KR20130087560A - 성막 장치 - Google Patents

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KR20130087560A
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도시바 미쓰비시덴키 산교시스템 가부시키가이샤
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Abstract

본 발명은, 성막이 실시되는 기판에의 균일한 미스트의 분출을 유지하면서, 미스트 분사용 노즐 주변의 구성의 비대화를 방지할 수 있는, 성막 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다. 그리고, 본 발명은, 성막의 원료가 되는 미스트를 발생하는 미스트 발생기(2)와, 미스트 발생기에서 발생한 미스트를, 막의 성막이 행하여지는 기판으로 분사하는 미스트 분사용 노즐(1)을, 구비하고 있다. 미스트 분사용 노즐은, 중공부(1H)를 갖는 본체부(1A)와, 미스트를 공급하는 미스트 공급구(5a)와, 미스트를 외부에 분사하는 분사구(8)와, 캐리어 가스를 공급하는 캐리어 가스 공급구(6a)와, 복수의 구멍(7a)이 형성된 샤워 플레이트(7)를, 구비하고 있다. 여기서, 중공부는, 샤워 플레이트의 배설에 의해, 캐리어 가스 공급구와 접속되는 제1의 공간(1S)과, 분사구에 접속되는 제2의 공간(1T)으로 분할되고, 미스트 공급구는, 제2의 공간에 접속된다.

Description

성막 장치{FILM FORMATION DEVICE}
본 발명은, 박막의 성막을 행하는 성막 장치에 관한 발명이고, 특히 기판에 대해 미스트를 분사함에 의해, 당해 기판상에 박막을 형성할 수 있는 성막 장치에 관한 것이다.
태양전지나 발광다이오드 등의 전자 디바이스의 제조 방법에서, 기판상에 박막을 성막하는 공정이 실행된다. 예를 들면, 기판에 원료 미스트를 분사시킴에 의해 당해 기판에 박막을 형성하는, 선행 기술이 존재한다(특허 문헌 1 참조).
특허 문헌 1에 관한 기술에서는, 분출용 노즐로부터 분사되는 원료 미스트를 기판에 취부(吹付)하여, 당해 기판에 박막을 성막하고 있다. 분출용 노즐은, 큰 용적의 가스고임부와, 단면(斷面) 형상이 편평(扁平) 형상인 분사구를 갖는 분출부와, 미스트 공급관을 구비하고 있다. 분출용 노즐은, 원료 미스트의 분출 방향이 기판의 평면에 평행한 방향과 수직한 방향이 되도록, 설치되어 있다.
일본 특개2007-254869호 공보
특허 문헌 1에 관한 기술에서는, 가스고임부에 마련한 미스트 공급구로부터 원료 미스트를 공급하고, 단면적이 공급구보다 작은 분사구로부터 당해 원료 미스트를 분출시킴에 의해, 원료 미스트의 균일화를 도모하고 있다.
그러나, 당해 특허 문헌 1에 관한 기술에서는, 원료 미스트의 균일한 분사를 가능하게 하기 위해, 단면적의 큰 미스트 공급구가 필요하다. 구체적으로, 분사구의 개구면적이 소정의 크기로 결정되어 있고, 당해 분사구의 개구면적에 대해, 미스트 공급구의 면적을 충분히 크게 할 필요가 있다. 또한, 대면적의 박막을 성막할 때에 당해 특허 문헌 1에 관한 기술을 적용하는 경우에는, 균일한 미스트의 분사를 가능하게 하기 위해, 단면 형상이 편평한 분사구에 대해, 미스트 공급을 위한 굵은 배관을 가스고임부에 다수 마련할 필요가 있다.
따라서 분출용 노즐 주변의 구성이 비대화된다는 문제를, 특허 문헌 1에 관한 기술은 갖고 있다. 즉, 특허 문헌 1에 관한 기술에서는, 분사구의 개구면적에 응하여, 미스트 공급구의 총 개구면적을 충분히 크게 하여야 하다는 제한이 있어서, 분출용 노즐의 구성 간략화는 곤란하였었다. 그리고, 당해 구성의 비대화에 기인하여, 분출용 노즐 주변의 메인터넌스성이 악화하고, 분출용 노즐의 조립도 복잡하게 되고, 또한 제조 비용도 증대한다.
그래서, 본 발명은, 성막이 실시되는 기판에의 균일한 미스트의 분출을 유지하면서, 미스트 분사용 노즐 주변의 구성의 비대화를 방지할 수 있는, 성막 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기한 목적을 달성하기 위해, 본 발명에 관한 성막 장치는, 성막의 원료가 되는 미스트를 발생하는 미스트 발생기와, 상기 미스트 발생기에서 발생한 상기 미스트를, 막의 성막이 행하여지는 기판으로 분사하는 미스트 분사용 노즐을, 구비하고 있고, 상기 미스트 분사용 노즐은, 중공부(中空部)를 갖는 본체부와, 상기 본체부에 형성되고, 상기 미스트 발생기에서 발생한 상기 미스트를 상기 중공부 내에 공급하는 미스트 공급구와, 상기 본체부에 형성되고, 상기 중공부의 상기 미스트를 외부에 분사하는 제1의 분사구와, 상기 본외부에 형성되고, 상기 미스트를 상기 제1의 분사구로 운반하는 캐리어 가스를 상기 중공부 내에 공급하는, 적어도 하나 이상의 캐리어 가스 공급구와, 상기 중공부 내에 배치되고, 복수의 구멍이 형성된 샤워 플레이트를, 구비하고 있고, 상기 중공부는, 상기 샤워 플레이트의 배설에 의해, 상기 캐리어 가스 공급구와 접속되는 제1의 공간과, 상기 제1의 분사구에 접속되는 제2의 공간으로 분할되고, 상기 미스트 공급구는, 상기 제2의 공간에 접속되도록, 상기 본체부에 형성되어 있다.
본 발명에 관한 성막 장치는, 성막의 원료가 되는 미스트를 발생하는 미스트 발생기와, 상기 미스트 발생기에서 발생한 상기 미스트를, 막의 성막이 행하여지는 기판으로 분사하는 미스트 분사용 노즐을, 구비하고 있고, 상기 미스트 분사용 노즐은, 중공부를 갖는 본체부와, 상기 본체부에 형성되고, 상기 미스트 발생기에서 발생한 상기 미스트를 상기 중공부 내에 공급하는 미스트 공급구와, 상기 본체부에 형성되고, 상기 중공부의 상기 미스트를 외부에 분사하는 제1의 분사구와, 상기 본외부에 형성되고, 상기 미스트를 상기 제1의 분사구로 운반하는 캐리어 가스를 상기 중공부 내에 공급하는, 적어도 하나 이상의 캐리어 가스 공급구와, 상기 중공부 내에 배치되고, 복수의 구멍이 형성된 샤워 플레이트를, 구비하고 있고, 상기 중공부는, 상기 샤워 플레이트의 배설에 의해, 상기 캐리어 가스 공급구와 접속되는 제1의 공간과, 상기 제1의 분사구에 접속되는 제2의 공간으로 분할되고, 상기 미스트 공급구는, 상기 제2의 공간에 접속되도록, 상기 본체부에 형성되어 있다.
따라서 제1의 공간 내에 공급·확산된 캐리어 가스는, 샤워 플레이트를 경유함에 의해, 균일화되고, 제2의 공간 내로 유입된다. 그리고, 제2의 공간 내에 공급되어 체류하고 있는 미스트는, 당해 캐리어 가스에 의해 정류(整流)·균일화되고, 제1의 분사구로 전반(傳搬)되어(밀려내려가), 균일화된 미스트가 캐리어 가스와 함께, 제1의 분사구로부터 기판을 향하여 분출시킬 수 있다. 이와 같이, 균일한 미스트를 기판에 취부(吹付)함에 의해, 기판의 윗면에는, 소망하는 박막을 균일하게 성막할 수 있다.
또한, 상기한 바와 같이, 샤워 플레이트의 존재에 의해, 미스트 공급구의 개구면적이나 수를 크게 하지 않아도, 제1의 분사구로부터 균일한 미스트를 분사할 수 있다. 따라서 미스트 공급구의 개구면적이나 수를 작게 할 수 있고, 미스트 분사용 노즐 주변의 구성의 비대화를 방지할 수 있다. 따라서, 미스트 분출용 노즐 주변의 메인터넌스성이 향상하고, 미스트 분출용 노즐의 조립도 간단하게 되고, 또한 제조 비용도 저감할 수 있다.
