JP6628869B2 - Thin film manufacturing apparatus and thin film manufacturing method - Google Patents
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Description
本発明は、薄膜を形成する技術に係り、特に、薄膜の成長速度を検出する膜厚センサの使用可能期間が長い薄膜製造装置と、薄膜製造方法を提供することにある。 The present invention relates to a technique for forming a thin film, and in particular, to provide a thin film manufacturing apparatus and a thin film manufacturing method in which a usable period of a film thickness sensor for detecting a growth rate of a thin film is long.
図3の符号100は、従来技術の薄膜製造装置であり、真空槽113を有している。真空槽113の内部には、蒸発源112が配置されている。
蒸発源112は、蒸発容器133を有しており、蒸発容器133の上方位置に於いて、真空槽113の内部に搬入された成膜対象基板115が通過、又は、配置されるようになっている。
The
蒸発容器133は中空であり、蒸発容器133の中空の内部には、粉体状の有機化合物から成る有機材料137が配置されている。
蒸発容器133には、加熱装置134が設けられており、加熱装置134は、成膜電源145に接続されている。The
A
真空排気装置139によって真空槽113の内部を真空排気して真空雰囲気を形成し、成膜電源145によって加熱装置134に通電して発熱させ、発熱した加熱装置134は、蒸発容器133を加熱して昇温させ、蒸発容器133の内部に配置された有機材料137は、昇温した蒸発容器133によって加熱される。
有機材料137が蒸発温度以上に昇温されると、蒸発(昇華を含む)して多量の有機材料137の蒸気が蒸発容器133の内部に放出される。The inside of the
When the temperature of the
蒸発容器133の成膜対象基板115と対面する位置には放出孔138が設けられており、発生した蒸気は放出孔138から真空槽113の内部に放出され、成膜対象基板115の表面に到達すると、到達した部分に有機材料137の薄膜が成長する。
A
この薄膜製造装置100では、真空槽113の外部に、有機材料137の薄膜の成長速度を制御する成長速度制御回路114が配置されている。
成長速度制御回路114が、成長速度を制御する手順を説明すると、真空槽113の内部には、膜厚センサ131が設けられており、膜厚センサ131は、成長速度制御回路114内に設けられた成長速度測定器141に接続されている。In the thin
The procedure for controlling the growth rate by the growth
膜厚センサ131は、成膜対象基板115の側方位置に配置されており、蒸発源112から放出された有機材料137の蒸気は、成膜対象基板115と膜厚センサ131とに到達し、成膜対象基板115と膜厚センサ131とに薄膜を成長させるようになっており、膜厚センサ131が検出した膜厚は、膜厚を示す信号として成長速度測定器141に出力され、成長速度測定器141で膜厚の成長速度が求められ、成長速度を示す信号は、速度偏差検出器142に測定信号として出力される。
The
成膜対象基板115の表面に成長する薄膜の望ましい成長速度は予め求められており、膜厚センサ131の表面の成長速度に変換されて基準値として記憶装置143に記憶されており、記憶装置143から、基準値を示す基準信号が出力され、速度偏差検出器142に入力されている。
The desired growth rate of the thin film that grows on the surface of the film
速度偏差検出器142では入力された基準信号が示す値と、入力された測定信号が示す値との大小関係と差の値とが求められ、正負を示す符号付きの差の値である偏差を示す偏差信号が速度偏差検出器142から成膜電源145に出力される。
The
成膜電源145に入力された偏差信号が、測定信号が示す成長速度の方が、基準信号が示す成長速度よりも値が大きいことを示している場合は、成膜電源145は、加熱装置134に出力する電流を減少させ、蒸発源112の内部の有機材料137の蒸気発生量を減少させ、成膜対象基板115と膜厚センサ131との成長速度の値を小さくするようになっている。
When the deviation signal input to the film
他方、測定信号が示す成長速度の方が、基準信号が示す成長速度よりも値が小さい場合は、成膜電源145は、加熱装置134に出力する電流を増加させ、蒸発源112の内部の有機材料137の蒸気発生量を増加させて、成膜対象基板115と膜厚センサ131との成長速度を大きくするようになっている。
On the other hand, when the growth rate indicated by the measurement signal is smaller than the growth rate indicated by the reference signal, the film
このように、加熱装置134に供給される電流値が調節されることにより、有機材料137から発生する蒸気量の変動は小さくされ、蒸気発生量が一定値に維持され、成長速度は基準値に維持される。
増加させる電流量と減少させる電流量は、偏差の値に比例しており、偏差の絶対値が大きい場合は、偏差が早くゼロに近づくようになっている。As described above, by adjusting the current value supplied to the
The amount of current to be increased and the amount of current to be decreased are proportional to the value of the deviation. When the absolute value of the deviation is large, the deviation quickly approaches zero.
