JP2004043854A - Thin-film forming apparatus and thin-film forming method - Google Patents

Thin-film forming apparatus and thin-film forming method Download PDF

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Katsunori Yanashima
簗嶋 克典
Hironobu Narui
成井 啓修
Satohiko Memesawa
目々澤 聡彦
Koji Sasaki
佐々木 浩司
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a thin-film forming apparatus for forming an organic thin film with a uniform thickness by uniformly supplying a source gas to the surface of a substrate, and to provide a thin-film forming method. <P>SOLUTION: The thin-film forming apparatus comprises a treatment chamber 11, a substrate holder 13 installed in the treatment chamber 11, a source-gas feed pipe 21 for supplying a source gas G1 consisting of film-forming components into the treatment chamber 11, and a stirring-gas feed pipe 31 for supplying a stirring gas G2 toward the source gas supplied from the source-gas feed pipe 21, into the treatment chamber 11. The thin-film forming method is characterized by using the apparatus. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は薄膜形成装置および薄膜形成方法に関するものであって、特に、処理チャンバ内で基板表面に対してキャリアガスとともに原料ガスを供給することにより有機薄膜を形成する有機気相堆積法に適用される薄膜形成装置および薄膜形成方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
有機ELディスプレイ素子などの低分子系有機EL発光素子用の有機薄膜は、一般的に真空蒸着法で成膜されている。
真空蒸着法に用いられる真空蒸着装置は、処理チャンバと処理チャンバ内の底部に設けられた蒸着源と、蒸着源の上方にこの蒸着源に対して対向配置された基板ホルダーとを備えている。
【0003】
真空蒸着装置では、蒸着源から有機原料を蒸発させることで、基板ホルダーに装着された基板の表面に原料ガスを供給し蒸着させて有機薄膜を形成する。このような真空蒸着装置を用いた成膜において成膜速度を制御するには、蒸着源の温度を変化させるなどして、有機原料の蒸発レートを変化させなければならない。
しかし、温度と蒸発レートとはリニアに対応しておらず、また、温度を変化させることで蒸発レートが不安定な挙動を示すため、正確な制御は困難である。また、温度変化に対する蒸発レートの応答性も悪いため長いプロセス時間が必要になり、生産性が悪いといった問題もある。
【0004】
そこで、近年、有機薄膜を形成する装置として、有機気相堆積法(Organic Vapor Phase Deposition(OVPD))による有機気相堆積装置が提案されている(特表2001−523768号公報)。
有機気相堆積装置は、処理チャンバと、処理チャンバ内に設けられた基板ホルダーと、基板ホルダー側に向けてガスを供給するように対向配置されたガス供給手段とを備えており、減圧雰囲気下の処理チャンバ内でキャリアガスとともに成膜成分からなる原料ガスを基板ホルダーに装着された基板表面に供給することで、有機薄膜を形成する。
このような有機気相堆積装置は、処理チャンバ内への原料ガスの供給速度によっても、成膜速度が調整されるため、真空蒸着装置と比較して成膜速度の制御性が良好で成膜速度も速いという利点を有している。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上述したような有機気相堆積装置では、処理チャンバ内に気相状態で供給された原料ガスの流れがガス供給口の配置に応じた方向性を有しており、その方向性や原料ガスの濃度、供給速度等により、十分に均一化されることなく基板表面に供給されるため、基板表面に供給される原料ガスの分布が不均一になり易いという傾向があった。このため、形成される有機薄膜の膜厚分布が不均一になるという問題が生じていた。
有機ELディスプレイを作製する場合、有機薄膜の膜厚分布が不均一であると、薄いところは抵抗が少ないために優先的に電流が流れてしまい、輝度むらの発生につながる。
【0006】
【課題を解決するための手段】
上記のような課題を解決するために、本発明の薄膜形成装置は、処理チャンバと、処理チャンバ内に設けられた基板ホルダーと、処理チャンバ内に成膜成分からなる原料ガスを供給する原料ガス供給管と、原料ガス供給管から供給された原料ガスに向けて処理チャンバ内に攪拌用ガスを供給する攪拌用ガス供給管とを備えたことを特徴としている。
【0007】
このような薄膜形成装置によれば、原料ガス供給管から供給された原料ガスに向けて攪拌用ガスを供給する攪拌用ガス供給管とを備えていることから、攪拌用ガスの供給によって、処理チャンバ内で原料ガスが攪拌され、処理チャンバ内における原料ガスの分布が均一化される。
これにより、基板表面に対して均一に原料ガスを供給することが可能になり、より均一な膜厚の有機薄膜の形成を行うことができる。
【0008】
また、本発明の薄膜形成方法は、処理チャンバ内に基板を収納した後、成膜成分からなる原料ガスを処理チャンバ内に供給し、処理チャンバ内に供給された原料ガスに向けて攪拌用ガスを供給することで、原料ガスを攪拌するとともに、攪拌された原料ガスを基板の表面に供給して薄膜を形成することを特徴としている。
【0009】
このような薄膜形成方法によれば、処理チャンバ内に供給された原料ガスに向けて攪拌用ガスを供給することで、原料ガスを攪拌するとともに、攪拌された原料ガスを基板の表面に供給することから、原料ガスの分布をより均一化した状態で、基板の表面に均一に供給することが可能である。よって、より均一な膜厚の薄膜を形成することができる。
【0010】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の薄膜形成装置の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。
【0011】
<薄膜形成装置>
図1は本発明の薄膜形成装置である有機気相堆積装置の一実施形態を説明するための概要構成図である。この図に示す薄膜形成装置は、減圧雰囲気下に維持した処理チャンバ11内で基板Wを覆うようにマスク(図示省略)を配置し、このマスクを介して基板W上に所定パターンの有機薄膜の形成を行うものである。
【0012】
薄膜形成装置は有機薄膜の形成処理が施される基板Wを収納するための処理チャンバ11を備えている。
そして、この処理チャンバ11内には基板Wを支持するための基板ホルダー13が収納され、基板ホルダー13には基板装着面13aに装着された状態の基板Wの温度制御が自在な冷却機構(図示省略)が設けられている。
なお、ここでの冷却機構とは基板Wに成膜を行う際の最適な温度に調整するものであり、常温以下の冷却に限定されるものではない。
また、基板ホルダー13には回転またはスライドさせる駆動機構が設けられていてもよい。
【0013】
