WO2015033713A1 - 成膜装置 - Google Patents

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WO2015033713A1
WO2015033713A1 PCT/JP2014/070328 JP2014070328W WO2015033713A1 WO 2015033713 A1 WO2015033713 A1 WO 2015033713A1 JP 2014070328 W JP2014070328 W JP 2014070328W WO 2015033713 A1 WO2015033713 A1 WO 2015033713A1
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film forming
unit
forming material
film
material supply
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直哉 足立
山根　茂樹
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Murata Manufacturing Co Ltd
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    • 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
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    • 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
    • C23C14/28—Vacuum evaporation by wave energy or particle radiation
    • C23C14/30—Vacuum evaporation by wave energy or particle radiation by electron bombardment
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
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    • 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
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    • 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

Definitions

  • the present invention relates to a film forming apparatus for forming a thin film by evaporating a film forming material by irradiating it with an electron beam and heating it, and depositing the vaporized film forming material on a substrate.
  • Patent Document 1 proposes a film forming apparatus capable of stable vapor deposition with the amount of film forming material on the hearth material receiving portion being always constant. .
  • a film forming apparatus 101 described in Patent Document 1 is shown in FIG.
  • the film forming apparatus 101 is an electron beam evaporation apparatus in which the film forming material 112 is heated and melted by the electron beam 134 and evaporated onto the film forming member 140.
  • the film forming material 112 is accommodated in a material receiving portion 126 of a disc-shaped hearth 125 that is rotated by a rotating shaft 129 and is concentrically cut out.
  • the film forming apparatus 101 is connected to the film forming material supply apparatus 109 for supplying the film forming material 112 to the material receiving portion 126 of the hearth 125. Has been.
  • the film forming material supply device 109 includes a material hopper 110 that stores a necessary amount of film forming material, a material feeder 113, a camera device 118 that monitors the amount of the film forming material 112 in the material receiving unit 126, and a control unit. 143.
  • the control unit 143 determines the amount of the film forming material 112 by comparing the image of the film forming material 112 obtained from the camera device 118 with a preset image, and forms the material from the material feeder 113 to the material receiving unit 126. The supply amount of the film material 112 is controlled.
  • the position where the film forming material 112 is supplied on the hearth 125 and the irradiation position of the electron beam 134 are symmetric with respect to the rotation axis 129 of the hearth 125. That is, the film forming material 112 replenished to the material receiving unit 126 from the film forming material supply device 109 is transported to the irradiation position of the electron beam 134 by the rotation of the hearth 125, and then is irradiated with the electron beam 134 to evaporate.
  • the film forming apparatus 101 can keep the amount of the film forming material 112 in the material receiving portion 126 at a position irradiated with an electron beam constant, and is stable for a long time. It is said that film formation can be realized.
  • the amount of the film forming material 112 in the material receiving portion 126 is difficult to distinguish from the image information obtained by the camera device 118, and the replenishment amount of the film forming material 112. Variations can occur.
  • an object of the present invention is to provide a film forming apparatus that has a simple structure that can be manufactured at low cost and can suppress variations in the amount of film forming material supplied.
  • the present invention improves the mechanism for determining the replenishment amount of the film forming material. Is planned.
  • a film forming apparatus includes a hearth, a beam controller, a film forming material supply amount calculating unit, a film forming material supplying unit, a film forming material supply amount measuring unit, a first housing, a controller, Have
  • Hearth has a material receiving part for storing a film forming material.
  • the beam controller has a beam source and a control unit.
  • the beam source irradiates the film forming material stored in the material receiving portion with an electron beam.
  • the control unit controls the operation of the beam source, measures and accumulates the amount of beam current per unit time flowing to the beam source, and accumulates the amount of beam current after the electron beam irradiation to the film forming material is started. Calculate the value.
  • a correspondence relationship between the integrated value of the beam current amount up to the time when the predetermined film thickness is obtained and the film material consumption amount up to the time when the predetermined film thickness is obtained is input in advance to the film formation material supply amount calculation unit.
  • the film deposition material replenishment amount calculation unit receives the integrated beam current amount calculated by the control unit of the beam controller, calculates the film deposition material consumption based on the above correspondence, and deposits the film deposition material consumption. The film forming material supply amount corresponding to is calculated.
  • the film forming material supply unit includes a storage unit that stores the film forming material, a holding unit that holds the film forming material, and a driving unit that drives the holding unit to supply the film forming material to the material receiving unit.
  • a supply mechanism that drives the holding unit to supply the film forming material to the material receiving unit.
  • the film forming material supply amount measuring unit measures the film forming material supply amount to the material receiving unit.
  • the first casing can maintain the inside in a reduced pressure state, and houses a hearth, a beam source, a film forming material supply unit, and a film forming material supply amount measuring unit.
  • the controller controls operations of the hearth, the beam controller, and the film forming material supply unit based on information on the film forming material supply amount and the film forming material input amount.
  • the correspondence between the beam current integrated value and the film forming material consumption is obtained in advance, and is input to the film forming material supply amount calculation unit. Then, based on the correspondence relationship, the deposition material replenishment amount calculation unit calculates the deposition material consumption amount from the integrated value of the beam current amount after the irradiation of the electron beam to the deposition material is started, and the deposition is performed. The replenishment amount of the film forming material corresponding to the material consumption is calculated.
  • the film forming apparatus has a simple structure that can be manufactured at low cost.
  • the replenishment amount of the film forming material is not determined based on the image information obtained by the camera device, variations in the replenishment amount of the film forming material can be suppressed.
  • the film forming material can be replenished stably, it becomes possible to perform continuous operation for a long time.
  • the film forming apparatus may have a structure including a second housing that is disposed in the first housing and houses a film forming material supply unit and a film forming material supply amount measuring unit.
  • the film forming material supply unit and the film forming material supply amount measuring unit are housed in the second casing. Therefore, even when the film forming apparatus is continuously operated for a long time, the vapor of the film forming material staying in the first casing adheres to the second casing which does not need to be assembled with high accuracy and forms a film. It does not adhere to the material supply unit and the deposition material supply amount measurement unit.
  • the second housing is removed, cleaned by acid etching, etc., and then assembled again into the film forming apparatus, so that the cleaning operation can be easily performed.
  • the thermal load on the film forming material supply unit and the film forming material supply amount measuring unit is reduced. Can be reduced.
  • the film forming apparatus may use a photoelectric sensor as the film forming material supply amount measuring unit.
  • the film forming material supply amount measuring unit since the photoelectric sensor is used as the film forming material supply amount measuring unit, the film forming material supply amount can be measured in a non-contact manner.
  • the film-forming material is a metal, it easily reflects light emitted from the light emitting unit, and in the case of a reflective photoelectric sensor, the detection unit can reliably detect the reflected light.
  • the film forming material has a predetermined volume such as pellets or spheres, it is easy to block light from the light emitting unit, and in the case of a transmissive photoelectric sensor, the detection unit can reliably detect light blocking. . Therefore, the supply amount can be reliably measured one by one regardless of the type of photoelectric sensor.
  • a film forming apparatus is disposed in the second housing, houses the driving unit of the film forming material supply mechanism and the detection unit of the photoelectric sensor, and can maintain the inside at atmospheric pressure, It is good also as a structure which has.
  • the driving unit of the film forming material supply mechanism and the detection unit of the photoelectric sensor are housed in a third casing capable of maintaining the inside at atmospheric pressure. Therefore, it is not necessary to use expensive special products on the premise of use under reduced pressure for the driving part of the film forming material supply mechanism and the detection part of the photoelectric sensor.