しかしながら常に成長速度を測定し、基準値と比較して、成長速度を基準値に近づけようとする常時監視方式であると、成長速度の値の振動や、出力した電流量に対する成長速度の変化の遅れ等の影響によって、実際の成長速度の増減とその変化量との制御が困難になる、という問題がある。 However, with a constant monitoring method that constantly measures the growth rate, compares it with the reference value, and tries to bring the growth rate closer to the reference value, oscillations in the value of the growth rate and changes in the growth rate with respect to the output current amount may occur. There is a problem that it is difficult to control the actual growth rate increase / decrease and the change amount due to the influence of the delay or the like.
図4の符号105は、常時監視方式で成長速度を制御したときの、成長速度の時間変化を示す曲線であり、基準値を示す直線106に、成長速度が増加して近づく間に、細かい増減が繰り返されており、この細かい増減により、基準値に近づいても、実際の成長速度と基準値との差が大きい。
本発明は上記従来技術の不都合を解決するために創作されたものであり、長期間、薄膜の成長速度を検出できる薄膜製造装置を提供することを課題とする。 SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above-described disadvantages of the related art, and has as its object to provide a thin film manufacturing apparatus capable of detecting a growth rate of a thin film for a long period of time.
上記課題を解決するために本発明は、真空槽と、成膜材料が配置される成膜源と、前記成膜源に電力を供給し、前記成膜源に配置された前記成膜材料を加熱して前記成膜材料から蒸気を放出させ、前記蒸気の微粒子を前記成膜源の放出部から前記真空槽の内部に放出させる主制御装置と、前記微粒子が到達して薄膜が成長する位置に配置され、表面に形成される前記薄膜の膜厚を示す内容の膜厚信号を出力する膜厚センサと、を有し、前記主制御装置は、前記膜厚センサが出力する前記膜厚信号に基づいて、前記成膜源に供給する電力の大きさを変化させて前記成膜源の放出速度を変化させ、所望の成長速度で成膜対象物表面に薄膜を成長させる薄膜製造装置であって、前記真空槽内にはシャッタが配置され、前記シャッタは主制御装置によって移動され、前記シャッタは、前記膜厚センサと前記放出部との間に位置して前記微粒子の前記膜厚センサへの到達を遮蔽する遮蔽状態と、前記膜厚センサと前記放出部との間の位置から他の場所へ移動して、前記微粒子を前記膜厚センサへ到達させる到達状態とが交互に繰り返し切り替えられるようにされ、一個の到達期間とその到達期間に隣接する一個の遮蔽期間との合計時間である一周期は一定時間に設定され、前記成膜源へ供給する電力は、前記一周期の中で一回変更される薄膜製造装置である。
本発明は、前記膜厚センサに形成された薄膜の膜厚は、前記シャッタが前記到達状態を維持する到達期間中に測定される薄膜製造装置である。
本発明は、測定された前記膜厚から前記膜厚センサ上の測定成長速度を求め、前記成膜源に供給する電力の大きさを変更する薄膜製造装置である。
本発明は、真空槽の内部を真空雰囲気にし、前記真空槽の内部に配置された成膜源に電力を供給し、成膜材料を加熱して前記成膜材料から蒸気を放出させ、前記成膜源の放出部から前記蒸気の微粒子を放出させ、前記真空雰囲気中に位置する成膜対象物と膜厚センサとに前記微粒子を到達させ、前記膜厚センサに成長する薄膜の成長速度に基づいて前記電力の大きさを変化させて測定成長速度を基準速度に近づける薄膜製造方法であって、前記真空槽の内部にシャッタを設け、前記成膜対象物に前記微粒子が到達している間に前記シャッタを開閉させ、前記膜厚センサと前記放出部との間に前記シャッタを位置させて前記膜厚センサに前記微粒子が到達しない遮蔽状態と、前記膜厚センサと前記放出部との間から前記シャッタを移動させて前記膜厚センサに前記微粒子が到達する到達状態とを交互に繰り返し切り替え、一個の到達期間とその到達期間に隣接する一個の遮蔽期間との合計時間である一周期は一定時間に設定し、前記成膜源へ供給する電力は、前記一周期の中で一回変更する薄膜製造方法である。
本発明は、前記シャッタが前記到達状態を維持する到達期間毎に前記測定成長速度を求め、前記成膜源に供給する電力の大きさを変更する薄膜製造方法である。
The present invention in order to solve the above problems, a vacuum chamber, a deposition source deposition material is disposed, the supply power to the deposition source, the deposition material that is disposed on deposition source A main controller for heating to release vapor from the film-forming material, and releasing fine particles of the vapor from the discharge part of the film-forming source into the inside of the vacuum chamber; and a position where the fine particles reach and grow a thin film. And a film thickness sensor that outputs a film thickness signal having a content indicating the film thickness of the thin film formed on the surface, wherein the main control device outputs the film thickness signal output by the film thickness sensor. A thin film manufacturing apparatus that changes a magnitude of electric power supplied to the film formation source to change a release rate of the film formation source, and grows a thin film on a surface of a film formation target at a desired growth rate. A shutter is disposed in the vacuum chamber, and the shutter is controlled by a main controller. And the shutter is positioned between the film thickness sensor and the emission unit to shield the fine particles from reaching the film thickness sensor. Moving from the position between them to another location, and the arrival state in which the fine particles reach the film thickness sensor is alternately and repeatedly switched, so that one arrival period and one shielding period adjacent to the arrival period Is a fixed time, and the power supplied to the film forming source is changed once in the one cycle .
