JP2005272969A - Vacuum vapor deposition system and vacuum vapor deposition method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、大気圧より低い圧力下で成膜する有機物汚染のない減圧蒸着装置及び減圧蒸着方法に関する。 The present invention relates to a reduced-pressure deposition apparatus and a reduced-pressure deposition method that are free from organic contamination and form a film under a pressure lower than atmospheric pressure.
一般に、蒸着装置には常圧蒸着装置と減圧蒸着装置があり、このうち常圧蒸着装置は大気圧に保たれた状態のチャンバー内で蒸着が行われる装置であり、他方、低圧蒸着装置はチャンバ内の圧力を大気圧より非常に低い圧力にした状態で、蒸発皿に充填された原料を蒸発させ、蒸着膜を基板上に成膜する装置である。常圧蒸着装置は、ガス分子の多い大気圧中における蒸着であるため、高い成長速度で蒸着膜を形成できるが、蒸着膜の均一性の点で悪いと言う欠点がある。 Generally, the vapor deposition apparatus includes an atmospheric pressure vapor deposition apparatus and a vacuum vapor deposition apparatus. Of these, the atmospheric pressure vapor deposition apparatus is an apparatus in which vapor deposition is performed in a chamber maintained at atmospheric pressure, while the low pressure vapor deposition apparatus is a chamber. This is an apparatus for evaporating the raw material filled in the evaporating dish in a state where the internal pressure is much lower than the atmospheric pressure, and forming a vapor deposition film on the substrate. Since the atmospheric pressure vapor deposition apparatus performs vapor deposition in an atmospheric pressure with a lot of gas molecules, it can form a vapor deposition film at a high growth rate, but it has a drawback that it is bad in terms of uniformity of the vapor deposition film.
他方、減圧蒸着装置では、チャンバ内の圧力が低圧であるためガス分子同士の衝突が減少する結果、広い範囲に亘ってガスの濃度が均一となり蒸着膜の厚さが均一になると言う利点を有している。近年、蒸着装置を用いて成膜する工程を有して製造される半導体装置、フラットパネルディスプレイ装置等の電子装置の高集積化、超微細化と共に、均一な膜を形成できる減圧蒸着装置が注目されている。 On the other hand, the vacuum deposition apparatus has the advantage that the gas concentration is uniform and the thickness of the deposited film is uniform over a wide range as a result of the collision between gas molecules being reduced because the pressure in the chamber is low. doing. In recent years, low-pressure deposition equipment that can form uniform films with high integration and ultra-miniaturization of electronic devices such as semiconductor devices and flat panel display devices manufactured with a film deposition process using a deposition device has attracted attention. Has been.
このような減圧蒸着装置においても、デバイスの超精密化が要求されるようになると、蒸着膜やデバイスに対する軽微な汚染が問題となることが指摘されている。例えば、特開平9−186057号公報(特許文献1)には、分子性汚染物質によってデバイスに深刻な影響があることが指摘されており、このため、分子性の汚染物質による半導体素子不良の原因究明、不良発生メカニズムの解析を容易にする手法が提案されている。このための手法として、特許文献1では、汚染制御の水準及び汚染物質の工程影響限界値を設定可能にするために、ウェーハに異物を制御可能に付着乃至成長させる蒸着装置が提案されている。即ち、提案された蒸着装置は製造工程で発生しうる各種の不純物を物質別、濃度別に積極的にウェーハに蒸着させるようにして、汚染物質による影響を解析することができる。
Even in such a vacuum deposition apparatus, it has been pointed out that when the device is required to be highly precise, slight contamination of the deposited film and the device becomes a problem. For example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 9-186057 (Patent Document 1) points out that there is a serious influence on devices due to molecular contaminants. For this reason, the cause of semiconductor element failures due to molecular contaminants Investigations and methods for facilitating analysis of failure occurrence mechanisms have been proposed. As a technique for this purpose,
一方、特開平8−321448号公報(特許文献2)には、排気系にターボ分子ポンプを用いた場合、成膜された薄膜中に不純物が混入して、半導体素子の特性に悪影響が出ることが指摘されている。このため、特許文献2は、その原因が一旦排気されたガス分子、及び、ターボ分子ポンプの排気側に存在する不純物ガス等がチャンバー内に逆拡散することであることを究明し、逆拡散を防止できる真空排気装置を提案している。 On the other hand, in JP-A-8-32448 (Patent Document 2), when a turbo molecular pump is used in the exhaust system, impurities are mixed into the formed thin film, which adversely affects the characteristics of the semiconductor element. Has been pointed out. For this reason, Patent Document 2 investigated that the cause is that the gas molecules once exhausted and the impurity gas existing on the exhaust side of the turbo molecular pump are diffused back into the chamber. We have proposed a vacuum exhaust system that can prevent this.
