WO2013073201A1 - 真空蒸着装置 - Google Patents

真空蒸着装置 Download PDF

Info

Publication number
WO2013073201A1
WO2013073201A1 PCT/JP2012/050796 JP2012050796W WO2013073201A1 WO 2013073201 A1 WO2013073201 A1 WO 2013073201A1 JP 2012050796 W JP2012050796 W JP 2012050796W WO 2013073201 A1 WO2013073201 A1 WO 2013073201A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
vapor deposition
vapor
deposition material
film formation
amount
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Ceased
Application number
PCT/JP2012/050796
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
伸之 重岡
竜也 平野
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Original Assignee
Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Mitsubishi Heavy Industries Ltd filed Critical Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Publication of WO2013073201A1 publication Critical patent/WO2013073201A1/ja
Anticipated expiration legal-status Critical
Ceased legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C14/00—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
    • C23C14/22—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material characterised by the process of coating
    • C23C14/24—Vacuum evaporation
    • C23C14/26—Vacuum evaporation by resistance or inductive heating of the source
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C14/00—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
    • C23C14/22—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material characterised by the process of coating
    • C23C14/54—Controlling or regulating the coating process
    • C23C14/542—Controlling the film thickness or evaporation rate
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C14/00—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
    • C23C14/22—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material characterised by the process of coating
    • C23C14/54—Controlling or regulating the coating process
    • C23C14/542—Controlling the film thickness or evaporation rate
    • C23C14/545—Controlling the film thickness or evaporation rate using measurement on deposited material
    • C23C14/546—Controlling the film thickness or evaporation rate using measurement on deposited material using crystal oscillators

