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JP2008276998A - Film thickness sensor, thin film forming apparatus, organic EL display device manufacturing apparatus, and organic EL display device manufacturing method - Google Patents

Film thickness sensor, thin film forming apparatus, organic EL display device manufacturing apparatus, and organic EL display device manufacturing method Download PDF

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JP2008276998A
JP2008276998A JP2007116369A JP2007116369A JP2008276998A JP 2008276998 A JP2008276998 A JP 2008276998A JP 2007116369 A JP2007116369 A JP 2007116369A JP 2007116369 A JP2007116369 A JP 2007116369A JP 2008276998 A JP2008276998 A JP 2008276998A
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JP
Japan
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film thickness
housing
organic
thickness sensor
film
Prior art date
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Pending
Application number
JP2007116369A
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Japanese (ja)
Inventor
Hisaki Matsumoto
寿樹 松元
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Sony Corp
Original Assignee
Sony Corp
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Publication date
Application filed by Sony Corp filed Critical Sony Corp
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To solve the problem that errors are formed in film thickness measurement values due to temperature changes of quartz oscillator when the film thickness is measured by using the quartz oscillator in a vacuum vessel of a thin film forming device. <P>SOLUTION: As for the constitution of a film thickness sensor 5, a quartz oscillator 11 for the thickness measurement, a housing 13 to hold the quartz oscillator 11, and a holder 20 of water cooling type which holds this housing 13 and cools the quartz oscillator 11 via the housing 13 are equipped. Moreover, oscillation absorbing member 23 having thermal conductivity is inserted between the housing 13 and the holder 20. <P>COPYRIGHT: (C)2009,JPO&INPIT

Description

本発明は、膜厚センサ、薄膜形成装置、有機EL表示装置の製造装置、及び有機EL表示装置の製造方法に関する。   The present invention relates to a film thickness sensor, a thin film forming apparatus, an organic EL display device manufacturing apparatus, and an organic EL display device manufacturing method.

近年、平面型の表示装置として、有機電界発光素子(有機EL素子:ELはエレクトロルミネッセンスの略)を用いたものが注目されている。有機電界発光素子を用いた表示装置(以下、「有機EL表示装置」)は、バックライトが不要な自発光型の表示装置であるため、視野角が広い、消費電力が少ないなどの利点を有している。   2. Description of the Related Art In recent years, attention has been paid to a flat display device using an organic electroluminescent element (organic EL element: EL is an abbreviation for electroluminescence). A display device using organic electroluminescent elements (hereinafter referred to as “organic EL display device”) is a self-luminous display device that does not require a backlight, and thus has advantages such as a wide viewing angle and low power consumption. is doing.

一般に、有機EL表示装置に用いられる有機電界発光素子は、有機材料からなる有機層を上下から電極(陽極及び陰極)で挟み込んだ構造になっていて、陽極に正の電圧、陰極に負の電圧をそれぞれ印加することにより、有機層に対して、陽極から正孔を注入する一方、陰極から電子を注入することにより、有機層で正孔と電子が再結合して発光する仕組みになっている。   Generally, an organic electroluminescent element used in an organic EL display device has a structure in which an organic layer made of an organic material is sandwiched between electrodes (anode and cathode) from above and below, and a positive voltage is applied to the anode and a negative voltage is applied to the cathode. By injecting holes into the organic layer from the anode, while injecting electrons from the cathode, holes and electrons are recombined in the organic layer to emit light. .

有機電界発光素子の有機層は、正孔注入層、正孔輸送層、発光層、電荷注入層等を含む複数の積層構造になっている。高分子材料を用いた有機電界発光素子はウェットプロセスを用いるが、近年商品化されている多くの有機電界発光素子の多くは低分子材料を用いている。低分子材料を用いた有機電解発光素子の、有機層を形成する場合は、真空薄膜形成技術を利用した真空蒸着法により、有機電界発光素子の素子基板(通常はガラス基板)に各層を順に形成して所望の積層構造を得ている。また、カラー化への対応として、R(赤),G(緑),B(青)の各色成分に対応する3種類の有機材料を、それぞれ異なる画素位置に蒸着して有機層を形成している。   The organic layer of the organic electroluminescence device has a plurality of laminated structures including a hole injection layer, a hole transport layer, a light emitting layer, a charge injection layer, and the like. An organic electroluminescent element using a polymer material uses a wet process, but many of the organic electroluminescent elements that have been commercialized in recent years use low molecular weight materials. When forming an organic layer of an organic electroluminescence device using a low molecular weight material, each layer is formed in sequence on the device substrate (usually a glass substrate) of the organic electroluminescence device by vacuum deposition using vacuum thin film formation technology. Thus, a desired laminated structure is obtained. In addition, as an approach to colorization, three types of organic materials corresponding to R (red), G (green), and B (blue) color components are vapor-deposited at different pixel positions to form an organic layer. Yes.

真空蒸着装置を用いて素子基板上に有機層を形成する場合は、有機電界発光素子の特性が有機層の膜厚に大きく影響されることから、膜厚を精度良く制御する必要がある。このため、真空蒸着装置には、膜厚を測定するためのセンサ(以下、「膜厚センサ」と記す)が設けられている。膜厚センサとしては水晶振動子を用いたものが知られている。この種の膜厚センサは、真空槽の内部に水晶振動子を用いた膜厚センサを配置し、この膜厚センサのセンサ面に付着した膜材料の付着量によって、水晶振動子の発振周波数が変化することを利用して、膜厚を測定する仕組みになっている。   When an organic layer is formed on an element substrate using a vacuum deposition apparatus, the film thickness needs to be accurately controlled because the characteristics of the organic electroluminescent element are greatly affected by the film thickness of the organic layer. For this reason, the vacuum vapor deposition apparatus is provided with a sensor for measuring the film thickness (hereinafter referred to as “film thickness sensor”). A film thickness sensor using a crystal resonator is known. In this type of film thickness sensor, a film thickness sensor using a crystal resonator is arranged inside a vacuum chamber, and the oscillation frequency of the crystal resonator is determined by the amount of film material adhering to the sensor surface of the film thickness sensor. The mechanism is to measure the film thickness by utilizing the change.

図7は水晶振動子を用いた膜厚センサを備える従来の薄膜形成装置(真空蒸着装置)の構成例を示す概略図である。図示のように、薄膜形成装置の真空槽51の内部には、ヒータの加熱によって膜材料を蒸発させる蒸着源52や、被処理基板53への膜材料の蒸着を遮断するためのシャッター54とともに、膜厚センサ55が設けられている。膜厚センサ55は、水晶振動子を用いて構成されている。   FIG. 7 is a schematic view showing a configuration example of a conventional thin film forming apparatus (vacuum deposition apparatus) provided with a film thickness sensor using a crystal resonator. As shown in the drawing, in the vacuum chamber 51 of the thin film forming apparatus, a deposition source 52 for evaporating the film material by heating of the heater, and a shutter 54 for blocking the deposition of the film material on the substrate 53 to be processed, A film thickness sensor 55 is provided. The film thickness sensor 55 is configured using a crystal resonator.

膜厚センサ55からの膜厚情報は膜厚モニタ部56に取り込まれる。膜厚センサ55によって得られる膜厚情報は、水晶振動子の共振周波数を示す周波数信号となる。このため、膜厚モニタ部56は、膜厚センサ55から取り込んだ膜厚情報(周波数信号)を、水晶振動子の共振周波数の変化量に基づく膜厚測定信号に変換して膜厚制御装置57に入力する。膜厚制御装置57は、予め管理端末58から与えられた膜厚制御条件に合うように、膜厚モニタ部56から入力される膜厚測定信号に基づいて、トランス(蒸着源のヒータ電源)59を駆動することにより、被処理基板53に成膜される膜厚を制御する。   The film thickness information from the film thickness sensor 55 is taken into the film thickness monitor unit 56. The film thickness information obtained by the film thickness sensor 55 is a frequency signal indicating the resonance frequency of the crystal resonator. Therefore, the film thickness monitor unit 56 converts the film thickness information (frequency signal) acquired from the film thickness sensor 55 into a film thickness measurement signal based on the amount of change in the resonance frequency of the crystal resonator, and the film thickness control device 57. To enter. The film thickness control device 57 is configured so that a transformer (heater power source for vapor deposition) 59 is generated based on a film thickness measurement signal input from the film thickness monitor unit 56 so as to meet the film thickness control conditions given in advance from the management terminal 58. Is driven to control the film thickness formed on the substrate 53 to be processed.

