WO2008041558A1 - Dispositif de dÉpÔt en phase vapeur, dispositif de commande du dispositif de dÉpÔt en phase vapeur, procÉdÉ de commande du dispositif de dÉpÔt en phase vapeur et procÉdÉ d'utilisation du dispositif de dÉpÔt en phase vapeur - Google Patents

Dispositif de dÉpÔt en phase vapeur, dispositif de commande du dispositif de dÉpÔt en phase vapeur, procÉdÉ de commande du dispositif de dÉpÔt en phase vapeur et procÉdÉ d'utilisation du dispositif de dÉpÔt en phase vapeur Download PDF

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Definitions

  • Vapor deposition apparatus vapor deposition apparatus control apparatus, vapor deposition apparatus control method, and vapor deposition apparatus usage method
  • the present invention relates to a vapor deposition apparatus, a control apparatus for the vapor deposition apparatus, a control method for the vapor deposition apparatus, and a method for using the vapor deposition apparatus.
  • the present invention relates to a deposition apparatus with good exhaust efficiency and a control method thereof.
  • Patent Document 1 Japanese Patent Application Laid-Open No. 2000_282219
  • the degree of vacuum in the container decreases each time. For this reason, after replenishing the raw material, the time required to reduce the pressure in the container to a predetermined degree of vacuum again compared to the case where the inside of the container is always kept at the predetermined degree of vacuum without being released to the atmosphere. become longer.
  • the replenishment of raw materials consumes energy from both the energy required when restarting the exhaust system and the energy required to depressurize the container to a predetermined vacuum level after restarting. This caused the exhaust efficiency to deteriorate.
  • the replenishment of raw materials has caused a reduction in throughput and a decrease in product productivity in terms of increasing the time required to reduce the pressure in the container to a predetermined degree of vacuum again.
  • the present invention provides a new and improved vapor deposition apparatus with good exhaust efficiency, an apparatus for controlling the vapor deposition apparatus, and a control method therefor.
  • a vapor deposition apparatus that performs film deposition on a workpiece by vapor deposition, and vaporizes a film deposition material that is a film deposition raw material.
  • a vapor deposition source, a blowout mechanism connected to the vapor deposition source via a connection path, and blowing out the film-forming material vaporized in the vapor deposition source, and a built-in blowout mechanism, from the blowout mechanism A first processing container for forming a film on the object to be processed inside using the blown film forming material; and a second processing container provided separately from the first processing container and incorporating the vapor deposition source And an exhaust mechanism connected to the first processing container and exhausting the inside of the first processing container to a desired degree of vacuum.
  • vaporization includes not only the phenomenon that a liquid changes to a gas but also a phenomenon that a solid changes directly to a gas without passing through the liquid state (ie, sublimation)!
  • the second processing container in which the vapor deposition source is built in and the first processing container in which the film forming process is performed on the target object are provided separately.
  • the energy input from the power source can be made smaller than the energy conventionally required.
  • the power S can be improved to improve exhaust efficiency.
  • the first processing container is not released to the atmosphere, so the inside of the container is depressurized to a predetermined vacuum level compared to the conventional case where the entire container is released to the atmosphere. It is possible to reduce the time required. As a result, it is possible to improve the throughput and increase the productivity of the product.
  • the exhaust mechanism may be connected to the second processing container and exhaust the inside of the second processing container to a desired degree of vacuum. According to this, by reducing the pressure in the second processing container to a desired degree of vacuum, the gas molecules remaining in the container before the vaporized film-forming material (gas molecules) reaches the object to be processed. The probability of colliding with is very low. Therefore, the high heat generated from the vapor deposition source is hardly transmitted to other parts in the processing chamber. Such a vacuum heat insulation effect makes it possible to accurately control the temperature in the second processing vessel, and as a result, it is possible to improve film formation controllability and improve film uniformity and film characteristics.
  • the vapor deposition source may be arranged so that only the vicinity of the portion where the film forming material of the vapor deposition source is stored is in contact with the wall surface of the second processing container.
  • the second processing volume When the inside of the vessel is in a vacuum state, a vacuum insulation effect is generated in the container. Therefore, the heat in the second processing container is released from the portion of the vapor deposition source that is in contact with the wall surface of the second processing container to the atmospheric system outside the second processing container through the second processing container wall surface.
  • the temperature of the other part of the vapor deposition source can be made higher or the same as the temperature near the part where the film forming material is stored.
  • At least one of a concave portion or a convex portion may be formed on a wall surface in contact with the vapor deposition source. As a result, heat can be more easily released from the second processing container to the outside.
  • T is an absolute temperature
  • k is a Boltzmann constant
  • a predetermined constant is a constant
  • ⁇ can be considered as a function of absolute temperature ⁇ . This equation shows that the higher the temperature, the smaller the number of gas molecules that are physically adsorbed on the transport path.
  • the deposition source has a temperature control mechanism for controlling the temperature of the deposition source.
  • the temperature control mechanism provided in the vapor deposition source is used to reduce the number of gas molecules adhering to the vapor deposition source and the connection path while the film forming material flies to the blowing mechanism side.
  • the temperature of the vapor deposition source can be controlled.
  • the power S can be used to further improve the material usage efficiency.
  • the temperature control mechanism includes a first temperature control mechanism and a second temperature control mechanism
  • the first temperature control mechanism is a film forming material for the vapor deposition source.
  • the second temperature control mechanism is disposed on the side where the film forming material is stored, and holds the part where the film forming material is stored at a predetermined temperature.
  • the temperature of the outlet portion may be kept higher than or equal to the temperature of the portion where the film forming material is stored.
  • the first temperature control mechanism embedded in the bottom wall of the vapor deposition source in which the film forming material is stored is provided.
  • the second temperature control mechanism provided on the outlet side from which the film forming material of the vapor deposition source is discharged is a second heater embedded in the side wall of the vapor deposition source (reference numeral 410el in FIG. 3). See).
  • Examples of the temperature control using the first heater and the second heater include a method of controlling the voltage supplied from the power source to the second heater to be higher than the voltage supplied to the first heater.
  • the temperature in the vicinity of the outlet of each crucible from which the vaporized film material is released (the position indicated by r in FIG. 3) is set near the part where the film formation material of the evaporation source is stored (q in FIG. 3).
  • the force S can be increased above the temperature at the position indicated by.
  • the temperature control mechanism is configured to include a third temperature control mechanism, and the third temperature control mechanism is disposed in the vicinity of a portion where the film forming material of the vapor deposition source is stored, You may make it cool the part in which the said film-forming material was stored.
  • the evaporation source becomes a high temperature of about 200 to 500 ° C. Therefore, in order to replenish the film forming material, it is first necessary to cool the vapor deposition source. Conventionally, however, it has been necessary to spend about half a day to cool the vapor deposition source to such an extent that the material can be replenished. However, by using the third temperature control mechanism to cool the evaporation source, the maintenance time required to replenish the film forming material can be shortened.
  • An example of the third temperature control mechanism is a refrigerant supply source that ejects a refrigerant such as air (see FIG. 7).
  • thermocontrol using the refrigerant supply source for example, a method of blowing air supplied from the refrigerant supply source in the vicinity of the portion where the film forming material is stored can be mentioned. Thereby, the part in which the film-forming material is stored can be air-cooled.
  • a plurality of the deposition sources are provided, and the plurality of deposition sources correspond to the plurality of deposition sources inside the second processing container in order to detect the vaporization rates of the film forming materials stored in the plurality of deposition sources, respectively.
  • a plurality of first sensors may be provided.
  • the vapor deposition source and the blowing mechanism have been incorporated in the same container. For this reason, conventionally, it is necessary to detect the film forming speed of the mixed film forming material (that is, the generation speed of the mixed gas molecules) through the blowing mechanism! However, it was not possible to accurately detect the vaporization rate of each film-forming material vaporized by each deposition source (that is, the gas molecule generation rate of each film-forming material).
  • the vapor deposition source and the blowing mechanism are each incorporated in separate containers.
  • a plurality of first sensors corresponding to a plurality of vapor deposition sources are provided in the second processing container, and each film forming material stored in each vapor deposition source using each first sensor. It is possible to detect the film forming speed of each.
  • each evaporation source can be accurately controlled based on the vaporization rate of each single film forming material output from each sensor.
  • the mixing ratio of the mixed gas molecules blown from the blowing mechanism can be controlled with higher accuracy by more accurately bringing the vaporization rate of the film material stored in each vapor deposition source closer to the target value.
  • the controllability of the film can be improved, and a thin film having more uniform and good characteristics can be formed on the object to be processed.
  • QCM Quadrat Crystal Microbalance
  • a second sensor may be further provided inside the first processing container corresponding to the blowing mechanism.
  • the second sensor is used to pass through the blowing mechanism while detecting the vaporization rate of each film-forming material alone contained in each vapor deposition source using the first sensor.
  • the film forming speed of the mixed film forming material can be detected.
  • the temperature of each evaporation source can be controlled more accurately based on the vaporization rate of each film-forming material alone and the film-forming rate of the film-forming material mixed with them.
  • the controllability can be improved, and a more uniform and better thin film can be formed on the object to be processed. If the first sensor is provided, the second sensor is not necessarily provided.
  • a plurality of the deposition sources are provided, different types of film forming materials are respectively stored in the plurality of deposition sources, and connection paths respectively connected to the deposition sources are coupled at predetermined positions, The flow path of the connection path is adjusted to any position of the connection path before joining at the predetermined position based on the magnitude relationship of the amount per unit time of various film forming materials vaporized by a plurality of evaporation sources.
  • a flow path adjustment member is provided! /!
  • a film forming material having a small amount of vaporization per unit time passes based on the magnitude relationship of the amounts of various film forming materials vaporized by the plurality of vapor deposition sources per unit time. It is provided in the connecting path.
  • connection path has the same diameter
  • the molecular weight per unit time vaporized in the vapor deposition source is large.
  • the internal pressure of the connection path through which the film-forming material passes is the molecule per unit time vaporized in the vapor deposition source. It becomes higher than the internal pressure of the connecting path through which a small amount of film forming material passes. Therefore, gas molecules try to flow from a connection path with a high internal pressure into a connection path with a low internal pressure.
  • a flow path adjusting member is provided in the connecting path.
  • the flow path is narrowed and the passage of gas molecules is restricted in the portion where the orifice is provided.
  • the gas molecules of the film forming material can be prevented from flowing from the connection path having a high internal pressure toward the low connection path.
  • the gas molecules of each film forming material can be guided to the blowing mechanism side.
  • more gas molecules can be deposited on the object to be processed, and the use efficiency of the material can be further increased.
  • the flow path of the exhaust path is adjusted to one of the exhaust paths for exhausting a part of each vaporized film forming material to the plurality of first sensor sides and the second sensor side.
  • a flow path adjustment member is provided.
  • a plurality of the blowing mechanisms are provided, and the first processing container incorporates the plurality of blowing mechanisms, and each blowing mechanism force
  • the film forming material to be blown out causes the inside of the first processing container.
  • a plurality of film forming processes may be continuously performed on the object to be processed.
  • an organic EL film or an organic metal film may be formed on an object to be processed by vapor deposition using an organic EL film forming material or an organic metal film forming material as a raw material.
  • an apparatus for controlling the vapor deposition apparatus wherein the film forming material is detected using the plurality of first sensors.
  • a vapor deposition apparatus control device is provided that feedback-controls the temperature of the temperature control mechanism provided for each vapor deposition source based on the vaporization rate of each vapor deposition source.
  • each vapor deposition source can be accurately controlled in real time based on the vaporization rate of each film-forming material alone detected by using each first sensor.
  • the vaporization rate of the film-forming material stored in each vapor deposition source can be brought closer to the target value more accurately, and the mixture ratio of the gas mixture molecules blown out from the blow-out mechanism can be controlled more accurately.
  • the controllability of film formation is improved, and the force S for forming a more uniform and high-quality thin film on the object to be processed is reduced.
  • an apparatus for controlling the vapor deposition apparatus, the film forming material detected using the plurality of first sensors A control device for the vapor deposition apparatus that feedback-controls the temperature of the temperature control mechanism provided for each vapor deposition source based on the vaporization rate for each vapor deposition and the film deposition rate of the film deposition material detected using the second sensor. Provided.
  • the temperature of the vapor deposition source can be controlled with higher accuracy in real time. As a result, film formation controllability can be improved, and a more uniform and high-quality film can be formed on the object to be processed.
