置有用以將基板作載置之載置台53。載置台53，係藉由透過燈管光之材料，例如藉由石英而構成。在載置台53之上方，係被配置有石英玻璃54。
又，在石英玻璃54之上，係被配置有燈管加熱器55，此燈管加熱器55，係被配置在金屬製之框體56的內部。在框體56之上部，係被連接有排氣管道57，此排氣管道57，係為將框體56內之熱作排氣者。
又，在位置於載置台53之下方處的腔51之下部，係被設置有窗，在此窗處，係被配置有氟化鈣58。在氟化鈣58之下方，係被配置有輻射溫度計59。氟化鈣58，係為了藉由輻射溫度計59來測定基板之溫度，而用以將進行測定之波長區域的光(波長5μm之紅外線導入地作配置。又，本裝置7，係具備有用以測定退火處理室7a內之溫度的溫度計52。
又，腔51內之退火處理室7a，係被與加壓管線(加壓機構)C2作連接。加壓管線C2，係具備有由氬氣所致之加壓管線、由氧氣所致之加壓管線、以及由氮氣所致之加壓管線。
又，腔1內之退火處理室7a，係被與壓力調整管線作連接。經由此壓力調整管線以及加壓管線C2，係成為能夠將腔51內之退火處理室7a加壓至特定之壓力(例如未滿1MPa)。前述壓力調整管線，係具備有可變閥69，此可變閥69之其中一側，係透過配管而被與退火處理室7a作連接。前述配管，係被連接於壓力計DG，並成為能夠經由此壓力計DG來測定退火處理室7a內之壓力。可變閥69之另外一側，係被與配管作連接。
又，退火處理室7a，係被與安全管線作連接。此安全管線，係當退火處理室7a內成為了被異常地過度加壓之一定壓力以上時，用以將退火處理室7a內一直降低至大氣壓為止者。安全管線，係具備有開放閥。此開放閥之其中一側，係透過配管而被與退火處理室7a作連接，開放閥之另外一側，係被與配管作連接。開放閥，係成為若是被施加有一定之壓力則使氣體流動。
又，退火處理室7a，係被與大氣開放管線作連接。此大氣開放管線，係為用以將被正常地作了加壓的退火處理室7a內回復至大氣壓者。大氣開放管線，係具備有開放閥。此開放閥之其中一側，係透過配管而被與退火處理室7a作連接，開放閥之另外一側，係被與配管作連接。開放閥，係成為為了使退火處理室7a內回復至大氣壓而使退火處理室7a內之氣體緩慢流動。
又，退火處理室7a，係被與從減壓狀態起而回復至大氣壓之管線作連接。此管線，係為當退火處理室7a內成為減壓狀態(真空狀態)的情況時，用以從減壓狀態而回復至大氣壓者。前述管線，係具備有漏洩閥。此漏洩閥之其中一側，係透過配管而被與退火處理室7a作連接，漏洩閥之另外一側，係透過配管而被與流量調整閥作連接。此流量調整閥，係透過配管而被與氮氣供給源作連接。亦即是，前述管線，係成為藉由從氮氣供給源來透過流量調整閥、漏洩閥而將氮氣緩慢導入至退火處理室7a內，來使退火處理室7a內回復至大氣壓。
又，退火處理室7a，係被與用以將該處理室7a內設為減壓狀態之真空排氣管線作連接。此真空排氣管線，係具備有閥，此閥之其中一端，係透過配管而被與退火處理室7a內作連接。閥之另外一端，係透過配管而被與真空幫浦作連接。此真空排氣管線，例如係在進行加壓RTA前而先進行一次之真空排氣的情況等時而被使用。
又，框體56以及燈管加熱器55，係分別透過配管而被與乾空氣供給源A2作連接。藉由從乾空氣供給源A2來將乾空氣導入至框體內以及燈管加熱器內，能夠將滯留在框體內以及燈管加熱器內之熱從排氣管道57來作排氣。
冷卻裝置8之冷卻處理室，係為用以將進行了乾燥處理或者是煅燒處理亦或是燈管退火處理等的基板作冷卻之處理室。
