WO2021079589A1 - Film forming device - Google Patents

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Abstract

[Problem] To stably control a vapor deposition rate. [Solution] A film forming device includes a vacuum container, a film forming source, an accommodation container, a film thickness sensor, and a film thickness controller. The film forming source is accommodated in the vacuum vessel. The accommodation container is accommodated in the vacuum container and can be maintained at a pressure higher than the pressure in the vacuum container. The film thickness sensor includes a vibrator having a resonance frequency, and a film forming material released from the film forming source is deposited on the vibrator in the film thickness sensor. The film thickness controller is accommodated in the accommodation container, and calculates the amount of the film forming material released from the film forming source on the basis of a change in the oscillation frequency due to the deposition of the film forming material.

Description

成膜装置Film deposition equipment
 本発明は、成膜装置に関する。 The present invention relates to a film forming apparatus.
 真空中で基板に形成される膜の蒸着速度を制御する方法の1つに、膜厚モニタを使用する方法がある。例えば、真空容器内で基板の近傍に水晶振動子型の膜厚モニタを設置し、膜厚モニタで検知した値から帰還制御を行って所望の蒸着速度を得る方法である(例えば、特許文献1参照)。 One of the methods for controlling the vapor deposition rate of the film formed on the substrate in vacuum is to use a film thickness monitor. For example, in a vacuum vessel, a crystal oscillator type film thickness monitor is installed near the substrate, and feedback control is performed from the value detected by the film thickness monitor to obtain a desired vapor deposition rate (for example, Patent Document 1). reference).
特開2012-111974号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2012-111974
 しかしながら、成膜装置に帰還制御を乱す急峻な外的要因が発生した場合、帰還制御が外的要因に追従できず、安定した蒸着速度が得られなくなる場合がある。成膜装置においては、このような外的要因に影響を受けない構成を構築することが望ましい。 However, if a steep external factor that disturbs the feedback control occurs in the film forming apparatus, the feedback control may not be able to follow the external factor, and a stable vapor deposition rate may not be obtained. In the film forming apparatus, it is desirable to construct a configuration that is not affected by such external factors.
 以上のような事情に鑑み、本発明の目的は、蒸着速度をより安定して制御できる、成膜装置を提供することにある。 In view of the above circumstances, an object of the present invention is to provide a film forming apparatus capable of controlling the vapor deposition rate more stably.
 上記目的を達成するため、本発明の一形態に係る成膜装置は、真空容器と、成膜源と、収容容器と、膜厚センサと、膜厚コントローラとを具備する。
 上記成膜源は、上記真空容器に収容される。
 上記収容容器は、上記真空容器に収容され、上記真空容器内の圧力よりも高い圧力に維持することができる。
 上記膜厚センサは、共振周波数を有する振動子を含み、上記膜厚センサには、上記振動子に上記成膜源から放出する成膜材料が堆積する。
 上記膜厚コントローラは、上記収容容器に収容され、上記成膜材料の堆積による上記発振周波数の変化に基づいて、上記成膜源からの上記成膜材料の放出量を算出する。
In order to achieve the above object, the film forming apparatus according to one embodiment of the present invention includes a vacuum container, a film forming source, a storage container, a film thickness sensor, and a film thickness controller.
The film forming source is housed in the vacuum vessel.
The storage container is housed in the vacuum container and can be maintained at a pressure higher than the pressure in the vacuum container.
The film thickness sensor includes a vibrator having a resonance frequency, and a film forming material discharged from the film forming source is deposited on the film film sensor on the vibrator.
The film thickness controller is housed in the storage container, and calculates the amount of the film-forming material released from the film-forming source based on the change in the oscillation frequency due to the deposition of the film-forming material.
 このような成膜装置であれば、膜厚コントローラが真空容器内の収容容器に収容されることから、成膜装置における蒸着速度がより安定して制御される。 With such a film forming apparatus, since the film thickness controller is housed in the accommodating container in the vacuum container, the vapor deposition rate in the film forming apparatus is controlled more stably.
 上記の成膜装置においては、上記膜厚コントローラが算出する上記放出量に基づいて、上記成膜源から放出する上記成膜材料の放出量を制御する主コントローラをさらに具備してもよい。 The film forming apparatus may further include a main controller that controls the release amount of the film forming material discharged from the film forming source based on the release amount calculated by the film thickness controller.
 このような成膜装置であれば、主コントローラによって成膜装置における蒸着速度がより安定して制御される。 With such a film forming apparatus, the deposition rate in the film forming apparatus is controlled more stably by the main controller.
 上記の成膜装置においては、互いに連結された複数の配管を有し、隣り合う配管同士が屈曲可能に連結されたリンク配管と、上記膜厚コントローラと、上記主コントローラとの間を通信させる通信配線とをさらに具備してもよい。
 上記主コントローラは、上記真空容器外に設けられ、上記リンク配管は、上記真空容器の内部で上記収容容器に連結され、上記リンク配管の内部に、上記通信配線が配設されてもよい。
In the above-mentioned film forming apparatus, communication is performed between a link pipe having a plurality of pipes connected to each other and adjacent pipes flexibly connected to each other, the film thickness controller, and the main controller. Wiring may be further provided.
The main controller may be provided outside the vacuum container, the link pipe may be connected to the storage container inside the vacuum container, and the communication wiring may be arranged inside the link pipe.
 このような成膜装置であれば、リンク配管の内部に、膜厚コントローラと、主コントローラとの間を通信させる通信配線を配設したとしても、成膜装置における蒸着速度がより安定して制御される。 With such a film forming apparatus, even if a communication wiring for communicating between the film thickness controller and the main controller is arranged inside the link pipe, the vapor deposition rate in the film forming apparatus can be controlled more stably. Will be done.
 上記の成膜装置においては、上記膜厚コントローラと上記主コントローラとが上記通信配線を通じてデジタル通信により通信をしてもよい。 In the film forming apparatus, the film thickness controller and the main controller may communicate with each other by digital communication through the communication wiring.
 このような成膜装置であれば、デジタル通信の利用により成膜装置における蒸着速度がより安定して制御される。 With such a film forming apparatus, the deposition rate in the film forming apparatus can be controlled more stably by using digital communication.
