JP2016188801A - 膜厚測定装置および膜厚測定方法 - Google Patents

Abstract

【課題】基板に形成された有機膜の膜厚分布を短時間で測定すること。
【解決手段】実施形態に係る膜厚測定装置は、照射部と、撮像部と、制御部とを備える。照射部は、有機膜が形成された基板上の照射領域に紫外光を照射する。撮像部は、紫外光の照射を受けた照射領域を撮像する。制御部は、撮像部によって撮像された撮像画像の輝度分布に基づいて有機膜の膜厚分布を求める。
【選択図】図６

Description

開示の実施形態は、膜厚測定装置および膜厚測定方法に関する。

従来、有機ＥＬ（Electroluminescence）の発光を利用した発光ダイオードである有機発光ダイオード（ＯＬＥＤ：Organic Light Emitting Diode）が知られている。かかる有機発光ダイオードを用いた有機ＥＬディスプレイは、薄型軽量かつ低消費電力であるうえ、応答速度や視野角、コントラスト比の面で優れているといった利点を有していることから、次世代のフラットパネルディスプレイ（ＦＰＤ）として近年注目されている。

有機発光ダイオードは、基板上の陽極と陰極の間に有機ＥＬ層を挟んだ構造を有する。有機ＥＬ層は、例えば陽極側から順に、正孔注入層、正孔輸送層、発光層、電子輸送層、電子注入層が積層されて形成される。かかる積層構造の形成にあたっては、例えば正孔注入層、正孔輸送層および発光層をそれぞれインクジェット方式を用いて塗布するといった手法が用いられる（特許文献１参照）。

ここで、有機発光ダイオードの製造工程では、基板に塗布された有機ＥＬ層の膜厚の測定が行われる場合がある。かかる膜厚測定の手法としては、例えば、対象物に探針を接触させることによって膜厚を測定する接触式や、対象物に光を照射し、その反射光を利用して膜厚を測定する光学式が知られている。

特開２００８−２３３８３３号公報

しかしながら、従来の膜厚測定手法は、接触式および光学式のいずれも高速処理が難しく、膜厚の分布を短時間で測定することが困難である。

実施形態の一態様は、上記に鑑みてなされたものであって、基板に形成された有機膜の膜厚分布を短時間で測定することができる膜厚測定装置および膜厚測定方法を提供することを目的とする。

実施形態の一態様に係る膜厚測定装置は、照射部と、撮像部と、制御部とを備える。照射部は、有機膜が形成された基板上の照射領域に紫外光を照射する。撮像部は、紫外光の照射を受けた照射領域を撮像する。制御部は、撮像部によって撮像された撮像画像の輝度分布に基づいて有機膜の膜厚分布を求める。

実施形態の一態様によれば、基板に形成された有機膜の膜厚分布を短時間で測定することができる。

図１は、有機発光ダイオードの構成の概略を示す断面模式図である。 図２は、有機発光ダイオードのバンクの構成の概略を示す平面模式図である。 図３は、有機発光ダイオードの製造方法の主な工程を示すフローチャートである。 図４は、本実施形態に係る基板処理システムの構成の概略を示す平面模式図である。 図５は、本実施形態に係る膜厚測定装置の構成の概略を示す平面模式図である。 図６は、照射部および撮像部の構成の一例を示す模式図である。 図７は、膜厚測定装置で撮像される撮像画像の説明図である。 図８は、バンク内における有機ＥＬ層の膜厚分布を示す図である。 図９は、バンク内における有機ＥＬ層が紫外光を受けて発する蛍光の輝度分布を示す図である。 図１０は、膜厚測定の測定ポイントの一例を示す図である。 図１１は、第１変形例に係る照射部および撮像部の構成を示す模式図である。 図１２は、第２変形例に係る照射部および撮像部の構成を示す模式図である。 図１３は、第３変形例に係る照射部および撮像部の構成を示す模式図である。

以下、添付図面を参照して、本願の開示する膜厚測定装置および膜厚測定方法の実施形態を詳細に説明する。なお、以下に示す実施形態によりこの発明が限定されるものではない。

＜１．有機発光ダイオードの構成および製造方法＞
まず、有機発光ダイオードの構成の概略およびその製造方法について、図１〜図３を用いて説明する。図１は、有機発光ダイオード５００の構成の概略を示す断面模式図である。図２は、有機発光ダイオード５００のバンク５４０の構成の概略を示す平面模式図である。図３は、有機発光ダイオード５００の製造方法の主な工程を示すフローチャートである。

図１に示すように、有機発光ダイオード５００は、基板としてのガラス基板Ｇ上で、陽極５１０および陰極５２０の間に有機ＥＬ層５３０を挟んだ構造を有している。

有機ＥＬ層５３０は、陽極５１０側から順に、正孔注入層５３１、正孔輸送層５３２、発光層５３３、電子輸送層５３４および電子注入層５３５が積層されて形成される。

具体的にはまず、陽極形成処理（図３のステップＳ１０１）において、ガラス基板Ｇ上に陽極５１０が形成される。陽極５１０は、例えば蒸着法を用いて形成される。なお、陽極５１０には、例えばＩＴＯ（Indium Tin Oxide）からなる透明電極が用いられる。

