真空蒸着装置
【課題】複数の蒸発源から気化した物質の個々の蒸着速度を正確に計測することができ、共蒸着の濃度比率を正確に制御することができる真空蒸着装置を提供する
【解決手段】真空チャンバー１内に複数の蒸発源２と被蒸着体３とを配置すると共に蒸発源２と被蒸着体３の間の空間を加熱された筒状体４で囲むようにした真空蒸着装置に関する。各蒸発源２を個別に筒状体４内と接続する接続筒部１２と、接続筒部１２の内径を狭める絞り部１３と、蒸発源２から気化した物質９が通過する接続筒部１２の内周の開口度を調整可能な開閉手段６と、蒸発源２から気化した物質９を蒸着させてその蒸着厚みを計測する個別蒸着厚み計測手段７と、各個別蒸着厚み計測手段７で計測される蒸着厚みに応じて、各接続筒部１２の開閉手段８の開口度を調整する開閉制御手段８とを備える。
【解決手段】真空チャンバー１内に複数の蒸発源２と被蒸着体３とを配置すると共に蒸発源２と被蒸着体３の間の空間を加熱された筒状体４で囲むようにした真空蒸着装置に関する。各蒸発源２を個別に筒状体４内と接続する接続筒部１２と、接続筒部１２の内径を狭める絞り部１３と、蒸発源２から気化した物質９が通過する接続筒部１２の内周の開口度を調整可能な開閉手段６と、蒸発源２から気化した物質９を蒸着させてその蒸着厚みを計測する個別蒸着厚み計測手段７と、各個別蒸着厚み計測手段７で計測される蒸着厚みに応じて、各接続筒部１２の開閉手段８の開口度を調整する開閉制御手段８とを備える。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、真空雰囲気中で蒸発源を気化させると共に気化物質を被蒸着体に蒸着させるようにした真空蒸着装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
真空蒸着装置は、真空チャンバー内に蒸発源と被蒸着体とを配置し、真空チャンバー内を減圧した状態で、蒸発源を加熱して、蒸発源を溶融させて蒸発させるか、もしくは蒸発源を昇華させるかして、気化させ、この気化させた物質を被蒸着体の表面に堆積させて蒸着するようにしたものである。そして加熱されて蒸発源から発生する気化物質は蒸発源から法線方向に直進的に放出されるが、放出空間は真空に保たれているため気化物質は直進し、蒸発源と対向して配置される被蒸着体の表面に付着して蒸着されるものである。
【０００３】
しかしこのように気化物質は蒸発源から法線方向に直進的に放出されるので、被蒸着体へ向かって進行しない気化物質が多く、このように被蒸着体へ向かって進行しない気化物質は被蒸着体の表面に付着しないものであり、蒸発源の歩留まりが低くなると共に被蒸着体の表面への蒸着速度が遅くなる等の問題があった。
【０００４】
そこで、真空チャンバー内に配置した蒸発源と被蒸着体が対向する空間を筒状体で囲むと共に筒状体を蒸発源の物質が気化される温度で加熱し、蒸発源から気化した物質を筒状体内を通して被蒸着体の表面に蒸着させるようにした真空蒸着装置が提案されている（例えば特許文献１等参照）。
【０００５】
また、被蒸着体に共蒸着をする場合、複数の蒸発源を用い、各蒸発源から気化した物質を被蒸着体に到達させて、複数の気化物質が混在した状態で被蒸着体に付着させるようにしている（例えば特許文献２等参照）。
【０００６】
図５はその一例を示すものであり、真空チャンバー１内に上面が開口する筒状体４が配設してあり、筒状体４にはヒーター２０が巻いてあって筒状体４を加熱できるようにしてある。この筒状体４の底部に複数の蒸発源２が配置してあり、発熱体２１で加熱して蒸発源２を気化させることができるようにしてある。被蒸着体３は筒状体４の上端の開口の上方に配置してある。２２は真空チャンバー１内を排気して真空雰囲気にする真空ポンプ、２３はシャッターである。
【０００７】
このものにあって、真空チャンバー１内を真空にすると共に蒸発源２を発熱体２１で加熱して気化させると、各蒸発源２から気化した物質が筒状体４内を飛翔して通過し、筒状体４の上端の開口を通って被蒸着体３の表面に付着し、各蒸発源２の気化物質を混合した状態で被蒸着体３に堆積させて共蒸着を行なうことができるものである。そしてこのものでは、各蒸発源２と被蒸着体３が対向する空間が筒状体４で囲まれているので、蒸発源２から発生する気化物質を筒状体４内に囲った状態で、この気化物質を筒状体４の内面で反射させながら被蒸着体３の方向へ進ませることができ、蒸発源２から発生する気化物質の多くを被蒸着体３の表面に到達させることができるものであり、被蒸着体３に付着せずに逃げる量を少なくして歩留まり高く蒸着を行なうことができるものである。また筒状体４はヒーター２０で加熱されており、気化物質が筒状体４の内面に付着しても再加熱されて再気化し、この再気化した物質は被蒸着体３に到達して蒸着層を形成するものであり、筒状体４に気化物質が堆積して歩留まりを低下させるようなことはないものである。
【０００８】
また、複数の蒸発源２を用いて共蒸着する際の濃度比率を制御するために、蒸発源２から気化した物質を蒸着させてその蒸着厚みを計測する蒸着厚み計測手段２４が筒状体４に設けてある。そして複数の蒸発源２のうち、一方の蒸発源２を加熱して気化物質を発生させ、この気化物質が蒸着厚み計測手段２４に付着する時間当たりの膜厚を測定することによって蒸着速度を計測し、次にこの一方の蒸発源２の加熱温度を維持したまま他方の蒸発源２を加熱して気化物質を発生させ、この気化物質が蒸着厚み計測手段２４に付着する時間当たりの膜厚を測定することによって蒸着速度を計測し、各蒸発源２の発熱体２１の温度を制御することによって、各蒸発源２からの気化物質の蒸着速度を制御し、共蒸着の濃度比率を制御するようにしてある。
【特許文献１】特開２００２−０８０９６１号公報
【特許文献２】特開２００４−０５９９８２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかし上記のものでは、複数の蒸発源２から気化した物質が蒸着厚み計測手段２４に付着するため、個々の蒸発源２から気化した物質の蒸着厚みをそれぞれ個別に計測することはできない。従って、個々の蒸発源２から気化した物質のそれぞれの蒸着速度を正確に検出することは困難であり、共蒸着の濃度比率を正確に制御することが難しいという問題があった。
【００１０】
本発明は上記の点に鑑みてなされたものであり、複数の蒸発源から気化した物質の個々の蒸着速度を正確に計測することができ、共蒸着の濃度比率を正確に制御することができる真空蒸着装置を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明の請求項１に係る真空蒸着装置は、真空チャンバー１内に複数の蒸発源２と被蒸着体３とを配置すると共にこれらの蒸発源２と被蒸着体３の間の空間を蒸発源２の物質が気化される温度で加熱された筒状体４で囲み、蒸発源２から気化した物質９を筒状体４内を通して被蒸着体３の表面に到達させて蒸着させるようにした真空蒸着装置において、各蒸発源２を個別に筒状体４内と接続する接続筒部１２と、蒸発源２と筒状体４との間の位置において各接続筒部１２の内周に設けられ、接続筒部１２の内径を狭める絞り部１３と、蒸発源２と絞り部１３の間において各接続筒部１２に設けられ、蒸発源２から気化した物質９が通過する接続筒部１２の内周の開口度を調整可能な開閉手段６と、絞り部１３と開閉手段６の間において各接続筒部１２に設けられ、蒸発源２から気化した物質９を蒸着させてその蒸着厚みを計測する個別蒸着厚み計測手段７と、各個別蒸着厚み計測手段７で計測される蒸着厚みに応じて、各接続筒部１２の開閉手段６の開口度を調整する開閉制御手段８とを備えて成ることを特徴とするものである。
