KR101321808B1 - 성막 장치 및 성막 재료 공급 방법 - Google Patents

성막 장치 및 성막 재료 공급 방법 Download PDF

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Abstract

증기 발생부 내부의 압력 상승, 온도 상승을 억제할 수 있어, 정밀한 온도 제어를 행할 수 있는 성막 장치. 글라스 기판(G)에 성막 처리를 행하는 성막 장치에, 글라스 기판(G)을 수용하는 처리실(5)과, 성막 재료를 가열함으로써 이 성막 재료의 증기를 발생시키는 증기 발생부(1)와, 증기 발생부(1)에서 발생시킨 성막 재료의 증기를 반송 가스와 함께 처리실(5)로 반송하기 위한 반송로(21)와, 배기로(22)와, 반송로의 도중에 설치된 조정 밸브 장치(31)와, 배기로(22)의 도중에 설치된 배기 밸브 장치(32)를, 증기 발생부(1)의 온도를 검출하는 재료 온도 검출부(64)와, 제 1 증기량 검출부(23)와, 성막 재료를 가열할 경우, 증기 발생부(1)의 온도의 높낮이에 따라 배기 밸브 장치(32)의 개폐 동작을 제어하고, 성막 재료를 상기 처리실로 반송할 경우, 제 1 증기량 검출부(23)에서 검출된 증기량이 안정된 경우, 배기 밸브 장치(32)를 폐쇄하고, 조정 밸브 장치(31)를 개방시키는 제어부(8)를 구비한다.

Description

성막 장치 및 성막 재료 공급 방법{DEPOSITION APPARATUS AND DEPOSITION MATERIAL SUPPLY METHOD}
본 발명은, 성막 재료를 가열함으로써 이 성막 재료의 증기를 발생시키고, 반송 가스에 의해 이 증기를 피처리 기판으로 공급함으로써 성막을 행하는 성막 장치 및 성막 재료 공급 방법에 관한 것이다.
유기 EL(Electro Luminescence) 성막 장치는, 글라스 기판을 수용하는 처리실과, 유기 성막 재료를 고온, 예를 들면 250℃ 등의 증발 개시 온도 이상으로 가열함으로써 이 유기 성막 재료의 증기를 발생시키는 증기 발생부를 구비한다. 증기 발생부에서 발생시킨 유기 성막 재료의 증기는, 반송로를 통하여 반송 가스와 함께 처리실로 반송된다. 처리실에는, 반송로를 통하여 반송된 유기 성막 재료의 증기를, 처리실에 수용된 글라스 기판을 향해 분출하는 분출 기구가 설치되어 있다. 또한, 반송로의 도중에는 이 반송로를 개폐하는 개폐 밸브가 구비되어 있다. 개폐 밸브를 개폐시킴으로써, 글라스 기판으로의 증기의 공급에 의한 성막의 개시 및 종료의 제어를 행하고 있다.
일본특허공개공보 2008-38225호
그런데, 유기 성막 재료의 성막량, 성막 레이트를 제어하기 위해서는, 유기 성막 재료의 정밀한 온도 제어가 필요하다. 구체적으로, ± 0.1℃의 정밀도로 유기 성막 재료의 온도를 제어하는 것이 요구되고 있다. 그러나, 증기 발생부 내의 유기 성막 재료가 증발 온도에 도달하면 유기 성막 재료의 증기 농도가 서서히 상승하고, 이에 수반하여 증기 발생부 내부의 압력 상승에 의해 온도 상승하기 때문에, 유기 성막 재료의 치밀한 온도 제어가 곤란해진다. 이러한 압력 상승, 온도 상승을 억제하여, 정밀한 온도 제어, 즉 막 두께 제어를 가능하게 하기 위해서는, 유기 EL 성막 장치의 적정한 조작이 필요하지만, 그 구체적 방법은 개시되어 있지 않다.
본 발명은 이러한 사정을 감안하여 이루어진 것이며, 성막 재료를 가열할 시, 증기 발생부의 온도 또는 증기량 등에 따라 개폐 밸브의 개폐 동작을 제어함으로써, 증기 발생부 내부의 압력 상승, 온도 상승을 억제하면서 효율적으로 성막 재료를 가열할 수 있고, 또한 정밀한 온도 제어를 행할 수 있는 성막 장치 및 성막 재료 공급 방법을 제공하는 것이다.
본 발명에 따른 성막 장치는, 피처리 기판을 수용하는 처리실과, 성막 재료를 가열함으로써 상기 성막 재료의 증기를 발생시키는 증기 발생부와, 상기 증기 발생부에서 발생시킨 성막 재료의 증기를 반송 가스와 함께 상기 처리실로 반송하기 위한 반송로와, 상기 증기 발생부에서 발생시킨 성막 재료의 증기를 배기하기 위한 배기로와, 상기 반송로의 도중에 설치되어 있고, 상기 반송로를 개폐하는 제 1 개폐 밸브와, 상기 배기로의 도중에 설치되어 있고, 상기 배기로를 개폐하는 제 2 개폐 밸브를 구비한 성막 장치로서, 상기 증기 발생부의 온도를 검출하는 온도 검출 수단과, 상기 증기 발생부로부터 반송되는 성막 재료의 증기량을 검출하는 증기량 검출 수단과, 성막 재료를 가열할 경우, 상기 온도 검출 수단에서 검출된 온도의 높낮이에 따라 상기 제 2 개폐 밸브의 개폐 동작을 제어하고, 성막 재료를 상기 처리실로 반송할 경우, 상기 증기량 검출 수단에서 검출된 증기량에 따라 상기 제 1 및 제 2 개폐 밸브의 개폐 동작을 제어하는 제어 수단을 구비한 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 성막 장치는, 상기 증기 발생부는, 성막 재료를 소정 온도보다 높은 온도로 가열하도록 되어 있고, 상기 제어 수단은, 상기 온도 검출 수단에서 검출된 온도가 상기 소정 온도 미만일 경우, 상기 제 1 및 제 2 개폐 밸브를 폐쇄 상태로 제어하는 수단과, 상기 증기 발생부를 승온시킬 경우, 상기 온도 검출 수단에서 검출된 온도가 상기 소정 온도 이상일 때, 상기 제 2 개폐 밸브를 개방 상태로 제어하는 수단을 구비하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 성막 장치는, 상기 소정 온도는 성막 재료의 증발 온도 이하의 온도인 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 성막 장치는, 상기 성막 재료는 유기 성막 재료이며, 상기 소정 온도는 250℃ 이하인 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 성막 장치는, 상기 제 1 개폐 밸브의 하류측에서의 상기 반송로의 온도가 상기 제 1 개폐 밸브의 온도 이상이며, 상기 제 1 개폐 밸브의 온도가 상기 제 1 개폐 밸브의 상류측에서의 상기 반송로의 온도 이상이 되도록, 상기 반송로 및 제 1 개폐 밸브를 가열하는 수단을 구비하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 성막 장치는, 상기 제 1 개폐 밸브의 상류측에서의 상기 반송로, 상기 제 1 개폐 밸브 및 상기 제 1 개폐 밸브의 하류측에서의 상기 반송로를 각각 가열하는 상류측 가열 수단, 밸브 가열 수단 및 하류측 가열 수단과, 상기 제 1 개폐 밸브의 상류측에서의 상기 반송로, 상기 제 1 개폐 밸브 및 상기 제 1 개폐 밸브의 하류측에서의 상기 반송로의 온도를 각각 검출하는 상류측 온도 검출 수단, 밸브 온도 검출 수단 및 하류측 온도 검출 수단과, 상기 제 1 개폐 밸브의 하류측에서의 상기 반송로의 온도가 상기 제 1 개폐 밸브의 온도 이상이며, 상기 제 1 개폐 밸브의 온도가 상기 제 1 개폐 밸브의 상류측에서의 상기 반송로의 온도 이상이 되도록, 상기 상류측 가열 수단, 밸브 가열 수단 및 하류측 가열 수단의 동작을 제어하는 수단을 구비하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 성막 장치는, 상기 반송로를 통하여 반송된 성막 재료의 증기를, 상기 처리실에 수용된 피처리 기판을 향해 분출하는 분출 기구를 구비하고, 상기 분출 기구는, 상기 반송로를 통하여 반송된 성막 재료의 증기를 체류시키는 체류실과, 상기 체류실에 체류한 증기를 분출하는 개구와, 상기 개구를 개폐 가능하게 폐쇄하는 셔터를 구비하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 성막 재료 공급 방법은, 피처리 기판을 수용하는 처리실과, 성막 재료를 가열함으로써 상기 성막 재료의 증기를 발생시키는 증기 발생부와, 상기 증기 발생부에서 발생시킨 성막 재료의 증기를 반송 가스와 함께 상기 처리실로 반송하기 위한 반송로와, 상기 증기 발생부에서 발생시킨 성막 재료의 증기를 배기하기 위한 배기로와, 상기 반송로의 도중에 설치되어 있고, 상기 반송로를 개폐하는 제 1 개폐 밸브와, 상기 배기로의 도중에 설치되어 있고, 상기 배기로를 개폐하는 제 2 개폐 밸브를 구비한 성막 장치를 이용하여 성막 재료의 가열을 행하는 성막 재료 공급 방법으로서, 상기 증기 발생부의 온도를 검출하고, 검출된 온도가 소정 온도 미만일 경우, 상기 제 1 및 제 2 개폐 밸브를 폐쇄 상태로 하여 성막 재료를 가열하고, 검출된 온도가 상기 소정 온도 이상일 경우, 상기 제 2 개폐 밸브를 개방 상태로 하여 성막 재료를 가열하고, 상기 증기 발생부로부터 반송되는 성막 재료의 증기량을 검출하고, 검출된 증기량에 따라 상기 제 1 및 제 2 개폐 밸브의 개폐 동작을 제어하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 성막 재료 공급 방법은, 피처리 기판을 수용하는 처리실과, 성막 재료를 가열함으로써 상기 성막 재료의 증기를 발생시키는 복수의 증기 발생부와, 상기 복수의 증기 발생부에서 발생시킨 성막 재료의 증기를 반송 가스와 함께 상기 처리실로 반송하기 위한 복수의 반송로와, 상기 복수의 증기 발생부에서 발생시킨 성막 재료의 증기를 배기하기 위한 복수의 배기로와, 각 반송로의 도중에 설치되어 있고, 상기 반송로를 개폐하는 복수의 제 1 개폐 밸브와, 각 배기로의 도중에 설치되어 있고, 상기 배기로를 개폐하는 복수의 제 2 개폐 밸브를 구비한 성막 장치를 이용하여 성막 재료의 가열을 행하는 성막 재료 공급 방법으로서, 제 1 증기 발생부의 온도를 검출하고, 검출된 온도가 소정 온도 미만일 경우, 상기 제 1 증기 발생부에 대응하는 상기 제 1 및 제 2 개폐 밸브를 폐쇄 상태로 하여 성막 재료를 가열하고, 검출된 온도가 상기 소정 온도 이상일 경우, 상기 제 1 증기 발생부에 대응하는 상기 제 2 개폐 밸브를 개방 상태로 하여 성막 재료를 가열하고, 상기 제 1 증기 발생부로부터 반송되는 성막 재료의 증기량을 검출하고, 검출된 증기량에 따라 상기 제 1 증기 발생부에 대응하는 상기 제 1 및 제 2 개폐 밸브의 개폐 동작을 제어하고, 제 2 증기 발생부의 온도를 검출하고, 검출된 온도가 소정 온도 미만일 경우, 상기 제 2 증기 발생부에 대응하는 상기 제 1 및 제 2 개폐 밸브를 폐쇄 상태로 하여 성막 재료를 가열하고, 검출된 온도가 상기 소정 온도 이상일 경우, 상기 제 2 증기 발생부에 대응하는 상기 제 2 개폐 밸브를 개방 상태로 하여 성막 재료를 가열하고, 상기 제 2 증기 발생부로부터 반송되는 성막 재료의 증기량을 검출하고, 검출된 증기량에 따라 상기 제 1 증기 발생부에 대응하는 상기 제 1 개폐 밸브를 폐쇄 상태로 하고, 또한 상기 제 2 증기 발생부에 대응하는 상기 제 1 및 제 2 개폐 밸브의 개폐 동작을 제어하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 있어서는, 온도 검출부는 증기 발생부의 온도를 검출하고, 제어 수단은 증기 발생부의 온도에 따라 제 2 개폐 밸브의 개폐 동작을 제어한다. 제 2 개폐 밸브가 개방 상태에 있을 경우, 증기 발생부에서 발생한 성막 재료의 증기를 증기 발생부 밖으로 배출할 수 있기 때문에, 증기 발생부 내부의 압력 상승 및 온도 상승이 억제되어, 증기량이 안정된 상태로 성막을 개시할 수 있다. 제 2 개폐 밸브가 폐쇄 상태에 있을 경우, 성막 재료는 증기 발생부에서 효율적으로 가열된다.
본 발명에 있어서는, 성막 재료는 증기 발생부에서 소정 온도를 초과하는 온도까지 가열된다. 증기 발생부의 온도가 소정 온도 미만일 경우, 제 1 및 제 2 개폐 밸브는 폐쇄 상태로 유지된다. 증기 발생부가 소정 온도 미만일 경우, 성막 재료의 증발에 따른 증기 발생부 내의 압력 상승 및 온도 상승은 비교적 문제가 되지 않기 때문에, 제 1 및 제 2 개폐 밸브가 폐쇄 상태에 있어도 정밀한 온도 제어가 가능하다. 또한, 제 1 및 제 2 개폐 밸브를 닫음으로써 성막 재료를 효율적으로 가열하는 것이 가능하다.
증기 발생부의 온도가 소정 온도 이상일 경우, 제 2 개폐 밸브는 개방 상태가 된다. 제 2 개폐 밸브가 개방 상태에 있을 경우, 원하는 증기량으로 안정될 때까지, 증기 발생부에서 발생한 성막 재료의 증기를 배출할 수 있기 때문에, 증기 발생부 내부의 압력 상승 및 온도 상승이 억제된다.
본 발명에 있어서는, 소정 온도는 성막 재료의 증발 온도 이하이다. 따라서, 소정 온도에 따라 제 2 개폐 밸브를 개폐함으로써, 성막 재료의 증발에 따른 증기 발생부 내부의 압력 상승 및 온도 상승이 효과적으로 억제된다.
