(57)【要約】      （修正有）【課題】長時間に渡り安定した膜厚測定が可能となり、有機ＥＬ製造装置の連続稼働時間を延長することが出来る水晶発振式膜厚モニタ用センサヘッドを提供する。【解決手段】加熱されたるつぼからの蒸発粒子を検出する水晶振動子と、該水晶振動子を取り付けた水晶振動子ホルダ１０と、該水晶振動子ホルダを覆う金属製のカバー１７と、該カバーと熱的に接続されたモニタ本体と、該モニタ本体に取り付けられた冷却部材とを有し、前記カバーは熱源に近い部分をステンレス鋼１７ａとし、前記モニタ本体と接触する部分をアルミ合金１７ｂとしたことを特徴とする。【選択図】図７
2014070243.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
加熱されたるつぼからの蒸発粒子を検出する水晶振動子と、
該水晶振動子を取り付けた水晶振動子ホルダと、
該水晶振動子ホルダを覆う金属製のカバーと、
該カバーと熱的に接続されたモニタ本体と、
該モニタ本体に取り付けられた冷却部材とを有し、
前記カバーは熱源に近い部分をステンレス鋼とし、前記モニタ本体と接触する部分をアルミ合金としたことを特徴とする水晶発振式膜厚モニタ用センサヘッド。
【請求項２】
請求項１記載の水晶発振式膜厚モニタ用センサヘッドにおいて、
前記カバーはステンレス鋼とアルミ合金の一体成形によって形成されていることを特徴とする水晶発振式膜厚モニタ用センサヘッド。
【請求項３】
請求項１記載の水晶発振式膜厚モニタ用センサヘッドにおいて、
前記ステンレス鋼の先端に爪部を設け、前記アルミ合金の先端に溝部を設けるとともに、
前記溝部に前記爪部を挿入して前記カバーを形成したことを特徴とする水晶発振式膜厚モニタ用センサヘッド。
【請求項４】
請求項３記載の水晶発振式膜厚モニタ用センサヘッドにおいて、
前記ステンレス鋼とアルミ合金をネジで結合したことを特徴とする水晶発振式膜厚モニタ用センサヘッド。
【請求項５】
請求項３記載の水晶発振式膜厚モニタ用センサヘッドにおいて、
水晶振動子ホルダをステンレス鋼とアルミ合金の二層構造としたことを特徴とする水晶発振式膜厚モニタ用センサヘッド。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、水晶発振式膜厚モニタ用センサヘッドに関する。
【背景技術】
【０００２】
有機ＥＬ製造装置などにおける薄膜の膜厚検出方法としては水晶発振式がある。この水晶発振式は、水晶振動子の表面に物質が付着するとその共振振動が変化することを利用して物質の膜厚を測定するものである。
【０００３】
この場合、水晶振動子が蒸着時に発生する熱による影響を受けると水晶振動子の共振周波数が変動し、正確な測定が不可能となって成膜結果に影響を与える。
【０００４】
この問題を解決する従来技術として、例えば特許文献１がある。この従来技術は水晶振動子よりなるモニタの温度をペルチェ素子によって所定の一定温度に保持するようにしたものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開昭６３−７２８７２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
従来の水晶発振式膜厚モニタ用センサヘッドは熱対策として、水冷冷却コイル（冷却機構）を実装するとともに、熱シールド（熱遮蔽カバー）を水晶振動子を覆うように取り付け、成膜工程における輻射熱から水晶振動子を保護していた。
【０００７】
この熱シールドと水晶振動子を納める水晶振動子ホルダはステンレスなどの低熱伝導材料で構成されていた。
【０００８】
しかしながら昨今では、装置の連続稼働時間の長時間化が求められ、それに伴い水晶振動子が輻射熱に曝される時間も長くなっており、より強固な熱保護が必要になっている。
【０００９】
さらに、熱対策として水晶振動子ホルダを冷却すると、未使用時と蒸着時との温度差によりヒートショックと呼ばれる現象が発生し、膜厚測定に悪影響を与える。
【００１０】
また、特許文献１は水晶振動子モニタをペルチェ素子で囲むという手段で水晶振動子の温度上昇を防止したものであるが、構成が複雑になるという問題がある。
【００１１】