이 발명의 목적, 특징, 국면, 및 이점은, 이하의 상세한 설명과 첨부 도면에 의해, 보다 명백하게 된다.
도 1은 실시의 형태 1에 관한 미스트 분사용 노즐(1)의 외관 구성의 개략을 도시하는 사시도.
도 2는 실시의 형태 1에 관한 성막 장치의 구성을 도시하는 단면도.
도 3은 샤워 플레이트(7)의 구성을 도시하는 평면도.
도 4는 실시의 형태 1에 관한 미스트 분사용 노즐(1)의 비교 대상이 되는 노즐 구성을 도시하는 단면도.
도 5는 실시의 형태 3에 관한 성막 장치의 구성을 도시하는 단면도.
도 6은 실시의 형태 3에 관한 미스트 분사용 노즐(1)의 외관 구성의 개략을 도시하는 사시도.
도 7은 실시의 형태 4에 관한 성막 장치의 구성을 도시하는 단면도.
도 8은 실시의 형태 4에 관한 성막 장치의 다른 구성례를 도시하는 단면도.
도 9는 실시의 형태 4에 관한 성막 장치의 다른 구성례를 도시하는 단면도.
도 10은 실시의 형태 4에 관한 성막 장치의 다른 구성례를 도시하는 단면도.
도 11은 실시의 형태 5에 관한 성막 장치의 구성을 도시하는 단면도.
도 12는 실시의 형태 5에 관한 성막 장치의 개략 구성을 도시하는 평면도.
도 13은 실시의 형태 6에 관한 성막 장치의 구성을 도시하는 단면도.
도 14는 실시의 형태 6에 관한 성막 장치의 개략 구성을 도시하는 평면도.
도 15는 실시의 형태 7에 관한 성막 장치의 구성을 도시하는 단면도.
본 발명은, 기판에 박막을 성막할 때에 사용되는 성막 장치에 관한 것이다. 특히, 본 발명에 관한 성막 장치는, 기판에 대해, 박막의 원료 미스트를 분사하는 미스트 분사용 노즐을 가지며, 당해 미스트 분사에 의해, 기판에 박막을 성막한다. 여기서, 본 발명에서는, 기화된 가스를 기판에 대해 쏘임에 의해, 당해 기판상에 박막을 성막하는 것이 아니고, 액상의 「미스트」를 기판에 대해 취부함에 의해, 당해 기판상에 박막을 성막하는 것이다.
또한, 본 명세서에서는, 액상의 「미스트」란, 액적의 입경이 100㎛ 이하의 것이다. 또한, 기체가 아니고, 액상이라면 「미스트」의 입경의 하한은, 특히 한정될 필요는 없다. 그러나, 예컨대 한 예를 든다면, 당해 「미스트」의 하한은 0.1㎛ 정도이다.
이하, 이 발명을 그 실시의 형태를 도시하는 도면에 의거하여 구체적으로 설명한다.
<실시의 형태 1>
도 1은, 본 실시의 형태에 관한 성막 장치가 구비하는, 미스트 분사용 노즐(1)의 외관 구성을 도시하는 사시도이다. 도 1에는, 좌표축 X-Y-Z도 병기하고 있다. 도 2는, 성막 장치 전체의 개략 구성을 도시하는 단면도이다. 여기서, 도 2는, 도 1의 구성을 Y방향에서 바라본 때의 단면도이다.
또한, 도면 간략화를 위해, 도 1에서는, 도 2에서 도시하고 있는, 미스트 발생기(2), 각종 배관(3, 4, 5, 6), 미스트 공급구(5a), 캐리어 가스 공급구(6a) 및 제1의 분사구(8)의 도시를 생략하고 있다. 또한, 도 2에서, X-Z 좌표계를 병기하고 있다.
도 1의 구성례에서는, 한 변이 1m 이상의 사각형상의 기판(100)상에 박막을 성막하기 위해, 미스트 분사용 노즐(1)을, 당해 기판(100)의 상방에 위치시키고 있다. 그리고, 미스트 분사용 노즐(1)은, 기판(100)의 윗면에 대해, 성막의 원료가 되는 미스트를 분사한다. 여기서, 당해 분사를 행하면서, 예를 들면 기판(100)을 수평방향으로 이동시킨다. 당해 이동을 수반하는 미스트 분사에 의해, 기판(100)의 윗면 전면에, 미스트를 분사시킬 수 있고, 결과로서 기판(100) 윗면 전면에, 균일한 박막을 성막할 수 있다.
여기서, 기판(100)은, 성막 온도까지 가열되어 있다. 또한, 미스트 분사할 때에 있어서의 기판(100)의 윗면과 미스트 분사용 노즐(1)의 단부와의 거리는, 예를 들면, 수십㎜ 이하 정도이다.
도 2에 도시하는 바와 같이, 성막 장치는, 미스트 분사용 노즐(1)과 미스트 발생기(2)를 구비하고 있다.
도 2에 도시하는 바와 같이, 미스트 분사용 노즐(1)은, 중공부(1H)를 갖는 본체부(1A)에 의해 구성되어 있다. 본체부(1A)는, 도 1, 2에 도시하는 바와 같이, X방향의 폭이 짧고(예를 들면, 수㎝ 정도), Y방향의 길이가 길고(Y방향의 기판(100)의 치수보다 조금 긴 정도이고, 예를 들면 1m 이상), Z방향의 높이는 조금 높은(예를 들면, 10 내지 20㎝ 정도), 개략 직방체의 개략 외관을 갖는다.
당해 본체부(1A)는, 예를 들면 스테인리스제라도 좋지만, 경량화의 관점에서는 알루미늄제를 채용하여도 좋다. 또한, 알루미늄제의 경우에는, 본체부(1A)의 내부식성 향상시키기 위해, 코팅을 행하는 것이 바람직하다.
도 2에 도시하는 바와 같이, 본체부(1A)에는, 미스트 공급구(5a), 캐리어 가스 공급구(6a) 및 분사구(제1의 분사구로 파악할 수 있다)(8)가 천공되어 있다.
미스트 공급구(5a)는, 본체부(1A)의 측벽에 마련되어 있고, 미스트 발생기(2)에서 발생한 미스트를 본체부(1A)의 중공부(1H) 내에 공급하는, 미스트의 입구가 된다. 도 2에 도시하는 바와 같이, 본 실시의 형태에서는, 미스트 발생기(2)에서 발생한 미스트는, 미스트 배관(5)을 통과하여, 미스트 공급구(5a)에 도달하고, 당해 미스트 공급구(5a)로부터 본체부(1A)의 내부에 공급된다.
여기서, 미스트 공급구(5a)의 수는, 1개라도 좋고, 본체부(1A)의 측벽에서, Y방향에 따라 2개 이상 마련되어 있어도 좋지만, 미스트 분사용 노즐(1)의 구성 간략화의 관점에서, 미스트 공급구(5a)의 수는 적은 쪽이 바람직하다. 또한, 미스트 공급구(5a)의 수에 맞추어서, 당연히, 각 미스트 공급구(5a)와 미스트 발생기(2)를 접속하는, 미스트 배관(5)이 각각 배설된다.
또한, 미스트 공급구(5a)의 개구면적 및 미스트 배관(5)의 개구면적은 너무 작으면, 미스트의 눈막힘의 원인이 된다. 따라서 미스트 공급구(5a)의 개구면적 및 미스트 배관(5)의 개구면적은, 당해 눈막힘 방지가 가능한 정도의 크기라면 좋다.
분사구(8)는, 본체부(1A) 내부의 미스트를, 기판(100)을 향하여 분사하는, 미스트의 출구가 된다. 따라서 분사구(8)는, 미스트 분사할 때에, 기판(100)의 윗면(박막 형성면)에 면하는 본체부(1A)의 면에 형성되어 있다. 즉, 분사구(8)는, 본체부(1A)의 하면측에 형성되어 있다. 분사구(8)의 X방향의 폭은, 본체부(1A)의 중공부(1H)의 X방향의 폭보다도 좁게 되어 있다. 예를 들면, 분사구(8)의 X방향의 폭은, 1 내지 2㎜ 정도이다. 또한, 분사구(8)의 개구 형상은, 슬릿형상이고, 분사구(8)의 Y방향의 치수는, 본체부(1A)의 Y방향의 치수보다 조금 작은 정도이다. 그리고, Y방향에서의 분사구(8)의 양단에는, 얇은 두께(薄厚)의 본체부(1A)가 존재하고 있다.
