特許 6641649 水晶振動子の寿命判定方法、膜厚測定装置、成膜方法、成膜装置、及び電子デバイス製造方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6641649

(24)【登録日】2020年1月8日

(45)【発行日】2020年2月5日

(54)【発明の名称】水晶振動子の寿命判定方法、膜厚測定装置、成膜方法、成膜装置、及び電子デバイス製造方法

(51)【国際特許分類】

   C23C 14/52 20060101AFI20200127BHJP

   C23C 14/24 20060101ALI20200127BHJP

   H05B 33/10 20060101ALI20200127BHJP

   H01L 51/50 20060101ALI20200127BHJP

【ＦＩ】

   C23C14/52

   C23C14/24 U

   H05B33/10

   H05B33/14 A

【請求項の数】12

【全頁数】13

(21)【出願番号】特願2018-179286(P2018-179286)

(22)【出願日】2018年9月25日

(65)【公開番号】特開2019-65391(P2019-65391A)

(43)【公開日】2019年4月25日

【審査請求日】2018年10月26日

(31)【優先権主張番号】10-2017-0127534

(32)【優先日】2017年9月29日

(33)【優先権主張国】KR

(73)【特許権者】

【識別番号】591065413

【氏名又は名称】キヤノントッキ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100131392

【弁理士】

【氏名又は名称】丹羽 武司

(74)【代理人】

【識別番号】100125357

【弁理士】

【氏名又は名称】中村 剛

(74)【代理人】

【識別番号】100131532

【弁理士】

【氏名又は名称】坂井 浩一郎

(74)【代理人】

【識別番号】100155871

【弁理士】

【氏名又は名称】森廣 亮太

(74)【代理人】

【識別番号】100100549

【弁理士】

【氏名又は名称】川口 嘉之

(72)【発明者】

【氏名】小林 康信

【審査官】 村岡 一磨

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１６−１５３７５７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１５−２１９０５３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１４−０６２３１０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許出願公開第２０１６／０２１６０９９（ＵＳ，Ａ１）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｃ２３Ｃ １４／００−１４／５８

Ｈ０１Ｌ ５１／５０

Ｈ０５Ｂ ３３／１０

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

水晶振動子の寿命判定方法であって、
水晶振動子の等価直列抵抗値を測定する測定段階と、
測定された前記等価直列抵抗値と直前のサンプリング周期で測定された等価直列抵抗値とより等価直列抵抗値の変動値を算出する算出段階と、
水晶振動子の等価直列抵抗値の前記変動値を所定の閾値と比較する比較段階と、
等価直列抵抗値の前記変動値が前記所定の閾値を超える回数に基づいて前記水晶振動子の寿命を判定する判定段階と
を含む水晶振動子の寿命判定方法。

【請求項2】

前記判定段階では、等価直列抵抗値の前記変動値が前記所定の閾値を超える前記回数が１以上の所定の回数を超える場合に、前記水晶振動子が寿命に達したと判定する請求項１に記載の水晶振動子の寿命判定方法。

【請求項3】

前記所定の回数は１である請求項２に記載の水晶振動子の寿命判定方法。

【請求項4】

成膜装置内の基板に蒸着される蒸着材料の膜厚及び成膜レートを測定する膜厚測定装置であって、
水晶板及び前記水晶板の両表面に形成された電極膜を含む水晶振動子を有する膜厚モニタと、
前記水晶振動子の共振周波数の変動値に基づいて基板に蒸着された蒸着材料の膜厚及び成膜レートを算出する膜厚算出ユニットと、
を含み、
前記膜厚算出ユニットは、前記膜厚モニタの前記水晶振動子の等価直列抵抗値の変動値が所定の閾値を超える回数に基づいて、前記水晶振動子の寿命を判定する、膜厚測定装置。

【請求項5】

前記膜厚算出ユニットは、前記水晶振動子の等価直列抵抗値の前記変動値が前記所定の閾値を超える前記回数が１以上の所定の回数を超える場合に、前記水晶振動子が寿命に達したと判定する請求項４に記載の膜厚測定装置。

【請求項6】

前記所定の回数は１である請求項５に記載の膜厚測定装置。

【請求項7】

前記膜厚モニタは複数の水晶振動子を含み、前記膜厚算出ユニットが使用中の水晶振動子が寿命に達したと判定した場合、当該水晶振動子を前記膜厚モニタの他の水晶振動子に切り替える請求項４〜６のいずれか一項に記載の膜厚測定装置。

