(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
真空槽と、
前記真空槽内を真空排気する真空排気装置と、
前記真空槽内に露出する放出口から蒸着材料の蒸気を放出する放出装置と、
前記放出口と対面する位置に基板を保持する基板保持部と、
前記基板に形成される薄膜の膜厚を測定する第一、第二の膜厚センサと、
を有し、前記基板保持部に保持された前記基板に薄膜を形成する真空蒸着装置であって、
前記第一の膜厚センサは、前記真空槽内に配置され、表面に付着した付着膜の膜厚を測定できる第一の振動子と、前記第一の振動子の表面を露出させた状態で、前記第一の振動子と接触して前記第一の振動子を保持する第一のホルダと、前記第一のホルダを加熱する第一のホルダ加熱装置と、を有し、
前記第二の膜厚センサは、前記真空槽内に配置され、表面に付着した付着膜の膜厚を測定できる第二の振動子と、前記第一のホルダとは異なる位置に配置され、前記第二の振動子の表面を露出させた状態で前記第二の振動子と接触して前記第二の振動子を保持する第二のホルダと、前記第二のホルダを加熱する第二のホルダ加熱装置と、を有し、
前記第一、第二の振動子の融点と前記第一、第二のホルダの融点はどちらも前記付着膜の蒸発温度より高くされ、
前記第一、第二のホルダ加熱装置は、前記第一、第二のホルダの融点と前記第一、第二の振動子の融点の両方より低い温度でかつ前記付着膜の蒸発温度以上の温度に前記第一、第二のホルダを加熱するように構成され、
前記第一のホルダが加熱されると前記第一のホルダからの熱伝導によって前記第一の振動子が加熱されるように構成された真空蒸着装置であって、
前記真空槽内には、前記蒸気が到達する位置である第一の位置と、前記蒸気が遮蔽された位置である第二の位置が配置され、
前記第一の振動子を、前記第一のホルダと前記第一のホルダ加熱装置と一緒に、前記第一の位置から前記第二の位置へ移動させると共に、前記第二の振動子を、前記第二のホルダと前記第二のホルダ加熱装置と一緒に、前記第二の位置から前記第一の位置へ移動させる移動装置を有する真空蒸着装置。
【請求項２】
前記第一のホルダ加熱装置は、前記第一のホルダと接触された抵抗加熱ヒーターであり、
前記第二のホルダ加熱装置は、前記第二のホルダと接触された抵抗加熱ヒーターである請求項１記載の真空蒸着装置。
【請求項３】
前記第一のホルダ加熱装置は、前記第一のホルダと非接触の誘導加熱コイルであり、
前記第二のホルダ加熱装置は、前記第二のホルダと非接触の誘導加熱コイルである請求項１記載の真空蒸着装置。
【請求項４】
前記蒸着材料は、有機物と、フッ化リチウムと、三酸化モリブデンのいずれか一種類の物質であり、
前記基板に形成される前記薄膜と前記第一、第二の振動子に付着する前記付着膜は、前記物質の薄膜である請求項１乃至請求項３のいずれか１項記載の真空蒸着装置。
【請求項５】
真空排気された真空槽内に露出する放出口から蒸着材料の蒸気を放出させたときに、前記蒸気が到達する位置である第一の位置に、第一のホルダに接触して保持された第一の振動子を有する第一の膜厚センサを配置し、前記蒸気が遮蔽された位置である第二の位置に、第一のホルダとは異なる第二のホルダに接触して保持された第二の振動子を有する第二の膜厚センサを配置しておき、
前記第一の振動子の表面に前記蒸気を付着させ、前記第一の振動子に付着した付着膜の膜厚を測定しながら、前記放出口と対面する位置に配置された基板に薄膜を形成する薄膜の製造方法であって、
前記付着膜の蒸発温度より融点の高い前記第一、第二の振動子と前記第一、第二のホルダとを用い、
前記第一の膜厚センサには、前記第一のホルダを加熱する第一のホルダ加熱装置を設け、前記第二の膜厚センサには、前記第二のホルダを加熱する第二のホルダ加熱装置を設けておき、
前記薄膜を形成した後、前記第一の振動子を前記第一のホルダと前記第一のホルダ加熱装置と一緒に前記第二の位置に移動させると共に、前記第二の振動子を前記第二のホルダと前記第二のホルダ加熱装置と一緒に前記第一の位置に移動させ、
前記基板に前記薄膜を形成しながら、前記第一のホルダの融点と前記第一の振動子の融点の両方より低い温度でかつ前記付着膜の蒸発温度以上の温度に前記第二の位置に配置された前記第一のホルダを加熱し、前記第一のホルダからの熱伝導により前記第一の振動子を加熱し、前記第一の振動子から前記付着膜を気化させて除去する薄膜の製造方法。
【請求項６】
前記第一のホルダ加熱装置は、前記第一のホルダと接触された抵抗加熱ヒーターであり、
前記第二のホルダ加熱装置は、前記第二のホルダと接触された抵抗加熱ヒーターである請求項５記載の薄膜の製造方法。
【請求項７】
前記第一のホルダ加熱装置は、前記第一のホルダと非接触の誘導加熱コイルであり、
前記第二のホルダ加熱装置は、前記第二のホルダと非接触の誘導加熱コイルである請求項５記載の薄膜の製造方法。
【請求項８】
前記蒸着材料は、有機物と、フッ化リチウムと、三酸化モリブデンのいずれか一種類の物質であり、
前記基板に形成される前記薄膜と前記第一、第二の振動子に付着する前記付着膜は、前記物質の薄膜である請求項５乃至請求項７のいずれか１項記載の薄膜の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、真空蒸着装置及び薄膜の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
図８は従来の真空蒸着装置１１０の内部構成図である。
従来の真空蒸着装置１１０は、真空槽１１１と、真空槽１１１内を真空排気する真空排気装置１１２と、真空槽１１１内に露出する放出口１２１から蒸着材料の蒸気を放出する放出装置１２０と、放出口１２１と対面する位置に基板を保持する基板保持部１１５とを有している。符号１１６は、基板保持部１１５に保持された基板を示している。
【０００３】
真空槽１１１内の真空雰囲気を維持しながら、電源装置１２５から材料加熱装置１２３に電力を供給して、材料容器１２２を加熱し、材料容器１２２内に配置された固体又は液体の蒸着材料を蒸発させる。
【０００４】
シャッター１２４を開いて、放出口１２１から蒸気を放出させると、放出された蒸気の一部は基板保持部１１５に保持された基板１１６の表面に到達して付着し、基板１１６の表面に蒸着材料の粒子からなる薄膜が形成される。
【０００５】
放出口１２１の上方には水晶等のセラミックスからなる振動子１３１が配置されている。振動子１３１と放出口１２１との間に配置された補助シャッター１３５を開いておくと、放出口１２１から放出された蒸気の一部は、振動子１３１の表面に到達して付着し、付着膜が形成される。
【０００６】
振動子１３１には制御装置１１９が接続されている。制御装置１１９は、振動子１３１の振動周波数の低減量から、付着膜の膜厚や成膜レートを測定できるようになっている。基板１１６上の成膜レートと、振動子１３１上の成膜レートとの関係を予め求めておくと、振動子１３１で測定された成膜レートから、基板１１６上の成膜レートが分かる。
