JP2009161842A - Vapor deposition system, and vapor deposition method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、蒸着装置および蒸着方法に関する。 The present invention relates to a vapor deposition apparatus and a vapor deposition method.
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。 A general vapor deposition apparatus forms a film by directly or indirectly heating and evaporating a film material accommodated in a crucible in the vapor deposition apparatus, and depositing particles of the evaporated film material on a substrate surface. Crucible cracks may occur when the film material is heated or when the temperature is lowered after the completion of vapor deposition. Possible causes of crucible cracking include temperature differences that occur between the inner and outer surfaces of the crucible, stress due to the difference in thermal expansion coefficient between the film material and the crucible when the film material solidifies. A crucible crack may occur at the next temperature rise due to a fine crack of the crucible generated at the time of temperature drop.
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)。 In order to prevent or reduce the occurrence of such crucible cracks, a method of reducing the occurrence of crucible cracks by adjusting the temperature gradient inside the crucible with a dedicated heater when the temperature is lowered has been proposed (for example, Patent Document 1). Moreover, the method of making it hard to break by devising the material and coating | cover of a crucible is proposed (for example, patent document 2).
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。 However, it is difficult to eliminate the generation of crucible cracks by these methods. When crucible cracking occurs, the film material in the crucible flows out and adheres to the heating mechanism of the vapor deposition apparatus and members around the crucible and solidifies, so that it takes time to repair or repair the vapor deposition apparatus. When a crucible crack occurs at the time of temperature rise, the film material is at a high temperature, so that it easily spreads within the vapor deposition apparatus, and damage to the vapor deposition apparatus is further increased. Therefore, it is required to detect the occurrence of crucible cracks at an early stage and to minimize damage to the vapor deposition apparatus.
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。 SUMMARY An advantage of some aspects of the invention is to solve at least a part of the problems described above, and the invention can be implemented as the following forms or application examples.
[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。 Application Example 1 A vapor deposition apparatus according to this application example is a vapor deposition apparatus that evaporates a film material and forms a film on a substrate surface. The vapor deposition apparatus is disposed in the vapor deposition tank and contains the film material. A crucible, a heating unit for heating the film material or the crucible, a control unit for controlling the heating unit, and a deposition rate measuring unit for measuring a deposition rate of the film material, and the control unit includes: If the measurement result by the vapor deposition rate measuring unit is equal to or higher than a predetermined threshold before a predetermined time has elapsed since the heating by the heating unit is started or before the power of the heating unit reaches a predetermined value, The heating by the heating means is stopped.
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。 According to this configuration, when a crucible crack occurs during heating, the heated film material flows out of the crucible and the amount of evaporation is higher than in a normal case, so the deposition rate is higher than in a normal case. . For this reason, a time shorter than the normal predetermined time from the start of heating until the vapor deposition rate reaches the predetermined threshold, or a power smaller than the predetermined normal power when the vapor deposition rate reaches the predetermined threshold When the vapor deposition rate reaches a predetermined threshold value, it can be determined that crucible cracking has occurred. Thereby, a crucible crack can be detected at an early stage. Moreover, since heating is stopped when the occurrence of crucible cracking is detected, the temperature of the film material in the crucible is lowered, and the outflow of the film material is suppressed. Thereby, the damage which a vapor deposition apparatus receives can be made small.
[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。 Application Example 2 A vapor deposition apparatus according to this application example is a vapor deposition apparatus that evaporates a film material and forms a film on a substrate surface. The vapor deposition apparatus is disposed in the vapor deposition tank and the vapor deposition tank contains the film material. A crucible, a heating unit for heating the film material or the crucible, a control unit for controlling the heating unit, and a deposition rate measuring unit for measuring a deposition rate of the film material, and the control unit includes: When the power of the heating unit is adjusted so that the vapor deposition rate falls within a predetermined range based on the measurement result by the vapor deposition rate measuring unit, when the power falls below a predetermined threshold, the heating unit The heating is stopped.