ここで、基板ホルダー13は例えば処理チャンバ11内の底部に配置されており、基板装着面13aを図面上上部に向けた状態で配置されていることとする。なお、ここでは基板ホルダー13が基板装着面13aを図面上上部に向けた状態で配置された構成とするが、本発明はこれに限定されず、基板装着面13aが水平状態に対して略垂直となるような状態で配置されていてもよい。
【0014】
また、この処理チャンバ11には、排気システム12が備えられており、処理チャンバ11内部が所定の圧力にコントロールされる。また、ここでの図示は省略したが、排気システム12によって排気されるガスは、トラップを通り余分な材料を捕獲し、後で説明するキャリアガスおよび攪拌用ガス(例えばN)のみが、装置外に排出される構成となっており、この排気はスクラバーを通過後に大気開放される構成となっている。
【0015】
また、この処理チャンバ11には、基板ホルダー13に基板Wを固定させる作業を行うためのロードロック室(図示省略)が設けられている。このロードロック室は、内部をポンプで排気でき、また不活性ガス等で自在に置換できる構成となっており、不活性ガス雰囲気内において基板ホルダー13に基板Wを固定させ、ポンプで排気し、減圧にした状態でロードロック室−処理チャンバ11間のゲートバルブ(図示省略)を開くことにより、基板Wを固定させた基板ホルダー13を処理チャンバ11内に所定状態で配置収納することが可能である。
【0016】
次に、処理チャンバ11内に成膜成分からなる原料ガスを含むガス(以下、原料ガスG1とする)および攪拌用ガスG2を供給するガス供給手段15について説明する。
ガス供給手段15は、処理チャンバ11内に原料ガスG1を供給する原料ガス供給管21と、処理チャンバ11内に攪拌用ガスG2を供給する攪拌用ガス供給管31と、原料ガス供給管21が接続されるガス精製装置22と、処理チャンバ11とガス精製装置22との間の原料ガス供給管21に設けられた原料供給機構25とを備えている。
【0017】
原料ガス供給管21はその一端が処理チャンバ11の側壁から処理チャンバ11内に挿入されており、この原料ガス供給管21の他端は、キャリアガスまたは攪拌用ガスG2となる高純度の不活性ガス(例えばN,He,Ar)が貯蔵されたガス精製装置22(またはボンベ)に接続されている。
ここでは、キャリアガスおよび攪拌用ガスG2の両方に不活性ガスを用いることとしたが、本発明はこれに限定されず、成膜に用いる有機原料と反応しないガスであれば、例えばHであってもよい。
また、キャリアガス用または攪拌用ガスG2用にガス精製装置22がそれぞれ設けられていてもよい。
【0018】
そして、ガス精製装置22から処理チャンバ11までの間の原料ガス供給管には、ガス精製装置22側から順に、圧力調整機23、マスフローコントローラ(MFC)24、および原料供給機構25が設けられ、さらにベントライン26が接続されると共に、ベントライン26と処理チャンバ11との間にバルブV1が設けられた構成になっている。また、ベントライン26にも、バルブV2が設けられていることとする。
【0019】
このうち、原料供給機構25は、有機薄膜の原料となる有機原料が貯蔵された原料容器25a、原料ガス供給管21から分岐して原料容器25aに挿入される導入管25b、この導入管25bよりも下流側の原料ガス供給管21から分岐して原料容器25aに挿入された排出管25cを備えている。そして、原料ガス供給管21における導入管25bと排出管25cとの分岐の間、導入管25b、および排出管25cには、それぞれバルブV3,V4,V5が設けられている。
【0020】
以上のような構成の薄膜形成装置において、MFC24から処理チャンバ11までの配管、容器等はすべて、所定の高温に温度制御されることとする。温度制御のための加熱方式は、オーブン内などに設置する空気恒温槽方式でも、高温オイルなどを循環させる方式でも、RF(Radio Frequency)加熱方式(高周波誘導加熱方式)でも、ランプ加熱方式でもよく、特に限定されることはない。
【0021】
一方、原料ガス供給管21とは異なるラインで攪拌用ガスG2を処理チャンバ11内に供給する攪拌用ガス供給管31はその一端が処理チャンバ11内に例えば上部から挿入されている。
そして、この攪拌用ガス供給管31の他端は、原料ガス供給管21における圧力調整機23とMFC24との間に接続されており、ガス精製装置22に接続された原料ガス供給管21から分岐された形状となっている。
【0022】
この分岐点Sから処理チャンバ11までの間の攪拌用ガス供給管31には、分岐点S側から順に、MFC32が設けられ、ベントライン33が接続されるとともに、MFC32とベントライン33の間、ベントライン33と処理チャンバ11との間にはそれぞれバルブV6、V7が設けられた構成になっている。
また、ベントライン33にも、バルブV8が設けられていることとする。
【0023】
さらに、本実施形態における攪拌用ガス供給管31には、例えば攪拌用ガス供給管31の周囲を覆うように配置された冷却機構(図示省略)が設けられていることとする。この冷却機構は、攪拌用ガス供給管31内を流動する攪拌用ガスG2の温度を、原料ガスG1を攪拌して冷却するための適した温度に制御するものであり、常温以下に限定されるものではない。
【0024】
ここで、図2(a)の要部拡大図に示すように、処理チャンバ11の側壁から挿入された原料ガス供給管21は、処理チャンバ11内に所定状態で配置収納された基板ホルダー13の基板装着面13aに向けて原料ガスG1が供給されるように配置されている。
具体的には基板装着面13aに装着される基板Wに向けてその側面側から原料ガスG1が供給されるように原料ガス供給管21におけるガス供給口21aが配置されていることとする。
【0025】
ここで、本実施形態の原料ガス供給管21は、基板W表面全域に原料ガスG1が供給されるように構成されていることが好ましい。このため、図2(b)に示すように、例えば、ガス供給口21aが基板装着面(図示省略)に向けて複数配置されるように、原料ガス供給管21が複数設けられていることとする。
具体的には、図1に示したような、処理チャンバ11とガス精製装置22(または圧力調整機23)との間に、MFC24〜バルブV1までの部分を設けた原料ガス供給管21が複数設けられた構成であることとする。
【0026】
なお、ここでは原料ガス供給管21のラインが複数設けられた構成としたが、本発明はこれに限定されることなく、原料ガス供給管21がバルブV1と処理チャンバ11の間、または処理チャンバ11の内部で複数に分岐された形状であってもよい。
【0027】
また、図3に示すように、例えば原料ガス供給管21が基板(図示省略)の幅に合わせてガス供給口21aに向けて徐々に拡大された形状であってもよい。
この場合には、この徐々に拡大された供給端21bの内部で原料ガスG1が十分に拡散されるように複数の拡散壁41が設けられていれば好ましい。
【0028】
さらに、1本の原料ガス供給管21からその断面形状を維持したまま、原料ガスG1を供給した場合であっても、攪拌用ガスG2と混合することにより、原料ガスG1をより均一化させた状態で基板W表面に供給することが可能である。
ただし、この場合においては、図1における基板装着面13aを水平状態で回転、または図面上奥行き方向または手前方向にスライドさせた方が、より均一に原料ガスG1を供給することが出来るので好ましい。
【0029】
一方、再び図2(a)に示すように、処理チャンバ11の上部から挿入された攪拌用ガス供給管31は、基板装着面13aに向けて攪拌用ガスG2が供給されるように配置されている。
具体的には攪拌用ガス供給管31におけるガス供給口31aは、基板装着面13aに対向配置されており、基板装着面13aに装着される基板Wの表面に向けて攪拌用ガスG2が供給されるように配置されていることとする。
ここで、攪拌用ガス供給管31は基板W表面全域に攪拌用ガスG2が供給されるように構成されていることが好ましい。
ここでは、攪拌用ガス供給管31が例えばガス供給口31aに向けて徐々に拡大された形状に構成されていることとする。
【0030】
また、図4に示すように、攪拌用ガス供給管31がガス供給口31aに向けて一段階で拡大されるような構成であってもよい。また、ここでの図示は省略したが、攪拌用ガス供給管31が複数設けられた構成であってもよい。
【0031】
<薄膜形成方法>