  • the controller of the vapor deposition apparatus is configured such that the temperature of the outlet portion from which the film forming material of the vapor deposition source is discharged is higher than or equal to the temperature of the portion where the film deposition material of the vapor deposition source is stored.
  • the temperature of the temperature control mechanism provided for each vapor deposition source may be feedback controlled.
  • the adhesion coefficient decreases as the temperature increases. Therefore, the temperature control mechanism provided for each vapor deposition source so that the temperature of the outlet portion from which the film deposition material of the vapor deposition source is discharged is higher than or equal to the temperature near the portion where the film deposition material is stored.
  • the temperature control mechanism provided for each vapor deposition source so that the temperature of the outlet portion from which the film deposition material of the vapor deposition source is discharged is higher than or equal to the temperature near the portion where the film deposition material is stored.
  • a method for controlling the vapor deposition apparatus, the film-forming material detected using the plurality of first sensors is provided that feedback-controls the temperature of the temperature control mechanism provided for each vapor deposition source based on the vaporization rate of each vapor deposition source.
  • a method for controlling the vapor deposition apparatus wherein the film forming material is detected using the plurality of first sensors.
  • a method for controlling a vapor deposition apparatus that feedback-controls the temperature of a temperature control mechanism provided for each vapor deposition source based on the vaporization rate for each vapor deposition and the film deposition rate of a film deposition material detected using the second sensor.
  • the temperature of each evaporation source can be accurately controlled based on the film formation rate output from each sensor.
  • film formation controllability can be improved, and a more uniform and high-quality film can be formed on the object to be processed.
  • a method of using the above-mentioned vapor deposition apparatus which is a component stored in a vapor deposition source inside the second processing container.
  • the film material is vaporized, the vaporized film forming material is blown out from the blowing mechanism through the connection path, and a film forming process is performed on the target object by the film forming material blown out inside the first processing container.
  • a method of using the applied vapor deposition apparatus is provided.
  • FIG. 1 is a perspective view of essential parts of a vapor deposition apparatus according to a first embodiment of the present invention and a modification thereof.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view taken along line AA of FIG. 1 of the vapor deposition apparatus that applies power to the first embodiment.
  • FIG. 3 is an enlarged view of the first crucible shown in FIG. 2 and its vicinity.
  • FIG. 4] is a diagram for explaining a film formed by the six-layer continuous film forming process, which focuses on the first embodiment and its modification.
  • FIG. 5 is a graph showing the relationship between temperature and adhesion coefficient.
  • FIG. 6 is a cross-sectional view taken along the line AA of FIG. Explanation of symbols
  • control unit 700 control unit BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
  • an organic EL display is formed by sequentially vapor-depositing six layers including an organic EL layer on a glass substrate (hereinafter referred to as a substrate).
  • the manufacturing method will be described as an example.
  • the vapor deposition apparatus 10 includes a first processing container 100 and a second processing container 200.
  • first processing container 100 the shape and internal configuration of the first processing container 100 will be described first, and then the shape and internal configuration of the second processing container 200 will be described.
  • the first processing container 100 has a rectangular parallelepiped shape, and the first blowing device 110a, the second blowing device 110b, the third blowing device 110c, the fourth blowing device 110d, and the fifth blowing device. 110e and a sixth blower 110f are incorporated. Inside the first processing container 100, the film formation is continuously performed on the substrate G by the gas molecules blown out from the six blowers 110.
  • the six blowers 110 are arranged at equal intervals in parallel with each other such that the longitudinal direction thereof is substantially perpendicular to the traveling direction of the substrate G!
  • a partition 120 is provided between each of the blowers 110.
  • each blower 110 has a length in the longitudinal direction equivalent to the width of the substrate G, and the shape and structure are all the same. Therefore, in the following, the fifth blower 110e is taken as an example, and the internal structure thereof is described to omit the description of the other blowers 110.
  • the fifth blower l lOe has a blower mechanism 110el in the upper part and a transport mechanism in the lower part. 110e2.
  • the blowing mechanism l lOel has a hollow inside S and has a blowing part l lOe ll and a frame 110el 2 at the top.
  • the blowing part l lOel l has an opening (see FIG. 1) penetrating the inside S at the center thereof, and blows out the vapor-deposited film forming material from the opening force.
  • the frame 110el 2 is a frame body in which the opening of the blowing part l lOel l is exposed at the center, and the blowing part l lOel l is screwed to the periphery thereof.
  • a supply pipe 110el 3 is provided.
  • the supply pipe 110el3 is used to supply an inert gas (for example, Ar gas) from the gas supply source V, not shown, to the inside S of the blowing mechanism 110el.
  • the inert gas should be supplied to improve the uniformity of the gas mixture molecules (film formation gas) present in the interior S, but it is not essential.
  • the blowing mechanism l lOel is provided with an exhaust pipe 1 10el4 that allows the inside U of the first processing vessel 100 to communicate with the inside S of the blowing mechanism l lOel by penetrating the side wall of the blowing mechanism 110el. It has been.
  • the orifice 1 10el is passed through to narrow the passage!
  • the transport mechanism 110e2 has a transport path 110e 21 penetrating the inside thereof while branching from one to four.
  • the length from branch A (inlet of transport path 110e21) to opening B of four transport paths 110e21 (exit of transport path 110e21) is almost equidistant.
  • the first processing vessel 100 is provided with a QCM300 (Quartz Crystal Microbalance) in the vicinity of the opening of the exhaust pipe 110el4.
  • the QCM 300 is an example of a second sensor that detects a generation speed of a mixed gas molecule exhausted from an opening of the exhaust pipe 110el4, that is, a film formation speed (D / R: deposition).
  • D / R deposition
  • QCM is a general term for crystal resonators designed in this way.
  • the change in frequency is considered to be determined by the change in elastic constant due to the attached substance and the thickness dimension when the attached thickness of the substance is converted into the crystal density. It can be converted into the weight of the deposit.
  • the QCM 300 outputs a frequency signal ft in order to detect the film thickness (film formation speed) attached to the crystal resonator.
  • the deposition rate detected from the frequency signal ft is used when feedback controlling the temperature of each crucible in order to control the vaporization rate of each deposition material contained in each crucible.
  • the second processing container 200 is provided separately from the first processing container 100, has a substantially rectangular parallelepiped shape, and has irregularities at the bottom. The relationship between the bottom unevenness and heat transfer will be described later.
  • the second processing vessel 200 includes a first vapor deposition source 210a, a second vapor deposition source 210b, and a third vapor deposition source 21.
  • a fourth vapor deposition source 210d a fifth vapor deposition source 210e, and a sixth vapor deposition source 210f are incorporated.
  • the first deposition source 210a, the second deposition source 210b, the third deposition source 210c, the fourth deposition source 210d, the fifth deposition source 210e, and the sixth deposition source 210f are connected to the connecting tube 220a, 220b, 220c, 220d, 2 20e, 220f, respectively, the first blower 110a, the second blower 110b, the third blower 110c, the fourth blower 110d, the fifth blower 110e, Connected to the sixth blower 110f!
  • Each vapor deposition source 210 has the same shape and structure. Therefore, in the following, the fifth evaporation source
  • the fifth evaporation source 210e includes a first crucible 210el, a second crucible 210e2, and a third crucible. There are 3 types of evaporation sources.
  • the first crucible 210el, the second crucible 210e 2 and the third crucible 210e3 are connected to the first connecting pipe 220el, the second connecting pipe 220e2 and the third connecting pipe 220e3, respectively.
  • These three connecting pipes 220e;! To 2 20e3 pass through the second processing vessel 200 and are connected at the connecting portion C, and further pass through the first processing vessel 100 to the fifth blower 110e. Connect!
  • each crucible 210el, 210e2, 210e3 different types of film-forming materials are stored as raw materials for film formation, and each crucible is heated to a high temperature of about 200 to 500 ° C, for example. Various film forming materials are vaporized.
  • Each connecting tube 220e;! To 220e3 is fitted with a valve 230e;! To valve 230e3 outside the second processing vessel (in the atmosphere), and operates to open and close each valve 230e.
  • each film-forming material gas molecule
  • the film forming raw material is replenished to each crucible, not only the inside of the second processing vessel 200 but also the inside of the connecting pipe 220e is opened to the atmosphere. Therefore, by closing each valve 230e at the time of replenishing the raw material, the communication between the inside of the connecting pipe 220e and the inside of the first processing container 100 is cut off, thereby opening the inside of the first processing container 100 to the atmosphere.
  • the inside of the first processing container 100 is maintained in a predetermined reduced pressure state.
  • the second connecting pipe 220e2 and the third connecting pipe 220e3 have a diameter within the second processing container.
  • connection pipe 220e (including the first connection pipe 220el, the second connection pipe 220e2, and the third connection pipe 220e3) is formed by connecting the vapor deposition source 210 and the blower 110 to each other. 2 A connection path for transmitting the film-forming material vaporized in 10 to the blower 110 side is formed.
  • Each crucible 210el, 210e2, 210e3 has a supply pipe 210el communicating with the inside T of the second processing vessel 200 and the inside Rl, R2, R3 of each crucible by penetrating the side wall of each crucible.
  • Each of the supply pipes 210el l, 210e21, 210e31 is used to supply an inert gas (for example, Ar gas) to the inside Rl, R2, R3 of each crucible from a gas supply source (not shown).
  • the supplied inert gas is blown through each film-forming gas present in the interior R1, R2, R3 via the connecting pipe 220e and the transport path 110e21. It functions as a carrier gas for transporting to the Oel.
  • each crucible 210el, 210e2, 210e3 communicates with the inside T of the second processing vessel 200 and the inside Rl, R2, R3 of each crucible 210e by passing through the side wall of each crucible 210e.
  • the trachea 210el 2, 210e22 and 210e32 are provided respectively.
  • the trachea 210el 2, 210e22, and 210e32 are inserted! Fiss 210el 3, 210e23, and 210e33 respectively.
  • Orifice 210el 3, 210e23, 210e33i (as shown in Fig. 3 ⁇ , with a 0.1mm diameter opening in the middle, and passages for trachea 210el 2, 210e22, 210e 32 Is becoming narrower.
  • QCMs 310a, 310b, and 310c are provided in the vicinity of the opening of the second processing container 200 ⁇ , including the opening of trachea 210el2, 210e22, and 210e32.
  • QCM310a, 310b, 310c are frequency signals fl, f2, f3 to detect the opening force of trachea 210el 2, 210e22, 210e32 and the thickness (film formation speed) of the film adhering to the crystal resonator. Is output.
  • the film formation rate obtained from the frequency signals fl, f2, and f3 is used for feedback control of the temperature of each crucible in order to control the vaporization rate of each film forming material contained in each crucible.
  • the QCM 310 is an example of a first sensor.
  • each deposition source 210e heaters 400 and 410 for controlling the temperature of each deposition source 210e are embedded.
  • the heater 400el is embedded in the bottom wall of the first crucible 210el, and the heater 410el is embedded in the side wall thereof.
  • the second crucible 210e2 and the third crucible 210e3 have heaters 400e2 and 400e3 force S embedded in their bottom walls and heaters 410e2 and 410e3 embedded in their side walls.
  • Each heater 400, 410 is connected to 600 AC power sources!
  • the control device 700 has a ROM 710, a RAM 720, a CPU 730, and an input / output I / F (interface) 740.
  • ROM 710 and RAM 720 store, for example, data indicating the relationship between frequency and film thickness, programs for feedback control of the heater, and the like.
  • the CPU 730 uses the various data and programs stored in these storage areas to generate the gas molecule generation rate of each film forming material from the signals related to the frequencies ft, fl, f2, and f3 input to the input / output I / F.
  • Heater 400el to 400e3 and heater 41 Oe ! Obtain the voltage to be applied to 410e3 and send it to AC power supply 600 as a temperature control signal I believe.
  • the AC power supply 600 applies a desired voltage to each heater based on the temperature control signal transmitted from the control device 700.
  • An O-ring 500 is provided on the lower outer wall side of the first processing container 100 through which the connecting pipe 220e passes, and the communication between the atmospheric system and the first processing container 100 is shut off.
  • the inside of the processing container 1 is kept airtight.
  • O-rings 510, 520, and 530 are respectively provided on the upper outer wall side of the second processing vessel 200 through which the connecting pipes 220el, 220e2, and 220e3 pass, respectively.