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。 According to this configuration, when a crucible crack occurs during heating, the amount of evaporation of the film material is larger than in a normal case. Therefore, when the power of the heating means is adjusted so that the deposition rate is within a predetermined range, the power is It will be smaller than usual. For this reason, if a value smaller than the lower limit value of the power in the normal case is set as the power threshold value, it can be determined that the crucible crack has occurred when the power falls below this threshold value. Thereby, a crucible crack can be detected at an early stage. In addition, when the occurrence of crucible cracking is detected, the heating is stopped by the control unit, so that the temperature of the film material in the crucible is lowered and the outflow of the film material is suppressed. Thereby, the damage which a vapor deposition apparatus receives can be made small.
[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。 Application Example 3 In the vapor deposition apparatus according to the application example described above, when heating by the heating unit is stopped, a notification unit that notifies the fact may be provided.
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。 According to this configuration, when the occurrence of crucible cracking is detected, the operator can be notified of this.
[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。 Application Example 4 The vapor deposition apparatus according to the application example described above, and may include a protective member that surrounds at least a side portion of the crucible.
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。 According to this structure, it can suppress that the film | membrane material which flows out out of a crucible by a protection member spreads in a vapor deposition tank.
[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。 Application Example 5 A vapor deposition method according to this application example is a vapor deposition method in which a film material accommodated in a crucible is evaporated in a vapor deposition tank to form a film on a substrate surface, and the film material or the crucible is heated by heating means. When the deposition rate becomes a predetermined threshold or more before a predetermined time has elapsed from the start of heating or before the power of the heating unit reaches a predetermined value, heating by the heating unit is stopped. Features.
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。 According to this configuration, when a crucible crack occurs during heating, the heated film material flows out of the crucible and the amount of evaporation is higher than in a normal case, so the deposition rate is higher than in a normal case. . For this reason, a time shorter than the normal predetermined time from the start of heating until the vapor deposition rate reaches the predetermined threshold, or a power smaller than the predetermined normal power when the vapor deposition rate reaches the predetermined threshold When the vapor deposition rate reaches a predetermined threshold value, it can be determined that crucible cracking has occurred. Thereby, a crucible crack can be detected at an early stage. Moreover, since heating is stopped when the occurrence of crucible cracking is detected, the temperature of the film material in the crucible is lowered, and the outflow of the film material is suppressed. Thereby, the damage which a vapor deposition apparatus receives can be made small.
[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。 [Application Example 6] A vapor deposition method according to this application example is a vapor deposition method in which a film material contained in a crucible is evaporated in a vapor deposition tank to form a film on a substrate surface, and the vapor deposition rate is within a predetermined range. When the power of the heating means for heating the film material or the crucible is adjusted, heating by the heating means is stopped when the power falls below a predetermined threshold value.
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。 According to this configuration, when a crucible crack occurs during heating, the deposition rate rises compared to a normal case. Therefore, when the power of the heating means is adjusted so that the deposition rate is within a predetermined range, the power is normal. Smaller than the case. For this reason, if a value smaller than the lower limit value of the power in the normal case is set as the power threshold value, it can be determined that the crucible crack has occurred when the power falls below this threshold value. Thereby, a crucible crack can be detected at an early stage. Moreover, since heating is stopped when the occurrence of crucible cracking is detected, the temperature of the film material in the crucible is lowered, and the outflow of the film material is suppressed. Thereby, the damage which a vapor deposition apparatus receives can be made small.
[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。 Application Example 7 In the vapor deposition method according to the application example described above, when the heating by the heating unit is stopped, the fact is notified.
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。 According to this configuration, when the occurrence of crucible cracking is detected, the operator can be notified of this.
[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。 Application Example 8 In the vapor deposition method according to the application example described above, when heating by the heating unit is stopped, the vapor deposition tank may be exhausted after a predetermined time.
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。 According to this configuration, the film material is quickly solidified by exhausting the vapor deposition tank immediately after the occurrence of the crucible crack is detected, so that damage to the vapor deposition apparatus can be further reduced.
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。 The present embodiment will be described below with reference to the drawings. In each of the drawings to be referred to, the ratio of the dimensions of each component is appropriately changed in order to show the configuration in an easy-to-understand manner.
