(57)【要約】  【課題】  本発明は、実際に蒸着が開始された後でも、蒸発量（蒸着レート）をモニタし、所定の膜厚となるよう蒸発源を制御することのできる真空蒸着装置及び真空蒸着方法を提供することである。  【解決手段】  本発明は、真空排気された処理室において、列状に設けられた複数の蒸発源を有する蒸発源部と対向し且つ離間して設けられた基板側膜厚センサにより検出される前記基板への蒸着レートの目標蒸着レートを予め取得し、前記処理室において、前記基板に蒸着する前に、前記基板側膜厚センサの出力が前記目標蒸着レートになるように複数の前記蒸発源の蒸発レートを制御し、前記目標蒸着レートになったときに、前記蒸発源部に設けられた蒸発源側膜厚センサが検出する前記蒸発レートを目標蒸発レートとして記憶し、前記基板に蒸着するときは、前記目標蒸発レートになるように各前記蒸発源の前記蒸発レートを制御する。【選択図】図７
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
真空排気された処理室において蒸着材料を蒸発させて基板に蒸着させる列状に設けられた複数の蒸発源を有する蒸発源部と前記基板を保持する基板保持手段とを備え、
前記蒸発源部と対向し且つ離間して設けられ、前記基板の蒸着時の蒸着面を含む面の蒸着レートを検出する基板側膜厚センサと、
前記蒸発源部に固定され、前記蒸発源の蒸発レートを検出する蒸発源側膜厚センサと、
前記蒸発源部または基板保持機構の少なくともいずれかを移動させる移動手段と、
前記基板側膜厚センサが検出する前記蒸着レートの目標蒸着レートを予め記憶する記憶手段と、
前記蒸着レートが前記目標蒸着レートになったときに、前記蒸発源側膜厚センサが検出する前記蒸発レートを目標蒸発レートとして記憶し、前記目標蒸発レートに基づいて前記蒸発源を制御し前記基板に蒸着する制御部と、
を有することを特徴とする真空蒸着装置。
【請求項２】
前記移動手段は前記蒸発源部を前記基板に沿って移動させる第１の蒸発源移動手段であり、前記基板側膜厚センサは前記基板の両端側の少なくとも一方に存在する待機位置に設けられたことを特徴とする請求項１に記載の真空蒸着装置。
【請求項３】
前記処理室は複数の前記基板保持手段を有し、前記移動手段は前記蒸発源部を複数の前記基板保持手段間移動させる第２の蒸発源移動手段を有し、前記基板側膜厚センサは前記基板保持手段間に設けられたことを特徴とする請求項２に記載の真空蒸着装置。
【請求項４】
前記基板保持手段は前記基板を水平から垂直又はほぼ垂直に立て、前記基板の所定の位置の蒸着させるシャドウマスクに対向させる基板旋回手段を有することを特徴とする請求項２又は３に記載の真空蒸着装置。
【請求項５】
前記蒸発源の複数はＮ(≧２の整数)個であり、前記基板側膜厚センサをＭ(≦Ｎの整数）箇所に設けたことを特徴とする請求項２に記載の真空蒸着装置。
【請求項６】
前記基板側膜厚センサを前記待機位置において前記蒸発源部に沿って移動させる走査機構を有することを特徴とする請求項２に記載の真空蒸着装置。
【請求項７】
前記蒸発源の複数はＮ(≧２の整数)個であり、前記蒸発源側膜厚センサをＬ(≦Ｎの整数）箇所に設け、前記制御部は、Ｌ箇所の前記蒸発源側膜厚センサの前記蒸発レートに基づいて、Ｎ個の前記蒸発源の前記蒸発レートが前記目標蒸発レートになるように制御することを特徴とする請求項１に記載の真空蒸着装置。
【請求項８】
前記蒸発源側膜厚センサは前記蒸発源部の両端部に設けられているＮ＝２であることを特徴とする請求項７に記載の真空蒸着装置
【請求項９】
前記制御部は、前記蒸発源の前記蒸発レートの制御を前記蒸発源の温度を制御することにより行うことを特徴とする請求項１に記載の真空蒸着装置。
【請求項１０】
真空排気された処理室において、列状に設けられた複数の蒸発源を有する蒸発源部の各前記蒸着源の蒸着材料を蒸発させて基板に蒸着させる真空蒸着方法において、
前記蒸発源部とは対向し且つ離間して設けられた基板側膜厚センサにより検出される前記基板への蒸着レートの目標蒸着レートを予め取得する取得ステップと、
前記処理室において、前記基板に蒸着する前に、前記基板側膜厚センサの出力が前記目標蒸着レートになるように複数の前記蒸発源の蒸発レートを制御する第１の制御ステップと、
前記目標蒸着レートになったときに、前記蒸発源部に設けられた蒸発源側膜厚センサが検出する前記蒸発レートを目標蒸発レートとして記憶する記憶ステップと、
前記基板に蒸着するときは、前記目標蒸発レートになるように各前記蒸発源の前記蒸発レートを制御する第２の制御ステップと、
を有することを特徴とする真空蒸着方法。
【請求項１１】
前記取得ステップは、Ｍ(≧１の整数）箇所に設けられた前記基板側膜厚センサの各目標蒸着レートを取得し、
前記蒸発源の複数はＮ(≧Ｍの整数)個であり、
前記第１の制御ステップは、各前記基板側膜厚センサの出力が各前記目標蒸着レートになるようにＮ個の前記蒸発源の蒸発レートを制御し、
前記記憶ステップは、前記蒸発源部に設けられたＬ(２≦Ｌ≧Ｎの整数)箇所の前記蒸発源側膜厚センサの各前記目標蒸発レートを記憶し、
前記第２の制御ステップは、Ｌ個の前記目標蒸発レートに基づいてＮ個の前記蒸発源の蒸発レートを制御する、
ことを特徴とする請求項１０に記載の真空蒸着方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、有機ＥＬ等などの蒸着材料を基板上に蒸着し成膜する真空蒸着装置及び真空蒸着方法に係わり、特に、所定の膜厚を得ることができる真空蒸着装置及び真空蒸着方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
