KR20120010736A - Deposition apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은, 증착속도(蒸着速度)(증착 레이트(蒸着 rate))를 검출하는 검출장치(檢出裝置)를 구비한 증착장치(蒸着裝置)에 관한 것이다.
TECHNICAL FIELD This invention relates to the vapor deposition apparatus provided with the detection apparatus which detects a vapor deposition rate (deposition rate).
예를 들면 특허문헌1에는, 업 디포지션 타입(up deposition type)의 증착장치가 개시(開示)되어 있다. 이 증착장치는, 진공상태로 유지되는 성막실(成膜室)의 상부(上部)에, 지지구(支持具)에 의하여 기판(基板)이 지지되어 있다. 또한 성막실의 하부(下部)에, 이 기판과 대향(對向)하여 복수의 방출노즐(放出 nozzle)을 구비하는 분산용기(分散容器)가 배치되어 있다. 그리고 성막실의 하방에, 증착재료를 증발시키기 위한 복수의 증발 셀(蒸發 cell)이 설치되어 있다. 또한 이들 증발 셀에 재료유입관이 접속되어 있고, 이들 재료유입관이 성막실의 저벽(底壁)을 관통하여 상기 분산용기에 접속되어 있다. 그리고 각 재료유입관에 증착속도를 제어하는 제어밸브(制御 valve)가 각각 설치되어 있다.For example,
그리고 기판에 대한 증착재료의 증착속도를 모니터(moniter) 하기 위한 제1수정진동자(第一水晶振動子)가 기판의 근방에 배치되어 있다. 또 재료의 일부를 방출하는 검출노즐(檢出 nozzle)이 각 분산용기의 측부에 각각 설치되어 있고, 이들 검출노즐과 대향하여 증착속도를 검출하는 제2수정진동자가 각각 배치되어 있다.Then, a first crystal oscillator for monitoring the deposition rate of the deposition material on the substrate is disposed in the vicinity of the substrate. In addition, detection nozzles for releasing a part of the material are provided on the sides of each dispersion container, respectively, and second crystal vibrators for detecting the deposition rate are disposed opposite to these detection nozzles.
상기 종래의 구성에 있어서, 제2수정진동자에 의하여 분산용기로부터 방출노즐을 통하여 방출된 증착재료의 제2수정진동자에 대한 증착속도를 검출하고, 이 검출신호에 의거하여 막두께 제어장치에 의하여 제어밸브를 피드백 제어(feedback 制御)하고 있다. 또 제1수정진동자는 기판에 대한 증착재료의 증착속도를 모니터 하기 위한 것이다.
In the above conventional configuration, the deposition speed of the deposition material with respect to the second crystal oscillator of the deposition material discharged from the dispersion vessel through the discharge nozzle by the second crystal oscillator is detected and controlled by the film thickness control device based on the detection signal. The valve is feedback controlled. The first crystal vibrator is also for monitoring the deposition rate of the deposition material on the substrate.
그러나 제2수정진동자에 있어서의 증착재료의 증착속도를 우수한 정밀도로 검출하기 위하여 기판에 대한 증착재료의 증착속도에 대응하여 제2수정진동자에 대한 증착재료의 증착속도가 설정되어 있지만, 기판에 대한 증착재료의 증착속도의 변화가 지나치게 크면 불량이 발생하는 경우가 있다.However, in order to detect the deposition rate of the deposition material in the second crystal oscillator with excellent accuracy, the deposition rate of the deposition material for the second crystal oscillator is set corresponding to the deposition rate of the deposition material on the substrate. If the change in deposition rate of the deposition material is too large, a defect may occur.
예를 들면 분산용기로부터 방출노즐을 통하여 방출된 증착재료의 기판에 대한 증착속도를 10Å/sec로 하여 안정화 증착(安定化 蒸着)(균일한 증착속도로 하는 증착작업을 말한다)을 하는 제1증착공정에 있어서, 제2수정진동자에 대한 증착재료의 증착속도를 1Å/sec로 설정하고, 이 1Å/sec를 적정치(適正値)로 한다. 다음에 이 분산용기를 사용하여 제2증착공정을 할 때에 분산용기로부터 방출노즐을 통하여 방출된 증착재료의 기판에 대한 증착속도가 제1증착공정의 1/100인 0.1Å/sec로 안정화 증착을 하도록 변경되었을 경우에, 제2수정진동자에 대한 증착재료의 증착속도도 제1증착공정의 1/100이 되는 0.01Å/sec가 되어 검출신호가 매우 작아지게 된다. 이와 같이 제2수정진동자에 대한 증착재료의 증착속도가 적정치인 1Å/sec에 비하여 대폭적으로 작은 0.01Å/sec로 하면, 제2수정진동자에 있어서의 신호/노이즈 비(S/N 비)가 작아지게 되어 노이즈의 영향을 크게 받는 것이 쉬워진다. 이에 따라 증착속도를 우수한 정밀도로 검출할 수 없기 때문에, 적정한 피드백 제어를 할 수 없다는 문제가 있다.For example, the first deposition for stabilizing deposition (referring to deposition at a uniform deposition rate) is performed at a deposition rate of 10 nm / sec on the substrate of the deposition material released through the discharge nozzle from the dispersion vessel. In the step, the deposition rate of the deposition material for the second quartz crystal oscillator is set to 1 ms / sec, and this 1 ms / sec is set to an appropriate value. Next, during the second deposition process using this dispersion vessel, the deposition rate of the deposition material released from the dispersion vessel through the discharge nozzle to the substrate is stabilized at 0.1 s / sec, which is 1/100 of the first deposition process. In this case, the deposition rate of the deposition material with respect to the second crystal oscillator is also 0.01 s / sec, which is 1/100 of the first deposition process, so that the detection signal becomes very small. In this way, if the deposition rate of the deposition material for the second quartz crystal is set to 0.01 Hz / sec which is significantly smaller than the appropriate value of 1 kV / sec, the signal / noise ratio (S / N ratio) in the second quartz crystal is small. It becomes easy to be greatly affected by noise. As a result, since the deposition rate cannot be detected with excellent accuracy, there is a problem that proper feedback control cannot be performed.
