TWI614853B - 成膜裝置 - Google Patents

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織田容征
平松孝浩
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東芝三菱電機產業系統股份有限公司
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Abstract

本發明之目的在於提供一種可將裝置成本抑制在最低限度，並抑制成膜對象的基板產生翹曲或破裂之現象之成膜裝置。此外，本發明中，進行往基板積載台(3)之基板投入動作(M5)之吸附保持器(4A)、以及進行從基板積載台(3)之基板取出動作(M6)之吸附保持器(4B)，係具有加熱機構(42A及42B)。因此，即使在分別藉由吸附保持器(4A及4B)保持基板(10)的狀態下，亦可藉由加熱機構(42A及42B)來進行加熱基板(10)之第一及第二預熱處理。

Description

成膜裝置
本發明係關於使用在太陽能電池、電子裝置等，並將薄膜成膜於基板上之成膜裝置。
以往，在以熱能為必要之薄膜製造裝置等之成膜裝置中使薄膜成膜時，必須對基板進行加熱處理。此時，另一方面要求高的處理能量(短的製程時間)，故基板的加熱處理較佳係儘可能地以短時間來進行。在將常溫的基板移載至預熱後的基板積載台時，雖可於基板積載台上以比較短的時間對基板執行加熱處理，但此時於基板的上面及下面之間產生溫度梯度，而有基板翹曲或破損之問題。
因此，在以往之成膜裝置中，係於薄膜形成處理室之前另外設置預熱室，於預熱後再運送至薄膜形成處理室進行處理，藉此縮短薄膜形成處理時的加熱時間，而實現高成膜處理的處理能力(有效產出)。就設置有如此之預熱室之成膜裝置而言，例如有專利文獻1所揭示之濺鍍裝置或專利文獻2所揭示之CVD裝置。
於專利文獻1所揭示之濺鍍裝置中，於成膜處理部之前具備2座加熱室作為上述預熱室，於專利文獻 2所揭示之CVD裝置中，以迴路狀的輸送帶來運送基板，並於該路徑上具備可發揮上述預熱室的功能之基板預熱區與CVD加熱區。
此外，例如於專利文獻3中，揭示一種具備多數個具有加熱機構並積載基板之加熱塊，並使此等循環之半導體製造裝置。此半導體製造裝置係藉由使多數個加熱塊循環，可一邊謀求高的處理能力，並比較緩和地進行加熱處理。
(先前技術文獻) (專利文獻)
專利文獻1：日本特開平3-191063號公報
專利文獻2：日本特開2007-92152號公報
專利文獻3：日本特開昭63-166217號公報
然而，於專利文獻1或專利文獻2所揭示之裝置中，由於另外設置預熱室(加熱室(專利文獻1)、基板預熱區(專利文獻2))，而有製造成本增大，覆蓋區(製造裝置的占有面積)增大之問題。
此外，於專利文獻3所揭示之半導體製造裝置中，從將加熱塊連續地運送至氣體供給噴嘴下之必要性來看，必須具備多數個(從第1圖來看為8個以上)加熱塊，再者，多數個加熱塊用的電源配線或真空配管的連接 變得複雜，而有覆蓋區變大且裝置成本變高之問題。此外，增加加熱塊的數目時，成膜處理時間增長至所需程度以上，而有導致成膜時之處理能力的降低之疑慮。
除此之外，於專利文獻3所揭示之半導體製造裝置中，由於在將基板(晶圓)單純地載置於加熱塊上之狀態下進行加熱處理，所以並未解決基板內產生溫度梯度時，基板立即產生翹曲或破裂之問題。
本發明中，該目的在於提供一種可解決上述之問題，可將裝置成本抑制在最低限度，並有效地抑制成膜對象的基板產生翹曲或破裂之現象之成膜裝置。
本發明之成膜裝置係具備：基板載置部，係載置基板，並具有以主要加熱溫度加熱所載置的基板之主要加熱機構；第一保持器，其係執行：將載置於基板投入部之成膜對象的基板保持，於保持狀態下移動，並將基板載置於前述基板載置部上之基板投入動作；成膜處理執行部，其係執行：將薄膜成膜於成膜處理區域內之前述基板載置部所載置的基板之成膜處理；基板載置部移載裝置，其係執行：移動前述基板載置部並通過前述成膜處理區域內之運送動作；以及第二保持器，其係執行：將執行前述成膜處理並使薄膜成膜後之前述基板載置部上的基板保持，於保持狀態下移動，並載置於基板取出部上之基板取出動作；其中，前述第一及第二保持器中至少一個保持器具有：於基板的保持狀態時，以預熱溫度加熱所保持的基 板之預熱機構。
本發明之成膜裝置的基板載置部，由於具有以主要加熱溫度進行加熱之主要加熱機構，所以能夠以主要加熱溫度加熱所載置的基板。除此之外，第一及第二保持器中至少一個保持器於基板的保持狀態時，具有以預熱溫度加熱所保持的基板之預熱機構，故即使於基板投入動作及基板取出動作中的至少一項動作中，亦可加熱基板。
因此，可涵蓋長期間對基板執行加熱處理(依據預熱溫度及主要加熱溫度之加熱處理)，所以不須急速進行加熱處理，故可藉由以短期間進行加熱處理，而有效地抑制於基板產生翹曲或破裂之現象。
此外，本發明之成膜裝置的主要追加構成處，係於在基板投入動作及基板取出動作所需之第一及第二保持器中至少一個設置預熱機構，故可將裝置成本抑制在最低限度。
本發明之目的、特徵、層面、及優點，可藉由以下的詳細說明及附加圖面而更明瞭。
1‧‧‧薄膜形成噴嘴
1S‧‧‧噴射面
3、3A、3B‧‧‧基板積載台
4A、4B‧‧‧吸附保持器
5‧‧‧基板投入部
6‧‧‧基板取出部
8‧‧‧基板移載機構
10‧‧‧基板
31‧‧‧吸附機構
