KR101226518B1

KR101226518B1 - 증착 장치, 증착 방법 및 프로그램을 기억한 기억 매체

Info

Publication number: KR101226518B1
Application number: KR1020117006888A
Authority: KR
Inventors: 히로유키 이쿠타; 토모히코 에즈라; 토요히로 가마다
Original assignee: 도쿄엘렉트론가부시키가이샤
Priority date: 2008-09-30
Filing date: 2009-09-18
Publication date: 2013-01-25
Also published as: JP5340299B2; TW201026865A; DE112009002374T5; JPWO2010038631A1; TWI429772B; KR20110047254A; CN102171377A; WO2010038631A1; US20110183069A1

Abstract

증착 장치(10)는, 재료 용기(110a)와 캐리어 가스 도입관(110b)을 갖고, 재료 용기(110a)에 수납된 성막 재료를 기화시켜, 캐리어 가스 도입관(110b)으로부터 도입된 제1 캐리어 가스에 의해 성막 재료의 기화 분자를 반송시키는 복수의 증착원 유닛(100)과, 복수의 증착원 유닛(100)에 연결되어, 각 증착원 유닛을 반송한 성막 재료의 기화 분자를 반송시키는 연결관(200)과, 연결관(200)에 연결되어, 제2 캐리어 가스를 연결관(200)에 직접 도입하는 바이패스관(300)과, 연결관(200)에 연결된 취출(吹出) 기구(400)를 내장하여, 제1 및 제2 캐리어 가스를 이용하여 반송시킨 성막 재료의 기화 분자를 취출 기구(400)로부터 취출시켜 내부에서 기판을 성막하는 처리 용기(Ch)를 갖는다.

Description

증착 장치, 증착 방법 및 프로그램을 기억한 기억 매체{DEPOSITION APPARATUS, DEPOSITION METHOD, AND STORAGE MEDIUM HAVING PROGRAM STORED THEREIN}

본 발명은 증착 장치, 증착 방법 및 프로그램을 기억한 기억 매체에 관한 것으로, 특히, 캐리어 가스의 유량 조정에 의한 증착 장치의 성막 속도의 제어에 관한 것이다.

플랫 패널 디스플레이 등의 전자 기기를 제조할 때, 소정의 성막 재료를 기화시켜, 기화된 성막 분자를 피(被)처리체에 부착시킴으로써, 피처리체를 성막하는 증착 기술이 이용되고 있다. 증착 기술을 이용하여 기기를 제조할 때, 피처리체로의 성막 속도(D/R: Deposition Rate)를 정밀도 좋게 제어하는 것은, 양질의 막을 피처리체에 균일하게 형성함으로써 제품의 성능을 높이기 위해 매우 중요하다. 이 때문에, 종래부터, 기판의 근방에 막두께 센서를 설치하여, 막두께 센서에 의해 검출된 결과에 기초하여, 성막 속도가 일정해지도록 증착원의 온도를 조정하는 방법이 제안되어 있다(예를 들면, 특허문헌 1을 참조).

일본공개특허공보 2005-325425호

그러나, 복수의 증착원에서 상이한 종류의 성막 재료를 기화시켜, 각 성막 재료의 기화 분자를 혼합시키면서 처리 용기까지 반송하고, 처리 용기 내에서 피처리체에 성막 처리를 행하는 경우, 다음과 같은 문제가 발생한다. 즉, 피처리체의 근방에 부착된 막두께 센서에서는, 혼합 후의 성막 재료의 성막 속도를 검출할 수는 있기는 하지만, 각 증착원의 성막 재료의 증발 속도를 개별로 확인할 수는 없다.

이에 대하여, 각 증착원의 증발 속도를 검출할 때, 각 증착원의 성막 재료의 반송 경로에 밸브를 삽입하여, 재료의 증발 속도를 검출하는 증착원 이외의 증착원의 밸브를 닫음으로써, 증착원마다 재료의 성막 속도를 검출하는 방법도 생각할 수 있다. 그러나, 재료의 증발 속도를 검출하는 증착원 이외의 증착원의 밸브를 닫으면, 단일의 성막 재료의 증발 속도를 검출할 수는 있기는 하지만, 재료를 반송하는 반송 경로 내의 압력이, 밸브를 닫은 증착원 내의 증기압(분압)분만큼 공증착(共蒸着;co-deposition) 중의 반송 경로 내의 압력보다 낮아진다. 이것으로는, 검출된 단일의 성막 재료의 증발 속도는, 공증착 중의 진정한 증발 속도와 상이해져 버려, 공증착 중의 진정한 증발 속도를 측정한 것으로는 되지 않는다.

한편, 증착원마다 막두께 센서를 부착하면, 각 증착원의 성막 재료의 증발 속도를 개별로 확인할 수 있다. 그러나, 이 방법에서는, 증착원의 개수만큼 막두께 센서가 필요해져 비용이 높아질 뿐만 아니라, 통상시 및 메인터넌스시의 제어의 부담이 증가한다. 또한, 막두께 센서를 증착원의 개수분 부착한 것에 의해 물리적인 스페이스를 빼앗겨 버린다.

상기 문제를 해소하기 위해, 본 발명은, 복수의 증착원에 각각 수납된 각 성막 재료의 증발 속도 및 피처리체로의 성막 속도를 정밀도 좋게 제어하는 증착 장치, 증착 방법 및 프로그램을 기억한 기억 매체를 제공한다.

즉, 상기 과제를 해결하기 위해, 본 발명의 일 형태에 의하면, 재료 용기와 캐리어 가스 도입관을 갖고, 상기 재료 용기에 수납된 성막 재료를 기화시켜, 상기 캐리어 가스 도입관으로부터 도입된 제1 캐리어 가스에 의해 상기 성막 재료의 기화 분자를 반송시키는 복수의 증착원과, 상기 복수의 증착원의 각각에 연결되어, 각 증착원을 반송한 성막 재료의 기화 분자를 반송시키는 연결관과, 상기 연결관에 연결되어, 제2 캐리어 가스를 상기 연결관에 직접 도입하는 바이패스관과, 상기 연결관에 연결된 취출(吹出) 기구를 내장하여, 상기 제1 및 제2 캐리어 가스를 이용하여 반송시킨 성막 재료의 기화 분자를 상기 취출 기구로부터 취출시켜 내부에서 피처리체를 성막하는 처리 용기를 갖는 증착 장치가 제공된다.

여기에서, 기화란, 액체가 기체로 변하는 현상뿐만 아니라, 고체가 액체의 상태를 거치지 않고 직접 기체로 변하는 현상(즉, 승화)도 포함하고 있다.

이에 의하면, 예를 들면, 피처리체 근방에 설치된 QCM(Quartz Crystal Microbalance) 등의 막두께 센서로부터 출력된 신호에 기초하여, 피처리체로의 성막 속도가 검출된다. 그때, 각 증착원으로부터 도입되는 제1 캐리어 가스의 유량이 변동해도, 이에 따라서 바이패스관으로부터 도입되는 제2 캐리어 가스의 유량을 바꿈으로써, 제1 및 제2 캐리어 가스의 총유량을 일정하게 할 수 있다.

증착원마다의 재료의 증발 속도(기화 속도)는, 각 증착원에 도입하는 제1 캐리어 가스의 유량에 의해 조정할 수 있다. 이와 같이 하여, 제1 캐리어 가스의 유량 조정에 의해 피처리체 상의 막에 함유되는 각 성막 재료의 혼합 비율을 정밀도 좋게 제어할 수 있어 양질의 막을 형성할 수 있다.

한편, 상기 각 성막 재료의 혼합 비율을 제어하기 위해 제1 캐리어 가스의 유량을 변동시키면, 제1 캐리어 가스에 의해 재료의 기화 분자를 반송하는 연결관 내의 압력이 변동한다. 그러나, 본 발명의 구성에 의하면, 전술한 바와 같이, 바이패스관으로부터 도입되는 제2 캐리어 가스의 유량을 바꿈으로써, 제1 및 제2 캐리어 가스의 총유량을 일정하게 할 수 있다. 이 결과, 연결관 내의 압력을 일정하게 할 수 있다. 이에 따라, 성막 속도를 일정하게 유지할 수 있다. 즉, 본 발명의 구성에 의하면, 제1 캐리어 가스의 조정에 의해 막 내의 성막 재료의 혼합 비율을 정확하게 제어하여, 이에 따라, 양호한 특성을 갖는 막을 성막함과 함께, 제2 캐리어 가스의 조정에 의해 취출 기구까지의 반송 경로 내의 압력을 일정하게 유지하여, 이에 따라, 피처리체의 성막 속도를 일정하게 유지할 수 있다.

