真空蒸着方法及びその装置
【課題】基板上に膜厚が均一な薄膜を形成可能な有機ELデバイス製造装置及び成膜装置を提供する。
【解決手段】有機ＥＬデバイスの製造装置において、蒸発させた蒸着材料を線上に配置した複数のノズルを介して真空槽の内部に放出させる蒸発源の各ノズルからの有機ＥＬ材料の蒸発量を、蒸発量モニタ手段で各ノズルにモニタし、このモニタした各ノズルの有機ＥＬ材料の蒸発量の情報を用いて制御手段で蒸発源を制御するようにした。
【解決手段】有機ＥＬデバイスの製造装置において、蒸発させた蒸着材料を線上に配置した複数のノズルを介して真空槽の内部に放出させる蒸発源の各ノズルからの有機ＥＬ材料の蒸発量を、蒸発量モニタ手段で各ノズルにモニタし、このモニタした各ノズルの有機ＥＬ材料の蒸発量の情報を用いて制御手段で蒸発源を制御するようにした。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、真空蒸着膜を形成する方法及びその装置に係り、特に大型の基板上に厚さが均一な薄膜を形成するのに好適な真空蒸着方法及びその装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
有機ＥＬ表示装置や照明装置に用いられる有機ＥＬ素子は、有機材料からなる有機層を上下から陽極と陰極の一対の電極で挟み込んだ構造で、電極に電圧を印加することにより陽極側から正孔が陰極側から電子がそれぞれ有機層に注入されそれらが再結合することにより発光する仕組みになっている。
この有機層は、正孔注入層、正孔輸送層、発光層、電子輸送層、電子注入層を含む多層膜が積層された構造になっている。この有機層を形成する材料として高分子材料と低分子材料を用いたものがある。このうち低分子材料を用いる場合には、真空蒸着装置を用いて有機薄膜を形成する。
有機ＥＬデバイスの特性は有機層の膜厚の影響を大きく受ける。一方、有機薄膜を形成する基板は年々大形化してきている。したがって、真空蒸着装置を用いる場合、大型の基板上に形成される有機薄膜の膜厚を高精度に制御する必要がある。
【０００３】
真空蒸着で大型の基板に薄膜を形成する構成として、特許文献１（特開２００４−９５２７５号公報）にはライン型の蒸発源を備えた真空蒸着装置が開示されている。特許文献２(特開２００２−３４３５６３号公報)には大形基板を鉛直に保持し、複数の坩堝を備えた蒸発源を用いて基板上に薄膜を形成する真空蒸着装置が開示されている。また、特許文献３(特開２００４−２２５０５８号公報)には、蒸発源移動ガイド部に複数の蒸発源を設けてこの複数の蒸発源を蒸発源移動ガイド部に沿って移動しうる構成が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００４−９５２７５号公報
【特許文献２】特開２００２−３４３５６３号公報
【特許文献３】特開２００４−２２５０５８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１にはライン状に並ぶ複数のノズルを設けた蒸発源の上をガラス基板をノズルが並ぶ方向と直角な方向に移動させてガラス基板上に有機薄膜を形成する構成において、蒸発源の複数のノズルを非均等ピッチで配設して蒸発源の長さ方向の膜厚にばらつきが生じるのを回避することが記載されている。しかし、複数あるノズルのそれぞれについて蒸着材料の析出によるふさがり状態を検出することについては配慮されていない。
【０００６】
特許文献２には大形化した基板の裏面全体を保持具で保持することにより、基板を撓みなく保持した状態で複数の坩堝を備えた蒸発源から材料を蒸発させて基板上に薄膜を形成することが記載されている。しかし、基板上に形成される薄膜を均一化させるための手段については開示されていない。
特許文献３には膜厚モニタで検出した膜厚に基づいて蒸着速度を検出し、これにより蒸着される膜厚を予測して基板上に薄膜を形成する成膜装置が記載されている。しかし、基板上に形成される薄膜を均一化させるための手段については開示されていない。
【０００７】
本発明の目的は、上記した従来技術の課題を解決して、ライン状に並ぶ複数のノズルを設けた蒸発源を用いて大形化した基板に有機薄膜を均一な膜厚で形成することが可能な真空蒸着方法及びその装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するために、本発明では、
真空排気されたチャンバ内において、基板に加熱により気化された蒸着材料を蒸着する蒸着装置を、基板を保持する基板保持手段と、蒸着材料を気化させてノズルから放出する一方向に長い形状を有する蒸発源と、蒸発源の長い一方向と垂直な方向に蒸発源又は基板を保持する基板保持手段の少なくとも一方を移動させる第1の移動手段と、蒸発源からの蒸着材料の放出レートを検出する検出手段と、蒸発源又は検出手段の少なくとも一方を蒸発源の長い一方向と平行に移動させる第２の移動手段と、基板保持手段と蒸発源と第１の移動手段と検出手段と第２の移動手段とを制御する制御手段とで構成し、制御手段で第２の移動手段を制御して検出手段又は蒸発源の少なくとも一方を移動させることにより蒸発源の放出レートの長手方向の分布を計測するようにした。
【０００９】
また、上記目的を達成するために、本発明では、蒸着装置の真空槽内において、表面をシャドウマスクで覆った被処理基板の表面に蒸着により薄膜を形成する真空蒸着部を複数備え、真空に維持された雰囲気中で被処理基板を複数の真空蒸着部間で受け渡しする被処理基板受渡部を有する真空蒸着装置を複数の真空蒸着部のうちの少なくとも一つの真空蒸着部は、線上に配置した複数のノズルを介して加熱により気化させた前記蒸着材料を真空槽内に放出させる蒸発源と、処理基板をシャドウマスクで覆った状態で保持する基板保持手段と、基板保持手段で保持された被処理基板に沿って蒸発源を線上に配置した複数のノズルの配列方向に対して直角な方向に走査させる蒸発源駆動手段と、蒸発源が有するノズルにおいて、１つ又は隣接する複数のノズルをグループとして、ノズルのグループそれぞれから放出される蒸着材料の個別の放出状態をモニタするモニタ手段で構成した。
【００１０】
また、上記目的を達成するために、本発明では、蒸着装置に対して、真空槽に複数の真空蒸着部を設けて、真空蒸着部は蒸発源の長手方向に整列させ、蒸発源は蒸発源の長手方向に順次移動し、それぞれの真空蒸着部に設けられた基板保持部に対応した位置で位置決めする位置決め手段を設け、基板保持部に対応した位置で位置決めした蒸発源を、蒸発源の長手方向と垂直方向に蒸発源を走査させて、基板保持部の基板に成膜を施すことようにし、走査成膜手段を設け、真空蒸着部に基板保持部から成膜処理済基板を取り除き、未処理基板を入替え、位置決めを行う基板入替え手段を設けていること、走査成膜中に前記基板の入替えを行うこと、真空蒸着部間の蒸発源の移動経路上に気化した前記蒸着材料の放出量のモニタ手段を設けるようにした。
【００１１】
更に、上記目的を達成するために、本発明では、内部を排気して真空状態に維持した真空槽に接続した第１の真空蒸着部において、表面をシャドウマスクで覆った被処理基板の表面に蒸着により薄膜を形成し、この薄膜を形成した基板を真空に維持された雰囲気中で第１の真空蒸着部から第２の真空蒸着部に受け渡して第２の真空蒸着部で処理する真空蒸着方法において、第１の真空蒸着部において、処理基板をシャドウマスクで覆った状態で、蒸発源の線上に配置した複数のノズルを介して蒸着材料を真空槽内に放出させながら蒸発源を被処理基板に沿って線上に配置した複数のノズルの配列方向に対して直角な方向に走査させることにより、シャドウマスクを介して被処理基板に蒸着膜を形成し、この被処理基板に蒸着膜を形成しているときに蒸発源から放出される蒸着材料の放出状態を第１のモニタ手段でモニタするようにした。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、ライン状に並ぶ複数のノズルを設けた蒸発源の各ノズルごとの有機ＥＬ材料ガスの放出の状態をモニタすることができ、大型化した基板に有機薄膜を安定して均一な膜厚に形成することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】有機ELデバイス製造装置の概略の構成を示す図である。
【図２】本発明の第１の実施例における搬送室と処理室の構成の模式図と動作を説明する図である。
【図３】シャドウマスクを示す図である。
【図４】本発明の第１の実施例における蒸発源と基板及び膜厚モニタの位置関係を示す図である。
【図５】本発明の第１の実施例における蒸発源と、膜厚モニタ及びシャッタの位置関係を示す図である。
【図６】膜厚モニタの出力の例を示すグラフである。
【図７】本発明の第１の実施例における基板の蒸着処理の動作を説明するフロー図である。
【図８】本発明の第２の実施例における搬送室と処理室の構成の模式図と動作を説明する図である。
【図９】本発明の第２の実施例における蒸発源と基板及び膜厚モニタの位置関係を示す図である。
【図１０】本発明の第２の実施例における左右の蒸着位置と蒸発源と基板及び膜厚モニタの位置関係を説明する図である。
【図１１】本発明の第２の実施例における基板の蒸着処理の動作を説明するフロー図である。
【図１２】本発明の第３の実施例における搬送室と処理室の構成の模式図と動作を説明する図である。
【図１３】本発明の第３の実施例におけるクラスタ形成膜装置の処理室内部の構成及び蒸発源の各ノズルの蒸着材料ガスの放出状態を検出する手段の概略の構成を示す斜視図である。
【図１４】本発明の第３の実施例における蒸発源の線上に配置したノズルを持つ蒸発源のノズルの形態の例を示す図である。
【図１５】本発明の第３の実施例における蒸発源の各ノズルの蒸着材料ガスの放出状態を検出する手段の概略の構成を説明する断面図である。
【図１６】本発明の第３の実施例における各ノズルの蒸着材料ガスの放出状態を検出する手段で得られた検出結果の例を示す。膜厚モニタの周囲を遮蔽板で囲った例で、正常な場合と異常な場合の例を示すグラフをヒータと対応付けて示した図である。
【図１７】本発明の第３の実施例における各ノズルの蒸着材料ガスの放出状態を検出する手段で得られた検出結果の例を示す。膜厚モニタの周囲を遮蔽板で囲わなかった例で、正常な場合と異常な場合の例を示すグラフをヒータと対応付けて示した図である。
【図１８】本発明の第３の実施例における各ノズルの蒸着材料ガスの放出状態を検出する手段から得られた情報からヒータ制御を行う場合の動作フローを示す図である。膜厚モニタ側が移動して各ノズルの蒸着材料ガスの放出状態を検出するケースを示す。
【図１９】本発明の第３の実施例における蒸発源のノズルが孔状場合とスリット状の場合の各ノズルの蒸着材料ガスの放出状態を検出する手段で得られた検出結果の例を示すグラフをヒータと対応付けて示した図である。
【図２０】本発明の第３の実施例における各ノズルの蒸着材料ガスの放出状態を検出する手段から得られた情報から蒸発源のノズル詰りを検出し、アラームを出力する場合の動作フローを示す図である。蒸発源側が移動して各ノズルの蒸着材料ガスの放出状態を検出するケースを示す。
【図２１】本発明の第３の実施例における水晶振動子の交換の際の構成方法の動作フローを示す図である。
【図２２】本発明の第４の実施例における水平状態に保持した基板に対する成膜を行う場合における装置構成の概略の構成を示すブロック図である。
【図２３】本発明の第４の実施例における水平状態に保持した基板に対する成膜を行う装置構成における蒸発源の移動と蒸発源の各ノズルの蒸着材料ガスの放出状態を検出する手段関係を示す斜視図である。本図では基板が並ぶ方向と直角方向に蒸発源を走査する。
【図２４】本発明の第４の実施例における水平状態に保持した基板に対して基板が並ぶ方向と直角方向に蒸発源を走査して成膜を行う場合での蒸発源の各ノズルの蒸着材料ガスの放出状態を検出する手段を示す平面図である。
【図２５】本発明の第４の実施例の変形例における水平状態に保持した基板に対する成膜を行う装置構成における蒸発源の移動と蒸発源の各ノズルの蒸着材料ガスの放出状態を検出する手段関係を示す斜視図である。本図では基板が並ぶ方向と同一方向に蒸発源を走査する。
【図２６】本発明の第４の実施例の変形例における水平状態に保持した基板に対して基板が並ぶ方向に蒸発源を走査して成膜を行う場合での蒸発源の各ノズルの蒸着材料ガスの放出状態を検出する手段を示す平面図である。
【図２７】本発明の第４の実施例における各ノズルの蒸着材料ガスの放出状態を検出する手段から得られた情報からヒータ制御を行う場合の動作フローを示す図である。蒸発源側が移動して各ノズルの蒸着材料ガスの放出状態を検出するケースを示す。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
本発明にかかる真空蒸着装置の一例として、有機ＥＬデバイスの製造に適用した例を説明する。有機ＥＬデバイスの製造装置は、陽極の上に正孔注入層や正孔輸送層、発光層（有機膜層）、陰極の下に電子注入層や輸送層をなど様々な材料の薄膜層を真空蒸着により多層積層して形成する装置である。本発明にかかる有機ＥＬデバイス製造装置は、真空蒸着部に線上に配置した複数のノズルを介して材料を蒸発させる蒸発源と、該蒸発源の各ノズルの処理室の内部への前記材料ガスの放出の状態をモニタするモニタ手段とを備えたことを特徴とする。
以下に、本発明の実施例を図を用いて説明する。
【実施例１】
【００１５】
図１は実施例1にかかる有機ＥＬデバイス製造装置構成の一例を示したものである。本実施形態における有機ＥＬデバイス製造装置１００は、大別して処理対象の基板６を搬入するロードクラスタ３、前記基板６を処理する４つの処理クラスタ(Ａ〜Ｄ)、隣接する各処理クラスタＡ〜Ｄ間又は処理クラスタＡとロードクラスタ３あるいは次工程(封止工程)との間に設置された５つの受渡室４ａ〜ｅを備えて構成されている。
【００１６】
ロードクラスタ３は、前後に真空を維持するためにゲート弁１０を有するロード室３１とロード室３１から基板６を受取り、旋回して受渡室４aに基板６を搬入する搬送ロボット５Rを備えている。各ロード室３１及び各受渡室４は前後にゲート弁１０を有し、当該ゲート弁１０の開閉を制御し真空を維持しながら（真空を維持するための手段、例えば真空排気ポンプの図は省略）ロードクラスタ３あるいは次のクラスタ等へ基板を受渡する。
【００１７】
各クラスタ(Ａ〜Ｄ)は、搬送ロボット５ａ〜ｄを備えた搬送室２ａ〜ｄと、搬送ロボット５ａ〜ｄから基板を受取り、所定の処理を行う図面上で上下に配置された２つの処理室１a〜d,ｕ又はｄ(第１の添え字a〜dはクラスタを示し、第２の添え字u、dは上側下側を示す)を有する。各搬送室２ａ〜ｄと各処理室１a〜d,ｕ又はｄの間には、それぞれゲート弁１０が設けてある。
【００１８】
図２は、第１の実施例に基づく搬送室２と処理室１の内部の構成の概要を示す。処理室１の構成は処理内容によって異なるが、発光材料を蒸着しＥＬ層を形成する真空蒸着を行う処理室１buを例にとって説明する。搬送室２ｂの内部に設置された搬送ロボット５ｂは、左右に旋回可能な構造のアーム５１を有し、その先端には基板搬送用の櫛歯状ハンド５２を装着している。
【００１９】
一方、処理室１buは、図４（ａ）及び（ｂ）に示すように、大別して発光材料を蒸発させ基板６に蒸着させる蒸発源部７１とこの蒸発源部７１を基板保持手段８２により垂直に保持された基板６に沿って基板６と平行に上下方向に駆動させる上下駆動部７２と、基板６の必要な部分に発光材料を蒸着させるシャドウマスク８１と、基板６を搬送ロボット５ｂとの間で受渡しを行う櫛歯状ハンド９４と、櫛歯状ハンド９４で受け取った基板６を旋回させて直立させ基板保持手段８２に移動させる基板旋回手段９３とを備えている。そして、真空蒸着を実施する時には、図示していない真空排気ポンプにより処理室１buの内部は１０−３〜１０−４Ｐａ程度の高真空状態に維持される。
【００２０】
なお、図２では省略しているが、搬送室２ｂと処理室１buとは開閉可能なゲート弁１０で仕切られており、搬送室２ｂと処理室１buとの間の基板６の受け渡しは、真空に排気された中で行われる。
【００２１】
図３にシャドウマスク８１の構成を示す。シャドウマスク８１は、マスク８１Ｍ、フレーム８１Ｆとを備えて構成される。図示していないアライメントマーク検出手段で基板上に形成されたアライメントマーク８４の位置とシャドウマスク８１の窓８５の位置を検出し、基板保持手段８２に固定されたアライメント駆動部８３で、マスク８１Ｍに形成された窓８５(図２参照)を基板６上に形成されたアライメントマーク８４に位置合せをする。
【００２２】
図４は、蒸発源部７１と基板保持手段８２により垂直に保持された基板６およびシャドウマスク８１との関係を説明する図である。第４図(b)は、第４図(a)において矢印Ｂの方向から見た図である。
【００２３】
上下駆動手段７２は、蒸発源部７１を一対のガイド軸７６に沿って上下方向に移動させるものであり、大気側に設けられた駆動モータ７２Ｍ、同モータ７２Ｍにより回転駆動され、処理室１buの壁面１buwに設けられたシール部７２Sに真空シールされた回転部７２Ｃ、回転部７２Ｃに固定され、回転部７２Ｃに同期して回転するボールネジ７２Ｐ、蒸発源部７１に固定されてボールネジ７２Ｐの回転により蒸発源部７１を上下させるナット７２Ｋ及び前記上下時に蒸発源部７１の一対のガイド軸７６上走行を案内する案内ガイド７２Ｇを備えている。一対のガイド軸７６は、一端を処理室１buの壁面１buwで、他端を支持板７８で支持されている。
【００２４】
蒸発源部７１はｎ個の蒸発源７１a〜n(個数nは基板６の幅方向寸法に応じて決める。ｎが１の場合も含む)を有し、各蒸発源７１a〜nは内部に蒸着材料７１Zを収納し、この収納された蒸着材料７１Ｚを外部から加熱するヒータ７１Ｈ、蒸発温度を検知する温度センサ７１Ｓを有し、制御装置５０は、温度センサ７１Ｓで蒸発温度を検知した出力をモニタして所定の蒸着速度が得られるようにヒータ７１Ｈを制御する。温度で蒸発速度を制御する以外に、膜厚モニタ２０で検知する気化した蒸着材料７１Zの放出量の値に基づきヒータ７１Ｈの出力を直接制御しても良い。図２の引出し図に示すように、蒸発源部７１には各蒸発源７１a〜nに対応するノズル７３a〜nがライン状に並んでおり、加熱されて気化した蒸着材料７１Zをそのノズル７３a〜nから処理室１buの内部に放出し、蒸発源部７１と対向して垂直に保持されている基板６の表面にシャドウマスク８１を介して蒸着させる。必要によっては、蒸着膜の特性を向上させるためにドーパント材料も同時に加熱して蒸着させることも可能である。この場合、複数の蒸発源を各蒸発源７１a〜nに対して上下に平行に並べた構成にすればよい。
【００２５】
真空内配線・配管機構４０は、一端が処理室１buの壁１buwに回転可能で大気雰囲気に開放にされた状態で固定された中空の第１リンク４１、一端が前記第１リンク４１の他端に回転可能に接続され、他端がに回転可能に固定された中空の第２リンク４２で構成されたリンク構造を有する。中空のリンク内には、前述したヒータ７１Ｈへの電源線及び温度センサ７１Ｓの信号線などの配線４４が敷設されている。真空内配線・配管機構４０は、蒸発源部７１の上下方向への移動に伴い両リンク４１及び４２が回動することにより、前記信号線、電源線の配線を安定して目的位置に接続した状態を維持することが可能である。
【００２６】
このような構成において、図５に示すように、蒸発源部７１は真空蒸着を開始する前に下降端の待機位置ＷＳLでシャッタ７４を開き（シャッタ７４の開閉機構を省略する）、支持ブロック２２と２３で支持されている水平方向のガイド２１に沿って移動可能な支持体２５に装着された膜厚モニタ２０を駆動部２４で駆動してライン状に並んだ蒸発源部７１の複数の蒸発源７１a〜nのノズル７３a〜nに沿って一定の速度で移動（スキャン）して、蒸発量をモニタし、このモニタした信号を制御部５０に送る。
【００２７】
膜厚モニタ２０は水晶振動子に付着した成膜材料の堆積量に応じた周波数変化に基づいて成膜レートを検出するものである。膜厚モニタ２０の検出面２８は、蒸発源部７１に対する基板保持手段８２により垂直に保持された基板６の表面に対応する位置と同じ平面内（蒸発源部７１と基板６との間隔と同じ間隔）にあるように設置され、基板６の表面に対応する位置の蒸着レート（単位時間当たりに蒸着した膜の厚さ）の蒸発源部７１の長手方向(ノズル７３a〜nの並び方向)の分布を検出できるようになっている。
【００２８】
制御部５０では、膜厚モニタ２０で検出した各ノズル７３a〜nからの蒸発量に対応した基板表面位置における成膜レートを分析して，各ノズル７３a〜nからの蒸発の状態をチェックし、他に比べて検出信号が小さいノズルを特定したり、全てのノズルからの検出信号レベルをあらかじめ設定した基準レベルと比較して蒸発量の過多をチェックすることができる。
【００２９】
図６（ａ）〜（ｃ）に膜厚モニタ２０により検出される信号の例として、膜厚モニタ２０の位置と蒸着レートとの関係を示す。図６（ａ）は各位置で蒸着レートが一定でしかも基準範囲の上限値Ｒｕと下限値Ｒｌの間に入っており、この場合には蒸着が正常に実施されることを示している。図６（ｂ）はある位置から蒸着レートが低下しており、複数の蒸発量が低下していることを示す。これは、蒸発源７１a〜nを複数のブロックに分けて各ブロック単位ごとにヒータ７１Ｈで加熱する構成とした場合に起こり得るケースである。この場合には、対応するブロックの温度を温度センサ７１Ｓで確認しながらそのブロックを加熱するヒータ７１Ｈに印加する電圧を制御して蒸着レートが上記した基準範囲ＲｕとＲｌの間に入るように調整すればよい。更に、図６（ｃ）は複数の蒸発源７１a〜nのうちの１つからの蒸発量が他に比べて低下している状態を示しており、対応する蒸発源７１Ｘを特定してノズル７３の詰りであるのか加熱温度の異常であるのか原因を究明してその対策を採ればよい。
【００３０】
図６（ｂ）及び（ｃ）の例では、蒸着レートが下限値Ｒｌよりも低下する異常状態に例を示したが、蒸着レートが上限値Ｒｕよりも上昇する異常状態が発生した場合にも、上記と同様な手法で異常に対処すればよい。
【００３１】
すなわち、本実施例に拠れば、気化した蒸着材料の個々のノズル７３a〜nから処理室内部への放出の状態をチェックすることができるので、より細かな蒸着レートの制御、すなわち基板上に成膜される薄膜の膜厚分布の均一性を向上させることができる。
【００３２】
膜厚モニタ２０をスキャンさせて蒸発源７１a〜nで気化した蒸着材料のノズル７３a〜nから処理室内部への放出の状態をチェックし、異常が無いことを確認した後、上下駆動手段７２で蒸発源部７１を一定の速度で上昇させ、対向する面に設置された基板６上にシャドウマスク８１を介して発光材料を蒸着させる。蒸発源部７１は、対向する基板６を超えて上昇端の待機位置ＷＳuに達し、前面をシャッタ７５で覆われた状態で次の基板への蒸着の開始を待つ。
【００３３】
本実施例においては、膜厚モニタ２０を蒸発源部７１の下降端側の待機位置ＷＳLにしか設けていないので、蒸発源部７１が上昇端側の待機位置ＷＳuから下降を開始するときには蒸発量のモニタは行わない。
【００３４】
図７は、このような構成による処理室１の処理フローを示した図である。本実施形態での処理の基本的な考え方として、基板の蒸着面を上面にして搬送し、上面搬送された基板６を垂直にたてて、アライメント部８に搬送し、蒸着する。搬送時基板６の下面が蒸着面であるならば反転する必要があるが、上面が蒸着面であるので垂直にたてるだけでよい。
