JP2016222974A - Vacuum deposition apparatus - Google Patents

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大熊 崇文
Takafumi Okuma
崇文 大熊
末次 大輔
Daisuke Suetsugu
大輔 末次
剛 小岩崎
Tsuyoshi Koishizaki
剛 小岩崎
永井 久雄
Hisao Nagai
久雄 永井
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a vacuum deposition apparatus capable of measuring the film thickness of a deposited film with higher accuracy.SOLUTION: A vacuum deposition apparatus 30 comprises: a first vacuum chamber transmission window 14A and a second vacuum chamber transmission window 14B which are respectively disposed on a first side wall 1a of a vacuum chamber 1 and a second side wall 1b thereof facing the first side wall 1a and transmit light; a detector 10 which detects outgoing light 23 obtained by passing incident light 21, emitted from a light source 9 and entering from the first vacuum chamber transmission window 14A, through a material 15 blown from a crucible 5 of a vapor deposition source 2 and vaporized, reflecting the light at least once on a reflection surface 6 near a blow-out port 5e of the vaporized material of the crucible 5, and then making the light outgo to the outside of the vacuum chamber 1 from the second vacuum chamber transmission window 14B;and a measuring apparatus 11 for measuring the concentration of the vaporized material 15 using the incident light 21 entering into the vacuum chamber 1 from the light source 9 and the outgoing light 23 detected by the detector 10.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、たとえば、有機EL(Electro−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、真空蒸着装置に関するものである。   The present invention relates to a vacuum deposition apparatus that performs deposition on a substrate with a vaporized material in the production of an organic thin film such as an organic EL (Electro-Luminescence) element.

真空蒸着は、真空状態に保ったチャンバー内に、成膜する材料と基板を対向して配置し、その材料を加熱することで溶融、及び、気化もしくは昇華させることによって、対向した基板の表面に薄膜を堆積させる技術である。材料を加熱する方法として、抵抗加熱方式のヒータ、電子銃、又は、高周波加熱等があげられる。   In vacuum deposition, a material to be deposited and a substrate are placed facing each other in a vacuum chamber, and the material is heated and melted and vaporized or sublimated to form the surface of the facing substrate. This is a technique for depositing thin films. As a method for heating the material, a resistance heating type heater, an electron gun, high-frequency heating, or the like can be given.

真空蒸着は、従来、カメラに使用される撮像用レンズの表面反射防止膜の形成、又は、菓子などの包装に用いられるフィルムへのアルミコーティング等に広く使われてきた。堆積させる薄膜材料には、SiO、アルミニウム、又は、フッ化マグネシウムなどの無機材料が用いられている。 Conventionally, vacuum deposition has been widely used for forming a surface antireflection film for an imaging lens used in a camera, or for aluminum coating on a film used for packaging confectionery or the like. As a thin film material to be deposited, an inorganic material such as SiO 2 , aluminum, or magnesium fluoride is used.

近年、有機材料を用いた次世代のデバイスの研究開発が盛んに行われている。例えば、有機ELディスプレイ、有機EL照明、有機太陽電池、及び、有機半導体などである。これら次世代デバイスの有機材料膜の形成には、一般的には、溶剤に溶いたインクを塗布して焼成する方法か、又は、上述の真空蒸着工法が用いられている。   In recent years, research and development of next-generation devices using organic materials has been actively conducted. For example, an organic EL display, an organic EL illumination, an organic solar battery, and an organic semiconductor. In order to form the organic material film of these next-generation devices, generally, a method in which an ink dissolved in a solvent is applied and baked, or the above-described vacuum deposition method is used.

多くの有機デバイスにおいて、有機薄膜層の厚み又は元素組成がその性能に大きく影響するので、製品特性の向上及び安定化のためには、所定の膜厚が得られるように高精度で膜厚の制御を行う必要がある。真空蒸着装置内で、膜厚を精度良く制御する方法には、大きく2種類がある。1つ目は、製品となる基板の近傍に、膜厚測定用の基板を置き、その基板及び基板に形成された薄膜に光を透過させ、膜厚を光学的に計測する方式である。2つ目は、基板に形成された薄膜を直接計測するのではなく、蒸発した蒸気の量を測定し、基板上に形成される薄膜の厚みを間接的に計測する方法である。後者の測定装置として、水晶振動子式のものと光学式のものとがある。ここでは、光学式の蒸気量計測方法について、説明する(例えば、特許文献1参照)。   In many organic devices, the thickness or elemental composition of the organic thin film layer greatly influences its performance. It is necessary to control. There are two types of methods for controlling the film thickness with high precision in a vacuum deposition apparatus. The first is a system in which a film thickness measurement substrate is placed in the vicinity of a substrate serving as a product, light is transmitted through the substrate and a thin film formed on the substrate, and the film thickness is optically measured. The second method is not to directly measure the thin film formed on the substrate but to measure the amount of vapor evaporated and indirectly measure the thickness of the thin film formed on the substrate. As the latter measuring apparatus, there are a crystal oscillator type and an optical type. Here, an optical vapor amount measuring method will be described (see, for example, Patent Document 1).

そこで、図6を参照しながら、従来の光学式の蒸気量計測方法について説明する。   Therefore, a conventional optical vapor measurement method will be described with reference to FIG.

図6は、従来の光学式の蒸気量計測手段を持った真空蒸着装置の概略断面図である。真空チャンバー101は、真空ポンプ104で排気することによって真空状態を作り出すことが可能である。真空チャンバー101の内部において、その上部には薄膜が形成される基板103が配置されており、この基板103に対向する形で、真空チャンバー101の下部に坩堝105が配置されている。坩堝105には、蒸発させて薄膜を形成するための材料107が充填されている。   FIG. 6 is a schematic cross-sectional view of a conventional vacuum vapor deposition apparatus having an optical vapor amount measuring means. The vacuum chamber 101 can create a vacuum state by being evacuated by the vacuum pump 104. Inside the vacuum chamber 101, a substrate 103 on which a thin film is formed is disposed on the upper portion thereof, and a crucible 105 is disposed on the lower portion of the vacuum chamber 101 so as to face the substrate 103. The crucible 105 is filled with a material 107 for evaporating to form a thin film.

また坩堝105の外側には、坩堝105の温度を上げて材料107を蒸発させるための発熱体108が設けられており、発熱体108は真空チャンバー101の外側に置かれた発熱体制御部113によってその出力を制御されている。   In addition, a heating element 108 for evaporating the material 107 by raising the temperature of the crucible 105 is provided outside the crucible 105, and the heating element 108 is controlled by a heating element control unit 113 placed outside the vacuum chamber 101. Its output is controlled.

なお、図6では、2種類の異なる材料を同時に蒸発させることができるように、前記坩堝105、材料107、及び発熱体108を2基ずつ図示している。   In FIG. 6, two crucibles 105, two materials 107 and two heating elements 108 are shown so that two different materials can be evaporated simultaneously.

各坩堝105を発熱体108により加熱することで、材料107が気化して気化した材料115a,115bとなし、基板103に向けてある広がり角をもって向かい、基板103に付着することで薄膜となる。
坩堝105と基板103との間の、真空チャンバー101の両側面において、光源109及び検出器110が配置されている。光源109からの光は、気化した材料115a,115bを通って検出器110において受光される。
When each crucible 105 is heated by the heating element 108, the material 107 is vaporized and becomes vaporized materials 115 a and 115 b, facing toward the substrate 103 with a certain spread angle, and adhering to the substrate 103 to form a thin film.
On both sides of the vacuum chamber 101 between the crucible 105 and the substrate 103, a light source 109 and a detector 110 are arranged. Light from the light source 109 is received by the detector 110 through the vaporized materials 115a and 115b.

