JP2016130336A - Method of manufacturing vapor-deposited film and vapor deposition apparatus - Google Patents

Method of manufacturing vapor-deposited film and vapor deposition apparatus Download PDF

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金吾 飯塚
Kingo Iizuka
金吾 飯塚
加奈子 肥田
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加奈子 肥田
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Ryohei Kakiuchi
良平 垣内
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method of manufacturing a vapor-deposited film in which a vapor deposition rate (film forming speed) can be precisely controlled to a desired target value while the lifetime of a vapor deposition sensor is prolonged.SOLUTION: A method of manufacturing a vapor-deposited film includes: a first control process of performing feedback control to manipulate electric power supplied to heating means 12 so that while a vapor deposition rate is measured with a shutter 31 of a vapor deposition rate sensor 3 open, a deviation of a vapor deposition rate measured value PV1 from a target vapor deposition rate set value SV1 becomes small; and a determination process of determining whether an amount of variation in the vapor deposition rate measured value is within a predetermined range, and closing the shutter and then interrupting the first control process; and a second control process of setting a temperature PV2 of a container as a target temperature sensor value on the determination, and performing feedback control to manipulate the electric power so that a deviation of a temperature measured value PV2 from the target temperature set value becomes small while the temperature of the container is measured by a temperature sensor 4.SELECTED DRAWING: Figure 3

Description

本発明は、有機エレクトロルミネッセンス素子などを形成する際に用いられる蒸着膜の製造方法及び蒸着装置に関する。特に、本発明は、蒸着材料を付着させることで蒸着レートを測定する蒸着レートセンサの寿命を延ばしつつ、蒸着レート(成膜速度)を所望する目標値に精度良く制御可能な蒸着膜の製造方法及び蒸着装置に関する。   The present invention relates to a method for manufacturing a vapor deposition film and a vapor deposition apparatus used when forming an organic electroluminescence element or the like. In particular, the present invention is a method for producing a vapor deposition film capable of accurately controlling the vapor deposition rate (deposition rate) to a desired target value while extending the life of the vapor deposition rate sensor for measuring the vapor deposition rate by adhering a vapor deposition material And an evaporation apparatus.

有機エレクトロルミネッセンス(以下、エレクトルルミネッセンスを適宜「EL」と称する)装置は、基材と、基材上に設けられた有機EL素子とを備える。有機EL素子には、発光層として機能する有機膜以外に、有機膜に駆動電圧を供給するため、有機膜を挟んだ一対の電極膜が必要である。   An organic electroluminescence (hereinafter, “electric luminescence” is appropriately referred to as “EL”) apparatus includes a base material and an organic EL element provided on the base material. In addition to the organic film functioning as the light emitting layer, the organic EL element requires a pair of electrode films sandwiching the organic film in order to supply a driving voltage to the organic film.

有機EL素子を構成する有機膜や電極膜の形成方法としては、一般に、真空蒸着法や塗布法などが知られている。中でも、有機膜や電極膜の形成材料の純度を高めることができ、なお且つ寿命の長い有機EL素子を形成し易いことから、真空蒸着法が広く用いられている。
真空蒸着法を実施するための蒸着装置は、一般に、真空チャンバーと、真空チャンバー内に設けられ、蒸着膜を形成する基材に対向して配置された蒸着源とを備える。蒸着源は、蒸着材料を収容する容器(坩堝など)と、容器を加熱する加熱手段とを具備する。加熱手段によって容器を加熱することで、容器から蒸発した蒸着材料を放出し、基材上に堆積させることで、基材上に蒸着膜が形成される。
As a method for forming an organic film or an electrode film that constitutes an organic EL element, a vacuum deposition method, a coating method, or the like is generally known. Among these, vacuum deposition is widely used because the purity of the material for forming the organic film and the electrode film can be increased and an organic EL element having a long lifetime can be easily formed.
A vapor deposition apparatus for performing a vacuum vapor deposition method generally includes a vacuum chamber and a vapor deposition source that is provided in the vacuum chamber and is disposed to face a base material that forms a vapor deposition film. The vapor deposition source includes a container (such as a crucible) that stores a vapor deposition material and a heating unit that heats the container. By heating the container by the heating means, the vapor deposition material evaporated from the container is released and deposited on the base material, whereby a vapor deposition film is formed on the base material.

蒸着装置としては、枚葉状の基材上に蒸着膜を形成する方式(バッチ方式)と、長尺帯状の基材をロール間で搬送しながら該基材上に蒸着膜を形成する方式(ロールツーロール方式)とが知られている(ロールツーロール方式の蒸着装置としては、例えば、特許文献1参照)。
高速で蒸着膜を形成できる(蒸着レートが高い)点では、ロールツーロール方式の蒸着装置が有利である。
As a vapor deposition apparatus, a method of forming a vapor deposition film on a sheet-like substrate (batch method) and a method of forming a vapor deposition film on the substrate while conveying a long belt-shaped substrate between rolls (roll) (Two-roll method) is known (see, for example, Patent Document 1 as a roll-to-roll vapor deposition apparatus).
A roll-to-roll type vapor deposition apparatus is advantageous in that a vapor deposition film can be formed at a high speed (a high vapor deposition rate).

蒸着膜の膜厚精度は、有機EL素子の発光特性や寿命を左右する極めて重要な要素であるため、膜厚精度に影響を及ぼす蒸着レートを一定に保持する(所望する目標値に精度良く制御する)ことが重要である。
特に、ロールツーロール方式の蒸着装置の場合、蒸着レートが高いが故に、不良品の量産を阻止するには、蒸着レートを蒸着開始から短時間で安定させ、なお且つ長時間安定させることが重要である。
Since the film thickness accuracy of the deposited film is a very important factor that affects the light emission characteristics and life of the organic EL element, the deposition rate that affects the film thickness accuracy is kept constant (accurately controlled to the desired target value). It is important to.
In particular, in the case of a roll-to-roll type vapor deposition apparatus, since the vapor deposition rate is high, in order to prevent mass production of defective products, it is important to stabilize the vapor deposition rate in a short time from the start of vapor deposition and also to stabilize for a long time. It is.

従来、蒸着レートの制御は、図1のブロック図に示すような構成で実行されている。すなわち、蒸着源1を構成する蒸着材料を収容した容器11を加熱手段12で加熱して基材S上への蒸着膜の形成を開始すると共に、蒸着レートセンサ3を用いて蒸着レートを測定する。そして、制御手段5Aには、目標蒸着レート設定値SV1が予め設定記憶されると共に、蒸着レートセンサ3を用いて測定した蒸着レート測定値PV1が入力される。制御手段5Aは、目標蒸着レート設定値SV1と蒸着レート測定値PV1との偏差が小さくなるように、加熱手段12に供給する電力を操作する(加熱手段12に電力供給する電源2の電力設定値MV2を操作する)フィードバック制御(PID制御)を行っている。   Conventionally, the deposition rate is controlled in a configuration as shown in the block diagram of FIG. That is, the container 11 containing the vapor deposition material constituting the vapor deposition source 1 is heated by the heating means 12 to start the formation of the vapor deposition film on the substrate S and the vapor deposition rate sensor 3 is used to measure the vapor deposition rate. . The target vapor deposition rate set value SV1 is set and stored in advance in the control means 5A, and the vapor deposition rate measured value PV1 measured using the vapor deposition rate sensor 3 is input. The control unit 5A operates the power supplied to the heating unit 12 so that the deviation between the target deposition rate set value SV1 and the measured deposition rate PV1 is small (the power set value of the power source 2 that supplies power to the heating unit 12). Feedback control (PID control) is performed (operating MV2).

ここで、蒸着レートセンサ3としては、蒸着材料を付着させるQCM(Quartz Crystal Microbalance)センサが好ましく用いられる。
QCMセンサは、水晶振動子の電極表面に物質が付着すると、その質量に応じて共振周波数が低下する性質を利用し、共振周波数の低下量から付着した質量を測定するセンサである。QCMセンサによって単位時間当たりに付着した蒸着材料の質量を測定することで、単位時間当たりに基材S上に堆積する蒸着材料の堆積量、すなわち蒸着レート(成膜速度)を算出することが可能である。
蒸着レートセンサ3としてQCMセンサを用いる場合、特に有機EL素子の電極膜のように質量の大きな金属材料を基材S上に蒸着する際には、QCMセンサに金属材料が付着することでセンサの寿命が著しく低下してしまう問題がある。寿命が尽きたQCMセンサを新しいものと交換するには、容器11の温度を下げ、真空チャンバー内の温度が下がるまで待ってから交換作業を開始する必要がある。また、蒸着を再開するには、真空チャンバー内の真空度を10−5Pa程度の高真空にする必要があるため、実質1日の無駄時間が生じる。
Here, as the deposition rate sensor 3, a QCM (Quartz Crystal Microbalance) sensor to which a deposition material is attached is preferably used.
The QCM sensor is a sensor that measures the attached mass from the amount of decrease in the resonance frequency by utilizing the property that the resonance frequency is reduced according to the mass when a substance is attached to the electrode surface of the crystal resonator. By measuring the mass of the vapor deposition material deposited per unit time with the QCM sensor, it is possible to calculate the deposition amount of the vapor deposition material deposited on the substrate S per unit time, that is, the vapor deposition rate (film formation rate). It is.
When a QCM sensor is used as the deposition rate sensor 3, particularly when a metal material having a large mass, such as an electrode film of an organic EL element, is deposited on the substrate S, the metal material adheres to the QCM sensor, so that the sensor There is a problem that the lifetime is significantly reduced. In order to replace a QCM sensor that has reached the end of its life with a new one, it is necessary to lower the temperature of the container 11 and wait for the temperature in the vacuum chamber to drop before starting the replacement operation. Moreover, in order to resume the vapor deposition, it is necessary to make the degree of vacuum in the vacuum chamber a high vacuum of about 10 −5 Pa, so that a dead time of substantially one day occurs.

上記従来の蒸着レートの制御方法によれば、蒸着レートを蒸着開始から比較的短時間で安定させることは可能である。しかしながら、蒸着レートセンサ3として、QCMセンサのように蒸着材料を付着させることで蒸着レートを測定するセンサを用いた場合、蒸着レートセンサ3の寿命に起因して長時間安定させることが困難である。また、蒸着レートセンサ3の寿命が短時間で尽きてしまうと、手間を要する交換作業を頻繁に行う必要があるため、蒸着膜の製造効率が低下するという問題もある。   According to the conventional method for controlling a deposition rate, it is possible to stabilize the deposition rate in a relatively short time from the start of deposition. However, when a sensor that measures the deposition rate by attaching a deposition material such as a QCM sensor is used as the deposition rate sensor 3, it is difficult to stabilize for a long time due to the lifetime of the deposition rate sensor 3. . In addition, if the lifetime of the vapor deposition rate sensor 3 is exhausted in a short time, it is necessary to frequently perform an exchange operation that requires labor, and thus there is a problem that the production efficiency of the vapor deposition film is lowered.

特開2012−140695号公報JP 2012-140695 A

本発明は、上記のような従来技術の問題点を解決するためになされたものであり、蒸着材料を付着させることで蒸着レートを測定する蒸着レートセンサの寿命を延ばしつつ、蒸着レート(成膜速度)を所望する目標値に精度良く制御可能な蒸着膜の製造方法及び蒸着装置を提供することを課題とする。   The present invention has been made in order to solve the above-described problems of the prior art. The deposition rate (film formation) is achieved while extending the lifetime of the deposition rate sensor that measures the deposition rate by attaching a deposition material. It is an object of the present invention to provide a vapor deposition film manufacturing method and a vapor deposition apparatus capable of accurately controlling a desired speed to a desired value.

