JP2019131859A - Vapor deposition device and vapor deposition method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、蒸着装置及び蒸着方法に関する。 The present invention relates to a vapor deposition apparatus and a vapor deposition method.
薄型の表示デバイスで代表される有機ELディスプレイ等では、その画素が多層構造になっている。このようなデバイスでは、各画素における光取り出し効率を高めるために、多層構造の各層の厚みをいかにして精度よく制御するかが重要になる。 In an organic EL display or the like typified by a thin display device, the pixel has a multilayer structure. In such a device, in order to increase the light extraction efficiency in each pixel, it is important how to accurately control the thickness of each layer of the multilayer structure.
例えば、各層は、有機分子で構成されていることから真空蒸着によって形成され、その厚みは、水晶振動子を用いた膜厚センサにより制御されることが多い。特に、最近では、水晶振動子からのレート値が変動した場合、蒸着レート(蒸気量)を所望の膜厚にできるように調節し、所望の膜厚を得ることが可能な成膜方法が提供されている(例えば、特許文献1参照)。 For example, since each layer is made of organic molecules, it is formed by vacuum deposition, and the thickness is often controlled by a film thickness sensor using a crystal resonator. In particular, recently, when the rate value from the crystal unit fluctuates, a deposition method that can adjust the vapor deposition rate (vapor amount) to a desired film thickness and obtain the desired film thickness is provided. (For example, refer to Patent Document 1).
しかしながら、上記の成膜方法では、1つの水晶振動子からのレート値と、電力センサからの加熱電力の変動により、該水晶振動子の外乱によるレート値の変化を検出し、水晶振動子からの出力に基づいて水晶振動子のツーリングファクタを変更している。 However, in the film formation method described above, a change in the rate value due to the disturbance of the crystal resonator is detected based on the fluctuation of the rate value from one crystal resonator and the heating power from the power sensor. The tooling factor of the crystal unit is changed based on the output.
このような方法では、複数の水晶振動子を有する膜厚センサを備えた蒸着装置では、複数の水晶振動子のそれぞれの特性が微妙にばらつく場合には、長時間にわたり蒸着速度を高精度に制御できない。 In such a method, in a vapor deposition apparatus equipped with a film thickness sensor having a plurality of crystal resonators, when the characteristics of the plurality of crystal resonators vary slightly, the deposition rate is controlled with high accuracy over a long period of time. Can not.
以上のような事情に鑑み、本発明の目的は、複数の水晶振動子を備えた膜厚センサにおいて、複数の水晶振動子によって検知される蒸着速度のばらつきが抑えられ、長時間にわたり蒸着速度が高精度に制御される蒸着装置及び蒸着方法を提供することにある。 In view of the circumstances as described above, the object of the present invention is to provide a film thickness sensor having a plurality of crystal resonators, in which variations in the deposition rate detected by the plurality of crystal resonators are suppressed, and the deposition rate can be maintained for a long time. An object of the present invention is to provide a vapor deposition apparatus and a vapor deposition method which are controlled with high accuracy.
上記目的を達成するため、本発明の一形態に係る蒸着装置は、真空容器と、蒸着源と、膜厚測定器と、制御装置とを具備する。
上記蒸着源は、上記真空容器内に設けられる。
上記膜厚測定器は、上記蒸着源に対向する複数の水晶振動子を含む膜厚センサを有する。上記膜厚測定器は、上記膜厚センサから選択されるいずれかの水晶振動子によって蒸着材料の蒸着速度が検知可能である。上記膜厚測定器は、上記蒸着源に対する基板及び上記膜厚センサの配置位置によって生じる、上記基板に形成される蒸着材料の蒸着速度と上記水晶振動子に形成される上記蒸着材料の上記蒸着速度との誤差を補正するツーリング係数を上記複数の水晶振動子のそれぞれに対して設定可能である。
上記制御装置は、上記水晶振動子によって検知される上記蒸着速度に基づいて、上記基板に形成される上記蒸着材料の膜厚を制御する。
上記制御装置は、
(a)上記膜厚センサから第1水晶振動子を選択し、上記第1水晶振動子によって検知される蒸着速度に基づいて、上記基板に形成される上記蒸着材料の上記膜厚を制御するステップと、
(b)上記第1水晶振動子による上記蒸着速度の検知を続け、上記第1水晶振動子の検知時間または上記第1水晶振動子の共振周波数が許容範囲を超えた場合には、上記膜厚センサから第2水晶振動子を選択するステップと、
(c)上記第1水晶振動子によって検知される蒸着速度と、上記第2水晶振動子によって検知される蒸着速度との差が目的値でない場合には、上記第2水晶振動子の上記ツーリング係数を補正して、上記差を目的値にするステップと、
(d)上記第2水晶振動子を第1水晶振動子とみなし、上記第1水晶振動子によって検知される蒸着速度に基づいて、上記基板に形成される上記蒸着材料の上記膜厚を制御するステップと、
(e)上記(b)ステップから上記(d)ステップまでを繰り返す。
In order to achieve the above object, a vapor deposition apparatus according to an embodiment of the present invention includes a vacuum vessel, a vapor deposition source, a film thickness measuring instrument, and a control device.