有機ＥＬ素子は自発光素子であるため、バックライトが不要で薄くできる、反応速度が速い、など液晶に比べて優れた特性を備えることから、次世代のフラットパネルディスプレイ用材料として注目されている。
【０００３】
有機ＥＬ素子をガラスなどの基板上に形成する手法としては、現状では蒸着法が主流である。蒸着法では、有機ＥＬ材料を収容した坩堝（蒸発源）を加熱することで、材料を蒸発させ、気体の有機ＥＬ材料を基板上に降り積もらせる。この場合、基板が小さい場合は、蒸発源が固定されていても、相応の膜厚分布が得られるが、基板が大きくなる場合は、基
板と蒸発源を相対移動させることで広い面積に均一に成膜されるように構成されている。
【０００４】
例えば、特許文献１には、複数のノズルを備えた蒸発源を移動させることで、均一な膜が得られる蒸着装置が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００４−３５９６４（Ｐ２００４−３５９６４Ａ）号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
基板上の膜厚が所定の膜厚になるようにするため、蒸発源から供給される材料の量を測定し、測定結果に基づき、蒸発源の温度などを制御することがおこなわれている。特許文献１では、膜を蒸着する基板と同じ距離に膜厚モニタを設け、実基板に蒸着を開始する前に、この膜厚モニタで、蒸発量をモニタする。蒸発量が所定の値であることが確認された後、実基板に蒸着を開始する。しかし、この方法では、実基板に蒸着を開始した後、蒸発量が変わっても、その変動を知ることができない。
【０００７】
本発明の目的は、実際に蒸着が開始された後でも、蒸発量（単位時間当たりの蒸着量、蒸発(蒸着)レートとも言う）をモニタし、所定の膜厚となるよう蒸発源を制御することのできる真空蒸着装置及び真空蒸着方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するための本発明は少なくとも以下の特徴を有する。
本発明は、真空排気された処理室において蒸着材料を蒸発させて基板に蒸着させる列状に設けられた複数の蒸発源を有する蒸発源部と前記基板を保持する基板保持手段とを備え、前記蒸発源部と対向し且つ離間して設けられ、前記基板の蒸着時の蒸着面を含む面の蒸着レートを検出する基板側膜厚センサと、前記蒸発源部に固定され、前記蒸発源の蒸発レートを検出する蒸発源側膜厚センサと、前記蒸発源部または基板保持機構の少なくともいずれかを移動させる移動手段と、前記基板側膜厚センサが検出する前記蒸着レートの目標蒸着レートを予め記憶する記憶手段と、前記蒸着レートが前記目標蒸着レートになったときに、前記蒸発源側膜厚センサが検出する前記蒸発レートを目標蒸発レートとして記憶し、前記目標蒸発レートに基づいて前記蒸発源を制御し前記基板に蒸着する制御部と、を有することを特徴とする。
【０００９】
また、本発明は、真空排気された処理室において、列状に設けられた複数の蒸発源を有する蒸発源部の各前記蒸着源の蒸着材料を蒸発させ、基板保持手段に保持された基板に蒸着させる真空蒸着方法において、前記蒸発源部と対向し且つ離間して設けられた基板側膜厚センサにより検出される前記基板への蒸着レートの目標蒸着レートを予め取得する取得ステップと、前記処理室において、前記基板に蒸着する前に、前記基板側膜厚センサの出力が前記目標蒸着レートになるように複数の前記蒸発源の蒸発レートを制御する第１の制御ステップと、前記目標蒸着レートになったときに、前記蒸発源部に設けられた蒸発源側膜厚センサが検出する前記蒸発レートを目標蒸発レートとして記憶する記憶ステップと、前記基板に蒸着するときは、前記目標蒸発レートになるように各前記蒸発源の前記蒸発レートを制御する第２の制御ステップと、を有することを特徴とする。
【００１０】
さらに、前記移動手段は前記蒸発源部を前記基板に沿って移動させる第１の蒸発源移動手段であり、前記基板側膜厚センサは前記基板の両端側の少なくとも一方に存在する待機位置に設けてもよい。
また、前記処理室は複数の前記基板保持手段を有し、前記移動手段は前記蒸発源部を複数の前記基板保持手段間移動させる第２の蒸発源移動手段を有し、前記基板側膜厚センサは前記基板保持手段間に設けてもよい。
【００１１】
さらに、前記基板保持手段は前記基板を水平から垂直又はほぼ垂直に立て、前記基板の所定の位置の蒸着させるシャドウマスクに対向させる基板旋回手段を有してもよい。
また、前記蒸発源の複数はＮ(≧２の整数)個であり、前記基板側膜厚センサをＭ(≦Ｎの整数）箇所に設けてもよい。
【００１２】
さらに、前記基板側膜厚センサを前記待機位置において前記蒸発源部に沿って移動させる走査機構を有してもよい。
また、前記蒸発源の複数はＮ(≧２の整数)個であり、前記蒸発源側膜厚センサをＬ(≦Ｎの整数）箇所に設け、前記制御部は、Ｌ箇所の前記蒸発源側膜厚センサの前記蒸発レートに基づいて、Ｎ個の前記蒸発源の前記蒸発レートが前記目標蒸発レートになるように制御してもよい。
【００１３】
さらに、蒸発源は有機ＥＬなどの蒸着材料の蒸気が発生させられるものであればどのようなものであっても良い。例えば、抵抗加熱式の坩堝を用いたもの、高周波誘導加熱を用いた坩堝、電子ビーム（ＥＢ）加熱を用いたものなど、種々のものが適用できる。高周波誘導加熱の場合は、温度制御に対するレスポンスが、抵抗加熱式に比べ、良いというメリットがあるが、抵抗加熱式に比べ、コストがかかるというデメリットがあるなど、それぞれの方式でメリット/デメリットがあるので、要求仕様に応じて、適宜選択することが望ましい。
