JP2005060767A - 薄膜形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】装置構成が大掛かりになることなく、基板表面に形成される有機薄膜の成膜速度の制御が容易な薄膜形成装置を提供する。
【解決手段】処理チャンバ１１と、処理チャンバ１１内に設けられた基板ホルダー１２と、処理チャンバ１１内に設けられるとともに、基板ホルダー１２の基板装着面１２ａに向けてガスを供給するガス供給部１３と、ガス供給部１３の内部に設けられるとともに、原料が貯留される原料容器１４と、原料容器１４にキャリアガスを供給するキャリアガス供給管１５とを備えた薄膜形成装置であって、原料容器１４には原料ガスとキャリアガスとをガス供給部１３内に拡散させるガス拡散口２１が設けられているとともに、ガス供給部１３には基板装着面１２ａに向けてキャリアガスとともに原料ガスを供給するガス供給口２２が設けられており、ガス拡散口２１とガス供給口２２とが位置をずらして配置されていることを特徴とする薄膜形成装置である。
【選択図】図１

Description

本発明は薄膜形成装置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（Organic Vapor Phase Deposition（ＯＶＰＤ））法に適用される薄膜形成装置に関する。

低分子系の有機半導体素子、特に有機発光素子の成膜は主として真空蒸着法により行われている。真空蒸着法に用いられる真空蒸着装置は、真空チャンバと、真空チャンバ内の底部に設けられ、ボートに原料が充填された状態の蒸着源と、この蒸着源の上方に対向配置された基板ホルダーとを備えている。

このような真空蒸着装置を用いて基板表面に有機薄膜を形成するには、基板ホルダーに表面を下方に向けた状態で基板を装着し、基板表面をマスクで覆う。そして、成膜材料である有機原料が充填されたボートに電流を引加して、有機原料の昇華温度あるいは気化温度以上に蒸着源を加熱することで、蒸発した有機原料を上方の基板ホルダーに装着した基板表面に直接蒸着させる。

また、蒸着源から蒸発した有機原料が基板表面に直接蒸着しないように、有機原料が貯留された坩堝（ボート）の開口部を加熱体で覆い、加熱体に設けられた分子放出口から有機原料を蒸着させる例が報告されている（例えば、特許文献１参照）。

特開２００３−１１３４６５号公報

一方、近年、有機薄膜を形成する装置として、ＯＶＰＤ法による有機気相堆積装置が提案されている（例えば、非特許文献１参照）。

「ＥＤＦディスプレイフォーラム２００３講演集」，２００３年，ｐ．４−９

ここで、図８に一般的な有機気相堆積装置の構成を示す。この有機気相堆積装置は、基板Ｓ’に成膜を行う処理チャンバ５１と、処理チャンバ５１内に設けられた基板ホルダー５２と、基板ホルダー５２の基板装着面５２ａに向けてガスを供給するように、処理チャンバ５１内に挿入されたガス供給管５３とを備えている。

また、処理チャンバ５１の外部には、ガス供給管５３の一端が接続されるとともに、基板Ｓ’表面に有機薄膜を形成するための有機原料が貯留された原料容器５４が設けられている。そして、この原料容器５４の外側には有機原料を気化するためのヒーター６１が設けられている。また、原料容器５４にはキャリアガス供給源５５に接続されたキャリアガス供給管５６が接続されており、キャリアガス供給源５５にはキャリアガスが貯留されている。

ここで、キャリアガス供給管５６の周囲はヒーター６１で覆われており、原料容器５４に加熱されたキャリアガスが供給されるように構成されている。また、ガス供給管５３の周囲もヒーター６１で覆われており、原料容器５４からキャリアガスと混合された原料ガスが気相状態を維持したまま、処理チャンバ５１内に供給されるように構成されている。そして、キャリアガス供給管５６およびガス供給管５３にはそれぞれガス流量制御手段６２が設けられており、ガス流量を調整できるように構成されている。

上述したような有機気相堆積装置を用いて成膜を行う場合には、キャリアガス供給源５５からキャリアガス供給管５６を通じてキャリアガスが原料容器５４に供給され、原料容器５４内で気化された原料ガスと混合される。そして、キャリアガスと混合された原料ガスは、原料容器５４に接続されたガス供給管５３を通って、減圧雰囲気下の処理チャンバ５１内に供給される。

このように、処理チャンバ５１内にキャリアガスとともに原料ガスを供給することで、基板ホルダー５２に装着された基板Ｓ’表面に有機薄膜を成膜する。成膜の際には、キャリアガス供給管５６およびガス供給管５３に設けられたガス流量制御手段６２を調整することで、成膜される原料ガスの流量を制御するため、原料ガスの供給量が微量でも比較的容易に制御できるという利点がある。