 上記の成膜装置においては、上記主コントローラが上記収容容器に収容されてもよい。 In the above-mentioned film forming apparatus, the above-mentioned main controller may be accommodated in the above-mentioned storage container.
 このような成膜装置であれば、主コントローラが収容容器に収容され、成膜装置における蒸着速度がより安定して制御される。 With such a film forming apparatus, the main controller is accommodated in the storage container, and the vapor deposition rate in the film forming apparatus is controlled more stably.
 上記の成膜装置においては、上記収容容器の圧力が大気圧であってもよい。 In the above-mentioned film forming apparatus, the pressure of the above-mentioned storage container may be atmospheric pressure.
 このような成膜装置であれば、収容容器の圧力が大気圧なので、装置構成が簡便になる。 With such a film forming apparatus, the pressure of the accommodating container is atmospheric pressure, which simplifies the apparatus configuration.
 上記の成膜装置においては、上記成膜源は、上記真空容器の内部で上記収容容器に連動して移動してもよい。 In the film forming apparatus, the film forming source may move inside the vacuum vessel in conjunction with the accommodating container.
 このような成膜装置であれば、成膜装置の大型化が回避される。 With such a film forming apparatus, it is possible to avoid increasing the size of the film forming apparatus.
 上記の成膜装置においては、上記膜厚コントローラと上記主コントローラとは、上記収容容器の内部にコントローラモジュールとして一体となって構成されてもよい。 In the above-mentioned film forming apparatus, the above-mentioned film thickness controller and the above-mentioned main controller may be integrally configured as a controller module inside the above-mentioned storage container.
 このような成膜装置であれば、成膜装置における蒸着速度がより安定して制御され、収容容器の小型化が実現する。 With such a film forming apparatus, the vapor deposition rate in the film forming apparatus is controlled more stably, and the size of the storage container is realized.
 以上述べたように、本発明によれば、蒸着速度をより安定して制御できる、成膜装置が提供される。 As described above, according to the present invention, there is provided a film forming apparatus capable of controlling the vapor deposition rate more stably.
本実施形態の成膜装置の模式的上面図である。It is a schematic top view of the film forming apparatus of this embodiment. 本実施形態の成膜装置の模式的正面図である。It is a schematic front view of the film forming apparatus of this embodiment. 本実施形態の成膜装置の模式的上面図である。It is a schematic top view of the film forming apparatus of this embodiment. 比較例に係る成膜装置の模式的正面図である。It is a schematic front view of the film forming apparatus which concerns on a comparative example. 成膜源の帰還制御の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the feedback control of a film-forming source. 本実施形態の変形例1に係る成膜装置の模式的正面図である。It is a schematic front view of the film forming apparatus which concerns on the modification 1 of this embodiment. 本実施形態の変形例2に係る成膜装置の模式的正面図である。It is a schematic front view of the film forming apparatus which concerns on the modification 2 of this embodiment. 本実施形態の変形例3に係る成膜装置の模式的正面図である。It is a schematic front view of the film forming apparatus which concerns on the modification 3 of this embodiment.
 以下、図面を参照しながら、本発明の実施形態を説明する。各図面には、XYZ軸座標が導入される場合がある。また、同一の部材または同一の機能を有する部材には同一の符号を付す場合があり、その部材を説明した後には適宜説明を省略する場合がある。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. XYZ axis coordinates may be introduced in each drawing. Further, the same member or a member having the same function may be designated by the same reference numeral, and the description may be omitted as appropriate after the description of the member.
 図1は、本実施形態の成膜装置の模式的上面図である。図2は、本実施形態の成膜装置の模式的正面図である。図1では、図2のB1-B2線に沿った断面を矢印方向に見た状態が示され、図2では、図1のA1-A2線に沿った断面を矢印方向に見た状態が示されている。また、図2では、成膜源20が位置する領域の成膜装置1が示されている。 FIG. 1 is a schematic top view of the film forming apparatus of this embodiment. FIG. 2 is a schematic front view of the film forming apparatus of this embodiment. FIG. 1 shows a state in which the cross section along the line B1-B2 of FIG. 2 is viewed in the direction of the arrow, and FIG. 2 shows a state in which the cross section along the line A1-A2 in FIG. Has been done. Further, FIG. 2 shows a film forming apparatus 1 in a region where the film forming source 20 is located.
 図1、2に示す成膜装置1は、真空容器10と、成膜源20と、加熱機構30と、膜厚センサ40と、温度センサ50と、主コントローラ60と、収容容器70と、リンク配管80と、基板支持機構92と、搬送機構95と、搬送機構96と、排気機構98とを具備する。 The film forming apparatus 1 shown in FIGS. 1 and 2 is linked to a vacuum vessel 10, a film forming source 20, a heating mechanism 30, a film thickness sensor 40, a temperature sensor 50, a main controller 60, and a storage container 70. It includes a pipe 80, a substrate support mechanism 92, a transport mechanism 95, a transport mechanism 96, and an exhaust mechanism 98.
 真空容器10は、減圧状態が維持できる容器である。真空容器10は、排気機構98によって、内部の気体が排気される。真空容器10を基板支持機構92から成膜源20に向かう方向(以下、Z軸方向)に目視したときの平面形状は、例えば、矩形状である。 The vacuum container 10 is a container that can maintain a decompressed state. The gas inside the vacuum container 10 is exhausted by the exhaust mechanism 98. When the vacuum vessel 10 is visually observed in the direction from the substrate support mechanism 92 toward the film forming source 20 (hereinafter, the Z-axis direction), the planar shape is, for example, a rectangular shape.
 真空容器10は、成膜源20、膜厚センサ40、膜厚コントローラ41、温度センサ50、温度コントローラ51、主コントローラ60、収容容器70、リンク配管80、基板支持機構92、及び搬送機構95、96等を収容する。真空容器10には、ガスを供給することが可能なガス供給機構が取り付けられてもよい。また、真空容器10には、その内部の圧力を計測する圧力計が取り付けられてもよい。 The vacuum container 10 includes a film forming source 20, a film thickness sensor 40, a film thickness controller 41, a temperature sensor 50, a temperature controller 51, a main controller 60, a storage container 70, a link pipe 80, a substrate support mechanism 92, and a transfer mechanism 95. Accommodates 96 mag. The vacuum vessel 10 may be provided with a gas supply mechanism capable of supplying gas. Further, the vacuum vessel 10 may be equipped with a pressure gauge for measuring the pressure inside the vacuum vessel 10.
