JP2010216001A

JP2010216001A - 成膜装置

Info

Publication number: JP2010216001A
Application number: JP2009067552A
Authority: JP
Inventors: Masahisa Otake; 政久大竹
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 2009-03-19
Filing date: 2009-03-19
Publication date: 2010-09-30

Abstract

【課題】スプラッシュ粒子による捕捉部材の目詰まりを防止することのできる成膜装置を提供する。
【解決手段】本発明の成膜装置１００は、物理気相成膜法によって基板Ｗ上に成膜材料Ｍを成膜する成膜装置であって、基板Ｗを装着する基板装着部１２１を有する真空チャンバー１０１と、真空チャンバー１０１内に設けられた成膜材料Ｍを収容する成膜源１０４と、成膜源１０４と基板装着部１２１との間に設けられ、成膜源１０４からスプラッシュによって飛散したスプラッシュ粒子を捕捉する、複数の開口部を有する捕捉部材１３０と、捕捉部材１３０を成膜材料Ｍの沸点以上の温度に加熱する加熱装置Ｈと、を備えている。
【選択図】図１

Description

本発明は、成膜装置に関するものである。

真空蒸着装置やスパッタ装置に代表される物理気相成膜装置では、坩堝内で溶融した蒸着材料が突沸を起こし、気化することなく液状のまま飛散する、スプラッシュという現象を起こすことがある。スプラッシュによって飛散する粒子は、固体若しくは液状であることから、例えば、１μｍ前後から数μｍ程度の比較的大きい粒径となる。

スプラッシュ粒子が基板に付着すると、予め成膜された薄膜を突き破ることになり、結果として、成膜欠陥となってしまう。そのため、特許文献１では、坩堝と基板との間にスプラッシュ粒子を捕捉するためのメッシュ状の捕捉部材を配置し、基板へのスプラッシュ粒子の飛散を抑制している。

特開２００１−２７１１５７号公報

しかしながら、特許文献１の成膜装置では、捕捉部材に次々とスプラッシュ粒子が付着することにより、メッシュの目詰まりが発生し、捕捉部材の交換を含めたメンテナンスの頻度が多くなるという問題があった。

本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであって、スプラッシュ粒子による捕捉部材の目詰まりを防止することのできる成膜装置を提供することを目的とする。

上記の課題を解決するため、本発明の成膜装置は、物理気相成膜法によって基板上に成膜材料を成膜する成膜装置であって、前記基板を装着する基板装着部を有する真空チャンバーと、前記真空チャンバー内に設けられた成膜材料を収容する成膜源と、前記成膜源と前記基板装着部との間に設けられ、前記成膜源からスプラッシュによって飛散したスプラッシュ粒子を捕捉する、複数の開口部を有する捕捉部材と、前記捕捉部材を前記成膜材料の沸点以上の温度に加熱する加熱装置と、を備えていることを特徴とする。
この構成によれば、捕捉部材に付着したスプラッシュ粒子は、加熱装置によって加熱され再蒸発するので、捕捉部材の開口部に目詰まりが発生することがない。そのため、捕捉部材の交換を含めたメンテナンスの回数を少なくすることができ、生産性の高い成膜装置を提供することができる。

本発明の成膜装置の一例を示す断面図である。成膜装置に備えられる捕捉部材の一例を示す平面図である。

図１は本発明の成膜装置の一例を示す断面図である。図１の成膜装置１００は、例えば、有機ＥＬ装置の発光層や陰極、陰極保護層等を形成するために用いられるものである。

成膜装置１００は、真空チャンバー１０１と、プラズマビームを発生するプラズマビーム発生器１１０と、真空チャンバー１０１内を減圧する真空ポンプ１５０とを備えている。真空ポンプ１５０としては、例えば、ターボ分子ポンプ等を用いる。

真空チャンバー１０１は、上部の成膜室１０２と下部のプラズマ室１０３とからなり、プラズマ室１０３の内底部１０３ａには、成膜源としてのハース（陽極）１０４が設けられている。

ハース１０４は上方に開口した筒状の容器となっており、内部に成膜材料Ｍが収納されている。また、ハース１０４を取り囲むように補助陽極１４０が設けられている。補助陽極１４０は、内部にコイル１４０ａを有している。

プラズマ室１０３の内壁１０３ｂには、プラズマビーム発生器１１０と、プラズマ室１０３内に反応性ガスＲＧを導入する反応性ガス導入部１５６が取り付けられている。

プラズマビーム発生器１１０は、一方の端部がプラズマ室１０３に開口する導入管１０５を有している。導入管１０５の外側には、これを取り巻くようにステアリングコイルＳＣが設けられている。