又，上述之閥，係透過配管而被與閥驅動用之壓力空氣供給源作連接。又，對位器9之對位處理室以及大氣搬送單元2之搬送室2a，係分別透過配管而被與真空幫浦DP2作連接。
接著，針對藉由使用上述之基板處理裝置來對於基板進行處理而在基板上製造薄膜之方法作說明。此薄膜，例如係為PZT膜等之強介電質膜。
首先，將基板裝載於裝載卸下室10a中。
之後，經由搬送機構11來將裝載卸下室10a內之基板通過搬送室2a而搬送至對位器9之對位處理室內，並將此基板經由對位處理室內之保持機構來作保持。此時，搬送室2a內，係經由空調機構而對於空氣中之塵埃的量作了調整，對位處理室內，係經由空調機構而對於空氣中之塵埃的量作了調整。
之後，在對位處理室內，進行將基板之表面的中心位置檢測出來之處理。進行此處理的原因，係在於為了預先將基板表面之中心位置檢測出來並在進行旋轉塗佈處理時而使基板表面之中心位置和基板之旋轉中心相一致之故。
之後，開啟旋轉塗佈處理室4a之閘閥23，並經由搬送機構11來將對位處理室內之基板通過搬送室2a而搬送至旋轉塗佈處理室4a內，而將此基板經由旋轉塗佈處理室4a內之保持機構21來作保持，並將閘閥23關閉。此時，旋轉塗佈處理室4a內，係經由空調機構對於空氣中的塵埃之量作了調整。
之後，在旋轉塗佈處理室4a內，進行藉由旋轉塗佈而在基板上塗佈膜之工程。
以下，針對此工程作詳細說明。
一面經由洗淨噴嘴67來在基板上供給洗淨液，一面使基板旋轉。藉由此，基板之表面係被洗淨。接著，停止洗淨液之供給，並藉由使基板旋轉，而將基板上之洗淨液除去。
接著，一面經由滴下噴嘴72來在基板上滴下化學材料，一面使基板旋轉。與此同時地，而經由邊緣洗淨噴嘴77來在基板表面之端部處將洗淨液滴下。藉由此，在基板上係被塗佈有化學材料膜。在基板表面之端部處滴下洗淨液的理由，係因為若是藉由旋轉塗佈來在基板上塗佈膜，則基板之端部的膜厚會被形成為較基板之中央更厚，因此，一面藉由洗淨液來將基板之端部的膜除去一面進行塗佈之故。故而，較理想，係藉由使邊緣洗淨噴嘴77從基板之端部起而些許些許地朝向中央側移動，來使滴下洗淨液之位置從基板之端部起來些許些許地朝向中央側移動。
另外，在本實施形態中，如圖3中所示一般，係從1個的化學材料供給源71來將化學材料供給至基板上，但是，亦可將化學材料供給源作複數配置，並將把複數之材料以特定之混合比而作了混合的化學材料供給至基板上。於此情況，若是預先設置能夠對於所期望之混合比作控制的控制機構，則係能夠容易地且不使作業員造成錯誤地來將複數種類之化學材料供給至基板上。
之後，開啟旋轉塗佈處理室4a之閘閥23，並經由搬送機構11來將旋轉塗佈處理室4a內之基板通過搬送室2a而搬送至乾燥處理室5a內，而將此基板經由乾燥處理室5a內之保持機構來作保持，並將閘閥23關閉。
之後，在乾燥處理室5a內，進行對於基板上之化學材料膜施加乾燥處理之工程。
以下，針對此工程作詳細說明。
一面經由排氣機構46來將被塗佈在基板上之膜的表面上之空氣從排氣口45來直接性地排氣，一面經由熱板42來將基板加熱至例如200～250℃，藉由此，來將化學材料膜中之水分等除去。排氣口45，由於係被與保持在熱板42上之基板相對向地作配置，因此，能夠將被塗佈在基板上之膜的表面上之空氣有效率地作排氣。
之後，開啟煅燒處理室6a之閘閥24，並經由搬送機構11來將乾燥處理室內之基板通過搬送室2a而搬送至煅燒處理室6a內，而將此基板經由煅燒處理室6a內之保持機構21來作保持，並將閘閥24關閉。
之後，在煅燒處理室6a內，進行對於基板上之化學材料膜施加煅燒之工程。