つづいて、バンク形成処理（図３のステップＳ１０２）において、陽極５１０上にバンク５４０が形成される。バンク５４０は、例えばフォトリソグラフィ処理やエッチング処理等によって形成される。

図２に示すように、バンク５４０は、行方向および列方向に複数形成される。そして、バンク５４０の内部には、後述するように有機ＥＬ層５３０と陰極５２０が積層されて画素が形成される。バンク５４０には、例えば感光性ポリイミド樹脂が用いられる。

つづいて、バンク５４０内の陽極５１０上に有機ＥＬ層５３０が形成される。具体的には、正孔注入層形成処理（図３のステップＳ１０３）において、陽極５１０上に正孔注入層５３１が形成される。そして、正孔輸送層形成処理（図３のステップＳ１０４）において、正孔注入層５３１上に正孔輸送層５３２が形成される。

そして、発光層形成処理（図３のステップＳ１０５）において、正孔輸送層５３２上に発光層５３３が形成される。なお、発光層５３３には、Ｒ発光層、Ｇ発光層およびＢ発光層が含まれる。

そして、電子輸送層形成処理（図３のステップＳ１０６）において、発光層５３３上に電子輸送層５３４が形成され、電子注入層形成処理（図３のステップＳ１０７）において、電子輸送層５３４上に電子注入層５３５が形成される。

本実施形態では、正孔注入層５３１、正孔輸送層５３２および発光層５３３はそれぞれ、後述する基板処理システム１００において形成される。基板処理システム１００では、インクジェット方式による有機材料の塗布処理、有機材料の減圧乾燥処理、有機材料の焼成処理が順次行われて、これら正孔注入層５３１、正孔輸送層５３２および発光層５３３が形成される。

また、電子輸送層５３４および電子注入層５３５は、それぞれ例えば蒸着法を用いて形成される。

そして、陰極形成処理（図３のステップＳ１０８）において、電子注入層５３５上に陰極５２０が形成される。陰極５２０は、例えば蒸着法を用いて形成される。なお、陰極５２０には、例えばアルミニウムが用いられる。

そして、ステップＳ１０１〜Ｓ１０８を経て形成された積層構造を大気中の水分等と遮断するため、封止処理が行われる（図３のステップＳ１０９）。

このような成膜工程〜封止工程を経て製造された有機発光ダイオード５００では、陽極５１０と陰極５２０との間に電圧が印加されることによって、正孔注入層５３１で注入された所定数量の正孔が正孔輸送層５３２を介して発光層５３３へ輸送される。

また、電子注入層５３５で注入された所定数量の電子が、電子輸送層５３４を介して発光層５３３へ輸送される。そして、発光層５３３内で正孔と電子が再結合して励起状態の分子を形成し、発光層５３３が発光することとなる。

＜２．基板処理システムの構成＞
次に、本実施形態に係る膜厚測定装置を備えた基板処理システム１００の構成について図４を参照して説明する。図４は、本実施形態に係る基板処理システム１００の構成の概略を示す平面模式図である。なお、図４では、膜厚測定装置２００を分かりやすく示すため、膜厚測定装置２００を所定のパターンで塗りつぶして示している。

図４に示すように、基板処理システム１００には、予め陽極形成処理およびバンク形成処理（図３のステップＳ１０１およびＳ１０２参照）を経て陽極５１０とバンク５４０が形成されたガラス基板Ｇが搬入される。そして、基板処理システム１００では、図３のステップＳ１０３〜Ｓ１０５に相当する各処理が行われ、ガラス基板Ｇ上に正孔注入層５３１、正孔輸送層５３２および発光層５３３が形成された後、電子輸送層形成処理へ向けて搬出される。

図４に示すように、基板処理システム１００は、搬入ステーション１１０と、処理ステーション１２０と、搬出ステーション１３０とを一体に接続した構成を有している。搬入ステーション１１０は、複数のガラス基板ＧをカセットＣ単位で外部から搬入し、カセットＣから処理前のガラス基板Ｇを取り出す。

処理ステーション１２０は、ガラス基板Ｇに対して正孔注入層形成処理、正孔輸送層形成処理および発光層形成処理の各処理を施す処理装置１２１〜１２３を備える。搬出ステーション１３０は、処理後のガラス基板ＧをカセットＣ内に収納し、複数のガラス基板ＧをカセットＣ単位で外部へ搬出する。

なお、搬入ステーション１１０、処理ステーション１２０および搬出ステーション１３０は、一方向に沿って図４に示すように配置される。

搬入ステーション１１０は、カセット載置台１１１と、搬送路１１２と、基板搬送体１１３とを備える。カセット載置台１１１は、複数のカセットＣを一列に載置自在である。すなわち、搬入ステーション１１０は、ガラス基板Ｇを複数保有することができる。

搬送路１１２は、Ｙ軸方向に延伸させて設けられる。基板搬送体１１３は、かかる搬送路１１２上を移動可能に、かつ、Ｚ軸方向およびＺ軸まわりに移動自在に設けられ、カセットＣと処理ステーション１２０との間でガラス基板Ｇを搬送する。なお、基板搬送体１１３は、例えばガラス基板Ｇを吸着保持しつつ搬送する。

