JP2004043853A

JP2004043853A - Thin-film forming apparatus and thin-film forming method

Info

Publication number: JP2004043853A
Application number: JP2002200778A
Authority: JP
Inventors: Katsunori Yanashima; 簗嶋　克典; Hironobu Narui; 成井　啓修; Satohiko Memesawa; 目々澤　聡彦; Koji Sasaki; 佐々木　浩司
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 2002-07-10
Filing date: 2002-07-10
Publication date: 2004-02-12

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a thin-film forming apparatus for forming an organic thin film with a uniform thickness on the surface of a substrate, and to provide a thin-film forming method. <P>SOLUTION: The thin-film forming apparatus has a treatment chamber 11, a substrate holder 13 installed in the treatment chamber 11, a gas supply means 15 for supplying a gas G to a substrate-mounting surface 13a of the substrate holder 13, and an outlet 31 for exhausting a redundant gas G in the treatment chamber 11, wherein the outlet 31 is installed into plurality, and each outlet 31 is arranged so that the gas G supplied from the gas supply means 15 is introduced to each part of the substrate-mounting surface 13a. The thin-film forming method is characterized by using the apparatus. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は薄膜形成装置および薄膜形成方法に関するものであって、特に、処理チャンバ内で基板表面に対してキャリアガスとともに原料ガスを供給することにより有機薄膜を形成する有機気相堆積法に適用される薄膜形成装置および薄膜形成方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
有機ＥＬディスプレイ素子などの低分子系有機ＥＬ発光素子用の有機薄膜は、一般的に真空蒸着法で成膜されている。
真空蒸着法に用いられる真空蒸着装置は、処理チャンバと処理チャンバ内の底部に設けられた蒸着源と、蒸着源の上方にこの蒸着源に対して対向配置された基板ホルダーとを備えている。
【０００３】
真空蒸着装置では、蒸着源から有機原料を蒸発させることで、基板ホルダーに装着された基板の表面に原料ガスを供給し堆積させて有機薄膜を形成する。このような真空蒸着装置を用いた成膜において成膜速度を制御するには、蒸着源の温度を変化させるなどして、有機原料の蒸発レートを変化させなければならない。
しかし、温度と蒸発レートとはリニアに対応しておらず、また、温度を変化させることで蒸発レートが不安定な挙動を示すため、正確な制御は困難である。また、温度変化に対する蒸発レートの応答性も悪いため長いプロセス時間が必要になり、生産性が悪いといった問題もある。
【０００４】
そこで、近年、有機薄膜を形成する装置として、有機気相堆積法（Ｏｒｇａｎｉｃ　Ｖａｐｏｒ　Ｐｈａｓｅ　Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ（ＯＶＰＤ））による有機気相堆積装置が提案されている（特表２００１−５２３７６８号公報）。
有機気相堆積装置は、処理チャンバと、処理チャンバ内に設けられた基板ホルダーと、基板ホルダー側に向けてガスを供給するように対向配置されたガス供給手段とを備えており、減圧雰囲気下の処理チャンバ内でキャリアガスとともに原料ガスを基板ホルダーに装着された基板表面に供給することで、有機薄膜を形成する。
このような有機気相堆積装置は、原料温度制御に加え、処理チャンバ内への原料ガスの供給速度によっても、成膜速度が調整されるため、真空蒸着装置と比較して成膜速度の制御性が良好で成膜速度も速いという利点を有している。
【０００５】
上述したような有機気相堆積装置を用いて有機薄膜を形成する場合には、有機薄膜が熱に不安定であることから、基板を冷却するために基板ホルダーには温度制御機構が設けられている。
さらに、基板を固定させた状態で有機薄膜を形成すると、原料ガスを基板表面に均一に蒸着させることができず、形成される有機薄膜の膜厚が不均一となることから、基板ホルダーに回転またはスライドさせる駆動機構を設けることで、基板に形成される有機薄膜の膜厚分布を調整している。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上述したような有機気相堆積装置では、処理チャンバ内に気相状態で原料ガスが供給されるため、ガス供給口から供給された原料ガスは排気口に向かって最短経路で流動し易い。このため、原料ガスの流動方向を考慮に入れてガス供給口に対して基板装着面を複雑に可動させる必要があり、基板表面に原料ガスを均一に供給するのは困難であった。
【０００７】
有機ＥＬディスプレイを作製する場合、有機薄膜の膜厚分布が不均一であると、薄いところは抵抗が少ないために優先的に電流が流れてしまい、輝度むらの発生につながる。
また、上述したような構成の有機気相堆積装置は、基板ホルダーに温度制御機構や駆動機構等、複数の機構が設けられていることから、装置構成が複雑となり、装置が大型化するとともにコストが高くなるという問題もあった。
【０００８】
したがって、基板ホルダーを固定させた状態であっても、基板ホルダーに装着される基板表面に均一な膜厚の有機薄膜の形成を行うことができる薄膜形成装置が望まれていた。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記のような課題を解決するために、本発明の薄膜形成装置は、処理チャンバと、処理チャンバ内に設けられた基板ホルダーと、基板ホルダーの基板装着面に向けてガスを供給するガス供給手段と、処理チャンバ内の余分なガスを排気するための排気口とを備えた薄膜形成装置であって、排気口が複数設けられているとともに、これらの各排気口はガス供給手段から供給されたガスが基板装着面の各部に誘導されるように配置されていることを特徴としている。
【００１０】
このような薄膜形成装置によれば、排気口が複数設けられているとともに、各排気口はガス供給手段から供給されたガスが基板装着面の各部に誘導されるように配置されている。一般的に、処理チャンバ内に気相状態で供給されたガスは、排気口に向けて最短経路で流動し易いことから、本発明の薄膜形成装置においても、ガス供給手段から基板装着面に向けて供給されたガスは、開口された各排気口に誘導される。このため、基板装着面に装着される基板の表面に対してガスの偏りが抑制され、各部により均等に供給される。したがって、より均一な膜厚の薄膜の形成を行うことが可能である。
【００１１】
