KR102540245B1

KR102540245B1 - 성막 레이트 모니터 장치 및 성막 장치

Info

Publication number: KR102540245B1
Application number: KR1020180155359A
Authority: KR
Inventors: 토시하루 스미야
Original assignee: 캐논 톡키 가부시키가이샤
Priority date: 2018-08-08
Filing date: 2018-12-05
Publication date: 2023-06-02
Also published as: JP7144232B2; KR20200017316A; CN110819962B; CN110819962A; JP2020023737A

Abstract

[과제] 장치의 장수명화를 도모하면서 제조 택트의 향상을 도모할 수 있는 성막 레이트 모니터 장치를 제공한다.
[해결 수단] 수정 진동자(13)에 증발원(300)으로부터 승화 또는 기화된 성막 재료(400)를 부착시켰을 때의 수정 진동자(13a)의 공진 주파수의 변화에 기초하여 성막 대상물(100)에 대한 성막 재료(400)의 성막 레이트를 검지하는 성막 레이트 모니터 장치로서, 증발원(300)과 수정 진동자(13)와의 사이에 차폐부(12b)가 위치하는 차폐 상태와, 증발원(300)과 수정 진동자(13)와의 사이에 개구부(12a)가 위치하는 비차폐 상태를 취할 수 있도록 회전하는 차폐 부재(12)를 구비하고, 소정의 기간에 있어서 비차폐 상태로 되는 기간이 제1 길이가 되도록 차폐 부재(12)를 회전시키는 제1 차폐 모드와, 소정의 기간에 있어서 비차폐 상태로 되는 기간이 제1 길이보다 긴 제2 길이가 되도록 차폐 부재(12)를 회전시키는 제2 차폐 모드를 가지는 것을 특징으로 한다.

Description

성막 레이트 모니터 장치 및 성막 장치{FILM FORMING RATE MONITORING APPARATUS AND FILM FORMING APPARATUS}

본 발명은, 성막 장치에 이용되는 성막 레이트 모니터 장치에 관한 것이다.

기판 상에 박막을 형성하는 성막 장치로서, 진공 챔버 내에 있어서 성막 재료를 수용한 용기(도가니)를 가열하여, 성막 재료를 증발(승화 또는 기화)시키고 용기 밖으로 분사시켜, 기판의 표면에 부착·퇴적시킴으로써 박막을 형성하는 진공 증착 방식의 성막 장치가 있다. 이러한 성막 장치에서는, 소망하는 막두께를 얻기 위해, 진공 챔버 내에 배치한 모니터 유닛을 이용하여 성막 레이트를 취득하고, 취득한 성막 레이트에 기초하여 용기의 가열을 제어하는 성막 레이트 모니터 장치를 구비하는 경우가 있다.

성막 레이트 모니터 장치는, 성막 재료의 부착에 의한 수정 진동자의 고유 진동수의 변화량에 기초하여 성막 레이트를 취득하는 것으로, 수정 진동자에 대한 성막 재료의 부착량을 컨트롤하도록, 회전식의 차폐 부재(초퍼)를 구비한 구성이 알려져있다(특허문헌 1). 차폐 부재는, 성막 재료의 부착을 방해하도록 수정 진동자와 성막 재료의 증발원과의 사이를 차폐하는 차폐부와, 성막 재료의 부착을 허용하기 위한 개구부를 갖고, 차폐 상태와 비차폐 상태를 주기적으로 전환하도록, 서보 모터에 의해 회전 제어된다. 수정 진동자는 성막 재료의 부착량이 소정량을 넘어서면 검지 정밀도의 저하에 의해 교환이 필요하게 되므로, 성막 재료의 부착량을 차폐 부재에 의해 가능한 한 억제함으로써, 모니터 유닛의 장수명화가 도모된다.

한편, 검지 정밀도를 높이기 위해, 하지(下地) 처리(프리코트)로서, 미리 수정 진동자의 표면을 어느 정도의 성막 재료로 덮은 상태로 하고 나서, 그 후의 부착량의 증가에 의한 고유 진동수의 변화에 기초하여 성막 레이트의 검지를 행하는 경우가 있다. 예를 들어, 수정 진동자와 성막 재료의 상성(相性)에 따라서는, 부착량이 적은 사용 초기에는 성막 재료가 부착되기 어려워, 어느 정도 부착시켜 재료끼리가 부착된 상태로 되지 않으면 성막 레이트가 안정되지 않는 경우가 있어, 정확한 검지를 위해 이와 같은 하지 처리가 행해진다.

