(57)【要約】【課題】真空チャンバ内のパーティクルに起因する不具合の発生を確実に防止することのできる真空成膜装置、真空成膜方法および、この真空成膜を用いた有機エレクトロルミネッセンス装置の製造方法を提供すること。【解決手段】真空チャンバ１１内で素子基板２に成膜を行うマスク蒸着装置１０において、パーティクルモニタ１７によって真空チャンバ１１内のパーティクルを監視し、パーティクル量が所定値未満のときには真空チャンバ１１内で成膜処理を行う。これに対して、パーティクル量が所定値以上のときには、ガス導入装置１４による真空チャンバ１１内への窒素ガスの導入と、低真空用真空引き装置１５による真空チャンバ１１内の真空引きとを行う清浄化処理を実施する。【選択図】図２
2008240016.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板に対して成膜を行う真空チャンバを備えた真空成膜装置において、
前記真空チャンバ内のパーティクルを監視するパーティクルモニタと、
前記真空チャンバ内にガスを導入するガス導入装置と、
前記真空チャンバ内を真空引きする真空引き装置と、
前記パーティクルモニタによる監視結果において、パーティクル量が所定値以上のときには、前記ガス導入装置による前記真空チャンバ内へのガスの導入と、前記真空引き装置による前記真空チャンバ内の真空引きとを行わせる制御部と、
を有することを特徴とする真空成膜装置。
【請求項２】
真空チャンバ内で基板に成膜を行う真空成膜方法において、
前記真空チャンバ内のパーティクルを監視し、
パーティクルの監視結果において、パーティクル量が所定値未満のときには前記真空チャンバ内で成膜処理を行い、
パーティクルの監視結果において、パーティクル量が所定値以上のときには、前記真空チャンバ内へのガスの導入と当該真空チャンバ内の真空引きとを行う清浄化処理を自動的に実施することを特徴とする真空成膜方法。
【請求項３】
前記清浄化工程を行う際、前記真空チャンバ内は、前記成膜処理時の高真空状態より真空度が低い低真空状態に保持することを特徴とする請求項２に記載の真空成膜方法。
【請求項４】
前記清浄化工程では、前記ガスの導入と前記真空チャンバ内の真空引きとを同時に行うことを特徴とする請求項２または３に記載の真空成膜方法。
【請求項５】
前記清浄化工程では、前記ガスの導入と前記真空チャンバ内の真空引きと交互に行うことを特徴とする請求項２または３に記載の真空成膜方法。
【請求項６】
請求項２乃至５の何れか一項に規定する真空成膜方法によって、有機エレクトロルミネッセンス素子の発光層を含む機能層を形成することを特徴とする有機エレクトロルミネッセンス装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、真空チャンバ内で基板に成膜を行う真空成膜装置、真空成膜方法および、この真空成膜を用いた有機エレクトロルミネッセンス装置の製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
有機エレクトロルミネッセンス装置、液晶装置、半導体装置などを製造する際、各種薄膜を、真空蒸着、スパッタ蒸着、ＣＶＤ、イオンプレーティングなどといった真空雰囲気中で形成することが多く、かかる真空成膜は、真空チャンバ内で行われる。真空チャンバ内は、真空状態にあるため、パーティクルが存在しないはずであるが、真空チャンバ内を真空引きする際にパーティクルが発生することがあり、かかるパーティクルが基板に付着すると歩留まりや信頼性の低下を発生させる。
【０００３】
そこで、真空チャンバ内をパーティクルモニタで監視しながら、真空引きの条件を最適化することにより、真空引きの際にパーティクルが発生するのを防止することが提案されている（特許文献１参照）。
