JP5121645B2

JP5121645B2 - 真空蒸着設備の膜厚検出装置

Info

Publication number: JP5121645B2
Application number: JP2008245055A
Authority: JP
Inventors: 博之大工; 鉄也井上
Original assignee: Hitachi Zosen Corp
Current assignee: Hitachi Zosen Corp
Priority date: 2008-09-25
Filing date: 2008-09-25
Publication date: 2013-01-16
Anticipated expiration: 2028-09-25
Also published as: JP2010077469A

Description

本発明は、真空蒸着設備において、蒸着材に蒸着される蒸着物質の膜厚を計測する膜厚検出器の検出ヘッドを交換可能な膜厚検出装置に関する。

真空状態の蒸着容器において、基板などの溶着材の表面に蒸着物質により薄膜を形成する蒸着設備では、膜厚センサを使用して、溶着材の表面に形成される膜厚を計測している。

この膜厚センサは、たとえば検出素子として水晶振動子が用いられており、その動作原理は、水晶振動子の両側に設けた電極を介して交流電場を印加すると、圧電効果により水晶振動子が共振振動を起こすことを利用するもので、共振周波数は、水晶振動子の表面に蒸着された蒸着物質が増加すると、低い周波数側に変動する。この変動量は蒸着物質の蒸着量（膜厚）に比例することから、共振周波数の変化を計測することにより蒸着材に形成された膜厚を測定することができる。

このような膜厚センサでは、水晶振動子に蒸着された蒸着物質の膜厚が厚くなると共振周波数が低くなり、計測誤差が大きくなるため、一定の共振周波数以下となると、水晶振動子を新しいものと交換する必要がある。

膜厚センサを交換する場合、たとえば有機ＥＬ物質の蒸着では、蒸着作業を停止し、約３００℃程度に加熱された蒸着容器を常温まで冷却して行い、再度加熱して再稼動する必要があり、生産性が低下する要因となっている。

このため、たとえば特許文献１には、蒸着容器内と大気側とにそれぞれ開閉自在で真空度を保持可能な複数のモニターヘッドを蒸着容器に貫設し、これらモニターヘッド内に膜厚センサヘッドを交換可能に配置した構成が開示されている。
特開昭６１−６４８８０号公報（第２図）

しかしながら、特許文献１には、蒸着容器に複数のモニターヘッドを設けることは開示されるものの、蒸発源に対して一定位置に設置するセンサヘッドの交換機構は開示されておらず、センサヘッドの位置決めや着脱機構について詳細な説明がない。

本発明は上記問題点を解決して、膜厚検出器の検出ヘッドを迅速かつ精度よく交換できる真空蒸着設備の膜厚検出装置を提供することを目的とする。

請求項１記載の発明は、真空蒸着容器に、シャッタを介して開閉自在でかつ真空状態を保持可能な予備容器を具備した真空蒸着設備における膜厚検出器の検出ヘッド交換装置であって、計測開口部に臨んで検出素子を収容した収納ボックスと、当該収納ボックスに設けられた被位置決め部と、検出素子に給電して膜厚を計測するための端子とを有する検出ヘッドを設け、真空蒸着容器内に、位置決め部により前記検出ヘッドの被位置決め部を位置決めして計測部に保持する検出器支持部材を設け、前記検出ヘッドを、前記予備容器内と前記検出器支持部材との間で出し入れ可能な検出器導入出装置と、前記計測部に配置された前記検出ヘッドの端子に接続可能な端子接続部を有する操作部材を設けたものである。

請求項２記載の発明は、請求項１記載の構成において、予備容器は、新規な検出ヘッドを真空蒸着容器に搬入する導入予備容器と、使用済み検出ヘッドを真空蒸着容器から搬出する導出予備容器からなり、検出器導入出装置は、新規な検出ヘッドを前記導入予備容器から真空蒸着容器の検出器支持部材の待機位置に搬入する検出器導入装置と、使用済み検出ヘッドを真空蒸着容器の検出器支持部材の待機位置から前記導出予備容器に排出する検出器導出装置からなり、操作部材により、検出ヘッドを前記検出器支持部材の待機位置と計測部との間で移送可能とし、前記導入予備容器に新規な検出ヘッドを予熱する予熱ヒータを設けたものである。

