(57)【要約】      （修正有）【課題】蒸着膜の膜厚計測をより高精度に行うことが可能な蒸着装置の提供。【解決手段】真空チャンバー１の第１側壁１ａと第１側壁１ａと対向する第２側壁１ｂと夫々に配置され光が透過する第１真空チャンバー透過窓１４Ａと第２真空チャンバー透過窓１４Ｂと、光源９から出射しかつ第１真空チャンバー透過窓１４Ａから入射した入射光２１を、蒸着源２の坩堝５から吹き出して気化した材料１５の中を通過させ、坩堝５の気化した材料の吹き出し口５ｅ付近の反射面６で少なくとも１回は反射させたのち、第２真空チャンバー透過窓１４Ｂから真空チャンバー１外に出射させ、出射光２３を検出する検出装置１０と、光源９から真空チャンバー１内に入射する入射光２１と検出装置１０で検出された出射光２３とを用いて気化した材料１５の濃度を測定する測定装置１１とを備える蒸着装置３０。【選択図】図１
2016222974.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
真空チャンバーの内部に配置された蒸着源から気化した材料の濃度を計測しながら、前記気化した材料を前記真空チャンバーの内部に配置された基板の表面に蒸着させて薄膜を形成する真空蒸着装置であって、
前記真空チャンバーの外部に配置された光源と、
前記真空チャンバーの第１側壁に配置され、前記光源から出射した入射光が透過する第１の真空チャンバー透過窓と、
前記真空チャンバーの前記第１側壁と対向する第２側壁に配置され、光が透過する第２の真空チャンバー透過窓と、
前記光源から出射しかつ前記第１の真空チャンバー透過窓から入射した前記入射光を、前記蒸着源の坩堝から吹き出して気化した材料の中を通過させ、前記坩堝の前記気化した材料の吹き出し口付近の反射面で少なくとも１回は反射させたのち、前記第２の真空チャンバー透過窓から前記真空チャンバー外に出射光として出射させて、前記真空チャンバー外に出射した前記出射光を検出する検出装置と、
前記光源から前記真空チャンバー内に入射する前記入射光と、前記真空チャンバー外に出射して前記検出装置で検出された前記出射光とを用いて、前記気化した材料の濃度を測定する測定装置と、
を備える、真空蒸着装置。
【請求項２】
前記坩堝は、前記気化した材料の吹き出し口付近に円錐環形状の反射面を有して、
前記第１側壁の前記第１の真空チャンバー透過窓から入射した前記入射光が、前記第１側壁に対向する、前記坩堝の前記気化した材料の吹き出し口付近の反射面で１回反射したのち、前記第１側壁に近い側の、前記坩堝の前記気化した材料の吹き出し口付近の反射面でもう１回反射し、その後、前記第２側壁の前記第２の真空チャンバー透過窓から前記真空チャンバー外に前記出射光として出射する、請求項１に記載の真空蒸着装置。
【請求項３】
前記坩堝が、
前記気化させる材料を充填する材料収容部と、
前記材料が気化して吹き出す吹き出し口と、
前記材料収容部と前記吹き出し口との間に、前記吹き出し口よりも小さい材料通過断面積の狭隘部とを備え、
前記気化した材料の濃度を測定するための前記入射光を反射する反射面が、前記狭隘部よりも吹き出し口側に配置されている、
請求項１又は２に記載の真空蒸着装置。
【請求項４】
異なる材料をそれぞれ保持する２つ以上の坩堝を有し、
それぞれの気化した材料の濃度を測定するためのそれぞれの光が、他の材料の坩堝の吹き出し口の中心を頂点とし、前記吹き出し口の中心を通る鉛直線と４５度の角度を成す直線を回転させて形成される逆円錐状の領域内を通過しない、請求項１〜３のいずれか１つに記載の真空蒸着装置。
【請求項５】
前記測定装置で測定された前記気化した材料の濃度に基づいて、前記気化した材料を前記基板の表面に蒸着させるための成膜条件を制御する成膜条件制御部をさらに備える、請求項１〜４のいずれか１つ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、たとえば、有機ＥＬ（Ｅｌｅｃｔｒｏ−Ｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ）素子などの有機薄膜の製造において、気化した材料で基板に対する蒸着を行う、真空蒸着装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
