JP2004091858A - Vacuum evaporation system and method for manufacturing evaporated film-applied product - Google Patents

Vacuum evaporation system and method for manufacturing evaporated film-applied product Download PDF

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JP2004091858A JP2002254750A JP2002254750A JP2004091858A JP 2004091858 A JP2004091858 A JP 2004091858A JP 2002254750 A JP2002254750 A JP 2002254750A JP 2002254750 A JP2002254750 A JP 2002254750A JP 2004091858 A JP2004091858 A JP 2004091858A
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vacuum
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Masao Suwa
諏訪　真善夫
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Toyota Industries Corp
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Toyota Industries Corp
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a vacuum evaporation system and method for controlling a vapor deposition rate without using a quartz oscillator. <P>SOLUTION: Electric power is supplied from a controller 9 to an electric heater 6 and a material 4 for vapor deposition in a crucible 2 is heated by the electric heater 6. The pressure of the peripheral atmosphere of the material 4 is measured by a pressure sensor 8 and a controller 9 regulates the electric energy to be supplied to the electric heater 6 in such a manner that the measured value of the pressure inputted from the pressure sensor 8 attains a previously set value. As a result, the prescribed vapor deposition rate is maintained and the thickness of the evaporated film formed on the surface of a substrate 5 is controlled. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、真空蒸着装置及び方法に係り、特に蒸着速度の制御に関する。
また、この発明は、真空蒸着装置を用いて蒸着膜応用製品を製造する方法にも関している。
【０００２】
【従来の技術】
従来の真空蒸着装置の構成を図８に示す。真空容器１内にるつぼ２が配置されると共にるつぼ２に対向して基板ホルダ３が配設されている。るつぼ２内には蒸着材４が収容され、基板ホルダ３には蒸着膜を形成しようとする基板５が保持されている。るつぼ２の外周部に巻装された電気ヒータ６により蒸着材４を加熱して蒸発させると、蒸着材４の気化分子がるつぼ２から放出され、基板５の表面上に付着して蒸着膜の形成がなされる。
【０００３】
ここで、ヒータ６により加熱された蒸着材４は時々刻々蒸発して減少するため、電気ヒータ６に安定した電力を供給しても、それだけでは蒸着材４の蒸着速度を一定にすることはできず、基板５の表面上に形成される蒸着膜の厚さを精度よく制御することは困難である。そこで、図８に示されるように、真空容器１内には、基板５の近傍に蒸着速度計７が設置されており、この蒸着速度計７で計測される蒸着速度が一定となるように電気ヒータ６に供給する電力をフィードバック制御することが行われている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
蒸着速度計７としては、水晶振動子を用いたものが広く使用されている。水晶振動子の表面上に蒸着膜が形成されると、蒸着膜の分だけ質量が増加するために、水晶振動子の発信周波数が変化する。この発信周波数の変化量は質量の増加分に対応し、さらに質量の増加分は蒸着膜の厚さに対応するため、発信周波数の変化を測定することによって蒸着膜の厚さを算出することができる。
しかしながら、水晶振動子の表面上に例えば７０００〜８０００オングストローム（７００〜８００ｎｍ）もの厚さの蒸着膜が付着すると、もはや水晶振動子として使用することが困難となり、新たな水晶振動子と交換しなければならない。例えば、毎分２オングストローム（０．２ｎｍ）の膜厚速度で成膜処理を行うと、６０〜７０時間程度で水晶振動子の寿命が尽きることとなる。
【０００５】
従って、頻繁に水晶振動子を交換しなければならないという問題点があり、これにより、例えば装置維持等に手間がかかると共に費用が嵩むということが指摘されていた。
この発明は上記問題点を解消するためになされたもので、水晶振動子を用いることなく蒸着速度を制御する真空蒸着装置及び方法を提供することを目的とする。
また、この発明は、水晶振動子を用いることなく蒸着速度を制御する真空蒸着装置を用いて蒸着膜応用製品を製造する方法を提供することも目的としている。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
この発明に係る真空蒸着装置は、真空容器内で蒸着材を蒸発させることにより基板の表面上に蒸着膜を形成する真空蒸着装置において、蒸着材の周辺雰囲気の圧力を測定する圧力センサと、圧力センサで測定された圧力値に基づいて蒸着速度を制御するコントローラとを備えたものである。
