JP2014198861A - Vacuum evaporation system and vacuum deposition method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、有機エレクトロルミネッセンスディスプレイ(有機ELディスプレイ)などの薄膜デバイスを大形基板に形成する際に、大型基板に対して材料蒸気を放出し成膜する真空蒸着装置及び真空蒸着方法に関する。また、本発明は有機ELに限らず、他のFPD、半導体、太陽電池等の分野に適用可能である。 The present invention relates to a vacuum vapor deposition apparatus and a vacuum vapor deposition method for emitting a material vapor to a large substrate when forming a thin film device such as an organic electroluminescence display (organic EL display) on a large substrate. Further, the present invention is not limited to the organic EL, and can be applied to other fields such as FPD, semiconductor, and solar cell.
ディスプレイ装置のうち、有機ELディスプレイ装置は、視野角が広いだけでなく、応答性も良いため、次世代のディスプレイとして注目されている。有機ELディスプレイを構成する発光素子は、アノードとカソードの両電極に挟まれた有機膜の発光層からなる。発光効率を高めるため、さらに電子注入層、電子輸送層、正孔輸送層ならびに正孔注入層などの中間層を、選択的に挿入している。これらの電極、発光層ならびに中間層は、数nmから数百nmの薄膜である。この薄膜を形成する技術の一つが真空蒸着(以下、蒸着という)である。 Among display devices, organic EL display devices are attracting attention as next-generation displays because they have not only a wide viewing angle but also good responsiveness. A light emitting element constituting an organic EL display is composed of a light emitting layer of an organic film sandwiched between both an anode and a cathode. In order to increase luminous efficiency, intermediate layers such as an electron injection layer, an electron transport layer, a hole transport layer, and a hole injection layer are selectively inserted. These electrodes, light emitting layer and intermediate layer are thin films of several nm to several hundred nm. One technique for forming this thin film is vacuum vapor deposition (hereinafter referred to as vapor deposition).
真空蒸着装置は、蒸着材料を封入する坩堝、非接触または一部部材を介して坩堝を加熱するヒータ、ヒータの周囲に設けて蒸発源の周囲に熱を漏らさないための断熱材、上記の要素を収めるハウジングから構成される。この蒸発源には、Knudsenセル(以下、Kセルとする)が良く用いられている。Kセルは、一般的に円筒形状であり、1つの円筒状の坩堝と1つのノズルを持つことが多い。Kセルをノズルが真上に来るように配置したとき、基板はノズルに対面するように配置される。 The vacuum deposition apparatus includes a crucible that encloses a deposition material, a heater that heats the crucible through a non-contact or partial member, a heat insulating material that is provided around the heater so as not to leak heat around the evaporation source, and the above elements It is comprised from the housing which accommodates. As this evaporation source, a Knudsen cell (hereinafter referred to as K cell) is often used. The K cell is generally cylindrical and often has one cylindrical crucible and one nozzle. When the K cell is arranged so that the nozzle is directly above, the substrate is arranged to face the nozzle.
基板上に有機層や電極となる金属層を蒸着するとき、蒸着膜の膜厚を均一化することが重要な課題となる。Kセルを1つ用いて蒸着を行うとき、上面に配置した基板を回転させることで膜厚均一性を得ることが一般的に行われている。その際、基板の回転速度は、できるだけ速くし、回転方向にムラが無いようにする。膜厚均一性を確保する為に、基板の回転軸とKセルのノズル法線はずらして配置する。基板の回転軸とKセルのノズル法線の距離を調整し、各層に必要な数パーセントの膜厚均一性を確保している。しかし、Kセルは、材料消費によりノズルから放射される材料蒸気の分布が変化するため、最適な基板回転軸とKセルノズル法線の距離は時間とともに変化し、膜厚均一性は悪くなっていく。 When depositing an organic layer or a metal layer serving as an electrode on a substrate, it is an important issue to make the thickness of the deposited film uniform. When vapor deposition is performed using one K cell, it is a common practice to obtain film thickness uniformity by rotating a substrate disposed on the upper surface. At that time, the rotation speed of the substrate is made as fast as possible so that there is no unevenness in the rotation direction. In order to ensure film thickness uniformity, the rotation axis of the substrate and the nozzle normal of the K cell are shifted from each other. The distance between the rotation axis of the substrate and the nozzle normal of the K cell is adjusted to ensure the film thickness uniformity of several percent required for each layer. However, in the K cell, the distribution of the material vapor radiated from the nozzle changes due to material consumption, so the optimum distance between the substrate rotation axis and the K cell nozzle normal changes with time, and the film thickness uniformity deteriorates. .