次に、以上のような構成の有機気相堆積装置を用いた有機薄膜の形成方法を説明する。ここでは、一例として、有機EL素子に一般的に用いられるAlq3[tris(8−quinolinolato)aluminu(III)]からなる電子輸送性発光層を形成する場合について説明する。
【0032】
まず、図1に示すように、ロードロック室(図示省略)内において基板ホルダー13に基板Wを保持固定し、ロードロック室内を減圧雰囲気にした後、それぞれ同じ圧力に保たれたロードロック室と処理チャンバ11との間のゲートを開けて、基板ホルダー13を処理チャンバ11内の所定位置にセットする。
そして、排気システム12によって処理チャンバ11内を、例えば133Paに保つとともに、基板ホルダー13に設けられた冷却機構によって基板Wを20℃程度に保持する。
ここでは、基板Wの表面を覆うようにマスク(図示省略)を配置して成膜を行うこととするが、マスクを用いずに基板Wの表面全域に成膜を行う場合においても本発明は適用可能である。
【0033】
また、原料供給機構25の原料容器25aには、有機薄膜の原料となる有機原料(ここではAlq3)を貯蔵するとともに、原料容器25a内の有機原料を所定温度(Alq3の場合には280℃)に加熱する。これにより、原料容器25a内に、加熱温度に対する有機材料(Alq3)の蒸気圧分を気体として存在させておく。また、MFC24から処理チャンバ11までの配管、容器等はすべて、所定の高温に温度制御(例えば280℃程度)して加熱しておくこととする。
【0034】
以上のような状態で、バルブV2,V3を閉じ、バルブV1,V4,V5を開く。そして、ガス精製装置22から、圧力調整機23により、例えば0.2MPaに圧力コントロールされ、MFC24により高精度に流量コントロールされた不活性ガス(例えばN)をキャリアガスとして、原料ガス供給管21に流す。流量の一例としては、1000sccm(standard cc /min:標準状態での1分あたりの流量)である。
【0035】
そして、キャリアガスを原料容器25aに供給し、原料容器25a内において気化された有機原料(Alq3)のガスを、キャリアガスとともに排出管25cを経由させて、原料ガス供給管21から処理チャンバ11内に輸送供給する。
【0036】
一方、攪拌用ガス供給管31内の温度を原料ガスG1の供給温度よりも低い温度、ここでは例えば常温とし、バルブV8を閉じ、バルブV6、V7を開くことで、ガス精製装置22から供給された不活性ガス(例えばN)を攪拌用ガスG2として、攪拌用ガス供給管31から処理チャンバ11内に輸送供給する。
ここでの攪拌用ガスG2の流量等は、処理チャンバ11内で原料ガスG1が十分に攪拌されるように調整して供給する。
【0037】
このようにして、図2(a)に示すように、処理チャンバ11の側壁から挿入された原料ガス供給管21のガス供給口21aから、有機原料(Alq3)ガスを含む原料ガスG1が処理チャンバ11内の基板装着面13aに装着された基板Wの表面に沿って供給される。
そして、処理チャンバ11の上部から挿入され、基板装着面13aに対向配置されたガス供給口31aから基板Wの表面に向けて攪拌用ガスG2が供給される。
【0038】
上述したような薄膜形成装置および薄膜形成方法によれば、原料ガスG1が基板Wの側面側に配置されたガス供給口21aから基板Wの表面に沿って供給され、攪拌用ガスG2が基板Wの表面に対向配置されたガス供給口31aから供給されることにより、処理チャンバ11内で原料ガスG1が攪拌され、処理チャンバ11内における原料ガスG1の分布が均一化される。これにより、基板W表面に対して均一に原料ガスG1を供給することが可能になり、均一な膜厚の有機薄膜を形成することができる。
さらに、本実施形態では基板Wの表面に沿って供給された原料ガスG1が、攪拌用ガスG2により基板Wの表面上で攪拌され、攪拌用ガスG2によって押えられるような状態で、基板W表面に供給されることから、基板W表面に原料ガスG1を効率よく供給することができる。
【0039】
また、複数の原料ガス供給管21を備えていることから、それぞれの原料ガス供給管21に設けられたMFC24によりガス流量を調整することができるため、ガス流量を制御することによっても、基板W表面の各部に供給される原料ガスG1の分布を制御することができ、より均一な膜厚の有機薄膜を形成することが可能である。
【0040】
また、複数の原料ガス供給管21に異なる原料ガスG1をそれぞれ導入した場合には、順次、複数のガス供給口21aから処理チャンバ11内に供給し、複数の有機薄膜を連続的に積層形成することが可能となり、均一な膜厚の有機薄膜を積層形成することができる。
ただし、この場合には基板ホルダー13に基板装着面13aを回転またはスライドさせる駆動機構が設けられ、基板装着面13aを図1における図面上奥行き方向または手前方向にスライドさせた方がより均一な膜厚の有機薄膜を形成することができる。
【0041】
また、本実施形態によれば、原料ガスG1を攪拌することにより、原料ガスG1の流れの方向性を分散させることができる。このため、従来の有機気相堆積装置のように原料ガスG1の流れがガス供給口21aの配置に応じた方向性を持って基板W表面に供給される場合と比較して、原料ガスG1の供給されにくいマスクのエッジ部分にも原料ガスG1が供給されるようになりシャドー効果を抑制して成膜パターンのずれを防止することができる。
【0042】
さらに、本実施形態では攪拌用ガスG2を処理チャンバ11内に供給する攪拌用ガス供給管31に、冷却機構が設けられており、攪拌用ガスG2が原料ガスG1よりも低温で処理チャンバ11内に供給されることから、原料ガスG1を攪拌することにより、原料ガスG1の温度をより低下させて基板W表面に供給することができる。このため、熱に不安定な有機薄膜を形成する場合に、基板W表面の温度をガラス転移温度以上に上げることなく、基板W表面に原料ガスG1を供給することができる。
また、基板Wに直接供給される攪拌用ガスG2によっても、基板W表面の温度を低下させることができる。
【0043】
これにより、基板W表面に予め下層の有機薄膜が形成されている場合においても、高温の原料ガスG1が供給されることで、下層の有機薄膜が劣化することなく、基板Wの表面に良質な有機薄膜を形成することができる。
【0044】
したがって、このような薄膜形成装置および薄膜形成方法を適用して有機EL素子のような有機薄膜を形成する場合には大画面でも輝度むらがなく良質な有機EL素子層を形成することができる。
【0045】
さらに、本実施形態では、原料ガスG1が基板Wの側面側に配置されたガス供給口21aから基板W表面に沿って供給され、攪拌用ガスG2が基板W表面に対向配置されたガス供給口31aから供給される例について説明したが、本発明はこれに限定されず、攪拌用ガスG2を原料ガスG1に向けて供給することで、処理チャンバ11内で原料ガスG1が攪拌されるような構成であればよい。特に、基板W表面における原料ガスG1の分布が均一化されることが重要である。
【0046】
例えば図5に示すように、ガス供給口31aに向けて一段階で拡大された供給端31bを備えた攪拌用ガス供給管31が処理チャンバ11の上部から挿入され、ガス供給口31aが水平状態に配置された基板装着面13aに対向配置されており、供給端31bの側壁から原料ガス供給管21が挿入された構成であってもよい。
ここでは例えば、ガス供給口31aが基板装着面13aに装着される基板Wの表面全域に対向するように配置されていることとする。
【0047】
このような構成であれば、基板装着面13aに装着される基板W表面に向かって供給される攪拌用ガスG2に対し、原料ガスG1が垂直に供給され、攪拌用ガス供給管31の供給端31b内で、原料ガスG1が攪拌用ガスG2により攪拌されることで、基板Wの上部で原料ガスG1の分布が均一化される。
また、供給端31b内で原料ガスG1の分布が均一化されることで、ガス供給口31aから基板W表面に対して均一に原料ガスG1を供給することができるとともに、ガス供給口31aが基板W表面全域に対向するように配置されているため、原料ガスG1を効率よく基板W表面に供給することができる。
【0048】