【００１２】
この発明によれば、各接続筒部１２に設けた個別蒸着厚み計測手段７で蒸着厚みを計測することによって、各蒸発源２から気化した物質９が開閉手段６の開口を通過して、接続筒部１２から筒状体４を通って被蒸着体３へと移動する量を個別に検出することができ、個々の各蒸発源２からの気化物質９が被蒸着体３に蒸着される量を個別に正確に検知することができるものであり、各個別蒸着厚み計測手段７で計測された蒸着厚みに応じて各接続筒部１２の開口の開口度を制御することによって、各蒸発源２から気化した物質９が被蒸着体３に蒸着される量を個別に正確に制御することができ、共蒸着の濃度比率を正確に制御することができるものである。また各接続筒部１２に絞り部１３を設けることによって、他の蒸発源２から気化した物質９が接続筒部１２内に侵入することを絞り部１３で抑制して、この侵入した気化物質９が個別蒸着厚み計測手段７に付着することを防ぐことができ、個別蒸着厚み計測手段７による蒸着速度の計測を正確に行なうことができるものである。
【００１３】
また請求項２の発明は、請求項１において、複数の各蒸発源２から気化した物質９を共蒸着させてその蒸着厚みを計測する共蒸着厚み計測手段１４と、共蒸着厚み計測手段１４で計測される蒸着厚みに応じて、各接続筒部１２の開閉手段６の開口度を調整する開閉制御手段１５とを備えて成ることを特徴とするものである。
【００１４】
この発明によれば、共蒸着厚み計測手段１４で蒸着膜厚を計測することによって、各蒸発源２から気化した物質９が被蒸着体３に共蒸着する蒸着速度を検知することができ、共蒸着厚み計測手段１４で計測された蒸着厚みに応じて開閉手段６の開口度を制御することによって、共蒸着の濃度比率を維持しながら、被蒸着体３への蒸着速度を制御することができるものである。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、各接続筒部１２に設けた個別蒸着厚み計測手段７で蒸着厚みを計測することによって、各蒸発源２から気化した物質９が開閉手段６の開口を通過して、接続筒部１２から筒状体４を通って被蒸着体３へと移動する量を個別に検出することができ、個々の各蒸発源２からの気化物質９が被蒸着体３に蒸着される量を個別に正確に検知することができるものであり、各個別蒸着厚み計測手段７で計測された蒸着厚みに応じて各接続筒部１２の開口の開口度を制御することによって、各蒸発源２から気化した物質９が被蒸着体３に蒸着される量を個別に正確に制御することができ、共蒸着の濃度比率を正確に制御することができるものである。また他の蒸発源２から気化した物質９が接続筒部１２内に侵入することを絞り部１３で抑制して、この侵入した気化物質９が個別蒸着厚み計測手段７に付着することを防ぐことができ、個別蒸着厚み計測手段７による蒸着速度の計測を正確に行なうことができるものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、本発明を実施するための最良の形態を説明する。
【００１７】
図１は本発明の実施の形態の一例を示すものであり、真空チャンバー１は真空ポンプ２２で排気することによって真空状態に減圧することができるようにしてある。この真空チャンバー１内には筒状体４が配設してある。筒状体４は上面が開口する有底の筒状に形成されるものであり、上面の開口部は多数の貫通孔２８を設けた分散板２９で塞ぐようにしてある。蒸着を行なう基板などの被蒸着体３は、筒状体４の上端の開口に対向させて、筒状体４の上方に配置されるものである。筒状体４の外周にはシーズヒーターなどのヒーター２０が巻き付けてあり、ヒーター２０に接続した電源２６から給電してヒーター２０を発熱させることによって、筒状体４を加熱することができるようにしてある。
【００１８】
筒状体４の底面には複数の接続筒部１２が接続してある。接続筒部１２は上端の開口が筒状体４内に連通する筒状に形成されるものであり、共蒸着する蒸発源２の個数に応じた本数で設けられるものである。各接続筒部１２の下端部内には坩堝などの加熱容器３１が配設してあり、加熱容器３１に共蒸着する個別の蒸発源２をセットするようにしてある。この蒸発源２としては任意の材料を用いることができるが、例えば有機エレクトロルミネッセンス材料などの有機材料を用いることができる。加熱容器３１には発熱体２１が付設してあり、発熱体２１に接続した電源３２から給電して発熱体２１を発熱させることによって、加熱容器３１内の蒸発源２を加熱することができるようにしてある。また各接続筒部１２の外周にはシーズヒーターなどで形成される発熱体１０ａと、冷媒が通される冷却管などで形成される冷却体１０ｂとが設けてある。発熱体１０ａは電源などで形成される発熱源３４を制御することによって、発熱温度を調整することができ、冷却体１０ｂは冷媒冷却・送り出し装置などで形成される冷却源３５を制御することによって、冷却温度を調整することができるものであり、加熱温度と冷却温度の制御で、接続筒部１２の温度調整を個別に行なうことができるようにしてある。
【００１９】
各接続筒部１２の筒状体４に連通する上端部には、接続筒部１２の内径を狭めるように内方へ屈曲して絞り部１３が形成してある。また各接続筒部１２には蒸発源２と絞り部１３の間の位置において開閉手段６が設けてある。この開閉手段６は電動バルブや電動シャッターなどで形成されるものであり、開口度を調整することができるようにしてある。各接続筒部１２の開閉手段６はＣＰＵやメモリー等を備えて形成される開閉制御手段８に電気的に接続してあり、開閉制御手段８から出力される制御信号によってこれらの開閉手段６の開口度が個々に制御されるようになっている。
【００２０】
また各接続筒部１２の開閉手段８と絞り部１３の間に側面開口部３８が形成してあり、この側面開口部３８に面して個別蒸着厚み計測手段７が設けてある。個別蒸着厚み計測手段７としては特に限定されるものではないが、水晶振動子膜厚計など、表面に蒸着して付着される膜厚を自動計測することができる膜厚計を用いることができる。各接続筒部１２の個別蒸着厚み計測手段７は開閉制御手段８に個別に電気的に接続してあり、個別蒸着厚み計測手段７で測定された蒸着膜厚のデータが開閉制御手段８に入力されるようにしてある。そして開閉制御手段８に入力されるこの蒸着膜厚のデータに基づいて、開閉手段６の開口度が制御されるようになっている。
【００２１】
上記のように形成される真空蒸着装置で蒸着を行なうにあたっては、まず、各接続筒部１２の加熱容器３１にそれぞれ蒸発源２を充填してセットすると共に、被蒸着体３を筒状体４の上端の開口に対向させて水平にセットする。次に、真空ポンプ２２を作動させて真空チャンバー１内を真空状態に減圧し、各接続筒部１２の発熱体２１を発熱させて各蒸発源２を加熱する。さらにヒーター２０によって筒状体４を加熱する。筒状体４の加熱温度は、蒸発源２から気化した物質が筒状体４に付着しても再度蒸発等して気化し、且つ分解されない温度に設定されるものである。
【００２２】
