KR102193365B1 - 성막 장치 - Google Patents

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다카히로 시라하타
히로유키 오리타
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도시바 미쓰비시덴키 산교시스템 가부시키가이샤
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Abstract

본 발명은 눈막힘의 발생을 방지할 수 있는, 미스트 분사 헤드부의 구조를 갖는 성막 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다. 그리고, 본 발명의 성막 장치에 있어서의 미스트 분사 헤드부(100)는 원료 용액 분사용 노즐부(N1)와 반응 재료 분사용 노즐부(N3) 사이에 불활성 가스 분사부(82), 원료 용액 분사용 노즐부(N1)와 반응 재료 분사용 노즐부(N2) 사이에 불활성 가스 분사부(83)를 설치하고 있다. 따라서, 불활성 가스 분출구(192)는 원료 용액 분출구(15)와 반응 재료 분출구(17) 사이에 설치되고, 불활성 가스 분출구(193)는 원료 용액 분출구(15)와 반응 재료 분출구(16) 사이에 설치된다.

Description

성막 장치
본 발명은 기판 상에 막을 성막하는 성막 장치에 관한 것이다.
기판 상에 막을 성막하는 방법으로서, 화학 기상 성장(CVD(Chemical Vapor Deposition))법이 있다. 그러나, 화학 기상 성장법에서는 진공 하에서의 성막이 필요한 경우가 많아져, 진공 펌프 등에 추가로, 대형의 진공 용기를 사용할 필요가 있는 경우가 있다. 또한, 화학 기상 성장법에서는, 비용의 관점 등에서, 성막되는 기판으로서 대면적의 것을 채용하는 것이 곤란하다고 하는 문제가 있었다. 그래서, 대기압 하에서의 성막 처리가 가능한 미스트법이 주목받고 있다.
미스트법을 이용한 성막 장치 등에 관한 종래 기술로서, 예를 들어 특허문헌 1에 관한 기술이 존재하고 있다.
특허문헌 1에 관한 기술에서는, 미스트 분사용 노즐 등을 포함하는 미스트 분사 헤드부의 저면에 설치되는 원료 용액 분출구 및 반응 재료 분출구로부터, 대기 중에 배치되어 있는 기판에 대하여 미스트화된 원료 용액 및 반응 재료가 분사되고 있다. 당해 분사에 의해, 기판 상에는 소정 막이 성막된다. 또한, 반응 재료는 원료 용액과의 반응에 기여하는 재료를 의미한다.
국제 공개 제2013/038484호
상술한 바와 같이, 종래의 성막 장치를 사용한 성막 처리는, 미스트화된 원료 용액과 반응 재료를 반응시킨 반응 생성물을 얻은 후, 기판 상에 소정 막을 형성하는 처리이다. 이 때문에, 종래의 성막 장치에서는, 성막 중에 있어서, 미스트 분사 헤드부의 원료 용액 분출구 부근 및 반응 재료 분출구 부근에 반응 생성물이 부착되어, 상술한 분출구에 눈막힘이 발생되어 버린다는 문제점이 있었다.
본 발명에서는, 상기와 같은 문제점을 해결하여, 눈막힘의 발생을 방지할 수 있는, 미스트 분사 헤드부의 구조를 갖는 성막 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명에 따른 성막 장치는, 미스트화된 원료 용액을 대기 중에 분사함으로써, 기판에 대하여 막을 성막하는 성막 장치이며, 상기 기판이 적재되는 적재부와, 저면에 원료 용액 분출구, 반응 재료 분출구 및 불활성 가스 분출구를 갖고, 상기 적재부에 적재되어 있는 상기 기판에 대하여 상기 원료 용액 분출구로부터 상기 원료 용액을 분사하고, 상기 반응 재료 분출구로부터 상기 원료 용액과의 반응에 기여하는 반응 재료를 분사하고, 상기 불활성 가스 분출구로부터 불활성 가스를 분사하는 미스트 분사 헤드부를 구비하고, 상기 불활성 가스 분출구는, 상기 원료 용액 분출구와 상기 반응 재료 분출구 사이에 설치되는 것을 특징으로 하고 있다.
본 발명의 목적, 특징, 국면, 및 이점은, 이하의 상세한 설명과 첨부 도면에 의해 보다 명백해진다.
도 1은 본 발명의 실시 형태 1인 성막 장치의 미스트 분사 헤드부를 도시하는 단면도이다.
도 2는 도 1의 A-A 단면 구조를 도시하는 단면도이다.
도 3은 실시 형태 1의 미스트 분사 헤드부를 저면측으로부터 본 평면도이다.
도 4는 실시 형태 1의 베이스 플레이트부의 외관 구조 등을 도시하는 설명도이다.
도 5는 본 발명의 실시 형태 2인 성막 장치의 미스트 분사 헤드부를 도시하는 단면도이다.
도 6은 도 5의 C-C 단면 구조를 도시하는 단면도이다.
도 7은 실시 형태 2의 미스트 분사 헤드부를 저면측으로부터 본 평면도이다.
도 8은 실시 형태 2의 베이스 플레이트부의 외관 구조 등을 도시하는 설명도이다.
이하, 본 발명을 그 실시 형태를 도시하는 도면에 기초하여 구체적으로 설명한다.
<실시 형태 1>
(전체 구성)
도 1은, 본 발명의 실시 형태 1인 성막 장치의 주요 구성부인 미스트 분사 헤드부(100) 및 그 주변을 도시하는 단면도이다. 도 2는 도 1의 A-A 단면 구조를 도시하는 단면도이다. 또한, 도 1 및 도 2, 그리고 이후에 도시하는 도 3 내지 도 8에 있어서, 각각 XYZ 직교 좌표축을 병기하고 있다.
실시 형태 1의 성막 장치는, 미스트 분사 헤드부(100)에 의해, 미스트화된 원료 용액을 대기 중에 분사함으로써, 기판(23)에 대하여 막을 성막한다. 즉, 성막 장치는, 대기 중에서의 성막 처리인 미스트법에 의해, 기판(23) 상에 원하는 막을 성막하는 장치이다.
구체적으로, 원료 용액은, 도시되지 않은 용기에 수용되어 있고, 당해 용기에 있어서, 초음파 진동을 이용하여 원료 용액은 미스트화된다. 그리고, 미스트화된 원료 용액은, 캐리어 가스와 함께, 도시하지 않은 경로를 통하여, 미스트 분사 헤드부(100)로 반송된다.
가열기이기도 한 적재부(24) 상에는 기판(23)이 배치되어 있다. 즉, 적재부(24)는 기판(23)의 가열이 가능하다. 그리고, 기판(23)의 상방에 미스트 분사 헤드부(100)가 배치된다.
즉, 기판(23)의 상면과 미스트 분사 헤드부(100)의 저면이 소정 거리 띄워 대향하도록 배치된다. 여기서, 성막 처리 시에는, 미스트 분사 헤드부(100)의 저면과 기판(23)의 상면의 간격은, 0.1mm 내지 50mm 정도로 설정된다. 또한, 미스트 분사 헤드부(100) 및 기판(23)은 대기압 하에 배치되어 있다. 여기서, 미스트 분사 헤드부(100)의 저면과 기판(23)의 상면 사이에 형성되는 공간을, 「반응 공간」이라고 칭하기로 한다.
적재부(24)에 의해 소정의 온도에서 가열되어 있는 기판(23)에 대하여 미스트 분사 헤드부(100)는 미스트화된 원료 용액을 분사한다. 이에 의해, 기판(23)의 상면에 원하는 막이 성막된다. 또한, 성막 처리 시에는, 적재부(24)는 수평 방향(XY 평면 내에서 규정되는 소정 방향)으로 이동한다. 또는, 미스트 분사 헤드부(100)는 상기 수평 방향으로 이동한다.
이하, 미스트 분사 헤드부(100)의 구성에 대해서, 도면을 사용하여 구체적으로 설명한다.
도 1에 도시한 바와 같이, 미스트 분사 헤드부(100)는 원료 용액 분사용 노즐부(N1)와, 2가지의 반응 재료 분사용 노즐부(N2 및 N3)와, 배기용 노즐부(N4)와, 베이스 플레이트부(20)를 갖는다.
도 1에 도시한 바와 같이, 반응 재료 분사용 노즐부(N3), 원료 용액 분사용 노즐부(N1), 반응 재료 분사용 노즐부(N2) 및 배기용 노즐부(N4)는, 그 순서로, X 방향을 따라서 나란히 배치되어 있다. 또한, 도 1에 도시하는 구성과 달리, 반응 재료 분사용 노즐부(N2), 원료 용액 분사용 노즐부(N1), 반응 재료 분사용 노즐부(N3) 및 배기용 노즐부(N4)는, 그 순서로, X 방향을 따라서 나란히 배치되어 있어도 된다.
또한, 원료 용액 분사용 노즐부(N1)와 반응 재료 분사용 노즐부(N2 및 N3)는 불활성 가스 분사부(82 및 83)를 개재하여 설치되어 있지만, 반응 재료 분사용 노즐부(N2)의 측면과 배기용 노즐부(N4)의 측면 사이는, 소정의 거리만큼 이격되어 있다. 즉, 원료 용액 분사용 노즐부(N1)와 반응 재료 분사용 노즐부(N2 및 N3)는, 불활성 가스 분사부(82 및 83)를 개재하여 X 방향(수평 방향)을 따라서 간극 없이 배치되어 있지만, 배기용 노즐부(N4)는, 다른 노즐부(N1 내지 N3)와는, X 방향으로 이격되어서(공간을 띄워) 배치되어 있다.
상기한 바와 같이 원료 용액 분사용 노즐부(N1), 반응 재료 분사용 노즐부(N2 및 N3), 그리고 배기용 노즐부(N4)는, 수평 방향(X 방향)으로 나란히 배치되어 있다. 여기서, 적어도 배기용 노즐부(N4)는, 미스트 분사 헤드부(100)의 최외측(도 1에서는 우측 단부(+X 방향))에 위치하고 있다.
(원료 용액 분사용 노즐부(N1))
먼저, 원료 용액 분사용 노즐부(N1)의 구성에 대하여 설명한다.
원료 용액 분사용 노즐부(N1)는, 미스트화된 원료 용액을 저면에 형성된 원료 용액 분출구(15)로부터 분사하는 노즐이다. 원료 용액 분사용 노즐부(N1)에는, 내부에 공동부(11)(제1 공동부)가 형성되어 있다. 또한, 원료 용액 분사용 노즐부(N1)의 상면에는, 원료 용액 공급부(1)가 배치되어 있다. 상기에서 설명한 대로, 미스트 분사 헤드부(100)의 외부에 있어서, 원료 용액은 미스트화된다. 미스트화된 원료 용액은, 캐리어 가스와 함께, 도시하지 않은 경로를 통하여, 원료 용액 공급부(1)로 반송된다. 원료 용액 공급부(1)로부터 얻어지는 미스트화된 원료는, 원료 용액 분사용 노즐부(N1) 내의 공동부(11)에 충만된다(공급된다).
또한, 원료 용액 분사용 노즐부(N1)의 공동부(11) 내에 있어서, 양 측면부에, 복수의 정류부(6)(제1 정류부)가 배치되어 있다. 당해 정류부(6)는 정류판이며, 원료 용액 공급부(1)로부터 공급된 미스트화된 원료 용액의, 공동부(11) 내의 흐름을 정돈할 수 있다. 구체적으로는, 공동부(11) 내에 있어서 서로 대향하는 양측면으로부터 XY 평면을 따라, 평면으로 보아 직사각 형상의 복수의 정류부(6)가 각각의 형성 높이를 교대로 바꾸면서 배치된다. 복수의 정류부(6)는 각각 대향하는 측면에 달하지 않고, 대향하는 측면 사이에 간극이 형성되도록 구성된다.
복수의 정류부(6)의 하방에 공동부(11)의 주요부가 설치된다. 복수의 정류부(6)의 상방(공동부(11))의 소공간은, 복수의 정류부(6)에 의해 형성되는 간극을 통해서, 공동부(11)(의 주요부)와 접속되어 있고, 공동부(11)는 후술하는 원료 용액 배출부(41)에 접속되어 있다.