しかし、真空蒸着装置では、蒸着源を加熱することで気化された有機原料が、対向配置された基板の表面に蒸着されるため、有機原料の成膜速度は蒸着源の加熱により制御される。この成膜速度は蒸着源の温度に敏感であるため、成膜速度を一定にして有機薄膜を安定的に形成するには、常に精密な蒸着源の温度制御が必要であった。このため、成膜速度の制御が難しく、膜質の均一な有機薄膜を再現性よく形成することが困難であった。また、有機薄膜にドーピングを行う場合には、成膜材料とドーピング材料とを共蒸着させるが、ドーピング量の制御が難しく、特に、有機薄膜に微量ドーピングを行う場合には、極めて精密に蒸着源の温度制御を行う必要があり、組成安定性および再現性を確保することが困難であった。

また、一般的な有機気相堆積装置は、図８を用いて説明したように、処理チャンバ５１の外側に原料容器５４が配置されており、原料ガスを気相状態で維持したまま処理チャンバ５１内に供給するために、原料容器５４だけでなく、ガス供給管５３の周囲にもヒーター６１が必要であった。このため、装置構成が大掛かりで複雑になるという問題が生じていた。

上述した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、処理チャンバ内に設けられるとともに、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部と、ガス供給部の内部に設けられるとともに、成膜材料からなる原料が貯留される原料容器と、原料容器にキャリアガスを供給するキャリアガス供給管とを備えている。また、原料容器には貯留された原料から気化した原料ガスとキャリアガスとをガス供給部内に拡散させるガス拡散口が設けられているとともに、ガス供給部には基板装着面に向けてキャリアガスとともに原料ガスを供給するガス供給口が設けられている。そして、ガス拡散口とガス供給口とが位置をずらして配置されていることを特徴としている。

このような薄膜形成装置によれば、原料容器にキャリアガスを供給するキャリアガス供給管を備えており、キャリアガス供給管からキャリアガスを供給することで、原料容器内で貯留された原料から気化した原料ガスとキャリアガスとが混合される。ここで、この原料容器はガス供給部の内部に設けられており、原料容器にはガス拡散口が設けられていることから、原料容器内にキャリアガスを供給することで、飽和状態となった原料容器のガス拡散口から原料ガスとキャリアガスとがガス供給部内に拡散される。そして、ガス供給部には基板装着面に向けてキャリアガスとともに原料ガスを供給するガス供給口が設けられている。これにより、ＯＶＰＤ法による成膜が可能であり、キャリアガス供給管から原料容器に供給されるキャリアガスの供給量により、基板装着面に装着された基板の表面に成膜する際の成膜速度が制御される。

さらに、原料容器におけるガス拡散口とガス供給部におけるガス供給口とが位置をずらして配置されることで、原料容器内で気化された原料ガスが、ガス拡散口から基板装着面に装着された基板に直接蒸着されることがなく、ガス供給部内で原料ガスがキャリアガスと十分に拡散された状態で、ガス供給口から基板装着面に向けて供給される。

また、内部に原料容器が設けられたガス供給部が処理チャンバ内に設けられていることから、従来の技術で説明したＯＶＰＤ法に適用される薄膜形成装置と比較して、気相状態を維持したまま処理チャンバ内に原料ガスを供給するためのガス供給管やガス供給管を加熱するための加熱機構が設けられなくてもよく、原料ガスが気相状態を維持したまま基板装着面に向けて供給される。

本発明の薄膜形成装置によれば、基板装着面に向けてガスを供給するガス供給部の内部に原料容器が設けられており、キャリアガス供給管が原料容器に接続された構成となっている。そして、原料容器におけるガス拡散口とガス供給部におけるガス供給口とが位置をずらして配置されている。これにより、原料容器内で気化された原料ガスが、ガス拡散口から基板装着面に装着される基板に直接蒸着されることがなく、ガス供給部内でキャリアガスと原料ガスが十分に拡散される。これにより、キャリアガスの供給量を制御することで、原料ガスの供給速度、すなわち、成膜速度を制御することが可能である。したがって、成膜速度の制御が容易であり、膜質の均一な薄膜を再現性よく形成することができる。また、有機薄膜に微量ドーピングを行う場合であっても、有機薄膜に対するドーピング量の制御が容易であることから、組成安定性および再現性に優れた微量ドーピングを行うことができる。

また、ガス供給部内でキャリアガスと原料ガスが十分に拡散された状態で、ガス供給口から供給されるため、ガス供給口の基板装着面に対する配置状態を調整することで、基板装着面に装着される基板に対して原料ガスを均一に供給した成膜が可能である。したがって、この薄膜形成装置を有機ＥＬディスプレイ素子の形成に適用することにより、大画面でも輝度むらのない有機発光素子層を形成することができる。