前記課題を解決するため、本発明は、蒸着材料を収容する容器と該容器を加熱する加熱手段とを具備する蒸着源を用いて、前記加熱手段で前記容器を加熱することで、前記容器から蒸発した蒸着材料を放出し、前記容器に対向する基材上に放出された前記蒸着材料を堆積させることで、前記基材上に蒸着膜を形成する蒸着膜の製造方法であって、以下の各工程を実行する。
(1)蒸着レートセンサ配置工程
前記基材上での前記蒸着材料の蒸着レートを測定するシャッター付きの蒸着レートセンサを配置する。
(2)温度センサ配置工程
前記容器の温度を測定する温度センサを配置する。
(3)第1制御工程
前記蒸着レートセンサのシャッターを開いて前記容器から放出された蒸着材料を前記蒸着レートセンサに付着させることで蒸着レートを測定しながら、予め設定した目標蒸着レート設定値と前記測定した蒸着レート測定値との偏差が小さくなるように、前記加熱手段に供給する電力を操作するフィードバック制御を行う。
(4)判定工程
前記第1制御工程において、前記蒸着レート測定値の変動量が所定の範囲内に収まったか否かを判定し、所定の範囲内に収まったと判定した場合には、前記蒸着レートセンサのシャッターを閉じて前記第1制御工程を中断する。
(5)第2制御工程
前記判定工程において前記蒸着レート測定値の変動量が所定の範囲内に収まったと判定した場合には、この判定した時点での前記容器の温度を目標温度設定値として設定し、前記温度センサで前記容器の温度を測定しながら、前記目標温度設定値と前記測定した温度測定値との偏差が小さくなるように、前記加熱手段に供給する電力を操作するフィードバック制御を行う。
そして、本発明に係る蒸着膜の製造方法は、前記第2制御工程を予め定めた所定時間だけ実行した後に、前記第1制御工程、前記判定工程及び前記第2制御工程をこの順で繰り返し実行する、ことを特徴とする。
In order to solve the above-mentioned problem, the present invention uses a vapor deposition source comprising a container for accommodating a vapor deposition material and a heating means for heating the container, and the container is heated from the container by heating the container with the heating means. A method for producing a vapor deposition film, wherein a vapor deposition film is formed on the substrate by discharging the evaporated vapor deposition material and depositing the vapor deposition material released on the substrate facing the container. Each step is executed.
(1) Deposition rate sensor placement step A deposition rate sensor with a shutter for measuring the deposition rate of the deposition material on the substrate is placed.
(2) Temperature sensor arrangement | positioning process The temperature sensor which measures the temperature of the said container is arrange | positioned.
(3) First Control Step A target deposition rate setting value set in advance while measuring the deposition rate by opening the shutter of the deposition rate sensor and attaching the deposition material released from the container to the deposition rate sensor. Feedback control is performed to manipulate the power supplied to the heating means so that the deviation from the measured deposition rate measurement value becomes small.
(4) Determination step In the first control step, it is determined whether or not the fluctuation amount of the deposition rate measurement value is within a predetermined range. If it is determined that the variation amount is within the predetermined range, the deposition rate is determined. The shutter of the sensor is closed and the first control process is interrupted.
(5) Second control step When it is determined in the determination step that the fluctuation amount of the deposition rate measurement value falls within a predetermined range, the temperature of the container at the time of the determination is set as a target temperature set value. Then, while measuring the temperature of the container with the temperature sensor, feedback control is performed to operate electric power supplied to the heating means so that a deviation between the target temperature setting value and the measured temperature measurement value becomes small. .
And the manufacturing method of the vapor deposition film which concerns on this invention performs the said 1st control process, the said determination process, and the said 2nd control process repeatedly in this order, after performing the said 2nd control process only for the predetermined time defined beforehand. It is characterized by.

本発明によれば、蒸着レートセンサ配置工程でシャッター付きの蒸着レートセンサを配置し、第1制御工程では、シャッターを開いた状態で、目標蒸着レート設定値と蒸着レート測定値との偏差が小さくなるように、加熱手段に供給する電力を操作するフィードバック制御を行う。
すなわち、シャッター付きの蒸着レートセンサを用いる点を除き、従来の蒸着レートの制御方法と同様に、蒸着レート測定値が目標蒸着レート設定値に近づくようにフィードバック制御を行うため、蒸着レートを蒸着開始から比較的短時間で安定させることが可能である。
According to the present invention, the vapor deposition rate sensor with the shutter is arranged in the vapor deposition rate sensor arranging step, and in the first control step, the deviation between the target vapor deposition rate setting value and the vapor deposition rate measured value is small with the shutter opened. Thus, feedback control is performed to manipulate the power supplied to the heating means.
In other words, except for using a deposition rate sensor with a shutter, as in the conventional deposition rate control method, feedback control is performed so that the measured deposition rate approaches the target deposition rate set value. Can be stabilized in a relatively short time.

また、本発明によれば、判定工程において、蒸着レート測定値の変動量が所定の範囲内に収まったか否かを判定し、所定の範囲内に収まったと判定した場合には、蒸着レートセンサのシャッターを閉じて第1制御工程を中断する。そして、後述の第2制御工程では、シャッターを閉じた状態でフィードバック制御を行うことになる。   Further, according to the present invention, in the determination step, it is determined whether or not the fluctuation amount of the deposition rate measurement value is within a predetermined range, and when it is determined that it is within the predetermined range, The first control process is interrupted by closing the shutter. In a second control step described later, feedback control is performed with the shutter closed.

また、本発明によれば、温度センサ配置工程で容器の温度を測定する温度センサを配置し、第2制御工程では、目標温度設定値と温度測定値との偏差が小さくなるように、加熱手段に供給する電力を操作するフィードバック制御を行う。
本発明者らは、Ag、Mg、Alなどの金属材料を蒸着させる場合、蒸着レート測定値が安定したとき(蒸着レート測定値の変動量が所定の範囲内に収まったとき)には、容器の温度も安定することを知見した。このため、上記のような金属材料を蒸着させる場合には、第2制御工程で、温度測定値が目標温度設定値に近づくようにフィードバック制御すれば、蒸着レートを測定しなくても、蒸着レートが目標蒸着レート設定値に近づくように制御されることが期待できる。
According to the present invention, the temperature sensor for measuring the temperature of the container is arranged in the temperature sensor arranging step, and the heating means is arranged so that the deviation between the target temperature set value and the temperature measured value becomes small in the second control step. Perform feedback control to manipulate the power supplied to the.
When depositing a metal material such as Ag, Mg, Al or the like, the inventors of the present invention will use a container when the deposition rate measurement value is stable (when the fluctuation amount of the deposition rate measurement value falls within a predetermined range). It was found that the temperature of was also stable. For this reason, when vapor-depositing the metal material as described above, if the temperature control value is feedback-controlled so as to approach the target temperature setting value in the second control step, the vapor deposition rate is not measured. Can be expected to approach the target deposition rate set value.

さらに、本発明によれば、第2制御工程を予め定めた所定時間だけ実行した後に、第1制御工程、判定工程及び第2制御工程をこの順で繰り返し実行する。
すなわち、蒸着レートセンサのシャッター開いた状態でのフィードバック制御(第1制御工程)と、蒸着レートセンサのシャッターを閉じた状態でのフィードバック制御(第2制御工程)とを、交互に繰り返し実行することになる。シャッターを閉じた状態では、蒸着レートセンサに蒸着材料が付着しないため、シャッターが無い、又は、常時シャッターを開いた状態と比べて、蒸着レートセンサの寿命を延ばすことが可能である。また、前述のように、蒸着レートセンサの測定値を用いない第2制御工程でも、蒸着レートが目標蒸着レート設定値に近づくように制御されることが期待できるため、第1制御工程及び第2制御工程によって、蒸着レートを長時間安定させることができる。
Further, according to the present invention, after the second control step is executed for a predetermined time, the first control step, the determination step, and the second control step are repeatedly executed in this order.
That is, feedback control (first control step) with the deposition rate sensor shutter open and feedback control (second control step) with the deposition rate sensor shutter closed are alternately and repeatedly executed. become. In the state where the shutter is closed, the vapor deposition material does not adhere to the vapor deposition rate sensor, so that the lifetime of the vapor deposition rate sensor can be extended as compared with the state where there is no shutter or the shutter is always opened. In addition, as described above, even in the second control step that does not use the measurement value of the vapor deposition rate sensor, it can be expected that the vapor deposition rate is controlled to approach the target vapor deposition rate setting value. The deposition rate can be stabilized for a long time by the control process.

以上のように、本発明に係る蒸着膜の製造方法によれば、蒸着レートセンサの寿命を延ばしつつ、蒸着レート(成膜速度)を所望する目標値に精度良く制御可能である。
なお、本発明の第2制御工程における目標温度設定値は、判定工程において蒸着レート測定値の変動量が所定の範囲内に収まったと判定した時点での容器の温度を意味するが、具体的には、前記時点において温度センサで測定した温度測定値を目標温度設定値にすることが例示できる。また、後述のように、前記時点において第1フィードバック制御によって操作される温度設定値を目標温度設定値にすることも可能である。
As described above, according to the vapor deposition film manufacturing method of the present invention, the vapor deposition rate (deposition rate) can be accurately controlled to a desired value while extending the lifetime of the vapor deposition rate sensor.
The target temperature set value in the second control step of the present invention means the temperature of the container at the time when it is determined in the determination step that the fluctuation amount of the deposition rate measurement value is within the predetermined range. Can be exemplified by setting the temperature measurement value measured by the temperature sensor at the time point to the target temperature set value. Further, as described later, the temperature set value operated by the first feedback control at the time point can be set to the target temperature set value.

ここで、前記第1制御工程、前記判定工程及び前記第2制御工程では、それぞれ以下の動作を行うことが好ましい。
(A)第1制御工程
前記蒸着レートセンサのシャッターを開いて蒸着レートを測定しながら、前記目標蒸着レート設定値と前記蒸着レート測定値との偏差が小さくなるように、前記容器の温度設定値を操作する第1フィードバック制御を行うと同時に、前記温度センサで前記容器の温度を測定しながら、前記第1フィードバック制御によって操作される前記温度設定値と前記測定した温度測定値との偏差が小さくなるように、前記加熱手段に供給する電力を操作する第2フィードバック制御を行う。
(B)判定工程
前記第1制御工程において、前記蒸着レート測定値の変動量及び前記温度測定値の変動量の双方がそれぞれ所定の範囲内に収まったか否かを判定し、所定の範囲内に収まったと判定した場合には、前記蒸着レートセンサのシャッターを閉じて前記第1制御工程を中断する。
(C)第2制御工程
前記判定工程において前記蒸着レート測定値の変動量及び前記温度測定値の変動量の双方がそれぞれ所定の範囲内に収まったと判定した時点での前記温度設定値又は前記温度測定値を目標温度設定値として設定し、前記温度センサで前記容器の温度を測定しながら、前記目標温度設定値と前記測定した温度測定値との偏差が小さくなるように、前記加熱手段に供給する電力を操作するフィードバック制御を行う。
Here, in the first control step, the determination step, and the second control step, it is preferable to perform the following operations, respectively.
(A) 1st control process Opening the shutter of the said vapor deposition rate sensor, measuring the vapor deposition rate, and setting the temperature setting value of the said container so that the deviation of the said target vapor deposition rate setting value and the said vapor deposition rate measured value may become small At the same time as performing the first feedback control for operating the temperature sensor, the temperature sensor measures the temperature of the container, and the deviation between the temperature set value operated by the first feedback control and the measured temperature measurement value is small. Thus, the second feedback control for operating the power supplied to the heating means is performed.
(B) Determination step In the first control step, it is determined whether or not both of the fluctuation amount of the deposition rate measurement value and the fluctuation amount of the temperature measurement value are within a predetermined range, and within the predetermined range. If it is determined that it has fallen, the shutter of the vapor deposition rate sensor is closed and the first control step is interrupted.
(C) Second control step The temperature set value or the temperature at the time when it is determined in the determination step that both of the fluctuation amount of the deposition rate measurement value and the fluctuation amount of the temperature measurement value are within a predetermined range, respectively. A measured value is set as a target temperature set value, and the temperature of the container is measured by the temperature sensor and supplied to the heating means so that a deviation between the target temperature set value and the measured temperature measured value becomes small. Perform feedback control to control the power to be used.