【００１４】
また、蒸発源は、通常、蒸発させる材料を収容し、加熱する坩堝と、該坩堝を保持する坩堝保持部材、坩堝から蒸発する材料の拡散方向を制御するノズルなどを備えることが一般的であるが、材料を蒸発させる機能があればどのような構成であっても良い。基板は、ガラスなどの薄板であることが一般的であるが、可撓性のフィルムであっても良いし、バルク体であっても良い。基板保持手段は、そのような基板をその形状を維持できる程度に保持できるものであればどのようなものであっても良い。例えば、基板がガラスの薄板である場合は、クーリングプレートと呼ばれる、金属板であって、冷却機能を備えたものであっても良い。
【００１５】
膜厚モニタ２０は、生成した膜の厚さを測定できるものであればどのようなものであっても良い。一般的にはクリスタルセンサと呼ばれる水晶発振子であって、その表面に膜が形成されることにより、重量が変わるため、発振周波数が変化するようなセンサが用いられるが、光の干渉現象を利用して膜厚を図るものや、膜厚によって電気抵抗が変化することを利用した膜厚計など、種々のものが適用できる。また、データ等記憶するメモリや制御部は、パーソナルコンピュータ内で閉じた形のシステムとすることもできる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、実際に蒸着が開始された後でも、蒸発量をモニタし、所定の膜厚となるよう蒸発源を制御することのできる真空蒸着装置及び真空蒸着方法を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】実施例1にかかる有機ＥＬデバイス製造装置構成の一例を示す図である。
【図２】実施例１に基づく搬送室と処理室の内部の構成の概要を示す図である。
【図３】シャドウマスクの構成を示す図である。
【図４】蒸発源部と基板保持手段により垂直に保持された基板およびシャドウマスクとの関係を説明する図である。
【図５】蒸着源部及び蒸発源側膜厚モニタの実施形態を示す図である。
【図６】蒸発源部、基板、蒸発源側膜厚モニタ及び基板側膜厚モニタの構成及び位置関係を模式的に示す図である。
【図７】実施例１における基板の蒸着処理フローを示す図である。
【図８】基板側膜厚モニタの配置の他の実施例を示す図である。
【図９】実施例２における基板側膜厚モニタの走査機構の構成と、走査機構と蒸発源部との関係を模式的に示す図である。
【図１０】実施例３における搬送室と処理室の構成の概要を示す。
【図１１】実施例３における基板側膜厚モニタの位置を示す図である。
【図１２】本発明にかかる水平搬送かつ水平成膜を行う有機ＥＬデバイス製造装置の構成の一例を示したものである。
【図１３】図１２に示す有機ＥＬデバイス製造装置の搬送室と処理室の実施例である内部構造の概要を示す図である。
【図１４】実施例５に示す蒸発源部が４個の蒸発源を有する例を示し、待機位置における模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
本発明にかかる真空蒸着装置の一例として、有機ＥＬデバイスの製造に適用した例を説明する。有機ＥＬデバイスの製造装置は、陽極の上に正孔注入層や正孔輸送層、発光層（有機膜層）、陰極の下に電子注入層や輸送層をなど様々な材料の薄膜層を真空蒸着により多層積層して形成する装置である。
【００１９】
本発明にかかる有機ＥＬデバイス製造装置は、列状に設けられた複数の蒸発源を有する蒸発源部と対向し且つ離間して設けられた基板側膜厚センサにより検出される前記基板への蒸着レートの目標蒸着レートを予め取得し、真空排気された処理室において、前記基板に蒸着する前に、前記基板側膜厚センサの出力が前記目標蒸着レートになるように複数の前記蒸発源の蒸発レートを制御し、前記目標蒸着レートになったときに、前記蒸発源部に設けられた蒸発源側膜厚センサが検出する前記蒸発レートを目標蒸発レートとして記憶し、前記基板に蒸着するときは、前記目標蒸発レートになるように各前記蒸発源の前記蒸発レートを制御することを特徴とする。
以下に、本発明の実施例を図を用いて説明する。
【００２０】
(実施例１)
図１は実施例1にかかる有機ＥＬデバイス製造装置構成の一例を示したものである。本実施形態における有機ＥＬデバイス製造装置１００は、大別して処理対象の基板６を搬入するロードクラスタ３、前記基板６を処理する４つの処理クラスタ(Ａ〜Ｄ)、隣接する各処理クラスタＡ〜Ｄ間又は処理クラスタＡとロードクラスタ３あるいは次工程(封止工程)との間に設置された５つの受渡室４ａ〜ｅを備えて構成されている。
【００２１】
ロードクラスタ３は、前後に真空を維持するためにゲート弁１０を有するロード室３１とロード室３１から基板６を受取り、旋回して受渡室４aに基板６を搬入する搬送ロボット５Rを備えている。各ロード室３１及び各受渡室４は前後にゲート弁１０を有し、当該ゲート弁１０の開閉を制御し真空を維持しながら（真空を維持するための手段、例えば真空排気ポンプの図は省略）ロードクラスタ３あるいは次のクラスタ等へ基板を受渡する。
【００２２】
