JP2016181468A - 有機el表示装置の製造方法、膜厚測定器 - Google Patents
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Abstract
【課題】生産効率を向上できる有機EL表示装置の製造方法を提供する。
【解決手段】有機EL表示装置の製造方法において、薄膜の材料又は水晶振動子への付着性が薄膜の材料よりも高い材料で、膜厚測定器MFの複数の水晶振動子のそれぞれに下地膜を形成し、下地膜が形成された複数の水晶振動子の中から、薄膜の厚さ測定に使用する水晶振動子を選択し、選択した水晶振動子と有機EL表示装置の基板SBとに蒸着装置1によって薄膜を形成し、薄膜を形成しながら、選択した水晶振動子に形成される薄膜の厚さに基づいて有機EL表示装置の基板SBに形成される薄膜の厚さを計測し、選択した水晶振動子に形成された薄膜の厚さ又はそれに相関する事項が所定の条件に該当したときに、薄膜の厚さ測定に使用する水晶振動子を他の水晶振動子に変更することを特徴とする有機EL表示装置の製造方法。
【選択図】図1
【解決手段】有機EL表示装置の製造方法において、薄膜の材料又は水晶振動子への付着性が薄膜の材料よりも高い材料で、膜厚測定器MFの複数の水晶振動子のそれぞれに下地膜を形成し、下地膜が形成された複数の水晶振動子の中から、薄膜の厚さ測定に使用する水晶振動子を選択し、選択した水晶振動子と有機EL表示装置の基板SBとに蒸着装置1によって薄膜を形成し、薄膜を形成しながら、選択した水晶振動子に形成される薄膜の厚さに基づいて有機EL表示装置の基板SBに形成される薄膜の厚さを計測し、選択した水晶振動子に形成された薄膜の厚さ又はそれに相関する事項が所定の条件に該当したときに、薄膜の厚さ測定に使用する水晶振動子を他の水晶振動子に変更することを特徴とする有機EL表示装置の製造方法。
【選択図】図1
Description
本発明は、有機EL表示装置の製造方法、及び膜厚測定器に関する。
有機EL表示装置の製造工程では、薄膜の厚さを膜厚測定器で測定しながら蒸着を進める場合がある。例えば、有機EL表示装置の電極材料として、透明導電材料とともに、マグネシウム(Mg)など金属の薄膜が用いられる場合がある。金属膜の厚さは発光に影響するので、高い精度で管理される必要がある。そこで、膜厚測定器によって金属膜の厚さを測定しながら、金属膜が蒸着される場合がある。
また、膜厚測定器としては、水晶振動子を利用するものが知られている(例えば、下記特許文献1)。水晶振動子は蒸着室に露出するように設置されるため、有機EL表示装置の基板への蒸着工程では水晶振動子の表面にも薄膜が形成される。水晶振動子の表面に薄膜が形成されることで水晶振動子の固有振動数が変化するので、水晶振動子の固有振動数を計測することにより水晶振動子上の薄膜の厚さが算出される。そして、水晶振動子上の薄膜の厚さの変化から、有機EL装置の基板に形成された薄膜の厚さが算出される。
有機EL表示装置の基板に形成された薄膜の厚さを上述の方法で正確に算出するためには、有機EL表示装置の基板への蒸着と水晶振動子への蒸着とが同じ時間に開始することが必要である。ところが、有機EL表示装置で使用する薄膜の材料のなかには、水晶振動子の表面に膜を形成しにくいものがある。例えば、上述した電極の材料として利用されるMgは水晶振動子上に薄膜を形成しにくい。このような材料の薄膜を有機EL表示装置の基板に形成する場合、有機EL表示装置の基板上での蒸着が開始しても、水晶振動子上での蒸着が開始しないので、膜厚測定が正確には行えない。そこで、その場合には、有機EL表示装置の基板への蒸着を開始する前に、薄膜の材料が付着しやすい材料で水晶振動子の表面に下地膜を形成しておくことが有効である(以下では、下地膜を形成する工程を準備工程と称する)。