特に、各排気口がこの排気口からの排気量を調整自在な制御手段に接続されている場合には、この制御手段により各排気口からの排気量を調整することで、基板表面の各部に供給されるガス量を調整することができるため、基板表面に供給されるガスの分布をより均一にすることができ、より確実に均一な膜厚の薄膜の形成を行うことが可能である。
また、各排気口からの排気量を調整することで、基板表面の各部に対するガスの供給方向を変えられるため、マスクを用いて成膜した場合に、ガスの供給されにくいマスクのエッジ部分にもガスが供給されるようになり、シャドー効果を抑制することができる。
【００１２】
また本発明の薄膜形成方法は、複数の排気口が設けられた処理チャンバ内に基板を収納し、処理チャンバ内の基板の表面に向けて成膜成分からなるガスを供給するとともに、各排気口からの排気量を調整することで基板の表面の各部に供給されるガス量を調整して薄膜を形成することを特徴としている。
【００１３】
このような薄膜形成方法によれば、各排気口からの排気量を調整することで、基板の表面の各部に供給されるガス量を調整することから、基板の表面に対して供給されるガスの偏りを抑制し、各部により均等にガスを供給することができるため、成膜圧力に関わらず、より均一な膜厚の薄膜を形成することができる。
【００１４】
特に、各排気口からの排気を切り換えることにより、ガスの供給方向を変化させる場合には、基板装着面を駆動させた場合と同様の効果を奏し、ガスの供給方向を変化させることで、基板表面の各部において様々な方向からガスが供給されるため、マスクを用いて成膜した場合のシャドー効果を抑制することができる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
（第１実施形態）
以下、本発明の薄膜形成装置の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。
【００１６】
＜薄膜形成装置＞
図１は本発明の薄膜形成装置である有機気相堆積装置の一実施形態を説明するための概要構成図である。この図に示す薄膜形成装置は、減圧雰囲気下に維持した処理チャンバ１１内で基板Ｗを覆うように蒸着マスク（図示せず）を配置し、この蒸着マスクを介して基板Ｗ上に所定パターンの有機薄膜の形成を行うものである。
【００１７】
薄膜形成装置は有機薄膜の形成処理が施される基板Ｗを収納するための処理チャンバ１１を備えている。
そして、この処理チャンバ１１内には基板Ｗを支持するための基板ホルダー１３が収納され、基板ホルダー１３には基板装着面１３ａに装着された状態の基板Ｗの温度制御が自在な温度制御機構（図示せず）が設けられている。
【００１８】
また、この処理チャンバ１１には、排気システム１２が備えられており、処理チャンバ１１内部が所定の圧力にコントロールされる。また、ここでの図示は省略したが、排気システム１２によって排気されるガスは、トラップを通り余分な材料を捕獲し、後で説明するキャリアガス（例えばＮ_２）のみが、装置外に排出される構成となっており、この排気はスクラバーを通過後に大気開放される構成となっている。
【００１９】
この排気システム１２は、例えば基板装着面１３ａの裏面側に位置する処理チャンバ１１の側壁１１ａに設けられた複数の排気口（図示省略）を介して処理チャンバ１１内に連通されている。ここで、複数の排気口はガスＧが基板装着面１３ａの各部に対して均等に供給されるように配置されている。
【００２０】
図２に処理チャンバ１１内から見た場合の側壁１１ａに配置された複数の排気口３１の配置パターンを示す。図２に示すように、ここでは、例えば、基板装着面１３ａの中心Ｏを、基板装着面１３ａの裏面側の側壁１１ａに投射した点Ｏ’（以下、投射点Ｏ’とする）を中心とする円の円周上に、基板装着面１３ａを囲むように、６個の排気口３１ａ〜３１ｆが均等配置されていることとする。
【００２１】
この排気口３１ａ〜３１ｆはそれぞれ例えばエア駆動バルブ（図示せず）に接続されており、手動または自動で排気口３１ａ〜３１ｆの開度を自在に調整できることとする。この開度を１００％または０％にすることで、それぞれの排気口３１ａ〜３１ｆを開閉することも可能である。
このように、各排気口３１ａ〜３１ｆの開度を調整することで、各排気口３１ａ〜３１ｆからの排気量を調整し、処理チャンバ１１内に導入されたガスＧの供給方向を自在に調整することができる。
なお、ここでは排気口３１の開度を調整することで、各排気口３１からの排気量を調整することとしたが、本発明はこれに限定されず、例えば真空ポンプの出力で、排気量を調整してもよい。
【００２２】
ここで、再び図１に示すように、基板ホルダー１３がガス供給口２１ａから排気口３１（図２参照）までのガスＧの供給方向に対して妨げるように配置されていても、ガスＧは基板装着面１３ａの裏面側に周りこんで、各排気口３１に誘導されるため問題ない。
【００２３】
また、この処理チャンバ１１には、基板ホルダー１３に基板Ｗを固定させる作業を行うためのロードロック室１４が設けられている。このロードロック室１４は、内部をポンプで排気でき、また不活性ガス等で自在に置換できる構成となっており、不活性ガス雰囲気内において基板ホルダー１３に基板Ｗを固定させ、ポンプで排気し、減圧にした状態でロードロック室１４−処理チャンバ１１間のゲートバルブ（図示省略）を開くことにより、基板Ｗを固定させた基板ホルダー１３を処理チャンバ１１内に所定状態で配置収納することが可能である。
【００２４】
次に処理チャンバ１１内にガスＧを供給するガス供給手段１５について説明する。
ガス供給手段１５は、処理チャンバ１１内にガスＧを供給する供給管ライン２１と、供給管ライン２１が接続されるガス精製装置２２と、処理チャンバ１１とガス精製装置２２との間の供給管ライン２１に設けられた原料供給機構２５とを備えている。
供給管ライン２１はその一端が処理チャンバ１１内に挿入されており、この供給管ライン２１の先端であるガス供給口２１ａは、処理チャンバ１１内に所定状態で配置収納された基板ホルダー１３の基板装着面１３ａに向けて、ガスＧを供給するように配置されている。
【００２５】
一方、供給管ライン２１の他端は、高純度のキャリアガスｇ（例えばＮ_２、Ｈｅ、Ａｒ）が貯蔵されたガス精製装置２２（またはボンベ）に接続されている。そして、ガス精製装置２２から処理チャンバ１１までの間の供給管ライン２１には、ガス精製装置２２側から順に、圧力調整機２３、マスフローコントローラ（ＭＦＣ）２４、および原料供給機構２５が設けられ、さらにベントライン２６が接続されると共に、ベントライン２６と処理チャンバ１１との間にバルブＶ１が設けられた構成になっている。また、ベントライン２６にもバルブＶ２が設けられていることとする。
【００２６】
このうち、原料供給機構２５は、有機薄膜の原料となる有機材料が貯蔵された原料容器２５ａ、供給管ライン２１から分岐して原料容器２５ａに挿入される導入管２５ｂ、この導入管２５ｂよりも下流側の供給ライン２１から分岐して原料容器２５ａに挿入された排出管２５ｃを備えている。そして、供給管ライン２１における導入管２５ｂと排出管２５ｃとの分岐の間、導入管２５ｂ、および排出管２５ｃには、それぞれバルブＶ３，Ｖ４，Ｖ５が設けられている。
【００２７】
なお、本実施形態では、一本の供給管ライン２１を備えた薄膜形成装置の例について説明したが、処理チャンバ１１とガス精製装置２２（または圧力調整機２３）との間に、ＭＦＣ２４〜バルブＶ１までの部分を設けた複数の供給管ライン２１を設けた薄膜形成装置であってもよい。
【００２８】
以上のような構成の有機気相堆積装置において、ＭＦＣ２４から処理チャンバ１１までの配管、容器等はすべて、所定の高温に温度制御されることとする。温度制御のための加熱方式は、オーブン内などに設置する空気恒温槽方式でも、高温オイルなどを循環させる方式でも、ＲＦ（Ｒａｄｉｏ　Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ）加熱方式（高周波誘導加熱方式）でも、ランプ加熱方式でもよく、特に限定されることはない。
【００２９】
