TWI429772B - A vapor deposition apparatus, a vapor deposition method, and a memory medium of a memory program - Google Patents

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Description

蒸鍍裝置、蒸鍍方法及已記憶程式之記憶媒體
本發明係關於一種蒸鍍裝置、蒸鍍方法及已記憶程式之記憶媒體，特別是關於利用調整載送氣體的流量來控制蒸鍍裝置的成膜速度。
在製造平面顯示器等電子機器時，係利用藉由將特定的成膜材料氣化，並使經氣化後之成膜分子附著在被處理體上來進行被處理體的成膜之蒸鍍技術。利用蒸鍍技術來製造機器時，為了在被處理體上均勻地形成優質的膜以提高產品性能，高精確度地控制被處理體的成膜速度(D/R；Deposition Rate)非常重要。因此，從過去已被提出一種在基板附近設置膜厚感測器，並根據膜厚感測器所測得的結果來調整蒸鍍源的溫度，以使成膜速度為一定之方法(例如，參照專利文獻日本特開第2005-325425號公報)。
然而，於複數個蒸鍍源將不同種類的成膜材料氣化，並使各成膜材料的氣化分子混合的同時一邊搬送至處理容器，而於處理容器內對被處理體實施成膜處理時，有以下的問題。亦即，即使裝設於被處理體附近的膜厚感測器能測得混合後成膜材料的成膜速度，仍無法個別確認各蒸鍍源之成膜材料的蒸發速度。
相對於此，在測量各蒸鍍源的蒸發速度時，亦可藉 由於各蒸鍍源之成膜材料的搬送通道插入閥，並關閉所欲測量材料的蒸發速度之蒸鍍源以外的蒸鍍源的閥，以測得每個蒸鍍源之材料的成膜速度。然而，關閉所欲測量材料的蒸發速度之蒸鍍源以外的蒸鍍源的閥時，雖可測得單一成膜材料的蒸發速度，但用以搬送材料之搬送通道內的壓力，會較同時進行蒸鍍時搬送通道內的壓力降低了閥關閉後之蒸鍍源內蒸氣壓(分壓)的部分。如此一來，所測得之單一成膜材料的蒸發速度會與同時進行蒸鍍時真正的蒸發速度不同，而無法測得同時進行蒸鍍時真正的蒸發速度。
另一方面，若於每個蒸鍍源裝設膜厚感測器，則可個別確認各蒸鍍源之成膜材料的蒸發速度。然而，該方法除了必須針對蒸鍍源的個數設置膜厚感測器而使得成本提高，且平時及維修時的控管負擔亦會增加。又，裝設與蒸鍍源的個數相同個數的膜厚感測器亦會佔掉物理上的空間。
為解決上述問題，本發明係提供一種可高精確度地控制分別收納於複數個蒸鍍源之各成膜材料的蒸發速度及被處理體的成膜速度之蒸鍍裝置、蒸鍍方法及已記憶程式之記憶媒體。
亦即，為解決上述問題，本發明其中一實施形態提供一種蒸鍍裝置，係具有：複數個蒸鍍源，係具有材料 容器與載送氣體導入管，並將收納於該材料容器之成膜材料氣化，且利用從該載送氣體導入管所導入之第1載送氣體來搬送該成膜材料的氣化分子；連結管，係分別連結於該複數個蒸鍍源，以搬送由各蒸鍍源所搬送之成膜材料的氣化分子；旁通管，係連結於該連結管，以將第2載送氣體直接導入該連結管；以及處理容器，係內建有連結於該連結管之吹出機構，並將利用該第1及第2載送氣體所搬送之成膜材料的氣化分子從該吹出機構吹出，以在內部進行被處理體的成膜。
此處之氣化係指不只是液體變成氣體的現象，亦包含固體不經液體的狀態而直接變成氣體的現象(即昇華)。
藉此，例如，根據從設置於被處理體附近之QCM(Quartz Crystal Microbalance；石英晶體微天平)等膜厚感測器所輸出之訊號，來測量被處理體的成膜速度。此時，即使是從各蒸鍍源所導入之第1載送氣體的流量發生變動，配合其而藉由改變從旁通管所導入之第2載送氣體的流量，可使第1及第2載送氣體的總流量為一定。
每個蒸鍍源之材料的蒸發速度(氣化速度)，可藉由被導入至各蒸鍍源之第1載送氣體的流量來調整。依上述方式，藉由調整第1載送氣體的流量，可高精確度地控制被處理體上之膜所含有的各成膜材料的混合比率，並形成優質的膜。
另一方面，為了控制上述各成膜材料的混合比率而改變第1載送氣體的流量時，則用以搬送材料的氣化分子之連結管內的壓力會因第1載送氣體而發生變動。然而，如上所述，本發明的結構藉由改變從旁通管所導入之第2載送氣體的流量，則可使第1及第2載送氣體的總流量為一定。其結果為可使連結管內的壓力為一定。藉此，可維持成膜速度為一定。亦即，本發明的結構係藉由調整第1載送氣體來正確地控制膜內之成膜材料的混合比率，藉此可形成具有良好特性的膜，且藉由調整第2載送氣體可將迄吹出機構為止之搬送通道內的壓力維持為一定，藉此可維持被處理體的成膜速度為一定。
又，載送氣體較佳地為氬氣、氦氣、氪氣、氙氣氣體等惰性氣體。又，上述蒸鍍裝置亦可以有機EL成膜材料或有機金屬成膜材料作為成膜材料而藉由蒸鍍以在被處理體形成有機EL膜或有機金屬膜。