  • the communication with the second processing container 200 is blocked, and the inside of the second processing container 200 is kept airtight.
  • the inside of the first processing container 100 and the inside of the second processing container 200 are depressurized to a predetermined vacuum level by an exhaust device (not shown).
  • the substrate G is electrostatically adsorbed on a stage (not shown) having a slide mechanism above the first processing container 100, and as shown in FIG.
  • Each blower 110a partitioned by the partition 120; slightly above 110f, the first blower 110a ⁇ second blower 110b ⁇ third blower 110c ⁇ fourth blower 110d ⁇ It moves at a predetermined speed in the order of the fifth blower 110e ⁇ the sixth blower 110f.
  • different desired film strength layers are laminated on the substrate G by the film forming materials blown from the blowers 110a to 110f, respectively.
  • FIG. 4 shows the state of each layer stacked on the substrate G as a result of performing the six-layer continuous film forming process using the vapor deposition apparatus 10.
  • the third blue light-emitting layer, the fourth red light-emitting layer, and the fifth layer are formed on the substrate G by the film forming material blown from each blower.
  • the green light emitting layer and the sixth electron transport layer are formed.
  • the six-layer continuous film forming process of the vapor deposition apparatus 10 described above, six films are continuously formed in the same container (that is, the first processing container 100). As a result, throughput can be improved and product productivity can be improved. Further, unlike the conventional case, it is not necessary to provide a plurality of processing containers for each film to be formed, so that the equipment is not enlarged and the equipment cost can be reduced.
  • the film forming process is performed as described above, it is necessary to maintain the inside of the first processing container 100 at a desired degree of vacuum as described above. This is because a vacuum insulation effect can be obtained by maintaining the inside of the first processing vessel 100 at a desired degree of vacuum, and thus the temperature in the first processing vessel 100 can be accurately controlled. It is. As a result, the controllability of the film formation can be improved, and a uniform and high-quality thin film can be formed on the substrate G in multiple layers.
  • the second processing container 200 containing the vapor deposition source is separate from the first processing container 100 that performs the film forming process on the substrate G. It is provided as a container.
  • the film forming material is replenished, it is not necessary to release only the second processing container 200 to the atmosphere, and it is not necessary to release the first processing container 100 to the atmosphere.
  • the energy input from the power supply is reduced by the power required to reduce the energy required in the past. As a result, you can improve your skewers with the power S.
  • the first processing container 100 When the film forming material is replenished, the first processing container 100 is not released to the atmosphere. others Therefore, it is possible to shorten the time for reducing the pressure in the container to a predetermined degree of vacuum compared to the conventional case where the entire container is released to the atmosphere. This can improve throughput and increase product productivity.
  • the inside of the second processing container 200 is also evacuated to a desired degree of vacuum because the inside of the second processing container 200 is depressurized to a desired degree of vacuum. This is because the temperature in the second processing vessel 200 is accurately controlled by the vacuum heat insulating effect. Thereby, the controllability of the film formation can be improved, and a more uniform and good quality thin film can be formed on the substrate G.
  • each crucible has only its bottom surface (an example of the vicinity of the portion where the film forming material is stored). Placed in contact with the recess in the bottom wall of the vessel 200!
  • ⁇ can be considered as a function of absolute temperature ⁇ . Therefore, the inventors performed calculations to confirm the relationship between temperature and adhesion coefficient using this equation.
  • ⁇ -NPD diphenyl naphthyldiamine: an example of an organic material
  • Figure 5 shows the calculation results. From this result, we were able to confirm the tendency that the higher the temperature (° C), the smaller the adhesion coefficient. In other words, this indicates that the higher the temperature, the smaller the number of gas molecules that are physically adsorbed on the transport path.
  • the vapor deposition apparatus 10 has a temperature control mechanism that controls the temperature of the vapor deposition source 210.
  • the evaporation source 210e is provided with a heater 400e and a heater 410e for each crucible.
  • the heater 400e corresponds to a first temperature control mechanism disposed on the portion (position indicated by q in FIG. 3) where the film forming material of each crucible is stored.
  • the heater 410e corresponds to a second temperature control mechanism disposed on the outlet side of each crucible (position indicated by r in FIG. 3) from which the film-forming material vaporized in each crucible comes out. .
  • AC power 600 force is also applied to heater 410e.
  • Voltage power applied to heater 400e is greater than or equal to the voltage applied to heater 400e. Above or equal to the temperature.
  • the temperature of the heaters 400 and 410 is feedback controlled by the control of the control apparatus 700.
  • the deposition source 210 is feedback controlled by the control of the control apparatus 700.
  • the vapor deposition source 210 and the blower 110 are built in separate containers.
  • the control device 700 is placed in each of the plurality of crucibles based on the frequency (frequency fl, f2, f3) of the crystal resonator output from the QCM 310 provided for each of the plurality of vapor deposition sources 210.
  • the vaporization rates of various film forming materials are detected.
  • the control device 700 accurately feedback-controls the temperature of each vapor deposition source 210 based on the vaporization rate.
  • the vaporization rate of the film forming material stored in each vapor deposition source 210 is more accurately brought close to the target value, so that the amount and the mixture ratio of the mixed gas molecules blown out from the blower 110 can be more accurately set.
  • Good control power S As a result, the controllability of the film formation is improved, and the ability to form a uniform and high-quality thin film on the substrate G is controlled.
  • the QCM 300 is arranged corresponding to the blower 110, and the control device 700 is configured to control the vibration frequency (frequency) of the crystal resonator output from the QCM 300. Based on ft), the film formation speed of the mixed gas molecules blown out from the blower 110 is obtained.
  • the control device 700 detects not only the vaporization rate of the film forming material stored in each evaporation source 210 but also the generation rate of the mixed gas molecules passing through the blower 110 indicating the final result. To do. As a result, know how much each gas molecule adheres to the connection tube 220 etc. and is lost while passing from the vapor deposition source 210 to the blower 110 through the connection tube 220! Power S can be. Thus, by controlling the temperature of each deposition source 210 with higher accuracy based on the vaporization rate of gas molecules of various film forming materials alone and the generation rate of mixed gas molecules mixed with them, it is possible to achieve better and better quality. A film having characteristics can be formed on the workpiece.
  • the QCM 300 is preferably provided, but is not essential.
  • any one of the connection pipes 220 connected to the evaporation source 210 has any one before the joint C based on the molecular weight per unit time of various film forming materials vaporized by a plurality of evaporation sources. You can install an orifice at that position.
  • a material, B material, and Alq are film forming materials.
  • the molecular weight per unit time of the A material vaporized in the first crucible 210el is equal to the B material vaporized in the second crucible 210e2 and the Alq (aluminum vaporized in the third crucible 210e3. -tris-8-hydroxyquinoline) unit time
  • the internal pressure of the connecting path 220el through which the A material passes is the communication through which the B material and Alq pass.
  • connection path 220e has the same diameter, gas molecules try to flow from the connection path 220el having a high internal pressure to the connection paths 220e2 and 220e3 having a low internal pressure via the coupling portion C.
  • the orifice passes through the film-forming material with a small amount of vaporization based on the magnitude relationship of the amount of various film-forming materials vaporized by a plurality of vapor deposition sources (crucibles) per unit time. It is preferably provided in the tube 220e.
  • the orifice 240e may or may not be provided at all, regardless of the magnitude relationship of the amount of various film forming materials per unit time, and any of the three connecting pipes 220e;! To 220e3, One may be provided. Further, the orifice 240e is provided with a force that can be provided at any position before the connecting position C of the connecting pipe 220e ;! to 220e3. In order to prevent the backflow of the vaporized film forming material to the deposition source 210e, It is preferable to provide it near the coupling position C rather than near 210e.
  • the molecular weight to be exhausted can be reduced by restricting the amount of gas molecules that pass through each exhaust passage by each orifice.
  • wasteful exhaustion of gas molecules of the film forming material can be suppressed and the usage efficiency of the material can be further increased.
  • the orifices 240e2, 240e3, 110el 5, 210el 3, 210e23, and 210e33 are examples of a flow path adjusting member that adjusts the flow path of the connection pipe or the flow path of the exhaust path.
  • a flow path adjusting member there is an opening variable valve that adjusts the flow path of the pipe by changing the opening degree of the valve.
  • a refrigerant supply source 800 shown in FIG. 6 is provided instead of the power source 600 shown in FIG. 2 provided outside the vapor deposition apparatus 10. Further, as a temperature control mechanism, a refrigerant supply path 810 shown in FIG. 6 is embedded in the wall surface of the second processing container 200 instead of the heaters 400 and 410 shown in FIG.
  • the refrigerant supply source 800 circulates and supplies the refrigerant to the refrigerant supply path 810. As a result, the portion of the vapor deposition source 210 containing the film forming material can be cooled.
  • the evaporation source 210 becomes a high temperature of about 200 to 500 ° C. Therefore, in order to replenish the film forming material, it is necessary to first cool the vapor deposition source 210 to a predetermined temperature. Conventionally, it took about half a day to cool the vapor deposition source 210 to a predetermined temperature. However, in this modification, the vapor deposition source 210 is cooled using the refrigerant supply source 800 and the refrigerant supply path 810. As a result, the maintenance time required to replenish the film forming material can be shortened.
  • the refrigerant supply source 800 and the refrigerant supply path 810 are an example of a third temperature control mechanism.
  • Other examples of temperature control using the third temperature control mechanism include, for example, a refrigerant supply source A method of cooling the portion containing the film-forming material by directly blowing a refrigerant such as air supplied from 800 near the portion containing the film-forming material can be mentioned.
  • a refrigerant supply source A method of cooling the portion containing the film-forming material by directly blowing a refrigerant such as air supplied from 800 near the portion containing the film-forming material can be mentioned.
  • water cooling may be used, the temperature of the vapor deposition source 210 is high, and air cooling is preferable in consideration of a rapid expansion change.
  • the size of the glass substrate that can be formed by the vapor deposition apparatus 10 in each embodiment described above is 730 mm X 920 mm or more.
  • the vapor deposition system 10 has a G4.5 substrate size of 7 30 mm x 920 mm (dimension in Channo: 1000 mm x 1190 mm) and a G5 substrate size of 1100 mm x 1300 mm (dimension in Channo: 1470 mm x 1590 mm). Can be processed.
  • the vapor deposition apparatus 10 can also perform film formation on a wafer having a diameter of, for example, 20 Omm or 300 mm. That is, the object to be processed includes a glass substrate and a silicon wafer.
  • an upper surface of a film formed on a subject with light output from a light source may be used.
  • an interferometer for example, a laser interferometer
  • the operations of the respective units are related to each other, and the force S that does not take into account the relationship between them and the force S that can be replaced as a series of operations.
  • the embodiment of the invention of the vapor deposition apparatus can be made an embodiment of the method of using the vapor deposition apparatus, and the embodiment of the control apparatus of the vapor deposition apparatus can be changed to the method of controlling the vapor deposition apparatus.
  • the power of the embodiment can be increased.
  • the organic EL multilayer film forming process is performed on the substrate G using a powdery (solid) organic EL material as the film forming material.
  • the vapor deposition apparatus uses, for example, a liquid organic metal mainly as a film forming material, and decomposes the vaporized film forming material on a target object heated to 500 to 700 ° C.
  • MOCVD Metal Organic Chemical Vapor Deposition
  • the vapor deposition apparatus according to the present invention may be used as an apparatus for forming an organic EL film or an organic metal film on an object by vapor deposition using an organic EL film forming material or an organic metal film forming material as a raw material! / ,.