본 발명에 있어서는, 성막 재료는 유기 성막 재료이며, 소정 온도는 250℃이하이다. 250℃는 유기 성막 재료의 증발 온도의 하한치이다. 따라서, 소정 온도에 따라 제 2 개폐 밸브를 개폐함으로써, 유기 성막 재료의 증발에 따른 증기 발생부 내부의 압력 상승 및 온도 상승이 효과적으로 억제된다.
본 발명에 있어서는, 반송로의 하류측 온도는 제 1 개폐 밸브의 온도 이상이며, 제 1 개폐 밸브의 온도는 반송로의 상류측 온도 이상이다. 따라서, 반송로 및 제 1 개폐 밸브에 성막 재료가 응축하는 것을 방지하는 것이 가능하다.
본 발명에 있어서는, 제 1 개폐 밸브의 상류측에서의 반송로, 제 1 개폐 밸브 및 제 1 개폐 밸브의 하류측에서의 반송로의 온도는, 상류측 온도 검출 수단, 밸브 온도 검출 수단 및 하류측 온도 검출 수단에 의해 검출된다. 그리고, 제 1 개폐 밸브의 하류측에서의 반송로의 온도가 제 1 개폐 밸브의 온도 이상이며, 제 1 개폐 밸브의 온도가 제 1 개폐 밸브의 상류측에서의 반송로의 온도 이상이 되도록, 상류측 가열 수단, 밸브 가열 수단 및 하류측 가열 수단의 동작이 제어된다. 따라서, 반송로 및 제 1 개폐 밸브에 성막 재료가 응축하는 것을 보다 확실히 방지하는 것이 가능하다.
본 발명에 있어서는, 반송로를 통하여 반송된 성막 재료의 증기는 분출 기구로 공급되고, 피처리 기판에 분출된다. 분출 기구는, 반송로를 통하여 반송된 성막 재료의 증기를 체류시키는 체류실을 구비하고 있고, 체류실의 개구는 셔터에 의해 개폐가 가능하다. 따라서, 성막 재료를 가열할 시 개폐 밸브가 개방 상태가 되어도, 개구를 셔터에 의해 폐색함으로써, 성막 처리 전에 성막 재료의 증기가 처리실 내에 분출되지 않는다.
본 발명에 있어서는, 성막 재료의 증기를 발생시키는 증기 발생부를 신속하게 전환할 수 있어, 성막 처리를 중단하지 않고 성막 재료를 교환하는 것이 가능하다.
본 발명에 따르면, 증기 발생부 내부의 압력 상승, 온도 상승을 억제하면서 효율적으로 성막 재료를 가열할 수 있고, 또한 정밀한 온도 제어를 행할 수 있다. 또한, 치밀한 온도 제어에 의해 피처리 기판에 대한 성막 재료의 증착에 의한 정밀한 막 두께의 제어를 행할 수 있다.
도 1은 본 실시예 1에 따른 성막 장치의 구성을 개념적으로 도시한 설명도이다.
도 2는 유기 성막 재료의 가열 및 반송에 따른 제어부의 처리 순서를 나타낸 순서도이다.
도 3은 유기 성막 재료의 가열 및 반송에 따른 제어부의 처리 순서를 나타낸 순서도이다.
도 4는 반송로 및 조정 밸브 장치 등의 온도 제어에 따른 제어부의 처리 순서를 나타낸 순서도이다.
도 5는 본 실시예 2에 따른 성막 장치의 구성을 개념적으로 도시한 설명도이다.
도 6은 본 실시예 3에 따른 6 층 연속형의 성막 장치의 개략 사시도이다.
도 7은 본 실시예 3에 따른 성막 유닛의 단면도이다.
도 8은 본 실시예 3에 따른 증기 발생부의 단면도이다.
도 9는 본 실시예 3에 따른 성막 장치에 의해 형성된 유기 EL 소자의 모식도이다.
도 10은 본 실시예 3에 따른 증기 발생부 및 반송로의 단면도이다.
도 11은 본 실시예 3에 따른 조정 밸브 장치의 단면도이다.
도 12는 본 실시예 3에 따른 조정 밸브 장치를 이용하여 리크량을 검출한 결과를 나타낸 도표이다.
도 13은 본 실시예 4에 따른 성막 장치의 구성을 개념적으로 도시한 설명도이다.
이하에, 본 발명을 그 실시예를 도시한 도면에 기초하여 상술한다.
(실시예 1)
도 1은, 본 실시예 1에 따른 성막 장치의 구성을 개념적으로 도시한 설명도이다. 본 발명의 실시예 1에 따른 성막 장치는, 글라스 기판(G)을 수용하고, 글라스 기판(피처리 기판)(G)에 대하여 성막 처리를 행하기 위한 처리실(5)과, 성막 장치의 각 구성부의 동작을 제어하는 제어부(8)를 구비한다. 처리실(5)은 글라스 기판(G)의 반송 방향을 길이 방향으로 하는 중공 대략 직육면체 형상을 이루고, 알루미늄, 스테인리스 등으로 구성되어 있다. 처리실(5)의 길이 방향 일단측의 면(도 1 중 좌단면)에는, 글라스 기판(G)을 처리실(5) 내로 반입하기 위한 도시하지 않은 반입구가 형성되고, 길이 방향 타단측의 면(도 1 중 우단면)에는, 글라스 기판(G)을 처리실(5) 밖으로 반출하기 위한 도시하지 않은 반출구가 형성되어 있다. 또한, 처리실의 적절한 개소에는 배기홀이 형성되어 있고, 배기홀에는 처리실(5)의 외부에 배치된 진공 펌프가 배기관을 개재하여 접속되어 있다. 진공 펌프가 구동함으로써, 처리실(5)의 내부는 소정의 압력 예를 들면 10-4 Pa ~ 10-2 Pa로 감압된다. 또한, 진공 펌프의 동작은 제어부(8)에 의해 제어된다. 또한, 대기 개방하기 위하여 퍼지 가스(예를 들면, 질소 가스)를 공급하는 퍼지 가스 공급관(도시하지 않음)이 처리실(5)에 접속되어 있어도 된다.
처리실(5) 내부의 저부(底部)에는 글라스 기판(G)을 반입구로부터 반출구로 반송하는 반송 장치가 설치되어 있다. 반송 장치는, 처리실(5)의 저부에 길이 방향을 따라 설치된 안내 레일과, 이 안내 레일로 안내되어 반송 방향, 즉 상기 길이 방향으로 이동 가능하게 설치된 이동 부재와, 이동 부재의 상단부에 설치되어 있고, 글라스 기판(G)을 저부에 대하여 대략 평행이 되도록 지지하는 지지대를 구비한다. 지지대의 내부에는 글라스 기판(G)을 보지(保持)하는 정전 척, 글라스 기판(G)의 온도를 일정하게 유지하기 위한 히터, 냉매관 등이 설치되어 있다. 또한, 지지대는 리니어 모터에 의해 이동하도록 구성되어 있다. 또한, 리니어 모터의 동작은 제어부(8)에 의해 제어된다.
또한 처리실(5)의 상부, 반송 방향 대략 중앙부에는, 글라스 기판(G)에 대하여 진공 증착법으로 성막을 행하는 분출 기구(4)가 설치되어 있다. 분출 기구(4)는, 후술하는 반송로(21)를 통하여 반송된 유기 성막 재료(성막 재료)의 증기를, 처리실(5)에 수용된 글라스 기판(G)을 향해 분출하는 기구부이다. 분출 기구(4)에는, 처리실(5)의 외부에 배치된 증기 발생부(1)가 반송로(21)를 개재하여 접속되어 있고, 증기 발생부(1)로부터 반송로(21)를 통하여 반송된 유기 성막 재료의 증기를 일시적으로 체류시키는 체류실(41)을 구비한다. 체류실(41)은 예를 들면 중공 대략 직육면체이며, 체류실(41)의 하면에는, 체류실(41)에 체류한 유기 성막 재료의 증기를 분출하는 개구(42)가 형성되어 있다. 또한, 분출 기구(4)는 개구(42)를 개폐 가능하게 폐쇄하는 셔터(43)를 구비하고 있다. 셔터(43)는, 개구(42)가 개방되는 개방 위치와 개구(42)가 폐쇄되는 폐쇄 위치의 사이를 왕복 이동할 수 있도록 구성되어 있고, 도시하지 않은 셔터 구동부에 의해 구동된다. 셔터 구동부의 동작은 제어부(8)에 의해 제어된다.
증기 발생부(1)는, 예를 들면 스테인리스제의 용기와, 용기의 내부에 배치된 가열 기구를 구비한다. 가열 기구는, 유기 EL 소자를 구성하는 각 층의 유기 성막 재료를 수용 가능한 용기 형상 부분을 가지고, 전원으로부터 공급된 전력에 의해 발생한 전류에 의해 유기 성막 재료를 가열하도록 구성되어 있다. 유기 성막 재료는, 예를 들면 알루미늄 착체(Alq3) 등의 금속 착체, 폴리비닐카르바졸 등의 저분자 색소 함유 폴리머, π 공역 폴리머이다. 유기 성막 재료의 가열은, 예를 들면 용기에 매설한 전기 저항체에 의해 가열하도록 구성되어 있다. 이렇게 하여, 가열 기구 내에 수납한 유기 성막 재료를 가열하여, 유기 성막 재료의 증기를 발생시킨다. 또한 용기에는, 글라스 기판(G)에 대하여 불활성 가스, 예를 들면 Ar 등의 희가스 등으로 이루어지는 반송 가스를 공급하는 반송 가스 공급관(91)이 접속되어 있고, 반송 가스 공급관(91)으로부터 용기로 공급된 반송 가스와 함께, 유기 성막 재료의 증기를 증기 발생부(1)로부터 반송로(21)를 거쳐 분출 기구(4)로 공급하도록 구성되어 있다. 반송 가스 공급관(91)의 도중에는, 반송 가스의 공급량을 조정하기 위한 반송 가스 공급용의 조정 밸브(92)가 설치되어 있고, 예를 들면 반송로(21)의 내압이 300 Pa 이하가 되도록 제어부(8)에 의해 제어된다.
반송로(21)는 증기 발생부(1)와 분출 기구(4)의 사이를 접속하고 있고, 증기 발생부(1)에서 발생시킨 유기 성막 재료의 증기를 반송 가스와 함께 처리실(5)로 반송한다. 반송로(21)는 예를 들면 스테인리스제이며, 유로 직경은 예를 들면 44.5 mm2 이상이다.
또한 성막 장치는, 반송로(21)의 도중에 설치되는 반송로(21)를 개폐하는 조정 밸브 장치(제 1 개폐 밸브)(31)를 구비한다. 조정 밸브 장치(31)는 예를 들면 전자 밸브이며, 조정 밸브 장치(31)의 개폐 동작은 제어부(8)에 의해 제어되도록 구성되어 있다. 조정 밸브 장치(31)로서는, 예를 들면 일본특허공개공보 2010-216577호(특허출원 2009-064546호)에 기재된 고온 내열 밸브를 이용할 수 있다. 이 고온 내열 밸브는, 고온에서의 리크 특성이 뛰어나며, 고온 가스의 통류 제어에 적합하다.
또한 성막 장치는, 조정 밸브 장치(31)의 상류측에서의 반송로 부분(21a)의 온도를 검출하는 제 1 상류측 온도 검출부(상류측 온도 검출 수단)(61a)와, 조정 밸브 장치(31)의 온도를 검출하는 제 1 밸브 온도 검출부(밸브 온도 검출 수단)(62a)와, 조정 밸브 장치(31)의 하류측에서의 반송로 부분(21b)의 온도를 검출하는 제 1 하류측 온도 검출부(하류측 온도 검출 수단)(63a)와, 증기 발생부(1)의 온도, 즉 유기 성막 재료의 온도를 검출하는 재료 온도 검출부(온도 검출 수단)(64)를 구비한다. 제 1 상류측 온도 검출부(61a), 제 1 밸브 온도 검출부(62a), 제 1 하류측 온도 검출부(63a) 및 재료 온도 검출부(64)는, 예를 들면 측온 저항체, 열전대, 서미스터 등을 이용하여 구성되어 있고, 검출한 각 부의 온도를 나타내는 신호를 각각 제어부(8)로 출력한다. 또한 제 1 상류측 온도 검출부(61a), 제 1 밸브 온도 검출부(62a) 및 제 1 하류측 온도 검출부(63a)는, 각 부의 온도를 검출할 수 있으면 그 검출 방식은 특별히 한정되지 않고, 예를 들면 적외선 온도 센서와 같은 비접촉식 온도 센서, 온도 센서 IC 등을 이용해도 된다.
또한 성막 장치는, 조정 밸브 장치(31)의 상류측에서의 반송로 부분(21a)을 가열하는 제 1 상류측 가열부(상류측 가열 수단)(71a)와, 조정 밸브 장치(31)를 가열하는 제 1 밸브 가열부(밸브 가열 수단)(72a)와, 조정 밸브 장치(31)의 하류측에서의 반송로 부분(21b)을 가열하는 제 1 하류측 가열부(하류측 가열 수단)(73a)를 구비한다. 제 1 상류측 가열부(71a), 제 1 밸브 가열부(72a) 및 제 1 하류측 가열부(73a)는, 예를 들면 전열선, 히터 등의 발열 저항 소자를 이용하여 구성되어 있고, 제 1 상류측 가열부(71a), 제 1 밸브 가열부(72a) 및 제 1 하류측 가열부(73a)는, 도시하지 않은 전원을 개재하여 제어부(8)에 접속되어 있고, 각 가열부의 동작은 제어부(8)에 의해 제어되도록 구성되어 있다. 또한 제 1 상류측 가열부(71a), 제 1 밸브 가열부(72a) 및 제 1 하류측 가열부(73a)는, 각 부를 가열할 수 있으면 그 방식은 특별히 한정되지 않고, 유도 가열 방식, 연소식 등이어도 된다.
또한 반송로(21)의 상류측의 반송로 부분(21a)에는, 유기 성막 재료의 증기량을 검출하는 제 1 증기량 검출부(증기량 검출 수단)(23)가 설치되어 있다. 하류측의 반송로 부분(21b), 즉 분출 기구(4)와 조정 밸브 장치(31)의 사이에도 제 2 증기량 검출부(24)를 설치하면 좋다. 제 1 및 제 2 증기량 검출부(23, 24)는 수정 진동자(QCM : Quartz Crystal Microbalance) 등의 막 두께계, 커패시턴스 마노미터 압력계, FT-IR(Fourier Transform Infrared Spectrophotometer) 등의 증기량을 모니터할 수 있는 수단이다. 제 1 증기량 검출부(증기량 검출 수단)(23)는 증기 발생부에서의 증기량을 검출하고, 조정 밸브 장치(31)의 개폐를 제어하기 위하여 이용된다. 또한 제 2 증기량 검출부(증기량 검출 수단)(24)는 성막량 또는 성막 레이트를 성막 시에 측정하기 위하여 이용된다. 제 2 증기량 검출부(증기량 검출 수단)(24)를 성막 시의 증기량을 검출하거나, 또한 피드백 제어하도록 구성해도 된다.
