蒸着装置および蒸着方法
【課題】ルツボ割れを早期に検知し蒸着装置のダメージを小さくすることが可能な蒸着装置および蒸着方法を提供すること。
【解決手段】蒸着装置１００は、膜材料２２を蒸発させて基板表面７２ａに成膜する蒸着装置であって、蒸着槽１０と、蒸着槽１０内に配置され、膜材料２２が収容されるルツボ２０と、膜材料２２またはルツボ２０を加熱する加熱手段３０と、加熱手段３０を制御する制御部５０と、膜材料２２の蒸着レートを測定する蒸着レート測定手段４０と、を備え、制御部５０は、加熱手段３０による加熱を開始してから所定時間が経過する前、または加熱手段３０のパワーが所定値に到達する前に、蒸着レート測定手段４０による測定結果が所定の閾値以上になった場合、加熱手段３０による加熱を停止させることを特徴とする。
【解決手段】蒸着装置１００は、膜材料２２を蒸発させて基板表面７２ａに成膜する蒸着装置であって、蒸着槽１０と、蒸着槽１０内に配置され、膜材料２２が収容されるルツボ２０と、膜材料２２またはルツボ２０を加熱する加熱手段３０と、加熱手段３０を制御する制御部５０と、膜材料２２の蒸着レートを測定する蒸着レート測定手段４０と、を備え、制御部５０は、加熱手段３０による加熱を開始してから所定時間が経過する前、または加熱手段３０のパワーが所定値に到達する前に、蒸着レート測定手段４０による測定結果が所定の閾値以上になった場合、加熱手段３０による加熱を停止させることを特徴とする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、蒸着装置および蒸着方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般的な蒸着装置は、蒸着装置内のルツボに収容した膜材料を直接的または間接的に加熱して蒸発させ、蒸発した膜材料の粒子を基板表面に堆積させることにより膜を形成する。膜材料を加熱する昇温時や蒸着終了後の降温時にルツボ割れが発生することがある。ルツボ割れの原因としては、ルツボの内面と外面との間に生じる温度差や、膜材料が凝固する際の膜材料とルツボとの熱膨張係数の差による応力等が考えられる。降温時に発生したルツボの微細なクラックにより、次の昇温時にルツボ割れが発生することもある。
【０００３】
このようなルツボ割れの発生を防止または低減するため、降温時に専用ヒータでルツボ内部の温度勾配を調節することにより、ルツボ割れの発生を低減する方法が提案されている（例えば特許文献１）。また、ルツボの材質および被覆を工夫することにより割れにくくする方法が提案されている（例えば特許文献２）。
【０００４】
【特許文献１】特開平９−１４３６８５号公報
【特許文献２】特開２００３−５６９８８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、これらの方法によってもルツボ割れの発生をなくすことは困難である。ルツボ割れが発生した場合、ルツボ内の膜材料が流出して蒸着装置の加熱機構やルツボ周辺の部材に付着し凝固するため、蒸着装置の修理または修復に時間を要してしまう。昇温時にルツボ割れが発生した場合は、膜材料が高温となっているため蒸着装置内に広がり易く、蒸着装置が受けるダメージがさらに大きくなる。したがって、ルツボ割れの発生を早期に検知し、蒸着装置が受けるダメージをできるだけ小さくすることが求められている。
【０００６】
本発明は、上述の課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の形態または適用例として実現することが可能である。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
［適用例１］本適用例に係る蒸着装置は、膜材料を蒸発させて基板表面に成膜する蒸着装置であって、蒸着槽と、前記蒸着槽内に配置され、前記膜材料が収容されるルツボと、前記膜材料または前記ルツボを加熱する加熱手段と、前記加熱手段を制御する制御部と、前記膜材料の蒸着レートを測定する蒸着レート測定手段と、を備え、前記制御部は、前記加熱手段による加熱を開始してから所定時間が経過する前、または前記加熱手段のパワーが所定値に到達する前に、前記蒸着レート測定手段による測定結果が所定の閾値以上になった場合、前記加熱手段による加熱を停止させることを特徴とする。
【０００８】
この構成によれば、加熱中にルツボ割れが発生した場合、加熱された膜材料がルツボ外に流出して蒸発量が通常の場合よりも多くなるので、蒸着レートが通常の場合よりも上昇する。このため、加熱を開始してから蒸着レートが所定の閾値に到達するまでの通常の所定時間より短い時間、または蒸着レートが所定の閾値に到達するときの通常のパワーの所定値よりも小さなパワーで蒸着レートが所定の閾値に到達した場合、ルツボ割れが発生したと判断できる。これにより、ルツボ割れを早期に検知できる。また、ルツボ割れの発生が検知された場合、加熱が停止されるので、ルツボ内の膜材料の温度が低下して、膜材料の流出が抑えられる。これにより、蒸着装置が受けるダメージを小さくすることができる。
【０００９】
［適用例２］本適用例に係る蒸着装置は、膜材料を蒸発させて基板表面に成膜する蒸着装置であって、蒸着槽と、前記蒸着槽内に配置され、前記膜材料が収容されるルツボと、前記膜材料または前記ルツボを加熱する加熱手段と、前記加熱手段を制御する制御部と、前記膜材料の蒸着レートを測定する蒸着レート測定手段と、を備え、前記制御部は、前記蒸着レート測定手段による測定結果に基づいて前記蒸着レートが所定範囲に収まるように前記加熱手段のパワーを調整しているときに、前記パワーが所定の閾値以下になった場合、前記加熱手段による加熱を停止させることを特徴とする。
【００１０】
この構成によれば、加熱中にルツボ割れが発生した場合、膜材料の蒸発量が通常の場合よりも多くなるため、蒸着レートが所定範囲に収まるように加熱手段のパワーを調整すると、パワーは通常の場合よりも小さくなる。このため、通常の場合のパワーの下限値よりも小さな値をパワーの閾値とすれば、パワーがこの閾値以下になった場合、ルツボ割れが発生したと判断できる。これにより、ルツボ割れを早期に検知できる。また、ルツボ割れの発生が検知された場合、制御部により加熱が停止されるので、ルツボ内の膜材料の温度が低下して、膜材料の流出が抑えられる。これにより、蒸着装置が受けるダメージを小さくすることができる。
【００１１】
［適用例３］上記適用例に係る蒸着装置であって、前記加熱手段による加熱が停止された場合、その旨通知する通知手段を備えていてもよい。
【００１２】
この構成によれば、ルツボ割れの発生が検知された場合、オペレータにその旨通知することができる。
【００１３】
［適用例４］上記適用例に係る蒸着装置であって、前記ルツボの少なくとも側部を囲む保護部材を備えていてもよい。
【００１４】
この構成によれば、保護部材によりルツボから流出する膜材料が蒸着槽内に広がるのを抑えることができる。
【００１５】
［適用例５］本適用例に係る蒸着方法は、蒸着槽内でルツボに収容した膜材料を蒸発させて基板表面に成膜する蒸着方法であって、加熱手段により前記膜材料または前記ルツボの加熱を開始してから所定時間が経過する前、または前記加熱手段のパワーが所定値に到達する前に、蒸着レートが所定の閾値以上になった場合、前記加熱手段による加熱を停止することを特徴とする。
【００１６】
この構成によれば、加熱中にルツボ割れが発生した場合、加熱された膜材料がルツボ外に流出して蒸発量が通常の場合よりも多くなるので、蒸着レートが通常の場合よりも上昇する。このため、加熱を開始してから蒸着レートが所定の閾値に到達するまでの通常の所定時間より短い時間、または蒸着レートが所定の閾値に到達するときの通常のパワーの所定値よりも小さなパワーで蒸着レートが所定の閾値に到達した場合、ルツボ割れが発生したと判断できる。これにより、ルツボ割れを早期に検知できる。また、ルツボ割れの発生が検知された場合、加熱が停止されるので、ルツボ内の膜材料の温度が低下して、膜材料の流出が抑えられる。これにより、蒸着装置が受けるダメージを小さくすることができる。
【００１７】
