(57)【要約】【課題】蒸着位置監視用の成膜レート測定部の交換周期の短縮を抑制するための技術を提供する。【解決手段】本発明の成膜装置１１は、容器２０と、容器２０内に設置され、複数のるつぼ２３１を含む第１蒸発源２３と、第１蒸発源２３の第１位置２３２ａに向けて設置された第１成膜レート測定部２７１ａと、第１蒸発源２３の第２位置２３７ａに向けて設置された第２成膜レート測定部２７２ａと、第１位置２３２ａに対応する位置に設置された第１可動式開閉手段２６ａと、第２位置２３７ａに対応する位置に設置され、容器２０に固定されるように設置される第１カバー手段２５ａとを含み、第１位置２３２ａと第１成膜レート測定部２７１ａとの間の第１距離Ａが、第２位置２３７ａと第２成膜レート測定部２７２ａとの間の第２距離Ｂより大きいことを特徴とする。【選択図】図６
2020139227.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
容器と、
前記容器内に設置され、複数のるつぼを含む第１蒸発源と、
前記第１蒸発源の第１位置に向けて設置された第１成膜レート測定部と、
前記第１蒸発源の第２位置に向けて設置された第２成膜レート測定部と、
前記第１位置に対応する位置に設置され、前記第１位置に位置するるつぼと前記容器内の成膜位置に配置された基板との間に設置された第１可動式開閉手段と、
前記第２位置に対応する位置に設置され、前記容器に固定されるように設置される第１カバー手段と、
を含み、
前記第１位置と前記第１成膜レート測定部との間の第１距離が、前記第２位置と前記第２成膜レート測定部との間の第２距離より大きい
ことを特徴とする成膜装置。
【請求項２】
前記第１位置は、前記第１蒸発源の複数のるつぼのうち、成膜に用いられるるつぼが配置される位置である
ことを特徴とする請求項１に記載の成膜装置。
【請求項３】
前記第２位置は、前記第１蒸発源の前記複数のるつぼのうち、次に成膜に用いられるるつぼが配置される位置である
ことを特徴とする請求項２に記載の成膜装置。
【請求項４】
前記第２位置に配置されたるつぼは、前記成膜に用いられるるつぼが成膜に用いられる期間の少なくとも一部の期間中に予熱される
ことを特徴とする請求項３に記載の成膜装置。
【請求項５】
前記第２位置に配置されたるつぼが予熱される期間は、前記成膜に用いられるるつぼが成膜に用いられる期間よりも短い
ことを特徴とする請求項４に記載の成膜装置。
【請求項６】
前記第１蒸発源は、回転することが可能である
ことを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載の成膜装置。
【請求項７】
前記第１カバー手段は、前記第１位置に対応する位置に設置された第１開口部と、前記第２位置から前記第２成膜レート測定部に向かう経路上に設けられた第２開口部とを含むことを特徴とする請求項１〜６のいずれか一項に記載の成膜装置。
【請求項８】
前記第１可動式開閉手段は、前記第１蒸発源の前記第１位置を覆う第１閉鎖位置と、前記第１蒸発源の前記第１位置を開放する第１開放位置との間を移動可能であり、
前記第１開放位置と前記第１位置との間の距離が、前記第１閉鎖位置と前記第１位置との間の距離より大きい
ことを特徴とする請求項１〜７のいずれか一項に記載の成膜装置。
【請求項９】
複数のるつぼを含む第２蒸発源をさらに有し、
第２蒸発源の第３位置に向けて設置された第３成膜レート測定部と、
前記第３位置に対応する位置に設置された第２可動式開閉手段と、
をさらに含み、
前記第１距離は、前記第１位置と前記第３成膜レート測定部との間の距離である第３距離より大きい
ことを特徴とする請求項１〜８のいずれか一項に記載の成膜装置。
【請求項１０】
前記第２距離は前記第３距離より小さい
ことを特徴とする請求項９に記載の成膜装置。
【請求項１１】
前記第２蒸発源の第４位置に向けて設置された第４成膜レート測定部と、
前記第４位置に対応する位置に設置され、前記容器に固定されるように設置される第２カバー手段と、
をさらに含み、
前記第１距離は、前記第１位置と前記第４成膜レート測定部との間の第４距離より小さい
ことを特徴とする請求項９または１０に記載の成膜装置。
【請求項１２】
前記第３位置は、前記第２蒸発源の複数のるつぼのうち、成膜に用いられるるつぼが配置される位置であり、
前記第４位置は、前記第２蒸発源の前記複数のるつぼのうち、次に成膜に用いられるるつぼが配置される位置であり、
前記第４位置に配置されるるつぼは、前記成膜に用いられるるつぼが成膜に使用される期間の少なくとも一部の期間中に予熱される
ことを特徴とする請求項１１に記載の成膜装置。
【請求項１３】
前記第２蒸発源は、回転することが可能である
ことを特徴とする請求項９〜１２のいずれか一項に記載の成膜装置。
【請求項１４】
前記第１可動式開閉手段は、前記第１蒸発源の前記第１位置を覆う第１閉鎖位置と、前記第１蒸発源の前記第１位置を開放する第１開放位置との間を移動可能であり、
前記第１開放位置と前記第３位置との間の距離が、前記第１閉鎖位置と前記第３位置との間の距離より大きい
ことを特徴とする請求項９に記載の成膜装置。
【請求項１５】
請求項１〜１４のいずれか一項に記載の成膜装置を用いて、基板上に成膜材料を成膜する成膜方法。
【請求項１６】
請求項１５の成膜方法を用いて、電子デバイスを製造する方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、成膜装置、成膜方法、及び電子デバイス製造方法に関するものであり、特に、成膜レート測定手段の配置構造に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