또한, 캐리어 가스로서는, 아르곤 가스, 헬륨 가스, 크립톤 가스, 크세논 가스 등의 불활성 가스가 바람직하다. 또한, 전술한 증착 장치에서는, 유기 EL 성막 재료 또는 유기 금속 성막 재료를 성막 재료로서 증착에 의해 피처리체에 유기 EL막 또는 유기 금속막을 형성해도 좋다.

상기 복수의 증착원과 상기 연결관과의 사이에 각각 설치되어, 상기 복수의 증착원과 상기 연결관을 연결하는 반송 경로를 개폐하는 복수의 개폐 기구와, 상기 복수의 개폐 기구에 의한 상기 반송 경로의 개폐에 의해, 상기 복수의 증착원으로부터 상기 연결관에 도입되는 제1 캐리어 가스의 변동에 따라서 상기 제2 캐리어 가스의 유량을 조정하는 제어 장치를 추가로 갖고 있어도 좋다.

상기 바이패스관은, 상기 복수의 증착원이 상기 연결관과 연결하는 위치보다 상기 취출 기구로부터 떨어진 위치에서 상기 연결관과 연결되어 있어도 좋다.

상기 제어 장치는, 각 성막 재료에 대한 성막 속도와 캐리어 가스의 유량과의 관계를 나타낸 기억부와, 상기 처리 용기 내에 부착된 막두께 센서로부터의 출력 신호에 기초하여, 피처리체의 성막 속도를 구하는 성막 속도 연산부와, 상기 기억부에 나타난 성막 속도와 캐리어 가스의 유량과의 관계를 이용하여, 상기 성막 속도 연산부에 의해 구해진 성막 속도가 목표로 하는 성막 속도에 근접하도록 증착원마다 제1 캐리어 가스의 유량을 조정하는 제1 캐리어 가스 조정부와, 상기 제1 캐리어 가스 조정부의 조정에 의해 상기 연결관에 도입되는 제1 캐리어 가스의 변동에 따라서 상기 제2 캐리어 가스의 유량을 조정하는 제2 캐리어 가스 조정부를 갖고 있어도 좋다.

상기 제1 캐리어 가스 조정부는, 상기 성막 속도 연산부에 의해 구해진 성막 속도와 목표로 하는 각 증착원의 성막 속도와의 차(difference)가 소정의 문턱값(threshold value)보다 작은 경우, 목표로 하는 각 증착원의 성막 속도에 근접하도록 증착원마다 제1 캐리어 가스의 유량을 조정해도 좋다.

상기 제2 캐리어 가스 조정부는, 상기 연결관을 반송하는 제1 및 제2 캐리어 가스의 총유량이 변하지 않도록 상기 바이패스관에 도입하는 제2 캐리어 가스의 유량을 조정해도 좋다.

상기 성막 속도 연산부에 의해 구해진 각 증착원의 성막 속도와 목표로 하는 각 증착원의 성막 속도와의 차가 소정의 문턱값 이상인 경우, 목표로 하는 각 증착원의 성막 속도에 근접하도록 증착원마다의 온도를 조정하는 온도 조정부를 추가로 갖고 있어도 좋다.

또한, 상기 과제를 해결하기 위해, 본 발명의 다른 형태에 의하면, 재료 용기와 캐리어 가스 도입관을 갖는 복수의 증착원에서 상기 재료 용기에 수납된 성막 재료를 각각 기화시켜, 상기 캐리어 가스 도입관으로부터 도입된 제1 캐리어 가스에 의해 상기 성막 재료의 기화 분자를 반송하는 스텝과, 상기 복수의 증착원의 각각에 연결된 연결관에 각 증착원을 반송한 성막 재료의 기화 분자를 반송하는 스텝과, 상기 연결관에 연결된 바이패스관으로부터 상기 연결관에 제2 캐리어 가스를 직접 도입하는 스텝과, 상기 연결관에 연결된 취출 기구로부터, 상기 제1 및 제2 캐리어 가스를 이용하여 반송시킨 성막 재료의 기화 분자를 취출시켜 처리 용기 내부에서 피처리체를 성막하는 스텝을 포함하는 증착 방법이 제공된다.

상기 복수의 증착원과 상기 연결관과의 사이에 각각 설치된 복수의 개폐 기구에 의해, 상기 복수의 증착원과 상기 연결관을 연결하는 반송 경로를 개폐하는 스텝을 추가로 포함하고, 상기 바이패스관으로부터 상기 연결관에 제2 캐리어 가스를 직접 도입하는 스텝은, 상기 개폐 기구에 의한 상기 반송 경로의 개폐에 의해, 상기 복수의 증착원으로부터 상기 연결관에 도입되는 제1 캐리어 가스의 변동에 따라서 상기 제2 캐리어 가스를 그 유량을 조정하면서 상기 연결관에 도입해도 좋다.

또한, 상기 과제를 해결하기 위해, 본 발명의 다른 형태에 의하면, 재료 용기와 캐리어 가스 도입관을 갖는 복수의 증착원에서 상기 재료 용기에 수납된 성막 재료를 기화시켜, 상기 캐리어 가스 도입관으로부터 도입된 제1 캐리어 가스에 의해 상기 성막 재료의 기화 분자를 반송하는 처리와, 상기 연결관에 연결된 바이패스관으로부터 상기 연결관에 제2 캐리어 가스를 직접 도입하는 처리와, 상기 제1 및 제2 캐리어 가스를 이용하여 성막 재료의 기화 분자를 상기 연결관에 연결된 취출 기구까지 반송하고, 상기 취출 기구로부터 취출시켜 처리 용기 내부에서 피처리체를 성막하는 처리를 컴퓨터에 실행시키기 위한 프로그램을 기억한 기억 매체가 제공된다.

이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 의하면, 복수의 증착원에 각각 수납된 각 성막 재료의 증발 속도 및 피처리체의 성막 속도를 정밀도 좋게 제어할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시 형태에 따른 6층 연속 성막 시스템을 모식한(schematic) 사시도이다.
도 2는 동(同) 실시 형태에 따른 6층 연속 성막 처리에 의해 적층된 막 구조도이다.
도 3은 도 1의 A-A 단면도이다.
도 4는 증착원 유닛의 온도와 성막 속도와의 상관 관계의 일 예를 나타낸 도면이다.
도 5는 캐리어 가스의 유량과 성막 속도와의 상관 관계의 일 예를 나타낸 도면이다.
도 6은 동 실시 형태에 따른 제어 장치의 기능 구성도이다.
도 7은 동 실시 형태에 따른 증발 속도 확인 처리를 나타낸 플로우 차트이다.
도 8은 동 실시 형태에 따른 성막 속도 제어 처리를 나타낸 플로우 차트이다.
도 9a는 동 실시 형태에 따른 증발 속도 확인시의 밸브의 개폐 및 가스 유량의 상태를 나타낸 도면이다.
도 9b는 동 실시 형태에 따른 증발 속도 확인시의 밸브의 개폐 및 가스 유량의 상태를 나타낸 도면이다.
도 10a는 바이패스관이 없는 경우의 증발 속도 확인시의 밸브의 개폐 및 가스 유량의 상태를 나타낸 도면이다.
도 10b는 바이패스관이 없는 경우의 증발 속도 확인시의 밸브의 개폐 및 가스 유량의 상태를 나타낸 도면이다.
도 11a는 동 실시 형태에 따른 성막 속도 제어시의 밸브의 개폐 및 가스 유량의 상태를 나타낸 도면이다.
도 11b는 동 실시 형태에 따른 성막 속도 제어시의 밸브의 개폐 및 가스 유량의 상태를 나타낸 도면이다.
도 12a는 바이패스관이 없는 경우의 성막 속도 제어시의 밸브의 개폐 및 가스 유량의 상태를 나타낸 도면이다.
도 12b는 바이패스관이 없는 경우의 성막 속도 제어시의 밸브의 개폐 및 가스 유량의 상태를 나타낸 도면이다.
도 13은 각 증발 속도와 성막 속도와의 관계를 나타낸 도면이다.

