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    • 专利摘要:
    本發明係提供一種無論蒸鍍材料為何，皆可不妨礙檢測地藉由所蒸發之蒸鍍材料長時間形成厚度均勻之膜的真空蒸鍍裝置。真空蒸鍍裝置(1)包括：蒸鍍材容器(2)；蒸發機構，其蒸發蒸鍍材料；複數個成膜速度監視器(3、4)，其於倒角不同之位置觀測成膜速度；成膜速度控制部，其將一個成膜速度監視器(3)之成膜速度與預定之設定值進行比較，並以使觀測到之成膜速度相對於設定值之變動為特定範圍內之方式控制蒸發機構之輸出；材料供給部(5)；蒸氣量分佈運算部，其使用藉由複數個成膜速度監視器(3、4)觀測到之成膜速度，運算藉由蒸發機構蒸發之蒸鍍材料之蒸氣量分佈；及材料供給控制部，其將運算得出之蒸氣量分佈與預定之蒸氣量分佈之設定值進行比較，並以使運算得出之蒸氣量分佈相對於蒸氣量分佈之設定值之變動為特定範圍內之方式控制蒸鍍材料之供給量及供給時序。
    公开号:TW201321534A
    申请号:TW101102925
    申请日:2012-01-30
    公开日:2013-06-01
    发明作者:Nobuyuki Shigeoka；Tatsuya Hirano
    申请人:Mitsubishi Heavy Ind Ltd；
    IPC主号:C23C14-00
    专利说明:
    真空蒸鍍裝置
    本發明係關於一種真空蒸鍍裝置。
    於真空蒸鍍中，係於真空容器中使蒸鍍材料蒸發而附著於置於遠離容器之位置上之基板之表面，形成薄膜。蒸鍍材料通常係收容於坩鍋等中。作為使蒸鍍材料蒸發之蒸發方式有電子束蒸發、電阻加熱蒸發及感應加熱蒸發等。
    以電子束蒸發源為例說明使蒸鍍材料蒸發之具體例。
    電子束蒸發源作為適於蒸發難以藉由其他蒸發機構蒸發之高熔點金屬或金屬氧化物等的蒸發源而得以廣泛使用。又，例如為鋁般之蒸鍍材料與坩鍋材料反應而易於導致坩鍋材劣化之材質之情形時，亦可藉由使用水冷坩鍋一面抑制坩鍋材料與蒸發材料之反應，一面蒸發。
    圖16係表示電子束蒸發源之一例。圖16所示之電子束蒸發源20包括270°偏向型電子槍21。自電子槍21射出之電子束22藉由磁鐵之磁場而偏向從而照射至收容於水冷坩鍋23中之蒸鍍材料，以蒸發蒸鍍材料。藉由為此種構成，可有效降低蒸鍍材料之蒸氣或伴隨製程而產生之粒子堆積至電子槍21之燈絲24上，並且可將整個裝置緊湊地構成。
    於真空蒸鍍製程中，無論為何種蒸發源，伴隨成膜進行而蒸鍍材料均會減少，因此於長時間之成膜中需要蒸鍍材料之供給機構。於真空蒸鍍之製程中，以研究室水平實施之成膜雖係於短時間內結束，但以工廠水平實施之成膜則有時需要較長時間，例如一週。
    然而，於為圖16所示般之構成之情形時，自使電子束22偏向從而導引至坩鍋內之材料填充部25之關係考慮，難以無限制地增大材料填充量，即坩鍋之大小。
    圖17係表示單純地增加蒸鍍材料之填充坩鍋深度之情形時之電子束蒸發源之剖面圖(a)及俯視圖(b)。例如，收容於坩鍋26內之蒸鍍材料27伴隨蒸發而減少，填充高度h向h'減少。藉此，與為最初之填充高度之情形相比較，電子束之照射部如圖17所示般向不同之位置偏離。這將招致作為成膜裝置而並不佳之膜厚分佈之變化。
    又，於真空蒸鍍製程中，為了於基板上形成厚度均勻之薄膜，係一面利用速度監視器測定成膜速度一面調整電子束之輸出而將膜厚控制為固定(參照專利文獻1)。然而，若照射點移動，則會影響監視值，從而無法保持成膜速度之固定性。
    該問題並不限定於電子束蒸發源中，例如當於電阻加熱式蒸發源中使用開放型坩鍋之情形時亦可能產生。於使用開放型坩鍋之電阻加熱式蒸發源中，於伴隨蒸發而蒸鍍材料之填充量減少之情形時，蒸發面係向下方移動，因此坩鍋之緣與蒸發面之位置關係發生變化，引起膜厚分佈之變動。
    為了解決上述問題而亦發現一種以無論蒸鍍材料之填充量如何而膜厚分佈均穩定之方式對坩鍋之結構加以研究所得之蒸發源。然而，若為了於電阻加熱蒸發源中增加蒸鍍材料之填充量而使坩鍋大型化，則會因為表面積與體積之比之關係而產生如下等課題，從而不佳：(1)加熱時之熱效率降低；(2)整個熱容量增大，從而坩鍋之加熱、冷卻費時；(3)生產裝置之起動所需之時間增加；以及(4)坩鍋溫度之控制性降低。
    為了避免如上問題而嘗試向蒸發源連續性或間歇性地供給材料，使坩鍋內之蒸發材料之量保持為大致固定。例如，提出有使用線狀之材料向蒸發源連續性地供給材料之構成或者供給顆粒狀之材料之機構。