【０００７】
基板１１６の表面に形成される薄膜が所定の厚みになったら、シャッター１２４を閉じて、成膜作業を終える。
複数枚の基板１１６で成膜を繰り返すと、振動子１３１に付着した付着膜の膜厚が大きくなり、振動子１３１は膜厚を正確に測定できなくなる。
【０００８】
そのため、従来の真空蒸着装置１１０では、付着膜の膜厚が所定の厚みより大きくなると、制御装置１１９から電源装置１２５に制御信号を送って蒸着材料の加熱を停止し、真空槽１１１内を大気に開放した状態で、振動子１３１を新品に交換する必要があり、コストが高かった。そして、交換の時には、長時間に生産ができなくなり、生産性が悪いという問題があった。
【０００９】
特に有機成膜の場合には、振動子１３１に有機膜がある程度付着すると、基板１１６上の成膜レートとの関係のリニア性や精度が出なくなるため、無機成膜の場合よりも、振動子１３１の使用寿命が短く、問題が大きかった。なお、本発明で「使用寿命」とは使用を開始してから、正確な測定が不可能になり、使用できなくなるまでの時間を言う。
【００１０】
特許文献１では、振動子の表面と対面する位置に、蒸気を間欠的に遮蔽する遮蔽手段を設けて、振動子上の成膜レートを低減させる技術が開示されているが、振動子の交換頻度を大幅に低減させるものではなかった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】特開平１１−２２２６７０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
本発明は上記従来技術の不都合を解決するために創作されたものであり、その目的は、真空槽内の真空雰囲気を維持しながら振動子から付着膜を除去できる真空蒸着装置及び薄膜の製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記課題を解決するために本発明は、真空槽と、前記真空槽内を真空排気する真空排気装置と、前記真空槽内に露出する放出口から蒸着材料の蒸気を放出する放出装置と、前記放出口と対面する位置に基板を保持する基板保持部と、前記基板に形成される薄膜の膜厚を測定する第一、第二の膜厚センサと、を有し、前記基板保持部に保持された前記基板に薄膜を形成する真空蒸着装置であって、前記第一の膜厚センサは、前記真空槽内に配置され、表面に付着した付着膜の膜厚を測定できる第一の振動子と、前記第一の振動子の表面を露出させた状態で、前記第一の振動子と接触して前記第一の振動子を保持する第一のホルダと、前記第一のホルダを加熱する第一のホルダ加熱装置と、を有し、前記第二の膜厚センサは、前記真空槽内に配置され、表面に付着した付着膜の膜厚を測定できる第二の振動子と、前記第一のホルダとは異なる位置に配置され、前記第二の振動子の表面を露出させた状態で前記第二の振動子と接触して前記第二の振動子を保持する第二のホルダと、前記第二のホルダを加熱する第二のホルダ加熱装置と、を有し、前記第一、第二の振動子の融点と前記第一、第二のホルダの融点はどちらも前記付着膜の蒸発温度より高くされ、前記第一、第二のホルダ加熱装置は、前記第一、第二のホルダの融点と前記第一、第二の振動子の融点の両方より低い温度でかつ前記付着膜の蒸発温度以上の温度に前記第一、第二のホルダを加熱するように構成され、前記第一のホルダが加熱されると前記第一のホルダからの熱伝導によって前記第一の振動子が加熱されるように構成された真空蒸着装置であって、前記真空槽内には、前記蒸気が到達する位置である第一の位置と、前記蒸気が遮蔽された位置である第二の位置が配置され、前記第一の振動子を、前記第一のホルダと前記第一のホルダ加熱装置と一緒に、前記第一の位置から前記第二の位置へ移動させると共に、前記第二の振動子を、前記第二のホルダと前記第二のホルダ加熱装置と一緒に、前記第二の位置から前記第一の位置へ移動させる移動装置を有する真空蒸着装置である。
本発明は真空蒸着装置であって、前記第一のホルダ加熱装置は、前記第一のホルダと接触された抵抗加熱ヒーターであり、前記第二のホルダ加熱装置は、前記第二のホルダと接触された抵抗加熱ヒーターである真空蒸着装置である。
本発明は真空蒸着装置であって、前記第一のホルダ加熱装置は、前記第一のホルダと非接触の誘導加熱コイルであり、前記第二のホルダ加熱装置は、前記第二のホルダと非接触の誘導加熱コイルである真空蒸着装置である。
本発明は真空蒸着装置であって、前記蒸着材料は、有機物と、フッ化リチウムと、三酸化モリブデンのいずれか一種類の物質であり、前記基板に形成される前記薄膜と前記第一、第二の振動子に付着する前記付着膜は、前記物質の薄膜である真空蒸着装置である。
本発明は、真空排気された真空槽内に露出する放出口から蒸着材料の蒸気を放出させたときに、前記蒸気が到達する位置である第一の位置に、第一のホルダに接触して保持された第一の振動子を有する第一の膜厚センサを配置し、前記蒸気が遮蔽された位置である第二の位置に、第一のホルダとは異なる第二のホルダに接触して保持された第二の振動子を有する第二の膜厚センサを配置しておき、前記第一の振動子の表面に前記蒸気を付着させ、前記第一の振動子に付着した付着膜の膜厚を測定しながら、前記放出口と対面する位置に配置された基板に薄膜を形成する薄膜の製造方法であって、前記付着膜の蒸発温度より融点の高い前記第一、第二の振動子と前記第一、第二のホルダとを用い、前記第一の膜厚センサには、前記第一のホルダを加熱する第一のホルダ加熱装置を設け、前記第二の膜厚センサには、前記第二のホルダを加熱する第二のホルダ加熱装置を設けておき、前記薄膜を形成した後、前記第一の振動子を前記第一のホルダと前記第一のホルダ加熱装置と一緒に前記第二の位置に移動させると共に、前記第二の振動子を前記第二のホルダと前記第二のホルダ加熱装置と一緒に前記第一の位置に移動させ、前記基板に前記薄膜を形成しながら、前記第一のホルダの融点と前記第一の振動子の融点の両方より低い温度でかつ前記付着膜の蒸発温度以上の温度に前記第二の位置に配置された前記第一のホルダを加熱し、前記第一のホルダからの熱伝導により前記第一の振動子を加熱し、前記第一の振動子から前記付着膜を気化させて除去する薄膜の製造方法である。
本発明は薄膜の製造方法であって、前記第一のホルダ加熱装置は、前記第一のホルダと接触された抵抗加熱ヒーターであり、前記第二のホルダ加熱装置は、前記第二のホルダと接触された抵抗加熱ヒーターである薄膜の製造方法である。
本発明は薄膜の製造方法であって、前記第一のホルダ加熱装置は、前記第一のホルダと非接触の誘導加熱コイルであり、前記第二のホルダ加熱装置は、前記第二のホルダと非接触の誘導加熱コイルである薄膜の製造方法である。
本発明は薄膜の製造方法であって、前記蒸着材料は、有機物と、フッ化リチウムと、三酸化モリブデンのいずれか一種類の物質であり、前記基板に形成される前記薄膜と前記第一、第二の振動子に付着する前記付着膜は、前記物質の薄膜である薄膜の製造方法である。
【００１４】