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Description

明 細 書
蒸着装置、蒸着装置の制御装置、蒸着装置の制御方法および蒸着装置 の使用方法
技術分野
[0001] 本発明は，蒸着装置、蒸着装置の制御装置、蒸着装置の制御方法および蒸着装 置の使用方法に関する。特に、排気効率のよい蒸着装置およびその制御方法に関 する。
背景技術
[0002] フラットパネルディスプレイなどの電子機器を製造する際、所定の成膜材料を気化 させて、これにより生成された気体分子を被処理体に付着させることによって、被処 理体を成膜する蒸着法が広く用いられている。このような技術を用いて製造した機器 のうち、特に、有機 ELディスプレイは、自発光し、反応速度が早ぐ消費電力が少な い等の点において液晶ディスプレイより優れていると言われている。このため、今後、 ますますの需要が見込まれるとともに大型化が予測されるフラットパネルディスプレイ の製造業界において、有機 ELディスプレイへの注目度は高ぐこれに伴い、有機 EL ディスプレイを製造する際に用いられる上記技術も非常に重要になっている。
[0003] このような社会的背景から注目が集まって!/、る上記技術は、蒸着装置によって具現 化される。この蒸着装置において、従来、成膜材料を気化させる蒸着源と気化された 有機分子を被処理体に向けて吹き出す吹出し機構とは、同一容器内に格納されて いた。よって、蒸着源に納められた成膜材料を気化させ、吹き出し機構から吹き出さ せて被処理体に付着させるという一連の成膜処理は同一容器内で行われていた（た とえば，特許文献 1を参照。）。
[0004] しかし、上記一連の成膜処理の際には、容器内を所定の真空度に保持する必要が ある。なぜなら、蒸着源は、成膜材料を気化させるために 200°C〜500°C程度の高 温になるため、大気中で成膜処理すると、成膜材料の分子が被処理体に達する前に 、容器内の残存気体分子に衝突することを繰り返すことにより、蒸着源から発生した 高熱が処理室内の、たとえば各種センサ等の部品に伝わり、各部品の特性を悪化さ せたり、部品自体の破損を招くからである。
[0005] これに対して、容器内を所定の真空度に保持して成膜処理を実行すると、成膜材 料の分子が被処理体に達する前に、容器内の残存気体分子に衝突する確率は非常 に低くなるため、蒸着源力 発生した熱が処理室内の他の部品に伝わらない (真空 断熱)。これにより、容器内の温度を精度良く制御することができる。この結果、成膜 の制御性を高め、被処理体に均一かつ良質な膜を形成することができる。
[0006] 特許文献 1：特開 2000 _ 282219号公報
発明の開示
[0007] しかしながら、成膜時、蒸着源に納められた成膜材料は、気化して吹き出し機構か ら吹き出され、常に消費されていく。このため、随時、蒸着源に成膜材料を補充する 必要がある。その際、従来においては、毎回、容器内を大気に解放しなければなら ず、その度に排気装置の電源をオフする必要があった。このため、原料補充後、排 気装置の電源を再びオンする度に多大な投入エネルギーを要していた。
[0008] また、蒸着源に原料を補充する際に容器内を大気に解放すると、その度に容器内 の真空度が下がる。このため、原料補充後、再び容器内を所定の真空度にまで減圧 するために必要な時間は、容器内を大気に解放することなく常に所定の真空度に保 ち続けていた場合に比べて長くなる。この結果、原料の補充は、排気装置を再起動 するときに必要なエネルギーと再起動後容器内を再び所定の真空度にまで減圧する ために必要なエネルギーとの両面からエネルギーを消耗するという点で排気効率を 悪化させる原因となっていた。さらに、原料の補充は、再度容器内を所定の真空度に まで減圧するために必要な時間を増大させるという点で、スループットを低下させ、製 品の生産性を低下させる原因となっていた。
[0009] 上記問題を解消するために，本発明では，排気効率のよい、新規かつ改良された 蒸着装置、その蒸着装置を制御する装置およびその制御方法が提供される。
[0010] すなわち，上記課題を解決するために，本発明のある観点によれば，蒸着により被 処理体を成膜処理する蒸着装置であって、成膜の原料である成膜材料を気化させる 蒸着源と、連結路を介して上記蒸着源に連結され、上記蒸着源にて気化された成膜 材料を吹き出す吹き出し機構と、上記吹き出し機構を内蔵し、その吹き出し機構から 吹き出された成膜材料により内部にて被処理体に成膜処理を施す第 1の処理容器と 、上記第 1の処理容器と別体で設けられ、上記蒸着源を内蔵する第 2の処理容器と、 上記第 1の処理容器に接続され、上記第 1の処理容器内を所望の真空度にまで排 気する排気機構とを備えた蒸着装置が提供される。
[0011] ここで、気化とは、液体が気体に変わる現象だけでなぐ固体が液体の状態を経ず に直接気体に変わる現象 (すなわち、昇華)も含んで!/、る。
[0012] これによれば、蒸着源を内蔵する第 2の処理容器と被処理体に成膜処理が施され る第 1の処理容器とは別体で設けられる。これにより、成膜材料を補充する際に、第 2 の処理容器のみを大気に解放すればよぐ第 1の処理容器を大気に解放する必要が なくなる。これにより、成膜材料の補充後、電源から投入されるエネルギーを、従来必 要であったエネルギーよりも小さくすることができる。この結果、排気効率を向上させ ること力 Sでさる。
[0013] また、成膜材料を補充する際にも第 1の処理容器は大気に解放されないため、容 器全体を大気に解放していた従来に比べて容器内を所定の真空度にまで減圧する 時間を短縮すること力 Sできる。これにより、スループットを向上させ、製品の生産性を 高めること力 Sでさる。
[0014] 上記排気機構は、上記第 2の処理容器に接続され、上記第 2の処理容器内を所望 の真空度にまで排気するようにしてもよい。これによれば、第 2の処理容器内を所望 の真空度まで減圧することにより、気化された成膜材料 (気体分子）が被処理体に達 する前に容器内に残存している気体分子に衝突する確率は非常に低くなる。よって 、蒸着源から発生した高熱は、処理室内の他の部品にほとんど伝わらない。このよう な真空断熱効果によって第 2の処理容器内の温度を精度良く制御することができ、こ の結果、成膜の制御性を高め、膜の均一性および膜の特性を向上させることができ る。また、蒸着源力 発生した高熱が第 2の処理室内のたとえば、各種センサ等の部 品に伝わり、各部品の特性を悪化させたり、部品自体の破損を招くことを回避するこ と力 Sできる。さらに、第 2の処理容器に断熱材を使用する必要もなくなる。
[0015] 上記蒸着源は、上記蒸着源の成膜材料が納められた部分近傍のみが上記第 2の 処理容器の壁面と接するように配置されていてもよい。上述したように、第 2の処理容 器の内部が真空状態にある場合、容器内には真空断熱効果が生じている。よって、 第 2の処理容器内の熱は、蒸着源のうち第 2の処理容器の壁面と接している部分か ら第 2の処理容器壁面を経て第 2の処理容器外の大気系に放出される。これにより、 成膜材料が納められた部分近傍の温度より、蒸着源のその他の部分の温度を高い 力、または同一にすることができる。
[0016] 上記第 2の処理容器には、上記蒸着源と接する壁面にて凹部または凸部の少なく ともいずれかが形成されていてもよい。これにより、第 2の処理容器から外部へさらに 熱を放出しやすくすることができる。
[0017] ここで、書籍名 薄膜光学（出版社 丸善株式会社 発行者 村田誠四郎 発行年 月日 平成 15年 3月 15日 発行 平成 16年 4月 10日 第 2刷発行）の記載によれば 、基板上に入射した蒸発分子 (気体分子）は、決してそのまま基板に付着して、降り 積もるように膜を形成するわけではなぐ入射した分子の一部は反射し、真空中に跳 ね返される。また、表面に吸着した分子は表面上を動き回り、あるものは再び真空に 飛び出し、あるものは基板のあるサイトにつかまって膜を形成する。分子が吸着状態 にある平均時間（平均滞留時間 τ )は、脱離の活性化エネルギーを Eaとすると、 τ = τ exp (Ea/kT)にて表される。
0
[0018] Tは絶対温度、 kはボルツマン定数、 は所定の定数であるから、平均滞留時間
0
τは、絶対温度 Τの関数と考えられる。そして、この式は、温度が高くなればなるほど 、輸送路に物理的に吸着する気体分子の数が少なくなることを示している。
[0019] 以上から、蒸着源の成膜材料が納められた部分近傍の温度より、蒸着源のその他 の部分の温度を高いかまたは同一にすることにより、成膜材料が蒸着源や連結路に 付着する確率を低くすることができる。これにより、より多くの気体分子を吹き出し機構 力、ら吹き出させ、被処理体に付着させることができる。この結果、材料の使用効率を 上げ、生産コストを下げること力 Sできる。また、上記のように蒸着源や連結路に付着す る気体分子の数を少なくすることにより蒸着源や連結路に付着した堆積物をタリー二 ングする周期を長くすることができる。これにより、スループットを向上させ、製品の生 産性を向上させることができる。
[0020] 上記蒸着源は、上記蒸着源の温度を制御する温度制御機構を有して!/、てもよ!/、。 これによれば、蒸着源に設けられた温度制御機構を用いて、成膜材料が吹き出し機 構側に飛来する間に蒸着源や連結路に付着する気体分子の数をより少なくするよう に、蒸着源の温度を制御することができる。この結果、材料の使用効率をより向上さ せること力 Sでさる。
[0021] 具体的には、上記温度制御機構は、第 1の温度制御機構および第 2の温度制御機 構を含んで構成され、上記第 1の温度制御機構は、上記蒸着源の成膜材料が納めら れた部分側に配設され、上記成膜材料が納められた部分を所定の温度に保持し、 上記第 2の温度制御機構は、上記蒸着源の成膜材料が放出される出口側に配設さ れ、上記出口部分の温度を上記成膜材料が納められた部分の温度より高くまたは同 一に保持するようにしてもよい。
[0022] 上記蒸着源の成膜材料が納められた部分側に配設された第 1の温度制御機構の 一例としては、成膜材料が納められた蒸着源の底壁に埋め込まれた第 1のヒータが 挙げられる（図 3の符号 400elを参照）。また、蒸着源の成膜材料が放出される出口 側に設けられた第 2の温度制御機構の一例としては、蒸着源の側壁に埋め込まれた 第 2のヒータが挙げられる（図 3の符号 410elを参照）。第 1のヒータ及び第 2のヒータ を用いた温度制御としては、たとえば、電源から第 2のヒータに供給する電圧を第 1の ヒータに供給する電圧より高く制御する方法が挙げられる。これにより、気化された成 膜材料が放出される各るつぼの出口近傍（図 3の rにて示した位置）の温度を、蒸着 源の成膜材料が納められた部分近傍（図 3の qにて示した位置）の温度より高くするこ と力 Sできる。
[0023] また、上記温度制御機構は、第 3の温度制御機構を含んで構成され、上記第 3の 温度制御機構は、上記蒸着源の成膜材料が納められた部分近傍に配設され、上記 成膜材料が納められた部分を冷却するようにしてもよい。
[0024] 成膜時、蒸着源は、 200〜500°C程度の高温になる。よって、成膜材料を補充する ためには、まず、蒸着源を冷却する必要があるが、従来、蒸着源を材料が補充できる 程度まで冷却するために、約半日費やす必要があった。し力もながら、第 3の温度制 御機構を用いて蒸着源を冷却することにより、成膜材料を補充するために必要なメン テナンス時間を短縮することができる。 [0025] 第 3の温度制御機構の一例としては、たとえば、空気等の冷媒を噴出する冷媒供 給源が挙げられる（図 7を参照）。冷媒供給源を用いた温度制御としては、たとえば、 冷媒供給源から供給された空気を成膜材料が納められた部分近傍に吹きつける方 法が挙げられる。これにより、成膜材料が納められた部分を空冷することができる。
[0026] 上記蒸着源は、複数設けられ、上記複数の蒸着源に納められた成膜材料の気化 速度をそれぞれ検出するために、第 2の処理容器の内部にて上記複数の蒸着源に 対応して複数の第 1のセンサを備えるようにしてもよい。
[0027] 従来、蒸着源と吹き出し機構とは、同一容器内に内蔵されていた。このため、従来 にお!/、ては、吹き出し機構を通過して!/、る混合された成膜材料の成膜速度（すなわ ち、混合された気体分子の生成速度）を検出することはできたが、各蒸着源にて気化 される各成膜材料単体の気化速度（すなわち、各成膜材料単体の気体分子の生成 速度）をそれぞれ正確に検出することはできなかった。