Definitions

  • the present invention relates to a vacuum deposition apparatus.
  • the vapor deposition material is evaporated in a vacuumed container and attached to the surface of a substrate placed at a distant position to form a thin film.
  • the vapor deposition material is usually stored in a crucible or the like.
  • evaporation means for evaporating the deposition material include electron beam evaporation, resistance heating evaporation, induction heating evaporation, and the like.
  • the electron beam evaporation source is widely used as an evaporation source suitable for evaporating a metal having a high melting point or a metal oxide, which is difficult to evaporate by other evaporation means.
  • the vapor deposition material is a material that easily reacts with the crucible material and causes the deterioration of the crucible material, such as aluminum
  • the water-cooled crucible can be used to suppress evaporation while suppressing the reaction between the crucible material and the evaporation material. Is possible.
  • FIG. 16 shows an example of an electron beam evaporation source.
  • the electron beam evaporation source 20 shown in FIG. 16 includes a 270 ° deflection type electron gun 21.
  • the electron beam 22 emitted from the electron gun 21 is deflected by the magnetic field of the magnet and applied to the vapor deposition material accommodated in the water-cooled crucible 23, and the vapor deposition material evaporates.
  • the vapor deposition material decreases as the film formation progresses regardless of the type of evaporation source. Therefore, a vapor deposition material supply means is required for long-time film formation.
  • the film formation performed at the laboratory level is completed in a short time, but the film formation performed at the factory level may take a long time, for example, one week.
  • it is difficult to increase the material filling amount that is, the size of the crucible without limitation, because the electron beam 22 is deflected and guided to the material filling portion 25 in the crucible. It is.
  • FIG. 17 shows a cross-sectional view (a) and a top view (b) of the electron beam evaporation source when the depth of the crucible filled with the vapor deposition material is simply increased.
  • the vapor deposition material 27 accommodated in the crucible 26 decreases with evaporation, and the filling height h decreases to h ′.
  • the irradiation part of an electron beam was the original filling height, as shown in FIG. 17, it will shift
  • the film thickness is controlled to be constant by adjusting the output of the electron beam while measuring the deposition rate with a rate monitor. (See Patent Document 1).
  • the monitor value is affected, and the film formation rate cannot be kept constant.
  • an open crucible is used as a resistance heating evaporation source.
  • the evaporation surface moves downward, so the positional relationship between the edge of the crucible and the evaporation surface changes. This causes fluctuations in the film thickness distribution.
  • the change in the weight may not necessarily reflect the height of the filling surface.
  • molten metal having high wettability to the crucible such as aluminum and gallium, wets and spreads to the crucible surface at a position higher than the liquid level as it is heated in the crucible, and the liquid level is lowered accordingly.
  • the combined weight of the crucible and the vapor deposition material does not change due to wetting. Further, as shown in FIG.
  • the evaporated deposition material adheres to a position higher than the liquid level F inside the crucible 28, and the deposited material does not re-evaporate and does not melt again to the liquid level. If there is no contribution, the actual change in the height of the filling surface is greater than the change in weight. This is a problem particularly in an evaporation source called a cold lip having a structure in which a temperature rise in the vicinity of the crucible is suppressed in order to prevent overflow due to the rising of the evaporation material.
  • the present invention has been made in view of such circumstances, and an object of the present invention is to provide a vacuum evaporation apparatus capable of forming a film having a uniform thickness for a long time regardless of the evaporation material.
  • the vacuum vapor deposition apparatus of the present invention employs the following means.
  • a vapor deposition material container for accommodating a vapor deposition material, an evaporation means for applying energy to the vapor deposition material to evaporate the vapor deposition material, and a position at which a tilt angle with respect to a vertically upward direction of a vapor generation surface is different.
  • a plurality of film formation rate monitors for observing the film formation rate at 1 and the film formation rate observed by the film formation rate monitor at 1 is compared with a predetermined set value for the film formation rate,
  • a new deposition material is supplied to the deposition material container, and a deposition rate controller for controlling the amount of energy applied to the deposition material of the evaporation means so that the observed variation in the deposition rate is within a predetermined range.
  • a vapor supply distribution calculating unit that calculates the vapor amount distribution of the vapor deposition material evaporated by the evaporation means using the film formation rate observed by the plurality of film formation rate monitors, and the calculated vapor Predetermining the quantity distribution Material supply control for controlling the supply amount and the supply timing of the vapor deposition material so that the fluctuation of the calculated vapor amount distribution with respect to the set value of the vapor amount distribution is within a predetermined range in comparison with the set value of the vapor amount distribution
  • a vacuum vapor deposition apparatus comprising the unit.
  • the deposition rate is controlled to be constant by the deposition rate control unit. Further, by using a plurality of film formation rate monitors, it is possible to calculate the vapor amount distribution of the vapor deposition material. The calculated vapor amount distribution is compared with the set value of the vapor amount distribution by the material supply control unit, and the supply amount and supply timing of the vapor deposition material are controlled so that the fluctuation of the vapor amount distribution falls within a predetermined range. Thereby, regardless of the type of the vapor deposition means and the vapor deposition material container, a change in the vapor amount distribution (a fluctuation in the film thickness distribution) can be suppressed.
  • the fluctuation range of the film thickness distribution By controlling the fluctuation range of the film thickness distribution within a certain range, it is possible to form a film for a long time with a stable film thickness distribution and a film forming speed. According to the first aspect, it is possible to accurately detect the amount of the evaporation material in the evaporation source regardless of the type of vapor deposition material (melting material, sublimation material).
  • the vapor deposition member includes a line that passes over the vapor generation surface at regular intervals, and the plurality of film formation rate monitors includes the film formation rate control unit and the vapor amount distribution calculation unit.
  • the second film formation rate monitor may be arranged at a position where the vapor deposition member passes between the second film formation rate monitor and the vapor generation surface.
  • the deposition target member passes between the vapor generation surface and the second film formation rate monitor at regular intervals, so that the second film formation rate monitor is covered with the substrate for most of the time. It will be. Therefore, when a crystal resonator is used as the second film formation rate monitor, there is an effect that consumption of the crystal resonator is reduced. Further, it is possible to use a single-point monitor instead of an expensive multi-point monitor. Furthermore, by disposing the second film formation rate monitor above the line, it becomes easy to make an angle difference between the inclination angle of the first film formation rate line and the inclination angle of the second film formation rate line. Thereby, the detection accuracy of the change in the steam amount distribution can be improved.
  • the change in the amount of the vapor deposition material previously stored in the vapor deposition material container is correlated with the change in the vapor amount distribution, and the vapor amount distribution calculated based on the correlation is correlated. It is preferable that the vapor deposition material is supplied in such an amount that the fluctuation is within a predetermined range.
  • the accuracy of control in the material supply control unit is improved by obtaining the correlation between the change in the amount of the vapor deposition material previously stored in the vapor deposition material container and the change in the vapor amount distribution. It becomes possible to make it.
  • the second aspect of the present invention includes a vapor deposition material container that contains a vapor deposition material, an evaporation unit that applies a constant energy to the vapor deposition material to evaporate the vapor deposition material, and a new vapor deposition material in the vapor deposition material container.
  • a film forming speed monitor for observing the film forming speed at a position that makes a tilt angle with respect to the vertical upward direction of the vapor generation surface, and the film forming speed observed by the film forming speed monitor in advance.
  • the supply amount and supply timing of the vapor deposition material by the material supply unit so that the observed fluctuation of the film formation rate with respect to the set value of the film formation rate is within a predetermined range.
  • a material supply control unit for controlling the vacuum evaporation apparatus.
  • a constant energy is given to the vapor deposition material by the film formation rate control unit, and the supply amount and the supply timing of the vapor deposition material are controlled based on the fluctuation of the film formation rate.
  • the filling amount of the vapor deposition material can be kept constant, and film formation can be performed for a long time with a stable film thickness distribution and film formation speed.
  • the change in the amount of the vapor deposition material previously stored in the vapor deposition material container is correlated with the change in the film formation rate, and the observed film formation rate is determined based on the correlation. It is preferable that the vapor deposition material is supplied in such an amount that the fluctuation is within a predetermined range.
  • the accuracy of control in the material supply control unit is improved by obtaining the correlation between the change in the amount of the vapor deposition material previously stored in the vapor deposition material container and the change in the film formation rate. It becomes possible to make it.
  • the third aspect of the present invention includes a vapor deposition material container for accommodating a vapor deposition material, an evaporation means for applying energy to the vapor deposition material to evaporate the vapor deposition material, and a vertical tilt direction with respect to a vertical direction of the vapor generation surface.
  • the film formation speed monitor that observes the film formation speed at an angled position, and the film formation speed observed by the film formation speed monitor are compared with a predetermined film formation speed setting value, and the film formation speed setting value
  • a new deposition material is supplied to the deposition material container, and a deposition rate controller for controlling the amount of energy applied to the deposition material of the evaporation means so that the observed variation in the deposition rate is within a predetermined range.
  • the material supply unit compares the energy amount variation with a predetermined energy amount set value, and the material supply unit causes the energy amount variation with respect to the energy amount set value to be within a predetermined range.
  • the amount of energy applied to the vapor deposition material is adjusted by the film formation rate control unit, and the film formation rate is controlled to be constant.
  • the fluctuation value of the energy amount given to the vapor deposition material is output to the material supply control unit.
  • the material supply control unit receives the output fluctuation value of the energy amount, and controls the supply amount and supply timing of the vapor deposition material so that the fluctuation value of the energy amount falls within a predetermined range based on the fluctuation value.
  • the filling amount of the vapor deposition material can be kept constant, and film formation can be performed for a long time with a stable film thickness distribution and film formation speed.