    又，為了實施長時間穩定之成膜，不僅需要穩定地供給材料之機構，還必須將坩鍋內之蒸鍍材料之填充量保持為固定。作為將坩鍋內之蒸鍍材料之填充量保持為固定之方法，亦提出有如下等方法：(1)測定填充有蒸鍍材料之坩鍋之重量，並測出填充量；(2)藉由光學攝像元件檢測熔融狀態之蒸鍍材料之液面高度；或(3)使用由熔點高於蒸鍍材料之材料構成之浮體偵測熔融狀之蒸鍍材料之液面高度。 [先前技術文獻]
    [專利文獻]
    [專利文獻1]日本專利特開2009-221496號公報(圖1)
    然而，該等材料供給方法亦存在一些問題。
    關於藉由重量測定而偵測蒸鍍材料之變化之方法，存在重量之變化未必反映填充面之高度之情形。例如，如鋁或鎵般對於坩鍋之潤濕性較高之熔融金屬隨著於坩鍋內加熱而亦朝向高於液面之位置之坩鍋表面進行濕潤擴散，相應地降低液面。然而，坩鍋與蒸鍍材料之合計重量並不因潤濕而變化。又，於如圖18般蒸發之蒸鍍材料附著於坩鍋28內側之高於液面F之位置，且所附著之材料不再次蒸發，並且亦不再次熔落至液面從而不利於蒸鍍製程之情形時，實際之填充面高度變化大於重量變化。該情況於稱為冷緣之如下結構之蒸發源中尤其成為問題，即該結構係為了防止蒸發材料之上延引起之溢出而抑制坩鍋緣附近之溫度上升。
    關於藉由光學元件觀測填充面之高度之方法，存在蒸發材料附著於光學元件之窗口上從而妨礙偵測之問題。雖可採取防止材料蒸氣附著於窗口上之擋板或者交換式窗口等作為對策，但其構成複雜，並且不適於長時間連續觀測。
    關於使用浮體之方法，存在如下等課題：(1)無法用於昇華性蒸鍍材料，僅適於熔融性材料；(2)浮體引起之蒸發材料污染可能成為問題；以及(3)當於電子束蒸發源等中熔融面積較小之情形時難以適用。
    本發明係鑒於以上情況研究而成者，其目的在於提供一種無論為何種蒸鍍材料均可長時間形成厚度均勻之膜之真空蒸鍍裝置。
    為了解決上述課題，本發明之真空蒸鍍裝置係採用以下方法。
    本發明之第1態樣係提供一種真空蒸鍍裝置，該真空蒸鍍裝置包括：蒸鍍材容器，其收容蒸鍍材料；蒸發機構，其將能量賦予上述蒸鍍材料，使上述蒸鍍材料蒸發；複數個成膜速度監視器，其於相對於蒸氣產生面之垂直上方向之倒角不同之位置觀測成膜速度；成膜速度控制部，其將利用一個上述成膜速度監視器觀測到之成膜速度與預定之成膜速度設定值進行比較，並以使上述觀測到之成膜速度相對於上述成膜速度設定值之變動為特定範圍內之方式控制上述蒸發機構賦予上述蒸鍍材料之能量之量；材料供給部，其向上述蒸鍍材容器供給新蒸鍍材料；蒸氣量分佈運算部，其使用藉由上述複數個成膜速度監視器觀測到之成膜速度，運算藉由上述蒸發機構蒸發之蒸鍍材料之蒸氣量分佈；及材料供給控制部，其將運算得出之上述蒸氣量分佈與預定之蒸氣量分佈之設定值進行比較，並以使上述運算得出之蒸氣量分佈相對於上述蒸氣量分佈之設定值之變動為特定範圍內之方式控制蒸鍍材料之供給量及供給時序。
    根據上述第1態樣，成膜速度藉由成膜速度控制部控制為固定。又，藉由使用複數個成膜速度監視器，可運算蒸鍍材料之蒸氣量分佈。運算得出之蒸氣量分佈由材料供給控制部與蒸氣量分佈之設定值進行比較，並且蒸鍍材料之供給量及供給時序以蒸氣量分佈之變動處於特定範圍內之方式受到控制。藉此，無論為何種蒸鍍機構及蒸鍍材容器，均可抑制蒸氣量分佈之變化(膜厚分佈之變動)。藉由將膜厚分佈之變動範圍控制於固定範圍內，可以穩定之膜厚分佈及成膜速度進行長時間之成膜。
    根據上述第1態樣，無論為何種蒸鍍材料(熔融材料、昇華材料)，均可精度良好地偵測蒸發源內之蒸發材料之量。
    於上述第1態樣中，亦可為如下構成：包括線路，該線路供被蒸鍍構件以固定間隔通過上述蒸氣產生面上，且上述複數個成膜速度監視器包括：第1成膜速度監視器，其係由上述成膜速度控制部及上述蒸氣量分佈運算部利用；及第2成膜速度監視器，其係由上述蒸氣量分佈運算部利用；上述第1成膜速度監視器配置於較上述線路更為蒸氣產生面側；上述第2成膜速度監視器配置於供上述被蒸鍍構件通過該第2成膜速度監視器與上述蒸氣產生面之間之位置。
    根據上述構成，由於被蒸鍍構件(基板)係以固定間隔通過蒸氣產生面與第2成膜速度監視器之間，因此第2成膜速度監視器大部分時間係由基板覆蓋。因此，於使用晶體振盪器作為第2成膜速度監視器之情形時，將實現晶體振盪器之消耗減少之效果。又，亦可使用單點式監視器而非價格高昂之多點式監視器。進而，藉由將第2成膜速度監視器配置於線路之上方，而易於獲得第1成膜速度線路之倒角與第2成膜速度線路之倒角之角度差。藉此，可提高蒸氣量分佈之變化之檢測精度。
    於上述第1態樣中，較佳為如下構成：預先使收容於上述蒸鍍材容器內之蒸鍍材料之量之變化與蒸氣量分佈之變化相關，並基於該相關關係而供給上述運算得出之蒸氣量分佈之變動為特定範圍內之量之蒸鍍材料。
