專利名稱：蒸鍍處理裝置和蒸鍍處理方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種在例如有機(jī)EL元件的制造中用于發(fā)光層的成膜的蒸鍍處理裝置和蒸鍍處理方法。
背景技術(shù)：
近年來,開發(fā)了利用電致發(fā)光(EL:Electro Luminescence)的有機(jī)EL元件。有機(jī)EL元件由于自身發(fā)光，因此消耗功率較小，并且還具有視場角比液晶顯示器(IXD)等的視場角優(yōu)異等優(yōu)點(diǎn)，有機(jī)EL元件的今后的發(fā)展正受到期待。該有機(jī)EL元件的最基本的構(gòu)造是在玻璃基板上將陽極(anode)層、發(fā)光層以及陰極(cathode)層層疊而形成的層狀構(gòu)造(日文:寸> FM 〃 ★構(gòu)造)。為了使發(fā)光層發(fā)出的光向外界射出，將由ITO (Indium Tin Oxide:銦錫氧化物)等構(gòu)成的透明電極用于玻璃基板上的陽極層。通常，在表面預(yù)先形成有ITO層(陽極層)的玻璃基板上依次形成發(fā)光層和陰極層、并進(jìn)一步形成密封膜層，從而制造該有機(jī)EL元件。

以上那樣的有機(jī)EL元件中的有機(jī)層的成膜通常在蒸鍍處理裝置中進(jìn)行。對于蒸鍍處理裝置中的有機(jī)層等的膜厚，從發(fā)光效率等觀點(diǎn)考慮，需要將其控制成規(guī)定的膜厚，以往以來不斷發(fā)明了各種膜厚控制技術(shù)。作為膜厚控制技術(shù)，公知有例如專利文獻(xiàn)I所記載的膜厚測量方法那樣的、使用測量用的晶體振子進(jìn)行膜厚測量并使測量結(jié)果反應(yīng)到用于實(shí)際進(jìn)行成膜的基板中這樣的方法。圖1是關(guān)于通常膜厚控制的作為以往技術(shù)的、使用晶體振子來進(jìn)行膜厚測量的蒸鍍處理裝置100的概略說明圖。蒸鍍處理裝置100由互相連通的腔室101和基板處理室102構(gòu)成，在蒸鍍處理裝置100的內(nèi)部設(shè)有與材料氣體供給部103相連通的蒸鍍頭110。在基板處理室102的下部配置有處于面朝上(face up)的狀態(tài)的基板G，該基板G由基板支承臺(tái)111支承。另外，以與基板支承臺(tái)111上的基板G相鄰的方式配置有由例如石英構(gòu)成的晶體振子(QCM) 112。另外，蒸鍍頭110的下表面開口且該開口部與基板G的上表面相對。自材料氣體供給部103供給來的材料氣體通過蒸鍍頭110而從其開口部向基板G的上表面噴射。此時(shí)，從蒸鍍頭110也同時(shí)向晶體振子(QCM)112噴射材料氣體。此外，利用經(jīng)由排氣管113與腔室101連通的真空泵115使腔室101成為真空狀態(tài)，與此相伴，將基板處理室102也保持成真空狀態(tài)。另外，利用未圖示的加熱器進(jìn)行溫度控制而將蒸鍍頭110、腔室101等的溫度控制為材料氣體不會(huì)析出那樣程度的溫度。在以上那樣構(gòu)成的蒸鍍處理裝置100中，通過對實(shí)際蒸鍍在晶體振子(QCM)112上的薄膜的膜厚進(jìn)行測量來對蒸鍍在基板G上的薄膜的膜厚進(jìn)行測量、控制。S卩，在將晶體振子(QCM)112的蒸鍍條件和基板G的蒸鍍條件設(shè)成了相同的蒸鍍條件的情況下，蒸鍍在晶體振子(QCM)112上的薄膜的膜厚和蒸鍍在基板G上的薄膜的膜厚具有恒定的關(guān)系，因此根據(jù)蒸鍍在晶體振子(QCM) 112上的薄膜的膜厚可知在相同條件下蒸鍍在基板G上的薄膜的膜厚。此外，作為在膜厚的測量中使用的對象物，不只是公知有晶體振子(QCM) 112，還公知有例如以與實(shí)際進(jìn)行成膜的基板G大致相同條件來進(jìn)行成膜的仿真基板等。先行技術(shù)文獻(xiàn)專利文獻(xiàn)專利文獻(xiàn)1:日本特開2008 - 122200號(hào)公報(bào)然而，在上述蒸鍍處理裝置100中，由于在蒸鍍于晶體振子(QCM) 112上的薄膜的膜厚測量中存在極限(存在晶體振子112的裝置壽命)，因此存在需要頻繁更換晶體振子(QCM)112這樣的問題點(diǎn)。另外，由于需要進(jìn)行以下工序，即，在沒有基板G的狀態(tài)下僅對晶體振子(QCM) 112進(jìn)行蒸鍍并測量膜厚，之后以相同條件對基板G進(jìn)行蒸鍍，以確定晶體振子(QCM)112上的膜厚和基板上G的膜厚間的關(guān)系性，因此存在測量作業(yè)非常花費(fèi)時(shí)間而導(dǎo)致生產(chǎn)效率降低這樣的問題點(diǎn)。

發(fā)明內(nèi)容