水晶振動子上の薄膜の厚さは、水晶振動子の使用回数が増すにしたがって徐々に大きくなる。水晶振動子上の薄膜の厚さがある程度を過ぎると、その水晶振動子を使用して膜厚を正確に算出することが困難となる。そのため、薄膜の厚さがある程度に達したときには、膜厚測定に使用する水晶振動子を新しいものに交換することが必要となる。ところが、水晶振動子を交換すると再び上述の準備工程が必要となるので、有機EL表示装置の生産効率が低下する。
本発明の目的は、生産効率を向上できる有機EL表示装置の製造方法と、膜厚測定器を提供することにある。
(1)本発明に係る有機EL表示装置の製造方法は、上記課題に鑑みて、膜厚測定器を備える蒸着装置を使用して有機EL表示装置の基板に薄膜を形成する、有機EL表示装置の製造方法において、前記薄膜の材料、または、水晶振動子への付着性が前記薄膜の材料よりも高い材料で、前記膜厚測定器の複数の水晶振動子のそれぞれに下地膜を形成し、前記下地膜が形成された前記複数の水晶振動子の中から、前記薄膜の厚さ測定に使用するための水晶振動子を選択し、前記選択した水晶振動子と有機EL表示装置の基板とに前記蒸着装置によって前記薄膜を形成し、前記薄膜を形成しながら、前記選択した水晶振動子に形成される薄膜の厚さに基づいて前記有機EL表示装置の基板に形成される薄膜の厚さを計測し、前記選択した水晶振動子に形成された薄膜の厚さ又はそれに相関する事項が所定の条件に該当したときに、前記薄膜の厚さ測定に使用する水晶振動子を前記複数の水晶振動子の中の別の水晶振動子に変更する、ことを特徴とする。
(2)本発明に係る膜厚測定器は、上記課題に鑑みて、複数の水晶振動子が取り付けられるホルダーと、前記ホルダーに取り付けられている複数の水晶振動子を覆うためのカバーと、を有し、前記カバーからは、前記複数の水晶振動子のうちの2以上の水晶振動子を露出できて、残りの水晶振動子を覆うことができ、前記カバーと前記ホルダーは相対的に動くことにより、前記2以上の水晶振動子の少なくとも一部を変更できる、ことを特徴とする。
以下、本発明の第1実施形態に係る有機EL表示装置の製造方法や、水晶振動子の膜厚測定器について、図面を参照しながら説明する。
[第1の実施形態]
図1は、第1の実施形態にかかる蒸着装置1の概略図を示す図である。
図1は、第1の実施形態にかかる蒸着装置1の概略図を示す図である。
図1で示されるように蒸着装置1の蒸着チャンバーCH内には、蒸着源となる蒸着坩堝MLと、表面に所定の金属薄膜を形成する有機EL素子基板SB(被蒸着基板)が配置される。蒸着チャンバーCHは、蒸着装置1の外壁Wに隔離される空間となっており、不図示の真空排気系によって減圧されて真空排気されるようになっている。
蒸着坩堝MLは、蒸着材料を坩堝の内部に蓄積をし、坩堝の周囲に配置されたヒーターにより加熱をして蒸着材料を気化させて蒸着チャンバーCH内に飛散させる。蒸着坩堝MLにてからの金属の蒸気は、被蒸着基板に照射されて蒸着材料による薄膜が形成される。
膜厚測定器MFは、本実施形態ではレボルバー式のケースにて複数の水晶振動子が収納されて構成されている。蒸着時においては、収納された水晶振動子のうちの1つが蒸着チャンバーCH内に曝されるようになっており、被蒸着基板とともに水晶振動子の表面に蒸着材料による薄膜が形成される。膜厚測定器MFは、水晶振動子の固有振動数の変化量を感知することにより、被蒸着基板において蒸着された金属薄膜の厚みを算出する。
ここで、有機EL表示装置の製造工程では、例えばマグネシウム(Mg)のように、水晶振動子に薄膜を形成しづらい金属が用いられることがある。本実施形態における有機EL表示装置の製造方法では、このような金属の蒸着を効率的に行なうために、当該金属が水晶振動子に蒸着しやすくなるような下地膜を形成する準備工程が設けられる。この下地膜としては、当該薄膜を形成しづらい金属(マグネシウム等)との付着性がよい金属であればよく、マグネシウム等が下地膜として形成されてもよいし、マグネシウム等よりも水晶振動子に付着しやすい他の金属(例えば、銀)や有機膜であってもよい。後者における他の金属や有機膜の場合には、有機EL素子基板SBへの金属薄膜の蒸着工程における温度にて、マグネシウム等が蒸着しやすい材料(すなわち付着性がよい材料)であればよい。なお、マグネシウム等よりも水晶振動子に付着しやすい金属(水晶振動子への付着性が高い金属)とは、同じ条件下で蒸着した場合に水晶振動子に形成される膜厚が大きい金属のことをいう。