원료 용액 배출부(41)는 공동부(11)에 있어서, 한쪽 측면부(도 1에서는 좌(-X 방향)측의 측면)에 배치되어 있다. 또한, 원료 용액 배출부(41)는 원료 용액 분사용 노즐부(N1)(공동부(11))의 저면으로부터 이격된 위치에 배치되어 있다.
한편, 전술한 바와 같이, 미스트 분사 헤드부(100)의 저면, 즉 미스트 분사 헤드부(100)의 기판(23)의 상면에 대응하는 면에 있어서, 원료 용액 분출구(15)가 배치되어 있다. 여기서, 원료 용액 분출구(15)로부터, 미스트화된 원료 용액이 기판(23)의 상면에 대하여 분출된다.
미스트 분사 헤드부(100) 내에는, Z 방향으로 연장되는 통로(61)가 배치되어 있다. 그리고, 원료 용액 배출부(41)는 통로(61)를 거쳐서, 원료 용액 분출구(15)와 접속되어 있다.
도 3은, 미스트 분사 헤드부(100)를 기판(23)의 배치측(-Z 방향측)으로부터 본 평면도이다. 즉, 도 3은, 미스트 분사 헤드부(100)의 저면 구조를 도시하는 평면도이다. 동 도면에 도시하는 바와 같이, 미스트 분사 헤드부(100)의 저면은 X 방향(제2 방향) 및 Y 방향(제1 방향)으로 규정되는 직사각 형상을 나타내고 있다.
도 3에 도시한 바와 같이, 원료 용액 분출구(15)는 평면으로 보아 긴 변 방향을 Y 방향(제1 방향)으로 한 가늘고 긴 개구 구멍인 슬릿 형상을 나타내고 있다. 또한, 원료 용액 분출구(15)의 개구부의 폭(도 3의 X 방향의 치수)은 0.1mm 내지 10mm 정도이다.
원료 용액 분사용 노즐부(N1)에서는, 미스트화된 원료 용액은, 원료 용액 공급부(1)로부터, 공동부(11) 내에 공급된다. 그리고, 당해 원료 용액은, 복수의 정류부(6)에 의해 정류되어, 복수의 정류부(6)의 상방의 소공간에 충만된 후, 공동부(11)로 유도되어, 공동부(11)에서 충만된다. 그 후, 미스트화된 원료 용액은, 원료 용액 배출부(41)로부터, 통로(61)를 통하여, 원료 용액 분출구(15)로 유도된다. 그리고, 미스트화된 원료 용액은, 원료 용액 분출구(15)로부터, 기판(23)의 상면을 향해서 분출된다.
(반응 재료 분사용 노즐부(N2 및 N3))
이어서, 반응 재료 분사용 노즐부(N2 및 N3)(제1 및 제2 반응 재료 분사용 노즐부) 구성에 대하여 설명한다. 또한, 반응 재료 분사용 노즐부(N2 및 N3)는 분사하는 제1 및 제2 반응 재료가 서로 독립되어 있는 점 및 형성 위치를 제외하고, 동일 구성이기 때문에, 이하에서는 반응 재료 분사용 노즐부(N2)를 중심으로, 적절히, 반응 재료 분사용 노즐부(N3)의 설명을 부기하여 설명한다.
또한, 반응 재료 분사용 노즐부(N2 및 N3) 사이에 있어서, 복수의 정류부(7 및 8), 반응 재료 공급부(2 및 3), 공동부(12 및 13), 반응 재료 배출부(42 및 43), 통로(62 및 63), 그리고 반응 재료 분출구(16 및 17)(제1 및 제2 반응 재료 분출구)가 서로 대응하는 관계가 된다. 또한, 반응 재료 분사용 노즐부(N2 및 N3)에서 사용하는 제1 및 제2 반응 재료는 동일하거나, 또는 상이해도 된다.
반응 재료 분사용 노즐부(N2)는, 원료 용액과의 반응에 기여하는 반응 재료(예를 들어, 산화제)를 기판(23)에 대하여 분출하는 노즐이다. 반응 재료 분사용 노즐부(N2)에는, 내부에 공동부(12)(제2 공동부)가 형성되어 있다. 또한, 반응 재료 분사용 노즐부(N2)의 상면에는, 반응 재료 공급부(2)가 배치되어 있다. 반응 재료(제1 반응 재료)는 반응 재료 분사용 노즐부(N2) 밖으로부터, 반응 재료 공급부(2)를 통하여, 공동부(12) 내로 공급된다. 한편, 반응 재료 분사용 노즐부(N3)에 있어서, 반응 재료(제2 반응 재료)는 반응 재료 분사용 노즐부(N3) 밖으로부터, 상면에 설치되는 반응 재료 공급부(3)를 통하여, 공동부(13) 내로 공급된다.
여기서, 제1 및 제2 반응 재료는, 기체여도 되고, 액체여도 된다. 액체의 경우에는, 초음파 진동 등을 이용하여 미스트화된 액체(반응 재료)가 캐리어 가스와 함께, 도시하지 않은 경로를 통하여, 반응 재료 분사용 노즐부(N2(N3)) 내로 반송된다. 반응 재료 공급부(2(3))로부터 얻어지는 제1 반응 재료(제2 반응 재료)는 반응 재료 분사용 노즐부(N2(N3)) 내의 공동부(12(13))에 충만된다(공급된다).
또한, 반응 재료 분사용 노즐부(N2)의 공동부(12) 내에 있어서, 복수의 정류부(7)(제2 정류부)가 배치되어 있다. 당해 정류부(7)는 정류판이며, 반응 재료 공급부(2)로부터 공급된 반응 재료의, 주로 공동부(12) 내의 흐름을 정돈할 수 있다. 구체적으로는, 공동부(12) 내에 있어서 서로 대향하는 양측면으로부터 XY 평면을 따라, 평면으로 보아 직사각 형상의 복수의 정류부(7)가 각각의 형성 높이를 교대로 바꾸면서 배치된다. 복수의 정류부(7)는 각각 대향하는 측면에 달하지 않고, 대향하는 측면 사이에 간극이 형성되도록 구성된다.
반응 재료 분사용 노즐부(N2(N3))에 있어서, 복수의 정류부(7(8))의 상방의 (공동부(12)의) 소공간과, 공동부(12(13))의 주요부는, 복수의 정류부(7(8))에 의해 형성되는 간극을 통하여 접속되어 있다. 또한, 상기 소공간은, 반응 재료 공급부(2(3))와 접속되어 있고, 공동부(12(13))는 후술하는 반응 재료 배출부(42(43))에 접속되어 있다.
반응 재료 배출부(42)는 공동부(12)에 있어서, 한쪽 측면부(도 1에서는 좌(-X 방향)측의 측면)에 배치되어 있다. 또한, 반응 재료 배출부(42)는 반응 재료 분사용 노즐부(N2)(공동부(12))의 저면으로부터 이격된 위치에 배치되어 있다.
한편, 미스트 분사 헤드부(100)는 당해 미스트 분사 헤드부(100)의 저면, 즉 미스트 분사 헤드부(100)의 기판(23)에 면하는 측에 있어서, 반응 재료 분출구(16)가 배치되어 있다. 여기서, 반응 재료 분출구(16)로부터, 반응 재료가 기판(23)의 상면에 대하여 분출된다.
미스트 분사 헤드부(100) 내에는, Z 방향을 따라서 통로(62(63))가 배치되어 있다. 그리고, 반응 재료 배출부(42(43))는 통로(62(63))를 통하여, 반응 재료 분출구(16(17))와 접속되어 있다. 도 3에 도시한 바와 같이, 반응 재료 분출구(16 및 17)는 각각, 평면으로 보아 긴 변 방향을 Y 방향(제1 방향)으로 한 가늘고 긴 개구 구멍인 슬릿 형상을 나타내고 있다. 또한, 반응 재료 분출구(16 및 17) 각각의 개구부의 폭(도 3의 X 방향의 치수)은 0.1mm 내지 10mm 정도이다.
반응 재료 분사용 노즐부(N2(N3))에서는, 반응 재료는, 반응 재료 공급부(2(3))로부터, 공동부(12(13)) 내에 공급된다. 그리고, 당해 반응 재료는, 복수의 정류부(7(8))에 의해 정류되어, 복수의 정류부(7(8)) 상의 소공간에 충만된 후, 공동부(12(13))의 주요부로 유도되어, 공동부(12(13))에서 충만된다. 그 후, 반응 재료는, 반응 재료 배출부(42(43))로부터, 통로(62(63))를 통하여, 반응 재료 분출구(16(17))로 유도된다. 그리고, 반응 재료는, 반응 재료 분출구(16)로부터, 기판(23)의 상면을 향해서 분출된다.
(배기용 노즐부(N4))
이어서, 배기용 노즐부(N4)의 구성에 대하여 설명한다.
배기용 노즐부(N4)는, 배기 처리를 행하는 노즐이다. 배기용 노즐부(N4)는, 원료 용액 분사용 노즐부(N1)가 원료 용액을 분출하고 있는 유량(Q1)과, 반응 재료 분사용 노즐부(N2(N3))가 반응 재료를 분출하고 있는 유량(Q2 및 Q3)의 합 이상의 유량(Q4)으로, 배기 처리를 행한다. 즉, {배기 유량 Q4≥원료 용액의 분출 유량 Q1+반응 재료의 분출 유량 Q2+Q3}이다.
배기용 노즐부(N4)에는, 내부에 공동부(14)(제3 공동부)가 형성되어 있다. 또한, 배기용 노즐부(N4)의 상면에는, 배기물 출구부(4)가 배치되어 있다. 배기물 출구부(4)는 배기용 노즐부(N4)의 상면에 배치되어 있고, 구체적으로는, 후술하는 배기물 도입부(44)보다 상방에 배치되어 있고, 배기물을 공동부(14)로부터 배기용 노즐부(N4) 밖으로 배출한다.
여기서, 배기물이란, 반응 공간으로부터의 반응 잔사 등이다. 배기물 출구부(4)는 도시하지 않은 경로를 거쳐서, 도시하지 않은 배기 펌프에 접속되어 있다. 즉, 배기물은, 배기물 출구부(4) 및 상기 경로를 통하여, 배기용 노즐부(N4)로부터 상기 배기 펌프로 흡인된다.
또한, 배기용 노즐부(N4)의 공동부(14) 내에 있어서, 복수의 정류부(9)(제3 정류부)가 배치되어 있다. 당해 정류부(9)는 정류판이며, 배기물 출구부(4)로부터 배출하기 위한 배기물의, 주로 공동부(14) 내의 흐름을 정돈할 수 있다. 구체적으로는, 공동부(14) 내에 있어서 서로 대향하는 양측면으로부터 XY 평면을 따라, 평면으로 보아 직사각 형상의 복수의 정류부(9)가 각각의 형성 높이를 교대로 바꾸면서 배치된다. 복수의 정류부(9)는 각각 대향하는 측면에 달하지 않고, 대향하는 측면과의 사이에 간극이 형성되도록 구성된다.
복수의 정류부(9)의 배치에 의해, 공동부(14)는 배기용 노즐부(N4)의 공동부(14)를 복수의 소공간으로 구획한다. 여기서, 인접하는 소공간끼리는, 복수의 정류부(9)에 의해 형성되는 작은 간극을 통하여 접속된다. 복수의 소공간에는, 배기용 노즐부(N4)의 최상부에 위치하는(공동부(14)의) 소공간이 포함되고, 복수의 정류부(9)의 하방이 공동부(14)의 주요부가 된다. 여기서, 복수의 정류부(9) 상방의 소공간은, 배기물 출구부(4)와 접속되어 있고, 공동부(14)(의 주요부)는 후술하는 배기물 도입부(44)에 접속되어 있다.
배기물 도입부(44)는 공동부(14)에 있어서, 상기 다른 쪽 측면부에 배치되어 있다. 또한, 배기물 도입부(44)는 배기용 노즐부(N4)의 공동부(14)의 저면으로부터 이격된 위치에 배치되어 있다.
한편, 미스트 분사 헤드부(100)는 미스트 분사 헤드부(100)의 저면, 즉 반응 재료 분사용 노즐부(N2)의 저면에 있어서, 배기구(18)가 배치되어 있다. 여기서, 당해 배기구(18)는 반응 공간에 대하여 배기 처리를 행한다.
