JP2012036484A - 薄膜形成装置及び薄膜形成方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】有機ELデバイスを作製する際、大型の成膜対象物の表面に分布が均一な成膜を行うことができる技術を提供する。
【解決手段】真空槽2内に設けられたプラズマCVD装置3と蒸着重合装置4とを備える。プラズマCVD装置3のプラズマ放出器10は、原料ガス供給源3Bから原料ガスがそれぞれ供給され互いの雰囲気が隔離されたガス分岐ユニット61〜64と、ガス分岐ユニット61〜64において拡散された原料ガスのプラズマを形成するプラズマ形成室51とを有する。蒸着重合装置4の蒸気放出器110は、原料モノマー供給源4Bから原料モノマーの蒸気がそれぞれ供給され互いの雰囲気が隔離された複数の蒸気分岐ユニット101A、101Bと、蒸気分岐ユニット101A、101Bにおいて拡散された複数の原料モノマーの蒸気を混合する蒸気混合室151とを有する。
【選択図】 図4
Description
このような保護膜を形成する装置として、従来から、CVD装置が用いられている。
図6に示すように、このCVD装置201は、基板200が配置される真空槽202を有し、この真空槽202内に面状のシャワーヘッド203が設けられている。
このシャワーヘッド203は、真空槽202の外部に設けられた原料ガス供給部204にガス輸送配管205を介して接続されている。
そして、シャワーヘッド203の基板と対向する部分に多数のノズル206が設けられ、これらノズル206から原料ガスを基板に向って放出するように構成されている。
また、従来技術においては、複数の原料ガスが配管中で混合した後にシャワーヘッドに供給されるため、配管中において原料ガスが反応することがあった。
さらに、これらの従来技術では、クリーニングをすることが困難であるという問題もある。
また、本発明の他の目的は、プラズマCVDによる成膜の際に原料ガスの混合による反応を防止することができる技術を提供することにある。
本発明では、前記プラズマCVD装置のプラズマ放出器におけるプラズマ拡散部の複数の拡散室に、互いの雰囲気を隔離するための隔壁部が設けられている場合にも効果的である。
本発明では、前記プラズマCVD装置のプラズマ放出器における原料ガス拡散部の連通口は、前記原料ガスの導入側から放出側に向って数が増加するように構成されている場合にも効果的である。
本発明では、前記プラズマCVD装置のプラズマ放出器における原料ガス拡散部の複数の連通口は、前記原料ガスの導入側から放出側に向って2n-1個(nは自然数)で増加するように構成されている場合にも効果的である。
本発明では、前記プラズマCVD装置のプラズマ放出器における原料ガス拡散部に、前記原料ガス供給源から供給され拡散される原料ガスを冷却するための冷却手段が設けられている場合にも効果的である。
本発明では、前記プラズマCVD装置のプラズマ放出器に接続可能で且つ当該プラズマ放出器にクリーニングガスを供給するクリーニングガス供給部が前記真空槽の外部に設けられ、当該プラズマ放出器は、バルブの切り換えによって前記原料ガス供給源又は前記クリーニングガス供給源のいずれかに接続されるように構成されている場合にも効果的である。
本発明では、前記蒸着重合装置の蒸気放出器における蒸気拡散部の複数の拡散室に、互いの雰囲気を隔離するための隔壁部が設けられている場合にも効果的である。
本発明では、前記蒸着重合装置の蒸気放出器における蒸気拡散部の連通口は、前記原料モノマーの蒸気の導入側から放出側に向って数が増加するように構成されている場合にも効果的である。
本発明では、前記蒸着重合装置の蒸気放出器における蒸気拡散部の複数の連通口は、前記原料モノマーの蒸気の導入側から放出側に向って2n-1個(nは自然数)で増加するように構成されている場合にも効果的である。
本発明では、前記蒸着重合装置の蒸気放出器における原料モノマー拡散部に、前記原料モノマー供給源から供給され拡散される原料モノマーを加熱するための加熱手段が設けられている場合にも効果的である。