The present invention is the thin film manufacturing apparatus, wherein the thickness of the thin film formed on the film thickness sensor is measured during a reaching period in which the shutter maintains the reaching state.
The present invention is a thin film manufacturing apparatus that obtains a measured growth rate on the film thickness sensor from the measured film thickness, and changes the amount of power supplied to the film formation source.
In the present invention, the inside of the vacuum chamber is set to a vacuum atmosphere, power is supplied to a film forming source disposed inside the vacuum chamber, and the film forming material is heated to release vapor from the film forming material. Discharging the vapor microparticles from the discharge unit of the film source, allowing the microparticles to reach the film formation target and the film thickness sensor located in the vacuum atmosphere, and based on the growth rate of the thin film growing on the film thickness sensor. A thin film manufacturing method for changing the magnitude of the electric power to bring the measured growth rate close to the reference rate, wherein a shutter is provided inside the vacuum chamber, and while the fine particles reach the object to be film-formed. The shutter is opened and closed, and the shutter is positioned between the film thickness sensor and the emission unit so as to prevent the fine particles from reaching the film thickness sensor, and between the film thickness sensor and the emission unit. Move the shutter to the front Switching repeated and reaching a state where the fine particles in the film thickness sensor reaches alternately, one cycle is the total time of one of the shielding period adjacent to the arrival time and one of the arrival period is set to a predetermined time, the formed The power supplied to the film source is a thin film manufacturing method in which the power is changed once in the one cycle .
The present invention is a method of manufacturing a thin film, wherein the measured growth rate is obtained for each arrival period in which the shutter maintains the arrival state, and the magnitude of power supplied to the film formation source is changed.
本発明では一周期の時間を設定し、一周期中に供給電力を一回変更するようにすると、常時制御に起因する成長速度の振動が無くなるので、制御が容易になる。 In the present invention, if the time of one cycle is set and the supply power is changed once during one cycle, the fluctuation of the growth rate due to the constant control is eliminated, and the control becomes easy.
上記従来技術の薄膜製造装置では、有機材料からの蒸気発生量を常時監視している為、頻繁に膜厚センサを交換する必要があったが、本発明によれば、同じ成膜時間で、センサーに膜がついている時間(期間)が従来より短いので、従来より少ない交換頻度で多数の成膜対象物に成膜することが可能となる。 In the thin film manufacturing apparatus of the prior art, since the amount of vapor generated from the organic material is constantly monitored, it was necessary to frequently replace the film thickness sensor. Since the time (period) during which the film is attached to the sensor is shorter than before, it is possible to form a film on a large number of film-forming objects with a lower replacement frequency than before.
また、本発明によれば、膜厚センサに薄膜が付着する時間を短縮させることができるので、膜厚センサの寿命を長くすることができる。 Further, according to the present invention, the time required for the thin film to adhere to the film thickness sensor can be shortened, so that the life of the film thickness sensor can be extended.