 成膜源20には、成膜材料が充填されている。成膜源20は、成膜材料20mが基板90に向かって蒸発する蒸着源である。成膜源20は、一軸方向(図では、Y軸方向)を長手方向として延在する。成膜源20をZ軸方向から上面視した場合、その外形は、例えば、長方形である。成膜材料20mは、例えば、有機材料、金属等である。 The film forming source 20 is filled with a film forming material. The film forming source 20 is a vapor deposition source in which the film forming material 20 m evaporates toward the substrate 90. The film forming source 20 extends in the uniaxial direction (Y-axis direction in the figure) as the longitudinal direction. When the film forming source 20 is viewed from above in the Z-axis direction, its outer shape is, for example, a rectangle. The film forming material 20 m is, for example, an organic material, a metal, or the like.
 成膜源20には、複数の噴出ノズル21が設けられている。複数の噴出ノズル21のそれぞれは、所定の間隔を隔てて、成膜源20の長手方向(X軸方向)に列状に並んでいる。複数の噴出ノズル21のそれぞれからは、成膜材料20mが噴出する。例えば、加熱機構30によって成膜源20が温められると、成膜材料20mの蒸気が噴出ノズル21から基板90に向かって蒸発する。 The film forming source 20 is provided with a plurality of ejection nozzles 21. Each of the plurality of ejection nozzles 21 is arranged in a row in the longitudinal direction (X-axis direction) of the film forming source 20 at a predetermined interval. The film-forming material 20 m is ejected from each of the plurality of ejection nozzles 21. For example, when the film forming source 20 is heated by the heating mechanism 30, the steam of the film forming material 20 m evaporates from the ejection nozzle 21 toward the substrate 90.
 加熱機構30は、成膜源20を加熱する。加熱機構30は、成膜源20の側部に対向する。加熱機構30をZ軸方向から見た場合、加熱機構30は、成膜源20を囲む。加熱機構30は、例えば、誘導加熱方式または抵抗加熱方式の加熱機構である。加熱機構30は、主コントローラ60によって制御される。例えば、主コントローラ60からは加熱機構30にまで配線(導線)602が引き回されている。配線602は、リンク配管80の内部及び収容容器70の内部に配設されている。 The heating mechanism 30 heats the film forming source 20. The heating mechanism 30 faces the side portion of the film forming source 20. When the heating mechanism 30 is viewed from the Z-axis direction, the heating mechanism 30 surrounds the film forming source 20. The heating mechanism 30 is, for example, an induction heating type or resistance heating type heating mechanism. The heating mechanism 30 is controlled by the main controller 60. For example, wiring (conductor) 602 is routed from the main controller 60 to the heating mechanism 30. The wiring 602 is arranged inside the link pipe 80 and inside the storage container 70.
 収容容器70は、金属製であり、真空容器10の内部において、真空容器10内の圧力よりも高い圧力を維持することができる。例えば、収容容器70の内部の圧力は、大気圧である。収容容器70の内部を大気開放することで、収容容器70を真空容器10内で真空排気する排気系が不要になる。 The storage container 70 is made of metal, and can maintain a pressure higher than the pressure inside the vacuum container 10 inside the vacuum container 10. For example, the pressure inside the storage container 70 is atmospheric pressure. By opening the inside of the storage container 70 to the atmosphere, an exhaust system for evacuating the storage container 70 in the vacuum container 10 becomes unnecessary.
 収容容器70は、Z軸方向において、成膜源20に並び、例えば、成膜源20の下に設けられている。収容容器70と成膜源20とをZ軸方向に並べることによって、X軸方向またはY軸方向における装置の大型化が抑えられ、コンパクトな構成になる。収容容器70と成膜源20との間には、スペーサ75が設けられている。 The storage container 70 is arranged in line with the film forming source 20 in the Z-axis direction, and is provided below, for example, the film forming source 20. By arranging the storage container 70 and the film forming source 20 in the Z-axis direction, it is possible to suppress an increase in the size of the apparatus in the X-axis direction or the Y-axis direction, resulting in a compact configuration. A spacer 75 is provided between the storage container 70 and the film forming source 20.
 収容容器70は、一軸方向(図では、Y軸方向)を長手方向として延在する。収容容器70をZ軸方向から上面視した場合、その外形は、例えば、長方形である。図2の例では、収容容器70は、例えば、膜厚コントローラ41と、温度コントローラ51とを収容している。 The storage container 70 extends in the uniaxial direction (Y-axis direction in the figure) as the longitudinal direction. When the storage container 70 is viewed from above in the Z-axis direction, its outer shape is, for example, a rectangle. In the example of FIG. 2, the storage container 70 houses, for example, the film thickness controller 41 and the temperature controller 51.
 収容容器70の下には、一対の搬送機構95が設けられている。一対の搬送機構95は、X軸方向に延在する。一対の搬送機構95のそれぞれは、例えば、ローラ機構、牽引機構等の移動機構を備える。これにより、収容容器70は、搬送機構95が延在する方向(X軸方向)にスライド移動する。この結果、成膜源20も真空容器10の内部で収容容器70に連動するように、X軸方向にスライド移動する。つまり、成膜装置1においては、基板10と成膜源20とをX軸方向に相対移動しながら、基板90に成膜材料20mが蒸着される。なお、基板90と成膜源20との間には、成膜材料20mの基板90へ入射を遮蔽するシャッタ機構が設けられてもよい。 A pair of transport mechanisms 95 are provided under the storage container 70. The pair of transport mechanisms 95 extend in the X-axis direction. Each of the pair of transport mechanisms 95 includes, for example, a moving mechanism such as a roller mechanism and a traction mechanism. As a result, the storage container 70 slides in the direction in which the transport mechanism 95 extends (X-axis direction). As a result, the film forming source 20 also slides in the vacuum container 10 in the X-axis direction so as to be interlocked with the storage container 70. That is, in the film forming apparatus 1, the film forming material 20 m is deposited on the substrate 90 while the substrate 10 and the film forming source 20 move relative to each other in the X-axis direction. A shutter mechanism may be provided between the substrate 90 and the film forming source 20 to shield the film from incident on the substrate 90 of the film forming material 20 m.