特許文献1では、補正板をKセルと基板の間に置くことで蒸気分布の一部をカットし、より膜厚均一性を良くしている。
また、特許文献2では、2つの膜厚センサにより材料蒸気の分布をモニタし、蒸気分布に合わせて蒸発源の位置を調整することにより、膜厚均一性を向上させている。
In
In
従来では、特許文献1に挙げられている、補正板により膜厚分布を調整する方法が取られてきた。しかし、特許文献1の方法では、材料利用効率が悪化し、高価な蒸着材料が無駄になってしまう。
また、特許文献2では、材料蒸気の分布を蒸着中に取得し、基板回転軸中心とノズル法線の距離を調整することで、蒸気分布変化に対する膜厚均一性の悪化を防止しようとしてきた。しかし、1つの蒸発源に対して膜厚センサを2つ有し、複数の膜厚センサにより蒸着される基板を複雑に制御しなければならず、装置構成が大きくなり、しかも膜厚の制御が複雑化してくる。
Conventionally, a method of adjusting the film thickness distribution using a correction plate, which is described in
In
従って、本発明の目的は、基板の蒸着に利用されない無駄な蒸着材料を低減できる、又は、単純な機構で膜厚の制御が可能な真空蒸着装置及び真空蒸着方法を提供することにある。 Accordingly, an object of the present invention is to provide a vacuum vapor deposition apparatus and a vacuum vapor deposition method that can reduce useless vapor deposition materials that are not used for vapor deposition of a substrate or that can control the film thickness with a simple mechanism.
本発明は、上記目的を達成するために、少なくとも下記の特徴を有する。
本発明の真空蒸着装置又は真空蒸着方法は、坩堝内の蒸着材料の量に応じて変化する蒸気分布を蒸発源のノズルから噴出させ、回転している基板に対して前記蒸着材料を蒸着し、前記蒸着材料の蒸着量を膜厚センサで検出し、前記検出した結果に基づいて、前記基板の回転中心軸と前記回転中心軸と平行な前記ノズルの法線との距離を変動させることを特徴とする。
In order to achieve the above object, the present invention has at least the following features.
The vacuum vapor deposition apparatus or the vacuum vapor deposition method of the present invention ejects a vapor distribution that changes according to the amount of the vapor deposition material in the crucible from the nozzle of the evaporation source, vapor deposits the vapor deposition material on the rotating substrate, The deposition amount of the deposition material is detected by a film thickness sensor, and the distance between the rotation center axis of the substrate and the normal line of the nozzle parallel to the rotation center axis is changed based on the detected result. And
また、前記膜厚センサを一つ有し、前記距離の変動を前記基板と平行な面内で行ってもよい。
さらに、前記距離の変動を、前記蒸発源を載置する回転台座を回転させて行ってもよい。
In addition, one film thickness sensor may be provided, and the variation in the distance may be performed in a plane parallel to the substrate.
Further, the distance may be changed by rotating a rotary base on which the evaporation source is placed.
また、前記距離の変動を、前記蒸気分布を表すn値と前記距離の関係から求められた一定の回転速度で前記回転台座を回転させて行ってもよい。
さらに、前記距離の変動を、前記蒸発源を載置する台座を2次元また又は1次元に移動させて行ってもよい。
Further, the distance may be changed by rotating the rotating base at a constant rotational speed obtained from the relationship between the n value representing the vapor distribution and the distance.
Further, the distance may be changed by moving a pedestal on which the evaporation source is placed in two dimensions or one dimension.
また、前記1次元又は前記2次元の移動は、前記蒸発源が前記基板の回転中心軸に向かう方向に移動させて行ってもよい。
さらに、前記回転台座の回転中心の同心円状に、又は前記基板の回転中心軸の両側の前記台座に複数の前記蒸発源を設け、蒸着中の前記蒸発源の前記蒸着材料が規定量以下になった場合に他の前記蒸発源に切り替えて行ってもよい。
Further, the one-dimensional or two-dimensional movement may be performed by moving the evaporation source in a direction toward the rotation center axis of the substrate.
Further, a plurality of the evaporation sources are provided concentrically around the rotation center of the rotation base or on the pedestals on both sides of the rotation center axis of the substrate, and the evaporation material of the evaporation source during the evaporation is less than a specified amount. In this case, it may be switched to another evaporation source.
本発明によれば、基板の蒸着に利用されない無駄な蒸着材料を低減できる、又は、単純な機構で膜厚の制御が可能な真空蒸着装置及び真空蒸着方法を提供できる。 According to the present invention, it is possible to provide a vacuum vapor deposition apparatus and a vacuum vapor deposition method that can reduce useless vapor deposition materials that are not used for vapor deposition of a substrate or can control the film thickness with a simple mechanism.