반송로(21)의 상류측에서의 반송로 부분(21a)에는 도중에 분기하도록 배기로(22)가 접속되어 있다. 성막 장치는 배기로(22)를 개폐하는 배기 밸브 장치(제 2 개폐 밸브)(32)를 구비한다. 배기 밸브 장치(32)는 조정 밸브 장치(31)와 동일한 구성이며, 배기 밸브 장치(32)의 개폐 동작은 제어부(8)에 의해 제어되도록 구성되어 있다. 배기 밸브 장치(32)로서 고온 내열 밸브를 이용할 수 있다.
또한 성막 장치는, 반송로(21)와 마찬가지로 배기 밸브 장치(32)의 상류측에서의 배기로 부분(22a)의 온도를 검출하는 제 2 상류측 온도 검출부(61b)와, 배기 밸브 장치(32)의 온도를 검출하는 제 2 밸브 온도 검출부(62b)와, 배기 밸브 장치(32)의 하류측에서의 배기로 부분(22b)의 온도를 검출하는 제 2 하류측 온도 검출부(63b)를 구비한다. 제 2 상류측 온도 검출부(61b), 제 2 밸브 온도 검출부(62b), 제 2 하류측 온도 검출부(63b) 및 재료 온도 검출부(64)는, 예를 들면 측온 저항체, 열전대, 서미스터 등을 이용하여 구성되어 있고, 검출한 각 부의 온도를 나타내는 신호를 각각 제어부(8)로 출력한다.
또한 성막 장치는, 배기 밸브 장치(32)의 상류측에서의 배기로 부분(22a)을 가열하는 제 2 상류측 가열부(71b)와, 배기 밸브 장치(32)를 가열하는 제 2 밸브 가열부(72b)와, 배기 밸브 장치(32)의 하류측에서의 배기로 부분(22b)을 가열하는 제 2 하류측 가열부(73b)를 구비한다. 각 가열부의 상세는 반송로에 설치된 각 가열부와 동일하다.
제어부(8)는, 예를 들면 CPU(Central Processing Unit)를 구비한 마이크로 컴퓨터이며, CPU에는 제어부(8)의 동작에 필요한 컴퓨터 프로그램, 성막 처리 프로세스에 필요한 각종 정보를 기억한 기억부, 성막 장치의 각 구성부의 동작을 제어하기 위한 신호를 입출력하는 입출력부 등이 버스를 개재하여 접속되어 있다. 상기 각종 정보는, 예를 들면 유기 성막 재료를 가열할 시에 행하는 조정 밸브 장치(31)의 개폐 동작을 제어하기 위하여 필요한 소정 온도를 포함한다. 소정 온도는, 유기 성막 재료의 증발 온도 이하로 설정된 온도이다. 보다 구체적으로 소정 온도는, 예를 들면 증발 개시 온도 이하인 250℃ 이하의 온도이다. 또한 상기 각종 정보는, 예를 들면 유기 성막 재료의 가열 목표 온도를 포함한다. 가열 목표 온도는 소정 온도보다 높은 온도이며, 원하는 증발량이 얻어지는 온도이다.
제어부(8)는, 유기 성막 재료를 가열할 경우, 재료 온도 검출부(64)에서 검출된 온도의 높낮이에 따라 배기 밸브 장치(32)의 개폐 동작을 제어한다. 구체적으로 제어부(8)는, 재료 온도 검출부(64)에서 검출된 온도가 상기 소정 온도 미만일 경우, 조정 밸브 장치(31) 및 배기 밸브 장치(32)를 폐쇄 상태로 제어하고, 재료 온도 검출부(64)에서 검출된 온도가 상기 소정 온도가 되었을 경우, 배기 밸브 장치(32)를 개방 상태로 제어한다. 그리고 제어부(8)는, 유기 성막 재료의 증기량이 안정되었을 때, 배기 밸브 장치(32)를 폐쇄하고, 조정 밸브 장치(31)를 개방한다. 제어부(8)는, 조정 밸브 장치(31)의 하류측에서의 반송로 부분(21b)의 온도가 조정 밸브 장치(31)의 온도 이상이며, 조정 밸브 장치(31)의 온도가 조정 밸브 장치(31)의 상류측에서의 반송로 부분(21a)의 온도 이상이 되도록, 반송로(21) 및 조정 밸브 장치(31)를 가열한다. 구체적으로, 조정 밸브 장치(31)의 하류측에서의 반송로(21)의 온도가 조정 밸브 장치(31)의 온도 이상이며, 조정 밸브 장치(31)의 온도가 조정 밸브 장치(31)의 상류측에서의 반송로(21)의 온도 이상이 되도록, 제 1 상류측 가열부(71a), 제 1 밸브 가열부(72a) 및 제 1 하류측 가열부(73a)의 동작을 제어한다. 이와 같이 제어하지 않으면, 증기 발생부(1)에서 발생한 유기 성막 재료의 증기가 반송로(21)의 도중에 응축하기 때문이다.
이러한 사정은 배기로(22)에서도 마찬가지이며, 제어부(8)는, 배기 밸브 장치(32)의 하류측에서의 배기로 부분(22b)의 온도가 배기 밸브 장치(32)의 온도 이상이며, 배기 밸브 장치(32)의 온도가 배기 밸브 장치(32)의 상류측에서의 배기로 부분(22a)의 온도 이상이 되도록, 배기로(22) 및 배기 밸브 장치(32)를 가열한다.
도 2 및 도 3은, 유기 성막 재료의 가열 및 반송에 따른 제어부(8)의 처리 순서를 나타낸 순서도이다.
제어부(8)는 조정 밸브 장치(31), 배기 밸브 장치(32) 및 셔터(43)를 폐쇄하고(단계(S11)), 유기 성막 재료를 가열한다(단계(S12)). 구체적으로 제어부(8)는, 조정 밸브 장치(31) 및 셔터 구동부에 제어 신호를 부여하여, 조정 밸브 장치(31), 배기 밸브 장치(32) 및 셔터(43)를 폐쇄한다. 또한 제어부(8)는, 증기 발생부(1)에 제어 신호를 부여함으로써 가열 기구를 동작시키고, 유기 성막 재료의 가열을 개시한다. 이어서 제어부(8)는, 재료 온도 검출부(64)에서 증기 발생부(1)의 온도를 검출하고, 증기 발생부(1)의 온도가 소정 온도에 접근하고 있는지 여부, 즉 증기 발생부(1)의 온도가 소정 온도보다 더 일정량 낮은 온도에 도달했는지 여부를 판정한다(단계(S13)). 이 일정량은, 후술하는 단계(S14)의 처리에 의해, 증기 발생부(1)의 온도가 소정 온도에 도달하기 전에, 반송로(21), 배기로(22), 조정 밸브 장치(31) 및 배기 밸브 장치(32)의 온도가 증기 발생부(1)와 동등하거나 그 이상의 온도에 도달하도록 설정된다.
단계(S13)의 처리에서, 증기 발생부(1)의 온도가 아직 소정 온도에 접근하지 않았다고 판정한 경우(단계(S13) : NO), 제어부(8)는 단계(S13)의 처리를 재차 실행한다. 즉 제어부(8)는, 증기 발생부(1)의 온도가 소정 온도에 접근할 때까지 대기한다. 증기 발생부(1)의 온도가 소정 온도에 접근했다고 판정한 경우(단계(S13) : YES), 제어부(8)는 후술하는 서브루틴을 호출하고, 반송로(21) 및 배기로(22) 등의 온도 제어를 행한다(단계(S14)). 단계(S14)에서는, 증기 발생부(1)가 소정 온도에 도달하기 전에, 반송로(21), 배기로(22), 조정 밸브 장치(31) 및 배기 밸브 장치(32)가 각각의 설정 온도로 가열되도록 온도 제어를 행한다. 또한 상술한 온도 관계는, 증기 발생부(1)의 온도가 소정 온도에 도달하기 전에 달성되어 있으면 되고, 증기 발생부(1)의 승온과 함께 온도를 상승시킬 필요는 없다. 온도 제어의 상세는 후술 한다. 그리고 제어부(8)는, 재료 온도 검출부(64)에서 증기 발생부(1)의 온도를 검출하고, 증기 발생부(1)의 온도가 소정 온도 이상인지 여부를 판정한다(단계(S15)).
증기 발생부(1)의 온도가 소정 온도 미만이라고 판정한 경우(단계(S15) : NO), 제어부(8)는 처리를 단계(S14)로 되돌린다. 증기 발생부(1)의 온도가 소정 온도 이상이라고 판정한 경우(단계(S15) : YES), 제어부(8)는 배기 밸브 장치(32)를 개방한다(단계(S16)).
이어서, 제어부(8)는 반송 가스 공급용의 조정 밸브(92)를 개방 상태로 하여, 반송 가스를 증기 발생부(1)로 공급한다(단계(S17)). 또한, 반송 가스의 공급 타이밍은 일례이며, 배기 밸브 장치(32)를 개방한 직후에 반송 가스를 공급해도 되고, 반송 가스를 공급하지 않아도 된다. 단, 목표 가열 온도에 근접한 온도에 도달했을 시에는, 성막 시와 동일 정도 유량의 반송 가스가 공급되는 것이 바람직하다. 그리고 제어부(8)는, 증기 발생부(1)의 온도가 목표 가열 온도에 일치하도록, 증기 발생부(1)의 온도를 PID 제어한다(단계(S18)). 이어서 제어부(8)는, 단계(S14)와 마찬가지로 후술하는 서브루틴을 호출하고, 반송로(21) 및 배기로(22) 등의 온도 제어를 행한다(단계(S19)). 이어서 또한, 제어부(8)는 제 1 증기량 검출부(23)를 이용하여 유기 성막 재료의 증기량을 검출하고, 증기량이 소정량에 일치하도록 제어한다(단계(S20)). 그리고 제어부(8)는, 제 1 증기량 검출부(23)를 이용하여 유기 성막 재료의 증기량을 검출하고, 제 1 증기량 검출부(23)에서 검출된 증기량이 소정량으로, 안정되었는지 여부를 판정한다(단계(S21)). 안정되었는지 여부를 판단하기 위하여, 제 1 증기량 검출부(증기량 검출 수단)(23)에 의해 소정 시간 간격으로 증기량을 검출하여, 각각의 증기량의 값이 일정 범위 내에 있는지 여부를 판단해도 되고, 계속적으로 모니터를 계속하여, 소정 시간 어느 일정 범위 내의 값을 나타낼 경우에 안정되었다고 판정해도 된다. 그 결과, 증기량이 안정되지 않았다고 판정한 경우(단계(S21) : NO), 제어부(8)는 처리를 단계(S18)로 되돌린다. 증기량이 안정되었다고 판정한 경우(단계(S21) : YES), 제어부(8)는 배기 밸브 장치(32)를 폐쇄하고(단계(S22)), 조정 밸브 장치(31)를 개방한다(단계(S23)).
이어서 제어부(8)는, 단계(S18 ~ S20)와 마찬가지로, 증기 발생부(1)의 온도가 목표 가열 온도에 일치하도록 증기 발생부(1)의 온도를 PID 제어하고(단계(S24)), 또한 후술하는 서브루틴을 호출하고, 반송로(21) 및 배기로(22) 등의 온도 제어를 행하고(단계(S25)), 유기 성막 재료의 증기량을 제어한다(단계(S26)). 단, 단계(S26)에서의 증기량의 제어는, 제 2 증기량 검출부(24)에 의해 모니터하여 얻어진 증기량에 기초하여 행하는 것이 바람직하다. 기판(G)측에 가까운 부분에서 검출된 유기 성막 재료의 증기량에 기초하는 것이, 기판(G)으로 공급되는 유기 성막 재료의 증기량을 보다 정확하게 제어할 수 있기 때문이다. 이상의 제어에 의해, 기판(G)으로 유기 성막 재료가 공급되고 성막 처리가 개시된다. 성막 처리 동안은, 증기 발생부(1)는 가열 목표 온도가 되도록, 주지의 PID 제어 등에 의해 제어된다. 한편, 제 1 증기량 검출부(23) 또는 제 2 증기량 검출부(24)에 의해 모니터하여 얻어진 증기량이, 소정량인지 여부를 판정한다. 소정량보다 적을 경우에는, Ar 가스 등의 반송 가스의 유량을 증대시키고, 분출 기구(4)로 공급되는 유기 성막 재료의 증기량을 증대시킨다. 소정량으로부터 크게 벗어나 증기량이 적을 경우에는, 증기 발생부(1)를 가열하여 유기 재료의 증기량을 늘릴 수도 있다. 또한, 반송 가스의 유량과 증기 발생부(1)의 가열 온도의 쌍방을 변화시켜도 되고, 기판(G)의 온도를 제어하거나, 기판(G)의 이동 속도를 변화시킴으로써, 기판(G)으로 공급되는 유기 성막 재료의 증기량을 실질적으로 제어할 수도 있다. 실제의 증기량과 소정량의 차이의 크기를 임계치와 비교하여, 그 값보다 차이의 크기가 작을 때에는, 반송 가스의 유량에 의해 증기량을 제어한다. 차이의 크기가 클 때는 가열 온도를 변화시킨다, 즉, 가열 목표 온도를 보다 높은 온도로 변경함으로써 유량 제어를 행하는 것이 바람직하다.
