JP2014029005A - Film deposition apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
本発明の種々の側面及び実施形態は、成膜装置に関するものである。 Various aspects and embodiments of the present invention relate to a film forming apparatus.
近年、有機EL(Electro−Luminescence)素子を利用した有機ELディスプレイが注目されている。有機ELディスプレイに利用される有機EL素子は、自発光し、反応速度が速く、消費電力が低い等の特徴を有しているため、バックライトを必要とせず、例えば、携帯型機器の表示部等への応用が期待されている。 In recent years, an organic EL display using an organic EL (Electro-Luminescence) element has attracted attention. An organic EL element used for an organic EL display has features such as self-emission, fast reaction speed, and low power consumption, and therefore does not require a backlight. For example, a display unit of a portable device Application to such as is expected.
有機EL素子の成膜には、ガスフロー蒸着装置と呼ばれる成膜装置が用いられる場合がある。ガスフロー蒸着装置は、基板に成膜される蒸着材料(例えば、有機EL素子などの有機材料)を内部に収容し、蒸着材料の蒸気をキャリアガスとともに流出口から流出する材料容器を備える。また、ガスフロー蒸着装置は、材料容器の流出口から基板を収容する収容室の内部へ向かって延在し、材料容器の流出口から流出される蒸着材料の蒸気を含むガス(以下「蒸着材料ガス」という)を収容室内へ輸送する輸送管を備える。 A film forming apparatus called a gas flow vapor deposition apparatus may be used for forming an organic EL element. The gas flow vapor deposition apparatus includes a material container that accommodates a vapor deposition material (for example, an organic material such as an organic EL element) to be formed on a substrate and flows vapor of the vapor deposition material together with a carrier gas from an outlet. In addition, the gas flow vapor deposition apparatus extends from the outlet of the material container toward the inside of the storage chamber that accommodates the substrate, and includes a gas containing vapor of the vapor deposition material flowing out from the outlet of the material container (hereinafter referred to as “deposition material” It is provided with a transport pipe for transporting gas).
ところで、ガスフロー蒸着装置においては、輸送管を介して輸送された蒸着材料ガスを基板に向けて均一に噴射するために、収容室の内部へ延在する輸送管の出口にノズルを装着することが知られている。例えば、特許文献1には、収容室の内部へ延在する輸送管の出口に、基板の搬送方向と直交する方向に延びるスリットを有するノズルを装着したガスフロー蒸着装置が開示されている。
By the way, in the gas flow vapor deposition apparatus, in order to uniformly inject the vapor deposition material gas transported through the transport pipe toward the substrate, a nozzle is attached to the exit of the transport pipe extending into the interior of the storage chamber. It has been known. For example,
しかしながら、従来技術では、蒸着材料中の不純物の蒸発を抑えることまでは考慮されていない。すなわち、従来技術では、輸送管の出口に装着されたノズルにより輸送管の入口側に連通する材料容器の圧力が微増するものの、微増後の材料容器の圧力は比較的に低く維持されるので、材料容器の内部の蒸着材料から不純物が多量に蒸発してしまう恐れがある。 However, the prior art does not consider the suppression of evaporation of impurities in the vapor deposition material. That is, in the prior art, although the pressure of the material container communicating with the inlet side of the transport pipe is slightly increased by the nozzle attached to the outlet of the transport pipe, the pressure of the material container after the slight increase is maintained relatively low. A large amount of impurities may evaporate from the vapor deposition material inside the material container.
本発明の一側面に係る成膜装置は、処理容器と、材料容器と、輸送管と、コンダクタンス調整部とを備える。処理容器は、処理対象の基板を収容する処理室を画成する。材料容器は、前記基板に成膜される蒸着材料を内部に収容し、前記蒸着材料の蒸気を含むガスを流出口から流出する。輸送管は、前記材料容器の前記流出口から前記処理室の内部へ向かって延在し、前記流出口から流出される前記蒸着材料の蒸気を含むガスを前記処理室の内部へ輸送する。コンダクタンス調整部は、前記輸送管に設けられ、前記材料容器の圧力が所定値以上となるように前記輸送管のコンダクタンスを調整する。 A film forming apparatus according to one aspect of the present invention includes a processing container, a material container, a transport pipe, and a conductance adjusting unit. The processing container defines a processing chamber that accommodates a substrate to be processed. The material container accommodates therein a vapor deposition material to be deposited on the substrate, and allows a gas containing vapor of the vapor deposition material to flow out from the outlet. The transport pipe extends from the outlet of the material container toward the inside of the processing chamber, and transports a gas containing vapor of the vapor deposition material flowing out from the outlet to the inside of the processing chamber. The conductance adjusting unit is provided in the transport pipe, and adjusts the conductance of the transport pipe so that the pressure of the material container becomes a predetermined value or more.
本発明の種々の側面及び実施形態によれば、蒸着材料中の不純物の蒸発を抑える成膜装置が実現される。 According to various aspects and embodiments of the present invention, a film forming apparatus that suppresses evaporation of impurities in a vapor deposition material is realized.