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115a,115bの濃度と、基板103に蒸着される薄膜の膜厚との間において、一定の関係が存在する。このため、基板103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。   From a comparison between light at the time of light emission and light at the time of light reception, there is a certain relationship between the concentration of the vaporized materials 115a and 115b measured indirectly and the thickness of the thin film deposited on the substrate 103. To do. For this reason, the film thickness of the thin film deposited on the substrate 103 can be obtained from the measurement result of light at the time of light reception.

そこで、受光時の光を計測し、基板103に蒸着される薄膜の膜厚を間接的に計測して、各坩堝105の発熱体108の発熱温度を制御する発熱体制御部113への指示信号を送る分析部111が、設けられている。発熱体制御部113は分析部111からの指示信号に基づいて坩堝105の発熱体108の発熱温度を制御することができ、基板103に成膜される薄膜の膜厚が制御される。   Therefore, the light at the time of light reception is measured, the film thickness of the thin film deposited on the substrate 103 is indirectly measured, and the instruction signal to the heating element control unit 113 that controls the heating temperature of the heating element 108 of each crucible 105 Is provided. The heating element control unit 113 can control the heating temperature of the heating element 108 of the crucible 105 based on the instruction signal from the analysis unit 111, and the film thickness of the thin film formed on the substrate 103 is controlled.

もちろん、上述した発光時の光と受光時の光との比較は、気化した材料115a,115bが存在する場合について行われるが、同比較により基板103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115a,115bの濃度、つまり薄膜の膜厚との関係を予め得ておく必要がある。   Of course, the comparison between the light at the time of light emission and the light at the time of light reception described above is performed in the case where vaporized materials 115a and 115b exist. In order to obtain the film thickness of the thin film deposited on the substrate 103 by the comparison. Therefore, it is necessary to obtain in advance the relationship between the comparison result and the concentration of the vaporized materials 115a and 115b, that is, the thickness of the thin film.

さらに、予め用意しておいた気化した材料108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。   Furthermore, it goes without saying that the same measurement result in the case where the vaporized material 108 prepared in advance does not exist may be used to obtain the film thickness of the thin film with higher accuracy.

特許第4840150号公報Japanese Patent No. 4840150

しかしながら、上述した従来の蒸着装置(図6参照)については、光源109及び検出部110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115aが光源9及び検出部110に到達すると、そこに付着し、光源109からの光の強度が低下し、また検出部110の感度が低下することで、膜厚計測を高精度に行うことが困難となる。光源109と検出部110を坩堝105から極力遠ざけることで、前記付着を低減させることは可能であるが、一方で気化した材料115aの濃度は坩堝105から遠ざかるほど低下するので、そもそもの検出感度が低下してしまい根本的な解決策とはならない。   However, in the above-described conventional vapor deposition apparatus (see FIG. 6), the temperature of the light source 109 and the detection unit 110 is considerably lower than the temperature of the vaporized material, so when the vaporized material 115a reaches the light source 9 and the detection unit 110, It adheres there, the intensity of the light from the light source 109 decreases, and the sensitivity of the detection unit 110 decreases, making it difficult to measure the film thickness with high accuracy. The adhesion can be reduced by moving the light source 109 and the detection unit 110 away from the crucible 105 as much as possible. On the other hand, the concentration of the vaporized material 115a decreases as the distance from the crucible 105 decreases. It ’s not going to be a fundamental solution.

また、図6に示すように複数の材料107を同時に蒸着する場合において、それぞれの気化した材料115a及び115bは、それぞれの坩堝105から飛び出てしばらくすると混ざり合ってしまうため、前記光学的手段では、それぞれの蒸発速度を計測することは極めて困難である。勿論、通常は、材料特有の吸収特性を鑑み、最適な波長の光を用いるが、他方の材料の干渉は避けられないので、高い精度での計測は困難である。   Further, when a plurality of materials 107 are vapor-deposited simultaneously as shown in FIG. 6, the vaporized materials 115a and 115b jump out of the respective crucibles 105 and mix after a while. It is very difficult to measure each evaporation rate. Of course, light having an optimum wavelength is usually used in view of the absorption characteristics peculiar to the material, but interference with the other material is unavoidable, and measurement with high accuracy is difficult.

さらに図7に示すように、一般的に、坩堝105を使った真空蒸着法においては、蒸発材料の種類又は坩堝105への材料107の充填量又は残量、又は、坩堝温度などの条件によって、それぞれの坩堝105から気化した材料115c及び115dの広がり角度が変動する。図7では、図6と同じ要素には同じ符号を付け、その説明を省略する。上述した、基板103付近において、光源109から出た光を、気化した材料115c及び115dと通過させて検出部110で検出する方式では、これらの条件のうちのいずれかの変動によって、計測値も変動するという問題がある。   Further, as shown in FIG. 7, in general, in the vacuum vapor deposition method using the crucible 105, depending on the type of evaporation material, the filling amount or remaining amount of the material 107 in the crucible 105, or the conditions such as the crucible temperature, The spread angle of the materials 115c and 115d vaporized from the respective crucibles 105 varies. In FIG. 7, the same elements as those in FIG. In the above-described method in which the light emitted from the light source 109 passes through the vaporized materials 115c and 115d and is detected by the detection unit 110 in the vicinity of the substrate 103, the measurement value is also changed due to any change in these conditions. There is a problem that it fluctuates.

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、真空蒸着装置を提供することを目的とする。   An object of the present invention is to provide a vacuum deposition apparatus that can measure the thickness of a deposited film with higher accuracy in consideration of the above-described conventional problems.

上記目的を達成するために、本発明の真空蒸着装置は、真空チャンバーの内部に配置された蒸着源から気化した材料の濃度を計測しながら、前記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て薄膜を形成する真空蒸着装置であって、
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第1側壁に配置され、前記光源から出射した入射光が透過する第1の真空チャンバー透過窓と、
前記真空チャンバーの前記第1側壁と対向する第2側壁に配置され、光が透過する第2の真空チャンバー透過窓と、
前記光源から出射しかつ前記第1の真空チャンバー透過窓から入射した前記入射光を、前記蒸着源の坩堝から吹き出して気化した材料の中を通過させ、前記坩堝の前記気化した材料の吹き出し口付近の反射面で少なくとも1回は反射させたのち、前記第2の真空チャンバー透過窓から前記真空チャンバー外に出射光として出射させて、前記真空チャンバー外に出射した前記出射光を検出する検出装置と、
前記光源から前記真空チャンバー内に入射する前記入射光と、前記真空チャンバー外に出射して前記検出装置で検出された前記出射光とを用いて、前記気化した材料の濃度を測定する測定装置と、を備える。
In order to achieve the above object, the vacuum vapor deposition apparatus of the present invention is arranged such that the vaporized material is disposed in the vacuum chamber while measuring the concentration of the vaporized material from a vapor deposition source disposed in the vacuum chamber. A vacuum deposition apparatus for forming a thin film by vapor deposition on the surface of the substrate,
A light source disposed outside the vacuum chamber;
A first vacuum chamber transmission window disposed on the first side wall of the vacuum chamber, through which incident light emitted from the light source is transmitted;
A second vacuum chamber transmission window disposed on a second side wall facing the first side wall of the vacuum chamber and transmitting light;
The incident light emitted from the light source and incident from the first vacuum chamber transmission window is blown out from the crucible of the vapor deposition source and passed through the vaporized material, and near the vaporized material outlet of the crucible. And a detection device for detecting the emitted light emitted from the second vacuum chamber transmission window and emitted from the second vacuum chamber transmission window as emitted light to the outside of the vacuum chamber. ,
A measuring device that measures the concentration of the vaporized material using the incident light that enters the vacuum chamber from the light source and the emitted light that is emitted outside the vacuum chamber and detected by the detection device; .