이어서, 제어부(8)는 성막 처리를 종료할지 여부를 판정한다(단계(S27)). 성막 처리를 종료하지 않는다고 판정한 경우(단계(S27) : NO), 제어부(8)는 처리를 단계(S24)로 되돌린다. 성막 처리를 종료한다고 판정한 경우(단계(S27) : YES), 제어부(8)는 셔터(43) 및 조정 밸브 장치(31)를 폐쇄하고(단계(S28)), 배기 밸브 장치(32)를 개방시킨다(단계(S29)). 그리고, 제어부(8)는 유기 성막 재료의 가열을 정지시킨다(단계(S30)). 이어서, 제어부(8)는 반송로(21) 및 배기로(22)의 온도를 낮추는 과정에서도, 후술하는 서브루틴을 호출하고, 반송로(21) 및 배기로(22)의 온도 제어를 행한다(단계(S31)). 단계(S31)에서는, 증기 발생부(1)가, 적어도 소정 온도 미만이 될 때까지 반송로(21), 배기로(22), 조정 밸브 장치(31) 및 배기 밸브 장치(32)가 소정 온도로 가열되도록 온도 제어를 행해도 된다. 증기 발생부(1)가 소정 온도 미만이 되면, 상술한 온도 제어는 반드시 필요하지는 않다. 그리고 제어부(8)는, 증기 발생부(1)의 온도가 소정 온도 미만이 되었는지 여부를 판정한다(단계(S32)). 즉, 유기 성막 재료의 증기의 발생이 정지되었는지 여부, 또는 증기량이 충분히 작아졌는지를 판정한다. 증기 발생부(1)의 온도가 소정 온도 이상이라고 판정한 경우(단계(S32) : NO), 제어부(8)는 처리를 단계(S31)로 되돌리고, 반송로(21) 및 배기로(22)의 온도 제어를 계속하여 행한다. 증기 발생부(1)의 온도가 소정 온도 미만이라고 판정한 경우(단계(S32) : YES), 제어부(8)는 반송로(21), 배기로(22), 조정 밸브 장치(31) 및 배기 밸브 장치(32)의 가열 제어를 정지시키고(단계(S33)), 반송 가스의 공급을 정지시키고, 배기 밸브 장치(32)를 폐쇄한다(단계(S34)).
이어서, 제어부(8)는 성막 처리를 재개할지 여부를 판정한다(단계(S35)). 성막 처리를 재개하지 않는다고 판정한 경우(단계(S35) : NO), 제어부(8)는 재차 단계(S35)의 판정 처리를 실행한다. 성막 처리를 재개한다고 판정한 경우(단계(S35) : YES), 제어부(8)는 처리를 단계(S12)로 되돌린다.
상술한 종료 제어, 즉 단계(S28) ~ 단계(S34)의 처리에서는, 유기 성막 재료의 증기량이 충분히 적어질 때까지(소정 온도 이하가 될 때까지), 증기 발생부(1)와 배기로(22)의 하류측의 온도가 동일하거나, 배기로(22)의 하류측의 온도가 높아지도록 제어된다. 구체적으로, 배기 밸브 장치(32)의 하류측에서의 배기로 부분(22b)의 온도가 배기 밸브 장치(32)의 온도 이상이며, 배기 밸브 장치(32)의 온도가 배기 밸브 장치(32)의 상류측에서의 배기로 부분(22a)의 온도 이상이도록 제어된다. 이러한 관계를 유지하여 온도를 강하시키지 않으면, 배기로(22) 도중에 유기 성막 재료가 응축하기 때문이다. 이 때, 적어도 증기 발생부(1)로부터의 증기량이 충분히 적어지는 온도(소정 온도)까지 전술한 온도 관계를 유지하면 되고, 그 이하의 온도에서는, 이에 한정되지 않는다.
마찬가지로 본 실시예에서는, 적어도 반송로(21)의 상류측의 온도가 증기 발생부(1)의 온도 이상이 되도록 제어한다.
이어서, 반송로(21) 및 배기로(22)의 온도 제어에 대하여 설명한다. 유기 성막 재료를 공급할 시, 증기 발생부(1)를 가열하여, 증기 발생부(1)가 소정 온도에 도달하기 전에, 반송로(21), 배기로(22), 조정 밸브 장치(31) 및 배기 밸브 장치(32)는 소정 온도로 가열되어 있을 필요가 있다. 이 후, 증기 발생부(1)의 온도보다 높은 온도를 유지하면서 반송로(21), 배기로(22), 조정 밸브 장치(31) 및 배기 밸브 장치(32)를 승온한다. 이는, 증기 발생부(1)가 소정 온도에 도달하기 전에, 반송로(21), 배기로(22), 조정 밸브 장치(31) 및 배기 밸브 장치(32)가 소정 온도로 가열되어 있으면 되고, 증기 발생부(1)의 승온과 함께 온도를 상승시킬 필요는 없다. 소정 온도 이상의 온도 영역(성막 처리 개시 전, 성막 처리 중 또는 성막 정지 시를 포함함)에서는 적어도, 반송로(21), 배기로(22), 조정 밸브 장치(31) 및 배기 밸브 장치(32)의 온도는 증기 발생부(1)와 동등하거나, 그 이상의 온도로 유지되어 있으면 된다.
도 4는, 반송로(21) 및 조정 밸브 장치(31) 등의 온도 제어에 따른 제어부(8)의 처리 순서를 나타낸 순서도이다. 구체적으로 제어부(8)는, 단계(S14, S19, S25, S31)의 처리에서 서브루틴이 호출된 경우, 재료 온도 검출부(64)에서 증기 발생부(1)의 온도를 검출한다(단계(S51)). 그리고 제어부(8)는, 제 1 및 제 2 상류측 온도 검출부(61a, 61b)에서 반송로(21) 및 배기로(22)의 상류측 온도를 검출한다(단계(S52)). 이어서 제어부(8)는, 제 1 및 제 2 밸브 온도 검출부(62a, 62b)에서 조정 밸브 장치(31) 및 배기 밸브 장치(32)의 온도를 검출하고(단계(S53)), 제 1 및 제 2 하류측 온도 검출부(63a, 63b)에서 반송로(21) 및 배기로(22)의 하류측 온도를 검출한다(단계(S54)).
제어부(8)는, 증기 발생부(1)의 온도(소정 온도 이하의 온도)가 반송로(21) 및 배기로(22)의 상류측 온도보다 고온인지 여부를 판정한다(단계(S55)). 증기 발생부(1)의 온도가 반송로(21)의 상류측 온도 및 배기로(22)의 상류측 온도보다 고온이라고 판정한 경우(단계(S55) : YES), 제어부(8)는, 제 1 및 제 2 상류측 가열부(71a, 71b)로 반송로(21) 및 배기로(22)의 일방 또는 쌍방의 상류측을 가열한다(단계(S56)). 즉, 증기 발생부(1)의 온도가 반송로(21)의 상류측 온도보다 고온이라고 판정한 경우, 반송로(21)의 상류측을 가열하고, 증기 발생부(1)의 온도가 배기로(22)의 상류측 온도보다 고온이라고 판정한 경우, 배기로(22)의 상류측을 가열한다. 증기 발생부(1)의 온도가 반송로(21) 및 배기로(22)의 상류측 온도 이하라고 판정한 경우(단계(S55) : NO), 제어부(8)는 상기 발생부(1), 반송로(21) 및 배기로(22)의 온도 관계를 유지한다(단계(S57)). 단계(S55 ~ S57)의 처리에 의해, 반송로(21) 및 배기로(22)의 상류측 온도가 증기 발생부(1)의 온도 이상이 되고, 이 상태가 유지된다.
단계(S56) 또는 단계(S57)의 처리를 종료한 제어부(8)는, 반송로(21) 및 배기로(22)의 상류측 온도가 각각 조정 밸브 장치(31) 및 배기 밸브 장치(32)의 온도보다 고온인지 여부를 판정한다(단계(S58)). 즉, 반송로(21)의 상류측 온도가 조정 밸브 장치(31)의 온도보다 고온인지 여부를 판정하고, 배기로(22)의 상류측 온도가 배기 밸브 장치(32)의 온도보다 고온인지 여부를 판정한다. 반송로(21) 및 배기로(22) 중 일방의 상류측 온도가 조정 밸브 장치(31) 및 배기 밸브 장치(32)의 온도보다 고온이라고 판정한 경우(단계(S58) : YES), 제어부(8)는, 제 1 밸브 가열부(72a)로 조정 밸브 장치(31) 및 배기 밸브 장치(32)의 일방 또는 쌍방을 가열한다(단계(S59)). 즉, 반송로(21)의 상류측 온도가 조정 밸브 장치(31)의 온도보다 고온일 경우, 조정 밸브 장치(31)를 가열하고, 배기로(22)의 상류측 온도가 배기 밸브 장치(32)의 온도보다 고온일 경우, 배기 밸브 장치(32)를 가열한다. 반송로(21) 및 배기로(22)의 상류측 온도가 조정 밸브 장치(31) 및 배기 밸브 장치(32)의 온도 이하라고 판정한 경우(단계(S58) : NO), 제어부(8)는 조정 밸브 장치(31), 배기 밸브 장치(32), 반송로(21) 및 배기로(22)의 온도 관계를 유지한다(단계(S60)). 단계(S58 ~ S60)의 처리에 의해, 조정 밸브 장치(31) 및 배기 밸브 장치(32)의 온도가 반송로(21) 및 배기로(22)의 상류측 온도 이상이 되고, 이 상태가 유지된다.
단계(S59) 또는 단계(S60)의 처리를 종료한 제어부(8)는, 조정 밸브 장치(31) 및 배기 밸브 장치(32)의 온도가 각각 반송로(21) 및 배기로(22)의 하류측 온도보다 고온인지 여부를 판정한다(단계(S61)). 즉, 조정 밸브 장치(31)의 온도가 반송로(21)의 하류측 온도보다 고온인지 여부, 배기 밸브 장치(32)의 온도가 배기로(22)의 하류측 온도보다 고온인지 여부를 판정한다. 조정 밸브 장치(31) 및 배기 밸브 장치(32) 중 어느 일방이, 반송로(21) 및 배기로(22)의 하류측 온도보다 고온이라고 판정한 경우(단계(S61) : YES), 제 1 및 제 2 하류측 가열부(73a, 73b)로 반송로(21) 및 배기로(22)의 일방 또는 쌍방의 하류측을 가열하고(단계(S62)), 하류측 온도가 조정 밸브 장치(31) 또는 배기 밸브 장치(32)의 온도 이상이 되었을 때, 처리를 종료한다. 즉, 조정 밸브 장치(31)의 온도가 반송로(21)의 하류측 온도보다 고온일 경우, 반송로(21)의 하류측을 가열하고, 배기 밸브 장치(32)의 온도가 배기로(22)의 하류측 온도보다 고온일 경우, 배기로(22)의 하류측을 가열한다. 조정 밸브 장치(31) 및 배기 밸브 장치(32)가 반송로(21) 및 배기로(22)의 하류측 온도 이하라고 판정한 경우(단계(S61) : NO), 제어부(8)는 조정 밸브 장치(31), 배기 밸브 장치(32), 반송로(21) 및 배기로(22)의 온도 관계를 유지하고(단계 (S63)), 처리를 종료한다. 단계(S61 ~ S63)의 처리에 의해 반송로(21) 및 배기로(22)의 하류측 온도가 조정 밸브 장치(31) 및 배기 밸브 장치(32)의 온도 이상이 되고, 이 상태가 유지된다.
상술한 처리에 의해, 성막을 개시할 때 및 성막 도중에는, 각 검출부가 각각 검출한 온도를 기초로 PID 제어 등을 행하여, 증기 발생부(1)를 목표 가열 온도로 유지하고, 반송로(21) 및 배기로(22)의 온도를 소정의 관계를 유지하도록 제어한다. 또한 더 정밀하게 제어하기 위해서는, 증기량 검출부에 의해 검지된 값을 기초로 증기량이 소정치가 되도록 피드백 제어를 행해도 된다.
성막을 종료할 때도, 성막을 개시할 때 및 성막 도중의 경우와 반대의 제어를 행한다.
즉, 우선 셔터(43) 및 조정 밸브 장치(31)를 닫고, 배기 밸브 장치(32)를 개방 상태로 한다. 그리고 증기 발생부(1), 상류측의 반송로 부분(21a) 및 배기로 부분(22a) 그리고 하류측의 반송로 부분(21b) 및 배기로 부분(22b)의 온도를 저하시킨다. 이 때, 적어도 소정 온도까지는, 상류측의 반송로 부분(21a) 및 배기로 부분(22a)의 온도가 증기 발생부(1)의 온도와 동일 또는 그보다 높고, 상류측의 반송로 부분(21a) 및 배기로 부분(22a)의 온도가 하류측의 반송로 부분(21b) 및 배기로 부분(22b)의 온도와 동일 또는 낮다고 하는 관계를 유지하면서 온도를 강하시킨다. 이와 같이 온도 강하를 제어함으로써 반송로(21) 및 배기로(22) 도중에의 유기 성막 재료의 응축·퇴적을 방지할 수 있어, 다음 회의 성막 처리 시에 응축한 유기 재료가 박리되어 떨어지거나 하는 것에 의한 기판의 오염 방지가 가능해진다.
이와 같이 구성된 실시예 1에 따른 성막 장치 및 성막 재료 공급 방법에 있어서는, 유기 성막 재료가 증발을 개시하기 직전까지, 즉 증기 발생부(1)의 온도가 소정 온도에 도달할 때까지는, 조정 밸브 장치(31) 및 배기 밸브 장치(32)를 폐쇄하여 유기 성막 재료를 가열하고, 유기 성막 재료의 증발이 활발해지기 시작했을 때, 배기 밸브 장치(32)를 개방하고, 유기 성막 재료의 증기량이 일정해져 안정되었을 때, 배기 밸브 장치(32)를 닫고 조정 밸브 장치(31)를 개방한다. 따라서, 증기 발생부(1) 내부의 압력 상승, 온도 상승을 억제하면서 효율적으로 성막 재료를 가열할 수 있고, 또한 정밀한 온도 제어를 행할 수 있다. 또한, 치밀한 온도 제어에 의해, 피처리 기판에 대한 성막 재료의 증착에 의한 정밀한 막 두께의 제어를 행할 수 있다.
또한 소정 온도로서, 유기 성막 재료의 증발 온도의 하한치인, 예를 들면 250℃로 설정되어 있기 때문에, 유기 성막 재료의 증발에 따른 증기 발생부 내부의 압력 상승 및 온도 상승이 효과적으로 억제된다.
또한 본 발명에 있어서는, 반송로(21)의 하류측 온도는 조정 밸브 장치(31)의 온도 이상이며, 조정 밸브 장치(31)의 온도는 반송로(21)의 상류측 온도 이상이다. 따라서, 반송로(21) 및 조정 밸브 장치(31)에 유기 성막 재료가 응축하는 것을 방지하는 것이 가능하다.
