JP2015108172A - 蒸着装置および蒸着方法 - Google Patents

Abstract

【課題】蒸着膜の膜厚計測をより高精度に行う、蒸着装置及び蒸着方法の提供。【解決手段】透過窓１６から入射した第１の光２５を、配管部２の内部に入射する第２の光２６と配管部２の内部に入射しない第３の光２７とに分けるように、配管部２の壁に嵌められたビームスプリッター１７と、配管部２の壁に嵌められた透過窓１９と、第２の光２６が配管部２の内部の気化した材料８の中を通過し、透過窓１９を通って透過窓１６から出射するように配管部２の壁の内側に配置されたミラー１８と、透過窓１６から出射した第２の光２６及びビームスプリッター１７によって反射され、透過窓１６から出射した第３の光２７を検出する検出器１１及び１２と、光源１０から出射する第１の光２５、検出された第２の光２６及び検出された第３の光２７を用いて気化した材料８の濃度を測定する分析部１３とを備える蒸着装置。【選択図】図１

Description

本発明は、たとえば、有機ＥＬ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ）素子などの有機薄膜の製造において、気化した材料で基板に対する蒸着を行う、蒸着装置および蒸着方法に関する。

蒸着装置は、チャンバー内に材料と基板とを配置し、材料を加熱し、材料を溶融させてから蒸発させる、または材料を昇華させることによって、気化した材料を基板の表面に堆積させ、材料を基板に蒸着する。

近年、有機材料が用いられた、ディスプレイ、照明、太陽電池および半導体などの有機デバイスが、開発されている。

有機材料が用いられたこれらの有機層の成膜は一般的に、上述されたような蒸着装置を利用して行われる。

蒸着装置における有機層などの膜厚制御は、効率などの観点から所定の膜厚が得られるように高精度に行う必要がある。

このような膜厚制御に利用される膜厚計測方法においては、水晶振動子が用いられることがある（たとえば、特許文献１参照）。

そこで、図１５を主として参照しながら、従来の、水晶振動子が用いられる膜厚計測方法について説明する。

ここに、図１５は、従来の、水晶振動子が用いられる蒸着装置の概略断面図である。

真空チャンバー１は、真空ポンプ５で排気することによって、真空状態への減圧を行うことができる。

真空チャンバー１内部において、その上部には成膜が行われる基板４が配置されており、その下部には坩堝７が基板４に対向するように配置されている。

坩堝７内には、材料８が入っている。

そして、発熱体９に接続された電源などの発熱体制御部１５を制御し、発熱体９を発熱させることによって、坩堝７を加熱することができる。

さらに、真空チャンバー１において、たとえば、石英からなる水晶振動子（ＱＣＭ、Ｑｕａｒｔｚ Ｃｒｙｓｔａｌ Ｍｉｃｒｏｂａｌａｎｃｅ）２８が基板４に隣接するように配置されている。

蒸着量に応じて減少する水晶振動子２８の固有振動数の変化から間接的に計測される水晶振動子２８に蒸着される薄膜の膜厚と、基板４に蒸着される薄膜の膜厚と、の間においては、一定の関係が存在する。

このため、基板４に蒸着される薄膜の膜厚を、水晶振動子２８の固有振動数の計測結果から得ることができる。

そこで、水晶振動子２８の固有振動数を計測し、基板４に蒸着される薄膜の膜厚を間接的に計測して、坩堝７の発熱体９の発熱温度を制御する発熱体制御部１５への指示信号を送る分析部１３が、設けられている。

発熱体制御部１５は分析部１３からの指示信号に基づいて坩堝７の発熱体９の発熱温度を制御することができ、基板４に成膜される薄膜の膜厚が制御される。

もちろん、膜厚の計測に使用される対象物は、水晶振動子２８でなくてもよく、成膜が基板の場合の条件とほぼ同じ条件で行われるダミー基板などであってもよい。

つぎに、このような膜厚制御に利用される膜厚計測方法においては、気化した材料８の濃度が光学的検知手段を用いて光学的に検知されることもある（たとえば、特許文献２参照）。