さらに、内部に原料容器が設けられたガス供給部が、処理チャンバ内に設けられていることから、従来の技術で説明したＯＶＰＤ法に適用される薄膜形成装置のように、気相状態を維持したまま処理チャンバ内に原料ガスを供給するための、ガス供給管やガス供給管を加熱する加熱機構が必要ないことから、装置構成が大掛かりになることを防止できる。

以下、本発明の薄膜形成装置における実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。

（第１実施形態）
図１（ａ）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構成図である。この図に示す有機気相堆積装置は、減圧雰囲気下に維持した処理チャンバ１１内で、基板Ｓを覆うようにマスク（図示省略）を配置し、このマスクを介して基板Ｓ上に所定パターンの有機薄膜の形成を行うものである。

この有機気相堆積装置は、処理チャンバ１１と、この処理チャンバ１１内に設けられた基板ホルダー１２と、処理チャンバ１１内に設けられるとともに、基板ホルダー１２の基板装着面１２ａに向けてガスを供給するガス供給部１３と、ガス供給部１３の内部に設けられるとともに、成膜材料からなる有機原料が貯留される原料容器１４と、原料容器１４にキャリアガスを供給するキャリアガス供給管１５とを備えている。

処理チャンバ１１はキャリアガスと余分な原料ガスを排気するための排気口（図示省略）から、真空ポンプ（図示省略）によって、その内部環境（例えば減圧状態）が制御されている。

また、処理チャンバ１１内に設けられた基板ホルダー１２はその基板装着面１２ａを、例えば処理チャンバ１１の底部に向けた状態で配置されていることとする。この基板装着面１２ａはマスクで覆われた状態の基板Ｓが装着されるように構成されている。また、基板ホルダー１２には、装着された基板Ｓを冷却するための冷却機構（図示省略）が設けられている。

さらに、この処理チャンバ１１の例えば底部には、ガス供給部１３がその上方に配置された基板ホルダー１２の基板装着面１２ａに向けて、ガスを供給するように設けられていることとする。

ここで、このガス供給部１３の内部には、その底部側に有機薄膜を形成する有機原料が貯留された原料容器１４が設けられている。ここでは、原料容器１４の底部の中央部に、有機原料が充填されたボート３１が配置されていることとする。

そして、この原料容器１４には、キャリアガス供給源（図示省略）に接続された１本のキャリアガス供給管１５が接続されている。このキャリアガス供給管１５は、その他端がキャリアガス供給源（図示省略）に接続されており、キャリアガス供給源にはキャリアガスが貯留されている。ここでは、キャリアガスに窒素、アルゴン等の不活性ガスが用いられることとするが、本発明はこれに限定されず、原料ガスと反応しないものであればよく、例えばＨ₂であってもよい。

また、このキャリアガス供給管１５は、例えばその周囲がヒーター（図示省略）で覆われており、高温に加熱されたキャリアガスが原料容器１４内に供給されるように構成されている。さらに、キャリアガス供給管１５には、キャリアガスの流量を調整可能なガス流量制御手段（図示省略）が設けられている。

このキャリアガス供給管１５は、例えば原料容器１４の側壁に水平状態で挿入されており、キャリアガスがボート３１内の有機原料の表面に沿った方向に供給されるように設けられていることとする。このように設けられることで、キャリアガス供給管１５から高温に加熱されたキャリアガスが原料容器１４内に供給されると、ボート３１内に充填された有機原料が表面から効率よく気化される。

なお、ここでは、原料容器１４に対して１本のキャリアガス供給管１５が接続されることとするが、有機原料がより効率的に気化されるように、複数のキャリアガス供給管１５が設けられていてもよい。

また、原料容器１４には、原料容器１４内で気化された原料ガスとキャリアガスとをガス供給部１３内に拡散させるガス拡散口２１が設けられている。ここで、図１（ｂ）にガス供給部１３の斜視図を示す。ここでは、図１（ｂ）に示すように、例えば、原料容器１４における上壁１４ａの周縁部に、複数のガス拡散口２１が均等に配置されていることとする。このガス拡散口２１の開口形状は、例えば円形状であることとする。

