WO2017187500A1 - 成膜装置 - Google Patents

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容征 織田
孝浩 平松
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東芝三菱電機産業システム株式会社
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Definitions

  • the present invention relates to a film forming apparatus that is used in solar cells, electronic devices and the like and forms a thin film on a substrate.
  • the film forming process target substrate is continuously formed without a time gap. It was necessary to transport it to the environment.
  • a conventional film forming apparatus that transports a substrate transports a plurality of substrates by a conveyor or the like, and forms a thin film on the substrate while performing a heat treatment by a heating mechanism provided separately during the film deposition process or during the transport. It was common to form a film.
  • An example of such a film forming apparatus is a tray-type inline film forming apparatus disclosed in Patent Document 1.
  • the film forming apparatus transports a tray on which a substrate is loaded by a roller conveyor.
  • a sputtering apparatus disclosed in Patent Document 2.
  • Patent Document 3 discloses a semiconductor manufacturing apparatus having a number of heater blocks on which a substrate is loaded while having a heating mechanism and circulating them. In this semiconductor manufacturing apparatus, by circulating a large number of heater blocks, heat treatment can be performed relatively slowly while measuring high processing capacity.
  • the sputtering apparatus disclosed in Patent Document 2 does not disclose a heating mechanism, and is not suitable as a film forming apparatus that requires heat treatment.
  • An object is to provide a membrane device.
  • the film forming apparatus includes a first and a second substrate placement unit each having a suction mechanism that sucks the placed substrate and a heating mechanism that heats the placed substrate.
  • a film forming process execution unit that executes a film forming process for forming a thin film on the substrate placed on the substrate placing part in the film forming process region, and the first and second substrate placing parts are moved.
  • a substrate mounting portion transfer device that performs a transfer operation for sequentially passing through the film formation processing region at a moving speed during film formation, and the transfer operation includes the first and second substrate mounting portions.
  • a cyclic transfer process in which one substrate placement part, which is a substrate placement part in which all of the placed substrates have passed through the film formation processing region, is arranged cyclically behind the other substrate placement part at a cyclic speed. It is characterized by including.
  • the first and second substrate platforms of the film forming apparatus according to the present invention have an adsorption mechanism and a heating mechanism, respectively, and are placed in a preparation period until each substrate platform reaches the film forming region. Since the substrate can be heated while being adsorbed, it is not necessary to heat the substrate rapidly, and the heat treatment can be performed while the substrate is adsorbed by the adsorption mechanism. Therefore, the phenomenon of warping can be effectively suppressed.
  • the substrate placement unit transfer apparatus cyclically arranges one substrate placement unit, which is the substrate placement unit that has passed through the film formation processing region, in a cyclic manner and behind the other substrate placement unit.
  • the film forming apparatus of the present invention uses the two minimum substrate mounting portions (first and second substrate stacking portions) as the number of substrate mounting portions, the apparatus cost can be minimized. Can do.
  • FIG. 1 is an explanatory diagram showing a schematic configuration of a film forming apparatus according to an embodiment of the present invention.
  • the substrate stacking stages 3A and 3B first and second substrate platforms
  • FIG. 1 and FIGS. 2 to 10 shown below show an XYZ orthogonal coordinate system.
  • Each of the substrate loading stages 3A and 3B has an adsorption mechanism 31 by vacuum adsorption, and the adsorption mechanism 31 adsorbs the entire lower surface of each of the plurality of substrates 10 placed on the upper surface of each of the substrate loading stages 3A and 3B. be able to. Furthermore, the substrate loading stages 3A and 3B are each provided with a heating mechanism 32 below the adsorption mechanism 31, and the heating mechanism 32 can execute a heating process on the plurality of substrates 10 placed on the upper surface.
  • substrate loading stage 3 the substrate loading stages 3A and 3B may be collectively referred to as “substrate loading stage 3”.
  • the thin film formation nozzle 1 (mist injection unit) that functions as the film formation processing execution unit injects the raw material mist MT downward from the injection port provided on the injection surface 1S, thereby injecting in the injection region R1 (film formation processing region).
  • a film forming process for forming a thin film on the substrate 10 placed on the upper surface of the substrate loading stage 3 is executed.
  • the mist injection distance D1 which is the distance (perpendicular to the Z direction) between the injection surface 1S and the substrate 10 in the injection region R1 is set to 1 mm or more and 30 mm or less.
  • the periphery of the injection region R1 is generally covered with a chamber or the like (not shown).
  • the film forming process and the heating process by the heating mechanism 32 of the substrate stacking stage 3 are also performed during the period before and after the film forming process.
  • the heating temperature during the heat treatment by the heating mechanism 32 is set to about 400 ° C.
  • the raw material mist MT is a mist obtained by making a raw material solution into a mist, and the raw material mist MT can be injected into the atmosphere.
  • the substrate stacking stages 3A and 3B are conveyed by a substrate transfer mechanism 8 (substrate mounting unit transfer device) described later.
  • the substrate transfer mechanism 8 performs a transfer operation of moving the substrate stacking stages 3A and 3B to sequentially pass through the ejection region R1 at a speed V0 (moving speed during film formation).
  • the transfer operation is performed by transferring one substrate mounting stage (for example, the substrate stacking stage 3A), which is a substrate mounting portion of all the substrate mounting stages 3A and 3B through which all the mounted substrates 10 have passed through the ejection region R1. It includes a cyclic transfer process in which the circuit board is circularly arranged behind the other substrate mounting stage (for example, the substrate stacking stage 3B) at a cyclic speed.
  • one substrate mounting stage for example, the substrate stacking stage 3A
  • the substrate stacking stage 3B is a substrate mounting portion of all the substrate mounting stages 3A and 3B through which all the mounted substrates 10 have passed through the ejection region R1. It includes a cyclic transfer process in which the circuit board is circularly arranged behind the other substrate mounting stage (for example, the substrate stacking stage 3B) at a cyclic speed.
  • the substrate loading unit 5 provided on the upstream side of the thin film forming nozzle 1 has the substrate 10 before the film forming process placed thereon, and the substrate loading unit M5 by the substrate loading operation M5 by the suction gripper 4A described later. 5 is placed on the upper surface of the substrate loading stage 3.
  • a substrate take-out portion 6 is provided on the downstream side of the thin film forming nozzle 1, and after a film forming process on the substrate stacking stage 3 by a substrate take-out operation M6 by a suction gripper 4B (second gripper) described later.
  • the substrate 10 is disposed on the substrate take-out portion 6.
  • the transport direction (+ X direction) side when the substrate stacking stages 3A and 3B pass through the ejection region R1 is the downstream side, and the opposite direction to the transport direction.
  • the conveyance direction ( ⁇ X direction) side is the upstream side.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view schematically showing the substrate transfer mechanism 8 and its periphery in the AA cross section of FIG.
  • the substrate transfer mechanism 8 provided on the support plate 85 is configured by a combination of one transfer mechanism 8L and the other transfer mechanism 8R that operate independently of each other, and the other transfer mechanism 8R is used for transporting the substrate stacking stage 3A.
  • the transfer mechanism 8L is provided for transporting the substrate stacking stage 3B.
  • the support plate 85 has a planar shape including at least a transport plane region defined by an XY plane that requires a transport operation by the substrate loading unit 5.
  • the transfer mechanism 8L includes an elevating mechanism 81 and a traversing mechanism 82.
  • the traversing mechanism 82 includes a support member 82s having an L shape in cross section and a moving mechanism 82m provided on the lower surface of the horizontal plate 82sh (L-shaped horizontal bar portion) of the support member 82s.
  • the moving mechanism 82m is composed of, for example, a linear guide and a power transmission screw, and is provided to be movable along the X direction on the support plate 85 by the driving force of the motor.
