JP2010040567A - 酸化膜表面の洗浄及び保護方法および酸化膜表面の洗浄及び保護装置 - Google Patents

Abstract

【課題】基板上のＩＴＯ表面を洗浄及び保護する方法を提供する。
【解決手段】プロセスチャンバＰＣ１００の内部に載置された基板上のＩＴＯ表面にその表面の汚染物の分子の結合エネルギーより強いエネルギーを持つ光を光源から照射し、その照射中又は照射後、直ちに同一チャンバ内にてシランカップリングのガスを供給する。これにより、基板上のＩＴＯ表面を洗浄及び保護することができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、基板上の酸化膜の表面を洗浄及び保護する方法及び装置に関する。

透明電極表面の前処理は、透明電極周りに形成される素子の特性や寿命と密接に関係するため重要である。たとえば、透明電極を形成する酸化膜の一つ、ＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ Ｔｉｎ Ｏｘｉｄｅ：酸化インジウムスズ）上に有機ＥＬ素子を積層させる場合、有機層は水分に弱く、水分が混入すると特性が変化して非発光点（ダークスポット）が発生する等、有機ＥＬ素子の寿命を縮める一因となる。このため、外部の水分を透過させないようにバリア性を高めた封止膜が提案されている（たとえば、特許文献１を参照）。

外部からの水分の混入だけでなく、内部の水分や汚染物を除去する技術として様々な洗浄技術も提案されている（たとえば、特許文献２を参照）。たとえば、ＵＶオゾンクリーナーでは、１８４．９ｎｍの紫外線及び２５３．７ｎｍの紫外線を照射する。酸素Ｏ_２が１８４．９ｎｍの紫外線に照射されると、紫外線を吸収してオゾンＯ_３を発生し（Ｏ_２→Ｏ＋Ｏ、Ｏ＋Ｏ_２→Ｏ_３）、オゾンが２５３．７ｎｍの紫外線に照射されると、紫外線を吸収してオゾンを分解する（Ｏ_３→Ｏ＋Ｏ_２）。このオゾンの生成及び分解の過程にて強い酸化力をもった励起状態の酸素原子が発生する。つまり、励起状態の酸素原子は、紫外線を吸収することにより光分解した汚染物と化学反応し、たとえば、ＣＯ_２やＨ_２Ｏなどの揮発性分子となってＩＴＯ表面から脱離する。その他の洗浄技術としては、酸素プラズマにより生じた酸素ラジカルによりＩＴＯ表面から汚染物を除去するものや、アルゴンプラズマを照射することにより基板表面に吸着した有機物を除去するもの等がある。

特開２０００−２２３２６４号公報 特開２００７−８７８５２号公報

しかしながら、封止膜を形成するとともに前処理を実行することによって汚染物を除去しても、反応容器内の環境やＩＴＯ表面の状態によっては有機膜の成膜前に再びＩＴＯ表面に汚染物が付着する。この結果、ＩＴＯ表面のＯＨ基や水分と有機膜とが化学反応して水素ガスが生じてダークスポットが発生したり、ＩＴＯ上に積層された有機膜との密着性が悪くなって有機素子の性能が不安定になったり、電流が集中する部分が生じてデバイスを破損したりすることにより、素子寿命が短くなる場合があった。

本発明は、上記課題を解決するために、基板上のＩＴＯを洗浄及び保護する方法及び装置を提供する。

すなわち、上記課題を解決するために、本発明のある態様によれば、反応容器内に載置された基板上のＩＴＯ（酸化インジウムスズ）の表面に、前記表面の汚染物の分子の結合エネルギーより強いエネルギーを持つ光を光源から照射する第１の工程と、前記第１の工程中または前記第１の工程後直ちに前記反応容器内にてシランカップリングのガスを供給する第２の工程と、を含むＩＴＯ表面の洗浄及び保護方法が提供される。

これによれば、第１工程にて、膜表面の汚染物の分子の結合エネルギーより強いエネルギーを持つ光が照射される。その結果、光エネルギーにより分子間の結合が切れて原子状態に分解する。たとえば、酸素分子は、エキシマ光を吸収してダイレクトに励起状態の酸素原子Ｏとなる。また、たとえば、光の照射により、連鎖したＯＨ基の根本のＯ−Ｈ結合をも切断することができる。切断された物質は、励起状態の酸素原子Ｏと反応し、たとえば、ＣＯ_２やＨ_２Ｏなどの揮発性分子となって、基板の表面から脱離し、反応容器内から外部に排気される。このようにしてＩＴＯ膜表面を洗浄することができる。

しかしながら、この状態では、膜表面にはダングリングボンドが生じていて、周辺物質と結合しやすい、活性状態となっている。したがって、有機膜を成膜する前に膜表面が再度汚染される可能性がある。そこで、本発明によれば、第２の工程において、第１の工程中または第１の工程後直ちに反応容器内にシランカップリングのガスを供給する。これにより、膜表面が汚染される前に膜表面のダングリングボンドをシランカップリングのガスの珪素原子と結合させ、不活性化する。特に、シランカップリングのガスを膜表面に数レイヤだけ積層させることにより膜表面を疎水化させることができる。