【００３５】
まず、基板６を搬入し(Ｓ７０１)、基板６を垂直に立ててアライメント部８に移動し(Ｓ７０２)、基板６とシャドウマスク８１との位置合せを行なう(Ｓ７０３)。このとき、基板６は蒸着面を上にして搬送されるので、垂直に立てて直ぐに位置合せを行なうことができる。位置合せは、図２の引出し図に示すように、ＣＣＤカメラ（図示せず）で撮像し、基板6に設けられたアライメントマーク８４がマスク８１Ｍ設けられた窓８５の中心にくるように、シャドウマスク８１を前記アライメント駆動部８３で制御することによって行なう。窓８５の大きさは例えば幅５０μｍ、高さ１５０μｍ程度である。マスク８１Ｍの厚さは４０μｍであり、今後さらに薄くなる傾向にある。
【００３６】
基板６が搬入されている間、蒸発源部７１は下降端の待機位置ＷＳlに退避しており、各ノズル７３a〜nの前はシャッタ７４で覆われている。次に基板６の位置合わせを開始するとシャッタ７４が開き(Ｓ７０４)、各蒸発源７１a〜nから蒸発した蒸着材料が各ノズル７３a〜nから処理室１の内部に放出される。
【００３７】
この状態で膜厚モニタ２０が各ノズル７３a〜nに沿ってスキャンを開始して(Ｓ７０５)、基板６の表面に対応する各位置の蒸着レートをモニタして各ノズル７３a〜nから処理室内部への気化した蒸着材料の放出の状態を検出する(Ｓ７０６)。膜厚モニタ２０のスキャンが終了する(Ｓ７０７)と、制御部５０で各ノズル７３a〜n及び全体の蒸着レートをチェックして(Ｓ７０８)、異常がある場合には原因がノズル７３a〜nの詰りであるのかヒータ７１Ｈの印加電圧異常であるのかを判断し(Ｓ７０９)、ヒータ７１Ｈの印加電圧異常の場合にはヒータ７１Ｈの印加電圧にフィードバックし(Ｓ７１０)、Ｓ７０５に戻って再び膜厚モニタ移動を開始する。一方、ノズル７３a〜nの詰りである場合には、警報を発して異常を知らせる(Ｓ７１１)。
【００３８】
膜厚モニタ２０による各ノズル７３a〜nからの蒸発量のチェックと、シャドウマスク８１と基板６との位置合せとが終了したら、シャッタ７４を閉じて（Ｓ７１２），上下駆動手段７２で駆動して蒸発源部７１を上方への移動を開始し（Ｓ７１３）、蒸発源部７１を一定の速度で移動させながら蒸発させた蒸発材料７１Ｚを各ノズル７３a〜nから処理室１の内部に放出させシャドウマスク８１を解して基板上に蒸着させて薄膜を形成する(Ｓ７１４)。蒸発源部７１が上端まで達すると蒸発源部７１の上昇が停止し(Ｓ７１５)、基板６の蒸着を完了すると、上昇端の待機位置ＷＳuで蒸発源部７１の各ノズル７３a〜nはシャッタ７５で覆われた状態で次の基板への蒸着を開始するまで待機する。次に基板６を処理室１から搬出し（Ｓ７１６）、次の新たな基板６’の搬入を待つ。
【００３９】
次に、新たな基板６’が搬入され(Ｓ７１７)、新たな基板６’が垂直に保持され、(Ｓ７１８)、シャドウマスクとの位置合わせが完了すると(Ｓ７１９) 、上下駆動手段７２で駆動して蒸発源部７１の下方への移動を開始し（Ｓ７２０）、蒸発源部７１を一定の速度で移動させながら蒸発させた蒸発材料７１Ｚを各ノズル７３a〜nから処理室１の内部に放出させシャドウマスク８１を解して基板上に蒸着させて薄膜を形成する(Ｓ７２１)。蒸発源部７１が下端まで達すると蒸発源部７１の下降が停止し(Ｓ７２２)、新たな基板６’の蒸着を完了し、蒸着を完了した基板６’を搬出する（Ｓ７２３）。ここで、新たな基板６’の蒸着を開始する時点において、蒸発源部７１は上昇端側にあり、上昇端側には膜厚モニタ２０が設置されていないので、蒸発源部７１が下降を開始する前の各ノズル７３a〜nからの蒸発量のモニタは行われない。すなわち(Ｓ７０４)〜(Ｓ７１１)までのフローに対応する処理は行われない。
その後、上記フローを繰返して行なう。
【００４０】
以上に説明した実施形態によれば、基板６の表面における蒸発源部７１の各ノズル７３a〜nの並び方向の蒸着レート分布をモニタして各ノズル７３a〜nからの蒸着物質の放出量を調整することにより、膜厚の分布が均一で信頼性の高い有機ＥＬデバイス製造装置を提供することができる。
【００４１】
上記の実施形態は全て基板６の蒸着面を上にして搬送する場合について説明した。その他の基板の搬送方法としては、蒸着面を下にして搬送する方法、基板をケース等に入れて立てて搬送する方法がある。
【００４２】
しかしながら、上記した基板表面に対応する位置における蒸着レートの分布を検出して蒸発源の各ノズルから放出される蒸着物質の放出量を調整するという基本的な考え方は、搬送方法には関係ないので、搬送方法の如何に関わらず本発明を適用できる。
【００４３】
また、上記説明では有機ＥＬデバイスを例に説明したが、有機ＥＬデバイスと同じ背景にある蒸着処理をする成膜装置および成膜方法にも適用できる。
【実施例２】
【００４４】
実施例１においては、真空蒸着を行う処理室１bu内で基板６を１枚ずつ処理する例を説明したが、実施例２においては、処理室１bu内に基板保持手段８２を１対設置して、一方の基板保持手段８２Ｒで保持した基板を処理している間に他の基板保持手段８２Ｌに別の基板をセットしてシャドウマスク８１と、基板６との位置あわせを済ませることにより、装置のスループットを向上させる構成について説明する。
【００４５】
実施例２において実施例１と異なるところは、処理室１buの内部において、シャドウマスク８１と基板保持手段８２、櫛歯状ハンド９４、基板旋回手段９３とをそれぞれ右側Rラインと左側Lラインの２系統備えて構成した点にある。
【００４６】
実施例１と重複する部分については説明を省略し、実施例１と異なる点について説明する。
【００４７】
図８は、第２の実施例に基づく搬送室と処理室の構成の概要を示す。
処理室の構成は処理内容によって異なるが、真空で発光材料を蒸着しＥＬ層を形成する処理室１bu（第２の実施例においては、処理室２０１と表記する）を例にとって説明する。搬送室２０２の内部に設置された搬送ロボット２０５は、左右に旋回可能な構造のアーム２５１を有し、その先端には基板搬送用の櫛歯状ハンド２５２を装着している。
【００４８】
一方、処理室２０１の内部には、大別して発光材料を蒸発させ基板６に蒸着させる蒸発源部７１とこの蒸発源部７１を基板保持手段８２Ｒまたは８２Ｌにより垂直に保持された基板６に沿って基板６と平行に上下方向に駆動させる上下駆動部７６と、基板６の必要な部分に発光材料を蒸着させるシャドウマスク８１と、基板６を搬送ロボット５との間で受渡しを行う櫛歯状ハンド９４と、櫛歯状ハンド９４で受け取った基板６を旋回させて直立させ基板保持手段８２に移動させる基板旋回手段９３と、蒸発源部７１をＬラインとＲラインとの間をレール２７５に沿って移動させる駆動部２７６とを備えている。そして、真空蒸着を実施する時には、図示していない真空排気ポンプにより内部が１０−３〜１０−４Ｐａ程度の高真空状態に維持される。
【００４９】
なお、図８では省略しているが、搬送室２０２と処理室２０１とは開閉可能なゲート弁１０で仕切られている。
【００５０】
図９は、蒸発部２７１と基板保持手段２８２により垂直に保持された基板６およびシャドウマスク８１との関係を説明する図である。図９(b)は、図９(a)において矢印Ｂの方向から見た図である。蒸発源部７１は上下駆動手段７２により一対のガイド軸７６に沿って上下方向に移動させられる。
【００５１】
また図１０に示すように、蒸発源部７１は、左右駆動手段７４によりレール７５に沿って左右のアライメント部ＬとＲとの間を移動する。蒸発部２７１の左右のアライメント部ＬとＲとの間の移動経路の途中には、膜厚モニタ２２０が設置されており、膜厚モニタ２２０の検出面２２１は、基板保持手段８２Ｒまたは８２Ｌにより垂直に保持された基板６の表面と同じ平面内にあるように設定されている。左右駆動手段２７６で駆動されてレール２７５に沿って左右のアライメント部ＬとＲとの間を蒸発源部７１が一定の速度で移動するときに、ライン状に並んだ蒸発源７１a〜nの各ノズル７３a〜nが膜厚モニタ２２０の直前を通過して各ノズル７３a〜nからの蒸発量が膜厚の変化として膜厚モニタ２２０で検出され、この検出された信号は制御部２５０に送られる。
【００５２】
制御部２５０では、膜厚モニタ２２０で検出した各ノズル７３a〜nからの蒸発量に対応した検出信号を分析して，各ノズル７３a〜nからの蒸発の状態をチェックし、他に比べて検出信号が小さいノズル７３を特定したり、全てのノズル７３からの検出信号レベルをあらかじめ設定した基準レベルと比較して蒸着量の過多をチェックすることができる。
【００５３】
制御部２５０で他に比べて検出信号が小さいノズル７３ｘを特定した場合には、蒸発源部７１におけるそのノズル７３ｘの位置を表示手段（図示せず）に出力する。
【００５４】
また、全てのノズル７３における検出信号レベルをあらかじめ設定した基準範囲と比較して蒸着レートが基準範囲を超えたときには、制御部２５０で温度センサ７１Ｓにより蒸発温度を検知して得た信号をモニタしながら蒸発源部７１のヒータ７１Ｈの印加電圧を低減させ、蒸発量が基準範囲以下のときには、制御部５０で同様に温度センサ７１Ｓにより蒸発温度を検知して得た信号をモニタしながら蒸発源部７１のヒータ７１Ｈの印加電圧を増加させるような制御を行う。
【００５５】
また、図９（ｂ）に示した構成において蒸発源７１a〜ｎを複数のブロックに分けて各ブロックごとに加熱するヒータ７１Ｈと蒸発温度を検知する温度センサ７１Ｓとを設けることにより、各ノズル７３a〜nからの検出信号レベルをあらかじめ設定した基準範囲と比較して蒸発量が基準範囲を超えたときには、制御部２５０で各ブロックごとに、それぞれのブロックの温度センサ７１Ｓにより蒸発温度を検知して得た信号をモニタしながら各ブロックごとのヒータ７１Ｈの印加電圧を制御することにより、より細かい蒸着量分布の制御を行うことができる。
【００５６】
さらに、モニタした各ノズル７３a〜nからの検出信号レベルが予め設定した基準レベルを超えた場合、または予め設定した基準レベルよりも低下した場合には、制御部２５０は警報を発して作業者に装置の異常を知らせるように構成することができる。
【００５７】
すなわち、本実施例に拠れば、第１の実施例において図６(a)〜(c)を用いて説明したのと同様に、個々のノズル７３a〜nにおける蒸発の状態をチェックすることができるので、より細かな蒸着レートの制御、すなわち基板上に形成される薄膜の膜厚分布の均一性を向上させることができる。
【００５８】
図１１は、第２の実施例における処理室１の処理フローを示した図である。本実施形態での処理の基本的な考え方として第１の実施例で説明したことと同様に、基板の蒸着面を上面にして搬送し、上面搬送された基板６を垂直にたてて、アライメント部８に搬送し、蒸着する。搬送時に基板６の下面が蒸着面であるならば反転する必要があるが、上面が蒸着面であるので垂直にたてるだけでよい。
【００５９】
また、本実施例においては、蒸着する工程に要する時間と、処理室１へ基板6を搬入してアライメントを完了するまでに要する時間とが略同じであり、本実施形態ではそれぞれ約１分である。そこで、本実施形態での基本的な考え方は、一方のラインで蒸着している間に、他方のラインでは処理を終えた基板を搬出して新たな基板を搬入し、位置合せをし、蒸着する準備を完了させることである。この処理を交互に行なうことによって、蒸発源の待機時間を短くすることが可能になり、待機中の無駄な材料の消費を減少させることができる。
【００６０】
その処理フローを詳細に説明する。まず、Ｒラインにおいて、基板６Ｒを搬入し(Ｓ１１０１Ｒ)、基板６Ｒを垂直に立ててアライメント部８Ｒに移動し(Ｓ１１０２Ｒ)、基板６とシャドウマスク８１との位置合せを行なう(Ｓ１１０３Ｒ)。このとき、垂直に立てて直ぐに位置合せを行なうために、蒸着面を上にして基板６を搬送する。位置合せは、図８の引出し図に示すように、ＣＣＤカメラなどの撮像手段(図示せず)で撮像し、基板6に設けられたアライメントマーク８４がシャドウマスク８１Ｒに設けられた窓８５の中心にくるように、シャドウマスク８１Ｒを前記アライメント駆動部８３Ｒで制御することによって行なう。本蒸着が赤(Ｒ)を発光させる材料であるならば、図３に示すようにシャドウマスク８１Ｒのマスク８１ＭのＲに対応する部分に窓があいており、基板６は窓の下にある部分が蒸着されることになる。その窓の大きさは例えば幅５０μｍ、高さ１５０μｍ程度である。マスク８１Ｍの厚さは４０μｍであり、今後さらに薄くなる傾向がある。
【００６１】
位置合せが終了したら、Ｌライン側で待機してシャッタ２７４Ｌで覆われていた蒸発源部７１を左右駆動手段２７６で駆動してレール２７５に沿ってＲライン側に移動させる(Ｓ１１０１Ｅ)。このとき蒸発源部７１はＬライン側とＲライン側との間を一定の速度で移動し、シャッタ２７４Ｌから外れた位置でライン状に並んだ蒸発源７１a〜nの各ノズル７３a〜nが膜厚モニタ２２０の直前を通過することにより各ノズル７３a〜nからの蒸発量が膜厚の変化、すなわち蒸着レートとして膜厚モニタ２２０で検出され(Ｓ１１０２Ｅ)、この検出された信号は制御部２５０に送られる。
【００６２】
蒸発源部７１のＲライン側への移動が完了(Ｓ１１０３Ｅ)した後、制御部２５０で各ノズル７３a〜n及び全体の蒸発量に異常が無いかチェックして(Ｓ１１０４Ｅ)、異常がある場合には原因がノズル７３a〜nの詰りであるのかヒータ７１Ｈの印加電圧異常であるのか（ヒータ７１Ｈの制御で対応可能か）を判断し(Ｓ１１０５Ｅ)、ヒータ７１Ｈの印加電圧異常の場合にはヒータ７１Ｈの印加電圧にフィードバックし(Ｓ１１０６Ｅ)、蒸発源を一旦ＲラインからＬラインへ移動させて（Ｓ１１０７Ｅ）から、再度Ｓ１１０１Ｅのステップに戻って蒸発源をＬラインからＲラインへ移動を開始する。一方、ノズル７３a〜nの詰りである場合には、警報を発して異常を知らせる(Ｓ１１０８Ｅ)。
【００６３】
シャドウマスク８１と基板６Ｒとの位置合せが終了し、膜厚モニタ２２０による各ノズル７３a〜nからの蒸発量のチェックが終わりＲライン側の待機位置で蒸発源部７１の各ノズル７３a〜nがシャッタ２７４Ｒで覆われた状態でＳ１１０４Ｅで蒸着レート異常なしと判断された場合、上下駆動手段７２で駆動して蒸発源部７１を上方に連続的な移動を開始し(Ｓ１１０４Ｒ)、シャッタ２７４Ｒから外れた位置で蒸発させた蒸発材料７１Ｚを各ノズル７３a〜nから処理室１の内部に放出させてシャドウマスク８１を介して基板６Ｒ上に蒸着させ、薄膜を形成する(Ｓ１１０５Ｒ)。蒸発源部７１が一対のレール２７６の上端付近まで達して基板６Ｒの蒸着を完了すると蒸発源部７１の上方への移動は停止し（Ｓ１１０６Ｒ）、一対のガイド軸７６Ｒの上端部で蒸発源部７１の各ノズル７３a〜nがシャッタ２７５Rで覆われた状態で待機する。
【００６４】
一方、Rラインで基板６Ｒに蒸着中に、LラインではＲラインの(Ｓ１１０１Ｒ)から(Ｓ１１０３Ｒ)までと同様の処理を行なう。すなわち、他の基板６Ｌを搬入し(Ｓ１１０１Ｌ)、当該基板６Ｌを垂直に立ててアライメント部８Ｌに移動し(Ｓ１１０２Ｌ)、シャドウマスク８１Ｌとの位置合せを行なう(Ｓ１１０３Ｌ)。
【００６５】
Ｒラインの基板６Ｒの蒸着を完了して一対のガイド軸７６の上端部で待機している蒸発源部７１は、基板６Ｌとシャドウマスク８１Ｌとの位置合せが終了したのを確認して、駆動部２７６で駆動されてレール２７５に沿ってLライン側に移動し (Ｓ１１０８Ｅ)、前面(各ノズル７３a〜nが設けられた面)がシャッタ２７５Ｌで覆われた状態になる。ここで、Ｒライン側からＬライン側に移動するときに、蒸発源部７１は一対のガイド軸７６の上端部で待機しているために、膜厚モニタ２２０による各ノズル７３a〜nからの蒸発量のチェックは行われない。また、シャッタ２７５Ｒと２７５Ｌとは分離せずに、連続した一体で形成しても良い。その場合、蒸発源部７１は各ノズル７３a〜nが設けられた面（前面）をシャッタで覆われた状態でＲライン側からＬライン側へ移動する。
【００６６】
次に、Ｌライン側に到達した蒸発源部７１は上下駆動手段７２で駆動されて下方に移動を開始して(Ｓ１１０４Ｌ)、シャッタ２７５Ｌによる覆いを外れたところから蒸発させた蒸発材料７１Ｚを各ノズル７３a〜nから処理室１の内部に放出させシャドウマスク８１を介して基板６L上に蒸着させて薄膜を形成し (Ｓ１１０５Ｌ)、蒸発源部７１が一対のレール２７６の下端付近まで達して基板６Ｌの蒸着を完了すると蒸発源部７１の下方への移動を停止し（Ｓ１１０６Ｌ）、一対のガイド軸７６の下端部で蒸発源部７１の各ノズル７３a〜nがシャッタ２７４Ｌで覆われた状態で待機する。
【００６７】
一方、Ｒラインにおいては、蒸発源部７１がＬライン側に移動を完了したのを確認して、基板６Ｒの処理室１からの搬出動作を開始する(Ｓ１１０７Ｒ)。その後新たな基板６R’を搬入し(Ｓ１１０８Ｒ)、基盤６Ｒ’を垂直に立ててアライメント部８Ｒに移動し(Ｓ１１０９Ｒ)、基板６Ｒ’とシャドウマスク８１Ｒとの位置合わせを行う(Ｓ１１１０Ｒ)。
【００６８】
その後、上記フローを繰返して行なう。本実施例によれば、蒸発源部７１の移動時間を除いて無駄に蒸着材料７１Ｚを使用することなく基板上に蒸着膜を形成することができる。本実施例において、必要な蒸着時間と処理室への基板の出し入れ及びアライメントにかかる時間とを約１分とし、蒸発源部７１の移動時間を５秒とすれば、基板を１枚しか装着できない方式では基板への蒸着に寄与しない無駄な蒸着時間が１分であるのに対して、本実施例では５秒に短縮できる。
また、上記本実施例によれば、図１１に示すように処理室１での基板6の１枚当たりの処理サイクルは実質的に蒸着時間と蒸発源部７１の移動時間とを足し合せた時間となり、生産性を向上させることができる。前述の条件で処理時間を評価すれば、基板を１枚しか装着できない方式の２分に対し、本発明では１分５秒となり、処理室１ひとつあたりの生産性を約２倍に向上できる。
【実施例３】
【００６９】
実施例１乃至３では大形基板を取り扱う上で有利な水平搬送と垂直成膜を組み合わせた実施形態について説明したが、以下では中形基板の成膜で採用されている水平搬送と水平成膜を組み合わせた装置形態を示す。
【００７０】
図１２は本発明にかかる水平搬送かつ水平成膜を行う有機ＥＬデバイス製造装置３００の構成の一例を示したものである。この装置形態は一般的なクラスタ装置として公知のものであるが、この構成に対して本発明を適用した例を以下に示す。
【００７１】
図１２の有機ＥＬデバイス製造装置３００は、中央に位置する多角形の搬送室３０２a〜cに対してその周辺にロードロック室３３１a，受渡室３０４a〜cや処理室３０１a-1〜ｆ-2が連結される構成の装置形態である。搬送室３０２a〜cはその中央に搬送ロボット３０５a〜cを配置する。搬送ロボット３０５a〜cはロードロック室３３１aや受渡室３０４a〜cや処理室３０１a-1〜ｆ-2に置かれた基板６１を取り出し、新たに別の基板６１を置く。
受渡室３０４a〜cは隣接するクラスタとの間で基板６１の受け渡しを行うために用いられる。処理室３０１a-1〜ｆ-2では、処理対象の基板６１に真空蒸着による成膜処理を施す。クラスタを構成する各室との間にはゲート弁３１０が設けられ、各室毎に真空度を保つことが可能である。ロードロック室３３１では、ゲート弁３１０を閉じて、搬入した基板６１の雰囲気を大気圧から真空、または真空から大気圧に切替える機能を持たせる。成膜処理中は各処理室３０１a-1〜ｆ-2及び各搬送室３０２a〜cは真空ポンプ（図示せず）によって10−３〜10−５Pa台の真空度が維持されている。
【００７２】
処理室３０１a-1〜ｆ-2に備えられたゲート弁３１０を閉じることによって、成膜処理中は各処理室３０１a-1〜ｆ-2で発生するガスが他の処理室３０１a-1〜ｆ-2へ伝播することにより生じる膜の純度の低下を防止することが可能となる。またメンテナンス時には、特定の成膜室３０１a-1〜ｆ-2や搬送室３０２a〜cを個別に大気開放して、メンテナンス後の装置３００全体の状態復帰に掛かる時間を最小限に抑えることも可能となる。
処理室３０１a-1〜ｆ-2の構成は有機層を成膜する処理３０１ａ−１を例にとって説明する。
図１３には第３の実施例に基づく搬送室３０２a〜cと処理室３０１a-1〜ｆ-2の内部構造の概要を、搬送室３０２aと処理室３０１a-1を例に挙げて説明する。図１３に示すように本実施例では、蒸発源３７１を定点観測する膜厚モニタ３１９の他に、蒸発源３７１の上部に蒸発源３７１の長手方向を線上にスキャン可能な膜厚モニタ３２０を設けている。
【００７３】
搬送室３０２ａの内部に設置された搬送ロボット３０５ａは旋回と伸縮動作が可能なアーム３５１aを有し、その先端には基板搬送用の櫛歯状ハンド３５２aを装着している。
【００７４】
一方、処理室３０１ａ-1には、搬送ロボット３０５ａから基板６1の受け渡しを行うための受け渡し機構、シャドウマスク３８１、シャドウマスク３８１と基板６1のアライメント機構、有機蒸着材料を高温加熱して気化させて、指向性を持たせて蒸着材料３７１Zのガス流３７５形成し、基板６1下面に吹き付けて成膜する蒸発源３７１を持つ。
【００７５】
搬送ロボット３０５ａから成膜室３０１a-１に基板６1を搬入する場合、フック３８７の上に基板６1を保持した櫛歯状ハンド３５２を挿入し、搬送アーム３５１を下げて基板周辺部に設けたフック３８７に基板６１を引き渡し、櫛歯状ハンド３５２を後退させる。櫛歯状ハンド３５２挿入時にフック３８７を上昇させて、基板を受け取っても良い。基板６を受け取ると、フック３８７を下げ、基板６１とシャドウマスク３８１を近接させた状態で基板上のアライメントマーク６Ａとシャドウマスク上のアライメントマーク８１Ａとを光学的に検出しながらフック３８７又はシャドウマスク３８１を微動させ、位置合わせを行う。位置合わせ終了後にさらにフック３８７を下げ、シャドウマスク３８１上に基板６１を載せる。そしてフック３８７を後退させ、引き抜きシャドウマスク３８１から離間させる。この際、シャドウマスク３８１上にフック３８７の逃げ溝があるとフック３８７の爪の厚みを増やせ、大きな基板６への対応がし易くなる。シャドウマスク３８１は、マスク３８１Ｍ、フレーム３８１Ｆとを備え、アライメントマーク３８１Ａが形成されている。
【００７６】
蒸発源３７１は蒸着材料３７１Ｚのガス３７５を吹き出す方向に対して垂直方向に伸びた棒状のいわゆるリニアソースの形態を採っており、ガス流３７５の吹き出し口であるノズル３７３は、蒸発源３７１の長手方向に対して線上に列を成して複数設けられている。このノズルは図１４（ａ）（ｂ）に示したような線上に並べた円形やの孔ではなく、図１４（ｃ）（ｄ）に示したようなスリット1個又は複数個設けても構わない。この他に、図１４（ｆ）に示したように小形の蒸発源３７１ａ〜ｎのそれぞれの中心に設けられたノズル３７３から蒸着材料のガス流７５３を供給するタイプの蒸発源３７１を採用する場合には、小形の蒸発源３７１ａ〜ｎを複数用意して、線上に並べれば同様な効果が得られる。この蒸発源３７１ａ〜ｎの各ノズル３７３は基板６１に面した状態で所定の間隔を保ち、基板６１に平行かつ蒸発源３７１の長手方向に対して直角方向に往復移動させる蒸発源移動機構３７２により所定速度でスキャンし、基板６１の対象となる面全体に対して上に蒸着材料の薄膜を形成する。
各搬送室３０２、処理室３０１、搬送ロボット３０５受渡室３０４、蒸発源３７１を含む装置３００の全体は、制御部３５０で制御される。
【００７７】
