JP2005206939A - 薄膜形成方法、薄膜形成装置、有機エレクトロルミネッセンス装置の製造方法、有機エレクトロルミネッセンス装置、及び電子機器 - Google Patents

薄膜形成方法、薄膜形成装置、有機エレクトロルミネッセンス装置の製造方法、有機エレクトロルミネッセンス装置、及び電子機器 Download PDF

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Abstract

【課題】 マスク蒸着等の各種パターニング成膜を高精度かつ正確に行うことが可能となる薄膜形成方法、及び薄膜形成装置を提供し、更に当該薄膜形成方法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、及び有機エレクトロルミネッセンス装置と、当該有機エレクトロルミネッセンス装置を備えた電子機器を提供する。
【解決手段】 基板Ｇと材料源１の間にマスクＭを配置して、前記材料源１の材料を基板Ｇに薄膜として形成する薄膜形成方法であって、マスクＭと基板Ｇを密着させる基板密着工程と、マスクＭと基板Ｇの隙間を測定する隙間測定工程と、当該隙間測定工程の測定結果に応じて前記薄膜を形成する薄膜形成工程と、を有することを特徴とする。
【選択図】 図１

Description

本発明は、薄膜形成方法、薄膜形成装置、有機エレクトロルミネッセンス装置の製造方法、有機エレクトロルミネッセンス装置、及び電子機器に関する。
有機エレクトロルミネッセンス（以下、有機ＥＬと称する。）装置は薄膜を積層した構造を有する自発光型の高速応答性表示素子であるため、軽くて動画対応に優れた表示パネルを形成できるため、近年ではＦＰＤ（Flat Panel Display）テレビ等の表示パネルとして非常に注目されている。その代表的な製造方法として、フォトリソグラフィ技術を用いることにより、ＩＴＯ（インジウム−スズ酸化物）等の透明陽極を所望の形状にパターニングし、更に抵抗加熱式真空蒸着装置で有機材料を積層成膜し、その後に陰極を形成する方法が知られている。ここで、ＭｇＡｇ等の低い低仕事関数の金属陽極膜を蒸着することによって陰極が形成され、更に、不活性ガス雰囲気中で密閉封止されることによって、水分や酸素等に対して発光素子が保護されている。
更に、発光材料を変えることにより、発光色を様々に変化させられるため、例えば、画素毎に赤、緑、青の発光素子を各々マスク蒸着によって作製することにより非常に鮮明なフルカラー有機ＥＬ装置を製造することが可能となる。
このようなフルカラー有機ＥＬ装置の製造方法は、パネルサイズより大きく薄く高精細なメタルマスクで所望蒸着部分を被覆し、そのメタルマスクをガラス基板背面からある特定の磁石により吸引した状態で、高精度な選択蒸着を各色毎に施すことにより、フルカラー有機ＥＬ装置を作製している（例えば、特許文献１参照。）。
特開２００２−７５６３８号公報
しかしながら、メタルマスクは熱膨張係数がパネル用ガラス基板に比べて非常に大きいため、パネルサイズが大きくなると蒸着時の輻射熱の作用によってメタルマスクがパネル用ガラス基板よりも大きく伸びることにより応力が生じ、当該応力に起因して磁石が吸引している部分において浮き上がりが生じてしまい、高精度かつ正確な蒸着を施すことができないという問題があった。例えば、他の色の画素に材料が混合してしまう等の不良が多発し、歩留まりが非常に悪いという問題が生じていた。
本発明は、上述の課題に鑑み創案されたもので、マスク蒸着等の各種パターニング成膜を高精度かつ正確に行うことが可能となる薄膜形成方法、及び薄膜形成装置を提供し、更に当該薄膜形成方法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、及び有機エレクトロルミネッセンス装置と、当該有機エレクトロルミネッセンス装置を備えた電子機器を提供することを目的とする。
上記の目的を達成するために、本発明は以下の構成を採用した。
本発明の薄膜形成方法は、基板と材料源の間にマスクを配置して、前記材料源の材料を前記基板に薄膜として形成する薄膜形成方法であって、前記マスクと前記基板を密着させる基板密着工程と、前記マスクと前記基板の隙間を測定する隙間測定工程と、当該隙間測定工程の測定結果に応じて前記薄膜を形成する薄膜形成工程と、を有することを特徴としている。
ここで、「測定結果に応じて薄膜を形成する薄膜形成工程」とは、測定結果を基に薄膜形成工程を各種制御することを意味している。例えば、薄膜形成条件を変化させて所望の条件で薄膜の形成を実施するようになっている。
このようにすれば、基板密着工程を施すことによってマスクと基板を密着させることができる。更に、隙間測定工程を施すことによって密着状態にあるマスクと基板の隙間を測定するので、熱膨張に起因するマスクの浮き上がりを検出することができる。更に、当該隙間測定工程の測定結果に応じて薄膜形成工程を施すことによって、当該隙間の発生を防止し、マスクと基板を密着させた状態で基板に薄膜を形成することができる。このような一連の工程を経ることによって、マスクの開口部に応じた所定のパターンの薄膜を基板に対して高精度かつ正確に形成することができる。従って、従来問題となっていた他の色の画素に材料が混合してしまう等の不良発生を抑制するので、歩留まりの向上を達成することができる。
また、前記薄膜形成方法においては、前記薄膜形成工程の前に前記隙間測定工程を行うことを特徴としている。
このようにすれば、隙間測定工程を施した後に、当該隙間測定工程の測定結果に応じて薄膜形成工程を施すので、好適に密着させた状態で薄膜の形成を実施できる。また、マスクと基板の密着状態を確認してから薄膜の形成を実施することができる。
また、前記薄膜形成方法においては、前記薄膜形成工程と同時に前記隙間測定工程を行うことを特徴としている。
