JP2005113160A - Thin film deposition apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、薄膜を形成する薄膜形成装置に関する。 The present invention relates to a thin film forming apparatus for forming a thin film.
プラズマディスプレイパネル（以下、ＰＤＰと称す）では、放電空間に面する誘電体層の表面に数千Åの膜厚の酸化マグネシウム（ＭｇＯ）膜を被覆している。この酸化マグネシウム膜は、誘電体層の保護機能および２次電子放出機能を有している。
このような酸化マグネシウム膜は、その膜材料を、例えば、電子ビーム加熱などによって蒸発させて基板の電極を覆う誘電体層の表面に蒸着させることにより形成される。
In a plasma display panel (hereinafter referred to as “PDP”), a surface of a dielectric layer facing a discharge space is covered with a magnesium oxide (MgO) film having a thickness of several thousand cm. This magnesium oxide film has a protective function for the dielectric layer and a secondary electron emission function.
Such a magnesium oxide film is formed by evaporating the film material, for example, by electron beam heating or the like and depositing it on the surface of the dielectric layer covering the electrodes of the substrate.
ＰＤＰなどの大型の基板に対して薄膜を形成する薄膜形成装置としては、蒸着装置、スパッタ装置などがあり、例えば、基板を搬送させながら形成させる通過型の蒸着装置がある（例えば、特許文献１参照）。 As a thin film forming apparatus for forming a thin film on a large substrate such as a PDP, there are a vapor deposition apparatus, a sputtering apparatus, and the like. reference).
上記のような蒸着装置にて成膜された基板は、高温に熱せられており、この高温状態のまま装置外部に出すことは、空気中の粒子と反応するなどして基板の劣化を招く原因となるため、真空引きされて減圧された蒸着装置のチャンバ内で冷却する必要がある。 The substrate formed into a film by the above vapor deposition apparatus is heated to high temperature, and if it goes out of the apparatus in this high temperature state, it causes reaction of particles in the air and causes deterioration of the substrate. Therefore, it is necessary to cool in the chamber of the vapor deposition apparatus that has been evacuated and decompressed.
このように、蒸着装置内にて基板を冷却する場合には、雰囲気ガスが存在しないため、赤外線の放射、あるいは、基板と直接接触する箇所を設けて、そこからの熱伝達によって冷却する手段に限られる。
上記冷却する手段として、基板と直接接触する箇所を設けた場合は、接触箇所の汚れが基板に付着するなどの汚染が懸念されるため、大きな接触面積を取ることができず、充分な冷却効果を得ることができない。
このため、通常は赤外線の輻射による冷却を行っている。このための冷却方法としては、基板から放射される赤外線による輻射熱を受け止めるための冷却パネルを基板から所定の距離を離して設置することが行われている。
As described above, when the substrate is cooled in the vapor deposition apparatus, since there is no atmospheric gas, it is possible to provide a means for cooling by infrared radiation, or by providing a place in direct contact with the substrate and transferring heat from there. Limited.
As a means for cooling, in the case where a portion that directly contacts the substrate is provided, there is a concern about contamination such as contamination of the contact portion adhering to the substrate. Can't get.
For this reason, cooling by infrared radiation is usually performed. As a cooling method for this purpose, a cooling panel for receiving radiant heat from infrared rays radiated from the substrate is installed at a predetermined distance from the substrate.
上述のように、基板から離して冷却パネルを設置して、基板から放射される赤外線による輻射熱を受け止めて、基板の冷却をする蒸着装置、スパッタ装置などの薄膜形成装置において、生産性の向上のため、基板の冷却を迅速に行うべく冷却効率の良い冷却パネルが要求される。
このように冷却効率の良い冷却パネルを得るには、従来の蒸着装置では、冷却パネルの材質（少なくとも表面の材質）として、理想的な物体である黒体の輻射率１にできるだけ近い高輻射率の部材を用いるようにしていた。
As described above, a cooling panel is installed away from the substrate, receives the radiant heat from the infrared rays emitted from the substrate, and cools the substrate, thereby improving productivity in thin film forming apparatuses such as a vapor deposition apparatus and a sputtering apparatus. Therefore, a cooling panel with good cooling efficiency is required to quickly cool the substrate.
In order to obtain a cooling panel with good cooling efficiency as described above, in a conventional vapor deposition apparatus, the material of the cooling panel (at least the surface material) has a high emissivity as close as possible to the emissivity 1 of a black body that is an ideal object. These members were used.