또 분산용기로부터 방출노즐을 통하여 방출된 증착재료의 기판에 대한 증착속도를 0.1Å/sec로 안정화 증착하는 제3증착공정에 있어서, 제2수정진동자에 대한 증착재료의 증착속도를 1Å/sec로 설정하고, 이 1Å/sec를 적정치로 한다. 다음에 이 분산용기를 사용하여 제4증착공정을 할 때에, 분산용기로부터 방출노즐을 통하여 방출된 증착재료의 기판에 대한 증착속도가 제3증착공정의 100배가 되는 10Å/sec로 안정화 증착하도록 설정되었을 경우에, 제2수정진동자에 대한 증착재료의 증착속도도 제3증착공정의 100배인 100Å/sec가 되어, 대량의 증착재료가 제2수정진동자에 증착된다. 이에 따라 제2수정진동자가 증착속도를 검출할 수 있는 시간(수명)이 극단적으로 짧아지게 된다는 문제가 발생한다.Further, in the third deposition step of stabilizing and depositing the deposition rate of the deposition material discharged from the dispersion vessel through the discharge nozzle to the substrate at 0.1 kW / sec, the deposition rate of the deposition material to the second quartz crystal is 1 kW / sec. It sets and sets this 1 ms / sec as an appropriate value. Next, during the fourth deposition process using this dispersion vessel, the deposition rate of the deposition material released from the dispersion vessel through the discharge nozzle to the substrate is set to be stabilized at 10 s / sec, which is 100 times that of the third deposition process. In this case, the deposition rate of the deposition material on the second crystal vibrator is also 100 s / sec, which is 100 times that of the third deposition process, and a large amount of deposition material is deposited on the second crystal vibrator. This causes a problem that the time (life) for which the second quartz crystal oscillator can detect the deposition rate becomes extremely short.
본 발명은, 피증착재(被蒸着材)(기판)에 대한 증착재료의 증착속도가 대폭적으로 변경되어도 증착속도를 우수한 정밀도로 검출하여 제어밸브의 제어를 적정하게 할 수 있고, 또 수정진동자의 수명이 짧아지지 않는 증착속도 검출장치(蒸着速度 檢出裝置)를 구비한 증착장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
According to the present invention, even if the deposition rate of the deposition material on the deposition material (substrate) is drastically changed, the deposition rate can be detected with excellent accuracy, and the control of the control valve can be made appropriate. It is an object of the present invention to provide a vapor deposition apparatus having a vapor deposition rate detection apparatus which does not shorten its life.
청구항1에 기재된 발명은,The invention described in
진공상태로 유지되는 성막실(成膜室) 내에 복수의 증착노즐(蒸着 nozzle)을 구비하는 분산용기(分散容器)와 피증착재(被蒸着材)가 서로 대향(對向)하여 배치되고, 증착재료를 증발시키는 증발셀(蒸發 cell)로부터 상기 분산용기에 제어밸브(制御 valve)를 구비하는 재료유입관(材料流入管)이 접속된 증착장치(蒸着裝置)에 있어서,In the deposition chamber maintained in a vacuum state, a dispersion container including a plurality of deposition nozzles and a deposition material are disposed to face each other. In a vapor deposition apparatus in which a material inlet pipe having a control valve is connected to the dispersion vessel from an evaporation cell for evaporating vapor deposition material,
상기 분산용기에 검출노즐(檢出 nozzle)이 관통하여 설치됨과 아울러, 상기 검출노즐로부터 방출되는 증착재료의 증착속도(蒸着速度)를 검출하는 증착속도 검출소자(蒸着速度 檢出素子)가 상기 검출노즐과 대향하여 배치되고,A detection nozzle is installed through the dispersion container, and a deposition rate detection device for detecting a deposition rate of the deposition material discharged from the detection nozzle is detected by the deposition nozzle. Disposed opposite the nozzle,
상기 검출노즐의 방출구(放出口)와 상기 증착속도 검출소자의 적어도 일방(一方)을, 타방(他方)에 대하여 접근?이간(接近?離間)하도록 이동시키는 증착속도 조정기구(蒸着速度 調整機構)가 설치된 것이다.A deposition rate adjusting mechanism for moving at least one of the discharge port of the detection nozzle and at least one of the deposition rate detecting elements with respect to the other; ) Is installed.
청구항2에 기재된 발명은, 청구항1에 기재된 구성에 있어서,In the invention described in claim 2, in the configuration described in
증착속도 조정기구는, 고정된 상기 검출노즐에 대하여 상기 증착속도 검출소자를 접근?이간하도록 이동시키는 소자조정장치(素子調整裝置)를 구비하고,The deposition rate adjusting mechanism includes an element adjusting device for moving the deposition rate detecting element to approach and separate the fixed detection nozzle,
상기 피증착재에 대한 증착속도에 대응하여, 상기 소자조정장치를 조작하여 상기 검출노즐의 방출구와 상기 증착속도 검출소자의 거리를 조정함과 아울러, 상기 증착속도 검출소자의 검출신호에 의거하여 상기 제어밸브(制御 valve)를 조작하는 증착제어장치(蒸着制御裝置)를 설치한 것이다.In response to the deposition rate of the deposition material, the device adjusting device is operated to adjust the distance between the discharge port of the detection nozzle and the deposition rate detecting device, and based on the detection signal of the deposition rate detecting device. The deposition control device for controlling the control valve is installed.