処理ステーション１２０は、正孔注入層形成部１２１と、正孔輸送層形成部１２２と、発光層形成部１２３とを備える。正孔注入層形成部１２１は、正孔注入層形成処理を行う処理装置である。正孔輸送層形成部１２２は、正孔輸送層形成処理を行う処理装置である。発光層形成部１２３は、発光層形成処理を行う処理装置である。これら処理装置１２１〜１２３は、例えば搬入ステーション１１０側から図４に示すように配置される。

正孔注入層形成部１２１は、塗布装置１２１ａと、バッファ装置１２１ｂと、減圧乾燥装置１２１ｃと、熱処理装置１２１ｄと、温度調節装置１２１ｅとを備える。塗布装置１２１ａは、ガラス基板Ｇに形成された陽極５１０上に正孔注入層５３１を形成するための有機材料を塗布する装置である。

かかる塗布装置１２１ａでは、インクジェット方式でガラス基板Ｇ上の所定の位置、すなわちバンク５４０の内部に有機材料が塗布される。かかる有機材料は、正孔注入層５３１を形成するための所定の材料を有機溶媒に溶解させた溶液である。

バッファ装置１２１ｂは、複数のガラス基板Ｇを一時的に収容する装置である。減圧乾燥装置１２１ｃは、塗布装置１２１ａで塗布された有機材料を減圧乾燥する装置である。なお、減圧乾燥装置１２１ｃは、複数積層されて例えば５個設けられている。

また、減圧乾燥装置１２１ｃは、例えばターボ分子ポンプ（図示略）を有しており、かかるターボ分子ポンプによって内部雰囲気を例えば１Ｐａ以下まで減圧して、有機材料を乾燥するよう構成されている。

熱処理装置１２１ｄは、減圧乾燥装置１２１ｃで乾燥された有機材料を熱処理して焼成する装置である。なお、熱処理装置１２１ｄは複数、例えば２０段に積層されて設けられている。また、熱処理装置１２１ｄは、その内部にガラス基板Ｇを載置する熱板（図示略）を有しており、かかる熱板によって有機材料を焼成するよう構成されている。

温度調節装置１２１ｅは、熱処理装置１２１ｄで熱処理されたガラス基板Ｇを所定の温度、例えば常温に調節する装置であり、複数設けられる。なお、正孔注入層形成部１２１において、これら塗布装置１２１ａ、バッファ装置１２１ｂ、減圧乾燥装置１２１ｃ、熱処理装置１２１ｄおよび温度調節装置１２１ｅの数や配置は、任意に選択可能である。

また、正孔注入層形成部１２１は、基板搬送領域ＣＲ１〜ＣＲ３と、受渡装置ＴＲ１〜ＴＲ３とを備える。基板搬送領域ＣＲ１〜ＣＲ３は、例えばベルトコンベアであり、それぞれ隣接して設けられる各装置へガラス基板Ｇを搬送する。

具体的には、基板搬送領域ＣＲ１は、かかる基板搬送領域ＣＲ１に隣接する塗布装置１２１ａおよびバッファ装置１２１ｂへガラス基板Ｇを搬送する。また、基板搬送領域ＣＲ２は、かかる基板搬送領域ＣＲ２に隣接する減圧乾燥装置１２１ｃへガラス基板Ｇを搬送する。

また、基板搬送領域ＣＲ３は、かかる基板搬送領域ＣＲ３に隣接する熱処理装置１２１ｄおよび温度調節装置１２１ｅへガラス基板Ｇを搬送する。なお、基板搬送領域ＣＲ１〜ＣＲ３にはそれぞれガラス基板Ｇを搬送する基板搬送装置（図示略）が、水平方向、鉛直方向および鉛直軸まわりに移動自在に設けられている。

受渡装置ＴＲ１〜ＴＲ３はそれぞれ順に、搬入ステーション１１０および基板搬送領域ＣＲ１の間、基板搬送領域ＣＲ１およびＣＲ２の間、基板搬送領域ＣＲ２およびＣＲ３の間に設けられ、これらの間でガラス基板Ｇを受け渡しさせる。

正孔輸送層形成部１２２は、塗布装置１２２ａと、バッファ装置１２２ｂと、減圧乾燥装置１２２ｃと、熱処理装置１２２ｄと、温度調節装置１２２ｅとを備える。塗布装置１２２ａは、ガラス基板Ｇに形成された正孔注入層５３１上に正孔輸送層５３２を形成するための有機材料を塗布する。

かかる塗布装置１２２ａでは、インクジェット方式でガラス基板Ｇ上の所定の位置、すなわちバンク５４０の内部に有機材料が塗布される。かかる有機材料は、正孔輸送層５３２を形成するための所定の材料を有機溶媒に溶解させた溶液である。

バッファ装置１２２ｂ、減圧乾燥装置１２２ｃ、熱処理装置１２２ｄおよび温度調節装置１２２ｅについては、バッファ装置１２１ｂ、減圧乾燥装置１２１ｃ、熱処理装置１２１ｄおよび温度調節装置１２１ｅとほぼ同様の構成であるので、詳細な説明を省略する。

ただし、正孔輸送層形成部１２２では、熱処理装置１２２ｄおよび温度調節装置１２２ｅの内部は、低酸素かつ低露点雰囲気に維持される。ここで、低酸素雰囲気とは、大気よりも酸素濃度が低い雰囲気、例えば酸素濃度が１０ｐｐｍ以下の雰囲気を言う。また、低露点雰囲気とは、大気よりも露点温度が低い雰囲気、例えば露点温度が−１０℃以下の雰囲気を言う。なお、かかる低酸素かつ低露点雰囲気は、例えば窒素ガス等の不活性ガスを用いて維持される。