미스트 분사 헤드부(100) 내에는, Z 방향을 따라서 통로(64)가 배치되어 있다. 그리고, 배기물 도입부(44)는 통로(64)를 거쳐서, 배기구(18)와 접속되어 있다. 도 3에 도시한 바와 같이, 배기구(18)는 평면으로 보아 긴 변 방향을 Y 방향(제1 방향)으로 한 가늘고 긴 개구 구멍인 슬릿 형상을 나타내고 있다. 또한, 배기구(18)의 개구부의 폭(도 3의 X 방향의 치수)은 0.1mm 내지 10mm 정도이다.
(불활성 가스 분사부)
실시 형태 1의 미스트 분사 헤드부(100)의 단부(도 1의 좌(-X 방향) 측단부)에 있어서, 불활성 가스 분사부(81)는 프레임부(30) 또는 프레임부(30)에 인접하는 영역에 배치되어 있다.
또한, 미스트 분사 헤드부(100)는 불활성 가스 분사부(81)에 추가로, 원료 용액 분사용 노즐부(N1), 반응 재료 분사용 노즐부(N3) 사이에 불활성 가스 분사부(82), 원료 용액 분사용 노즐부(N1), 반응 재료 분사용 노즐부(N2) 사이에 불활성 가스 분사부(83)를 설치한 것을 특징으로 하고 있다.
불활성 가스 분사부(81)는 주로 불활성 가스 공급부(51), 통로(71) 및 불활성 가스 분출구(191)를 포함하고, 불활성 가스 분사부(82)는 주로 불활성 가스 공급부(52), 통로(72) 및 불활성 가스 분출구(192)(제2 불활성 가스 분출구)를 포함하고, 불활성 가스 분사부(83)는 주로 불활성 가스 공급부(53), 통로(73) 및 불활성 가스 분출구(193)(제1 불활성 가스 분출구)를 포함한다.
도 2에 도시한 바와 같이, 불활성 가스 분사부(82)에 있어서, 외부로부터 불활성 가스 공급부(52)에 도입되는 불활성 가스는 통로(72)를 통하여, 미스트 분사 헤드부(100)(불활성 가스 분사부(82))의 저면에 형성되는 불활성 가스 분출구(192)로부터 분출된다. 불활성 가스 공급부(51 및 53)도 불활성 가스 공급부(52)와 동일하게, 통로(71 및 73)를 통하여, 미스트 분사 헤드부(100)(불활성 가스 분사부(81 및 83))의 저면에 형성되는 불활성 가스 분출구(191 및 193)로부터 불활성 가스를 분출한다. 또한, 불활성 가스로서는 질소, 아르곤 등이 생각된다.
불활성 가스 공급부(51 내지 53)는 불활성 가스 분출구(191 내지 193)에 연통되어 있지만, 불활성 가스 공급부(51 내지 53) 각각의 개구 면적은, 불활성 가스 분출구(191 내지 193) 각각의 개구 면적 이상으로 설정하는 것이 바람직하다.
또한, 불활성 가스 분출구(191 내지 193)에 의해 불활성 가스를 분출하고 있는 유량은, 원료 용액 분출구(15)에 의해 원료 용액을 분출하고 있는 유량 및 반응 재료 분출구(16 및 17)에 의해 반응 재료를 분출하고 있는 유량 각각 이하로 설정하는 것이 바람직하다.
또한, 불활성 가스 분사부(82 및 83)는 형성 위치 및 사용하는 불활성 가스를 제외한 전체 구성은 동일하다.
또한, 도 2에 도시한 바와 같이, Y 방향 양단부에 설치된 2개의 불활성 가스 공급부(55)에 도입되는 불활성 가스가, 각각 통로(75)를 통하여 미스트 분사 헤드부(100)의 저면에 형성된 2개의 불활성 가스 분출구(195)로부터 분출된다.
이와 같이, 불활성 가스 분출구(195)는 상술한 프레임부(30) 또는 프레임부(30)에 인접하는 영역에 배치되어 있다.
상술한 구성에 의해, 불활성 가스 분사부(81 내지 83)의 불활성 가스 공급부(51 내지 53) 및 불활성 가스 공급부(55)를 통하여, 미스트 분사 헤드부(100)의 외부로부터 보내져 온 불활성 가스는, 미스트 분사 헤드부(100) 내에 공급된다. 통로(71 내지 73) 및 통로(75)는 미스트 분사 헤드부(100) 내에 배치되어 있고, 당해 공급된 불활성 가스는, 통로(71 내지 73) 및 통로(75) 내에서 전반한다. 불활성 가스 분출구(191 내지 193) 및 불활성 가스 분출구(195)는 미스트 분사 헤드부(100)의 저면(기판(23)에 면하는 측)에 배치되어 있고, 불활성 가스 분출구(191 내지 193) 및 불활성 가스 분출구(195)로부터, 불활성 가스가 기판(23)의 상면을 향하여 분사된다.
도 4는 베이스 플레이트부(20)를 Y 방향으로부터 본 외관 구조 등을 도시하는 설명도이다. 동 도면의 (a)는, 미스트 분사 헤드부(100)를 좌측면(-X 방향)으로부터 본 측면도이며, (b)는 정면(+Y 방향)으로부터 본 정면도이다. 또한, 도 4의 (a)의 B-B 단면 구조가 도 1에서 도시하는 단면도가 된다.
상술한 바와 같이, 배기용 노즐부(N4)는, 다른 노즐부(N1 내지 N3)와는, X 방향으로 이격되어서 배치되어 있다. 따라서, 배기용 노즐부(N4)와 다른 노즐부(N1 내지 N3) 사이에는, 개방형 천장부(58)가 생성된다. 그래서, 미스트 분사 헤드부(100)는 베이스 플레이트부(20)를 구비하고 있다. 베이스 플레이트부(20)는 개방형 천장부(58)를 기판(23) 배치측으로부터 막고 있다(도 1, 도 3, 도 4의 (b) 참조). 그리고, 베이스 플레이트부(20)의 상면 상에 배기용 노즐부(N4)가 설치된다.
도 1, 도 3 및 도 4의 (b)에 도시하는 바와 같이, 실시 형태 1의 미스트 분사 헤드부(100)의 베이스 플레이트부(20)에는, 불활성 가스 공급부(54)(도 4의 (b) 참조)와, 통로(74)(도 1, 도 3 참조)와, 복수의 불활성 가스 분출구(194)(제3 불활성 가스 분출구)가 설치되어 있다.
베이스 플레이트부(20)에 있어서, 불활성 가스 공급부(54)를 통하여, 미스트 분사 헤드부(100)의 외부로부터 보내져 온 불활성 가스는, 베이스 플레이트부(20)에 공급된다. 통로(74)는 베이스 플레이트부(20) 내에 배치되어 있고, 당해 공급된 불활성 가스는, 통로(74) 내에서 전반한다. 복수의 불활성 가스 분출구(194)는 베이스 플레이트부(20)의 저면(기판(23)에 면하는 측)에 배치되어 있고, 복수의 불활성 가스 분출구(194)로부터, 불활성 가스가 기판(23)의 상면을 향하여 분사된다.
도 3에 도시한 바와 같이, 불활성 가스 분출구(191 내지 194)는 각각, 평면으로 보아 긴 변 방향을 Y 방향(제1 방향)으로 한 가늘고 긴 개구 구멍인 슬릿 형상이다. 한편, 불활성 가스 분출구(195)는 평면으로 보아 긴 변 방향을 X 방향(제2 방향)으로 한 가늘고 긴 개구 구멍인 슬릿 형상이다. 또한, 불활성 가스 분출구(191 내지 195) 각각의 개구부의 폭(불활성 가스 분출구(191 내지 194)는 도 3의 X 방향의 치수, 불활성 가스 분출구(195)는 도 3의 Y 방향측의 치수)은 0.1mm 내지 10mm 정도이다.
따라서, 불활성 가스 분출구(192)(제2 불활성 가스 분출구)는 원료 용액 분출구(15)와 반응 재료 분출구(17)(제2 반응 재료 분출구) 사이에 설치되고, 불활성 가스 분출구(193)(제1 불활성 가스 분출구)는 원료 용액 분출구(15)와 반응 재료 분출구(16)(제1 반응 재료 분출구) 사이에 설치된다. 즉, 실시 형태 1의 미스트 분사 헤드부(100)에 있어서, 불활성 가스 분출구(193 및 192)는 원료 용액 분출구(15)와 반응 재료 분출구(16 및 17) 사이에 설치되는 것을 특징으로 하고 있다.
또한, 도 1 및 도 4의 (b)에 도시하는 실시 형태 1의 베이스 플레이트부(20)에는, 내부에 있어서, 온도 조절 기구(22)가 배치되어 있다. 온도 조절 기구(22)는 베이스 플레이트부(20)에 있어서, 온도의 조정을 행할 수 있다. 구체적으로는, 온도 조절 기구(22)를 구성하는 구멍부에 냉매, 히터를 설치함으로써 실현한다.
도 1 및 도 3에 도시한 바와 같이, 반응 재료 분출구(17), 원료 용액 분출구(15), 반응 재료 분출구(16) 및 배기구(18)는 그 순서로, X 방향으로 배치되어 있다. 또한, 도면과는 상이하지만, 반응 재료 분출구(16), 원료 용액 분출구(15), 반응 재료 분출구(17) 및 배기구(18)는 그 순서로, X 방향으로 배치되어 있어도 된다.
이상의 설명과 같이, 실시 형태 1의 미스트 분사 헤드부(100)에서는, 원료 용액 분사용 노즐부(N1)의 저면, 반응 재료 분사용 노즐부(N2 및 N3)의 저면, 그리고 베이스 플레이트부(20)의 저면이 단차 없는 면이 되도록 구성된다. 따라서, 원료 용액 분출구(15), 반응 재료 분출구(16 및 17), 불활성 가스 분출구(192 내지 194)는 미스트 분사 헤드부(100)에 있어서의 단차 없는 저면에 설치되게 된다.
또한, 도 3을 참조하여, 미스트 분사 헤드부(100)는 기판(23)에 면하고 있는 측(저면)에 있어서, 미스트 분사 헤드부(100)의 프레임부(30)를 갖는다. 프레임부(30)는 미스트 분사 헤드부(100)의 저면 테두리 근방의 부분이며, 미스트 분사 헤드부(100)의 저면 내부측을 주위로부터 둘러싸도록, 테두리가 둘러져 있는 부분이다. 그리고, 도 1로부터 알 수 있는 바와 같이, 프레임부(30)는 기판(23)측으로 돌출되어 있다. 이 돌출 길이는 예를 들어 0.1 내지 10mm로 설정된다.
즉, 프레임부(30)에 의해, 반응 공간은 둘러싸여 있다. 단, 프레임부(30)의 단부와 기판(23)의 상면은 접촉하고 있지 않다.
반응 공간에, 미스트 분사 헤드부(100)의 원료 용액 분출구(15) 및 반응 재료 분출구(16 및 17)로부터 미스트화된 원료 용액 및 2개의 반응 재료가 분사되면, 가열되어 있는 기판(23) 상에 있어서, 원료 용액과 2개의 반응 재료가 반응하여, 기판(23)의 상면에 원하는 막이 성막된다. 또한, 반응 공간 내의 반응 잔사 등은, 배기용 노즐부(N4)에 의해, 반응 공간으로부터 배제된다.
또한, 실시 형태 1의 미스트 분사 헤드부(100)에서는, 원료 용액 분사용 노즐부(N1) 내 및 반응 재료 분사용 노즐부(N2, N3) 내 각각에 있어서도, 베이스 플레이트부(20)와 동일하게, 온도 조절 기구(22)가 배치되어 있다.
(효과 등)
실시 형태 1의 미스트 분사 헤드부(100)는, 불활성 가스 분사부(83)(제1 불활성 가스 분사부)는 원료 용액 분사용 노즐부(N1)와 반응 재료 분사용 노즐부(N2) 사이에 설치되고, 불활성 가스 분사부(82)(제2 불활성 가스 분사부)는 원료 용액 분출구(15)와 반응 재료 분사용 노즐부(N3) 사이에 설치된다.