The vapor deposition source is provided in the vacuum container.
The film thickness measuring device has a film thickness sensor including a plurality of crystal resonators facing the vapor deposition source. The film thickness measuring device can detect the vapor deposition rate of the vapor deposition material by any one of the quartz oscillators selected from the film thickness sensors. The film thickness measuring device includes a deposition rate of a deposition material formed on the substrate and a deposition rate of the deposition material formed on the quartz resonator, which are generated depending on an arrangement position of the substrate and the thickness sensor relative to the deposition source. Can be set for each of the plurality of crystal resonators.
The control device controls the film thickness of the vapor deposition material formed on the substrate based on the vapor deposition rate detected by the crystal resonator.
The control device
(A) selecting a first crystal resonator from the film thickness sensor, and controlling the film thickness of the vapor deposition material formed on the substrate based on a vapor deposition rate detected by the first crystal resonator. When,
(B) If the deposition rate is continuously detected by the first crystal unit, and the detection time of the first crystal unit or the resonance frequency of the first crystal unit exceeds an allowable range, the film thickness is increased. Selecting a second crystal resonator from the sensor;
(C) When the difference between the deposition rate detected by the first crystal unit and the deposition rate detected by the second crystal unit is not a target value, the tooling coefficient of the second crystal unit Correcting the above difference to the target value,
(D) The second crystal resonator is regarded as a first crystal resonator, and the film thickness of the vapor deposition material formed on the substrate is controlled based on the vapor deposition rate detected by the first crystal resonator. Steps,
(E) The above steps (b) to (d) are repeated.
このような蒸着装置であれば、複数の水晶振動子を含む膜厚センサを用いても、複数の水晶振動子のそれぞれの水晶振動子の特性によって生じる蒸着速度のばらつきが抑えられるので、複数の水晶振動子のそれぞれによって蒸着源の蒸着量を長時間にわたり高精度に制御できる。 With such a vapor deposition apparatus, even if a film thickness sensor including a plurality of crystal resonators is used, variations in the evaporation rate caused by the characteristics of each crystal resonator of the plurality of crystal resonators can be suppressed. With each of the quartz oscillators, the deposition amount of the deposition source can be controlled with high accuracy over a long period of time.
上記の蒸着方法において、上記ステップ(c)において、上記第1水晶振動子によって検知される上記蒸着速度は、上記第1水晶振動子の使用終了前の第1時間帯における蒸着速度の平均値とし、上記第2水晶振動子によって検知される上記蒸着速度は、上記第2水晶振動子の使用開始後の第2時間帯における蒸着速度の平均値としてもよい。
蒸着装置。
In the above vapor deposition method, in the step (c), the vapor deposition rate detected by the first crystal resonator is an average value of the vapor deposition rate in a first time zone before the end of use of the first crystal resonator. The vapor deposition rate detected by the second crystal resonator may be an average value of the vapor deposition rates in a second time zone after the start of use of the second crystal resonator.
Vapor deposition equipment.
このような蒸着装置であれば、第1水晶振動子の使用終了直前の蒸着速度に基づいて、第2水晶振動子の使用開始直後の蒸着速度の補正がなされるので、複数の水晶振動子によって蒸着源の蒸着量を連続的に制御できる。 With such a vapor deposition apparatus, the vapor deposition rate is corrected immediately after the start of use of the second crystal resonator based on the vapor deposition rate immediately before the end of use of the first crystal resonator. The deposition amount of the deposition source can be controlled continuously.
上記目的を達成するため、本発明の一形態に係る蒸着方法は、複数の水晶振動子を含む膜厚センサからいずれかの水晶振動子を選択し、上記水晶振動子に形成される蒸着材料の蒸着速度を検知することによって、基板に形成される上記蒸着材料の膜厚を制御し、蒸着源に対する上記基板及び上記膜厚センサの配置位置によって生じる、上記基板に形成される蒸着材料の蒸着速度と上記水晶振動子に形成される上記蒸着材料の上記蒸着速度との誤差を補正するツーリング係数を上記複数の水晶振動子のそれぞれに対して設定可能な上記膜厚センサを用いる。
上記蒸着方法は、
(a)上記膜厚センサから第1水晶振動子を選択し、上記第1水晶振動子によって検知される蒸着速度に基づいて、上記基板に形成される上記蒸着材料の上記膜厚を制御するステップと、
(b)上記第1水晶振動子による上記蒸着速度の検知を続け、上記第1水晶振動子の検知時間または上記第1水晶振動子の共振周波数が許容範囲を超えた場合には、上記膜厚センサから第2水晶振動子を選択するステップと、
(c)上記第1水晶振動子によって検知される蒸着速度と、上記第2水晶振動子によって検知される蒸着速度との差が目的値でない場合には、上記第2水晶振動子の上記ツーリング係数を補正して、上記差を目的値にするステップと、
(d)上記第2水晶振動子を第1水晶振動子とみなし、上記第1水晶振動子によって検知される蒸着速度に基づいて、上記基板に形成される上記蒸着材料の上記膜厚を制御するステップと、
(e)上記(b)ステップから上記(d)ステップまでを繰り返す。
In order to achieve the above object, a vapor deposition method according to an aspect of the present invention selects any one of crystal resonators from a film thickness sensor including a plurality of crystal resonators, and provides a vapor deposition material formed on the crystal resonator. By detecting the deposition rate, the film thickness of the deposition material formed on the substrate is controlled, and the deposition rate of the deposition material formed on the substrate generated by the position of the substrate and the film thickness sensor with respect to the deposition source. And the film thickness sensor capable of setting a tooling coefficient for correcting the error between the vapor deposition material formed on the crystal resonator and the vapor deposition rate for each of the plurality of crystal resonators.