  • the amount of the evaporation material in the evaporation source can be accurately detected regardless of the type of vapor deposition means, vapor deposition material container, and vapor deposition material (melting material, sublimation material).
  • a change in the amount of the vapor deposition material previously stored in the vapor deposition material container is correlated with a fluctuation in the energy amount, and the fluctuation in the energy amount is predetermined based on the correlation. It is preferable that the vapor deposition material is supplied in an amount that falls within the above range.
  • the control of the material supply control unit can be performed.
  • the accuracy can be improved.
  • the variation range of the film thickness distribution can be controlled within a certain range by detecting the change in the filling amount of the vapor deposition material from the change in the vapor amount distribution, and the stable film thickness distribution and the composition can be controlled.
  • a film can be formed for a long time at a film speed.
  • the evaporation material is a graph showing transition of V 1, and V 2 in the case of continuously supplied. It is a figure which shows transition of (alpha) at the time of supplying vapor deposition material continuously. It is a graph showing transition of V 1 and V 2 in the case of intermittently supplying the deposition material. It is a figure which shows transition of (alpha) at the time of supplying vapor deposition material intermittently.
  • the control diagram structure of the vacuum evaporation system which concerns on 2nd Embodiment is shown.
  • the control diagram structure of the vacuum evaporation system which concerns on 3rd Embodiment is shown.
  • the schematic sectional drawing of the vacuum evaporation system using the heater for crucible heating is shown.
  • FIG. 1 the schematic block diagram of the vacuum evaporation system 1 which concerns on 1st Embodiment is shown.
  • FIG. 2 the control diagram structure of the vacuum evaporation system 1 is shown.
  • the vacuum vapor deposition apparatus 1 includes a vapor deposition material container 2, evaporation means (not shown), film formation rate monitors 3 and 4, a film formation rate control unit (not shown), a material supply unit 5, and a vapor amount distribution calculation unit (not shown). And a material supply control unit (not shown).
  • the vapor deposition material container 2 is a container that can accommodate the vapor deposition material 6 disposed in the vacuum container, and is a crucible or the like.
  • the material of the crucible may be appropriately selected according to the type of vapor deposition material 6 to be accommodated and the evaporation means.
  • the vapor deposition material 6 may be a metal material such as aluminum or titanium.
  • a substrate 7 or the like is disposed at a position facing the vapor generation surface of the vapor deposition material container.
  • substrate 7 does not necessarily need to be arrange
  • the evaporating means gives energy to the vapor deposition material 6 so that the vapor deposition material 6 can be evaporated.
  • the vapor deposition means may be electron beam evaporation, resistance heating evaporation, induction heating evaporation, or the like. In this embodiment, electron beam evaporation is used.
  • Electron beam evaporation is a method in which an electron beam is focused on a vapor deposition material 6 filled in a copper crucible or the like to heat and evaporate.
  • the energy applied to the vapor deposition material 6 can be controlled by adjusting the output of the electron gun.
  • the electric current is heated by mounting and evaporating the substance.
  • the energy given to the vapor deposition material 6 can be controlled by adjusting the heating temperature or the heater output.
  • Induction heating evaporation is to heat and evaporate the vapor deposition material 6 stored in a crucible such as carbon by high frequency induction heating.
  • the energy given to the vapor deposition material 6 can be controlled by adjusting the frequency or the high frequency output.
  • a plurality of film formation rate monitors are provided at angular positions where the tilt angles from the vertically upward direction of the vapor generation surface S are different.
  • the film formation rate monitor includes a first film formation rate monitor 3 and a second film formation rate monitor 4.
  • the film formation rate monitor can observe the film formation rate (vapor amount) by measuring the film thickness of the vapor deposition material deposited on itself.
  • the film formation rate monitor is a quartz film thickness center or the like.
  • the quartz film thickness sensor utilizes the fact that the natural frequency of a quartz crystal changes due to its mass change.Evaporated vapor deposition material is deposited on the recommended vibrator to detect the natural frequency, and the frequency change is detected. By monitoring, the film thickness of the vapor deposition material deposited on itself is measured.
  • the distance from the steam generator point P of the vapor deposition material container 2 evaporation material 6 filled in is L 1
  • vertically upward with respect to the steam generating surface S comprises a steam generating portion P Is provided at a position where the tilt angle from the line x extending to is ⁇ 1 .
  • ⁇ 1 is preferably set to be smaller as long as it does not prevent the vapor from adhering to the substrate 7.
  • the first film formation monitor 3 can be measured include fine surface S 1 on the surface facing the steam generation portion P, and the thickness of the deposition material deposited on the micro-surface S 1.
  • the second deposition rate monitor 4 the distance from the steam generator point P of the vapor deposition material container 2 evaporation material 6 filled in is L 2, vertically upward with respect to the steam generating surface S comprises a steam generating portion P Is provided at a position where the tilt angle from the line x extending to is ⁇ 2 .
  • L 2 may be the same as L 1 , but may be different from L 1 .
  • L 2 is preferably shorter than L 1 so that the film formation rate monitor is comparable.
  • ⁇ 2 is 60 ° or less, more preferably 45 ° or less. If ⁇ 2 is too large, it is difficult to uniformly deposit the film on the deposition rate monitor, and measurement becomes unstable.
  • the second film forming monitor 4 can be measured include microfacet S 2 on the surface facing the steam generation portion P, and the thickness of the deposition material deposited on the micro-surface S 2.
  • the film formation speed control unit is connected to the first film formation speed monitor 3, and can feedback control the film formation speed V 1 observed by the first film formation speed monitor 3. Specifically, the deposition rate control unit compares the deposition rate V 1 with the set value V s and outputs the electron beam so that the variation of the deposition rate V 1 with respect to the set value V s falls within the set value range. To keep the film formation speed V 1 constant.
  • the material supply unit 5 can supply a new vapor deposition material 8 to the vapor deposition material container 2.
  • the newly supplied vapor deposition material 8 may be a wire, a pellet, or another supply form.
  • wire supply or liquid supply is preferable.
  • pellet supply or shot (grain) supply may be applied in addition to the above supply means.
  • the vapor deposition material 8 is supplied to the portion where the vapor deposition material 6 is reduced in the vapor deposition material container. At that time, it is preferable that the position is such that it cannot be directly evaporated by the evaporation means and can be melted.
  • it may be supplied slightly inside the outer periphery of the molten pool 9 formed by irradiation with an electron beam.
  • the vapor amount distribution calculation unit is connected to a plurality of film formation rate monitors, and calculates the vapor amount distribution ⁇ using the film formation rates observed by the plurality of film formation rate monitors.
  • a calculation method using the film formation speeds observed by the first film formation speed monitor 3 and the second film formation speed monitor 4 will be described.
  • the distribution of the amount of vapor from the evaporation source that can be regarded as a minute planar shape can be approximately expressed as (cos ⁇ ) ⁇ , where ⁇ is a tilt angle from a line x extending vertically upward with respect to the vapor generation surface S. it can.
  • the unit time to reach the minute surfaces S 1 and S 2 and the amount of vapor per unit area (referred to as V 1 and V 2 , respectively) are A / L 1 2 * (cos ⁇ 1 ) ⁇ and A / L 2 2, respectively. * (Cos ⁇ 2 ) It can also be expressed as ⁇ .
  • A is a coefficient that varies depending on the distance from the vapor generation surface of the minute surface and the amount of vapor generated in the first place
  • ⁇ is a vapor that varies depending on the shape of the vapor deposition material filled in the vapor deposition material container, the evaporation rate, and the like. This is a parameter representing the shape of the quantity distribution.
  • the ratio of V 1 and V 2 is constant with evaporation.
  • the ratio between V 1 and V 2 changes.
  • V 1 / V 2 ⁇ A / L 1 2 * (cos ⁇ 1) ⁇ / ⁇ A / L 2 2 * (cos ⁇ 2)
  • the material supply control unit compares the calculated vapor amount distribution with a preset value of the vapor amount distribution, and supplies the vapor deposition material 8 so that the calculated vapor amount distribution falls within the range of the set value of the vapor amount distribution. And the supply timing is controlled.
  • the material supply control unit supplies the vapor deposition material 8 into the vapor deposition material container so that the amount of the vapor deposition material filled in the vapor deposition material container becomes constant according to the change amount of the vapor amount distribution. Can do. As a result, the amount of change in the steam amount distribution can be controlled to be within a certain range.
  • the tilt angle ⁇ 1 of the first deposition rate monitor 3 is 30 °
  • the tilt angle ⁇ 2 of the second deposition rate monitor 4 is 45 °.
  • the filament current of the electron gun so that deposition rate V 1 observed at a first deposition rate monitor 3 by a film forming speed controller becomes equal to the set value Vs.
  • the film formation speed may be controlled by the second film formation speed monitor 4.
  • the film formation speed setting value Vs is set to the first film formation speed monitor 3 even at the same film formation speed. It is different from the case of controlling by.
  • the film formation rate control unit keeps the film formation rate V 1 constant, and at the same time, the vapor amount distribution calculation unit obtains the value of the vapor amount distribution ⁇ that indirectly represents the shape of the film thickness distribution.
  • the vapor amount distribution ⁇ obtained by the vapor amount distribution calculation unit is feedback controlled (for example, PID control) by the material supply control unit. That is, the calculated vapor amount distribution ⁇ is compared with the set value ⁇ s of the vapor amount distribution, and the supply amount and the supply timing of the vapor deposition material 8 are set so that the calculated vapor amount distribution ⁇ is equal to the set value ⁇ s of the vapor amount distribution. By adjusting, the vapor amount distribution ⁇ is made constant.
  • FIG. 3 shows changes in V 1 and V 2 when the vapor deposition material 8 is continuously supplied.
  • FIG. 4 shows the transition of ⁇ when the vapor deposition material 8 is continuously supplied.
  • the feed amount of the vapor deposition material 8 is feedback-controlled by the value of the vapor amount distribution ⁇ so that a constant amount of the vapor deposition material is always present in the vapor deposition material container.
  • V 1 maintains a constant value
  • V 2 and ⁇ shift so as to maintain a set value.
  • the set value ⁇ s of the evaporation amount distribution is set, for example, in the range of ⁇ 5% to + 5% of the allowable fluctuation range around the most preferable vapor amount distribution value.
  • FIG. 5 shows changes in V 1 and V 2 when the vapor deposition material 8 is intermittently supplied.
  • FIG. 6 shows the transition of ⁇ when the vapor deposition material 8 is intermittently supplied.
  • the evaporation amount distribution set value ⁇ s is set within a certain range, and when the evaporation amount distribution ⁇ falls below the set value ⁇ s , the supply of the vapor deposition material 8 is started and evaporated.
  • the quantity distribution ⁇ exceeds the set value ⁇ s
  • V 1 maintains a constant value
  • the supply amount and the supply timing of the vapor deposition material 8 by the material supply control unit may be performed using a table that associates the vapor amount distribution ⁇ obtained in advance with the filling amount of the vapor deposition material.