以下、本発明の実施例を図を用いて詳細に説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
図1は、実施形態である真空蒸着装置(以下、単に蒸着装置という)100における本発明の基本的な考え方を説明する図である。
蒸発源1は、図示しない坩堝、ヒータ、断熱材、ハウジングから構成されている。蒸発源1には蒸気を放出するための開口部であるノズル10が存在している。ノズル10からは、材料蒸気20が蒸気分布を持って放出される。ノズルから放出された材料蒸気20は、1台の膜厚センサ50により検出され、膜厚制御コントローラ70によって蒸発源1への投入電力が制御される。
FIG. 1 is a diagram illustrating a basic concept of the present invention in a vacuum vapor deposition apparatus (hereinafter simply referred to as a vapor deposition apparatus) 100 according to an embodiment.
The
ノズル10に対向して、下面に蒸着されるように基板2が設置してある。材料蒸気20の分布はノズル10から放射状に広がって行くため、基板回転中心軸2cはノズル法線10hからずらして設置し、基板2を回転させることで基板に付着する膜厚分布を改善している。
The
基板回転駆動系80は、図1のように基板2の上方に設置していることが多い。基板回転の速度は、基板2上に蒸着される膜厚がムラにならないように、十分速い速度に加速される。また、基板2とノズル10の距離は、基板2の大きさと材料蒸気20の分布、ノズル10から基板2へと与えられる熱量を鑑みて決定する。
The substrate
また、これらの蒸発源1、基板2、膜厚センサ50は、真空チャンバ60内に収められており、蒸着は、真空バルブ61を開き真空排気系62により真空チャンバ60内を真空環境に置いた上で行われる。
Further, the
材料蒸気20の分布は、ノズル法線10h方向から飛散方向の角度をθとすると、cosθのn乗に比例する関数で近似できる。この時、定数であるnの値で蒸気分布を記述する。このn値が大きいほど蒸気分布はシャープであり、n値が小さければ蒸気分布はブロードとなる。Kセルにより蒸着を行う場合、時間が経って材料が少なくなると、一般的にn値は小さくなる。n値の減少に従い、膜厚均一性は悪化する。
The distribution of the
図2は、基板上のn値及び基板回転中心軸2cとノズル法線10hとの距離Lと、膜厚分布の関係を示す例を示す図である。図2は、横軸を基板上のn値を、縦軸に基板回転中心軸2cとノズル法線10hとの距離(以下、基板・ノズル中心間距離という)Lを示し、膜厚分布の偏差値(分散値)をパラメータとして曲線又は曲線で形成される範囲を示している。図2において破線が最適値曲線を示し、最適値曲線を挟んで白地部分が偏差値(分散値)±5%以内、ドット部分が±5〜10%、ドットの外側部分が±10〜15%以内を示す。
FIG. 2 is a diagram showing an example of the relationship between the n value on the substrate, the distance L between the substrate
図2に示すように、基板上のn値の悪化(変化)、即ち蒸気分布はブロード化に伴い、膜厚分布偏差値(分散値)を所定の範囲に維持するためには、蒸発源1の位置を固定しているだけでは不可能であることがわかる。従って、基板上のn値の悪化(変化)に伴い、縦軸に示す基板・ノズル中心間距離Lを変える必要がある。
そのために、本発明では、基板・ノズル中心間距離Lを変動できる蒸発源移動機構30を設ける。制御装置90は、膜厚制御コントローラ70から情報に基づいて蒸発源移動機構30、基板回転駆動系80及び真空排気系62等を制御する。
As shown in FIG. 2, in order to maintain the film thickness distribution deviation value (dispersion value) within a predetermined range as the n value on the substrate deteriorates (changes), that is, the vapor distribution becomes broader, the
Therefore, in the present invention, the evaporation
本発明は、実施形態である蒸着装置100において、少なくとも下記の効果を奏する。
第1に、引用文献1では、坩堝内の蒸着材料量に応じて蒸気分布の変化する蒸発源において、図3に示すように膜厚修正板9で材料蒸気20を遮って、膜厚均一性の改善を図っていた。一方、本発明では、基板上のn値の悪化(変化)に伴い、基板・ノズル中心間距離Lを短くすることで、材料利用効率が悪化することなく、膜厚均一性を改善できる。
The present invention has at least the following effects in the
First, in Cited
第2に、引用文献2では、坩堝内の蒸着材料量に応じて蒸気分布の変化する蒸発源において、2つ有膜厚センサ50の結果に基づいて、複雑な機構を用い複雑な計算を行い、膜厚均一性の改善を図っていた。一方、本発明は、基板上のn値の悪化(変化)に伴い、基板・ノズル中心間距離Lを短くする単純な機構を用いて複雑な計算をすることなく、膜厚均一性を改善できる。
Secondly, in Cited