そして上記のように真空チャンバー１内を減圧して各蒸発源２を加熱すると、各蒸発源２は溶融・蒸発、あるいは昇華して気化し、各蒸発源２から発生するこの気化物質９は接続筒部１２の開閉手段６の開口及び絞り部１３を通過して筒状体４内に導入され、筒状体４内を直進する。各蒸発源２と被蒸着体３の間の気化物質９が進む空間は筒状体４で囲まれており、気化物質９は筒状体４内に閉じ込められた状態にあるので、図１に示すように気化物質９は筒状体４の内面で反射して上端の開口へ向けて進む。このとき、筒状体４の上端の開口は多数の貫通孔２８を設けた分散板２９で塞がれているので、筒状体４内の気化物質９は分散板２９の貫通孔２８を通過した後に、筒状体４の上端の開口から出て被蒸着体３の表面に到達し、被蒸着体３の表面に気化物質９を堆積させて蒸着させることができるものである。このように気化物質９は分散板２９の複数箇所の貫通孔２８を通過して被蒸着体３へと進むので、均一な分布で被蒸着体３に気化物質９を到達させることができ、均一な膜厚で被蒸着体３に蒸着を行なうことができるものである。
【００２３】
また、上記のように各蒸発源２から気化した物質９は筒状体４内で規制されており、気化物質９が四方八方へ飛散することを防ぐことができるものであり、蒸発源２から発生する気化物質９の多くを被蒸着体３の表面に到達させて付着させることができるものである。従って蒸発源２から発生する気化物質９の多くが被蒸着体３の表面に付着して成膜に寄与することになって無効材料が少なくなり、蒸発源２の材料利用効率が高くなって歩留まりの高い蒸着が可能になると共に、被蒸着体３の表面の成膜速度を速くすることができるものである。また、筒状体４は加熱されていてホットウォールになっているために、気化物質９が筒状体４の表面に付着しても、付着物は筒状体４で再加熱されて気化し、このように再気化した気化物質９は上記と同様にして被蒸着体３の表面に蒸着されるものである。筒状体４の内周に接して取り付けられた分散板２９も筒状体４からの伝熱や輻射熱で加熱されており、蒸発源２から気化した物質９が分散板２９に付着しても再度蒸発等して気化して、被蒸着体３の表面に蒸着される。従って筒状体４や分散板２９に気化物質９が堆積して蒸着に使用されなくなることを防ぐことができ、蒸着の歩留まりが低下するようなことはないものである。
【００２４】
ここで、各接続筒部１２において、蒸発源２から発生した気化物質９が開閉手段６の開口を通過すると、その一部が側面開口部３８から個別蒸着厚み計測手段７に到達して堆積し、個別蒸着厚み計測手段７に蒸着される。蒸発源２から発生した気化物質９は真空空間に放出されるため、平均自由行程は数十ｍにも及ぶものであり、個別蒸着厚み計測手段７に到達して蒸着される速度と、被蒸着体３に到達して蒸着される速度は相関をもっている。従って、個別蒸着厚み計測手段７で蒸着膜厚を測定することによって、個別蒸着厚み計測手段７で計測された蒸発源２の気化物質９が被蒸着体３に蒸着される膜厚を検知することができ、また個別蒸着厚み計測手段７で単位時間当たりの蒸着膜厚、すなわち蒸着速度を計測することによって、個別蒸着厚み計測手段７で計測された蒸発源２の気化物質９が被蒸着体３に蒸着する蒸着速度を検知することができるものである。そして個別蒸着厚み計測手段７は蒸発源２毎に個別に気化物質９の蒸着速度を計測することができるものであり、他の蒸発源２からの気化物質９の影響を受けることなく、個々の蒸発源２からの気化物質９の蒸着速度を正確に計測することができるものである。
【００２５】
このとき、各接続筒部１２には内径を小さく絞った絞り部１３が設けてあるので、接続筒部１２から筒状体４に出た気化物質９が他の接続筒部１２内に侵入し難くなっている。このため、各接続筒部１２の個別蒸着厚み計測手段７には、その接続筒部１２の蒸発源２から発生して開閉手段６の開口を通過した気化物質９のみが付着するものであり、各蒸発源２から気化した物質９の蒸着速度をより正確に計測することができるものである。
【００２６】
上記のように、各接続筒部１２において個別蒸着厚み計測手段７で個別に蒸着速度を計測することによって、各接続筒部１２の蒸発源２から発生した気化物質９が被蒸着体３に蒸着される蒸着速度を個別に検知することができるものであり、各接続筒部１２の個別蒸着厚み計測手段７で個別に計測された蒸着速度の比が、被蒸着体３に共蒸着される濃度比率となる。
【００２７】
一方、蒸発源２から気化した物質９は、開閉手段６の開口を通過した後に筒状体４内を通って被蒸着体３へと移動し、被蒸着体３に蒸着される。そしてこの開閉手段６の開口度を調整することによって、開閉手段６を通過して移動する気化物質９の量を調整することができる。すなわち、気化物質９は気体であるために、開閉手段６の開口度を小さくすると、開閉手段６を通過して移動する気化物質９の量が減り、逆に開閉手段６の開口度を大きくすると、開閉手段６を通過して移動する気化物質９の量が多くなる。
【００２８】
そこで、各接続筒部１２において個別蒸着厚み計測手段７で個別に計測された蒸着速度のデータがそれぞれ開閉制御手段８に入力されると、開閉制御手段８のＣＰＵで各蒸着速度の比が演算され、この演算結果に基づいて、各接続筒部１２の開閉手段６の開口度を調整するように開閉制御手段８で制御がなされる。すなわち、各接続筒部１２の開閉手段６の開口度を調整することによって、各接続筒部１２の個別蒸着厚み計測手段７で個別に計測される蒸着速度の比を調整することができるものであり、この蒸着速度の比が被蒸着体３に共蒸着する濃度比率の目標値となるように、各接続筒部１２の開閉手段６の開口度の比率を開閉制御手段８で制御するものである。そして上記のように個別蒸着厚み計測手段７は個々の蒸発源２からの気化物質９の蒸着速度を正確に計測することができるので、各接続筒部１２の個別蒸着厚み計測手段７で個別に計測される蒸着速度に基づいて、各接続筒部１２の開閉手段６の開口度を調整する制御を行なうことによって、共蒸着の濃度比率を正確に制御することができるものである。
【００２９】
図２は本発明の実施の形態の他の一例を示すものであり、被蒸着体３の近傍に共蒸着厚み計測手段１４が設けてある。共蒸着厚み計測手段１４は気化物質９が通過する絞り部１３と被蒸着体３の間に配置されていればよいが、被蒸着体３への蒸着膜厚をより正確に測定するためには、被蒸着体３の近傍に配置するのが好ましい。この共蒸着厚み計測手段１４としては上記の個別蒸着厚み計測手段と同様に水晶振動子膜厚計などを用いることができる。この蒸着厚み計測手段１４はＣＰＵやメモリー等を備えて形成される開閉制御手段１５に電気的に接続してあり、共蒸着厚み計測手段１４で測定された蒸着膜厚のデータが開閉制御手段１５に入力されるようにしてある。そして開閉制御手段１５に入力されるこの蒸着膜厚のデータに基づいて、各接続筒部１２に設けた上記の開閉手段６の開口度が制御されるようになっている。図２の実施の形態では、この開閉制御手段１５は上記の開閉制御手段８で兼用されるようにしてある。その他の構成は図１のものと同じである。
【００３０】
このものにあって、上記のように蒸着を行なう際に、各蒸発源２から発生した気化物質９が被蒸着体３の表面に到達して共蒸着されると同時に、共蒸着厚み計測手段１４にも到達して共蒸着され、各蒸発源２の気化物質９が被蒸着体３に蒸着される膜厚と相関をもった膜厚で共蒸着厚み計測手段１４に蒸着が行なわれる。従って、共蒸着厚み計測手段１４で蒸着膜厚を測定することによって、被蒸着体３に共蒸着された膜厚を検知することができ、また共蒸着厚み計測手段１４で単位時間当たりの蒸着膜厚、すなわち共蒸着の蒸着速度を測定することによって、被蒸着体３への共蒸着の蒸着速度を検知することができるものである。