最近、フラットパネル表示装置として有機ＥＬ表示装置（有機ＥＬディスプレイ）が脚光を浴びている。有機ＥＬ表示装置は、自発光ディスプレイであり、応答速度、視野角、薄型化などの特性が液晶パネルディスプレイより優れており、モニタ、テレビ、スマートフォンに代表される各種の携帯端末などで既存の液晶パネルディスプレイを早いスピードで代替している。また、自動車用ディスプレイ等にも、その応用分野を広げている。
【０００３】
有機ＥＬ表示装置を構成する有機発光素子（有機ＥＬ素子：ＯＬＥＤ）は、２つの向かい合う電極（カソード電極、アノード電極）の間に発光を起こす有機物層が形成された基本構造を持つ。有機発光素子の有機物層と金属電極層は、成膜装置において、成膜材料が収容された蒸発源を加熱し、成膜材料を蒸発させて、成膜材料の蒸発粒子を画素パターンが形成されたマスクを介して基板に堆積させることで製造される。
【０００４】
特に、金属電極層を基板に成膜するための成膜装置の蒸溌源７００は、図８に示すように、複数のるつぼ７１０〜７７０が円周上に配置され、複数のるつぼのうち蒸着位置にあるるつぼ７１０から電極材料が蒸発し、基板に成膜が行われる。蒸着位置のるつぼ７１０内の成膜材料が消耗すると、蒸発源７００が回転して、予熱位置にあったるつぼ７６０が蒸着位置に移動することで、持続的に成膜が行われる（特許文献１）。
【０００５】
成膜装置では、基板に成膜された成膜材料の厚さ及び成膜レートを測定及び制御するために、水晶振動子モニタを使う。すなわち、成膜装置においては、水晶振動子の共振周波数と水晶振動子の電極上に堆積される成膜材料の厚さとの関係を利用して、基板上に成膜される成膜材料の厚さ及び成膜レートを算出する。
ところが、水晶振動子の電極上に所定の厚さ以上に成膜材料が堆積すると、水晶振動子の共振振動が不安定となり、水晶振動子の共振周波数から膜厚を測定するのが不可能になる。このような現象が生じれば、水晶振動子の寿命が来たと判定して、水晶振動子を切り替える。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００６−２４９５７５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
金属電極層を基板に成膜するための成膜装置では、蒸着位置にあるるつぼ７１０と予熱位置にあるるつぼ７６０のそれぞれに対して、蒸発レートあるいは成膜レートを監視するために、蒸着位置監視用の水晶振動子モニタと予熱位置監視用の水晶振動子モニタを設置する。
【０００８】
ところで、蒸着位置監視用の水晶振動子モニタが予熱位置監視用の水晶振動子モニタより蒸発源のるつぼの成膜レートを監視する時間が長いので、蒸着位置監視用の水晶振動子の電極上に堆積される成膜材料の厚さが所定の厚さに達する時間が予熱位置監視用の水晶振動子の場合より短い。そのため、蒸着位置監視用の水晶振動子モニタが予熱位置監視用
の水晶振動子モニタより早く寿命が来ることとなる。これにより、蒸着位置監視用の水晶振動子モニタの交換周期が相対的に短くなる課題があった。
【０００９】
本発明は上記課題に鑑み、蒸着位置監視用の成膜レート測定部の交換周期の短縮を抑制するための技術を提供することを主な目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の第１態様による成膜装置は、真空容器と、前記真空容器内に設置され、それぞれが複数のるつぼを含む複数の蒸発源と、前記複数の蒸発源のうち、第１蒸発源の第１位置に向けて設置された第１成膜レート測定部と、前記第１蒸発源の第２位置に向けて設置された第２成膜レート測定部と、前記第１位置に対応する位置に設置された第１可動式開閉手段と、前記第２位置に対応する位置に設置され、前記真空容器に固定されるように設置される第１カバー手段とを含み、前記第１位置と前記第１成膜レート測定部との間の第１距離が、前記第２位置と前記第２成膜レート測定部との間の第２距離より大きいことを特徴とする。
本発明の第２態様による成膜方法は、本発明の第１態様による成膜装置を用いて基板上に成膜材料を成膜することを特徴とする成膜方法。
本発明の第３態様による電子デバイス製造方法は、本発明の第２態様による成膜方法を用いて電子デバイスを製造することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、蒸着位置監視用の成膜レート測定部の交換周期の短縮を抑制するための技術を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】図１は、本発明の一実施例による電子デバイスの製造ラインの一部の模式図である。
【図２】図２は、本発明の一実施例による成膜装置の模式図である。
【図３】図３は、本発明の一実施例による成膜装置の蒸発源の模式図である。
【図４】図４は、本発明の一実施例による防着部材の構造を示す模式図である。
【図５】図５は、本発明の一実施例による成膜レート測定手段の構造を示す模式図である。
【図６】図６は、本発明の一実施例による成膜レート測定部と蒸発源の配置構造を示す模式図である。
【図７】図７は、有機ＥＬ表示装置の構造を示す模式図である。
【図８】図８は、金属電極層の成膜装置に使われる蒸発源の一例を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、図面を参照しつつ本発明の好適な実施形態及び実施例を説明する。ただし、以下の実施形態及び実施例は本発明の好ましい構成を例示的に示すものにすぎず、本発明の範囲はそれらの構成に限定されない。また、以下の説明における、装置のハードウェア構成及びソフトウェア構成、処理フロー、製造条件、寸法、材質、形状などは、特に特定的な記載がないかぎりは、本発明の範囲をそれらのみに限定する趣旨のものではない。
【００１４】