請求項３記載の発明は、請求項１記載の構成において、検出器支持部材に、回転自在に支持されて周回経路上の複数の保持部にそれぞれ検出ヘッドを保持可能な回転保持体を設け、当該回転保持体の周回経路上に、操作部材が装着されて膜厚の検出を行う計測部と、予備容器との間で検出ヘッドを搬入、搬出する搬入出部を設け、当該回転保持体の回転方向に沿って前記搬入出部から前記計測部までの間に、予熱ヒータにより検出ヘッドを予熱する予熱部を設けたものである。

請求項１記載の発明によれば、検出器導入出装置により、真空状態を保持可能な予備室と、真空蒸着室内に配置された検出器支持部材の計測部との間で検出ヘッドを搬入、搬出するので、短時間で検出ヘッドを交換できるとともに、計測部に設けた位置決め部に被位置決め部を介して検出ヘッドを計測部に精度よく位置決めすることができ、高精度で膜厚を検出することができる。

請求項２記載の発明によれば、導入予備容器と導出予備容器を設けるとともに、検出器導入装置と検出器導出装置を設けたので、計測部に対する使用済み検出ヘッドの搬出と、新規な検出ヘッドの搬入とを順次行うことができ、検出ヘッドの交換作業時間を短縮することができる。また導入予備容器では、予熱ヒータにより計測温度まで予熱した新規な検出ヘッドを計測部に搬入することができるので、検出素子の温度に左右されることなく、新規な検出ヘッドによる初期の膜厚計測を精度良く行うことができる。

請求項３記載の発明によれば、検出器支持部材に、複数の検出ヘッドを保持した回転保持体を設けたので、回転保持体を回転して新規な検出ヘッドを予熱部から計測部に搬入すると同時に、計測部の使用済み検出ヘッドを搬出し、新規な検出ヘッドに迅速に交換することができる。しかも、この新規な検出ヘッドが予熱部で予熱されていることから、検出素子の温度に左右されることなく、新規な検出ヘッドによる初期の膜厚計測を精度良く行うことができる。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
[実施の形態１]
本発明に係る膜厚検出装置を有する真空蒸着設備の実施の形態１を図１〜図８を参照して説明する。

図１，図２に示すように、真空状態を保持可能な真空蒸着容器１１には、真空ポンプ１２が接続されて真空蒸着容器１１内を真空雰囲気とする真空ポート１３と、正面の開口部に設けられたワーク搬入シャッタ１８Ａと、背面の開口部に設けられたワーク搬出シャッタ１８Ｂと、ワーク搬入シャッタ１８Ａを開けて正面の開口部から蒸着前の基板（蒸着材）Ｐを搬入可能で真空状態を保持可能なワーク搬入室１４Ａと、ワーク搬出シャッタ１８Ｂを開けて背面の開口部から蒸着済みの基板（蒸着材）Ｐを搬出可能で真空状態を保持可能なワーク搬出室１４Ｂが設けられている。

真空蒸着容器１１の底部に、加熱装置により加熱して蒸着物質を蒸発させる蒸着源１５が配置され、この蒸着源１５に対向して天井部に基板Ｐを保持するワーク保持装置１６が設置されている。１７は、蒸着源１５とワーク保持装置１６との間に介在されて基板Ｐの蒸着物質を通過、遮断可能な蒸着シャッタである。

膜厚検出装置２１は、ワーク保持装置１６に保持された基板Ｐの側部近傍に配置されており、図３，図４に示すように、真空蒸着容器１１の天井部から垂設されて検出ヘッド２２を保持する計測部２３ａを有する検出器支持部材２３と、検出ヘッド２２に着脱自在で検出ヘッド２２を待機位置と計測部２３ａとの間で移送可能な操作部材２４と、操作部材２４を操作する計測用操作機２９と、検出ヘッド２２に作動電源を供給する計測電源２５と、検出ヘッド２２から膜厚を計測する膜厚計測部２６と、検出ヘッド２２を交換する検出ヘッド交換装置２７とを具備している。

検出ヘッド２２は、図５，図６に示すように、上面が開放され円筒容器状に形成された底部ケース３２と、下面が開放された円筒容器状で底部ケース３２に上方から嵌合される上部ケース３３からなる収納ボックス３４を備え、底部ケース３２の収納凹部３２ｂに、水晶振動子（検出素子）３１を収容する位置決め用の段部と、水晶振動子３１の計測面（下面）３１ａが臨む計測開口部３２ａとが形成され、収納凹部３２ｂに上方から嵌合された上部ケース３３により、水晶振動子３１の外周部が押圧されて固定されている。