＜薄膜形成方法＞
次に、以上のような構成の有機気相堆積装置を用いた有機薄膜の形成方法を説明する。ここでは、一例として、有機ＥＬ素子に一般的に用いられるＡｌｑ３［ｔｒｉｓ（８−ｑｕｉｎｏｌｉｎｏｌａｔｏ）ａｌｕｍｉｎｕ（ＩＩＩ）］からなる電子輸送性発光層を形成する場合について説明する。
【００３０】
まず、ロードロック室１４内において基板ホルダー１３に基板Ｗを保持固定し、ロードロック室１４内を減圧雰囲気にした後、それぞれ同じ圧力に保たれたロードロック室１４と処理チャンバ１１との間のゲートを開けて、基板ホルダー１３を処理チャンバ１１内の所定位置にセットする。
そして、排気システム１２によって処理チャンバ１１内を、例えば１３３Ｐａに保つとともに、基板ホルダー１３の温度制御機構によって基板Ｗを２０℃程度に保持する。
【００３１】
ここでは基板Ｗの表面を覆うようにマスク（図示せず）を配置して成膜を行うこととするが、マスクを用いずに基板Ｗの全面に成膜する場合においても本発明は適用可能である。
また、ここでは処理チャンバ１１内を減圧雰囲気下に保つこととするが、本発明はこれに限定されず、減圧から加圧までのあらゆる堆積圧力で応用することが可能である。
【００３２】
そして、原料供給機構２５の原料容器２５ａには、有機薄膜の原料となる有機原料（ここではＡｌｑ３）を貯蔵すると共に、原料容器２５ａ内の有機原料を所定温度（Ａｌｑ３の場合には２８０℃）に加熱する。これにより、原料容器２５ａ内に、加熱温度に対する有機原料（Ａｌｑ３）の蒸気圧分を気体として存在させておく。また、ＭＦＣ２４から処理チャンバ１１までの配管、容器等はすべて、所定の高温に温度制御（例えば２８０℃程度）し、加熱しておくこととする。
【００３３】
以上のような状態で、バルブＶ２，Ｖ３を閉じ、バルブＶ１，Ｖ４，Ｖ５を開く。そして、ガス精製装置２２から、圧力調整機２３により、例えば０．２ＭＰａに圧力コントロールされ、ＭＦＣ２４により高精度に流量コントロールされたキャリアガス（例えばＮ_２）ｇを、供給管ライン２１に流す。流量の一例としては、１０００ｓｃｃｍ（ｓｔａｎｄａｒｄ　ｃｃ　／ｍｉｎ：標準状態での１分あたりの流量）である。
なお、本実施形態ではキャリアガスとして例えば不活性ガスであるＮ_２を用いることとしたが、本発明はこれに限定されず、成膜成分の有機原料と反応しないガスであればよく、例えばＨ_２、Ｈｅ、Ａｒであってもよい。
【００３４】
そして、キャリアガスｇを原料容器２５ａに供給し、原料容器２５ａ内において気化された有機原料（Ａｌｑ３）のガスを、キャリアガスｇとともに排出管２５ｃおよび供給管ライン２１から処理チャンバ１１内に輸送供給する。
これにより、処理チャンバ１１内の基板装着面１３ａに装着された基板Ｗに向けて、ガス供給口２１ａから有機原料（Ａｌｑ３）ガスを含むガスＧが供給される。
【００３５】
一方、各排気口３１（図２参照）に接続されたエア駆動バルブにより、各排気口３１の開度を調整してその排気量を調整することで、ガスＧの供給方向を制御する。
ここで、縦軸に各排気口３１の開度（ここでは、０％または１００％のどちらかとする）、横軸にその開口時間をとったグラフを図３に示す。以下、図４から図６に示すグラフも同様のグラフである。
【００３６】
ここでは、図３に示すように、排気口３１ａ〜３１ｆを例えば３１ａから順番に開度１００％で一定時間ずつ開口して排気量を調整することとする。これにより、供給されたガスＧは開口されている各排気口３１へ順次誘導され、基板Ｗ表面の各部に供給される。
【００３７】
また、各排気口３１は前述したように投射点Ｏ’を中心とする円の円周上に均等配置されていることから、ガスＧは基板Ｗ表面にその円周に沿うようにガスの供給方向を変化させながら、基板Ｗの表面領域に供給される。これにより、特に基板Ｗが円形状である場合には、効率よく基板Ｗ表面の全域に均等にガスＧを供給することができるため、この場合の排気口３１の配置パターンは上述したパターンが好ましい。
【００３８】
なお、ここでは、排気口３１ａ〜３１ｆを順に１個ずつ開口させた例について説明したが、これに限定されず、図４のグラフに示すように各排気口３１の開度を２個ずつ同時に切り換えてもよく、図５のグラフに示すように３個ずつ同時に切り換えてもよい。
また、ここでの図示は省略したが、排気口３１ａ〜３１ｆを同時に開口させてもよい。
【００３９】
ここで、開度を調整する際の排気口３１の組み合わせや数、また、それぞれの開口時間は、予め、基板Ｗに有機薄膜を形成させた場合の膜厚分布により適宜設定するのが好ましい。
その結果に基づき、膜厚の薄く形成された部分には開口時間を長く、厚いところには開口時間を短くするように調整することで、例えば図６のグラフに示すように各排気口３１の開口時間を変えて順次開口させてもよい。
さらに、各排気口３１の開度についてもここでは０または１００％の開閉のみで調整した例を示したが、本発明はこれに限定されず、０〜１００％のいずれの開度にも調整することができる。
【００４０】
このようにして、２０℃の温度に保たれた基板Ｗの表面にＡｌｑ３からなる有機薄膜が形成される。そして、所定膜厚の有機薄膜が形成されたところで、バルブＶ１，Ｖ４，Ｖ５を閉じ、バルブＶ２，Ｖ３を開き、処理チャンバ１１内へのガスＧの供給を停止するとともに、処理チャンバ１１内を不活性ガスｇで置換する。
【００４１】
以上の後、基板Ｗおよび基板ホルダー１３をロードロック室１４に戻し、ロードロック室１４内の圧力を常圧に戻して基板Ｗを取出す。このとき、有機薄膜が形成された基板Ｗが大気に触れないように、ロードロック室１４内において基板Ｗを専用のＮ_２ガス封止箱に移載し、Ｎ_２ガス封止箱を薄膜形成装置の外へ持ち出すようにしてもよい。
【００４２】
上述したような薄膜形成装置によれば、各排気口３１はガス供給口２１から供給されたガスＧが基板装着面１３ａの各部に誘導されるように配置されていることから、ガスＧが開口された各排気口３１へ誘導されることで、基板装着面１３ａに装着された基板Ｗの表面に対してガスＧが偏ることなく、各部に均等に供給される。これにより、均一な膜厚の薄膜を形成することができる。
また、各排気口３１がその開度を調整することで排気量を調整自在なエア駆動バルブに接続されていることから、基板Ｗ表面の各部に供給されるガス量を調整することができるため、基板表面に供給されるガスＧの分布をより確実に均一にすることができる。
【００４３】
以上のことから、基板Ｗを固定させた状態であっても、均一な膜厚の薄膜を形成することができるため、この薄膜形成装置を用いてＡｌｑ３のような有機ＥＬ発光素子からなる有機薄膜を形成する場合には、基板ホルダー１３に回転またはスライドさせる駆動機構が設けられていなくても、大画面でも輝度むらのない均一な膜厚の有機薄膜を形成することが可能である。
したがって、基板ホルダーの装置構成が簡略化されるため、装置を小型化することができる。また、装置内に光などを用いたリアルタイムの膜厚モニタリングシステムなど、別のシステムを導入することが可能となる。
【００４４】
また、複数の供給管ライン２１を備えた薄膜形成装置によれば、異なる有機原料からなる原料ガスを、順次、複数の供給ライン２１から処理チャンバ１１内に導入し、異なる有機薄膜を連続的に積層形成することが可能となり、均一な膜厚の薄膜を積層形成することができる。
【００４５】
また、本実施形態においては、各排気口３１が排気量を調整自在なエア駆動バルブに接続されていることから、その排気量を制御することで、ガスの供給方向を切り換えることができる。
さらに各排気口３１は、投射点Ｏ’を中心とする円の円周上に均等配置されていることから、ガスＧは基板Ｗ表面にその円周に沿うようにガスの供給方向を変えて基板Ｗの表面領域に供給されるため、基板Ｗを駆動機構により回転させた場合と同様の効果を奏し、マスクを用いて成膜した場合のシャドー効果を抑制することができる。
【００４６】
また、上述したような薄膜形成方法によれば、各排気口３１の開度および開口時間を調整し、排気量を調整することで、基板Ｗの表面の各部に供給されるガスＧの分布を調整することから、基板Ｗ表面の各部に均等にガスＧを供給することができ、成膜圧力に関わらず、均一な膜厚の有機薄膜（ここでは、有機ＥＬ発光素子層）を形成することができる。