正孔輸送層形成部１２２において、これら塗布装置１２２ａ、バッファ装置１２２ｂ、減圧乾燥装置１２２ｃ、熱処理装置１２２ｄおよび温度調節装置１２２ｅの数や配置は、任意に選択可能である。

また、正孔輸送層形成部１２２は、基板搬送領域ＣＲ４〜ＣＲ６と、受渡装置ＴＲ５およびＴＲ６とを備える。なお、正孔注入層形成部１２１と正孔輸送層形成部１２２との間は、受渡装置ＴＲ４を介して接続される。

ここで、基板搬送領域ＣＲ４〜ＣＲ６および受渡装置ＴＲ４〜ＴＲ６は、上述した基板搬送領域ＣＲ１〜ＣＲ３および受渡装置ＴＲ１〜ＴＲ３とほぼ同様の構成であるため、詳細な説明を省略する。

ただし、上述したように、熱処理装置１２２ｄおよび温度調節装置１２２ｅの内部は、低酸素かつ低露点雰囲気に維持されるため、基板搬送領域ＣＲ６の内部もまた低酸素かつ低露点雰囲気に維持される。

また、かかる基板搬送領域ＣＲ６と基板搬送領域ＣＲ５とを接続する受渡装置ＴＲ６は、ガラス基板Ｇを一時的に収容し、内部雰囲気を切り替え可能に、すなわち低酸素かつ低露点雰囲気と大気雰囲気とを切り替え可能に設けられたロードロック装置として構成される。

発光層形成部１２３は、塗布装置１２３ａと、バッファ装置１２３ｂと、減圧乾燥装置１２３ｃと、熱処理装置１２３ｄと、温度調節装置１２３ｅと、膜厚測定装置２００とを備える。

塗布装置１２３ａは、例えば２個設けられ、ガラス基板Ｇに形成された正孔輸送層５３２上に発光層５３３を形成するための有機材料を塗布する。かかる塗布装置１２３ａでは、インクジェット方式でガラス基板Ｇ上の所定の位置、すなわちバンク５４０の内部に有機材料が塗布される。かかる有機材料は、発光層５３３を形成するための所定の材料を有機溶媒に溶解させた溶液である。

バッファ装置１２３ｂ、減圧乾燥装置１２３ｃ、熱処理装置１２３ｄおよび温度調節装置１２３ｅについては、上述したバッファ装置１２２ｂ、減圧乾燥装置１２２ｃ、熱処理装置１２２ｄおよび温度調節装置１２２ｅとほぼ同様の構成であるので、詳細な説明を省略する。

膜厚測定装置２００は、温度調節装置１２３ｅを経て発光層５３３が形成されたガラス基板Ｇのうち検査対象として抜き出された任意の１枚に対して紫外光を照射し、かかる紫外光の照射を受けたガラス基板Ｇの撮像画像に基づいて有機ＥＬ層５３０（「有機膜」の一例に相当）の膜厚分布を測定する装置である。

なお、膜厚測定装置２００で行われる検査は、ガラス基板Ｇへ紫外光を照射する破壊検査となるため、検査対象としたガラス基板Ｇは検査後、廃棄してよい。膜厚測定装置２００の具体的な構成については、図５以降を用いて後述する。

発光層形成部１２３において、これら塗布装置１２３ａ、バッファ装置１２３ｂ、減圧乾燥装置１２３ｃ、熱処理装置１２３ｄ、温度調節装置１２３ｅおよび膜厚測定装置２００の数や配置は、任意に選択可能である。

また、発光層形成部１２３は、基板搬送領域ＣＲ７〜ＣＲ１０と、受渡装置ＴＲ８〜ＴＲ１１とを備える。なお、正孔輸送層形成部１２２と発光層形成部１２３との間は、受渡装置ＴＲ７を介して接続される。

ここで、基板搬送領域ＣＲ７〜ＣＲ９および受渡装置ＴＲ７〜ＴＲ９は、上述した基板搬送領域ＣＲ４〜ＣＲ６および受渡装置ＴＲ４〜ＴＲ６とほぼ同様の構成であるため、詳細な説明は省略する。

受渡装置ＴＲ１０は、基板搬送領域ＣＲ９および搬出ステーション１３０の間に設けられ、これらの間でガラス基板Ｇを受け渡しさせる。なお、受渡装置ＴＲ１０は、ガラス基板Ｇを一時的に収容し、内部雰囲気を切り替え可能に、すなわち低酸素かつ低露点雰囲気と大気雰囲気とを切り替え可能に設けられたロードロック装置として構成されることが好ましい。

受渡装置ＴＲ１１は、基板搬送領域ＣＲ９およびＣＲ１０の間に設けられ、これらの間で検査対象となるガラス基板Ｇを受け渡しさせる。基板搬送領域ＣＲ１０は、かかる基板搬送領域ＣＲ１０に隣接する膜厚測定装置２００へ検査対象となるガラス基板Ｇを搬送する。

搬出ステーション１３０は、カセット載置台１３１と、搬送路１３２と、基板搬送体１３３とを備える。カセット載置台１３１は、複数のカセットＣをＹ軸方向に一列に載置自在である。すなわち、搬出ステーション１３０は、ガラス基板Ｇを複数保有することができる。