(발명을 실시하기 위한 형태)

이하에 첨부 도면을 참조하면서, 본 발명의 일 실시 형태에 대해서 상세하게 설명한다. 또한, 이하의 설명 및 첨부 도면에 있어서, 동일한 구성 및 기능을 갖는 구성 요소에 대해서는, 동일 부호를 붙임으로써, 중복 설명을 생략한다. 또한, 본 명세서 중 1mTorr는 (10^－3×101325/760)Pa, 1sccm는 (10^－6/60)㎥/sec로 한다.

<제1 실시의 형태>

우선, 본 발명의 제1 실시의 형태에 따른 6층 연속 성막 시스템에 대해서, 도 1을 참조하면서 설명한다.

[6층 연속 성막 시스템]

도 1은, 본 실시 형태에 따른 증착 장치의 사시도를 모식적(schematically)으로 나타낸 도면이다. 증착 장치(10)는, 유기막을 6층 연속하여 성막하는 것이 가능한 장치이다. 증착 장치(10)는, 직사각 형상의 처리 용기(Ch)에 내장되어 있다. 증착 장치(10)는, 처리 용기(Ch)의 내부에 6×각 3개의 증착원 유닛(100), 6×각 3개의 수냉 재킷(150), 6×각 1개의 연결관(200), 6×각 4개의 밸브(300), 6×각 1개의 바이패스관(310), 6×각 1개의 취출 기구(400), 7개의 격벽(500)을 갖고 있다. 처리 용기(Ch)의 내부는, 도시하지 않은 배기 장치에 의해 소망하는 진공도로 유지되어 있다. 이하에서는, 격벽(500)으로 나누어진 3개의 증착원 유닛(100), 3개의 수냉 재킷(150), 연결관(200), 4개의 밸브(300), 바이패스관(310) 및 취출 기구(400)를 이하, 증착 기구(600)라고도 한다.

각 증착원 유닛(100)은, 통 형상의 수냉 재킷(150)에 비(非)접촉으로 삽입되어 있다. 수냉 재킷(150)은, 각 증착원 유닛(100)을 냉각한다. 증착 기구(600)에 포함되는 3개의 증착원 유닛(100)은, 외형 및 내부 구조가 모두 동일하고, 그 내부에는 성막 재료가 각각 수납되어 있다. 연결관(200)은, 길이 방향(z 방향)의 일단(一端)에서 증착 장치(10)의 저벽(底壁)에 고정되고, 타단(他端)에서 취출 기구(400)를 지지한 상태에서 서로 평행하게 등(等)간격으로 배치되어 있다. 각 연결관(200)은, 3개의 증착원 유닛(100) 및 바이패스관(310)에 연결되어 있다. 증착원 유닛(100) 및 바이패스관(310)과 연결관(200)과의 연결 부분에는, 밸브(300)가 각각 장착되어 있다. 이러한 구성에 의해, 각 증착원 유닛(100)에서 기화된 성막 분자는, 각 연결관(200)을 통과하여 각 취출 기구(400)의 상부 중앙에 설치된 개구(Op)로부터 각각 취출되도록 되어 있다.

격벽(500)은, 각 증착 기구(600)를 각각 나누도록 설치되고 있어, 서로 이웃하는 개구(Op)로부터 취출되는 성막 분자끼리가 서로 혼입되는 것을 방지하도록 되어 있다. 기판(G)은, 각 취출 기구(400)의 아주 가까운 상공을, 도시하지 않은 슬라이드 가능 재치대에 올려놓여져서 이동하고, 취출 기구(400)로부터 취출한 성막 재료의 기화 분자에 의해 성막 처리된다.

이상에 설명한 증착 장치(10)를 이용하여 6층 연속 성막 처리를 행한 결과를 도 2에 나타낸다. 이에 의하면, 기판(G)이, 증착 장치(10)의 각 취출 기구(400)의 상방을 어느 속도로 진행함으로써, 기판(G)의 ITO 상에 차례대로, 제1층의 홀 주입층, 제2층의 홀 수송층, 제3층의 청(靑) 발광층, 제4층의 녹(綠) 발광층, 제5층의 적(赤) 발광층, 제6층의 전자 수송층이 형성된다. 이 중, 제3층∼제5층의 청 발광층, 녹 발광층, 적 발광층이 홀과 전자의 재결합에 의해 발광하는 발광층이다. 또한, 유기층 상의 메탈층(전자 주입층, 음극)은, 스퍼터 장치에서 스퍼터링에 의해 성막된다.

[증착 기구(600)]

다음으로, 도 1의 A-A 단면인 도 3을 참조하면서, 증착 기구(600) 및 그 주변 기기에 대해서 설명한다. 각 증착원 유닛(100)은, 재료 투입기(110) 및 외부 케이스(120)를 갖고 있다. 외부 케이스(120)는 보틀(bottle) 형상으로서, 그 우측 단부(端部)의 개구로부터 재료 투입기(110)를 삽입하도록 되어 있다. 재료 투입기(110)를 외부 케이스(120)에 장착함으로써 외부 케이스(120)의 내부가 밀폐된다. 프로세스 중, 외부 케이스(120)의 내부는 소정의 진공도로 유지된다.

재료 투입기(110)는, 성막 재료를 수납하는 재료 용기(110a)와 캐리어 가스를 도입하는 캐리어 가스 도입관(110b)을 갖고 있다. 각 증착원 유닛(100)의 단부는, 각 증착원 유닛에 대하여 각각 설치된 매스플로우 컨트롤러(massflow controller;450a)를 통하여 가스 공급원(440)에 접속되어 있다. 가스 공급원(440)으로부터 출력된 캐리어 가스(예를 들면, 아르곤 가스)는, 매스플로우 컨트롤러(450a)의 개도(開度)에 의해 그 유량을 조정하면서 각 증착원 유닛(100)에 공급된다. 외부 케이스(120)의 주연부에는, 히터(130)가 감겨져 있다. 증착원 유닛(100)은, 히터(130)의 가열에 의해 재료 용기(110a)에 수납된 성막 재료를 기화시킨다. 기화된 성막 재료는, 캐리어 가스 도입관(110b)으로부터 도입된 캐리어 가스에 의해 기판측을 향하여 반송된다. 또한, 증착원 유닛(100)은, 재료 용기에 수납된 성막 재료를 기화시켜, 캐리어 가스 도입관으로부터 도입된 제1 캐리어 가스에 의해 성막 재료의 기화 분자를 반송시키는 증착원의 일 예이다.

3개의 증착원 유닛(100) 및 바이패스관(310)은, 연결관(200)에 병행하여 연결된다. 각 증착원 유닛(100)과 연결관(200)과의 사이에는 밸브(300)가 설치되어 있다. 밸브(300)는, 증착원 유닛(100)과 연결관(200)을 연결하는 반송 경로를 개폐하는 개폐 기구의 일 예이다.

연결관(200)의 선단측에는, 취출 기구(400)가 장착되어 있다. 각 증착원 유닛(100)으로부터 출력된 성막 재료의 기화 분자는, 제1 캐리어 가스에 의해 연결관(200)까지 옮겨지고, 제1 및 제2 캐리어 가스를 이용하여 연결관(200)의 내부를 상방으로 향하여 반송되어, 취출 기구(400)의 상부 개구(Op)로부터 취출시킨다. 이에 따라, 처리 용기(Ch)의 내부에서 기판(G)에 소망하는 성막이 행해진다. 바이패스관(310)은, 복수의 증착원 유닛(100)이 연결관(200)과 연결하는 위치보다 취출 기구(400)로부터 떨어진 위치에서 연결관(200)과 연결되어 있다. 이에 따라, 제2 캐리어 가스는 연결관(200)의 안측으로부터 도입되기 때문에, 재료의 기화 분자 및 제1 캐리어 가스를 취출측으로 밀어 올리면서, 양호한 상태로 반송할 수 있다.