したがって、大画面でも輝度むらのない有機ＥＬ発光素子層を形成することが可能である。
【００４７】
さらに、各排気口３１に接続されたエア駆動バルブにより、複数設けられた排気口３１ａ〜３１ｆからの排気を切り換えて順次開口させることで、ガスＧの供給方向を変化させることから、基板Ｗ表面の各部において様々な方向からガスＧが供給されるためマスクを用いて成膜した場合のシャドー効果を抑制することも可能である。
【００４８】
また、本実施形態では、排気口３１ａ〜３１ｆが排気口３１ａから順次開口される例について説明したが、排気口３１ａ〜３１ｆが同時に開口されてもよい。この場合においても基板装着面１３ａに装着された基板Ｗに向けて、ガスＧが基板Ｗの周縁部側に広がるように供給されるため、基板Ｗ表面に供給されるガスＧの偏りが抑制され、基板Ｗの各部に均等にガスを供給することができる。
【００４９】
また、本実施形態では、排気口３１ａ〜３１ｆが基板装着面１３ａの中心Ｏの投射点Ｏ’を中心とする円の円周上に均等配置された薄膜形成装置の例について説明したが、本発明はこれに限定されず、図７に示すように、処理チャンバ１１内から見た場合の側壁１１ａに、例えば１０個の排気口３１ｇ〜３１ｐが基板装着面１３ａを囲むように上下に各５個ずつ並列された配置パターンであってもよい。
【００５０】
このような薄膜形成装置を用いた場合の有機薄膜の形成方法は次のようになる。
ここで、縦軸に各排気口３１の開度（ここでは、０％または１００％のどちらかとする）、横軸にその開口時間をとったグラフを図８に示す。以下、図９、図１０に示すグラフも同様のグラフである。
【００５１】
ここでは、図８のグラフに示すように、例えば上下２個（例えば３１ｇと３１ｌ）の排気口３１の組み合わせを１セットとし、エア駆動バルブにより図１における奥行き方向から手前方向に向けて各排気口３１を一定時間ずつ開口させてもよく、図９のグラフに示すように図１における奥行き方向と手前方向とに往復させてもよい。
さらに、図１０のグラフに示すように、予め基板Ｗに有機薄膜を堆積させた場合の膜厚分布に基づき、膜厚の薄い部分に対する開口時間は長く、膜厚の厚い部分に対する開口時間は短くなるように、各排気口３１の開口時間を調整してもよい。
【００５２】
このような薄膜形成装置および薄膜形成方法によれば、上下２個の排気口３１の組み合わせを１セットとしてガスＧを供給することで、基板Ｗ表面に対して、図１における上下方向に渡る帯状にガスＧを供給することができ、図面上奥行き方向から手前方向に向けて一定時間ずつ開口させることで、基板Ｗの幅にわたって供給することができる。これにより、基板Ｗを図面上奥行方向にスライドさせた場合と同様の効果を奏し、基板Ｗ表面の各部において様々な方向からガスＧが供給されるため、マスクを用いて成膜した場合のシャドー効果を抑制することができる。
特に基板Ｗが矩形状である場合には、効率よく基板Ｗ表面の全域に均等にガスＧを供給することができるため、排気口３１の配置パターンはこのパターンが好ましい。
【００５３】
以上説明したような実施形態の薄膜形成装置においては、基板ホルダー１３を固定させた状態で用いた例について説明したが、基板ホルダー１３に回転またはスライドさせる駆動機構が設けられていれば、より均一な膜厚の薄膜の形成を行うことが可能であるとともに、より高いシャドー防止効果も奏することができる。
【００５４】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の薄膜形成装置によれば、ガス供給手段から基板装着面に向けて供給されたガスが複数の排気口に誘導されることにより、基板装着面に装着される基板の表面に対するガスの偏りを抑制し、各部により均等に供給される。したがって、より均一な膜厚の薄膜の形成を行うことが可能である。
【００５５】
これにより、基板を固定させた状態であっても、均一な膜厚の薄膜を形成することができるため、この薄膜形成装置を用いて有機ＥＬ素子のような有機薄膜を形成する場合には、基板ホルダーに回転またはスライドさせる駆動機構が設けられていなくても、大画面でも輝度むらのない均一な膜厚の有機ＥＬ素子層を形成することが可能である。
これにより、基板ホルダーの装置構成が簡略化されるため、装置の小型化が可能となる。また、装置内に光などを用いたリアルタイムの膜厚モニタリングシステムなど、別のシステムを導入することが可能となる。
【００５６】
このような薄膜形成装置において、特に、各排気口がこの排気口からの排気量を調整自在な制御手段に接続されている場合には、この制御手段により各排気口からの排気量を調整することで、基板表面の各部に供給されるガス量を調整することができるため、基板表面に供給されるガスの分布をより均一にすることができ、より確実に均一な膜厚の薄膜の形成を行うことが可能である。
また、各排気口からの排気量を調整することで、基板表面の各部に対するガスの供給方向を変えられるため、蒸着マスクを用いて成膜した場合のシャドー効果を抑制することができる。
【００５７】
また、本発明の薄膜形成方法によれば、複数の排気口からの排気量を調整することで、基板の表面の各部に供給されるガス量を調整することから、基板表面に供給されるガスの偏りを抑制し、基板表面の各部により均等にガスを供給することができるため、成膜圧力に関わらず、より均一な膜厚の薄膜を形成することができる。
したがって、このような薄膜形成方法を適用して有機ＥＬ素子のような有機薄膜を形成する場合には、大画面でも輝度むらのない有機ＥＬ素子層を形成することが可能である。
【００５８】
特に、各排気口からの排気を切り換えて、ガスの供給方向を変化させる場合には、基板装着面を駆動させた場合と同様の効果を奏し、基板表面の各部において様々な方向からガスが供給されるため、マスクを用いて成膜した場合のシャドー効果を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施形態における薄膜形成装置の概略構成図である。
【図２】実施形態における薄膜形成装置の排気口の配置パターンを示す要部拡大図である（その１）。
【図３】実施形態における薄膜形成装置の各排気口の開度と開口時間を示すグラフである（その１）。
【図４】実施形態における薄膜形成装置の各排気口の開度と開口時間を示すグラフである（その２）。
【図５】実施形態における薄膜形成装置の各排気口の開度と開口時間を示すグラフである（その３）。
【図６】実施形態における薄膜形成装置の各排気口の開度と開口時間を示すグラフである（その４）。
【図７】実施形態における薄膜形成装置の排気口の配置パターンを示す要部拡大図である（その２）。
【図８】実施形態における薄膜形成装置の各排気口の開度と開口時間を示すグラフである（その５）。
【図９】実施形態における薄膜形成装置の各排気口の開度と開口時間を示すグラフである（その６）。
【図１０】実施形態における薄膜形成装置の各排気口の開度と開口時間を示すグラフである（その７）。
【符号の説明】
１１…処理チャンバ、１１ａ…側壁、１３…基板ホルダー、１３ａ…基板装着面、１５…ガス供給手段、３１…排気口、Ｗ…基板、Ｇ…ガス[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a thin film forming apparatus and a thin film forming method, and more particularly to an organic vapor deposition method for forming an organic thin film by supplying a source gas together with a carrier gas to a substrate surface in a processing chamber. And a thin film forming method.
