JP7138673B2 - 電子デバイスの製造方法、測定方法、及び、成膜装置 - Google Patents
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Description
また、本発明の電子デバイスの製造方法は、電子デバイスが形成される素子領域、及び前記素子領域とは別の測定領域を有する基板の前記測定領域に、金属層を形成する金属層形成工程と、少なくとも前記測定領域においては前記金属層と重なるように、前記素子領域、及び前記測定領域に、第1の膜を形成する第1成膜工程と、前記金属層、及び前記第1の膜に、前記第1の膜の側から光を照射することで、前記第1の膜の厚さを測定する測定工程と、前記測定工程の後に、少なくとも前記素子領域に第2の膜を成膜する第2成膜工程と、を有することを特徴とする。
また、本発明の測定方法は、電子デバイスが形成される素子領域、及び前記素子領域とは別の測定領域を有し、少なくとも前記測定領域において光を反射する反射層と重なるように、前記素子領域、及び前記測定領域に形成された第1の膜を有する基板を準備する基
板準備工程と、前記反射層、及び前記第1の膜に、前記第1の膜の側から光を照射することで、前記第1の膜の厚さを測定する測定工程と、前記測定工程の後に、少なくとも前記素子領域に第2の膜を成膜するために前記基板を搬送する搬送工程と、を有することを特徴とする。
また、本発明の成膜装置は、基板の電子デバイスが形成される素子領域、及び前記素子領域とは別の測定領域に、第1の膜を成膜する第1成膜手段と、前記測定領域において重なって形成された光を反射する反射層、及び前記第1の膜に、前記第1の膜の側から光を照射することで、前記第1の膜の厚さを測定する測定手段と、少なくとも前記素子領域に第2の膜を成膜する第2成膜手段と、前記測定手段による測定が行われた前記基板を、前記第2成膜手段による成膜が行われる位置へ搬送する搬送手段と、を備えることを特徴とする。
有する成膜装置にも、本発明を適用することができる。本発明の技術は、具体的には、有機電子デバイス(例えば、有機EL素子、薄膜太陽電池、有機光電変換素子)、光学部材などの製造装置に適用可能である。特に、蒸着材料を蒸発させ、画素又は副画素に対応す
る開口パターンが形成されたマスクを介して基板に蒸着させることで有機EL素子や有機光電変換素子を形成する有機電子デバイスの製造装置は、本発明の好ましい適用例の一つである。中でも、有機EL素子の製造装置は、本発明の特に好ましい適用例の一つである。
図1は、電子デバイス製造装置の一部の構成を模式的に示す平面図である。
位置精度を高めることが可能である。これにより、各基板において基板内における膜厚測定箇所を一定に保つことができるようになり、精度の高い膜厚評価が可能となる。
図2は、成膜室EVx1~EVx4に設けられる真空蒸着装置200の構成を模式的に示している。
を制御してもよい。また、成膜制御部206は、成膜時間の調整と蒸発量の調整を組み合わせて行うようにしてもよい。すなわち、成膜制御部206は、蒸発源ユニット203のスキャン速度、ヒータ温度、および、シャッタ開度の少なくとも1つを調整するように制御してもよい。
図3は、パス室PSxの構成を模式的に示す断面図である。図3は、図1のA-A断面に対応する。
図3に示すように、パス室PSxには、基板Sに成膜された膜の膜厚を測定する膜厚測
定部310が設けられている。このパス室PSxが、本発明の評価室に相当する。なお、図3においては、膜厚測定部310は1つしか示されていないが、複数の膜厚測定部を配してもよい。複数の場所を一度に評価することで、基板面内における膜厚のばらつきの情報を得ることや、複数の成膜室で成膜された複数種の膜をまとめて評価することが可能となる。
こで、有機層の材料としては、αNPD:α-ナフチルフェニルビフェニルジアミンなどの正孔輸送材料、Ir(ppy)3:イリジウム-フェニルピリミジン錯体などの発光材料、Alq3:トリス(8-キノリノラト)アルミニウムやLiq:8-ヒドロキシキノリノラト-リチウム)などの電子輸送材料などが挙げられる。さらには、上述の有機材料の混合膜にも適用できる。