このように、第１工程で洗浄し、第２工程で疎水化された単分子膜を形成することにより、有機層を成膜する際、水分の混入を防ぎ、有機膜と透明電極との密着性を高めることができる。この結果、後から成膜する有機膜を理想的に成膜することができる。バリア性の高い封止膜との組み合わせにより、長寿命のＯＬＥＤ（Ｏｒｇａｎｉｃ Ｌｉｇｈｔ−Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ）素子を製造することができる。

前記第１の工程は、前記光源から５．１ｅＶ以上のエネルギーを持つ光を照射してもよい。前記第１の工程は、前記光源から７．３ｅＶ以下のエネルギーを持つ光を照射すればより好ましい。上記範囲の光のエネルギーは、有機分子の結合エネルギーやヒドロキシ基の結合エネルギーより強い。よって、これらの共有結合の結合手を切って、膜表面の有機化合物や水分子を分解することができる。

前記第１の工程は、前記反応容器内を所定の範囲の真空度又は任意の不活性ガスの雰囲気に整えた状態にて前記光源から光を照射してもよい。これによれば、反応容器内を所定の減圧状態に維持することにより、反応容器内の物質のガス化を促進することができる。また、反応容器内を不活性ガスにて充填させることにより洗浄後の膜表面に汚染物が付着することを抑制することができる。

前記第１の工程は、前記光源から前記基板上のＩＴＯの両面に光を照射してもよい。これによれば、膜の表面及び裏面の汚染物を洗浄することができる。これにより、水分や汚染物の混入を防いで、後から成膜する有機膜をより理想的に成膜することができる。

前記第１の工程は、前記光源からエキシマ光を照射してもよい。１７２ｎｍ（約７．３ｅｖ）の高エネルギーのエキシマ光を照射することにより、酸素分子からダイレクトに励起状態の酸素原子を生成するため、励起状態の酸素原子の濃度を高め、洗浄能力の向上及び高速処理を実現することができる。

前記第１の工程及び前記第２の工程の少なくともいずれかは、前記反応容器内をヒータにて加熱してもよい。これによれば、光エネルギーにヒータの熱エネルギーが加算されることにより光分解反応や単分子膜の成膜速度を促進することができる。

上記課題を解決するために、本発明の他の態様によれば、反応容器と、前記反応容器内に載置された基板上のＩＴＯの表面に前記表面の汚染物の分子の結合エネルギーより強いエネルギーを持つ光を照射する光源と、前記光の照射中または前記光の照射後直ちに前記反応容器内にてシランカップリングのガスを供給するガス供給源と、備えるＩＴＯ表面の洗浄及び保護装置が提供される。

これによれば、透明電極（ＩＴＯ）だけでなく、反応容器の内部全体に洗浄及び保護処理を施すことができるため、有機汚染物だけでなく水分も完全に除去することができる。このため、後から成膜する有機膜を理想的に成膜することができ、バリア性の高い封止膜との組み合わせにより、長寿命のＯＬＥＤ素子を製造することができる。

前記ＩＴＯ表面の洗浄及び保護装置は、搬送室を介して有機膜を成膜する有機成膜装置に連結してもよい。これによれば、膜表面は洗浄後、その上に単分子膜を形成するため、一般的に汚染されやすい搬送室を通過する際にも汚染を最小限にとどめ、有機成膜装置にて有機膜を理想的に成膜することができる。

前記ＩＴＯ表面の洗浄及び保護装置は、開閉機構を介して有機膜を成膜する有機成膜装置に連結してもよい。これによれば、基板は、汚染されやすい搬送室を介さずに有機成膜装置に搬送される。よって、搬送中の汚染がなく、有機成膜装置にて有機膜を理想的に成膜することができる。

上記課題を解決するために、本発明の他の態様によれば、ＩＴＯ表面の洗浄及び保護方法を使用して洗浄及び保護された基板上に有機膜を成膜する有機成膜装置が提供される。

上記課題を解決するために、本発明の他の態様によれば、ＩＴＯ表面の洗浄及び保護装置と複数の処理装置とが気密に連結された処理システムが提供される。

これによれば、システム内の気密が保持された処理システムが構築される。これにより、基板Ｇを大気に暴露することなく有機成膜装置へ搬送することができる。よって、膜表面に水分や汚染物を吸着させた基板を有機成膜工程以降に持ち込まない、清浄な成膜環境を維持することができる。

以上説明したように、本発明によれば、基板上のＩＴＯを洗浄及び保護する方法及び装置を提供することができる。

発明を実施するための形態

以下に添付図面を参照しながら、本発明の一実施形態について詳細に説明する。なお、以下の説明及び添付図面において、同一の構成及び機能を有する構成要素については、同一符号を付することにより、重複説明を省略する。また、本明細書中、０℃、１ａｔｍのとき、１ｍＴｏｒｒは（１０^−３×１０１３２５／７６０）Ｐａとする。