真空蒸着は、真空状態に保ったチャンバー内に、成膜する材料と基板を対向して配置し、その材料を加熱することで溶融、及び、気化もしくは昇華させることによって、対向した基板の表面に薄膜を堆積させる技術である。材料を加熱する方法として、抵抗加熱方式のヒータ、電子銃、又は、高周波加熱等があげられる。
【０００３】
真空蒸着は、従来、カメラに使用される撮像用レンズの表面反射防止膜の形成、又は、菓子などの包装に用いられるフィルムへのアルミコーティング等に広く使われてきた。堆積させる薄膜材料には、ＳｉＯ２、アルミニウム、又は、フッ化マグネシウムなどの無機材料が用いられている。
【０００４】
近年、有機材料を用いた次世代のデバイスの研究開発が盛んに行われている。例えば、有機ＥＬディスプレイ、有機ＥＬ照明、有機太陽電池、及び、有機半導体などである。これら次世代デバイスの有機材料膜の形成には、一般的には、溶剤に溶いたインクを塗布して焼成する方法か、又は、上述の真空蒸着工法が用いられている。
【０００５】
多くの有機デバイスにおいて、有機薄膜層の厚み又は元素組成がその性能に大きく影響するので、製品特性の向上及び安定化のためには、所定の膜厚が得られるように高精度で膜厚の制御を行う必要がある。真空蒸着装置内で、膜厚を精度良く制御する方法には、大きく２種類がある。１つ目は、製品となる基板の近傍に、膜厚測定用の基板を置き、その基板及び基板に形成された薄膜に光を透過させ、膜厚を光学的に計測する方式である。２つ目は、基板に形成された薄膜を直接計測するのではなく、蒸発した蒸気の量を測定し、基板上に形成される薄膜の厚みを間接的に計測する方法である。後者の測定装置として、水晶振動子式のものと光学式のものとがある。ここでは、光学式の蒸気量計測方法について、説明する（例えば、特許文献１参照）。
【０００６】
そこで、図６を参照しながら、従来の光学式の蒸気量計測方法について説明する。
【０００７】
図６は、従来の光学式の蒸気量計測手段を持った真空蒸着装置の概略断面図である。真空チャンバー１０１は、真空ポンプ１０４で排気することによって真空状態を作り出すことが可能である。真空チャンバー１０１の内部において、その上部には薄膜が形成される基板１０３が配置されており、この基板１０３に対向する形で、真空チャンバー１０１の下部に坩堝１０５が配置されている。坩堝１０５には、蒸発させて薄膜を形成するための材料１０７が充填されている。
【０００８】
また坩堝１０５の外側には、坩堝１０５の温度を上げて材料１０７を蒸発させるための発熱体１０８が設けられており、発熱体１０８は真空チャンバー１０１の外側に置かれた発熱体制御部１１３によってその出力を制御されている。
【０００９】
なお、図６では、２種類の異なる材料を同時に蒸発させることができるように、前記坩堝１０５、材料１０７、及び発熱体１０８を２基ずつ図示している。
【００１０】
各坩堝１０５を発熱体１０８により加熱することで、材料１０７が気化して気化した材料１１５ａ，１１５ｂとなし、基板１０３に向けてある広がり角をもって向かい、基板１０３に付着することで薄膜となる。
坩堝１０５と基板１０３との間の、真空チャンバー１０１の両側面において、光源１０９及び検出器１１０が配置されている。光源１０９からの光は、気化した材料１１５ａ，１１５ｂを通って検出器１１０において受光される。
【００１１】
発光時の光と受光時の光との比較から、間接的に計測される気化した材料１１５ａ，１１５ｂの濃度と、基板１０３に蒸着される薄膜の膜厚との間において、一定の関係が存在する。このため、基板１０３に蒸着される薄膜の膜厚を、受光時の光の計測結果から得ることができる。
【００１２】
そこで、受光時の光を計測し、基板１０３に蒸着される薄膜の膜厚を間接的に計測して、各坩堝１０５の発熱体１０８の発熱温度を制御する発熱体制御部１１３への指示信号を送る分析部１１１が、設けられている。発熱体制御部１１３は分析部１１１からの指示信号に基づいて坩堝１０５の発熱体１０８の発熱温度を制御することができ、基板１０３に成膜される薄膜の膜厚が制御される。
【００１３】
