特開 2019-131859 蒸着装置及び蒸着方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】特開2019-131859(P2019-131859A)

(43)【公開日】2019年8月8日

(54)【発明の名称】蒸着装置及び蒸着方法

(51)【国際特許分類】

   C23C 14/24 20060101AFI20190712BHJP

   H01L 51/50 20060101ALI20190712BHJP

   H05B 33/10 20060101ALI20190712BHJP

【ＦＩ】

   C23C14/24 U

   H05B33/14 A

   H05B33/10

【審査請求】未請求

【請求項の数】4

【出願形態】ＯＬ

【全頁数】13

(21)【出願番号】特願2018-14628(P2018-14628)

(22)【出願日】2018年1月31日

(71)【出願人】

【識別番号】000231464

【氏名又は名称】株式会社アルバック

(74)【代理人】

【識別番号】100104215

【弁理士】

【氏名又は名称】大森 純一

(74)【代理人】

【識別番号】100196575

【弁理士】

【氏名又は名称】高橋 満

(74)【代理人】

【識別番号】100168181

【弁理士】

【氏名又は名称】中村 哲平

(74)【代理人】

【識別番号】100144211

【弁理士】

【氏名又は名称】日比野 幸信

(72)【発明者】

【氏名】北沢 僚也

(72)【発明者】

【氏名】岩澤 宏之

(72)【発明者】

【氏名】梅原 政司

【テーマコード（参考）】

3K107

4K029

【Ｆターム（参考）】

3K107AA01

3K107BB01

3K107CC45

3K107GG04

3K107GG32

4K029CA01

4K029DA03

4K029DB14

4K029EA01

4K029KA01

(57)【要約】

【課題】複数の水晶振動子を備えた膜厚センサにおいて、複数の水晶振動子によって検知される蒸着速度のばらつきを抑え、長時間にわたり蒸着速度を高精度に制御する。
【解決手段】蒸着装置において、蒸着源は、真空容器内に設けられる。膜厚測定器は、蒸着源に対向する複数の水晶振動子を含む膜厚センサを有する。膜厚測定器は、膜厚センサから選択されるいずれかの水晶振動子によって蒸着材料の蒸着速度が検知可能である。膜厚測定器は、蒸着源に対する基板及び膜厚センサの配置位置によって生じる、基板に形成される蒸着材料の蒸着速度と水晶振動子に形成される蒸着材料の蒸着速度との誤差を補正するツーリング係数を複数の水晶振動子のそれぞれに対して設定可能である。制御装置は、水晶振動子によって検知される蒸着速度に基づいて、基板に形成される上記蒸着材料の膜厚を制御する。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

真空容器と、
前記真空容器内に設けられた蒸着源と、
前記蒸着源に対向する複数の水晶振動子を含む膜厚センサを有し、前記膜厚センサから選択されるいずれかの水晶振動子によって蒸着材料の蒸着速度が検知可能であり、前記蒸着源に対する基板及び前記膜厚センサの配置位置によって生じる、前記基板に形成される蒸着材料の蒸着速度と前記水晶振動子に形成される前記蒸着材料の前記蒸着速度との誤差を補正するツーリング係数を前記複数の水晶振動子のそれぞれに対して設定可能な膜厚測定器と、
前記水晶振動子によって検知される前記蒸着速度に基づいて、前記基板に形成される前記蒸着材料の膜厚を制御する制御装置と
を具備し、
前記制御装置は、
（ａ）前記膜厚センサから第１水晶振動子を選択し、前記第１水晶振動子によって検知される蒸着速度に基づいて、前記基板に形成される前記蒸着材料の前記膜厚を制御するステップと、
（ｂ）前記第１水晶振動子による前記蒸着速度の検知を続け、前記第１水晶振動子の検知時間または前記第１水晶振動子の共振周波数が許容範囲を超えた場合には、前記膜厚センサから第２水晶振動子を選択するステップと、
（ｃ）前記第１水晶振動子によって検知される蒸着速度と、前記第２水晶振動子によって検知される蒸着速度との差が目的値でない場合には、前記第２水晶振動子の前記ツーリング係数を補正して、前記差を目的値にするステップと、
（ｄ）前記第２水晶振動子を第１水晶振動子とみなし、みなされた前記第１水晶振動子によって検知される蒸着速度に基づいて、前記基板に形成される前記蒸着材料の前記膜厚を制御するステップと、
（ｅ）前記（ｂ）ステップから前記（ｄ）ステップまでを繰り返す
蒸着装置。