【請求項8】

成膜装置において基板に蒸着材料を成膜する成膜方法であって、
基板を前記成膜装置の真空チャンバー内へ搬入する搬入段階と、
蒸着材料が収納されている蒸着源を加熱して蒸発された蒸着材料を、マスクを介して基板に成膜させる成膜段階と、
基板に蒸着された膜厚が所定の厚さに到逹したら、基板を真空チャンバーから搬出する搬出段階と
を含み、
前記成膜段階は、水晶振動子を用いて基板に蒸着された蒸着材料の膜厚及び成膜レートを測定する測定段階と、前記水晶振動子の寿命を前記水晶振動子の等価直列抵抗値の変動値が所定の閾値を超える回数に基づいて判定する判定段階とを含む成膜方法。

【請求項9】

前記判定段階において、等価直列抵抗値の前記変動値が前記所定の閾値を超える前記回数が１以上の所定の回数を超える場合に、前記水晶振動子が寿命に達したと判定する請求項８に記載の成膜方法。

【請求項10】

前記所定の回数は１である請求項９に記載の成膜方法。

【請求項11】

基板に蒸着材料を蒸着するための成膜装置であって、
基板を保持する基板保持ユニットと、
蒸着材料を収納するるつぼを含み、前記るつぼを加熱して蒸着材料を蒸発させる蒸着源と、
基板に蒸着された蒸着材料の膜厚及び成膜レートを測定する請求項４〜７のいずれか一項に記載の膜厚測定装置と
を含む成膜装置。

【請求項12】

有機ＥＬ表示装置の製造方法であって、
請求項８〜１０のいずれか一項に記載の成膜方法を用いて有機ＥＬ表示装置を製造する方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は基板に蒸着された蒸着材料の膜厚及び成膜レートを測定するための膜厚測定装置で使われる水晶振動子の寿命判定方法に関するものである。

【背景技術】

【0002】

最近、フラットパネル表示装置として有機ＥＬ表示装置が脚光を浴びている。有機ＥＬ表示装置は自発光ディスプレイであり、応答速度、視野角、薄型化などの特性が液晶パネルディスプレイより優れており、モニタ、テレビ、スマートフォンに代表される各種携帯端末などにおいて既存の液晶パネルディスプレイに取って代わる存在として急成長している。また、自動車用ディスプレイ等にも、その応用分野を広げている。

【0003】

有機ＥＬ表示装置の素子は２つの向かい合う電極（カソード電極、アノード電極）の間に発光を起こす有機物層が形成された基本構造を持つ。有機ＥＬディスプレイ素子の有機物層と電極金属層は、成膜装置の真空チャンバー内において、蒸着材料が収納された蒸着源を加熱して、画素パターンが形成されたマスクを介して基板に蒸着材料を蒸着させることで製造される。

【0004】

特に、成膜装置では基板に蒸着された有機蒸着材料または金属性蒸着材料の膜厚及び成膜レートを測定及び制御するために、水晶振動子モニタを使う。水晶振動子モニタは、水晶振動子の共振周波数と、水晶振動子の電極上に堆積される蒸着材料の厚さとの関係を利用して共振周波数の変動値から蒸着材料の膜厚及び成膜レートを算出するために使われる。

【0005】

ところが、水晶振動子に蒸着材料が堆積するにつれて、共振周波数が下がり始め、ある程度以上の厚さで蒸着材料が堆積すると、水晶振動子の共振振動が不安定になったり、水晶振動子のインピーダンス値が上昇して水晶振動子の振動エネルギーが失われることで水晶振動子が共振振動を維持できなくなったりする現象が発生する。このような状態になってしまうと、これ以上共振周波数の変動値から膜厚を測定するのが不可能となるため、このような現象が発生した場合は、水晶振動子は寿命が尽きたと判定して、水晶振動子を切り替える。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

従来技術では水晶振動子の寿命判定において、水晶振動子の共振周波数値またはインピーダンス値の閾値をあらかじめ決めておいて、水晶振動子の共振周波数値やインピーダンス値が当該の閾値を下回るか超えれば、水晶振動子は寿命が尽きたと判断していたが、共振周波数値またはインピーダンス値がノイズなどに起因して急に変化する場合、水晶振動子が寿命に達したものと判断してしまう問題があった。また、当該閾値を誤って設定した場合には、まだ使用可能な水晶振動子を寿命に達したものと判定して切り替えてしまったり、すでに寿命に達した水晶振動子を使い続けて膜厚または成膜レートの測定が不正確になる問題があった。

【0007】

本発明は、水晶振動子の寿命をより正確に判定することができる水晶振動子の寿命判定方法、膜厚測定装置、成膜方法、成膜装置及び電子デバイス製造方法を提供することを主な目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0008】

本発明の一態様による水晶振動子の寿命判定方法は、水晶振動子の等価直列抵抗値を測定する測定段階と、測定された前記等価直列抵抗値と直前のサンプリング周期で測定された等価直列抵抗値とより等価直列抵抗値の変動値を算出する算出段階と、水晶振動子の等価直列抵抗値の前記変動値を所定の閾値と比較する比較段階と、等価直列抵抗値の前記変動値が前記所定の閾値を超える回数に基づいて前記水晶振動子の寿命を判定する判定段階とを含む。