[0002]
[Prior art]
An organic thin film for a low-molecular organic EL light emitting element such as an organic EL display element is generally formed by a vacuum evaporation method.
A vacuum deposition apparatus used for the vacuum deposition method includes a processing chamber, a deposition source provided at a bottom portion in the processing chamber, and a substrate holder disposed above the deposition source and opposed to the deposition source.
[0003]
In a vacuum evaporation apparatus, an organic thin film is formed by evaporating an organic raw material from an evaporation source to supply and deposit a raw material gas on a surface of a substrate mounted on a substrate holder. In order to control the film formation rate in the film formation using such a vacuum evaporation apparatus, it is necessary to change the evaporation rate of the organic raw material by changing the temperature of the evaporation source.
However, accurate control is difficult because the temperature and the evaporation rate do not correspond linearly, and the evaporation rate shows an unstable behavior by changing the temperature. Further, there is also a problem that the response of the evaporation rate to the temperature change is poor, so that a long process time is required and the productivity is poor.
[0004]
Therefore, in recent years, as a device for forming an organic thin film, an organic vapor deposition device by an organic vapor deposition method (Organic Vapor Phase Deposition (OVPD)) has been proposed (Japanese Unexamined Patent Publication No. 2001-523768).
The organic vapor deposition apparatus includes a processing chamber, a substrate holder provided in the processing chamber, and gas supply means opposed to each other so as to supply a gas toward the substrate holder. The raw material gas is supplied to the surface of the substrate mounted on the substrate holder together with the carrier gas in the processing chamber described above to form an organic thin film.
In such an organic vapor deposition apparatus, the film formation rate is adjusted not only by controlling the source temperature but also by the supply rate of the source gas into the processing chamber. It has the advantages of good properties and a high deposition rate.
[0005]
When an organic thin film is formed using an organic vapor deposition apparatus as described above, a temperature control mechanism is provided on the substrate holder to cool the substrate because the organic thin film is unstable to heat. I have.
Furthermore, if an organic thin film is formed while the substrate is fixed, the raw material gas cannot be uniformly deposited on the substrate surface, and the thickness of the formed organic thin film becomes uneven. Alternatively, by providing a driving mechanism for sliding, the thickness distribution of the organic thin film formed on the substrate is adjusted.
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the organic vapor deposition apparatus as described above, since the source gas is supplied in a gaseous state into the processing chamber, the source gas supplied from the gas supply port easily flows through the shortest path toward the exhaust port. . For this reason, it is necessary to move the substrate mounting surface in a complicated manner with respect to the gas supply port in consideration of the flow direction of the source gas, and it has been difficult to uniformly supply the source gas to the substrate surface.
[0007]
When manufacturing an organic EL display, if the film thickness distribution of the organic thin film is non-uniform, a current flows preferentially in a thin portion because the resistance is small, leading to the occurrence of uneven brightness.
In addition, the organic vapor deposition apparatus having the above-described configuration has a plurality of mechanisms, such as a temperature control mechanism and a drive mechanism, provided on the substrate holder. There was also the problem that it became high.
[0008]
Therefore, there has been a demand for a thin film forming apparatus capable of forming an organic thin film having a uniform thickness on the surface of a substrate mounted on a substrate holder even when the substrate holder is fixed.
[0009]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above problems, a thin film forming apparatus according to the present invention includes a processing chamber, a substrate holder provided in the processing chamber, and gas supply means for supplying gas toward a substrate mounting surface of the substrate holder. And an exhaust port for exhausting excess gas in the processing chamber, wherein a plurality of exhaust ports are provided, and each of these exhaust ports is supplied from gas supply means. The gas is arranged to be guided to each part of the substrate mounting surface.
[0010]
According to such a thin film forming apparatus, a plurality of exhaust ports are provided, and each exhaust port is arranged so that the gas supplied from the gas supply means is guided to each part of the substrate mounting surface. In general, gas supplied in a gaseous state into a processing chamber tends to flow in the shortest path toward an exhaust port. Therefore, even in a thin film forming apparatus of the present invention, a gas supplied from a gas supply unit toward a substrate mounting surface is used. The supplied gas is guided to each of the opened exhaust ports. For this reason, the bias of the gas with respect to the surface of the substrate mounted on the substrate mounting surface is suppressed, and the gas is uniformly supplied to each part. Therefore, it is possible to form a thin film having a more uniform thickness.
[0011]
In particular, when each exhaust port is connected to a control means capable of adjusting the amount of exhaust from the exhaust port, the amount of exhaust from each exhaust port is adjusted by this control means, so that each portion of the substrate surface can be adjusted. Since the amount of supplied gas can be adjusted, the distribution of gas supplied to the substrate surface can be made more uniform, and a thin film having a uniform film thickness can be formed more reliably.
In addition, since the direction of gas supply to each part of the substrate surface can be changed by adjusting the amount of exhaust from each exhaust port, even when the film is formed using a mask, even at the edge of the mask where gas is difficult to be supplied. Gas is supplied, and the shadow effect can be suppressed.
[0012]
Further, in the thin film forming method of the present invention, the substrate is housed in a processing chamber provided with a plurality of exhaust ports, and a gas composed of a film forming component is supplied toward the surface of the substrate in the processing chamber. It is characterized in that the amount of gas supplied to each part of the surface of the substrate is adjusted by adjusting the amount of exhaust from the substrate to form a thin film.
[0013]
According to such a thin film forming method, the amount of gas supplied to each part of the surface of the substrate is adjusted by adjusting the amount of exhaust from each exhaust port. Can be suppressed and gas can be more uniformly supplied to each part, so that a thin film having a more uniform film thickness can be formed regardless of the film forming pressure.
[0014]
In particular, when the gas supply direction is changed by switching the exhaust from each exhaust port, the same effect as when the substrate mounting surface is driven can be obtained, and by changing the gas supply direction, the substrate supply direction can be changed. Since gas is supplied to each part of the surface from various directions, a shadow effect when a film is formed using a mask can be suppressed.
[0015]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
(1st Embodiment)
Hereinafter, embodiments of the thin film forming apparatus of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
[0016]
<Thin film forming equipment>
FIG. 1 is a schematic configuration diagram for explaining an embodiment of an organic vapor deposition apparatus which is a thin film forming apparatus of the present invention. In the thin film forming apparatus shown in this figure, an evaporation mask (not shown) is arranged so as to cover a substrate W in a processing chamber 11 maintained under a reduced pressure atmosphere, and a predetermined pattern is formed on the substrate W via the evaporation mask. This is for forming an organic thin film.
[0017]
The thin film forming apparatus includes a processing chamber 11 for housing a substrate W on which an organic thin film forming process is performed.
A substrate holder 13 for supporting the substrate W is housed in the processing chamber 11, and the substrate holder 13 has a temperature control mechanism (a temperature control mechanism capable of freely controlling the temperature of the substrate W mounted on the substrate mounting surface 13a). (Not shown).
[0018]
The processing chamber 11 is provided with an exhaust system 12, and the inside of the processing chamber 11 is controlled to a predetermined pressure. Although illustration is omitted here, the gas exhausted by the exhaust system 12 passes through a trap to capture excess material, and is used as a carrier gas (for example, N 2) described later. ₂ ) Is discharged to the outside of the apparatus, and this exhaust is released to the atmosphere after passing through the scrubber.
[0019]
The exhaust system 12 communicates with the inside of the processing chamber 11 through a plurality of exhaust ports (not shown) provided on a side wall 11a of the processing chamber 11 located on the back side of the substrate mounting surface 13a, for example. Here, the plurality of exhaust ports are arranged so that the gas G is uniformly supplied to each part of the substrate mounting surface 13a.
