JP7144232B2 - 成膜レートモニタ装置及び成膜装置 - Google Patents
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Description
成膜対象物に対する成膜材料の成膜レートを検知する成膜レートモニタ装置であって、
蒸発源から昇華又は気化された前記成膜材料を付着させるための水晶振動子と、
前記成膜材料が前記水晶振動子に付着することを妨げるための遮蔽部と、前記付着を許容するための開口部と、を有し、前記蒸発源と前記水晶振動子との間に前記遮蔽部が位置する遮蔽状態と、前記蒸発源と前記水晶振動子との間に前記開口部が位置する非遮蔽状態と、を取り得るように回転する遮蔽部材と、
前記遮蔽部材の回転を制御する制御部と、
前記水晶振動子の共振周波数の変化に基づいて成膜レートを取得する取得部と、
を備え、
前記制御部は、
前記成膜対象物に成膜を行う際に、所定の期間において前記非遮蔽状態となる期間が第1の長さとなるように前記遮蔽部材を回転させる第1遮蔽モードを実行し、
前記取得部が前記成膜レートを取得する前に所定量の前記成膜材料を予め前記水晶振動子に付着させる下地処理を行う際に、前記所定の期間において前記非遮蔽状態となる期間が前記第1の長さよりも長い第2の長さとなるように前記遮蔽部材を回転させる第2遮蔽モードを実行する
ことを特徴とする。
上記目的を達成するため、本発明の成膜装置は、
成膜対象物を収容するチャンバと、
前記チャンバ内に配置される、成膜材料を収容する蒸発源容器と、
前記蒸発源容器を加熱する加熱手段を有し、前記蒸発源容器の加熱温度を制御する加熱制御部と、
前記チャンバ内に配置される、本発明の成膜レートモニタ装置と、
を備え、
前記加熱制御部は、前記成膜レートモニタ装置によって取得される成膜レートに基づいて、前記加熱温度を制御することを特徴とする。
図1~図4を参照して、本発明の実施例に係る成膜レートモニタ装置及び成膜装置について説明する。本実施例に係る成膜装置は、真空蒸着により基板に薄膜を成膜する成膜装置である。本実施例に係る成膜装置は、各種半導体デバイス、磁気デバイス、電子部品などの各種電子デバイスや、光学部品などの製造において基板(基板上に積層体が形成されているものも含む)上に薄膜を堆積形成するために用いられる。より具体的には、本実施例に係る成膜装置は、発光素子や光電変換素子、タッチパネルなどの電子デバイスの製造において好ましく用いられる。中でも、本実施例に係る成膜装置は、有機EL(ErectroLuminescence)素子などの有機発光素子や、有機薄膜太陽電池などの有機光電変換素子の製造において特に好ましく適用可能である。なお、本発明における電
子デバイスは、発光素子を備えた表示装置(例えば有機EL表示装置)や照明装置(例えば有機EL照明装置)、光電変換素子を備えたセンサ(例えば有機CMOSイメージセンサ)も含むものである。本実施例に係る成膜装置は、スパッタ装置等を含む成膜システムの一部として用いることができる。
図1は、本発明の実施例に係る成膜装置2の構成を示す模式図である。成膜装置2は、不図示の排気装置、ガス供給装置により、内部が真空雰囲気か窒素ガスなどの不活性ガス雰囲気に維持される真空チャンバ(成膜室、蒸着室)200を有する。なお、本明細書において「真空」とは、大気圧より低い圧力の気体で満たされた空間内の状態をいう。
図2は、本実施例に係る成膜レートモニタ装置1の概略構成を示す模式図である。図2に示すように、本実施例に係る成膜レートモニタ装置1は、モニタヘッド11や遮蔽部材(チョッパ)12などを備えるモニタユニット10と、モニタ制御部21と、を備える。モニタユニット10は、モニタヘッド11と、遮蔽部材12と、水晶モニタヘッド11に組み込まれた水晶ホルダ(回転支持体)14の回転駆動源としてのサーボモータ16と、遮蔽部材12の回転駆動源としてのサーボモータ15と、を備える。モニタ制御部21は、遮蔽部材12の回転駆動を制御する遮蔽部材制御部212と、水晶振動子13の共振周波数(の変化量)の取得を行う成膜レート取得部213と、水晶ホルダ14の回転駆動を制御するホルダ制御部214と、を有する。
ホルダ制御部214によるサーボモータ16の回転制御は、検出部18aと被検出部18bとからなる位相位置検出手段18が検出する水晶ホルダ14の回転位置(回転位相)に基づいて行われる。なお、位置(位相)検知手段としては、ロータリーエンコーダ等の既知の位置センサを用いてもよい。
遮蔽部材制御部212によるサーボモータ15の回転制御は、検出部17aと被検出部
17bとからなる位相位置検出手段17が検出する遮蔽部材12の回転位置(回転位相)に基づいて行われる。なお、位置(位相)検知手段としては、ロータリーエンコーダ等の既知の位置センサを用いてもよい。
なお、ここで示した成膜レートモニタ装置の構成はあくまで一例であり、これに限定されるものではなく、既知の種々の構成を適宜採用してよい。
図4は、本実施例における遮蔽部材12の回転制御について説明するグラフである。図4において、遮蔽部材12が水晶振動子13を遮蔽した状態にあるときを0、遮蔽していない状態にあるときを1、でそれぞれ示している。