本発明は、基板の表面に各種材料を堆積させて成膜を行う装置に適用することができ、真空蒸着によって所望のパターンの薄膜（材料層）を形成する装置に望ましく適用することができる。基板の材料としては、ガラス、高分子材料のフィルム、金属などの任意の材料を選択することができ、基板は、例えば、ガラス基板上にポリイミドなどのフィルムが積層された基板であってもよい。また、成膜材料としても、有機材料、金属性材料（金属
、金属酸化物など）などの任意の材料を選択してもよい。なお、以下の説明において説明する真空蒸着装置以外にも、スパッタ装置やＣＶＤ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｖａｐｏｒ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）装置を含む成膜装置にも、本発明を適用することができる。本発明の技術は、具体的には、有機電子デバイス（例えば、有機ＥＬ素子、薄膜太陽電池）、光学部材などの製造装置に適用可能である。その中でも、成膜材料を蒸発させてマスクを介して基板に蒸着させることで有機ＥＬ素子を形成する有機ＥＬ素子の製造装置は、本発明の好ましい適用例の一つである。
【００１５】
＜電子デバイスの製造装置＞
図１は、電子デバイスの製造装置の一部の構成を模式的に示す平面図である。
図１の製造装置は、例えば、スマートフォン用の有機ＥＬ表示装置の表示パネルの製造に用いられる。スマートフォン用の表示パネルの場合、例えば、４．５世代の基板（約７００ｍｍ×約９００ｍｍ）や６世代のフルサイズ（約１５００ｍｍ×約１８５０ｍｍ）又はハーフカットサイズ（約１５００ｍｍ×約９２５ｍｍ）の基板に、有機ＥＬ素子の形成のための成膜を行った後、該基板を切り抜いて複数の小さなサイズのパネルを製造する。電子デバイスの製造装置は、一般的に、複数のクラスタ装置１と、クラスタ装置の間を繋ぐ中継装置とを含む。
【００１６】
クラスタ装置１は、基板Ｓに対する処理（例えば、成膜）を行う複数の成膜装置１１と、使用前後のマスクＭを収納する複数のマスクストック装置１２と、その中央に配置される搬送室１３と、を具備する。搬送室１３は、図１に示すように、複数の成膜装置１１およびマスクストック装置１２のそれぞれと接続されている。
【００１７】
搬送室１３内には、基板ＳおよびマスクＭを搬送する搬送ロボット１４が配置されている。搬送ロボット１４は、上流側に配置された中継装置のパス室１５から成膜装置１１へと基板Ｓを搬送する。また、搬送ロボット１４は、成膜装置１１とマスクストック装置１２との間でマスクＭを搬送する。搬送ロボット１４は、例えば、多関節アームに、基板Ｓ又はマスクＭを保持するロボットハンドが取り付けられた構造を有するロボットである。成膜装置１１（蒸着装置とも呼ぶ）では、蒸発源に収納された成膜材料がヒータによって加熱されて蒸発し、マスクを介して基板上に成膜される。搬送ロボット１４との基板Ｓ／マスクＭの受け渡し、基板ＳとマスクＭの相対位置の調整（アライメント）、マスクＭ上への基板Ｓの固定、成膜（蒸着）などの一連の成膜プロセスは、成膜装置１１によって行われる。
【００１８】
マスクストック装置１２には、成膜装置１１での成膜工程に使われる新しいマスクと、使用済みのマスクとが、二つのカセットに分けて収納される。搬送ロボット１４は、使用済みのマスクを成膜装置１１からマスクストック装置１２のカセットに搬送し、マスクストック装置１２の他のカセットに収納された新しいマスクを成膜装置１１に搬送する。
【００１９】
クラスタ装置１には、基板Ｓの流れ方向において上流側からの基板Ｓを当該クラスタ装置１に伝達するパス室１５と、当該クラスタ装置１で成膜処理が完了した基板Ｓを下流側の他のクラスタ装置に伝えるためのバッファー室１６が連結される。搬送室１３の搬送ロボット１４は、上流側のパス室１５から基板Ｓを受け取って、当該クラスタ装置１内の成膜装置１１の一つ（例えば、成膜装置１１ａ）に搬送する。また、搬送ロボット１４は、当該クラスタ装置１での成膜処理が完了した基板Ｓを複数の成膜装置１１の一つ（例えば、成膜装置１１ｂ）から受け取って、下流側に連結されたバッファー室１６に搬送する。
【００２０】
バッファー室１６とパス室１５との間には、基板の向きを変える旋回室１７が設置される。旋回室１７には、バッファー室１６から基板Ｓを受け取って基板Ｓを１８０°回転させ、パス室１５に搬送するための搬送ロボット１８が設けられる。これにより、上流側の
クラスタ装置と下流側のクラスタ装置で基板Ｓの向きが同じくなり、基板処理が容易になる。
パス室１５、バッファー室１６、旋回室１７は、クラスタ装置の間を連結する、いわゆる中継装置であり、クラスタ装置の上流側及び／又は下流側に設置される中継装置は、パス室、バッファー室、旋回室のうち少なくとも１つを含む。
【００２１】
成膜装置１１、マスクストック装置１２、搬送室１３、バッファー室１６、旋回室１７などは、有機発光素子の製造の過程で、高真空状態に維持される。パス室１５は、通常低真空状態に維持されるが、必要に応じて高真空状態に維持されてもよい。
【００２２】
本実施例では、図１を参照して、電子デバイスの製造装置の構成について説明したが、本発明はこれに限定されず、他の種類の装置やチャンバーを有してもよく、これらの装置やチャンバー間の配置が変わってもよい。
例えば、本発明は、基板ＳとマスクＭを、成膜装置１１ではなく、別の装置またはチャンバーで合着させた後、これをキャリアに乗せて、一列に並んだ複数の成膜装置を通して搬送させながら成膜工程を行うインラインタイプの製造装置にも適用することができる。
【００２３】
＜成膜装置＞
以下、図２から図５を参照して、本発明の一実施形態に係る成膜装置について説明する。
【００２４】
図２は、成膜装置、特に、金属電極層を成膜するのに使われる金属性成膜材料の成膜装置１１の構成を模式的に示す断面図である。