そこで本発明の目的は、長時間に渡り安定した膜厚測定が可能となり、有機ＥＬ製造装置の連続稼働時間を延長することが出来る水晶発振式膜厚モニタ用センサヘッドを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記課題を解決するために本発明は、加熱されたるつぼからの蒸発粒子を検出する水晶振動子と、該水晶振動子を取り付けた水晶振動子ホルダと、該水晶振動子ホルダを覆う金属製のカバーと、該カバーと熱的に接続されたモニタ本体と、該モニタ本体に取り付けられた冷却部材とを有し、前記カバーは熱源に近い部分をステンレス鋼とし、前記モニタ本体と接触する部分をアルミニウム合金としたものである。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、長時間に渡り安定した膜厚測定が可能となり、有機ＥＬ製造装置の連続稼働時間を延長することが出来る水晶発振式膜厚モニタ用センサヘッドを提供することができる。
【００１４】
上記した以外の課題、構成及び効果は以下の実施形態の説明により明らかにされる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の実施例に係る蒸発源装置の分解斜視図である。
【図２】本発明の実施例に係る蒸発源装置を備えた薄膜形成装置の断面図である。
【図３】本発明の実施例１に係る蒸発源装置の斜視図である。
【図４】本発明の実施例１に係る水晶振動子の正面図である。
【図５】本発明の実施例１に係る膜厚制御装置の斜視図である。
【図６】本発明の実施例１に係る膜厚制御装置の一部断面を含む斜視図である。
【図７】本発明の実施例１に係る膜厚制御装置の断面図である。
【図８】本発明の実施例２に係る膜厚制御装置の部分断面図である。
【図９】本発明の実施例２に係る膜厚制御装置の部分断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下本発明の実施例について図を参照しながら説明する。
【００１７】
以下、本発明の有機ＥＬデバイス製造装置における実施形態を図１から図７において説明する。
【実施例１】
【００１８】
有機ＥＬデバイス装置は、発光材料層に加え、正孔注入層や輸送層、電子注入層や輸送層、また金属材料など、様々な材料が薄膜で積み重なった多層構造となっている。
【００１９】
図１は本発明の実施例に係る蒸発源装置の分解斜視図である。
【００２０】
図２は本発明の実施例に係る蒸発源装置を備えた薄膜形成装置の断面図である。
【００２１】
図１、図２において、ＥＬ材料の蒸発源装置１は水平な一方向に向かって長く伸びた筐体２（水冷シールドボックス）を備え、この筐体２内部にＥＬ材料３を収納したるつぼ４が矢印方向から納められる。るつぼ４を所定の温度で加熱するための加熱装置５（ヒータ）は図２に示すようにるつぼ４の周囲に取り付けられている。
【００２２】
るつぼ４の前面にはガス放出用板６が取り付けられている。このガス放出用板６には複数のガス放出孔６ａが水平方向に均一に形成されている。このガス放出孔６ａは両端部での間隔距離が中央部の距離よりも近接するように形成されている。
【００２３】
図２において、点線で示した真空チャンバ７内に蒸発源装置１が収納されている。この真空チャンバ７内では有機ＥＬデバイスを製造するガラス板などの被蒸着基板８を保持装置（図示せず）によって直立させて固定している。蒸発源装置１は矢印で示すように、被蒸着基板８に対して上下動するようになっている。蒸発源装置１は上下動しながら被蒸着基板８に対して上記加熱装置５による加熱によってガス状になった有機ＥＬ材料３の蒸発粒子３ａをガス放出孔６ａから噴射するようになっている。これにより、被蒸着基板８の表面上に有機ＥＬ材料３の蒸発粒子３ａが広く蒸着されることになる。
【００２４】
図３は本発明の実施例１に係る蒸発源装置の斜視図である。なお、図３は説明の都合上ガス放出板を外した状態で描いてある。
【００２５】
図３において、上述したように、冷却機構（図示せず）を備えた筐体２の中にるつぼ４が取り付けられている。このるつぼ４の両端には膜厚制御を行うための水晶振動子を備えた膜厚制御装置９（膜厚センサともいう）が設置されている。
【００２６】