因此，鑒于上述問題點(diǎn)，本發(fā)明的目的在于提供一種能夠在基板G上形成薄膜的同時(shí)進(jìn)行膜厚控制的蒸鍍處理裝置和蒸鍍處理方法。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供一種蒸鍍處理裝置，其利用蒸鍍在基板上形成薄膜，其中，該蒸鍍處理裝置包括:自由減壓的材料供給部，其用于供給材料氣體；以及成膜部，其用于在上述基板上形成薄膜，上述成膜部具有用于對向上述基板噴射的材料氣體的蒸氣濃度進(jìn)行測量的檢測部件，該蒸鍍處理裝置設(shè)有控制部，該控制部根據(jù)上述檢測部件的測量結(jié)果來控制成膜條件。另外，上述檢測部件也可以由從光學(xué)式檢測裝置、質(zhì)譜儀、電離真空計(jì)(例如夕7 ^ 一(Toughgauge))以及能夠測量絕對壓力的真空計(jì)(例如，電容壓力計(jì)(以下，也稱為CM))中選擇的I個(gè)以上的檢測部件構(gòu)成。另外，上述檢測部件還能夠檢測材料氣體的成分。上述控制部能夠控制載氣流量、材料氣體生成部的加熱器溫度、材料供給量、基板移動(dòng)速度、基板溫度以及腔室壓力中的一個(gè)或多個(gè)。另外，本發(fā)明的另一技術(shù)方案提供一種蒸鍍處理方法，利用蒸鍍在基板上形成薄膜，其中，該蒸鍍處理方法利用檢測部件對向上述基板噴射的材料氣體的蒸氣濃度進(jìn)行測量，并根據(jù)上述檢測部件的測量結(jié)果來控制成膜條件。在此，上述成膜條件是載氣流量、材料氣體生成部的加熱器溫度、材料供給量、基板移動(dòng)速度、基板溫度以及腔室壓力中的I個(gè)或多個(gè)。另外，上述檢測部件是從光學(xué)式檢測裝置、質(zhì)譜儀、電離真空計(jì)以及能夠測量絕對壓力的真空計(jì)中選擇的I個(gè)以上的裝置。采用本發(fā)明，提供一種能夠在基板上形成薄膜的前期或在基板G上形成薄膜的同時(shí)(實(shí)時(shí))進(jìn)行膜厚的控制的蒸鍍處理裝置。由此，能夠在基板上準(zhǔn)確且有有效率地形成所期望的厚度的薄膜，從而能夠提高成品率。


圖1是以往的蒸鍍處理裝置的說明圖。圖2是有機(jī)EL兀件A的制造工序的說明圖。圖3是從橫向觀察蒸鍍處理裝置的剖視圖。圖4是從橫向觀察第2實(shí)施方式的蒸鍍處理裝置的剖視圖。
圖5是從橫向觀察第3實(shí)施方式的蒸鍍處理裝置的剖視圖。圖6的(a)是從橫向觀察第4實(shí)施方式的蒸鍍處理裝置的剖視圖。圖6的(b)是真空計(jì)的說明圖。圖7是本發(fā)明的第I變形例的說明圖。圖8是第2變形例的蒸鍍處理裝置的概略說明圖。附圖標(biāo)記說明1、50、蒸鍍處理裝置；10、陽極層；11、發(fā)光層；12、陰極層；13、密封膜層；20、51、處理腔室；21、基板處理室；22、56、蒸鍍頭；23、54、支承臺(tái)；25、排氣管；26、真空泵；29、材料導(dǎo)入路徑；30、材料氣體生成部；30a、載氣控制部；30b、材料投入控制部；30c、材料氣化控制部；31、加熱器；33、膜厚傳感器；40、窗；41、61、光學(xué)式檢測裝置；42、控制部；43、質(zhì)譜儀；45、電離真空計(jì)；46、真空計(jì)；47、金屬隔膜；48、電極；52、閘閥；55、導(dǎo)軌；57、材料供給源；58、材料供給管；A、有機(jī)EL元件；G、基板。
具體實(shí)施例方式以下，參照

本發(fā)明的實(shí)施方式。此外，在本說明書和附圖中，通過對實(shí)質(zhì)上具有相同的功能結(jié)構(gòu)的構(gòu)成要素標(biāo)注相同的附圖標(biāo)記而省略重復(fù)說明。另外，在以下的實(shí)施方式中，說明使用有機(jī)材料來制造有機(jī)EL元件的情況。圖2是由包括本發(fā)明的實(shí)施方式的蒸鍍處理裝置I在內(nèi)的各種成膜裝置制造的有機(jī)EL元件A的制造工序的說明圖。如圖2的(a)所示，準(zhǔn)備在上表面上形成有陽極(anode)層10的基板G?；錑由透明材料制成，該透明材料由例如玻璃等構(gòu)成。另外，陽極層10由ITO (Indium Tin Oxide:銦錫氧化物)等透明的導(dǎo)電性材料構(gòu)成。此外,使用例如派射法將陽極層10形成于基板G的上表面。

首先，如圖2的(a)所示，利用蒸鍍法在陽極層10之上形成發(fā)光層(有機(jī)層)11。此夕卜，發(fā)光層11例如由層疊空穴傳輸層、非發(fā)光層(電子阻擋層)、藍(lán)光發(fā)光層、紅光發(fā)光層、綠光發(fā)光層及電子傳輸層而成的多層構(gòu)造構(gòu)成。接著，如圖2的(b)所示，例如通過使用了掩模的濺射法在發(fā)光層11之上形成由例如Ag、Al等構(gòu)成的陰極(cathode)層12。接下來，如圖2的(C)所示，通過將陰極層12作為掩模對發(fā)光層11進(jìn)行例如干蝕亥IJ，使發(fā)光層11圖案化。接下來，如圖2的(d)所示，形成由例如氮化硅(SiN)構(gòu)成的絕緣性的密封膜層13，以便覆蓋發(fā)光層11的周圍、陰極層12的周圍以及陽極層10的暴露部。例如通過μ波等離子體CVD法形成該密封膜層13。這樣一來，制造成的有機(jī)EL元件A能夠通過對陽極層10與陰極層12之間施加電壓而使發(fā)光層11發(fā)光。該有機(jī)EL元件A能夠應(yīng)用于顯示裝置、面發(fā)光元件(照明、光源等)，另外，能夠用于各種電子設(shè)備。下面，以將光學(xué)式檢測裝置、質(zhì)譜儀、電離真空計(jì)以及能夠測量絕對壓力的真空計(jì)(例如，電容壓力計(jì)(capacitance manometer) (CM))作為用于檢測有機(jī)材料氣體(以下,也簡稱作材料氣體)的蒸氣濃度的檢測部件的情況分別作為第I實(shí)施方式 第4實(shí)施方式來說明本發(fā)明的實(shí)施方式的蒸鍍處理裝置I。