  • the elevating mechanism 81 includes an elevating member 81m and an elevating shaft 81x.
  • the elevating shaft 81x is fixedly installed on a vertical plate 82sv (L-shaped vertical bar portion) of the support member 82s, and the elevating member 81m is attached to the elevating shaft 81x. It is attached so that it can be raised and lowered.
  • a stage fixing member 80 is provided in connection with the elevating member 81m, and the lower surface of the substrate stacking stage 3B is fixed on the upper surface of the stage fixing member 80.
  • the lifting / lowering operation of the lifting / lowering member 81m transmits, for example, the rotational driving force of a rotational driving unit (not shown) as a vertical motion to a transmission mechanism such as a chain (not shown) provided in the lifting / lowering shaft 81x and connected to the lifting / lowering member 81m.
  • a transmission mechanism such as a chain (not shown) provided in the lifting / lowering shaft 81x and connected to the lifting / lowering member 81m.
  • the one transfer mechanism 8L moves the substrate stacking stage 3B along the transport direction (+ X direction) or moves it counterclockwise by the traversing operation along the X direction (+ X direction or ⁇ X direction) of the moving mechanism 82m. It can be moved along the direction ( ⁇ X direction).
  • the transfer mechanism 8L can raise and lower the substrate stacking stage 3B by the raising / lowering operation along the Z direction (+ Z direction or -Z direction) of the raising / lowering member 81m.
  • the other transfer mechanism 8R is provided symmetrically with the one transfer mechanism 8L with respect to the ZX plane of FIG. 2, and has a configuration equivalent to the one transfer mechanism 8L. Therefore, similarly to the one transfer mechanism 8L, the other transfer mechanism 8R moves the substrate stacking stage 3A along the transport direction and the counter-transport direction by the traverse operation of the traverse mechanism 82, or by the lift operation of the lift mechanism 81.
  • the substrate loading stage 3A can be raised and lowered. Note that the position of the substrate stacking stages 3A and 3B in the Y direction does not change due to the traversing and lifting operations of the transfer mechanisms 8L and 8R described above.
  • the one transfer mechanism 8L and the other transfer mechanism 8R are different from each other in the formation position of the vertical plate 82sv and the lifting shaft 81x in the Y direction of the support member 82s, but are both supported by the cantilever support structure 3B.
  • the substrate loading stage 3A is supported, the above-described traversing operation and lifting / lowering operation are appropriately combined, so that the substrate loading stages 3A and 3B can be transported independently of each other without causing interference (cyclic transport processing). Can be executed).
  • FIG. 2 shows a configuration in which two substrates 10 can be placed on the substrate stacking stage 3 along the Y direction.
  • FIG. 3 to FIG. 9 are explanatory diagrams showing the transfer operation of the substrate loading stages 3A and 3B by the film forming apparatus of the present embodiment.
  • the transfer operation is performed by the substrate transfer mechanism 8 (one transfer mechanism 8L + the other transfer mechanism 8R) shown in FIG.
  • the substrate stacking stages 3A and 3B are both transported in the transport direction (+ X direction) at a speed V0 by the traversing operation of the transfer mechanisms 8R and 8L, and the substrate stacking stage 3A in the ejection region R1.
  • the raw material mist MT is injected with respect to the board
  • the region upstream of the injection region R1 is defined as a film formation preparation region R2.
  • the state shown in FIG. 3 is that the last substrate 10x of the substrate stacking stage 3A and the foremost substrate 10y of the substrate stacking stage 3B are both present in the ejection region R1, and the substrate 10y on the upper surface of the substrate stacking stage 3B.
  • the upstream substrate 10 exists in the film formation preparation region R2, and is in a state before the film formation process.
  • the heating process can be executed even in a situation where the substrate 10 is present in the film formation preparation region R2. Since the entire lower surface of the substrate 10 is adsorbed on the upper surface of the substrate stacking stage 3B, even if a slight temperature gradient occurs in the substrate 10 due to the heat treatment, the substrate 10 is not warped or cracked.
  • the substrate 10 before the film forming process placed on the substrate loading unit 5 is appropriately placed on the upper surface of the substrate stacking stage 3B (film deposition) by the substrate loading operation M5 by the suction gripper 4A (first gripper).
  • the substrate 10 after film formation processing that has passed through the ejection region R1 is placed on the substrate take-out unit 6 on the substrate loading stage 3A by the substrate take-out operation M6 by the suction gripper 4B.
  • the suction gripper 4A (first gripper) sucks and grips the substrate 10 placed on the upper part of the substrate loading unit 5 by the suction mechanism 41A. Then, while holding the substrate 10, the suction gripper 4 ⁇ / b> A is placed above the substrate non-mounting area where the substrate of the substrate stacking stage 3 is not placed (by releasing the suction of the substrate 10 by the suction mechanism 41 ⁇ / b> A, the substrate stacking stage 3. To a position where the substrate 10 can be placed on the upper surface of the substrate.
  • a substrate release process for releasing the gripping state of the substrate 10 by the suction mechanism 41 ⁇ / b> A of the suction gripper 4 ⁇ / b> A is executed, and the substrate 10 is placed on the substrate non-mounting area of the substrate stacking stage 3.
  • the above operation is the substrate loading operation M5.
  • the adsorption mechanism 41A adsorbs the substrate 10 by vacuum adsorption, and the substrate release processing is performed by blowing a release gas from the adsorption mechanism 41A to the substrate.
  • the suction gripper 4B (second gripper) is moved above the substrate 10 after the film forming process that has passed through the ejection region R1, and in this state, the upper surface of the substrate 10 on the substrate stacking stage 3 by the suction mechanism 41B. Is gripped by the gripping surface 41S. Then, with the substrate 10 being held, the suction gripper 4B is moved above the substrate unloading area where the substrate of the substrate take-out unit 6 is not placed (a position where the suction mechanism 41B can suck the substrate 10).
  • a substrate release process for releasing the gripping state of the substrate 10 on the gripping surface 41S by the suction mechanism 41B of the suction gripper 4B is executed, and the substrate 10 is placed on the substrate unloading region of the substrate take-out unit 6.
  • the above operation is the substrate take-out operation M6.
  • the adsorption mechanism 41B adsorbs the substrate 10 by vacuum adsorption, and the substrate release processing is performed by blowing a release gas from the adsorption mechanism 41B to the upper surface of the substrate.
  • the cyclic transfer process at the speeds V1 to V5 (cyclic speed) is performed on the substrate loading stage 3A.
  • the other transfer mechanism 8R increases the conveyance speed by the traversing operation from the speed V0 to the speed V1 (> V0).
  • all the substrates 10 on the upper surface of the substrate stacking stage 3A are moved onto the substrate extraction unit 6 by the substrate extraction operation M6 by the suction gripper 4B.
  • the substrate stacking stage 3B maintains the transport speed of the speed V0 by the traversing operation of the one transfer mechanism 8L.
  • the other transfer mechanism 8R switches from the traversing operation to the lifting operation, and the substrate stacking stage 3A is moved at a speed V2 (> V0). ) To lower.
  • the substrate stacking stage 3B in which the substrate 10 is present in the ejection region R1 is transported along the transport direction at the speed V0 by the transverse operation of the one transfer mechanism 8L.
  • the substrate stacking stage 3A is moved horizontally along the counter-transport direction ( ⁇ X direction) at the speed V3 (> V0).
  • the substrate stacking stage 3B in which the substrate 10 exists in the ejection region R1 is maintained at the speed V0 along the transport direction.
  • the other transfer mechanism 8R switches from the traversing operation to the raising / lowering operation.