蒸着材の周辺雰囲気の圧力と気化した蒸着材の量との間には一定の相関関係があり、また、気化した蒸着材の量と基板に単位時間当たりに蒸着する蒸着材の量すなわち蒸着速度との間にも一定の相関関係があるため、コントローラが蒸着材の周辺雰囲気の圧力値に基づいて蒸着速度を制御することができる。従って、水晶振動子を用いなくても蒸着速度を制御することが可能となる。
さらに、蒸着速度を時間積分したり、蒸着速度と蒸着時間に対する膜厚の対応テーブルを用いたりすることにより、蒸着速度から基板上に形成される膜厚を算出することができるため、膜厚の制御も可能となる。
【０００７】
真空容器内に蒸着材を内包するように配設されると共に基板を臨む開口部が形成された前室をさらに備え、圧力センサが前室内の圧力を測定するようにしてもよい。このようにすれば、前室がない場合に比べて、気化した蒸着材の量をより精度よく把握することができ、蒸着速度をより高精度に制御することができる。
さらに、前室の開口部に設けられたシャッターと、このシャッターを開閉させて蒸着膜の形成を制御する第二のコントローラとを備えることもできる。前室の開口部を開閉するシャッターを備えれば、シャッターを開いてから閉じるまでの間しか蒸着材が真空容器内へ移動しなくなる。このため、前室内の圧力、シャッターの開閉時間及び開口部の面積等と基板への蒸着量とが一定の関係を有し、その結果蒸着量の制御が可能となる。なお、圧力値に基づいて蒸着速度を制御するコントローラが、シャッターを開閉させて蒸着膜の形成を制御する第二のコントローラの機能を兼ね備えていてもよい。
【０００８】
蒸着材を加熱する加熱手段をさらに備え、コントローラが圧力センサで測定された圧力値に基づいて加熱手段による蒸着材の加熱を調整することにより蒸着速度を制御するように構成することもできる。加熱手段による加熱の調整によって蒸着材の気化分子の放出量が変化するので、蒸着速度の制御がなされる。
また、コントローラが圧力センサで測定された圧力値に基づいてシャッターによる前室の開口部の開放面積を調整することにより蒸着速度を制御するように構成してもよい。開口部の開放面積の調整によって前室から真空容器内へ移動する蒸着材の気化分子の量が変化するので、蒸着速度の制御がなされる。
【０００９】
この発明に係る真空蒸着方法は、真空容器内で蒸着材を蒸発させることにより基板の表面上に蒸着膜を形成する真空蒸着方法において、蒸着材の周辺雰囲気の圧力を測定し、測定された圧力値に基づいて蒸着速度を制御する方法である。蒸着材の周辺雰囲気の圧力と気化した蒸着材の量との間には一定の相関関係があり、また、気化した蒸着材の量と蒸着速度との間にも一定の相関関係があるため、蒸着材の周辺雰囲気の圧力値に基づいて蒸着速度を制御することができる。従って、水晶振動子を用いなくても蒸着速度を制御することが可能となる。
【００１０】
基板を臨む方向のみ開放させて蒸着材の周辺雰囲気を仕切り、仕切られた雰囲気内の圧力を測定して蒸着速度を制御するようにしてもよい。このようにすれば、蒸着材の周辺雰囲気を仕切らない場合に比べて、気化した蒸着材の量をより精度よく把握することができ、蒸着速度をより高精度に制御することができる。
測定された圧力値に基づいて蒸着材の加熱を調整することにより蒸着速度を制御するように構成することもできる。蒸着材の加熱の調整によって蒸着材の気化分子の放出量が変化するので、蒸着速度の制御がなされる。
【００１１】
また、この発明に係る蒸着膜応用製品の製造方法は、上記の真空蒸着装置を用いて基板上に蒸着膜を形成する方法である。従って、水晶振動子を用いることなく蒸着速度を制御して蒸着膜の形成を行うことができる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。
実施の形態１．
図１にこの発明の実施の形態１に係る真空蒸着装置の構成を示す。真空容器１内にるつぼ２が配置されると共にるつぼ２に対向して基板ホルダ３が配設されている。るつぼ２の外周部には、るつぼ２内に収容される蒸着材４を加熱して蒸発させるための加熱手段として電気ヒータ６が巻装されている。
また、真空容器１内には蒸着材４の周辺雰囲気の圧力を測定するための圧力センサ８が配置されており、この圧力センサ８にコントローラ９が接続され、さらにコントローラ９に電気ヒータ６が接続されている。
なお、真空容器１には、真空容器１内を減圧するために図示しない真空排気装置が接続されている。
【００１３】
次に、この実施の形態１の動作について図２のフローチャートを参照して説明する。
まず、るつぼ２内に蒸着材４を収容すると共に基板ホルダ３に蒸着膜を形成しようとする基板５を保持させた後、図示しない真空排気装置により真空容器１内を排気して所定の圧力に減圧する。
この状態で、ステップＳ１でコントローラ９から電気ヒータ６に所定の電力が供給され、電気ヒータ６によってるつぼ２内の蒸着材４が加熱される。そして、蒸着材４が蒸発し始めると、蒸着材４の気化分子がるつぼ２から放出され、基板ホルダ３に保持されている基板５の表面上へと付着する。
【００１４】
このとき、るつぼ２から放出された蒸着材４の気化分子により蒸着材４の周辺雰囲気の圧力が高まるが、この圧力がステップＳ２で圧力センサ８によって測定され、圧力値がコントローラ９へ送られる。ここで、蒸着材４の周辺雰囲気の圧力と気化した蒸着材４の量との間には一定の相関関係があり、また、気化した蒸着材４の量と基板５に単位時間当たりに蒸着する蒸着材４の量すなわち蒸着速度との間にも一定の相関関係があるため、コントローラ９は、圧力センサ８で測定された圧力値から蒸着速度を算出することができる。実際には、圧力センサ８から入力された圧力値が予め設定されている設定値となるように、コントローラ９はステップＳ３で電気ヒータ６に供給する電力量を調整する。これにより、所定の蒸着速度が維持され、基板５の表面上に形成される蒸着膜の厚さを制御することが可能となる。そして、ステップＳ４で所定時間が経過すると、所望の厚さの蒸着膜の形成が完了したと判断し、続くステップＳ５で電気ヒータ６への電力供給を停止する。
【００１５】
圧力センサ８は、蒸着膜の付着に起因した質量の変化を利用する水晶振動子とは異なり、極めて長い寿命を有しているので、この実施の形態１の真空蒸着装置によれば、頻繁に蒸着速度計を交換する必要がなく、容易に蒸着速度を制御して蒸着を行うことができる。すなわち、蒸着材４の周辺雰囲気の圧力値に基づいて蒸着速度及び蒸着量を制御することができる。
なお、コントローラ９が圧力センサ８で測定された圧力値から蒸着速度を算出したが、圧力値と蒸着速度との対応テーブルを予め設定しておき、この対応テーブルを参照して圧力値から蒸着速度を割り出すこともできる。
【００１６】
実施の形態２．
図３に実施の形態２に係る真空蒸着装置の構成を示す。この真空蒸着装置は、図１に示した実施の形態１の装置において、るつぼ２を内包する前室１０を真空容器１内に配設したものである。前室１０には、基板ホルダ３に保持された基板５を臨む開口部１１が形成されている。すなわち、基板５を臨む方向のみを開口部１１で開放させて前室１０により蒸着材４の周辺雰囲気が仕切られている。