蒸発源３７１の移動機構３７２は、図１３及び図１５に示すように、蒸発源３７１を一対のガイドレール３７２Ｌに沿って移動し、大気側に設けられた駆動モータ３７２Ｍにより蒸発源ベース３７８に搭載された蒸発源３７１を移動させるものである。真空度を保つ磁性流体シールを内部に持った真空回転導入機構３７２Ｓを処理室３０１ａ-１の壁面３０１ａ-１ｗに設け、その真空側の回転軸によってボールねじ３７２Ｐを回転させる。ボールねじ３７２Ｐの両端は、軸受けを備えた支持板３７６で支持されている。蒸発源３７１を搭載する蒸発源ベース３７８にはボールねじ３７２Ｐのナット３７２Ｋと一対のガイドレール３７２Ｌ上の走行を案内するガイド３７２Ｇと接続しており、ボールねじ３７２Ｐの回転によって、蒸発源３７１はガイドレール３７２Ｌに沿う直線運動を行い、往復のスキャン成膜が可能となる。
【００７８】
以上に示した機構を用いて基板６１に対して蒸発源３７１を往復移動させてスキャン成膜した後は、蒸発源３７１を退避させ、基板６１をシャドウマスク３８１から引き剥がし、再び搬送用ロボット３０５ａで他の処理室３０１へ搬送し、成膜処理を行う。まず、シャドウマスク３８１上に基板６を載せている場合にはフック３８７に引っ掛けて基板６１を上昇させる。そして、搬送ロボット３０５は櫛歯状ハンド３５２ａを基板６１下部に差込み、アーム３５１ａを上昇させて基板６を受け取る。アーム３５１ａを上昇させる代わりにフック３８７を下降させて基板６１を櫛歯状ハンド３５２ａに引き離しても良い。また、フック３８７で基板を引っ掛けた後で、搬送ロボット３０５ａのハンド３５２ａを上昇させる機能を持たせ、基板６１を受け渡してもよい。
以上に示した方法により基板６１に蒸着膜を成膜する場合、膜厚の均一性を確保するためには、蒸発源３７１長手方向の温度制御は欠かせない。図１５に示すように、蒸発源３７１は長手方向に複数の加熱制御ブロック３７１Ｂに分割して加熱制御する。加熱制御ブロック３７１Ｂにはそれぞれヒータ３７１Ｈが設けられている。蒸発源３７１内部には蒸着材料３７１Ｚを仕込んだるつぼ３７１Ｃが収められており、ヒータ３７１Ｈへの通電によりるつぼ３７１ａとそれに充填した蒸着材料３７１Ｚが加熱されて、気化する。蒸発源３７１には温度を検知する熱電対３７１Ｓを有し、制御装置３５０には、温度センサ３７１Ｓの検知する温度出力により、所定のプロセス温度になるように制御する。温度センサ３７１Ｓは、特定の加熱制御ブロック３７１Ｂに1つだけ設けても、各加熱制御ブロック３７１Ｂにそれぞれ設けてもどちらでも構わない。
【００７９】
各加熱制御ブロック３７１Ｂに温度センサを設ける場合には、各加熱制御ブロックで同一の温度にするようにヒータ３７１Ｈへの電力供給を調整する。一般的に蒸発源３７１の長手方向の端部は熱放射が起こるため、中央部に比べて温度低下が予測される。このため、予め蒸発源３７１の長手方向中央部に比べて両サイドの加熱制御ブロック３７１Ｂのヒータ３７１Ｈへの電力供給を多めに設定することで、蒸発源３７１全体の温度の均一化を図る。
【００８０】
また、特定の加熱制御ブロック３７１Ｂに温度センサ３７１Ｓが設けられている場合、例えば蒸発源３７１の中央の加熱制御ブロック３７１Ｂに温度センサ３７１Ｓが設けられている場合には、予め中央の加熱制御ブロックのヒータ３７１Ｈよりも周辺部のヒータ３７１Ｈの方に一定割合または一定値だけ電力供給を多くする。蒸発源３７１の長手方向の温度均一性は、一般的に温調に用いている温度センサ３７１Ｓ以外に温度センサを蒸発源３７１の各部に取り付けて測定を行い、その結果に基づき、各ヒータ３７１Ｈへの電力供給増分を加減して、温度の均一化を図る。
【００８１】
ガスの放出レートの測定手段として、水晶振動子２６式の膜厚モニタ３２０を用いる。これは、蒸発源３７１から放出される蒸着材料３７１Ｚのガス流３７５を冷却した水晶振動子３２６に当てて、水晶振動子３２６検出面に蒸着材料の膜を形成させ、それにより生じる水晶振動子３２６の水晶発信周波数の変化から単位時間当たりに付着する蒸着材料の膜厚を読み取るものである。
【００８２】
通常、膜厚モニタ３２０Ａ，Ｂは成膜に支障がない蒸発源３７１の端部に固定するか、蒸発源３７１が退避位置Ｗ（図１３で蒸発源３７１が存在している場所）に移動した時に検出できるように処理室３０１ａ-1側に固定する。また、蒸発源３７１のノズル３７３と膜厚モニタ３２０Ａ，Ｂの水晶振動子３２６Ａ１−３，Ｂ１−３の間の距離や傾き、センサの指向性によってその検出値が依存する。
【００８３】
水晶振動子３２６Ａ１−３，Ｂ１−３の周囲に蒸着物質が付着するのを防止するために、カバー３１９Ａ，Ｂで周囲を覆い、更に蒸発源３７１から放出された蒸着物質を指向性良く検出するために、各ノズルからの蒸発量をモニタする膜厚モニタ３２０Ｂには、筒状のシールド３２８で水晶振動子３２６Ｂ１−３の上面を覆う構造にした。さらに、水晶振動子３２６Ａ１−３，Ｂ１−３毎に個体差を持っているため、スキャンした時の膜厚との間で校正を掛けなければ使用できない。膜厚モニタ３２０Ａ，Ｂの膜厚計測精度を向上させるには、一度所定の条件で基板6１上に成膜し、その基板を取り出した後に、エリプソメータなどの計測器で膜厚を測定した結果から、校正係数を算出するプロセスが必要である。それ以後は、膜厚モニタ３２０Ａ，Ｂから検出される数値に校正係数を掛け合わせることにより、気化した蒸着材料３７１Ｚの放出レート又は蒸着レートの分布をリアルタイムで高精度に計測することが可能となる。
【００８４】
本発明における実施例として、図１３に示すように、蒸発源３７１に対して第１の膜厚モニタ３２０Ａを固定して蒸着中に蒸発源３７１と一緒に移動させて蒸着中に常時蒸発源３７１からの蒸発量をモニタし、第２の膜厚モニタ３２０Ｂを処理室３０１ａ-1に設ける。第２の膜厚モニタ３２０Ｂは、基板６１に蒸着材料３７１Ｚのガス流れ３7５が届かない蒸発源３７１の退避位置Ｗにおいて、蒸発源３７１のノズル３７３に対向するように水晶振動子３２６を向ける（図１５参照）。
【００８５】
第２の膜厚モニタ３２０Ｂは蒸発源３７１が退避中に蒸発源３７１の長手方向にスキャンする移動機構３１７によって、各ノズル３７３から放出される気化した蒸着材料の放出レートの分布を読み取るように設置する。蒸発源３７１の往復移動機構と同様に、処理室３０１ａ-1側に２本のリニアガイド３２１を設置し、蒸発源３７１のノズル３２１の列と平行かつノズル３７３の列に沿って第２の膜厚モニタ３２０Ｂを移動できるようにする。
処理室３０１ａ-１外部にモータ３２４Ｍを設け、真空気密を保つ磁性流体シールを持つ真空回転導入機構３２４Ｓを回転させ、それに接続した１対の支持部材３２２で支持されているボールねじ３２４Ｐを回転させる。ボールねじのナット３２４Ｋとリニアガイドのガイド機構３２５は第２の膜厚モニタ３２０Ｂに接続しており、モータ３２４Ｍの回転により、第２の膜厚モニタ３２０Ｂは蒸発源３７１の長手方向のスキャン測定を行う。
【００８６】
従来は、基板６１に成膜した後に蒸発源３７１の長手方向に基板６１上の膜厚を膜厚測定機や段差測定機で測定して、膜厚が他と大きく異なる個所が無いように、蒸発源３７１の各加熱制御ブロック３７１Ｂのヒータ３７１Ｈを調整してきた。しかし、蒸発源３７１の各ノズル３７３から放出される気化した蒸着材料３７５の放出レートの分布を測定できないため、膜厚の特異な点は検出できても、どの加熱ブロック３７１Ｂの影響を受けているかが判別し難く、膜厚の均一化を図る調整作業が難しく、多大な時間を要していた。
【００８７】
一方、本発明により、従来と同様に特定部分の気化した蒸着材料の放出レートを定常的にモニタリングし、蒸発源３７１の温度制御を行えるだけでなく、蒸発源３７１の各ノズル３７３から放出される蒸着材料の放出レートの分布の計測が可能となった。このため、蒸発源３７１の各ノズル３７３から放出される蒸着材料の放出レートの分布の計測に基づき、蒸発源３７１を加熱する各加熱制御ブロック３７１Ｂ中のヒータ３７１Ｈに対する電力供給状態を再調整し、蒸発源３７１の各ノズル３７３から放出される蒸着材料ガスの放出レートを均一化する又は想定した放出レートのプロファイルに合わせ込むことように制御しても良い。
【００８８】
膜厚モニタ３２０Ａ及びＢは一般的に急激な温度変化が生じると計測誤差を生じるため、常時水冷が施されている。しかし、第２の膜厚モニタ３２０Ｂのスキャン開始時には、蒸発源３７１からの熱放射を突然受けることになり、温度変化による計測誤差が生じやすい。そこで、筆者らは、第２の膜厚モニタ３２０Ｂをスキャンさせる時には、蒸着材料のガス流れ３７５を受け始める位置で、一定時間停止し、温度が安定してから第２の膜厚モニタ３２０Ｂのスキャンを再開するように駆動機構３１７の制御を変更した。このようにすれば、精密に蒸発源３７１の長手方向の気化した蒸着材料の放出レートの分布を測定することができるようになった。
【００８９】
第２の膜厚モニタ３２０Ｂのスキャン中に、隣接するノズル３７３から放出されるガス流れ３７５が水晶振動子３２６に入射するため、正確な装置診断を行う際に局所範囲、またはノズル１つずつと言う範囲で気化した蒸着材料の放出レートを正確に測定することが困難であった。そこで、図１５に示すように、第２の膜厚モニタ３２０Ｂの水晶振動子３２６の周囲を筒状のシールド３２８で覆い、第２の膜厚モニタ３２０Ｂに指向性を持たせた。この結果、隣接するノズルから発する斜めから入射する蒸着材料のガス流れ３７５を排除することが可能となり、より的確にノズル３７３単位であるいは局所的な範囲で蒸発源３７１の長手方向の気化した蒸着材料の放出レートを測定することが可能となった。
上記の測定結果の一例を図１６（ａ）〜（ｃ）に示す。この例では蒸発源３７１のノズル３７３全てが同一の蒸着材料の放出レートを持つ場合に基板に対して均一な膜が得られるケースである。第２の膜厚モニタ３２０Ｂの水晶振動子３２６の周囲を筒状のシールド３２８で覆うことにより、蒸発源３７１のノズル３７３が穴状である場合には、水晶振動子３２６がノズルの正面に来た時に検出するレートはピークを迎える。スキャン速度を適宜調整し、スキャン開始からの秒数でノズル３７３の正面に水晶振動子３２６が通過するかを確認しておけば、それぞれのレートのピークはどのノズル３７３の穴に対応するかを把握することができる。正常であれば図１６（ａ）のように同じ高さの波形が繰返し測定できる。図１６(ｂ)には、加熱制御ブロック３７１ＢＬからの蒸発量が低下した状態を示す。また、図１６(ｃ)には、一つのノズルに詰まりが発生して蒸着物質の放出量が低下した状態を示す。
【００９０】
なお、上記実施例では図１４（ａ）又は（ｂ）に示したような穴状のノズル３７３Ｃの配列を前提にしたが、図１４（ｃ）又は（ｄ）に示したようなスロット溝タイプのノズル３７３Ｓでは観測されるレートの測定値は図１７（ａ）〜（ｃ）に示すグラフとなり、正常であれば図１７（ａ）のように端部を除き、位置にかかわらず一定の値が検出される。 一方、一部の加熱制御ブロックにヒータ電力の供給不測が発生した場合には、図１７（ｂ）に示すように、不具合が発生した過熱制御ブロックに対応する位置の膜厚モニタ出力にレートの低下が発生する。更に、蒸発源３７１のスロット溝３７３Ｓの一部に詰まりが発生した場合、図１７(ｃ)に示すように膜厚モニタ出力の一部にピンポイント的なレート低下が発生する。
【００９１】
又、図１４（ｅ）に示すように、蒸発源３７１の上面を多孔質の物質３７９で覆い、この多孔質の物質３７９を通って真空室側に放出された蒸着材料で成膜することもできる。以下で挙げるノズル３７３の長手方向又は配列方向の気化した蒸着材料の放出レートの分布の測定結果の応用例では、図１４（ａ）又は（ｂ）に示したような穴タイプのノズル３７３の検出を前提とするが、図１４（ｃ）又は（ｄ）に示したようなスリットタイプのノズルの場合でもサンプリング位置を事前に設定し、評価を行えば同様な処理が可能である。
ノズル３７３の長手方向又は配列方向の気化した蒸着材料の放出レートの分布を測定した結果をヒータ制御に応用すれば、従来のように基板に膜付けを行いながら各ヒータ３７１Ｈへの供給電力調整を基板に膜付けすることなく、装置単体で自動的かつより精密に実施することができる。
【００９２】
例えば、特定の加熱制御ブロックにおけるノズル各部の気化した蒸着材料３７１Ｚの放出レートが部分的に低下したり、過剰である場合が連続稼働中にしばしば生じる。初期の状態で蒸発源３７１の各加熱制御ブロック３７１Ｂの温度バランスを整えても、連続的に稼働しているうちに、蒸発源３７１内部の蒸着材料３７１Ｚの消費状態及びそれを収めているるつぼ３７１Ｃとの接触状態が変化し、蒸着材料の気化状態が変化するものである。従来は成膜して、膜厚を測定しなければこのような状態を検知することができなかった。
【００９３】
本発明ではこのような状態を自動的に検知できるため、対応する加熱制御ブロック３７１Ｂのヒータ３７１Ｈへの電力供給量の増減調整し、再度、第２の膜厚モニタ３２０Ｂで蒸発源３７１をスキャンし、気化した蒸着材料の放出レートの分布が解消されたかを詳細に確認する形でフィードバックをかけることが可能となった。上記を自動的に判定し、調整するアルゴリズムを装置の制御手段３５０に付加すれば、装置内で自動的に基板６１の膜厚が均一を維持するように、蒸発源３７１の各ヒータ３７１Ｈへの電力供給制御も行うことができる。
【００９４】
次に、図１８に基づいて、基板６１への蒸着開始前に行う蒸着レート確認の方法を説明する。
先ず蒸着源３７１を退避位置へ移動させる（Ｓ１８０１）．次に、退避位置で第２の膜厚モニタ３２０Ｂを蒸着源３７１のノズル配列方向に一定速度で移動させて、各ノズルからの気化した蒸着材料の放出量を検出する（Ｓ１８０２）。次に、制御部３５０において、膜厚モニタ３２０Ｂの移動時間と検出値のピーク値との関係から、蒸着源３７１のノズル３７３位置と測定値とのマッチングを取り（Ｓ１８０３）、蒸着源３７１の各加熱制御ブロック単位で各ノズル３７３からの放出量のピーク値の平均を求める（Ｓ１８０４）。次に、制御用熱伝対を取り付けた加熱制御ブロックの各ノズル３７３からの放出量の平均値を基準として、各加熱ブロックの各ノズル３７３からの放出量の平均値を比較して（Ｓ１８０５）、差が予め設定した許容量を超えて大きい加熱ブロックの有無をチェックし（Ｓ１８０６）、差が許容量を超えて大きいと判定された加熱ブロックについてはその過熱ブロックのヒータ電力を低減して（Ｓ１８０７）再びＳ１８０２からのステップを繰返す。
一方、差が許容量を超えていないと判断された場合には、次に差が許容量を超えて小さい加熱ブロックの有無をチェックし（Ｓ１８０８）、差が許容量を超えて小さいと判定された加熱ブロックについてはその加熱ブロックのヒータ電力を増加させて（Ｓ１８０９）再びＳ１８０２からのステップを繰返す。全ての加熱ブロックについて基準値との差が許容範囲内であると判定された場合には正常と判定し(Ｓ１８１０）、操作を終了する。
【００９５】
以上では基板６１の幅に比べて蒸発源３７１の長手方向の幅が充分長い場合を前提にしていて、その場合にはどのノズル３７３からも気化した蒸着材料の放出レートが同じピーク値である必要があった。しかし、基板６１の幅に対して蒸発源３７１の張り出し量が比較的短いケースで、基板６１上での膜厚均一性が確保されるようにするためには、蒸発源３７１の両端のノズル３７３から放出される蒸着材料ガスの放出レートが中央部よりも高い場合を正常とする場合も考えられる。この場合の蒸着材料ガスの放出レートの上記検出系でのプロファイルの検出例を図１９（ａ）および（ｂ）に示す。
【００９６】
図１９（ａ）は、図１４（ａ）または（ｂ）に示したような穴状のノズルを持つ蒸着源３７１からの蒸発の状態をモニタした結果を示す。また、図１９(ｂ)には、図１４（ｃ）または（ｄ）に示したようなスリット状のノズルを持つ蒸着源３７１からの蒸発の状態をモニタした結果を示す。 端部において加熱温度を高くする、ノズル３７３を増設する、ノズル３７３を大口径化する、あるいはノズル３７３の長さが短くする事により、このようなプロファイルを得られる。この様なケースに対して、部分的に気化した蒸着材料ガスの放出レートが増減する場合にも同様に自動的に温度制御により状態を維持することができる。これを実現するためには、基板６上の膜が均一になる加熱制御ブロック３７１Ｂへの電力供給条件下での気化した蒸着材料の放出レート分布を基準プロファイルに定め、以後は、各ノズル３７３から放出される蒸着材料ガスの放出レートを合わせ込むように調整すればよい。
【００９７】
一方、第二の膜厚モニタ３２０Ｂでスキャンした結果、気化した蒸着材料の放出レートが極端に減少しているノズル３７３がある場合や、加熱制御ブロック３７１Ｂのうち局所的に気化した蒸着材料の放出レートが低下しているものがある場合では、蒸着材料が何らかの原因でノズル３７３に析出して詰まる現象が疑われる。
【００９８】
このような状態が確認される場合、ヒータへの供給電力の調整では気化した蒸着材料の放出レートは回復しないため、不良の造り込み防止の観点から、装置管理者にアラームを発する、又は成膜室への基板の受け入れを停止させるなどの処置を行うことが望ましい。これもやはり、上記判定アルゴリズムを制御部３５０に搭載することにより、自動的に不良の造り込みを防止する機能を実現できる。
【００９９】
以上の動作の処理フローを、図２０を用いて説明する。
先ず蒸着源３７１を退避位置へ移動させる（Ｓ２００１）．次に、退避位置で第２の膜厚モニタ３２０Ｂを蒸着源３７１のノズル配列方向に一定速度で移動させて、各ノズルからの気化した蒸着材料の放出量を検出する（Ｓ２００２）。次に、制御部３５０において、膜厚モニタ３２０Ｂの移動時間と検出値のピーク値との関係から、蒸着源３７１のノズル３７３位置と測定値とのマッチングを取り（Ｓ２００３）、蒸着源３７１の各ノズル３７３からの放出量のピーク値の平均を求める（Ｓ２００４）。次に、各ノズル３７３からの放出量の平均値に基づいて基準値を設定し（Ｓ２００５）、各ノズル３７３からの放出量を基準値と平均値を比較して差が予め設定した許容値を超えたノズルの有無をチェックし（Ｓ２００６）、差が全て許容値以下の場合は正常と判断して（Ｓ２００７）、操作を終了する。
【０１００】
一方、差が許容値以上のノズルが有る場合には、Ｓ２００２からＳ２００６までのステップを何回繰り返したかを判断し（Ｓ２００８）、繰り返し数が予め設定したｎ回以下の場合にはＳ２００２のステップに戻りＳ２００６までのステップを実行する。もし、Ｓ２００２からＳ２００６までのステップを繰返した回数がｎ回に達しても差が許容値以上のノズルが有る場合にはノズル詰まりと判定し（Ｓ２００９）、処理室３０１内にある基板６１を排除して処理室３０１のゲート弁３１０を閉じて基板受入禁止にし（Ｓ２０１０），アラームを発生させて(Ｓ２０１１)、終了する。
以上で示した蒸発源３７１の長手方向の気化した蒸着材料３７１Ｚの放出レートの分布の測定データは基板６１を1枚成膜する毎において、その着工前又は後にデータを蓄積することが可能である。このため、不良発生時に原因工程の特定を行うための品質管理データとしても活用できる。
【０１０１】
上記の実施例では、蒸発源３７１のノズル３７３から発生するガス流れ３７５が基板６１に到達しない退避位置Ｗに蒸発源３７１を移動させて、蒸発源３７１の長手方向の気化した蒸着材料の放出レートの分布を計測していた。しかし、蒸発源３７１を退避位置Ｗに移動させなくても、基板６１と蒸発源３７１の間に図５に示したシャッタと同等な開閉可能な手段を設けて、基板６１への蒸着材料のガスの流れ３７５の到達を阻止すれば同じ効果が得られる。
次に、実施例３において膜厚モニタ３２０Ａ及び３２０Ｂをモニタしてその寿命を予測しながら基板６１への蒸着を順次繰返して実行する操作の手順について、図２１を用いて説明する。
先ず、基板６１への蒸着を開始する前の準備作業として。以下を実施する。
最初に、蒸発源３７１と連動する膜厚モニタ３２０Ａで蒸発源３７１の各ノズルから放出される気化した蒸着材料の放出レートを測定する（Ｓ２１０１）。次に、蒸発源３７１を所定の速度で駆動して蒸着によりサンプル基板上に薄膜を形成する（Ｓ２１０２）。
【０１０２】
次に、サンプル基板上に形成された薄膜を計測して膜厚の平均値を求める（Ｓ２１０３）。Ｓ１２０１で測定した蒸着材料の放出レートとＳ２１０３で求めた膜厚の平均値に基づいて、(数１)を用いて膜厚モニタ３２０Ａの補正係数αを算出し（Ｓ２１０４）、この算出したαの値を用いて膜厚モニタ３２０Ａを校正し（Ｓ２１０５）、蒸発源３７１を退避位置に移動させる（Ｓ２１０６）。
【０１０３】
【数１】
次に、退避位置において膜厚モニタ３２０Ｂで蒸発源３７１上をスキャンさせて各ノズルからの気化した蒸着材料の放出量を検出し（Ｓ２１０７）、各ノズルからの気化した蒸着材料の放出量のピーク値の平均値を算出する（Ｓ２１０８）。次に、算出した各ノズルからの気化した蒸着材料の放出量のピーク値の平均値と校正した膜厚モニタ３２０Ａの蒸着材料の放出レートとを用いて、膜厚モニタ３２０Ａを基準とした補正係数βを(数２)を用いて算出し（Ｓ２１０９）、この算出した補正係数ベータを用いて、膜厚モニタ３２０Ｂを校正する（Ｓ２１１０）。
【０１０４】
【数２】
以上で、基板６１への蒸着を開始する前の準備作業を終了する。
【０１０５】
次に、実際の基板６１への蒸着を開始する。
基板６１への蒸着中又は蒸着の合間に膜厚のモニタを行う膜厚モニタ３２０Ａ及び３２０Ｂの水晶振動子３２６の検出面に蒸着材料が堆積すると、水晶振動子３２６の水晶発振周波数が低下する。膜厚モニタ３２０Ａ及び３２０Ｂでは単位時間当たりの水晶発信周波数の変化を成膜レートに変換するものであり、析出した膜厚と水晶発信周波数の変化が線形的に変化する範囲で使用する。そこで、この線形的に変化する範囲の下限を超える前に膜厚モニタ３２０Ａ及び３２０Ｂの寿命時期を予測して寿命時期を迎える前に膜厚モニタ３２０Ａ又は３２０Ｂを交換することが、膜厚不良品を出さず、且つスループットを落とさずに生産を続ける上で重要になる。
【０１０６】
そこで、基板６１への蒸着を開始した後は、膜厚モニタ３２０Ａ及び３２０Ｂの水晶発信周波数を検出してその周波数から膜厚モニタ３２０Ａ及び３２０Ｂの寿命を予測し（Ｓ２１２１）、寿命到達が間近かどうかを判断し（Ｓ２１２２）、膜厚モニタ３２０Ａ及び３２０Ｂの何れも未だ十分に寿命が有る場合には．Ｓ２１２１で膜厚モニタ３２０Ａ及び３２０Ｂの水晶発信周波数を検出しながら蒸着を繰返す。
【０１０７】
一方、寿命到達が間近かと判断したときには、膜厚モニタ３２０Ａ及び３２０Ｂの両方が同時に寿命到達が間近かになったのかそれともどちらか一方が寿命到達が間近かになったのかを判断し（Ｓ２１２３）、膜厚モニタ３２０Ａ及び３２０Ｂの両方が同時に寿命到達が間近かになったと判断した場合には、先ず膜厚モニタ３２０Ｂの直前の検出値を記憶しておき（Ｓ２１３１）、膜厚モニタ３２０Ａの水晶振動子３２６を交換する（Ｓ２１３２）。
【０１０８】
つぎに、この水晶振動子３２６を交換した膜厚モニタ３２０Ａで蒸発源３７１の各ノズルから放出される気化した蒸着材料の放出レートを測定し（Ｓ２１３３）、膜厚モニタ３２０Ａの補正係数αの新たな値を下記の(数３)により算出し（Ｓ２１３４）、膜厚モニタ３２０Ａを校正する（Ｓ２１３５）。
【０１０９】
【数３】