The above evaporation method is
(A) selecting a first crystal resonator from the film thickness sensor, and controlling the film thickness of the vapor deposition material formed on the substrate based on a vapor deposition rate detected by the first crystal resonator. When,
(B) If the deposition rate is continuously detected by the first crystal unit, and the detection time of the first crystal unit or the resonance frequency of the first crystal unit exceeds an allowable range, the film thickness is increased. Selecting a second crystal resonator from the sensor;
(C) When the difference between the deposition rate detected by the first crystal unit and the deposition rate detected by the second crystal unit is not a target value, the tooling coefficient of the second crystal unit Correcting the above difference to the target value,
(D) The second crystal resonator is regarded as a first crystal resonator, and the film thickness of the vapor deposition material formed on the substrate is controlled based on the vapor deposition rate detected by the first crystal resonator. Steps,
(E) The above steps (b) to (d) are repeated.
このような蒸着方法であれば、複数の水晶振動子を含む膜厚センサを用いても、複数の水晶振動子のそれぞれの水晶振動子の特性によって生じる蒸着速度のばらつきが抑えられるので、複数の水晶振動子のそれぞれによって蒸着源の蒸着量を長時間にわたり高精度に制御できる。 With such a vapor deposition method, even if a film thickness sensor including a plurality of crystal resonators is used, variation in the evaporation rate caused by the characteristics of each crystal resonator of the plurality of crystal resonators can be suppressed. With each of the quartz oscillators, the deposition amount of the deposition source can be controlled with high accuracy over a long period of time.
上記の蒸着方法では、上記ステップ(c)において、上記第1水晶振動子によって検知される上記蒸着速度は、上記第1水晶振動子の使用終了前の第1時間帯における蒸着速度の平均値とし、上記第2水晶振動子によって検知される上記蒸着速度は、上記第2水晶振動子の使用開始後の第2時間帯における蒸着速度の平均値としてもよい。 In the above vapor deposition method, in the step (c), the vapor deposition rate detected by the first crystal unit is an average value of the vapor deposition rate in a first time zone before the use of the first crystal unit. The vapor deposition rate detected by the second crystal resonator may be an average value of the vapor deposition rates in a second time zone after the start of use of the second crystal resonator.
このような蒸着方法であれば、第1水晶振動子の使用終了直前の蒸着速度に基づいて、第2水晶振動子の使用開始直後の蒸着速度の補正がなされるので、複数の水晶振動子によって蒸着源の蒸着量を連続的に制御できる。 With such a deposition method, the deposition rate immediately after the start of use of the second crystal unit is corrected based on the deposition rate immediately before the end of use of the first crystal unit. The deposition amount of the deposition source can be controlled continuously.
以上述べたように、本発明によれば、複数の水晶振動子を備えた膜厚センサにおいて、複数の水晶振動子によって検知される蒸着速度のばらつきが抑えられ、長時間にわたり蒸着速度が高精度に制御される蒸着装置及び蒸着方法が提供される。 As described above, according to the present invention, in the film thickness sensor having a plurality of crystal resonators, variations in the deposition rate detected by the plurality of crystal resonators are suppressed, and the deposition rate is highly accurate over a long period of time. A vapor deposition apparatus and a vapor deposition method are provided.
以下、図面を参照しながら、本発明の実施形態を説明する。各図面には、XYZ軸座標が導入される場合がある。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In each drawing, XYZ axis coordinates may be introduced.
図1(a)及び図1(b)は、本実施形態に係る蒸着装置の概略的断面図である。図1(c)は、本実施形態に係る蒸着装置に設置された膜厚センサの概略的斜視図である。図1(a)が正面図とした場合、図1(b)は、側面図に相当する。 FIG. 1A and FIG. 1B are schematic cross-sectional views of a vapor deposition apparatus according to this embodiment. FIG.1 (c) is a schematic perspective view of the film thickness sensor installed in the vapor deposition apparatus which concerns on this embodiment. When FIG. 1A is a front view, FIG. 1B corresponds to a side view.