水晶振動子３１は円板状で、反計測面である電極面（上面）３１ｂで内周側に一方の電極３５Ａが設けられ、外周側の所定位置に他方の電極３５Ｂが設けられている。また底部ケース３２の下面には複数（図では４本）の位置決めピン（被位置決め部）３６が突設されている。底部ケース３２の外周面の所定位置に、後述する検出器導入装置６３のヘッド導入具６３ａの先端部および検出器導出装置７３のヘッド導出具７３ａの先端部を取り付けるための連結部である導入用の雌ねじ孔３７Ａおよび導出用の雌ねじ孔３７Ｂが９０°隔てて形成されている。

上面ケース３３は、導電材により形成された上面部３３ａおよび円筒部３３ｂを有し、上面部３３ａの中央部に絶縁部材を介してオス形コネクタ３８Ａが貫通されて上方に突出するように設けられている。また上面ケース３３内に、オス形コネクタ３８Ａの心線端子（端子）３８Ａａに接続されて底面外周側に広がる複数（図では２本）のばね電極３９が設けられ、これらばね電極３９が水晶振動子３１の一方の電極３５Ａに圧接されている。また上面ケース３３とオス形コネクタ３８Ａの外筒端子（端子）３８Ａｂとがリード線などを介して導通されるとともに、円筒部３３ｂの下端部が水晶振動子３１の他方の電極３５Ｂに圧接されることにより、外筒端子３８Ａｂと水晶振動子３１の他方の電極３５Ｂとが導通されている。

検出器支持部材２３は、真空蒸着容器１１の天井部から垂下された複数の支持ロッド４１を介して計測部２３ａを形成する保持プレート４２が支持され、この保持プレート４２には、計測部２３ａの周囲に検出ヘッド２２の位置決めピン３６が嵌合される位置決め孔（位置決め部）４３が形成されるとともに、検出ヘッド２２の計測開口部３２ａに重なる計測窓４４が形成されている。

操作部材２４は、真空蒸着容器１１の天井部を貫通して出退自在に配置された中空状の操作ロッド５１と、操作ロッド５１の先端部にオス形コネクタ３８Ａに嵌合、離脱自在に設けられたメス形コネクタ（端子接続部）３８Ｂと、この操作ロッド５１の下端でメス形コネクタ３８Ｂの外周部に設けられて検出ヘッド２２を冷却する冷却ヘッド５２と、中空部に内装されてメス形コネクタ３８Ｂの心線端子３８Ｂａおよび外筒端子３８Ｂｂと、計測電源２５と膜厚計測部２６とを接続する給電・計測ケーブル５３と、中空部に内装されて冷媒供給装置２８と冷却ヘッド５２との間で冷却流体（冷却油、冷却ガス）を供給、排出する冷媒給排管５４とを具備している。また真空蒸着容器１１の天井部外面には、操作ロッド５１を出退させる計測用操作機２９が設けられている。

なお、操作ロッド５１の先端部にオス形コネクタ（端子接続部）３８Ａを設け、検出ヘッド２２にメス形コネクタ３８Ｂを設けてもよい。
検出ヘッド交換装置２７は、真空蒸着容器１１で検出器支持部材２３の計測部２３ａの側方に対向する開口部に開閉自在に設けられた気密仕様の導入シャッタ６１と、検出器支持部材２３の計測部２３ａの後方に対向する開口部に開閉自在に設けられた気密仕様のヘッド導出シャッタ７１と、ヘッド導入シャッタ６１に対応して真空蒸着容器１１の右側面に設置されて真空状態を保持可能な導入予備容器６２と、ヘッド導出シャッタ７１に対応して真空蒸着容器１１の背面に設置されて真空状態を保持可能な導出予備容器７２と、導入予備容器６２内から検出器支持部材２３の待機位置２３ｂに検出ヘッド２２を搬入可能な検出器導入装置（検出器導入出装置）６３と、導出予備容器７２内から検出器支持部材２３の待機位置２３ｂに検出ヘッド２２を搬出可能な検出器導出装置（検出器導入出装置）７３とを具備している。

