(57)【要約】  薄膜蒸着装置、特に薄膜蒸着装置に薄膜を形成する金属材料を供給する原料ガス供給装置、及び薄膜蒸着の後、残留ガスを処理する残留ガス処理処置を開示する。薄膜蒸着装置の原料ガス供給装置は、薄膜蒸着対象体と所定の離隔間隔で配置され、薄膜を蒸着する薄膜蒸着用チャンバーに金属材料を搬送するための搬送ガスを供給する搬送ガス供給部；前記金属材料を保存し、前記金属材料を昇華させて前記搬送ガスと混合させる原料ガス発生部；及び前記搬送ガス供給部と原料ガス発生部を連結し、搬送ガスと原料ガスを前記薄膜蒸着用チャンバーに移送し、搬送ガスまたは原料ガスを金属材料の昇華点以上に維持するためのヒーターが形成されている搬送ガス注入ライン；を含む。
2010514927.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
薄膜蒸着対象体と所定の離隔間隔で配置され、薄膜を蒸着する薄膜蒸着用チャンバーに金属材料を搬送するための搬送ガスを供給する搬送ガス供給部；
前記金属材料を保存し、前記金属材料を昇華させて前記搬送ガスと混合させる原料ガス発生部；及び
前記搬送ガス供給部と原料ガス発生部を連結し、搬送ガスと原料ガスを前記薄膜蒸着用チャンバーに移送し、搬送ガスまたは原料ガスを金属材料の昇華点以上に維持するためのヒーターが形成され、前記チャンバーと連結される終端部に原料ガスの注入を遮断するためのバルブが形成されている搬送ガス注入ライン；を含むことを特徴とする、薄膜蒸着装置の原料ガス供給装置。
【請求項２】
前記搬送ガス注入ラインは、搬送ガスの注入量を調節する流量制御装置を含むことを特徴とする、請求項１に記載の薄膜蒸着装置の原料ガス供給装置。
【請求項３】
前記薄膜蒸着用チャンバー内に形成されている光学窓に原料ガスが蒸着しないように注入する浄化ガスを供給する浄化ガス供給部、及び前記浄化ガスを薄膜蒸着用チャンバーに移送する浄化ガス注入ラインをさらに含むことを特徴とする、請求項１に記載の薄膜蒸着装置の原料ガス供給装置。
【請求項４】
前記薄膜蒸着用チャンバー内の原料ガスが外部に漏出されることを防止するために注入される保護ガスを供給する保護ガス供給部、及び前記保護ガスを薄膜蒸着用チャンバーに移送する保護ガス注入ラインをさらに含むことを特徴とする、請求項１に記載の薄膜蒸着装置の原料ガス供給装置。
【請求項５】
金属薄膜が形成されるとき、金属薄膜の上端に保護膜または絶縁膜を形成するのに使用されるガスを供給する保護膜用ガス供給部、及び前記保護膜用ガスを薄膜蒸着用チャンバーに移送する保護膜用ガス注入ラインをさらに含むことを特徴とする、請求項１に記載の薄膜蒸着装置の原料ガス供給装置。
【請求項６】
前記搬送ガス注入ラインには、原料ガス発生部とチャンバーの間のラインを浄化する浄化配管が連結され、浄化ガス供給部から浄化ガスが供給されることを特徴とする、請求項３に記載の薄膜蒸着装置の原料ガス供給装置。
【請求項７】
前記薄膜蒸着用チャンバー内の透明光学窓に原料ガスが蒸着しないように注入する浄化ガスを供給する浄化ガス供給部、及び前記浄化ガスを薄膜蒸着用チャンバーに移送する浄化ガス注入ラインをさらに含み、前記保護膜用ガス注入ラインには原料ガス発生部とチャンバーの間のラインを浄化する浄化配管が連結され、浄化ガス供給部から浄化ガスが供給されることを特徴とする、請求項５に記載の薄膜蒸着装置の原料ガス供給装置。
【請求項８】
前記浄化ガス注入ライン、保護ガス注入ライン、及び保護膜用ガス注入ラインにはガスの流量を調節するための流量制御装置が形成され、前記流量制御装置の前後にはバルブが形成されていることを特徴とする、請求項３ないし５のいずれか一項に記載の薄膜蒸着装置の原料ガス供給装置。
【請求項９】
前記浄化ガス注入ライン、保護ガス注入ライン、及び保護膜用ガス注入ラインにはヒーターが形成されていることを特徴とする、請求項３ないし５のいずれか一項に記載の薄膜蒸着装置の原料ガス供給装置。
【請求項１０】
前記原料ガス発生部は、金属材料を保存している金属材料供給部、前記金属材料を昇華点以上に加熱するためのヒーター部、及び前記加熱される温度を感知するための温度センサーを含むことを特徴とする、請求項１に記載の薄膜蒸着装置の原料ガス供給装置。
【請求項１１】
前記金属材料供給部は、搬送ガス注入ラインと連結されて搬送ガスを噴射するためのノズル状のガス噴出器、及び搬送ガスと混合された原料ガスを排気するための逆Ｖ字形の排気口を含むことを特徴とする、請求項１０に記載の薄膜蒸着装置の原料ガス供給装置。
【請求項１２】
前記温度センサーの温度を感知してヒーターの温度を制御する温度コントローラーをさらに含むことを特徴とする、請求項１０に記載の薄膜蒸着装置の原料ガス供給装置。
【請求項１３】
薄膜蒸着対象体と所定の離隔間隔で配置され、薄膜を蒸着する薄膜蒸着用チャンバーから排気される排気ガスから金属材料を収集する金属材料収集部；及び