特許文献1は不純物を物質別、濃度別にウェーハに蒸着させるようにして、汚染物質による影響を解析することのみを開示しているだけで、不純物汚染を軽減する手法及び装置についは指摘していない。
また、特許文献2は、排気装置から排気された不純物ガスの逆流を防止するために、ターボ分子ポンプの排気側に補助ポンプを接続し、ターボ分子ポンプと補助ポンプの間に、ガスを導入することによって、チャンバー内部を排気し、ターボ分子ポンプの排気側から吸気側への不純物の逆拡散を防止できることを指摘している。しかしながら、特許文献2は排気装置からの不純物の逆流を防止することを提案しているだけで、蒸着工程中に発生する不純物、特に、有機物による汚染を軽減、防止することについては何等指摘していない。 In Patent Document 2, an auxiliary pump is connected to the exhaust side of the turbo molecular pump and gas is introduced between the turbo molecular pump and the auxiliary pump in order to prevent the backflow of the impurity gas exhausted from the exhaust device. This indicates that the inside of the chamber can be evacuated to prevent back diffusion of impurities from the exhaust side of the turbo molecular pump to the intake side. However, Patent Document 2 only proposes to prevent the backflow of impurities from the exhaust device, and does not point out anything about reducing or preventing contamination caused by impurities, particularly organic substances, during the vapor deposition process. Absent.
本発明の目的は蒸着工程における汚染とチャンバー内の圧力との関係についての知見に基づいて、蒸着膜に対する汚染の影響を軽減できる蒸着装置を提供することである。 The objective of this invention is providing the vapor deposition apparatus which can reduce the influence of the contamination with respect to a vapor deposition film based on the knowledge about the relationship between the contamination in a vapor deposition process, and the pressure in a chamber.
本発明の他の目的は不純物、特に、有機物の付着を軽減できる蒸着装置を提供することである。 Another object of the present invention is to provide a vapor deposition apparatus capable of reducing adhesion of impurities, particularly organic substances.
本発明の更に他の目的は有機物による汚染を軽減できる蒸着方法を提供することである。 Still another object of the present invention is to provide a vapor deposition method that can reduce contamination by organic matter.
本発明のより具体的な目的は有機物汚染がなく、分子の解離・分解を起こさない真空蒸着装置、特に、減圧蒸着装置を提供することである。 A more specific object of the present invention is to provide a vacuum deposition apparatus, in particular, a vacuum deposition apparatus, which is free from organic contamination and does not cause molecular dissociation / decomposition.
本発明の一態様によれば、チャンバ内に蒸着皿を有する蒸着装置において、蒸着薄膜形成時には、蒸着薄膜形成雰囲気が分子流域のガス圧力になされ、蒸着薄膜非形成時のある期間は雰囲気圧力が粘性流域のガス圧力になされることを特徴とする減圧蒸着装置が得られる。 According to one aspect of the present invention, in a vapor deposition apparatus having a vapor deposition dish in a chamber, the vapor deposition thin film forming atmosphere is set to the gas pressure in the molecular flow region when the vapor deposition thin film is formed, and the atmospheric pressure is maintained for a certain period when the vapor deposition thin film is not formed. A reduced-pressure vapor deposition apparatus characterized by being made to have a gas pressure in a viscous flow region is obtained.
ここで、前記蒸着薄膜形成時の雰囲気が分子流域となるガス圧力は略略1mTorr以下であり、前記蒸着膜非形成時の雰囲気が粘性流域となるガス圧力は略略1Torr以上であることが望ましい。 Here, it is desirable that the gas pressure at which the atmosphere at the time of forming the deposited thin film becomes a molecular flow region is approximately 1 mTorr or less, and the gas pressure at which the atmosphere at the time of forming the deposited film is a viscous flow region is approximately 1 Torr or higher.
