光照射装置及薄膜形成装置的制作方法

本发明涉及一种对用于半导体用途的形成有包含氧化铟的前驱物的涂布膜的基板照射紫外线来使此氧化铟前驱物光学活化的光照射装置、以及包括此光照射装置的薄膜形成装置。

背景技术：

典型的是在使氧化铟等金属氧化物的薄膜成膜时使用溅镀技术。在溅镀技术中，在真空腔室内使氩等的离子碰撞靶材，并使已被打出的粒子堆积在基板的表面上而使薄膜成膜。但是，溅镀技术除需要产生高真空的装置以外，具有如下的缺点：当使金属氧化膜成膜时，产生氧缺位(oxygenvacancy)且薄膜的特性下降。另外，在溅镀技术中，也存在难以调整薄膜的组成比这一问题。

因此，正在研究使用液相法来制造金属氧化物的薄膜。例如，在专利文献1、专利文献2中提出有如下的技术：将含有氧化铟前驱物的组合物涂布在基板上，对所述组合物照射规定波长范围的紫外线后，通过热来将组合物转换成含有氧化铟的层。

[现有技术文献]

[专利文献]

[专利文献1]国际公开第2011/073005号

[专利文献2]国际公开第2012/062575号

技术实现要素：

[发明所要解决的问题]

对含有氧化铟前驱物的组合物照射紫外线是为了使此氧化铟前驱物光学活化，在专利文献1、专利文献2中揭示有使用低压水银灯照射紫外线。但是，从低压水银灯中照射的紫外线的能量低，因此存在无法使氧化铟前驱物充分地活化这一问题。

本发明是鉴于所述课题而成者，其目的在于提供一种可使氧化铟前驱物良好地活化的光照射装置及薄膜形成装置。

[解决问题的技术手段]

为了解决所述课题，技术方案1的发明是一种对形成有包含氧化铟前驱物的涂布膜的基板照射紫外线来使此氧化铟前驱物光学活化的光照射装置，包括：多个棒状的准分子灯，沿着规定方向相互平行地排列；以及移动部，使所述基板相对于多个所述准分子灯，沿着所述规定方向相对地移动；且多个所述准分子灯与通过所述移动部而移动的所述基板的照射间隔比多个所述准分子灯的排列间隔短。

另外，技术方案2的发明是根据技术方案1的发明的光照射装置，所述照射间隔为2mm以上且10mm以下。

另外，技术方案3的发明是根据技术方案1或技术方案2的发明的光照射装置，所述移动部使所述基板相对于多个所述准分子灯往返移动。

另外，技术方案4的发明是根据技术方案1至技术方案3的任一者的发明的光照射装置，将多个所述准分子灯与通过所述移动部而移动的所述基板之间设为含有氧的环境。

另外，技术方案5的发明是根据技术方案4的发明的光照射装置，所述环境中的氧浓度为15％以上且20％以下。

另外，技术方案6的发明是一种形成包含氧化铟的薄膜的薄膜形成装置，包括：涂布处理部，将含有氧化铟前驱物的涂布液涂布在基板上而在所述基板上形成涂布膜；技术方案1至技术方案5的任一者中记载的光照射装置；以及热处理部，对通过所述光照射装置而使所述氧化铟前驱物光学活化的所述基板进行加热来使所述氧化铟前驱物热活化。

另外，技术方案7的发明是根据技术方案6的发明的薄膜形成装置，还包括：搬入搬出部，搬入未处理的基板，并且搬出处理完的基板；以及搬送机器人，针对所述搬入搬出部、所述涂布处理部、所述热处理部及所述光照射装置搬送基板；且在所述搬送机器人的周围配置所述搬入搬出部、所述涂布处理部、所述热处理部及所述光照射装置。

另外，技术方案8的发明是根据技术方案6的发明的薄膜形成装置，还包括：搬入部，搬入未处理的基板；搬出部，搬出处理完的基板；第1搬送机器人，针对所述搬入部、所述涂布处理部及所述光照射装置搬送基板；以及第2搬送机器人，针对所述光照射装置、所述热处理部及所述搬出部搬送基板；且在所述第1搬送机器人与所述第2搬送机器人之间配置所述光照射装置。