上記好ましい構成によれば、第1制御工程において、目標蒸着レート設定値と蒸着レート測定値との偏差が小さくなるように、加熱手段に供給する電力を直接操作するのではなく、目標蒸着レート設定値と蒸着レート測定値との偏差が小さくなるように、容器の温度設定値を操作する第1フィードバック制御を行い、第1フィードバック制御によって操作される温度設定値と温度測定値との偏差が小さくなるように、加熱手段に供給する電力を操作する第2フィードバック制御を行う。
すなわち、容器の温度設定値と加熱手段に供給する電力の双方をそれぞれ操作量とするフィードバック制御を2重ループにしたカスケード制御を行うため、蒸着レート測定値をより一層安定して目標蒸着レート設定値に近づけることができると共に、容器の温度も安定化させることが可能である。
According to the preferable configuration, in the first control step, the target vapor deposition rate setting is not directly operated so that the deviation between the target vapor deposition rate setting value and the vapor deposition rate measurement value is small, instead of directly operating the power supplied to the heating unit. The first feedback control for operating the temperature setting value of the container is performed so that the deviation between the value and the deposition rate measurement value is small, and the deviation between the temperature setting value and the temperature measurement value operated by the first feedback control is small. Thus, the second feedback control for operating the power supplied to the heating means is performed.
In other words, the feedback control using both the temperature setting value of the container and the power supplied to the heating means as the control amount is performed in cascade control, so that the deposition rate measurement value can be set more stably. It is possible to approach the value and to stabilize the temperature of the container.

そして、上記好ましい構成によれば、判定工程において、蒸着レート測定値の変動量及び温度測定値の変動量の双方がそれぞれ所定の範囲内に収まったか否かを判定し、所定の範囲内に収まったと判定した場合には、蒸着レートセンサのシャッターを閉じて第1制御工程を中断する。
さらに、上記好ましい構成によれば、第2制御工程において、目標温度設定値(蒸着レート測定値の変動量及び温度測定値の変動量の双方がそれぞれ所定の範囲内に収まったと判定した時点での温度設定値又は温度測定値)と温度測定値との偏差が小さくなるように、加熱手段に供給する電力を操作するフィードバック制御を行う。
According to the preferable configuration, in the determination step, it is determined whether both of the fluctuation amount of the deposition rate measurement value and the fluctuation amount of the temperature measurement value are within a predetermined range, and are within the predetermined range. If it is determined that it has been, the shutter of the deposition rate sensor is closed and the first control process is interrupted.
Further, according to the preferable configuration, in the second control step, at the time when it is determined that both the target temperature set value (the variation amount of the deposition rate measurement value and the variation amount of the temperature measurement value are within a predetermined range, respectively). The feedback control is performed to operate the electric power supplied to the heating means so that the deviation between the temperature setting value or the temperature measurement value) and the temperature measurement value becomes small.

上記好ましい構成によれば、第1制御工程でカスケード制御を行うことにより、蒸着レート測定値と温度測定値の双方を安定化させ易いと共に、蒸着レート測定値と温度測定値の双方が安定したことを判定工程で判定した上で第2制御工程を実行するため、第2制御工程で蒸着レートを測定しなくても、蒸着レートが目標蒸着レート設定値に近づくように制御されることがより一層期待できる。   According to the preferred configuration, by performing cascade control in the first control step, it is easy to stabilize both the deposition rate measurement value and the temperature measurement value, and both the deposition rate measurement value and the temperature measurement value are stable. In order to execute the second control step after determining in the determination step, the deposition rate is further controlled to approach the target deposition rate set value without measuring the deposition rate in the second control step. I can expect.

本発明に係る蒸着膜の製造方法は、前記基材が長尺帯状の基材であり、前記蒸着材料が金属蒸着材料であり、前記基材をその長手方向に搬送しながら前記基材上に蒸着膜を形成する場合に特に有効である。
換言すれば、蒸着レートが高く、なお且つ、蒸着レートセンサの寿命が低下し易い対象に適用する場合に特に有効である。
In the method for producing a vapor deposition film according to the present invention, the base material is a long strip base material, the vapor deposition material is a metal vapor deposition material, and the base material is transported in the longitudinal direction on the base material. This is particularly effective when forming a deposited film.
In other words, it is particularly effective when applied to an object having a high vapor deposition rate and whose lifetime of the vapor deposition rate sensor is likely to decrease.

また、前記課題を解決するため、本発明は、蒸着材料を収容する容器及び該容器を加熱する加熱手段を具備する蒸着源と、前記加熱手段に電力を供給する電源と、前記蒸着源から放出された蒸着材料が付着することで、基材上での前記蒸着材料の蒸着レートを測定するシャッター付きの蒸着レートセンサと、前記容器の温度を測定する温度センサと、前記電源、前記蒸着レートセンサ及び前記温度センサに接続された制御手段とを備え、前記制御手段は、第1制御部と、判定部と、第2制御部と、前記蒸着レートセンサのシャッターの開閉動作を制御すると共に、前記第1制御部、前記判定部及び前記第2制御部の動作を制御する主制御部とを具備し、前記主制御部は、前記蒸着レートセンサのシャッターを開き、前記第1制御部は、前記主制御部によって前記蒸着レートセンサのシャッターが開かれた状態で、予め設定記憶した目標蒸着レート設定値と、前記蒸着レートセンサから入力された蒸着レート測定値との偏差が小さくなるように、前記電源の電力設定値を操作するフィードバック制御を行い、前記判定部は、前記第1制御部によるフィードバック制御中に、前記蒸着レート測定値の変動量が所定の範囲内に収まったか否かを判定し、前記判定部が前記蒸着レート測定値の変動量が所定の範囲内に収まったと判定した場合、前記主制御部は、前記蒸着レートセンサのシャッターを閉じ、前記第2制御部は、前記判定部が前記蒸着レート測定値の変動量が所定の範囲内に収まったと判定した時点での前記容器の温度を目標温度設定値として設定記憶し、前記目標温度設定値と、前記温度センサから入力された温度測定値との偏差が小さくなるように、前記電源の電力設定値を操作するフィードバック制御を行い、前記主制御部は、前記第2制御部によるフィードバック制御が予め定めた所定時間だけ実行された後に、前記蒸着レートセンサのシャッターの開動作、前記第1制御部によるフィードバック制御、前記判定部による判定、前記蒸着レートセンサのシャッターの閉動作、及び前記第2制御部によるフィードバック制御をこの順で繰り返し実行する、ことを特徴とする蒸着装置としても提供される。   In order to solve the above problems, the present invention provides a vapor deposition source including a container for storing a vapor deposition material and a heating means for heating the container, a power source for supplying power to the heating means, and a discharge from the vapor deposition source. A deposition rate sensor with a shutter that measures the deposition rate of the deposition material on the substrate, a temperature sensor that measures the temperature of the container, the power source, and the deposition rate sensor And a control means connected to the temperature sensor, wherein the control means controls a first control part, a determination part, a second control part, and an opening / closing operation of the shutter of the vapor deposition rate sensor, and A main control unit that controls operations of the first control unit, the determination unit, and the second control unit, the main control unit opens a shutter of the vapor deposition rate sensor, and the first control unit main In a state where the shutter of the vapor deposition rate sensor is opened by the control unit, the power source is set so that a deviation between a target vapor deposition rate setting value set and stored in advance and a vapor deposition rate measurement value input from the vapor deposition rate sensor is small Feedback control is performed to operate the power set value of, and during the feedback control by the first control unit, the determination unit determines whether or not the variation amount of the deposition rate measurement value is within a predetermined range, When the determination unit determines that the fluctuation amount of the deposition rate measurement value is within a predetermined range, the main control unit closes the shutter of the deposition rate sensor, and the second control unit The temperature of the container at the time of determining that the fluctuation amount of the deposition rate measurement value is within a predetermined range is set and stored as a target temperature setting value, and the target temperature setting value , Feedback control is performed to operate the power set value of the power supply so that a deviation from the temperature measurement value input from the temperature sensor is small, and the main control unit is configured to perform feedback control by the second control unit in advance. After being executed for a predetermined time, the shutter opening operation of the deposition rate sensor, the feedback control by the first control unit, the determination by the determination unit, the shutter closing operation of the deposition rate sensor, and the second control It is also provided as a vapor deposition apparatus characterized by repeatedly executing feedback control by the unit in this order.

好ましくは、前記第1制御部は、第1フィードバック制御部と、第2フィードバック制御部とを具備し、前記第1フィードバック制御部は、前記主制御部によって前記蒸着レートセンサのシャッターが開かれた状態で、前記目標蒸着レート設定値と前記蒸着レート測定値との偏差が小さくなるように、前記容器の温度設定値を操作するフィードバック制御を行うと同時に、前記第2フィードバック制御部は、前記第1フィードバック制御部によって操作される前記温度設定値と前記温度センサから入力された温度測定値との偏差が小さくなるように、前記電源の電力設定値を操作するフィードバック制御を行い、前記判定部は、前記第1制御部によるフィードバック制御中に、前記蒸着レート測定値の変動量及び前記温度測定値の変動量の双方がそれぞれが所定の範囲内に収まったか否かを判定し、前記判定部が前記蒸着レート測定値の変動量及び前記温度測定値の変動量の双方がそれぞれ所定の範囲内に収まったと判定した場合、前記主制御部は、前記蒸着レートセンサのシャッターを閉じ、前記第2制御部は、前記判定部が前記蒸着レート測定値の変動量及び前記温度測定値の変動量の双方がそれぞれ所定の範囲内に収まったと判定した時点での前記温度設定値又は前記温度センサから入力された温度測定値を目標温度設定値として設定記憶し、前記目標温度設定値と、前記温度センサから入力された温度測定値との偏差が小さくなるように、前記電源の電力設定値を操作するフィードバック制御を行う。   Preferably, the first control unit includes a first feedback control unit and a second feedback control unit, and the first feedback control unit has a shutter of the deposition rate sensor opened by the main control unit. At the same time, the second feedback control unit performs the feedback control for operating the temperature setting value of the container so that the deviation between the target deposition rate setting value and the deposition rate measurement value is small. 1 performing feedback control to operate the power setting value of the power supply so that a deviation between the temperature setting value operated by the feedback control unit and the temperature measurement value input from the temperature sensor is small; During the feedback control by the first control unit, the fluctuation amount of the deposition rate measurement value and the fluctuation amount of the temperature measurement value are both calculated. Are determined to be within a predetermined range, and the determination unit determines that both of the fluctuation amount of the deposition rate measurement value and the fluctuation amount of the temperature measurement value are within the predetermined range. The main control unit closes the shutter of the deposition rate sensor, and the second control unit determines that the determination unit has both a variation amount of the deposition rate measurement value and a variation amount of the temperature measurement value within a predetermined range. The temperature setting value at the time when it is determined that the temperature is within or the temperature measurement value input from the temperature sensor is set and stored as a target temperature setting value, and the target temperature setting value and the temperature measurement input from the temperature sensor are stored. Feedback control is performed to manipulate the power setting value of the power supply so that the deviation from the value becomes small.