本発明のより具体的な態様によれば、ガス排気用一次ポンプと粗引きポンプが接続され、アルゴン、窒素、クリプトン、キセノン等の高純度不活性ガスを供給するガス供給配管が接続されたチャンバ内に、加熱機構と蒸着皿を備えた蒸着装置において、蒸着薄膜形成時には、蒸着薄膜形成雰囲気が分子流域のガス圧力になされ、蒸着薄膜非形成時のある期間は雰囲気圧力が粘性流域のガス圧力になされることを特徴とする減圧蒸着装置が得られる。 According to a more specific aspect of the present invention, a chamber in which a gas exhaust primary pump and a roughing pump are connected, and a gas supply pipe for supplying a high-purity inert gas such as argon, nitrogen, krypton, or xenon is connected. In a vapor deposition apparatus equipped with a heating mechanism and a vapor deposition pan, the vapor deposition thin film formation atmosphere is set to the gas pressure in the molecular flow region when the vapor deposition thin film is formed, and the atmospheric pressure is the gas pressure in the viscous flow region for a certain period when the vapor deposition thin film is not formed. Thus, a reduced-pressure deposition apparatus characterized in that is obtained.
本発明の更に具体的な態様によれば、基板を装着するステージと、蒸着物を装着する加熱機構を備えた蒸着皿とを有するチャンバに、ガス排気用一次ポンプと前記一次ポンプに直列に粗引きポンプが直接またはスクリューブースターポンプ等の他のポンプを介して接続されており、前記一次ポンプの出口側パージポートに不活性なパージガスが流されており、前記一次ポンプの出口側たとえば前記粗引きポンプとの接続部が粘性流域となる圧力に設定された減圧蒸着装置であって、前記チャンバに不活性ガス供給用配管が接続されたことを特徴とする減圧蒸着装置が得られる。前記不活性ガス供給用配管と前記チャンバとの接続部はオリフィスを含んで形成されていること、前記オリフィスの上流にバルブが設けられ、前記バルブの上流側に圧力調整器と圧力計が設置されていること、がそれぞれ好ましい。 According to a more specific aspect of the present invention, in a chamber having a stage on which a substrate is mounted and a vapor deposition dish provided with a heating mechanism for mounting a vapor deposition material, a gas exhaust primary pump and the primary pump are roughly connected in series. A suction pump is connected directly or via another pump such as a screw booster pump, and an inert purge gas is allowed to flow through the outlet-side purge port of the primary pump. A vacuum deposition apparatus in which a connection portion with a pump is set to a pressure at which a viscous flow region is set, and an inert gas supply pipe is connected to the chamber is obtained. The connecting portion between the inert gas supply pipe and the chamber is formed to include an orifice, a valve is provided upstream of the orifice, and a pressure regulator and a pressure gauge are installed upstream of the valve. Are preferable.
本発明はまた、蒸着膜を形成されるべき基板を収容するチャンバと、前記チャンバ内の圧力を分子流域に維持すると共に、前記分子流域から粘性流域に変化させるガス圧力調整手段を備え、これによって前記蒸着膜に対する汚染を軽減することを特徴とする減圧蒸着装置を提供する。前記ガス圧力調整手段は前記チャンバ内にガスを導入するための配管と、前記配管から前記チャンバに供給されるガスの流量を調整するガス流量コントロール手段と、前記チャンバ内のガスを排気するポンプ手段とを備え、前記ガス流量コントロール手段と前記ポンプ手段とを制御することにより、前記分子流域及び前記粘性流域のガス圧力を実現することができる。また、蒸着すべき原料を載置した蒸着皿と、前記基板を保持する支持体と、前記蒸着皿を加熱する手段とを前記チャンバ内に備えていることが好ましい。 The present invention also includes a chamber for accommodating a substrate on which a deposition film is to be formed, and a gas pressure adjusting means for maintaining the pressure in the chamber in the molecular flow region and changing the molecular flow region to the viscous flow region. Provided is a reduced-pressure deposition apparatus characterized by reducing contamination on the deposited film. The gas pressure adjusting means includes a pipe for introducing gas into the chamber, a gas flow rate control means for adjusting a flow rate of gas supplied from the pipe to the chamber, and a pump means for exhausting the gas in the chamber. By controlling the gas flow rate control means and the pump means, the gas pressure in the molecular flow area and the viscous flow area can be realized. Moreover, it is preferable that the chamber includes a vapor deposition tray on which a raw material to be deposited is placed, a support for holding the substrate, and a means for heating the vapor deposition tray.