前記チャンバーに連結された残留ガス排気ラインを通じてチャンバー内の残留ガスを一定圧力でポンピングするポンプ；を含むことを特徴とする、薄膜蒸着装置の残留ガス処理処置。
【請求項１４】
前記残留ガス処理処置は、前記金属材料収集部で分離されなかった金属材料を熱的処理過程によって分離する熱処理部をさらに含むことを特徴とする、請求項１３に記載の薄膜蒸着装置の残留ガス処理処置。
【請求項１５】
前記残留ガス処理処置は、前記金属材料収集部または熱処理部から排気される排気ガスから金属粒子をフィルタリングするフィルター部をさらに含むことを特徴とする、請求項１３または１４に記載の薄膜蒸着装置の残留ガス処理処置。
【請求項１６】
前記排気ラインは、内部の圧力及び流量を感知する排気圧及び排気流量センサーを含むことを特徴とする、請求項１３に記載の薄膜蒸着装置の残留ガス処理処置。
【請求項１７】
前記チャンバー、金属材料収集部、及び熱処理部を連結する排気ラインには、残留ガスを金属材料の昇華点以上に維持するヒーターが形成されていることを特徴とする、請求項１３または１４に記載の薄膜蒸着装置の残留ガス処理処置。
【請求項１８】
前記金属材料収集部の前後を迂回して連結された迂回排気ラインを含むことを特徴とする、請求項１３に記載の薄膜蒸着装置の残留ガス処理処置。
【請求項１９】
前記排気ラインは、第１排気ライン及び第２排気ラインでなり、第２排気ラインは金属材料収集部を迂回して熱処理部と連結されることを特徴とする、請求項１３に記載の薄膜蒸着装置の残留ガス処理処置。
【請求項２０】
前記迂回排気ラインには、排気ガスが迂回されるか否かによってオン／オフされるバルブ、及び排気ガスを金属材料の昇華点以上に維持するヒーターが形成されていることを特徴とする、請求項１８に記載の薄膜蒸着装置の残留ガス処理処置。
【請求項２１】
前記金属材料収集部の内壁には、冷却装置が形成されていることを特徴とする、請求項１３に記載の薄膜蒸着装置の残留ガス処理処置。
【請求項２２】
前記金属材料収集部は内部を分離する二つ以上の隔壁を備え、前記二つ以上の隔壁にはジグザグパターンで移動ホールが形成されていることを特徴とする、請求項１３に記載の薄膜蒸着装置の残留ガス処理処置。
【請求項２３】
前記熱処理部は、ヒーターを含むことを特徴とする、請求項１４に記載の薄膜蒸着装置の残留ガス処理処置。
【請求項２４】
前記ヒーターは、１００℃〜６００℃に加熱することを特徴とする、請求項２３に記載の薄膜蒸着装置の残留ガス処理処置。
【請求項２５】
薄膜蒸着対象体と所定の離隔間隔で配置され、薄膜を蒸着する薄膜蒸着用チャンバーから排気される排気ガスから金属材料を収集する金属材料収集部；
前記金属材料収集部で分離されなかった金属材料を熱的処理過程によって分離する熱処理部；
前記熱処理部から排気される排気ガスから金属粒子をフィルタリングするフィルター部；
前記チャンバーに連結された残留ガス排気ラインを通じてチャンバー内の残留ガスを一定圧力でポンピングするポンプ；及び
前記ポンプの吸入程度を調節して排気圧及び流量を調整する排気圧及び排気流量調節部；を含むことを特徴とする、薄膜蒸着装置の残留ガス処理処置。
【請求項２６】
前記排気ラインには、排気圧の圧力及び流量をチェックする排気圧及び排気流量センサーが形成され、前記排気圧及び排気流量調節部は、前記センサーの結果値によってポンプの圧力を調節することを特徴とする、請求項２５に記載の薄膜蒸着装置の残留ガス処理処置。
【請求項２７】
薄膜蒸着対象体と所定の離隔間隔で配置され、薄膜を蒸着する薄膜蒸着用チャンバーに原料ガスを供給する原料ガス供給部、前記チャンバー、及び前記チャンバーから排出される残留ガスを処理する残留ガス処理部を含む薄膜蒸着装置に原料ガスを供給する方法において、
前記薄膜蒸着用チャンバー内に形成されている光学窓に原料ガスが蒸着しないようにする浄化ガス、前記薄膜蒸着用チャンバー内の原料ガスが外部に漏出しないようにエアカテーンを形成するための保護ガス、及び薄膜蒸着のための原料ガスを段階的に供給する段階；及び
金属薄膜蒸着が完了したか否かを判断し、その結果によって原料ガスの供給を続けるかあるいは原料ガス供給を遮断し、金属薄膜の上端に保護膜または絶縁膜を形成するための保護膜用ガスを供給する段階；を含むことを特徴とする、薄膜蒸着装置の原料ガス供給方法。
【請求項２８】
前記保護膜用ガスを供給する端階の後、保護膜蒸着が完了したか否かを判断し、その結果によって保護膜用ガスを続けて供給するかあるいは保護膜用ガス供給を遮断し、原料ガスを供給する段階をさらに含むことを特徴とする、請求項２７に記載の薄膜蒸着装置の原料ガス供給方法。
【請求項２９】
前記原料ガスまたは保護膜用ガスの供給及び遮断は、前記チャンバーの前端に形成されているバルブのオンまたはオフによってなされることを特徴とする、請求項２７に記載の薄膜蒸着装置の原料ガス供給方法。
【請求項３０】