또한, 제 1 상류측 온도 검출부(61a), 제 1 밸브 온도 검출부(62a) 및 제 1 하류측 온도 검출부(63a)에 의해 반송로(21) 및 조정 밸브 장치(31)의 각 부의 온도가 검출되고, 각 부의 온도는 제 1 상류측 가열부(71a), 제 1 밸브 가열부(72a) 및 제 1 하류측 가열부(73a)에 의해 가열된다. 따라서, 반송로(21) 및 조정 밸브 장치(31)에 유기 성막 재료가 응축하는 것을 보다 확실히 방지하는 것이 가능하다. 배기로(22)에 대해서도 동일한 효과를 나타낸다.
또한, 유기 성막 재료를 가열할 시 조정 밸브 장치(31)가 개방 상태가 되어도, 개구(42)는 셔터(43)에 의해 폐색되기 때문에, 성막 처리 전에 유기 성막 재료의 증기가 처리실(5) 내에 분출되는 것을 방지할 수 있다. 배기로(22)에 대해서도 동일한 효과를 나타낸다.
(실시예 2)
실시예 2에 따른 성막 장치는, 성막 종료 시에 분출 기구 내에 체류하는 유기 성막 재료의 증기를 신속히 배기할 수 있도록 구성되어 있고, 배기로 및 배기 밸브 장치를 반송로의 상류측 및 하류측의 쌍방에 설치한 점이 상이하기 때문에, 이하에서는 주로 상기 상이점을 설명한다.
도 5는, 본 실시예 2에 따른 성막 장치의 구성을 개념적으로 도시한 설명도이다. 제 1 실시예에서는, 제 1 배기로(22) 및 배기 밸브 장치(32)를 조정 밸브 장치(31)보다 상류측의 반송로 부분(21a)에 설치했지만, 실시예 2에 따른 성막 장치는, 또한 조정 밸브 장치(31)의 하류측으로서, 분출 기구(4)의 상류측에 제 2 배기로(25) 및 배기 밸브 장치(33)를 가진다. 배기 밸브 장치(33)로서, 다른 밸브 장치와 마찬가지로 고온 내열 밸브를 이용할 수 있다. 또한 처리실(5)에는, 처리실(5)을 대기 개방시키기 위한 퍼지 가스, 예를 들면 질소 가스를 공급하는 퍼지 가스 공급관(51)이 접속되어 있고, 도시하지 않은 퍼지 가스 공급원으로부터 처리실(5)로 퍼지 가스가 공급되도록 구성되어 있다. 퍼지 가스 공급관(51)에는 이 퍼지 가스 공급관(51)을 개폐시키는 퍼지 가스용 개폐 밸브(52)가 설치되어 있다.
제어부(8)는 성막 종료 시에 조정 밸브 장치(31)를 폐쇄하고, 제 1 및 제 2 배기 밸브 장치(32, 33)를 개방한다.
이와 같이 구성함으로써, 성막 종료 시 등, 분출 기구 내에 체류하는 유기 성막 재료의 증기를 신속히 배기할 수 있다.
(실시예 2의 변형예)
변형예에 따른 조정 밸브 장치(31)는, 일본특허공개공보 2010-216577호(특허출원 2009-064546호)에 기재된 고온 내열 밸브이며, 성막 정지 시의 제어 내용만이 상술한 실시예와는 상이하다. 변형예에 따른 제어부(8)는, 성막 정지 시에, 조정 밸브 장치(31)의 하류측, 즉 반송로 부분(21b)의 온도 제어를 행하지 않도록 구성되어 있다. 즉 제어부(8)는, 성막 정지 시에는, 반송로 부분(21b)의 온도 제어에 관하여, 실시예 1에서의 단계(S61 ~ S63)의 처리를 실행하지 않도록 구성되어 있다. 즉, 조정 밸브 장치(31)와, 반송로(21)의 상류측의 반송로 부분(21a)과, 증기 발생부(1)의 온도 관계만을 소정의 관계로 제어하면 된다. 이는, 고온 영역에서도 조정 밸브 장치(31)는 리크가 없고, 조정 밸브 장치(31)가 폐쇄 상태이면, 하류측의 반송로 부분(21b)에 증기가 흐르지 않기 때문이다.
이어서, 성막 정지 시에서의 각 밸브의 개폐 제어 순서에 대하여 설명한다. 우선, 제어부(8)는 성막을 종료하여 대기 개방 동작에 들어갈 시, 성막 종료 후 바로 조정 밸브 장치(31)를 폐쇄 상태로 한다. 그리고 대략 동시에, 배기 밸브 장치(33)를 개방 상태로 하고, 분출 기구(4) 내에 잔류하는 증기를 흡인·배기한다. 이 후, 퍼지 가스용 개폐 밸브(52)를 개방 상태로 함으로써, 처리실(5) 외부로부터 대기 개방용의 퍼지 가스를 처리실(5) 내로 도입한다.
변형예에 따른 성막 장치에 의하면, 성막 종료 시에 처리실(5)을 보다 단시간에 대기 개방할 수 있다. 기판(G)이 대형화되면, 처리실(5)의 용적도 증대된다. 예를 들면, 73 cm × 92 cm의 기판(G)을 처리하는 성막 장치가 되면, 처리실(5)의 용적은 1 만 리터를 초과한다. 정기적인 메인터넌스를 행할 때 등, 처리실(5)을 대기 개방할 필요가 있지만, 용적이 크기 때문에, 대기 개방에는 수시간 정도의 상당한 시간을 필요로 한다. 그러나, 조정 밸브 장치(31)로서 상기 고온 내열 밸브를 이용하면, 고온(약 500℃ 정도까지)에서의 리크 특성이 양호하기 때문에, 고온 상태에서도 밀봉성 좋게 폐쇄 상태로 할 수 있다. 즉, 성막 온도 근방의 고온 상태로부터 대기 개방 조작을 개시할 수 있어, 다운 타임을 감소시킬 수 있다. 상술한 실시예와는 상이하여, 조정 밸브 장치(31)에 의해 조정 밸브 장치(31)의 하류측의 반송로 부분(21b)과, 상류측의 반송로 부분(21a)을 완전히 분리하고, 각각 온도 제어할 수 있게 된다. 이러한 구성에 의하면, 대기 개방에 걸리는 시간을 단축할 수 있어, 다운 타임을 큰 폭으로 감소시키는 것도 가능해진다. 즉, 대기 개방에 필요로 하는 시간을 단축할 수 있다.
이상, 고온 내열 밸브를 조정 밸브 장치(31)로서 본 성막 장치에 이용할 경우의 성막 정지 시의 제어·효과에 대하여 상세히 기재했지만, 승온 시에도 성막을 개시하는 그 때까지 반송로(21)와 조정 밸브 장치(31)가 소정의 온도 관계가 되어 있으면 된다. 즉, 증기가 생성되는 소정 온도를 초과하고 있어도 실시예 1에서 도시한 바와 같은 소정의 반송로(21)와 조정 밸브 장치(31)가 온도 관계가 되어 있을 필요는 없고, 성막 개시 시에 조정 밸브 장치(31)의 하류측에서의 반송로 부분(21b)의 온도가 조정 밸브 장치(31)의 온도 이상이며, 조정 밸브 장치(31)의 온도가 조정 밸브 장치(31)의 상류측에서의 반송로 부분(21a)의 온도 이상이 되어 있으면 된다. 즉, 조정 밸브 장치(31)의 하류측의 반송로 부분(21b)을 독립하여 온도 제어하는 것이 가능하다. 전술한 바와 같이 고온 내열 밸브는 고온에서의 리크 특성이 뛰어나기 때문에, 상류측 반송로 부분(21a)과 하류측 반송로 부분(21b)을 독립하여 온도 제어하는 것이 가능해진다.
(실시예 3)
도 6은, 본 실시예 3에 따른 6 층 연속형의 성막 장치의 개략 사시도, 도 7은, 본 실시예 3에 따른 성막 유닛의 단면도, 도 8은, 본 실시예 3에 따른 증기 발생부의 단면도이다. 이하에 첨부 도면을 참조하여, 본 발명의 실시예 3에 따른 성막 장치에 대하여 상세히 설명한다. 또한 실시예 3에 따른 6 층 연속형의 성막 장치는, 실시예 1에 따른 성막 장치의 각 구성부, 특히 본 실시예에 적합한 조정 밸브 장치(300)의 구성을 구체화한 것이며, 제어부의 처리 내용은 실시예 1과 동일하다. 따라서 이하에서는, 주로 각 구성부의 물리적 구성에 대하여 설명을 행한다. 또한 이하의 설명 및 첨부 도면에서, 동일한 구성 및 기능을 가지는 구성 요소에 대해서는 동일 부호를 부여함으로써, 중복 설명을 생략한다.
또한, 설명은 이하의 순서로 행한다.
1. 조정 밸브 장치를 이용하는 성막 장치의 전체 구성
2. 성막 장치에 따른 성막 유닛의 내부 구성
3. 성막 유닛에 따른 조정 밸브 장치의 내부 구성
4. 밸브체 및 밸브 시트면의 구조, 형상, 표면 처리
5. 리크 상태의 검증
(성막 장치)
우선, 본 발명의 실시예 3에 따른 성막 장치에 대하여, 그 개략 구성을 도시한 도 6을 참조하여 설명한다.
성막 장치는 직사각형 형상의 처리실(500)을 가지고 있다. 처리실(500)의 내부는 도시하지 않은 배기 장치에 의해 배기되고, 원하는 진공 상태로 유지되어 있다. 처리실(500)의 내부에는 성막 유닛(20)이 6 개 나란히 배치되어 있다. 인접하는 성막 유닛(20)의 사이에는 격벽판(510)이 각각 설치되어 있다. 성막 유닛(20)은 직사각형 형상의 3 개의 증기 발생부(100), 연결관(200), 증기 발생부(100)와 쌍이 되어 배치되는 3 개의 조정 밸브 장치(300) 및 분출 기구(400)를 가지고 있다.
증기 발생부(100)는 SUS 등의 금속으로 형성되어 있다. 석영 등은 유기 성막 재료와 반응하기 어렵기 때문에, 증기 발생부(100)는 석영 등으로 코팅된 금속으로 형성되어 있어도 된다. 또한, 증기 발생부(100)는 재료를 기화하는 증착원의 일례이며, 유닛형의 증착원일 필요는 없고, 일반적인 도가니여도 된다.
증기 발생부(100)의 내부에는 상이한 종류의 유기 성막 재료가 수납되어 있다. 재료 가열부(130, 도 8)는 증기 발생부(100)를 원하는 온도, 즉 가열 목표 온도로 가열하고, 유기 성막 재료를 기화시킨다. 또한 기화란, 액체가 기체로 바뀌는 현상뿐 아니라, 고체가 액체 상태를 거치지 않고 직접 기체로 바뀌는 현상(즉, 승화)도 포함하고 있다.
유기 성막 재료의 증기(기화된 유기 분자)는 연결관(200)을 통하여 분출 기구(400)까지 운반되고, 분출 기구(400)의 상부에 형성된 슬릿 형상의 개구(420)로부터 분출된다. 분출된 유기 성막 재료의 증기는 기판(G)에 부착되고, 이에 의해 기판(G)이 성막된다. 격벽판(510)은 인접하는 개구(420)로부터 분출된 유기 성막 재료의 증기가 혼재하면서 성막되는 것을 방지한다. 또한 본 실시예에서는, 도 6에 도시한 바와 같이, 처리실(500)의 천장 위치에서 슬라이드 이동하는 페이스 다운의 기판(G)을 성막했지만, 기판(G)은 페이스 업으로 배치되어 있어도 된다.
(성막 유닛)
이어서, 도 6의 V - V 단면을 도시한 도 7 및 도 8을 참조하여, 성막 유닛(20)의 내부 구조에 대하여 설명한다. 또한 도 6에 도시한 다른 5 개의 성막 유닛(20)은, 도 6의 V - V 단면의 성막 유닛(20)과 동일 구조이기 때문에 그 설명을 생략한다.
증기 발생부(100)는 재료 투입기(110)와 외부 케이스(120)를 가지고 있다. 재료 투입기(110)는 유기 성막 재료를 수납하는 재료 용기(110a)와 반송 가스의 도입 유로(110b)를 가진다. 외부 케이스(120)는 보틀 형상으로 형성되고, 중공의 내부에 재료 투입기(110)가 착탈 가능하게 장착되도록 되어 있다. 재료 투입기(110)가 외부 케이스(120)에 장착되면, 증기 발생부(100)의 내부 공간이 형성된다. 증기 발생부(100)의 내부 공간은 연결관(200)의 내부에 형성된 반송로(200a)와 연통한다. 반송로(200a)는 조정 밸브 장치(300)의 개폐 기구에 의해 개폐된다. 조정 밸브 장치(300)는, 처리실(500)의 외부에 설치된 에어 공급원(600)으로부터 공급되는 가압 에어에 의해 반송로(200a)를 개폐한다. 조정 밸브 장치(300)의 내부 구조에 대해서는 후술한다.
재료 투입기(110)의 단부는 도시하지 않은 가스 공급원에 접속되고, 가스 공급원으로부터 공급되는 아르곤 가스를 유로(110b)로 도입한다. 아르곤 가스는, 재료 용기(110a)에 수납된 유기 성막 재료가 증발하여 생성된 증기를 반송하는 반송 가스로서 기능한다. 또한 반송 가스는, 아르곤 가스에 한정되지 않고, 헬륨 가스 또는 크립톤 가스 등의 불활성 가스이면 된다.
또한, 증기 발생부(100)의 외부 케이스(120)에는 히터 등의 재료 가열부(130)가 매설되어 있다. 또한, 증기 발생부(100) 내부의 적당 개소에는, 증기 발생부(100)의 온도를 검출하는 재료 온도 검출부(64)가 배치되어 있다. 재료 온도 검출부(64)는 검출한 온도를 나타내는 신호를 제어부로 출력한다.
유기 성막 재료의 증기는, 분출 기구(400)의 상부에 형성된 슬릿 형상의 개구(420)로부터 분출된다. 분출 기구(400)에는, 증기 발생부(100)가 연결관(200)의 반송로(200a)를 개재하여 접속되어 있고, 증기 발생부(100)로부터 반송로(200a)를 통하여 반송된 유기 성막 재료의 증기를 일시적으로 체류시키는 체류실(410)을 구비한다. 체류실(410)은 예를 들면 중공 대략 직육면체이며, 체류실(410)의 상면에는, 체류실(410)에 체류한 유기 성막 재료의 증기를 분출하는 개구(420)가 형성되어 있다. 또한 분출 기구(400)는, 개구(420)를 개폐 가능하게 폐쇄하는 셔터(430)를 구비하고 있다. 셔터(430)는, 개구(420)가 개방되는 개방 위치와 개구(420)가 폐쇄되는 폐쇄 위치의 사이를 왕복 이동할 수 있도록 구성되어 있고, 셔터 구동부 및 제어부에 의해 동작하는 점은, 실시예 1과 동일하다.