 例えば、図3は、本実施形態の成膜装置の模式的上面図であり、この図3には、成膜源20及び収容容器70が図1の位置とは反対側に移動した後の状態が示されている。 For example, FIG. 3 is a schematic top view of the film forming apparatus of the present embodiment, and FIG. 3 shows a state after the film forming source 20 and the storage container 70 are moved to the side opposite to the position of FIG. It is shown.
 また、一対の搬送機構95の下には、一対の搬送機構96が設けられている。一対の搬送機構96は、X軸方向と交差するY軸方向に延在する。一対の搬送機構96のそれぞれは、例えば、ローラ機構、牽引機構等の移動機構を備える。これにより、収容容器70は、X軸方向のほか、搬送機構96が延在する方向(Y軸方向)にスライド移動させることができる。 Further, a pair of transport mechanisms 96 are provided under the pair of transport mechanisms 95. The pair of transport mechanisms 96 extend in the Y-axis direction intersecting the X-axis direction. Each of the pair of transport mechanisms 96 includes, for example, a moving mechanism such as a roller mechanism and a traction mechanism. As a result, the storage container 70 can be slid and moved in the direction in which the transport mechanism 96 extends (Y-axis direction) in addition to the X-axis direction.
 例えば、真空容器10内には、基板90とは別の基板が搬入される領域90aが設けられている。基板90への成膜処理が終了した後には、領域90aにおいて、別の基板に成膜を行うことができる。この場合も、別の基板と成膜源20とがX軸方向に相対移動しながら、この別の基板にも成膜材料20mが蒸着される。 For example, the vacuum container 10 is provided with a region 90a into which a substrate other than the substrate 90 is carried. After the film forming process on the substrate 90 is completed, the film can be formed on another substrate in the region 90a. In this case as well, the film-forming material 20 m is deposited on the other substrate while the film-forming source 20 and the film-forming source 20 move relative to each other in the X-axis direction.
 リンク配管80は、金属製であり、互いに連結された複数の配管801~805を有する。配管801~805は、この順に互いに連結している。配管801~805の中、アーム状の配管802は、配管801の中心軸を中心に回転可能であり、アーム状の配管802、804のそれぞれは、配管803の中心軸を中心に回転可能であり、アーム状の配管804は、配管805の中心軸を中心に回転可能になっている。また、配管801~805の中、隣り合うアーム状の配管802、804同士は、配管803を介して屈曲可能に連結されている。配管805は、収容容器70の下部に連結されている。 The link pipe 80 is made of metal and has a plurality of pipes 801 to 805 connected to each other. The pipes 801 to 805 are connected to each other in this order. Among the pipes 801 to 805, the arm-shaped pipe 802 can rotate about the central axis of the pipe 801 and each of the arm-shaped pipes 802 and 804 can rotate about the central axis of the pipe 803. The arm-shaped pipe 804 is rotatable about the central axis of the pipe 805. Further, among the pipes 801 to 805, the adjacent arm-shaped pipes 802 and 804 are flexibly connected to each other via the pipe 803. The pipe 805 is connected to the lower part of the storage container 70.
 例えば、成膜中に、Z軸方向から成膜源20を見た場合(図1、3)、成膜源20と基板90とがX軸方向に相対移動すると、この移動に応じて、アーム状の配管802と、アーム状の804とが成す角度が変化する。さらに、配管802は、配管801の中心軸を中心に回転し、配管802、804のそれぞれは、配管803の中心軸を中心に回転し、配管804は、配管805の中心軸を中心に回転する。 For example, when the film forming source 20 is viewed from the Z-axis direction during film formation (FIGS. 1 and 3), when the film forming source 20 and the substrate 90 move relative to each other in the X-axis direction, the arm responds to this movement. The angle formed by the shaped pipe 802 and the arm-shaped 804 changes. Further, the pipe 802 rotates about the central axis of the pipe 801, each of the pipes 802 and 804 rotates about the central axis of the pipe 803, and the pipe 804 rotates about the central axis of the pipe 805. ..
 成膜装置1は、リンク配管80を駆動する駆動系を有さず、リンク配管80は、成膜源20及び収容容器70のスライド移動に応じて受動的に駆動する。あるいは、成膜装置1にリンク配管80を強制的に駆動する駆動系を付設させ、リンク配管80の駆動により、成膜源20及び収容容器70をX軸方向またはY軸方向に移動させてもよい。この場合、搬送機構95、96は、収容容器70をスライドするレールとして機能する。 The film forming apparatus 1 does not have a drive system for driving the link pipe 80, and the link pipe 80 is passively driven according to the slide movement of the film forming source 20 and the storage container 70. Alternatively, the film forming apparatus 1 may be provided with a drive system for forcibly driving the link pipe 80, and the film forming source 20 and the storage container 70 may be moved in the X-axis direction or the Y-axis direction by driving the link pipe 80. Good. In this case, the transport mechanisms 95 and 96 function as rails for sliding the storage container 70.
 配管801の内部は、真空容器10の開口10hを介して、例えば、大気開放されている。これにより、配管801に連結する配管802~805のそれぞれも大気開放されている。さらに、リンク配管80は、真空容器10の内部で収容容器70に連結されていることから、リンク配管80に連結された収容容器70も大気開放されている。 The inside of the pipe 801 is opened to the atmosphere, for example, through the opening 10h of the vacuum container 10. As a result, each of the pipes 802 to 805 connected to the pipe 801 is also open to the atmosphere. Further, since the link pipe 80 is connected to the storage container 70 inside the vacuum container 10, the storage container 70 connected to the link pipe 80 is also open to the atmosphere.
 膜厚センサ40は、共振周波数(f:基本周波数)を有する水晶振動子を含む。膜厚センサ40は、アーム401を介して、収容容器70に設置されている。膜厚センサ40は、基板90と成膜源20との間を回避するように、例えば、成膜源20よりも上の位置に設けられる。水晶振動子には、成膜源20から放出する成膜材料20mが堆積する。これにより、膜付きの水晶振動子の共振周波数は、fから変化する。水晶振動子は、1個に限らず、複数配置されてもよい。この場合、膜厚センサ40には、複数の水晶振動子の中から特定の水晶振動子を選択するチョッパ(シャッター)が取り付けられてもよい。 The film thickness sensor 40 includes a crystal oscillator having a resonance frequency (f 0 : fundamental frequency). The film thickness sensor 40 is installed in the storage container 70 via the arm 401. The film thickness sensor 40 is provided, for example, at a position above the film thickness source 20 so as to avoid the space between the substrate 90 and the film thickness source 20. A film forming material 20 m discharged from the film forming source 20 is deposited on the crystal oscillator. As a result, the resonance frequency of the crystal unit with the film changes from f 0. The number of crystal oscillators is not limited to one, and a plurality of crystal oscillators may be arranged. In this case, the film thickness sensor 40 may be provided with a chopper (shutter) that selects a specific crystal oscillator from a plurality of crystal oscillators.