[发明的效果]

根据技术方案1至技术方案8的发明，由于包括多个棒状的准分子灯，且多个准分子灯与通过移动部而移动的基板的照射间隔比多个准分子灯的排列间隔短，因此可使用放射的紫外线的能量高的准分子灯来使氧化铟前驱物良好地活化。

附图说明

图1是表示本发明的薄膜形成装置的整体配置结构的图。

图2是表示光照射处理部的结构的图。

图3是将多个准分子灯的附近放大表示的图。

图4是表示薄膜形成装置中的处理程序的流程图。

图5是表示第2实施方式的薄膜形成装置的整体配置结构的图。

[符号的说明]

1、1a：薄膜形成装置

10：搬送机器人

11：第1搬送机器人

12：第2搬送机器人

20：装载机/卸载机

21：装载机

22：卸载机

30：涂布处理部

40：热处理部

50：光照射处理部

51：准分子灯

55：移动部

56：搬送辊

57：驱动部

59：环境调整机构

ar2：箭头

d：照射间隔

p：排列间隔

w：基板

s1～s5：步骤

具体实施方式

以下，一面参照附图一面对本发明的实施方式进行详细说明。

＜第1实施方式＞

图1是表示本发明的薄膜形成装置的整体配置结构的图。本发明的薄膜形成装置1是在基板的表面上形成含有氧化铟的薄膜的装置。成为处理对象的基板可以是玻璃基板，也可以是半导体晶片(本实施方式中为矩形的玻璃基板)。另外，成为处理对象的基板的形状或尺寸也无特别限定，可设为适宜的形状或尺寸。薄膜形成装置1包括：装载机/卸载机20、涂布处理部30、热处理部40、光照射处理部50及搬送机器人10。在第1实施方式中，采用在搬送机器人10的周围配置有装载机/卸载机20、涂布处理部30、热处理部40及光照射处理部50的所谓的集束型设备(clustertool)型的布局。另外，在图1及以后的各图中，为了容易理解，视需要将各部的尺寸或数量夸张或简化来描绘。

装载机/卸载机20是将未处理的基板搬入薄膜形成装置1中，并且将薄膜形成处理已结束的基板从薄膜形成装置1中搬出的搬入搬出部。装载机/卸载机20包括收纳未处理及处理完的基板的收纳部、及与搬送机器人10进行基板的交接的移载机器人等(均省略图示)。

涂布处理部30是将含有氧化铟前驱物的涂布液涂布在基板的表面上而在基板上形成此涂布液的涂布膜的处理部。作为涂布处理部30，例如可采用：使喷出涂布液的狭缝喷嘴以固定速度对保持为静止状态的基板扫描并涂布涂布液的狭缝涂布机、或者一面使基板旋转一面对此基板的旋转中心喷出涂布液来使涂布液在基板表面上扩散的旋涂机等。

热处理部40是对通过光照射处理部50而使涂布膜中所含有的氧化铟前驱物光学活化的基板进行加热来使此氧化铟前驱物热活化的处理部。作为热处理部40，例如可使用通过吹送热风来对基板进行加热的热处理炉。热处理部40将基板加热至约350℃。

搬送机器人10与装载机/卸载机20、涂布处理部30、热处理部40及光照射处理部50进行基板的交接来将基板依次搬送至这些处理部中。

图2是表示光照射处理部50的结构的图。光照射处理部50是本发明的光照射装置，其对形成有包含氧化铟前驱物的涂布膜的基板照射紫外线来使此氧化铟前驱物光学活化。光照射处理部50包括多个准分子灯51与使基板w移动的移动部55。

多支(第1实施方式中为三支)准分子灯51分别为棒状的灯。在第1实施方式中，以各准分子灯51的长边方向沿着水平方向相互变得平行的方式排列有三支准分子灯51。准分子灯51是在由放电等离子体所激发的放电气体恢复成基底状态时发出特有的光谱的紫外线(准确而言，真空紫外线(vacuumultraviolet，vuv))的灯。本实施方式的准分子灯51放射波长为172nm的真空紫外线。