成膜装置１１は、真空容器２０と、基板保持ユニット２１と、マスク保持ユニット２２と、蒸発源２３を備える。真空容器２０の内部は、真空などの減圧雰囲気、あるいは、窒素ガスなどの不活性ガス雰囲気に維持される。ここで「真空」という用語は、成膜に応じて必要な真空度を満たした状態を指し、ここで言う「真空容器」も容器内部を成膜に必要な雰囲気に保つことができるものを指す。
【００２５】
図２に示すように、真空容器２０の内部の上部には、基板保持ユニット２１とマスク保持ユニット２２とが設けられ、真空容器２０の内部の下部または底面には、蒸発源２３が設置される。
基板保持ユニット２１は、搬送室１３の搬送ロボット１４から受け取った基板Ｓを保持する手段であり、基板ホルダとも呼ぶ。
マスク保持ユニット２２は、真空容器２０内に搬入されたマスクＭを保持する手段であり、基板保持ユニット２１の下方に設置される。マスク保持ユニット２２にはマスクＭが載置される。マスクＭは、基板Ｓ上に形成される薄膜パターンに対応する開口パターンを有する。
【００２６】
成膜時には、例えば、基板保持ユニット２１がマスク保持ユニット２２に対して相対的に下降し、基板保持ユニット２１によって保持された基板ＳがマスクＭ上に載置される。また、真空容器２０の上部（外部）から導入された回転シャフト２４によって、基板保持ユニット２１及びマスク保持ユニット２２が一緒に回転することで、マスクＭ及びマスクＭの上に載置された基板Ｓが回転する。これによって、基板Ｓ上に金属性成膜材料を均一な厚さで成膜することができる。
【００２７】
蒸発源２３は、基板に成膜される成膜材料が収納されるるつぼ２３１と、るつぼ２３１を加熱するためのヒータ（不図示）と、を含む。
金属性成膜材料の成膜装置１１の蒸発源２３は、図３に示すように、複数設けられ、各蒸発源２３は複数のるつぼ（収納部）２３１を含む。一つの蒸発源２３に含まれるるつぼ
２３１の数は、通常、５個あるいは７個であり、それぞれの蒸発源２３は回転駆動機構（不図示）によって回転（例えば、自転）して、るつぼ２３１を所望の位置に移動させることができる。そのため、金属性成膜材料の成膜装置１１の蒸発源２３をリボルバ（ｒｅｖｏｌｖｅｒ）とも称する。
【００２８】
成膜の際には、複数の蒸発源２３（２３ａ，２３ｂ）それぞれの蒸着位置２３２（２３２ａ，２３２ｂ、成膜位置）にあるるつぼ２３１をヒータによって高温に加熱して、るつぼ２３１内に収納された成膜材料を蒸発させ、基板１０に成膜する。蒸着位置２３２に来たるつぼ２３１を加熱し始めた後、適切な時点で、予熱位置２３７（２３７ａ，２３７ｂ）にあるるつぼ２３１を予熱し始める。予熱位置２３７は、次に蒸着位置２３２に移動し、成膜に用いられるるつぼ２３１が予め加熱される位置である。予熱の開始時点は、蒸着位置２３２のるつぼ２３１の成膜材料がなくなる前に、予熱位置２３７のるつぼ２３１からの蒸発レート（あるいは予熱位置２３７にあるるつぼ２３１が蒸着位置２３２に移動したときに当該るつぼによって基板Ｓ上に成膜される膜の成膜レート、以下同様である）が所定値に到達することができるように設定される。つまり、予熱位置２３７のるつぼは、蒸着位置２３２のるつぼが成膜に使用される期間の少なくとも一部の期間中に予熱される。
【００２９】
蒸着位置２３２のるつぼ２３１内の成膜材料がなくなると、蒸発源２３を回転（例えば、自転）駆動して、蒸着位置２３２にあったるつぼ２３１を蒸着後位置２３４に移動させ、予熱位置２３７にあったるつぼ２３１を蒸着位置２３２に回転移動させる。予熱位置２３７は、次に蒸着位置２３２に移動するるつぼを予め加熱しておく位置であり、このように、次に蒸着位置２３２に移動するるつぼを予め加熱しておくことで、蒸着位置２３２に移動された後に当該るつぼを加熱するためにかかる時間を減らすことができ、全体的な成膜時間を短縮することができる。
【００３０】
蒸着位置２３２と予熱位置２３７は、当該位置のるつぼが互いに熱干渉しないように、一個飛ばしの関係にあるように設定する。このようにして、蒸発源２３内のすべてのるつぼ２３１の成膜材料が消耗するまで蒸発源２３ａ，２３ｂそれぞれを回転させながら成膜を行う。
【００３１】
蒸着位置２３２にあるるつぼだけではなく予熱位置２３７や蒸着後位置２３４にあるるつぼも相対的に温度が高く維持されるので、予熱位置２３７や蒸着後位置２３４にあるるつぼからも成膜材料が蒸発されるが、これら位置（２３７，２３４）のるつぼから蒸発した成膜材料が基板Ｓまたは真空容器２０内の他の部品に向かって飛散することを抑制するため、防着部材（カバー手段）２５をそれぞれの蒸発源２３上に設ける。例えば、本実施例に係る防着部材２５は、第１蒸発源２３ａ上に設けられた第１防着部材２５ａ（第１カバー手段）と、第２蒸発源２３ｂ上に設置された第２防着部材２５ｂ（第２カバー手段）とを含む。第１防着部材は第１予熱位置（後述）に位置するるつぼと基板との間に配置されており、第２防着部材は第２予熱位置（後述）に位置するるつぼと基板との間に配置されている。
【００３２】
また、防着部材２５は、成膜装置１１の真空容器２０に固定されるように設置される。本発明の一実施例による防着部材２５は、図４に示すように、蒸発源２３の蒸着位置２３２に対応する位置に第１開口２５１を有する。これにより、蒸着位置２３２に来たるつぼ２３１から蒸発された成膜材料の粒子が基板に向かって飛ぶことができる。
【００３３】
また、防着部材２５は、予熱位置２３７のるつぼ２３１からの蒸発粒子が基板Ｓに向かって飛ぶことを防止するとともに、予熱位置２３７のるつぼ２３１からの蒸発レートを測定するために、予熱位置２３７のるつぼ２３１からの蒸発粒子が成膜レート測定手段２７
に到達することができるように構成される。例えば、防着部材２５は、予熱位置２３７のるつぼから成膜レート測定部２７に向かって飛散する蒸発粒子をガイドするガイド部２５２と、ガイド部２５２に沿って成膜レート測定手段２７に向かって飛散する蒸発粒子が通過することができる第２開口２５３とを有する。すなわち、第２開口２５３は、予熱位置２３７のるつぼ２３１から成膜レート測定手段２７に向かう経路上に設置される。