【0009】

本発明の他の一態様による膜厚測定装置は、水晶板及び前記水晶板の両表面に形成された電極膜を含む水晶振動子を有する膜厚モニタと、前記水晶振動子の共振周波数の変動値に基づいて基板に蒸着された蒸着材料の膜厚及び成膜レートを算出する膜厚算出ユニットとを含み、前記膜厚算出ユニットは前記膜厚モニタの前記水晶振動子の等価直列抵抗値の変動値が所定の閾値を超える回数に基づいて前記水晶振動子の寿命を判定する。

【0010】

本発明の他の一態様による成膜方法は、基板を成膜装置の真空チャンバー内へ搬入する搬入段階と、蒸着材料が収納されている蒸着源を加熱して蒸発された蒸着材料を、マスクを介して基板に成膜させる成膜段階と、基板に蒸着された膜厚が所定の厚さに到逹したら、基板を真空チャンバーから搬出する搬出段階とを含み、前記成膜段階は、水晶振動子を用いて基板に蒸着された蒸着材料の膜厚及び成膜レートを測定する測定段階と、前記水晶振動子の寿命を前記水晶振動子の等価直列抵抗値の変動値が所定の閾値を超える回数に基づいて判定する判定段階とを含む。

【0011】

本発明の他の一態様による成膜装置は、基板を保持する基板保持ユニットと、蒸着材料を収納するるつぼを含み、前記るつぼを加熱して蒸着材料を蒸発させる蒸着源と、基板に蒸着された蒸着材料の膜厚及び成膜レートを測定する本発明の他の一態様による膜厚測定装置とを含む。

【0012】

本発明の他の一態様による有機ＥＬ表示装置の製造方法は、本発明の他の一態様による成膜方法を用いて有機ＥＬ表示装置を製造する。

【発明の効果】

【0013】

本発明によれば、水晶振動子の寿命を水晶振動子のインピーダンス値自体を閾値と比べて判定するのではなく、水晶振動子のインピーダンス値の変動値を閾値と比べて判定することで、水晶振動子の寿命をより正確に測定することができるようになる。特に、インピーダンスの変動値が所定の閾値を超えた回数に基づいて判定することで、ノイズなどによってインピーダンスの変動値が一時的に大きくなってもより正確に寿命を判定することができるようになる。これによって、寿命に達していない水晶振動子を切り替えて生産費用が増加したり、寿命に達した水晶振動子を使い続けて膜厚及び成膜レートの測定が不正確になったりする問題を低減することができる。

【図面の簡単な説明】

【0014】

【図1】図１は、有機ＥＬ表示装置の製造ラインの一部の模式図である。

【図2】図２は、本発明の実施例による成膜装置の模式図である。

【図3】図３は、本発明の実施例による膜厚モニタ及びそれに用いられる水晶振動子の模式図である。

【図4】図４は、本発明の実施例における水晶振動子のインピーダンスの時間による変化を示すグラフである。

【図5】図５は、有機ＥＬ表示装置の構造を示す模式図である。

【発明を実施するための形態】

【0015】

以下、図面を参照しつつ本発明の好適な実施形態及び実施例を説明する。ただし、以下の実施形態及び実施例は本発明の好ましい構成を例示的に示すものにすぎず、本発明の範囲はそれらの構成に限定されない。また、以下の説明における、装置のハードウェア構成及びソフトウェア構成、処理フロー、製造条件、寸法、材質、形状などは、特に特定的な記載がないかぎりは、本発明の範囲をそれらのみに限定する趣旨のものではない。

【0016】

本発明は、水晶振動子の寿命判定方法、これを用いる成膜方法、膜厚測定装置、これを含んだ成膜装置、及び電子デバイス製造方法に関するもので、特に、成膜装置内で基板に蒸着される蒸着材料の膜厚及び成膜レートを測定するための水晶振動子の寿命をより正確に判定するためのものである。

【0017】

本発明は、フラットな基板の表面に真空蒸着によってパターンの薄膜（材料層）を形成する装置に好適に適用することができる。基板の材料では硝子、樹脂、金属などの任意の材料を選択することができる。また、蒸着材料としても有機材料、金属性材料（金属、金属酸化物など）などの任意の材料を選択することができる。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表示装置、薄膜太陽電池）、光学部材などの製造装置に適用可能である。その中でも、有機ＥＬ表示装置の製造装置は、蒸着材料を蒸発させて有機ＥＬ表示素子を形成するものであり、本発明の好ましい適用例の一つである。