図1の符号10は、本発明の薄膜製造装置を示している。
この薄膜製造装置10は、真空槽13を有しており、真空槽13の内部には、成膜源12が配置されている。
The thin
成膜源12は、中空の蒸発容器33を有しており、その中空の部分には、成膜材料37が配置されている。成膜材料37は、ここでは、粉体状の有機化合物であるが、金属材料や金属酸化物等の無機材料や、液体材料であってもよい。
The
真空槽13には真空排気装置45が接続されており、真空排気装置45が動作して真空槽13の内部が真空排気されると、真空槽13の内部に真空雰囲気が形成される。
蒸発容器33の内部中空部分は、この真空排気装置45によって真空排気されて、真空槽13と同様に、真空雰囲気が形成される。蒸発容器33に別の真空排気装置を接続し、その真空排気装置によって蒸発容器33の内部を真空排気しても良い。A
The inner hollow portion of the
真空槽13の外部には、主制御装置18が配置されている。
主制御装置18には成長速度制御器14が配置され、成長速度制御器14には、成膜電源46と、成膜電源46の動作を制御する電源制御器42とが配置されている。A main controller 18 is arranged outside the
The main controller 18 is provided with the growth rate controller 14, and the growth rate controller 14 is provided with a film
電源制御器42が成膜電源46を動作させると、成膜電源46から成膜源12に電力が供給される。
成膜源12の内部には、加熱装置34が設けられており、供給された電力によって加熱装置34は発熱し、成膜材料37を加熱する。When the
A
真空槽13の内部が真空雰囲気にされた状態で、成膜材料37が蒸発温度以上に昇温すると、成膜材料37から蒸気が発生する。発生した蒸気は成膜材料37の微粒子である。
When the temperature of the
蒸発容器33の天井には蒸気放出孔が放出部38として形成されており、成膜材料37の微粒子は、蒸気放出孔を通過するから、成膜源12の放出部38から真空槽13の内部に、成膜材料37の微粒子が放出される。
従って、主制御装置18から成膜源12に電力が供給されると、成膜源12から成膜材料37の微粒子が放出される。放出部38は複数の蒸気放出口であってもよい。On the ceiling of the
Therefore, when power is supplied from the main controller 18 to the
真空槽13の内部の、成膜材料37の微粒子が到達する成膜位置には、成膜対象物が静止して配置されているか、又は、成膜位置を成膜対象物が通過するようにされている。ここでは、成膜材料37の微粒子が到達する成膜位置には基板ホルダ39が設けられており、符号15で示した成膜対象物が基板ホルダ39に保持されて静止している。
成膜対象物15の表面に、成膜材料37の微粒子が到達すると、成膜対象物15の表面に成膜材料37の成分を含有する薄膜(ここでは有機薄膜)が成長する。In the
When the fine particles of the
真空槽13の内部には、膜厚センサ31とシャッタ35とが配置されている。
主制御装置18には、モータ制御器51と、モータ制御器51に接続された開閉制御器43とが設けられている。A
The main controller 18 is provided with a
シャッタ35は、モータ36に接続されており、モータ36は、モータ制御器51によって回転が制御されている。
シャッタ35は、モータ36の回転によって真空槽13内で移動され、位置を変更できるようにされている。このシャッタ35は、開閉制御器43がモータ制御器51を制御することで、膜厚センサ31と放出部38との間の場所である遮断場所に位置する遮蔽状態と、また、遮断場所から移動して、遮断場所とは異なり、膜厚センサ31と放出部38との間ではない場所に位置するときの到達状態とのいずれかの状態を採れるようにされている。従って、シャッタ35は、遮蔽状態と到達状態とにされることで、開閉されることになっている。The
The
シャッタ35が到達状態にあるときは、膜厚センサ31は成膜源12から放出された成膜材料37の微粒子が到達できる場所に位置しており、そのとき、成膜対象物15と膜厚センサ31とには、同じ成膜源12から放出された成膜材料37の微粒子が到達し、膜厚センサ31の表面と成膜対象物15の表面とに、同種類の微粒子から成る薄膜が成長する。
成膜対象物15と膜厚センサ31とは、成膜源12からの距離が異なるので、成膜対象物15と膜厚センサ31とには、距離に応じた一定の場所比率の膜厚で薄膜が成長する。When the
Since the film-forming
主制御装置18には、成長速度測定器41が配置されており、膜厚センサ31は、成長速度測定器41に接続されている。
膜厚センサ31は、表面に付着した薄膜の膜厚を示す内容の膜厚信号を、主制御装置18に出力する。膜厚センサ31から出力された膜厚信号は、主制御装置18の成長速度測定器41に入力され、成長速度測定器41は、シャッタ35が継続して到達状態にある間(例えば1秒以内の時間)に、異なる時刻で膜厚センサ31上の薄膜の膜厚を測定する。