도 2에 도시하는 구성례에서는, 캐리어 가스 공급구(6a)는, 본체부(1A)의 분사구(8)에 대향하는 면(즉, 본체부(1A)의 윗면측)에 마련되어 있다(또한, 후술하는 바와 같이, 캐리어 가스 공급구(6a)가 제1의 공간(1S)과 접속되어 있으면, 당해 캐리어 가스 공급구(6a)는, 본체부(1A)의 측면측에 배설되어 있어도 좋다). 당해 캐리어 가스 공급구(6a)는, 미스트 분사용 노즐(1)의 외측부터 캐리어 가스를 본체부(1A)의 중공부(1H) 내에 공급하는, 캐리어 가스의 입구가 된다. 도 2에 도시하는 바와 같이, 캐리어 가스는, 캐리어 가스 배관(6)을 통과하여, 캐리어 가스 공급구(6a)에 도달하고, 당해 캐리어 가스 공급구(6a)로부터 본체부(1A)의 내부에 공급된다.
여기서, 캐리어 가스란, 본체부(1A)의 중공부(1H)에 체류하고 있는 미스트를, 분사구(8)에 반송하고, 당해 분사구(8)로부터 분출시키기 위한 가스이다. 당해 캐리어 가스로서, 예를 들면, 공기, 질소나 불활성 가스 등을 채용할 수 있다.
여기서, 캐리어 가스 공급구(6a)의 수는, 1개라도 좋고, 본체부(1A)에서, 2개 이상 마련되어 있어도 좋지만, 미스트 분사용 노즐(1)의 구성 간략화의 관점에서, 캐리어 가스 공급구(6a)의 수는 적은 쪽이 바람직하다. 또한, 캐리어 가스 공급구(6a)의 수에 맞추어서, 당연히, 각 캐리어 가스 공급구(6a)와 접속하는, 캐리어 가스 배관(6)이 각각 배설된다.
또한, 캐리어 가스 공급구(6a)의 개구면적 및 캐리어 가스 배관(6)의 개구면적은 너무 크면, 구성 확대의 원인이 된다. 따라서 샤워 플레이트(7)에 천공된 구멍(7a)의 개구면적과의 후술하는 관계를 충족시키도록, 캐리어 가스 공급구(6a)의 개구면적 및 캐리어 가스 배관(6)의 개구면적은, 가능한 한 작은 편이 바람직하다.
또한, 미스트 분사용 노즐(1)에는, 샤워 플레이트(7)가 배설되어 있다. 도 1, 2에 도시하는 바와 같이, 샤워 플레이트(7)는, 본체부(1A)의 중공부(1H) 내에 배설되어 있다. 또한, 도 2로부터 알 수 있는 바와 같이, 샤워 플레이트(7)에 의해 당해 중공부(1H)는, 2개의 공간(1S, 1T)으로 분할된다. 즉, 중공부(1H) 내에서, 샤워 플레이트(7)는, 제1의 공간(1S)과 제2의 공간(1T)을 구획하고 있다.
도 3은, 샤워 플레이트(7)의 X-Y 평면의 평면도이다.
샤워 플레이트(7)는, 얇은 두께의 플레이트이고, 예를 들면 스테인리스제의 것을 채용할 수 있다. 도 3에 예시하는 구성에서는, 샤워 플레이트(7)에는 복수의 구멍(7a)이 균등(도 3과 달리, 균등하지 않아도 좋다)하게 천공되어 있다. 여기서, 도 3에 도시하는 한 구성례에서는, 각 구멍(7a)의 개구 형상은 환형(丸形)이고, 각 구멍(7a)은 엇갈리게 되도록 배열되어 있다. 또한, 각 구멍(7a)은, 샤워 플레이트(7)의 두께 방향으로 관통하고 있다. 또한, 구멍(7a)을 통과하는 것은 「기체」인 캐리어 가스이다. 따라서 각 구멍(7a)의 개구경은, 미소하게 할 수 있다. 각 구멍(7a)의 개구경은 한정되는 것은 없지만, 한 예로서 예를 들면 0.01㎜ 정도이다.
도 2에 도시하는 바와 같이, 캐리어 가스 공급구(6a)는 제1의 공간(1S)과 접속되어 있고, 분사구(8) 및 미스트 공급구(5a)는 제2의 공간(1T)에 접속되어 있다. 캐리어 가스 공급구(6a)로부터 공급된 캐리어 가스는, 샤워 플레이트(7)의 존재에 의해, 제1의 공간(1S)에 확산·충만함과 함께, 구멍(7a)을 통과하여 제2의 공간(1T)으로 균일하게 유도된다. 한편, 미스트 공급구(5a)로부터 공급되어 제2의 공간(1T)에서 충만하고 있는 미스트는, 당해 캐리어 가스의 흐름에 수반하여, 분사구(8)로 유도되고, 당해 분사구(8)로부터 균일하게 분사된다.
도 2에 도시하는 미스트 발생기(2)에서는, 원료 용액 배관(4)을 통과하여, 성막되는 박막의 원료를 용해시킨 원료 용액이 공급된다. 미스트 발생기(2)에서는, 당해 공급된 원료 용액을 미스트형상(무화(霧化))으로 한다. 그리고, 캐리어 가스 배관(3)으로부터 반송되는 캐리어 가스의 흐름에 따라, 미스트 발생기(2)는, 무화한 원료인 미스트를, 미스트 배관(5)을 통하여, 미스트 분사용 노즐(1) 내로 공급한다. 여기서, 당해 캐리어 가스로서, 예를 들면, 공기, 질소나 불활성 가스 등을 채용할 수 있다.
이상과 같이, 본 실시의 형태에 관한 성막 장치에서는, 미스트 분사용 노즐(1)에서, 중공부(1H) 내에 다수의 구멍(7a)을 갖는 샤워 플레이트(7)를 배설하고, 당해 샤워 플레이트(7)보다도 캐리어 가스의 하류측이고, 분사구(8)보다도 캐리어 가스의 상류측에, 미스트 공급구(5a)가 형성되어 있다.
따라서 제1의 공간(1S) 내에 공급·확산된 캐리어 가스는, 샤워 플레이트(7)를 경유함에 의해, 균일화되고, 제2의 공간(1T) 내로 유입된다. 그리고, 제2의 공간(1T) 내에 공급되어 체류하고 있는 미스트는, 당해 캐리어 가스에 의해 정류·균일화되고, 분사구(8)로 전반되어(밀려내려가), 균일화된 미스트가 캐리어 가스와 함께, 분사구(8)로부터 기판(100)을 향하여 분출시킬 수 있다. 이와 같이, 균일한 미스트를 가열 상태의 기판(100)에 취부함에 의해, 기판(100)의 윗면에는, 소망하는 박막을 균일하게 성막할 수 있다.
또한, 상기한 바와 같이, 샤워 플레이트(7)의 존재에 의해, 특허 문헌 1에 관한 기술과 같이, 미스트 배관(5)의 개구면적이나 수 및 미스트 공급구(5a)의 개구면적이나 수를 크게 하지 않아도, 분사구(8)로부터 균일한 미스트를 분사할 수 있다. 따라서 미스트 배관(5)의 개구면적이나 수 및 미스트 공급구(5a)의 개구면적이나 수를 작게 할 수 있고, 미스트 분사용 노즐(1) 주변의 구성의 비대화를 방지할 수 있다. 따라서, 미스트 분출용 노즐(1) 주변의 메인터넌스성이 향상하고, 미스트 분출용 노즐(1)의 조립도 간단하게 되고, 또한 제조 비용도 저감할 수 있다.
또한, 캐리어 가스도 샤워 플레이트(7)의 존재에 의해, 캐리어 가스 배관(6)의 개구면적이나 수 및 캐리어 가스 공급구(6a)의 개구면적이나 수를 작게 하여도, 제1의 공간(1S)에 확산된 캐리어 가스를, 제2의 공간(1T) 내에 균일한 상태로 송입(送入)하는 것이 가능해진다.
또한, 도 4에 도시하는 바와 같이, 미스트 공급구(5a)를, 제2의 공간(1T)이 아니라, 제1의 공간(1S)에 접속되는 구성도 생각된다. 그러나, 당해 도 4에 도시하는 구성을 채용한 경우에는, 샤워 플레이트(7)에 천공된 구멍(7a)에서, 미스트에 의한 눈막힘이 발생할 가능성이 있다.