[0028] しかしながら、この蒸着装置では、蒸着源と吹き出し機構とが、別々の容器内にそ れぞれ内蔵されている。これによれば、第 2の処理容器内に複数の蒸着源に対応し て複数の第 1のセンサをそれぞれ設け、各第 1のセンサを用いて各蒸着源に納めら れた各成膜材料の成膜速度をそれぞれ検知することができる。
[0029] これにより、各センサから出力された各単体の成膜材料の気化速度に基づいて、各 蒸着源の温度を精度よく制御することができる。この結果、各蒸着源に納められた成 膜材料の気化速度をより正確に目標値に近づけることにより、吹き出し機構から吹き 出される混合気体分子の混合比をより精度良く制御することができる。この結果、成 膜の制御性を高め、より均一かつ良好な特性をもつ薄膜を被処理体に形成すること ができる。
[0030] 各センサから出力された各成膜材料（単体）の気化速度に基づいて、各蒸着源の 温度を精度よく制御するためには、たとえば、 QCM (Quartz Crystal Microbalance) が用いられる。以下に、 QCMの簡単な原理について説明する。
[0031] 水晶振動子表面に物質を付着させ、水晶振動体寸法、弾性率、密度等を等価的 に変化させた場合、振動子の圧電気性質により以下の式で表される電気的共振周 波数 fの変化が起こる。 f = l/2t (^C/ ) t :水晶片の厚み C :弾性定数 密度
[0032] この現象を利用し、水晶振動子の共振周波数の変化量により極めて微量な付着物 を定量的に測定する。このように設計された水晶振動子の総称が QCMである。上式 に示したように、周波数の変化は、付着物質による弾性定数の変化と物質の付着厚 みを水晶密度に換算したときの厚み寸法で決まるものと考えられ、この結果、周波数 の変化を付着物の重量に換算することができる。
[0033] 上記吹き出し機構から吹き出される成膜材料の成膜速度を検出するために、第 1の 処理容器の内部にて上記吹き出し機構に対応して第 2のセンサをさらに備えていて あよい。
[0034] これによれば、第 1のセンサを用いて各蒸着源に納められた各成膜材料単体の気 化速度をそれぞれ検出しながら、第 2のセンサを用いて吹き出し機構を通過している 混合された成膜材料の成膜速度を検出することができる。これにより、各気体分子が 連結路等を介して蒸着源から吹き出し機構まで通過する間に、連結路等にどのくら い付着して損失しているかを知ることができる。これにより、各種成膜材料単体の気 化速度とそれらが混合された成膜材料の成膜速度とに基づいて、各蒸着源の温度を さらに精度よく制御すること力でき、この結果、成膜の制御性を高め、より均一かつ良 質な薄膜を被処理体に形成することができる。なお、第 1のセンサが設けられていれ ば、第 2のセンサは必ずしも設ける必要はなレ、。
[0035] 上記蒸着源は、複数設けられ、上記複数の蒸着源には、異なる種類の成膜材料が それぞれ納められ、各蒸着源にそれぞれ連結された連結路は、所定位置で結合し、 上記複数の蒸着源にて気化する各種成膜材料の単位時間当たりの量の大小関係に 基づき、上記所定位置にて結合する前の連結路のいずれかの位置に上記連結路の 流路を調整する流路調整部材が設けられて!/、てもよ!/、。
[0036] たとえば、上記流路調整部材は、上記複数の蒸着源にて気化する各種成膜材料 の単位時間当たりの量の大小関係に基づき、単位時間当たりの気化量が少ない成 膜材料が通過する連結路に設けられる。
[0037] 連結路が同じ径を持つ場合、蒸着源にて気化する単位時間当たりの分子量が多い 成膜材料が通る連結路の内部圧力は、蒸着源にて気化する単位時間当たりの分子 量が少ない成膜材料が通る連結路の内部圧力より高くなる。よって、気体分子は、内 部圧力が高い連結路から内部圧力が低い連結路に流れ込もうとする。
[0038] しかし、これによれば、複数の蒸着源にて気化する各種成膜材料の単位時間当た りの量の大小関係に基づき、単位時間当たりの気化量が少ない成膜材料を通過させ る連結路に流路調整部材が設けられる。たとえば、流路調整部材として中央に開口 を有するオリフィス (仕切り板）を用いた場合、オリフィスが設けられた部分では、流路 が狭められ気体分子の通過が制限される。
[0039] これにより、内部圧力が高い連結路から低い連結路へ向けて成膜材料の気体分子 が流れ込むことを回避することができる。このようにして、成膜材料の気体分子を逆流 させないことにより、各成膜材料の気体分子をそれぞれ吹き出し機構側へ誘導するこ とができる。この結果、より多くの気体分子を被処理体に蒸着させることができ、材料 の使用効率をより高めることができる。
[0040] 気化された各成膜材料の一部を上記複数の第 1のセンサ側および上記第 2のセン サ側へ排気する排気路のいずれかの位置に上記排気路の流路を調整する流路調 整部材が設けられてレ、てもよレ、。
[0041] これによれば、流路調整部材を用いて複数の第 1のセンサ側および第 2のセンサ側 へ吹き出される成膜材料の気体分子の量を制限することができる。これにより、成膜 材料の気体分子の無駄な排気を抑えて材料の使用効率をさらに高めることができる
〇
[0042] 上記吹き出し機構は、複数設けられ、上記第 1の処理容器は、上記複数の吹き出し 機構を内蔵し、各吹き出し機構力 吹き出される成膜材料により、上記第 1の処理容 器の内部にて被処理体に連続的に複数の成膜処理が施されるようにしてもよい。
[0043] これによれば、同一の処理容器内で複数の膜が連続形成される。これにより、スル 一プットを向上させ、製品の生産性を向上させることができる。また、従来のように、形 成する膜毎に複数の処理容器を別体で設ける必要がな!/、ので、設備が大型化せず 、設備コストを低減することができる。
[0044] なお、上記第 1の処理容器は、有機 EL成膜材料または有機金属成膜材料を原料 として蒸着により被処理体に有機 EL膜または有機金属膜を形成してもよい。 [0045] また，上記課題を解決するために，本発明の別の観点によれば，上記蒸着装置を 制御する装置であって、上記複数の第 1のセンサを用いて検出された成膜材料毎の 気化速度に基づき、蒸着源毎に設けられた温度制御機構の温度をフィードバック制 御する蒸着装置の制御装置が提供される。
[0046] これによれば、各第 1のセンサを用いて検出された各種成膜材料単体の気化速度 に基づき、各蒸着源の温度を精度よくリアルタイムに制御することができる。これによ り、各蒸着源に納められた成膜材料の気化速度をより正確に目標値に近づけ、吹き 出し機構から吹き出される混合気体分子の混合比をより精度良く制御することができ る。この結果、成膜の制御性を高め、より均一かつ良質な薄膜を被処理体に形成す ること力 Sでさる。
[0047] また，上記課題を解決するために，本発明の別の観点によれば，上記蒸着装置を 制御する装置であって、上記複数の第 1のセンサを用いて検出された成膜材料毎の 気化速度および上記第 2のセンサを用いて検出された成膜材料の成膜速度に基づ き、蒸着源毎に設けられた温度制御機構の温度をフィードバック制御する蒸着装置 の制御装置が提供される。
[0048] これによれば、各第 1のセンサを用いて検出された各種成膜材料単体の気化速度 と、第 2のセンサを用いて検出された混合気体分子の成膜速度に基づき、各蒸着源 の温度をさらに精度よくリアルタイムに制御することができる。この結果、成膜の制御 性を高め、より均一かつ良質な膜を被処理体に形成することができる。
[0049] このとき、蒸着装置の制御装置は、上記蒸着源の成膜材料が放出される出口部分 の温度が、上記蒸着源の成膜材料が納められた部分の温度より高くまたは同一にな るように蒸着源毎に設けられた温度制御機構の温度をフィードバック制御するように してもよい。
[0050] 上述したように、付着係数は、温度が高くなればなるほど小さくなる。よって、蒸着源 の成膜材料が放出される出口部分の温度が、成膜材料が納められた部分近傍の温 度より高いか、または同一になるように蒸着源毎に設けられた温度制御機構の温度 をフィードバック制御することにより、蒸着源の出口部分や連結路に付着する気体分 子の数を少なくすることができる。これにより、より多くの気体分子を被処理体に付着 させること力 Sできる。この結果、材料の使用効率を上げることにより、生産コストを下げ ることができるとともに、蒸着源や連結路に付着した堆積物をクリーニングする周期を 長くすること力でさる。
[0051] また，上記課題を解決するために，本発明の別の観点によれば，上記蒸着装置を 制御する方法であって、上記複数の第 1のセンサを用いて検出された成膜材料毎の 気化速度に基づき、蒸着源毎に設けられた温度制御機構の温度をフィードバック制 御する蒸着装置の制御方法が提供される。
[0052] また，上記課題を解決するために，本発明の別の観点によれば，上記蒸着装置を 制御する方法であって、上記複数の第 1のセンサを用いて検出された成膜材料毎の 気化速度および上記第 2のセンサを用いて検出された成膜材料の成膜速度に基づ き、蒸着源毎に設けられた温度制御機構の温度をフィードバック制御する蒸着装置 の制御方法が提供される。
[0053] これらの制御方法によれば、各センサから出力された成膜速度に基づいて、各蒸 着源の温度を精度よく制御することができる。この結果、成膜の制御性を高め、より均 一かつ良質な膜を被処理体に形成することができる。
[0054] また，上記課題を解決するために，本発明の別の観点によれば，上記蒸着装置を 使用する方法であって、第 2の処理容器の内部にて蒸着源に納められた成膜材料を 気化させ、上記気化された成膜材料を連結路に通して吹き出し機構から吹き出させ 、第 1の処理容器の内部にて上記吹き出された成膜材料により被処理体に成膜処理 を施す蒸着装置の使用方法が提供される。
[0055] 以上説明したように、本発明によれば，排気効率のよい、新規かつ改良された蒸着 装置、蒸着装置の制御装置、蒸着装置の制御方法および蒸着装置の使用方法を提 供すること力 Sでさる。
図面の簡単な説明
[0056] [図 1]本発明の第 1の実施形態およびその変形例にかかる蒸着装置の要部斜視図で ある。
[図 2]第 1の実施形態に力、かる蒸着装置の図 1の A— A断面図である。
[図 3]図 2に示した第 1のるつぼおよびその近傍を拡大した図である。 園 4]第 1の実施形態およびその変形例に力、かる 6層連続成膜処理により形成される 膜を説明するための図である。
[図 5]温度と付着係数との関係を示したグラフである。
園 6]第 1の実施形態の変形例に力かる蒸着装置の図 1の A— A断面図である。 符号の説明
10 蒸着装置
100 第 1の処理容器
110 吹き出し器
l l Oel 吹き出し機構
HOe l l 吹き出し部
110el 2 フレーム
110el 5 オリフィス
110e2 輸送機構
110e21 輸送路
200 第 2の処理容器
210 蒸着源
210el 第 1のるつぼ
210el 3 オリフィス
210e2 第 2のるつぼ
210e23 オリフィス
210e3 第 3のるつぼ
210e33 オリフィス
220e ロ 巨
230e バノレブ
240e2, 240e3 オリフィス
300, 310 QCM
400e, 410e ヒータ
700 制御装置 発明を実施するための形態
[0058] 以下に添付図面を参照しながら，本発明の一実施形態について詳細に説明する。
なお，以下の説明及び添付図面において， 同一の構成及び機能を有する構成要素 については，同一符号を付することにより，重複説明を省略する。
[0059] (第 1の実施形態）
まず，本発明の第 1の実施形態にかかる蒸着装置について，その要部斜視図であ る図 1を参照しながら説明する。以下では、第 1の実施形態にかかる蒸着装置を用い て、順次、ガラス基板（以下、基板と称呼する。）上に有機 EL層を含む 6層を連続的 に蒸着することにより有機 ELディスプレイを製造する方法を例に挙げて説明する。
[0060] (蒸着装置）
蒸着装置 10は、第 1の処理容器 100および第 2の処理容器 200から構成されてい る。以下では、まず、第 1の処理容器 100の形状および内部構成について説明し、そ の後、第 2の処理容器 200の形状および内部構成について説明する。
[0061] (第 1の処理容器）
第 1の処理容器 100は、直方体の形状を有しており、第 1の吹き出し器 110a、第 2 の吹き出し器 110b、第 3の吹き出し器 110c、第 4の吹き出し器 110d、第 5の吹き出 し器 110eおよび第 6の吹き出し器 110fを内蔵している。第 1の処理容器 100の内部 では、この 6つの吹き出し器 110から吹き出された気体分子により、基板 Gに連続的 に成膜処理が施される。