薄膜蒸着対象体と所定の離隔間隔で配置され、薄膜を蒸着する薄膜蒸着用チャンバーに原料ガスを供給する原料ガス供給部、前記チャンバー、及び前記チャンバーから排出される残留ガスを処理する残留ガス処理部を含む薄膜蒸着装置で残留ガスを処理する方法において、
前記チャンバーの排気ガスを収集する段階；
前記収集された排気ガスを金属の昇華点未満に冷却して金属材料を抽出する段階；及び
前記金属材料が抽出された排気ガスを熱処理及びフィルタリング段階を経てから排出する段階を含むことを特徴とする、薄膜蒸着装置の残留ガス処理方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は薄膜蒸着装置に係り、特に薄膜蒸着装置に薄膜を形成する金属材料を供給する原料ガス供給装置、及び薄膜蒸着の後、残留ガスを処理する残留ガス処理処置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
薄膜（Ｔｈｉｎ  Ｆｉｌｍ）とは、機械加工によっては実現できない厚さ数μｍ以下の薄い膜を言う。これには、水面上の油膜、シャボン玉膜、金属表面のさび、亜鉛鉄板またはすずメッキ板の亜鉛膜またはすず膜が含まれるが、その他に、色々の金属、半導体または絶縁物などを材料にして、金属薄膜、半導体薄膜、絶縁薄膜、化合物半導体薄膜、磁性薄膜、誘電体薄膜、集積回路、超伝導薄膜などが所定の真空蒸着法（“蒸気乾燥法”ともいう）を始めとして、電気メッキ法、気体または液体中の酸化法、化合物熱分解法、電子ビーム蒸着法、レーザービーム蒸着法などによって作られる。
【０００３】
物質は薄膜状態になれば、物理的、化学的性質が大きく変わる。例えば、火に燃えない金属も薄膜状態になれば燃える場合がある。一般に、粘性が大きくなって表面張力が減少し、光の干渉によって着色現象が起こる。このような特性は、各種の理化学原理の実験や化学機械の製作に適用されている。
【０００４】
蒸着メッキは、真空中に品物と被メッキ金属を入れ、金属を加熱して揮発させることにより、品物の表面に凝縮させて表面に薄層を形成する方法である。このような蒸着メッキは、半導体薄膜はもちろん、近年活発に製造されているフラットパネルディスプレイ（Ｆｌａｔ  Ｐａｎｅｌ  Ｄｉｓｐｌａｙ）にも広く適用される。
【０００５】
特に、フラットパネルディスプレイ装置として液晶表示装置が多く利用される。このような液晶表示装置は液晶の光学的異方性と分極性質を用いるもので、周知のように、液晶は、分子構造が細長く、配列が方向性を持つ光学的異方性と電場内に置かれる場合、その大きさによって分子配列方向が変わる分極性を有する。よって、液晶表示装置は、対向面にそれぞれ電界生成電極が形成された一対の透明絶縁基板を備え、その間に液晶層を介在させた液晶パネル（ｌｉｑｕｉｄ  ｃｒｙｓｔａｌ  ｐａｎｅｌ）を必須な構成要素とし、それぞれの電界生成電極に適切な電圧を印加することで電場変化を引き起こして液晶分子の配列方向を人為的に調節し、この際に変わる光の透過率を利用して多様な画像を表現する。
【０００６】
最近には、特に画像表現の基本単位である画素（ｐｉｘｅｌ）を行列方式で配し、スイッチング（ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ）素子を用いてこれらを独立的に制御する活性マトリックス（ａｃｔｉｖｅ−ｍａｔｒｉｘ）方式が解像度及び動画具現能力に優れて脚光を浴びている。このようなスイッチング素子として薄膜トランジスタ（Ｔｈｉｎ  Ｆｉｌｍ  Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ：ＴＦＴ）を使用したものが正に周知の薄膜トランジスタ型液晶表示装置（ＴＦＴ−ＬＣＤ）である。
【０００７】
より詳細に説明すれば、この場合、液晶パネルを成す二枚の透明絶縁基板の中で、一つには画素区分のための電気的配線として、縦横に交差する多数の平行なゲートライン及びデータライン、かつ薄膜トランジスタと画素電極などの各種の構成要素が微細な薄膜パターンに高密度で集積されてアレイ基板（ａｒｒａｙ  ｓｕｂｓｔｒａｔｅ）を成し、他の一つには赤、緑、青のカラーフィルターと共通電極が含まれてカラーフィルター基板（ｃｏｌｏｒ  ｆｉｌｔｅｒ  ｓｕｂｓｔｒａｔｅ）を構成し、これらの基板は所定物質の薄膜蒸着及びそのパターニング（ｐａｔｔｅｒｎｉｎｇ）のためのエッチング工程を数回繰り返して行うことで具現される。
【０００８】
そして、このような液晶表示装置用基板の製造後には、望まない短絡配線パターンを切るか、あるいは断線された配線パターンを連結させるなどのリペア工程を行って不良を減らして収率を増加させる。この際に使用されるリペア装備の中で、特にレーザービームをエネルギー源として局所的な化学気相蒸着反応を引き起こすることで、後者の断線された配線パターンを連結させる装置がリペア用レーザー薄膜蒸着装置である。
【０００９】
