JP2012207263A - Vapor deposition method, and vapor deposition apparatus - Google Patents
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Abstract
【課題】蒸発源の冷却時間を短縮する。
【解決手段】蒸着準備工程では、蒸着材料30を収納する坩堝13、坩堝13を加熱する加熱部14、および坩堝13内で気体化した蒸着材料30を被処理物に向かって放出するノズル12、を備える蒸発源10、および被処理物を真空チャンバ内に配置する。次に、坩堝13に収納された蒸着材料30を加熱部14により加熱して、気体化した蒸着材料ガスを発生させ、被処理物に蒸着膜を形成する。次に、蒸発源10の外側からノズル12を介して坩堝13内にガス26を供給し、かつ、加熱部14を停止させて坩堝13を冷却する。
【選択図】図8The cooling time of an evaporation source is shortened.
In a vapor deposition preparation step, a crucible 13 for storing a vapor deposition material 30, a heating unit 14 for heating the crucible 13, and a nozzle 12 for discharging the vapor deposition material 30 gasified in the crucible 13 toward a workpiece, The evaporation source 10 comprising: and the workpiece are placed in a vacuum chamber. Next, the vapor deposition material 30 accommodated in the crucible 13 is heated by the heating unit 14 to generate a vaporized vapor deposition material gas, thereby forming a vapor deposition film on the object to be processed. Next, the gas 26 is supplied into the crucible 13 from the outside of the evaporation source 10 through the nozzle 12, and the heating unit 14 is stopped to cool the crucible 13.
[Selection] Figure 8
Description
本発明は、蒸着技術およびこれに用いる蒸着装置の技術に関し、特に、基板に蒸着膜を形成する成膜工程に適用して有効な技術に関するものである。 The present invention relates to a vapor deposition technique and a technique of a vapor deposition apparatus used therefor, and particularly relates to a technique effective when applied to a film forming process for forming a vapor deposition film on a substrate.
特開2008-115416号公報(特許文献1)には、坩堝からの輻射熱を遮断するためのリフレクタを、成膜終了時に上方に移動させ、かつ坩堝を加熱するヒータを停止することにより、成膜終了後の坩堝の冷却時間を低減する蒸着方法が記載されている。 In Japanese Patent Application Laid-Open No. 2008-115416 (Patent Document 1), a reflector for blocking radiant heat from a crucible is moved upward at the end of film formation, and a heater for heating the crucible is stopped to form a film. A vapor deposition method for reducing the cooling time of the crucible after completion is described.
真空チャンバ内に被処理物である基板と蒸発源を配置して、基板に蒸着膜を成膜する技術がある。このような成膜技術は、例えば、有機EL(Electro Luminescence)ディスプレイなど、フラットパネルディスプレイ(FPD;Flat Panel Display)の製造方法において、金属膜からなる電極を形成する工程に適用される。蒸着方法では、蒸発源が備える坩堝内に収納した蒸着材料を加熱することにより気化または昇華させる(以下、気化または昇華のことを気体化と記す)。そして、気体化した蒸着材料を蒸発源の外部に配置された被処理物(例えば基板の蒸着膜形成領域)まで輸送し、被処理物の表面で固体化させることにより蒸着膜が形成される。 There is a technique in which a substrate to be processed and an evaporation source are arranged in a vacuum chamber, and a deposited film is formed on the substrate. Such a film forming technique is applied to a process of forming an electrode made of a metal film in a method of manufacturing a flat panel display (FPD) such as an organic EL (Electro Luminescence) display. In the vapor deposition method, vapor deposition or sublimation is performed by heating a vapor deposition material stored in a crucible provided in an evaporation source (hereinafter, vaporization or sublimation is referred to as gasification). Then, the vaporized vapor deposition material is transported to an object to be processed (for example, a vapor deposition film forming region of the substrate) arranged outside the evaporation source, and solidified on the surface of the object to be processed, thereby forming a vapor deposition film.
上記蒸着方法では、蒸着材料の交換時あるいは蒸着装置のメンテナンス時に蒸発源を一旦冷却し、蒸着材料の交換などを行った後で、再び蒸着温度(プロセス温度)まで昇温させる必要がある。この蒸発源の冷却工程および昇温工程には、一般にそれぞれ5時間〜10時間程度の時間を要し、冷却時間および昇温時間を低減することで、効率的に蒸着膜を形成することができる。特に、冷却工程では、蒸発源(坩堝)の壁面や蓋に蒸着材料が付着することを抑制するため、蒸着材料の温度が蒸発停止温度に達するまでは、ヒータによる蒸発源の加熱を継続しながらゆっくりと冷却する、所謂、徐冷工程を行っており、この徐冷工程が冷却時間を長くさせる原因の一つとなっている。 In the above-described vapor deposition method, it is necessary to once cool the evaporation source at the time of replacement of the vapor deposition material or maintenance of the vapor deposition apparatus, replace the vapor deposition material, and then raise the temperature to the vapor deposition temperature (process temperature) again. In general, the evaporation source cooling step and the temperature raising step each require about 5 to 10 hours, and the deposited film can be efficiently formed by reducing the cooling time and the temperature raising time. . In particular, in the cooling process, in order to suppress the deposition material from adhering to the wall surface and lid of the evaporation source (crucible), the heating of the evaporation source by the heater is continued until the temperature of the deposition material reaches the evaporation stop temperature. A so-called slow cooling process of slow cooling is performed, and this slow cooling process is one of the causes of increasing the cooling time.
前記特許文献1に記載されるように、リフレクタを移動させて、坩堝の上方および蓋部を保温しつつ、蒸着材料が配置される坩堝の下方をリフレクタから露出させる蒸着方法の場合、蒸着材料の冷却時間は短くなる。しかし、高温に加熱された坩堝をリフレクタから露出させると、坩堝からの熱放射により坩堝周辺に配置された蒸着装置の構成部材の歪みや融解に起因する、蒸着装置の不具合の原因となる。特に、金属から成る蒸着材料を用いる場合には、蒸着温度(プロセス温度)が、例えば、400℃〜1000℃以上と高温になるため、坩堝からの熱放射の影響が大きくなる。
As described in
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、蒸発源の冷却時間を短縮することのできる技術を提供することにある。 This invention is made | formed in view of the said subject, The objective is to provide the technique which can shorten the cooling time of an evaporation source.
本発明の前記ならびにその他の目的と新規な特徴は、本明細書の記述および添付図面から明らかになるであろう。 The above and other objects and novel features of the present invention will be apparent from the description of this specification and the accompanying drawings.
本願において開示される発明のうち、代表的なものの概要を簡単に説明すれば、次のとおりである。 Of the inventions disclosed in the present application, the outline of typical ones will be briefly described as follows.
すなわち、本発明の代表的な実施の形態における蒸着方法は、(a)蒸着材料を収納する坩堝、前記坩堝を加熱する加熱部、および前記坩堝内で気体化した前記蒸着材料を前記被処理物に向かって放出するノズル、を備える蒸発源、および被処理物を真空チャンバ内に配置する工程を含んでいる。また、(b)前記坩堝に収納された前記蒸着材料を前記加熱部により加熱して、気体化した蒸着材料ガスを発生させ、前記被処理物に蒸着膜を形成する工程を含んでいる。また、(c)前記(b)工程の後、前記蒸発源の外側から前記ノズルを介して前記坩堝内にガスを供給し、かつ、前記加熱部を停止させて前記坩堝を冷却する工程を含むものである。 That is, the vapor deposition method according to a typical embodiment of the present invention includes: (a) a crucible for storing a vapor deposition material; a heating unit for heating the crucible; and the vapor deposition material gasified in the crucible as the workpiece. An evaporation source comprising a nozzle that emits toward the surface, and a step of placing the workpiece in a vacuum chamber. And (b) heating the vapor deposition material stored in the crucible by the heating unit to generate a vaporized vapor deposition material gas and forming a vapor deposition film on the object to be processed. And (c) after the step (b), supplying a gas into the crucible from the outside of the evaporation source through the nozzle, and stopping the heating unit to cool the crucible. It is a waste.
本願において開示される発明のうち、代表的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば以下の通りである。 The effects obtained by typical ones of the inventions disclosed in the present application will be briefly described as follows.
すなわち、蒸発源の冷却時間を短縮することができる。 That is, the cooling time of the evaporation source can be shortened.
<本願における記載形式>
以下の実施の形態においては便宜上その必要があるときは、複数のセクションまたは実施の形態に分割して説明するが、特に明示した場合を除き、それらはお互いに無関係なものではなく、一方は他方の一部または全部の変形例、詳細、補足説明等の関係にある。
<Description format in this application>
In the following embodiments, when it is necessary for the sake of convenience, the description will be divided into a plurality of sections or embodiments. However, unless otherwise specified, they are not irrelevant to each other. There are some or all of the modifications, details, supplementary explanations, and the like.
また、以下の実施の形態において、要素の数等(個数、数値、量、範囲等を含む)に言及する場合、特に明示した場合および原理的に明らかに特定の数に限定される場合等を除き、その特定の数に限定されるものではなく、特定の数以上でも以下でもよい。 Further, in the following embodiments, when referring to the number of elements (including the number, numerical value, quantity, range, etc.), especially when clearly indicated and when clearly limited to a specific number in principle, etc. Except, it is not limited to the specific number, and may be more or less than the specific number.