搬送路１３２は、Ｙ軸方向に延伸させて設けられる。基板搬送体１３３は、かかる搬送路１３２上を移動可能に、かつ、Ｚ軸方向およびＺ軸まわりに移動自在に設けられ、処理ステーション１２０とカセットＣとの間でガラス基板Ｇを搬送する。なお、基板搬送体１３３は、例えばガラス基板Ｇを吸着保持しつつ搬送する。また、搬出ステーション１３０の内部は、低酸素かつ低露点雰囲気に維持されているのが好ましい。

また、基板処理システム１００は、制御装置１４０を備える。制御装置１４０は、例えばコンピュータであり、制御部１４１と記憶部１４２とを備える。記憶部１４２には、基板処理システム１００において実行される各種の処理を制御するプログラムが格納される。制御部１４１は、例えばＣＰＵ（Central Processing Unit）であり、記憶部１４２に記憶されたプログラムを読み出して実行することによって基板処理システム１００の動作を制御する。

なお、かかるプログラムは、コンピュータによって読み取り可能な記憶媒体に記録されていたものであって、その記憶媒体から制御装置１４０の記憶部１４２にインストールされたものであってもよい。コンピュータによって読み取り可能な記憶媒体としては、例えばハードディスク（ＨＤ）、フレキシブルディスク（ＦＤ）、コンパクトディスク（ＣＤ）、マグネットオプティカルディスク（ＭＯ）、メモリカードなどがある。なお、制御部１４１は、プログラムを用いずにハードウェアのみで構成されてもよい。

＜３．膜厚測定装置２００の構成＞
次に、膜厚測定装置２００の構成について、図５を用いてより具体的に説明する。図５は、本実施形態に係る膜厚測定装置２００の構成の概略を示す平面模式図である。なお、以下においては、位置関係を明確にするために、互いに直交するＸ軸方向、Ｙ軸方向およびＺ軸方向を規定し、Ｚ軸正方向を鉛直上向き方向とする。

図５に示すように、膜厚測定装置２００は、閉鎖空間２０１を有する。閉鎖空間２０１は、光のない暗所に維持される。検査対象となるガラス基板Ｇは、かかる閉鎖空間２０１へ例えば基板搬送領域ＣＲ１０からの搬入口である開閉シャッタ（図示略）を介して搬入される。

また、膜厚測定装置２００は、ステージ２０２と、移動機構２０３と、計測ヘッド２０４とを備える。移動機構２０３は、ガイドレール２０３ａと、鉛直部材２０３ｂと、水平部材２０３ｃと、可動ブロック２０３ｄと、昇降部２０３ｅとを備える。計測ヘッド２０４は、照射部１０と、撮像部１１とを備える。照射部１０および撮像部１１は、計測ヘッド２０４の筐体２０４ａ内に配置される。

ステージ２０２は、搬入されたガラス基板Ｇを載置して保持する。ガイドレール２０３ａは、ステージ２０２の幅方向（Ｘ軸方向）の両側に、Ｙ軸方向に延伸させて一対設けられる。

移動機構２０３を構成する鉛直部材２０３ｂは、Ｚ軸方向に延伸した形状の部材であり、ガイドレール２０３ａに沿ってＸ軸方向にスライド可能に一対設けられる。水平部材２０３ｃは、鉛直部材２０３ｂの上端部に架け渡される。

可動ブロック２０３ｄは、計測ヘッド２０４を吊り下げた状態で支持しつつ、水平部材２０３ｃに沿ってＹ軸方向にスライド可能に設けられる。昇降部２０３ｅは、計測ヘッド２０４が備える撮像部１１を鉛直方向（Ｚ軸方向）に沿って移動させる。

このように、移動機構２０３は、計測ヘッド２０４をガラス基板Ｇの主面方向（すなわち、ＸＹ平面方向）に沿って移動可能に、かつ、計測ヘッド２０４の撮像部１１をガラス基板Ｇの主面に対して垂直な方向（Ｚ軸方向）に沿って移動可能に設けられる。なお、移動機構２０３は、その動作を前述の制御装置１４０の制御部１４１によって制御される。

次に、計測ヘッド２０４が備える照射部１０および撮像部１１の構成について図６を参照して説明する。図６は、照射部１０および撮像部１１の構成の一例を示す模式図である。なお、各構成要素の寸法は、技術の理解の容易さを優先させるため、必ずしも実際の寸法に対応していない。

照射部１０は、ガラス基板Ｇに対して斜め上方から紫外光を照射する向きに配置される。照射部１０は、紫外光の光源（図示せず）を有する。照射部１０から照射される紫外光の波長は、例えば３６５ｎｍである。かかる波長の紫外光を用いることで、膜厚測定装置２００の内部にオゾンが発生するのを抑制することができる。

照射部１０は、ガラス基板Ｇ上のバンク５４０内に形成された有機ＥＬ層５３０（ここでは、発光層５３３）に向けて紫外光を照射する。以下、バンク５４０および有機ＥＬ層５３０を含め、照射部１０からの紫外光が照射されるガラス基板Ｇ上の領域を照射領域２２という。照射領域２２は、少なくとも１つのバンク５４０をカバーする程度の広さであればよい。