しかしながら、冷却パネルとして、高輻射率の部材を用いた場合であっても、その高輻射率の部材が有する分光特性は、現実に存在する部材では、輻射率が部分的に低下する箇所があるなどのため、理想的な黒体に近い輻射率が得られず、冷却効率が十分にあがらないという問題があった。 However, even when a high-emissivity member is used as the cooling panel, the spectral characteristics of the high-emissivity member may be partially reduced in the actual member. For this reason, there is a problem that the emissivity close to an ideal black body cannot be obtained and the cooling efficiency is not sufficiently improved.
本発明が解決しようとする課題は、上記したように、冷却パネルの冷却効率があがらないという問題が一例として挙げられる。 An example of the problem to be solved by the present invention is that the cooling efficiency of the cooling panel is not improved as described above.
請求項１に記載の発明は、減圧雰囲気内にて基板の表面に薄膜材料を付着させて薄膜を形成する薄膜形成装置であって、前記薄膜を形成した前記基板からの輻射熱を受け止める冷却パネルを備え、該冷却パネルは、前記基板との対向面に、凹凸を有することを特徴とする。 The invention according to claim 1 is a thin film forming apparatus for forming a thin film by depositing a thin film material on a surface of a substrate in a reduced pressure atmosphere, and a cooling panel for receiving radiant heat from the substrate on which the thin film is formed. And the cooling panel has irregularities on the surface facing the substrate.
以下、本発明に係る実施の形態を図面に基づいて説明する。
図１は、本発明の実施の形態に係る薄膜形成装置の一例である蒸着装置を示す概略断面図であり、図２は、図１におけるＡ−Ａ断面図である。
Embodiments according to the present invention will be described below with reference to the drawings.
FIG. 1 is a schematic cross-sectional view showing a vapor deposition apparatus which is an example of a thin film forming apparatus according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a cross-sectional view taken along line AA in FIG.
図１に示すように、蒸着装置１は、成膜チャンバ２を備えており、この成膜チャンバ２には、投入チャンバ３及び排出チャンバ４がゲート５を介して隣接して設けられている。 As shown in FIG. 1, the vapor deposition apparatus 1 includes a film forming chamber 2, and an input chamber 3 and a discharge chamber 4 are provided adjacent to each other through a gate 5 in the film forming chamber 2.
各チャンバ（成膜チャンバ２、投入チャンバ３、排出チャンバ４）には、図示しない真空排気装置が接続されている。
また、各チャンバ（成膜チャンバ２、投入チャンバ３、排出チャンバ４）は、複数のコロ６ａからなる搬送装置６を備えており、基板７をコロ６ａ上に支持して図中矢印方向に、投入チャンバ３、成膜チャンバ２、排出チャンバ４の順に搬送する。
A vacuum exhaust device (not shown) is connected to each chamber (the film formation chamber 2, the input chamber 3, and the discharge chamber 4).
Each chamber (the film formation chamber 2, the input chamber 3, and the discharge chamber 4) includes a transfer device 6 including a plurality of rollers 6a, and supports the substrate 7 on the rollers 6a in the direction of the arrow in the figure. The transfer is performed in the order of the input chamber 3, the film formation chamber 2, and the discharge chamber 4.
成膜チャンバ２には、その底部のハース８（るつぼ）内に、膜材料として酸化マグネシウム（ＭｇＯ）などの蒸発源９が配置されている。さらに、電子ビーム１１ａを発生する電子ビーム発生源１１（例えば、電子銃など）を備えており、この電子ビーム発生源１１には、制御手段１３によって制御される加速電圧源１２によって電圧が供給される。 In the film forming chamber 2, an evaporation source 9 such as magnesium oxide (MgO) is disposed as a film material in a hearth 8 (crucible) at the bottom thereof. Furthermore, an electron beam generation source 11 (for example, an electron gun) that generates an electron beam 11a is provided, and a voltage is supplied to the electron beam generation source 11 by an acceleration voltage source 12 controlled by a control means 13. The
この成膜チャンバ２内において、蒸発源９の膜材料が、電子ビーム１１ａによる加熱によって蒸発され、搬送装置６上を搬送される基板７の表面に蒸着材が付着する。
これにより、基板７の誘電体層などの表面に、酸化マグネシウム膜等を被覆することができる。
また、排出チャンバ４は、搬送装置６によって搬送される基板７の搬送路の下方に、
蒸着材を付着させた基板７からの輻射熱を受け止める冷却パネル１０を備えている。
In the film forming chamber 2, the film material of the evaporation source 9 is evaporated by heating with the electron beam 11 a, and the vapor deposition material adheres to the surface of the substrate 7 transported on the transport device 6.