  • the correspondence between the beam current amount integrated value and the film forming material consumption amount is obtained in advance, and is input to the film forming material supply amount calculating unit. Then, based on the correspondence relationship, the deposition material replenishment amount calculation unit calculates the deposition material consumption amount from the integrated value of the beam current amount after the irradiation of the electron beam to the deposition material is started, and the deposition is performed. The replenishment amount of the film forming material corresponding to the material consumption is calculated. As a result, an expensive camera device with high resolution becomes unnecessary, the structure of the film forming apparatus can be simplified, and the manufacturing cost can be reduced.
  • the replenishment amount of the film forming material is not determined based on the image information obtained by the camera device, variations in the replenishment amount of the film forming material can be suppressed. Furthermore, since the film forming material can be replenished stably, continuous operation for a long time is possible.
  • FIG. 2 is an enlarged cross-sectional view of a main part of a film forming material supply unit 9 in the film forming apparatus 1 shown in FIG. 1, and a cross-sectional view showing a state in which a film forming material supply mechanism 13 is stopped.
  • FIG. 2 is an enlarged cross-sectional view of a main part of a film forming material supply unit 9 in the film forming apparatus 1 shown in FIG. 1, showing a state in which a film forming material supply mechanism 13 is operated and a film forming material 12 is being conveyed.
  • FIG. 2 is an enlarged cross-sectional view of a main part of a film forming material supply unit 9 in the film forming apparatus 1 shown in FIG. 1, when the operation of the film forming material supply mechanism 13 is completed and the film forming material 12 is dropped onto a material receiving unit 26.
  • 5 is a histogram of beam current amounts I 1 to I n per unit time until a predetermined film thickness d n is reached. For various beam current integrated value in the thickness S 1 ⁇ S n, it plots the deposition material consumption, resulting regression analysis obtained was beam current relationship between the integrated value and the film forming material consumption It is a graph which shows a type
  • FIG. 1 is a block diagram of a film forming apparatus 1 according to a first embodiment of the present invention. It is a flowchart showing the flow of operation
  • FIGS. 1 and 2A, 2B, and 2C First embodiment- A film forming apparatus 1 according to a first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 and 2A, 2B, and 2C.
  • FIG. 1 is a cross-sectional view of a film forming apparatus 1 according to the first embodiment of the present invention.
  • 2A, 2B, and 2C are cross-sectional views in which the main part of the film forming material supply unit 9 in the film forming apparatus 1 shown in FIG. 1 is enlarged and described according to the operation state.
  • the film forming apparatus 1 includes a first housing 2, a film forming material supply unit 9, a film forming material supply amount measuring unit 18, a hearth 25, a beam controller 31, a film forming material supply amount calculating unit 42, And a controller 43.
  • the first housing 2 includes an exhaust pipe 4 connected to a vacuum pump 3, a vacuum gauge 5, a hermetic connector 6, magnetic fluid seals 7 and 8, a beam controller 31, and a film thickness meter 41. It is arranged.
  • the inside of the first housing 2 is decompressed by the vacuum pump 3 through the exhaust pipe 4, and the degree of vacuum inside the first housing 2 is measured by the vacuum gauge 5.
  • the hermetic connector 6 is pulled out from the drive unit 17 of the film formation material supply mechanism 13 and the detection unit 19 of the film formation material supply amount measurement unit 18 in the film formation material supply unit 9 and the controller 43 outside the first housing 2. Connected signal lines.
  • the magnetic fluid seal 7 is connected to the drive unit 28 of the hearth rotating unit 24 and is disposed so as to surround a part of the peripheral side surface of the rotating shaft 27 that rotates the hearth 25.
  • the magnetic fluid seal 8 is connected to the drive unit 38 of the shutter rotation unit 35 and is disposed so as to surround a part of the peripheral side surface of the rotation shaft 37 that rotates the shutter 36.
  • the hermeticity of the first housing 2 is maintained by the hermetic connector 6 and the magnetic fluid seals 7 and 8.
  • the beam controller 31 includes a beam source 32 and a control unit 33.
  • the beam source 32 irradiates the film forming material 12 stored in a material receiving portion 26 provided in the hearth 25 described later with an electron beam 34 to vaporize the film forming material 12.
  • the controller 33 controls the operation of the beam source 32, measures and integrates the amount of beam current flowing through the beam source 32, and calculates a beam current amount integrated value described later.
  • the control unit 33 of the beam controller 31 is connected to the deposition material supply amount calculation unit 42, and the deposition material supply amount calculation unit 42 is connected to the controller 43. Therefore, an operation command from the controller 43 is transmitted to the control unit 33 via the deposition material supply amount calculation unit 42. That is, the operation of the beam controller 31 is controlled by the controller 43.
  • the film thickness meter 41 measures the film thickness of the film forming material 12 deposited on the film forming member 40 supported by the support unit 39.
  • the film formation material supply unit 9 includes a storage unit 10 and a film formation material supply mechanism 13.
  • the storage unit 10 includes an inner cylinder 11 and stores the film forming material 12 in the inner cylinder 11.
  • the film forming material 12 is in the form of pellets. Therefore, the storage unit 10 has a cartridge shape in which the film-forming material 12 is continuously packed in the inner cylinder 11 that can easily supply the pellet-shaped film-forming material 12 continuously.
  • the film forming material supply mechanism 13 includes a holding unit 14, a rotating shaft 15, a guide 16 (see FIGS. 2A, 2B, and 2C), and a driving unit 17.
  • the holding portion 14 has four concave portions 14a to 14d corresponding to the shape of the film forming material 12 formed on the outer peripheral surface of the cylinder.
  • the holding unit 14 holds the film forming material 12 by storing the film forming material 12 in the recesses 14a to 14d.
  • the holding unit 14 is arranged so as to close one end of the inner cylinder 11 of the storage unit 10.
  • the rotating shaft 15 connects the holding unit 14 and the driving unit 17.
  • the guide 16 covers the vicinity of the outer peripheral surface of the holding unit 14 in order to prevent the film forming material 12 stored in the recesses 14a to 14d from dropping at an unintended position when the holding unit 14 rotates. Is arranged.
  • the driving unit 17 drives the holding unit 14 to supply the film forming material 12 to the material receiving unit 26 provided in the hearth 25 as described below.
  • the driving unit 17 is connected to the controller 43 via the hermetic connector 6 described above. Therefore, an operation command from the controller 43 is transmitted to the drive unit 17. That is, the operation of the film forming material supply mechanism 13 is controlled by the controller 43.
  • the operation of the film forming material supply mechanism 13 will be described with reference to FIGS. 2A, 2B, and 2C.
  • the recesses 14a to 14d provided in the holding unit 14 are respectively set to 0 o'clock, 3 o'clock, 6 o'clock and 9 o'clock of the clock.
  • the holding unit 14 is disposed so as to close one end portion of the inner cylinder 11 of the storage unit 10
  • the film forming material 12 is stacked on the recess 14 a at the 0 o'clock position, and 3 o'clock.
  • the film forming material 12 is stored in the recess 14b at the position.
  • the holding unit 14 In the state where the film forming material supply mechanism 13 is operating, the holding unit 14 is rotated clockwise by the driving unit 17 as shown in FIG. 2B. With the rotation of the holding unit 14, the film forming material 12 stored in the recess 14 b is conveyed to a position of about 6 o'clock.
  • a part 14e of the outer peripheral surface of the holding portion 14 supports the lowermost film forming material 12 from below so that the film forming material 12 stacked in the inner cylinder 11 does not fall. Further, the cover 16 prevents the film forming material 12 from dropping as described above.
  • the film forming material 12 when the film forming material 12 is conveyed to the position of about 6 o'clock of the watch, the film forming material 12 passes through the opening 30 provided in the cover 29 as shown by an arrow. , Falls into the material receiving portion 26 of the hearth 25.
  • cover 29 is provided to prevent the dropped film forming material 12 from jumping up, and is provided above the hearth 25.