  • the vapor amount distribution ⁇ obtained by the vapor amount distribution calculation unit refers to the above table and detects whether the current filling amount of the vapor deposition material is excessive or insufficient. As a result, the operation of the material supply unit is controlled so that a constant amount of vapor deposition material is always present in the vapor deposition material container.
  • FIG. 7 illustrates a graph of a table that associates the vapor amount distribution ⁇ with the filling amount of the vapor deposition material.
  • the horizontal axis represents the steam amount distribution ⁇
  • the vertical axis represents the filling amount.
  • the vapor amount distribution ⁇ is larger than 1.
  • the value of the vapor distribution amount ⁇ increases (directivity increases).
  • FIG. 7 when the vapor amount distribution ⁇ is 1.3 or more, it is detected that the filling amount of the vapor deposition material is sufficient (Full), and when the vapor amount distribution ⁇ exceeds 1.6, the filling amount of the vapor deposition material is insufficient. (Empty) is detected.
  • the value of the vapor amount distribution ⁇ is not limited to the above example, and can be appropriately set depending on the structures of the vapor deposition material container and the evaporation means.
  • the vapor amount distribution ⁇ changes with changes in the amount and shape of the vapor deposition material filled in the vapor deposition material container as the film formation proceeds.
  • ⁇ 2 > ⁇ 1 that is, cos ⁇ 2 ⁇ cos ⁇ 1
  • the amount of change of V ⁇ cos ⁇ ⁇ with respect to ⁇ is ⁇ 2 > ⁇ 1 . Therefore, when the steam amount distribution ⁇ increases as shown in FIG. 8, V 2 decreases even if V 1 is constant.
  • FIG. 9 shows changes in V 1 and V 2 when the difference between ⁇ 1 and ⁇ 2 is large.
  • FIG. 10 shows the transition of V 1 and V 2 when the difference between ⁇ 1 and ⁇ 2 is small. The greater the difference between ⁇ 1 and ⁇ 2 , the greater the change in V 2 that accompanies the change in the steam amount distribution ⁇ .
  • the fluctuation of the vapor amount distribution can be controlled within a certain range, it is possible to form a film for a long time with a stable vapor amount distribution (film thickness distribution) and a film formation speed.
  • the film thickness distribution has been detected indirectly by using a float or the like, or indirectly by optical appearance such as laser reflection on the liquid surface. Therefore, the amount of the vapor deposition material in the vapor deposition material container can be accurately detected regardless of the type of vapor deposition material (melted material, sublimation material).
  • the material supply unit may be any type of vapor deposition material to be supplied (wire, pellet, etc.). Further, it can be applied to both continuous supply and intermittent supply.
  • FIG. 11 the schematic block diagram of the vacuum evaporation system 10 which concerns on the modification of 1st Embodiment is shown.
  • the vacuum deposition apparatus 10 is an in-line film forming apparatus in which the substrate 17 passes over the vapor generation surface at regular intervals, and the second film forming speed monitor 14 is above the vacuum container above the line through which the substrate 17 passes. It is provided in.
  • the configuration not particularly described is the same as that of the first embodiment.
  • FIG. 11 in order to demonstrate the characteristic part of this application, another structure is abbreviate
  • the substrate 17 passes between the vapor generation surface S and the second film formation rate monitor 14 at regular intervals. Thereby, as shown in FIG. 12, monitor the deposition rate V 2 of the second deposition rate monitor 14 is intermittently.
  • V 2 since ⁇ 1 > ⁇ 2 , the directivity of the steam amount distribution ⁇ increases and V 2 also increases. Therefore, the deposition progresses, if the filling amount of the vapor deposition material is reduced, the deposition rate V 2 changes as shown in FIG 13.
  • the film formation speed control unit the amount of energy given to the vapor deposition material by the evaporation means is controlled by PID control or the like, and the film formation speed V 1 is kept at a constant value.
  • the second film formation rate monitor 14 is covered with the substrate for most of the time. It will be. For example, assuming that the length of the substrate tray is 450 mm and the interval between the trays is 50 mm, the time during which the deposition material is deposited on the second deposition rate monitor 14 is always exposed to the above deposition material. It is about 1/10 of the case. Thereby, the consumption of the crystal unit is reduced. Further, it is possible to use a single-point monitor instead of an expensive multi-point monitor.
  • the tilt angle ⁇ 1 of the first deposition rate monitor 13 is arranged at a position that is further tilted (larger angle) than 30 °. Therefore, if the second film formation rate monitor 14 is disposed at a position further tilted than the first film formation rate monitor 13, it is difficult to make an angle difference between ⁇ 1 and ⁇ 2 . According to this modification, the second film formation rate monitor 14 is arranged above the vacuum vessel 11 so that an angle difference between ⁇ 1 and ⁇ 2 can be easily obtained. Thereby, the detection accuracy of the change in the steam amount distribution can be improved.
  • FIG. 14 shows a control diagram configuration of the vacuum evaporation apparatus according to the present embodiment.
  • the vacuum vapor deposition apparatus according to this embodiment includes a vapor deposition material container, an evaporation unit, a film formation rate monitor, a film formation rate control unit, a material supply unit, and a material supply control unit.
  • a configuration different from the first embodiment will be described.
  • the evaporation means is capable of giving energy to the vapor deposition material and evaporating the vapor deposition material.
  • the vapor deposition means may be electron beam evaporation, resistance heating evaporation, induction heating evaporation, or the like. In this embodiment, electron beam evaporation is used.
  • the film formation rate monitor is provided at a position that makes a tilt angle with respect to the vertical upward direction of the vapor generation surface.
  • the deposition rate monitor is composed of only the first deposition monitor.
  • the film formation rate monitor can observe the film formation rate (vapor amount) by measuring the film thickness of the vapor deposition material deposited on itself.
  • a distance from the steam generator point P of the deposition material filled in the vapor deposition material container is L 1
  • a line extending vertically upward to the steam generating surface S comprises a steam generating portion P inclination angle from x is provided at a position which is theta 1.
  • ⁇ 1 is preferably set to be smaller as long as it does not prevent the vapor from adhering to the substrate.
  • the first film formation monitor can measure include fine surface S 1 on the surface facing the steam generating portion, the thickness of the deposition material deposited on the micro-surface S 1.
  • the film formation speed control unit controls the electron beam so as to maintain a predetermined output value.
  • Material supply control unit is capable of feedback control of the deposition rate V 1. Specifically, the film formation speed V 1 observed with the first film formation speed monitor is compared with a predetermined film formation speed setting value V s, and the film formation speed V 1 with respect to the film formation speed setting value V s is determined. The supply amount and supply timing of the vapor deposition material by the material supply unit are controlled so that the fluctuation is within a predetermined range.
  • the output of the electron beam is kept constant by the film formation rate control unit. If the output is constant, the evaporation amount of the vapor deposition material from the vapor deposition material container is substantially constant. On the other hand, when the amount of the vapor deposition material filled in the vapor deposition material container decreases, the film formation rate fluctuates. In an evaporation source in which the evaporation amount is substantially constant, the fluctuation of the film formation rate can be regarded as substantially due to a decrease in the filling height of the vapor deposition material. Thus, by controlling the quantity of material fed is fed back to the material supply control unit variations in deposition rate V 1 as observed by deposition rate monitor, constant both filling amount of deposition rate V 1 and the deposition material Can keep. According to the present embodiment, the material filling amount in the evaporation source can be kept constant even with a single film formation rate monitor, and a stable film thickness distribution can be obtained.
  • FIG. 15 shows a control diagram configuration of the vacuum evaporation apparatus according to the present embodiment.
  • the vacuum vapor deposition apparatus according to this embodiment includes a vapor deposition material container, an evaporation unit, a film formation rate monitor, a film formation rate control unit, a material supply unit, and a material supply control unit.
  • a configuration different from the first embodiment will be described.
  • the evaporation means is capable of giving energy to the vapor deposition material and evaporating the vapor deposition material.
  • the vapor deposition means may be electron beam evaporation, resistance heating evaporation, induction heating evaporation, or the like. In this embodiment, electron beam evaporation is used.
  • the film formation rate monitor is provided at a position that makes a tilt angle with respect to the vertical upward direction of the vapor generation surface.
  • the deposition rate monitor is composed of only the first deposition monitor.
  • the film formation rate monitor can observe the film formation rate (vapor amount) by measuring the film thickness of the vapor deposition material deposited on itself.
  • a distance from the steam generator point P of the deposition material filled in the vapor deposition material container is L 1
  • a line extending vertically upward to the steam generating surface S comprises a steam generating portion P inclination angle from x is provided at a position which is theta 1.
  • ⁇ 1 is preferably set to be smaller as long as it does not prevent the vapor from adhering to the substrate.
  • the first film formation monitor can measure include fine surface S 1 on the surface facing the steam generating portion, the thickness of the deposition material deposited on the micro-surface S 1.
  • Deposition rate control unit is connected to the first deposition rate monitor, it can be feedback-controlled deposition rate V 1 observed at a first deposition rate monitor. Specifically, the deposition rate control unit compares the deposition rate V 1 with the set value V s and outputs the electron beam so that the variation of the deposition rate V 1 with respect to the set value V s falls within the set value range. (Energy amount) is controlled to keep the film formation speed V 1 constant. The output value of the controlled electron beam is output to the material supply control unit.
  • the material supply control unit receives the output value of the electron beam output from the film formation rate control unit, and compares the actual fluctuation of the output of the electron beam with a predetermined set value of the output of the electron beam. Then, the supply amount and the supply timing of the vapor deposition material by the material supply unit are controlled so that the fluctuation of the actual output of the electron beam with respect to the set value of the output of the electron beam is within a predetermined range.
  • the material supply control unit supplies the vapor deposition material into the vapor deposition material container so that the amount of the vapor deposition material filled in the vapor deposition material container is constant according to the change amount of the output of the electron beam based on the table. Can do. Thereby, it is possible to control the output (energy amount) of the electron beam to be within a certain range.
  • the deposition rate control unit so that the deposition rate V 1 is constant, the evaporation means controls the amount of energy supplied to the evaporation material.
  • the evaporation material quantity charged into the deposition material container is to try to keep the deposition rate V 1 constant when reduced, it is necessary to increase the amount of energy supplied to the evaporation material.
  • both the filling amount of the vapor deposition material can be kept constant by feeding back the fluctuation of the energy amount to the material supply control unit and controlling the material supply amount.
  • the material filling amount in the evaporation source can be kept constant, and a stable film thickness distribution can be obtained. Further, since feedback control of the amount of energy actually applied to the vapor deposition material is used, a stable film formation speed and film thickness distribution can be obtained as compared with the second embodiment.