상기 구성의 실시 형태 1의 미스트 분사 헤드부(100)는, 원료 용액 분사용 노즐부(N1), 반응 재료 분사용 노즐부(N2 및 N3) 및 불활성 가스 분사부(82 및 83)의 조합에 의해, 불활성 가스 분출구(193 및 192)는 원료 용액 분출구(15)와 반응 재료 분출구(16 및 17) 사이에 설치되는 것을 특징으로 하고 있다.
이 때문에, 실시 형태 1의 성막 장치에 있어서, 불활성 가스 분출구(192 및 193)로부터의 불활성 가스의 분출에 의해, 원료 용액 분출구(15) 부근 및 반응 재료 분출구(16 및 17) 부근 각각에 대한 반응 생성물의 부착을 저감할 수 있다. 그 결과, 원료 용액 분출구(15) 및 반응 재료 분출구(16 및 17) 각각의 눈막힘을 확실하게 회피할 수 있다는 효과를 발휘한다.
또한, 실시 형태 1의 미스트 분사 헤드부(100)의 저면에 형성되는 분출구(15 내지 17) 및 불활성 가스 분출구(191 내지 194)는 제1 방향(Y 방향)을 긴 변 방향으로 한 슬릿 형상으로 형성된다. 따라서, 대면적의 기판(23)에 대하여, 균등하게, 미스트화된 원료 용액을 분무할 수 있다.
또한, 적재부(24) 또는 미스트 분사 헤드부(100)는 수평 방향으로 이동 가능하다. 따라서, 대면적의 기판(23)의 전체면에 대해서도, 본 실시 형태에 따른 성막 장치(미스트 분사 헤드부(100))를 사용한 성막 처리가 가능하게 된다.
예를 들어, 미스트 분사 헤드부(100)를 X 방향으로 이동시키면서, 성막 장치에 의한 성막 처리를 행함으로써, 기판(23)의 상면 상에 균일하게 미스트화된 원료 용액 등을 분사할 수 있다.
또한, 반응 재료 분출구(16(17))를 슬릿 형상으로 형성함으로써, 대면적의 기판(23)의 상면에 대하여, 균등하게, 반응 재료를 분무할 수 있다.
추가로, 배기구(18)를 슬릿 형상으로 형성함으로써, 보다 광범위에 걸쳐서, 배기 처리가 가능하게 된다. 또한, 원료 용액 등이 배기구(18)로 향하는 X 방향의 흐름을 균등하게 할 수 있다.
또한, 실시 형태 1의 성막 장치에서는, 불활성 가스 공급부(51 내지 53) 각각의 개구 면적을, 불활성 가스 분출구(191 내지 193) 각각의 개구 면적 이상, 즉, 불활성 가스 분출구(191 내지 193) 각각의 개구 면적을 불활성 가스 공급부(51 내지 53) 각각의 개구 면적 이하로 설정함으로써, 불활성 가스 분출구(191) 등과 불활성 가스 공급부(51) 간에 압력차를 설정할 수 있어, 성막 시에 불활성 가스를 기판(23) 상면 상에 균일하게 퍼지게 할 수 있다는 효과를 발휘한다.
추가로, 실시 형태 1의 성막 장치에 있어서, 불활성 가스 분출구(192 및 193)에 의해 불활성 가스를 분출하고 있는 유량을, 원료 용액 분출구(15)에 의해 원료 용액을 분출하고 있는 유량 및 반응 재료 분출구(16 및 17)에 의해 반응 재료를 분출하고 있는 유량 각각 이하로 설정하고 있다.
이 때문에, 실시 형태 1의 성막 장치는, 불활성 가스의 분출에 의해, 원료 용액과 반응 재료의 반응을 저해하는 현상을 억제할 수 있다.
또한, 실시 형태 1에 의한 성막 장치의 미스트 분사 헤드부(100)는 원료 용액 분사용 노즐부(N1)를 갖고 있다. 그리고, 원료 용액 분사용 노즐부(N1)는, 공동부(11) 내에, 공동부(11)의 저면으로부터 이격된 위치에 있어서, 한쪽 측면측에 원료 용액 배출부(41)가 배치되어 있다.
따라서, 원료 용액 분사용 노즐부(N1) 내의 공동부(11)에서, 원료 용액과 잔류 수분이 반응하여 파티클이 생성되었다고 해도, 당해 파티클은, 공동부(11)에 있어서의, 저면으로부터 원료 용액 배출부(41)까지의 사이의 영역에 포획된다. 즉, 공동부(11)에 있어서의 당해 영역은, 파티클 트랩으로서 기능하고, 당해 영역 내에는, 파티클이 포획되어, 원료 용액 배출부(41), 통로(61) 및 원료 용액 분출구(15)로 반송되는 것을 방지할 수 있다. 따라서, 각 부분(41, 61, 15)에 있어서, 파티클이 부착되어, 눈막힘이 발생하는 것도 방지할 수 있다.
또한, 상기와 달리, 복수의 정류부(6)의 배치를 생략할 수도 있지만, 원료 용액 분사용 노즐부(N1) 내의 공동부(11)에는, 복수의 정류부(6)가 배치되어 있다.
따라서, 공동부(11) 내에 있어서의 미스트화된 원료 용액의 흐름을 정돈할 수 있고, 파티클 트랩으로서 기능하고 있는 상기 영역에서의, 파티클의 포획을 보다 확실하게 한다.
또한, 복수의 정류부(6) 중 최하단의 정류부(6)가 설치되어 있는 측면부와, 원료 용액 배출부(41)가 배치되어 있는 측면은 동일하다(양쪽 모두, 한쪽 측면부(좌측)에 배치되어 있다). 따라서, 액적 등이, 한쪽 측면부를 타고, 원료 용액 배출부(41)로 흐르는 것도 방지할 수 있다.
또한, 상기와 달리, 반응 재료 분사용 노즐부(N2 및 N3)의 배치를 생략할 수도 있지만, 미스트 분사 헤드부(100)는 반응 재료 분사용 노즐부(N2 및 N3)를 갖고 있다. 따라서, 대기 중에 있어서의 성막 처리에 있어서의, 반응 촉진이 가능하게 된다. 또한, 다종다양한 막을 성막할 수도 있다.
또한, 실시 형태 1의 미스트 분사 헤드부(100)는 2개의 반응 재료 분사용 노즐부(N2, N3)를 갖는다. 여기서, 원료 용액 분사용 노즐부(N1)는, 반응 재료 분사용 노즐부(N2)(제1 반응 재료 분사용 노즐부)와 반응 재료 분사용 노즐부(N3)(제2 반응 재료 분사용 노즐부)에 의해, 측방으로부터 물려 있다.
따라서, 반응 공간에 다른 반응 재료를 분출할 수 있다. 따라서, 기판(23) 상에 다종의 막을 성막하는 것이 가능하게 된다. 또한, 반응 재료 분사용 노즐부(N2, N3)로부터 동일한 반응 재료를 분출시켰을 경우에는, 기판(23) 상에 있어서의 원하는 막의 성막 속도를 향상시킬 수 있다.
또한, 반응 재료 분사용 노즐부(N2, N3)는 각각 온도 조절 기구(22)를 갖고 있다. 따라서, 예를 들어, 반응 재료 분사용 노즐부(N2, N3) 내에 고인 액적을 증발시킬 수 있다. 따라서, 당해 증발된 반응 재료를, 반응 재료 분사용 노즐부(N2, N3)로부터 분사시키는 반응 재료로서 이용할 수 있다.
또한, 원료 용액 분사용 노즐부(N1)에 있어서도, 온도 조절 기구(22)가 배치되어 있다. 따라서, 예를 들어, 원료 용액의 미스트 상태를 유지할 수 있다. 즉, 원료 용액 분사용 노즐부(N1)로부터 분사되는 원료 용액의 액적이 커져서, 큰 액적이 된 원료 용액이 기판(23)의 상면에 적하되는 것을 방지할 수 있다.
또한, 베이스 플레이트부(20)의 저면에는, 기판(23)에 대하여 불활성 가스를 분사하는 복수의 불활성 가스 분출구(194)(제3 불활성 가스 분출구)가 배치되어 있다. 따라서, 베이스 플레이트부(20)의 하방에 존재하는 원료 용액 등을 기판(23)의 상면 상에 밀어붙이는 것이 가능하게 된다. 따라서, 원료 용액 등의 이용 효율을 향상시킬 수 있다.
또한, 베이스 플레이트부(20)는 온도 조절 기구(22)를 갖고 있다. 따라서, 반응 공간에 있어서의, 원료 용액 등의 미스트 상태의 유지가 가능하게 된다. 또한, 베이스 플레이트부(20)에 있어서의 액적의 부착을 방지할 수 있다. 또한, 기판(23) 상에 있어서의 성막 반응의 촉진을 도모할 수도 있다.
또한, 미스트 분사 헤드부(100)의 프레임부(30) 또는 프레임부(30)의 근방에 있어서, 기판(23)에 대하여 불활성 가스를 분사하는 불활성 가스 분출구(191, 195)가 배치되어 있다. 따라서, 불활성 가스에 의해, 반응 공간을 둘러쌀 수 있고, 반응 공간으로부터 원료 용액 등이 확산되는 것을 억제할 수 있다.
또한, 반응 재료 분사용 노즐부(N2(N3))는 공동부(12(13)) 내에, 공동부(12)의 저면으로부터 이격된 위치에 있어서, 한쪽 측면측에 반응 재료 배출부(42(43))가 배치되어 있다.
따라서, 반응 재료 분사용 노즐부(N2(N3)) 내의 공동부(12(13))에서, 반응 재료와 대기가 반응하여 파티클이 생성되었다고 해도, 당해 파티클은, 공동부(12)에 있어서의, 저면으로부터 반응 재료 배출부(42(43))까지의 사이의 영역에 포획된다. 즉, 공동부(12(13))에 있어서의 당해 영역은, 파티클 트랩으로서 기능하고, 당해 영역 내에는, 파티클이 포획되어, 반응 재료 배출부(42(43)), 통로(62(63)) 및 반응 재료 분출구(16(17))로 반송되는 것을 방지할 수 있다. 따라서, 각 부분(42, 62, 16(43, 63, 17))에 있어서, 파티클이 부착되어, 눈막힘이 발생하는 것도 방지할 수 있다.
또한, 상기와 달리, 복수의 정류부(7)의 배치를 생략할 수도 있지만, 반응 재료 분사용 노즐부(N2(N3)) 내의 공동부(12(13))에는, 복수의 정류부(7(8))가 배치되어 있다.
따라서, 공동부(12(13)) 내에 있어서의 반응 재료의 흐름을 정돈할 수 있고, 파티클 트랩으로서 기능하고 있는 상기 영역에서의, 파티클의 포획을 보다 확실하게 한다. 또한, 공동부(12) 내에 있어서, 복수의 정류부(7(8)) 중 최하단의 정류부(7(8))가 설치되어 있는 측면부와, 반응 재료 배출부(42(43))가 배치되어 있는 측면은 동일하다(양쪽 모두, 한쪽 측면부(좌측의 측면부)에 배치되어 있다). 따라서, 액적 등이, 한쪽 측면부를 타고, 반응 재료 배출부(42(43))로 흐르는 것도 방지할 수 있다.
또한, 상기와 달리, 배기용 노즐부(N4)의 배치를 생략할 수도 있지만, 미스트 분사 헤드부(100)는 배기용 노즐부(N4)를 갖고 있다. 따라서, 배기용 노즐부(N4)로 이동하는, 원료 용액 및 반응 재료의 흐름을 만들어 낼 수 있다. 따라서, 반응 공간에 있어서의 원료 용액 등의 흐름이 흐트러지는 것을 방지할 수 있고, 성막되는 막의 막질을 향상시킬 수 있다. 또한, 반응 공간으로부터 외측으로 원료 용액 등이 확산되는 것을 억제할 수 있다.