このようにすれば、隙間測定工程を施しながら、当該隙間測定工程の測定結果に応じて薄膜形成工程を施すので、薄膜が形成されている間に隙間が測定され、当該測定結果に応じて薄膜形成工程を施すことができる。
また、前記薄膜形成方法においては、前記隙間測定工程の測定結果に応じて前記薄膜形成工程を停止することを特徴としている。
このようにすれば、例えば、隙間測定工程の測定結果が異常（隙間が大きくなってしまった）を示す場合に、薄膜形成工程が停止されるので、隙間が大きい状態で薄膜が形成されずに済む。従って、他の色の画素に材料が混合してしまう等の不良発生を未然に防止することができる。
また、前記薄膜形成方法においては、前記隙間測定工程の測定結果に応じて前記基板密着工程の密着力を変えることを特徴としている。
このようにすれば、隙間の大きさに応じてマスクと基板の密着力が変わるので、例えば、隙間が大きくなった場合にはマスクと基板の密着力を高めることにより隙間を小さくすることができる。
また、前記薄膜形成方法においては、前記基板密着工程は、磁力によって前記基板と前記マスクを密着させることを特徴としている。
ここで、磁力を発生するものとしては、電磁石や永久磁石が採用される。電磁石を用いた場合には、電流量をコントロールすることによって磁力を制御することができる。また、磁石を用いた場合には、電流供給が不要になり所定の磁力で吸引できる。
このようにすれば、磁力によってマスクが基板側に吸着するので、両者を好適に密着させることができる。
また、前記薄膜形成方法においては、前記基板密着工程は、前記基板を前記マスクに押圧して密着させることを特徴としている。
ここで、基板をマスクに押圧させるとは、所定の重り用いて基板に荷重を付加したり、バネ等の弾性体を用いて基板に荷重を付加したりすることで行われる。
このようにすれば、基板をマスクに押圧することによって、両者を密着させることができる。
また、前記薄膜形成方法においては、前記基板密着工程は、静電力によって前記基板と前記マスクを密着させることを特徴としている。
ここで、静電力によってマスクと基板を密着させるとは、マスクと基板の各々に極性のことなる電位、プラス（＋）及び（−）を付加することにより行われる。
このようにすれば、マスクと基板との間で生じる静電力を利用して、両者を密着させることができる。
また、前記薄膜形成方法においては、前記隙間測定工程は、レーザ光を用いることを特徴としている。
ここで、レーザ光を用いるとは、複数の測定対象物にレーザ光を照射し、当該複数の測定対象物のそれぞれによって反射されたレーザ光の強度を測定することにより、複数の測定対象物間の距離を測定するものである。
このようにすれば、レーザ光の強度変化をマスクと基板の隙間の量として測定できるので、容易に隙間を測定できる。また、測定対象物に対して非接触で光学的に測定しているので、測定対象物を傷つけたり、破壊したりすることがない。
また、前記薄膜形成方法においては、前記隙間測定工程は、静電容量の測定により行うことを特徴としている。
このようにすれば、静電容量をマスクと基板の隙間の量をとして測定できるので、容易に隙間を測定できる。また、測定対象物に対して非接触で電気的に測定しているので、測定対象物を傷つけたり、破壊したりすることがない。
また、前記薄膜形成方法においては、前記隙間測定工程は、前記基板における前記薄膜の非形成面の側から行うことを特徴としている。
このようにすれば、材料源の材料が隙間測定手段に付着することがないので、隙間測定手段に材料が付着することによる測定誤差の発生を防止できる。従って、好適にマスクと基板の隙間を測定できる。
また、前記薄膜形成方法においては、前記隙間測定工程は、前記基板の主面内の隅部近傍、又は中央部のうちの少なくとも一方における前記隙間を測定することを特徴としている。
ここで、基板の主面内の隅部近傍やその中央部は、マスクと基板の隙間が生じやすい部位である。従って、隅部近傍や中央部を測定することにより、隙間が生じやすい部分の隙間を測定できる。
また、本発明の薄膜形成装置は、基板と材料源の間にマスクを配置して、前記材料源の材料を前記基板に薄膜として形成する薄膜形成装置であって、前記マスクと前記基板を密着させる基板密着手段と、前記マスクと前記基板の隙間を測定する隙間測定手段と、前記基板に薄膜を形成する薄膜形成手段と、を具備することを特徴としている。
このようにすれば、基板密着手段を有することによってマスクと基板を密着させることができる。更に、隙間測定手段を有することによって密着状態にあるマスクと基板の隙間を測定できるので、熱膨張に起因するマスクの浮き上がりや剥離を検出することができる。更に、当該隙間測定手段の測定結果に応じて薄膜形成工程を施すことによって、当該隙間の発生を防止し、マスクと基板を密着させた状態で基板に薄膜を形成することができる。このような手段を有することによって、マスクの開口部に応じた所定のパターンの薄膜を基板に対して高精度かつ正確に形成することができる。従って、従来問題となっていた他の色の画素に材料が混合してしまう等の不良発生を抑制するので、歩留まりの向上を達成することができる。
また、前記薄膜形成装置においては、前記基板と平行な方向に前記隙間測定手段を移動させる移動手段を更に備えることを特徴としている。
このようにすれば、基板面上の任意位置に前記隙間測定手段を配置させることができる。従って、任意位置のマスクと基板の隙間を測定できる。
また、前記薄膜形成装置においては、基板密着手段、前記隙間測定手段、前記薄膜形成手段、及び前記移動手段の少なくともいずれかを制御する制御手段を更に具備することを特徴としている。
ここで、制御手段は、薄膜形成装置の全体を制御する機能を有している。
従って、制御手段は、隙間測定手段の測定結果に応じて薄膜形成工程を制御することができる。また、当該制御手段は、基板密着手段の密着力を変化させることができる。また、当該制御手段は、移動手段を制御することができる。