ここで、ガス拡散口２１は、ボート３１に貯留された有機原料が気化されて、ガス供給部１３の上方に配置された基板装着面１２ａ（前記図１（ａ）参照）に装着された基板Ｓ（前記図１（ａ）参照）にそのまま蒸着されるのを防ぐため、後述するようにガス供給部１３に設けられたガス供給口２２と位置をずらして配置される。ここで、有機原料が気化されてそのまま基板Ｓに蒸着されるのをより確実に防ぐために、ガス拡散口２１はボート３１に貯留された有機原料の気化方向から外れた位置に配置されることが好ましい。特に、ここでは、原料容器１４の底部における中央部に配置されたボート３１に対して、原料容器１４の上壁１４ａにおける周縁部に、ガス拡散口２１が配置されることとする。

なお、ここでは、複数のガス拡散口２１が配置されていることとしたが、ガス拡散口２１は複数でなくてもよく、１つであってもよい。ただし、ガス供給部１３内に効率よくキャリアガスと混合された原料ガスを拡散させるには、ガス拡散口２１は複数配置されている方が好ましい。

そして、このような原料容器１４が内部に設けられたガス供給部１３には、基板装着面１２ａに向けてキャリアガスとともに原料ガスを供給するガス供給口２２が配置されている。ガス供給口２２は、基板装着面１２ａに装着された基板Ｓに原料ガスを供給するため、基板装着面１２ａに対向するガス供給部１３の上壁１３ａに設けられることが好ましく、また、基板Ｓの表面に均一な膜厚の有機薄膜を形成するため、基板装着面１２ａの全域に対してガスが均等に供給されるように配置されることが好ましい。

ここで、本発明の薄膜形成装置においては、このガス供給口２２と上述した原料容器１４におけるガス拡散口２１とが位置をずらして配置される。本実施形態では、ガス供給口２２がガス供給部１３の上壁１３ａに配置されることとし、基板装着面１２ａの直交方向に対して、ガス供給口２２とガス拡散口２１とが位置をずらして配置されることとする。ここで、ガス供給口２２は、ガス拡散口２１からのガスの供給方向から外れた位置に配置される。本実施形態のように、ガス拡散口２１とガス供給口２２とが同一方向の例えば上壁に設けられている場合には、ガス供給部１３における同一方向の壁（ここでは上壁）に向かって、ガス拡散口２１を同一形状に投射した領域から、少なくとも外れた位置にガス供給口２２が配置されることとする。

本実施形態では、例えば原料容器１４における上壁１４ａの周縁部に、均等に配置された複数のガス拡散口２１に対して、ガス供給部１３の上壁１３ａの中央部に１つのガス供給口２２が配置されていることとする。

このように、ガス拡散口２１とガス供給口２２とが位置をずらして配置されることで、原料容器１４内で気化された原料ガスが、ガス拡散口２１からそのまま基板装着面１２ａに装着された基板Ｓの表面に蒸着されることがなく、ガス供給部１３内で原料ガスとキャリアガスとが拡散される。

本実施形態ではガス拡散口２１とガス供給口２２とが、原料容器１４とガス供給部１３における同一方向の上壁に配置された例について説明したが、本発明の薄膜形成装置におけるガス拡散口２１とガス供給口２２の配置は上述した配置例に限るものではなく、ガス拡散口２１とガス供給口２２とが位置をずらして配置されていればよい。ここで、ガス拡散口２１とガス供給部２１とが異なる方向の壁に配置された場合の配置例１〜４について説明する。

図２（ａ）に示すように、この配置例１では、ガス供給口２２がガス供給部１３の上壁１３ａにおける中央部に１つ配置されており、これに対して、ガス拡散口２１が、原料容器１４の側壁１４ｂから突出した管状の拡散端３２の先端に配置されていることとする。この配置例１では、ガス拡散口２１とガス供給口２２とが異なる方向の壁に配置されることで、ガス拡散口２１とガス供給口２２とが位置をずらして配置されている。

ここでは、例えば原料容器１４の側壁１４ｂに水平状態で挿入されたキャリアガス供給管１５からのキャリアガスの供給方向と同一方向に拡散端３２が配置されていることから、原料容器１４内で気化された原料ガスとキャリアガスとが、ガス拡散口２１からガス供給部１３の側壁１３ｂに衝突してガス供給部１３内に拡散され、拡散された状態の原料ガスがキャリアガスとともに、上壁１３ａに配置されたガス供給口２２から基板装着面１２ａ（前記図１（ａ）参照）に向けて供給される。

なお、この配置例１では、管状の拡散端３２が原料容器１４の側壁１４ｂから突出した状態で設けられることとしたが、側壁１４ｂが開口された形状のガス拡散口２１であってもよい。また、上述した管状の拡散端３２が原料容器１４の側壁１４ｂに放射状に複数配置されていてもよい。