  • the film forming material supply amount measuring unit 18 is for measuring the number of falling film forming materials 12, and includes a detection unit 19 and a light emitting unit 20, both of which are integrated. A reflective photoelectric sensor is used. The light emitted from the light emitting unit 20 is reflected by the falling film forming material 12, and the reflected light enters the detection unit 19, whereby the number of film forming materials 12 is measured.
  • the film-forming material 12 is a pellet-like metal and has a form and material that easily reflects light, the amount of film-forming material supplied can be accurately measured in a non-contact manner using such a photoelectric sensor. Can do.
  • the case where a reflective photoelectric sensor is used as the film forming material supply amount measurement unit 18 has been described. However, the detection unit 19 and the light emitting unit 20 are separated. A transmissive photoelectric sensor may be used. In that case, the light emitting unit 20 is emitted from the light emitting unit 20 inside the second casing 21 to be described later, and the light incident on the detecting unit 19 is blocked by the falling film forming material 12. Can be installed in position.
  • the detection unit 19 is connected to the controller 43 via the hermetic connector 6 described above. Therefore, the operation command from the controller 43 is transmitted to the detection unit 19. That is, the operation of the film forming material supply amount measuring unit 18 is controlled by the controller 43. Further, information on the measurement result of the film forming material supply amount is transmitted to the controller 43.
  • the film formation material supply unit 9 and the film formation material supply amount measurement unit 18 are housed in a second housing 21 disposed in the first housing 2.
  • the second housing 21 is provided with openings 22 and 23.
  • the opening 22 is for passing a signal line connecting the driving unit 17 of the film forming material supply mechanism 13 and the hermetic connector 6.
  • the opening 23 is for passing a signal line connecting the detection unit 19 of the film forming material supply amount measuring unit 18 and the hermetic connector 6.
  • the second casing 21 converts the vapor of the film forming material 12 staying in the first casing 2 into the film forming material supply unit 9 and the film forming material.
  • the supply amount measuring unit 18 is not attached.
  • the vapor of the film forming material 12 staying in the first casing 2 adheres to the second casing 21 and becomes a thin film there. However, when a certain degree of film formation is observed, the second casing 21 is removed. If the cleaning is performed, the thin film does not peel from the second casing 21. Therefore, the inside of the first housing 2 is kept clean with no foreign matter.
  • the film forming material supply unit 9 and the film forming material supply amount measuring unit 18 are protected from the heat of the electron beam, and the thermal load is reduced.
  • the hearth rotating unit 24 includes a hearth 25, a rotating shaft 27, and a driving unit 28.
  • the hearth 25 has a disk shape.
  • the hearth 25 has a material receiving portion 26 that is a recess for storing the film forming material 12.
  • a plurality of material receiving portions 26 are arranged so as to be concentric with the hearth 25.
  • the material receiving portion 26 may be provided with a hearth liner (not shown) separate from the hearth.
  • the hearth 25 is connected to a drive unit 28 by a rotating shaft 27, and the drive unit 28 is connected to a controller 43. Therefore, an operation command from the controller 43 is transmitted to the drive unit 28. That is, the operation of the hearth 25 is controlled by the controller 43.
  • the shutter rotation unit 35 includes a shutter 36, a rotation shaft 37, and a drive unit 38.
  • the shutter 36 is connected to a drive unit 38 by a rotation shaft 37, and the drive unit 38 is connected to a controller 43. Therefore, an operation command from the controller 43 is transmitted to the drive unit 38. That is, the operation of the shutter 36 is controlled by the controller 43.
  • a correspondence relationship between the integrated value of the beam current up to the time when the film thickness is reached and the consumption amount of the film material up to the time when the film thickness is reached is input to the film forming material supply amount calculation unit 42 in advance. Yes. This correspondence will be described with reference to FIGS.
  • FIG. 3 shows beam current amounts I 1 to I per unit time flowing to the beam source 32 in the beam controller 31 from the start of irradiation of the electron beam to the film forming material to the time when the predetermined film thickness dn is reached. It is a histogram of n .
  • Beam current integrated value Sn is the amount of beam current I 1 ⁇ I n per unit time is obtained by integrating the control unit 33. That is, the beam current amount integrated value S n is the total area of the histogram shown in FIG. 3 (hatched portion), represented by the following formula (1).
  • the film thickness d n is set to various thicknesses (d 1 , d 2 , d 3 ,%) By changing the supply amount of the film forming material 12, for example, and the beam current amount integrated value corresponding to the thickness is set. S n (S 1 , S 2 , S 3 ,%) Is measured.
  • FIG. 4 shows the amount of film forming material consumption with respect to the beam current integrated values S 1 , S 2 , S 3 ,... Required up to the predetermined film thicknesses d 1 , d 2 , d 3 ,. Is a graph in which is plotted. The result of regression analysis of the result is shown in the following formula (2).
  • the film forming material consumption can be calculated from the beam current amount integrated value within a predetermined error range.
  • the deposition material replenishment amount calculation unit 42 calculates the deposition material consumption amount from the beam current amount integrated value information transmitted from the control unit 33, and further determines the deposition material replenishment amount corresponding to the deposition material consumption amount. Calculated. Further, information on the calculated deposition material supply amount is transmitted to the controller 43.
  • FIG. 5 is a diagram showing a block diagram in the film forming apparatus 1.
  • the drive unit 38 is connected to the controller 43.
  • control unit 33 of the beam controller 31 is connected to a deposition material supply amount calculation unit 42, and the control unit 33 is connected to the controller 43 via the deposition material supply amount calculation unit 42.
  • the controller 43 receives the measurement result of the deposition material supply amount by the detection unit 19 and the information on the deposition material supply amount by the deposition material supply amount calculation unit 42. Based on the information, the controller 43 determines whether or not the film forming material supply unit 9, the hearth 25 of the hearth rotating unit 24, the shutter 36 of the shutter rotating unit 35, and the beam controller 31 are necessary and driven. The operation command is transmitted to the units 17, 30 and 38 and the control unit 33.
  • the operations of the film forming material supply unit 9, the hearth 25, the shutter 36, and the beam controller 31 are controlled by the controller 43.
  • FIG. 6 is a flowchart showing a flow of information, determination, command, and operation in the film forming apparatus 1.
  • step S101 the controller 33 of the beam controller 31 measures and integrates the beam current amount. This process is performed by a log function provided in the control unit 33.
  • step S102 the control unit 33 compares the beam current amount integrated value up to that point with a predetermined value (reference value) set in advance.
  • a predetermined value reference value
  • the film thickness of the film forming material 12 deposited on the film forming member 40 is not a predetermined value, and the consumption of the film forming material 12 is completed. It is determined that it is not. Therefore, returning to step S101, measurement and integration of the beam current amount are continued.
  • the film thickness of the film forming material 12 deposited on the film forming member 40 is a predetermined value, and the consumption of the film forming material 12 is completed. It is determined that Accordingly, the process proceeds to step S103.
  • step S103 the controller 43 generates a shutter rotation command in response to the result of step S102. Further, the controller 43 transmits a shutter rotation command to the drive unit 38 of the shutter rotation unit 35. The drive unit 38 rotates the shutter 36 based on the operation command so that the vapor deposition on the film forming member 40 does not proceed any further.
  • step S104 the controller 43 generates a stop command for the beam source 32 in response to the result of step S102. Further, the controller 43 transmits a stop command for the beam source 32 to the control unit 33 of the beam controller 31. The control unit 33 stops the beam source 32 based on the operation command.
  • step S ⁇ b> 105 the film formation material supply amount calculation unit 42 receives the result of step S ⁇ b> 102 and forms a film from the correspondence relationship input in advance and the beam current amount integrated value information transmitted from the control unit 33. Calculate material consumption. Further, information on the calculated deposition material supply amount is transmitted to the controller 43.