さらに、以下の実施の形態において、その構成要素(要素ステップ等も含む)は、特に明示した場合および原理的に明らかに必須であると考えられる場合等を除き、必ずしも必須のものではない。 Furthermore, in the following embodiments, the constituent elements (including element steps and the like) are not necessarily indispensable unless otherwise specified and apparently essential in principle.
同様に、以下の実施の形態において、構成要素等の形状、位置関係等に言及するときは、特に明示した場合および原理的に明らかにそうではないと考えられる場合等を除き、実質的にその形状等に近似または類似するもの等を含むものとする。このことは、上記数値および範囲についても同様である。 Similarly, in the following embodiments, when referring to the shape, positional relationship, etc., of components, etc., unless otherwise specified, and in principle, it is considered that this is not clearly the case, it is substantially the same. Including those that are approximate or similar to the shape. The same applies to the above numerical values and ranges.
また、実施の形態を説明するための全図において、同一の部材には原則として同一の符号を付し、その繰り返しの説明は省略する。なお、図面をわかりやすくするために平面図であってもハッチングを付す場合がある。 In all the drawings for explaining the embodiments, the same members are denoted by the same reference symbols in principle, and the repeated explanation thereof is omitted. In order to make the drawings easy to understand, even a plan view may be hatched.
また、本願発明を詳細に説明する前に、本願における用語の意味を説明すると次の通りである。 In addition, before describing the present invention in detail, the meaning of terms in the present application will be described as follows.
気体化とは、固相または液相の材料を加熱することにより気相に相転移させることをいう。気相への相転移には、気化(液相から気相への相転移)および昇華(固相から液相を経由せず気相に相転移すること)が含まれるが、本願において、気体化と記載する時は、気化または昇華という意味で用いる。また、気化することにより気体化する材料を気化材料、昇華することにより気体化する材料を昇華材料と呼ぶ。 Gasification refers to phase transition to the gas phase by heating a solid or liquid phase material. The phase transition to the gas phase includes vaporization (phase transition from the liquid phase to the gas phase) and sublimation (phase transition from the solid phase to the gas phase without passing through the liquid phase). When describing as vaporization, it is used to mean vaporization or sublimation. A material that is vaporized by vaporization is called a vaporization material, and a material that is vaporized by sublimation is called a sublimation material.
蒸着、蒸着方法、または蒸着処理とは、加熱容器内で気体化させた材料ガスを加熱容器の外部に取り出し、被処理物の表面で固体化させて成膜することを言う。また、蒸着により形成される膜を蒸着膜、蒸着膜の原材料となる材料を蒸着材料、気体化した蒸着材料を蒸着材料ガスと呼ぶ。 Vapor deposition, a vapor deposition method, or vapor deposition treatment refers to forming a film by taking out a material gas vaporized in a heating container to the outside of the heating container and solidifying it on the surface of an object to be processed. A film formed by vapor deposition is called a vapor deposition film, a material that is a raw material of the vapor deposition film is called a vapor deposition material, and a vaporized vapor deposition material is called a vapor deposition material gas.
また、蒸発源とは、蒸着材料を気体化させて、蒸着材料ガスを取り出す装置を言う。したがって、蒸発源には蒸着材料を収納する加熱容器および蒸着材料ガスを取り出す取り出し口が含まれる。 The evaporation source is a device that vaporizes the vapor deposition material and extracts the vapor deposition material gas. Therefore, the evaporation source includes a heating container for storing the vapor deposition material and a take-out port for taking out the vapor deposition material gas.
また、蒸着装置とは、例えば基板などの被処理物に蒸着処理を施す装置を言う。したがって、蒸着装置には、前記した蒸発源に加え、被処理物を保持する保持部、および蒸発源および被処理物を収納する真空チャンバなどの気密室が含まれる。 Moreover, a vapor deposition apparatus means the apparatus which performs vapor deposition processing to to-be-processed objects, such as a board | substrate, for example. Therefore, the vapor deposition apparatus includes an airtight chamber such as a holding unit that holds an object to be processed and a vacuum chamber that stores the evaporation source and the object to be processed, in addition to the above-described evaporation source.
また、以下の実施の形態では、蒸発源、蒸発源を備える蒸着装置およびこれらを用いた蒸着方法の適用例として、本願発明者が具体的に検討した有機ELディスプレイ装置の製造方法の電極形成工程に適用した場合を取り上げて具体的に説明する。 Further, in the following embodiments, as an application example of the evaporation source, the evaporation apparatus including the evaporation source, and the evaporation method using the evaporation source, the electrode forming process of the manufacturing method of the organic EL display device specifically examined by the present inventor The case where it is applied to will be described specifically.
<有機ELディスプレイ装置の製造方法>
図1は、本実施の形態の有機ELディスプレイ装置の製造フローの概要を示す説明図である。また、図2は、図1に示すフローにより製造される有機ELディスプレイ装置の有機EL素子の概要構造を示す拡大断面図である。
<Method for Manufacturing Organic EL Display Device>
FIG. 1 is an explanatory diagram showing an outline of the manufacturing flow of the organic EL display device of the present embodiment. 2 is an enlarged cross-sectional view showing a schematic structure of an organic EL element of the organic EL display device manufactured by the flow shown in FIG.
図1に示すように、本実施の形態の有機ELディスプレイ装置の製造方法は、基板準備工程および基板上に有機EL素子を形成する有機EL素子形成工程を有している。また、有機EL素子形成工程には、有機層形成工程および第2電極形成工程が含まれる。図2を用いて簡単に説明すると、基板準備工程(図1参照)では、表示面側に位置する表面1aおよび表面1aの反対側の裏面1bを有する基板(ガラス基板)1を準備する。例えば、裏面1bにはTFT(Thin Film Transistor)などから成る複数のアクティブ素子が、アレイ状に形成されている(図示は省略)。次に、第1電極形成工程(図1参照)では、有機EL素子2aの例えば陽極となる導電膜3が、基板1の裏面1b上(TFTなどのアクティブ素子上)に形成される。ボトムエミッションと呼ばれる素子構造では、導電膜3は、有機EL素子2aの表示面側に形成されるので、可視光に対して透明な、例えばITO(Indium Tin Oxide)などの材料から成る。トップエミッションと呼ばれる素子構造では、第2電極側が表示面となるため、導電膜3は高反射率のアルミニウム合金膜とホール注入性の高いITO膜との積層膜で形成しても良い。次に、有機層形成工程(図1参照)では、導電膜3上に、有機層4が形成される。有機層4は、例えば、正孔輸送層4a、発光層4b、電子輸送層4cなど、機能の異なる有機膜が順次積層された積層膜となっている。次に、第2電極形成工程(図1参照)では、有機層4上に、導電膜3とは反対極性(例えば陰極)の電極となる導電膜5が形成される。導電膜5は、例えばボトムエミッション構造ではアルミニウム(Al)、トップエミッション構造では銀(Ag)・マグネシウム(Mg)合金等の金属薄膜から成る。