そこで、図１６を主として参照しながら、従来の、気化した材料８の濃度が光学的検知手段を用いて光学的に検知される膜厚計測方法について説明する。

ここに、図１６は、従来の、気化した材料８の濃度が光学的検知手段を用いて光学的に検知される蒸着装置の概略断面図である。

真空チャンバー１は、真空ポンプ５で排気することによって、真空状態への減圧を行うことができる。

真空チャンバー１内部において、その上部には成膜が行われる基板４が配置されており、その下部には坩堝７が基板４に対向するように配置されている。

そして、発熱体９に接続された電源などの発熱体制御部１５を制御し、発熱体９を発熱させることによって、坩堝７を加熱することができる。

坩堝７と基板４との間の、真空チャンバー１の両側面において、光源１１および検出器１２が配置されている。

光源１１からの光は、気化した材料８中を通って検出器１２において受光される。

発光時の光と受光時の光との比較から間接的に計測される気化した材料８の濃度と、基板４に蒸着される薄膜の膜厚と、の間においては、一定の関係が存在する。

このため、基板４に蒸着される薄膜の膜厚を、受光時の光の計測結果から得ることができる。

そこで、受光時の光を計測し、基板４に蒸着される薄膜の膜厚を間接的に計測して、坩堝７の発熱体９の発熱温度を制御する発熱体制御部１５への指示信号を送る分析部１３が、設けられている。

発熱体制御部１５は分析部１３からの指示信号に基づいて坩堝７の発熱体９の発熱温度を制御することができ、基板に成膜される薄膜の膜厚が制御される。

もちろん、上述された発光時の光と受光時の光との比較は気化した材料８が存在する場合について行われるが、同比較により基板４に蒸着される薄膜の膜厚を得るためには、比較結果と、気化した材料８の濃度、つまり薄膜の膜厚と、の関係をあらかじめ得ておく必要がある。

さらに、あらかじめ用意しておいた気化した材料８が存在しない場合についての同様な計測結果が、より高精度に薄膜の膜厚を得るために利用されてもよいことはいうまでもない。

特開２００５−３２５３９１号公報 特開２００８−１６９４５７号公報

しかしながら、上述された第一の従来の蒸着装置（図１５参照）については、水晶振動子２８の寿命があまり長くはないので、水晶振動子２８の頻繁な交換が行われないと、膜厚計測を高精度に行うことが困難である。

さらに、同蒸着装置については、はじめに基板４の無い状態で水晶振動子２８に対して蒸着を行って水晶振動子２８の薄膜の膜厚を計測し、つぎに同じ条件で基板４に対して蒸着を行って基板４の薄膜の膜厚を計測し、それから二つの膜厚の関係性を特定しなければならないので、計測作業に必要な時間が非常に長く、生産効率が落ちてしまうことがある。

つぎに、上述された第二の従来の蒸着装置（図１６参照）については、光源１１および検出部１２の温度は気化した材料の温度よりかなり低いので、気化した材料が光源１１および検出部１２に到達するとそこに付着し、検出部１２の感度が低下し、膜厚計測を高精度に行うことが困難である。

本発明は、上述された従来の課題を考慮し、蒸着膜の膜厚計測をより高精度に行うことが可能な、蒸着装置および蒸着方法を提供することを目的とする。

第１の本発明は、真空チャンバーと、前記真空チャンバーの内部に配置された配管部と、を備え、前記配管部の内部に配置された蒸着源において気化した材料を、前記真空チャンバーの内部に配置された基板の表面に蒸着させる蒸着装置であって、
前記真空チャンバーの外部に配置された光源と、
前記真空チャンバーの壁に嵌められ、前記光源から出射した第１の光が透過する真空チャンバー透過窓と、
前記真空チャンバー透過窓から入射した前記第１の光を、前記配管部の内部に入射する第２の光と、前記配管部の内部に入射しない第３の光と、に分けるように、前記配管部の壁に嵌められたビームスプリッター手段と、
前記配管部の壁に嵌められた配管部透過窓と、
前記第２の光が、前記配管部の内部の前記気化した材料の中を通過し、前記配管部透過窓を通って、前記真空チャンバー透過窓から出射するように、前記配管部の壁の内側に配置されたミラー手段と、
前記真空チャンバー透過窓から出射した前記第２の光、および前記ビームスプリッター手段によって反射され、前記真空チャンバー透過窓から出射した前記第３の光を検出する検出手段と、
前記光源から出射する前記第１の光、前記検出された第２の光、および前記検出された第３の光を用いて、前記気化した材料の濃度を測定する測定手段と、
を備えることを特徴とする、蒸着装置である。

