JP2012251213A - 成膜装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】
真空槽11と、真空槽11内に配置され、内部に蒸着材料の蒸気が配置される中空の放出容器16aと、真空槽11内に配置され、基板5を保持する基板保持部14と、先端の開口17が基板5表面に向けられて放出容器16aに設けられ、内部が放出容器16aの内部空間と連通する複数の中空の筒15とを有し、各筒15の開口17の法線18は基板5表面と交差され、放出容器16a内の蒸気は各筒15の開口17から放出され、基板5表面に到達して薄膜が形成される成膜装置10であって、筒15には、先端が基板5表面と対面する範囲の外側に配置された筒が含まれる。先端が基板5表面と対面する範囲の外側に配置された筒15の開口17の法線も基板5表面と交差され、開口17から放出された蒸気のうち基板5表面に到達する蒸気の割合が従来より高い。
【選択図】図1
Description
従来の成膜装置100は、真空槽111と、真空槽111内に配置された中空の放出容器116aとを有している。放出容器116aには複数の開口134が設けられている。
加熱装置116bを発熱させて、放出容器116a内の蒸着材料125を加熱し、蒸気を生成させる。
生成された蒸気は、各開口134を通って真空槽111内に放出される。
しかし、外周部から放出される蒸気の量を増やすと、基板の外側に飛ぶ蒸気の量も増加してしまい、材料の利用効率が低いという問題を解決することはできなかった。
しかし、開口から放出された蒸気の放出角度分布はn値の小さいcosnθ分布に従うため、指向性が低く、外周部の開口から放出された蒸気の多くは基板の外側に飛び、材料の利用効率は低かった。
本発明は、真空槽と、前記真空槽内に配置され、内部に蒸着材料の蒸気が配置される中空の放出容器と、基板を一の平面内で移動させ、前記放出容器と対面する成膜位置を通過させる基板移動部と、前記基板が前記成膜位置を通過するときに先端の開口が前記基板表面に向く向きで前記放出容器に設けられ、内部が前記放出容器の内部空間と連通する複数の中空の筒と、を有し、各前記筒の前記開口の法線は、前記基板が前記成膜位置を通過するときに前記基板表面と交差する向きに向けられ、前記放出容器内の前記蒸気は各前記筒の前記開口から放出され、前記基板が前記成膜位置を通過するときに、前記基板表面に到達して薄膜が形成される成膜装置であって、前記筒には、前記先端が、前記基板が前記成膜位置を通過するときに前記基板表面が対面する範囲の、前記基板の移動方向に対して直角な方向の、一方の外側に配置された前記筒と、他方の外側に配置された前記筒と、が含まれる成膜装置である。
本発明は、真空槽と、前記真空槽内に配置され、内部に蒸着材料の蒸気が配置される中空の放出容器と、前記真空槽内に配置され、基板を保持する基板保持部と、前記放出容器を、前記基板表面と平行に移動させ、前記基板表面と対面する成膜位置を通過させる放出容器移動部と、前記放出容器が前記成膜位置を通過するときに先端の開口が前記基板表面に向く向きで前記放出容器に設けられ、内部が前記放出容器の内部空間と連通する複数の中空の筒と、を有し、各前記筒の前記開口の法線は、前記放出容器が前記成膜位置を通過するときに前記基板表面と交差する向きに向けられ、前記放出容器内の前記蒸気は各前記筒の前記開口から放出され、前記放出容器が前記成膜位置を通過するときに、前記基板表面に到達して薄膜が形成される成膜装置であって、前記筒には、前記先端が、前記放出容器が前記成膜位置を通過するときに前記基板表面が対面する範囲の、前記放出容器の移動方向に対して直角な方向の、一方の外側に配置された前記筒と、他方の外側に配置された前記筒と、が含まれる成膜装置である。
本発明は成膜装置であって、各前記筒と前記放出容器とは互いに脱着可能に構成された成膜装置である。
図16はcosnθの角度分布である。n値が大きいほど、分布の半値幅が狭いことが分かる。
つまり、開口の直径に対する筒の長手方向の長さの比が小さい筒を用いるほど、開口の法線方向に蒸気を集中させることができ、放出蒸気の指向性を高めることができる。
本発明の第一例の成膜装置10aの構造を説明する。
図1は第一例の成膜装置10aの内部側面図、図2は同平面図である。
第一例の成膜装置10aは、真空槽11と、真空槽11内に蒸着材料の蒸気を放出する放出部13と、真空槽11内に配置され、基板を保持する基板保持部14とを有している。符号5は基板保持部14に保持された基板を示している。