 膜厚コントローラ41は、いわゆる膜厚モニタである。膜厚コントローラ41は、膜が堆積することによる水晶振動子の発振周波数(f)の変化に基づいて、成膜源20からの成膜材料20mの放出量を算出する。ここで、放出量とは、例えば、基板90に堆積する膜の成膜速度、基板90に堆積した膜の厚み等が該当する。 The film thickness controller 41 is a so-called film thickness monitor. The film thickness controller 41 calculates the amount of the film-forming material 20 m emitted from the film-forming source 20 based on the change in the oscillation frequency (f 0) of the crystal oscillator due to the deposition of the film. Here, the amount released corresponds to, for example, the film formation rate of the film deposited on the substrate 90, the thickness of the film deposited on the substrate 90, and the like.
 膜厚コントローラ41が算出した基板90に堆積する膜の成膜速度、膜厚は、主コントローラ60に送信される。膜厚センサ40と膜厚コントローラ41との間のデータ通信は、例えば、収容容器70の内部に配設された配線411を通じて行われる。さらに、膜厚コントローラ41と、主コントローラ60との間のデータ通信は、例えば、リンク配管80の内部及び収容容器70の内部に配設された配線(通信配線)601を通じて行われる。 The film formation rate and film thickness of the film deposited on the substrate 90 calculated by the film thickness controller 41 are transmitted to the main controller 60. Data communication between the film thickness sensor 40 and the film thickness controller 41 is performed, for example, through the wiring 411 arranged inside the storage container 70. Further, data communication between the film thickness controller 41 and the main controller 60 is performed, for example, through wiring (communication wiring) 601 arranged inside the link pipe 80 and inside the storage container 70.
 アーム401は、膜厚センサ40に冷却水を循環させる冷却機構を有してもよい。これにより、水晶振動子が加熱機構30からの熱輻射の影響を受けにくくなる。配線411は、アーム401の内部に引き回されてもよく、アーム401の外部に引き回されてもよい。配線411がアーム401の外部に引き回された場合、配線411及びアーム401を囲むシールド箔(例えば、アルミニウム箔)がアーム401の外部に設けられてもよい。 The arm 401 may have a cooling mechanism for circulating cooling water through the film thickness sensor 40. This makes the crystal unit less susceptible to heat radiation from the heating mechanism 30. The wiring 411 may be routed inside the arm 401 or may be routed outside the arm 401. When the wiring 411 is routed to the outside of the arm 401, a shield foil (for example, an aluminum foil) surrounding the wiring 411 and the arm 401 may be provided outside the arm 401.
 温度センサ50は、いわゆる熱電対である。ゼーベック効果によって熱電対に生じた起電力は、温度コントローラ51によって温度に変換され、成膜源20の温度が測定される。温度コントローラ51が算出した成膜源20の温度は、主コントローラ60に送信される。温度コントローラ51と主コントローラ60との間のデータ通信は、例えば、リンク配管80の内部及び収容容器70の内部に配設された配線(通信配線)603を通じて行われる。 The temperature sensor 50 is a so-called thermocouple. The electromotive force generated in the thermocouple by the Seebeck effect is converted into temperature by the temperature controller 51, and the temperature of the film forming source 20 is measured. The temperature of the film forming source 20 calculated by the temperature controller 51 is transmitted to the main controller 60. Data communication between the temperature controller 51 and the main controller 60 is performed, for example, through wiring (communication wiring) 603 arranged inside the link pipe 80 and inside the storage container 70.
 主コントローラ60は、真空容器10外に設けられる。主コントローラ60は、膜厚コントローラ41が算出する成膜材料20mの放出量に基づいて、成膜源20から放出する成膜材料20mの放出量を制御する。 The main controller 60 is provided outside the vacuum container 10. The main controller 60 controls the release amount of the film-forming material 20 m discharged from the film-forming source 20 based on the release amount of the film-forming material 20 m calculated by the film thickness controller 41.
 なお、リンク配管80の内部には、配線601~603以外にも、例えば、図示はされていないが、搬送機構95、96を駆動するためのモータに電力を供給する配線、膜厚センサ40に電力を供給したり、膜厚センサ40から信号を受けたりする配線、チョッパを駆動するモータに電力を供給する配線、シャッタ機構を駆動するモータに電力を供給する配線等を引き回すことも可能である。さらに、リンク配管80の内部には、水冷管、圧空管等を配置してもよい。 Inside the link pipe 80, in addition to the wirings 601 to 603, for example, although not shown, a wiring for supplying electric power to the motors for driving the transport mechanisms 95 and 96, and a film thickness sensor 40. It is also possible to route wiring that supplies electric power or receives a signal from the film thickness sensor 40, wiring that supplies electric power to the motor that drives the chopper, wiring that supplies electric power to the motor that drives the shutter mechanism, and the like. .. Further, a water cooling pipe, an air pressure pipe, or the like may be arranged inside the link pipe 80.
 図4は、比較例に係る成膜装置の模式的正面図である。 FIG. 4 is a schematic front view of the film forming apparatus according to the comparative example.
 比較例では、膜厚コントローラ41が収容容器70の内部ではなく、真空容器10の外側に設けられている。また、膜厚コントローラ41と膜厚センサ40とを繋ぐ配線411は、リンク配管80の内部に引き回されている。このようなリンク配管80に引き回された配線は、その長さが数m~10mに及ぶ場合がある。 In the comparative example, the film thickness controller 41 is provided outside the vacuum container 10 instead of inside the storage container 70. Further, the wiring 411 connecting the film thickness controller 41 and the film thickness sensor 40 is routed inside the link pipe 80. The length of the wiring routed to the link pipe 80 may range from several meters to 10 meters.