第２の本発明は、前記第２の光が前記真空チャンバー透過窓から出射する位置と、前記第３の光が前記真空チャンバー透過窓から出射する位置と、は同じであることを特徴とする、第１の本発明の蒸着装置である。

第３の本発明は、前記ビームスプリッター手段は、前記真空チャンバー透過窓および前記ミラー手段に対して傾斜していることを特徴とする、第２の本発明の蒸着装置である。

第４の本発明は、前記真空チャンバー透過窓が嵌められている前記真空チャンバーの壁は、外側に突出していることを特徴とする、第１の本発明の蒸着装置である。

第５の本発明は、前記第１の光の光路、前記第２の光の光路、および前記第３の光の光路は、前記気化した材料の流れの方向に垂直な同一面に含まれることを特徴とする、第１の本発明の蒸着装置である。

第６の本発明は、前記第１の光の光路、前記第２の光の光路、および前記第３の光の光路が含まれる、前記気化した材料の流れの方向に垂直な前記同一面の位置での、前記気化した材料の流れの方向における前記気化した材料のコンダクタンスは、前記気化した材料の流れの方向における前記同一面の位置を基準とした前後の位置での前記コンダクタンスに比べて大きいことを特徴とする、第５の本発明の蒸着装置である。

第７の本発明は、前記測定された気化した材料の濃度に基づいて、前記気化した材料を前記基板の表面に蒸着させるための成膜条件を制御する成膜条件制御手段を備えることを特徴とする、第１の本発明の蒸着装置である。

第８の本発明は、第１の本発明の蒸着装置を利用する蒸着方法であって、
前記真空チャンバー透過窓から出射した前記第２の光、および前記ビームスプリッター手段によって反射され、前記真空チャンバー透過窓から出射した前記第３の光を検出する検出ステップと、
前記光源から出射する前記第１の光、前記検出された第２の光、および前記検出された第３の光を用いて、前記気化した材料の濃度を測定する測定ステップと、
を備えることを特徴とする、蒸着方法である。

本発明によって、蒸着膜の膜厚計測をより高精度に行うことが可能な、蒸着装置および蒸着方法を提供することができる。

本発明における実施の形態１の蒸着装置の概略断面図 本発明における実施の形態１の蒸着装置の、気化した材料の流れの方向に垂直な断面に関する配管部中央近傍の概略断面図 本発明における実施の形態１の蒸着装置の、気化した材料の流れの方向に平行な断面に関する配管部中央近傍の概略断面図 本発明における実施の形態２の蒸着装置の、気化した材料の流れの方向に垂直な断面に関する配管部中央近傍の概略断面図 本発明における実施の形態２の蒸着装置の、気化した材料の流れの方向に垂直な断面に関する真空チャンバーの透過窓近傍の概略断面図 本発明における実施の形態２の蒸着装置の、気化した材料の流れの方向に平行な断面に関する配管部中央近傍の概略断面図 本発明における実施の形態３の蒸着装置の概略断面図 本発明における実施の形態３の蒸着装置の、気化した材料の流れの方向に垂直な断面に関する配管部中央近傍の概略断面図 本発明における実施の形態３の蒸着装置の、気化した材料の流れの方向に平行な断面に関する配管部中央近傍の概略断面図 本発明における実施の形態４の蒸着装置の概略断面図 本発明における実施の形態４の蒸着装置の、気化した材料の流れの方向に垂直な断面に関する配管部中央近傍の概略断面図（その一） 本発明における実施の形態４の蒸着装置の、気化した材料の流れの方向に垂直な断面に関する配管部中央近傍の概略断面図（その二） 本発明における実施の形態４の蒸着装置の、気化した材料の流れの方向に垂直な断面に関する配管部中央近傍の概略断面図（その三） 本発明における実施の形態４の蒸着装置の、気化した材料の流れの方向に平行な断面に関する配管部中央近傍の概略断面図 従来の、水晶振動子が用いられる蒸着装置の概略断面図 従来の、気化した材料の濃度が光学的検知手段を用いて光学的に検知される蒸着装置の概略断面図