蒸発源23は、内部に液体又は固体の蒸着材料25が配置される中空の材料容器23aと、材料容器23a内の蒸着材料25を加熱する主加熱装置23bとを有している。
材料容器23aには開閉可能なバルブ22を介して接続管21が接続されている。接続管21の端部は真空槽11に設けられた穴を通って真空槽11内に挿入され、放出容器16aに接続されている。真空槽11の穴と接続管21の側面との隙間は不図示の真空シールで気密に塞がれている。
基板5表面と対面する範囲の外周は、先端が基板5表面と対面する範囲の外側に配置された筒15の先端で取り囲まれている。
本実施例では、各筒15の開口17の法線18と基板保持部14に保持された基板5表面とのなす角度は、開口17が基板5表面の中心から離れた位置に配置された筒15ほど小さくされており、基板5表面のうち中心から離れた位置ほど、単位面積あたりに交わる開口17の法線18の数が多くなっている。
各筒15の先端は、基板保持部14に保持された基板5表面に平行な一の平面内に配置されており、すなわち、各筒15の先端と基板5表面が位置する平面との間の距離は互いに等しく揃えられている。
本実施例では、各筒15と放出容器16aとは互いに脱着可能に構成されている。
筒15は、開口17側の開口部15bと開口17とは逆側の取付部15aとを有している。開口17の法線18は開口部15bの中心軸線と一致されており、取付部15aと開口部15bとは互いの中心軸線が所定角度をなす向きに曲げられている。
筒15は取付部15aの中心軸線を中心とする一の回転方向に回転しながら放出容器16aの貫通孔34に挿し込まれ、貫通孔34に螺嵌された後、放出容器16aの外側からナット31で締められて固定されている。
そして、ナット31を緩めた後、筒15を取付部15aの中心軸線を中心に固定方向とは逆方向に回転させると、筒15は放出容器16aから分離されるようになっている。
接続部分の第二例では、放出容器16aのうち貫通孔34の周囲の厚みは他の部分の厚みより厚くされている。そのため、接続部分の第一例と比べて、取付部15aの側面と貫通孔34の内周面との接触面積が広くなっており、放出容器16a内のガスが取付部15aの側面と貫通孔34の内周面との隙間を通って漏れ出すことを防ぐことができる。
なお、放出容器16aの平面形状は、図2に示すように四角形状に限定されず、図4に示すように円形状でもよい。ウエハー等の円形基板に成膜する場合には、平面形状が円形状の放出容器16aを用いた方が、蒸着材料の利用効率がよい。
第一例の成膜装置10aの使用方法を、有機薄膜の成膜方法を例に説明する。
図1を参照し、バルブ22を閉状態にしておく。蒸発源23の材料容器23a内に蒸着材料25として有機材料を配置する。
真空槽11に真空排気装置12を接続して、真空槽11内を真空排気し、真空雰囲気を形成する。以後、真空排気装置12による真空排気を継続して、真空槽11内の真空雰囲気を維持する。
補助加熱装置16bにより放出容器16aと筒15とを有機材料の蒸気の凝縮温度以上に加熱しておく。以後、補助加熱装置16bによる加熱を継続し、放出容器16aと筒15の温度を蒸気の凝縮温度以上に維持する。
キャリアガス供給装置24から材料容器23a内にキャリアガスを導入し、バルブ22を開状態にする。
材料容器23a内の有機材料の蒸気は、キャリアガスと一緒に接続管21を通って放出容器16a内に導入され、各筒15の内部を通って、筒15の先端の開口17から放出される。
基板5表面に所定の膜厚の有機薄膜を形成した後、バルブ22を閉状態にして放出容器16aへの蒸気の供給を停止する。キャリアガス供給装置24から材料容器23aへのキャリアガスの導入を停止する。
本発明の第二例の成膜装置10bの構造を説明する。
図11は第二例の成膜装置10bの内部側面図、図12は同内部平面図である。第二例の成膜装置10bのうち、第一例の成膜装置10aの構成と同じ部分には同じ符号を付して説明を省略する。
基板移動部41はここでは、複数の筒状の回転ローラ42と、駆動部43とを有している。
駆動部43はここではモーターであり、各回転ローラ42に動力を伝達して、各回転ローラ42をそれぞれ中心軸線を中心に回転できるようになっている。
各放出部13h1〜13d3の構造は互いに同様であり、符号13h1の放出部で代表して説明する。
放出容器16aの形状は、長手方向の長さが基板5の幅方向52の長さより長い細長形状である。