As shown in FIG. 1, the manufacturing method of the organic EL display device according to the present embodiment includes a substrate preparation step and an organic EL element formation step of forming an organic EL element on the substrate. In addition, the organic EL element forming step includes an organic layer forming step and a second electrode forming step. Briefly described with reference to FIG. 2, in the substrate preparation step (see FIG. 1), a substrate (glass substrate) 1 having a front surface 1a located on the display surface side and a
このように有機EL素子2aは、陽極(導電膜3)と陰極(導電膜5)の間に有機層4を挟んだ構造から成り、陰極および陽極に電流を流すことにより各々から有機層4に電子と正孔を注入する。注入された電子と正孔は、それぞれ正孔輸送層4aまたは電子輸送層4cを通過し、発光層4bで結合する。そして、結合によるエネルギーで発光層4bの発光材料が励起され、その励起状態から再び基底状態に戻る際に光を発生する。基板1の裏面1b上には、このような有機EL素子2aが複数形成され、各有機EL素子2aのそれぞれ、または複数の有機EL素子2aの組み合わせのそれぞれにより、表示装置である有機ELディスプレイ装置2の画素(ピクセル)を構成する。
As described above, the organic EL element 2a has a structure in which the organic layer 4 is sandwiched between the anode (conductive film 3) and the cathode (conductive film 5), and the current flows from the cathode and the anode to the organic layer 4 respectively. Inject electrons and holes. The injected electrons and holes pass through the
ここで、有機EL素子2aを構成する積層膜のうち、有機層4や導電膜5は、真空チャンバ内に被処理物である基板1と蒸発源を配置して基板1上に蒸着膜である有機層4や導電膜5を成膜する。つまり、有機層4や導電膜5は、所謂、真空蒸着法(真空蒸着方法)により形成される。
Here, among the laminated films constituting the organic EL element 2a, the organic layer 4 and the
<真空蒸着装置の全体構成>
次に、図1に示す有機層形成工程および第2電極形成工程で使用する真空蒸着装置の全体構成、および図2に示す有機層4、導電膜5の成膜工程のプロセスフローについて説明する。図3は本実施の形態の真空蒸着装置の全体構成の概要を示す説明図である。
<Overall configuration of vacuum evaporation system>
Next, the overall configuration of the vacuum deposition apparatus used in the organic layer forming step and the second electrode forming step shown in FIG. 1 and the process flow of the organic layer 4 and
図3に示す蒸着装置(真空蒸着装置)100は、基板1の受け渡しを行う受け渡し室101と、それぞれ蒸着膜を形成する処理室である複数の成膜室102と、複数の成膜室に基板1を振り分けて搬送する搬送室103を有している。図3では、複数の成膜室102、および搬送室103からなるユニットが、受け渡し室101を介して複数(図3では三つ)接続された構成を示している。これらの受け渡し室101、搬送室103および成膜室102のそれぞれは、真空ポンプなどの排気装置(図示は省略)に接続され、減圧状態に維持することが可能な気密室となっている。特に、真空蒸着処理を行う成膜室102は、室内の圧力を、例えば10−3Pa〜10−5Pa程度の減圧状態(所謂、高真空状態)に維持可能な真空チャンバとなっている。
A vapor deposition apparatus (vacuum vapor deposition apparatus) 100 shown in FIG. 3 includes a
複数の受け渡し室101のうち、入口側の受け渡し室101は、ローダ部101aとなっており、例えば、図2に示す導電膜3が形成された基板1がローダ部101aに搬入される。搬送室103には、基板搬送装置として例えばロボット103aが配置され、基板1は、ロボット103aにより受け渡し室101(ローダ部101a)から各成膜室102に振り分けて搬送される。各成膜室102には、それぞれ図2に示す有機層4または導電膜5の原材料となる蒸着材料(図3において図示は省略)を備えた蒸発源10が配置され、例えば、10−3Pa〜10−5Pa程度の真空条件下で、蒸着膜が順次積層して成膜される。具体的には、まず、第1の成膜室102において、図2に示す陽極(第1電極)である導電膜3上に正孔輸送層4aとなる蒸着膜である有機層4を成膜する。成膜後の基板1は、ロボット103aにより、搬送室103に取り出された後、第2の成膜室102に搬送される。そして、第2の成膜室102では、図2に示す正孔輸送層4a上に発光層4bとなる蒸着膜である有機層4を成膜する。成膜後の基板1は、ロボット103aにより、搬送室103に取り出された後、第3の成膜室102に搬送される。そして、第3の成膜室102では、図2に示す発光層4b上に電子輸送層4cとなる蒸着膜である有機層4を成膜する。成膜後の基板1は、ロボット103aにより、搬送室103に取り出された後、第4の成膜室102に搬送される。そして、第4の成膜室102では、図2に示す電子輸送層4c上に陰極(第2電極)となる蒸着膜である導電膜5を成膜する。そして導電膜5まで成膜された基板1は、アンローダ部101bである出口側の受け渡し室101までロボット103aにより搬送され、さらに大気中の水分や酸素からの保護を目的とした封止処理を施すことで図2に示す有機ELディスプレイ装置2が得られる。封止処理工程では、封止材6を介して有機EL素子2a上に封止用基板7を配置する。
Among the plurality of
<成膜室および蒸発源の構成>
次に、図3に示す成膜室102および成膜室102内に配置される蒸発源10の構成について説明する。図4は、図3に示す成膜室内の全体構成を示す断面図、図5は図4に示す蒸発源を拡大して示す断面図である。
<Configuration of deposition chamber and evaporation source>
Next, the configuration of the
図4に示すように、成膜室102には、真空ポンプVPに接続され、成膜室102内の気体を排出する排気経路(排気配管)VLが接続されている。真空ポンプVPと成膜室102の間にはバルブV1が配置され、バルブV1を開くと、成膜室102内の圧力が、例えば10−3Pa〜10−5Pa程度の減圧状態(所謂、高真空状態)となるまで、減圧することができる。つまり、成膜室102は、真空チャンバである。また、成膜室102内には、気体化させた蒸着材料ガスを基板1に向かって放出する蒸発源10と、基板1を保持する基板保持部21が配置されている。また、成膜室102には、成膜室102の外側から成膜室102内に導入されるガス供給経路GL、およびガス供給経路GLに接続され、蒸発源10内に不活性ガスを供給するガス放出口GNを備えたガス供給部25が配置されている。
As shown in FIG. 4, the
蒸発源10の筐体11の面11aからは、蒸着材料ガス30aの放出口である複数のノズル12が筐体11から露出している。一方、基板保持部21には、基板1およびマスク(蒸着マスク)22が保持されている。基板1は、蒸着膜の形成面である裏面1bが、蒸発源10の蒸着材料ガス放出口の配置面である面11aと、マスク22を介して対向するように配置されている。また、マスク22には、図2に示す有機EL素子2aを形成する位置に対応して、複数の開口部22aが形成され、基板1の蒸着膜形成領域が開口部22aにおいて、マスク22からそれぞれ露出している。なお、基板1と蒸発源10の位置関係は、基板1の裏面1bが、蒸発源10の蒸着材料ガス放出口(ノズル12)の配置面である面11aと、マスク22を介して対向していれば良く、図4に示す態様には限定されない。図4では、蒸発源10の上面である面11aに複数のノズル12を配置する、フェイスダウンデポジット方式と呼ばれる方式について示している。図4に示す態様の他、変形例として、蒸発源10の下面側にノズル12を配置するフェイスアップデポジット方式、あるいは、蒸発源10の側面側にノズル12を配置するサイドデポジット方式などに適用することができる。
From the
また、蒸発源10は、蒸着材料30を加熱する加熱容器である坩堝13を備えている。また、坩堝13の周囲には、坩堝13の内部に配置された蒸着材料30を加熱する加熱部(ヒータ)14を備えている。また、坩堝13の周囲には、坩堝13の保温効率を向上させる保温部(リフレクタ)15が配置されている。
The
図5に示すように、蒸発源10が有する筐体11は、蓋部11cと本体部11dを備えている。蓋部11cと本体部11dは、図示しないネジなどの締結手段により固定されている。坩堝13、加熱部14、および保温部15は、本体部11d内に収納され、蓋部11cを取り外せば、これらの部材を外部に取り出す事が可能になる。また、本実施の形態では、筐体11の上面側に図4に示す基板1と対向する面11aを配置するので、蓋部11cには開口部11eが形成され、開口部11eにおいて、ノズル12が露出している。
As shown in FIG. 5, the
また、坩堝13は、蓋部13cと本体部13dを備えている。蓋部13cと本体部13dは、図示しないネジなどの締結手段により固定されている。蒸着材料30は、本体部13dの底に収納され、例えば、蓋部13cを取り外せば、蒸着材料30を坩堝13の外部に取り出して交換する事が可能である。また、蓋部13cと本体部13dを重ね合わせた状態で固定すると、坩堝13の内部は、蒸着材料ガス30aの取り出し口である開口部13eを除き、密封された空間になる。本実施の形態では、坩堝13の上方から蒸着材料ガス30aを取り出す構造の例を示しているので、開口部13eは、坩堝13の蓋部13cに形成されている。また、本実施の形態では、坩堝13の開口部13eから基板1に向かって蒸着材料ガス30aを放出する構造の例を示しているので、開口部13eには蒸着材料ガス30aの放出口であるノズル12が取り付けられている。ノズル12は、筐体11の蓋部11cに形成された開口部11eと重なる位置に配置され、開口部11eにおいて、ノズル12が露出している。なお、蒸発源10の構造は、図4および図5に示す態様に限定されず、種々の変形例を適用することができるが、後述する蒸着方法の各工程における作用を理解し易くするため、単純化した構造を示している。
The
また、蒸着材料30および坩堝13を加熱する、加熱部14は、坩堝13の周囲を囲むように配置されている。本実施の形態では、加熱部14は、蒸着材料30および坩堝13を、例えばジュール加熱方式により加熱するヒータである。なお、図4および図5では、加熱部14を坩堝13の側面に沿って配置する例を示しているが、加熱部14の配置は図4および図5に示す例には限定されず、例えば、坩堝13の蓋部13c上および坩堝13の下方にも加熱部14を配置する構成とすることができる。また、図4および図5では、加熱部14としてコイル状のヒータを用いる例を示しているが、加熱部14の構成は図4および図5に示す例には限定されず、例えば、板状のヒータ(プレートヒータ)を坩堝13の周囲に配置する構成とすることができる。