【請求項2】

請求項１に記載された蒸着方法において、
前記ステップ（ｃ）において、
前記第１水晶振動子によって検知される前記蒸着速度は、前記第１水晶振動子の使用終了前の第１時間帯における蒸着速度の平均値とし、
前記第２水晶振動子によって検知される前記蒸着速度は、前記第２水晶振動子の使用開始後の第２時間帯における蒸着速度の平均値とする
蒸着装置。

【請求項3】

複数の水晶振動子を含む膜厚センサからいずれかの水晶振動子を選択し、前記水晶振動子に形成される蒸着材料の蒸着速度を検知することによって、基板に形成される前記蒸着材料の膜厚を制御し、蒸着源に対する前記基板及び前記膜厚センサの配置位置によって生じる、前記基板に形成される蒸着材料の蒸着速度と前記水晶振動子に形成される前記蒸着材料の前記蒸着速度との誤差を補正するツーリング係数を前記複数の水晶振動子のそれぞれに対して設定可能な前記膜厚センサを用いた蒸着方法であって、
（ａ）前記膜厚センサから第１水晶振動子を選択し、前記第１水晶振動子によって検知される蒸着速度に基づいて、前記基板に形成される前記蒸着材料の前記膜厚を制御するステップと、
（ｂ）前記第１水晶振動子による前記蒸着速度の検知を続け、前記第１水晶振動子の検知時間または前記第１水晶振動子の共振周波数が許容範囲を超えた場合には、前記膜厚センサから第２水晶振動子を選択するステップと、
（ｃ）前記第１水晶振動子によって検知される蒸着速度と、前記第２水晶振動子によって検知される蒸着速度との差が目的値でない場合には、前記第２水晶振動子の前記ツーリング係数を補正して、前記差を目的値にするステップと、
（ｄ）前記第２水晶振動子を第１水晶振動子とみなし、みなされた前記第１水晶振動子によって検知される蒸着速度に基づいて、前記基板に形成される前記蒸着材料の前記膜厚を制御するステップと、
（ｅ）前記（ｂ）ステップから前記（ｄ）ステップまでを繰り返す
蒸着方法。

【請求項4】

請求項３に記載された蒸着方法において、
前記ステップ（ｃ）において、
前記第１水晶振動子によって検知される前記蒸着速度は、前記第１水晶振動子の使用終了前の第１時間帯における蒸着速度の平均値とし、
前記第２水晶振動子によって検知される前記蒸着速度は、前記第２水晶振動子の使用開始後の第２時間帯における蒸着速度の平均値とする
蒸着方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、蒸着装置及び蒸着方法に関する。

【背景技術】

【0002】

薄型の表示デバイスで代表される有機ＥＬディスプレイ等では、その画素が多層構造になっている。このようなデバイスでは、各画素における光取り出し効率を高めるために、多層構造の各層の厚みをいかにして精度よく制御するかが重要になる。

【0003】

例えば、各層は、有機分子で構成されていることから真空蒸着によって形成され、その厚みは、水晶振動子を用いた膜厚センサにより制御されることが多い。特に、最近では、水晶振動子からのレート値が変動した場合、蒸着レート（蒸気量）を所望の膜厚にできるように調節し、所望の膜厚を得ることが可能な成膜方法が提供されている（例えば、特許文献１参照）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２０１４−０７０２２７号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

しかしながら、上記の成膜方法では、1つの水晶振動子からのレート値と、電力センサからの加熱電力の変動により、該水晶振動子の外乱によるレート値の変化を検出し、水晶振動子からの出力に基づいて水晶振動子のツーリングファクタを変更している。

【0006】

このような方法では、複数の水晶振動子を有する膜厚センサを備えた蒸着装置では、複数の水晶振動子のそれぞれの特性が微妙にばらつく場合には、長時間にわたり蒸着速度を高精度に制御できない。

【0007】

以上のような事情に鑑み、本発明の目的は、複数の水晶振動子を備えた膜厚センサにおいて、複数の水晶振動子によって検知される蒸着速度のばらつきが抑えられ、長時間にわたり蒸着速度が高精度に制御される蒸着装置及び蒸着方法を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0008】