Thereby, the surface of the substrate 7 such as a dielectric layer can be coated with a magnesium oxide film or the like.
In addition, the discharge chamber 4 is below the transport path of the substrate 7 transported by the transport device 6.
A cooling panel 10 is provided for receiving radiant heat from the substrate 7 to which the vapor deposition material is adhered.
次に、冷却パネル１０の構造について図を用いて詳細に説明する。
図３は、冷却パネル１０の全体の平面図、図４は、冷却パネル１０の一部の拡大斜視図、図５は、図４のＢ−Ｂ線の断面図である。
図３及び図４に示すように、この冷却パネル１０には、搬送装置６によって搬送される基板７との対向面である上面に、空洞効果を引き起こすための凹凸を有することを特徴とする。この凹凸は、図３に示すように、例えば多数の窪み１４からなる。
ここで、空洞効果とは、窪み１４（凹部）内に入射した電磁波（赤外線など）が反射を繰り返し、反射面における電磁波の吸収により、実効輻射率が高まることを意味している。
例えば、１回の反射で７０％が吸収され、外に出るまで３回反射するとすれば、１−（１−０．７）３＝０．９７３の輻射率となる。
Next, the structure of the cooling panel 10 will be described in detail with reference to the drawings.
3 is a plan view of the entire cooling panel 10, FIG. 4 is an enlarged perspective view of a part of the cooling panel 10, and FIG. 5 is a cross-sectional view taken along line BB of FIG.
As shown in FIGS. 3 and 4, the cooling panel 10 is characterized in that the upper surface, which is the surface facing the substrate 7 transported by the transport device 6, has irregularities for causing a cavity effect. As shown in FIG. 3, the unevenness includes, for example, a large number of depressions 14.
Here, the cavity effect means that the electromagnetic wave (infrared ray or the like) incident in the recess 14 (recessed part) is repeatedly reflected, and the effective radiation rate is increased by absorption of the electromagnetic wave on the reflecting surface.
For example, if 70% is absorbed by one reflection and reflected three times until going out, the emissivity becomes 1- (1-0.7) 3 = 0.993.
窪み１４は、冷却パネル１０の上面の全面積における所定の割合以上設けられており、図４の拡大斜視図に示すように、窪み１４は略円形の開口部１４ａを有し、図５の断面図に示すように、その開口部１４ａの直径寸法Ｌよりも深さ寸法Ｄが大きく形成されている。 The depression 14 is provided at a predetermined ratio or more in the entire area of the upper surface of the cooling panel 10, and the depression 14 has a substantially circular opening 14a as shown in the enlarged perspective view of FIG. As shown in the figure, the depth dimension D is formed larger than the diameter dimension L of the opening 14a.
このように、直径寸法Ｌよりも深さ寸法Ｄが大きい窪み１４は、黒体の輻射率に近い比較的高い輻射率（例えば、０．９９以上）が得られるので、このような窪み１４が多数形成された冷却パネル１０は、窪み１４が設けられた表面全域における輻射率が高くなる。 In this way, the depression 14 having the depth dimension D larger than the diameter dimension L can obtain a relatively high emissivity (for example, 0.99 or more) close to the emissivity of the black body. The cooling panel 10 formed in large numbers has a high radiation rate over the entire surface where the depressions 14 are provided.
また、開口部１４ａの形状は、例えば図６に示すように、三角形の開口部１４ｂ，四角形の開口部１４ｃ，八角形の開口部１４ｄなどの多角形でもよい。なお、これらの開口部１４ｂ，１４ｃ，１４ｄに外接する円の直径寸法Ｌをもって、直径寸法Ｌよりも深さ寸法Ｄが大きく形成されているものとする。
さらに、窪み１４は、図７に示すように、その内部が開口部１４ａよりも拡がった形状でもよく、より高い輻射率が得られる。
Further, the shape of the opening 14a may be a polygon such as a triangular opening 14b, a square opening 14c, and an octagonal opening 14d as shown in FIG. It is assumed that the depth dimension D is larger than the diameter dimension L with the diameter dimension L of the circle circumscribing these openings 14b, 14c, 14d.
Furthermore, as shown in FIG. 7, the recess 14 may have a shape whose inside is wider than the opening 14 a, and a higher emissivity can be obtained.