つぎに、この校正した膜厚モニタ３２０Ａを用いてＳ２１２２に戻って基板６１への蒸着を行い、膜厚モニタ３２０Ａ及び３２０Ｂの水晶発信周波数を検出してその周波数から再び膜厚モニタ３２０Ａ及び３２０Ｂの寿命を予測する。その結果、Ｓ２１２３で一方の膜厚モニタの寿命到達が間近かになったと判断した場合には、何れの膜厚モニタであるかを判断して（Ｓ２１４１）、膜厚モニタ３２０Ａであると判断した場合には前述したＳ２１３１からＳ２１３５までのステップを実行する。
【０１１０】
一方、膜厚モニタ３２０Ｂの寿命到達が間近かになったと判断した場合には、膜厚モニタ３２０Ａの直前の検出値を記憶しておき（Ｓ２１４２）、膜厚モニタ３２０Ｂの水晶振動子３２６を交換する（Ｓ２１４３）。つぎに、この水晶振動子３２６を交換した膜厚モニタ３２０Ｂで蒸発源３７１の各ノズルから放出される気化した蒸着材料の放出レートを測定し（Ｓ２１４４）、蒸発源３７１の各ノズルごとの放出量検出のピーク値の平均値を計算し（Ｓ２１４５）、膜厚モニタＡを基準とした膜厚モニタ３２０Ｂの補正係数βの新たな値を下記の(数４)により算出し（Ｓ２１４６）、膜厚モニタ３２０Ｂを校正する（Ｓ２１４７）。
【０１１１】
【数４】
つぎに、この校正した膜厚モニタ３２０Ｂを用いてＳ２１２２に戻って基板６１への蒸着を行い、膜厚モニタ３２０Ａ及び３２０Ｂの水晶発信周波数を検出してその周波数から再び膜厚モニタ３２０Ａ及び３２０Ｂの寿命を予測することを基板６１の処理を繰返しながら実行する。
【０１１２】
図１５に示した構成において、蒸発源71３７１に固定した第一の膜厚モニタ３２０Ａと蒸発源３７１のノズル３７３の長手方向又は配列方向の気化した蒸着材料３７１Ｚの放出レートの分布を測定する第二の膜厚モニタ３２０Ｂとの間で、蒸発源３７１が稼働中に従来よりも高精度に自動校正する例を示す。
【０１１３】
真空蒸着装置を長期間連続稼働させる場合、図１５に示すように、第一と第二の膜厚モニタ３２０Ａ，Ｂの測定では水晶振動子３２６を用いて行う。各膜厚モニタ３２０Ａ，３２０Ｂは水晶振動子３２６を複数持つ。複数の水晶振動子３２６Ａ−１〜３及び３２６Ｂ１〜３はそれぞれターレット３２９Ａ又はＢに固定される。水晶振動子３２６Ａ−１〜３及び３２６Ｂ１〜３は膜厚モニタ３２０Ａ，３２０Ｂと測定位置で電気的に接続されて水晶振動子３２６Ａ−１〜３及び３２６Ｂ１〜３２６の発信周波数が測定される。
【０１１４】
水晶振動子３２６Ａ−１〜３及び３２６Ｂ１〜３の検出面に蒸着材料が堆積すると水晶発振周波数が低下して行く。膜厚モニタ３２０Ａ及び３２０Ｂでは単位時間当たりの水晶発信周波数の変化を成膜レートに変換するものである。膜厚モニタ３２０Ａ，３２０Ｂでは、析出した膜厚と水晶発信周波数の変化が線形的に変化する範囲で使用するため、この範囲の下限付近でターレットを切り替えて他の水晶振動子３２６Ａ−１〜３及び３２６Ｂ１〜３をセットする。
【０１１５】
一般的に膜厚モニタの構成では基板に膜付けを行い、膜厚計測を行った結果に基づいて行われている。水晶振動子３２６Ａ−１〜３及び３２６Ｂ１〜３はその線形性にわずかながらも個体差を持つ。このため、従来は、精密に膜厚制御する場合において、すべての水晶振動子３２６Ａ−１〜３及び３２６Ｂ１〜３に対して基板に成膜して校正をかけなければならず、段取りに時間を要した。
【０１１６】
本実施例では、少なくとも蒸着開始の１回だけは、基板6６１へ蒸着しての膜厚の測定データを用いた膜厚モニタ３２０Ａ, ３２０Ｂの校正が必要であるが、それ以降連続稼働している時には、基板６１への膜付けを行わずに校正をかけることが可能である。
【０１１７】
まず、蒸発源３７１を成膜するための温度設定にする。その後、所定のスキャン速度で蒸発源３７１をスキャンし、基板６１に成膜処理を施す。その時の蒸発源３７１と連動して動く第一の膜厚モニタ３２０Ａの蒸発レートを記録すると共に、基板６１に付着した膜厚を計測する。そして第一の膜厚モニタの蒸発レート測定値と実際に基板に付着した膜厚の比が所定の基準値とずれを生じる場合には、補正係数（ツーリングファクタ）を掛けて計測した蒸発レートの値を校正する。なお、スキャン速度を変更する場合には、蒸発レートに対して膜厚とスキャン速度の積との比からツーリングファクタを求めても良い。
【０１１８】
次に、蒸発源３７１のノズルの長手方向又は配列方向の気化した蒸着材料３７１Ｚの放出レートの分布を読み取る第二の膜厚モニタ３２０Ｂで蒸発源３７１をスキャンすることにより、気化した蒸着材料３７１Ｚの放出レートの平均値を求める。そして、校正の済んだ第一の膜厚モニタ３２０Ａとの比を求める。両者にずれが生じている場合は、補正係数を求め、所定の値になるように合わせるようにする。
【０１１９】
上記２つの操作では第二の膜厚モニタ３２０Ｂを先に校正し、第二の膜厚モニタ３２０Ｂを基準に第一の膜厚モニタ３２０Ａを校正しても構わない。
【０１２０】
連続稼働中では、第一あるいは第二の膜厚モニタ３２０Ａ, ３２０Ｂにおいてどちらか一方の水晶振動子３２６Ａ−１〜３及び３２６Ｂ１〜３の使用限度に近づいた場合に、使用限度に近づいた膜厚モニタ３２０ Ａ,Ｂの水晶振動子３２６Ａ−１〜３及び３２６Ｂ１〜３を切り替え、もう一方膜厚モニタ３２０Ａ, ３２０Ｂの切り替え直前の測定結果を基準に校正を掛けることで、生産を止めずに、短時間かつ高精度な校正が可能になる。
【０１２１】
もし、第一あるいは第二の膜厚モニタ３２０Ａ, ３２０Ｂが同時に使用限度に近づいた場合には、例えば、水晶振動子３２６Ａ−１〜３及び３２６Ｂ１〜３への膜が早く堆積する第一の膜厚モニタの水晶振動子３２６Ａ−１〜３を切り替え、校正が済んでから第二の膜厚モニタの水晶振動子３２６Ｂ−１〜３を切り替えて校正を掛ければよい。
【０１２２】
本実施例では有機ＥＬ表示装置の製造工程における蒸着プロセスへの本発明の適用例を示した。本実施例によれば、有機膜のみならず金属膜の蒸着プロセスでも同様な効果を示す。また、有機ＥＬ表示装置以外にも大面積基板に対する蒸着プロセスを用いる有機ＥＬ照明装置の製造工程でも同様な効果を得られる。
【０１２３】
また、上記した実施例では、真空蒸着により有機蒸着膜を基板上に形成する装置の例を説明したが、本願発明はこれに限定されるものではなく、有機膜以外の蒸着薄膜、例えば金属薄膜や、無機材料系の薄膜の形成にも適用できる。
【実施例４】
【０１２４】
実施例３では処理室３０１ａに運び込まれる基板６１が１枚の場合を例に挙げて説明した。ここでは図２２に示すように、処理室４０１内に基板６２を水平方向に並べて２枚置く、２つの成膜ポジションＲ，Ｌを持つ一実施形態を以下に示す。さらに図２３では、処理室４０１と搬送ロボット４０５の詳細を示す。本実施例における処理室４０１の構成は、実施例３で説明した図１３及び図１５で説明した構成と基本的には同じであるが、一つの処理室４０１の内部に二つの成膜ポジションＲとＬとを設け、その間を蒸発源４７１が移動する点が相違する。真空内での搬送ロボット４０５は通常アームの伸縮、旋回、上下の３つの動作を行うものであり、例えば一つの処理室４０１ａ内に平行に並べた成膜ポジションＲとＬを設ける場合、基板６２の向きを搬送ロボット４０５の伸縮方向に対して基板６２を傾けないと２つの基板６２は平行して並ばない。図２２及び２３に示すように、処理室４０１ａにおいて２枚の基板を並列に並ばせるのに、受渡室４０２ａで搬送ロボット４０５が基板６２を受け取る前に所定量基板６２を傾け、ハンド４５２上で基板６２を受け取る時に搬送ロボット４０５のアーム４５１の伸縮方向に対して傾くように保持させ、処理室４０１ａに基板６２をおいた時に、２つの基板６２が平行に並ぶようにする。４０４ａ〜ｃは、受渡室である。
【０１２５】
図２２及び２３に示した例では、処理室４０１ａの第一の成膜ポジションＲにおいて、一方の基板６２に対して蒸発源４７１をスキャンさせて所定の膜厚の蒸着材料の膜になるように成膜する。同時に処理室４０１ａの第二の成膜ポジションＬでは、搬送ロボット４０５により処理済の基板６２を搬出し、未処理の基板６２を搬入、基板６２とシャドウマスク４８１との位置合わせを行い、基板６２をシャドウマスク４８１とアライメントして重ね合わせた状態で待機する。
【０１２６】
蒸発源４７１の構成は、第３の実施例で図１５を用いて説明したものと同じ構造を有している。
【０１２７】
第一の成膜ポジションＲでの成膜が完了したら、蒸発源４７１を退避位置Ｗに移動させ、基板６２又はシャドウマスク４８１に蒸着材料のガスの流れ４７５が直接当たらないようにする。そして、蒸発源４７１は成膜ポジションＲから成膜ポジションＬに移動する。この時の退避位置Ｗでの蒸発源４７１の移動手段の詳細を図２４に示す。２つの成膜ポジションＲ，Ｌがスキャン方向と平行した位置関係である場合は、蒸発源退避位置Ｗにおいて、蒸発源の長手方向（スキャン方向と直角方向）に蒸発源４７１を移動させる。
【０１２８】
蒸発源４７１は、退避位置Ｗに到達するとリニアガイド４８９とボールねじ４９２Ｐ及び移動ブロック４９１で構成される移動機構とガイドピン４９０で結合する。この状態で処理室４０１の外部に設置したモータ４９２Ｍで真空回転導入機構４９２Ｓを介してボールねじ４９２を回転させることにより移動ブロック４９１とガイドピン４９０と繋合している蒸発源４７１を長手方向に成膜ポジションＲから成膜ポジションＬに移動させることにより、成膜ポジションＲに設けた蒸発源４７１をスキャンさせる蒸発源ベース４７８Ａから成膜ポジションＬに設けた蒸発源ベース４７８Ｂに蒸発源４７１をガイド溝４７９に沿ってスライドさせ、載せ替える。
【０１２９】
この蒸発源４７１の移動機構は一例であり、同様な効果が得られればどのような構造でも構わない。
【０１３０】
このようにして、基板の成膜を２つの成膜ポジションで交互に処理することで、無駄時間を排除でき、蒸発源の稼働率が高まり、高価な蒸着材料の使用効率が高くなる。特に成膜時間が基板の搬入・出、基板とマスクのアライメントに掛かる時間よりも長い場合は無駄時間を蒸発源の移動時間のみに短縮可能となる。
【０１３１】
上記のように蒸発源４７１が移動する場合には、蒸発源４７１のノズルの長手方向又は配列方向の気化した蒸着材料の放出レートの分布を測定する第二の膜厚モニタ４２０Ｂを蒸発源４７１の成膜ポジションＲから成膜ポジションＬへの移動経路上に設けることにより、蒸発源のノズルの長手方向又は配列方向の気化した蒸着材料の放出レートの分布を測定可能である。この場合第二の膜厚モニタ４２０Ｂは２つの成膜ポジションＲとＬの中間付近の処理室４１０側に固定すればよい。このようにすれば、実施例３と同様に蒸発源４７１のノズル４７３の長手方向又は配列方向の気化した蒸着材料４７１Ｚの放出レートの分布を測定することが可能となる。
【０１３２】
次に、実施例４において蒸着開始前に行う蒸着レート確認の処理手順を図２７を用いて説明する。
【０１３３】
先ず蒸着源４７１を退避位置へ移動させる（Ｓ２７０１）．次に、退避位置で第２の膜厚モニタ４２０Ｂと対向する位置で蒸着源４７１をノズルが配列された長手方向に一定速度で移動させて、各ノズルからの気化した蒸着材料の放出量を検出する（Ｓ２７０２）。次に、制御部４５０において、膜厚モニタ４２０Ｂの移動時間と検出値のピーク値との関係から、蒸着源４７１のノズル４７３位置と測定値とのマッチングを取り（Ｓ２７０３）、蒸着源４７１の各加熱制御ブロック単位で各ノズル４７３からの放出量のピーク値の平均を求める（Ｓ２７０４）。次に、制御用熱伝対を取り付けた加熱制御ブロックの各ノズル４７３からの放出量の平均値を基準として、各加熱ブロックの各ノズル４７３からの放出量の平均値を比較して差を求め（Ｓ２７０５）、差が予め設定した許容値を超えて放出量が大きい加熱ブロックの有無をチェックし（Ｓ２７０６）、差が許容値を超えて放出量が大きい加熱ブロックが有った場合にはその加熱ブロックのヒータ電力を低減させて（Ｓ２７０７）再びＳ２７０２のステップから繰返す。
【０１３４】
一方、差が許容量を超えて大きい加熱ブロックはないと判断された場合には、次に差が許容量を超えて小さい加熱ブロックの有無をチェックし（Ｓ２７０８）、差が許容量を超えて小さいと判定された加熱ブロックが有った場合には、その加熱ブロックのヒータ電力を増加させて（Ｓ２７０９）再びＳ２７０２からのステップを繰返す。全ての加熱ブロックについて基準値との差が許容範囲内であると判定された場合には正常と判定し(Ｓ２７１０）、操作を終了する。
【０１３５】
なお、以上の例では２つの成膜ポジションとスキャン方向が並行である場合について示したが、図２５に示すように２つの成膜ポジションが蒸発源４７１のスキャン方向（Ｘ方法）と同一方向に並んでいる場合は、成膜ポジションＲとＬの間に蒸発源71４７１の退避位置Ｗを設ける。この場合、図２６に示すように第二の膜厚モニタ４２０Ｂの側に真空回転導入機構４２９Ｓを介してモータ４２４Ｍにより駆動されるボールねじ４２４Ｐと繋合している移動機構４２５を設け、この移動機構４２５で支持されたアーム４２６で膜厚モニタ４２０Ｂを保持する構成とし、モータ４２４Ｍでボールねじ４２４Ｐを駆動して膜厚モニタ４２０Ｂを待機位置Ｗで停止している蒸発源４７１に沿って移動させることにより、蒸発源４７１のノズル４７３各部の蒸発レートをモニタリングできる。図２５及び２６において、図２３で説明したものと同じ部品については部品番号を共通にして、その説明を省略する。
【０１３６】
本実施例では基板を２枚並行処理する例を示したが、基板搬入・出や基板とマスクの位置合わせが、成膜時間よりも長い場合、３枚以上の並列処理にしても良い。この場合は、各成膜ポジションの間に第二の膜厚モニタ４２０Ｂを設けても良い。また、蒸発源４７１と一緒に移動し、常に定点観測する膜厚モニタ４２０Ａを含め、複数の膜厚モニタ４２０Ａ，４２０Ｂを用いると、それぞれの膜厚モニタ間の校正を掛けて、測定結果を統一する必要がある。これについては、蒸発源４７１の退避位置Ｗに設けた膜厚モニタ４２０Ａ，４２０Ｂのうちどれかひとつを基準にして、校正を掛ければ良い。
【０１３７】
ここで求められた気化した蒸着材料の放出レートの分布を実施例１と同様に、ヒータへの供給電力を調整して蒸発源４７１のノズル４７３の長手方向又は配列方向の気化した蒸着材料４７１Ｚの放出レートの分布が低減するように制御したり、ノズル詰りを観測するなどの判断材料や品質管理に活用できる。
【符号の説明】
【０１３８】
1au.1ad,1bu,1bd,1cu,1cd,1du,1dd・・・真空蒸着チャンバ ２a〜ｄ・・・搬送チャンバ ３・・・ロードクラスタ ４ａ〜ｅ・・・受渡室 ５Ｒ，５ａ〜ｄ・・・搬送ロボット ６・・・基板 ２０、２２０・・・膜厚モニタ ２１・・・水平方向ガイド ２４・・・駆動部 ５０，２５０・・・制御部 ７１・・・蒸発源部 ７１ａ〜n・・・蒸発源 ７２・・・上下駆動手段 ７３ａ〜n・・・蒸発源のノズル ７４，７５、２７４Ｒ,２７４Ｌ、２７５Ｒ、２７５Ｌ・・・シャッタ ７６・・・ガイド軸 ８１・・・シャドウマスク ８２・・・基板保持手段 ２７５・・・レール ２７６・・・左右駆動手段。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、真空蒸着膜を形成する方法及びその装置に係り、特に大型の基板上に厚さが均一な薄膜を形成するのに好適な真空蒸着方法及びその装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
有機ＥＬ表示装置や照明装置に用いられる有機ＥＬ素子は、有機材料からなる有機層を上下から陽極と陰極の一対の電極で挟み込んだ構造で、電極に電圧を印加することにより陽極側から正孔が陰極側から電子がそれぞれ有機層に注入されそれらが再結合することにより発光する仕組みになっている。
この有機層は、正孔注入層、正孔輸送層、発光層、電子輸送層、電子注入層を含む多層膜が積層された構造になっている。この有機層を形成する材料として高分子材料と低分子材料を用いたものがある。このうち低分子材料を用いる場合には、真空蒸着装置を用いて有機薄膜を形成する。
有機ＥＬデバイスの特性は有機層の膜厚の影響を大きく受ける。一方、有機薄膜を形成する基板は年々大形化してきている。したがって、真空蒸着装置を用いる場合、大型の基板上に形成される有機薄膜の膜厚を高精度に制御する必要がある。
【０００３】
真空蒸着で大型の基板に薄膜を形成する構成として、特許文献１（特開２００４−９５２７５号公報）にはライン型の蒸発源を備えた真空蒸着装置が開示されている。特許文献２(特開２００２−３４３５６３号公報)には大形基板を鉛直に保持し、複数の坩堝を備えた蒸発源を用いて基板上に薄膜を形成する真空蒸着装置が開示されている。また、特許文献３(特開２００４−２２５０５８号公報)には、蒸発源移動ガイド部に複数の蒸発源を設けてこの複数の蒸発源を蒸発源移動ガイド部に沿って移動しうる構成が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００４−９５２７５号公報
【特許文献２】特開２００２−３４３５６３号公報
【特許文献３】特開２００４−２２５０５８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１にはライン状に並ぶ複数のノズルを設けた蒸発源の上をガラス基板をノズルが並ぶ方向と直角な方向に移動させてガラス基板上に有機薄膜を形成する構成において、蒸発源の複数のノズルを非均等ピッチで配設して蒸発源の長さ方向の膜厚にばらつきが生じるのを回避することが記載されている。しかし、複数あるノズルのそれぞれについて蒸着材料の析出によるふさがり状態を検出することについては配慮されていない。
【０００６】
特許文献２には大形化した基板の裏面全体を保持具で保持することにより、基板を撓みなく保持した状態で複数の坩堝を備えた蒸発源から材料を蒸発させて基板上に薄膜を形成することが記載されている。しかし、基板上に形成される薄膜を均一化させるための手段については開示されていない。
特許文献３には膜厚モニタで検出した膜厚に基づいて蒸着速度を検出し、これにより蒸着される膜厚を予測して基板上に薄膜を形成する成膜装置が記載されている。しかし、基板上に形成される薄膜を均一化させるための手段については開示されていない。
【０００７】
本発明の目的は、上記した従来技術の課題を解決して、ライン状に並ぶ複数のノズルを設けた蒸発源を用いて大形化した基板に有機薄膜を均一な膜厚で形成することが可能な真空蒸着方法及びその装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するために、本発明では、
真空排気されたチャンバ内において、基板に加熱により気化された蒸着材料を蒸着する蒸着装置を、基板を保持する基板保持手段と、蒸着材料を気化させてノズルから放出する一方向に長い形状を有する蒸発源と、蒸発源の長い一方向と垂直な方向に蒸発源又は基板を保持する基板保持手段の少なくとも一方を移動させる第1の移動手段と、蒸発源からの蒸着材料の放出レートを検出する検出手段と、蒸発源又は検出手段の少なくとも一方を蒸発源の長い一方向と平行に移動させる第２の移動手段と、基板保持手段と蒸発源と第１の移動手段と検出手段と第２の移動手段とを制御する制御手段とで構成し、制御手段で第２の移動手段を制御して検出手段又は蒸発源の少なくとも一方を移動させることにより蒸発源の放出レートの長手方向の分布を計測するようにした。
【０００９】
また、上記目的を達成するために、本発明では、蒸着装置の真空槽内において、表面をシャドウマスクで覆った被処理基板の表面に蒸着により薄膜を形成する真空蒸着部を複数備え、真空に維持された雰囲気中で被処理基板を複数の真空蒸着部間で受け渡しする被処理基板受渡部を有する真空蒸着装置を複数の真空蒸着部のうちの少なくとも一つの真空蒸着部は、線上に配置した複数のノズルを介して加熱により気化させた前記蒸着材料を真空槽内に放出させる蒸発源と、処理基板をシャドウマスクで覆った状態で保持する基板保持手段と、基板保持手段で保持された被処理基板に沿って蒸発源を線上に配置した複数のノズルの配列方向に対して直角な方向に走査させる蒸発源駆動手段と、蒸発源が有するノズルにおいて、１つ又は隣接する複数のノズルをグループとして、ノズルのグループそれぞれから放出される蒸着材料の個別の放出状態をモニタするモニタ手段で構成した。
【００１０】
また、上記目的を達成するために、本発明では、蒸着装置に対して、真空槽に複数の真空蒸着部を設けて、真空蒸着部は蒸発源の長手方向に整列させ、蒸発源は蒸発源の長手方向に順次移動し、それぞれの真空蒸着部に設けられた基板保持部に対応した位置で位置決めする位置決め手段を設け、基板保持部に対応した位置で位置決めした蒸発源を、蒸発源の長手方向と垂直方向に蒸発源を走査させて、基板保持部の基板に成膜を施すことようにし、走査成膜手段を設け、真空蒸着部に基板保持部から成膜処理済基板を取り除き、未処理基板を入替え、位置決めを行う基板入替え手段を設けていること、走査成膜中に前記基板の入替えを行うこと、真空蒸着部間の蒸発源の移動経路上に気化した前記蒸着材料の放出量のモニタ手段を設けるようにした。
【００１１】
更に、上記目的を達成するために、本発明では、内部を排気して真空状態に維持した真空槽に接続した第１の真空蒸着部において、表面をシャドウマスクで覆った被処理基板の表面に蒸着により薄膜を形成し、この薄膜を形成した基板を真空に維持された雰囲気中で第１の真空蒸着部から第２の真空蒸着部に受け渡して第２の真空蒸着部で処理する真空蒸着方法において、第１の真空蒸着部において、処理基板をシャドウマスクで覆った状態で、蒸発源の線上に配置した複数のノズルを介して蒸着材料を真空槽内に放出させながら蒸発源を被処理基板に沿って線上に配置した複数のノズルの配列方向に対して直角な方向に走査させることにより、シャドウマスクを介して被処理基板に蒸着膜を形成し、この被処理基板に蒸着膜を形成しているときに蒸発源から放出される蒸着材料の放出状態を第１のモニタ手段でモニタするようにした。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、ライン状に並ぶ複数のノズルを設けた蒸発源の各ノズルごとの有機ＥＬ材料ガスの放出の状態をモニタすることができ、大型化した基板に有機薄膜を安定して均一な膜厚に形成することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】有機ELデバイス製造装置の概略の構成を示す図である。
【図２】本発明の第１の実施例における搬送室と処理室の構成の模式図と動作を説明する図である。
【図３】シャドウマスクを示す図である。
【図４】本発明の第１の実施例における蒸発源と基板及び膜厚モニタの位置関係を示す図である。
【図５】本発明の第１の実施例における蒸発源と、膜厚モニタ及びシャッタの位置関係を示す図である。
【図６】膜厚モニタの出力の例を示すグラフである。
【図７】本発明の第１の実施例における基板の蒸着処理の動作を説明するフロー図である。
【図８】本発明の第２の実施例における搬送室と処理室の構成の模式図と動作を説明する図である。
【図９】本発明の第２の実施例における蒸発源と基板及び膜厚モニタの位置関係を示す図である。
【図１０】本発明の第２の実施例における左右の蒸着位置と蒸発源と基板及び膜厚モニタの位置関係を説明する図である。
【図１１】本発明の第２の実施例における基板の蒸着処理の動作を説明するフロー図である。
【図１２】本発明の第３の実施例における搬送室と処理室の構成の模式図と動作を説明する図である。