  • the substrate loading stage 3A is raised at the speed V4 (> V0) by the lifting / lowering operation of the other transfer mechanism 8R.
  • the substrate stacking stage 3B in which the substrate 10 is present in the ejection region R1 is maintained in the transport direction at the speed V0.
  • the other transfer mechanism 8 ⁇ / b> R switches from the raising / lowering operation to the transverse operation.
  • the substrate stacking stage 3A is transported along the transport direction at a speed V5 (> V0).
  • V5 > V0
  • the substrate 10 before the film forming process is appropriately disposed on the upper surface of the substrate stacking stage 3A by the substrate loading operation M5 by the suction gripper 4A.
  • the substrate stacking stage 3B in which the substrate 10 exists in the ejection region R1 is maintained at the speed V0 along the transport direction.
  • the cyclic transfer process includes the movement of the speed V1 in the + X direction (horizontal movement in the conveyance direction), the movement of the speed V2 in the ⁇ Z direction (downward movement), and the movement of the speed V3 in the ⁇ X direction (horizontal movement in the opposite conveyance direction) Movement), + Z direction movement (upward movement) of speed V4 and + X direction movement (horizontal movement in the transport direction) of speed V5, and on the upper surface of the substrate stacking stage 3B (the other substrate mounting portion)
  • the plurality of substrates 10 are completed by the time they pass through the injection region R1.
  • the other transfer mechanism 8R lowers the transport speed by the traversing operation from the speed V5 to the speed V0 with respect to the substrate stacking stage 3A for which the circular transport processing is completed.
  • the substrate loading stage 3A is transported along the transport direction at a speed V0 (moving speed during film formation). Thereafter, when it is necessary to place the substrate 10 on the substrate stacking stage 3A, it is appropriately formed on the upper surface of the substrate stacking stage 3A (existing in the film forming preparation region R2) by the substrate loading operation M5 by the suction gripper 4A. A substrate 10 before film processing is disposed.
  • the substrate stacking stage 3B partially present in the ejection region R1 is transported along the transport direction at a speed V0.
  • a cyclic transfer process is performed on the substrate stacking stage 3B in the same manner as the substrate stacking stage 3A shown in FIGS. Is done.
  • the substrate stacking stage 3A is transported at a speed V0 along the transport direction.
  • the substrate transfer mechanism 8 including the transfer mechanisms 8L and 8R sequentially rotates the two substrate stacking stages 3A and 3B, and the substrate 10 before the film formation process always exists in the injection region R1.
  • a transfer operation (including a cyclic transfer process) for the substrate stacking stages 3A and 3B is executed.
  • the substrate stacking stages 3A and 3B (first and second substrate platforms) in the film forming apparatus of the present embodiment each have a suction mechanism 31 and a heating mechanism 32, and the substrate stacking stages 3A and 3B are respectively It is necessary to rapidly heat the substrate 10 by heating the substrate 10 before the film formation process placed in the preparation period existing in the film formation preparation area R2 until the injection area R1 (film formation process area) is reached. It is lost. In addition, the heat treatment is performed in a state where the lower surface of the substrate 10 is sucked by the suction mechanism 31 built in the substrate stacking stage 3.
  • the film formation apparatus of the present embodiment suppresses the temperature gradient generated in the substrate 10 during the heat treatment, and further, the substrate 10 is heated in the adsorption state, whereby the substrate 10 is warped or cracked. The phenomenon can be effectively suppressed.
  • the substrate transfer mechanism 8 (substrate mounting unit transfer device) composed of the transfer mechanisms 8L and 8R has one substrate stacking stage 3 (the substrate stacking stage 3A in FIGS. 3 to 9) that has passed through the ejection region R1. ) Is arranged behind the other substrate stacking stage 3 (substrate stacking stage 3B in FIGS. 3 to 9) at the circulating speeds V1 to V5.
  • the substrate loading stages 3A and 3B can be moved efficiently while the substrate loading stages 3A and 3B are circulated, the placed substrates 10 can be sequentially passed through the injection region R1, so that the film forming process is performed.
  • the processing capacity can be improved.
  • the number of substrate loading stages 3 each having the suction mechanism 31 and the heating mechanism 32 is suppressed to the minimum two (substrate loading stages 3A and 3B), and the substrate transfer mechanism 8 is provided.
  • the film formation apparatus of this embodiment can minimize the apparatus cost.
  • FIG. 10 is an explanatory view schematically showing a configuration of a conventional film forming apparatus when a plurality of substrates 10 are transferred by a conventional conveyor 53.
  • FIG. 10 is an explanatory view schematically showing a configuration of a conventional film forming apparatus when a plurality of substrates 10 are transferred by a conventional conveyor 53.
  • a plurality of substrates 10 on the belt 52 are transported along a transport direction (X direction) by a conveyor 53 including a roller 51 and a belt 52.
  • the heat treatment for heating the substrate 10 through the belt 52 is performed by providing three heating stages 50 A to 50 C below the belt 52.
  • the raw material mist MT is injected from the thin film forming nozzle 1 in the injection region R1, and the substrate 10 on the upstream substrate input portion 5 is placed on the belt 52 by the substrate input operation M5.
  • the substrate 10 on the belt 52 after passing through the ejection region R1 is taken out onto the downstream substrate take-out portion 6 by the substrate take-out operation M6.
  • a plurality of substrates 10 can be sequentially passed through the injection region R1 by the conveyor 53, and by providing three heating stages 50A to 50C, before the film forming process, during the film forming process, Heat treatment can be performed on the substrate 10 for a relatively long period of time after the film formation process.
  • the film forming apparatus can achieve high throughput without causing the substrate 10 to be formed to be warped or cracked while minimizing the apparatus cost. It has an effect that cannot be achieved from the membrane device.
  • the one of the substrate stacking stages 3 is quickly moved to the other substrate stacking stage 3 by the circular transfer process by setting the traveling speeds V1 to V5 to be higher than the moving speed V0 during the film forming. It can arrange
  • the above effect can be achieved by making at least the average value of the entire traveling speeds V1 to V5 higher than the moving speed V0 during film formation.
  • a distance obtained by subtracting the length of the ejection region R1 from the formation length SL3 of the substrate stacking stage 3 in the transport direction (X direction) is a distance L0, and the substrate stacking stage 3A moves in the transport direction at the speed V1.
  • the horizontal distance before and after performing the horizontal movement operation is defined as a distance L1.
  • the difference in height before and after the substrate loading stage 3A performs the lowering operation at the speed V2 is defined as a distance L2.
  • the horizontal distance before and after the substrate stacking stage 3A performs the horizontal movement operation in the counter-conveying direction at the speed V3 is a distance L3.
  • the height difference before and after the substrate stacking stage 3A performs the increasing operation at the speed V4 is the distance L4, and as shown in FIG. 9, the substrate stacking stage 3A performs the horizontal movement operation at the speed V5.
  • a horizontal distance in the front-rear direction is a distance L5.
  • the distance L0 is determined by the formation length SL3 of the substrate stacking stage 3 in the transport direction when the ejection region R1 is determined in advance.
  • the number of substrates 10 to be placed on the upper surface is determined by the formation length SL3 of the substrate stacking stage 3.
  • the substrate stacking stage having the minimum forming length SL3 that satisfies Expression (1) 3 is the optimum number of substrates 10 that can be placed on the upper surface.
  • the substrate loading with the formation length SL3 in the X direction of 800 mm is the optimum number of substrates.
  • the substrate stacking stages 3A and 3B (first and second substrate platforms) of the film forming apparatus have the optimum number of substrates (the predetermined number) of substrates 10 mounted thereon, respectively. Yes. That is, the optimum number of substrates to be placed is one before all the substrates 10 of the other substrate placement unit (the substrate loading stage 3B in FIGS. 3 to 9) pass through the ejection region R1, which is the film formation processing region. It is set so that the cyclic transfer process of the substrate platform (substrate loading stage 3A in FIGS. 3 to 9) is completed.