이에 대해, 도 2에 도시하는 바와 같이, 샤워 플레이트(7)보다도 캐리어 가스의 하류측에(즉, 제2의 공간(1T)에 접속하도록) 미스트 공급구(5a)를 본체부(1A)에 마련함에 의해, 샤워 플레이트(7)에 천공된 구멍(7a)에서 미스트에 의한 눈막힘이 발생하는 것을 방지할 수 있다. 또한, 당해 도 2의 구성에서는, 샤워 플레이트(7)에 천공된 구멍(7a)에는, 캐리어 가스가 흐른다. 그러나, 캐리어 가스는 「기체」이기 때문에, 당해 구멍(7a)에서 캐리어 가스에 의한 눈막힘이 발생하는 일은 없다.
또한, 도 4에 도시하는 바와 같이, 분사구(8)의 개구폭(X방향의 폭)을 중공부(1H)의 폭(X방향의 폭)보다도 좁히는 구성을 채용함에 의해, 분사구(8)로부터, 보다 균일화한 미스트를 분사시킬 수 있다.
<실시의 형태 2>
본 실시의 형태에서는, 샤워 플레이트(7)에 형성된 구멍(7a)의 개구면적과, 캐리어 가스 공급구(6a)의 개구면적과의 관계에 관해 설명한다.
즉, 본 실시의 형태에서는, 샤워 플레이트(7)에 형성된 복수의 구멍(7a)의 개구면적의 총합은, 캐리어 가스 공급구(6a)의 개구면적보다도, 작다. 여기서, 캐리어 가스 공급구(6a)가 2개 이상 있는 경우에는, 구멍(7a)의 개구면적의 총합은, 캐리어 가스 공급구(6a)의 개구면적의 총합보다도, 작다.
당해 구성을 채용함에 의해, 제1의 공간(1S)에서, 캐리어 가스를 확산시키면서, 샤워 플레이트(7)의 구멍(7a)으로부터 균일한 유량의 캐리어 가스를, 제2의 공간(1T) 내에 송출할 수 있다.
<실시의 형태 3>
본 실시의 형태에 관한 성막 장치의 구성을, 도 5에 도시한다.
도 5에 도시하는 바와 같이, 본 실시의 형태에서는, 미스트 배관(5)이 생략되어 있고, 미스트 분사용 노즐(1)에는 직접, 미스트 발생기(2)가 접속되어 있다.
도 6에 도시하는 바와 같이, 본체부(1A)의 측면에는, 장방형의 미스트 공급구(5a)가 천공되어 있다. 그리고, 도 5에 도시하는 바와 같이, 본체부(1A)의 측면에는 직접, 당해 미스트 공급구(5a)를 막도록, 미스트 발생기(2)가 접속되어 있다. 여기서, 본체부(1A)와 미스트 발생기(2)는, 예를 들면 볼트 등의 체결 수단을 이용하여, 직접 접속되어 있다.
또한, 상기 이외의 구성은, 실시의 형태 1에 관한 성막 장치와 본 실시의 형태에 관한 성막 장치와, 같다.
본 실시의 형태에서는, 미스트 발생기(2)에서 미스트화된 원료 용액은, 미스트 배관을 이용하지 않고서 직접, 캐리어 가스로 전반되어 미스트 분사용 노즐(1) 내부로 공급된다.
따라서 도 2에서 도시한 미스트 배관(5)을 생략할 수 있고, 성막 장치의 구성을 보다 간략화할 수 있고, 당해 성막 장치의 제조 비용의 저감도 보다 도모할 수 있고, 성막 장치의 조립도 간이하게 된다.
또한, 도 2에 도시하는 구성의 경우에는, 미스트 발생기(2)에서 발생한 미스트를 미스트 배관(5)에서 조여서, 제2의 공간(1T)으로 공급되지만, 본 실시의 형태에서는, 미스트를 조이는 일 없이, 미스트 발생기(2)에서 생성한 미스트를 제2의 공간(1T) 내로 보낼 수 있다. 따라서 실시의 형태 1에 관한 구성과 비교하고, 본 실시의 형태에 관한 구성의 쪽이, 미스트의 공급 효율을 보다 향상시킬 수 있다. 또한, 미스트 배관(5)의 생략에 의해, 본 실시의 형태에 관한 성막 장치에서는, 미스트 배관(5)에서 미스트의 응축 등이 발생하는 일도, 당연히 없어진다.
또한, 본 실시의 형태에서는, 본체부(1A)에 장방형(Y방향으로 길다) 미스트 공급구(5a)를 천공함에 의해, 복수의 미스트 배관을 부착하는 일 없이, 제2의 공간(1T) 내의 넓은 범위에 미스트를 공급할 수 있다.
<실시의 형태 4>
본 실시의 형태에 관한 성막 장치의 구성을, 도 7에 도시한다.
도 7에 도시하는 바와 같이, 본 실시의 형태에서는, 본체부(1A)에 온도 조정부가 마련되어 있다. 또한, 당해 온도 조정부(9)가 마련되어 있는 이외의 구성은, 상기 다른 실시의 형태에 관한 성막 장치와 본 실시의 형태에 관한 성막 장치와, 같다.
도 7에 도시하는 구성에서는, 온도 조정부(9)는, 분사구(8) 주변의 본체부(1A)에 형성되어 있다. 당해 온도 조정부(9)로서, 유로(流路)를 채용할 수 있다. 당해 유로에 온도 조정된 유체를 순환시킴에 의해, 중공부(1H) 내의 온도를 조정할 수 있다. 여기서, 당해 온도 조정은, 중공부(1H) 내에서 미스트가 응집되지 않고, 당해 중공부(1H) 내에서 미스트가 반응, 분해, 성막하지 않는 온도 범위로 가열 또는 냉각이 실시된다. 여기서, 온도 조정부(9)에 의해 조정되는 온도는, 기판(100)의 가열 온도나, 미스트의 성분인 박막의 원료의 종류에 의해 변한다.
미스트는, 온도가 낮은 미스트 분사용 노즐(1)의 내벽에 접촉하면 응집되는 일이 있다. 당해 미스트의 응집은, 미스트의 균일 분사를 방해하고, 또는 미스트 응집액의 기판(100)상에의 낙하 등을 야기한다. 또한, 미스트 분사용 노즐(1) 내부에서의 미스트가 응집되면, 박막의 원료의 사용 효율이 저하된다.
다른 한편, 미스트 분사용 노즐(1)이 너무 고온이 되면, 미스트 분사용 노즐(1) 내에서 미스트의 원료가 분해·성막하고, 또는 분해하지 않더라도 미스트의 용매가 기화하여 원료가 석출한다. 당해 현상에서도, 미스트의 균일 분사의 장애나 박막 원료의 사용 효율의 저하 등을 야기한다.
그래서, 본 실시의 형태에 관한 성막 장치에서는, 미스트 분사용 노즐(1)은, 온도 조정부(9)를 구비하고 있다. 따라서 미스트 분사용 노즐(1) 내에서, 미스트가 응집되지 않고, 게다가 미스트가 기화·분해하지 않는 적절한 온도로 유지할 수 있다.
또한, 도 7의 구성은, 도 5의 구성에 온도 조정부(9)를 부가한 구성이었지만, 도 2에 도시한 구성에서, 상기한 바와 같은 양태에서 온도 조정부(9)를 부가하는 구성도, 당연히 채용할 수 있다(도 8 참조).
또한, 도 7, 8의 구성에서는, 온도 조정부(9)는, 분사구(8) 주변의 본체부(1A)에 형성되어 있다. 기판(100)이 가열되는데, 당해 가열의 영향을, 본체부(1A)의 분사구(8) 부근이 가장 받는다. 그래서, 적어도, 온도 조정부(9)를 분사구(8) 주변의 본체부(1A)에 마련함에 의해, 본체부(1A)의 구조의 복잡화(또는 확대)를 방지하면서, 중공부(1H) 내부의 온도(특히, 분사구(8) 부근의 온도)를 적온(미스트의 응집, 미스트의 분해·석출 등이 발생하지 않는 온도 범위)로 조정할 수 있다.
또한, 도 9, 10에 도시하는 바와 같이, 본체부(1A)의 벽부 전면(또는, 적어도 제2의 공간(1T)에 면하는 본체부(1A)의 벽부 전체)에, 균일하게 온도 조정부(9)를 배설하여도 좋다. 당해 9, 10에 도시하는 구성을 채용함에 의해, 중공부(1H)(또는 제2의 공간(1T)) 내 전체의 온도를, 도 7, 8에 도시하는 구성보다도, 보다 적온으로 조정할 수 있다. 즉, 도 9, 10에 도시하는 구성에서는, 중공부(1H)에서 미스트의 응집·분해·석출 등의 감소를 완전히 방지할 수 있다.