 配線411には、膜付きの水晶振動子の共振周波数に共鳴させるための高周波電圧が重畳される。また、この高周波電圧は、アナログ量である。このため、配線411の長さが長くなるほど、配線411が外的要因(ノイズ)の影響を受けやすくなる。これは、リンク配管80の内部に配線411以外の配線が複数引き回されていることに起因する。 A high frequency voltage for resonating with the resonance frequency of the crystal unit with a film is superimposed on the wiring 411. Moreover, this high frequency voltage is an analog quantity. Therefore, the longer the length of the wiring 411, the more easily the wiring 411 is affected by an external factor (noise). This is because a plurality of wirings other than the wiring 411 are routed inside the link pipe 80.
 また、成膜装置の作動中には、リンク配管80が屈曲したり、X軸方向に振動したりする。これにより、高周波電圧にとっては、配線411のインピーダンスが一定にならない場合がある。 Further, during the operation of the film forming apparatus, the link pipe 80 bends or vibrates in the X-axis direction. As a result, the impedance of the wiring 411 may not be constant for the high frequency voltage.
 例えば、図5は、成膜源の帰還制御の一例を示す図である。 For example, FIG. 5 is a diagram showing an example of feedback control of the film forming source.
 図中のSV rateは、蒸着速度の目的値(設定値)であり、MV rateは、成膜速度の制御値であり、PV rateは、成膜速度の測定値である。P1は、例えば、外的要因としてのノイズが発生した場合、ノイズが配線411に重畳する合流点を示す。 In the figure, SV rate is a target value (set value) of the vapor deposition rate, MV rate is a control value of the film formation rate, and PV rate is a measured value of the film formation rate. P1 indicates, for example, a confluence point where noise is superimposed on the wiring 411 when noise as an external factor is generated.
 成膜速度の目的値(SVrate)が設定されると、加熱機構30に目的値(SVrate)が制御信号(MVrate)として送られ、制御信号に基づいて加熱機構30が加熱される。そして、加熱機構30から受けた熱量によって成膜源20が加熱される。また、成膜源20から放出された成膜材料20mは、水晶振動子に堆積し、膜厚センサ40から信号を得た膜厚コントローラ41は、成膜速度(PVrate)を算出する。 When the target value (SVrate) of the film formation rate is set, the target value (SVrate) is sent to the heating mechanism 30 as a control signal (MVrate), and the heating mechanism 30 is heated based on the control signal. Then, the film forming source 20 is heated by the amount of heat received from the heating mechanism 30. Further, the film-forming material 20 m discharged from the film-forming source 20 is deposited on the crystal oscillator, and the film thickness controller 41, which has obtained a signal from the film thickness sensor 40, calculates the film-thickness rate (PVrate).
 この際、目的値(SVrate)と成膜速度(PVrate)とに差が生じた場合は、PID(Proportional Integral Differential)制御によって、制御信号(MVrate)が目的値(SVrate)に漸近するように補正される。これらの帰還制御は、主コントローラ60により行われる。 At this time, if there is a difference between the target value (SVrate) and the film formation rate (PVlate), the control signal (MVrate) is corrected so as to be asymptotic to the target value (SVrate) by PID (Proportional Integral Differential) control. Will be done. These feedback controls are performed by the main controller 60.
 しかし、比較例のように、成膜装置の作動中に配線411に他の配線からのノイズが重畳したり、配線411のインピーダンスが変動したりすると、膜厚コントローラ41が算出する成膜速度(PVrate)が変動する可能性がある。この結果、PID制御された制御信号(MVrate)も変動し、結局のところ、成膜源20から放出される成膜材料20mの放出量を精度よく制御されない状況が起きてしまう。 However, as in the comparative example, if noise from other wiring is superimposed on the wiring 411 or the impedance of the wiring 411 fluctuates during the operation of the film forming apparatus, the film forming speed calculated by the film thickness controller 41 ( PVrate) may fluctuate. As a result, the PID-controlled control signal (MVrate) also fluctuates, and in the end, a situation occurs in which the amount of the film-forming material 20 m discharged from the film-forming source 20 is not accurately controlled.
 これに対して、本実施形態の成膜装置1では、膜厚コントローラ41が収容容器70の内部に配置されているため、配線411がリンク配管80の内部に引き回されていない。この結果、成膜装置の作動中には配線411にノイズが重畳しにくく、または、配線411のインピーダンスが変動しにくくなる。これにより、膜厚コントローラ41が算出する成膜速度(PVrate)が安定し、PID制御された制御信号(MVrate)が安定する。この結果、成膜源20から放出される成膜材料20mの放出量は、主コントローラ60によって精度よく制御される。 On the other hand, in the film thickness controller 1 of the present embodiment, since the film thickness controller 41 is arranged inside the storage container 70, the wiring 411 is not routed inside the link pipe 80. As a result, noise is less likely to be superimposed on the wiring 411 during the operation of the film forming apparatus, or the impedance of the wiring 411 is less likely to fluctuate. As a result, the film thickness controller 41 calculates the film formation rate (PVrate) is stable, and the PID-controlled control signal (MVrate) is stable. As a result, the amount of the film-forming material 20m discharged from the film-forming source 20 is accurately controlled by the main controller 60.
 また、成膜装置1では、温度コントローラ51が収容容器70に収容されているため、熱電対がリンク配管80の内部に引き回されていない。この結果、成膜装置の作動中には熱電対にノイズが重畳しにくくなる。これにより、熱電対に生じる起電力が安定し、成膜源20の温度を精度よく計測することができる。これは、温度を目的値(SVrate)とする帰還制御に有効に働く。 Further, in the film forming apparatus 1, since the temperature controller 51 is housed in the storage container 70, the thermocouple is not routed inside the link pipe 80. As a result, noise is less likely to be superimposed on the thermocouple during operation of the film forming apparatus. As a result, the electromotive force generated in the thermocouple is stabilized, and the temperature of the film forming source 20 can be measured accurately. This works effectively for feedback control in which the temperature is set as the target value (SVrate).