【００１７】
蒸着を行う際には、まず、るつぼ２内に蒸着材４を収容すると共に基板ホルダ３に基板５を保持させ、図示しない真空排気装置により真空容器１内を排気して所定の圧力に減圧する。この状態で、図４に示されるステップＳ１でコントローラ９から電気ヒータ６に所定の電力が供給されてるつぼ２内の蒸着材４が加熱されると共にステップＳ２で圧力センサ８により前室１０で仕切られた蒸着材４の周辺雰囲気の圧力が測定される。
【００１８】
前室１０内は蒸着材４の気化分子により次第にその圧力が上昇するが、コントローラ９は、圧力センサ８から入力された圧力値が予め設定されている設定値となるように、ステップＳ３で電気ヒータ６に供給する電力量を調整する。これにより、蒸着材４の気化分子が前室１０の開口部１１を通って真空容器１内へ移動し、基板ホルダ３に保持されている基板５の表面上に付着して蒸着膜の形成を開始する。そして、ステップＳ４で所定時間が経過すると、所望の厚さの蒸着膜の形成が完了したと判断し、続くステップＳ５で電気ヒータ６への電力供給を停止する。
【００１９】
圧力センサ８が真空容器１内に配設された前室１０内の圧力を測定するので、蒸着材４の周辺雰囲気の圧力を精度よく測定することができ、実施の形態１に係る真空蒸着装置よりもさらに高精度の蒸着速度制御及び蒸着量制御が可能になる。ひいては所定の蒸着速度を維持して基板５の表面上に形成される蒸着膜の厚さを制御することができる。
また、開口部１１の個数及び面積を適宜選択することで、前室１０から真空容器１内へ移動する蒸着材４の気化分子の量を制御できるので、蒸着速度を制御することが可能となる。
【００２０】
実施の形態３．
図５に実施の形態３に係る真空蒸着装置の構成を示す。この真空蒸着装置は、図２に示した実施の形態２の装置において、前室１０の開口部１１を開閉するシャッター１２を取り付けると共に、開閉装置１３によりシャッター１２を開閉駆動するようにしたものである。コントローラ９には、圧力センサ８とるつぼ２の外周部に巻装された電気ヒータ６とが接続される他、開閉装置１３も接続されている。
【００２１】
次に、この実施の形態３の動作について図６のフローチャートを参照して説明する。まず、るつぼ２内に蒸着材４を収容すると共に基板ホルダ３に基板５を保持させ、図示しない真空排気装置により真空容器１内を排気して所定の圧力に減圧した後、ステップＳ１１で開閉装置１３によりシャッター１２を移動し、開口部１１を閉鎖して前室１０内を密封する。この状態で、ステップＳ１２でコントローラ９から電気ヒータ６に所定の電力が供給されてるつぼ２内の蒸着材４が加熱されると共にステップＳ１３で圧力センサ８により前室１０内の圧力が測定される。
【００２２】
前室１０内は蒸着材４の気化分子により次第にその圧力が上昇するが、コントローラ９は、ステップＳ１４で圧力センサ８から入力された圧力値が予め設定されている設定値に達したことを確認すると、ステップＳ１５で開閉装置１３によりシャッター１２を駆動して開口部１１を開き、前室１０を開放させる。これにより、蒸着材４の気化分子が前室１０の開口部１１を通って真空容器１内へ移動し、基板ホルダ３に保持されている基板５の表面上に付着して蒸着膜の形成を開始する。
【００２３】
その後、コントローラ９は、ステップＳ１６で圧力センサ８から入力された圧力値が設定値を維持するように、ステップＳ１７で電気ヒータ６に供給する電力量を調整する。そして、ステップＳ１８で所定時間が経過すると、所望の厚さの蒸着膜の形成が完了したと判断し、コントローラ９はステップＳ１９で開閉装置１３によりシャッター１２を移動し、開口部１１を閉鎖して前室１０内を再び密封した後、ステップＳ２０で電気ヒータ６への電力供給を停止して蒸着膜の形成を終了する。
【００２４】
このように、蒸着材４を前室１０内に密封し、圧力センサ８による前室１０内の圧力の測定値を設定値に維持した状態で前室１０を開放及び閉鎖することにより基板５の表面上への蒸着を行うので、蒸着速度の制御が容易になるだけでなく、蒸着膜形成の立ち上がり特性及び立ち下がり特性が向上し、蒸着膜の厚さを制御することが可能となる。
なお、この実施の形態３では、コントローラ９が圧力センサ８で得られた圧力値に基づいて蒸着速度を制御するだけでなく、シャッター１２の開閉による蒸着膜の形成制御をも行ったが、シャッター１２を開閉させて蒸着膜の形成を制御する第二のコントローラをコントローラ９とは別に備え、実施の形態１及び２と同様に、コントローラ９が圧力センサ８で得られた圧力値に基づいて蒸着速度を制御するだけの機能を有するものでもよい。
【００２５】
実施の形態４．
実施の形態３に係る真空蒸着装置は、図５に示した実施の形態３の装置と同様の構成を有しているが、電気ヒータ６に供給する電力量を調整することにより蒸着速度を制御する代わりに前室１０の開口部１１の開放面積を調整することにより蒸着速度を制御するようにしたものである。
【００２６】
図７に示されるように、蒸着膜の形成を開始した後、コントローラ９は、ステップＳ１６で圧力センサ８から入力された圧力値が設定値を維持するように、ステップＳ２１で開閉装置１３によりシャッター１２を移動し、前室１０の開口部１１の開放面積を調整する。そして、ステップＳ１８で所定時間が経過すると、所望の厚さの蒸着膜の形成が完了したと判断し、コントローラ９はステップＳ１９で開口部１１を閉鎖して前室１０内を再び密封し、ステップＳ２０で電気ヒータ６への電力供給を停止して蒸着膜の形成を終了する。
【００２７】
このように、前室１０の開口部１１の開放面積を調整することにより、前室１０から真空容器１内へ移動する蒸着材４の気化分子の量が変化するので、蒸着速度を制御することができる。
また、電気ヒータ６に供給する電力量の調整と開口部１１の開放面積の調整の双方を同時に行えばより高精度に蒸着速度の制御を行うことが可能となる。
【００２８】
以上説明した実施の形態１〜４に係る真空蒸着装置により、基板５の表面上に所望の厚さの蒸着膜が形成された蒸着膜応用製品を製造することができる。蒸着膜応用製品としては、例えば、ＩＣやＬＳＩ等の半導体製品、有機化合物層が形成された有機ＥＬ、透明電導膜が形成された液晶パネル、薄膜が形成された各種フィルム及びディスク等を対象とすることができる。
なお、上記の実施の形態１〜４においては、蒸着材４を加熱して蒸発させるための加熱手段としてるつぼ２の外周部に巻装された電気ヒータ６を使用したが、これに限るものではなく、例えば蒸着材４に電子ビームを照射して加熱するようにしてもよい。
【００２９】
【発明の効果】
以上説明したように、この発明によれば、蒸着材の周辺雰囲気の圧力を圧力センサで測定し、圧力の測定値に基づいて蒸着速度を制御するので、頻繁に交換することが必要な水晶振動子を用いることなく蒸着速度を制御することができる。