また、図6に示すように、例えば、ガス供給口21aに向けて徐々に拡大された供給端21bを備えた原料ガス供給管21が処理チャンバ11の上部から挿入され、ガス供給口21が水平状態に配置された基板装着面13aに対向配置されており、供給端21bの側壁には2つの攪拌用ガス供給管31のガス供給口31aが相対配置された構成であってもよい。
ここでは例えば、ガス供給口21aが基板装着面13aに装着される基板Wの表面全域に対向するように配置されていることとする。
【0049】
このような構成によれば、基板装着面13aに装着される基板W表面に向かって図面上下部方向に供給される原料ガスG1の供給方向に対して斜め上方向から攪拌用ガスG2が供給されることで、供給端21b内で原料ガスG1が攪拌用ガスG2により攪拌され、均一化される。
また、供給端21b内で原料ガスの分布が均一化されることで、ガス供給口21aから基板W表面に対して均一に原料ガスG1を供給することができるとともに、ガス供給口21aが基板W表面全域に対向するように配置されているため、原料ガスG1を効率よく基板W表面に供給することができる。
【0050】
また、図7に示すように、原料ガス供給管21が処理チャンバ11の側壁から挿入され、ガス供給口21aが水平状態に対して略垂直となるような状態で配置された基板装着面13aに対向配置されており、この原料ガス供給管21に対して同じ側壁側の図面上斜め上および斜め下方向から攪拌用ガス供給管31を処理チャンバ11内に挿入した構成であってもよい。
【0051】
このような構成であれば、ガス供給口21aから供給された原料ガスG1の供給方向に向かって斜め方向から供給された攪拌用ガスG2により、原料ガスG1が攪拌されて、処理チャンバ11内における原料ガスG1の分布が均一化される。
なお、ここでは攪拌用ガスG2が原料ガスG1の供給方向に向かって斜め方向から供給されることとしたが、ガスは管から処理チャンバ11内に供給された後、ある程度拡散するため、原料ガスG1が供給されるガス供給口21aと、攪拌用ガスG2が供給されるガス供給口31aとが近接して設けられていれば、斜め方向以外から攪拌用ガスG2が供給されてもよく、例えば、原料ガスG1の供給方向と平行に攪拌用ガスG2が供給されてもよい。
【0052】
以上説明したような、図5から図7に示すような構成の薄膜形成装置であっても、処理チャンバ11内で原料ガスG1を攪拌用ガスG2により攪拌することで、処理チャンバ11内における原料ガスG1の分布が均一化されるため、基板Wの表面に対して均一に原料ガスG1を供給できることから、上述した実施形態と同様の効果を奏することができる。
【0053】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の薄膜形成装置によれば、原料ガス供給管から供給された原料ガスに向けて攪拌用ガスを供給する攪拌用ガス供給管とを備えていることから、攪拌用ガスの供給によって、処理チャンバ内で原料ガスが攪拌され、処理チャンバ内における原料ガスの分布が均一化される。これにより、基板表面に対して均一に原料ガスを供給することが可能となり、より均一な膜厚の有機薄膜の形成を行うことができる。
【0054】
また、本発明の薄膜形成方法によれば、処理チャンバ内に供給された原料ガスに向けて攪拌用ガスを供給することで、原料ガスを攪拌するとともに、攪拌された原料ガスを基板の表面に供給することから、原料ガスの分布をより均一化した状態で、基板の表面に均一に供給することが可能である。よって、より均一な膜厚の薄膜を形成することができる。
【0055】
したがって、このような薄膜形成装置および薄膜形成方法を適用して有機EL素子のような有機薄膜を形成する場合には大画面でも輝度むらのない有機EL素子層を形成することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】実施形態における薄膜形成装置の概略構成図である。
【図2】実施形態における薄膜形成装置のガス供給手段の要部拡大図(a)および原料ガス供給管の要部拡大図(b)である。
【図3】実施形態における原料ガス供給管の例を示す要部拡大図である。
【図4】実施形態における攪拌用ガス供給管の例を示す要部拡大図である。
【図5】実施形態におけるガス供給手段の例を示す要部拡大図である(その1)。
【図6】実施形態におけるガス供給手段の例を示す要部拡大図である(その2)。
【図7】実施形態におけるガス供給手段の例を示す要部拡大図である(その3)。
【符号の説明】
11…処理チャンバ、13…基板ホルダー、13a…基板装着面、21…原料ガス供給管、31…攪拌用ガス供給管、W…基板、G1…原料ガス、G2…攪拌用ガス
[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a thin film forming apparatus and a thin film forming method, and more particularly to an organic vapor deposition method for forming an organic thin film by supplying a source gas together with a carrier gas to a substrate surface in a processing chamber. And a thin film forming method.
[0002]
[Prior art]
An organic thin film for a low-molecular organic EL light emitting element such as an organic EL display element is generally formed by a vacuum evaporation method.
A vacuum deposition apparatus used for the vacuum deposition method includes a processing chamber, a deposition source provided at a bottom portion in the processing chamber, and a substrate holder disposed above the deposition source and opposed to the deposition source.
[0003]
In a vacuum evaporation apparatus, an organic thin film is formed by evaporating an organic material from an evaporation source, supplying a source gas to the surface of a substrate mounted on a substrate holder, and performing evaporation. In order to control the film formation rate in the film formation using such a vacuum evaporation apparatus, it is necessary to change the evaporation rate of the organic raw material by changing the temperature of the evaporation source.
However, accurate control is difficult because the temperature and the evaporation rate do not correspond linearly, and the evaporation rate shows an unstable behavior by changing the temperature. Further, there is also a problem that the response of the evaporation rate to the temperature change is poor, so that a long process time is required and the productivity is poor.