【0018】

＜電子デバイスの製造ライン＞
図１は、電子デバイスの製造ラインの構成の一部を模式的に示す上視図である。図１の製造ラインは、例えば、スマートフォン用の有機ＥＬ表示装置の表示パネルの製造に用いられる。スマートフォン用の表示パネルの場合、例えば約１８００ｍｍ×約１５００ｍｍのサイズの基板に有機ＥＬの成膜を行った後、該基板をダイシングして複数の小サイズのパネルが作製される。

【0019】

電子デバイスの製造ラインは、一般に、図１に示すように、複数の成膜室１１、１２と、搬送室１３とを有する。搬送室１３内には、基板１０を保持し搬送する搬送ロボット１４が設けられている。搬送ロボット１４は、例えば、多関節アームに、基板を保持するロボットハンドが取り付けられた構造をもつロボットであり、各成膜室への基板１０の搬入／搬出を行う。

【0020】

各成膜室１１、１２にはそれぞれ成膜装置（蒸着装置とも呼ぶ）が設けられている。搬送ロボット１４との基板１０の受け渡し、基板１０とマスクの相対位置の調整（アライメント）、マスク上への基板１０の固定、成膜（蒸着）などの一連の成膜プロセスは、成膜装置によって自動で行われる。
以下、成膜室の成膜装置の構成に対して説明する。

【0021】

＜成膜装置＞
図２は成膜装置２の構成を概略的に示した断面図である。

【0022】

成膜装置２は成膜工程が行われる空間を定義する真空チャンバー２０を具備する。真空チャンバー２０の内部は真空雰囲気或いは窒素ガスなどの不活性ガス雰囲気で維持される。

【0023】

真空チャンバー２０内部の上部には、搬送室１３の搬送ロボット１４から受取った基板１０を保持する基板保持ユニット２１が設置され、真空チャンバー２０内部の下部には、基板保持ユニット２１と対向する位置に蒸着材料が収納される蒸着源２２が設置される。基板保持ユニット２１は基板ホルダとも呼ぶ。図２には図示しなかったが、基板保持ユニット２１の下には、フレーム状のマスク台が設置されて、マスク台の上には、基板１０上
に形成される薄膜パターンに対応する開口パターンを持つマスクが置かれる。

【0024】

成膜時には、基板保持ユニット２１によって保有支持された基板１０がマスクの上に置かれて、蒸着源２２から蒸発された蒸着材料がマスクを介して基板１０に蒸着される。

【0025】

蒸着源２２は、基板に成膜される蒸着材料が収納されるるつぼ（未図示）、るつぼを加熱するためのヒータ（未図示）、蒸着源からの蒸発レートが一定になるまで蒸着材料が基板に飛散することを防ぐシャッタ２３を含む。蒸着源２２は、点（ｐｏｉｎｔ）蒸着源、線形（ｌｉｎｅａｒ）蒸着源、リボルバ式の蒸着源など、用途によって多様な構成を持つことができる。

【0026】

本発明の実施例に係る成膜装置は、共振周波数を測定するのに使われる膜厚モニタ２４及び膜厚モニタ２４からの測定結果を受信して基板上の膜厚ないし成膜レートを算出する膜厚算出ユニット２５を含む。本発明の実施例に係る膜厚測定装置は、膜厚モニタ２４及び膜厚算出ユニット２５を含んで構成される。

【0027】

膜厚モニタ２４は、蒸着源２２から噴射される蒸着材料が基板１０に到逹して薄膜を形成することを邪魔しない位置に設置される。膜厚モニタ２４は、後述する水晶振動子３０を含み、膜厚算出ユニット２５は、水晶振動子３０に蒸着源２２からの蒸着材料が堆積されることによる水晶振動子３０の共振周波数の変化に基づいて、基板上に蒸着された蒸着材料の膜厚及び成膜レートを間接的に算出する。

【0028】

本発明の実施例に係る膜厚測定装置は、後述するように、膜厚モニタ２４に使われる水晶振動子の寿命を、水晶振動子のインピーダンス値（等価直列抵抗値）の変動値が所定の閾値を超える回数に基づいて判定する。

【0029】

加熱制御部２６は、膜厚算出ユニット２５によって算出された成膜レートに基づいて蒸着源２２のヒータに加えられる電力を制御することで蒸着源２２からの蒸着材料の蒸発レートをフィードバック制御する。