また、本発明の有機ＥＬ装置の製造方法は、複数の異なる各々の材料を基板に対して所定のパターンで付着させることにより形成された有機ＥＬ装置の製造方法であって、先に記載の薄膜形成方法を用いることを特徴としている。
このようにすれば、複数の異なる各々の材料の薄膜を所定パターンで基板に形成することができる。また、当該所定パターンを高精度かつ正確に形成することができる。従って、従来問題となっていた他の色の画素に材料が混合してしまう等の不良発生を抑制するので、歩留まりの向上を達成することができる。そして、画素に対する混色を防止することができる。
また、本発明の有機ＥＬ装置は、先に記載の製造方法を用いることにより製造されたことを特徴としている。
このようにすれば、混色のない画素を有し、鮮やかな画像表示が可能な有機ＥＬ装置となる。
また、本発明の電子機器は、先に記載の有機ＥＬ装置を備えることを特徴としている。
ここで、電子機器としては、例えば、携帯電話機、移動体情報端末、時計、ワープロ、パソコンなどの情報処理装置などを例示することができる。
従って、本発明によれば、先に記載の有機ＥＬ装置を用いた表示部を備えているので、混色のない画素を有し、鮮やかな画像表示が可能な表示部を備えた電子機器となる。
以下、本発明の薄膜形成方法、薄膜形成装置、有機エレクトロルミネッセンス装置の製造方法、有機エレクトロルミネッセンス装置、及び電子機器について、図１から図８を参照して説明する。
なお、以下の説明においては、薄膜形成方法及び薄膜形成装置の一態様としてマスク蒸着法及びマスク蒸着装置について説明する。また、以下の実施形態は、本発明を限定するものではなく、本発明の技術的思想の範囲内で任意に変更可能である。また、各図においては、各層や各部材を図面上で認識可能な程度の大きさとするため、各層や各部材ごとに縮尺を異ならせてある。
（マスク蒸着装置の第１実施形態）
図１は、本発明のマスク蒸着装置（薄膜形成装置）の概略構成を示す側断面図である。
図１に示すように、マスク蒸着装置ＥＸは、チャンバＣＨ内の下部近傍に、蒸着源（材料源、薄膜形成手段）１、膜厚センサ２、及びシャッター（薄膜形成手段）３を備え、チャンバＣＨ内の上部近傍に、蒸着マスクＭ、蒸着対象の基板Ｇ、シート磁石（基板密着手段）４、及びレーザ変位計（隙間測定手段）５を備え、チャンバＣＨの外部に、排気手段Ｖｃ、移動装置（移動手段）Ｔ、及び制御装置（制御手段）ＣＯＮＴを備えている。
次に、各構成要素について説明する。
チャンバＣＨは、内部が真空状態に施されても、その圧力に耐え得る頑強な容器である。また、チャンバＣＨには、不図示のバルブ等が設けられており、これらの接合面にはＯリング等のシール部材が設けられ、内部が気密な真空状態に保持されるようになっている。
蒸着源１は、基板Ｇに蒸着するための所定材料を有するものであり、不図示のヒータ等によって当該所定材料は気化可能となっている。
膜厚センサ２は、水晶振動子を有しており、蒸着源１が発している蒸着物の速度（蒸着速度）を厳密に管理するようになっている。当該膜厚センサ２によって基板Ｇに蒸着する膜厚の管理が施されるようになっている。
シャッター３は、蒸着源１と基板Ｇとの間を遮蔽したり、それを解除したりするものである。当該シャッター３は、膜厚センサ２によって管理された膜厚が所定の値に達した際に動作し、蒸着源１の直上を遮蔽し、蒸着を終了又は停止するようになっている。
マスクＭは、複数の開口部Ｍａを有しており、当該Ｍａを通過する蒸着物のみを基板Ｇに付着させるようになっている。従って、開口部Ｍａを所定パターンに形成することにより、基板Ｇに所定パターンの蒸着物を形成することができる。例えば、有機ＥＬ装置の画素パターンに対応して開口部Ｍａが形成されることにより、蒸着によって基板Ｇに蒸着物の画素パターンを形成することができる。また、マスクＭの材料としては、磁石等によって吸着が可能な磁性材料や、結晶異方性エッチングによってマスク形成が可能なシリコン材料等の非磁性材料等が採用される。本実施形態におけるマスクＭは、シート磁石４によって吸着可能な磁性材料からなる。
基板Ｇは、蒸着対象であり、マスクＭを介して蒸着源１と対向配置されるものである。当該基板Ｇの材料としては、例えばガラス基板等の透明性基板や、金属材料や樹脂材料等の非透明性材料等が採用される。また、ガラス基板の材料としては、石英ガラスやホウケイ酸ガラスが採用されている。
シート磁石４は、本発明の基板密着手段として機能するものであり、本実施形態では、マスクＭがメタルマスク等である場合に、当該メタルマスクを基板Ｇに吸着するために用いられる。そして、当該シート磁石４は、蒸着源１側から見て基板Ｇの裏側、即ち、蒸着物の非形成面側に設けられている。更に、シート磁石４には、開口部４ａが所々に設けられており、レーザ変位計５のレーザ光を通過させるようになっている。
レーザ変位計５は、本発明の隙間測定手段として機能するものであり、レーザ光を利用してマスクＭと基板Ｇの隙間を測定するようになっている。そして、レーザ変位計５は、蒸着源１側から見て基板Ｇの裏側、即ち、蒸着物の非形成面側に設けられている。
排気手段Ｖｃは、真空ポンプ及び圧力調整バルブからなるものであり、チャンバＣＨに設けられた不図示の真空計の測定値に応じて、当該チャンバＣＨ内の圧力を所望に維持するほうになっている。
移動装置Ｔは、本発明の移動手段として機能するものであり、レーザ変位計５をシート磁石４面上（基板Ｇの面上）における平面方向において移動させるものである。これによって、レーザ変位計５は、平面内の所定位置におけるマスクＭと基板Ｇの隙間を測定することが可能となっている。