[0004]
Therefore, in recent years, as a device for forming an organic thin film, an organic vapor deposition device by an organic vapor deposition method (Organic Vapor Phase Deposition (OVPD)) has been proposed (Japanese Unexamined Patent Publication No. 2001-523768).
The organic vapor deposition apparatus includes a processing chamber, a substrate holder provided in the processing chamber, and gas supply means opposed to each other so as to supply a gas toward the substrate holder. By supplying a source gas composed of a film forming component together with a carrier gas to the surface of the substrate mounted on the substrate holder in the processing chamber, an organic thin film is formed.
In such an organic vapor deposition apparatus, the film formation rate is also adjusted depending on the supply rate of the source gas into the processing chamber. It has the advantage of high speed.
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the organic vapor deposition apparatus as described above, the flow of the source gas supplied in a gaseous state into the processing chamber has a direction according to the arrangement of the gas supply ports. Since the gas is supplied to the substrate surface without being sufficiently uniformized depending on the gas concentration, the supply speed, and the like, the distribution of the source gas supplied to the substrate surface tends to be uneven. For this reason, there has been a problem that the thickness distribution of the formed organic thin film becomes non-uniform.
When manufacturing an organic EL display, if the film thickness distribution of the organic thin film is non-uniform, a current flows preferentially in a thin portion because the resistance is small, leading to the occurrence of uneven brightness.
[0006]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above problems, a thin film forming apparatus according to the present invention includes a processing chamber, a substrate holder provided in the processing chamber, and a source gas for supplying a source gas including a film forming component into the processing chamber. It is characterized by including a supply pipe and a stirring gas supply pipe for supplying a stirring gas into the processing chamber toward the source gas supplied from the source gas supply pipe.
[0007]
According to such a thin film forming apparatus, since the apparatus includes the stirring gas supply pipe that supplies the stirring gas toward the source gas supplied from the source gas supply pipe, the supply of the stirring gas enables processing. The source gas is stirred in the chamber, and the distribution of the source gas in the processing chamber is made uniform.
As a result, the source gas can be supplied uniformly to the substrate surface, and an organic thin film having a more uniform film thickness can be formed.
[0008]
Further, according to the thin film forming method of the present invention, after the substrate is housed in the processing chamber, a source gas composed of a film forming component is supplied into the processing chamber, and a stirring gas is supplied to the source gas supplied into the processing chamber. Is supplied, the source gas is stirred, and the stirred source gas is supplied to the surface of the substrate to form a thin film.
[0009]
According to such a thin film forming method, by supplying the stirring gas toward the source gas supplied into the processing chamber, the source gas is stirred and the stirred source gas is supplied to the surface of the substrate. Therefore, it is possible to uniformly supply the source gas to the surface of the substrate with the distribution of the source gas being more uniform. Therefore, a thin film having a more uniform film thickness can be formed.
[0010]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the thin film forming apparatus of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
[0011]
<Thin film forming equipment>
FIG. 1 is a schematic configuration diagram for explaining an embodiment of an organic vapor deposition apparatus which is a thin film forming apparatus of the present invention. In the thin film forming apparatus shown in this figure, a mask (not shown) is arranged so as to cover a substrate W in a processing chamber 11 maintained under a reduced pressure atmosphere, and an organic thin film having a predetermined pattern is formed on the substrate W through the mask. The formation is performed.
[0012]
The thin film forming apparatus includes a processing chamber 11 for housing a substrate W on which an organic thin film forming process is performed.
A substrate holder 13 for supporting the substrate W is housed in the processing chamber 11, and the substrate holder 13 has a cooling mechanism (shown in the drawing) capable of controlling the temperature of the substrate W mounted on the substrate mounting surface 13a. (Omitted).
Note that the cooling mechanism here is for adjusting the temperature to an optimum temperature for forming a film on the substrate W, and is not limited to cooling below room temperature.
The substrate holder 13 may be provided with a drive mechanism for rotating or sliding.
[0013]
Here, it is assumed that the substrate holder 13 is disposed, for example, at the bottom in the processing chamber 11, and is disposed with the substrate mounting surface 13a facing upward in the drawing. Here, the substrate holder 13 is arranged with the substrate mounting surface 13a facing upward in the drawing, but the present invention is not limited to this, and the substrate mounting surface 13a is substantially perpendicular to the horizontal state. May be arranged in such a state that
[0014]
The processing chamber 11 is provided with an exhaust system 12, and the inside of the processing chamber 11 is controlled to a predetermined pressure. Although illustration is omitted here, the gas exhausted by the exhaust system 12 passes through a trap to capture an excess material, and a carrier gas and a stirring gas (for example, N 2 ) Is discharged to the outside of the apparatus, and this exhaust is released to the atmosphere after passing through the scrubber.
[0015]
The processing chamber 11 is provided with a load lock chamber (not shown) for performing an operation of fixing the substrate W to the substrate holder 13. The load lock chamber can be evacuated by a pump and can be freely replaced by an inert gas or the like. The substrate W is fixed to the substrate holder 13 in an inert gas atmosphere, and the pump is evacuated. By opening a gate valve (not shown) between the load lock chamber and the processing chamber 11 under reduced pressure, the substrate holder 13 to which the substrate W is fixed can be arranged and stored in the processing chamber 11 in a predetermined state. is there.
[0016]
Next, the gas supply means 15 for supplying a gas containing a source gas composed of a film forming component (hereinafter, referred to as a source gas G1) and a stirring gas G2 into the processing chamber 11 will be described.
The gas supply unit 15 includes a source gas supply pipe 21 that supplies the source gas G1 into the processing chamber 11, a stirring gas supply pipe 31 that supplies the stirring gas G2 into the processing chamber 11, and a source gas supply pipe 21. The apparatus includes a gas purifier 22 connected thereto, and a raw material supply mechanism 25 provided in a raw gas supply pipe 21 between the processing chamber 11 and the gas purifier 22.
[0017]
One end of the source gas supply pipe 21 is inserted into the processing chamber 11 from the side wall of the processing chamber 11, and the other end of the source gas supply pipe 21 is a high-purity inert gas serving as a carrier gas or a stirring gas G 2. Gas (eg N 2 , He, and Ar) are connected to a gas purifier 22 (or a cylinder) storing the gas.
Here, an inert gas is used as both the carrier gas and the stirring gas G2. However, the present invention is not limited to this. 2 It may be.
Further, a gas purifying device 22 may be provided for the carrier gas or the stirring gas G2.
[0018]
A pressure regulator 23, a mass flow controller (MFC) 24, and a raw material supply mechanism 25 are provided in the raw gas supply pipe between the gas purification device 22 and the processing chamber 11 in order from the gas purification device 22 side. Further, a vent line 26 is connected, and a valve V1 is provided between the vent line 26 and the processing chamber 11. It is also assumed that the vent line 26 is also provided with a valve V2.
[0019]
The raw material supply mechanism 25 includes a raw material container 25a in which an organic raw material serving as a raw material of the organic thin film is stored, an introduction pipe 25b branched from the raw gas supply pipe 21 and inserted into the raw material container 25a, and an introduction pipe 25b. Also, a discharge pipe 25c branched from the raw material gas supply pipe 21 on the downstream side and inserted into the raw material container 25a is provided. Valves V3, V4, and V5 are provided on the introduction pipe 25b and the discharge pipe 25c, respectively, between the branch between the introduction pipe 25b and the discharge pipe 25c in the source gas supply pipe 21.