【００３１】
従って、共蒸着厚み計測手段１４で蒸着厚み及び蒸着速度を測定し、この測定データに基づいて、開閉制御手段１５で各接続筒部１２の開閉手段６の開口度を制御することによって、開閉手段６を通過して被蒸着体３へと移動する気化物質９の量を制御することができ、被蒸着体３への蒸着厚み及び蒸着速度を制御することができるものである。このとき、各接続筒部１２の開閉手段６の開口度の比率は、上記のように共蒸着の濃度比率の目標値となるように開閉制御手段８で制御されているので、この開口度の比率を保持した状態で、各接続筒部１２の開閉手段６の開口度を制御するものである。
【００３２】
この蒸着厚み及び蒸着速度の制御を具体的に説明する。まず、真空チャンバー１内の真空度、ヒーター２０による筒状体４の加熱温度、発熱体２１による各蒸発源２の加熱温度を、実際に蒸着を行なう際の条件と同じに設定し、開閉手段６によって調整される開口度と、共蒸着厚み計測手段１４で計測される蒸着速度との相関データを求める予備試験を行なう。また蒸発源２の物質量が気化により減少するのに従って気化量は減少するので、共蒸着厚み計測手段１４で計測される蒸着速度の時間変化に合わせて、相関データを補正する。このようにして得られた開閉手段６の開口度と蒸着速度との相関データは、開閉制御手段１５のメモリーに保存される。
【００３３】
そして被蒸着体３に実際に共蒸着を行なう際には、被蒸着体３への蒸着速度の目標値に対応する開口度となるように開閉制御手段１５で各接続筒部１２の開閉手段６を制御し、共蒸着を行なうものである。またこのように共蒸着を行なう途中で、共蒸着厚み計測手段１４で計測される共蒸着の蒸着速度が目標値よりも大きくなると、開閉制御手段１５で各接続筒部１２の開閉手段６を制御して開口度を小さくし、また共蒸着厚み計測手段１５で計測される共蒸着の蒸着速度が目標値よりも小さくなると、開閉制御手段１５で各接続筒部１２の開閉手段６を制御して開口度を大きくし、このように各接続筒部１２の開閉手段６の開口度をフィードバック制御して、目標値の共蒸着速度が維持されるようにするものである。
【００３４】
上記の実施の形態では、各接続筒部１２に設けた絞り部１３は、接続筒部１２の内径を狭めるように内方へ屈曲して形成するようにしているが、図３に示すように接続筒部１２の内径より小さい内径の管１３ａとして絞り部１３を形成するようにしてもよい。ここで、蒸発源２の物質は、発熱体２１からの伝導熱と接続筒部１２からの輻射熱により加熱され、真空チャンバー１内の真空度を上げることで気化するものであり、気化分子は圧力の低い雰囲気では分子流としてふるまう。そして分子流の流量＝コンダクタンス×圧力であり、コンダクタンスは穴の場合は断面積に比例し、管の場合は管の内径半径の３乗に比例し且つ長さに反比例する。従って、絞り部１３を図３のように長い管１３ａとして形成することによって、コンダクタンスを小さくすることができ、分子流の流量を小さくすることができるものであり、筒状体４内の気化物質９が絞り部１３（管１３ａ）を通過して接続筒部１２内に侵入することをより確実に防いで、個別蒸着厚み計測手段７による蒸発源２からの気化物質９の蒸着速度をより正確に計測することができるものである。尚、管１３ａの内周に気化物質が付着しても、接続筒部１２からの伝熱で加熱され、再蒸発するものであり、蒸着の歩留まりが低下するようなことはないものである。このように、絞り部１３が、蒸着源２の物質が気化される温度に加熱されて設けられ、かつ、蒸着源２から気化した物質９に対するコンダクタンスが接続筒部１２より小さな管１３ａとして形成すると、蒸着源２から気化した物質９の歩留まりを低下させることなく、共蒸着の濃度比率を正確に制御することができるものである。
【００３５】
このように絞り部１３を管１３ａで形成するにあたって、個別蒸着厚み計測手段７による気化物質９の蒸着速度の計測精度を上げるには、管１３ａのコンダクタンスを、管１３ａより蒸発源２側の接続筒部１２のコンダクタンスの１／３００以下に設定するのが好ましい。
【００３６】
また、複数の蒸発源２からの気化物質９を被蒸着体３にほぼ同レートで共蒸着する場合は、各接続筒部１２に設ける管１３ａのコンダクタンスは同程度に設定し、異なる蒸着レートで共蒸着する場合は、各接続筒部１２に設ける管１３ａのコンダクタンスを蒸着レートに適合したものに設定するのが好ましい。
【００３７】
特にドープ蒸着の場合、ホスト材料に対してドーパント材料の濃度は数パーセント程度であるため、ドーパント材料の蒸発源２を設けた接続筒部１２の管１３ａのコンダクタンスを、ホスト材料の蒸発源２を設けた接続筒部１２の管１３ａのコンダクタンスの１／５００以下に小さくすることによって、蒸着レートが大きく異なるドープ蒸着に容易に対応することができるものである。この場合、図４に示すように、ホスト材料の蒸発源２を設けた接続筒部１２の管１３ａの内径よりも、ドーパント材料の蒸発源２を設けた接続筒部１２の管１３ａの内径を小さくし、ホスト材料の蒸発源２を設けた接続筒部１２の管１３ａの長さよりも、ドーパント材料の蒸発源２を設けた接続筒部１２の管１３ａを長く形成することによって、ドーパント材料の蒸発源２を設けた接続筒部１２の管１３ａのコンダクタンスを、ホスト材料の蒸発源２を設けた接続筒部１２の管１３ａのコンダクタンスよりも小さくすることができるものである。またこのようにドーパント材料の蒸発源２を設けた接続筒部１２の管１３ａのコンダクタンスを小さくすることによって、筒状体４内の気化物質９がこのドーパント材料の蒸発源２を設けた接続筒部１２内に侵入することを一層確実に防ぐことができ、ドープ濃度の低いドーパント材料の蒸着速度を個別蒸着厚み計測手段７でより正確に計測することができるものである。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】本発明の実施の形態の一例を示す概略断面図である。
【図２】本発明の実施の形態の他の一例を示す概略断面図である。
【図３】本発明の実施の形態の他の一例を示す概略断面図である。
【図４】本発明の実施の形態の他の一例を示す概略断面図である。
【図５】従来例の概略断面図である。
【符号の説明】
【００３９】
１ 真空チャンバー
２ 蒸発源
３ 被蒸着体
４ 筒状体
６ 開閉手段
７ 個別蒸着厚み計測手段
８ 開閉制御手段
９ 気化物質
１２ 接続筒部
１３ 絞り部
１４ 共蒸着厚み計測手段
１５ 開閉制御手段
【技術分野】
【０００１】
本発明は、真空雰囲気中で蒸発源を気化させると共に気化物質を被蒸着体に蒸着させるようにした真空蒸着装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
真空蒸着装置は、真空チャンバー内に蒸発源と被蒸着体とを配置し、真空チャンバー内を減圧した状態で、蒸発源を加熱して、蒸発源を溶融させて蒸発させるか、もしくは蒸発源を昇華させるかして、気化させ、この気化させた物質を被蒸着体の表面に堆積させて蒸着するようにしたものである。そして加熱されて蒸発源から発生する気化物質は蒸発源から法線方向に直進的に放出されるが、放出空間は真空に保たれているため気化物質は直進し、蒸発源と対向して配置される被蒸着体の表面に付着して蒸着されるものである。
【０００３】
しかしこのように気化物質は蒸発源から法線方向に直進的に放出されるので、被蒸着体へ向かって進行しない気化物質が多く、このように被蒸着体へ向かって進行しない気化物質は被蒸着体の表面に付着しないものであり、蒸発源の歩留まりが低くなると共に被蒸着体の表面への蒸着速度が遅くなる等の問題があった。