また、図２（ｂ）に示す配置例２では、ガス供給口２２がガス供給部１３の上壁１３ａにおける中央部に１つ配置されており、これに対して、複数のガス拡散口２１が原料容器１４の底壁１４ｃに配置されていることとする。この場合には、原料容器１４の底壁１４ｃがガス供給部１３の底壁１３ｃと接しないように、原料容器１４の底壁１４ｃにガス供給部１３の底壁１３ｃに達する脚部（図示省略）等を設けることで、ガス拡散口２１を塞がない構成とする。この配置例２の構成であっても、原料容器１４の底壁１４ｃに配置された複数のガス拡散口２１から、原料ガスとキャリアガスとがガス供給部１３の底壁１３ｃに衝突してガス供給部１３内に拡散される。そして、拡散された状態の原料ガスがキャリアガスとともに、上壁１３ａに配置されたガス供給口２２から基板装着面１２ａ（前記図１（ａ）参照）に向けて供給される。

また、図３（ａ）に示す配置例３では、ガス供給部１３における上壁１３ａの全域に渡って、複数のガス供給口２２が設けられており、これに対してガス拡散口２１が図２（ａ）を用いた配置例１と同様に、原料容器１４の側壁１４ｂから突出した管状の拡散端３２の先端に設けられていることとする。この場合、複数のガス供給口２２が例えば基板装着面１２ａ（前記図１（ａ）参照）の全域に渡ってガスを供給するように配置されていれば、ガス供給口２２から基板装着面１２ａに装着された基板Ｓの全域にキャリアガスとともに原料ガスが均等に供給されるため、好ましい。この配置例３の構成であっても、原料容器１４の側壁１４ｂから突出した拡散端３２の先端のガス拡散口２１から、原料ガスとキャリアガスとがガス供給部１３の側壁１３ｂに衝突してガス供給部１３内に拡散される。そして、拡散された状態の原料ガスがキャリアガスとともに、上壁１３ａに配置された複数のガス供給口２２から基板装着面１２ａに向けて供給される。

また、図３（ｂ）に示す配置例４では、ガス供給部１３の側壁１３ａから突出した管状の供給端３３が、その先端のガス供給口２２を基板装着面１２ａに向けるように曲折された状態で配置されていることとする。これに対して、本実施形態と同様に、複数のガス拡散口２１が原料容器１４の上壁１４ａにおける周縁部に均等に配置されていることとする。この場合には、この供給端３３の基端となる開口部２２’がガス供給部１３の側壁１３ｂに配置されており、この開口部２２’とガス拡散口２１とが異なる方向の壁に配置されていることで、ガス拡散口２１とガス供給口２２とが位置をずらして配置されている。この配置例４の構成であっても、原料容器１４の上壁１４ａに配置された複数のガス拡散口２１から、原料ガスとキャリアガスとがガス供給部１３の上壁１３ａに衝突してガス供給部１３内に拡散される。そして、拡散された状態の原料ガスがキャリアガスとともに、供給端３３の先端のガス供給口２２から基板装着面１２ａに向けて供給される。

なお、ガス拡散口２１およびガス供給口２２の配置については、上述した例に限るものではなく、ガス拡散口２１とガス供給口２２とが位置をずらして配置されていればよい。また、ガス拡散口２１およびガス供給口２２の開口形状については、円形状とした例について説明したが、開口形状は円形に限らず、例えば矩形状であってもよい。

このような薄膜形成装置を用いて、基板Ｓ表面に有機薄膜を形成する場合には、まず、図１（ａ）に示すように、固定された基板ホルダー１２にマスク（図示省略）で覆われた基板Ｓを装着する。

一方、キャリアガス供給源（図示省略）に接続されたキャリアガス供給管１５から、原料容器１４に高温に加熱された例えば不活性ガスからなるキャリアガスを供給する。このキャリアガスの供給量はキャリアガス供給管１５に設けられたガス流量制御手段（図示省略）により調整される。このキャリアガスにより、ボート３１内の有機原料は気化されて原料ガスとなり、原料ガスとキャリアガスとが原料容器１４内で混合される。そして、飽和状態となった原料容器１４のガス拡散口２１から、原料ガスはキャリアガスとともにガス供給部１３内に拡散され、十分に拡散された状態でガス供給口２２から基板装着面１２ａに装着された基板Ｓ表面に向けて矢印Ａに示す方向に供給される。

なお、本実施形態では、基板Ｓをマスク（図示省略）で覆った例について説明したが、本発明はマスクを装着せずに、基板Ｓ表面全域に有機薄膜を形成する場合にも適用可能である。