또한, 상기에서는, 온도 조정부(9)의 한 예로서 온도 조정된 유체가 흐를 수 있는 유로를 열기(列記)하였지만, 중공부(1H) 내의 온도 조정이 가능한 것이라면 다른 구성(예를 들면, 히트 파이프, 쿨 플레이트나 핫 플레이트 등의 구성체)을 채용할 수도 있다.
<실시의 형태 5>
본 실시의 형태에 관한 성막 장치의 구성을, 도 11에 도시한다. 또한, 도 11의 구성을 Z방향에서 바라본 평면도를 도 12에 도시한다. 또한, 도 12에서는, 도면 간략화의 관점에서, 미스트 발생기(2)나 각종 배관(3, 4, 6, 11) 등의 도시를 생략하고 있다.
도 11, 12에 도시하는 바와 같이, 본 실시의 형태에 관한 성막 장치는, 미스트 분사용 노즐(1)에 더하여, 반응 촉진 가스 분사용 노즐(10)을 구비하고 있다. 여기서, 도 11의 구성례에서는, 미스트 분사용 노즐(1)로서 도 7에 도시한 노즐을 예시하고 있다. 미스트 분사용 노즐(1)의 구성에 관해서는, 상기까지의 각 실시의 형태에서 설명하고 있기 때문에, 여기서의 설명은 생략한다.
도 11에 도시하는 바와 같이, 기판(100)에 대한 박막 성막할 때에, 미스트 분사용 노즐(1)과 마찬가지로, 반응 촉진 가스 분사용 노즐(10)은 기판(100)의 상방에 배치된다. 그리고, 미스트 분사용 노즐(1)이 기판(100)의 윗면에 대해 미스트를 분사하는 한편으로, 반응 촉진 가스 분사용 노즐(10)은, 당해 기판(100)의 윗면에 대해 반응 촉진 가스를 분사한다. 여기서, 반응 촉진 가스란, 성막 원료를 포함하는 미스트의 분해 반응을 촉진하는 가스이고, 활성 가스를 채용할 수 있다. 반응 촉진 가스의 구체례로서는, 예를 들면, 오존, 암모니아 또는 과산화수소 등을 들 수 있다.
상기 미스트 및 반응 촉진 가스의 분사를 행하면서, 예를 들면 기판(100)을 수평 방향(도 12의 X방향)으로 이동시킨다. 또한, 후술하는 바와 같이, 반응 촉진 가스의 분사구(제2의 분사구로 파악할 수 있다)(13)는, 분사한 미스트라고 분사한 반응 촉진 가스는 기판(100)의 윗면 부근에서 혼합할 수 있도록, 미스트의 분사구(8)와 이웃하고 있다. 상기 미스트와 상기 반응 촉진 가스의 기판(100) 윗면 부근에서의 혼합을 가능하게 하기 위해서는, 분사구(8)와 분사구(13)는, 수㎜ 정도의 거리의 범위에서 이웃하고 있는 것이 바람직하다. 또한, 미스트의 분사 방향과 반응 촉진 가스의 분사 방향이 기판(100) 윗면 부근에서 교차하는 형상을, 분사구(8) 및/또는 분사구(13)는 갖고 있는 것이 바람직하다.
또한, 미스트 및 반응 촉진 가스 분사에 즈음하여, 기판(100)의 윗면부터 분사구(8)까지의 거리 및 기판(100)의 윗면부터 분사구(13)까지의 거리는 함께, 같은 것이 바람직하고, 당해 거리는, 수㎜(예를 들면, 1 내지 2㎜ 정도)이다. 또한, 미스트의 분사력(미스트의 분사 유량)과 반응 촉진 가스의 분사력(반응 촉진 가스의 분사 유량)은, 예를 들면 같다(또한, 미스트의 분사력(미스트의 분사 유량)과 반응 촉진 가스의 분사력(반응 촉진 가스의 분사 유량)은 달라도 좋다).
도 11에 도시하는 바와 같이, 반응 촉진 가스 분사용 노즐(10)은, 중공부(10H)를 갖는 본체부(10A)에 의해 구성되어 있다. 본체부(10A)는, 도 11, 12에 도시하는 바와 같이, X방향의 폭이 짧고(예를 들면, 수㎝ 정도), Y방향의 길이가 길고(Y방향의 미스트 분사용 노즐(1)의 치수와 같고, 예를 들면 1m 이상), Z방향의 높이는, 특히 한정되지 않지만, 도 11의 구성례에서는, 미스트 분사용 노즐(1)의 Z축방향의 높이보다도 낮게 되어 있는, 개략 직방체의 개략 외관을 갖는다.
도 11에 도시하는 바와 같이, 본체부(10A)에는, 분사구(13) 및 반응 촉진 가스 공급구(11a)가 천공되어 있다.
분사구(13)는, 본체부(10A) 내부의 반응 촉진 가스를, 기판(100)을 향하여 분사하는, 반응 촉진 가스의 출구가 된다. 따라서 분사구(13)는, 반응 촉진 가스 분사할 때에, 기판(100)의 윗면(박막 형성면)에 면하는 본체부(10A)의 면에 형성되어 있다. 즉, 분사구(13)는, 본체부(10A)의 하면측에 형성되어 있다. 분사구(13)의 X방향의 폭은, 본체부(10A)의 중공부(10H)의 X방향의 폭보다도 좁게 되어 있다. 예를 들면, 분사구(13)의 X방향의 폭은, 1 내지 2㎜ 정도이다. 또한, 분사구(13)의 개구 형상은, 슬릿형상이고, 분사구(13)의 Y방향의 치수는, 분사구(8)의 Y방향의 치수와 같다. 그리고, Y방향에서의 분사구(13)의 양단에는, 얇은 두께의 본체부(10A)가 존재하고 있다.
도 11에 예시하는 구성례에서는, 반응 촉진 가스 공급구(11a)는, 본체부(10A)의 분사구(13)에 대향하는 면(즉, 본체부(10A)의 윗면측)에 배설되어 있다(또한, 반응 촉진 가스 공급구(11a)는 본체부(10A)의 측면측에 배설되어 있어도 좋다). 당해 반응 촉진 가스 공급구(11a)는, 반응 촉진 가스 분사용 노즐(10)의 외측부터 반응 촉진 가스를 본체부(10A)의 중공부(10H) 내에 공급하는, 반응 촉진 가스의 입구가 된다. 도 11에 도시하는 바와 같이, 반응 촉진 가스는, 반응 촉진 가스 배관(11)을 통과하여, 반응 촉진 가스 공급구(11a)에 도달하고, 당해 반응 촉진 가스 공급구(11a)로부터 본체부(10A)의 내부에 공급된다.
여기서, 반응 촉진 가스 공급구(11a)의 수는, 1개라도 좋고, 본체부(10A)의 윗면에서, Y방향에 따라 2개 이상 마련되어 있어도 좋지만, 반응 촉진 가스 분사용 노즐(10)의 구성 간략화의 관점에서, 반응 촉진 가스 공급구(11a)의 수는 적은 쪽이 바람직하다. 또한, 반응 촉진 가스 공급구(11a)의 수에 맞추어서, 당연히, 각 반응 촉진 가스 공급구(11a)와 접속하는, 반응 촉진 가스 배관(11)이 각각 배설된다.
또한, 반응 촉진 가스 공급구(11a)의 개구면적 및 반응 촉진 가스 배관(11)의 개구면적은 너무 크면, 구성 확대의 원인이 된다. 따라서 샤워 플레이트(71)에 천공된 구멍(71a)의 총 개구면적보다도 반응 촉진 가스 공급구(11a)의 총 개구면적이 커지는 것이 바람직하고, 당해 관계를 충족시키는 범위에서, 반응 촉진 가스 공급구(11a)의 개구면적은 가능한 한 작은 편이 바람직하다.
또한, 반응 촉진 가스 분사용 노즐(10)에는, 샤워 플레이트(71)가 배설되어 있다. 도 11에 도시하는 바와 같이, 샤워 플레이트(71)는, 본체부(10A)의 중공부(10H) 내에 마련되어 있다. 또한, 도 11로부터 알 수 있는 바와 같이, 샤워 플레이트(71)에 의해 당해 중공부(10H)는, 2개의 공간(10S, 10T)으로 분할된다. 즉, 중공부(10H) 내에서, 샤워 플레이트(71)는, 제1의 공간(10S)과 제2의 공간(10T)을 구획하고 있다. 또한, 샤워 플레이트(71)의 평면 형상(구멍(71a)의 형성 상태도 포함하고)은, 도 3에서 도시한 샤워 플레이트(7)의 평면 형상과 같다.