【０００４】
そこで、真空チャンバー内に配置した蒸発源と被蒸着体が対向する空間を筒状体で囲むと共に筒状体を蒸発源の物質が気化される温度で加熱し、蒸発源から気化した物質を筒状体内を通して被蒸着体の表面に蒸着させるようにした真空蒸着装置が提案されている（例えば特許文献１等参照）。
【０００５】
また、被蒸着体に共蒸着をする場合、複数の蒸発源を用い、各蒸発源から気化した物質を被蒸着体に到達させて、複数の気化物質が混在した状態で被蒸着体に付着させるようにしている（例えば特許文献２等参照）。
【０００６】
図５はその一例を示すものであり、真空チャンバー１内に上面が開口する筒状体４が配設してあり、筒状体４にはヒーター２０が巻いてあって筒状体４を加熱できるようにしてある。この筒状体４の底部に複数の蒸発源２が配置してあり、発熱体２１で加熱して蒸発源２を気化させることができるようにしてある。被蒸着体３は筒状体４の上端の開口の上方に配置してある。２２は真空チャンバー１内を排気して真空雰囲気にする真空ポンプ、２３はシャッターである。
【０００７】
このものにあって、真空チャンバー１内を真空にすると共に蒸発源２を発熱体２１で加熱して気化させると、各蒸発源２から気化した物質が筒状体４内を飛翔して通過し、筒状体４の上端の開口を通って被蒸着体３の表面に付着し、各蒸発源２の気化物質を混合した状態で被蒸着体３に堆積させて共蒸着を行なうことができるものである。そしてこのものでは、各蒸発源２と被蒸着体３が対向する空間が筒状体４で囲まれているので、蒸発源２から発生する気化物質を筒状体４内に囲った状態で、この気化物質を筒状体４の内面で反射させながら被蒸着体３の方向へ進ませることができ、蒸発源２から発生する気化物質の多くを被蒸着体３の表面に到達させることができるものであり、被蒸着体３に付着せずに逃げる量を少なくして歩留まり高く蒸着を行なうことができるものである。また筒状体４はヒーター２０で加熱されており、気化物質が筒状体４の内面に付着しても再加熱されて再気化し、この再気化した物質は被蒸着体３に到達して蒸着層を形成するものであり、筒状体４に気化物質が堆積して歩留まりを低下させるようなことはないものである。
【０００８】
また、複数の蒸発源２を用いて共蒸着する際の濃度比率を制御するために、蒸発源２から気化した物質を蒸着させてその蒸着厚みを計測する蒸着厚み計測手段２４が筒状体４に設けてある。そして複数の蒸発源２のうち、一方の蒸発源２を加熱して気化物質を発生させ、この気化物質が蒸着厚み計測手段２４に付着する時間当たりの膜厚を測定することによって蒸着速度を計測し、次にこの一方の蒸発源２の加熱温度を維持したまま他方の蒸発源２を加熱して気化物質を発生させ、この気化物質が蒸着厚み計測手段２４に付着する時間当たりの膜厚を測定することによって蒸着速度を計測し、各蒸発源２の発熱体２１の温度を制御することによって、各蒸発源２からの気化物質の蒸着速度を制御し、共蒸着の濃度比率を制御するようにしてある。
【特許文献１】特開２００２−０８０９６１号公報
【特許文献２】特開２００４−０５９９８２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかし上記のものでは、複数の蒸発源２から気化した物質が蒸着厚み計測手段２４に付着するため、個々の蒸発源２から気化した物質の蒸着厚みをそれぞれ個別に計測することはできない。従って、個々の蒸発源２から気化した物質のそれぞれの蒸着速度を正確に検出することは困難であり、共蒸着の濃度比率を正確に制御することが難しいという問題があった。
【００１０】
本発明は上記の点に鑑みてなされたものであり、複数の蒸発源から気化した物質の個々の蒸着速度を正確に計測することができ、共蒸着の濃度比率を正確に制御することができる真空蒸着装置を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明の請求項１に係る真空蒸着装置は、真空チャンバー１内に複数の蒸発源２と被蒸着体３とを配置すると共にこれらの蒸発源２と被蒸着体３の間の空間を蒸発源２の物質が気化される温度で加熱された筒状体４で囲み、蒸発源２から気化した物質９を筒状体４内を通して被蒸着体３の表面に到達させて蒸着させるようにした真空蒸着装置において、各蒸発源２を個別に筒状体４内と接続する接続筒部１２と、蒸発源２と筒状体４との間の位置において各接続筒部１２の内周に設けられ、接続筒部１２の内径を狭める絞り部１３と、蒸発源２と絞り部１３の間において各接続筒部１２に設けられ、蒸発源２から気化した物質９が通過する接続筒部１２の内周の開口度を調整可能な開閉手段６と、絞り部１３と開閉手段６の間において各接続筒部１２に設けられ、蒸発源２から気化した物質９を蒸着させてその蒸着厚みを計測する個別蒸着厚み計測手段７と、各個別蒸着厚み計測手段７で計測される蒸着厚みに応じて、各接続筒部１２の開閉手段６の開口度を調整する開閉制御手段８とを備えて成ることを特徴とするものである。
【００１２】
この発明によれば、各接続筒部１２に設けた個別蒸着厚み計測手段７で蒸着厚みを計測することによって、各蒸発源２から気化した物質９が開閉手段６の開口を通過して、接続筒部１２から筒状体４を通って被蒸着体３へと移動する量を個別に検出することができ、個々の各蒸発源２からの気化物質９が被蒸着体３に蒸着される量を個別に正確に検知することができるものであり、各個別蒸着厚み計測手段７で計測された蒸着厚みに応じて各接続筒部１２の開口の開口度を制御することによって、各蒸発源２から気化した物質９が被蒸着体３に蒸着される量を個別に正確に制御することができ、共蒸着の濃度比率を正確に制御することができるものである。また各接続筒部１２に絞り部１３を設けることによって、他の蒸発源２から気化した物質９が接続筒部１２内に侵入することを絞り部１３で抑制して、この侵入した気化物質９が個別蒸着厚み計測手段７に付着することを防ぐことができ、個別蒸着厚み計測手段７による蒸着速度の計測を正確に行なうことができるものである。
【００１３】
また請求項２の発明は、請求項１において、複数の各蒸発源２から気化した物質９を共蒸着させてその蒸着厚みを計測する共蒸着厚み計測手段１４と、共蒸着厚み計測手段１４で計測される蒸着厚みに応じて、各接続筒部１２の開閉手段６の開口度を調整する開閉制御手段１５とを備えて成ることを特徴とするものである。
【００１４】
この発明によれば、共蒸着厚み計測手段１４で蒸着膜厚を計測することによって、各蒸発源２から気化した物質９が被蒸着体３に共蒸着する蒸着速度を検知することができ、共蒸着厚み計測手段１４で計測された蒸着厚みに応じて開閉手段６の開口度を制御することによって、共蒸着の濃度比率を維持しながら、被蒸着体３への蒸着速度を制御することができるものである。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、各接続筒部１２に設けた個別蒸着厚み計測手段７で蒸着厚みを計測することによって、各蒸発源２から気化した物質９が開閉手段６の開口を通過して、接続筒部１２から筒状体４を通って被蒸着体３へと移動する量を個別に検出することができ、個々の各蒸発源２からの気化物質９が被蒸着体３に蒸着される量を個別に正確に検知することができるものであり、各個別蒸着厚み計測手段７で計測された蒸着厚みに応じて各接続筒部１２の開口の開口度を制御することによって、各蒸発源２から気化した物質９が被蒸着体３に蒸着される量を個別に正確に制御することができ、共蒸着の濃度比率を正確に制御することができるものである。また他の蒸発源２から気化した物質９が接続筒部１２内に侵入することを絞り部１３で抑制して、この侵入した気化物質９が個別蒸着厚み計測手段７に付着することを防ぐことができ、個別蒸着厚み計測手段７による蒸着速度の計測を正確に行なうことができるものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、本発明を実施するための最良の形態を説明する。