32‧‧‧加熱機構
41A、41B‧‧‧吸附機構
42A、42B‧‧‧加熱機構
D1‧‧‧霧噴射距離
M5‧‧‧基板投入動作
M6‧‧‧基板取出動作
MT‧‧‧原料霧
R1‧‧‧噴射區域
第1圖係顯示本發明的實施形態之成膜裝置的概略構成之說明圖。
第2圖係示意性顯示基板移載機構及該周邊之剖面圖。
第3圖係顯示本實施形態之成膜裝置所致之2個基板積載台的運送動作之說明圖(其1)。
第4圖係顯示本實施形態之成膜裝置所致之2個基板積載台的運送動作之說明圖(其2)。
第5圖係顯示本實施形態之成膜裝置所致之2個基板積載台的運送動作之說明圖(其3)。
第6圖係顯示本實施形態之成膜裝置所致之2個基板積載台的運送動作之說明圖(其4)。
第7圖係顯示本實施形態之成膜裝置所致之2個基板積載台的運送動作之說明圖(其5)。
第8圖係顯示本實施形態之成膜裝置所致之2個基板積載台的運送動作之說明圖(其6)。
第9圖係顯示本實施形態之成膜裝置所致之2個基板積載台的運送動作之說明圖(其7)。
第10圖係顯示本實施形態之成膜裝置所致之2個基板積載台的運送動作之說明圖(其8)。
第11圖係顯示本實施形態之成膜裝置所致之2個基板積載台的運送動作之說明圖(其9)。
第12圖係顯示本實施形態之成膜裝置所致之2個基板積載台的運送動作之說明圖(其10)。
第13圖係顯示本實施形態之成膜裝置所致之2個基板積載台的運送動作之說明圖(其11)。
第14圖係顯示本實施形態之成膜裝置所致之2個基板積載台的運送動作之說明圖(其12)。
第15圖係顯示本實施形態之成膜裝置所致之2個基板積載台的運送動作之說明圖(其13)。
第16圖係顯示本實施形態之成膜裝置所致之2個基板積載台的運送動作之說明圖(其14)。
第17圖係顯示本實施形態之成膜裝置所致之2個基板積載台的運送動作之說明圖(其15)。
第18圖係顯示本實施形態之吸附保持器的基板投入動作之說明圖。
第19圖係示意性顯示以往之成膜裝置的構成之說明圖。
第20圖係顯示以往之成膜裝置中之以往的基板投入動作之說明圖。
第1圖係顯示本發明的實施形態之成膜裝置的概略構成之說明圖。如該圖所示，基板積載台3A、3B(第一及第二基板載置部)係分別於上面載置複數片基板10。於第1圖及之後所示之第2圖~第17圖及第19圖中，係顯示XYZ正交座標系。
基板積載台3A及3B係分別具有依據真空吸附所致之吸附機構31，藉由此吸附機構31，可將所載置之複數片基板10之各片的下面全體，吸附於基板積載台3A及3B的各上面上。再者，基板積載台3A及3B係於各吸附機構31的下方設置加熱機構32，藉由此加熱機構32，可對載置於上面之複數片基板10執行加熱處理。
以下，有時將基板積載台3A及3B總稱為「基板積載台3」來說明。
作用為成膜處理執行部的功能之薄膜形成噴嘴1(霧噴射部)，係從設置在噴射面1S之噴射口1S，將原料霧MT噴射至下方，藉此執行將薄膜成膜於噴射區域R1(成膜處理區域)內之基板積載台3的上面所載置之基板10上的成膜處理。此時，作為噴射面1S與基板10之距離之霧噴射距離D1，係設定為1mm以上30mm以下。噴射區域R1的周邊，一般是由圖中未顯示之腔室等所覆蓋。
於成膜處理及該前後的期間一併執行以基板積載台3的加熱機構32(主要加熱機構)所致之主要加熱處理。本實施形態中，於以加熱機構32所致之加熱處理時的加熱溫度約設為400℃。
原料霧MT為使原料溶液霧化所得之霧，可將原料霧MT於大氣中噴射。
基板積載台3A及3B係藉由後述之基板移載機構8(基板載置部移載裝置)所運送。基板移載機構8係執行：使基板積載台3A及3B移動並以速度V0(成膜時移動速度)依序通過噴射區域R1之運送動作。
上述運送動作係包含：於基板積載台3A及3B中，將所載置的全部基板10已通過噴射區域R1後之基板載置部之一方的基板積載台(例如基板積載台3A)，以巡迴速度巡迴配置在另一方的基板積載台(例如基板積載台3B)的後方之巡迴運送處理。
設置在薄膜形成噴嘴1的上游側之基板投入部5，係將成膜處理前的基板10載置於上部，並依據後述吸附保持器4A所進行之基板投入動作M5，藉此，將基板投入部5上的基板10配置在基板積載台3的上面。
此外，於薄膜形成噴嘴1的下游側設置基板取出部6，並依據以後述吸附保持器4B(第二保持器)所進行之基板取出動作M6，藉此，將基板積載台3上之成膜處理後的基板10配置在基板取出部6上。
本說明書中，相對於薄膜形成噴嘴1，係將基板積載台3A及3B通過噴射區域R1時之運送方向(+X方向)側設為下游側，將成為與運送方向為相反方向之反運送方向(-X方向)側設為上游側。
第2圖係示意性顯示第1圖的A-A剖面上之基板移載機構8及該周邊之剖面圖。設置在支撐板85上之基板移載機構8，係藉由相互獨立地動作之一方移載機構8L及另一方移載機構8R的組合而構成，另一方移載機構8R係設置為基板積載台3A的運送用，一方移載機構8L係設置為基板積載台3B的運送用。支撐板85係呈現至少包含由以基板投入部5所致之運送動作所需的XY平面規定之運送平面區域之平面形狀。
一方移載機構8L係由升降機構81及橫移機構82所構成。橫移機構82係由：剖面觀看呈L字狀之支撐構件82s、以及設置在支撐構件82s之水平板82sh(L字的橫棒部分)下面之移動機構82m所構成。移動機構82m 係例如由直動導件與動力傳遞螺桿所構成，並可藉由馬達的驅動力，沿著X方向於支撐板85上移動而設置。