[0020]
FIG. 2 shows an arrangement pattern of the plurality of exhaust ports 31 arranged on the side wall 11a when viewed from inside the processing chamber 11. As shown in FIG. 2, here, for example, the center O of the substrate mounting surface 13 a is defined as a point O ′ (hereinafter, referred to as a projection point O ′) projected on the side wall 11 a on the back surface side of the substrate mounting surface 13 a. It is assumed that six exhaust ports 31a to 31f are evenly arranged on the circumference of the circle to be formed so as to surround the substrate mounting surface 13a.
[0021]
Each of the exhaust ports 31a to 31f is connected to, for example, an air drive valve (not shown), and the degree of opening of the exhaust ports 31a to 31f can be freely adjusted manually or automatically. By setting the opening to 100% or 0%, the respective exhaust ports 31a to 31f can be opened and closed.
Thus, by adjusting the opening degree of each of the exhaust ports 31a to 31f, the amount of exhaust from each of the exhaust ports 31a to 31f is adjusted, and the supply direction of the gas G introduced into the processing chamber 11 is freely adjusted. can do.
Here, the amount of exhaust from each exhaust port 31 is adjusted by adjusting the opening degree of the exhaust port 31. However, the present invention is not limited to this. May be adjusted.
[0022]
Here, as shown in FIG. 1 again, even if the substrate holder 13 is arranged so as to obstruct the supply direction of the gas G from the gas supply port 21a to the exhaust port 31 (see FIG. 2), the gas G is There is no problem because the air flows around the back surface of the substrate mounting surface 13a and is guided to each exhaust port 31.
[0023]
The processing chamber 11 is provided with a load lock chamber 14 for performing an operation of fixing the substrate W to the substrate holder 13. The inside of the load lock chamber 14 can be evacuated by a pump and can be freely replaced by an inert gas or the like. The substrate W is fixed to the substrate holder 13 in an inert gas atmosphere, and the load is evacuated by the pump. By opening a gate valve (not shown) between the load lock chamber 14 and the processing chamber 11 under reduced pressure, the substrate holder 13 to which the substrate W is fixed can be arranged and stored in the processing chamber 11 in a predetermined state. It is possible.
[0024]
Next, the gas supply means 15 for supplying the gas G into the processing chamber 11 will be described.
The gas supply means 15 includes a supply pipe line 21 for supplying the gas G into the processing chamber 11, a gas purification device 22 to which the supply pipe line 21 is connected, and a supply pipe between the processing chamber 11 and the gas purification device 22. And a raw material supply mechanism 25 provided in the line 21.
One end of the supply pipe line 21 is inserted into the processing chamber 11, and the gas supply port 21 a, which is the tip of the supply pipe line 21, is connected to the substrate holder 13 disposed in the processing chamber 11 in a predetermined state. It is arranged to supply gas G toward the mounting surface 13a.
[0025]
On the other hand, the other end of the supply pipe line 21 is connected to a high-purity carrier gas g (for example, N ₂ , He, and Ar) are connected to a gas purification device 22 (or a cylinder) storing the gas. A pressure regulator 23, a mass flow controller (MFC) 24, and a raw material supply mechanism 25 are provided in the supply pipe line 21 between the gas purification device 22 and the processing chamber 11 in this order from the gas purification device 22 side. Further, a vent line 26 is connected, and a valve V1 is provided between the vent line 26 and the processing chamber 11. It is also assumed that the vent line 26 is provided with a valve V2.
[0026]
The raw material supply mechanism 25 includes a raw material container 25a storing an organic material serving as a raw material of the organic thin film, an introduction pipe 25b branched from the supply pipe line 21 and inserted into the raw material container 25a, A discharge pipe 25c is provided which branches off from the downstream supply line 21 and is inserted into the raw material container 25a. Between the branch between the introduction pipe 25b and the discharge pipe 25c in the supply pipe line 21, the introduction pipe 25b and the discharge pipe 25c are provided with valves V3, V4 and V5, respectively.
[0027]
In the present embodiment, an example of the thin film forming apparatus provided with one supply pipe line 21 has been described. However, the MFC 24 and the valve are disposed between the processing chamber 11 and the gas purification device 22 (or the pressure regulator 23). It may be a thin film forming apparatus provided with a plurality of supply pipe lines 21 provided with portions up to V1.
[0028]
In the organic vapor deposition apparatus configured as described above, the pipes, containers, and the like from the MFC 24 to the processing chamber 11 are all controlled to a predetermined high temperature. The heating system for controlling the temperature may be an air oven system installed in an oven, a system for circulating high-temperature oil, an RF (Radio Frequency) heating system (high-frequency induction heating system), or a lamp heating system. There is no particular limitation.
[0029]
<Thin film formation method>
Next, a method of forming an organic thin film using the organic vapor deposition apparatus configured as described above will be described. Here, as an example, a case in which an electron transporting light emitting layer made of Alq3 [tris (8-quinolinolato) aluminu (III)] generally used for an organic EL element is formed will be described.
[0030]
First, the substrate W is held and fixed to the substrate holder 13 in the load lock chamber 14, and the load lock chamber 14 is evacuated to a reduced pressure. The gate is opened, and the substrate holder 13 is set at a predetermined position in the processing chamber 11.
Then, the inside of the processing chamber 11 is kept at, for example, 133 Pa by the exhaust system 12, and the substrate W is kept at about 20 ° C. by the temperature control mechanism of the substrate holder 13.
[0031]
Here, a mask (not shown) is disposed so as to cover the surface of the substrate W and the film is formed. However, the present invention is also applicable to a case where a film is formed over the entire surface of the substrate W without using a mask. It is.
Further, here, the inside of the processing chamber 11 is kept under a reduced pressure atmosphere, but the present invention is not limited to this, and can be applied at any deposition pressure from a reduced pressure to a pressurized pressure.
[0032]
The raw material container 25a of the raw material supply mechanism 25 stores an organic raw material (here, Alq3) serving as a raw material of the organic thin film, and the organic raw material in the raw material container 25a is kept at a predetermined temperature (280 ° C. in the case of Alq3). Heat to As a result, the vapor pressure of the organic raw material (Alq3) with respect to the heating temperature is allowed to exist as a gas in the raw material container 25a. Further, the pipes, containers, and the like from the MFC 24 to the processing chamber 11 are all heated to a predetermined high temperature (for example, about 280 ° C.).
[0033]
In the above state, the valves V2 and V3 are closed, and the valves V1, V4 and V5 are opened. Then, the carrier gas (for example, N 2) whose pressure is controlled by the pressure regulator 23 to, for example, 0.2 MPa from the gas purification device 22 and whose flow rate is controlled by the MFC 24 with high precision. ₂ ) G to the supply pipe line 21. An example of the flow rate is 1000 sccm (standard cc / min: flow rate per minute in a standard state).
In the present embodiment, the carrier gas is, for example, N gas which is an inert gas. ₂ However, the present invention is not limited to this. Any gas may be used as long as it does not react with the organic material as a film forming component. ₂ , He, or Ar.
[0034]
Then, the carrier gas g is supplied to the raw material container 25a, and the gas of the organic raw material (Alq3) vaporized in the raw material container 25a is transported and supplied together with the carrier gas g from the discharge pipe 25c and the supply pipe line 21 into the processing chamber 11. I do.
Thereby, the gas G containing the organic raw material (Alq3) gas is supplied from the gas supply port 21a toward the substrate W mounted on the substrate mounting surface 13a in the processing chamber 11.