本発明によれば、蒸着材料を付着させることで蒸着レートを測定する蒸着レートセンサの寿命を延ばしつつ、蒸着レート(成膜速度)を所望する目標値に精度良く制御可能である。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, a vapor deposition rate (film-forming speed | rate) is accurately controllable to the desired target value, extending the lifetime of the vapor deposition rate sensor which measures a vapor deposition rate by making vapor deposition material adhere.

図1は、従来の蒸着装置における制御手段の構成を概略的に示すブロック図である。FIG. 1 is a block diagram schematically showing a configuration of a control means in a conventional vapor deposition apparatus. 図2は、本発明の実施形態に係る蒸着装置の全体構成を概略的に示す図である。FIG. 2 is a diagram schematically showing the overall configuration of the vapor deposition apparatus according to the embodiment of the present invention. 図3は、本発明の第1実施形態に係る蒸着装置における制御手段の構成を概略的に示すブロック図である。FIG. 3 is a block diagram schematically showing the configuration of the control means in the vapor deposition apparatus according to the first embodiment of the present invention. 図4は、本発明の第1実施形態に係る蒸着装置による蒸着レートの制御結果の一例を模式的に示す図である。FIG. 4 is a diagram schematically illustrating an example of a control result of the deposition rate by the deposition apparatus according to the first embodiment of the present invention. 図5は、本発明の第2実施形態に係る蒸着装置における制御手段の構成を概略的に示すブロック図である。FIG. 5 is a block diagram schematically showing the configuration of the control means in the vapor deposition apparatus according to the second embodiment of the present invention. 図6は、本発明の第2実施形態に係る蒸着装置による蒸着レートの制御結果の一例及び従来の蒸着装置による蒸着レートの制御結果の一例を模式的に示す図である。FIG. 6 is a diagram schematically illustrating an example of a deposition rate control result by the deposition apparatus according to the second embodiment of the present invention and an example of a deposition rate control result by the conventional deposition apparatus.

以下、添付図面を適宜参照しつつ、本発明の実施形態(第1実施形態及び第2実施形態)について説明する。まず、第1実施形態及び第2実施形態に共通する蒸着装置の全体構成について説明する。なお、各図に示された各部の厚みや長さなどの寸法並びに各部の縮尺比は、図示の便宜上、実際のものとは異なっている。   Hereinafter, embodiments (first embodiment and second embodiment) of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings as appropriate. First, the whole structure of the vapor deposition apparatus common to 1st Embodiment and 2nd Embodiment is demonstrated. In addition, the dimension of each part shown by each figure, such as thickness and length, and the reduced scale ratio of each part differ from an actual thing for convenience of illustration.

<蒸着装置の全体構成>
図2は、本発明の実施形態に係る蒸着装置の全体構成を概略的に示す図である。
図2に示すように、本実施形態に係る蒸着装置100は、蒸着材料を収容する坩堝11及び坩堝11を加熱する加熱手段12を具備する蒸着源1と、加熱手段12に電力を供給する電源2と、蒸着源1から放出された蒸着材料が付着することで、基材S上での前記蒸着材料の蒸着レートを測定するシャッター31付きの蒸着レートセンサ3と、坩堝11の温度を測定する温度センサ4と、電源2、蒸着レートセンサ3及び温度センサ4に接続された制御手段5とを備えている。
<Overall configuration of vapor deposition apparatus>
FIG. 2 is a diagram schematically showing the overall configuration of the vapor deposition apparatus according to the embodiment of the present invention.
As shown in FIG. 2, the vapor deposition apparatus 100 according to this embodiment includes a crucible 11 containing a vapor deposition material and a vapor deposition source 1 including a heating unit 12 for heating the crucible 11, and a power source for supplying power to the heating unit 12. 2 and the vapor deposition material released from the vapor deposition source 1 are attached, and the temperature of the vapor deposition rate sensor 3 with the shutter 31 for measuring the vapor deposition rate of the vapor deposition material on the substrate S and the temperature of the crucible 11 are measured. A temperature sensor 4, a power source 2, a vapor deposition rate sensor 3, and a control means 5 connected to the temperature sensor 4 are provided.

加熱手段12としては、特に限定されるものではないが、例えば、タングステンやタンタルなどの金属ワイヤーを用いたワイヤーヒーターや、赤外線ランプなどが用いられる。ワイヤーヒーターを用いる場合、坩堝11の外周面に金属ワイヤーが巻き付けられ、この金属ワイヤーに電源2から電力が供給されることで、金属ワイヤー、ひいては坩堝11が加熱される。   Although it does not specifically limit as the heating means 12, For example, the wire heater using a metal wire, such as tungsten and a tantalum, an infrared lamp, etc. are used. When a wire heater is used, a metal wire is wound around the outer peripheral surface of the crucible 11, and power is supplied to the metal wire from the power source 2, whereby the metal wire and thus the crucible 11 is heated.

蒸着レートセンサ3としては、蒸着材料を付着させて蒸着レートを測定するセンサである限り、特に限定されるものではないが、好ましくは、QCMセンサが用いられる。シャッター付きQCMセンサとしては、例えば、Infocon社製デュアルセンサーを例示できる。   The deposition rate sensor 3 is not particularly limited as long as it is a sensor that measures the deposition rate by attaching a deposition material, but a QCM sensor is preferably used. As a QCM sensor with a shutter, for example, a dual sensor manufactured by Infocon can be exemplified.

温度センサ4としては、特に限定されるものではないが、例えば、熱電対が用いられる。加熱手段12として、ワイヤーヒーターを用いる場合には、坩堝11の外周面とワイヤーヒーターとの間に熱電対を介挿することで、坩堝11の温度が測定される。   Although it does not specifically limit as the temperature sensor 4, For example, a thermocouple is used. When a wire heater is used as the heating means 12, the temperature of the crucible 11 is measured by inserting a thermocouple between the outer peripheral surface of the crucible 11 and the wire heater.

制御手段5としては、特に限定されるものではないが、例えば、後述する制御方法を実行する(制御手段5が備える各部の機能を発揮させる)ためのプログラムがインストールされたPLC(programmable logic controller)やPC(パーソナルコンピュータ)を挙げることができる。   Although it does not specifically limit as the control means 5, For example, PLC (programmable logic controller) in which the program for performing the control method mentioned later (the function of each part with which the control means 5 is provided) was installed was installed. And PC (personal computer).

また、本実施形態に係る蒸着装置100は、内部が真空とされた真空チャンバー6と、真空チャンバー6内に配置され、基材Sを搬送する搬送装置7とを備えている。蒸着源1は、真空チャンバー6内に配置され、気化した蒸着材料が基材Sの表面に対して略直交する方向に衝突するように、基材Sの表面に対向配置されている。例えば、蒸着源1は、後述する第2室62の底部に固定されている。   The vapor deposition apparatus 100 according to the present embodiment includes a vacuum chamber 6 in which the inside is evacuated, and a transport device 7 that is disposed in the vacuum chamber 6 and transports the substrate S. The vapor deposition source 1 is disposed in the vacuum chamber 6 and is disposed to face the surface of the substrate S so that the vaporized vapor deposition material collides in a direction substantially orthogonal to the surface of the substrate S. For example, the vapor deposition source 1 is fixed to the bottom of the second chamber 62 described later.

基材Sは、長尺帯状に形成されている。基材Sは、細長い長方形状のフレキシブルなシート状物である。長尺帯状の基材Sの長さ(基材SのMD方向の長さ)は、特に限定されないが、例えば、10m以上であり、好ましくは30m以上であり、より好ましくは50m以上であり、その上限は、例えば、3000m以下であり、好ましくは2000m以下であり、より好ましくは1000m以下である。また、長尺帯状の基材Sの幅(基材SのTD方向の長さ)も特に限定されないが、例えば、5mm以上であり、好ましくは8mm以上であり、より好ましくは10mm以上であり、その上限は、例えば、500mm以下であり、好ましくは400mm以下であり、より好ましくは300mm以下である。   The substrate S is formed in a long band shape. The substrate S is an elongated rectangular flexible sheet. The length of the long belt-like substrate S (the length of the substrate S in the MD direction) is not particularly limited, but is, for example, 10 m or more, preferably 30 m or more, more preferably 50 m or more, The upper limit is, for example, 3000 m or less, preferably 2000 m or less, and more preferably 1000 m or less. Further, the width of the long belt-like substrate S (the length of the substrate S in the TD direction) is not particularly limited, but is, for example, 5 mm or more, preferably 8 mm or more, more preferably 10 mm or more, The upper limit is, for example, 500 mm or less, preferably 400 mm or less, and more preferably 300 mm or less.

真空チャンバー6の内部は、例えば、隔壁63を介して2つの室61、62(以下、第1室61及び第2室62と称する)に区画されている。搬送装置7は、基材Sを蒸着源1が配置された蒸着エリアに搬送する。搬送装置5は、第1室61内の所定位置に配置された第1ロール71と、第2室62に配置されたキャンロール73と、第1室61内の所定位置に配置された第2ロール72とを具備する。第2室62は、蒸着エリアを構成している。真空チャンバー6には、真空ポンプ(図示せず)が設けられている。また、必要に応じて、真空チャンバー6には、反応ガスを供給する反応ガス供給装置(図示せず)を設けてもよい。
図2においては、長尺帯状の基材Sを第1ロール71から第2ロール72に巻き取るまでの間に、基材Sに蒸着材料を蒸着させる蒸着装置100(ロールツーロール方式の蒸着装置100)を例示している。
また、真空チャンバー6は、第1室61及び第2室62の2つの室に区画されている場合に限定されず、1つの室で構成されていてもよいし、3つ以上の室に区画されていてもよい。
The inside of the vacuum chamber 6 is partitioned into, for example, two chambers 61 and 62 (hereinafter referred to as a first chamber 61 and a second chamber 62) via a partition wall 63. The conveyance device 7 conveys the base material S to the vapor deposition area where the vapor deposition source 1 is disposed. The transport device 5 includes a first roll 71 arranged at a predetermined position in the first chamber 61, a can roll 73 arranged in the second chamber 62, and a second roll arranged at a predetermined position in the first chamber 61. And a roll 72. The second chamber 62 constitutes a vapor deposition area. The vacuum chamber 6 is provided with a vacuum pump (not shown). Moreover, you may provide the reactive gas supply apparatus (not shown) which supplies a reactive gas in the vacuum chamber 6 as needed.
In FIG. 2, a vapor deposition apparatus 100 (a roll-to-roll type vapor deposition apparatus) that deposits a vapor deposition material on the base material S while the long strip-shaped base material S is wound up from the first roll 71 to the second roll 72. 100).
Moreover, the vacuum chamber 6 is not limited to the case where the vacuum chamber 6 is partitioned into two chambers of the first chamber 61 and the second chamber 62, and may be configured by one chamber, or may be partitioned into three or more chambers. May be.

第1ロール71から繰り出された基材Sは、その長手方向(MD方向の下流側)に搬送され、キャンロール73の表面に接しながら第2室62の蒸着エリアを通過した後、第2ロール72に巻き取られる。基材Sがキャンロール73の表面(蒸着エリア)を通過している間に、蒸着源1から放出された蒸着材料が堆積して、基材Sの表面に蒸着膜(薄膜)が形成される。なお、図2に示す矢印は、基材Sの搬送方向を示す。   The base material S fed out from the first roll 71 is conveyed in the longitudinal direction (downstream in the MD direction), passes through the vapor deposition area of the second chamber 62 while being in contact with the surface of the can roll 73, and then the second roll. 72 is wound up. While the base material S passes the surface (evaporation area) of the can roll 73, the vapor deposition material released from the vapor deposition source 1 is deposited, and a vapor deposition film (thin film) is formed on the surface of the base material S. . In addition, the arrow shown in FIG. 2 shows the conveyance direction of the base material S. FIG.