升降機構81係由升降構件81m及升降軸81x所構成，升降軸81x係固定於支撐構件82s的垂直板82sv(L字的縱棒部分)而立設，升降構件81m係對於升降軸81x可升降自如地安裝。此外，連結於升降構件81m而設置台固定構件80，基板積載台3B的下面被固定在台固定構件80的上面上。
升降構件81m的升降動作，可考量到例如將圖中未顯示之旋轉驅動部的旋轉驅動力，作為上下運動傳遞至設置在升降軸81x內且連結於升降構件81m之圖中未顯示之鏈條等的傳遞機構之樣態。該結果，可藉由上述傳遞機構的上下運動來實現升降構件81m的升降動作。
因此，一方移載機構8L係藉由沿著移動機構82m的X方向(+X方向或-X方向)之橫移動作，可將基板積載台3B沿著運送方向(+X方向)移動，或沿著逆運送方向(-X方向)移動。
再者，一方移載機構8L係藉由沿著升降構件81m的Z方向(+Z方向或-Z方向)之升降動作，可使基板積載台3B上升及下降。
另一方移載機構8R係相對於第2圖的ZX平面，與一方移載機構8L呈對稱地設置，並具有與一方移載機構8L等效之構成。因此，另一方移載機構8R係與一方移載機構8L相同，可藉由橫移機構82的橫移動作，將 基板積載台3A沿著運送方向及反運送方向移動，或藉由升降機構81的升降動作而使基板積載台3A上升及下降。基板積載台3A及3B之Y方向上的位置，並不會隨著上述移載機構8L及8R的橫移動作及升降動作而改變。
如此，一方移載機構8L及另一方移載機構8R，雖然支撐構件82s的垂直板82sv及升降軸81x之Y方向的形成位置互為不同，但均藉由單邊保持支撐構造來支撐基板積載台3B及基板積載台3A，故可藉由適當地組合上述橫移動作及升降動作，不會於基板積載台3A及3B之間產生干涉，可執行相互獨立之運送動作(包含巡迴運送處理)。
於第2圖所示之例子中，係顯示於基板積載台3上沿著Y方向而可載置2個基板10之構成。
第3圖~第17圖係顯示本實施形態之成膜裝置之基板積載台3A及3B的運送動作之說明圖。運送動作係藉由第2圖所示之基板移載機構8(一方移載機構8L+另一方移載機構8R)來進行。
如第3圖所示，藉由移載機構8R及8L的橫移動作，基板積載台3A及3B均以速度V0於運送方向(+X方向)上被運送，並將原料霧MT噴射至位於噴射區域R1之基板積載台3A及3B的上面上之基板10，而執行將薄膜成膜於該基板10的上面之成膜處理。於第3圖及之後的第4圖~第17圖中，將位於較噴射區域R1更上游側之區域設為成膜準備區域R2。
第3圖所示之狀態，基板積載台3A之最尾部的基板10x與基板積載台3B之最前部的基板10y，均存在於噴射區域R1，於基板積載台3B的上面上，較基板10y更上游側之基板10存在於成膜準備區域R2，成為成膜處理前的狀態。
惟，基板積載台3B具有加熱機構32，故即使在基板10存在於成膜準備區域R2之狀況下，亦可執行加熱處理，此時，由於藉由吸附機構31使基板10的下面全體吸附於基板積載台3B的上面上，故即使因加熱處理使基板10產生多少的溫度梯度，在基板10亦不會產生翹曲或破損。
載置於基板投入部5上之成膜處理前的基板10，係以吸附保持器4A(第一保持器)進行基板投入動作M5，藉此，適當地配置在基板積載台3B的上面上(存在於成膜準備區域R2)，並以吸附保持器4B進行基板取出動作M6，藉此於基板積載台3A上，將通過噴射區域R1之成膜處理後的基板10配置在基板取出部6上。
第18圖係顯示吸附保持器4A之基板投入動作M5的詳細內容之說明圖。以下參考第18圖同時並詳細說明基板投入動作M5。
首先如第18圖(a)、(b)所示，吸附保持器4A(第一保持器)係在接近基板投入部5的上部所載置之基板10的上方後，藉由吸附機構41A將基板10的上面吸附於保持面41S而保持。
然後，在保持基板10之狀態下，將吸附保持器4A移動至基板積載台3的上面之未載置基板10之基板未載置區域的上方(滿足後述之移動距離條件之解放時移動距離的量、上方)。
然後，如第18圖(c)所示，於上述狀態下，執行：將以吸附保持器4A的吸附機構41A解放在基板10之保持面41S的保持狀態之基板解放處理，並將基板10配置在基板積載台3的上述基板未載置區域上。以上之動作為基板投入動作M5。
又，於基板投入動作M5的執行後，如第18圖(d)所示，吸附保持器4A往基板投入部5的上方移動。此外，吸附機構41A係藉由真空吸附將基板10吸附，基板解放處理，係藉由從吸附機構41A將解放用氣體吹送至基板10的上面而進行。
接著，詳細說明基板取出動作M6。首先將吸附保持器4B(第二保持器)移動至通過噴射區域R1之成膜處理後的基板10的上方，於此狀態下，藉由吸附機構41B將基板積載台3上之基板10的上面吸附於保持面41S(與第18圖所示之吸附保持器4A的保持面41S相同地形成)而保持。然後，在保持基板10之狀態下，將吸附保持器4B移動至基板取出部6之未載置基板之基板未載置區域的上方(可以吸附機構41B吸附基板10之位置)，於此狀態下，執行：將以吸附保持器4B的吸附機構41B解放在保持面41S的基板10之保持狀態之基板解放處理，並將基板 10配置在基板取出部6的上述基板未載置區域上。以上之動作為基板取出動作M6。吸附機構41B係藉由真空吸附將基板10吸附，基板解放處理係藉由從吸附機構41B將解放用氣體吹送至基板10的上面而進行。