詳細而言，係在經由排氣系而將煅燒處理室6a內作了真空排氣後，藉由氣體導入機構而將煅燒處理室6a內以真空氛圍中或者是氮氛圍中亦或是惰性氣體氛圍中來設為常壓，並經由燈管加熱器42a來將基板上之化學材料膜加熱至所期望之溫度(例如300℃～600℃)，藉由此而進行煅燒。
之後，開啟閘閥24，並經由搬送機構11來將煅燒處理室6a內之基板通過搬送室2a而搬送至冷卻裝置8之冷卻處理室內，而將此基板經由冷卻處理室內之保持機構來作保持，並將閘閥24關閉。之後，在冷卻處理室內而將基板冷卻至特定之溫度。
之後，經由搬送機構11來將冷卻處理室內之基板通過搬送室2a而搬送至對位器9之對位處理室內，並將此基板在對位處理室內而進行檢測出基板之表面的中心位置之處理。
之後，開啟旋轉塗佈處理室4a之閘閥23，並經由搬送機構11來將對位處理室內之基板通過搬送室2a而搬送至旋轉塗佈處理室4a內，而將此基板經由旋轉塗佈處理室4a內之保持機構21來作保持，並將閘閥23關閉。
之後，與上述之方法同樣的而反覆進行複數次(例如30次)之旋轉塗佈處理、乾燥處理、煅燒處理之工程，藉由此，而在基板上層積形成複數之化學材料。如此這般所反覆進行之次數越多，則係能夠在基板上形成越厚(例如膜厚為1μm以上)之膜。於此情況，藉由使用前述之基板處理裝置，係能夠將生產性提升。詳細而言，藉由以控制部(未圖示)來使基板處理裝置如同上述一般地來動作，係能夠自動地進行旋轉塗佈處理、乾燥處理、煅燒處理。因此，可以想見到，若是將各個處理分別地進行，並讓作業員以手來搬送基板，則會有發生像是手麻掉或者是搞錯處理的順序亦或是在搬送中而使基板落下的情況，但是，藉由上述之構成，係有著不會發生此種錯誤之優點。故而，在大量生產時，係能夠將生產性提升，而能夠將產率提高。
之後，開啟煅燒處理室6a之閘閥24，並開啟加壓式燈管退火裝置7之閘閥25，而經由搬送機構11來將煅燒處理室6a內之基板通過搬送室2a而搬送至退火處理室7a內，並將此基板經由保持機構來作保持，而將閘閥24、25關閉。另外，當基板上之化學材料膜係為強介電質膜的情況時，較理想，係使將基板從煅燒處理室6a內而搬送至退火處理室7a內的搬送時間設為10秒以下。
如此這般地將搬送時間縮短的理由，係如下述一般。亦即是，若是搬送時間變長，則會對於強介電質膜之特定造成大幅影響。詳細而言，在煅燒後，由於化學材料膜之氧活性係為非常高，而身為氧缺乏狀態，因此，會與大氣中之氧結合，而膜之特性會劣化。故而，係以將搬送時間縮短為理想。
之後，在退火處理室7a內，進行對於基板上之複數層的化學材料膜施加燈管退火處理之工程。
詳細而言，係將退火處理室7a內以特定之氛圍而設為特定之壓力(加壓、常壓或者是減壓)，並經由燈管加熱器55來將基板上的化學材料膜加熱至所期望之溫度，藉由此來進行退火處理。當化學材料膜為強介電質膜的情況時，經由退火處理，強介電質膜係被結晶化。
之後，經由搬送機構11來將退火處理室7a內之基板通過搬送室2a而搬送至裝載卸下室10a內，並將此基板卸下。
[實施例]
本實施例，係為使用圖1～圖4中所示之基板處理裝置而在基板上製造薄膜者。
使用25重量% Pb15%過剩溶膠凝膠PZT溶液(Pb/Zr/Ti=115/52/48)，而在基板上進行了旋轉塗佈。將一次之塗佈量設為500μL，關於旋轉條件，係使用以下之條件，而在基板上進行了PZT厚膜塗佈。
將0～300rpm之旋轉速度以3秒來上升，並作3秒鐘之保持，之後，將300～500rpm之旋轉速度以5秒來上升，並作5秒鐘之保持，之後，將500～1500rpm之旋轉速度以5秒來上升，並作90秒鐘之保持。