第I實(shí)施方式圖3是從橫向觀察用于上述圖2的(a)所示的蒸鍍工序的、本發(fā)明的第I實(shí)施方式的蒸鍍處理裝置I的剖視圖。在本實(shí)施方式中，對使用了例如基于傅里葉變換型紅外線光譜分析法(FTIR)作為用于測量材料氣體的蒸氣濃度的檢測部件的光學(xué)式檢測裝置41的情況進(jìn)行說明。此外，在通常的蒸鍍處理裝置中，有時(shí)也為了蒸鍍例如空穴傳輸層、非發(fā)光層(電子阻擋層)、藍(lán)光發(fā)光層、紅光發(fā)光層、綠光發(fā)光層以及電子傳輸層等多個(gè)有機(jī)層而準(zhǔn)備多個(gè)用于對基板G噴出有機(jī)材料氣體的蒸鍍頭，但在圖3所示的蒸鍍處理裝置I中，例示出了蒸鍍頭為I個(gè)的情況，下面進(jìn)行說明。如圖3所示，作為用于在蒸鍍處理裝置I中進(jìn)行成膜處理的成膜部而設(shè)有處理腔室20和基板處理室21，以跨過處理腔室20和基板處理室21的方式設(shè)置有蒸鍍頭22?；逄幚硎?1設(shè)于處理腔室20的下方，在基板處理室21的內(nèi)部設(shè)有以使基板G的成膜對象面朝上的狀態(tài)(面朝上狀態(tài))支承基板G的支承臺(tái)23。在此，蒸鍍頭22以使蒸鍍頭22的材料氣體噴出面22’(開口面)與基板G的上表面(成膜對象面)相對的方式設(shè)置。另外，處理腔室20經(jīng)由排氣管25與真空泵26相連通，在進(jìn)行成膜時(shí)，對處理腔室20抽真空。蒸鍍頭22經(jīng)由用于將有機(jī)材料氣體導(dǎo)入到蒸鍍頭22中的材料導(dǎo)入路徑29而與材料氣體生成部30相連通。在此，在材料氣體生成部30中設(shè)有未圖示的用于加熱有機(jī)材料的加熱器，在材料氣體生成部30中加熱而生成的材料氣體經(jīng)由材料導(dǎo)入路徑29被導(dǎo)入到蒸鍍頭22中，從蒸鍍頭22向基板G噴出。另 外，在材料氣體生成部30中設(shè)有:載氣控制部30a，其用于控制載氣的流量；材料投入控制部30b，其用于控制有機(jī)材料的投入量；以及材料氣化控制部30c，其用于控制使有機(jī)材料氣化時(shí)的氣化量。此外，在蒸鍍頭22上安裝有加熱器31，對加熱器31的加熱溫度進(jìn)行控制，以便將在材料氣體生成部30中氣化而流入到蒸鍍頭22內(nèi)的有機(jī)材料氣體的溫度控制為不會(huì)在蒸鍍頭22內(nèi)析出的溫度。另外，在基板處理室21內(nèi)部設(shè)置有膜厚傳感器33，能夠隨時(shí)對形成在基板G上的薄膜的膜厚進(jìn)行測量，該膜厚傳感器33例如能夠使光照射到薄膜并使該光反射，從而根據(jù)拉曼光譜強(qiáng)度來測量膜厚。另外，在蒸鍍頭22的兩側(cè)部和基板處理室21的兩側(cè)部設(shè)有使光透射的由例如氟化鈣等構(gòu)成的透射窗40。在基板處理室21的外部側(cè)方配置有光學(xué)式檢測裝置41的發(fā)光部41a和受光部41b。自光學(xué)式檢測裝置41的發(fā)光部41a使紅外光通過透射窗40而透射到蒸鍍頭22內(nèi)部，受光部41b接收該光，能夠通過比較發(fā)光時(shí)的光和接收時(shí)的光來檢測蒸鍍頭22內(nèi)部的氣體狀態(tài)(氣體濃度、成分以及分光光譜)。在此，作為光學(xué)式檢測裝置41，可以考慮例如利用紅外線來測量光的吸收量的傅里葉變換型紅外線光譜分析法(FTIR)，但本發(fā)明并不限于此，例如，也可以應(yīng)用原子吸收光譜法、非分散紅外光譜吸收法(NDIR，日語為“単波長吸光法”)。并且，除了檢測蒸鍍頭22中的氣體狀態(tài)以外，也能夠在材料供給管線的途中形成氣體分支路徑或者形成引入管線，并在該氣體分支路徑或者引入管線處測量氣體狀態(tài)。另外，在蒸鍍處理裝置I中設(shè)有控制部42，該控制部42根據(jù)由光學(xué)式檢測裝置41(受光部41b)獲得的蒸鍍頭22內(nèi)部的氣體狀態(tài)來向材料氣體生成部30發(fā)送指示信號(hào)。載氣控制部30a根據(jù)來自控制部42的指示來控制載氣的流量。另外，材料投入控制部30b控制材料的投入量。并且，材料氣化控制部30c控制被氣化的材料的量而將所期望的量的材料氣體導(dǎo)入到蒸鍍頭22中。這樣能夠?qū)π纬稍诨錑上的薄膜的膜厚進(jìn)行控制。另外，所形成的膜厚也會(huì)根據(jù)基板G的移動(dòng)速度、基板G的溫度以及處理腔室20內(nèi)部的壓力而發(fā)生變化。因此，根據(jù)由上述光學(xué)式檢測裝置41獲得的蒸鍍頭22內(nèi)部的氣體狀態(tài)來使上述基板G的移動(dòng)速度、基板G的溫度以及處理腔室20內(nèi)部的壓力發(fā)生變化，也能夠?qū)π纬稍诨錑上的薄膜的膜厚進(jìn)行控制。形成在基板G上的膜的膜厚控制是使用如下這種方法進(jìn)行的:在預(yù)先將材料氣體溫度(被氣化的材料的量)、載氣流量以及材料投入量等設(shè)成規(guī)定的條件的狀態(tài)下，獲取利用膜厚測量傳感器33測量到的參考數(shù)據(jù)，根據(jù)該參考數(shù)據(jù)來制作數(shù)據(jù)庫(或校正曲線)。