以下、図面を参照しながら、本発明における実施の形態について詳細に説明する。

（実施の形態１）
はじめに、図１〜３を主として参照しながら、実施の形態１の蒸着装置の構成について説明する。

ここに、図１は本発明における実施の形態１の蒸着装置の概略断面図であり、図２は本発明における実施の形態１の蒸着装置の、気化した材料８の流れの方向に垂直な断面に関する配管部２中央近傍の概略断面図であり、図３は本発明における実施の形態１の蒸着装置の、気化した材料８の流れの方向に平行な断面に関する配管部２中央近傍の概略断面図である。

図２および３においては、分析部１３、コンダクタンスバルブ開度制御部１４および発熱体制御部１５の図示は省略されている。

真空チャンバー１は、真空ポンプ５で排気することによって、真空状態への減圧を行うことができる。

真空チャンバー１の下部内には、坩堝７を内蔵した蒸着源３が配置されている。

坩堝７には、材料８が充填されている。

材料８は、任意の蒸着材料であるが、たとえば、有機エレクトロルミネッセンス材料などの有機材料である。

蒸着源３には、蒸発させた材料８を輸送する配管部２が設置されている。

蒸着源３および配管部２において、その外側に発熱体９が設けられている。

そして、発熱体９に接続された電源などの発熱体制御部１５を制御し、発熱体９を発熱させることによって、坩堝７のみならず、配管部２および蒸着源３の壁を加熱することができる。

真空チャンバー１内部において、その上部には成膜が行われる基板４が配置されている。

配管部２において、コンダクタンスバルブ６が設けられている。

さらに、コンダクタンスバルブ６と基板４との間において、第１の光２５、第２の光２６および第３の光２７の光路が設けられている。

光学的濃度計測手段１００が有する分析部１３は、発熱体制御部１５およびコンダクタンスバルブ開度制御部１４と電気的に接続されている。

発熱体制御部１５は分析部１３からの指示信号に基づいて坩堝７の発熱体９の発熱温度を制御することができ、コンダクタンスバルブ開度制御部１４は分析部１３からの指示信号に基づいてコンダクタンスバルブ６の開度を制御することができる。

真空チャンバー１の配管部２の中央近傍には、第１の光２５、第２の光２６および第３の光２７を入射させ出射させるための透過窓１６が設けられている。

配管部２の中央近傍において、透過窓１６と同じ高さに付設された任意の反射率を有するビームスプリッター１７と一体的に形成された透過窓１９が一方の壁に設けられており、ミラー１８が対向する他方の壁に設けられている。

光学的濃度計測手段１００は、光源１０、検出器１１および１２、ならびに検出器１１および１２でそれぞれ受光された第３の光２７および第２の光２６を分析する分析部１３を有する。

光源１０からの第１の光２５は、透過窓１６に入射し、ビームスプリッター１７により一部が第３の光２７として反射される。

反射された第３の光２７は、透過窓１６から真空チャンバー１外に出射され、検出器１１に受光される。

ビームスプリッター１７を透過した第２の光２６は、配管部２内を横切り、ミラー１８に到達して反射され、再び配管部２内を横切り、透過窓１９を通過し、透過窓１６から配管部２外に出射され、検出器１２に受光される。

光学的濃度計測手段１００は、光源１０からの第１の光２５を、配管部２内に入射する第２の光２６と、入射しない第３の光２７と、に分け、気体分子の光吸収、発光および散乱などによって変化した第２の光２６および変化していない第３の光２７を検出器１２および１１でそれぞれ受光し、これらの受光した光を分析部１３で分析することによって、配管部２内の気体分子の濃度を高感度かつ高精度に計測することができる。