【図１３】本発明の第３の実施例におけるクラスタ形成膜装置の処理室内部の構成及び蒸発源の各ノズルの蒸着材料ガスの放出状態を検出する手段の概略の構成を示す斜視図である。
【図１４】本発明の第３の実施例における蒸発源の線上に配置したノズルを持つ蒸発源のノズルの形態の例を示す図である。
【図１５】本発明の第３の実施例における蒸発源の各ノズルの蒸着材料ガスの放出状態を検出する手段の概略の構成を説明する断面図である。
【図１６】本発明の第３の実施例における各ノズルの蒸着材料ガスの放出状態を検出する手段で得られた検出結果の例を示す。膜厚モニタの周囲を遮蔽板で囲った例で、正常な場合と異常な場合の例を示すグラフをヒータと対応付けて示した図である。
【図１７】本発明の第３の実施例における各ノズルの蒸着材料ガスの放出状態を検出する手段で得られた検出結果の例を示す。膜厚モニタの周囲を遮蔽板で囲わなかった例で、正常な場合と異常な場合の例を示すグラフをヒータと対応付けて示した図である。
【図１８】本発明の第３の実施例における各ノズルの蒸着材料ガスの放出状態を検出する手段から得られた情報からヒータ制御を行う場合の動作フローを示す図である。膜厚モニタ側が移動して各ノズルの蒸着材料ガスの放出状態を検出するケースを示す。
【図１９】本発明の第３の実施例における蒸発源のノズルが孔状場合とスリット状の場合の各ノズルの蒸着材料ガスの放出状態を検出する手段で得られた検出結果の例を示すグラフをヒータと対応付けて示した図である。
【図２０】本発明の第３の実施例における各ノズルの蒸着材料ガスの放出状態を検出する手段から得られた情報から蒸発源のノズル詰りを検出し、アラームを出力する場合の動作フローを示す図である。蒸発源側が移動して各ノズルの蒸着材料ガスの放出状態を検出するケースを示す。
【図２１】本発明の第３の実施例における水晶振動子の交換の際の構成方法の動作フローを示す図である。
【図２２】本発明の第４の実施例における水平状態に保持した基板に対する成膜を行う場合における装置構成の概略の構成を示すブロック図である。
【図２３】本発明の第４の実施例における水平状態に保持した基板に対する成膜を行う装置構成における蒸発源の移動と蒸発源の各ノズルの蒸着材料ガスの放出状態を検出する手段関係を示す斜視図である。本図では基板が並ぶ方向と直角方向に蒸発源を走査する。
【図２４】本発明の第４の実施例における水平状態に保持した基板に対して基板が並ぶ方向と直角方向に蒸発源を走査して成膜を行う場合での蒸発源の各ノズルの蒸着材料ガスの放出状態を検出する手段を示す平面図である。
【図２５】本発明の第４の実施例の変形例における水平状態に保持した基板に対する成膜を行う装置構成における蒸発源の移動と蒸発源の各ノズルの蒸着材料ガスの放出状態を検出する手段関係を示す斜視図である。本図では基板が並ぶ方向と同一方向に蒸発源を走査する。
【図２６】本発明の第４の実施例の変形例における水平状態に保持した基板に対して基板が並ぶ方向に蒸発源を走査して成膜を行う場合での蒸発源の各ノズルの蒸着材料ガスの放出状態を検出する手段を示す平面図である。
【図２７】本発明の第４の実施例における各ノズルの蒸着材料ガスの放出状態を検出する手段から得られた情報からヒータ制御を行う場合の動作フローを示す図である。蒸発源側が移動して各ノズルの蒸着材料ガスの放出状態を検出するケースを示す。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
本発明にかかる真空蒸着装置の一例として、有機ＥＬデバイスの製造に適用した例を説明する。有機ＥＬデバイスの製造装置は、陽極の上に正孔注入層や正孔輸送層、発光層（有機膜層）、陰極の下に電子注入層や輸送層をなど様々な材料の薄膜層を真空蒸着により多層積層して形成する装置である。本発明にかかる有機ＥＬデバイス製造装置は、真空蒸着部に線上に配置した複数のノズルを介して材料を蒸発させる蒸発源と、該蒸発源の各ノズルの処理室の内部への前記材料ガスの放出の状態をモニタするモニタ手段とを備えたことを特徴とする。
以下に、本発明の実施例を図を用いて説明する。
【実施例１】
【００１５】
図１は実施例1にかかる有機ＥＬデバイス製造装置構成の一例を示したものである。本実施形態における有機ＥＬデバイス製造装置１００は、大別して処理対象の基板６を搬入するロードクラスタ３、前記基板６を処理する４つの処理クラスタ(Ａ〜Ｄ)、隣接する各処理クラスタＡ〜Ｄ間又は処理クラスタＡとロードクラスタ３あるいは次工程(封止工程)との間に設置された５つの受渡室４ａ〜ｅを備えて構成されている。
【００１６】
ロードクラスタ３は、前後に真空を維持するためにゲート弁１０を有するロード室３１とロード室３１から基板６を受取り、旋回して受渡室４aに基板６を搬入する搬送ロボット５Rを備えている。各ロード室３１及び各受渡室４は前後にゲート弁１０を有し、当該ゲート弁１０の開閉を制御し真空を維持しながら（真空を維持するための手段、例えば真空排気ポンプの図は省略）ロードクラスタ３あるいは次のクラスタ等へ基板を受渡する。
【００１７】
各クラスタ(Ａ〜Ｄ)は、搬送ロボット５ａ〜ｄを備えた搬送室２ａ〜ｄと、搬送ロボット５ａ〜ｄから基板を受取り、所定の処理を行う図面上で上下に配置された２つの処理室１a〜d,ｕ又はｄ(第１の添え字a〜dはクラスタを示し、第２の添え字u、dは上側下側を示す)を有する。各搬送室２ａ〜ｄと各処理室１a〜d,ｕ又はｄの間には、それぞれゲート弁１０が設けてある。
【００１８】
図２は、第１の実施例に基づく搬送室２と処理室１の内部の構成の概要を示す。処理室１の構成は処理内容によって異なるが、発光材料を蒸着しＥＬ層を形成する真空蒸着を行う処理室１buを例にとって説明する。搬送室２ｂの内部に設置された搬送ロボット５ｂは、左右に旋回可能な構造のアーム５１を有し、その先端には基板搬送用の櫛歯状ハンド５２を装着している。
【００１９】
一方、処理室１buは、図４（ａ）及び（ｂ）に示すように、大別して発光材料を蒸発させ基板６に蒸着させる蒸発源部７１とこの蒸発源部７１を基板保持手段８２により垂直に保持された基板６に沿って基板６と平行に上下方向に駆動させる上下駆動部７２と、基板６の必要な部分に発光材料を蒸着させるシャドウマスク８１と、基板６を搬送ロボット５ｂとの間で受渡しを行う櫛歯状ハンド９４と、櫛歯状ハンド９４で受け取った基板６を旋回させて直立させ基板保持手段８２に移動させる基板旋回手段９３とを備えている。そして、真空蒸着を実施する時には、図示していない真空排気ポンプにより処理室１buの内部は１０−３〜１０−４Ｐａ程度の高真空状態に維持される。
【００２０】
なお、図２では省略しているが、搬送室２ｂと処理室１buとは開閉可能なゲート弁１０で仕切られており、搬送室２ｂと処理室１buとの間の基板６の受け渡しは、真空に排気された中で行われる。
【００２１】
図３にシャドウマスク８１の構成を示す。シャドウマスク８１は、マスク８１Ｍ、フレーム８１Ｆとを備えて構成される。図示していないアライメントマーク検出手段で基板上に形成されたアライメントマーク８４の位置とシャドウマスク８１の窓８５の位置を検出し、基板保持手段８２に固定されたアライメント駆動部８３で、マスク８１Ｍに形成された窓８５(図２参照)を基板６上に形成されたアライメントマーク８４に位置合せをする。
【００２２】
図４は、蒸発源部７１と基板保持手段８２により垂直に保持された基板６およびシャドウマスク８１との関係を説明する図である。第４図(b)は、第４図(a)において矢印Ｂの方向から見た図である。
【００２３】
上下駆動手段７２は、蒸発源部７１を一対のガイド軸７６に沿って上下方向に移動させるものであり、大気側に設けられた駆動モータ７２Ｍ、同モータ７２Ｍにより回転駆動され、処理室１buの壁面１buwに設けられたシール部７２Sに真空シールされた回転部７２Ｃ、回転部７２Ｃに固定され、回転部７２Ｃに同期して回転するボールネジ７２Ｐ、蒸発源部７１に固定されてボールネジ７２Ｐの回転により蒸発源部７１を上下させるナット７２Ｋ及び前記上下時に蒸発源部７１の一対のガイド軸７６上走行を案内する案内ガイド７２Ｇを備えている。一対のガイド軸７６は、一端を処理室１buの壁面１buwで、他端を支持板７８で支持されている。
【００２４】
蒸発源部７１はｎ個の蒸発源７１a〜n(個数nは基板６の幅方向寸法に応じて決める。ｎが１の場合も含む)を有し、各蒸発源７１a〜nは内部に蒸着材料７１Zを収納し、この収納された蒸着材料７１Ｚを外部から加熱するヒータ７１Ｈ、蒸発温度を検知する温度センサ７１Ｓを有し、制御装置５０は、温度センサ７１Ｓで蒸発温度を検知した出力をモニタして所定の蒸着速度が得られるようにヒータ７１Ｈを制御する。温度で蒸発速度を制御する以外に、膜厚モニタ２０で検知する気化した蒸着材料７１Zの放出量の値に基づきヒータ７１Ｈの出力を直接制御しても良い。図２の引出し図に示すように、蒸発源部７１には各蒸発源７１a〜nに対応するノズル７３a〜nがライン状に並んでおり、加熱されて気化した蒸着材料７１Zをそのノズル７３a〜nから処理室１buの内部に放出し、蒸発源部７１と対向して垂直に保持されている基板６の表面にシャドウマスク８１を介して蒸着させる。必要によっては、蒸着膜の特性を向上させるためにドーパント材料も同時に加熱して蒸着させることも可能である。この場合、複数の蒸発源を各蒸発源７１a〜nに対して上下に平行に並べた構成にすればよい。
【００２５】
真空内配線・配管機構４０は、一端が処理室１buの壁１buwに回転可能で大気雰囲気に開放にされた状態で固定された中空の第１リンク４１、一端が前記第１リンク４１の他端に回転可能に接続され、他端がに回転可能に固定された中空の第２リンク４２で構成されたリンク構造を有する。中空のリンク内には、前述したヒータ７１Ｈへの電源線及び温度センサ７１Ｓの信号線などの配線４４が敷設されている。真空内配線・配管機構４０は、蒸発源部７１の上下方向への移動に伴い両リンク４１及び４２が回動することにより、前記信号線、電源線の配線を安定して目的位置に接続した状態を維持することが可能である。
【００２６】
このような構成において、図５に示すように、蒸発源部７１は真空蒸着を開始する前に下降端の待機位置ＷＳLでシャッタ７４を開き（シャッタ７４の開閉機構を省略する）、支持ブロック２２と２３で支持されている水平方向のガイド２１に沿って移動可能な支持体２５に装着された膜厚モニタ２０を駆動部２４で駆動してライン状に並んだ蒸発源部７１の複数の蒸発源７１a〜nのノズル７３a〜nに沿って一定の速度で移動（スキャン）して、蒸発量をモニタし、このモニタした信号を制御部５０に送る。
【００２７】
膜厚モニタ２０は水晶振動子に付着した成膜材料の堆積量に応じた周波数変化に基づいて成膜レートを検出するものである。膜厚モニタ２０の検出面２８は、蒸発源部７１に対する基板保持手段８２により垂直に保持された基板６の表面に対応する位置と同じ平面内（蒸発源部７１と基板６との間隔と同じ間隔）にあるように設置され、基板６の表面に対応する位置の蒸着レート（単位時間当たりに蒸着した膜の厚さ）の蒸発源部７１の長手方向(ノズル７３a〜nの並び方向)の分布を検出できるようになっている。
【００２８】
制御部５０では、膜厚モニタ２０で検出した各ノズル７３a〜nからの蒸発量に対応した基板表面位置における成膜レートを分析して，各ノズル７３a〜nからの蒸発の状態をチェックし、他に比べて検出信号が小さいノズルを特定したり、全てのノズルからの検出信号レベルをあらかじめ設定した基準レベルと比較して蒸発量の過多をチェックすることができる。
【００２９】
図６（ａ）〜（ｃ）に膜厚モニタ２０により検出される信号の例として、膜厚モニタ２０の位置と蒸着レートとの関係を示す。図６（ａ）は各位置で蒸着レートが一定でしかも基準範囲の上限値Ｒｕと下限値Ｒｌの間に入っており、この場合には蒸着が正常に実施されることを示している。図６（ｂ）はある位置から蒸着レートが低下しており、複数の蒸発量が低下していることを示す。これは、蒸発源７１a〜nを複数のブロックに分けて各ブロック単位ごとにヒータ７１Ｈで加熱する構成とした場合に起こり得るケースである。この場合には、対応するブロックの温度を温度センサ７１Ｓで確認しながらそのブロックを加熱するヒータ７１Ｈに印加する電圧を制御して蒸着レートが上記した基準範囲ＲｕとＲｌの間に入るように調整すればよい。更に、図６（ｃ）は複数の蒸発源７１a〜nのうちの１つからの蒸発量が他に比べて低下している状態を示しており、対応する蒸発源７１Ｘを特定してノズル７３の詰りであるのか加熱温度の異常であるのか原因を究明してその対策を採ればよい。
【００３０】
図６（ｂ）及び（ｃ）の例では、蒸着レートが下限値Ｒｌよりも低下する異常状態に例を示したが、蒸着レートが上限値Ｒｕよりも上昇する異常状態が発生した場合にも、上記と同様な手法で異常に対処すればよい。
【００３１】
すなわち、本実施例に拠れば、気化した蒸着材料の個々のノズル７３a〜nから処理室内部への放出の状態をチェックすることができるので、より細かな蒸着レートの制御、すなわち基板上に成膜される薄膜の膜厚分布の均一性を向上させることができる。
【００３２】
膜厚モニタ２０をスキャンさせて蒸発源７１a〜nで気化した蒸着材料のノズル７３a〜nから処理室内部への放出の状態をチェックし、異常が無いことを確認した後、上下駆動手段７２で蒸発源部７１を一定の速度で上昇させ、対向する面に設置された基板６上にシャドウマスク８１を介して発光材料を蒸着させる。蒸発源部７１は、対向する基板６を超えて上昇端の待機位置ＷＳuに達し、前面をシャッタ７５で覆われた状態で次の基板への蒸着の開始を待つ。
【００３３】
本実施例においては、膜厚モニタ２０を蒸発源部７１の下降端側の待機位置ＷＳLにしか設けていないので、蒸発源部７１が上昇端側の待機位置ＷＳuから下降を開始するときには蒸発量のモニタは行わない。
【００３４】
図７は、このような構成による処理室１の処理フローを示した図である。本実施形態での処理の基本的な考え方として、基板の蒸着面を上面にして搬送し、上面搬送された基板６を垂直にたてて、アライメント部８に搬送し、蒸着する。搬送時基板６の下面が蒸着面であるならば反転する必要があるが、上面が蒸着面であるので垂直にたてるだけでよい。
【００３５】
まず、基板６を搬入し(Ｓ７０１)、基板６を垂直に立ててアライメント部８に移動し(Ｓ７０２)、基板６とシャドウマスク８１との位置合せを行なう(Ｓ７０３)。このとき、基板６は蒸着面を上にして搬送されるので、垂直に立てて直ぐに位置合せを行なうことができる。位置合せは、図２の引出し図に示すように、ＣＣＤカメラ（図示せず）で撮像し、基板6に設けられたアライメントマーク８４がマスク８１Ｍ設けられた窓８５の中心にくるように、シャドウマスク８１を前記アライメント駆動部８３で制御することによって行なう。窓８５の大きさは例えば幅５０μｍ、高さ１５０μｍ程度である。マスク８１Ｍの厚さは４０μｍであり、今後さらに薄くなる傾向にある。
【００３６】
基板６が搬入されている間、蒸発源部７１は下降端の待機位置ＷＳlに退避しており、各ノズル７３a〜nの前はシャッタ７４で覆われている。次に基板６の位置合わせを開始するとシャッタ７４が開き(Ｓ７０４)、各蒸発源７１a〜nから蒸発した蒸着材料が各ノズル７３a〜nから処理室１の内部に放出される。
【００３７】
この状態で膜厚モニタ２０が各ノズル７３a〜nに沿ってスキャンを開始して(Ｓ７０５)、基板６の表面に対応する各位置の蒸着レートをモニタして各ノズル７３a〜nから処理室内部への気化した蒸着材料の放出の状態を検出する(Ｓ７０６)。膜厚モニタ２０のスキャンが終了する(Ｓ７０７)と、制御部５０で各ノズル７３a〜n及び全体の蒸着レートをチェックして(Ｓ７０８)、異常がある場合には原因がノズル７３a〜nの詰りであるのかヒータ７１Ｈの印加電圧異常であるのかを判断し(Ｓ７０９)、ヒータ７１Ｈの印加電圧異常の場合にはヒータ７１Ｈの印加電圧にフィードバックし(Ｓ７１０)、Ｓ７０５に戻って再び膜厚モニタ移動を開始する。一方、ノズル７３a〜nの詰りである場合には、警報を発して異常を知らせる(Ｓ７１１)。
【００３８】
膜厚モニタ２０による各ノズル７３a〜nからの蒸発量のチェックと、シャドウマスク８１と基板６との位置合せとが終了したら、シャッタ７４を閉じて（Ｓ７１２），上下駆動手段７２で駆動して蒸発源部７１を上方への移動を開始し（Ｓ７１３）、蒸発源部７１を一定の速度で移動させながら蒸発させた蒸発材料７１Ｚを各ノズル７３a〜nから処理室１の内部に放出させシャドウマスク８１を解して基板上に蒸着させて薄膜を形成する(Ｓ７１４)。蒸発源部７１が上端まで達すると蒸発源部７１の上昇が停止し(Ｓ７１５)、基板６の蒸着を完了すると、上昇端の待機位置ＷＳuで蒸発源部７１の各ノズル７３a〜nはシャッタ７５で覆われた状態で次の基板への蒸着を開始するまで待機する。次に基板６を処理室１から搬出し（Ｓ７１６）、次の新たな基板６’の搬入を待つ。
【００３９】
次に、新たな基板６’が搬入され(Ｓ７１７)、新たな基板６’が垂直に保持され、(Ｓ７１８)、シャドウマスクとの位置合わせが完了すると(Ｓ７１９) 、上下駆動手段７２で駆動して蒸発源部７１の下方への移動を開始し（Ｓ７２０）、蒸発源部７１を一定の速度で移動させながら蒸発させた蒸発材料７１Ｚを各ノズル７３a〜nから処理室１の内部に放出させシャドウマスク８１を解して基板上に蒸着させて薄膜を形成する(Ｓ７２１)。蒸発源部７１が下端まで達すると蒸発源部７１の下降が停止し(Ｓ７２２)、新たな基板６’の蒸着を完了し、蒸着を完了した基板６’を搬出する（Ｓ７２３）。ここで、新たな基板６’の蒸着を開始する時点において、蒸発源部７１は上昇端側にあり、上昇端側には膜厚モニタ２０が設置されていないので、蒸発源部７１が下降を開始する前の各ノズル７３a〜nからの蒸発量のモニタは行われない。すなわち(Ｓ７０４)〜(Ｓ７１１)までのフローに対応する処理は行われない。
その後、上記フローを繰返して行なう。
【００４０】
以上に説明した実施形態によれば、基板６の表面における蒸発源部７１の各ノズル７３a〜nの並び方向の蒸着レート分布をモニタして各ノズル７３a〜nからの蒸着物質の放出量を調整することにより、膜厚の分布が均一で信頼性の高い有機ＥＬデバイス製造装置を提供することができる。
【００４１】
上記の実施形態は全て基板６の蒸着面を上にして搬送する場合について説明した。その他の基板の搬送方法としては、蒸着面を下にして搬送する方法、基板をケース等に入れて立てて搬送する方法がある。
【００４２】
しかしながら、上記した基板表面に対応する位置における蒸着レートの分布を検出して蒸発源の各ノズルから放出される蒸着物質の放出量を調整するという基本的な考え方は、搬送方法には関係ないので、搬送方法の如何に関わらず本発明を適用できる。
【００４３】
また、上記説明では有機ＥＬデバイスを例に説明したが、有機ＥＬデバイスと同じ背景にある蒸着処理をする成膜装置および成膜方法にも適用できる。
【実施例２】
【００４４】
実施例１においては、真空蒸着を行う処理室１bu内で基板６を１枚ずつ処理する例を説明したが、実施例２においては、処理室１bu内に基板保持手段８２を１対設置して、一方の基板保持手段８２Ｒで保持した基板を処理している間に他の基板保持手段８２Ｌに別の基板をセットしてシャドウマスク８１と、基板６との位置あわせを済ませることにより、装置のスループットを向上させる構成について説明する。
【００４５】
実施例２において実施例１と異なるところは、処理室１buの内部において、シャドウマスク８１と基板保持手段８２、櫛歯状ハンド９４、基板旋回手段９３とをそれぞれ右側Rラインと左側Lラインの２系統備えて構成した点にある。
【００４６】
実施例１と重複する部分については説明を省略し、実施例１と異なる点について説明する。
【００４７】
図８は、第２の実施例に基づく搬送室と処理室の構成の概要を示す。
処理室の構成は処理内容によって異なるが、真空で発光材料を蒸着しＥＬ層を形成する処理室１bu（第２の実施例においては、処理室２０１と表記する）を例にとって説明する。搬送室２０２の内部に設置された搬送ロボット２０５は、左右に旋回可能な構造のアーム２５１を有し、その先端には基板搬送用の櫛歯状ハンド２５２を装着している。
【００４８】
一方、処理室２０１の内部には、大別して発光材料を蒸発させ基板６に蒸着させる蒸発源部７１とこの蒸発源部７１を基板保持手段８２Ｒまたは８２Ｌにより垂直に保持された基板６に沿って基板６と平行に上下方向に駆動させる上下駆動部７６と、基板６の必要な部分に発光材料を蒸着させるシャドウマスク８１と、基板６を搬送ロボット５との間で受渡しを行う櫛歯状ハンド９４と、櫛歯状ハンド９４で受け取った基板６を旋回させて直立させ基板保持手段８２に移動させる基板旋回手段９３と、蒸発源部７１をＬラインとＲラインとの間をレール２７５に沿って移動させる駆動部２７６とを備えている。そして、真空蒸着を実施する時には、図示していない真空排気ポンプにより内部が１０−３〜１０−４Ｐａ程度の高真空状態に維持される。
【００４９】
なお、図８では省略しているが、搬送室２０２と処理室２０１とは開閉可能なゲート弁１０で仕切られている。
【００５０】
図９は、蒸発部２７１と基板保持手段２８２により垂直に保持された基板６およびシャドウマスク８１との関係を説明する図である。図９(b)は、図９(a)において矢印Ｂの方向から見た図である。蒸発源部７１は上下駆動手段７２により一対のガイド軸７６に沿って上下方向に移動させられる。
【００５１】
また図１０に示すように、蒸発源部７１は、左右駆動手段７４によりレール７５に沿って左右のアライメント部ＬとＲとの間を移動する。蒸発部２７１の左右のアライメント部ＬとＲとの間の移動経路の途中には、膜厚モニタ２２０が設置されており、膜厚モニタ２２０の検出面２２１は、基板保持手段８２Ｒまたは８２Ｌにより垂直に保持された基板６の表面と同じ平面内にあるように設定されている。左右駆動手段２７６で駆動されてレール２７５に沿って左右のアライメント部ＬとＲとの間を蒸発源部７１が一定の速度で移動するときに、ライン状に並んだ蒸発源７１a〜nの各ノズル７３a〜nが膜厚モニタ２２０の直前を通過して各ノズル７３a〜nからの蒸発量が膜厚の変化として膜厚モニタ２２０で検出され、この検出された信号は制御部２５０に送られる。
【００５２】
制御部２５０では、膜厚モニタ２２０で検出した各ノズル７３a〜nからの蒸発量に対応した検出信号を分析して，各ノズル７３a〜nからの蒸発の状態をチェックし、他に比べて検出信号が小さいノズル７３を特定したり、全てのノズル７３からの検出信号レベルをあらかじめ設定した基準レベルと比較して蒸着量の過多をチェックすることができる。
【００５３】
制御部２５０で他に比べて検出信号が小さいノズル７３ｘを特定した場合には、蒸発源部７１におけるそのノズル７３ｘの位置を表示手段（図示せず）に出力する。
【００５４】
また、全てのノズル７３における検出信号レベルをあらかじめ設定した基準範囲と比較して蒸着レートが基準範囲を超えたときには、制御部２５０で温度センサ７１Ｓにより蒸発温度を検知して得た信号をモニタしながら蒸発源部７１のヒータ７１Ｈの印加電圧を低減させ、蒸発量が基準範囲以下のときには、制御部５０で同様に温度センサ７１Ｓにより蒸発温度を検知して得た信号をモニタしながら蒸発源部７１のヒータ７１Ｈの印加電圧を増加させるような制御を行う。
【００５５】
