(57)【要約】【課題】形成した材料層の厚さを成膜時に正確に検出する。【解決手段】Ｘ線射出器２６から入射角度を変えながら基板１４上又は基板１４付近に設けられた膜厚モニタ領域にＸ線を照射する。ここで、膜厚モニタ領域には、基板への材料膜の蒸着時にこの材料層と同一材料からなるモニタ部５２が同時に形成される。この膜厚モニタ領域で反射されたＸ線は成膜室１０の窓からＸ線検出器２８に到達する。Ｘ線検出器２８は、Ｘ線反射波率を検出する。制御装置３０によってこの反射率の振動周期に基づいて膜厚モニタ領域に形成されている膜の厚さを算出する。算出された膜厚モニタ部５２の厚さに応じて、るつぼ１８の移動速度やヒータ２０の加熱状態などを制御して堆積速度を調整することで、目的とする厚さの材料層を基板上に正確に形成する。【選択図】図１
2005281858.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板上への材料層の堆積厚測定方法であって、
基板又は基板近傍の所定箇所に設けられた堆積厚モニタ領域上と、前記基板上とに材料を堆積して材料層を形成し、
前記堆積厚モニタ領域にＸ線光を照射し、この材料層からのＸ線反射波を検出し、
検出したＸ線反射波の強度に基づいて、基板上に形成された材料層の堆積厚さを測定することを特徴とする堆積厚測定方法。
【請求項２】
基板上への材料層の形成方法であって、
基板又は基板近傍の所定箇所に設けられた堆積厚モニタ領域上と、前記基板上とに材料を堆積して材料層を形成し、
前記堆積厚モニタ領域にＸ線光を照射し、この材料層からのＸ線反射波を検出し、
検出したＸ線反射波の強度に基づいて、基板上に形成された材料層の堆積厚さを測定し、測定結果に応じて、堆積速度を制御することを特徴とする材料層の形成方法。
【請求項３】
請求項２に記載の材料層の形成方法において、
前記材料層の堆積に際し、前記材料層を蒸着によって形成する蒸着源における蒸着材料の加熱状態又は前記蒸着源と前記基板との相対的な走査速度の少なくとも一方を制御することを特徴とする材料層の形成方法。
【請求項４】
請求項３に記載の材料層の形成方法において、
前記堆積厚モニタ領域は、基板又は基板近傍において互いに離れて複数設けられ、それぞれの堆積厚モニタ領域における堆積厚に基づいて、前記蒸着源の加熱分布を制御することを特徴とする材料層の形成方法。
【請求項５】
請求項２に記載の材料層の形成方法において、
前記基板上に前記材料層を蒸着する蒸着室は、蒸着室外に配置された発光器から射出され前記堆積厚モニタ領域に到達するＸ線の光路上及び前記材料層から射出され受光器に到達するＸ線の光路上にそれぞれＸ線透過窓を備え、
前記材料層を蒸着する間、該Ｘ線透過窓を加熱することを特徴とする材料層の形成方法。
【請求項６】
請求項１〜請求項５のいずれか１項に記載の方法において、
前記材料層の堆積厚さは、前記Ｘ線の前記堆積厚モニタ領域への入射角度を変更しながら、前記Ｘ線反射波の干渉によって生ずる前記Ｘ線反射波の反射率の振動に基づいて算出することを特徴とする堆積厚測定方法又は材料層の形成方法。
【請求項７】
請求項１〜請求項６のいずれか１項に記載の方法において、
前記堆積厚モニタ領域へのＸ線光照射とＸ線反射波の受光は、前記材料層を形成する成膜室の外で行うことを特徴とする堆積厚測定方法又は材料層の形成方法。
【請求項８】
基板上に材料層を堆積形成する形成装置において、
材料層が堆積される基板または基板近傍の所定箇所に設けられた堆積厚モニタ領域に対し、入射角を変えながらＸ線を照射するＸ線照射手段と、
前記Ｘ線が照射されるモニタ領域からのＸ線反射波を検出するＸ線検出手段と、
前記Ｘ線検出手段で検出されたＸ線反射波強度に基づいて堆積厚を測定し、測定結果に基づいて、前記基板上への前記材料層の堆積速度を調整する堆積速度制御手段と、