【００１７】
図１は本発明の実施の形態の一例を示すものであり、真空チャンバー１は真空ポンプ２２で排気することによって真空状態に減圧することができるようにしてある。この真空チャンバー１内には筒状体４が配設してある。筒状体４は上面が開口する有底の筒状に形成されるものであり、上面の開口部は多数の貫通孔２８を設けた分散板２９で塞ぐようにしてある。蒸着を行なう基板などの被蒸着体３は、筒状体４の上端の開口に対向させて、筒状体４の上方に配置されるものである。筒状体４の外周にはシーズヒーターなどのヒーター２０が巻き付けてあり、ヒーター２０に接続した電源２６から給電してヒーター２０を発熱させることによって、筒状体４を加熱することができるようにしてある。
【００１８】
筒状体４の底面には複数の接続筒部１２が接続してある。接続筒部１２は上端の開口が筒状体４内に連通する筒状に形成されるものであり、共蒸着する蒸発源２の個数に応じた本数で設けられるものである。各接続筒部１２の下端部内には坩堝などの加熱容器３１が配設してあり、加熱容器３１に共蒸着する個別の蒸発源２をセットするようにしてある。この蒸発源２としては任意の材料を用いることができるが、例えば有機エレクトロルミネッセンス材料などの有機材料を用いることができる。加熱容器３１には発熱体２１が付設してあり、発熱体２１に接続した電源３２から給電して発熱体２１を発熱させることによって、加熱容器３１内の蒸発源２を加熱することができるようにしてある。また各接続筒部１２の外周にはシーズヒーターなどで形成される発熱体１０ａと、冷媒が通される冷却管などで形成される冷却体１０ｂとが設けてある。発熱体１０ａは電源などで形成される発熱源３４を制御することによって、発熱温度を調整することができ、冷却体１０ｂは冷媒冷却・送り出し装置などで形成される冷却源３５を制御することによって、冷却温度を調整することができるものであり、加熱温度と冷却温度の制御で、接続筒部１２の温度調整を個別に行なうことができるようにしてある。
【００１９】
各接続筒部１２の筒状体４に連通する上端部には、接続筒部１２の内径を狭めるように内方へ屈曲して絞り部１３が形成してある。また各接続筒部１２には蒸発源２と絞り部１３の間の位置において開閉手段６が設けてある。この開閉手段６は電動バルブや電動シャッターなどで形成されるものであり、開口度を調整することができるようにしてある。各接続筒部１２の開閉手段６はＣＰＵやメモリー等を備えて形成される開閉制御手段８に電気的に接続してあり、開閉制御手段８から出力される制御信号によってこれらの開閉手段６の開口度が個々に制御されるようになっている。
【００２０】
また各接続筒部１２の開閉手段８と絞り部１３の間に側面開口部３８が形成してあり、この側面開口部３８に面して個別蒸着厚み計測手段７が設けてある。個別蒸着厚み計測手段７としては特に限定されるものではないが、水晶振動子膜厚計など、表面に蒸着して付着される膜厚を自動計測することができる膜厚計を用いることができる。各接続筒部１２の個別蒸着厚み計測手段７は開閉制御手段８に個別に電気的に接続してあり、個別蒸着厚み計測手段７で測定された蒸着膜厚のデータが開閉制御手段８に入力されるようにしてある。そして開閉制御手段８に入力されるこの蒸着膜厚のデータに基づいて、開閉手段６の開口度が制御されるようになっている。
【００２１】
上記のように形成される真空蒸着装置で蒸着を行なうにあたっては、まず、各接続筒部１２の加熱容器３１にそれぞれ蒸発源２を充填してセットすると共に、被蒸着体３を筒状体４の上端の開口に対向させて水平にセットする。次に、真空ポンプ２２を作動させて真空チャンバー１内を真空状態に減圧し、各接続筒部１２の発熱体２１を発熱させて各蒸発源２を加熱する。さらにヒーター２０によって筒状体４を加熱する。筒状体４の加熱温度は、蒸発源２から気化した物質が筒状体４に付着しても再度蒸発等して気化し、且つ分解されない温度に設定されるものである。
【００２２】
そして上記のように真空チャンバー１内を減圧して各蒸発源２を加熱すると、各蒸発源２は溶融・蒸発、あるいは昇華して気化し、各蒸発源２から発生するこの気化物質９は接続筒部１２の開閉手段６の開口及び絞り部１３を通過して筒状体４内に導入され、筒状体４内を直進する。各蒸発源２と被蒸着体３の間の気化物質９が進む空間は筒状体４で囲まれており、気化物質９は筒状体４内に閉じ込められた状態にあるので、図１に示すように気化物質９は筒状体４の内面で反射して上端の開口へ向けて進む。このとき、筒状体４の上端の開口は多数の貫通孔２８を設けた分散板２９で塞がれているので、筒状体４内の気化物質９は分散板２９の貫通孔２８を通過した後に、筒状体４の上端の開口から出て被蒸着体３の表面に到達し、被蒸着体３の表面に気化物質９を堆積させて蒸着させることができるものである。このように気化物質９は分散板２９の複数箇所の貫通孔２８を通過して被蒸着体３へと進むので、均一な分布で被蒸着体３に気化物質９を到達させることができ、均一な膜厚で被蒸着体３に蒸着を行なうことができるものである。
【００２３】
また、上記のように各蒸発源２から気化した物質９は筒状体４内で規制されており、気化物質９が四方八方へ飛散することを防ぐことができるものであり、蒸発源２から発生する気化物質９の多くを被蒸着体３の表面に到達させて付着させることができるものである。従って蒸発源２から発生する気化物質９の多くが被蒸着体３の表面に付着して成膜に寄与することになって無効材料が少なくなり、蒸発源２の材料利用効率が高くなって歩留まりの高い蒸着が可能になると共に、被蒸着体３の表面の成膜速度を速くすることができるものである。また、筒状体４は加熱されていてホットウォールになっているために、気化物質９が筒状体４の表面に付着しても、付着物は筒状体４で再加熱されて気化し、このように再気化した気化物質９は上記と同様にして被蒸着体３の表面に蒸着されるものである。筒状体４の内周に接して取り付けられた分散板２９も筒状体４からの伝熱や輻射熱で加熱されており、蒸発源２から気化した物質９が分散板２９に付着しても再度蒸発等して気化して、被蒸着体３の表面に蒸着される。従って筒状体４や分散板２９に気化物質９が堆積して蒸着に使用されなくなることを防ぐことができ、蒸着の歩留まりが低下するようなことはないものである。
【００２４】
