(57)【要約】【課題】  バンドラインナップを各成膜工程のような製造プロセスの中途で測定することで、製造条件や製造工程の最適化が迅速に行える有機ＥＬ素子の製造装置を提供する。【解決手段】  成膜手段で成膜される有機ＥＬ素子の各層に対して、所定の波長領域内で波長掃引される単色光を当該層の表面に照射する波長掃引光の照射部と、波長掃引光の照射された被測定層の部位からの反射光又は透過光の少なくとも一方の光量を測定する光量測定部と、波長掃引光の照射部と被測定層の部位との間に設けられたコレクター電極と、波長掃引光の照射光に起因する電流であって、被測定層とコレクター電極との間に流れる電流を測定する電流測定部（２）と、光量測定部と電流測定部の測定結果から被測定層のＨＯＭＯとＬＵＭＯを算出して被測定層の品質を管理する膜品質管理部とを備える。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
真空または不活性ガス雰囲気中で、陽極層、正孔輸送層、有機発光層、電子輸送層、陰極層の各層を少なくとも一層含んで、透明基板上に有機ＥＬ素子となる領域毎に成膜する成膜手段と、
前記成膜手段で成膜される前記各層のうち少なくとも一層に対して、所定の波長領域内で波長掃引される単色光を当該層の表面に照射する波長掃引光の照射部と、
前記波長掃引光の照射された被測定層の部位からの反射光又は透過光の少なくとも一方の光量を測定する光量測定部と、
前記波長掃引光の照射部と前記被測定層の部位との間に設けられたコレクター電極と、
前記波長掃引光の照射光に起因する電流であって、前記被測定層と前記コレクター電極との間に流れる電流を測定する電流測定部と、
前記光量測定部と前記電流測定部の測定結果から被測定層のＨＯＭＯとＬＵＭＯを算出して、前記被測定層の品質を管理する膜品質管理部と、
を備えることを特徴とする有機ＥＬ素子の製造装置。
【請求項２】
前記成膜手段は、さらに前記透明基板に設けられた検査用領域に対して成膜すると共に、
前記波長掃引光の照射部は前記成膜手段で前記検査用領域に成膜される前記各層のうち少なくとも一層に対して、所定の波長領域内で波長掃引された光を当該層の表面に照射することを特徴とする請求項１に記載の有機ＥＬ素子の製造装置。
【請求項３】
さらに、前記被測定層のＨＯＭＯとＬＵＭＯ、並びに前記被測定層の品質目標に基づいて、前記成膜手段に対して前記被測定層の成膜パラメーターの少なくとも一つを変更する被測定層の成膜条件変更部を有することを特徴とする請求項１又は２に記載の有機ＥＬ素子の製造装置。
【請求項４】
さらに、前記被測定層のＨＯＭＯとＬＵＭＯ、並びに前記被測定層の品質目標に基づいて、前記成膜手段に対して前記被測定層に積層される後続の成膜層の成膜パラメーターの少なくとも一つを変更する被測定層の成膜条件変更部を有することを特徴とする請求項１乃至３の何れか１項に記載の有機ＥＬ素子の製造装置。
【請求項５】
前記膜品質管理部は、前記被測定層のＨＯＭＯとＬＵＭＯを用いて、イオン化ポテンシャルの値（ＩＰ）とバンドギャップの値（Ｅｇ）についての下記の式（ｉ）、（ｉｉ）から、バンドラインナップを演算すると共に、
ＨＯＭＯ＝ＩＰ      （ｉ）
ＬＵＭＯ＝ＨＯＭＯ＋Ｅｇ      （ｉｉ）
前記被測定層の品質を前記バンドラインナップで管理することを特徴とする請求項１乃至４の何れか１項に記載の有機ＥＬ素子の製造装置。
【請求項６】
請求項１に記載の有機ＥＬ素子の製造装置による有機ＥＬ素子の製造方法であって、
真空または不活性ガス雰囲気中で、陽極層、正孔輸送層、有機発光層、電子輸送層、陰極層の各層を少なくとも一層含んで、透明基板上に有機ＥＬ素子となる領域毎に成膜するステップと、
成膜される前記各層のうち少なくとも一層の被測定層であって、波長掃引光の照射される前記被測定層又はコレクター電極の少なくとも一方に直流電圧を印加するステップと、
前記被測定層に対して、前記波長掃引される単色光を照射するステップと、
当該波長掃引光を前記被測定層に照射したときに前記コレクター電極と前記被測定層間に流れる電流値を電流測定部で計測するステップと、
前記被測定層から反射した反射光又は前記被測定層を透過した透過光の少なくとも一方を光量測定部で計測するステップと、
前記測定された電流値及び前記反射光又は前記透過光の少なくとも一方の計測光量を用いて、前記被測定層のイオン化ポテンシャル、バンドギャップ及びバンドラインナップの少なくとも一つを算出して、前記被測定層の品質を管理するステップと、
を有することを特徴とする有機ＥＬ素子の製造方法。
【請求項７】
請求項２に記載の有機ＥＬ素子の製造装置による有機ＥＬ素子の製造方法であって、
真空または不活性ガス雰囲気中で、陽極層、正孔輸送層、有機発光層、電子輸送層、陰極層の各層を少なくとも一層含んで、透明基板上に有機ＥＬ素子となる領域毎に成膜すると共に前記透明基板に設けられた検査用領域に対して成膜するステップと、
成膜される前記各層のうち少なくとも一層の被測定層であって、波長掃引光の照射される前記検査用領域の被測定層又はコレクター電極の少なくとも一方に直流電圧を印加するステップと、
前記被測定層に対して、前記波長掃引される単色光を照射するステップと、
当該波長掃引光を前記被測定層に照射したときに前記コレクター電極と前記被測定層間に流れる電流値を電流測定部で計測するステップと、
前記被測定層から反射した反射光又は前記被測定層を透過した透過光の少なくとも一方を光量測定部で計測するステップと、
前記測定された電流値及び前記反射光又は前記透過光の少なくとも一方の計測光量を用いて、前記被測定層のイオン化ポテンシャル、バンドギャップ及びバンドラインナップの少なくとも一つを算出して、前記被測定層の品質を管理するステップと、
を有することを特徴とする有機ＥＬ素子の製造方法。
【請求項８】
反応管内で加熱した基板物質上に、目的とする薄膜の成分を含む原料ガスを供給し、前記基板表面あるいは気相での化学反応により膜を堆積する化学気相成長による成膜手段と、
前記成膜手段で成膜される薄膜に対して、所定の波長領域内で波長掃引される単色光を当該薄膜の表面に照射する波長掃引光の照射部と、
前記波長掃引光の照射された薄膜の部位からの反射光又は透過光の少なくとも一方の光量を測定する光量測定部と、
前記波長掃引光の照射部と前記薄膜の部位との間に設けられたコレクター電極と、
前記波長掃引光の照射光に起因する電流であって、前記薄膜と前記コレクター電極との間に流れる電流を測定する電流測定部と、
前記光量測定部と前記電流測定部の測定結果から前記薄膜のＨＯＭＯとＬＵＭＯを算出して、前記薄膜の品質を管理する膜品質管理部と、
を備えることを特徴とするＣＶＤ薄膜の製造装置。
【請求項９】
請求項８に記載のＣＶＤ薄膜の製造装置によるＣＶＤ薄膜の製造方法であって、
反応管内で加熱した基板物質上に、目的とする薄膜の成分を含む原料ガスを供給し、前記基板表面あるいは気相での化学反応により膜を堆積する化学気相成長により成膜するステップと、
成膜される薄膜に対して、波長掃引光の照射される前記薄膜又はコレクター電極の少なくとも一方に直流電圧を印加するステップと、
前記薄膜に対して、前記波長掃引される単色光を照射するステップと、
当該波長掃引光を前記薄膜に照射したときに前記コレクター電極と前記薄膜間に流れる電流値を電流測定部で計測するステップと、
前記薄膜から反射した反射光又は前記薄膜を透過した透過光の少なくとも一方を光量測定部で計測するステップと、
前記測定された電流値及び前記反射光又は前記透過光の少なくとも一方の計測光量を用いて、前記薄膜のイオン化ポテンシャル、バンドギャップ及びバンドラインナップの少なくとも一つを算出して、前記薄膜の品質を管理するステップと、
を有することを特徴とするＣＶＤ薄膜の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は有機ＥＬ素子の製造装置に関し、特にバンドラインナップ測定装置をプロセス用インライン監視装置として用いた有機ＥＬ素子の製造装置に関する。また、本発明は有機ＥＬ素子の製造方法に関し、特にプロセス用インライン監視としてバンドラインナップ測定方法を用いた有機ＥＬ素子の製造方法に関する。
さらに、本発明はＣＶＤ薄膜の製造装置に関し、特にバンドラインナップ測定装置をプロセス用インライン監視装置として用いたＣＶＤ薄膜の製造装置に関する。また、本発明はＣＶＤ薄膜の製造方法に関し、特にプロセス用インライン監視としてバンドラインナップ測定方法を用いたＣＶＤ薄膜の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
有機ＥＬは、ディスプレイや電子ペーパーはもちろんのこと、次世代の照明デバイスとして期待されている。表１に照明用途における省電力デバイスであるＬＥＤ（Light Emitting Diode）、有機ＥＬ（Organic Electro-Luminescence）、無機ＥＬ（Inorganic Electro-Luminescence）の特性比較を示す。点発光であるＬＥＤに対してＥＬは面発光デバイスである。これまでの照明は、電球などによる点発光光源、蛍光灯などの線発光光源であり、面発光光源であるＥＬはこれまでの照明方法とは異なるものである。その面発光を実現できる高輝度デバイスとしては今のところ有機ＥＬの他はないが、現在、生産コストの問題があり、生産コストが抑えられるインクジェット方式などに適用できる有機材料の探索が行われている。
【表１】
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【０００３】
図１は、従来の有機ＥＬ素子の積層構造の一例を説明する要部断面図である。図において、有機ＥＬ素子は、ガラス基板のような透明基板２０１に、透明性導電膜よりなる陽極層２０２、正孔注入層２０３、正孔輸送層２０４、微量の有機色素をドーパントとして含む有機発光層２０５、電子輸送層２０６、導電性材料からなる陰極層２０７がこの順で積層されている。ここで、正孔注入層２０３は、陽極層２０２から正孔輸送層２０４に正孔を移動する際の抵抗を低減する。また、有機ＥＬ素子の各層２０３〜２０６の膜厚は、例えば１０ｎｍ乃至２００ｎｍ程度であり、特に有機発光層２０５は５０ｎｍ乃至１００ｎｍ程度である。
【０００４】
このように構成された装置においては、陽極層２０２と陰極層２０７の間に直流電圧を印加すると、正孔輸送層２０４では正孔を供給し、電子輸送層２０６は電子を供給する。すると、有機発光層２０５では正孔輸送層２０４からの正孔と電子輸送層２０６からの電子が再結合して、この再結合により発生したエネルギーが有機発光層２０５に含まれる有機色素に吸収されて、発光する。有機発光層２０５にて発光した光は、正孔輸送層２０４、正孔注入層２０３、陽極層２０２、透明基板２０１を順次透過して、透明基板２０１の裏面から出射される。