蒸着装置1は、真空容器10と、蒸着源20と、基板搬送機構30と、膜厚測定器40と、温度センサ50と、制御装置60とを具備する。蒸着装置1では、X軸方向における基板90と蒸着源20との相対位置を変えながら、基板90に蒸着材料20mが蒸着される。図1(a)、(b)では、蒸着源20が固定され、蒸着源20の上方をX軸方向に基板90が移動する蒸着装置が例示されている。
The
真空容器10は、減圧状態が維持することが可能な容器である。真空容器10には、真空容器10内のガスを排気する排気系が設けられる。また、真空容器10には、真空容器10外から真空容器10内にガスを供給することが可能なガス供給機構が設けられてもよい。真空容器10をX−Y平面で切断したときの形状は、例えば、矩形状である。
The
蒸着源20は、真空容器10内に設けられている。蒸着源20は、例えば、真空容器10内の底部または底部近傍に設けられている。蒸着源20は、複数の蒸着源20sを有する。複数の蒸着源20sのそれぞれは、基板90が移動する方向に対して交差する方向(例えば、直交する方向)に並ぶ。蒸着源20は、いわゆるリニアソース型の蒸着源である。
The
複数の蒸着源20sのそれぞれは、蒸着材料20mを収容する。複数の蒸着源20sのそれぞれは、加熱装置(不図示)が設けられ、外部から供給される交流電圧によって加熱される。加熱装置は、例えば、誘導加熱装置または抵抗加熱装置である。複数の蒸着源20sのそれぞれが加熱されると、複数の蒸着源20sのそれぞれから、基板90に向けて蒸着材料20mが蒸発する。蒸着材料20mは、例えば、有機EL素子の発光層及びキャリア輸送層を構成する有機材料である。蒸着材料20mは、有機材料とは限らず、無機材料、金属等でもよい。
Each of the plurality of
基板搬送機構30は、蒸着源20上に設けられる。基板搬送機構30は、基板90が基板ホルダ91によって保持された状態で、基板90及び基板ホルダ91を真空容器10内で搬送する。基板搬送機構30には、基板90側に図示しないロール機構が設けられる。例えば、基板搬送機構30は、基板90及び基板ホルダ91を複数の蒸着源20sのそれぞれが並ぶ方向に対して直交する方向に搬送する。
The
複数の蒸着源20sのそれぞれから、基板90に向けて蒸着材料20mが蒸発すると、基板90の成膜対象面90dに蒸発物質が付着して、基板90に所望の厚みの薄膜が形成される。また、基板90を一定速度で移動しながら、成膜対象面90dへの蒸着を行うことにより、成膜対象面90dにおける局所成膜が抑えられ、成膜対象面90dに均一な厚みの薄膜が形成される。
When the
膜厚測定器40は、膜厚センサ41と、膜厚センサ42とを有する。膜厚センサ41、42は、蒸着源20からの蒸着材料20mの量を測定し、基板90に形成される薄膜の厚み(または、蒸着速度)を制御する。膜厚センサ41、42は、蒸着源20に対向する。但し、膜厚センサ41、42は、蒸着材料20mが基板90に到達するのを妨げないように配置される。例えば、膜厚センサ41、42は、蒸着源20と基板90との間には配置されない。蒸着装置1では、蒸着源20に対する、膜厚センサ41、42のそれぞれの幾何学的位置が固定されている。膜厚センサ41、42の出力は、制御装置60に入力される。
The film
ここで、膜厚センサ41は、実測用のセンサとして用いられる。膜厚センサ42は、膜厚センサ41に代わり、蒸着源20から発せられる蒸着材料20mの蒸発量を補正する代替用の予備センサとして用いてもよい。膜厚センサ42は、蒸着装置1から取り除いてもよい。
Here, the
膜厚センサ41は、本体41bと、複数の水晶振動子41cと、回転式のシャッタ41sを有する(図1(c))。膜厚センサ41は、例えば、12個の水晶振動子41cを含むマルチセンサである。膜厚センサ41に含まれる水晶振動子41cの数は、12個に限らない。
The
シャッタ41sには、複数の水晶振動子41cのいずれかが露出する開口41hが設けられている。シャッタ41sの回転により、膜厚センサ41から任意の水晶振動子41cが露出、選択される。膜厚センサ41では、膜厚センサ41から選択される任意の水晶振動子41cによって、それぞれの水晶振動子41cに形成される蒸着材料20mの蒸着速度が検知可能である。
The
膜厚センサ42は、本体42bと、基準となる水晶振動子42cと、シャッタ42sとを含む。膜厚センサ42では、水晶振動子42cに形成される蒸着材料20mの蒸着速度が検知可能である。
The
また、膜厚測定器40では、蒸着源20に対する基板90と、膜厚センサ41との配置位置(幾何的位置)によって、基板90に形成される蒸着材料20mの蒸着速度と、複数の水晶振動子41cのそれぞれに形成される蒸着材料20mの蒸着速度とに、誤差が生じた場合、この誤差を補正するツーリング係数(T Factor(T.F.))を複数の水晶振動子41cのそれぞれに対して設定可能になっている。
Further, in the film
温度センサ50は、複数の蒸着源20sのそれぞれに設置されている。温度センサ50は、例えば、熱電対により温度を測定する。温度センサ50は、制御装置60に接続されている。温度センサ50は、適宜、蒸着装置1から取り除いてもよい。
The
制御装置60は、膜厚測定器40及び温度センサ50の測定結果に基づいて、蒸着源20に設けられた加熱装置に供給される電力(交流電圧)を調整し、蒸着源20を所望の温度に調整し、蒸着材料20mの量が所望の値となるように制御する。
The
図2(a)及び図2(b)は、本実施形態に係る蒸着装置のブロック構成図である。ここで、図中のSVは、設定信号であり、SPは、目標信号であり、MVは、制御信号であり、PVは、測定信号である。 FIG. 2A and FIG. 2B are block configuration diagrams of the vapor deposition apparatus according to this embodiment. Here, SV in the figure is a setting signal, SP is a target signal, MV is a control signal, and PV is a measurement signal.