청구항3에 기재된 발명은, 청구항1에 기재된 구성에 있어서,Invention of Claim 3 is a structure of
상기 증착속도 조정기구는, 상기 검출노즐을 진출?후퇴 또는 신축하도록 구성함과 아울러, 상기 검출노즐을 진출?후퇴 또는 신축시켜서 상기 검출노즐의 방출구를 증착속도 검출소자에 접근?이간하도록 이동시키는 노즐조정장치(nozzle 調整裝置)를 구비하고,The deposition rate adjusting mechanism is configured to move the detection nozzle forward, backward, or stretch, and to move the discharge nozzle toward or away from the deposition speed detection device by moving the detection nozzle forward, backward, or stretch. Equipped with a nozzle adjusting device,
상기 피증착재에 대한 증착속도에 대응하여, 상기 노즐조정장치를 조작하여 상기 검출노즐의 방출구와 상기 증착속도 검출소자의 거리를 조정함과 아울러, 상기 증착속도 검출소자의 검출신호에 의하여 상기 제어밸브를 조작하는 증착제어장치(蒸着制御裝置)를 설치한 것이다.In response to the deposition rate of the deposition material, the nozzle adjusting device is operated to adjust the distance between the discharge port of the detection nozzle and the deposition rate detecting element, and the control is performed by the detection signal of the deposition rate detecting element. The vapor deposition control apparatus which operates a valve is provided.
청구항4에 기재된 발명은, 청구항2 또는 청구항3에 기재된 구성에 있어서,Invention of Claim 4 is a structure of Claim 2 or Claim 3,
증착제어장치는,Deposition control device,
증착속도 : Q(Å/sec), 상기 검출노즐의 방출구와 상기 증착속도 검출소자의 거리 : L(mm), 증착속도에 관한 계수 : k라고 하면,Deposition rate: Q (Å / sec), the distance between the discharge port of the detection nozzle and the deposition rate detection element: L (mm), coefficient for the deposition rate: k,
Q(L) = k(1/L2) …… 식(1)에 의거하여,Q (L) = k (1 / L 2 ). … Based on equation (1),
상기 검출노즐의 방출구와 상기 증착속도 검출소자의 거리 : L을 구하고, 상기 소자조정장치 또는 상기 노즐조정장치를 조작하도록 구성된 것이다.
The distance between the discharge port of the detection nozzle and the deposition rate detection device: L is obtained and the device adjusting device or the nozzle adjusting device is operated.
청구항1에 기재된 발명에 의하면, 분산용기로부터 증착노즐을 통하여 방출된 증착재료가, 피증착재에 증착되는 증착속도가 변경되었을 때에 증착속도 조정수단에 의하여 검출노즐의 방출구와 증착속도 검출소자의 거리를 변경함으로써, 증착속도 검출소자에 대한 증착속도를 적정치로 변경할 수 있다. 이에 따라 피증착재에 대한 증착재료의 증착속도가 대폭적으로 변경되어도, 증착속도 검출소자에서는 적정한 크기의 검출신호를 얻을 수 있어, 검출신호/노이즈 비(S/N 비)를 충분히 크게 할 수 있어서 노이즈에 영향을 주는 경우도 없어, 제어밸브의 제어를 적정하게 할 수 있다. 또 증착속도 검출소자에 대한 증착속도가 증대되어 수명이 극단적으로 짧아지는 경우도 없다.According to the invention as set forth in
청구항2에 기재된 발명에 의하면, 증착속도 조정수단을 구성하는 소자조정장치에 의하여, 검출노즐의 방출구에 대하여 증착속도 검출소자를 접근?이간시켜서 상호 거리를 조정함으로써 증착속도 검출소자에 대한 증착재료의 증착속도를 적정치로 조정할 수 있다.According to the invention as set forth in claim 2, the element adjusting device constituting the deposition rate adjusting means makes the deposition material for the deposition rate detecting element by adjusting the mutual distance by approaching and separating the deposition rate detecting element with respect to the discharge port of the detection nozzle. The deposition rate of can be adjusted to an appropriate value.
청구항3에 기재된 발명에 의하면, 증착속도 조정수단을 구성하는 노즐조정장치에 의하여, 증착속도 검출소자에 대하여 검출노즐의 방출구를 접근?이간시켜서 상호 거리를 조정함으로써 증착속도 검출소자에 대한 증착재료의 증착속도를 적정치로 조정할 수 있다.According to the invention as set forth in claim 3, the deposition material for the deposition rate detecting element is adjusted by adjusting the mutual distance by approaching and separating the discharge port of the detection nozzle with respect to the deposition rate detecting element by the nozzle adjusting device constituting the deposition rate adjusting means. The deposition rate of can be adjusted to an appropriate value.
청구항4에 기재된 발명에 의하면, 증착제어장치로, 식(1)에 의거하여 검출노즐의 방출구와 증착속도 검출소자의 거리 : L을 구하고, 소자조정장치 또는 노즐조정장치를 조작함으로써 검출노즐의 방출구와 증착속도 검출소자의 거리를 우수한 정밀도로 조정할 수 있다.
According to the invention as set forth in claim 4, in the deposition control apparatus, the distance between the discharge port of the detection nozzle and the deposition rate detecting element: L is determined based on equation (1), and the detection nozzle is released by operating the element adjusting device or the nozzle adjusting device. The distance between the sphere and the deposition rate detection element can be adjusted with excellent precision.
도1은 본 발명에 관한 증착장치의 실시예1을 나타내는 개략적인 구성도이다.
도2는 소자조정장치를 구비하는 증착속도 조정수단의 구성도이다.
도3은 증착속도와 거리의 관계를 나타내는 그래프이다.
도4는 본 발명에 관한 증착장치의 실시예2를 나타내는 것으로서, 노즐조정장치를 구비하는 증착속도 조정수단의 구성도이다.