【０００５】
図２は、有機ＥＬでの発光原理とバンドダイアグラムを示す図で、（ａ）は直流電圧の印加前、（ｂ）は直流電圧の印加後を示している。バンドダイアグラムで重要なパラメーターは、価電子帯上端ＥＶＢＭと伝導帯下端ＥＣＢＭである。価電子帯上端ＥＶＢＭは、分子の場合の最高占有軌道（ＨＯＭＯ）に相当する価電子帯の最上部（Ｖａ１ｅｎｃｅ  Ｂａｎｄ  Ｍａｘｉｍｕｍ，以下ＶＢＭ）のエネルギーである。伝導帯下端ＥＣＢＭは、分子の場合の最低非占有軌道（ＬＵＭＯ）に相当する伝導帯の最底部（Ｃｏｎｄｕｃｔｉｏｎ  Ｂａｎｄ  Ｍｉｎｉｍｕｍ、以下ＣＢＭ）のエネルギーである。また、電子が物質に束縛されなくなるエネルギーが真空準位（Ｅｖａｃ）と呼ばれ、これを電子のエネルギーの原点と定義される。Ｅｖａｃ−ＥＶＢＭは電子親和力（χ）、Ｅｖａｃ−ＥＶＢＭはイオン化ポテンシャル（ＩＰ）と呼ばれる。バンドラインナップは、Ｅｖａｃを基準として、ＥＣＢＭとＥＶＢＭの位置に相当するもので、バンドギャップはＥＣＢＭとＥＶＢＭのエネルギーの差である。金属の場合、バンドギャップがないためにＩＰは仕事関数（ＷＦ）となる。
次に、有機ＥＬでの発光原理を説明する。正孔２０９は陽極層２０２側から注入され、正孔輸送材料のＨＯＭＯを通って、正孔２０９が有機発光層２０５に到達する。また電子２０８は、陽極層２０２側から注入され、電子輸送層ＬＵＭＯを通って、電子２０８が有機発光層２０５に到達する。有機発光層２０５において正孔２０９と電子２０８の励起子が結合しエネルギーを放出し、有機発光層２０５の材料が励起し緩和することで発光が生じる。
【０００６】
各材料のＨＯＭＯ・ＬＵＭＯの位置は、デバイス動作を考える上で重要である。例えば、正孔輸送層２０４（陽極側有機材料）では、そのＨＯＭＯは陽極のＩＰ（イオン化ポテンシャル（ＩＰ：Ionization potential））の値と近いものがよく、そしてＬＵＭＯが有機発光層２０５のＬＵＭＯよりも十分に高い（陰極から流れてくる電子をブロックする）ものがよい。逆に、電子輸送層２０６では、ＬＵＭＯが陰極層２０７の仕事関数と近くかつ有機発光層２０５に電子を注入しやすく、ＨＯＭＯが有機発光層２０５のＨＯＭＯよりも十分に低い（陽極から流れてくる正孔をブロックする）ものがよい。
【０００７】
このように、材料開発においては、構成材料の真空準位を基準としたＨＯＭＯやＬＵＭＯのバンドラインナップが重要である。それぞれの材料の真空準位を基準としたバンドラインナップにおいて、ＨＯＭＯは、有機材料の薄膜のＩＰを測定することにより求められる。有機材料のＩＰは、有機材料が薄膜（アモルファス）または結晶などの固体状態で、有機分子間どうしの相互作用が無機材料と比べ弱いため、個々の有機分子のＨＯＭＯに相当する。また、ＬＵＭＯは、有機材料の薄膜の光学的吸収端（ＵＶ吸収の吸収端）より見積もられた禁止帯幅（バンドギャップ：Band gap）をＨＯＭＯから減じた値を算出し求められる。
【０００８】
従来は、バンドギャップは光の反射や吸収を測定する分光光度計で行い、イオン化ポテンシャルは大気中における光電子収量測定装置または、紫外光電子分光装置で計測を行っていた。イオン化ポテンシャルの計測では、計測装置によっては大気中での計測はできず、真空にしなければならないといった課題があった。また、計測装置が違うことから試料の設置方法や測定環境なども異なり、測定試料が均一ではなく局所的な分布がある場合に、試料の微細構造も含めた意味での同一場所で分光光度計と光電子収量測定装置とで計測するのが困難であるという課題があった。
【０００９】
また、現在、有機ＥＬ素子の製造装置として、例えば特許文献１に開示されたマルチチャンバー型の成膜装置を利用したものや、例えば非特許文献１に開示されたインライン式の成膜装置を利用したものがある。マルチチャンバー型の成膜装置は、製造ラインの長さを短縮できる利点があるが、搬送装置で成膜仕掛品を各チャンバーで出し入れする必要があり、搬送制御が複雑になるため、多品種少量生産に適する。これに対して、インライン式では搬送が簡便で量産に適する。さらに、非特許文献２では、有機ＥＬ素子の作製技術について、試験研究目的の少量作製における概括的な説明がなされている。
【００１０】
他方、特許文献２では、電子写真式のプリンタ等に組み込むライン状の発光素子アレイの製造方法について、インクジェット式やインクを塗布して乾燥する方式が提案されている。特許文献３では、バッチ式で有機ＥＬ素子を製造する場合に好適な製造方法が提案されており、個別の有機ＥＬ素子となる部材をロールに巻いて、ロール毎に有機ＥＬを構成する材料を蒸着して成膜している。
【００１１】
しかし、上記の有機ＥＬ素子の製造方法においては、バンドラインナップを計測する場合に、成膜した半製品の有機ＥＬ素子を当該成膜工程の完了後に計測するしかない。この場合、計測対象品を大気に一度出すことや、その評価のフィードバックをかけるまでに時間がかかり、製造条件や製造工程の最適化に時間が係る課題がある。この課題は、製品の歩留まりを向上させる操業条件が同定されるまでの間に、多量の製品出荷基準に適合しない製造品を生み出すために、製造品の多量廃棄が必要になるという派生的な課題も抱えている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１２】
【特許文献１】ＷＯ２００２／１０４０７９号公報
【特許文献２】特開２０１２−１２４１７６号公報
【特許文献３】特開２０１２−１３４０４３号公報
【非特許文献】
【００１３】
【非特許文献１】堀惠一他６名、「次世代照明の本命・有機ＥＬ照明パネルの開発と量産化」：三菱重工技報  Vol.49, No.1 (2012) p.50-p.55
【非特許文献２】八尋正幸・安達千波矢、「有機ＥＬ素子の基礎及びその作製技術」:材料科学の基礎  Vol.1, No.1, http://www.sigmaaldrich.com/japan/materialscience/ catalog.html  MMB
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
本発明は、有機ＥＬ素子や有機物半導体等のように成膜装置で製造される製造対象品に関して、バンドラインナップを各成膜工程のような製造プロセスの中途で測定することで、製造条件や製造工程の最適化が迅速に行えると共に、製造工程で何らかの不都合を生じた場合にも、迅速に当該不都合の発生を検知して、迅速かつ確実に製品出荷基準に適合する製造品を製造できるようにした有機ＥＬ素子の製造装置及び製造方法を提供することを目的とする。
また本発明は、半導体素子のようなＣＶＤ（化学気相成長、Chemical Vapor Deposition）薄膜の製造装置で製造される製造対象品に関して、バンドラインナップを製造プロセスの中途で測定することで、製造条件や製造工程の最適化が迅速に行えると共に、製造工程で何らかの不都合を生じた場合にも、迅速に当該不都合の発生を検知して、迅速かつ確実に製品出荷基準に適合する製造品を製造できるようにしたＣＶＤ薄膜の製造装置及び製造方法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】
【００１５】
上述の目的を達成するために、本発明の有機ＥＬ素子の製造装置は、例えば図３、図４に示すように、真空または不活性ガス雰囲気中で、陽極層、正孔輸送層、有機発光層、電子輸送層、陰極層の各層を少なくとも一層含んで、透明基板上に有機ＥＬ素子となる領域毎に成膜する成膜手段１００と、成膜手段１００で成膜される前記各層のうち少なくとも一層に対して、所定の波長領域内で波長掃引される単色光を当該層の表面に照射する波長掃引光の照射部（１、４、５）と、波長掃引光の照射された被測定層の部位からの反射光又は透過光の少なくとも一方の光量を測定する光量測定部（５８、７２）と、波長掃引光の照射部と被測定層の部位との間に設けられたコレクター電極（２１）と、波長掃引光の照射光に起因する電流であって、被測定層とコレクター電極との間に流れる電流を測定する電流測定部（２）と、光量測定部と電流測定部の測定結果から被測定層のＨＯＭＯとＬＵＭＯを算出して、被測定層の品質を管理する膜品質管理部１３０とを備えることを特徴とする。
【００１６】
このように構成された装置においては、成膜手段１００は、真空または不活性ガス雰囲気中で、陽極層、正孔輸送層、有機発光層、電子輸送層、陰極層の各層を少なくとも一層含んで、透明基板上に有機ＥＬ素子となる領域毎に成膜する。波長掃引光の照射部（１、４、５）は、成膜手段１００で成膜される有機ＥＬ素子の各層のうち少なくとも一層に対して、所定の波長領域内で波長掃引される単色光を当該層の表面に照射するもので、例えば光源部１、分光器４、光照射部（５、９）で構成される。光源部１は、赤外域の波長、可視光域の波長、紫外域の波長の少なくとも１種類を含む連続光を放射する。分光器４は、光源部１の放射する連続光から、単色のフォトンエネルギーとして単色光を得る。光照射部（５、９）は当該単色光を有機ＥＬ素子の被測定層に照射する。光量測定部（５８、７２）は、波長掃引光の照射された被測定層の部位からの反射光又は透過光の少なくとも一方の光量を測定するものである。反射光測定部５８は、照射光に起因して、被測定層の表面から反射する光を測定するもので、被測定層を含む有機ＥＬ素子が光透過性のない場合に用いられ、また光透過性のある場合にも用いてよい。透過光測定部７２は、被測定層を含む有機ＥＬ素子を透過する光を測定するもので、有機ＥＬ素子が光透過性を有する場合に用いられる。有機ＥＬ素子が半透明の場合には、反射光測定部５８と透過光測定部７２の両方を用いることもできる。電流測定部２は、有機ＥＬ素子とコレクター電極２１との間に流れる電流を測定する。膜品質管理部１３０は、光量測定部と電流測定部の測定結果から被測定層のＨＯＭＯとＬＵＭＯを算出して、被測定層の品質を管理する。
【００１７】
本発明の有機ＥＬ素子の製造装置において、好ましくは、さらに、成膜手段１００は、さらに透明基板に設けられた検査用領域に対して成膜すると共に、波長掃引光の照射部は成膜手段で検査用領域に成膜される有機ＥＬ素子の各層のうち少なくとも一層に対して、所定の波長領域内で波長掃引された光を当該層の表面に照射するとよい。
【００１８】
本発明の有機ＥＬ素子の製造装置において、好ましくは、さらに、被測定層のＨＯＭＯとＬＵＭＯ、並びに被測定層の品質目標に基づいて、成膜手段に対して被測定層の成膜パラメーターの少なくとも一つを変更する被測定層の成膜条件変更部１４２を有するとよい。
【００１９】
本発明の有機ＥＬ素子の製造装置において、好ましくは、さらに、被測定層のＨＯＭＯとＬＵＭＯ、並びに被測定層の品質目標に基づいて、成膜手段に対して被測定層に積層される後続の成膜層の成膜パラメーターの少なくとも一つを変更する被測定層の成膜条件変更部１４２を有するとよい。