蒸着装置1では、膜厚測定器40の膜厚センサ41から任意の水晶振動子41cが選択され、水晶振動子41cに形成される蒸着材料20mの蒸着速度を検知することによって、基板90に形成される蒸着材料20mの膜厚が制御される。
In the
例えば、図2(a)には、温度センサ50を使用しない例が示されている。この場合、使用者によって所望の蒸着速度(SV)が蒸着装置1に設定されると、蒸着速度(SV)と、水晶振動子41cによって検知された蒸着速度(PV)との差が目的値内に収まるように交流電源に制御信号(MV)が送られる。この結果、使用者は、所望する蒸着速度で基板90に蒸着材料20mを蒸着することができる。この制御は、例えば、PID(Proportional Integral Differential)制御により行われる。
For example, FIG. 2A shows an example in which the
なお、水晶振動子41cによって検知される蒸着速度(PV)は、速度フィルタによって平均化処理がなされる。これらのPID制御及び膜厚測定器40の管理は、制御装置60により一括して行われる。
The vapor deposition rate (PV) detected by the
一方、温度センサ50を使用し、蒸着源20の温度を管理することにより、基板90に形成される蒸着材料20mの膜厚を制御することもできる。例えば、図2(b)に示すように、蒸着速度(SV)と、蒸着速度(PV)との差は、温度差として予め変換される。そして、この温度差が目的値内に収まるように、温度センサ50によって検知された温度(PV)が所望の温度になるように、交流電源に制御信号(MV)が送られる。この結果、使用者は、所望する蒸着速度で基板90に蒸着材料20mを蒸着することができる。
On the other hand, the film thickness of the
特に、リニアソース型の蒸着源20のように、熱容量が大きい蒸着源を用いる場合は、蒸着源20の蒸発量を直接的に検知して蒸着速度を制御する方法(図2(a))よりも、蒸着源20の温度を検知して蒸着速度を制御する方法(図2(b))のほうが、蒸発量の過度現象が抑制されて、より精度の高い膜厚制御ができる。
In particular, when using a vapor deposition source having a large heat capacity, such as the linear source type
しかし、膜厚センサ41は、複数の水晶振動子41cを含む。これら複数の水晶振動子41cのそれぞれの特性が微妙にばらついた場合、蒸着材料20mの蒸発量が一定だとしても、複数の水晶振動子41cのそれぞれによって検知される蒸着速度が同じ値を示すとは限らない。例えば、複数の水晶振動子41cのそれぞれの表面状態(例えば、研磨状態)、厚みが異なる場合、複数の水晶振動子41cのそれぞれによって検知される蒸着速度が異なってしまう。特に、蒸着速度が低くなるほど(例えば、0.01nm/秒〜数10nm/秒)、蒸着速度のばらつきが顕著になる。
However, the
これにより、図2(a)、(b)で示した制御を試みても、PID制御で用いられる蒸着速度(PV)の信号が水晶振動子ごとにばらついてしまい、基板90に形成される蒸着材料20mの蒸着速度が水晶振動子ごとにばらつくことになる。
Thereby, even if the control shown in FIGS. 2A and 2B is attempted, the vapor deposition rate (PV) signal used in the PID control varies for each crystal resonator, and the vapor deposition formed on the
このような状況の中、蒸着装置1では、以下の蒸着方法により、蒸着速度(PV)の信号が水晶振動子ごとにばらつくことなく、基板90に形成される蒸着材料20mの蒸着速度が各水晶振動子を用いて高精度に制御される。この方法は、制御装置60によって自動的に行われる。例えば、制御装置60は、複数の水晶振動子41cを含む膜厚センサ41からいずれかの水晶振動子41cを選択する。この水晶振動子41cに形成される蒸着材料20mの蒸着速度を検知することによって、基板90に形成される蒸着材料20mの膜厚が制御される。
Under such circumstances, in the
図3は、本実施形態に係る蒸着方法の概要を示すグラフ図である。
図3の上段には、時間と基板90に形成される薄膜の蒸着速度との関係が示されている。図3の下段には、時間と膜厚センサ41で計測される薄膜の蒸着速度との関係が示されている。上段、下段の時間のスケールは同じである。また、上段、下段ともに、水晶振動子41cが切り替えられるときの蒸着速度が示されている。
FIG. 3 is a graph showing an outline of the vapor deposition method according to the present embodiment.
