JP2015063724A - 真空蒸着装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】蒸着材料Mを蒸発させて蒸発材料とするるつぼ2と、蒸発材料の流量を調整する流量調整バルブ22と、蒸発材料を導入する導入管3と、導入管3の蒸発材料を導き拡散させる拡散容器41と、拡散容器41内部の蒸発材料を基板Kに向けて放出する放出孔42と、導入管3に設けられた流量計測機構31とを備え、基板Kに負圧下で蒸着を行う真空蒸着装置1であって、流量計測機構31が、流量調整バルブ22下流側の圧力損失バルブ32と、圧力損失バルブ32の上流側及び下流側の2つの圧力センサ33u,33lとを具備し、圧力センサ33u,33lで計測した蒸発材料の両圧力から、圧力差を算出し、この圧力差に基づいて流量調整バルブ22を制御するコントローラ5を備えた。
【選択図】図1
Description
そこで、本発明は、真空チャンバを大気圧に戻すことなく蒸着レートを連続的に計測でき、生産性の低下を回避できるとともに、蒸発粒子の流量を正確に求めることができ、正確な蒸着レートで蒸着膜を形成できる蒸着装置を提供することを目的としたものである。
上記流量計測機構が、上記流量調整部の下流側に設けられた圧力損失バルブと、この圧力損失バルブの上流側および下流側にそれぞれ設けられた複数の圧力センサとを具備し、
上記複数の圧力センサで計測した蒸発材料の圧力から、これらの圧力差を算出し、この圧力差に基づいて上記流量調整部を制御するコントローラを備えたものである。
流量計測機構が、少なくとも、上記ドーパント用るつぼからの蒸発材料を導く導入管に設けられたものである。
上記排出管に設けられて上記導入管および排出管から蒸発材料を排出する排気用ポンプと、
上記排出管に設けられた排気バルブとを備えたものである。
図1に示すように、この真空蒸着装置1は、蒸着材料Mを蒸発させるるつぼ2と、蒸発した蒸着材料Mである蒸発材料をるつぼ2から導入する導入管3と、この導入管3で導入された蒸発材料を内部に配置された基板Kに導いて所定の真空度(負圧)で蒸着させる真空容器4と、この真空容器4内を所定の真空度(負圧)にする真空容器用ポンプ(図示省略するが真空ポンプである)とを具備する。上記真空容器4内には、導入管3で導入された蒸発材料を拡散させる拡散容器41(マニホールドともいう)と、下側に基板Kを固定した状態で保持する基板ホルダー45とが配置されている。上記拡散容器41は、蒸発材料を拡散させるための内部空間が形成された直方体形状である。また、上記拡散容器41における基板Kの対向面には、拡散させた蒸発容器を放出する放出孔42が全体に多数形成されるとともに、各放出孔42にノズル43が取り付けられている。上記基板ホルダー45に保持された基板Kには、基板Kに生成させる蒸着膜を所望の範囲にするメタルマスク46が設けられている。
上記流量計測機構31は、導入管3内に導入されている蒸発材料の圧力を損失させる圧力損失バルブ32と、この圧力損失バルブ32の上流側に設けられた上流側圧力センサ33uと、上記圧力損失バルブ32の下流側に設けられた下流側圧力センサ33lとを具備する。ここで、蒸発材料の流量を算出するには、詳しくは後述するが、当該蒸発材料の圧力差Pdを算出する必要がある。上記圧力センサ33u,33lは、この蒸発材料の圧力差Pdを算出するために、当該蒸発材料の上流側圧力Puおよび下流側圧力Plをそれぞれ計測するためのものである。また、上記圧力センサ33u,33lには、例えば、気体分子による熱伝導を利用する熱伝導式圧力センサが使用される。上記圧力損失バルブ32は、上記圧力センサ33u,33lで計測された圧力から上記蒸発材料の流量を精度よく算出するために、上記圧力差Pdを大きくするためのものである。