유기 성막 재료의 증기는, 증기 발생부(100)로부터 연결관(200)의 반송로(200a)를 통하여 분출 기구(400)로 반송되고, 체류실(410)에 일시 체류한 후, 슬릿 형상의 개구(420)를 통하여 기판(G) 상에 부착된다.
(유기막 구조)
도 9는, 본 실시예 3에 따른 성막 장치에 의해 형성된 유기 EL 소자의 모식도이다. 본 실시예에 따른 성막 장치에서는, 도 6에 도시한 바와 같이, 기판(G)은 1 ~ 6 번째의 분출 기구(400)의 상방을 소정 속도로 진행한다. 진행 중, 도 9에 도시한 바와 같이, 기판(G)의 ITO 상에 차례로 제 1 층인 홀 주입층, 제 2 층인 홀 수송층, 제 3 층인 청색 발광층, 제 4 층인 녹색 발광층, 제 5 층인 적색 발광층, 제 6 층인 전자 수송층이 성막된다. 이와 같이 하여, 본 실시예에 따른 성막 장치에서는, 제 1 층 ~ 제 6 층의 유기층이 연속 성막된다. 이 중, 제 3 층 ~ 제 5 층인 청색 발광층, 녹색 발광층, 적색 발광층은 홀과 전자의 재결합에 의해 발광하는 발광층이다. 또한, 유기층 상의 메탈층(전자 주입층 및 음극)은 스퍼터링에 의해 성막된다.
이에 의해, 유기층을 양극(애노드) 및 음극(캐소드)으로 샌드위치한 구조의 유기 EL 소자가 글라스 기판(G) 상에 형성된다. 유기 EL 소자의 양극 및 음극에 전압을 인가하면, 양극으로부터는 홀(정공(正孔))이 유기층에 주입되고, 음극으로부터는 전자가 유기층에 주입된다. 주입된 홀 및 전자는 유기층에서 재결합하고, 이 때 발광이 발생한다.
(반송로의 경로)
도 10은, 본 실시예 3에 따른 증기 발생부(100) 및 반송로의 단면도이다. 이어서 도 7의 VIII - VIII 단면을 도시한 도 10을 참조하여, 반송로(200a)의 경로에 대하여 간단히 설명한다. 전술한 바와 같이, 연결관(200)은, 조정 밸브 장치(300)를 경유하여 유기 성막 재료의 증기를 분출 기구(400)측으로 반송한다. 구체적으로, 조정 밸브 장치(300)의 밸브체는 성막 중에는 열리기 때문에, 각 증기 발생부(100)에서 기화된 유기 성막 재료의 증기는 반송 가스에 의해 반송되어, 반송로의 왕로(200a1)로부터 귀로(200a2)로 통과되어 분출 기구(400)까지 반송된다. 한편, 조정 밸브 장치(300)의 밸브체는 성막하지 않을 때에는 닫혀 있기 때문에, 반송로의 왕로(200a1)와 귀로(200a2)는 폐색되고, 유기 성막 재료의 증기의 반송은 정지시킨다.
또한 연결관(200)에는, 반송로의 왕로(200a1) 및 귀로(200a2)를 각각 가열하는 제 1 상류측 가열부(71a) 및 제 1 하류측 가열부(73a)가 매설되어 있다. 또한 연결관(200)에는, 반송로의 왕로(200a1) 및 귀로(200a2)의 온도를 각각 검출하는 제 1 상류측 온도 검출부(61a) 및 제 1 하류측 온도 검출부(63a)가 설치되어 있다. 제 1 상류측 온도 검출부(61a) 및 제 1 하류측 온도 검출부(63a)는 검출한 온도를 나타내는 신호를 각각 제어부에 출력한다.
(조정 밸브 장치)
당해 조정 밸브 장치를 이용하여 본 성막 장치를 구성하면, 유기 성막 재료의 증발 온도보다 높은 고온도 영역에서도 유기 성막 재료 증기의 공급 제어를 정확하게 행할 수 있다.
도 11은, 본 실시예 3에 따른 조정 밸브 장치(300)의 단면도이다. 이어서, 조정 밸브 장치(300)의 단면을 도시한 도 11을 참조하여, 조정 밸브 장치(300)의 내부 구성 및 동작에 대하여 상술한다. 조정 밸브 장치(300)는 원통 형상의 밸브 상자(305)를 가지고 있다. 밸브 상자(305)는 전방 부재(305a), 중앙의 보닛(305b), 후방 부재(305c)의 3 개로 나뉘어 있다. 밸브 상자(305)는 중공으로 되어 있고, 그 대략 중앙에 밸브체(310)가 내장되어 있다.
전방 부재(305a) 및 보닛(305b)에는, 조정 밸브 장치(300)를 가열하기 위한 제 1 밸브 가열부(72a), 예를 들면 히터가 매설되어 있다. 또한 전방 부재(305a)에는, 조정 밸브 장치(300)의 온도를 검출하는 제 1 밸브 온도 검출부(62a)가 매설되어 있다. 제 1 밸브 온도 검출부(62a)는 검출한 온도를 나타내는 신호를 제어부로 출력한다.
밸브체(310)는 밸브체 헤드부(310a)와 밸브체 보디부(310b)로 분리되어 있다. 밸브체 헤드부(310a)와 밸브체 보디부(310b)는 밸브축(310c)에 의해 연결되어 있다. 구체적으로, 밸브축(310c)은 봉 형상 부재로서, 밸브체 보디부(310b)의 길이 방향의 중앙을 관통하고, 밸브체 헤드부(310a)의 중앙에 형성된 오목부(310a1)에 감입되어 있다. 밸브체 보디부(310b)의 돌출부(310b1)는, 밸브 상자(305)의 보닛(305b)에 형성된 환상의 오목부(305a1)에 삽입되어 있다. 밸브 상자(305)의 전방 부재(305a)에는 반송로(200a)의 왕로(200a1) 및 귀로(200a2)가 형성되어 있다.
오목부(305a1)에는 돌출부(310b1)가 삽입된 상태로, 밸브체 보디부(310b)가 그 길이 방향으로 슬라이드 이동 가능한 공간이 형성되어 있고, 그 공간에는 내열성의 완충 부재(315)가 개재되어 있다. 완충 부재(315)의 일례로서는, 금속제 개스킷을 들 수 있다. 완충 부재(315)는, 반송로측의 진공과 밸브축(310c)측의 대기를 차단하고, 또한 밸브체 보디부(310b)의 슬라이드 이동에 따른 돌출부(310b1)와 보닛(305b)의 기계적 간섭을 완화하도록 되어 있다.
(밸브체 보디부 및 밸브체 헤드부의 분리 구조)
밸브체 헤드부(310a)의 오목부(310a1)에도, 밸브축(310c)이 삽입된 상태로 여유 공간(310a2)이 형성되어 있다. 본 실시예에 따른 밸브체(310)에서는, 밸브체 보디부(310b)와 밸브체 헤드부(310a)가 분리되어 있으므로, 밸브체 보디부(310b)와 밸브축(310c)의 클리어런스(간극)를 제어함으로써, 개폐 동작 시의 밸브체(310)의 중심 위치의 이탈을 보정한다. 이에 더하여, 밸브체 헤드부(310a)의 오목부(310a1)에 여유 공간(310a2)을 형성함으로써, 밸브체 헤드부(310a)의 축의 미소한 이탈을 조정할 수 있다. 이에 의해, 밸브체 헤드부(310a)를 밸브 시트면(200a3)에 편향없이 접촉함으로써, 밸브체 헤드부(310a)와 밸브 시트면(200a3)의 밀착성을 높게 하여 리크를 방지할 수 있다. 그 결과, 본 실시예에 따른 분리형의 밸브체(310)에 의하면, 조정 밸브 장치(300)가 고온 상태에서 사용되거나, 저온 상태에서 사용되거나 하여 금속이 열팽창함에 따른 영향이 발생했다 하더라도, 밸브체(310)의 분리 구조에 의해 상술한 바와 같이 그 영향을 흡수할 수 있기 때문에, 일체형의 밸브체에 비해 개폐 시의 밸브체 부분의 리크를 효과적으로 방지할 수 있다.
밸브 상자(305)의 후방 부재(305c)에는 밸브체 구동부(320)가 설치되어 있다. 밸브체 구동부(320)는, 밸브 상자(305)에 내장된 동력 전달 부재(320a), 제 1 벨로우즈(320b) 및 제 2 벨로우즈(320c)를 가지고 있다. 동력 전달 부재(320a)는 대략 T 자 형상으로서, 밸브축(310c)의 단부에 나사 고정되어 있다.
제 1 벨로우즈(320b)는 일단이 동력 전달 부재(320a)에 용접되고, 타단이 후방 부재(305c)에 용접되어 있다. 이에 의해, 밸브 상자(305)의 후부측(동력 전달 부재(320a)에 대하여 밸브체(310)와 반대측의 위치)에, 동력 전달 부재(320a)와 제 1 벨로우즈(320b)와 후방 부재(305c)에 의해 격절된 제 1 공간(Us)이 형성된다.
제 2 벨로우즈(320c)는 일단이 동력 전달 부재(320a)에 용접되고, 타단이 후방 부재(305c)에 용접되어 있다. 이에 의해, 밸브 상자(305)의 전부측(동력 전달 부재(320a)에 대하여 밸브체측의 위치)에, 동력 전달 부재(320a)와 제 1 벨로우즈(320b)와 제 2 벨로우즈(320c)와 후방 부재(305c)에 의해 격절된 제 2 공간(Ls)이 형성된다.
제 1 배관(320d)은 제 1 벨로우즈(320b)에 의해 격리된 제 1 공간(Us)과 연통한다. 제 1 배관(320d)은 에어 공급원(600)의 공급관(Ar1)에 연결되어 있다. 제 1 배관(320d)은 에어 공급원(600)으로부터 출력된 가압 에어를 제 1 공간(Us)으로 공급한다.
제 2 배관(320e)은 제 1 벨로우즈(320b)와 제 2 벨로우즈(320c)에 의해 격절된 제 2 공간(Ls)과 연통한다. 제 2 배관(320e)은 에어 공급원(600)의 공급관(Ar2)에 연결되어 있다. 제 2 배관(320e)은 에어 공급원(600)으로부터 출력된 가압 에어를 제 2 공간(Ls)으로 공급한다.
이러한 구성에 의하면, 제 1 배관(320d)으로부터 제 1 공간(Us)으로 공급된 가압 에어와 제 2 배관(320e)으로부터 제 2 공간(Ls)으로 공급된 가압 에어의 비율에 따라, 동력 전달 부재(320a)로부터 밸브축(310c)을 개재하여 밸브체 헤드부(310a)에 동력이 전달된다. 이에 의해, 밸브체 헤드부(310a)가 그 길이 방향으로 진행 또는 후퇴함으로써 밸브 상자(305)에 형성된 반송로의 왕로(200a1) 및 귀로(200a2)를 개폐한다. 개폐 방향은, 제 1 공간(Us)으로 공급된 가압 에어와 제 2 공간(Ls)으로 공급된 가압 에어의 비율에 의해 결정된다.
예를 들면, 제 2 공간(Ls)으로 공급된 가압 에어에 대한 제 1 공간(Us)으로 공급된 가압 에어의 비율이 높아졌을 경우, 동력 전달 부재(320a)는 밸브체(310)를 압압(押壓)하는 방향으로 슬라이드하고, 밸브체 헤드부(310a)가 밸브축(310c)을 개재하여 전방 방향으로 밀리고, 이에 의해 밸브체 헤드부(310a)가 반송로의 왕로(200a1)를 폐색하고, 밸브체(310)가 닫힌다.
한편, 제 2 공간(Ls)으로 공급된 가압 에어에 대한 제 1 공간(Us)으로 공급된 가압 에어의 비율이 낮아졌을 경우, 동력 전달 부재(320a)는 밸브체(310)를 당기는 방향으로 슬라이드하고, 밸브축(310c)을 개재하여 밸브체 헤드부(310a)가 후방 방향으로 당겨지고, 이에 의해 밸브체 헤드부(310a)가 반송로의 왕로(200a1)로부터 이격하고, 밸브체(310)가 열린다.
제 3 벨로우즈(325)는 일단이 밸브체 헤드부(310a)에 용접되고, 타단이 밸브체 보디부(310b)에 용접되어 있다. 이에 의해, 밸브축측의 대기 공간과 반송로측의 진공 공간이 차단된다. 또한, 밸브체 보디부(310b)와 밸브체 헤드부(310a)의 사이를 제 3 벨로우즈(325)에 의해 지지함으로써, 밸브체 보디부(310b)와 밸브축(310c) 간의 클리어런스를 관리할 수 있다. 이에 의해, 밸브체 개폐 동작 시에 밸브체 보디부(310b)와 밸브축(310c)이 접촉하여 마찰이 발생하지 않도록 제어되고 있다. 또한 보닛(305b)에는, 보닛(305b)과 밸브체 구동부(320) 간의 밀폐 공간 내를 퍼지하는 퍼지 포트(330)가 설치되어 있다.
밸브 상자(305)의 전방 부재(305a)와 보닛(305b)과의 접면, 및 보닛(305b)과 후방 부재(305c)와의 접면에는 밀폐성을 확보하기 위하여 씰용의 금속제 개스킷(335)이 개재 설치되어 있다. 이에 의해, 조정 밸브 장치(300)를 진공 환경 하에서의 사용에 적합한 구조로 할 수 있다.
(밸브체 및 밸브 시트면의 표면 처리)
본 실시예에 따른 조정 밸브 장치(300)에서는, 상술한 바와 같이 밸브체(310)를 분리 구조로 한 것 외에, 500℃ 정도의 고온 환경에서도 조작성 및 밀봉성을 안정적으로 유지할 수 있도록, 밸브체 및 밸브 시트의 재질, 형상 및 표면 가공의 최적화를 도모하고 있다.