（第１実施形態）
まず、本発明の第１実施形態にかかるプロセスチャンバ（反応容器）について、図１（ａ）の平面図及び図１（ａ）を直線１−１にて切断した断面図１（ｂ）を参照しながら説明する。処理システム１０は、プロセスチャンバＰＣ１００（ＩＴＯ表面の洗浄及び保護装置に相当）、トランスファチャンバＴＣ２００及びロードロックチャンバＬＬ３００を有している。各装置間には開閉可能なバルブＶが設けられ、装置内部の気密を保持しながら基板Ｇを搬送する。すなわち、基板Ｇは、ロードロックチャンバＬＬ３００からロードされ、トランスファチャンバＴＣ２００に設けられた搬送ロボット２１０によりプロセスチャンバＰＣ１００に搬送され、リフトピン１０５にて保持される。プロセスチャンバＰＣ１００は、バルブをＶ介してトランスファモジュールＴＭ４００（搬送室）に連結している。

プロセスチャンバＰＣ１００には、その天井面および底面にて、エキシマランプ（Ｅｘ−ＶＵＶ光源）１１０、１２０が設置されている。エキシマランプ１１０、１２０は、ランプハウス１１０ａ，１２０ａ、ランプ１１０ｂ，１２０ｂ、ミラー１１０ｃ，１２０ｃ及び石英ガラス１１０ｄ，１２０ｄを有している。矩形型のランプハウス１１０ａ，１２０ａ内は、窒素ガスで満たされている。窒素ガスは、ランプハウス１１０ａ，１２０ａ内の図示しない電極およびミラー１１０ｃ，１２０ｃの酸化を防止する。窒素ガスは、ランプ１１０ｂ，１２０ｂから照射される１７２ｎｍ（約７．３ｅＶ）の光を吸収しないため、光を有効に基板Ｇに照射することができる。

ランプ１１０ｂ，１２０ｂは、４本の外側管の内部に内側管を同軸に配置し、両端を閉じて中空円筒状の放電空間を形成した構成を有し、内側管の内面と外側管の外面に電極が配置され、放電によりエキシマ光が放射される。たとえば、キセノンエキシマの場合、キセノン（Ｘｅ）原子の一部は、放電により発生した電子による励起、電離等により一時的にＸｅ_２の状態となるが、不安定なためすぐにＸｅ原子に解離して基底状態に戻る。その際、放射される光が１７２ｎｍのエキシマ光である。エキシマランプ１１０，１２０の発振波長はガスによって変わるので、ガスの選択により、放射されるエキシマ光を選択することができる。

ミラー１１０ｃ，１２０ｃは、ランプ１１０ｂ，１２０ｂの間に山形に設けられ、光を有効に取り出すとともに光の放射照度分布を均一にする。石英ガラス１１０ｄ，１２０ｄは、エキシマランプ１１０ｂ，１２０ｂの前面に設けられた窓であり、この石英ガラス１１０ｄ，１２０ｄから光が照射される。エキシマランプ１１０、１２０により、基板ＧのＩＴＯの表面及び裏面に光が照射されるため、ＩＴＯの両面の汚染物を洗浄することができる。

なお、光源は、エキシマランプに限られず、５．１ｅＶ〜７．３ｅＶの範囲のエネルギーを持つ光を照射する光源であれば、紫外（ＵＶ）領域や真空紫外線（ＶＵＶ）領域であってもよい。

たとえば、Ｏ−Ｈの結合エネルギーは約４．８ｅＶ、Ｃ−Ｃの結合エネルギーは約３．６ｅＶ、Ｃ−Ｈの結合エネルギーは約４．３ｅＶ、Ｃ−Ｎの結合エネルギーは約３．０ｅＶ、Ｃ−０の結合エネルギーは約３．６ｅＶ、Ｃ−Ｃの結合エネルギーは約３．６ｅＶである。

よって、１２６ｎｍ（約９．９ｅｖ）、１４６ｎｍ（約８．６ｅｖ）、１７２ｎｍ（約７．３ｅｖ）、１９３ｎｍ（約６．５ｅＶ）、２２２ｎｍ（約５．６ｅｖ）程度の光を放射する光源であれば、ＯＨ基や有機化合物の共有結合を分断して、洗浄することができる。

光を照射する際、プロセスチャンバＰＣ１００の内部を数ｍＴｏｒｒ〜数十ｍＴｏｒｒの真空度にする。これによれば、反応容器内を上記範囲の減圧状態に維持することにより、反応容器内に存在する物質のガス化を促進し、ＯＨ基やＨ_２Ｏを気化させて容器外に排出し、容器内を疎水化することができる。また、照射された光のエネルギーが、大気中の酸素に吸収されてしまうロスをなくすために、減圧して反応容器内の酸素量を少なくすることによって光の効率的な利用が可能となる。さらに、反応容器内を不活性ガスにて充填させることにより洗浄後の膜表面に汚染物が付着することを抑制することができる。