また、図９（ｂ）に示した構成において蒸発源７１a〜ｎを複数のブロックに分けて各ブロックごとに加熱するヒータ７１Ｈと蒸発温度を検知する温度センサ７１Ｓとを設けることにより、各ノズル７３a〜nからの検出信号レベルをあらかじめ設定した基準範囲と比較して蒸発量が基準範囲を超えたときには、制御部２５０で各ブロックごとに、それぞれのブロックの温度センサ７１Ｓにより蒸発温度を検知して得た信号をモニタしながら各ブロックごとのヒータ７１Ｈの印加電圧を制御することにより、より細かい蒸着量分布の制御を行うことができる。
【００５６】
さらに、モニタした各ノズル７３a〜nからの検出信号レベルが予め設定した基準レベルを超えた場合、または予め設定した基準レベルよりも低下した場合には、制御部２５０は警報を発して作業者に装置の異常を知らせるように構成することができる。
【００５７】
すなわち、本実施例に拠れば、第１の実施例において図６(a)〜(c)を用いて説明したのと同様に、個々のノズル７３a〜nにおける蒸発の状態をチェックすることができるので、より細かな蒸着レートの制御、すなわち基板上に形成される薄膜の膜厚分布の均一性を向上させることができる。
【００５８】
図１１は、第２の実施例における処理室１の処理フローを示した図である。本実施形態での処理の基本的な考え方として第１の実施例で説明したことと同様に、基板の蒸着面を上面にして搬送し、上面搬送された基板６を垂直にたてて、アライメント部８に搬送し、蒸着する。搬送時に基板６の下面が蒸着面であるならば反転する必要があるが、上面が蒸着面であるので垂直にたてるだけでよい。
【００５９】
また、本実施例においては、蒸着する工程に要する時間と、処理室１へ基板6を搬入してアライメントを完了するまでに要する時間とが略同じであり、本実施形態ではそれぞれ約１分である。そこで、本実施形態での基本的な考え方は、一方のラインで蒸着している間に、他方のラインでは処理を終えた基板を搬出して新たな基板を搬入し、位置合せをし、蒸着する準備を完了させることである。この処理を交互に行なうことによって、蒸発源の待機時間を短くすることが可能になり、待機中の無駄な材料の消費を減少させることができる。
【００６０】
その処理フローを詳細に説明する。まず、Ｒラインにおいて、基板６Ｒを搬入し(Ｓ１１０１Ｒ)、基板６Ｒを垂直に立ててアライメント部８Ｒに移動し(Ｓ１１０２Ｒ)、基板６とシャドウマスク８１との位置合せを行なう(Ｓ１１０３Ｒ)。このとき、垂直に立てて直ぐに位置合せを行なうために、蒸着面を上にして基板６を搬送する。位置合せは、図８の引出し図に示すように、ＣＣＤカメラなどの撮像手段(図示せず)で撮像し、基板6に設けられたアライメントマーク８４がシャドウマスク８１Ｒに設けられた窓８５の中心にくるように、シャドウマスク８１Ｒを前記アライメント駆動部８３Ｒで制御することによって行なう。本蒸着が赤(Ｒ)を発光させる材料であるならば、図３に示すようにシャドウマスク８１Ｒのマスク８１ＭのＲに対応する部分に窓があいており、基板６は窓の下にある部分が蒸着されることになる。その窓の大きさは例えば幅５０μｍ、高さ１５０μｍ程度である。マスク８１Ｍの厚さは４０μｍであり、今後さらに薄くなる傾向がある。
【００６１】
位置合せが終了したら、Ｌライン側で待機してシャッタ２７４Ｌで覆われていた蒸発源部７１を左右駆動手段２７６で駆動してレール２７５に沿ってＲライン側に移動させる(Ｓ１１０１Ｅ)。このとき蒸発源部７１はＬライン側とＲライン側との間を一定の速度で移動し、シャッタ２７４Ｌから外れた位置でライン状に並んだ蒸発源７１a〜nの各ノズル７３a〜nが膜厚モニタ２２０の直前を通過することにより各ノズル７３a〜nからの蒸発量が膜厚の変化、すなわち蒸着レートとして膜厚モニタ２２０で検出され(Ｓ１１０２Ｅ)、この検出された信号は制御部２５０に送られる。
【００６２】
蒸発源部７１のＲライン側への移動が完了(Ｓ１１０３Ｅ)した後、制御部２５０で各ノズル７３a〜n及び全体の蒸発量に異常が無いかチェックして(Ｓ１１０４Ｅ)、異常がある場合には原因がノズル７３a〜nの詰りであるのかヒータ７１Ｈの印加電圧異常であるのか（ヒータ７１Ｈの制御で対応可能か）を判断し(Ｓ１１０５Ｅ)、ヒータ７１Ｈの印加電圧異常の場合にはヒータ７１Ｈの印加電圧にフィードバックし(Ｓ１１０６Ｅ)、蒸発源を一旦ＲラインからＬラインへ移動させて（Ｓ１１０７Ｅ）から、再度Ｓ１１０１Ｅのステップに戻って蒸発源をＬラインからＲラインへ移動を開始する。一方、ノズル７３a〜nの詰りである場合には、警報を発して異常を知らせる(Ｓ１１０８Ｅ)。
【００６３】
シャドウマスク８１と基板６Ｒとの位置合せが終了し、膜厚モニタ２２０による各ノズル７３a〜nからの蒸発量のチェックが終わりＲライン側の待機位置で蒸発源部７１の各ノズル７３a〜nがシャッタ２７４Ｒで覆われた状態でＳ１１０４Ｅで蒸着レート異常なしと判断された場合、上下駆動手段７２で駆動して蒸発源部７１を上方に連続的な移動を開始し(Ｓ１１０４Ｒ)、シャッタ２７４Ｒから外れた位置で蒸発させた蒸発材料７１Ｚを各ノズル７３a〜nから処理室１の内部に放出させてシャドウマスク８１を介して基板６Ｒ上に蒸着させ、薄膜を形成する(Ｓ１１０５Ｒ)。蒸発源部７１が一対のレール２７６の上端付近まで達して基板６Ｒの蒸着を完了すると蒸発源部７１の上方への移動は停止し（Ｓ１１０６Ｒ）、一対のガイド軸７６Ｒの上端部で蒸発源部７１の各ノズル７３a〜nがシャッタ２７５Rで覆われた状態で待機する。
【００６４】
一方、Rラインで基板６Ｒに蒸着中に、LラインではＲラインの(Ｓ１１０１Ｒ)から(Ｓ１１０３Ｒ)までと同様の処理を行なう。すなわち、他の基板６Ｌを搬入し(Ｓ１１０１Ｌ)、当該基板６Ｌを垂直に立ててアライメント部８Ｌに移動し(Ｓ１１０２Ｌ)、シャドウマスク８１Ｌとの位置合せを行なう(Ｓ１１０３Ｌ)。
【００６５】
Ｒラインの基板６Ｒの蒸着を完了して一対のガイド軸７６の上端部で待機している蒸発源部７１は、基板６Ｌとシャドウマスク８１Ｌとの位置合せが終了したのを確認して、駆動部２７６で駆動されてレール２７５に沿ってLライン側に移動し (Ｓ１１０８Ｅ)、前面(各ノズル７３a〜nが設けられた面)がシャッタ２７５Ｌで覆われた状態になる。ここで、Ｒライン側からＬライン側に移動するときに、蒸発源部７１は一対のガイド軸７６の上端部で待機しているために、膜厚モニタ２２０による各ノズル７３a〜nからの蒸発量のチェックは行われない。また、シャッタ２７５Ｒと２７５Ｌとは分離せずに、連続した一体で形成しても良い。その場合、蒸発源部７１は各ノズル７３a〜nが設けられた面（前面）をシャッタで覆われた状態でＲライン側からＬライン側へ移動する。
【００６６】
次に、Ｌライン側に到達した蒸発源部７１は上下駆動手段７２で駆動されて下方に移動を開始して(Ｓ１１０４Ｌ)、シャッタ２７５Ｌによる覆いを外れたところから蒸発させた蒸発材料７１Ｚを各ノズル７３a〜nから処理室１の内部に放出させシャドウマスク８１を介して基板６L上に蒸着させて薄膜を形成し (Ｓ１１０５Ｌ)、蒸発源部７１が一対のレール２７６の下端付近まで達して基板６Ｌの蒸着を完了すると蒸発源部７１の下方への移動を停止し（Ｓ１１０６Ｌ）、一対のガイド軸７６の下端部で蒸発源部７１の各ノズル７３a〜nがシャッタ２７４Ｌで覆われた状態で待機する。
【００６７】
一方、Ｒラインにおいては、蒸発源部７１がＬライン側に移動を完了したのを確認して、基板６Ｒの処理室１からの搬出動作を開始する(Ｓ１１０７Ｒ)。その後新たな基板６R’を搬入し(Ｓ１１０８Ｒ)、基盤６Ｒ’を垂直に立ててアライメント部８Ｒに移動し(Ｓ１１０９Ｒ)、基板６Ｒ’とシャドウマスク８１Ｒとの位置合わせを行う(Ｓ１１１０Ｒ)。
【００６８】
その後、上記フローを繰返して行なう。本実施例によれば、蒸発源部７１の移動時間を除いて無駄に蒸着材料７１Ｚを使用することなく基板上に蒸着膜を形成することができる。本実施例において、必要な蒸着時間と処理室への基板の出し入れ及びアライメントにかかる時間とを約１分とし、蒸発源部７１の移動時間を５秒とすれば、基板を１枚しか装着できない方式では基板への蒸着に寄与しない無駄な蒸着時間が１分であるのに対して、本実施例では５秒に短縮できる。
また、上記本実施例によれば、図１１に示すように処理室１での基板6の１枚当たりの処理サイクルは実質的に蒸着時間と蒸発源部７１の移動時間とを足し合せた時間となり、生産性を向上させることができる。前述の条件で処理時間を評価すれば、基板を１枚しか装着できない方式の２分に対し、本発明では１分５秒となり、処理室１ひとつあたりの生産性を約２倍に向上できる。
【実施例３】
【００６９】
実施例１乃至３では大形基板を取り扱う上で有利な水平搬送と垂直成膜を組み合わせた実施形態について説明したが、以下では中形基板の成膜で採用されている水平搬送と水平成膜を組み合わせた装置形態を示す。
【００７０】
図１２は本発明にかかる水平搬送かつ水平成膜を行う有機ＥＬデバイス製造装置３００の構成の一例を示したものである。この装置形態は一般的なクラスタ装置として公知のものであるが、この構成に対して本発明を適用した例を以下に示す。
【００７１】
図１２の有機ＥＬデバイス製造装置３００は、中央に位置する多角形の搬送室３０２a〜cに対してその周辺にロードロック室３３１a，受渡室３０４a〜cや処理室３０１a-1〜ｆ-2が連結される構成の装置形態である。搬送室３０２a〜cはその中央に搬送ロボット３０５a〜cを配置する。搬送ロボット３０５a〜cはロードロック室３３１aや受渡室３０４a〜cや処理室３０１a-1〜ｆ-2に置かれた基板６１を取り出し、新たに別の基板６１を置く。
受渡室３０４a〜cは隣接するクラスタとの間で基板６１の受け渡しを行うために用いられる。処理室３０１a-1〜ｆ-2では、処理対象の基板６１に真空蒸着による成膜処理を施す。クラスタを構成する各室との間にはゲート弁３１０が設けられ、各室毎に真空度を保つことが可能である。ロードロック室３３１では、ゲート弁３１０を閉じて、搬入した基板６１の雰囲気を大気圧から真空、または真空から大気圧に切替える機能を持たせる。成膜処理中は各処理室３０１a-1〜ｆ-2及び各搬送室３０２a〜cは真空ポンプ（図示せず）によって10−３〜10−５Pa台の真空度が維持されている。
【００７２】
処理室３０１a-1〜ｆ-2に備えられたゲート弁３１０を閉じることによって、成膜処理中は各処理室３０１a-1〜ｆ-2で発生するガスが他の処理室３０１a-1〜ｆ-2へ伝播することにより生じる膜の純度の低下を防止することが可能となる。またメンテナンス時には、特定の成膜室３０１a-1〜ｆ-2や搬送室３０２a〜cを個別に大気開放して、メンテナンス後の装置３００全体の状態復帰に掛かる時間を最小限に抑えることも可能となる。
処理室３０１a-1〜ｆ-2の構成は有機層を成膜する処理３０１ａ−１を例にとって説明する。
図１３には第３の実施例に基づく搬送室３０２a〜cと処理室３０１a-1〜ｆ-2の内部構造の概要を、搬送室３０２aと処理室３０１a-1を例に挙げて説明する。図１３に示すように本実施例では、蒸発源３７１を定点観測する膜厚モニタ３１９の他に、蒸発源３７１の上部に蒸発源３７１の長手方向を線上にスキャン可能な膜厚モニタ３２０を設けている。
【００７３】
搬送室３０２ａの内部に設置された搬送ロボット３０５ａは旋回と伸縮動作が可能なアーム３５１aを有し、その先端には基板搬送用の櫛歯状ハンド３５２aを装着している。
【００７４】
一方、処理室３０１ａ-1には、搬送ロボット３０５ａから基板６1の受け渡しを行うための受け渡し機構、シャドウマスク３８１、シャドウマスク３８１と基板６1のアライメント機構、有機蒸着材料を高温加熱して気化させて、指向性を持たせて蒸着材料３７１Zのガス流３７５形成し、基板６1下面に吹き付けて成膜する蒸発源３７１を持つ。
【００７５】
搬送ロボット３０５ａから成膜室３０１a-１に基板６1を搬入する場合、フック３８７の上に基板６1を保持した櫛歯状ハンド３５２を挿入し、搬送アーム３５１を下げて基板周辺部に設けたフック３８７に基板６１を引き渡し、櫛歯状ハンド３５２を後退させる。櫛歯状ハンド３５２挿入時にフック３８７を上昇させて、基板を受け取っても良い。基板６を受け取ると、フック３８７を下げ、基板６１とシャドウマスク３８１を近接させた状態で基板上のアライメントマーク６Ａとシャドウマスク上のアライメントマーク８１Ａとを光学的に検出しながらフック３８７又はシャドウマスク３８１を微動させ、位置合わせを行う。位置合わせ終了後にさらにフック３８７を下げ、シャドウマスク３８１上に基板６１を載せる。そしてフック３８７を後退させ、引き抜きシャドウマスク３８１から離間させる。この際、シャドウマスク３８１上にフック３８７の逃げ溝があるとフック３８７の爪の厚みを増やせ、大きな基板６への対応がし易くなる。シャドウマスク３８１は、マスク３８１Ｍ、フレーム３８１Ｆとを備え、アライメントマーク３８１Ａが形成されている。
【００７６】
蒸発源３７１は蒸着材料３７１Ｚのガス３７５を吹き出す方向に対して垂直方向に伸びた棒状のいわゆるリニアソースの形態を採っており、ガス流３７５の吹き出し口であるノズル３７３は、蒸発源３７１の長手方向に対して線上に列を成して複数設けられている。このノズルは図１４（ａ）（ｂ）に示したような線上に並べた円形やの孔ではなく、図１４（ｃ）（ｄ）に示したようなスリット1個又は複数個設けても構わない。この他に、図１４（ｆ）に示したように小形の蒸発源３７１ａ〜ｎのそれぞれの中心に設けられたノズル３７３から蒸着材料のガス流７５３を供給するタイプの蒸発源３７１を採用する場合には、小形の蒸発源３７１ａ〜ｎを複数用意して、線上に並べれば同様な効果が得られる。この蒸発源３７１ａ〜ｎの各ノズル３７３は基板６１に面した状態で所定の間隔を保ち、基板６１に平行かつ蒸発源３７１の長手方向に対して直角方向に往復移動させる蒸発源移動機構３７２により所定速度でスキャンし、基板６１の対象となる面全体に対して上に蒸着材料の薄膜を形成する。
各搬送室３０２、処理室３０１、搬送ロボット３０５受渡室３０４、蒸発源３７１を含む装置３００の全体は、制御部３５０で制御される。
【００７７】
蒸発源３７１の移動機構３７２は、図１３及び図１５に示すように、蒸発源３７１を一対のガイドレール３７２Ｌに沿って移動し、大気側に設けられた駆動モータ３７２Ｍにより蒸発源ベース３７８に搭載された蒸発源３７１を移動させるものである。真空度を保つ磁性流体シールを内部に持った真空回転導入機構３７２Ｓを処理室３０１ａ-１の壁面３０１ａ-１ｗに設け、その真空側の回転軸によってボールねじ３７２Ｐを回転させる。ボールねじ３７２Ｐの両端は、軸受けを備えた支持板３７６で支持されている。蒸発源３７１を搭載する蒸発源ベース３７８にはボールねじ３７２Ｐのナット３７２Ｋと一対のガイドレール３７２Ｌ上の走行を案内するガイド３７２Ｇと接続しており、ボールねじ３７２Ｐの回転によって、蒸発源３７１はガイドレール３７２Ｌに沿う直線運動を行い、往復のスキャン成膜が可能となる。
【００７８】
以上に示した機構を用いて基板６１に対して蒸発源３７１を往復移動させてスキャン成膜した後は、蒸発源３７１を退避させ、基板６１をシャドウマスク３８１から引き剥がし、再び搬送用ロボット３０５ａで他の処理室３０１へ搬送し、成膜処理を行う。まず、シャドウマスク３８１上に基板６を載せている場合にはフック３８７に引っ掛けて基板６１を上昇させる。そして、搬送ロボット３０５は櫛歯状ハンド３５２ａを基板６１下部に差込み、アーム３５１ａを上昇させて基板６を受け取る。アーム３５１ａを上昇させる代わりにフック３８７を下降させて基板６１を櫛歯状ハンド３５２ａに引き離しても良い。また、フック３８７で基板を引っ掛けた後で、搬送ロボット３０５ａのハンド３５２ａを上昇させる機能を持たせ、基板６１を受け渡してもよい。
以上に示した方法により基板６１に蒸着膜を成膜する場合、膜厚の均一性を確保するためには、蒸発源３７１長手方向の温度制御は欠かせない。図１５に示すように、蒸発源３７１は長手方向に複数の加熱制御ブロック３７１Ｂに分割して加熱制御する。加熱制御ブロック３７１Ｂにはそれぞれヒータ３７１Ｈが設けられている。蒸発源３７１内部には蒸着材料３７１Ｚを仕込んだるつぼ３７１Ｃが収められており、ヒータ３７１Ｈへの通電によりるつぼ３７１ａとそれに充填した蒸着材料３７１Ｚが加熱されて、気化する。蒸発源３７１には温度を検知する熱電対３７１Ｓを有し、制御装置３５０には、温度センサ３７１Ｓの検知する温度出力により、所定のプロセス温度になるように制御する。温度センサ３７１Ｓは、特定の加熱制御ブロック３７１Ｂに1つだけ設けても、各加熱制御ブロック３７１Ｂにそれぞれ設けてもどちらでも構わない。
【００７９】
各加熱制御ブロック３７１Ｂに温度センサを設ける場合には、各加熱制御ブロックで同一の温度にするようにヒータ３７１Ｈへの電力供給を調整する。一般的に蒸発源３７１の長手方向の端部は熱放射が起こるため、中央部に比べて温度低下が予測される。このため、予め蒸発源３７１の長手方向中央部に比べて両サイドの加熱制御ブロック３７１Ｂのヒータ３７１Ｈへの電力供給を多めに設定することで、蒸発源３７１全体の温度の均一化を図る。
【００８０】
また、特定の加熱制御ブロック３７１Ｂに温度センサ３７１Ｓが設けられている場合、例えば蒸発源３７１の中央の加熱制御ブロック３７１Ｂに温度センサ３７１Ｓが設けられている場合には、予め中央の加熱制御ブロックのヒータ３７１Ｈよりも周辺部のヒータ３７１Ｈの方に一定割合または一定値だけ電力供給を多くする。蒸発源３７１の長手方向の温度均一性は、一般的に温調に用いている温度センサ３７１Ｓ以外に温度センサを蒸発源３７１の各部に取り付けて測定を行い、その結果に基づき、各ヒータ３７１Ｈへの電力供給増分を加減して、温度の均一化を図る。
【００８１】
ガスの放出レートの測定手段として、水晶振動子２６式の膜厚モニタ３２０を用いる。これは、蒸発源３７１から放出される蒸着材料３７１Ｚのガス流３７５を冷却した水晶振動子３２６に当てて、水晶振動子３２６検出面に蒸着材料の膜を形成させ、それにより生じる水晶振動子３２６の水晶発信周波数の変化から単位時間当たりに付着する蒸着材料の膜厚を読み取るものである。
【００８２】
通常、膜厚モニタ３２０Ａ，Ｂは成膜に支障がない蒸発源３７１の端部に固定するか、蒸発源３７１が退避位置Ｗ（図１３で蒸発源３７１が存在している場所）に移動した時に検出できるように処理室３０１ａ-1側に固定する。また、蒸発源３７１のノズル３７３と膜厚モニタ３２０Ａ，Ｂの水晶振動子３２６Ａ１−３，Ｂ１−３の間の距離や傾き、センサの指向性によってその検出値が依存する。
【００８３】
水晶振動子３２６Ａ１−３，Ｂ１−３の周囲に蒸着物質が付着するのを防止するために、カバー３１９Ａ，Ｂで周囲を覆い、更に蒸発源３７１から放出された蒸着物質を指向性良く検出するために、各ノズルからの蒸発量をモニタする膜厚モニタ３２０Ｂには、筒状のシールド３２８で水晶振動子３２６Ｂ１−３の上面を覆う構造にした。さらに、水晶振動子３２６Ａ１−３，Ｂ１−３毎に個体差を持っているため、スキャンした時の膜厚との間で校正を掛けなければ使用できない。膜厚モニタ３２０Ａ，Ｂの膜厚計測精度を向上させるには、一度所定の条件で基板6１上に成膜し、その基板を取り出した後に、エリプソメータなどの計測器で膜厚を測定した結果から、校正係数を算出するプロセスが必要である。それ以後は、膜厚モニタ３２０Ａ，Ｂから検出される数値に校正係数を掛け合わせることにより、気化した蒸着材料３７１Ｚの放出レート又は蒸着レートの分布をリアルタイムで高精度に計測することが可能となる。
【００８４】
本発明における実施例として、図１３に示すように、蒸発源３７１に対して第１の膜厚モニタ３２０Ａを固定して蒸着中に蒸発源３７１と一緒に移動させて蒸着中に常時蒸発源３７１からの蒸発量をモニタし、第２の膜厚モニタ３２０Ｂを処理室３０１ａ-1に設ける。第２の膜厚モニタ３２０Ｂは、基板６１に蒸着材料３７１Ｚのガス流れ３7５が届かない蒸発源３７１の退避位置Ｗにおいて、蒸発源３７１のノズル３７３に対向するように水晶振動子３２６を向ける（図１５参照）。
【００８５】
第２の膜厚モニタ３２０Ｂは蒸発源３７１が退避中に蒸発源３７１の長手方向にスキャンする移動機構３１７によって、各ノズル３７３から放出される気化した蒸着材料の放出レートの分布を読み取るように設置する。蒸発源３７１の往復移動機構と同様に、処理室３０１ａ-1側に２本のリニアガイド３２１を設置し、蒸発源３７１のノズル３２１の列と平行かつノズル３７３の列に沿って第２の膜厚モニタ３２０Ｂを移動できるようにする。
処理室３０１ａ-１外部にモータ３２４Ｍを設け、真空気密を保つ磁性流体シールを持つ真空回転導入機構３２４Ｓを回転させ、それに接続した１対の支持部材３２２で支持されているボールねじ３２４Ｐを回転させる。ボールねじのナット３２４Ｋとリニアガイドのガイド機構３２５は第２の膜厚モニタ３２０Ｂに接続しており、モータ３２４Ｍの回転により、第２の膜厚モニタ３２０Ｂは蒸発源３７１の長手方向のスキャン測定を行う。
【００８６】
従来は、基板６１に成膜した後に蒸発源３７１の長手方向に基板６１上の膜厚を膜厚測定機や段差測定機で測定して、膜厚が他と大きく異なる個所が無いように、蒸発源３７１の各加熱制御ブロック３７１Ｂのヒータ３７１Ｈを調整してきた。しかし、蒸発源３７１の各ノズル３７３から放出される気化した蒸着材料３７５の放出レートの分布を測定できないため、膜厚の特異な点は検出できても、どの加熱ブロック３７１Ｂの影響を受けているかが判別し難く、膜厚の均一化を図る調整作業が難しく、多大な時間を要していた。
【００８７】
一方、本発明により、従来と同様に特定部分の気化した蒸着材料の放出レートを定常的にモニタリングし、蒸発源３７１の温度制御を行えるだけでなく、蒸発源３７１の各ノズル３７３から放出される蒸着材料の放出レートの分布の計測が可能となった。このため、蒸発源３７１の各ノズル３７３から放出される蒸着材料の放出レートの分布の計測に基づき、蒸発源３７１を加熱する各加熱制御ブロック３７１Ｂ中のヒータ３７１Ｈに対する電力供給状態を再調整し、蒸発源３７１の各ノズル３７３から放出される蒸着材料ガスの放出レートを均一化する又は想定した放出レートのプロファイルに合わせ込むことように制御しても良い。
【００８８】
膜厚モニタ３２０Ａ及びＢは一般的に急激な温度変化が生じると計測誤差を生じるため、常時水冷が施されている。しかし、第２の膜厚モニタ３２０Ｂのスキャン開始時には、蒸発源３７１からの熱放射を突然受けることになり、温度変化による計測誤差が生じやすい。そこで、筆者らは、第２の膜厚モニタ３２０Ｂをスキャンさせる時には、蒸着材料のガス流れ３７５を受け始める位置で、一定時間停止し、温度が安定してから第２の膜厚モニタ３２０Ｂのスキャンを再開するように駆動機構３１７の制御を変更した。このようにすれば、精密に蒸発源３７１の長手方向の気化した蒸着材料の放出レートの分布を測定することができるようになった。
【００８９】
第２の膜厚モニタ３２０Ｂのスキャン中に、隣接するノズル３７３から放出されるガス流れ３７５が水晶振動子３２６に入射するため、正確な装置診断を行う際に局所範囲、またはノズル１つずつと言う範囲で気化した蒸着材料の放出レートを正確に測定することが困難であった。そこで、図１５に示すように、第２の膜厚モニタ３２０Ｂの水晶振動子３２６の周囲を筒状のシールド３２８で覆い、第２の膜厚モニタ３２０Ｂに指向性を持たせた。この結果、隣接するノズルから発する斜めから入射する蒸着材料のガス流れ３７５を排除することが可能となり、より的確にノズル３７３単位であるいは局所的な範囲で蒸発源３７１の長手方向の気化した蒸着材料の放出レートを測定することが可能となった。