振動子に付着する付着膜の量が増加すると、振動子の振動周波数は低減する。振動周波数の低減量から、付着膜の膜厚や単位時間当たりの膜厚増加量（成膜レート）を算出する。
振動子上の付着膜の成膜レートと、基板上の薄膜の成膜レートは正比例する。したがって、Ｔｏｏｌｉｎｇ  ｆａｃｔｏｒ（Ｔ／Ｆ）＝（基板上の成膜レート）／（振動子上の成膜レート）を予め求めておけば、付着膜の測定値から、基板上の薄膜の膜厚や基板上の成膜レートを測定できる。
成膜作業を続けると、付着膜の膜厚が厚くなって、Ｔ／Ｆの比率がずれ、測定精度が悪くなったり、振動子の振動が停止し、測定ができなくなったりする。なお、本発明で「測定精度」とは、振動子が測定した基板上の薄膜の膜厚と、実際に基板上に成膜された薄膜の膜厚との差のことである。
測定精度が悪くなる振動周波数を予め求めておき、成膜中に振動周波数が予め求めておいた振動周波数より大きい所定の振動周波数になったら、振動子をクリーニングする。
【発明の効果】
【００１５】
真空槽内の真空雰囲気を維持しながら振動子に付着した付着膜を除去して再使用できる。振動子を交換するために真空槽内を大気に開放する回数を減らすことができるので、コストが下がり、かつ生産性が上がる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の第一例の真空蒸着装置の内部構成図
【図２】本発明の第二例の真空蒸着装置の内部構成図
【図３】本発明の第三例の真空蒸着装置の内部構成図
【図４】本発明の第四例の真空蒸着装置の内部構成図
【図５】本発明の第五例の真空蒸着装置の内部構成図
【図６】膜厚測定装置の正面図
【図７】振動子交換方法を説明するための図
【図８】従来の真空蒸着装置の内部構成図
【発明を実施するための形態】
【００１７】
＜第一例の真空蒸着装置の構造＞
本発明の第一例の真空蒸着装置の構造を説明する。図１は第一例の真空蒸着装置１０1の内部構成図である。
【００１８】
第一例の真空蒸着装置１０1は、真空槽１１と、真空槽１１内を真空排気する真空排気装置１２と、真空槽１１内に露出する放出口２１ａ、２１ｂから蒸着材料の蒸気をそれぞれ放出する放出装置２０ａ、２０ｂと、放出口２１ａ、２１ｂと対面する位置に基板を保持する基板保持部１５と、放出口２１ａ、２１ｂの上方に配置された膜厚センサ３０ａ1、３０ｂ1とを有している。符号１６は基板保持部１５に保持された基板を示している。
本実施例では、第一例の真空蒸着装置１０1は放出装置２０ａ、２０ｂを二個有しているが、放出装置２０ａ、２０ｂの数は二個に限定されず、一個でもよいし三個以上でもよい。
【００１９】
放出装置２０ａ、２０ｂは、内部に液体又は気体の蒸着材料が収容される材料容器２２ａ、２２ｂと、材料容器２２ａ、２２ｂ内の蒸着材料を加熱する材料加熱装置２３ａ、２３ｂと、材料加熱装置２３ａ、２２ｂに電力を供給する材料加熱用電源２５ａ、２５ｂとをそれぞれ有している。
【００２０】
蒸着材料は、振動子３１ａ、３１ｂの融点とホルダ３２ａ、３２ｂの融点の両方よりも蒸発温度が低い物質が用いられ、本実施例では、有機物と、フッ化リチウム（ＬｉＦ）と、三酸化モリブデン（ＭｏＯ3）のいずれか一種類の物質が用いられる。
【００２１】
放出口２１ａ、２１ｂは材料容器２２ａ、２２ｂの一面にそれぞれ設けられており、材料容器２２ａ、２２ｂは放出口２１ａ、２１ｂが設けられた面を上方に向けた状態で、真空槽１１内に配置されている。
【００２２】
材料加熱装置２３ａ、２３ｂは、本実施例では線状の抵抗加熱ヒーターであり、材料容器２２ａ、２２ｂの外周に巻き回されて取り付けられ、材料容器２２ａ、２２ｂと接触している。材料加熱用電源２５ａ、２５ｂは材料加熱装置２３ａ、２３ｂに電気的に接続され、材料加熱用電源２５ａ、２５ｂから材料加熱装置２３ａ、２３ｂに電力を供給すると、材料加熱装置２３ａ、２３ｂは発熱し、熱伝導により材料容器２２ａ、２２ｂが加熱され、材料容器２２ａ、２２ｂ内の蒸着材料が蒸発し、発生した蒸気は放出口２１ａ、２１ｂから放出されるようになっている。
【００２３】
なお、材料加熱装置２３ａ、２３ｂは、材料容器２２ａ、２２ｂ内の蒸着材料を加熱して蒸発できるならば抵抗加熱ヒーターに限定されず、インダクション加熱装置（誘導加熱コイル）等の他の加熱装置も本発明に含まれる。
【００２４】
また、放出装置２０ａ、２０ｂは、放出口２１ａ、２１ｂから蒸着材料の蒸気を放出できるならば上記構成に限定されず、材料容器２２ａ、２２ｂは真空槽１１の外側に配置され、真空槽１１内には放出口２１ａ、２１ｂが設けられた放出容器が配置され、材料容器２２ａ、２２ｂ内と放出容器内とは配管により接続され、材料容器２２ａ、２２ｂ内で蒸発材料を蒸発させると、発生した蒸気を配管を介して放出容器内に導入され、放出口２１ａ、２１ｂから放出されるように構成してもよい。
【００２５】
放出口２１ａ、２１ｂと対面する位置には、開閉可能なシャッター２４ａ、２４ｂが配置されている。シャッター２４ａ、２４ｂが開状態のときには、蒸着材料の蒸気は放出口２１ａ、２１ｂから真空槽１１内に放出される。一方、シャッター２４ａ、２４ｂが閉状態のときには、蒸着材料の蒸気は遮蔽されて真空槽１１内に放出されないようになっている。
【００２６】
基板保持部１５は、放出口２１ａ、２１ｂの上方に配置され、基板１６の表面を下方に向けて露出させた状態で、基板１６を水平に保持できるように構成されている。
基板保持部１５には不図示のモーターが接続されており、モーターは動力を基板保持部１５に伝達して、基板保持部１５に保持された基板１６を、鉛直な回転軸線を中心に回転できるようなっている。
【００２７】
基板１６を鉛直な回転軸線を中心に回転させながら、シャッター２４ａ、２４ｂを開いて、放出口２１ａ、２１ｂから真空槽１１内に蒸気を放出させると、放出された蒸気は基板１６の表面全体に均等に到達して付着し、基板１６に均一な膜厚の薄膜が形成される。蒸着材料が、有機物と、フッ化リチウムと、三酸化モリブデンのいずれか一種類の物質の場合には、その物質の薄膜が形成される。
【００２８】
膜厚センサ３０ａ1、３０ｂ1は、真空槽１１内に配置され、表面に付着した付着膜の膜厚を測定できる振動子３１ａ、３１ｂと、振動子３１ａ、３１ｂを振動子３１ａ、３１ｂの表面を露出させた状態で、振動子３１ａ、３１ｂと接触して保持するホルダ３２ａ、３２ｂとを有している。
【００２９】
振動子３１ａ、３１ｂとホルダ３２ａ、３２ｂは、どちらも蒸着材料の蒸発温度より融点が高い物質で形成されている。本実施例では、振動子３１ａ、３１ｂの材質は水晶であり、ホルダ３２ａ、３２ｂの材質は銅合金である。ホルダ３２ａ、３２ｂの材質は熱伝導率のより高い物質が好ましい。
【００３０】
振動子３１ａ、３１ｂは、表面が露出された状態でホルダ３２ａ、３２ｂに保持されており、振動子３１ａ、３１ｂの裏面と側面のいずれか一方又は両方はホルダ３２ａ、３２ｂと接触されている。振動子３１ａ、３１ｂとホルダ３２ａ、３２ｂとの接触面積は大きい方が高い熱伝導性が得られるため好ましい。