吸附保持器4A及4B係於吸附機構41A及41B的上方更具有加熱機構42A及42B(第一及第二預熱機構)。因此，於基板投入動作M5及基板取出動作M6的各動作中，即使於以吸附保持器4A及4B所產生之基板10的保持狀態下，亦可藉由加熱機構42A及42B來進行加熱基板10之第一及第二預熱處理。
本實施形態中，吸附保持器4A係於基板投入動作M5的執行時，藉由加熱機構42A以大約180℃的投入保持溫度來執行第一預熱處理。另一方面，吸附保持器4B係於基板取出動作M6的執行時，藉由加熱機構42B以大約240℃的取出保持溫度來執行第二預熱處理。
然後，如第4圖所示，基板積載台3A的上面上之最尾部的基板10x通過噴射區域R1時，載置於基板積載台3A的上面上之全部的基板10會通過噴射區域R1。
相對於此狀態的基板積載台3A，以速度V1~V5(巡迴速度)來執行巡迴運送處理。首先，另一方移載機構8R係使以橫移動作所致的運送速度從速度V0上升至速度V1(>V0)。此時，基板積載台3A的上面上之全部的基板10係藉由以吸附保持器4B所致之基板取出動作M6而移動至基板取出部6上。
另一方面，基板積載台3B係藉由一方移載機構8L的橫移動作而維持速度V0的運送速度。
然後，如第5圖所示，當基板積載台3A的上面上之基板10被全部取出後，另一方移載機構8R從橫移動作切換成升降動作，並以速度V2(>V0)使基板積載台3A下降。另一方面，於噴射區域R1內存在有基板10之基板積載台3B，係藉由一方移載機構8L的橫移動作，以速度V0沿著運送方向而被運送。
然後，如第6圖所示，藉由使基板積載台3A下降，於基板積載台3A及3B之間，於Z方向上設置互不干涉的高低差後，另一方移載機構8R從升降動作切換成橫移動作。
然後，藉由另一方移載機構8R的橫移動作，以速度V3(>V0)沿著反運送方向(-X方向)使基板積載台3A水平移動。另一方面，於噴射區域R1內存在基板10之基板積載台3B，係維持以速度V0沿著運送方向之運送。
然後，如第7圖所示，在使基板積載台3A往於X方向上不與基板積載台3B干涉之上游側水平移動後，另一方移載機構8R從橫移動作切換成升降動作。
然後，藉由另一方移載機構8R的升降動作，以速度V4(>V0)使基板積載台3A上升。另一方面，於噴射區域R1內存在有基板10之基板積載台3B，係以速度V0沿著運送方向而維持運送。
接著如第8圖所示，在基板積載台3A到達與 基板積載台3B同一高度後，另一方移載機構8R從升降動作切換成橫移動作。
然後，藉由另一方移載機構8R的橫移動作，以速度V5(>V0)沿著運送方向運送基板積載台3A。
同時，如第8圖所示，係執行以吸附保持器4A進行之基板投入動作M5。具體而言，吸附保持器4A係從基板投入部5保持成膜處理前的基板10，一邊維持保持的基板10不會與基板積載台3A干涉之高低差(距離L12(參考第10圖))，並以速度V11(>V5)沿著運送方向水平移動距離L11的量。
然後，如第9圖所示，當到達基板積載台3A之運送方向前端區域的上方時，從速度V11降低至速度V5，並以與基板積載台3A相同之速度沿著運送方向水平移動。
然後，如第10圖所示，吸附保持器4A係與往運送方向之速度V5的水平移動一同進行速度V12的下降動作，所保持之基板10的下面與基板積載台3A的上面之(沿著Z方向之垂直)距離的解放時移動距離，滿足可精度佳地執行以吸附保持器4A所進行之基板10的基板解放處理之移動距離條件{超過0mm且為10mm以下}時，停止下降動作並執行基板解放處理。然後，以速度V13進行上升動作，返回至不會與基板積載台3A干涉之足夠的高低差(距離L12)。因此，滿足上述移動距離條件而吸附保持器4A的下降動作停止時之解放時移動距離，成為基板解放處 理即將執行時之解放時移動距離。
然後，如第11圖所示，吸附保持器4A係以速度V14朝逆運送方向水平移動距離L14的量，並返回基板投入部5上方的初期位置。該結果，結束對第一片基板10之基板投入動作M5。
接著，如第12圖所示，吸附保持器4A係從基板投入部5保持成膜處理前的基板10，一邊維持不會與基板積載台3A干涉之高低差(距離L12(參考第14圖))，一邊以速度V15(>V5)沿著運送方向水平移動距離L15的量。
然後，如第13圖所示，到達基板積載台3A的運送方向前端區域上所載置之基板10α之鄰接區域的上方時，從速度V15降低至速度V5，並以與基板積載台3A相同之速度沿著運送方向水平移動。
然後，如第14圖所示，吸附保持器4A係與往運送方向之速度V5的水平移動一同進行速度V12的下降動作，上述解放時移動距離滿足上述移動距離條件時，停止下降動作並執行基板解放處理。然後，以速度V13進行上升動作，返回至不會與基板積載台3A干涉之足夠的高低差(距離L12)。
然後，如第15圖所示，吸附保持器4A係以速度V16往逆運送方向水平移動距離L16的量，如第16圖所示，返回基板投入部5上方的初期位置。該結果，結束對第二片基板10之基板投入動作M5。
之後，亦對第3片以後的基板10重複執行第 8圖~第16圖所示之基板投入動作M5，將所預定之基板基板載置片數的基板10載置於基板積載台3A的上面上之載置預定區域。
基板投入動作M5必須以至少基板積載台3A上的載置預定區域到達噴射區域R1前將基板10載置於基板積載台3A上之方式來執行。
此外，於第8圖~第16圖所示之狀況化中，於噴射區域R1內存在基板10之基板積載台3B，係維持以速度V0沿著運送方向之運送，未結束巡迴運送處理之基板積載台3A係以速度V5於運送方向水平移動。