在實(shí)際的成膜時(shí)，通過對利用光學(xué)式檢測裝置41測量的測量數(shù)據(jù)與數(shù)據(jù)庫進(jìn)行比對和分析來計(jì)算材料氣體的蒸氣濃度、材料氣體的量。此時(shí)，在基板G成膜時(shí)的條件與根據(jù)數(shù)據(jù)庫中的參考數(shù)據(jù)設(shè)定的規(guī)定的成膜條件不同的情況下，通過觀察設(shè)定條件與當(dāng)前的成膜條件間的差異(所期望的膜厚與當(dāng)前的膜厚之差、基板處理室內(nèi)的材料氣體的分壓等)來控制所形成的膜厚。即，根據(jù)最初開始成膜時(shí)設(shè)定的各條件(材料氣體溫度、載氣流量以及材料投入量等)來預(yù)先確定所形成的薄膜的規(guī)定的膜厚，在實(shí)際形成在基板G上的薄膜的膜厚與規(guī)定的膜厚不同的情況下，立即(實(shí)時(shí))進(jìn)行上述膜厚控制，從而能夠使所形成的薄膜的膜厚為規(guī)定的膜厚。作為膜厚控制的方法， 在由光學(xué)式檢測裝置41測量的材料氣體的蒸氣濃度不是規(guī)定的濃度的情況下，使載氣的流量變化而對流入到蒸鍍頭22內(nèi)的材料氣體的量進(jìn)行調(diào)整。另外，可以考慮通過調(diào)整材料的投入量和控制蒸發(fā)部的溫度來調(diào)整在材料氣體生成部30中生成、氣化的材料氣體的量。更具體而言，確定與規(guī)定值的偏差量相對應(yīng)的閾值，當(dāng)測量值大于上述閾值時(shí)，通過使蒸發(fā)部的溫度變化來控制材料氣體，當(dāng)上述測量值小于閾值時(shí)，不通過使蒸發(fā)部的溫度變化來控制材料氣體，而僅利用載氣流量來控制材料氣體較好。材料氣體的量對蒸發(fā)部的溫度變化非常敏感，溫度即使僅發(fā)生少量變化也會(huì)使蒸氣量較大地變化，并使成膜速率乃至膜厚的變化量變大，因此不適合于微小的調(diào)整。當(dāng)上述測量值小于閾值時(shí)，適合采用控制蒸發(fā)部的溫度以外的方法、例如通過調(diào)整載氣流量來控制材料氣體的方法。另外，利用載氣流量進(jìn)行調(diào)整的方法的響應(yīng)性也較好。此外，在本實(shí)施方式中，利用光學(xué)式檢測裝置41來隨時(shí)(實(shí)時(shí))測量蒸鍍頭22內(nèi)部的材料氣體的蒸氣濃度。這樣一來，能夠通過對上述材料氣體進(jìn)行蒸氣濃度控制來保持蒸鍍頭22內(nèi)部的材料氣體的蒸氣濃度，使得形成在基板G上的薄膜的膜厚達(dá)到規(guī)定的厚度、規(guī)定的成膜速率(每單位時(shí)間的成膜量)。并且，也可以考慮通過使基板G的移動(dòng)速度變化來控制所形成的膜厚、成膜速率。具體而言，也可以考慮如下方法:在自蒸鍍頭22噴出的材料氣體的蒸氣濃度較高的情況下，為了將形成在基板G上的薄膜的膜厚保持成規(guī)定的厚度，使處理腔室20內(nèi)的基板G的移動(dòng)速度上升而減少對基板G的每單位面積噴射的材料氣體的量、使基板G的溫度上升的方法以及通過使處理腔室20內(nèi)的壓力變高而難以促進(jìn)基板G上的成膜。此外，在由光學(xué)式檢測裝置41測量的材料氣體的蒸氣濃度低于規(guī)定的濃度的情況下，能夠通過采用使基板G的移動(dòng)速度降低的方法、使基板G的溫度下降的方法以及降低處理腔室內(nèi)的壓力的方法來進(jìn)行應(yīng)對。在如以上說明那樣構(gòu)成的蒸鍍處理裝置I中，使從材料供給部30導(dǎo)入的有機(jī)材料氣體自蒸鍍頭22噴出而在基板G的上表面成膜。在該情況下，利用光學(xué)式檢測裝置41來測量被導(dǎo)入到蒸鍍頭22內(nèi)部的有機(jī)材料氣體的濃度、成分以及分光光譜。蒸鍍頭22內(nèi)部的規(guī)定位置的材料氣體濃度與此時(shí)形成在基板G上的有機(jī)薄膜的膜厚在其他條件相同的情況下具有恒定的相關(guān)關(guān)系。因此，檢測蒸鍍頭22內(nèi)部的有機(jī)材料氣體的濃度、成分以及分光光譜并根據(jù)該濃度、成分以及分光光譜的檢測結(jié)果來控制在材料氣體生成部30中的上述說明的材料氣體生成量等條件，由此能夠?qū)π纬稍诨錑上的有機(jī)薄膜的膜厚、成膜速度進(jìn)行控制。另外，由于能夠在正在對基板G進(jìn)行成膜的狀態(tài)下隨時(shí)測量(實(shí)時(shí)測量)蒸鍍頭22內(nèi)部的有機(jī)材料氣體濃度、成分以及分光光譜，因此能夠一邊進(jìn)行成膜作業(yè)一邊進(jìn)行膜厚的控制。S卩，根據(jù)有機(jī)材料氣體濃度的測量結(jié)果來使蒸鍍處理裝置I的載氣流量、材料氣體生成部的加熱器溫度、材料供給量、基板移動(dòng)速度、基板溫度以及腔室壓力等發(fā)生變化，由此能夠變更對基板G進(jìn)行成膜的成膜條件并形成所期望的膜厚的有機(jī)薄膜。另外，不需要先行對基板G或仿真基板等進(jìn)行成膜，僅通過測量被導(dǎo)入到蒸鍍頭22內(nèi)部的材料氣體的濃度、成分以及分光光譜等就能夠?qū)?shí)際形成在基板G上的薄膜的膜厚進(jìn)行控制，因此能夠有效率地開始對基板G進(jìn)行的成膜處理。