【００３４】
防着部材２５には予熱位置２３７及び蒸着後位置２３４のるつぼから蒸発した成膜材料が堆積される。本実施例による防着部材２５は、防着部材２５に堆積された成膜材料が反射ないし再蒸発して、真空容器２０内の他の構成部分を汚染させることを低減するために、予熱位置２３７及び／または蒸着後位置２３４に対応する位置に凸部２５４、２５５を形成してもよい。
【００３５】
蒸着位置２３２のるつぼ２３１から蒸発した成膜材料の蒸発粒子が基板Ｓに堆積することを一時的に（例えば、蒸着位置２３２のるつぼ２３１の蒸発レートが所定値に到達するまでに）防ぐために、蒸発源シャッタ（可動式開閉手段）２６がそれぞれの蒸発源２３の上方に回転可能に設置される。例えば、本実施例に係る蒸発源シャッタ２６は、第１蒸発源２３ａの上方に設置された第１蒸発源シャッタ２６ａ（第１可動式開閉手段）と、第２蒸発源２３ｂの上方に設置された第２蒸発源シャッタ２６ｂ（第２可動式開閉手段）とを含む。第１可動開閉手段は第１蒸着位置（後述）に位置するるつぼと基板との間に配置されており、第２可動開閉手段は第２蒸着位置（後述）に位置するるつぼと基板との間に配置されている。
【００３６】
基板Ｓへの成膜が開始する時点で、蒸発源シャッタ２６は、回転移動して、蒸着位置２３２のるつぼ２３１の上方を開放し、蒸着位置２３２のるつぼ２３１からの成膜材料の蒸発粒子が基板Ｓに向かって飛ぶようにする。つまり、蒸発源シャッタ２６は、蒸着位置２３２のるつぼ２３１の上方を防ぐ閉鎖位置（図２の実線）と、蒸着位置２３２のるつぼ２３１からの蒸発粒子が基板に向かって飛散することができるよう退避する開放位置（図２の破線）との間を回動する。
【００３７】
成膜装置１１の真空容器２０内には、複数の蒸発源２３からの成膜材料の蒸発レート、または、成膜材料の粒子が基板Ｓ上に成膜される成膜レートを測定するための複数の成膜レート測定手段２７が設置される。
例えば、第１成膜レート測定手段２７ａは、第１蒸発源２３ａの蒸発レートおよび／または成膜レートを測定し、第２成膜レート測定手段２７ｂは、第２蒸発源２３ｂの蒸発レートおよび／または成膜レートを測定する。
【００３８】
本発明の一実施例によるそれぞれの蒸発レート測定手段２７（２７ａ，２７ｂ）は、蒸着位置２３２のるつぼからの蒸発レート及び／又は基板上への成膜レートを測定するための成膜レート測定部２７１（２７１ａ，２７１ｂ）と、予熱位置２３７のるつぼからの蒸発レートを測定するための成膜レート測定部２７２（２７２ａ，２７２ｂ）とを含む。
例えば、第１成膜レート測定手段２７ａの第１成膜レート測定部２７１ａは、第１蒸発源２３ａにおいて蒸着位置２３２にあるるつぼ２３１の蒸発レートまたは成膜レートを測定し、第１成膜レート測定手段２７ａの第２成膜レート測定部２７２ａは、第１蒸発源２３ａにおいて予熱位置２３７にあるるつぼ２３１の蒸発レートを測定する。
【００３９】
成膜装置は、装置の各構成要素の動作制御や、そのために必要な各種演算、例えば水晶振動子３０から得られる情報に基づく膜厚や成膜レートの算出処理などを行うための、制御部８００を備える。成膜装置ごとに制御部を備えていてもよいし、成膜クラスタごとに制御部を備えていてもよい。制御部８００としては、プロセッサやメモリなどの演算資源を備える情報処理装置や、専用の処理回路を用いてもよい。
【００４０】
本発明の一実施例による成膜レート測定手段２７は、図５の（ａ）に示すような水晶振動子３０を含む。制御部８００は、蒸発源２３からの成膜材料の堆積に応じた水晶振動子３０の共振周波数の変化に基づいて、基板Ｓ上に成膜された成膜材料の膜厚及び成膜レートを間接的に算出する。
【００４１】
水晶振動子３０は、一定の結晶方向に切断された水晶板３１の表面及び裏面に電極膜３２、３３を形成した構造を持つ。
水晶振動子３０に用いられる水晶板３１は、比較的温度特性が優れたＡＴ−カット（ＡＴ−ｃｕｔ）をした水晶を使うことが望ましい。図５の（ａ）に示すように、電極膜３３側の裏面を曲面にし、成膜材料が堆積される電極膜３２側の表面は平面にする方が水晶振動子３０の振動の安定性を高めることができる。
【００４２】
水晶振動子３０の電極膜３２、３３は、アルミニウム（Ａｌ）を主成分とする合金、あるいは、金（Ａｕ）からなることが好ましい。これはアルミニウム合金あるいは金の電極膜３２、３３が成膜材料との密着性がよく、水晶振動子３０の電極膜３２上に堆積された膜が水晶振動子３０の共振振動をよく追従することができるからである。図５の（ａ）では、電極膜３２上に直接成膜材料が堆積することと図示したが、電極膜３２上には電極材料との密着性がもっと良いつつ、成膜材料との境界が連続的に変わる第３の膜（例えば、成膜材料と異なる有機材料）を追加的に形成しても良い。
【００４３】
水晶振動子３０の電極膜３２、３３に交流電圧を印加すると、水晶の圧電特性によって水晶振動子３０は振動し、水晶板の厚さが決まった条件を満たす場合、共振周波数で振動をするようになる。このような水晶振動子３０の共振周波数は、電極膜３２上に堆積された成膜材料の質量変動によって変わる。水晶振動子３０の共振周波数の変動値と成膜材料の質量の変動値との間には以下のような関係式（Ｓａｕｅｒｂｒｅｙ式）が成り立つ。
【数１】
2020139227.tif 000003
ここで、Δｆは、共振周波数の変動値、Δｍは、水晶振動子の電極膜３２上に堆積された成膜材料の質量変動値、ｆは、水晶の基本周波数、μは、水晶のせん断係数（ｓｈｅａｒ  ｍｏｄｕｌｕｓ）、ρＱは、水晶の密度、Ａは、電極面積である。すなわち、水晶振動子３０の電極３２上に成膜材料が堆積されて、その質量が増加するにつれて、水晶振動子３０の共振周波数は小さくなる。