次に、上記構造の蒸着装置１による基板７の成膜方法について説明する。
基板７が投入チャンバ３に送り込まれると、投入チャンバ３内が減圧される。そして、この状態にて、基板７は、搬送装置６によって搬送され、ゲート５を通って成膜チャンバ２内へ送り込まれる。
Next, a film forming method of the substrate 7 by the vapor deposition apparatus 1 having the above structure will be described.
When the substrate 7 is fed into the input chamber 3, the inside of the input chamber 3 is depressurized. In this state, the substrate 7 is transported by the transport device 6 and sent into the film forming chamber 2 through the gate 5.
成膜チャンバ２では、ハース８内の蒸発源から電子ビーム加熱などによって蒸発された膜材料が、搬送装置６によって移動される基板７の電極を覆う誘電体層の表面に蒸着され、これにより、基板７の表面に成膜が施される。 In the film forming chamber 2, the film material evaporated by the electron beam heating or the like from the evaporation source in the hearth 8 is deposited on the surface of the dielectric layer covering the electrode of the substrate 7 moved by the transfer device 6. Film formation is performed on the surface of the substrate 7.
その後、成膜チャンバ２にて成膜が施された基板７は、ゲート５を通り減圧状態の排出チャンバ４に送り込まれる。搬送装置６によって排出チャンバ４に搬送された基板７は、その下方側に設けられた冷却パネル１０によって輻射熱が受け止められて冷却される。 Thereafter, the substrate 7 on which film formation has been performed in the film formation chamber 2 passes through the gate 5 and is sent to the discharge chamber 4 in a reduced pressure state. The substrate 7 transported to the discharge chamber 4 by the transport device 6 is cooled by receiving radiant heat by a cooling panel 10 provided on the lower side thereof.
ここで、冷却パネル１０は、実効輻射率が０.９９とされた複数の窪み１４が全面にわたって形成されて全体の実効的な輻射率が高められている。これにより、基板７は、冷却パネル１０によって迅速に冷却される。 Here, the cooling panel 10 is formed with a plurality of depressions 14 having an effective radiation rate of 0.99 over the entire surface, thereby increasing the overall effective radiation rate. As a result, the substrate 7 is quickly cooled by the cooling panel 10.
なお、この冷却パネル１０は、全面積に対して窪み１４を８０％以上設けることにより、例えば、窪みがない平面の冷却パネルの輻射率が０.３程度である場合は、０.８５程度まで実効輻射率を高めることができ、あるいは、本来の輻射率が０.８程度である場合は、０.９５程度まで輻射率を高めることができる。 The cooling panel 10 is provided with 80% or more of the depressions 14 with respect to the entire area. For example, when the emissivity of a flat cooling panel having no depressions is about 0.3, it is about 0.85. The effective emissivity can be increased, or when the original emissivity is about 0.8, the emissivity can be increased to about 0.95.
このように、本発明の実施の形態に係る蒸着装置１によれば、蒸着材を付着させた基板７からの輻射熱を受け止める冷却パネル１０を設け、この冷却パネル１０の基板７との対向面である上面に、高輻射率の窪み１４を複数形成したので、冷却パネル１０の全体の実効輻射率を大幅に向上させることができ、これにより、成膜後の基板７を迅速に冷却し、生産性を大幅に向上させることができる。 Thus, according to the vapor deposition apparatus 1 which concerns on embodiment of this invention, the cooling panel 10 which receives the radiant heat from the board | substrate 7 to which the vapor deposition material was adhered is provided, and the surface of this cooling panel 10 facing the board | substrate 7 is provided. Since a plurality of depressions 14 with high emissivity are formed on a certain upper surface, the effective emissivity of the entire cooling panel 10 can be greatly improved, and thus the substrate 7 after film formation can be rapidly cooled and produced. Can greatly improve the performance.
さらに、前述のように、窪み１４をその開口部の径寸法よりも深さ寸法を大きくすることにより、冷却パネル１０の実効輻射率を大幅に高めることができる。また、基板７との対向面である上面全体の８０％以上形成することにより、十分な輻射率を得ることができる。 Furthermore, as described above, the effective radiation rate of the cooling panel 10 can be significantly increased by making the depth of the recess 14 larger than the diameter of the opening. Further, by forming 80% or more of the entire upper surface which is the surface facing the substrate 7, a sufficient emissivity can be obtained.