以下に、図面を参照して種々の実施形態について詳細に説明する。なお、各図面において同一又は相当の部分に対しては同一の符号を附すこととする。また、この実施形態により開示技術が限定されるものではない。例えば、以下の実施形態では、成膜装置の一例としてガスフロー蒸着装置を挙げて説明するが、これには限られない。 Hereinafter, various embodiments will be described in detail with reference to the drawings. In the drawings, the same or corresponding parts are denoted by the same reference numerals. Further, the disclosed technology is not limited by this embodiment. For example, in the following embodiments, a gas flow vapor deposition apparatus will be described as an example of a film forming apparatus, but the present invention is not limited to this.
まず、ガスフロー蒸着装置の全体構成について説明する。図1は、一実施形態に係るガスフロー蒸着装置を模式的に示す図である。図1に示すガスフロー蒸着装置10は、処理対象の基板Sを収容する処理室12を画成する処理容器11と、基板Sに成膜される蒸着材料を内部に収容し、蒸着材料の蒸気を含むガスを流出口14から流出する材料容器13とを有する。また、ガスフロー蒸着装置10は、材料容器13の流出口14から処理室12の内部へ向かって延在し、流出口14から流出される蒸着材料の蒸気を含むガスを処理室12の内部へ輸送する輸送管15を有する。
First, the whole structure of a gas flow vapor deposition apparatus is demonstrated. FIG. 1 is a diagram schematically illustrating a gas flow vapor deposition apparatus according to an embodiment. A gas flow
処理容器11には、基板Sを保持するステージ17が設けられる。ステージ17は、例えば基板Sを保持する静電チャックを内蔵してもよい。ステージ17の下方には、コンベアが設けられる。ステージ17は、コンベアによって、輸送管15の先端に対して相対的に移動する。これにより、基板Sは、輸送管15の先端に対して相対的に移動する。なお、図1における矢印は基板Sの移動方向を示している。
The
材料容器13には、図示しないヒータが設けられる。ヒータは、材料容器13により収容される蒸着材料を加熱する。これにより、材料容器13の内部において、蒸着材料から当該蒸着材料の蒸気が発生する。また、材料容器13には、キャリアガス輸送管19が接続されている。キャリアガス輸送管19は、キャリアガスとしてArガスを材料容器13の内部に輸送する。なお、Arガスに替えて、他の不活性ガスを用いることもできる。材料容器13は、キャリアガス輸送管19から材料容器13の内部に輸送されたArガスと蒸着材料の蒸気とを流出口14から流出する。以下では、材料容器13の流出口14から流出される蒸着材料の蒸気を含むガス、すなわち、Arガスと蒸着材料の蒸気との混合ガスを、「蒸着材料ガス」と適宜呼ぶこととする。
The
輸送管15には、コンダクタンス調整部21が設けられる。この例では、コンダクタンス調整部21は、処理室12の内部へ延在する輸送管15の先端部分に設けられているが、輸送管15の中途部分に設けられても良い。コンダクタンス調整部21は、材料容器13の圧力が所定値以上となるように輸送管15のコンダクタンスを調整する。具体的には、コンダクタンス調整部21は、材料容器13の圧力が所定値以上となるように、輸送管15の内部を流れる蒸着材料ガスに対する抵抗を増大させることで、輸送管15のコンダクタンスを減少させる。好ましくは、コンダクタンス調整部21は、材料容器13の圧力が0.2〜10Paとなるように、輸送管15のコンダクタンスを調整する。このように、輸送管15にコンダクタンス調整部21を設けることによって、材料容器13の圧力を所定値以上に維持することができるので、材料容器13の内部の蒸着材料から不純物が蒸発することを抑制することができる。
The
次に、図1に示したコンダクタンス調整部21の構成について具体的に説明する。図2Aは、一実施形態に係るコンダクタンス調整部を示す縦断面図であり、図2Bは、一実施形態に係るコンダクタンス調整部を示す平面図である。図2A及び図2Bに示すように、コンダクタンス調整部21は、処理室12の内部へ延在する輸送管15の出口15aに該出口15aを遮蔽するように設けられた遮蔽部材121である。遮蔽部材121は、輸送管15よりも小径である穴121aを有する。穴121aは、輸送管15の出口15aに連通されている。この例では、遮蔽部材121は、一つの穴121aを有するが、複数の穴121aを有することもできる。
Next, the configuration of the
輸送管15の内部を流れる蒸着材料ガスは、遮蔽部材121の穴121a以外の部分で遮蔽される。これにより、輸送管15のコンダクタンスが減少し、輸送管15の上流側に位置する材料容器13の圧力が上昇する。一方で、遮蔽部材121の穴121a以外の部分で遮蔽された蒸着材料ガスの一部は、遮蔽部材121の穴121aから噴射され、基板Sに蒸着される。これにより、基板Sに蒸着膜が形成される。
The vapor deposition material gas flowing inside the