【００４４】
このような関係を利用して、測定された水晶振動子３０の共振周波数の変動値から電極膜３２上に堆積された膜の質量の変動値、さらに膜厚及び成膜レートを求めることができる。
【００４５】
本発明の一実施例による成膜レート測定手段２７のそれぞれの成膜レート測定部は、図５の（ｂ）に示すように、複数の（例えば、１０個の）水晶振動子３０を含む。複数の水晶振動子３０のうち、開口３４に対応する位置にある水晶振動子３０だけが蒸発源２３に露出され、蒸発源２３から飛散してきた成膜材料が堆積される。この間、残りの水晶振動子３０は、蒸発源２３に露出しない状態で維持され、蒸発源２３に露出されていた水晶振動子３０が寿命に達すれば、他の水晶振動子３０を開口３４に対応する位置に、例えば、回転移動させて、同様に膜厚及び成膜レートの測定を続ける。このようにして、成膜レート測定部に含まれた水晶振動子３０のすべてが使用できなくなると、成膜レート測定部を入れ替る。これによって、成膜レート測定部の全体的な寿命を長くすることができ、成膜
レート測定部の交替によって成膜工程が中止される時間を減らすことで、生産ラインの全体的なスループットを増加させることができる。
【００４６】
本発明の一実施例による成膜レート測定部には、図５の（ｂ）に示すように、回転可能なチョッパ３５を用いて、開口３４に対応する位置にある水晶振動子３０に堆積される成膜材料の量を調節することができる。すなわち、開口部３５６を有するチョッパ３５を一定の速度で回転させ、開口３４に対応する位置にある水晶振動子３０が周期的に蒸発源２３から遮られるようにすることによって、当該水晶振動子３０に堆積される成膜材料の量を調節することができる。
【００４７】
＜成膜レート測定手段と蒸発源の相対的な配置構造＞
以下、図６を参照して、本発明の一実施例による成膜レート測定手段２７と蒸発源２３の配置構造について説明する。
【００４８】
図６は、図３に破線で囲んだ第１蒸発源２３ａ及び第２蒸発源２３ｂと、これらの蒸発源２３ａ、２３ｂのそれぞれからの蒸発レートや成膜レートを測定するための第１成膜レート測定手段２７ａ及び第２成膜レート測定手段２７ｂを示す。
【００４９】
本発明の一実施例による成膜装置１１において、複数の蒸発源２３のいずれかの蒸発源、例えば、第１蒸発源２３ａの第１蒸着位置（第１位置、２３２ａ）のるつぼ２３１からの蒸発レート／成膜レートを測定するために、第１蒸発源２３ａの第１蒸着位置２３２ａに向けて設置された第１成膜レート測定手段２７ａの第１成膜レート測定部２７１ａと、第１蒸発源２３ａの第１予熱位置（第２位置、２３７ａ）のるつぼ２３１からの蒸発レート／成膜レートを測定するために、第１蒸発源２３ａの第１予熱位置２３７ａに向けて設置された第１成膜レート測定手段２７ａの第２成膜レート測定部２７２ａは、第１成膜レート測定部２７１ａと第１蒸着位置２３２ａあるいは第１蒸着位置２３２ａのるつぼ２３１との間の距離が、第２成膜レート測定部２７２ａと第１予熱位置２３７ａあるいは第１予熱位置２３７ａのるつぼ２３１との間の距離と異なるように設置される。
【００５０】
例えば、第１成膜レート測定部２７１ａ及び第２成膜レート測定部２７２ａは、第１成膜レート測定部２７１ａと第１蒸着位置２３２ａ又は第１蒸着位置２３２ａのるつぼ２３１との間の距離である第１距離Ａが、第２成膜レート測定部２７２ａと第１予熱位置２３７ａ又は第１予熱位置２３７ａのるつぼ２３１との間の距離である第２距離Ｂより大きくなるように設置される。
【００５１】
このように、第１蒸着位置２３２ａのるつぼ２３１に向けられた第１成膜レート測定部２７１ａを第１予熱位置２３７ａのるつぼ２３１に向けられた第２成膜レート測定部２７２ａより第１蒸発源２３ａの該当位置のるつぼから遠い位置に設置することで、第１蒸着位置２３２ａのるつぼ２３１から蒸発して、第１成膜レート測定部２７１ａに堆積される成膜材料の成膜レートを下げることができる。これは、るつぼから蒸発した成膜材料の粒子の一部は、成膜レート測定部に到達する前に他の粒子との衝突などによって成膜レート測定部まで到達できないからである。第１蒸発源２３ａの第１蒸着位置２３２ａのるつぼ２３１から蒸発した成膜材料の粒子の一部も、第１成膜レート測定部２７１ａに向かって飛ぶ過程で他の粒子との衝突などを起こして脱落するため、実際に第１成膜レート測定部２７１ａに到達する粒子の量が減る。
【００５２】
したがって、第１成膜レート測定部２７１ａが第２成膜レート測定部２７２ａに比べて、第１蒸発源２３ａのるつぼに露出される時間が相対的に長い場合にも、第１成膜レート測定部２７１ａに堆積する成膜材料の成膜レートが、第２成膜レート測定部２７２ａに堆積する成膜材料の成膜レートよりも低いことにより、第１成膜レート測定部２７１ａと第
２成膜レート測定部２７２ａの間の成膜レートの差を縮めることができる。その結果、第１成膜レート測定部２７１ａが第２成膜レート測定部２７２ａより先に寿命に到達し、交換周期が短くなる問題を低減することができ、第１成膜レート測定部２７１ａが第１蒸発源２３ａの第１蒸着位置２３２ａから近い場合に比べて、相対的に長い時間の間、監視を行うことができる。
【００５３】
一方、第１蒸発源２３ａに露出される時間が相対的に短い第２成膜レート測定部２７２ａは、第１蒸発源２３ａの第１予熱位置２３７ａから近くに設置されるので、他の成膜材料の粒子から受ける影響が少ないため、高感度で、第１蒸発源２３ａの第１予熱位置２３７ａのるつぼ２３１の蒸発レートを監視することができる。
【００５４】