蒸着源1の上端部(蒸着材料を放出するノズルの上端部)と基材Sの表面との距離は、適宜設定できるが、例えば、0.2mm〜5mmであり、好ましくは0.5mm〜4mmである。このような距離となるように蒸着源1を設置することにより、蒸着レートが高い蒸着装置100を構成できる。蒸着レートの高い蒸着装置100は、長尺帯状の基材Sに対して連続的に所望の厚みを有する蒸着膜を形成できる。   The distance between the upper end portion of the vapor deposition source 1 (the upper end portion of the nozzle that discharges the vapor deposition material) and the surface of the substrate S can be set as appropriate, but is, for example, 0.2 mm to 5 mm, preferably 0.5 mm to 4 mm. It is. By installing the vapor deposition source 1 so as to have such a distance, the vapor deposition apparatus 100 having a high vapor deposition rate can be configured. The vapor deposition apparatus 100 having a high vapor deposition rate can continuously form a vapor deposition film having a desired thickness on the long belt-like substrate S.

基材Sは、フレキシブルなシート状物であれば特に限定されず、例えば、ポリエチレンナフタレート、ポリイミドなどの樹脂シート;ステンレススチール(SUS)などの金属箔又は金属シート;ガラスシート;などを用いることができる。
基材Sの搬送速度は、例えば、0.5m/分以上であり、好ましくは、1m/分〜20m/分である。
真空チャンバー6内の真空度は、例えば、1×10−3Pa以下であり、好ましくは1×10−5Pa〜1×10−3Paである。
蒸着源1の坩堝11に入れる蒸着材料は、形成予定の蒸着膜に応じて適宜選定できる。蒸着源1の坩堝11の加熱温度(目標温度設定値)は、蒸着材料に応じて適宜設定される。
The substrate S is not particularly limited as long as it is a flexible sheet-like material. For example, a resin sheet such as polyethylene naphthalate or polyimide; a metal foil or metal sheet such as stainless steel (SUS); a glass sheet; Can do.
The conveyance speed of the base material S is 0.5 m / min or more, for example, Preferably, it is 1 m / min-20 m / min.
Degree of vacuum in the vacuum chamber 6, for example, not more than 1 × 10 -3 Pa, preferably 1 × 10 -5 Pa~1 × 10 -3 Pa.
The vapor deposition material put into the crucible 11 of the vapor deposition source 1 can be appropriately selected according to the vapor deposition film to be formed. The heating temperature (target temperature setting value) of the crucible 11 of the vapor deposition source 1 is appropriately set according to the vapor deposition material.

なお、図2では、1つの真空チャンバー6に1つの蒸着源1を配置した構成を例示しているが、本発明に係る蒸着装置は、1つの真空チャンバーに2つ以上の蒸着源を配置した構成とすることも可能である。また、本発明に係る蒸着装置は、蒸着源が配置された真空チャンバーを2つ以上備える構成とすることも可能である。このように1つの真空チャンバーに2つ以上の蒸着源が配置された蒸着装置、又は、蒸着源が配置された真空チャンバーを2つ以上備える蒸着装置を用いることにより、異なる種類の蒸着材料を連続的に蒸着でき、異なる種類の蒸着膜を重ねて形成することができる。   2 illustrates a configuration in which one deposition source 1 is arranged in one vacuum chamber 6, but the deposition apparatus according to the present invention has two or more deposition sources arranged in one vacuum chamber. A configuration is also possible. Moreover, the vapor deposition apparatus according to the present invention can be configured to include two or more vacuum chambers in which vapor deposition sources are arranged. Thus, by using a vapor deposition apparatus in which two or more vapor deposition sources are arranged in one vacuum chamber or a vapor deposition apparatus having two or more vacuum chambers in which vapor deposition sources are arranged, different types of vapor deposition materials can be continuously used. Vapor deposition can be performed, and different types of deposited films can be formed on top of each other.

本実施形態に係る蒸着装置100は、様々な薄膜(蒸着膜)の形成に使用できる。好ましくは、有機EL素子の電極膜などの金属膜の形成に用いられる。しかしながら、これに限るものではなく、有機EL素子の有機膜、薄膜トランジスタ(TFT)の半導体層、薄膜太陽電池などの光起電力素子における光電変換層、有機発光ダイオードや有機発光トランジスタなどにおける半導体発光層(有機TFT層)など、各種の薄膜の形成に用いることができる。
有機EL素子の電極膜を形成する場合、蒸着材料としては、例えば、インジウム錫酸化物(ITO);酸化珪素を含むインジウム錫酸化物(ITSO);アルミニウム;金;白金;ニッケル;タングステン;銅;銀;マグネシウム;合金;アルミニウムなどの導電性金属を添加した酸化亜鉛(ZnO:Al);マグネシウム−銀合金などが挙げられる。
The vapor deposition apparatus 100 which concerns on this embodiment can be used for formation of various thin films (vapor deposition film). Preferably, it is used for forming a metal film such as an electrode film of an organic EL element. However, the present invention is not limited to this, an organic film of an organic EL element, a semiconductor layer of a thin film transistor (TFT), a photoelectric conversion layer in a photovoltaic element such as a thin film solar cell, a semiconductor light emitting layer in an organic light emitting diode or an organic light emitting transistor, etc. It can be used for forming various thin films such as (organic TFT layer).
When forming an electrode film of an organic EL element, for example, indium tin oxide (ITO); indium tin oxide containing silicon oxide (ITSO); aluminum; gold; platinum; nickel; tungsten; copper; Silver; magnesium; alloy; zinc oxide added with a conductive metal such as aluminum (ZnO: Al); magnesium-silver alloy.

以上に説明した全体構成を有する蒸着装置100は、蒸着レートの制御方法に特徴を有する。以下、制御方法が互いに異なる(制御手段5の構成が異なる)第1の実施形態及び第2実施形態について順次説明する。   The vapor deposition apparatus 100 having the overall configuration described above is characterized by a method for controlling the vapor deposition rate. Hereinafter, the first embodiment and the second embodiment, which are different in control method (the configuration of the control means 5 is different), will be sequentially described.

<第1実施形態>
図3は、本発明の第1実施形態に係る蒸着装置における制御手段の構成を概略的に示すブロック図である。
図3に示すように、第1実施形態に係る蒸着装置100が備える制御手段5は、第1制御部51と、判定部52と、第2制御部53と、蒸着レートセンサ3のシャッター31の開閉動作を制御すると共に、第1制御部51、判定部52及び第2制御部の動作を制御する主制御部54とを具備している。
以上に説明した構成を有する制御手段5により、以下の第1制御工程、判定工程及び第2制御工程が順次実行される。
<First Embodiment>
FIG. 3 is a block diagram schematically showing the configuration of the control means in the vapor deposition apparatus according to the first embodiment of the present invention.
As shown in FIG. 3, the control means 5 included in the vapor deposition apparatus 100 according to the first embodiment includes a first control unit 51, a determination unit 52, a second control unit 53, and a shutter 31 of the vapor deposition rate sensor 3. A main control unit 54 that controls the opening / closing operation and the operations of the first control unit 51, the determination unit 52, and the second control unit is provided.
The following first control step, determination step, and second control step are sequentially executed by the control means 5 having the configuration described above.

(第1制御工程)
第1制御工程においては、まず最初に、主制御部54が蒸着レートセンサ3のシャッター31を開く(図3において破線で示す位置にシャッター31を移動させる)。これにより、坩堝11から放出された蒸着材料が蒸着レートセンサ3に付着し、蒸着レートを測定することができる。
次に、第1制御部51は、主制御部54によって蒸着レートセンサ3のシャッター31が開かれた状態で、予め設定記憶した目標蒸着レート設定値SV1と、蒸着レートセンサ3から入力された蒸着レート測定値PV1との偏差が小さくなるように、電源2の電力設定値MV2を操作するフィードバック制御(例えばPID制御)を行う。これにより、電源2は、電力設定値MV2に応じた電力を加熱手段12に供給する。
(First control process)
In the first control step, first, the main control unit 54 opens the shutter 31 of the deposition rate sensor 3 (moves the shutter 31 to the position indicated by the broken line in FIG. 3). Thereby, the vapor deposition material discharged | emitted from the crucible 11 adheres to the vapor deposition rate sensor 3, and a vapor deposition rate can be measured.
Next, in a state where the shutter 31 of the deposition rate sensor 3 is opened by the main control unit 54, the first control unit 51 and the target deposition rate set value SV1 set and stored in advance and the deposition input from the deposition rate sensor 3 are performed. Feedback control (for example, PID control) for operating the power setting value MV2 of the power supply 2 is performed so that the deviation from the rate measurement value PV1 becomes small. Thereby, the power supply 2 supplies the electric power according to the electric power setting value MV2 to the heating means 12.

(判定工程)
判定工程においては、判定部52が、第1制御工程において(第1制御部51によるフィードバック制御中に)蒸着レート測定値PV1の変動量が所定の範囲内に収まったか否かを判定する。蒸着レート測定値PV1の変動量は、例えば、所定時間内における蒸着レート測定値PV1の標準偏差を平均値で除した値で表わされるCV値(coefficient of variation)で評価され、このCV値が所定のしきい値以下であることと、所定時間内における蒸着レート測定値PV1と目標蒸着レート設定値SV1との差が、目標蒸着レート設定値SV1に対して所定の範囲内(例えば、目標蒸着レート設定値SV1の±5%の範囲内)にあることの双方を満足すれば、蒸着レート測定値PV1の変動量が所定の範囲内に収まったと判定することが可能である。
そして、判定部52が蒸着レート測定値PV1の変動量が所定の範囲内に収まったと判定した場合、主制御部54は、蒸着レートセンサ3のシャッター31を閉じる(図3において実線で示す位置にシャッター31を移動させる)。これにより、第1制御工程は中断される。
(Judgment process)
In the determination step, the determination unit 52 determines whether or not the fluctuation amount of the deposition rate measurement value PV1 falls within a predetermined range in the first control step (during feedback control by the first control unit 51). The fluctuation amount of the deposition rate measurement value PV1 is evaluated by, for example, a CV value (coefficient of variation) represented by a value obtained by dividing the standard deviation of the deposition rate measurement value PV1 within a predetermined time by an average value. And the difference between the deposition rate measured value PV1 and the target deposition rate set value SV1 within a predetermined time is within a predetermined range with respect to the target deposition rate set value SV1 (for example, the target deposition rate If both of them are within the range of ± 5% of the set value SV1, it is possible to determine that the fluctuation amount of the deposition rate measured value PV1 is within the predetermined range.
When the determination unit 52 determines that the fluctuation amount of the deposition rate measurement value PV1 is within a predetermined range, the main control unit 54 closes the shutter 31 of the deposition rate sensor 3 (at a position indicated by a solid line in FIG. 3). The shutter 31 is moved). Thereby, the first control process is interrupted.