【００２０】
本発明の有機ＥＬ素子の製造装置において、好ましくは、膜品質管理部１３０は、被測定層のＨＯＭＯとＬＵＭＯを用いて、イオン化ポテンシャルの値（ＩＰ）とバンドギャップの値（Ｅｇ）についての下記の式（ｉ）、（ｉｉ）から、バンドラインナップ（Ｅｖａｃを基準としたＨＯＭＯ・ＬＵＭＯのエネルギー位置）を演算すると共に、
ＨＯＭＯ＝ＩＰ      （ｉ）
ＬＵＭＯ＝ＨＯＭＯ＋Ｅｇ      （ｉｉ）
被測定層の品質をバンドラインナップで管理するとよい。
【００２１】
上述の目的を達成するために、本方法発明の有機ＥＬ素子の製造方法は、請求項１に記載の有機ＥＬ素子の製造装置による有機ＥＬ素子の製造方法であって、次のステップ（ａ）〜（ｆ）を有することを特徴とする。
（ａ）  真空または不活性ガス雰囲気中で、陽極層、正孔輸送層、有機発光層、電子輸送層、陰極層の各層を少なくとも一層含んで、透明基板上に有機ＥＬ素子となる領域毎に成膜するステップ。
（ｂ）  成膜される有機ＥＬ素子の各層のうち少なくとも一層の被測定層であって、波長掃引光の照射される被測定層又はコレクター電極の少なくとも一方に直流電圧を印加するステップ（Ｓ３０８）。
（ｃ）分光器で分離された特定波長の単色光を被測定層に照射するステップ（Ｓ３１０）。
（ｄ）当該単色光を被測定層に照射したときにコレクター電極と被測定層間に流れる電流値を電流計で計測するステップ（Ｓ３１４）。
（ｅ）被測定層の表面で反射した反射光又は前記被測定層を透過した透過光の少なくとも一方を光量計で計測するステップ（Ｓ３１２）。
（ｆ）測定された電流値及び反射光又は透過光の少なくとも一方の計測光量を用いて、被測定層のイオン化ポテンシャル、バンドギャップ及びバンドラインナップの少なくとも一つを算出して（Ｓ３２４、Ｓ３２６、Ｓ３２８）、被測定層の品質を管理するステップ。
好ましくは、（ｂ）に先立って、反射測定又は透過測定の少なくとも一方に必要なバックグラウンド（dark）スペクトルと参照（ref）スペクトルを取得するステップ（Ｓ３０２、Ｓ３０４）を行うとよい。
ここで、イオン化ポテンシャル又は反射（透過）だけの測定で評価が十分な場合は、どちらかの測定だけでもよい。バンドラインナップ装置は、分光光度計と光電子収量分光装置の機能を有するため、どちらか一方の機能だけでも使用できる。
【００２２】
上述の目的を達成するために、本方法発明の有機ＥＬ素子の製造方法は、請求項２に記載の有機ＥＬ素子の製造装置による有機ＥＬ素子の製造方法であって、次のステップ（ａ）〜（ｆ）を有することを特徴とする。
（ａ）  真空または不活性ガス雰囲気中で、陽極層、正孔輸送層、有機発光層、電子輸送層、陰極層の各層を少なくとも一層含んで、透明基板上に有機ＥＬ素子となる領域毎に成膜すると共に透明基板に設けられた検査用領域に対して成膜するステップ。
（ｂ）  成膜される有機ＥＬ素子の各層のうち少なくとも一層の被測定層であって、波長掃引光の照射される検査用領域の被測定層又はコレクター電極の少なくとも一方に直流電圧を印加するステップ（Ｓ３０８）。
（ｃ）分光器で分離された特定波長の単色光を被測定層に照射するステップ（Ｓ３１０）。
（ｄ）当該単色光を被測定層に照射したときにコレクター電極と被測定層間に流れる電流値を電流計で計測するステップ（Ｓ３１４）。
（ｅ）被測定層の表面で反射した反射光又は被測定層を透過した透過光の少なくとも一方を光量計で計測するステップ（Ｓ３１２）。
（ｆ）測定された電流値及び反射光又は透過光の少なくとも一方の計測光量を用いて、被測定層のイオン化ポテンシャル、バンドギャップ及びバンドラインナップの少なくとも一つを算出して（Ｓ３２４、Ｓ３２６、Ｓ３２８）、被測定層の品質を管理するステップ。
【００２３】
本発明のＣＶＤ薄膜の製造装置は、例えば図２１、図４に示すように、反応管内で加熱した基板物質上に、目的とする薄膜の成分を含む原料ガスを供給し、基板表面あるいは気相での化学反応により膜を堆積する化学気相成長による成膜手段３００と、成膜手段３００で成膜される薄膜に対して、所定の波長領域内で波長掃引される単色光を当該薄膜の表面に照射する波長掃引光の照射部（１、４、５）と、波長掃引光の照射された薄膜の部位からの反射光又は透過光の少なくとも一方の光量を測定する光量測定部（５８、７２）と、波長掃引光の照射部と前記薄膜の部位との間に設けられたコレクター電極（２１）と、波長掃引光の照射光に起因する電流であって、薄膜とコレクター電極との間に流れる電流を測定する電流測定部（２）と、光量測定部と前記電流測定部の測定結果から薄膜のＨＯＭＯとＬＵＭＯを算出して、薄膜の品質を管理する膜品質管理部１３０とを備えることを特徴とする。
【００２４】
本発明のＣＶＤ薄膜の製造方法は、請求項８に記載のＣＶＤ薄膜の製造装置によるＣＶＤ薄膜の製造方法であって、反応管内で加熱した基板物質上に、目的とする薄膜の成分を含む原料ガスを供給し、前記基板表面あるいは気相での化学反応により膜を堆積する化学気相成長により成膜するステップと、成膜される薄膜に対して、波長掃引光の照射される薄膜又はコレクター電極の少なくとも一方に直流電圧を印加するステップと、薄膜に対して、波長掃引される単色光を照射するステップと、当該波長掃引光を薄膜に照射したときにコレクター電極と薄膜間に流れる電流値を電流測定部で計測するステップと、薄膜から反射した反射光又は薄膜を透過した透過光の少なくとも一方を光量測定部で計測するステップと、測定された電流値及び反射光又は透過光の少なくとも一方の計測光量を用いて、薄膜のイオン化ポテンシャル、バンドギャップ及びバンドラインナップの少なくとも一つを算出して、薄膜の品質を管理するステップとを有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００２５】
本発明の有機ＥＬ素子の製造装置によれば、被測定対象試料である有機ＥＬ素子に照射する単色のフォトンエネルギーを掃引し、その際に試料に流れる電流値、試料が不透明の場合には当該試料から反射する光強度を同時測定するので、対象とするバンドラインナップ測定に必要な機能を一つの装置内において光（光量）と電子（電流）を同時測定でき、紫外線の照射により物理的な特性が変化しやすい有機ＥＬ素子の有機化合物の物性測定として適している。なお、被測定対象試料が光透過性を有する材料の場合には、当該試料を透過する光強度を同時測定するが、当該試料から反射する光強度を併せて測定しても良い。
本発明の有機ＥＬ素子の製造装置によれば、有機ＥＬ素子の開発における発光効率や省エネルギーに直結する特性であるバンドラインナップを1回の測定で求めることができ、材料評価がより迅速にかつ正確に行える。また、本発明の有機ＥＬ素子の製造装置によれば、有機ＥＬ素子の製造途中でも、膜質や膜厚などをその場で連続的にモニターすることが可能となり、製造パラメーターの制御などに威力を発揮する。
さらに、本発明のＣＶＤ薄膜の製造装置によれば、MOＣＶＤなどこれまでその場観察手段が限られていたガス系製造装置のその場評価装置として利用でき、ＣＶＤ薄膜の製造途中でも、膜質や膜厚などをその場で連続的にモニターすることが可能となり、製造パラメーターの制御などに威力を発揮する。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】図１は従来の有機ＥＬ素子の積層構造の一例を説明する要部断面図である。
【図２】図２は有機ＥＬでの発光原理とバンドダイアグラムを示す図で、（ａ）は直流電圧の印加前、（ｂ）は直流電圧の印加後を示している。
【図３】図３は本発明の第１の実施形態を示す有機ＥＬ素子の製造装置の要部構成図で、マルチチャンバー型を示している。
【図４】図４は図３の装置に用いられるバンドラインナップ測定装置の一例を示す要部構成図である。
【図５】図５は、図４の装置におけるバンドラインナップ測定装置に測定試料が設置済みの場合に対する、測定手順を説明するフローチャートである。
【図６】図６は図４の装置におけるバンドギャップ演算手順を説明するフローチャートである。
【図７】図７は図４の装置におけるイオン化ポテンシャル演算手順を説明するフローチャートである。
【図８】図８は図３の装置に用いられるバンドラインナップ測定装置の第２の例を示す要部構成図で、ハーフミラー光学系を含む場合を示している。
【図９】図９は図３の装置に用いられるバンドラインナップ測定装置の第３の例を示す要部構成図で、分岐ファイバー光学系を含む場合を示している。
【図１０】図１０は分岐ファイバーの詳細を説明する構成図である。
【図１１】図１１は電極形状と電極配置の関係を示す図で、図８の装置のようなハーフミラー光学系の使用時を示している。
【図１２】図１２は電極形状と電極配置の関係を示した図で、図９の装置のような分岐ファイバー光学系の使用時を示している。
【図１３】図１３は有機ＥＬ製造装置１００で製造される有機ＥＬ素子のバンドラインナップ測定における全体測定の手順を示すフローチャートである。
【図１４】図１４はバックグラウンド・参照スペクトル測定における手順を示すフローチャートである。
【図１５】図１５はイオン化ポテンシャル演算の手順を示すフローチャートである。
【図１６】図１６はバンドギャップ演算の手順を示すフローチャートである。
【図１７】図１７はバンドラインナップ演算の手順を示すフローチャートである。
【図１８】図１８は有機ＥＬ材料の反射測定結果を示す図で、Ｒｕｂｒｅｎｅ、Me-ＴＰＤ、Ａｌｑ３、ＣｕＰｃの其々を示している。
【図１９】図１９は有機ＥＬ材料の光電子収量測定結果を示す図で、Ｒｕｂｒｅｎｅ、Ｍｅ−ＴＰＤ、Ａｌｑ３、ＣｕＰｃの其々を示している。
【図２０】図２０は有機ＥＬ材料のバンドラインナップ値の一例を示す図で、Ｒｕｂｒｅｎｅ、Ｍｅ−ＴＰＤ、Ａｌｑ３、ＣｕＰｃの其々を示している。
【図２１】図２１は本発明の第２の実施形態を示すＣＶＤ薄膜の製造装置の要部構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
以下、本発明における有機ＥＬ素子の製造装置及び有機ＥＬ素子の製造方法を好適に実施した形態について、図面を用いて詳細に説明する。
図３は本発明の第１の実施形態を示す有機ＥＬ素子の製造装置の要部構成図で、マルチチャンバー型を示している。図において、本発明の有機ＥＬ製造装置１００は、ガラス基板２０１上に有機発光層２０５等の成膜工程を行う成膜室１０１と、成膜後のガラス基板２０１上に封止キャップ（図示せず）を設ける封止室１０２とを有し、成膜室１０１及び封止室１０２とは、連絡通路１０３によって連結されている。
【００２８】