もちろん、上述した発光時の光と受光時の光との比較は、気化した材料１１５ａ，１１５ｂが存在する場合について行われるが、同比較により基板１０３に蒸着される薄膜の膜厚を得るためには、比較結果と、気化した材料１１５ａ，１１５ｂの濃度、つまり薄膜の膜厚との関係を予め得ておく必要がある。
【００１４】
さらに、予め用意しておいた気化した材料１０８が存在しない場合についての同様な計測結果が、より高精度に薄膜の膜厚を得るために利用されてもよいことはいうまでもない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１５】
【特許文献１】特許第４８４０１５０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１６】
しかしながら、上述した従来の蒸着装置（図６参照）については、光源１０９及び検出部１１０の温度は気化した材料の温度よりかなり低いので、気化した材料１１５ａが光源９及び検出部１１０に到達すると、そこに付着し、光源１０９からの光の強度が低下し、また検出部１１０の感度が低下することで、膜厚計測を高精度に行うことが困難となる。光源１０９と検出部１１０を坩堝１０５から極力遠ざけることで、前記付着を低減させることは可能であるが、一方で気化した材料１１５ａの濃度は坩堝１０５から遠ざかるほど低下するので、そもそもの検出感度が低下してしまい根本的な解決策とはならない。
【００１７】
また、図６に示すように複数の材料１０７を同時に蒸着する場合において、それぞれの気化した材料１１５ａ及び１１５ｂは、それぞれの坩堝１０５から飛び出てしばらくすると混ざり合ってしまうため、前記光学的手段では、それぞれの蒸発速度を計測することは極めて困難である。勿論、通常は、材料特有の吸収特性を鑑み、最適な波長の光を用いるが、他方の材料の干渉は避けられないので、高い精度での計測は困難である。
【００１８】
さらに図７に示すように、一般的に、坩堝１０５を使った真空蒸着法においては、蒸発材料の種類又は坩堝１０５への材料１０７の充填量又は残量、又は、坩堝温度などの条件によって、それぞれの坩堝１０５から気化した材料１１５ｃ及び１１５ｄの広がり角度が変動する。図７では、図６と同じ要素には同じ符号を付け、その説明を省略する。上述した、基板１０３付近において、光源１０９から出た光を、気化した材料１１５ｃ及び１１５ｄと通過させて検出部１１０で検出する方式では、これらの条件のうちのいずれかの変動によって、計測値も変動するという問題がある。
【００１９】
本発明は、上述された従来の課題を考慮し、蒸着膜の膜厚計測をより高精度に行うことが可能な、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】
【００２０】
上記目的を達成するために、本発明の真空蒸着装置は、真空チャンバーの内部に配置された蒸着源から気化した材料の濃度を計測しながら、前記気化した材料を前記真空チャンバーの内部に配置された基板の表面に蒸着させて薄膜を形成する真空蒸着装置であって、
前記真空チャンバーの外部に配置された光源と、
前記真空チャンバーの第１側壁に配置され、前記光源から出射した入射光が透過する第１の真空チャンバー透過窓と、
前記真空チャンバーの前記第１側壁と対向する第２側壁に配置され、光が透過する第２の真空チャンバー透過窓と、
前記光源から出射しかつ前記第１の真空チャンバー透過窓から入射した前記入射光を、前記蒸着源の坩堝から吹き出して気化した材料の中を通過させ、前記坩堝の前記気化した材料の吹き出し口付近の反射面で少なくとも１回は反射させたのち、前記第２の真空チャンバー透過窓から前記真空チャンバー外に出射光として出射させて、前記真空チャンバー外に出射した前記出射光を検出する検出装置と、
前記光源から前記真空チャンバー内に入射する前記入射光と、前記真空チャンバー外に出射して前記検出装置で検出された前記出射光とを用いて、前記気化した材料の濃度を測定する測定装置と、を備える。
【発明の効果】
【００２１】
本発明の前記態様によって、比較的簡便な構成によって、蒸着膜の膜厚計測をより高精度に行うことが可能な、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】