次に、本実施形態のコンダクタンス調整部を設ける前後の、蒸着膜に含まれる不純物の変化について説明する。図3A及び図3Bは、蒸着膜に対する高速液体クロマトグラフィー(HPLC:High Performance Liquid Chromatography)分析の分析結果を示す図である。HPLC分析とは、ある物質に含有される成分を成分ごとに分離する分析手法である。ここでは、蒸着材料としてα−NPDが用いられたものとする。図3A及び図3Bにおいて、横軸は時間[min]を示し、縦軸は信号強度[%]を示す。また、図3A及び図3Bにおいて、実験例1は、本実施形態のコンダクタンス調整部21である遮蔽部材121が輸送管15の出口15aに設けられた例である。これに対して、比較例0は、蒸着膜の代わりに蒸着材料(α−NPD)自体に対してHPLC分析が行われた例であり、比較例1は、本実施形態のコンダクタンス調整部21である遮蔽部材121が輸送管15の出口15aに設けられていない例である。
Next, changes in impurities contained in the deposited film before and after providing the conductance adjusting unit of this embodiment will be described. FIG. 3A and FIG. 3B are diagrams showing analysis results of high performance liquid chromatography (HPLC) analysis on the deposited film. HPLC analysis is an analysis technique for separating components contained in a substance into components. Here, it is assumed that α-NPD is used as the vapor deposition material. 3A and 3B, the horizontal axis indicates time [min], and the vertical axis indicates signal intensity [%]. 3A and 3B, Experimental Example 1 is an example in which the shielding
図3A及び図3Bに示すように、比較例0及び比較例1では、α−NPDのピーク以外に、不純物A、不純物B又は不純物Cのピークの高さが比較的に高くなった。これに対して、実験例1では、不純物A、不純物B又は不純物Cのピークの高さは、比較例0及び比較例1よりも低くなった。この分析結果から、遮蔽部材121が輸送管15の出口15aに設けられることによって、輸送管15のコンダクタンスが減少し、材料容器13の圧力が上昇し、その結果、材料容器13内の蒸着材料(α−NPD)中の不純物の蒸発を抑えることができることが分かる。
As shown in FIGS. 3A and 3B, in Comparative Example 0 and Comparative Example 1, the height of the peak of impurity A, impurity B or impurity C was relatively high in addition to the peak of α-NPD. On the other hand, in Experimental Example 1, the peak height of the impurity A, the impurity B, or the impurity C was lower than that of Comparative Example 0 and Comparative Example 1. From this analysis result, by providing the shielding
図4は、蒸着膜に含まれる不純物の割合を示す図である。図4において、実験例1、比較例0及び比較例1は、図3A及び図3Bに示した実験例1、比較例0及び比較例1にそれぞれ対応する。 FIG. 4 is a diagram showing the ratio of impurities contained in the deposited film. In FIG. 4, Experimental example 1, Comparative example 0, and Comparative example 1 correspond to Experimental example 1, Comparative example 0, and Comparative example 1 shown in FIGS. 3A and 3B, respectively.
図4に示すように、比較例0及び比較例1では、蒸着材料(α−NPD)に含まれる不純物A、不純物B又は不純物Cの割合が比較的に大きくなった。一方、実験例1では、蒸着材料(α−NPD)に含まれる不純物A、不純物B又は不純物Cの割合は、比較例0及び比較例1よりも低くなった。この分析結果から、遮蔽部材121が輸送管15の出口15aに設けられることによって、輸送管15のコンダクタンスが減少し、材料容器13の圧力が上昇し、その結果、材料容器13内の蒸着材料(α−NPD)中の不純物の蒸発を抑えることができることが分かる。
As shown in FIG. 4, in Comparative Example 0 and Comparative Example 1, the ratio of impurity A, impurity B, or impurity C contained in the vapor deposition material (α-NPD) was relatively large. On the other hand, in Experimental Example 1, the ratio of Impurity A, Impurity B or Impurity C contained in the vapor deposition material (α-NPD) was lower than that of Comparative Example 0 and Comparative Example 1. From this analysis result, by providing the shielding