成膜室１０１は、搬送ロボット１１０ａを備えた搬送室１１０を中央部に有し、この搬送室１１０から放射状に、ガラス基板２０１をストックする基板ストック室１１１、成膜前のガラス基板２０１に対して洗浄等の前処理を行う前処理室１１２、陽極層２０２、正孔輸送層２０４、有機発光層２０５、電子輸送層２０６、陰極層２０７の各層をガラス基板２０１に蒸着する複数の蒸着室１１３〜１１６、バンドラインナップ測定を行うバンドラインナップ測定室１１７が、それぞれ、所定の間隔を空けて配置されている。中央に配置された搬送室１１０と、基板ストック室１１１及び前処理室１１２及び各蒸着室１１３〜１１６、バンドラインナップ測定室１１７との間には、それぞれ、ガスの流通状態を開閉できるゲートバルブ１１１ａ〜１１７ａが設けられている。また、基板ストック室１１１と外部側には、ガラス基板２０１を搬入する際に内部を大気圧の状態にするためのゲートバルブ１１１ｂ、搬送室１１０と連絡通路１０３との間には、成膜後のガラス基板２０１を封止室１０２側に搬送する際に各空間のガスを連通状態とするゲートバルブ１０３ａが、それぞれ設けられている。
【００２９】
封止室１０２は、搬送ロボット１２０ａを備えた搬送室１２０を中央部に有し、この搬送室１２０から放射状に、予備用に備えられている予備室１２１、ガラス基板２０１上に形成された各層上に封止キャップを設ける封止キャップ固定室１２２、封止キャップをストックするキャップストック室１２３、封止キャップのガラス基板２０１との当接面に貼付されたＵＶ硬化性接着剤を硬化させるためにＵＶ光を照射するＵＶ照射室１２４、封止キャップが設けられたガラス基板２０１を外部に搬出する排出室１２５、ガラス基板２０１上に形成された有機発光層２０５等の各層の状態を検査する検査室１２６が、それぞれ、所定の間隔を空けて配置されている。
【００３０】
中央に配置された搬送室１２０と、予備室１２１、封止キャップ固定室１２２、キャップストック室１２３、ＵＶ照射室１２４、排出室１２５及び検査室１２６との間には、それぞれ、ガスの流通状態を開閉できるゲートバルブ１２１ａ〜１２６ａが設けられている。また、キャップストック室１２３には、封止キャップをキャップストック室１２３内にストックするために搬入する際に内部を大気圧に等しくするためのゲートバルブ１２３ｂが設けられており、また、排出室１２５には、封止キャップが取り付けられたガラス基板２０１を外部に搬出する際に内部を大気圧に等しくするためのゲートバルブ１２５ｂが設けられている。また、成膜室１０１の各室１１０〜１１６、連絡通路１０３、封止室１０２の各室１２０〜１２６には、図示しないガス供給ライン及びガス排出ラインがそれぞれ設けられている。
【００３１】
バンドラインナップ測定室１１７に設けられたバンドラインナップ測定装置は、例えば陽極層２０２、正孔輸送層２０４、有機発光層２０５、電子輸送層２０６、陰極層２０７の各層のＨＯＭＯとＬＵＭＯを算出する。膜品質管理部１３０は、被測定層である有機ＥＬ素子の各蒸着層のＨＯＭＯとＬＵＭＯ、並びにこれから導かれたバンドラインナップを用いて、被測定層の膜品質を管理する。成膜制御コンピュータ１４０は、バンドラインナップ測定装置によって測定した測定値や製品の製造仕様に準拠して、各蒸着室１１３〜１１６における成膜条件を制御するもので、例えば陽極層２０２、正孔輸送層２０４、有機発光層２０５、電子輸送層２０６、陰極層２０７の各層をガラス基板２０１に蒸着する際の温度、圧力、時間、成分の制御を行う。また、製造統括制御コンピュータ（図示せず）によって、各蒸着室１１３〜１１６を含む成膜室１０１の各室１１０〜１１６、封止室１０２の各室１２０〜１２６の内部をそれぞれ所望のガスが充填された所望の圧力状態に調整していると共に、製造途中の各ガラス基板の製造過程や存在する室の位置状態が管理されている。
【００３２】
この有機ＥＬ製造装置１００によって有機ＥＬディスプレイを製造するには、製造統括制御コンピュータを介して、基板ストック室１１１にストックされたガラス基板２０１を搬送室１１０の搬送ロボット１１０ａにより前処理室１１２に搬送して、洗浄や乾燥等の所定の前処理を行なう。次に、ガラス基板２０１を各蒸着室１１３〜１１６に搬送して、各成膜条件に適合する所定のガスが所定圧に充填された条件下において、陽極層２０２、正孔輸送層２０４、有機発光層２０５、電子輸送層２０６、陰極層２０７の各層をガラス基板２０１に順次積層する。この間、製造統括制御コンピュータを介して、搬送室１１０と各室１１１〜１１６との間に設けられたそれぞれのゲートバルブ１１１ａ〜１１６ａを開閉し、図示しないガス供給ライン及びガス排出ラインから所定のガスの導出入が行われて各室のガス圧が調整されるが、ガラス基板２０１が大気に接触しないようになっている。また、バンドラインナップ測定室１１７にて、各蒸着室１１３〜１１６で蒸着された膜のバンドラインナップ測定がなされ、各蒸着室１１３〜１１６の操業状態をインプロセスで監視している。
【００３３】
成膜室１０１にて各層が積層されたガラス基板２０１は、連絡通路１０３を通って、気密の状態を維持したまま、封止室１０２に搬送され、この封止室１０２の搬送室１２０に備えられた搬送ロボット１２０ａにより、検査室１２６に搬送されて成膜工程の完了検査が行われる。成膜工程の完了検査に合格すると、ガラス基板２０１が封止キャップ固定室１２２に搬送されて、キャップストック室１２３にストックされた封止キャップがガラス基板２０１上の所定位置に設けられる。次に、ガラス基板２０１がＵＶ照射室１２４に送られて、ＵＶ硬化性接着剤を硬化させて、封止キャップをガラス基板２０１に封止固定する。そして、封止キャップが設けられて有機発光層２０５等の各層が封止状態になったガラス基板２０１は、排出室１２５から外部に搬出され、有機ＥＬディスプレイが製造される。
【００３４】
有機ＥＬディスプレイに使用される有機発光層２０５は、微量の水分が含まれていれば、ダークスポット発生の原因となるために、水分を含まないチャンバー中で成膜工程を行った後、大気中に取り出すことなく、そのまま水分を含まない状態とされて、各層上を覆うように封止キャップが設けられる。封止キャップは、ガラス基板２０１との接触面にＵＶ硬化性の接着剤が塗布されて、ガラス基板２０１側からＵＶ光が照射されてガラス基板２０１上に固定される。
有機ＥＬディスプレイは、上記のように、水分が除去された状態にて作製される必要があり、その作製の量産性を向上させるためには、大面積のガラス基板を用いて、同時に複数の有機ＥＬディスプレイのための成膜工程を行い、各有機ＥＬディスプレイ毎に封止キャップを設けている。その後、複数の有機ＥＬディスプレイが形成された大面積のガラス基板を、各有機ＥＬディスプレイが形成された部分毎に、各有機ＥＬディスプレイに分断することにより、同時に複数の有機ＥＬディスプレイを製造して、量産が行われている。
【００３５】
＜バンドラインナップ測定装置＞
図４は図３の装置に用いられるバンドラインナップ測定装置の一例を示す要部構成図である。図４において、バンドラインナップ測定装置は、光源部１、電気系測定部２、試料設置部３、分光器４、照射・参照・反射光学系５、透過光学系７、論理制御部８を備えている。なお、光源部１、分光器４、照射光学系５は、有機ＥＬ製造装置１００で成膜される各蒸着層のうちバンドラインナップ測定対象となる層に対して、所定の波長領域内で波長掃引される単色光を当該層の表面に照射する波長掃引光の照射部として機能する。また、バンドラインナップ測定装置と有機ＥＬ製造装置１００とのインターフェイス装置として、膜品質管理部１３０と成膜条件変更部１４２が設けられている。
光源部１は、ハロゲンランプ１２、レンズ１３、重水素光源ランプ１４、レンズ１５を備えている。光源部１は、連続光を放出するものであり、例えばハロゲンランプ１２と重水素光源ランプ１４を組み合わせることにより赤外から紫外の波長帯をカバーできる。光源部１には、補完的にキセノンランプも使うことができる。光源部１では、各ランプから発生する異なる波長帯の光を用いてバンドラインナップを測定することができる。
【００３６】
電気系測定部２は、コレクター電極２１と、試料ホルダー３２に接続された負電圧源Ｖｅｅ２２と電流計２３を備えている。電流計２３は、試料３１とコレクター電極２１と流れる電流を測定する。コレクター電極２１は、照射・反射用光ファイバー５９の先端部と試料３１との間に設けられている。
試料設置部３は、試料３１、試料ホルダー３２、ステージユニット３３、大気・真空容器３４、電気的接続用窓部３６を備えている。試料３１は、有機ＥＬ製造装置１００で成膜される各蒸着層のうちバンドラインナップ測定対象となる層を有するガラス基板２０１である。試料ホルダー３２は、試料３１を保持してバンドラインナップ測定に適した状態に置く。ステージユニット３３は、試料ホルダー３２を置く試料台で、併せて左右前後の平面方向や上下の垂直方向に試料ホルダー３２を移動させる機構も備えている。大気・真空容器３４には、試料３１、試料ホルダー３２、ステージユニット３３が収容されていると共に、照射及び反射用光ファイバー５９の先端部、透過用光ファイバー又はレンズ７１の先端部が収容されている。大気・真空容器に真空ポンプまたは、ガス導入口をつなぐことで、大気・真空容器内の圧力、湿度あるいは雰囲気ガスなどを制御することができる。電気的接続用窓部３６は、試料ホルダー３２と電流計２３とを接続する電気配線を収容する窓で、大気・真空容器３４の圧力及び測定環境を維持する。
【００３７】
分光器４は、内部にミラー４１、４２、４４と回折格子４３を有する。分光器４は、光源部１から入力される赤外域から紫外域の光に対して、分光器内のミラー４１、４２、回折格子４３、並びにミラー４４の経路を経て、入射角度に対して異なる方向に角度を替えることで分光器４から特定の波長の光（単色光）を出力することができる。これらミラーの角度を連続的に変化させることで、単色光の波長掃引がなされる。
光照射部５としての照射・参照・反射光学系５は、レンズ５１、ハーフミラー５２、レンズ５３、５４、５５、筐体部５６、照射及び反射用光ファイバー５９を備えている。また、光照射部５とは独立して、参照光用光量計５７、反射光用光量計５８が設けられている。なお、照射光学系としては、照射・参照・反射光学系５のうち、レンズ５１、ハーフミラー５２、レンズ５３、筐体部５６、照射用光ファイバー５９が対応している。参照光学系としては、レンズ５５と参照光用光量計５７が対応している。反射光学系としてはレンズ５４、反射光用光量計５８、反射用光ファイバー５９が対応している。なお、参照光用光量計５７、反射光用光量計５８としては、ＣＣＤ付きマルチチャンネル分光器（ＣＭＭ）でもよく、また例えば、フォトダイオード（ＰＤ）、サーモパイルを用いてもよい。レンズ５１、５３、５４、５５は、光の集光に用いられるもので、ここでは凸レンズを示しているが、色収差を取り除いたアクロマテックレンズでもよく、要は集光できるものであればよい。
【００３８】
透過光学系７は、透過用光ファイバー７１と透過光用光量計７２を備えている。透過用光ファイバー７１に代えてレンズでもよい。透過光用光量計７２としては、ＣＣＤ付きマルチチャンネル分光器（ＣＭＭ）でもよく、また例えば、フォトダイオード（ＰＤ）、サーモパイルを用いてもよい。