撮像部１１は、ガラス基板Ｇの主面に対して当該撮像部１１の光軸が垂直となる向きに配置される。本実施形態において、撮像部１１は、有機ＥＬ層５３０（照射領域２２）の鉛直上方に配置される。撮像部１１には、種々のカメラを用いることができるが、例えばエリアスキャンカメラが用いられる。そして、撮像部１１は、照射部１０からの紫外光が照射されたガラス基板Ｇの照射領域２２を撮像する。撮像部１１で撮像された撮像画像は、制御装置１４０の制御部１４１に出力される。

撮像部１１のレンズ１１ａには、紫外光を遮断する紫外光遮断フィルタ１２が取り付けられる。紫外光遮断フィルタ１２としては、上記波長の紫外光の進行を遮断するものであれば、任意のフィルタを用いることができる。ガラス基板Ｇの照射領域２２で反射した紫外光は、紫外光遮断フィルタ１２によって撮像部１１への入光が遮断される。

このように、本実施形態に係る膜厚測定装置２００では、ガラス基板Ｇに対して斜め上方から紫外光を照射する向きに照射部１０が配置されるので、当該照射部１０から照射領域２２に紫外光３１を適切に照射することができる。しかも、照射領域２２で反射する紫外光３１が強くなり過ぎないので、紫外光遮断フィルタ１２で紫外光３１を確実に遮断することができる。したがって、撮像部１１で撮像される撮像画像において、有機ＥＬ層５３０とガラス基板Ｇとのコントラストを高めることができる。

また、照射部１０をガラス基板Ｇに対して斜め上方に配置することにより、拡散光の影響によって撮像画像の品質が低下するのを防止することができる。さらに、撮像画像の品質を高めるうえで、照射部１０とガラス基板Ｇとの間に集光レンズ（図示せず）を配置する等の導光手段をとってもよい。

なお、本実施形態に係る膜厚測定装置２００は、１つのバンク５４０内に形成された有機ＥＬ層５３０の膜厚分布を測定する。このため、本実施形態に係る膜厚測定装置２００は、例えば５０倍程度の倍率のレンズ１１ａを使用して、ガラス基板Ｇをミクロ観察する。

＜４．膜厚分布の測定方法＞
次に、以上のように構成された膜厚測定装置２００を用いて行われる発光層５３３を含む有機ＥＬ層５３０の膜厚分布の測定方法について図７〜図９を参照して説明する。図７は、膜厚測定装置２００で撮像される撮像画像の説明図である。図８は、バンク５４０内における有機ＥＬ層５３０の膜厚分布を示す図である。図９は、バンク５４０内における有機ＥＬ層５３０が紫外光を受けて発する蛍光の輝度分布を示す図である。

膜厚測定装置２００は、照射部１０からガラス基板Ｇ上の照射領域２２に紫外光が照射される。そうすると、照射領域２２にある有機ＥＬ層５３０が紫外光を吸収して発光する（図７参照）。

そして、膜厚測定装置２００は、撮像部１１を用いて照射領域２２を撮像する。このとき、照射領域２２で発光した有機ＥＬ層５３０の可視光成分３０と照射領域２２で反射した紫外光３１は、鉛直上方に進行するが、上記紫外光３１は紫外光遮断フィルタ１２によって遮断される。

撮像部１１によって撮像された撮像画像は、制御装置１４０の制御部１４１に出力される。そして、制御部１４１では、撮像画像に基づいて有機ＥＬ層５３０の膜厚分布が測定される。

ここで、従来の膜厚測定方法としては、例えば、対象物に探針を接触させることによって膜厚を測定する接触式や、対象物に光を照射し、その反射光を利用して膜厚を測定する光学式が知られている。

しかしながら、接触式では、探針の針圧精度による誤差や急激な段差部分での測定誤差が生じるおそれがある。また、光学式では、測定対象が多層膜の場合に、背面膜の影響などにより誤差を生じるおそれがある。また、接触式および光学式のいずれも、高速処理が難しく、膜厚分布を短時間で測定することが困難である。

一方、本出願人は、有機ＥＬ層５３０が紫外光を受けて発する蛍光の輝度と、有機ＥＬ層５３０の膜厚とに相関関係があることを見出した。例えば、図８には、図７に示すａ点およびｂ点を結ぶ直線Ｌ上における有機ＥＬ層５３０の膜厚分布を示している。この膜厚は、従来の接触式での測定方法により測定したものである。また、図９には、有機ＥＬ層５３０が発する蛍光の直線Ｌ上における輝度分布を示している。

図８および図９に示すように、有機ＥＬ層５３０から発せられる蛍光の輝度は、有機ＥＬ層５３０の膜厚が厚い部分（たとえば、ａ点やｂ点）ほど高く、膜厚が薄い部分ほど低い。このように、有機ＥＬ層５３０から発せられる蛍光の輝度分布と、有機ＥＬ層５３０の膜厚分布との間には相関関係があることがわかる。

そこで、本実施形態に係る膜厚測定装置２００では、撮像部１１によって撮像された撮像画像の輝度分布に基づいて有機ＥＬ層５３０の膜厚分布を求めることとした。

具体的には、制御部１４１は、撮像部１１から撮像画像を取得すると、ガラス基板Ｇ上の１つのバンク５４０内における有機ＥＬ層５３０の輝度分布を撮像画像から算出する。そして、制御部１４１は、算出した輝度分布に基づき、上記バンク５４０内における有機ＥＬ層５３０の膜厚分布を算出する。