(밸브체 및 밸브 시트의 재질 및 표면 처리)
구체적으로 발명자들은, 밸브 시트면(200a3) 및 밸브체(310)의 재질로서 내열성이 뛰어난 오스테나이트계 스테인리스강을 채용했다. 또한 발명자들은, 밸브체(310)의 표면을, 비커스 경도가 500 HV 이상이 되도록, 스텔라이트(등록 상표) 처리 또는 F2 코팅(등록 상표)에 의해 가공했다. 스텔라이트는, 스테인리스강에 코발트 합금계의 용접 육성을 실시한 것이며, F2 코팅은, 니켈에 인을 혼입시킨 재료로 스테인리스강을 코팅하는 처리이다. 예를 들면, 스테인리스강을 스텔라이트 처리하면, 밸브체 헤드부(310a)의 비커스 경도는 500 HV 이상이 되고, F2 코팅하면, 밸브체 헤드부(310a)의 비커스 경도는 700 HV 정도가 된다. 따라서, 경도의 크기로부터 스텔라이트 육성보다 F2 코팅이 바람직하다.
밸브 시트측(밸브 시트면(200a3))은, 예를 들면 스테인리스강을 버니싱 가공한다. 버니싱 가공에서는, 금속 표면을 롤러로 압압하고 소성 변형시킴으로써, 표층을 경화시키고 또한 표면이 경면(鏡面)으로 처리된다. 본 실시예에서는 발명자들은, 밸브 시트면(200a3)의 비커스 경도를 대략 200 이상 400 HV 이하가 되도록 표면 가공한다.
이상과 같이 발명자들은, 밸브체 헤드부(310a)의 F2 코팅, 비커스 경도를 500 HV 이상으로 하고, 밸브 시트면(200a3)의 비커스 경도를 시트 버니싱 가공에 의해 대략 200 이상 400 HV 이하로 함으로써, 밸브체 헤드부(310a)와 밸브 시트면(200a3) 간에 경도차를 형성하고, 또한 밸브체 헤드부(310a) 및 밸브 시트면(200a3)에 상이한 표면 경화 처리를 실시했다. 이에 의해, 밸브체(310)의 순조로운 개폐 동작을 실현하고, 골링 및 부착을 방지했다.
한편, 밸브 시트면(200a3)이 너무 견고하면 밸브 시트면(200a3)을 형성하는 재질의 결정 구조가 붕괴되어, 내식성이 떨어지고, 밸브 시트를 구성하는 재질이 박리되어 반송로 내로 도입되고, 반송로 내의 성막 재료에 혼입하여 컨태미네이션의 원인이 되기 때문에, 밸브 시트면(200a3)의 비커스 경도는 400 HV 이하(바람직하게는, 대략 200 이상 400 HV 이하)로 했다.
(밸브체 및 밸브 시트의 형상)
밸브체 헤드부(310a)의 밸브 시트면(200a3)과 접촉하는 부분은 테이퍼 형상이며, 밸브체 헤드부(310a)의 선단면에 수직인 선분에 대한 테이퍼 개방도(θ)는 40° ~ 80°이다. 테이퍼 개방도(θ)를 40° ~ 80°로 한정한 것은, 시트성 향상을 위함이다. 이에 의해, 밸브체(310)를 더 순조롭게 개폐하고, 골링 및 부착을 방지한다.
또한, 밸브체 헤드부(310a)의 밸브 시트면(200a3)과의 접촉 부분은 원호 형상이어도 된다. 이 경우, 원하는 곡률 반경을 갖게 하는 것이 바람직하다. 이에 의해, 밸브체(310)를 더 순조롭게 개폐하고, 골링 및 부착을 방지한다.
또한 밸브체(310)의 조립 완성 시에는, 밸브 시트와 밸브체의 동축도, 중심 조정(피팅)을 행함으로써, 밸브체(310)와 밸브 시트면(200a3)의 중심축의 이탈을 제거하여 최적인 완성 상태로 한다. 이와 같이 하여, 특수한 표면 경화 처리를 행하고, 골링 및 부착을 방지함으로써, 금속끼리의 밸브체 및 밸브 시트를 이용하여, 조작성, 밀봉성 및 내열성을 안정적으로 유지할 수 있는 조정 밸브 장치(300)를 구축할 수 있었다.
(리크 상태의 검증)
도 12는, 본 실시예 3에 따른 조정 밸브 장치(300)를 이용하여 리크량을 검출한 결과를 나타낸 도표이다.
발명자는, 상기 구성의 조정 밸브 장치(300)를 이용하여 밸브체(310)의 리크 상태에 대하여 검증했다. 실험은, 밸브 상자(305)를 500℃의 고온으로 한 상태와, 밸브 상자(305)를 실온으로 한 상태의 양방에 대하여 행해졌다. 밸브체 헤드부(310a)의 접촉 부분의 테이퍼 개방도(θ)는 60℃로 했다. 밸브체 헤드부(310a)는 SUS316의 스테인리스강으로 F2 코팅의 표면 처리가 실시되고, 밸브 시트면(200a3)은 SUS316의 스테인리스강으로 버니싱 가공이 실시되어 있다. 밸브체 헤드부(310a)의 비커스 경도는 700 HV, 밸브 시트(밸브 시트면(200a3))의 시트 버니싱 가공에 의해 비커스 경도는 400 HV였다.
밸브 상자(305) 내(보디)의 온도가 500℃일 경우, 도 12에 나타낸 바와 같이 조작 압력(MPa), 즉 제 1 배관(320d)으로부터 공급된 가압 에어가 동력 전달 부재(320a)를 압압할 시의 압력을 가변시켰을 때, 검사한 모든 조작 압력(0.20 ~ 0.60 : MPs)에서 리크량은 10-11(Pa × m3/sec) 이하의 오더였다. 특히, 조작 압력이 0.25 ~ 0.55(MPa)일 경우, 리크량의 검출 결과는 최소 검출 감도 이하였다. 이는, 거의 리크가 발생하지 않았으므로 리크량을 검출 불가능이었던 것을 나타내고 있다.
한편, 밸브 상자 내의 온도가 실온일 경우, 조작 압력(0.50 ~ 0.60 : MPs)에서 리크량은 10-9(Pa × m3/sec) 이하의 오더였다. 이상으로부터, 밸브 상자 내의 온도가 실온의 경우라도 조작 압력이 0.50 ~ 0.60(MPa)일 경우, 리크량은 10-9(Pa × m3/sec) 이하의 오더를 달성할 수 있고, 500℃ 정도의 고온 상태에서는, 리크량을 더 감소시킬 수 있는 것을 알 수 있었다. 종래의 조정 밸브 장치(300)에서는, 리크량이 10-3 ~ 10-4(Pa × m3/sec) 정도였던 것과 비교하면, 본 실시예에 따른 조정 밸브 장치(300)에서는, 밸브체(310) 및 밸브 시트의 재질, 형상 및 표면 가공의 최적화를 도모함으로써, 거의 리크가 발생하지 않는 상태에서 밸브체(310)의 개폐 동작을 반복할 수 있는 것이 입증되었다.
특히 유기 성막의 경우, 반송로(200a)를 통과하는 유기 증착 재료는 고온, 감압의 환경 하에서 사용된다. 유기 증착 재료가 고온 하에서 사용되는 이유에 대하여 설명한다. 도 7에 도시한 바와 같이, 증기 발생부(100)에서 증발한 유기 성막 재료는 반송 가스(Ar)에 의해 반송로(200a)를 통과하여 기판(G)까지 반송된다. 반송 중, 부착 계수를 고려하여, 성막 재료가 반송로(200a)의 내벽에 부착하는 것을 회피하기 위하여, 반송로(200a)를 300℃ 이상의 고온 상태로 할 필요가 있다. 또한, 유기 증착 재료가 감압 하에서 사용되는 이유는, 반송로(200a)의 내부를 감압 상태로 함으로써, 컨태미네이션이 거의 존재하지 않는 상태에서 유기 성막 재료의 증기를 기판(G)까지 반송하고자 하기 때문이다.
이상으로부터, 본 실시예 3에 따른 성막 장치의 조정 밸브 장치(300)가 유기막의 성막 장치에 사용될 경우, 밸브체(310)의 근방은 고온, 감압 상태에 있다. 그러나 상술한 바와 같이, 이상에 설명한 밸브체(310)의 개폐 기구에서는 리크가 거의 발생하지 않기 때문에, 반송로측이 진공 환경 하에 있어도, 밸브축측의 대기가 반송로 측으로 유입되지 않는다. 그 결과, 반송로(200a)를 통과하는 유기 성막 재료의 열화를 방지하여, 양호한 유기 성막을 실현할 수 있다.
특히, 본 실시예 3에 따른 성막 장치의 조정 밸브 장치(300)는, 500℃ 정도의 고온 상태에서도 매우 높은 밀폐성을 유지할 수 있다. 또한, 밸브체측 및 밸브 시트측을 모두 금속에 의해 형성하고, 또한 밸브체의 분리 구조를 채용함으로써, 높은 정밀도로 리크를 방지할 수 있는 밸브 기구를 실현할 수 있다.
이상, 첨부 도면을 참조하여 본 발명의 적합한 실시예에 대하여 설명했지만, 본 발명은 이러한 예에 한정되지 않는 것은 말할 필요도 없다. 당업자라면, 청구의 범위에 기재된 범주 내에서, 각종의 변경예 또는 수정예에 상도할 수 있는 것은 명백하며, 그들에 대해서도 당연히 본 발명의 기술적 범위에 속하는 것으로 이해된다.
예를 들면 본 발명에 따른 조정 밸브 장치는, 유기 EL 장치에 형성된 반송로의 개폐에 사용될 뿐 아니라, 반도체 제조 장치 또는 FPD 장치 등의 밸브의 개폐 기구가 필요한 제조 장치에 사용할 수 있다. 특히, 본 발명에 따른 조정 밸브 장치는, 500℃ 정도의 고온 상태에서도 사용할 수 있고, 10-1 ~ 102 Pa 정도의 진공 상태에서도 사용할 수 있다.
또한 본 발명에 따른 유기 EL 장치의 성막 재료에는, 파우더 형상(고체)의 유기 성막 재료를 이용할 수 있다. 성막 재료에 주로 액체의 유기 금속을 이용하고, 기화시킨 성막 재료를 가열된 피처리체 상에서 분해시킴으로써, 피처리체 상에 박막을 성장시키는 MOCVD(Metal Organic Chemical Vapor Deposition : 유기 금속 기상 성장법)에 이용할 수도 있다.
(실시예 4)
도 13은, 본 실시예 4에 따른 성막 장치의 구성을 개념적으로 도시한 설명도이다. 실시예 4에 따른 성막 장치는, 기본적으로는 실시예 1과 동일한 구성이며, 복수의 성막 재료 공급계를 구비하는 점이 상이하다. 구체적으로, 실시예 4에 따른 성막 장치는, 글라스 기판(G)을 수용하는 처리실(5)과, 성막 재료를 가열함으로써, 이 성막 재료의 증기를 발생시키는 제 1 ~ 제 3 증기 발생부(1011, 1012, 1013)와, 제 1 ~ 제 3 증기 발생부(1011, 1012, 1013)에서 발생시킨 성막 재료의 증기를 반송 가스와 함께 처리실(5)로 반송하기 위한 제 1 ~ 제 3 반송로(1021, 1022, 1023)와, 제 1 ~ 제 3 증기 발생부(1011, 1012, 1013)에서 발생시킨 성막 재료의 증기를 배기하기 위한 제 1 ~ 제 3 배기로(1031, 1032, 1033)와, 제 1 ~ 제 3 반송로(1021, 1022, 1023)의 도중에 설치되어 있고, 제 1 ~ 제 3 반송로(1021, 1022, 1023)를 개폐하는 제 1 ~ 제 3 조정 밸브 장치(1041, 1042, 1043)와, 제 1 ~ 제 3 배기로(1031, 1032, 1033)의 도중에 설치되어 있고, 제 1 ~ 제 3 배기로(1031, 1032, 1033)를 개폐하는 제 1 ~ 제 3 배기 밸브 장치(1051, 1052, 1053)와, 제 1 ~ 제 3 증기 발생부(1011, 1012, 1013) 중 어느 일방으로부터 공급된 성막 재료의 증기를 글라스 기판(G)에 대하여 진공 증착법으로 성막을 행하는 분출 기구(4)를 구비한다. 제 1 ~ 제 3 조정 밸브 장치(1041, 1042, 1043), 제 1 ~ 제 3 배기 밸브 장치(1051, 1052, 1053)의 구성은 실시예 3에서 설명한 밸브 장치와 동일하다.
또한 제 1 ~ 제 3 반송로(1021, 1022, 1023)에는, 실시예 1과 마찬가지로 제 1 상류측 가열부, 제 1 밸브 가열부, 제 1 하류측 가열부, 제 1 상류측 온도 검출부, 제 1 밸브 온도 검출부, 제 1 하류측 온도 검출부가 설치되고, 각 부의 동작은 제어부에 의해 제어되고 있다. 마찬가지로 제 1 ~ 제 3 배기로(1031, 1032, 1033)에는, 제 2 상류측 가열부, 제 2 밸브 가열부, 제 2 하류측 가열부, 제 2 상류측 온도 검출부, 제 2 밸브 온도 검출부, 제 2 하류측 온도 검출부가 설치되고, 각 부의 동작은 제어부에 의해 제어되고 있다.
또한, 제 1 ~ 제 3 증기 발생부(1011, 1012, 1013)와 제 1 ~ 제 3 조정 밸브 장치(1041, 1042, 1043)의 사이에 각각 제 1 증기량 검출부가 설치되고, 분출 기구(4)와 제 1 ~ 제 3 조정 밸브 장치(1041, 1042, 1043)의 사이에도 제 2 증기량 검출부가 설치되어 있다. 각 증기량 검출부의 검출 결과는 제어부에 입력된다.
또한 제 1 ~ 제 3 증기 발생부(1011, 1012, 1013)에는, 글라스 기판(G)에 대하여 불활성 가스, 예를 들면 Ar 등의 희가스 등으로 이루어지는 반송 가스를 공급하는 제 1 ~ 제 3 반송 가스 공급관(1061, 1062, 1063)이 접속되고, 제 1 ~ 제 3 반송 가스 공급관(1061, 1062, 1063)의 도중에는 제 1 ~ 제 3 조정 밸브(1071, 1072, 1073)가 설치되어 있다.