모니터 유닛의 장수명화의 관점으로부터는, 수정 진동자의 증발원에 대한 폭로(暴露) 시간은 짧은 것이 바람직하고, 한편, 제조 택트 향상의 관점으로부터는, 하지 처리에 있어서의 폭로 시간을 길게 하여, 재빨리 하지를 형성하는 것이 바람직하다. 소정 기간에 있어서의 폭로 시간의 길이, 즉, 단위시간당의 비차폐 상태의 시간 길이는, 정속(定速) 제어를 전제로 하면, 차폐 부재에 있어서의 개구부(비차폐부)의 크기(회전 방향의 폭의 넓이)에 의존한다. 예를 들어, 차폐 부재를 개구부의 크기가 가변으로 구성하고, 공정 내용에 따라 개구부의 크기를 변경하도록 구성하는 것을 생각할 수 있지만, 장치 구성이 복잡화되고, 비용면에 있어 과제가 있다.

일본특허공개 제2014-066673호 공보

본 발명은, 장치의 장수명화를 도모하면서 제조 택트의 향상을 도모할 수 있는 성막 레이트 모니터 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명의 성막 레이트 모니터 장치는,

성막 대상물에 대한 성막 재료의 성막 레이트를 검지하는 성막 레이트 모니터 장치로서, 증발원으로부터 승화 또는 기화된 상기 성막 재료를 부착시키기 위한 수정 진동자와,

상기 성막 재료가 상기 수정 진동자에 부착되는 것을 방해하기 위한 차폐부와, 상기 부착을 허용하기 위한 개구부를 갖고, 상기 증발원과 상기 수정 진동자와의 사이에 상기 차폐부가 위치하는 차폐 상태와, 상기 증발원과 상기 수정 진동자와의 사이에 상기 개구부가 위치하는 비차폐 상태를 취할 수 있도록 회전하는 차폐 부재와,

상기 차폐 부재의 회전을 제어하는 제어부와,

상기 수정 진동자의 공진 주파수의 변화에 기초하여 성막 레이트를 취득하는 취득부

를 구비하고,

소정의 기간에 있어서 상기 비차폐 상태로 되는 기간이 제1 길이가 되도록 상기 제어부가 상기 차폐 부재를 회전시키는 제1 차폐 모드와,

상기 소정의 기간에 있어서 상기 비차폐 상태가 되는 기간이 상기 제1 길이보다 긴 제2 길이가 되도록 상기 제어부가 상기 차폐 부재를 회전시키는 제2 차폐 모드

를 가지는 것을 특징으로 한다.

상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명의 성막 장치는,

성막 대상물을 수용하는 챔버와,

상기 챔버 내에 배치되는, 성막 재료를 수용하는 증발원 용기와,

상기 증발원 용기를 가열하는 가열 수단을 갖고, 상기 증발원 용기의 가열 온도를 제어하는 가열 제어부와,

상기 챔버 내에 배치되는, 본 발명의 성막 레이트 모니터 장치

를 구비하고

상기 가열 제어부는, 상기 성막 레이트 모니터 장치에 의해 취득되는 성막 레이트에 기초하여, 상기 가열 온도를 제어하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 의하면, 장치의 장수명화를 도모하면서 제조 택트의 향상을 도모할 수 있다.

[도 1] 본 발명의 실시예에 있어서의 성막 장치의 모식적 단면도.
[도 2] 본 발명의 실시예에 있어서의 성막 레이트 모니터 장치의 구성을 나타내는 모식도.
[도 3] 본 발명의 실시예에 있어서의 수정 모니터 헤드와 차폐 부재의 구성을 나타내는 모식도.
[도 4] 본 발명의 실시예에 있어서의 차폐 부재의 회전 제어의 설명도.

이하, 도면을 참조하면서 본 발명의 바람직한 실시형태 및 실시예를 설명한다. 다만, 이하의 실시형태 및 실시예는 본 발명의 바람직한 구성을 예시적으로 나타내는 것에 지나지 않으며, 본 발명의 범위를 그들 구성에 한정하지 않는다. 또한, 이하의 설명에 있어서의, 장치의 하드웨어 구성 및 소프트웨어 구성, 처리 플로우, 제조 조건, 치수, 재질, 형상 등은, 특히 특정적인 기재가 없는 한은, 본 발명의 범위를 그들만으로 한정하는 취지의 것이 아니다.