次に、蒸着膜に含まれる不純物の割合と、材料容器13の圧力との対応関係について説明する。図5は、蒸着膜に含まれる不純物の割合と、材料容器の圧力との対応関係を示す図である。ここでは、蒸着材料としてα−NPDが用いられたものとする。図5において、横軸は材料容器13の圧力[Pa]を示し、縦軸は基板Sに形成された蒸着膜に含まれる不純物の割合[%]を示す。図5に示すように、材料容器13の圧力が0.2Pa以上に設定された場合に、基板Sに形成された蒸着膜に含まれる不純物の割合が0.02%以下に抑えられた。この結果から、材料容器13の圧力が0.2Pa以上となるように、輸送管15のコンダクタンスを調整することによって、蒸着膜に含まれる不純物の割合、換言すれば、材料容器13の内部の蒸着材料中の不純物の蒸発を抑えることができることが分かる。したがって、本実施形態のコンダクタンス調整部21は、材料容器13の圧力が0.2Pa以上となるように輸送管15のコンダクタンスを調整する。
Next, the correspondence relationship between the ratio of impurities contained in the deposited film and the pressure in the
ここで、コンダクタンス調整部21は、材料容器13の圧力が過剰に上昇することを回避するために、材料容器13の圧力が0.2〜10Paとなるように輸送管15のコンダクタンスを調整する。これは、材料容器13の圧力が過剰に上昇した場合には、蒸着材料中の不純物の蒸発が抑えられるだけでなく、蒸着材料自体の蒸発も抑えられ、結果として、蒸着材料の蒸発率が低下するため、このような事態を防止するためである。
Here, the
図6は、材料容器内の蒸着材料の蒸発率と、材料容器の圧力との対応関係を示す図である。ここでは、蒸着材料としてα−NPDが用いられたものとする。図6において、横軸は材料容器13の圧力[Pa]を示し、縦軸は材料容器13内の蒸着材料の蒸発率[mg/cm2・min]を示す。図6に示すように、材料容器13の圧力が10Pa以下に設定された場合に、材料容器13内の蒸着材料の蒸発率が3.0mg/cm2・min以上に維持された。この結果から、材料容器13の圧力が10Pa以下となるように、輸送管15のコンダクタンスを調整することによって、材料容器13内の蒸着材料の蒸発率を最適値に維持することができることが分かる。したがって、本実施形態のコンダクタンス調整部21は、材料容器13の圧力が0.2〜10Paとなるように輸送管15のコンダクタンスを調整する。例えば、コンダクタンス調整部21としての遮蔽部材121の穴121aの穴径は、材料容器13の圧力が0.2〜10Paとなるように選定される。
FIG. 6 is a diagram illustrating a correspondence relationship between the evaporation rate of the vapor deposition material in the material container and the pressure of the material container. Here, it is assumed that α-NPD is used as the vapor deposition material. In FIG. 6, the horizontal axis indicates the pressure [Pa] of the
また、本実施形態のコンダクタンス調整部21は、好ましくは、材料容器13の圧力が0.3〜2Paとなるように輸送管15のコンダクタンスを調整する。例えば、コンダクタンス調整部21としての遮蔽部材121の穴121aの穴径は、材料容器13の圧力が0.3〜2Paとなるように選定されることが好ましい。
In addition, the
図7Aは、キャリアガスの流量を変更した場合の材料容器内の蒸着材料Aの蒸発率と、材料容器の圧力との対応関係を示す図である。図7Aに示す例では、蒸着材料Aとして有機EL素子などの有機EL材料が用いられたものとする。図7Aにおいて、横軸は材料容器13の圧力[Pa]を示し、縦軸は材料容器13内の蒸着材料Aの蒸発率[mg/cm2・min]を示す。また、図7Aに示す例では、キャリアガスとしてのArガスの流量を2sccm、8sccm、30sccm及び0sccm(真空蒸着)に変更した場合に得られた結果を示した。
FIG. 7A is a diagram illustrating a correspondence relationship between the evaporation rate of the vapor deposition material A in the material container and the pressure in the material container when the flow rate of the carrier gas is changed. In the example shown in FIG. 7A, it is assumed that an organic EL material such as an organic EL element is used as the vapor deposition material A. In FIG. 7A, the horizontal axis indicates the pressure [Pa] of the
図7Aに示すように、材料容器13の圧力が0.3〜2Paに設定された場合には、Arガスの流量を異なる値(2sccm、8sccm及び30sccm)に変更したとしても、材料容器13内の蒸着材料Aの蒸発率が最大となった。また、図7Aに示す例では、Arガスの流量を異なる値(2sccm、8sccm及び30sccm)に変更した場合の材料容器13内の蒸着材料Aの蒸発率は、Arガスの流量を0sccm(真空蒸着)に変更した場合の材料容器13内の蒸着材料Aの蒸発率と比較して、大きくなった。この結果から、材料容器13の圧力が0.3〜2Paとなるように輸送管15のコンダクタンスを調整することによって、材料容器13内の蒸着材料の蒸発率を最大とし、かつ、真空蒸着に対応する蒸着率よりも大きい値に維持することができることが分かる。
As shown in FIG. 7A, when the pressure of the