ターン(下地層)の上部に形成される。本実施形態では、膜厚測定エリア330の評価用パッチ331が形成される部分は上述の下地層が露出しているため、評価用パッチ331を形成すると評価対象の膜は下地層の上に直接積層される。測定用パッチ331に測定光を照射すると、測定用パッチ331と下地層との界面や表面において測定光が反射する。その反射光のスペクトルには、層間の干渉や吸収に伴った影響が含まれる。すなわち、測定用パッチ331の表面で反射した光は、下地層との界面で反射した光と互いに干渉し、この干渉に起因して反射スペクトルに構造を生じる。このスペクトルは、膜厚に依存するため、これを解析することで膜厚を測定することができる。本実施形態の下地層の構成においては、高反射率の金属層を有しているため、光反射量(受光量、測定信号)が大きく、反射スペクトルも明瞭となるので、ノイズ耐性が高く、膜厚の測定精度が高くなる。
は電気的に接続されていてもよいが、電気的に接続されていなくてもよい。
図7は、実施形態1に係る基板の膜厚測定エリアの下地構成の模式的断面図である。この実施形態1は、ガラス基板上に有機EL素子を製造する例である。
(i)参照試料(本試料と同構成の試料や有機膜のない試料など)に対する反射スペクトルROを評価する。
(ii)試料構成(有機/ITO/Ag膜)に対する反射スペクトルのモデルを作成する。
(iii)本試料に対して、反射スペクトルを測定する。
(iv)上記モデルを用い、有機膜の膜厚をフィッティングパラメータとして、測定した反射スペクトルデータに対して、フィッティングを行う。
(v)膜厚値を得る。
図8は、実施形態2に係る基板の概略断面図である。実施形態2は、柔軟性を有した基板上に有機ELパネル(フレキシブルOLED)を製造する例である。
線や、保護膜や、平坦化層、などが積層された構造からなる。このTFTアレイS23の上部には、アノード電極E20としてAgとITOの積層膜がパターニング形成されており、ITO表面が露出している。
図9は、実施形態3に係る基板の模式的断面図である。この実施形態3は、たとえば照明用途に用いられる有機ELを製造する例である。
可能である。
図10は、実施形態4に係る基板の模式的断面図である。この実施形態4は、Si基板上に有機EL素子を配した構造のデバイスを製造する例である。
各成膜室の真空蒸着装置200は、前述のように、成膜レートモニタ205を用いて成膜される膜の成膜レートが目標の成膜レートになるよう制御されている。しかしながら、成膜レートモニタ205は基板S上に形成される膜の厚さを直接測定するものではなく、基板Sとは別の位置に配置した水晶振動子によって成膜レートを間接的に測定するものにすぎない。そのため、水晶振動子への材料の堆積量や水晶振動子の温度などの様々な誤差要因により、成膜レートモニタ205の水晶振動子に堆積する膜の膜厚と基板Sに堆積する膜の膜厚が異なったり、成膜レートモニタ205の測定値自体に誤差が生じる場合がある。成膜レートモニタ205による基板Sに成膜される膜の膜厚の測定誤差は膜厚のばらつきを生み、パネル品質の低下や歩留まり低下につながるため、対策が必要である。
は、測定原理が異なるため、外乱や環境、成膜状態の変動などに対しての振る舞いが異なる。そのため、これらの測定原理の異なる複数の評価手段を合わせて用いることで、より信頼性の高い膜厚制御が可能となる。
次に、電子デバイスの製造方法の一例を説明する。以下、電子デバイスの例として有機EL表示装置の構成及び製造方法を例示する。
R、52G、52Bにわたって共通で形成されていてもよいし、発光素子ごとに形成されていてもよい。すなわち、図12(b)に示すように正孔輸送層55が複数の副画素領域にわたって共通の層として形成された上に赤色層56R、緑色層56G、青色層56Bが副画素領域ごとに分離して形成され、さらにその上に電子輸送層57と第2の電極58が複数の副画素領域にわたって共通の層として形成されていてもよい。なお、近接した第1の電極54の間でのショートを防ぐために、第1の電極54間に絶縁層59が設けられている。さらに、有機EL層は水分や酸素によって劣化するため、水分や酸素から有機EL素子を保護するための保護層60が設けられている。