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Physical Vapour Deposition (AREA)

Abstract

蒸着材料を問わず、蒸発した蒸着材料により検出を妨げられずに、均一な厚さの膜を長時間成膜できる真空蒸着装置を提供する。真空蒸着装置（１）は、蒸着材容器（２）と、蒸着材料を蒸発させる蒸発手段と、倒れ角が異なる位置で成膜速度を観察する複数の成膜速度モニタ（３，４）と、１の成膜速度モニタ（３）の成膜速度を予め定められた設定値と比較し、設定値に対する観察した成膜速度の変動が所定の範囲内となるよう蒸発手段の出力を制御する成膜速度制御部と、材料供給部（５）と、蒸発手段により蒸発させた蒸着材料の蒸気量分布を、複数の成膜速度モニタ（３，４）で観察した成膜速度を用いて演算する蒸気量分布演算部と、演算した蒸気量分布を予め定められた蒸気量分布の設定値と比較し、蒸気量分布の設定値に対する演算した蒸気量分布の変動が所定の範囲内となるよう蒸着材料の供給量及び供給タイミングを制御する材料供給制御部とを備える。

Description

真空蒸着装置
　本発明は、真空蒸着装置に関するものである。
　真空蒸着では、真空にした容器の中で、蒸着材料を蒸発させて、離れた位置に置かれた基板の表面に付着させ、薄膜を形成する。蒸着材料は通常坩堝などに収容されている。蒸着材料を蒸発させる蒸発手段としては、電子ビーム蒸発、抵抗加熱蒸発、誘導加熱蒸発などがある。
　蒸着材料を蒸発させる具体例を、電子ビーム蒸発源を例に挙げて説明する。
　電子ビーム蒸発源は、他の蒸発手段では蒸発させることが困難な、高融点の金属や、金属酸化物などを蒸発させるのに適した蒸発源として広く用いられている。また、例えばアルミのような、蒸着材料が坩堝材料と反応し坩堝材の劣化を招きやすいような材質である場合も、水冷坩堝を用いることにより坩堝材料と蒸発材料の反応を抑えながら、蒸発が可能である。
　図１６に電子ビーム蒸発源の一例を示す。図１６に示す電子ビーム蒸発源２０は、２７０°偏向型の電子銃２１を備えている。電子銃２１から出射された電子ビーム２２は磁石の磁界により偏向されて水冷坩堝２３に収容された蒸着材料に照射され、蒸着材料が蒸発する。このような構成とすることで、蒸着材料の蒸気やプロセスに伴い発生するパーティクルが電子銃２１のフィラメント２４へ堆積することを効果的に低減できると共に、装置全体をコンパクトに構成することが可能となる。
　真空蒸着プロセスでは、蒸発源の種類によらず、成膜が進むにつれて蒸着材料は減少するため、長時間の成膜では、蒸着材料の供給手段が必要となる。真空蒸着のプロセスにおいて、研究室レベルで実施する成膜は短時間で終了するが、工場レベルで実施する成膜には長時間、例えば１週間を要することがある。
　ところが、図１６に示すような構成の場合、電子ビーム２２を偏向させて坩堝内の材料充填部２５に導いている関係上、材料充填量、即ち坩堝の大きさを無制限に大きくすることは困難である。
　図１７に、蒸着材料の充填坩堝深さを単純に深くした場合の電子ビーム蒸発源の断面図（ａ）及び上面図（ｂ）を示す。例えば、坩堝２６に収容された蒸着材料２７は蒸発に伴い減少し、充填高さｈがｈ’へ減少する。それにより、電子ビームの照射部は当初の充填高さであった場合と比較して、図１７に示すように異なる位置へとずれていく。これは成膜装置としては好ましからざる膜厚分布の変化を招く。
　また、真空蒸着プロセスでは、基板に均一な厚さの薄膜を形成させるために、成膜速度をレートモニタで測定しながら電子ビームの出力を調整し、膜厚を一定に制御することが行われる（特許文献１参照）。しかしながら、照射点が移動するとモニタ値に影響を与え、成膜速度の一定性が保てなくなる原因ともなる。
　これは電子ビーム蒸発源に限った問題ではなく、例えば抵抗加熱式の蒸発源に開放型の坩堝を用いた場合にも生じ得る。開放型の坩堝を用いた抵抗加熱式の蒸発源において、蒸発に伴い蒸着材料の充填量が減少した場合、蒸発面が下方に移動するため、坩堝の縁と蒸発面との位置関係が変化し、膜厚分布の変動を招く。
　上記問題を解決するために、蒸着材料の充填量に関わらず安定した膜厚分布を得られるよう、坩堝の構造を工夫した蒸発源も見られる。しかしながら、抵抗加熱蒸発源で蒸着材料の充填量を増やすため坩堝を大型化すると、表面積と体積の比との関係から、（１）加熱に際しての熱効率が低下する、（２）全体の熱容量が大きくなり、坩堝の加熱・冷却に時間がかかるようになる、（３）生産装置としての立ち上げに要する時間が増大する、（４）坩堝温度の制御性が低下する、などの課題が生じるため好ましくない。
　上記のような問題を避けるため、蒸発源に連続的、もしくは間欠的に材料を供給し、坩堝内の蒸発材料の量を概ね一定に保とうとする試みが為されている。例えば、ワイヤ状の材料を用いて蒸発源に連続的に材料を供給する構成、またはペレット状の材料を供給する機構が提案されている。
　また、長時間安定した成膜を実施するためには、材料を安定的に供給する機構だけでなく、坩堝内の蒸着材料の充填量を一定に保つことが必要である。坩堝内の蒸着材料の充填量を一定に保つ方法としては、（１）蒸着材料が充填された坩堝の重量を測定し、充填量を測る、（２）光学撮像素子により溶融状態の蒸着材料の液面高さを検出する、または、（３）蒸着材料よりも高融点の材料で構成されたフロートを用いて溶融状の蒸着材料の液面高さを検知するなどの方法も提案されている。
特開２００９－２２１４９６号公報（図１）
　しかしながら、これらの材料供給方法にもいくつかの問題がある。
　重量測定により蒸着材料の変化を検知する方法については、必ずしも重量の変化が充填面の高さを反映するものでない場合がある。例えばアルミやガリウムのように、坩堝に対する濡れ性が高い溶融金属は、坩堝内で加熱されるに従い液面よりも高い位置の坩堝表面へも濡れ広がり、その分液面を下げることとなる。しかしながら、濡れによって坩堝と蒸着材料とを合わせた重量は変化しない。また、図１８のように蒸発した蒸着材料が坩堝２８内側の液面Ｆよりも高い位置に付着し、付着した材料が再蒸発せず、また再度液面まで融け落ちることもなく、蒸着プロセスには寄与しないような場合、重量変化よりも実際の充填面の高さの変化は大きいことになる。これは、コールドリップと呼ばれる、蒸発材料の這い上がりによる溢れを防止するために坩堝縁付近の温度上昇を抑制した構造の蒸発源において特に問題となる。
　光学素子により充填面の高さを観察する方法については、蒸発材料が光学素子の窓に付着することにより、検知が妨げられる問題がある。窓への材料蒸気の付着を妨げるシャッターや、交換式の窓などで対策を行うこともできるが、構成が複雑になり、また長時間連続しての観察には適さない。
　フロートを用いる方法については、（１）昇華性の蒸着材料には使用できず、溶融性の材料にしか適さないこと、（２）フロートによる蒸発材料の汚染が問題になる可能性があること、（３）電子ビーム蒸発源などで溶融面積が小さい場合は適用が困難になることなどの課題がある。
　本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、蒸着材料を問わず、均一な厚さの膜を長時間成膜できる真空蒸着装置を提供することを目的とする。
　上記課題を解決するために、本発明の真空蒸着装置は以下の手段を採用する。
　本発明の第１の態様は、蒸着材料を収容する蒸着材容器と、エネルギーを前記蒸着材料に与え、前記蒸着材料を蒸発させる蒸発手段と、蒸気発生面の垂直上方向に対する倒れ角が異なる位置で成膜速度を観察する複数の成膜速度モニタと、１の前記成膜速度モニタで観察した成膜速度を予め定められた成膜速度の設定値と比較し、前記成膜速度の設定値に対する前記観察した成膜速度の変動が所定の範囲内となるよう前記蒸発手段の前記蒸着材料に与えるエネルギー量を制御する成膜速度制御部と、前記蒸着材容器に、新たな蒸着材料を供給する材料供給部と、前記蒸発手段により蒸発させた蒸着材料の蒸気量分布を、前記複数の成膜速度モニタで観察した成膜速度を用いて演算する蒸気量分布演算部と、演算した前記蒸気量分布を予め定められた蒸気量分布の設定値と比較し、前記蒸気量分布の設定値に対する前記演算した蒸気量分布の変動が所定の範囲内となるよう蒸着材料の供給量及び供給タイミングを制御する材料供給制御部と、を備えた真空蒸着装置を提供する。
　前記第１の態様によれば、成膜速度制御部により成膜速度は一定に制御される。また、複数の成膜速度モニタを用いることにより、蒸着材料の蒸気量分布を演算することが可能となる。演算された蒸気量分布は、材料供給制御部により蒸気量分布の設定値と比較されて蒸気量分布の変動が所定の範囲内となるよう蒸着材料の供給量及び供給タイミングが制御される。これにより、蒸着手段、及び蒸着材容器の種類を問わず、蒸気量分布の変化（膜厚分布の変動）を抑制することができる。膜厚分布の変動範囲を一定の範囲内に制御することで、安定した膜厚分布及び成膜速度で長時間の成膜が可能となる。
　前記第１の態様によれば、蒸着材料の種類（溶融材料、昇華材料）によらず、蒸発源内の蒸発材料の量を精度よく検知することができる。
　前記第１の態様において、被蒸着部材が一定の間隔で前記蒸気発生面上を通過するラインを備え、前記複数の成膜速度モニタが、前記成膜速度制御部及び前記蒸気量分布演算部で利用される第１成膜速度モニタと、前記蒸気量分布演算部で利用される第２成膜速度モニタと、から構成され、前記第１成膜速度モニタが、前記ラインよりも蒸気発生面側に配置され、前記第２成膜速度モニタが、該第２成膜速度モニタと前記蒸気発生面との間を前記被蒸着部材が通過する位置に配置される構成であっても良い。
　上記構成によれば、蒸気発生面と第２成膜速度モニタとの間を一定間隔で被蒸着部材（基板）が通過するため、大部分の時間、第２成膜速度モニタが基板により覆われることとなる。よって、第２成膜速度モニタとして水晶振動子を用いた場合、水晶振動子の消耗が少なくなるという効果を奏する。また、高価な多点式モニタではなく、単点式モニタを使用することも可能となる。更に、第２成膜速度モニタをラインの上方に配置することで、第１成膜速度ラインの倒れ角と第２成膜速度ラインの倒れ角との角度差をつけやすくなる。それにより、蒸気量分布の変化の検出精度を向上させることができる。
　前記第１の態様において、予め前記蒸着材容器内に収容された蒸着材料の量の変化と、蒸気量分布の変化とを相関させておき、該相関関係に基づいて前記演算した蒸気量分布の変動が所定の範囲内となる量の蒸着材料を供給する構成であることが好ましい。
　上記構成によれば、予め蒸着材容器内に収容された蒸着材料の量の変化と、蒸気量分布の変化との相関関係を求めておくことで、材料供給制御部での制御の精度を向上させることが可能となる。
　また、本発明の第２の態様は、蒸着材料を収容する蒸着材容器と、一定エネルギーを前記蒸着材料に与え、前記蒸着材料を蒸発させる蒸発手段と、前記蒸着材容器に、新たな蒸着材料を供給する材料供給部と、蒸気発生面の垂直上方向に対して倒れ角をなす位置で成膜速度を観察する成膜速度モニタと、前記成膜速度モニタで観察した前記成膜速度を予め定められた成膜速度の設定値と比較し、前記成膜速度の設定値に対する前記観察した成膜速度の変動が所定の範囲内となるよう前記材料供給部による蒸着材料の供給量及び供給タイミングを制御する材料供給制御部と、を備えた真空蒸着装置を提供する。
　前記第２の態様によれば、成膜速度制御部により一定のエネルギーが蒸着材料に与えられ、成膜速度の変動に基づき蒸着材料の供給量及び供給タイミングが制御される。これにより、成膜速度モニタが１つであっても、蒸着材料の充填量を一定に保つことができ、安定した膜厚分布及び成膜速度で長時間の成膜が可能となる。
　前記第２の態様によれば、蒸着手段、蒸着材容器及び蒸着材料の種類（溶融材料、昇華材料）によらず、蒸発源内の蒸発材料の量を精度よく検知することができる。
　前記第２の態様において、予め前記蒸着材容器内に収容された蒸着材料の量の変化と、成膜速度の変化とを相関させておき、該相関関係に基づいて前記観察した成膜速度の変動が所定の範囲内となる量の蒸着材料を供給する構成であることが好ましい。
　上記構成によれば、予め蒸着材容器内に収容された蒸着材料の量の変化と、成膜速度の変化との相関関係を求めておくことで、材料供給制御部での制御の精度を向上させることが可能となる。