바이패스관(310)은, 매스플로우 컨트롤러(450b)를 통하여 가스 공급원(440)에 접속되어 있다. 가스 공급원(440)으로부터 출력된 캐리어 가스는, 매스플로우 컨트롤러(450b)의 개도에 의해 그 유량을 조정하면서 바이패스관(310)에 공급된다. 3개의 증착원 유닛(100)에 도입되는 캐리어 가스는 제1 캐리어 가스에 상당하고, 바이패스관(310)에 도입되는 캐리어 가스는 제2 캐리어 가스에 상당한다. 제1 및 제2 캐리어 가스로서는, 아르곤 가스 외에, 헬륨 가스, 크립톤 가스, 크세논 가스 등의 불활성 가스가 바람직하다.

기판(G)의 근방에는, QCM(410)(Quartz Crystal Microbalance: 수정 진동자)이 설치되어 있다. QCM(410)은, 막두께 센서의 일 예로서, 취출 기구(400)의 상부 개구(Op)로부터 취출된 성막 분자의 성막 속도(D/R)를 검출한다. 이하에, QCM의 원리에 대해서 간단하게 설명한다.

수정 진동자 표면에 물질을 부착시키고, 수정 진동체 치수, 탄성률, 밀도 등을 등가적으로 변화시킨 경우, 진동자의 압전기 성질에 의해 이하의 식으로 나타나는 전기적 공진(共振) 주파수(f)의 변화가 일어난다.

f＝1/2t(√C/ρ) t: 수정편(水晶片)의 두께 C: 탄성 정수 ρ: 밀도

이 현상을 이용하여, 수정 진동자의 공진 주파수의 변화량에 의해 매우 미량인 부착물을 정량적으로 측정한다. 이와 같이 설계된 수정 진동자의 총칭이 QCM이다. 위 식에 나타낸 바와 같이, 주파수의 변화는, 부착 물질에 의한 탄성 정수의 변화와 물질의 부착 두께를 수정 밀도로 환산했을 때의 두께 치수로 정해지는 것이라 생각할 수 있어, 이 결과, 주파수의 변화를 부착물의 중량으로 환산할 수 있다.

이러한 원리를 이용하여, QCM(410)은, 수정 진동자에 부착한 막두께(성막 속도)를 검출하기 위해 주파수 신호(ft)를 출력하도록 되어 있다. 제어 장치(700)는, QCM(410)에 접속되어 있어, QCM(410)으로부터 출력된 주파수 신호(ft)를 입력하여, 주파수의 변화를 부착물의 중량으로 환산함으로써, 성막 속도를 산출한다.

제어 장치(700)는, 산출된 성막 속도에 따라서 성막 속도를 제어하기 위한 신호를 온도조절기(430)나 가스 공급원(440)에 출력한다. 제어 장치(700)는, ROM(700a), RAM(700b), CPU(700c), 입출력 인터페이스(I/F)(700d) 및 버스(700e)를 갖고 있다. ROM(700a)에는, CPU(700c)에서 실행되는 기본적인 프로그램이나, 이상(異常)시에 기동하는 프로그램 등이 기록되어 있다. RAM(700b)에는, 막두께를 제어하기 위한 각종 프로그램(후술하는 성막 속도 확인 처리 프로그램이나 성막 속도 제어 처리 프로그램)이나 데이터가 축적되어 있다. 예를 들면, RAM(700b)에는, 도 4의 온도와 성막 속도와의 상관 관계를 나타낸 데이터나 도 5의 캐리어 가스의 유량과 성막 속도와의 상관 관계를 나타낸 데이터가 미리 격납되어 있다. 또한, ROM(700a) 및 RAM(700b)은, 기억 장치의 일 예로, EEPROM, 광디스크, 광자기 디스크 등의 기억장치라도 좋다.

CPU(700c)는, ROM(700a)이나 RAM(700b)에 격납된 데이터나 프로그램을 이용하여, QCM(410)으로부터 출력된 주파수 신호(ft)로부터 각 증착원 유닛(100)의 히터(130)에 인가하는 전압을 각각 구하여, 제어 신호로서 온도조절기(430)에 송신한다. 온도조절기(430)는, 제어 신호에 기초하여 히터(130)에 각각 필요한 전압을 인가한다. 이 결과, 재료 용기(110a)가 소망하는 온도로 제어됨으로써, 성막 재료의 증발 속도(기화 속도)가 제어된다.

또한, CPU(700c)는, QCM(410)으로부터 출력된 주파수 신호(ft)로부터 각 증착원 유닛(100)에 도입하는 제1 캐리어 가스의 유량 및 바이패스관(310)에 도입하는 제2 캐리어 가스의 유량을 각각 구하여, 제어 신호로서 가스 공급원(440) 및 매스플로우 컨트롤러(450a, 450b)에 송신한다. 가스 공급원(440)은, 제어 신호에 기초하여 아르곤 가스를 공급하고, 매스플로우 컨트롤러(450a, 450b)는, 제어 신호에 기초하여 개도를 조정한다. 이에 따라, 소망하는 타이밍에 각 증착원 유닛(100)에 소망하는 유량의 제1 캐리어 가스가 도입됨과 함께, 소망하는 타이밍에 바이패스관(310)에 소망하는 유량의 제2 캐리어 가스가 도입된다.

버스(700e)는, ROM(700a), RAM(700b), CPU(700c), 입출력 인터페이스(I/F)(700d)의 각 디바이스 간에서 데이터를 교환하는 경로이다. 입출력 인터페이스(I/F)(700d)는, 도시하지 않은 키보드 등으로부터 데이터를 입력하고, 필요한 데이터를 도시하지 않은 디스플레이나 스피커 등에 출력하도록 되어 있다. 또한, 입출력 인터페이스(I/F)(700d)는, 네트워크를 개재하여 접속되어 있는 기기와의 사이에서 데이터를 송수신하도록 되어 있다. 후술하는 성막 속도 제어 처리 프로그램 및 증발 속도 확인 처리 프로그램은, 미리 기억 매체에 격납되어 있어도 좋고, 네트워크를 개재하여 입수하도록 해도 좋다.

[성막 속도의 제어]

증착 장치(10)를 이용하여 기판 상에 양질의 막을 형성하기 위해서는, 성막 속도를 정밀도 좋게 제어하는 것이 매우 중요하다. 이 때문에, 종래부터, 온도 제어에 의해 히터를 가열하여, 이에 따라 성막 속도를 제어하는 방법이 이용되고 있다.

그러나, 온도 조정에 의한 성막 속도의 제어에서는, 히터를 가열하고 나서 실제로 증착원 유닛(100)이 소망하는 온도가 되기까지 수 십초 이상 걸려 응답성이 나쁘다. 이러한 온도 제어에 대한 응답성의 나쁨은, 양질의 막을 기판(G)에 균일하게 형성하는 데에 방해가 된다. 그래서, 발명자는, 성막 속도의 큰 변동에 대해서는 온도로 제어하고, 성막 속도의 작은 변동에 대해서는 캐리어 가스로 제어하는 방법을 이용하여 성막 속도를 제어하는 것을 고안했다.

발명자는, 증착원 유닛(100)의 온도(1/K)와 성막 속도(D/R(㎚/s))와의 관계를 실험에 의해 구했다. 발명자는, 동일 증착 기구(600) 중 어느 하나의 증착원 유닛(100)의 재료 용기(110a)에 유기 재료 a를 수납하고, 다른 어느 하나의 증착원 유닛(100)의 재료 용기(110a)에 유기 재료 b를 수납하여, 각 증착원 유닛(100)의 온도를 증감시켰을 때의 성막 속도(D/R)를 측정했다. 이때, 재료 a의 증착원 유닛(100)에 도입한 캐리어 가스의 유량은 0.5sccm, 재료 b의 증착원 유닛(100)에 도입한 캐리어 가스의 유량은 1.0sccm였다. 그 결과로서, 발명자는, 도 4의 증착원 유닛의 온도와 성막 속도와의 상관 관계를 나타낸 데이터를 취득하여, 그 데이터를 RAM(700b)에 격납했다.