このようなリペア用薄膜蒸着装置の原理は、簡単にレーザー局所蒸着法（ｌａｓｅｒ−ｉｎｄｕｃｅｄ  ｃｈｅｍｉｃａｌ  ｖａｐｏｕｒ  ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ  ｍｅｔｈｏｄ）を応用したもので、蒸着対象物質が含有された前駆体ガス雰囲気下で基板の一部にレーザービームを照射して焦点で局所的化学気相蒸着を引き起こし、これにより形成された薄膜パターンで断線された配線パターンを連結することになる。
【００１０】
このような薄膜蒸着装置は、過去の真空チャンバーのような大型化した密閉装備を要求したが、最近には開放した大気圧で工程の進行が可能なリペア用薄膜蒸着装置が広く利用されている。
【００１１】
このような薄膜蒸着装置は、固体状態の金属成分を気状に変換させ、不活性気体や窒素気体などと混合された原料ガスをチャンバーに供給する原料ガス供給装置と、薄膜蒸着工程が行われるチャンバーと、蒸着済の原料ガスが排気される排気装置とからなる。
【００１２】
本発明はこの種の薄膜蒸着装置の原料供給装置と排気装置に関する。
【００１３】
従来の原料供給装置は、単に金属材料をチャンバーに供給する機能のみを提供するため、効果的な薄膜蒸着の達成に多くの問題点があった。
【００１４】
また、薄膜蒸着工程が行われない場合にも原料ガスが供給されるため、原料ガスの浪費があった。
【００１５】
また、従来の原料ガス供給装置は、金属材料を供給する搬送ガスのみを注入し、チャンバーで薄膜蒸着工程が行われるとき、チャンバー内にレーザービームを透過させるために形成された光学窓に薄膜が蒸着されるか、あるいは原料ガスが漏洩する問題点などがあった。
【００１６】
また、従来の排気装置は、排気される残留ガスがすべて大気に放出されて大気汚染の問題をもたらすだけではなく、残留ガス内に存在する金属材料を再び利用することができない問題点があった。特に、金属材料が金のような高価の場合にも、これをリサイクルすることができず、廃棄することになる問題点があった。また、配管の温度が原料供給装置の昇華点以上の温度を維持することができない場合、配管に原料ガスが再びくっつくことにより、配管が詰まる問題点があった。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１７】
したがって、本発明は前記のような問題点を解決するためになされたもので、薄膜蒸着装置に原料ガスを供給することにおいて、原料ガス発生装置とガス注入ラインにヒーターを設置して、金属材料の昇華、及び金属材料と搬送ガスの混合がうまくなされるようにすることを目的とする。また、本発明は、原料供給装置の反応チャンバーの前端にヒーターを設置して昇華点以上の温度を維持することにより、配管に原料ガスが付着しないようにする。
【００１８】
また、本発明は、ガス注入ラインにバルブ及び流量制御装置を設置することで、注入されるガスのオン／オフ及び流量を調節することを他の目的とする。
【００１９】
また、本発明は、ガス注入ラインの後端（反応チャンバーの前端）にバルブを設置することで、薄膜蒸着工程が行われないうちには不要な原料供給を遮断してコストを節減することをさらに他の目的とする。
【００２０】
また、本発明は、薄膜蒸着の際、不要な蒸着を防止し、大気に原料ガスが漏洩することを防止するために、搬送ガスとは別に浄化ガス及び保護ガスを提供することをさらに他の目的とする。
【００２１】
また、本発明は、薄膜蒸着工程の後、残留ガスから金属材料を収集することをさらに他の目的とする。
【００２２】
また、本発明は、原料ガスが供給されるバルブに浄化ガスを供給して、原料ガス発生部とチャンバーの間の配管を浄化することをさらに他の目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００２３】
前記目的を達成するために、本発明は、薄膜蒸着対象体と所定の離隔間隔で配置され、薄膜を蒸着する薄膜蒸着用チャンバーに金属材料を搬送するための搬送ガスを供給する搬送ガス供給部；前記金属材料を保存し、前記金属材料を昇華させて前記搬送ガスと混合させる原料ガス発生部；及び前記搬送ガス供給部と原料ガス発生部を連結し、搬送ガスと原料ガスを前記薄膜蒸着用チャンバーに移送し、搬送ガスまたは原料ガスを金属材料の昇華点以上に維持するためのヒーターが形成され、前記チャンバーと連結される終端部に原料ガスの注入を遮断するためのバルブが形成されている搬送ガス注入ライン；を含む、薄膜蒸着装置の原料ガス供給装置を提供する。
【００２４】
また、本発明は、薄膜蒸着対象体と所定の離隔間隔で配置され、薄膜を蒸着する薄膜蒸着用チャンバーから排気される排気ガスから金属材料を収集する金属材料収集部；及び前記チャンバーに連結された残留ガス排気ラインを通じてチャンバー内の残留ガスを一定圧力でポンピングするポンプ；を含む、薄膜蒸着装置の残留ガス処理処置を提供する。
【００２５】