各クラスタ(Ａ〜Ｄ)は、搬送ロボット５ａ〜ｄを備えた搬送室２ａ〜ｄと、搬送ロボット５ａ〜ｄから基板を受取り、所定の処理を行う図面上で上下に配置された２つの処理室１a〜d,ｕ又はｄ(第１の添え字a〜dはクラスタを示し、第２の添え字u、dは上側下側を示す)を有する。各搬送室２ａ〜ｄと各処理室１a〜d,ｕ又はｄの間には、それぞれゲート弁１０が設けてある。
【００２３】
図２は、実施例１に基づく搬送室２と処理室１の内部の構成の概要を示す。処理室１の構成は処理内容によって異なるが、発光材料を蒸着しＥＬ層を形成する真空蒸着を行う処理室１buを例にとって説明する。搬送室２ｂの内部に設置された搬送ロボット５ｂは、左右に旋回可能な構造のアーム５１を有し、その先端には基板搬送用の櫛歯状ハンド５２を装着している。
【００２４】
一方、処理室１buは、図４（ａ）及び（ｂ）に示すように、大別して発光材料を蒸発させ基板６に蒸着させる蒸発源部７１とこの蒸発源部７１を基板保持手段８２により垂直に保持された基板６に沿って基板６と平行に上下方向に駆動させる上下駆動手段７２と、基板６の必要な部分に発光材料を蒸着させるシャドウマスク８１と、基板６を搬送ロボット５ｂとの間で受渡しを行う櫛歯状ハンド９４と、櫛歯状ハンド９４で受け取った基板６を旋回させて直立させ基板保持手段８２に移動させる基板旋回手段９３とを備えている。そして、真空蒸着を実施する時には、図示していない真空排気ポンプにより処理室１buの内部は１０−３〜１０−４Ｐａ程度の高真空状態に維持される。
【００２５】
なお、図２では省略しているが図１に示すように、搬送室２ｂと処理室１buとは開閉可能なゲート弁１０で仕切られており、搬送室２ｂと処理室１buとの間の基板６の受け渡しは、真空に排気された中で行われる。
【００２６】
図３にシャドウマスク８１の構成を示す。シャドウマスク８１は、マスク８１Ｍ、フレーム８１Ｆを備えて構成される。図示していないアライメントマーク検出手段で基板上に形成されたアライメントマーク８４の位置とシャドウマスク８１の窓８５の位置を検出し、基板保持手段８２に固定されたアライメント駆動部８３で、マスク８１Ｍに形成された窓８５(図２参照)を基板６上に形成されたアライメントマーク８４に位置合せをする。
【００２７】
図４は、蒸発源部７１と基板保持手段８２により垂直に保持された基板６およびシャドウマスク８１との関係を説明する図である。第４図(ｂ)は、第４図(ａ)において矢印Ｂの方向から見た図である。
【００２８】
上下駆動手段７２は、蒸発源部７１を一対のガイド軸７６に沿って上下方向に移動させるものであり、大気側に設けられた駆動モータ７２Ｍ、同モータ７２Ｍにより回転駆動され、処理室１buの壁面１buwに設けられたシール部７２Sに真空シールされた回転部７２Ｃ、回転部７２Ｃに固定され、回転部７２Ｃに同期して回転するボールネジ７２Ｐ、蒸発源部７１に固定されてボールネジ７２Ｐの回転により蒸発源部７１を上下させるナット７２Ｋ及び前記上下時に蒸発源部７１の一対のガイド軸７６上走行を案内する案内ガイド７２Ｇを備えている。一対のガイド軸７６は、一端を処理室１buの壁面１buwで、他端を支持板７８で支持されている。
【００２９】
蒸発源部７１はｎ個の蒸発源７１a〜n(個数nは基板６の幅方向寸法に応じて決める。ｎが１の場合も含む)を有し、各蒸発源７１a〜nは内部に蒸着材料７１Zを収納し、この収納された蒸着材料７１Ｚを周囲から加熱するヒータ７１Ｈ、蒸発温度を検知する温度センサ７１Ｓ及び蒸発レートを検出するために蒸発源部７１の両側に設けられた蒸発源側膜厚モニタ２０Ｊを有する。制御部５０は、蒸発源部７１が基板６に蒸着中、膜厚モニタ２０Ｊの出力に基づいて所定の蒸発レート(蒸着速度)が得られるようにヒータ７１Ｈで蒸発源内の温度を制御する。
【００３０】
本実施形態では、蒸発源側膜厚モニタ２０Ｊの他に、下端の待機位置ＷＳｅに基板保持手段８２により垂直又はほぼ垂直に保持された基板６の蒸着面に対応する位置と同じ平面内（蒸発源部７１と基板６との間隔と同じ間隔）にあるように複数の基板側膜厚モニタ２０Ｗが設けられている。
【００３１】
真空内配線・配管機構４０は、一端が処理室１buの壁１buwに回転可能で大気雰囲気に開放にされた状態で固定された中空の第１リンク４１、一端が前記第１リンク４１の他端に回転可能に接続され、他端が回転可能に固定された中空の第２リンク４２で構成されたリンク構造を有する。中空のリンク内には、前述したヒータ７１Ｈへの電源線及び温度センサ７１Ｓの信号線などの配線４４が敷設されている。真空内配線・配管機構４０は、蒸発源部７１の上下方向への移動に伴い両リンク４１及び４２が回動することにより、前記信号線、電源線の配線等を安定して目的位置に接続した状態を維持することが可能である。また、蒸着にとって悪影響となる配線からでるガスを中空のリンクから大気中に放出でき、精細な蒸着を実現できる。
【００３２】
図５は、蒸着源部７１及び蒸発源側膜厚モニタ２０Ｊの実施形態を示す。図５(ａ)は、蒸発源部７１には各蒸発源(坩堝)７１a〜n(図ではn＝pの１６個)に対応するノズル７３a〜n(図では１６個)が列状に並んでおり、その両端に膜厚モニタ２０Ｊが設けられている。図５(ｂ)は、各蒸発源(坩堝)７１ａ〜ｄ(図では４個)に複数(図では４個)のノズル７３が設けられ、全体としてノズル７３a〜n(図では１６個)が設けられ列状に並んでおり、その両端に膜厚モニタ２０Ｊａ、２０Ｊｂが設けられている。必要によっては、蒸着膜の特性を向上させるためにドーパント材料も同時に加熱して蒸着させることも可能である。この場合、複数の蒸発源を各蒸発源部７１に対して上下に平行に並べた構成にすればよい。
【００３３】