【特許文献１】特開平５−１６６７３２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、真空チャンバ内でのパーティクルの発生は、真空引きの他、ロードロック室の開閉や基板の搬出入等が原因で発生することもあり、パーティクルの発生を皆無にすることは不可能である。そこで、定期的にモニタ用基板に成膜を行い、その表面をサーフェススキャナーで検査し、その結果をフィードバックする方法が採用されていることが多いが、この方法では、モニタ用基板による検査の間に成膜された基板にパーティクルが付着している可能性を排除できない。
【０００５】
特に、有機エレクトロルミネッセンス装置を製造する際、有機エレクトロルミネッセンス素子の発光層を含む機能層を形成する際に１μｍ程度のパーティクルが付着すると、有機エレクトロルミネッセンス素子が短絡することが多く、その結果、発光不良になってしまう。
【０００６】
以上の問題点に鑑みて、本発明の課題は、真空チャンバ内のパーティクルに起因する不具合の発生を確実に防止することのできる真空成膜装置、真空成膜方法および、この真空成膜を用いた有機エレクトロルミネッセンス装置の製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するために、本発明では、基板に対して成膜を行う真空チャンバを備えた真空成膜装置において、前記真空チャンバ内のパーティクルを監視するパーティクルモニタと、前記真空チャンバ内にガスを導入するガス導入装置と、前記真空チャンバ内を真空引きする真空引き装置と、前記パーティクルモニタによる監視結果において、パーティクル量が所定値以上のときには、前記ガス導入装置による前記真空チャンバ内へのガスの導入と、前記真空引き装置による前記真空チャンバ内の真空引きとを行わせる制御部とを有することを特徴とする。
【０００８】
本発明では、真空チャンバ内で基板に成膜を行う真空成膜方法において、前記真空チャンバ内のパーティクルを監視し、パーティクルの監視結果において、パーティクル量が所定値未満のときには前記真空チャンバ内で成膜処理を行い、パーティクルの監視結果において、パーティクル量が所定値以上のときには、前記真空チャンバ内へのガスの導入と当該真空チャンバ内の真空引きとを行う清浄化処理を自動的に実施することを特徴とする。
【０００９】
本発明では、真空チャンバ内のパーティクルを監視し、パーティクルの監視結果において、パーティクル量が所定値未満のときには真空チャンバ内で成膜処理を行い、パーティクルの監視結果において、パーティクル量が所定値以上のときには、真空チャンバ内へのガスの導入と当該真空チャンバ内の真空引きとを行う清浄化処理を実施するため、常に、真空チャンバ内にパーティクルがない状態あるいは極めて少ない状態下で成膜を行うことができる。それ故、真空チャンバ内のパーティクルに起因する不具合の発生を確実に防止することができ、歩留まりの向上および検査時間の大幅低減を図ることができる。また、本発明によれば、リアルタイムにパーティクルを監視できるので、真空チャンバで発生したイベントとパーティクルの発生との関連から、パーティクルの発生源の推定にも可能である。
【００１０】
本発明において、前記清浄化工程を行う際、前記真空チャンバ内は、前記成膜処理時の高真空状態より真空度が低い低真空状態に保持することが好ましい。このように構成すると、前記清浄化工程を行った後、成膜を再開する際、真空チャンバを短時間のうちに高真空状態とすることができる。それ故、前記清浄化工程を行った場合でも生産性が大きく低下することを防止することができる。本発明における「高真空」「低真空」とは、あくまで相対的な真空度の工程を意味するもので、真空度の絶対値を規定するものではない。
【００１１】
本発明において、前記清浄化工程では、例えば前記ガスの導入と前記真空チャンバ内の真空引きとを同時に行う。また、本発明において、前記清浄化工程では、前記ガスの導入と前記真空チャンバ内の真空引きと交互に行ってもよい。このように構成すると、真空チャンバ内に対流を強く起こすことができるので、パーティクルの排出を効率よく行うことができる。
【００１２】