亦可更一步地具有：複數個開閉機構，係分別設置於該複數個蒸鍍源與該連結管之間，以開閉連結該複數個蒸鍍源與該連結管之搬送通道；以及控制裝置，係藉由利用該複數個開閉機構來開閉該搬送通道，以配合從該複數個蒸鍍源被導入該連結管之第1載送氣體的變動來調整該第2載送氣體的流量。
該旁通管與該連結管相連結的位置，相較於該複數個蒸鍍源與該連結管相連結的位置，可位於更遠離該吹 出機構的位置。
該控制裝置亦可具有：記憶部，係顯示相對於各成膜材料之成膜速度與載送氣體流量的關係；成膜速度演算部，係根據來自裝設於該處理容器內之膜厚感測器的輸出訊號，來求得被處理體的成膜速度；第1載送氣體調整部，係利用顯示於該記憶部之成膜速度與載送氣體流量的關係，來針對每個蒸鍍源調整第1載送氣體的流量，以使利用該成膜速度演算部所求得之成膜速度接近目標成膜速度；以及第2載送氣體調整部，係配合藉由該第1載送氣體調整部的調整而被導入該連結管之第1載送氣體的變動來調整該第2載送氣體的流量。
該第1載送氣體調整部亦可於利用該成膜速度演算部所求得之成膜速度與各蒸鍍源的目標成膜速度的差值較特定的閾值要小時，針對每個蒸鍍源調整第1載送氣體的流量，以使成膜速度接近各蒸鍍源的目標成膜速度。
該第2載送氣體調整部亦可調整被導入至該旁通管之第2載送氣體的流量，以使該連結管所搬送之第1及第2載送氣體的總流量不會發生變化。
亦可更進一步地具有溫度調整部，該溫度調整部係於利用該成膜速度演算部所求得之各蒸鍍源的成膜速度與各蒸鍍源的目標成膜速度的差值為特定的閾值以上時，調整每個蒸鍍源的溫度以使成膜速度接近各蒸鍍源的目標成膜速度。
又，為解決上述問題，本發明其他的形態提供一種蒸鍍方法，係包含以下步驟：於具有材料容器與載送氣體導入管之複數個蒸鍍源，將收納於該材料容器之成膜材料分別氣化，並藉由從該載送氣體導入管所導入之第1載送氣體來搬送該成膜材料的氣化分子之步驟；將由各蒸鍍源所搬送之成膜材料的氣化分子搬送至分別連結於該複數個蒸鍍源的連結管之步驟；從連結於該連結管之旁通管將第2載送氣體直接導入該連結管之步驟；以及從連結於該連結管之吹出機構，來將利用該第1及第2載送氣體所搬送之成膜材料的氣化分子吹出，以於處理容器內部進行被處理體的成膜之步驟。
亦可更進一步地具有藉由分別設置於該複數個蒸鍍源與該連結管之間的複數個開閉機構，來開閉連結該複數個蒸鍍源與該連結管的搬送通道之步驟；且從該旁通管將第2載送氣體直接導入該連結管之步驟，係藉由利用該開閉機構來進行該搬送通道的開閉，以配合從該複數個蒸鍍源被導入該連結管之第1載送氣體的變動，一邊調整該第2載送氣體的流量，一邊將該第2載送氣體導入該連結管。
又，為解決上述問題，本發明其他的形態提供一種記憶媒體，係記憶有用以使電腦實行以下處理的程式：於具有材料容器與載送氣體導入管之複數個蒸鍍源，將收納於該材料容器之成膜材料氣化，並利用從該載送氣體導入管所導入之第1載送氣體來搬送該成膜材料的 氣化分子之處理；將由各蒸鍍源所搬送之成膜材料的氣化分子搬送至分別連結於該複數個蒸鍍源的連結管之處理；從連結於該連結管之旁通管來將第2載送氣體直接導入該連結管之處理；以及利用該第1及第2載送氣體來將成膜材料的氣化分子搬送至連結於該連結管之吹出機構，並從該吹出機構被吹出，以在處理容器內部進行被處理體的成膜之處理。
如以上所說明的，本發明可高精確度地控制分別收納於複數個蒸鍍源之各成膜材料的蒸發速度及被處理體的成膜速度。
以下參照添附圖式，詳細說明本發明之實施形態。又，以下的說明及添附圖式中，具有相同結構及功能的構成要件則賦予相同的符號而省略重複說明。又，本說明書中，1mTorr為(10-3×101325/760)Pa，1sccm為(10-6/60)m3/sec。
<第1實施形態>
首先，針對本發明第1實施形態之6層連續成膜系統，參照圖1加以說明。
[6層連續成膜系統]
圖1係概略顯示本實施形態之蒸鍍裝置的立體 圖。蒸鍍裝置10係可連續形成6層有機膜之裝置。蒸鍍裝置10係內建於矩形處理容器Ch。蒸鍍裝置10於處理容器Ch內部具有：6×各3個蒸鍍源單元100、6×各3個水冷套150、6×各1個連結管200、6×各4個閥300、6×各1個旁通管310、6×各1個吹出機構400以及7個分隔壁500。處理容器Ch的內部係藉由未圖示之排氣裝置而維持在期望的真空度。以下，被分隔壁500分隔開來之3個蒸鍍源單元100、3個水冷套150、連結管200、4個閥300、旁通管310及吹出機構400，在下文中亦稱為蒸鍍機構600。
各蒸鍍源單元100非接觸地插入有筒狀水冷套150。水冷套150係將各蒸鍍源單元100冷卻。蒸鍍機構600所含有的3個蒸鍍源單元100的外形及內部構造皆相同，其內部分別收納有成膜材料。連結管200係以長邊方向(Z方向)的一端固定於蒸鍍裝置10底壁，而以另一端支撐吹出機構400的狀態下相互平行地等間隔設置。各連結管200係連結於3個蒸鍍源單元100及旁通管310。蒸鍍源單元100及旁通管310與連結管200的連結部分分別裝設有閥300。藉由該結構，被各蒸鍍源單元100被氣化之成膜分子會通過各連結管200而從分別各設置在吹出機構400中央上方的開口Op被吹出。
