(57)【要約】【課題】実際に成膜に使える蒸着材料の残量を正確に測定することができる真空蒸着装置を提供する。【解決手段】真空容器１内に蒸着材料２を蒸発させる容器として坩堝２を設置し、該坩堝２において蒸発させられた前記蒸着材料２を基板４に成膜する真空蒸着装置であって、前記真空容器１外から前記坩堝３内の前記蒸着材料２の嵩を計測する計測手段を備えた。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
真空容器内に蒸着材料を蒸発させる容器として坩堝を設置し、該坩堝において蒸発させられた前記蒸着材料を基板に成膜する真空蒸着装置であって、
前記真空容器外から前記坩堝内の前記蒸着材料の嵩を計測する計測手段を備える
ことを特徴とする真空蒸着装置。
【請求項２】
前記計測手段は、レーザ光線により前記坩堝内の前記蒸着材料の嵩を計測する
ことを特徴とする請求項１に記載の真空蒸着装置。
【請求項３】
前記計測手段は、前記坩堝の上方に設置される
ことを特徴とする請求項２に記載の真空蒸着装置。
【請求項４】
真空容器内に前記レーザ光線を反射する鏡を１つ以上備え、
前記計測手段は、前記坩堝の上方以外の位置に設置される
ことを特徴とする請求項２に記載の真空蒸着装置。
【請求項５】
前記計測手段は、Ｘ線により前記坩堝内の前記蒸着材料の嵩を計測する
ことを特徴とする請求項１に記載の真空蒸着装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、真空蒸着装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、真空容器内に蒸着材料を蒸発させる容器として坩堝を設置し、坩堝において蒸発させられた蒸着材料を基板に成膜する真空蒸着装置が知られている。このような真空蒸着装置においては、坩堝内の蒸着材料の残量を知ることは、坩堝に蒸着材料を補充するタイミングを知る上で必要となる。また、坩堝内の蒸着材料の残量を知ることは、坩堝と蒸着材料の冷却時における収縮量の差により、坩堝が破壊されることを回避することにも役立てることができる。
【０００３】
このため、従来、一般的には、成膜レートと成膜時間とに基づき蒸着材料の残量の予測を行っている。しかし、実際には真空容器の壁面等に付着するなど基板への成膜に貢献していない無効蒸気量も多いことから、実験により予め蒸着材料の残量の予測に必要なデータを取得しておく必要があり、この作業は非常に煩雑であった。
【０００４】
このため、例えば、下記特許文献１に開示される真空蒸着装置においては、坩堝に質量計を取り付け、坩堝の質量変化を計測することにより、坩堝内の蒸着材料の残量を測定している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００２−２３５１６７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上記特許文献１に開示される真空蒸着装置では、アルミニウムのように坩堝の壁面に濡れて付着するような蒸着材料の場合、実際に成膜に使える残りの蒸着材料の残量と、坩堝の壁面に付着して成膜には使えない蒸着材料の量とを区別することができないため、実際に成膜に使える残りの蒸着材料の残量を多めに計測してしまうこととなってしまう。
【０００７】
以上のことから、本発明は、実際に成膜に使える蒸着材料の残量を正確に測定することができる真空蒸着装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記の課題を解決する第１の発明に係る真空蒸着装置は、
真空容器内に蒸着材料を蒸発させる容器として坩堝を設置し、該坩堝において蒸発させられた前記蒸着材料を基板に成膜する真空蒸着装置であって、
前記真空容器外から前記坩堝内の前記蒸着材料の嵩を計測する計測手段を備える
ことを特徴とする。
【０００９】
上記の課題を解決する第２の発明に係る真空蒸着装置は、第１の発明に係る真空蒸着装置において、
前記計測手段は、レーザ光線により前記坩堝内の前記蒸着材料の嵩を計測する
ことを特徴とする。
【００１０】
上記の課題を解決する第３の発明に係る真空蒸着装置は、第２の発明に係る真空蒸着装置において、
前記計測手段は、前記坩堝の上方に設置される
ことを特徴とする。
【００１１】
上記の課題を解決する第４の発明に係る真空蒸着装置は、第２の発明に係る真空蒸着装置において、
真空容器内に前記レーザ光線を反射する鏡を１つ以上備え、
前記計測手段は、前記坩堝の上方以外の位置に設置される
ことを特徴とする。
【００１２】
上記の課題を解決する第５の発明に係る真空蒸着装置は、第１の発明に係る真空蒸着装置において、
前記計測手段は、Ｘ線により前記坩堝内の前記蒸着材料の嵩を計測する
ことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、実際に成膜に使える蒸着材料の残量を正確に測定することができる真空蒸着装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の第１の実施例に係る真空蒸着装置の構成を示した模式図である。