水晶振動子を用いた膜厚センサでは、水晶振動子の温度変化によって膜厚測定値にずれが生じる。ここで、水晶振動子の発振周波数=5MHz(メガ・ヘルツ)、水晶振動子の温度=20℃を前提として、水晶振動子の温度変化をΔT、膜密度をρ、水晶振動子の温度変化による膜厚測定値のずれ量をΔd(単位はナノメートル:nm)とすると、Δdは次の(1)式で表される。   In a film thickness sensor using a crystal resonator, a deviation occurs in a film thickness measurement value due to a temperature change of the crystal resonator. Here, assuming that the oscillation frequency of the crystal resonator = 5 MHz (megahertz) and the temperature of the crystal resonator = 20 ° C., the temperature change of the crystal resonator is ΔT, the film density is ρ, and the temperature change of the crystal resonator is If the deviation amount of the film thickness measurement value is Δd (unit: nanometer: nm), Δd is expressed by the following equation (1).

Δd=0.255/ρ×ΔT …(1)
係数0.255は、発振周波数変化Δfに対する、水晶振動子の温度変化と、膜厚変化の実測値より算出。
Δd = 0.255 / ρ × ΔT (1)
The coefficient 0.255 is calculated from the measured value of the temperature change and film thickness change of the crystal resonator with respect to the oscillation frequency change Δf.

上記(1)式において、例えば、ρ(膜密度)=1、ΔT=0.1℃とすると、Δd=0.255/1×0.1=0.0255(nm)となる。このため、水晶振動子の温度が0.1℃変化すると、膜厚測定値は0.0255nm(0.255Å)のずれを生じることになる。   In the above equation (1), for example, when ρ (film density) = 1 and ΔT = 0.1 ° C., Δd = 0.255 / 1 × 0.1 = 0.0255 (nm). For this reason, when the temperature of the crystal unit changes by 0.1 ° C., the measured film thickness shifts by 0.0255 nm (0.255 mm).

一般に、有機層からなる有機電界発光素子の各機能層は約100nm〜数十nmの膜厚で形成され、その中に含まれるホスト/ゲスト型発光層は例えば50〜30nmで形成さる。発光層はホスト/ゲストの2材料を混合し形成するが、ゲスト材料の混合濃度と有機電界発光素子の特性依存があり、例えばクマリン誘導体のように濃度が数%以下で発光強度特性が最大となるものもある。このようなゲスト材料を蒸着する場合は、ゲスト材料の膜厚を極低レートの蒸着で精度良く制御する必要があるため、上記水晶振動子の温度変化による膜厚測定誤差が無視できない値になる。   In general, each functional layer of an organic electroluminescent element composed of an organic layer is formed with a film thickness of about 100 nm to several tens of nm, and a host / guest type light emitting layer included therein is formed with a thickness of 50 to 30 nm, for example. The light emitting layer is formed by mixing two materials of host / guest, and depends on the mixed concentration of the guest material and the characteristics of the organic electroluminescence device. For example, the concentration of the light emitting layer is maximum at several percent or less like a coumarin derivative. There are also. When depositing such a guest material, it is necessary to accurately control the thickness of the guest material by deposition at an extremely low rate, so that the film thickness measurement error due to the temperature change of the crystal resonator becomes a value that cannot be ignored. .

そこで、従来においては、水晶振動子の温度を所定の温度に保つように管理することにより、水晶振動子の温度変化による影響を抑える技術が知られている(例えば、特許文献1〜3を参照)。ただし、この技術を採用した場合は、水晶振動子の温度管理を徹底する必要があるため、実際の生産現場での工程管理等が複雑になってしまう。   Therefore, conventionally, a technique is known in which the temperature of the crystal unit is controlled to be maintained at a predetermined temperature, thereby suppressing the influence due to the temperature change of the crystal unit (see, for example, Patent Documents 1 to 3). ). However, when this technology is adopted, it is necessary to thoroughly control the temperature of the crystal unit, so that the process management at the actual production site becomes complicated.

そこで、他の従来技術として、水晶振動子の温度変化による膜厚測定のずれを補正する技術も知られている(例えば、特許文献4,5を参照)。   Therefore, as another conventional technique, a technique for correcting a deviation in film thickness measurement due to a temperature change of a crystal resonator is also known (see, for example, Patent Documents 4 and 5).

図8は従来の膜厚センサの構成例を示す断面図である。図8においては、板状の水晶振動子61を一対の金属極62で挟み込んだ構造になっている。水晶振動子61はハウジング63に収容されている。金属極62は、例えば金(Au)、銀(Ag)、アルミニウム(Al)又はそれらの合金等によって形成されるものである。ハウジング63の内部には水晶振動子押さえ部材64が設けられている。水晶振動子押さえ部材64は、バネ部材65の弾性力を利用して水晶振動子61をハウジング63の開口縁部に押し付けることにより、水晶振動子61の取り付け位置を規制するものである。   FIG. 8 is a cross-sectional view showing a configuration example of a conventional film thickness sensor. In FIG. 8, a plate-like crystal resonator 61 is sandwiched between a pair of metal electrodes 62. The crystal resonator 61 is accommodated in the housing 63. The metal electrode 62 is made of, for example, gold (Au), silver (Ag), aluminum (Al), or an alloy thereof. A crystal oscillator pressing member 64 is provided inside the housing 63. The crystal oscillator pressing member 64 regulates the mounting position of the crystal oscillator 61 by pressing the crystal oscillator 61 against the opening edge of the housing 63 using the elastic force of the spring member 65.

水晶振動子61と水晶振動子押さえ部材64の間には端子部材66が挿入されている。端子部材66は、電極端子67と一対の金属極62とを電気的に接続するための中継端子となるものである。電極端子67は絶縁体68を介してハウジング63に固定されている。また、ハウジング63の内部には、水晶振動子61の面方向で水晶振動子61や水晶振動子押さえ部材64を支持する絶縁体69が設けられている。   A terminal member 66 is inserted between the crystal unit 61 and the crystal unit pressing member 64. The terminal member 66 serves as a relay terminal for electrically connecting the electrode terminal 67 and the pair of metal electrodes 62. The electrode terminal 67 is fixed to the housing 63 via an insulator 68. In addition, an insulator 69 that supports the crystal unit 61 and the crystal unit pressing member 64 in the surface direction of the crystal unit 61 is provided inside the housing 63.

さらに、ハウジング63には冷却用の配管70と熱電対71が接続されている。ハウジング63は、冷却媒体となる冷却水をハウジング構造体内に流すための流路(不図示)を有する。ハウジング63に形成される流路の一端は冷却水の取り込み口として開口し、その反対側となる流路の他端は冷却水の排出口として開口している。そして、冷却用の配管70は、冷却水の取り込み口と排出口にそれぞれ接続されている。配管70を通して流れる冷却水の温度は、図示しない温度調整手段によって一定の水温となるように調整される。熱電対71は、水晶振動子61の温度特性を補正するために設けられたものである。熱電対71からの信号は、水晶振動子61からの信号にフィードバックされる。   Further, a cooling pipe 70 and a thermocouple 71 are connected to the housing 63. The housing 63 has a flow path (not shown) for flowing cooling water as a cooling medium into the housing structure. One end of the flow path formed in the housing 63 is opened as a cooling water intake port, and the other end of the flow path on the opposite side is opened as a cooling water discharge port. The cooling pipe 70 is connected to a cooling water intake port and a discharge port, respectively. The temperature of the cooling water flowing through the pipe 70 is adjusted to a constant water temperature by a temperature adjusting means (not shown). The thermocouple 71 is provided to correct the temperature characteristics of the crystal unit 61. The signal from the thermocouple 71 is fed back to the signal from the crystal unit 61.