前記導入予備容器６２には、真空ポンプ１２に接続された真空ポート６４と、検出ヘッド２２を計測温度（蒸着温度）に接近する温度に予熱する予熱ヒータ６５と、検出ヘッド２２を導入予備容器６２内に搬入可能な気密仕様のヘッド供給シャッタ６６とが設けられている。前記導出予備容器７２には、真空ポンプ１２に接続された真空ポート（図示せず）と、検出ヘッド２２を搬出可能な気密仕様のヘッド排出シャッタ７４とが設けられている。

検出器導入装置６３は、先端部に、検出ヘッド２２の雌ねじ孔３７Ａに着脱自在な雄ねじ部（連結部）６３ｂを有するロッド状のヘッド導入具６３ａと、雄ねじ部６３ｂを雌ねじ孔３７Ａに装着、離脱させるためにヘッド導入具６３ａを軸心回りに回転させるとともに、検出ヘッド２２を導入予備容器６２内から検出器支持部材２３の待機位置２３ｂに搬入するために出退させる導入操作駆動部６３ｃとを具備している。

検出器導出装置７３は、先端部に、検出ヘッド２２の雌ねじ孔３７Ｂに着脱自在な雄ねじ部（連結部）７３ｂを有するロッド状のヘッド導出具７３ａと、雄ねじ部７３ｂを雌ねじ孔３７Ｂに装着、離脱させるためにヘッド導出具７３ａを軸心回りに回転させるとともに、検出ヘッド２２を検出器支持部材２３の待機位置２３ｂから導出予備容器７２内に搬入するために出退させる導出操作駆動部７３ｃとを具備している。

上記構成において、ワーク保持装置１６に保持された基板Ｐの蒸着作業が終了すると、蒸着シャッターを閉じた後、図示しないワーク搬出装置により、ワーク搬出シャッタ１８Ｂを開けて蒸着済みの基板Ｐが真空蒸着容器１１からワーク搬出室１４Ｂに搬出される。ワーク搬出シャッタ１８Ｂを閉じた後、ついでワーク搬入シャッタ１８Ａを開けて、図示しないワーク搬入装置により、蒸着前の基板Ｐがワーク搬入室１４Ａから真空蒸着容器１１に搬入され、ワーク保持装置１６に保持されると、ワーク搬入シャッタ１８Ａを閉じ、蒸着シャッタ１７を開放して蒸着作業が再開される。

膜厚計測部２６により、多量の蒸着材料が水晶振動子３１の計測面に蒸着されて、検出ヘッド２２の水晶振動子３１の共振周波数が低くなると、膜厚の計測誤差が大きくなるため、検出ヘッド交換装置２７により検出ヘッド２２を交換する。

１．膜厚検出装置２１では、計測電源２５からの給電を停止し、計測用操作機２９により操作ロッド５１を引き上げて使用済みの検出ヘッド２２を計測部２３ａから所定距離上方の待機位置２３ｂまで持ち上げ、位置決めピン３６を保持プレート４２の位置決め孔４３から抜き出す。同時に、真空蒸着容器１１のヘッド導出シャッタ７１を開放して真空蒸着容器１１と導出予備容器７２を連通させる。そして導出用操作駆動部７３ｃを操作してヘッド導出具７３ａを真空蒸着容器１１内の待機位置２３ｂまで突出させ、さらにヘッド導出具７３ａを軸心周りに回転させて雄ねじ部７３ｂを、使用済みの検出ヘッド２２の雌ねじ孔３７Ｂに装着し、ヘッド導出具７３ａと使用済みの検出ヘッド２２とを連結する。さらに計測用操作機２９により操作ロッド５１を引き上げて、使用済みの検出ヘッド２２のオス形コネクタ３８Ａからメス形コネクタ３８Ｂを離脱させ、使用済みの検出ヘッド２２と操作ロッド５１とを分離する。さらに導出用操作駆動部７３ｃによりヘッド導出具７３ａを後退させて使用済みの検出ヘッド２２を待機位置２３ｂから導出予備容器７２内に取り出し、ヘッド導出シャッタ７１を閉じる。

２．予め導入予備容器６２には、新規な検出ヘッド２２が搬入され、ヘッド導入具６３ａの雄ねじ部６３ｂが新規な検出ヘッド２２の雌ねじ孔３７Ａに装着されている。そして導入予備容器６２が真空状態に保持されるとともに、予熱ヒータ６５により、新規な検出ヘッド２２が蒸着温度に接近する温度に予熱されている。