ここで、各接続筒部１２において、蒸発源２から発生した気化物質９が開閉手段６の開口を通過すると、その一部が側面開口部３８から個別蒸着厚み計測手段７に到達して堆積し、個別蒸着厚み計測手段７に蒸着される。蒸発源２から発生した気化物質９は真空空間に放出されるため、平均自由行程は数十ｍにも及ぶものであり、個別蒸着厚み計測手段７に到達して蒸着される速度と、被蒸着体３に到達して蒸着される速度は相関をもっている。従って、個別蒸着厚み計測手段７で蒸着膜厚を測定することによって、個別蒸着厚み計測手段７で計測された蒸発源２の気化物質９が被蒸着体３に蒸着される膜厚を検知することができ、また個別蒸着厚み計測手段７で単位時間当たりの蒸着膜厚、すなわち蒸着速度を計測することによって、個別蒸着厚み計測手段７で計測された蒸発源２の気化物質９が被蒸着体３に蒸着する蒸着速度を検知することができるものである。そして個別蒸着厚み計測手段７は蒸発源２毎に個別に気化物質９の蒸着速度を計測することができるものであり、他の蒸発源２からの気化物質９の影響を受けることなく、個々の蒸発源２からの気化物質９の蒸着速度を正確に計測することができるものである。
【００２５】
このとき、各接続筒部１２には内径を小さく絞った絞り部１３が設けてあるので、接続筒部１２から筒状体４に出た気化物質９が他の接続筒部１２内に侵入し難くなっている。このため、各接続筒部１２の個別蒸着厚み計測手段７には、その接続筒部１２の蒸発源２から発生して開閉手段６の開口を通過した気化物質９のみが付着するものであり、各蒸発源２から気化した物質９の蒸着速度をより正確に計測することができるものである。
【００２６】
上記のように、各接続筒部１２において個別蒸着厚み計測手段７で個別に蒸着速度を計測することによって、各接続筒部１２の蒸発源２から発生した気化物質９が被蒸着体３に蒸着される蒸着速度を個別に検知することができるものであり、各接続筒部１２の個別蒸着厚み計測手段７で個別に計測された蒸着速度の比が、被蒸着体３に共蒸着される濃度比率となる。
【００２７】
一方、蒸発源２から気化した物質９は、開閉手段６の開口を通過した後に筒状体４内を通って被蒸着体３へと移動し、被蒸着体３に蒸着される。そしてこの開閉手段６の開口度を調整することによって、開閉手段６を通過して移動する気化物質９の量を調整することができる。すなわち、気化物質９は気体であるために、開閉手段６の開口度を小さくすると、開閉手段６を通過して移動する気化物質９の量が減り、逆に開閉手段６の開口度を大きくすると、開閉手段６を通過して移動する気化物質９の量が多くなる。
【００２８】
そこで、各接続筒部１２において個別蒸着厚み計測手段７で個別に計測された蒸着速度のデータがそれぞれ開閉制御手段８に入力されると、開閉制御手段８のＣＰＵで各蒸着速度の比が演算され、この演算結果に基づいて、各接続筒部１２の開閉手段６の開口度を調整するように開閉制御手段８で制御がなされる。すなわち、各接続筒部１２の開閉手段６の開口度を調整することによって、各接続筒部１２の個別蒸着厚み計測手段７で個別に計測される蒸着速度の比を調整することができるものであり、この蒸着速度の比が被蒸着体３に共蒸着する濃度比率の目標値となるように、各接続筒部１２の開閉手段６の開口度の比率を開閉制御手段８で制御するものである。そして上記のように個別蒸着厚み計測手段７は個々の蒸発源２からの気化物質９の蒸着速度を正確に計測することができるので、各接続筒部１２の個別蒸着厚み計測手段７で個別に計測される蒸着速度に基づいて、各接続筒部１２の開閉手段６の開口度を調整する制御を行なうことによって、共蒸着の濃度比率を正確に制御することができるものである。
【００２９】
図２は本発明の実施の形態の他の一例を示すものであり、被蒸着体３の近傍に共蒸着厚み計測手段１４が設けてある。共蒸着厚み計測手段１４は気化物質９が通過する絞り部１３と被蒸着体３の間に配置されていればよいが、被蒸着体３への蒸着膜厚をより正確に測定するためには、被蒸着体３の近傍に配置するのが好ましい。この共蒸着厚み計測手段１４としては上記の個別蒸着厚み計測手段と同様に水晶振動子膜厚計などを用いることができる。この蒸着厚み計測手段１４はＣＰＵやメモリー等を備えて形成される開閉制御手段１５に電気的に接続してあり、共蒸着厚み計測手段１４で測定された蒸着膜厚のデータが開閉制御手段１５に入力されるようにしてある。そして開閉制御手段１５に入力されるこの蒸着膜厚のデータに基づいて、各接続筒部１２に設けた上記の開閉手段６の開口度が制御されるようになっている。図２の実施の形態では、この開閉制御手段１５は上記の開閉制御手段８で兼用されるようにしてある。その他の構成は図１のものと同じである。
【００３０】
このものにあって、上記のように蒸着を行なう際に、各蒸発源２から発生した気化物質９が被蒸着体３の表面に到達して共蒸着されると同時に、共蒸着厚み計測手段１４にも到達して共蒸着され、各蒸発源２の気化物質９が被蒸着体３に蒸着される膜厚と相関をもった膜厚で共蒸着厚み計測手段１４に蒸着が行なわれる。従って、共蒸着厚み計測手段１４で蒸着膜厚を測定することによって、被蒸着体３に共蒸着された膜厚を検知することができ、また共蒸着厚み計測手段１４で単位時間当たりの蒸着膜厚、すなわち共蒸着の蒸着速度を測定することによって、被蒸着体３への共蒸着の蒸着速度を検知することができるものである。
【００３１】
従って、共蒸着厚み計測手段１４で蒸着厚み及び蒸着速度を測定し、この測定データに基づいて、開閉制御手段１５で各接続筒部１２の開閉手段６の開口度を制御することによって、開閉手段６を通過して被蒸着体３へと移動する気化物質９の量を制御することができ、被蒸着体３への蒸着厚み及び蒸着速度を制御することができるものである。このとき、各接続筒部１２の開閉手段６の開口度の比率は、上記のように共蒸着の濃度比率の目標値となるように開閉制御手段８で制御されているので、この開口度の比率を保持した状態で、各接続筒部１２の開閉手段６の開口度を制御するものである。
【００３２】
この蒸着厚み及び蒸着速度の制御を具体的に説明する。まず、真空チャンバー１内の真空度、ヒーター２０による筒状体４の加熱温度、発熱体２１による各蒸発源２の加熱温度を、実際に蒸着を行なう際の条件と同じに設定し、開閉手段６によって調整される開口度と、共蒸着厚み計測手段１４で計測される蒸着速度との相関データを求める予備試験を行なう。また蒸発源２の物質量が気化により減少するのに従って気化量は減少するので、共蒸着厚み計測手段１４で計測される蒸着速度の時間変化に合わせて、相関データを補正する。このようにして得られた開閉手段６の開口度と蒸着速度との相関データは、開閉制御手段１５のメモリーに保存される。
【００３３】
そして被蒸着体３に実際に共蒸着を行なう際には、被蒸着体３への蒸着速度の目標値に対応する開口度となるように開閉制御手段１５で各接続筒部１２の開閉手段６を制御し、共蒸着を行なうものである。またこのように共蒸着を行なう途中で、共蒸着厚み計測手段１４で計測される共蒸着の蒸着速度が目標値よりも大きくなると、開閉制御手段１５で各接続筒部１２の開閉手段６を制御して開口度を小さくし、また共蒸着厚み計測手段１５で計測される共蒸着の蒸着速度が目標値よりも小さくなると、開閉制御手段１５で各接続筒部１２の開閉手段６を制御して開口度を大きくし、このように各接続筒部１２の開閉手段６の開口度をフィードバック制御して、目標値の共蒸着速度が維持されるようにするものである。
【００３４】