(第2制御工程)
第2制御工程においては、まず最初に、第2制御部53が、判定部52が蒸着レート測定値PV1の変動量が所定の範囲内に収まったと判定した時点での坩堝11の温度を目標温度設定値として設定記憶する。具体的には、前記時点において温度センサ4で測定した温度測定値PV2が第2制御部53に入力され、この入力された温度測定値PV2が目標温度設定値として第2制御部53に設定記憶される。
次に、第2制御部53は、前記目標温度設定値と、温度センサ4から入力された温度測定値PV2との偏差が小さくなるように、電源2の電力設定値MV2を操作するフィードバック制御(例えばPID制御)を行う。これにより、電源2は、電力設定値MV2に応じた電力を加熱手段12に供給する。
(Second control process)
In the second control step, first, the second control unit 53 sets the temperature of the crucible 11 at the time when the determination unit 52 determines that the fluctuation amount of the deposition rate measurement value PV1 falls within a predetermined range. The setting is stored as a set value. Specifically, the temperature measurement value PV2 measured by the temperature sensor 4 at the time point is input to the second control unit 53, and the input temperature measurement value PV2 is set and stored in the second control unit 53 as the target temperature setting value. Is done.
Next, the second control unit 53 operates feedback control (operating the power set value MV2 of the power source 2 so that the deviation between the target temperature set value and the temperature measured value PV2 input from the temperature sensor 4 becomes small). For example, PID control) is performed. As a result, the power source 2 supplies power corresponding to the power set value MV2 to the heating unit 12.

主制御部54は、第2制御工程(第2制御部53によるフィードバック制御)が予め定めた所定時間だけ実行された後に、前記第1制御工程、前記判定工程及び前記第2制御工程を、基材S上への蒸着膜の形成が終了するまで、この順で繰り返し実行する。すなわち、蒸着レートセンサ3のシャッター31の開動作、第1制御部51によるフィードバック制御、判定部52による判定、蒸着レートセンサ3のシャッター31の閉動作、及び第2制御部53によるフィードバック制御をこの順で繰り返し実行する。   The main control unit 54 performs the first control step, the determination step, and the second control step after the second control step (feedback control by the second control unit 53) is executed for a predetermined time. The processes are repeated in this order until the formation of the deposited film on the material S is completed. That is, the opening operation of the shutter 31 of the deposition rate sensor 3, the feedback control by the first control unit 51, the determination by the determination unit 52, the closing operation of the shutter 31 of the deposition rate sensor 3, and the feedback control by the second control unit 53. Repeat in order.

以上に説明した動作を行う制御手段5を備えた第1実施形態に係る蒸着装置100は、蒸着レート測定値PV1が安定したときに坩堝11の温度測定値PV2も安定するような蒸着材料を蒸着する場合に有効である。   The vapor deposition apparatus 100 according to the first embodiment including the control means 5 that performs the operation described above vapor-deposits a vapor deposition material that stabilizes the temperature measurement value PV2 of the crucible 11 when the vapor deposition rate measurement value PV1 is stable. It is effective when

図4は、第1実施形態に係る蒸着装置100による蒸着レートの制御結果の一例を模式的に示す図である。なお、図4では、第1制御工程、判定工程及び第2制御工程をそれぞれ1回だけ実行した例を示しているが、実際には、これらを繰り返し実行することになる。
図4に示す例では、蒸着レートセンサ3のシャッター31を開いて蒸着を開始し、目標蒸着レート設定値SV1と蒸着レート測定値PV1との偏差が小さくなるように、電源2の電力設定値MV2を操作するフィードバック制御を行っている(第1制御工程)。
そして、第1制御工程において、蒸着レート測定値PV1の変動量が所定の範囲内に収まったか否かを判定し、所定の範囲内に収まったと判定した場合、蒸着レートセンサ3のシャッター31を閉じて第1制御工程を中断している(判定工程)。図4から分かるように、蒸着レートセンサ3のシャッター31を閉じた時点では、坩堝11の温度測定値PV2も安定している。
このため、前記時点での坩堝11の温度測定値PV2を目標温度設定値とし、この目標温度設定値と、温度センサ4による温度測定値PV2との偏差が小さくなるように、電源2の電力設定値MV2を操作するフィードバック制御(PID制御)を行う(第2制御工程)ことでも、蒸着レート測定値PV1が目標蒸着レート設定値SV1に近づくように制御可能である。
なお、判定工程の実行は、第1制御工程の実行を開始すると同時に開始することも可能であるが、第1制御工程の実行を開始してから所定時間経過した後に開始してもよい。
FIG. 4 is a diagram schematically illustrating an example of a deposition rate control result by the deposition apparatus 100 according to the first embodiment. FIG. 4 shows an example in which the first control process, the determination process, and the second control process are each performed only once, but in practice, these are repeatedly performed.
In the example shown in FIG. 4, the shutter 31 of the vapor deposition rate sensor 3 is opened to start vapor deposition, and the power setting value MV2 of the power source 2 is set so that the deviation between the target vapor deposition rate setting value SV1 and the vapor deposition rate measurement value PV1 becomes small. Feedback control is performed (first control step).
Then, in the first control step, it is determined whether or not the fluctuation amount of the deposition rate measured value PV1 is within a predetermined range. If it is determined that the fluctuation amount is within the predetermined range, the shutter 31 of the deposition rate sensor 3 is closed. The first control process is interrupted (determination process). As can be seen from FIG. 4, when the shutter 31 of the deposition rate sensor 3 is closed, the temperature measurement value PV2 of the crucible 11 is also stable.
For this reason, the temperature measurement value PV2 of the crucible 11 at the time point is set as a target temperature setting value, and the power setting of the power source 2 is set so that the deviation between the target temperature setting value and the temperature measurement value PV2 by the temperature sensor 4 is small. Also by performing feedback control (PID control) for manipulating the value MV2 (second control step), the deposition rate measured value PV1 can be controlled to approach the target deposition rate set value SV1.
The execution of the determination step can be started simultaneously with the start of the execution of the first control step, but may be started after a predetermined time has elapsed since the start of the execution of the first control step.

<第2実施形態>
図5は、本発明の第2実施形態に係る蒸着装置における制御手段の構成を概略的に示すブロック図である。
図5に示すように、第2実施形態に係る蒸着装置100が備える制御手段5も、第1実施形態と同様に、第1制御部51と、判定部52と、第2制御部53と、蒸着レートセンサ3のシャッター31の開閉動作を制御すると共に、第1制御部51、判定部52及び第2制御部の動作を制御する主制御部54とを具備している。ただし、第1実施形態と異なり、第2実施形態の第1制御部51は、第1フィードバック制御部511と、第2フィードバック制御部512とを具備している。
以上に説明した構成を有する制御手段5により、以下の第1制御工程、判定工程及び第2制御工程が順次実行される。
Second Embodiment
FIG. 5 is a block diagram schematically showing the configuration of the control means in the vapor deposition apparatus according to the second embodiment of the present invention.
As shown in FIG. 5, the control means 5 included in the vapor deposition apparatus 100 according to the second embodiment is similar to the first embodiment in that the first control unit 51, the determination unit 52, the second control unit 53, While controlling the opening / closing operation | movement of the shutter 31 of the vapor deposition rate sensor 3, the main control part 54 which controls the operation | movement of the 1st control part 51, the determination part 52, and the 2nd control part is comprised. However, unlike the first embodiment, the first control unit 51 of the second embodiment includes a first feedback control unit 511 and a second feedback control unit 512.
The following first control step, determination step, and second control step are sequentially executed by the control means 5 having the configuration described above.

(第1制御工程)
第1制御工程においては、まず最初に、主制御部54が蒸着レートセンサ3のシャッター31を開き、第1フィードバック制御部511は、主制御部54によって蒸着レートセンサ3のシャッター31が開かれた状態で、予め設定記憶した目標蒸着レート設定値SV1と、蒸着レートセンサ3から入力された蒸着レート測定値PV1との偏差が小さくなるように、坩堝11の温度設定値SV2を操作する第1フィードバック制御(例えばPID制御)を行う。これと同時に、第2フィードバック制御部512は、第1フィードバック制御部511によって操作される温度設定値SV2と温度センサ4から入力された温度測定値PV2との偏差が小さくなるように、電源2の電力設定値MV2を操作する第2フィードバック制御(例えばPID制御)を行う。これにより、電源2は、電力設定値MV2に応じた電力を加熱手段12に供給する。
(First control process)
In the first control step, first, the main control unit 54 opens the shutter 31 of the vapor deposition rate sensor 3, and the first feedback control unit 511 opens the shutter 31 of the vapor deposition rate sensor 3 by the main control unit 54. In this state, the first feedback for operating the temperature setting value SV2 of the crucible 11 so that the deviation between the target deposition rate setting value SV1 set and stored in advance and the deposition rate measured value PV1 input from the deposition rate sensor 3 becomes small. Control (for example, PID control) is performed. At the same time, the second feedback control unit 512 controls the power supply 2 so that the deviation between the temperature set value SV2 operated by the first feedback control unit 511 and the temperature measurement value PV2 input from the temperature sensor 4 becomes small. Second feedback control (for example, PID control) for operating the power set value MV2 is performed. Thereby, the power supply 2 supplies the electric power according to the electric power setting value MV2 to the heating means 12.

(判定工程)
判定工程においては、判定部52が、第1制御工程において(第1制御部51によるフィードバック制御中に)蒸着レート測定値PV1の変動量及び温度測定値PV2の変動量の双方がそれぞれ所定の範囲内に収まったか否かを判定する。蒸着レート測定値PV1の変動量については、第1実施形態と同様に、CV値が所定のしきい値以下であることと、所定時間内における蒸着レート測定値PV1と目標蒸着レート設定値SV1との差が、目標蒸着レート設定値SV1に対して所定の範囲内(例えば、目標蒸着レート設定値SV1の±5%の範囲内)にあることの双方を満足すれば、蒸着レート測定値PV1の変動量が所定の範囲内に収まったと判定することが可能である。温度測定値PV2の変動量は、例えば、CV値で評価され、このCV値が所定のしきい値以下であれば、温度測定値PV2の変動量が所定の範囲内に収まったと判定することが可能である。
そして、判定部52が記蒸着レート測定値PV1の変動量及び温度測定値PV2の変動量の双方がそれぞれ所定の範囲内に収まったと判定した場合、主制御部54は、蒸着レートセンサ3のシャッター31を閉じる。これにより、第1制御工程は中断される。
(Judgment process)
In the determination step, the determination unit 52 determines that both the fluctuation amount of the deposition rate measurement value PV1 and the fluctuation amount of the temperature measurement value PV2 are in a predetermined range in the first control step (during feedback control by the first control unit 51). It is determined whether or not it is within. As for the fluctuation amount of the deposition rate measurement value PV1, as in the first embodiment, the CV value is equal to or less than a predetermined threshold, and the deposition rate measurement value PV1 and the target deposition rate set value SV1 within a predetermined time. Of the deposition rate measured value PV1 is satisfied if both of the above are within a predetermined range with respect to the target deposition rate set value SV1 (for example, within ± 5% of the target deposition rate set value SV1). It is possible to determine that the fluctuation amount is within a predetermined range. The fluctuation amount of the temperature measurement value PV2 is evaluated by, for example, a CV value. If the CV value is equal to or less than a predetermined threshold value, it is determined that the fluctuation amount of the temperature measurement value PV2 is within a predetermined range. Is possible.
When the determination unit 52 determines that both the fluctuation amount of the vapor deposition rate measurement value PV1 and the fluctuation amount of the temperature measurement value PV2 are within the predetermined ranges, the main control unit 54 selects the shutter of the vapor deposition rate sensor 3. 31 is closed. Thereby, the first control process is interrupted.