なお、冷却パネルの表面積を増大させる凹凸としては、前述のように冷却パネル表面に窪み１４を設けること以外にも、例えば、凸部を設けたり、波形の凹凸形状とするなどしてもよく、平面型の冷却パネルよりも入射した電磁波（赤外線）を複数回反射させることができれば、任意の凹凸形状を有するものであってもよい。
上述の例では、蒸着装置に適用した構成を示したがこれに限らず、スパッタ装置などの他の薄膜形成装置に適用しても良い。
As the unevenness that increases the surface area of the cooling panel, in addition to providing the depression 14 on the surface of the cooling panel as described above, for example, a convex portion or a corrugated uneven shape may be provided. As long as the electromagnetic wave (infrared rays) incident from the flat type cooling panel can be reflected a plurality of times, it may have any irregular shape.
In the above-described example, the configuration applied to the vapor deposition apparatus is shown, but the present invention is not limited thereto, and may be applied to other thin film forming apparatuses such as a sputtering apparatus.
以下、本発明の実施の形態に係る蒸着装置における冷却パネルを用いた一実施例を挙げる。 Hereinafter, an example using a cooling panel in the vapor deposition apparatus according to the embodiment of the present invention will be described.
まず、表面が平らな冷却パネルを用意した。
次に、この冷却パネル表面の全面積に対して８０％の領域に、直径２ｍｍ、深さ３ｍｍの窪みを設け、図３に示す状態となるようにした。
そして、この冷却パネルの輻射率を測定した結果、表面が平らな状態のときに測定した輻射率０.８が、上記のように窪みを設けた後、０.９５となった。
次に、前述の蒸着装置１に、上記冷却パネル１０を排出チャンバ４内に、基板７との対向面である上面に窪み１４を設けた面がくるように、図１に示すように設置した。
減圧され、ほぼ真空状態となった排出チャンバ４内に、表面温度が２００℃に熱せられたガラス板からなる基板７を搬送し、冷却パネル１０が基板７の下部と上部の位置に設置する。
なお、上記基板７は、横：１０８０mm，縦：５６５mm，厚さ：２.８mmの寸法のものを用いた。
上記の状態で放置し、基板７の表面温度が１００℃まで冷却するまでの時間を測定した結果、窪み１４のない表面が平らな冷却パネルを使用した場合に１２５秒かかっていた冷却時間を、約１割少ない１１２秒に短縮することができた。
First, a cooling panel with a flat surface was prepared.
Next, a recess having a diameter of 2 mm and a depth of 3 mm was provided in an area of 80% with respect to the total area of the cooling panel surface so that the state shown in FIG. 3 was obtained.
As a result of measuring the emissivity of the cooling panel, the emissivity of 0.8 measured when the surface was flat was 0.95 after the depression was provided as described above.
Next, the above-described cooling panel 10 is installed in the above-described vapor deposition apparatus 1 as shown in FIG. 1 so that the surface in which the depression 14 is provided on the upper surface that is the surface facing the substrate 7 is placed in the discharge chamber 4. .
The substrate 7 made of a glass plate heated to a surface temperature of 200 ° C. is transported into the discharge chamber 4 which has been decompressed and brought to a substantially vacuum state, and the cooling panel 10 is installed at the lower and upper positions of the substrate 7.
In addition, the said board | substrate 7 used the dimension of width: 1080mm, length: 565mm, thickness: 2.8mm.
As a result of measuring the time until the surface temperature of the substrate 7 is cooled to 100 ° C. in the above state, the cooling time that was 125 seconds when using a cooling panel with a flat surface without the depression 14 was It was reduced to 112 seconds, which is about 10% less.
１ 蒸着装置（薄膜形成装置）
７ 基板
１０ 冷却パネル
１４ 窪み
１４ａ，１４ｂ，１４ｃ，１４ｄ （窪みの）開口部
1 Vapor deposition equipment (thin film forming equipment)
7 Substrate 10 Cooling panel 14 Indentation 14a, 14b, 14c, 14d (indentation) opening
Claims (5)
前記薄膜を形成した前記基板からの輻射熱を受け止める冷却パネルを備え、
該冷却パネルは、前記基板との対向面に、凹凸を有することを特徴とする薄膜形成装置。 A thin film forming apparatus for forming a thin film by attaching a thin film material to the surface of a substrate in a reduced pressure atmosphere,
A cooling panel for receiving radiant heat from the substrate on which the thin film is formed;
The thin film forming apparatus, wherein the cooling panel has irregularities on a surface facing the substrate.
The thin film forming apparatus according to any one of claims 2 to 4, wherein the depression is formed in 80% or more of the entire surface facing the substrate.
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