然後，如第16圖所示，基板積載台3A於基板積載台3B的後方隔著所需最低限度的間隔時，結束基板積載台3A的巡迴運送處理。
如此，巡迴運送處理係藉由速度V1的+X方向移動(往運送方向之水平移動)、速度V2的-Z方向移動(下降移動)、速度V3的-X方向移動(往逆運送方向之水平移動)、速度V4的+Z方向移動(上升移動)及速度V5的+X方向移動(往運送方向之水平移動)之組合來執行，至基板積載台3B(另一方的基板載置部)之上面上的複數片基板10全部通過噴射區域R1為止前結束。
然後，如第17圖所示，相對於結束巡迴運送處理後之基板積載台3A，另一方移載機構8R係將橫移動作的運送速度從速度V5降低至速度V0。
該結果，基板積載台3A係以速度V0(成膜時 移動速度)沿著運送方向來運送。之後，當必需進一步將基板10載置於基板積載台3A時，藉由以吸附保持器4A所進行之基板投入動作M5，可適當地將成膜處理前的基板10配置在基板積載台3A的上面上(存在於成膜準備區域R2內)。
另一方面，一部分存在於噴射區域R1內之基板積載台3B，係以速度V0沿著運送方向來運送。
之後，在基板積載台3B之上面上的全部基板10通過噴射區域R1後，對於基板積載台3B執行與第4圖~第16圖所示之基板積載台3A相同的巡迴運送處理。此時，基板積載台3A係以速度V0沿著運送方向來運送。
如此，藉由以移載機構8L及8R所構成之基板移載機構8，一邊依序巡迴2個基板積載台3A及3B，一邊以使成膜處理前的基板10經常存在於噴射區域R1內之方式，對基板積載台3A及3B執行運送動作(包含巡迴運送處理)。
本實施形態之成膜裝置之基板積載台3(基板載置部)，由於具有以主要加熱溫度進行加熱之加熱機構32(主要加熱機構)，所以可加熱所載置的基板10。除此之外，吸附保持器4A及4B(第一及第二保持器)係均具有：於基板10的保持狀態時，以第一及第二預熱溫度加熱所保持的基板10之預熱機構42A及42B，故即使於基板投入動作M5及基板取出動作M6的動作中，亦可加熱保持狀態的基板10。
例如，藉由第一預熱溫度及主要加熱溫度實現加熱處理時，能夠以比較平緩的溫度變化提高基板10的溫度，以主要加熱溫度及第二預熱溫度實現加熱處理時，能夠以比較平緩的溫度變化降低基板10的溫度，該結果，可有效地抑制基板10內所產生之溫度梯度，所以可有效地避免基板10翹曲而最差甚至破裂之現象。
該結果，可經長期間對基板10執行加熱處理(以第一及第二預熱溫度以及主要加熱溫度進行之加熱處理)，所以不須急速進行加熱處理，該結果，可藉由以短期間進行加熱處理，抑制基板10產生之溫度梯度，有效地抑制基板10翹曲或破裂之現象。
此外，關於基板10所產生之溫度梯度的抑制，本實施形態之成膜裝置的主要追加構成處，係於基板投入動作M5及基板取出動作M6用之原先必要之吸附保持器4A及4B中的至少一個中，僅追加加熱機構42A或加熱機構42B，所以可將裝置成本抑制在最低限度。
本實施形態中，係於吸附保持器4A及4B設置加熱機構42A及42B，但亦可為僅於吸附保持器4A及4B中之一方的保持器設置加熱機構42A或加熱機構42B之變形構成。上述變形構成中，除了以基板積載台3所產生主要加熱溫度加熱基板10之外，於基板投入動作M5及基板取出動作M6中之一方的動作中，亦可加熱基板10，與僅以基板積載台3進行加熱處理時相比，可經長期間進行加熱處理。因此，可將基板10內產生之溫度梯度抑制為 較低，而能夠發揮抑制基板10翹曲或破裂之現象的效果。此外，上述變形構成，由於可省略加熱機構42A或加熱機構42B，所以可更進一步達到裝置成本的降低化。
將以吸附保持器4A的加熱機構42A所產生之第一預熱溫度設為約180℃，以吸附保持器4B所產生之第二預熱溫度設為約240℃，可在不會低於載置於基板投入部5之基板10的初期溫度(常溫：外部氣溫程度)，且不會使基板10上升至主要加熱溫度(約400℃)以上，執行基板投入動作M5及基板取出動作M6的動作。
再者，將第一及第二預熱溫度設定為低於主要加熱溫度(約400℃)，並將以吸附保持器4A的加熱機構42A所產生之第一預熱溫度(180℃)，與以吸附保持器4B的加熱機構42B所產生之第二預熱溫度(240℃>180℃)設定為不同的溫度，藉此，可將第一預熱溫度、主要加熱溫度及第二預熱溫度分別設定為適合於往基板10上之薄膜的成膜溫度。
本實施形態中，如第18圖所示，吸附保持器4A及4B之吸附機構41A及41B的各保持面41S，係覆蓋基板10的上面全體(俯視觀看時完全重複)，並以較基板10的上面更寬之形狀形成。
因此，於以吸附保持器4A及4B(第一及第二保持器)所致之於保持面41S之基板10的保持狀態時，能夠以良好的保溫性進行第一及第二預熱溫度下的加熱處理。
為了達成保溫性效果，係至少保持面41S於基板10的保持狀態時，較佳以基板的上面從保持面41S突出之最大尺寸成為10mm以內之形狀，來形成保持面41S。
本實施形態之成膜裝置之基板積載台3(基板載置部)，由於更具有吸附機構31，所以可在吸附基板10的下面之狀態下以主要加熱溫度進行加熱處理。除此之外，吸附保持器4A及4B(第一及第二保持器)，由於更具有：以保持面41S吸附基板10的上面並保持之吸附機構41A及41B，所以可在吸附基板10之狀態下以第一及第二預熱溫度進行加熱處理。
該結果，於以第一及第二預熱溫度及主要加熱溫度進行加熱處理時，即使基板10內產生多少的溫度梯度，亦可有效地抑制產生翹曲之現象。