(第2制御工程)
第2制御工程においては、まず最初に、第2制御部53が、判定部52が蒸着レート測定値PV1の変動量及び温度測定値の変動量PV2の双方がそれぞれ所定の範囲内に収まったと判定した時点での温度設定値SV2又は温度測定値PV2を目標温度設定値として設定記憶する。温度設定値SV2を目標温度設定値とする場合には、第2フィードバック制御部512に入力された温度設定値SV2が主制御部54を介して第2制御部53に入力され、この入力された温度設定値SV2が目標温度設定値として第2制御部53に設定記憶される。
次に、第2制御部53は、前記目標温度設定値と、温度センサ4から入力された温度測定値PV2との偏差が小さくなるように、電源2の電力設定値MV2を操作するフィードバック制御(例えばPID制御)を行う。これにより、電源2は、電力設定値MV2に応じた電力を加熱手段12に供給する。
(Second control process)
In the second control step, first, the second control unit 53 determines that the determination unit 52 determines that both the fluctuation amount of the deposition rate measurement value PV1 and the fluctuation amount PV2 of the temperature measurement value are within a predetermined range. The temperature setting value SV2 or the temperature measurement value PV2 at the time point is set and stored as the target temperature setting value. When the temperature set value SV2 is set as the target temperature set value, the temperature set value SV2 input to the second feedback control unit 512 is input to the second control unit 53 via the main control unit 54, and this input The temperature set value SV2 is set and stored in the second control unit 53 as the target temperature set value.
Next, the second control unit 53 operates feedback control (operating the power set value MV2 of the power source 2 so that the deviation between the target temperature set value and the temperature measured value PV2 input from the temperature sensor 4 becomes small). For example, PID control) is performed. Thereby, the power supply 2 supplies the electric power according to the electric power setting value MV2 to the heating means 12.

主制御部54は、第2制御工程(第2制御部53によるフィードバック制御)が予め定めた所定時間だけ実行された後に、前記第1制御工程、前記判定工程及び前記第2制御工程を、基材S上への蒸着膜の形成が終了するまで、この順で繰り返し実行する。すなわち、蒸着レートセンサ3のシャッター31の開動作、第1制御部51によるフィードバック制御、判定部52による判定、蒸着レートセンサ3のシャッター31の閉動作、及び第2制御部53によるフィードバック制御をこの順で繰り返し実行する。   The main control unit 54 performs the first control step, the determination step, and the second control step after the second control step (feedback control by the second control unit 53) is executed for a predetermined time. The processes are repeated in this order until the formation of the deposited film on the material S is completed. That is, the opening operation of the shutter 31 of the deposition rate sensor 3, the feedback control by the first control unit 51, the determination by the determination unit 52, the closing operation of the shutter 31 of the deposition rate sensor 3, and the feedback control by the second control unit 53. Repeat in order.

以上に説明した動作を行う制御手段5を備えた第2実施形態に係る蒸着装置100は、第1制御工程において、坩堝11の温度設定値SV2と電源2の電力設定値MV2の双方をそれぞれ操作量とするフィードバック制御を2重ループにしたカスケード制御を行うため、蒸着レート測定値PV1をより一層安定して目標蒸着レート設定値SV1に近づけることができると共に、坩堝11の温度測定値PV2も安定化させることが可能である。   The vapor deposition apparatus 100 according to the second embodiment including the control means 5 that performs the operation described above operates both the temperature set value SV2 of the crucible 11 and the power set value MV2 of the power source 2 in the first control step. Since the feedback control for the quantity is cascade control with a double loop, the deposition rate measurement value PV1 can be made more stable and close to the target deposition rate set value SV1, and the temperature measurement value PV2 of the crucible 11 is also stable. It is possible to make it.

図6は、本発明の第2実施形態に係る蒸着装置100による蒸着レートの制御結果の一例(図6(a))及び従来の蒸着装置(図1)による蒸着レートの制御結果の一例(図6(b))を模式的に示す図である。なお、図6(a)では、第2制御工程を1回だけ実行した例を示しているが、実際には、第1制御工程、判定工程及び第2制御工程を繰り返し実行することになる。
図6(a)に示す例では、蒸着レートセンサ3のシャッター31を開いて蒸着を開始し、目標蒸着レート設定値SV1と蒸着レート測定値PV1との偏差が小さくなるように、坩堝11の温度設定値SV2を操作する第1フィードバック制御(PID制御)を行うと同時に、温度設定値SV2と温度測定値PV2との偏差が小さくなるように、電源2の電力設定値MV2を操作する第2フィードバック制御(PID制御)を行っている(第1制御工程)。
そして、第1制御工程において、蒸着レート測定値PV1の変動量及び温度測定値PV2の変動量の双方がそれぞれ所定の範囲内に収まったか否かを判定し、所定の範囲内に収まったと判定した場合、蒸着レートセンサ3のシャッター31を閉じて第1制御工程を中断している(判定工程)。図6(a)から分かるように、蒸着レートセンサ3のシャッター31を閉じた時点では、第1制御工程でカスケード制御を行うことにより、蒸着レート測定値PV1及び温度測定値PV2の双方が安定している。
次に、前記時点での温度設定値SV2又は温度測定値PV2を目標温度設定値とし、この目標温度設定値と、温度センサ4による温度測定値PV2との偏差が小さくなるように、電源2の電力設定値MV2を操作するフィードバック制御(PID制御)を行っている(第2制御工程)。これにより、蒸着レート測定値PV1が目標蒸着レート設定値SV1に近づくように制御可能である。
なお、第1実施形態と同様に、判定工程の実行は、第1制御工程の実行を開始すると同時に開始することも可能であるが、第1制御工程の実行を開始してから所定時間経過した後に開始してもよい。
FIG. 6 shows an example of a deposition rate control result (FIG. 6A) by the deposition apparatus 100 according to the second embodiment of the present invention and an example of a deposition rate control result by the conventional deposition apparatus (FIG. 1) (FIG. 6). 6 (b)) is a diagram schematically showing. FIG. 6A shows an example in which the second control step is executed only once, but in practice, the first control step, the determination step, and the second control step are repeatedly executed.
In the example shown in FIG. 6A, the temperature of the crucible 11 is set so that the shutter 31 of the vapor deposition rate sensor 3 is opened and vapor deposition is started, and the deviation between the target vapor deposition rate setting value SV1 and the vapor deposition rate measurement value PV1 becomes small. At the same time as performing the first feedback control (PID control) for manipulating the set value SV2, the second feedback for manipulating the power set value MV2 of the power source 2 so that the deviation between the temperature set value SV2 and the temperature measured value PV2 becomes small. Control (PID control) is performed (first control step).
Then, in the first control step, it is determined whether both of the fluctuation amount of the deposition rate measurement value PV1 and the fluctuation amount of the temperature measurement value PV2 are within a predetermined range, and it is determined that they are within the predetermined range. In this case, the shutter 31 of the deposition rate sensor 3 is closed and the first control process is interrupted (determination process). As can be seen from FIG. 6A, when the shutter 31 of the vapor deposition rate sensor 3 is closed, both the vapor deposition rate measurement value PV1 and the temperature measurement value PV2 are stabilized by performing cascade control in the first control step. ing.
Next, the temperature setting value SV2 or the temperature measurement value PV2 at the time point is set as the target temperature setting value, and the power supply 2 is set so that the deviation between the target temperature setting value and the temperature measurement value PV2 by the temperature sensor 4 is small. Feedback control (PID control) for operating the power set value MV2 is performed (second control step). Thereby, it can control so that vapor deposition rate measured value PV1 approaches target vapor deposition rate setting value SV1.
As in the first embodiment, the execution of the determination step can be started simultaneously with the start of the execution of the first control step, but a predetermined time has elapsed since the start of the execution of the first control step. You may start later.

一方、図6(b)から分かるように、従来の蒸着装置による制御(単に、目標蒸着レート設定値SV1と蒸着レート測定値PV1との偏差が小さくなるように、電源2の電力設定値MV2を操作する制御)では、蒸着レート測定値PV1を安定化させることは可能であるものの、温度測定値PV2や電力設定値MV2を安定化させることができない。このため、仮に、蒸着レートセンサ3の寿命を延ばすために、シャッター31付きの蒸着レートセンサ3を用いたとしても、シャッター31を閉じた後に、温度測定値PV2や電力設定値MV2を用いたフィードバック制御を行うことができない。
これに対し、第2実施形態に係る蒸着装置100は、第1制御工程でカスケード制御を行うことにより、蒸着レート測定値PV1及び温度測定値PV2の双方を安定化させることができるため、シャッター31を閉じた後に、第2制御工程で温度測定値PV2を用いたフィードバック制御を行うことが可能である。
On the other hand, as can be seen from FIG. 6B, the power setting value MV2 of the power source 2 is set to be controlled by the conventional vapor deposition apparatus (simply, the deviation between the target vapor deposition rate setting value SV1 and the vapor deposition rate measurement value PV1 is small) In the control to operate, the deposition rate measurement value PV1 can be stabilized, but the temperature measurement value PV2 and the power set value MV2 cannot be stabilized. For this reason, even if the vapor deposition rate sensor 3 with the shutter 31 is used to extend the lifetime of the vapor deposition rate sensor 3, after the shutter 31 is closed, the feedback using the temperature measurement value PV2 and the power set value MV2 is used. Control cannot be performed.
On the other hand, the vapor deposition apparatus 100 according to the second embodiment can stabilize both the vapor deposition rate measured value PV1 and the temperature measured value PV2 by performing cascade control in the first control step. After closing, it is possible to perform feedback control using the temperature measurement value PV2 in the second control step.

1・・・蒸着源
2・・・電源
3・・・蒸着レートセンサ
4・・・温度センサ
5・・・制御手段
11・・・容器
12・・・加熱手段
31・・・シャッター
100・・・蒸着装置
S・・・基材
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Deposition source 2 ... Power supply 3 ... Deposition rate sensor 4 ... Temperature sensor 5 ... Control means 11 ... Container 12 ... Heating means 31 ... Shutter 100 ... Vapor deposition device S ... Base material

Claims (5)