図６に示した本発明の一実施例において、第２成膜レート測定手段２７ｂの第３成膜レート測定部２７１ｂと第４成膜レート測定部２７２ｂも、第１成膜レート測定手段２７ａの測定部らと同様に配置される。すなわち、第２蒸発源２３ｂの第２蒸着位置（第３位置、２３２ｂ）に向けられる第３成膜レート測定部２７１ｂと第２蒸発源２３ｂの第２予熱位置（第４位置、２３７ｂ）に向けられる第４成膜レート測定部２７２ｂは、第３成膜レート測定部２７１ｂと第２蒸着位置２３２ｂまたは第２蒸着位置２３２ｂのるつぼ２３１との間の距離が、第４成膜レート測定部２７２ｂと第２の予熱位置２３７ｂまたは第２予熱位置２３７ｂのるつぼ２３１との間の距離より大きくなるように設置される。
【００５５】
さらに、本発明の一実施例において、第１成膜レート測定部２７１ａと第３成膜レート測定部２７１ｂは、第１成膜レート測定部２７１ａと第１蒸着位置２３２ａとの間の第１距離Ａが、第３成膜レート測定部２７１ｂと第１蒸着位置２３２ａとの間の第３距離Ｃより大きくなるように設けられる。つまり、平面上から見た際、第１成膜レート測定部２７１ａと第３成膜レート測定部２７１ｂとの間に第１蒸発源２３ａの第１蒸着位置２３２ａがあり、第１成膜レート測定部２７１ａと第１蒸発源２３ａの第１蒸着位置２３２ａとの間の経路と、第３成膜レート測定部２７１ｂと第２蒸発源２３ｂの第２蒸着位置２３２ｂとの間の経路とが互いに交差することになる。
これにより、第１成膜レート測定部２７１ａと第３成膜レート測定部２７１ｂを連結する方向（例えば、成膜装置１１に搬入される基板Ｓの短辺方向）における成膜装置１１のサイズを小さくすることができる。
【００５６】
また、第２成膜レート測定部２７２ａと第１予熱位置２３７ａとの間の距離である第２距離Ｂが、第３成膜レート測定部２７１ｂと第１蒸着位置２３２ａとの間の距離である第３距離Ｃより短くなるように成膜レート測定部らが設置される。同様に、第４成膜レート測定部２７２ｂと第２予熱位置２３７ｂとの間の距離が、第１成膜レート測定部２７１ａと第２蒸着位置２３２ｂとの間の距離より短くなるように、該当成膜レート測定部らが設置される。
【００５７】
これにより、各蒸発源２３の蒸着位置２３２に向けられた成膜レート測定部が予熱位置２３７に向けられた成膜レート測定部より成膜装置の鉛直方向において高い位置に設置され、蒸発源シャッタ２６の妨害を受けずに蒸発源２３の蒸着位置２３２にあるるつぼ２３１からの蒸発レート／成膜レートを高精度で測定することができる。各成膜レート測定部は、対応する蒸発源シャッタ２６が開放位置にある場合であっても、閉鎖位置にある場合であっても、蒸発レート／成膜レートを測定することができる。
【００５８】
例えば、第１成膜レート測定部２７１ａと第３成膜レート測定部２７１ｂが、第１蒸発源シャッタ２６ａまたは第２蒸発源シャッタ２６ｂの妨害を受けずに、第１蒸発源２３ａの第１蒸着位置２３２ａ又は第２蒸発源２３ｂの第２蒸着位置２３２ｂのるつぼ２３１からの蒸発レート／成膜レートを高精度で測定することができる。
【００５９】
さらに、本発明の一実施例においては、第１成膜レート測定部２７１ａと第１蒸発源２３ａの第１蒸着位置２３２ａとの間の第１距離Ａが、第４成膜レート測定部２７２ｂと第１蒸発源２３ａの第１蒸着位置２３２ａとの間の第４距離Ｄより小さくなるように、該当成膜レート測定部が設置される。
【００６０】
本発明の一実施例において、第１蒸発源シャッタ２６ａは、第１蒸発源シャッタ２６ａの開放位置である第１開放位置と第１蒸発源２３ａの第１蒸着位置２３２ａとの間の距離が、第１蒸発源シャッタ２６ａの閉鎖位置である第１閉鎖位置と第１蒸発源２３ａの第１蒸着位置２３２ａとの間の距離より大きくなるように、第１開放位置と、第１閉鎖位置との間を移動可能である。
同様に、第２蒸発源シャッタ２６ｂは、第２蒸発源シャッタ２６ｂの開放位置である第２開放位置と第２蒸発源２３ｂの第２蒸着位置２３２ｂとの間の距離が、第２蒸発源シャッタ２６ｂの閉鎖位置である第２閉鎖位置と第２の蒸発源２３ｂの第２蒸着位置２３２ｂとの間の距離より大きくなるように、第２開放位置と第２閉鎖位置との間を移動可能である。
【００６１】
本実施例においては、複数の蒸発源２３のうち、第１蒸発源２３ａ及び第２蒸発源２３ｂと、これらの蒸発源からの蒸発レート／成膜レートを測定するための成膜レート測定手段の測定部らとの相対的な配置位置を中心に説明したが、本発明はこれに限定されず、複数の蒸発源２３のうち、第３蒸発源２３ｃ及び第４蒸発源２３ｄと、これらの蒸発源からの蒸発レート／成膜レートを測定するのための成膜レート測定手段の測定部らとの相対的な配置位置も同様に決めることができる。
また、複数の蒸発源２３のうち、第５蒸発源２３ｅにおいても、第５蒸発源２３ｅの蒸着位置に向けられる成膜レート測定部が第５蒸発源２３ｅの予熱位置に向けられる成膜レート測定部より遠い位置に設置されるようにすることが好ましい。
【００６２】
＜電子デバイスの製造方法＞
次に、本実施形態の成膜装置を用いた電子デバイスの製造方法の一例を説明する。以下、電子デバイスの例として有機ＥＬ表示装置の構成及び製造方法を例示する。
まず、製造する有機ＥＬ表示装置について説明する。図７の（ａ）は、有機ＥＬ表示装置６０の全体図であり、図７の（ｂ）は、一画素の断面構造を示している。
【００６３】
図７の（ａ）に示すように、有機ＥＬ表示装置６０の表示領域６１には、発光素子を複数備える画素６２がマトリクス状に複数配置されている。詳細は後で説明するが、発光素子のそれぞれは、一対の電極に挟まれた有機層を備えた構造を有している。なお、ここでいう画素とは、表示領域６１において所望の色の表示を可能とする最小単位を指している。本実施例にかかる有機ＥＬ表示装置の場合、互いに異なる発光を示す第１発光素子６２Ｒ、第２発光素子６２Ｇ、第３発光素子６２Ｂの組合せにより画素６２が構成されている。画素６２は、赤色発光素子と緑色発光素子と青色発光素子の組合せで構成されることが多いが、黄色発光素子とシアン発光素子と白色発光素子の組み合わせでもよく、少なくとも１色以上であれば特に制限されるものではない。
【００６４】