接著，作為乾燥工程，將基板在加熱至250℃之熱板上保持30秒，而進行了所塗佈的PZT厚膜之水分的除去。
接著，對於一直進行至了上述之乾燥工程為止的樣本，進行煅燒工程。詳細而言，係藉由旋轉幫浦而進行煅燒處理室6a內之真空抽氣，並將到達真空度設為了10-1Pa。接著，以N2來充滿煅燒處理室6a內，直到成為大氣壓為止，並對基板進行450℃、90秒鐘之加熱，而進行了有機成分之分解除去。
接著，作為比較例，對於對於一直進行至了上述之乾燥工程為止的樣本，進行與本實施例相異之煅燒工程。詳細而言，係在大氣壓之大氣(含有氧)中而進行了450℃、90秒鐘之煅燒。將此樣本，設為先前技術例1。
將上述之旋轉塗佈、乾燥工程、煅燒工程反覆進行15次，而製作出在基板上形成有全膜厚5μm之PZT厚膜的樣本(實施例以及先前技術例1)。
接著，對於上述之樣本(實施例以及先前技術例1)的各個基板上之5μm的PZT厚膜，藉由急速加熱裝置(RTA)來進行燈管退火處理，藉由此，而進行了PZT厚膜之結晶化。詳細而言，本實施例之PZT厚膜，於結晶化時，係在加壓至了9.9atm之氧氛圍中，以100℃/sec之升溫速度來一直加熱至700℃之溫度，並作1分鐘之保持，藉由此而進行了結晶化。如此這般，而以5μm之膜厚來作了整體燒成。
為了比較，對於上述之全膜厚5μm的PZT厚膜，在大氣壓之氧中，以100℃/sec之升溫速度來一直加熱至700℃之溫度，並作1分鐘之保持，藉由此而進行了結晶化。將此設為先前技術例2。
圖5(A)，係為本發明(實施例)之5μm PZT厚膜的SEM剖面像，圖5(B)，係為先前技術例1之5μm PZT厚膜的SEM剖面像。
圖6(A)，係為展示進行了對於本發明(實施例)之5μm PZT厚膜的遲滯評價後之結果的圖，圖6(B)，係為展示進行了對於先前技術例1之5μm PZT厚膜的遲滯評價後之結果的圖。
如圖6(A)中所示一般，在本發明(實施例)中，係能夠得到良好的遲滯，相較於此，如圖6(B)中所示一般，在先前技術例1中，係成為了非常扭曲之小的遲滯曲線。
圖7(A)，係為展示對於本發明(實施例)之5μm PZT厚膜的漏洩電流密度作了測定後之結果的圖，圖7(B)，係為展示對於先前技術例1之5μm PZT厚膜的漏洩電流密度作了測定後之結果的圖。
如圖7(A)中所示一般，在本發明(實施例)中，係展現有良好的漏洩特性，相較於此，如圖7(B)中所示一般，在先前技術例1中，係可辨識到10-6～10-3A/cm2的非常大之漏洩電流。
圖8(A)，係為展示本發明(實施例)之5μm PZT厚膜的拉曼分光分析之結果的圖，圖8(B)，係為展示先前技術例1之5μm PZT厚膜的拉曼分光分析之結果的圖，圖8(C)，係為於圖8(B)中所示之B的擴大圖。
如圖8(C)中所示一般，在先前技術例1中，係混合存在有Pb、Zr、Ti和PZT之組成單體的氧化物之峰值。
於此，更進而對於加壓RTA而進行了詳細的檢討。
加壓RTA之概念，係如同圖9中所示一般。詳細而言，雖然係由於過剩鉛而產生了PZT結晶初期核，但是，由於PZT結晶本身係為化學計量性組成(stoichiometry)，因此，係藉由加壓氧來使滯留在薄膜上部之過剩鉛加速氧化並除去之。
在9.9氣壓氧中而進行了結晶化之本發明的PZT厚膜，係如圖10中所示一般，成為Pb=Zr+Ti，過剩鉛係全部被除去。
另一方面，當在大氣壓之氧中而進行了結晶化之先前技術例2的情況時，係如圖11中所示一般，可以得知，係成為Pb>Zr+Ti，並成為仍舊包含有過剩鉛之厚膜。