또한, 배기 처리에 있어서, {배기 유량 Q4≥원료 용액의 분출 유량 Q1+반응 재료의 분출 유량 Q2+Q3}을 만족하도록 유량이 제어된다. 따라서, 반응 공간 내에 분사된, 원료 용액 및 2개의 반응 재료가, 반응 공간 내의 상기 흐름을 보다 확실하게 할 수 있다. 또한, 원료 용액 및 2개의 반응 재료가, 반응 공간으로부터 외측으로 확산되는 것을 확실하게 방지할 수 있다.
또한, 반응 재료 분사용 노즐부(N3), 원료 용액 분사용 노즐부(N1), 반응 재료 분사용 노즐부(N2) 및 배기용 노즐부(N4)는, X 방향(수평 방향)으로 나란히 배치되어 있고, 적어도 배기용 노즐부(N4)는, 미스트 분사 헤드부(100)의 최외측에 위치하고 있다.
따라서, 반응 공간에 있어서, 원료 용액 및 2가지의 반응 재료는, 미스트 분사 헤드부(100)의 최외측까지 이동한다. 따라서, 원료 용액 및 반응 재료와 기판(23)이 접촉하는 영역이 최대가 되어, 반응 공간에 있어서의 원료 용액 등의 미반응을 최소화할 수 있다.
또한, 배기용 노즐부(N4)는, 공동부(14) 내에, 공동부(14)의 저면으로부터 이격된 위치에 있어서, 다른 쪽 측면측에 배기물 도입부(44)가 배치되어 있다.
따라서, 배기물 도입부(44)로부터 공동부(14) 내에 도입된 배기물은, 공동부(14)에 있어서의, 저면으로부터 배기물 도입부(44)까지의 사이의 영역에 포획된다. 즉, 공동부(14)에 있어서의 당해 영역은, 파티클 트랩으로서 기능하고, 당해 영역 내에는, 입경이 큰 배기물이 포획되어, 배기물 출구부(4) 너머로, 입경이 큰 배기물이 흐르는 것을 방지할 수 있다. 이에 의해, 배기 펌프에 배치되는 필터의 수명을 길게 할 수 있다.
또한, 상기와 달리, 복수의 정류부(9)의 배치를 생략할 수도 있지만, 배기용 노즐부(N4) 내의 공동부(14)에는, 복수의 정류부(9)가 배치되어 있다.
따라서, 배기물 출구부(4) 너머로, 입경이 큰 배기물이 흐르는 것을 보다 확실하게 방지할 수 있다. 이에 의해, 배기 펌프에 배치되는 필터의 수명을 보다 길게 할 수 있다.
또한, 미스트 분사 헤드부(100)는, 개방형 천장부(58)를 기판(23)측으로부터 막는 베이스 플레이트부(20)를 갖고 있다. 따라서, 배기용 노즐부(N4)를 다른 노즐부(N1 내지 N3)로부터 이격하여 배치시켰다고 해도, 반응 공간으로부터 개방형 천장부(58)에 원료 용액 등이 흐르는 것을 방지할 수 있다. 또한, 미스트 분사 헤드부(100)에 있어서의, 배기용 노즐부(N4) 및 다른 노즐부(N1 내지 N3)의 조립이 용이하게 된다.
또한, 미스트 분사 헤드부(100)의 프레임부(30)는 기판(23)측으로 돌출되어 있다. 따라서, 반응 공간을 둘러쌀 수 있고, 반응 공간으로부터 원료 용액 등이 확산되는 것을 억제할 수 있다.
<실시 형태 2>
도 5는 실시 형태 2인 성막 장치에 있어서의 미스트 분사 헤드부(100B)의 구성을 도시하는 단면도이다. 도 6은 도 5의 C-C 단면 구조를 도시하는 단면도이다.
도 7은, 미스트 분사 헤드부(100B)의 저면 구조를 도시하는 평면도이다. 도 8은 베이스 플레이트부(20B)를 Y 방향으로부터 본 외관 구조 등을 도시하는 설명도이다. 도 8에 있어서, 동 도면의 (a)는, 미스트 분사 헤드부(100B)를 좌측면(-X 방향)으로부터 본 측면도이며, (b)는 정면(+Y 방향)으로부터 본 정면도이다. 또한, 도 8의 (a)의 D-D 단면 구조가 도 5에서 도시하는 단면도가 된다.
실시 형태 1인 미스트 분사 헤드부(100)에서는, 2개의 반응 재료 분사용 노즐부(N2, N3)를 갖고 있었다. 한편, 실시 형태 2에 의한 미스트 분사 헤드부(100B)에서는, 반응 재료 분사용 노즐부(N3B)를 하나에 집약하고, 반응 재료 분사용 노즐부(N3B)의 저면에 설치된 반응 재료 분출구(16B 및 17B)로부터, 제1 및 제2 반응 재료가 분출되는 구성을 실현하고 있다. 또한, 반응 재료 분사용 노즐부(N3B)의 저면에 설치된 원료 용액 분출구(15B)로부터 미스트화된 원료 용액이 분출되는 구성을 실현하고 있다.
실시 형태 1의 미스트 분사 헤드부(100)와 실시 형태 2의 미스트 분사 헤드부(100B)는, 주로, 반응 재료 분사용 노즐부(N2 및 N3)가 반응 재료 분사용 노즐부(N3B)로 치환된 점, 원료 용액 분사용 노즐부(N1)가 원료 용액 분사용 노즐부(N1B)로 치환된 점이 상이하다. 이하에서는, 실시 형태 2의 미스트 분사 헤드부(100B)에 관하여, 실시 형태 1의 미스트 분사 헤드부(100)와 다른 구성 부분을 중심으로 설명을 행하고, 실시 형태 1과 동일한 구성 부분은 동일 부호를 붙여 설명을 적절히 생략한다.
도 5에 도시한 바와 같이, 미스트 분사 헤드부(100B)는 반응 재료 분사용 노즐부(N3B)와, 원료 용액 분사용 노즐부(N1B)와, 배기용 노즐부(N4)를 갖는다. 도 5에 도시한 바와 같이, 반응 재료 분사용 노즐부(N3B), 원료 용액 분사용 노즐부(N1B) 및 배기용 노즐부(N4)는, 그 순서로, X 방향(수평 방향)을 따라서 나란히 배치되어 있다.
또한, 원료 용액 분사용 노즐부(N1B)의 측면과 반응 재료 분사용 노즐부(N3B)의 측면은 접촉하고 있다. 그러나, 원료 용액 분사용 노즐부(N1B)의 측면과 배기용 노즐부(N4)의 측면 간은, 소정의 거리만큼 이격되어 있다. 즉, 반응 재료 분사용 노즐부(N3B)와 원료 용액 분사용 노즐부(N1B)는 X 방향으로 인접하고 있지만, 배기용 노즐부(N4)는, 다른 노즐부(N1B, N3B)는, X 방향으로 이격되어서 배치되어 있다.
상기한 바와 같이 반응 재료 분사용 노즐부(N3B), 원료 용액 분사용 노즐부(N1B) 및 배기용 노즐부(N4)는, X 방향(수평 방향)으로 나란히 배치되어 있다. 여기서, 적어도 배기용 노즐부(N4)는, 미스트 분사 헤드부(100B)의 최외측(도 5에서는 우측 단부(+X 방향측))에 위치하고 있다.
적재부(24)에 의해 소정의 온도로 가열되어 있는 기판(23)의 상면에 대하여 미스트 분사 헤드부(100B)는 미스트화된 원료 용액 등을 분사한다. 이에 의해, 기판(23)의 상면에 원하는 막이 성막된다. 또한, 성막 처리 시에는, 적재부(24)는 수평 방향(XY 평면 내)으로 이동한다. 또는, 미스트 분사 헤드부(100B)는 당해 수평 방향으로 이동한다.
(원료 용액 분사용 노즐부(N1B) 및 반응 재료 분사용 노즐부(N3B))
이하, 원료 용액 분사용 노즐부(N1B) 및 반응 재료 분사용 노즐부(N3B)의 구성에 대하여 설명한다.
원료 용액 분사용 노즐부(N1B)는, 미스트화된 원료 용액을, 반응 재료 분사용 노즐부(N3B)의 저면에 형성된 원료 용액 분출구(15B)로부터 분사하는 노즐이다. 원료 용액 분사용 노즐부(N1B)에는, 내부에 공동부(11)(한쪽 공동부) 및 공동부(12B)(다른 쪽 공동부)가 형성되어 있다. 또한, 원료 용액 분사용 노즐부(N1B)의 상면에는, 실시 형태 1의 원료 용액 분사용 노즐부(N1)와 동일하게, 원료 용액 공급부(1)가 배치되어 있다.
또한, 원료 용액 분사용 노즐부(N1B)의 공동부(11) 내에 있어서, 실시 형태 1의 원료 용액 분사용 노즐부(N1)와 동일하게, 양 측면부에는, 복수의 정류부(6)(제1 정류부)가 배치되어 있다.
복수의 정류부(6)의 하방에 공동부(11)가 설치된다. 복수의 정류부(6)의 상방의 소공간은, 복수의 정류부(6)에 의해 형성되는 간극을 통해서, 공동부(11)와 접속되어 있고, 공동부(11)는 원료 용액 배출부(41B)에 접속되어 있다.
원료 용액 배출부(41B)는 공동부(11)에 있어서, 한쪽 측면부(도 5에서는 좌(-X 방향)측의 측면)에 배치되어 있다. 또한, 원료 용액 배출부(41B)는 원료 용액 분사용 노즐부(N1B)(공동부(11))의 저면으로부터 이격된 위치에 배치되어 있다.
한편, 원료 용액 분사용 노즐부(N1B)가 아니라, 반응 재료 분사용 노즐부(N3B)의 저면에 원료 용액 분출구(15B)가 형성되어 있다. 즉, 실시 형태 2의 미스트 분사 헤드부(100B)에서는, 반응 재료 분사용 노즐부(N3B)의 저면에 설치된 원료 용액 분출구(15B)로부터, 미스트화된 원료 용액이 기판(23)의 상면에 대하여 분출된다.
그리고, 반응 재료 분사용 노즐부(N3)에는 내부에 통로(61B)(제1 내부 통로)가 배치되어 있다. 원료 용액 분사용 노즐부(N1B)에 설치된 원료 용액 배출부(41B)는 반응 재료 분사용 노즐부(N3B)에 설치된 통로(61B)를 통하여, 원료 용액 분출구(15B)와 접속되어 있다.
도 7에 도시하는 바와 같이, 미스트 분사 헤드부(100B)의 저면은 X 방향(제2 방향) 및 Y 방향(제1 방향)으로 규정되는 직사각 형상을 나타내고 있다. 그리고, 원료 용액 분출구(15B)는 평면으로 보아 긴 변 방향을 Y 방향(제1 방향)으로 한 가늘고 긴 개구 구멍인 슬릿 형상을 나타내고 있다. 또한, 원료 용액 분출구(15B)의 개구부의 폭(도 7의 X 방향의 치수)은 0.1mm 내지 10mm 정도이다.
원료 용액 분사용 노즐부(N1B)에서는, 미스트화된 원료 용액은, 원료 용액 공급부(1)로부터, 공동부(11) 내에 공급된다. 그리고, 당해 원료 용액은, 복수의 정류부(6)에 의해 정류되어, 복수의 정류부(6)의 상방의 소공간에 충만된 후, 공동부(11)로 유도되어, 공동부(11)에서 충만된다. 그 후, 미스트화된 원료 용액은, 원료 용액 배출부(41B)로부터, 반응 재료 분사용 노즐부(N3B)의 통로(61B)를 통하여, 원료 용액 분출구(15B)로 유도된다. 그리고, 미스트화된 원료 용액은, 원료 용액 분출구(15B)로부터, 기판(23)의 상면을 향해서 분출된다.
또한, 원료 용액 분사용 노즐부(N1B)는 공동부(11)의 하방에 공동부(12B)를 갖고, 공동부(12B)는 도 5 및 도 8의 (b)에 도시하는 바와 같이, 원료 용액과의 반응에 기여하는 제1 반응 재료를 공급하는 반응 재료 공급부(2B)와 접속되어 있고, 공동부(12B)는 후술하는 반응 재료 배출부(42B)에 접속되어 있다.