并且，由于能夠在正在對基板G進(jìn)行成膜的狀態(tài)下與該成膜同時(shí)地進(jìn)行膜厚控制，因此能夠?qū)⒃诨錑上形成膜厚為規(guī)定的膜厚以外的膜厚的薄膜這樣的成膜不良抑制在最小限度而提高成品率。此外，在根據(jù)測量的有機(jī)材料氣體濃度推測的薄膜的膜厚與所期望的薄膜的膜厚間的偏差較大的情況下，優(yōu)選使材料氣體溫度(材料氣體生成部的加熱器溫度)、載氣流量發(fā)生變化。另一方面，在根據(jù)測量的有機(jī)材料氣體濃度推測的薄膜的膜厚與所期望的薄膜的膜厚間的偏差微小的情況下，優(yōu)選通過使載氣流量、基板移動(dòng)速度發(fā)生變化來進(jìn)行控制。其理由是，由于溫度的變化與材料氣體的蒸氣濃度變化直接相關(guān)，因此微小的材料氣體溫度的變化會(huì)顯著影響所形成的薄膜的膜厚變化，而基板移動(dòng)速度的變化對所形成的薄膜的膜厚的影響較小。另外，薄膜的膜厚對基板移動(dòng)速度的變化也具有優(yōu)異的響應(yīng)性。第2實(shí)施方式圖4是從橫向觀察用于上述圖2的(a)所示的蒸鍍工序的、本發(fā)明的第2實(shí)施方式的蒸鍍處理裝置I的剖視圖。在本實(shí)施方式中，作為用于測量材料氣體的蒸氣濃度的檢測部件，例如使用作為四極質(zhì)譜儀(Q - mass)的質(zhì)譜儀43。此外，在圖4中，由于第2實(shí)施方式中的除了質(zhì)譜儀43以外的構(gòu)成要素與上述第I實(shí)施方式相同且功能結(jié)構(gòu)相同，因此在圖中用相同的附圖標(biāo)記進(jìn)行表示，省略詳細(xì)的說明。如圖4所示，在基板處理室21中，在蒸鍍頭22的材料氣體噴出面22’附近設(shè)有測量部43a，在基板處理室21的外部設(shè)有連接于測量部43a的控制器部43b。質(zhì)譜儀43由該測量部43a和控制器部43b構(gòu)成。并且，例如在作為四極質(zhì)譜儀(Q — mass)的質(zhì)譜儀43中，測量部43a使電子碰撞自蒸鍍頭22噴出的材料氣體而使該材料氣體離子化，測量材料氣體的質(zhì)量分布，從而檢測材料氣體的定性、定量。此外，對于設(shè)置測量部43a的位置，也可以考慮將其設(shè)置在例如蒸鍍頭22內(nèi)部、材料氣體的輸送路徑等，但由于壓力區(qū)域會(huì)導(dǎo)致不能進(jìn)行準(zhǔn)確的檢測、材料氣體的附著會(huì)使靈敏度降低，因此，優(yōu)選將測量部43a設(shè)置在如圖4所示那樣的基板處理室21內(nèi)的材料氣體噴出面22’附近。從控制器部43b 將測量部43a檢測出的測量數(shù)據(jù)發(fā)送到控制部42，在控制部42的控制下，在材料生成部30中，利用載氣控制部30a、材料投入控制部30b以及材料氣化控制部30分別控制材料氣體的溫度(材料氣體氣化量)、材料氣體的投入量以及載氣的流量。由于具體的材料氣體的溫度(材料氣體氣化量)、材料氣體的投入量以及載氣的流量的控制與在上述第I實(shí)施方式中說明的控制相同，因此省略此處的說明。根據(jù)使用質(zhì)譜儀43檢測出的測量數(shù)據(jù)使材料氣體溫度(材料氣體氣化量)、材料氣體投入量以及載氣流量中的任何一個(gè)條件或上述的多個(gè)條件變化，從而控制對基板G噴出的材料氣體的蒸氣濃度，由此，能夠形成所期望的膜厚的有機(jī)薄膜。另外，不需要先行對基板G或仿真基板等實(shí)施成膜，而僅通過利用質(zhì)譜儀43測量被導(dǎo)入到蒸鍍頭22內(nèi)部的材料氣體就能夠?qū)?shí)際形成在基板G上的薄膜的膜厚進(jìn)行控制，因此能夠有效率地開始對基板G進(jìn)行的成膜處理。第3實(shí)施方式圖5是從橫向觀察用于上述圖2的(a)所示的蒸鍍工序的、本發(fā)明的第3實(shí)施方式的蒸鍍處理裝置I的剖視圖。在本實(shí)施方式中，作為用于測量材料氣體的蒸氣濃度的檢測部件，例如，使用作為Toughgauge (TG:7 > 一 ^株式會(huì)社制造)的電離真空計(jì)45。此夕卜，在圖5中，由于第2實(shí)施方式中的除了電離真空計(jì)45以外的構(gòu)成要素與上述第I實(shí)施方式相同且其功能結(jié)構(gòu)相同，因此在圖中用相同的附圖標(biāo)記進(jìn)行表示，省略詳細(xì)的說明。如圖5所示，在基板處理室21中，在蒸鍍頭22的材料氣體噴出面22’附近設(shè)有測量部45a，在基板處理室21的外部設(shè)有連接于測量部45a的控制器部45b。電離真空計(jì)45由該測量部45a和控制器部45b構(gòu)成。并且，在電離真空計(jì)45中，在測量部45a處對大致真空狀態(tài)下的基板處理室21內(nèi)的真空度(內(nèi)壓)進(jìn)行測量。在使用電離真空計(jì)45進(jìn)行的測量中，首先，在沒有將材料氣體導(dǎo)入到基板處理室21內(nèi)的狀態(tài)、即沒有在材料氣體供給部30中對有機(jī)材料進(jìn)行加熱、生成的狀態(tài)下，測量(背景(background)測量)基板處理室21的真空度(內(nèi)壓)。