論理制御部８は、電流計２３、参照光用光量計５７、反射光用光量計５８、透過光用光量計７２の各種測定データを記憶する記憶装置８１と、この記憶装置８１から各種測定データを入力して解析する解析装置８２と、記憶装置８１と解析装置８２のデータに基づいて分光器４及び、ステージユニット３３に操作信号を出力する制御装置８３を有する。
膜品質管理部１３０は、図３で説明したものと同一であり、説明を省略する。
成膜条件変更部１４２は、被測定層のＨＯＭＯ、ＬＵＭＯ並びにバンドラインナップ測定値と、被測定層の品質目標に基づいて、有機ＥＬ製造装置１００に対して被測定層の成膜パラメーターの少なくとも一つを変更する。この場合、成膜条件変更部１４２は、有機ＥＬ製造装置１００に対して被測定層に積層される後続の成膜層の成膜パラメーターの少なくとも一つを変更するものでもよい。
【００３９】
このように構成された装置における、光学的並びに電気的信号の同時測定の原理を次に説明する。
光源部１から放出された連続光は、分光器４にて特定の波長の光が選択されて、照射・参照・反射光学系５に送られる。照射・参照・反射光学系５では、ハーフミラー５２によって通過した単色光の一部（数％）を参照光用光量計５７にある方向に反射させ、残りの多くの単色光を照射及び反射用光ファイバー５９へ導く。そして、試料３１で散乱、反射した単色光を反射光用光量計５８に導く。また、試料が光透過性を有する材料の場合は、透過光を透過光学系７の透過光用光量計７２に導く。なお、図４の実施例では、反射用光ファイバー５９と透過用光ファイバー７１を用いているが、光ファイバーを用いないでレンズを使用して構成してもよい。また、試料が光透過性を有しない材料の場合は、バンドラインナップ測定装置において、透過光学系７と透過光用光量計７２を省略しても良い。
【００４０】
電子を効率よく測定するために、試料ホルダー３２に負電圧源Ｖｅｅを接続して、試料に負の電圧として数十〜数百ボルトを印加する。この際、試料直上に設置されたコレクター電極２１はグランド電位にする。また、照射に用いる照射及び反射用光ファイバー５９をグランド電位にすることでコレクター電極２１として用いてもよい。電流計２３は、電圧印加も行えるソースメータを用いることができる。
【００４１】
照射光は、試料に対して垂直位置（Ｚ方向）から照射される。ステージユニット３３は、試料を置く平面を有するＸＹＺステージで、このＸＹＺステージ上に試料ホルダー３２を置いて試料３１を設置し、ステッピングモーター又は手動の制御により設置した試料を保持したまま、光軸に対してＸ，Ｙ、Ｚ軸方向に移動させることができる。これにより、ステージユニット３３の上に置かれた試料ホルダー３２及び試料３１を所定の位置に移動させることができる。また試料ホルダー３２及びステージユニット３３には、透過測定が行えるようにホールおよび、透過光学系が入るスペースが設けられている。
【００４２】
＜測定方法＞
次に、バンドラインナップの測定方法について、図及びフローチャートを用いて説明する。図５は、バンドラインナップ測定装置に測定試料が設置済みの場合に対する、測定手順の一例を示すフローチャートである。
初めに、光源部１から出射する赤外域から紫外域の光のうち、制御装置８３からの制御信号により、分光器４を操作し所望の波長の光だけを単色光として出力する（Ｓ０１）。照射・参照・反射光学系５を用いて、分光器４から出力された単色光の一部を参照光として測定し、その余は照射及び反射光用光ファイバー５９を通じて試料３１に照射する（Ｓ０２）。
【００４３】
次に、光が試料３１に照射されたときに接地グランドから試料に流れる電流値を電流計２３で計測し、同時に試料面で反射した反射光を反射光用光量計５８で計測し、試料が透過性のある材料の時は、透過光を透過光用光量計７２で計測する（Ｓ０３）。測定された電流値及び参照光光量、反射光光量、透過光光量を記憶装置８１に記録する（Ｓ０４）。
ここで、制御装置８３は、最初に設定した測定波長範囲の測定が終了したか否かを判断し（Ｓ０５）、全測定波長による測定が終了していない場合（Ｓ０５において、ＮＯ）、分光器４を操作し、波長を変更する（Ｓ０６）。また、Ｓ０６の処理が終了後は、Ｓ０２に戻り、Ｓ０２以降の処理を行う。
【００４４】
全測定波長による測定が終了した場合（Ｓ０５において、ＹＥＳ）、記憶装置８１に記録された測定結果を解析装置８２に送り、イオン化ポテンシャルを決定し（Ｓ０７）、次にバンドギャップを決定する（Ｓ０８）。その後、イオン化ポテンシャルの値およびバンドギャップの値からバンドラインナップを決定する（Ｓ０９）。
【００４５】
そして、制御装置８３では、測定位置の変更を行うかどうかを判断し（Ｓ１０）、測定位置の変更を行う場合（Ｓ１０において、ＹＥＳ）、ステージユニット３３を操作して測定場所を変更する（Ｓ１１）。また、Ｓ１１の処理が終了後は、Ｓ０１に戻り、Ｓ０１以降の処理を行う。
また、Ｓ１０の処理において、測定位置の変更しない場合（Ｓ１０において、ＮＯ）、測定を終了する。
このように、同一の光源及び光学系を用いて、そして、同一試料で同一の場所の電流値及び光量の測定を同時に行える機能設備を有し、記録した複数の測定結果を解析することにより、バンドラインナップの測定精度を向上させることができる。
【００４６】
＜バンドラインナップの測定例＞
図６は、図５のＳ０８のバンドギャップを決定するアルゴリズムの詳細図で、図４の装置におけるバンドラインナップ演算手順を説明するフローチャートである。図６のバンドギャップ決定アルゴリズムは、得られた反射光量、参照光量または透過光量からバンドギャップを決定するアルゴリズムになる。光量の測定はフォトダイオードを用いる。フォトダイオードは波長によって感度係数が異なるので、感度係数で校正する必要がある。また、測定材料によっては、透過測定ができないものもある。
【００４７】
参照光量（ｒＰＤ）は、測定器の波長感度特性（ｒＳＥＮＳ）を用いて、校正された光量に変換される（Ｓ１０２）。
Ｃ−ｒＰＤ＝ｒＰＤ／ｒＳＥＮＳ        （１）
また、反射光量（ｆＰＤ）は、測定器の波長感度特性（ｆＳＥＮＳ）を用いて、校正された光量に変換される（Ｓ１０４）。
Ｃ−ｆＰＤ＝ｆＰＤ／ｆＳＥＮＳ        （２）
その際、透過光がある場合とない場合によって、解析装置８２での、その後の処理が変わる（Ｓ１０６）。透過光がある場合は、透過光光量（ｔＰＤ）も波長感度係数（ｔＳＥＮＳ）によって校正される（Ｓ１０８）。
Ｃ−ｔＰＤ＝ｔＰＤ／ｔＳＥＮＳ        （３）
次に、解析装置８２は校正透過光量を校正参照光量で割り、透過率（Ｔｒａｎｓ）を求める（Ｓ１１０）。
Ｔｒａｎｓ＝Ｃ−ｔＰＤ／Ｃ−ｒＰＤ        （４）
そして、入射フォトンエネルギーに対する透過率のグラフを作成し（Ｓ１１２）、当該グラフの透過率からバンドギャップが得られる（Ｓ１１４）。
【００４８】
一方、透過光がない場合、校正反射光量と校正参照光量の比を計測し、相対反射率（Ｒｅｆｌ）を求める（Ｓ１１６）。
Ｒｅｆｌ＝Ｃ−ｆＰＤ／Ｃ−ｒＰＤ        （５）
次に、解析装置８２は、Ｋｕｂｅｌｋａ−Ｍｕｎｋ変換を用いて相対反射率から相対吸収率（ａｂｓ）に変換する（Ｓ１１８）。
ａｂｓ＝（１−Ｒｅｆｌ）２／（２ｘＲｅｆｌ）        （６）
そして、解析装置８２は、横軸が照射エネルギー（Ｅ）、縦軸がａｂｓの入射フォトンエネルギーに対するグラフを作成し（Ｓ１２０）、そのグラフの吸収率からバンドギャップが得られる（Ｓ１２２）。
【００４９】
図７は、図５のＳ０７のイオン化ポテンシャルを決定するアルゴリズムの詳細図で、図４の装置におけるイオン化ポテンシャル演算手順を説明するフローチャートである。図７のイオン化ポテンシャル決定アルゴリズムは、参照光量及び電流値からイオン化ポテンシャルを決定するアルゴリズムになる。前述の通り、参照光量測定はフォトダイオードで行っており波長感度補正が必要である。まず波長感度校正を行う（Ｓ２０２）。
Ｃ−ｒＰＤ＝ｒＰＤ／ｒＳＥＮＳ        （７）
そして光子数に変換するために、校正光量Ｃ−ｒＰＤを各波長での光子のエネルギー（Ｅ）で割り相対光子数（ＮＰ）にする（Ｓ２０４）。
【００５０】
ＮＰ＝（Ｃ−ｒＰＤ）／Ｅ        （８）
１光子あたりの収量（ＰＹＳ）にするために、電流値（ＣＩ）を相対光子数で割る（Ｓ２０６）。
ＰＹＳ＝ＣＩ／ＮＰ            （９）
Ｆｏｗｌｅｒ関数で閾値を求めるために、Ｓ２０６で得られた値の平方根を取る（Ｓ２０８）。グラフを作成し（Ｓ２１０）、イオン化ポテンシャルを決定する（Ｓ２１２）。
この２つの値からバンドラインナップを求める。ＨＯＭＯはイオン化ポテンシャルと一致する。ＨＯＭＯはこの値にバンドギャップの値を加算したものとなる。
【００５１】
図８は図３の装置に用いられるバンドラインナップ測定装置の第２の例を示す要部構成図で、ハーフミラー光学系を含む場合を示している。なお、図８において、前述した図４と同一作用をするものには同一符号を付して説明を省略する。
図８のバンドラインナップ測定装置は、図４のバンドラインナップ測定装置の改良型である。電気系測定部２には、さらに正電圧源Ｖｃｃ２４及び電流計２５が設けられている。照射・参照・反射光学系５には、さらに二次光・迷光フィルター６０と集光レンズユニット６１が設けてある。
【００５２】
正電圧源Ｖｃｃ２４は、一端が接地され、他端が電気的接続用窓部３６を介してコレクター電極２１と接続されている。正電圧源Ｖｃｃ２４は、電子を効率よく測定するために、コレクター電極２１に数ボルトから数百ボルトの電圧を印加する。
二次光・迷光フィルター６０は、ノイズとなる二次光や迷光を除去して、信号成分の光からより正確な測定値が得られるようにするもので、分光器４から出力された単色光を透過して、ハーフミラー５２に送る。集光レンズユニット６１は、照射及び反射用光ファイバー５９の先端部に設けられ、照射光を試料３１の表面に集光すると共に、試料表面からの反射光が反射用光ファイバー５９に入射しやすいようにする。
図８のバンドラインナップ測定装置によれば、別々の測定装置で測定する場合における、試料のセッティングなどの測定環境や装置特性の影響が除去でき、高精度なバンドラインナップの測定を実現することができる。
【００５３】
図９は図３の装置に用いられるバンドラインナップ測定装置の第３の例を示す要部構成図で、分岐ファイバー光学系を含む場合を示している。なお、図９において、前述した図４と同一作用をするものには同一符号を付して説明を省略する。
図９のバンドラインナップ測定装置は、図４や図８のバンドラインナップ測定装置における照射・参照・反射光学系の光学部品を分岐ファイバーで置き換えたものである。分岐ファイバー９は、分光器側ファイバー９１、参照光ファイバー９２、反射光ファイバー９３、照射光ファイバー９４、ファイバー分岐部９５で構成される。