分析部１３での分析手法は、たとえば、分光分析または光吸収分析によればよい。

光学的濃度計測手段１００での分光分析手法は、たとえば、紫外可視分光分析、蛍光分光分析、赤外分光分析またはラマン分光分析によればよい。

第１の光２５、第２の光２６および第３の光２７の光路は、坩堝７と基板４との間のどこに設けられていてもよい。

第１の光２５、第２の光２６および第３の光２７の光路は、坩堝７と基板４との間に複数設けられていてもよい。

つぎに、本実施の形態の蒸着装置の動作について説明するとともに、本発明の蒸着方法についても説明する（他の実施の形態２〜４についても同様である）。

まず、蒸着源３の坩堝７に蒸着する材料８を充填してセットするとともに、基板４を蒸着源３の上方に水平にセットする。

つぎに、真空ポンプ５を作動させて真空チャンバー１内が真空状態になるように減圧を行い、配管部２の発熱体９を発熱させ、配管部２の壁を所定の温度に加熱する。

蒸着源３の発熱体９が発熱させられ、坩堝７が加熱されると、材料８は溶融し蒸発するかまたは昇華するかして気化する。

気化した材料８は、矢印（たとえば、図１参照）で示されているように、圧力勾配および濃度勾配のために圧力および濃度の低い基板４が設置している方向に配管部２を飛翔し、配管部２の開口部に到達し、真空チャンバー１内に拡散し、基板４の表面に到達する。

気化した材料８をこのように基板４の表面に到達させ堆積させることによって、基板４の表面に蒸着を行なうことができる。

材料８によって吸収される光が気化した材料８に入射すると、吸光による光の減衰量は気化した材料８の濃度に応じて変化するので、光の減衰量を計測することによって気化した材料８の濃度を間接的に計測することができる。

真空チャンバー１内に拡散する気化した材料８の一部は、基板４と反対方向に飛翔する。

加熱されている配管部２および蒸着源３には気化した材料８はほとんど付着しないが、外部と断熱されており温度が低い真空チャンバー１については、気化した材料８が透過窓１６に到達して付着してしまい、光の透過率が変動する。

第２の光２６および第３の光２７は同じように透過窓１６を通過するが、第２の光２６は気化した材料８内を通過し、第３の光２７は気化した材料８内を通過しない。

そこで、第２の光２６の受光量および第３の光２７の受光量を同時に測定し、気化した材料８が付着している透過窓１６による光の透過率の変動をキャンセルさせて、気化した材料８の吸光による光の減衰量を計測することで、気化した材料８の濃度を高精度に計測することができる。

たとえば、光源１０から出射した光量がＱ［ｌｍ・ｓ］である第１の光２５が、ビームスプリッター１７によって、光量がαＱ［ｌｍ・ｓ］である第２の光２６と、光量がβＱ［ｌｍ・ｓ］である第３の光２７と、に分けられる場合について具体的に説明する（α＋β＝１、α＞０、β＞０）。

前述されたように、加熱されている配管部２には、気化した材料８はほとんど付着しない。

したがって、真空チャンバー１の透過窓１６に付着している材料８についての光の透過率がｒであり、気化した材料８についての光の透過率がｘであるとすると、検出器１２によって受光される第２の光２６の光量Ａ［ｌｍ・ｓ］、および検出器１１によって受光される第３の光２７の光量Ｂ［ｌｍ・ｓ］は、それぞれ
関係式
（数１） Ａ＝ｒ^２・ｘ・αＱ
（数２） Ｂ＝ｒ^２・βＱ
を満たす。

かくして、
（数３） Ａ／Ｂ＝ｘ・α／β
を考えることにより、透過窓１６に付着している材料８についての光の透過率ｒをキャンセルし
（数４） ｘ＝（Ａ／Ｂ）・（β／α）
を利用して、気化した材料８についての光の透過率ｘを算出することができるので、気化した材料８の吸光による光の減衰量、よって気化した材料８の濃度を計測することができる。

さらに、気化した材料８は坩堝７から基板４に向かって流れ、気化した材料８の濃度が徐々に低下するような濃度勾配が発生するので、同濃度勾配の影響が小さくなるように、反射される第１の光２５、第２の光２６および第３の光２７の光路がいずれも蒸着源３から基板４への気化した材料８の流れの方向に垂直な面上に形成されていれば、気化した材料８の濃度をより高精度に計測することができる。

上述した実施の形態においては、気化した材料８の流れの方向は、（１）蒸着源３の表面が曲がっていない場合には蒸着源３の表面に垂直な方向にほぼ一致し、（２）基板４の表面が曲がっていない場合には基板４の表面に垂直な方向にほぼ一致し、（３）配管部２の内壁の表面に平行な方向にほぼ一致する、と考えられる。

そして、そのような気化した材料８の流れの方向は、気化した材料８は鉛直上向きに上昇していくので、鉛直方向にもほぼ一致する、と考えられる。

しかしながら、たとえば、配管部２が屈曲している部分をどこかに有している場合などには、配管部２のある部分における気化した材料８の流れの方向は水平方向であることもある。