    根據上述構成，藉由預先求出收容於蒸鍍材容器內之蒸鍍材料之量之變化與蒸氣量分佈之變化之相關關係，可提高材料供給控制部之控制精度。
    又，本發明之第2態樣係提供一種真空蒸鍍裝置，該真空蒸鍍裝置包括：蒸鍍材容器，其收容蒸鍍材料；蒸發機構，其將固定能量賦予上述蒸鍍材料，使上述蒸鍍材料蒸發；材料供給部，其向上述蒸鍍材容器供給新蒸鍍材料；成膜速度監視器，其於相對於蒸氣產生面之垂直上方向成倒角之位置觀測成膜速度；及材料供給控制部，其將利用上述成膜速度監視器觀測到之上述成膜速度與預定之成膜速度設定值進行比較，並以使上述觀測到之成膜速度相對於上述成膜速度之設定值之變動為特定範圍內之方式控制上述材料供給部之蒸鍍材料之供給量及供給時序。
    根據上述第2態樣，固定之能量藉由成膜速度控制部而賦予蒸鍍材料，基於成膜速度之變動而蒸鍍材料之供給量及供給時序受到控制。藉此，即便成膜速度監視器為一個亦可將蒸鍍材料之填充量保持為固定，從而可以穩定之膜厚分佈及成膜速度進行長時間之成膜。
    根據上述第2態樣，無論為何種蒸鍍機構、蒸鍍材容器及蒸鍍材料(熔融材料、昇華材料)，均可精度良好地偵測蒸發源內之蒸發材料之量。
    於上述第2態樣中，較佳為如下構成：預先使收容於上述蒸鍍材容器內之蒸鍍材料之量之變化與成膜速度之變化相關，並基於該相關關係而供給上述觀測到之成膜速度之變動為特定範圍內之量之蒸鍍材料。
    根據上述構成，藉由預先求出收容於蒸鍍材容器內之蒸鍍材料之量之變化與成膜速度之變化之相關關係，可提高材料供給控制部之控制精度。
    又，本發明之第3態樣係提供一種真空蒸鍍裝置，該真空蒸鍍裝置包括：蒸鍍材容器，其收容蒸鍍材料；蒸發機構，其將能量賦予上述蒸鍍材料，使上述蒸鍍材料蒸發；成膜速度監視器，其於相對於蒸氣產生面之垂直上方向成倒角之位置觀測成膜速度；成膜速度控制部，其將利用上述成膜速度監視器觀測到之成膜速度與預定之成膜速度設定值進行比較，並以使上述觀測到之成膜速度相對於上述成膜速度之設定值之變動為特定範圍內之方式控制上述蒸發機構賦予上述蒸鍍材料之能量之量；材料供給部，其向上述蒸鍍材容器供給新蒸鍍材料；及材料供給控制部，其將上述能量之量之變動與預定之能量之量的設定值進行比較，並以使上述能量之量相對於上述能量之量的設定值之變動為特定範圍內之方式控制上述材料供給部之蒸鍍材料之供給量及供給時序。
    根據上述第3態樣，藉由成膜速度控制部調整賦予蒸鍍材料之能量之量，從而將成膜速度控制為固定。賦予蒸鍍材料之能量之量之變動值係輸出至材料供給控制部。於材料供給控制部中，接收該輸出之能量之量之變動值，並基於該變動值以能量之量之變動值處於特定範圍內之方式控制蒸鍍材料之供給量及供給時序。藉此，即便成膜速度監視器為一個亦可將蒸鍍材料之填充量保持為固定，從而可以穩定之膜厚分佈及成膜速度進行長時間之成膜。
    根據上述發明，無論為何種蒸鍍機構、蒸鍍材容器及蒸鍍材料(熔融材料、昇華材料)，均可精度良好地偵測蒸發源內之蒸發材料之量。
    於上述第3態樣中，較佳為如下構成：預先使收容於上述蒸鍍材容器內之蒸鍍材料之量之變化與上述能量之量之變動相關，並基於該相關關係而供給上述能量之量之變動為特定範圍內之量之蒸鍍材料。
    根據上述構成，藉由預先求出收容於蒸鍍材容器內之蒸鍍材料之量之變化與賦予蒸鍍材料之能量之量之變動之相關關係，可提高材料供給控制部之控制精度。
    根據本發明，藉由根據蒸氣量分佈之變化而檢測蒸鍍材料之填充量之變化，可將膜厚分佈之變動範圍控制於固定範圍內，從而能以穩定之膜厚分佈及成膜速度進行長時間之成膜。
    以下，參照圖式說明本發明之真空蒸鍍裝置之一實施形態。 [第1實施形態]
    圖1係表示第1實施形態之真空蒸鍍裝置1之概略構成圖。圖2係表示真空蒸鍍裝置1之控制圖構成。真空蒸鍍裝置1包括：蒸鍍材容器2、蒸發機構(未圖示)、成膜速度監視器3、4、成膜速度控制部(未圖示)、材料供給部5、蒸氣量分佈運算部(未圖示)及材料供給控制部(未圖示)。
    蒸鍍材容器2係可收容配置於真空容器內之蒸鍍材料6之容器，為坩鍋等。坩鍋之材質可根據所收容之蒸鍍材料6之種類或蒸發機構而適當選擇。蒸鍍材料6考慮例如鋁或鈦等金屬材料。於與蒸鍍材容器之蒸氣產生面對向之位置配置有基板7等。基板7並非必須配置於蒸鍍材容器2之正上方，亦可配置於斜上方向。
    蒸發機構係可向蒸鍍材料6賦予能量而使蒸鍍材料6蒸發者。蒸鍍機構為電子束蒸發、電阻加熱蒸發、感應加熱蒸發等，於本實施形態中係使用電子束蒸發。
    電子束蒸發係使電子束收斂至填充於銅製坩鍋等中之蒸鍍材料6上以進行加熱，從而使其蒸發。於電子束蒸發中，賦予蒸鍍材料6之能量可藉由調整電子槍之輸出而控制。