[0062] 6つの吹き出し器 110は、その長手方向が基板 Gの進行方向に対して略垂直にな るように互いに平行して等間隔に配置されて!/、る。各吹き出し器 110の間には隔壁 1 20が設けられていて、 7つの隔壁 120のよつて各吹き出し器 110を仕切ることにより、 各吹き出し器 110から吹き出される成膜材料の気体分子が隣りの吹き出し器 110か ら吹き出される気体分子に混入することを防ぐようになつている。
[0063] 各吹き出し器 110は、その長手方向が基板 Gの幅と同等程度の長さを有し、形状 および構造がすべて同一である。よって、以下では、第 5の吹き出し器 110eを例に 挙げて、その内部構造について説明することにより、その他の吹き出し器 110の説明 を省略する。 [0064] 図 1および図 1の蒸着装置 10を A— A断面にて切断した図 2に示したように、第 5の 吹き出し器 l lOeは、その上部に吹き出し機構 110el、その下部に輸送機構 110e2 を有している。吹き出し機構 l lOelは、その内部 Sが中空であり、その上部に吹き出 し部 l lOe l lおよびフレーム 110el 2を有している。
[0065] 吹き出し部 l lOel lは、その中央にて内部 Sと貫通する開口（図 1参照）を有し、そ の開口力、ら気化された成膜材料を吹き出すようになつている。フレーム 110el 2は、 その中央にて吹き出し部 l lOel lの開口が露出するような枠体であり、その周縁にて 吹き出し部 l lOel lをネジ止めするようになっている。
[0066] 吹き出し機構 l lOelには、第 1の処理容器 100の側壁および吹き出し機構 110el の側壁を貫通することにより、第 1の処理容器 100の外部と吹き出し機構 l lOelの内 部 Sとを連通させる供給管 110el 3が設けられている。供給管 110el 3は、図示しな V、ガス供給源から吹き出し機構 110e lの内部 Sに不活性ガス（たとえば、 Arガス）を 供給するために用いられる。不活性ガスは、内部 Sに存在する混合気体分子（成膜 ガス）の均一性を高めるために供給したほうがよいが、必須ではない。
[0067] また、吹き出し機構 l lOelには、吹き出し機構 110elの側壁を貫通することにより、 第 1の処理容器 100の内部 Uと吹き出し機構 l lOelの内部 Sとを連通させる排気管 1 10el4が設けられている。排気管 110el4には、その通路を狭めるためにオリフィス 1 10el 5カ貫人されて!/、る。
[0068] 輸送機構 110e2は、 1本から 4本に分岐しながらその内部を貫通する輸送路 110e 21を有している。分岐部分 A (輸送路 110e21の入口）から 4本の輸送路 110e21の 開口 B (輸送路 110e21の出口 )までの長さは、ほぼ等距離である。
[0069] 第 1の処理容器 100には、その内部にて排気管 110el4の開口近傍に QCM300 ( Quartz Crystal Microbalance:水晶振動子）が設けられている。 QCM300は、排気管 110el4の開口から排気された混合気体分子の生成速度すなわち成膜速度（D/R ：デポレート）を検出する第 2のセンサの一例である。以下に、 QCMの原理について 簡単に説明する。
[0070] 水晶振動子表面に物質を付着させ、水晶振動体寸法、弾性率、密度等を等価的 に変化させた場合、振動子の圧電気性質により以下の式で表される電気的共振周 波数 fの変化が起こる。
i= l/2t {fC/ P ) t :水晶片の厚み C :弾性定数 密度
[0071] この現象を利用し、水晶振動子の共振周波数の変化量により極めて微量な付着物 を定量的に測定する。このように設計された水晶振動子の総称が QCMである。上式 に示したように、周波数の変化は、付着物質による弾性定数の変化と物質の付着厚 みを水晶密度に換算したときの厚み寸法で決まるものと考えられ、この結果、周波数 の変化を付着物の重量に換算することができる。
[0072] このような原理を利用して、 QCM300は、水晶振動子に付着した膜厚 (成膜速度） を検出するために周波数信号 ftを出力するようになっている。周波数信号 ftから検出 された成膜速度は、各るつぼに納められた各成膜材料の気化速度を制御するため に各るつぼの温度をフィードバック制御する際に用いられる。
[0073] (第 2の処理容器）
つぎに、第 2の処理容器 200の形状および内部構成について、図 1および図 2を参 照しながら説明する。第 2の処理容器 200は、前述したように、第 1の処理容器 100と 別体で設けられていて、略直方体の形状を有し、底部にて凹凸を有している。この底 部の凹凸と熱の伝達との関係については後述する。
[0074] 第 2の処理容器 200は、第 1の蒸着源 210a、第 2の蒸着源 210b、第 3の蒸着源 21
0c、第 4の蒸着源 210d、第 5の蒸着源 210e、第 6の蒸着源 210fをそれぞれ内蔵し ている。
[0075] 第 1の蒸着源 210a、第 2の蒸着源 210b、第 3の蒸着源 210c、第 4の蒸着源 210d 、第 5の蒸着源 210e、第 6の蒸着源 210fは、連結管 220a、 220b, 220c, 220d, 2 20e、 220fをそれぞれ介して、第 1の吹き出し器 110a、第 2の吹き出し器 110b、第 3 の吹き出し器 110c、第 4の吹き出し器 110d、第 5の吹き出し器 110e、第 6の吹き出 し器 110fにそれぞれ連結されて!/ヽる。
[0076] 各蒸着源 210は、形状および構造が同一である。よって、以下では、第 5の蒸着源
210eを例に挙げてその内部構造について図 1および図 2を参照しながら説明するこ とにより、その他の蒸着源 210の説明を省略する。
[0077] 第 5の蒸着源 210eは、第 1のるつぼ 210el、第 2のるつぼ 210e2および第 3のるつ ぼ 210e3を 3つの蒸着源として有している。第 1のるつぼ 210el、第 2のるつぼ 210e 2および第 3のるつぼ 210e3には、第 1の連結管 220el、第 2の連結管 220e2およ び第 3の連結管 220e3がそれぞれ連結されていて、それら 3本の連結管 220e；!〜 2 20e3は、第 2の処理容器 200を貫通して結合部分 Cにて結合し、さらに第 1の処理 容器 100を貫通して第 5の吹き出し器 110eに連結して!/、る。
[0078] 各るつぼ 210el、 210e2, 210e3には、異なる種類の成膜材料が成膜の原料とし て納められていて、各るつぼを、たとえば、 200〜500°C程度の高温にすることにより 、各種成膜材料を気化させるようになつている。
[0079] 各連結管 220e；!〜 220e3には、第 2の処理容器外（大気中）にてノ レブ 230e；!〜 バルブ 230e3がそれぞれ取り付けられていて、各バルブ 230eの開閉を操作すること により、各成膜材料 (気体分子）を第 1の処理容器 100に供給するか否力、を制御する ようになつている。また、各るつぼに成膜原料を補充する際には、第 2の処理容器 20 0の内部のみならず連結管 220eの内部が大気に開放される。よって、原料補充時に 各バルブ 230eを閉めることにより連結管 220e内部と第 1の処理容器 100内部との連 通を遮断し、これにより、第 1の処理容器 100の内部が大気に開放されることを防い で、第 1の処理容器 100内を所定の減圧状態に維持するようになっている。
[0080] 第 2の連結管 220e2および第 3の連結管 220e3には、第 2の処理容器内にて直径
0. 5mmの穴が設けられたオリフィス 240e2およびオリフィス 240e3が貫入されて!/ヽ
[0081] なお、連結管 220e (第 1の連結管 220el、第 2の連結管 220e2および第 3の連結 管 220e3を含む）は、蒸着源 210と吹き出し器 110とを連結することにより、蒸着源 2 10にて気化された成膜材料を吹き出し器 110側に伝送する連結路を形成する。
[0082] 各るつぼ 210el , 210e2, 210e3には、各るつぼの側壁を貫通することにより、第 2 の処理容器 200の内部 Tと各るつぼの内部 Rl , R2, R3とを連通する供給管 210el
1、 210e21、 210e31カそれぞれ設けられている。各供給管 210el l、 210e21、 21 0e31は、図示しないガス供給源から各るつぼの内部 Rl , R2, R3に不活性ガス（た とえば、 Arガス）を供給するために用いられる。供給された不活性ガスは、内部 R1 , R2, R3に存在する各成膜ガスを連結管 220e、輸送路 110e21を介して吹き出し機 構 l l Oelまで運ぶキャリアガスとして機能する。
[0083] また、各るつぼ 210el , 210e2, 210e3には、各るつぼ 210eの側壁を貫通するこ とにより、第 2の処理容器 200の内部 Tと各るつぼ 210eの内部 Rl , R2, R3とを連通 するお気管 210el 2、 210e22、 210e32カそれぞれ設けられている。お気管 210el 2、 210e22、 210e32には、才!;フィス 210el 3、 210e23、 210e33カそれぞれ貫入 されてレヽる。オリフィス 210el 3、 210e23、 210e33iこ (ま、図 3ίこ示したよう ίこ、その中 央にて直径カ 0. 1mmの開口カ設けられていて、お気管 210e l 2、 210e22、 210e 32の通路を狭めるようになつている。
[0084] 第 2の処理容器 200ίこ ίま、その内 ^Γίこてお気管 210el 2、 210e22、 210e32の 開口近傍に QCM310a、 310b, 310cがそれぞれ設けられている。 QCM310a、 31 0b、 310cは、お気管 210el 2、 210e22、 210e32の開口力、らお気され、水晶振動 子に付着した膜の厚み (成膜速度）を検出するために周波数信号 f l , f2, f3を出力 するようになつている。周波数信号 fl , f2, f3から求められた成膜速度は、各るつぼ に納められた各成膜材料の気化速度を制御するために各るつぼの温度をフィードバ ック制御する際に用いられる。 QCM310は、第 1のセンサの一例である。
[0085] 各蒸着源 210eには、各蒸着源 210eの温度を制御するヒータ 400、 410が埋め込 まれている。たとえば、第 1のるつぼ 210elには、その底壁にヒータ 400e lが埋め込 まれているとともに、その側壁にヒータ 410elが埋め込まれている。第 2のるつぼ 210 e2および第 3のるつぼ 210e3も同様に、その底壁にヒータ 400e2, 400e3力 S埋め込 まれているとともに、その側壁にヒータ 410e2、 410e3が埋め込まれている。各ヒータ 400, 410に (ま、交流電原 600カ接続されて!/、る。
[0086] 制御装置 700は、 ROM710, RAM720、 CPU730、入出力 I/F (インターフエ一 ス） 740を有している。 ROM710, RAM720には、たとえば、周波数と膜厚との関係 を示すデータやヒータをフィードバック制御するためのプログラム等が格納されている 。 CPU730は、これらの記憶領域に格納された各種データやプログラムを用いて入 出力 I/Fに入力された周波数 ft, fl , f2, f 3に関する信号から各成膜材料の気体分 子の生成速度を演算し、演算された生成速度からヒータ 400el〜400e3およびヒー タ 41 Oe:！〜 410e3に印加する電圧を求め、温度制御信号として交流電源 600に送 信する。交流電源 600は、制御装置 700から送信された温度制御信号に基づいて 所望の電圧を各ヒータに印加する。
[0087] 連結管 220eが貫通している第 1の処理容器 100の下面外壁側には、 Oリング 500 が設けられていて、大気系と第 1の処理容器 100との連通を遮断し、第 1の処理容器 内を気密に保持するようになっている。
[0088] また、連結管 220el , 220e2, 220e3がそれぞれ貫通している第 2の処理容器 20 0の上面外壁側には、 Oリング 510、 520, 530がそれぞれ設けられていて、大気系と 第 2の処理容器 200との連通を遮断し、第 2の処理容器 200内を気密に保持するよう になっている。また、第 1の処理容器 100の内部および第 2の処理容器 200の内部は 、図示しない排気装置により所定の真空度まで減圧されるようになっている。