반응 재료 배출부(42B)(제1 반응 재료 배출부)는 공동부(12B)에 있어서, 한쪽 측면부(도 5에서는 좌(-X 방향)측의 측면)에 배치되어 있다. 또한, 반응 재료 배출부(42B)는 원료 용액 분사용 노즐부(N1B)(공동부(12B))의 저면으로부터 이격된 위치에 배치되어 있다.
한편, 반응 재료 분사용 노즐부(N3B) 내에는 통로(62B)(제2 내부 통로)가 배치되어 있다. 그리고, 원료 용액 분사용 노즐부(N1B)에 설치된 반응 재료 배출부(42B)는 반응 재료 분사용 노즐부(N3B)에 설치된 통로(62B)를 통하여, 반응 재료 분사용 노즐부(N3B)의 저면에 설치된 반응 재료 분출구(16B)(제1 반응 재료 분출구)와 접속되어 있다.
한편, 반응 재료 분사용 노즐부(N3B)는, 주로 원료 용액과의 반응에 기여하는 제2 반응 재료를 기판(23)에 대하여 분출하는 노즐이다. 반응 재료 분사용 노즐부(N3B)에는, 내부에 1개의 공동부(13B)가 형성되어 있다. 도 5에 도시한 바와 같이, 공동부(13B)는 반응 재료 분사용 노즐부(N3B) 내에 있어서, 상방(+Z 방향)에 배치되어 있다. 구체적으로는, 반응 재료 분사용 노즐부(N3B) 내에 있어서, 상부측에는 공동부(13B)가 설치된다. 여기서, 공동부(13B)는 다른 공간으로부터 독립하여 형성되는 공간이다.
도 5 및 도 8의 (b)에 도시하는 바와 같이, 공동부(13B)에 있어서, Y 방향의 측면에는, 반응 재료 공급부(3B)가 배치되어 있다. 제2 반응 재료는, 반응 재료 분사용 노즐부(N3B) 밖으로부터, 반응 재료 공급부(3B)를 통하여, 공동부(13B) 내에 공급된다.
여기서, 상술한 제1 및 제2 반응 재료는, 기체여도 되고, 액체여도 된다. 액체의 경우에는, 초음파 진동 등을 이용하여 미스트화된 액체(반응 재료)가 캐리어 가스와 함께, 도시하지 않은 경로를 통하여, 원료 용액 분사용 노즐부(N1B) 또는 반응 재료 분사용 노즐부(N3B) 내로 반송된다.
반응 재료 공급부(3B)로부터 출력되는 제2 반응 재료는, 반응 재료 분사용 노즐부(N3B) 내의 공동부(13B)에 충만된다(공급된다).
또한, 도 5에서는 도시를 생략하였지만, 원료 용액 분사용 노즐부(N1B)의 공동부(12B) 및 반응 재료 분사용 노즐부(N3B)의 공동부(13B) 내에 있어서, 실시 형태 1에서 설명한 기능·작용(즉, 공동부(12B, 13B) 내에 있어서의 반응 재료의 흐름을 정돈하고, 반응 재료와 대기가 반응하여 파티클이 생성되었다고 해도, 당해 파티클이, 공동부(12B, 13B)의 저면으로부터 반응 재료 배출부(42B, 43B)까지의 사이의 영역에 포획되는 것을 촉진하는 기능·작용)을 갖는 정류부가 배치되어 있어도 된다.
또한, 공동부(13B)에 있어서, X 방향의 측면에는, 반응 재료 배출부(43)가 배치되어 있다. 여기서, 반응 재료 배출부(43)는 공동부(13B)의 저면으로부터 이격된 위치에 배치되어 있다.
반응 재료 분사용 노즐부(N3B)의 저면에 있어서, 반응 재료 분출구(16B 및 17B)가 배치되어 있다. 여기서, 공동부(12B)로부터 공급되는 제1 반응 재료가 반응 재료 분출구(16B)로부터, 공동부(13B)로부터 공급되는 제2 반응 재료가 반응 재료 분출구(17B)로부터, 각각 기판(23)의 상면에 대하여 분출된다.
미스트 분사 헤드부(100B)(도 5의 구성예에서는, 반응 재료 분사용 노즐부(N3B)) 내에는, 통로(62B) 및 통로(63)가 배치되어 있다. 그리고, 원료 용액 분사용 노즐부(N1B)와 반응 재료 분사용 노즐부(N3B)의 인접 배치에 의해, 반응 재료 배출부(42B)는 통로(62B)를 통하여 반응 재료 분출구(16B)와 접속된다. 한편, 반응 재료 분사용 노즐부(N3B) 내에 있어서, 반응 재료 배출부(43B)는 통로(63)를 통하여, 반응 재료 분출구(17B)와 접속되어 있다.
또한, 도 5에 도시한 바와 같이, 반응 재료 분사용 노즐부(N3B)의 저면에 있어서, 원료 용액을 기판(23)에 대하여 분출하는 원료 용액 분출구(15B)가 배치되어 있다. 실시 형태 2에서는, 원료 용액 배출부(41B)와 원료 용액 분출구(15B)와 접속하는 통로(61B)는 반응 재료 분사용 노즐부(N3B) 내에 배치되어 있다.
따라서, 실시 형태 2의 미스트 분사 헤드부(100B)에서는, 반응 재료 분사용 노즐부(N3B)의 기판(23)에 면하는 측에 있어서, 반응 재료 분출구(17B), 원료 용액 분출구(15B) 및 반응 재료 분출구(16B)가 그 순서로 X 방향(수평 방향)으로 배치되어 있다. 여기서, 도 7에 도시하는 바와 같이, 각 반응 재료 분출구(17B, 16B) 및 원료 용액 분출구(15B)는 평면으로 보아 긴 변 방향을 Y 방향으로 한 가늘고 긴 개구 구멍인 슬릿 형상을 나타내고 있다. 또한, 반응 재료 분출구(17B, 16B) 및 원료 용액 분출구(15B) 개구부의 폭(도 7의 X 방향의 치수)은 0.1mm 내지 10mm 정도이다.
원료 용액 분사용 노즐부(N1B)로부터 배출되는 반응 재료(제1 반응 재료)는 원료 용액 분사용 노즐부(N1B)에 있어서, 반응 재료 공급부(2B)로부터, 공동부(12B) 내에 공급된다. 그리고, 제1 반응 재료는, 공동부(12B)에 충만한 후, 반응 재료 배출부(42B)로부터 반응 재료 분사용 노즐부(N3B)로 배출된다. 그 후, 반응 재료 분사용 노즐부(N3B)의 내부에 통로(62B)를 통하여, 반응 재료 분사용 노즐부(N3B)의 저면에 설치된 반응 재료 분출구(16B)로 유도된다. 그리고, 제1 반응 재료는, 반응 재료 분출구(16B)로부터, 기판(23)의 상면을 향해서 분출된다.
한편, 반응 재료 분사용 노즐부(N3B)에 있어서, 반응 재료(제2 반응 재료)는 반응 재료 공급부(3B)로부터, 공동부(13B) 내에 공급된다. 그리고, 제2 반응 재료는, 공동부(13B)에 충만한 후, 반응 재료 배출부(43)로부터, 통로(63)를 통하여, 반응 재료 분출구(17B)로 유도된다.
도 5 및 도 7에 도시하는 바와 같이, 반응 재료 분출구(17B), 원료 용액 분출구(15B), 반응 재료 분출구(16B) 및 배기구(18)는 그 순서로, X 방향(수평 방향)으로 배치되어 있다.
배기용 노즐부(N4)는, 다른 노즐부(N3B, N1B)와는, X 방향으로 이격되어서 배치되어 있다. 따라서, 배기용 노즐부(N4)와 다른 노즐부(N3B, N1B) 사이에는, 개방형 천장부(58)가 생성된다. 그래서, 본 실시 형태에 있어서도, 미스트 분사 헤드부(100B)는 베이스 플레이트부(20B)를 구비하고 있다. 베이스 플레이트부(20B)는 반응 재료 분사용 노즐부(N3B)의 저면 아래부터 배기용 노즐부(N4)의 저면 아래에 걸쳐서도 배치됨으로써, 개방형 천장부(58)를 기판(23) 배치측으로부터 막고 있다(도 5, 도 7 및 도 8의 (b) 참조).
또한, 기판(23)에 대하여 불활성 가스를 분사할 수 있도록, 본 실시 형태에 따른 베이스 플레이트부(20B)에 있어서도, 실시 형태 1과 동일하게, 불활성 가스 공급부(54)와, 통로(74)와, 복수의 불활성 가스 분출구(194)가 설치되어 있다. 또한, 실시 형태 2의 베이스 플레이트부(20B)에는, 실시 형태 1과 동일하게, 온도 조절 기구(22)가 배치되어 있다.
또한, 실시 형태 2에서는, 반응 재료 분사용 노즐부(N3B) 내에 있어서도, 온도 조절 기구(22)가 배치되어 있다. 또한, 미스트 분사 헤드부(100B)에서는, 원료 용액 분사용 노즐부(N1B)에 대한 온도 조정은, 베이스 플레이트부(20B)에 배치되어 있는 온도 조절 기구(22)의 일부가 행하고 있다.
또한, 실시 형태 2에 있어서도, 미스트 분사 헤드부(100B)는 기판(23)에 면하고 있는 측(저면)에 있어서, 프레임부(30)를 갖는다. 또한, 도 5에 도시한 바와 같이, 실시 형태 1과 동일하게, 실시 형태 2에 있어서도, 미스트 분사 헤드부(100B)에는, 불활성 가스 분사부(81)의 불활성 가스 공급부(51), 통로(71) 및 불활성 가스 분출구(191)나 불활성 가스 공급부(55), 통로(75) 및 불활성 가스 분출구(195)가 설치되어 있다.
반응 공간에, 미스트화된 원료 용액과 반응 재료가 분사되면, 가열되어 있는 기판(23) 상에 있어서, 원료 용액과 반응 재료가 반응하여, 기판(23)의 상면에 원하는 막이 성막된다. 또한, 반응 공간 내의 반응 잔사 등은, 배기용 노즐부(N4)에 의해, 반응 공간으로부터 배제된다.
(불활성 가스 분출구(192B 및 193B) 등)
실시 형태 2의 미스트 분사 헤드부(100B)의 단부(도 5의 -X 방향 측단부)에 있어서, 실시 형태 1과 동일하게, 불활성 가스 분사부(81)는 프레임부(30) 또는 프레임부(30)에 인접하는 영역에 배치되어 있다. 또한, 미스트 분사 헤드부(100B)의 반응 재료 분사용 노즐부(N3B)의 내부에 불활성 가스 분사부(82B 및 83B)가 형성되어 있다.
불활성 가스 분사부(81)는 주로 불활성 가스 공급부(51), 통로(71) 및 불활성 가스 분출구(191)를 포함하고, 불활성 가스 분사부(82B)는 주로 불활성 가스 공급부(52B), 통로(72B) 및 불활성 가스 분출구(192B)를 포함하고, 불활성 가스 분사부(83B)는 주로 불활성 가스 공급부(53B), 통로(73B) 및 불활성 가스 분출구(193B)를 포함한다.
도 5에 도시한 바와 같이, 불활성 가스 분사부(82B)는 반응 재료 분사용 노즐부(N3B) 내에 있어서, 공동부(13B)의 하방에 배치되고, 불활성 가스 분사부(83B)의 주요부(불활성 가스 공급부(53B) 부근의 통로(73B))는 불활성 가스 분사부(82B)의 주요부(불활성 가스 공급부(52B) 부근의 통로(72B))의 하방에 형성되어 있다. 여기서, 불활성 가스 분사부(82B 및 83B)는 각각 다른 공간으로부터 독립하여 형성되는 공간이다.
도 5, 도 6 및 도 8의 (b)에 도시하는 바와 같이, 불활성 가스 분사부(82B 및 83B)에 있어서, Y 방향의 측면에는, 불활성 가스 공급부(52B 및 53B)가 배치되어 있다. 불활성 가스 공급부(52B 및 53B)는 반응 재료 분사용 노즐부(N3B) 내에 형성된 통로(72B 및 73B)를 통하여 반응 재료 분사용 노즐부(N3B)의 저면에 형성된 불활성 가스 분출구(192B 및 193B)에 접속된다.