本発明を適用した真空成膜方法は、有機エレクトロルミネッセンス装置の製造方法におおいて、有機エレクトロルミネッセンス素子の発光層を含む機能層を形成するのに適用すると効果的である。有機エレクトロルミネッセンス装置を製造する際、有機エレクトロルミネッセンス素子の発光層を含む機能層を形成する際に１μｍ程度のパーティクルが付着しただけでも、有機エレクトロルミネッセンス素子に短絡が発生して有機エレクトロルミネッセンス素子が発光不良になるからである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
図面を参照して、本発明を適用した真空成膜装置、真空成膜方法、および有機エレクトロルミネッセンス装置の製造方法を説明する。
【００１４】
（有機エレクトロルミネッセンス装置の構成）
図１は、有機エレクトロルミネッセンス装置の要部断面図である。図１に示す有機エレクトロルミネッセンス装置１は、カラー表示装置として用いられる電子デバイス装置であり、素子基板２の基体である基板２ａには、感光性樹脂からなる隔壁７で囲まれた複数の領域に画素が構成されている。複数の画素は各々、有機エレクトロルミネッセンス素子３を備えており、有機エレクトロルミネッセンス素子３は、陽極として機能するＩＴＯ（Indium Tin Oxide）膜からなる画素電極３ａと、この画素電極３ａからの正孔を注入／輸送する正孔注入輸送層３ｂと、有機エレクトロルミネッセンス材料からなる発光層３ｃと、電子を注入／輸送する電子注入輸送層３ｄと、アルミニウムやアルミニウム合金からなる陰極３ｅとを備えている。陰極３ｅの側には、有機エレクトロルミネッセンス素子３が水分や酸素により劣化するのを防止するための封止基板８が封止層９により接着されている。また、素子基板２上には、画素電極３ａに電気的に接続された駆動用トランジスタ５ａなどを含む回路部５が有機エレクトロルミネッセンス素子３の下層側に形成されている。
【００１５】
ここで、有機エレクトロルミネッセンス素子３は各々、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の光を出射するように構成される。それには、有機エレクトロルミネッセンス素子３において、発光層３ｃは、各色に対応する光を出射可能な発光材料により形成される。また、単独の発光材料からなる発光層３ｃによって、ＲＧＢ各色の特性を得るのは難しいことが多いので、ホスト材料に蛍光色素をドーピングした発光層３ｃを形成し、蛍光色素からのルミネッセンスを発光色として取り出すこともある。このようなホスト材料とドーパント材料の組み合わせとしては、例えば、トリス（８−キノリラート）アルミニウムとクマリン誘導体との組み合わせ、アントラセン誘導体とスチリルアミン誘導体との組み合わせ、アントラセン誘導体とナフタセン誘導体との組み合わせ、トリス（８−キノリラート）アルミニウムとジシアノピラン誘導体との組み合わせ、ナフタセン誘導体とジインデノペリレンとの組み合わせなどがある。
【００１６】
（有機エレクトロルミネッセンス装置１の製造方法）
素子基板２を形成するにあたっては、単品サイズの基板に以下の工程を施す方法の他、素子基板２を多数取りできる大型基板に以下の工程を施した後、単品サイズの素子基板２に切断する方法が採用されるが、以下の説明では、サイズの問わず、素子基板２と称して説明する。
【００１７】
有機エレクトロルミネッセンス装置１を製造するには、素子基板２に対して蒸着法やスパッタ法による成膜工程、レジストマスクを用いてのパターニング工程などといった半導体プロセスを利用して各層が形成される。但し、正孔注入輸送層３ｂ、発光層３ｃ、電子注入輸送層３ｄなどは、水分や酸素により劣化しやすい有機機能層であるため、正孔注入輸送層３ｂ、発光層３ｃ、電子注入輸送層３ｄを形成する際、さらには、電子注入輸送層３ｄの上層に陰極３ｅを形成する際、レジストマスクを用いてのパターニング工程を行うと、レジストマスクをエッチング液や酸素プラズマなどで除去する際に正孔注入輸送層３ｂ、発光層３ｃ、電子注入輸送層３ｄが水分や酸素により劣化してしまう。そこで、本形態では、正孔注入輸送層３ｂ、発光層３ｃ、電子注入輸送層３ｄを形成する際、さらには陰極３ｅを形成する際には、以下に詳述するマスク蒸着法を利用して素子基板２に所定形状の薄膜を形成し、レジストマスクを用いてのパターニング工程を行わない。