プロセスチャンバＰＣ１００には、ガス供給源１３０に接続され、所望のガスを供給するガス供給管１３０ａが貫通していて、エキシマランプ１１０、１２０からエキシマ光を照射した後、直ちに（または照射中に）ガス供給源１３０からシランカップリングのガスをプロセスチャンバＰＣ１００内に供給する。以上により、ＩＴＯ表面を洗浄及び保護する。

（ＩＴＯ表面の洗浄及び保護）
次に、第１の工程であるＩＴＯ表面の洗浄工程及び第２の工程であるＩＴＯ表面の単分子膜形成工程について、図２を参照しながら詳しく説明する。

（第１の工程）
１７２ｎｍのエキシマ光を照射するエキシマランプ１１０，１２０の場合、酸素分子がエキシマ光を吸収することにより、酸素分子Ｏ_２からダイレクトに励起状態の酸素原子Ｏを発生させることができる。また、１８５ｎｍの光より、酸素に対する吸収係数が高いため、高濃度の励起状態の酸素原子Ｏを容易に生成することができる。

図２（ａ）に示したように、ＩＴＯ表面には、ＣやＮ_２等の汚染物や水分子（Ｈ_２Ｏ）が吸着していたり、ＯＨ基等がＩＴＯ内部の原子と結合している。Ｈ原子の電気陰性度は２．２０、Ｏ原子の電気陰性度は３．４４とその差が大きい。よって、ＯＨ基には高い極性があり、Ｏ原子の電子吸引性によりＯ原子の周りは電子密度が高く、Ｈ原子の周りは電子密度が低い状態となっている。そのため、Ｈ原子は、電子密度の高い近くのＯ原子と静電的に結び付きやすく、この結果、ＯＨ基は数レイヤ電気的に結合している状態となっている。

ＩＴＯの極表層に存在する原子の比率は、図３に示したように、たとえば、Ｉｎ原子が２２．５％、Ｓｎ原子が３．４％、Ｏ原子（水酸化物）が２１．２％、Ｏ原子（酸化物）が２０．０％、Ｃ原子が３２．７％、Ｓｉ原子が０．１％である。ＩＴＯ表面は疎水性及び親水性の両方の性質を持っていることや、Ｃ原子の汚染物がかなり吸着していることが分かる。なお、水酸化物には、Ｉｎ（ＯＨ）_３、Ｓｎ（ＯＨ）、表面に吸着されたＯＨ基（Ｈｙｄｒｏｘｉｄｅ）等が含まれる。また、酸化物には、Ｉｎ_２Ｏ_３，ＳｎＯ、ＳｎＯ_２等が含まれる。また、ＩＴＯの極表層とは、光の入射角がｓｉｎ（５．６）＝０．１となる極表面層をいう。

このような構成のＩＴＯ表面に、図２（ａ）に示したように、エキシマ光を照射する。これにより、連鎖したＯＨ基の枝葉のＯＨ基のみならず、根本のＯＨ基のＯ−Ｈ結合を切断することができる。また、ＩＴＯ表面の有機分子の結合も分断することができる。分断された物質は、励起状態の酸素原子と反応し、たとえば、ＣＯ_２やＨ_２Ｏなどの揮発性分子となって、ＩＴＯの表面から脱離し、反応容器内から外部に排気される。このようにしてＩＴＯ表面を洗浄することができる。

光照射によるＩＴＯ表面の洗浄度について、図４を参照しながら説明する。光の入射角度と炭素の原子比率を示したグラフである。図４の横軸は、光の入射角度をｓｉｎ（ＴＯＡ）にて表す。前述したように、ｓｉｎ（ＴＯＡ）＝０．１の場合、光はＩＴＯに対して５．６°の角度（ＩＴＯ表面に対して５．６°という水平に近い角度）で入射する。したがって、ｓｉｎ（ＴＯＡ）＝０．１の場合、ＩＴＯの極表層の状態を表すことになる。一方、ｓｉｎ（ＴＯＡ）＝１．０の場合、光はＩＴＯに対して垂直に入射する。したがって、ｓｉｎ（ＴＯＡ）＝１．０の場合、ＩＴＯ表面から数ｎｍの深さ状態を表すことになる。