進而，藉由圖10和圖11，係可以得知先前技術例2係含有更多的氧。
如同氧一般之輕元素的絕對值，雖然並無法明確得知，但是，相較於本發明之PZT厚膜，係可看出先前技術例2為含有更多的氧。
此事，可以想見，係因為在先前技術例2中所多數觀察到之Pb成分，係作為PbOx一般之雜質而存在於PZT之粒界中之故。
1．．．塗佈單元
2．．．大氣搬送單元
2a．．．搬送室
4．．．旋轉塗佈器
4a．．．旋轉塗佈處理室
5．．．乾燥裝置
5a．．．乾燥處理室
6．．．煅燒裝置
6a．．．煅燒處理室
7．．．燈管退火裝置
7a．．．退火處理室
8．．．冷卻裝置
9．．．對位器
10．．．裝載卸下裝置
10a．．．裝載卸下室
11．．．搬送機構
23～25．．．閘閥
圖1，係為對於由實施形態所致之基板處理裝置的構成作展示之模式圖。
圖2，係為對於圖1中所示之旋轉塗佈單元1以及大氣搬送單元2分別作詳細展示之圖。
圖3，係為對於圖1以及圖2中所示之旋轉塗佈單元1作詳細展示之圖。
圖4(A)，係為圖1中所示之旋轉塗佈器的平面圖，圖4(B)，係為圖4(A)中所示之旋轉塗佈器的A箭頭方向觀察圖。
圖5(A)，係為本發明(實施例)之5μmPZT厚膜的SEM剖面像，圖5(B)，係為先前技術例1之5μmPZT厚膜的SEM剖面像。
圖6(A)、(B)，係為對於本發明(實施例)之PZT厚膜和先前技術例1之PZT厚膜間的D-E遲滯特性作了比較之圖。
圖7(A)、(B)，係為對於本發明(實施例)之PZT厚膜和先前技術例1之PZT厚膜的漏洩電流密度作了比較之圖。
圖8(A)～(C)，係為對於本發明(實施例)之PZT厚膜和先前技術例1之PZT厚膜的拉曼分光分析結果作展示之圖。
圖9，係為對於加壓RTA之概念作展示之模式圖。
圖10，係為對於藉由加壓氧而作了燒結的本發明(實施例)之PZT厚膜的深度方向之濃度分布作展示之圖。
圖11，係為對於藉由大氣壓之氧而作了燒結的先前技術例2之PZT厚膜的深度方向之濃度分布作展示之圖。
1．．．塗佈單元
2．．．大氣搬送單元
2a．．．搬送室
4．．．旋轉塗佈器
4a．．．旋轉塗佈處理室
5．．．乾燥裝置
5a．．．乾燥處理室
6．．．煅燒裝置
6a．．．煅燒處理室
7．．．燈管退火裝置
7a．．．退火處理室
8．．．冷卻裝置
9．．．對位器
10．．．裝載卸下裝置
10a．．．裝載卸下室
11．．．搬送機構
20．．．基板
23～25．．．閘閥

Claims (13)

  1. 一種基板處理裝置，其特徵為，具備有：旋轉塗佈處理室，係用以藉由旋轉塗佈而在基板上塗佈膜；和第1空調機構，係對於前述旋轉塗佈處理室內之空氣中的塵埃之量作調整；和退火處理室，係用以對於被塗佈在前述基板上之膜進行燈管退火處理；和搬送室，係分別與前述旋轉塗佈處理室以及前述退火處理室作連接，並用以在前述旋轉塗佈處理室和前述退火處理室之間而搬送前述基板；和第2空調機構，係對於前述搬送室內之空氣中的塵埃之量作調整，前述旋轉塗佈處理室，係具備有使前述基板旋轉之旋轉機構、和在藉由前述旋轉機構而被作旋轉之前述基板上滴下化學材料之第1噴嘴、以及一面藉由前述第1噴嘴而將前述化學材料滴下至前述基板上一面對於前述基板表面之端部滴下洗淨液之第2噴嘴。
  2. 如申請專利範圍第1項所記載之基板處理裝置，其中，前述旋轉塗佈處理室，係具備有供給用以洗淨前述基板之表面的洗淨液之第3噴嘴。