 また、膜厚コントローラ41と主コントローラ60との配線601を通じての通信は、デジタル通信により行ってもよい。また、温度コントローラ51と主コントローラ60との配線603を通じて通信は、デジタル通信によりにより行ってもよい。これにより、配線601または配線603がリンク配管80に引き回されたとしても、膜厚コントローラ41と主コントローラ60との間の通信、または、温度コントローラ51と主コントローラ60との間の通信は、ノイズの影響を受けにくく、成膜源20から放出される成膜材料20mの放出量がより精度よく制御される。 Further, the communication between the film thickness controller 41 and the main controller 60 through the wiring 601 may be performed by digital communication. Further, communication may be performed by digital communication through the wiring 603 between the temperature controller 51 and the main controller 60. As a result, even if the wiring 601 or the wiring 603 is routed to the link pipe 80, the communication between the film thickness controller 41 and the main controller 60 or the communication between the temperature controller 51 and the main controller 60 is performed. It is not easily affected by noise, and the amount of the film-forming material 20m emitted from the film-forming source 20 is controlled more accurately.
 また、真空容器10の内部に収容容器70を配置しても、収容容器70は、成膜源20の下方に置かれ、収容容器70が成膜源20と連動するよう構成されている。このため、成膜装置の大型化が回避され、コンパクトな構成になる。 Further, even if the storage container 70 is arranged inside the vacuum container 10, the storage container 70 is placed below the film forming source 20, and the storage container 70 is configured to be interlocked with the film forming source 20. Therefore, the enlargement of the film forming apparatus is avoided, and the structure becomes compact.
 (変形例1) (Modification example 1)
 図6は、本実施形態の変形例1に係る成膜装置の模式的正面図である。 FIG. 6 is a schematic front view of the film forming apparatus according to the first modification of the present embodiment.
 成膜装置2においては、主コントローラ60が収容容器70に収容されている。配線601、603についても収容容器70に収容されている。 In the film forming apparatus 2, the main controller 60 is housed in the storage container 70. Wiring 601 and 603 are also housed in the storage container 70.
 このような構成あれば、配線601、603は、リンク配管80に引き回す必要がなくなり、さらに、配線601、603の長さがより短くなるため、膜厚コントローラ41と主コントローラ60との間の通信、または、温度コントローラ51と主コントローラ60との間の通信がよりノイズの影響を受けにくくなる。この結果、成膜源20から放出される成膜材料20mの放出量は、より精度よく制御される。 With such a configuration, the wirings 601 and 603 do not need to be routed to the link pipe 80, and the lengths of the wirings 601 and 603 are shorter, so that the communication between the film thickness controller 41 and the main controller 60 is performed. Alternatively, the communication between the temperature controller 51 and the main controller 60 is less susceptible to noise. As a result, the amount of the film-forming material 20m discharged from the film-forming source 20 is controlled more accurately.
 (変形例2) (Modification example 2)
 図7は、本実施形態の変形例2に係る成膜装置の模式的正面図である。 FIG. 7 is a schematic front view of the film forming apparatus according to the second modification of the present embodiment.
 成膜装置3においては、膜厚コントローラ41が膜厚コントローラユニット41u、主コントローラ60が主コントローラユニット60u、温度コントローラ51が温度コントローラユニット51uとして、それぞれの回路ユニットが一体となったコントローラモジュール71が収容容器70の内部に配置されている。 In the film forming apparatus 3, the film thickness controller 41 is the film thickness controller unit 41u, the main controller 60 is the main controller unit 60u, the temperature controller 51 is the temperature controller unit 51u, and the controller module 71 in which each circuit unit is integrated is It is arranged inside the storage container 70.
 コントローラモジュール71は、膜厚コントローラユニット41u、主コントローラユニット60u、及び温度コントローラユニット51uのそれぞれの回路ユニットがマザーボード上に集約された回路基板である。 The controller module 71 is a circuit board in which the circuit units of the film thickness controller unit 41u, the main controller unit 60u, and the temperature controller unit 51u are integrated on the motherboard.
 このような構成によれば、配線601、603は、マザーボード内でラインパターンとして形成される。さらに、コントローラモジュール71の外周が収容容器70で囲まれていることから、コントローラモジュール71は、収容容器70のシールド効果によって収容容器70外からのノイズの影響を受けにくくなる。さらには、コントローラモジュール71は回路基板であることから、それを収容する収容容器70の小型化を図ることができる。 According to such a configuration, the wirings 601 and 603 are formed as a line pattern in the motherboard. Further, since the outer circumference of the controller module 71 is surrounded by the storage container 70, the controller module 71 is less susceptible to noise from the outside of the storage container 70 due to the shielding effect of the storage container 70. Further, since the controller module 71 is a circuit board, the storage container 70 for accommodating the controller module 71 can be miniaturized.
 (変形例3) (Modification example 3)
 図8は、本実施形態の変形例3に係る成膜装置の模式的正面図である。 FIG. 8 is a schematic front view of the film forming apparatus according to the third modification of the present embodiment.
 成膜装置4においては、膜厚コントローラ41が膜厚センサ40に隣接するように配置される。例えば、膜厚コントローラ41は、膜厚センサ40の下方に設けられた収容容器73に収容されている。収容容器73は、例えば、アーム401の内部に設けられた通路(不図示)を通じて収容容器70に連通し、収容容器70と同じ圧力(例えば、大気圧)になっている。すなわち、収容容器70、73で、真空容器10よりも圧力が高い収容容器を構成される。 In the film forming apparatus 4, the film thickness controller 41 is arranged so as to be adjacent to the film thickness sensor 40. For example, the film thickness controller 41 is housed in a storage container 73 provided below the film thickness sensor 40. The storage container 73 communicates with the storage container 70 through, for example, a passage (not shown) provided inside the arm 401, and has the same pressure as the storage container 70 (for example, atmospheric pressure). That is, the storage containers 70 and 73 constitute a storage container having a higher pressure than the vacuum container 10.
 このような構成によれば、配線411がさらに短くなり、または、膜厚センサ40を膜厚コントローラ41に直接的に付設させた場合には、配線411を略すことができる。これにより、配線411は、配線411外からのノイズの影響を受けにくくなり、成膜源20から放出される成膜材料20mの放出量がより精度よく制御される。なお、成膜装置4において、配線601をデジタル配線としてもよい。 According to such a configuration, when the wiring 411 is further shortened or when the film thickness sensor 40 is directly attached to the film thickness controller 41, the wiring 411 can be omitted. As a result, the wiring 411 is less susceptible to noise from the outside of the wiring 411, and the amount of the film-forming material 20m discharged from the film-forming source 20 is controlled more accurately. In the film forming apparatus 4, the wiring 601 may be digital wiring.