다음으로, 발명자는, 증착원 유닛(100)에 도입되는 아르곤 가스(제1 캐리어 가스)의 유량과 성막 속도(D/R(a.u.))와의 관계를 실험에 의해 구했다. 발명자는, 동일 증착 기구(600) 중의 1번째의 증착원 유닛(100)의 재료 용기(110a)에 유기 재료 a를 수납하고, 2번째의 증착원 유닛(100)의 재료 용기(110a)에 유기 재료 b를 수납하여, 각 증착원 유닛(100)에 도입하는 아르곤 가스를 증감시켰을 때의 성막 속도(D/R)를 측정했다. 이때, 재료 a의 증착원 유닛(100) 및 재료 b의 증착원 유닛(100)에 도입한 각각의 캐리어 가스의 총유량은 모두 1.5sccm으로 고정했다. 또한, 재료 a를 수납한 증착원 유닛(100)의 온도는 248℃, 재료 b를 수납한 증착원 유닛(100)의 온도는 244℃였다. 그 결과로서, 발명자는, 도 5의 캐리어 가스 증가 유량과 성막 속도와의 상관 관계를 나타낸 데이터를 취득하여, 그 데이터를 RAM(700b)에 격납했다.

본 실시 형태에서는, 이들 데이터를 이용하여, 성막 속도의 큰 변동에 대해서는 온도에 의해 제어하고, 성막 속도의 작은 변동에 대해서는 캐리어 가스의 유량에 의해 제어한다. 그 구체적 동작에 대해서는, 제어 장치(700)의 기능 구성을 설명한 후에 설명한다. 또한, 도 4 및 도 5에는 2개 증착원 유닛에 수납된 2종류의 성막 재료에 대한 상관 관계가 나타나고 있기 때문에, 성막 재료의 증발 속도를 제어할 수 있는 것은, 2개의 증착원 유닛에 수납된 2종류의 성막 재료로 한정된다. 다만, 미리 3개의 증착원 유닛에 수납된 3종류의 성막 재료에 대한 상관 관계를 나타내는 데이터를 취득하고 있으면, 3개의 증착원 유닛의 각 성막 재료의 증발 속도를 제어할 수 있다.

[제어 장치의 기능 구성]

도 6에 나타낸 바와 같이, 제어 장치(700)는, 기억부(710), 입력부(720), 성막 속도 연산부(730), 막두께 제어 전환부(740), 온도 조정부(750), 제1 캐리어 가스 조정부(760), 제2 캐리어 가스 조정부(770) 및 출력부(780)의 각 블록에서 나타나는 기능을 갖고 있다.

기억부(710)에는, 증착원 유닛의 온도와 성막 속도와의 상관 관계를 나타낸 도 4의 데이터, 캐리어 가스의 유량과 성막 속도와의 상관 관계를 나타낸 도 5의 데이터가 기억되어 있다. 기억부(710)에는, 미리 정해진 문턱값(Th)이 기억되어 있다. 문턱값(Th)은, 성막 속도를 온도 제어할지 또는 가스 유량 제어할지를 판정할 때에 사용된다. 기억부(710)는, 실제는 ROM(700a)이나 RAM(700b) 등의 기억 영역이다.

입력부(720)는, QCM(410)으로부터 출력된 주파수 신호(ft)를 소정 시간마다 입력한다. 성막 속도 연산부(730)는, 입력부(720)에 의해 입력된 주파수 신호(ft)에 기초하여, 기판(G)의 성막 속도를 산출하여, 산출된 성막 속도와 목표로 하는 성막 속도와의 차를 구한다.

막두께 제어 전환부(740)는, 성막 속도 연산부(730)에서 구해진 성막 속도의 차의 절대값이 문턱값(Th)보다 큰 경우, 온도 제어에 의해 성막 속도를 제어한다. 온도 제어에 의해 어느 정도 정상(定常) 상태가 되어 상기 차가 문턱값(Th) 이하가 되면, 막두께 제어 전환부(740)는, 캐리어 가스의 유량 제어에 의해 성막 속도를 제어하도록 성막 속도의 제어 방법을 전환한다.

온도 조정부(750)는, 예를 들면, 기억부(710)에 기억된 성막 속도와 온도와의 관계를 나타내는 데이터를 이용하여, 산출한 각 증착원 유닛의 성막 속도가 목표로 하는 각 증착원 유닛의 성막 속도에 근접하도록 증착원 유닛 마다의 온도를 조정한다.

제1 캐리어 가스 조정부(760)는, 예를 들면, 기억부(710)에 기억된 성막 속도와 캐리어 가스의 유량과의 관계를 나타내는 데이터를 이용하여, 산출한 각 증착원 유닛의 성막 속도가 목표로 하는 각 증착원 유닛의 성막 속도에 근접하도록 증착원 유닛마다 제1 캐리어 가스의 유량을 조정한다.

제2 캐리어 가스 조정부(770)는, 제1 캐리어 가스 조정부(760)의 조정에 의해 연결관(200)에 도입되는 제1 캐리어 가스의 변동에 따라서 제2 캐리어 가스의 유량을 조정한다. 구체적으로는, 복수의 밸브(300)의 개폐를 변경함으로써, 제1 캐리어 가스가 변동한 경우, 제2 캐리어 가스 조정부(770)는, 제1 캐리어 가스의 변동량에 따라서 제2 캐리어 가스의 유량을 조정한다. 예를 들면, 제2 캐리어 가스 조정부(770)는, 연결관(200)으로 반송되는 제1 및 제2 캐리어 가스의 총유량이 변하지 않도록 바이패스관(310)에 도입하는 제2 캐리어 가스의 유량을 조정한다.

출력부(780)는, 온도로 성막 속도를 제어하는 경우, 히터(130)에 인가하는 전압을 조정하도록 온도조절기(430)에 제어 신호를 출력한다. 출력부(780)는, 캐리어 가스의 유량으로 성막 속도를 제어하는 경우, 캐리어 가스의 유량을 소망하는 유량으로 조정하도록 매스플로우 컨트롤러(450a, 450b) 및 가스 공급원(440)에 제어 신호를 출력한다. 또한, 이상에 설명한 제어 장치(700)의 각 기능은, 실제로는, 예를 들면, CPU(700c)가 이들 기능을 실현하는 처리 순서를 기술한 프로그램을 실행함으로써 달성된다.

[제어 장치의 동작]

다음으로, 제어 장치(700)의 동작에 대해서, 도 7 및 도 8을 참조하면서 설명한다. 도 7은, 증착원 유닛마다 수납된 각 재료의 증발 속도를 확인하는 처리를 나타낸 플로우 차트이다. 도 8은, 캐리어 가스의 유량 또는 증착원 유닛의 온도를 제어함으로써 성막 속도를 제어하는 처리를 나타낸 플로우 차트이다.

도 7의 증발 속도 확인 처리는, 예를 들면, 아침, 저녁의 하루 2회만 기동되거나, 증착원 유닛 내의 성막 재료의 교환시에 기동되거나, 증착원 유닛 자체의 교환시에 기동되거나, 기판을 2, 3매 처리할 때마다 또는 기판을 1매 처리할 때마다 기동되거나 하여, 미리 정해진 소정 시간에 행해진다. 이는, 증착 장치(10)에서 제품을 성막하기 전에 각 재료의 증발 속도가 안정되어 있는지를 확인하거나, 사용 후의 각 재료의 증발 속도의 변동을 확인하기 위해 필요하다. 특히, 재료를 투입한 직후는, 재료가 불균일해져 있어 재료의 수납 상태에 편향이 생기기 쉽다. 이 경우, 증발 속도가 일정해지기 어렵다. 그러한 경우에 각 재료의 증발 속도를 확인하는 증발 속도 확인 처리가 행해진다. 한편, 도 8의 성막 속도 제어 처리는, 프로세스 전후 및 프로세스 중에 소정 시간마다 행해진다.