ことができる。
<その他>
て設ける必要はなく、一部の連結室にのみ設ける構成でも構わない。すなわち、膜厚の高精度な制御が必要となる箇所にのみ膜厚測定部を設けてもよい
PSx パス室(評価室)
310 膜厚測定部、350 膜厚制御部
S 基板
330 膜厚測定エリア(測定領域)、340 素子エリア(素子領域)
Claims (23)
- 電子デバイスが形成される素子領域、及び前記素子領域とは別の測定領域を有する基板の前記測定領域に、光を反射する反射層を形成する反射層形成工程と、
少なくとも前記測定領域においては前記反射層と重なるように、前記素子領域、及び前記測定領域に、第1の膜を形成する第1成膜工程と、
前記反射層、及び前記第1の膜に、前記第1の膜の側から光を照射することで、前記第1の膜の厚さを測定する測定工程と、
前記測定工程の後に、少なくとも前記素子領域に第2の膜を成膜する第2成膜工程と、を有する
ことを特徴とする電子デバイスの製造方法。 - 前記反射層形成工程において前記素子領域に前記反射層を形成する際に、並行して、前記反射層と同じ材料を含む前記電子デバイスの電極層を前記素子領域に形成する電極層形成工程を有する
ことを特徴とする請求項1に記載の電子デバイスの製造方法。 - 前記素子領域にトランジスタを形成する工程と、
前記トランジスタと前記電極層とを接続する配線を形成する工程と、を有する
ことを特徴とする請求項2に記載の電子デバイスの製造方法。 - 前記第1の膜は少なくとも第1の層と第2の層とを含む多層膜であり、
前記第1成膜工程は、
前記第1の層を形成する第1層形成工程と、
前記第2の層を形成する第2層形成工程と、を含む
ことを特徴とする請求項1~3のいずれか1項に記載の電子デバイスの製造方法。 - 前記測定領域は、第1パッチ領域と、前記第1パッチ領域とは別の第2パッチ領域とを含み、
前記第1層形成工程において、前記第1の層は、前記第1パッチ領域に形成され、かつ
、前記第2パッチ領域には形成されず、
前記第2層形成工程において、前記第2の層は、前記第1パッチ領域には形成されず、かつ、前記第2パッチ領域に形成され、
前記測定工程は、
前記第1パッチ領域に重なって形成された前記反射層、及び前記第1の層に、前記第1の層の側から光を照射することで、前記第1の層の厚さを測定する第1層測定工程と、
前記第2パッチ領域に重なって形成された前記反射層、及び前記第2の層に、前記第2の層の側から光を照射することで、前記第2の層の厚さを測定する第2層測定工程と、の少なくとも一方を含む
ことを特徴とする請求項4に記載の電子デバイスの製造方法。 - 前記第1層形成工程と前記第2層形成工程とにより、前記測定領域において、前記反射層の一方の側に前記第1の層と前記第2の層とが重なって形成される
ことを特徴とする請求項4に記載の電子デバイスの製造方法。 - 前記第1層形成工程と前記第2層形成工程とを同一の成膜室で行う
ことを特徴とする請求項4~6のいずれか1項に記載の電子デバイスの製造方法。 - 前記第1層形成工程を第1の成膜室で行い、
前記第2層形成工程を前記第1の成膜室とは別の第2の成膜室で行う
ことを特徴とする請求項4~6のいずれか1項に記載の電子デバイスの製造方法。 - 前記反射層は金属層を含む
ことを特徴とする請求項1~8のいずれか1項に記載の電子デバイスの製造方法。 - 前記金属層は、銀、銀合金、アルミニウム、及びアルミニウム合金のいずれかを含む
ことを特徴とする請求項9に記載の電子デバイスの製造方法。 - 前記金属層の厚さは、10nm以上、かつ、200nm以下である
ことを特徴とする請求項9または10に記載の電子デバイスの製造方法。 - 前記反射層はさらに導電性酸化物層を含む