移动部55包括多个搬送辊56及驱动部57。多个搬送辊56以各自的长边方向沿着水平方向相互变得平行的方式排列在多个准分子灯51的下方。驱动部57使多个搬送辊56同步旋转。多个搬送辊56通过驱动部57而在正方向或反方向上旋转，由此如图2中的箭头ar2所示般，由多个搬送辊56支撑的基板w沿着水平方向(即，多个准分子灯51的排列方向)滑动移动。另外，多个搬送辊56的直径及根数可设为对应于基板w的尺寸的适宜的直径及根数。

图3是将多个准分子灯51的附近放大表示的图。多个准分子灯51沿着水平方向隔开均等的间隔而相互平行地排列。多个准分子灯51的排列间隔p为30mm～60mm。所谓排列间隔p，是指邻接的准分子灯51的中心间距离。另外，棒状的各准分子灯51的直径约为20mm。

另一方面，多个准分子灯51与通过移动部55而移动的基板w之间的照射间隔d为2mm以上且10mm以下。即，多个准分子灯51与通过移动部55而移动的基板w的照射间隔d明显比多个准分子灯51的排列间隔p短。另外，严格来说，照射间隔d是准分子灯51的外壁面的下端与通过移动部55而使基板w存在于此准分子灯51的下方时的基板w的上表面的间隔。三支准分子灯51沿着水平方向排列，基板w通过移动部55而沿着水平方向移动，因此三支准分子灯51的各者与基板w的照射间隔d一样。

另外，在各准分子灯51的外壁面的附近设置有环境调整机构59。环境调整机构59包括省略图示的排气机构与供氧机构，可调整对应的准分子灯51与基板w之间的空间的环境。另外，在本实施方式中，环境调整机构59未进行特别的环境调整，多个准分子灯51与基板w之间的空间为大气环境。

继而，对具有所述结构的薄膜形成装置1中的处理程序进行说明。图4是表示薄膜形成装置1中的处理程序的流程图。

首先，将未处理的基板w搬入薄膜形成装置1中(步骤s1)。具体而言，将未处理的基板w从薄膜形成装置1的外部搬入装载机/卸载机20中。在被搬入装载机/卸载机20中之前的基板w的表面上形成有晶体管等元件的图案。作为先于朝装载机/卸载机20中搬入基板w进行的处理，可以先进行此基板w的表面清洗处理。作为此种清洗处理，可例示：利用药液对基板w的表面进行清洗的药液清洗、或利用刷子机械式地从基板w的表面上去除污染物质的刷子清洗等。

被搬入装载机/卸载机20中的未处理的基板w由搬送机器人10接收，并被搬入涂布处理部30中。另外，在未进行如所述般的表面清洗处理的情况下，可以在将基板w搬入涂布处理部30中之前搬入光照射处理部50中，并从准分子灯51对基板w的表面照射紫外线，由此将附着在所述表面上的污染物质分解去除。

对被搬入涂布处理部30中的基板w进行涂布处理(步骤s2)。涂布处理部30将含有氧化铟前驱物的涂布液涂布在基板w的表面上而在基板w上形成此涂布液的涂布膜。此处，所谓“氧化铟前驱物”，是指通过被活化而变化成氧化铟的物质，例如可例示卤化铟醇盐(通式inx(or)2，式中r为烷基和/或烷氧基烷基，x为f、cl、br或i)。使此种氧化铟前驱物分散在溶剂或分散介质中来构成涂布液。作为溶剂或分散介质，可使用：醇、甲苯、二甲苯、二乙醚等。

涂布处理部30将所述涂布液涂布在基板w上而形成涂布膜。在基板w上，以一样的膜厚形成含有氧化铟前驱物的涂布膜。涂布处理部30中的刚涂布后的涂布膜是含有大量溶剂的湿润状态的膜。因此，可以通过涂布处理部30来使涂布膜中所含有的溶剂蒸发而使涂布膜干燥。由于涂布膜中所含有的溶剂具有挥发性，因此即便在常温常压下，也在比较短的时间内蒸发。