特開昭63−72872号公報JP-A-63-72872 特開平3−261812号公報JP-A-3-261812 特開2006−78302号公報JP 2006-78302 A 特開平3−20465号公報Japanese Patent Laid-Open No. 3-20465 特開平3−243766号公報JP-A-3-243766

しかしながら、上述のように水晶振動子61を保持するハウジング63を冷却水によって冷却する方式(特許文献4で採用されている方式)では、冷却水の温度変化がハウジング63から水晶振動子61へと素早く伝わるため、水温の変化が水晶振動子61の発振異常を誘発する恐れがあった。また、水流によって発生する高周波のノイズが水晶振動子61の発振に影響を与え、温度以外に発振異常因子が混入されてしまう。このため、ハウジング63内の水流による共振等が発生し、水晶振動子61の発振異常を誘発する恐れがあった。   However, in the method of cooling the housing 63 holding the crystal unit 61 with the cooling water as described above (the method employed in Patent Document 4), the temperature change of the cooling water changes from the housing 63 to the crystal unit 61. Since it is transmitted quickly, there is a possibility that a change in the water temperature induces an oscillation abnormality of the crystal unit 61. In addition, high-frequency noise generated by the water flow affects the oscillation of the crystal unit 61, and an oscillation abnormality factor is mixed in addition to the temperature. For this reason, resonance or the like due to the water flow in the housing 63 occurs, and there is a risk of inducing oscillation abnormality of the crystal unit 61.

一方、特許文献5に記載の技術では、真空槽内にモニタ用振動子と温度補償用振動子を並べて設置するため構成が複雑になる。また、特許文献5に記載の技術は、電極材料の蒸着を前提にしたものであるが、有機EL素子の有機膜の蒸着に限定して考えた場合は、基板やマスク温度を比較的低温に保つことになる。このため、水晶振動子の温度は室温前後で管理されることから、二つの振動子の個体差等による影響が発生してしまい、室温付近での高精度蒸着制御は不可能であった。   On the other hand, in the technique described in Patent Document 5, the configuration is complicated because the monitoring vibrator and the temperature compensating vibrator are arranged side by side in the vacuum chamber. In addition, the technique described in Patent Document 5 is based on the premise of vapor deposition of electrode material. However, when limited to vapor deposition of an organic film of an organic EL element, the temperature of the substrate or mask is set to a relatively low temperature. Will keep. For this reason, since the temperature of the crystal unit is controlled around room temperature, an influence due to individual differences between the two units occurs, and high-precision vapor deposition control near room temperature is impossible.

なお、水晶振動子を室温付近で管理する理由は、次のような事情による。すなわち、有機EL表示装置の製造プロセスの一つに、高精度のメタル製マスクを使用する製造プロセスがある。この製造プロセスでは、約100μm程度の大きさの画素に対して、大型基板マスクで塗り分けを実施するため、マスクへの熱が厳禁となる。このため、300〜400℃に加熱される蒸着源周辺は冷却が実施され、基板及びマスクへの熱輻射はほとんどなく、室温近傍で蒸着されている。したがって、必然的に基板近傍に設置される水晶振動子形の膜厚センサの温度も室温付近となる。   The reason for managing the crystal unit near room temperature is as follows. That is, one of the manufacturing processes of the organic EL display device is a manufacturing process using a high-precision metal mask. In this manufacturing process, the pixels having a size of about 100 μm are separately coated with a large substrate mask, so that heat to the mask is strictly prohibited. For this reason, the surroundings of the vapor deposition source heated to 300-400 degreeC are cooled, there is almost no heat radiation to a board | substrate and a mask, and it vapor-deposits near room temperature. Therefore, the temperature of the crystal oscillator type film thickness sensor installed in the vicinity of the substrate is inevitably near room temperature.

本発明に係る膜厚センサは、膜厚測定用の水晶振動子と、この水晶振動子を保持するハウジングと、このハウジングを保持するとともに、ハウジングを介して水晶振動子を冷却する水冷式のホルダとを備えるものである。また、本発明に係る薄膜形成装置は、被処理基板に蒸着される膜材料を蒸発させる蒸着源と、この蒸着源からの膜材料の蒸発によって被処理基板に蒸着される薄膜の膜厚を測定するための膜厚センサとを備え、この膜厚センサとして上記構成の膜厚センサを用いたものである。   A film thickness sensor according to the present invention includes a crystal resonator for film thickness measurement, a housing that holds the crystal resonator, and a water-cooled holder that holds the housing and cools the crystal resonator through the housing. Are provided. Further, the thin film forming apparatus according to the present invention measures a film thickness of a thin film deposited on the substrate to be processed by evaporation of the film material deposited on the substrate to be processed and evaporation of the film material from the deposition source. And a film thickness sensor having the above-described configuration is used as the film thickness sensor.

本発明に係る膜厚センサ及びこれを用いた薄膜形成装置においては、膜厚測定用の水晶振動子をハウジングで保持し、さらにこのハウジングをホルダで保持しているため、ホルダを冷却水で冷却する場合に、水晶振動子がハウジングを介してホルダにより冷却されるようになる。このため、ハウジングを直に冷却水で冷却する場合に比較して、冷却水の温度変化が水晶振動子の温度変化となって現れにくくなる。   In the film thickness sensor and the thin film forming apparatus using the film thickness sensor according to the present invention, the quartz crystal resonator for film thickness measurement is held by the housing, and further this housing is held by the holder, so the holder is cooled by cooling water. In this case, the crystal unit is cooled by the holder through the housing. For this reason, compared with the case where the housing is directly cooled by the cooling water, the temperature change of the cooling water is less likely to appear as the temperature change of the crystal unit.

本発明によれば、ハウジングを直に冷却水で冷却する場合に比較して、水晶振動子の温度変化を小さく抑えることができる。このため、水晶振動子の温度変化による膜厚測定のずれ(誤差)を低減することができる。したがって、膜厚センサを用いて精度良く膜厚を制御することが可能となる。その結果、本発明を有機EL表示装置の製造装置又は製造方法として実現した場合は、素子基板上に形成される有機層、特に発光層のゲスト材料などを極低レートで高精度に蒸着することが可能となる。   According to the present invention, it is possible to suppress the temperature change of the crystal resonator to be smaller than in the case where the housing is directly cooled by the cooling water. For this reason, a deviation (error) in film thickness measurement due to a temperature change of the crystal resonator can be reduced. Therefore, the film thickness can be accurately controlled using the film thickness sensor. As a result, when the present invention is realized as a manufacturing apparatus or manufacturing method of an organic EL display device, an organic layer formed on an element substrate, particularly a guest material of a light emitting layer, is deposited with a very low rate and high accuracy. Is possible.

以下、本発明の具体的な実施の形態について図面を参照しつつ詳細に説明する。   Hereinafter, specific embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

<薄膜形成装置の構成>
図1は本発明の実施形態に係る薄膜形成装置(真空蒸着装置)の構成例を示す概略図である。図示のように、薄膜形成装置の真空槽1の内部には、膜材料を蒸発させる蒸着源2や、被処理基板3への膜材料の蒸着を遮断するためのシャッター4とともに、膜厚センサ5が設けられている。
<Configuration of thin film forming apparatus>
FIG. 1 is a schematic view showing a configuration example of a thin film forming apparatus (vacuum deposition apparatus) according to an embodiment of the present invention. As shown in the drawing, in the vacuum chamber 1 of the thin film forming apparatus, a film thickness sensor 5 is provided together with a deposition source 2 for evaporating the film material and a shutter 4 for blocking the deposition of the film material on the substrate 3 to be processed. Is provided.