さらに、真空容器内に配設され且つ開口部が形成された前室で蒸着材の周辺雰囲気を仕切り、圧力センサで得られた前室内の圧力の測定値に基づいて蒸着速度を制御するようにすれば、前室がない場合に比べて、気化した蒸着材の量をより精度よく把握することができ、蒸着速度をより高精度に制御することができる。
【００３０】
さらに、前室の開口部にシャッターを設け、このシャッターを開閉させて蒸着膜の形成を制御する第二のコントローラを備えれば、前室内の圧力、シャッターの開閉時間及び開口部の面積等に基づいて蒸着量の制御が可能となる。
蒸着速度の制御は、蒸着材の加熱を調整することにより、あるいはシャッターによる前室の開口部の開放面積の調整により行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施の形態１に係る真空蒸着装置の構成を示す断面図である。
【図２】実施の形態１の動作を示すフローチャートである。
【図３】実施の形態２に係る真空蒸着装置の構成を示す断面図である。
【図４】実施の形態２の動作を示すフローチャートである。
【図５】実施の形態３に係る真空蒸着装置の構成を示す断面図である。
【図６】実施の形態３の動作を示すフローチャートである。
【図７】実施の形態４の動作を示すフローチャートである。
【図８】従来の真空蒸着装置の構成を示す断面図である。
【符号の説明】
１　真空容器、２　るつぼ、３　基板ホルダ、４　蒸着材、５　基板、６　電気ヒータ、８　圧力センサ、９　コントローラ、１０　前室、１１　開口部、１２　シャッター、１３　開閉装置。[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a vacuum deposition apparatus and method, and more particularly, to controlling a deposition rate.
The present invention also relates to a method for manufacturing a deposited film application product using a vacuum deposition apparatus.
[0002]
[Prior art]
FIG. 8 shows the configuration of a conventional vacuum deposition apparatus. A crucible 2 is arranged in a vacuum vessel 1 and a substrate holder 3 is arranged to face the crucible 2. A deposition material 4 is accommodated in the crucible 2, and a substrate 5 on which a deposition film is to be formed is held in the substrate holder 3. When the vapor deposition material 4 is heated and evaporated by the electric heater 6 wound around the outer periphery of the crucible 2, vaporized molecules of the vapor deposition material 4 are released from the crucible 2 and adhere to the surface of the substrate 5 to form a vapor deposition film. The formation is made.
[0003]
Here, since the evaporation material 4 heated by the heater 6 evaporates and decreases every moment, even if a stable electric power is supplied to the electric heater 6, the evaporation speed of the evaporation material 4 alone can be kept constant. In addition, it is difficult to accurately control the thickness of the deposited film formed on the surface of the substrate 5. Therefore, as shown in FIG. 8, a vapor deposition rate meter 7 is provided in the vicinity of the substrate 5 in the vacuum vessel 1, and the vapor deposition rate is measured so that the vapor deposition rate measured by the vapor deposition rate meter 7 becomes constant. Feedback control of the power supplied to the heater 6 is performed.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
As the deposition rate meter 7, a device using a quartz oscillator is widely used. When a vapor-deposited film is formed on the surface of the crystal unit, the transmission frequency of the crystal unit changes because the mass increases by the amount of the vapor-deposited film. Since the change in the transmission frequency corresponds to the increase in the mass and the increase in the mass corresponds to the thickness of the deposited film, the thickness of the deposited film can be calculated by measuring the change in the transmission frequency. it can.