R=F×Q
=G×(Pu−Pl)・・・(2)
なお、G=C×F・・・・・・・・・(3)
ここで、上記所定の係数Gは、キャリブレーションにより、すなわち、既知の蒸着レート(別途膜厚センサで計測される)と上記第1減算部51で算出された上記圧力差Pdとに基づき、予め算出される。
まず、るつぼ2に蒸着材料Mを投入し、真空容器4の内部を真空容器用ポンプで所定の真空度(負圧)にしておく。そして、圧力損失制御部55で、所望のコンダクタンスCeに基づき、圧力損失バルブ32の開度を所定値にする。一方で、流量調整バルブ22を閉じて、るつぼ2、流量調整バルブ22、導入管3、流量計測機構31、拡散容器41およびノズル43をヒータで加熱する。るつぼ2内の蒸着材料Mが加熱されると、この蒸着材料Mが蒸発する。その後、流量調整バルブ22を開けることで、そのるつぼ2からの蒸発した蒸着材料M(つまり蒸発材料)は、流量調整バルブ22および導入管3を通過し、拡散容器41に導入される。そして、蒸発材料は、拡散容器41の内部空間で拡散し、ノズル43から基板Kに向けて放出される。放出された蒸発材料により蒸着が行われ、基板Kに蒸着膜を生成していく。
以下、本実施例2に係る真空蒸着装置1について図3に基づき説明するが、上記実施例1と異なるるつぼ2の数、導入管3およびコントローラ5に着目して説明するとともに、上記実施例1と同一の構成については、同一符号を付してその説明を省略する。
以下、本実施例3に係る真空蒸着装置11について図4および図5に基づき説明するが、上記実施例2と異なる導入管3に着目して説明するとともに、上記実施例2と同一の構成については、同一符号を付してその説明を省略する。
K 基板
Pu 上流側圧力
Pl 下流側圧力
Pd 圧力差
R 蒸着レート
D 偏差
1 真空蒸着装置
2 るつぼ
3 導入管
4 真空容器
4b 底壁
5 コントローラ
22 流量調整バルブ
31 流量計測機構
32 圧力損失バルブ
33u 上流側圧力センサ
33l 下流側圧力センサ
38 合流管部
41 拡散容器
42 放出孔
43 ノズル
45 基板ホルダー
46 メタルマスク
Claims (3)
- 蒸着材料を蒸発させるるつぼと、当該るつぼからの蒸発材料の流量を調整する流量調整部と、上記るつぼからの蒸発材料を導入する導入管と、当該導入管に導入された蒸発材料を導くとともに導かれた蒸発材料を拡散させる拡散容器と、この拡散容器の内部で拡散された蒸発材料を基板に向けて放出する複数の放出孔と、上記導入管に設けられた流量計測機構とを備え、上記基板に蒸着を行う真空蒸着装置であって、
上記流量計測機構が、上記流量調整部の下流側に設けられた圧力損失バルブと、この圧力損失バルブの上流側および下流側にそれぞれ設けられた複数の圧力センサとを具備し、
上記複数の圧力センサで計測した蒸発材料の圧力から、これらの圧力差を算出し、この圧力差に基づいて上記流量調整部を制御するコントローラを備えたことを特徴とする真空蒸着装置。 - るつぼが複数あるとともに、これら複数のるつぼのうち少なくとも1つが、ドーパントの蒸着材料を蒸発させて蒸発材料とするドーパント用るつぼであり、
流量計測機構が、少なくとも、上記ドーパント用るつぼからの蒸発材料を導く導入管に設けられたものであることを特徴とする請求項1に記載の真空蒸着装置。 - 流量調整部と圧力損失バルブとの間で、導入管に設けられた排出管と、
上記排出管に設けられて上記導入管および排出管から蒸発材料を排出する排気用ポンプと、
上記排出管に設けられた排気バルブとを備えたことを特徴とする請求項1または2に記載の真空蒸着装置。
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