図４の結果によれば、ＩＴＯ表面から数ｎｍの深さ（入射角度１．０）では、ＩＴＯ表面が未処理の場合、ＩＴＯ表面にベークのみ施した場合、ＩＴＯ表面にＵＶ／Ｏ_３光のみ施した場合、ＩＴＯ表面にベーク及びＵＶ／Ｏ_３光を施した場合のいずれの場合にも炭素の原子比率（すなわち、汚染度）はほとんど変わらなかった。その理由を述べると、入射角度１．０のときの炭素の原子比率は、ＩＴＯの極表面から数ｎｍの深さまでの各深さにおける原子比率の測定値の合計である。よって、ＩＴＯの極表面がＵＶ／Ｏ_３光によって変化していても、その内部（ＩＴＯ表面から数ｎｍの深さ）では原子の結合状態がしっかりと維持されているため、全体としては上記いずれも場合もほとんど変わりがないように見えていると考えられる。

一方、ＩＴＯ表面の極表層（入射角度０．１）では、炭素の原子比率は、未処理が最も大きく、ベークのみ、ＵＶ／Ｏ_３光のみ、ベーク及びＵＶ／Ｏ_３光の順に小さくなった。この結果から、ＵＶ／Ｏ_３光の照射によりＩＴＯの極表層の洗浄率が高くなることがわかった。さらに、熱を加えながらＵＶ／Ｏ_３光を照射すると、ＩＴＯの極表層の洗浄率がより高くなることがわかった。これは、熱を加えることにより光エネルギーと熱エネルギーとが加算されてＩＴＯ表面の洗浄に用いられたため、洗浄がより促進されたと推測される。

しかしながら、この状態では、未結合手（ダングリングボンド）を持った物質がＩＴＯ表面に吸着していたり、光の照射により結合手が切断されて、ＩＴＯ中に欠陥（ダングリングボンド）が生じたりしてＩＴＯ表面が活性化されている。したがって、ダングリングボンドに他の汚染原子（例えば、カーボンＣ等）がターミネート（結合）し、有機膜を成膜する前に、ＩＴＯ表面が再び汚染されてしまうおそれがある。

すなわち、ＩＴＯ表面に吸着した物質の未結合手やＩＴＯ自身の欠陥部分に生じた未結合手と浮遊している汚染物質とが簡単に化学反応して、ＩＴＯ表面が再び汚染された状態になってしまう。高いエネルギーの光を照射するほど、ＩＴＯ表面にはダングリングボンドが多く発生し、ＩＴＯ表面は活性化された状態になっていると考えられるから、第１の工程を完了した基板Ｇをそのまま搬送すると、汚染物が多いトランスファモジュールＴＭ４００にて汚染されてしまう可能性が高い。したがって、本実施形態では、第１の工程中又は、第１の工程後直ちにＩＴＯ表面を保護するための第２の工程を実行する。

（第２の工程）
第２の工程は、光の照射中又は光の照射後直ちにプロセスチャンバＰＣ１００内にシランカップリングのガスを充填する。これにより、ＩＴＯ表面を保護する。本実施形態では、図２（ｂ）に示したように、シランカップリングのガスの一例としてＨＭＤＳガスを供給する。ＨＭＤＳガスのＳｉ−ＮＨの結合が切れて、ＩＴＯ表面の酸素原子Ｏの未結合手と結合し、図２（ｃ）のようにＯ−Ｓｉの共有結合を形成して、不活性化する。不要な水分等はチャンバの外に排出される。

このようにしてＩＴＯ表面に数レイヤの単分子膜が生成される。前述したように、ＩＴＯ表面は、疎水性と親水性の両方の性質を持っているが、このシランカップリングのガスの単分子膜は疎水性になり、その上に有機膜が成膜される。これにより、有機素子の大敵である水分を排除して、長寿命のＯＬＥＤ素子を製造することができる。

このように、光の放射によりＩＴＯ表面を洗浄する第１の工程、及びシランカップリングのガスの充填によりＩＴＯ表面に単分子膜を形成し、疎水化する第２の工程により、有機膜を成膜する前のＩＴＯ表面の汚染及び水分の包含を抑制することができる。

（評価結果）
ＵＶ光とＶＵＶ光照射時の単分子膜の疎水性の評価結果を図５に示す。横軸は照射時間（ｓ）、縦軸は接触角（°）である。なお、接触角（ぬれ角）とは、図６に示したように、基板Ｇ上のＩＴＯ表面と、ＩＴＯ表面に存在する液体（水分）の表面とが接触する角度をいう。接触角が小さくなると（図６右）、ＩＴＯ表面に存在する水分が少なく、ＩＴＯ表面がなめらかな状態であることを示す。

図５のグラフを見ると、いずれの場合も、照射時間が０ｓとき接触角は４２°程度であったのに対し、ＵＶ光の場合、照射時間が長くなるに従い比較的緩やかに接触角が小さくなり、約１２５秒照射後、接触角は１８°程度になり、それ以後ほとんど接触角は変わらない状態であった。

一方、ＶＵＶ光の場合、照射時間とともに急激に接触角が小さくなり、約２５秒照射で接触角は１８°程度になり、それ以後ほとんど接触角は変わらない状態であった。この結果から、ＶＵＶ光では、光エネルギーが高いため、汚染物質の結合エネルギーが切れ、それにより反応速度が速い高速な洗浄が可能となることがわかる。この結果、スループットの向上及び工場全体の生産性の向上を図ることができる。