制御装置ＣＯＮＴは、本発明の制御手段として機能するものであり、蒸着源１、膜厚センサ２、シャッター３、レーザ変位計５、排気手段Ｖｃ、及び移動装置Ｔの各構成要素を統括的に制御するようになっている。そして、制御装置ＣＯＮＴは、所定のコンピュータプログラムに応じて各構成要素を動作させることも可能となっている。また、レーザ変位計５の測定結果から隙間が規定値以下であるか否かを判定するようになっている。更に、このような測定結果や判定結果に応じてシャッター３の開閉動作を行ったり、蒸着源１のヒータに電力を供給したり、チャンバＣＨ内の圧力を調整したり等、各種薄膜形成条件を調整することも可能となっている。
なお、マスク蒸着装置ＥＸにおいては、蒸着の膜厚分布を改善するために、図１に示すように基板Ｇと蒸着マスクＭを固定したまま回転させるための回転機構を備えてもよい。
次に、図２を参照して、レーザ変位計５の構成及び動作について説明する。
レーザ変位計５は、光源部５ａ、ミラー部５ｂ、レンズ部５ｃ、レンズ駆動部５ｄ、及び受光部５ｅを主な構成要素として具備している。
このような構成においては、光源部５ａで発光したレーザ光は、ハーフミラーを備えたミラー部５ｂを経て、レンズ駆動部５ｄによって上下振動しているレンズ部５ｃを経て、被測定部を照射する。ここで、レンズ部５ｃを上下振動させることにより、レーザ光の照射方向において、レーザ光の焦点位置が走査される。そして、レーザ光の焦点が結合した被測定部のみによって反射したレーザ光は、ミラー部５ｂのハーフミラーを介して受光部５ｅによって受光される。このように、被測定部のみによって反射したレーザ光は、それ以外の部分によって反射したレーザ光と比較して、強度が大きいため、受光部５ｅは被測定部の位置をレーザ光の強さのピーク値として検出することができる。
従って、図２に示すように、光源部５ａが照射するレーザ光Ｌは、被測定面を走査する。そして、レーザ光Ｌの焦点が基板Ｇの蒸着形成面Ｇａの位置と合致することで、反射光Ｌ１が生じ、当該反射光Ｌ１は受光部５ｅによってピーク値として検出される。また、レーザ光Ｌの焦点がマスクＭの密着面Ｍｂの位置と合致することで、反射光Ｌ２が生じ、当該反射光Ｌ２は受光部５ｅによってピーク値として検出される。
そして、反射光Ｌ１と反射光Ｌ２から得られたピーク値の間隔を演算することにより、蒸着形成面Ｇａと密着面Ｍｂの距離、即ち、マスクＭと基板Ｇの隙間を測定することができる。
このようなレーザ変位計５は、一般に市販されているものを採用するのが好ましく、例えばキーエンス社のＬＴ−８０１０、ＬＴ−８１１０、ＬＴ−９５００が好適である。当該測定器は非常にコンパクトな本体であるので、狭いチャンバＣＨ内に配置するのに都合がよい。
（マスク蒸着方法の第１実施形態）
次に、図３のフローチャート図を参照して、マスク蒸着方法の第１実施形態を説明する。また、当該マスク蒸着方法においては、先に記載したマスク蒸着装置ＥＸを用いることによって基板Ｇに画素パターンを形成する場合について説明する。
まず、マスクＭと基板Ｇの隙間測定回数をリセットするために、当該測定回数Ｎ＝１の入力を行う（ステップＳ１）。
ここで、当該隙間測定回数は制御装置ＣＯＮＴにおいて記憶される。
次に、マスクＭと基板Ｇの位置合わせ（アライメント）を行う（ステップＳ２）。
当該ステップＳ２においては、不図示の搬送機構や位置決め機構を作動することにより、マスクＭの開口部Ｍａが基板Ｇに設けられた所定のパターンに合致するように行われる。
次に、マスクＭと基板Ｇを密着させる基板密着工程を施す（ステップＳ３）。
当該ステップＳ３においては、基板Ｇを挟持するようにマスクＭとシート磁石４を接近させることで、両者間に吸引力（磁力）が生じ、マスクＭは基板Ｇの蒸着形成面Ｇａに密着される。
次に、マスクＭと基板Ｇの隙間を測定する隙間測定工程を施す（ステップＳ４）。
当該ステップＳ４は、上記のレーザ変位計５を用いて行われる。従って、レーザ光Ｌが蒸着形成面Ｇａと密着面Ｍｂに照射されることで、反射した反射光Ｌ１、Ｌ２の強度を測定することで、蒸着形成面Ｇａと密着面Ｍｂの隙間が測定される。また、当該ステップＳ４においては、移動装置Ｔがレーザ変位計５を前後左右に移動させながら測定する。
次に、蒸着形成面Ｇａと密着面Ｍｂの隙間が規定値より小さいか、又は大きいかを判定する（ステップＳ５）。
当該ステップＳ５は、制御装置ＣＯＮＴにおいて行われる。制御装置ＣＯＮＴにおいては、規定値が予め記憶されており、当該規定値と隙間測定値が比較される。
これによって、隙間が規定値よりも大きい場合（Ｎｏの場合）には、蒸着不可能であると判断して、ステップＳ６に移る。また、隙間が規定値よりも小さい場合（Ｙｅｓの場合）には、蒸着可能であると判断して、ステップＳ７に移る。
ステップＳ６においては、隙間測定回数が３回を満たしているかどうか、制御装置ＣＯＮＴにおいて判定される。制御装置ＣＯＮＴにおいては、隙間測定回数の規定値が予め記憶されており、当該規定値と隙間測定回数が比較される。
これによって、隙間測定回数が３よりも少ない場合（Ｎｏの場合）には、ステップＳ６Ａに移る。また、隙間測定回数が３である場合（Ｙｅｓの場合）には、ステップＳ６Ｂに移る。
ステップＳ６Ａにおいては、隙間測定回数Ｎの値に１を加えた後に、ステップＳ２に戻り、再度マスクＭと基板Ｇのアライメント調整が施される。また、ステップＳ６Ｂにおいては、マスクＭと基板Ｇの密着力を強化するための措置が取られる。例えば、現行シート磁石４を交換して、磁力が強いシート磁石を設置する等の措置が取られる。ステップＳ６Ｂを経た後に、ステップＳ１に戻り、再度当該測定回数Ｎ＝１の入力を行い、上記ステップ１からステップ６までの動作フローに基づいて各種動作が行われる。
ステップＳ７においては、蒸着を施す薄膜形成工程を行う。
従って、蒸着源１の蒸着材料が気化して、蒸着物質が基板Ｇに向けて飛び、蒸着物質はマスクＭの開口部Ｍａの相当する基板Ｇの露出部のみに入射する。これによって、蒸着物質は開口部Ｍａのパターンに対応して基板Ｇに蒸着し、薄膜が形成される。なお、薄膜の膜厚は、膜厚センサ２により厳密に管理される。