[실시예 1］

도 1~도 4를 참조하여, 본 발명의 실시예와 관련되는 성막 레이트 모니터 장치 및 성막 장치에 대해 설명한다. 본 실시예와 관련되는 성막 장치는, 진공 증착에 의해 기판에 박막을 성막하는 성막 장치이다. 본 실시예와 관련되는 성막 장치는, 각종 반도체 디바이스, 자기 디바이스, 전자 부품 등의 각종 전자 디바이스나, 광학 부품 등의 제조에 있어 기판(기판 상에 적층체가 형성되어 있는 것도 포함함) 상에 박막을 퇴적 형성하기 위해 이용된다. 보다 구체적으로는, 본 실시예와 관련되는 성막 장치는, 발광 소자나 광전 변환 소자, 터치 패널 등의 전자 디바이스의 제조에 있어 바람직하게 이용된다. 그 중에서도, 본 실시예와 관련되는 성막 장치는, 유기 EL(ErectroLuminescence) 소자 등의 유기 발광 소자나, 유기 박막 태양 전지 등의 유기 광전 변환 소자의 제조에 있어 특히 바람직하게 적용할 수 있다. 또한, 본 발명에 있어서의 전자 디바이스는, 발광 소자를 구비한 표시 장치(예를 들어 유기 EL 표시 장치)나 조명 장치(예를 들어 유기 EL 조명 장치), 광전 변환 소자를 구비한 센서(예를 들어 유기 CMOS 이미지 센서)도 포함하는 것이다. 본 실시예와 관련되는 성막 장치는, 스퍼터 장치 등을 포함한 성막 시스템의 일부로서 이용할 수 있다.

＜성막 장치의 개략 구성＞

도 1은, 본 발명의 실시예와 관련되는 성막 장치(2)의 구성을 나타내는 모식도이다. 성막 장치(2)는, 도시하지 않는 배기 장치, 가스 공급 장치에 의해, 내부가 진공 분위기나 질소 가스 등의 불활성 가스 분위기로 유지되는 진공 챔버(성막실, 증착실)(200)를 가진다. 또한, 본 명세서에 있어 「진공」이란, 대기압보다 낮은 압력의 기체로 채워진 공간 내의 상태를 말한다.

성막 대상물인 기판(100)은, 반송 로봇(도시하지 않음)에 의해 진공 챔버(200) 내부로 반송되면 진공 챔버(200) 내에 설치된 기판 보유지지 유닛(도시하지 않음)에 의해 보유지지되고, 마스크(220) 상면에 재치된다. 마스크(220)는, 기판(100) 상에 형성하는 박막 패턴에 대응하는 개구 패턴(221)을 가지는 메탈 마스크이며, 진공 챔버(200) 내부에 있어 수평면에 평행으로 설치되어 있다. 기판(100)은, 기판 보유지지 유닛에 의해 마스크(220)의 상면에 재치됨으로써, 진공 챔버(200) 내부에 있어서, 수평면과 평행으로, 또한, 피처리면인 하면이 마스크(220)로 덮이는 태양으로 설치된다.

진공 챔버(200) 내부에 있어서의 마스크(220)의 하방에는, 증발원 장치(300)가 설치되어 있다. 증발원 장치(300)는, 개략, 성막 재료(증착 재료)(400)를 수용하는 증발원 용기(도가니)(301)(이하, 용기(301))와, 용기(301)에 수용된 성막 재료(400)를 가열하는 가열 수단으로서의 히터(302)를 구비한다. 용기(301) 내의 성막 재료(400)는, 히터(302)의 가열에 의해 용기(301) 내에서 증발하고, 용기(301) 상부에 설치된 노즐(303)을 거쳐 용기(301) 밖으로 분출된다. 용기(301) 밖으로 분사된 성막 재료(400)는, 장치(300) 상방에 설치된 기판(100)의 표면에, 마스크(220)에 설치된 개구 패턴(221)에 대응하여, 증착된다.

증발원 장치(300)는, 그 외, 도시는 생략하고 있지만, 히터(302)에 의한 가열 효율을 높이기 위한 리플렉터나 전열(傳熱) 부재, 그들을 포함하는 증발원 장치(300)의 각 구성 전체를 수용하는 프레임, 셔터 등이 구비되는 경우가 있다. 또한, 증발원 장치(300)는, 성막을 기판(100) 전체에 균일하게 행하기 위해, 고정 재치된 기판(100)에 대해 상대 이동 가능하게 구성되는 경우가 있다.