蒸着源2は、図示しないルツボに充填された膜材料を、所定の加熱方式(例えば、抵抗加熱方式など)で加熱することにより、膜材料を蒸発させるものである。被処理基板3は、真空槽1内で蒸着源2に対向する状態に配置される。ここではポイント型の蒸着源2を採用しているが、長尺状をなすライン型の蒸発源を採用してもよい。   The vapor deposition source 2 evaporates the film material by heating the film material filled in a crucible (not shown) by a predetermined heating method (for example, a resistance heating method). The substrate 3 to be processed is arranged in a state facing the vapor deposition source 2 in the vacuum chamber 1. Here, the point type vapor deposition source 2 is adopted, but a long line type evaporation source may be adopted.

被処理基板3としては、例えば薄膜形成装置が有機電界発光素子の有機層を形成するものであるとすると、有機層の成膜対象となる素子基板(ガラス基板など)が用いられる。シャッター4は、被処理基板3への膜材料の蒸着を遮断するにあたり、蒸着源2から見て被処理基板3を遮蔽する状態に配置されるものである。   As the substrate to be processed 3, for example, if the thin film forming apparatus forms an organic layer of an organic electroluminescent element, an element substrate (glass substrate or the like) that is a target for forming an organic layer is used. The shutter 4 is arranged so as to shield the substrate to be processed 3 when viewed from the vapor deposition source 2 when blocking the deposition of the film material on the substrate 3 to be processed.

膜厚センサ5は、被処理基板3への成膜中に膜厚を測定するためのもので、水晶振動子を用いて構成されている。膜厚センサ5は、真空槽1内で被処理基板3の近傍に配置される。また、膜厚センサ5のセンサ面は、蒸着源2から見て、被処理基板3の薄膜形成面と幾何学的に等距離の位置に配置されている。膜厚センサ5には2系統の配線6と冷却用の配管7が接続される。配線6及び配管7は、真空導入ポート8を介して真空槽1の外部に導出されている。   The film thickness sensor 5 is used to measure the film thickness during film formation on the substrate 3 to be processed, and is configured using a crystal resonator. The film thickness sensor 5 is disposed in the vicinity of the substrate to be processed 3 in the vacuum chamber 1. Further, the sensor surface of the film thickness sensor 5 is disposed at a geometrically equidistant position with respect to the thin film forming surface of the substrate 3 to be processed as viewed from the vapor deposition source 2. Two systems of wiring 6 and cooling piping 7 are connected to the film thickness sensor 5. The wiring 6 and the pipe 7 are led out to the outside of the vacuum chamber 1 through the vacuum introduction port 8.

図2は本発明の実施形態に係る膜厚センサ5の構成例を示す断面図である。図2においては、板状の水晶振動子11を一対の金属極12で挟み込んだ構造になっている。水晶振動子11はハウジング13に収容されている。金属極12は、水晶振動子11の一方の面と他方の面を覆うように金属膜をコーティングすることで形成されるものである。金属極12は、例えば金(Au)、銀(Ag)、アルミニウム(Al)又はそれらの合金等によって形成されるものである。ハウジング13は、例えばステンレス(SUS材)、アルミニウム等の金属材料を用いて構成されるもので、水晶振動子11を囲む状態に設けられている。   FIG. 2 is a cross-sectional view showing a configuration example of the film thickness sensor 5 according to the embodiment of the present invention. In FIG. 2, a plate-like crystal resonator 11 is sandwiched between a pair of metal electrodes 12. The crystal resonator 11 is accommodated in the housing 13. The metal electrode 12 is formed by coating a metal film so as to cover one surface and the other surface of the crystal unit 11. The metal electrode 12 is formed of, for example, gold (Au), silver (Ag), aluminum (Al), or an alloy thereof. The housing 13 is configured using a metal material such as stainless steel (SUS material) or aluminum, and is provided in a state of surrounding the crystal resonator 11.

水晶振動子61はハウジング13に保持されている。ハウジング13の内部には水晶振動子押さえ部材14が設けられている。水晶振動子押さえ部材14は、バネ部材15の弾性力を利用して水晶振動子11をハウジング13の開口縁部に押し付けることにより、水晶振動子11の取り付け位置を規制するものである。水晶振動子押さえ部材14の押さえ力は、端子部材16を介して水晶振動子11に伝達されるようになっている。ハウジング13の開口13Aは、膜厚センサ5のセンサ面となる、水晶振動子11の一方の金属極12面を露出させるためのものである。膜厚センサ5のセンサ面には、蒸着源2から蒸発する膜材料が付着する。このため、真空槽1内では、膜厚センサ5のセンサ面が蒸着源2に向けて斜め下向きに配置される。   The crystal resonator 61 is held by the housing 13. A quartz crystal pressing member 14 is provided inside the housing 13. The crystal oscillator pressing member 14 regulates the mounting position of the crystal oscillator 11 by pressing the crystal oscillator 11 against the opening edge of the housing 13 using the elastic force of the spring member 15. The pressing force of the crystal oscillator pressing member 14 is transmitted to the crystal oscillator 11 via the terminal member 16. The opening 13 </ b> A of the housing 13 is for exposing one surface of the metal electrode 12 of the crystal unit 11, which is a sensor surface of the film thickness sensor 5. A film material evaporated from the vapor deposition source 2 adheres to the sensor surface of the film thickness sensor 5. For this reason, in the vacuum chamber 1, the sensor surface of the film thickness sensor 5 is disposed obliquely downward toward the vapor deposition source 2.

水晶振動子11と水晶振動子押さえ部材14との間には端子部材16が挿入されている。端子部材16は、電極端子17と一対の金属極12とを電気的に接続するための中継端子となるものである。電極端子17は絶縁体18を介してハウジング13に固定されている。また、ハウジング13の内部には、水晶振動子11の面方向で水晶振動子11や水晶振動子押さえ部材14を支持する絶縁体19が設けられている。   A terminal member 16 is inserted between the crystal unit 11 and the crystal unit pressing member 14. The terminal member 16 serves as a relay terminal for electrically connecting the electrode terminal 17 and the pair of metal electrodes 12. The electrode terminal 17 is fixed to the housing 13 via an insulator 18. In addition, an insulator 19 that supports the crystal unit 11 and the crystal unit pressing member 14 in the surface direction of the crystal unit 11 is provided inside the housing 13.

以上述べた水晶振動子61、金属極12、ハウジング13、水晶振動子押さえ部材14、バネ部材15、端子部材16、絶縁体18,19により、膜厚センサ5のセンサヘッドが構成されている。   The sensor head of the film thickness sensor 5 is configured by the crystal resonator 61, the metal electrode 12, the housing 13, the crystal resonator pressing member 14, the spring member 15, the terminal member 16, and the insulators 18 and 19 described above.

ハウジング13の外側には、当該ハウジング13を囲む状態で水冷式のホルダ20が設けられている。ホルダ20には凹状部が形成され、この凹状部にハウジング13が収容されている。ホルダ20は、水晶振動子11及びハウジング13を含むセンサヘッドを保持するものである。これにより、水晶振動子11は、ハウジング13を介してホルダ20に保持されている。   A water-cooled holder 20 is provided outside the housing 13 so as to surround the housing 13. A concave portion is formed in the holder 20, and the housing 13 is accommodated in the concave portion. The holder 20 holds the sensor head including the crystal unit 11 and the housing 13. Thereby, the crystal unit 11 is held by the holder 20 via the housing 13.