【００３１】
ホルダ３２ａ、３２ｂは放出口２１ａ、２１ｂの上方であって、基板１６に向かう蒸気を遮らない位置に配置され、ホルダ３２ａ、３２ｂに保持された振動子３１ａ、３１ｂの表面は、放出口２１ａ、２１ｂの位置する方向に向けられている。
【００３２】
振動子３１ａ、３１ｂの表面に蒸気が到達すると付着して、蒸着材料の粒子から成る付着膜が形成される。蒸着材料が、有機物と、フッ化リチウムと、三酸化モリブデンのいずれか一種類の物質の場合には、その物質の薄膜が形成される。
【００３３】
本実施例では、真空蒸着装置１０1は膜厚センサ３０ａ1、３０ｂ1を二個有しており、二個の膜厚センサ３０ａ1、３０ｂ1を第一、第二の膜厚センサと呼び、二個の放出口２１ａ、２１ｂを第一、第二の放出口と呼ぶと、第一の膜厚センサ３０ａ1は、第二の放出口２１ｂよりも第一の放出口２１ａに近い位置に配置され、第二の膜厚センサ３０ｂ1は、第一の放出口２１ａよりも第二の放出口２１ｂに近い位置に配置されている。第一の膜厚センサ３０ａ1の振動子３１ａには第一の放出口２１ａから放出された蒸気が到達するが、第二の放出口２１ｂから放出された蒸気はほとんど到達しないようになっており、第二の膜厚センサ３０ｂ1の振動子３１ｂには第二の放出口２１ｂから放出された蒸気が到達するが、第一の放出口２１ｂから放出された蒸気はほとんど到達しないようになっている。
【００３４】
第一、第二の膜厚センサ３０ａ1、３０ｂ1と第一、第二の放出口２１ａ、２１ｂとの間には、開閉可能な補助シャッター３５ａ、３５ｂがそれぞれ配置されている。補助シャッター３５ａ、３５ｂが開状態のときには、第一、第二の放出口２１ａ、２１ｂから放出された蒸気の一部は第一、第二の膜厚センサ３０ａ1、３０ｂ1の振動子３１ａ、３１ｂの表面に到達して付着し、補助シャッター３５ａ、３５ｂが閉状態のときには、蒸気は遮蔽されて、第一、第二の膜厚センサ３０ａ1、３０ｂ1の振動子３１ａ、３１ｂの表面に到達しないようになっている。
【００３５】
振動子３１ａ、３１ｂに付着膜が形成されると、付着膜の厚みに比例して、振動子３１ａ、３１ｂの振動周波数が低減する。
振動子３１ａ、３１ｂには制御装置１９が接続されている。制御装置１９は、振動子３１ａ、３１ｂの振動周波数の低減量から、付着した付着膜の膜厚や付着膜の成膜レートを測定できるように構成されている。
【００３６】
基板保持部１５に保持された基板１６上の薄膜の成膜レートと、振動子３１ａ、３１ｂ上の付着膜の成膜レートとの関係を予め求めておくと、振動子３１ａ、３１ｂで測定された成膜レートから、基板１６上の成膜レートが分かるようになっている。
【００３７】
制御装置１９は、材料加熱用電源２５ａ、２５ｂに接続されており、振動子３１ａ、３１ｂ上の成膜レートから基板１６上の薄膜の膜厚を求め、基板１６上の薄膜の膜厚が所定の厚みになったら、材料加熱用電源２５ａ、２５ｂに制御信号を送って、電力の出力を停止させ、蒸着材料の加熱を終了するようになっている。
【００３８】
膜厚センサ３０ａ1、３０ｂ1は、ホルダ３２ａ、３２ｂの融点と振動子３１ａ、３１ｂの融点の両方より低い温度でかつ蒸着材料の蒸発温度以上の温度に、ホルダ３２ａ、３２ｂを加熱するホルダ加熱装置３３ａ、３３ｂを有している。
【００３９】
本実施例では、ホルダ加熱装置３３ａ、３３ｂは、ホルダ３２ａ、３２ｂと接触された抵抗加熱ヒーターである。
ホルダ加熱装置３３ａ、３３ｂは線状に形成され、ホルダ３２ａ、３２ｂの外周側面に巻き回されて取り付けられ、ホルダ３２ａ、３２ｂと接触している。なお、ホルダ加熱装置３３ａ、３３ｂは、ホルダ３２ａ、３２ｂと接触しているならば、上記構成に限定されず、ブロック形状の抵抗加熱ヒーターを用いてもよい。ホルダ加熱装置３３ａ、３３ｂとホルダ３２ａ、３２ｂとの接触面積が大きい方が、高い熱伝導性が得られるため好ましい。
【００４０】
ホルダ加熱装置３３ａ、３３ｂにはヒーター用電源３４ａ、３４ｂが電気的に接続されている。ヒーター用電源３４ａ、３４ｂからホルダ加熱装置３３ａ、３３ｂに電力を供給すると、ホルダ加熱装置３３ａ、３３ｂは発熱して、熱伝導によりホルダ３２ａ、３２ｂを加熱するようになっている。
【００４１】
振動子３１ａ、３１ｂはホルダ３２ａ、３２ｂに接触して保持されており、ホルダ３２ａ、３２ｂが加熱されると熱伝導により振動子３１ａ、３１ｂも加熱され、振動子３１ａ、３１ｂの温度が蒸着材料の蒸発温度以上になると、付着膜は気化して除去される。振動子３１ａ、３１ｂ全体が加熱されるので、振動子３１ａ、３１ｂの表面全体から付着膜が除去される。
【００４２】
＜第一例の真空蒸着装置の使用方法＞
第一例の真空蒸着装置を用いた薄膜形成方法を説明する。
【００４３】
（準備工程）
材料容器２２ａ、２２ｂ内に固体又は液体の蒸着材料を収容する。本実施例では、一方の材料容器２２ａ内にホストの有機蒸着材料を収容し、他方の材料容器２２ｂ内にドーパントの有機蒸着材料を収容するが、両方の材料容器２２ａ、２２ｂ内に同じ種類の有機蒸着材料を配置してもよい。
【００４４】
試験又はシミュレーションにより、基板保持部１５に保持された基板１６上の成膜レートと、振動子３１ａ、３１ｂ上の成膜レートとの関係を予め求めておく。
また、例えば基板保持部１５にダミー基板を保持させた状態で、振動子３１ａ、３１ｂの洗浄を行わずに連続して成膜し、ダミー基板上の膜厚を振動子３１ａ、３１ｂ以外の他の機器（例えば、不図示の段差計）で測定しながら、振動子３１ａ、３１ｂの振動周波数を記録し、振動子３１ａ、３１ｂの測定精度が悪くなるときの振動周波数を求める。振動子３１ａ、３１ｂの洗浄を行うときの振動周波数を、ここで求めた振動周波数より大きい値に予め定めておく。
【００４５】
なお、試験中に振動子３１ａ、３１ｂを使用した場合は、試験の後に、振動子３１ａ、３１ｂを新品に交換するか、後述するように加熱装置を用いて振動子３１ａ、３１ｂから付着膜を除去しておく。
【００４６】
真空排気装置１２により真空槽１１内を真空排気し、真空雰囲気にする。以後真空排気を継続して、真空槽１１内の真空雰囲気を維持する。
シャッター２４ａ、２４ｂと、補助シャッター３５ａ、３５ｂをどちらも閉状態にしておく。
【００４７】
真空槽１１内の真空雰囲気を維持しながら、真空槽１１内に基板１６を搬入し、成膜すべき表面を下方に向けて露出させた状態で、基板保持部１５に保持させる。基板保持部１５に保持された基板１６の表面は放出口２１ａ、２１ｂと対面する。
材料加熱用電源２５ａ、２５ｂから材料加熱装置２３ａ、２３ｂに電力を供給して、材料容器２２ａ、２２ｂ内の蒸着材料を加熱し、蒸気を発生させる。
【００４８】
（成膜工程）
モーターを動作させて、基板保持部１５に保持された基板１６を鉛直な回転軸線の周りに回転させておく。
シャッター２４ａ、２４ｂと補助シャッター３５ａ、３５ｂを開状態にする。
【００４９】
材料容器２２ａ、２２ｂ内の蒸気は放出口２１ａ、２１ｂから真空槽１１内に放出される。