본 실시예와 관련되는 성막 장치(2)는, 용기(301)로부터 분출하는 성막 재료(400)의 증기량, 혹은 기판(100)에 성막되는 박막의 막두께를 검지하기 위한 수단으로서, 성막 레이트 모니터 장치(1)를 구비하고 있다. 성막 레이트 모니터 장치(1)는, 용기(301)로부터 분출하는 성막 재료(400)의 일부를, 차폐 부재(12)에 의해 간헐적으로 차폐 상태와 비차폐 상태를 반복하여, 수정 모니터 헤드(11)에 구비된 수정 진동자에 부착시키도록 구성되어 있다. 성막 재료(400)가 퇴적되는 것에 의한 수정 진동자의 공진 주파수(고유 진동수)의 변화량(감소량)을 검지함으로써, 소정의 제어 목표 온도에 대응한 성막 레이트(증착 레이트)로서, 단위시간당의 성막 재료(400)의 부착량(퇴적량)을 취득할 수 있다. 이 성막 레이트를 히터(302)의 가열 제어에 있어서의 제어 목표 온도의 설정에 피드백함으로써, 기판(100)에 대한 성막 레이트를 임의로 제어하는 것이 가능하게 된다. 따라서, 성막 레이트 모니터 장치(1)에 의해 성막 처리 중에 상시, 성막 재료(400)의 토출량 혹은 기판(100) 상의 막두께를 모니터함으로써, 정밀도가 높은 성막이 가능하게 된다. 본 실시예와 관련되는 성막 장치(2)의 제어부(연산처리장치)(20)는, 모니터 유닛(10)의 동작의 제어, 성막 레이트의 측정, 취득을 행하는 모니터 제어부(21)와, 증발원 장치(300)의 가열 제어를 행하는 가열 제어부(22)를 갖는다.

＜성막 레이트 모니터 장치＞

도 2는, 본 실시예와 관련되는 성막 레이트 모니터 장치(1)의 개략 구성을 나타내는 모식도이다. 도 2에 나타내는 바와 같이, 본 실시예와 관련되는 성막 레이트 모니터 장치(1)는, 모니터 헤드(11)나 차폐 부재(초퍼)(12) 등을 구비하는 모니터 유닛(10)과, 모니터 제어부(21)를 구비한다. 모니터 유닛(10)은, 모니터 헤드(11)와, 차폐 부재(12)와, 수정 모니터 헤드(11)에 조립된 수정 홀더(회전 지지체)(14)의 회전 구동원으로서의 서보 모터(16)와, 차폐 부재(12)의 회전 구동원으로서의 서보 모터(15)를 구비한다. 모니터 제어부(21)는, 차폐 부재(12)의 회전 구동을 제어하는 차폐 부재 제어부(212)와, 수정 진동자(13)의 공진 주파수(의 변화량)의 취득을 행하는 성막 레이트 취득부(213)와, 수정 홀더(14)의 회전 구동을 제어하는 홀더 제어부(214)를 갖는다.

도 3은, 모니터 헤드(11)(수정 홀더(14))와 차폐 부재(12)를 각각의 회전 축선 방향을 따라 보았을 때의 양자의 배치 관계를 나타내는 모식도이다. 도 3에 나타내는 바와 같이, 모니터 헤드(11)의 내부에는, 복수의 수정 진동자(13)(13a, 13b)를 원주 방향으로 등간격으로 배치하여 지지하는 수정 홀더(14)가 조립되어 있다. 모니터 헤드(11)에는, 수정 진동자(13)보다 약간 큰 모니터 개구(11a)가 1개 설치되어 있고, 수정 홀더(14)는, 지지하는 수정 진동자(13) 중 하나를, 모니터 개구(11a)를 통해서 외부(증착원 장치(300))에 폭로되는 위치(회전 위상)에서 지지한다.

도 2 및 도 3에 나타내는 바와 같이, 수정 홀더(14)는, 그 중심이 서보 모터(16)의 모터축(16a)에 연결되어 있어, 서보 모터(16)에 의해 회전 구동된다. 이에 의해, 모니터 개구(11a)를 통해 외부로 폭로되는 수정 진동자(13)를 순차 전환할 수 있도록 구성되어 있다. 즉, 수정 홀더(14)에 지지된 복수의 수정 진동자(13) 중, 1개의 수정 진동자(13a)가 모니터 개구(11a)와 위상이 겹치는 위치에 있고, 다른 수정 진동자(13b)는, 사용 종료 또는 교환용의 수정 진동자로서, 모니터 헤드(11)의 내부에 숨은 위치에 있다. 모니터 개구(11a)를 통해 외부에 폭로되고 있는 수정 진동자(13)가, 성막 재료(400)의 부착량이 소정량을 넘어서 수명에 도달하면, 수정 홀더(14)가 회전하여, 새로운 수정 진동자(13)를, 모니터 개구(11a)와 겹치는 폭로 위치로 이동시킨다.

홀더 제어부(214)에 의한 서보 모터(16)의 회전 제어는, 검출부(18a)와 피검출부(18b)로 이루어지는 위상 위치 검출 수단(18)이 검출하는 수정 홀더(14)의 회전 위치(회전 위상)에 기초하여 행해진다. 또한, 위치(위상) 검지 수단으로서는, 로터리 엔코더 등의 이미 알려진 위치 센서를 이용해도 된다.