ホルダ20は、好ましくは上記センサヘッドよりも大きな熱容量を有するもので、例えば上記ハウジング13と同様にステンレス(SUS材)、アルミニウム等の金属材料を用いて構成されている。ホルダ20の内部には、冷却媒体となる冷却水を流すための流路21が形成されている。流路21は、ホルダ20全体に冷却水がまんべんなく行き渡るように所定の形状(例えば、ジグザグ状など)に形成されている。ハウジング13に形成される流路21の一端は冷却水の取り込み口として開口し、その反対側となる流路21の他端は冷却水の排出口として開口している。そして、冷却水の取り込み口と排出口には、それぞれ上述した冷却用の配管7(7A,7B)が接続されている。配管7Aはホルダ20内の流路21に冷却水を供給するためのもので、配管7Bはホルダ20内の流路21から冷却水を排出するためのものである。配管7を通して流れる冷却水の温度は、図示しない温度調整手段によって一定の水温となるように調整される。   The holder 20 preferably has a larger heat capacity than the sensor head, and is configured using a metal material such as stainless steel (SUS material) or aluminum, for example, like the housing 13. Inside the holder 20, a flow path 21 is formed for flowing cooling water serving as a cooling medium. The flow path 21 is formed in a predetermined shape (for example, a zigzag shape) so that the cooling water can be distributed throughout the holder 20. One end of the flow path 21 formed in the housing 13 is opened as a cooling water intake port, and the other end of the flow path 21 on the opposite side is opened as a cooling water discharge port. The cooling pipes 7 (7A, 7B) described above are connected to the cooling water intake port and the discharge port, respectively. The pipe 7 </ b> A is for supplying cooling water to the flow path 21 in the holder 20, and the pipe 7 </ b> B is for discharging cooling water from the flow path 21 in the holder 20. The temperature of the cooling water flowing through the pipe 7 is adjusted to a constant water temperature by a temperature adjusting means (not shown).

ホルダ20の内部には、温度検出手段となる熱電対22が設けられている。上記2系統の配線6のうち、一方の系統の配線は熱電対22につながる配線となり、他方の系統の配線は電極端子17につながる配線6Bとなる。なお、温度検出手段としては、サーミスタを用いてもよい。   Inside the holder 20, a thermocouple 22 serving as a temperature detecting means is provided. Of the two systems of wiring 6, one system wiring is connected to the thermocouple 22, and the other system wiring is connected to the electrode terminal 17. A thermistor may be used as the temperature detecting means.

ホルダ20の凹状部の底部には、熱伝導性を有する振動吸収部材23が設けられている。振動吸収部材23は、好ましくは、カーボン材を用いた軟質のカーボンシート等によって構成されるものである。振動吸収部材23は、必ずしもシート状に形成しなくてもよいが、ハウジング13とホルダ20を熱的に結合するうえでは、両者間での伝熱面積を広く確保するためにシート状に形成することが望ましい。また、振動吸収部材23をカーボンシートで構成した場合は、真空中で振動吸収部材23から脱ガス等の発生がないため、好ましい。振動吸収部材23には、電極端子17との位置的な干渉を避けるための孔が設けられている。   A vibration absorbing member 23 having thermal conductivity is provided at the bottom of the concave portion of the holder 20. The vibration absorbing member 23 is preferably composed of a soft carbon sheet using a carbon material. The vibration absorbing member 23 does not necessarily have to be formed in a sheet shape. However, when the housing 13 and the holder 20 are thermally coupled, the vibration absorbing member 23 is formed in a sheet shape in order to ensure a wide heat transfer area between the two. It is desirable. In addition, it is preferable that the vibration absorbing member 23 is made of a carbon sheet because no outgassing occurs from the vibration absorbing member 23 in a vacuum. The vibration absorbing member 23 is provided with a hole for avoiding positional interference with the electrode terminal 17.

振動吸収部材23は、ハウジング13とホルダ20との間に挿入されている。振動吸収部材23の一方の面はハウジング13に接触し、振動吸収部材23の他方の面はホルダ20に接触している。このため、ハウジング13は、ホルダ20に直接接触することなく、振動吸収部材23を介してホルダ20に保持されている。ここでは、ハウジング13の背中面(電極端子17側の面)に振動吸収部材23を設置しているが、必要に応じてハウジング13の側面等に振動吸収部材23を追加で設定してもよい。   The vibration absorbing member 23 is inserted between the housing 13 and the holder 20. One surface of the vibration absorbing member 23 is in contact with the housing 13, and the other surface of the vibration absorbing member 23 is in contact with the holder 20. For this reason, the housing 13 is held by the holder 20 via the vibration absorbing member 23 without directly contacting the holder 20. Here, the vibration absorbing member 23 is provided on the back surface of the housing 13 (surface on the electrode terminal 17 side). However, the vibration absorbing member 23 may be additionally set on the side surface of the housing 13 or the like as necessary. .

<薄膜形成方法>
上記構成からなる薄膜形成装置を用いて被処理基板3に薄膜を形成する場合は、成膜対象となる被処理基板3を図示しないハンドリングロボットや搬送コンベア等によって真空槽1内に搬送する。そして、蒸着源2から膜材料を蒸発させ、真空槽1内の上方に飛散させる。この状態でシャッター4を開放すると、蒸着源2から蒸発した膜材料が被処理基板3の下面に付着する。これにより、被処理基板3の下面に薄膜が形成される。
<Thin film formation method>
When forming a thin film on the substrate 3 to be processed using the thin film forming apparatus having the above-described configuration, the substrate 3 to be formed is transferred into the vacuum chamber 1 by a handling robot, a transfer conveyor, or the like (not shown). Then, the film material is evaporated from the vapor deposition source 2 and scattered upward in the vacuum chamber 1. When the shutter 4 is opened in this state, the film material evaporated from the vapor deposition source 2 adheres to the lower surface of the substrate 3 to be processed. Thereby, a thin film is formed on the lower surface of the substrate 3 to be processed.

<有機EL表示装置の製造方法>
次に、上記構成からなる薄膜形成装置を有機EL表示装置の製造装置として用いた場合の、有機EL表示装置の製造方法について説明する。
<Method for Manufacturing Organic EL Display Device>
Next, a method for manufacturing an organic EL display device when the thin film forming apparatus having the above configuration is used as a manufacturing apparatus for an organic EL display device will be described.

図3は本発明で製造対象とする有機EL表示装置の構成例を示す断面図である。まず、ガラス基板などからなる表示装置用の素子基板25上に、下部電極として例えば陽極26を形成する。この陽極26は、例えば画素毎にパターン形成され、ここでの図示は省略した薄膜トランジスタを有する各画素回路に接続されていることとする。次に、陽極26の周縁部を覆う状態で絶縁性パターン27を形成し画素分離を行う。   FIG. 3 is a cross-sectional view showing a configuration example of an organic EL display device to be manufactured in the present invention. First, for example, an anode 26 is formed as a lower electrode on an element substrate 25 for a display device made of a glass substrate or the like. The anode 26 is patterned for each pixel, for example, and is connected to each pixel circuit having a thin film transistor not shown here. Next, an insulating pattern 27 is formed so as to cover the peripheral edge of the anode 26, and pixel separation is performed.

次に、上記薄膜形成装置を用いて、例えば全画素に共通の有機層(蒸着膜)として、正孔注入層28及び正孔輸送層29を順に蒸着成膜する。次に、上記薄膜形成装置を用いて、正孔輸送層29上における各画素に、赤色発光層30r、緑色発光層30g及び青色発光層30bをパターン形成する。   Next, using the thin film forming apparatus, for example, a hole injection layer 28 and a hole transport layer 29 are sequentially deposited as an organic layer (deposition film) common to all pixels. Next, the red light emitting layer 30r, the green light emitting layer 30g, and the blue light emitting layer 30b are pattern-formed on each pixel on the hole transport layer 29 using the thin film forming apparatus.

次に、上記薄膜形成装置を用いて、例えば全画素に共通の有機層(蒸着膜)として、電子輸送層31を蒸着成膜する。次に、電子輸送層31上に、全画素に共通の上部電極として、透明導電性材料を用いた陰極32をスパッタ成膜する。   Next, using the thin film forming apparatus, for example, the electron transport layer 31 is deposited as an organic layer (deposited film) common to all pixels. Next, a cathode 32 using a transparent conductive material is sputter-deposited on the electron transport layer 31 as an upper electrode common to all pixels.

これにより、陽極26と陰極32との間に、正孔注入層28〜電子輸送層31を含む多層の有機層(蒸着膜)を挟持してなる各色の有機電界発光素子、すなわち赤色発光素子33r、緑色発光素子33g及び青色発光素子33bが得られる。またここでの図示は省略したが、さらに各有機電界発光素子33r,33g,33bを覆う封止膜を形成し、接着剤を介して光透過性材料からなる封止基板を貼り合わせる。   As a result, organic electroluminescent elements of the respective colors formed by sandwiching a multilayer organic layer (deposited film) including the hole injection layer 28 to the electron transport layer 31 between the anode 26 and the cathode 32, that is, the red light emitting element 33r. Thus, the green light emitting element 33g and the blue light emitting element 33b are obtained. Although illustration is omitted here, a sealing film that covers each of the organic electroluminescent elements 33r, 33g, and 33b is further formed, and a sealing substrate made of a light-transmitting material is bonded thereto with an adhesive.