도5는 본 발명에 관한 증착장치의 실시예3을 나타내는 것으로서, 다른 노즐조정장치를 구비하는 증착속도 조정수단의 구성도이다.1 is a schematic configuration
2 is a block diagram of a deposition rate adjusting means including an element adjusting device.
3 is a graph showing the relationship between deposition rate and distance.
Fig. 4 shows Embodiment 2 of the vapor deposition apparatus according to the present invention, which is a block diagram of the vapor deposition rate adjusting means including the nozzle adjusting device.
Fig. 5 shows Embodiment 3 of the vapor deposition apparatus in accordance with the present invention, which is a block diagram of a vapor deposition rate adjusting means including another nozzle adjustment apparatus.
(실시예1)Example 1
이하, 본 발명에 관한 증착장치의 실시예1을 도면에 의거하여 설명한다.EMBODIMENT OF THE INVENTION Hereinafter, Example 1 of the vapor deposition apparatus which concerns on this invention is described based on drawing.
(전체구조)(Overall structure)
도1에 나타나 있는 바와 같이 진공상태로 유지되는 성막실(成膜室)(11)의 상부에, 피증착재(被蒸着材)인 기판(基板)(12)을 지지하는 기판지지구(基板支持具)(13)가 배치되어 있고, 성막실(11)의 하부에 기판(12)에 대향(對向)하여 분산용기(分散容器)(14)가 배치되어 있다. 그리고 가열장치에 의하여 제1증착재료를 증발시키는 제1증발셀(第一蒸發 cell)(16A)과, 가열장치에 의하여 제2증착재료를 증발시키는 제2증발셀(16B)이 성막실(11)의 하부 외측에 각각 설치되어 있다. 그리고 제1증발셀, 제2증발셀(16A, 16B)에 각각 접속된 재료유입관(材料流入管)(18A, 18B)이 합류관(合流管)(18C)에 접속되어 있고, 이 합류관(18C)이 성막실(11)의 저벽(底壁)을 관통하여 분산용기(14)에 있어서 저벽(14d)의 중앙부에 접속되어 있다. 그리고 이들 재료유입관(18A, 18B)에 제1증착재료 및 제2증착재료의 각 증착속도를 제어할 수 있는 제1제어밸브, 제2제어밸브(17A, 17B)가 삽입되어 있다.As shown in FIG. 1, a substrate support for supporting a substrate 12, which is a material to be deposited, on an upper portion of the
분산용기(14)는 합류관(18C)으로부터 유입된 증착재료를 균일하게 분산시키는 것으로서, 그 상벽(上壁)(14u)에는 복수의 증착노즐(蒸着 nozzle)(15)이 소정의 간격을 두고 관통하여 설치되어 있다. 또 증착노즐(15)의 개구부(開口部)를 개폐(開閉)시킬 수 있는 개폐용의 셔터장치(shutter 裝置)(19)가 분산용기(14)의 상부에 설치되어 있다. 이 셔터장치(19)는, 개구부를 개폐할 수 있는 방출구멍(放出 hole)(19b)을 구비하는 셔터판(shutter 板)(19a)과, 이 셔터판(19a)을 수평방향으로 소정량 슬라이드(slide) 시켜서 증착노즐(15)을 개폐하는 셔터구동부(shutter 驅動部)(19c)로 구성되어 있다.The
상기 구성에 있어서, 제1증발셀, 제2증발셀(16A, 16B)에 의하여 증발된 증착재료를 재료유입관(18A, 18B)으로부터 제1제어밸브, 제2제어밸브(17A, 17B) 및 합류관(18C)을 통하여 분산용기(14)로 유입하고, 증착노즐(15)로부터 기판(12)을 향하여 증착재료를 방출하여 기판(12)에 균일하게 증착시킬 수 있다.In the above configuration, the vapor deposition material evaporated by the first evaporation cell and the
(증착속도 검출장치(蒸着速度 檢出裝置))(Deposition rate detection device)
성막실(11)에는, 기판(12)에 대한 증착속도를 검출하기 위한 증착속도 검출장치(蒸着速度 檢出裝置)(31)가 설치되어 있다.The
증착속도 검출장치(31)는, 분산용기(14)에 있어서 하나의 측벽(側壁)(14s)을 관통하여 설치되어 증발재료의 일부를 방출하는 검출노즐(檢出 nozzle)(32)과, 이 검출노즐(32)과 대향하여 배치되고 수정진동자(水晶振動子)로 이루어지는 가동식(可動式)의 증착속도 검출소자(蒸着速度 檢出素子)(33)와, 검출노즐(32)의 방출구(放出口)(32a)와 증착속도 검출소자(33)의 거리를 조정하여 증착속도 검출소자(33)에 대한 증착속도를 조정할 수 있는 증착속도 조정기구(蒸着速度 調整機構)(34)와, 증착속도 검출소자(33)의 검출신호에 의거하여 증착속도를 구하는 증착속도 검출부(蒸着速度 檢出部)(35)를 구비하고, 증착속도 검출부(35)의 검출치(檢出値)가 증착제어장치(蒸着制御裝置)(21)로 출력되고 있다.The deposition