次に、蒸着が行われている状態で、マスクＭと基板Ｇの隙間を測定する隙間測定工程を施す（ステップＳ８）。
当該ステップＳ８は、先のステップ４と同様に行われる。従って、レーザ光Ｌが蒸着形成面Ｇａと密着面Ｍｂに照射されることで、反射した反射光Ｌ１、Ｌ２の強度を測定することで、蒸着形成面Ｇａと密着面Ｍｂの隙間が測定される。また、当該ステップＳ８においては、移動装置Ｔがレーザ変位計５を前後左右に移動させながら測定する。
次に、蒸着形成面Ｇａと密着面Ｍｂの隙間が規定値より小さいか、又は大きいかを判定する（ステップＳ９）。
当該ステップＳ９は、制御装置ＣＯＮＴにおいて行われる。制御装置ＣＯＮＴにおいては、規定値が予め記憶されており、当該規定値と隙間測定値が比較される。
これによって、隙間が規定値よりも大きい場合（Ｎｏの場合）には、蒸着不可能であると判断して、ステップＳ１０に移る。また、隙間が規定値よりも小さい場合（Ｙｅｓの場合）には、蒸着可能であると判断して、ステップＳ１１に移る。
ステップ１０においては、シャッター３が蒸着源１の上方を遮蔽することにより、蒸着処理が中断する。その後、ステップ２に戻り、マスクＭと基板Ｇの位置合わせを行い、上記ステップ２からステップ９までの動作フローに基づいて各種動作が行われる。
ステップ１１においては、蒸着が終了か否かを判定する。
当該ステップ１１においては、膜厚センサ２が測定した膜厚が所定の値に達しているかどうかが判定される。
これによって、膜厚が所定の値を満たしていない場合（Ｎｏの場合）には、ステップ８に戻り、隙間を測定しながら蒸着が行われる。また、膜厚が所定の値を満たしている場合（Ｙｅｓの場合）には、蒸着終了となるので、シャッター３が蒸着源１の上方を遮蔽し、蒸着マスクＭと基板Ｇの固定を解除し、基板Ｇのみを搬出する。
上述したように、マスク蒸着装置ＥＸ、及びマスク蒸着方法においては、シート磁石４を用いることで基板密着工程を施し、マスクＭと基板Ｇを密着させることができる。更に、レーザ変位計５を用いることで隙間測定工程を施し、密着状態にあるマスクＭと基板Ｇの隙間を測定するので、熱膨張に起因するマスクＭの浮き上がりや剥離を検出することができる。更に、レーザ変位計５の測定結果に応じて蒸着を行うので、マスクＭと基板Ｇの隙間の発生を防止し、マスクＭと基板Ｇを密着させた状態で基板Ｇに薄膜を蒸着形成することができる。このような一連の工程を経ることによって、マスクＭの開口部Ｍａに応じた所定のパターンの薄膜を基板Ｇに対して高精度かつ正確に蒸着形成することができる。従って、従来問題となっていた他の色の画素に材料が混合してしまう等の不良発生を抑制するので、歩留まりの向上を達成することができる。
また、蒸着を行う前に、マスクＭと基板Ｇの隙間を測定するので、好適に密着させた状態で薄膜を蒸着形成することができる。また、マスクＭと基板Ｇの隙間を測定しながら、当該隙間の測定結果に応じて薄膜を蒸着形成することができる。
また、マスクＭと基板Ｇの隙間の測定結果に応じて蒸着を停止するので、測定結果が異常（隙間が大きくなってしまった）を示す場合には、当該隙間が大きい状態で薄膜が形成されずに済む。従って、他の色の画素に材料が混合してしまう等の不良発生を未然に防止することができる。
また、マスクＭと基板Ｇの隙間を測定する手段として、レーザ変位計５を用いるので、レーザ光Ｌの強度変化をマスクＭと基板Ｇの隙間の量として測定できるので、容易に隙間を測定できる。また、測定対象に対して非接触で光学的に測定しているので、測定対象を傷つけたり、破壊したりすることがない。
また、レーザ変位計５を用いてマスクＭと基板Ｇの隙間を測定することにより、基板Ｇにおける薄膜の非形成面の側から測定を行うことができるので、蒸着源１の材料がレーザ変位計５に付着することがないので、レーザ変位計５に材料が付着することによる測定誤差の発生を防止できる。従って、好適にマスクＭと基板Ｇの隙間を測定できる。
なお、マスクＭと基板Ｇの隙間を測定する手段としては、静電容量の変化を利用して測定してもよい。このようにすれば、静電容量をマスクＭと基板Ｇの隙間の量をとして測定できるので、容易に隙間を測定できる。また、測定対象物に対して非接触で電気的に測定しているので、測定対象物を傷つけたり、破壊したりすることがない。
なお、本実施形態においては、マスクＭを蒸着用マスクとして用いる場合について説明したが、例えばスパッタリング用マスクや、ＣＶＤ用マスク等、各種気相成膜法におけるパターン成膜法として用いることもできる。
（マスク蒸着装置の第１実施形態の変形例）
次に、マスク蒸着装置の第１実施形態の変形例について説明する。
上述のマスク蒸着装置の第１実施形態においては、基板密着手段としてシート磁石４を採用しているが、本変形例においては電磁石を採用している。
電磁石は、コイルに供給する電流によって、その磁力を調節することができるので、マスクＭと基板Ｇの隙間の大きさに応じてマスクＭと基板Ｇの密着力を変えることができる。例えば、隙間が大きくなった場合には、コイルに供給する電流量を高めることでマスクＭと基板Ｇの密着力が高まり、これによって隙間が小さくなり、強固に密着させることができる。
また、このような電磁石を備えた場合のマスク蒸着方法としては、図３に示すフローチャートにおけるステップＳ６Ｂのマスク密着強化措置として、電磁石に供給する電流を高くする方法を採用できる。このようにすれば、磁石の交換作業を不要にすることができる。
（マスク蒸着装置の第２実施形態）
次に、マスク蒸着装置の第２実施形態について説明する。
上述のマスク蒸着装置の第１実施形態、及びその変形例においては、基板密着手段としてシート磁石４や電磁石を採用しているが、本実施形態においては、基板とマスクを荷重印加によって押圧し、密着させている。