之后,測量將材料氣體自材料氣體生成部30經(jīng)由蒸鍍頭22導(dǎo)入 到基板處理室21內(nèi)之后的基板處理室21的真空度(內(nèi)壓)。然后，通過計(jì)算材料氣體導(dǎo)入前的真空度與導(dǎo)入后的真空度的差異來算出因材料氣體導(dǎo)致的基板處理室21內(nèi)的真空度的變化，求出材料氣體的分壓。由于材料氣體的分壓與被導(dǎo)入到基板處理室21內(nèi)的材料氣體的蒸氣濃度具有相關(guān)關(guān)系，因此通過利用電離真空計(jì)45連續(xù)地測量材料氣體的分壓，能夠測量被導(dǎo)入到基板處理室21內(nèi)的材料氣體的蒸氣濃度的變化。此外，電離真空計(jì)45 (尤其是測量部45a)能夠設(shè)置在基板處理室21內(nèi)的任意的位置上來進(jìn)行測量，但為了準(zhǔn)確測量材料氣體的分壓，優(yōu)選將其設(shè)置在圖5所示那樣的蒸鍍頭22的材料氣體噴出面22’附近、蒸鍍頭22內(nèi)、氣體的輸送路徑內(nèi)等。將測量部45a檢測出的測量數(shù)據(jù)從控制器部45b發(fā)送到控制部42，在控制部42的控制下，在材料生成部30中，利用載氣控制部30a、材料投入控制部30b以及材料氣化控制部30c分別控制材料氣體的溫度(材料氣體氣化量)、材料氣體的投入量以及載氣的流量。由于具體的材料氣體的溫度(材料氣體氣化量)、材料氣體的投入量以及載氣的流量的控制與在上述第I實(shí)施方式中說明的控制相同，因此省略此處的說明。根據(jù)由電離真空計(jì)45檢測出的測量數(shù)據(jù)使材料氣體溫度(材料氣體氣化量)、材料氣體投入量以及載氣流量中的任何一個(gè)條件或上述的多個(gè)條件發(fā)生變化，從而控制對基板G噴出的材料氣體的蒸氣濃度，由此，能夠形成所期望膜厚的有機(jī)薄膜。另外，不需要先行對基板G或仿真基板等實(shí)施成膜，而僅通過利用電離真空計(jì)45測量被導(dǎo)入到蒸鍍頭22內(nèi)部的材料氣體就能夠?qū)?shí)際形成在基板G上的薄膜的膜厚進(jìn)行控制，因此能夠有效率地開始對基板G進(jìn)行的成膜處理。第4實(shí)施方式圖6的(a)是從橫向觀察用于上述圖2的(a)所示的蒸鍍工序的、本發(fā)明的第4實(shí)施方式的蒸鍍處理裝置I的剖視圖。另外，圖6的(b)是在第4實(shí)施方式的蒸鍍處理裝置I中使用的真空計(jì)46的說明圖。在本實(shí)施方式中，作為用于測量材料氣體的蒸氣濃度的檢測部件，例如使用作為電容壓力計(jì)(capacitance manometer,以下也標(biāo)記為CM)的、能夠測量絕對壓力的真空計(jì)46。此外，在圖6中，由于第4實(shí)施方式中的除了真空計(jì)46以外的構(gòu)成要素與上述第I實(shí)施方式相同且功能結(jié)構(gòu)相同，因此在圖中用相同的附圖標(biāo)記進(jìn)行表示，省略詳細(xì)的說明。如圖6的(a)所示，真空計(jì)46以與蒸鍍頭22內(nèi)相連通的方式安裝。用作真空計(jì)46的CM是能夠測量絕對壓力的薄膜式真空計(jì)的I種，配置在其裝置內(nèi)的較薄的金屬板因壓力差而彈性變形，以靜電電容檢測該金屬板的位移。如圖6的(b)所示，真空計(jì)46由以夾著被配置于該真空計(jì)46的內(nèi)部的金屬隔膜47的方式設(shè)置的兩個(gè)室46a、46b構(gòu)成。一個(gè)室46a與蒸鍍頭22的內(nèi)部空間相連通，在另一個(gè)室46b中配置有被絕緣的電極48。以配置有該電極48的室46b的壓力為基準(zhǔn)，金屬隔膜47根據(jù)兩個(gè)室(46a、46b)的壓力差而變形，從而使與被絕緣的電極48和金屬隔膜47間的距離相應(yīng)的靜電電容變化。使用該靜電電容的變化量求出金屬隔膜47的位移，并將該位移換算成壓力，由此能夠求出蒸鍍頭22內(nèi)(處理腔室20內(nèi))的壓力。通過適當(dāng)測量該蒸鍍頭22內(nèi)的壓力，能夠測量在處理腔室20的內(nèi)部流動(dòng)的材料氣體的蒸氣濃度。此外，作為電容壓力計(jì)的真空計(jì)46的測量范圍，能夠廣泛地適用于從大氣壓起至IOmPa (0.1mTorr)左右的壓力測量。以上，說明了本發(fā)明的實(shí)施方式的一個(gè)例子，但本發(fā)明并不限于圖示的方式。顯然，只要是本領(lǐng)域的技術(shù)人員，在權(quán)利要求書記載的思想的范疇內(nèi)，能想到各種變形例或修改例，上述變形例或修改 例當(dāng)然也屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。例如，在上述第I實(shí)施方式中，將光學(xué)式檢測裝置41的光的透射路徑設(shè)置在了蒸鍍頭22內(nèi)部并在蒸鍍頭22的兩側(cè)部設(shè)置了窗40，但光學(xué)式檢測裝置41的光的透射路徑未必是蒸鍍頭22內(nèi)部，只要是能夠充分進(jìn)行有機(jī)材料氣體的檢測的場所即可。因此，在圖7中示出本發(fā)明的第I變形例。