以上の説明において、膜厚センサ50は1台とした。それは、本発明において制御量は基板・ノズル中心間距離Lの一つであり、観測量も一つで十分である。しかしながら、膜厚センサ50のデータをチェックしたり、平均値をとって制御したり、等のために、複数の膜厚センサ50を設けることは吝かでない。
In the above description, the
(実施例1)
図4は、蒸発源移動機構30の第1の実施例30Aを示す図である。蒸発源移動機構30Aは、蒸発源1を載置する台座31と、台座31を基板2と平行な面内を2次元移動させる2次元移動機構32とを有する。2次元移動機構32は、例えば、直角を成す基板の2辺と平行に台座31を移動させるレール32a、32bを有し、台座31及びレール32aに固定された図示しないナットを、回転させた図示しないボールネジで移動させる2方向移動機機構で構成される。
(Example 1)
FIG. 4 is a diagram showing a
n値の減少に伴い、膜厚分布を改善する為に、蒸発源1は、蒸発源移動機構30Aによって、ノズル10を基板2に向けた姿勢を維持し、所定の位置に自由に移動することが出来る。移動は、基板・ノズル中心間距離Lが、膜厚分布を改善する方向に行われる。膜厚分布を改善するための基板・ノズル中心間距離Lは、膜厚センサ50等の情報を蒸着中に取得し、計算しても良い。N値とあらかじめ蒸発源の特性を評価し、データとして入力しておいても良い。ある蒸発源の蒸着特性を決めるパラメータとしては、るつぼ内の残材料量とヒータへの投入電力がある。蒸発源の構成がわかっている場合、残材料量とヒータ投入電力に対応して、N値と蒸着レートが決定される。そのため、投入電力と蒸着レートが既知である場合、投入電力と蒸着レートからN値、すなわち最適な基板・ノズル中心間距離Lを求めることができる。本実施例では、データと基板・ノズル中心間距離Lは1対1の関係にあるので、予めN値と蒸発源1の特性を評価し、前述の関係をデータとして入力することができる。その場合、制御量である基板・ノズル中心間距離Lを計算することなく容易に得ることができる。この点は、他の実施例でも同様である。
In order to improve the film thickness distribution as the n value decreases, the
(実施例2)
図5は、蒸発源移動機構30の第2の実施例30Bを示す図である。蒸発源移動機構30Bは、蒸発源1を載置する円板状の回転可能な回転台座31Bと、回転台座31Bを基板2と平行な面内を回転させる回転駆動機構33とを有する。回転駆動機構33は、例えば、回転台座31Bの回転軸33cを直接又は間接的に回転させる駆動源を有する。
(Example 2)
FIG. 5 is a diagram showing a
実施例2では、基板・ノズル中心間距離Lを回転台座31Bの回転運動により最適化する例である。
In the second embodiment, the distance L between the substrate and the center of the nozzle is optimized by the rotational movement of the
図6は、図4を基板2上方向から見た上面図である。基板・ノズル中心間距離Lは、基板回転中心軸2cから回転台回転中心33cまでの距離Laとし、回転台回転中心33cからノズル法線10hまでの距離Lbと、基板回転中心軸2c・回転台回転中心33c・ノズル法線10hの成す角φとすると、式(1)により決まる。
L=2La×Lb×Cosφ (1)
そこで、LaとLbは装置の設計時点で固定してしまい、基板・ノズル中心間距離Lが与えられれば、φの角度も決まり。簡単な計算で所定の位置に蒸発源1を移動できる簡単な構成となる。
FIG. 6 is a top view of FIG. 4 viewed from above the
L = 2La × Lb × Cosφ (1)
Therefore, La and Lb are fixed at the time of designing the apparatus, and if the substrate-nozzle center distance L is given, the angle of φ is also determined. It becomes a simple structure which can move the
(実施例3)
図7は、蒸発源移動機構30の第3の実施例30Cを示す図である。蒸発源移動機構30Cは、蒸発源1を載置する台座31と、例えば、台座31を基板2と平行な面内で基板回転中心軸2cを通るように直線的に移動させるレール34aとを有する1次元移動機機構34で構成される。レール34aは、実施例1のレール32aと同じ機構を有し、その駆動方法も同じである。
Example 3
FIG. 7 is a diagram showing a third embodiment 30C of the evaporation
レール34a、もしくは、レール34aの延長線が基板回転中心軸2cを通るように設置すれば、最小の移動で基板・ノズル中心間距離Lを調整でき、移動時間等の速度向上、移動の制御性向上ができる。
If the
勿論、1方向移動機機構34の移動方向は、実施例1と同様に基板2の辺と平行でもよいし、基板2の辺と平行でなくてもよく、基板・ノズル中心間距離Lを変えることができれば、どのような方向でもよい。どのような方向でもよい点は、実施例1も同様である。
Of course, the moving direction of the one-
この構成によって、台座31に搭載された蒸発源1を蒸発源移動機構30Cによって、直線的に移動させることで、基板・ノズル中心間距離Lを調整することができる。
With this configuration, the substrate-nozzle center distance L can be adjusted by linearly moving the