蒸着材料を収容する容器と該容器を加熱する加熱手段とを具備する蒸着源を用いて、前記加熱手段で前記容器を加熱することで、前記容器から蒸発した蒸着材料を放出し、前記容器に対向する基材上に放出された前記蒸着材料を堆積させることで、前記基材上に蒸着膜を形成する蒸着膜の製造方法であって、
前記基材上での前記蒸着材料の蒸着レートを測定するシャッター付きの蒸着レートセンサを配置する蒸着レートセンサ配置工程と、
前記容器の温度を測定する温度センサを配置する温度センサ配置工程と、
前記蒸着レートセンサのシャッターを開いて前記容器から放出された蒸着材料を前記蒸着レートセンサに付着させることで蒸着レートを測定しながら、予め設定した目標蒸着レート設定値と前記測定した蒸着レート測定値との偏差が小さくなるように、前記加熱手段に供給する電力を操作するフィードバック制御を行う第1制御工程と、
前記第1制御工程において、前記蒸着レート測定値の変動量が所定の範囲内に収まったか否かを判定し、所定の範囲内に収まったと判定した場合には、前記蒸着レートセンサのシャッターを閉じて前記第1制御工程を中断する判定工程と、
前記判定工程において前記蒸着レート測定値の変動量が所定の範囲内に収まったと判定した場合には、この判定した時点での前記容器の温度を目標温度設定値として設定し、前記温度センサで前記容器の温度を測定しながら、前記目標温度設定値と前記測定した温度測定値との偏差が小さくなるように、前記加熱手段に供給する電力を操作するフィードバック制御を行う第2制御工程とを実行し、
前記第2制御工程を予め定めた所定時間だけ実行した後に、前記第1制御工程、前記判定工程及び前記第2制御工程をこの順で繰り返し実行する、
ことを特徴とする蒸着膜の製造方法。
By using a vapor deposition source comprising a container for storing the vapor deposition material and a heating means for heating the container, the vaporization material evaporated from the container is discharged by heating the container with the heating means, A method for producing a vapor deposition film, in which a vapor deposition film is formed on the substrate by depositing the vapor deposition material released on an opposing substrate,
A deposition rate sensor placement step of placing a deposition rate sensor with a shutter for measuring a deposition rate of the deposition material on the substrate;
A temperature sensor arrangement step of arranging a temperature sensor for measuring the temperature of the container;
While measuring the vapor deposition rate by opening the shutter of the vapor deposition rate sensor and attaching the vapor deposition material released from the container to the vapor deposition rate sensor, the target vapor deposition rate set value and the measured vapor deposition rate measured value are set in advance. A first control step for performing feedback control for operating the power supplied to the heating means so that the deviation from
In the first control step, it is determined whether or not the fluctuation amount of the deposition rate measurement value falls within a predetermined range. If it is determined that the variation amount falls within the predetermined range, the shutter of the deposition rate sensor is closed. Determining step for interrupting the first control step;
In the determination step, when it is determined that the fluctuation amount of the deposition rate measurement value is within a predetermined range, the temperature of the container at the time of the determination is set as a target temperature setting value, and the temperature sensor A second control step of performing feedback control for operating electric power supplied to the heating means so that a deviation between the target temperature setting value and the measured temperature measurement value is reduced while measuring the temperature of the container And
After executing the second control step for a predetermined time, the first control step, the determination step, and the second control step are repeatedly executed in this order.
The manufacturing method of the vapor deposition film characterized by the above-mentioned.
前記第1制御工程では、前記蒸着レートセンサのシャッターを開いて蒸着レートを測定しながら、前記目標蒸着レート設定値と前記蒸着レート測定値との偏差が小さくなるように、前記容器の温度設定値を操作する第1フィードバック制御を行うと同時に、前記温度センサで前記容器の温度を測定しながら、前記第1フィードバック制御によって操作される前記温度設定値と前記測定した温度測定値との偏差が小さくなるように、前記加熱手段に供給する電力を操作する第2フィードバック制御を行い、
前記判定工程では、前記第1制御工程において、前記蒸着レート測定値の変動量及び前記温度測定値の変動量の双方がそれぞれ所定の範囲内に収まったか否かを判定し、所定の範囲内に収まったと判定した場合には、前記蒸着レートセンサのシャッターを閉じて前記第1制御工程を中断し、
前記第2制御工程では、前記判定工程において前記蒸着レート測定値の変動量及び前記温度測定値の変動量の双方がそれぞれ所定の範囲内に収まったと判定した時点での前記温度設定値又は前記温度測定値を目標温度設定値として設定し、前記温度センサで前記容器の温度を測定しながら、前記目標温度設定値と前記測定した温度測定値との偏差が小さくなるように、前記加熱手段に供給する電力を操作するフィードバック制御を行う、
ことを特徴とする請求項1に記載の蒸着膜の製造方法。
In the first control step, the temperature setting value of the container is set so that a deviation between the target deposition rate setting value and the deposition rate measurement value becomes small while opening the shutter of the deposition rate sensor and measuring the deposition rate. At the same time as performing the first feedback control for operating the temperature sensor, the temperature sensor measures the temperature of the container, and the deviation between the temperature set value operated by the first feedback control and the measured temperature measurement value is small. And performing a second feedback control for operating the power supplied to the heating means,
In the determination step, in the first control step, it is determined whether both of the fluctuation amount of the deposition rate measurement value and the fluctuation amount of the temperature measurement value are within a predetermined range, and within the predetermined range. If it is determined that it has fallen, the first control step is interrupted by closing the shutter of the vapor deposition rate sensor,
In the second control step, the temperature set value or the temperature at the time when it is determined in the determination step that both the fluctuation amount of the deposition rate measurement value and the fluctuation amount of the temperature measurement value are within a predetermined range, respectively. A measured value is set as a target temperature set value, and the temperature of the container is measured by the temperature sensor and supplied to the heating means so that a deviation between the target temperature set value and the measured temperature measured value becomes small. Perform feedback control to manipulate the power to
The manufacturing method of the vapor deposition film of Claim 1 characterized by the above-mentioned.
前記基材は、長尺帯状の基材であり、
前記蒸着材料は、金属蒸着材料であり、
前記基材をその長手方向に搬送しながら、前記基材上に蒸着膜を形成する、
ことを特徴とする請求項1又は2に記載の蒸着膜の製造方法。
The base material is a long belt-like base material,
The vapor deposition material is a metal vapor deposition material,
Forming a vapor deposition film on the substrate while conveying the substrate in the longitudinal direction;
The manufacturing method of the vapor deposition film of Claim 1 or 2 characterized by the above-mentioned.
蒸着材料を収容する容器及び該容器を加熱する加熱手段を具備する蒸着源と、
前記加熱手段に電力を供給する電源と、
前記蒸着源から放出された蒸着材料が付着することで、基材上での前記蒸着材料の蒸着レートを測定するシャッター付きの蒸着レートセンサと、
前記容器の温度を測定する温度センサと、
前記電源、前記蒸着レートセンサ及び前記温度センサに接続された制御手段とを備え、
前記制御手段は、第1制御部と、判定部と、第2制御部と、前記蒸着レートセンサのシャッターの開閉動作を制御すると共に、前記第1制御部、前記判定部及び前記第2制御部の動作を制御する主制御部とを具備し、
前記主制御部は、前記蒸着レートセンサのシャッターを開き、
前記第1制御部は、前記主制御部によって前記蒸着レートセンサのシャッターが開かれた状態で、予め設定記憶した目標蒸着レート設定値と、前記蒸着レートセンサから入力された蒸着レート測定値との偏差が小さくなるように、前記電源の電力設定値を操作するフィードバック制御を行い、
前記判定部は、前記第1制御部によるフィードバック制御中に、前記蒸着レート測定値の変動量が所定の範囲内に収まったか否かを判定し、
前記判定部が前記蒸着レート測定値の変動量が所定の範囲内に収まったと判定した場合、前記主制御部は、前記蒸着レートセンサのシャッターを閉じ、
前記第2制御部は、前記判定部が前記蒸着レート測定値の変動量が所定の範囲内に収まったと判定した時点での前記容器の温度を目標温度設定値として設定記憶し、前記目標温度設定値と、前記温度センサから入力された温度測定値との偏差が小さくなるように、前記電源の電力設定値を操作するフィードバック制御を行い、
前記主制御部は、前記第2制御部によるフィードバック制御が予め定めた所定時間だけ実行された後に、前記蒸着レートセンサのシャッターの開動作、前記第1制御部によるフィードバック制御、前記判定部による判定、前記蒸着レートセンサのシャッターの閉動作、及び前記第2制御部によるフィードバック制御をこの順で繰り返し実行する、
ことを特徴とする蒸着装置。
A vapor deposition source comprising a container containing a vapor deposition material and a heating means for heating the container;
A power supply for supplying power to the heating means;
A deposition rate sensor with a shutter that measures the deposition rate of the deposition material on the substrate by attaching the deposition material released from the deposition source;
A temperature sensor for measuring the temperature of the container;
Control means connected to the power source, the vapor deposition rate sensor and the temperature sensor;
The control means controls a first control unit, a determination unit, a second control unit, and an opening / closing operation of a shutter of the vapor deposition rate sensor, and the first control unit, the determination unit, and the second control unit. A main control unit for controlling the operation of
The main control unit opens a shutter of the deposition rate sensor,
The first control unit includes a target deposition rate setting value set and stored in advance in a state where the shutter of the deposition rate sensor is opened by the main control unit, and a deposition rate measurement value input from the deposition rate sensor. Perform feedback control to manipulate the power setting value of the power supply so that the deviation is small,
The determination unit determines whether or not the fluctuation amount of the deposition rate measurement value falls within a predetermined range during the feedback control by the first control unit,
When the determination unit determines that the variation amount of the deposition rate measurement value is within a predetermined range, the main control unit closes the shutter of the deposition rate sensor,
The second control unit sets and stores the temperature of the container as a target temperature setting value when the determination unit determines that the fluctuation amount of the deposition rate measurement value falls within a predetermined range, and the target temperature setting Feedback control is performed to manipulate the power setting value of the power supply so that the deviation between the value and the temperature measurement value input from the temperature sensor is small,
The main control unit, after the feedback control by the second control unit is executed for a predetermined time, the shutter opening operation of the deposition rate sensor, the feedback control by the first control unit, the determination by the determination unit , Repeatedly performing the shutter closing operation of the deposition rate sensor and the feedback control by the second control unit in this order,
The vapor deposition apparatus characterized by the above-mentioned.
前記第1制御部は、第1フィードバック制御部と、第2フィードバック制御部とを具備し、前記第1フィードバック制御部は、前記主制御部によって前記蒸着レートセンサのシャッターが開かれた状態で、前記目標蒸着レート設定値と前記蒸着レート測定値との偏差が小さくなるように、前記容器の温度設定値を操作するフィードバック制御を行うと同時に、前記第2フィードバック制御部は、前記第1フィードバック制御部によって操作される前記温度設定値と前記温度センサから入力された温度測定値との偏差が小さくなるように、前記電源の電力設定値を操作するフィードバック制御を行い、
前記判定部は、前記第1制御部によるフィードバック制御中に、前記蒸着レート測定値の変動量及び前記温度測定値の変動量の双方がそれぞれが所定の範囲内に収まったか否かを判定し、
前記判定部が前記蒸着レート測定値の変動量及び前記温度測定値の変動量の双方がそれぞれ所定の範囲内に収まったと判定した場合、前記主制御部は、前記蒸着レートセンサのシャッターを閉じ、
前記第2制御部は、前記判定部が前記蒸着レート測定値の変動量及び前記温度測定値の変動量の双方がそれぞれ所定の範囲内に収まったと判定した時点での前記温度設定値又は前記温度センサから入力された温度測定値を目標温度設定値として設定記憶し、前記目標温度設定値と、前記温度センサから入力された温度測定値との偏差が小さくなるように、前記電源の電力設定値を操作するフィードバック制御を行う、
ことを特徴とする請求項4に記載の蒸着装置。
The first control unit includes a first feedback control unit and a second feedback control unit, and the first feedback control unit is in a state where a shutter of the deposition rate sensor is opened by the main control unit, At the same time as performing feedback control to manipulate the temperature setting value of the container so that the deviation between the target deposition rate setting value and the deposition rate measurement value is small, the second feedback control unit is configured to perform the first feedback control. Feedback control is performed to operate the power setting value of the power supply so that the deviation between the temperature setting value operated by the unit and the temperature measurement value input from the temperature sensor is small,
The determination unit determines whether both of the fluctuation amount of the deposition rate measurement value and the fluctuation amount of the temperature measurement value are within a predetermined range during feedback control by the first control unit,
When the determination unit determines that both the variation amount of the deposition rate measurement value and the variation amount of the temperature measurement value are within a predetermined range, the main control unit closes the shutter of the deposition rate sensor,
The second control unit is configured such that the temperature setting value or the temperature when the determination unit determines that both of the fluctuation amount of the deposition rate measurement value and the fluctuation amount of the temperature measurement value are within a predetermined range, respectively. The temperature measurement value input from the sensor is set and stored as a target temperature setting value, and the power setting value of the power supply is set so that the deviation between the target temperature setting value and the temperature measurement value input from the temperature sensor is small. Perform feedback control to operate,
The vapor deposition apparatus of Claim 4 characterized by the above-mentioned.
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