を有することを特徴とする材料層の形成装置。
【請求項９】
請求項８に記載の形成装置において、
前記材料層を形成する蒸着室内には、前記材料層を蒸着によって形成する蒸着源が配置され、前記蒸着源における蒸着材料の加熱状態又は前記蒸着源と前記基板との相対的な走査速度の少なくとも一方を制御することで堆積速度を制御する制御部を備えることを特徴とする材料層の形成装置。
【請求項１０】
請求項９に記載の形成装置において、
前記堆積厚モニタ領域は、基板又は基板近傍において互いに離れて複数設けられ、それぞれの堆積厚モニタ領域における堆積厚に基づいて、前記蒸着源の加熱分布を制御することを特徴とする材料層の形成装置。
【請求項１１】
請求項８〜請求項１０のいずれか１項に記載の形成装置において、
前記材料層を形成する蒸着室内には、
前記蒸着室外に配置された前記Ｘ線照射器から射出され前記堆積厚モニタ領域に到達するＸ線の光路上及び前記材料層から射出され前記Ｘ線検出器に到達するＸ線反射波の光路上にそれぞれＸ線透過窓を備え、
さらに、前記窓部を加熱する加熱部を有することを特徴とする材料層の形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
基板上における材料の堆積および堆積厚の測定に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、各種のデバイスにおいて、複数の材料層の積層構造が利用されており、その堆積に蒸着やスパッタなどが利用されている。例えば、有機エレクトロルミネッセンス（ＥＬ）ディスプレイでは、有機ＥＬ素子（ＯＬＥＤ）をそれぞれ有する画素をマトリクス配置して表示を行う。この有機ＥＬ素子は、正孔輸送層、発光層、電子輸送層などの有機層を有する物が知られており、これらの有機層を真空蒸着によって形成することが、例えば、特許文献１などに記載がある。
【０００３】
このような有機ＥＬディスプレイにおいて各有機層の厚さは、電極層などと比較しても非常に薄く、また、複数の有機層を積層することが多い。そのため層の厚さが発光特性に及ぼす影響も大きいと予想され、各層を適切に蒸着することが望まれ、したがって、各層の厚みを正確にしたいという要求がある。
【０００４】
また、有機ＥＬディスプレイを作製する場合、なるべく大きな基板を利用して、作成する方が効率的であり、例えば１型〜１０型程度のいわゆる小型ディスプレイであれば、これらの領域をマザー基板上に多数一度に作成し、作製後に切断することが好ましい。従って、有機物質の蒸着も、比較的大面積の基板上に蒸着することになる。そこで、基板上の蒸着位置によるバラツキをできるだけ小さく抑えたいという要求もある。
【０００５】
【特許文献１】特開２００３−２５７６４４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ここで、薄膜の厚さの計測には、分光エリプソメータや、水晶振動子を用いた膜厚計が用いられる。分光エリプソメータでは、成膜後のサンプルを成膜装置外で計測する場合に用いられるものであり、実際の成膜時に計測することはできない。また、分光エリプソメータは、計測する膜表面の平滑性が高いことが要求されるため、有機ＥＬ素子よりも下層に例えば薄膜トランジスタなどの素子が形成され、それらに起因する表面の凹凸も多いディスプレイ用途などの有機層の膜厚測定に対して高い精度を得ることができない。
【０００７】
また水晶振動子の振動数変化より膜厚（蒸着量）を計測する方法を採用すると、成膜装置内に水晶振動子を配置して、水晶振動子に付着した材料膜厚を計測可能であるが、連続使用すると、計測値が変化するため、安定した測定が難しい。また、実際に基板上に形成された材料層の厚さを測定することはできない。