図7Bは、材料容器内の蒸着材料Bの蒸発率と、材料容器の圧力との対応関係を示す図である。図7Bに示す例では、蒸着材料BとしてHAT−CNが用いられたものとする。図7Bにおいて、横軸は材料容器13の圧力[Pa]を示し、縦軸は材料容器13内の蒸着材料Bの蒸発率[mg/cm2・min]を示す。また、図7Bに示す例では、キャリアガスとしてのArガスの流量を8sccmに設定した場合に得られた結果を示した。
FIG. 7B is a diagram illustrating a correspondence relationship between the evaporation rate of the vapor deposition material B in the material container and the pressure of the material container. In the example shown in FIG. 7B, it is assumed that HAT-CN is used as the vapor deposition material B. In FIG. 7B, the horizontal axis indicates the pressure [Pa] of the
図7Bに示すように、材料容器13の圧力が0.3〜2Paに設定された場合には、材料容器13内の蒸着材料を蒸着材料Aから蒸着材料Bに変更したとしても、材料容器13内の蒸着材料Bの蒸発率が最大となった。この結果から、材料容器13の圧力が0.3〜2Paとなるように輸送管15のコンダクタンスを調整することによって、材料容器13内の蒸着材料の種別に関わらず材料容器13内の蒸着材料の蒸発率を最大とすることができることが分かる。
As shown in FIG. 7B, when the pressure of the
このように、材料容器13の圧力が0.3〜2Paとなるように輸送管15のコンダクタンスを調整することで、材料容器13内の蒸着材料の蒸発率を最大とし、かつ、真空蒸着に対応する蒸着率よりも大きい値に維持することができる。また、材料容器13の圧力が0.3〜2Paとなるように輸送管15のコンダクタンスを調整することで、材料容器13内の蒸着材料の種別に関わらず材料容器13内の蒸着材料の蒸発率を最大とすることができる。
In this way, by adjusting the conductance of the
なお、図7A及び図7Bにおいて、キャリアガスとしてのArガスの流量が0sccm以外である場合に、材料容器13の圧力が0.3Pa未満となると、蒸着材料の蒸発率が低下した。これは、材料容器13の圧力が0.3Pa未満となると、Arガスの流れが粘性流から粘性流と分子流との間の中間流に遷移し、蒸着材料の蒸気中の分子とArガス中の分子との衝突が減少し、その結果、Arガスのキャリア機能が低下したためであると考えられる。
In FIGS. 7A and 7B, when the flow rate of Ar gas as the carrier gas is other than 0 sccm, the evaporation rate of the vapor deposition material decreased when the pressure of the
次に、図1に示した材料容器13の構成について具体的に説明する。図8Aは、一実施形態に係る材料容器の一部を切り欠いた状態を示す斜視図であり、図8Bは、一実施形態に係る材料容器を示す縦断面図である。図8A及び図8Bに示すように、材料容器13は、底板134と外壁132とを含み上部に開口が形成された容器本体136と、容器本体136の内部に多段に積み重ねられた複数のトレー138と、容器本体136の開口を塞ぐように容器本体136に装着された蓋体140とを有する。
Next, the configuration of the
容器本体136の外壁132には、キャリアガス導入路132aが設けられる。キャリアガス導入路132aは、キャリアガス輸送管19に接続されている。キャリアガス導入路132aは、容器本体136の外壁132の内側と複数のトレー138の外壁との間のキャリアガス導入空間142にキャリアガス輸送管19からのArガスを導入する。また、容器本体136には、図示しないヒータが接続されている。ヒータは、各トレー138に保持される蒸着材料Xを加熱する。これにより、蒸着材料Xから当該蒸着材料Xの蒸気が発生する。
A carrier
トレー138は、外観視で環状に形成されており、環状の外壁と該外壁よりも低い環状の内壁とで挟まれた空間に蒸着材料Xを保持する。トレー138の外壁の頂部には、他のトレー138を支持する支持部が形成される。トレー138は、支持部に他のトレー138を載置することにより、多段に積み重ねられる。トレー138の環状の内壁は、流出口14に至る中央流路144を画成する。トレー138の外壁には、複数の貫通孔138aが形成される。貫通孔138aは、キャリアガス導入空間142に導入されたArガスを蒸着材料Xへ連通させる。貫通孔138aから流入されたArガスと蒸着材料Xの蒸気とは、蒸着材料ガスとなり、中央流路144を介して蓋体140へ輸送される。
The
蓋体140は、容器本体136を密閉する。蓋体140は、中央流路144から輸送された蒸着材料ガスを輸送管15へ流出させる流出口14を有する。
The
本実施形態のガスフロー蒸着装置10によれば、輸送管15にコンダクタンス調整部21である遮蔽部材121を設けているので、輸送管15のコンダクタンスを減少させることができ、材料容器13の圧力を所定値以上に上昇させることができる。その結果、本実施形態によれば、材料容器13の内部の蒸着材料中の不純物の蒸発を抑えることができ、ひいては、基板Sに形成される蒸着膜の品質を向上することができる。
According to the gas flow
また、本実施形態のガスフロー蒸着装置10によれば、蒸着材料を保持する複数のトレー138を容器本体136の内部に多段に積み重ねているので、蒸着材料の表面積を可及的に増大させることができる。その結果、本実施形態によれば、材料容器13の圧力が所定値以上に上昇した場合でも、蒸着材料自体の蒸発を促進することができ、蒸着材料の蒸発率の低下を抑制することができる。
Moreover, according to the gas flow