【００５４】
図１０は分岐ファイバーの詳細を説明する構成図で、（Ａ）は装置全体図、（Ｂ）は照射光側の端面図、（Ｃ）は参照光側の端面図、（Ｄ）は反射光側の端面図、（Ｅ）は分光器側の端面図である。分光器側ファイバー９１は、分光器４の出口では単色光が直線状に出射するため、分光器４の出射する単色光の分布と適合するようにファイバー縦に配置されている。参照光ファイバー９２は、分光器側ファイバー９１に入射した単色光を、参照光用としてファイバー分岐部９５で分岐して取り出す。反射光ファイバー９３は、一端が反射光を反射光用光量計５８に導くと共に、他端は照射光ファイバー９４とバンドルされて、試料に対向する。照射光ファイバー９４は、照射参照光用以外の照射された単色光を、試料照射用としてファイバー分岐部９５で配置し直して試料に照射する。
このように構成された分岐ファイバーにおいて、試料上で反射した光は、照射光ファイバー９４とバンドルされている反射光ファイバー９３を通り、ファイバー分岐部９５で分岐され、反射光ファイバー９３を通って、反射光用光量計５８へと導かれる。
【００５５】
図１１は電極形状と電極配置の関係を示す図で、図８の装置のようなハーフミラー光学系の使用時を示している。図１１において、（ａ１）はリング状電極の側面図、（ａ２）はリング状電極の平面図、（ｂ１）は短針形電極の側面図、（ｂ２）は短針形電極の平面図、（ｃ１）はメッシュ形電極の側面図、（ｃ２）はメッシュ形電極の平面図を示している。
【００５６】
図１１において、照射及び反射用光ファイバー５９、集光レンズ６１、コレクター電極２１、試料３１の順に垂直方向に位置している。コレクター電極２１は、試料３１の直上に配置されており、電子を計測する
もので、コレクター電極２１と試料３１との距離は、例えば、大気圧下での測定では、１．０ｍｍ以下とすると測定精度と測定作業効率が両立できて好ましいが、電子の平均自由行程を考慮して０．５ｍｍ以下として測定精度を高めてもよい。電極形状としては例えば、照射ビームの光路上で、照射ビーム径を邪魔しないリング状の電極２１ａ、照射ビーム径の一部にかかる短針状の電極２１ｂ、あるいは、照射ビーム径と同程度のメッシュ状の電極２１ｃを用いる。
【００５７】
図１２は電極形状と電極配置の関係を示した図で、図９の装置のような分岐ファイバー光学系の使用時を示している。図１２において、（ａ１）はリング状電極の側面図、（ａ２）はリング状電極の平面図、（ｂ１）は短針形電極の側面図、（ｂ２）は短針形電極の平面図、（ｃ１）はメッシュ形電極の側面図、（ｃ２）はメッシュ形電極の平面図を示している。
【００５８】
このように構成された装置における、有機ＥＬ製造装置１００で製造される有機ＥＬ素子のバンドラインナップ測定方法を次に説明する。
図１３は有機ＥＬ製造装置１００で製造される有機ＥＬ素子のバンドラインナップ測定における全体測定の手順を示すフローチャートである。
初めに、制御装置８３は、透過及び反射測定に必要なバックグラウンド（Ｄａｒｋ）スペクトル及び、参照（Ｒｅｆ）スペクトルをすでに取得しているかどうかを判断する（Ｓ３０２）。取得していなければ、後述のバックグラウンド・参照スペクトル測定フローチャートに従い取得する（Ｓ３０４）。取得していた場合は、有機ＥＬ製造装置１００で成膜される蒸着層を有する有機ＥＬ素子のうち、バンドラインナップ測定の対象となる蒸着段階のガラス基板が、測定試料３１として試料ホルダー３２にセットされる（Ｓ３０６）。試料３１もしくは電極２１あるいは両方に、電圧を印加する（Ｓ３０８）。光源部１から出射する赤外域から紫外域の光のうち、制御装置８３からの制御信号により、分光器４を操作し所望の波長の光だけを単色光として出力する（Ｓ３１０）。分光器４から出力された単色光はハーフミラー５２を含む光学系５または、分岐ファイバー９を用いて、一部は参照光として残りは照射光として、そして試料で反射した光を分離する。参照光用光量計５７、反射光用光量計５８、透過光用光量計７２は、それぞれ参照光、反射光、試料が光透過性を有する材料の場合は透過光の光量を測定する（Ｓ３１２）。
【００５９】
次に、光が試料３１に照射されたときに試料３１とコレクター電極２１間に流れる電流値を電流計２３または、２４で計測する（Ｓ３１４）。測定された電流値及び光量は記憶装置８１に記録される（Ｓ３１６）。
ここで、最初に設定した測定波長範囲の測定が終了したか否かを判断し（Ｓ３１８）、全測定波長による測定が終了していない場合（Ｓ３１８において、ＮＯ）、制御装置８３は分光器４を操作し、単色光の波長を変更して波長掃引する（Ｓ３２２）。また、Ｓ３２２の処理が終了した後は、Ｓ３１２に戻り、Ｓ３１２以降の処理を行う。
【００６０】
全測定波長による測定が終了した場合（Ｓ３１８において、ＹＥＳ）、試料３１もしくはコレクター電極２１あるいは両方に、印加された直流電圧をＯＦＦにする（Ｓ３２０）。記憶装置８１に記録された測定結果が解析装置８２に送られる。解析装置８２は、後述のイオン化ポテンシャル決定フローチャート（Ｓ３２４）、続いてバンドギャップ決定フローチャート（Ｓ３２６）に従い、それぞれの値を決定する。その後、イオン化ポテンシャルの値およびバンドギャップの値から、解析装置８２はバンドラインナップ決定フローチャートによりバンドラインナップを決定する（Ｓ３２８）。
【００６１】
そして、制御装置８３は測定位置の変更を行うかどうかを判断し（Ｓ３３０）、測定位置の変更を行う場合（Ｓ３３０において、ＹＥＳ）、ステージユニット３３を操作して測定場所を変更する（Ｓ３３２）。また、Ｓ３３２の処理が終了した後は、制御装置８３はＳ３１０に戻り、Ｓ３１０以降の処理を行う。
他方、Ｓ３３０の処理において、測定位置の変更しない場合（Ｓ３３０において、ＮＯ）、測定を終了する。
【００６２】
次に、図１４を用いてバックグラウンド・参照スペクトル測定フローチャートについて説明する。
相対透過率及び相対反射率を求めるためには、バックグラウンドスペクトル・参照スペクトルの両方を測定しなければならない。まず、制御装置８３はバックグランド（Ｄａｒｋ）スペクトルを測定するか、それとも参照（Ｒｅｆ）スペクトルのどちらを測定するかを判断する（Ｓ４０２）。バックグランドスペクトルの場合には、試料ホルダー３２には、何もセットしない（Ｓ４０４）。参照スペクトルの場合には、試料ホルダー３２に参照物質をセットする（Ｓ４０６）。その後の操作は同じであり、光源部１から出射する赤外域から紫外域の光のうち、制御装置８３からの制御信号により、分光器１を操作し所望の波長の光だけを単色光として出力する（Ｓ４０８）。参照光用光量計５７、反射光用光量計５８、透過光用光量計７２は、それぞれ参照光、反射光、試料が光透過性を有する材料の場合は透過光の光量を測定する（Ｓ４１０）。測定された光量は記憶装置８１に記録される（Ｓ４１２）。
【００６３】
次に、制御装置８３は、最初に設定した測定波長範囲の測定が終了したか否かを判断し（Ｓ４１４）、全測定波長による測定が終了していない場合（Ｓ４１４において、ＮＯ）、分光器４を操作し、波長を変更する（Ｓ４１６）。また、Ｓ４１６の処理が終了後は、Ｓ４１０に戻り以降の処理を行う。
【００６４】
記憶装置８１は、図１３のフローチャートに従って、波長を走査しながら測定される光量と電流値を記録する。得られたスペクトルから、解析装置８２によってイオン化ポテンシャル決定フローチャート、バンドギャップ決定フローチャートおよびバンドラインナップ決定フローチャートに従ってバンドラインナップを決定する。
【００６５】
図１３のＳ３２４のイオン化ポテンシャル決定フローチャートは、図１５のように参照光量及び電流値からイオン化ポテンシャルを決定する。前述の通り、参照光量測定は、フォトダイオードで行っており波長感度補正が必要である。感度補正は、測定波長ごとにその場で感度補正を行うものと、ある波長を基準にして、測定後補正するものとがある。ここでは、感度補正された光量（Ｃ−ｒＰＤ）とする。解析装置８２は、波長感度校正された光量から、光子数に変換するために、Ｃ−ｒＰＤを各波長での光子のエネルギーで割り相対光子数（ＮＰ）を求める（Ｓ５０２）。
ＮＰ＝（Ｃ−ｒＰＤ）／Ｅ      （１０）
【００６６】
１光子あたりの収量(光電子収量：ＰＹＳ)にするために、解析装置８２は、電流値(ＣＩ)を相対光子数（ＮＰ）で割る（Ｓ５０４）。
ＰＹＳ＝ＣＩ／ＮＰ      （１１）
Ｆｏｗｌｅｒ関数を仮定して閾値を求めるために、Ｓ５０４で得られた値の平方根を取る（Ｓ５０６）。
Ｓ−ＰＹＳ＝（ＰＹＳ）１／２      （１２）
解析装置８２は、横軸を照射エネルギー、縦軸をＳ−ＰＹＳとしてグラフを作成する（Ｓ５０８）。そして、グラフにおける変曲点の位置で接線を引き、バックグラウンドのラインとの交点におけるエネルギーをイオン化ポテンシャルと決定する（Ｓ５１０）。
【００６７】
図１３のＳ３２６のバンドギャップ決定フローチャートは、図１６のように反射測定あるいは、透過測定からバンドギャップを決定する。
解析装置８２は、測定装置に透過測定の設備が取り付けられているか、又は、透過性のある試料かによって透過測定があるかないかを判断する（Ｓ６０２）。透過測定がある場合は、透過測定データ（ＴＭ）からバックグランドデータ（Ｔｄａｒｋ）と参照データ（Ｔｒｅｆ）を用いて相対透過率（ＲＴ）を求める（Ｓ６０４）。
ＲＴ＝（ＴＭ−Ｔｄａｒｋ）／（Ｔｒｅｆ−Ｔｄａｒｋ）    （１３）
その次に、縦軸：ＲＴ、横軸：Ｅのグラフを作成する（Ｓ６２０）。グラフより吸収端を求める（Ｓ６２２）。
【００６８】
透過測定がない場合（Ｓ６０２でＮＯ）は、反射測定データ(ＲＭ)からバックグランドデータ（Ｒｄａｒｋ）と参照データ（Ｒｒｅｆ）を用いて相対反射率（ＲＲ）を求める（Ｓ６０６）。
ＲＲ＝（ＲＭ−Ｒｄａｒｋ）／（Ｒｒｅｆ−Ｒｄａｒｋ）    （１４）
相対反射率ＲＲを求めてからは２つの計算方法を使って吸収係数（ａ）を求めることになる。ＲＲを用いてKramers - Kronig変換を用いて屈折率（ｎ）と消光係数（ｋ）を求める（Ｓ６０８）。そして消光係数を用いて吸収係数（ａ）を求める（Ｓ６１２）。
ａ＝４πｋ／λ      （１５）
ここでλは波長である。
一方で、Kubelka - Munk変換を用いて吸収係数（ａ）を求める（Ｓ６１０）。
ａ／ｓ＝（１−ＲＲ）２／（２ＲＲ）        （１６）
ここで、ｓ＝１とする。なお、Kramers - Kronig変換については、例えば高橋博彰・平石次郎・石井紀彦：分光研究 ２５（３），１５３−１６５，（１９７６）に説明がある。また、Kubelka - Munk変換については、例えば間宮真佐人：分光研究 ２５（３），９９−１１７，（１９７６）に説明がある。
【００６９】