要するに、真空チャンバー１と比較して相対的に細くなっている管状の形状をもつ配管部２においては、気化した材料８は主として、同管状の形状の、内壁の表面に平行な長さ方向に流れていく、と考えられる。

したがって、気化した材料８の流れの方向は、同管状の形状の、内壁の表面に平行な長さ方向である。

そして、第１の光２５、第２の光２６および第３の光２７の光路がいずれもそのような長さ方向に垂直な面に含まれるように形成されていれば、気化した材料８の濃度を極めて高精度に計測することができる。

なお、気化した材料８の流れの方向は、本発明の気化した材料の流れの方向の一例である。

また、気化した材料８の流れの方向に垂直な面は、本発明の気化した材料の流れの方向に垂直な同一面の一例である。

また、透過窓１６は、本発明の真空チャンバー透過窓の一例である。

また、ビームスプリッター１７は、本発明のビームスプリッター手段の一例である。

また、透過窓１９は、本発明の配管部透過窓の一例である。

また、ミラー１８は、本発明のミラー手段の一例である。

また、検出器１１および１２を含む手段は、本発明の検出手段の一例である。

また、分析部１３は、本発明の測定手段の一例である。

また、コンダクタンスバルブ開度制御部１４および発熱体制御部１５を含む手段は、本発明の成膜条件制御手段の一例である。

（実施の形態２）
つぎに、図４〜６を主として参照しながら、実施の形態２の蒸着装置の構成について説明する。

ここに、図４は本発明における実施の形態２の蒸着装置の、気化した材料８の流れの方向に垂直な断面に関する配管部２中央近傍の概略断面図であり、図５は本発明における実施の形態２の蒸着装置の、気化した材料８の流れの方向に垂直な断面に関する真空チャンバー１の透過窓１６近傍の概略断面図であり、図６は本発明における実施の形態２の蒸着装置の、気化した材料８の流れの方向に平行な断面に関する配管部２中央近傍の概略断面図である。

図４〜６に関しては、図１〜３に示されている部分と同じまたは相当する部分には同じ符号を付し、一部の説明を省略する。

本実施の形態においては、真空チャンバー１の光学窓である透過窓１６の真空チャンバー１側の側面を通過する透過窓通過位置が、ビームスプリッター１７で反射された第３の光２７と、ミラー１８で反射された第２の光２６と、でほぼ一致しているように、ビームスプリッター１７が傾斜させられている。

もちろん、光路を調節することによって、第３の光２７の透過窓通過位置と、第２の光２６の透過窓通過位置と、を一致させるための構成については、色々な具体例が考えられる。

すなわち、ビームスプリッター１７のみが傾斜させられていてもよいし、ミラー１８のみが傾斜させられていてもよいし、ビームスプリッター１７およびミラー１８の両方が傾斜させられていてもよい。

たとえば、ビームスプリッター１７の本体は傾斜させられていないが、実際の光の反射に寄与するビームスプリッター１７のビームスプリッター面は傾斜させられている構成なども、考えられる。

本実施の形態においては、透過窓１６への膜付着量のバラツキが透過窓１６の面内で生じている場合でも、透過窓１６による光の透過率の変動が同時に測定された第２の光２６の受光量および第３の光２７の受光量を利用してより確実にキャンセルされるので、気化した材料８の濃度をより高精度に計測することができる。

（実施の形態３）
つぎに、図７〜９を主として参照しながら、実施の形態３の蒸着装置の構成について説明する。

ここに、図７は本発明における実施の形態３の蒸着装置の概略断面図であり、図８は本発明における実施の形態３の蒸着装置の、気化した材料８の流れの方向に垂直な断面に関する配管部２中央近傍の概略断面図であり、図９は本発明における実施の形態３の蒸着装置の、気化した材料８の流れの方向に平行な断面に関する配管部２中央近傍の概略断面図である。

図７〜９に関しては、図１〜３に示されている部分と同じまたは相当する部分には同じ符号を付し、一部の説明を省略する。

本実施の形態においては、真空チャンバー１の光入出射部である透過窓１６と、透過窓１９と、の間のコンダクタンスが、気化した材料８の流れの方向に垂直な周囲の面の面内方向のコンダクタンスよりも小さい。