(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。
(First embodiment)
<Vapor deposition equipment>
First, the structure of the vapor deposition apparatus which concerns on 1st Embodiment is demonstrated with reference to figures. FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a vapor deposition apparatus according to the first embodiment.
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。
As shown in FIG. 1, the
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。
The
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。
The heating means 30 is a high frequency induction heating method, and includes a
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。
The vapor deposition rate measuring means 40 is disposed on the
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。
The
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。
Moreover, the
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。
The holding
<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。
<Vapor deposition method>
Next, the vapor deposition method according to the first embodiment will be described with reference to the drawings. FIG. 2 is a flowchart illustrating the vapor deposition method according to the first embodiment. 3, FIG. 4, and FIG. 5 are diagrams for explaining the vapor deposition method according to the first embodiment. Specifically, FIG. 4 is an enlarged view of the time axis of the section B1 in FIG. As shown in FIG. 2, the vapor deposition method according to this embodiment includes a power control step S10, a vapor deposition rate control step S20, and a film formation end step S30.
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。
First, the heating method according to the present embodiment will be described. FIG. 3 shows an example of a heating program when aluminum is deposited as the
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。
In the power control step S10 of FIG. 2, after the heating start step S11, in the power increase step S12, the
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。
As shown in Table 1, the power is first increased from 0% to 20% in 30 minutes, and then the power is controlled to be maintained at 20% for 30 minutes. Next, after increasing the power from 20% to 40% in 30 minutes, the power is maintained at 40% for 30 minutes. Similarly, the power is increased stepwise up to 80%. By increasing the power stepwise in this manner, the temperature of the
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。
Then, when it is confirmed in step S13 that the vapor deposition rate has reached a
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。 In the vapor deposition rate increasing step S21, the power is increased by the vapor deposition rate control program until the vapor deposition rate increases and reaches a predetermined value 2, for example, 0.5 nm / sec. Then, when it is confirmed in step S22 that the vapor deposition rate has reached the predetermined value 2, the process proceeds to film forming step S23. If the vapor deposition rate has not reached the predetermined value 2 in step S22, the vapor deposition rate increasing step S21 is continued.
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。 In the film forming step S23, a state in which the power is adjusted so that the vapor deposition rate falls within a predetermined range (hereinafter referred to as a vapor deposition rate control state) is continued, and film formation is performed in this vapor deposition rate control state. The predetermined range of the deposition rate is, for example, 0.5 ± 0.05 nm / sec. Normally, the power rises to about 80% until the vapor deposition rate reaches 0.5 nm / sec. However, when the vapor deposition rate is stabilized in the vapor deposition rate control state, the power becomes about 74%. When film formation is completed, the process proceeds to film formation end step S30, and heating is stopped.
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。
In order to continuously form a film in the film forming step S23, the wire-
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。
When the supply of the
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。
Next, a crucible crack detection method will be described. FIG. 5 shows that when the
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。
The elapsed time until the deposition rate reaches 0.1 nm / sec, which is the
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。 First, conditions for detecting the occurrence of crucible cracking in a state where the power is increasing in the power control step S10 will be described. For example, a deposition rate of 0.1 nm / sec when switching from a power control program to a deposition rate control program is used as a threshold for the deposition rate. Next, the lower limit of the elapsed time until the vapor deposition rate reaches the threshold value in the normal case (hereinafter referred to as the predetermined time) is set to a value shorter than 186 minutes, for example, 185 minutes. In a normal case, the lower limit of power (hereinafter referred to as a predetermined value) when the deposition rate reaches the threshold value is set to a value smaller than 74%, for example 70%.
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。 In the case of crucible cracking, the deposition rate becomes equal to or higher than this threshold with a shorter time and a lower power than in the normal case. Therefore, based on the above-mentioned setting conditions, before the 185 minutes of the predetermined time elapses or the power is predetermined. Before reaching 70% of the value, it can be determined that crucible cracking has occurred when the deposition rate reaches or exceeds the threshold value of 0.1 nm / sec.