【００１８】
（マスク蒸着装置の構成例）
図２は、本発明を適用したマスク蒸着装置１０（真空成膜装置）の構成を示す概略構成図である。図２に示すように、マスク蒸着装置１０では、真空チャンバ１１内の上方位置に、素子基板２（被処理基板）および蒸着用マスク３１を保持する基板ホルダ１８が配置されている。素子基板２および蒸着用マスク３１は、素子基板２の下面側（被成膜面側）の所定位置に蒸着用マスク３１を重ねた状態で基板ホルダ１８により保持され、成膜時、この状態で、矢印Ａで示すように回転する。蒸着用マスク３１には、素子基板２に対する成膜パターンに対応するマスク開口部３２が形成されている。真空チャンバ１１内の下方位置には、素子基板２に向けて蒸着分子や蒸着原子を供給する蒸着源１２が配置されており、蒸着源１２は、蒸着材料を内部に保持する坩堝１２１、坩堝１２１内の蒸着材料を加熱するためのヒータ１２２、および坩堝１２１の上部開口を開閉するシャッタ１２３などを備えている。
【００１９】
また、真空チャンバ１１には、ガス導入管１４１、ガス導入用制御バルブ１４２、窒素（Ｎ2）ガスなどの不活性ガスを貯えたボンベ（図示せず）などのガス導入装置１４が設けられており、ガス導入管１４１は真空チャンバ１１内に連通している。また、真空チャンバ１１内において、ガス導入管１４１の開口位置付近にはガス拡散板１４８が配置されている。
【００２０】
また、真空チャンバ１１には、２系統の真空引き装置が設けられている。２つの真空引き装置のうちの一方は、低真空用真空引き装置１５であって、低真空用吸引管１５１、低真空用制御バルブ１５２、およびドライポンプからなる低真空用ポンプ１５３を備えている。低真空用吸引管１５１は真空チャンバ１１内に連通している。他方の真空引き装置は、高真空用真空引き装置１６であり、高真空用吸引管１６１、高真空用制御バルブ１６２、およびクライオポンプやターブ分子ポンプからなる高真空用ポンプ１６３を備えている。高真空用吸引管１６１は真空チャンバ１１内に連通している。
【００２１】
ここで、ガス導入用制御バルブ１４２、低真空用制御バルブ１５２、および高真空用制御バルブ１６２は各々、制御部１９によって開閉が制御される。このため、真空チャンバ１１では、制御部１９による制御の下、窒素ガスの導入、低真空引きおよび高真空引きが自動的に行われる。
【００２２】
さらに、本形態では、真空チャンバ１１に対しては、真空チャンバ１１内にセンサ部１７０を備えたパーティクルモニタ１７が設けられており、パーティクルモニタ１７での検出結果（監視結果）は、制御部１９に入力される。また、制御部１９は、パーティクルモニタ１７に対して、真空チャンバ１１内のパーティクル量を間欠的あるいは連続的に監視させるとともに、以下に詳述するように、パーティクルモニタ１７による監視結果において、真空チャンバ１１内のパーティクル量が所定値未満の場合には、素子基板２に対する成膜を行わせる一方、真空チャンバ１１内のパーティクル量が所定値以上の場合には、ガス導入装置１４による真空チャンバ１１内へのガスの導入と、低真空用真空引き装置１５による真空チャンバ内の真空引きとを行わせる清浄化処理を自動的に実施させる。
【００２３】