コンダクタンスは、真空ポンプ５による排気の速度に影響を及ぼす抵抗の逆数であり、気化した材料８の流れやすさを示す量である。

真空チャンバー１の、第１の光２５、第２の光２６および第３の光２７の光路近傍の形状は、たとえば、図８および９に示されているように、真空チャンバー１の透過窓１６と、配管部２の透過窓１９と、の間の、気化した材料８の流れに垂直な方向の距離が大きくなるような形状である。

そして、真空チャンバー１の透過窓１６と、配管部２の透過窓１９と、の間の真空チャンバー１の形状は、光路に干渉しない透過窓１６の径とほぼ同じ内径の円筒である。

もちろん、コンダクタンスを小さくすることによって、拡散してくる気化した材料８が透過窓１６に到達しにくいようにするための真空チャンバー１の形状については、色々な具体例が考えられる。

本実施の形態においては、拡散してくる気化した材料８が透過窓１６に到達しにくく、材料８の透過窓１６への付着が少なくなるので、気化した材料８の濃度をより高精度に計測することができる。

（実施の形態４）
つぎに、図１０〜１４を主として参照しながら、実施の形態４の蒸着装置の構成について説明する。

ここに、図１０は本発明における実施の形態４の蒸着装置の概略断面図であり、図１１〜１３は本発明における実施の形態４の蒸着装置の、気化した材料８の流れの方向に垂直な断面に関する配管部２中央近傍の概略断面図（その一から三）であり、図１４は本発明における実施の形態４の蒸着装置の、気化した材料８の流れの方向に平行な断面に関する配管部２中央近傍の概略断面図である。

図１０〜１４に関しては、図１〜３に示されている部分と同じまたは相当する部分には同じ符号を付し、一部の説明を省略する。

本実施の形態においては、気化した材料８の流れの方向に関する配管部２内部のコンダクタンスが、第２の光２６の光路の位置で、気化した材料８の流れの方向に関して前後の位置に比べて大きい。

コンダクタンスは、前述の通り、真空ポンプ５による排気の速度に影響を及ぼす抵抗の逆数であり、気化した材料８の流れやすさを示す量である。

配管部２内部の第２の光２６の光路近傍の形状は、第２の光２６の光路における気化した材料８の濃度勾配が小さくなるような形状である。

もちろん、コンダクタンスを大きくすることによって、第３の光２７の光路における気化した材料８の濃度勾配を小さくするための配管部２の形状については、色々な具体例が考えられる。

たとえば、配管部２内部の第２の光２６の光路近傍の形状は、気化した材料８の流れの方向に垂直な方向についての断面積が、気化した材料８の流れの方向に関して前後の位置の断面積より大きくなるような箱状（図１１および１３参照）または円筒状（図１２参照）の形状である。

配管部２の側端部Ｐ（図１３参照）においては気化した材料８の流れの乱れが生じやすいが、箱状の形状を第２の光２６の光路が側端部Ｐを回避するように形成することにより、そのような流れの乱れによる悪影響なしにコンダクタンスを大きくし、第３の光２７の光路における気化した材料８の濃度勾配を小さくすることができる。

さらに、配管部２の透過窓１９と、配管部２の中心と、の間の距離が大きく、第２の光２６は配管部２の中心を含む範囲を長い距離にわたって通過するので、気化した材料８の濃度をより高精度に計測することができる。

そして、真空チャンバー１の透過窓１６と、配管部２の中心と、の間の距離が大きく、透過窓１６が配管部２の中心から離れており、材料８の透過窓１６への付着が少なくなるので、気化した材料８の濃度をより高精度に計測することができる。

上述された実施の形態１〜４におけるが如く計測された濃度に基づいて、発熱体制御部１５による坩堝７の発熱体９の発熱温度の制御、およびコンダクタンスバルブ開度制御部１４によるコンダクタンスバルブ６の開度の制御を実行し、配管部２の開口部から真空チャンバー１内に噴出される気化した材料８の発生量を調整することによって、気化した材料８で基板４に対する所望の膜厚での成膜を高精度に行うことができる。