（第２実施形態）
次に、本発明の第２実施形態にかかるプロセスチャンバＰＣ１００について、図７（ａ）の平面図及び図７（ａ）を直線２−２にて切断した断面図７（ｂ）を参照しながら説明する。第２実施形態では、プロセスチャンバＰＣ１００の内部にハロゲンヒータ１４０、基板冷却ステージ１５０及びリフトピン１０５を昇降するロッド１６０が配設されている点で、そのような部材がない第１実施形態と異なる。なお、図７（ｂ）には現れていないが、図７（ｂ）を直線３−３にて切断した断面図８に示したように、８個のエキシマランプ１７０が基板Ｇの中心に向かって配設されている。

本実施形態では、天井に固定されたハロゲンヒータ１４０のハロゲンランプ１４０ａから放射される近赤外線領域のエネルギーが効率よく水分子に吸収される。このようにしてハロゲンヒータ１４０が水分子を蒸発させて、エキシマランプ１７０によるＩＴＯ表面の洗浄及びＨＭＤＳガスによる単分子膜の形成の各工程において、水分除去をアシストすることにより、有機成膜直前のＩＴＯ表面をより疎水化することができる。

なお、本実施形態では、ハロゲンヒータ１４０を使用するので、放射による伝熱から基板Ｇを保護するために、基板Ｇを載置する基板冷却ステージ１５０には、図示しない冷却機構が設けられ、プロセス中、基板Ｇを冷却する。

本実施形態の第１の工程では、ロッド１６０が、リフトピン１０５を図８の中央位置まで上昇させた状態にて、８個のエキシマランプ１７０から基板Ｇの両面にエキシマ光が照射される。

本実施形態の第２の工程では、ロッド１６０が、リフトピン１０５を基板冷却ステージ１５０の載置位置まで下降させ、基板Ｇを基板冷却ステージ１５０に載置させて冷却しながら、ガス供給源１３０から供給されたＨＭＤＳガスにより、ＩＴＯ表面上に良質な単分子膜が形成される。

以上に説明したように、第２実施形態にかかるＩＴＯ表面の洗浄及び保護方法によれば、光の放射によるＩＴＯ表面の洗浄及びシランカップリングのガスの充填による単分子膜の形成の際、ハロゲンヒータ１４０により容器内の水分子を蒸発させる。このようなハロゲンヒータ１４０のアシストにより、より水分が混入しない状態で有機膜を成膜することができる。

（クラスタ型処理システム１）
以上に説明したプロセスチャンバＰＣ１００は、図９に示したように、クラスタ型処理システムＳｙｓに組み込むことができる。クラスタ型処理システムＳｙｓでは、プロセスチャンバＰＣ１００は、有機成膜装置５００、ＣＶＤ装置などのプロセスモジュールＰＭ６００、６１０，６２０，６３０，６４０及びロードロックモジュールＬＬＭ７００と、トランスファモジュールＴＭ４００を介して気密に連結されている。

基板Ｇは、ＩＴＯ表面をプロセスチャンバＰＣ１００にて洗浄及び保護した後、トランスファモジュールＴＭ４００の図示しない搬送アームにより有機成膜装置５００に搬送され、有機成膜される。基板ＧのＩＴＯ表面には単分子膜が形成され、疎水化及び不活性化されているので、搬送中、再び汚染物や水分がＩＴＯ表面に付着して有機成膜前にＩＴＯ表面が汚染されることを防ぐことができる。

たとえば、有機成膜装置５００では、図１０に示したように、洗浄及び保護された基板ＧのＩＴＯ表面は、処理容器５１０内のステージ５２０の載置面にて下向きに載置され、有機分子の吹き出し口５３０ａ〜５３０ｆのわずか上方を摺動する。蒸着源５４０に設けられたるつぼ５５０ａ〜５５０ｆの各有機材料は加熱され、蒸発して、吹き出し口５３０ａ〜５３０ｆと連通した管５６０ａ〜５６０ｆを浮動し、まず、吹き出し口５３０ａから吹き出してＩＴＯ表面に図１１の第１層の有機膜を成膜する。これにより、汚染物や水分がほとんどない状態のＩＴＯ表面に第１層を成膜することができる。続いて、基板Ｇが吹き出し口５３０ｂ〜５３０ｆを通過する際に、第２層〜第６層の有機層がそれぞれ成膜され、この結果、基板Ｇの透明電極（ＩＴＯ）上に有機ＥＬ素子が作られる。

（クラスタ型処理システム２）
プロセスチャンバＰＣ１００は、図１２に示したように、クラスタ型処理システムＳｙｓの有機成膜装置５００の隣の位置に配置されてもよい。この場合、有機成膜装置５００とプロセスチャンバＰＣ１００とはバルブＶ（開閉機構の一例）にて開閉可能に連結される。