In addition, the
また、坩堝13および加熱部14の周囲には、坩堝13の保温効率を向上させる保温部15が配置されている。保温部15は、例えば、複数枚の金属板からなり、開口部13e上を除き、坩堝13の周囲を囲むように配置されている。また、各金属板の少なくとも坩堝13と対向する面(内面)には鏡面加工が施されている。つまり、保温部15は、坩堝13や加熱部14からの輻射を反射して、保温部15の内側に配置される坩堝13の保温効率を向上させる機能を備えている。また、保温部15は、坩堝13や加熱部14からの輻射を反射するので、保温部15の外側の部材(例えば筐体11)に輻射熱による歪みや融解が発生することを抑制する保護部材としての機能を備えている。
Further, around the
また、蒸発源10内には、熱電対TCが配置されている。熱電対TCは、例えば坩堝13と保温部15の間に配置され、坩堝13周辺の温度を測定可能な状態で固定されている。熱電対TCで検出された温度信号は、成膜室102の外部まで伝送され、この温度信号に基づいて坩堝13の温度、および坩堝13内に配置された蒸着材料30の温度を把握することができる。
A thermocouple TC is disposed in the
また、蒸着材料30は、基板1に形成する蒸着膜の原料であって、例えば、図2に示す有機層4を構成する有機材料、あるいは導電膜5を構成する金属材料から成る。蒸発源10が備える加熱部14により蒸着材料30を加熱すると蒸着材料30が気体化(気化または昇華)して蒸着材料ガス30aとなる。そして、蒸着材料30が気体化すると、坩堝13内は、例えば、100Pa〜101Pa程度の圧力となる。このため、蒸着材料ガス30aは坩堝13の内外の圧力差により、坩堝13に形成された開口部11eおよびノズル12を経由して蒸発源10の外部に取り出され、ノズル12と対向配置される基板1に向かって放出される。
Moreover, the
<蒸着方法>
次に、図3〜図5に示す蒸着装置および蒸発源を用いた、本実施の形態の蒸着方法について説明する。図6は、図3〜図5に示す蒸着装置および蒸発源を用いた蒸着方法の工程フロー、各工程における坩堝の温度プロファイル、各工程における加熱部のON−OFF、および各工程におけるガス供給の有無を示す説明図である。なお、本願では、例えば図4および図5に示す熱電対TCにより坩堝13周辺の温度を測定し、これを坩堝13の温度と見做している。したがって、例えば図6に示す坩堝の温度は、厳密には蒸発源10内に設けた熱電対の温度であるが、以下の説明では、坩堝13の温度として説明する。
<Vapor deposition method>
Next, the vapor deposition method of this Embodiment using the vapor deposition apparatus and evaporation source shown in FIGS. 3-5 is demonstrated. 6 shows the process flow of the vapor deposition method using the vapor deposition apparatus and the evaporation source shown in FIGS. 3 to 5, the temperature profile of the crucible in each process, the ON / OFF of the heating unit in each process, and the gas supply in each process It is explanatory drawing which shows the presence or absence. In the present application, for example, the temperature around the
図6に示すように、本実施の形態の蒸着方法は、図4に示す基板1に蒸着膜を形成する準備を行う蒸着準備工程、基板1に蒸着膜を形成する蒸着工程、蒸着膜を形成した後で図4に示す坩堝13および蒸着材料を冷却する冷却工程、および冷却工程後に蒸着装置や蒸発源のメンテナンスを行うメンテナンス工程、を備えている。
As shown in FIG. 6, the vapor deposition method of the present embodiment forms a vapor deposition preparation process for preparing a vapor deposition film on the
まず、蒸着準備工程では、図4に示す基板1に蒸着膜を形成する準備を行う。詳しくは、図4に示すように、蒸発源10の坩堝13内に蒸着材料30を収納した後、ノズル12が、被処理物である基板1の裏面1bと対向するように、真空チャンバである成膜室102内に配置(固定)する。その後、排気経路VLに接続されるバルブV1を開き、真空ポンプVPにより成膜室102内の気体を排気して、成膜室102内の圧力が、例えば10−3Pa〜10−5Pa程度の真空度になるまで減圧する。また、図3に示す搬送室103から基板1を成膜室102内に搬送し、図4に示すように基板保持部21により基板1の裏面1bがマスク22を介してノズル12と対向するように基板1を支持する。また、加熱部14に電流を流し、坩堝13および坩堝13内に配置された蒸着材料30を加熱する。これにより、坩堝13の温度(蒸着材料30の温度)は、図6に示すように温度T1から蒸着工程で蒸着膜を形成する際の温度(プロセス温度)T2まで上昇する。この時、図4に示すガス供給部25のバルブV2は閉止されており、ガス供給部からガスは供給されない。なお、本工程では、成膜室102内を所定の真空度まで減圧する減圧工程、および坩堝13を温度T2まで昇温させる昇温工程に有る程度の時間を要する。例えば、減圧工程と昇温工程を並行して行った場合でも、蒸着工程に移行するまでの間に、5時間〜10時間程度の時間を要する。なお、昇温工程に要する時間は蒸着工程のプロセス温度である温度T2により変化する。例えば、マグネシウム(Mg)などの金属材料から成る蒸着膜を形成する場合には、温度T2を500℃以上とする必要があるため、昇温工程に要する時間が長くなる。
First, in the vapor deposition preparation step, preparation for forming a vapor deposition film on the
次に、図6に示す蒸着工程では、図4に示す基板1の裏面1bに蒸着膜を形成する。詳しくは、蒸着材料30を蒸発源10の内部で加熱することにより、気体化(気化または昇華)された蒸着材料ガス30aを発生させる。そして、蒸着材料ガス30aを蒸発源10のノズル12から基板1に向かって放出する。ノズル12から放出された蒸着材料ガス30aは、ノズル12と対向配置された基板1の蒸着膜形成領域周辺に吹きつけられる。そして、蒸発源10の内部よりも温度が低い蒸着膜形成領域の表面で蒸着材料ガス30aを固体化(凝縮、析出)させることにより蒸着膜が形成される。
Next, in the vapor deposition step shown in FIG. 6, a vapor deposition film is formed on the
ところで、前記した蒸着準備工程では、5時間〜10時間程度の時間を要する。このため、蒸着方法全体の効率化を図る観点から、図4に示す成膜室102内の圧力および蒸着材料30の温度は維持した状態で、基板1を順次交換し、連続的に蒸着膜を形成することが好ましい。言い換えれば、第1の基板1に蒸着膜を形成した後、成膜室102内の圧力および蒸着材料30の温度は維持した状態で第2の基板1に交換し、引き続き第2の基板1に蒸着膜を形成することが好ましい。つまり、出来る限り蒸着工程を停止せず、複数の基板1に対して連続的に蒸着膜を形成することが好ましい。
By the way, in the above-described deposition preparation step, it takes about 5 to 10 hours. Therefore, from the viewpoint of improving the efficiency of the entire vapor deposition method, the
しかし、連続的に処理できる基板1の数には限界があり、蒸着工程を停止する場合がある。例えば、図4に示す蒸着材料30の気体化が進み、残量が少なくなれば、新たな蒸着材料30と交換する必要がある。この場合、図5に示す坩堝13の蓋部13cを開放して新たな蒸着材料30を配置する必要があるため、成膜室102内の圧力および蒸着材料30の温度を維持することは困難である。また、何らかの不具合により蒸着工程を停止せざるを得ない場合がある。この場合、不具合の原因によっては、成膜室102内の圧力および蒸着材料30の温度を維持することは困難となる。また、成膜室102内の各部材の整備を行う場合にも蒸着工程を停止する必要がある。例えば、蒸着工程の時間が長くなれば、蒸発源10内あるいは成膜室102内に蒸着材料ガス30aが析出し、堆積する場合がある。蒸発源10内あるいは成膜室102内に付着した蒸着材料30の堆積物が多くなると、蒸着膜を形成する際の阻害要因となるため、定期的に堆積物を除去する作業が必要となる。図6に示すメンテナンス工程では、蒸着工程を停止して上記のような作業(メンテナンス作業)を行う。
However, there is a limit to the number of
図6に示すメンテナンス工程では、上記のように図4に示す成膜室102内の圧力および蒸着材料30の温度を維持することが困難なメンテナンス作業を行うので、メンテナンス工程の前に、図4に示す坩堝13の温度を低下させる冷却工程(図6参照)を行う。なお、メンテナンス工程が終了した後は、図6に示すように蒸着準備工程を再び行い、新たな基板1に蒸着膜を形成する準備を行う。以下、図6に示す本実施の形態の冷却工程において、冷却時間を短縮するための詳細な実施態様について説明する。なお、図6に示す蒸着工程で蒸着膜が形成された基板1(図4参照)は、冷却工程の前に、成膜室102(図4参照)から搬送室103(図3参照)に取り出される。以下では、基板1を成膜室102から取り出した後の冷却工程の詳細について説明する。
In the maintenance process shown in FIG. 6, since the maintenance work in which it is difficult to maintain the pressure in the
<冷却工程の詳細>
図7は、本実施の形態および本実施の形態に対する第1および第2の比較例である冷却工程での坩堝の温度プロファイルを示す説明図である。また、図8は、図6に示す冷却において、図4に示す坩堝内に不活性ガスを供給した状態を示す断面図である。また、図9は、図4に示す坩堝の温度と蒸着材料の飽和蒸気圧の関係の一例を片対数グラフとして示す説明図である。
<Details of cooling process>
FIG. 7 is an explanatory view showing the temperature profile of the crucible in the cooling process, which is the first and second comparative examples for the present embodiment and the present embodiment. 8 is a cross-sectional view showing a state where an inert gas is supplied into the crucible shown in FIG. 4 in the cooling shown in FIG. Moreover, FIG. 9 is explanatory drawing which shows an example of the relationship between the temperature of the crucible shown in FIG. 4, and the saturated vapor pressure of vapor deposition material as a semi-logarithmic graph.