The upper part of FIG. 3 shows the relationship between time and the deposition rate of the thin film formed on the
制御装置60は、膜厚センサ41からいずれかの水晶振動子41c−1(第1水晶振動子)を選択し、最初に選択された水晶振動子41c−1によって検知される蒸着速度に基づいて、基板90に形成される蒸着材料20mの膜厚を制御する(ステップ10)。この区間をA区間とする。
The
A区間での水晶振動子41c−1による蒸着速度の検知が続けられ、水晶振動子41c−1の検知時間または共振周波数が許容範囲を超えた場合には、シャッタ41sを回転し、膜厚センサ41において次の水晶振動子41c−2(第2水晶振動子)が選択される(ステップ20)。
When the detection of the vapor deposition rate by the
但し、A区間での水晶振動子41c−1によって検知される蒸着速度のデータとしては、水晶振動子41c−1が使用される終了前の第1時間帯における蒸着速度の平均値が取得される。例えば、第1時間帯は、水晶振動子41c−1の使用が終了される時点から70秒前まで遡ってからの60秒間とする。
However, as the vapor deposition rate data detected by the
次に、水晶振動子41c−1から水晶振動子41c−2に切り替えられた直後は、水晶振動子41c−2が表示する蒸着速度が安定するまで予備時間(待機時間)を設ける。予備時間では、水晶振動子41c−2による蒸着速度の表示を非表示にしてもよい。
Next, immediately after switching from the
次に、予備時間が経過した後、水晶振動子41c−2による蒸着速度の表示を開始する。続いて、水晶振動子41c−2による表示開始後から第2時間帯において、水晶振動子41c−2による蒸着速度の平均値が取得される。例えば、第2時間帯は、水晶振動子41c−2の使用開始後の予備時間が過ぎてから10秒経過後の60秒間とする。
Next, after the preliminary time has elapsed, the display of the deposition rate by the
次に、水晶振動子41c−1によって検知される蒸着速度(平均値)と、水晶振動子41c−2によって検知される蒸着速度(平均値)との差d1が目的値でない場合には、水晶振動子41c−2のツーリング係数を補正して(T補正)、その差d1を目的値にする(ステップ30)。目的値は、例えば、"0"とする。
Next, when the difference d1 between the vapor deposition rate (average value) detected by the
次に、ツーリング係数が補正された水晶振動子41c−2によって検知される蒸着速度に基づいて、基板90に形成される蒸着材料20mの膜厚を制御する(ステップ40)。この区間をC区間とする。
Next, the film thickness of the
次に、水晶振動子41c−2を水晶振動子41c−1とみなし、ステップ20からステップ40までを再び繰り返すことで、水晶振動子41c−1、2以外の水晶振動子41cの全てについて、ツーリング係数が適宜補正される。
Next, the
なお、区間Aと区間Cとの間のB区間では、基板90に形成される蒸着材料20mの膜厚が水晶振動子41cを用いて制御されていない。B区間では、A区間の終了間際の蒸着源20の温度を維持する。これは、B区間では、水晶振動子41c−2の動作が安定する予備時間やT補正を要し、この区間での水晶振動子41c−2を用いて、基板90に形成される蒸着材料20mの膜厚を高精度に制御できないからである。
In the section B between the sections A and C, the film thickness of the
但し、B区間は、水晶振動子41c−2の予備時間とT補正に要する時間とを合わせた程度の短時間となるため、A区間の終了間際の蒸着源20の温度を維持することにより、基板90に形成される蒸着材料20mの膜厚は、高精度に制御される。
However, since the B section is a short time that is the sum of the preliminary time of the
このような蒸着方法であれば、複数の水晶振動子41cを含む膜厚センサ41を用いても、複数の水晶振動子41cのそれぞれの特性によって生じる蒸着速度のばらつきが抑えられるので、複数の水晶振動子41cのそれぞれによって蒸着源20の蒸着量を長時間にわたり高精度に制御できる。
With such a vapor deposition method, even if a
特に、本実施形態では、水晶振動子41c−1の使用終了直前の蒸着速度に基づいて、次に使用する水晶振動子41c−2の使用開始直後の蒸着速度の補正がなされるので、複数の水晶振動子41cによって蒸着源20の蒸着量を連続的に制御できる。この現象を以下に説明する。
In particular, in the present embodiment, since the deposition rate immediately after the start of use of the
図4は、本実施形態に係る蒸着方法の作用を示すグラフ図である。 FIG. 4 is a graph showing the operation of the vapor deposition method according to this embodiment.