【００２２】
【図１】本発明における第１実施形態の真空蒸着装置の概略断面図
【図２】本発明における第２実施形態の真空蒸着装置の概略断面図（正面図）
【図３】本発明における第２実施形態の真空蒸着装置の概略断面図（平面図）
【図４】本発明における第３実施形態の真空蒸着装置の概略断面図（正面図）
【図５】本発明における第３実施形態の真空蒸着装置の概略断面図（平面図）
【図６】特許文献１に示されている従来の蒸着装置の概略断面図
【図７】特許文献１に示されている従来の蒸着装置の概略断面図
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下、本発明の実施形態について、図面を参照しながら説明する。
【００２４】
（第１実施形態）
始めに、図１を参照しながら、第１実施形態の真空蒸着装置の構成について説明する。図１は、本発明における第１実施形態の真空蒸着装置の概略断面図である。
【００２５】
真空蒸着装置３０は、真空チャンバー１と、真空チャン1バー１の内部に配置された蒸着源２とを備えて、蒸着源２において気化した材料１５を、真空チャンバー１の内部上方に配置された基板３の表面に蒸着させて薄膜を形成している。さらに詳しくは、真空蒸着装置３０は、光源９と、第１の真空チャンバー透過窓１４Ａと、第２の真空チャンバー透過窓１４Ｂと、坩堝５と、検出器１０と、分析部１１とを備えて構成している。さらに、真空蒸着装置３０は、演算処理部１２を備えて構成している。
【００２６】
真空チャンバー１は、真空ポンプ４で排気することによって真空状態を作り出すことが可能である。真空チャンバー１の内部の上方には、真空蒸着により薄膜を堆積させるための基板３を配置し、この基板３と対向するように、真空チャンバー１の下部の下向きに突出した凸部底部１ｃ内には、蒸着源２を配置する。
【００２７】
蒸着源２は、蒸発させて薄膜を形成するための材料７を保持可能な坩堝５と、坩堝５の外側に配置されて坩坩堝５を加熱するための発熱体８とで構成されている。
【００２８】
坩堝５は、蒸発させる材料７を充填する材料収容部５ｄと、材料７が気化して吹き出す吹き出し口５ｅと、気化した材料１５の吹き出し口５ｅ付近の円錐環形状の反射面（坩堝反射面）６と、材料収容部５ｄと吹き出し口５ｅとの間に位置して吹き出し口５ｅの開口面積及び材料収容部５ｄの横方向材料通過断面積よりも狭い狭隘部１６とを備えた構造となっている。坩堝５の吹き出し口５ｅに設けられた円錐環形状の反射面６については、坩堝５と一体として形成されているので、常に材料７が蒸発する温度異常に加熱されており、気化した材料１５が付着することが無く、反射率の低下は起こらない。また、坩堝５の吹き出し口５ｅで反射させることで、気化した材料１５の濃度が最も高い部分を多重反射させることが可能となり、単純に真空チャンバー１の側壁に設けられた透過窓から坩堝の上を通って他方の側壁に設けられた透過窓へ一直線に光を通す従来の方法では実現できない、高い測定精度が期待できる。
【００２９】
発熱体８は、真空チャンバー１の外側に配置された発熱体制御部１３によってその出力を制御されている。
【００３０】
よって、坩堝５を発熱体８により加熱することで、材料７が気化して、気化した材料１５となし、気化した材料１５が、坩堝５から基板３に向けてある広がり角を持って向かい、基板３に付着することで、薄膜となる。
【００３１】
坩堝５と基板３との間の、真空チャンバー１の両側面の外部において、光源９及び検出器１０が配置されている。光源９からの光は、気化した材料１５を通って検出器１０において受光される。
【００３２】
第１の真空チャンバー透過窓１４Ａは、真空チャンバーの第１側壁１ａに嵌め込まれて固定され、光源９から出射した第１の光（入射光）２１が真空チャンバー１内に向けて透過する。第１の真空チャンバー透過窓１４Ａは、第１側壁１ａのうちでも、下方の坩堝５に近い側で、蒸着膜の付着が極めて少ない部分に配置されている。
【００３３】