  • the substrate 10 placed on the upper surfaces of the substrate loading stages 3A and 3B by the transfer operation is arranged. Since the injection region R1 can be continuously reached, it is possible to maximize the processing capability in the film formation process.
  • a silicon substrate can be considered as the substrate 10.
  • the film forming apparatus of this embodiment can effectively suppress the phenomenon that warpage occurs due to the temperature gradient in the silicon substrate during the film forming process.
  • the thin film formation nozzle 1 (mist injection unit) is used as the film formation processing execution unit, and the film formation processing region is set as the injection region R1.
  • the film forming apparatus of the embodiment effectively suppresses the phenomenon that warpage occurs due to the temperature gradient in the substrate 10 during the film forming process by the injection of the raw material mist MT, and the formation by the injection of the raw material mist MT.
  • the processing capability in the film processing can be improved.
  • the mist injection distance D1 (see FIG. 1), which is the vertical distance at, is set to 1 mm or more and 30 mm or less.
  • the film forming apparatus of the present embodiment can perform the film forming process by the injection of the raw material mist MT with higher accuracy by setting the mist injection distance D1 of the thin film forming nozzle 1 to 1 mm or more and 30 mm or less. it can.
  • the two substrate stacking stages 3A and 3B are shown as the substrate mounting portions. However, four or more substrate stacking stages 3 are provided in the transfer mechanisms 8L and 8R, respectively. It is also possible to realize a film forming apparatus using the substrate loading stage 3. However, as in the present embodiment, realizing the film forming apparatus with only the two substrate stacking stages 3A and 3B minimizes the number of substrate stacking stages 3 and is a substrate mounting unit transfer apparatus. It is excellent in terms of apparatus cost, such as simplification of the configuration of the substrate transfer mechanism 8 and ease of control contents of the cyclic transfer process.
  • each of the suction grippers 4A and 4B may be provided with a heating mechanism, and the film forming process may be improved so that the heating process is performed on the substrate 10 during the substrate loading operation M5 and the substrate unloading operation M6.

Abstract

　本発明は、装置コストを最小限に抑えつつ、成膜対象の基板に反りや割れが発生する現象を効果的に抑制しつつ、高い処理能力を発揮できる成膜装置を提供することを目的とする。そして、本発明は、各々が基板（１０）を載置し、載置した基板を吸着する吸着機構（３１）及び載置した基板を加熱する加熱機構（３２）を有する基板積載ステージ（３Ａ及び３Ｂ）を有する。基板積載ステージ（３Ａ及び３Ｂ）に対し、基板移載機構（８）によって、薄膜形成ノズル（１）の噴射領域（Ｒ１）内を速度（Ｖ０）で順次通過する搬送動作が実行される。上記搬送動作は、基板積載ステージ（３Ａ及び３Ｂ）のうち、載置した全ての基板（１０）が噴射領域（Ｒ１）を通過した一方の基板載置ステージ（３）を、巡回速度で他方の基板載置ステージ（３）の後方に巡回配置させる巡回搬送処理を含んでいる。

Description

成膜装置
　この発明は、太陽電池、電子デバイス等に用いられ、基板上に薄膜を成膜する成膜装置に関するものである。
　従来、基板を搬送しながら基板全面に薄膜を形成する成膜装置では、高い処理能力（スループット）を実現するためには、成膜処理対象となる基板を時間的隙間なく連続的に成膜処理環境下に搬送することが必要であった。
　このため、基板の搬送を行う従来の成膜装置は、複数の基板をコンベア等で搬送し、成膜処理中や搬送中に別途設けられた加熱機構によって加熱処理を行いながら基板上に薄膜を成膜するのが一般的であった。このような成膜装置として例えば特許文献１に開示されたトレイ式インライン成膜装置が挙げられ、上記成膜装置は基板を積載したトレイをローラコンベアで搬送している。基板をローラコンベアで搬送している他の成膜装置として特許文献２で開示されたスパッタリング装置がある。
