JP5647854B2 - 成膜装置及び成膜方法 - Google Patents
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Description
近年、基板の大型化が進展するに従って、基板一枚あたりの成膜に必要な成膜材料の量が増加している。例えばG8サイズの基板に400Åの厚みの有機膜を成膜するには約500mgの成膜材料を要する。これは一週間分の成膜作業に換算すると1kgの成膜材料に相当する。
本発明は成膜装置であって、前記ノズルは、パルス状に前記液体材料を噴出する成膜装置である。
本発明は成膜装置であって、前記気化容器を前記成膜材料の蒸発温度以上で、かつ前記液体材料の溶媒の蒸発温度以上に加熱する気化容器加熱装置を有する成膜装置である。
本発明は成膜装置であって、前記気化容器に接続され、前記成膜材料の凝縮温度以下で、かつ前記液体材料に含まれる溶媒の凝縮温度以上にされた排気トラップを有する成膜装置である。
本発明は、真空槽内を真空排気し、前記真空槽内に配置された放出容器の孔から成膜材料の蒸気を放出させ、前記真空槽内に配置された基板に到達させる成膜方法であって、前記放出容器の前記孔から前記成膜材料の蒸気を放出させる前に、前記放出容器に接続された気化容器を前記成膜材料の蒸発温度以上で、かつ前記成膜材料を含有する液体材料の溶媒の蒸発温度以上に加熱する気化容器加熱工程と、前記気化容器内に前記液体材料を所定量噴出させ、前記成膜材料を前記気化容器内に配置され、前記成膜材料が蒸発しない温度にされた気化部材に付着させる液体材料噴出工程と、前記気化容器内から前記溶媒の蒸気を排出する溶媒蒸気排出工程と、前記気化部材を前記成膜材料の蒸発温度以上に加熱して、前記気化部材に付着した前記成膜材料を蒸発させ、前記成膜材料の蒸気を前記放出容器に流入させる成膜材料蒸発工程と、を有する成膜方法である。
蒸発材料を必要な量だけ少しずつ供給して蒸発させるので、材料の劣化を抑制できる。
本発明の他の形態では、溶媒の蒸気をキャリアガスとして使用できるので、均一に成膜することが可能となる。
この成膜装置10は、真空槽11と、基板保持部14と、放出容器16と、材料ガス供給装置20と、真空排気装置12とを有している。
真空排気装置12は真空槽11に接続され、真空槽11内を真空排気できるように構成されている。
基板保持部14は、基板が保持される保持面を有し、真空槽11内に配置されている。符号15は保持面に保持された基板を示している。
放出容器16の保持面と対面する面には複数の孔17が設けられ、放出容器16の内部空間は、孔17を通って真空槽11の内部空間と連通されている。
材料ガス供給装置20は、気化容器21と、液体材料容器25と、定量吐出装置26とを有している。
気化容器21と放出容器16との間には規制バルブ36が配置され、気化容器21の内部空間は規制バルブ36を通って放出容器16の内部空間と連通できるように構成されている。
ここでは液体材料容器25は、複数枚の基板を成膜できる量の成膜材料を含有する液体材料が蓄液される大きさに形成されている。
図2(a)、(b)はノズル24の内部拡大図を示している。
図2(a)を参照し、封止部材24bが右動工程にあるときにノズル24の先端のノズル開口24aが開いて、液体材料容器25から供給された液体材料はノズル24の内壁面と封止部材24bとの間の溝24cを通ってノズル開口24aから噴出される。一方、図2(b)のように封止部材24bが左動工程にあるときにノズル開口24aは封止され、液体材料の噴出は停止するようになっている。
また、材料ガス供給装置20は、気化部材22と、気化部材加熱装置と、気化容器加熱装置33とを有している。
気化部材加熱装置は、ここでは不図示の主電熱器と主直流電源31とを有している。主電熱器は気化部材22の内部に埋め込まれ、主直流電源31は主電熱器に電気的に接続されている。主直流電源31から主電熱器に第一の直流電圧が印加されると、主電熱器は発熱して、気化部材22は成膜材料の蒸発温度以下でかつ、溶媒の蒸発温度以上の温度に加熱されるようになっており、主電熱器に第二の直流電圧が印加されると、気化部材22は成膜材料の蒸発温度以上に加熱されるようになっている。
排気トラップ27は、ここでは筒状に形成され、一端は規制バルブ36に接続され、排気トラップ27の内部空間は規制バルブ36を通って気化容器21の内部空間と連通できるように構成されている。排気トラップ27の他端は真空槽11内に露出されている。もしくは、排気トラップ27を別排気してもよい。
規制バルブ36は、三方弁であり、気化容器21の接続先を、放出容器16もしくは排気トラップ27に切り替えるようになっている。
(準備工程)
真空槽11内を真空排気装置12により真空排気する。真空槽11内を真空排気すると、孔17を通って放出容器16の内部空間も真空排気される。
真空槽11内の真空雰囲気を維持しながら、真空槽11内に基板15を搬入し、基板保持部14の保持面に保持させる。
液体材料の溶媒には、成膜材料を劣化させないもので、かつ蒸発温度が成膜材料の蒸発温度よりも低いものを使用する。
液体材料は、溶媒中に成膜材料(溶質)が溶解したものでもよいし、溶媒中に成膜材料(溶質)が分散または懸濁したものでもよい。
また、気化部材加熱装置により、気化部材22を、成膜材料の蒸発温度以下でかつ、溶媒の蒸発温度以上の温度に加熱しておく。