また、本発明は、薄膜蒸着対象体と所定の離隔間隔で配置され、薄膜を蒸着する薄膜蒸着用チャンバーに原料ガスを供給する原料ガス供給部、前記チャンバー、及び前記チャンバーから排出される残留ガスを処理する残留ガス処理部を含む薄膜蒸着装置に原料ガスを供給する方法において、前記薄膜蒸着用チャンバー内に形成されている光学窓に原料ガスが蒸着しないようにする浄化ガス、前記薄膜蒸着用チャンバー内の原料ガスが外部に漏出しないようにエアカテーンを形成するための保護ガス、及び薄膜蒸着のための原料ガスを段階的に供給する段階；及び金属薄膜蒸着が完了したか否かを判断し、その結果によって原料ガスの供給を続けるかあるいは原料ガス供給を遮断し、金属薄膜の上端に保護膜または絶縁膜を形成するための保護膜用ガスを供給する段階；を含む、薄膜蒸着装置の原料ガス供給方法を提供する。
【００２６】
また、本発明は、薄膜蒸着対象体と所定の離隔間隔で配置され、薄膜を蒸着する薄膜蒸着用チャンバーに原料ガスを供給する原料ガス供給部、前記チャンバー、及び前記チャンバーから排出される残留ガスを処理する残留ガス処理部を含む薄膜蒸着装置で残留ガスを処理する方法において、前記チャンバーの排気ガスを収集する段階；前記収集された排気ガスを金属の昇華点未満に冷却して金属材料を抽出する段階；及び前記金属材料が抽出された排気ガスを熱処理及びフィルタリング段階を経てから排出する段階を含む、薄膜蒸着装置の残留ガス処理方法を提供する。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明による薄膜蒸着装置の全体構成を示す概略図である。
【図２】本発明による原料ガス発生部１２０を示す詳細構成図である。
【図３】本発明によるガス噴出器１２５を示す拡大図である。
【図４】本発明による金属材料収集部３１０の内部構造を示す構成図である。
【図５】本発明による原料ガス供給方法を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
図１は本発明による薄膜蒸着装置を示す。薄膜蒸着装置は、原料ガス供給装置１００、薄膜蒸着工程が行われるチャンバー２００、及び残留ガスを排気する残留ガス処理処置３００で構成される。
【００２９】
本発明による原料ガス供給装置１００は、多数の搬送ガス供給部１１０、前記それぞれの搬送ガス供給部１１０と連結された多数の原料ガス発生部１２０、薄膜蒸着の際、チャンバーの光学窓に薄膜が形成されることを防止し、原料ガス発生部１２０とチャンバー２００の間を連結する配管を浄化させるためのガスを供給する浄化ガス供給部１１１、薄膜蒸着の際、チャンバーの外部に金属ガスが洩れることを防止するためのガスを供給する保護ガス供給部１１２、及び金属薄膜形成の際、金属薄膜の上端に保護膜または絶縁膜を形成するのに使用されるガスを供給する保護膜用ガス供給部１１３を含む。
【００３０】
ガス供給部１１０、１１１、１１２、１１３はチャンバー２００までガスを供給するための配管（ガス注入ライン）で連結されており、それぞれの配管にはヒーターが配設されて、ガスを金属材料の昇華点以上に加熱する。通常、昇華点より１０℃程度高く加熱することが好ましい。前記のように、ヒーターによって注入ガスを加熱して、搬送ガスが昇華した金属材料とうまく混合されるようにすることはもちろんのこと、浄化ガスまたは保護ガスが金属薄膜を形成するチャンバーに到逹するとき、金属材料と混合された原料ガスとうまく混合されるようにする。
【００３１】
搬送ガス供給部１１０と連結されている配管の開始部にはバルブ１１４が装着されているので、ガス注入が不要な場合にはガス注入を遮断する。そして、バルブ１１４の後端には流量制御装置１１５が装着されて、流量を制御する。すなわち、多量のガス注入が必要な場合には、流量が多く流れるようにし、反対の場合には、流量が少なくなるように制御する。流量制御装置１１５の後端にもバルブが形成されているので、ガス注入を遮断することができる。すなわち、流量制御装置１１５の前後にはバルブが形成されて、ガスの逆流を防止することができる。浄化ガス供給部１１１、保護ガス供給部１１２及び保護膜用ガス供給部１１３も同様にチャンバー２００まで配管で連結されており、それぞれの配管には流量制御装置、バルブ及びヒーターが形成されている。
【００３２】
前記搬送ガス、浄化ガス及び保護ガスは不活性気体または窒素気体であることが好ましい。前記の浄化ガス供給部１１１及び保護ガス供給部１１２は本発明のように搬送ガス供給部とは別に形成されることもできるが、供給部は共用しガス注入ラインのみを別に使用することもできる。すなわち、搬送ガス供給部の不活性気体または窒素気体が供給部から排気された後、それぞれの供給部に連結されている配管を通じてチャンバー２００に注入されるものである。
【００３３】