また、第２の真空チャンバー透過窓１４Ｂは、真空チャンバー１の第１側壁１ａと対向する第２側壁１ｂに嵌め込まれて固定され、第３の光（出射光）２３が真空チャンバー１の中から外に向けて透過する。第２の真空チャンバー透過窓１４Ｂも、第１の真空チャンバー透過窓１４Ａと同様に、第２側壁１ｂのうちでも、下方の坩堝５に近い側で、蒸着膜の付着が極めて少ない部分に配置されている。
【００３４】
これらの第１の真空チャンバー透過窓１４Ａ及び第２の真空チャンバー透過窓１４Ｂの設置する場所については、気化した材料１５が付着しない場所もしくは付着速度の極めて遅い場所を選定して設置することで、測定精度の確保とメンテナンスサイクルの長期化とが可能となる。さらには、前記透過窓１４Ａ，１４Ｂを図示しない加熱機構で加熱しておくことで、気化した材料１５の付着を防止することも可能である。
【００３５】
よって、第１の真空チャンバー透過窓１４Ａを透過した第１の光２１は、坩堝５から吹き出して気化した材料１５の中を通過し、坩堝５の、気化した材料１５の吹き出し口５ｅ付近の反射面（坩堝反射面）６で少なくとも１回は反射して第２の光２２とする。一例として、図１では、第１の光２１が右側の反射面（坩堝反射面）６で１回反射して第２の光２２となったのち、その第２の光２２が、対向する左側の反射面（坩堝反射面）６でもう１回反射したのち、第３の光２３として、その後、第２の真空チャンバー透過窓１４Ｂから前記真空チャンバー１外に出射して、検出器１０に入射して、検出（強度計測）が行われる。
【００３６】
検出器１０は、検出装置の一例として機能し、第１の真空チャンバー透過窓１４Ａ及び第２の真空チャンバーの透過窓１４Ｂを透過した第２の光２２を検出して、強度計測を行う。このように、検出器１０に入る光としては、第１の真空チャンバー透過窓１４Ａから入射した第１の光２１を、坩堝５から吹き出した、気化した材料１５の中を通過させ、気化した材料１５の吹き出し口５ｅ付近の反射面６の一部で少なくとも１回反射させて、第２の光２２とする。その後、この第２の光２２を吹き出し口５ｅ付近を通過させたのち、別の反射面６の一部で反射させて、第３の光２３とする。その後、この第３の光２３を第２の真空チャンバー透過窓１４Ｂから前記真空チャンバー１外に出射している。ここで、第１の光２１を、気化した材料１５の吹き出し口５ｅ付近の反射面６の一部で反射させる意味は、気化した材料１５の中でも特に濃度の高い部分に第１の光２１を通過させるためである。この結果、特に濃度の高い部分を通過した光の強度を検出器１０で計測すれば、気化した材料１５中を通過する際に減衰した光の強度を高精度に測定することができ、より高精度な蒸着膜の膜厚計測ができることになる。
【００３７】
分析部１１は、光学的濃度計測部１００又は測定装置の一例として機能することができる。分析部１１では、光源９から出射する第１の光２１と検出器１０で検出された第３の光２３とを用いて、気化した材料１５の濃度を測定して、強度を計測する。分析部１１での計測結果は、分析部１１から演算処理部１２に出力される。
【００３８】
演算処理部１２は、成膜条件制御部の一例として機能する。演算処理部１２は、分析部１１での計測結果を基に、基板３上の成膜速度に換算し、所望の成膜速度との差分を計算する。そして、演算処理部１２は、所望の成膜速度を得るための発熱体８の制御数値を算出し、発熱体制御部１３に指示を送る。発熱体制御部１３は、演算処理部１２からの指示に基づき、成膜条件の一例として、発熱体８を加熱制御する。
【００３９】
このようにして、出射した光２１の強度と、検出した光２３の強度との差を演算処理部１２で求め、その差は、気化した材料１５によって吸収されたものを意味するから、これより、演算処理部１２において、気化した材料１５の濃度及び基板３上への成膜速度を見積ることができる。
【００４０】
すなわち、発光時の光２１と受光時の光２３との比較から、間接的に計測される気化した材料１５の濃度と、基板３に蒸着される薄膜の膜厚との間において、一定の関係が存在する。このため、演算処理部１２において、基板３に蒸着される薄膜の膜厚を、受光時の光２３の計測結果から得ることができる。
【００４１】
そこで、受光時の光２３を計測し、基板３に蒸着される薄膜の膜厚を間接的に計測して、各坩堝５の発熱体８の発熱温度を発熱体制御部１３で制御する。この発熱体制御部１３への指示信号を演算処理部１２から送る。発熱体制御部１３は、演算処理部１２からの指示信号に基づいて坩堝５の発熱体８の発熱温度を制御することができ、基板３に成膜される薄膜の膜厚が制御される。