これにより、各色の有機電界発光素子33r,33g,33bの発光が、各陽極26に接続された各画素回路によって制御されるアクティブマトリックス型の表示装置(有機EL表示装置)34を完成させる。この表示装置34においては、有機電界発光素子33r,33g,33bで発生させた光が、光透過性材料からなる陰極32を介して封止基板側から取り出されるものとなる。   Thus, an active matrix display device (organic EL display device) 34 in which the light emission of the organic electroluminescent elements 33r, 33g, and 33b of each color is controlled by each pixel circuit connected to each anode 26 is completed. In the display device 34, light generated by the organic electroluminescent elements 33r, 33g, and 33b is extracted from the sealing substrate side through the cathode 32 made of a light transmissive material.

以上述べた有機EL表示装置の製造方法においては、素子基板25上に有機層(正孔注入層28、正孔輸送層29、発光層30r,30g,30b、電子輸送層31)を形成する場合に、上記構成の薄膜形成装置を用いる。具体的には、真空槽1内で蒸着源2を所定の温度(例えば、300〜400℃の範囲内)に加熱することにより、膜材料となる有機材料を蒸着源2から蒸発させ、この有機材料を素子基板25に蒸着させることにより、素子基板25上に有機層を形成する。   In the method for manufacturing an organic EL display device described above, an organic layer (hole injection layer 28, hole transport layer 29, light emitting layers 30r, 30g, 30b, electron transport layer 31) is formed on the element substrate 25. In addition, the thin film forming apparatus having the above configuration is used. Specifically, by heating the vapor deposition source 2 to a predetermined temperature (for example, within a range of 300 to 400 ° C.) in the vacuum chamber 1, the organic material to be a film material is evaporated from the vapor deposition source 2, and this organic By depositing the material on the element substrate 25, an organic layer is formed on the element substrate 25.

その際、真空槽1内に水晶振動子11を用いた膜厚センサ5を配置するとともに、水晶振動子11を保持するハウジング13をホルダ20で保持し、このホルダ20を冷却水で冷却しながら膜厚センサ5で有機膜の膜厚を測定する。これにより、センサヘッドの本体部分となるハウジング13とホルダ20との間の熱伝導により、水晶振動子11が冷却される。つまり、ハウジング13内に保持された水晶振動子11は、ハウジング13を介してホルダ20により冷却される。このため、水晶振動子11の温度を冷却水の温度と同等レベルに管理することができる。   At that time, the film thickness sensor 5 using the crystal resonator 11 is arranged in the vacuum chamber 1, the housing 13 holding the crystal resonator 11 is held by the holder 20, and the holder 20 is cooled with cooling water. The film thickness sensor 5 measures the film thickness of the organic film. As a result, the crystal unit 11 is cooled by heat conduction between the housing 13 and the holder 20 serving as the main body of the sensor head. That is, the crystal unit 11 held in the housing 13 is cooled by the holder 20 through the housing 13. For this reason, the temperature of the crystal unit 11 can be managed to the same level as the temperature of the cooling water.

ただし、冷却水の温度は予め設定された許容範囲で変動する。その理由は、冷却水の温度を図示しない温度調整手段で一定の水温となるように調整しても、厳密には水温の変化をゼロに抑えることはできず、予め設定された範囲内で水温を管理(制御)することになるためである。そうした場合、従来のように水晶振動子を保持するハウジングを直に冷却水で冷却すると、冷却水で許容される温度変化がそのまま水晶振動子の温度変化となって現れやすくなる。このため、冷却水の温度変化に同期して膜厚センサの測定値が変動してしまう。   However, the temperature of the cooling water varies within a preset allowable range. The reason for this is that even if the temperature of the cooling water is adjusted to a constant water temperature by a temperature adjusting means (not shown), strictly speaking, the change in the water temperature cannot be suppressed to zero. This is for managing (controlling). In such a case, if the housing holding the crystal unit is directly cooled with cooling water as in the prior art, the temperature change allowed by the cooling water tends to appear as the temperature change of the crystal unit. For this reason, the measured value of the film thickness sensor fluctuates in synchronization with the temperature change of the cooling water.

これに対して、本発明の実施形態で採用した膜厚センサ5では、ハウジング13を保持するホルダ20を冷却水で冷却するため、冷却水の温度が変化しても、その水温の熱的な影響がホルダ20全体に広がって、ハウジング13や水晶振動子11に伝わるまでに時間がかかる。このため、ハウジングを直に冷却水で冷却する場合に比較して、冷却水の温度変化に対する水晶振動子11の温度変化の感度が低く(鈍く)なる。また、ホルダ20の熱容量を大きく確保すると、冷却水の温度が変化しても、ホルダ20の温度が冷却水の温度になるまでに時間がかかる。このため、ホルダ20の温度変化を小さく抑えることができる。したがって、冷却水の温度が許容範囲内で変化しても、その水温変化が水晶振動子11の温度変化として現れにくくなる。その結果、ハウジングを冷却水で直に冷却する場合に比較して、水晶振動子11の温度変化を小さく抑えることができる。   On the other hand, in the film thickness sensor 5 employed in the embodiment of the present invention, the holder 20 that holds the housing 13 is cooled by the cooling water. It takes time until the influence spreads over the entire holder 20 and is transmitted to the housing 13 and the crystal unit 11. For this reason, compared with the case where the housing is directly cooled with cooling water, the sensitivity of the temperature change of the crystal unit 11 to the temperature change of the cooling water is low (dull). Further, if a large heat capacity of the holder 20 is secured, it takes time for the temperature of the holder 20 to reach the temperature of the cooling water even if the temperature of the cooling water changes. For this reason, the temperature change of the holder 20 can be suppressed small. Therefore, even if the temperature of the cooling water changes within an allowable range, the change in the water temperature is less likely to appear as a temperature change in the crystal unit 11. As a result, the temperature change of the crystal unit 11 can be reduced compared to the case where the housing is directly cooled by the cooling water.

また、ハウジング13とホルダ20の間に振動吸収部材23を挿入し、この振動吸収部材23によって、ハウジング13とホルダ20を熱的に結合した状態で、ホルダ20からハウジング13への振動伝達を遮断し得る構成になっている。このため、冷却水の水流等による水晶振動子11の共振異常を有効に防止することができる。   Further, a vibration absorbing member 23 is inserted between the housing 13 and the holder 20, and vibration transmission from the holder 20 to the housing 13 is cut off by the vibration absorbing member 23 in a state where the housing 13 and the holder 20 are thermally coupled. It is a possible configuration. For this reason, it is possible to effectively prevent the resonance abnormality of the crystal unit 11 due to the flow of cooling water or the like.

<実施例>
本発明の実施例として、以下の成膜条件で有機膜の蒸着を行ない、冷却水の温度変化と膜厚センサの測定値の関係を調べてみた。
(成膜条件)
冷却水の温度管理:20℃±0.1℃
設定膜厚レート:0.02Å/秒
膜材料(有機材料):下記構造式に示すC545T(10 (2-Benzothiazolyl) - 2,3,6,7-tetrahydro-1,1,7,7、- tetramethyl l-1H、5H、11H- [1]benzopyrano [6,7,8-ij] quinolizin-11-one)
<Example>
As an example of the present invention, an organic film was deposited under the following film formation conditions, and the relationship between the temperature change of the cooling water and the measured value of the film thickness sensor was examined.
(Deposition conditions)
Cooling water temperature control: 20 ℃ ± 0.1 ℃
Set film thickness rate: 0.02 mm / sec Film material (organic material): C545T (10 (2-Benzothiazolyl)-2,3,6,7-tetrahydro-1,1,7,7,- tetramethyl l-1H, 5H, 11H- [1] benzopyrano [6,7,8-ij] quinolizin-11-one)

Figure 2008276998
Figure 2008276998

図4は水晶振動子の冷却に用いた冷却水の温度変化を示すもので、縦軸が水温、横軸が時間を表している。図から分かるように水晶振動子の冷却水温度は上記温度管理条件にしたがって20℃±0.1℃で制御されている。   FIG. 4 shows the temperature change of the cooling water used for cooling the crystal unit, where the vertical axis represents the water temperature and the horizontal axis represents the time. As can be seen from the figure, the cooling water temperature of the crystal resonator is controlled at 20 ° C. ± 0.1 ° C. in accordance with the temperature control condition.