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。 Note that the threshold of the deposition rate is not limited to the above value. For example, if the deposition rate threshold is 0.05 nm / sec, the elapsed time until the deposition rate reaches the threshold is usually about 184 minutes, but in the case of crucible cracking, it is about 168 minutes. Therefore, for example, if the predetermined time for the vapor deposition rate to reach the threshold value in the normal case is 182 minutes, the crucible crack occurs when the vapor deposition rate exceeds the threshold value before the 182 minutes of the predetermined time elapses. I can judge.
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。 Also, from the comparison of power and vapor deposition rate, a value that exceeds the upper limit of the normal vapor deposition rate when the power is at a predetermined value is set as the vapor deposition rate threshold, and when the power reaches the predetermined value, the vapor deposition rate is reached. May be determined that crucible cracking has occurred.
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。 Next, conditions for detecting the occurrence of crucible cracking in the deposition rate control state in the deposition rate control step S20 will be described. As described above, when the crucible crack occurs, the evaporation amount of the film material becomes larger than that in the normal case. In the vapor deposition rate control state, the power is adjusted so that the vapor deposition rate falls within a predetermined range. Therefore, when a crucible crack occurs, the power is smaller than 74% of the normal case. Therefore, if a value smaller than the lower limit of power in the normal case, for example, 72% is set as the power threshold, the crucible crack occurs when the power falls below 72% of the threshold in the deposition rate control state. I can judge.
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。
However, the power is maintained at 76% during C1, C2, C3 (see FIG. 4) in which the
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。
As described above, the occurrence of a crucible crack can be detected at an early stage by appropriately setting conditions from the relationship among power, heating time, and vapor deposition rate. When the occurrence of crucible cracking is detected in the power control step S10 or the deposition rate control step S20, the heating by the high
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。
Further, when the occurrence of crucible cracking is detected, the
(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。
(Second Embodiment)
<Vapor deposition equipment>
Next, the structure of the vapor deposition apparatus which concerns on 2nd Embodiment is demonstrated with reference to figures. FIG. 6 is a schematic configuration diagram of a vapor deposition apparatus according to the second embodiment.
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。
Although the
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。
As shown in FIG. 6, the
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。
The
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。
According to the configuration of the
(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。
(Third embodiment)
<Vapor deposition method>
Next, a vapor deposition method according to the third embodiment will be described with reference to the drawings. FIG. 7 is a diagram for explaining a crucible crack detection method according to the third embodiment.
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。 The vapor deposition method according to the third embodiment is a crucible crack detection method compared to the vapor deposition method according to the first embodiment. The conditions for detecting the occurrence are different, but the other methods and conditions are the same. Note that description of components common to the first embodiment is omitted.
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。 As described in the first embodiment, when a crucible crack occurs, the vapor deposition rate increases as compared with a normal case. Therefore, it can be determined that crucible cracking has occurred when the deposition rate rises and exceeds the upper limit of the variation in the deposition rate in the normal case.
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。 The normal deposition rate indicated by the solid line in FIG. 7 and the deposition rate in the case of crucible cracking are the same as those shown in FIG. The vapor deposition rate indicated by the broken line D in FIG. 7 is obtained by multiplying the value of the vapor deposition rate in a normal case by 1.5 as a coefficient including a margin in consideration of variations in the vapor deposition rate in the normal case. is there.
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。 In FIG. 7, the vapor deposition rate in the case of crucible cracking rises above the vapor deposition rate indicated by the broken line D when about 165 minutes have elapsed after the start of heating. In this way, if a limit line such as a broken line D is set by multiplying the vapor deposition rate in a normal case by a predetermined coefficient, the occurrence of the crucible crack can be detected by the vapor deposition rate exceeding the limit line. Note that the above-described coefficient is not limited to 1.5, and may be set as appropriate based on variations in the deposition rate.
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。
According to the vapor deposition method of the third embodiment, since crucible cracks can be detected in a shorter time after the start of heating, when the crucible cracks occur in a short time after the start of heating, the damage to the
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。 Various modifications can be made to the above embodiment. As modifications, for example, the following can be considered.