上記の測定結果の一例を図１６（ａ）〜（ｃ）に示す。この例では蒸発源３７１のノズル３７３全てが同一の蒸着材料の放出レートを持つ場合に基板に対して均一な膜が得られるケースである。第２の膜厚モニタ３２０Ｂの水晶振動子３２６の周囲を筒状のシールド３２８で覆うことにより、蒸発源３７１のノズル３７３が穴状である場合には、水晶振動子３２６がノズルの正面に来た時に検出するレートはピークを迎える。スキャン速度を適宜調整し、スキャン開始からの秒数でノズル３７３の正面に水晶振動子３２６が通過するかを確認しておけば、それぞれのレートのピークはどのノズル３７３の穴に対応するかを把握することができる。正常であれば図１６（ａ）のように同じ高さの波形が繰返し測定できる。図１６(ｂ)には、加熱制御ブロック３７１ＢＬからの蒸発量が低下した状態を示す。また、図１６(ｃ)には、一つのノズルに詰まりが発生して蒸着物質の放出量が低下した状態を示す。
【００９０】
なお、上記実施例では図１４（ａ）又は（ｂ）に示したような穴状のノズル３７３Ｃの配列を前提にしたが、図１４（ｃ）又は（ｄ）に示したようなスロット溝タイプのノズル３７３Ｓでは観測されるレートの測定値は図１７（ａ）〜（ｃ）に示すグラフとなり、正常であれば図１７（ａ）のように端部を除き、位置にかかわらず一定の値が検出される。 一方、一部の加熱制御ブロックにヒータ電力の供給不測が発生した場合には、図１７（ｂ）に示すように、不具合が発生した過熱制御ブロックに対応する位置の膜厚モニタ出力にレートの低下が発生する。更に、蒸発源３７１のスロット溝３７３Ｓの一部に詰まりが発生した場合、図１７(ｃ)に示すように膜厚モニタ出力の一部にピンポイント的なレート低下が発生する。
【００９１】
又、図１４（ｅ）に示すように、蒸発源３７１の上面を多孔質の物質３７９で覆い、この多孔質の物質３７９を通って真空室側に放出された蒸着材料で成膜することもできる。以下で挙げるノズル３７３の長手方向又は配列方向の気化した蒸着材料の放出レートの分布の測定結果の応用例では、図１４（ａ）又は（ｂ）に示したような穴タイプのノズル３７３の検出を前提とするが、図１４（ｃ）又は（ｄ）に示したようなスリットタイプのノズルの場合でもサンプリング位置を事前に設定し、評価を行えば同様な処理が可能である。
ノズル３７３の長手方向又は配列方向の気化した蒸着材料の放出レートの分布を測定した結果をヒータ制御に応用すれば、従来のように基板に膜付けを行いながら各ヒータ３７１Ｈへの供給電力調整を基板に膜付けすることなく、装置単体で自動的かつより精密に実施することができる。
【００９２】
例えば、特定の加熱制御ブロックにおけるノズル各部の気化した蒸着材料３７１Ｚの放出レートが部分的に低下したり、過剰である場合が連続稼働中にしばしば生じる。初期の状態で蒸発源３７１の各加熱制御ブロック３７１Ｂの温度バランスを整えても、連続的に稼働しているうちに、蒸発源３７１内部の蒸着材料３７１Ｚの消費状態及びそれを収めているるつぼ３７１Ｃとの接触状態が変化し、蒸着材料の気化状態が変化するものである。従来は成膜して、膜厚を測定しなければこのような状態を検知することができなかった。
【００９３】
本発明ではこのような状態を自動的に検知できるため、対応する加熱制御ブロック３７１Ｂのヒータ３７１Ｈへの電力供給量の増減調整し、再度、第２の膜厚モニタ３２０Ｂで蒸発源３７１をスキャンし、気化した蒸着材料の放出レートの分布が解消されたかを詳細に確認する形でフィードバックをかけることが可能となった。上記を自動的に判定し、調整するアルゴリズムを装置の制御手段３５０に付加すれば、装置内で自動的に基板６１の膜厚が均一を維持するように、蒸発源３７１の各ヒータ３７１Ｈへの電力供給制御も行うことができる。
【００９４】
次に、図１８に基づいて、基板６１への蒸着開始前に行う蒸着レート確認の方法を説明する。
先ず蒸着源３７１を退避位置へ移動させる（Ｓ１８０１）．次に、退避位置で第２の膜厚モニタ３２０Ｂを蒸着源３７１のノズル配列方向に一定速度で移動させて、各ノズルからの気化した蒸着材料の放出量を検出する（Ｓ１８０２）。次に、制御部３５０において、膜厚モニタ３２０Ｂの移動時間と検出値のピーク値との関係から、蒸着源３７１のノズル３７３位置と測定値とのマッチングを取り（Ｓ１８０３）、蒸着源３７１の各加熱制御ブロック単位で各ノズル３７３からの放出量のピーク値の平均を求める（Ｓ１８０４）。次に、制御用熱伝対を取り付けた加熱制御ブロックの各ノズル３７３からの放出量の平均値を基準として、各加熱ブロックの各ノズル３７３からの放出量の平均値を比較して（Ｓ１８０５）、差が予め設定した許容量を超えて大きい加熱ブロックの有無をチェックし（Ｓ１８０６）、差が許容量を超えて大きいと判定された加熱ブロックについてはその過熱ブロックのヒータ電力を低減して（Ｓ１８０７）再びＳ１８０２からのステップを繰返す。
一方、差が許容量を超えていないと判断された場合には、次に差が許容量を超えて小さい加熱ブロックの有無をチェックし（Ｓ１８０８）、差が許容量を超えて小さいと判定された加熱ブロックについてはその加熱ブロックのヒータ電力を増加させて（Ｓ１８０９）再びＳ１８０２からのステップを繰返す。全ての加熱ブロックについて基準値との差が許容範囲内であると判定された場合には正常と判定し(Ｓ１８１０）、操作を終了する。
【００９５】
以上では基板６１の幅に比べて蒸発源３７１の長手方向の幅が充分長い場合を前提にしていて、その場合にはどのノズル３７３からも気化した蒸着材料の放出レートが同じピーク値である必要があった。しかし、基板６１の幅に対して蒸発源３７１の張り出し量が比較的短いケースで、基板６１上での膜厚均一性が確保されるようにするためには、蒸発源３７１の両端のノズル３７３から放出される蒸着材料ガスの放出レートが中央部よりも高い場合を正常とする場合も考えられる。この場合の蒸着材料ガスの放出レートの上記検出系でのプロファイルの検出例を図１９（ａ）および（ｂ）に示す。
【００９６】
図１９（ａ）は、図１４（ａ）または（ｂ）に示したような穴状のノズルを持つ蒸着源３７１からの蒸発の状態をモニタした結果を示す。また、図１９(ｂ)には、図１４（ｃ）または（ｄ）に示したようなスリット状のノズルを持つ蒸着源３７１からの蒸発の状態をモニタした結果を示す。 端部において加熱温度を高くする、ノズル３７３を増設する、ノズル３７３を大口径化する、あるいはノズル３７３の長さが短くする事により、このようなプロファイルを得られる。この様なケースに対して、部分的に気化した蒸着材料ガスの放出レートが増減する場合にも同様に自動的に温度制御により状態を維持することができる。これを実現するためには、基板６上の膜が均一になる加熱制御ブロック３７１Ｂへの電力供給条件下での気化した蒸着材料の放出レート分布を基準プロファイルに定め、以後は、各ノズル３７３から放出される蒸着材料ガスの放出レートを合わせ込むように調整すればよい。
【００９７】
一方、第二の膜厚モニタ３２０Ｂでスキャンした結果、気化した蒸着材料の放出レートが極端に減少しているノズル３７３がある場合や、加熱制御ブロック３７１Ｂのうち局所的に気化した蒸着材料の放出レートが低下しているものがある場合では、蒸着材料が何らかの原因でノズル３７３に析出して詰まる現象が疑われる。
【００９８】
このような状態が確認される場合、ヒータへの供給電力の調整では気化した蒸着材料の放出レートは回復しないため、不良の造り込み防止の観点から、装置管理者にアラームを発する、又は成膜室への基板の受け入れを停止させるなどの処置を行うことが望ましい。これもやはり、上記判定アルゴリズムを制御部３５０に搭載することにより、自動的に不良の造り込みを防止する機能を実現できる。
【００９９】
以上の動作の処理フローを、図２０を用いて説明する。
先ず蒸着源３７１を退避位置へ移動させる（Ｓ２００１）．次に、退避位置で第２の膜厚モニタ３２０Ｂを蒸着源３７１のノズル配列方向に一定速度で移動させて、各ノズルからの気化した蒸着材料の放出量を検出する（Ｓ２００２）。次に、制御部３５０において、膜厚モニタ３２０Ｂの移動時間と検出値のピーク値との関係から、蒸着源３７１のノズル３７３位置と測定値とのマッチングを取り（Ｓ２００３）、蒸着源３７１の各ノズル３７３からの放出量のピーク値の平均を求める（Ｓ２００４）。次に、各ノズル３７３からの放出量の平均値に基づいて基準値を設定し（Ｓ２００５）、各ノズル３７３からの放出量を基準値と平均値を比較して差が予め設定した許容値を超えたノズルの有無をチェックし（Ｓ２００６）、差が全て許容値以下の場合は正常と判断して（Ｓ２００７）、操作を終了する。
【０１００】
一方、差が許容値以上のノズルが有る場合には、Ｓ２００２からＳ２００６までのステップを何回繰り返したかを判断し（Ｓ２００８）、繰り返し数が予め設定したｎ回以下の場合にはＳ２００２のステップに戻りＳ２００６までのステップを実行する。もし、Ｓ２００２からＳ２００６までのステップを繰返した回数がｎ回に達しても差が許容値以上のノズルが有る場合にはノズル詰まりと判定し（Ｓ２００９）、処理室３０１内にある基板６１を排除して処理室３０１のゲート弁３１０を閉じて基板受入禁止にし（Ｓ２０１０），アラームを発生させて(Ｓ２０１１)、終了する。
以上で示した蒸発源３７１の長手方向の気化した蒸着材料３７１Ｚの放出レートの分布の測定データは基板６１を1枚成膜する毎において、その着工前又は後にデータを蓄積することが可能である。このため、不良発生時に原因工程の特定を行うための品質管理データとしても活用できる。
【０１０１】
上記の実施例では、蒸発源３７１のノズル３７３から発生するガス流れ３７５が基板６１に到達しない退避位置Ｗに蒸発源３７１を移動させて、蒸発源３７１の長手方向の気化した蒸着材料の放出レートの分布を計測していた。しかし、蒸発源３７１を退避位置Ｗに移動させなくても、基板６１と蒸発源３７１の間に図５に示したシャッタと同等な開閉可能な手段を設けて、基板６１への蒸着材料のガスの流れ３７５の到達を阻止すれば同じ効果が得られる。
次に、実施例３において膜厚モニタ３２０Ａ及び３２０Ｂをモニタしてその寿命を予測しながら基板６１への蒸着を順次繰返して実行する操作の手順について、図２１を用いて説明する。
先ず、基板６１への蒸着を開始する前の準備作業として。以下を実施する。
最初に、蒸発源３７１と連動する膜厚モニタ３２０Ａで蒸発源３７１の各ノズルから放出される気化した蒸着材料の放出レートを測定する（Ｓ２１０１）。次に、蒸発源３７１を所定の速度で駆動して蒸着によりサンプル基板上に薄膜を形成する（Ｓ２１０２）。
【０１０２】
次に、サンプル基板上に形成された薄膜を計測して膜厚の平均値を求める（Ｓ２１０３）。Ｓ１２０１で測定した蒸着材料の放出レートとＳ２１０３で求めた膜厚の平均値に基づいて、(数１)を用いて膜厚モニタ３２０Ａの補正係数αを算出し（Ｓ２１０４）、この算出したαの値を用いて膜厚モニタ３２０Ａを校正し（Ｓ２１０５）、蒸発源３７１を退避位置に移動させる（Ｓ２１０６）。
【０１０３】
【数１】
次に、退避位置において膜厚モニタ３２０Ｂで蒸発源３７１上をスキャンさせて各ノズルからの気化した蒸着材料の放出量を検出し（Ｓ２１０７）、各ノズルからの気化した蒸着材料の放出量のピーク値の平均値を算出する（Ｓ２１０８）。次に、算出した各ノズルからの気化した蒸着材料の放出量のピーク値の平均値と校正した膜厚モニタ３２０Ａの蒸着材料の放出レートとを用いて、膜厚モニタ３２０Ａを基準とした補正係数βを(数２)を用いて算出し（Ｓ２１０９）、この算出した補正係数ベータを用いて、膜厚モニタ３２０Ｂを校正する（Ｓ２１１０）。
【０１０４】
【数２】
以上で、基板６１への蒸着を開始する前の準備作業を終了する。
【０１０５】
次に、実際の基板６１への蒸着を開始する。
基板６１への蒸着中又は蒸着の合間に膜厚のモニタを行う膜厚モニタ３２０Ａ及び３２０Ｂの水晶振動子３２６の検出面に蒸着材料が堆積すると、水晶振動子３２６の水晶発振周波数が低下する。膜厚モニタ３２０Ａ及び３２０Ｂでは単位時間当たりの水晶発信周波数の変化を成膜レートに変換するものであり、析出した膜厚と水晶発信周波数の変化が線形的に変化する範囲で使用する。そこで、この線形的に変化する範囲の下限を超える前に膜厚モニタ３２０Ａ及び３２０Ｂの寿命時期を予測して寿命時期を迎える前に膜厚モニタ３２０Ａ又は３２０Ｂを交換することが、膜厚不良品を出さず、且つスループットを落とさずに生産を続ける上で重要になる。
【０１０６】
そこで、基板６１への蒸着を開始した後は、膜厚モニタ３２０Ａ及び３２０Ｂの水晶発信周波数を検出してその周波数から膜厚モニタ３２０Ａ及び３２０Ｂの寿命を予測し（Ｓ２１２１）、寿命到達が間近かどうかを判断し（Ｓ２１２２）、膜厚モニタ３２０Ａ及び３２０Ｂの何れも未だ十分に寿命が有る場合には．Ｓ２１２１で膜厚モニタ３２０Ａ及び３２０Ｂの水晶発信周波数を検出しながら蒸着を繰返す。
【０１０７】
一方、寿命到達が間近かと判断したときには、膜厚モニタ３２０Ａ及び３２０Ｂの両方が同時に寿命到達が間近かになったのかそれともどちらか一方が寿命到達が間近かになったのかを判断し（Ｓ２１２３）、膜厚モニタ３２０Ａ及び３２０Ｂの両方が同時に寿命到達が間近かになったと判断した場合には、先ず膜厚モニタ３２０Ｂの直前の検出値を記憶しておき（Ｓ２１３１）、膜厚モニタ３２０Ａの水晶振動子３２６を交換する（Ｓ２１３２）。
【０１０８】
つぎに、この水晶振動子３２６を交換した膜厚モニタ３２０Ａで蒸発源３７１の各ノズルから放出される気化した蒸着材料の放出レートを測定し（Ｓ２１３３）、膜厚モニタ３２０Ａの補正係数αの新たな値を下記の(数３)により算出し（Ｓ２１３４）、膜厚モニタ３２０Ａを校正する（Ｓ２１３５）。
【０１０９】
【数３】
つぎに、この校正した膜厚モニタ３２０Ａを用いてＳ２１２２に戻って基板６１への蒸着を行い、膜厚モニタ３２０Ａ及び３２０Ｂの水晶発信周波数を検出してその周波数から再び膜厚モニタ３２０Ａ及び３２０Ｂの寿命を予測する。その結果、Ｓ２１２３で一方の膜厚モニタの寿命到達が間近かになったと判断した場合には、何れの膜厚モニタであるかを判断して（Ｓ２１４１）、膜厚モニタ３２０Ａであると判断した場合には前述したＳ２１３１からＳ２１３５までのステップを実行する。
【０１１０】
一方、膜厚モニタ３２０Ｂの寿命到達が間近かになったと判断した場合には、膜厚モニタ３２０Ａの直前の検出値を記憶しておき（Ｓ２１４２）、膜厚モニタ３２０Ｂの水晶振動子３２６を交換する（Ｓ２１４３）。つぎに、この水晶振動子３２６を交換した膜厚モニタ３２０Ｂで蒸発源３７１の各ノズルから放出される気化した蒸着材料の放出レートを測定し（Ｓ２１４４）、蒸発源３７１の各ノズルごとの放出量検出のピーク値の平均値を計算し（Ｓ２１４５）、膜厚モニタＡを基準とした膜厚モニタ３２０Ｂの補正係数βの新たな値を下記の(数４)により算出し（Ｓ２１４６）、膜厚モニタ３２０Ｂを校正する（Ｓ２１４７）。
【０１１１】
【数４】
つぎに、この校正した膜厚モニタ３２０Ｂを用いてＳ２１２２に戻って基板６１への蒸着を行い、膜厚モニタ３２０Ａ及び３２０Ｂの水晶発信周波数を検出してその周波数から再び膜厚モニタ３２０Ａ及び３２０Ｂの寿命を予測することを基板６１の処理を繰返しながら実行する。
【０１１２】
図１５に示した構成において、蒸発源71３７１に固定した第一の膜厚モニタ３２０Ａと蒸発源３７１のノズル３７３の長手方向又は配列方向の気化した蒸着材料３７１Ｚの放出レートの分布を測定する第二の膜厚モニタ３２０Ｂとの間で、蒸発源３７１が稼働中に従来よりも高精度に自動校正する例を示す。
【０１１３】
真空蒸着装置を長期間連続稼働させる場合、図１５に示すように、第一と第二の膜厚モニタ３２０Ａ，Ｂの測定では水晶振動子３２６を用いて行う。各膜厚モニタ３２０Ａ，３２０Ｂは水晶振動子３２６を複数持つ。複数の水晶振動子３２６Ａ−１〜３及び３２６Ｂ１〜３はそれぞれターレット３２９Ａ又はＢに固定される。水晶振動子３２６Ａ−１〜３及び３２６Ｂ１〜３は膜厚モニタ３２０Ａ，３２０Ｂと測定位置で電気的に接続されて水晶振動子３２６Ａ−１〜３及び３２６Ｂ１〜３２６の発信周波数が測定される。
【０１１４】
水晶振動子３２６Ａ−１〜３及び３２６Ｂ１〜３の検出面に蒸着材料が堆積すると水晶発振周波数が低下して行く。膜厚モニタ３２０Ａ及び３２０Ｂでは単位時間当たりの水晶発信周波数の変化を成膜レートに変換するものである。膜厚モニタ３２０Ａ，３２０Ｂでは、析出した膜厚と水晶発信周波数の変化が線形的に変化する範囲で使用するため、この範囲の下限付近でターレットを切り替えて他の水晶振動子３２６Ａ−１〜３及び３２６Ｂ１〜３をセットする。
【０１１５】
一般的に膜厚モニタの構成では基板に膜付けを行い、膜厚計測を行った結果に基づいて行われている。水晶振動子３２６Ａ−１〜３及び３２６Ｂ１〜３はその線形性にわずかながらも個体差を持つ。このため、従来は、精密に膜厚制御する場合において、すべての水晶振動子３２６Ａ−１〜３及び３２６Ｂ１〜３に対して基板に成膜して校正をかけなければならず、段取りに時間を要した。
【０１１６】
本実施例では、少なくとも蒸着開始の１回だけは、基板6６１へ蒸着しての膜厚の測定データを用いた膜厚モニタ３２０Ａ, ３２０Ｂの校正が必要であるが、それ以降連続稼働している時には、基板６１への膜付けを行わずに校正をかけることが可能である。
【０１１７】
まず、蒸発源３７１を成膜するための温度設定にする。その後、所定のスキャン速度で蒸発源３７１をスキャンし、基板６１に成膜処理を施す。その時の蒸発源３７１と連動して動く第一の膜厚モニタ３２０Ａの蒸発レートを記録すると共に、基板６１に付着した膜厚を計測する。そして第一の膜厚モニタの蒸発レート測定値と実際に基板に付着した膜厚の比が所定の基準値とずれを生じる場合には、補正係数（ツーリングファクタ）を掛けて計測した蒸発レートの値を校正する。なお、スキャン速度を変更する場合には、蒸発レートに対して膜厚とスキャン速度の積との比からツーリングファクタを求めても良い。
【０１１８】
次に、蒸発源３７１のノズルの長手方向又は配列方向の気化した蒸着材料３７１Ｚの放出レートの分布を読み取る第二の膜厚モニタ３２０Ｂで蒸発源３７１をスキャンすることにより、気化した蒸着材料３７１Ｚの放出レートの平均値を求める。そして、校正の済んだ第一の膜厚モニタ３２０Ａとの比を求める。両者にずれが生じている場合は、補正係数を求め、所定の値になるように合わせるようにする。
【０１１９】
上記２つの操作では第二の膜厚モニタ３２０Ｂを先に校正し、第二の膜厚モニタ３２０Ｂを基準に第一の膜厚モニタ３２０Ａを校正しても構わない。
【０１２０】
連続稼働中では、第一あるいは第二の膜厚モニタ３２０Ａ, ３２０Ｂにおいてどちらか一方の水晶振動子３２６Ａ−１〜３及び３２６Ｂ１〜３の使用限度に近づいた場合に、使用限度に近づいた膜厚モニタ３２０ Ａ,Ｂの水晶振動子３２６Ａ−１〜３及び３２６Ｂ１〜３を切り替え、もう一方膜厚モニタ３２０Ａ, ３２０Ｂの切り替え直前の測定結果を基準に校正を掛けることで、生産を止めずに、短時間かつ高精度な校正が可能になる。
【０１２１】
もし、第一あるいは第二の膜厚モニタ３２０Ａ, ３２０Ｂが同時に使用限度に近づいた場合には、例えば、水晶振動子３２６Ａ−１〜３及び３２６Ｂ１〜３への膜が早く堆積する第一の膜厚モニタの水晶振動子３２６Ａ−１〜３を切り替え、校正が済んでから第二の膜厚モニタの水晶振動子３２６Ｂ−１〜３を切り替えて校正を掛ければよい。
【０１２２】
本実施例では有機ＥＬ表示装置の製造工程における蒸着プロセスへの本発明の適用例を示した。本実施例によれば、有機膜のみならず金属膜の蒸着プロセスでも同様な効果を示す。また、有機ＥＬ表示装置以外にも大面積基板に対する蒸着プロセスを用いる有機ＥＬ照明装置の製造工程でも同様な効果を得られる。
【０１２３】
また、上記した実施例では、真空蒸着により有機蒸着膜を基板上に形成する装置の例を説明したが、本願発明はこれに限定されるものではなく、有機膜以外の蒸着薄膜、例えば金属薄膜や、無機材料系の薄膜の形成にも適用できる。
【実施例４】
【０１２４】
実施例３では処理室３０１ａに運び込まれる基板６１が１枚の場合を例に挙げて説明した。ここでは図２２に示すように、処理室４０１内に基板６２を水平方向に並べて２枚置く、２つの成膜ポジションＲ，Ｌを持つ一実施形態を以下に示す。さらに図２３では、処理室４０１と搬送ロボット４０５の詳細を示す。本実施例における処理室４０１の構成は、実施例３で説明した図１３及び図１５で説明した構成と基本的には同じであるが、一つの処理室４０１の内部に二つの成膜ポジションＲとＬとを設け、その間を蒸発源４７１が移動する点が相違する。真空内での搬送ロボット４０５は通常アームの伸縮、旋回、上下の３つの動作を行うものであり、例えば一つの処理室４０１ａ内に平行に並べた成膜ポジションＲとＬを設ける場合、基板６２の向きを搬送ロボット４０５の伸縮方向に対して基板６２を傾けないと２つの基板６２は平行して並ばない。図２２及び２３に示すように、処理室４０１ａにおいて２枚の基板を並列に並ばせるのに、受渡室４０２ａで搬送ロボット４０５が基板６２を受け取る前に所定量基板６２を傾け、ハンド４５２上で基板６２を受け取る時に搬送ロボット４０５のアーム４５１の伸縮方向に対して傾くように保持させ、処理室４０１ａに基板６２をおいた時に、２つの基板６２が平行に並ぶようにする。４０４ａ〜ｃは、受渡室である。
【０１２５】
図２２及び２３に示した例では、処理室４０１ａの第一の成膜ポジションＲにおいて、一方の基板６２に対して蒸発源４７１をスキャンさせて所定の膜厚の蒸着材料の膜になるように成膜する。同時に処理室４０１ａの第二の成膜ポジションＬでは、搬送ロボット４０５により処理済の基板６２を搬出し、未処理の基板６２を搬入、基板６２とシャドウマスク４８１との位置合わせを行い、基板６２をシャドウマスク４８１とアライメントして重ね合わせた状態で待機する。
【０１２６】
蒸発源４７１の構成は、第３の実施例で図１５を用いて説明したものと同じ構造を有している。
【０１２７】
第一の成膜ポジションＲでの成膜が完了したら、蒸発源４７１を退避位置Ｗに移動させ、基板６２又はシャドウマスク４８１に蒸着材料のガスの流れ４７５が直接当たらないようにする。そして、蒸発源４７１は成膜ポジションＲから成膜ポジションＬに移動する。この時の退避位置Ｗでの蒸発源４７１の移動手段の詳細を図２４に示す。２つの成膜ポジションＲ，Ｌがスキャン方向と平行した位置関係である場合は、蒸発源退避位置Ｗにおいて、蒸発源の長手方向（スキャン方向と直角方向）に蒸発源４７１を移動させる。
【０１２８】
蒸発源４７１は、退避位置Ｗに到達するとリニアガイド４８９とボールねじ４９２Ｐ及び移動ブロック４９１で構成される移動機構とガイドピン４９０で結合する。この状態で処理室４０１の外部に設置したモータ４９２Ｍで真空回転導入機構４９２Ｓを介してボールねじ４９２を回転させることにより移動ブロック４９１とガイドピン４９０と繋合している蒸発源４７１を長手方向に成膜ポジションＲから成膜ポジションＬに移動させることにより、成膜ポジションＲに設けた蒸発源４７１をスキャンさせる蒸発源ベース４７８Ａから成膜ポジションＬに設けた蒸発源ベース４７８Ｂに蒸発源４７１をガイド溝４７９に沿ってスライドさせ、載せ替える。
【０１２９】