(実施例4)
図8は、実施例2の派生例である実施例4を示す図である。実施例4が実施例2と異なる点は、回転台座31Bに複数個(図8では2個)の蒸発源1を設置している点であり、蒸発源移動機構30Bは同じで機構である。実施例4では、一つの蒸発源1の蒸着材料がなくなった場合、他の蒸発源1に切り替えて使用することで、長時間蒸着に供することが出来る。
Example 4
FIG. 8 is a diagram illustrating a fourth embodiment that is a derivative example of the second embodiment. The fourth embodiment is different from the second embodiment in that a plurality of (two in FIG. 8)
実施例4は、回転台座31Bを膜厚均一性の向上をさせるためだけではなく、長時間稼働をさせるための機構としても用いることになる。蒸着中は、例えば、1時間に数度以下の低速で回転台座31Bを回転させて膜厚分布が良くなる位置に蒸発源1を移動させる。そして、蒸発源1に入っている蒸着材料が少なくなった際に、回転台座31Bを数十度回転させ、他の蒸発源に切り替える。他の蒸発源に切り替えるタイミングを計る方法としては、膜厚センサ50で検出する蒸着速度、坩堝内の蒸着材料を検出する重量センサ、蒸発源1に投入されている電力量及び蒸発源1内の温度等の値を、例えば1項目選んでモニタリングし、使用しても良い。
In the fourth embodiment, the rotating
本実施例は、実施例1、実施例3の台座に複数の蒸発源1を設けることで適用できる。
その場合は、例えば、蒸発源移動機構30A又は30Cを、基板回転中心軸2cを中心とする同心円上に複数を設けてもよい。また、実施例1では、台座31を基板2の下部側一面に設けて、その台座に複数の蒸発源1を設けてもよい。
This embodiment can be applied by providing a plurality of
In that case, for example, a plurality of evaporation
(実施例5)
図9は、実施例4の派生例である実施例5を示す図である。実施例5は、図8に示す実施例4の構造に蒸着材料を投入する材料投入機構40を付加したものである。材料投入機構40は、蒸着中の蒸発源1とは別の蒸発源1の坩堝に投入するように設置するのが好ましい。なぜなら、蒸着中の坩堝に材料投入をする場合には、材料投入によって坩堝内の温度が極端に下がることによるレートの変動、もしくはノズル詰まりなどの障害が生じないように、少量ずつしか投入できないからである。蒸着に寄与していない蒸発源1に材料を投入することで、レート変動などが生じることなく蒸着材料を一度に投入することが出来る。蒸着材料が投入された蒸発源は、使用している蒸発源の蒸着材料が少なくなった際に、切り替えて使用すればよい。この方法を取ることによって、蒸発源の個数が2個であっても、材料投入さえ行えば長時間メンテナンスを行うことなく蒸着を行うことが出来る。
(Example 5)
FIG. 9 is a diagram illustrating a fifth embodiment which is a derivative example of the fourth embodiment. In the fifth embodiment, a
(実施例6)
実施例6は、実施例4の派生例である。実施例6の実施例4と異なる点は、蒸発源1を切り替えるタイミングを計る方法である。
Example 6
The sixth embodiment is a derivative example of the fourth embodiment. The difference of the sixth embodiment from the fourth embodiment is a method of measuring the timing for switching the
実施例4では、蒸発源を切り替えるタイミングを膜厚センサ50で検出する蒸着速度、坩堝内の蒸着材料を検出する重量センサ、蒸発源1に投入されている電力量及び蒸発源1内の温度等の1項目のデータから算出していた。
In the fourth embodiment, the evaporation rate at which the evaporation source is switched is detected by the
一方、実施例6では、膜厚センサ50で検出する蒸着速度と、蒸発源1に投入されている電力量の両方から、坩堝内に有る残りの蒸着材料の量を算出する。坩堝内の残材料量とn値の関係をデータ化しておくことによって、残材料量から基板・ノズル中心間距離Lを決定する回転台台座31Bの回転速度の最適を算出・設定することにより、蒸着装置を長時間稼働させて、膜厚均一性をより良い状態で稼働できる。
On the other hand, in Example 6, the amount of the remaining vapor deposition material in the crucible is calculated from both the vapor deposition rate detected by the
(実施例7)
図10は、実施例3の派生例である実施例7を示す図である。図10は、図7に示す実施例3の構成から、膜厚センサ50とノズル10の位置関係が、蒸発源1が動いた際にも変化しないように、膜厚センサ50を台座31に固定している。なお、蒸発源移動機構30Cは、実施例3と異なり、基板2の辺と平行に設けている。
(Example 7)