それぞれの変換方法で吸収係数が求まったので、その後の処理は同じになる。直接遷移を仮定した場合、次式の関係より縦軸：（ａＥ）２、横軸：Ｅのグラフを作成する（Ｓ６１４）。
ａ＝Ａ・（Ｅ−Ｅｇ）１／２／Ｅ        （１７）
間接遷移を仮定した場合、次式の関係より縦軸：（ａＥ）１／２、横軸：Ｅのグラフを作成する（Ｓ６１６）。
ａ＝Ｂ・（Ｅ−Ｅｇ）２／Ｅ        （１８）
グラフにおけるもっとも低いエネルギーでの変曲点の位置で接線を引き、バックグラウンドのラインとの交点におけるエネルギーをバンドギャップとする（Ｓ６１８）。それぞれよりバンドギャップが求まるが、測定対象の材料特性などを考慮して、どの値を使用するかを決め、バンドギャップを決定する（Ｓ６２４）。
【００７０】
図１３のＳ３２６のバンドラインナップ決定フローチャートでは、図１７のようにバンドギャップの値とイオン化ポテンシャルの値からバンドラインナップを決定する。まず、バンドギャップ（Ｅｇ）及びイオン化ポテンシャル（ＩＰ）の値を読み込む（Ｓ７０２）。次に、伝導体下端（ＬＵＭＯ）：電子親和力（χ）の準位を求める（Ｓ７０４）。
χ＝ＩＰ−Ｅｇ        （１９）
そして、真空準位、χ、ＩＰ、Ｅｇを表示した図表を作成する（Ｓ７０６）。
【００７１】
膜品質管理部１３０では、上記のＳ７０２からＳ７０４の手順により測定された、被測定層である有機ＥＬ素子の各蒸着層のＨＯＭＯとＬＵＭＯ、並びにこれから導かれたバンドラインナップを用いて、被測定層の膜品質を管理する。管理内容は、例えば有機ＥＬ素子の仕掛品の次工程への引渡しや、製品仕様不合格による廃棄である。
成膜条件変更部１４２では、被測定層のＨＯＭＯ、ＬＵＭＯ並びにバンドラインナップ測定値と、被測定層の品質目標に基づいて、有機ＥＬ製造装置１００に対して被測定層の成膜パラメーターである圧力、温度、成分等の少なくとも一つを変更する。この変更によって、有機ＥＬ素子の仕掛品の不良率が低減される。
この場合、成膜条件変更部１４２は、有機ＥＬ製造装置１００に対して被測定層に積層される後続の成膜層の成膜パラメーターである圧力、温度、成分等の少なくとも一つを変更するものでもよい。有機ＥＬ素子の仕掛品は、長い製造工程を経た中間製品であるため、直ちに廃棄するのは経済的に損失となる。そこで、有機ＥＬ素子の製品仕様を満足する範囲内の性能が確保されるべく、後続の成膜層の成膜パラメーターを変更して、仕掛不良品を製品レベルまで性能を回復させる。
成膜制御コンピュータ１４０は、製品の製造仕様に準拠して各蒸着室１１３〜１１６における成膜条件を制御するもので、例えば陽極層２０２、正孔輸送層２０４、有機発光層２０５、電子輸送層２０６、陰極層２０７の各層をガラス基板２０１に蒸着する際の温度、圧力、時間、成分の制御を行う。この場合、成膜制御コンピュータ１４０は、成膜条件変更部１４２の成膜パラメーターの変更指令に応じて、バンドラインナップ測定値に応じた成膜条件の変更を行う。
【００７２】
＜バンドラインナップの測定例＞
図１８は、有機ＥＬ材料に使われるＲｕｂｒｅｎｅ、Ｍｅ−ＴＰＤ、Ａｌｑ３、ＣｕＰＣの反射測定より求めたバンドギャップの一例を示す図である。なお、Ｒｕｂｒｅｎｅ(5,6,11,12-tetraphenyl naphthacene)は、テトラセン誘導体の芳香族炭化水素である。Ｒｕｂｒｅｎｅ単結晶は有機半導体で最も高い移動度をもち、有機ＥＬ（ＯＬＥＤ）、有機電界効果トランジスタ（ＯＦＥＴ）などに用いられる。Ｍｅ−ＴＰＤ（N,N,N’, N’-Tetrakis (4−methylphenyl) Benzidine）は、芳香族のアミンである。高い正孔移動度を持つことから有機ＥＬ材料では、正孔輸送材として用いられる。Ａｌｑ３は、トリス (8-キノリノラト)アルミニウム (tris (8-hydroxyquinolinato) aluminium)のことで、アルミニウム金属と３つの８−キノリノール配位子の二座配位による錯体であり、有機ＥＬパネルの発光材料である。ＣｕＰＣは、銅フタロシアニン (Phthalocyanine, Copper complex)のことで、４つのフタル酸イミドが窒素原子で架橋された構造をもつ環状化合物の銅錯体である。
【００７３】
また、図１９は、同じサンプルのイオン化ポテンシャル測定の一例を示す図で、ここでは光電子収量測定結果として表示してある。そして、図２０は、図１８及び図１９によって得られた測定値から求められるバンドラインナップの値の一例である。
測定に用いたサンプルでは、粉状物質であり、透過測定ができないために反射測定からバンドギャップを求める。前述の通り、反射測定の結果である図１８より、バンドギャップはＲｕｂｒｅｎｅ、Ｍｅ−ＴＰＤ、Ａｌｑ３及びＣｕＰＣの其々について、２．２ｅＶ、３．１ｅＶ、２．９ｅＶ、１．６ｅＶと得られる。図１９より其々のイオン化ポテンシャルは、５．３５ｅＶ、５．５ｅＶ、５．９ｅＶ、５．２５ｅＶと得られる。従って、図２０のように其々のＨＯＭＯはイオン化ポテンシャルと等しくなり、其々のＬＵＭＯは３．１５ｅＶ、２．４ｅＶ、３．０ｅＶ、３．６５ｅＶと求めることができる。
【００７４】
＜蛍光測定機能＞
蛍光機能測定を有するバンドラインナップ測定装置は、図８または、図９に示す装置をベースとし、反射測定部５８に蛍光用分光器を設置する。蛍光用分光器は、ＣＣＤ付分光器または、ＣＣＤ付マルチチャンネル分光器を用いることができる。蛍光測定は、分光器４の分光した入射波長とは別の波長を測定する。試料が蛍光物質である場合には、紫外光を照射したときに、照射した紫外光の波長とは異なる別の波長の反射光又は発光が観測されるので、この蛍光をＣＣＤ付分光器または、ＣＣＤ付マルチチャンネル分光器で測定する。
【００７５】
続いて、再度図１や図２を参照して、有機ＥＬ素子に用いられる各層の材料について説明する。まず、正孔注入層２０３には、正孔注入材料が用いられる。正孔注入材料は、正孔輸送層２０４のＨＯＭＯ準位と陽極層２０２の仕事関数との間にＨＯＭＯ準位を有し、陽極層２０２から有機層への注入障壁を下げる働きをするもので、ＣｕＰｃ、ＰＥＤＯ／ＰＳＳ、ｍ−ＴＤＡＴＡ等がある。
【化１】
2014041712.tif 000004
【００７６】
正孔輸送層２０４には、正孔輸送材料が用いられる。正孔輸送材料は、有機発光層２０５へ正孔を輸送する働きをし、有機発光層２０５と接するため有機発光層２０５から励起エネルギーが移動せず、さらには隣接する層と相互作用して二分子会合（エキサイプレックス）を形成しないように、有機発光層２０５よりもバンドギャップが大きな材料が用いられ、例えばＴＰＤ、α−ＮＰＤ、ＴＣＴＡ等がある。
【化２】
2014041712.tif 000005
【００７７】
電子輸送層２０６には、電子輸送材料が用いられる。電子輸送材料は、陰極層２０７から電子を注入し輸送する機能を持つもので、例えばＡｌｑ３、ＢＣＰ、ｔ−Ｂｕ−ＰＢＤ、シロール誘導体等がある。電子輸送材料は、正孔輸送層２０４と同様に、バンドギャップが広い材料が好ましい。また、有機発光層２０５内で生成した励起子の移動を阻止する働きもあるため、励起子阻止層や、ＢＣＰは正孔の移動を阻止する作用があるため、正孔阻止層として使われることもある。
【化３】
2014041712.tif 000006
【００７８】
有機発光層２０５には、発光材料、ホスト材料、リン光材料等が適宜用いられる。まず、発光材料として最も有名なものは、Ａｌｑ３であり、正孔輸送層２０４と組み合わせて用いられる。発光材料の中でも、高濃度条件下で蛍光量子収率が減少（濃度消光）する材料は、ホスト材料に発光材料を分散させて用いる。このような材料には、希薄状態で100％近い蛍光量子収率を示すレーザー色素材料であるCoumarin やＤＣＭ、ルブレン等がある。
【化４】
2014041712.tif 000007
【００７９】
ホスト材料に関しては、発光材料の濃度消光が激しいときや、発光材料のキャリア移動度が遅く単層膜として挿入できない場合など、バイポーラー性のホスト材料中に発光色素（ゲスト材料）をドーピングすることがある。ホスト材料は、ゲスト材料よりも大きなバンドギャップを有している必要がある。また、リン光発光材料をドーピングするときは、ホスト材料の三重項のバンドギャップもリン光発光材料よりも大きい必要があり、小さい場合はエネルギー移動し、エネルギーを閉じ込められなくなったり、ホスト材料の三重項から熱失活してしまったりする。ホスト材料には、ＤＰｖＢｉ、ＣＢＰ等がある。
【化５】
2014041712.tif 000008
【００８０】
リン光材料には、禁制である三重項からの発光を得るため、重原子効果を利用する。そのため、中心金属に白金やイリジウムを有する材料が知られている。これらの金属錯体は、配位子のπ電子の広がりを制御することによって、青色帯域から赤色帯域の発光色が得られている。リン光材料には、ＦＩｒｐｉｃ、Ｉｒ（ｐｐｙ）３、（ｐｐｙ）２Ｉｒ（ａｃａｃ）等がある。
【化６】
2014041712.tif 000009
【００８１】
以上説明したように、有機ＥＬ素子に用いられる各層の材料において、バンドラインナップが重要な役割を果たしている。
そこで、バンドラインナップ測定装置と有機ＥＬ製造装置を組み合わせる際に、膜品質管理部１３０と成膜条件変更部１４２を介して、有機ＥＬ製造用の成膜制御コンピュータ１４０にバンドラインナップの測定値から成膜パラメーターを適宜に随時変更することで、有機ＥＬ素子の良品率が高まる。
【００８２】
続いて、本発明の第２の実施形態を説明する。第２の実施形態では、成膜装置としてＣＶＤ薄膜の製造装置を用い、バンドラインナップ測定装置と組み合わせる。ＣＶＤ薄膜の製造装置としては、熱エネルギーによって化学反応を行い薄膜の生成を行う熱ＣＶＤ装置と、プラズマ放電中により、系内のガスが衝突により相互に活性化されラジカルとなり、熱的励起のみによっては不可能な低温下での反応が可能になるプラズマＣＶＤ装置が知られている。熱ＣＶＤ装置には、常圧ＣＶＤ装置、低圧ＣＶＤ装置、有機金属化学気相蒸着法 (Metal Organic Chemical Vapor Deposition、ＭＯＣＶＤ)を用いた装置、原子層堆積法(Atomic Layer ＣＶＤ、ＡＬＣＶＤ) を用いた装置がある。プラズマＣＶＤ装置は、容量結合方式（平行平板型、陽極結合型）と誘導結合方式（コイル型）に大別され、またＥＣＲ（Electron Cyclotron Resonance、電子サイクロトン共鳴）プラズマを用いた装置もある。陽極結合型PEＣＶＤ装置は、接地電位から浮かせられた高周波電極と接地電位の基板電極が平行に配置され、その間にプラズマが発生させられる。大面積化に容易に対応できるため大型の量産装置にも適している。
【００８３】