【0030】

基板に蒸着された蒸着材料の膜厚が所定の厚さに到逹すれば、搬送ロボット１４が基板を真空チャンバー２０から搬送室１３に搬出する。

【0031】

＜膜厚測定装置＞
本発明の実施例に係る膜厚測定装置の膜厚モニタ２４には水晶振動子３０が設置される。図３（ａ）は水晶振動子３０の概略的断面図である。

【0032】

水晶振動子３０は、一定の結晶方向で切断された水晶板３１の表面及び裏面に電極膜３２、３３を形成した構造を持つ。

【0033】

水晶振動子３０に用いられる水晶板３１には、比較的温度特性に優れたＡＴ−カット（ＡＴ−ｃｕｔ）型の水晶を使うのが望ましい。図３（ａ）に示したように、水晶板３１の表面または裏面を凸状の曲面にすることができ、好ましくは蒸着材料が堆積される電極膜３２側の表面ではなく電極膜３３側の裏面を曲面にして、蒸着材料が堆積される電極膜３２側の表面を平面にすることで水晶振動子３０の振動の安全性を高めることができる。

【0034】

水晶振動子３０の電極膜３２、３３は、アルミニウム（Ａｌ）を主成分とする合金、或いは、金（Ａｕ）からなるものが望ましい。これはアルミニウム合金或いは金電極膜３２、３３が蒸着材料との密着性がよく、水晶振動子３０の電極膜３２上に堆積された蒸着膜が水晶振動子３０の共振振動に良好に追従することができるからである。図３（ａ）では
電極膜３２上に直接蒸着材料が堆積される様子を図示したが、電極膜３２上には電極材料との密着性をさらに高めつつ、蒸着材料との境界を連続的に変化させるように第３の膜（例えば、蒸着材料と異なる炭素を含む有機材料）を追加で形成しても良い。

【0035】

水晶振動子３０の電極膜３２、３３に交流電位を印加すると、水晶の圧電特性によって水晶振動子３０は振動を生じるが、水晶板の厚さが所定の条件を満たす場合、水晶振動子３０は共振周波数で振動をするようになる。このような水晶振動子３０の共振周波数は、電極膜３２上に堆積される蒸着材料の質量変動によって変わり、水晶振動子３０の共振周波数の変動値と蒸着材料の質量の変動値と間には以下のような関係式（Ｓａｕｅｒｂｒｅｙ式）が成り立つ。

【0036】

【数1】

【0037】

ここで、Δｆは共振周波数の変動値、Δｍは水晶振動子の電極３２上に堆積された蒸着材料の質量変動値、ｆは水晶の基本周波数、μは水晶のせん断係数（ｓｈｅａｒ ｍｏｄｕｌｕｓ）、ρ_Ｑは水晶の密度、Ａは電極面積である。すなわち、水晶振動子３０の電極３２上に蒸着材料が堆積されてその質量が増加するにつれて、水晶振動子３０の共振周波数は小さくなる。

【0038】

本発明の実施例に係る膜厚算出ユニット２５は、このような関係を利用して、測定された水晶振動子３０の共振周波数の変動値から電極膜３２上に堆積された膜の質量の変動値、さらに膜厚及び成膜レートを求めることができる。

【0039】

本発明の実施例における膜厚モニタ２４は、図３（ｂ）に図示されたように、複数の（例えば、１０個の）水晶振動子３０を含む。複数の水晶振動子３０中開口３４に対応する位置にある水晶振動子３０だけが蒸着源２２に露出していて蒸着源２２から飛散してきた蒸着材料が堆積される。これによって基板に蒸着される蒸着材料の膜厚及び成膜レートが測定される。その間残り水晶振動子３０は蒸着源２２に露出しない状態で維持され、蒸着源２２に露出されていた水晶振動子３０が寿命に達すれば、他の水晶振動子３０を開口３４に対応する位置に、例えば、回転移動させて、同様に膜厚及び成膜レートの測定を続ける。このようにして、膜厚モニタ２４に備えられた水晶振動子３０すべての寿命が尽きれば、膜厚モニタ２４を交換する。これによって、膜厚モニタ２４の全体的な寿命を長くすることができ、膜厚モニタ２４の交換によって蒸着工程が中止される時間を減らすことで生産ラインの全体的なスループットを増加させることができる。

【0040】

本発明の実施例における膜厚モニタ２４には、図３（ｂ）に示したように、回転可能なチョッパ３５を使って、開口３４に対応する位置にある水晶振動子３０に堆積される蒸着材料の量を調節することができる。すなわち、開口部３５６を持ったチョッパ３５を一定の速度で回転させることで、開口３４に対応する位置にある水晶振動子３０が周期的に蒸着源２２から隠れるようになることで、当該水晶振動子３０に堆積される蒸着材料の量を調節する。

【0041】

＜水晶振動子の寿命判定方法＞
水晶振動子３０に蒸着材料が堆積されるにつれて、水晶振動子３０の共振周波数は前記関係式１に従って減少する。水晶振動子３０の電極膜３２上に堆積される蒸着材料の膜厚が薄くて蒸着膜が完全弾性体またはリジッド（ｒｉｇｉｄ）なものと見なされる場合（すなわち、蒸着膜が完全弾性体またはリジッドな膜として挙動する場合）には、蒸着膜が水
晶振動子３０の共振振動をそのまま追従するので、前記関係式１によって共振周波数の変動値から蒸着膜厚を正確に算出することができる。