증발 속도 확인 처리를 행할 때에 있어서, 여기에서는, 도 9a에 나타낸 바와 같이, 3개의 증착원 유닛(100) 중, 증착원 유닛 A에는 재료 a가 수납되고, 증착원 유닛 B에는 재료 b가 수납되고, 증착원 유닛 C에는 재료는 수납되어 있지 않는 것으로 한다.

[증발 속도 확인 처리]

우선, 도 7에 나타낸 증발 속도 확인 처리에 대해서 설명한다. 증발 속도 확인 처리는, 스텝 S700으로부터 처리가 개시되고, 스텝 S705에서, 각 증착원 유닛의 밸브(300)의 개폐가 제어된다. 예를 들면, 증착원 유닛(100) 내의 성막 재료의 증발 속도를 차례로 확인할 때, 도 9a에 나타낸 바와 같이, 우선, 증착원 유닛 A에 수납된 재료 a의 증발 속도를 확인하기 위해, 증착원 유닛 A 및 바이패스관(310)의 밸브(300)를 열고, 증착원 유닛 B, C의 밸브(300)를 닫는다.

다음으로, 스텝 S710으로 진행하여, 밸브를 닫은 각 증착원 유닛으로의 제1 캐리어 가스의 도입을 정지한다. 도 9a에서는, 증착원 유닛 A에 0.5sccm의 제1 캐리어 가스가 도입되고, 증착원 유닛 B, C에는 가스가 도입되지 않는다. 다음으로, 스텝 S715로 진행하여, 연결관(200)에 도입되는 캐리어 가스의 총유량이 변하지 않도록, 바이패스관(310)으로부터 도입하는 제2 캐리어 가스의 유량을 조정한다. 공증착 중(제품 프로세스 중), 캐리어 가스의 총유량이 2.0sccm이라고 하면, 도 9a에서는, 바이패스관(310)에 1.5sccm의 제2 캐리어 가스가 도입된다.

그 다음으로, 스텝 S720으로 진행하여, 성막 속도 연산부(730)는, QCM(410)의 출력으로부터 성막 속도를 구한다. 이에 의하면, 캐리어 가스의 총유량 2.0sccm는 공증착 중의 유량으로부터 변동하고 있지 않다. 따라서, 연결관(200)의 내부의 압력은, 공증착 중일 때의 압력과 변함없다. 이 때문에, 검출된 단일의 성막 재료의 증발 속도는, 공증착 중의 진정한 증발 속도와 동일해진다. 이 결과, 증착원 유닛 A의 재료 a에 대한 공증착 중의 진정한 증발 속도를 측정할 수 있다.

다음으로, 스텝 S725로 진행하여, 모든 증착원 유닛의 재료에 대해서 성막 속도가 확인되었는지가 판정된다. 여기에서는, 증착원 유닛 B, C에 대해서 확인하고 있지 않기 때문에, 스텝 S705로 되돌아가서, 스텝 S705∼S725의 처리를 반복한다.

스텝 S705에서는, 증착원 유닛 B에 수납된 재료 b의 증발 속도를 확인하기 위해, 도 9b에 나타낸 바와 같이, 증착원 유닛 B 및 바이패스관(310)의 밸브(300)를 열고, 증착원 유닛 A, C의 밸브(300)를 닫는다. 이 상태에서, 스텝 S710으로 진행하여, 증착원 유닛 B에, 예를 들면, 0.6sccm의 제1 캐리어 가스를 도입하고, 증착원 유닛 A, C로의 제1 캐리어 가스의 도입을 정지하면, 제1 캐리어 가스의 유량이 변동한다. 그래서, 스텝 S715에서, 총유량이 변동하지 않도록 제2 캐리어 가스의 유량을 1.4sccm으로 조정한다.

이에 의하면, 캐리어 가스의 총유량은 공증착 중의 유량으로부터 변동하고 있지 않기 때문에, 스텝 S720에서 연산된 성막 속도는, 재료 b에 대한 공증착 중의 진정한 증발 속도와 동일해진다. 이상의 스텝 S705∼S725의 증발 속도 확인 처리를 증착원 유닛 C에 대해서도 행함으로써, 모든 증착원 유닛의 단일 재료의 증발 속도를 확인한 후, 스텝 S795로 진행하여 본 처리를 종료한다.

도 10a 및 도 10b에 나타낸 바와 같이, 바이패스관이 존재하지 않는 경우, 재료의 증발 속도를 검출하는 증착원 유닛 이외의 증착원 유닛의 밸브(300)를 닫으면, 캐리어 가스의 총유량이 변동하기 때문에, 연결관 내의 압력이 변동한다. 이것으로는, 검출된 단일의 성막 재료의 증발 속도는, 공증착 중의 진정한 증발 속도와 상이해져 버린다.

그러나, 본 실시 형태에서는, 전술한 바와 같이, 바이패스관(310)이 설치되고, 바이패스관(310)으로부터 제2 캐리어 가스를 흘림으로써, 캐리어 가스의 총유량을 일정하게 할 수 있다. 이 때문에, QCM를 증착원 유닛마다 설치하지 않아도, 밸브(300)의 개폐 및 제2 캐리어 가스의 유량 조정에 의해 증착원 유닛마다 공증착 중의 진정한 증발 속도를 측정할 수 있다.

예를 들면, 도 13에 나타낸 QCM(410)의 측정 결과에 의하면, 재료 a를 수납한 증착원 유닛 A의 밸브(300)만을 열었을 경우의 재료 a의 증발 속도의 측정값은 1.555㎚/s였다. 마찬가지로 하여, 재료 b를 수납한 증착원 유닛 B의 밸브(300)만을 열었을 경우의 재료 b의 증발 속도의 측정값은 0.112㎚/s였다. 또한, 모든 밸브를 열었을 경우의 재료 a+b의 기화 분자를 혼합하여 성막했을 때의 기판의 성막 속도는, 1.673㎚/s였다. 이에 따라, 재료 a와 재료 b가 예정대로의 혼합비로 혼합되어 있는 것 및, 측정 대상 재료측의 밸브만을 열어 행한 각 재료의 증발 속도의 합계값과 모든 밸브를 열어 행한 전체의 성막 속도의 값이 거의 동일값이 되어 있는 것을 확인할 수 있다. 따라서, 이상에 설명한 증발 속도 확인 처리를 행하고, 각 증착원 유닛의 증발 속도를 목표로 하는 속도로 제어해 둠으로써, 다음에 설명하는 성막 속도 제어 처리에서 기판의 성막 속도를 목표로 하는 성막 속도로 정밀도 좋게 제어할 수 있다.

[성막 속도 제어 처리]

다음으로, 도 8에 나타낸 성막 속도 제어 처리에 대해서 설명한다. 도 11a에 나타낸 바와 같이, 이 시점에서는, 증착원 유닛 A, 증착원 유닛 B 및 바이패스관(310)의 밸브(300)는 열고, 증착원 유닛 C의 밸브(300)는 닫고 있다. 또한, 증착원 유닛 A에는, 캐리어 가스로서 0.6sccm의 아르곤 가스가 도입되고, 증착원 유닛 B에는 0.5sccm, 바이패스관(310)에는 0.9sccm의 아르곤 가스가 도입되어 있다. 이에 따라, 캐리어 가스의 총유량은, 2.0sccm이 되어 있다.

성막 속도 제어 처리는, 도 8의 스텝 S800으로부터 처리가 개시되어, 스텝 S805로 진행하면, 성막 속도 연산부(730)는, 성막 속도(DRp)를 연산하여, 스텝 S810에서 연산한 성막 속도(DRp)와 목표가 되는 성막 속도(DRr)와의 차의 절대값(|DRp-DRr|)을 구한다.

다음으로, 스텝 S815에서, 막두께 제어 전환부(740)는, 성막 속도의 차(변화량)의 절대값이 문턱값(Th)보다 큰지 아닌지를 판정한다. 증착원 유닛 내부의 상태가 안정되어 있지 않기 때문에, 성막 속도의 차의 절대값이, 문턱값(Th)보다 큰 경우, 스텝 S820으로 진행하여, 온도 조정부(750)는, 도 4에 나타낸 성막 속도와 온도와의 상관 관계에 기초하여, 현시점에서의 성막 속도를 목표로 하는 성막 속도에 근접시키기 위해 필요한 온도의 조정량을 구한다. 온도 조정부(750)는, 구해진 온도의 조정량에 대응하여 히터에 인가하는 전압을 산출한다. 출력부(780)는, 산출된 전압을 히터(130)에 인가하는 것을 지시하는 제어 신호를 온도조절기(430)에 출력하고, S805로 되돌아와, 스텝 S805∼S815의 처리를 반복한다.