［適用例６］本適用例に係る蒸着方法は、蒸着槽内でルツボに収容した膜材料を蒸発させて基板表面に成膜する蒸着方法であって、蒸着レートが所定範囲に収まるように前記膜材料または前記ルツボを加熱する加熱手段のパワーを調整しているときに、前記パワーが所定の閾値以下になった場合、前記加熱手段による加熱を停止することを特徴とする。
【００１８】
この構成によれば、加熱中にルツボ割れが発生した場合、蒸着レートが通常の場合に比べて上昇するため、蒸着レートが所定範囲に収まるように加熱手段のパワーを調整すると、パワーは通常の場合よりも小さくなる。このため、通常の場合のパワーの下限値よりも小さな値をパワーの閾値に設定すれば、パワーがこの閾値以下になった場合ルツボ割れが発生したと判断できる。これにより、ルツボ割れを早期に検知できる。また、ルツボ割れの発生が検知された場合、加熱が停止されるので、ルツボ内の膜材料の温度が低下して、膜材料の流出が抑えられる。これにより、蒸着装置が受けるダメージを小さくすることができる。
【００１９】
［適用例７］上記適用例に係る蒸着方法であって、前記加熱手段による加熱が停止された場合、その旨通知すること特徴とする。
【００２０】
この構成によれば、ルツボ割れの発生が検知された場合、オペレータにその旨通知することができる。
【００２１】
［適用例８］上記適用例に係る蒸着方法であって、前記加熱手段による加熱が停止された場合、所定時間後に蒸着槽の排気を行ってもよい。
【００２２】
この構成によれば、ルツボ割れの発生が検知された後速やかに蒸着槽の排気を行うことにより、膜材料が早く凝固するので、蒸着装置が受けるダメージをより小さくすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
以下に、本実施の形態について図面を参照して説明する。なお、参照する各図面において、構成をわかりやすく示すため、各構成要素の寸法の比率等は適宜異ならせてある。
【００２４】
（第１の実施形態）
＜蒸着装置＞
まず、第１の実施形態に係る蒸着装置の構成について図を参照して説明する。図１は、第１の実施形態に係る蒸着装置の概略構成図である。
【００２５】
図１に示すように、本実施形態に係る蒸着装置１００は、蒸着槽１０と、ルツボ２０と、加熱手段３０と、蒸着レート測定手段４０と、制御部５０と、通報手段６０と、基板７２を保持する保持部７０と、を備えている。また、図示しないが、蒸着装置１００は、蒸着槽１０内を排気して減圧する真空ポンプを備えている。
【００２６】
蒸着槽１０は、ほぼ円形の上部１２および底部１４と、ほぼ円筒形状の側部１６とを有している。ルツボ２０は、蒸着槽１０内の底部１４側に配置されている。ルツボ２０は、ほぼ円形の底部と、開口部側に向かって口径が大きくなる円筒形状の側部と、開口部の周囲を囲むほぼ円形の周縁部とを有している。ルツボ２０は、例えばセラミック材料からなる。セラミック材料としては、窒化ボロン、カーボン、石英、窒化アルミニウム、窒化ケイ素等を用いることができる。ルツボ２０内には、例えばアルミニウム等の膜材料２２が収容される。
【００２７】
加熱手段３０は、高周波誘導加熱方式であり、加熱コイル３２と高周波電源３４とを備えている。加熱コイル３２は、ルツボ２０の側部の周囲を囲むように配置されており、高周波電源３４に接続されている。加熱手段３０は、高周波電源３４から供給される電力により加熱コイル３２に高周波電流が流れることで、ルツボ２０内の膜材料２２が直接加熱されるようになっている。
【００２８】
蒸着レート測定手段４０は、蒸着槽１０内の側部１６に配置されている。蒸着レート測定手段４０は、例えば、水晶振動子を含んで構成される。蒸着レート測定手段４０は、水晶振動子上に付着した膜材料２２による周波数の変化から、単位時間あたりに成膜される膜厚を測定する。蒸着レート測定手段４０の測定結果により、基板７２に蒸着される膜材料２２の蒸着レートが予測できる。蒸着レート測定手段４０の測定結果は、制御部５０にフィードバックされる。
【００２９】
制御部５０は、高周波電源３４と、蒸着レート測定手段４０と、通報手段６０とに接続されている。制御部５０は、予め設定された加熱プログラムに基づいて、高周波電源３４から加熱コイル３２に供給される電力（以下、パワーという）を制御することが可能である。また、制御部５０は、蒸着レート測定手段４０による測定結果をモニタして、蒸着レートが所定範囲に収まるようにパワーを制御することが可能である。そして、制御部５０は、パワーと経過時間と蒸着レートとがルツボ割れの発生を検知するために予め設定された条件に適合した場合、加熱手段３０による加熱を停止する。
【００３０】
また、制御部５０は、上述の条件に適合した場合で加熱が停止されたときに、通報手段６０に信号を出力する。通報手段６０は、警報音を発生する装置と警告灯とを備えている。通報手段６０は、制御部５０に接続されており、制御部５０から信号が出力されたときに警報音を発生させるとともに警告灯を点灯させる。これにより、オペレータにルツボ割れ等の異常が発生したことを通知することができる。
【００３１】
保持部７０は、蒸着槽１０内の上部１２に配置されている。保持部７０は、基板保持面７０ａに、基板表面７２ａが底部１４と対向するように基板７２を保持する。なお、蒸着装置１００は、モータ、変速機等を内蔵し基板保持面７０ａの法線に平行な回転軸を介して保持部７０を基板７２とともに回転駆動する回転手段を備えていてもよい。
【００３２】
＜蒸着方法＞
次に、第１の実施形態に係る蒸着方法について、図を参照して説明する。図２は、第１の実施形態に係る蒸着方法を説明するフローチャートである。図３、図４、および図５は、第１の実施形態に係る蒸着方法を説明する図である。詳しくは、図４は、図３のＢ１の区間の時間軸を拡大して示した図である。本実施形態に係る蒸着方法は、図２に示すように、パワー制御ステップＳ１０と、蒸着レート制御ステップＳ２０と、成膜終了ステップＳ３０と、を備えている。
【００３３】
まず本実施形態に係る加熱方法を説明する。図３に、蒸着装置１００を用いてアルミニウムを膜材料２２として成膜するときの加熱プログラムの一例を示す。図３において、Ａで示す区間がパワー制御ステップＳ１０に対応し、Ｂで示す区間が蒸着レートステップＳ２０に対応している。この加熱プログラムは、Ａで示す区間、すなわちパワー制御ステップＳ１０においてパワーを段階的に上昇させるパワー制御プログラムと、Ｂで示す区間、すなわち蒸着レート制御ステップＳ２０において蒸着レートが所定の範囲に収まるようにパワーを調整する蒸着レート制御プログラムと、で構成される。
【００３４】
図２のパワー制御ステップＳ１０では、加熱開始ステップＳ１１の後、パワー上昇ステップＳ１２において、パワー制御プログラムによりパワーを上昇させてルツボ２０内の膜材料２２を加熱する。より具体的には、表１に示すテーブルにしたがって、制御部５０によりパワーを段階的に上昇させる。なお、図３、図４、および表１におけるパワーはレベル値（％）である。
【００３５】
表１に示すように、まずパワーを０％から２０％まで３０分間で上昇させた後、パワーを２０％で３０分間維持するように制御する。次に、パワーを２０％から４０％まで３０分間で上昇させた後、パワーを４０％で３０分間維持する。同様にして、パワーを８０％まで段階的に上昇させる。このようにパワーを段階的に上昇させることにより、膜材料２２の温度を緩やかに上昇させて、ルツボ２０の内面と外面との間の温度差を小さくし、膜材料２２とルツボ２０との熱膨張係数の差による応力を緩和している。
【００３６】
【表１】
【００３７】
そして、ステップＳ１３で、蒸着レート測定手段４０による測定結果に基づき、蒸着レートが所定値１、例えば０．１ｎｍ／ｓｅｃに到達したことが確認されたら、蒸着レートステップＳ２０に移行し、蒸着レート制御プログラムに切り替わる。このとき、パワーは８０％に到達していなくてもよい。通常の場合、加熱開始からの経過時間が１８６分程度の時点で蒸着レートが０．１ｎｍ／ｓｅｃに到達し、この時点でのパワーは７４％程度である。ステップＳ１３で蒸着レートが所定値１に到達していなければ、パワー上昇ステップＳ１２が継続される。