主制御装置18は、シャッタ35を、一定の到達期間と一定の遮蔽期間を交互に繰り返えすように動作させており、一個の到達期間とその到達期間に隣接する一個の遮蔽期間との合計時間を一周期とすると、到達期間毎に測定する膜厚センサ31上の膜厚の変化量と、隣接する到達期間の異なる測定時刻と測定時刻の間の時間と、一周期の時間とから、膜厚センサ31上に成長する薄膜の成長速度が算出される。ここで成長速度とは、「膜厚の増加分/増加に要した時間」である。The main controller 18 is provided with a growth
The
The main controller 18 operates the
膜厚センサ31上に成長する薄膜の成長速度と、成膜対象物15上に成長する薄膜の成長速度との間には、膜厚に関する前記の場所比率の値に対応した一定の比例関係があり、その成長速度の比例関係の比例係数は場所比率測定の際に予め求められている。主制御装置18は、その比例関係と膜厚センサ31上の薄膜の成長速度とから、成膜対象物15上の薄膜の成長速度を算出することができる。ここでは、成長速度測定器41は、算出した膜厚センサ31上の薄膜の成長速度を、測定成長速度として出力する。
主制御装置18には記憶装置49が設けられており、記憶装置49には膜厚センサ31上の薄膜の成長速度の基準値が基準速度として記憶されている。There is a certain proportional relationship between the growth rate of the thin film growing on the
The main controller 18 is provided with a
電源制御器42には、基準速度と、測定成長速度とが入力されている。
電源制御器42は、基準速度と測定成長速度とを比較し、その差に応じた値と、どちらが大きいかを示す符号とからなる偏差を算出し、速度偏差を示す制御信号として成膜電源46に出力する。The reference speed and the measured growth speed are input to the
The
成長速度測定器41から、成膜対象物15上に成長する薄膜の成長速度が測定成長速度として出力される場合も、成膜対象物15に対する成長速度の基準値が目標成長速度として設定されていれば、膜厚センサ31上の薄膜の成長速度と膜厚センサ31に対する基準速度とが比較されているのと同じことになる。
Also when the growth rate of the thin film growing on the
いずれにしろ、成膜電源46が加熱装置34に供給する電力の大きさは、電源制御器42が出力する制御信号によって制御されており、測定成長速度が基準速度よりも大きいときは、成膜材料37の微粒子の放出速度を低下させるために、成膜電源46を制御して、加熱装置34に供給する電力を減少させる。成膜源12の「放出速度」とは、「成膜源12の放出量/放出時間」の値である。
測定成長速度が基準速度よりも小さいときは、微粒子の放出速度を増大させるために、成膜電源46を制御して、加熱装置34に供給する電力を増加させる。In any case, the magnitude of the electric power supplied from the film forming
When the measured growth rate is lower than the reference rate, the film forming
シャッタ35が遮断場所に位置する遮蔽状態の間は、放出部38から放出された蒸気は、成膜対象物15には到達しても、膜厚センサ31には到達せず、成膜対象物15に薄膜が成長しても、膜厚センサ31には薄膜は成長しない。
During the shielding state in which the
従って、膜厚センサ31に形成される薄膜は、一枚の成膜対象物15に形成される薄膜の膜厚よりも薄くなるので、一個の膜厚センサ31によって、複数枚数の成膜対象物15を一枚ずつ成膜することができる。
Therefore, the thin film formed on the
図2のグラフは、水晶振動子から成る膜厚センサ31の発振周波数(横軸)と、膜厚センサ31の表面の単位面積当たりの薄膜の重量(縦軸:膜厚×密度)との関係を示すグラフであり、薄膜表面の薄膜が成長するに従って、発振周波数が低下することを示している。図中の「z」は、水晶振動子上に付着する薄膜と水晶振動子の音響インピーダンス比を示す記号である。
The graph of FIG. 2 shows the relationship between the oscillation frequency (horizontal axis) of the
「z」がいずれの値の水晶振動子についても、5MHzよりも10分の数MHz低い周波数(例えば4.8MHz)から5MHzの間が、グラフの直線性が他の部分よりも高く、その周波数範囲の中では、測定した発振周波数の値から密度が既知の薄膜の膜厚を正確に求めることが出来ることが分かる。 Regarding the crystal oscillator having any value of “z”, the linearity of the graph is higher than that of the other portion between 5 MHz and a frequency (for example, 4.8 MHz) which is several tenths of MHz lower than 5 MHz. It can be seen that within the range, the thickness of the thin film having a known density can be accurately obtained from the measured oscillation frequency value.