<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。
<
In the above embodiment, the heating means 30 includes the
<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。
<Modification 2>
In the above embodiment, the power is gradually increased by the power control program until the vapor deposition rate reaches a predetermined value after the start of heating, and the vapor deposition rate control program is switched to when the vapor deposition rate reaches the predetermined value. However, it is not limited to such a form. You may heat by the vapor deposition rate control program from the time of a heating start.
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。 In the case of heating with the vapor deposition rate control program from the start of heating, the power increases almost continuously as the vapor deposition rate increases until the vapor deposition rate reaches a predetermined value, for example, 0.5 nm / sec. When a crucible crack occurs in a state where the deposition rate is increasing, the same deposition rate is reached with a smaller power than in a normal case.
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。 Therefore, if a predetermined value of the vapor deposition rate and a power threshold smaller than the power value when the vapor deposition rate reaches the predetermined value are set based on the relationship between the vapor deposition rate and the power in a normal case, the vapor deposition is performed. If the power is below the threshold when the rate reaches a predetermined value, it is considered that crucible cracking has occurred. In this way, even when heating is performed by the vapor deposition rate control program from the start of heating, the occurrence of crucible cracks can be detected.
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。
DESCRIPTION OF
Claims (8)
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。 A vapor deposition apparatus for evaporating a film material to form a film on a substrate surface,
A deposition tank;
A crucible disposed in the vapor deposition tank and containing the film material;
Heating means for heating the film material or the crucible;
A control unit for controlling the heating means;
A deposition rate measuring means for measuring a deposition rate of the film material,
The control unit has a measurement result by the vapor deposition rate measuring unit that is equal to or greater than a predetermined threshold before a predetermined time elapses after starting heating by the heating unit or before the power of the heating unit reaches a predetermined value. When it becomes, the vapor deposition apparatus characterized by stopping the heating by the heating means.
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。 A vapor deposition apparatus for evaporating a film material to form a film on a substrate surface,
A deposition tank;
A crucible disposed in the vapor deposition tank and containing the film material;
Heating means for heating the film material or the crucible;
A control unit for controlling the heating means;
A deposition rate measuring means for measuring a deposition rate of the film material,
The control unit adjusts the power of the heating unit so that the vapor deposition rate falls within a predetermined range based on the measurement result by the vapor deposition rate measuring unit, and the power is below a predetermined threshold. The vapor deposition apparatus characterized by stopping heating by the heating means.
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。 The vapor deposition apparatus according to claim 1 or 2,
When the heating by the heating means is stopped, the vapor deposition apparatus is provided with a notification means for notifying that effect.
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。 The vapor deposition apparatus according to any one of claims 1 to 3,
A vapor deposition apparatus comprising a protective member surrounding at least a side portion of the crucible.
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。 A vapor deposition method for evaporating a film material contained in a crucible in a vapor deposition tank to form a film on a substrate surface,
When the deposition rate is equal to or higher than a predetermined threshold before a predetermined time elapses after the heating unit starts heating the film material or the crucible, or before the power of the heating unit reaches a predetermined value, The vapor deposition method, wherein heating by the heating means is stopped.
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。 A vapor deposition method for evaporating a film material contained in a crucible in a vapor deposition tank to form a film on a substrate surface,
When the power of the heating means for heating the film material or the crucible is adjusted so that the deposition rate falls within a predetermined range, if the power falls below a predetermined threshold, heating by the heating means is stopped. The vapor deposition method characterized by the above-mentioned.
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。 The vapor deposition method according to claim 5 or 6,
When the heating by the heating means is stopped, a notification to that effect is given.
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。 The vapor deposition method according to any one of claims 5 to 7,
When the heating by the heating means is stopped, the vapor deposition tank is evacuated after a predetermined time.
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KR101243031B1 (en) | 2011-02-21 | 2013-03-20 | 엘아이지에이디피 주식회사 | Thickness monitor device and evaporation device having it |
CN113699501A (en) * | 2021-08-30 | 2021-11-26 | 京东方科技集团股份有限公司 | Evaporation monitoring method and device, storage medium and electronic equipment |
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