このような薄膜形成装置によれば、基板装着面１２ａに向けてガスを供給するガス供給部１３の内部に原料容器１４が設けられており、キャリアガス供給管１５が原料容器１４に接続された構成となっている。そして、原料容器１４におけるガス拡散口２１とガス供給部１３におけるガス供給口２２とが位置をずらして配置されている。このため、キャリアガス供給管１５から高温のキャリアガスを原料容器１４内に供給することで、原料容器１４内に貯留された有機原料を気化させて、原料容器１４内を飽和状態とした後、キャリアガスの供給量を制御することにより、原料ガスの供給速度、すなわち、成膜速度を制御することが可能である。したがって、成膜速度の制御が容易であり、膜質の均一性に優れた有機薄膜を再現性よく形成することができる。また、有機薄膜に微量ドーピングを行う場合であっても、有機薄膜に対するドーピング量の制御が容易であることから、組成安定性および再現性に優れた微量ドーピングを行うことができる。

また、ガス拡散口２１とガス供給口２２とが位置をずらして配置されていることで、原料容器１４内で気化された原料ガスが、ガス拡散口２１から直接蒸着されることがなく、ガス供給部１３内でキャリアガスと原料ガスとが十分に拡散された状態で、ガス供給口２２から供給される。このため、ガス供給口２２の基板装着面１２ａに対する配置状態を調整することで、基板装着面１２ａに装着される基板Ｓに対して原料ガスを均一に供給した成膜が可能である。したがって、この薄膜形成装置を有機ＥＬディスプレイ素子の形成に適用することにより、大画面でも輝度むらのない有機発光素子層を形成することができる。

さらに、内部に原料容器１４が設けられたガス供給部１３が処理チャンバ１１内に設けられていることから、従来の技術で説明したＯＶＰＤ法に適用される薄膜形成装置のように、気相状態を維持した状態で処理チャンバ１１内に原料ガスを供給するための、ガス供給管やガス供給管を加熱する加熱機構を設ける必要がなく、装置構成が大掛かりになることを防ぐことができる。

また、本実施形態では、基板ホルダー１２がその基板装着面１２ａを処理チャンバ１１の底部に向けた状態で配置されており、処理チャンバ１１内の底部に配置されたガス供給部１３から、その上方に対向配置された基板装着面１２ａに向けてキャリアガスとともに原料ガスが供給される。このため、原料ガスの供給方向と気化方向が略同一であることから、原料ガスの搬送や、成膜方向の制御が容易である。

（変形例１）
なお、本実施形態では、キャリアガス供給管１５から高温のキャリアガスを原料容器１４に供給することで、原料容器１４内に貯留された有機原料を気化させる薄膜形成装置の例について説明した。しかし、図４に示すように、例えば処理チャンバ１１内におけるガス供給部１３の例えば底部の外側に、例えばハロゲンランプのランプヒーターからなる加熱機構３４を配置して、原料容器１４を加熱することで、さらに効率よく有機原料を気化させてもよい。このように処理チャンバ１１内にランプヒーターを設けることにより、減圧雰囲気下でも効率よく原料容器１４を加熱することができる。また、加熱機構３４の位置はガス供給部１３の底部の外側に限らず、原料容器１４を加熱可能な構成であれば、例えばガス供給部１３の側壁側であってもよい。

なお、ここではランプヒーターからなる加熱機構３４が配置されることとしたが、本発明はこれに限定されず、例えば処理チャンバ１１の底部の外側に例えば加熱コイルを配置して原料容器１４を加熱するような構成であってもよい。

（変形例２）
また、本実施形態では、１つのガス供給部１３の内部に１つの原料容器１４が設けられた例について説明したが、ガス供給部１３が多重に設けられていてもよい。この場合には、最も内側のガス供給部１３の内部に原料容器１４が配置されるとともに、各ガス供給部１３にはガス供給口２２がそれぞれ配置されることとする。そして、原料容器１４のガス拡散口２１と最も内側のガス供給部１３のガス供給口２２とが位置をずらして配置されるとともに、多重に設けられた各ガス供給部１３の各ガス供給口２２もそれぞれ位置をずらして配置されることとする。なお、ここでのガス拡散口２１とガス供給口２２の配置は上述した例に限らず、多重に設けられたガス供給部１３のうち、少なくとも１つのガス供給部１３におけるガス供給口２２が、ガス拡散口２１と位置をずらして配置されていればよい。このような薄膜形成装置によれば、ガス拡散口２１から原料ガスとキャリアガスとが内側のガス供給部１３内に拡散される。そして、この内側のガス供給部１３からより外側のガス供給部１３に供給されるにしたがい、キャリアガスと原料ガスとが十分に拡散され、最も外側のガス供給部１３におけるガス供給口２２から、基板ホルダー１２に装着された基板Ｓに対して、より均一にガスが供給される。