　また、加熱機構を有しつつ基板を積載するヒータブロックを多数具備し、それらを循環させている半導体製造装置が例えば特許文献３に開示されている。この半導体製造装置は多数のヒータブロックを循環させることにより、高い処理能力を測りながら、比較的緩やかに加熱処理を行うことができる。
特開平９－２７９３４１号公報 国際公開第２０１３／１８３２０２号 特開昭６３－１６６２１７号公報
　しかしながら、特許文献１で開示された成膜装置においては、基板はトレイに自重で積載しているだけであるため、この状態で成膜処理中に基板（及びトレイ）を急速に加熱すると、基板における（上面と下面との）温度勾配が大きくなり、基板に反りや割れが発生してしまう問題点があった。また、特許文献２に開示されたスパッタリング装置では加熱機構に対する開示がなく、加熱処理を必要とする成膜装置としては不適であった。
　また、特許文献３で開示された半導体製造装置では、ヒータブロックを連続的にガス供給ノズル下に搬送する必要性から、多数（図１から８個以上）のヒータブロックを具備する必要となり、さらに、多数のヒータブロック用の電源配線や真空配管の接続が複雑になる分、装置コストが高くなるという問題点があった。また、ヒータブロックの数を増加させると成膜処理時間が必要以上に長くなって成膜時における処理能力の低下を招く懸念があった。
　加えて、ヒータブロック上に基板（ウェハ）を単純に載置した状態で加熱処理を行っているため、基板内に温度勾配が生じると直ちに基板に反りや割れが発生してしまうという問題点があった。基板に反りや割れが発生すると、基板の平面度が崩れ成膜品質の均一性が悪化する問題点を誘発することになる。
　本発明では、上記のような問題点を解決し、装置コストを最小限に抑えつつ、成膜対象の基板に反りや割れが発生する現象を効果的に抑制した、高い処理能力を発揮できる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、各々が基板を載置し、載置した基板を吸着する吸着機構及び載置した基板を加熱する加熱機構を有する第１及び第２の基板載置部と、成膜処理領域内の基板載置部に載置された基板に対して薄膜を成膜する成膜処理を実行する成膜処理実行部と、前記第１及び第２の基板載置部を移動させて前記成膜処理領域内を成膜時移動速度で順次通過させる搬送動作を実行する基板載置部移載装置とを備え、前記搬送動作は、前記第１及び第２の基板載置部のうち、載置した基板が全て前記成膜処理領域を通過した基板載置部である一方の基板載置部を、巡回速度で他方の基板載置部の後方に巡回配置させる巡回搬送処理を含むことを特徴としている。
　この発明における成膜装置の第１及び第２の基板載置部はそれぞれ吸着機構及び加熱機構を有しており、各基板載置部が成膜処理領域に達するまでの準備期間に載置した基板を吸着しつつ加熱することができるため、基板を急速に加熱する必要性がなく、吸着機構により基板を吸着した状態で加熱処理を実行することができるため、加熱処理時に基板内の温度勾配によって反りが発生する現象を効果的に抑制することができる。
　加えて、基板載置部移載装置は、成膜処理領域を通過した基板載置部である一方の基板載置部を、巡回速度で他方の基板配置部の後方に巡回配置させる巡回搬送処理を実行することにより、第１及び第２の基板載置部を巡回させながら、第１及び第２の基板載置部を効率的に移動させて成膜処理領域を順次通過させることができるため、成膜処理における処理能力の向上を図ることができる。
　さらに、本願発明の成膜装置は、基板載置部の数を必要最小限の２つの基板載置部（第１及び第２の基板積載部）としているため、装置コストを最小限に抑えることができる。
　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。
この発明に実施の形態である成膜装置の概略構成を示す説明図である。 基板移載機構及びその周辺を模式的に示す断面図である。 本実施の形態の成膜装置による２つの基板積載ステージの搬送動作を示す説明図（その１）である。 本実施の形態の成膜装置による２つの基板積載ステージの搬送動作を示す説明図（その２）である。 本実施の形態の成膜装置による２つの基板積載ステージの搬送動作を示す説明図（その３）である。 本実施の形態の成膜装置による２つの基板積載ステージの搬送動作を示す説明図（その４）である。 本実施の形態の成膜装置による２つの基板積載ステージの搬送動作を示す説明図（その５）である。 本実施の形態の成膜装置による２つの基板積載ステージの搬送動作を示す説明図（その６）である。 本実施の形態の成膜装置による２つの基板積載ステージの搬送動作を示す説明図（その７）である。 従来の成膜装置の構成を模式的に示す説明図である。
　図１はこの発明に実施の形態である成膜装置の概略構成を示す説明図である。同図に示すように、基板積載ステージ３Ａ及び３Ｂ（第１及び第２の基板載置部）はそれぞれ上面に複数の基板１０を載置している。なお、図１及び以降で示す図２～図１０にはＸＹＺ直交座標系を示している。
　基板積載ステージ３Ａ及び３Ｂはそれぞれ真空吸着による吸着機構３１を有し、この吸着機構３１により、載置した複数の基板１０それぞれの下面全体を、基板積載ステージ３Ａ及び３Ｂそれぞれの上面上に吸着することができる。さらに、基板積載ステージ３Ａ及び３Ｂはそれぞれ吸着機構３１の下方に加熱機構３２が設けられており、この加熱機構３２により上面に載置した複数の基板１０に対する加熱処理を実行することができる。
　以下、基板積載ステージ３Ａ及び３Ｂを総称し「基板積載ステージ３」と称して説明する場合がある。
　成膜処理実行部として機能する薄膜形成ノズル１（ミスト噴射部）は噴射面１Ｓに設けられた噴射口から下方に原料ミストＭＴを噴射することにより、噴射領域Ｒ１（成膜処理領域）内の基板積載ステージ３の上面に載置された基板１０上に薄膜を成膜する成膜処理を実行する。この際、噴射領域Ｒ１内における噴射面１Ｓと基板１０との（Ｚ方向に沿った垂直）距離であるミスト噴射距離Ｄ１は１ｍｍ以上３０ｍｍ以下に設定される。なお、噴射領域Ｒ１の周辺は図示しないチャンバ等で覆われているのが一般的である。
　なお、成膜処理及びその前後の期間で基板積載ステージ３の加熱機構３２による加熱処理が併せて実行される。本実施の形態では、加熱機構３２による加熱処理時における加熱温度として４００℃程度としている。
　なお、原料ミストＭＴは原料溶液をミスト化して得られるミストであり、原料ミストＭＴを大気中に噴射することができる。
　基板積載ステージ３Ａ及び３Ｂは後述する基板移載機構８（基板載置部移載装置）によって搬送される。基板移載機構８は基板積載ステージ３Ａ及び３Ｂを移動させて噴射領域Ｒ１内を速度Ｖ０（成膜時移動速度）で順次通過させる搬送動作を実行する。
　上記搬送動作は、基板積載ステージ３Ａ及び３Ｂのうち、載置した全ての基板１０が噴射領域Ｒ１を通過した基板載置部である一方の基板載置ステージ（例えば、基板積載ステージ３Ａ）を、巡回速度で他方の基板載置ステージ（例えば、基板積載ステージ３Ｂ）の後方に巡回配置させる巡回搬送処理を含んでいる。
　なお、薄膜形成ノズル１の上流側に設けられた基板投入部５は成膜処理前の基板１０を上部に載置しており、後述する吸着把持器４Ａによる基板投入動作Ｍ５によって、基板投入部５上の基板１０が基板積載ステージ３の上面上に配置される。
　また、薄膜形成ノズル１の下流側に基板取出部６が設けられており、後述する吸着把持器４Ｂ（第２の把持器）による基板取出動作Ｍ６によって、基板積載ステージ３上の成膜処理後の基板１０が基板取出部６上に配置される。
　なお、本明細書において、薄膜形成ノズル１に対して、基板積載ステージ３Ａ及び３Ｂが噴射領域Ｒ１を通過する際の搬送方向（＋Ｘ方向）側を下流側とし、搬送方向と反対方向となる反搬送方向（－Ｘ方向）側を上流側としている。