【0042】

しかし、水晶振動子３０の電極膜３２上に堆積された蒸着材料がある程度以上厚くなると、堆積された蒸着膜をこれ以上完全弾性体またはリジッドなものと見なすことができなくなる。従って、水晶振動子３０の共振振動を正確に追従することはできなくなり、水晶振動子３０のインピーダンス値の中で抵抗成分が上昇する。すなわち、水晶振動子３０は電気的には直列ＲＬＣ回路と等価であると見なすことができるが、蒸着膜が厚くなって蒸着膜が水晶振動子３０の共振振動を正確に追従することができなくなれば、蒸着膜が水晶振動子３０の振動に対してダンピング（ｄａｍｐｉｎｇ）として作用するようになる。これは水晶振動子３０の等価回路上で抵抗（Ｒ）値の上昇をもたらし、水晶振動子３０の振動エネルギーの損失をもたらす。

【0043】

水晶振動子３０が共振周波数で振動している場合、等価回路のインピーダンス値は等価回路の抵抗（Ｒ）値と同じくなるが、この際の抵抗（Ｒ）値を等価直列抵抗（ＥＳＲ：Ｅｑｕｉｖａｌｅｎｔ Ｓｅｒｉｅｓ Ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ）と呼ぶ。蒸着膜厚がある程度以上厚くなれば、図４に示したように、等価直列抵抗値が上昇する。ただ、等価直列抵抗値がある程度まで上昇する（図４のｔ１）までは、蒸着膜の挙動を完全弾性体やリジッドなもので近似することができるので、関係式１によって共振周波数の変動値から蒸着膜厚を算出することができる。

【0044】

ところが、蒸着膜厚がさらに厚くなって蒸着膜内部の応力によって蒸着膜に変形、クラック、剥がれなどの現象が現われるようになれば、電極膜３２上の蒸着膜は水晶振動子３０の共振振動を全然追従することができなくなり、これは図４に図示したように等価直列抵抗値の大きな変動として現われる。この場合、これ以上水晶振動子３０の共振周波数の変動値から蒸着材料の質量の変動値（膜厚の変動値）を求めることができなくなるため、水晶振動子３０は寿命が尽きたと判定する。すなわち、本発明における水晶振動子３０の寿命は、水晶振動子の時間による劣化（ａｇｉｎｇ）によって迎える寿命ではなく、水晶振動子上に蒸着された蒸着膜が変形、クラック、剥がれなどの多様な原因によってその挙動を予測することができなくなることによって迎える寿命を意味する。

【0045】

従来には、水晶振動子３０の寿命判定方法として水晶振動子３０の等価直列抵抗値（またはここに相応するパラメーター）の閾値（ＥＳＲ_ＴＨ）を決めておいて、水晶振動子３０の等価直列抵抗値が当該の閾値を越えれば水晶振動子３０が寿命に達したものと判定した。しかし、この場合、水晶振動子３０の発振回路上のノイズなどによって一度でも当該の閾値を超えれば水晶振動子３０が正常に動作しているにもかかわらず寿命に達したものと判定してしまう問題があった。また、等価直列抵抗の閾値を作業者が経験に依存して設定する場合、閾値が小さ過ぎると、正常作動する水晶振動子３０を寿命に達したものと判定してしまうことがあり、大き過ぎると、水晶振動子３０が異常挙動を見せているにも関わらずこれに基づいて基板上に蒸着された膜厚及び成膜レートを算出するようになって、その測定が不正確になる。

【0046】

ここで本発明の実施例においては、水晶振動子３０が蒸着膜厚が増加したことにより異常挙動を見せているのか否か（すなわち、その寿命）を、等価直列抵抗値（ＥＳＲ）が閾値（ＥＳＲ_ＴＨ）を超えているのか否かではなく、等価直列抵抗値の変動値（ΔＥＳＲ）が閾値（ΔＥＳＲ_ＴＨ）を超えているのか否かに基づいて判定する。この際の閾値（ΔＥＳＲ_ＴＨ）は、回路ノイズによる等価直列抵抗値の変動値より大きく設定することが好ましいが、大き過ぎると、水晶振動子３０の異常挙動を適時に検出することができないので、例えば、通常の回路ノイズによる変動値より２−３倍位の値で設定するのが好ましい。回路ノイズによる等価直列抵抗値の変動幅は、回路の構成に基づいて通常の技術者が適宜
把握することができる。