図5(A)は従来の膜厚センサを用いて膜厚制御した場合の膜厚レートの変動を示すもので、縦軸が膜厚レート、横軸が時間を表している。図5(B)は本発明の膜厚センサを用いて膜厚制御した場合の膜厚レートの変動を示すもので、縦軸が膜厚レート、横軸が時間を表している。   FIG. 5A shows the fluctuation of the film thickness rate when the film thickness is controlled using a conventional film thickness sensor. The vertical axis represents the film thickness rate and the horizontal axis represents the time. FIG. 5B shows the fluctuation of the film thickness rate when the film thickness is controlled using the film thickness sensor of the present invention, where the vertical axis represents the film thickness rate and the horizontal axis represents the time.

図5(A),(B)を比較して分かるように、従来の膜厚センサを用いた場合は、冷却水の温度変化に同期して膜厚センサの測定値が設定レートを中心に大きく変動(上下動)し、その変動幅はおおむね0.03Å強となっている。これに対して、本発明の膜厚センサを用いた場合は、従来に比較して膜厚センサの測定値の変動が小さく抑えられ、その変動幅はおおむね0.01Å弱となっている。この結果からも、本発明の膜厚センサを用いて膜厚のレート制御を行なうことにより、高い精度で膜厚を制御できることが分かる。   As can be seen by comparing FIGS. 5A and 5B, when the conventional film thickness sensor is used, the measured value of the film thickness sensor increases largely around the set rate in synchronization with the temperature change of the cooling water. It fluctuates (moves up and down), and the fluctuation range is roughly over 0.03 mm. On the other hand, when the film thickness sensor of the present invention is used, the fluctuation of the measurement value of the film thickness sensor is suppressed to be small compared to the conventional one, and the fluctuation width is generally less than 0.01 mm. This result also shows that the film thickness can be controlled with high accuracy by performing the film thickness rate control using the film thickness sensor of the present invention.

特に、本発明の薄膜形成装置を有機EL表示装置の製造装置として用いる場合は、ホスト/ゲスト発光型の発光層を構成する有機材料のなかに、ゲスト材料の添加濃度が1%以下で最大の発光強度を示す材料がある。このため、例えば発光層の膜厚が30nmで、ゲスト材料の添加濃度が1%であると仮定すると、発光層の成膜に際してはゲスト材料を0.3nmで蒸着する必要がある。こうした蒸着を高精度に実施するにあたっては、極めて低いレートで精度良く成膜する必要があるため、本発明の膜厚センサを備える薄膜形成装置を用いて発光層(有機層)を形成することが非常に有効になる。   In particular, when the thin film forming apparatus of the present invention is used as an apparatus for manufacturing an organic EL display device, the maximum concentration of the guest material is 1% or less among the organic materials constituting the host / guest light emitting layer. There are materials that exhibit luminescence intensity. For this reason, for example, when it is assumed that the thickness of the light emitting layer is 30 nm and the additive concentration of the guest material is 1%, it is necessary to deposit the guest material at 0.3 nm when forming the light emitting layer. In order to carry out such vapor deposition with high accuracy, it is necessary to form a film with high accuracy at a very low rate. Therefore, it is possible to form a light emitting layer (organic layer) using a thin film forming apparatus equipped with the film thickness sensor of the present invention. It becomes very effective.

さらに、より高精度な膜厚制御を実現するために、例えば図6に示すような装置構成を採用することも可能である。図6においては、膜厚センサ5からの膜厚情報が膜厚モニタ部36に取り込まれるようになっている。膜厚センサ5によって得られる膜厚情報は、水晶振動子11の共振周波数を示す周波数信号となる。このため、膜厚モニタ部36は、膜厚センサ5から取り込んだ膜厚情報(周波数信号)を、水晶振動子11の共振周波数の変化量に基づく膜厚測定信号に変換して膜厚制御装置37に入力する。   Furthermore, in order to realize more accurate film thickness control, for example, an apparatus configuration as shown in FIG. 6 can be adopted. In FIG. 6, the film thickness information from the film thickness sensor 5 is taken into the film thickness monitor unit 36. The film thickness information obtained by the film thickness sensor 5 is a frequency signal indicating the resonance frequency of the crystal unit 11. For this reason, the film thickness monitor unit 36 converts the film thickness information (frequency signal) acquired from the film thickness sensor 5 into a film thickness measurement signal based on the amount of change in the resonance frequency of the quartz crystal resonator 11. 37.

膜厚制御装置37に対しては、膜厚モニタ部36からの膜厚測定信号とともに、上記熱電対22を用いて測定した温度情報が取り込まれるようになっている。上記膜厚センサ5においては、熱電対22をホルダ22内に設け、このホルダ22を用いて水晶振動子11の冷却を行なう構成となっている。このため、熱電対22が測定する温度は水晶振動子11の温度とほぼ比例関係になる。   The film thickness control device 37 receives temperature information measured using the thermocouple 22 together with a film thickness measurement signal from the film thickness monitor unit 36. In the film thickness sensor 5, the thermocouple 22 is provided in the holder 22, and the crystal resonator 11 is cooled using the holder 22. For this reason, the temperature measured by the thermocouple 22 is substantially proportional to the temperature of the crystal unit 11.

そこで膜厚制御装置37では、熱電対22で測定した温度が、予め設定された目標温度からどの程度変化しているかを「温度変化ΔT」として求めるとともに、膜密度等の蒸着材料ごとに管理された係数Kに温度変化ΔTを乗算し、この乗算値を水晶振動子11の温度変化による疑似膜厚として求める。そして、膜厚センサ5を用いて測定した膜厚測定値から上記疑似膜厚を減算し、この減算値を「真の膜厚」として認識する。これにより、水晶振動子11の温度変化に伴う膜厚測定値の誤差が補正される。   Therefore, the film thickness control device 37 obtains how much the temperature measured by the thermocouple 22 has changed from a preset target temperature as “temperature change ΔT” and manages it for each deposition material such as film density. The coefficient K is multiplied by the temperature change ΔT, and the multiplied value is obtained as a pseudo film thickness due to the temperature change of the crystal unit 11. Then, the pseudo film thickness is subtracted from the film thickness measurement value measured using the film thickness sensor 5, and the subtraction value is recognized as “true film thickness”. Thereby, the error of the film thickness measurement value accompanying the temperature change of the crystal unit 11 is corrected.

こうして「真の膜厚」を求めたら、膜厚制御装置37は、予め管理端末38から与えられた膜厚制御条件に合うように、トランス(蒸着源のヒータ電源)39を駆動することにより、被処理基板3に成膜される膜厚をPID制御等で制御する。これにより、水晶振動子11の温度変化に伴う膜厚測定値の誤差を補正し、この補正値に基づいて蒸着源2の加熱条件(ヒータ出力等)を制御することにより、高い精度で膜厚制御を行なうことが可能となる。   After obtaining the “true film thickness” in this way, the film thickness control device 37 drives the transformer (heater power source of the vapor deposition source) 39 so as to meet the film thickness control conditions given in advance from the management terminal 38. The film thickness formed on the substrate 3 is controlled by PID control or the like. Thereby, the error of the film thickness measurement value accompanying the temperature change of the crystal unit 11 is corrected, and the film thickness is highly accurately controlled by controlling the heating condition (heater output etc.) of the vapor deposition source 2 based on the correction value. Control can be performed.