本発明の前記態様によって、比較的簡便な構成によって、蒸着膜の膜厚計測をより高精度に行うことが可能な、真空蒸着装置を提供することができる。   By the said aspect of this invention, the vacuum evaporation apparatus which can perform the film thickness measurement of a vapor deposition film with high precision by a comparatively simple structure can be provided.

本発明における第1実施形態の真空蒸着装置の概略断面図1 is a schematic cross-sectional view of a vacuum vapor deposition apparatus according to a first embodiment of the present invention. 本発明における第2実施形態の真空蒸着装置の概略断面図(正面図)Schematic sectional view (front view) of a vacuum vapor deposition apparatus according to a second embodiment of the present invention. 本発明における第2実施形態の真空蒸着装置の概略断面図(平面図)Schematic sectional view (plan view) of a vacuum deposition apparatus according to a second embodiment of the present invention. 本発明における第3実施形態の真空蒸着装置の概略断面図(正面図)Schematic sectional view (front view) of a vacuum deposition apparatus according to a third embodiment of the present invention. 本発明における第3実施形態の真空蒸着装置の概略断面図(平面図)Schematic sectional view (plan view) of a vacuum deposition apparatus according to a third embodiment of the present invention. 特許文献1に示されている従来の蒸着装置の概略断面図Schematic sectional view of a conventional vapor deposition apparatus disclosed in Patent Document 1 特許文献1に示されている従来の蒸着装置の概略断面図Schematic sectional view of a conventional vapor deposition apparatus disclosed in Patent Document 1

以下、本発明の実施形態について、図面を参照しながら説明する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.

(第1実施形態)
始めに、図1を参照しながら、第1実施形態の真空蒸着装置の構成について説明する。図1は、本発明における第1実施形態の真空蒸着装置の概略断面図である。
(First embodiment)
First, the configuration of the vacuum evaporation apparatus according to the first embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 1 is a schematic cross-sectional view of a vacuum deposition apparatus according to a first embodiment of the present invention.

真空蒸着装置30は、真空チャンバー1と、真空チャン1バー1の内部に配置された蒸着源2とを備えて、蒸着源2において気化した材料15を、真空チャンバー1の内部上方に配置された基板3の表面に蒸着させて薄膜を形成している。さらに詳しくは、真空蒸着装置30は、光源9と、第1の真空チャンバー透過窓14Aと、第2の真空チャンバー透過窓14Bと、坩堝5と、検出器10と、分析部11とを備えて構成している。さらに、真空蒸着装置30は、演算処理部12を備えて構成している。   The vacuum deposition apparatus 30 includes a vacuum chamber 1 and a deposition source 2 disposed inside the vacuum chamber 1, and the material 15 vaporized in the deposition source 2 is disposed above the inside of the vacuum chamber 1. A thin film is formed by vapor deposition on the surface of the substrate 3. More specifically, the vacuum deposition apparatus 30 includes a light source 9, a first vacuum chamber transmission window 14 </ b> A, a second vacuum chamber transmission window 14 </ b> B, a crucible 5, a detector 10, and an analysis unit 11. It is composed. Further, the vacuum vapor deposition apparatus 30 includes the arithmetic processing unit 12.

真空チャンバー1は、真空ポンプ4で排気することによって真空状態を作り出すことが可能である。真空チャンバー1の内部の上方には、真空蒸着により薄膜を堆積させるための基板3を配置し、この基板3と対向するように、真空チャンバー1の下部の下向きに突出した凸部底部1c内には、蒸着源2を配置する。   The vacuum chamber 1 can create a vacuum state by being evacuated by the vacuum pump 4. A substrate 3 for depositing a thin film by vacuum vapor deposition is disposed above the inside of the vacuum chamber 1, and is disposed in a convex bottom 1 c that protrudes downward at the bottom of the vacuum chamber 1 so as to face the substrate 3. Arranges the vapor deposition source 2.

蒸着源2は、蒸発させて薄膜を形成するための材料7を保持可能な坩堝5と、坩堝5の外側に配置されて坩坩堝5を加熱するための発熱体8とで構成されている。   The vapor deposition source 2 includes a crucible 5 that can hold a material 7 that is evaporated to form a thin film, and a heating element 8 that is disposed outside the crucible 5 and heats the crucible 5.

坩堝5は、蒸発させる材料7を充填する材料収容部5dと、材料7が気化して吹き出す吹き出し口5eと、気化した材料15の吹き出し口5e付近の円錐環形状の反射面(坩堝反射面)6と、材料収容部5dと吹き出し口5eとの間に位置して吹き出し口5eの開口面積及び材料収容部5dの横方向材料通過断面積よりも狭い狭隘部16とを備えた構造となっている。坩堝5の吹き出し口5eに設けられた円錐環形状の反射面6については、坩堝5と一体として形成されているので、常に材料7が蒸発する温度異常に加熱されており、気化した材料15が付着することが無く、反射率の低下は起こらない。また、坩堝5の吹き出し口5eで反射させることで、気化した材料15の濃度が最も高い部分を多重反射させることが可能となり、単純に真空チャンバー1の側壁に設けられた透過窓から坩堝の上を通って他方の側壁に設けられた透過窓へ一直線に光を通す従来の方法では実現できない、高い測定精度が期待できる。   The crucible 5 includes a material container 5d filled with a material 7 to be evaporated, a blowout port 5e through which the material 7 is vaporized and blown out, and a conical ring-shaped reflective surface (crucible reflective surface) near the blowout port 5e of the vaporized material 15 6 and a narrow portion 16 which is located between the material container 5d and the outlet 5e and is narrower than the opening area of the outlet 5e and the lateral material passage cross-sectional area of the material container 5d. Yes. Since the conical ring-shaped reflecting surface 6 provided at the outlet 5e of the crucible 5 is formed integrally with the crucible 5, the material 7 is always heated to an abnormal temperature at which the material 7 evaporates, and the vaporized material 15 is There is no adhesion and no reduction in reflectivity occurs. Further, by reflecting at the outlet 5e of the crucible 5, it becomes possible to make multiple reflections at the portion where the concentration of the vaporized material 15 is the highest, and simply from the transmission window provided on the side wall of the vacuum chamber 1 to the top of the crucible. High measurement accuracy can be expected, which cannot be realized by the conventional method of passing light in a straight line through a transmission window provided on the other side wall.

発熱体8は、真空チャンバー1の外側に配置された発熱体制御部13によってその出力を制御されている。   The output of the heating element 8 is controlled by a heating element control unit 13 disposed outside the vacuum chamber 1.

よって、坩堝5を発熱体8により加熱することで、材料7が気化して、気化した材料15となし、気化した材料15が、坩堝5から基板3に向けてある広がり角を持って向かい、基板3に付着することで、薄膜となる。   Therefore, by heating the crucible 5 with the heating element 8, the material 7 is vaporized to form the vaporized material 15, and the vaporized material 15 faces with a certain spread angle from the crucible 5 toward the substrate 3. By attaching to the substrate 3, it becomes a thin film.

坩堝5と基板3との間の、真空チャンバー1の両側面の外部において、光源9及び検出器10が配置されている。光源9からの光は、気化した材料15を通って検出器10において受光される。   A light source 9 and a detector 10 are arranged outside the both side surfaces of the vacuum chamber 1 between the crucible 5 and the substrate 3. Light from the light source 9 is received by the detector 10 through the vaporized material 15.