上記目的を達成するため、本発明の一形態に係る蒸着装置は、真空容器と、蒸着源と、膜厚測定器と、制御装置とを具備する。
上記蒸着源は、上記真空容器内に設けられる。
上記膜厚測定器は、上記蒸着源に対向する複数の水晶振動子を含む膜厚センサを有する。上記膜厚測定器は、上記膜厚センサから選択されるいずれかの水晶振動子によって蒸着材料の蒸着速度が検知可能である。上記膜厚測定器は、上記蒸着源に対する基板及び上記膜厚センサの配置位置によって生じる、上記基板に形成される蒸着材料の蒸着速度と上記水晶振動子に形成される上記蒸着材料の上記蒸着速度との誤差を補正するツーリング係数を上記複数の水晶振動子のそれぞれに対して設定可能である。
上記制御装置は、上記水晶振動子によって検知される上記蒸着速度に基づいて、上記基板に形成される上記蒸着材料の膜厚を制御する。
上記制御装置は、
（ａ）上記膜厚センサから第１水晶振動子を選択し、上記第１水晶振動子によって検知される蒸着速度に基づいて、上記基板に形成される上記蒸着材料の上記膜厚を制御するステップと、
（ｂ）上記第１水晶振動子による上記蒸着速度の検知を続け、上記第１水晶振動子の検知時間または上記第１水晶振動子の共振周波数が許容範囲を超えた場合には、上記膜厚センサから第２水晶振動子を選択するステップと、
（ｃ）上記第１水晶振動子によって検知される蒸着速度と、上記第２水晶振動子によって検知される蒸着速度との差が目的値でない場合には、上記第２水晶振動子の上記ツーリング係数を補正して、上記差を目的値にするステップと、
（ｄ）上記第２水晶振動子を第１水晶振動子とみなし、上記第１水晶振動子によって検知される蒸着速度に基づいて、上記基板に形成される上記蒸着材料の上記膜厚を制御するステップと、
（ｅ）上記（ｂ）ステップから上記（ｄ）ステップまでを繰り返す。

【0009】

このような蒸着装置であれば、複数の水晶振動子を含む膜厚センサを用いても、複数の水晶振動子のそれぞれの水晶振動子の特性によって生じる蒸着速度のばらつきが抑えられるので、複数の水晶振動子のそれぞれによって蒸着源の蒸着量を長時間にわたり高精度に制御できる。

【0010】

上記の蒸着方法において、上記ステップ（ｃ）において、上記第１水晶振動子によって検知される上記蒸着速度は、上記第１水晶振動子の使用終了前の第１時間帯における蒸着速度の平均値とし、上記第２水晶振動子によって検知される上記蒸着速度は、上記第２水晶振動子の使用開始後の第２時間帯における蒸着速度の平均値としてもよい。
蒸着装置。

【0011】

このような蒸着装置であれば、第１水晶振動子の使用終了直前の蒸着速度に基づいて、第２水晶振動子の使用開始直後の蒸着速度の補正がなされるので、複数の水晶振動子によって蒸着源の蒸着量を連続的に制御できる。

【0012】

上記目的を達成するため、本発明の一形態に係る蒸着方法は、複数の水晶振動子を含む膜厚センサからいずれかの水晶振動子を選択し、上記水晶振動子に形成される蒸着材料の蒸着速度を検知することによって、基板に形成される上記蒸着材料の膜厚を制御し、蒸着源に対する上記基板及び上記膜厚センサの配置位置によって生じる、上記基板に形成される蒸着材料の蒸着速度と上記水晶振動子に形成される上記蒸着材料の上記蒸着速度との誤差を補正するツーリング係数を上記複数の水晶振動子のそれぞれに対して設定可能な上記膜厚センサを用いる。
上記蒸着方法は、
（ａ）上記膜厚センサから第１水晶振動子を選択し、上記第１水晶振動子によって検知される蒸着速度に基づいて、上記基板に形成される上記蒸着材料の上記膜厚を制御するステップと、
（ｂ）上記第１水晶振動子による上記蒸着速度の検知を続け、上記第１水晶振動子の検知時間または上記第１水晶振動子の共振周波数が許容範囲を超えた場合には、上記膜厚センサから第２水晶振動子を選択するステップと、
（ｃ）上記第１水晶振動子によって検知される蒸着速度と、上記第２水晶振動子によって検知される蒸着速度との差が目的値でない場合には、上記第２水晶振動子の上記ツーリング係数を補正して、上記差を目的値にするステップと、
（ｄ）上記第２水晶振動子を第１水晶振動子とみなし、上記第１水晶振動子によって検知される蒸着速度に基づいて、上記基板に形成される上記蒸着材料の上記膜厚を制御するステップと、
（ｅ）上記（ｂ）ステップから上記（ｄ）ステップまでを繰り返す。