３．真空蒸着容器１１のヘッド導入シャッタ６１を開放して、真空蒸着容器１１と導入予備容器６２を連通させる。次いで導入用操作駆動部６３ｃを操作して導入具６３ａを突出させ、新規な検出ヘッド２２を導入予備容器６２から真空蒸着容器１１の待機位置２３ｂまで搬入する。さらに計測用操作機２９により、操作ロッド５１を下方に押し出してメス形コネクタ３８Ｂを検出ヘッド２２のオス形コネクタ３８Ａに嵌入させ、操作ロッド５１と検出ヘッド２２とを連結する。そしてヘッド導入具６３ａを軸心回りに反転させることにより、新規な検出ヘッド２２の雌ねじ孔３７Ｂから雄ねじ部７３ｂを離脱させて、ヘッド導入具６３ａと検出ヘッド２２とを分離する。その後、ヘッド導入具６３ａを導入予備容器６２内まで後退させてヘッド導入シャッタ６１を閉じる。

次いで計測用操作機２９により操作ロッド５１を押し込んで新規な検出ヘッド２２を待機位置２３ｂから計測部２３ａに移動させ、その位置決めピン３６を位置決め孔４３に嵌合させて、新規な検出ヘッド２２を計測部２３ａに位置決め固定する。

以上により、検出ヘッド２２を交換することができる。
上記実施の形態１によれば、検出器導出装置７２により真空蒸着容器１１内から導出予備室７２に使用済みの検出ヘッド２２を搬出し、さらに検出器導入装置６３により、導入予備室６２から真空蒸着室１１の検出器支持部材２３に新規な検出ヘッド２２を搬入することができるので、短時間で検出ヘッド２２を交換することができる。また検出ヘッド２２に設けた位置決めピン３６をそれぞれ計測部２３ａに設けた位置決め孔４３に嵌合させることにより、検出ヘッド２２を精度よく位置決めすることができ、高精度で膜厚を検出することができる。

また、導入予備容器６２内に、検出ヘッド２２を予熱する予熱ヒータ６５を設けたので、水晶振動子３１が計測温度まで昇温されており、交換直後の膜厚を精度良く検出することができる。

なお、図９に示すように、上記実施の形態１における導入予備容器６２と導出予備容器７２とを一体とした導入出予備容器７７を設け、導入出予備容器７７内と計測部２３ａとの間で検出ヘッド２２を出し入れ自在な検出器導入出装置７８を設けることにより、検出ヘッド２２を交換することができる。７６は真空蒸着容器１１と導入出予備容器７７との間に設けられたヘッド導入出シャッタ、７９は導入出予備容器７７に検出ヘッド２２を出し入れするためのヘッド給排出シャッタである。
［実施の形態２］
次に、本発明に係る検出ヘッド交換装置の実施の形態２を図１０〜図１４を参照して説明する。なお、実施の形態１と同一部材には、同一符号を付して説明を省略する。

この検出ヘッド交換装置８０は、検出器支持部材８２に、複数の検出ヘッド２２を保持するレボルバ式の回転保持体８１を、基板Ｐの蒸着面に垂直な方向の回転軸心Ｏ周りに回転自在に設けたものである。

すなわち、真空蒸着容器１１の天井部から垂下された複数の支持ロッド８４を介して円形の保持ケース８３が支持され、この保持ケース８３内に円板形の回転保持体８１が上下方向（基板Ｐの蒸着面に垂直な方向）の回転軸心Ｏ周りに回転自在に支持されている。この回転保持体８１の周回経路Ｒ上には、複数（図では４個）の検出器保持部（保持部）８７が一定角度（図では９０°）ごとに形成されており、これら検出器保持部８７には、計測開口部８３ｅがそれぞれ形成されている。そして、真空蒸着容器１１の天井部を貫通して垂下された回転軸８５が回転保持体８１の中心部に連結され、天井部外側に設けられた交換用回転装置８６により、回転軸８５を介して検出器保持部８７に対応して回転保持体８１が一定角度（図では９０°）ずつ間欠的に回転される。また各検出器保持部８７には、外周端面に開口されて互いに平行で半径方向に沿うガイド溝８８が形成され、これらガイド溝８８に位置決めピン３６が摺動自在に係合されて検出ヘッド２２が保持される。