本発明では、前記蒸着重合装置の蒸気放出器に接続可能で且つ当該蒸気放出器にクリーニングガスを供給するクリーニングガス供給部が前記真空槽の外部に設けられ、当該蒸気放出器は、バルブの切り換えによって前記原料モノマー供給部又は前記クリーニングガス供給部のいずれかに接続されるとともに、前記プラズマCVD装置の電源から当該蒸気放出器に対して所定の電力が供給されるように構成されている場合にも効果的である。
一方、本発明は、上述したいずれかの薄膜形成装置を用い、真空中で基板表面に薄膜を形成する方法であって、前記プラズマCVD装置を用い、プラズマCVDによって前記基板上に無機化合物からなる膜を形成する工程と、前記蒸着重合装置を用い、蒸着重合によって前記基板上に高分子化合物からなる膜を形成する工程と、を有する薄膜形成方法である。
その結果、本発明によれば、例えば大型基板に対してプラズマCVD及び蒸着重合によって例えばシリコン系無機化合物からなる薄膜と高分子化合物からなる薄膜を積層形成する場合に当該基板上の各領域における膜厚及び膜質を均一にすることができるので、封止能力の高い有機ELデバイスの保護膜を形成することができる。
また、本発明の場合、プラズマCVD装置のプラズマ放出器の複数のプラズマ拡散部が、複数の原料ガス供給源から原料ガスがそれぞれ供給され且つ互いの雰囲気が隔離されるとともに、蒸着重合装置の蒸気放出器の複数の蒸気拡散部が、複数の原料モノマーの蒸気がそれぞれ供給され且つ互いの雰囲気が隔離されていることから、異なる原料ガスを用いて同時にプラズマCVDによる成膜を行う場合、また異なる原料モノマーを用いて蒸着重合を行う場合において、当該原料ガス同士並びに当該原料モノマーの蒸気が反応することを防止できる。
さらに、本発明によれば、プラズマCVD装置において、成膜対象物の相対移動方向に対して交差する方向に延びるスリット状のプラズマ放出口を設けたプラズマ形成室を有するプラズマ放出器を備えるとともに、蒸着重合装置において、成膜対象物の相対移動方向に対して交差する方向に延びるスリット状の蒸気放出口を設けた蒸気混合室を有する蒸気放出器を備えることから、インライン方式の真空システムに本発明の薄膜形成装置を設けることにより、有機EL装置の保護膜を連続的に形成する量産装置を提供することができる。
本発明において、前記プラズマCVD装置のプラズマ放出器における原料ガス拡散部に、前記原料ガス供給源から供給され拡散される原料ガスを冷却するための冷却手段が設けられている場合には、プラズマ放出器の原料ガス拡散部において異なる原料ガスが混合され拡散される場合であっても、原料ガス同士の化学反応を防止して最適の状態でプラズマを発生させることができる。
本発明において、前記蒸着重合装置の蒸気放出器における原料モノマー拡散部に、前記原料モノマー供給源から供給され拡散される原料モノマーを加熱するための加熱手段が設けられている場合には、蒸気放出器の原料モノマー拡散部内において原料モノマーの蒸気が析出することなく確実に原料モノマーの蒸気を拡散して蒸気混合室に導くことができる。
本発明において、前記プラズマCVD装置のプラズマ放出器に接続可能で且つ当該プラズマ放出器にクリーニングガスを供給するクリーニングガス供給源が前記真空槽の外部に設けられ、当該プラズマ放出器は、バルブの切り換えによって前記原料ガス供給源又は前記クリーニングガス供給源のいずれかに接続されるように構成されている場合には、定期的に又は必要に応じて当該プラズマ放出器にクリーニングガスを供給して当該クリーニングガスを放電させることにより、当該プラズマ放出器のクリーニングを行うことができる。
本発明において、前記蒸着重合装置の蒸気放出器に接続可能で且つ当該蒸気放出器にクリーニングガスを供給するクリーニングガス供給源が前記真空槽の外部に設けられ、当該蒸気放出器は、バルブの切り換えによって前記原料モノマー供給源又は前記クリーニングガス供給源のいずれかに接続されるとともに、前記プラズマCVD装置の電源から当該蒸気放出器に対して所定の電力が供給されるように構成されている場合には、定期的に又は必要に応じて当該クリーニングガスを蒸気放出器に供給して放電させることにより、当該蒸気放出器のクリーニングを行うことができる。また、本発明によれば、装置構成要素を増加させることもない。
図1は、本発明に係る薄膜形成装置の実施の形態の要部構成を示す概略平面図、図2は、同薄膜形成装置のプラズマCVD装置のプラズマ放出器の内部構成を示す断面図、図3は、同薄膜形成装置の蒸着重合装置の蒸気放出器の内部構成を示す断面図である。