保護膜用ガス供給部１１３は、金属薄膜形成の際、金属薄膜の上端に保護膜または絶縁膜を形成するのに使用されるガスを供給する。前記保護膜用ガスは、通常半導体またはディスプレイ分野において、保護膜または絶縁膜を蒸着するためのガスが使用される。前記保護膜用ガスは原料ガス発生部１２０を経てチャンバー２００に注入されるとともに、一部は原料ガス発生部１２０を経なくて直ちにチャンバー２００に注入される。原料ガス発生部１２０を経た保護膜用ガスと経なかったガスはチャンバーに到逹する前に混合されてチャンバーに注入される。前記原料ガス発生部を経るガスと経ないガスの流量制御により、チャンバーに注入されるガスの濃度を調節することができる。
【００３４】
また、前記搬送ガス注入ラインと保護膜用ガス注入ラインの終端部であるチャンバーの直前端に多数のバルブ１３０を装着して、工程開始の際にバルブを開けると直ぐ原料ガスがチャンバーに注入されるようにした。前記搬送ガス注入ラインは原料ガスの種数に応じて形成されることにより、原料ガスが混合されることを防止する。
【００３５】
従来技術においては、バルブが原料ガス発生部１２０の後端までだけに装着されているので、工程が行われないうちにバルブを閉じてガス供給を遮断することはできたが、再び工程を開始するためにガスを供給するとき、配管を充填させて一定の流量が流れるまで長時間が必要であった。それで、工程をしばらく中断する場合にも原料ガスを続けて供給しなければならなく、これにより原料ガスが無駄に供給される問題点があった。原料ガスとは、搬送ガスと昇華した金属材料が混合されたガスを言う。
【００３６】
前記浄化ガス供給部には浄化配管１１６が形成されているので、原料ガス発生部１２０とチャンバー２００の間を連結する配管に浄化ガスを供給することができる。浄化配管１１６によって、原料ガス発生部とチャンバーの間の配管に積もる原料ガス残留物を浄化することができる。浄化配管１１６はチャンバーを経なくて熱処理部３２０にむかう。
【００３７】
原料ガス発生部１２０は薄膜蒸着に利用される金属原料を保存している。その詳細な説明は図２に基づいて説明する。
【００３８】
原料ガス発生部１２０は、金属材料を保存している原料ガス供給部１２２、前記金属材料を昇華点以上に加熱するためのヒーター部１２３、前記ヒーターによって加熱される温度を感知するための温度センサー１２４、及び温度センサー１２４の温度を感知してヒーターの温度を制御する温度コントローラー１２８を含む。また、金属材料供給部１２２は、搬送ガス注入ラインと連結されて搬送ガスを噴射するためのノズル状のガス噴出器１２５と、搬送ガスと混合された原料ガスを排気するための逆Ｖ字形の排気口１２６とを含む。金属材料保存部１２２の上端にはキャップ１２７が形成されて金属材料を注入したり排出したりすることができ、固定ネジ１２９で固定されている。図３はガス噴出器１２５の拡大図であって、ノズル１２５ａが形成されていることを確認することができる。ノズル１２５ａは、原料ガスを噴射するように、円形の噴出器に孔があいている形態である。
【００３９】
金属材料１２１は、クロム（Ｃｒ）、モリブデン（Ｍｏ）、タングステン（Ｗ）、鉄（Ｆｅ）、銅（Ｃｕ）、金（Ａｕ）、銀（Ａｇ）、白金（Ｐｔ）、ニッケル（Ｎｉ）、タンタル（Ｔａ）またはチタン（Ｔｉ）などの多様な金属材料が使用できる。このような金属材料１２１はヒーター１２３によって加熱され、昇華して気体になり、ガス噴出器１２５を通じて注入される搬送ガスと混合されて原料ガスを生成する。このような方式で生成された原料ガスはガス排気口１２６を通じて原料ガス発生部１２０から排気され、原料ガス注入ラインに沿ってチャンバーに注入される。この際、ヒーター１２３の温度は温度センサー１２４によって感知され、温度コントローラーは温度センサーの検出値によってヒーターの温度を制御する。搬送ガス注入ラインにもヒーター１２３及び温度センサー１２４が装着されているので、温度コントローラー１２８によって、金属材料の昇華点以下に温度が下がらないように制御するとともに、温度によって昇華する気体の蒸気圧が変わるため、昇華する気体の量を制御することもできる。
【００４０】
前記のように、チャンバーに注入された原料ガスは基板などの対象体に薄膜を蒸着するのに利用され、浄化ガスは、光学窓に薄膜が形成されることを防止するために、光学窓を向かって噴射され、保護ガスはエアカーテンを形成して、原料ガスが漏洩することを防止する。
【００４１】
原料ガス発生部１２０は目的によって保護膜用として使用できる。保護膜蒸着用原料は、通常半導体またはディスプレイ分野において、保護膜または絶縁膜蒸着のための材料を使用することができる。
【００４２】
また、図１を参照して残留ガスが排気される過程を説明する。残留ガスとは、薄膜蒸着工程が実施された後、薄膜蒸着に関与しないガスを言うもので、排気ガスと同等である。ただ文脈によって残留ガスまたは排気ガスを混用して使用する。
【００４３】