放出口２１ａ、２１ｂから放出された蒸気の一部は、基板保持部１５に保持された基板１６の表面に到達して付着し、基板１６の表面に、ホストの有機蒸着材料とドーパントの有機蒸着材料の混合物からなる有機薄膜が形成される。
【００５０】
一方、放出口２１ａ、２１ｂから放出された蒸気の一部は、振動子３１ａ、３１ｂの表面に到達して付着し、有機物から成る付着膜が形成される。
制御装置１９は、振動子３１ａ、３１ｂの振動周波数を監視しており、振動周波数の低減量から、付着した付着膜の膜厚や付着膜の成膜レートを測定する。
【００５１】
また、制御装置１９は、予め求めておいた振動子３１ａ、３１ｂ上の成膜レートと基板１６上の成膜レートとの関係を用いて、振動子３１ａ、３１ｂ上の成膜レートから、基板１６上の薄膜の厚みを求める。
基板１６の表面に所定の厚みの薄膜を形成した後、シャッター２４ａ、２４ｂを閉じて、放出口２１ａ、２１ｂからの蒸気の放出を停止する。
【００５２】
（基板交換工程）
モーターによる基板１６の回転を停止する。
真空槽１１内の真空雰囲気を維持しながら、成膜済みの基板１６を真空槽１１の外側に搬出し、次いで、別の未成膜の基板１６を真空槽１１内に搬入して、基板保持部１５に保持させる。
【００５３】
次いで、上述の成膜工程を行う。
基板交換工程と成膜工程とを繰り返し行って、複数枚の基板に蒸着材料の粒子から成る薄膜を形成する。
【００５４】
（振動子洗浄工程）
複数の振動子３１ａ、３１ｂのうちいずれか一個の振動子の振動周波数が、予め定めておいた洗浄を行うときの振動周波数になったら、シャッター２４ａ、２４ｂを閉じて、放出口２１ａ、２１ｂからの蒸気の放出を停止する。真空槽１１内に基板１６が配置されている場合には、基板１６を真空槽１１の外側に搬出しておく。真空槽１１内の真空雰囲気を維持する。
【００５５】
制御装置１９はヒーター用電源３４ａ、３４ｂに制御信号を送って、ホルダ加熱装置３３ａ、３３ｂに電力を供給させ、ホルダ３２ａ、３２ｂを加熱させる。
ホルダ３２ａ、３２ｂが加熱されると、熱伝導により振動子３１ａ、３１ｂも加熱され、振動子３１ａ、３１ｂの温度が蒸着材料の蒸発温度よりも高くなると、付着膜が気化して、振動子３１ａ、３１ｂの表面から除去される。振動子３１ａ、３１ｂ全体が加熱されるので、振動子３１ａ、３１ｂの表面全体から付着膜が除去される。
【００５６】
振動子３１ａ、３１ｂ及びホルダ３２ａ、３２ｂと補助シャッター３５ａ、３５ｂは互いに離間しており、補助シャッター３５ａ、３５ｂが熱伝導により加熱されることはない。
付着膜の気化物の一部は補助シャッター３５ａ、３５ｂ上に付着し、他の一部は真空排気装置１２により真空槽１１内から真空排気される。基板１６は真空槽１１の外側に搬出されており、付着膜の気化物が基板１６に付着することはない。また、シャッター２４ａ、２４ｂを閉じてあるので、付着膜の気化物が材料容器２２ａ、２２ｂ内の蒸着材料に混入することもない。
【００５７】
振動子３１ａ、３１ｂの振動周波数が初期値に戻ったら、制御装置１９はヒーター用電源３４ａ、３４ｂに制御信号を送って、電力の出力を停止させ、ホルダ３２ａ、３２ｂの加熱を終了する。
【００５８】
真空槽１１内の真空雰囲気を維持しながら、未成膜の基板１６を真空槽１１内に搬入し、基板保持部１５に保持させる。
振動子３１ａ、３１ｂとホルダ３２ａ、３２ｂの温度を蒸着材料の蒸発温度より低い温度に下げた後、上述の成膜工程と基板交換工程を繰り返す。
【００５９】
振動子洗浄工程では、真空槽１１内を大気に開放せず、真空槽１１内の真空雰囲気を維持しながら行うため、振動子３１ａ、３１ｂの洗浄後、成膜工程を再開する前に、真空槽１１内に真空雰囲気を形成する時間と手間を省略でき、生産性が上がる。
【００６０】
上記実施例では蒸着材料として有機物を用いたが、振動子３１ａ、３１ｂの融点とホルダ３２ａ、３２ｂの融点の両方よりも蒸発温度が高い物質であれば、蒸着材料は有機物に限定されず、フッ化リチウム（ＬｉＦ）と、三酸化モリブデン（ＭｏＯ3）のいずれか一方の物質を用ることもできる。
【００６１】
＜第二例の真空蒸着装置の構造＞
第二例の真空蒸着装置の構造を説明する。図２は、第二例の真空蒸着装置１０2の内部構成図を示している。第二例の真空蒸着装置１０2のうち、上述の第一例の真空蒸着装置１０1と構造が同じ部分には、同じ符号を付している。
【００６２】
第一例の真空蒸着装置１０1と構造が同じ部分は、説明を省略する。
第二例の真空蒸着装置１０2は、第一例の真空蒸着装置１０1と比べて、膜厚センサの構造が異なっている。
【００６３】
第二例の真空蒸着装置１０2の膜厚センサ３０ａ2、３０ｂ2は、振動子３１ａ、３１ｂと、ホルダ３２ａ、３２ｂと、ホルダ加熱装置３３ａ、３３ｂと、筒状の指向性パイプ３７ａ、３７ｂとを有している。振動子３１ａ、３１ｂと、ホルダ３２ａ、３２ｂの構造は第一例の真空蒸着装置１０1の膜厚センサ３０ａ1、３０ｂ1のものと同じであり、説明を省略する。
【００６４】
指向性パイプ３７ａ、３７ｂは、融点が蒸着材料の蒸発温度より高い物質から成り、本実施例では銅合金である。指向性パイプ３７ａ、３７ｂの材質は熱伝導率のより高い物質が好ましい。
指向性パイプ３７ａ、３７ｂの内周の直径は、振動子３１ａ、３１ｂの表面の直径よりも大きく形成されている。
【００６５】
指向性パイプ３７ａ、３７ｂは振動子３１ａ、３１ｂと補助シャッター３５ａ、３５ｂとの間に配置され、一端は第一、第二の振動子３１ａ、３１ｂの外周を取り囲んでホルダ３２ａ、３２ｂに密着して取り付けられ、他端は第一、第二の放出口２１ａ、２１ｂの位置する方向に向けられている。指向性パイプ３７ａ、３７ｂとホルダ３２ａ、３２ｂとの接触面積は大きい方が、高い熱伝導性を得られるため好ましい。
【００６６】
補助シャッター３５ａ、３５ｂが開状態のとき、第一の放出口２１ａから放出された蒸気は、第一の膜厚センサ３０ａ2の指向性パイプ３７ａの内側を通って第一の膜厚センサ３０ａ2の振動子３１ａに到達するが、第二の膜厚センサ３０ｂ2の振動子３１ｂには第二の膜厚センサ３０ｂ2の指向性パイプ３７ｂの筒壁で遮蔽されて到達しないようになっている。また、第二の放出口２１ｂから放出された蒸気は、第二の膜厚センサ３０ｂ2の指向性パイプ３７ｂの内側を通って第二の膜厚センサ３０ｂ2の振動子３１ｂに到達するが、第一の膜厚センサ３０ａ2の振動子３１ａには第一の膜厚センサ３０ａ2の指向性パイプ３７ａの筒壁で遮蔽されて到達しないようになっている。
【００６７】
そのため、振動子３１ａ、３１ｂ上の成膜レートと基板１６上の成膜レートとの関係が、第一例の真空蒸着装置１０1より正確に求まるようになっている。
ホルダ加熱装置３３ａ、３３ｂは線状の抵抗加熱ヒーターであり、指向性パイプ３７ａ、３７ｂの外周側面に巻き回されて取り付けられ、指向性パイプ３７ａ、３７ｂと接触している。
【００６８】