【０００８】
本発明は、材料堆積中における膜厚の計測を効果的に行い、またその計測値に応じて堆積を効果的に制御することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、基板上への材料層の堆積厚測定方法であって、基板又は基板近傍の所定箇所に設けられた堆積厚モニタ領域上と、前記基板上とに材料を堆積して材料層を形成し、前記堆積厚モニタ領域にＸ線光を照射し、この材料層からのＸ線反射波を検出し、検出したＸ線反射波の強度に基づいて、基板上に形成された材料層の堆積厚さを測定する。
【００１０】
また、本発明の他の態様は、基板上への材料層の形成方法であって、基板又は基板近傍の所定箇所に設けられた堆積厚モニタ領域上と、前記基板上とに材料を堆積して材料層を形成し、前記堆積厚モニタ領域にＸ線光を照射し、この材料層からのＸ線反射波を検出し、検出したＸ線反射波の強度に基づいて、基板上に形成された材料層の堆積厚さを測定し、測定結果に応じて、堆積速度を制御する。
【００１１】
また、本発明の他の態様では、前記材料層の堆積に際し、前記材料層を蒸着によって形成する蒸着源における蒸着材料の加熱状態又は前記蒸着源と前記基板との相対的な走査速度の少なくとも一方を制御する。
【００１２】
また、本発明の他の態様では、前記堆積厚モニタ領域は、基板又は基板近傍において互いに離れて複数設けられ、それぞれの堆積厚モニタ領域における堆積厚に基づいて、前記蒸着源の加熱分布を制御する。
【００１３】
また、本発明の他の態様では、前記材料層を蒸着する蒸着室は、蒸着室外に配置された発光器から射出され前記堆積厚モニタ領域に到達するＸ線の光路上及び前記材料層から射出され受光器に到達するＸ線の光路上にそれぞれＸ線透過窓を備え、前記材料層を蒸着する間、該Ｘ線透過窓を加熱する。
【００１４】
本発明の他の態様では、前記材料層の堆積厚さは、前記Ｘ線の前記堆積厚モニタ領域への入射角度を変更しながら、前記Ｘ線反射波の干渉によって生ずる前記Ｘ線反射波の反射率の振動に基づいて算出する。
【発明の効果】
【００１５】
このように、本発明によれば、堆積厚モニタ領域において材料層の堆積膜厚を、照射したＸ線の反射強度に基づいて求める。このようなＸ線の反射強度から実際の蒸着層等の材料層の堆積厚を検出すれば、精度よく、かつ材料層を形成しながらその厚さを求めることができる。したがって、検出した堆積厚に応じて堆積条件（例えば蒸着源の温度や移動速度など）を制御して、適切な厚さに材料層を形成することができる。また、材料層の形成と同時に測定する、つまり形成時に厚さをモニタリングするので、装置外で別途測定する方法と比較して、堆積厚の測定時間を飛躍的に短縮でき、また堆積値が目的値から外れた処理基板はその時点で厚さを調整したり、工程から除くことができ、製造の効率化を図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、本発明の実施形態について、図面に基づいて説明する。
【００１７】
図１は、実施形態に係る堆積装置（蒸着装置）の概略構成を示している。真空チャンバ（成膜室）１０は、気密に構成されており、被蒸着体である基板１４（例えば、ガラス基板）が導入された後の内部は真空ポンプなどを利用して所定の減圧状態が維持される。真空チャンバ１０内の上部には、基板固定部１２が設けられ、ここに基板１４が固定される。また、固定された基板１４の下方には、るつぼ移動レール１６が設置されており、ここにるつぼ１８が往復移動可能に設置されている。るつぼ１８の移動には、基本的にモータ４０が利用されるが、動力の伝達方法には各種のものがあり、適宜採用できる。この例では、モータ４０により長ねじ４２を回転し、この長ねじの回転によってるつぼ１８の移動を制御している。なお、移動手段には、均一な蒸着を達成するために、一定速度で移動可能とすることが要求される。