この蒸発源４７１の移動機構は一例であり、同様な効果が得られればどのような構造でも構わない。
【０１３０】
このようにして、基板の成膜を２つの成膜ポジションで交互に処理することで、無駄時間を排除でき、蒸発源の稼働率が高まり、高価な蒸着材料の使用効率が高くなる。特に成膜時間が基板の搬入・出、基板とマスクのアライメントに掛かる時間よりも長い場合は無駄時間を蒸発源の移動時間のみに短縮可能となる。
【０１３１】
上記のように蒸発源４７１が移動する場合には、蒸発源４７１のノズルの長手方向又は配列方向の気化した蒸着材料の放出レートの分布を測定する第二の膜厚モニタ４２０Ｂを蒸発源４７１の成膜ポジションＲから成膜ポジションＬへの移動経路上に設けることにより、蒸発源のノズルの長手方向又は配列方向の気化した蒸着材料の放出レートの分布を測定可能である。この場合第二の膜厚モニタ４２０Ｂは２つの成膜ポジションＲとＬの中間付近の処理室４１０側に固定すればよい。このようにすれば、実施例３と同様に蒸発源４７１のノズル４７３の長手方向又は配列方向の気化した蒸着材料４７１Ｚの放出レートの分布を測定することが可能となる。
【０１３２】
次に、実施例４において蒸着開始前に行う蒸着レート確認の処理手順を図２７を用いて説明する。
【０１３３】
先ず蒸着源４７１を退避位置へ移動させる（Ｓ２７０１）．次に、退避位置で第２の膜厚モニタ４２０Ｂと対向する位置で蒸着源４７１をノズルが配列された長手方向に一定速度で移動させて、各ノズルからの気化した蒸着材料の放出量を検出する（Ｓ２７０２）。次に、制御部４５０において、膜厚モニタ４２０Ｂの移動時間と検出値のピーク値との関係から、蒸着源４７１のノズル４７３位置と測定値とのマッチングを取り（Ｓ２７０３）、蒸着源４７１の各加熱制御ブロック単位で各ノズル４７３からの放出量のピーク値の平均を求める（Ｓ２７０４）。次に、制御用熱伝対を取り付けた加熱制御ブロックの各ノズル４７３からの放出量の平均値を基準として、各加熱ブロックの各ノズル４７３からの放出量の平均値を比較して差を求め（Ｓ２７０５）、差が予め設定した許容値を超えて放出量が大きい加熱ブロックの有無をチェックし（Ｓ２７０６）、差が許容値を超えて放出量が大きい加熱ブロックが有った場合にはその加熱ブロックのヒータ電力を低減させて（Ｓ２７０７）再びＳ２７０２のステップから繰返す。
【０１３４】
一方、差が許容量を超えて大きい加熱ブロックはないと判断された場合には、次に差が許容量を超えて小さい加熱ブロックの有無をチェックし（Ｓ２７０８）、差が許容量を超えて小さいと判定された加熱ブロックが有った場合には、その加熱ブロックのヒータ電力を増加させて（Ｓ２７０９）再びＳ２７０２からのステップを繰返す。全ての加熱ブロックについて基準値との差が許容範囲内であると判定された場合には正常と判定し(Ｓ２７１０）、操作を終了する。
【０１３５】
なお、以上の例では２つの成膜ポジションとスキャン方向が並行である場合について示したが、図２５に示すように２つの成膜ポジションが蒸発源４７１のスキャン方向（Ｘ方法）と同一方向に並んでいる場合は、成膜ポジションＲとＬの間に蒸発源71４７１の退避位置Ｗを設ける。この場合、図２６に示すように第二の膜厚モニタ４２０Ｂの側に真空回転導入機構４２９Ｓを介してモータ４２４Ｍにより駆動されるボールねじ４２４Ｐと繋合している移動機構４２５を設け、この移動機構４２５で支持されたアーム４２６で膜厚モニタ４２０Ｂを保持する構成とし、モータ４２４Ｍでボールねじ４２４Ｐを駆動して膜厚モニタ４２０Ｂを待機位置Ｗで停止している蒸発源４７１に沿って移動させることにより、蒸発源４７１のノズル４７３各部の蒸発レートをモニタリングできる。図２５及び２６において、図２３で説明したものと同じ部品については部品番号を共通にして、その説明を省略する。
【０１３６】
本実施例では基板を２枚並行処理する例を示したが、基板搬入・出や基板とマスクの位置合わせが、成膜時間よりも長い場合、３枚以上の並列処理にしても良い。この場合は、各成膜ポジションの間に第二の膜厚モニタ４２０Ｂを設けても良い。また、蒸発源４７１と一緒に移動し、常に定点観測する膜厚モニタ４２０Ａを含め、複数の膜厚モニタ４２０Ａ，４２０Ｂを用いると、それぞれの膜厚モニタ間の校正を掛けて、測定結果を統一する必要がある。これについては、蒸発源４７１の退避位置Ｗに設けた膜厚モニタ４２０Ａ，４２０Ｂのうちどれかひとつを基準にして、校正を掛ければ良い。
【０１３７】
ここで求められた気化した蒸着材料の放出レートの分布を実施例１と同様に、ヒータへの供給電力を調整して蒸発源４７１のノズル４７３の長手方向又は配列方向の気化した蒸着材料４７１Ｚの放出レートの分布が低減するように制御したり、ノズル詰りを観測するなどの判断材料や品質管理に活用できる。
【符号の説明】
【０１３８】
1au.1ad,1bu,1bd,1cu,1cd,1du,1dd・・・真空蒸着チャンバ ２a〜ｄ・・・搬送チャンバ ３・・・ロードクラスタ ４ａ〜ｅ・・・受渡室 ５Ｒ，５ａ〜ｄ・・・搬送ロボット ６・・・基板 ２０、２２０・・・膜厚モニタ ２１・・・水平方向ガイド ２４・・・駆動部 ５０，２５０・・・制御部 ７１・・・蒸発源部 ７１ａ〜n・・・蒸発源 ７２・・・上下駆動手段 ７３ａ〜n・・・蒸発源のノズル ７４，７５、２７４Ｒ,２７４Ｌ、２７５Ｒ、２７５Ｌ・・・シャッタ ７６・・・ガイド軸 ８１・・・シャドウマスク ８２・・・基板保持手段 ２７５・・・レール ２７６・・・左右駆動手段。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
真空排気されたチャンバ内において、基板に加熱により気化された蒸着材料を蒸着する蒸着装置であって、
基板を保持する基板保持手段と、
蒸着材料を気化させてノズルから放出する一方向に長い形状を有する蒸発源と、
前記蒸発源の長い一方向と垂直な方向に前記蒸発源又は前記基板を保持する基板保持手段の少なくとも一方を移動させる第1の移動手段と、
前記蒸発源からの前記蒸着材料の放出レートを検出する検出手段と、
前記蒸発源又は前記検出手段の少なくとも一方を前記蒸発源の長い一方向（長手方向）と平行に移動させる第２の移動手段と、
前記基板保持手段と前記蒸発源と前記第１の移動手段と前記検出手段と前記第２の移動手段とを制御する制御手段とを備え、
該制御手段で前記第２の移動手段を制御して前記検出手段又は前記蒸発源の少なくとも一方を移動させることにより前記蒸発源の放出レートの前記長手方向の分布を計測することを特徴とする真空蒸着装置。
【請求項２】
前記蒸発源は、一方向に長い形状をもって複数の加熱手段を有することを特徴とする請求項１に記載の真空蒸着装置。
【請求項３】
前記制御手段は、前記基板保持手段又は前記蒸発源の少なくともどちらか一方を制御して、前記検出手段で前記蒸発源の放出レートの前記長い一方向の分布の計測を行うときに、前記蒸発源のノズルから放出された蒸着材料が前記基板保持手段に保持された基板に到達しない位置に前記基板保持手段と前記蒸発源とを相対的に移動させることを特徴とする請求項１又は２に記載の真空蒸着装置
【請求項４】
前記基板保持手段と前記蒸発源の間に前記蒸発源と相対的に移動可能に設けられたシャッタ若しくは遮蔽板手段を更に備え、該シャッタ若しくは遮蔽板手段は、前記検出手段が前記蒸発源の放出レートの前記長手方向の分布を少なくとも計測する時に前記蒸発源のノズルの前面又は側方を覆うように設置されていることを特徴とする請求項1乃至３の何れかに記載の真空蒸着装置。
【請求項５】
前記検出手段の検出部が水晶振動子であり、当該検出部の周辺に筒状又は板状の遮蔽板を設けたことを特徴とする請求項1乃至４の何れかに記載の真空蒸着装置。
【請求項６】
前記基板保持手段は、前記被処理基板を垂直に立てて保持し、前記基板保持手段または前記蒸発源の少なくともどちらか一方が鉛直方向又は鉛直方向に対して直角方向に走査することで基板上に成膜を施すことを特徴とする請求項1乃至５の何れかに記載の真空蒸着装置。
【請求項７】
内部を排気して真空状態に維持した真空槽内において被処理基板の表面に蒸着により薄膜を形成する真空蒸着部を有する真空蒸着装置であって、
線上に配置した複数のノズルを介して加熱により気化させた蒸着材料を前記真空槽内に放出させる蒸発源と、
前記処理基板を保持する基板保持手段と、
前記基板保持手段で保持された被処理基板に沿って前記蒸発源を前記線上に配置した複数のノズルの配列方向に対して直角な方向に相対的に走査させる駆動手段と、
前記蒸発源が有する前記ノズルにおいて、１つ又は隣接する複数のノズルをグループとして、前記ノズルのグループそれぞれから放出される前記蒸着材料の個別の放出レートを検出する検出手段と、
を備えたことを特徴とする真空蒸着装置。
【請求項８】
前記真空蒸着部は、前記基板保持手段と前記蒸発源駆動手段とを二組内部に備え、更に、前記蒸発源を前記二組の蒸発源駆動手段の間を移送する蒸発源移送手段を備え、前記検出手段を前記蒸発源移送手段で前記蒸発源を前記二組の蒸発源駆動手段の間を移送する移送系路上に配置したことを特徴とする請求項７記載の真空蒸着装置。
【請求項９】
前記真空に維持された雰囲気中で前記被処理基板を前記真空蒸着部に接続する搬送室を経由して前記複数の真空蒸着部間で受け渡しする基板受渡部を前記搬送室の内部に設置し、前記搬送室と前記複数の真空蒸着部との間にはそれぞれゲート弁が配置されていることを特徴とする請求項７記載の真空蒸着装置。
【請求項１０】
真空排気手段を備えた真空槽と、
線上に配置した複数のノズルを介して前記真空槽の内部に加熱により気化させた前記蒸着材料を放出させる蒸発源と、
被処理基板を保持する前記基板保持手段と、
前記基板保持手段で保持された被処理基板に沿って前記蒸発源を前記線上に配置した複数のノズルの配列方向に対して直角な方向に走査させる蒸発源駆動手段と、
前記蒸発源が有する前記ノズルにおいて、１つ又は隣接する複数のノズルをグループとして、前記ノズルのグループそれぞれから放出される前記蒸着材料の個別の放出レートを検出する検出手段と、
を備えた事を特徴とする真空蒸着装置。
【請求項１１】
前記蒸発源の線上に配置した複数のノズルに沿って前記蒸発源と前記検出手段のうち少なくとも一方を相対的に移動させることにより前記蒸発源の前記ノズルのグループ毎に前記材料の放出レートを検出する事を特徴とする請求項７乃至１０の何れかに記載の真空蒸着装置。
【請求項１２】
気化した前記蒸着材料の放出レートの前記検出手段により、前記ノズルのグループのうちの何れかからの前記蒸着材料の放出の状態が異常である事を検知した時に、異常に関する情報を出力する異常情報出力手段を備えることを特徴とする請求項７乃至１１の何れかに記載の真空蒸着装置。
【請求項１３】
前記モニタ手段でモニタした前記ノズルのグループ毎の前記蒸着材料の放出レートの情報を用いて前記蒸発源を制御する制御手段を備えることを特徴とする請求項７乃至１２の何れかに記載の真空蒸着装置。
【請求項１４】
前記蒸発源は個別に制御可能な複数の加熱部を備え、前記検出手段で検出した前記ノズルのグループ毎の放出レートに応じて前記複数の加熱部を個別に制御することを特徴とする請求項７乃至１３の何れかに記載の真空蒸着装置。
【請求項１５】
内部を排気して真空状態に維持した真空槽に接続した第１の真空蒸着部において、表面をシャドウマスクで覆った被処理基板の表面に蒸着により薄膜を形成し、該薄膜を形成した基板を真空に維持された雰囲気中で前記第１の真空蒸着部から第２の真空蒸着部に受け渡して該第２の真空蒸着部で処理する真空蒸着方法であって、
前記第１の真空蒸着部において、
前記被処理基板に蒸着膜を形成する前に前記蒸発源を待機位置に位置している状態で、前記蒸発源の線上に配置した複数のノズルと第２のモニタ手段とを相対的に走査して前記蒸発源の線上に配置した複数のノズルの個々のノズルからの前記蒸着材料の放出状態をモニタし、
前記処理基板を前記シャドウマスクで覆った状態で、蒸発源の線上に配置した複数のノズルを介して蒸着材料を前記真空槽内に放出させながら該蒸発源を前記被処理基板に沿って前記線上に配置した複数のノズルの配列方向に対して直角な方向に相対的に移動させることにより、前記シャドウマスクを介して被処理基板に蒸着膜を形成し、
該被処理基板に蒸着膜を形成しているときに前記蒸発源から放出される前記蒸着材料の放出状態を第１のモニタ手段でモニタすることを特徴とする真空蒸着方法。
【請求項１６】
前記蒸発源の複数のノズルの個々のノズルからの前記蒸着材料の放出状態をモニタすることにより、前記個々のノズル、又は、複数のノズルごとの前記蒸着材料の放出状態を判定することを特徴とする請求項１５記載の真空蒸着方法。
【請求項１７】
前記第１の真空蒸着部は、前記基板を保持する手段と前記蒸発源を前記基板に沿って相対的に駆動する手段とを二組備え、前記蒸発源を前記二組の蒸発源を相対的に駆動する手段の間を移送する移送系路上で前記蒸発源の線上に配置した複数のノズルの個々のノズルからの前記蒸着材料の放出レートを検出することを特徴とする請求項１５又は１６に記載の真空蒸着方法。
【請求項１８】
前記蒸着材料の放出レートを検出して前記蒸着材料の放出の状態が異常である事を検知した時に、異常に関する情報を出力する異常情報出力手段を備えることを特徴とする請求項１５乃至１７の何れかに記載の真空蒸着方法。
【請求項１９】
前記検出した前記複数のノズル毎の前記蒸着材料の放出のレートの情報を用いて前記蒸発源を制御することを特徴とする請求項１５乃至１８の何れかに記載の真空蒸着方法。
【請求項２０】
前記蒸発源は個別に制御可能な複数の加熱部を備え、前記検出手段で検出した前記ノズルの放出の状態に応じて前記複数の加熱部を個別に制御することを特徴とする請求項１９に記載の真空蒸着方法。
【請求項１】
真空排気されたチャンバ内において、基板に加熱により気化された蒸着材料を蒸着する蒸着装置であって、
基板を保持する基板保持手段と、
蒸着材料を気化させてノズルから放出する一方向に長い形状を有する蒸発源と、
前記蒸発源の長い一方向と垂直な方向に前記蒸発源又は前記基板を保持する基板保持手段の少なくとも一方を移動させる第1の移動手段と、
前記蒸発源からの前記蒸着材料の放出レートを検出する検出手段と、
前記蒸発源又は前記検出手段の少なくとも一方を前記蒸発源の長い一方向（長手方向）と平行に移動させる第２の移動手段と、
前記基板保持手段と前記蒸発源と前記第１の移動手段と前記検出手段と前記第２の移動手段とを制御する制御手段とを備え、
該制御手段で前記第２の移動手段を制御して前記検出手段又は前記蒸発源の少なくとも一方を移動させることにより前記蒸発源の放出レートの前記長手方向の分布を計測することを特徴とする真空蒸着装置。
【請求項２】
前記蒸発源は、一方向に長い形状をもって複数の加熱手段を有することを特徴とする請求項１に記載の真空蒸着装置。
【請求項３】
前記制御手段は、前記基板保持手段又は前記蒸発源の少なくともどちらか一方を制御して、前記検出手段で前記蒸発源の放出レートの前記長い一方向の分布の計測を行うときに、前記蒸発源のノズルから放出された蒸着材料が前記基板保持手段に保持された基板に到達しない位置に前記基板保持手段と前記蒸発源とを相対的に移動させることを特徴とする請求項１又は２に記載の真空蒸着装置
【請求項４】
前記基板保持手段と前記蒸発源の間に前記蒸発源と相対的に移動可能に設けられたシャッタ若しくは遮蔽板手段を更に備え、該シャッタ若しくは遮蔽板手段は、前記検出手段が前記蒸発源の放出レートの前記長手方向の分布を少なくとも計測する時に前記蒸発源のノズルの前面又は側方を覆うように設置されていることを特徴とする請求項1乃至３の何れかに記載の真空蒸着装置。
【請求項５】
前記検出手段の検出部が水晶振動子であり、当該検出部の周辺に筒状又は板状の遮蔽板を設けたことを特徴とする請求項1乃至４の何れかに記載の真空蒸着装置。
【請求項６】
前記基板保持手段は、前記被処理基板を垂直に立てて保持し、前記基板保持手段または前記蒸発源の少なくともどちらか一方が鉛直方向又は鉛直方向に対して直角方向に走査することで基板上に成膜を施すことを特徴とする請求項1乃至５の何れかに記載の真空蒸着装置。
【請求項７】
内部を排気して真空状態に維持した真空槽内において被処理基板の表面に蒸着により薄膜を形成する真空蒸着部を有する真空蒸着装置であって、
線上に配置した複数のノズルを介して加熱により気化させた蒸着材料を前記真空槽内に放出させる蒸発源と、
前記処理基板を保持する基板保持手段と、
前記基板保持手段で保持された被処理基板に沿って前記蒸発源を前記線上に配置した複数のノズルの配列方向に対して直角な方向に相対的に走査させる駆動手段と、
前記蒸発源が有する前記ノズルにおいて、１つ又は隣接する複数のノズルをグループとして、前記ノズルのグループそれぞれから放出される前記蒸着材料の個別の放出レートを検出する検出手段と、
を備えたことを特徴とする真空蒸着装置。
【請求項８】
前記真空蒸着部は、前記基板保持手段と前記蒸発源駆動手段とを二組内部に備え、更に、前記蒸発源を前記二組の蒸発源駆動手段の間を移送する蒸発源移送手段を備え、前記検出手段を前記蒸発源移送手段で前記蒸発源を前記二組の蒸発源駆動手段の間を移送する移送系路上に配置したことを特徴とする請求項７記載の真空蒸着装置。
【請求項９】
前記真空に維持された雰囲気中で前記被処理基板を前記真空蒸着部に接続する搬送室を経由して前記複数の真空蒸着部間で受け渡しする基板受渡部を前記搬送室の内部に設置し、前記搬送室と前記複数の真空蒸着部との間にはそれぞれゲート弁が配置されていることを特徴とする請求項７記載の真空蒸着装置。
【請求項１０】
真空排気手段を備えた真空槽と、
線上に配置した複数のノズルを介して前記真空槽の内部に加熱により気化させた前記蒸着材料を放出させる蒸発源と、
被処理基板を保持する前記基板保持手段と、
前記基板保持手段で保持された被処理基板に沿って前記蒸発源を前記線上に配置した複数のノズルの配列方向に対して直角な方向に走査させる蒸発源駆動手段と、
前記蒸発源が有する前記ノズルにおいて、１つ又は隣接する複数のノズルをグループとして、前記ノズルのグループそれぞれから放出される前記蒸着材料の個別の放出レートを検出する検出手段と、
を備えた事を特徴とする真空蒸着装置。
【請求項１１】
前記蒸発源の線上に配置した複数のノズルに沿って前記蒸発源と前記検出手段のうち少なくとも一方を相対的に移動させることにより前記蒸発源の前記ノズルのグループ毎に前記材料の放出レートを検出する事を特徴とする請求項７乃至１０の何れかに記載の真空蒸着装置。
【請求項１２】
気化した前記蒸着材料の放出レートの前記検出手段により、前記ノズルのグループのうちの何れかからの前記蒸着材料の放出の状態が異常である事を検知した時に、異常に関する情報を出力する異常情報出力手段を備えることを特徴とする請求項７乃至１１の何れかに記載の真空蒸着装置。
【請求項１３】
前記モニタ手段でモニタした前記ノズルのグループ毎の前記蒸着材料の放出レートの情報を用いて前記蒸発源を制御する制御手段を備えることを特徴とする請求項７乃至１２の何れかに記載の真空蒸着装置。
【請求項１４】
前記蒸発源は個別に制御可能な複数の加熱部を備え、前記検出手段で検出した前記ノズルのグループ毎の放出レートに応じて前記複数の加熱部を個別に制御することを特徴とする請求項７乃至１３の何れかに記載の真空蒸着装置。
【請求項１５】
内部を排気して真空状態に維持した真空槽に接続した第１の真空蒸着部において、表面をシャドウマスクで覆った被処理基板の表面に蒸着により薄膜を形成し、該薄膜を形成した基板を真空に維持された雰囲気中で前記第１の真空蒸着部から第２の真空蒸着部に受け渡して該第２の真空蒸着部で処理する真空蒸着方法であって、
前記第１の真空蒸着部において、
前記被処理基板に蒸着膜を形成する前に前記蒸発源を待機位置に位置している状態で、前記蒸発源の線上に配置した複数のノズルと第２のモニタ手段とを相対的に走査して前記蒸発源の線上に配置した複数のノズルの個々のノズルからの前記蒸着材料の放出状態をモニタし、
前記処理基板を前記シャドウマスクで覆った状態で、蒸発源の線上に配置した複数のノズルを介して蒸着材料を前記真空槽内に放出させながら該蒸発源を前記被処理基板に沿って前記線上に配置した複数のノズルの配列方向に対して直角な方向に相対的に移動させることにより、前記シャドウマスクを介して被処理基板に蒸着膜を形成し、
該被処理基板に蒸着膜を形成しているときに前記蒸発源から放出される前記蒸着材料の放出状態を第１のモニタ手段でモニタすることを特徴とする真空蒸着方法。
【請求項１６】
前記蒸発源の複数のノズルの個々のノズルからの前記蒸着材料の放出状態をモニタすることにより、前記個々のノズル、又は、複数のノズルごとの前記蒸着材料の放出状態を判定することを特徴とする請求項１５記載の真空蒸着方法。
【請求項１７】
前記第１の真空蒸着部は、前記基板を保持する手段と前記蒸発源を前記基板に沿って相対的に駆動する手段とを二組備え、前記蒸発源を前記二組の蒸発源を相対的に駆動する手段の間を移送する移送系路上で前記蒸発源の線上に配置した複数のノズルの個々のノズルからの前記蒸着材料の放出レートを検出することを特徴とする請求項１５又は１６に記載の真空蒸着方法。
【請求項１８】
前記蒸着材料の放出レートを検出して前記蒸着材料の放出の状態が異常である事を検知した時に、異常に関する情報を出力する異常情報出力手段を備えることを特徴とする請求項１５乃至１７の何れかに記載の真空蒸着方法。
【請求項１９】
前記検出した前記複数のノズル毎の前記蒸着材料の放出のレートの情報を用いて前記蒸発源を制御することを特徴とする請求項１５乃至１８の何れかに記載の真空蒸着方法。
【請求項２０】
前記蒸発源は個別に制御可能な複数の加熱部を備え、前記検出手段で検出した前記ノズルの放出の状態に応じて前記複数の加熱部を個別に制御することを特徴とする請求項１９に記載の真空蒸着方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【図２５】
【図２６】
【図２７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
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【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【図２５】
【図２６】
【図２７】
【公開番号】特開２０１１−４２８６８（Ｐ２０１１−４２８６８Ａ）
【公開日】平成２３年３月３日（２０１１．３．３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−１２４６５２（Ｐ２０１０−１２４６５２）
【出願日】平成２２年５月３１日（２０１０．５．３１）
【出願人】（５０１３８７８３９）株式会社日立ハイテクノロジーズ (4,325)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年３月３日（２０１１．３．３）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年５月３１日（２０１０．５．３１）
【出願人】（５０１３８７８３９）株式会社日立ハイテクノロジーズ (4,325)
【Ｆターム（参考）】
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