However, if a deposited film having a thickness of, for example, 7000 to 8000 angstroms (700 to 800 nm) adheres to the surface of the crystal unit, it becomes difficult to use the crystal unit as a crystal unit, and it must be replaced with a new crystal unit. Must. For example, if the film forming process is performed at a film thickness rate of 2 angstroms (0.2 nm) per minute, the life of the crystal unit is completed in about 60 to 70 hours.
[0005]
Therefore, there is a problem that the quartz oscillator must be replaced frequently, and it has been pointed out that, for example, it takes time and effort to maintain the apparatus and the cost increases.
The present invention has been made in order to solve the above problems, and an object of the present invention is to provide a vacuum deposition apparatus and method for controlling a deposition rate without using a quartz oscillator.
Another object of the present invention is to provide a method for manufacturing a deposited film applied product using a vacuum deposition apparatus that controls a deposition rate without using a quartz oscillator.
[0006]
[Means for Solving the Problems]
A vacuum deposition apparatus according to the present invention is a vacuum deposition apparatus that forms a deposition film on a surface of a substrate by evaporating a deposition material in a vacuum vessel, wherein a pressure sensor that measures a pressure of an atmosphere around the deposition material, A controller for controlling the deposition rate based on the pressure value measured by the sensor.
There is a certain correlation between the pressure of the surrounding atmosphere of the vapor deposition material and the amount of vaporized vapor deposition material, and the amount of vaporized vapor deposition material and the amount of vapor deposition material deposited on the substrate per unit time, that is, the vapor deposition rate Has a certain correlation, the controller can control the vapor deposition rate based on the pressure value of the atmosphere around the vapor deposition material. Therefore, the deposition rate can be controlled without using a quartz oscillator.
Further, the film thickness formed on the substrate can be calculated from the vapor deposition rate by integrating the vapor deposition rate with time or using a correspondence table of the film thickness with respect to the vapor deposition rate and the vapor deposition time. Control is also possible.
[0007]
A vacuum chamber may be further provided with a front chamber provided so as to include the deposition material and having an opening facing the substrate, and the pressure sensor may measure the pressure in the front chamber. This makes it possible to more accurately grasp the amount of the vaporized vapor deposition material and control the vapor deposition rate with higher precision than when there is no front chamber.
Further, a shutter provided at the opening of the front chamber, and a second controller that opens and closes the shutter to control the formation of the deposited film can be provided. If a shutter for opening and closing the opening of the front chamber is provided, the vapor deposition material will only move into the vacuum container from the time the shutter is opened until the time it closes. For this reason, the pressure in the front chamber, the opening / closing time of the shutter, the area of the opening, and the like have a fixed relationship with the amount of vapor deposition on the substrate, and as a result, the amount of vapor deposition can be controlled. Note that the controller that controls the deposition rate based on the pressure value may also have the function of the second controller that controls the formation of the deposition film by opening and closing the shutter.
[0008]
A heating unit for heating the deposition material may be further provided, and the controller may control the deposition rate by adjusting the heating of the deposition material by the heating unit based on the pressure value measured by the pressure sensor. Since the amount of vaporized molecules released from the vapor deposition material changes by adjusting the heating by the heating means, the vapor deposition rate is controlled.
Further, the controller may control the vapor deposition rate by adjusting the open area of the opening of the front chamber by the shutter based on the pressure value measured by the pressure sensor. The adjustment of the open area of the opening changes the amount of vaporized molecules of the vapor deposition material moving from the front chamber into the vacuum vessel, so that the vapor deposition rate is controlled.
[0009]
In a vacuum deposition method according to the present invention, in a vacuum deposition method of forming a deposition film on a surface of a substrate by evaporating a deposition material in a vacuum vessel, a pressure in an atmosphere around the deposition material is measured, and the measured pressure is measured. This is a method of controlling the deposition rate based on the value. Because there is a certain correlation between the pressure of the surrounding atmosphere of the deposition material and the amount of the vaporized deposition material, and there is also a certain correlation between the amount of the vaporized deposition material and the deposition rate, The deposition rate can be controlled based on the pressure value of the atmosphere around the deposition material. Therefore, the deposition rate can be controlled without using a quartz oscillator.
[0010]
The atmosphere around the deposition material may be partitioned by opening only in the direction facing the substrate, and the pressure in the partitioned atmosphere may be measured to control the deposition rate. In this way, the amount of vaporized vapor deposition material can be grasped more accurately than when the surrounding atmosphere of the vapor deposition material is not partitioned, and the vapor deposition rate can be controlled with higher precision.
It is also possible to configure so as to control the deposition rate by adjusting the heating of the deposition material based on the measured pressure value. Since the amount of vaporized molecules released from the vapor deposition material changes by adjusting the heating of the vapor deposition material, the vapor deposition rate is controlled.
[0011]
Further, a method of manufacturing a deposited film applied product according to the present invention is a method of forming a deposited film on a substrate using the above-described vacuum deposition apparatus. Therefore, a deposition film can be formed by controlling the deposition rate without using a quartz oscillator.
[0012]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
Embodiment 1 FIG.
FIG. 1 shows a configuration of a vacuum evaporation apparatus according to Embodiment 1 of the present invention. A crucible 2 is arranged in a vacuum vessel 1 and a substrate holder 3 is arranged to face the crucible 2. An electric heater 6 is wound around the outer periphery of the crucible 2 as heating means for heating and evaporating the vapor deposition material 4 contained in the crucible 2.