図4は、同薄膜形成装置の要部構成を示す図である。
図1に示すように、本実施の形態の薄膜形成装置1は、インライン方式のものであり、図示しない真空排気系に接続された真空槽2を有している。
そして、真空槽2内には、有機EL素子の保護層を形成するためのプラズマCVD装置3と、蒸着重合装置4が設けられている。
一方、真空槽2の外部には、原料ガス供給源3B及びクリーニングガス供給源3Cが設けられ、このプラズマ放出器10は、バルブの切り換えによって原料ガス供給源3B又はクリーニングガス供給源3Cのいずれかに接続されるようになっている。
プラズマ放出器10は、真空槽2内において基板搬送方向Xに対して交差する方向(本実施の形態では、基板搬送方向Xに対して直交するY方向)に向けて配置されている。
第1の原料ガス供給部60aは、原料ガスである例えばSiH4ガスを供給するもので、上記供給管7を介して第1のガス分岐ユニット61に接続されている。
第2の原料ガス供給部60bは、原料ガスである例えばNH3ガスを供給するもので、上記供給管7を介して第2のガス分岐ユニット62に接続されている。
第3の原料ガス供給部60cは、放電補助ガスである例えばH2ガスを供給するもので、上記供給管7を介して第3のガス分岐ユニット63に接続されている。
第4の原料ガス供給部60dは、原料ガスである例えばN2ガスを供給するもので、上記供給管7を介して第4のガス分岐ユニット64に接続されている。
本実施の形態においては、第1〜第4の拡散室11、21、31、41のうち、第1〜第3の拡散室11、21、31については、それぞれの雰囲気が隔離されるように構成されている。
第1の拡散室11は、ガス導入室10Bより容積が大きくなるように構成され、その底部に設けられた一つの第1連通口12を介してガス導入室10Bに接続されている。
第1の拡散室11は、その天井部分(第2の拡散室21の底部)に設けられた二つの第2連通口22を介して第2の拡散室21に接続されている。
第2の拡散室21は、その天井部分(第3の拡散室31の底部)に設けられた四つの第3連通口32を介して第3の拡散室31に接続されている。
ここでは、第1のガス分岐ユニット61に対応する部分と、第2のガス分岐ユニット62に対応する部分とが共通する領域31Aとなるとともに、第3のガス分岐ユニット63に対応する部分と、第4のガス分岐ユニット64に対応する部分とが共通する領域31Bとなるように構成されている。
ここで、第3の拡散室31の各領域31A、31Bは、それぞれの天井部分(第4の拡散室41の底部)に設けられた八つの第4連通口42を介して第4の拡散室41に接続されている。
さらに、第4の拡散室41の基板5側の部分には、シールド部材50が設けられている。
ここで、プラズマ形成室51は、第4の拡散室41の天井部分(プラズマ形成室51の底部)に設けられた16個の第5連通口52を介して第4の拡散室41に接続されている。
図1、図3及び図4に示すように、本実施の形態の蒸着重合装置4の蒸気放出器110は、細長い例えば箱形形状に形成されている。
蒸気放出器110は、真空槽2内において基板搬送方向Xに対して交差する方向(本実施の形態では、基板搬送方向Xに対して直交するY方向)に向けて配置されている。
第1の蒸気分岐ユニット101Aは、例えば蒸気放出器110内の下部に設けられた蒸気導入室110Bを有し、この蒸気導入室110Bに対し、切換スイッチ6Sを切り換えることにより、上述した高周波電源6から例えば高周波電力を印加するように構成されている。
また、本実施の形態においては、蒸気の導入側から放出側に向って2n-1個(nは自然数)で増加する数の第1〜第5連通口112、122、132、142、152が設けられている。
また、シールド部材150の基板5に対向する部分には、基板搬送方向であるX方向と直交する方向(Y方向)に延びるスリット(蒸気放出口)153が設けられている。このスリット153は、基板5の幅と同等の長さに形成されている。
さらに、シールド部材150のスリット153の上方には、スリット153から放出される原料モノマーの蒸気の量を検出するための膜厚センサ156が設けられている。