 以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上述の実施形態にのみ限定されるものではなく種々変更を加え得ることは勿論である。例えば、成膜装置1、2、3は、蒸着装置に限らず、スパッタリング装置、CVD装置にも適用され得る。各実施形態は、独立の形態とは限らず、技術的に可能な限り複合することができる。 Although the embodiments of the present invention have been described above, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and it goes without saying that various modifications can be made. For example, the film forming apparatus 1, 2 and 3 can be applied not only to the vapor deposition apparatus but also to the sputtering apparatus and the CVD apparatus. Each embodiment is not limited to an independent form and can be combined as technically possible as possible.
 1、2、3、4…成膜装置
 10…真空容器
 10h…開口
 10…基板
 20…成膜源
 20m…成膜材料
 21…噴出ノズル
 30…加熱機構
 40…膜厚センサ
 41…膜厚コントローラ
 41u…膜厚コントローラユニット
 50…温度センサ
 51…温度コントローラ
 51u…温度コントローラユニット
 60…主コントローラ
 60u…主コントローラユニット
 70、73…収容容器
 71…コントローラモジュール
 75…スペーサ
 80…リンク配管
 90…基板
 90a…領域
 92…基板支持機構
 95、96…搬送機構
 98…排気機構
 401…アーム
 411…配線
 601、602、603…配線
 801、802、803、804、805…配管
1, 2, 3, 4 ... Film formation device 10 ... Vacuum container 10h ... Opening 10 ... Substrate 20 ... Film formation source 20m ... Film formation material 21 ... Ejection nozzle 30 ... Heating mechanism 40 ... Film sensor 41 ... Film controller 41u ... Film film controller unit 50 ... Temperature sensor 51 ... Temperature controller 51u ... Temperature controller unit 60 ... Main controller 60u ... Main controller unit 70, 73 ... Storage container 71 ... Controller module 75 ... Spacer 80 ... Link piping 90 ... Board 90a ... Area 92 ... Board support mechanism 95, 96 ... Conveyance mechanism 98 ... Exhaust mechanism 401 ... Arm 411 ... Wiring 601, 602, 603 ... Wiring 801, 802, 803, 804, 805 ... Piping

Claims (8)

  1.  真空容器と、
     前記真空容器に収容された成膜源と、
     前記真空容器に収容され、前記真空容器内の圧力よりも高い圧力に維持することが可能な収容容器と、
     共振周波数を有する振動子を含み、前記振動子に前記成膜源から放出する成膜材料が堆積する膜厚センサと、
     前記収容容器に収容され、前記成膜材料の堆積による前記発振周波数の変化に基づいて、前記成膜源からの前記成膜材料の放出量を算出する膜厚コントローラと
     を具備する成膜装置。
    With a vacuum container
    The film-forming source housed in the vacuum vessel and
    A storage container that is housed in the vacuum container and can be maintained at a pressure higher than the pressure inside the vacuum container.
    A film thickness sensor that includes an oscillator having a resonance frequency and deposits a film-forming material emitted from the film-forming source on the oscillator.
    A film thickness controller that is housed in the container and includes a film thickness controller that calculates the amount of the film film released from the film source based on a change in the oscillation frequency due to the deposition of the film film material.
  2.  請求項1に記載された成膜装置であって、
     前記膜厚コントローラが算出する前記放出量に基づいて、前記成膜源から放出する前記成膜材料の放出量を制御する主コントローラをさらに具備する
     成膜装置。
    The film forming apparatus according to claim 1.
    A film forming apparatus further comprising a main controller that controls the emission amount of the film forming material discharged from the film formation source based on the emission amount calculated by the film thickness controller.
  3.  請求項2に記載された成膜装置であって、
     互いに連結された複数の配管を有し、隣り合う配管同士が屈曲可能に連結されたリンク配管と、
     前記膜厚コントローラと、前記主コントローラとの間を通信させる通信配線と
     をさらに具備し、
     前記主コントローラは、前記真空容器外に設けられ、
     前記リンク配管は、前記真空容器の内部で前記収容容器に連結され、
     前記リンク配管の内部に、前記通信配線が配設された
     成膜装置。
    The film forming apparatus according to claim 2.
    A link pipe that has multiple pipes connected to each other and the adjacent pipes are flexibly connected to each other.
    Further, a communication wiring for communicating between the film thickness controller and the main controller is provided.
    The main controller is provided outside the vacuum vessel.
    The link pipe is connected to the storage container inside the vacuum container, and is connected to the storage container.
    A film forming apparatus in which the communication wiring is arranged inside the link pipe.
  4.  請求項3に記載された成膜装置であって、
     前記膜厚コントローラと前記主コントローラとが前記通信配線を通じてデジタル通信により通信をする
     成膜装置。
    The film forming apparatus according to claim 3.
    A film forming apparatus in which the film thickness controller and the main controller communicate with each other by digital communication through the communication wiring.
  5.  請求項2に記載された成膜装置であって、
     前記主コントローラが前記収容容器に収容された
     成膜装置。
    The film forming apparatus according to claim 2.
    A film forming apparatus in which the main controller is housed in the storage container.
  6.  請求項1~5のいずれか1つに記載された成膜装置であって、
     前記収容容器の圧力が大気圧である
     成膜装置。
    The film forming apparatus according to any one of claims 1 to 5.
    A film forming apparatus in which the pressure of the storage container is atmospheric pressure.
  7.  請求項1~6のいずれか1つに記載された成膜装置であって、
     前記成膜源は、前記真空容器の内部で前記収容容器に連動して移動する
     成膜装置。
    The film forming apparatus according to any one of claims 1 to 6.
    The film forming source is a film forming apparatus that moves in conjunction with the containing container inside the vacuum container.
  8.  請求項5~7のいずれか1つに記載された成膜装置であって、
     前記膜厚コントローラと前記主コントローラとは、前記収容容器の内部にコントローラモジュールとして一体となって構成されている
     成膜装置。
    The film forming apparatus according to any one of claims 5 to 7.
    The film thickness controller and the main controller are integrally formed as a controller module inside the storage container.
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