[0020]
In the thin film forming apparatus configured as described above, the pipes, containers, and the like from the MFC 24 to the processing chamber 11 are all controlled to a predetermined high temperature. The heating system for controlling the temperature may be an air oven system installed in an oven, a system for circulating high-temperature oil, an RF (Radio Frequency) heating system (high-frequency induction heating system), or a lamp heating system. There is no particular limitation.
[0021]
On the other hand, one end of a stirring gas supply pipe 31 that supplies the stirring gas G2 into the processing chamber 11 through a line different from the source gas supply pipe 21 is inserted into the processing chamber 11 from the top, for example.
The other end of the stirring gas supply pipe 31 is connected between the pressure regulator 23 and the MFC 24 in the source gas supply pipe 21 and branches off from the source gas supply pipe 21 connected to the gas purification device 22. Shape.
[0022]
The stirring gas supply pipe 31 between the branch point S and the processing chamber 11 is provided with an MFC 32 in order from the branch point S side, a vent line 33 is connected, and a space between the MFC 32 and the vent line 33 is provided. Valves V6 and V7 are provided between the vent line 33 and the processing chamber 11, respectively.
Also, it is assumed that the vent line 33 is also provided with a valve V8.
[0023]
Further, the stirring gas supply pipe 31 in the present embodiment is provided with, for example, a cooling mechanism (not shown) arranged so as to cover the periphery of the stirring gas supply pipe 31. This cooling mechanism controls the temperature of the stirring gas G2 flowing in the stirring gas supply pipe 31 to a temperature suitable for stirring and cooling the raw material gas G1, and is limited to room temperature or lower. Not something.
[0024]
Here, as shown in the main part enlarged view of FIG. 2A, the raw material gas supply pipe 21 inserted from the side wall of the processing chamber 11 is connected to the substrate holder 13 arranged and stored in the processing chamber 11 in a predetermined state. It is arranged so that the source gas G1 is supplied toward the substrate mounting surface 13a.
Specifically, it is assumed that the gas supply port 21a in the source gas supply pipe 21 is arranged so that the source gas G1 is supplied from the side surface side of the substrate W mounted on the substrate mounting surface 13a.
[0025]
Here, the source gas supply pipe 21 of the present embodiment is preferably configured such that the source gas G1 is supplied to the entire surface of the substrate W. For this reason, as shown in FIG. 2B, for example, a plurality of source gas supply pipes 21 are provided so that a plurality of gas supply ports 21a are arranged toward a substrate mounting surface (not shown). I do.
Specifically, as shown in FIG. 1, a plurality of source gas supply pipes 21 provided with a portion from the MFC 24 to the valve V1 are provided between the processing chamber 11 and the gas purification device 22 (or the pressure regulator 23). It is assumed that the configuration is provided.
[0026]
In this case, a plurality of lines of the source gas supply pipe 21 are provided. However, the present invention is not limited to this, and the source gas supply pipe 21 may be provided between the valve V1 and the processing chamber 11 or the processing chamber. It may be a shape that is branched into a plurality inside 11.
[0027]
Further, as shown in FIG. 3, for example, the raw material gas supply pipe 21 may have a shape gradually enlarged toward the gas supply port 21a according to the width of the substrate (not shown).
In this case, it is preferable that a plurality of diffusion walls 41 are provided so that the source gas G1 is sufficiently diffused inside the gradually enlarged supply end 21b.
[0028]
Furthermore, even when the raw material gas G1 was supplied while maintaining its cross-sectional shape from one raw material gas supply pipe 21, the raw material gas G1 was made more uniform by mixing with the stirring gas G2. It can be supplied to the surface of the substrate W in a state.
However, in this case, it is preferable to rotate the substrate mounting surface 13a in FIG. 1 in a horizontal state or to slide the substrate mounting surface 13a in the depth direction or the front direction in the drawing, because the source gas G1 can be supplied more uniformly.
[0029]
On the other hand, as shown in FIG. 2A again, the stirring gas supply pipe 31 inserted from the upper part of the processing chamber 11 is arranged so that the stirring gas G2 is supplied toward the substrate mounting surface 13a. I have.
Specifically, the gas supply port 31a of the stirring gas supply pipe 31 is disposed to face the substrate mounting surface 13a, and the stirring gas G2 is supplied toward the surface of the substrate W mounted on the substrate mounting surface 13a. It is assumed that they are arranged in such a manner.
Here, it is preferable that the stirring gas supply pipe 31 is configured to supply the stirring gas G2 to the entire surface of the substrate W.
Here, it is assumed that the stirring gas supply pipe 31 is configured to have a shape gradually expanded toward the gas supply port 31a, for example.
[0030]
Further, as shown in FIG. 4, a configuration may be employed in which the stirring gas supply pipe 31 is enlarged in one step toward the gas supply port 31a. Although illustration is omitted here, a configuration in which a plurality of stirring gas supply pipes 31 are provided may be employed.
[0031]
<Thin film formation method>
Next, a method of forming an organic thin film using the organic vapor deposition apparatus configured as described above will be described. Here, as an example, a case in which an electron transporting light emitting layer made of Alq3 [tris (8-quinolinolato) aluminu (III)] generally used for an organic EL element is formed will be described.
[0032]
First, as shown in FIG. 1, a substrate W is held and fixed to a substrate holder 13 in a load lock chamber (not shown), and the load lock chamber is evacuated to a reduced pressure atmosphere. The gate between the processing chamber 11 is opened, and the substrate holder 13 is set at a predetermined position in the processing chamber 11.
Then, the inside of the processing chamber 11 is kept at, for example, 133 Pa by the exhaust system 12, and the substrate W is kept at about 20 ° C. by the cooling mechanism provided in the substrate holder 13.
Here, a mask (not shown) is disposed so as to cover the surface of the substrate W and the film is formed. However, the present invention is also applicable to a case where the film is formed over the entire surface of the substrate W without using a mask. Applicable.
[0033]
The raw material container 25a of the raw material supply mechanism 25 stores an organic raw material (here, Alq3) serving as a raw material of the organic thin film, and the organic raw material in the raw material container 25a is kept at a predetermined temperature (280 ° C. in the case of Alq3). Heat to Thus, the vapor pressure of the organic material (Alq3) with respect to the heating temperature is allowed to exist as a gas in the raw material container 25a. In addition, all pipes, containers, and the like from the MFC 24 to the processing chamber 11 are heated at a predetermined high temperature (for example, about 280 ° C.).
[0034]
In the above state, the valves V2 and V3 are closed, and the valves V1, V4 and V5 are opened. Then, the inert gas (for example, N 2) whose pressure is controlled by the pressure regulator 23 to, for example, 0.2 MPa from the gas purification device 22 and whose flow rate is controlled by the MFC 24 with high precision. 2 ) Is supplied to the source gas supply pipe 21 as a carrier gas. An example of the flow rate is 1000 sccm (standard cc / min: flow rate per minute in a standard state).