例えば、制御部１４１は、記憶部１４２に記憶された変換係数を用いて輝度分布を膜厚分布に変換してもよい。変換係数は、例えば、同一のサンプルを用いてそれぞれ測定した膜厚分布および輝度分布の結果から導き出すことができる。

本実施形態に係る膜厚測定装置２００によれば、従来の接触式や光学式の膜厚測定方法と比較して、有機ＥＬ層５３０の膜厚分布を短時間で測定することができる。すなわち、接触式や光学式の膜厚測定方法は、いずれもスポット測定であるため、膜厚分布を得るためには、測定ポイントを変えながら測定を複数回行う必要がある。したがって、接触式や光学式の膜厚測定方法では、例えば１つのバンク５４０内に形成された有機ＥＬ層５３０の膜厚分布を短時間で測定することが困難である。

これに対し、本実施形態に係る膜厚測定装置２００では、１つのバンク５４０内に形成された有機ＥＬ層５３０が発する蛍光を撮像部１１によって撮像し、かかる撮像画像の輝度分布に基づいて有機ＥＬ層５３０の膜厚分布を求めることとした。これにより、本実施形態に係る膜厚測定装置２００は、測定ポイントを変えることなく、１回の測定で、１つのバンク５４０内に形成された有機ＥＬ層５３０の膜厚分布を測定することができる。したがって、本実施形態に係る膜厚測定装置２００によれば、有機ＥＬ層５３０の膜厚分布を短時間で測定することが可能である。

また、本実施形態に係る膜厚測定装置２００によれば、図８に示したような膜厚の２次元プロファイルに限らず、１つのバンク５４０内に形成された有機ＥＬ層５３０全体の膜厚分布（すなわち、３次元プロファイル）を短時間で測定することも可能である。また、膜厚測定装置２００によれば、撮像画像または輝度分布のデータを記憶部１４２に記憶しておくことで、膜厚の測定ポイントを事後的に追加することも可能である。

次に、１枚のガラス基板Ｇに対し、上述した膜厚測定を複数の測定ポイントで行う場合の例について図１０を参照して説明する。図１０は、膜厚測定の測定ポイントの一例を示す図である。図１０に示すように、膜厚測定装置２００は、１枚のガラス基板Ｇに対して複数の測定ポイント（ここでは、ポイントＰ１〜Ｐ６）で上述の膜厚測定を行うこととしてもよい。

測定ポイントＰ１〜Ｐ６間の計測ヘッド２０４の移動は、例えば、移動機構２０３を用いて行われる。なお、ステージ２０２がガラス基板ＧをＸ軸方向およびＹ軸方向へ移動可能に構成されている場合には、ステージ２０２を用いてガラス基板Ｇを移動させることによって、計測ヘッド２０４を相対的に移動させてもよい。

有機ＥＬ層５３０が発する蛍光の輝度は、有機ＥＬ層５３０の膜厚だけでなく、有機ＥＬ層５３０が受ける紫外光の強度や照射時間にも依存する。このため、膜厚測定を複数ポイントで行う場合には、紫外光の照度、照射時間、ガラス基板Ｇと照射部１０との間のギャップ等を測定ポイント間で揃えることが好ましい。

これらの測定条件を揃えることで、各測定ポイントにおける膜厚測定の結果同士を比較することが可能となる。例えば、制御部１４１は、測定ポイントＰ１〜Ｐ６における膜厚の最大値と最小値との差（または比率）が所定の閾値を超える場合に、基板処理システム１００による有機ＥＬ層５３０の塗布処理に異常があると判定し、塗布装置１２１ａ、１２２ａ、１２３ａによる処理を中断させる等の異常対応処理を行ってもよい。

なお、膜厚測定装置２００は、１つの測定ポイントにおいて、膜厚の最大値と最小値との差（または比率）が所定の閾値を超える場合に、上記の異常対応処理を行ってもよい。

上述してきたように、本実施形態に係る膜厚測定装置２００は、照射部１０と、撮像部１１と、制御部１４１とを備える。照射部１０は、有機ＥＬ層５３０が形成されたガラス基板Ｇ上の照射領域２２に紫外光を照射する。撮像部１１は、紫外光の照射を受けた照射領域２２を撮像する。制御部１４１は、撮像部１１によって撮像された撮像画像の輝度分布に基づいて有機ＥＬ層５３０の膜厚分布を求める。したがって、本実施形態に係る膜厚測定装置２００によれば、ガラス基板Ｇに形成された有機ＥＬ層５３０の膜厚分布を短時間で測定することができる。

＜５．照射部の配置の変形例＞
膜厚測定装置２００が備える照射部１０の配置は、紫外光３１が照射領域２２に適切に照射されれば、任意に選択できる。以下では、照射部１０の配置の変形例について図１１〜図１３を参照して説明する。図１１は、第１変形例に係る照射部１０および撮像部１１の構成を示す模式図である。図１２は、第２変形例に係る照射部１０および撮像部１１の構成を示す模式図である。図１３は、第３変形例に係る照射部１０および撮像部１１の構成を示す模式図である。