また、図18は、図7に示す第2の比較例である冷却工程に用いる蒸発源の構造を示す断面図である。なお、図7に示す第1の比較例に用いる蒸着装置は、図4に示すガス供給部25が配置されていない点を除き、本実施の形態と同様なので、蒸発源の構造については図5を参照して説明する。
FIG. 18 is a cross-sectional view showing the structure of the evaporation source used in the cooling process as the second comparative example shown in FIG. The vapor deposition apparatus used in the first comparative example shown in FIG. 7 is the same as the present embodiment except that the
図6に示す冷却工程では、図4に示す加熱部14を停止して、坩堝13の温度を、プロセス温度である温度T2からメンテナンス作業を行うことが可能な温度T1まで冷却する。温度T1は、例えば、室温(蒸着装置の周囲の雰囲気温度)と同じとすることができるが、メンテナンス作業を行う際に蒸発源10(図5参照)などの各部材に酸化膜などの不純物膜が形成されることを抑制でき、作業を行うことができれば、これには限定されない。したがって、図6では、蒸着準備工程において、加熱を開始する際の温度と、冷却工程において、冷却工程の終点となる温度をそれぞれ温度T1として示しているが、この温度T1は、厳密に同じ温度である必要はなく、有る程度の幅を有していても良い。例えば、室温よりも高く、30℃〜60℃程度とすることができる。また、温度T2は、蒸着材料30(図5参照)の気体化温度により異なるが、例えば、400℃程度から1000℃を越える温度となる場合もある。
In the cooling step shown in FIG. 6, the
ここで、本実施の形態に対する第1の比較例である冷却工程として、以下の態様が考えられる。すなわち、冷却工程開始直後に直ちに加熱部14(図5参照)を停止し、自然冷却により坩堝13(図5)の温度を低下させる方法である。この場合、図7に示す冷却曲線P2のように、例えば4時間〜8時間程度で坩堝13の温度を温度T1まで冷却することができる。ところが、この第1の比較例では、冷却開始直後の段階では、図5に示す蒸着材料30の気体化が停止しておらず、かつ、坩堝13の温度は急激に低下するので、坩堝13内の壁面や蓋部13cの内側面に蒸着材料30が析出して付着し易いという問題がある。このように、坩堝13内の壁面や蓋部13cの内側面に蒸着材料30が析出すると、図6に示す蒸着工程において、均一な膜質の蒸着膜を形成する阻害要因となる。また、蓋部13cと本体部13dの接合部に蒸着材料30が析出すると、この析出物が接着材として機能して、蓋部13cを本体部13dから取り外すことが困難になる。また、析出物を取り除く場合、機械加工により取り除く必要があるため、メンテナンス作業が煩雑になる。このように、冷却工程においては、坩堝13内の壁面や蓋部13cの内側面に蒸着材料30が析出して付着することを抑制する必要がある。
Here, the following aspects can be considered as a cooling process which is a first comparative example for the present embodiment. That is, immediately after the start of the cooling process, the heating unit 14 (see FIG. 5) is immediately stopped, and the temperature of the crucible 13 (FIG. 5) is lowered by natural cooling. In this case, as shown in the cooling curve P2 shown in FIG. 7, the temperature of the
そこで、冷却工程における、蒸着材料30の析出を抑制する実施態様として、本実施の形態に対する第2の比較例である冷却工程が考えられる。すなわち、第2の比較例では、図18に示すように、加熱部14を複数のブロックに分割し、各ブロックを独立してON−OFFできるように構成する。図18に示す例では、坩堝13の蓋部13cの周囲に配置される上部ブロック14aと、坩堝13内に配置された蒸着材料30の周囲に配置された下部ブロック14bに分割している。そして、第2の比較例である冷却工程では、冷却工程の開始後に、加熱部14の下部ブロック14bは停止するが、上部ブロック14aは停止しない。つまり、第2の比較例では、上部ブロック14aによる加熱を継続した状態で、蒸着材料30の温度が、蒸着材料30の気体化が停止する温度T3(図7参照)に到達するまで、徐々に坩堝13および蒸着材料30を冷却する。その後、上部ブロック14aも停止して、坩堝13の全体の温度が、温度T1に到達するまで、自然冷却により、冷却する。この第2の比較例によれば、蒸着材料30の気体化が停止するまでの間は、蓋部13cの加熱を継続するので、蒸着材料30が蓋部13cに付着することを抑制できる。しかし、図7に冷却曲線P3として示すように、温度T2から温度T3までの間(徐冷期間)は冷却速度が遅くなる(例えば2時間〜3時間程度)ため、冷却工程の終点である温度T1に到達するまでには、例えば5時間〜10時間程度の時間を要する。
Therefore, as an embodiment for suppressing the deposition of the
なお、第3の比較例(図示は省略)として、冷却工程の間は、図5に示す保温部15を上方に移動させて、坩堝13の蒸着材料30の周囲は保温部15から露出させ、蓋部13cの周囲は保温部15で保温する構成も考えられる。しかし、保温部15は、保温部15の外側の部材(例えば筐体11)に輻射熱による歪みや融解が発生することを抑制する保護部材としての機能を備えているので、この第3の比較例では、坩堝13からの熱放射により坩堝13周辺に配置された筐体11などが損傷し、蒸着装置の不具合の原因となる。
As a third comparative example (not shown), during the cooling process, the
本願発明者は、上記した各比較例の課題を踏まえ、冷却工程における、蒸着材料30の析出を抑制し、かつ、冷却時間を短縮する技術について検討を行い本実施の形態の構成を見出した。本願発明者は、蒸着材料ガス30a(図4参照)の発生と、飽和蒸気圧の関係に着目し、冷却工程において、坩堝13内の圧力を上昇させることで、蒸着材料30の気体化を低減ないしは停止させる構成を見出した。すなわち、図8に示すように、冷却工程において、ガス供給部25からノズル12を介して坩堝13内にガス(不活性ガス)26を供給し、坩堝13内の圧力を蒸着材料30の飽和蒸気圧よりも高くすることで、蒸着材料30の気体化を低減ないしは停止させることができる。また、ガス26の供給方法としては、真空チャンバである成膜室102内全体にガス26を供給する方法も考えられる。しかしこの場合、成膜室102内に残留する異物がガス26により巻き上げられて坩堝13内に混入する懸念がある。したがって、異物混入を防止する観点から、ガス26を坩堝13に向かって選択的に供給し、坩堝13内の圧力を局所的に上昇させることが好ましい。本実施の形態では、図8に示すように、ガス供給部25のガス放出口GNは、成膜室102内に配置され、蒸発源10のノズル12の開口部に向けて配置されている。また、ガス供給部25のガス供給経路GLは、成膜室102の外部に導出され、成膜室102の外部に配置されるガス供給源TGに接続されている。ガス供給源TGには、例えば、アルゴン(Ar)や窒素(N2)などの不活性ガス源が収納されている。また、ガス供給源TGとガス放出口GNの間には、ガス供給の有無や流量を調整するバルブV2が配置され、ガス供給経路GLと接続されている。したがって、冷却工程が開始した時、あるいは開始後にバルブV2を開けば、蒸発源10の外部からノズル12を介して坩堝13の内部にガス26が供給される。また、ガス供給部25のガス放出口GNは、成膜室102内に配置され、蒸発源10のノズル12の開口部に向けて配置されているので、ガス26は坩堝13内に選択的に供給され、坩堝13内の圧力を局所的に上昇させることができる。また、ガス26の流量やガス26の供給圧力は、例えばバルブV2の開度により調整することができる。
Based on the problems of the comparative examples described above, the inventor of the present application has studied the technique for suppressing the deposition of the
図9に示すように、蒸着材料30(図8参照)の飽和蒸気圧は、標準大気圧(約101kPa)と比較して十分に小さく、冷却工程を開始する際の坩堝13内の圧力は例えば坩堝温度が1100℃の時でも100Pa以下である。このため、供給するガス26(図8参照)の圧力は、標準大気圧に対して小さい値であっても、図6に示す蒸着工程における坩堝13内の圧力よりも高い圧力であれば、坩堝13内を加圧することができる。また、坩堝13内の圧力は、坩堝13の外側の空間の圧力よりも高くなるため、坩堝13内に供給したガス26の一部はノズル12から坩堝13の外部に放出されるが、ガス供給部25からノズル12に向かって継続的にガス26を供給することにより、坩堝13内の圧力を蒸着材料30の飽和蒸気圧よりも高い状態で維持することができる。つまり、本実施の形態によれば、冷却工程において、蒸発源10の外側からノズル12を介して坩堝13内にガスを供給することにより、蒸着材料30の気体化を停止ないしは大幅に低減させることができる。このため、例えば、図6に示すように冷却工程の開始時に加熱部14(図8参照)を停止させて、坩堝13の温度が急激に低下した場合であっても、蒸着材料30(図8参照)の析出を抑制することができる。また、図7に示す第2の比較例による冷却曲線P3のように、徐冷期間を設ける必要がないので、冷却時間を大幅に短縮する(例えば第2の比較例に対して半分以下とする)ことができる。また、本実施の形態によれば、冷却工程において、保温部15を移動させることなく冷却時間を短縮させることができるので、保温部15の外側の部材(例えば筐体11)に輻射熱による歪みや融解が発生することを抑制することができる。
As shown in FIG. 9, the vapor pressure of the vapor deposition material 30 (see FIG. 8) is sufficiently smaller than the standard atmospheric pressure (about 101 kPa), and the pressure in the
また、本実施の形態のように、坩堝13内にガス26を供給すれば、図7に示す第1の比較例よりもさらに冷却時間を短縮することができる。坩堝13内に供給されたガス26は、坩堝13内の壁面や蒸着材料30と接触し、熱交換が行われる。熱交換により温度が上昇したガス26は、坩堝13の上方に移動し、その一部はノズル12から坩堝13の外部に放出される。一方、ガス供給部25のガス放出口GNから新たに供給されたガス26は、ノズルから放出されたガス26よりも温度が低いため、坩堝13内部に入り易くなる。このように、熱交換により温度上昇したガス26は外部に放出され、相対的に温度の低いガス26が内部に供給されることで、熱交換が進み、坩堝13の温度低下を促進することができる。このため、図7に示すように本実施の形態の冷却工程における冷却曲線P1は、自然冷却した場合の冷却曲線P2と比較して、冷却時間を短縮することができる。例えば図7に示す冷却曲線P1の例では坩堝13の温度が温度T2から温度T1まで低下する時間(冷却時間)は、2.5時間〜5時間程度となる。
Further, if the
<好ましい態様>
次に、上記した本実施の形態の蒸着装置および蒸着方法における、特に好ましい態様について、変形例を含めて説明する。図10は、図6に対する変形例である蒸着方法の工程フロー、各工程における坩堝の温度プロファイル、各工程における加熱部のON−OFF、および各工程におけるガス供給の有無を示す説明図である。図11は、図4に対する変形例である成膜室内の全体構成を示す断面図である。また、図12は、図8に示す成膜室の変形例を示す断面図である。
<Preferred embodiment>
Next, a particularly preferable aspect in the above-described vapor deposition apparatus and vapor deposition method of the present embodiment will be described including modifications. FIG. 10 is an explanatory diagram showing a process flow of a vapor deposition method which is a modification to FIG. 6, a temperature profile of the crucible in each process, ON / OFF of a heating unit in each process, and presence / absence of gas supply in each process. FIG. 11 is a cross-sectional view showing the overall configuration of the film forming chamber, which is a modification of FIG. FIG. 12 is a cross-sectional view showing a modification of the film forming chamber shown in FIG.