なお、本形態では、マスク蒸着装置１０にパーティクルモニタ１７を配置したため、パーティクルモニタ１７への成膜を防止することを目的に、パーティクルモニタ１７に対して遮蔽板１７８を設けておく。パーティクルモニタ１７としては、いわゆるダークフィールドセンサとブライトフィールドセンサのいずれを用いてもよい。ダークフィールドセンサの測定原理は光散乱方式で、１個の粒子がレーザー光線を通過すると、光散乱が１回起こり、９０度の散乱光を受光素子で受光して電気信号（に変換する。そして。変換された信号を増幅後処理し、粒子計数を行う。これに対して、ブライトフィールドセンサでは、レーザー光源が１つで、レーザービームを2分割し、2個の受光素子で別々に受光する。粒子がレーザー光線を通過することによる光の減衰量を電気信号（電圧パルス）に変換する。従って、真空チャンバ１１内でプラズマを発生させる場合でも、各受光素子から出力される電気信号にノイズキャンセルを行い、粒子の信号のみを読み取ることができる。
【００２４】
（成膜動作）
図３（ａ）、（ｂ）は各々、本形態のマスク蒸着装置１０（真空成膜装置）における成膜処理および清浄化処理の内容を示すタイミングチャート図である。なお、図３（ａ）、（ｂ）において縦軸は、真空チャンバ１１内の真空度（圧力）を示しているが、目盛などは任意である。
【００２５】
本形態のマスク蒸着装置１０（真空成膜装置）において、制御部１９は、パーティクルモニタ１７に対して、新たな素子基板２が真空チャンバ１１に搬入される度に、あるいは成膜後の素子基板２が真空チャンバ１１から搬出されて次の素子基板２が真空チャンバ１１に搬入される直前に、真空チャンバ１１内のパーティクル量を監視させる。また、制御部１９は、パーティクルモニタ１７に対して、真空チャンバ１１内のパーティクル量を連続的に監視させることもある。
【００２６】
そして、制御部１９は、パーティクルモニタ１７による監視結果において、真空チャンバ１１内のパーティクル量が所定値未満、例えば、１μm以上のパーティクルが３個未満のときには、素子基板２に対する成膜を行わせる。その間、真空チャンバ１１内は、１×１０-5Ｐaの高真空状態に保持される。なお、真空チャンバ１１内においてスパッタ蒸着やイオンプレーティングが行われる場合、真空チャンバ１１内は、１×１０-1Ｐa〜数Ｐaの状態に保持される。その間、低真空用制御バルブ１５２は閉状態にある。
【００２７】
これに対して、図３（ａ）に示すように、時刻Ｔ0において、制御部１９がパーティクルモニタ１７による監視結果において真空チャンバ１１内のパーティクル量が所定値以上、例えば、１μm以上のパーティクルが３個以上である異常時であると判断したときには、以降の成膜動作を中断する。例えば、新たな素子基板２が真空チャンバ１１に搬入されるのを停止させる。あるいは、真空チャンバ１１に素子基板２が搬入された後、成膜前であれば、素子基板２に対する成膜を中止させる。
【００２８】
次に、制御部１９は、まず、高真空用制御バルブ１６２を閉状態とした後、ガス導入用制御バルブ１４２を開状態にして、窒素ガスを真空チャンバ１１内に導入させる。また、ガス導入用制御バルブ１４２を開状態にすると同時に、低真空用制御バルブ１５２を開状態とする。その際、真空チャンバ１１内の真空バルブが低くなりすぎると、成膜を再開する際に真空引きに長い時間がかかるので、窒素ガスの導入量は、真空チャンバ１１内で窒素ガスの流れが発生するレベル、例えば真空チャンバ１１内の真空度が数１０Ｐａ程度となるレベルとする。その結果、真空チャンバ１１内では窒素ガスの対流が発生するとともに、パーティクルが窒素ガスとともに真空チャンバ１１から排出される。
【００２９】
そして、所定の時間が経過した時点（時刻Ｔ11）、あるいは、制御部１９がパーティクルモニタ１７による監視結果において真空チャンバ１１内のパーティクル量が所定値未満になったと判断した時点（時刻Ｔ11）で、ガス導入用制御バルブ１４２を閉状態にする。次に、時刻Ｔ12において、低真空用制御バルブ１５２を閉状態にする一方、高真空用制御バルブ１６２を開状態にする。そして、真空チャンバ１１内が高真空状態になった時点（時刻Ｔ1）で成膜を再開する。
【００３０】
（本形態の主な効果）