　図２は図１のＡ－Ａ断面における基板移載機構８及びその周辺を模式的に示す断面図である。支持板８５上に設けられた基板移載機構８は、互いに独立した動作する一方移載機構８Ｌ及び他方移載機構８Ｒの組み合わせにより構成され、他方移載機構８Ｒは基板積載ステージ３Ａの搬送用に設けられ、一方移載機構８Ｌは基板積載ステージ３Ｂの搬送用に設けられる。なお、支持板８５は基板投入部５による搬送動作が必要なＸＹ平面で規定される搬送平面領域を少なくとも含んだ平面形状を呈している。
　一方移載機構８Ｌは昇降機構８１及び横行機構８２により構成される。横行機構８２は断面視Ｌ字状の支持部材８２ｓと、支持部材８２ｓの水平板８２ｓｈ（Ｌ字の横棒部分）の下面に設けられた移動機構８２ｍとにより構成される。移動機構８２ｍは例えば直動ガイドと動力伝達ネジで構成されており、モータの駆動力によって支持板８５上をＸ方向に沿って移動可能に設けられる。
　昇降機構８１は昇降部材８１ｍ及び昇降軸８１ｘより構成され、昇降軸８１ｘは支持部材８２ｓの垂直板８２ｓｖ（Ｌ字の縦棒部分）に固着して立設され、昇降部材８１ｍは昇降軸８１ｘに対し昇降自在に取り付けられている。そして、昇降部材８１ｍに連結してステージ固定部材８０が設けられ、ステージ固定部材８０の上面上に基板積載ステージ３Ｂの下面が固定される。
　なお、昇降部材８１ｍの昇降動作は、例えば、図示しない回転駆動部の回転駆動力を、昇降軸８１ｘ内に設けられ昇降部材８１ｍに連結された図示しないチェーン等の伝達機構に上下運動として伝達する態様が考えられる。その結果、上述した伝達機構の上下運動によって昇降部材８１ｍの昇降動作を実現することができる。
　したがって、一方移載機構８Ｌは、移動機構８２ｍのＸ方向（＋Ｘ方向あるいは－Ｘ方向）に沿った横行動作により、基板積載ステージ３Ｂを搬送方向（＋Ｘ方向）に沿って移動させたり、反搬送方向（－Ｘ方向）に沿って移動させたりすることができる。
　さらに、一方移載機構８Ｌは、昇降部材８１ｍのＺ方向（＋Ｚ方向あるいは－Ｚ方向）に沿った昇降動作により、基板積載ステージ３Ｂを上昇及び下降させることができる。
　他方移載機構８Ｒは図２のＺＸ平面に対して一方移載機構８Ｌと対称に設けられ、一方移載機構８Ｌと等価な構成を有している。したがって、他方移載機構８Ｒは、一方移載機構８Ｌと同様に、横行機構８２の横行動作によって基板積載ステージ３Ａを搬送方向及び反搬送方向に沿って移動させたり、昇降機構８１の昇降動作によって基板積載ステージ３Ａを上昇及び下降させたりすることができる。なお、上述した移載機構８Ｌ及び８Ｒの横行動作及び昇降動作によって、基板積載ステージ３Ａ及び３ＢのＹ方向における位置は変化しない。
　このように、一方移載機構８Ｌ及び他方移載機構８Ｒは、支持部材８２ｓの垂直板８２ｓｖ及び昇降軸８１ｘのＹ方向の形成位置が互いに異なるものの、共に片持ち支持構造によって、基板積載ステージ３Ｂ及び基板積載ステージ３Ａを支持しているため、上述した横行動作及び昇降動作を適切に組み合わせることにより、基板積載ステージ３Ａ及び３Ｂ間で干渉を生じさせることなく、互いに独立した搬送動作（巡回搬送処理を含む）を実行することができる。
　なお、図２に示す例では、基板積載ステージ３上においてＹ方向に沿って２個の基板１０が載置可能な構成を示している。
　図３～図９は本実施の形態の成膜装置による基板積載ステージ３Ａ及び３Ｂの搬送動作を示す説明図である。なお、搬送動作は図２で示した基板移載機構８（一方移載機構８Ｌ＋他方移載機構８Ｒ）によって行われる。
　図３に示すように、移載機構８Ｒ及び８Ｌの横行動作によって、基板積載ステージ３Ａ及び３Ｂは共に速度Ｖ０で搬送方向（＋Ｘ方向）に搬送されており、噴射領域Ｒ１にある基板積載ステージ３Ａ及び３Ｂの上面上の基板１０に対して原料ミストＭＴが噴射され、当該基板１０の上面に薄膜を成膜する成膜処理が実行される。なお、図３及び以降の図４～図９において、噴射領域Ｒ１よりさらに上流側の領域を成膜準備領域Ｒ２とする。
　図３で示す状態は、基板積載ステージ３Ａの最後尾の基板１０ｘと、基板積載ステージ３Ｂの最前部の基板１０ｙが共に噴射領域Ｒ１に存在しており、基板積載ステージ３Ｂの上面上において基板１０ｙより上流側の基板１０は成膜準備領域Ｒ２に存在し、成膜処理前の状態である。
　ただし、基板積載ステージ３Ｂは加熱機構３２を有しているため、基板１０が成膜準備領域Ｒ２に存在する状況下においても加熱処理を実行することができ、この際、吸着機構３１により基板１０の下面全体が基板積載ステージ３Ｂの上面上に吸着されているため、加熱処理によって基板１０に多少の温度勾配が生じても、基板１０に反りや割れが生じることはない。
　なお、基板投入部５上に載置された成膜処理前の基板１０は吸着把持器４Ａ（第１の把持器）による基板投入動作Ｍ５によって、適宜、基板積載ステージ３Ｂの上面上（成膜準備領域Ｒ２に存在）に配置され、吸着把持器４Ｂによる基板取出動作Ｍ６によって、基板積載ステージ３Ａ上において、噴射領域Ｒ１を通過した成膜処理後の基板１０が基板取出部６上に配置される。
　以下、基板投入動作Ｍ５について詳述する。まず、吸着把持器４Ａ（第１の把持器）は吸着機構４１Ａにより基板投入部５の上部に載置された基板１０を吸着し把持する。そして、基板１０を把持した状態で吸着把持器４Ａを基板積載ステージ３の基板が載置されていない基板未載領域の上方（吸着機構４１Ａによる基板１０の吸着を解放することによって基板積載ステージ３の上面上に基板１０を載置可能な位置）に移動させる。そして、この状態で吸着把持器４Ａの吸着機構４１Ａによる基板１０の把持状態を解放する基板解放処理を実行し、基板積載ステージ３の上記基板未載領域上に基板１０を配置する。以上の動作が基板投入動作Ｍ５である。なお、吸着機構４１Ａは真空吸着によって基板１０を吸着し、基板解放処理は吸着機構４１Ａから解放用ガスを基板に吹き出すことにより行われる。
　次に、基板取出動作Ｍ６について詳述する。まず、噴射領域Ｒ１を通過した成膜処理後の基板１０の上方に吸着把持器４Ｂ（第２の把持器）を移動させ、この状態で吸着機構４１Ｂにより基板積載ステージ３上の基板１０の上面を把持面４１Ｓで吸着して把持する。そして、基板１０を把持した状態で吸着把持器４Ｂを基板取出部６の基板が載置されていない基板未載領域の上方（吸着機構４１Ｂによる基板１０の吸着が可能な位置）に移動させ、この状態で吸着把持器４Ｂの吸着機構４１Ｂによる把持面４１Ｓでの基板１０の把持状態を解放する基板解放処理を実行し、基板取出部６の上記基板未載領域上に基板１０を配置する。以上の動作が基板取出動作Ｍ６である。なお、吸着機構４１Ｂは真空吸着によって基板１０を吸着し、基板解放処理は吸着機構４１Ｂから解放用ガスを基板の上面に吹き出すことにより行われる。
　その後、図４に示すように、基板積載ステージ３Ａの上面上の最後尾の基板１０ｘが噴射領域Ｒ１を通過すると、基板積載ステージ３Ａの上面上に載置した全ての基板１０が噴射領域Ｒ１を通過したことになる。
　この状態の基板積載ステージ３Ａに対し、速度Ｖ１～Ｖ５（巡回速度）による巡回搬送処理が実行される。まず、他方移載機構８Ｒは横行動作による搬送速度を速度Ｖ０から速度Ｖ１（＞Ｖ０）に上昇させる。この際、基板積載ステージ３Ａの上面上の全ての基板１０が吸着把持器４Ｂによる基板取出動作Ｍ６によって基板取出部６上に移動される。
　一方、基板積載ステージ３Ｂは、一方移載機構８Ｌの横行動作によって、速度Ｖ０の搬送速度を維持する。