【００１８】
るつぼ１８は、例えば、基板の幅方向より若干長い細長い箱形状の蒸着源（リニアソース）で、るつぼ１８内に収容している蒸着材料を加熱して蒸発させ、るつぼ上方の開口部から材料を放出する。放出された蒸発材料は、基板１４の下面に付着し堆積される。るつぼ１８を基板１４の長さ（長手）方向に移動させる（走査する）ことで、基板１４の表面の全面にほぼ同一の条件で材料層を蒸着形成することができる。なお、図においては、るつぼ１８を１つのみ示したが、るつぼ１８を複数設けそれぞれから材料を蒸発させてもよい。その場合に、各るつぼ１８から異なる材料を蒸発させ、積層構造を形成することもできる。
【００１９】
基板上の所定部位のみに材料層を蒸着形成する場合には、図示するように基板１４の下面にマスク５０を配置し、蒸着部を限定する。例えば、有機ＥＬ素子を用いたディスプレイにおいて、画素毎にＲＧＢ３色のいずれかの発光層を備える有機ＥＬ素子を形成し、この発光層を色毎に塗り分け形成する場合であれば、材料毎に開口位置の異なるマスクを交換して蒸着すればよい。また、基板１４を別の真空チャンバ１０に移動して、開口位置の異なるマスクを用いて蒸着を行ってもよい。なお、蒸着に際し、るつぼ１８ではなく、基板１４を移動してもよい。
【００２０】
るつぼ１８の周面には、ヒータ２０が取り付けられ、このヒータ２０には、ケーブル２２を介しヒータ電源部２４が接続されている。従って、ヒータ電源部２４からの電力供給によって、ヒータ２０の加熱状態が制御され、るつぼ１８からの材料の蒸発状態が制御される。
【００２１】
本実施形態においては、真空チャンバ１０の所定部分に複数対の透明部分（窓）１１が設けられており、これらに対応して発光器２６と、受光器２８が配置されている。発光器２６から射出された光線は、材料層が形成されている基板１４の所定部分（後述する膜厚モニタ領域）で反射され受光器２８に至る。光線は、紫外線、可視光線等、２００ｎｍ〜９００ｎｍ程度の波長域の光線が採用可能であるが（これらの光線を用いる場合は、例えば受光器２８はモニタ領域５２に照射された光の透過光を検出する）、本実施形態では、特に、Ｘ線を採用している。つまり、本実施形態において発光器２６及び受光器２８は、具体的にはそれぞれ図１に示すようにＸ線射出器２６、Ｘ線検出器（例えばシンチレータ）２８である。
【００２２】
図示するようにマスク５０が基板１４とるつぼ１８との間に基板１４に近接して配置されており、このマスク５０には、Ｘ線射出器２６からのＸ線を照射するモニタ領域（モニタ部５２）に対応する位置に膜厚測定用の開口部５４が設けられている。なお、マスク５０の開口部５４の位置に合わせて発光器２６及び受光器２８の位置を移動可能としておくことが好ましい。また、後述するように、膜厚の測定に際しては、膜厚モニタ領域へのＸ線の入射角度を変更する必要があるため、Ｘ線射出器２６はＸ線の膜厚モニタ領域への入射角度を調整するための角度調整機構を備える。また、このＸ線射出器２６及びＸ線検出器２８は、いずれもＸ線のモニタ部への入射角度射出角度が大きいため、基板１４及びマスク５０の側方に配置されており、対応する光路上において成膜室１０に設けられるＸ線透過窓１１も、成膜室１０の側壁に設けられている。
【００２３】
るつぼ１８から放出される蒸着材料は、画素領域に応じたパターンの開口部と同様に、