第1の真空チャンバー透過窓14Aは、真空チャンバーの第1側壁1aに嵌め込まれて固定され、光源9から出射した第1の光(入射光)21が真空チャンバー1内に向けて透過する。第1の真空チャンバー透過窓14Aは、第1側壁1aのうちでも、下方の坩堝5に近い側で、蒸着膜の付着が極めて少ない部分に配置されている。   The first vacuum chamber transmission window 14 </ b> A is fitted and fixed to the first side wall 1 a of the vacuum chamber, and the first light (incident light) 21 emitted from the light source 9 is transmitted toward the inside of the vacuum chamber 1. 14 A of 1st vacuum chamber permeation | transmission windows are arrange | positioned in the part with very few adhesion of a vapor deposition film in the side near the lower crucible 5 among the 1st side walls 1a.

また、第2の真空チャンバー透過窓14Bは、真空チャンバー1の第1側壁1aと対向する第2側壁1bに嵌め込まれて固定され、第3の光(出射光)23が真空チャンバー1の中から外に向けて透過する。第2の真空チャンバー透過窓14Bも、第1の真空チャンバー透過窓14Aと同様に、第2側壁1bのうちでも、下方の坩堝5に近い側で、蒸着膜の付着が極めて少ない部分に配置されている。   The second vacuum chamber transmission window 14 </ b> B is fitted and fixed to the second side wall 1 b facing the first side wall 1 a of the vacuum chamber 1, and third light (emitted light) 23 is emitted from the vacuum chamber 1. Permeates outward. Similarly to the first vacuum chamber transmission window 14A, the second vacuum chamber transmission window 14B is also arranged in a portion of the second side wall 1b on the side close to the lower crucible 5 where the deposition film is extremely small. ing.

これらの第1の真空チャンバー透過窓14A及び第2の真空チャンバー透過窓14Bの設置する場所については、気化した材料15が付着しない場所もしくは付着速度の極めて遅い場所を選定して設置することで、測定精度の確保とメンテナンスサイクルの長期化とが可能となる。さらには、前記透過窓14A,14Bを図示しない加熱機構で加熱しておくことで、気化した材料15の付着を防止することも可能である。   About the place where these 1st vacuum chamber permeation window 14A and 2nd vacuum chamber permeation window 14B are installed, by selecting and installing the place where vaporized material 15 does not adhere, or the place where adhesion speed is very slow, It is possible to ensure measurement accuracy and extend the maintenance cycle. Further, the vaporized material 15 can be prevented from adhering by heating the transmission windows 14A and 14B with a heating mechanism (not shown).

よって、第1の真空チャンバー透過窓14Aを透過した第1の光21は、坩堝5から吹き出して気化した材料15の中を通過し、坩堝5の、気化した材料15の吹き出し口5e付近の反射面(坩堝反射面)6で少なくとも1回は反射して第2の光22とする。一例として、図1では、第1の光21が右側の反射面(坩堝反射面)6で1回反射して第2の光22となったのち、その第2の光22が、対向する左側の反射面(坩堝反射面)6でもう1回反射したのち、第3の光23として、その後、第2の真空チャンバー透過窓14Bから前記真空チャンバー1外に出射して、検出器10に入射して、検出(強度計測)が行われる。   Therefore, the first light 21 transmitted through the first vacuum chamber transmission window 14A passes through the material 15 which is blown out from the crucible 5 and vaporized, and is reflected in the vicinity of the blowout port 5e of the vaporized material 15 in the crucible 5. The light is reflected at least once by the surface (the crucible reflection surface) 6 to be the second light 22. As an example, in FIG. 1, after the first light 21 is reflected once by the right reflecting surface (the crucible reflecting surface) 6 to become the second light 22, the second light 22 is opposed to the left side. After being reflected once again by the reflecting surface (crucible reflecting surface) 6, the light is then emitted as the third light 23 from the second vacuum chamber transmission window 14 B to the outside of the vacuum chamber 1 and enters the detector 10. Then, detection (intensity measurement) is performed.

検出器10は、検出装置の一例として機能し、第1の真空チャンバー透過窓14A及び第2の真空チャンバーの透過窓14Bを透過した第2の光22を検出して、強度計測を行う。このように、検出器10に入る光としては、第1の真空チャンバー透過窓14Aから入射した第1の光21を、坩堝5から吹き出した、気化した材料15の中を通過させ、気化した材料15の吹き出し口5e付近の反射面6の一部で少なくとも1回反射させて、第2の光22とする。その後、この第2の光22を吹き出し口5e付近を通過させたのち、別の反射面6の一部で反射させて、第3の光23とする。その後、この第3の光23を第2の真空チャンバー透過窓14Bから前記真空チャンバー1外に出射している。ここで、第1の光21を、気化した材料15の吹き出し口5e付近の反射面6の一部で反射させる意味は、気化した材料15の中でも特に濃度の高い部分に第1の光21を通過させるためである。この結果、特に濃度の高い部分を通過した光の強度を検出器10で計測すれば、気化した材料15中を通過する際に減衰した光の強度を高精度に測定することができ、より高精度な蒸着膜の膜厚計測ができることになる。   The detector 10 functions as an example of a detection device, detects the second light 22 that has passed through the first vacuum chamber transmission window 14A and the transmission window 14B of the second vacuum chamber, and performs intensity measurement. Thus, as the light entering the detector 10, the first light 21 incident from the first vacuum chamber transmission window 14 </ b> A passes through the vaporized material 15 blown out from the crucible 5, and is vaporized material. The second light 22 is reflected at least once by a part of the reflecting surface 6 near the 15 outlets 5 e. Thereafter, the second light 22 is passed through the vicinity of the blowout port 5 e and then reflected by a part of another reflecting surface 6 to be a third light 23. Thereafter, the third light 23 is emitted out of the vacuum chamber 1 from the second vacuum chamber transmission window 14B. Here, the meaning of reflecting the first light 21 by a part of the reflecting surface 6 near the outlet 5e of the vaporized material 15 is that the first light 21 is applied to a particularly high concentration portion of the vaporized material 15. It is for letting it pass. As a result, if the intensity of the light that has passed through the portion having a particularly high concentration is measured by the detector 10, the intensity of the light attenuated when passing through the vaporized material 15 can be measured with high accuracy. The film thickness of the deposited film can be accurately measured.

分析部11は、光学的濃度計測部100又は測定装置の一例として機能することができる。分析部11では、光源9から出射する第1の光21と検出器10で検出された第3の光23とを用いて、気化した材料15の濃度を測定して、強度を計測する。分析部11での計測結果は、分析部11から演算処理部12に出力される。   The analysis unit 11 can function as an example of the optical density measurement unit 100 or a measurement device. In the analysis unit 11, the concentration of the vaporized material 15 is measured by using the first light 21 emitted from the light source 9 and the third light 23 detected by the detector 10, thereby measuring the intensity. The measurement result in the analysis unit 11 is output from the analysis unit 11 to the arithmetic processing unit 12.

演算処理部12は、成膜条件制御部の一例として機能する。演算処理部12は、分析部11での計測結果を基に、基板3上の成膜速度に換算し、所望の成膜速度との差分を計算する。そして、演算処理部12は、所望の成膜速度を得るための発熱体8の制御数値を算出し、発熱体制御部13に指示を送る。発熱体制御部13は、演算処理部12からの指示に基づき、成膜条件の一例として、発熱体8を加熱制御する。   The arithmetic processing unit 12 functions as an example of a film forming condition control unit. The arithmetic processing unit 12 converts the film formation rate on the substrate 3 based on the measurement result in the analysis unit 11 and calculates the difference from the desired film formation rate. Then, the arithmetic processing unit 12 calculates a control numerical value of the heating element 8 for obtaining a desired film forming speed, and sends an instruction to the heating element control unit 13. The heating element controller 13 controls the heating of the heating element 8 as an example of a film forming condition based on an instruction from the arithmetic processing unit 12.