ここでは、平行平板型の電極構造を有するプラズマＣＶＤ装置を例にとって説明する。プラズマＣＶＤ装置は、高周波電圧を印加するための１対の電極が真空容器内に設置され、容器内に導入された稀薄プロセスガスを電極間のグロー放電によって分解・励起してプラズマ状態とすることにより電極上に装着された基板表面にガス分子を選択的に固着堆積させて薄膜を形成するものであって、ガス分子の選択性および固着の度合は基板温度に支配されるものである。
【００８４】
図２１は本発明の第２の実施形態を示すＣＶＤ薄膜製造装置３００の要部構成図である。図において、真空容器３０１の内に、基板ホルダー３０２と多数の細孔を有するガス分散板３０３とからなるプラズマ発生電極が設けられ、１対の平行平板型電極を構成している。薄膜が形成される基板３０４は基板ホルダー３０２に装着され、基板ホルダー３０２の背面にある基板ヒータ３０５によって基板３０４は基板ホルダー３０２と共にプロセス条件温度まで加熱される。
【００８５】
ガス分散板３０３の背面にはガス導入口３０６ａを有するガス導入管３０６が連接され、ガス導入口３０６ａよりプロセスガスが供給され、多数の細孔３０７を通って基板ホルダー３０２及び基板ヒータ３０５よりなるアノード側電極とガス分散板３０３よりなるカソード側極間にシャワー状に放出される。ガス導入管３０６は真空容器３０１に、高周波絶縁処理された真空シール３０８を介して支持され、大気側へ貫通されている。ガス分散板３０３の背面及びガス導入管３０６の周囲には絶縁物３０９を介して同心円状の高周波シールド３１０が施されており、ガス導入管３０６の管端は高周波入力用の同軸端子構造となっている。一方基板ホルダー３０２は直接または基板ヒータ３０５の加熱用シース線３１１を介して接地されている。ヒータ用電力供給部３１３は、加熱用シース線３１１に加熱用の電力を供給している。プロセスガス流量温度制御部３１４は、ガス導入口３０６ａより供給するプロセスガスの流量や温度ないし成分を制御するもので、例えばガスボンベやガス供給配管に接続された電磁弁に対して、開閉制御信号を送る。
【００８６】
この接地された加熱用シース線３１１と、ガス導入管３０６の管端との間に高周波電源３１２が接続され、基板ホルダー３０２に対しガス分散板３０３に高周波電源３１２からの高周波電力が印加されるので、真空容器３０１中に基板ホルダー３０２側をアノード、ガス分散板３０３側をカソードとする二極構成の電極が形成されている。この場合、基板３０４の加熱機能はアノード側に、プロセスガスの導入機能はカソード側にそれぞれ分離されている。
【００８７】
バンドラインナップ測定装置１１８は、バンドラインナップ測定室（図示せず）に収容されているもので、ＣＶＤ薄膜製造装置３００で成膜する被測定層のＨＯＭＯ、ＬＵＭＯ並びにバンドラインナップを求める。成膜制御コンピュータ３２０は、ＣＶＤ薄膜製造装置３００で成膜する条件に従って、高周波電源３１２、ヒータ用電力供給部３１３、プロセスガス流量温度制御部３１４に制御信号を送っている。
膜品質管理部１３２は、被測定層であるＣＶＤ薄膜素子の各層のＨＯＭＯとＬＵＭＯ、並びにこれから導かれたバンドラインナップを用いて、被測定層の膜品質を管理する。
【００８８】
成膜条件変更部３２２では、バンドラインナップ測定装置１１８で測定された被測定層のバンドラインナップ測定値と、被測定層の品質目標に基づいて、ＣＶＤ薄膜製造装置３００に対して被測定層の成膜パラメーターであるプラズマ電圧、成膜室の圧力、温度、プロセスガス成分等の少なくとも一つを変更する。この変更によって、ＣＶＤ薄膜の仕掛品の不良率が低減される。この場合、成膜条件変更部３２２は、ＣＶＤ薄膜製造装置３００に対して被測定層に積層される後続の成膜層の成膜パラメーターである電圧、成膜室の圧力、温度、プロセスガス成分、レジストの成分等の少なくとも一つを変更するものでもよい。ＣＶＤ薄膜素子の仕掛品は、長い製造工程を経た中間製品であるため、直ちに廃棄するのは経済的に損失となる。そこで、ＣＶＤ薄膜素子の製品仕様を満足する範囲内の性能が確保されるべく、後続の成膜層の成膜パラメーターを変更して、仕掛不良品を製品レベルまで性能を回復させる。
【００８９】
このように構成された装置においては、基板ヒータ３０５によって基板３０４の加熱を行った場合の基板周辺部分の温度は、基板ヒータ３０５部が最も高く、基板ホルダー３０２および基板３０４がそれに次ぎ、ガス分散板３０３の温度が最も低い分布となる。即ち、カソード側の温度が基板３０４のあるアノード側よりも低くなるので、基板３０４に対向する位置にコールドウォールが存在することになる。
【００９０】
このためプラズマによって励起されたガス分散は温度の高いアノード側（基板３０４および基板ホルダー３０２）には強固に固着してアモルファス状のＣＶＤ膜を形成するが、コールドウォール表面での固着の度合は弱いので、温度の低いカソード側（ガス分散板３０３）の固着物はＣＶＤ操作中に剥離を生じ易く、これが塵埃粒子発生の原因となる。電極間に浮遊する塵埃粒子は基板３０４上に生成する薄膜に表面欠陥を生じる主因となるので、プラズマＣＶＤ装置の運転に際してはカソード側固着物の除去を頻繁に行うことが不可避の条件とされる。
【００９１】
バンドラインナップ測定装置１１８において、測定試料３１は、ＣＶＤ薄膜製造装置３００で成膜される層のうちバンドラインナップ測定対象となる層を有する基板３０４である。よって、バンドラインナップ測定装置１１８を用いて、ＣＶＤ薄膜製造装置３００により成膜した基板３０４のバンドラインナップ計測を行えば、基板３０４に付着する塵埃粒子によりバンドラインナップが変化するので、ＣＶＤ薄膜製造装置３００のカソード側固着物の除去を行うべきタイミングの把握が容易になり、ＣＶＤ薄膜素子の良品歩留まり率が向上する。
【００９２】
なお、上記の実施形態においては、有機ＥＬ製造装置やＣＶＤ薄膜製造装置に用いられるバンドラインナップ測定装置における光源部の放射する連続光として、赤外域の波長、可視光域の波長、紫外域の波長の全ての領域に渡るものを示したが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、測定対象材料の既知の性質を基礎にバンドラインナップの特定事項に関して測定する場合のように、光源部は赤外域の波長、可視光域の波長、紫外域の波長のうち一部のみを含む連続光を放射するものでもよい。
また、上記の実施形態においては、バンドラインナップ測定装置として透過光測定部と反射光測定部の双方を備える場合を示しているが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、測定対象試料が光透過性を有する場合には、透過光測定部だけでもよい。また、測定対象試料が光透過性のない場合には、反射光測定部だけを用いてもよい。
【００９３】
さらに、上記の実施形態においては、解析装置における解析式として、Kramers - Kronig変換、Kubelka - Munk変換を示しているが、本発明はこれに限定されるものではなく、同一の目的を達成する同等の変換式を用いることができる。また、上記の実施形態は、本発明を例示するものに過ぎず、当業者にとって自明な装置や機器・材料による変更を含むものである。
さらに、上記の実施形態においては、バンドラインナップ測定装置としてバッチ処理で試料の特性値を測定する場合を示したが、本発明はこれに限定されるものではなく、有機ＥＬ製造装置やＣＶＤ薄膜製造装置の製造ラインに設置して製造される有機ＥＬ素子やＣＶＤ薄膜素子を連続的に測定するように構成されてもよい。
【００９４】
また、上記の実施形態においては、有機ＥＬ製造装置やＣＶＤ薄膜製造装置に用いられるバンドラインナップ測定装置として波長掃引光の場合を示したが、本発明はこれに限定されるものではなく、波長に代えて波長の逆数である周波数掃引やエネルギー準位を基準とする掃引としてもよい。また波長掃引の場合は、連続的に波長掃引する場合に限らず、一定波長間隔や一定周波数（エネルギー）間隔で離散的に掃引しても良く、また掃引する波長や周波数は一定順序で行う場合に限るものではなく、ランダムに行っても良い。この場合、ランダムに選ばれる波長や周波数は、直交符号化変換を用いてノイズに対する耐性を高めても良い。
【産業上の利用可能性】
【００９５】
上述したように、本発明の有機ＥＬ製造装置によれば、バンドラインナップ測定装置と膜品質管理部を設けているので、有機ＥＬ素子の製造途中でも、膜質や膜厚などをその場で連続的にモニターすることが可能となり、製造パラメーターの制御などに威力を発揮する。特に、本発明の有機ＥＬ製造装置に、さらに成膜条件変更部を設けている場合には、成膜制御コンピュータと組み合わせて、自動的な操業が可能となる。
また、本発明のＣＶＤ薄膜製造装置によれば、バンドラインナップ測定装置と膜品質管理部を設けているので、ＣＶＤ薄膜素子の製造途中でも、膜質や膜厚などをその場で連続的にモニターすることが可能となり、ＭＯＣＶＤなどこれまでその場観察手段が限られていたガス系製造装置におけるその場評価装置としても利用できる。
【符号の説明】
【００９６】
１  光源部
２  電気系測定部
２１  コレクター電極
２２、２４  電圧源
２３、２５  電流計
３  試料設置部
３１  試料
３２  試料ホルダー
３３  ステージユニット、移動機構、試料台
４  分光器
５  光照射部、照射光学系、照射・参照・反射光学系
５２  ハーフミラー
５７  参照光用光量計、参照光測定部
５８  反射光用光量計又はＣＣＤ付きマルチチャンネル分光器、反射光測定部
５９  照射及び反射用光ファイバー
６０  二次光・迷光フィルター
６１  集光レンズ
７  透過光学系
７１  透過用光ファイバー又はレンズ
７２  透過光用光量計又はＣＣＤ付きマルチチャンネル分光器、透過光測定部
８  論理制御部
８１  記憶装置
８２  解析装置
８３  制御装置
９  光照射部、照射及び反射用光分岐ファイバー 
１００  成膜手段、有機ＥＬ製造装置
１０１  成膜室
１０２  封止室
１０３  連絡通路
１１３、１１４、１１５、１１６  蒸着室
１１７  バンドラインナップ測定室
１１８  バンドラインナップ測定装置
１３０、１３２  膜品質管理部
１４０  成膜制御コンピュータ（有機ＥＬ製造用）
１４２  成膜条件変更部
２０１  透明基板
２０２  陽極層
２０３  正孔注入層
２０４  正孔輸送層
２０５  有機発光層
２０６  電子輸送層
２０７  陰極層
３００  ＣＶＤ薄膜製造装置
３２０  成膜制御コンピュータ（ＣＶＤ薄膜製造用）
３２２  成膜条件変更部
【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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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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