本実施例では、図５(ｂ）の場合を説明する。図６は、蒸発源部７１、基板６、蒸発源側膜厚モニタ２０Ｊ及び基板側膜厚モニタ２０Ｗの構成及び位置関係を模式的に示した図である。図６(ａ)は図４(ａ)を上から俯瞰した平面断面図であり、図６(ｂ)は図６(ａ)を蒸発源７１ａ側から俯瞰した側面断面図であり、図６(ｃ)は図６(ａ)を基板側から基板６及び膜厚モニタ２０Ｗを見た側面断面図である。
【００３４】
図６に示すように、基板６の下部の待機位置ＷＳｅには、蒸発源７１ａ〜ｄのそれぞれに対向するように基板側膜厚モニタ２０Ｗａ〜ｄが設けられている。制御部５０(図４参照)のメモリには、予め基板６に所定の成膜が形成できる基板側膜厚モニタ２０Ｗａ〜ｄが検出する蒸着レートＲＷａＲ〜ｄの目標値、目標蒸着レートＲＷａｔ〜ｄｔが記憶されている。
【００３５】
以下、基板側膜厚モニタ２０Ｗａ〜ｄの目標蒸着レートＲＷａｔ〜ｄｔに基づいて、左右の蒸発源側膜厚モニタ２０Ｊａ、２０Ｊｂの蒸発レートＲＪａ、ＲＪｂを調整し、蒸発源側膜厚モニタに基づき基板６を蒸着する蒸着処理フローを図７を用いて説明する。
【００３６】
まず、基板６への蒸着を開始する前に、待機位置ＷＳｅにおいて、基板側膜厚モニタ２０Ｗａ〜ｄで蒸着レートＲＷａ〜ｄを検出し(Ｓ７０１)、蒸着レートＲＷａ〜ｄが目標蒸着レートＲＷａｔ〜ｄｔになるように(Ｓ７０２）、蒸発源７１ａ〜ｄのヒータ７１Ｈ(図４参照)の出力を調整する(Ｓ７０３)。本実施例では、蒸発源７１ａ〜ｄのヒータ７１Ｈの制御は、対応する基板側膜厚モニタ２０Ｗａ〜ｄに基づいて行なう。即ち、蒸発源７１ａは基板側膜厚モニタ２０Ｗａに、蒸発源７１ｂは基板側膜厚モニタ２０Ｗｂに基づいて行なう。勿論、各蒸発源７１ａ〜ｄの基板側膜厚モニタ２０Ｗａ〜ｄへの影響度に応じて重みをつけて、各蒸発源７１ａ〜ｄのヒータ７１Ｈを制御してもよい。
【００３７】
次に、蒸着レートＲＷが目標蒸着レートＲＷａｔ〜ｄｔになったときに、蒸発源側膜厚モニタ２０Ｊａ、２０Ｊａが検出する蒸発レートＲＪａ、ＲＪｂを、基板６に蒸着する時の目標蒸発レートＲＪａｔ、ＲＪｂｔとして記憶する（Ｓ７０４）。
【００３８】
次に、蒸発源部７１を上下方向に１又は数往復移動させる(Ｓ７０５）。その間、制御部５０は、蒸発源部７１と共に移動する蒸発源側膜厚モニタ２０Ｊａ、２０Ｊａの検出値が蒸発レートＲＪａ、ＲＪｂになるように、蒸発源７１ａ〜ｄのヒータ７１Ｈをフィードバック制御し、基板６に蒸着する(Ｓ７０６）。本実施では、例えば、制御部５０は、蒸発源側膜厚モニタ２０Ｊａに基づいて蒸発源７１ａ、７１ｂを、蒸発源側膜厚モニタ２０Ｊｂに基づいて蒸発源７１ｃ、７１ｄを制御する。この場合において、蒸発源側膜厚モニタ２０Ｊａに基づいて蒸発源７１ａ、７１ｂを同等に制御してもよいし、Ｓ７０４において目標蒸発レートＲＪａｔ、ＲＪｂｔを得た時のヒータ７１Ｈの出力値に基づいて重みを持たせて制御してもよい。
基板６の蒸着終了後、蒸着処理が終了するまで、Ｓ７０１〜Ｓ７０６を繰り返す(Ｓ１０７）。図６では、待機位置ＷＳｅにくる度に、蒸発源側膜厚モニタ２０Ｊａ、２０Ｊａの目標蒸発レートＲＪａｔ、ＲＪｂｔを検出しているが、所定回毎に検出してもよい。
【００３９】
以上説明した実施例では、基板側膜厚モニタ２０Ｗを蒸着源と同じ個数を設けたが、必ずしも同数としなくてもよい。例えば、図８に示すように３つ以下でもよい。３個の場合は、２つの蒸発源の中間部に、２個の場合は、蒸発源７１ａ、７１ｂ及び蒸発源７１ｃ、７１ｄのそれぞれの中間部に、１個の場合は蒸発源７１ｂ、７１ｃの中間部に設けてもよい。
【００４０】
以上説明した実施例によれば、安定して所定の蒸着レートを維持でき、均一な成膜を得ることができる。
【００４１】
(実施例２)
実施例１では、基板側膜厚モニタ２０Ｗを１個又は複数個固定して設けていた。実施例２では、図４に示す待機位置ＷＳｅで、基板保持手段８２により垂直に保持された基板６の蒸着面を含む面内（蒸発源部７１と基板６との間隔と同じ間隔）になるように、基板側膜厚モニタ２０Ｗの検出面２８を走査する。
【００４２】
図９は、基板側膜厚モニタ２０Ｗの走査機構２０Ｓの構成と、走査機構と蒸発源部７１との関係を模式的に示した図である。図９は、蒸発源部７１として図６(ａ)に示すタイプの例を示す。勿論、図６(ｂ)のタイプに対しても用いることができる。
走査機構２０Ｓは、走査機構の支持ブロック２２、２３と、支持ブロック２２、２３で支持されている水平方向の水平ガイド２１と、水平ガイドに回転させる駆動部２４と、回転によって水平ガイドに沿って移動可能な支持体２５とを有する。水平ガイドに装着された膜厚モニタ２０Ｗを移動させ、列状に並んだ蒸発源部７１の複数の蒸発源７１a〜nのノズル７３a〜nに沿って一定の速度で移動（スキャン）して、蒸発量をモニタし、このモニタした信号を制御部５０に送る。
【００４３】
実施例２では、基板側膜厚モニタ２０Ｗの蒸発レートが、制御部５０に記憶されている目標蒸着レートＲＷｔになるように、各蒸発源７１ａ〜ｎのヒータ７１Ｈを制御する。各蒸発源７１ａ〜ｎの蒸発レートが目標値になった時の蒸発源側膜厚モニタ２０Ｊａ、２０Ｊｂの蒸発レートを目標蒸発レートＲＪとして求める。そして、基板への蒸着中は、実施例１と同様に、目標蒸発レートを目標値として各蒸発源７１ａ〜ｎのヒータ７１Ｈを制御し、基板蒸着中の蒸着の安定化を図る。
【００４４】
上記において、蒸発レートが目標蒸発レートＲＪに一旦なった後は、基板側膜厚モニタ２０Ｗを移動中に、各蒸着源７１ａ〜ｎの蒸発レートの微調整は可能であり、それに基づく蒸発源側膜厚モニタ２０Ｊの目標蒸発レートＲＪの微調整も可能である。