도2에 나타나 있는 바와 같이 증착속도 조정기구(34)는, 고정식(固定式)의 검출노즐(32)의 방출구(32a)에 대하여 증착속도 검출소자(33)를 접근?이간하도록 이동시킴으로써, 증착속도 검출소자(33)에 대한 증착속도를 조정하는 소자조정장치(素子調整裝置)(36)를 구비하고 있다. 이 소자조정장치(36)는, 래크?피니언 기구(rackㆍpinion 機構)로 구성되는 직선이동장치로 이루어지고, 이 직선이동장치는, 증착속도 검출소자(33)를 지지하는 소자홀더(素子 holder)(37)를 구비하고, 또한 검출노즐(32)의 축심(軸心)과 평행한 방향으로 이동하도록 안내되는 래크부재(rack 部材)(38)와, 이 래크부재(38)의 래크 톱니에 맞물리는 피니언(pinion)(39)과, 이 피니언(39)을 정역회전(正逆回轉) 구동하여 증착속도 검출소자(33)를 이동시켜서 증착속도 검출소자(33)를 위치조정할 수 있는 조정용 모터(調整用 motor)(40)와, 이 조정용 모터(40)의 회전방향 및 회전각으로부터 증착속도 검출소자(33)의 위치를 검출할 수 있는 로터리 인코더(rotary encoder)(소자위치검출기(素子位置檢出器))(41)를 구비하고 있다.As shown in Fig. 2, the deposition
증착제어장치(21)는, 조작기(操作器)(22)로부터 입력되는 조작신호와, 증착속도 검출부(35)에 의하여 검출된 검출치에 의거하여 증발셀(16A, 16B)의 가열온도를 제어하고, 제1제어밸브, 제2제어밸브(17A, 17B)나 셔터장치(19)를 각각 개폐조작하는 것이다.The
또 증착제어장치(21)는, 소자조정장치(36)에 의하여 조정구동부(調整軀動部)(23)를 통하여 조정용 모터(40)를 구동함으로써, 검출노즐(32)의 방출구(32a)에 대한 증착속도 검출소자(33)의 거리(L)를 조정한다. 이에 따라 검출노즐(32)로부터 방출되는 증착재료를 적정한 증착속도로 증착속도 검출소자(33)에 증착시킬 수 있다.In addition, the
그런데 증착속도 검출소자(33)에 증착되는 증착재료의 증착속도 : Q(Å/sec), 증착속도 검출노즐(32)의 방출구(32a)와 증착속도 검출소자(33)의 거리 : L(mm), 증착속도에 관한 계수 : k(≒1)라고 하면,However, the deposition rate of the deposition material deposited on the deposition rate detection element 33: Q (Å / sec), the distance between the
증착속도 : Q와 거리 : L의 사이에,Deposition rate: between Q and distance: L
Q(L) = k(1/L2) … (식1)Q (L) = k (1 / L 2 ). (Eq. 1)
의 관계가 성립한다.The relationship is established.
또 여기에서 증착속도에 관한 계수 k≒1이라면, (식1)에 의하여 도3에 나타나 있는 바와 같이 Q와 (1/L2)이 대략 직선이 되는 비례관계가 된다. 이것은 거리 : L이 길어지는 만큼, 증착속도 : Q가 작아지는 것을 나타내고 있다.In addition, if the coefficient k ≒ 1 regarding the deposition rate here, as shown in Fig. 3 by
여기에서 증착속도 : Q1, Q2, 거리 : L1, L2라고 하면,Here, deposition rate: Q1, Q2, distance: L1, L2,
(식1) Q1 = k(1/L12), Q2 = k(1/L22)로부터,(Q1 = k (1 / L1 2 ), Q2 = k (1 / L2 2 ),
Q1×k(1/L22) = Q2×k(1/L12)Q1 × k (1 / L2 2 ) = Q2 × k (1 / L1 2 )
Q2/Q1 = k(1/L22) / k(1/L12)Q2 / Q1 = k (1 / L2 2 ) / k (1 / L1 2 )
Q2/Q1 = L12/L22이 되어,Q2 / Q1 = L1 2 / L2 2
… (식2)가 성립한다. … (Equation 2) holds.
증착제어장치(21)에서는, 최초에 설정된 증착속도 검출소자(33)에 대한 증착재료의 증착속도 : Q1, 및 증착속도 검출노즐(32)의 방출구(32a)와 증착속도 검출소자(33)의 거리 : L1, 및 조작기(22)로부터 입력된 기판(12)에 대한 증착재료의 증착속도에 대응하여 증착속도 검출소자(33)에 대한 목표가 되는 증착속도 : Q2라고 하면, (식2)에 의거하여 목표로 하는 거리 : L2를 구한다. 그리고 증착속도 검출노즐(32)의 방출구(32a)와 증착속도 검출소자(33)의 거리가 L2가 되도록, 조정구동부(23)를 통하여 조정용 모터(40)를 구동하여 증착속도 검출소자(33)를 이동시킴으로써 증착속도 검출소자(33)에 대한 증착재료의 증착속도를 Q2로 한다.In the
상기 구성에 있어서의 증착작업을 설명한다.The vapor deposition work in the above configuration will be described.