  • step S106 the controller 43 generates an operation command for the film forming material supply unit 9 in response to the result of step S105. Further, the controller 43 transmits an operation command to the drive unit 17 of the film forming material supply unit 9. Based on the operation command, the driving unit 17 rotates the holding unit 14 and supplies the film forming material 12 to the material receiving unit 26 provided in the hearth 25.
  • step S107 the detecting unit 19 of the film forming material supply amount measuring unit 18 measures the film forming material supply amount to the material receiving unit 26 in response to the result of step S106.
  • the deposition material supply amount is less than the calculated deposition material replenishment amount, it is determined that the replenishment of the deposition material 12 into the material receiving portion 26 is not completed. Accordingly, the process returns to step S106, and the supply of the film forming material 12 by the film forming material supply unit 9 is continued.
  • step S108 when the deposition material supply amount becomes the calculated deposition material supply amount, it is determined that the deposition of the deposition material 12 into the material receiving portion 26 is completed. Accordingly, the process proceeds to step S108.
  • step S108 the controller 43 generates an operation command for the hearth rotating unit 24 in response to the result of step S107. Further, the controller 43 transmits an operation command to the drive unit 28 of the hearth rotating unit 24. Based on the operation command, the drive unit 28 rotates the hearth 25 and conveys the replenished film forming material 12 to a position where the electron beam 34 from the beam source 32 is irradiated.
  • step S109 the controller 43 generates a shutter rotation command in response to the result of step S108. Further, the controller 43 transmits a shutter rotation command to the drive unit 38 of the shutter rotation unit 35. The driving unit 38 rotates the shutter 36 based on the operation command so that vapor deposition on the film forming member 40 is possible.
  • step S110 the controller 43 generates a drive command for the beam source 32 in response to the result of step S109. Further, the controller 43 transmits a drive command for the beam source 32 to the control unit 33 of the beam controller 31. Based on the operation command, the control unit 33 drives the beam source 32 to start vapor deposition on the film forming member 40.
  • the film forming apparatus 1 according to the first embodiment has the apparatus configuration described above, an expensive camera device with high resolution is unnecessary, the structure of the film forming apparatus can be simplified, and the manufacturing cost can be reduced. Can do.
  • the replenishment amount of the film forming material is not determined based on the image information obtained by the camera device, variation in the replenishment amount of the film forming material can be suppressed. Furthermore, since the film forming material can be replenished stably, continuous operation for a long time is possible.
  • FIG. 7 is a cross-sectional view of a film forming material supply unit 9 and a film forming material supply amount measuring unit 18 constituting the film forming apparatus 1 according to the second embodiment of the present invention.
  • the film forming apparatus 1 according to the second embodiment further includes a third casing 44 in addition to the components described in the first embodiment.
  • the third housing 44 is disposed in the second housing 21 and houses the driving unit 17 and the film forming material supply amount measuring unit 18 of the film forming material supply mechanism 13.
  • the film forming material supply amount measurement unit 18 is a reflective photoelectric sensor in which a detection unit 19 and a light emitting unit 20 are integrated.