なお、本実施形態においては、図１に示すマスク蒸着装置ＥＸと異なる部分について説明する。また、先に記載の実施形態と同一構成には同一符号を付して説明を簡略化する。
図４に示すように、マスク蒸着装置ＥＸ’は、基板密着手段としての荷重印加部１４と、非磁性材料からなるマスクＭ’を備えた構成となっている。
荷重印加部１４は、重り１５と、ピン１６と、弾性部材１７とから構成されている。
重り１５には、開口部１５ａ、１５ｂが設けられており、開口部１５ａはレーザ変位計５のレーザ光が通過する部位であり、開口部１５ｂはピン１６が挿通する部位である。
ピン１６は貫通穴１５ｂを挿通するように配置されており、当該ピン１６の先端には基板Ｇと接触部１６ａが設けられている。接触部１６ａはゴム等の樹脂材料からなり、基板Ｇとの接触の際に当該基板Ｇを傷つけないようになっている。弾性部材１７は、ゴムやバネ等の公知の弾性を有する部材であり、重り１５とピン１６の間に設けられ、接触部１６ａと基板Ｇとの接触を緩和するようになっている。
このように、マスク蒸着装置ＥＸ’においては、荷重印加部１４を備えた構成となっているので、上記実施形態と同様に基板ＧとマスクＭを確実に密着させることができる。更に、重り１５の荷重によって密着できるので、磁力により密着させる必要がない。従って、非磁性材料のマスクＭ’を使用することが可能となる。
なお、上述のマスク蒸着装置の第１及び第２実施形態においては、マスクと基板Ｇを密着する手段として、磁力を用いたものや、荷重を用いたものを説明したが、本発明はこれらをげんていするものではない。例えば、静電力によって基板ＧとマスクＭを密着させてもよい。静電力によってマスクＭと基板Ｇを密着させるとは、マスクＭと基板Ｇの各々に極性のことなる電位、プラス（＋）及び（−）を付加することにより行われる。
このようにすれば、マスクＭと基板Ｇとの間で生じる静電力を利用して、両者を密着させることができる。このような静電力を用いる方法においては、基板及びマスクの表面が容易に帯電するような構成を有していることが好ましい。
（マスク蒸着方法の第２実施形態）
次に、マスク蒸着方法の第２実施形態について説明する。
図５は当該マスク蒸着方法の第２実施形態によってマスク蒸着される蒸着対象の平面図であり、図６はマスク蒸着方法のフローチャート図である。
なお、当該マスク蒸着方法においては、先に記載したマスク蒸着装置ＥＸを用いている。また、本実施形態においては、図３に示すフローチャート図と異なる部分について説明し、図３と同一工程には同一符号を付して説明を簡略化する。
本実施形態の蒸着対象は、図５に示すように複数の基板Ｇからなるマザー基板２０である。そして、本実施形態のマスク蒸着方法においては、先に記載のマスク蒸着装置ＥＸ内にマザー基板２０を配置して蒸着を施している。更に、本実施形態のマスク蒸着方法のフローチャート図は、主として先に記載のマスク蒸着方法（図３）と同じであるが、ステップＳ４、ステップＳ５、ステップＳ６のみが異なっている。
ステップＳ４においては、基板Ｇの平面内における所定位置においてマスクＭと基板Ｇの隙間を測定している。当該所定の位置は、基板Ｇにおける隅部近傍の測定点Ｐ１〜Ｐ４と、その中央部の測定点Ｐ５である。更に、ステップＳ５においては、マザー基板２０における全ての基板Ｇの測定点Ｐ１〜Ｐ５を測定している。ここで、測定点Ｐ１〜Ｐ５は、マスクＭと基板Ｇの隙間が生じやすい部位であり、当該測定点Ｐ１〜Ｐ５を測定することにより、隙間が生じやすい部分の測定を実施できる。
なお、各測定点を測定するには、移動装置Ｔが駆動することにより、所望にレーザ変位計５を移動させて測定お行っている。
次に、ステップＳ５においては、各基板Ｇの測定点Ｐ１〜Ｐ５における隙間が規定値より小さいか、又は大きいかを判定する（ステップＳ５）。
当該ステップＳ５は、制御装置ＣＯＮＴにおいて行われる。制御装置ＣＯＮＴにおいては、規定値が予め記憶されており、当該規定値と隙間測定値が比較される。
これによって、隙間が規定値よりも大きい場合（Ｎｏの場合）には、蒸着不可能であると判断して、ステップＳ６に移る。また、隙間が規定値よりも小さい場合（Ｙｅｓの場合）には、蒸着可能であると判断して、ステップＳ７に移る。
次に、ステップＳ６においては、隙間測定回数が３回を満たしているかどうか、制御装置ＣＯＮＴにおいて判定される。制御装置ＣＯＮＴにおいては、隙間測定回数の規定値が予め記憶されており、当該規定値と隙間測定回数が比較される。
これによって、隙間測定回数が３よりも少ない場合（Ｎｏの場合）には、ステップＳ６Ａに移る。また、隙間測定回数が３である場合（Ｙｅｓの場合）には、ステップＳ６Ｃに移る。ステップＳ６Ａにおいては、先に記載の実施形態と同様の処理が施されるため、説明を省略する。
また、ステップＳ６Ｃにおいては、基板Ｇが複数取りであるか否かが判定される。
これによって、基板Ｇが複数取りでない場合（Ｎｏの場合）は、ステップＳ６Ｂに移り、先の実施形態と同様にマスクＭと基板Ｇの密着力を強化するための措置が取られる。また、基板Ｇが複数取りである場合（Ｙｅｓの場合）は、ステップ６Ｄに移る。
ステップＳ６Ｄにおいては、図５に示すように複数取りの例として挙げた９枚の基板Ｇのうち、良品の基板を取れるか否かを判定する。
これによって、良品が取れない場合（Ｎｏの場合）は、ステップＳ６Ｂに移り、先の実施形態と同様にマスクＭと基板Ｇの密着力を強化するための措置が取られる。また、良品が取れる場合（Ｙｅｓの場合）は、ステップＳ６Ｅに移る。
ステップＳ６Ｅにおいては、不良の基板をマークして、以後の工程でマークされた基板を処理しないようにする。当該ステップＳ６Ｅを経た後に、ステップＳ７に移り、先に記載の実施形態と同様の処理が施される。
上述したように、本実施形態においては、基板Ｇの隅部近傍の測定点Ｐ１〜Ｐ４、又は中央部の測定点Ｐ５のうち、少なくとも一点における隙間を測定するので、隙間が生じやすい部分の隙間を測定できる。