도 5 및 도 6에 도시하는 바와 같이, 불활성 가스 분사부(82B 및 83B)에 있어서, 외부로부터 불활성 가스 공급부(52B 및 53B)에 도입되는 불활성 가스는 통로(72B 및 73B)를 통하여, 미스트 분사 헤드부(100B)의 저면에 형성되는 불활성 가스 분출구(192B 및 193B)로부터 분출된다.
불활성 가스 공급부(51, 52B 및 53B)는 불활성 가스 분출구(191, 192B 및 193B)에 연통하고 있지만, 불활성 가스 공급부(51, 52B 및 53B) 각각의 개구 면적은, 불활성 가스 분출구(191, 192B 및 193B) 각각의 개구 면적 이상으로 설정하는 것 바람직하다.
또한, 불활성 가스 분출구(191, 192B 및 193B)에 의해 불활성 가스를 분출하고 있는 유량은, 원료 용액 분출구(15B)에 의해 원료 용액을 분출하고 있는 유량 및 반응 재료 분출구(16B 및 17B)에 의해 반응 재료를 분출하고 있는 유량 각각 이하로 설정하는 것이 바람직하다.
또한, 도 6에 도시하는 바와 같이, 실시 형태 1과 동일하게, Y 방향 양단부에 설치된 2개의 불활성 가스 공급부(55)에 도입되는 불활성 가스가, 각각 통로(75)를 통하여, 도 7에 도시하는 바와 같이, 미스트 분사 헤드부(100B)의 저면에 형성된 2개의 불활성 가스 분출구(195)로부터 분출된다.
이와 같이, 불활성 가스 분출구(195)는 상술한 프레임부(30) 또는 프레임부(30)에 인접하는 영역에 배치되어 있다.
상술한 구성에 의해, 불활성 가스 분사부(81, 82B 및 83B)의 불활성 가스 공급부(51, 52B 및 53B) 및 불활성 가스 공급부(55)를 통하여, 미스트 분사 헤드부(100B)의 외부로부터 보내져 온 불활성 가스는, 미스트 분사 헤드부(100B) 내에 공급된다. 통로(71, 72B 및 73B) 및 통로(75)는 미스트 분사 헤드부(100B) 내에 배치되어 있고, 당해 공급된 불활성 가스는, 통로(71, 72B 및 73B) 및 통로(75) 내에서 전반한다. 불활성 가스 분출구(191, 192B 및 193B) 및 불활성 가스 분출구(195)는 미스트 분사 헤드부(100B)의 저면(기판(23)에 면하는 측)에 배치되어 있고, 불활성 가스 분출구(191, 192B 및 193B) 및 불활성 가스 분출구(195)로부터, 불활성 가스가 기판(23)의 상면을 향하여 분사된다.
배기용 노즐부(N4)는, 다른 노즐부(N1B 및 N3B)와는, X 방향으로 이격되어서 배치되어 있다. 따라서, 배기용 노즐부(N4)와 다른 노즐부(N1B 및 N3B) 사이에는, 개방형 천장부(58)가 생성된다. 그래서, 미스트 분사 헤드부(100B)는 베이스 플레이트부(20B)를 구비하고 있다. 베이스 플레이트부(20B)는 개방형 천장부(58)를 기판(23) 배치측으로부터 막고 있다(도 5, 도 7, 도 8의 (b) 참조).
도 5, 도 7 및 도 8의 (b)에 도시하는 바와 같이, 실시 형태 2의 미스트 분사 헤드부(100B)의 베이스 플레이트부(20B)에는, 불활성 가스 공급부(54)(도 8의 (b) 참조)와, 통로(74)(도 5, 도 7 참조)와, 복수의 불활성 가스 분출구(194)가 설치되어 있다.
베이스 플레이트부(20B)에 있어서, 불활성 가스 공급부(54)를 통하여, 미스트 분사 헤드부(100B)의 외부로부터 보내져 온 불활성 가스는, 베이스 플레이트부(20B)에 공급된다. 통로(74)는 베이스 플레이트부(20B) 내에 배치되어 있고, 당해 공급된 불활성 가스는, 통로(74) 내에서 전반한다. 복수의 불활성 가스 분출구(194)는 베이스 플레이트부(20B)의 저면(기판(23)에 면하는 측)에 배치되어 있고, 복수의 불활성 가스 분출구(194)로부터, 불활성 가스가 기판(23)의 상면을 향하여 분사된다.
도 7에 도시하는 바와 같이, 불활성 가스 분출구(191 내지 194(191, 192B, 193B 및 194))는 각각 평면으로 보아 긴 변 방향을 Y 방향(제1 방향)으로 한 가늘고 긴 개구 구멍인 슬릿 형상이다. 한편, 불활성 가스 분출구(195)는 평면으로 보아 긴 변 방향을 X 방향(제2 방향)으로 한 가늘고 긴 개구 구멍인 슬릿 형상이다. 또한, 불활성 가스 분출구(191 내지 195) 각각의 개구부의 폭(불활성 가스 분출구(191 내지 194)는 도 7의 X 방향의 치수, 불활성 가스 분출구(195)는 도 7의 Y 방향측의 치수)은 0.1mm 내지 10mm 정도이다.
그리고, 도 5 및 도 7에 도시하는 바와 같이, 반응 재료 분사용 노즐부(N3B)의 저면에 있어서, 불활성 가스 분출구(192B)는 원료 용액 분출구(15B)와 반응 재료 분출구(17B) 사이에 설치되고, 불활성 가스 분출구(193B)는 원료 용액 분출구(15B)와 반응 재료 분출구(16B) 사이에 설치된다. 즉, 실시 형태 2의 미스트 분사 헤드부(100B)의 저면에 있어서, 불활성 가스 분출구(192B 및 193B)는 원료 용액 분출구(15B)와 반응 재료 분출구(16B 및 17) 사이에 설치되는 것을 특징으로 하고 있다.
또한, 실시 형태 2의 미스트 분사 헤드부(100B)에서는, 반응 재료 분사용 노즐부(N3B)의 저면 및 베이스 플레이트부(20B)의 저면이 단차 없는 면이 되도록 구성된다. 따라서, 원료 용액 분출구(15B), 반응 재료 분출구(16B 및 17B), 및 불활성 가스 분출구(192B, 193B 및 194)는 미스트 분사 헤드부(100B)에 있어서의 단차 없는 저면에 설치되게 된다.
(효과 등)
실시 형태 2의 미스트 분사 헤드부(100B)에 있어서, 원료 용액 분사용 노즐부(N1B)는, 미스트화된 원료 용액 및 제1 반응 재료(반응 재료 공급부(2B)로부터 공급되는 반응 재료)를 반응 재료 분사용 노즐부(N3B)로 배출 가능한 원료 용액 배출부(41B 및 42B)를 갖고 있다.
한편, 반응 재료 분사용 노즐부(N3B)는, 불활성 가스 분출구(193B 및 192B)(제1 및 제2 불활성 가스 분출구)로부터 각각 불활성 가스를 분출하고, 반응 재료 분출구(17B)(제2 반응 재료 분출구)로부터 제2 반응 재료(반응 재료 공급부(3B)로부터 공급되는 반응 재료)를 분출한다.
또한, 반응 재료 분사용 노즐부(N3B)는, 원료 용액 분사용 노즐부(N1B)의 원료 용액 배출부(41B 및 42B)로부터 배출되는 원료 용액 및 상기 제1 반응 재료를 원료 용액 분출구(15B) 및 반응 재료 분출구(16B)(제1 상기 반응 재료 분출구)로 유도하는 통로(61B 및 62B)(제1 및 제2 내부 통로)를 내부에 갖고 있다.
상기 구성의 실시 형태 2의 미스트 분사 헤드부(100B)는 원료 용액 분사용 노즐부(N1B) 및 반응 재료 분사용 노즐부(N3B)의 조합 구성에 의해, 불활성 가스 분출구(193B 및 192B)는 원료 용액 분출구(15B)와 반응 재료 분출구(16B 및 17B) 사이에 설치되는 것을 특징으로 하고 있다.
이 때문에, 실시 형태 2의 성막 장치에 있어서, 실시 형태 1과 동일하게, 원료 용액 분출구(15B) 부근과 반응 재료 분출구(16B 및 17B) 부근 각각에 대한 반응 생성물의 부착을 저감할 수 있어. 그 결과, 원료 용액 분출구(15B) 및 반응 재료 분출구(16B 및 17B) 각각의 눈막힘을 확실하게 회피할 수 있다는 효과를 발휘한다.
또한, 실시 형태 2의 미스트 분사 헤드부(100B)의 저면에 형성되는 분출구(15B 내지 17B) 및 불활성 가스 분출구(191 내지 194)는 제1 방향(Y 방향)을 긴 변 방향으로 한 슬릿 형상으로 형성된다. 따라서, 대면적의 기판에 대하여 균등하게, 미스트화된 원료 용액을 분무할 수 있다.
또한, 적재부(24) 또는 미스트 분사 헤드부(100B)는 수평 방향으로 이동 가능하다. 따라서, 대면적의 기판(23)의 전체면에 대해서도, 본 실시 형태에 따른 성막 장치(미스트 분사 헤드부(100B))를 사용한 성막 처리가 가능하게 된다.
또한, 반응 재료 분출구(16B(17B))를 슬릿 형상으로 형성함으로써, 대면적의 기판(23)의 상면에 대하여, 균등하게, 반응 재료를 분무할 수 있다.
추가로, 배기구(18)를 슬릿 형상으로 형성함으로써, 보다 광범위에 걸쳐서, 배기 처리가 가능하게 된다. 또한, 원료 용액 등이 배기구(18)로 향하는 X 방향의 흐름을, 균등하게 할 수 있다.
또한, 실시 형태 2의 성막 장치에서는, 불활성 가스 공급부(51, 52B 및 53B) 각각의 개구 면적을, 불활성 가스 분출구(191, 192B 및 193B) 각각의 개구 면적 이상, 즉, 불활성 가스 분출구(191, 192B 및 193B) 각각의 개구 면적을 불활성 가스 공급부(51, 52B 및 53B) 각각의 개구 면적 이하로 설정함으로써, 불활성 가스 분출구(191, 192B 및 193B)와 불활성 가스 공급부(51, 52B 및 53B) 간에 압력차를 설정할 수 있어, 성막 시에 불활성 가스를 기판(23) 상면 상에 균일하게 퍼지게 할 수 있다는 효과를 발휘한다.
추가로, 실시 형태 2의 성막 장치에 있어서, 불활성 가스 분출구(191, 192B 및 193B)에 의해 불활성 가스를 분출하고 있는 유량을, 원료 용액 분출구(15B)에 의해 원료 용액을 분출하고 있는 유량 및 반응 재료 분출구(16B 및 17B)에 의해 반응 재료를 분출하고 있는 유량 각각 이하로 설정하고 있다.
이 때문에, 실시 형태 2의 성막 장치는, 불활성 가스의 분출에 의해, 원료 용액과 반응 재료의 반응을 저해하는 현상을 억제할 수 있다.
또한, 실시 형태 2의 성막 장치는, 실시 형태 1의 성막 장치와 동일한 효과를 발휘하는 동시에, 이하의 효과를 발휘한다.
실시 형태 2에 관한 미스트 분사 헤드부(100B)는 하나의 원료 용액 분사용 노즐부(N1B)에 있어서, 2개의 공동부(11, 12B)를 설치하고, 1개의 반응 재료 분사용 노즐부(N3B)로부터, 2종류의 반응 재료 및 2개의 불활성 가스를 기판(23)을 향하여 분사시키고 있다.
따라서, 2종류의 반응 재료를 분사시키는 경우에, 실시 형태 1에서 설명한 바와 같이, 미스트 분사 헤드부(100B)에 2개의 반응 재료 분사용 노즐부(N2, N3)를 설치할 필요가 없게 된다. 즉, 실시 형태 2에 따른 미스트 분사 헤드부(100B)에서는, 공간 절약화가 가능하게 된다.
또한, 실시 형태 2에 관한 미스트 분사 헤드부(100B)는 1개의 반응 재료 분사용 노즐부(N3B) 내에 불활성 가스 분사부(82B 및 83B)를 설치하고 있기 때문에, 실시 형태 1의 미스트 분사 헤드부(100)와 같이 불활성 가스 분사부(82 및 83)를 독립하여 설치할 필요가 없게 되는 만큼, 미스트 분사 헤드부(100B)에서는, 공간 절약화가 가능하게 된다.