前記保持ケース８３は、円形の底板８３ａと、底板８３ａの外周縁から上方に折り曲げられた周板８３ｂと、周板８３ｂの上端から中心側に折り曲げられたフランジ板８３ｃからなり、支持ロッド８４がフランジ板８３ｃに連結されて保持ケース８３が支持されている。そして、基板Ｐに最も接近する位置に底板８３ａに、計測開口部８３ｅが重なり合う計測窓８９が形成された計測部９２Ｃが設けられ、また計測部９２Ｃの回転軸８５の対称位置に、導入予備容器６３から新規な検出ヘッド２２を搬入する搬入出部９２Ａが設けられている。さらに計測部９２Ｃから矢印で示す回転方向に沿って搬入出部９２Ａまで回転される周回経路Ｒ上の中間位置に予熱部９２Ｂが設けられ、この予熱部９２Ｂに検出ヘッド２２を予熱する予熱ヒータ９１が保持ケース８３に設けられている。さらに、この予熱部９２Ｂの回転軸８５の対称位置に、使用済み検出ヘッド２２を保持する待機部９２Ｄが設けられている。また搬入出部９２Ａに対応して、前記周板８３ｂおよびフランジ板８３ｃに、検出ヘッド２２が挿入可能な導入出用切り欠き部８３ｄが形成されている。

前記保持ケース８３の搬入出部９２Ａに対応して、真空蒸着容器１１の右側面の開口部にヘッド導入出シャッタ９５が設けられ、ヘッド導入出シャッタ９５を介して真空蒸着容器１１に連通する導入出予備容器（予備容器）９４が配置されている。この導入出予備容器９４に、保持ケース８３の搬入出部９２Ａと導入出予備容器９４にとの間で使用済みの検出ヘッドを搬出し、かつ新規な検出ヘッド２２を搬入する検出器導入出装置９３が設けられている。

この検出器導入出装置９３は、先端部に検出ヘッド２２の雌ねじ孔３７に着脱自在な雄ねじ部（連結部）９３ｂを有するロッド状のヘッド導入出具９３ａと、雄ねじ部９３ｂを雌ねじ孔３７に装着、離脱させるためにヘッド導入出具９３ａをその軸心回りに回転させ、またヘッド導入出具９３ａを出退して、検出ヘッド２２を導入出予備容器９４と搬入出部９２Ａの間で搬入、搬出する導入出操作駆動部９３ｃが設けられている。

上記構成において、保持ケース８３の搬入出部９２Ａ、予熱部９２Ｂおよび計測部９２Ｃに対応する各検出器保持部８７に新規な検出ヘッド２２が保持され、また待機部９２Ｄに対応する検出器保持部８７に使用済みの検出ヘッド２２が保持されている。計測部９２Ｃでは、操作部材２４と検出ヘッド２２とがコネクタ３８Ａ，３８Ｂを介して連結されて、計測電源２５から水晶振動子３１に給電されるとともに、膜厚計測部２６により膜厚が計測される。

膜厚計測部２６により、計測部９２Ｃの水晶振動子３１の計測面３１ａに多量の蒸着材料が蒸着されて、水晶振動子３１の共振周波数が低くなると、膜厚の計測誤差が大きくなるため、検出ヘッド交換装置８０により、検出ヘッド２２ごと水晶振動子３１を交換する。

１．計測電源２５からの給電を停止し、計測用操作機２９により操作ロッド５１を引き上げて、使用済みの検出ヘッド２２のオス形コネクタ３８Ａからメス形コネクタ３８Ｂを抜き出し、使用済みの検出ヘッド２２と操作ロッド５１とを分離させる。

２．交換用回転装置８６により回転軸８５を介して回転保持体８１を矢印方向に９０゜回転させ、使用済みの検出ヘッド２２を計測部９２Ｃから待機部９２Ｄに旋回移動させ、また予熱部９２Ｂで予熱ヒータ９１により予熱された新規な検出ヘッド２２を計測部９２Ｃに旋回移動させる。さらに搬入出部９２Ａに搬入された新規な検出ヘッド２２を予熱部９２Ｂに旋回移動させる。さらに待機部９２Ｄの使用済みの検出ヘッド２２を搬入出部９２Ａに旋回移動させる。そして、計測用操作機２９により、操作ロッド５１を下方に押し出してメス形コネクタ３８Ｂを新規な検出ヘッド２２のオス形コネクタ３８Ａに嵌入させ、操作ロッド５１を新規な検出ヘッド２２に連結する。