샤워 플레이트(71)는, 얇은 두께의 플레이트이고, 예를 들면 스테인리스제의 것을 채용할 수 있다. 도 3에 도시한 바와, 같이, 샤워 플레이트(71)에는 복수의 구멍(71a)이 균등하게 천공되어 있다. 각 구멍(71a)은, 샤워 플레이트(71)의 두께 방향으로 관통하고 있다. 또한, 구멍(71a)을 통과하는 것은 「기체」인 반응 촉진 가스이다. 따라서 각 71a의 개구경은, 미소하게 할 수 있다. 각 구멍(71a)의 개구경은 한정되는 것은 없지만, 한 예로서 예를 들면 0.01㎜ 정도이다.
도 11에 도시하는 바와 같이, 반응 촉진 가스 공급구(11a)는 제1의 공간(10S)과 접속되어 있고, 분사구(13)는 제2의 공간(10T)에 접속되어 있다. 반응 촉진 가스 공급구(11a)로부터 공급된 반응 촉진 가스는, 샤워 플레이트(71)의 존재에 의해, 제1의 공간(10S)에 확산·충만함과 함께, 구멍(71a)을 통과하여 제2의 공간(10T)으로 균일하게 유도된다. 그리고, 구멍(71a)을 통과한 반응 촉진 가스는, 균일한 정류를 유지하면서 제2의 공간(10T) 내를 전반하고, 분사구(13)로 유도되고, 당해 분사구(13)로부터 균일하게 분사된다.
반응성이 높은 가스인 반응 촉진 가스를 사용하면, 원료(미스트)의 분해 반응을 촉진할 수 있기 때문에, 저온에서 고품질의 박막을 기판(100)에 대해 성막할 수 있고, 유익하다. 예를 들면, 미스트 분사용 노즐(1) 내에서, 미스트와 반응 촉진 가스를 혼합하는 구성도 채용하는 것은 가능하다. 그러나, 반응 촉진 가스의 반응성의 높기 때문에, 미스트 분사용 노즐(1) 내에서 미스트가 분해된다. 당해 미스트의 분해는, 분사한 미스트의 균일성 악화나 원료(미스트) 사용 효율 악화(즉, 기판(100)에 박막을 성막할 때에, 많은 원료가 필요해지다)에 연결된다.
그래서, 본 실시의 형태에 관한 성막 장치에서는, 반응 촉진 가스 분사용 노즐(10)을 또한 구비하고 있다. 그리고, 반응 촉진 가스 분사용 노즐(10)은 반응 촉진 가스를 분사하는 분사구(13)를 구비하고 있고, 당해 분사구(13)는, 미스트를 분사하는 분사구(8)와 이웃하여 배설되어 있다.
따라서 본 실시의 형태에 관한 성막 장치에서는, 미스트 분사용 노즐(1) 밖인 기판(100)의 윗면 부근에서, 미스트와 반응 촉진 가스를 혼합시킬 수 있다. 이에 의해, 미스트의 균일성 악화나 원료 사용 효율 악화 등의 문제를 발생시키는 일 없이, 미스트의 분해 반응이 촉진된다.
또한, 도 11의 구성에서는, 반응 촉진 가스 분사용 노즐(10)은, 도 7에 도시한 미스트 분사용 노즐(1)에 인접시키고 있다. 그러나, 본 실시의 형태에 관한 반응 촉진 가스 분사용 노즐(10)은, 상기까지에서 설명한 다른 형태(구성)의 미스트 분사용 노즐(1)(도 2, 도 5, 도 8, 도 9 및 도 10 등에서 도시한, 각 미스트 분사용 노즐(1))에 인접시켜도 좋다.
<실시의 형태 6>
본 실시의 형태에 관한 성막 장치의 구성을, 도 13에 도시한다. 또한, 도 13의 구성을 Z방향에서 바라본 평면도를 도 14에 도시한다. 또한, 도 14에서는, 도면 간략화의 관점에서, 미스트 발생기(2)나 각종 배관(3, 4, 6, 11, 15) 등의 도시를 생략하고 있다.
도 13, 14에 도시하는 바와 같이, 본 실시의 형태에 관한 성막 장치는, 미스트 분사용 노즐(1) 및 반응 촉진 가스 분사용 노즐(10)에 더하여, 배기 노즐(14)을 구비하고 있다. 여기서, 도 13의 구성례에서는, 미스트 분사용 노즐(1)로서 도 7에 도시한 노즐, 반응 촉진 가스 분사용 노즐(10)로서 도 11에서 도시한 노즐을 예시하고 있다. 미스트 분사용 노즐(1) 및 반응 촉진 가스 분사용 노즐(10)의 구성에 관해서는, 상기까지의 각 실시의 형태에서 설명하고 있기 때문에, 여기서의 설명은 생략한다.
도 13에 도시하는 바와 같이, 기판(100)에 대한 박막 성막할 때에, 미스트 분사용 노즐(1) 및 반응 촉진 가스 분사용 노즐(10)과 마찬가지로, 배기 노즐(14)은 기판(100)의 상방에 배치된다. 그리고, 미스트 분사용 노즐(1)이 기판(100)의 윗면에 대해 미스트를 분사하고, 반응 촉진 가스 분사용 노즐(10)이 기판(100)의 윗면에 대해 반응 촉진 가스를 분사하는 한편으로, 배기 노즐(14)은, 당해 기판(100)의 상방의 영역의 흡인(배기)을 행한다.
상기 미스트 및 반응 촉진 가스의 분사를 행하고, 배기 처리도 행하면서, 예를 들면 기판(100)을 수평 방향(도 14의 X방향)으로 이동시킨다. 또한, 배기 노즐(14)의 배기구(16)를 기점으로 하여, 일방향(도 13, 14에서는 X방향)으로, 배기구(16), 반응 촉진 가스의 분사구(13) 및 미스트의 분사구(8)가 이웃하고 있다.
또한, 미스트 및 반응 촉진 가스 분사 및 배기 처리에 즈음하여, 기판(100)의 윗면에서 분사구(8)까지의 거리, 기판(100)의 윗면에서 분사구(13)까지의 거리, 및 기판(100)의 윗면에서 배기구(16)까지의 거리는 함께, 같은 것이 바람직하고, 당해 거리는, 수㎜(예를 들면, 1 내지 2㎜ 정도)이다. 또한, 미스트의 분사력(미스트의 분사 유량)과 반응 촉진 가스의 분사력(반응 촉진 가스의 분사 유량)과 배기력(배기 유량)은, 예를 들면 같다.
도 13에 도시하는 바와 같이, 배기 노즐(14)은, 중공부(14H)를 갖는 본체부(14A)에 의해 구성되어 있다. 본체부(14A)는, 도 13, 14에 도시하는 바와 같이, X방향의 폭이 짧고(예를 들면, 수㎝ 정도), Y방향의 길이가 길고(Y방향의 미스트 분사용 노즐(1) 및 Y방향의 반응 촉진 가스 분사용 노즐(10)의 치수와 같고, 예를 들면 1m 이상), Z방향의 높이는, 특히 한정되지 않지만, 도 13의 구성례에서는, 미스트 분사용 노즐(1)의 Z축방향의 높이보다도 낮게 되어 있고, 반응 촉진 가스 분사용 노즐(10)의 Z축방향의 높이와 같다. 당해 본체부(14A)도 개략 직방체의 개략 외관을 갖는다.
도 13에 도시하는 바와 같이, 본체부(14A)에는, 배기구(16) 및 배기 배관 접속부(15a)가 천공되어 있다.
배기구(16)는, 적어도, 기판(100) 윗면과 각 노즐(1, 10, 14)의 사이에 생성되는 공간에 존재한 기체·액체·고체를, 본체부(14A) 내에 흡인한다. 따라서 배기구(16)는, 배기 처리할 때에, 기판(100)의 윗면(박막 형성면)에 면하는 본체부(14A)의 면에 형성되어 있다. 즉, 배기구(16)는, 본체부(14A)의 하면측에 형성되어 있다.
배기구(16)의 X방향의 폭은, 본체부(14A)의 중공부(14H)의 X방향의 폭보다도 좁게 되어 있다. 예를 들면, 배기구(16)의 X방향의 폭은, 1 내지 2㎜ 정도이다. 또한, 배기구(16)의 개구 형상은, 슬릿형상이고, 배기구(16)의 Y방향의 치수는, 분사구(8) 및 분사구(13)의 Y방향의 치수와 같다. 그리고, Y방향에서의 배기구(16)의 양단에는, 얇은 두께의 본체부(14A)가 존재하고 있다.