そして、高周波電源6からプラズマCVD装置3に対して所定の電力を印加することにより、プラズマCVD装置3のプラズマ形成室51内においてガスを放電させてプラズマ化する。
蒸気導入室110B内に導入された原料モノマーの蒸気は、上述した第1〜第4の拡散室111、121、131、141の第1〜第4連通口112、122、132、142を通過して拡散された後、第5連通口152を介して蒸気混合室151内に導入され、この蒸気混合室151内において、原料モノマーの蒸気が混合される。
本例のプラズマ放出器15によれば、より構成が簡素でコストを抑えることができる。
本例の蒸気放出器115によれば、より構成が簡素でコストを抑えることができる。
例えば、上記実施の形態においては、プラズマCVD装置のプラズマ放出器の原料ガス拡散室並びに蒸着重合装置の蒸気放出器の蒸気拡散室を四段設ける場合を例にとって説明したが、本発明はこれに限られず、複数であれば、当該原料ガス拡散室並びに当該蒸気拡散室の段数は任意に設定することができる。
ただし、原料ガスを確実に拡散する観点からは、プラズマ形成室の底部に8個以上の連通口を設けることが好ましい。
ただし、原料モノマーの蒸気を確実に拡散する観点からは、蒸気混合室の底部に8個以上の連通口を設けることが好ましい。
2…真空槽
3…プラズマCVD装置
3B…原料ガス供給源
4…蒸着重合装置
4B…原料モノマー供給源
10…プラズマ放出器
10B…ガス導入室
11…第1の拡散室
12…第1連通口
21…第2の拡散室
21a…隔壁部
22…第2連通口
31…第3の拡散室
31a…隔壁部
32…第3連通口
41…第4の拡散室
41a…隔壁部
42…第4連通口
50…シールド部材
51…プラズマ形成室
52…第5連通口
53…スリット(プラズマ放出口)
110…蒸気放出器
110B…蒸気導入室
111…第1の拡散室
112…第1連通口
121…第2の拡散室
121a…隔壁部
122…第2連通口
131…第3の拡散室
131a…隔壁部
132…第3連通口
141…第4の拡散室
141a…隔壁部
142…第4連通口
150…シールド部材
151…蒸気混合室
152…第5連通口
153…スリット(蒸気放出口)
Claims (12)
- 成膜対象物が配置される真空槽と、
前記真空槽内においてプラズマCVDによって前記成膜対象物上に薄膜を形成するプラズマCVD装置と、
前記真空槽内において蒸着重合によって前記成膜対象物上に薄膜を形成する蒸着重合装置とを備え、
前記プラズマCVD装置は、
前記真空槽の外部に設けられた複数の原料ガス供給源と、
前記成膜対象物に対して相対移動可能に設けられ、前記原料ガス供給源から供給された当該原料ガスを放電させるための電源に接続され、当該原料ガスのプラズマを前記成膜対象物に向って放出するためのプラズマ放出器とを有し、
前記プラズマ放出器は、前記原料ガス供給源から前記原料ガスがそれぞれ供給され且つ互いの雰囲気が隔離された複数の原料ガス拡散部と、当該原料ガス拡散部において拡散された原料ガスのプラズマを形成するプラズマ形成室とを有し、
前記原料ガス拡散部は、前記原料ガスの導入側から放出側に向って段階的に区分けされた複数の拡散室を有するとともに、当該複数の拡散室は、互いに隣接する拡散室が前記原料ガスが通過可能な連通口を介して接続され、さらに、当該複数の拡散室のうち最終段の拡散室が、前記原料ガスが通過可能な連通口を介してそれぞれ前記プラズマ形成室に接続され、
前記プラズマ形成室には、前記成膜対象物の相対移動方向に対して交差する方向に延びるスリット状のプラズマ放出口が設けられるとともに、
前記蒸着重合装置は、
前記真空槽の外部に設けられた複数の原料モノマー供給源と、
前記成膜対象物に対して相対移動可能に設けられ、前記複数の原料モノマー供給源から供給された原料モノマーの蒸気を前記成膜対象物に向って放出するための蒸気放出器を有し、
前記蒸気放出器は、前記複数の原料モノマー供給源から当該原料モノマーの蒸気がそれぞれ供給され且つ互いの雰囲気が隔離された複数の原料モノマー拡散部と、当該原料モノマー拡散部において拡散された複数の原料モノマーの蒸気を混合する蒸気混合室とを有し、