【００４２】
上述した発光時の光２１と受光時の光２３との比較は、気化した材料１５が存在する場合について行われるが、同比較により基板３に蒸着される薄膜の膜厚を得るためには、比較結果と、気化した材料１５の濃度、つまり薄膜の膜厚との関係を予め得ておく必要がある。
【００４３】
次に、真空蒸着時に坩堝５から気化した材料１５の分析部１１について説明する。真空チャンバー１の第１側壁１ａに嵌め込まれた透過窓１４Ａを通じて、光源９から出射された第１の光２１が、気化した材料１５の中を通過しながら、坩堝５へ向かう。坩堝５へ向かった光は、坩堝５の吹き出し口５ｅに設けられた坩堝反射面６の一部で反射され、第２の光２２となる。第２の光２２は、坩堝５の吹き出し口５ｅから噴出する気化した材料１５の最も密度の高い領域を通過し、再び、坩堝反射面６の一部で反射され、第３の光２３となる。第３の光２３は、再び、気化した材料１５の中を通過し、透過窓１４Ｂを通過して真空チャンバー１の外部に導かれ、検出器１０によってその強度を計測される。その計測結果は分析部１１で解析されて基板３上の成膜速度に換算され、その結果を受けて演算処理部１２で所望の成膜速度との差分を計算する。そして、演算処理部１２で、所望の成膜速度を得るための発熱体８の制御数値を算出し、発熱体制御部１３に指示を送る。発熱体制御部１３では、送られた指示に基づき、発熱体８の発熱を制御する。この一連の作用によって、成膜速度を常に一定に保つことができる。上述のようにして見積もった基板上への成膜速度の情報を、坩堝５の温度を制御する手段にフィードバックすることによって、成膜速度を制御することができる。このような構成によって、真空蒸着における成膜速度を高精度に見積もることが可能となり、坩堝５での材料の蒸発速度を制御する手段と併せて、高精度に基板上に形成される薄膜の厚みを制御することができる。
【００４４】
本実施例では、蒸発材料として有機ＥＬの材料として広く使われているＡｌｑ３（トリス（８−キノリノラト）アルミニウム）を用いて実験を行った。光源９としては、Ａｌｑ３が持つ吸収波長域に近く、汎用性の高い波長４０５ｎｍの半導体レーザを用いた。透過窓１４Ａ，１４Ｂの材料としてはサファイヤを用い、蒸発材料の付着を防ぐために透過窓１４Ａ，１４Ｂ及びその周辺を加熱する加熱機構を設けた。
【００４５】
また、本実施例で用いた坩堝５について、詳細を説明する。坩堝５はステンレス製のものを用いた。前述の反射面６については傾斜角４５度で製作し、鏡面研磨を施した。坩堝５の材料を充填する部分の内径はおよそ３０ｍｍで、吹き出し口５ｅとの間にある狭隘部１６の内径はおよそ１０ｍｍであった。加熱によって坩堝全体の若干の寸法変化はあるが、反射面６の一部で反射しているので、少しの調節で光軸を合わせることが可能である。一度調整ができれば、以後、坩堝温度はほぼ一定であるため、規定された光路長を持って計測を続けることができる。
【００４６】
本実施例では、材料の蒸発レートを、発熱体８の出力により制御する方式をとったが、材料が坩堝内で気化して吹き出すまでの間に、可変バルブなどでコンダクタンスを調整することができる機構を坩堝に内包する方法も適用することができる。また、大判の基板で用いられることが多い、基板を通過させながら成膜する方式の場合は、基板の搬送速度を調節することによって、所望の膜厚を実現することができる。
【００４７】
前記実施形態によれば、光源９から出射して真空チャンバー１内に入射した入射光２１を、坩堝５から吹き出して気化した材料１５の吹き出し口５ｅ付近の反射面６の一部で少なくとも１回は反射させたのち、真空チャンバー１外に出射光として出射させるだけの比較的簡便な構成によって、蒸着膜の膜厚計測を、より高精度に行うことができる。
【００４８】
（第２実施形態）
次に、図２及び図３を参照しながら、第２実施形態の真空蒸着装置３１の構成について説明する。図２は、本発明における第２実施形態の真空蒸着装置３１の概略断面図（正面図）である。図３は、同（平面図）である。図１と符号は共通にしているので、共通部分の説明は省略する。