증착원 유닛 내부의 상태가 안정되면, S815에서 성막 속도의 현실값과 목표값과의 차의 절대값이 문턱값(Th) 이하가 된다. 이 경우에는 스텝 S825로 진행하여, 제1 캐리어 가스 조정부(760)는, 도 5에 나타낸 캐리어 가스와 온도와의 상관 관계에 기초하여, 현시점에서의 성막 속도를 목표로 하는 성막 속도에 근접하기 위해 필요한, 각 증착원 유닛에 도입하는 제1 캐리어 가스의 조정량을 구한다.

성막 속도 연산부(730)에 의해 산출된 성막 속도(DRp)를 미리 정해진 재료의 혼합 비율로 나눈 값은, 현재의 각 재료의 증발 속도와 동일하다고 예측할 수 있다. 그래서, 제1 캐리어 가스 조정부(760)는, 성막 속도(DRp)를 미리 정해진 재료의 혼합 비율로 나눈 값을 재료 a의 증발 속도 및 재료 b의 증발 속도로서 산출한다. 제1 캐리어 가스 조정부(760)는, 도 5의 가스 유량과 성막 속도와의 상관 관계를 나타낸 데이터에 기초하여, 산출된 각 재료 a, b의 증발 속도와 목표로 하는 각 재료 a, b의 성막 속도와의 차를 산출하고, 재료 a를 수납한 증착원 유닛 A에 도입하는 제1 캐리어 가스의 유량을 구함과 함께, 재료 b를 수납한 증착원 유닛 B에 도입하는 제1 캐리어 가스의 유량을 구한다.

현재, 도 5의 상관 관계 데이터를 이용하여 각 증착원 유닛에 도입하는 제1 캐리어 가스의 유량을 구하면, 산출된 재료 a의 성막 속도(DRp(a))가 약 1.1(a.u.), 목표가 되는 재료 a의 성막 속도(DRr(a))가 약 1.2(a.u.)의 경우, 이번 성막 속도와 목표로 하는 성막 속도와의 차에 대한 캐리어 가스 유량은, 0.2(sccm)이다. 그래서, 제1 캐리어 가스 조정부(760)는, 스텝 S725에서 재료 a가 수납된 증착원 유닛에 도입되는 제1 캐리어 가스의 유량을 0.2(sccm)만큼 증가시키기 위한 제어 신호를 생성하고, 출력부(780)는 그 제어 신호를 출력한다.

마찬가지로, 산출한 재료 b의 성막 속도(DRp(b))가 약 1.0(a.u.), 목표가 되는 재료 b의 성막 속도(DRr(b))가 약 1.1(a.u.)의 경우, 이번 성막 속도와 목표로 하는 성막 속도와의 차에 대한 캐리어 가스 유량은, 0.1(sccm)이다. 그래서, 제1 캐리어 가스 조정부(760)는, 스텝 S825에서 재료 b가 수납된 증착원 유닛에 도입되는 제1 캐리어 가스의 유량을 0.1sccm만큼 증가시키기 위한 제어 신호를 생성하고, 출력부(780)는 그 제어 신호를 출력한다. 이에 따라, 도 11b에 나타낸 바와 같이, 각 증착원 유닛 A, B에 도입되는 캐리어 가스를 0.8sccm, 0.6sccm으로 변경함으로써, 각 성막 재료 a, b의 증발 속도를 목표값에 근접시킨다. 이에 따라, 기판 상의 막에 함유되는 각 성막 재료의 혼합 비율을 정밀도 좋게 제어할 수 있어 양질의 막을 형성할 수 있다.

다음으로, 스텝 S830에서, 제2 캐리어 가스 조정부(770)는, 각 증착원 유닛에 도입된 제1 캐리어 가스의 유량이 변동했는지를 판정한다. 제1 캐리어 가스가 변동하고 있지 않은 경우, 바로 스텝 S895로 진행하여 본 처리를 종료한다. 제1 캐리어 가스가 변동하고 있는 경우, 스텝 S835로 진행하여, 제2 캐리어 가스 조정부(770)는, 제1 및 제2 캐리어 가스의 총유량이 변하지 않도록 제2 캐리어 가스의 유량을 산출하고, 스텝 S895로 진행하여 본 처리를 종료한다.

예를 들면, 상기예에서는, 제1 캐리어 가스는, 도 11a에 나타낸 바와 같이, 1.1sccm만 도입되는 상태로부터 도 11b에 나타낸 바와 같이, 1.4sccm만 도입되는 상태로 변동하고 있다. 이 때문에, 제2 캐리어 가스 조정부(770)는, 제1 및 제2 캐리어 가스의 총유량 2.0sccm이 변하지 않도록, 제1 캐리어 가스의 증가 유량분, 제2 캐리어 가스의 유량을 0.6sccm으로 줄인다.

도 12a 및 도 12b에 나타낸 바와 같이, 바이패스관(310)이 설치되어 있지 않은 경우, 제1 캐리어 가스의 유량을 조정함으로써, 각 성막 재료 a, b의 증발 속도를 목표값에 근접시킴으로써 기판 상의 막에 함유되는 각 성막 재료의 혼합 비율의 정밀도를 향상시키도록 제어하면, 각 증착원 유닛 내의 압력이 변화하기 때문에(도 12a의 증착원 유닛 A의 압력(Pa)≠도 12b의 증착원 유닛 A의 압력(Pa＇), 증착원 유닛 B의 압력(Pb)≠증착원 유닛 B의 압력(Pb＇)), 조정 전의 연결관 내의 압력(P₁)이 조정 후의 연결관 내의 압력(P₂)과 상이해져 버린다. 이 결과, 조정 전의 성막 속도(DR₁)와 조정 후의 성막 속도(DR₂)가 일정하지 않게 되어, 막의 불균일이 발생한다.

한편, 본 실시 형태에서는, 바이패스관(310)이 설치되어 있어, 제1 캐리어 가스의 유량 조정에 맞추어 제2 캐리어 가스의 유량을 조정함으로써, 제1 및 제2 캐리어 가스의 총유량을 일정하게 유지할 수 있다. 이에 따라, 본 실시 형태에서는, 조정 전의 연결관 내의 압력(P₁)과 조정 후의 연결관 내의 압력(P₂)을 일정하게 할 수 있다. 이 결과, 조정 전의 성막 속도(DR₁)와 조정 후의 성막 속도(DR₂)를 일정하게 할 수 있어, 막의 균일성을 유지할 수 있다. 이에 따라, 제품의 성능을 높일 수 있다.

즉, 본 실시 형태에 의하면, 제1 캐리어 가스의 조정에 의해 막을 구성하는 복수의 성막 재료의 혼합 비율을 정확하게 제어하여, 이에 따라, 기판 상에 양질의 막을 성막함과 함께, 제2 캐리어 가스의 조정에 의해 취출 기구까지의 반송 경로 내의 압력을 일정하게 유지하여, 이에 따라, 기판의 성막 속도를 일정하게 유지할 수 있다.

상기 실시 형태에 있어서, 각부의 동작은 서로 관련되어 있어, 서로의 관련을 고려하면서, 일련의 동작으로서 치환할 수 있다. 그리고, 이와 같이 치환함으로써, 증착 장치의 실시 형태를 증착 방법의 실시 형태로 할 수 있다.

또한, 상기 각부의 동작을, 각부의 처리로 치환함으로써, 증착 방법의 실시 형태를, 증착 방법을 컴퓨터에 실행시키기 위한 프로그램의 실시 형태 및 그 프로그램을 기록한 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체의 실시 형태로 할 수 있다.