【0013】

このような蒸着方法であれば、複数の水晶振動子を含む膜厚センサを用いても、複数の水晶振動子のそれぞれの水晶振動子の特性によって生じる蒸着速度のばらつきが抑えられるので、複数の水晶振動子のそれぞれによって蒸着源の蒸着量を長時間にわたり高精度に制御できる。

【0014】

上記の蒸着方法では、上記ステップ（ｃ）において、上記第１水晶振動子によって検知される上記蒸着速度は、上記第１水晶振動子の使用終了前の第１時間帯における蒸着速度の平均値とし、上記第２水晶振動子によって検知される上記蒸着速度は、上記第２水晶振動子の使用開始後の第２時間帯における蒸着速度の平均値としてもよい。

【0015】

このような蒸着方法であれば、第１水晶振動子の使用終了直前の蒸着速度に基づいて、第２水晶振動子の使用開始直後の蒸着速度の補正がなされるので、複数の水晶振動子によって蒸着源の蒸着量を連続的に制御できる。

【発明の効果】

【0016】

以上述べたように、本発明によれば、複数の水晶振動子を備えた膜厚センサにおいて、複数の水晶振動子によって検知される蒸着速度のばらつきが抑えられ、長時間にわたり蒸着速度が高精度に制御される蒸着装置及び蒸着方法が提供される。

【図面の簡単な説明】

【0017】

【図1】図（ａ）及び図（ｂ）は、本実施形態に係る蒸着装置の概略的断面図である。図（ｃ）は、本実施形態に係る蒸着装置に設置された膜厚センサの概略的斜視図である。

【図2】本実施形態に係る蒸着装置のブロック構成図である。

【図3】本実施形態に係る蒸着方法の概要を示すグラフ図である。

【図4】本実施形態に係る蒸着方法の作用を示すグラフ図である。

【発明を実施するための形態】

【0018】

以下、図面を参照しながら、本発明の実施形態を説明する。各図面には、ＸＹＺ軸座標が導入される場合がある。

【0019】

図１（ａ）及び図１（ｂ）は、本実施形態に係る蒸着装置の概略的断面図である。図１（ｃ）は、本実施形態に係る蒸着装置に設置された膜厚センサの概略的斜視図である。図１（ａ）が正面図とした場合、図１（ｂ）は、側面図に相当する。

【0020】

蒸着装置１は、真空容器１０と、蒸着源２０と、基板搬送機構３０と、膜厚測定器４０と、温度センサ５０と、制御装置６０とを具備する。蒸着装置１では、Ｘ軸方向における基板９０と蒸着源２０との相対位置を変えながら、基板９０に蒸着材料２０ｍが蒸着される。図１（ａ）、（ｂ）では、蒸着源２０が固定され、蒸着源２０の上方をＸ軸方向に基板９０が移動する蒸着装置が例示されている。

【0021】

真空容器１０は、減圧状態が維持することが可能な容器である。真空容器１０には、真空容器１０内のガスを排気する排気系が設けられる。また、真空容器１０には、真空容器１０外から真空容器１０内にガスを供給することが可能なガス供給機構が設けられてもよい。真空容器１０をＸ−Ｙ平面で切断したときの形状は、例えば、矩形状である。

【0022】

蒸着源２０は、真空容器１０内に設けられている。蒸着源２０は、例えば、真空容器１０内の底部または底部近傍に設けられている。蒸着源２０は、複数の蒸着源２０ｓを有する。複数の蒸着源２０ｓのそれぞれは、基板９０が移動する方向に対して交差する方向（例えば、直交する方向）に並ぶ。蒸着源２０は、いわゆるリニアソース型の蒸着源である。

【0023】

複数の蒸着源２０ｓのそれぞれは、蒸着材料２０ｍを収容する。複数の蒸着源２０ｓのそれぞれは、加熱装置（不図示）が設けられ、外部から供給される交流電圧によって加熱される。加熱装置は、例えば、誘導加熱装置または抵抗加熱装置である。複数の蒸着源２０ｓのそれぞれが加熱されると、複数の蒸着源２０ｓのそれぞれから、基板９０に向けて蒸着材料２０ｍが蒸発する。蒸着材料２０ｍは、例えば、有機ＥＬ素子の発光層及びキャリア輸送層を構成する有機材料である。蒸着材料２０ｍは、有機材料とは限らず、無機材料、金属等でもよい。