このようにして、出射した光21の強度と、検出した光23の強度との差を演算処理部12で求め、その差は、気化した材料15によって吸収されたものを意味するから、これより、演算処理部12において、気化した材料15の濃度及び基板3上への成膜速度を見積ることができる。   In this way, the difference between the intensity of the emitted light 21 and the intensity of the detected light 23 is obtained by the arithmetic processing unit 12, and the difference means that the difference is absorbed by the vaporized material 15. In the arithmetic processing unit 12, the concentration of the vaporized material 15 and the film formation rate on the substrate 3 can be estimated.

すなわち、発光時の光21と受光時の光23との比較から、間接的に計測される気化した材料15の濃度と、基板3に蒸着される薄膜の膜厚との間において、一定の関係が存在する。このため、演算処理部12において、基板3に蒸着される薄膜の膜厚を、受光時の光23の計測結果から得ることができる。   That is, based on a comparison between the light 21 at the time of light emission and the light 23 at the time of light reception, there is a certain relationship between the concentration of the vaporized material 15 measured indirectly and the film thickness of the thin film deposited on the substrate 3. Exists. For this reason, in the arithmetic processing part 12, the film thickness of the thin film vapor-deposited on the board | substrate 3 can be obtained from the measurement result of the light 23 at the time of light reception.

そこで、受光時の光23を計測し、基板3に蒸着される薄膜の膜厚を間接的に計測して、各坩堝5の発熱体8の発熱温度を発熱体制御部13で制御する。この発熱体制御部13への指示信号を演算処理部12から送る。発熱体制御部13は、演算処理部12からの指示信号に基づいて坩堝5の発熱体8の発熱温度を制御することができ、基板3に成膜される薄膜の膜厚が制御される。   Therefore, the light 23 at the time of light reception is measured, the film thickness of the thin film deposited on the substrate 3 is indirectly measured, and the heating temperature of the heating elements 8 of each crucible 5 is controlled by the heating element control unit 13. An instruction signal to the heating element control unit 13 is sent from the arithmetic processing unit 12. The heating element control unit 13 can control the heating temperature of the heating element 8 of the crucible 5 based on the instruction signal from the arithmetic processing unit 12, and the film thickness of the thin film formed on the substrate 3 is controlled.

上述した発光時の光21と受光時の光23との比較は、気化した材料15が存在する場合について行われるが、同比較により基板3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15の濃度、つまり薄膜の膜厚との関係を予め得ておく必要がある。   The comparison between the light 21 at the time of light emission and the light 23 at the time of light reception is performed in the case where the vaporized material 15 is present. In order to obtain the film thickness of the thin film deposited on the substrate 3 by the comparison, It is necessary to obtain in advance the relationship between the comparison result and the concentration of the vaporized material 15, that is, the thickness of the thin film.

次に、真空蒸着時に坩堝5から気化した材料15の分析部11について説明する。真空チャンバー1の第1側壁1aに嵌め込まれた透過窓14Aを通じて、光源9から出射された第1の光21が、気化した材料15の中を通過しながら、坩堝5へ向かう。坩堝5へ向かった光は、坩堝5の吹き出し口5eに設けられた坩堝反射面6の一部で反射され、第2の光22となる。第2の光22は、坩堝5の吹き出し口5eから噴出する気化した材料15の最も密度の高い領域を通過し、再び、坩堝反射面6の一部で反射され、第3の光23となる。第3の光23は、再び、気化した材料15の中を通過し、透過窓14Bを通過して真空チャンバー1の外部に導かれ、検出器10によってその強度を計測される。その計測結果は分析部11で解析されて基板3上の成膜速度に換算され、その結果を受けて演算処理部12で所望の成膜速度との差分を計算する。そして、演算処理部12で、所望の成膜速度を得るための発熱体8の制御数値を算出し、発熱体制御部13に指示を送る。発熱体制御部13では、送られた指示に基づき、発熱体8の発熱を制御する。この一連の作用によって、成膜速度を常に一定に保つことができる。上述のようにして見積もった基板上への成膜速度の情報を、坩堝5の温度を制御する手段にフィードバックすることによって、成膜速度を制御することができる。このような構成によって、真空蒸着における成膜速度を高精度に見積もることが可能となり、坩堝5での材料の蒸発速度を制御する手段と併せて、高精度に基板上に形成される薄膜の厚みを制御することができる。   Next, the analysis unit 11 of the material 15 vaporized from the crucible 5 during vacuum deposition will be described. The first light 21 emitted from the light source 9 travels to the crucible 5 while passing through the vaporized material 15 through the transmission window 14A fitted in the first side wall 1a of the vacuum chamber 1. The light traveling toward the crucible 5 is reflected by a part of the crucible reflection surface 6 provided at the outlet 5 e of the crucible 5 and becomes the second light 22. The second light 22 passes through the region with the highest density of the vaporized material 15 ejected from the outlet 5 e of the crucible 5, is reflected again by a part of the crucible reflection surface 6, and becomes the third light 23. . The third light 23 again passes through the vaporized material 15, passes through the transmission window 14 </ b> B, is guided to the outside of the vacuum chamber 1, and its intensity is measured by the detector 10. The measurement result is analyzed by the analysis unit 11 and converted into a film formation rate on the substrate 3, and the calculation processing unit 12 receives the result and calculates a difference from a desired film formation rate. Then, the arithmetic processing unit 12 calculates a control value of the heating element 8 for obtaining a desired film forming speed, and sends an instruction to the heating element control unit 13. The heating element control unit 13 controls the heat generation of the heating element 8 based on the sent instruction. By this series of actions, the deposition rate can be kept constant at all times. By feeding back the information on the deposition rate on the substrate estimated as described above to the means for controlling the temperature of the crucible 5, the deposition rate can be controlled. With such a configuration, it is possible to estimate the deposition rate in vacuum deposition with high accuracy, and in addition to the means for controlling the evaporation rate of the material in the crucible 5, the thickness of the thin film formed on the substrate with high accuracy. Can be controlled.

本実施例では、蒸発材料として有機ELの材料として広く使われているAlq(トリス(8−キノリノラト)アルミニウム)を用いて実験を行った。光源9としては、Alqが持つ吸収波長域に近く、汎用性の高い波長405nmの半導体レーザを用いた。透過窓14A,14Bの材料としてはサファイヤを用い、蒸発材料の付着を防ぐために透過窓14A,14B及びその周辺を加熱する加熱機構を設けた。 In this example, an experiment was performed using Alq 3 (tris (8-quinolinolato) aluminum) widely used as an organic EL material as an evaporation material. As the light source 9, a semiconductor laser having a wavelength of 405 nm that is close to the absorption wavelength range of Alq 3 and has high versatility was used. Sapphire was used as the material of the transmission windows 14A and 14B, and a heating mechanism for heating the transmission windows 14A and 14B and its surroundings was provided to prevent the evaporation material from adhering.

また、本実施例で用いた坩堝5について、詳細を説明する。坩堝5はステンレス製のものを用いた。前述の反射面6については傾斜角45度で製作し、鏡面研磨を施した。坩堝5の材料を充填する部分の内径はおよそ30mmで、吹き出し口5eとの間にある狭隘部16の内径はおよそ10mmであった。加熱によって坩堝全体の若干の寸法変化はあるが、反射面6の一部で反射しているので、少しの調節で光軸を合わせることが可能である。一度調整ができれば、以後、坩堝温度はほぼ一定であるため、規定された光路長を持って計測を続けることができる。   Details of the crucible 5 used in this example will be described. The crucible 5 was made of stainless steel. The reflection surface 6 described above was manufactured at an inclination angle of 45 degrees and mirror-polished. The inner diameter of the portion filled with the material of the crucible 5 was about 30 mm, and the inner diameter of the narrow portion 16 between the outlet 5e was about 10 mm. Although there is a slight dimensional change of the whole crucible due to heating, since the light is reflected by a part of the reflecting surface 6, the optical axis can be adjusted with a little adjustment. Once the adjustment can be made, the temperature of the crucible is almost constant and the measurement can be continued with the specified optical path length.