図2は、蒸着チャンバーCH内の温度と、マグネシウムの水晶振動子に対する蒸着レートの時間変化の様子を示すグラフであり、第1の実施形態の水晶振動子の準備工程を説明するための図である。
まず同図におけるT1の時点では、蒸着材料の気化が開始しておらず、水晶振動子の表面には金属薄膜が形成されていない状態となっている。T1〜T2の時点では、マグネシウムが気化して有機EL素子基板SBに薄膜が形成される蒸着温度(第1の温度)に設定され、T2〜T3の時点では、蒸着温度よりも高温となる過加熱温度(第2の温度)に設定される。この過加熱温度は、蒸着温度よりも50度以上70度以下の高い温度となるようにする。そしてT3以降では、過加熱温度から再び蒸着温度に戻された状態となっている。
図2にて示されるように、T1〜T2の時点では蒸着レートがゼロのままで維持されて、水晶振動子の表面へのマグネシウムの付着が開始されない。しかしながらT2〜T3において蒸着源が過加熱温度に設定されることで、蒸着レートが急速に上昇して水晶振動子へのマグネシウムの付着が開始し、下地膜が形成されることとなる。その後、T3以降において、蒸着源が過加熱温度から蒸着温度に戻されることで、マグネシウムの蒸着レートが一定水準に落ち着いて、マグネシウムの下地膜が形成された水晶振動子に安定的に蒸着されるようになる。
すなわち本実施形態における水晶振動子の準備工程とは、金属薄膜を形成する対象物である有機EL素子基板SBとは別に、過加熱温度の条件下にて1又は複数の水晶振動子を蒸着チャンバーCH内に曝すことで、マグネシウムの下地膜を形成する工程となっている。このように、金属材料の蒸発速度が増す過加熱温度とすることで水晶振動子上に、スムーズに薄膜を形成することができる。
以下では、本実施形態における膜厚測定器MFについて詳細な説明をする。
図3は、本実施形態における膜厚測定器MFの上面概略図を示す図である。同図で示されるように、膜厚測定器MFは、複数の水晶振動子Crを保持するホルダーHLと、ホルダーHLを覆うカバーCVと、を含んで構成される。
カバーCVにおいては、複数の水晶振動子Crのそれぞれの位置に対応して開口OPが形成される。カバーCVにおいては、1つの水晶振動子Crを露出させるための開口OPが形成されており、ホルダーHLに対してカバーCVが相対的に回転移動することで水晶振動子Crのうちの1つが露出されるようになっている。水晶振動子Crの準備工程において、ホルダーHLに取り付けられた複数の水晶振動子Crのそれぞれに下地膜が形成された後、有機EL素子基板SBへの蒸着工程では、水晶振動子Crが1つずつ露出されて膜厚測定に使用される。そして、水晶振動子Crの薄膜の厚さやそれに相関する事項が所定の条件を満たしたとき(例えば、薄膜の厚みが予め定められた上限値に達した時)に、カバーCVが回転をして未使用である他の水晶振動子Crが露出され、有機EL素子基板SBの蒸着工程が継続される。
図4は、本実施形態における膜厚測定器MFの変形例にかかる上面概略図を示す図である。同図の変形例で示される膜厚測定器MFでは、ホルダーHLに複数の水晶振動子Crが取り付けられて、これらを覆うカバーCVが備えられている。カバーCVからは4つの水晶振動子Crが露出されて、ホルダーHLに対してカバーCVが相対的に動くことにより、露出される水晶振動子の一部(あるいは全部)を変更できるようになっている。また、カバーCVにおいては、複数の水晶振動子Crを同時に露出させるための開口OPが形成されており、開口OPによって露出される水晶振動子の数よりも1つ少ない個数のダミーの水晶振動子DCrが配置される。