    電阻加熱蒸發係使作為高熔點金屬之鎢、鉭、鉬等之箔或線根據蒸發之方向性或量成形為相適之形狀而作為蒸發源，將蒸鍍材料6置於其上並通電加熱，從而使物質蒸發。於電阻加熱蒸發中，賦予蒸鍍材料6之能量可藉由調整加熱溫度或加熱器輸出而控制。
    感應加熱蒸發係藉由高頻感應加熱對碳等收納於坩鍋內之蒸鍍材料6進行加熱．蒸發。於感應加熱蒸發中，賦予蒸鍍材料6之能量可藉由調整頻率或高頻輸出而控制。
    成膜速度監視器係於與蒸氣產生面S之垂直上方向之倒角不同之角度位置設有複數個。於本實施形態中，成膜速度監視器係包括第1成膜速度監視器3及第2成膜速度監視器4。成膜速度監視器係藉由測定自身堆積之蒸鍍材料之膜厚而觀測成膜速度(蒸氣之量)。例如，成膜速度監視器為晶體膜厚感測器等。晶體膜厚感測器係利用晶體振盪器之固有頻率根據其質量變化而變化之原理，使所蒸發之蒸鍍材料堆積於晶體振盪器上而檢測固有振動頻率，監視頻率變化，藉此測定自身堆積之蒸鍍材料之膜厚。
    第1成膜速度監視器3係設於如下位置上，該位置距填充於蒸鍍材容器2中之蒸鍍材料6之蒸氣產生位置P之距離為L1，與包括蒸氣產生位置P且相對於蒸氣產生面S沿垂直上方向延伸之線x之倒角為θ1。於本實施形態中，θ1較佳為於不妨礙蒸氣附著於基板7之範圍內設定為更小。第1成膜監視器3於朝向蒸氣產生位置P之面上包括微小面S1，其可測定堆積於微小面S1上之蒸鍍材料之膜厚。
    第2成膜速度監視器4係設於如下位置上，該位置距填充於蒸鍍材容器2中之蒸鍍材料6之蒸氣產生位置P之距離為L2，與包括蒸氣產生位置P且相對於蒸氣產生面S沿垂直上方向延伸之線x之倒角為θ2。於本實施形態中，L2既可與L1相同，亦可與L1不同。L2較佳為短於L1，且成膜速度監視器為相同程度。於本實施形態中，θ2為60°以下，更佳為45°以下。若θ2過大則膜難以均勻地附著於成膜速度監視器上，測定變得不穩定。第2成膜監視器4於朝向蒸氣產生位置P之面上包括微小面S2，其可測定堆積於微小面S2上之蒸鍍材料之膜厚。
    成膜速度控制部係與第1成膜速度監視器3連接，可對利用第1成膜速度監視器3觀測到之成膜速度V1進行反饋控制。詳細而言，成膜速度控制部係將成膜速度V1與設定值Vs進行比較，並以成膜速度V1相對於設定值Vs之變動處於設定值範圍內之方式控制電子束之輸出，而將成膜速度V1維持為固定。
    材料供給部5可向蒸鍍材容器2供給新蒸鍍材料8。新供給之蒸鍍材料8可為線、顆粒或其他供給形態。於連續性地供給蒸鍍材料8之情形時，較佳為線供給或液體供給等。於間歇性地供給蒸鍍材料8之情形時，除了上述供給方式之外，亦可適用顆粒供給或珠粒(粒)供給等。蒸鍍材料8係供給至於蒸鍍材容器內蒸鍍材料6減少之部分。此時，較佳為未藉由蒸發機構直接蒸發之位置且為可熔融之位置。例如，於電子束蒸發之情形時，較佳為供給至相較於照射電子束而形成之熔融池9之外周稍偏內側。
    蒸氣量分佈運算部係與複數個成膜速度監視器連接，其使用藉由該複數個成膜速度監視器觀測到之成膜速度運算蒸氣量分佈α。
    此處，說明使用藉由第1成膜速度監視器3及第2成膜速度監視器4觀測到之成膜速度之運算方法。若將與相對於蒸氣產生面S而沿垂直上方向延伸之線x之倒角設為θ，則可視為微小面狀之來自蒸發源之蒸氣量之分佈可與(cosθ)α近似地表示。到達至微小面S1、S2之每單位時間、每單位面積之蒸氣之量(分別設為V1、V2)亦可分別表現為A/L1 2 ＊(cosθ1)α、A/L2 2 ＊(cosθ2)α。此處A係根據微小面距蒸氣產生面之距離或最初之蒸氣產生量而變化之係數，α係根據填充於蒸鍍材容器內之蒸鍍材料之形狀或蒸發速度等而變化之表示蒸氣量分佈形狀之參數。
    若蒸氣量分佈形狀即α為固定，則V1與V2之比伴隨蒸發而為固定。然而，若蒸氣量分佈形狀變化，則V1與V2之比變化。藉此，藉由計算V1與V2之比而可檢測蒸氣量分佈形狀是否已自某決定之基準形狀變化。
    於上述例中，根據既知之θ1、θ2、L1、L2、V1及V2求出α之計算式如下所述。
    V1/V2={A/L1 2 ＊(cosθ1)α}/{A/L2 2 ＊(cosθ2)α} V1/V2=L2 2/L1 2 ＊(cosθ1÷cosθ2)α loge{(V1/V2)/(L2 2/L1 2)}=α ＊ loge(cosθ1÷cosθ2) α=loge{(V1 ＊ L1 2)/(V2 ＊ L2 2)}/loge(cosθ1÷cosθ2)
    材料供給控制部係將運算得出之蒸氣量分佈與預定之蒸氣量分佈之設定值進行比較，並以運算得出之蒸氣量分佈處於蒸氣量分佈之設定值之範圍內之方式控制蒸鍍材料8之供給量及供給時序。