吸附保持器4A係於基板投入動作M5的執行時，藉由從吸附機構41A對基板10的上面吹送解放用氣體來進行將基板10從保持狀態中解放之基板解放處理。此時，較佳係解放用氣體的氣體溫度設定為第一預熱溫度以上、主要加熱溫度以下。
如上述般，藉由設定解放用氣體的氣體溫度，隨著以吸附保持器4A執行基板解放處理，基板10的溫度不會低於第一預熱溫度以下或上升至主要加熱溫度以上。因此，本實施形態中，可確實地防止因解放用氣體所帶來之急遽冷卻而使基板10產生破裂，不會對成膜處理造成任 何不良影響而執行基板解放處理。
如第10圖所示，以吸附保持器4A進行基板10的基板解放處理時之解放時移動距離，係滿足移動距離條件{超過0mm且為10mm以下}。
藉由使距離L12滿足上述移動距離條件，可藉由吸附保持器4A的基板投入動作M5，在不產生位置偏移下，將基板10載置於基板積載台3上。
同樣地，藉由使以吸附保持器4B進行基板10的基板解放處理時之解放時移動距離亦滿足移動距離條件，可藉由吸附保持器4B的基板取出動作M6，在不產生位置偏移下，將基板10載置於基板取出部6上。
此外，吸附保持器4B(第二保持器)中，較佳係保持基板10的上面之保持面41S的材質，滿足與成膜於基板10之薄膜為同一材質之第一材質條件。例如，使氧化鋁成膜作為薄膜時，較佳係將保持面41S的材質設為氧化鋁。
吸附保持器4B的保持面41S係藉由滿足上述第一材質條件，於以吸附保持器4B執行基板取出動作M6時，可有效地抑制雜質混入於基板10上所形成之薄膜之汙染(contamination)的發生。
此外，吸附保持器4A及4B中之保持面41S的材質，較佳係滿足具有第一及第二預熱溫度以上的耐熱溫度之非金屬材料(第一及第二非金屬材料)之第二材質條件。
吸附保持器4A及4B係藉由滿足上述第二材質條件，於以第一及第二預熱溫度進行加熱處理時，可在不會對保持面41S造成阻礙下，執行基板投入動作M5及基板取出動作M6。
此外，可考量矽基板作為基板10。此時，本實施形態之成膜裝置，於成膜處理時，藉由在比較長期間對矽基板進行加熱處理，且在吸附之狀態下對矽基板進行加熱處理，可有效地抑制矽基板產生翹曲或破裂之現象。
本實施形態中，係使用薄膜形成噴嘴1(霧噴射部)作為成膜處理執行部，並使成膜處理區域設為噴射區域R1。
因此，實施形態之成膜裝置，在以原料霧MT進行噴射之成膜處理時，藉由在比較長期間對基板10進行加熱處理，且在吸附之狀態下對基板10進行加熱處理，可有效地抑制基板10產生翹曲或破裂之現象，並且可提升以原料霧MT進行噴射之成膜處理時的處理能力。
此外，本實施形態之成膜裝置中之基板積載台3A及3B(第一及第二基板載置部)，係分別具有吸附機構31及加熱機構32，並藉由在基板積載台3A及3B分別到達噴射區域R1(成膜處理區域)前之存在於成膜準備區域R2之準備期間中，加熱所載置之成膜處理前的基板10，可消除急速加熱基板10之必要性。除此之外，藉由基板積載台3內藏之吸附機構31，可在吸附基板10的下面之狀態下執行加熱處理。該結果，本實施形態之成膜裝置，即 使吸附保持器4A及4B均不具有加熱機構42A及42B時，於加熱處理時亦可將基板10內所產生之溫度梯度抑制至較低，再者，藉由在吸附狀態下加熱基板10，可發揮抑制基板10產生翹曲或破裂之現象的效果。
除此之外，由移載機構8L及8R所構成之基板移載機構8(基板載置部移載裝置)，係執行：以巡迴速度V1~V5，使通過噴射區域R1之一方的基板積載台3(第3圖~第16圖的基板積載台3A)，配置在另一方的基板積載台3(第3圖~第16圖的基板積載台3B)的後方之巡迴運送處理。該結果，可一邊巡迴基板積載台3A及3B，一邊使基板積載台3A及3B有效率地移動，並使所載置的基板10依序通過噴射區域R1，所以可提升成膜處理中的處理能力。
再者，本實施形態中，係將分別具有吸附機構31及加熱機構32之基板積載台3的數目抑制在所需最低限度的2個(基板積載台3A及3B)，並且基板移載機構8係由分別獨立地移動基板積載台3A及3B之移載機構8R及8L所構成之比較簡單的構成來實現。因此，本實施形態之成膜裝置，可一邊抑制覆蓋區，並一邊將裝置成本抑制在最低限度。
第19圖係示意性顯示藉以往的輸送帶53進行之運送處理複數片基板10時之以往成膜裝置的構成之說明圖。
如該圖所示，藉由以輥51及皮帶52所構成 之輸送帶53，沿著運送方向(X方向)來運送複數片基板10。在以往的成膜裝置中，藉由在皮帶52的下方設置3座加熱台50A~50C，可透過皮帶52進行加熱基板10之加熱處理。
此外，從薄膜形成噴嘴1將原料霧MT於噴射區域R1內噴射，並藉由基板投入動作M15將上游側之基板投入部5上的基板10載置於皮帶52上，通過噴射區域R1後之皮帶52上的基板10，係藉由基板取出動作M16取出至下游側的基板取出部6上。
在以往的成膜裝置中，可藉由輸送帶53使複數片基板10依序通過噴射區域R1，並藉由設置3座加熱台50A~50C，可對基板10進行成膜處理前、成膜處理中、成膜處理後之比較長期間的加熱處理。
如此，第19圖所示之以往的成膜裝置，由於只不過將基板10載置於皮帶52上，所以以加熱台50A~50C進行加熱處理時，基板10內產生溫度梯度時，會有產生翹曲之問題點。
再者，為了實現對於基板10之長期間的加熱處理，亦必須設置3個比較大的加熱台50A~50C，亦有裝置成本上升之問題點。
如此，本實施形態之成膜裝置，可將裝置成本抑制在最低限度，並使成膜對象的基板10不會產生翹曲或破裂，可發揮高處理能力，能夠達到以往的成膜裝置所無法達成之效果。