[0035]
On the other hand, the supply direction of the gas G is controlled by adjusting the opening degree of each exhaust port 31 and adjusting the amount of exhaust by an air drive valve connected to each exhaust port 31 (see FIG. 2).
Here, FIG. 3 is a graph in which the vertical axis represents the opening degree of each exhaust port 31 (here, either 0% or 100%), and the horizontal axis represents the opening time. Hereinafter, the graphs shown in FIGS. 4 to 6 are similar graphs.
[0036]
Here, as shown in FIG. 3, it is assumed that the exhaust ports 31a to 31f are opened in order from, for example, 31a at an opening of 100% for a certain period of time to adjust the exhaust amount. Thus, the supplied gas G is sequentially guided to each of the opened exhaust ports 31 and supplied to each part on the surface of the substrate W.
[0037]
Further, since the respective exhaust ports 31 are equally arranged on the circumference of the circle centered on the projection point O ′ as described above, the gas G is supplied to the surface of the substrate W along the circumference. It is supplied to the surface area of the substrate W while changing the direction. Thereby, particularly when the substrate W has a circular shape, the gas G can be efficiently and uniformly supplied to the entire surface of the substrate W. In this case, the arrangement pattern of the exhaust ports 31 is preferably the above-described pattern. .
[0038]
Here, an example in which the exhaust ports 31a to 31f are sequentially opened one by one has been described. However, the present invention is not limited to this, and as shown in the graph of FIG. The switching may be performed, or the switching may be performed simultaneously three by three as shown in the graph of FIG.
Although illustration is omitted here, the exhaust ports 31a to 31f may be simultaneously opened.
[0039]
Here, it is preferable that the combination and number of the exhaust ports 31 when adjusting the opening degree, and the respective opening times are appropriately set in advance in advance according to the film thickness distribution when the organic thin film is formed on the substrate W.
Based on the result, by adjusting the opening time to be longer in the portion where the film thickness is formed thinner and to shorten the opening time in the thicker portion, for example, as shown in the graph of FIG. The openings may be sequentially opened by changing the opening time.
Further, although the opening degree of each exhaust port 31 is adjusted only by opening or closing at 0 or 100% here, the present invention is not limited to this, and the opening degree is adjusted to any opening degree of 0 to 100%. can do.
[0040]
Thus, an organic thin film made of Alq3 is formed on the surface of the substrate W maintained at a temperature of 20 ° C. When the organic thin film having the predetermined thickness is formed, the valves V1, V4, and V5 are closed, the valves V2 and V3 are opened, and the supply of the gas G into the processing chamber 11 is stopped. Replace with inert gas g.
[0041]
After the above, the substrate W and the substrate holder 13 are returned to the load lock chamber 14, and the pressure in the load lock chamber 14 is returned to normal pressure, and the substrate W is taken out. At this time, in order to prevent the substrate W on which the organic thin film is formed from coming into contact with the atmosphere, the substrate W is ₂ Transfer to gas sealed box, N ₂ The gas sealing box may be taken out of the thin film forming apparatus.
[0042]
According to the thin film forming apparatus described above, each exhaust port 31 is arranged so that the gas G supplied from the gas supply port 21 is guided to each part of the substrate mounting surface 13a. By being guided to each of the exhaust ports 31, the gas G is evenly supplied to each part without being biased with respect to the surface of the substrate W mounted on the substrate mounting surface 13 a. Thereby, a thin film having a uniform thickness can be formed.
Further, since each exhaust port 31 is connected to an air drive valve whose exhaust amount can be adjusted by adjusting the opening thereof, the amount of gas supplied to each part on the surface of the substrate W can be adjusted. In addition, the distribution of the gas G supplied to the substrate surface can be more reliably made uniform.
[0043]
From the above, since a thin film having a uniform thickness can be formed even when the substrate W is fixed, an organic thin film composed of an organic EL light emitting element such as Alq3 is formed using this thin film forming apparatus. Is formed, it is possible to form an organic thin film having a uniform thickness without luminance unevenness even on a large screen even if a driving mechanism for rotating or sliding the substrate holder 13 is not provided.
Therefore, the device configuration of the substrate holder is simplified, and the device can be downsized. Further, it is possible to introduce another system such as a real-time film thickness monitoring system using light or the like in the apparatus.
[0044]
Further, according to the thin film forming apparatus having the plurality of supply pipe lines 21, the raw material gas composed of different organic raw materials is sequentially introduced from the plurality of supply lines 21 into the processing chamber 11, and the different organic thin films are continuously supplied. Stacking can be performed, and a thin film having a uniform thickness can be stacked.
[0045]
Further, in this embodiment, since each exhaust port 31 is connected to an air drive valve capable of adjusting the amount of exhaust, the gas supply direction can be switched by controlling the amount of exhaust.
Furthermore, since each exhaust port 31 is evenly arranged on the circumference of a circle centered on the projection point O ′, the gas G is changed on the surface of the substrate W by changing the gas supply direction along the circumference. Since the wafer W is supplied to the surface region of the substrate W, the same effect as in the case where the substrate W is rotated by the driving mechanism can be obtained, and the shadow effect when a film is formed using a mask can be suppressed.
[0046]
Further, according to the above-described thin film forming method, the distribution of the gas G supplied to each part of the surface of the substrate W is adjusted by adjusting the opening degree and the opening time of each exhaust port 31 and adjusting the exhaust amount. Since the adjustment is performed, the gas G can be uniformly supplied to each part on the surface of the substrate W, and an organic thin film (here, an organic EL light emitting element layer) having a uniform film thickness can be formed regardless of the film forming pressure. Can be.
Therefore, it is possible to form an organic EL light emitting element layer without luminance unevenness even on a large screen.
[0047]
Further, the air drive valves connected to the respective exhaust ports 31 switch the exhaust from the plurality of exhaust ports 31a to 31f and sequentially open the exhaust ports, thereby changing the supply direction of the gas G. Since the gas G is supplied from various directions to each part, the shadow effect when a film is formed using a mask can also be suppressed.
[0048]
Further, in the present embodiment, an example has been described in which the exhaust ports 31a to 31f are sequentially opened from the exhaust port 31a, but the exhaust ports 31a to 31f may be simultaneously opened. Also in this case, since the gas G is supplied to the substrate W mounted on the substrate mounting surface 13a so as to spread to the peripheral edge side of the substrate W, the bias of the gas G supplied to the surface of the substrate W is suppressed. The gas can be evenly supplied to each part of the substrate W.
[0049]
Further, in the present embodiment, an example of the thin film forming apparatus in which the exhaust ports 31a to 31f are uniformly arranged on the circumference of a circle centered on the projection point O 'of the center O of the substrate mounting surface 13a has been described. The present invention is not limited to this. As shown in FIG. 7, for example, five exhaust ports 31g to 31p are vertically arranged on the side wall 11a when viewed from the inside of the processing chamber 11 so as to surround the substrate mounting surface 13a. The arrangement patterns may be arranged in parallel.
[0050]
A method for forming an organic thin film using such a thin film forming apparatus is as follows.
Here, FIG. 8 shows a graph in which the vertical axis indicates the degree of opening of each exhaust port 31 (here, either 0% or 100%), and the horizontal axis indicates the opening time. Hereinafter, the graphs shown in FIGS. 9 and 10 are similar graphs.
[0051]
Here, as shown in the graph of FIG. 8, for example, a combination of two upper and lower (for example, 31g and 31l) exhaust ports 31 is set as one set, and each exhaust port is moved from the depth direction in FIG. The mouth 31 may be opened for a fixed time, or may be reciprocated in the depth direction and the front direction in FIG. 1 as shown in the graph of FIG.