继而，搬送机器人10将形成有涂布膜的基板w从涂布处理部30中搬出并搬入光照射处理部50中。光照射处理部50对形成在基板w上的涂布膜照射紫外线来使涂布膜中所含有的氧化铟前驱物光学活化(步骤s3)。

通过搬送机器人10而搬入光照射处理部50中的基板w由多个搬送辊56支撑。而且，驱动部57使多个搬送辊56旋转来使基板w沿着水平方向滑动移动。在第1实施方式中，使基板w从多个准分子灯51的排列区域的一侧侧方朝另一侧侧方移动后，使基板w从所述另一侧侧方朝所述一侧侧方移动。即，移动部55使基板w相对于多个准分子灯51往返移动。另外，在本实施方式中，使基板w相对于多个准分子灯51往返一次，但往返的次数可设为适宜的次数。

另外，多个准分子灯51放射波长为172nm的真空紫外线。移动部55使基板w相对于多个准分子灯51往返移动，由此在基板w的上表面上，来自各准分子灯51的紫外线的照射区域沿着基板w的移动方向得到扫描。由此，对形成在基板w上的涂布膜照射紫外线。通过对涂布膜照射紫外线，而使涂布膜中所含有的氧化铟前驱物光学活化。

通过移动部55而移动的基板w的移动速度例如为0.5m/min。使基板w以此移动速度相对于三支准分子灯51往返移动，由此从三支准分子灯51对于基板w上表面的各区域的总照射时间变成40秒～60秒左右。

然而，为了使涂布膜中所含有的氧化铟前驱物良好地活化，必须在含有氧的环境中对涂布膜照射紫外线。因此，在本实施方式中，在将多个准分子灯51与基板w之间的空间设为大气环境的状态下进行紫外线照射。另一方面，从准分子灯51中放射的波长为172nm的真空紫外线具有由氧吸收这一性质。因此，使多个准分子灯51与通过移动部55而移动的基板w的照射间隔d比多个准分子灯51的排列间隔p短并设为2mm以上且10mm以下。若照射间隔d超过10mm，则从准分子灯51中放射的真空紫外线几乎由存在于准分子灯51与基板w之间的大气环境的氧吸收而不到达基板w上的涂布膜上。若照射间隔d为10mm以下，则即便准分子灯51与基板w之间为含有氧的环境，从准分子灯51中放射的真空紫外线也完全不被吸收而可到达基板w上的涂布膜上。另外，若照射间隔d未满2mm，则准分子灯51与基板w过于靠近，而产生基板w的上表面与准分子灯51的一部分在移动时接触的担忧。因此种理由，而将多个准分子灯51与基板w的照射间隔d限定为2mm以上且10mm以下。

另外，由于照射间隔d明显比多个准分子灯51的排列间隔p短，因此基板w的上表面上的来自多个准分子灯51的紫外线的照射区域变成离散的状态。因此，在本实施方式中，使基板w相对于多个准分子灯51滑动移动，由此将紫外线均匀地照射在基板w的上表面的整个面上。更具体而言，以从多个准分子灯51的各者对于基板w的上表面的整个面的照射时间变得一样的方式，使基板w的整体往返滑动移动。由此，不仅在基板w的上表面的整个面上紫外线的照射时间变得一样，而且即便在多个准分子灯51中存在照射强度的偏差，基板w的上表面的整个面上的照射条件也变得一样。通过在含有氧的环境中将紫外线均匀地照射在基板w上的涂布膜上，而使涂布膜中所含有的氧化铟前驱物良好地光学活化。另外，当对涂布膜照射紫外线时，优选例如抑制准分子灯51的发热，以不使基板w被过度地加热。