なお、上述の説明では、輸送管15の出口15aに該出口15aを遮蔽するようにコンダクタンス調整部21としての遮蔽部材121を設ける実施形態を一例として示したが、これには限られない。以下、コンダクタンス調整部の変形例について説明する。図9Aは、一実施形態に係るコンダクタンス調整部の変形例1を示す縦断面図であり、図9Bは、一実施形態に係るコンダクタンス調整部の変形例1を示す平面図である。
In the above description, the embodiment in which the shielding
図9A及び図9Bに示すように、変形例1に係るコンダクタンス調整部21は、処理室12の内部へ延在する輸送管15の出口15aに該出口15aを遮蔽するように設けられ、出口15aよりも小径である複数の穴221aを有する遮蔽部材221である。複数の穴221aの径は、輸送管15の上流側に位置する材料容器13の圧力に応じて、それぞれ異なる値に設定されている。例えば、材料容器13の圧力が0.2Paとなる場合には、複数の穴221aのうち一の穴221aの径は4.30mmに設定され、材料容器13の圧力が0.3Paとなる場合には、他の穴221aの径は3.59mmに設定される。
As shown in FIGS. 9A and 9B, the
また、複数の穴221aのうち輸送管15の出口15aへ連通する穴221aは動的に変更自在とされている。すなわち、遮蔽部材221は、軸部材222に対して回転自在に取り付けられており、遮蔽部材221が軸部材222の周囲を回転することによって、複数の穴221aのうち一の穴221aが、輸送管15の出口15aへ連通する。
Of the plurality of
変形例1に係るコンダクタンス調整部21によれば、輸送管15に設けられた遮蔽部材221の複数の穴221aのうち輸送管15の出口15aへ連通する穴221aを動的に変更自在としたので、輸送管15のコンダクタンスを所望の値に調整することができる。その結果、輸送管15のコンダクタンスを自由な値に設定することができるので、輸送管15の上流側に位置する材料容器13の圧力を適切に変更することができ、材料容器13の内部の蒸着材料の種類に関わらず、蒸着材料中の不純物の蒸発を抑えることができる。
According to the
図10は、一実施形態に係るコンダクタンス調整部の変形例2を示す縦断面図である。図10に示すように、変形例2に係るコンダクタンス調整部21は、処理室12の内部へ延在する輸送管15の出口15aに装着された蒸着ヘッド321である。蒸着ヘッド321は、蒸着ヘッド321の本体容器内に互いに板面を対向させて間隔を空けて配置された多段の分散板(第1の分散板331、第2の分散板333及び第3の分散板335)を有する。第1の分散板331、第2の分散板333及び第3の分散板335は、輸送管15を介して蒸着ヘッド321へ輸送された蒸着材料ガスを分散させる。
FIG. 10 is a longitudinal sectional view showing a second modification of the conductance adjustment unit according to one embodiment. As shown in FIG. 10, the
第1の分散板331には、蒸着材料ガスを下流側の第2の分散板333に向けて通流させる開口331aが形成される。第2の分散板333には、蒸着材料ガスを下流側の第3の分散板335に向けて通流させる開口333aが形成される。第3の分散板335には、蒸着材料ガスを下流側の流路に向けて通流させる開口335aが形成される。また、蒸着ヘッド321は、第1の分散板331、第2の分散板333及び第3の分散板335によって分散された蒸着材料ガスを噴射するノズル322を有する。なお、開口335aは、説明の便宜上、蒸着材料ガスの流れの順方向に位置する方を開口335a−1とし、蒸着材料ガスの流れの逆方向に位置する方を開口335a−2とする。また、開口335a−1と開口335a−2とを特に区別しない場合には、単に開口335aという。
The
第1の分散板331、第2の分散板333及び第3の分散板335は、輸送管15を介して輸送された蒸着材料ガスを2方向に分岐させる第1のガス流路336aを形成する。また、第1の分散板331、第2の分散板333及び第3の分散板335は、第1のガス流路336aによって2方向に分岐された蒸着材料ガスをそれぞれ多段階に順次2方向に分岐させる第2のガス流路337a、338aを形成する。この例では、第2のガス流路は、2段階であるが、1又は複数の任意の段数とすることができる。また、第2のガス流路338aは、説明の便宜上、蒸着材料ガスの流れの順方向に位置する方を第2のガス流路338a−1とし、蒸着材料ガスの流れの逆方向に位置する方を第2のガス流路338a−2とする。また、第2のガス流路338a−1と第2のガス流路338a−2とを特に区別しない場合は、単に第2のガス流路338aという。
The
輸送管15から蒸着ヘッド321へ流入した蒸着材料ガスは、第1のガス流路336aで2方向に分岐する。第1のガス流路336aで2方向に分岐した蒸着材料ガスはそれぞれ、第2のガス流路337aで再び2方向に分岐する。第2のガス流路337aで2方向に分岐した蒸着材料ガスのうち、ガス流れの順方向に通流した蒸着材料ガスは第2のガス流路338a−1で再び2方向に分岐する。第2のガス流路337aで2方向に分岐した蒸着材料ガスのうち、ガス流れの順方向と反対側の方向(逆方向)に通流した蒸着材料ガスは第2のガス流路338a−2で再び2方向に分岐する。第2のガス流路338aで分岐された蒸着材料ガスは、ノズル322から噴射され、基板Sに蒸着される。このように、蒸着ヘッド321内の蒸着材料ガスの流路はトーナメント状に形成される。
The vapor deposition material gas flowing into the
また、第1の分散板331の開口331a、第2の分散板333の開口333a及び第3の分散板335の開口335aは、口径が輸送管15よりも小さくなるように形成されている。
Further, the opening 331 a of the
変形例2に係るコンダクタンス調整部21によれば、蒸着材料ガスを分散させる多段の分散板における各開口を口径が輸送管15よりも小さくなるように形成したので、輸送管15のコンダクタンスを減少させつつ、蒸着材料ガスを適度に分散させることができる。その結果、輸送管15の上流側に位置する材料容器13の圧力を所定値以上に上昇させるとともに、蒸着材料ガスをノズル322から均一に噴射することができるので、蒸着材料中の不純物の蒸発を抑えつつ、基板Sに形成される蒸着膜の均一性を向上することができる。