【００３８】
蒸着レート上昇ステップＳ２１では、蒸着レート制御プログラムにより、蒸着レートが上昇して所定値２、例えば０．５ｎｍ／ｓｅｃに到達するまで、パワーを上昇させる。そして、ステップＳ２２で蒸着レートが所定値２に到達したことが確認されたら、成膜ステップＳ２３に移行する。ステップＳ２２で蒸着レートが所定値２に到達していなければ、蒸着レート上昇ステップＳ２１が継続される。
【００３９】
成膜ステップＳ２３では、蒸着レートが所定の範囲に収まるようにパワーを調整する状態（以下、蒸着レート制御状態という）が継続され、この蒸着レート制御状態において成膜を行う。蒸着レートの所定の範囲は、例えば０．５±０．０５ｎｍ／ｓｅｃである。通常の場合、蒸着レートが０．５ｎｍ／ｓｅｃに到達するまでの間はパワーが８０％程度に上昇するが、蒸着レート制御状態になって蒸着レートが安定するとパワーは７４％程度となる。成膜が終了したら、成膜終了ステップＳ３０に移行し、加熱を停止する。
【００４０】
成膜ステップＳ２３において継続的に成膜を行うため、ルツボ２０内にワイヤ状の膜材料２２を、例えば５分に１回の割合で供給する。図４に示すように、蒸着レート制御状態において、材料供給時間Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３のそれぞれの間に膜材料２２がルツボ２０内に供給されている。膜材料２２が供給されている間は、蒸着レートが一時的に低下するため蒸着レート制御プログラムから外れ、パワーを蒸着レート制御状態にあるときよりも若干高く、例えば７６％に設定して維持する。
【００４１】
膜材料２２の供給が終了すると蒸着レート制御プログラムに戻るが、蒸着レートが安定するのは膜材料供給終了後２〜３分程度経過してからである。なお、膜材料２２がルツボ２０内に供給されている間は、膜材料２２が急激に溶融されて飛散することがあるため、基板表面７２ａへの成膜を行わない。
【００４２】
次に、ルツボ割れの検知方法について説明する。図５は、蒸着装置１００を用いて上述の加熱プログラムでルツボ２０内の膜材料２２を加熱する際に、ルツボ２０の割れが発生しない場合（以下、通常の場合という）とルツボ２０の割れが発生した場合（以下、ルツボ割れの場合という）とにおける蒸着レートの推移を比較して示した図である。図５からわかるように、通常の場合およびルツボ割れの場合の双方において、加熱開始からの経過時間が１４５分程度の時点で蒸着レートが上昇し始める。この時点におけるパワーは、図５からは読み取れないが、５９％程度である。
【００４３】
蒸着レートが所定値１の０．１ｎｍ／ｓｅｃに到達するまでの経過時間は、通常の場合が１８６分程度であるのに対して、ルツボ割れの場合は１７３分程度である。また、この時点におけるパワーは、図５からは読み取れないが、通常の場合が上述の通り７４％程度であるのに対して、ルツボ割れの場合は６０％程度である。つまり、ルツボ割れの場合は、通常の場合よりも短い時間かつ小さいパワーで蒸着レートが上昇する。これは、ルツボ割れの場合、加熱された膜材料２２がルツボ２０外に流出して蒸発量が通常の場合よりも多くなることにより、蒸着レートが通常の場合に比べて上昇するためである。そこで、パワーと加熱時間と蒸着レートとの相互関係から、ルツボ割れの発生を検知するための条件を設定する。
【００４４】
まず、パワー制御ステップＳ１０において、パワーが上昇している状態でのルツボ割れの発生を検知するための条件について述べる。例えば、パワー制御プログラムから蒸着レート制御プログラムに切り替わるときの蒸着レート０．１ｎｍ／ｓｅｃを蒸着レートの閾値とする。次に、通常の場合において蒸着レートが閾値に到達するまでの経過時間の下限（以下、所定時間という）を、１８６分よりも短い値、例えば１８５分とする。また、通常の場合において蒸着レートが閾値に到達するときのパワーの下限（以下、所定値という）を、７４％よりも小さい値、例えば７０％とする。
【００４５】
ルツボ割れの場合は、通常の場合よりも短い時間かつ小さいパワーで蒸着レートがこの閾値以上となるので、上述の設定条件に基づいて、所定時間の１８５分が経過する前か、またはパワーが所定値の７０％に到達する前に、蒸着レートが閾値の０．１ｎｍ／ｓｅｃ以上となった場合、ルツボ割れが発生したと判断できる。
【００４６】
なお、蒸着レートの閾値は上述の値に限定されない。例えば、蒸着レートの閾値を０．０５ｎｍ／ｓｅｃとすれば、蒸着レートが閾値に到達するまでの経過時間は、通常の場合１８４分程度であるが、ルツボ割れの場合は１６８分程度である。したがって、例えば、通常の場合において蒸着レートが閾値に到達する所定時間を１８２分とすれば、所定時間の１８２分が経過する前に蒸着レートが閾値以上になった場合、ルツボ割れが発生したと判断できる。
【００４７】
また、パワーと蒸着レートとの対比から、パワーが所定値にあるときの通常の場合の蒸着レートの上限を超える値を蒸着レートの閾値に設定し、パワーが所定値に到達した時点で蒸着レートが閾値以上になった場合、ルツボ割れが発生したと判断してもよい。
【００４８】
次に、蒸着レート制御ステップＳ２０において、蒸着レート制御状態でのルツボ割れの発生を検知するための条件について述べる。上述の通り、ルツボ割れが発生すると膜材料の蒸発量が通常の場合よりも多くなる。蒸着レート制御状態においては、蒸着レートが所定範囲に収まるようにパワーを調整するので、ルツボ割れが発生した場合はパワーが通常の場合の７４％よりも小さくなる。そこで、通常の場合のパワーの下限値よりも小さな値、例えば７２％をパワーの閾値に設定すれば、蒸着レート制御状態においてパワーが閾値の７２％以下になった場合、ルツボ割れが発生したと判断できる。
【００４９】
ただし、成膜ステップＳ２３で、ルツボ２０内に膜材料２２が供給されているＣ１，Ｃ２，Ｃ３（図４参照）の間はパワーが７６％で維持されており、また、Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３のそれぞれの後２〜３分程度の間は蒸着レートが安定しない。したがって、蒸着レート制御状態においては、例えば膜材料供給終了後３分経過した時点から次の膜材料供給開始までの間において、上述の条件によりルツボ割れの発生を検知できる。
【００５０】
以上のように、パワーと加熱時間と蒸着レートとの関係から適宜条件を設定しておくことにより、ルツボ割れの発生を早期に検知できる。パワー制御ステップＳ１０または蒸着レート制御ステップＳ２０においてルツボ割れの発生が検知された場合、制御部５０により高周波電源３４による加熱が停止されるので、ルツボ２０内の膜材料２２の温度が低下する。これにより、膜材料２２の流出量が抑えられるので、蒸着装置１００が受けるダメージを小さくすることができる。
【００５１】
また、ルツボ割れの発生が検知されると、制御部５０が通報手段６０に信号を出力し、通報手段６０はこの信号を受けて警報音を発生するとともに警告灯を点灯して、ルツボ割れが発生したことをオペレータに通知する。これにより、オペレータが蒸着装置１００のダメージを小さくするために処置を講ずることができる。この処置として、例えば、加熱停止から所定時間後に蒸着槽１０の排気を行ってもよい。この所定時間とは、加熱停止直後であってもよいし、ルツボ２０の温度がある程度低下するまでの時間であってもよい。蒸着槽１０の排気を行うことにより、膜材料２２の凝固が早められるので、蒸着装置１００が受けるダメージをより小さくすることができる。
【００５２】
（第２の実施形態）
＜蒸着装置＞
次に、第２の実施形態に係る蒸着装置の構成について図を参照して説明する。図６は、第２の実施形態に係る蒸着装置の概略構成図である。
【００５３】
第２の実施形態に係る蒸着装置２００は、第１の実施形態に係る蒸着装置１００に対して、保護部材を備えている点が異なっているが、その他の構成は同じである。なお、第１の実施形態と共通する構成要素については同一の符号を付しその説明を省略する。
【００５４】
本実施形態に係る蒸着装置２００は、図６に示すように、蒸着槽１０と、ルツボ２０と、保護部材２４と、加熱手段３０と、蒸着レート測定手段４０と、制御部５０と、通報手段６０と、基板７２を保持する保持部７０と、を備えている。