　また、本発明の第３の態様は、蒸着材料を収容する蒸着材容器と、エネルギーを前記蒸着材料に与え、前記蒸着材料を蒸発させる蒸発手段と、蒸気発生面の垂直上方向に対して倒れ角をなす位置で成膜速度を観察する成膜速度モニタと、前記成膜速度モニタで観察した成膜速度を予め定められた成膜速度の設定値と比較し、前記成膜速度の設定値に対する前記観察した成膜速度の変動が所定の範囲内となるよう前記蒸発手段の前記蒸着材料に与えるエネルギー量を制御する成膜速度制御部と、前記蒸着材容器に、新たな蒸着材料を供給する材料供給部と、前記エネルギー量の変動を予め定められたエネルギー量の設定値と比較し、前記エネルギー量の設定値に対する前記エネルギー量の変動が所定の範囲内となるよう前記材料供給部による蒸着材料の供給量及び供給タイミングを制御する材料供給制御部と、を備えた真空蒸着装置を提供する。
　前記第３の態様によれば、成膜速度制御部により蒸着材料に与えるエネルギー量を調整し、成膜速度を一定に制御する。蒸着材料に与えるエネルギー量の変動値は材料供給制御部に出力される。材料供給制御部では、該出力されたエネルギー量の変動値を受信し、該変動値に基づきエネルギー量の変動値が所定の範囲内となるよう蒸着材料の供給量及び供給タイミングを制御する。これにより、成膜速度モニタが１つであっても、蒸着材料の充填量を一定に保つことができ、安定した膜厚分布及び成膜速度で長時間の成膜が可能となる。
　上記発明によれば、蒸着手段、蒸着材容器及び蒸着材料の種類（溶融材料、昇華材料）によらず、蒸発源内の蒸発材料の量を精度よく検知することができる。
　前記第３の態様において、予め前記蒸着材容器内に収容された蒸着材料の量の変化と、前記エネルギー量の変動とを相関させておき、該相関関係に基づいて前記エネルギー量の変動が所定の範囲内となる量の蒸着材料を供給する構成であることが好ましい。
　上記構成によれば、予め蒸着材容器内に収容された蒸着材料の量の変化と、蒸着材料に与えるエネルギー量の変動との相関関係を求めておくことで、材料供給制御部での制御の精度を向上させることが可能となる。
　本発明によれば、蒸着材料の充填量の変化を蒸気量分布の変化により検出することで、膜厚分布の変動範囲を一定の範囲内に制御することができ、安定した膜厚分布及び成膜速度で長時間の成膜が可能となる。
第１実施形態に係る真空蒸着装置の概略構成図である。 第１実施形態に係る真空蒸着装置の制御ダイアグラム構成を示す図である。 蒸着材料を連続的に供給した場合のＶ１、及びＶ２の推移を示す図である。 蒸着材料を連続的に供給した場合のαの推移を示す図である。 蒸着材料を間欠的に供給した場合のＶ１及びＶ２の推移を示す図である。 蒸着材料を間欠的に供給した場合のαの推移を示す図である。 蒸気量分布αと蒸着材料の充填量とを対応づけるテーブルをグラフ化した図である。 従来の真空蒸着装置において、Ｖ１を一定としたときの蒸気量分布αの推移を示すグラフである。 αが図８のように推移した場合において、θ１とθ２との差が大きい場合のＶ１及びＶ２の推移を示す図である。 αが図８のように推移した場合において、θ１とθ２との差が小さい場合のＶ１及びＶ２の推移を示す図である。 第１実施形態の変形例に係る真空蒸着装置の概略構成図である。 第１実施形態の変形例における第２成膜速度モニタの成膜速度Ｖ２を時間との関係を示すグラフである。 蒸着材料の充填量が減少した場合に材料供給制御部で制御しなかった時の、第２成膜速度モニタの成膜速度Ｖ２を時間との関係を示すグラフである。 第２実施形態に係る真空蒸着装置の制御ダイアグラム構成を示す。 第３実施形態に係る真空蒸着装置の制御ダイアグラム構成を示す。 従来の電子ビーム蒸発源の一例を示す図である。 蒸着材料の充填坩堝深さを単純に深くした場合の従来の電子ビーム蒸発源を例示する図である。 坩堝加熱用ヒータを用いた真空蒸着装置の概略断面図を示す。
　以下に、本発明に係る真空蒸着装置の一実施形態について、図面を参照して説明する。
〔第１実施形態〕
　図１に、第１実施形態に係る真空蒸着装置１の概略構成図を示す。図２に、真空蒸着装置１の制御ダイアグラム構成を示す。真空蒸着装置１は、蒸着材容器２、蒸発手段（不図示）、成膜速度モニタ３，４、成膜速度制御部（不図示）、材料供給部５、蒸気量分布演算部（不図示）、及び材料供給制御部（不図示）を備えている。
　蒸着材容器２は、真空容器内に配置される蒸着材料６を収容可能な容器であり、坩堝などとされる。坩堝の材質は、収容する蒸着材料６の種類や蒸発手段に応じて適宜選択されると良い。蒸着材料６は、例えばアルミニウムやチタンなどの金属材料が考えられる。蒸着材容器の蒸気発生面に対向する位置には、基板７などが配置されている。基板７は必ずしも蒸着材容器２の真上に配置する必要はなく、斜め上方向に配置されても良い。
　蒸発手段は、蒸着材料６にエネルギーを与え、蒸着材料６を蒸発させることのできるものとされる。蒸着手段は、電子ビーム蒸発、抵抗加熱蒸発、誘導加熱蒸発などとされるが、本実施形態では電子ビーム蒸発を用いることとする。
　電子ビーム蒸発は、銅製の坩堝などに充填した蒸着材料６に電子ビームを収束させて加熱し、蒸発させるものである。電子ビーム蒸発において、蒸着材料６に与えるエネルギーは、電子銃の出力を調整することで制御できる。
　抵抗加熱蒸発は、高融点の金属であるタングステン、タンタル、モリブデンなどの箔または線を、蒸発させる方向性や量に応じて適した形状に成形して蒸発源とし、蒸着材料６をその上に載せ通電加熱し、物質を蒸発させるものである。抵抗加熱蒸発において、蒸着材料６に与えるエネルギーは、加熱温度またはヒータ出力を調整することで制御できる。
　誘導加熱蒸発は、カーボンなどの坩堝内に収納した蒸着材料６を、高周波誘導加熱により加熱・蒸発させるものである。誘導加熱蒸発において、蒸着材料６に与えるエネルギーは、周波数または高周波出力を調整することで制御できる。
　成膜速度モニタは、蒸気発生面Ｓの垂直上方向からの倒れ角が異なる角度位置に、複数設けられている。本実施形態において、成膜速度モニタは、第１成膜速度モニタ３と第２成膜速度モニタ４とから構成されている。成膜速度モニタは、自己に堆積した蒸着材料の膜厚を測定することにより成膜速度（蒸気の量）を観察できるものである。例えば、成膜速度モニタは、水晶膜厚センタなどとされる。水晶膜厚センサは、水晶振動子の固有振動数がその質量変化によって変化することを利用したものであり、蒸発した蒸着材料を推奨振動子に堆積させて固有振動周波数を検出し、周波数変化をモニタすることにより、自己に堆積した蒸着材料の膜厚を測定する。
　第１成膜速度モニタ３は、蒸着材容器２に充填された蒸着材料６の蒸気発生箇所Ｐからの距離がＬ１であり、蒸気発生箇所Ｐを含み蒸気発生面Ｓに対して垂直上方向に延びる線ｘからの倒れ角がθ１である位置に設けられている。本実施形態において、θ１は、基板７への蒸気の付着を妨げない範囲で、より小さくなるように設定すると良い。第１成膜モニタ３は、蒸気発生箇所Ｐを向く面に微小面Ｓ１を含み、微小面Ｓ１に堆積した蒸着材料の膜厚を測定することができる。
　第２成膜速度モニタ４は、蒸着材容器２に充填された蒸着材料６の蒸気発生箇所Ｐからの距離がＬ２であり、蒸気発生箇所Ｐを含み蒸気発生面Ｓに対して垂直上方向に延びる線ｘからの倒れ角がθ２である位置に設けられている。本実施形態において、Ｌ２はＬ１と同じであって良いが、Ｌ１と異なっていても良い。Ｌ２は、Ｌ１よりも短くして、成膜速度モニタが同程度となるようにすることが好ましい。本実施形態において、θ２は、６０°以下、より好ましくは４５°以下とされる。θ２が大きすぎると成膜速度モニタに均一に膜が付着しにくくなり、測定が不安定になる。第２成膜モニタ４は、蒸気発生箇所Ｐを向く面に微小面Ｓ２を含み、微小面Ｓ２に堆積した蒸着材料の膜厚を測定することができる。
　成膜速度制御部は、第１成膜速度モニタ３に接続されており、第１成膜速度モニタ３で観察される成膜速度Ｖ１をフィードバック制御することができる。詳細には、成膜速度制御部は、成膜速度Ｖ１を設定値Ｖｓと比較し、設定値Ｖｓに対する成膜速度Ｖ１の変動が設定値の範囲内となるよう電子ビームの出力を制御して、成膜速度Ｖ１を一定に維持する。
　材料供給部５は、蒸着材容器２に新たな蒸着材料８を供給することができる。新たに供給する蒸着材料８は、ワイヤ、ペレット、またはその他の供給形態であって良い。蒸着材料８を連続的に供給する場合には、ワイヤ供給または液体供給などが好ましい。蒸着材料８を間欠的に供給する場合には、上記の供給手段に加えてペレット供給またはショット（粒）供給なども適用可能である。蒸着材料８は、蒸着材容器内において蒸着材料６が減少している部分に供給される。その際、蒸発手段で直接蒸発することのない位置で、且つ、溶融可能な位置であることが好ましい。例えば、電子ビーム蒸発の場合には、電子ビームが照射されて形成された溶融池９の外周より少し内側に供給すると良い。
　蒸気量分布演算部は、複数の成膜速度モニタに接続されており、該複数の成膜速度モニタで観察した成膜速度を用いて蒸気量分布αを演算する。
　ここで、第１成膜速度モニタ３及び第２成膜速度モニタ４で観察した成膜速度を用いた演算方法を説明する。微小な面状と見なせる蒸発源からの蒸気量の分布は、蒸気発生面Ｓに対して垂直上方向に延びる線ｘからの倒れ角をθとすると、（ｃｏｓθ）αと近似的に表すことができる。微小面Ｓ１，Ｓ２に到達する単位時間、単位面積あたりの蒸気の量（それぞれＶ１、Ｖ２とする）は、それぞれＡ／Ｌ１ ２＊（ｃｏｓθ１）α、Ａ／Ｌ２ ２＊（ｃｏｓθ２）αであるとも表現できる。ここでＡは微小面の蒸気発生面からの距離や、そもそもの蒸気発生量により変化する係数であり、αは蒸着材容器内に充填された蒸着材料の形状や蒸発速度等で変化する、蒸気量分布の形状を表すパラメータである。
　蒸気量分布の形状、つまりαが一定であれば、蒸発に伴い、Ｖ１とＶ２の比は一定である。しかしながら、蒸気量分布の形状が変化すると、Ｖ１とＶ２の比が変化する。これにより、Ｖ１とＶ２の比を計算することで、蒸気量分布の形状が、ある決められた基準形状から変化しているか、否かを検出することができる。
　上記の例において、既知のθ１、θ２、Ｌ１、Ｌ２、Ｖ１およびＶ２よりαを求める計算式は以下の通りである。
　Ｖ１／Ｖ２＝｛Ａ／Ｌ１ ２＊（ｃｏｓθ１）α｝／｛Ａ／Ｌ２ ２＊（ｃｏｓθ２）α｝
　Ｖ１／Ｖ２＝Ｌ２ ２／Ｌ１ ２＊（ｃｏｓθ１÷ｃｏｓθ２）α
　ｌｏｇｅ｛（Ｖ１／Ｖ２）／（Ｌ２ ２／Ｌ１ ２）｝＝α＊ｌｏｇｅ（ｃｏｓθ１÷ｃｏｓθ２）
　α＝ｌｏｇｅ｛（Ｖ１＊Ｌ１ ２）／（Ｖ２＊Ｌ２ ２）｝／ｌｏｇｅ（ｃｏｓθ１÷ｃｏｓθ２）
　材料供給制御部は、演算した蒸気量分布を予め定められた蒸気量分布の設定値と比較し、演算した蒸気量分布が蒸気量分布の設定値の範囲内となるよう蒸着材料８の供給量及び供給タイミングを制御する。
　ここで、予め蒸着材容器内に充填された蒸着材料の量の変化と、蒸気量分布の変化とを相関させたテーブルを用意しておくと良い。材料供給制御部は、上記テーブルに基づき、蒸気量分布の変化量に応じて、蒸着材容器内に充填された蒸着材料の量が一定となるよう蒸着材容器内に蒸着材料８を供給することができる。これにより蒸気量分布の変化量がある一定の範囲内となるよう制御することができる。
　次に本実施形態の作用を説明する。
　本実施形態では、第１成膜速度モニタ３の倒れ角θ１を３０°、第２成膜速度モニタ４の倒れ角θ２を４５°とする。本実施形態では、成膜速度制御部により第１成膜速度モニタ３で観察される成膜速度Ｖ１が設定値Ｖｓと等しくなるよう電子銃のフィラメント電流値を制御する。これにより成膜速度Ｖ１を一定に維持することができる。
　なお、成膜速度の制御は第２成膜速度モニタ４で行っても良いが、その場合、同じ成膜速度であっても、成膜速度の設定値Ｖｓは、第１成膜速度モニタ３で制御する場合とは異なる。
　また、成膜速度制御部で成膜速度Ｖ１を一定に保つと同時に、膜厚分布の形状を間接的に表す蒸気量分布αの値を蒸気量分布演算部により求める。蒸気量分布演算部で求めた蒸気量分布αは材料供給制御部によりフィードバック制御（例えば、ＰＩＤ制御）される。すなわち、演算した蒸気量分布αを蒸気量分布の設定値αｓと比較し、演算した蒸気量分布αが蒸気量分布の設定値αｓと等しくなるよう蒸着材料８の供給量及び供給タイミングを調整することで、蒸気量分布αを一定にする。