３．ヘッド導入出シャッタ９５を開放して、真空蒸着容器１１と導入出予備容器９４を連通させる。そして導入出操作駆動部９３ｃによりヘッド導入出具９３ａを搬入出部９２Ａまで突出させ、ヘッド導入出具９３ａを軸心周りに回転させて、雄ねじ部９３ｂを使用済みの検出ヘッド２２の雌ねじ孔３７に装着し、ヘッド導入出具９３ａと使用済みの検出ヘッド２２とを連結する。ついで、ヘッド導入出具９３ａを後退させて使用済みの検出ヘッド２２を搬入出部９２Ａから導入出予備容器９４内に取り出し、ヘッド導入出シャッタ９５を閉じる。

４．ヘッド導入出具９３ａを軸心周りに回転させて、使用済みの検出ヘッド２２から分離するとともに、ヘッド給排出シャッタ９６を開けて導入出予備容器９４から使用済みの検出ヘッド２２を取り出す。そして新規な検出ヘッド２２を導入出予備容器９４に搬入し、ヘッド導入出具９３ａを軸心周りに回転させて新規な検出ヘッド２２に連結する。

５．ヘッド給排出シャッタ９６を閉じて、導入出予備容器９４を真空状態にした後、ヘッド導入出シャッタ９５を開けて導入出予備容器９４と真空蒸着容器１１とを連通する。そして導入出操作駆動部９３ｃによりヘッド導入出具９３ａを搬入出部９２Ａまで突出させて、新規の検出ヘッド２２をケース切り欠き部８３ｄを介して保持ケース８３内に挿入し、位置決めピン３６をそれぞれガイド溝８８に係合させて送り込み、搬入出部９２Ａに位置決めする。その後、計測用操作機２９により操作ロッド５１を押し込んでコネクタ３８Ａ，３８Ｂを嵌合させ、さらにヘッド導入出具９３ａを軸心周りに回転させて新規な検出ヘッド２２から分離させ、ヘッド導入出具９３ａを導入出予備容器９４内に後退させて、ヘッド導入出シャッタ９５を閉じる。

上記実施の形態２によれば、検出器支持部材２３に、複数の検出ヘッド２２をそれぞれ保持可能な複数の検出器保持部８７を有する回転保持体８１を設けたので、操作ロッド５１を出退させてコネクタ３８Ａ，３８Ｂを嵌合、離脱させ、回転保持体８１を所定角度回転させることにより、使用済み検出ヘッド２２を待機部９２Ｄに排出するとともに、予熱部９２Ｂの新規な検出ヘッド２２を計測部９２Ｃに供給して、検出ヘッド２２を迅速に交換することができる。しかも、この新規な検出ヘッド２２は、予熱部９２Ｂで予熱されることから、計測開始時の蒸着温度と水晶振動子３１の温度差による計測精度の低下を防止することができ、計測開始時であっても膜厚を精度良く検出することができる。

なお、図１５に示すように、本実施の形態２において、回転保持体８１に搬入出部９２Ａと予熱部９２Ｂと計測部９２Ｃとを回転軸８５を中心に１２０°隔てて配置し、待機部９２Ｄを削除することもできる。これにより、回転保持体８１および保持ケース８３を小型化することができ、さらに実施の形態２と同様の作用効果を奏することができる。

さらに、実施の形態２では、回転保持体８２を基板Ｐの蒸着面に垂直な軸心回りに回転自在としたが、図１６に示す検出ヘッド交換装置１００は、保持ケース１０２内に回転保持体１０１を基板Ｐの蒸着面に平行な回転軸１０３回りに回転自在に支持することもでき、実施の形態２と同様の作用効果を奏することができる。なお、図１６では、実施の形態２と同一部材には同一符号を付している。

本発明に係る真空蒸着設備の膜厚検出装置の実施の形態１を示す真空蒸着容器の縦断面図である。図１に示すＡ−Ａ断面図である。検出ヘッド交換装置を示す縦断面図である。図３に示すＢ−Ｂ断面図である。検出ヘッドを示す縦断面図である。検出ヘッドを示す分解縦断面図である。導入予備容器を示す縦断面図である。導入予備容器を示す平面断面図である。膜厚検出装置の変形例を示す真空蒸着容器の平面断面図である。本発明に係る真空蒸着設備の膜厚検出装置の実施の形態２を示す真空蒸着容器の縦断面図である。図１０に示すＣ−Ｃ断面図である。回転保持体を示す拡大平面図である。図１２に示すＤ−Ｄ断面図である。図１２に示すＥ−Ｅ断面図である。膜厚検出装置の変形例を示す真空蒸着容器の平面断面図である。実施の形態２の他の実施の形態を示す真空蒸着容器の縦断面図である。