其后，搬送机器人10将紫外线照射处理已结束的基板w从光照射处理部50中搬出并搬入热处理部40中。热处理部40对基板w实施加热处理来使基板w上的涂布膜中所含有的氧化铟前驱物热活化(步骤s4)。热处理部40中的加热处理也在大气环境中，即含有氧的环境中进行。热处理部40以约350℃将基板w加热30分钟～1时间左右。在含有氧的环境中对基板w上的涂布膜进行加热，由此使涂布膜中所含有的氧化铟前驱物热活化而生成氧化铟。其结果，通过所述一连串的处理而在基板w上形成含有氧化铟的薄膜。

在加热处理结束后，搬送机器人10从热处理部40中取出基板w并再次搬入装载机/卸载机20中。然后，将处理完的基板w从装载机/卸载机20朝薄膜形成装置1的外部搬出而完成对于基板w的一连串的薄膜形成处理。

在第1实施方式中，使用准分子灯51对基板w上的含有氧化铟前驱物的涂布膜照射紫外线。与低压水银灯相比，准分子灯51放射的紫外线的能量高，因此适合于使涂布膜中所含有的氧化铟前驱物光学活化。然而，从准分子灯51中放射的波长为172nm的真空紫外线具有由氧吸收这一性质。因此，就准分子灯51的紫外线照射效率的观点而言，优选在多个准分子灯51与基板w之间不存在氧。另一方面，为了使涂布膜中所含有的氧化铟前驱物良好地活化，必须在含有氧的环境中对涂布膜照射紫外线。即，就工序上的观点而言，需要含有氧的环境，但就紫外线照射效率的观点而言，优选不含氧的环境。

为了满足所述相反的要求，在将多个准分子灯51与基板w之间的空间设为大气环境(氧浓度约为20％)的状态下进行紫外线照射。若为大气环境，则含有约20％的氧，因此可使涂布膜中所含有的氧化铟前驱物良好地活化。另外，若为氧浓度约为20％的大气环境，则将准分子灯51与基板w的照射间隔d设为10mm以下来使两者靠近，由此从准分子灯51中放射的真空紫外线完全不被吸收而可到达基板w上的涂布膜上。

而且，若使多个准分子灯51与基板w靠近且照射间隔d明显变得比多个准分子灯51的排列间隔p短，则各准分子灯51的照射范围受到限定，因此使基板w相对于多个准分子灯51滑动移动。由此，在含有氧的环境中将紫外线均匀地照射在基板w上的涂布膜上，可使涂布膜中所含有的氧化铟前驱物良好地光学活化。

＜第2实施方式＞

继而，对本发明的第2实施方式进行说明。图5是表示第2实施方式的薄膜形成装置1a的整体配置结构的图。第2实施方式的薄膜形成装置1a的处理部的布局与第1实施方式的薄膜形成装置1不同。第2实施方式的薄膜形成装置1a包括：装载机21、涂布处理部30、光照射处理部50、热处理部40、卸载机22、第1搬送机器人11及第2搬送机器人12。另外，在图5中，对与第1实施方式相同的部件标注相同的符号。

在第2实施方式中，在第1搬送机器人11的周围配置装载机21、涂布处理部30及光照射处理部50。另一方面，在第2搬送机器人12的周围配置卸载机22、热处理部40及光照射处理部50。光照射处理部50配置在第1搬送机器人11与第2搬送机器人12之间。

装载机21是将未处理的基板w搬入薄膜形成装置1a中的搬入部。卸载机22是将处理完的基板w从薄膜形成装置1a中搬出的搬出部。与进行未处理基板的搬入及处理完基板的搬出两者的第1实施方式的装载机/卸载机20不同，装载机21是搬入专用的单元，卸载机22是搬出专用的单元。

第1搬送机器人11及第2搬送机器人12具有与第1实施方式的搬送机器人10相同的结构。另外，涂布处理部30、热处理部40及光照射处理部50为与第1实施方式相同的部件。在第2实施方式中，第1搬送机器人11针对装载机21、涂布处理部30及光照射处理部50搬送基板w。另外，第2搬送机器人12针对光照射处理部50、热处理部40及卸载机22搬送基板w。第2实施方式的光照射处理部50对基板w照射紫外线，并且也发挥将基板w从第1搬送机器人11交接至第2搬送机器人12中的作用。