前記原料モノマー拡散部は、前記原料モノマーの導入側から放出側に向って段階的に区分けされた複数の拡散室を有するとともに、当該複数の拡散室は、互いに隣接する拡散室が前記原料モノマーの蒸気が通過可能な連通口を介して接続され、さらに、当該複数の拡散室のうち最終段の拡散室が、前記原料モノマーの蒸気が通過可能な連通口を介してそれぞれ前記蒸気混合室に接続され、
前記蒸気混合室には、前記成膜対象物の相対移動方向に対して交差する方向に延びるスリット状の蒸気放出口が設けられている薄膜形成装置。 - 前記プラズマCVD装置のプラズマ放出器におけるプラズマ拡散部の複数の拡散室に、互いの雰囲気を隔離するための隔壁部が設けられている請求項1記載の薄膜形成装置。
- 前記プラズマCVD装置のプラズマ放出器における原料ガス拡散部の連通口は、前記原料ガスの導入側から放出側に向って数が増加するように構成されている請求項1又は2のいずれか1項記載の薄膜形成装置。
- 前記プラズマCVD装置のプラズマ放出器における原料ガス拡散部の複数の連通口は、前記原料ガスの導入側から放出側に向って2n-1個(nは自然数)で増加するように構成されている請求項1乃至3のいずれか1項記載の薄膜形成装置。
- 前記プラズマCVD装置のプラズマ放出器における原料ガス拡散部に、前記原料ガス供給源から供給され拡散される原料ガスを冷却するための冷却手段が設けられている請求項1乃至4のいずれか1項記載の薄膜形成装置。
- 前記プラズマCVD装置のプラズマ放出器に接続可能で且つ当該プラズマ放出器にクリーニングガスを供給するクリーニングガス供給部が前記真空槽の外部に設けられ、当該プラズマ放出器は、バルブの切り換えによって前記原料ガス供給源又は前記クリーニングガス供給源のいずれかに接続されるように構成されている請求項1乃至5のいずれか1項記載の薄膜形成装置。
- 前記蒸着重合装置の蒸気放出器における蒸気拡散部の複数の拡散室に、互いの雰囲気を隔離するための隔壁部が設けられている請求項1乃至6のいずれか1項記載の薄膜形成装置。
- 前記蒸着重合装置の蒸気放出器における蒸気拡散部の連通口は、前記原料モノマーの蒸気の導入側から放出側に向って数が増加するように構成されている請求項1乃至7のいずれか1項記載の薄膜形成装置。
- 前記蒸着重合装置の蒸気放出器における蒸気拡散部の複数の連通口は、前記原料モノマーの蒸気の導入側から放出側に向って2n-1個(nは自然数)で増加するように構成されている請求項1乃至8のいずれか1項記載の薄膜形成装置。
- 前記蒸着重合装置の蒸気放出器における原料モノマー拡散部に、前記原料モノマー供給源から供給され拡散される原料モノマーを加熱するための加熱手段が設けられている請求項1乃至9のいずれか1項記載の薄膜形成装置。
- 前記蒸着重合装置の蒸気放出器に接続可能で且つ当該蒸気放出器にクリーニングガスを供給するクリーニングガス供給部が前記真空槽の外部に設けられ、当該蒸気放出器は、バルブの切り換えによって前記原料モノマー供給部又は前記クリーニングガス供給部のいずれかに接続されるとともに、前記プラズマCVD装置の電源から当該蒸気放出器に対して所定の電力が供給されるように構成されている請求項1乃至10のいずれか1項記載の薄膜形成装置。
- 請求項1乃至請求項11のいずれか1項記載の薄膜形成装置を用い、真空中で基板表面に薄膜を形成する方法であって、
前記プラズマCVD装置を用い、プラズマCVDによって前記基板上に無機化合物からなる膜を形成する工程と、
前記蒸着重合装置を用い、蒸着重合によって前記基板上に高分子化合物からなる膜を形成する工程と、を有する薄膜形成方法。
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---|---|---|---|---|
TWI453295B (zh) * | 2012-10-12 | 2014-09-21 | Iner Aec Executive Yuan | 氣體隔離腔及其電漿鍍膜裝置 |
JP2016008348A (ja) * | 2014-06-26 | 2016-01-18 | 住友金属鉱山株式会社 | ガス放出ユニット及びこれを具備する成膜装置 |
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-
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