まず、図8に示すガス26は、坩堝13内に配置される蒸着材料30や、坩堝13自身と反応して不純物が生成されることを抑制する観点から、不活性ガスであることが好ましい。ここで、不活性ガスとは、坩堝13内に配置される蒸着材料30や、坩堝13自身に対して、真空チャンバである成膜室102の外部の雰囲気ガスである空気よりも不純物を生成し難いガス、という意味であって、所謂、希ガスの他、窒素なども含まれる。また、坩堝13の構成材料やプロセス温度(図6に示す温度T2)によって、好ましいガス種は異なる。例えば、温度T2が、800℃を越えるような場合であって、坩堝13がモリブデン(Mo)、タンタル(Ta)、タングステン(W)などの金属材料で形成される場合には、不純物が生成し易いため、ガス26は、アルゴン(Ar)ガスとすることが好ましい。一方、坩堝13がアルミナや窒化ホウ素などのセラミック、あるいはカーボン(c)で形成される場合には、蒸着材料30と反応して不純物を生成しなければ、アルゴンガスよりも安価な窒素(N2)ガスとすることが好ましい。また、温度T2が、400℃よりも低い温度で有機材料からなる蒸着膜を形成する場合には、窒素ガス、あるいは二酸化炭素(CO2)ガスとすることができる。
First, the
また、冷却時間を短縮する観点からは、図6に示すように、坩堝13の温度が温度T1に到達するまで継続してガス26を供給することが好ましい。冷却工程の途中でガス26の供給を停止して、自然冷却により温度T1に到達させる場合、雰囲気温度と坩堝13の温度が近くなると、冷却速度が低下する。しかし、継続的にガス26を供給することにより、雰囲気温度と坩堝13の温度が近づいてもガス26による熱交換が継続するため、自然冷却の場合よりもさらに冷却時間を短縮することができる。ただし、冷却工程で使用するガス26のコストを低減する観点からは、冷却工程の途中でガス26を切り替えることが好ましい。例えば、前記したように、温度T2が800℃を越えるような場合であって、坩堝13がモリブデン、タンタル、タングステンなどの金属材料で形成される場合には、冷却工程の開始時には、ガス26としてアルゴンガスを供給する。そして、坩堝13の温度が例えば400℃以下になった時に、ガス26の種類を切り替え、例えばアルゴンガスよりも安価な窒素ガスや二酸化炭素ガスとする。この場合、冷却時間を短縮し、かつ、蒸着膜を形成する際の製造コストを低減することができる。
From the viewpoint of shortening the cooling time, it is preferable to continuously supply the
一方、ガス26の使用量を低減する観点からは、図10に示す変形例のように、冷却工程の途中でガス26の供給を停止し、以降自然冷却により坩堝13の温度を温度T1に到達させることが好ましい。この場合、坩堝13の温度がガス26の供給を停止しても気体化する蒸着材料30の量が十分に小さくなる温度まで低下した段階でガス26の供給を停止することが好ましい。図10に示すような蒸着方法を行うための実施態様としては、例えば、図11に示すように、成膜室102内に、蒸着材料ガス30aを計測するセンサ27および坩堝13の温度を計測する温度センサ(図示は省略)を予め設けておく。そして、図10に示す蒸着準備工程において、センサ27が蒸着材料ガス30aを検出した時の坩堝13の温度(気体化温度)をセンサ27および温度センサと電気的に接続される制御部28に記録する。そして、冷却工程では、坩堝13の温度を計測し、該温度が気体化温度以下まで低下した段階で、例えば制御部28によりバルブV2を閉めてガス26の供給を停止する。また、別の実施態様としては、図10に示す蒸着工程および冷却工程で、センサ27(図11参照)により蒸着材料ガス30aの検出割合(設定された測定範囲内における検出量)を継続的に計測する。そして、冷却工程において検出される蒸着材料ガス30aの検出割合が、予め設定された基準値以下(例えば、蒸着工程における検出割合の1/10〜1/100以下)となった時に、バルブV2を閉めてガス26の供給を停止する。このように冷却工程の途中でガス26の供給を停止すれば、図6に示す例と比較すると冷却時間は、長くなるが、ガス26の使用量は低減することができる。
On the other hand, from the viewpoint of reducing the amount of
また、本実施の形態の冷却工程では、ガス供給部25からガス26の供給を開始し、かつ、加熱部14を停止することで坩堝13および坩堝13内の蒸着材料30を冷却するが、ガス26の供給を開始した後で、加熱部14を停止することが好ましい。前記した図9に示すように、蒸着材料30の飽和蒸気圧は非常に小さいため、ガス26の供給を開始すれば、短時間で気体化する蒸着材料30の量は大幅に低減する。しかし、坩堝13内の壁面や蓋部13cの内側面に蒸着材料30が析出することを、より確実に抑制する観点からは、加熱部14を停止させるタイミングは、ガス26の供給を開始した後で行うことが好ましい。また、加熱部14を停止させるタイミングは、例えば、ガス26の供給を開始した後の経過時間により決定することができる。また、より確実に蒸着材料30の析出を抑制する方法としては、前記した図11に示すセンサ27を用いて蒸着材料ガス30aの検出量が十分に小さくなっていることを確認した後で、加熱部14を停止する方法が有効である。
In the cooling process of the present embodiment, the supply of the
また、図4に示すように、蒸着工程においては、蒸着材料ガス30aがノズル12から基板1に向かって放出される経路(放出経路)を避けるようにガス供給部25を配置する必要がある。このため、図4に示すようにガス供給部25のガス放出口GNは、ノズル12から離間して配置し、かつ、ノズル12から基板1に至る蒸着材料ガス30aの放出経路の軸線(仮想線)ALに対して、ガス放出口GNからの放出角度が傾斜するように配置することが好ましい。これにより、蒸着工程時にガス放出口GNを退避させる作業を行わなくても、基板1に安定的に蒸着膜を形成することができる。言い換えれば、図4に示す態様では、蒸着工程から冷却工程に移行する際に、ガス放出口GNの位置を移動させることなく、ガス26(図8参照)の供給を開始することができる。また、蒸着工程から冷却工程に移行する際に、ガス放出口GNの位置を移動させる必要がないので、ノズル12とガス放出口GNの位置およびガス26の放出角度の関係を、高精度で調整することができる。この結果、冷却工程において、確実にノズル12に向かってガス26を放出することができる。このように、本実施の形態では、蒸着工程から冷却工程に移行する際に、ガス放出口GNの位置を移動させる必要がないため、ガス供給経路GLは、例えば、金属配管により構成される。
As shown in FIG. 4, in the vapor deposition step, it is necessary to arrange the
また、排気経路VLに接続されるバルブV1は、冷却工程では、閉じることが好ましい。バルブV1を閉じた状態で冷却工程を行えば、冷却工程において、成膜室102内の排気を停止した状態で行うことができるので、図8に示す成膜室102内でガス26が対流する。このため、坩堝13の冷却を促進し、冷却時間をさらに短縮させることができる。また、冷却工程における成膜室102内でのガスの対流をさらに促進させる態様として、図12に示す変形例のように成膜室102内に、ガス供給部25とは別に、パージガス31を供給するパージガス供給部32を配置する構成とすることができる。図12に示す構成によれば、バルブV3の開度を調整することによりガス供給部25から供給されるガス26とは独立してパージガス供給源TPから供給されるパージガス31の供給量を制御することができるので、成膜室102内でパージガス31を効率的に対流させることができる。パージガス31は、ガス26と同様に、不純物の生成を抑制する観点から不活性ガスが好ましく、ガス26と同じガスであることが特に好ましい。
Further, the valve V1 connected to the exhaust path VL is preferably closed in the cooling process. If the cooling process is performed with the valve V1 closed, the
<その他の変形例>
次に、上記した変形例以外の変形例について説明する。図13は、図8に示すガス供給部の変形例を示す断面図、図14は、図13に示すノズル周辺の拡大断面図である。また、図15は、図13に示すガス供給部を用いた蒸着方法において、蒸着膜を形成する蒸着工程時のガス供給部のレイアウトを示す断面図である。また、図16および図17は、図13〜図15に示すガス供給部を動作させた各状態を示す拡大断面図である。
<Other variations>
Next, modifications other than the above-described modification will be described. 13 is a cross-sectional view showing a modification of the gas supply unit shown in FIG. 8, and FIG. 14 is an enlarged cross-sectional view around the nozzle shown in FIG. FIG. 15 is a cross-sectional view showing the layout of the gas supply unit during the vapor deposition process for forming a vapor deposition film in the vapor deposition method using the gas supply unit shown in FIG. FIGS. 16 and 17 are enlarged cross-sectional views showing states in which the gas supply unit shown in FIGS. 13 to 15 is operated.