【００４９】
第２実施形態では、異なる２つの材料を同時に蒸発させ、基板３上に成膜する場合の構成について説明する。図２に示す正面図について、実際は紙面奥行き方向に坩堝５を始めとする各種構成部品が並んでいるが、図２では、手前のもののみを代表して示している。図３では、手前の部材又は装置には末尾にｂを付与して示し、奥の部材又は装置には末尾にａを付与して示す。各種構成部品としては、坩堝５ａ，５ｂと、坩堝反射面６ａ，６ｂと、光源９ａ，９ｂと、検出器１０ａ，１０ｂ、透過窓１４Ａａ，１４Ａｂと、透過窓１４Ｂａ，１４ｂと、気化した材料１５ａ，１５ｂと、第１〜第３の光２１ａ〜２３ａ，２１ｂ〜２３ｂとがそれぞれ図示されている。
【００５０】
図３に、この第２実施形態の真空蒸着装置３１の平面断面図を示す。基板３は仮想的に示す。図３は、真空蒸着装置３１を上から図であり、発熱体８、検出部１１、演算部１２、及び発熱体制御部１３については省略している。図３に示すように、２つの坩堝５ａ，５ｂがある間隔を持って隣り合って配置されている。
【００５１】
第１の材料７ａが充填された坩堝５ａの吹き出し口に設けられた坩堝反射面６ａの一部によって、気化した第１の材料１５ａの濃度を計測するための光源９ａから出射された第１の光２１ａが反射されて第２の光２２ａとなる。この第２の光２２ａは、坩堝５ａから吹き出す気化した材料１５ａの最も濃度の高い部分を通過する。その後、再度、坩堝反射面６ａの一部で第２の光２２ａが反射されて、第３の光２３ａとなり、検出器１０ａに入射する。
【００５２】
一方で、気化した第２の材料１５ｂに対しても、その濃度を測定する測定装置の一例としての分析部１１が配置されている。図中では末尾にｂを付与して示す。すなわち、第２の材料７ｂが充填された坩堝５ｂの吹き出し口に設けられた坩堝反射面６ｂの一部によって、気化した第２の材料１５ｂの濃度を計測するための光源９ｂから出射された第１の光２１ｂが反射されて第２の光２２ｂとなる。この第２の光２２ｂは、坩堝５ｂから吹き出す気化した材料１５ｂの最も濃度の高い部分を通過する。その後、再度、坩堝反射面６ｂの一部で第２の光２２ｂが反射されて、第３の光２３ｂとなり、検出器１０ｂに入射する。
【００５３】
第２実施形態例で特長的な点は、一方の気化した材料１５ａの濃度を測定する光２１ａ〜２３ａが、他方の気化した材料１５ｂの中を通過していない点にある。すなわち、光２１ａ及び２３ａは他方の気化した材料１５ｂの中を、光２１ｂ及び２３ｂは一方の気化した材料１５ａの中を通過していないということである。異なる材料７ａ，７ｂをそれぞれ保持する２つ以上の坩堝５ａ，５ｂを有し、それぞれの気化した材料１５ａ，１５ｂの濃度を測定するためのそれぞれの入射光２１ａ，２１ｂが、他の材料の坩堝５ｂ，５ａの吹き出し口５ｅの中心を頂点とし、吹き出し口５ｅの中心を通る鉛直線と４５度の角度を成す直線を回転させて形成される逆円錐状の領域を通過しない（言い換えれば、他の材料の逆円錐状の領域以外の領域を通過する）ように構成している。例えば、一方の材料７ａの濃度測定用の入射光２１ａは、一方の材料７ａの逆円錐状の領域を主として通過し、他方の材料７ｂの逆円錐状の領域を通過しないように構成している。逆に、他方の材料７ｂの濃度測定用の入射光２１ｂは、他方の材料７ｂの逆円錐状の領域を主として通過し、一方の材料７ａの逆円錐状の領域を通過しないように構成している。このような構成により、他の材料と干渉することなく、高い精度でそれぞれの材料の成膜速度を求められる。
【００５４】
また、例え、構成の都合上、部分的に気化した他方の材料の領域を通過したとしても、坩堝反射面６ａ，６ｂの付近の濃度が圧倒的に高いため、他方の材料の影響は無視できると考えられる。
【００５５】
この第２実施形態では、第１実施形態の効果に加えて、前記したように、同一真空チャンバー１内に複数の坩堝５ａ，５ｂを配置し、それら複数の坩堝５ａ，５ｂから同時に材料を蒸発させて成膜を行う場合、本構成を用いることによって、ある種の気化した材料１５ａの濃度を測定する光路が他の種の気化した材料１５ｂの中を通ることなく配置することが可能であり、異なる材料１５ａ，１５ｂ間での干渉が起こらない。その結果、高い精度でそれぞれの材料の成膜速度を求めることができる。