本実施例では、成膜レート取得部213により取得する成膜レートが安定した状態となるまで予め水晶振動子13aに所定量の成膜材料400を付着、被覆させる下地処理を行う際において、遮蔽部材12の回転速度を変速制御することを特徴とする。具体的には、下地を迅速に形成すべく、水晶振動子13aの暴露時間が長くなるように、遮蔽部材12の回転速度を制御する第2遮蔽モード(以下、第2モード)を実行する。なお、このような下地処理は、基板100を真空チャンバ200内に設置しないで行うのが一般的である。すなわち、基板100を真空チャンバ200内に収容する前(基板100上における成膜レートのモニタを行わない期間)に実施される。
遮蔽部材12の開口率を、遮蔽部材12の形状を物理的に変化させるなどの手法を取らずに、実質的に増大させる手法は、実施例1で説明した手法に限られるものではない。本発明の実施例2では、第2モードにおける遮蔽部材12の回転制御において、遮蔽部材12の回転方向を一時的に逆方向に変えて往復動させることで、所定の期間内において非遮蔽状態となる回数を増やす(頻度を高める)ことを特徴とする。なお、実施例2に係る成膜レートモニタ装置、成膜装置の構成は、実施例1の装置構成と同じであり、説明は省略する。
実施例1、2とは異なり、第2モードにおいて、遮蔽状態における定常回転速度を、非遮蔽状態における定常回転速度(第1モードにおける定常回転速度)よりも速い速度に変更する制御により、所定期間内における非遮蔽状態の回数を増やすようにしてもよい。
また、実施例1と実施例2とを組み合わせた制御としてもよい。すなわち、非遮蔽状態における定常回転速度を減速しつつ、遮蔽状態と非遮蔽状態とを短期間で繰り返すように往復回転させる制御としてもよい。
また、本実施例では、第2モードの遮蔽状態における定常回転速度と、第1モードにお
ける定常回転速度とを同じ速度としているが、遮蔽部材12の開口率を実質的に増大させる効果が得られる範囲で、適宜異なる速度に設定してもよい。
Claims (10)
- 成膜対象物に対する成膜材料の成膜レートを検知する成膜レートモニタ装置であって、
蒸発源から昇華又は気化された前記成膜材料を付着させるための水晶振動子と、
前記成膜材料が前記水晶振動子に付着することを妨げるための遮蔽部と、前記付着を許容するための開口部と、を有し、前記蒸発源と前記水晶振動子との間に前記遮蔽部が位置する遮蔽状態と、前記蒸発源と前記水晶振動子との間に前記開口部が位置する非遮蔽状態と、を取り得るように回転する遮蔽部材と、
前記遮蔽部材の回転を制御する制御部と、
前記水晶振動子の共振周波数の変化に基づいて成膜レートを取得する取得部と、
を備え、
前記制御部は、
前記成膜対象物に成膜を行う際に、所定の期間において前記非遮蔽状態となる期間が第1の長さとなるように前記遮蔽部材を回転させる第1遮蔽モードを実行し、
前記取得部が前記成膜レートを取得する前に所定量の前記成膜材料を予め前記水晶振動子に付着させる下地処理を行う際に、前記所定の期間において前記非遮蔽状態となる期間が前記第1の長さよりも長い第2の長さとなるように前記遮蔽部材を回転させる第2遮蔽モードを実行する
ことを特徴とする成膜レートモニタ装置。 - 前記制御部は、前記第2遮蔽モードにおいて、前記非遮蔽状態における回転速度が、前記遮蔽状態における回転速度よりも遅くなるように、前記遮蔽部材を回転させることを特徴とする請求項1に記載の成膜レートモニタ装置。
- 前記制御部は、前記第2遮蔽モードの前記非遮蔽状態における回転速度が、前記第1遮蔽モードの前記非遮蔽状態における回転速度よりも遅くなるように、前記遮蔽部材を回転させることを特徴とする請求項1または2に記載の成膜レートモニタ装置。
- 前記制御部は、前記第2遮蔽モードにおける前記所定の期間において前記非遮蔽状態となる頻度が、前記第1遮蔽モードにおける前記所定の期間において前記非遮蔽状態となる
頻度よりも高くなるように、前記第2遮蔽モードにおいて前記遮蔽部材を往復回転させることを特徴とする請求項1に記載の成膜レートモニタ装置。 - 前記開口部の前記遮蔽部材の回転方向における幅は、前記水晶振動子の前記回転方向における幅よりも狭いことを特徴とする請求項1~4のいずれか1項に記載の成膜レートモニタ装置。
- 前記第1遮蔽モードは、前記取得部が前記成膜レートを取得する際に実行されることを特徴とする請求項1~5のいずれか1項に記載の成膜レートモニタ装置。
- 前記第2遮蔽モードは、前記成膜対象物に対する成膜を行わない期間に実行されることを特徴とする請求項1~6のいずれか1項に記載の成膜レートモニタ装置。
- 成膜対象物を収容するチャンバと、
前記チャンバ内に配置される、成膜材料を収容する蒸発源容器と、
前記蒸発源容器を加熱する加熱手段を有し、前記蒸発源容器の加熱温度を制御する加熱制御部と、
前記チャンバ内に配置される、請求項1~7のいずれか1項に記載の成膜レートモニタ装置と、
を備え、
前記加熱制御部は、前記成膜レートモニタ装置によって取得される成膜レートに基づいて、前記加熱温度を制御することを特徴とする成膜装置。 - 前記加熱制御部は、前記成膜レートモニタ装置が前記第1遮蔽モードを実行している間に取得される前記成膜レートに基づいて、前記加熱温度を制御することを特徴とする請求項8に記載の成膜装置。
- 前記チャンバに前記成膜対象物が収容されていない間において、前記加熱制御部が前記蒸発源容器を加熱し、前記成膜レートモニタ装置が前記第2遮蔽モードを実行することを特徴とする請求項8または9に記載の成膜装置。
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