図8に示すガス供給部25と、図13〜図17に示すガス供給部35は、下記の点で相違する。まず、図13〜図18に示すガス供給部35は、ガス供給経路GLが冷却工程においてノズル12の開口部を覆う栓部(ノズルキャップ)NCに接続されている。栓部NCには、ガス供給経路GLの一部を構成する貫通孔が形成され、図14に示すように該貫通孔の先端部がガス26を坩堝13の内部に放出するガス放出口GNとなっている。
The
ガス供給部35を用いた蒸着方法では、図6に示す冷却工程において、図13に示すようにノズル12の開口部をガス供給部35の栓部NCで覆う。この時、ガス供給部35のガス放出口GN(図14参照)は、ノズル12の内部、あるいは坩堝13の内部に配置される。この状態で図3に示すバルブV2を開ければ、図8に示すガス供給部25よりも確実に坩堝13内にガス26を供給することができる。ノズル12の開口部をガス供給部35の栓部NCで覆う際には、ノズル12と栓部NCを密着させて、ノズル12の開口部を完全に塞ぐこともできる。しかし、図14に示すように、ノズル12と栓部NCを密着させず、隙間を設ける方がより好ましい。前記したように、冷却工程では、坩堝13内で熱交換により温度上昇したガス26が上方に集まる。そこで、ノズル12と栓部NCの間に隙間を設けることにより、温度上昇したガス26を隙間から蒸発源10の外部に排出することができるので、相対的に温度の低いガス26が内部に供給されることで熱交換が進み、坩堝13の温度低下を促進することができる。なお、図14では、ガス供給部35のガス放出口GNがノズル12の内部に配置された例を示しているが、ガス放出口GNがノズル12の開口部上に配置されていれば、確実に坩堝13内にガス26を供給することができるので、ガス放出口GNがノズル12よりも外側に配置されていても良い。ただし、ガス放出口GNとノズル12の開口部の距離が遠くなると、ガス26の一部がノズル12の外側に拡散する場合があるので、ガス放出口GNはノズル12の開口部付近に配置することが好ましく、ノズル12の開口部内または坩堝13内に配置することが特に好ましい。
In the vapor deposition method using the
また、本変形例では、冷却工程の開始後に、栓部NCを蒸着材料ガス30a(図15参照)の放出口であるノズル12上に配置するので、栓部NCの表面に蒸着材料30(図13参照)が析出する場合がある。このように、栓部NCの表面に蒸着材料30が析出した場合であっても、ノズル12と栓部NCの間に隙間を設けることにより、栓部NCとノズル12が析出物により接着されることを抑制できる。また、栓部NCの表面に蒸着材料30が析出することを、より確実に抑制する観点からは、図14に示すように栓部NCに加熱部36を設け、栓部NCを加熱することが好ましい。
Moreover, in this modification, since the plug part NC is disposed on the
ところで、図13に示すように、ガス供給部35の栓部NCは冷却工程においてノズル12を覆うように配置されるため、図6に示す蒸着工程では、例えば図15に示すように栓部NCをノズル12上から移動させる必要がある。そこで、図13〜図17に示す変形例では、図6に示す蒸着工程から冷却工程への移行時、および冷却工程からメンテナンス工程への移行時に栓部NCの位置を移動させることが可能な状態で支持している。例えば、図13〜図17に示す例では、栓部NCは、栓部NCおよび栓部NCに接続されるガス供給経路GLを支持する支持部SBに固定されている。なお、栓部NCの固定方法は特に限定されず、例えば、栓部NCと支持部SBを一体に形成しても良い。支持部SBは、栓部NCを固定した状態(支持した状態)で移動可能となっており、例えば、蒸着工程から冷却工程に移行する際には、図16および図17に示すように移動する。まず、図16に示すように、支持部SBの一部を支点として栓部NCがノズル12上に位置するように、回転運動により動作する。次に、図17に示すように、支持部SB全体が、栓部NCと共に下方に移動して図14に示すようにノズル12の開口部を栓部NCで覆う。そして、この状態で図13に示すバルブV2を開き、ガス26の供給を開始する。また、図6に示す冷却工程からメンテナンス工程に移行する際には、図17および図16に示す動作の逆動作を行う。また、ガス供給経路GLは工程を移行する際に移動する栓部NCに接続されるため、ガス供給経路GLの少なくとも一部は、栓部NCの移動に応じて変形可能な配管で構成される。
By the way, as shown in FIG. 13, the plug NC of the
なお、上記変形例は、上記した相違点を除き、図1〜図9に示す実施形態と同様なので、重複する説明は省略する。また、図13〜図17に示す変形例を上述した各種変形例を組み合わせて適用することもできる。 Note that the modified example is the same as the embodiment shown in FIGS. 1 to 9 except for the differences described above, and thus redundant description is omitted. Also, the various modifications described above can be applied in combination with the modifications shown in FIGS.
以上、本発明者によってなされた発明を実施の形態に基づき具体的に説明したが、本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることはいうまでもない。 As mentioned above, the invention made by the present inventor has been specifically described based on the embodiment. However, the present invention is not limited to the embodiment, and various modifications can be made without departing from the scope of the invention. Needless to say.
例えば、前記実施の形態では、蒸発源の態様として、一つのノズル12を備えた蒸発源10を用いて蒸着膜を形成する、所謂、ポイントソース方式と呼ばれる蒸着方法を取り上げて説明したが、一つの成膜室102内に複数の蒸発源10を並べて配置する蒸着方法とすることができる。この場合、蒸着材料ガス30aが到達する範囲が広がるので、蒸着工程の効率を向上させることができる。
For example, in the above-described embodiment, the vapor deposition method called the point source method in which the vapor deposition film is formed by using the
また、前記実施の形態では、蒸発源の態様として、固定された蒸発源10から蒸着材料ガス30aを放出する態様について説明したが、変形例として、蒸発源10と基板1とを相対的に移動させながら基板1に蒸着膜を形成する実施態様に適用することができる。このように蒸発源10と基板1とを相対的に移動させながら蒸着膜を形成する方法は、被処理物である基板1の蒸着膜形成面の面積が広い場合であっても、蒸着膜の膜厚や膜質を揃えられる点で有利である。また、蒸発源と基板を相対的に移動させる蒸着装置を用いた蒸着方法では、図4に示すようにノズル12から基板1に至る蒸着材料ガス30aの放出経路の軸線(仮想線)ALに対して、ガス放出口GNからの放出角度が傾斜するように配置しなくても良い。この場合、図示は省略するが、冷却工程を開始する時、あるいはそれより前に蒸発源を移動させて、又はガス供給部のガス放出口とを相対的に移動させて、ガス供給部のガス放出口を蒸発源のノズルの開口部が対向する位置に配置する。その後、ガス供給部から坩堝に向かって選択的にガスを供給すれば、坩堝内の圧力を局所的に上昇させることができる。
In the above-described embodiment, the mode of releasing the vapor
本発明は、例えば、有機ELディスプレイおよび照明などの蒸着膜を形成する製品や、蒸着装置に幅広く利用可能である。 The present invention can be widely used in products for forming a deposited film such as an organic EL display and lighting, and a deposition apparatus.