FIG. 10 is a diagram illustrating a seventh embodiment which is a derivative example of the third embodiment. 10, the
実施例7は、膜厚センサ50とノズル10の位置関係を固定することにより、蒸発源1の位置移動による膜厚センサ50で検出する蒸着レートのn値換算値を変更しなくてもよく、計算が簡単で制御し易くなる。
In Example 7, by fixing the positional relationship between the
本方法は、実施例1、実施例2及び実施例4にも適用できる。図8に示す実施例4においては、それぞれの蒸発源1に膜厚センサ50を設けるとよい。
This method can also be applied to Example 1, Example 2, and Example 4. In Example 4 shown in FIG. 8, it is preferable to provide a
(実施例8)
図11は、図10は、実施例3の派生例である実施例8を示す図である。図10に示す実施例7では、膜厚センサ50を台座31の上に固定した。実施例8では台座31以外の真空装置内の構造物に固定し、蒸発源1が移動するとノズル10と膜厚センサ50の位置関係が変化する。このような構成であると、坩堝内の蒸着材料量が変化した際にn値も変化し、膜厚センサ50で検出される蒸着速度一定の条件で坩堝への投入電力を制御した場合、坩堝への投入電力が変化してしまう。しかし、膜厚センサ50で検出される蒸着速度一定の条件で、坩堝への投入電力ではなく、基板回転中心とノズル法線の距離Lを制御するようにし、膜厚センサ50の位置を最適な位置に設置することにより、一つの膜厚センサ50のみで蒸発源の位置を最適な位置に制御することができる。実施例8の構成において、膜厚センサ50の位置は、n値変化に対して最適又は所定の位置に蒸発源1を移動させた際に、膜厚センサ50で検出する蒸着速度が常に一定となる場所が望ましい。
(Example 8)
FIG. 11 is a diagram illustrating an eighth embodiment that is a derivative example of the third embodiment. In Example 7 shown in FIG. 10, the
本実施例も、実施例7と同様に、実施例1、実施例2及び実施例4にも適用できる。 The present embodiment can be applied to the first, second, and fourth embodiments as in the seventh embodiment.
(実施例9)
最後に、各実施例における蒸発源1の移動制御方法について説明する。
図12は、図2に示すグラフに、n値変化に対して蒸発源1をリニアに移動させる一点鎖線で示す準最適値直線を破線で示す最適値曲線に沿って付加した図である。n値と基板・ノズル中心間距離Lの関係は、最適値曲線、膜厚均一性が±5%である境界線からも分かるように、曲線となる。この曲線に沿わせるように蒸発源1をリニアに移動させようとすると、蒸発源1の移動速度を逐次変化させなければ成らない。
Example 9
Finally, the movement control method of the
FIG. 12 is a diagram in which a quasi-optimum straight line indicated by a one-dot chain line for linearly moving the
実施例2において、図5に示す蒸発源1を破線で示す位置から実線で示す位置に反時計回りに等速で回転させる。その場合の蒸発源1の軌道が図12に示す最適値曲線の非直性を打ち消すように、回転座台31Bの中心位置及び蒸発源1の回転範囲を設定する。
この結果、実施例2では、回転座台31Bを単に等速運動させるだけで、最適値曲線又は近似最適値曲線に沿って蒸発源1を移動させることができ、膜厚均一性を確保できる。
In Example 2, the
As a result, in Example 2, the
一方、実施例1、3の場合は、蒸発源1を直線的に移動させる場合は、最適値曲線に沿った移動は実現できないが、等速運動で準最適値直線に沿った移動を実現できる。また、実施例1の場合は、等速運動はできないが最適値曲線に沿うように位置制御することはできる。
On the other hand, in the case of Examples 1 and 3, when the
以上のように本発明の実施形態について説明したが、上述の説明に基づいて当業者にとって種々の代替例、修正又は変形が可能であり、本発明はその趣旨を逸脱しない範囲で前述の種々の代替例、修正又は変形を包含するものである。 Although the embodiments of the present invention have been described above, various alternatives, modifications, and variations can be made by those skilled in the art based on the above description, and the present invention is not limited to the various embodiments described above without departing from the spirit of the present invention. It encompasses alternatives, modifications or variations.