　その後、図５に示すように、基板積載ステージ３Ａの上面上の基板１０が全て取り出された後、他方移載機構８Ｒは横行動作から昇降動作に切り替え、基板積載ステージ３Ａを速度Ｖ２（＞Ｖ０）で下降させる。一方、噴射領域Ｒ１内に基板１０が存在する基板積載ステージ３Ｂは、一方移載機構８Ｌの横行動作によって速度Ｖ０で搬送方向に沿って搬送される。
　その後、図６に示すように、基板積載ステージ３Ａを下降させることにより、基板積載ステージ３Ａ及び３Ｂ間にＺ方向において互いに干渉しない高低差を設けた後、他方移載機構８Ｒは昇降動作から横行動作に切り替える。
　そして、他方移載機構８Ｒの横行動作によって、基板積載ステージ３Ａを速度Ｖ３（＞Ｖ０）で反搬送方向（－Ｘ方向）に沿って水平移動させる。一方、噴射領域Ｒ１内に基板１０が存在する基板積載ステージ３Ｂは速度Ｖ０で搬送方向に沿った搬送が維持される。
　その後、図７に示すように、基板積載ステージ３ＢとＸ方向において干渉しない上流側に基板積載ステージ３Ａを水平移動させた後、他方移載機構８Ｒは横行動作から昇降動作に切り替える。
　そして、他方移載機構８Ｒの昇降動作によって、基板積載ステージ３Ａを速度Ｖ４（＞Ｖ０）で上昇させる。一方、噴射領域Ｒ１内に基板１０が存在する基板積載ステージ３Ｂは速度Ｖ０で搬送方向に沿って搬送が維持される。
　次に、図８に示すように、基板積載ステージ３Ａが基板積載ステージ３Ｂと同一高さに達した後、他方移載機構８Ｒは昇降動作から横行動作に切り替える。
　そして、他方移載機構８Ｒの横行動作によって、基板積載ステージ３Ａを速度Ｖ５（＞Ｖ０）で搬送方向に沿って搬送させる。この際、吸着把持器４Ａによる基板投入動作Ｍ５によって、適宜、基板積載ステージ３Ａの上面上に成膜処理前の基板１０を配置させる。一方、噴射領域Ｒ１内に基板１０が存在する基板積載ステージ３Ｂは速度Ｖ０で搬送方向に沿った搬送が維持される。
　その後、図９に示すように、基板積載ステージ３Ａが基板積載ステージ３Ｂの後方に必要最小限の間隔を隔てて配置されると巡回搬送処理が完了する。
　このように、巡回搬送処理は、速度Ｖ１の＋Ｘ方向移動（搬送方向への水平移動）、速度Ｖ２の－Ｚ方向移動（下降移動）、速度Ｖ３の－Ｘ方向移動（反搬送方向への水平移動）、速度Ｖ４の＋Ｚ方向移動（上昇移動）及び速度Ｖ５の＋Ｘ方向の移動（搬送方向への水平移動）の組み合わせによって実行され、基板積載ステージ３Ｂ（他方の基板載置部）の上面上の複数の基板１０が全て噴射領域Ｒ１を通過するまでに完了する。
　巡回搬送処理が完了した基板積載ステージ３Ａに対し、他方移載機構８Ｒは横行動作による搬送速度を速度Ｖ５から速度Ｖ０に下降させる。
　その結果、基板積載ステージ３Ａは速度Ｖ０（成膜時移動速度）で搬送方向に沿って搬送される。以降、基板積載ステージ３Ａに基板１０を載置する必要がある場合、吸着把持器４Ａによる基板投入動作Ｍ５によって、適宜、基板積載ステージ３Ａの上面上（成膜準備領域Ｒ２内に存在）に成膜処理前の基板１０が配置される。
　一方、噴射領域Ｒ１内に一部が存在する基板積載ステージ３Ｂは速度Ｖ０で搬送方向に沿って搬送される。
　以降、基板積載ステージ３Ｂの上面上の全ての基板１０が噴射領域Ｒ１を通過した後、基板積載ステージ３Ｂに対し、図４～図９で示した基板積載ステージ３Ａと同様に巡回搬送処理が実行される。この際、基板積載ステージ３Ａは搬送方向に沿って速度Ｖ０で搬送される。
　このように、移載機構８Ｌ及び８Ｒからなる基板移載機構８によって、２つの基板積載ステージ３Ａ及び３Ｂを順次巡回させながら、噴射領域Ｒ１内に常に成膜処理前の基板１０が存在するように、基板積載ステージ３Ａ及び３Ｂに対する搬送動作（巡回搬送処理を含む）が実行される。
　本実施の形態の成膜装置における基板積載ステージ３Ａ及び３Ｂ（第１及び第２の基板載置部）はそれぞれ吸着機構３１及び加熱機構３２を有しており、基板積載ステージ３Ａ及び３Ｂがそれぞれ噴射領域Ｒ１（成膜処理領域）に達するまでの、成膜準備領域Ｒ２に存在する準備期間に載置した成膜処理前の基板１０を加熱することにより基板１０を急速に加熱する必要性をなくしている。加えて、基板積載ステージ３が内蔵する吸着機構３１により基板１０の下面を吸着した状態で加熱処理を実行している。その結果、本実施の形態の成膜装置は、加熱処理時に基板１０内に発生する温度勾配を低く抑え、さらに、吸着状態で基板１０を加熱することによって、基板１０に反りや割れが発生する現象を効果的に抑制することができる。
　加えて、移載機構８Ｌ及び８Ｒからなる基板移載機構８（基板載置部移載装置）は、噴射領域Ｒ１を通過した一方の基板積載ステージ３（図３～図９の基板積載ステージ３Ａ）を、巡回速度Ｖ１～Ｖ５で他方の基板積載ステージ３（図３～図９の基板積載ステージ３Ｂ）の後方に配置させる巡回搬送処理を実行している。その結果、基板積載ステージ３Ａ及び３Ｂを巡回させながら、基板積載ステージ３Ａ及び３Ｂを効率的に移動させて、載置した基板１０を噴射領域Ｒ１内に順次通過させることができるため、成膜処理における処理能力の向上を図ることができる。
　さらに、本実施の形態では、各々が吸着機構３１及び加熱機構３２を有する基板積載ステージ３の数を必要最小限の２つ（基板積載ステージ３Ａ及び３Ｂ）に抑えており、基板移載機構８は基板積載ステージ３Ａ及び３Ｂそれぞれを独立に移動させる移載機構８Ｒ及び８Ｌからなる比較的簡単な構成で実現できる。したがって、本実施の形態の成膜装置は装置コストを最小限に抑えることができる。
　図１０は複数の基板１０を従来のコンベア５３による搬送処理で行った場合の従来の成膜装置の構成を模式的に示す説明図である。
　同図に示すように、ローラ５１及びベルト５２からなるコンベア５３によってベルト５２上の複数の基板１０を搬送方向（Ｘ方向）に沿って搬送している。従来の成膜装置では、ベルト５２の下方に３台の加熱ステージ５０Ａ～５０Ｃを設けることにより、ベルト５２を介して基板１０を加熱する加熱処理を行っている。
　また、本実施の形態と同様、薄膜形成ノズル１から原料ミストＭＴを噴射領域Ｒ１内で噴射させ、上流側の基板投入部５上の基板１０を基板投入動作Ｍ５によりベルト５２上に載置し、噴射領域Ｒ１を通過後のベルト５２上の基板１０は基板取出動作Ｍ６により下流側の基板取出部６上に取り出される。
　従来の成膜装置において、コンベア５３により複数の基板１０が順次、噴射領域Ｒ１を通過させることができ、３台の加熱ステージ５０Ａ～５０Ｃを設けることにより、成膜処理前、成膜処理中、成膜処理後における比較的長期間の基板１０に対する加熱処理を可能にしている。
　しかしながら、図１０で示した従来の成膜装置はベルト５２上に基板１０を載置しているにすぎないため、加熱ステージ５０Ａ～５０Ｃによる加熱処理時に、基板１０内に温度勾配が発生すると反りが発生するという問題点がある。
　さらに、基板１０に対する長期間の加熱処理を実現するために、比較的大きな加熱ステージ５０Ａ～５０Ｃを３つも設ける必要があり、装置コストが高くなるという問題点もある。
　このように、本実施の形態の成膜装置は、装置コストを最小限に抑えつつ、成膜対象の基板１０に反りや割れを発生させることなく、高い処理能力を発揮できるという、従来の成膜装置から達成不可能な効果を奏している。
　また、実施の形態の成膜装置は、巡回速度Ｖ１～Ｖ５を成膜時移動速度Ｖ０より高速にすることにより、巡回搬送処理により、一方の基板積載ステージ３を速やかに他方の基板積載ステージ３の後方に配置させることができる。上記効果は、少なくとも巡回速度Ｖ１～Ｖ５全体の平均値を成膜時移動速度Ｖ０より高速にすることにより達成することができる。
　以下、速度Ｖ０と巡回速度Ｖ１～Ｖ５について詳述する。ここで、速度Ｖ０～Ｖ５と関連がある距離Ｌ０～Ｌ５について説明する。