成膜対象物15と膜厚センサ31とに放出部38から放出された蒸気が到達しているときには、膜厚センサ31に形成される薄膜の成長速度が測定されるから、成長速度を一定に維持するときには、シャッタ35の到達状態と遮蔽状態とを繰り返す。そして繰り返す間の到達状態のときに、測定成長速度を求めて成膜源12に供給される電力の制御を行うようにすることで、成膜対象物15が膜厚センサ31と同じ真空槽13内に位置していて成膜対象物15の表面に所定量の膜厚の薄膜が形成される間に、膜厚センサ31には、薄膜が成長する時間を成膜対象物15表面に薄膜が成長する時間よりも短くすることが出来る。
従って、シャッタ35が遮蔽状態と到達状態を交互に繰り返し、到達状態のときに膜厚を測定することで、膜厚センサ31の表面に形成される薄膜の膜厚を、遮蔽状態が無い到達状態を維持するときよりも薄くすることができる。When the vapor discharged from the
Accordingly, the
遮蔽状態を維持する遮蔽期間と、到達状態を維持する到達期間とは、記憶装置49に記憶されており、それぞれの期間の長さを示す期間信号は、設定値として開閉制御器43に出力され、記憶装置49から出力された設定値の期間信号に従って、到達期間中に成長速度制御器14にトリガーを出力し、電源制御器42に成膜源12へ供給する電力を変化させる。
The shielding period for maintaining the shielding state and the reaching period for maintaining the reaching state are stored in the
このように、到達期間の間に測定成長速度を求め、供給電力の大きさを変化させる際に、遮蔽期間の間は、直前の到達期間に変更した電力の供給を継続して行っても良いし、遮蔽期間の間に、直前の到達期間に出力した電力の大きさを変更しても良い。 As described above, when the measured growth rate is obtained during the arrival period and the magnitude of the supplied power is changed, the supply of the power changed to the immediately preceding arrival period may be continued during the shielding period. Then, during the shielding period, the magnitude of the power output in the immediately preceding arrival period may be changed.
図4の符号5は、各測定時刻t1〜t5で変更した電力の大きさが測定時刻t1〜t5間において維持される場合の成長速度の経時変化を示す折線であり、測定時刻t1〜t5間では、成長速度は直線的に変化しており、基準値を示す直線6付近の値で一定値になっている。Figure numeral 5 4, a polygonal line showing the time course of the growth rate when the magnitude of power was changed at each measurement time point t 1 ~t 5 is maintained at between measurement time t 1 ~t 5, measurement time Between t 1 and t 5 , the growth rate changes linearly and is constant at a value near the
測定時刻t1〜t5間で電力を維持する場合も変更する場合も、いずれについても一個の到達期間とその到達期間に隣接する一個の遮蔽期間との合計時間が一周期である。一周期全部が到達期間である場合に比べて、一定比率で到達期間と遮蔽期間とを繰り返す場合は、到達状態の時間/一周期」は“1”よりも小さな値となり、膜厚は「到達状態の時間/一周期」倍になる。従って、本発明に用いる膜厚センサ31の使用可能時間は、「一周期/到達状態の時間」倍になる。If you change the case of maintaining the power between the measurement time t 1 ~t 5 also, the total time is one period of any regard to the one of arrival time with one of the shielding period adjacent to the arrival time. When the arrival period and the shielding period are repeated at a fixed ratio as compared with the case where the entire period is the arrival period, the “time of arrival state / one period” is smaller than “1”, and the film thickness is “ Time of state / one cycle "times. Therefore, the usable time of the
図5は、長時間の到達期間の後で、短時間の到達期間と遮蔽期間とを繰り返したときの、経過時間(横軸)と、膜厚センサの周波数(縦軸)との関係を示したグラフであり、到達期間の開始時刻Aから、到達期間の遮断時刻Bの間の、経過時間と周波数との関係を示す曲線L1の傾きは、時刻Bよりも後に到達期間と遮断期間を繰り返したときの曲線L2の傾きよりも大きくなっており、従って、到達期間と遮断期間を繰り返すと、膜厚センサ31の表面に形成される薄膜の膜厚は小さいことが分かる。FIG. 5 shows the relationship between the elapsed time (horizontal axis) and the frequency of the film thickness sensor (vertical axis) when the short arrival period and the shielding period are repeated after the long arrival period. and a graph, from the start time a of the arrival period, between the cut-off time B of the arrival period, the slope of the curve L 1 showing the relationship between the elapsed time and frequency, a cut-off period and the arrival period after time B Repeat is larger than the slope of the curve L 2 when the, thus, the repeated-off period and the arrival time, the film thickness of the thin film formed on the surface of the