　図３に、蒸着材料８を連続的に供給した場合のＶ１、及びＶ２の推移を示す。図４に、蒸着材料８を連続的に供給した場合のαの推移を示す。蒸着材料８を連続的に供給する場合、例えば、蒸着材料８の送り量を蒸気量分布αの値でフィードバック制御して、常に一定量の蒸着材料が蒸着材容器内に存在するよう調整する。そのようにすることで、図３及び図４に示すように、Ｖ１は一定値を維持し、Ｖ２及びαは設定値を維持するよう推移する。
　蒸発量分布の設定値αｓは、例えば、最も好ましい蒸気量分布値を中心として許容可能な変動幅の－５％～＋５％の範囲で設定する。
　図５に、蒸着材料８を間欠的に供給した場合のＶ１及びＶ２の推移を示す。図６に、蒸着材料８を間欠的に供給した場合のαの推移を示す。蒸着材料８を間欠的に供給する場合、例えば、蒸発量分布の設定値αｓを一定の範囲で設け、蒸発量分布αが設定値αｓを下回ったら蒸着材料８の供給を開始し、蒸発量分布αが設定値αｓを上回ったら蒸着材料８の供給を停止する。そのようにすることで、図５及び図６に示すように、Ｖ１は一定値を維持し、Ｖ２及びαは設定値の範囲内に納まるように推移する。
　また、材料供給制御部による蒸着材料８の供給量及び供給タイミングの制御は、予め求めておいた蒸気量分布αと蒸着材料の充填量とを対応づけるテーブルを用いて行われても良い。蒸気量分布演算部で求めた蒸気量分布αは、上記テーブルを参照し、現在の蒸着材料の充填量が過剰であるか、もしくは不足であるかを検知する。その結果により、材料供給部の動作を制御して、常に一定量の蒸着材料が蒸着材容器内に存在するようにコントロールする。図７に、蒸気量分布αと蒸着材料の充填量とを対応づけるテーブルをグラフ化したものを例示する。同図において、横軸が蒸気量分布α、縦軸が充填量である。通常、蒸気量分布αは、１よりも大きい。深さのある蒸着材容器では蒸着材料の減少に伴い、蒸気分布量αの値は上昇する（指向性が上がる）。図７では、蒸気量分布αが１．３以上であれば蒸着材料の充填量は十分（Ｆｕｌｌ）であると検知し、蒸気量分布αが１．６を超えると蒸着材料の充填量が不足（Ｅｍｐｔｙ）であると検知する。なお、蒸気量分布αの値は、上記例示に限定されず、蒸着材容器及び蒸発手段の構造により適宜設定され得る。
　通常、蒸気量分布αは、成膜が進むに伴い、蒸着材容器内に充填された蒸着材料の量及び形状の変化とともに変わる。本実施形態では、θ２＞θ１（すなわち、ｃｏｓθ２＜ｃｏｓθ１）であるため、Ｖαｃｏｓαθのαに対する変化量は、θ２＞θ１となる。よって、図８のように蒸気量分布αが上昇すると、Ｖ１が一定であってもＶ２は低下する。図９にθ１とθ２との差が大きい場合のＶ１及びＶ２の推移を示す。図１０にθ１とθ２との差が小さい場合のＶ１及びＶ２の推移を示す。θ１とθ２との差が大きいほど蒸気量分布αの変化に伴うＶ２の変化は大きくなる。
　本実施形態によれば、蒸気量分布の変動を一定の範囲内に制御することができるため、安定した蒸気量分布（膜厚分布）および成膜速度で長時間の成膜が可能となる。
　また、従来、膜厚分布はフロートなどを用いる、または、液面におけるレーザーの反射など光学的な見え方などで間接的に検出されていたが、本実施形態では、実際の蒸気量の分布を検出するため、蒸着材料の種類（溶融材料、昇華材料）によらず、蒸着材容器内の蒸着材料の量を精度よく検知することができる。
　また、本実施形態に係る真空蒸着装置において、材料供給部は供給する蒸着材料の形態を（ワイヤ、ペレット等）を問わない。また連続供給、間欠供給のいずれにも適用可能である。
（第１実施形態の変形例）
　図１１に、第１実施形態の変形例に係る真空蒸着装置１０の概略構成図を示す。真空蒸着装置１０は、基板１７が一定の間隔で蒸気発生面上を通過するインライン成膜装置であり、且つ、第２成膜速度モニタ１４が、基板１７が通過するラインよりも真空容器の上方に設けられていることを特徴とする。特に説明がない構成については、第１実施形態と同様とされる。また、図１１では、本願の特徴部分を説明するために、他の構成は省略して記載する。
　本変形例では、蒸気発生面Ｓと第２成膜速度モニタ１４との間を一定間隔で基板１７が通過する。それにより、図１２に示すように、第２成膜速度モニタ１４における成膜速度Ｖ２のモニタが間欠的となる。本変形例では、θ１＞θ２であるため、蒸気量分布αの指向性が上昇するとともにＶ２も上昇する。よって、成膜が進み、蒸着材料の充填量が減少した場合、成膜速度Ｖ２は図１３のように変化する。
　第１成膜速度モニタ１３では、第１実施形態と同様に成膜速度Ｖ１を観察する。成膜速度制御部では、ＰＩＤ制御などにより蒸発手段が蒸着材料へと与えるエネルギー量を制御し、成膜速度Ｖ１を一定値に保つ。
　本変形例によれば、蒸気発生面Ｓと第２成膜速度モニタ１４との間を一定間隔で基板１７が通過するため、大部分の時間、第２成膜速度モニタ１４が基板により覆われることとなる。例えば、基板トレイの長さを４５０ｍｍ、トレイ間隔を５０ｍｍとすると、第２成膜速度モニタ１４に蒸着材料が堆積する時間は、常に第２成膜速度モニタ１４が蒸着材料の上記に曝されている場合の約１／１０となる。それにより、水晶振動子の消耗が少なくなる。また、高価な多点式モニタではなく、単点式モニタを使用することも可能となる。
　また、通常、第１成膜速度モニタ１３の倒れ角θ１は、３０°よりもさらに倒れた（大きな角度）位置に配置される。そのため、第２成膜速度モニタ１４を第１成膜速度モニタ１３よりも更に倒れた位置に配置すると、θ１とθ２との角度差をつけにくくなる。本変形例によれば、第２成膜速度モニタ１４を真空容器１１の上方に配置することで、θ１とθ２との角度差をつけやすくなる。それにより、蒸気量分布の変化の検出精度を向上させることができる。
〔第２実施形態〕
　図１４に、本実施形態に係る真空蒸着装置の制御ダイアグラム構成を示す。本実施形態に係る真空蒸着装置は、蒸着材容器、蒸発手段、成膜速度モニタ、成膜速度制御部、材料供給部、及び材料供給制御部を備えている。以下、第１実施形態と異なる構成について説明する。
　蒸発手段は、蒸着材料にエネルギーを与え、蒸着材料を蒸発させることのできるものとされる。蒸着手段は、電子ビーム蒸発、抵抗加熱蒸発、誘導加熱蒸発などとされるが、本実施形態では電子ビーム蒸発を用いることとする。
　成膜速度モニタは、蒸気発生面の垂直上方向に対して倒れ角をなす位置に設けられている。本実施形態において、成膜速度モニタは第１成膜モニタのみから構成されている。成膜速度モニタは、自己に堆積した蒸着材料の膜厚を測定することにより成膜速度（蒸気の量）を観察できるものである。
　第１成膜速度モニタは、蒸着材容器に充填された蒸着材料の蒸気発生箇所Ｐからの距離がＬ１であり、蒸気発生箇所Ｐを含み蒸気発生面Ｓに対して垂直上方向に延びる線ｘからの倒れ角がθ１である位置に設けられている。本実施形態において、θ１は、基板への蒸気の付着を妨げない範囲で、より小さくなるように設定すると良い。第１成膜モニタは、蒸気発生箇所を向く面に微小面Ｓ１を含み、微小面Ｓ１に堆積した蒸着材料の膜厚を測定することができる。
　成膜速度制御部は、所定の出力値を維持するよう電子ビームを制御する。
　材料供給制御部は、成膜速度Ｖ１をフィードバック制御することができる。詳細には、第１成膜速度モニタで観察した成膜速度Ｖ１を予め定められた成膜速度の設定値Ｖｓと比較し、成膜速度の設定値Ｖｓに対する成膜速度Ｖ１の変動が所定の範囲内となるよう材料供給部による蒸着材料の供給量及び供給タイミングを制御する。
　ここで、予め蒸着材容器内に充填された蒸着材料の量の変化と、成膜速度Ｖ１の変化量とを相関させたテーブルを用意しておくと良い。材料供給制御部は、上記テーブルに基づき、成膜速度Ｖ１の変化量に応じて、蒸着材容器内に充填された蒸着材料の量が一定となるよう蒸着材容器内に蒸着材料を供給することができる。これにより成膜速度Ｖ１の変動がある一定の範囲内となるよう制御することができる。
　本実施形態では、成膜速度制御部により、電子ビームの出力は一定に維持される。出力が一定であれば、蒸着材容器からの蒸着材の蒸発量はほぼ一定となる。一方、蒸着材容器に充填された蒸着材量が減少すると、成膜速度が変動する。蒸発量がほぼ一定である蒸発源においては、成膜速度の変動はほぼ蒸着材料の充填高さの減少によるものとみなせる。よって、成膜速度モニタによって観察した成膜速度Ｖ１の変動を材料供給制御部にフィードバックして材料供給量を制御することにより、成膜速度Ｖ１及び蒸着材料の充填量の両方を一定に保つことができる。
　本実施形態によれば、成膜速度モニタが一つであっても蒸発源内の材料充填量を一定に保つことができ、安定した膜厚分布を得ることができる。
〔第３実施形態〕
　図１５に、本実施形態に係る真空蒸着装置の制御ダイアグラム構成を示す。本実施形態に係る真空蒸着装置は、蒸着材容器、蒸発手段、成膜速度モニタ、成膜速度制御部、材料供給部、及び材料供給制御部を備えている。以下、第１実施形態と異なる構成について説明する。
　蒸発手段は、蒸着材料にエネルギーを与え、蒸着材料を蒸発させることのできるものとされる。蒸着手段は、電子ビーム蒸発、抵抗加熱蒸発、誘導加熱蒸発などとされるが、本実施形態では電子ビーム蒸発を用いることとする。
　成膜速度モニタは、蒸気発生面の垂直上方向に対して倒れ角をなす位置に設けられている。本実施形態において、成膜速度モニタは第１成膜モニタのみから構成されている。成膜速度モニタは、自己に堆積した蒸着材料の膜厚を測定することにより成膜速度（蒸気の量）を観察できるものである。
　第１成膜速度モニタは、蒸着材容器に充填された蒸着材料の蒸気発生箇所Ｐからの距離がＬ１であり、蒸気発生箇所Ｐを含み蒸気発生面Ｓに対して垂直上方向に延びる線ｘからの倒れ角がθ１である位置に設けられている。本実施形態において、θ１は、基板への蒸気の付着を妨げない範囲で、より小さくなるように設定すると良い。第１成膜モニタは、蒸気発生箇所を向く面に微小面Ｓ１を含み、微小面Ｓ１に堆積した蒸着材料の膜厚を測定することができる。
　成膜速度制御部は、第１成膜速度モニタに接続されており、第１成膜速度モニタで観察される成膜速度Ｖ１をフィードバック制御することができる。詳細には、成膜速度制御部は、成膜速度Ｖ１を設定値Ｖｓと比較し、設定値Ｖｓに対する成膜速度Ｖ１の変動が設定値の範囲内となるよう電子ビームの出力（エネルギー量）を制御して、成膜速度Ｖ１を一定に維持する。制御された電子ビームの出力値は、材料供給制御部へと出力される。
　材料供給制御部は、成膜速度制御部から出力された電子ビームの出力値を受信し、実際の電子ビームの出力の変動を予め定められた電子ビームの出力の設定値と比較する。そして、電子ビームの出力の設定値に対する実際の電子ビームの出力の変動が所定の範囲内となるよう材料供給部による蒸着材料の供給量及び供給タイミングを制御する。
　ここで、予め蒸着材容器内に充填された蒸着材料の量の変化と、電子ビームの出力（エネルギー）の変化量とを相関させたテーブルを用意しておくと良い。材料供給制御部は、上記テーブルに基づき、電子ビームの出力の変化量に応じて、蒸着材容器内に充填された蒸着材料の量が一定となるよう蒸着材容器内に蒸着材料を供給することができる。これにより電子ビームの出力（エネルギー量）の変動がある一定の範囲内となるよう制御することができる。
　本実施形態では、成膜速度制御部により、成膜速度Ｖ１が一定となるよう、蒸発手段が蒸着材料に与えるエネルギー量を制御する。蒸着材容器に充填された蒸着材量が減少した場合に成膜速度Ｖ１を一定に保とうとすると、蒸着材料に与えるエネルギー量を増加させる必要がある。本実施形態では、このエネルギー量の変動を材料供給制御部にフィードバックして材料供給量を制御することにより、蒸着材料の充填量の両方を一定に保つことができる。
　本実施形態によれば、成膜速度モニタが一つであっても蒸発源内の材料充填量を一定に保つことができ、安定した膜厚分布を得ることができる。また、実際に蒸着材料に与えられたエネルギー量のフィードバック制御を用いるため、第２実施形態と比較して安定した成膜速度及び膜厚分布を得ることができる。
１，１０　真空蒸着装置
２，１２　蒸着材容器
３，１３　第１成膜速度モニタ
４，１４　第２成膜速度モニタ
５　材料供給部
６，１６，２７　（蒸着材容器内に充填された）蒸着材料
７，１７　基板
８　（材料供給部により供給される）蒸着材料
９　溶融池
１１　真空容器
２０　電子ビーム蒸発源
２１　電子銃
２２　電子ビーム
２３　水冷坩堝
２４　フィラメント
２５　材料充填部
２６，２８　坩堝