[0089] 基板 Gは、第 1の処理容器 100内の上方にて、スライド機構を備えたステージ（とも に図示せず）に静電吸着していて、図 1に示したように、 7つの隔壁 120にて仕切られ た各吹き出し器 110a〜； 110fのわずかに上方を、第 1の吹き出し器 110a→第 2の吹 き出し器 110b→第 3の吹き出し器 110c→第 4の吹き出し器 110d→第 5の吹き出し 器 110e→第 6の吹き出し器 110fの順に所定の速度で移動する。これにより、基板 G には、各吹き出し器 110a〜110fからそれぞれ吹き出される成膜材料によって、所望 の異なる膜力 層積層されるようになっている。つぎに、この 6層連続成膜処理時の蒸 着装置 10の具体的動作について説明する。
[0090] (6層連続成膜処理）
まず、 6層連続成膜処理に用いられる成膜材料について、図 4を参照しながら説明 する。図 4は、蒸着装置 10を用いて 6層連続成膜処理を実行した結果、基板 Gに積 層される各層の状態を示している。
[0091] まず、基板 Gが、第 1の吹き出し器 110aの上方をある速度で進行する際、第 1の吹 き出し器 110aから吹き出された成膜材料が基板 Gに付着することにより、基板 Gに第 1層のホール輸送層が形成される。つぎに、基板 Gが第 2の吹き出し器 110bの上方 を移動する際、第 2の吹き出し器 110bから吹き出された成膜材料が基板 Gに付着す ることにより、基板 Gに第 2層の非発光層（電子ブロック層）が形成される。同様にして 、基板 Gが第 3の吹き出し器 110c→第 4の吹き出し器 110d→第 5の吹き出し器 110 e→第 6の吹き出し器 l lOfの上方を移動する際、各吹き出し器から吹き出された成膜 材料により、基板 Gに第 3層の青発光層、第 4層の赤発光層、第 5層の緑発光層、第 6層の電子輸送層が形成される。
[0092] 以上に説明した蒸着装置 10の 6層連続成膜処理によれば、同一容器 (すなわち、 第 1の処理容器 100)内で 6つの膜が連続的に形成される。これにより、スループット を向上させ、製品の生産性を向上させることができる。また、従来のように、形成され る膜毎に複数の処理容器を設ける必要がないので、設備が大型化せず、設備コスト を低減すること力 Sできる。
[0093] (メンテナンス：材料の補充）
以上のように成膜処理が行われる間、前述したように、第 1の処理容器 100の内部 を所望の真空度に保持する必要がある。なぜなら、第 1の処理容器 100の内部を所 望の真空度に保持することにより真空断熱効果が得られ、これにより、第 1の処理容 器 100内の温度を精度良く制御することができるためである。そして、この結果、成膜 の制御性を高め、基板 G上に均一で良質な薄膜を多層形成することができる。
[0094] 一方、基板 Gに 6層成膜処理を施す間、各るつぼに納められた成膜材料は、気化さ れて気体分子となって蒸着源力 吹き出し機構側に送られ、常に消費されていく。こ のため、随時、各るつぼに各成膜材料を補充する必要がある。
[0095] しかしながら、各蒸着源に成膜材料を補充する際、毎回、容器内を大気に解放し、 その度に容器内を所定の真空度に保持するために稼働していた排気装置の電源を オフすると、材料補充後、排気装置の電源を再びオンする度に多大なエネルギーが 費やされ、排気効率を悪化させる原因となる。
[0096] そこで、本実施形態にかかる蒸着装置 10では、前述したように、蒸着源を内蔵する 第 2の処理容器 200が、基板 Gに成膜処理を施す第 1の処理容器 100と別体の容器 として設けられる。これにより、成膜材料を補充する際に、第 2の処理容器 200のみを 大気に解放すればよぐ第 1の処理容器 100を大気に解放する必要がなくなる。これ により、材料補充後、電源から投入されるエネルギーを従来必要であったエネルギー よりあ/ J、さくすること力でさる。この結果、お^気 ¾]串を向上させること力 Sでさる。
[0097] また、成膜材料を補充する際、第 1の処理容器 100は大気に解放されない。このた め、容器全体を大気に解放していた従来に比べて容器内を所定の真空度にまで減 圧する時間を短縮することができる。これにより、スループットを向上させ、製品の生 産性を高めることができる。
[0098] なお、成膜時、第 2の処理容器 200の内部も所望の真空度にまで排気するのは、 第 2の処理容器 200の内部を所望の真空度にまで減圧していることによる真空断熱 効果によって第 2の処理容器 200内の温度を精度良く制御するためである。これによ り、成膜の制御性を高め、より均一かつ良質な薄膜を基板 Gに形成することができる 。また、蒸着源から発生した高熱が第 2の処理容器 200内のたとえば、各種センサ等 の部品に伝わり、各部品の特性を悪化させたり、部品自体の破損を招くことを回避す ること力 Sできる。さらに、第 2の処理容器 200に断熱材を使用する必要もなくなる。
[0099] (第 2の処理容器の凹凸と熱の伝達）
前述したように、第 2の処理容器 200の底面には凹凸が設けられていて、各るつぼ は、その底面（成膜材料が納められた部分近傍の一例である）のみが第 2の処理容 器 200の底壁の凹部と接するように配置されて!/、る。
[0100] 前述したように、第 2の処理容器 200の内部が真空状態にある場合、第 2の処理容 器内には真空断熱効果が生じている。よって、容器内の熱は、図 3に示したように、た とえば、るつぼ 210e lの第 2の処理容器 200の底壁と接している部分から第 2の処理 容器を介して大気系に放出される。このようにして、各るつぼ 210e；!〜 210e3の成膜 材料が納められた部分近傍の温度を、各るつぼ 210e l〜210e3のその他の部分の 温度より低いかまたは同一にすることができる。
[0101] ここで、書籍名 薄膜光学（出版社 丸善株式会社 発行者 村田誠四郎 発行年 月日 平成 15年 3月 15日 発行 平成 16年 4月 10日 第 2刷発行）の記載によれば 、基板上に入射した蒸発分子 (成膜材料の気体分子）は、決してそのまま基板に付 着して、降り積もるように膜を形成するわけではなぐ入射した分子の一部は反射し、 真空中に跳ね返される。また、表面に吸着した分子は表面上を動き回り、あるものは 再び真空に飛び出し、あるものは基板のあるサイトにつ力、まって膜を形成する。分子 が吸着状態にある平均時間（平均滞留時間 τ )は、脱離の活性化エネルギーを Eaと すると、 τ = τ exp (Ea/kT)にて表される。 [0102] Tは絶対温度、 kはボルツマン定数、 τ は所定の定数であるから、平均滞留時間
0
τは、絶対温度 Τの関数と考えられる。そこで、発明者らは、この式を用いて、温度と 付着係数との関係を確認するための計算を行った。有機材料には、 α — NPD (ジフ ヱ二ルナフチルジァミン:有機材料の一例）を用いた。その計算結果を図 5に示す。こ の結果から、温度（°C)が高くなればなるほど、付着係数は小さくなるという傾向を確 認すること力 Sできた。つまり、これは、温度が高くなればなるほど、輸送路等に物理的 に吸着する気体分子の数が少なくなることを示している。
[0103] よって、蒸着源の成膜材料が納められた部分近傍の温度より、蒸着源のその他の 部分の温度を高くまたは同一にすることにより、成膜材料が気化して気体分子となつ て吹き出し器 110側に飛来する間に蒸着源 210や連結管 220や輸送路 110e21に 付着する気体分子の数を少なくすることができる。
[0104] これにより、より多くの気体分子を吹き出し器 1 10から吹き出させ、基板 Gに付着さ せること力 Sできる。この結果、材料の使用効率を上げることにより、生産コストを下げる ことができるとともに、蒸着源 210や連結管 220等に付着した堆積物をクリーニングす る周期を長くすることができる。
[0105] (温度制御機構）
蒸着装置 10は、蒸着源 210の温度を制御する温度制御機構を有している。たとえ ば、図 2に示したように、蒸着源 210eには、るつぼ毎にヒータ 400eおよびヒータ 410 eがそれぞれ設けられている。ヒータ 400eは、各るつぼの成膜材料が納められた部 分（図 3の qにて示した位置)側に配設される第 1の温度制御機構に相当する。また、 ヒータ 410eは、各るつぼにて気化された成膜材料が出ていく各るつぼの出口（図 3 の rにて示した位置)側に配設される第 2の温度制御機構に相当する。
[0106] 交流電源 600力もヒータ 410eに印可される電圧力 ヒータ 400eに印可される電圧 より大きいかまたは同一の場合、各るつぼの出口近傍の温度は、成膜材料が納めら れた部分近傍の温度より高いかまたは同一になる。
[0107] このようにして、成膜材料が通過する部分の温度を成膜材料が納められた部分の 温度より高くすることにより、蒸着源 210や連結管 220等に付着する気体分子の数を より少なくすること力できる。この結果、材料の使用効率を向上させることができる。 [0108] (温度制御機構のフィードバック制御）
本実施形態にかかる蒸着装置 10では、制御装置 700の制御によりヒータ 400, 41 0の温度がフィードバック制御される。このフィードバック制御のために、蒸着源 210
[0109] 本実施形態にかかる蒸着装置 10によれば、蒸着源 210と吹き出し器 110とが、別 々の容器内にそれぞれ内蔵されている。このため、制御装置 700は、複数の蒸着源 210に対応してそれぞれ設けられた QCM310から出力される水晶振動子の振動数 (周波数 f l , f2, f3)に基づき、複数のるつぼにそれぞれ納められた各種成膜材料の 気化速度をそれぞれ検出する。これにより、制御装置 700は、気化速度に基づいて 各蒸着源 210の温度を精度よくフィードバック制御する。このようにして、各蒸着源 21 0に納められた成膜材料の気化速度をより正確に目標値に近づけることにより、吹き 出し器 110から吹き出される混合気体分子の量および混合比をより精度良く制御す ること力 Sできる。この結果、成膜の制御性を高め、均一かつ良質な薄膜を基板 G上に 形成すること力でさる。
[0110] さらに、本実施形態にかかる蒸着装置 10では、吹き出し器 110に対応して QCM3 00が配設されていて、制御装置 700は、 QCM300から出力される水晶振動子の振 動数 (周波数 ft)に基づき、吹き出し器 1 10から吹き出される混合気体分子の成膜速 度を求める。
[0111] このようにして、制御装置 700は、各蒸着源 210に納められた成膜材料の気化速度 とともに、その最終結果を示す吹き出し器 110を通過している混合気体分子の生成 速度も検出する。この結果、各気体分子が、連結管 220を介して蒸着源 210から吹き 出し器 110まで通過する間にどのくらレ、連結管 220等に付着して損失して!/、るかを 知ること力 Sできる。これにより、各種成膜材料単体の気体分子の気化速度とそれらが 混合した混合気体分子の生成速度とに基づいて、各蒸着源 210の温度をさらに精度 よく制御することにより、さらに良質で良好な特性をもつ膜を被処理体に形成すること 力できる。なお、 QCM300は、設けたほうが好ましいが必須ではない。
[0112] (オリフィス）
前述したように、図 2に示した第 2の連結管 220e2および第 3の連結管 220e3には 、オリフィス 240e2およびオリフィス 240e3カ貫入されてレヽる。このように、蒸着原 210 に連結するいずれかの連結管 220には、複数の蒸着源にて気化する各種成膜材料 の単位時間当たりの分子量の大小関係に基づき、結合部 Cの手前のいずれかの位 置にオリフィスを取り付けてもよレ、。
[0113] たとえば、第 5層では、図 4に示したよう A材料、 B材料および Alqが成膜材料とし
3
て使用されるとする。そして、たとえば、第 1のるつぼ 210elにて気化される A材料の 単位時間当たりの分子量が、第 2のるつぼ 210e2にて気化される B材料および第 3の るつぼ 210e3にて気化される Alq (aluminum-tris-8-hydroxyquinoline)の単位時間
3
当たりの分子量より多いとする。
[0114] この場合、 A材料が通る連結路 220elの内部圧力は、 B材料および Alqが通る連
3 結路 220e2、 220e3の内部圧力より高くなる。よって、連結路 220eが同じ径を持つ 場合、気体分子は、内部圧力が高い連結路 220e lから結合部 Cを経て内部圧力が 低い連結路 220e2、 220e3に流れ込もうとする。
[0115] し力、し、才リフィス 240e2および才リフィス 240e3により第 2の連結管 220e2および 第 3の連結管 220e3の流路は狭められているので、 A材料の気体分子の通過は制 限される。これにより、 A材料が、連結路 220e2、 220e3へ向けて流れ込もうとするこ とを回避すること力 Sできる。このようにして、成膜材料の気体分子を逆流させず、吹き 出し器 110側へ誘導することにより、より多くの気体分子を基板 G上に蒸着させること ができ、材料の使用効率をより高めることができる。