【００４５】
基板蒸着中は、蒸発源側膜厚モニタ２０Ｊａ、２０Ｊｂの出力が、それぞれの目標蒸発レートＲＪａ、ＲＪｂになるように各蒸着源７１ａ〜ｎの蒸発レートを制御するが、その制御は、目標蒸発レートＲＪａ、ＲＪｂを得られた時の各蒸発源７１ａ〜ｎのヒータ７１Ｈの出力の関係に基づいて定める。実施例１と同様に、均等に変動させて制御してもよいし、重みを設けて制御してもよい。
【００４６】
(実施例３)
実施例１においては、真空蒸着を行う処理室１bu内で基板６を１枚ずつ処理する例を説明したが、実施例３においては、処理室１bu内に基板保持手段８２を１対設置して、一方の基板保持手段８２Ｒで保持した基板を処理している間に他の基板保持手段８２Ｌに別の基板をセットしてシャドウマスク８１と、基板６との位置あわせを済ませることにより、装置のスループットを向上させる構成について説明する。
【００４７】
実施例３において実施例１と異なるところは、処理室１buの内部において、シャドウマスク８１と基板保持手段８２、櫛歯状ハンド９４、基板旋回手段９３とをそれぞれ右側Ｒラインと左側Ｌラインの２系統備えて構成した点にある。
実施例１と重複する部分については説明を省略し、実施例１と異なる点について説明する。
【００４８】
図１０は、実施例３における搬送室と処理室の構成の概要を示す。
処理室の構成は処理内容によって異なるが、真空で発光材料を蒸着しＥＬ層を形成する処理室１bu（第２の実施例においては、処理室１０１と表記する）を例にとって説明する。搬送室２０２の内部に設置された搬送ロボット２０５は、左右に旋回可能な構造のアーム２５１を有し、その先端には基板搬送用の櫛歯状ハンド２５２を装着している。
【００４９】
一方、処理室１０１の内部には、大別して発光材料を蒸発させ基板６に蒸着させる蒸発源部７１とこの蒸発源部７１を基板保持手段８２Ｒまたは８２Ｌにより垂直に保持された基板６に沿って基板６と平行に上下方向に駆動させる上下駆動手段７２と、図４に示すように基板保持手段８２Ｒまたは８２Ｌに密着可能に設けられ、基板６の必要な部分に発光材料を蒸着させるシャドウマスク８１と、基板６を搬送ロボット５との間で受渡しを行う櫛歯状ハンド９４と、櫛歯状ハンド９４で受け取った基板６を旋回させて直立させ基板保持手段８２に移動させる基板旋回手段９３と、蒸発源部７１をＬラインとＲラインとの間をレール２７４に沿って移動させる駆動部２７６を備える左右駆動手段７４を有している。そして、真空蒸着を実施する時には、図示していない真空排気ポンプにより内部が１０−３〜１０−４Ｐａ程度の高真空状態に維持される。なお、図１０では省略しているが、搬送室２０２と処理室１０１とは開閉可能なゲート弁１０で仕切られている。
【００５０】
また、図１１に示すように、蒸発源部７１は、左右駆動手段７４によりレール２７５に沿って左右のアライメント部ＬとＲとの間を移動する。実施例１では、基板６の下側に基板側膜厚モニタ２０Ｗを設けていたが、実施例３では、蒸発源部７１の左右のアライメント部ＬとＲとの間の移動経路の途中に、基板側膜厚モニタ２２０Ｗが設けられている。基板側膜厚モニタ２２０Ｗの検出面２２１は、基板保持手段８２Ｒまたは８２Ｌにより垂直に保持された基板６の表面と同じ平面内にあるように設定されている。左右駆動手段７４で駆動されてレール２７５に沿って左右のアライメント部ＬとＲとの間を蒸発源部７１が一定の速度で移動するときに、例えば、図６(ａ)に示す列状に並んだ４個の蒸発源７１a〜ｄ(１６個のノズル７３)が基板側膜厚モニタ２２０Ｗの直前を通過していく。この時の蒸発源７１a〜ｄが通過したときに各ノズル７３からの蒸発量が蒸着レートＲＷとして基板側膜厚モニタ２２０Ｗに検出される。検出された信号は、実施例１と同様に制御部５０(図４参照)に送られる。
【００５１】
制御部５０は、蒸発源７１a〜ｄが通過したときに、基板側膜厚モニタ２２０Ｗの蒸着レートＲＷが目標蒸着レートＲＷｔになるように、各ヒータ７１Ｈの出力を調整する(図７のＳ７０１〜Ｓ７０３に対応)。次に、制御部５０は、左右のアライメント部ＬとＲとの間の移動が完了したときに、蒸発源側膜厚モニタ２０Ｊａ、２０Ｊａの蒸発レートＲＪａ、ＲＪｂを基板６に蒸着する時の目標蒸発レートＲＪａｔ、ＲＪｂｔとして記憶する（図７のＳ７０４に対応)。その後の基板６への蒸着時の動作は実施例１と同様に行われる（図７のＳ７０５及びＳ７０６に対応)。
【００５２】
この時、前述したように、蒸発源部７１の左右のアライメント部ＬとＲ間の移動時及び基板６の蒸着時の間に、他のラインでは蒸着された基板６を処理室１０１から搬出し、新たな蒸着すべき基板６を処理室に搬入し、次の蒸着に備える。
【００５３】
なお、図１１において、７８は、図４に示す一対のガイド軸７６を支持する支持板７８である
(実施例４)
実施例１乃至３では大形基板を取り扱う上で有利な水平搬送と垂直成膜を組み合わせた実施形態について説明したが、以下では中形基板の成膜で採用されている水平搬送と水平成膜を組み合わせた装置形態を示す。
【００５４】
図１２は本発明にかかる水平搬送かつ水平成膜を行う有機ＥＬデバイス製造装置３００の構成の一例を示したものである。この装置形態は一般的なクラスタ装置として公知のものであるが、この構成に対して本発明を適用した例を以下に示す。
【００５５】
図１２の有機ＥＬデバイス製造装置３００は、中央に位置する多角形の搬送室３０２a