According to the
ところで、上述の説明では、一つの流出口14のみを有する蓋体140を材料容器13の容器本体136に装着した実施形態を一例として示したが、これには限られない。以下、材料容器の変形例について説明する。図11Aは、一実施形態に係る材料容器の変形例1を示す縦断面図であり、図11Bは、一実施形態に係る材料容器の変形例1を示す平面図である。
In the above description, the embodiment in which the
図11A及び図11Bに示すように、変形例1に係る材料容器13は、底板134と外壁132とを含み上部に開口が形成された容器本体136と、容器本体136の内部に多段に積み重ねられた複数のトレー438と、容器本体136の開口を塞ぐように容器本体136に装着された蓋体140とを有する。
As shown in FIGS. 11A and 11B, the
容器本体136の底板134には、キャリアガス導入路132aが設けられる。キャリアガス導入路132aは、キャリアガス輸送管19に接続されている。キャリアガス導入路132aは、トレー438の内周壁で囲まれたキャリアガス導入空間440にキャリアガス輸送管19からのArガスを導入する。また、容器本体136には、図示しないヒータが接続されている。ヒータは、各トレー438に保持される蒸着材料Xを加熱する。これにより、蒸着材料Xから当該蒸着材料Xの蒸気が発生する。
A carrier
トレー438は、外観視で環状に形成されており、環状の外壁と該外壁よりも高い環状の内壁とで挟まれた空間に蒸着材料を保持する。トレー438の内壁の頂部には、他のトレー438を支持する支持部が形成される。トレー438の環状の外壁と容器本体136の外壁132の内側とは、流出口14に至る環状流路442を画成する。トレー438の外壁には、複数の貫通孔(不図示)が形成される。貫通孔は、キャリアガス導入空間440に導入されたArガスを蒸着材料Xへ連通させる。貫通孔から流入されたArガスと蒸着材料Xの蒸気とは、蒸着材料ガスとなり、環状流路442を介して蓋体140へ輸送される。
The
蓋体140は、容器本体136を密閉する。蓋体140は、環状流路442から輸送された蒸着材料ガスを輸送管15へ流出させる2つの流出口14を有する。この例では、蓋体140は、2つの流出口14を有するが、3つ以上の複数の個数とすることができる。
The
変形例1に係る材料容器13によれば、蒸着材料を保持する複数のトレー438を容器本体136の内部に多段に積み重ねるとともに、複数の流出口14を蓋体140に設けたので、蒸着材料の表面積を増大させつつ蒸着材料ガスを輸送管15へ容易に流出させることができる。その結果、材料容器13の圧力が所定値以上に上昇した場合でも、蒸着材料自体の蒸発を一層促進することができ、蒸着材料の蒸発率の低下を効率良く抑制することができる。
According to the
図12Aは、一実施形態に係る材料容器の変形例2を示す縦断面図であり、図12Bは、一実施形態に係る材料容器の変形例2を示す平面図である。変形例2に係る材料容器13は、図11A及び図11Bで説明した材料容器13と基本的には同様の構成を有しており、蓋体140の流出口14の形状が図11A及び図11Bで説明した材料容器13と異なる。したがって、図11A及び図11Bで説明した材料容器13と同様の構成については、説明を省略する。
FIG. 12A is a longitudinal sectional view showing a second modification of the material container according to the embodiment, and FIG. 12B is a plan view showing a second modification of the material container according to the embodiment. The
図12A及び図12Bに示すように、変形例2に係る材料容器13において、蓋体140は、蓋体140の外周縁に沿って延びるように形成された流出口14を有する。この例では、流出口14は、蓋体140の外周縁に沿って延びるように円形状に形成されている。
As shown in FIGS. 12A and 12B, in the
変形例2に係る材料容器13によれば、蒸着材料を保持する複数のトレー438を容器本体136の内部に多段に積み重ねるとともに、蓋体140の外周縁に沿って延びるように形成された流出口14を蓋体140に設けたので、蒸着材料の表面積を増大させつつ蒸着材料ガスを輸送管15へ容易に流出させることができる。その結果、材料容器13の圧力が所定値以上に上昇した場合でも、蒸着材料自体の蒸発を一層促進することができ、蒸着材料の蒸発率の低下を効率良く抑制することができる。
According to the
次に、一実施形態に係るガスフロー蒸着装置の変形例について説明する。図13は、一実施形態に係るガスフロー蒸着装置の変形例を模式的に示す図である。なお、図13において、紙面に対して垂直方向が基板Sの移動方向であるものとする。また、図13において図1と同一の部分には同一の符号を付すこととして、その詳細な説明を省略する。 Next, the modification of the gas flow vapor deposition apparatus which concerns on one Embodiment is demonstrated. FIG. 13 is a diagram schematically showing a modification of the gas flow vapor deposition apparatus according to one embodiment. In FIG. 13, it is assumed that the direction perpendicular to the paper surface is the moving direction of the substrate S. Further, in FIG. 13, the same parts as those in FIG.