  3. 如申請專利範圍第1項或第2項所記載之基板處理裝置，其中，前述旋轉塗佈處理室，係具備有在將前述化學材料滴下至前述基板上時而使前述第1噴嘴移動至前 述基板之上方的第2擺動臂、和在將前述洗淨液滴下至前述基板表面之端部處時而使前述第2噴嘴移動至前述基板之端部之上方的第3擺動臂。
  4. 如申請專利範圍第2項所記載之基板處理裝置，其中，前述旋轉塗佈處理室，係具備有在將前述洗淨液供給至前述基板處時而使前述第3噴嘴移動至前述基板之上方的第1擺動臂。
  5. 如申請專利範圍第1項、第2項、第4項中之任一項所記載之基板處理裝置，其中，係更進而具備有：煅燒處理室，係被與前述搬送室內作連接，並用以對於被塗佈在前述基板上之膜進行煅燒。
  6. 如申請專利範圍第1項、第2項、第4項中之任一項所記載之基板處理裝置，其中，係更進而具備有：乾燥處理室，係被與前述搬送室內作連接，並用以對於被塗佈在前述基板上之膜進行乾燥處理；和排氣機構，係對前述乾燥處理室內作排氣。
  7. 如申請專利範圍第6項所記載之基板處理裝置，其中，在前述乾燥處理室內，係被配置有保持前述基板之保持機構，前述排氣機構，係具備有被與保持在前述保持機構上之前述基板相對向地作配置之排氣口， 將被塗佈在前述基板上之膜的表面上之空氣，從前述排氣口來直接排氣。
  8. 如申請專利範圍第1項、第2項、第4項中之任一項所記載之基板處理裝置，其中，係更進而具備有：對位處理室，係被與前述搬送室內作連接，並用以進行前述基板之表面的中心位置之檢測；和第3空調機構，係對前述對位處理室內之空氣中的塵埃之量作調整。
  9. 如申請專利範圍第1項、第2項、第4項中之任一項所記載之基板處理裝置，其中，在前述搬送室內，係設置有搬送前述基板之搬送機構。
  10. 如申請專利範圍第1項、第2項、第4項中之任一項所記載之基板處理裝置，其中，前述第1空調機構，係對於溫度或濕度亦或是風量作控制。
  11. 如申請專利範圍第1項、第2項、第4項中之任一項所記載之基板處理裝置，其中，前述燈管退火處理，係在加壓、常壓以及減壓之其中一種狀態下而進行。
  12. 一種薄膜之製造方法，係為使用如申請專利範圍第5項所記載之基板處理裝置而在基板上製造薄膜之方法，其特徵為，具備有：第1工程，係在經由前述第1空調機構而對於空氣中之塵埃之量作了調整後的前述旋轉塗佈處理室內，藉由一面以前述第1噴嘴而將前述化學材料滴下至正藉由前述旋 轉機構而被作旋轉之前述基板上一面藉由前述第2噴嘴而將前述洗淨液滴下至前述基板表面之端部處，而塗佈膜；和第2工程，係在前述第1工程之後，將前述旋轉塗佈處理室內之前述基板通過前述搬送室而搬送至前述煅燒處理室內；和第3工程，係在前述第2工程之後，在前述煅燒處理室內而對於前述基板上之前述膜進行煅燒；和第5工程，係在前述第3工程之後，藉由反覆進行將前述煅燒處理室內之前述基板通過前述搬送室而搬送至前述旋轉塗佈處理室內之第4工程、和前述第1工程、和前述第2工程、以及前述第3工程，而在前述基板上層積形成複數之膜；和第6工程，係在前述第5工程之後，將前述煅燒處理室內之前述基板，通過前述搬送室而搬送至前述退火處理室內；和第7工程，係在前述第6工程之後，在前述退火處理室內而對於前述基板上之前述複數之膜進行燈管退火處理，前述搬送室，係經由前述第2空調機構而對於空氣中之塵埃的量作調整。
  13. 如申請專利範圍第12項所記載之薄膜之製造方法，其中，前述煅燒，係在真空氛圍中或氮氣氛圍中亦或是惰性氣體氛圍中而進行。
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