[0116] このように、オリフィスは、複数の蒸着源（るつぼ）にて気化する各種成膜材料の単 位時間当たりの量の大小関係に基づき、その気化量が少ない成膜材料が通過する 連結管 220eに設けられることが好ましい。
[0117] ただし、オリフィス 240eは、各種成膜材料の単位時間当たりの量の大小関係にか 力、わらず、まったく設けなくてもよく、 3本の連結管 220e；!〜 220e3のいずれ力、に 1つ 設けてもよい。さらに、オリフィス 240eは、連結管 220e；!〜 220e3の結合位置 Cより 手前のいずれかの位置に設けることができる力 気化された成膜材料の蒸着源 210 eへの逆流を防ぐために、各るつぼ 210eの近傍よりも結合位置 Cの近傍に設けるほう が好ましい。 [0118] さらに、本実施形態にかかる蒸着装置 10では、前述したように、 QCM300および QCM310側に各成膜材料の一部を排気する排気路 1 10el4、 210el 2, 210e22、 210e32にも、それぞれオリフィス 110el 5、 210el 3, 210e23、 210e33カ設けられ ている。
[0119] これによれば、各オリフィスにより各排気路内を通過する気体分子の量を制限する ことによって、排気する分子量を少なくすることができる。この結果、成膜材料の気体 分子の無駄な排気を抑えて材料の使用効率をさらに高めることができる。
[0120] なお、オリフィス 240e2、 240e3、 110el 5、 210el 3, 210e23、 210e33は、連結 管の流路または排気路の流路を調整する流路調整部材の一例である。流路調整部 材の他の例としては、弁の開口度を変えることにより管の流路を調整する開口可変弁 が挙げられる。
[0121] (変形例）
つぎに，第 1実施形態にかかる蒸着装置 10を用いた 6層連続成膜処理の変形例に ついて、図 6を参照しながら説明する。この変形例では、蒸着装置 10の外部に設けら れた図 2の電源 600の替わりに図 6に示した冷媒供給源 800が配設されている。また 、温度制御機構として図 2のヒータ 400、 410の替わりに第 2の処理容器 200の壁面 に図 6に示した冷媒供給路 810が埋め込まれている。冷媒供給源 800は、冷媒を冷 媒供給路 810に循環供給する。これにより、蒸着源 210の成膜材料が納められた部 分を冷却することができる。
[0122] (メンテナンス）
成膜時、蒸着源 210は、 200〜500°C程度の高温になる。よって、成膜材料を補充 するためには、まず、蒸着源 210を所定の温度まで冷却する必要があるが、従来、蒸 着源 210を所定の温度まで冷却するために半日程度費やしていた。しかしながら、 本変形例では、冷媒供給源 800および冷媒供給路 810を用いて蒸着源 210を冷却 する。この結果、成膜材料を補充するために必要なメンテナンス時間を短縮すること ができる。
[0123] なお、冷媒供給源 800および冷媒供給路 810は、第 3の温度制御機構の一例であ る。第 3の温度制御機構を用いた温度制御の他の例としては、たとえば、冷媒供給源 800から供給された空気等の冷媒を成膜材料が納められた部分近傍に直接吹きつ けることにより、成膜材料が納められた部分を冷却する方法が挙げられる。なお、水 冷でもよいが、蒸着源 210の温度が高温であり、急激な膨張変化を考慮すると空冷 が好ましい。
[0124] 以上に説明した各実施形態における蒸着装置 10にて成膜処理することが可能な ガラス基板のサイズは， 730mm X 920mm以上である。たとえば，蒸着装置 10は、 7 30mm X 920mm (チャンノ 内の寸法： 1000mm X 1190mm)の G4. 5基板サイズ や， 1100mm X 1300mm (チャンノ 内の寸法： 1470mm X 1590mm)の G5基板 サイズを連続成膜処理することができる。また、蒸着装置 10は、直径が、たとえば 20 Ommや 300mmのウェハを成膜処理することもできる。すなわち、成膜処理が施され る被処理体には、ガラス基板やシリコンウェハが含まれる。
[0125] また、各実施形態においてフィードバック制御に用いられた第 1のセンサおよび第 2 のセンサの他の例としては、たとえば、光源から出力された光を被検体に形成された 膜の上面と下面とに照射し、反射した 2つ光の光路差により発生する干渉縞を捉え、 これを解析して被検体の膜厚を検出する干渉計 (たとえば、レーザ干渉計）が挙げら れる。
[0126] 上記実施形態において，各部の動作はお互いに関連しており，互いの関連を考慮 しな力 Sら，一連の動作として置さ換免ること力 Sでさる。そして，このように置さ換免ること により，蒸着装置の発明の実施形態を蒸着装置の使用方法の実施形態とすることが でき、蒸着装置の制御装置の実施形態を蒸着装置の制御方法の実施形態とするこ と力 Sできる。
[0127] また，上記各部の動作を，各部の処理と置き換えることにより，蒸着装置の制御方 法の実施形態を、蒸着装置を制御するプログラムの実施形態およびそのプログラム を記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体の実施形態とすることができる。
[0128] 以上，添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について説明したが，本 発明は係る例に限定されないことは言うまでもない。当業者であれば，特許請求の範 囲に記載された範疇内において，各種の変更例または修正例に想到し得ることは明 らかであり，それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される たとえば、上記実施形態にかかる蒸着装置 10では、成膜材料にパウダー状（固体) の有機 EL材料を用いて、基板 G上に有機 EL多層成膜処理を施した。しかし、本発 明にかかる蒸着装置は、たとえば、成膜材料に主に液体の有機金属を用い、気化さ せた成膜材料を 500〜700°Cに加熱された被処理体上で分解させることにより、被 処理体上に薄膜を成長させる MOCVD (Metal Organic Chemical Vapor Deposition ：有機金属気相成長法）に用いることもできる。このように、本発明にかかる蒸着装置 は、有機 EL成膜材料または有機金属成膜材料を原料として蒸着により被処理体に 有機 EL膜または有機金属膜を形成する装置として用いてもよ!/、。

Claims

請求の範囲
[1] 蒸着により被処理体を成膜処理する蒸着装置であって、
成膜の原料である成膜材料を気化させる蒸着源と、
連結路を介して前記蒸着源に連結され、前記蒸着源にて気化された成膜材料を吹 き出す吹き出し機構と、
前記吹き出し機構を内蔵し、その吹き出し機構から吹き出された成膜材料により内 部にて被処理体に成膜処理を施す第 1の処理容器と、
前記第 1の処理容器と別体で設けられ、前記蒸着源を内蔵する第 2の処理容器と、 前記第 1の処理容器に接続され、前記第 1の処理容器内を所望の真空度にまで排 気する排気機構とを備えた蒸着装置。
[2] 前記排気機構は、
前記第 2の処理容器に接続され、前記第 2の処理容器内を所望の真空度にまで排 気する請求項 1に記載された蒸着装置。
[3] 前記蒸着源は、
前記蒸着源の成膜材料が納められた部分近傍のみが前記第 2の処理容器の壁面 と接するように配置される請求項 1または請求項 2のいずれかに記載された蒸着装置
〇
[4] 前記第 2の処理容器には、
前記蒸着源と接する壁面にて凹部または凸部の少なくともいずれかが形成されて いる請求項 3に記載された蒸着装置。
[5] 前記蒸着源は、
前記蒸着源の温度を制御する温度制御機構を有する請求項 1〜4のいずれかに記 載された蒸着装置。
[6] 前記温度制御機構は、第 1の温度制御機構および第 2の温度制御機構を含んで 構成され、
前記第 1の温度制御機構は、
前記蒸着源の成膜材料が納められた部分側に配設され、前記成膜材料が納めら れた部分を所定の温度に保持し、 前記第 2の温度制御機構は、
前記蒸着源の成膜材料が放出される出口側に配設され、前記出口部分の温度を 前記成膜材料が納められた部分の温度より高くまたは同一に保持する請求項 5に記 載された蒸着装置。
[7] 前記温度制御機構は、第 3の温度制御機構を含んで構成され、
前記第 3の温度制御機構は、
前記蒸着源の成膜材料が納められた部分近傍に配設され、前記成膜材料が納め られた部分を冷却する請求項 5または請求項 6のいずれかに記載された蒸着装置。
[8] 前記蒸着源は、複数設けられ、
前記複数の蒸着源に納められた成膜材料の気化速度をそれぞれ検出するために
、第 2の処理容器の内部にて前記複数の蒸着源に対応して複数の第 1のセンサを備 えた請求項;!〜 7のいずれかに記載された蒸着装置。
[9] 前記吹き出し機構から吹き出される成膜材料の成膜速度を検出するために、第 1の 処理容器内の内部にて前記吹き出し機構に対応して第 2のセンサを備えた請求項 8 に記載された蒸着装置。
[10] 前記蒸着源は、複数設けられ、
前記複数の蒸着源には、異なる種類の成膜材料がそれぞれ納められ、 各蒸着源にそれぞれ連結された連結路は、所定位置で結合し、
前記複数の蒸着源にて気化する各種成膜材料の単位時間当たりの量の大小関係 に基づき、前記所定位置にて結合する前の連結路のレ、ずれかの位置に前記連結路 の流路を調整する流路調整部材を設けた請求項 1〜9のいずれかに記載された蒸着 装置。
[11] 前記流路調整部材は、前記複数の蒸着源にて気化する各種成膜材料の単位時間 当たりの量の大小関係に基づき、単位時間当たりの気化量が少ない成膜材料が通 過する連結路に設けられる請求項 10に記載された蒸着装置。
[12] 気化された各成膜材料の一部を前記複数の第 1のセンサ側および前記第 2のセン サ側へ排気する排気路のいずれかの位置に前記排気路の流路を調整する流路調 整部材を設けた請求項 9〜； 11のいずれかに記載された蒸着装置。
[13] 前記吹き出し機構は、複数設けられ、
前記第 1の処理容器は、前記複数の吹き出し機構を内蔵し、各吹き出し機構からそ れぞれ吹き出される成膜材料により、前記第 1の処理容器の内部にて被処理体に連 続的に複数の成膜処理が施される請求項 1〜； 12のいずれかに記載された蒸着装置
[14] 前記第 1の処理容器は、
有機 EL成膜材料または有機金属成膜材料を原料として蒸着により被処理体に有 機 EL膜または有機金属膜を形成する請求項 1〜； 13のいずれかに記載された蒸着 装置。
[15] 前記請求項 8に記載された蒸着装置を制御する装置であって、
前記複数の第 1のセンサを用いて検出された成膜材料毎の気化速度に基づき、蒸 着源毎に設けられた温度制御機構の温度をフィードバック制御する蒸着装置の制御 装置。
[16] 前記請求項 9に記載された蒸着装置を制御する装置であって、
前記複数の第 1のセンサを用いて検出された成膜材料毎の気化速度および前記 第 2のセンサを用いて検出された成膜材料の成膜速度に基づき、蒸着源毎に設けら れた温度制御機構の温度をフィードバック制御する蒸着装置の制御装置。
[17] 前記蒸着源の成膜材料が放出される出口部分の温度が、前記蒸着源の成膜材料 が納められた部分の温度より高くまたは同一になるように蒸着源毎に設けられた温度 制御機構の温度をフィードバック制御する請求項 15または請求項 16のいずれかに 記載された蒸着装置の制御装置。
[18] 前記請求項 8に記載された蒸着装置を制御する方法であって、
前記複数の第 1のセンサを用いて検出された成膜材料毎の気化速度に基づき、蒸 着源毎に設けられた温度制御機構の温度をフィードバック制御する蒸着装置の制御 方法。
[19] 前記請求項 9に記載された蒸着装置を制御する方法であって、
前記複数の第 1のセンサを用いて検出された成膜材料毎の気化速度および前記 第 2のセンサを用いて検出された成膜材料の成膜速度に基づき、蒸着源毎に設けら れた温度制御機構の温度をフィードバック制御する蒸着装置の制御方法。
前記請求項 1に記載された蒸着装置を使用する方法であって、
第 2の処理容器の内部にて蒸着源に納められた成膜材料を気化させ、 前記気化された成膜材料を連結路に通して吹き出し機構から吹き出させ、 第 1の処理容器の内部にて前記吹き出された成膜材料により被処理体に成膜処理 を施す蒸着装置の使用方法。
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