上記のような本発明によって、汚染に敏感な有機EL材料を蒸着するのに好適な減圧蒸着装置が得られる。 According to the present invention as described above, a vacuum deposition apparatus suitable for depositing an organic EL material sensitive to contamination can be obtained.
本発明の他の態様によれば、内部圧力を可変できるチャンバ内で蒸着処理を行う蒸着方法であって、前記チャンバ内の圧力を分子流域に維持する第1の工程と、前記分子流域から粘性流域に変化させる第2の工程とを備え、これによって、汚染を軽減することを特徴とする減圧蒸着方法が得られる。前記第1の工程中に蒸着が行われ、前記第2の工程は蒸着を行っていない期間に行われることが好ましい。前記第1の工程と前記第2の工程とでは前記チャンバにおけるガス圧力が異なり、前記第2の工程におけるガス圧力は前記第1の工程におけるガス圧力よりも高くすること、前記第1の工程においては前記チャンバ内のガス圧力を0.1mTorr乃至1mTorrとすることによって前記分子流域に維持され、前記第2の工程においては前記チャンバ内のガス圧力を1Torr以上にすることによって前記粘性流域とされること、前記第2の工程におけるガス圧力は10Torr以上とすることがそれぞれ好ましい。前記チャンバに対して不活性ガスを供給できるようにすると共に前記チャンバ内を排気できるようにしておき、前記供給される不活性ガスのガス流量を制御すると共に前記排気の排気速度を制御することによって、前記分子流域及び前記粘性流域のガス圧力を実現することができる。 According to another aspect of the present invention, there is provided a vapor deposition method for performing a vapor deposition process in a chamber capable of varying an internal pressure, the first step of maintaining the pressure in the chamber in a molecular flow region, and a viscosity from the molecular flow region. And a second step of changing to a basin, thereby obtaining a reduced pressure deposition method characterized by reducing contamination. It is preferable that vapor deposition is performed during the first step, and the second step is performed during a period when vapor deposition is not performed. In the first step, the gas pressure in the chamber is different between the first step and the second step, and the gas pressure in the second step is higher than the gas pressure in the first step. Is maintained in the molecular flow region by setting the gas pressure in the chamber to 0.1 mTorr to 1 mTorr, and in the second step, the gas pressure in the chamber is set to be 1 Torr or more to be the viscous flow region. The gas pressure in the second step is preferably 10 Torr or more. By allowing an inert gas to be supplied to the chamber and exhausting the chamber, controlling the gas flow rate of the supplied inert gas and controlling the exhaust speed of the exhaust The gas pressure in the molecular flow region and the viscous flow region can be realized.
また本発明によれば、蒸着膜形成時には蒸着膜形成雰囲気の圧力を分子流域のガス圧力とし、蒸着膜非形成時の少なくとも一定期間には雰囲気圧力を粘性流域のガス圧力にすることを特徴とする減圧蒸着方法が得られる。前記蒸着膜形成時における分子流域のガス圧力を約1mTorr以下とし、前記蒸着膜非形成時における粘性流域のガス圧力を約1Torr以上とすること、前記蒸着膜形成時及び蒸着膜非形成時の雰囲気の主成分を高純度の窒素、アルゴン、キセノンおよびクリプトンのうちの少なくとも一つの不活性ガスとすること、がそれぞれ好ましい。 Further, according to the present invention, the pressure of the vapor deposition film forming atmosphere is set to the gas pressure of the molecular flow region when forming the vapor deposition film, and the atmospheric pressure is set to the gas pressure of the viscous flow region at least for a certain period when the vapor deposition film is not formed. A vacuum deposition method is obtained. The gas pressure in the molecular flow region when forming the vapor deposition film is about 1 mTorr or less, and the gas pressure in the viscous flow region when the vapor deposition film is not formed is about 1 Torr or more, and the atmosphere when the vapor deposition film is formed and when the vapor deposition film is not formed It is preferable that the main component is at least one inert gas of high purity nitrogen, argon, xenon and krypton.