此外，圖7是從基板G的輸送方向(與紙面垂直的方向)觀察蒸鍍頭22的圖。如圖7所示，在該變形例中，從光學(xué)式檢測裝置41射出的光的通過路徑是蒸鍍頭22的材料氣體噴出面22’與基板G上表面之間。S卩，與上述第I實(shí)施方式相同,光學(xué)式檢測裝置41也設(shè)于基板處理室21，該光學(xué)式檢測裝置41用于使光沿著與基板G的輸送方向正交的方向通過被形成在設(shè)于蒸鍍處理裝置I中的、蒸鍍頭22的材料氣體噴出面22’與基板G上表面之間的空間49而對從蒸鍍頭22噴射出的有機(jī)材料氣體的濃度、成分以及分光光譜分別進(jìn)行檢測。并且，與上述第I實(shí)施方式相同，利用來自該光學(xué)式檢測裝置41的指示信號(hào)來控制材料生成部30中的材料氣體供給量。另外，在上述第I實(shí)施方式 第4實(shí)施方式中，例示了蒸鍍頭22為一個(gè)的情況進(jìn)行了說明，但是，通常，在有機(jī)薄膜的蒸鍍中，設(shè)置用于形成空穴傳輸層、非發(fā)光層(電子阻擋層)、藍(lán)光發(fā)光層、紅光發(fā)光層、綠光發(fā)光層以及電子傳輸層的6個(gè)蒸鍍頭22而在基板G上連續(xù)地進(jìn)行成膜。因此，下面，參照

設(shè)置有6個(gè)蒸鍍頭22的情況下的本發(fā)明的第2變形例。此外，在該第2變形例中，以將光學(xué)式檢測裝置61用作用于檢測材料氣體的蒸氣濃度的檢測部件的情況為例進(jìn)行說明，但作為檢測部件，也可以使用上述第I實(shí)施方式 第4實(shí)施方式中記載的任意一種檢測部件。圖8是本發(fā)明的第2變形例的蒸鍍處理裝置50的概略說明圖。圖8所示的蒸鍍處理裝置50利用蒸鍍形成圖2的(a)所示的發(fā)光層11。蒸鍍處理裝置50具有密閉的處理腔室51。處理化腔室51是其長邊方向被設(shè)為基板G的輸送方向的長方體形狀，處理腔室51的前后表面經(jīng)由閘閥52與其他成膜處理裝置等相連接。在處理腔室51的底面連接有具有真空泵(未圖示)的排氣管線53，能夠?qū)μ幚砬皇?1的內(nèi)部進(jìn)行減壓。此外，在處置腔室51的內(nèi)部具有用于水平地支承基板G的支承臺(tái)
54?；錑以形成有陽極層10的上表面朝上的面朝上的狀態(tài)被載置在支承臺(tái)54上。支承臺(tái)54在沿基板G的輸送方向配置的導(dǎo)軌55上移動(dòng)，以便輸送基板G。在處理腔室51的頂面，沿基板G的輸送方向配置有多個(gè)(在圖8中為6個(gè))蒸鍍頭
56。各蒸鍍頭56經(jīng)由材料供給管58與多個(gè)材料供給源57分別連接，該多個(gè)材料供給源57供給用于形成發(fā)光層11的成膜材料的蒸氣(材料氣體)。通過一邊從各個(gè)蒸鍍頭56噴出從上述材料供給源57供給來的成膜材料的蒸氣一邊輸送被支承在支承臺(tái)54上的基板G，在基板G的上表面依次形成空穴傳輸層、非發(fā)光層、藍(lán)光發(fā)光層、紅光發(fā)光層、綠光發(fā)光層、電子傳輸層等，從而在基板G的上表面形成發(fā)光層11。在光學(xué)式檢測的檢測靈敏度良好的情況下，如圖8所示，通過配置使光沿著基板G的輸送方向通過的光學(xué)式檢測裝置61 (包括輸送方向上游側(cè)的發(fā)光部61a、下游側(cè)的受光部61b)，能夠?qū)⒎謩e 從多個(gè)蒸鍍頭56噴射的有機(jī)材料氣體的特定光譜分離而準(zhǔn)確地檢測該特定光譜。因此，能夠同時(shí)檢測分別來自6個(gè)蒸鍍頭56的有機(jī)材料氣體濃度，并能夠根據(jù)該檢測來進(jìn)行材料氣體的供給控制。采用本發(fā)明的第2變形例的蒸鍍處理裝置50，能夠利用單個(gè)光學(xué)式檢測裝置61同時(shí)檢測從6個(gè)蒸鍍頭56噴出的6種有機(jī)材料氣體，從而能夠?qū)崿F(xiàn)裝置的簡化和成本降低。S卩，在具有多個(gè)蒸鍍頭56的蒸鍍處理裝置50中，通過利用光學(xué)式檢測裝置61檢測多種有機(jī)材料氣體的濃度、成分以及分光光譜來確定成膜條件，并與上述實(shí)施方式同樣地通過控制上述有機(jī)材料氣體的濃度、成分以及分光光譜來對形成在基板G上的有機(jī)薄膜的膜厚進(jìn)行控制。另外，在上述第I實(shí)施方式 第4實(shí)施方式中，作為用于檢測材料氣體的蒸氣濃度的檢測部件，以分別設(shè)置了一個(gè)用于進(jìn)行檢測的光學(xué)式檢測裝置、質(zhì)譜儀、電離真空計(jì)以及能夠測量絕對壓力的真空計(jì)46的檢測部件進(jìn)行了說明。然而，在使用光學(xué)式檢測裝置41的情況下，必須在蒸鍍頭22內(nèi)或基板處理室21內(nèi)充分確保用于進(jìn)行測量的光路長度，在不能充分確保光路長度的蒸鍍處理裝置I中，有可能不能充分地獲得測量靈敏度。另外，在使用例如Q — mass作為質(zhì)譜儀43的情況下,有可能由于材料氣體與測量燈絲(filament)接觸而使有機(jī)材料有析出到測量長絲的表面而使測量靈敏度經(jīng)時(shí)劣化。另外，在使用電離真空計(jì)45的情況下，在蒸鍍頭22內(nèi)或基板處理室21內(nèi)的材料氣體的分壓微小時(shí)，有可能難以進(jìn)行測量。