[0035]
Then, the carrier gas is supplied to the raw material container 25a, and the gas of the organic raw material (Alq3) vaporized in the raw material container 25a is passed from the raw material gas supply pipe 21 to the processing chamber 11 through the discharge pipe 25c together with the carrier gas. To transport supply.
[0036]
On the other hand, the temperature in the stirring gas supply pipe 31 is set to a temperature lower than the supply temperature of the raw material gas G1, for example, normal temperature, and is supplied from the gas purification device 22 by closing the valves V8 and opening the valves V6 and V7. Inert gas (for example, N 2 ) Is transported from the stirring gas supply pipe 31 into the processing chamber 11 as the stirring gas G2.
The flow rate and the like of the stirring gas G2 are adjusted and supplied so that the source gas G1 is sufficiently stirred in the processing chamber 11.
[0037]
In this way, as shown in FIG. 2A, the source gas G1 containing the organic source (Alq3) gas is supplied from the gas supply port 21a of the source gas supply pipe 21 inserted from the side wall of the processing chamber 11 to the processing chamber. 11 is supplied along the surface of the substrate W mounted on the substrate mounting surface 13a.
Then, the stirring gas G <b> 2 is supplied toward the surface of the substrate W from the gas supply port 31 a which is inserted from above the processing chamber 11 and is arranged to face the substrate mounting surface 13 a.
[0038]
According to the thin film forming apparatus and the thin film forming method described above, the source gas G1 is supplied along the surface of the substrate W from the gas supply port 21a disposed on the side surface of the substrate W, and the stirring gas G2 is supplied to the substrate W. Is supplied from the gas supply port 31a opposed to the surface of the processing chamber 11, the source gas G1 is stirred in the processing chamber 11, and the distribution of the source gas G1 in the processing chamber 11 is made uniform. As a result, the source gas G1 can be uniformly supplied to the surface of the substrate W, and an organic thin film having a uniform thickness can be formed.
Further, in the present embodiment, the raw material gas G1 supplied along the surface of the substrate W is agitated on the surface of the substrate W by the agitating gas G2, and is pressed by the agitating gas G2. , The source gas G1 can be efficiently supplied to the surface of the substrate W.
[0039]
Further, since a plurality of source gas supply pipes 21 are provided, the gas flow rate can be adjusted by the MFCs 24 provided in each of the source gas supply pipes 21. Therefore, the substrate W can be controlled by controlling the gas flow rate. The distribution of the source gas G1 supplied to each part of the surface can be controlled, and an organic thin film having a more uniform film thickness can be formed.
[0040]
Further, when different source gases G1 are respectively introduced into the plurality of source gas supply pipes 21, the source gases G1 are sequentially supplied from the plurality of gas supply ports 21a into the processing chamber 11, and a plurality of organic thin films are continuously laminated. This makes it possible to form an organic thin film having a uniform film thickness.
However, in this case, a drive mechanism for rotating or sliding the substrate mounting surface 13a is provided on the substrate holder 13, and a more uniform film is obtained by sliding the substrate mounting surface 13a in the depth direction or the front direction in FIG. A thick organic thin film can be formed.
[0041]
Further, according to the present embodiment, the directionality of the flow of the source gas G1 can be dispersed by stirring the source gas G1. For this reason, compared to a case where the flow of the source gas G1 is supplied to the surface of the substrate W with a direction corresponding to the arrangement of the gas supply ports 21a as in a conventional organic vapor deposition apparatus, the flow of the source gas G1 is reduced. The source gas G1 is also supplied to the edge portion of the mask that is difficult to be supplied, so that the shadow effect can be suppressed and the deviation of the film formation pattern can be prevented.
[0042]
Further, in this embodiment, a cooling mechanism is provided in the stirring gas supply pipe 31 that supplies the stirring gas G2 into the processing chamber 11, and the stirring gas G2 is lower in temperature than the source gas G1 in the processing chamber 11. Therefore, by stirring the source gas G1, the temperature of the source gas G1 can be further reduced and the source gas G1 can be supplied to the surface of the substrate W. For this reason, when forming a thermally unstable organic thin film, the source gas G1 can be supplied to the surface of the substrate W without raising the temperature of the surface of the substrate W to the glass transition temperature or higher.
Further, the temperature of the surface of the substrate W can be lowered by the stirring gas G2 supplied directly to the substrate W.
[0043]
Thereby, even when the lower organic thin film is formed on the surface of the substrate W in advance, the high-temperature raw material gas G1 is supplied, so that the lower organic thin film is not deteriorated and the high quality gas is provided on the surface of the substrate W. An organic thin film can be formed.
[0044]
Therefore, when an organic thin film such as an organic EL element is formed by applying such a thin film forming apparatus and a thin film forming method, a high quality organic EL element layer can be formed without uneven brightness even on a large screen.
[0045]
Further, in the present embodiment, the raw material gas G1 is supplied along the surface of the substrate W from the gas supply port 21a disposed on the side surface of the substrate W, and the stirring gas G2 is supplied to the gas supply port disposed opposite to the surface of the substrate W. The example in which the source gas G1 is supplied from 31a has been described, but the present invention is not limited to this. By supplying the stirring gas G2 toward the source gas G1, the source gas G1 is stirred in the processing chamber 11. Any configuration may be used. In particular, it is important that the distribution of the source gas G1 on the surface of the substrate W is made uniform.
[0046]
For example, as shown in FIG. 5, a stirring gas supply pipe 31 having a supply end 31b enlarged in one step toward the gas supply port 31a is inserted from above the processing chamber 11, and the gas supply port 31a is in a horizontal state. May be arranged so as to face the substrate mounting surface 13a arranged at the side, and the source gas supply pipe 21 is inserted from the side wall of the supply end 31b.
Here, for example, it is assumed that the gas supply port 31a is disposed so as to face the entire surface of the substrate W mounted on the substrate mounting surface 13a.
[0047]
With this configuration, the raw material gas G1 is supplied vertically to the stirring gas G2 supplied toward the surface of the substrate W mounted on the substrate mounting surface 13a, and the supply end of the stirring gas supply pipe 31 is supplied. The source gas G1 is agitated by the agitating gas G2 within 31b, so that the distribution of the source gas G1 is made uniform above the substrate W.
In addition, since the distribution of the source gas G1 in the supply end 31b is made uniform, the source gas G1 can be uniformly supplied to the surface of the substrate W from the gas supply port 31a, and the gas supply port 31a is connected to the substrate. Since it is arranged so as to face the entire surface of the W surface, the source gas G1 can be efficiently supplied to the surface of the substrate W.
[0048]
As shown in FIG. 6, for example, a source gas supply pipe 21 having a supply end 21b gradually enlarged toward a gas supply port 21a is inserted from above the processing chamber 11, and the gas supply port 21 is horizontally moved. The gas supply ports 31a of the two agitating gas supply pipes 31 may be disposed so as to be opposed to the substrate mounting surface 13a arranged in a state, and to be disposed on the side wall of the supply end 21b.