【図２】本発明の第２の実施例に係る真空蒸着装置の構成を示した模式図である。
【図３】本発明の第３の実施例に係る真空蒸着装置の構成を示した模式図である。
【図４】本発明の第４の実施例に係る真空蒸着装置の構成を示した模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明に係る真空蒸着装置を実施するための形態について、図面を参照しながら説明する。
【実施例１】
【００１６】
以下、本発明に係る真空蒸着装置の第１の実施例について説明する。
図１に示すように、本実施例に係る真空蒸着装置は、真空容器１の内部に蒸着材料２を蒸発させる容器である坩堝３が設置されている。そして、坩堝３において蒸着材料２は蒸発させられている。なお、本実施例においては、例として、蒸着材料２にアルミニウムを用いた。
【００１７】
蒸発容器１の内部には基板４が設置されている。基板４は、坩堝３の上方を通過し、蒸発した蒸着材料２が成膜される。なお、図１においては、例として、成膜中の基板４の移動の様子を示しており、蒸着材料２の嵩の計測時の基板４の位置を実線で示し、成膜中に基板４が坩堝３上を通過しているときの基板４の位置を破線で示している。
【００１８】
真空容器１の坩堝３の上方に位置する部分には、覗き窓５が設置されている。なお、本実施例においては、例として、覗き窓５に石英ガラスを用いたが、この他にも、レーザ光線を透過することができる材料であれば使用することが可能である。真空容器１内の覗き窓５の下方には、成膜時に覗き窓５に蒸着材料２が付着することを防ぐシャッター１０が設置されている。なお、図１においては、例として、蒸着材料２の嵩の計測時のシャッター１０の位置を実線で示し、成膜中のシャッター１０の位置を破線で示している。
【００１９】
真空容器１外の覗き窓５の上方にはレーザ変位計６が設置されている。レーザ変位計６は、レーザ光線を坩堝３内の蒸着材料２の表面の中央付近に照射し、蒸着材料２の表面で反射したレーザ光線を検出することによりレーザ変位計６から蒸着材料２までの距離を測定して蒸着材料２の嵩を計測する。なお、レーザ変位計６による蒸着材料２の嵩の計測時には、覗き窓５に蒸着材料２が付着することを防止するため、坩堝３の温度を蒸着材料２が蒸発しない程度の温度まで下げておく。そして、計測した蒸着材料２の嵩から実際に成膜に使える蒸着材料２の残量を求める。なお、図１においては、例として、レーザ光線の光路を一点鎖線で示している。
【００２０】
したがって、本実施例に係る真空蒸着装置によれば、蒸着材料２の嵩をレーザ光線により直接計測するため、実際に成膜に使える蒸着材料２の残量を正確に測定することができる。
【００２１】
また、本実施例に係る真空蒸着装置によれば、坩堝３の底に溜まっている実際に成膜に使える蒸着材料２の残量を正確に把握することができ、坩堝３と蒸着材料２の冷却時における収縮量の差により、坩堝３が破壊されることを回避することができる。なお、これは、ＰＢＮ（Ｐｙｒｏｌｉｔｉｃ  Ｂｏｒｏｎ  Ｎｉｔｒｉｄｅ）製の坩堝３のような壁面が薄く破壊されやすい坩堝３において特に有効である。
【実施例２】
【００２２】
以下、本発明に係る真空蒸着装置の第２の実施例について説明する。
図２に示すように、本実施例に係る真空蒸着装置は、真空容器１の内部に蒸着材料２を蒸発させる容器である坩堝３が設置されている。そして、坩堝３において蒸着材料２は蒸発させられている。なお、本実施例においては、例として、蒸着材料２にアルミニウムを用いた。
【００２３】
蒸発容器１の内部には基板４が設置されている。基板４は、坩堝３の上方を通過し、蒸発した蒸着材料２が成膜される。なお、図２においては、例として、成膜中の基板４の移動の様子を示しており、蒸着材料２の嵩の計測時の基板４の位置を実線で示し、成膜中に基板４が坩堝３上を通過しているときの基板４の位置を破線で示している。
【００２４】
真空容器１の坩堝３の上方の位置から離れた位置には、覗き窓５が設置されている。なお、本実施例においては、例として、覗き窓５に石英ガラスを用いたが、この他にも、レーザ光線を透過することができる材料であれば使用することが可能である。真空容器１内の覗き窓５の側方には、成膜時に覗き窓５に蒸着材料２が付着することを防ぐ衝立２２が設置されている。真空容器１外の覗き窓５の上方にはレーザ変位計６が設置されている。
【００２５】
真空容器１内にはレーザ光線を反射する第１の鏡２０と第２の鏡２１が設置されている。なお、第１の鏡２０と第２の鏡２１には蒸着材料２が成膜されることとなるが、本実施例においては蒸着材料２としてアルミニウムを用いており、アルミニウム成膜面は鏡面状となることから、レーザ光線の反射に悪影響を及ぼすことはない。
【００２６】