【００５５】
保護部材２４は、円形の底部と円筒形状の側部とを有しており、ルツボ２０の底部と側部とを囲むように配置されている。保護部材２４は、円筒形状の側部のみを有し、ルツボ２０の側部を囲むように配置されていてもよい。保護部材２４は、例えば繊維状のアルミナ等で形成されている。保護部材２４は、断熱部材を兼ねていてもよい。
【００５６】
蒸着装置２００の構成によれば、ルツボ２０が割れてルツボ２０内の膜材料２２が流出した場合、保護部材２４が流出した膜材料２２を吸収することができる。また、保護部材２４がルツボ２０を囲むように配置されているので、流出した膜材料２２をルツボ２０と保護部材２４との間の空間が満たされる範囲の量までこの空間内に留めることができる。したがって、ルツボ２０の割れを早期に検知して加熱が停止されれば、膜材料２２の流出が抑えられるので、流出した膜材料２２が広がって加熱コイル３２や蒸着槽１０内に付着するのを防止することができる。
【００５７】
（第３の実施形態）
＜蒸着方法＞
次に、第３の実施形態に係る蒸着方法について図を参照して説明する。図７は、第３の実施形態に係るルツボ割れの検知方法を説明する図である。
【００５８】
第３の実施形態に係る蒸着方法は、第１の実施形態に係る蒸着方法に対して、ルツボ割れの検知方法、詳しくは、パワー制御ステップＳ１０においてパワーが上昇している状態でのルツボ割れの発生を検知するための条件が異なっているが、その他の方法および条件は同じである。なお、第１の実施形態と共通する構成要素についてはその説明を省略する。
【００５９】
第１の実施形態で述べた通り、ルツボ割れが発生した場合は、蒸着レートが通常の場合に比べて上昇する。したがって、蒸着レートが上昇して通常の場合における蒸着レートのばらつきの上限を超えた場合、ルツボ割れが発生したと判断できる。
【００６０】
図７に実線で示す通常の場合の蒸着レートとルツボ割れの場合の蒸着レートとは、図５に示したものと同じである。図７に破線Ｄで示す蒸着レートは、一例として通常の場合の蒸着レートの値に、通常の場合における蒸着レートのばらつきを考慮し、さらにマージンを含めた係数として１．５を掛けたものである。
【００６１】
図７において、ルツボ割れの場合の蒸着レートは、加熱開始後１６５分程度経過した時点で、この破線Ｄで示す蒸着レートを上回って上昇する。このように、通常の場合の蒸着レートに所定の係数を掛けて破線Ｄのような限界線を設定すれば、蒸着レートがこの限界線を越えることで、ルツボ割れの発生を検知できる。なお、上述の係数は１．５に限定されるものではなく、蒸着レートのばらつきに基づいて適宜設定すればよい。
【００６２】
第３の実施形態の蒸着方法によれば、加熱開始後のより短い時間でルツボ割れが検知できるので、加熱開始後短時間でルツボ割れが発生した場合、蒸着装置１００，２００が受けるダメージをより小さくすることができる。
【００６３】
上記実施形態に対しては、様々な変形を加えることが可能である。変形例としては、例えば以下のようなものが考えられる。
【００６４】
＜変形例１＞
上記の実施形態では、加熱手段３０は、加熱コイル３２と高周波電源３４とを備え、ルツボ２０内の膜材料２２を直接加熱する高周波誘導加熱方式であったが、このような形態に限定されない。加熱手段は、電子ビーム加熱方式、レーザビーム加熱方式、抵抗加熱方式、等の他の加熱方式に対応した構成であってもよいし、ルツボを加熱することにより膜材料を間接的に加熱する方式であってもよい。
【００６５】
＜変形例２＞
上記の実施形態では、加熱開始後蒸着レートが所定の値に到達するまでパワー制御プログラムによりパワーを段階的に上昇させ、蒸着レートが所定の値に到達した時点で、蒸着レート制御プログラムに切り替えたが、このような形態に限定されない。加熱開始時から蒸着レート制御プログラムにより加熱してもよい。
【００６６】
加熱開始時から蒸着レート制御プログラムにより加熱する場合、蒸着レートが所定の値、例えば０．５ｎｍ／ｓｅｃに到達するまでは、蒸着レートが上昇するにつれてパワーがほぼ連続的に上昇する。この蒸着レートが上昇している状態においてルツボ割れが発生した場合、通常の場合よりも小さいパワーで同じ蒸着レートに到達する。
【００６７】
そこで、通常の場合における蒸着レートとパワーとの関係に基づいて、蒸着レートの所定値と、蒸着レートが所定値に到達したときのパワーの値よりも小さいパワーの閾値とを設定すれば、蒸着レートが所定値に到達した時点でパワーが閾値以下であった場合、ルツボ割れが発生したと考えられる。このようにして、加熱開始時から蒸着レート制御プログラムにより加熱する場合においても、ルツボ割れの発生を検知できる。
【図面の簡単な説明】
【００６８】
【図１】第１の実施形態に係る蒸着装置の概略構成図。
【図２】第１の実施形態に係る蒸着方法を説明するフローチャート。
【図３】第１の実施形態に係る蒸着方法を説明する図。
【図４】第１の実施形態に係る蒸着方法を説明する図。
【図５】第１の実施形態に係る蒸着方法を説明する図。
【図６】第２の実施形態に係る蒸着装置の概略構成図。
【図７】第３の実施形態に係るルツボ割れの検知方法を説明する図。
【符号の説明】
【００６９】
１０…蒸着槽、１２…上部、１４…底部、１６…側部、２０…ルツボ、２２…膜材料、２４…保護部材、３０…加熱手段、３２…加熱コイル、３４…高周波電源、４０…蒸着レート測定手段、５０…制御部、６０…通報手段、７０…保持部、７０ａ…基板保持面、７２…基板、７２ａ…基板表面、１００，２００…蒸着装置。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、蒸着装置および蒸着方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般的な蒸着装置は、蒸着装置内のルツボに収容した膜材料を直接的または間接的に加熱して蒸発させ、蒸発した膜材料の粒子を基板表面に堆積させることにより膜を形成する。膜材料を加熱する昇温時や蒸着終了後の降温時にルツボ割れが発生することがある。ルツボ割れの原因としては、ルツボの内面と外面との間に生じる温度差や、膜材料が凝固する際の膜材料とルツボとの熱膨張係数の差による応力等が考えられる。降温時に発生したルツボの微細なクラックにより、次の昇温時にルツボ割れが発生することもある。
【０００３】
このようなルツボ割れの発生を防止または低減するため、降温時に専用ヒータでルツボ内部の温度勾配を調節することにより、ルツボ割れの発生を低減する方法が提案されている（例えば特許文献１）。また、ルツボの材質および被覆を工夫することにより割れにくくする方法が提案されている（例えば特許文献２）。
【０００４】
【特許文献１】特開平９−１４３６８５号公報
【特許文献２】特開２００３−５６９８８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、これらの方法によってもルツボ割れの発生をなくすことは困難である。ルツボ割れが発生した場合、ルツボ内の膜材料が流出して蒸着装置の加熱機構やルツボ周辺の部材に付着し凝固するため、蒸着装置の修理または修復に時間を要してしまう。昇温時にルツボ割れが発生した場合は、膜材料が高温となっているため蒸着装置内に広がり易く、蒸着装置が受けるダメージがさらに大きくなる。したがって、ルツボ割れの発生を早期に検知し、蒸着装置が受けるダメージをできるだけ小さくすることが求められている。
【０００６】
本発明は、上述の課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の形態または適用例として実現することが可能である。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