本実施例では、材料の蒸発レートを、発熱体8の出力により制御する方式をとったが、材料が坩堝内で気化して吹き出すまでの間に、可変バルブなどでコンダクタンスを調整することができる機構を坩堝に内包する方法も適用することができる。また、大判の基板で用いられることが多い、基板を通過させながら成膜する方式の場合は、基板の搬送速度を調節することによって、所望の膜厚を実現することができる。   In the present embodiment, the evaporation rate of the material is controlled by the output of the heating element 8, but the conductance can be adjusted with a variable valve or the like until the material is vaporized in the crucible and blown out. A method of enclosing the mechanism in a crucible can also be applied. In the case of a system in which a film is formed while passing through the substrate, which is often used for a large-sized substrate, a desired film thickness can be realized by adjusting the transport speed of the substrate.

前記実施形態によれば、光源9から出射して真空チャンバー1内に入射した入射光21を、坩堝5から吹き出して気化した材料15の吹き出し口5e付近の反射面6の一部で少なくとも1回は反射させたのち、真空チャンバー1外に出射光として出射させるだけの比較的簡便な構成によって、蒸着膜の膜厚計測を、より高精度に行うことができる。   According to the embodiment, the incident light 21 emitted from the light source 9 and entering the vacuum chamber 1 is blown out from the crucible 5 at least once on a part of the reflection surface 6 near the blowout port 5e of the material 15 that is vaporized. After the reflection, the film thickness of the deposited film can be measured with higher accuracy by a relatively simple configuration in which the light is reflected and then emitted as outgoing light outside the vacuum chamber 1.

(第2実施形態)
次に、図2及び図3を参照しながら、第2実施形態の真空蒸着装置31の構成について説明する。図2は、本発明における第2実施形態の真空蒸着装置31の概略断面図(正面図)である。図3は、同(平面図)である。図1と符号は共通にしているので、共通部分の説明は省略する。
(Second Embodiment)
Next, the structure of the vacuum evaporation apparatus 31 of 2nd Embodiment is demonstrated, referring FIG.2 and FIG.3. FIG. 2 is a schematic cross-sectional view (front view) of a vacuum vapor deposition apparatus 31 according to the second embodiment of the present invention. FIG. 3 is the same (plan view). Since the reference numerals are the same as those in FIG. 1, the description of the common parts is omitted.

第2実施形態では、異なる2つの材料を同時に蒸発させ、基板3上に成膜する場合の構成について説明する。図2に示す正面図について、実際は紙面奥行き方向に坩堝5を始めとする各種構成部品が並んでいるが、図2では、手前のもののみを代表して示している。図3では、手前の部材又は装置には末尾にbを付与して示し、奥の部材又は装置には末尾にaを付与して示す。各種構成部品としては、坩堝5a,5bと、坩堝反射面6a,6bと、光源9a,9bと、検出器10a,10b、透過窓14Aa,14Abと、透過窓14Ba,14bと、気化した材料15a,15bと、第1〜第3の光21a〜23a,21b〜23bとがそれぞれ図示されている。   In the second embodiment, a configuration in the case where two different materials are evaporated at the same time to form a film on the substrate 3 will be described. In the front view shown in FIG. 2, various components such as the crucible 5 are actually arranged in the depth direction of the drawing. In FIG. 2, only the front one is shown as a representative. In FIG. 3, the front member or device is indicated with b at the end, and the rear member or device is indicated with a at the end. Various components include the crucibles 5a and 5b, the crucible reflection surfaces 6a and 6b, the light sources 9a and 9b, the detectors 10a and 10b, the transmission windows 14Aa and 14Ab, the transmission windows 14Ba and 14b, and the vaporized material 15a. , 15b and first to third lights 21a-23a, 21b-23b, respectively.

図3に、この第2実施形態の真空蒸着装置31の平面断面図を示す。基板3は仮想的に示す。図3は、真空蒸着装置31を上から図であり、発熱体8、検出部11、演算部12、及び発熱体制御部13については省略している。図3に示すように、2つの坩堝5a,5bがある間隔を持って隣り合って配置されている。   In FIG. 3, the plane sectional view of the vacuum evaporation system 31 of this 2nd Embodiment is shown. The substrate 3 is shown virtually. FIG. 3 is a diagram of the vacuum evaporation apparatus 31 from above, and the heating element 8, the detection unit 11, the calculation unit 12, and the heating element control unit 13 are omitted. As shown in FIG. 3, the two crucibles 5a and 5b are arranged adjacent to each other with a certain distance.

第1の材料7aが充填された坩堝5aの吹き出し口に設けられた坩堝反射面6aの一部によって、気化した第1の材料15aの濃度を計測するための光源9aから出射された第1の光21aが反射されて第2の光22aとなる。この第2の光22aは、坩堝5aから吹き出す気化した材料15aの最も濃度の高い部分を通過する。その後、再度、坩堝反射面6aの一部で第2の光22aが反射されて、第3の光23aとなり、検出器10aに入射する。   The first light emitted from the light source 9a for measuring the concentration of the vaporized first material 15a by a part of the crucible reflection surface 6a provided at the outlet of the crucible 5a filled with the first material 7a. The light 21a is reflected and becomes the second light 22a. The second light 22a passes through the portion with the highest concentration of the vaporized material 15a blown out from the crucible 5a. Thereafter, the second light 22a is reflected again by a part of the crucible reflection surface 6a to become the third light 23a, which is incident on the detector 10a.

一方で、気化した第2の材料15bに対しても、その濃度を測定する測定装置の一例としての分析部11が配置されている。図中では末尾にbを付与して示す。すなわち、第2の材料7bが充填された坩堝5bの吹き出し口に設けられた坩堝反射面6bの一部によって、気化した第2の材料15bの濃度を計測するための光源9bから出射された第1の光21bが反射されて第2の光22bとなる。この第2の光22bは、坩堝5bから吹き出す気化した材料15bの最も濃度の高い部分を通過する。その後、再度、坩堝反射面6bの一部で第2の光22bが反射されて、第3の光23bとなり、検出器10bに入射する。   On the other hand, the analysis unit 11 as an example of a measuring device that measures the concentration of the vaporized second material 15b is also arranged. In the figure, b is given at the end. That is, the first light emitted from the light source 9b for measuring the concentration of the vaporized second material 15b by a part of the crucible reflection surface 6b provided at the outlet of the crucible 5b filled with the second material 7b. The first light 21b is reflected to become the second light 22b. The second light 22b passes through the highest concentration portion of the vaporized material 15b blown out from the crucible 5b. Thereafter, the second light 22b is reflected again by a part of the crucible reflection surface 6b to become the third light 23b, which is incident on the detector 10b.