各放出部13h1〜13d3では、筒15は、基板5が成膜位置を通過するときに、先端の開口17が基板5表面に向く向きで放出容器16aに設けられており、開口17の法線18は、基板5が成膜位置を通過するときに基板5表面と交差する向きに向けられている。
開口17から放出された蒸気は、法線方向を0°とするcosnθ分布に従って放出され、基板5が成膜位置を通過するときに、基板5表面に到達するようになっている。
符号13h1と13d1の放出部からなる組で説明すると、一方の放出部13h1の筒15の開口17と他方の放出部13d1の筒15の開口17は、移動方向51に沿った互いに向き合う方向に傾けられ、基板5が当該組の成膜位置を通過するときに、一方の放出部13h1の筒15の開口17から放出された蒸気と、他方の放出部13d1の筒15の開口17から放出された蒸気は、基板5表面に一緒に到達するようになっている。
第二例の成膜装置10bの使用方法を、有機薄膜の成膜方法を例に説明する。
図11を参照し、各放出部13h1〜13d3のバルブ22を閉状態にしておく。各放出部13h1〜13d3の蒸発源23の材料容器23a内にそれぞれ異なる種類の有機材料を配置する。ここでは符号13h1、13h2、13h3の材料容器23aにはそれぞれR(赤)、G(緑)、B(青)の発光層のホスト材料を配置し、符号13d1、13d2、13d3の材料容器23aにはそれぞれR、G、Bの発光層のドーパント材料を配置する。
真空槽11に真空排気装置12を接続して、真空槽11内を真空排気し、真空雰囲気を形成する。以後、真空排気装置12による真空排気を継続して、真空槽11内の真空雰囲気を維持する。
各放出部13h1〜13d3の蒸発源23の主加熱装置23bにより材料容器23a内の有機材料を加熱して蒸気を発生させる。
各放出部13h1〜13d3のキャリアガス供給装置24から材料容器23a内にキャリアガスを導入し、バルブ22を開状態にする。
各回転ローラ42を回転させて、基板5を移動方向51に沿って移動させ、各放出部13h1〜13d3の成膜位置を順に通過させる。
なお、上述の第二例の成膜装置10bは六個の放出部13h1〜13d3を有していたが、放出部の数は六個に限定されず、一個でもよいし、二個以上でもよい。
本発明の第三例の成膜装置10cの構造を説明する。
図13は第三例の成膜装置10cの内部側面図、図14は同内部平面図である。第三例の成膜装置10cのうち、第一例の成膜装置10aの構成と同じ部分には同じ符号を付して説明を省略する。
放出容器移動部44はここでは互いに平行な二本の直線状のレール451、452と、断面が「コ」字形状のスライダ461、462と、駆動部47とを有している。
各スライダ461、462は、それぞれ異なるレール451、452の側面に嵌め合わされ、レール451、452の長手方向に沿って滑動できるようになっている。
開口17から放出された蒸気は、法線方向を0°とするcosnθ分布に従って放出され、放出容器16aが成膜位置を通過するときに、基板5表面に到達するようになっている。
第三例の成膜装置10cの使用方法を、有機薄膜の成膜方法を例に説明する。
図13を参照し、各放出部13h、13dのバルブを閉状態にしておく。各放出部13h、13dの蒸発源の材料容器内にそれぞれ異なる種類の有機材料を配置する。ここでは符号13hの材料容器内にはホスト材料を配置し、符号13dの材料容器内にはドーパント材料を配置する。
真空槽11に真空排気装置12を接続して、真空槽11内を真空排気し、真空雰囲気を形成する。以後、真空排気装置12による真空排気を継続して、真空槽11内の真空雰囲気を維持する。
放出容器移動部44により各放出部13h、13dの放出容器16aを一緒に移動方向51に沿って移動させ、成膜位置よりも移動方向51の始点側に静止させておく。
各放出部13h、13dの蒸発源の主加熱装置により材料容器内の有機材料を加熱して蒸気を発生させる。
各放出部13h、13dの材料容器内の有機材料の蒸気は、キャリアガスと一緒に接続管を通って放出容器16a内に導入され、各筒15の内部を通って、筒15の先端の開口17から放出される。
放出容器移動部44により、各放出部13h、13dの放出容器16aを一緒に、移動方向51に移動させ、成膜位置を通過させる。
また、放出容器16aを移動方向51に沿って所定速度で移動させると、基板5表面に形成される有機薄膜の移動方向51の膜厚分布も均一になる。
なお、上述の第三例の成膜装置10cは二個の放出部13h、13dを有していたが、放出部の数は二個に限定されず、一個でもよいし、三個以上でもよい。