    此處，較佳為預先準備使填充於蒸鍍材容器內之蒸鍍材料之量之變化與蒸氣量分佈之變化相關之表。材料供給控制部可基於上述表，根據蒸氣量分佈之變化量，以填充於蒸鍍材容器內之蒸鍍材料之量為固定之方式向蒸鍍材容器內供給蒸鍍材料8。藉此可以蒸氣量分佈之變化量處於某固定範圍內之方式進行控制。
    繼而說明本實施形態之作用。
    於本實施形態中，第1成膜速度監視器3之倒角θ1為30°，第2成膜速度監視器4之倒角θ2為45°。於本實施形態中，藉由成膜速度控制部以利用第1成膜速度監視器3觀測到之成膜速度V1與設定值Vs相等之方式控制電子槍之燈絲電流值。藉此可將成膜速度V1維持為固定。
    再者，成膜速度之控制亦可藉由第2成膜速度監視器4進行，但是於該情形時，即便為相同成膜速度，成膜速度之設定值Vs與藉由第1成膜速度監視器3進行控制之情形亦不相同。
    又，於藉由成膜速度控制部將成膜速度V1保持為固定之同時，藉由蒸氣量分佈運算部求出間接地表示膜厚分佈形狀之蒸氣量分佈α之值。利用蒸氣量分佈運算部求出之蒸氣量分佈α係藉由材料供給控制部進行反饋控制(例如PID控制)。即，將運算得出之蒸氣量分佈α與蒸氣量分佈之設定值αs進行比較，並以運算得出之蒸氣量分佈α與蒸氣量分佈之設定值αs相等之方式調整蒸鍍材料8之供給量及供給時序，藉此使蒸氣量分佈α固定。
    圖3係表示連續性地供給蒸鍍材料8之情形時之V1及V2之推移。圖4係表示連續性地供給蒸鍍材料8之情形時之α之推移。於連續性地供給蒸鍍材料8之情形時，例如，根據蒸氣量分佈α之值對蒸鍍材料8之輸送量進行反饋控制，調整為固定量之蒸鍍材料始終存在於蒸鍍材容器內。藉此，如圖3及圖4所示，係以V1維持固定值且V2及α維持設定值之方式進行推移。
    蒸發量分佈之設定值αs例如按照以最佳蒸氣量分佈值為中心而可容許之變動幅度之-5%~+5%之範圍進行設定。
    圖5係表示間歇性地供給蒸鍍材料8之情形時之V1及V2之推移。圖6係表示間歇性地供給蒸鍍材料8之情形時之α之推移。於間歇性地供給蒸鍍材料8之情形時，例如，以固定範圍設置蒸發量分佈之設定值αs，若蒸發量分佈α低於設定值αs則開始供給蒸鍍材料8，若蒸發量分佈α超過設定值αs則停止供給蒸鍍材料8。藉此，如圖5及圖6所示，以V1維持固定值且V2及α處於設定值之範圍內之方式進行推移。
    又，藉由材料供給控制部所進行之蒸鍍材料8之供給量及供給時序之控制，亦可使用將預先求出之蒸氣量分佈α與蒸鍍材料之填充量建立關聯之表而進行。利用蒸氣量分佈運算部求出之蒸氣量分佈α係參照上述表而偵測當前蒸鍍材料填充量是否過剩或不足。根據其結果，控制材料供給部之動作，以使固定量之蒸鍍材料始終存在於鍍材容器內之方式進行控制。圖7係例示將蒸氣量分佈α與蒸鍍材料之填充量建立關聯之表圖表化之圖。於該圖中，橫軸為蒸氣量分佈α，縱軸為填充量。通常，蒸氣量分佈α大於1。於具有深度之蒸鍍材容器中，伴隨蒸鍍材料減少而蒸氣分佈量α之值上升(指向性上升)。於圖7中，若蒸氣量分佈α為1.3以上，則偵測為蒸鍍材料之填充量充分(Full)，若蒸氣量分佈α超過1.6，則偵測為蒸鍍材料之填充量不足(Empty)。再者，蒸氣量分佈α之值並不限定於上述例示，可根據蒸鍍材容器及蒸發機構之構造而適當設定。
    通常，隨著成膜進展，蒸氣量分佈α會隨著填充於蒸鍍材容器內之蒸鍍材料之量及形狀之變化而變化。於本實施形態中，由於θ2>θ1(即cosθ2<cosθ1)，因此相對於Vαcosαθ之α之變化量為θ2>θ1。因此，若如圖8所示蒸氣量分佈α上升，則即便V1為固定，V2亦降低。圖9係表示θ1與θ2之差較大之情形時之V1及V2之推移。圖10係表示θ1與θ2之差較小之情形時之V1及V2之推移。θ1與θ2之差越大則伴隨於蒸氣量分佈α之變化之V2之變化越大。
    根據本實施形態，由於可將蒸氣量分佈之變動控制於固定範圍內，因此可以穩定之蒸氣量分佈(膜厚分佈)及成膜速度進行長時間之成膜。
    又，先前，膜厚分佈係使用浮體等或藉由液面中之鐳射光之反射等光學性視野等而間接地檢測，但於本實施形態中，由於係檢測實際之蒸氣量分佈，因此無論為何種蒸鍍材料(熔融材料、昇華材料)，均可精度良好地偵測蒸鍍材容器內之蒸鍍材料之量。
    又，於本實施形態之真空蒸鍍裝置中，材料供給部不限制所供給之蒸鍍材料之形態(線、顆粒等)。並且亦可適用於連續供給及間歇供給中任一者。 (第1實施形態之變形例)
    圖11係表示第1實施形態之變形例之真空蒸鍍裝置10之概略構成圖。真空蒸鍍裝置10之特徵在於：其係基板17以固定間隔通過蒸氣產生面上之連續式成膜裝置，且第2成膜速度監視器14係設於較基板17所通過之線路更為真空容器之上方。關於未特別說明之構成係與第1實施形態相同。又，於圖11中，為了說明本申請案之特徵部分而省略記載其他構成。