また、複数の基板Ｇのうち、不良と判定された基板は、蒸着後の工程で処理しないようにするので、蒸着工程以降の工程においては、良品の基板Ｇのみを製造することができる。
（有機ＥＬ装置の製造方法）
次に、図７を参照して、上述のマスク蒸着装置、及びマスク蒸着方法を用いることにより、アクティブ型フルカラー有機ＥＬ装置を製造する方法について説明する。
図７は本発明を用いた有機ＥＬ装置の製造方法の説明図である。
まず、低温ポリシリコンＴＦＴ基板３０を用意し、そのＩＴＯ３１の表面をＵＶとオゾンを用いることにより洗浄し、かつＩＴＯの仕事関数が４．５ｅＶｅＶ〜５．２ｅＶまで高める（図７の（ａ）参照）。
次に、発光部に寄与しない部分に蒸着材料が付着しないように、蒸着マスクにより遮断しながら、正孔注入材料３２の銅フタロシアニン（ＣｕＰｃ）を１０ｎｍ、正孔輸送材料３３の４，４‘−ビス−［Ｎ−（１−ナフチル）−Ｎ−フェニルアミノ］ビーフェニル（ＮＰＢ）を６０ｎｍ成膜した後、蒸着マスクを取り去る（図７の（ｂ）参照）。
次に、上記のマスク蒸着装置ＥＸ内に低温ポリシリコンＴＦＴ基板３０を配置し、緑色を発光する画素の部分のみ開口した高精細な蒸着マスクＭを使用し、緑色発光画素の位置に蒸着マスクＭの開口部Ｍａが一致するように正確にアライメントし、静かに基板３０を蒸着マスクＭ上に置く。
次に、基板３０上にシート状のゴム磁石４を静かに置き、蒸着マスクＭと基板３０の隙間を無くす。更に、レーザ変位計５でシート磁石４に形成された開口部４ａ越しにメタルマスクＭと基板３０の隙間を測定し、もし隙間が所定寸法以下（例えば、１５μｍ以下）なら蒸着を開始することにする。もし、隙間が所定寸法以上のところがあるなら、もう一度、アライメントし直し、シート磁石を静かに置き、再度測定を行い、蒸着マスクＭと基板３０の間隔が無いことを確認してから蒸着を行う。
この状態で、緑色の発光材料のホスト材；トリス（８−キノリノラト−Ｎ１，０８）−アルミニウム（Ａｌｑ）と、ドープ材；Ｎ，Ｎ−ジメチルキナクリドン（ＤＭＱＡ）を１００：１の蒸着速度比で３０ｎｍの膜厚で共蒸着することにより、緑色発光層３４Ｇが形成される。
この共蒸着の最中も隙間測定のモニタをして隙間が所定寸法以下であることを確認している。もしも隙間が所定寸法以上になったら、直ぐに蒸着を中断し、蒸着マスクＭを外してアライメントし直し、シート磁石４を静かに置き、再度測定を行い、蒸着マスクＭと基板３０の隙間が無いことを確認してから蒸着を再開させる。
更に、赤色を発光する画素の部分のみ開口した精密な高精細蒸着マスクＭを使用し、赤色発光画素の位置に蒸着マスクＭの開口部Ｍａが一致するように正確にアライメントし、静かに基板３０をマスクＭ上に置く。次に、基板３０上にシート状のゴム磁石４を静かに置き、蒸着マスクＭと基板３０の隙間を無くす。
更に、レーザ変位計５でシート磁石４に形成された開口部４ａ越しにメタルマスクＭと基板３０の隙間を測定し、もし隙間が所定寸法以下なら、蒸着を開始することにする。この状態で赤色の発光材料のホスト材；トリス（８−キノリノラト−Ｎ１，０８）−アルミニウム（Ａｌｑ）とドープ材；ルブレン及びドープ材のＤＣＪＴＢを１００：５：１の蒸着速度比で４０ｎｍの膜厚で共蒸着することにより、赤色発光層３４Ｒが形成される。もちろん、蒸着時は緑の時と同様に必ず隙間のモニタリングを行う。最後に、青色を発光する画素の部分のみ開口した高精細蒸着マスクＭを使用し、青色発光画素の位置に蒸着マスクＭの開口部Ｍａが一致するように正確にアライメントし、静かに基板３０を蒸着マスクＭ上に置く。
次に、基板上にシート状のゴム磁石を静かに置き、蒸着マスクと基板の隙間を無くす。更に、緑と赤の発光材料蒸着時と同様にレーザー変位計５でシート磁石４に形成した開口部４ａ越しにメタルマスクＭと基板３０の隙間を測定し、もし隙間が所定寸法以下なら蒸着を開始することにする。
この状態で青色の発光材料のホスト材；ＤＰＶＢｉとドープ材；ＢｃｚＶＢｉを１００：１の蒸着速度比で２０ｎｍの膜厚で共蒸着することにより、青色発光層３４Ｂが形成される。この時も同様に、蒸着時は必ず隙間のモニタリングを行う。
こうして、マスクを取り除くと、発光層が正確に塗り分けされた有機ＥＬ装置が形成される（図７の（ｃ）参照）。
次に、発光部に寄与しない部分に蒸着材料が付着しないように、蒸着マスクにより遮断しながら、電子輸送材料のトリス（８−キノリノラト−Ｎ１，０８）−アルミニウム（Ａｌｑ）を３０ｎｍ成膜することにより電子輸送層３５が形成される。更に、電子注入材料のフッ化リチウムを１ｎｍ成膜することにより電子注入層３６が形成される。更に、Ａｌを２００ｎｍ蒸着することで陰極３７が形成される。（図７の（ｄ）参照）。
こうしてできた有機ＥＬ装置を湿気、酸素から守るために、乾燥剤３８を入れるための窪みを形成した封止ガラス３９に乾燥剤３８を入れ、外周に接着剤を塗布し、低温ポリシリコンＴＦＴ基板に貼り付ける（図７の（ｅ）参照）ことによりパネル製造工程は完了となる。
本発明に係る有機ＥＬ装置の製造方法で製造した有機エレクトロルミネッセンス装置は蒸着マスクの隙間が無いため、発光色の混ざりがなく、非常に鮮やかであり、非常に高い歩留まりで製造できることを確認した。
上述したように、マスクが浮いて他の色の画素に材料が混ざることによる発光色のにじみ等の不良がなく、非常に高い歩留まりで有機ＥＬ装置を製造できる。
なお、有機ＥＬ装置に限定するものではなく、色素蒸着法による液晶用カラーフィルタの製造や有機トランジスタ等の製造にも用いることができる。
（電子機器）
次に、上記実施形態の有機ＥＬ装置を備えた電子機器の例について説明する。
図８（ａ）は、携帯電話の一例を示した斜視図である。図８（ａ）において、符号１０００は携帯電話本体を示し、符号１００１は上記の有機ＥＬ装置を用いた表示部を示している。