Further, as shown in the graph of FIG. 10, based on the film thickness distribution when the organic thin film is deposited on the substrate W in advance, the opening time for the thin film portion is long and the opening time for the thick film portion is short. Thus, the opening time of each exhaust port 31 may be adjusted.
[0052]
According to such a thin film forming apparatus and a thin film forming method, the gas G is supplied with a combination of the upper and lower two exhaust ports 31 as one set, so that the strip W extends in the vertical direction in FIG. The gas G can be supplied over the width of the substrate W by opening the gas G from the depth direction toward the near side in the drawing for a predetermined time. This produces the same effect as when the substrate W is slid in the depth direction in the drawing, and the gas G is supplied from various directions to various parts of the surface of the substrate W. The effect can be suppressed.
In particular, when the substrate W has a rectangular shape, the gas G can be efficiently and uniformly supplied to the entire surface of the substrate W, so that the arrangement pattern of the exhaust ports 31 is preferably this pattern.
[0053]
In the thin film forming apparatus of the embodiment as described above, an example in which the substrate holder 13 is used in a fixed state is described. However, if the substrate holder 13 is provided with a drive mechanism for rotating or sliding, the uniformity can be improved. It is possible to form a thin film having a large thickness, and to achieve a higher shadow prevention effect.
[0054]
【The invention's effect】
As described above, according to the thin film forming apparatus of the present invention, the gas supplied from the gas supply means toward the substrate mounting surface is guided to the plurality of exhaust ports, so that the substrate mounted on the substrate mounting surface The bias of the gas with respect to the surface is suppressed, and the gas is uniformly supplied to each part. Therefore, it is possible to form a thin film having a more uniform thickness.
[0055]
Thereby, even when the substrate is fixed, a thin film having a uniform thickness can be formed. Therefore, when an organic thin film such as an organic EL element is formed using this thin film forming apparatus, Even if the substrate holder is not provided with a drive mechanism for rotating or sliding, it is possible to form an organic EL element layer having a uniform thickness without luminance unevenness even on a large screen.
This simplifies the device configuration of the substrate holder, and allows for downsizing of the device. Further, it is possible to introduce another system such as a real-time film thickness monitoring system using light or the like in the apparatus.
[0056]
In such a thin film forming apparatus, in particular, when each exhaust port is connected to control means capable of adjusting the exhaust amount from this exhaust port, the exhaust amount from each exhaust port is adjusted by this control means. This allows the amount of gas supplied to each part of the substrate surface to be adjusted, so that the distribution of gas supplied to the substrate surface can be made more uniform, and a thin film having a uniform film thickness can be formed more reliably. It is possible to do.
In addition, by adjusting the amount of exhaust from each exhaust port, the direction of gas supply to each part of the substrate surface can be changed, so that a shadow effect when a film is formed using an evaporation mask can be suppressed.
[0057]
According to the thin film forming method of the present invention, the amount of gas supplied to each part of the surface of the substrate is adjusted by adjusting the amount of exhaust from the plurality of exhaust ports. Can be suppressed and gas can be more uniformly supplied to each part of the substrate surface, so that a thin film having a more uniform film thickness can be formed regardless of the film forming pressure.
Therefore, when an organic thin film such as an organic EL element is formed by applying such a thin film forming method, it is possible to form an organic EL element layer without luminance unevenness even on a large screen.
[0058]
In particular, when changing the gas supply direction by switching the exhaust from each exhaust port, the same effect as when the substrate mounting surface is driven is exerted, and the gas is supplied from various directions in each part of the substrate surface. Therefore, the shadow effect when a film is formed using a mask can be suppressed.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a thin film forming apparatus according to an embodiment.
FIG. 2 is an enlarged view of a main part showing an arrangement pattern of exhaust ports of the thin film forming apparatus in the embodiment (part 1).
FIG. 3 is a graph showing the opening degree and opening time of each exhaust port of the thin film forming apparatus according to the embodiment (part 1).
FIG. 4 is a graph showing the opening degree and opening time of each exhaust port of the thin film forming apparatus according to the embodiment (part 2).
FIG. 5 is a graph showing the opening degree and opening time of each exhaust port of the thin film forming apparatus according to the embodiment (part 3).
FIG. 6 is a graph showing the opening degree and opening time of each exhaust port of the thin film forming apparatus according to the embodiment (part 4).
FIG. 7 is an enlarged view of a main part showing an arrangement pattern of exhaust ports of the thin film forming apparatus according to the embodiment (part 2).
FIG. 8 is a graph showing the opening degree and opening time of each exhaust port of the thin film forming apparatus according to the embodiment (part 5).
FIG. 9 is a graph showing the opening degree and opening time of each exhaust port of the thin film forming apparatus according to the embodiment (part 6).
FIG. 10 is a graph showing the opening degree and opening time of each exhaust port of the thin film forming apparatus according to the embodiment (part 7).
[Explanation of symbols]
11: processing chamber, 11a: side wall, 13: substrate holder, 13a: substrate mounting surface, 15: gas supply means, 31: exhaust port, W: substrate, G: gas

Claims

処理チャンバと、前記処理チャンバ内に設けられた基板ホルダーと、前記基板ホルダーの基板装着面に向けてガスを供給するガス供給手段と、前記処理チャンバ内の余分なガスを排気するための排気口とを備えた薄膜形成装置であって、
前記排気口が複数設けられているとともに、これらの各排気口は前記ガス供給手段から供給されたガスが前記基板装着面の各部に誘導されるように配置されている
ことを特徴とする薄膜形成装置。A processing chamber, a substrate holder provided in the processing chamber, gas supply means for supplying gas toward a substrate mounting surface of the substrate holder, and an exhaust port for exhausting excess gas in the processing chamber A thin film forming apparatus comprising:
A plurality of the exhaust ports are provided, and each of the exhaust ports is arranged so that a gas supplied from the gas supply unit is guided to each part of the substrate mounting surface. apparatus.

前記各排気口はこの排気口からの排気量を調整自在な制御手段に接続されている
ことを特徴とする請求項１記載の薄膜形成装置。2. The thin film forming apparatus according to claim 1, wherein each of said exhaust ports is connected to a control means capable of adjusting an amount of exhaust from said exhaust port.

前記各排気口は前記基板装着面の裏面側における前記処理チャンバの側壁に設けられている
ことを特徴とする請求項１記載の薄膜形成装置。2. The thin film forming apparatus according to claim 1, wherein each of the exhaust ports is provided on a side wall of the processing chamber on a back surface side of the substrate mounting surface.

複数の排気口が設けられた処理チャンバ内に基板を収納し、
前記処理チャンバ内の前記基板の表面に向けて成膜成分からなるガスを供給するとともに、前記各排気口からの排気量を調整することで前記基板の表面の各部に供給されるガス量を調整して薄膜を形成する
ことを特徴とする薄膜形成方法。A substrate is stored in a processing chamber provided with a plurality of exhaust ports,
A gas composed of a film forming component is supplied toward the surface of the substrate in the processing chamber, and the amount of gas supplied to each part of the surface of the substrate is adjusted by adjusting the amount of exhaust from each of the exhaust ports. Forming a thin film by forming a thin film.

前記各排気口からの排気を切り換えることにより、前記ガスの供給方向を変化させる
ことを特徴とする請求項４記載の薄膜形成方法。5. The thin film forming method according to claim 4, wherein the gas supply direction is changed by switching the exhaust from each of the exhaust ports.