우선 필요에 따라 마스크(mask)가 부착된 기판(12)을 성막실(11)로 반입하여 기판지지구(13)에 부착한다. 제1증발셀(16A)에 제1증착재료를 투입하여 가열함으로써 제1증착재료를 증발시킨다. 그리고 제1제어밸브(17A)를 열어서 제1증착재료를 재료유입관(18A)으로부터 합류관(18C)을 통하여 분산용기(14)로 유입한다. 분산용기(14)에서는 셔터장치(19)에 의하여 증착노즐(15)이 폐쇄되어 있고, 증착속도 검출장치(31)에서는 증착속도 검출소자(33)에 대한 제1증착재료의 증착속도가 구해진다. 즉 분산용기(14) 내의 증발재료가 검출노즐(32)로부터 방출되어 증착속도 검출소자(33)에 증착되고, 증착속도 검출부(35)에서는 증착속도 검출소자(33)의 검출신호에 의거하여 증착속도 검출소자(33)에 대한 제1증착재료의 증착속도가 검출된다.First, if necessary, the substrate 12 with a mask is brought into the
증착제어장치(21)에서는, 증착속도 검출부(35)의 검출치에 의거하여 제1제어밸브(17A)를 조작하여, 증착속도 검출소자(33)에 대한 제1증착재료의 증착속도가 목적으로 하는 증착속도가 되도록 피드백 제어(feed-back 制御)를 한다. 그리고 목적으로 하는 증착속도가 되면, 셔터장치(19)를 개방하여 제1증착재료를 증착노즐(15)로부터 기판(12)을 향하여 방출시켜서 기판(12)에 안정화 증착(安定化 蒸着)한다.In the
안정화 증착 중에는, 증착속도 검출장치(31)에서 증착속도 검출소자(33)에 의하여 검출된 검출신호가 일정시간마다 증착속도 검출부(35)를 통하여 증착제어장치(21)로 출력되고 있고, 증착제어장치(21)에서는, 이 검출치에 의거하여 제1제어밸브(17A)를 피드백 제어하여 기판(12)에 대한 제1증착재료의 증착속도가 적정한 값이 되도록 제어한다.During the stabilization deposition, the detection signal detected by the deposition
소정의 증착시간이 경과하여 기판(12)에 제1증착재료가 소정의 막두께로 증착되면, 셔터장치(19)를 닫음과 아울러 제1제어밸브(17A)를 닫아서 제1증착재료의 증착이 완료된다.After the predetermined deposition time has elapsed, the first deposition material is deposited on the substrate 12 to a predetermined film thickness. The deposition of the first deposition material is performed by closing the
다음에 제2증발셀(16B)로부터 제2증착재료를 증발시켜서, 기판(12)의 제1증착재료의 표면에 다음의 막을 적층(積層)하여 증착한다.Next, the second deposition material is evaporated from the
여기에서 예를 들면 증착속도 검출소자(33)에 대한 제1증착재료의 증착속도 : Q1 = 10(Å/sec)이고, 검출노즐(32)의 방출구(32a)와 증착속도 검출소자(33)의 거리 : L1 = 10(mm)이었을 때에, 증착속도 검출소자(33)에 대한 제2증착재료의 증착속도 : Q2 = 1(Å/sec)이고, 제1증착재료의 증착속도의 1/10인 경우에, 증착제어장치(21)에서는 식(2)에 의거하여 검출노즐(32)의 방출구(32a)와 증착속도 검출소자(33)의 거리 : L2를 구한다.Here, for example, the deposition rate of the first deposition material on the deposition
…… (식2)로부터 … … From (Equation 2)
L2 ≒ 3.16(mm)이 된다.L2 ≒ 3.16 (mm).
또한 증착속도 검출소자(33)에 대한 제2증착재료의 증착속도가 Q2 = 100(Å/sec)이고, 제1증착재료의 10배인 경우에 식(2)로부터Further, when the deposition rate of the second deposition material on the deposition
L2 ≒ 31.6(mm)이 된다.L2 ≒ 31.6 (mm).
이렇게 하여 구해진 거리(L2)에 의거하여 증착제어장치(21)에 의하여 소자조정장치(36)의 조정용 모터(40)를 구동하여 증착속도 검출소자(33)의 위치를 변경한다.Based on the distance L2 obtained in this way, the
증착작업은, 제2증발셀(16B)에 제2증착재료를 투입하여 가열, 증발시키고, 제2제어밸브(17B)를 열어서 제2증착재료를 재료유입관(18B)으로부터 합류관(18C)을 통하여 분산용기(14)로 유입한다. 분산용기(14)에서는, 셔터장치(19)에 의하여 증착노즐(15)이 폐쇄되어 있어, 증착속도 검출장치(31)에 의하여 증착속도가 검출되고 있다.In the vapor deposition operation, the second deposition material is introduced into the
증착제어장치(21)에서는, 이 검출치에 의거하여 제2제어밸브(17B)를 조작하여 목적으로 하는 증착속도가 되도록 피드백 제어한다. 그리고 목적으로 하는 증착속도가 되면, 셔터장치(19)를 개방하여 제2증착재료를 증착노즐(15)로부터 기판(12)을 향하여 방출시켜서 안정화 증착을 한다.In the
또한 안정화 증착 중에도, 증착속도 검출장치(31)에서 증착속도 검출소자(33)에 의하여 검출된 검출신호가 일정시간마다 증착속도 검출부(35)를 통하여 증착제어장치(21)로 출력되고 있고, 증착제어장치(21)에서는 이 검출치에 의거하여 제2제어밸브(17B)를 피드백 제어하여, 기판(12)에 대한 제2증착재료의 증착속도가 적정한 값이 되도록 제어한다.In addition, even during stabilization deposition, the detection signal detected by the deposition
소정의 증착시간이 경과하여 기판(12)에 제2증착재료가 소정의 막두께로 증착되면, 셔터장치(19)를 닫음과 아울러 제2제어밸브(17B)를 닫아서 제2증착재료의 증착이 완료된다.After the predetermined deposition time has elapsed, when the second deposition material is deposited on the substrate 12 to a predetermined film thickness, the second deposition material is deposited by closing the