1 基板
1a 表面
1b 裏面
2 有機ELディスプレイ装置(表示装置)
2a 有機EL素子
3、5 導電膜
6 封止材
7 封止基板
4 有機層
4a 正孔輸送層
4b 発光層
4c 電子輸送層
10、10A 蒸発源
11 筐体
11a 面
11c 蓋部
11d 本体部
11e 開口部
12 ノズル
13 坩堝
13c 蓋部
13d 本体部
13e 開口部
14 加熱部
14a 上部ブロック
14b 下部ブロック
15 保温部(リフレクタ)
21 基板保持部
22 マスク
22a 開口部
25、35 ガス供給部
26 ガス
27 センサ
28 制御部
30 蒸着材料
30a 蒸着材料ガス
31 パージガス
32 パージガス供給部
36 加熱部
100 蒸着装置
101 受け渡し室
101a ローダ部
101b アンローダ部
102 成膜室
103 搬送室
103a ロボット(基板搬送装置)
GL ガス供給経路
GN ガス放出口
NC 栓部
P1、P2、P3 冷却曲線
SB 支持部
T1、T2、T3 温度
TC 熱電対
TG ガス供給源
TP パージガス供給源
V1、V2、V3 バルブ
VL 排気経路
VP 真空ポンプ
1 substrate 1a
2a
21
GL Gas supply path GN Gas outlet NC Plug part P1, P2, P3 Cooling curve SB Support part T1, T2, T3 Temperature TC Thermocouple TG Gas supply source TP Purge gas supply source V1, V2, V3 Valve VL Exhaust path VP Vacuum pump
Claims (15)
(b)前記坩堝に収納された前記蒸着材料を前記加熱部により加熱して、気体化した蒸着材料ガスを発生させ、前記被処理物に蒸着膜を形成する工程、
(c)前記(b)工程の後、前記蒸発源の外側に配置されるガス供給部から前記ノズルを介して前記坩堝内に向かって選択的にガスを供給して前記坩堝内部の圧力を局所的に上昇させ、かつ、前記加熱部を停止させて前記坩堝を冷却する工程、
を含むことを特徴とする蒸着方法。 (A) preparing an evaporation source including a crucible for storing a vapor deposition material, a heating unit for heating the crucible, and a nozzle for discharging the vapor deposition material gasified in the crucible toward an object to be processed;
(B) heating the vapor deposition material stored in the crucible by the heating unit to generate a vaporized vapor deposition material gas, and forming a vapor deposition film on the object to be processed;
(C) After the step (b), gas is selectively supplied from the gas supply unit disposed outside the evaporation source to the inside of the crucible through the nozzle to locally reduce the pressure inside the crucible. And cooling the crucible by stopping the heating unit,
The vapor deposition method characterized by including.
前記(c)工程で前記坩堝内に供給するガスは不活性ガスであることを特徴とする蒸着方法。 The vapor deposition method according to claim 1,
The vapor deposition method characterized in that the gas supplied into the crucible in the step (c) is an inert gas.
前記(c)工程では、前記坩堝の冷却を開始する時までに、前記蒸発源又は前記ガス供給部のガス放出口の位置を相対的に移動させて、前記ガス供給部の前記ガス放出口と前記ノズルの開口部とを対向させて、前記ガス供給部から前記ノズルを介して前記坩堝内に向かって選択的にガスを供給することを特徴とする蒸着方法。 In the vapor deposition method of Claim 1 or Claim 2,
In the step (c), by the time the cooling of the crucible is started, the position of the gas discharge port of the evaporation source or the gas supply unit is relatively moved, and the gas discharge port of the gas supply unit and A vapor deposition method, wherein gas is selectively supplied from the gas supply unit toward the inside of the crucible through the nozzle while facing the opening of the nozzle.
前記(c)工程で前記坩堝内に前記ガスを供給する前記ガス供給部のガス放出口は、前記ノズルと離間して配置され、
前記ガス放出口からの前記ガスの放出角度は、前記ノズルから前記被処理物に至る前記蒸着材料ガスの放出経路の軸線に対して傾斜させることを特徴とする蒸着方法。 In the vapor deposition method of Claim 1 or Claim 2,
A gas discharge port of the gas supply unit for supplying the gas into the crucible in the step (c) is disposed apart from the nozzle;
The vapor deposition method, wherein the gas discharge angle from the gas discharge port is inclined with respect to an axis of the vapor deposition material gas discharge path from the nozzle to the object to be processed.
前記(c)工程で前記坩堝内に前記ガスを供給するガス供給部は、前記(c)工程において、前記ノズルの開口部を覆う栓部を備え、
前記ガス供給部のガス供給経路は、前記栓部に形成された貫通孔に接続され、前記ガス供給部のガス放出口は、前記(c)工程において前記ノズルの前記開口部上、前記ノズルの前記開口部内、または前記坩堝内に配置されることを特徴とする蒸着方法。 In the vapor deposition method of Claim 1 or Claim 2,
The gas supply unit that supplies the gas into the crucible in the step (c) includes a plug portion that covers the opening of the nozzle in the step (c),
A gas supply path of the gas supply unit is connected to a through hole formed in the plug unit, and a gas discharge port of the gas supply unit is formed on the opening of the nozzle in the step (c). The vapor deposition method characterized by being arranged in the opening or in the crucible.
前記(c)工程では、前記栓部を加熱することを特徴とする蒸着方法。 In the vapor deposition method of Claim 5,
In the step (c), the vapor deposition method is characterized in that the plug portion is heated.
前記(c)工程では、前記坩堝の温度が前記冷却の終点となる温度に到達するまで、継続して前記ガスを供給することを特徴とする蒸着方法。 In the vapor deposition method in any one of Claims 1-6,
In the step (c), the gas is continuously supplied until the temperature of the crucible reaches a temperature that becomes the end point of the cooling.
前記(c)工程では、前記冷却の途中で、前記ガスの種類を切り替えて供給することを特徴とする蒸着方法。 In the vapor deposition method of Claim 7,
In the step (c), the vapor deposition method is characterized in that the type of the gas is switched and supplied during the cooling.
前記(c)工程では、前記坩堝の温度が前記冷却の終点となる温度に到達する前に、前記ガスの供給を停止することを特徴とする蒸着方法。 In the vapor deposition method in any one of Claims 1-6,
In the step (c), the gas supply is stopped before the temperature of the crucible reaches a temperature at which the end point of the cooling is reached.
前記ガスの供給を停止するタイミングをセンサで検出することを特徴とする蒸着方法。 The vapor deposition method according to claim 9.
A vapor deposition method, wherein a timing for stopping the supply of the gas is detected by a sensor.
前記蒸発源は、
蒸着材料を収納する坩堝、前記坩堝を加熱する加熱部、および前記坩堝内で気体化した前記蒸着材料ガスを前記被処理物に向かって放出するノズル、を備え、
前記ガス供給部は、
前記真空チャンバの外側から前記真空チャンバ内に導入されるガス供給経路、および前記ガス供給経路に接続され、前記蒸発源の前記ノズルから前記坩堝内に前記ガスを供給するガス放出口を備えていることを特徴とする蒸着装置。 A vacuum chamber, an evaporation source disposed in the vacuum chamber, a gas supply unit that supplies gas into the evaporation source, and a holding unit that holds an object to be processed in the vacuum chamber,
The evaporation source is
A crucible for storing a vapor deposition material, a heating unit for heating the crucible, and a nozzle for discharging the vapor deposition material gas vaporized in the crucible toward the object to be processed,
The gas supply unit
A gas supply path that is introduced into the vacuum chamber from the outside of the vacuum chamber, and a gas discharge port that is connected to the gas supply path and supplies the gas into the crucible from the nozzle of the evaporation source. The vapor deposition apparatus characterized by the above-mentioned.
前記ガス供給部は、不活性ガスの供給源に接続され、前記ガス放出口からは前記不活性ガスが放出されることを特徴とする蒸着装置。 The evaporator according to claim 11.
The gas supply unit is connected to an inert gas supply source, and the inert gas is discharged from the gas discharge port.
前記ガス供給部の前記ガス放出口は、前記ノズルと離間して配置され、
前記ガス放出口からの前記ガスの放出角度は、前記ノズルから前記被処理物に至る前記蒸着材料ガスの放出経路の軸線に対して傾斜していることを特徴とする蒸着装置。 The vapor deposition apparatus according to claim 11 or 12,
The gas discharge port of the gas supply unit is disposed apart from the nozzle,
The vapor deposition apparatus, wherein the gas discharge angle from the gas discharge port is inclined with respect to an axis of the vapor deposition material gas discharge path from the nozzle to the object to be processed.
前記ガス供給部は、前記ノズルの開口部を覆う栓部を備え、
前記栓部は、前記ノズルの開口部から前記栓部を移動させる支持部に固定され、
前記ガス供給経路は、前記栓部に形成された貫通孔に接続され、
前記栓部が前記ノズルの開口部を覆う位置に配置された時、前記ガス供給部のガス放出口は、前記ノズルの前記開口部上、前記ノズルの前記開口部内または前記坩堝内に配置されることを特徴とする蒸着装置。 The vapor deposition apparatus according to claim 11 or 12,
The gas supply unit includes a plug that covers the opening of the nozzle,
The stopper is fixed to a support that moves the stopper from the opening of the nozzle,
The gas supply path is connected to a through hole formed in the plug portion,
When the plug portion is disposed at a position covering the nozzle opening, the gas discharge port of the gas supply unit is disposed on the opening of the nozzle, in the opening of the nozzle or in the crucible. The vapor deposition apparatus characterized by the above-mentioned.
前記栓部には、前記栓部を加熱する加熱部が設けられていることを特徴とする蒸着装置。 The vapor deposition apparatus according to claim 14, wherein
The vapor deposition apparatus, wherein the plug part is provided with a heating part for heating the plug part.
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