分隔壁500係分別將各蒸鍍機構600加以分隔，以防止從相鄰的開口Op被吹出之成膜分子彼此間相互混合。基板G係一邊被載置一邊被移動至各吹出機構400 之稍微上空的可滑動載置台(未圖示)，而藉由從吹出機構400吹出之成膜材料的氣化分子進行成膜處理。
將以上所說明之利用蒸鍍裝置10實施6層連續成膜處理後的結果顯示於圖2。藉此，基板G係藉由在蒸鍍裝置10的各吹出機構400上方以某種速度進行，而在基板G之ITO(陽極)上依序形成第1層的電洞注入層、第2層的電洞輸送層、第3層的藍發光層、第4層的綠發光層、第5層的紅發光層、第6層的電子輸送層。其中，第3層~第5層的藍發光層、綠發光層、紅發光層係藉由電洞與電子的再結合而發光之發光層。又，有機層上的金屬層(電子注入層，陰極)係藉由利用濺鍍裝置進行濺鍍而加以成膜。
[蒸鍍機構600]
接下來，參照圖3(圖1的A-A剖面)，針對蒸鍍機構600及其周邊機器詳細說明。各蒸鍍源單元100具有材料投入器110及外殼120。外殼120為瓶狀，並從其右端的開口插入有材料投入器110。藉由將材料投入器110裝設於外殼120而使外殼120的內部為密閉狀態。製程中，外殼120的內部係維持在特定的真空度。
材料投入器110具有用以收納成膜材料之材料容器110a與用以導入載送氣體之載送氣體導入管110b。各蒸鍍源單元100的端部係透過分別設置在各蒸鍍源單元之流量控制器450a而連接至氣體供給源440。從氣體 供給源440輸出的載送氣體(例如氬氣)係藉由流量控制器450a的開合度而一邊調整流量一邊被供給至各蒸鍍源單元100。外殼120的周緣部環繞有加熱器130。蒸鍍源單元100係藉由加熱器130的加熱來將收納於材料容器110a之成膜材料氣化。氣化後的成膜材料係藉由從載送氣體導入管110b所導入之載送氣體而朝基板側被搬送。此外，蒸鍍源單元100係將收納於材料容器之成膜材料氣化，並利用從載送氣體導入管所導入之第1載送氣體來搬送成膜材料的氣化分子之蒸鍍源的一例。
3個蒸鍍源單元100及旁通管310係並列地連結至連結管200。各蒸鍍源單元100與連結管200之間設置有閥300。閥300為用以開閉連結蒸鍍源單元100與連結管200的搬送通道之開閉機構的一例。
連結管200的前端側裝設有吹出機構400。從各蒸鍍源單元100輸出之成膜材料的氣化分子係藉由第1載送氣體被運送至連結管200，並利用第1及第2載送氣體從連結管200內部朝向上方搬送，而從吹出機構400的上部開口Op被吹出。藉此，在處理容器Ch內部對基板G實施所欲之成膜。旁通管310與連結管200相連結的位置，相較於係較複數個蒸鍍源單元100與連結管200相連結的位置，係更遠離該吹出機構400的位置。藉此，第2載送氣體係從連結管200的後側被導入，故可一邊將材料的氣化分子及第1載送氣體推至吹出側，同時在良好的狀態下搬送材料的氣化分子及第1載 送氣體。
旁通管310係透過流量控制器450b而連接至氣體供給源440。從氣體供給源440輸出之載送氣體係藉由流量控制器450b的開合度一邊調整其流量一邊被供給至旁通管310。被導入至3個蒸鍍源單元100之載送氣體係相當於第1載送氣體，被導入至旁通管310之載送氣體係相當於第2載送氣體。第1及第2載送氣體除了氬氣以外較佳為氦氣、氪氣、氙氣等惰性氣體。
基板G的附近設置有QCM410(Quartz Crystal Microbalance；水晶振盪器)。QCM410為膜厚感測器的一例，係用以測量從吹出機構400的上部開口Op被吹出之成膜分子的成膜速度(D/R)。以下簡單地說明QCM的原理。
使物質附著在水晶振盪器表面以使水晶振盪體的尺寸、彈性率、密度等等價地變化時，因振盪器的壓電性質會產生下式所示之電性共振頻率f變化。
f=1/2 t(√C/ρ)
t：水晶片厚度；C：彈性係數；ρ：密度
利用該現象，並藉由水晶振盪器的共振頻率變化量來定量地測量微量的附著物。以上述方式設計之水晶振盪器總稱為QCM。如上式所示，可知頻率的變化係依將因附著物質而造成彈性係數的變化與物質的附著厚 度換算成水晶密度時的厚度尺寸來決定，其結果為，可將頻率的變化換算成附著物的重量。
利用此種原理，QCM410係為了測量附著在水晶振盪器之膜厚(成膜速度)而將頻率訊號ft輸出。控制裝置700係連接於QCM410，藉由輸入從QCM410所輸出之頻率訊號ft，並將頻率的變化換算成附著物的重量來計算成膜速度。
控制裝置700係配合所計算之成膜速度而將用以控制成膜速度之訊號輸出至調溫器430或氣體供給源440。控制裝置700具有ROM700a、RAM700b、CPU700c、輸出入界面I/F700d及匯流排700e。ROM700a記錄有在CPU700c實行之基本程式或異常時之起動程式等。DRAM700b儲存有用以控制膜厚之各種程式(後述成膜速度確認處理程式或成膜速度控制處理程式)或資料。例如，RAM700b預先收納有顯示圖4之溫度與成膜速度的相關關係之資料或顯示圖5之載送氣體流量與成膜速度的相關關係之資料。又，ROM700a及RAM700b為記憶裝置的一例，亦可為EEPROM、光碟、光磁氣碟等記憶裝置。