【0047】

さらに好適には、水晶振動子の寿命を等価直列抵抗値の変動値（ΔＥＳＲ＝今度のサンプリングの際の等価直列抵抗値−直前のサンプリングの周期での等価直列抵抗値）が閾値（ΔＥＳＲ_ＴＨ）を越える回数に基づいて判定することができる。すなわち、等価直列抵抗値の変動値（ΔＥＳＲ）が閾値（ΔＥＳＲ_ＴＨ）を越える回数がｎ回（ｎ＝１以上の整数）より大きくなる場合（ΔＥＳＲ＞ΔＥＳＲ_ＴＨな関係を満足する回数＞ｎ）に水晶振動子が寿命に達したものと判定する。例えば、瞬間的な大きいノイズによって等価直列抵抗値の変動が大きく生じる場合を考慮して、少なくとも２回以上（すなわち、ｎ＝１）等価直列抵抗値の変動値（ΔＥＳＲ）が閾値（ΔＥＳＲ_ＴＨ）を越える場合に水晶振動子が寿命に達したものと判定する。ただ、ｎ値が大き過ぎると、すでに水晶振動子３０が異常挙動を見せているにもかかわらず、適切な時点に水晶振動子の寿命到達を検出することができなくなるので、ｎ値は１または１に近い整数（例えば、２ないし３）にすることが好ましい。

【0048】

また、ｎ値は閾値（ΔＥＳＲ_ＴＨ）の大きさによって異なるように設定することができる。例えば、閾値（ΔＥＳＲ_ＴＨ）を相対的に小さく設定する場合にはｎを大きく設定するのが好ましく、閾値（ΔＥＳＲ_ＴＨ）を相対的に大きく設定する場合にはｎを小さく設定するのが好ましく、これにより水晶振動子の寿命判断の正確性を向上させることができる。

【0049】

ここで、閾値（ΔＥＳＲ_ＴＨ）及びｎ値は、水晶振動子３０に堆積される蒸着材料の種類（有機蒸着材料なのか金属性蒸着材料なのか、具体的に、どのような有機蒸着材料なのか、どのような金属性蒸着材料なのか）などによって変えられる。

【0050】

水晶振動子３０の共振周波数での等価インピーダンス値である等価直列抵抗値は、インピーダンス分析機を利用して測定することができるが、本発明はこれに限定されない。

【0051】

本発明の実施例に係る膜厚測定装置において、このような水晶振動子の寿命判定は膜厚算出ユニット２５が行う。すなわち、膜厚算出ユニット２５は、膜厚モニタ２４の水晶振動子３０の等価直列抵抗値の変動値が所定の閾値を超える回数に基づいて、水晶振動子３０の寿命を判定する。

【0052】

本発明の実施例に係る成膜方法においては、基板１０上にマスクを介して有機または金属性蒸着材料を成膜する工程の間、基板１０上の堆積された蒸着材料の膜厚及び成膜レートを測定するのに使われる水晶振動子の寿命を、水晶振動子３０の等価直列抵抗値の変動値が所定の閾値を超える回数に基づいて判定する。これによって、成膜工程において膜厚及び成膜レートを正確に制御することができるようになる。

【0053】

＜電子デバイスの製造方法＞
次に、本実施例の成膜装置を用いた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。

【0054】

まず、製造する有機ＥＬ表示装置について説明する。図５（ａ）は有機ＥＬ表示装置６０の全体図、図５（ｂ）は１画素の断面構造を表している。

【0055】

図５（ａ）に示すように、有機ＥＬ表示装置６０の表示領域６１には、発光素子を複数備える画素６２がマトリクス状に複数配置されている。詳細は後で説明するが、発光素子のそれぞれは、一対の電極に挟まれた有機層を備えた構造を有している。なお、ここでいう画素とは、表示領域６１において所望の色の表示を可能とする最小単位を指している。
本実施例に係る有機ＥＬ表示装置の場合、互いに異なる発光を示す第１発光素子６２Ｒ、第２発光素子６２Ｇ、第３発光素子６２Ｂの組合せにより画素６２が構成されている。画素６２は、赤色発光素子と緑色発光素子と青色発光素子の組合せで構成されることが多いが、黄色発光素子とシアン発光素子と白色発光素子の組み合わせでもよく、少なくとも１色以上であれば特に制限されるものではない。