【0024】

基板搬送機構３０は、蒸着源２０上に設けられる。基板搬送機構３０は、基板９０が基板ホルダ９１によって保持された状態で、基板９０及び基板ホルダ９１を真空容器１０内で搬送する。基板搬送機構３０には、基板９０側に図示しないロール機構が設けられる。例えば、基板搬送機構３０は、基板９０及び基板ホルダ９１を複数の蒸着源２０ｓのそれぞれが並ぶ方向に対して直交する方向に搬送する。

【0025】

複数の蒸着源２０ｓのそれぞれから、基板９０に向けて蒸着材料２０ｍが蒸発すると、基板９０の成膜対象面９０ｄに蒸発物質が付着して、基板９０に所望の厚みの薄膜が形成される。また、基板９０を一定速度で移動しながら、成膜対象面９０ｄへの蒸着を行うことにより、成膜対象面９０ｄにおける局所成膜が抑えられ、成膜対象面９０ｄに均一な厚みの薄膜が形成される。

【0026】

膜厚測定器４０は、膜厚センサ４１と、膜厚センサ４２とを有する。膜厚センサ４１、４２は、蒸着源２０からの蒸着材料２０ｍの量を測定し、基板９０に形成される薄膜の厚み（または、蒸着速度）を制御する。膜厚センサ４１、４２は、蒸着源２０に対向する。但し、膜厚センサ４１、４２は、蒸着材料２０ｍが基板９０に到達するのを妨げないように配置される。例えば、膜厚センサ４１、４２は、蒸着源２０と基板９０との間には配置されない。蒸着装置１では、蒸着源２０に対する、膜厚センサ４１、４２のそれぞれの幾何学的位置が固定されている。膜厚センサ４１、４２の出力は、制御装置６０に入力される。

【0027】

ここで、膜厚センサ４１は、実測用のセンサとして用いられる。膜厚センサ４２は、膜厚センサ４１に代わり、蒸着源２０から発せられる蒸着材料２０ｍの蒸発量を補正する代替用の予備センサとして用いてもよい。膜厚センサ４２は、蒸着装置１から取り除いてもよい。

【0028】

膜厚センサ４１は、本体４１ｂと、複数の水晶振動子４１ｃと、回転式のシャッタ４１ｓを有する（図１（ｃ））。膜厚センサ４１は、例えば、１２個の水晶振動子４１ｃを含むマルチセンサである。膜厚センサ４１に含まれる水晶振動子４１ｃの数は、１２個に限らない。

【0029】

シャッタ４１ｓには、複数の水晶振動子４１ｃのいずれかが露出する開口４１ｈが設けられている。シャッタ４１ｓの回転により、膜厚センサ４１から任意の水晶振動子４１ｃが露出、選択される。膜厚センサ４１では、膜厚センサ４１から選択される任意の水晶振動子４１ｃによって、それぞれの水晶振動子４１ｃに形成される蒸着材料２０ｍの蒸着速度が検知可能である。

【0030】

膜厚センサ４２は、本体４２ｂと、基準となる水晶振動子４２ｃと、シャッタ４２ｓとを含む。膜厚センサ４２では、水晶振動子４２ｃに形成される蒸着材料２０ｍの蒸着速度が検知可能である。

【0031】

また、膜厚測定器４０では、蒸着源２０に対する基板９０と、膜厚センサ４１との配置位置（幾何的位置）によって、基板９０に形成される蒸着材料２０ｍの蒸着速度と、複数の水晶振動子４１ｃのそれぞれに形成される蒸着材料２０ｍの蒸着速度とに、誤差が生じた場合、この誤差を補正するツーリング係数（T Factor（T.F.））を複数の水晶振動子４１ｃのそれぞれに対して設定可能になっている。

【0032】

温度センサ５０は、複数の蒸着源２０ｓのそれぞれに設置されている。温度センサ５０は、例えば、熱電対により温度を測定する。温度センサ５０は、制御装置６０に接続されている。温度センサ５０は、適宜、蒸着装置１から取り除いてもよい。

【0033】

制御装置６０は、膜厚測定器４０及び温度センサ５０の測定結果に基づいて、蒸着源２０に設けられた加熱装置に供給される電力（交流電圧）を調整し、蒸着源２０を所望の温度に調整し、蒸着材料２０ｍの量が所望の値となるように制御する。