上記の実施の形態では、各接続筒部１２に設けた絞り部１３は、接続筒部１２の内径を狭めるように内方へ屈曲して形成するようにしているが、図３に示すように接続筒部１２の内径より小さい内径の管１３ａとして絞り部１３を形成するようにしてもよい。ここで、蒸発源２の物質は、発熱体２１からの伝導熱と接続筒部１２からの輻射熱により加熱され、真空チャンバー１内の真空度を上げることで気化するものであり、気化分子は圧力の低い雰囲気では分子流としてふるまう。そして分子流の流量＝コンダクタンス×圧力であり、コンダクタンスは穴の場合は断面積に比例し、管の場合は管の内径半径の３乗に比例し且つ長さに反比例する。従って、絞り部１３を図３のように長い管１３ａとして形成することによって、コンダクタンスを小さくすることができ、分子流の流量を小さくすることができるものであり、筒状体４内の気化物質９が絞り部１３（管１３ａ）を通過して接続筒部１２内に侵入することをより確実に防いで、個別蒸着厚み計測手段７による蒸発源２からの気化物質９の蒸着速度をより正確に計測することができるものである。尚、管１３ａの内周に気化物質が付着しても、接続筒部１２からの伝熱で加熱され、再蒸発するものであり、蒸着の歩留まりが低下するようなことはないものである。このように、絞り部１３が、蒸着源２の物質が気化される温度に加熱されて設けられ、かつ、蒸着源２から気化した物質９に対するコンダクタンスが接続筒部１２より小さな管１３ａとして形成すると、蒸着源２から気化した物質９の歩留まりを低下させることなく、共蒸着の濃度比率を正確に制御することができるものである。
【００３５】
このように絞り部１３を管１３ａで形成するにあたって、個別蒸着厚み計測手段７による気化物質９の蒸着速度の計測精度を上げるには、管１３ａのコンダクタンスを、管１３ａより蒸発源２側の接続筒部１２のコンダクタンスの１／３００以下に設定するのが好ましい。
【００３６】
また、複数の蒸発源２からの気化物質９を被蒸着体３にほぼ同レートで共蒸着する場合は、各接続筒部１２に設ける管１３ａのコンダクタンスは同程度に設定し、異なる蒸着レートで共蒸着する場合は、各接続筒部１２に設ける管１３ａのコンダクタンスを蒸着レートに適合したものに設定するのが好ましい。
【００３７】
特にドープ蒸着の場合、ホスト材料に対してドーパント材料の濃度は数パーセント程度であるため、ドーパント材料の蒸発源２を設けた接続筒部１２の管１３ａのコンダクタンスを、ホスト材料の蒸発源２を設けた接続筒部１２の管１３ａのコンダクタンスの１／５００以下に小さくすることによって、蒸着レートが大きく異なるドープ蒸着に容易に対応することができるものである。この場合、図４に示すように、ホスト材料の蒸発源２を設けた接続筒部１２の管１３ａの内径よりも、ドーパント材料の蒸発源２を設けた接続筒部１２の管１３ａの内径を小さくし、ホスト材料の蒸発源２を設けた接続筒部１２の管１３ａの長さよりも、ドーパント材料の蒸発源２を設けた接続筒部１２の管１３ａを長く形成することによって、ドーパント材料の蒸発源２を設けた接続筒部１２の管１３ａのコンダクタンスを、ホスト材料の蒸発源２を設けた接続筒部１２の管１３ａのコンダクタンスよりも小さくすることができるものである。またこのようにドーパント材料の蒸発源２を設けた接続筒部１２の管１３ａのコンダクタンスを小さくすることによって、筒状体４内の気化物質９がこのドーパント材料の蒸発源２を設けた接続筒部１２内に侵入することを一層確実に防ぐことができ、ドープ濃度の低いドーパント材料の蒸着速度を個別蒸着厚み計測手段７でより正確に計測することができるものである。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】本発明の実施の形態の一例を示す概略断面図である。
【図２】本発明の実施の形態の他の一例を示す概略断面図である。
【図３】本発明の実施の形態の他の一例を示す概略断面図である。
【図４】本発明の実施の形態の他の一例を示す概略断面図である。
【図５】従来例の概略断面図である。
【符号の説明】
【００３９】
１ 真空チャンバー
２ 蒸発源
３ 被蒸着体
４ 筒状体
６ 開閉手段
７ 個別蒸着厚み計測手段
８ 開閉制御手段
９ 気化物質
１２ 接続筒部
１３ 絞り部
１４ 共蒸着厚み計測手段
１５ 開閉制御手段
【特許請求の範囲】
【請求項１】
真空チャンバー内に複数の蒸発源と被蒸着体とを配置すると共にこれらの蒸発源と被蒸着体の間の空間を蒸発源の物質が気化される温度で加熱された筒状体で囲み、蒸発源から気化した物質を筒状体内を通して被蒸着体の表面に到達させて蒸着させるようにした真空蒸着装置において、各蒸発源を個別に筒状体内と接続する接続筒部と、蒸発源と筒状体との間の位置において各接続筒部の内周に設けられ、接続筒部の内径を狭める絞り部と、蒸発源と絞り部の間において各接続筒部に設けられ、蒸発源から気化した物質が通過する接続筒部の内周の開口度を調整可能な開閉手段と、絞り部と開閉手段の間において各接続筒部に設けられ、蒸発源から気化した物質を蒸着させてその蒸着厚みを計測する個別蒸着厚み計測手段と、各個別蒸着厚み計測手段で計測される蒸着厚みに応じて、各接続筒部の開閉手段の開口度を調整する開閉制御手段とを備えて成ることを特徴とする真空蒸着装置。
【請求項２】
複数の各蒸発源から気化した物質を共蒸着させてその蒸着厚みを計測する共蒸着厚み計測手段と、共蒸着厚み計測手段で計測される蒸着厚みに応じて、各接続筒部の開閉手段の開口度を調整する開閉制御手段とを備えて成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１】
真空チャンバー内に複数の蒸発源と被蒸着体とを配置すると共にこれらの蒸発源と被蒸着体の間の空間を蒸発源の物質が気化される温度で加熱された筒状体で囲み、蒸発源から気化した物質を筒状体内を通して被蒸着体の表面に到達させて蒸着させるようにした真空蒸着装置において、各蒸発源を個別に筒状体内と接続する接続筒部と、蒸発源と筒状体との間の位置において各接続筒部の内周に設けられ、接続筒部の内径を狭める絞り部と、蒸発源と絞り部の間において各接続筒部に設けられ、蒸発源から気化した物質が通過する接続筒部の内周の開口度を調整可能な開閉手段と、絞り部と開閉手段の間において各接続筒部に設けられ、蒸発源から気化した物質を蒸着させてその蒸着厚みを計測する個別蒸着厚み計測手段と、各個別蒸着厚み計測手段で計測される蒸着厚みに応じて、各接続筒部の開閉手段の開口度を調整する開閉制御手段とを備えて成ることを特徴とする真空蒸着装置。
【請求項２】
複数の各蒸発源から気化した物質を共蒸着させてその蒸着厚みを計測する共蒸着厚み計測手段と、共蒸着厚み計測手段で計測される蒸着厚みに応じて、各接続筒部の開閉手段の開口度を調整する開閉制御手段とを備えて成ることを特徴とする請求項１に記載の真空蒸着装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２００８−１６９４５６（Ｐ２００８−１６９４５６Ａ）
【公開日】平成２０年７月２４日（２００８．７．２４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−６２４１（Ｐ２００７−６２４１）
【出願日】平成１９年１月１５日（２００７．１．１５）
【出願人】（０００００５８３２）松下電工株式会社 (17,916)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年７月２４日（２００８．７．２４）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年１月１５日（２００７．１．１５）
【出願人】（０００００５８３２）松下電工株式会社 (17,916)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]