［適用例１］本適用例に係る蒸着装置は、膜材料を蒸発させて基板表面に成膜する蒸着装置であって、蒸着槽と、前記蒸着槽内に配置され、前記膜材料が収容されるルツボと、前記膜材料または前記ルツボを加熱する加熱手段と、前記加熱手段を制御する制御部と、前記膜材料の蒸着レートを測定する蒸着レート測定手段と、を備え、前記制御部は、前記加熱手段による加熱を開始してから所定時間が経過する前、または前記加熱手段のパワーが所定値に到達する前に、前記蒸着レート測定手段による測定結果が所定の閾値以上になった場合、前記加熱手段による加熱を停止させることを特徴とする。
【０００８】
この構成によれば、加熱中にルツボ割れが発生した場合、加熱された膜材料がルツボ外に流出して蒸発量が通常の場合よりも多くなるので、蒸着レートが通常の場合よりも上昇する。このため、加熱を開始してから蒸着レートが所定の閾値に到達するまでの通常の所定時間より短い時間、または蒸着レートが所定の閾値に到達するときの通常のパワーの所定値よりも小さなパワーで蒸着レートが所定の閾値に到達した場合、ルツボ割れが発生したと判断できる。これにより、ルツボ割れを早期に検知できる。また、ルツボ割れの発生が検知された場合、加熱が停止されるので、ルツボ内の膜材料の温度が低下して、膜材料の流出が抑えられる。これにより、蒸着装置が受けるダメージを小さくすることができる。
【０００９】
［適用例２］本適用例に係る蒸着装置は、膜材料を蒸発させて基板表面に成膜する蒸着装置であって、蒸着槽と、前記蒸着槽内に配置され、前記膜材料が収容されるルツボと、前記膜材料または前記ルツボを加熱する加熱手段と、前記加熱手段を制御する制御部と、前記膜材料の蒸着レートを測定する蒸着レート測定手段と、を備え、前記制御部は、前記蒸着レート測定手段による測定結果に基づいて前記蒸着レートが所定範囲に収まるように前記加熱手段のパワーを調整しているときに、前記パワーが所定の閾値以下になった場合、前記加熱手段による加熱を停止させることを特徴とする。
【００１０】
この構成によれば、加熱中にルツボ割れが発生した場合、膜材料の蒸発量が通常の場合よりも多くなるため、蒸着レートが所定範囲に収まるように加熱手段のパワーを調整すると、パワーは通常の場合よりも小さくなる。このため、通常の場合のパワーの下限値よりも小さな値をパワーの閾値とすれば、パワーがこの閾値以下になった場合、ルツボ割れが発生したと判断できる。これにより、ルツボ割れを早期に検知できる。また、ルツボ割れの発生が検知された場合、制御部により加熱が停止されるので、ルツボ内の膜材料の温度が低下して、膜材料の流出が抑えられる。これにより、蒸着装置が受けるダメージを小さくすることができる。
【００１１】
［適用例３］上記適用例に係る蒸着装置であって、前記加熱手段による加熱が停止された場合、その旨通知する通知手段を備えていてもよい。
【００１２】
この構成によれば、ルツボ割れの発生が検知された場合、オペレータにその旨通知することができる。
【００１３】
［適用例４］上記適用例に係る蒸着装置であって、前記ルツボの少なくとも側部を囲む保護部材を備えていてもよい。
【００１４】
この構成によれば、保護部材によりルツボから流出する膜材料が蒸着槽内に広がるのを抑えることができる。
【００１５】
［適用例５］本適用例に係る蒸着方法は、蒸着槽内でルツボに収容した膜材料を蒸発させて基板表面に成膜する蒸着方法であって、加熱手段により前記膜材料または前記ルツボの加熱を開始してから所定時間が経過する前、または前記加熱手段のパワーが所定値に到達する前に、蒸着レートが所定の閾値以上になった場合、前記加熱手段による加熱を停止することを特徴とする。
【００１６】
この構成によれば、加熱中にルツボ割れが発生した場合、加熱された膜材料がルツボ外に流出して蒸発量が通常の場合よりも多くなるので、蒸着レートが通常の場合よりも上昇する。このため、加熱を開始してから蒸着レートが所定の閾値に到達するまでの通常の所定時間より短い時間、または蒸着レートが所定の閾値に到達するときの通常のパワーの所定値よりも小さなパワーで蒸着レートが所定の閾値に到達した場合、ルツボ割れが発生したと判断できる。これにより、ルツボ割れを早期に検知できる。また、ルツボ割れの発生が検知された場合、加熱が停止されるので、ルツボ内の膜材料の温度が低下して、膜材料の流出が抑えられる。これにより、蒸着装置が受けるダメージを小さくすることができる。
【００１７】
［適用例６］本適用例に係る蒸着方法は、蒸着槽内でルツボに収容した膜材料を蒸発させて基板表面に成膜する蒸着方法であって、蒸着レートが所定範囲に収まるように前記膜材料または前記ルツボを加熱する加熱手段のパワーを調整しているときに、前記パワーが所定の閾値以下になった場合、前記加熱手段による加熱を停止することを特徴とする。
【００１８】
この構成によれば、加熱中にルツボ割れが発生した場合、蒸着レートが通常の場合に比べて上昇するため、蒸着レートが所定範囲に収まるように加熱手段のパワーを調整すると、パワーは通常の場合よりも小さくなる。このため、通常の場合のパワーの下限値よりも小さな値をパワーの閾値に設定すれば、パワーがこの閾値以下になった場合ルツボ割れが発生したと判断できる。これにより、ルツボ割れを早期に検知できる。また、ルツボ割れの発生が検知された場合、加熱が停止されるので、ルツボ内の膜材料の温度が低下して、膜材料の流出が抑えられる。これにより、蒸着装置が受けるダメージを小さくすることができる。
【００１９】
［適用例７］上記適用例に係る蒸着方法であって、前記加熱手段による加熱が停止された場合、その旨通知すること特徴とする。
【００２０】
この構成によれば、ルツボ割れの発生が検知された場合、オペレータにその旨通知することができる。
【００２１】
［適用例８］上記適用例に係る蒸着方法であって、前記加熱手段による加熱が停止された場合、所定時間後に蒸着槽の排気を行ってもよい。
【００２２】
この構成によれば、ルツボ割れの発生が検知された後速やかに蒸着槽の排気を行うことにより、膜材料が早く凝固するので、蒸着装置が受けるダメージをより小さくすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
以下に、本実施の形態について図面を参照して説明する。なお、参照する各図面において、構成をわかりやすく示すため、各構成要素の寸法の比率等は適宜異ならせてある。
【００２４】
（第１の実施形態）
＜蒸着装置＞
まず、第１の実施形態に係る蒸着装置の構成について図を参照して説明する。図１は、第１の実施形態に係る蒸着装置の概略構成図である。
【００２５】
図１に示すように、本実施形態に係る蒸着装置１００は、蒸着槽１０と、ルツボ２０と、加熱手段３０と、蒸着レート測定手段４０と、制御部５０と、通報手段６０と、基板７２を保持する保持部７０と、を備えている。また、図示しないが、蒸着装置１００は、蒸着槽１０内を排気して減圧する真空ポンプを備えている。
【００２６】
蒸着槽１０は、ほぼ円形の上部１２および底部１４と、ほぼ円筒形状の側部１６とを有している。ルツボ２０は、蒸着槽１０内の底部１４側に配置されている。ルツボ２０は、ほぼ円形の底部と、開口部側に向かって口径が大きくなる円筒形状の側部と、開口部の周囲を囲むほぼ円形の周縁部とを有している。ルツボ２０は、例えばセラミック材料からなる。セラミック材料としては、窒化ボロン、カーボン、石英、窒化アルミニウム、窒化ケイ素等を用いることができる。ルツボ２０内には、例えばアルミニウム等の膜材料２２が収容される。
【００２７】
加熱手段３０は、高周波誘導加熱方式であり、加熱コイル３２と高周波電源３４とを備えている。加熱コイル３２は、ルツボ２０の側部の周囲を囲むように配置されており、高周波電源３４に接続されている。加熱手段３０は、高周波電源３４から供給される電力により加熱コイル３２に高周波電流が流れることで、ルツボ２０内の膜材料２２が直接加熱されるようになっている。
【００２８】
蒸着レート測定手段４０は、蒸着槽１０内の側部１６に配置されている。蒸着レート測定手段４０は、例えば、水晶振動子を含んで構成される。蒸着レート測定手段４０は、水晶振動子上に付着した膜材料２２による周波数の変化から、単位時間あたりに成膜される膜厚を測定する。蒸着レート測定手段４０の測定結果により、基板７２に蒸着される膜材料２２の蒸着レートが予測できる。蒸着レート測定手段４０の測定結果は、制御部５０にフィードバックされる。