基板Ｇは、トランスファモジュールＴＭ４００の図示しない搬送アームによりロードロックチャンバＬＬ３００からプロセスチャンバＰＣ１００に搬送される。基板Ｇは、プロセスチャンバＰＣ１００にて洗浄及び単分子膜形成後、バルブＶの開閉により直ちに有機成膜装置５００に搬入され、有機成膜される。このクラスタ型処理システムＳｙｓの場合、プロセスチャンバＰＣ１００と有機成膜装置５００とはバルブＶのみで隔てられ、搬送距離はほとんどないため、搬送中に汚染物や水分が付着する可能性が低くなる。

以上に説明した各実施形態におけるＩＴＯ表面の洗浄及び保護方法によれば、透明電極（ＩＴＯ）だけでなく、装置全体に洗浄及び保護処理を施すことができるため、有機汚染物だけでなく水分も完全に除去することができる。このため、後から成膜する有機膜を理想的に成膜することができる。また、バリア性の高い封止膜との組み合わせにより、長寿命のＯＬＥＤ素子を製造することができる。

また、ＩＴＯ表面を洗浄及び保護するプロセスチャンバＰＣ１００を組み込んだ処理システムを構築することにより、システム内の気密を保持したまま基板を搬送することができる。よって、ＩＴＯ洗浄後の基板Ｇを大気に暴露することなく有機成膜工程へ搬送することができる。これにより、ＩＴＯ表面に水分を吸着させて次工程以降に持ち込むことなく、清浄な成膜環境を維持することができる。

上記実施形態において、各部の動作はお互いに関連しており、互いの関連を考慮しながら、一連の動作として置き換えることができる。そして、このように置き換えることにより、ＩＴＯ表面の洗浄及び保護装置の実施形態をＩＴＯ表面の洗浄及び保護方法の実施形態とすることができる。

以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は係る例に限定されないことは言うまでもない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。

例えば、上記実施形態では、基板のＩＴＯ表面の洗浄及び保護方法について例示したが、これに限られず、本発明は、ＩＴＯ以外の酸化膜にて形成された透明電極表面の洗浄及び保護方法に利用することができる。

また、上記実施形態では、プロセスチャンバＰＣ１００内を所定の範囲の真空度に整えた状態にてエキシマランプからエキシマ光を照射したが、これに限られず、プロセスチャンバＰＣ１００内を任意の不活性ガスの雰囲気に整えた状態にてエキシマランプからエキシマ光を照射してもよい。これによれば、プロセスチャンバＰＣ１００内を不活性ガスにて充填させることにより洗浄後の膜表面に活性な汚染物が付着することを抑止することができる。なお、不活性ガスとしては、アルゴンガス、クリプトンガス、キセノンガス等が挙げられる。

また、上記実施形態では、ＩＴＯ表面の洗浄後にＨＭＤＳガスをプロセスチャンバＰＣ１００内に充填させ、ＩＴＯ表面のダングリングボンドと化学反応させることにより、ＩＴＯ表面に単分子膜を形成する。しかしながら、気相でＩＴＯ表面に付着させることができるカップリングガスであれば、ＨＭＤＳ以外のカップリングガスも使用することができる。

カップリングガスとしては、たとえば、ＨＭＤＳ（Ｈｅｘａｍｅｔｈｙｌｄｉｓｉｌａｎ）、ＤＭＳＤＭＡ（Ｄｉｍｅｔｈｙｌｓｉｌｙｌｄｉｍｅｔｈｙｌａｍｉｎｅ）、ＴＭＳＤＭＡ（Ｔｒｉｍｅｔｈｙｌｓｉｌｙｌｄｉｍｅｔｈｙｌａｍｉｎｅ）、ＴＭＤＳ（１，１，３，３−Ｔｅｔｒａｍｅｔｈｙｌｄｉｓｉｌａｚａｎｅ）、ＴＭＳＰｙｒｏｌｅ（１−Ｔｒｉｍｅｔｈｙｌｓｉｌｙｌｐｙｒｏｌｅ）、ＢＳＴＦＡ（Ｎ，Ｏ−Ｂｉｓ（ｔｒｉｍｅｔｈｙｌｓｉｌｙｌ）ｔｒｉｆｌｕｏｒｏａｃｅｔａｍｉｄｅ）、ＢＤＭＡＤＭＳ（Ｂｉｓ（ｄｉｍｅｔｈｙｌａｍｉｎｏ）ｄｉｍｅｔｈｙｌｓｉｌａｎｅ）が挙げられる。これらカップリングガスの化学構造を以下に示す。