【0056】

図５（ｂ）は、図５（ａ）のＡ−Ｂ線における部分断面模式図である。画素６２は、基板６３上に、第１電極（陽極）６４と、正孔輸送層６５と、発光層６６Ｒ、６６Ｇ、６６Ｂのいずれかと、電子輸送層６７と、第２電極（陰極）６８と、を備える有機ＥＬ素子を有している。これらのうち、正孔輸送層６５、発光層６６Ｒ、６６Ｇ、６６Ｂ、電子輸送層６７が有機層に当たる。また、本実施例では、発光層６６Ｒは赤色を発する有機ＥＬ層、発光層６６Ｇは緑色を発する有機ＥＬ層、発光層６６Ｂは青色を発する有機ＥＬ層である。発光層６６Ｒ、６６Ｇ、６６Ｂは、それぞれ赤色、緑色、青色を発する発光素子（有機ＥＬ素子と記述する場合もある）に対応するパターンに形成されている。また、第１電極６４は、発光素子ごとに分離して形成されている。正孔輸送層６５と電子輸送層６７と第２電極６８は、複数の発光素子６２Ｒ、６２Ｇ、６２Ｂと共通で形成されていてもよいし、発光素子毎に形成されていてもよい。なお、第１電極６４と第２電極６８とが異物によってショートするのを防ぐために、第１電極６４間に絶縁層６９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７０が設けられている。

【0057】

図５（ｂ）では正孔輸送層（６５）や電子輸送層６７が一つの層で示されているが、有機ＥＬ表示素子の構造によって、正孔ブロック層や電子ブロック層を含む複数の層で形成されてもよい。また、第１電極（６４）と正孔輸送層（６５）との間には第１電極（６４）から正孔輸送層（６５）への正孔の注入が円滑に行われるようにすることのできるエネルギーバンド構造を有する正孔注入層を形成することもできる。同様に、第２電極６８と電子輸送層６７の間にも電子注入層を形成することができる。

【0058】

次に、有機ＥＬ表示装置の製造方法の例について具体的に説明する。
まず、有機ＥＬ表示装置を駆動するための回路（不図示）および第１電極６４が形成された基板６３を準備する。

【0059】

第１電極６４が形成された基板６３の上にアクリル樹脂をスピンコートで形成し、アクリル樹脂をリソグラフィ法により、第１電極６４が形成された部分に開口が形成されるようにパターニングし絶縁層６９を形成する。この開口部が、発光素子が実際に発光する発光領域に相当する。

【0060】

絶縁層６９がパターニングされた基板６３を第１の有機材料成膜装置に搬入し、基板保持ユニットにて基板を保持し、正孔輸送層６５を、表示領域の第１電極６４の上に共通する層として成膜する。正孔輸送層６５は真空蒸着により成膜される。実際には正孔輸送層６５は表示領域６１よりも大きなサイズに形成されるため、高精細なマスクは不要である。

【0061】

次に、正孔輸送層６５までが形成された基板６３を第２の有機材料成膜装置に搬入し、基板保持ユニットにて保持する。基板とマスクとのアライメント（第１アライメント及び第２アライメント）を行い、基板をマスクの上に載置し、基板６３の赤色を発する素子を配置する部分に、赤色を発する発光層６６Ｒを成膜する。

【0062】

発光層６６Ｒの成膜と同様に、第３の有機材料成膜装置により緑色を発する発光層６６Ｇを成膜し、さらに第４の有機材料成膜装置により青色を発する発光層６６Ｂを成膜する
。発光層６６Ｒ、６６Ｇ、６６Ｂの成膜が完了した後、第５の成膜装置により表示領域６１の全体に電子輸送層６７を成膜する。電子輸送層６７は、３色の発光層６６Ｒ、６６Ｇ、６６Ｂに共通の層として形成される。

【0063】

電子輸送層６７まで形成された基板を金属性蒸着材料成膜装置で移動させて第２電極６８を成膜する。

【0064】

本発明によれば、有機ＥＬ表示素子の製造のために、多様な有機材料及び金属性材料を基板上に蒸着する際において、基板上に蒸着された蒸着材料の膜厚及び成膜レートを測定するのに使われる水晶振動子の寿命をより正確に判定することができるようになるので、基板上に目標とした厚さで正確に成膜することができるようになり、また、水晶振動子を正確な寿命まで最大限で活用することができるようになる。

【0065】

その後プラズマＣＶＤ装置に移動して保護層７０を成膜して、有機ＥＬ表示装置６０が完成する。

【0066】

絶縁層６９がパターニングされた基板６３を成膜装置に搬入してから保護層７０の成膜が完了するまでは、水分や酸素を含む雰囲気にさらしてしまうと、有機ＥＬ材料からなる発光層が水分や酸素によって劣化してしまうおそれがある。従って、本例において、成膜装置間の基板の搬入搬出は、真空雰囲気または不活性ガス雰囲気の下で行われる。

【0067】

上記実施例は本発明の一例を示すものでしかなく、本発明が適用可能な構成は上記実施例の構成に限定されないし、その技術思想の範囲内で適宜に変形しても良い。

【符号の説明】

【0068】

２４：膜厚モニタ
２５：膜厚算出ユニット
３０：水晶振動子
３１：水晶板
３２、３３：電極膜

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】