残留ガス排気装置３００は、チャンバー２００から排気される残留ガスを冷却装置を利用して金属材料を収集する金属材料収集部３１０、前記金属材料収集部に収集されたが、排気ガスから分離されなかった金属材料を熱的処理過程によって分離する熱処理部３２０、前記過程を経た排気ガスをフィルタリングして金属粒子を濾すフィルター部３３０、前記チャンバーに連結された残留ガス排気ライン３５０を通じてチャンバー内の残留ガスを一定圧力でポンピングするポンプ３４０、及び前記ポンプの圧力を調節して残留ガス排気ラインの排気圧を調節する排気圧及び排気流量調節部３７０を含む。チャンバー２００は、二つのガス排気口が形成されている。大部分の排気ガスは第１排気口２１０を通じて排出されるが、極めて一部の残留ガスは第２排気口２２０を通じて排出される。
【００４４】
排気ライン３５０ａは、金属材料収集部３１０、熱処理部３２０、フィルター部３３０及びポンプ３４０を連結し、金属材料収集部３１０には、排気ライン３５０ａが直接連結されるとともに、迂回して連結する迂回排気ライン３５１ａが形成されている。
【００４５】
すなわち、排気ライン３５０ａは第１排気口２１０と連結されて金属材料収集部３１０に残留ガスを送り出し、迂回排気ライン３５１ａは残留ガスを熱処理部３２０に直ちに送り出す。排気ライン３５０ａと迂回排気ライン３５１ａにはバルブ３５３が形成されている。前記バルブのオン／オフによって、残留ガスが金属材料収集部３１０に送り出されるか、あるいは直ちに熱処理部に入力される。薄膜蒸着に使用される金属材料が金（Ａｕ）または銀（Ａｇ）のような高価の金属を含む場合には、金属材料収集部３１０でこれを収集し、そうではない場合には、収集せずにすべて廃棄する。前記第１排気口を通じて排出されなかった残りのガスは第２排気口２２０を通じて排出され、迂回排気ライン３５１ｂを通じて金属材料収集部３１０を迂回して熱処理部３２０に連結される。第２排気口２２０を通じて排出されるガスには金属原料がほとんど残っていないから、迂回排気ライン３５１ｂは金属材料収集部３１０に連結される必要がないだけでなくヒーターの設置も不要である。
【００４６】
しかし、第１排気部２１０を通じて排出されるガスには多量の金属原料が含まれているから、排気ガスが熱処理部３２０に到逹する前までは金属材料が固体化することを防止するために、排気ライン３５０ａにヒーターが設置されている。もちろん、前記ヒーターは迂回排気ライン３５１ａにも設置されている。そして、熱処理部３２０の後にはヒーターが設置されていない。排気ライン３５０ａには排気圧及び排気流量センサー３６０が付着されて、排気の圧力及び流量を測定する。
【００４７】
排気圧及び排気流量調節部３７０は排気圧及び排気流量センサー３６０の検出値を測定し、その結果値によってポンプ３４０を調節して排気圧を調節することになる。
【００４８】
薄膜蒸着工程において、実際に薄膜蒸着に利用される原料ガスは極少量に過ぎなく、大部分が残留ガスとして排気されるが、これをそのまま捨てるのは非常に非効率的である。特に、金属材料として金を用いる場合、一度使ってから残留ガスを捨てるのはコストの高いものである。本発明は前記のような金属材料収集部を利用して、残留ガスから金属材料を抽出してリサイクルすることができるので、コストを画期的に節減することができる。
【００４９】
図４は金属材料収集部３１０の内部構造を詳細に示す構成図である。図４を参照して金属材料が収集される過程を詳細に説明する。金属材料収集部３１０には内部を分離する多数の隔壁３１２が形成されており、前記多数の隔壁３１２にはジグザグパターンでガス移動ホール３１３が形成されている。図４の（ａ）に示すように、チャンバー内で薄膜蒸着に使用された残留ガスは金属材料収集部３１０のガス注入口３１１を通じて注入され、隔壁３１２に形成されたガス移動ホール３１３に沿って移動しながら冷却されるにつれて金属材料が結晶化して金属材料収集部３１０の底に残り、残りの残留ガスは排気口３１４を通じて排気される。前記図において、矢印は残留ガスの移動経路を示す。本発明においては、隔壁３１２とガス移動ホール３１３が三つである場合を例としてあげたが、隔壁の数及びガス移動ホールの数は色々に変更可能である。ガス移動ホールは隔壁にジグザグパターンで形成されて、ガス移動経路を最大限大きくすることが好ましい。
【００５０】
また、金属材料収集部３１０は、その内部に、冷却装置３１５、温度センサー３１６、及び温度センサー３１６の値によって冷却装置を制御する温度コントローラー３１７を含む。温度センサー３１６は、金属材料収集部３１０の底と残留ガスが排気される排気口３１４に設置されることが好ましい。金属材料収集部３１０に注入された残留ガスは、図４の（ａ）に示すように、矢印方向に移動しながら、冷却装置３１５によって徐々に冷却され、底に金属材料の結晶が残ることになる。
【００５１】
例えば、金属材料収集部３１０に注入される残留ガスの最初温度が６０℃であるとすると、隔壁によって区画された第１室では冷却装置３１５によって５０℃まで冷却され、第２室では４５℃、第３室では３５℃、かつ最後の室では２５℃まで冷却されることにより、金属材料が結晶として固体化して底に形成され、残りの残留ガスが排気口３１４を通じて排気される。