【００２９】
制御部５０は、高周波電源３４と、蒸着レート測定手段４０と、通報手段６０とに接続されている。制御部５０は、予め設定された加熱プログラムに基づいて、高周波電源３４から加熱コイル３２に供給される電力（以下、パワーという）を制御することが可能である。また、制御部５０は、蒸着レート測定手段４０による測定結果をモニタして、蒸着レートが所定範囲に収まるようにパワーを制御することが可能である。そして、制御部５０は、パワーと経過時間と蒸着レートとがルツボ割れの発生を検知するために予め設定された条件に適合した場合、加熱手段３０による加熱を停止する。
【００３０】
また、制御部５０は、上述の条件に適合した場合で加熱が停止されたときに、通報手段６０に信号を出力する。通報手段６０は、警報音を発生する装置と警告灯とを備えている。通報手段６０は、制御部５０に接続されており、制御部５０から信号が出力されたときに警報音を発生させるとともに警告灯を点灯させる。これにより、オペレータにルツボ割れ等の異常が発生したことを通知することができる。
【００３１】
保持部７０は、蒸着槽１０内の上部１２に配置されている。保持部７０は、基板保持面７０ａに、基板表面７２ａが底部１４と対向するように基板７２を保持する。なお、蒸着装置１００は、モータ、変速機等を内蔵し基板保持面７０ａの法線に平行な回転軸を介して保持部７０を基板７２とともに回転駆動する回転手段を備えていてもよい。
【００３２】
＜蒸着方法＞
次に、第１の実施形態に係る蒸着方法について、図を参照して説明する。図２は、第１の実施形態に係る蒸着方法を説明するフローチャートである。図３、図４、および図５は、第１の実施形態に係る蒸着方法を説明する図である。詳しくは、図４は、図３のＢ１の区間の時間軸を拡大して示した図である。本実施形態に係る蒸着方法は、図２に示すように、パワー制御ステップＳ１０と、蒸着レート制御ステップＳ２０と、成膜終了ステップＳ３０と、を備えている。
【００３３】
まず本実施形態に係る加熱方法を説明する。図３に、蒸着装置１００を用いてアルミニウムを膜材料２２として成膜するときの加熱プログラムの一例を示す。図３において、Ａで示す区間がパワー制御ステップＳ１０に対応し、Ｂで示す区間が蒸着レートステップＳ２０に対応している。この加熱プログラムは、Ａで示す区間、すなわちパワー制御ステップＳ１０においてパワーを段階的に上昇させるパワー制御プログラムと、Ｂで示す区間、すなわち蒸着レート制御ステップＳ２０において蒸着レートが所定の範囲に収まるようにパワーを調整する蒸着レート制御プログラムと、で構成される。
【００３４】
図２のパワー制御ステップＳ１０では、加熱開始ステップＳ１１の後、パワー上昇ステップＳ１２において、パワー制御プログラムによりパワーを上昇させてルツボ２０内の膜材料２２を加熱する。より具体的には、表１に示すテーブルにしたがって、制御部５０によりパワーを段階的に上昇させる。なお、図３、図４、および表１におけるパワーはレベル値（％）である。
【００３５】
表１に示すように、まずパワーを０％から２０％まで３０分間で上昇させた後、パワーを２０％で３０分間維持するように制御する。次に、パワーを２０％から４０％まで３０分間で上昇させた後、パワーを４０％で３０分間維持する。同様にして、パワーを８０％まで段階的に上昇させる。このようにパワーを段階的に上昇させることにより、膜材料２２の温度を緩やかに上昇させて、ルツボ２０の内面と外面との間の温度差を小さくし、膜材料２２とルツボ２０との熱膨張係数の差による応力を緩和している。
【００３６】
【表１】
【００３７】
そして、ステップＳ１３で、蒸着レート測定手段４０による測定結果に基づき、蒸着レートが所定値１、例えば０．１ｎｍ／ｓｅｃに到達したことが確認されたら、蒸着レートステップＳ２０に移行し、蒸着レート制御プログラムに切り替わる。このとき、パワーは８０％に到達していなくてもよい。通常の場合、加熱開始からの経過時間が１８６分程度の時点で蒸着レートが０．１ｎｍ／ｓｅｃに到達し、この時点でのパワーは７４％程度である。ステップＳ１３で蒸着レートが所定値１に到達していなければ、パワー上昇ステップＳ１２が継続される。
【００３８】
蒸着レート上昇ステップＳ２１では、蒸着レート制御プログラムにより、蒸着レートが上昇して所定値２、例えば０．５ｎｍ／ｓｅｃに到達するまで、パワーを上昇させる。そして、ステップＳ２２で蒸着レートが所定値２に到達したことが確認されたら、成膜ステップＳ２３に移行する。ステップＳ２２で蒸着レートが所定値２に到達していなければ、蒸着レート上昇ステップＳ２１が継続される。
【００３９】
成膜ステップＳ２３では、蒸着レートが所定の範囲に収まるようにパワーを調整する状態（以下、蒸着レート制御状態という）が継続され、この蒸着レート制御状態において成膜を行う。蒸着レートの所定の範囲は、例えば０．５±０．０５ｎｍ／ｓｅｃである。通常の場合、蒸着レートが０．５ｎｍ／ｓｅｃに到達するまでの間はパワーが８０％程度に上昇するが、蒸着レート制御状態になって蒸着レートが安定するとパワーは７４％程度となる。成膜が終了したら、成膜終了ステップＳ３０に移行し、加熱を停止する。
【００４０】
成膜ステップＳ２３において継続的に成膜を行うため、ルツボ２０内にワイヤ状の膜材料２２を、例えば５分に１回の割合で供給する。図４に示すように、蒸着レート制御状態において、材料供給時間Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３のそれぞれの間に膜材料２２がルツボ２０内に供給されている。膜材料２２が供給されている間は、蒸着レートが一時的に低下するため蒸着レート制御プログラムから外れ、パワーを蒸着レート制御状態にあるときよりも若干高く、例えば７６％に設定して維持する。
【００４１】
膜材料２２の供給が終了すると蒸着レート制御プログラムに戻るが、蒸着レートが安定するのは膜材料供給終了後２〜３分程度経過してからである。なお、膜材料２２がルツボ２０内に供給されている間は、膜材料２２が急激に溶融されて飛散することがあるため、基板表面７２ａへの成膜を行わない。
【００４２】
次に、ルツボ割れの検知方法について説明する。図５は、蒸着装置１００を用いて上述の加熱プログラムでルツボ２０内の膜材料２２を加熱する際に、ルツボ２０の割れが発生しない場合（以下、通常の場合という）とルツボ２０の割れが発生した場合（以下、ルツボ割れの場合という）とにおける蒸着レートの推移を比較して示した図である。図５からわかるように、通常の場合およびルツボ割れの場合の双方において、加熱開始からの経過時間が１４５分程度の時点で蒸着レートが上昇し始める。この時点におけるパワーは、図５からは読み取れないが、５９％程度である。
【００４３】
蒸着レートが所定値１の０．１ｎｍ／ｓｅｃに到達するまでの経過時間は、通常の場合が１８６分程度であるのに対して、ルツボ割れの場合は１７３分程度である。また、この時点におけるパワーは、図５からは読み取れないが、通常の場合が上述の通り７４％程度であるのに対して、ルツボ割れの場合は６０％程度である。つまり、ルツボ割れの場合は、通常の場合よりも短い時間かつ小さいパワーで蒸着レートが上昇する。これは、ルツボ割れの場合、加熱された膜材料２２がルツボ２０外に流出して蒸発量が通常の場合よりも多くなることにより、蒸着レートが通常の場合に比べて上昇するためである。そこで、パワーと加熱時間と蒸着レートとの相互関係から、ルツボ割れの発生を検知するための条件を設定する。
【００４４】
まず、パワー制御ステップＳ１０において、パワーが上昇している状態でのルツボ割れの発生を検知するための条件について述べる。例えば、パワー制御プログラムから蒸着レート制御プログラムに切り替わるときの蒸着レート０．１ｎｍ／ｓｅｃを蒸着レートの閾値とする。次に、通常の場合において蒸着レートが閾値に到達するまでの経過時間の下限（以下、所定時間という）を、１８６分よりも短い値、例えば１８５分とする。また、通常の場合において蒸着レートが閾値に到達するときのパワーの下限（以下、所定値という）を、７４％よりも小さい値、例えば７０％とする。
【００４５】