1:蒸発源 2:基板
2c:基板回転中心軸 10:ノズル
10h:ノズル法線 20:材料蒸気
30、30A、30B、30C:蒸発源移動機構
31:台座 31B:回転台座
32:2次元移動機構 32a、32b、32c:レール
33:回転駆動機構 34:1次元移動機構
40:材料投入機構 50:膜厚センサ
60:真空チャンバ 61:真空バルブ
62:真空排気系 70:膜厚制御コントローラ
80:基板回転駆動系 90:制御装置
100:真空蒸着装置(蒸着装置)
L:基板回転中心軸とノズル法線との距離(基板・ノズル中心間距離)
1: evaporation source 2:
L: Distance between substrate rotation center axis and nozzle normal (distance between substrate and nozzle center)
Claims (20)
前記蒸着材料の蒸着量を検出する膜厚センサと、
前記膜厚センサの検出結果に基づいて、前記基板の回転中心軸と前記回転中心軸と平行な前記ノズルの法線との距離を変動させる蒸発源移動機構と、
前記膜厚センサからの情報に基づいて前記蒸発源移動機構を制御する制御装置と、
を有することを特徴とする真空蒸着装置。 An evaporation source for ejecting a vapor distribution varying according to the amount of the vapor deposition material in the crucible from the nozzle, and depositing the vapor deposition material on a rotating substrate;
A film thickness sensor for detecting a deposition amount of the deposition material;
An evaporation source moving mechanism that varies a distance between a rotation center axis of the substrate and a normal line of the nozzle parallel to the rotation center axis based on a detection result of the film thickness sensor;
A control device for controlling the evaporation source moving mechanism based on information from the film thickness sensor;
A vacuum evaporation apparatus characterized by comprising:
前記膜厚センサを一つ有し、
前記蒸発源移動機構は、前記距離の変動を前記基板と平行な面内で行うことを特徴とする真空蒸着装置。 The vacuum evaporation apparatus according to claim 1,
Having one film thickness sensor;
The vacuum evaporation apparatus characterized in that the evaporation source moving mechanism changes the distance in a plane parallel to the substrate.
前記蒸発源移動機構は、前記蒸発源を載置し回転可能な回転台座と、前記回転台座を回転させる回転駆動手段とを有することを特徴とする真空蒸着装置。 The vacuum evaporation apparatus according to claim 1 or 2,
The evaporation source moving mechanism includes a rotary pedestal on which the evaporation source can be placed and rotated, and a rotation driving unit that rotates the rotary pedestal.
前記制御装置は、前記蒸気分布を表す蒸気分布n値と前記距離の関係から一定になるように求められた前記回転台座の回転速度で前記回転台座を回転させることを特徴とする真空蒸着装置。 The vacuum evaporation apparatus according to claim 3, wherein
The vacuum deposition apparatus characterized in that the control device rotates the rotating pedestal at a rotation speed of the rotating pedestal determined so as to be constant from a relationship between a vapor distribution n value representing the vapor distribution and the distance.
前記回転台座は、前記回転台座の回転中心の同心円状に複数の前記蒸発源を有することを特徴とする真空蒸着装置。 The vacuum evaporation apparatus according to claim 3 or 4,
The vacuum deposition apparatus, wherein the rotary base has a plurality of the evaporation sources concentrically around the rotation center of the rotary base.
前記膜厚センサは、複数の前記蒸発源に対して設けられていることを特徴とする真空蒸着装置。 The vacuum evaporation apparatus according to claim 5,
The vacuum deposition apparatus, wherein the film thickness sensor is provided for a plurality of the evaporation sources.
前記蒸発源移動機構は、前記蒸発源を載置する台座と、前記台座を2次元また又は1次元に移動させる1次元駆動手段又は2次元駆動手段とを有することを特徴とする真空蒸着装置。 The vacuum evaporation apparatus according to claim 1 or 2,
The vacuum evaporation apparatus characterized in that the evaporation source moving mechanism has a pedestal on which the evaporation source is placed, and a one-dimensional driving means or a two-dimensional driving means for moving the pedestal two-dimensionally or one-dimensionally.
前記1次元移動手段又は前記2次元駆動手段は、前記蒸発源が前記基板の回転中心軸に向かって移動させる駆動手段であることを特徴とする真空蒸着装置。 The vacuum evaporation apparatus according to claim 7,
The one-dimensional moving unit or the two-dimensional driving unit is a driving unit that moves the evaporation source toward a rotation center axis of the substrate.
前記基板の回転中心軸の両側に台座は設け、前記蒸発源と前記厚膜モニタとそれぞれ有することを特徴とする真空蒸着装置。 The vacuum evaporation apparatus according to claim 7 or 8,
A vacuum evaporation system characterized in that pedestals are provided on both sides of the rotation center axis of the substrate, and each has the evaporation source and the thick film monitor.