なお、上記実施例では、一つの到達期間内で測定成長速度を求めたが、一つの到達期間中の時刻である第一の時刻に求めた膜厚の値と、直前の到達期間中の時刻である第二の時刻に求めた膜厚の値との間の差である膜厚差と、第一の時刻と第二の時刻の間の到達期間の合計時間とから、測定成長速度を求めるようにしてもよい。要するに、本発明は、一つの到達期間中の膜厚の値だけに基づいて、測定成長速度を求めることに限定されるものでは無い。
また、成膜対象物15と膜厚センサ31との間の成長速度の比例関係が分かっているので、成膜対象物15上の所望の成長速度を膜厚センサ31上の成長速度に換算し、主制御装置18に膜厚センサ31上の成長速度を基準値として設定し、膜厚センサ31の成長速度を基準値と比較して、加熱装置34に供給する電力を制御して膜厚センサ31の成長速度が基準値になるようにしてもよい。
また、上記例では膜厚センサ31の膜厚は、到達期間中に測定されていたが、遮蔽期間に測定してもよい。この場合、他の時刻の測定値と計算によって、測定した時刻の成膜対象物15の膜厚を求めることもできる。In the above embodiment, the measured growth rate was obtained within one arrival period, but the value of the film thickness obtained at the first time, which is the time during one arrival period, and the time during the immediately preceding arrival period, From the film thickness difference, which is the difference between the film thickness value obtained at the second time, and the total time of the arrival period between the first time and the second time, the measured growth rate is obtained. You may do so. In short, the present invention is not limited to obtaining the measured growth rate based only on the thickness value during one arrival period.
Further, since the proportional relationship between the growth rate between the
In the above example, the film thickness of the
また、上記実施例では、抵抗加熱ヒータが加熱装置34に用いられており、熱伝導によって、蒸発容器33が加熱され、更に、熱伝導によって、昇温した蒸発容器33によって成膜材料37が加熱され、昇温しており、加熱装置34の発熱量を制御することで、成膜材料37の温度を制御していたが、赤外線ランプを加熱装置34に用いて蒸発容器33を加熱したり、誘導電流を蒸発容器33に流して蒸発容器33を加熱するようにしてもよい。
Further, in the above embodiment, the resistance heater is used for the
更に又、上記例では蒸着装置であったが、本発明には、成膜源としてスパッタリングターゲットを用い、主制御装置には、スパッタリングターゲットに電力を供給するスパッタ電源が成膜電源として配置され、成膜電源が成膜源に供給する電力によって、成膜源の表面である放出部上にプラズマを形成し、成膜源をスパッタリングし、スパッタリング粒子から成る成膜材料の微粒子を放出部から放出させ、成膜対象物の表面と膜厚センサの表面とに微粒子を到達させて薄膜を形成するスパッタリング装置も含まれる。要するに、膜厚センサと成膜源との間の遮断場所と、他の場所との間で移動できるシャッタを設けた成膜装置は、本発明の薄膜製造装置に含まれる。
また、上記実施例では、蒸発容器33は真空槽13の内部に配置されていたが、蒸発容器は真空槽13の外部に配置されていてもよい。
In addition, although an evaporation system in the above example, the present invention uses a sputtering target as the film forming source, the main control equipment, the sputtering power source for supplying electric power is arranged as a film-forming power to the sputtering target With the power supplied from the film formation power source to the film formation source, plasma is formed on the emission part which is the surface of the film formation source, the film formation source is sputtered, and fine particles of a film forming material composed of sputtered particles are emitted from the emission part. A sputtering apparatus for forming a thin film by emitting fine particles to reach the surface of a film formation target and the surface of a film thickness sensor is also included. The required film forming apparatus provided with a shutter which can move between a blocking location, and other locations between the film thickness sensor and the film forming source is included in the thin film production apparatus of the present invention.
Further, in the above embodiment, the
なお、上記説明中の「放出速度」は、蒸気の単位時間当たりの放出量を意味しており、蒸気の飛行速度を意味するものでは無い。 Note that the term “ release speed” in the above description means the amount of steam released per unit time, and does not mean the flight speed of steam.