〜cに対してその周辺にロードロック室３３１a，受渡室３０４a〜cや処理室３０１a-1〜ｆ-2が連結される構成の装置形態である。搬送室３０２a〜cはその中央に搬送ロボット３０５a〜cを配置する。搬送ロボット３０５a〜cはロードロック室３３１aや受渡室３０４a〜cや処理室３０１a-1〜ｆ-2に置かれた基板６１を取り出し、新たに別の基板６１を置く。
【００５６】
受渡室３０４a〜cは隣接するクラスタとの間で基板６１の受け渡しを行うために用いられる。処理室３０１a-1〜ｆ-2では、処理対象の基板６１に真空蒸着による成膜処理を施す。クラスタを構成する各室との間にはゲート弁３１０が設けられ、各室毎に真空度を保つことが可能である。ロードロック室３３１では、ゲート弁３１０を閉じて、搬入した基板６１の雰囲気を大気圧から真空、または真空から大気圧に切替える機能を持たせる。成膜処理中は各処理室３０１a-1〜ｆ-2及び各搬送室３０２a〜cは真空ポンプ（図示せず）によって10−３〜10−５Pa台の真空度が維持されている。
【００５７】
処理室３０１a-1〜ｆ-2に備えられたゲート弁３１０を閉じることによって、成膜処理中は各処理室３０１a-1〜ｆ-2で発生するガスが他の処理室３０１a-1〜ｆ-2へ伝播することにより生じる膜の純度の低下を防止することが可能となる。またメンテナンス時には、特定の成膜室３０１a-1〜ｆ-2や搬送室３０２a〜cを個別に大気開放して、メンテナンス後の装置３００全体の状態復帰に掛かる時間を最小限に抑えることも可能となる。  
処理室３０１a-1〜ｆ-2の構成は有機層を成膜する処理室３０１ａ−1を例にとって説明する。図１３は、搬送室３０２a〜cと処理室３０１a-1〜ｆ-2の実施例である内部構造の概要を、搬送室３０２aと処理室３０１a-1を例に示す図である。
【００５８】
搬送室３０２ａの内部に設置された搬送ロボット３０５ａは旋回と伸縮動作が可能なアーム３５１aを有し、その先端には基板搬送用の櫛歯状ハンド３５２aを装着している。
一方、処理室３０１ａ-1には、搬送ロボット３０５ａから基板６1の受け渡しを行うための受け渡し機構、シャドウマスク３８１、シャドウマスク３８１と基板６1のアライメント機構、有機蒸着材料を高温加熱して気化させて、指向性を持たせて蒸着材料３７１Z(図４参照）のガス流３７５形成し、基板６1下面に吹き付けて成膜する蒸発源部３７１を持つ。
【００５９】
搬送ロボット３０５ａから成膜室３０１a-1に基板６1を搬入する場合、フック３８７の上に基板６1を保持した櫛歯状ハンド３５２ａを挿入し、搬送アーム３５１ａを下げて基板周辺部に設けたフック３８７に基板６１を引き渡し、櫛歯状ハンド３５２ａを後退させる。櫛歯状ハンド３５２ａの挿入時にフック３８７を上昇させて、基板を受け取っても良い。基板６１を受け取ると、フック３８７を下げ、基板６１とシャドウマスク３８１を近接させた状態で基板上のアライメントマーク６Ａとシャドウマスク上のアライメントマーク３８１Ａとを光学的に検出しながらフック３８７又はシャドウマスク３８１を微動させ、位置合わせを行う。位置合わせ終了後にさらにフック３８７を下げ、シャドウマスク３８１上に基板６１を載せる。そしてフック３８７を後退させ引き抜き、シャドウマスク３８１から離間させる。この際、シャドウマスク３８１上にフック３８７の逃げ溝があるとフック３８７の爪の厚みを増やせ、大きな基板６への対応がし易くなる。シャドウマスク３８１は、マスク３８１Ｍと、フレーム３８１Ｆとを備え、アライメントマーク３８１Ａが形成されている。
【００６０】
蒸発源部３７１は蒸着材料３７１Ｚのガス３７５を吹き出す方向に対して垂直方向に伸びた棒状のいわゆるリニアソースの形態を採っており、両端に基板６１を蒸着中に蒸発レートを測定する蒸発源側膜厚モニタ３２０Ｊａ、３２０Ｊｂを有する。また、各蒸発源はガス流３７５の吹き出し口であるノズル３７３を有し、ノズル３７３は蒸発源部３７１の長手方向に対して線上に列を成して複数設けられている。このノズルは図５（ａ）（ｂ）に示したような線上に並べた円形やの孔ではなく、細長いスリット1個又は複数個設けても構わない。この他に、図５(ａ）に示したように小形の蒸発源３７１のそれぞれの中心に設けられたノズル３７３から蒸着材料のガス流３７５を供給するタイプの蒸発源３７１を採用する場合には、小形の蒸発源３７１ａ〜ｎを複数用意して、線上に並べれば同様な効果が得られる。この蒸発源部３７１の各ノズル３７３は基板６１に面した状態で所定の間隔を保ち、基板６１に平行かつ蒸発源３７１の長手方向に対して直角方向に往復移動させる蒸発源移動機構３７２により所定速度でスキャンし、基板６１の対象となる面全体に対して上に蒸着材料の薄膜を形成する。
各搬送室３０２、処理室３０１、搬送ロボット３０５、受渡室３０４、蒸発源３７１を含む装置３００の全体は、制御部３５０で制御される。
【００６１】
蒸発源３７１の移動機構３７２は、図１３に示すように、蒸発源３７１を一対のガイドレール３７２Ｌに沿って移動し、大気側に設けられた駆動モータ３７２Ｍにより蒸発源ベース３７８に搭載された蒸発源３７１を移動させるものである。真空度を保つ磁性流体シールを内部に持った真空回転導入機構３７２Ｓを処理室３０１ａ-１の壁面３０１ａ-１ｗに設け、その真空側の回転軸によってボールねじ３７２Ｐを回転させる。ボールねじ３７２Ｐの両端は、軸受けを備えた支持板３７６で支持されている。蒸発源３７１を搭載する蒸発源ベース３７８にはボールねじ３７２Ｐのナット３７２Ｋと一対のガイドレール３７２Ｌ上の走行を案内するガイド３７２Ｇと接続しており、ボールねじ３７２Ｐの回転によって、蒸発源３７１はガイドレール３７２Ｌに沿う直線運動を行い、往復のスキャン成膜が可能となる。