蒸着中の前記蒸発源の前記蒸着材料が規定量以下になった場合に他の前記蒸発源に切り替えて使用することを特徴とする真空蒸着装置。 The vacuum evaporation apparatus according to claim 5 or 9,
A vacuum deposition apparatus, wherein the evaporation source is switched to another evaporation source when the evaporation material of the evaporation source during vapor deposition becomes a specified amount or less.
それぞれの前記蒸発源に前記蒸着材料を供給する供給手段を少なくとも一つ備え、
前記供給手段は、他の前記蒸発源に前記蒸着材料を投入することを特徴とする真空蒸着装置。 The vacuum evaporation apparatus according to claim 10, wherein
At least one supply means for supplying the vapor deposition material to each of the evaporation sources;
The vacuum vapor deposition apparatus, wherein the supply means throws the vapor deposition material into another evaporation source.
前記制御装置は、前記膜厚センサの検出結果から得られる前記蒸着材料の蒸着速度と、前記蒸発源に投入されている電力量、坩堝内の蒸着材料を検出する重量センサ及び前記蒸発源内の温度のうち少なくとも一つに基づいて、他の前記蒸発源に切り換えることを特徴とする真空蒸着装置。 The vacuum evaporation apparatus according to claim 5 or 9,
The control device includes a vapor deposition rate of the vapor deposition material obtained from a detection result of the film thickness sensor, an electric energy supplied to the evaporation source, a weight sensor for detecting the vapor deposition material in the crucible, and a temperature in the evaporation source. The vacuum evaporation apparatus is characterized by switching to the other evaporation source based on at least one of them.
膜厚センサは、前記回転台座又は前記台座以外の前記真空蒸着装置の構造物に設けたことを特徴とする真空蒸着装置。 The vacuum evaporation apparatus according to claim 3 or 7,
The film thickness sensor is provided in a structure of the vacuum evaporation apparatus other than the rotating pedestal or the pedestal.
前記蒸着材料の蒸着量を膜厚センサで検出する検出ステップと、
前記検出ステップの検出結果に基づいて、前記基板の回転中心軸と前記回転中心軸と平行な前記ノズルの法線との距離を変動させる変動ステップと、
を有することを特徴とする真空蒸着方法。 A vapor deposition step of ejecting a vapor distribution varying according to the amount of the vapor deposition material in the crucible from a nozzle of the evaporation source, and depositing the vapor deposition material on a rotating substrate;
A detection step of detecting a deposition amount of the deposition material with a film thickness sensor;
Based on the detection result of the detection step, a fluctuation step for changing the distance between the rotation center axis of the substrate and the normal line of the nozzle parallel to the rotation center axis;
A vacuum deposition method characterized by comprising:
前記変動ステップは、前記距離の変動を前記基板と平行な面内で行うことを特徴とする真空蒸着方法。 The vacuum deposition method according to claim 14,
The fluctuating step performs the fluctuating distance in a plane parallel to the substrate.
前記変動ステップは、前記蒸発源を載置する回転台座を回転させて行うことを特徴とする真空蒸着方法。 The vacuum deposition method according to claim 14 or 15,
The variable evaporation step is performed by rotating a rotary base on which the evaporation source is placed.
前記変動ステップは、前記蒸気分布を表すn値と前記距離の関係から求められた一定の回転速度で前記回転台座を回転させて行うことを特徴とする真空蒸着方法。 The vacuum deposition method according to claim 16,
The fluctuating step is performed by rotating the rotating pedestal at a constant rotational speed obtained from the relationship between the n value representing the vapor distribution and the distance.
前記変動ステップ、前記蒸発源を載置する台座を2次元また又は1次元に移動させて行うことを特徴とする真空蒸着方法。 The vacuum deposition method according to claim 14 or 15,
A vacuum deposition method, wherein the fluctuating step is performed by moving a pedestal on which the evaporation source is placed two-dimensionally or one-dimensionally.
前記1次元又は前記2次元の移動は、前記蒸発源が前記基板の回転中心軸に向かう方向に移動させて行うことを特徴とする真空蒸着方法。 The vacuum deposition method according to claim 18,
The one-dimensional or two-dimensional movement is performed by moving the evaporation source in a direction toward the rotation center axis of the substrate.
前記回転台座の回転中心の同心円状に、又は前記基板の回転中心軸の両側の前記台座に複数の前記蒸発源を設け、
蒸着中の前記蒸発源の前記蒸着材料が規定量以下になった場合に他の前記蒸発源に切り替えて行うことを特徴とする真空蒸着方法。 The vacuum deposition method according to claim 16 or 17,
A plurality of the evaporation sources are provided concentrically around the rotation center of the rotation base or on the base on both sides of the rotation center axis of the substrate,
A vacuum deposition method, wherein the evaporation source is switched to another evaporation source when the vapor deposition material of the evaporation source during vapor deposition falls below a specified amount.
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