第20圖係顯示第19圖所示之以往的成膜裝置中之以往的基板投入動作M15之說明圖。第20圖中，係將加熱台50A~50C總稱而顯示具有加熱機構56之加熱台50。
以下，參考第20圖，詳細說明有關以往之依據吸附保持部14之基板投入動作M15。
首先，如第20圖(a)、(b)所示，吸附保持部14係在接近於基板投入部5的上部所載置之基板10的上方後，藉由吸附機構44將基板10的上面吸附於保持面44S並保持。然後，在保持基板10之狀態下，將吸附保持部14移動至皮帶52的上面之基板未載置區域的上方。
然後，如第20圖(c)所示，於上述狀態下，執行：將以吸附保持部14的吸附機構44解放在基板10之保持面44S的保持狀態之基板解放處理，並將基板10配置在皮帶52的上述基板未載置區域上。以上動作為基板投入動作M15。
然後，於基板投入動作M15的執行後，如第20圖(d)所示，吸附保持部14係往基板投入部5的上方移動。如此，吸附保持部14不具有加熱機構時，於基板投入動作M15的執行中，無法對基板10執行加熱處理。
同樣的方式，即使以不具有加熱機構之以往的吸附保持部14進行基板取出動作M16時，基板取出動作M16的執行中，係無法對基板10執行加熱處理。
如此，當藉由不具有加熱機構之吸附保持部 14而執行基板投入動作M15及基板取出動作M16時，於加熱台50的上方，僅於皮帶52載置基板10之期間，可對基板10執行加熱處理。
因此，如第20圖(d)所示，係藉由加熱台50的加熱機構56而開始執行基板10的加熱處理，所以基板10的加熱處理必然在短期間內進行之結果，於基板10內產生比較高的溫度梯度，使基板10產生翹曲或破裂之可能性變高。
另一方面，在第19圖所示之以往的成膜裝置中，若執行以具有加熱機構42A及42B之吸附保持器4A及4B所致的基板投入動作M5及基板取出動作M6，取代基板投入動作M15及基板取出動作M16，則可經比較長期間對基板執行加熱處理(以加熱機構42A及42B以及加熱機構56所進行之加熱處理)。
該結果，由於急速進行加熱處理之必要性降低，故即使在以往的成膜裝置中，亦可藉由採用執行基板投入動作M5及基板取出動作M6之吸附保持器4A及4B，將基板10所產生之溫度梯度抑制至較低，而可期待抑制於基板10產生翹曲或破裂之現象的效果。
惟，為了謀求裝置成本的降低化、處理能力的提升、以及在經常吸附基板10之狀態下進行加熱處理，確實地解決基板10產生翹曲或破裂之問題點，較佳係使用具備基板移載機構8(8L、8R)以及基板積載台3A及3B之本實施形態之運送機構。
此外，實施形態之成膜裝置係可藉由將巡迴速度V1~V5設為較成膜時移動速度V0更高速，藉由巡迴運送處理將一方的基板積載台3迅速地配置在另一方的基板積載台3的後方。上述效果係可藉由將至少巡迴速度V1~V5全體的平均值設為較成膜時移動速度V0更高速來達成。
以下，詳細說明速度V0與巡迴速度V1~V5。在此，說明與速度V0~V5相關之距離L0~L5。
如第4圖所示，將從運送方向(X方向)上之基板積載台3的形成長度SL3減去噴射區域R1的長度後之距離設為距離L0，將基板積載台3A進行以速度V1往運送方向的水平移動動作之前後的水平距離設為距離L1。
此外，如第5圖所示，將基板積載台3A進行速度V2的下降動作之前後的高低差設為距離L2。再者，如第6圖所示，將基板積載台3A進行以速度V3往逆運送方向的水平移動動作之前後的水平距離設為距離L3。
再者，如第7圖所示，將基板積載台3A進行速度V4的上升動作之前後的高低差設為距離L4，如第17圖所示，將基板積載台3A進行速度V5的水平移動動作之前後的水平距離設為距離L5。
因此，第3圖~第17圖所示之實施形態之成膜裝置的動作例中，為了在載置於基板積載台3B(另一方的基板積載台)之全部基板10通過成膜處理區域之噴射區域R1為止前，結束基板積載台3A(一方的基板積載台)的 巡迴運送處理，必須滿足以下之式(1)。
L0/V0≧L1/V1+L2/V2+L3/V3+L4/V4+L5/V5．．．(1)
此時，距離L0係當噴射區域R1被預先決定時，藉由基板積載台3往運送方向之形成長度SL3來決定。然後，藉由基板積載台3的形成長度SL3而決定載置於上面上之基板10的數目(基板載置片數)。
此外，當考量到成膜處理時間、成膜裝置的規模等而預先設定距離L1~L5、速度V0~V5時，滿足式(1)之最小的形成長度SL3之可最大載置於基板積載台3的上面上之基板10的數目係成為最適基板載置片數。
例如，使用156mm方形之矩形狀的基板10時，將滿足式(1)之沿著X方向之最小的形成長度SL3設為800mm時，可於X方向的形成長度SL3為800mm之基板積載台3上沿著X方向而載置5個基板10，所以如第2圖所示般，可沿著Y方向而載置2個基板10時，10個(×2)成為最適基板載置片數。
如此，本實施形態之成膜裝置的基板積載台3A及3B(第一及第二基板載置部)係分別裝載上述最適基板載置片數(既定數)的基板10。亦即，最適基板載置片數係設定為：於另一方的基板積載台3(第3圖~第17圖的基板積載台3B)的全部基板10通過成膜處理區域之噴射區域R1為止前，結束一方的基板積載台(第3圖~第17圖的基板積載台3A)的巡迴運送處理。
實施形態係藉由將上述最適基板載置片數的基板10配置在各基板積載台3A及3B的上面上，可藉由運送動作而使載置於基板積載台3A及3B的上面上之基板10連續地到達噴射區域R1，所以可將成膜處理之處理能力的提升發揮至最大限度。