因此，鑒于上述情況，為了更高精度地測量材料氣體的蒸氣濃度，也能夠一并使用上述光學(xué)式檢測裝置41、質(zhì)譜儀43、電離真空計(jì)45以及真空計(jì)46中的、兩個(gè)以上。并且，也能夠?qū)⒁酝詠碛糜趯π纬稍诨錑上的薄膜的膜厚進(jìn)行測量的晶體振子(QCM)、仿真基板等與光學(xué)式檢測裝置41、質(zhì)譜儀43、電離真空計(jì)45以及真空計(jì)46—并使用。另外，也能夠采用以下方法，即，將晶體振子(QCM)配置于蒸鍍頭正下方，取得實(shí)際形成的膜厚與由其他方式獲得的測量值間的相關(guān)性，在偏離了規(guī)定的相關(guān)性的情況下，進(jìn)行補(bǔ)正。在此，對于晶體振子(QCM)，在使用了規(guī)定次數(shù)后，能夠通過熱N2、照射UV等而將附著的有機(jī)膜去除、清洗。并且，例如，在最初開始基板G的成膜時(shí)，不能對材料氣體的蒸氣濃度進(jìn)行充分的控制，也可以考慮將晶體振子(QCM)、仿真基板與光學(xué)式檢測裝置41、質(zhì)譜儀43、電離真空計(jì)45以及能夠測量絕對壓力的真空計(jì)46 —并使用以謀求形成在基板G上的薄膜的膜厚的穩(wěn)定化。在謀求了膜厚的穩(wěn)定化后，例如，也可以考慮不使用晶體振子(QCM)、仿真基板進(jìn)行測量，而使用光學(xué)式檢測裝置41等一個(gè)或若干個(gè)檢測部件。另外，在上述本發(fā)明的實(shí)施方式、變形例中，說明了使用有機(jī)材料氣體形成有機(jī)薄膜的情況，但本發(fā)明并不限于此，也能夠應(yīng)用于在基板上蒸鍍例如Li等金屬的情況。

本發(fā)明涉及在例如有機(jī)EL元件的制造中用于進(jìn)行發(fā)光層的成膜的蒸鍍處理裝置。
權(quán)利要求
1.一種蒸鍍處理裝置，其利用蒸鍍在基板上形成薄膜，其中， 該蒸鍍處理裝置包括: 自由減壓的材料供給部，其用于供給材料氣體；以及 成膜部，其用于在上述基板上形成薄膜， 上述成膜部具有用于對向上述基板噴射的材料氣體的蒸氣濃度進(jìn)行測量的檢測部件， 該蒸鍍處理裝置設(shè)有控制部，該控制部根據(jù)上述檢測部件的測量結(jié)果來控制成膜條件。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的蒸鍍處理裝置，其中， 上述檢測部件由從光學(xué)式檢測裝置、質(zhì)譜儀、電離真空計(jì)以及能夠測量絕對壓力的真空計(jì)中選擇的I個(gè) 以上的裝置構(gòu)成。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的蒸鍍處理裝置，其中， 上述檢查部件檢測材料氣體的成分。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的蒸鍍處理裝置，其中， 上述控制部控制載氣流量、材料氣體生成部的加熱器溫度、材料供給量、基板移動(dòng)速度、基板溫度以及腔室壓力中的一個(gè)或多個(gè)。
5.一種蒸鍍處理方法，利用蒸鍍在基板上形成薄膜，其中， 該蒸鍍處理方法利用檢測部件對向上述基板噴射的材料氣體的蒸氣濃度進(jìn)行測量，并根據(jù)上述檢測部件的測量結(jié)果來控制成膜條件。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的蒸鍍處理方法，其中， 上述控制是通過預(yù)先確定在基板上形成規(guī)定的膜厚的薄膜的成膜條件并測量與該成膜條件之間的差異來進(jìn)行的。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的蒸鍍處理方法，其中， 上述成膜條件是載氣流量、材料氣體生成部的加熱器溫度、材料供給量、基板移動(dòng)速度、基板溫度以及腔室壓力中的一個(gè)或多個(gè)。
8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的蒸鍍處理方法，其中， 上述檢測部件是從光學(xué)式檢測裝置、質(zhì)譜儀、電離真空計(jì)以及能夠測量絕對壓力的真空計(jì)中選擇的I個(gè)以上的裝置。
全文摘要
本發(fā)明提供一種蒸鍍處理裝置和蒸鍍處理方法，能夠在基板上形成薄膜的同時(shí)進(jìn)行膜厚的控制。蒸鍍處理裝置利用蒸鍍在基板上形成薄膜，其中，該蒸鍍處理裝置包括自由減壓的材料供給部，其用于供給材料氣體；以及成膜部，其用于在上述基板上形成薄膜，上述成膜部具有用于對向上述基板噴射的材料氣體的蒸氣濃度進(jìn)行測量的檢測部件，該蒸鍍處理裝置設(shè)有控制部，該控制部根據(jù)上述檢測部件的測量結(jié)果來控制成膜條件。
文檔編號(hào)H01L51/50GK103080365SQ201180040720
公開日2013年5月1日 申請日期2011年8月24日 優(yōu)先權(quán)日2010年8月25日
發(fā)明者鐮田美子, 石川拓, 小野裕司, 林輝幸, 布瀨曉志, 齊藤美佐子, 鐮田豐弘, 大槻志門 申請人:東京毅力科創(chuàng)株式會(huì)社