（変形例３）
また、１つのガス供給部１３の内部に複数の原料容器１４が配置されていてもよい。この場合には、各原料容器１４にキャリアガス供給管１５がそれぞれ接続されるとともに、原料ガスとキャリアガスとをガス供給部１３内に供給するためのガス拡散口２１が設けられていることとする。このような薄膜形成装置によれば、各原料容器１４に異なる有機原料を貯留し、キャリアガス供給管１５に設けられたガス流量制御手段によりキャリアガスの供給量を調整することで、異なる種類の有機薄膜の成膜が可能となる。

（変形例４）
また、本実施形態では、基板ホルダー１２がその基板装着面１２ａを処理チャンバ１１の底部に向けた状態で配置されており、処理チャンバ１１内の底部にガス供給部１３が配置された例について説明した。しかし、本発明はこれに限定されず、例えば処理チャンバ１１内に、基板装着面１２ａを水平状態に対して略垂直とする状態で基板ホルダー１２が配置されており、基板装着面１２ａに向けてガスを供給するように、内部に原料容器１４が設けられたガス供給部１３が対向配置されていてもよい。

（第２実施形態）
本実施形態における有機気相堆積装置の例を図５に示す。第１実施形態における有機気相堆積装置と同様の構成には、同一の番号を付して説明することとする。

図５に示すように、本実施形態の有機薄膜形成装置は、第１実施形態と同様に、処理チャンバ１１内に、基板装着面１２ａを処理チャンバ１１の底部に向けた状態で設けられた基板ホルダー１２と、処理チャンバ１１の内部に設けられるとともに、基板装着面１２ａに向けてガスを供給するガス供給部１３が設けられている。そして、ガス供給部１３の内部には有機原料が例えば直接貯留された原料容器１４が設けられており、原料容器１４にはキャリアガス供給管１５が設けられている。

ここで、原料容器１４の一方の側壁１４ｂには、例えば１本のキャリアガス供給管１５が水平状態で挿入されており、対向する側壁１４ｂには、開口形状を例えば円形状とする複数のガス拡散口２１が原料容器１４の底壁１４ｃに沿った状態で一列に設けられていることとする。ここでは、有機原料が原料容器１４内に直接貯留されることから、有機原料はガス拡散口２１の位置よりも下側に貯留されることとする。

なお、本実施形態では原料容器１４の側壁に複数のガス拡散口２１が原料容器１４の底壁１４ｃに沿った状態で一列に設けられていることとするが、１つのガス拡散口２１であってもよく、原料容器１４の上壁１４ａに設けられていてもよい。ただし、気化された有機原料がガス拡散口２１から直接蒸着されるのを防ぐため、ガス拡散口２１は側壁１４ｂに設けられることが好ましい。

そして、内部に原料容器１４が設けられたガス供給部１３には、基板装着面１２ａに向けてキャリアガスとともに原料ガスを供給するガス供給口２２が設けられている。ここで、原料容器１４の側壁１４ｂに配置されたガス拡散口２１に対して、ガス供給口２２はガス供給部１３の上壁１３ａに配置されており、ガス拡散口２１とガス供給口２２とが異なる方向の壁に設けられることで、位置をずらして配置されていることとする。

ここで、特に本実施形態の薄膜形成装置においては、ガス供給口２２が基板装着面１２ａにガスが長尺状に供給されるように形成されていることとする。このガス供給口２２は例えばその開口形状を矩形状とし、長辺方向の開口幅Ｌ１は、短辺方向の開口幅Ｗ１よりも広く形成されるとともに、基板装着面１２ａに所定状態で装着される基板Ｓの幅Ｌ２よりも広くなるように形成されていることとする。

ここでは、ガス供給口２２の開口形状は矩形状であることとするが、本発明はこれに限定されず、基板装着面１２ａにガスが長尺状に供給されるように形成されていれば、例えば楕円形であってもよい。ただし、基板Ｓ表面に供給される原料ガスの均一性を確実にするには矩形状である方が基板Ｓの端部にも均一に原料ガスを供給できるので好ましい。

そして、ガス供給部１３の上方に配置された基板ホルダー１２には、基板装着面１２ａをその面内においてスライドさせるスライド機構が設けられていることとする。このスライドはガス供給口２２からガスが長尺状に供給される供給範囲の長尺方向に対して直交する方向に可動されることとする。

このような薄膜形成装置によれば、処理チャンバ１１内にガス供給部１３が設けられており、ガス供給部１３の内部にはキャリアガス供給管１５が接続された原料容器１４が設けられている。そして、原料容器１４におけるガス拡散口２１とガス供給部１３におけるガス供給口２２とが位置をずらして配置されていることから、第１実施形態と同様の効果を奏することができる。