  • a transmission type photoelectric sensor in which the detection unit 19 and the light emitting unit 20 are separated can be used as the film forming material supply amount measurement unit 18. In that case, the detection part 19 should just be accommodated in the 3rd housing 44.
  • the third housing 44 is provided with a hermetic connector 45, a magnetic fluid seal 46, and a glass window 47, and the inside can be maintained at atmospheric pressure.
  • the hermetic connector 45 connects the signal line drawn from the drive unit 17 and the detection unit 19 to the hermetic connector 6.
  • the light emitted from the light emitting unit 20 is reflected by the film forming material 12 that passes through the glass window 47 and falls, and the reflected light passes through the glass window 47 and enters the detection unit 19.
  • the number of film forming materials 12 is measured.
  • the film forming apparatus 1 according to the second embodiment has the above-described apparatus configuration, it is assumed that the driving unit 17 of the film forming material supply mechanism 13 and the detection unit 19 of the photoelectric sensor are used under reduced pressure. There is no need to use expensive special products.

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Abstract

　成膜装置（１）は、材料受け部（２６）を有するハース（２５）と、成膜材料（１２）に電子ビーム（３４）を照射するビーム源（３２）と、ビーム源（３２）に流れる単位時間当たりのビーム電流量を計測および積算して、成膜材料への電子ビーム（３４）の照射が開始されてからのビーム電流量積算値を算出する制御部（３３）と、を有するビームコントローラ（３１）と、所定の膜厚となる時間までのビーム電流量積算値と、成膜材料消費量との対応関係が予め入力されており、制御部（３３）により算出されたビーム電流量積算値から成膜材料消費量を算出し、対応する成膜材料補給量を算出する成膜材料補給量算出部（４２）と、材料受け部（２６）に成膜材料（１２）を供給する成膜材料供給部（９）と、成膜材料供給量を計測する成膜材料供給量計測部（１８）と、コントローラ（４３）と、を有する。

Description

成膜装置
　この発明は、成膜材料に電子ビームを照射して加熱することにより気化させ、気化した成膜材料を基材上に堆積させることにより、薄膜を成形する成膜装置に関するものである。
　昨今、種々のデバイスの高性能化、小型化には、薄膜成形技術が幅広く用いられている。薄膜の生産性を高めるには、長時間に亘って安定して成膜できる成膜装置が必要である。
　その一例として、特開２０１１－１０５９６６号公報（特許文献１）には、ハースの材料受け部上の成膜材料量を常に一定として、安定した蒸着を可能とした成膜装置が提案されている。
　特許文献１に記載の成膜装置１０１を図８に示す。成膜装置１０１は、成膜材料１１２を電子ビーム１３４で加熱、溶融して、被成膜部材１４０上に蒸着させる電子ビーム蒸着装置である。成膜材料１１２は、回転軸１２９により回転する円板状のハース１２５の、同心円状にくり抜かれた材料受け部１２６に収容されている。
　この成膜材料１１２は、成膜に伴う加熱、蒸発により消費されるため、成膜装置１０１には、ハース１２５の材料受け部１２６に成膜材料１１２を補給する成膜材料供給装置１０９が連結されている。
　この成膜材料供給装置１０９は、必要量の成膜材料を貯蔵する材料ホッパー１１０と、材料フィーダ１１３と、材料受け部１２６内の成膜材料１１２の量を監視するカメラ装置１１８と、制御部１４３とを備えている。
　制御部１４３は、カメラ装置１１８から得られた成膜材料１１２の画像を予め設定した画像と比較することにより、成膜材料１１２の量を判別し、材料フィーダ１１３から材料受け部１２６への成膜材料１１２の補給量を制御している。
　成膜装置１０１において、ハース１２５上で成膜材料１１２が供給される位置と、電子ビーム１３４の照射位置とは、ハース１２５の回転軸１２９に対して対称な位置にある。すなわち、成膜材料供給装置１０９から材料受け部１２６に補給された成膜材料１１２は、ハース１２５の回転によって電子ビーム１３４の照射位置まで搬送された後、電子ビーム１３４が照射されて蒸発する。
　特許文献１では、成膜装置１０１は、上記の構成により、電子ビームが照射される位置における材料受け部１２６内の成膜材料１１２の量を一定とすることができ、長時間に亘って安定した成膜を実現することができるとされている。
特開２０１１－１０５９６６号公報
　特許文献１に記載の成膜装置１０１では、成膜材料１１２の量の監視に、高解像度の高額なカメラ装置１１８が必要となるため、成膜装置１０１の製造コストが高くなってしまう。
　また、成膜装置１０１内の真空度を維持しつつ、成膜装置１０１への取り付けを高精度で行なう必要があるため、カメラ装置１１８のマウンタなどに特別な部品が必要となる。また、組み付けのための複雑な機構も必要となる。
　さらに、成膜材料１１２の形態および量によっては、材料受け部１２６内の成膜材料１１２の量が、カメラ装置１１８により得られた画像情報からは判別し難く、成膜材料１１２の補給量にばらつきが生じる可能性がある。
　そこで、この発明の目的は、低コストで製造できる簡便な構造を有し、成膜材料の補給量のばらつきを抑制できる成膜装置を提供することである。
　この発明では、低コストで製造できる簡便な構造を有し、成膜材料の補給量のばらつきを抑えることができる成膜装置を提供するため、成膜材料の補給量を決定する機構についての改良が図られる。
　この発明に係る成膜装置は、ハースと、ビームコントローラと、成膜材料補給量算出部と、成膜材料供給部と、成膜材料供給量計測部と、第１の筺体と、コントローラと、を有する。
　ハースは、成膜材料を収納する材料受け部を有する。
　ビームコントローラは、ビーム源と、制御部と、を有する。ビーム源は、材料受け部に収納された成膜材料に電子ビームを照射する。制御部は、ビーム源の動作を制御し、かつビーム源に流れる単位時間当たりのビーム電流量を計測および積算して、成膜材料への電子ビームの照射が開始されてからのビーム電流量積算値を算出する。
　成膜材料補給量算出部には、所定の膜厚となる時間までのビーム電流量積算値と、所定の膜厚となる時間までの成膜材料消費量との対応関係が予め入力されている。また、成膜材料補給量算出部は、ビームコントローラの制御部により算出されたビーム電流量積算値が伝達され、上記の対応関係に基づいて成膜材料消費量を算出し、成膜材料消費量に対応した成膜材料補給量を算出する。
　成膜材料供給部は、成膜材料を貯蔵する貯蔵部と、成膜材料を保持する保持部および保持部を駆動して成膜材料を材料受け部に供給する駆動部を備えた成膜材料供給機構と、を有する。
　成膜材料供給量計測部は、材料受け部への成膜材料供給量を計測する。
　第１の筺体は、内部を減圧状態に維持可能であり、ハースと、ビーム源と、成膜材料供給部と、成膜材料供給量計測部と、を収納する。
　コントローラは、成膜材料供給量および成膜材料投入量の情報に基づき、ハースと、ビームコントローラと、成膜材料供給部と、の動作を制御する。
　上記の成膜装置では、ビーム電流量積算値と、成膜材料消費量との対応関係が予め求められており、成膜材料補給量算出部に入力されている。そして、成膜材料補給量算出部は、その対応関係に基づいて、成膜材料への電子ビームの照射が開始されてからのビーム電流量積算値から成膜材料消費量を算出し、成膜材料消費量に対応した成膜材料補給量を算出するようにしている。