ホルダ加熱装置３３ａ、３３ｂにはヒーター用電源３４ａ、３４ｂが電気的に接続されている。ヒーター用電源３４ａ、３４ｂからホルダ加熱装置３３ａ、３３ｂに電力を供給すると、ホルダ加熱装置３３ａ、３３ｂは発熱して、熱伝導により指向性パイプ３７ａ、３７ｂを加熱し、指向性パイプ３７ａ、３７ｂからの熱伝導によりホルダ３２ａ、３２ｂを加熱するようになっている。
【００６９】
振動子３１ａ、３１ｂはホルダ３２ａ、３２ｂに接触して保持されており、ホルダ３２ａ、３２ｂが加熱されると熱伝導により振動子３１ａ、３１ｂも加熱され、振動子３１ａ、３１ｂの温度が蒸着材料の蒸発温度以上になると、付着膜は気化して除去される。振動子３１ａ、３１ｂ全体が加熱されるので、振動子３１ａ、３１ｂの表面全体から付着膜が除去される。
【００７０】
第二例の真空蒸着装置１０2では、指向性パイプ３７ａ、３７ｂも加熱するためホルダ３２ａ、３２ｂの加熱効率は第一例の真空蒸着装置１０1より下がるが、指向性パイプ３７ａ、３７ｂの外周側面の表面積がホルダ３２ａ、３２ｂの外周側面の表面積より大きい場合には、ホルダ加熱装置３３ａ、３３ｂの接触面積を第一例の真空蒸着装置１０1のホルダ加熱装置３３ａ、３３ｂの接触面積より大きく取ることができるという利点がある。
第二例の真空蒸着装置１０2の使用方法は、第一例の真空蒸着装置１０1の使用方法と同様であり説明を省略する。
【００７１】
＜第三例の真空蒸着装置の構造＞
第三例の真空蒸着装置の構造を説明する。図３は、第三例の真空蒸着装置１０3の内部構成図を示している。第三例の真空蒸着装置１０3のうち、上述の第一例の真空蒸着装置１０1と構造が同じ部分には、同じ符号を付している。
第一例の真空蒸着装置１０1と構造が同じ部分は、説明を省略する。
【００７２】
第三例の真空蒸着装置１０3は、第一例の真空蒸着装置１０1と比べて、膜厚センサのホルダ加熱装置の構成が異なっている。すなわち、第三例の真空蒸着装置１０3の膜厚センサ３０ａ3、３０ｂ3のホルダ加熱装置３８ａ、３８ｂは、ホルダ３２ａ、３２ｂと非接触の誘導加熱コイルである。
【００７３】
本実施例では、ホルダ加熱装置３８ａ、３８ｂは、内周がホルダ３２ａ、３２ｂの外周より大きいリング状に形成され、ホルダ３２ａ、３２ｂの外側側面を取り囲んで配置されており、ホルダ３２ａ、３２ｂと非接触にされている。
【００７４】
ホルダ加熱装置３８ａ、３８ｂにはコイル用電源３９ａ、３９ｂが電気的に接続されている。コイル用電源３９ａ、３９ｂからホルダ加熱装置３８ａ、３８ｂに交流電圧を印加すると、ホルダ加熱装置３８ａ、３８ｂの内側に生じる磁界により、ホルダ３２ａ、３２ｂ内に渦電流が発生して、ホルダ３２ａ、３２ｂが加熱されるようになっている。
【００７５】
振動子３１ａ、３１ｂはホルダ３２ａ、３２ｂに接触して保持されており、ホルダ３２ａ、３２ｂが加熱されると熱伝導により振動子３１ａ、３１ｂも加熱され、振動子３１ａ、３１ｂの温度が蒸着材料の蒸発温度以上になると、付着膜は気化して除去される。振動子３１ａ、３１ｂ全体が加熱されるので、振動子３１ａ、３１ｂの表面全体から付着膜が除去される。
【００７６】
第三例の真空蒸着装置１０3では、第一例の真空蒸着装置１０1に比べて、ホルダ３２ａ、３２ｂの加熱効率が高く、より短い時間で昇温できるという利点がある。また、ホルダ加熱装置３８ａ、３８ｂはホルダ３２ａ、３２ｂと非接触であり、ホルダ３２ａ、３２ｂはより短い時間で降温する。
【００７７】
第三例の真空蒸着装置１０3の使用方法は、第一例の真空蒸着装置１０1の使用方法と同様であり説明を省略する。ホルダ３２ａ、３２ｂの昇温と降温を第一例の真空蒸着装置１０1より短時間で行うことができるため、振動子洗浄工程に費やす時間を短縮できる。
【００７８】
＜第四例の真空蒸着装置の構造＞
第四例の真空蒸着装置の構造を説明する。図４は、第四例の真空蒸着装置１０4の内部構成図を示している。第四例の真空蒸着装置１０4のうち、上述の第一例の真空蒸着装置１０1と構造が同じ部分には、同じ符号を付している。
【００７９】
第一例の真空蒸着装置１０1と構造が同じ部分は、説明を省略する。
第四例の真空蒸着装置１０4は、第一例の真空蒸着装置１０1と比べて、膜厚センサのホルダ加熱装置の構成が異なっている。すなわち、第四例の真空蒸着装置１０4の膜厚センサ３０ａ4、３０ｂ4のホルダ加熱装置５１ａ、５１ｂは、放射面から赤外線を放射する赤外線ランプである。
【００８０】
本実施例では、ホルダ加熱装置５１ａ、５１ｂは、放射面を下方に向けた状態で、ホルダ３２ａ、３２ｂの上方に配置されている。
ホルダ加熱装置５１ａ、５１ｂにはランプ用電源５２ａ、５２ｂが電気的に接続されている。ランプ用電源５２ａ、５２ｂからホルダ加熱装置５１ａ、５１ｂに電力を供給すると、ホルダ加熱装置５１ａ、５１ｂはホルダ３２ａ、３２ｂに赤外線を照射して、ホルダ３２ａ、３２ｂが加熱されるようになっている。
【００８１】
振動子３１ａ、３１ｂはホルダ３２ａ、３２ｂに接触して保持されており、ホルダ３２ａ、３２ｂが加熱されると熱伝導により振動子３１ａ、３１ｂも加熱され、振動子３１ａ、３１ｂの温度が蒸着材料の蒸発温度以上になると、付着膜は気化して除去される。振動子３１ａ、３１ｂ全体が加熱されるので、振動子３１ａ、３１ｂの表面全体から付着膜が除去される。
【００８２】
第四例の真空蒸着装置１０4では、第一例の真空蒸着装置１０1に比べて、ホルダ３２ａ、３２ｂの加熱効率が高く、より短い時間で昇温できるという利点がある。また、ホルダ加熱装置５１ａ、５１ｂはホルダ３２ａ、３２ｂと非接触であり、ホルダ３２ａ、３２ｂはより短い時間で降温する。
【００８３】
第四例の真空蒸着装置１０4の使用方法は、第一例の真空蒸着装置１０1の使用方法と同様であり説明を省略する。ホルダ３２ａ、３２ｂの昇温と降温を第一例の真空蒸着装置１０1より短時間で行うことができるため、振動子洗浄工程に費やす時間を短縮できる。
【００８４】
＜第五例の真空蒸着装置の構造＞
第五例の真空蒸着装置の構造を説明する。図５は、第五例の真空蒸着装置１０5の内部構成図を示している。第五例の真空蒸着装置１０5のうち、上述の第一例の真空蒸着装置１０1と構造が同じ部分には、同じ符号を付している。
【００８５】
第一例の真空蒸着装置１０1と構造が同じ部分は、説明を省略する。
第五例の真空蒸着装置１０5は、第一例の真空蒸着装置１０1の膜厚センサ３０ａ1、３０ｂ1の代わりに、膜厚測定装置４０ａ、４０ｂを有している。各膜厚測定装置４０ａ、４０ｂの構造は互いに同様であり、符号４０ａの膜厚測定装置で代表して説明する。
【００８６】
図６は、一の膜厚測定装置４０ａの正面図を示している。
膜厚測定装置４０ａは、膜厚センサ３０ａ41、３０ａ42と、膜厚センサ３０ａ41、３０ａ42を保持するセンサ保持部４１ａと、センサ保持部４１ａの表面を覆うように配置された遮蔽部４２ａとを有している。本実施例では、膜厚測定装置４０ａは二個の膜厚センサ３０ａ41、３０ａ42を有している。
【００８７】
各膜厚センサ３０ａ41、３０ａ42の構造は、第一例の真空蒸着装置１０1の膜厚センサ３０ａ1の構造と同様であり、説明を省略する。