CPU700c係利用收納在ROM700a或RAM700b之資料或程式，來分別求得從QCM410所輸出之頻率訊號ft被施加各蒸鍍源單元100的加熱器130之電壓，並作為控制訊號傳送至調溫器430。調溫器430係根據控制訊號分別將需要的電壓施加至加熱器130。其結果為， 藉由將材料容器110a控制在期望的溫度，則可控制成膜材料的蒸發速度(氣化速度)。
又，CPU 700c係分別求得從QCM410所輸出之頻率訊號ft被導入各蒸鍍源單元100之第1載送氣體的流量及被導入旁通管310之第2載送氣體的流量，並作為控制訊號傳送至氣體供給源440及流量控制器450a、450b。氣體供給源440會根據控制訊號來供給氬氣，流量控制器450a、450b會根據控制訊號來調整開合度。藉此，可在期望的時間點將期望流量的第1載送氣體導入各蒸鍍源單元100，並在期望的時間點將期望流量的第2載送氣體導入旁通管310。
匯流排700e係在ROM700a、RAM700b、CPU700c、輸出入界面I/F700d各元件間進行資料的交換之通道。輸出入界面I/F700d係從未圖示之鍵盤等輸入資料，並將必要的資料輸出至未圖示之顯示器或擴音器等。又，輸出入界面I/F700d係在透過網際網路而連接的機器間傳收送資料。後述成膜速度控制處理程式及蒸發速度確認處理程式可預先收納於記憶媒體或經由網際網路來取得。
[成膜速度的控制]
為了利用蒸鍍裝置10在基板上形成優質的膜，高精確度地控制成膜速度係非常地重要。因此，從過去開始已利用藉由溫度控制之加熱器來加熱，藉以控制成膜速度之方法。
然而，利用溫度調整來控制成膜速度時，從加熱器加熱至實際上蒸鍍源單元100達到期望溫度需費時數十秒以上而使得應對性不佳。此種對溫度控制的應對性不佳一事會妨礙到在基板G上均勻地形成優質的膜。因此，本發明人發明了一種對成膜速度的大變動利用溫度來控制，而對成膜速度的小變動則利用載送氣體來控制之方法以控制成膜速度。
本發明人利用實驗來求得蒸鍍源單元100的溫度(1/K)與成膜速度D/R(nm/s)之關係。本發明人將有機材料a收納在相同蒸鍍機構600中任一個蒸鍍源單元100的材料容器110a，而將有機材料b收納在其他任一個蒸鍍源單元100的材料容器110a，以測量各蒸鍍源單元100的溫度增減時之成膜速度D/R。此時，被導入材料a之蒸鍍源單元100的載送氣體流量為0.5sccm，被導入材料b之蒸鍍源單元100的載送氣體流量為1.0sccm。本發明人取得了圖4所顯示之蒸鍍源單元溫度與成膜速度相關關係的資料結果，並將該資料收納於RAM700b。
接下來，本發明人利用實驗來求得被導入蒸鍍源單元100之氬氣(第1載送氣體)流量與成膜速度D/R(a.u.)的關係。本發明人將有機材料a收納在同一蒸鍍機構600中第1個蒸鍍源單元100的材料容器110a，而將有機材料b收納第2個蒸鍍源單元100的材料容器110a，以測量被導入各蒸鍍源單元100之氬氣增減時的成膜 速度D/R。此時，分別被導入材料a之蒸鍍源單元100及材料b之蒸鍍源單元100的載送氣體的總流量皆固定在1.5sccm。又，收納材料a之蒸鍍源單元100的溫度為248℃，收納材料b之蒸鍍源單元100的溫度為244℃。本發明人取得了圖5所顯示之載送氣體增加流量與成膜速度相關關係的資料結果，並將該資料收納於RAM700b。
本實施形態係利用該等資料，對成膜速度的大變動利用溫度來控制，而對成膜速度的小變動則利用載送氣體之流量來控制。有關其具體作動將在說明控制裝置700的功能結構加以說明。又，圖4及圖5係顯示有關收納在2個蒸鍍源單元之2種成膜材料的相關關係，故只有收納在2個蒸鍍源單元之2種成膜材料能夠控制成膜材料的蒸發速度。但若預先取得顯示有收納在3個蒸鍍源單元之3種成膜材料相關關係的資料的話，則能控制3個蒸鍍源單元的各成膜材料蒸發速度。
[控制裝置的功能結構]
如圖6所示，控制裝置700係具有顯示於記憶部710、輸入部720、成膜速度演算部730、膜厚控制切換部740、溫度調整部750、第1載送氣體調整部760、第2載送氣體調整部770及輸出部780之各區塊所顯示的功能。
記憶部710記憶有圖4所顯示之蒸鍍源單元溫度與 成膜速度的相關關係之資料，以及圖5所顯示之載送氣體流量與成膜速度的相關關係之資料。記憶部710記憶有預先設定的閾值Th。閾值Th係在判定要對成膜速度進行溫度控制或氣體流量控制時被使用。記憶部710實際上為ROM700a或RAM700b等記憶區域。
輸入部720係在每個特定時間輸入自QCM410輸出的頻率訊號ft。成膜速度演算部730係根據輸入部720所輸入的頻率訊號ft來計算基板G的成膜速度，以求得所計算的成膜速度與目標成膜速度之差值。