배기 배관 접속부(15a)는, 본체부(14A)의 배기구(16)에 대향하는 면(즉, 본체부(14A)의 윗면측)에 마련되어 있다. 배기구(16)가 흡인한 고체·액체·기체는, 배기 배관 접속부(15a)로부터 배기 배관(15)을 통하여, 배기 노즐(14)의 외측에서, 기판(100)으로부터 떨어진 장소로 배기된다.
여기서, 배기 배관 접속부(15a)의 수는, 1개라도 좋고, 본체부(14A)의 윗면에서, Y방향에 따라 2개 이상 마련되어 있어도 좋지만, 배기 노즐(14)의 구성 간략화의 관점에서, 배기 배관 접속부(15a)의 수는 적은 쪽이 바람직하다. 또한, 배기 배관 접속부(15a)의 수에 맞추어서, 당연히, 각 배기 배관 접속부(15a)와 접속하는, 배기 배관(15)이 각각 배설된다.
또한, 배기 배관 접속부(15a)의 개구면적 및 배기 배관(14)의 개구면적은 너무 크면, 구성 확대의 원인이 되기 때문에, 가능한 한 작게 할 수 있는 편이 바람직하다.
본 실시의 형태에 관한 성막 장치에서는, 배기 노즐(14)을 또한 구비하고 있다. 따라서 미스트 분사용 노즐(1)로부터 분사된 미스트 및 반응 촉진 가스 분사용 노즐(10)로부터 분사된 반응 촉진 가스가, 당해 배기 노즐(14)로 흐르는 균일한 흐름(즉, 기판(100)의 윗면과 평행한 수평 방향(X방향)으로 흐르는 균일한 흐름)을 만들어 낼 수 있다. 이에 의해, 당해 흐름의 경로의 기판(100)의 상방에서, 미스트와 반응 촉진 가스와의 혼합을 촉진시킬 수 있다.
상기 미스트와 반응 촉진 가스와의 혼합의 촉진을 도모하기 위해서는, 도 13에 도시하는 바와 같이, 배기구(16)를 기점으로 하여, 일방향(도 13에서는 오른쪽 방향)에 따라, 배기구(16), 분사구(13) 및 분사구(8)가 이웃하고 있을 것이 필요하다.
즉, 배기구(16)의 일방측(예를 들면 도 13의 우측 또는 좌측)에 분사구(8)만을 배설하고, 배기구(16)의 타방측(도 13의 좌측 또는 우측)에 분사구(13)만을 배설한 구성은, 당해 혼합 촉진의 관점에서는 바람직하지 않다. 이 상태에서는, 일방의 분사구(8)(또는 13)로부터 배기구(16)에 이르는 경로에서, 타방의 분사구(13)(또는 8)가 존재하지 않게 되어, 미스트와 반응 촉진 가스와의 혼합이 억제된다.
또한, 도 13에서는, 배기구(16), 분사구(13) 및 분사구(8)는, 당해 순서로 이웃하고 있지만, 배기구(16), 분사구(8) 및 분사구(13)가 당해 순서로 이웃하고 있어도 좋다.
또한, 상술한 바와 같이, 배기구(16)의 일방측(예를 들면 도 13의 우측 또는 좌측)에 분사구(8)만을 배설하고, 배기구(16)의 타방측(도 13의 좌측 또는 우측)에 분사구(13)만을 배설하는 구성은, 당해 혼합 촉진의 관점에서는 바람직하지 않다. 그러나, 다음의 구성에서는, 미스트와 반응 촉진 가스와의 혼합이 촉진되기 때문에, 채용할 수 있다. 즉, 배기구(16)의 일방측(예를 들면 도 13의 우측)에 분사구(8)와 분사구(13)와 원 세트를 인접시켜서 배설하고, 배기구(16)의 타방측(도 13의 좌측)에 마찬가지로 분사구(8)와 분사구(13)의 원 세트를 배설하는 구성은, 채용할 수 있다. 당해 구성에서도, 배기구(16)를 기점으로 하여, 일방향으로, 배기구(16), 분사구(8) 및 분사구(13)가 이웃하고 있는 구성이 실현되기 때문이다.
또한, 도 13의 구성과 다르지만, 당해 도 13의 구성에서 반응 촉진 가스 분출 노즐(10)을 생략하여도 좋다. 당해 구성에서는, 분사구(8) 및 배기구(16)만이 이웃하여 배설된다.
미스트는, 미스트 분사용 노즐(1)로부터 분출한 직후는 도 13의 Z축방향으로 균일화되어 있지만, 그 후 기판(100)과의 충돌 등에 의해 균일성이 악화될 수 있다. 당해 균일성의 악화는, 기판(100) 윗면에 성막되는 박막의 불균일성의 요인이 된다. 그래서, 도 13에서 분사구(8)와 배기구(16)를 이웃하여 배치시킴에 의해, 기판(100)의 윗면과 평행한 수평 방향(X-Y방향)에서, 미스트를 일양하게(균일하게) 흡인할 수 있다. 즉, 배기구(16)에 의한 흡인에 의해, 미스트 분사용 노즐(1)로부터 분사한 미스트를, 배기구(16)에 이르는 X-Y 수평 방향에서 균일하게 흘리는 흐름을 생성할 수 있다. 따라서 기판(100) 윗면에 성막되는 박막의 균일성 향상을 도모할 수 있다.
또한, 도 13의 구성에서는, 도 7에 도시한 미스트 분사용 노즐(1)을 이용하여 구성되어 있다. 그러나, 본 실시의 형태에 관한 미스트 분사용 노즐(1)로서, 상기까지에서 설명한 다른 형태(구성)의 미스트 분사용 노즐(1)(도 2, 도 5, 도 8, 도 9 및 도 10 등에서 도시한, 각 미스트 분사용 노즐(1))을 채용하여도 좋다.
또한, 배기 노즐(14)의 배기력이 너무 강하면, 기판(100) 윗면에서의 미스트의 반응 분해가, 적어진다. 다른 한편, 배기 노즐(14)의 배기력이 너무 약하면, 당해 배기 노즐(14)에 이르는 미스트의 흐름의 균일성이 향상하지 않는다. 그래서, 미스트의 반응 분해 효율의 향상 및 미스트의 흐름의 균일성의 향상의 관점에서, 배기 노즐(14)의 배기력은, 미스트 분사용 노즐(1)의 분사력과 같은 것이 바람직하다.
<실시의 형태 7>
본 실시의 형태에 관한 성막 장치의 구성을, 도 15에 도시한다.
도 15에 도시하는 바와 같이, 본 실시의 형태에 관한 성막 장치는, 도 13에 도시한 구성에 더하여, 2번째의 미스트 분사용 노즐(1)을 구비하고 있다. 즉, 본 실시의 형태에서는, 복수의 미스트 분사용 노즐(1)을 구비하고 있다.
미스트 분사용 노즐(1)의 수가 증가한 이외는, 도 15에 도시하는 구성과 도 13에서 도시한 구성과 같다. 또한, 도 15의 구성례에서는, 미스트 분사용 노즐(1)로서 도 7에 도시한 노즐을 예시하고 있다. 따라서 각 노즐(1, 10, 14)의 구성은, 상기까지의 각 실시의 형태에서 설명하고 있기 때문에, 여기서의 설명은 생략한다.
도 15의 구성에서는, 각 분사구(8, 13) 및 배기구(16)는, 이웃하여 배치되어 있다. 여기서, 실시의 형태 6에서 설명한 바와 같이, 본 실시의 형태에서도, 배기 노즐(14)의 배기구(16)를 기점으로 하여, 일방향(도 15에서는 X방향)으로, 배기구(16), 반응 촉진 가스의 분사구(13) 및 2개의 미스트의 분사구(8)가 이웃하고 있다.
본 실시의 형태에 관한 성막 장치에서는, 복수의 미스트 분사용 노즐(1)을 구비하고 있다. 따라서 기판(100)에 2종류 이상의 미스트를 제각기 분사할 수 있다.
예를 들면, 일방의 미스트 분사용 노즐(1)로부터, 성막되는 박막의 원료를 포함하는 원료 미스트를 분사하고, 타방의 미스트 분사용 노즐(1)로부터, 미스트의 반응 촉진 효과가 있는 액체(예를 들면 과산화수소수)로 이루어지는 미스트를 분사할 수 있다. 이에 의해, 도 13의 구성보다도, 박막 원료를 포함하는 미스트의 기판(100) 윗면에서의 반응·분해를 촉진시킬 수 있다.