Here, for example, it is assumed that the gas supply port 21a is arranged so as to face the entire surface of the substrate W mounted on the substrate mounting surface 13a.
[0049]
According to such a configuration, the stirring gas G2 is supplied obliquely from the supply direction of the raw material gas G1 supplied in the vertical direction in the drawing toward the surface of the substrate W mounted on the substrate mounting surface 13a. Thus, the raw material gas G1 is stirred by the stirring gas G2 in the supply end 21b, and is uniformed.
Further, since the distribution of the source gas is made uniform in the supply end 21b, the source gas G1 can be uniformly supplied from the gas supply port 21a to the surface of the substrate W, and the gas supply port 21a Since it is arranged so as to face the entire surface area, the source gas G1 can be efficiently supplied to the surface of the substrate W.
[0050]
Further, as shown in FIG. 7, the source gas supply pipe 21 is inserted from the side wall of the processing chamber 11, and the gas supply port 21a is disposed on the substrate mounting surface 13a arranged so as to be substantially perpendicular to the horizontal state. The gas supply pipe 31 for stirring may be inserted into the processing chamber 11 from the diagonally upper and lower sides on the same side wall side of the raw gas supply pipe 21 in the drawing.
[0051]
With such a configuration, the raw material gas G1 is agitated by the agitating gas G2 supplied obliquely to the supply direction of the raw material gas G1 supplied from the gas supply port 21a. The distribution of the source gas G1 is made uniform.
Here, the stirring gas G2 is supplied obliquely toward the supply direction of the source gas G1, but since the gas is supplied to the processing chamber 11 from the pipe and diffuses to some extent, the source gas G2 is supplied. If the gas supply port 21a to which G1 is supplied and the gas supply port 31a to which the stirring gas G2 is supplied are provided close to each other, the stirring gas G2 may be supplied from a direction other than the oblique direction. Alternatively, the stirring gas G2 may be supplied in parallel with the supply direction of the raw material gas G1.
[0052]
As described above, even in the thin film forming apparatus having the configuration shown in FIGS. 5 to 7, the raw material gas G1 is stirred by the stirring gas G2 in the processing chamber 11 so that the raw material in the processing chamber 11 is Since the distribution of the gas G1 is made uniform, the source gas G1 can be uniformly supplied to the surface of the substrate W, and the same effects as in the above-described embodiment can be obtained.
[0053]
【The invention's effect】
As described above, according to the thin film forming apparatus of the present invention, since the thin film forming apparatus includes the stirring gas supply pipe that supplies the stirring gas toward the source gas supplied from the source gas supply pipe, By supplying the gas, the source gas is stirred in the processing chamber, and the distribution of the source gas in the processing chamber is made uniform. As a result, the source gas can be uniformly supplied to the substrate surface, and an organic thin film having a more uniform film thickness can be formed.
[0054]
Further, according to the thin film forming method of the present invention, by supplying the stirring gas toward the source gas supplied into the processing chamber, the source gas is stirred, and the stirred source gas is applied to the surface of the substrate. Since the supply is performed, the source gas can be uniformly supplied to the surface of the substrate with the distribution of the source gas being more uniform. Therefore, a thin film having a more uniform film thickness can be formed.
[0055]
Therefore, when an organic thin film such as an organic EL element is formed by applying such a thin film forming apparatus and a thin film forming method, an organic EL element layer without luminance unevenness even on a large screen can be formed.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a thin film forming apparatus according to an embodiment.
FIGS. 2A and 2B are an enlarged view of a main part of a gas supply unit of the thin film forming apparatus according to the embodiment and an enlarged view of a main part of a source gas supply pipe, respectively.
FIG. 3 is an enlarged view of a main part showing an example of a source gas supply pipe in the embodiment.
FIG. 4 is an enlarged view of a main part showing an example of a stirring gas supply pipe in the embodiment.
FIG. 5 is an enlarged view of a main part showing an example of gas supply means in the embodiment (part 1).
FIG. 6 is an enlarged view of a main part showing an example of gas supply means in the embodiment (part 2).
FIG. 7 is an enlarged view of a main part showing an example of gas supply means in the embodiment (part 3).
[Explanation of symbols]
11: Processing chamber, 13: Substrate holder, 13a: Substrate mounting surface, 21: Source gas supply pipe, 31: Gas supply pipe for stirring, W: Substrate, G1: Source gas, G2: Gas for stirring

Claims (7)

処理チャンバと、
前記処理チャンバ内に設けられた基板ホルダーと、
前記処理チャンバ内に成膜成分からなる原料ガスを供給する原料ガス供給管と、
前記原料ガス供給管から供給された前記原料ガスに向けて前記処理チャンバ内に攪拌用ガスを供給する攪拌用ガス供給管とを備えた
ことを特徴とする薄膜形成装置。
A processing chamber;
A substrate holder provided in the processing chamber;
A source gas supply pipe for supplying a source gas composed of a film forming component into the processing chamber;
A thin-film forming apparatus comprising: a stirring gas supply pipe configured to supply a stirring gas into the processing chamber toward the source gas supplied from the source gas supply pipe.
前記原料ガス供給管は前記基板ホルダーの基板装着面に向けて原料ガスが供給されるように配置されている
ことを特徴とする請求項1記載の薄膜形成装置。
2. The thin film forming apparatus according to claim 1, wherein the source gas supply pipe is arranged so that the source gas is supplied toward a substrate mounting surface of the substrate holder.
前記攪拌用ガス供給管には冷却機構が設けられている
ことを特徴とする請求項1記載の薄膜形成装置。
2. The thin film forming apparatus according to claim 1, wherein a cooling mechanism is provided in the stirring gas supply pipe.
前記基板ホルダーには基板装着面を冷却するための冷却機構が設けられている
ことを特徴とする請求項1記載の薄膜形成装置。
2. The thin film forming apparatus according to claim 1, wherein the substrate holder is provided with a cooling mechanism for cooling a substrate mounting surface.
処理チャンバ内に基板を収納した後、
成膜成分からなる原料ガスを前記処理チャンバ内に供給し、前記処理チャンバ内に供給された前記原料ガスに向けて攪拌用ガスを供給することで、前記原料ガスを攪拌するとともに、攪拌された前記原料ガスを前記基板の表面に供給して薄膜を形成する
ことを特徴とする薄膜形成方法。
After storing the substrate in the processing chamber,
By supplying a source gas composed of a film forming component into the processing chamber and supplying a stirring gas toward the source gas supplied into the processing chamber, the source gas was stirred and stirred. A method of forming a thin film, comprising: supplying the source gas to a surface of the substrate to form a thin film.
前記処理チャンバ内に前記攪拌用ガスを前記原料ガスよりも低温で供給する
ことを特徴とする請求項5記載の薄膜形成方法。
6. The thin film forming method according to claim 5, wherein the stirring gas is supplied into the processing chamber at a lower temperature than the source gas.
前記薄膜が有機薄膜である
ことを特徴とする請求項5記載の薄膜形成方法。
6. The method according to claim 5, wherein the thin film is an organic thin film.
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