　そのため、高額なカメラ装置を用いて、材料受け部内の成膜材料の量を監視する必要がない。したがって、カメラ装置のマウンタなどの特別な部品が不要となる。また、組み付けのための複雑な機構も不要となる。
　すなわち、成膜装置が、低コストで製造できる簡便な構造となる。また、成膜材料補給量をカメラ装置により得られた画像情報に基づいて決定することがないため、成膜材料の補給量のばらつきを抑制できる。
　さらに、成膜材料を安定して補給できるため、長時間の連続運転を行なうことが可能となる。
　この発明に係る成膜装置は、第１の筺体内に配置され、成膜材料供給部と、成膜材料供給量計測部と、を収納する第２の筺体を有する構造としてもよい。
　上記の成膜装置では、成膜材料供給部および成膜材料供給量計測部が、第２の筺体内に収納されている。したがって、成膜装置を長時間に亘って連続運転した場合でも、第１の筺体内に滞留した成膜材料の蒸気は、特に高い精度で組み付ける必要のない第２の筺体に付着し、成膜材料供給部および成膜材料供給量計測部に付着することがない。
　すなわち、第２の筺体を洗浄する必要が生じた場合でも、第２の筺体を取り外し、酸によるエッチングなどで洗浄した後、再び成膜装置に組み付けることにより、容易に洗浄作業を行なうことができる。
　また、成膜装置から取り外して再び組み付けるのは、単純な構造を有する第２の筺体のみであるため、成膜材料供給部および成膜材料供給量計測部の動作に影響を及ぼす不具合が発生することがない。
　さらに、成膜材料供給部および成膜材料供給量計測部が、直に電子ビームの熱にさらされることがないため、成膜材料供給部および成膜材料供給量計測部にかかる熱的負荷を低減できる。
　すなわち、成膜材料供給部および成膜材料供給量計測部の寿命、延いては成膜装置の寿命を延ばすことができる。
　この発明に係る成膜装置は、成膜材料供給量計測部として、光電センサを用いてもよい。
　上記の成膜装置では、成膜材料供給量計測部として、光電センサを用いているため、非接触で成膜材料供給量を計測することができる。
　光電センサには、反射型および透過型の２種類がある。成膜材料は金属であるため、発光部から発せられた光を反射しやすく、反射型の光電センサの場合、検知部が反射光を確実に検知することができる。一方、成膜材料がペレット状または球状など所定の体積を有する形状であれば、発光部からの光を遮りやすく、透過型の光電センサの場合、検知部が遮光を確実に検知することができる。したがって、いずれの形態の光電センサを用いても、１個ずつ確実に供給量を計測できる。
　すなわち、成膜材料供給量を精度よく計測することができる。
　この発明に係る成膜装置は、第２の筺体内に配置され、成膜材料供給機構の駆動部および光電センサの検知部を収納し、内部を大気圧に維持可能な第３の筺体と、を有する構造としてもよい。
　上記の成膜装置では、内部を大気圧に維持可能な第３の筺体に成膜材料供給機構の駆動部および光電センサの検知部を収納している。したがって、成膜材料供給機構の駆動部および光電センサの検知部に、減圧下での使用を前提とした、高価な特殊品を用いる必要がない。
　すなわち、大気圧下での使用を前提とした安価な通常品を用いることができるため、成膜装置の製造コストが低減できる。また、減圧下での使用を前提とし、複雑な構造を有する特殊品を使用した場合に比べて、メンテナンスを容易に行なうことができる。
　この発明に係る成膜装置は、ビーム電流量積算値と、成膜材料消費量との対応関係が予め求められており、成膜材料補給量算出部に入力されている。そして、成膜材料補給量算出部は、その対応関係に基づいて、成膜材料への電子ビームの照射が開始されてからのビーム電流量積算値から成膜材料消費量を算出し、成膜材料消費量に対応した成膜材料補給量を算出するようにしている。その結果、高解像度の高額なカメラ装置が不要となり、成膜装置の構造を簡便にでき、かつ製造コストを下げることができる。
　また、成膜材料補給量をカメラ装置により得られた画像情報に基づいて決定することがないため、成膜材料の補給量のばらつきを抑制ができる。さらに、成膜材料を安定して補給できるため、長時間の連続運転が可能となる。
この発明の第１の実施形態に係る成膜装置１の断面図である。 図１に示した成膜装置１における成膜材料供給部９の主要部を拡大した断面図であり、成膜材料供給機構１３が停止している状態を示す断面図である。 図１に示した成膜装置１における成膜材料供給部９の主要部を拡大した断面図であり、成膜材料供給機構１３が動作し、成膜材料１２が搬送されている状態を示す断面図である。 図１に示した成膜装置１における成膜材料供給部９の主要部を拡大した断面図であり、成膜材料供給機構１３の動作が完了し、材料受け部２６に成膜材料１２を落下させた状態を示す断面図である。 所定の膜厚ｄnとなる時間までの単位時間当たりのビーム電流量Ｉ1～Ｉnのヒストグラムである。 種々の膜厚におけるビーム電流量積算値Ｓ1～Ｓnに対する、成膜材料消費量をプロットし、その結果を回帰分析して得られたビーム電流量積算値と成膜材料消費量との関係式を示すグラフである。 この発明の第１の実施形態に係る成膜装置１のブロック線図である。 この発明の第１の実施形態に係る成膜装置１の動作の流れを表すフローチャートである。 この発明の第２の実施形態に係る成膜装置１の成膜材料供給部５９および成膜材料供給量計測部６８の断面図である。 背景技術の成膜装置１０１の断面図である。
　－第１の実施形態－
　この発明の第１の実施形態に係る成膜装置１について、図１および図２Ａ，図２Ｂ，図２Ｃを用いて説明する。
　図１は、この発明の第１の実施形態に係る成膜装置１の断面図である。また、図２Ａ，図２Ｂ，図２Ｃは、図１に示した成膜装置１における成膜材料供給部９の主要部を拡大し、その動作状態に応じて説明した断面図である。
　成膜装置１は、第１の筺体２と、成膜材料供給部９と、成膜材料供給量計測部１８と、ハース２５と、ビームコントローラ３１と、成膜材料補給量算出部４２と、コントローラ４３と、を有する。
　第１の筺体２には、真空ポンプ３に接続される排気管４と、真空計５と、ハーメチックコネクタ６と、磁性流体シール７、８と、ビームコントローラ３１と、膜厚計４１と、が配設されている。
　第１の筺体２の内部は、排気管４を介して真空ポンプ３により減圧され、第１の筺体２の内部の真空度は真空計５で計測される。
　ハーメチックコネクタ６は、成膜材料供給部９における成膜材料供給機構１３の駆動部１７および成膜材料供給量計測部１８の検知部１９と、第１の筺体２外のコントローラ４３と、から引き出されている信号ラインを接続している。
　磁性流体シール７は、ハース回転部２４の駆動部２８に接続され、ハース２５を回転させる回転軸２７の周側面の一部を囲むように配置されている。
　磁性流体シール８は、シャッター回転部３５の駆動部３８に接続され、シャッター３６を回転させる回転軸３７の周側面の一部を囲むように配置されている。
　第１の筺体２の気密性は、ハーメチックコネクタ６および磁性流体シール７、８により維持されている。
　ビームコントローラ３１は、ビーム源３２および制御部３３と、を有する。ビーム源３２は、後述のハース２５に設けられた材料受け部２６に収納された成膜材料１２に電子ビーム３４を照射し、成膜材料１２を気化させる。制御部３３は、ビーム源３２の動作を制御し、かつビーム源３２に流れるビーム電流量を計測および積算して、後述のビーム電流量積算値を算出する。
　ビームコントローラ３１の制御部３３は、成膜材料補給量算出部４２と接続され、また、成膜材料補給量算出部４２はコントローラ４３と接続されている。したがって、制御部３３には、成膜材料補給量算出部４２を介して、コントローラ４３からの動作指令が伝達される。すなわち、ビームコントローラ３１の動作は、コントローラ４３により制御されている。
　膜厚計４１は、支持部３９によって支持されている被成膜部材４０上に蒸着された成膜材料１２の膜厚を計測する。
　成膜材料供給部９は、貯蔵部１０と、成膜材料供給機構１３と、を有する。貯蔵部１０は、内筒１１を有し、内筒１１の内部に成膜材料１２を貯蔵する。第１の実施例において、成膜材料１２は、ペレット状である。したがって、貯蔵部１０は、ペレット状の成膜材料１２を連続的に供給しやすい、内筒１１の内部に成膜材料１２が連続的に詰め込まれたカートリッジ状となっている。
　成膜材料供給機構１３は、保持部１４と、回転軸１５と、ガイド１６（図２Ａ，図２Ｂ，図２Ｃ参照）と、駆動部１７と、を有する。第１の実施例において、保持部１４は、成膜材料１２の形状に対応した凹部１４ａ～１４ｄが、円柱の外周面に４箇所形成されたものである。
　保持部１４は、それらの凹部１４ａ～１４ｄに成膜材料１２を収納することにより、成膜材料１２を保持する。また、保持部１４は、貯蔵部１０の内筒１１の一方端部を閉塞するように配置されている。
　回転軸１５は、保持部１４と駆動部１７とを接続する。ガイド１６は、保持部１４が回転した際に、凹部１４ａ～１４ｄに収納されている成膜材料１２が、意図しない位置で落下するのを防止するため、保持部１４の外周面近傍を覆うように配置されている。駆動部１７は、保持部１４を駆動して、下記のように成膜材料１２をハース２５に設けられた材料受け部２６に供給する。