図８（ｂ）は、腕時計型電子機器の一例を示した斜視図である。図８（ｂ）において、符号１１００は時計本体を示し、符号１１０１は上記の有機ＥＬ装置を用いた表示部を示している。
図８（ｃ）は、ワープロ、パソコンなどの携帯型情報処理装置の一例を示した斜視図である。図８（ｃ）において、符号１２００は情報処理装置、符号１２０２はキーボードなどの入力部、符号１２０４は情報処理装置本体、符号１２０６は上記の有機ＥＬ装置を用いた表示部を示している。
図８（ａ）〜（ｃ）に示す電子機器は、上記実施の形態の有機ＥＬ装置を備えているので、混色のない画素を有し、鮮やかな画像表示が可能な表示部を備えた電子機器となる。
なお、電子機器としては、前記の携帯電話などに限られることなく、種々の電子機器に適用することができる。例えば、ノート型コンピュータ、液晶プロジェクタ、マルチメディア対応のパーソナルコンピュータ（ＰＣ）及びエンジニアリング・ワークステーション（ＥＷＳ）、ページャ、ワードプロセッサ、テレビ、ビューファインダ型又はモニタ直視型のビデオテープレコーダ、電子手帳、電子卓上計算機、カーナビゲーション装置、ＰＯＳ端末、タッチパネルを備えた装置等の電子機器に適用することができる。
本発明の一実施形態のマスク蒸着装置の概略構成を示す側断面図。 本発明の一実施形態のマスク蒸着装置における要部構成を示す側断面図。 本発明の一実施形態のマスク蒸着方法のフローチャート図。 本発明の一実施形態のマスク蒸着装置における要部構成を示す側断面図。 本発明の一実施形態のマスク蒸着方法における蒸着対象を示す平面図。 本発明の一実施形態のマスク蒸着方法のフローチャート図。 本発明の一実施形態の有機ＥＬ装置の製造方法を説明するための工程図。 本発明の有機ＥＬ装置を備える電子機器を示す図。
符号の説明
１…蒸着源（材料源、薄膜形成手段）
３…シャッター（薄膜形成手段）
４…シート磁石（基板密着手段）
５…レーザ変位計（隙間測定手段）
１４…荷重印加部（基板密着手段）
Ｇ、３０…基板
Ｍ…マスク
Ｌ…レーザ光
Ｔ…移動装置（移動手段）
ＥＸ、ＥＸ’…マスク蒸着装置（薄膜形成装置）
ＣＯＮＴ…制御装置（制御手段）

Claims (18)

  1. 基板と材料源の間にマスクを配置して、前記材料源の材料を前記基板に薄膜として形成する薄膜形成方法であって、
    前記マスクと前記基板を密着させる基板密着工程と、
    前記マスクと前記基板の隙間を測定する隙間測定工程と、
    当該隙間測定工程の測定結果に応じて前記薄膜を形成する薄膜形成工程と、
    を有することを特徴とする薄膜形成方法。
  2. 前記薄膜形成工程の前に、前記隙間測定工程を行うことを特徴とする請求項１に記載の薄膜形成方法。
  3. 前記薄膜形成工程と同時に、前記隙間測定工程を行うことを特徴とする請求項１に記載の薄膜形成方法。
  4. 前記隙間測定工程の測定結果に応じて、前記薄膜形成工程を停止することを特徴とする請求項１から請求項３のいずれかに記載の薄膜形成方法。
  5. 前記隙間測定工程の測定結果に応じて、前記基板密着工程の密着力を変えることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれかに記載の薄膜形成方法。
  6. 前記基板密着工程は、磁力によって前記基板と前記マスクを密着させることを特徴とする請求項１から請求項５のいずれかに記載の薄膜形成方法。
  7. 前記基板密着工程は、前記基板を前記マスクに押圧して密着させることを特徴とする請求項１から請求項５のいずれかに記載の薄膜形成方法。
  8. 前記基板密着工程は、静電力によって前記基板と前記マスクを密着させることを特徴とする請求項１から請求項５のいずれかに記載の薄膜形成方法。
  9. 前記隙間測定工程は、レーザ光を用いることを特徴とする請求項１から請求項５のいずれかに記載の薄膜形成方法。
  10. 前記隙間測定工程は、静電容量の測定により行うことを特徴とする請求項１から請求項５のいずれかに記載の薄膜形成方法。
  11. 前記隙間測定工程は、前記基板における前記薄膜の非形成面の側から行うことを特徴とする請求項１から請求項１０のいずれかに記載の薄膜形成方法。
  12. 前記隙間測定工程は、前記基板の主面内の隅部近傍、又は中央部のうちの少なくとも一方における前記隙間を測定することを特徴とする請求項１から請求項１１のいずれかに記載の薄膜形成方法。
  13. 基板と材料源の間にマスクを配置して、前記材料源の材料を前記基板に薄膜として形成する薄膜形成装置であって、
    前記マスクと前記基板を密着させる基板密着手段と、
    前記マスクと前記基板の隙間を測定する隙間測定手段と、
    前記基板に薄膜を形成する薄膜形成手段と、
    を具備することを特徴とする薄膜形成装置。
  14. 前記基板と平行な方向に前記隙間測定手段を移動させる移動手段を更に備えることを特徴とする請求項１３に記載の薄膜形成装置。
  15. 基板密着手段、前記隙間測定手段、前記薄膜形成手段、及び前記移動手段の少なくともいずれかを制御する制御手段を更に具備することを特徴とする請求項１４に記載の薄膜形成装置。
  16. 複数の異なる各々の材料を基板に対して所定のパターンで付着させることにより形成された有機ＥＬ装置の製造方法であって、請求項１から請求項１２のいずれかに記載の薄膜形成方法を用い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。
  17. 請求項１６に記載の製造方法を用いることにより製造されたことを特徴とする有機エレクトロルミネッセンス装置。
  18. 請求項１７に記載の有機エレクトロルミネッセンス装置を備えることを特徴とする電子機器。
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