Further, a pressure sensor 8 for measuring the pressure of the surrounding atmosphere of the vapor deposition material 4 is disposed in the vacuum vessel 1, a controller 9 is connected to the pressure sensor 8, and an electric heater 6 is connected to the controller 9. Have been.
In addition, a vacuum exhaust device (not shown) is connected to the vacuum vessel 1 to reduce the pressure inside the vacuum vessel 1.
[0013]
Next, the operation of the first embodiment will be described with reference to the flowchart of FIG.
First, after accommodating the vapor deposition material 4 in the crucible 2 and holding the substrate 5 on which the vapor deposition film is to be formed in the substrate holder 3, the inside of the vacuum vessel 1 is evacuated to a predetermined pressure by a vacuum exhaust device (not shown). Reduce pressure.
In this state, predetermined electric power is supplied from the controller 9 to the electric heater 6 in step S1, and the electric heater 6 heats the vapor deposition material 4 in the crucible 2. Then, when the vapor deposition material 4 starts to evaporate, vaporized molecules of the vapor deposition material 4 are released from the crucible 2 and adhere to the surface of the substrate 5 held by the substrate holder 3.
[0014]
At this time, the pressure of the atmosphere around the vapor deposition material 4 is increased by the vaporized molecules of the vapor deposition material 4 released from the crucible 2, and this pressure is measured by the pressure sensor 8 in step S 2, and the pressure value is sent to the controller 9. Here, there is a certain correlation between the pressure of the surrounding atmosphere of the vapor deposition material 4 and the amount of the vaporized vapor deposition material 4, and the amount of the vaporized vapor deposition material 4 and vapor deposition on the substrate 5 per unit time. Since there is a certain correlation between the amount of the vapor deposition material 4, that is, the vapor deposition rate, the controller 9 can calculate the vapor deposition rate from the pressure value measured by the pressure sensor 8. Actually, the controller 9 adjusts the amount of power supplied to the electric heater 6 in step S3 so that the pressure value input from the pressure sensor 8 becomes a preset value. Thereby, a predetermined deposition rate is maintained, and the thickness of the deposition film formed on the surface of the substrate 5 can be controlled. Then, when a predetermined time elapses in step S4, it is determined that the formation of the vapor-deposited film having a desired thickness has been completed, and in step S5, the power supply to the electric heater 6 is stopped.
[0015]
The pressure sensor 8 has an extremely long life unlike a quartz oscillator that uses a change in mass caused by the adhesion of a deposited film, and therefore, according to the vacuum deposition apparatus of the first embodiment, There is no need to change the evaporation rate meter, and the evaporation can be easily performed while controlling the evaporation rate. That is, the deposition rate and the deposition amount can be controlled based on the pressure value of the atmosphere around the deposition material 4.
Although the controller 9 calculates the deposition rate from the pressure value measured by the pressure sensor 8, a correspondence table between the pressure value and the deposition rate is set in advance, and the deposition rate is calculated from the pressure value by referring to the correspondence table. Can also be determined.
[0016]
Embodiment 2 FIG.
FIG. 3 shows a configuration of a vacuum evaporation apparatus according to the second embodiment. This vacuum deposition apparatus is the same as the apparatus of the first embodiment shown in FIG. 1 except that a front chamber 10 containing a crucible 2 is disposed in a vacuum vessel 1. An opening 11 facing the substrate 5 held by the substrate holder 3 is formed in the front chamber 10. That is, only the direction facing the substrate 5 is opened by the opening 11, and the surrounding atmosphere of the vapor deposition material 4 is partitioned by the front chamber 10.
[0017]
When performing vapor deposition, first, the vapor deposition material 4 is accommodated in the crucible 2 and the substrate 5 is held by the substrate holder 3, and the inside of the vacuum vessel 1 is evacuated to a predetermined pressure by a vacuum exhaust device (not shown). . In this state, a predetermined power is supplied from the controller 9 to the electric heater 6 in the step S1 shown in FIG. 4, the vapor deposition material 4 in the crucible 2 is heated, and the pressure sensor 8 separates the front chamber 10 in the step S2. The pressure of the surrounding atmosphere of the deposited material 4 is measured.
[0018]
Although the pressure in the front chamber 10 gradually increases due to the vaporized molecules of the vapor deposition material 4, the controller 9 determines in step S3 that the pressure value input from the pressure sensor 8 becomes equal to a preset value. The amount of power supplied to the heater 6 is adjusted. Thereby, the vaporized molecules of the vapor deposition material 4 move into the vacuum chamber 1 through the opening 11 of the front chamber 10 and adhere to the surface of the substrate 5 held by the substrate holder 3 to form a vapor deposition film. Start. Then, when a predetermined time elapses in step S4, it is determined that the formation of the vapor-deposited film having a desired thickness has been completed, and in step S5, the power supply to the electric heater 6 is stopped.
[0019]
Since the pressure sensor 8 measures the pressure in the anterior chamber 10 provided in the vacuum vessel 1, the pressure in the atmosphere around the vapor deposition material 4 can be accurately measured, and the vacuum vapor deposition apparatus according to the first embodiment. It becomes possible to control the deposition rate and the deposition amount with higher accuracy than in the case of the above. As a result, the thickness of the deposited film formed on the surface of the substrate 5 can be controlled while maintaining a predetermined deposition rate.
In addition, by appropriately selecting the number and area of the openings 11, the amount of vaporized molecules of the vapor deposition material 4 moving from the front chamber 10 into the vacuum vessel 1 can be controlled, so that the vapor deposition rate can be controlled. .
[0020]
Embodiment 3 FIG.