　駆動部１７は、前述のハーメチックコネクタ６を介してコントローラ４３と接続されている。したがって、駆動部１７には、コントローラ４３からの動作指令が伝達される。すなわち、成膜材料供給機構１３の動作は、コントローラ４３により制御されている。
　成膜材料供給機構１３の動作について、図２Ａ，図２Ｂ，図２Ｃを参照して説明する。
　成膜材料供給機構１３が停止している状態では、図２Ａに示すように、保持部１４に設けられた凹部１４ａ～１４ｄは、それぞれ時計の０時、３時、６時、および９時の位置にある。前述のように、保持部１４は、貯蔵部１０の内筒１１の一方端部を閉塞するように配置されているため、０時の位置の凹部１４ａ上に成膜材料１２が積み重なり、３時の位置の凹部１４ｂに成膜材料１２が収納された状態となっている。
　成膜材料供給機構１３が動作している状態では、図２Ｂに示すように保持部１４は駆動部１７によって、時計回りに回転する。保持部１４の回転に伴い、凹部１４ｂに収納されていた成膜材料１２が、およそ６時の位置にまで搬送される。
　その際、保持部１４の外周面の一部１４ｅは、内筒１１の内部に積み重なっている成膜材料１２が落下しないように、一番下にある成膜材料１２を下方から支えている。また、カバー１６は、前述のように成膜材料１２の落下を防止している。
　図２Ｃに示すように成膜材料１２が時計のおよそ６時の位置にまで搬送されると、成膜材料１２は、矢印で示したように、カバー２９に設けられた開口部３０を通って、ハース２５の材料受け部２６内に落下する。
　なお、カバー２９は、落下した成膜材料１２が跳ね上がらないようにするためのものであり、ハース２５の上方に設けられている。
　成膜材料供給量計測部１８は、落下してくる成膜材料１２の個数を計測するためのものであり、検知部１９と、発光部２０と、を有し、両者が一体となっている反射型の光電センサが用いられている。発光部２０から発せられた光は、落下してくる成膜材料１２により反射され、その反射光が検知部１９に入射することにより、成膜材料１２の個数が計測される。
　成膜材料１２は、ペレット状の金属であり、など光を反射しやすい形態および材質であるため、このような光電センサを用いることにより、非接触で成膜材料供給量を精度よく計測することができる。
　なお、第１の実施例においては、成膜材料供給量計測部１８として、反射型の光電センサが用いられている場合について説明したが、検知部１９と、発光部２０とが別体となっている透過型の光電センサを用いてもよい。その場合、発光部２０は、後述の第２の筺体２１の内部で、発光部２０により発せられ、検知部１９に入射している光が、落下してくる成膜材料１２によって遮られるような位置に設置することができる。
　検知部１９は、前述のハーメチックコネクタ６を介してコントローラ４３と接続されている。したがって、検知部１９にコントローラ４３からの動作指令が伝達される。すなわち、成膜材料供給量計測部１８の動作は、コントローラ４３により制御されている。さらに、成膜材料供給量の計測結果の情報は、コントローラ４３に伝達される。
　成膜材料供給部９および成膜材料供給量計測部１８は、第１の筺体２の内部に配置されている第２の筺体２１の内部に収納されている。第２の筺体２１には、開口部２２、２３が設けられている。
　開口部２２は、成膜材料供給機構１３の駆動部１７と、ハーメチックコネクタ６と、を接続する信号ラインを通すためのものである。また、開口部２３は、成膜材料供給量計測部１８の検知部１９と、ハーメチックコネクタ６と、を接続する信号ラインを通すためのものである。
　第２の筺体２１は、成膜装置１を長時間に亘って連続運転した場合に、第１の筺体２内に滞留した成膜材料１２の蒸気を、成膜材料供給部９および成膜材料供給量計測部１８に付着させないようにしている。
　第１の筺体２内に滞留した成膜材料１２の蒸気は、第２の筺体２１に付着し、そこで薄膜となるが、ある程度の着膜が認められた場合、第２の筺体２１を取り外して洗浄するようにすれば、第２の筺体２１から薄膜が剥離することはない。したがって、第１の筺体２内は、異物のない、清浄な状態に保たれる。
　また、成膜装置から取り外して再び組み付けるのは、単純な構造を有する第２の筺体のみであるため、成膜材料供給部および成膜材料供給量計測部の動作に影響を及ぼす不具合が発生することはない。
　さらに、成膜材料供給部９および成膜材料供給量計測部１８を、電子ビームの熱から守り、熱的負荷を低減させている。
　ハース回転部２４は、ハース２５と、回転軸２７と、駆動部２８と、を有する。第１の実施例において、ハース２５は、円板状となっている。また、ハース２５は、成膜材料１２を収納する凹部である材料受け部２６を有している。材料受け部２６は、ハース２５と同心円状になるように複数配列されている。なお、材料受け部２６には、ハースとは別体のハースライナ（不図示）を設けてもよい。
　ハース２５は、回転軸２７によって、駆動部２８と接続されており、駆動部２８はコントローラ４３と接続されている。したがって、駆動部２８には、コントローラ４３からの動作指令が伝達される。すなわち、ハース２５の動作は、コントローラ４３により制御されている。
　シャッター回転部３５は、シャッター３６と、回転軸３７と、駆動部３８と、を有する。シャッター３６は、回転軸３７によって、駆動部３８と接続されており、駆動部３８はコントローラ４３と接続されている。したがって、駆動部３８には、コントローラ４３からの動作指令が伝達される。すなわち、シャッター３６の動作は、コントローラ４３により制御されている。
　成膜材料補給量算出部４２には、所定の膜厚となる時間までのビーム電流量積算値と、所定の膜厚となる時間までの成膜材料消費量との対応関係が予め入力されている。この対応関係について、図３、４を用いて説明する。
　図３は、ビームコントローラ３１において、成膜材料への電子ビームの照射が開始されてから所定の膜厚ｄnとなる時間までに、ビーム源３２に流れる単位時間当たりのビーム電流量Ｉ1～Ｉnのヒストグラムである。
　ビーム電流量積算値Ｓnは、この単位時間当たりのビーム電流量Ｉ1～Ｉnを、制御部３３で積算することにより得られる。すなわち、ビーム電流量積算値Ｓnは、図３に示されているヒストグラムの総面積（斜線部）であり、下式（１）で表される。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000001
　なお、ビーム源３２に流れる単位時間当たりのビーム電流量Ｉ1～Ｉnは、制御部３３に設けられているログ機能によって、データを取得および格納し、膜厚ｄnは、膜厚計３６により測定することができる。
　この膜厚ｄnを、例えば成膜材料１２の供給量を変更することにより種々の厚さ（ｄ1、ｄ2、ｄ3、・・・）に設定し、それに対応したビーム電流量積算値Ｓn（Ｓ1、Ｓ2、Ｓ3、・・・）を測定する。
　図４は、所定の膜厚ｄ1、ｄ2、ｄ3、・・・となる時間までに要したビーム電流量積算値Ｓ1、Ｓ2、Ｓ3、・・・に対する成膜材料消費量をプロットしたグラフである。また、その結果を回帰分析した結果を下式（２）に示す。
　回帰分析の結果から、ビーム電流量積算値と成膜材料消費量との間には、強い相関性があり、また上記の式で表される対応関係があることが分かる。
　すなわち、この対応関係に基づいて、所定の誤差の範囲内で、ビーム電流量積算値から成膜材料消費量を算出できると考えられる。
　成膜材料補給量算出部４２では、制御部３３から伝達されたビーム電流量積算値の情報から成膜材料消費量が算出され、さらにその成膜材料消費量に対応した成膜材料補給量が算出される。また、算出された成膜材料補給量の情報は、コントローラ４３に伝達される。
　なお、第１の実施例においては、ビーム電流量積算値と成膜材料消費量との関係は直線的に変化していると見なすことができる。したがって、１次式として回帰分析することが適切と判断できるため、そのようにした場合の分析結果について示した。
　一方、プロットした結果によっては、２次以上の高次の式、指数関数および対数関数などが、相関性を適切に表すと判断できる場合も考えられる。その場合には、そのような適切と考えられる他の式による回帰分析を行なってもよい。
　以上で説明した各構成要素を有する成膜装置１の動作について、図５、６を用いて説明する。
　図５は、成膜装置１におけるブロック線図を示した図である。成膜材料供給部９の駆動部１７と、成膜材料供給量計測部１８の検知部１９と、成膜材料補給量算出部４２と、ハース回転部２４の駆動部２８と、シャッター回転部３５の駆動部３８とは、それぞれコントローラ４３に接続されている。
　また、ビームコントローラ３１の制御部３３は、成膜材料補給量算出部４２に接続されており、制御部３３は、成膜材料補給量算出部４２を介して、コントローラ４３に接続されている。
　コントローラ４３には、検知部１９による成膜材料供給量の計測結果、および成膜材料補給量算出部４２による成膜材料補給量の情報が伝達される。コントローラ４３は、それらの情報に基づいて、成膜材料供給部９と、ハース回転部２４のハース２５と、シャッター回転部３５のシャッター３６と、ビームコントローラ３１の動作の要否を決定し、駆動部１７、３０、３８と、制御部３３に動作指令を伝達する。
　すなわち、成膜材料供給部９と、ハース２５と、シャッター３６と、ビームコントローラ３１と、の動作は、コントローラ４３によって制御されている。