図4の変形例における膜厚測定器MFでは、水晶振動子Crの準備工程において、開口OPによって露出された複数の水晶振動子Cr(No.1〜NO.4の水晶振動子)に対して纏めて下地膜が形成されることになるため、図3の場合よりも水晶振動子の準備工程が効率化される。具体的には、No.1〜NO.4の水晶振動子Crが露出された状態にて下地膜が形成された後、No.5〜No.8の水晶振動子Crが開口OPから露出されるようにカバーCVが回転し、その後、No.9の水晶振動子Crと、No.10〜NO.12の位置に配置されたダミーの水晶振動子DCrが露出される状態となるようにカバーCVが回転する。
そして有機EL素子基板SBへの蒸着工程では、水晶振動子Crが1つずつ使用されるため、まず、NO.10〜NO.12の位置のダミーの水晶振動子DCrと、NO.1の水晶振動子Crが開口OPから露出されるようにカバーCVが回転し、その後は、時計回りに30度ずつ回転されて水晶振動子Crが順番に使用される。
なおダミー水晶振動子DCrの位置には、ダミー水晶振動子DCrが配置されないようになっていてもよいし、NO.1〜NO.9の位置と同様に水晶振動子Crが配置されていてもよい。
なお本実施形態における膜厚測定器MFにおけるカバーCVとしては、開口OPが形成されてホルダーHLに対して相対的に動かされることで順番に露出をする水晶振動子Crが切り替わるようになっているが、このような態様には限定されない。膜厚測定器MFとしては、例えば、カバーCVがホルダーHLに対して固定されるとともに、複数の水晶振動子Crが固定される各位置に対応して複数の開口OPが形成されて、開口OPを開閉可能とする遮蔽板(シャッター)が配置されていてもよい。この場合においては、水晶振動子Crの準備工程において、複数の開口OPのうちの一部(あるいはすべて)が開口して下地膜が形成され、有機EL素子基板SBの蒸着工程において、複数の開口OPから順番に1つずつ水晶振動子Crが露出されて膜厚測定に使用されるようにする。
なお膜厚測定器MFとしては、第1のカバーと第2のカバーを有し、第1のカバーが、ホルダーHLを覆いつつも複数の水晶振動子Crに対応する各位置に開口を有するように構成されて、第2のカバーが、1つの水晶振動子Crに対応する位置に開口を有して残りの水晶振動子Crを覆い、かつ、第2のカバーの開口の位置が変化するようにホルダーHLに対して相対移動可能であるように構成されていてもよい。
図5は、本実施形態における水晶振動子の準備工程のフローを示す図である。同図で示されるように、まずS501においては、1又は複数の水晶振動子Crが、蒸着チャンバーCH内に露出される。その後、蒸着源および蒸着チャンバーCH内が過加熱温度に設定されて下地膜の形成が開始される(S502)。
そして、蒸着チャンバーCH内に露出された水晶振動子Crについて、固有振動数の計測を経て蒸着レートを検知した場合(S503においてYESの場合)には、蒸着源および蒸着チャンバーCH内の温度を過加熱温度から蒸着温度に変更し、蒸着レートが安定化された後に、膜厚測定器MFのリボルバーを回転する。なお蒸着レートを検知できない場合(S503においてNOの場合)には、そのまま過加熱温度による下地膜形成を継続する。
リボルバーの回転後、S505においては、膜厚測定器MFにおいて収納された全ての水晶振動子にて下地膜形成が終了したか否かを判定し、下地膜形成が終了していない水晶振動子が残されている場合には、S501に戻って同様の処理を繰り返す(S505においてNOとなる場合)。一方、全ての水晶振動子にて下地膜形成が終了した場合には、水晶振動子の準備工程を終了する。
図6は、本実施形態における1つの有機EL素子基板SBに薄膜を形成する蒸着工程のフローを示す図である。
同図で示されるように、S601においては、蒸着チャンバーCH内に有機EL素子基板SBを搬入・露出をする。その後S602においては、有機EL素子基板SBへの蒸着を開始する。このS602においては、下地膜が形成された水晶振動子Crを膜厚測定器MFから露出されて、有機EL素子基板SBに蒸着される薄膜の厚さの計測も開始される。