10……薄膜製造装置
13……真空槽
14……成長速度制御器
15……成膜対象物
31……膜厚センサ
35……シャッタ
33……蒸発容器
37……成膜材料
41……成長速度測定器
42……電源制御器
45……真空排気装置
46……成膜電源
49……記憶装置
51……モータ制御器
10 Thin
Claims (5)
成膜材料が配置される成膜源と、
前記成膜源に電力を供給し、前記成膜源に配置された前記成膜材料を加熱して前記成膜材料から蒸気を放出させ、前記蒸気の微粒子を前記成膜源の放出部から前記真空槽の内部に放出させる主制御装置と、
前記微粒子が到達して薄膜が成長する位置に配置され、表面に形成される前記薄膜の膜厚を示す内容の膜厚信号を出力する膜厚センサと、
を有し、
前記主制御装置は、前記膜厚センサが出力する前記膜厚信号に基づいて、前記成膜源に供給する電力の大きさを変化させて前記成膜源の放出速度を変化させ、所望の成長速度で成膜対象物表面に薄膜を成長させる薄膜製造装置であって、
前記真空槽内にはシャッタが配置され、
前記シャッタは主制御装置によって移動され、
前記シャッタは、前記膜厚センサと前記放出部との間に位置して前記微粒子の前記膜厚センサへの到達を遮蔽する遮蔽状態と、前記膜厚センサと前記放出部との間の位置から他の場所へ移動して、前記微粒子を前記膜厚センサへ到達させる到達状態とが交互に繰り返し切り替えられるようにされ、
一個の到達期間とその到達期間に隣接する一個の遮蔽期間との合計時間である一周期は一定時間に設定され、前記成膜源へ供給する電力は、前記一周期の中で一回変更される薄膜製造装置。 A vacuum chamber,
A film forming source on which a film forming material is arranged;
The power is supplied to the film forming source, the film forming material disposed in the film forming source is heated to release vapor from the film forming material, and the vapor fine particles are discharged from a discharging unit of the film forming source. A main control device for discharging into the vacuum chamber,
A film thickness sensor that is arranged at a position where the fine particles reach and grows a thin film and outputs a film thickness signal indicating the film thickness of the thin film formed on the surface;
Has,
The main controller changes the release rate of the film formation source by changing the amount of electric power supplied to the film formation source based on the film thickness signal output from the film thickness sensor, thereby achieving a desired growth. A thin film manufacturing apparatus for growing a thin film on a surface of a film formation target at a high speed,
A shutter is arranged in the vacuum chamber,
The shutter is moved by a main controller,
The shutter is located between the film thickness sensor and the emission unit, and in a shielding state that shields the fine particles from reaching the film thickness sensor, and from a position between the film thickness sensor and the emission unit. Moved to another location, and the arrival state of causing the fine particles to reach the film thickness sensor is alternately and repeatedly switched,
One cycle, which is the total time of one arrival period and one shielding period adjacent to the arrival period, is set to a fixed time, and the power supplied to the film formation source is changed once in the one period. that the thin-film manufacturing equipment.
前記真空槽の内部にシャッタを設け、
前記成膜対象物に前記微粒子が到達している間に前記シャッタを開閉させ、前記膜厚センサと前記放出部との間に前記シャッタを位置させて前記膜厚センサに前記微粒子が到達しない遮蔽状態と、前記膜厚センサと前記放出部との間から前記シャッタを移動させて前記膜厚センサに前記微粒子が到達する到達状態とを交互に繰り返し切り替え、
一個の到達期間とその到達期間に隣接する一個の遮蔽期間との合計時間である一周期は一定時間に設定し、前記成膜源へ供給する電力は、前記一周期の中で一回変更する薄膜製造方法。 Making the inside of the vacuum chamber a vacuum atmosphere, supplying power to a film forming source disposed inside the vacuum chamber, heating the film forming material to release vapor from the film forming material, and releasing the film forming source Discharging the fine particles of the vapor from the section, allowing the fine particles to reach the film-forming target and the film thickness sensor located in the vacuum atmosphere, and controlling the electric power based on the growth rate of the thin film growing on the film thickness sensor. A method for producing a thin film that changes the size to bring the measured growth rate close to the reference rate,
A shutter is provided inside the vacuum chamber,
The shutter is opened and closed while the fine particles reach the film-forming target, and the shutter is positioned between the film thickness sensor and the emission unit so that the fine particles do not reach the film thickness sensor. State and the state in which the fine particles reach the film thickness sensor by moving the shutter from between the film thickness sensor and the emission section, and alternately and repeatedly switched.
One cycle, which is the total time of one arrival period and one shielding period adjacent to the arrival period, is set to a fixed time, and the power supplied to the film forming source is changed once in the one period. Thin film manufacturing method.
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