FIG. 5 shows a configuration of a vacuum evaporation apparatus according to the third embodiment. This vacuum vapor deposition apparatus is different from the apparatus of Embodiment 2 shown in FIG. 2 in that a shutter 12 for opening and closing the opening 11 of the front chamber 10 is attached, and the opening and closing device 13 drives the shutter 12 to open and close. is there. The controller 9 is connected to the pressure sensor 8 and the electric heater 6 wound around the outer periphery of the crucible 2, and also connected to an opening / closing device 13.
[0021]
Next, the operation of the third embodiment will be described with reference to the flowchart of FIG. First, the vapor deposition material 4 is accommodated in the crucible 2 and the substrate 5 is held by the substrate holder 3, and the inside of the vacuum vessel 1 is evacuated to a predetermined pressure by a vacuum evacuation device (not shown). The shutter 12 is moved by 13, the opening 11 is closed, and the inside of the front chamber 10 is sealed. In this state, the vapor deposition material 4 in the crucible 2 to which predetermined electric power is supplied from the controller 9 to the electric heater 6 from the controller 9 is heated in step S12, and the pressure in the front chamber 10 is measured by the pressure sensor 8 in step S13. .
[0022]
The pressure in the front chamber 10 gradually increases due to the vaporized molecules of the vapor deposition material 4, but the controller 9 confirms in step S14 that the pressure value input from the pressure sensor 8 has reached a preset value. Then, in step S15, the shutter 12 is driven by the opening / closing device 13, the opening 11 is opened, and the front chamber 10 is opened. Thereby, the vaporized molecules of the vapor deposition material 4 move into the vacuum chamber 1 through the opening 11 of the front chamber 10 and adhere to the surface of the substrate 5 held by the substrate holder 3 to form a vapor deposition film. Start.
[0023]
Thereafter, the controller 9 adjusts the amount of power supplied to the electric heater 6 in step S17 so that the pressure value input from the pressure sensor 8 in step S16 maintains the set value. Then, when a predetermined time has elapsed in step S18, it is determined that the formation of the vapor-deposited film having a desired thickness has been completed, and the controller 9 moves the shutter 12 by the opening / closing device 13 in step S19 to close the opening 11, and After the inside of the front chamber 10 is sealed again, the power supply to the electric heater 6 is stopped in step S20, and the formation of the deposited film is completed.
[0024]
As described above, the vapor deposition material 4 is sealed in the front chamber 10, and the front chamber 10 is opened and closed while the measured value of the pressure in the front chamber 10 by the pressure sensor 8 is maintained at the set value, so that the substrate 5 is closed. Since the vapor deposition is performed on the surface, not only the control of the vapor deposition rate is facilitated, but also the rising and falling characteristics of the vapor deposition film formation are improved, and the thickness of the vapor deposition film can be controlled.
In the third embodiment, the controller 9 not only controls the deposition rate based on the pressure value obtained by the pressure sensor 8 but also controls the formation of the deposited film by opening and closing the shutter 12. A second controller for controlling the formation of the vapor deposition film by opening and closing 12 is provided separately from the controller 9, and the controller 9 performs vapor deposition based on the pressure value obtained by the pressure sensor 8 similarly to the first and second embodiments. It may have a function only to control the speed.
[0025]
Embodiment 4 FIG.
The vacuum deposition apparatus according to the third embodiment has the same configuration as the apparatus according to the third embodiment shown in FIG. 5, but controls the deposition rate by adjusting the amount of power supplied to the electric heater 6. Instead, the vapor deposition rate is controlled by adjusting the open area of the opening 11 of the front chamber 10.
[0026]
As shown in FIG. 7, after starting the formation of the vapor deposition film, the controller 9 controls the shutter by the opening / closing device 13 in step S21 so that the pressure value input from the pressure sensor 8 maintains the set value in step S16. 12 is moved to adjust the open area of the opening 11 of the front chamber 10. Then, when a predetermined time has elapsed in step S18, it is determined that the formation of the vapor-deposited film having a desired thickness has been completed, and the controller 9 closes the opening 11 in step S19 to seal the inside of the front chamber 10 again. In S20, the power supply to the electric heater 6 is stopped, and the formation of the deposited film is completed.
[0027]
By adjusting the open area of the opening 11 of the front chamber 10 in this manner, the amount of vaporized molecules of the vapor deposition material 4 moving from the front chamber 10 into the vacuum vessel 1 changes, so that the vapor deposition rate is controlled. Can be.
In addition, if both the adjustment of the amount of power supplied to the electric heater 6 and the adjustment of the open area of the opening 11 are performed at the same time, the deposition rate can be controlled with higher accuracy.
[0028]
With the vacuum vapor deposition apparatus according to Embodiments 1 to 4 described above, a vapor deposition film applied product in which a vapor deposition film having a desired thickness is formed on the surface of the substrate 5 can be manufactured. Examples of the deposited film applied products include semiconductor products such as ICs and LSIs, organic ELs having an organic compound layer formed thereon, liquid crystal panels having a transparent conductive film formed thereon, and various films and disks having a thin film formed thereon. can do.
In the above-described first to fourth embodiments, the electric heater 6 wound around the outer periphery of the crucible 2 is used as a heating unit for heating and evaporating the vapor deposition material 4, but is not limited thereto. Instead, for example, the vapor deposition material 4 may be irradiated with an electron beam and heated.
[0029]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, the pressure of the surrounding atmosphere of the deposition material is measured by the pressure sensor, and the deposition rate is controlled based on the measured value of the pressure. The deposition rate can be controlled without using a probe.