S605においては、水晶振動子Crの固有振動数の計測により、有機EL素子基板SBへの蒸着量が目標値に到達したか否かが判断されて、目標値に到達した場合(YESの場合)には蒸着工程が終了するが、目標値に達しない場合(NOの場合)にはS602の処理(蒸着と、蒸着薄膜の計測)が継続される。
そしてS602の処理の継続中においては、水晶振動子Crの着膜量が上限値に到達したか否かが判断されており(S603)、上限値に到達した場合には、下地膜が形成された他の未使用の水晶振動子に変更するべく、膜厚測定器MFのリボルバーが回転される。
このように本実施形態における有機EL表示装置の製造工程においては、図3等のような膜厚測定器MFを有した蒸着装置1による水晶振動子の準備工程が含まれていることで、水晶振動子の変更時において既に下地膜が形成された水晶振動子が準備されて、蒸着工程において滞りなく直ちに薄膜の形成が可能となるので、生産効率を向上できる。
なお、本実施形態におけるS603においては、水晶振動子に形成された薄膜の厚さが所定値を超えた場合に、水晶振動子を変更することとしているが、本発明はこのような態様に限定されず、水晶振動子の薄膜の厚さに相関する事項が所定の条件に該当する場合に、他の下地膜が形成済みの水晶振動子に変更するようにしてもよい。この水晶振動子の薄膜の厚さに相関する事項としては、具体的には、水晶振動子の使用時間や、水晶振動子の使用回数(有機EL素子基板SBの蒸着枚数)があり、水晶振動子の使用時間が所定時間を経過した場合や、水晶振動子の使用回数(有機EL素子基板SBの蒸着枚数)が所定値を超えた場合にて、水晶振動子を変更するようにしてもよい。
図7は、第2の実施形態における有機EL表示装置の製造工程の様子を示す図である。同図で示される有機EL素子基板SBに対しては、2つの蒸着源(蒸着坩堝ML1、ML2)からの蒸着材料の合金による薄膜が形成される。
具体的には、蒸着坩堝ML1からは銀(Ag)が気化され、蒸着坩堝ML2からはマグネシウム(Mg)が気化されるようになっており、有機EL素子基板SBには、銀:マグネシウム=5:1の比率の合金による薄膜が形成されるようになっている。
第2の実施形態における水晶振動子の準備工程では、膜厚測定器MF1,MF2にて、それぞれ銀とマグネシウムによる下地膜が形成されるようにしてもよいし、双方に同一種類の金属による下地膜が形成されていてもよいし、銀とマグネシウムの合金による下地膜が形成されていてもよい。
また第2の実施形態における蒸着工程においては、銀の蒸着坩堝ML1の近傍に配置される膜厚測定器MF1には、銀による薄膜が形成されるようにし、マグネシウムの蒸着坩堝ML2の近傍に配置される膜厚測定器MF2には、マグネシウムによる薄膜が形成されるようにすることで、有機EL素子基板SB上に形成される合金の含有比率を管理しつつ蒸着工程が実行されるようにしてもよい。あるいは、蒸着チャンバーCH内に膜厚測定器MF1のみを配置して、銀とマグネシウムの合金による薄膜の厚さを測定するようにしてもよい。いずれの場合であっても、膜厚測定器MFを有した蒸着装置1による水晶振動子の準備工程が存在することで、蒸着工程において滞りなく直ちに薄膜の形成が可能となるので、生産効率を向上できる。
本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく種々の変形が可能である。本発明の思想の範疇において、当業者であれば、各種の変更例および修正例に想到し得るものであり、それら変更例および修正例についても本発明の範囲に属するものと了解される。また例えば、上記の各実施形態に対して、当業者が適宜、構成要素の追加、削除、もしくは設計変更を行ったもの、または、工程の追加、省略若しくは条件変更を行ったものも、本発明の要旨を備えている限り、本発明の範囲に含まれる。