導入管１０５には、第１の中間電極１０６と、第２の中間電極１０７とが互いに同心となるように連結されている。第１の中間電極１０６は内部にコイル１０６ａを有し、第２の中間電極１０７は内部に永久磁石１０７ａとコイル（図示省略）を有している。

第１の中間電極１０６および第２の中間電極１０７を介した導入管１０５のもう一方の端には、例えば、ガラス管からなる絶縁管１０８が連結しており、絶縁管１０８の他方の端は、導体板１０９によって閉塞されている。

絶縁管１０８の内部には、熱電子放出部材１１２が先端側に設けられた導電性のパイプ１１１と、導体板１０９を貫通して、パイプ１１１の内部にキャリアガスＣＧを導入する配管とを有している。パイプ１１１は、例えば、高融点材料のモリブデン、タンタル等からなり、熱電子放出部材１１２には六ホウ化ランタン（ＬａＢ６）が用いられている。キャリアガスＣＧは、アルゴン（Ａｒ）ガスである。

成膜装置１００は、導体板１０９にマイナス端が接続された第１の可変電源Ｖ１と、第１の中間電極１０６のコイル１０６ａとステアリングコイルＳＣとに接続された第２の可変電源Ｖ２と、第２の中間電極１０７のコイル（図示省略）にプラス端が接続された第３の可変電源Ｖ３と、を備えている。

第１の可変電源Ｖ１のプラス端は、第３の可変電源Ｖ３のマイナス端に接続されると共に、抵抗Ｒ0を介して第１の中間電極１０６に接続されている。また、第１の可変電源Ｖ１のプラス端は、補助陽極１４０に接続されると共に、可変抵抗Ｒ１を介してハース１０４に接続されている。可変抵抗Ｒ１の値を調整することによりハース１０４に印加される電位を調整することができる。

第１の可変電源Ｖ１は、導体板１０９を介して熱電子放出部材１１２に電位を与え、熱電子を放出させる。また、抵抗Ｒ0を所定の大きさに設定し電圧値を調整することで、第１の中間電極１０６が発生する磁場の大きさを制御することができる。

第２の可変電源Ｖ２は、その電圧レベルを調整することにより、ステアリングコイルＳＣにより発生する磁場の大きさを調整することができる。

キャリアガスＣＧであるＡｒガスに熱電子放出部材１１２からの電子放出を受けて発生したプラズマビームＰＢは、第１の中間電極１０６及び第２の中間電極１０７によって収束され、ステアリングコイルＳＣが発生する磁場の大きさにより所望の方向にガイドされてプラズマ室１０３に射出される。

そして、補助陽極１４０のコイル１４０ａに印加される電圧レベルを調整することにより、補助陽極１４０において発生する磁場の大きさが制御され、射出されたプラズマビームＰＢがハース１０４に導かれる。第３の可変電源Ｖ３は、その電圧レベルを制御することにより、発生したプラズマビームＰＢを収束させる。

プラズマ室１０３のもう一方の内壁１０３ｃには、真空ポンプ１５０に繋がる配管１５５が設けられている。配管１５５には、真空ポンプ１５０側にゲートバルブ（ＧＶ）１５４と、プラズマ室１０３側に圧力調整バルブ１５３とを有している。圧力調整バルブ１５３は、成膜室１０２に設けられた真空計１５１からの信号を受けて圧力コントローラ（ＡＰＣ）１５２が制御信号を生成し、この制御信号を受けて稼動するように構成されている。

成膜室１０２には、被膜形成物としての基板Ｗが装着される基板装着部１２１と、基板装着部１２１を吊設してハース１０４に対して所定の距離を保って一定方向（Ｘ軸方向）に移動可能な移動機構１２０とが設けられている。そして、移動機構１２０により基板Ｗを移動させて、基板Ｗの表面に薄膜を均一に蒸着することができる。

基板装着部１２１とハース１０４との間には、捕捉部材としての捕捉板１３０が設けられている。捕捉板１３０は、加熱装置であるヒーターＨに接続され、ヒーターＨにより成膜材料Ｍの沸点以上の温度に加熱されるようになっている。

図２（ａ）〜（ｃ）は捕捉板の構造の一例を示す平面図である。図２（ａ）の捕捉板１３０は、複数の開口部１３０ａを有するメッシュ状の部材であるが、図２（ｂ）に示すような丸孔１３０ｂを有する捕捉板１３０や、図２（ｃ）に示すようなハニカム構造１３０ｃを有する捕捉板１３０としてもよい。