上述したように、加熱装置５で所定温度まで加熱されたるつぼ４から噴射される蒸発粒子３ａによって膜厚制御装置９は常に高温に曝されることになる。
【００２７】
ここで、るつぼ４の構成について説明すると、るつぼ４の内部には蒸着する有機ＥＬ材料３を有し、加熱装置５で加熱制御する事で安定した蒸着レートが得られる。るつぼ４の前面には複数のガス放出孔６ａが並んでおり、このガス放出孔６ａから加熱によって蒸発された蒸発粒子３ａが噴射する構造となっている。
【００２８】
次に本実施形態で用いる膜厚制御を行う為の水晶振動子を有する膜厚制御装置の構成を図４、図５、図６にて説明する。
【００２９】
図４は本発明の実施例に係る水晶振動子の正面図である。
【００３０】
図４において、円盤状の水晶振動子ホルダ１０上に直径約２０ｍｍの水晶振動子１１が１２個リング状に取り付けられている。水晶振動子ホルダ１０は水晶振動子１１を電気的に制御する機構を備えている。水晶振動子１１による膜厚制御は、水晶振動子１１に金属膜が付着すると発振周波数が低下することを利用して被蒸着基板８に付着した金属膜の厚さを検出するものである。
【００３１】
したがって上述したように、加熱装置５で所定温度まで加熱されたるつぼ４から噴射される蒸発粒子３ａによって水晶振動子１１は常に高温に曝されることになる。
【００３２】
図５は本発明の実施例に係る膜厚制御装置の部分断面を含む斜視図である。
【００３３】
図５において、水晶発振式膜厚モニタ用センサヘッドを構成する円形の水晶振動子ホルダ１０は回転中心部が低くなるように中心部に向かって傾斜（傾斜角度θ）している。この傾斜面に複数の凹部１２が円周上に均等な距離の間隔で形成されている。この凹部１２の内部には外形が円盤状の水晶振動子１１が挿入される。本実施例では図４に示したように１２個の水晶振動子１１がリング状に取り付けられている。
【００３４】
この複数の水晶振動子１１の上部からはリング状で円錐状に窪んだ面を持った開口部１３を有する押し付け板１４が取り付けられる。水晶振動子１１の表面には電極１５が形成されている。また水晶振動子ホルダ１０の下部には一対の接触式電極板１６を介してヘッダ部の外部に電気的に導かれている。
【００３５】
したがって上述したように、加熱装置５で所定温度まで加熱されたるつぼ４から噴射される蒸発粒子３ａによって押し付け板１４を介して水晶振動子１１は常に高温に曝されることになる。
【００３６】
なお、図示はしていないが、水晶振動子ホルダ１０の凹部１２や押し付け板１４には例えば板バネ等からなる電極が取り付けられている。
【００３７】
図６は本発明の実施例に係る膜厚制御装置の部分断面を含む斜視図である。
【００３８】
図６において、水晶振動子１１が取り付けられた水晶振動子ホルダ１０はカバー１７で覆われている。このカバー１７は水晶振動子１１が配置された傾斜面と一致する傾斜面を有しており、この傾斜面に水晶振動子１１の直径と一致する大きさの供給穴１８が設けられている。
【００３９】
水晶振動子ホルダ１０の中心部には回転シャフト２０が取り付けられている。回転シャフト２０は水晶振動子ホルダ１０の下方にあるモニタ本体２２を貫通している。このモニタ本体２２には冷却配管２３が熱的に接続されている。この冷却配管２３は冷却水を循環させる、いわゆる水冷装置の冷却ジャケットである。
【００４０】
したがって上述したように、加熱装置５で所定温度まで加熱されたるつぼ４から噴射される蒸発粒子３ａによってカバー１７と押し付け板１４とを介して水晶振動子１１は常に高温に曝されることになる。
【００４１】
図７は本発明の実施例に係る膜厚制御装置の断面図である。
【００４２】
図７において、水晶振動子１１を嵌め込んだ水晶振動子ホルダ１０はカバー１７で覆われている。このカバー１７は二種類の金属で構成されており、上部をステンレス鋼１７ａで構成され、下部をアルミ合金１７ｂで構成されたものである。
【００４３】
つまり、図７に示すように、カバー１７の最も高温に曝される部分がステンレス鋼１７ａとなり、このステンレス鋼１７ａと連続してアルミ合金１７ｂとなっている。
【００４４】