(실시예1의 효과)(Effect of Example 1)
상기 실시예1에 의하면, 분산용기(14)로부터 증착노즐(15)을 통하여 방출되는 기판(12)에 대한 증착재료의 증착속도가 변경되었을 때에, 증착속도 조정기구(34)에 의하여 검출노즐(32)의 방출구(32a)와 증착속도 검출소자(33)의 거리(L)를 변경함으로써, 증착속도 검출소자(33)에 대한 제1증착재료, 제2증착재료의 증착속도를 적정한 값으로 변경할 수 있다. 이에 따라 증착속도 검출소자(33)의 검출신호/노이즈 비(S/N 비)를 충분히 크게 하여, 증착속도 검출소자(33)에 대한 제1증착재료, 제2증착재료의 증착속도를 우수한 정밀도로 검출할 수 있다. 또한 이 검출치에 의거하여 제1제어밸브, 제2제어밸브(17A, 17B)를 피드백 제어하여, 기판(12)에 대한 제1증착재료, 제2증착재료의 증착속도를 우수한 정밀도로 제어할 수 있다. 또 증착속도 검출소자(33)에 대한 제1증착재료, 제2증착재료의 증착속도가 증대되어 막두께가 단시간에 두꺼워져서, 증착속도 검출소자(33)의 수명이 극단적으로 짧아지는 경우도 없다.According to the first embodiment, when the deposition rate of the deposition material with respect to the substrate 12 discharged from the
또 증착속도 조정기구(34)에서는, 소자조정장치(36)를 조작하여 증착속도 검출소자(33)를 검출노즐(32)의 방출구(32a)에 대하여 접근?이간시켜서, 방출구(32a)와 증착속도 검출소자(33)를 적정거리로 조정하기 때문에, 증착속도 검출소자(33)에 대한 증착속도를 우수한 정밀도로 검출할 수 있다.In addition, in the deposition
또한 기판(12)에 대한 증착재료의 증착속도가 변경되었을 때에는, 증착제어장치(21)로, 식(2)에 의거하여 검출노즐(32)의 방출구(32a)와 증착속도 검출소자(33)의 거리를 구하고, 소자조정장치(36)를 조작함으로써 증착속도 검출소자(33)의 위치를 우수한 정밀도로 검출할 수 있는 적정거리에 배치할 수 있다.In addition, when the deposition rate of the deposition material on the substrate 12 is changed, the
[실시예2]Example 2
상기 실시예1에 있어서의 증착속도 조정기구(34)는, 검출노즐(32)의 방출구(32a)를 고정하고, 증착속도 검출소자(33)를 접근?이간시키는 소자조정장치(36)로 구성한 것이지만, 실시예2에서는, 도4에 나타나 있는 바와 같이 증착속도 검출소자(53)를 고정하고, 검출노즐(55)의 방출구(55a)의 위치를 조정하는 증착속도 조정기구(51)를 설치한 것이다. 여기에서 실시예1과 동일한 부재에는 동일한 부호를 붙이고 이에 대한 설명을 생략한다.The deposition
실시예2에 있어서의 증착속도 조정기구(51)는, 분산용기(14)에 있어서 일측부의 측벽(14s)을 관통하여 설치된 가이드 통(guide 筒)(54) 내에 슬라이드 하도록 설치된 진출?후퇴방식의 검출노즐(55)과, 이 검출노즐(55)과 대향하는 위치에 소자홀더(素子 holder)(52)를 통하여 고정된 증착속도 검출소자(수정진동자)(53)와, 검출노즐(55)을 슬라이드 시켜서 방출구(55a)를 이동시킴으로써 증착속도 검출소자(53)와 방출구(55a)의 거리(L)를 조정할 수 있는 노즐조정장치(56)로 구성되어 있다.The vapor deposition
노즐조정장치(56)는 예를 들면 래크?피니언 기구로 이루어지는 직선이동장치를 구비하고, 이 직선이동장치는, 검출노즐(55)에 연결부재(連結部材)(57)를 통하여 연결되고 또한 검출노즐(55)의 축심과 평행한 방향으로 이동하도록 안내되는 래크부재(58)와, 이 래크부재(58)의 래크 톱니에 맞물리는 피니언(59)과, 이 피니언(58)을 정역회전 구동하여 검출노즐(55)을 진출?후퇴시켜서 방출구(55a)의 위치를 조정할 수 있는 조정용 모터(60)와, 이 조정용 모터(60)의 회전방향 및 회전각으로부터 방출구(55a)의 위치를 검출할 수 있는 로터리 인코더(노즐위치검출기(nozzle 位置檢出器))(61)를 구비하고 있다.The
상기 실시예2의 구성에 의하면, 기판(12)에 대한 증착속도에 대응하여 노즐조정장치(56)를 조작하여, 검출노즐(55)의 방출구(55a)를 증착속도 검출소자(53)에 대하여 접근?이간시켜서 방출구(55a)와 증착속도 검출소자(53)의 거리(L)을 조정함으로써, 증착속도 검출소자(53)에 대한 증착재료의 증착속도를 우수한 정밀도로 검출할 수 있는 적정치(適正値)로 할 수 있다. 이에 따라 검출신호에 대한 노이즈의 영향도 적고 또 증착속도 검출소자(53)의 수명이 짧아지는 경우도 없다.According to the configuration of the second embodiment, the
또한 증착제어장치(21)로 식(2)에 의거하여 검출노즐(55)의 방출구(55a)와 증착속도 검출소자(53)의 거리(L)를 구하고, 노즐조정장치(56)를 조작함으로써 증착속도 검출소자(53)에 의하여 우수한 정밀도로 증착속도를 적정치로 검출할 수 있도록, 검출노즐(55)의 방출구(55a)와 증착속도 검출소자(53)의 거리(L)를 적정한 거리로 조정할 수 있다.Further, the
[실시예3]Example 3
실시예3은 실시예2와 마찬가지로 방출구를 진출?후퇴시키는 것이지만, 도5에 나타나 있는 바와 같이 분산용기(14)에 있어서 일측부의 측벽(14s)에 신축식(伸縮式)의 검출노즐(71)을 관통하도록 설치하여 방출구(71a)를 진출?후퇴 가능하게 하고, 래크?피니언 기구로 이루어지는 직선이동장치로 구성되는 노즐조정장치(56)에 의하여 검출노즐(71)을 신축시켜서 방출구(71a)를 이동시킴으로써 방출구(71a)와 증착속도 검출소자(53)의 거리(L)를 조정할 수 있도록 한 것으로, 동일한 구조의 노즐조정장치(56)가 설치되어 있다. 여기에서 실시예2와 동일한 부재에는 동일한 부호를 붙이고 이에 대한 설명을 생략한다.In the third embodiment, the discharge port is moved in and out as in the second embodiment. However, as shown in FIG. 5, in the
실시예3에 의하면, 실시예1 또는 실시예2와 동일한 작용효과를 얻을 수 있다.According to Example 3, the same effect as Example 1 or Example 2 can be obtained.