도 3에 나타내는 바와 같이, 차폐 부재(12)는, 대략 원반 형상의 부재이며, 그 중심이 서보 모터(15)의 모터축(15a)에 연결되어 있어, 서보 모터(15)에 의해 시계 방향 회전 또는 반시계 방향 회전 중 어느 일방의 단일 방향으로 회전 구동된다. 차폐 부재(12)는, 부채꼴의 개구 슬릿(개구부, 비차폐부)(12a)이, 회전 중심으로부터 떨어진 위치로서, 그 회전 궤도가, 모니터 헤드(11)의 모니터 개구(11a)와 겹치는 위치에 설치되어 있다. 개구 슬릿(12a)은, 회전 방향에 있어서의 폭이, 모니터 개구(11a)의 폭보다 좁고, 또한 모니터 개구(11a)에 의해 폭로되고 있는 수정 진동자(13a)의 폭보다 좁게 구성되어 있다.

도 2 및 도 3에 나타내는 바와 같이, 차폐 부재(12)가 회전함으로써, 모니터 개구(11a)에 대한 개구 슬릿(12a)의 상대 위치(상대 위상)가, 모니터 개구(11a)와 겹치는 위치(개구 위치, 비차폐 위치)와, 겹치지 않는 위치(비개구 위치, 차폐 위치)로 변화한다. 이에 의해, 차폐 부재(12)에 있어서 개구 슬릿(12a)을 제외한 영역 부분이 차폐부(12b)가 되고, 이것이 모니터 개구(11a)와 겹치는(덮는) 위치(위상)에 있을 때, 수정 진동자(13a)에의 성막 재료(400)의 부착이 방해되는 차폐 상태(비개구 상태)가 된다. 또한, 개구 슬릿(12a)이 모니터 개구(11a)와 겹치는 위치(위상)에 있을 때, 수정 진동자(13a)에의 성막 재료(400)의 부착이 허용되는 비차폐 상태(개구 상태)가 된다.

차폐 부재 제어부(212)에 의한 서보 모터(15)의 회전 제어는, 검출부(17a)와 피검출부(17b)로 이루어지는 위상 위치 검출 수단(17)이 검출하는 차폐 부재(12)의 회전 위치(회전 위상)에 기초하여 행해진다. 또한, 위치(위상) 검지 수단으로서는, 로터리 엔코더 등의 이미 알려진 위치 센서를 이용해도 된다.

개구 슬릿(12a)은, 본 실시예에서는, 닫힌 구멍으로 되어 있지만, 차폐 부재(12)의 에지(周端)에서 개방된 절결 형상으로 되어 있어도 된다. 또한, 설치하는 개수도 2개 이상이여도 되고, 슬릿 형상도, 본 실시예에서 나타낸 부채꼴로 한정되지 않고 여러 가지의 형상을 채용할 수 있는 것이다. 개구 슬릿(12a)을 복수 설치하는 경우에는, 제각기 다른 형상으로 해도 된다.

수정 진동자(13a)는, 전극, 동축 케이블 등을 거쳐 외부 공진기(19)에 접속되고 있다. 수정 진동자(13a) 표면에 퇴적한 성막 재료(400)의 박막과, 이면의 전극과의 사이에 전압을 인가함으로써 생성되는 발신 신호가, 수정 진동자(13)의 공진 주파수(의 변화량)로서, 공진기(19)로부터 성막 레이트 취득부(213)로 전달되어, 취득된다.

도시를 생략하지만, 모니터 유닛(10)에는, 열원이 되는 모터(15, 16)의 열을 냉각하기 위한 냉각수를 흘리기 위한 유로가 구비되어 있다.

또한 여기서 나타낸 성막 레이트 모니터 장치의 구성은 어디까지나 일례이며, 이에 한정되는 것이 아니며, 이미 알려진 여러 가지 구성을 적절히 채용해도 된다.

＜본 실시예의 특징＞

도 4는, 본 실시예에 있어서의 차폐 부재(12)의 회전 제어에 대해 설명하는 그래프이다. 도 4에 있어서, 차폐 부재(12)가 수정 진동자(13)를 차폐한 상태에 있을 때를 0, 차폐하고 있지 않은 상태에 있을 때를 1로 각각 나타내고 있다.