SB 有機EL素子基板、W 外壁、CH 蒸着チャンバー、MF 膜厚測定器、ML 蒸着坩堝、Cr 水晶振動子、HL ホルダー、CV カバー、OP 開口、DCr ダミー水晶振動子。
Claims (7)
- 膜厚測定器を備える蒸着装置を使用して有機EL表示装置の基板に薄膜を形成する、有機EL表示装置の製造方法において、
前記薄膜の材料、または、水晶振動子への付着性が前記薄膜の材料よりも高い材料で、前記膜厚測定器の複数の水晶振動子のそれぞれに下地膜を形成し、
前記下地膜が形成された前記複数の水晶振動子の中から、前記薄膜の厚さ測定に使用するための水晶振動子を選択し、
前記選択した水晶振動子と有機EL表示装置の基板とに前記蒸着装置によって前記薄膜を形成し、
前記薄膜を形成しながら、前記選択した水晶振動子に形成される薄膜の厚さに基づいて前記有機EL表示装置の基板に形成される薄膜の厚さを計測し、
前記選択した水晶振動子に形成された薄膜の厚さ又はそれに相関する事項が所定の条件に該当したときに、前記薄膜の厚さ測定に使用する水晶振動子を前記複数の水晶振動子の中の別の水晶振動子に変更する、
ことを特徴とする有機EL表示装置の製造方法。 - 請求項1に記載の有機EL表示装置の製造方法であって、
前記下地膜の材料は前記有機EL表示装置の基板に形成される前記薄膜の材料と同じであり、
前記下地膜は前記膜厚測定器の複数の水晶振動子のそれぞれに前記蒸着装置によって形成される、
ことを特徴とする有機EL表示装置の製造方法。 - 請求項2に記載の有機EL表示装置の製造方法であって、
前記薄膜が前記選択した水晶振動子と前記有機EL表示装置の基板とに形成される工程において、前記蒸着装置に設けられた前記薄膜の蒸着源は第1の温度まで加熱され、
前記複数の水晶振動子のそれぞれに前記下地膜が形成される工程において、前記蒸着装置の前記蒸着源は前記第1の温度よりも高い第2の温度まで加熱される、
ことを特徴とする有機EL表示装置の製造方法。 - 請求項1乃至3のいずれかに記載の有機EL表示装置の製造方法であって、
前記膜厚測定器は、前記複数の水晶振動子が取り付けられるホルダーと、前記ホルダーに取り付けられている複数の水晶振動子を覆うためのカバーとを有し、
前記カバーは前記ホルダーを覆い、前記複数の水晶振動子に対応する位置に形成されている開口を有し、
前記複数の水晶振動子に前記下地膜を形成する工程では、前記複数の水晶振動子のうちの2以上の水晶振動子が前記開口から同時に露出される、
ことを特徴とする有機EL表示装置の製造方法。 - 請求項1乃至3のいずれかに記載の有機EL表示装置の製造方法であって、
前記膜厚測定器は、前記複数の水晶振動子が取り付けられるホルダーと、前記ホルダーに取り付けられている複数の水晶振動子を覆うためのカバーとを有し、
前記カバーは前記ホルダーを覆い、前記複数の水晶振動子のうち一部に対応する位置に開口を有し、
前記複数の水晶振動子に前記下地膜を形成する工程では、前記カバーの前記開口から露出する水晶振動子が順番に変わるように前記カバーと前記ホルダーとが相対的に動かされる、
ことを特徴とする有機EL表示装置の製造方法。 - 複数の水晶振動子が取り付けられるホルダーと、
前記ホルダーに取り付けられている複数の水晶振動子を覆うためのカバーと、を有し、
前記カバーからは、前記複数の水晶振動子のうちの2以上の水晶振動子を露出できて、残りの水晶振動子を覆うことができ、
前記カバーと前記ホルダーは相対的に動くことにより、前記2以上の水晶振動子の少なくとも一部を変更できる、
ことを特徴とする膜厚測定器。 - 請求項6に記載の膜厚測定器において、
前記カバーは前記ホルダーを覆い、前記複数の水晶振動子に対応する開口を有し、
前記カバーと前記ホルダーは、前記開口から前記ホルダーに取り付けられている水晶振動子が露出するように相対移動可能である、
ことを特徴とする膜厚測定器。
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