また、上記各実施形態にかかる有機成膜装置５００では、成膜材料にパウダー状（固体）の有機ＥＬ材料を用いて、基板Ｇ上に有機成膜を施した。しかし、本発明にかかる有機成膜装置５００は、たとえば、成膜材料に主に液体の有機金属を用い、気化させた成膜材料を５００〜７００℃に加熱された基板上で分解させることにより、基板上に薄膜を成長させるＭＯＣＶＤ（Ｍｅｔａｌ Ｏｒｇａｎｉｃ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ：有機金属気相成長法）に用いることもできる。このように、本発明にかかる有機成膜装置５００は、有機ＥＬ材料または有機金属材料を原料として蒸着により被処理体に有機ＥＬ膜または有機金属膜を形成する装置として用いることができる。

また、プロセスチャンバＰＣ１００は、フェイスアップでも、フェイスダウンでもよい。

図１（ａ）は、本発明の第１実施形態にかかるプロセスチャンバの平面図、図１（ｂ）は、図１（ａ）の１−１断面図である。 ＩＴＯ表面の洗浄および単分子膜形成工程を説明するための図である。 ＩＴＯ極表層の組成表である。 光の入射角度と炭素の原子比率を示したグラフである。 ＵＶ光とＶＵＶ光照射時の単分子膜の疎水性の評価結果を示したグラフである。 接触角を示した図である。 図７（ａ）は、本発明の第２実施形態にかかるプロセスチャンバの平面図、図７（ｂ）は、図７（ａ）の２−２断面図である。 図７（ｂ）の３−３断面図である。 プロセスチャンバを含んだ処理システムの一例である。 有機成膜装置の断面図である。 ＩＴＯ表面に積層される有機層の一例である。 プロセスチャンバを含んだ処理システムの他の一例である。

符号の説明

１０，Ｓｙｓ 処理システム
１００ プロセスチャンバＰＣ
１０５ リフトピン
１１０，１２０、１７０ エキシマランプ
１１０ａ，１２０ａ ランプハウス
１１０ｂ，１２０ｂ ランプ
１１０ｃ，１２０ｃ ミラー
１１０ｄ，１２０ｄ 石英ガラス
１３０ ガス供給源
１３０ａ ガス供給管
１４０ ハロゲンヒータ
１５０ 基板冷却ステージ
１６０ ロッド
２００ トランスファチャンバＴＣ
２１０ 搬送ロボット
３００ ロードロックチャンバＬＬ
４００ トランスファモジュールＴＭ
５００ 有機成膜装置
Ｓｙｓ クラスタ型処理システム

Claims (12)

1. 反応容器内に載置された基板上の酸化膜の表面に、前記表面の汚染物の分子の結合エネルギーより強いエネルギーを持つ光を光源から照射する第１の工程と、
   前記第１の工程中または前記第１の工程後直ちに前記反応容器内にシランカップリングのガスを供給する第２の工程と、を含む酸化膜表面の洗浄及び保護方法。
2. 前記第１の工程は、前記光源から５．１ｅＶ以上のエネルギーを持つ光を照射する請求項１に記載された酸化膜表面の洗浄及び保護方法。
3. 前記第１の工程は、前記光源から７．３ｅＶ以下のエネルギーを持つ光を照射する請求項２に記載された酸化膜表面の洗浄及び保護方法。
4. 前記第１の工程は、前記反応容器内を所定の範囲の真空度又は任意の不活性ガスの雰囲気に整えた状態にて前記光源から光を照射する請求項１〜３のいずれかに記載された酸化膜表面の洗浄及び保護方法。
5. 前記第１の工程は、前記光源から前記基板上の酸化膜の両面に光を照射する請求項１〜４のいずれかに記載された酸化膜表面の洗浄及び保護方法。
6. 前記第１の工程は、前記光源からエキシマ光を照射する請求項１〜５のいずれかに記載された酸化膜表面の洗浄及び保護方法。
7. 前記第１の工程及び前記第２の工程の少なくともいずれかは、前記反応容器内をヒータにて加熱する請求項１〜６のいずれかに記載された酸化膜表面の洗浄及び保護方法。
8. 反応容器と、
   前記反応容器内に載置された基板上の酸化膜の表面に前記表面の汚染物の分子の結合エネルギーより強いエネルギーを持つ光を照射する光源と、
   前記光の照射中または前記光の照射後直ちに前記反応容器内にてシランカップリングのガスを供給するガス供給源と、備える酸化膜表面の洗浄及び保護装置。
9. 前記酸化膜表面の洗浄及び保護装置は、搬送室を介して有機膜を成膜する有機成膜装置に連結される請求項８に記載された酸化膜表面の洗浄及び保護装置。
10. 前記酸化膜表面の洗浄及び保護装置は、開閉機構を介して有機膜を成膜する有機成膜装置に連結される請求項８に記載された酸化膜表面の洗浄及び保護装置。
11. 請求項１〜７のいずれかに記載された酸化膜表面の洗浄及び保護方法を使用して洗浄及び保護された基板上に有機膜を成膜する有機成膜装置。
12. 請求項８〜１０のいずれかに記載された酸化膜表面の洗浄及び保護装置と複数の処理装置とが気密に連結された処理システム。

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