또는, 성막되는 박막의 원료가 2종류 이상의 원소로 구성되는 경우, 각 원소마다, 당해 원소를 포함하는 미스트를, 기판(100)에 대해 제각기 분사시킬 수 있다. 예를 들면, 원료 용액을 미스트화 하여 미스트를 생성하지만, 당해 원료 용액에는, 당연히 용매가 필요해진다. 여기서, 한쪽의 원소에 적합한 용매가, 다른쪽의 원소에 적합하지 않은 용매인 것 등이 있다. 이와 같은 케이스에서는, 본 실시의 형태에 관한 성막 장치를 적용하고, 각 미스트 분사 노즐(1)로부터 제각기 다른 원소를 포함하는 미스트를 분사시키고, 기판(100) 윗면에서 각 미스트를 혼합시키는 구성이 바람직하다.
또는, 예를 들면, 2종류 이상의 고체를 포함하는 미스트를 기판(100) 윗면에 분사시키는 경우에 있어서, 하나의 미스트 분사용 노즐(1)만을 이용하여, 당해 미스트를 분사시킬 수도 있다. 그러나, 당해 구성을 채용한 때에는, 미스트 분사용 노즐(1) 내부에서 2종류의 고체가 혼합하고, 반응을 행하는 케이스도 있을 수 있다. 당해 미스트 분사용 노즐(1) 내부에서의 다른 고체끼리의 반응은, 박막의 불균일성이나 원료 사용 효율의 악화 등을 야기한다. 그래서, 본 실시의 형태에 관한 성막 장치를 적용함에 의해, 각 미스트 분사용 노즐(1) 내부에는, 1종류의 고체만으로 이루어지는 미스트만을 존재시킬 수가 있어서, 상기한 문제는 해결한다.
또한, 도 15에서는, 배기구(16)의 오른쪽 옆에 있어서, 분사구(13) 및 일방의 분사구(8) 및 타방의 분사구(8)가, 당해 순서로 이웃하고 있지만, 일방의 분사구(8)와 타방의 분사구(8)의 사이에 분사구(13)를 배치시켜도 좋다.
또한, 도 15에 도시하는, 복수의 분사구(8)와 분사구(13)를 원 세트하여, 배기구(16)의 일방측(예를 들면 도 15의 우측)에 당해 원 세트를 인접시켜서 부착하고, 배기구(16)의 타방측(도 15의 좌측)에 다른 당해 원 세트를 배설하는 구성을, 채용하여도 좋다. 당해 구성에서도, 배기구(16)를 기점으로 하여, 일방향으로, 배기구(16), 각 분사구(8) 및 분사구(13)가 이웃하고 있는 구성이 실현되기 때문이다.
또한, 도 15의 구성에서, 당해 도 13의 구성에서 반응 촉진 가스 분출 노즐(10) 및/또는 배기 노즐(14)을 생략하여도 좋다.
또한, 도 15의 구성에서는, 각 미스트 분사용 노즐(1)은, 도 7에 도시한 구성을 갖고 있다. 그러나, 각 미스트 분사용 노즐(1)로서는, 상기까지에서 설명한 다른 형태(구성)의 미스트 분사용 노즐(1)(도 2, 도 5, 도 8, 도 9 및 도 10 등에서 도시한, 각 미스트 분사용 노즐(1))을 채용하여도 좋다. 또한, 각 미스트 분사용 노즐(1)은, 각각 다른 구성의 것을 채용하여도 좋다.
또한, 도 15의 구성례에서는, 2개의 미스트 분사용 노즐(1)이 도시되어 있다. 그러나, 미스트 분사용 노즐(1)은, 3 이상 있어도 좋다. 이에 의해, 기판(100)에 분사한 미스트의 베리에이션이 증가한다.
본 발명은 상세히 설명되었지만, 상기한 설명은, 모든 국면에서, 예시이고, 이 발명이 그것으로 한정되는 것이 아니다. 예시되지 않은 무수한 변형례가, 이 발명의 범위로부터 벗어나는 일 없이 상정될 수 있는 것으로 해석된다.
1 : 미스트 분사용 노즐
1A, 10A, 14A : 본체부
1H, 10H, 14H : 중공부
1S, 10S : 제1의 공간
1T, 10T : 제2의 공간
2 : 미스트 발생기
3, 6 : 캐리어 가스 배관
4 : 원료 용액 배관
5 : 미스트 배관
5a : 미스트 공급구
6a : 캐리어 가스 공급구
7, 71 : 샤워 플레이트
7a, 71a : 구멍
8, 13 : 분사구
9 : 온도 조정부
10 : 반응 촉진 가스 분사용 노즐
11 : 반응 촉진 가스 배관
11a : 반응 촉진 가스 공급구
14 : 배기 노즐
15 : 배기 배관
15a : 배기 배관 접속부
16 : 배기구
100 : 기판

Claims (11)

  1. 성막의 원료가 되는 미스트를 발생하는 미스트 발생기(2)와,
    상기 미스트 발생기에서 발생한 상기 미스트를, 막의 성막이 행하여지는 기판으로 분사하는 미스트 분사용 노즐(1)을 구비하고 있고,
    상기 미스트 분사용 노즐은,
    중공부(1H)를 갖는 본체부(1A)와,
    상기 본체부에 형성되고, 상기 미스트 발생기에서 발생한 상기 미스트를 상기 중공부 내에 공급하는 미스트 공급구(5a)와,
    상기 본체부에 형성되고, 상기 중공부의 상기 미스트를 외부에 분사하는 제1의 분사구(8)와,
    상기 본외부에 형성되고, 상기 미스트를 상기 제1의 분사구로 운반하는 캐리어 가스를 상기 중공부 내에 공급하는, 적어도 하나 이상의 캐리어 가스 공급구(6a)와,
    상기 중공부 내에 배치되고, 복수의 구멍(7a)이 형성된 샤워 플레이트(7)를 구비하고 있고,
    상기 중공부는,
    상기 샤워 플레이트의 배설에 의해, 상기 캐리어 가스 공급구와 접속되는 제1의 공간(1S)과, 상기 제1의 분사구에 접속되는 제2의 공간(1T)으로 분할되고,
    상기 미스트 공급구는,
    상기 제2의 공간에 접속되도록, 상기 본체부에 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 성막 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 샤워 플레이트에 형성된 상기 복수의 구멍의 개구면적의 총합은,
    상기 캐리어 가스 공급구의 개구면적의 총합보다도, 작은 것을 특징으로 하는 성막 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 미스트 공급구에는,
    상기 미스트 발생기에서 발생한 상기 미스트를, 상기 중공부 내로 운반하는 미스트 배관(5)이 접속되어 있는 것을 특징으로 하는 성막 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 본체부에는 직접,
    상기 미스트 공급구를 막도록, 상기 미스트 발생기가 접속되어 있는 것을 특징으로 하는 성막 장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 미스트 분사용 노즐은,
    적어도 상기 제1의 분사구 주변의 상기 본체부에 형성되고, 상기 중공부의 온도 조정이 가능한 온도 조정부(9)를, 또한 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 성막 장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 온도 조정부는,
    상기 미스트 가스 분사용 노즐의 상기 본체부의 전체에 걸쳐서 배설되어 있는 것을 특징으로 하는 성막 장치.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 미스트의 분해 반응을 촉진하는 반응 촉진 가스를 분사하는 제2의 분사구(13)를 갖는, 반응 촉진 가스 분사용 노즐(10)을, 또한 구비하고 있고,
    상기 제1의 분사구와 상기 제2의 분사구는,
    이웃하고 있는 것을 특징으로 하는 성막 장치.
  8. 제1항에 있어서,
    배기구(16)를 갖는 배기 노즐(14)을,
    또한 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 성막 장치.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 미스트의 분해 반응을 촉진하는 반응 촉진 가스를 분사하는 제2의 분사구(13)를 갖는, 반응 촉진 가스 분사용 노즐(10)을, 또한 구비하고 있고,
    상기 배기구를 기점으로 하여 일방향으로, 상기 배기구와 상기 제1의 분사구와 상기 제2의 분사구가, 이웃하고 있는 것을 특징으로 하는 성막 장치.
  10. 제8항에 있어서,
    상기 배기 노즐의 배기력은,
    상기 미스트 분사용 노즐의 분사력과 같은 것을 특징으로 하는 성막 장치.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 미스트 분사용 노즐은,
    2개 이상인 것을 특징으로 하는 성막 장치.
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