第2実施形態例で特長的な点は、一方の気化した材料15aの濃度を測定する光21a〜23aが、他方の気化した材料15bの中を通過していない点にある。すなわち、光21a及び23aは他方の気化した材料15bの中を、光21b及び23bは一方の気化した材料15aの中を通過していないということである。異なる材料7a,7bをそれぞれ保持する2つ以上の坩堝5a,5bを有し、それぞれの気化した材料15a,15bの濃度を測定するためのそれぞれの入射光21a,21bが、他の材料の坩堝5b,5aの吹き出し口5eの中心を頂点とし、吹き出し口5eの中心を通る鉛直線と45度の角度を成す直線を回転させて形成される逆円錐状の領域を通過しない(言い換えれば、他の材料の逆円錐状の領域以外の領域を通過する)ように構成している。例えば、一方の材料7aの濃度測定用の入射光21aは、一方の材料7aの逆円錐状の領域を主として通過し、他方の材料7bの逆円錐状の領域を通過しないように構成している。逆に、他方の材料7bの濃度測定用の入射光21bは、他方の材料7bの逆円錐状の領域を主として通過し、一方の材料7aの逆円錐状の領域を通過しないように構成している。このような構成により、他の材料と干渉することなく、高い精度でそれぞれの材料の成膜速度を求められる。   A characteristic point of the second embodiment is that light 21a to 23a for measuring the concentration of one vaporized material 15a does not pass through the other vaporized material 15b. That is, the lights 21a and 23a do not pass through the other vaporized material 15b, and the lights 21b and 23b do not pass through the one vaporized material 15a. Two or more crucibles 5a and 5b holding different materials 7a and 7b, respectively, and each incident light 21a and 21b for measuring the concentration of each vaporized material 15a and 15b is a crucible of another material. It does not pass through an inverted conical region formed by rotating a straight line that forms an angle of 45 degrees with a vertical line passing through the center of the outlet 5e at the center of the outlet 5e of 5b, 5a (in other words, other It passes through an area other than the inverted conical area of the material. For example, the incident light 21a for measuring the concentration of one material 7a mainly passes through an inverted conical region of one material 7a and does not pass an inverted conical region of the other material 7b. . On the contrary, the incident light 21b for measuring the concentration of the other material 7b mainly passes through the inverted conical region of the other material 7b and does not pass through the inverted conical region of the one material 7a. Yes. With such a configuration, the deposition rate of each material can be obtained with high accuracy without interfering with other materials.

また、例え、構成の都合上、部分的に気化した他方の材料の領域を通過したとしても、坩堝反射面6a,6bの付近の濃度が圧倒的に高いため、他方の材料の影響は無視できると考えられる。   Moreover, even if it passes through the region of the other material partially vaporized due to the configuration, the influence of the other material is negligible because the concentration in the vicinity of the crucible reflection surfaces 6a and 6b is overwhelmingly high. it is conceivable that.

この第2実施形態では、第1実施形態の効果に加えて、前記したように、同一真空チャンバー1内に複数の坩堝5a,5bを配置し、それら複数の坩堝5a,5bから同時に材料を蒸発させて成膜を行う場合、本構成を用いることによって、ある種の気化した材料15aの濃度を測定する光路が他の種の気化した材料15bの中を通ることなく配置することが可能であり、異なる材料15a,15b間での干渉が起こらない。その結果、高い精度でそれぞれの材料の成膜速度を求めることができる。   In the second embodiment, in addition to the effects of the first embodiment, as described above, a plurality of crucibles 5a and 5b are arranged in the same vacuum chamber 1, and the material is evaporated from the plurality of crucibles 5a and 5b at the same time. In this case, by using this configuration, it is possible to arrange the optical path for measuring the concentration of a certain type of vaporized material 15a without passing through the other type of vaporized material 15b. No interference occurs between the different materials 15a and 15b. As a result, the deposition rate of each material can be obtained with high accuracy.

(第3実施形態)
次に、図4及び図5を参照しながら、第3実施形態の真空蒸着装置32の構成について説明する。図4は、第3実施形態の概略断面図(正面図)である。実際は、紙面奥行き方向に坩堝5を始めとする各種構成部品が並んでいるが、本図では手前のもののみを代表して示している。
(Third embodiment)
Next, the structure of the vacuum evaporation apparatus 32 of 3rd Embodiment is demonstrated, referring FIG.4 and FIG.5. FIG. 4 is a schematic cross-sectional view (front view) of the third embodiment. Actually, various components such as the crucible 5 are arranged in the depth direction of the paper surface, but only the front one is shown as a representative in this figure.

第3実施形態では、第1及び第2実施形態とは異なり、各材料7a,7bに対して透過窓14(14a及び14b)の個数は1つしか配置されていない。よって、第1の光21が透過窓14(14a又は14b)から真空チャンバー1内に入射するとともに、その透過窓14(14a又は14b)から第3の光23a,23bが真空チャンバー1外に出射する。   In the third embodiment, unlike the first and second embodiments, only one transmission window 14 (14a and 14b) is arranged for each material 7a and 7b. Therefore, the first light 21 enters the vacuum chamber 1 from the transmission window 14 (14a or 14b), and the third lights 23a and 23b are emitted from the transmission window 14 (14a or 14b) to the outside of the vacuum chamber 1. To do.

すなわち、光源9a,9bから出射された第1の光21a,21bが、真空チャンバー1の側壁に嵌め込まれた各1枚の透過窓14a,14bを通じて、真空チャンバー1の内部に導かれる。その後、第1の光21a,21bが、坩堝5から吹き出した気化した材料15a,15bの中を通過し、坩堝5a,5bの吹き出し口に設けられた坩堝反射面6a,6bの一部にて反射されて、第3の光23a,23bとなる。この第3の光23a,23bが、前述の各透過窓14a,14bを通過して、再び、真空チャンバー1の外部に導かれ、検出器10a,10bにて計測される。   That is, the first light beams 21 a and 21 b emitted from the light sources 9 a and 9 b are guided to the inside of the vacuum chamber 1 through the respective transmission windows 14 a and 14 b fitted in the side walls of the vacuum chamber 1. Thereafter, the first lights 21a and 21b pass through the vaporized materials 15a and 15b blown out from the crucible 5 and are part of the crucible reflecting surfaces 6a and 6b provided at the blowout ports of the crucibles 5a and 5b. It is reflected and becomes the third light 23a, 23b. The third lights 23a and 23b pass through the transmission windows 14a and 14b described above, and are again guided to the outside of the vacuum chamber 1 and measured by the detectors 10a and 10b.

基本的な測定原理は、第1及び第2実施形態と同じであるが、各材料7a,7bに対して透過窓14a,14bが一枚ずつで構成できるため、光学系が簡便であることと、透過窓14a,14bも各材料7a,7bに対して一箇所で済むため、レイアウトの自由度が高いことが特徴である。   The basic measurement principle is the same as in the first and second embodiments, but the optical system is simple because each of the materials 7a and 7b can be configured with one transmission window 14a and 14b. The transmission windows 14a and 14b are also provided with only one place for each of the materials 7a and 7b, so that the layout has a high degree of freedom.

図5に概略断面図(平面図)を示す。第2実施形態で説明したものと同様に、異なる2つの材料7a,7bを同時に蒸発させるために、ある間隔を持って二つの坩堝5a及び5bが隣り合って配置されている。これに対して、真空チャンバー1の適当な一面に透過窓14a及び14bを嵌め込み、測定用の光21a,23a,21b,23bを導いている。前述の通り、測定用の光路を集約することができるので坩堝5a,5bのレイアウトに自由度があることを特徴としている。   FIG. 5 shows a schematic sectional view (plan view). In the same manner as described in the second embodiment, two crucibles 5a and 5b are arranged adjacent to each other with a certain interval in order to evaporate two different materials 7a and 7b simultaneously. On the other hand, the transmission windows 14a and 14b are fitted on an appropriate surface of the vacuum chamber 1 to guide the measurement light beams 21a, 23a, 21b, and 23b. As described above, since the optical paths for measurement can be integrated, the layout of the crucibles 5a and 5b has a degree of freedom.

前記実施形態によれば、第1及び第2実施形態の効果に加えて、各材料7a,7bに対して透過窓14a,14bを1個ずつ配置すればよいため、光学系が簡便であり、レイアウトの自由度が高いといた効果を奏することができる。   According to the embodiment, in addition to the effects of the first and second embodiments, it is only necessary to arrange one transmission window 14a, 14b for each material 7a, 7b, so the optical system is simple, The effect of having a high degree of freedom in layout can be achieved.