膜厚控制切換部740係在當成膜速度演算部730所求得之成膜速度的差值絕對值較閾值Th要大時，利用溫度控制來控制成膜速度。藉由溫度控制而達到某種程度穩定的狀態，當該差值為閾值Th以下時則膜厚控制切換部740會將成膜速度的控制方法切換成利用載送氣體的流量控制來控制成膜速度。
溫度調整部750係利用例如顯示有記憶在記憶部710之成膜速度與溫度關係之資料來針對每個蒸鍍源單元調整溫度，以使所計算出之各蒸鍍源單元的成膜速度接近各蒸鍍源單元的目標成膜速度。
第1載送氣體調整部760係利用顯示於例如記憶部710之成膜速度與載送氣體流量的關係，來針對每個蒸鍍源單元調整第1載送氣體的流量，以使所計算出之各蒸鍍源單元的成膜速度接近各蒸鍍源單元的目標成膜速度。
第2載送氣體調整部770係配合藉由第1載送氣體調整部760的調整而被導入連結管200之第1載送氣體的變動來調整第2載送氣體的流量。具體來說，藉由改變複數個閥300的開閉，當第1載送氣體變動時，則第2載送氣體調整部770會配合第1載送氣體的變動量來調整第2載送氣體的流量。例如，第2載送氣體調整部770係調整被導入旁通管310之第2載送氣體的流量，以使連結管200所搬送之第1及第2載送氣體的總流量不會發生變化。
輸出部780係在利用溫度來控制成膜速度時，將控制訊號輸出至調溫器430以調整施加至加熱器130之電壓。輸出部780係在利用載送氣體的流量來控制成膜速度時，將控制訊號輸出至流量控制器450a、450b及氣體供給源440，以將載送氣體流量調整成期望的流量。又，以上所說明之控制裝置700的各功能係實際上係藉由例如CPU700c實行記述有實現該等功能之處理步驟順序的程式而達成。
[控制裝置之作動]
接下來，針對控制裝置700之作動，參照圖7及圖8加以說明。圖7係顯示用以確認收納在每個蒸鍍源單元之各材料蒸發速度之處理的流程圖。圖8係顯示藉由控制載送氣體的流量或蒸鍍源單元的溫度來控制成膜速度之處理的流程圖。
圖7之蒸發速度確認處理一天只起動2次(例如早晚)，或在蒸鍍源單元內之成膜材料更換時起動，或在更換蒸鍍源單元本身時起動，或在每處理基板2、3片或每處理1片基板時起動，並在預先設定的特定時間實行。此係因為必須確認蒸鍍裝置10中在產品成膜前各材料的蒸發速度是否穩定，或確認使用後各材料蒸發速度的變動。特別是將材料投入後材料會不均勻而使得材料的收納狀態不均勻。此情況下蒸發速度不容易為一定。此種情況下係實行確認各材料的蒸發速度之蒸發速度確認處理。另一方面，圖8之成膜速度控制處理係在製程前後及製程中的每個特定時間實行。
實行蒸發速度確認處理時，此處，如圖9A所示，3個蒸鍍源單元100中，材料a係收納於蒸鍍源單元A，材料b係收納於蒸鍍源單元B，但蒸鍍源單元C未收納任何材料。
[蒸發速度確認處理]
首先，說明圖7所示之蒸發速度確認處理。蒸發速度確認處理係從步驟S700開始處理，利用步驟S705來控制各蒸鍍源單元之閥300的開閉。例如，依序確認蒸鍍源單元100內之成膜材料的蒸發速度時，如圖9A所示，首先，為了確認收納於蒸鍍源單元A之材料a的蒸發速度，而打開蒸鍍源單元A及旁通管310的閥300，並關閉蒸鍍源單元B、C的閥300。
接下來，進入步驟S710，係停止將第1載送氣體導入已關閉閥之各蒸鍍源單元。圖9A中，蒸鍍源單元A導入有0.5sccm的第1載送氣體，但蒸鍍源單元B、C則未導入有氣體。接下來，進入步驟S715，係調整自旁通管310導入之第2載送氣體的流量，以使被導入至連結管200的載送氣體總流量不會發生變化。同時蒸鍍時(產品之製程中)，當載送氣體的總流量為2.0sccm時，圖9A中，旁通管310會被導入1.5sccm的第2載送氣體。
接下來，進入步驟S720，成膜速度演算部730係從QCM410之輸出來求得成膜速度。藉此，載送氣體的總流量2.0sccm不會自同時蒸鍍時的流量發生變動。因此，連結管200內部的壓力會與同時蒸鍍時當時的壓力相同。因此，所測量之單一成膜材料的蒸發速度會與同時蒸鍍時真正的蒸發速度相同。其結果為，可測量相對於蒸鍍源單元A之材料a之同時進行蒸鍍時真正的蒸發速度。
接下來，進入步驟S725，判定所有蒸鍍源單元的材料是否已確認成膜速度。此處，尚未確認蒸鍍源單元B、C，故回到步驟S705，而重複步驟S705~S725的處理。
步驟S705中，為了確認收納在蒸鍍源單元B之材料b的蒸發速度，如圖9B所示，而打開蒸鍍源單元B及旁通管310的閥300，並關閉蒸鍍源單元A、C的閥 300。在該狀態下進入步驟S710，當將例如0.6sccm的第1載送氣體導入蒸鍍源單元B，並停止將第1載送氣體導入蒸鍍源單元A、C時，第1載送氣體的流量會發生變動。因此，步驟S715中係將第2載送氣體的流量調整成1.4sccm，以使總流量不會發生變動。