    於本變形例中，基板17係以固定間隔通過蒸氣產生面S與第2成膜速度監視器14之間。藉此，如圖12所示，第2成膜速度監視器14中之成膜速度V2之監視為間欠性之監視。於本變形例中，由於θ1>θ2，因此隨著蒸氣量分佈α之指向性上升而V2亦上升。因此，於成膜進行而蒸鍍材料之填充量減少之情形時，成膜速度V2係如圖13般變化。
    於第1成膜速度監視器13中，與第1實施形態同樣地觀測成膜速度V1。於成膜速度控制部中，係藉由PID控制等控制蒸發機構賦予蒸鍍材料之能量之量，從而將成膜速度V1保持為固定值。
    根據本變形例，由於基板17係以固定間隔通過蒸氣產生面S與第2成膜速度監視器14之間，因此第2成膜速度監視器14大部分時間係由基板覆蓋。例如，若使基板支架之長度為450 mm，且使支架間隔為50 mm，則於第2成膜速度監視器14上堆積蒸鍍材料之時間係第2成膜速度監視器14總暴露於上述蒸鍍材料中之情形時之約1/10。藉此，晶體振盪器之消耗減少。又，亦可使用單點式監視器而非價格高昂之多點式監視器。
    又，通常，第1成膜速度監視器13之倒角θ1係配置於相較於30°進而傾斜(較大之角度)之位置。因此，若將第2成膜速度監視器14配置於相較於第1成膜速度監視器13進而傾斜之位置，則難以獲得θ1與θ2之角度差。根據本變形例，藉由將第2成膜速度監視器14配置於真空容器11之上方，而易於獲得θ1與θ2之角度差。藉此，可提高蒸氣量分佈之變化之檢測精度。 [第2實施形態]
    圖14係表示本實施形態之真空蒸鍍裝置之控制圖構成。本實施形態之真空蒸鍍裝置包括：蒸鍍材容器、蒸發機構、成膜速度監視器、成膜速度控制部、材料供給部及材料供給控制部。以下，說明與第1實施形態不同之構成。
    蒸發機構可向蒸鍍材料賦予能量，從而使蒸鍍材料蒸發。蒸鍍機構為電子束蒸發、電阻加熱蒸發、感應加熱蒸發等，於本實施形態中係使用電子束蒸發。
    成膜速度監視器係設於相對於蒸氣產生面之垂直上方向成倒角之位置上。於本實施形態中，成膜速度監視器係僅由第1成膜監視器構成。成膜速度監視器可藉由測定自身堆積之蒸鍍材料之膜厚而觀測成膜速度(蒸氣之量)。
    第1成膜速度監視器係設於如下位置，該位置距填充於蒸鍍材容器內之蒸鍍材料之蒸氣產生位置P之距離為L1，與包括蒸氣產生位置P且相對於蒸氣產生面S沿垂直上方向延伸之線x之倒角為θ1。於本實施形態中，θ1較佳為於不妨礙蒸氣附著於基板上之範圍內設定為更小。第1成膜監視器於朝向蒸氣產生位置之面上包括微小面S1，其可測定堆積於微小面S1上之蒸鍍材料之膜厚。
    成膜速度控制部係以維持特定之輸出值之方式控制電子束。
    材料供給控制部可對成膜速度V1進行反饋控制。詳細而言，係將利用第1成膜速度監視器觀測到之成膜速度V1與預定之成膜速度設定值Vs進行比較，並以成膜速度V1相對於成膜速度設定值Vs之變動處於特定範圍內之方式控制材料供給部之蒸鍍材料供給量及供給時序。
    此處，較佳為預先準備使填充於蒸鍍材容器內之蒸鍍材料之量之變化與成膜速度V1之變化量相關之表。材料供給控制部可基於上述表，根據成膜速度V1之變化量，以填充於蒸鍍材容器內之蒸鍍材料之量為固定之方式向蒸鍍材容器內供給蒸鍍材料。藉此，可以成膜速度V1之變動處於某固定範圍內之方式進行控制。
    於本實施形態中，電子束之輸出係藉由成膜速度控制部而維持為固定。若輸出為固定，則來自蒸鍍材容器之蒸鍍材之蒸發量為大致固定。另一方面，若填充於蒸鍍材容器內之蒸鍍材量減少，則成膜速度變動。於蒸發量大致固定之蒸發源中，可視為成膜速度大致係因蒸鍍材料之填充高度之減少而變動。因此，藉由將利用成膜速度監視器觀測到之成膜速度V1之變動反饋至材料供給控制部而控制材料供給量，可將成膜速度V1及蒸鍍材料之填充量兩者保持為固定。
    根據本實施形態，即便成膜速度監視器為一個亦可將蒸發源內之材料填充量保持為固定，從而可獲得穩定之膜厚分佈。 [第3實施形態]
    圖15係表示本實施形態之真空蒸鍍裝置之控制圖構成。本實施形態之真空蒸鍍裝置包括：蒸鍍材容器、蒸發機構、成膜速度監視器、成膜速度控制部、材料供給部及材料供給控制部。以下，說明與第1實施形態不同之構成。
    蒸發機構可向蒸鍍材料賦予能量，從而使蒸鍍材料蒸發。蒸鍍機構為電子束蒸發、電阻加熱蒸發、感應加熱蒸發等，於本實施形態中係使用電子束蒸發。
    成膜速度監視器係設於相對於蒸氣產生面之垂直上方向成倒角之位置上。於本實施形態中，成膜速度監視器係僅由第1成膜監視器構成。成膜速度監視器可藉由測定自身堆積之蒸鍍材料之膜厚而觀測成膜速度(蒸氣之量)。