上記の減圧蒸着方法を用いて有機EL膜を蒸着することを特徴とする有機EL膜の蒸着方法、上記減圧蒸着方法を用いて有機EL膜を蒸着する工程を有することを特徴とする有機EL装置の製造方法、さらには上記減圧蒸着方法を用いて成膜する工程を有することを特徴とする電子装置の製造方法も本発明は提供する。 An organic EL device comprising: a method of depositing an organic EL film using the above-described reduced-pressure deposition method; and a step of depositing an organic EL film using the above-described reduced-pressure deposition method. The present invention also provides a method for manufacturing an electronic device, further comprising a step of forming a film using the above-described reduced-pressure deposition method.
本発明によれば、蒸着を行うチャンバ内の圧力が分子流域と粘性流域とで、不純物、特に、有機物の基板に対する吸着量が変化することを見出し、吸着量の低い期間を設けることにより、有機物の吸着量を減少させる。具体的に言えば、本発明では、蒸着を分子流域のガス圧で行うと共に、有機物の吸着の少ない粘性流域のガス圧の期間を設けることにより、有機吸着物等による汚染を軽減できる。 According to the present invention, it is found that the amount of adsorption of impurities, in particular, the organic substance on the substrate changes between the molecular flow region and the viscous flow region in the chamber in which the vapor deposition is performed. Decrease the amount of adsorption. More specifically, in the present invention, the vapor deposition is performed at the gas pressure in the molecular flow region, and the gas pressure period in the viscous flow region where the adsorption of the organic matter is small is provided, thereby reducing contamination by the organic adsorbate and the like.
本発明は、単一層を成膜する場合だけでなく、Al等の多層膜を蒸着する場合にも適用できる。 The present invention can be applied not only when a single layer is formed, but also when a multilayer film such as Al is deposited.
図1を参照して、本発明の基礎となる実験及びその結果について説明する。まず、減圧処理されるべき半導体、或いは、ガラス基板を減圧蒸着を行う蒸着チャンバ内に搬入し、当該蒸着チャンバ内の圧力を変化させることによって、蒸着チャンバ内の圧力と基板に吸着される有機物の量との関係を調べた。尚、実験には、半導体基板等の基板を搬入、搬出するロードロックチャンバを有すると共に、減圧蒸着を行う蒸着チャンバをプロセスチャンバとして備えたクラスタタイプの真空装置を使用した。ここで、蒸着チャンバは減圧蒸着装置の主要な構成部分である。 With reference to FIG. 1, the experiment and the result which become the foundation of this invention are demonstrated. First, a semiconductor to be decompressed or a glass substrate is carried into a deposition chamber where vacuum deposition is performed, and the pressure in the deposition chamber and the organic matter adsorbed on the substrate are changed by changing the pressure in the deposition chamber. The relationship with quantity was investigated. In the experiment, a cluster type vacuum apparatus having a load lock chamber for loading and unloading a substrate such as a semiconductor substrate and a deposition chamber for performing vacuum deposition was used. Here, the vapor deposition chamber is a main component of the vacuum deposition apparatus.
図1の横軸は曝露時間(exposure time)を示し、縦軸は有機物の基板に対する吸着量を示している。ここで、縦軸に示された有機物吸着量は全ての有機物を分子量226.45のヘキサデカンに変換した量の形で表わしている。図1に黒点は1mTorr以下の低圧に保たれたプロセスチャンバ内で、基板に吸着される有機物吸着量を測定した結果であり、白点は大気圧に保たれたプロセスチャンバ内で基板に吸着される有機物吸着量を測定した結果である。 The horizontal axis of FIG. 1 indicates the exposure time, and the vertical axis indicates the amount of organic matter adsorbed on the substrate. Here, the organic substance adsorption amount shown on the vertical axis is expressed in the form of an amount obtained by converting all organic substances into hexadecane having a molecular weight of 226.45. In FIG. 1, the black dots are the results of measuring the amount of organic matter adsorbed on the substrate in a process chamber maintained at a low pressure of 1 mTorr or less, and the white dots are adsorbed on the substrate in a process chamber maintained at atmospheric pressure. It is the result of measuring the organic matter adsorption amount.