이상, 첨부 도면을 참조하면서 본 발명의 매우 적합한 실시 형태에 대해서 설명했지만, 본 발명은 이러한 예로 한정되지 않는 것은 말할 필요도 없다. 당업자라면, 특허 청구의 범위에 기재된 범주 내에 있어서, 각종의 변경예 또는 수정예에 생각이 이를 수 있는 것은 분명하며, 그것들에 대해서도 당연히 본 발명의 기술적 범위에 속하는 것으로 이해된다.

예를 들면, 상기 실시 형태에 따른 증착 장치(10)에서는, 성막 재료에 파우더 형상(고체)의 유기 EL 재료를 이용하여, 기판(G) 상에 유기 EL 다층 성막 처리를 행했다. 그러나, 본 발명에 따른 증착 장치는, 예를 들면, 성막 재료에 주로 액체의 유기 금속을 이용하여, 기화시킨 성막 재료를 500∼700℃로 가열된 피처리체 상에서 분해시킴으로써, 피처리체 상에 박막을 성장시키는 MOCVD(Metal Organic Chemical Vapor Deposition: 유기 금속 기상 성장법)에 이용할 수도 있다.

10 : 증착 장치
100 : 증착원 유닛
200 : 연결관
300 : 밸브
310 : 바이패스관
400 : 취출 기구
410 : QCM
430 : 온도조절기
440 : 가스 공급원
450a, 450b : 매스플로우 컨트롤러
600 : 증착 기구
700 : 제어 장치
710 : 기억부
720 : 입력부
730 : 성막 속도 연산부
740 : 막두께 제어 전환부
750 : 온도 조정부
760 : 제1 캐리어 가스 조정부
770 : 제2 캐리어 가스 조정부
780 : 출력부

Claims

피(被)처리체를 성막하는 처리 용기와,
재료 용기와 캐리어 가스 도입관을 갖고, 상기 재료 용기에 수납된 성막 재료를 기화시켜, 상기 캐리어 가스 도입관으로부터 도입된 제1 캐리어 가스에 의해 상기 성막 재료의 기화 분자를 반송시키는 복수의 증착원과,
상기 복수의 증착원의 각각에 연결되어, 각 증착원을 반송한 성막 재료의 기화 분자를 반송시키는 연결관과,
상기 연결관에 연결되어, 제2 캐리어 가스를 상기 연결관에 직접 도입하는 바이패스관과,
상기 연결관에 연결되어, 상기 제1 및 제2 캐리어 가스를 이용하여 반송시킨 성막 재료의 기화 분자를 취출시키기 위해, 상기 처리 용기 내에 노출된 개구를 갖는 취출 기구
를 구비하는 증착 장치.
제1항에 있어서,
상기 복수의 증착원과 상기 연결관과의 사이에 각각 설치되어, 상기 복수의 증착원과 상기 연결관을 연결하는 반송 경로를 개폐하는 복수의 개폐 기구와,
상기 복수의 개폐 기구에 의한 상기 반송 경로의 개폐에 의해, 상기 복수의 증착원으로부터 상기 연결관에 도입되는 제1 캐리어 가스의 변동에 따라서 상기 제2의 캐리어 가스의 유량을 조정하는 제어 장치
를 추가로 구비하는 증착 장치.
제1항에 있어서,
상기 바이패스관은, 상기 복수의 증착원이 상기 연결관과 연결하는 위치보다 상기 취출 기구로부터 떨어진 위치에서 상기 연결관과 연결되어 있는 증착 장치.
제2항에 있어서,
상기 제어 장치는,
각 성막 재료에 대한 성막 속도와 캐리어 가스의 유량과의 관계를 나타낸 기억부와,
상기 처리 용기 내에 부착된 막두께 센서로부터의 출력 신호에 기초하여, 피처리체의 성막 속도를 구하는 성막 속도 연산부와,
상기 기억부에 나타난 성막 속도와 캐리어 가스의 유량과의 관계를 이용하여, 상기 성막 속도 연산부에 의해 구해진 성막 속도가 목표로 하는 성막 속도에 도달하도록 증착원마다 제1 캐리어 가스의 유량을 조정하는 제1 캐리어 가스 조정부와,
상기 제1 캐리어 가스 조정부의 조정에 의해 상기 연결관에 도입되는 제1 캐리어 가스의 변동에 따라서 상기 제2 캐리어 가스의 유량을 조정하는 제2 캐리어 가스 조정부를 갖는 증착 장치.
제4항에 있어서,
상기 제1 캐리어 가스 조정부는,
상기 성막 속도 연산부에 의해 구해진 성막 속도와 목표로 하는 각 증착원의 성막 속도와의 차(difference)가 소정의 값보다 작은 경우, 목표로 하는 각 증착원의 성막 속도에 도달하도록 증착원마다 제1 캐리어 가스의 유량을 조정하는 증착 장치.
제4항에 있어서,
상기 제2 캐리어 가스 조정부는,
상기 연결관으로 반송되는 제1 및 제2 캐리어 가스의 총유량이 변하지 않도록 상기 바이패스관에 도입하는 제2 캐리어 가스의 유량을 조정하는 증착 장치.
제4항에 있어서,
상기 성막 속도 연산부에 의해 구해진 각 증착원의 성막 속도와 목표로 하는 각 증착원의 성막 속도와의 차가 소정의 값 이상인 경우, 목표로 하는 각 증착원의 성막 속도에 도달하도록 증착원마다의 온도를 조정하는 온도 조정부를 추가로 구비하는 증착 장치.
제1항에 있어서,
유기 EL 성막 재료 또는 유기 금속 성막 재료를 성막 재료로서 피처리체에 유기 EL막 또는 유기 금속막을 형성하는 증착 장치.
재료 용기와 캐리어 가스 도입관을 갖는 복수의 증착원에서 상기 재료 용기에 수납된 성막 재료를 각각 기화시켜, 상기 캐리어 가스 도입관으로부터 도입된 제1 캐리어 가스에 의해 상기 성막 재료의 기화 분자를 반송하는 스텝과,
상기 복수의 증착원의 각각에 연결된 연결관에 각 증착원을 반송한 성막 재료의 기화 분자를 반송하는 스텝과,
상기 연결관에 연결된 바이패스관으로부터 상기 연결관에 제2 캐리어 가스를 직접 도입하는 스텝과,
상기 연결관에 연결된 취출 기구로부터, 상기 제1 및 제2 캐리어 가스를 이용하여 반송시킨 성막 재료의 기화 분자를 취출시켜 처리 용기 내부에서 피처리체를 성막하는 스텝
을 포함하는 증착 방법.
제9항에 있어서,
상기 복수의 증착원과 상기 연결관과의 사이에 각각 설치된 복수의 개폐 기구에 의해, 상기 복수의 증착원과 상기 연결관을 연결하는 반송 경로를 개폐하는 스텝
을 추가로 포함하고,
상기 바이패스관으로부터 상기 연결관에 제2 캐리어 가스를 직접 도입하는 스텝은,
상기 개폐 기구에 의한 상기 반송 경로의 개폐에 의해, 상기 복수의 증착원으로부터 상기 연결관에 도입되는 제1 캐리어 가스의 변동에 따라서 상기 제2 캐리어 가스를 그 유량을 조정하면서 상기 연결관에 도입하는 증착 방법.
재료 용기와 캐리어 가스 도입관을 갖는 복수의 증착원에서 상기 재료 용기에 수납된 성막 재료를 기화시켜, 상기 캐리어 가스 도입관으로부터 도입된 제1 캐리어 가스에 의해 상기 성막 재료의 기화 분자를 반송하는 처리와,
상기 복수의 증착원의 각각에 연결된 연결관에 각 증착원을 반송한 성막 재료의 기화 분자를 반송하는 처리와,
상기 연결관에 연결된 바이패스관으로부터 상기 연결관에 제2 캐리어 가스를 직접 도입하는 처리와,
상기 제1 및 제2 캐리어 가스를 이용하여 성막 재료의 기화 분자를 상기 연결관에 연결된 취출 기구까지 반송하고, 상기 취출 기구로부터 취출시켜 처리 용기 내부에서 피처리체를 성막하는 처리
를 컴퓨터에 실행시키기 위한 프로그램을 기억한 기억 매체.