    第1成膜速度監視器係設於如下位置，該位置距填充於蒸鍍材容器內之蒸鍍材料之蒸氣產生位置P之距離為L1，與包括蒸氣產生位置P且相對於蒸氣產生面S沿垂直上方向延伸之線x之倒角為θ1。於本實施形態中，θ1較佳為於不妨礙蒸氣附著於基板上之範圍內設定為更小。第1成膜監視器於朝向蒸氣產生位置之面上包括微小面S1，其可測定堆積於微小面S1上之蒸鍍材料之膜厚。
    成膜速度控制部係與第1成膜速度監視器連接，可對利用第1成膜速度監視器觀測到之成膜速度V1進行反饋控制。詳細而言，成膜速度控制部係將成膜速度V1與設定值Vs進行比較，並以成膜速度V1相對於設定值Vs之變動處於設定值範圍內之方式控制電子束之輸出(能量之量)，從而將成膜速度V1維持為固定。受控制之電子束之輸出值係輸出至材料供給控制部。
    材料供給控制部係接收自成膜速度控制部輸出之電子束之輸出值，並將實際之電子束之輸出之變動與預定之電子束之輸出之設定值進行比較。而且，以實際之電子束之輸出相對於電子束之輸出之設定值之變動處於特定範圍內之方式控制材料供給部之蒸鍍材料供給量及供給時序。
    此處，較佳為預先準備使填充於蒸鍍材容器內之蒸鍍材料之量之變化與電子束之輸出(能量)之變化量相關之表。材料供給控制部可基於上述表，根據電子束之輸出之變化量，以填充於蒸鍍材容器內之蒸鍍材料之量為固定之方式向蒸鍍材容器內供給蒸鍍材料。藉此，可以電子束之輸出(能量之量)之變動處於某固定範圍內之方式進行控制。
    於本實施形態中，係藉由成膜速度控制部以成膜速度V1為固定之方式控制蒸發機構賦予蒸鍍材料之能量之量。若欲在填充於蒸鍍材容器內之蒸鍍材量減少之情形時將成膜速度V1保持為固定，則必須增加賦予蒸鍍材料之能量之量。於本實施形態中，藉由將該能量之量之變動反饋至材料供給控制部而控制材料供給量，可將蒸鍍材料之填充量兩者保持為固定。
    根據本實施形態，即便成膜速度監視器為一個亦可將蒸發源內之材料填充量保持為固定，從而可獲得穩定之膜厚分佈。又，由於係使用實際賦予蒸鍍材料之能量之量之反饋控制，因此與第2實施形態相比較可獲得穩定之成膜速度及膜厚分佈。
    1‧‧‧真空蒸鍍裝置
    2‧‧‧蒸鍍材容器
    3‧‧‧第1成膜速度監視器
    4‧‧‧第2成膜速度監視器
    5‧‧‧材料供給部
    6‧‧‧(填充於蒸鍍材容器內之)蒸鍍材料
    7‧‧‧基板
    8‧‧‧(藉由材料供給部供給之)蒸鍍材料
    9‧‧‧熔融池
    10‧‧‧真空蒸鍍裝置
    11‧‧‧真空容器
    12‧‧‧蒸鍍材容器
    13‧‧‧第1成膜速度監視器
    14‧‧‧第2成膜速度監視器
    16‧‧‧(填充於蒸鍍材容器內之)蒸鍍材料
    17‧‧‧基板
    20‧‧‧電子束蒸發源
    21‧‧‧電子槍
    22‧‧‧電子束
    23‧‧‧水冷坩鍋
    24‧‧‧燈絲
    25‧‧‧材料填充部
    26‧‧‧坩鍋
    27‧‧‧(填充於蒸鍍材容器內之)蒸鍍材料
    28‧‧‧坩鍋
    L1‧‧‧距離
    L2‧‧‧距離
    P‧‧‧蒸氣產生位置
    S‧‧‧蒸氣產生面
    V1‧‧‧監視值
    V2‧‧‧監視值
    X‧‧‧線
    θ1‧‧‧倒角
    θ2‧‧‧倒角
    圖1係第1實施形態之真空蒸鍍裝置之概略構成圖。
    圖2係表示第1實施形態之真空蒸鍍裝置之控制圖構成之圖。
    圖3係表示連續性地供給蒸鍍材料之情形時之V1及V2之推移之圖。
    圖4係表示連續性地供給蒸鍍材料之情形時之α之推移之圖。
    圖5係表示間歇性地供給蒸鍍材料之情形時之V1及V2之推移之圖。
    圖6係表示間歇性地供給蒸鍍材料之情形時之α之推移之圖。
    圖7係將蒸氣量分佈α與蒸鍍材料之填充量建立關聯之表圖表化之圖。
    圖8係表示於先前之真空蒸鍍裝置中使V1固定時之蒸氣量分佈α之推移之圖表。
    圖9係表示於α如圖8般推移之情形時θ1與θ2之差較大之情形時之V1及V2之推移之圖。
    圖10係表示於α如圖8般推移之情形時θ1與θ2之差較小之情形時之V1及V2之推移之圖。
    圖11係第1實施形態之變形例之真空蒸鍍裝置之概略構成圖。
    圖12係表示第1實施形態之變形例中之第2成膜速度監視器之成膜速度V2與時間之關係之圖表。
    圖13係表示於蒸鍍材料之填充量減少之情形時未利用材料供給控制部進行控制時之第2成膜速度監視器之成膜速度V2與時間之關係之圖表。
    圖14係表示第2實施形態之真空蒸鍍裝置之控制圖構成。
    圖15係表示第3實施形態之真空蒸鍍裝置之控制圖構成。
    圖16係表示先前之電子束蒸發源之一例之圖。