膜厚測定用開口部５４を通って基板１４の対応する位置に付着し、これにより基板上には、画素領域などの所望パターンの材料層の形成と同時に、後述する図５のように同一材料で、かつ同一条件で膜厚（堆積厚）モニタ領域に膜厚モニタ部（モニタ膜）５２が形成される。そして、Ｘ線射出器２６から射出されたＸ線は、膜厚測定用開口部５４及び基板１４のこの膜厚モニタ領域で反射して、Ｘ線検出器２８に到達する。Ｘ線検出器２８は、検出したＸ線反射波の強度を検出し、検出強度についての信号を制御装置３０に供給し、制御装置３０は反射率の振動を検出し、この振動の周期から蒸着膜の厚さを算出する。制御装置３０は、ヒータ電源部２４を制御して、蒸着膜厚が適切なものになるように、ヒータ電源部２４からヒータ２０への電流供給を制御するとともに、モータ４０を制御してるつぼ１８の移動速度を制御する。このような制御により材料層の膜厚が最適値となるように基板上への材料の堆積速度（成膜速度）が制御される。
【００２４】
ここで、膜厚測定に用いるのが例えば紫外線で、紫外線をモニタ部５２に照射し、このモニタ部５２を透過して受光部に到達する光を検出してその吸光強度から予め求めた検量データを参照することで蒸着膜の厚さを検出する場合、紫外線をモニタ部５２を透過させるため、発光器２６，受光器２８は、図１を参照すると蒸着室１０の上下に設ける。しかし、本実施形態のように、Ｘ線を膜厚測定に採用する場合、Ｘ線射出器２６は、入射Ｘ線が測定対象表面、つまり、膜厚モニタ領域で全反射するような大きな入射角（材料層形成表面に対して例えば０．２°〜６°程度）で入射可能な位置に設け、またＸ線検出器２８は材料層形成面（膜厚モニタ領域）で、入射角と同様大きな射出角で反射されるＸ線を検出できる位置に設ける。
【００２５】
Ｘ線を用いた膜厚の測定は、具体的にはＸ線反射率測定法（Grazing Incidence X-ray Reflectively technique:ＧＩＸＲ法）を採用可能であり、入射角度を変更しながら反射波の強度（反射率）を検出し、反射率の振動周期からその膜厚を算出するという原理を用いる。材料層（モニタ部５２）の表面で反射したＸ線と、材料層とその下層（例えば基板）との界面で反射したＸ線とでは、図２に示すように光路差が存在するため、反射波は互いに干渉する。この光路差は、測定対象膜の膜厚ｔと、Ｘ線の入射角度θと全反射臨界角θｃとの差に相当する測定対象膜への入射角、射出角、測定対象膜の下層との界面への入射角及び射出角θ’（θ’＝θ−θｃ）に依存して発生する。
【００２６】
入射角度θを変化させながらＸ線検出器、より具体的にはＸ線反射率測定用検出器２８によって反射率を測定すると、その反射率には、図３に示すような干渉による振動構造が発生する。よって、その振動の周期から材料層の厚さｔを計算することができる。膜厚が大きくなると周期が減少し、例えば制御装置３０が反射率からフーリエ解析を行うことで、定量的に膜厚を求めることができる。このような本実施形態におけるＸ反射波強度の測定は、既に膜厚測定として実績のある分光エリプソメータに替えて、その強度に基づいて膜厚を測定できる。
【００２７】
以上に説明したＸ線射出器２６、Ｘ線検出器２８は、真空チャンバ１０内に設けてもよい。この場合には、シャッタをつけ、Ｘ線射出器２６、Ｘ線検出器２８に対し不要な蒸着物質の堆積を防止することが好適である。あるいはシャッタの代わりに、少なくともＸ線検出器２８の周囲の温度を制御して（例えば一定の高温になるように加熱制御）、蒸着物質がＸ線検出器２８に付着しないようにしてもよい。
【００２８】
ここで、有機ＥＬ素子において、有機層の厚さは発光層での発光条件を決めるための重要な要素の一つと考えられ、より高い発光効率や高精度の発光制御を実現する上で、この有機層の厚さの精度に対する要求は今後さらに高まる。そして、例えば、ＣｕＰｃ膜は、有機ＥＬ素子において、陽極と正孔輸送層の間に設けられる正孔注入層として利用されることが多く、通常１０ｎｍ程度と非常に薄いが、このような極めて薄い膜についてもより精度良く膜厚を制御することが望まれる。上述のように連続使用時の安定性に欠ける水晶振動子を用いたのでは正確な計測が困難である。