図1からも明らかな通り、1mTorr以下の低圧に保たれたチャンバ内では、基板に吸着される有機物吸着量が多く、しかも、時間と共に急激に増加している。他方、大気圧に保たれたチャンバ内では、基板を1時間曝露しても、有機物の吸着は殆ど見られないことが分る。このことは、チャンバ内の圧力が低い程、基板に対する有機物吸着量が多く、チャンバ内の圧力が高くなるにしたがって、有機物吸着量は少なくなることが予測される。 As is clear from FIG. 1, in the chamber maintained at a low pressure of 1 mTorr or less, the amount of organic matter adsorbed on the substrate is large and increases rapidly with time. On the other hand, in the chamber maintained at atmospheric pressure, it can be seen that even if the substrate is exposed for 1 hour, almost no organic matter is adsorbed. This is presumed that the lower the pressure in the chamber, the larger the amount of organic matter adsorbed to the substrate, and the lower the pressure in the chamber, the lower the amount of organic matter adsorbed.
図2では上記した予測に基づいた実験結果を示している。ここでは、チャンバ内の圧力を90Torr、10Torr、及び、3Torrにして、基板に吸着される有機物炭素をn−イコサンに換算した量が有機物吸着量として示されている。図2からも明らかな通り、90Torrの場合が有機物吸着量が最も少なく、10Torr及び3Torrの順で、有機物吸着量が増加している。したがって、大気圧より低い減圧状態においても、圧力を高くすることによって有機物吸着量を低減できることが判明した。 FIG. 2 shows experimental results based on the above prediction. Here, the amount obtained by converting the organic carbon adsorbed on the substrate into n-icosane with the pressure in the chamber being 90 Torr, 10 Torr, and 3 Torr is shown as the organic matter adsorption amount. As is clear from FIG. 2, the organic matter adsorption amount is the smallest at 90 Torr, and the organic matter adsorption amount increases in the order of 10 Torr and 3 Torr. Therefore, it was found that the amount of adsorbed organic matter can be reduced by increasing the pressure even in a reduced pressure state lower than the atmospheric pressure.
図3を参照して、本発明の実施例に係る蒸着装置を説明する。図示された蒸着装置は、蒸着処理を行う処理室(蒸着チャンバ)21と、当該処理室21とゲート弁24を介して接続され、処理室21との間で、半導体基板、ガラス基板等の基板25を出し入れする基板導入室(ロードロックチャンバ)31とを備えている。 With reference to FIG. 3, the vapor deposition apparatus which concerns on the Example of this invention is demonstrated. The illustrated vapor deposition apparatus is connected to a processing chamber (deposition chamber) 21 for performing a vapor deposition process and a substrate such as a semiconductor substrate or a glass substrate between the processing chamber 21 and the processing chamber 21. And a substrate introduction chamber (load lock chamber) 31 for taking in and out 25.
更に、基板導入室31には、基板導入扉34が設けられ、当該基板導入扉34を介して基板が基板導入室31に導入される一方、基板導入室31から搬出される。また、基板導入室31には、ポンプゲート弁38を介して、1次ポンプ32及び2次ポンプ33が接続されており、1次ポンプ32と2次ポンプ33との間には、ポンプパージガス導入機構37が接続されている。このポンプパージガス導入機構37は2次ポンプ33からの不純物の逆拡散を抑制するのに役立つ。
Further, the substrate introduction chamber 31 is provided with a substrate introduction door 34, and the substrate is introduced into the substrate introduction chamber 31 through the substrate introduction door 34, and is carried out of the substrate introduction chamber 31. A
他方、処理室21には、ポンプゲート弁28を介して、1次ポンプ22及び2次ポンプ23が接続されており、当該1次ポンプ22と2次ポンプ23との間には、ポンプパージガス導入機構27が接続され、このポンプパージガス導入機構27も、2次ポンプ23からの不純物の逆拡散を抑制する動作を行う。更に、処理室21の下部には、シャッター機構44を介して、蒸着源室41が設けられており、当該蒸着源室41には蒸着原料(たとえば、有機EL表示装置の製造の場合では有機EL材料、半導体装置の製造においてはAl等の蒸着によって成膜されるべき材料)を充填した蒸着源容器(蒸着皿)42及びヒーター43が備えられており、当該ヒーター43によって蒸着源容器42内の蒸着原料を加熱する。シャッター機構44は蒸着時に開き、他方、蒸着不要な時期に閉じて蒸着を遮断する。シャッター機構44が開いている間、蒸着源容器42内の蒸着原料はヒーター43によって加熱されて蒸発し、処理室21内の基板ホルダー26に取り付けられた基板25に蒸着する。
On the other hand, a