そのため熱はステンレス鋼１７ａに蓄積され、蓄積された熱は徐々にアルミ合金１７ｂに移動して広げられる。一方、アルミ合金１７ｂは水冷配管２３によって冷却されたモニタ本体２２と接触しているので徐々に冷やされる。これにより、ステンレス鋼１７ａに蓄積した熱はアルミ合金１７ｂを介して取り除かれることにより、長時間にわたって水晶振動子を熱から保護することができるものである。
【００４５】
つまり、従来のカバー１７がステンレス鋼のみで形成されていたものを、本発明はステンレス鋼に部分的なアルミ合金のエリアを設けたものである。これにより、ステンレス鋼である程度熱を蓄積させおきつつ、モニタ本体による水晶振動子の冷やし過ぎを避ける意味で、アルミ合金とモニタ本体を接触させている。即ち、アルミ合金のエリアでできるだけ常温に近い温度を長時間安定的に維持させて冷却するようにしたものである。
【００４６】
このように本実施例によれば、熱シールドと水晶振動子ホルダを低熱伝導材料であるステンレスと高熱伝導材料であるアルミ合金を組み合わせた構造とすることによって、ステンレス鋼に蓄積された熱をアルミ合金を介して取り除くことで、長時間に渡り水晶振動子を保護することができるものである。
【実施例２】
【００４７】
図８は本発明の実施例２に係る膜厚制御装置の部分断面図である。
【００４８】
図８において、ステンレス鋼１７ａの先端部には爪部１７ｃが設けられている。アルミ合金１７ｂの先端にはステンレス鋼１７ａの爪部１７ｃが挿入される溝部１７ｄが設けられている。
【００４９】
つまり、ステンレス鋼１７ａの爪部１７ｃがアルミ合金１７ｂの溝部１７ｄに挿入されることによって材質の異なるカバー１７を一体的に形成することができる。なお、本実施例にさらに強度を付加するとするならば、図８に示したように爪部１７ｃと溝部１７ｄを貫通するネジ１７ｅを設けても良い。
【実施例３】
【００５０】
図９は本発明の実施例２に係る膜厚制御装置の部分断面図である。
【００５１】
図９において、実施例１ではカバー１７をステンレス鋼とアルミ合金とで形成したが、本実施例では水晶振動子ホルダ１０をステンレス鋼１０ａとアルミ合金１０ｂで構成したものである。
【００５２】
以上のごとく本発明によれば、一旦ステンレス鋼に蓄積された蒸発源装置からの熱は水冷ジャケットによって冷却されたモニタ本体と接触するアルミ合金を介して間接的に取り除かれる。したがって水晶振動子はアルミ合金を介しているため、常温に近い温度で長時間にわたって保護されるため、冷やし過ぎによる温度差によるヒートショックを防止できる。
【符号の説明】
【００５３】
１…蒸発源装置、                          ２…筐体、
３…ＥＬ材料、                            ３ａ…蒸発粒子、
４…るつぼ、                              ５…加熱装置、
６…ガス放出用板、                        ６ａ…ガス放出孔、
７…真空チャンバ、                        ８…被蒸着基板、
９…膜厚制御装置、                        １０…水晶振動子ホルダ、
１０ａ…ステンレス鋼、                    １０ｂ…アルミ合金、
１１…水晶振動子、                        １２…凹部、
１３…開口部、                            １４…押し付け板、
１５…電極、                              １６…接触式電極、
１７…カバー、                            １７ａ…ステンレス鋼、
１７ｂ…アルミ合金、                      １７ｃ…爪部、
１７ｄ…溝部、                            １７ｅ…ネジ、
１８…供給穴、                            ２０…回転シャフト、
２２…モニタ本体、                        ２３…冷却配管。
【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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【図９】
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