図７の（ｂ）は、図７の（ａ）のＡ−Ｂ線における部分断面模式図である。画素６２は、基板６３上に、第１電極（陽極）６４と、正孔輸送層６５と、発光層６６Ｒ、６６Ｇ、６６Ｂのいずれかと、電子輸送層６７と、第２電極（陰極）６８と、を備える有機ＥＬ素子を有している。これらのうち、正孔輸送層６５、発光層６６Ｒ、６６Ｇ、６６Ｂ、電子輸送層６７が有機層に当たる。また、本実施形態では、発光層６６Ｒは赤色を発する有機ＥＬ層、発光層６６Ｇは緑色を発する有機ＥＬ層、発光層６６Ｂは青色を発する有機ＥＬ層である。発光層６６Ｒ、６６Ｇ、６６Ｂは、それぞれ赤色、緑色、青色を発する発光素
子（有機ＥＬ素子と記述する場合もある）に対応するパターンに形成されている。また、第１電極６４は、発光素子ごとに分離して形成されている。正孔輸送層６５と電子輸送層６７と第２電極６８は、複数の発光素子６２Ｒ、６２Ｇ、６２Ｂと共通で形成されていてもよいし、発光素子毎に形成されていてもよい。なお、第１電極６４と第２電極６８とが異物によってショートするのを防ぐために、第１電極６４間に絶縁層６９が設けられている。さらに、有機ＥＬ層は水分や酸素によって劣化するため、水分や酸素から有機ＥＬ素子を保護するための保護層７０が設けられている。
【００６５】
図７の（ｂ）では正孔輸送層６５や電子輸送層６７が一つの層で示されているが、有機ＥＬ表示素子の構造によって、正孔ブロック層や電子ブロック層を含む複数の層で形成されてもよい。また、第１電極６４と正孔輸送層６５との間には、第１電極６４から正孔輸送層６５への正孔の注入が円滑に行われるようにすることのできるエネルギーバンド構造を有する正孔注入層を形成することもできる。同様に、第２電極６８と電子輸送層６７の間にも電子注入層が形成されことができる。
【００６６】
次に、有機ＥＬ表示装置の製造方法の例について具体的に説明する。
まず、有機ＥＬ表示装置を駆動するための回路（不図示）および第１電極６４が形成された基板６３を準備する。
【００６７】
第１電極６４が形成された基板６３の上にアクリル樹脂をスピンコートで形成し、アクリル樹脂をリソグラフィ法により、第１電極６４が形成された部分に開口が形成されるようにパターニングし絶縁層６９を形成する。この開口部が、発光素子が実際に発光する発光領域に相当する。
【００６８】
絶縁層６９がパターニングされた基板６３を第１の有機材料成膜装置に搬入し、基板保持ユニット２１及び／又は静電チャック（不図示）にて、基板を保持し、正孔輸送層６５を、表示領域の第１電極６４の上に共通する層として成膜する。正孔輸送層６５は真空蒸着により成膜される。実際には、正孔輸送層６５は表示領域６１よりも大きなサイズに形成されるため、高精細なマスクは不要である。
【００６９】
次に、正孔輸送層６５までが形成された基板６３を第２の有機材料成膜装置に搬入し、基板保持ユニット２１及び／又は静電チャックにて保持する。基板とマスクとのアライメントを行い、基板をマスクの上に載置し、基板６３の赤色を発する素子を配置する部分に、赤色を発する発光層６６Ｒを成膜する。
【００７０】
発光層６６Ｒの成膜と同様に、第３の有機材料成膜装置により緑色を発する発光層６６Ｇを成膜し、さらに第４の有機材料成膜装置により青色を発する発光層６６Ｂを成膜する。発光層６６Ｒ、６６Ｇ、６６Ｂの成膜が完了した後、第５の成膜装置により表示領域６１の全体に電子輸送層６７を成膜する。電子輸送層６７は、３色の発光層６６Ｒ、６６Ｇ、６６Ｂに共通の層として形成される。
【００７１】
電子輸送層６７まで形成された基板を金属性成膜材料の成膜装置に移動させて第２電極６８を成膜する。
本発明の一実施例によれば、金属性膜材料の成膜装置において、蒸発源の蒸着位置に向けられた成膜レート測定部を蒸発源の予熱位置に向けられた成膜レート測定部より遠く設置することで、蒸発源の蒸着位置に向けられた成膜レートの測定部の交換周期が短くなることを抑制することができる。
その後プラズマＣＶＤ装置に移動して保護層７０を成膜して、有機ＥＬ表示装置６０が完成する。
【００７２】
絶縁層６９がパターニングされた基板６３を成膜装置に搬入してから保護層７０の成膜が完了するまでは、水分や酸素を含む雰囲気にさらしてしまうと、有機ＥＬ材料からなる発光層が水分や酸素によって劣化してしまうおそれがある。従って、本例において、成膜装置間の基板の搬入搬出は、真空雰囲気または不活性ガス雰囲気の下で行われる。
前記実施例は本発明の一例を示したものであり、本発明は前記実施例の構成に限定されないし、その技術思想の範囲内で適切に変形しても良い。
【符号の説明】
【００７３】
１１：成膜装置
２０：真空容器（容器）
２１：基板保持ユニット
２３：蒸発源
２３ａ：第１蒸発源
２３ｂ：第２蒸発源
２５：防着部材（カバー手段）
２５ａ：第１防着部材（カバー手段）
２５ｂ：第２防着部材（カバー手段）
２６：蒸発源シャッタ（可動式開閉手段）
２６ａ：第１蒸発源シャッタ（可動式開閉手段）
２６ｂ：第２蒸発源シャッタ（可動式開閉手段）
２７：成膜レート測定手段
２３１：るつぼ（収納部）
２３２：蒸着位置
２３２ａ：第１蒸着位置（第１位置）
２３２ｂ：第２蒸着位置（第３位置）
２３７：予熱位置
２３７ａ：第１予熱位置（第２位置）
２３７ｂ：第２予熱位置（第４位置）
２７１、２７２：成膜レート測定部
２７１ａ：第１成膜レート測定部
２７２ａ：第２成膜レート測定部
２７１ｂ：第３成膜レート測定部
２７２ｂ：第４成膜レート測定部
Ａ：第１距離
Ｂ：第２距離
【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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【図８】
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