本實施形態中，係將形成有從薄膜形成噴嘴1噴射原料霧之霧噴出口之噴射面1S、與基板10的上面之間隔之霧噴射距離D1(參考第1圖)設定為1mm以上30mm以下。
如此，本實施形態之成膜裝置，係藉由將薄膜形成噴嘴1的霧噴射距離D1設定為1mm以上30mm以下，可精度更佳地以原料霧MT的噴射進行成膜處理。
〈其他〉
本實施形態中，係顯示2個基板積載台3A及3B作為基板載置部，但亦可藉由分別將2個基板積載台3設置在移載機構8L及8R等之改良，亦可使用4個以上的基板積載台3實現成膜裝置。惟，如本實施形態般，僅由2個基板積載台3A及3B來實現成膜裝置者，可將基板積載台3的數目抑制在最低限度，從基板載置部移載裝置之基板移載機構8之構成的簡化、巡迴運送處理之控制內容的容易性等裝置成本面來看為佳。
此外，關於以本實施形態之成膜裝置可有效地抑制於基板10產生翹曲或破裂之現象的效果之主要構成部，為具有加熱機構42A及42B之吸附保持器4A及4B 以及具有加熱機構32之基板積載台3。因此，若執行使至少一個基板積載台3移動並通過噴射區域R1之運送動作，基板移載機構8可達成上述效果。
惟，為了一邊抑制裝置成本，一邊達到成膜處理之處理能力的提升，較佳係藉由基板移載機構8(8L、8R)，對2個基板積載台3A及3B執行包含巡迴運送處理之運送動作之本實施形態的構成。
雖已詳細說明本發明，但上述說明係在所有之態樣上僅為例示，本發明並不限定於此。未例示出之無數項變形例，在不脫離本發明之範圍內，均應解釋為可推定得到。
1‧‧‧薄膜形成噴嘴
1S‧‧‧噴射面
3、3A、3B‧‧‧基板積載台
5‧‧‧基板投入部
6‧‧‧基板取出部
10‧‧‧基板
31‧‧‧吸附機構
32‧‧‧加熱機構
D1‧‧‧霧噴射距離
M5‧‧‧基板投入動作
M6‧‧‧基板取出動作
MT‧‧‧原料霧
R1‧‧‧噴射區域

Claims (12)

  1. 一種成膜裝置，其係具備：基板載置部(3)，係載置基板(10)，並具有以主要加熱溫度加熱所載置的基板之主要加熱機構(32)；第一保持器(4A)，係執行：將載置於基板投入部(5)之成膜對象的基板保持，於保持該基板之狀態下移動，並將基板載置於前述基板載置部上之基板投入動作；成膜處理執行部(1)，係執行：將薄膜成膜於成膜處理區域(R1)內之前述基板載置部所載置的基板之成膜處理；基板載置部移載裝置(8)，係執行：移動前述基板載置部並通過前述成膜處理區域內之運送動作；以及第二保持器(4B)，係執行：將執行前述成膜處理並使薄膜成膜後之前述基板載置部上的基板保持於保持之狀態下移動，並載置於基板取出部(6)上之基板取出動作；其中，前述第一及第二保持器中，至少一個保持器具有：於基板的保持狀態時，以預熱溫度加熱所保持的基板之預熱機構(42A、42B)。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之成膜裝置，其中前述預熱溫度係低於前述主要加熱溫度，並高於前述基板投入部所載置之基板的初期溫度。
  3. 如申請專利範圍第2項所述之成膜裝置，其中前述預熱機構包含：設置在前述第一保持器，並以第一預熱溫度 加熱所保持的基板之第一預熱機構(42A)；以及設置在前述第二保持器，並以第二預熱溫度加熱所保持的基板之第二預熱機構(42B)；前述預熱溫度包含前述第一及第二預熱溫度；前述第一預熱溫度與前述第二預熱溫度不同。
  4. 如申請專利範圍第3項所述之成膜裝置，其中前述第二預熱溫度高於前述第一預熱溫度。
  5. 如申請專利範圍第4項所述之成膜裝置，其中前述第一及第二保持器之保持基板之保持面(41S)分別具有：於基板的保持狀態時，基板從保持面突出之最大尺寸成為10mm以內之形狀。
  6. 如申請專利範圍第5項所述之成膜裝置，其中前述第一及第二保持器分別更具有：藉由真空吸附將基板吸附並保持之吸附機構(41A、41B)；前述基板載置部更具有：藉由真空吸附將所載置的基板吸附之吸附機構(31)。
  7. 如申請專利範圍第6項所述之成膜裝置，其中前述第一保持器於執行前述基板投入動作時，藉由對基板吹送解放用氣體來進行將基板從保持狀態解放之基板解放處理，前述解放用氣體的氣體溫度，係設定為前述第一預熱溫度以上、前述主要加熱溫度以下。
  8. 如申請專利範圍第7項所述之成膜裝置，其中前述第一保持器於前述基板解放處理的即將執行時，屬於前述基 板載置部的上面與保持狀態之基板的下面之距離的解放時移動距離係超過0mm且為10mm以下。
  9. 如申請專利範圍第3至8項中任一項所述之成膜裝置，其中前述第二保持器係保持基板之保持面的材質與前述薄膜為同一材質。
  10. 如申請專利範圍第3至8項中任一項所述之成膜裝置，其中前述第一及第二保持器係保持基板之保持面的材質為具有前述第一及第二預熱溫度以上的耐熱溫度之第一及第二非金屬材料。
  11. 如申請專利範圍第3至8項中任一項所述之成膜裝置，其中載置於前述基板載置部之基板為矽基板。
  12. 如申請專利範圍第3至8項中任一項所述之成膜裝置，其中前述成膜處理執行部係包含：將使原料溶液霧化所得之原料霧(MT)噴射至大氣中以執行前述成膜處理之霧噴射部；前述成膜處理區域為前述原料霧的噴射區域。
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