【００５２】
金属材料収集部３１０で大部分の金属材料は結晶化するが、一部の金属材料は残留ガスに依然として残っている。残留ガスに残っている金属材料は熱処理部３２０でさらに熱的処理過程を受けることにより、金属が分離される。
【００５３】
反応式の一例ば次のようである。
【００５４】
Ｍ（ＣＯ）６→Ｍ（金属）＋［ＣＯまたはＣＯ２または・・・］
熱処理部３２０を経た残留ガスはフィルター部３３０、３３１を介して大気に排気される。前記フィルター部は大きな粒子をフィルタリングする１次フィルター３３０と微粒子をフィルタリングする２次フィルター３３１で構成される。熱処理部３２０はヒーターを含む。
【００５５】
金属材料の注入及び排気経路を要約すると次のようである。
【００５６】
チャンバー２００への投入前には金属材料がＭ（ＣＯ）ｎの化合物形態として存在し、チャンバーへ投入された後、レーザーＣＶＤ工程を経て、一部の金属原料は薄膜に蒸着される。この際、チャンバー２００内にはＣＯ、ＣＯ２などの反応後ガスと金属原料（Ｍ（ＣＯｎ））が存在する。前記反応の後、大部分の金属材料は反応しないでそのまま排気され、金属材料収集部３１０で冷却されて収集される。金属材料収集部３１０に収集されなかった金属材料は熱処理部で熱的処理過程を受けることにより、外部への排気なしに廃棄処理する。
【００５７】
前記のように、金属材料収集部３１０、熱処理部３２０及びフィルター部３３０を経る過程で金属材料は濾過されてガスのみが大気中に排気される。
【００５８】
図５は本発明による原料ガス供給方法を示すフローチャートである。まず、チャンバーに、浄化ガス、保護ガス及び原料ガスを順次供給する（Ｓ５０、Ｓ５１、Ｓ５２）。浄化ガスと保護ガスを先に供給することにより、チャンバーに原料ガスが注入されて蒸着工程が進むとき、チャンバーに形成されている光学窓に原料ガスが蒸着されることを防止するとともに外部に排出されることを防止することができる。
【００５９】
前記ガス供給は薄膜蒸着の完了時まで続く。薄膜蒸着が完了したか否かを確認し（Ｓ５３）、薄膜蒸着が完了した場合には、原料ガスの供給を中断し（Ｓ５４）、保護膜を蒸着するための保護膜用ガスをチャンバーに供給する（Ｓ５５）。この場合にも浄化ガスと保護ガスは続けて供給するのが好ましい。
【００６０】
前記保護膜用ガスも、原料ガスと同様に、蒸着の完了時まで供給され、保護膜蒸着が完了すれば、保護膜用ガス供給を遮断し（Ｓ５７）、再び原料ガスを供給するか工程を完了する（Ｓ５８）。
【００６１】
前記のような工程において、原料ガスと保護膜用ガスの供給及び遮断は、チャンバーの直前端に設けられているバルブのオンまたはオフによってなされる。
【００６２】
以上、本発明の好適な実施例を例示的に開示したが、当業者であれば、特許請求範囲に開示された本発明の範囲及び精神から逸脱しないで多様な変形、付加及び代替が可能であろう。
【産業上の利用可能性】
【００６３】
以上説明したように、本発明によれば、原料ガス発生部とガス注入ラインにヒーターが設置されているので、金属材料の昇華が容易であるだけでなく、金属材料と搬送ガスがうまく混合される効果がある。
【００６４】
また、本発明によれば、ガス注入ラインにバルブ及び流量制御装置が設置されるので、注入されるガスのオン／オフ及び流量を調節することができる。
【００６５】
また、本発明によれば、ガス注入ラインの後端（チャンバーの前端）にバルブが設置されるので、薄膜蒸着工程が行わないうちには無駄な原料供給を遮断して生産コストを節減することができる。
【００６６】
また、本発明によれば、原料ガス発生部とチャンバーの間の配管に浄化ガスを供給することにより、配管が詰まることを防止することができる。
【００６７】
また、本発明によれば、浄化ガスライン及び保護ガスラインが設けられることにより、チャンバー内での望まない蒸着を防止し、原料ガスが大気に漏洩することを防止することができ、薄膜蒸着をより効率よくすることができる。
【００６８】
また、本発明によれば、薄膜蒸着工程の後、残留ガスから金属材料を収集することができ、それにより大気汚染を防止することができるだけでなく、工程に使用される金属材料をリサイクルすることでコストを画期的に節減することができる。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【手続補正書】
【提出日】平成21年6月25日(2009.6.25)
【手続補正１】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図１】
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【国際調査報告】
2010514927.tif 000009
2010514927.tif 000010