【００６２】
実施例４では、実施例２と同様に、シャドウマスク３８１により水平に保持された基板６１の蒸着面を含む面内（蒸発源部３７１と基板６１との間隔と同じ間隔）を右端の待機位置ＷＳｅにおいて移動するように基板側膜厚モニタ３２０Ｗが設けられている。
【００６３】
基板側膜厚モニタ３２０Ｗは、蒸発源３７１が待機位置ＷＳｅにおいて蒸発源３７１の長手方向にスキャンする移動機構３１７によって移動する。蒸発源３７１の往復移動機構３７２と同様に、処理室３０１ａ-1側に２本のリニアガイド３２１を設置し、蒸発源３７１のノズル３２１の列と平行かつノズル３７３の列に沿って基板側膜厚モニタ３２０Ｗを移動できるようにする。
処理室３０１ａ-１外部にモータ３２４Ｍを設け、真空気密を保つ磁性流体シールを持つ真空回転導入機構３２４Ｓを回転させ、それに接続した１対の支持部材３２２で支持されているボールねじ３２４Ｐを回転させる駆動部３２４を有する。ボールねじのナット３２４Ｋとリニアガイドのガイド機構３２５は基板側膜厚モニタ３２０Ｗに接続しており、モータ３２４Ｍの回転により、基板側膜厚モニタ３２０Ｗは移動する。移動中に、実施例２と同様に、制御部３５０に記憶されている目標蒸着レートＲＷｔになるように、各蒸発源３７１のヒータ(図４参照)を制御し、蒸発レートを設定する。各蒸発源３７１の蒸発レートの設定後に、そのときの蒸発源側膜厚モニタ３２０Ｊａ、３２０Ｊｂが検出する蒸発レートを目標蒸発レートＲＪとして求める。そして、基板蒸着中は、実施例２と同様に、目標蒸発レートＲＪを目標値として各蒸発源３７１のヒータを制御し、基板蒸着中の蒸着の安定化を図る。
【００６４】
以上説明したように実施例４における処理フローは、垂直、水平の違いが有るが、基本的には実施例２と同じである。
【００６５】
（実施例５）
実施例５は、実施例４と異なり、水平搬送と垂直成膜を組み合わせた実施形態の実施例１と同様に、蒸発源部５７１に固定された基板側膜厚モニタ５２０Ｗを有する。但し、実施例１と異なる点は、各蒸発源にそれぞれ基板側膜厚モニタ５２０Ｗを設けている。図１４は、蒸発源５７１が４個（添え字ａ〜ｄで示す）の例を示し、待機位置ＷＳｅ(例えば図１３に示す位置)における模式図である。図１４(ａ)は処理室を上から見た図である。図１４(ｂ)は、図１４(ａ)において矢印Ｙ方向から見た矢視図である。図１４(ｃ)は、図１４(ａ)において矢印Ｘ方向から見た矢視図である。
【００６６】
実施例１に示した水平成膜と異なる点は、基板側膜厚モニタ５２０Ｗと共に蒸発源側膜厚モニタ５２０Ｊの各モニタも蒸発源部５７１の蒸発源５７１ａ〜ｄに対応して設けている点である。従って、基板側膜厚モニタ５２０Ｗａ〜ｄはそれぞれ蒸発源５７１ａ〜ｄに対応し、蒸発源５７１ａ〜ｄはそれぞれ蒸発源側膜厚モニタ５２０Ｊａ〜ｄに対応しているから、基板６１に蒸着時の蒸発源側膜厚モニタ５２０Ｊａ〜ｄの目標蒸発レートＲＪａｔ〜ｄｔは、基板側膜厚モニタ５２０Ｗａ〜ｄの目標蒸着レートＲＷａｔ〜ｄｔと一対一に対応し、より精細に蒸着できる。実施例５における蒸着処理フローは、蒸発源部５７１を水平に移動させる点、一対一で蒸着できる点以外は図７に示す実施例１と同じである。
【００６７】
なお、図１４(ａ)は、基板側膜厚モニタ５２０Ｗａ〜ｄの位置を分かり易く示すために、図１４(ｂ)に示す蒸発源側膜厚モニタ５２０Ｗの目標蒸発レートＲＪｔを求める蒸発源部５７１の位置からずらして示している。また、待機位置はＷＳｅの基板の対辺側に設けてもよい。
【符号の説明】
【００６８】
１au〜dd：処理室、１０１、３０１a-1〜ｆ-2
２a〜２ｄ、２０２、３０２ａ〜ｄ：搬送室
５Ｒ、５ａ〜ｄ、２０５、３０５ａ〜ｄ：搬送ロボット
６、６１：基板                          １０：ゲート弁
２０Ｓ：基板側膜厚モニタの走査機構
２０Ｗ、２０Ｗａ〜ｄ、２２０Ｗ、３２０Ｗ、５２０Ｗ、５２０Ｗａ〜ｄ：基板側膜厚モニタ
２０Ｊ、２０Ｊａ、２０Ｊｂ、３２０Ｊ、３２０Ｊａ、３２０Ｊｂ、５２０Ｊ、５２０Ｊａ〜ｄ：蒸発源側膜厚モニタ
２１：水平方向ガイド                    ５０，３５０：制御部
７１、３７１、５７１：蒸発源部
７１ａ〜n、３７１、５７１ａ〜ｄ：蒸発源
７１Ｈ：ヒータ                          ７２：上下駆動手段
７３、７３ａ〜ｎ、３７３：蒸発源のノズル
７４：左右駆動手段                      ８１、３８１：シャドウマスク
８２、８２Ｌ、８２Ｒ：基板保持手段      ９３：基板旋回手段
１００、３００：有機ＥＬデバイス製造装置
ＲＷ、ＲＷａ〜ｄ：基板側膜厚モニタの蒸着レート
ＲＷｔ、ＲＷａｔ〜ｄｔ：目標蒸着レート
ＲＪ、ＲＪａ、ＲＪｂ：蒸発源側膜厚モニタの蒸発レート
ＲＪｔ、ＲＪａｔ〜ｄｔ：目標蒸発レート
ＷＳｅ、ＷＳｕ：待機位置
【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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【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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