【００２９】
さらに、上記ＣｕＰｃ膜は、その膜表面が乱反射の起きやすい表面状態となるため、このような膜については、エリプソメータによる膜厚測定に適していない。これに対し、本実施形態のようなＸ線反射率測定法では、エリプソメータより高い測定精度が得られ、かつ、リアルタイムでの膜厚測定が可能である。また、有機ＥＬ素子の有機層の材料は、現在、その耐久性に依然として課題が多い。このため、下層側の電極（陽極又は陰極）の形成後、例えば真空蒸着法によって形成される多層構造の有機層の各層は、表面にゴミが付着したり有機層の劣化を速める水分が酸素などにさらされる可能性を低減する上で、真空雰囲気を破らずに連続形成することが望まれている。したがって、本実施形態のように真空蒸着室内で成膜した膜の厚さを随時測定すれば、例えばエリプソメータを用いた場合のように、膜厚測定のためだけに基板を装置外に出す必要もなく、膜厚の正確な制御が可能となる。なお、有機ＥＬ素子の多層構造の有機層は、例えば陽極が下層側の電極で、上層が電子注入層とほぼ一体に形成された陰極である場合に、下から順に正孔注入層、正孔輸送層、発光層、電子輸送層の積層構造が一例として挙げられ、各層の厚さをそれぞれ最適な値になるよう制御しながら連続して形成することが可能となる。
【００３０】
また、本実施形態のようにＸ線の反射強度を検出して得たその反射率に基づいて、膜厚を測定する方法では、その測定原理上、標準試料を必要とせず、絶対的な分析結果を得ることができる。また、Ｘ線射出器２６の発生するＸ線強度の長期的変動が原理的に測定結果に影響を与えないので、較正作業をする必要が無く、材料層の厚さをリアルタイムに容易かつ正確に測定することができる。
【００３１】
通常の蒸着工程においては、まずるつぼ１８を所定温度まで加温し、蒸発状態を安定化する。これは、るつぼ１８を図１に示すような基板１４の下方から外れた待機位置に位置させて行う。この待機位置のるつぼ１８の上方には、水晶式の膜厚計を配置し、蒸発状態を検出することも好適である。
【００３２】
また、基板１４を基板固定部１２にセットしておく。そして、モータ４０を駆動して、るつぼ１８を所定速度で移動させ、基板１４の下表面に蒸着を行う。上述のように、Ｘ線反射強度の振動周波数から、膜厚を検出できるため、この検出結果に基づいて、ヒータ２０による加熱状態や、モータ４０の回転数を制御することで、常に安定した蒸着を行うことができる。なお、このような制御は、１つの基板１４に対して蒸着のバラツキを防止するために行ってもよいし、複数の基板１４に対する蒸着のバラツキを防止するために行ってもよい。
【００３３】
さらに、上記実施形態では、実際に蒸着対象となっている基板１４における蒸着膜厚を検出した。しかし、ダミー基板を用い、そのダミー基板における蒸着状態を調べて、るつぼ１８の加熱状態およびるつぼ１８の移動状態を制御してもよい。ここで、このダミー基板は、実際に蒸着する基板１４の代わりに設けてもよいし、基板１４に隣接して設けてもよい。さらに、図４に示すように、ダミー基板１５は、平板でなくてもよく、円柱状や多角柱状として、複数の蒸着膜の形成毎にるつぼ１８の変更と対応してその周面位置（又は周面）を変更し、対応する周面での蒸着膜の堆積厚を上述のＸ線反射率から算出することで、るつぼ１８からの蒸発物質の蒸発状態を検出することができ、これに基づいて蒸着量の制御ができる。特に、ダミー基板を円柱状として、これを適宜回転させて、表面に蒸着させて、この膜厚を検出することが好適である。
【００３４】