捕捉板１３０の材料としては、ヒーターＨの加熱により変形し難い高融点金属またはその合金、あるいは導電性の無機材料を用いるのが好ましい。高融点金属としては、ステンレス、鉄、銅、タングステン、モリブデン、ニッケル、チタン、カーボン、シリコン等が挙げられ、成膜材料Ｍの沸点よりも高い融点を有する材料、すなわち、ヒーターＨにより加熱される温度よりも融点の高い材料が選択される。

開口部１３０ａの大きさ（開口径）は、成膜材料Ｍが加熱され突沸して飛散する飛沫（スプラッシュ粒子）が容易に開口部１３０ａを通過しない大きさとされる。ただし、あまりに細かくすると、成膜に影響を及ぼすので、適宜その大きさを設定することが好ましい。このような観点から、開口部１３０ａの開口径は、０．１μｍ以上０．５μｍ以下が好ましい。

図１に戻って、捕捉板１３０とハース１０４との間、例えば、成膜室１０２とプラズマ室１０３との連通部には、これを開閉するシャッターＳが設けられている。シャッターＳを設けることにより、成膜の開始、停止を正確に制御することができる。また、成膜材料Ｍが所定の温度に達する前にシャッターＳを閉じておくことにより、捕捉板１３０に不用意に成膜材料Ｍが付着する（すなわち開口部１３０ａが目詰まりする）ことを防止することができる。

上記構成の成膜装置１００では、真空ポンプ１５０により真空チャンバー１０１内を所定の減圧状態（真空状態）とし、プラズマビーム発生器１１０から発生したプラズマビームＰＢをハース１０４に導くことにより、収納された成膜材料ＭにプラズマビームＰＢを照射する。プラズマビームＰＢが照射された成膜材料Ｍはジュール熱により加熱され蒸発する。蒸発した成膜材料Ｍは、基板装着部１２１に装着された基板Ｗに到達して薄膜として形成される。また、プラズマ室１０３に反応性ガスＲＧを導入すれば、蒸発した成膜材料Ｍと反応性ガスＲＧとを反応させ、反応物からなる薄膜を基板Ｗの表面に形成することもできる。

加熱された成膜材料Ｍは、蒸発するだけでなく、その物性により溶融物を生ずる場合がある。溶融物にプラズマビームＰＢが照射されると突沸し易い。溶融物が突沸すると、飛沫（スプラッシュ粒子）となって飛散する。本実施形態の成膜装置１００では、基板Ｗとハース１０４との間に微細な開口部１３０ａを有する捕捉板１３０を設けているため、スプラッシュ粒子は捕捉板１３０の開口部１３０ａを通過することができず、捕捉板１３０の表面に付着する。また、捕捉板１３０の表面に付着したスプラッシュ粒子は、ヒーターＨによって加熱され、再蒸発して基板Ｗの表面に堆積される。そのため、捕捉板１３０の開口部１３０ａに目詰まりが生じることがない。

以上説明したように、本実施形態の成膜装置１００では、基板Ｗとハース１０４との間に、スプラッシュ粒子を捕捉するための微細な開口部１３０ａを有する捕捉板１３０を設け、捕捉板１３０をヒーターＨで成膜材料Ｍの沸点以上の温度に加熱する構成とした。この構成によれば、捕捉板１３０に付着したスプラッシュ粒子は、ヒーターＨによって加熱され再蒸発するので、捕捉部材の開口部に目詰まりが発生することがない。そのため、捕捉板１３０の交換を含めたメンテナンスの回数を少なくすることができ、生産性の高い成膜装置１００を提供することができる。

１００…成膜装置、１０１…真空チャンバー、１０４…ハース（成膜源）、１２１…基板装着部、１３０…捕捉板（捕捉部材）、１３０ａ，１３０ｂ、１３０ｃ…開口部、Ｈ…ヒーター（加熱装置）、Ｍ…成膜材料、Ｗ…基板

Claims

物理気相成膜法によって基板上に成膜材料を成膜する成膜装置であって、
前記基板を装着する基板装着部を有する真空チャンバーと、
前記真空チャンバー内に設けられた成膜材料を収容する成膜源と、
前記成膜源と前記基板装着部との間に設けられ、前記成膜源からスプラッシュによって飛散したスプラッシュ粒子を捕捉する、複数の開口部を有する捕捉部材と、
前記捕捉部材を前記成膜材料の沸点以上の温度に加熱する加熱装置と、を備えていることを特徴とする成膜装置。