【００５６】
（第３実施形態）
次に、図４及び図５を参照しながら、第３実施形態の真空蒸着装置３２の構成について説明する。図４は、第３実施形態の概略断面図（正面図）である。実際は、紙面奥行き方向に坩堝５を始めとする各種構成部品が並んでいるが、本図では手前のもののみを代表して示している。
【００５７】
第３実施形態では、第１及び第２実施形態とは異なり、各材料７ａ，７ｂに対して透過窓１４（１４ａ及び１４ｂ）の個数は１つしか配置されていない。よって、第１の光２１が透過窓１４（１４ａ又は１４ｂ）から真空チャンバー１内に入射するとともに、その透過窓１４（１４ａ又は１４ｂ）から第３の光２３ａ，２３ｂが真空チャンバー１外に出射する。
【００５８】
すなわち、光源９ａ，９ｂから出射された第１の光２１ａ，２１ｂが、真空チャンバー１の側壁に嵌め込まれた各１枚の透過窓１４ａ，１４ｂを通じて、真空チャンバー１の内部に導かれる。その後、第１の光２１ａ，２１ｂが、坩堝５から吹き出した気化した材料１５ａ，１５ｂの中を通過し、坩堝５ａ，５ｂの吹き出し口に設けられた坩堝反射面６ａ，６ｂの一部にて反射されて、第３の光２３ａ，２３ｂとなる。この第３の光２３ａ，２３ｂが、前述の各透過窓１４ａ，１４ｂを通過して、再び、真空チャンバー１の外部に導かれ、検出器１０ａ，１０ｂにて計測される。
【００５９】
基本的な測定原理は、第１及び第２実施形態と同じであるが、各材料７ａ，７ｂに対して透過窓１４ａ，１４ｂが一枚ずつで構成できるため、光学系が簡便であることと、透過窓１４ａ，１４ｂも各材料７ａ，７ｂに対して一箇所で済むため、レイアウトの自由度が高いことが特徴である。
【００６０】
図５に概略断面図（平面図）を示す。第２実施形態で説明したものと同様に、異なる２つの材料７ａ，７ｂを同時に蒸発させるために、ある間隔を持って二つの坩堝５ａ及び５ｂが隣り合って配置されている。これに対して、真空チャンバー１の適当な一面に透過窓１４ａ及び１４ｂを嵌め込み、測定用の光２１ａ，２３ａ，２１ｂ，２３ｂを導いている。前述の通り、測定用の光路を集約することができるので坩堝５ａ，５ｂのレイアウトに自由度があることを特徴としている。
【００６１】
前記実施形態によれば、第１及び第２実施形態の効果に加えて、各材料７ａ，７ｂに対して透過窓１４ａ，１４ｂを１個ずつ配置すればよいため、光学系が簡便であり、レイアウトの自由度が高いといた効果を奏することができる。
【００６２】
なお、前記様々な実施形態又は変形例のうちの任意の実施形態又は変形例を適宜組み合わせることにより、それぞれの有する効果を奏するようにすることができる。また、実施形態同士の組み合わせ又は実施例同士の組み合わせ又は実施形態と実施例との組み合わせが可能であると共に、異なる実施形態又は実施例の中の特徴同士の組み合わせも可能である。
【産業上の利用可能性】
【００６３】
本発明における真空蒸着装置は、たとえば、蒸着膜の膜厚計測をより高精度に行うことが可能であり、有機ＥＬ素子などの有機薄膜の製造において、気化した材料で基板に対する蒸着を行う、蒸着装置に利用するために有用である。
【符号の説明】
【００６４】
１  真空チャンバー
１ａ  第１側壁
１ｂ  第２側壁
１ｃ  凸部
２  蒸着源
３  基板
４  真空ポンプ
５，５ａ，５ｂ  坩堝
５ｄ  材料収容部
５ｅ  吹き出し口
６，６ａ，６ｂ  坩堝反射面
７，７ａ，７ｂ  材料
８  発熱体
９，９ａ，９ｂ光源
１０，１０ａ，１０ｂ  検出器
１１  分析部
１２  演算処理部
１３  発熱体制御部
１４Ａ，１４Ａａ，１４Ａｂ，１４Ｂ，１４Ｂａ，１４Ｂｂ  透過窓
１５，１５ａ，１５ｂ  気化した材料
１６  狭隘部
２１，２１ａ，２１ｂ  第１の光
２２，２２ａ，２２ｂ  第２の光
２３，２２ａ，２３ｂ  第３の光
３０，３１，３２  真空蒸着装置
１００  光学的濃度計測装置
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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