　図４に示すように、搬送方向（Ｘ方向）における基板積載ステージ３の形成長ＳＬ３から噴射領域Ｒ１の長さを差し引いた距離を距離Ｌ０とし、基板積載ステージ３Ａが速度Ｖ１の搬送方向への水平移動動作を行う前後における水平距離を距離Ｌ１とする。
　また、図５に示すように、基板積載ステージ３Ａが速度Ｖ２の下降動作を行う前後における高低差を距離Ｌ２とする。さらに、図６に示すように、基板積載ステージ３Ａが速度Ｖ３の反搬送方向への水平移動動作を行う前後における水平距離を距離Ｌ３とする。
　さらに、図７に示すように、基板積載ステージ３Ａが速度Ｖ４の上昇動作を行う前後における高低差を距離Ｌ４とし、図９に示すように、基板積載ステージ３Ａが速度Ｖ５の水平移動動作を行う前後における水平距離を距離Ｌ５とする。
　したがって、図３～図９で示した実施の形態の成膜装置の動作例において、基板積載ステージ３Ｂ（他方の基板載置部）に載置した全ての基板１０が成膜処理領域である噴射領域Ｒ１を通過するまでに、基板積載ステージ３Ａ（一方の基板載置部）の巡回搬送処理が完了するためには、以下の式(1)を満足する必要がある。
　Ｌ０／Ｖ０≧Ｌ１／Ｖ１＋Ｌ２／Ｖ２＋Ｌ３／Ｖ３＋Ｌ４／Ｖ４＋Ｌ５／Ｖ５…(1)
　この際、距離Ｌ０は、噴射領域Ｒ１が予め決定されている場合、基板積載ステージ３の搬送方向への形成長ＳＬ３によって決定する。そして、基板積載ステージ３の形成長ＳＬ３によって上面上に載置する基板１０の数（基板載置枚数）が決定する。
　また、距離Ｌ１～Ｌ５、速度Ｖ０～Ｖ５を成膜処理時間、成膜装置の規模等を鑑みて、予め設定されている場合、式(1)を満足する最小の形成長ＳＬ３の基板積載ステージ３の上面上に最大載置可能な基板１０の数が最適基板載置枚数となる。
　例えば、１５６ｍｍ角形の矩形状の基板１０を使用する際、式(1)を満足するＸ方向に沿った最小の形成長ＳＬ３が８００ｍｍであったとすると、Ｘ方向の形成長ＳＬ３が８００ｍｍの基板積載ステージ３上にＸ方向に沿って５個の基板１０を載置することができるため、図２で示したようにＹ方向に沿って２個の基板１０が載置可能な場合、１０個（５×２）が最適基板載置枚数となる。
　このように、本実施の形態の成膜装置の基板積載ステージ３Ａ及び３Ｂ（第１及び第２の基板載置部）はそれぞれ上記最適基板載置枚数（所定数）の基板１０を搭載している。すなわち、最適基板載置枚数は、他方の基板載置部（図３～図９の基板積載ステージ３Ｂ）の全ての基板１０が成膜処理領域である噴射領域Ｒ１を通過するまでに、一方の基板載置部（図３～図９の基板積載ステージ３Ａ）の巡回搬送処理が完了するように、設定されている。
　実施の形態は、上記最適基板載置枚数の基板１０を基板積載ステージ３Ａ及び３Ｂそれぞれの上面上に配置することにより、搬送動作によって基板積載ステージ３Ａ及び３Ｂの上面上に載置した基板１０を連続的に噴射領域Ｒ１に到達させることができるため、成膜処理における処理能力の向上を最大限に発揮することができる。
　また、基板１０としてシリコン基板が考えられる。この場合、本実施の形態の成膜装置は、成膜処理時にシリコン基板内の温度勾配によって反りが発生する現象を効果的に抑制することができる。
　本実施の形態では、成膜処理実行部として薄膜形成ノズル１（ミスト噴射部）を用い、成膜処理領域を噴射領域Ｒ１としている。
　このため、実施の形態の成膜装置は、原料ミストＭＴの噴射による成膜処理時に基板１０内の温度勾配によって反りが発生する現象を効果的に抑制し、かつ、原料ミストＭＴの噴射による成膜処理における処理能力の向上を図ることができる。
　本実施の形態では、薄膜形成ノズル１から原料ミストを噴射するミスト噴出口が形成される噴射面１Ｓと（基板積載ステージ３Ａ及び３Ｂに載置された）基板１０の上面との噴射領域Ｒ１内における垂直距離であるミスト噴射距離Ｄ１（図１参照）が、１ｍｍ以上３０ｍｍ以下に設定されている。
　このように、本実施の形態の成膜装置は、薄膜形成ノズル１のミスト噴射距離Ｄ１を１ｍｍ以上３０ｍｍ以下に設定することにより、原料ミストＭＴの噴射による成膜処理をより精度よく行うことができる。
　＜その他＞
　なお、本実施の形態では、基板載置部として２つの基板積載ステージ３Ａ及び３Ｂを示したが、移載機構８Ｌ及び８Ｒにそれぞれ２つの基板積載ステージ３を設ける等の改良により、４つ以上の基板積載ステージ３を用いて成膜装置を実現することも可能である。ただし、本実施の形態のように、２つの基板積載ステージ３Ａ及び３Ｂのみで成膜装置を実現する方が、基板積載ステージ３の数を最小限に抑え、基板載置部移載装置である基板移載機構８の構成の簡略化、巡回搬送処理の制御内容の容易性等、装置コスト面で優れている。
　なお、吸着把持器４Ａ及び４Ｂそれぞれに加熱機構を持たせ、基板投入動作Ｍ５及び基板取出動作Ｍ６中においても基板１０に対する加熱処理を行うように成膜処理を改良しても良い。
　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。
　１　薄膜形成ノズル
　３，３Ａ，３Ｂ　基板積載ステージ
　４Ａ，４Ｂ　吸着把持器
　４　吸着把持器
　５　基板投入部
　６　基板取出部
　８　基板移載機構
　１０　基板
　３１　吸着機構
　３２　加熱機構
　４１Ａ，４１Ｂ　吸着機構

Claims (6)

  1. 　各々が基板（１０）を載置し、載置した基板を吸着する吸着機構（３１）及び載置した基板を加熱する加熱機構（３２）を有する第１及び第２の基板載置部（３Ａ，３Ｂ）と、
    　成膜処理領域（Ｒ１）内の基板載置部に載置された基板に対して薄膜を成膜する成膜処理を実行する成膜処理実行部（１）と、
    　前記第１及び第２の基板載置部を移動させて前記成膜処理領域内を成膜時移動速度で順次通過させる搬送動作を実行する基板載置部移載装置（８Ｌ，８Ｒ）とを備え、
    　前記搬送動作は、前記第１及び第２の基板載置部のうち、載置した基板が全て前記成膜処理領域を通過した基板載置部である一方の基板載置部を、巡回速度で他方の基板載置部の後方に巡回配置させる巡回搬送処理を含むことを特徴とする、
    成膜装置。
  2. 　請求項１記載の成膜装置であって、
    　前記巡回速度の平均値は前記成膜時移動速度より高速であることを特徴とする、
    成膜装置。
  3. 　請求項２記載の成膜装置であって、
    　前記第１及び第２の基板載置部はそれぞれ所定数の基板を搭載し、前記所定数は、前記他方の基板載置部に載置した全ての基板が前記成膜処理領域を通過するまでに前記巡回搬送処理が完了するように、設定されることを特徴とする、
    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、
    　前記第１及び第２の基板載置部に載置される基板はシリコン基板である、
    成膜装置。
  5. 　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、
    　前記成膜処理実行部は、原料溶液をミスト化して得られる原料ミスト（ＭＴ）を大気中に噴射して前記成膜処理を実行するミスト噴射部を含み、
    　前記成膜処理領域は前記原料ミストの噴射領域である、
    成膜装置。
  6. 　請求項５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出口が形成される噴射面（１Ｓ）を有し、
    　前記噴射面と前記第１及び前記第２の基板載置部に載置された基板との前記噴射領域内における距離であるミスト噴射距離（Ｄ１）が、１ｍｍ以上３０ｍｍ以下に設定されることを特徴とする、
    成膜装置。
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