Further, the surrounding atmosphere of the vapor deposition material is partitioned by the front chamber provided in the vacuum vessel and having the opening formed therein, and the vapor deposition rate is controlled based on the measured value of the pressure in the front chamber obtained by the pressure sensor. This makes it possible to more accurately grasp the amount of the vaporized vapor deposition material and control the vapor deposition rate with higher precision than when the front chamber is not provided.
[0030]
Furthermore, if a shutter is provided at the opening of the front chamber and a second controller is provided to open and close the shutter to control the formation of the deposited film, the pressure in the front chamber, the opening and closing time of the shutter, the area of the opening, etc. Based on this, it is possible to control the amount of deposition.
The deposition rate can be controlled by adjusting the heating of the deposition material or by adjusting the opening area of the opening of the front chamber by the shutter.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a sectional view showing a configuration of a vacuum evaporation apparatus according to Embodiment 1 of the present invention.
FIG. 2 is a flowchart showing an operation of the first embodiment.
FIG. 3 is a sectional view showing a configuration of a vacuum evaporation apparatus according to a second embodiment.
FIG. 4 is a flowchart showing the operation of the second embodiment.
FIG. 5 is a sectional view showing a configuration of a vacuum evaporation apparatus according to a third embodiment.
FIG. 6 is a flowchart showing the operation of the third embodiment.
FIG. 7 is a flowchart showing an operation of the fourth embodiment.
FIG. 8 is a cross-sectional view illustrating a configuration of a conventional vacuum evaporation apparatus.
[Explanation of symbols]
1 vacuum vessel, 2 crucible, 3 substrate holder, 4 vapor deposition material, 5 substrate, 6 electric heater, 8 pressure sensor, 9 controller, 10 front chamber, 11 opening, 12 shutter, 13 opening and closing device.

Claims (9)

真空容器内で蒸着材を蒸発させることにより基板の表面上に蒸着膜を形成する真空蒸着装置において、
蒸着材の周辺雰囲気の圧力を測定する圧力センサと、
前記圧力センサで測定された圧力値に基づいて蒸着速度を制御するコントローラと
を備えたことを特徴とする真空蒸着装置。In a vacuum deposition apparatus that forms a deposition film on the surface of the substrate by evaporating the deposition material in a vacuum vessel,
A pressure sensor for measuring the pressure of the atmosphere around the deposition material,
A controller for controlling a deposition rate based on a pressure value measured by the pressure sensor. 前記真空容器内に蒸着材を内包するように配設されると共に前記基板を臨む開口部が形成された前室をさらに備え、前記圧力センサは前記前室内の圧力を測定する請求項１に記載の真空蒸着装置。2. The pressure sensor according to claim 1, further comprising a front chamber that is provided so as to include a vapor deposition material in the vacuum container and has an opening facing the substrate, wherein the pressure sensor measures a pressure in the front chamber. 3. Vacuum evaporation equipment. 前記前室の開口部に設けられたシャッターと、このシャッターを開閉させて蒸着膜の形成を制御する第二のコントローラとをさらに備えた請求項２に記載の真空蒸着装置。The vacuum evaporation apparatus according to claim 2, further comprising a shutter provided at an opening of the front chamber, and a second controller that opens and closes the shutter to control formation of a deposition film. 蒸着材を加熱する加熱手段をさらに備え、前記コントローラは前記圧力センサで測定された圧力値に基づいて前記加熱手段による蒸着材の加熱を調整することにより蒸着速度を制御する請求項１〜３のいずれか一項に記載の真空蒸着装置。The method according to claim 1, further comprising heating means for heating the deposition material, wherein the controller controls a deposition rate by adjusting heating of the deposition material by the heating means based on a pressure value measured by the pressure sensor. The vacuum evaporation device according to any one of the preceding claims. 前記コントローラは前記圧力センサで測定された圧力値に基づいて前記シャッターによる前記前室の開口部の開放面積を調整することにより蒸着速度を制御する請求項３に記載の真空蒸着装置。4. The vacuum deposition apparatus according to claim 3, wherein the controller controls a deposition rate by adjusting an open area of the opening of the front chamber by the shutter based on a pressure value measured by the pressure sensor. 5. 真空容器内で蒸着材を蒸発させることにより基板の表面上に蒸着膜を形成する真空蒸着方法において、
蒸着材の周辺雰囲気の圧力を測定し、
測定された圧力値に基づいて蒸着速度を制御する
ことを特徴とする真空蒸着方法。In a vacuum deposition method of forming a deposition film on the surface of the substrate by evaporating the deposition material in a vacuum vessel,
Measure the pressure of the atmosphere around the deposition material,
A vacuum deposition method comprising controlling a deposition rate based on a measured pressure value. 基板を臨む方向のみ開放させて蒸着材の周辺雰囲気を仕切り、
仕切られた雰囲気内の圧力を測定して蒸着速度を制御する請求項６に記載の真空蒸着方法。Open only in the direction facing the substrate to partition the atmosphere around the deposition material,
7. The vacuum deposition method according to claim 6, wherein the deposition rate is controlled by measuring a pressure in a partitioned atmosphere. 測定された圧力値に基づいて蒸着材の加熱を調整することにより蒸着速度を制御する請求項６または７に記載の真空蒸着方法。The vacuum evaporation method according to claim 6, wherein the evaporation rate is controlled by adjusting heating of the evaporation material based on the measured pressure value. 請求項１〜５のいずれか一項に記載の真空蒸着装置を用いて基板上に蒸着膜を形成することを特徴とする蒸着膜応用製品の製造方法。A method for producing a vapor deposition film applied product, comprising forming a vapor deposition film on a substrate using the vacuum vapor deposition apparatus according to claim 1.
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