例えば、水晶振動子41c−1によって検知される初期の時点1sでの蒸着速度を仮に10nm/sとする。このとき、基板90における蒸着速度も10nm/sであるとする。但し、蒸着源20に同じ電力を供給しつつ、蒸着材料20mの基板90への蒸着を続けると、蒸着源20からの蒸発量が経時で変動する場合がある。この要因は、例えば、蒸着を続けた結果、蒸着源20内の蒸着材料20mの量が変動した場合には、蒸着源20に同じ電力を供給しても、蒸着材料20mの単位体積あたりに投入される電力が変動するからである。
For example, it is assumed that the vapor deposition rate at the
本実施形態では、この蒸発量の変動を複数の水晶振動子41cを用いて連続的に追跡することができる。
In the present embodiment, the fluctuation of the evaporation amount can be continuously tracked using the plurality of
例えば、水晶振動子41c−1によって検知される終期の時点1eでの蒸着速度が10nm/sから11nm/sになったとき、次の水晶振動子41c−2によって検知される初期の時点2sでの蒸着速度は、水晶振動子41c−1の終期の時点1eでの蒸着速度の情報を引き継ぎ、11nm/sに補正される。ここで、目的値は、「0」としている。
For example, when the deposition rate at the final time point 1e detected by the
続いて、水晶振動子41c−2によって検知される終期の時点2eでの蒸着速度が11nm/sから12nm/sになったとき、次の水晶振動子41c−3によって検知される初期の時点3sでの蒸着速度は、水晶振動子41c−2の終期の時点2eでの蒸着速度の情報を引き継ぎ、12nm/sに補正される。なお、蒸着源20に投入される電力は、時点1sから一定であるとする。
Subsequently, when the deposition rate at the final time point 2e detected by the
このような補正が水晶振動子41c−3以降に選択される水晶振動子41cに対してもなされるため、蒸発量の変動を複数の水晶振動子41cを用いて連続的に追跡することができる。
Since such correction is also performed for the
例えば、3番目の水晶振動子41c−3の補正が直前の水晶振動子41c−2の終期2e以外の蒸着速度を基に補正されると、以下のような不具合が起き得る。例えば、3番目の水晶振動子41c−3が1番目の水晶振動子41c−1の初期の時点1sでの蒸着速度を基準に補正されてしまうと、水晶振動子41c−3の初期の時点3sでの蒸着速度が「目的値」を0とするために、12nm/sから10nm/sと不連続に補正されてしまう。このため、蒸発量の変動(揺らぎ)が補正に反映されなくなる。
For example, if the correction of the
なお、実際には、複数の水晶振動子41cのそれぞれによって検知された蒸着速度に基づいて、蒸着源20に投入する電力が適正に制御される。これにより、複数の水晶振動子41cを用いて、基板90に形成される薄膜の蒸着速度が一定値(上記の例では、終始10nm/s)に制御される。
In practice, the electric power supplied to the
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上述の実施形態にのみ限定されるものではなく種々変更を加え得ることは勿論である。各実施形態は、独立の形態とは限らず、技術的に可能な限り複合させることができる。 As mentioned above, although embodiment of this invention was described, this invention is not limited only to the above-mentioned embodiment, Of course, a various change can be added. Each embodiment is not necessarily an independent form, and can be combined as much as technically possible.
1…蒸着装置
10…真空容器
20、20s…蒸着源
20m…蒸着材料
30…基板搬送機構
40…膜厚測定器
41、42…膜厚センサ
41h…開口
41s、42s…シャッタ
41b、42b…本体
41c、41c−1、41c−2、41c−3、42c…水晶振動子
50…温度センサ
60…制御装置
90…基板
90d…成膜対象面
91…基板ホルダ
DESCRIPTION OF
Claims (4)
前記真空容器内に設けられた蒸着源と、
前記蒸着源に対向する複数の水晶振動子を含む膜厚センサを有し、前記膜厚センサから選択されるいずれかの水晶振動子によって蒸着材料の蒸着速度が検知可能であり、前記蒸着源に対する基板及び前記膜厚センサの配置位置によって生じる、前記基板に形成される蒸着材料の蒸着速度と前記水晶振動子に形成される前記蒸着材料の前記蒸着速度との誤差を補正するツーリング係数を前記複数の水晶振動子のそれぞれに対して設定可能な膜厚測定器と、
前記水晶振動子によって検知される前記蒸着速度に基づいて、前記基板に形成される前記蒸着材料の膜厚を制御する制御装置と
を具備し、
前記制御装置は、
(a)前記膜厚センサから第1水晶振動子を選択し、前記第1水晶振動子によって検知される蒸着速度に基づいて、前記基板に形成される前記蒸着材料の前記膜厚を制御するステップと、
(b)前記第1水晶振動子による前記蒸着速度の検知を続け、前記第1水晶振動子の検知時間または前記第1水晶振動子の共振周波数が許容範囲を超えた場合には、前記膜厚センサから第2水晶振動子を選択するステップと、
(c)前記第1水晶振動子によって検知される蒸着速度と、前記第2水晶振動子によって検知される蒸着速度との差が目的値でない場合には、前記第2水晶振動子の前記ツーリング係数を補正して、前記差を目的値にするステップと、
(d)前記第2水晶振動子を第1水晶振動子とみなし、みなされた前記第1水晶振動子によって検知される蒸着速度に基づいて、前記基板に形成される前記蒸着材料の前記膜厚を制御するステップと、
(e)前記(b)ステップから前記(d)ステップまでを繰り返す
蒸着装置。 A vacuum vessel;
A vapor deposition source provided in the vacuum vessel;
It has a film thickness sensor including a plurality of crystal resonators facing the vapor deposition source, the vapor deposition rate of the vapor deposition material can be detected by any one of the crystal resonators selected from the film thickness sensors, A plurality of tooling coefficients for correcting an error between a deposition rate of a deposition material formed on the substrate and a deposition rate of the deposition material formed on the crystal resonator, which is caused by an arrangement position of the substrate and the film thickness sensor. A film thickness measuring device that can be set for each of the quartz crystal resonators,
A control device for controlling the film thickness of the vapor deposition material formed on the substrate based on the vapor deposition rate detected by the crystal resonator; and
The controller is
(A) selecting a first crystal resonator from the film thickness sensor and controlling the film thickness of the vapor deposition material formed on the substrate based on a deposition rate detected by the first crystal resonator. When,
(B) When the detection of the deposition rate by the first crystal unit is continued and the detection time of the first crystal unit or the resonance frequency of the first crystal unit exceeds an allowable range, the film thickness Selecting a second crystal resonator from the sensor;
(C) When the difference between the deposition rate detected by the first crystal unit and the deposition rate detected by the second crystal unit is not a target value, the tooling coefficient of the second crystal unit Correcting the difference to a target value;
(D) The second crystal resonator is regarded as a first crystal resonator, and the film thickness of the vapor deposition material formed on the substrate is determined based on the vapor deposition rate detected by the regarded first crystal resonator. A step of controlling
(E) A vapor deposition apparatus that repeats the steps (b) to (d).