センサ保持部４１ａは、融点が蒸着材料の蒸発温度より高く、断熱性を有する材質からなり、ここでは円錐台形状に形成されている。各膜厚センサ３０ａ41、３０ａ42は、センサ保持部４１ａの外周に沿って並んで配置され、それぞれ振動子３１ａ1、３１ａ2の表面が露出した状態で、センサ保持部４１ａの外周側面に固定されている。
【００８８】
遮蔽部４２ａはセンサ保持部４１ａの外周側面を覆うように各膜厚センサ３０ａ41、３０ａ42と非接触で配置されており、一の振動子３１ａ1、３１ａ2の表面と対面可能な位置には、直径が一の振動子３１ａ1、３１ａ2の表面の直径より大きい開口４３ａが設けられている。
複数の振動子３１ａ1、３１ａ2のうち、一の振動子３１ａ1の表面を開口４３ａから露出させると、他の振動子３１ａ2の表面は遮蔽部４２ａで遮蔽されるようになっている。
【００８９】
図５を参照し、各膜厚測定装置４０ａ、４０ｂは、遮蔽部４２ａ、４２ｂの開口４３ａ、４３ｂが放出口２１ａ、２１ｂの位置する方向に向いた状態で、真空槽１１内にそれぞれ配置されている。
以下では、真空槽１１内において、各膜厚測定装置４０ａ、４０ｂの振動子３１ａ1、３１ａ2、３１ｂ1、３１ｂ2が開口４３ａ、４３ｂから露出する位置を第一の位置と呼び、遮蔽部４２ａ、４２ｂで遮蔽される位置を第二の位置と呼ぶ。
【００９０】
センサ保持部４１ａ、４１ｂの上底と下底の円の中心を通る軸線を回転軸線と呼ぶと、センサ保持部４１ａ、４１ｂにはセンサ保持部４１ａ、４１ｂを回転軸線を中心に回転させる移動装置４４ａ、４４ｂがそれぞれ取り付けられている。
【００９１】
移動装置４４ａ、４４ｂによりセンサ保持部４１ａ、４１ｂを回転軸線の周りにそれぞれ回転させると、各振動子３１ａ1、３１ａ2、３１ｂ1、３１ｂ2は、開口４３ａから露出する第一の位置と、遮蔽部４２ａで遮蔽される第二の位置との間を移動するようになっている。
【００９２】
本実施例では、センサ保持部４１ａ、４１ｂにはそれぞれ複数個の膜厚センサ３０ａ41、３０ａ42又は３０ｂ41、３０ｂ42が固定されており、移動装置４４ａ、４４ｂによりセンサ保持部４１ａ、４１ｂを回転軸線の周りに回転させると、複数の膜厚センサ３０ａ41、３０ａ42又は３０ｂ41、３０ｂ42の振動子３１ａ1、３１ａ2又は３１ｂ1、３１ｂ2のうち、第一の位置に配置された一の振動子３１ａ1、３１ｂ1が第二の位置に移動され、第二の位置に配置された他の一の振動子３１ａ2、３１ｂ2が第一の位置に移動されるようになっている。
【００９３】
補助シャッター３５ａ、３５ｂは開口４３ａ、４３ｂと放出口２１ａ、２１ｂとの間に配置されている。補助シャッター３５ａ、３５ｂが開状態のときには、放出口２１ａ、２１ｂから放出された蒸気の一部は第一の位置に配置された振動子３１ａ1、３１ｂ1の表面に到達して付着し、補助シャッター３５ａ、３５ｂが閉状態のときには、蒸気は遮蔽されて、第一の位置に配置された振動子３１ａ1、３１ｂ1の表面に到達しないようになっている。一方、補助シャッター３５ａ、３５ｂが開状態のときも閉状態のときも、蒸気は遮蔽部４２ａ、４２ｂで遮蔽されて、第二の位置に配置された振動子３１ａ2、３１ｂ2の表面には到達しないようになっている。
【００９４】
＜第五例の真空蒸着装置の使用方法＞
第五例の真空蒸着装置を用いた薄膜の形成方法を説明する。
（準備工程）
材料容器２２ａ、２２ｂ内に固体又は液体の蒸着材料を収容する。本実施例では、一方の材料容器２２ａ内にホストの有機蒸着材料を収容し、他方の材料容器２２ｂ内にドーパントの有機蒸着材料を収容するが、両方の材料容器２２ａ、２２ｂ内に同じ種類の有機蒸着材料を配置してもよい。
【００９５】
試験又はシミュレーションにより、基板保持部１５に保持された基板１６上の成膜レートと、第一の位置に配置された振動子３１ａ1、３１ｂ1上の成膜レートとの関係を予め求めておく。
また、例えば基板保持部１５にダミー基板を保持させた状態で、第一の位置に配置された振動子３１ａ1、３１ｂ1の交換を行わずに連続して成膜し、ダミー基板上の膜厚を第一の位置に配置された振動子３１ａ1、３１ｂ1以外の他の機器（例えば、不図示の段差計）で測定しながら、第一の位置に配置された振動子３１ａ1、３１ｂ1の振動周波数を記録し、第一の位置に配置された振動子３１ａ1、３１ｂ1の測定精度が悪くなるときの振動周波数を求める。第一の位置に配置された振動子３１ａ1、３１ｂ1の交換を行うときの振動周波数を、ここで求めた振動周波数より大きい値に予め定めておく。
【００９６】
なお、試験中に振動子３１ａ1、３１ｂ1を使用した場合は、試験の後に、使用した振動子３１ａ1、３１ｂ1を新品に交換するか、後述するように加熱装置３３ａ1、３３ｂ1を用いて使用した振動子３１ａ1、３１ｂ1から付着膜を除去しておく。
【００９７】
真空排気装置１２により真空槽１１内を真空排気し、真空雰囲気にする。以後真空排気を継続して、真空槽１１内の真空雰囲気を維持する。
シャッター２４ａ、２４ｂと、補助シャッター３５ａ、３５ｂをどちらも閉状態にしておく。
【００９８】
真空槽１１内の真空雰囲気を維持しながら、真空槽１１内に基板１６を搬入し、成膜すべき表面を下方に向けて露出させた状態で、基板保持部１５に保持させる。基板保持部１５に保持された基板１６の表面は放出口２１ａ、２１ｂと対面する。
【００９９】
材料加熱用電源２５ａ、２５ｂから材料加熱装置２３ａ、２３ｂに電力を供給して、放出容器２２ａ、２２ｂ内の蒸着材料を加熱し、蒸気を発生させる。
（成膜工程）
モーターを動作させて、基板保持部１５に保持された基板１６を鉛直な回転軸線の周りに回転させておく。
【０１００】
各膜厚測定装置４０ａ、４０ｂの複数の振動子３１ａ1、３１ａ2、３１ｂ1、３１ｂ2のうち、一の振動子３１ａ1、３１ｂ1を第一の位置に配置し、他の振動子３１ａ2、３１ｂ2を第二の位置に配置しておく。
【０１０１】
シャッター２４ａ、２４ｂと補助シャッター３５ａ、３５ｂを開状態にする。
材料容器２２ａ、２２ｂ内の蒸気は放出口２１ａ、２１ｂから真空槽１１内に放出される。
放出口２１ａ、２１ｂから放出された蒸気の一部は、基板保持部１５に保持された基板１６の表面に到達して付着し、基板１６の表面に、ホストの有機蒸着材料とドーパントの有機蒸着材料の混合物からなる有機薄膜が形成される。
一方、放出口２１ａ、２１ｂから放出された蒸気の一部は、第一の位置に配置された振動子３１ａ1、３１ｂ1の表面に到達して付着し、有機物から成る付着膜が形成される。
【０１０２】
制御装置１９は、第一の位置に配置された振動子３１ａ1、３１ｂ1の振動周波数を監視しており、振動周波数の低減量から、付着した付着膜の膜厚や付着膜の成膜レートを測定する。
また、制御装置１９は、予め求めておいた振動子３１ａ1、３１ｂ1上の成膜レートと基板１６上の成膜レートとの関係を用いて、振動子３１ａ1、３１ｂ1上の成膜レートから、基板１６上の薄膜の厚みを求める。
【０１０３】
各膜厚測定装置４０ａ、４０ｂの振動子交換方法は互いに同様であり、符号４０ａの膜厚測定装置で代表して説明する。