例えば、図１１に示すように、照射部１０は、照射領域２２の鉛直下方に配置されていてもよい。かかる場合、照射部１０から照射領域２２に紫外光３１を適切に照射することができる。しかも、図６に示した膜厚測定装置２００と同様に、照射領域２２を透過する紫外光３１を弱めることができ、紫外光遮断フィルタ１２で紫外光３１を確実に遮断できる。その結果、撮像部１１で撮像される撮像画像において、有機ＥＬ層５３０とガラス基板Ｇとのコントラストを高めることができる。

また、膜厚測定装置２００には、照射部１０からの紫外光３１の光路を照射領域２２に向ける光路変更部が設けられてもよい。例えば、図１２に示すように、撮像部１１の下方において、反射鏡などの光路変更部４０が設けられてもよい。あるいは、例えば図１３に示すように、撮像部１１のレンズ１１ａの下部において、照射部１０の光源に接続されたドーム型の照明である光路変更部４１が設けられてもよい。いずれの場合でも、照射部１０からの紫外光３１の光路は光路変更部４０，４１によって照射領域２２に向かうように変更される。したがって、照射部１０から照射領域２２に紫外光３１を適切に照射することができ、撮像部１１で撮像される撮像画像において、有機ＥＬ層５３０とガラス基板Ｇとのコントラストを高めることができる。

＜６．その他の変形例＞
上述した実施形態では、発光層形成処理後かつ電子輸送層形成処理前のガラス基板Ｇに対して膜厚測定を行う場合の例について説明したが、膜厚測定は、例えば、正孔注入層形成処理後かつ正孔輸送層形成処理前のガラス基板Ｇや、正孔輸送層形成処理後かつ発光層形成処理前のガラス基板Ｇに対して行ってもよい。かかる場合には、膜厚測定装置２００を正孔注入層形成部１２１や正孔輸送層形成部１２２に配置すればよい。

このように、封止工程を終える前のガラス基板Ｇに対して膜厚測定を実施することにより、膜厚不良を早期に検出して効率よく製造ラインを改善させることが可能となる。

また、膜厚測定装置２００は、電子輸送層形成処理後のガラス基板Ｇに対して膜厚測定を行うこととしてもよい。かかる場合には、膜厚測定装置２００を基板処理システム１００と別体に設けることとしてもよい。

また、上述した実施形態では、膜厚測定装置２００を独立した装置として基板処理システム１００内に配置した場合の例について説明したが、例えば、膜厚測定装置２００の移動機構２０３および計測ヘッド２０４を塗布装置１２１ａ，１２２ａ，１２３ａの内部に組み込んでもよい。また、基板搬送領域ＣＲ１〜９の上方に膜厚測定装置２００の計測ヘッド２０４を配置してもよい。

さらなる効果や変形例は、当業者によって容易に導き出すことができる。このため、本発明のより広範な態様は、以上のように表しかつ記述した特定の詳細および代表的な実施形態に限定されるものではない。したがって、添付の特許請求の範囲およびその均等物によって定義される総括的な発明の概念の精神または範囲から逸脱することなく、様々な変更が可能である。

Ｇ ガラス基板
１０ 照射部
１１ 撮像部
１２ 紫外光遮断フィルタ
１００ 基板処理システム
１４１ 制御部
１４２ 記憶部
２００ 膜厚測定装置
５４０ バンク

Claims (8)

1. 有機膜が形成された基板上の照射領域に紫外光を照射する照射部と、
   前記紫外光の照射を受けた前記照射領域を撮像する撮像部と、
   前記撮像部によって撮像された撮像画像の輝度分布に基づいて前記有機膜の膜厚分布を求める制御部と
   を備えることを特徴とする膜厚測定装置。
2. 前記制御部は、
   前記基板上の１つのバンク内に形成された前記有機膜の輝度分布を前記撮像画像から求め、求めた前記輝度分布に基づき、前記バンク内における前記有機膜の膜厚分布を求めること
   を特徴とする請求項１に記載の膜厚測定装置。
3. 前記制御部は、
   前記輝度分布に所定の変換係数を乗じることによって前記膜厚分布を求めること
   を特徴とする請求項１または２に記載の膜厚測定装置。
4. 前記撮像部は、
   紫外光を遮断するフィルタを備えること
   を特徴とする請求項１〜３のいずれか一つに記載の膜厚測定装置。
5. 前記照射部は、
   前記照射領域に対して斜め方向から紫外光を照射する向きに配置され、
   前記撮像部は、
   前記照射領域に対して光軸が垂直となる向きに配置されること
   を特徴とする請求項１〜４のいずれか一つに記載の膜厚測定装置。
6. 前記撮像部は、
   前記照射領域の上方に配置され、
   前記照射部は、
   前記照射領域の下方に配置されること
   を特徴とする請求項１〜４のいずれか一つに記載の膜厚測定装置。
7. 前記照射部から照射される紫外光の光路を前記照射領域に向ける光路変更部
   を備えることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一つに記載の膜厚測定装置。
8. 有機膜が形成された基板上の照射領域に紫外光を照射する照射工程と、
   前記紫外光の照射を受けた前記照射領域を撮像する撮像工程と、
   前記撮像工程によって撮像された撮像画像の輝度分布に基づいて前記有機膜の膜厚分布を求める測定工程と
   を含むことを特徴とする膜厚測定方法。

Images