본 실시예에서는, 성막 레이트 취득부(213)에 의해 취득하는 성막 레이트가 안정된 상태로 될 때까지 미리 수정 진동자(13a)에 소정량의 성막 재료(400)를 부착, 피복시키는 하지 처리를 행할 때에 있어서, 차폐 부재(12)의 회전 속도를 변속 제어하는 것을 특징으로 한다. 구체적으로는, 하지를 신속히 형성하기 위해, 수정 진동자(13a)의 폭로 시간이 길어지도록, 차폐 부재(12)의 회전 속도를 제어하는 제2 차폐 모드(이하, 제2 모드)를 실행한다. 또한, 이와 같은 하지 처리는, 기판(100)을 진공 챔버(200) 내에 설치하지 않고 실시하는 것이 일반적이다. 즉, 기판(100)을 진공 챔버(200) 내에 수용하기 전(기판(100) 상에 있어서의 성막 레이트의 모니터를 행하지 않는 기간)에 실시된다.

또한, 하지 처리 후, 안정된 성막 레이트를 이용하여 히터(3)의 가열 제어를 행할 때에는, 종래의 제어와 마찬가지로, 정상(定常) 회전 시에 있어서의 회전 속도를 미리 정해진 설정 속도로 등속 제어하는 것을 특징으로 한다. 구체적으로는, 수정 진동자(13a)의 수명을 가능한 한 연장하도록, 수정 진동자(13a)의 폭로 시간이 짧아지도록, 차폐 부재(12)의 회전 속도를 제어하는 제1 차폐 모드(이하, 제1 모드)를 실행한다.

하지 처리 중에는, 제2 모드로서, 개구 슬릿(12a)이 모니터 개구(11a)와 겹치는 비차폐 상태에 있어서의 차폐 부재(12)의 정상 회전 속도가, 개구 슬릿(12a)이 모니터 개구(11a)와 겹치지 않는 차폐 상태에 있어서의 정상 회전 속도의 1/10이 되도록 제어한다. 하지 처리 후의 성막 레이트를 모니터하는 기간 중은, 제1 모드로서, 개구 슬릿(12a)과 모니터 개구(11a)의 차폐·비차폐의 여하에 관계없이, 일정한 정상 회전 속도로 차폐 부재(12)의 회전을 제어한다. 제2 모드의 차폐 상태에 있어서의 정상 회전 속도와, 제1 모드에 있어서의 정상 회전 속도는 같은 속도로 되고 있고, 따라서, 제2 모드에서의 비차폐 상태에 있어서의 정상 회전 속도가, 제1 모드에서의 비차폐 상태에 있어서의 정상 회전 속도의 1/10로 되고 있다. 이에 의해, 같은 소정의 기간에서 비교했을 때에, 제2 모드에 있어서 비차폐 상태로 되는 기간의 시간 길이(제2 길이)는, 제1 모드에 있어서 비차폐 상태로 되는 기간의 시간 길이(제1 길이)보다 길게 된다.

도 4에, 제1 모드에 있어서 비차폐 상태(막부착 상태)로 되는 기간의 시간 길이 TO1와, 제2 모드에 있어서 비차폐 상태로 되는 기간의 시간 길이 TO2를 나타내고 있다. 도 4에 나타내는 바와 같이, 정상 회전 속도가 1/10이 됨으로써, TO2는, TO1의 10배의 시간으로 되고 있다. 소정의 기간으로서, 도 4에 나타낸 시간 내에 있어, 제1 모드와 제2 모드를 비교하면, 제1 모드에 있어서 비차폐 상태로 되는 회수가 3회인데 대해, 제2 모드에 있어서 비차폐 상태로 되는 회수는 2회가 되어, 회수는 제1 모드 쪽이 많다. 그렇지만, 1회의 비차폐 상태의 계속 시간은, 제2 모드 쪽이 제1 모드보다 길어지고, 소정의 기간 내에 있어서의 총 비차폐 상태의 계속 시간도, 제2 모드 쪽이 제1 모드보다 길게 된다.

도 4에 나타내는 예에서는, 단위시간당 차지하는 비차폐 상태의 시간의 비율이, 제1 모드에서는 약 3.3%인데 대해, 제2 모드에서는 약 25%가 되고 있다. 제1 모드에 있어서의 약 3.3%의 상기 비율은, 등속 회전 제어에 의한 수치이므로, 차폐 부재(12)의 개구율(차폐부(12b)에 대한 개구부(12a)의 면적비)과 일치하는 수치이다. 즉, 본 실시예에 의한 차폐 부재(12)의 변속 제어(비차폐 상태에 있어서의 정상 회전 속도를 차폐 상태에 있어서의 정상 회전 속도보다 느리게 하는 제어)에 의해, 차폐 부재(12)의 개구율을 실질적으로 증대시킬 수 있다. 이에 의해, 차폐 부재(12)의 형상을 물리적으로 변화시키는 등의 수법을 취하지 않고 (장치 구성을 복잡화시키지 않고), 차폐 부재(12)의 개구율을 가변으로 제어하여, 수정 진동자(13)에 대한 성막 레이트를 임의로 제어하는 것이 가능하게 된다. 따라서, 안정된 성막 레이트 모니터의 사전 준비로서의 하지 처리는, 수정 진동자(13)에의 성막 재료(400)의 부착량을 늘려서 재빨리 종료시킬 수 있다. 또한, 기판(100)의 성막 레이트를 모니터할 때에는, 수정 진동자(13)에의 성막 재료(400)의 부착을 극력 억제함으로써 장치의 장수명화를 도모할 수 있다. 즉, 장치의 장수명화를 도모하면서 제조 택트의 향상을 도모하는 것이 가능하게 된다.