前記ステップ(c)において、
前記第1水晶振動子によって検知される前記蒸着速度は、前記第1水晶振動子の使用終了前の第1時間帯における蒸着速度の平均値とし、
前記第2水晶振動子によって検知される前記蒸着速度は、前記第2水晶振動子の使用開始後の第2時間帯における蒸着速度の平均値とする
蒸着装置。 The vapor deposition method according to claim 1,
In step (c),
The deposition rate detected by the first crystal unit is an average value of the deposition rate in a first time zone before the end of use of the first crystal unit,
The vapor deposition rate detected by the second crystal resonator is an average value of the vapor deposition rate in a second time zone after the start of use of the second crystal resonator.
(a)前記膜厚センサから第1水晶振動子を選択し、前記第1水晶振動子によって検知される蒸着速度に基づいて、前記基板に形成される前記蒸着材料の前記膜厚を制御するステップと、
(b)前記第1水晶振動子による前記蒸着速度の検知を続け、前記第1水晶振動子の検知時間または前記第1水晶振動子の共振周波数が許容範囲を超えた場合には、前記膜厚センサから第2水晶振動子を選択するステップと、
(c)前記第1水晶振動子によって検知される蒸着速度と、前記第2水晶振動子によって検知される蒸着速度との差が目的値でない場合には、前記第2水晶振動子の前記ツーリング係数を補正して、前記差を目的値にするステップと、
(d)前記第2水晶振動子を第1水晶振動子とみなし、みなされた前記第1水晶振動子によって検知される蒸着速度に基づいて、前記基板に形成される前記蒸着材料の前記膜厚を制御するステップと、
(e)前記(b)ステップから前記(d)ステップまでを繰り返す
蒸着方法。 The film of the vapor deposition material formed on the substrate by selecting any one of the crystal vibrators from a film thickness sensor including a plurality of crystal vibrators and detecting the vapor deposition rate of the vapor deposition material formed on the crystal vibrator The deposition rate of the vapor deposition material formed on the substrate and the vapor deposition rate of the vapor deposition material formed on the crystal resonator, which are generated by the arrangement position of the substrate and the film thickness sensor with respect to the vapor deposition source, are controlled. An evaporation method using the film thickness sensor capable of setting a tooling coefficient for correcting an error for each of the plurality of crystal resonators,
(A) selecting a first crystal resonator from the film thickness sensor and controlling the film thickness of the vapor deposition material formed on the substrate based on a deposition rate detected by the first crystal resonator. When,
(B) When the detection of the deposition rate by the first crystal unit is continued and the detection time of the first crystal unit or the resonance frequency of the first crystal unit exceeds an allowable range, the film thickness Selecting a second crystal resonator from the sensor;
(C) When the difference between the deposition rate detected by the first crystal unit and the deposition rate detected by the second crystal unit is not a target value, the tooling coefficient of the second crystal unit Correcting the difference to a target value;
(D) The second crystal resonator is regarded as a first crystal resonator, and the film thickness of the vapor deposition material formed on the substrate is determined based on the vapor deposition rate detected by the regarded first crystal resonator. A step of controlling
(E) A vapor deposition method in which steps (b) to (d) are repeated.
前記ステップ(c)において、
前記第1水晶振動子によって検知される前記蒸着速度は、前記第1水晶振動子の使用終了前の第1時間帯における蒸着速度の平均値とし、
前記第2水晶振動子によって検知される前記蒸着速度は、前記第2水晶振動子の使用開始後の第2時間帯における蒸着速度の平均値とする
蒸着方法。 The vapor deposition method according to claim 3, wherein:
In step (c),
The deposition rate detected by the first crystal unit is an average value of the deposition rate in a first time zone before the end of use of the first crystal unit,
The vapor deposition rate detected by the second crystal resonator is an average value of the vapor deposition rate in a second time zone after the start of use of the second crystal resonator.
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