藉此，由於載送氣體的總流量不會自同時蒸鍍時的流量發生變動，因此利用步驟S720所計算之成膜速度會與相對於材料b之同時進行蒸鍍時真正的蒸發速度相同。藉由對蒸鍍源單元C亦進行以上步驟S705~S725之蒸發速度確認處理，以確認所有蒸鍍源單元的單一材料蒸發速度後，進入步驟S795而結束本處理。
如圖10A及圖10B所示，不具有旁通管時，當關閉用以測量材料的蒸發速度之蒸鍍源單元以外的蒸鍍源單元之閥300時，由於載送氣體的總流量會發生變動，因此連結管內的壓力亦會發生變動。因此，所測量之單一成膜材料的蒸發速度會與同時蒸鍍時真正的蒸發速度相異。
然而，本實施形態如上所述，係藉由設置旁通管310，並從旁通管310流入第2載送氣體，可使載送氣體的總流量為一定。因此，即使不在每個蒸鍍源單元設置QCM，藉由閥300的開閉及第2載送氣體的流量調整，仍可測量每個蒸鍍源單元在同時蒸鍍時真正的蒸發速度。
例如，根據圖13所示之QCM410的測量結果，只 打開收納有A材料之蒸鍍源單元B的閥300時，A材料蒸發速度的測量值為1.555nm/s。同樣地，只打開收納有B材料之蒸鍍源單元C的閥300時，B材料蒸發速度的測量值為0.112nm/s。更進一步地，混合打開了所有閥時之A+B材料的氣化分子以進行成膜時，基板的成膜速度為1.673nm/s。藉此，可確認A材料與B材料係以預定的混合比率被混合，並確認只打開測量對象材料側的閥之各材料蒸發速度的合計值已達到與打開所有的閥之全體成膜速度的值相同的值。因此，藉由實行以上所說明之蒸發速度確認處理，並預先將各蒸鍍源單元的蒸發速度控制在目標速度，可在接下來說明的成膜速度控制處理可高精確度地控制基板的成膜速度與目標成膜速度。
[成膜速度控制處理]
接下來，說明圖8所示之成膜速度控制處理。如圖11A所示，此時蒸鍍源單元A、蒸鍍源單元B及旁通管310的閥300為打開的，蒸鍍源單元C的閥300為關閉的。又，蒸鍍源單元A導入有作為載送氣體之0.6sccm的氬氣，而蒸鍍源單元B導入有0.5sccm、旁通管310導入有0.9sccm的氬氣。藉此，載送氣體的總流量會變成2.0sccm。
成膜速度控制處理係自圖8之步驟S800開始進行處理，進入步驟S805後，成膜速度演算部730會計算 成膜速度DRp，以求得利用步驟S810所計算之成膜速度DRp與目標成膜速度DRr差值的絕對值| DRp-DRr |。
接下來，步驟S815中，膜厚控制切換部740會判定成膜速度差值(變化量)的絕對值是否大於閾值Th。當由於蒸鍍源單元內部的狀態不穩定，而使成膜速度差值的絕對值較閾值Th要大時，則進入步驟S820，溫度調整部750會根據圖4所示之成膜速度與溫度的相關關係，來求得需要的溫度調整量，以使現在時間點的成膜速度接近目標成膜速度。溫度調整部750係對應於所求得之溫度調整量來計算施加在加熱器的電壓。輸出部780係將用以指示將所計算之電壓施加至加熱器130一事之控制訊號輸出至調溫器430後回到S805，並重複步驟S805~S815之處理。
當蒸鍍源單元內部的狀態穩定時，S815中成膜速度之實際值與目標值差值的絕對值為閾值Th以下。此時進入步驟S825，第1載送氣體調整部760會根據圖5所示之載送氣體與溫度的相關關係，來求得所需要之被導入各蒸鍍源單元之第1載送氣體的調整量，以使現在時間點的成膜速度接近目標成膜速度。
將成膜速度演算部730所計算之成膜速度DRp除以預先設定之材料的混合比率所得的值，可預測為和現在的各材料蒸發速度相等。因此，第1載送氣體調整部760係將成膜速度DRp除以預先設定之材料的混合比 率所得的值來計算出A材料的蒸發速度及B材料的蒸發速度。第1載送氣體調整部760係根據圖5所示之氣體流量與成膜速度相關關係的資料，來計算所計算出之各材料a、b的蒸發速度與各材料a、b的目標成膜速度的差值，以求得被導入收納有材料a之蒸鍍源單元A的第1載送氣體流量，以及被導入收納有材料b之蒸鍍源單元B的第1載送氣體流量。
現在，利用圖5之相關關係資料來求得被導入各蒸鍍源單元之第1載送氣體的流量，當所計算出之材料a的成膜速度DRp(a)為約1.1(a.u.)，材料a的目標成膜速度DRr(a)為約1.2(a.u.)時，相對於這次成膜速度與目標成膜速度的差值之載送氣體流量為0.2(sccm)。因此，第1載送氣體調整部760係在步驟S725中產生用以使被導入至收納有材料a之蒸鍍源單元的第1載送氣體流量增加0.2(sccm)之控制訊號，之後輸出部780將該控制訊號輸出。
同樣地，所計算之材料b的成膜速度DRp(b)為約1.0(a.u.)，材料b的目標成膜速度DRr(b)為約1.1(a.u.)時，相對於這次成膜速度與目標成膜速度的差值之載送氣體流量為0.1(sccm)。因此，第1載送氣體調整部760係在步驟S825中產生用以使被導入至收納有材料b之蒸鍍源單元的第1載送氣體流量增加0.1sccm之控制訊號，之後輸出部780係將該控制訊號輸出。藉此，如圖11B所示，藉由將被導入至各蒸鍍源單元A、B之載送 氣體變更為0.8sccm、0.6sccm，可使各成膜材料a、b的蒸發速度接近目標值。藉此，可高精確度地控制基板上的膜所含有之各成膜材料的混合比率，並形成優質的膜。