また、本実施形態の薄膜形成装置では、ガス供給口２２はガスが長尺状に供給されるように形成されており、開口形状を矩形状とするガス供給口２２の長辺方向の開口幅Ｌ１が基板装着面１２ａに所定状態で装着される基板Ｓの幅Ｌ２よりも広くなるように形成されていることから、ガス供給口２２の形状に応じて、基板Ｓの幅に渡る長尺状にガスが供給される。

そして、基板ホルダー１２は、基板装着面１２ａをガス供給口２２からガスが長尺状に供給される供給範囲の長尺方向に対して直交する方向にスライドするスライド機構を有している。これにより、基板装着面１２ａをスライドさせることで、基板Ｓの幅Ｌ２に渡る長尺状に供給された原料ガスを基板Ｓ表面全域に供給できるため、原料ガスを基板Ｓ表面に均一に堆積させることができる。したがって、より均一な膜厚の有機薄膜を形成することができ、この薄膜形成装置を有機ＥＬディスプレイ素子の形成に適用することにより、大画面でも輝度むらのない有機発光素子層を形成することができる。

また、本実施形態ではガス供給口２２の開口形状が長尺状の矩形状であることとしたが、図６に示すように、例えば開口形状が円状のガス供給口２２を列状に複数配置することで、ガスが基板装着面１２ａに長尺状に供給されるように形成されていてもよい。ここでは、複数のガス供給口２２が一列に配置されていることとしたが、ガスが長尺状に供給されるように形成されていれば、複数の列で形成されていてもよい。例えば、複数のガス供給口２２が隣接する２列で配置されており、１方の列のガス供給口２２が隣接する列のガス供給口２２の間に配置されていてもよい。

なお、本実施形態では、１つの原料容器１４に対して１本のキャリアガス供給管１５が接続される例について説明したが、図７に示すように１つの原料容器１４に対して、複数のキャリアガス供給管１５を接続してもよい。これにより、複数のキャリアガス供給管１５から高温のキャリアガスが原料容器１４内に供給されるため、原料容器１４内に貯留された有機原料を効率よく気化させることができる。

また、第１実施形態で説明した変形例１〜４については本実施形態においても適用可能である。

第１実施形態における薄膜形成装置を説明するための構成図（ａ）および要部斜視図（ｂ）である。 第１実施形態における薄膜形成装置を説明するための要部斜視図である。 第１実施形態における薄膜形成装置を説明するための要部斜視図である。 第１実施形態の変形例における薄膜形成装置を説明するための構成図である。 第２実施形態における薄膜形成装置を説明するための斜視図である。 第２実施形態における薄膜形成装置を説明するための斜視図である。 第２実施形態における薄膜形成装置を説明するための斜視図である。 従来の技術における薄膜形成装置を説明するための構成図である。

符号の説明

１１…処理チャンバ、１２…基板ホルダー、１２ａ…基板装着面、１３…ガス供給部、１４…原料容器、１５…キャリアガス供給管、２１…ガス拡散口、２２…ガス供給口、
３４…加熱機構

Claims (6)

1. 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、前記処理チャンバ内に設けられるとともに、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部と、前記ガス供給部の内部に設けられるとともに、成膜材料からなる原料が貯留される原料容器と、前記原料容器にキャリアガスを供給するキャリアガス供給管とを備えた薄膜形成装置であって、
   前記原料容器には貯留された原料から気化した原料ガスとキャリアガスとを前記ガス供給部内に拡散させるガス拡散口が設けられているとともに、前記ガス供給部には前記基板装着面に向けてキャリアガスとともに原料ガスを供給するガス供給口が設けられており、 前記ガス拡散口と前記ガス供給口とが位置をずらして配置されている
   ことを特徴とする薄膜形成装置。
2. 前記ガス供給口は前記基板装着面の全域に対してガスが均等に供給されるように配置されている
   ことを特徴とする請求項１記載の薄膜形成装置。
3. 前記原料容器を加熱する加熱機構が設けられている
   ことを特徴とする請求項１記載の薄膜形成装置。
4. 前記ガス供給口は前記基板装着面にガスが長尺状に供給されるように形成されている
   ことを特徴とする請求項１記載の薄膜形成装置。
5. 前記ガス供給口は前記基板装着面に装着される基板の幅に渡ってガスが長尺状に供給されるように形成されている
   ことを特徴とする請求項４記載の薄膜形成装置。
6. 前記基板ホルダーは前記長尺状のガスの供給範囲における長尺方向に対して直交する方向に基板装着面を可動させるスライド機構を有している
   ことを特徴とする請求項４記載の薄膜形成装置。
   

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