もちろん、上述された実施の形態１〜４は、同時に実施することも可能である。

そして、メンテンスフリーかつ長寿命な蒸着装置の構成によって、高歩留りかつ低コストな高効率デバイスの生産を実現することができる。

本発明における蒸着装置および蒸着方法は、たとえば、蒸着膜の膜厚計測をより高精度に行うことが可能であり、有機ＥＬ素子などの有機薄膜の製造において、気化した材料で基板に対する蒸着を行う、蒸着装置および蒸着方法に利用するために有用である。

１ 真空チャンバー
２ 配管部
３ 蒸着源
４ 基板
５ 真空ポンプ
６ コンダクタンスバルブ
７ 坩堝
８ 材料
９ 発熱体
１０ 光源
１１、１２ 検出器
１３ 分析部
１４ コンダクタンスバルブ開度制御部
１５ 発熱体制御部
１６ 透過窓
１７ ビームスプリッター
１８ ミラー
１９ 透過窓
２５ 第１の光
２６ 第２の光
２７ 第３の光
２８ 水晶振動子
１００ 光学的濃度計測手段

Claims (8)

1. 真空チャンバーと、前記真空チャンバーの内部に配置された配管部と、を備え、前記配管部の内部に配置された蒸着源において気化した材料を、前記真空チャンバーの内部に配置された基板の表面に蒸着させる蒸着装置であって、
   前記真空チャンバーの外部に配置された光源と、
   前記真空チャンバーの壁に嵌められ、前記光源から出射した第１の光が透過する真空チャンバー透過窓と、
   前記真空チャンバー透過窓から入射した前記第１の光を、前記配管部の内部に入射する第２の光と、前記配管部の内部に入射しない第３の光と、に分けるように、前記配管部の壁に嵌められたビームスプリッター手段と、
   前記配管部の壁に嵌められた配管部透過窓と、
   前記第２の光が、前記配管部の内部の前記気化した材料の中を通過し、前記配管部透過窓を通って、前記真空チャンバー透過窓から出射するように、前記配管部の壁の内側に配置されたミラー手段と、
   前記真空チャンバー透過窓から出射した前記第２の光、および前記ビームスプリッター手段によって反射され、前記真空チャンバー透過窓から出射した前記第３の光を検出する検出手段と、
   前記光源から出射する前記第１の光、前記検出された第２の光、および前記検出された第３の光を用いて、前記気化した材料の濃度を測定する測定手段と、
   を備えることを特徴とする、蒸着装置。
2. 前記第２の光が前記真空チャンバー透過窓から出射する位置と、前記第３の光が前記真空チャンバー透過窓から出射する位置と、は同じであることを特徴とする、請求項１に記載の蒸着装置。
3. 前記ビームスプリッター手段は、前記真空チャンバー透過窓および前記ミラー手段に対して傾斜していることを特徴とする、請求項２に記載の蒸着装置。
4. 前記真空チャンバー透過窓が嵌められている前記真空チャンバーの壁は、外側に突出していることを特徴とする、請求項１に記載の蒸着装置。
5. 前記第１の光の光路、前記第２の光の光路、および前記第３の光の光路は、前記気化した材料の流れの方向に垂直な同一面に含まれることを特徴とする、請求項１に記載の蒸着装置。
6. 前記第１の光の光路、前記第２の光の光路、および前記第３の光の光路が含まれる、前記気化した材料の流れの方向に垂直な前記同一面の位置での、前記気化した材料の流れの方向における前記気化した材料のコンダクタンスは、前記気化した材料の流れの方向における前記同一面の位置を基準とした前後の位置での前記コンダクタンスに比べて大きいことを特徴とする、請求項５に記載の蒸着装置。
7. 前記測定された気化した材料の濃度に基づいて、前記気化した材料を前記基板の表面に蒸着させるための成膜条件を制御する成膜条件制御手段を備えることを特徴とする、請求項１に記載の蒸着装置。
8. 請求項１に記載の蒸着装置を利用する蒸着方法であって、
   前記真空チャンバー透過窓から出射した前記第２の光、および前記ビームスプリッター手段によって反射され、前記真空チャンバー透過窓から出射した前記第３の光を検出する検出ステップと、
   前記光源から出射する前記第１の光、前記検出された第２の光、および前記検出された第３の光を用いて、前記気化した材料の濃度を測定する測定ステップと、
   を備えることを特徴とする、蒸着方法。
   

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