ルツボ割れの場合は、通常の場合よりも短い時間かつ小さいパワーで蒸着レートがこの閾値以上となるので、上述の設定条件に基づいて、所定時間の１８５分が経過する前か、またはパワーが所定値の７０％に到達する前に、蒸着レートが閾値の０．１ｎｍ／ｓｅｃ以上となった場合、ルツボ割れが発生したと判断できる。
【００４６】
なお、蒸着レートの閾値は上述の値に限定されない。例えば、蒸着レートの閾値を０．０５ｎｍ／ｓｅｃとすれば、蒸着レートが閾値に到達するまでの経過時間は、通常の場合１８４分程度であるが、ルツボ割れの場合は１６８分程度である。したがって、例えば、通常の場合において蒸着レートが閾値に到達する所定時間を１８２分とすれば、所定時間の１８２分が経過する前に蒸着レートが閾値以上になった場合、ルツボ割れが発生したと判断できる。
【００４７】
また、パワーと蒸着レートとの対比から、パワーが所定値にあるときの通常の場合の蒸着レートの上限を超える値を蒸着レートの閾値に設定し、パワーが所定値に到達した時点で蒸着レートが閾値以上になった場合、ルツボ割れが発生したと判断してもよい。
【００４８】
次に、蒸着レート制御ステップＳ２０において、蒸着レート制御状態でのルツボ割れの発生を検知するための条件について述べる。上述の通り、ルツボ割れが発生すると膜材料の蒸発量が通常の場合よりも多くなる。蒸着レート制御状態においては、蒸着レートが所定範囲に収まるようにパワーを調整するので、ルツボ割れが発生した場合はパワーが通常の場合の７４％よりも小さくなる。そこで、通常の場合のパワーの下限値よりも小さな値、例えば７２％をパワーの閾値に設定すれば、蒸着レート制御状態においてパワーが閾値の７２％以下になった場合、ルツボ割れが発生したと判断できる。
【００４９】
ただし、成膜ステップＳ２３で、ルツボ２０内に膜材料２２が供給されているＣ１，Ｃ２，Ｃ３（図４参照）の間はパワーが７６％で維持されており、また、Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３のそれぞれの後２〜３分程度の間は蒸着レートが安定しない。したがって、蒸着レート制御状態においては、例えば膜材料供給終了後３分経過した時点から次の膜材料供給開始までの間において、上述の条件によりルツボ割れの発生を検知できる。
【００５０】
以上のように、パワーと加熱時間と蒸着レートとの関係から適宜条件を設定しておくことにより、ルツボ割れの発生を早期に検知できる。パワー制御ステップＳ１０または蒸着レート制御ステップＳ２０においてルツボ割れの発生が検知された場合、制御部５０により高周波電源３４による加熱が停止されるので、ルツボ２０内の膜材料２２の温度が低下する。これにより、膜材料２２の流出量が抑えられるので、蒸着装置１００が受けるダメージを小さくすることができる。
【００５１】
また、ルツボ割れの発生が検知されると、制御部５０が通報手段６０に信号を出力し、通報手段６０はこの信号を受けて警報音を発生するとともに警告灯を点灯して、ルツボ割れが発生したことをオペレータに通知する。これにより、オペレータが蒸着装置１００のダメージを小さくするために処置を講ずることができる。この処置として、例えば、加熱停止から所定時間後に蒸着槽１０の排気を行ってもよい。この所定時間とは、加熱停止直後であってもよいし、ルツボ２０の温度がある程度低下するまでの時間であってもよい。蒸着槽１０の排気を行うことにより、膜材料２２の凝固が早められるので、蒸着装置１００が受けるダメージをより小さくすることができる。
【００５２】
（第２の実施形態）
＜蒸着装置＞
次に、第２の実施形態に係る蒸着装置の構成について図を参照して説明する。図６は、第２の実施形態に係る蒸着装置の概略構成図である。
【００５３】
第２の実施形態に係る蒸着装置２００は、第１の実施形態に係る蒸着装置１００に対して、保護部材を備えている点が異なっているが、その他の構成は同じである。なお、第１の実施形態と共通する構成要素については同一の符号を付しその説明を省略する。
【００５４】
本実施形態に係る蒸着装置２００は、図６に示すように、蒸着槽１０と、ルツボ２０と、保護部材２４と、加熱手段３０と、蒸着レート測定手段４０と、制御部５０と、通報手段６０と、基板７２を保持する保持部７０と、を備えている。
【００５５】
保護部材２４は、円形の底部と円筒形状の側部とを有しており、ルツボ２０の底部と側部とを囲むように配置されている。保護部材２４は、円筒形状の側部のみを有し、ルツボ２０の側部を囲むように配置されていてもよい。保護部材２４は、例えば繊維状のアルミナ等で形成されている。保護部材２４は、断熱部材を兼ねていてもよい。
【００５６】
蒸着装置２００の構成によれば、ルツボ２０が割れてルツボ２０内の膜材料２２が流出した場合、保護部材２４が流出した膜材料２２を吸収することができる。また、保護部材２４がルツボ２０を囲むように配置されているので、流出した膜材料２２をルツボ２０と保護部材２４との間の空間が満たされる範囲の量までこの空間内に留めることができる。したがって、ルツボ２０の割れを早期に検知して加熱が停止されれば、膜材料２２の流出が抑えられるので、流出した膜材料２２が広がって加熱コイル３２や蒸着槽１０内に付着するのを防止することができる。
【００５７】
（第３の実施形態）
＜蒸着方法＞
次に、第３の実施形態に係る蒸着方法について図を参照して説明する。図７は、第３の実施形態に係るルツボ割れの検知方法を説明する図である。
【００５８】
第３の実施形態に係る蒸着方法は、第１の実施形態に係る蒸着方法に対して、ルツボ割れの検知方法、詳しくは、パワー制御ステップＳ１０においてパワーが上昇している状態でのルツボ割れの発生を検知するための条件が異なっているが、その他の方法および条件は同じである。なお、第１の実施形態と共通する構成要素についてはその説明を省略する。
【００５９】
第１の実施形態で述べた通り、ルツボ割れが発生した場合は、蒸着レートが通常の場合に比べて上昇する。したがって、蒸着レートが上昇して通常の場合における蒸着レートのばらつきの上限を超えた場合、ルツボ割れが発生したと判断できる。
【００６０】
図７に実線で示す通常の場合の蒸着レートとルツボ割れの場合の蒸着レートとは、図５に示したものと同じである。図７に破線Ｄで示す蒸着レートは、一例として通常の場合の蒸着レートの値に、通常の場合における蒸着レートのばらつきを考慮し、さらにマージンを含めた係数として１．５を掛けたものである。
【００６１】
図７において、ルツボ割れの場合の蒸着レートは、加熱開始後１６５分程度経過した時点で、この破線Ｄで示す蒸着レートを上回って上昇する。このように、通常の場合の蒸着レートに所定の係数を掛けて破線Ｄのような限界線を設定すれば、蒸着レートがこの限界線を越えることで、ルツボ割れの発生を検知できる。なお、上述の係数は１．５に限定されるものではなく、蒸着レートのばらつきに基づいて適宜設定すればよい。
【００６２】
第３の実施形態の蒸着方法によれば、加熱開始後のより短い時間でルツボ割れが検知できるので、加熱開始後短時間でルツボ割れが発生した場合、蒸着装置１００，２００が受けるダメージをより小さくすることができる。
【００６３】
上記実施形態に対しては、様々な変形を加えることが可能である。変形例としては、例えば以下のようなものが考えられる。
【００６４】
＜変形例１＞
上記の実施形態では、加熱手段３０は、加熱コイル３２と高周波電源３４とを備え、ルツボ２０内の膜材料２２を直接加熱する高周波誘導加熱方式であったが、このような形態に限定されない。加熱手段は、電子ビーム加熱方式、レーザビーム加熱方式、抵抗加熱方式、等の他の加熱方式に対応した構成であってもよいし、ルツボを加熱することにより膜材料を間接的に加熱する方式であってもよい。
【００６５】
＜変形例２＞
上記の実施形態では、加熱開始後蒸着レートが所定の値に到達するまでパワー制御プログラムによりパワーを段階的に上昇させ、蒸着レートが所定の値に到達した時点で、蒸着レート制御プログラムに切り替えたが、このような形態に限定されない。加熱開始時から蒸着レート制御プログラムにより加熱してもよい。
【００６６】