추가로, 미스트 분사 헤드부(100B)는 실시 형태 1과 동일하게, 개방형 천장부(58)를 기판(23)측으로부터 막는 베이스 플레이트부(20B)를 갖고 있다. 따라서, 배기용 노즐부(N4)를 다른 노즐부(N1B 및 N3B)로부터 이격하여 배치시켰다고 해도, 반응 공간으로부터 개방형 천장부(58)로, 원료 용액 등이 흐르는 것을 방지할 수 있다. 또한, 미스트 분사 헤드부(100B)에 있어서의, 배기용 노즐부(N4) 및 다른 노즐부(N1B 및 N3B)의 조립이 용이해진다.
<기타>
또한, 상술한 실시 형태에서는, 반응 재료 분출구(16 및 17(16B 및 (17B))로부터 제1 및 제2 반응 재료를 기판(23)에 분출하는 구성을 나타냈지만, 단일의 반응 재료 분출구로부터 단일의 반응 재료를 분출시키는 구성이어도 된다. 이 경우, 원료 용액 분출구(15(15B))와 단일의 반응 재료 분출구 사이에 단일의 불활성 가스 분출구(불활성 가스 분출구(192 및 193(192B 및 (193B))에 상당하는 불활성 가스 분출구)를 설치하면, 원료 용액 분출구(15(15B)) 및 단일의 반응 재료 분출구 각각의 눈막힘을 확실하게 회피할 수 있다는 효과를 발휘할 수 있다.
본 발명은 상세하게 설명되었지만, 상기한 설명은, 모든 국면에 있어서 예시이지, 본 발명이 그에 한정되는 것은 아니다. 예시되지 않은 무수한 변형예가, 본 발명의 범위로부터 벗어나는 일 없이 상정될 수 있을 것이라고 풀이된다.
1: 원료 용액 공급부
2, 2B, 3, 3B: 반응 재료 공급부
4: 배기물 출구부
6 내지 9: 정류부
11 내지 14, 12B 및 13B: 공동부
15, 15B: 원료 용액 분출구
16, 16B, 17, 17B: 반응 재료 분출구
18: 배기구
20, 20B: 베이스 플레이트부
22: 온도 조절 기구
23: 기판
24: 적재부
30: 프레임부
41, 41B: 원료 용액 배출부
42, 42B, 43: 반응 재료 배출부
44: 배기물 도입부
51 내지 55, 52B, 53B: 불활성 가스 공급부
58: 개방형 천장부
61 내지 64, 71 내지 75, 61B, 62B, 72B, 73B: 통로
81 내지 83, 82B, 83B: 불활성 가스 분사부
100, 100B: 미스트 분사 헤드부
191 내지 195, 192B, 193B: 불활성 가스 분출구
N1, N1B: 원료 용액 분사용 노즐부
N2, N3, N3B: 반응 재료 분사용 노즐부
N4: 배기용 노즐부

Claims (15)

  1. 미스트화된 원료 용액을 대기 중에 분사함으로써, 기판(23)에 대하여 막을 성막하는 성막 장치이며,
    상기 기판이 적재되는 적재부(24)와,
    저면에 원료 용액 분출구(15, 15B), 반응 재료 분출구(16, 17, 16B, 17B) 및 불활성 가스 분출구(192, 193, 192B, 193B)를 갖고, 상기 적재부에 적재되어 있는 상기 기판에 대하여, 소정 방향으로 연장되는 원료 용액용 통로를 거쳐서 상기 원료 용액 분출구로부터 상기 원료 용액을 분사하고, 상기 소정 방향으로 연장되는 반응 재료용 통로를 거쳐서 상기 반응 재료 분출구로부터 상기 원료 용액과의 반응에 기여하는 반응 재료를 분사하고, 상기 불활성 가스 분출구로부터 불활성 가스를 분사하는 미스트 분사 헤드부(100, 100B)를 구비하고,
    상기 미스트 분사 헤드부의 저면은 단차 없는 면이고,
    상기 불활성 가스 분출구는, 상기 원료 용액 분출구와 상기 반응 재료 분출구 사이에 설치되는 것을 특징으로 하는,
    성막 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 불활성 가스 분출구는 제1 및 제2 불활성 가스 분출구(193, 192, 193B, 192B)를 포함하고,
    상기 반응 재료는 제1 및 제2 반응 재료를 포함하고, 상기 반응 재료 분출구는 상기 제1 및 제2 반응 재료를 분출하기 위한 제1 및 제2 반응 재료 분출구(16, 17, 16B, 17B)를 포함하고,
    상기 제1 불활성 가스 분출구(193, 193B)는 상기 원료 용액 분출구와 상기 제1 반응 재료 분출구(16, 16B) 사이에 설치되고, 상기 제2 불활성 가스 분출구(192, 192B)는 상기 원료 용액 분출구와 상기 제2 반응 재료 분출구(17, 17B) 사이에 설치되는,
    성막 장치.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 미스트 분사 헤드부의 저면은 제1 및 제2 방향으로 규정되는 직사각 형상을 나타내고,
    상기 원료 용액 분출구, 상기 반응 재료 분출구, 및 상기 불활성 가스 분출구는 각각 평면으로 보아 상기 제1 방향을 긴 변 방향으로 한 슬릿 형상으로 형성되는 것을 특징으로 하는,
    성막 장치.
  4. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 미스트 분사 헤드부는, 외부로부터 불활성 가스를 도입하는 불활성 가스 공급부(52, 53, 52B, 53B)를 더 갖고, 상기 불활성 가스 공급부는 상기 불활성 가스 분출구에 연통하고,
    상기 불활성 가스 분출구의 개구 면적은 상기 불활성 가스 공급부의 개구 면적 이하인 것을 특징으로 하는,
    성막 장치.
  5. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 불활성 가스를 분출하고 있는 유량은, 상기 원료 용액을 분출하고 있는 유량 및 상기 반응 재료를 분출하고 있는 유량 각각 이하인,
    성막 장치.
  6. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 미스트 분사 헤드부는,
    상기 원료 용액 분출구로부터 상기 원료 용액의 분사를 행하는 원료 용액 분사용 노즐부(N1, N1B)를 구비하고,
    상기 원료 용액 분사용 노즐부는,
    제1 공동부(11)와,
    상기 제1 공동부 내에, 미스트화된 상기 원료 용액을 공급하는 원료 용액 공급부(1)와,
    상기 제1 공동부의 저면으로부터 이격된 위치에 있어서, 상기 제1 공동부 내의 측면에 설치되고, 상기 원료 용액 분출구와 접속되어 있는 원료 용액 배출부(41, 41B)와,
    상기 제1 공동 내에 배치되어 있는, 상기 원료 용액의 흐름을 정돈하는 제1 정류부(6)를 포함하는,
    성막 장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 미스트 분사 헤드부는,
    상기 원료 용액 분사용 노즐부에 수평 방향을 따라서 배치되어 있고, 상기 반응 재료를 분사하는 반응 재료 분사용 노즐부(N2, N3, N3B)를 더 구비하는,
    성막 장치.
  8. 제2항에 있어서,
    상기 미스트 분사 헤드부는,
    저면에 설치되는 상기 원료 용액 분출구로부터, 상기 원료 용액을 분사하는 원료 용액 분사용 노즐부(N1)와,
    상기 원료 용액 분사용 노즐부를 사이에 두고 배치되어 있고, 저면에 설치되는 상기 제1 및 제2 반응 재료 분출구로부터, 상기 제1 및 제2 반응 재료를 분사하는 제1 및 제2 반응 재료 분사용 노즐부(N2, N3)와,
    저면에 설치되는 상기 제1 및 제2 불활성 가스 분출구로부터, 불활성 가스를 분사하는 제1 및 제2 불활성 가스 분사부(83, 82)를 구비하고,
    상기 제1 불활성 가스 분사부는 상기 원료 용액 분사용 노즐부와 상기 제1 반응 재료 분사용 노즐부 사이에 설치되고, 상기 제2 불활성 가스 분사부는 상기 원료 용액 분사용 노즐부와 상기 제2 반응 재료 분사용 노즐부 사이에 설치되는,
    성막 장치.
  9. 제2항에 있어서,
    상기 미스트 분사 헤드부는,
    상기 원료 용액의 분사에 추가하여, 상기 제1 반응 재료의 분사를 행하는 원료 용액 분사용 노즐부(N1B)와,
    상기 원료 용액 분사용 노즐부와 인접하여 배치되어 있고, 저면에 상기 원료 용액 분출구, 상기 제1 및 제2 반응 재료 분출구, 및 상기 제1 및 제2 불활성 가스 분출구를 갖는 반응 재료 분사용 노즐부(N3B)를 구비하고,
    상기 원료 용액 분사용 노즐부는,
    상기 원료 용액 및 상기 제1 반응 재료를 상기 반응 재료 분사용 노즐부로 배출 가능한 원료 용액 배출부 및 제1 반응 재료 배출부(41B, 42B)를 갖고,
    상기 반응 재료 분사용 노즐부는,
    상기 제1 및 제2 불활성 가스 분출구로부터 각각 불활성 가스를 분출하고, 상기 제2 반응 재료 분출구로부터 상기 제2 반응 재료를 분출함과 함께,
    상기 원료 용액 분사용 노즐부의 상기 원료 용액 배출부 및 상기 제1 반응 재료 배출부로부터 배출되는 상기 원료 용액 및 상기 제1 반응 재료를 상기 원료 용액 분출구 및 상기 제1 반응 재료 분출구로 유도하는 제1 및 제2 내부 통로(61B, 62B)를 갖는,
    성막 장치.
  10. 제7항에 있어서,
    상기 반응 재료 분사용 노즐부는,
    제2 공동부(12, 13, 13B)와,
    상기 제2 공동부 내에 상기 반응 재료를 공급하는 반응 재료 공급부(2, 3, 3B)와,
    상기 제2 공동부의 저면으로부터 이격된 위치에 있어서, 상기 제2 공동부 내의 측면에 설치되고, 상기 반응 재료 분출구와 접속되어 있는 반응 재료 배출부(42, 43)를 갖는,
    성막 장치.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 미스트 분사 헤드부는,
    배기구로부터 배기 처리를 행하는 배기용 노즐부(N4)를 더 구비하고,
    상기 배기용 노즐부는,
    상기 원료 용액 분사용 노즐부가 상기 원료 용액을 분출하고 있는 유량과, 상기 반응 재료 분사용 노즐부가 상기 반응 재료를 분출하고 있는 유량의 합 이상의 유량으로 상기 배기 처리를 행하는,
    성막 장치.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 배기용 노즐부는,
    제3 공동부(14)와,
    상기 제3 공동부의 저면으로부터 이격된 위치에 있어서, 상기 제3 공동부 내의 측면에 설치되고, 상기 배기구와 접속되어 있는 배기물 도입부(44)와,
    상기 배기물 도입부보다 상방에 배치되어 있고, 배기물을 상기 제3 공동부로부터 상기 배기용 노즐부 밖으로 배출하는 배기물 출구부(4)를 포함하는,
    성막 장치.
  13. 제11항에 있어서,
    상기 미스트 분사 헤드부는,
    상기 원료 용액 분사용 노즐부와 상기 배기용 노즐부 사이에 설치되어 있는 개방형 천장부(58)와,
    상기 개방형 천장부를, 상기 기판의 배치측으로부터 막는 베이스 플레이트부(20, 20B)를 더 구비하는,
    성막 장치.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 베이스 플레이트부는,
    불활성 가스를 분출하는 제3 불활성 가스 분출구(194)가 배치되어 있는,
    성막 장치.
  15. 제11항에 있어서,
    상기 원료 용액 분사용 노즐부, 상기 반응 재료 분사용 노즐부 및 상기 배기용 노즐부는, 수평 방향으로 나란히 배치되어 있고,
    적어도 상기 배기용 노즐부는,
    상기 미스트 분사 헤드부의 최외측에 위치하고 있는,
    성막 장치.
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