이와 같이 구성된 성막 장치를 이용한 성막 재료 공급 방법, 특히 성막 재료의 교환에 수반하는 제 1 ~ 제 3 증기 발생부(1011, 1012, 1013)의 전환 동작에 대하여 설명한다. 일례로서, 제 1 증기 발생부(1011)가 동작하고 있는 상태에서, 제 1 증기 발생부(1011)의 성막 재료를 교환하기 위하여, 성막 재료의 증기를 공급하는 장치를, 제 1 증기 발생부(1011)로부터 제 2 증기 발생부(1012)로 전환하는 처리를 설명한다. 다른 제 1 ~ 제 3 증기 발생부(1011, 1012, 1013)의 전환 방법도 마찬가지로 하여 행할 수 있다. 제 1 증기 발생부(1011)를 동작시키기 위해서는, 제 1 ~ 제 3 조정 밸브 장치(1041, 1042, 1043), 제 1 ~ 제 3 배기 밸브 장치(1051, 1052, 1053) 및 셔터를 폐쇄하고, 실시예 1의 단계(S12) ~ 단계(S26)와 동일한 처리를 제 1 증기 발생부(1011)에 대하여 실행하면 된다. 구체적으로 제어부는, 제 1 증기 발생부(1011)의 온도를 검출하고, 검출된 온도가 소정 온도 미만일 경우, 적어도 제 1 조정 밸브 장치(1041)를 폐쇄 상태로 하여 성막 재료를 가열하고, 검출된 온도가 상기 소정 온도 이상일 경우, 제 1 배기 밸브 장치(1051)를 개방 상태로 하여 성막 재료를 가열하고, 제 1 증기 발생부로부터 반송되는 성막 재료의 증기량을 검출하고, 검출된 증기량이 안정된 경우, 제 1 배기 밸브 장치(1051)를 폐쇄하고, 제 1 조정 밸브 장치(1041)를 개방한다. 이 후 제어부는, 제 1 증기 발생부(1011)의 온도를 PID 제어하여, 일정한 성막 재료의 증기를 처리실(5)로 공급한다.
여기서, 제 1 증기 발생부(1011)로부터 제 2 증기 발생부(1012)로의 전환 지시가 제어부에 부여된 경우, 제어부는, 단계(S12) ~ 단계(S21)와 동일한 처리를 제 2 증기 발생부(1012)에 대하여 실행한다. 구체적으로 제어부는, 제 2 증기 발생부(1012)의 온도를 검출하고, 검출된 온도가 소정 온도 미만일 경우, 적어도 제 2 조정 밸브 장치(1042)를 폐쇄 상태로 하여 성막 재료를 가열하고, 검출된 온도가 상기 소정 온도 이상일 경우, 제 2 배기 밸브 장치(1052)를 개방 상태로 하여 성막 재료를 가열하고, 제 2 증기 발생부(1012)로부터 반송되는 성막 재료의 증기량을 검출한다. 그리고, 제 2 증기 발생부(1012)로부터 공급되는 성막 재료의 증기량이 안정되었다고 판정한 경우, 제어부는, 제 2 배기 밸브 장치(1052)를 폐쇄하고, 제 2 조정 밸브 장치(1042)를 개방한다. 또한 제어부는, 제 1 조정 밸브 장치(1041)를 폐쇄하고, 제 1 배기 밸브 장치(1051)를 개방한다. 제 2 배기 밸브 장치(1052)를 폐쇄하고 제 2 조정 밸브 장치(1042)를 개방하는 타이밍과, 제 1 조정 밸브 장치(1041)를 폐쇄하고 제 1 배기 밸브 장치(1051)를 개방하는 타이밍의 선후는 적당히 설정할 수 있다. 또한, 각각 제 1 조정 밸브 장치(1041)를 폐쇄하는 타이밍과 제 1 배기 밸브 장치(1051)를 개방하는 타이밍의 선행은 임의로 설정할 수 있고, 제 2 배기 밸브 장치(1052)를 폐쇄하는 타이밍과 제 2 조정 밸브 장치(1042)를 개방하는 타이밍의 선후도 임의로 설정해도 된다.
이하, 제 1 증기 발생부(1011)측에 대하여, 단계(S30) ~ 단계(S34)와 동일한 처리를 실행하고, 제 1 증기 발생부(1011)측의 가열 제어를 정지시키고, 제 1 배기 밸브 장치(1051)를 폐쇄한다.
실시예 4에 따른 성막 장치 및 성막 재료 공급 방법에 의하면, 성막 재료의 증기를 발생시키는 제 1 ~ 제 3 증기 발생부(1011, 1012, 1013)를 신속하게 전환할 수 있어, 성막 처리를 중단하지 않고 성막 재료를 교환하는 것이 가능하다.
또한 제 1 ~ 제 3 조정 밸브 장치(1041, 1042, 1043), 제 1 ~ 제 3 배기 밸브 장치(1051, 1052, 1053)로서, 실시예 3에서 설명한 구성을 채용하고 있기 때문에, 고온 가열 하에서도 제 1 ~ 제 3 증기 발생부(1011, 1012, 1013)의 동작을 전환할 시, 제 1 ~ 제 3 조정 밸브 장치(1041, 1042, 1043)로부터의 증기 누출이 없고, 일정량의 성막 재료의 증기를 처리실(5)로 공급하는 것이 가능하다.
또한 상술한 실시예 4에서는, 증기 발생부가 3 개인 예를 설명했지만, 증기 발생부의 수는 특별히 3 개에 한정되지 않는다.
1 : 증기 발생부
4 : 분출 기구
5 : 처리실
8 : 제어부(제어 수단)
21 : 반송로
22 : 배기로
23 : 제 1 증기량 검출부
24 : 제 2 증기량 검출부
31 : 조정 밸브 장치
32 : 배기 밸브 장치
41 : 체류실
42 : 개구
43 : 셔터
61a : 제 1 상류측 온도 검출부(상류측 온도 검출 수단)
62a : 제 1 밸브 온도 검출부(밸브 온도 검출 수단)
63a : 제 1 하류측 온도 검출부(하류측 온도 검출 수단)
61b : 제 2 상류측 온도 검출부
62b : 제 2 밸브 온도 검출부
63b : 제 2 하류측 온도 검출부
64 : 재료 온도 검출부(온도 검출 수단)
71a : 제 1 상류측 가열부(상류측 가열 수단)
72a : 제 1 밸브 가열부(밸브 가열 수단)
73a : 제 1 하류측 가열부(하류측 가열 수단)
71b : 제 2 상류측 가열부
72b : 제 2 밸브 가열부
73b : 제 2 하류측 가열부
91 : 반송 가스 공급관
92 : 반송 가스 공급용 조정 밸브
G : 글라스 기판(피처리 기판)

Claims (9)

  1. 피처리 기판을 수용하는 처리실과, 성막 재료를 가열함으로써 상기 성막 재료의 증기를 발생시키는 증기 발생부와, 상기 증기 발생부에서 발생시킨 성막 재료의 증기를 반송 가스와 함께 상기 처리실로 반송하기 위한 반송로와, 상기 증기 발생부에서 발생시킨 성막 재료의 증기를 배기하기 위한 배기로와, 상기 반송로의 도중에 설치되어 있고, 상기 반송로를 개폐하는 제 1 개폐 밸브와, 상기 배기로의 도중에 설치되어 있고, 상기 배기로를 개폐하는 제 2 개폐 밸브를 구비한 성막 장치로서,
    상기 증기 발생부의 온도를 검출하는 온도 검출 수단과,
    상기 증기 발생부로부터 반송되는 성막 재료의 증기량을 검출하는 증기량 검출 수단과,
    성막 재료를 가열할 경우, 상기 온도 검출 수단에서 검출된 온도의 높낮이에 따라 상기 제 2 개폐 밸브의 개폐 동작을 제어하고, 성막 재료를 상기 처리실로 반송할 경우, 상기 증기량 검출 수단에서 검출된 증기량에 따라 상기 제 1 및 제 2 개폐 밸브의 개폐 동작을 제어하는 제어 수단과,
    상기 제 1 개폐 밸브의 하류측에서의 상기 반송로의 온도가 상기 제 1 개폐 밸브의 온도 이상이며, 상기 제 1 개폐 밸브의 온도가 상기 제 1 개폐 밸브의 상류측에서의 상기 반송로의 온도 이상이 되도록, 상기 반송로 및 제 1 개폐 밸브를 가열하는 수단을 구비하는 성막 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 증기 발생부는,
    성막 재료를 소정 온도보다 높은 온도로 가열하도록 되어 있고,
    상기 제어 수단은,
    상기 온도 검출 수단에서 검출된 온도가 상기 소정 온도 미만일 경우, 상기 제 1 및 제 2 개폐 밸브를 폐쇄 상태로 제어하는 수단과,
    상기 증기 발생부를 승온시킬 경우, 상기 온도 검출 수단에서 검출된 온도가 상기 소정 온도 이상일 때, 상기 제 2 개폐 밸브를 개방 상태로 제어하는 수단을 구비하는 성막 장치.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 소정 온도는 성막 재료의 증발 온도 이하인 성막 장치.
  4. 제 2 항에 있어서,
    상기 성막 재료는 유기 성막 재료이며, 상기 소정 온도는 250℃ 이하인 성막 장치.
  5. 삭제
  6. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제 1 개폐 밸브의 상류측에서의 상기 반송로, 상기 제 1 개폐 밸브 및 상기 제 1 개폐 밸브의 하류측에서의 상기 반송로를 각각 가열하는 상류측 가열 수단, 밸브 가열 수단 및 하류측 가열 수단과,
    상기 제 1 개폐 밸브의 상류측에서의 상기 반송로, 상기 제 1 개폐 밸브 및 상기 제 1 개폐 밸브의 하류측에서의 상기 반송로의 온도를 각각 검출하는 상류측 온도 검출 수단, 밸브 온도 검출 수단 및 하류측 온도 검출 수단과,
    상기 제 1 개폐 밸브의 하류측에서의 상기 반송로의 온도가 상기 제 1 개폐 밸브의 온도 이상이며, 상기 제 1 개폐 밸브의 온도가 상기 제 1 개폐 밸브의 상류측에서의 상기 반송로의 온도 이상이 되도록, 상기 상류측 가열 수단, 밸브 가열 수단 및 하류측 가열 수단의 동작을 제어하는 수단을 구비하는 성막 장치.
  7. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 반송로를 통하여 반송된 성막 재료의 증기를, 상기 처리실에 수용된 피처리 기판을 향해 분출하는 분출 기구를 구비하고,
    상기 분출 기구는,
    상기 반송로를 통하여 반송된 성막 재료의 증기를 체류시키는 체류실과,
    상기 체류실에 체류한 증기를 분출하는 개구와,
    상기 개구를 개폐 가능하게 폐쇄하는 셔터를 구비하는 성막 장치.
  8. 피처리 기판을 수용하는 처리실과, 성막 재료를 가열함으로써 상기 성막 재료의 증기를 발생시키는 증기 발생부와, 상기 증기 발생부에서 발생시킨 성막 재료의 증기를 반송 가스와 함께 상기 처리실로 반송하기 위한 반송로와, 상기 증기 발생부에서 발생시킨 성막 재료의 증기를 배기하기 위한 배기로와, 상기 반송로의 도중에 설치되어 있고, 상기 반송로를 개폐하는 제 1 개폐 밸브와, 상기 배기로의 도중에 설치되어 있고, 상기 배기로를 개폐하는 제 2 개폐 밸브를 구비한 성막 장치를 이용하여 성막 재료의 가열을 행하는 성막 재료 공급 방법으로서,
    상기 증기 발생부의 온도를 검출하고,
    검출된 온도가 소정 온도 미만일 경우, 상기 제 1 및 제 2 개폐 밸브를 폐쇄 상태로 하여 성막 재료를 가열하고,
    검출된 온도가 상기 소정 온도 이상일 경우, 상기 제 2 개폐 밸브를 개방 상태로 하여 성막 재료를 가열하고,
    상기 증기 발생부로부터 반송되는 성막 재료의 증기량을 검출하고,
    검출된 증기량에 따라 상기 제 1 및 제 2 개폐 밸브의 개폐 동작을 제어하는 것을 특징으로 하는 성막 재료 공급 방법.
  9. 피처리 기판을 수용하는 처리실과, 성막 재료를 가열함으로써 상기 성막 재료의 증기를 발생시키는 복수의 증기 발생부와, 상기 복수의 증기 발생부에서 발생시킨 성막 재료의 증기를 반송 가스와 함께 상기 처리실로 반송하기 위한 복수의 반송로와, 상기 복수의 증기 발생부에서 발생시킨 성막 재료의 증기를 배기하기 위한 복수의 배기로와, 각 반송로의 도중에 설치되어 있고, 상기 반송로를 개폐하는 복수의 제 1 개폐 밸브와, 각 배기로의 도중에 설치되어 있고, 상기 배기로를 개폐하는 복수의 제 2 개폐 밸브를 구비한 성막 장치를 이용하여 성막 재료의 가열을 행하는 성막 재료 공급 방법으로서,
    제 1 증기 발생부의 온도를 검출하고,
    검출된 온도가 소정 온도 미만일 경우, 상기 제 1 증기 발생부에 대응하는 상기 제 1 및 제 2 개폐 밸브를 폐쇄 상태로 하여 성막 재료를 가열하고,
    검출된 온도가 상기 소정 온도 이상일 경우, 상기 제 1 증기 발생부에 대응하는 상기 제 2 개폐 밸브를 개방 상태로 하여 성막 재료를 가열하고,
    상기 제 1 증기 발생부로부터 반송되는 성막 재료의 증기량을 검출하고,
    검출된 증기량에 따라 상기 제 1 증기 발생부에 대응하는 상기 제 1 및 제 2 개폐 밸브의 개폐 동작을 제어하고,
    제 2 증기 발생부의 온도를 검출하고,
    검출된 온도가 소정 온도 미만일 경우, 상기 제 2 증기 발생부에 대응하는 상기 제 1 및 제 2 개폐 밸브를 폐쇄 상태로 하여 성막 재료를 가열하고,
    검출된 온도가 상기 소정 온도 이상일 경우, 상기 제 2 증기 발생부에 대응하는 상기 제 2 개폐 밸브를 개방 상태로 하여 성막 재료를 가열하고,
    상기 제 2 증기 발생부로부터 반송되는 성막 재료의 증기량을 검출하고,
    검출된 증기량에 따라 상기 제 1 증기 발생부에 대응하는 상기 제 1 개폐 밸브를 폐쇄 상태로 하고, 또한 상기 제 2 증기 발생부에 대응하는 상기 제 1 및 제 2 개폐 밸브의 개폐 동작을 제어하는 것을 특징으로 하는 성막 재료 공급 방법.
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