接下來，步驟S830中，第2載送氣體調整部770係判定被導入至各蒸鍍源單元之第1載送氣體的流量是否發生變動。第1載送氣體未發生變動時，則立即進入步驟S895而結束本處理。當第1載送氣體發生變動時，則進入步驟S835，第2載送氣體調整部770會計算第2載送氣體的流量，以使第1及第2載送氣體的總流量不會變化，之後進入步驟S895而結束本處理。
例如，上例中，第1載送氣體會從圖11A所示之導入1.1sccm的狀態變動至圖11B所示之導入1.4sccm的狀態。因此，第2載送氣體調整部770為了使第1及第2載送氣體的總流量2.0sccm不會變化，會將第1載送氣體流量增加的部分、第2載送氣體的流量減少為0.6sccm。
如圖12A及圖12B所示，未設置旁通管310時，藉由利用調整第1載送氣體的流量來使各成膜材料a、b的蒸發速度接近目標值，以控制並提高基板上的膜所含有之各成膜材料混合比率的精確度時，由於各蒸鍍源單元內的壓力會發生變化(圖12A之蒸鍍源單元A的壓力Pa≠圖12B之之蒸鍍源單元A的壓力Pa'，蒸鍍源單元B的壓力Pb≠蒸鍍源單元B的壓力Pb')，故調整前之連 結管內的壓力P1會與調整後之連結管內的壓力P2不同。其結果為，調整前的成膜速度DR1與調整後的成膜速度DR2無法為一定，而造成膜的不均勻。
另一方面，本實施形態中，藉由設置旁通管310，並配合第1載送氣體的流量調整來調整第2載送氣體的流量，可將第1及第2載送氣體的總流量維持為一定。藉此，本實施形態可使調整前之連結管內的壓力P1與調整後之連結管內的壓力P2為一定。其結果為，可使調整前的成膜速度DR1與調整後的成膜速度DR2為一定，並維持膜的均勻性。藉此，可提高產品性能。
亦即，本實施形態係藉由第1載送氣體的調整來正確地控制構成膜之複數種成膜材料的混合比率，藉此，可在基板上形成優質的膜，並藉由第2載送氣體的調整來使至吹出機構之搬送通道內的壓力維持為一定，藉此，可使基板的成膜速度維持為一定。
本實施形態中，各組件之作動係相互具有關連性，可考量相互間之關連性而置換一連串的作動。然後，藉由依上述方式來置換，可以蒸鍍裝置之實施形態作為蒸鍍方法之實施形態。
又，藉由將各組件的作動與各組件的處理做置換，可使蒸鍍方法的實施形態為用以使電腦實行蒸鍍方法之程式的實施形態及記錄有該程式之電腦可讀取記錄媒體的實施形態。
以上，係參照添附圖式加以說明本發明較佳實施形 態，但毋須贅言本發明不限於該實施例。本發明所屬技術領域中具通常知識者應當可知可在申請專利範圍所記載之範圍內，做各種變更或修正，並可明瞭該等變更或修正當然亦屬於本發明之技術範圍內。
例如，本實施形態之蒸鍍裝置10中，成膜材料係利用粉狀(固體)的有機EL材料，並在基板G上實施有機EL多層成膜處理。然而，本發明之蒸鍍裝置亦可利用藉由例如，成膜材料主要係利用液體的有機金屬來使氣化之成膜材料在被加熱至500~700℃之被處理體上分解，以在被處理體上使薄膜成長之MOCVD(Metal Organic Chemical Vapor Deposition；有機金屬氣相成長法)。
Ch‧‧‧處理容器
G‧‧‧基板
Op‧‧‧開口
10‧‧‧蒸鍍裝置
100‧‧‧蒸鍍源單元
110‧‧‧材料投入器
110a‧‧‧材料容器
110b‧‧‧載送氣體導入管
120‧‧‧外殼
130‧‧‧加熱器
150‧‧‧水冷套
200‧‧‧連結管
300‧‧‧閥
310‧‧‧旁通管
400‧‧‧吹出機構
410‧‧‧QCM(水晶振盪器)
420‧‧‧成膜控制器
430‧‧‧調溫器
440‧‧‧氣體供給源
450a、450b‧‧‧流量控制器
500‧‧‧分隔壁
600‧‧‧蒸鍍機構
700‧‧‧控制裝置
700a‧‧‧ROM
700b‧‧‧RAM
700c‧‧‧CPU
700d‧‧‧輸出入界面I/F
700e‧‧‧匯流排
710‧‧‧記憶部
720‧‧‧輸入部
730‧‧‧成膜速度演算部
740‧‧‧膜厚控制切換部
750‧‧‧溫度調整部
760‧‧‧第1載送氣體調整部
770‧‧‧第2載送氣體調整部
780‧‧‧輸出部
圖1係概略顯示本發明一實施形態之6層連續成膜系統的立體圖。
圖2係利用前述實施形態之6層連續成膜處理所層積之薄膜的結構圖。
圖3係圖1之A-A線剖面圖。
圖4係顯示蒸鍍源單元的溫度與成膜速度相關性的一例之圖表。
圖5係顯示載送氣體的流量與成膜速度相關性的一例之圖表。
圖6係前述實施形態之控制裝置的功能結構圖。
圖7係顯示前述實施形態之蒸發速度確認處理的流程圖。
圖8係顯示前述實施形態之成膜速度控制處理的流程圖。
圖9A係顯示前述實施形態之蒸發速度確認時，閥開閉及氣體流量的狀態之示意圖。
圖9B係顯示前述實施形態之蒸發速度確認時，閥開閉及氣體流量的狀態之示意圖。