［실시예 2］

차폐 부재(12)의 개구율을, 차폐 부재(12)의 형상을 물리적으로 변화시키는 등의 수법을 취하지 않고, 실질적으로 증대시키는 수법은, 실시예 1에서 설명한 수법에 한정되는 것이 아니다. 본 발명의 실시예 2에서는, 제2 모드에 있어서의 차폐 부재(12)의 회전 제어에 있어서, 차폐 부재(12)의 회전 방향을 일시적으로 역방향으로 바꾸어 왕복동시킴으로써, 소정의 기간 내에 있어서 비차폐 상태로 되는 회수를 늘리는(빈도를 높이는) 것을 특징으로 한다. 또한, 실시예 2와 관련되는 성막 레이트 모니터 장치, 성막 장치의 구성은, 실시예 1의 장치 구성과 같으므로, 설명은 생략한다.

개구 슬릿(12a)이 모니터 개구(11a)의 근방에서 왔다 갔다 하도록 차폐 부재(12)를 왕복 회전 운동시킴으로써, 단일 방향으로 회전시켜 비차폐 상태를 주기적으로 형성하는 경우보다, 소정의 기간 내에 있어서의 비차폐 상태의 발생 회수를 늘릴 수 있다. 이에 의해, 소정의 기간 내에 있어서의 총 비차폐 상태의 계속 시간을 길게 할 수 있다. 또한, 성막 얼룩 회피의 관점으로부터, 왕복 회전 운동에 있어서의 회전 방향의 되바꿈은, 개구 슬릿(12a)이 모니터 개구(11a)를 완전하게 통과하고 나서(즉, 수정 진동자(13a)가 충분히 차폐된 상태로 되고 나서) 행하는 것이 바람직하다.

[그 외］

실시예 1, 2와는 달리, 제2 모드에 있어서, 차폐 상태에 있어서의 정상 회전 속도를, 비차폐 상태에 있어서의 정상 회전 속도(제1 모드에 있어서의 정상 회전 속도)보다 빠른 속도로 변경하는 제어에 의해, 소정 기간 내에 있어서의 비차폐 상태의 회수를 늘리도록 해도 된다.

또한, 실시예 1과 실시예 2를 조합한 제어로 하여도 된다. 즉, 비차폐 상태에 있어서의 정상 회전 속도를 감속하면서, 차폐 상태와 비차폐 상태를 단기간에 반복하도록 왕복 회전시키는 제어로 해도 된다.

또한, 본 실시예에서는, 제2 모드의 차폐 상태에 있어서의 정상 회전 속도와, 제1 모드에 있어서의 정상 회전 속도를 같은 속도로 하고 있지만, 차폐 부재(12)의 개구율을 실질적으로 증대시키는 효과를 얻을 수 있는 범위에서, 적절히 다른 속도로 설정해도 된다.

1: 성막 레이트 모니터 장치
10: 모니터 유닛
11: 수정 모니터 헤드
11a: 모니터 개구
12: 차폐 부재(초퍼)
12a: 개구 슬릿(개구부, 비차폐부)
12b: 차폐부
13(13a, 13b): 수정 진동자
14: 수정 홀더(회전 지지체)
15: 서보 모터(구동원)
15a: 모터축
16: 서보 모터(구동원)
16a: 모터축
17(17a, 17b): 위치(회전 위상) 검출 수단
18(18a, 18b): 위치(회전 위상) 검출 수단
19: 공진기
2: 성막 장치
100: 기판
20: 제어부(취득부, 가열 제어부)
200: 진공 챔버(성막실)
300: 증발원 장치
301: 증발원 용기(도가니)
302: 히터(가열 수단)
303: 노즐