    圖17(a)、(b)係例示單純地加深蒸鍍材料之填充坩鍋深度之情形時之先前之電子束蒸發源之圖。
    圖18係表示使用有坩鍋加熱用加熱器之真空蒸鍍裝置之概略剖面圖。
    1‧‧‧真空蒸鍍裝置
    2‧‧‧蒸鍍材容器
    3‧‧‧第1成膜速度監視器
    4‧‧‧第2成膜速度監視器
    5‧‧‧材料供給部
    6‧‧‧(填充於蒸鍍材容器內之)蒸鍍材料
    7‧‧‧基板
    8‧‧‧(藉由材料供給部供給之)蒸鍍材料
    9‧‧‧熔融池
    L1‧‧‧距離
    L2‧‧‧距離
    P‧‧‧蒸氣產生位置
    S‧‧‧蒸氣產生面
    V1‧‧‧監視值
    V2‧‧‧監視值
    X‧‧‧線
    θ1‧‧‧倒角
    θ2‧‧‧倒角
    权利要求:
    Claims (8)
    [1] 一種真空蒸鍍裝置，其包括：蒸鍍材容器，其收容蒸鍍材料；蒸發機構，其將能量賦予上述蒸鍍材料，使上述蒸鍍材料蒸發；複數個成膜速度監視器，其於相對於蒸氣產生面之垂直上方向之倒角不同之位置觀測成膜速度；成膜速度控制部，其將利用一個上述成膜速度監視器觀測到之成膜速度與預定之成膜速度之設定值進行比較，並以使上述觀測到之成膜速度相對於上述成膜速度之設定值之變動為特定範圍內之方式控制上述蒸發機構賦予上述蒸鍍材料之能量之量；材料供給部，其向上述蒸鍍材容器供給新蒸鍍材料；蒸氣量分佈運算部，其使用藉由上述複數個成膜速度監視器觀測到之成膜速度，運算藉由上述蒸發機構而蒸發之蒸鍍材料之蒸氣量分佈；及材料供給控制部，其將運算得出之上述蒸氣量分佈與預定之蒸氣量分佈之設定值進行比較，並以使上述運算得出之蒸氣量分佈相對於上述蒸氣量分佈之設定值之變動為特定範圍內之方式控制蒸鍍材料之供給量及供給時序。
    [2] 如請求項1之真空蒸鍍裝置，其中包括線路，該線路供被蒸鍍構件以固定間隔通過上述蒸氣產生面上，且上述複數個成膜速度監視器包括：第1成膜速度監視器，其係由上述成膜速度控制部及上述蒸氣量分佈運算部利用；及第2成膜速度監視器，其係由上述蒸氣量分佈運算部利用；上述第1成膜速度監視器配置於較上述線路更為蒸氣產生面側；上述第2成膜速度監視器配置於供上述被蒸鍍構件通過該第2成膜速度監視器與上述蒸氣產生面之間之位置。
    [3] 如請求項1之真空蒸鍍裝置，其中預先使收容於上述蒸鍍材容器內之蒸鍍材料之量之變化與蒸氣量分佈之變化相關，並基於該相關關係而供給上述運算得出之蒸氣量分佈之變動為特定範圍內之量之蒸鍍材料。
    [4] 如請求項2之真空蒸鍍裝置，其中預先使收容於上述蒸鍍材容器內之蒸鍍材料之量之變化與蒸氣量分佈之變化相關，並基於該相關關係而供給上述運算得出之蒸氣量分佈之變動為特定範圍內之量之蒸鍍材料。
    [5] 一種真空蒸鍍裝置，其包括：蒸鍍材容器，其收容蒸鍍材料；蒸發機構，其將固定能量賦予上述蒸鍍材料，使上述蒸鍍材料蒸發；材料供給部，其向上述蒸鍍材容器供給新蒸鍍材料；成膜速度監視器，其於相對於蒸氣產生面之垂直上方向成倒角之位置觀測成膜速度；及材料供給控制部，其將利用上述成膜速度監視器觀測到之上述成膜速度與預定之成膜速度設定值進行比較，並以使上述觀測到之成膜速度相對於上述成膜速度之設定值之變動為特定範圍內之方式控制上述材料供給部之蒸鍍材料之供給量及供給時序。
    [6] 如請求項5之真空蒸鍍裝置，其中預先使收容於上述蒸鍍材容器內之蒸鍍材料之量之變化與成膜速度之變化相關，並基於該相關關係而供給上述觀測到之成膜速度之變動為特定範圍內之量之蒸鍍材料。
    [7] 一種真空蒸鍍裝置，其包括：蒸鍍材容器，其收容蒸鍍材料；蒸發機構，其將能量賦予上述蒸鍍材料，使上述蒸鍍材料蒸發；成膜速度監視器，其於相對於蒸氣產生面之垂直上方向成倒角之位置觀測成膜速度；成膜速度控制部，其將利用上述成膜速度監視器觀測到之上述成膜速度與預定之成膜速度之設定值進行比較，並以使上述觀測到之成膜速度相對於上述成膜速度之設定值之變動為特定範圍內之方式控制上述蒸發機構賦予上述蒸鍍材料之能量之量；材料供給部，其向上述蒸鍍材容器供給新蒸鍍材料；及材料供給控制部，其將上述能量之量之變動與預定之能量之量的設定值進行比較，並以使上述能量之量相對於上述能量之量的設定值之變動為特定範圍內之方式控制上述材料供給部之蒸鍍材料供給量及供給時序。
    [8] 如請求項7之真空蒸鍍裝置，其中預先使收容於上述蒸鍍材容器內之蒸鍍材料之量之變化與上述能量之量之變動相關，並基於該相關關係而供給上述能量之量之變動為特定範圍內之量之蒸鍍材料。
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