冷媒管34aに冷却媒体を循環させて、排気トラップ27を成膜材料の凝縮温度以下でかつ溶媒の凝縮温度以上に冷却する。
液体材料中の成膜材料の濃度と、定量吐出装置26のノズル24から一回に噴射される液体材料の量と、ノズル24から噴射された液体材料中の成膜材料のうち、気化部材22に付着する成膜材料の割合をあらかじめ求めておく。
液体材料噴出工程として、定量吐出装置26のノズル24から気化容器21内に所定量の液体材料をパルス状に噴射させる。液体材料は減圧内に放出され、さらに気化容器21が加熱されているため溶媒が蒸発(気化)する。溶媒の蒸発により気化熱で温度が下がり、溶媒が析出もしくは凝固しないように気化容器21は加熱される。成膜材料(溶質)はこのとき蒸発せず、気化部材22に向かって飛行する。
一方、流入した溶媒の蒸気は凝縮せずに排気トラップ27を通過し、真空槽11内に放出されて、真空排気装置12により真空排気される。
このようにして、溶媒の蒸気が放出容器16に供給され、基板15に溶媒が付着することが回避される。
成膜材料蒸発工程として、気化部材加熱装置により気化部材22を成膜材料の蒸発温度以上に加熱すると、気化部材22に付着した成膜材料が蒸発する。成膜材料の蒸気は規制バルブ36を通って放出容器16内に流れる。
規制バルブ36の流路は成膜材料の凝縮温度以上に加熱されており、成膜材料の蒸気は規制バルブ36の内部で凝縮しないようになっている。
従って、気化部材22に付着した所定量の成膜材料の蒸気はすべて放出容器16に供給されるようになっている。
放出容器16内に流入した成膜材料の蒸気は、孔17から真空槽11内に放出され、基板保持部14の保持面に保持された基板15に到達し、堆積する。
液体材料中の成膜材料の濃度が小さいほど、気化部材22に付着させる成膜材料の量を容易に調整できるので好ましい。
気化部材加熱装置による気化部材22の加熱を停止し、気化容器加熱装置33による気化容器21の加熱を停止すると、放熱により気化部材22の温度と気化容器21の温度は両方とも成膜材料の蒸発温度以下に下がる。
液体材料容器25には複数枚の基板を成膜できる量の成膜材料が蓄えられているので、成膜材料の補充をせずに複数枚の基板を連続して成膜できる。
上記の実施の形態では溶媒を除去する例が示されたが、溶媒の蒸気が成膜される膜の組成に影響を与えないものであれば、溶媒の蒸気が成膜材料の蒸気と同時に気化容器21に導入されても良い。この場合、溶媒蒸気をキャリアガスとして機能させることもできる。
11……真空槽
12……真空排気装置
14……基板保持部
15……基板
16……放出容器
17……孔
20……材料ガス供給装置
21……気化容器
22……気化部材
24……ノズル
25……液体材料容器
26……定量吐出装置
27……排気トラップ
33……気化容器加熱装置
Claims (5)
- 真空槽と、
前記真空槽内に配置され、保持面に基板が保持される基板保持部と、
前記基板保持部の前記保持面と対面する位置に配置され、複数の孔が設けられた中空の放出容器と、
前記放出容器内に成膜材料の蒸気を供給する材料ガス供給装置と、
前記真空槽内を真空排気する真空排気装置と、
を有する成膜装置であって、
前記材料ガス供給装置は、
前記放出容器に接続された中空の気化容器と、
前記成膜材料を含有する液体材料が蓄液される液体材料容器と、
前記気化容器の中空部分に露出されたノズルを有し、前記液体材料容器に接続され、前記ノズルから所定量の前記液体材料を噴出できるように構成された定量吐出装置と、
前記気化容器の中空部分に、前記ノズルから離間して配置された気化部材と、
前記気化部材を前記成膜材料の蒸発温度以上に加熱する気化部材加熱装置と、
を有し、
前記成膜材料は前記成膜材料が蒸発しない温度にされた前記気化部材に付着された後、前記気化部材が前記気化部材加熱装置によって前記成膜材料の蒸発温度以上の温度に加熱され、付着した前記成膜材料が蒸発される成膜装置。 - 前記ノズルは、パルス状に前記液体材料を噴出する請求項1記載の成膜装置。
- 前記気化容器を前記成膜材料の蒸発温度以上で、かつ前記液体材料の溶媒の蒸発温度以上に加熱する気化容器加熱装置を有する請求項1又は請求項2のいずれか1項記載の成膜装置。
- 前記気化容器に接続され、前記成膜材料の凝縮温度以下で、かつ前記液体材料に含まれる溶媒の凝縮温度以上にされた排気トラップを有する請求項1乃至請求項3のいずれか1項記載の成膜装置。
- 真空槽内を真空排気し、前記真空槽内に配置された放出容器の孔から成膜材料の蒸気を放出させ、前記真空槽内に配置された基板に到達させる成膜方法であって、
前記放出容器の前記孔から前記成膜材料の蒸気を放出させる前に、
前記放出容器に接続された気化容器を前記成膜材料の蒸発温度以上で、かつ前記成膜材料を含有する液体材料の溶媒の蒸発温度以上に加熱する気化容器加熱工程と、
前記気化容器内に前記液体材料を所定量噴出させ、前記成膜材料を前記気化容器内に配置され、前記成膜材料が蒸発しない温度にされた気化部材に付着させる液体材料噴出工程と、
前記気化容器内から前記溶媒の蒸気を排出する溶媒蒸気排出工程と、
前記気化部材を前記成膜材料の蒸発温度以上に加熱して、前記気化部材に付着した前記成膜材料を蒸発させ、前記成膜材料の蒸気を前記放出容器に流入させる成膜材料蒸発工程と、
を有する成膜方法。
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