Claims

성막 대상물에 대한 성막 재료의 성막 레이트를 검지하는 성막 레이트 모니터 장치로서,
증발원으로부터 승화 또는 기화된 상기 성막 재료를 부착시키기 위한 수정 진동자와,
상기 성막 재료가 상기 수정 진동자에 부착되는 것을 방해하기 위한 차폐부와, 상기 부착을 허용하기 위한 개구부를 갖고, 상기 증발원과 상기 수정 진동자와의 사이에 상기 차폐부가 위치하는 차폐 상태와, 상기 증발원과 상기 수정 진동자와의 사이에 상기 개구부가 위치하는 비차폐 상태를 취할 수 있도록 회전하는 차폐 부재와,
상기 차폐 부재의 회전을 제어하는 제어부와,
상기 수정 진동자의 공진 주파수의 변화에 기초하여 성막 레이트를 취득하는 취득부
를 구비하고
상기 제어부는,
상기 성막 대상물에 성막을 행할 때에, 소정의 기간에 있어서 상기 비차폐 상태로 되는 기간이 제1 길이가 되도록 상기 차폐 부재를 회전시키는 제1 차폐 모드를 실행하고,
상기 취득부가 상기 성막 레이트를 취득하기 전에 소정량의 상기 성막 재료를 미리 상기 수정 진동자에 부착시키는 하지 처리를 행할 때에, 상기 소정의 기간에 있어서 상기 비차폐 상태로 되는 기간이 상기 제1 길이보다 긴 제2 길이가 되도록 상기 차폐 부재를 회전시키는 제2 차폐 모드를 실행하는
것을 특징으로 하는 성막 레이트 모니터 장치.
제1항에 있어서,
상기 제어부는, 상기 제2 차폐 모드에 있어서, 상기 비차폐 상태에 있어서의 회전 속도가, 상기 차폐 상태에 있어서의 회전 속도보다 늦어지도록, 상기 차폐 부재를 회전시키는 것을 특징으로 하는 성막 레이트 모니터 장치.
제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 제어부는, 상기 제2 차폐 모드의 상기 비차폐 상태에 있어서의 회전 속도가, 상기 제1 차폐 모드의 상기 비차폐 상태에 있어서의 회전 속도보다 늦어지도록, 상기 차폐 부재를 회전시키는 것을 특징으로 하는 성막 레이트 모니터 장치.
제1항에 있어서,
상기 제어부는, 상기 제2 차폐 모드에 있어서의 상기 소정의 기간에 있어서 상기 비차폐 상태로 되는 빈도가, 상기 제1 차폐 모드에 있어서의 상기 소정의 기간에 있어서 상기 비차폐 상태로 되는 빈도보다 높아지도록, 상기 제2 차폐 모드에 있어서 상기 차폐 부재를 왕복 회전시키는 것을 특징으로 하는 성막 레이트 모니터 장치.
제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 개구부의 상기 차폐 부재의 회전 방향에 있어서의 폭은, 상기 수정 진동자의 상기 회전 방향에 있어서의 폭보다 좁은 것을 특징으로 하는 성막 레이트 모니터 장치.
제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 제1 차폐 모드는, 상기 취득부가 상기 성막 레이트를 취득할 때에 실행되는 것을 특징으로 하는 성막 레이트 모니터 장치.
삭제
제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 제2 차폐 모드는, 상기 성막 대상물에 대한 성막을 행하지 않는 기간에 실행되는 것을 특징으로 하는 성막 레이트 모니터 장치.
삭제
성막 대상물을 수용하는 챔버와,
상기 챔버 내에 배치되는, 성막 재료를 수용하는 증발원 용기와,
상기 증발원 용기를 가열하는 가열 수단을 갖고, 상기 증발원 용기의 가열 온도를 제어하는 가열 제어부와,
상기 챔버 내에 배치되는, 제1항 또는 제2항에 기재된 성막 레이트 모니터 장치
를 구비하고,
상기 가열 제어부는, 상기 성막 레이트 모니터 장치에 의해 취득되는 성막 레이트에 기초하여, 상기 가열 온도를 제어하는 것을 특징으로 하는 성막 장치.
제10항에 있어서,
상기 가열 제어부는, 상기 성막 레이트 모니터 장치가 상기 제1 차폐 모드를 실행하고 있는 동안에 취득되는 상기 성막 레이트에 기초하여, 상기 가열 온도를 제어하는 것을 특징으로 하는 성막 장치.
제10항에 있어서,
상기 챔버에 상기 성막 대상물이 수용되어 있지 않은 동안에 있어서, 상기 가열 제어부가 상기 증발원 용기를 가열하고, 상기 성막 레이트 모니터 장치가 상기 제2 차폐 모드를 실행하는 것을 특징으로 하는 성막 장치.