【0034】

図２（ａ）及び図２（ｂ）は、本実施形態に係る蒸着装置のブロック構成図である。ここで、図中のＳＶは、設定信号であり、ＳＰは、目標信号であり、ＭＶは、制御信号であり、ＰＶは、測定信号である。

【0035】

蒸着装置１では、膜厚測定器４０の膜厚センサ４１から任意の水晶振動子４１ｃが選択され、水晶振動子４１ｃに形成される蒸着材料２０ｍの蒸着速度を検知することによって、基板９０に形成される蒸着材料２０ｍの膜厚が制御される。

【0036】

例えば、図２（ａ）には、温度センサ５０を使用しない例が示されている。この場合、使用者によって所望の蒸着速度（ＳＶ）が蒸着装置１に設定されると、蒸着速度（ＳＶ）と、水晶振動子４１ｃによって検知された蒸着速度（ＰＶ）との差が目的値内に収まるように交流電源に制御信号（ＭＶ）が送られる。この結果、使用者は、所望する蒸着速度で基板９０に蒸着材料２０ｍを蒸着することができる。この制御は、例えば、ＰＩＤ（Proportional Integral Differential）制御により行われる。

【0037】

なお、水晶振動子４１ｃによって検知される蒸着速度（ＰＶ）は、速度フィルタによって平均化処理がなされる。これらのＰＩＤ制御及び膜厚測定器４０の管理は、制御装置６０により一括して行われる。

【0038】

一方、温度センサ５０を使用し、蒸着源２０の温度を管理することにより、基板９０に形成される蒸着材料２０ｍの膜厚を制御することもできる。例えば、図２（ｂ）に示すように、蒸着速度（ＳＶ）と、蒸着速度（ＰＶ）との差は、温度差として予め変換される。そして、この温度差が目的値内に収まるように、温度センサ５０によって検知された温度（ＰＶ）が所望の温度になるように、交流電源に制御信号（ＭＶ）が送られる。この結果、使用者は、所望する蒸着速度で基板９０に蒸着材料２０ｍを蒸着することができる。

【0039】

特に、リニアソース型の蒸着源２０のように、熱容量が大きい蒸着源を用いる場合は、蒸着源２０の蒸発量を直接的に検知して蒸着速度を制御する方法（図２（ａ））よりも、蒸着源２０の温度を検知して蒸着速度を制御する方法（図２（ｂ））のほうが、蒸発量の過度現象が抑制されて、より精度の高い膜厚制御ができる。

【0040】

しかし、膜厚センサ４１は、複数の水晶振動子４１ｃを含む。これら複数の水晶振動子４１ｃのそれぞれの特性が微妙にばらついた場合、蒸着材料２０ｍの蒸発量が一定だとしても、複数の水晶振動子４１ｃのそれぞれによって検知される蒸着速度が同じ値を示すとは限らない。例えば、複数の水晶振動子４１ｃのそれぞれの表面状態（例えば、研磨状態）、厚みが異なる場合、複数の水晶振動子４１ｃのそれぞれによって検知される蒸着速度が異なってしまう。特に、蒸着速度が低くなるほど（例えば、０．０１ｎｍ／秒〜数１０ｎｍ／秒）、蒸着速度のばらつきが顕著になる。

【0041】

これにより、図２（ａ）、（ｂ）で示した制御を試みても、ＰＩＤ制御で用いられる蒸着速度（ＰＶ）の信号が水晶振動子ごとにばらついてしまい、基板９０に形成される蒸着材料２０ｍの蒸着速度が水晶振動子ごとにばらつくことになる。

【0042】

このような状況の中、蒸着装置１では、以下の蒸着方法により、蒸着速度（ＰＶ）の信号が水晶振動子ごとにばらつくことなく、基板９０に形成される蒸着材料２０ｍの蒸着速度が各水晶振動子を用いて高精度に制御される。この方法は、制御装置６０によって自動的に行われる。例えば、制御装置６０は、複数の水晶振動子４１ｃを含む膜厚センサ４１からいずれかの水晶振動子４１ｃを選択する。この水晶振動子４１ｃに形成される蒸着材料２０ｍの蒸着速度を検知することによって、基板９０に形成される蒸着材料２０ｍの膜厚が制御される。