更に、図示された処理室21には、処理室21にガスを導入する処理室ガス導入機構ス29がガス流量調整装置として設けられており、当該処理室21には処理室ガス導入機構29を介して、後述するように、処理室21内を分子流域或いは粘性流域に保つために、必要なガスが導入される。尚、図示された例では、各部位の接続部に存在し外部との気密を保つガスケット52,53,54,55,56,57,58,59,60が設けられている。これらガスケットのうち、基板導入扉34と基板導入室31間および蒸着源室41とシャッター機構44間に存在するガスケット52および56はパーフロロエラストマー製とし、それ以外のガスケット53,54,55,57,58,59,60はCu製であることが、これらガスケットから発生する有機物を抑制する上で、好ましい。
Furthermore, the illustrated processing chamber 21 is provided with a processing chamber gas introduction mechanism 29 for introducing a gas into the processing chamber 21 as a gas flow rate adjusting device. The processing chamber gas introduction mechanism 29 is provided in the processing chamber 21. As described later, necessary gas is introduced to keep the inside of the processing chamber 21 in the molecular flow region or the viscous flow region. In the illustrated example,
以下では、本発明に係る処理室(蒸着チャンバー)21、即ち、減圧蒸着装置の動作について主に説明する。この実施例では、蒸着薄膜形成時に、蒸着薄膜形成雰囲気が分子流域のガス圧力に設定され、蒸着薄膜非形成時のある期間は雰囲気圧力が粘性流域のガス圧に設定される。具体的に言えば、分子流域では、処理室21内のガス圧力が0.1mTorrから1mTorrの範囲に調整され、粘性流域では、ガス圧力が1Torr以上、好ましくは、10Torr以上に調整される。 Hereinafter, the operation of the processing chamber (deposition chamber) 21 according to the present invention, that is, the operation of the vacuum deposition apparatus will be mainly described. In this embodiment, the vapor deposition thin film forming atmosphere is set to the gas pressure in the molecular flow region when the vapor deposition thin film is formed, and the atmospheric pressure is set to the gas pressure in the viscous flow region for a certain period when the vapor deposition thin film is not formed. Specifically, in the molecular flow region, the gas pressure in the processing chamber 21 is adjusted to a range of 0.1 mTorr to 1 mTorr, and in the viscous flow region, the gas pressure is adjusted to 1 Torr or more, preferably 10 Torr or more.
上記分子流域及び粘性流域となるガス圧力を処理室21内で実現するために、導入されるガス、特に、この例ではアルゴン、窒素等の不活性ガスの流量が処理室ガス導入機構(ガス流量調整装置)29によって制御されると共に、1次ポンプ22及び2次ポンプ23の排気量、及び、ポンプパージガス導入機構27に流すガス流量が調節される。尚、1次ポンプ22及び32としては、ターボ分子ポンプを使用することができ、2次ポンプ23及び33としては、補助ポンプを使用することができる。
In order to realize the gas pressures in the molecular flow region and the viscous flow region in the processing chamber 21, the flow rate of the introduced gas, particularly in this example, an inert gas such as argon or nitrogen is determined by the processing chamber gas introduction mechanism (gas flow rate). It is controlled by the adjusting device 29, and the exhaust amount of the
ここで、蒸着薄膜形成時の処理室21におけるガス圧力を0.1×10−3から1×10−5Torr程度に抑えて分子流域で成膜する場合、処理室21内に導入されるガスの流量f、処理室21内ガス圧力P、及び、排気速度Sとの間には、以下の式が成立する。 Here, when forming a film in the molecular flow region while suppressing the gas pressure in the processing chamber 21 at the time of forming the deposited thin film to about 0.1 × 10 −3 to 1 × 10 −5 Torr, the gas introduced into the processing chamber 21. The following equation is established between the flow rate f, the gas pressure P in the processing chamber 21 and the exhaust speed S.
f =79P(Torr)・S(l/sec)
ここで、1次ポンプ22の排気速度を1000l/secとし、処理室21内のガス圧力を0.1〜1mTorrとしたとき、処理室21内に導入されるガス流量fは次式であらわすことができる。
f = 79P (Torr) · S (l / sec)
Here, when the exhaust speed of the
f=79(1×10−4 or 1×10−3)103(l/sec)
= 7.9cc/min(0.1mTorr)or 79cc/min(1mTorr)。
f = 79 (1 × 10 −4 or 1 × 10 −3 ) 10 3 (l / sec)
= 7.9 cc / min (0.1 mTorr) or 79 cc / min (1 mTorr).