在第2实施方式中，将未处理的基板w从薄膜形成装置1a的外部搬入装载机21中。被搬入装载机21中的未处理的基板w由第1搬送机器人11接收，并被搬入涂布处理部30中。在涂布处理部30中，对基板w进行含有氧化铟前驱物的涂布液的涂布处理。在进行涂布处理后，第1搬送机器人11将形成有涂布膜的基板w从涂布处理部30中搬出并搬入光照射处理部50中。

与第1实施方式同样地，光照射处理部50一面使基板w相对于多个准分子灯51滑动移动，一面从多个准分子灯51对形成在基板w上的涂布膜照射紫外线来使涂布膜中所含有的氧化铟前驱物光学活化。另外，在第1实施方式中使基板w相对于多个准分子灯51往返移动，但在第2实施方式中，也可以使基板w相对于多个准分子灯51朝一个方向(从第1搬送机器人11朝向第2搬送机器人12的方向)移动一次。与第1实施方式同样地，使基板w相对于多个准分子灯51滑动移动，由此在含有氧的环境中将紫外线均匀地照射在基板w上的涂布膜上，而使涂布膜中所含有的氧化铟前驱物良好地光学活化。

紫外线照射处理已结束的基板w由第2搬送机器人12从光照射处理部50中搬出并搬入热处理部40中。在热处理部40中进行基板w的加热处理，由此使基板w上的涂布膜中所含有的氧化铟前驱物热活化。

在加热处理结束后，第2搬送机器人12从热处理部40中取出基板w并搬入卸载机22中。然后，将处理完的基板w从卸载机22朝薄膜形成装置1a的外部搬出而完成对于基板w的一连串的薄膜形成处理。

＜变形例＞

以上，对本发明的实施方式进行了说明，但本发明只要不脱离其主旨，则除所述实施方式以外可进行各种变更。例如，在所述实施方式中，在将多个准分子灯51与基板w之间的空间设为大气环境的状态下进行紫外线照射，但并不限定于此，也可以通过环境调整机构59来调整此空间的环境。如上所述，为了使氧化铟前驱物良好地活化而需要氧，相对于此，就紫外线照射效率的观点而言优选不存在氧。因此，环境调整机构59以准分子灯51与基板w之间的空间的环境中的氧浓度变成15％以上且20％以下的方式进行环境调整。若准分子灯51与基板w之间的空间的环境中的氧浓度为15％以上且20％以下，则可使涂布膜中所含有的氧化铟前驱物良好地活化。另外，将准分子灯51与基板w的照射间隔d设为10mm以下来使两者靠近，由此从准分子灯51中放射的真空紫外线完全不被吸收而可到达基板w上的涂布膜上。其结果，与所述实施方式同样地，通过使基板w相对于多个准分子灯51滑动移动，而在含有氧的环境中将紫外线均匀地照射在基板w上的涂布膜上，可使涂布膜中所含有的氧化铟前驱物良好地光学活化。

另外，在所述实施方式中，使基板w相对于多个准分子灯51移动，但也可以一面在静止状态下支撑基板w，一面使多个准分子灯51相对于此基板w移动。即，只要使基板w相对于多个准分子灯51相对地移动即可。

另外，在所述实施方式中配置有三支准分子灯51，但准分子灯51的支数可设为适宜的支数。

另外，在所述实施方式中，通过多个搬送辊56来支撑基板w并使其滑动移动，但也可以通过空气使基板w浮起并滑动移动来代替所述方式。

另外，包含光照射处理部50的处理部的配置结构并不限定于图1、图2的布局，只要是可进行按照图4中所示的处理程序的处理的布局即可。

[产业上的可利用性]

本发明的技术适合于形成用于薄膜晶体管(thinfilmtransistor，tft)等的制造的含有电特性优异的氧化铟的薄膜。