図13に示すように、変形例に係るガスフロー蒸着装置100は、材料容器13と輸送管15とコンダクタンス調整部21との組みを複数備える。より具体的には、ガスフロー蒸着装置100において、材料容器13と輸送管15とコンダクタンス調整部21との組みは、基板Sの移動方向と交差する方向である基板Sの幅方向に沿って複数配列されている。
As shown in FIG. 13, the gas flow
材料容器13は、基板Sに成膜される蒸着材料Xをそれぞれ収容し、蒸着材料Xの蒸気を含むガスを流出口14からそれぞれ流出する。材料容器13のキャリアガス輸送管19には、開閉バルブ19aが設けられている。
The
輸送管15は、流出口14から流出される蒸着材料Xの蒸気を含むガスを処理室12へそれぞれ輸送する。輸送管15の管径は、流出口の口径と略同一に形成されている。輸送管15の中途には、開閉バルブ15bが設けられている。
The
コンダクタンス調整部21は、例えば、処理室12の内部へ延在する輸送管15の出口に該出口を遮蔽するように設けられた遮蔽部材121である。遮蔽部材121は、輸送管15よりも小径である複数の穴121aを有する。
The
変形例のガスフロー蒸着装置100によれば、材料容器13と輸送管15とコンダクタンス調整部21との組みを複数備えるので、各材料容器13の圧力が蒸着材料の蒸発率を確保するための最適値となるように各輸送管15のコンダクタンスを容易に調整することができる。このため、変形例のガスフロー蒸着装置100によれば、材料容器13と輸送管15とコンダクタンス調整部21との組みを複数備えるだけの簡易な構成で、各材料容器13内の蒸着材料の蒸発率を最大に設定することができる。
According to the gas flow
10 ガスフロー蒸着装置(成膜装置)
11 処理容器
12 処理室
13 材料容器
14 流出口
15 輸送管
15a 出口
21 コンダクタンス調整部
121、221 遮蔽部材
121a、221a 穴
136 容器本体
138、438 トレー
140 蓋体
321 蒸着ヘッド
322 ノズル
331 第1の分散板
331a 開口
333 第2の分散板
333a 開口
335 第3の分散板
335a 開口
10 Gas flow deposition equipment (film deposition equipment)
DESCRIPTION OF
Claims (10)
前記基板に成膜される蒸着材料を内部に収容し、前記蒸着材料の蒸気を含むガスを流出口から流出する材料容器と、
前記材料容器の前記流出口から前記処理室の内部へ向かって延在し、前記流出口から流出される前記蒸着材料の蒸気を含むガスを前記処理室の内部へ輸送する輸送管と、
前記輸送管に設けられ、前記材料容器の圧力が所定値以上となるように前記輸送管のコンダクタンスを調整するコンダクタンス調整部と
を備えたことを特徴とする成膜装置。 A processing container defining a processing chamber for storing a substrate to be processed;
A material container that houses a vapor deposition material to be deposited on the substrate, and outflows a gas containing vapor of the vapor deposition material from an outlet, and
A transport pipe extending from the outlet of the material container toward the inside of the processing chamber and transporting a gas containing vapor of the vapor deposition material flowing out from the outlet to the inside of the processing chamber;
A film forming apparatus comprising: a conductance adjusting unit that is provided in the transport pipe and adjusts the conductance of the transport pipe so that a pressure of the material container becomes a predetermined value or more.
前記蒸着ヘッドは、
前記輸送管を介して輸送された前記蒸着材料の蒸気を含むガスを分散させる多段の分散板と、
前記多段の分散板によって分散された前記蒸着材料の蒸気を含むガスを噴射するノズルとを含み、
各前記分散板には、前記輸送管よりも小さい口径であり、かつ、前記蒸着材料の蒸気を含むガスを下流側へ通流させる開口が形成されることを特徴とする請求項1〜3のいずれか一つに記載の成膜装置。 The conductance adjusting unit is a vapor deposition head attached to an outlet of the transport pipe extending into the processing chamber,
The vapor deposition head includes:
A multi-stage dispersion plate for dispersing a gas containing vapor of the vapor deposition material transported through the transport pipe;
A nozzle for injecting a gas containing vapor of the vapor deposition material dispersed by the multistage dispersion plate,
Each of the dispersion plates is formed with an opening that is smaller in diameter than the transport pipe and allows a gas containing vapor of the vapor deposition material to flow downstream. The film forming apparatus according to any one of the above.
複数の前記穴のうち前記輸送管の出口へ連通する前記穴が動的に変更自在であることを特徴とする請求項5に記載の成膜装置。 The shielding member has a plurality of holes having different diameters according to the pressure of the material container,
6. The film forming apparatus according to claim 5, wherein the hole communicating with the outlet of the transport pipe among the plurality of holes is dynamically changeable.
上部に開口が形成された有底筒状の容器本体と、
前記容器本体の内部に積み重ねられ、前記蒸着材料を保持する多段のトレーと、
前記開口を塞ぐように前記容器本体に装着され、前記多段のトレーに保持された前記蒸着材料の蒸気を含むガスを前記輸送管へ流出させる前記流出口を有する蓋体と
を含むことを特徴とする請求項1〜6のいずれか一つに記載の成膜装置。 The material container is
A bottomed cylindrical container body having an opening at the top;
A multi-stage tray that is stacked inside the container body and holds the vapor deposition material;
A lid that is attached to the container main body so as to close the opening and has the outflow port for allowing a gas containing vapor of the vapor deposition material held in the multi-stage tray to flow out to the transport pipe. The film forming apparatus according to claim 1.
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