即ち、処理室21内のガス圧力を分子流域にするためには、処理室21に対する流量fを7.9cc/minから79/ccの間に維持すればよい。 That is, in order to set the gas pressure in the processing chamber 21 to the molecular flow region, the flow rate f with respect to the processing chamber 21 may be maintained between 7.9 cc / min and 79 / cc.
一方、蒸着膜非形成時の処理室21におけるガス圧力を1Torrから10Torrの粘性流域に変化させる場合、処理室21に対するガス流量fを例えば、103cc/minとすると、排気速度Sは1Torrにおいて、12.6(l/sec)、10Torrにおいて1.26(l/sec)にすれば良い。 On the other hand, when the gas pressure in the processing chamber 21 when the vapor deposition film is not formed is changed from 1 Torr to a viscous flow region of 10 Torr, if the gas flow rate f with respect to the processing chamber 21 is, for example, 10 3 cc / min, the exhaust speed S is 1 Torr. 12.6 (l / sec) and 1.26 (l / sec) at 10 Torr.
この程度まで、排気速度Sを絞ることは処理室21と1次ポンプ22との間のポンプ弁28を絞るか、或いは、1次ポンプ22とポンプパージガス導入機構27に流すガス流量を増加することによって可能である。
To this extent, reducing the exhaust speed S means reducing the
一方、図示された処理室ガス導入機構29は第1及び第2のオリフィス291、292、第1〜第3バルブ293〜295、及び、圧力計296によって構成されている。第1及び第3バルブ293は不活性ガス、ここでは、Arを発生する発生源に接続されており、この構成では、処理室21内の圧力を一定に保つことができる。例えば、第1のオリフィス291は1.5cc/minのガスを流し、このとき、第2のバルブ294を開けると、第2のオリフィス292は1000cc/minのガスを流し、これによって、圧力を一定に保つことができる。
On the other hand, the illustrated processing chamber gas introduction mechanism 29 includes first and
更に、第1バルブ293及び第3バルブ295の上流には、圧力調整器が備えられており、当該圧力調整器と圧力計を利用して第1及び第2のオリフィス291、292を調整することにより、これら第1及び第2のオリフィス291、292から供給されるガスの圧力を一定に保つことができる。
Further, a pressure regulator is provided upstream of the
このように、本発明では、処理室21内の圧力を分子流域に維持して、蒸着を行い(第1工程)、他方、非蒸着時中に分子流域から粘性流域に変化させる(第2工程)ことによって、蒸着薄膜を形成される基板における汚染、特に、有機物による汚染を抑制できる。この場合、第1工程における処理室21内のガス圧力を第2工程におけるガス圧力よりも低くすることによって、分子流域から粘性流域へ変化させることができる。 As described above, in the present invention, the pressure in the processing chamber 21 is maintained in the molecular flow region and vapor deposition is performed (first step), while the non-deposition time is changed from the molecular flow region to the viscous flow region (second step). Thus, contamination on the substrate on which the deposited thin film is formed, in particular, contamination with organic substances can be suppressed. In this case, the gas pressure in the processing chamber 21 in the first step can be changed from the molecular flow region to the viscous flow region by making it lower than the gas pressure in the second step.
以上説明したように、本発明は半導体装置の製造だけでなく、ガラス基板を用いた液晶ディスプレイ装置、有機EL装置等の電子装置の製造において蒸着による成膜を必要とする工程に広く適用することができ、またフィルム作成にも利用できる。 As described above, the present invention is widely applied not only to the manufacture of semiconductor devices but also to processes that require film deposition by vapor deposition in the manufacture of electronic devices such as liquid crystal display devices and organic EL devices using glass substrates. It can also be used for film creation.
21 処理室(蒸着チャンバー)
31 基板導入室
22、32 1次ポンプ
23、33 2次ポンプ
25 基板
26 基板ホルダー
28、38 ポンプ弁
29 処理室ガス導入機構
41 蒸着源室
42 蒸着源容器(蒸着皿)
43 ヒーター
44 シャッター機構
291、292 オリフィス
293〜295 バルブ
296 圧力計
21 Processing room (deposition chamber)
31
43 Heater 44
Claims (25)
23. A method of manufacturing an electronic device, comprising a step of forming a film using the vacuum deposition method according to claim 13.
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