図1を参照し、第一例の成膜装置10aを用いて、基板保持部14に保持された基板5が位置する平面内の互いに異なる測定位置に膜厚センサを配置して、各筒15の開口17からそれぞれ蒸気を放出させ、各測定位置の膜厚センサに形成される薄膜の膜厚を測定した。
図17の符号L1は、各測定位置の膜厚センサで測定された膜厚分布を示す。
図1を参照し、実施例1で用いた第一例の成膜装置10aにおいて、筒15を、開口17の直径に対する長手方向の長さの比が実施例1のときより大きい筒15に交換して、実施例1と同様にして、各測定位置の膜厚センサに形成される薄膜の膜厚を測定した。
図17の符号L2は、各測定位置の膜厚センサで測定された膜厚分布を示す。
図18を参照し、従来の成膜装置100を用いて、実施例1、2と同様にして、各測定位置の膜厚センサに形成される薄膜の膜厚を測定した。
図17の符号L0は、各測定位置の膜厚センサで測定された膜厚分布を示す。
図17を参照し、本発明の成膜装置10aを用いた実施例1、2(L1、L2)では、基板5表面内には均一な膜厚の薄膜が形成されていることが分かる。
実施例1(L1)と実施例2(L2)とを比べると、筒15の開口17の直径に対する筒15の長手方向の長さの比がより大きい実施例2(L2)の方が、より蒸着材料の利用効率が高いことが分かる。
10a、10b、10c……成膜装置
11……真空槽
14……基板保持部
15……筒
16a……放出容器
17……開口
18……法線
41……基板移動部
44……放出容器移動部
Claims (4)
- 真空槽と、
前記真空槽内に配置され、内部に蒸着材料の蒸気が配置される中空の放出容器と、
前記真空槽内に配置され、基板を保持する基板保持部と、
先端の開口が前記基板表面に向けられて、前記放出容器に設けられ、内部が前記放出容器の内部空間と連通する複数の中空の筒と、
を有し、
各前記筒の前記開口の法線は前記基板表面と交差され、
前記放出容器内の前記蒸気は各前記筒の前記開口から放出され、前記基板表面に到達して薄膜が形成される成膜装置であって、
前記筒には、前記先端が、前記基板表面と対面する範囲の外側に配置された、前記筒が含まれる成膜装置。 - 真空槽と、
前記真空槽内に配置され、内部に蒸着材料の蒸気が配置される中空の放出容器と、
基板を一の平面内で移動させ、前記放出容器と対面する成膜位置を通過させる基板移動部と、
前記基板が前記成膜位置を通過するときに先端の開口が前記基板表面に向く向きで前記放出容器に設けられ、内部が前記放出容器の内部空間と連通する複数の中空の筒と、
を有し、
各前記筒の前記開口の法線は、前記基板が前記成膜位置を通過するときに前記基板表面と交差する向きに向けられ、
前記放出容器内の前記蒸気は各前記筒の前記開口から放出され、前記基板が前記成膜位置を通過するときに、前記基板表面に到達して薄膜が形成される成膜装置であって、
前記筒には、前記先端が、前記基板が前記成膜位置を通過するときに前記基板表面が対面する範囲の、前記基板の移動方向に対して直角な方向の、一方の外側に配置された前記筒と、他方の外側に配置された前記筒と、が含まれる成膜装置。 - 真空槽と、
前記真空槽内に配置され、内部に蒸着材料の蒸気が配置される中空の放出容器と、
前記真空槽内に配置され、基板を保持する基板保持部と、
前記放出容器を、前記基板表面と平行に移動させ、前記基板表面と対面する成膜位置を通過させる放出容器移動部と、
前記放出容器が前記成膜位置を通過するときに先端の開口が前記基板表面に向く向きで前記放出容器に設けられ、内部が前記放出容器の内部空間と連通する複数の中空の筒と、
を有し、
各前記筒の前記開口の法線は、前記放出容器が前記成膜位置を通過するときに前記基板表面と交差する向きに向けられ、
前記放出容器内の前記蒸気は各前記筒の前記開口から放出され、前記放出容器が前記成膜位置を通過するときに、前記基板表面に到達して薄膜が形成される成膜装置であって、
前記筒には、前記先端が、前記放出容器が前記成膜位置を通過するときに前記基板表面が対面する範囲の、前記放出容器の移動方向に対して直角な方向の、一方の外側に配置された前記筒と、他方の外側に配置された前記筒と、が含まれる成膜装置。 - 各前記筒と前記放出容器とは互いに脱着可能に構成された請求項1乃至請求項3のいずれか1項記載の成膜装置。
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