符号の説明

Ｐ基板（蒸着材）
Ｒ周回経路
１１真空蒸着容器
１２真空ポンプ
１３真空ポート
１５蒸発源
１６ワーク保持装置
１７蒸着シャッタ
２１膜厚検出装置
２２検出ヘッド
２３検出器支持部材
２３ａ計測部
２３ｂ待機位置
２４操作部材
２５計測電源
２７検出ヘッド交換装置
２９計測用操作機
３１水晶振動子（検出素子）
３２ａ計測開口部
３４収納ボックス
３６位置決めピン（被位置決め部）
３７，３７Ａ，３７Ｂ雌ねじ孔（連結部）
３８Ａオス形コネクタ（コネクタ）
３８Ｂメス形コネクタ（コネクタ）
３９ばね電極
４３位置決め孔（位置決め部）
５１操作ロッド（操作部材）
５２冷却ヘッド
６１ヘッド導入シャッタ
６２導入予備容器（予備容器）
６３検出器導入装置（検出器導入出装置）
６３ａヘッド導入具（ヘッド導入出具）
６３ｂ雄ねじ部（連結部）
６３ｃ導入操作駆動部
６５予熱ヒータ
７１ヘッド導出シャッタ
７２導出予備容器（予備容器）
７３検出器導出装置（検出器導入出装置）
７３ａヘッド導出具（ヘッド導入出具）
７３ｂ雄ねじ部（連結部）
７３ｃ導出操作駆動部
８０検出ヘッド交換装置
８１回転保持体
８２検出器支持部材
８３保持ケース
８３ｅ計測開口部
８５回転軸
８６交換用回転装置
８７検出器保持部
８８ガイド溝
８９計測窓
９１予熱ヒータ
９２Ａ搬入出部
９２Ｂ予熱部
９２Ｃ計測部
９２Ｄ待機部
９３検出器導入出装置
９３ａヘッド導入出具
９３ｂ雄ねじ部（連結部）
９４導入出予備容器（予備容器）
９５ヘッド導入出シャッタ

Claims

真空蒸着容器に、シャッタを介して開閉自在でかつ真空状態を保持可能な予備容器を具備した真空蒸着設備の膜厚検出装置であって、
計測開口部に臨んで検出素子を収容した収納ボックスと、当該収納ボックスに設けられた被位置決め部と、検出素子に給電して膜厚を計測するための端子とを有する検出ヘッドを設け、
真空蒸着容器内に、位置決め部により前記検出ヘッドの被位置決め部を位置決めして計測部に保持する検出器支持部材を設け、
前記検出ヘッドを、前記予備容器内と前記検出器支持部材との間で出し入れ可能な検出器導入出装置と、
前記計測部に配置された前記検出ヘッドの端子に接続可能な端子接続部を有する操作部材を設けた
ことを特徴とする真空蒸着設備の膜厚検出装置。
予備容器は、新規な検出ヘッドを真空蒸着容器に搬入する導入予備容器と、使用済み検出ヘッドを真空蒸着容器から搬出する導出予備容器からなり、
検出器導入出装置は、新規な検出ヘッドを前記導入予備容器から真空蒸着容器の検出器支持部材の待機位置に搬入する検出器導入装置と、使用済み検出ヘッドを真空蒸着容器の検出器支持部材の待機位置から前記導出予備容器に排出する検出器導出装置からなり、
操作部材により、検出ヘッドを前記検出器支持部材の待機位置と計測部との間で移送可能とし、
前記導入予備容器に新規な検出ヘッドを予熱する予熱ヒータを設けた
ことを特徴とする請求項１記載の真空蒸着設備の膜厚検出装置。
検出器支持部材に、回転自在に支持されて周回経路上の複数の保持部にそれぞれ検出ヘッドを保持可能な回転保持体を設け、
当該回転保持体の周回経路上に、操作部材が装着されて膜厚の検出を行う計測部と、予備容器との間で検出ヘッドを搬入、搬出する搬入出部を設け、
当該回転保持体の回転方向に沿って前記搬入出部から前記計測部までの間に、予熱ヒータにより検出ヘッドを予熱する予熱部を設けた
ことを特徴とする請求項１記載の真空蒸着設備の膜厚検出装置。