【0043】

図３は、本実施形態に係る蒸着方法の概要を示すグラフ図である。
図３の上段には、時間と基板９０に形成される薄膜の蒸着速度との関係が示されている。図３の下段には、時間と膜厚センサ４１で計測される薄膜の蒸着速度との関係が示されている。上段、下段の時間のスケールは同じである。また、上段、下段ともに、水晶振動子４１ｃが切り替えられるときの蒸着速度が示されている。

【0044】

制御装置６０は、膜厚センサ４１からいずれかの水晶振動子４１ｃ−１（第１水晶振動子）を選択し、最初に選択された水晶振動子４１ｃ−１によって検知される蒸着速度に基づいて、基板９０に形成される蒸着材料２０ｍの膜厚を制御する（ステップ１０）。この区間をＡ区間とする。

【0045】

A区間での水晶振動子４１ｃ−１による蒸着速度の検知が続けられ、水晶振動子４１ｃ−１の検知時間または共振周波数が許容範囲を超えた場合には、シャッタ４１ｓを回転し、膜厚センサ４１において次の水晶振動子４１ｃ−２（第２水晶振動子）が選択される（ステップ２０）。

【0046】

但し、Ａ区間での水晶振動子４１ｃ−１によって検知される蒸着速度のデータとしては、水晶振動子４１ｃ−１が使用される終了前の第１時間帯における蒸着速度の平均値が取得される。例えば、第１時間帯は、水晶振動子４１ｃ−１の使用が終了される時点から７０秒前まで遡ってからの６０秒間とする。

【0047】

次に、水晶振動子４１ｃ−１から水晶振動子４１ｃ−２に切り替えられた直後は、水晶振動子４１ｃ−２が表示する蒸着速度が安定するまで予備時間（待機時間）を設ける。予備時間では、水晶振動子４１ｃ−２による蒸着速度の表示を非表示にしてもよい。

【0048】

次に、予備時間が経過した後、水晶振動子４１ｃ−２による蒸着速度の表示を開始する。続いて、水晶振動子４１ｃ−２による表示開始後から第２時間帯において、水晶振動子４１ｃ−２による蒸着速度の平均値が取得される。例えば、第２時間帯は、水晶振動子４１ｃ−２の使用開始後の予備時間が過ぎてから１０秒経過後の６０秒間とする。

【0049】

次に、水晶振動子４１ｃ−１によって検知される蒸着速度（平均値）と、水晶振動子４１ｃ−２によって検知される蒸着速度（平均値）との差ｄ１が目的値でない場合には、水晶振動子４１ｃ−２のツーリング係数を補正して（Ｔ補正）、その差ｄ１を目的値にする（ステップ３０）。目的値は、例えば、"０"とする。

【0050】

次に、ツーリング係数が補正された水晶振動子４１ｃ−２によって検知される蒸着速度に基づいて、基板９０に形成される蒸着材料２０ｍの膜厚を制御する（ステップ４０）。この区間をＣ区間とする。

【0051】

次に、水晶振動子４１ｃ−２を水晶振動子４１ｃ−１とみなし、ステップ２０からステップ４０までを再び繰り返すことで、水晶振動子４１ｃ−１、２以外の水晶振動子４１ｃの全てについて、ツーリング係数が適宜補正される。

【0052】

なお、区間Ａと区間Ｃとの間のＢ区間では、基板９０に形成される蒸着材料２０ｍの膜厚が水晶振動子４１ｃを用いて制御されていない。Ｂ区間では、Ａ区間の終了間際の蒸着源２０の温度を維持する。これは、Ｂ区間では、水晶振動子４１ｃ−２の動作が安定する予備時間やＴ補正を要し、この区間での水晶振動子４１ｃ−２を用いて、基板９０に形成される蒸着材料２０ｍの膜厚を高精度に制御できないからである。

【0053】

但し、Ｂ区間は、水晶振動子４１ｃ−２の予備時間とＴ補正に要する時間とを合わせた程度の短時間となるため、Ａ区間の終了間際の蒸着源２０の温度を維持することにより、基板９０に形成される蒸着材料２０ｍの膜厚は、高精度に制御される。

【0054】

このような蒸着方法であれば、複数の水晶振動子４１ｃを含む膜厚センサ４１を用いても、複数の水晶振動子４１ｃのそれぞれの特性によって生じる蒸着速度のばらつきが抑えられるので、複数の水晶振動子４１ｃのそれぞれによって蒸着源２０の蒸着量を長時間にわたり高精度に制御できる。