第一の位置に配置された振動子３１ａ1の振動周波数が、予め定めておいた交換を行うときの振動周波数になると、制御装置１９は移動装置４４ａに制御信号を送って、センサ保持部４１ａを回転させ、図７を参照し、付着膜が付着した振動子３１ａ1をそのホルダ３２ａ1とホルダ加熱装置３３ａ1と一緒に第一の位置から第二の位置に移動させ、別の未成膜の振動子３１ａ2をそのホルダ３２ａ2とホルダ加熱装置３３ａ2と一緒に第一の位置に移動させ、第一の位置に配置された新しい振動子３１ａ2で成膜レートの測定を継続する。
【０１０４】
このようにして、放出口２１ａ、２１ｂからの蒸気の放出を継続し、基板１６に薄膜を形成しながら、付着膜が付着した振動子３１ａ1を別の未成膜の振動子３１ａ2と交換でき、成膜レートの測定精度が低下することを防止できる。
【０１０５】
図７を参照し、付着膜が付着した振動子３１ａ1が第二の位置に配置されると、制御装置１９はヒーター用電源３４ａに制御信号を送って、第二の位置に配置された振動子３１ａ1を有する膜厚センサ３０ａ41のホルダ加熱装置３３ａ1に電力を供給させ、この膜厚センサ３０ａ41のホルダ３２ａ1を加熱させる。
【０１０６】
この膜厚センサ３０ａ41のホルダ３２ａ1が加熱されると、熱伝導により第二の位置に配置された振動子３１ａ1も加熱され、この振動子３１ａ1の温度が蒸着材料の蒸発温度よりも高くなると、付着膜が気化して、この振動子３１ａ1の表面から除去される。振動子３１ａ1全体が加熱されるので、振動子３１ａ1の表面全体から付着膜が除去される。
【０１０７】
振動子３１ａ1をホルダ３２ａ1とホルダ加熱装置３３ａ1と一緒に移動させるので、振動子３１ａ1とホルダ３２ａ1の間、又はホルダ３２ａ1とホルダ加熱装置３３ａ1との間に接触不良は発生せず、それらの間の熱伝導が維持される。
【０１０８】
センサ保持部４１ａは断熱性を有しており、第二の位置に配置された振動子３１ａ1及びそのホルダ３２ａ1が加熱されても、第一の位置に配置された振動子３１ａ2及びそのホルダ３２ａ2が加熱されることはなく、第一の位置に配置された振動子３１ａ2で成膜レートの測定を継続できる。
【０１０９】
第二の位置に配置された振動子３１ａ1及びそのホルダ３２ａ1と遮蔽部４２ａとは互いに離間しており、その間に熱伝導はなく、第二の位置に配置された振動子３１ａ1及びそのホルダ３２ａ1が加熱されても、遮蔽部４２ａは熱伝導で加熱されない。
【０１１０】
付着膜の気化物は遮蔽部４２ａに付着して遮断される。従って、付着膜の気化物は、基板保持部１５に保持された基板１６には到達せず、基板１６に形成される薄膜の品質は劣化しない。また、付着膜の気化物は、第一の位置に配置された振動子３１ａ2、３１ｂ1の表面にも到達せず、第一の位置に配置された振動子３１ａ2、３１ｂ1の測定精度は低下しない。
【０１１１】
第二の位置に配置された振動子３１ａ1の振動周波数が初期値に戻ったら、制御装置１９はヒーター用電源３４ａに制御信号を送って、電力の出力を停止させ、振動子３１ａ1を保持するホルダ３２ａ1の加熱を終了する。
【０１１２】
基板１６の表面に所定の厚みの薄膜が形成されるまで、各膜厚測定装置４０ａ、４０ｂでそれぞれ振動子３１ａ1、３１ａ2、３１ｂ1、３１ｂ2の交換を繰り返し、成膜レートの測定を継続する。
基板１６の表面に所定の厚みの薄膜を形成した後、シャッター２４ａ、２４ｂと補助シャッター３５ａ、３５ｂを閉じて、放出口２１ａ、２１ｂからの蒸気の放出を停止する。
【０１１３】
（基板交換工程）
真空槽１１内の真空雰囲気を維持しながら、成膜済みの基板１６を真空槽１１の外側に搬出し、次いで、別の未成膜の基板１６を真空槽１１内に搬入して、基板保持部１５に保持させる。
【０１１４】
次いで、上述の成膜工程を行う。
基板交換工程と、成膜工程とを複数枚の基板で繰り返し行って、複数枚の基板に蒸着材料の薄膜を形成する。
【０１１５】
第五例の真空蒸着装置１０5では、第一例の真空蒸着装置１０1とは異なり、成膜工程を継続しながら振動子３１ａ1、３１ａ2、３１ｂ1、３１ｂ2の洗浄を行うことができるので、より生産性が向上する。
【０１１６】
なお、上述の第五例の真空蒸着装置１０5では、各膜厚測定装置４０ａ、４０ｂは、膜厚センサ３０ａ41、３０ａ42、３０ｂ41、３０ｂ42を二個ずつ有していたが、膜厚センサの数は一個又は二個以上であれば特に限定されない。膜厚センサが一個の場合には、第一例の真空蒸着装置１０1と同様に、膜厚センサの洗浄を行う際に成膜工程を停止する必要があるため、膜厚センサの数は二個以上が好ましい。
【０１１７】
上記実施例では、ホルダ加熱装置３３ａ1、３３ａ2、３３ｂ1、３３ｂ2は抵抗加熱ヒーターであったが、ホルダ３２ａ1、３２ａ2、３２ｂ1、３２ｂ2を、ホルダ３２ａ1、３２ａ2、３２ｂ1、３２ｂ2の融点と振動子３１ａ1、３１ａ2、３１ｂ1、３１ｂ2の融点の両方より低い温度でかつ付着膜の蒸発温度以上の温度に加熱できるならば上記構成に限定されず、第三例の真空蒸着装置１０3のホルダ加熱装置３８ａ、３８ｂと同様に誘導加熱コイルでもよいし、第四例の真空蒸着装置１０4のホルダ加熱装置５１ａ、５１ｂと同様に赤外線ランプでもよい。
【０１１８】
符号３０ａ1の膜厚センサで代表して説明すると、振動子３１ａ1をホルダ３２ａ1とホルダ加熱装置３３ａ1と一緒に互いの相対位置を維持しながら移動させる。そのため、振動子３１ａ1とホルダ３２ａ1の間で熱伝導が維持され、またホルダ３２ａ1とホルダ加熱装置３３ａ1との間に位置ずれが起こらずに一定の加熱効率が維持される。
【０１１９】
上記実施例では蒸着材料として有機物を用いたが、振動子３１ａ1、３１ａ2、３１ｂ1、３１ｂ2の融点とホルダ３２ａ1、３２ａ2、３２ｂ1、３２ｂ2の融点の両方よりも蒸発温度が高い物質であれば、蒸着材料は有機物に限定されず、フッ化リチウム（ＬｉＦ）と、三酸化モリブデン（ＭｏＯ3）のいずれか一方の物質を用ることもできる。
【符号の説明】
【０１２０】
１０1、１０2、１０3、１０4、１０5……真空蒸着装置
１１……真空槽
１２……真空排気装置
１５……基板保持部
１６……基板
２０ａ、２０ｂ……放出装置
２１ａ、２１ｂ……放出口
３１ａ、３１ｂ、３１ａ1、３１ａ2、３１ｂ1、３１ｂ2……振動子
３２ａ、３２ｂ、３２ａ1、３２ａ2、３２ｂ1、３２ｂ2……ホルダ
３３ａ、３３ｂ、３３ａ1、３３ａ2、３３ｂ1、３３ｂ2……ホルダ加熱装置（抵抗加熱ヒーター）
３８ａ、３８ｂ……ホルダ加熱装置（誘導加熱コイル）
４４ａ、４４ｂ……移動装置
【図１】
0005697427.tif 000002
【図２】
0005697427.tif 000003
【図３】
0005697427.tif 000004
【図４】
0005697427.tif 000005
【図５】
0005697427.tif 000006
【図６】
0005697427.tif 000007
【図７】
0005697427.tif 000008
【図８】
0005697427.tif 000009