なお、前記様々な実施形態又は変形例のうちの任意の実施形態又は変形例を適宜組み合わせることにより、それぞれの有する効果を奏するようにすることができる。また、実施形態同士の組み合わせ又は実施例同士の組み合わせ又は実施形態と実施例との組み合わせが可能であると共に、異なる実施形態又は実施例の中の特徴同士の組み合わせも可能である。   In addition, it can be made to show the effect which each has by combining arbitrary embodiment or modification of the said various embodiment or modification suitably. In addition, combinations of the embodiments, combinations of the examples, or combinations of the embodiments and examples are possible, and combinations of features in different embodiments or examples are also possible.

本発明における真空蒸着装置は、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、蒸着装置に利用するために有用である。   The vacuum vapor deposition apparatus in the present invention can measure the film thickness of a vapor deposition film with higher accuracy, and performs vapor deposition on a substrate with a vaporized material in the production of an organic thin film such as an organic EL element. Useful for use in equipment.

1 真空チャンバー
1a 第1側壁
1b 第2側壁
1c 凸部
2 蒸着源
3 基板
4 真空ポンプ
5,5a,5b 坩堝
5d 材料収容部
5e 吹き出し口
6,6a,6b 坩堝反射面
7,7a,7b 材料
8 発熱体
9,9a,9b光源
10,10a,10b 検出器
11 分析部
12 演算処理部
13 発熱体制御部
14A,14Aa,14Ab,14B,14Ba,14Bb 透過窓
15,15a,15b 気化した材料
16 狭隘部
21,21a,21b 第1の光
22,22a,22b 第2の光
23,22a,23b 第3の光
30,31,32 真空蒸着装置
100 光学的濃度計測装置
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Vacuum chamber 1a 1st side wall 1b 2nd side wall 1c Convex part 2 Deposition source 3 Substrate 4 Vacuum pump 5, 5a, 5b Crucible 5d Material accommodating part 5e Outlet 6, 6a, 6b Crucible reflective surface 7, 7a, 7b Material 8 Heating element 9, 9a, 9b Light source 10, 10a, 10b Detector 11 Analysis unit 12 Arithmetic processing unit 13 Heating element control unit 14A, 14Aa, 14Ab, 14B, 14Ba, 14Bb Transmission window 15, 15a, 15b Evaporated material 16 Narrow Portions 21, 21a, 21b First light 22, 22a, 22b Second light 23, 22a, 23b Third light 30, 31, 32 Vacuum deposition apparatus 100 Optical density measuring apparatus

Claims (5)

真空チャンバーの内部に配置された蒸着源から気化した材料の濃度を計測しながら、前記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て薄膜を形成する真空蒸着装置であって、
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第1側壁に配置され、前記光源から出射した入射光が透過する第1の真空チャンバー透過窓と、
前記真空チャンバーの前記第1側壁と対向する第2側壁に配置され、光が透過する第2の真空チャンバー透過窓と、
前記光源から出射しかつ前記第1の真空チャンバー透過窓から入射した前記入射光を、前記蒸着源の坩堝から吹き出して気化した材料の中を通過させ、前記坩堝の前記気化した材料の吹き出し口付近の反射面で少なくとも1回は反射させたのち、前記第2の真空チャンバー透過窓から前記真空チャンバー外に出射光として出射させて、前記真空チャンバー外に出射した前記出射光を検出する検出装置と、
前記光源から前記真空チャンバー内に入射する前記入射光と、前記真空チャンバー外に出射して前記検出装置で検出された前記出射光とを用いて、前記気化した材料の濃度を測定する測定装置と、
を備える、真空蒸着装置。
A vacuum deposition apparatus that forms a thin film by depositing the vaporized material on the surface of a substrate disposed inside the vacuum chamber while measuring the concentration of the material vaporized from a deposition source disposed inside the vacuum chamber. There,
A light source disposed outside the vacuum chamber;
A first vacuum chamber transmission window disposed on the first side wall of the vacuum chamber, through which incident light emitted from the light source is transmitted;
A second vacuum chamber transmission window disposed on a second side wall facing the first side wall of the vacuum chamber and transmitting light;
The incident light emitted from the light source and incident from the first vacuum chamber transmission window is blown out from the crucible of the vapor deposition source and passed through the vaporized material, and near the vaporized material outlet of the crucible. And a detection device for detecting the emitted light emitted from the second vacuum chamber transmission window and emitted from the second vacuum chamber transmission window as emitted light to the outside of the vacuum chamber. ,
A measuring device that measures the concentration of the vaporized material using the incident light that enters the vacuum chamber from the light source and the emitted light that is emitted outside the vacuum chamber and detected by the detection device; ,
A vacuum deposition apparatus comprising:
前記坩堝は、前記気化した材料の吹き出し口付近に円錐環形状の反射面を有して、
前記第1側壁の前記第1の真空チャンバー透過窓から入射した前記入射光が、前記第1側壁に対向する、前記坩堝の前記気化した材料の吹き出し口付近の反射面で1回反射したのち、前記第1側壁に近い側の、前記坩堝の前記気化した材料の吹き出し口付近の反射面でもう1回反射し、その後、前記第2側壁の前記第2の真空チャンバー透過窓から前記真空チャンバー外に前記出射光として出射する、請求項1に記載の真空蒸着装置。
The crucible has a conical ring-shaped reflecting surface in the vicinity of the gasifying material outlet,
After the incident light that has entered from the first vacuum chamber transmission window of the first side wall is reflected once by the reflecting surface in the vicinity of the vaporized material outlet of the crucible facing the first side wall, Reflected one more time on the reflective surface near the outlet of the vaporized material of the crucible on the side close to the first side wall, and then outside the vacuum chamber from the second vacuum chamber transmission window on the second side wall. The vacuum deposition apparatus according to claim 1, which is emitted as the emitted light.
前記坩堝が、
前記気化させる材料を充填する材料収容部と、
前記材料が気化して吹き出す吹き出し口と、
前記材料収容部と前記吹き出し口との間に、前記吹き出し口よりも小さい材料通過断面積の狭隘部とを備え、
前記気化した材料の濃度を測定するための前記入射光を反射する反射面が、前記狭隘部よりも吹き出し口側に配置されている、
請求項1又は2に記載の真空蒸着装置。
The crucible is
A material container filled with the material to be vaporized;
An outlet from which the material vaporizes and blows out;
Between the material container and the outlet, a narrow portion having a material passage cross-sectional area smaller than the outlet,
The reflective surface that reflects the incident light for measuring the concentration of the vaporized material is disposed on the outlet side of the narrow portion,
The vacuum evaporation apparatus of Claim 1 or 2.
異なる材料をそれぞれ保持する2つ以上の坩堝を有し、
それぞれの気化した材料の濃度を測定するためのそれぞれの光が、他の材料の坩堝の吹き出し口の中心を頂点とし、前記吹き出し口の中心を通る鉛直線と45度の角度を成す直線を回転させて形成される逆円錐状の領域内を通過しない、請求項1〜3のいずれか1つに記載の真空蒸着装置。
Having two or more crucibles each holding different materials;
Each light for measuring the concentration of each vaporized material rotates at the center of the outlet of the crucible of the other material as a vertex and a straight line that forms an angle of 45 degrees with the vertical line passing through the center of the outlet. The vacuum evaporation system according to any one of claims 1 to 3, which does not pass through an inverted conical region formed.
前記測定装置で測定された前記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部をさらに備える、請求項1〜4のいずれか1つに記載の真空蒸着装置。   The apparatus further comprises a film formation condition control unit that controls film formation conditions for vaporizing the vaporized material on the surface of the substrate based on the concentration of the vaporized material measured by the measurement apparatus. 4. The vacuum evaporation apparatus according to any one of 4.
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