図５には、基板１４上に設定したモニタ領域に形成されるモニタ部（膜厚測定部）５２が示されている。この例では、基板１４の幅方向（るつぼ１８の長手方向に一致）において、３点のモニタ領域が設定され、ここにモニタ部（モニタ膜）５２が形成されている。これらモニタ部は、基板１４中で、実際の有機ＥＬ素子領域（あるいは表示領域）としては利用されない領域に設定されている。そして、本実施形態では、るつぼ１８が幅方向に細長い形状を有し、このるつぼ１８はその長手方向（基板１４の幅方向）と直交する方向に移動する。そこで、このるつぼ１８の長手方向に沿って３点のモニタ部５２を形成することによって、るつぼ１８の長手方向における蒸発量の均一性を検出することができ、この検出結果に基づいて、るつぼ１８の長手方向における加熱状態を制御することができる。加熱状態は、ヒータ２０をるつぼ１８の長手方向で、複数に分割しておき、分割ヒータへの個別の通電を制御することなどによって行える。
【００３５】
なお、図５において、破線で示した膜厚モニタ領域（モニタ部５２）は、多層の蒸着を真空雰囲気を破らずに連続して実行する場合において、異なる蒸着源を用いた異なる蒸着膜の膜厚測定にそれぞれ使用することもできる。すなわち、成膜時に用いるマスク５０として、膜厚測定用の開口部の位置がそれぞれ異なるマスクを用いれば、基板上に形成された各モニタ部はそれぞれ異なる位置に形成され、既に形成されている下層の有機膜と重ならず、確実に形成した膜の厚さを測定することができる。Ｘ線反射率測定法では、積層された複数の層のそれぞれの厚さを振動周期に基づいて算出することもできるが、考慮すべき因子が多くなるため、図５に示すように異なる層からなるモニタ部を重ねずに異なるモニタ領域に形成することによって、各層の厚さをより高い精度で求めることができる。なお、この膜厚測定用の開口部の位置は、互いに例えば１０ｍｍ程度異なっていればよい。成膜室毎にこの膜厚測定用開口部の位置の異なるマスクを用いても良い。以上のような方法により、連続して積層する膜についてもそれぞれの厚さを確実に測定することができる。なお、モニタ領域は、基板１４の全体（但し有機ＥＬ素子の非形成領域が望ましい）に分散させて設けてもよい。
【００３６】
また、上述の実施形態では、るつぼ１８として細長い形状のものを利用した。しかし、るつぼ１８としては、点状のものを多数併設してもよい。るつぼ１８をこのような面状のものとすれば、基板１４およびるつぼ１８のいずれも移動することなく、大面積の基板１４に対する蒸着が行える。一方、このような大面積の蒸着を行うと、蒸着膜厚にバラツキが生じやすいが、本実施形態の膜厚検出を基板上の分散された複数の点で行い、るつぼ１８の加熱状態を部分的に制御する構成をとれば、全体として均一な蒸着を行えるように制御することができる。なお、蒸着対象である基板１４が小面積の場合には単一の点状のるつぼ１８を採用しても良い。また、検出した膜厚が目標値に対して±５０％程度のずれで
ある場合には、るつぼ１８の加熱制御だけでは不十分なことがあり、基板１４とるつぼ１８との相対速度（例えばるつぼ１８のスキャン速度）を変更することが望ましい。
【００３７】
また、真空チャンバ１０にＸ線射出器２６、Ｘ線検出器２８に対応して設けられている窓１１は加熱して高温にすることによって、蒸着物のこれらの窓に対する堆積を防止することができる。Ｘ線射出器２６、Ｘ線検出器２８を真空チャンバ１０の内部に設ける場合においても、検出計の蒸着物質を堆積させたくない箇所について、高温として堆積を防止することが好適である。
【００３８】
以上の説明では、図１に示すように下方にるつぼ１８が配置され、マスク及び基板がその上方に面方向が水平方向に向いて配置された、横型の蒸着装置を例に挙げている。しかし、これに限らず、縦型の堆積装置（真空蒸着やスパッタ装置）においても、成膜室の基板への材料層形成側にＸ線射出器２６からのＸ線を透過させる窓と、モニタ領域で反射されたＸ線を透過させＸ線検出器２８に到達させるための窓を設け、Ｘ線反射強度の振動周期から膜厚を測定することでリアルタイムでの膜厚測定が可能となる。