또 상기 실시예1?실시예3에서는, 직선이동장치로서 래크?피니언 기구를 설명하였지만, 이것에 한정되는 것이 아니라 볼 나사기구(ball 螺絲機構)나 전동실린더장치(電動 cylinder 裝置) 등을 사용할 수 있다.In the first to third embodiments, the rack and pinion mechanism has been described as the linear movement device. However, the ball screw mechanism, the electric cylinder device, and the like can be used. have.
Claims (4)
상기 분산용기에 검출노즐(檢出 nozzle)이 관통하여 설치됨과 아울러, 상기 검출노즐로부터 방출되는 증착재료의 증착속도(蒸着速度)를 검출하는 증착속도 검출소자(蒸着速度 檢出素子)가 상기 검출노즐과 대향하여 배치되고,
상기 검출노즐의 방출구(放出口)와 상기 증착속도 검출소자의 적어도 일방(一方)을, 타방(他方)에 대하여 접근?이간(接近?離間)하도록 이동시키는 증착속도 조정기구(蒸着速度 調整機構)가 설치되는 것을
특징으로 하는 증착장치.
In the deposition chamber maintained in a vacuum state, a dispersion container including a plurality of deposition nozzles and a deposition material are disposed to face each other. In a vapor deposition apparatus in which a material inlet pipe having a control valve is connected to the dispersion vessel from an evaporation cell for evaporating vapor deposition material,
A detection nozzle is installed through the dispersion container, and a deposition rate detection device for detecting a deposition rate of the deposition material discharged from the detection nozzle is detected by the deposition nozzle. Disposed opposite the nozzle,
A deposition rate adjusting mechanism for moving at least one of the discharge port of the detection nozzle and at least one of the deposition rate detecting elements with respect to the other; ) Is installed
Deposition apparatus characterized by.
증착속도 조정기구는, 고정된 상기 검출노즐에 대하여 상기 증착속도 검출소자를 접근?이간하도록 이동시키는 소자조정장치(素子調整裝置)를 구비하고,
상기 피증착재에 대한 증착속도에 대응하여, 상기 소자조정장치를 조작하여 상기 검출노즐의 방출구와 상기 증착속도 검출소자의 거리를 조정함과 아울러, 상기 증착속도 검출소자의 검출신호에 의거하여 상기 제어밸브(制御 valve)를 조작하는 증착제어장치(蒸着制御裝置)를 설치하는 것을
특징으로 하는 증착장치.
The method of claim 1,
The deposition rate adjusting mechanism includes an element adjusting device for moving the deposition rate detecting element to approach and separate the fixed detection nozzle,
In response to the deposition rate of the deposition material, the device adjusting device is operated to adjust the distance between the discharge port of the detection nozzle and the deposition rate detecting device, and based on the detection signal of the deposition rate detecting device. To install a deposition control device that operates a control valve.
Deposition apparatus characterized by.
상기 증착속도 조정기구는, 상기 검출노즐을 진출?후퇴 또는 신축하도록 구성함과 아울러, 상기 검출노즐을 진출?후퇴 또는 신축시켜서 상기 검출노즐의 방출구를 증착속도 검출소자에 접근?이간하도록 이동시키는 노즐조정장치(nozzle 調整裝置)를 구비하고,
상기 피증착재에 대한 증착속도에 대응하여, 상기 노즐조정장치를 조작하여 상기 검출노즐의 방출구와 상기 증착속도 검출소자의 거리를 조정함과 아울러, 상기 증착속도 검출소자의 검출신호에 의하여 상기 제어밸브를 조작하는 증착제어장치(蒸着制御裝置)를 설치하는 것을
특징으로 하는 증착장치.
The method of claim 1,
The deposition rate adjusting mechanism is configured to move the detection nozzle forward, backward, or stretch, and to move the discharge nozzle toward or away from the deposition speed detection device by moving the detection nozzle forward, backward, or stretch. Equipped with a nozzle adjusting device,
In response to the deposition rate of the deposition material, the nozzle adjusting device is operated to adjust the distance between the discharge port of the detection nozzle and the deposition rate detecting element, and the control is performed by the detection signal of the deposition rate detecting element. To install a deposition control device that operates the valve.
Deposition apparatus characterized by.
증착제어장치는,
증착속도 : Q(Å/sec), 상기 검출노즐의 방출구와 상기 증착속도 검출소자의 거리 : L(mm), 증착속도에 관한 계수 : k라고 하면,
Q(L) = k(1/L2) …… 식(1)에 의거하여,
상기 검출노즐의 방출구와 상기 증착속도 검출소자의 거리 : L을 구하고, 상기 소자조정장치 또는 상기 노즐조정장치를 조작하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 증착장치.The method according to claim 2 or 3,
Deposition control device,
Deposition rate: Q (Å / sec), the distance between the discharge port of the detection nozzle and the deposition rate detection element: L (mm), coefficient for the deposition rate: k,
Q (L) = k (1 / L 2 ). … Based on equation (1),
And a distance between the discharge port of the detection nozzle and the deposition rate detecting element: L, and to operate the element adjusting device or the nozzle adjusting device.
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KR20140092221A (en) * | 2013-01-15 | 2014-07-23 | 히다치 조센 가부시키가이샤 | Vacuum evaporation apparatus |
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2010
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
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A201 | Request for examination | ||
E902 | Notification of reason for refusal | ||
E601 | Decision to refuse application |