レーザ変位計６は、第１の鏡２０にレーザ光線を照射し、第１の鏡２０により反射されたレーザ光線を第２の鏡２１に照射し、第２の鏡２１で反射したレーザ光線を坩堝３内の蒸着材料２の表面の中央付近に照射し、蒸着材料２の表面で反射したレーザ光線を同じ経路で検出することによりレーザ変位計６から蒸着材料２までの距離を測定して蒸着材料２の嵩を計測する。そして、計測した蒸着材料２の嵩から実際に成膜に使える蒸着材料２の残量を求める。なお、図２においては、例として、レーザ光線の光路を一点鎖線で示している。
【００２７】
したがって、本実施例に係る真空蒸着装置によれば、第１の実施例に係る真空蒸着装置が奏する効果に加え、実際に成膜に使える蒸着材料２の残量を成膜中であっても正確に測定することができる。
【００２８】
また、本実施例に係る真空蒸着装置によれば、レーザ変位計６は坩堝３の上方に位置から離れた位置に設置されるため、覗き窓５に蒸着材料２が付着することを防ぐことができる。
【実施例３】
【００２９】
以下、本発明に係る真空蒸着装置の第３の実施例について説明する。
図３に示すように、本実施例に係る真空蒸着装置は、真空容器１の内部に蒸着材料２を蒸発させる容器である坩堝３が設置されている。そして、坩堝３において蒸着材料２は蒸発させられている。なお、本実施例においては、例として、蒸着材料２にアルミニウムを用いた。
【００３０】
蒸発容器１の内部には基板４が設置されている。基板４は、坩堝３の上方を通過し、蒸発した蒸着材料２が成膜される。なお、図３においては、例として、成膜中の基板４の移動の様子を示しており、蒸着材料２の嵩の計測時の基板４の位置を実線で示し、成膜中に基板４が坩堝３上を通過しているときの基板４の位置を破線で示している。
【００３１】
真空容器１の下部には、覗き窓５が設置されている。なお、本実施例においては、例として、覗き窓５に石英ガラスを用いたが、この他にも、レーザ光線を透過することができる材料であれば使用することが可能である。真空容器１外の覗き窓５の下方にはレーザ変位計６が設置されている。
【００３２】
真空容器１内にはレーザ光線を反射する鏡３０が設置されている。なお、鏡３０には蒸着材料２が成膜されることとなるが、本実施例においては蒸着材料２としてアルミニウムを用いており、アルミニウム成膜面は鏡面状となることから、鏡３０によるレーザ光線の反射に悪影響を及ぼすことはない。
【００３３】
レーザ変位計６は、鏡３０にレーザ光線を照射し、鏡３０で反射したレーザ光線を坩堝３内の蒸着材料２の表面の中央付近に照射し、蒸着材料２の表面で反射したレーザ光線を同じ経路で検出することによりレーザ変位計６から蒸着材料２までの距離を測定して蒸着材料２の嵩を計測する。そして、計測した蒸着材料２の嵩から実際に成膜に使える蒸着材料２の残量を求める。なお、図３においては、例として、レーザ光線の光路を一点鎖線で示している。
【００３４】
したがって、本実施例に係る真空蒸着装置によれば、第１の実施例に係る真空蒸着装置が奏する効果に加え、実際に成膜に使える蒸着材料２の残量を成膜中であっても正確に測定することができる。
【００３５】
また、本実施例に係る真空蒸着装置によれば、レーザ変位計６は真空容器１の下部に設置されるため、覗き窓５に蒸着材料２が付着することを防ぐことができる。
【実施例４】
【００３６】
以下、本発明に係る真空蒸着装置の第４の実施例について説明する。
図４に示すように、本実施例に係る真空蒸着装置は、真空容器１の内部に蒸着材料２を蒸発させる容器である坩堝３が設置されている。そして、坩堝３において蒸着材料２は蒸発させられている。なお、本実施例においては、例として、蒸着材料２にアルミニウムを用いた。
【００３７】
蒸発容器１の内部には基板４が設置されている。基板４は、坩堝３の上方を通過し、蒸発した蒸着材料２が成膜される。真空容器１外の側方にはＸ線源４０が設置されている。Ｘ線源４０は坩堝３に側方からＸ線を照射し、坩堝３を透過したＸ線をＸ線検出器４１で検出することにより蒸着材料２の嵩を計測し、計測した蒸着材料２の嵩から実際に成膜に使える蒸着材料２の残量を求める。なお、図４においては、例として、成膜中の基板４の移動の様子を示しており、Ｘ線の照射方向を一点鎖線で示している。
【００３８】
したがって、本実施例に係る真空蒸着装置によれば、第１の実施例に係る真空蒸着装置が奏する効果に加え、例えば成膜中に基板４が坩堝３上を通過しているときであってもＸ線により蒸着材料２の嵩を計測することができるため、実際に成膜に使える蒸着材料２の残量をいつでも正確に測定することができる。
【産業上の利用可能性】
【００３９】
本発明は、例えば、真空容器内に蒸着材料を蒸発させる容器として坩堝を設置し、坩堝において蒸発させられた蒸着材料を基板に成膜する真空蒸着装置において利用することが可能である。
【符号の説明】
【００４０】
１  真空容器
２  蒸着材料
３  坩堝
４  基板
５  覗き窓
６  レーザ変位計
１０  シャッター
２０  第１の鏡
２１  第２の鏡
２２  衝立
３０  鏡
４０  Ｘ線源
４１  Ｘ線検出器
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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