Claims (7)

  1. 　蒸着材料を収容する蒸着材容器と、
    　エネルギーを前記蒸着材料に与え、前記蒸着材料を蒸発させる蒸発手段と、
    　蒸気発生面の垂直上方向に対する倒れ角が異なる位置で成膜速度を観察する複数の成膜速度モニタと、
    　１の前記成膜速度モニタで観察した成膜速度を予め定められた成膜速度の設定値と比較し、前記成膜速度の設定値に対する前記観察した成膜速度の変動が所定の範囲内となるよう前記蒸発手段の前記蒸着材料に与えるエネルギー量を制御する成膜速度制御部と、
    　前記蒸着材容器に、新たな蒸着材料を供給する材料供給部と、
    　前記蒸発手段により蒸発させた蒸着材料の蒸気量分布を、前記複数の成膜速度モニタで観察した成膜速度を用いて演算する蒸気量分布演算部と、
    　演算した前記蒸気量分布を予め定められた蒸気量分布の設定値と比較し、前記蒸気量分布の設定値に対する前記演算した蒸気量分布の変動が所定の範囲内となるよう蒸着材料の供給量及び供給タイミングを制御する材料供給制御部と、
    を備えた真空蒸着装置。
  2. 　被蒸着部材が一定の間隔で前記蒸気発生面上を通過するラインを備え、
    　前記複数の成膜速度モニタが、前記成膜速度制御部及び前記蒸気量分布演算部で利用される第１成膜速度モニタと、前記蒸気量分布演算部で利用される第２成膜速度モニタと、から構成され、
    　前記第１成膜速度モニタが、前記ラインよりも蒸気発生面側に配置され、
    　前記第２成膜速度モニタが、該第２成膜速度モニタと前記蒸気発生面との間を前記被蒸着部材が通過する位置に配置される請求項１に記載の真空蒸着装置。
  3. 　予め前記蒸着材容器内に収容された蒸着材料の量の変化と、蒸気量分布の変化とを相関させておき、該相関関係に基づいて前記演算した蒸気量分布の変動が所定の範囲内となる量の蒸着材料を供給する請求項１または請求項２に記載の真空蒸着装置。
  4. 　蒸着材料を収容する蒸着材容器と、
    　一定エネルギーを前記蒸着材料に与え、前記蒸着材料を蒸発させる蒸発手段と、
    　前記蒸着材容器に、新たな蒸着材料を供給する材料供給部と、
    　蒸気発生面の垂直上方向に対して倒れ角をなす位置で成膜速度を観察する成膜速度モニタと、
    　前記成膜速度モニタで観察した前記成膜速度を予め定められた成膜速度の設定値と比較し、前記成膜速度の設定値に対する前記観察した成膜速度の変動が所定の範囲内となるよう前記材料供給部による蒸着材料の供給量及び供給タイミングを制御する材料供給制御部と、
    を備えた真空蒸着装置。
  5. 　予め前記蒸着材容器内に収容された蒸着材料の量の変化と、成膜速度の変化とを相関させておき、該相関関係に基づいて前記観察した成膜速度の変動が所定の範囲内となる量の蒸着材料を供給する請求項４に記載の真空蒸着装置。
  6. 　蒸着材料を収容する蒸着材容器と、
    　エネルギーを前記蒸着材料に与え、前記蒸着材料を蒸発させる蒸発手段と、
    　蒸気発生面の垂直上方向に対して倒れ角をなす位置で成膜速度を観察する成膜速度モニタと、
    　前記成膜速度モニタで観察した前記成膜速度を予め定められた成膜速度の設定値と比較し、前記成膜速度の設定値に対する前記観察した成膜速度の変動が所定の範囲内となるよう前記蒸発手段の前記蒸着材料に与えるエネルギー量を制御する成膜速度制御部と、
    　前記蒸着材容器に、新たな蒸着材料を供給する材料供給部と、
    　前記エネルギー量の変動を予め定められたエネルギー量の設定値と比較し、前記エネルギー量の設定値に対する前記エネルギー量の変動が所定の範囲内となるよう前記材料供給部による蒸着材料の供給量及び供給タイミングを制御する材料供給制御部と、
    を備えた真空蒸着装置。
  7. 　予め前記蒸着材容器内に収容された蒸着材料の量の変化と、前記エネルギー量の変動とを相関させておき、該相関関係に基づいて前記エネルギー量の変動が所定の範囲内となる量の蒸着材料を供給する請求項６に記載の真空蒸着装置。
PCT/JP2012/050796 2011-11-16 2012-01-17 真空蒸着装置 Ceased WO2013073201A1 (ja)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2011-250966 2011-11-16
JP2011250966A JP2013104127A (ja) 2011-11-16 2011-11-16 真空蒸着装置

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2013073201A1 true WO2013073201A1 (ja) 2013-05-23

Family

ID=48429291

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/JP2012/050796 Ceased WO2013073201A1 (ja) 2011-11-16 2012-01-17 真空蒸着装置

Country Status (3)

Country Link
JP (1) JP2013104127A (ja)
TW (1) TWI476288B (ja)
WO (1) WO2013073201A1 (ja)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2015033713A1 (ja) * 2013-09-05 2015-03-12 株式会社村田製作所 成膜装置
CN105960072A (zh) * 2015-12-09 2016-09-21 友达光电股份有限公司 蒸镀装置及蒸镀方法
CN113215535A (zh) * 2021-05-21 2021-08-06 泊肃叶科技(沈阳)有限公司 一种蒸发速率智能可调的蒸发镀膜机

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2014061150A1 (ja) 2012-10-19 2014-04-24 三菱重工業株式会社 蒸着材料供給方法、基板製造方法、制御装置および蒸着装置
CN117364027A (zh) * 2023-08-29 2024-01-09 华灿光电（浙江）有限公司 电极及其制备方法和发光二极管

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH02122068A (ja) * 1988-10-31 1990-05-09 Kawasaki Steel Corp ドライプレーティング処理における蒸発原料供給方法およびその装置
JP2009503256A (ja) * 2005-07-27 2009-01-29 イーストマン コダック カンパニー 材料を一定速度で気化させる方法
JP2009256743A (ja) * 2008-04-18 2009-11-05 Seiko Epson Corp 蒸着装置

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TW320687B (ja) * 1996-04-01 1997-11-21 Toray Industries
JP2005084147A (ja) * 2003-09-04 2005-03-31 Seiko Epson Corp 配向膜の形成方法、配向膜、電子デバイス用基板、液晶パネルおよび電子機器
KR101128747B1 (ko) * 2007-09-10 2012-03-23 가부시키가이샤 알박 유기 박막 제조 방법

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH02122068A (ja) * 1988-10-31 1990-05-09 Kawasaki Steel Corp ドライプレーティング処理における蒸発原料供給方法およびその装置
JP2009503256A (ja) * 2005-07-27 2009-01-29 イーストマン コダック カンパニー 材料を一定速度で気化させる方法
JP2009256743A (ja) * 2008-04-18 2009-11-05 Seiko Epson Corp 蒸着装置

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2015033713A1 (ja) * 2013-09-05 2015-03-12 株式会社村田製作所 成膜装置
JP5910797B2 (ja) * 2013-09-05 2016-04-27 株式会社村田製作所 成膜装置
CN105960072A (zh) * 2015-12-09 2016-09-21 友达光电股份有限公司 蒸镀装置及蒸镀方法
CN113215535A (zh) * 2021-05-21 2021-08-06 泊肃叶科技(沈阳)有限公司 一种蒸发速率智能可调的蒸发镀膜机

Also Published As

Publication number Publication date
JP2013104127A (ja) 2013-05-30
TW201321534A (zh) 2013-06-01
TWI476288B (zh) 2015-03-11

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US7871667B2 (en) Method of operating vacuum deposition apparatus and vacuum deposition apparatus
WO2013073201A1 (ja) 真空蒸着装置
JP5118386B2 (ja) 単結晶の製造方法
CN101821422A (zh) 成膜装置和成膜方法
JP2008500454A (ja) 金属及び合金の蒸発による真空蒸着方法及び真空蒸着装置
JP2016006220A (ja) 真空蒸着装置
JP2007169787A (ja) コーティング適用装置およびコーティング適用方法
JP2013129551A (ja) 単結晶製造装置及び単結晶製造方法
JP4787170B2 (ja) 蒸発源装置
JP2009256743A (ja) 蒸着装置
JP2009149968A (ja) ソース量制御が可能な真空蒸着装置
US20120052189A1 (en) Vapor deposition system
US20230332326A1 (en) Ingot growth apparatus and control method thereof
KR101284394B1 (ko) 박막 퇴적용 분자선원과 그 분자선량 제어방법
JP2012001764A (ja) 成膜装置及び成膜方法
JP2013104084A (ja) 電子ビーム蒸着用材料供給装置及び方法並びに電子ビーム蒸着装置
US20210230738A1 (en) Vapour deposition evaporator device
JPH02122068A (ja) ドライプレーティング処理における蒸発原料供給方法およびその装置
JP7667803B2 (ja) 気相堆積装置及び真空チャンバ内で基板をコーティングするための方法
JP6570567B2 (ja) 蒸着装置及び蒸着方法
JPH03274264A (ja) 溶融材料あるいは昇華性材料の重量監視装置及びその重量制御装置
JPH11200018A (ja) 電子銃加熱方式の真空蒸着方法
JP2024038702A (ja) シリコン単結晶の製造システム及び製造方法
Frey Vacuum evaporation
KR20210005939A (ko) 증착 증발기 장치

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 12850562

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 12850562

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1