ことを特徴とする請求項9~11のいずれか1項に記載の電子デバイスの製造方法。 - 前記導電性酸化物層は、ITOまたはInZnOを含む
ことを特徴とする請求項12に記載の電子デバイスの製造方法。 - 前記導電性酸化物層の厚さは、5nm以上200nm以下である
ことを特徴とする請求項12または13に記載の電子デバイスの製造方法。 - 前記反射層は金属層と導電性酸化物層とを含み、
前記金属層、及び導電性酸化物層の少なくとも一方が非晶質である
ことを特徴とする請求項1~8のいずれか1項に記載の電子デバイスの製造方法。 - 前記反射層形成工程は、
前記基板に前記反射層の材料を含む材料層を形成する工程と、
前記材料層の上にレジストパターンを形成する工程と、
前記レジストパターンをマスクとして前記材料層をエッチングする工程と、を含む
ことを特徴とする請求項1~15のいずれか1項に記載の電子デバイスの製造方法。 - 前記測定工程によって得られた前記第1の膜の厚さに基づいて、前記第2成膜工程における成膜条件を制御する制御工程を有する
ことを特徴とする請求項1~16のいずれか1項に記載の電子デバイスの製造方法。 - 請求項1~17のいずれか1項に記載の電子デバイスの製造方法によって、第1の基板に第1の電子デバイスを製造する第1デバイス製造工程と、
第1の基板とは別の第2の基板に第2の電子デバイスを製造する第2デバイス製造工程と、を有し、
前記第2デバイス製造工程は、
前記第1成膜工程の行われた成膜室で、第3の膜を成膜する第3成膜工程と、
前記測定工程によって得られた前記第1の膜の厚さに基づいて、前記第3成膜工程における成膜条件を制御する制御工程と、を含む
ことを特徴とする電子デバイスの製造方法。 - 前記基板は、ガラス層を含むか、あるいは、ガラス層及びポリイミド層を含む
ことを特徴とする請求項1~18のいずれか1項に記載の電子デバイスの製造方法。 - 電子デバイスが形成される素子領域、及び前記素子領域とは別の測定領域を有する基板の前記測定領域に、金属層を形成する金属層形成工程と、
少なくとも前記測定領域においては前記金属層と重なるように、前記素子領域、及び前記測定領域に、第1の膜を形成する第1成膜工程と、
前記金属層、及び前記第1の膜に、前記第1の膜の側から光を照射することで、前記第1の膜の厚さを測定する測定工程と、
前記測定工程の後に、少なくとも前記素子領域に第2の膜を成膜する第2成膜工程と、を有する
ことを特徴とする電子デバイスの製造方法。 - 前記金属層形成工程において前記素子領域に前記金属層を形成する際に、並行して、前記金属層と同じ材料を含む前記電子デバイスの電極層を前記素子領域に形成する電極層形成工程を有する
ことを特徴とする請求項20に記載の電子デバイスの製造方法。 - 電子デバイスが形成される素子領域、及び前記素子領域とは別の測定領域を有し、少なくとも前記測定領域において光を反射する反射層と重なるように、前記素子領域、及び前記測定領域に形成された第1の膜を有する基板を準備する基板準備工程と、
前記反射層、及び前記第1の膜に、前記第1の膜の側から光を照射することで、前記第1の膜の厚さを測定する測定工程と、
前記測定工程の後に、少なくとも前記素子領域に第2の膜を成膜するために前記基板を搬送する搬送工程と、を有する
ことを特徴とする膜厚の測定方法。 - 基板の電子デバイスが形成される素子領域、及び前記素子領域とは別の測定領域に、第1の膜を成膜する第1成膜手段と、
前記測定領域において重なって形成された光を反射する反射層、及び前記第1の膜に、前記第1の膜の側から光を照射することで、前記第1の膜の厚さを測定する測定手段と、
少なくとも前記素子領域に第2の膜を成膜する第2成膜手段と、
前記測定手段による測定が行われた前記基板を、前記第2成膜手段による成膜が行われる位置へ搬送する搬送手段と、を備える
ことを特徴とする成膜装置。
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