【００３９】
図６は、この縦型の堆積装置（成膜装置）６００の構成の一例を示しており、原理的には、上述の図１の成膜装置と同様であり、基板６４及び蒸着源の支持方向が垂直方向である点が異なっている。即ち、成膜室６０内で、膜の形成される基板６４は垂直方向に起立支持されている。また、例えば基板と同程度の幅のライン状の蒸着源７０が垂直方向に支持されており、図６の例では、この蒸着源７０と基板６４との相対位置が変化するように、例えば蒸着源７０が移動し、この蒸着源７０からの材料が直接又はマスク６６を介して基板６４上に付着する構成である。マスク６６には膜厚測定用の開口部７４が有機ＥＬ素子の非形成領域に設けられており、蒸着源７０からこの開口部を通過して基板６４上に形成された膜にＸ線射出器７６からＸ線を入射角度を変えながら照射し、Ｘ線検出器７８によってＸ線反射強度を測定することで、上記と同様に膜厚を正確かつ成膜後直ちに装置内で測定することができる。ここで、縦型の堆積装置６００において、基板６４が起立支持されているため、発光器７６からの光は成膜室６０の側面から入射させることが好ましく、例えば光ファイバを利用して成膜室６０の中に光を導入すればよい。
【００４０】
また、図７に示すように、蒸着源の放出端としてシャワー状ノズル８０を採用し、成膜順に、順次、キャリアガス中に成膜材料（例えば有機材料）源を蒸発させ、これを加熱ガスラインからバルブを介して選択的に加熱成膜室内に保持された基板１４にノズル８０から放出し積層する気相成長型成膜装置８００においても上記膜厚測定方式を採用することができる。即ち、例えば基板１４とノズル８０の間に配置されるマスク９０に膜厚測定用の開口部を設け、その位置に形成された膜の厚さを、Ｘ線射出器８６とＸ線検出器８８を用いてＸ線反射率の振動周期を算出することにより精度良く測定することができる。またマスク９０の膜厚測定用開口部８４の位置は例えば蒸着源が変更される毎にシャッタなどで変更したり、異なるマスクを用いるなどすることで、連続成膜される薄膜の各膜厚をリアルタイムに測定することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】本発明の実施形態に係るＸ線反射率測定による膜厚測定機能を備えた蒸着装置全体の構成を示す図である。
【図２】Ｘ線を測定に用いた場合の膜厚に依存して発生する光路差を説明する図である。
【図３】Ｘ線反射率の振動構造を概念的に示す図である。
【図４】基板に併設された膜厚測定用のダミー基板の例を示す図である。
【図５】基板のモニタ部を示す図である。
【図６】縦型の蒸着装置に本実施形態の膜厚測定機構を適用した例である。
【図７】シャワー状ノズルを用いた成膜装置に本実施形態の膜厚測定機構を適用した例である。
【符号の説明】
【００４２】
１０  真空チャンバ、１２  基板固定部、１４，６４  基板、１５  ダミー基板、１６  移動レール、１８  るつぼ（蒸着源）、２０  ヒータ、２２  ケーブル、２４  ヒータ電源部、２６，７６，８６  Ｘ線射出器、２８，７８，８８  Ｘ線検出器、３０  制御装置、４０  モータ、５０，６６，９０  マスク、５２  モニタ部（膜厚測定部）、６０  （縦型）成膜室、７０  （縦型）蒸着源、８０  シャワー状ノズル、６００  縦型成膜装置、８００  気相成長型成膜装置。
【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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