【0055】

特に、本実施形態では、水晶振動子４１ｃ−１の使用終了直前の蒸着速度に基づいて、次に使用する水晶振動子４１ｃ−２の使用開始直後の蒸着速度の補正がなされるので、複数の水晶振動子４１ｃによって蒸着源２０の蒸着量を連続的に制御できる。この現象を以下に説明する。

【0056】

図４は、本実施形態に係る蒸着方法の作用を示すグラフ図である。

【0057】

例えば、水晶振動子４１ｃ−１によって検知される初期の時点１ｓでの蒸着速度を仮に１０ｎｍ／ｓとする。このとき、基板９０における蒸着速度も１０ｎｍ／ｓであるとする。但し、蒸着源２０に同じ電力を供給しつつ、蒸着材料２０ｍの基板９０への蒸着を続けると、蒸着源２０からの蒸発量が経時で変動する場合がある。この要因は、例えば、蒸着を続けた結果、蒸着源２０内の蒸着材料２０ｍの量が変動した場合には、蒸着源２０に同じ電力を供給しても、蒸着材料２０ｍの単位体積あたりに投入される電力が変動するからである。

【0058】

本実施形態では、この蒸発量の変動を複数の水晶振動子４１ｃを用いて連続的に追跡することができる。

【0059】

例えば、水晶振動子４１ｃ−１によって検知される終期の時点１ｅでの蒸着速度が１０ｎｍ／ｓから１１ｎｍ／ｓになったとき、次の水晶振動子４１ｃ−２によって検知される初期の時点２ｓでの蒸着速度は、水晶振動子４１ｃ−１の終期の時点１ｅでの蒸着速度の情報を引き継ぎ、１１ｎｍ／ｓに補正される。ここで、目的値は、「０」としている。

【0060】

続いて、水晶振動子４１ｃ−２によって検知される終期の時点２ｅでの蒸着速度が１１ｎｍ／ｓから１２ｎｍ／ｓになったとき、次の水晶振動子４１ｃ−３によって検知される初期の時点３ｓでの蒸着速度は、水晶振動子４１ｃ−２の終期の時点２ｅでの蒸着速度の情報を引き継ぎ、１２ｎｍ／ｓに補正される。なお、蒸着源２０に投入される電力は、時点１ｓから一定であるとする。

【0061】

このような補正が水晶振動子４１ｃ−３以降に選択される水晶振動子４１ｃに対してもなされるため、蒸発量の変動を複数の水晶振動子４１ｃを用いて連続的に追跡することができる。

【0062】

例えば、３番目の水晶振動子４１ｃ−３の補正が直前の水晶振動子４１ｃ−２の終期２ｅ以外の蒸着速度を基に補正されると、以下のような不具合が起き得る。例えば、３番目の水晶振動子４１ｃ−３が１番目の水晶振動子４１ｃ−１の初期の時点１ｓでの蒸着速度を基準に補正されてしまうと、水晶振動子４１ｃ−３の初期の時点３ｓでの蒸着速度が「目的値」を０とするために、１２ｎｍ／ｓから１０ｎｍ／ｓと不連続に補正されてしまう。このため、蒸発量の変動（揺らぎ）が補正に反映されなくなる。

【0063】

なお、実際には、複数の水晶振動子４１ｃのそれぞれによって検知された蒸着速度に基づいて、蒸着源２０に投入する電力が適正に制御される。これにより、複数の水晶振動子４１ｃを用いて、基板９０に形成される薄膜の蒸着速度が一定値（上記の例では、終始１０ｎｍ／ｓ）に制御される。

【0064】

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上述の実施形態にのみ限定されるものではなく種々変更を加え得ることは勿論である。各実施形態は、独立の形態とは限らず、技術的に可能な限り複合させることができる。

【符号の説明】

【0065】

１…蒸着装置
１０…真空容器
２０、２０ｓ…蒸着源
２０ｍ…蒸着材料
３０…基板搬送機構
４０…膜厚測定器
４１、４２…膜厚センサ
４１ｈ…開口
４１ｓ、４２ｓ…シャッタ
４１ｂ、４２ｂ…本体
４１ｃ、４１ｃ−１、４１ｃ−２、４１ｃ−３、４２ｃ…水晶振動子
５０…温度センサ
６０…制御装置
９０…基板
９０ｄ…成膜対象面
９１…基板ホルダ

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】