圖10A係顯示不具有旁通管的情況下，進行蒸發速度確認時，閥開閉及氣體流量的狀態之示意圖。
圖10B係顯示不具有旁通管的情況下，進行蒸發速度確認時，閥開閉及氣體流量的狀態之示意圖。
圖11A係顯示前述實施形態之成膜速度控制時，閥開閉及氣體流量的狀態之示意圖。
圖11B係顯示前述實施形態之成膜速度控制時，閥開閉及氣體流量的狀態之示意圖。
圖12A係顯示不具有旁通管的情況下，進行成膜速度控制時，閥開閉及氣體流量的狀態之示意圖。
圖12B係顯示不具有旁通管的情況下，進行成膜速度控制時，閥開閉及氣體流量的狀態之示意圖。
圖13係顯示各蒸發速度與成膜速度的關係之圖表。
420‧‧‧成膜控制器
430‧‧‧調溫器
450a、450b‧‧‧流量控制器
700‧‧‧控制裝置
710‧‧‧記憶部
720‧‧‧輸入部
730‧‧‧成膜速度演算部
740‧‧‧膜厚控制切換部
750‧‧‧溫度調整部
760‧‧‧第1載送氣體調整部
770‧‧‧第2載送氣體調整部
780‧‧‧輸出部

Claims (10)

  1. 一種蒸鍍裝置，係具有：複數個蒸鍍源，係具有材料容器與載送氣體導入管，並將收納於該材料容器之成膜材料氣化，且利用從該載送氣體導入管所導入之第1載送氣體來搬送該成膜材料的氣化分子；連結管，係分別連結於該複數個蒸鍍源，以搬送由各蒸鍍源所搬送之成膜材料的氣化分子；旁通管，係連結於該連結管，以將第2載送氣體直接導入該連結管；以及處理容器，係內建有連結於該連結管之吹出機構，並將利用該第1及第2載送氣體所搬送之成膜材料的氣化分子從該吹出機構吹出，以在內部進行被處理體的成膜。
  2. 如申請專利範圍第1項之蒸鍍裝置，其中更一步地具有：複數個開閉機構，係分別設置於該複數個蒸鍍源與該連結管之間，以開閉連結該複數個蒸鍍源與該連結管之搬送通道；以及控制裝置，係藉由利用該複數個開閉機構來開閉該搬送通道，以配合從該複數個蒸鍍源被導入該連結管之第1載送氣體的變動來調整該第2載送氣體的流量。
  3. 如申請專利範圍第1項之蒸鍍裝置，其中該旁通管 與該連結管相連結的位置，相較於該複數個蒸鍍源與該連結管相連結的位置，係更遠離該吹出機構的位置。
  4. 如申請專利範圍第2項之蒸鍍裝置，其中該控制裝置具有：記憶部，係顯示相對於各成膜材料之成膜速度與載送氣體流量的關係；成膜速度演算部，係根據來自裝設於該處理容器內之膜厚感測器的輸出訊號，來求得被處理體的成膜速度；第1載送氣體調整部，係利用顯示於該記憶部之成膜速度與載送氣體流量的關係，來針對每個蒸鍍源調整第1載送氣體的流量，以使利用該成膜速度演算部所求得之成膜速度接近目標成膜速度；以及第2載送氣體調整部，係配合藉由該第1載送氣體調整部的調整而被導入該連結管之第1載送氣體的變動來調整該第2載送氣體的流量。
  5. 如申請專利範圍第4項之蒸鍍裝置，其中該第1載送氣體調整部係於利用該成膜速度演算部所求得之成膜速度與各蒸鍍源的目標成膜速度的差值較特定的閾值要小時，針對每個蒸鍍源調整第1載送氣體的流量，以使成膜速度接近各蒸鍍源的目標成膜速度。
  6. 如申請專利範圍第4項之蒸鍍裝置，其中該第2載送氣體調整部係調整被導入至該旁通管之第2載送氣體的流量，以使該連結管所搬送之第1及第2載送氣體的總流量不會發生變化。
  7. 如申請專利範圍第4項之蒸鍍裝置，其中更進一步地具有溫度調整部，該溫度調整部係於利用該成膜速度演算部所求得之各蒸鍍源的成膜速度與各蒸鍍源的目標成膜速度的差值為特定的閾值以上時，調整每個蒸鍍源的溫度以使成膜速度接近各蒸鍍源的目標成膜速度。
  8. 如申請專利範圍第1項之蒸鍍裝置，其中係以有機EL成膜材料或有機金屬成膜材料作為成膜材料，而於被處理體形成有機EL膜或有機金屬膜。
  9. 一種蒸鍍方法，係包含以下步驟：於具有材料容器與載送氣體導入管之複數個蒸鍍源，將收納於該材料容器之成膜材料分別氣化，並藉由從該載送氣體導入管所導入之第1載送氣體來搬送該成膜材料的氣化分子之步驟；將由各蒸鍍源所搬送之成膜材料的氣化分子搬送至分別連結於該複數個蒸鍍源的連結管之步驟；從連結於該連結管之旁通管將第2載送氣體直接導入該連結管之步驟；以及從連結於該連結管之吹出機構，來將利用該第 1及第2載送氣體所搬送之成膜材料的氣化分子吹出，以於處理容器內部進行被處理體的成膜之步驟。
  10. 如申請專利範圍第9項之蒸鍍方法，其中更進一步地包含藉由分別設置於該複數個蒸鍍源與該連結管之間之複數個開閉機構，來開閉連結該複數個蒸鍍源與該連結管的搬送通道之步驟；且從該旁通管將第2載送氣體直接導入該連結管之步驟，係藉由利用該開閉機構來進行該搬送通道的開閉，以配合從該複數個蒸鍍源被導入該連結管之第1載送氣體的變動，一邊調整該第2載送氣體的流量，一邊將該第2載送氣體導入該連結管。
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