加熱開始時から蒸着レート制御プログラムにより加熱する場合、蒸着レートが所定の値、例えば０．５ｎｍ／ｓｅｃに到達するまでは、蒸着レートが上昇するにつれてパワーがほぼ連続的に上昇する。この蒸着レートが上昇している状態においてルツボ割れが発生した場合、通常の場合よりも小さいパワーで同じ蒸着レートに到達する。
【００６７】
そこで、通常の場合における蒸着レートとパワーとの関係に基づいて、蒸着レートの所定値と、蒸着レートが所定値に到達したときのパワーの値よりも小さいパワーの閾値とを設定すれば、蒸着レートが所定値に到達した時点でパワーが閾値以下であった場合、ルツボ割れが発生したと考えられる。このようにして、加熱開始時から蒸着レート制御プログラムにより加熱する場合においても、ルツボ割れの発生を検知できる。
【図面の簡単な説明】
【００６８】
【図１】第１の実施形態に係る蒸着装置の概略構成図。
【図２】第１の実施形態に係る蒸着方法を説明するフローチャート。
【図３】第１の実施形態に係る蒸着方法を説明する図。
【図４】第１の実施形態に係る蒸着方法を説明する図。
【図５】第１の実施形態に係る蒸着方法を説明する図。
【図６】第２の実施形態に係る蒸着装置の概略構成図。
【図７】第３の実施形態に係るルツボ割れの検知方法を説明する図。
【符号の説明】
【００６９】
１０…蒸着槽、１２…上部、１４…底部、１６…側部、２０…ルツボ、２２…膜材料、２４…保護部材、３０…加熱手段、３２…加熱コイル、３４…高周波電源、４０…蒸着レート測定手段、５０…制御部、６０…通報手段、７０…保持部、７０ａ…基板保持面、７２…基板、７２ａ…基板表面、１００，２００…蒸着装置。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
膜材料を蒸発させて基板表面に成膜する蒸着装置であって、
蒸着槽と、
前記蒸着槽内に配置され、前記膜材料が収容されるルツボと、
前記膜材料または前記ルツボを加熱する加熱手段と、
前記加熱手段を制御する制御部と、
前記膜材料の蒸着レートを測定する蒸着レート測定手段と、を備え、
前記制御部は、前記加熱手段による加熱を開始してから所定時間が経過する前、または前記加熱手段のパワーが所定値に到達する前に、前記蒸着レート測定手段による測定結果が所定の閾値以上になった場合、前記加熱手段による加熱を停止させることを特徴とする蒸着装置。
【請求項２】
膜材料を蒸発させて基板表面に成膜する蒸着装置であって、
蒸着槽と、
前記蒸着槽内に配置され、前記膜材料が収容されるルツボと、
前記膜材料または前記ルツボを加熱する加熱手段と、
前記加熱手段を制御する制御部と、
前記膜材料の蒸着レートを測定する蒸着レート測定手段と、を備え、
前記制御部は、前記蒸着レート測定手段による測定結果に基づいて前記蒸着レートが所定範囲に収まるように前記加熱手段のパワーを調整しているときに、前記パワーが所定の閾値以下になった場合、前記加熱手段による加熱を停止させることを特徴とする蒸着装置。
【請求項３】
請求項１または２に記載の蒸着装置であって、
前記加熱手段による加熱が停止された場合、その旨通知する通知手段を備えていることを特徴とする蒸着装置。
【請求項４】
請求項１から３のいずれか１項に記載の蒸着装置であって、
前記ルツボの少なくとも側部を囲む保護部材を備えていることを特徴とする蒸着装置。
【請求項５】
蒸着槽内でルツボに収容した膜材料を蒸発させて基板表面に成膜する蒸着方法であって、
加熱手段により前記膜材料または前記ルツボの加熱を開始してから所定時間が経過する前、または前記加熱手段のパワーが所定値に到達する前に、蒸着レートが所定の閾値以上になった場合、前記加熱手段による加熱を停止することを特徴とする蒸着方法。
【請求項６】
蒸着槽内でルツボに収容した膜材料を蒸発させて基板表面に成膜する蒸着方法であって、
蒸着レートが所定範囲に収まるように前記膜材料または前記ルツボを加熱する加熱手段のパワーを調整しているときに、前記パワーが所定の閾値以下になった場合、前記加熱手段による加熱を停止することを特徴とする蒸着方法。
【請求項７】
請求項５または６に記載の蒸着方法であって、
前記加熱手段による加熱が停止された場合、その旨通知すること特徴とする蒸着方法。
【請求項８】
請求項５から７のいずれか１項に記載の蒸着方法であって、
前記加熱手段による加熱が停止された場合、所定時間後に蒸着槽の排気を行うこと特徴とする蒸着方法。
【請求項１】
膜材料を蒸発させて基板表面に成膜する蒸着装置であって、
蒸着槽と、
前記蒸着槽内に配置され、前記膜材料が収容されるルツボと、
前記膜材料または前記ルツボを加熱する加熱手段と、
前記加熱手段を制御する制御部と、
前記膜材料の蒸着レートを測定する蒸着レート測定手段と、を備え、
前記制御部は、前記加熱手段による加熱を開始してから所定時間が経過する前、または前記加熱手段のパワーが所定値に到達する前に、前記蒸着レート測定手段による測定結果が所定の閾値以上になった場合、前記加熱手段による加熱を停止させることを特徴とする蒸着装置。
【請求項２】
膜材料を蒸発させて基板表面に成膜する蒸着装置であって、
蒸着槽と、
前記蒸着槽内に配置され、前記膜材料が収容されるルツボと、
前記膜材料または前記ルツボを加熱する加熱手段と、
前記加熱手段を制御する制御部と、
前記膜材料の蒸着レートを測定する蒸着レート測定手段と、を備え、
前記制御部は、前記蒸着レート測定手段による測定結果に基づいて前記蒸着レートが所定範囲に収まるように前記加熱手段のパワーを調整しているときに、前記パワーが所定の閾値以下になった場合、前記加熱手段による加熱を停止させることを特徴とする蒸着装置。
【請求項３】
請求項１または２に記載の蒸着装置であって、
前記加熱手段による加熱が停止された場合、その旨通知する通知手段を備えていることを特徴とする蒸着装置。
【請求項４】
請求項１から３のいずれか１項に記載の蒸着装置であって、
前記ルツボの少なくとも側部を囲む保護部材を備えていることを特徴とする蒸着装置。
【請求項５】
蒸着槽内でルツボに収容した膜材料を蒸発させて基板表面に成膜する蒸着方法であって、
加熱手段により前記膜材料または前記ルツボの加熱を開始してから所定時間が経過する前、または前記加熱手段のパワーが所定値に到達する前に、蒸着レートが所定の閾値以上になった場合、前記加熱手段による加熱を停止することを特徴とする蒸着方法。
【請求項６】
蒸着槽内でルツボに収容した膜材料を蒸発させて基板表面に成膜する蒸着方法であって、
蒸着レートが所定範囲に収まるように前記膜材料または前記ルツボを加熱する加熱手段のパワーを調整しているときに、前記パワーが所定の閾値以下になった場合、前記加熱手段による加熱を停止することを特徴とする蒸着方法。
【請求項７】
請求項５または６に記載の蒸着方法であって、
前記加熱手段による加熱が停止された場合、その旨通知すること特徴とする蒸着方法。
【請求項８】
請求項５から７のいずれか１項に記載の蒸着方法であって、
前記加熱手段による加熱が停止された場合、所定時間後に蒸着槽の排気を行うこと特徴とする蒸着方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２００９−１６１８４２（Ｐ２００９−１６１８４２Ａ）
【公開日】平成２１年７月２３日（２００９．７．２３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−２９２５（Ｐ２００８−２９２５）
【出願日】平成２０年１月１０日（２００８．１．１０）
【出願人】（０００００２３６９）セイコーエプソン株式会社 (51,324)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年７月２３日（２００９．７．２３）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年１月１０日（２００８．１．１０）
【出願人】（０００００２３６９）セイコーエプソン株式会社 (51,324)
【Ｆターム（参考）】
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