なお、上記実施形態においては、(ホルダ20の温度)=(水晶振動子11の温度)と見なして、ホルダ20の温度を熱電対22で測定しているが、これに限らず、例えば、レーザー温度計などの非接触式温度計を用いて、水晶振動子11の振動子面の温度を直接測定したり、ハウジング13の背中面(電極端子17側の面)に開口を形成し、この開口を通してハウジング13内の温度を測定したりしてもよい。かかる構成を採用した場合は、より高い精度で追従性よく水晶振動子11の温度を測定することができるため、水晶振動子11の温度変化による膜厚測定の補正精度を向上させることが可能となる。   In the above embodiment, the temperature of the holder 20 is measured by the thermocouple 22 on the assumption that (the temperature of the holder 20) = (the temperature of the crystal unit 11). Using a non-contact type thermometer such as a thermometer, the temperature of the crystal surface of the crystal unit 11 is directly measured, or an opening is formed on the back surface (surface on the electrode terminal 17 side) of the housing 13. Or the temperature in the housing 13 may be measured. When such a configuration is adopted, the temperature of the crystal unit 11 can be measured with higher accuracy and better followability, and therefore it is possible to improve the correction accuracy of the film thickness measurement due to the temperature change of the crystal unit 11. Become.

また、上記実施形態においては、膜厚センサ5による膜厚測定値に基づいて蒸着源2の加熱条件を制御しているが、例えば、蒸着源2の温度を測定する温度センサ(不図示)を設け、ある成膜期間では温度センサの測定結果に基づいて蒸着源2の加熱条件を制御し、別の成膜期間では膜厚センサ5の測定結果に基づいて蒸着源2の加熱条件を制御するものとしてもよい。また、膜厚センサ5と温度センサの両方を併用して蒸着源2の加熱条件を制御してもよい。   Moreover, in the said embodiment, although the heating conditions of the vapor deposition source 2 are controlled based on the film thickness measurement value by the film thickness sensor 5, the temperature sensor (not shown) which measures the temperature of the vapor deposition source 2, for example is used. The heating condition of the vapor deposition source 2 is controlled based on the measurement result of the temperature sensor in a certain film formation period, and the heating condition of the vapor deposition source 2 is controlled based on the measurement result of the film thickness sensor 5 in another film formation period. It may be a thing. Moreover, you may control the heating conditions of the vapor deposition source 2 using both the film thickness sensor 5 and a temperature sensor together.

本発明の実施形態に係る薄膜形成装置の構成例を示す概略図である。It is the schematic which shows the structural example of the thin film forming apparatus which concerns on embodiment of this invention. 本発明の実施形態に係る膜厚センサの構成例を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the structural example of the film thickness sensor which concerns on embodiment of this invention. 本発明で製造対象とする有機EL表示装置の構成例を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the structural example of the organic electroluminescent display apparatus made into manufacture object by this invention. 水晶振動子の冷却に用いた冷却水の温度変化を示す図である。It is a figure which shows the temperature change of the cooling water used for cooling of a crystal oscillator. 膜厚センサを用いて膜厚制御した場合の膜厚レートの変動を示す図である。It is a figure which shows the fluctuation | variation of the film thickness rate at the time of controlling film thickness using a film thickness sensor. 本発明の実施形態に係る他の装置構成を示す概略図である。It is the schematic which shows the other apparatus structure which concerns on embodiment of this invention. 従来の薄膜形成装置の構成例を示す概略図である。It is the schematic which shows the structural example of the conventional thin film formation apparatus. 従来の膜厚センサの構成例を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the structural example of the conventional film thickness sensor.

符号の説明Explanation of symbols

1…真空槽、2…蒸着源、3…被処理基板、5…膜厚センサ、11…水晶振動子、13…ハウジング、20…ホルダ、25…素子基板、28…正孔注入層、29…正孔輸送層、30…発光層、31…電子輸送層、34…表示装置   DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Vacuum chamber, 2 ... Deposition source, 3 ... Substrate to be processed, 5 ... Film thickness sensor, 11 ... Crystal oscillator, 13 ... Housing, 20 ... Holder, 25 ... Element substrate, 28 ... Hole injection layer, 29 ... Hole transport layer, 30 ... light emitting layer, 31 ... electron transport layer, 34 ... display device

Claims (6)

膜厚測定用の水晶振動子と、
前記水晶振動子を保持するハウジングと、
前記ハウジングを保持するとともに、前記ハウジングを介して前記水晶振動子を冷却する水冷式のホルダと
を備えることを特徴とする膜厚センサ。
A crystal unit for film thickness measurement;
A housing for holding the crystal unit;
A film thickness sensor comprising: a water-cooled holder that holds the housing and cools the crystal unit through the housing.
前記ハウジングと前記ホルダとの間に、熱伝導性を有する振動吸収部材を挿入してなる
ことを特徴とする請求項1記載の膜厚センサ。
The film thickness sensor according to claim 1, wherein a vibration absorbing member having thermal conductivity is inserted between the housing and the holder.
前記振動吸収部材がカーボンシートからなる
ことを特徴とする請求項2記載の膜厚センサ。
The film thickness sensor according to claim 2, wherein the vibration absorbing member is made of a carbon sheet.
被処理基板に蒸着される膜材料を蒸発させる蒸着源と、
前記蒸着源からの前記膜材料の蒸発によって前記被処理基板に蒸着される薄膜の膜厚を測定するための膜厚センサとを備え、
前記膜厚センサは、膜厚測定用の水晶振動子と、前記水晶振動子を保持するハウジングと、前記ハウジングを保持するとともに、前記ハウジングを介して前記水晶振動子を冷却する水冷式のホルダとを備える
ことを特徴とする薄膜形成装置。
A deposition source for evaporating the film material deposited on the substrate to be treated;
A film thickness sensor for measuring a film thickness of a thin film deposited on the substrate to be processed by evaporation of the film material from the deposition source;
The film thickness sensor includes: a crystal resonator for measuring a film thickness; a housing that holds the crystal resonator; a water-cooled holder that holds the housing and cools the crystal resonator through the housing; A thin film forming apparatus comprising:
有機電界発光素子の素子基板に蒸着させる有機材料を蒸発させる蒸着源と、
前記蒸着源からの前記有機材料の蒸発によって前記素子基板に蒸着される有機膜の膜厚を測定するための膜厚センサとを備え、
前記膜厚センサは、膜厚測定用の水晶振動子と、前記水晶振動子を保持するハウジングと、前記ハウジングを保持するとともに、前記ハウジングを介して前記水晶振動子を冷却する水冷式のホルダとを備える
ことを特徴とする有機EL表示装置の製造装置。
A deposition source for evaporating an organic material to be deposited on the element substrate of the organic electroluminescent element;
A film thickness sensor for measuring a film thickness of an organic film deposited on the element substrate by evaporation of the organic material from the deposition source;
The film thickness sensor includes: a crystal resonator for measuring a film thickness; a housing that holds the crystal resonator; a water-cooled holder that holds the housing and cools the crystal resonator through the housing; An apparatus for manufacturing an organic EL display device, comprising:
真空槽内で蒸着源から蒸発させた有機材料を素子基板に蒸着させて有機層を形成する工程を有する有機EL表示装置の製造方法において、
前記真空槽内に水晶振動子を用いた膜厚センサを配置するとともに、前記水晶振動子を保持するハウジングをホルダで保持し、前記ホルダを冷却水で冷却しながら前記膜厚センサで前記有機膜の膜厚を測定する
ことを特徴とする有機EL表示装置の製造方法。
In a method for manufacturing an organic EL display device, the method includes the step of depositing an organic material evaporated from a deposition source in a vacuum chamber on an element substrate to form an organic layer.
A film thickness sensor using a crystal resonator is disposed in the vacuum chamber, a housing for holding the crystal resonator is held by a holder, and the organic film is detected by the film thickness sensor while cooling the holder with cooling water. A method for producing an organic EL display device, comprising: measuring a film thickness of the organic EL display device.
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