以上説明したように、本形態では、真空チャンバ１１内のパーティクルを監視し、パーティクルの監視結果において、パーティクル量が所定値未満のときには真空チャンバ１１内で成膜処理を行い、パーティクル量が所定値以上のときには、真空チャンバ１１内への窒素ガスの導入と、低真空用真空引き装置１５による真空チャンバ１１内の真空引きとを行う清浄化処理を自動的に実施する。このため、常に、真空チャンバ１１内にパーティクルがない状態あるいは極めて少ない状態下で成膜を行うことができる。それ故、真空チャンバ１１内のパーティクルに起因する不具合の発生を確実に防止することができる。また、リアルタイムにパーティクルを監視できるので、真空チャンバ１１で発生したイベントとパーティクルの発生との関連から、パーティクルの発生源の推定にも可能である。
【００３１】
特に有機エレクトロルミネッセンス装置１を製造する際、有機エレクトロルミネッセンス素子３の発光層３ｃを含む機能層を形成する際に１μｍ程度のパーティクルが付着しただけでも、有機エレクトロルミネッセンス素子３に短絡が発生して有機エレクトロルミネッセンス素子３が発光不良になるが、本形態によれば、かかる不具合の発生を確実に防止することができる。
【００３２】
（その他の実施の形態）
上記実施の形態において、清浄化工程では、窒素ガスの導入と真空引きとを同時に行ったが、図３（ｂ）に示すように、清浄化工程では、ガスの導入と真空チャンバ１１内の真空引きと交互に行ってもよい。すなわち、時刻Ｔ0において、制御部１９がパーティクルモニタ１７による監視結果において真空チャンバ１１内のパーティクル量が所定値以上、例えば、１μm以上のパーティクルが３個以上であると判断したときには、以降の成膜動作を中断する。そして、高真空用制御バルブ１６２を閉状態とした後、ガス導入用制御バルブ１４２を開状態にして、窒素ガスを真空チャンバ１１内に導入する。次に、時刻Ｔ21において、ガス導入用制御バルブ１４２を閉状態にするとともに、低真空用制御バルブ１５２を開状態とする。次に、時刻Ｔ22において、ガス導入用制御バルブ１４２を開状態にするとともに、低真空用制御バルブ１５２を閉状態とする。次に、時刻Ｔ23において、ガス導入用制御バルブ１４２を閉状態にするとともに、低真空用制御バルブ１５２を開状態とする。次に、時刻Ｔ24において、ガス導入用制御バルブ１４２を開状態にするとともに、低真空用制御バルブ１５２を閉状態とする。次に、時刻Ｔ25において、ガス導入用制御バルブ１４２を閉状態にするとともに、低真空用制御バルブ１５２を開状態とする。その際も、真空チャンバ１１内の真空バルブが低くなりすぎると、成膜を再開する際に真空引きに長い時間がかかるので、窒素ガスの導入量は、真空チャンバ１１内で窒素ガスの流れが発生するレベル、例えば真空チャンバ１１内の真空度が数１０Ｐａ程度となるレベルとする。次に、時刻Ｔ26において、低真空用制御バルブ１５２を閉状態にする一方、高真空用制御バルブ１６２を開状態にする。そして、真空チャンバ１１内が高真空状態になった時点（時刻Ｔ1）で成膜を再開する。
【００３３】
（他の実施の形態）
上記形態では、本発明をマスク蒸着装置に適用した例を中心に説明したが、マスクを用いない真空蒸着装置や、スパッタ蒸着装置、さらには、ＣＶＤ装置やイオンプレーティング装置に本発明を適用してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】有機エレクトロルミネッセンス装置の要部断面図である。
【図２】本発明を適用したマスク蒸着装置（真空成膜装置）の構成を示す概略構成図である。
【図３】図３（ａ）、（ｂ）は各々、本発明を適用したマスク蒸着装置（真空成膜装置）における成膜処理および清浄化処理の内容を示すタイミングチャート図である。
【符号の説明】
【００３５】
１０・・マスク蒸着装置（真空成膜装置）、１４・・ガス導入装置、１５・・低真空用真空引き装置、１６・・高真空用真空引き装置、１７・・パーティクルモニタ、１９・・制御部
【図１】
2008240016.tif 000003
【図２】
2008240016.tif 000004
【図３】
2008240016.tif 000005