　図６は、成膜装置１内における、情報、判定、指令および動作の流れを示すフローチャートである。
　ステップＳ１０１では、ビームコントローラ３１の制御部３３は、ビーム電流量の測定および積算を行なう。この処理は、制御部３３に備えられているログ機能により行なわれる。
　ステップＳ１０２では、制御部３３は、その時点までのビーム電流量積算値と、予め設定されている所定の値（基準値）と比較する。ビーム電流量積算値が基準値未満である場合、被成膜部材４０上に蒸着された成膜材料１２の膜厚が、所定の値になっておらず、成膜材料１２の消費が完了していないと判定される。したがって、ステップＳ１０１に戻り、ビーム電流量の測定および積算が継続される。
　一方、ビーム電流量積算値が基準値以上である場合、被成膜部材４０上に蒸着された成膜材料１２の膜厚が、所定の値となっており、成膜材料１２の消費が完了したと判定される。したがって、ステップＳ１０３に進む。
　ステップＳ１０３では、コントローラ４３は、ステップＳ１０２の結果を受けて、シャッター回転指令を発生させる。また、コントローラ４３は、シャッター回転部３５の駆動部３８に、シャッター回転指令を伝達する。駆動部３８は、その動作指令に基づき、シャッター３６を回転させ、被成膜部材４０上の蒸着がこれ以上進まないようにする。
　ステップＳ１０４では、コントローラ４３は、ステップＳ１０２の結果を受けて、ビーム源３２の停止指令を発生させる。また、コントローラ４３は、ビームコントローラ３１の制御部３３に、ビーム源３２の停止指令を伝達する。制御部３３は、その動作指令に基づき、ビーム源３２を停止させる。
　ステップＳ１０５では、成膜材料補給量算出部４２は、ステップＳ１０２の結果を受けて、予め入力されている対応関係と、制御部３３から伝達されたビーム電流量積算値の情報とから、成膜材料消費量を算出する。また、算出された成膜材料補給量の情報は、コントローラ４３に伝達される。
　ステップＳ１０６では、コントローラ４３は、ステップＳ１０５の結果を受けて、成膜材料供給部９の動作指令を発生させる。また、コントローラ４３は、成膜材料供給部９の駆動部１７に、動作指令を伝達する。駆動部１７は、その動作指令に基づき、保持部１４を回転させ、ハース２５に設けられた材料受け部２６に成膜材料１２を供給する。
　ステップＳ１０７では、成膜材料供給量計測部１８の検知部１９は、ステップＳ１０６の結果を受けて、材料受け部２６への成膜材料供給量を計測する。成膜材料供給量が算出された成膜材料補給量未満である場合、材料受け部２６内への成膜材料１２の補給が完了していないと判定される。したがって、ステップＳ１０６に戻り、成膜材料供給部９による成膜材料１２の供給が継続される。
　一方、成膜材料供給量が算出された成膜材料補給量となった場合、材料受け部２６内への成膜材料１２の補給が完了したと判定される。したがって、ステップＳ１０８に進む。
　ステップＳ１０８では、コントローラ４３は、ステップＳ１０７の結果を受けて、ハース回転部２４の動作指令を発生させる。また、コントローラ４３は、ハース回転部２４の駆動部２８に、動作指令を伝達する。駆動部２８は、その動作指令に基づき、ハース２５を回転させ、補給された成膜材料１２に、ビーム源３２からの電子ビーム３４が照射される位置に搬送する。
　ステップＳ１０９では、コントローラ４３は、ステップＳ１０８の結果を受けて、シャッター回転指令を発生させる。また、コントローラ４３は、シャッター回転部３５の駆動部３８に、シャッター回転指令を伝達する。駆動部３８は、その動作指令に基づき、シャッター３６を回転させ、被成膜部材４０への蒸着が可能な状態とする。
　ステップＳ１１０では、コントローラ４３は、ステップＳ１０９の結果を受けて、ビーム源３２の駆動指令を発生させる。また、コントローラ４３は、ビームコントローラ３１の制御部３３に、ビーム源３２の駆動指令を伝達する。制御部３３は、その動作指令に基づき、ビーム源３２を駆動させ、被成膜部材４０への蒸着を開始する。
　第１の実施形態に係る成膜装置１は、以上で説明した装置構成を有するため、高解像度の高額なカメラ装置が不要となり、成膜装置の構造を簡便にでき、かつ製造コストを下げることができる。
　また、成膜材料補給量をカメラ装置により得られた画像情報に基づいて決定することがないため、成膜材料の補給量のばらつきを抑制できる。さらに、成膜材料を安定して補給できるため、長時間の連続運転が可能となる。
　－第２の実施形態－
　この発明の第２の実施形態に係る成膜装置１の要部について、図７を用いて説明する。その他の部分については、第１の実施形態と同様であるため、説明を省略する。
　図７は、この発明の第２の実施形態に係る成膜装置１を構成する成膜材料供給部９および成膜材料供給量計測部１８の断面図である。
　第２の実施形態に係る成膜装置１は、第１の実施形態で説明した各構成要素に加え、第３の筺体４４をさらに有する。第３の筺体４４は、第２の筺体内２１に配置され、成膜材料供給機構１３の駆動部１７および成膜材料供給量計測部１８を収納する。
　成膜材料供給量計測部１８は、検知部１９と、発光部２０とが一体となっている反射型の光電センサである。一方、成膜材料供給量計測部１８として、検知部１９と、発光部２０とが別体となっている透過型の光電センサを用いることもできる。その場合は、検知部１９が第３の筺体４４内に収納されていればよい。
　第３の筺体４４には、ハーメチックコネクタ４５と、磁性流体シール４６と、ガラス窓４７と、が配設されており、内部が大気圧に維持可能となっている。
　ハーメチックコネクタ４５は、駆動部１７および検知部１９と、ハーメチックコネクタ６と、から引き出されている信号ラインを接続している。また、発光部２０から発せられた光は、ガラス窓４７を透過して落下してくる成膜材料１２により反射され、その反射光がガラス窓４７を透過して検知部１９に入射することにより、成膜材料１２の個数が計測される。
　第２の実施形態に係る成膜装置１は、以上で説明した装置構成を有するため、成膜材料供給機構１３の駆動部１７および光電センサの検知部１９に、減圧下での使用を前提とした高価な特殊品を用いる必要がない。
　すなわち、大気圧下での使用を前提とした安価な通常品を用いることができるため、成膜装置１の製造コストが低減できる。また、減圧下での使用を前提とし、複雑な構造を有する特殊品を使用した場合に比べて、メンテナンスを容易に行なうことができる。
　なお、この発明は上記の実施形態に限定されるものではなく、この発明の範囲内において、種々の応用、変形を加えることが可能である。
　１　成膜装置、２　第１の筺体、９　成膜材料供給部、１０　貯蔵部、１２　成膜材料、１３　成膜材料供給機構、１４　保持部、１７　駆動部、１８　成膜材料供給量計測部、２１　第２の筺体、２５　ハース、２６　材料受け部、３１　ビームコントローラ、３２　ビーム源、３３　制御部、３４　電子ビーム、４２　成膜材料補給量算出部、４３　コントローラ、４４　第３の筺体、４７　第４の筺体。

Claims (4)

  1. 　成膜材料を収納する材料受け部を有するハースと、
    　前記材料受け部に収納された前記成膜材料に電子ビームを照射するビーム源と、前記ビーム源の動作を制御し、かつ前記ビーム源に流れる単位時間当たりのビーム電流量を計測および積算して、前記成膜材料への前記電子ビームの照射が開始されてからのビーム電流量積算値を算出する制御部と、を有するビームコントローラと、
    　所定の膜厚となる時間までのビーム電流量積算値と、前記所定の膜厚となる時間までの成膜材料消費量との対応関係が予め入力されており、前記制御部により算出されたビーム電流量積算値から、前記対応関係に基づいて成膜材料消費量を算出し、当該成膜材料消費量に対応した成膜材料補給量を算出する成膜材料補給量算出部と、
    　前記成膜材料を貯蔵する貯蔵部と、前記成膜材料を保持する保持部および前記保持部を駆動して前記成膜材料を前記材料受け部に供給する駆動部を備えた成膜材料供給機構と、を有する成膜材料供給部と、
    　前記材料受け部への成膜材料供給量を計測する成膜材料供給量計測部と、
    　前記ハースと、前記ビーム源と、前記成膜材料供給部と、前記成膜材料供給量計測部と、を収納し、かつ内部を減圧状態に維持可能な第１の筺体と、
    　前記成膜材料補給量および前記成膜材料供給量の情報に基づき、前記ハースと、前記ビームコントローラと、前記成膜材料供給部と、の動作を制御するコントローラと、を有することを特徴とする、成膜装置。
  2. 　前記第１の筺体内に配置され、前記成膜材料供給部と、前記成膜材料供給量計測部と、を収納する第２の筺体を有することを特徴とする、請求項１に記載の成膜装置。
  3. 　前記成膜材料供給量計測部が、光電センサであることを特徴とする、請求項２に記載の成膜装置。
  4. 　前記第２の筺体内に配置され、前記成膜材料供給機構の駆動部および前記光電センサの検知部を収納し、内部を大気圧に維持可能な第３の筺体と、を有することを特徴とする、請求項３に記載の成膜装置。
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