JPWO2013111218A1

JPWO2013111218A1 - 素子構造体及び素子構造体の製造方法

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Publication number: JPWO2013111218A1
Application number: JP2013555006A
Authority: JP
Inventors: 裕子加藤; 岡　正; 正岡; 貴浩矢島; 内田　一也; 一也内田; 大輔大森
Original assignee: Ulvac Inc
Current assignee: Ulvac Inc
Priority date: 2012-01-23
Filing date: 2012-10-30
Publication date: 2015-05-11
Also published as: CN104067692A; WO2013111218A1; TWI635635B; TW201332176A; KR20140116877A

Abstract

【課題】酸素、水分等から素子を保護し、素子の劣化等を抑制することが可能な素子構造体及び素子構造体の製造方法を提供する。
【解決手段】素子構造体１は、基板２と、デバイス層３と、第１の保護層４と、第２の保護層５と、封止層６とを具備する。デバイス層３は、基板２上の第１の領域１１に形成される。第１の保護層４は、デバイス層３の周囲に形成される第１の周縁部４Ａを有し、デバイス層３を被覆して第１の領域１１を含む基板２上の第２の領域１２に形成され、無機物からなる。第２の保護層５は、第２の領域１２に対応する第１の保護層４上の第３の領域１３に形成され、有機物からなる。封止層６は、第１の周縁部４Ａと第２の保護層５との周囲に形成される第２の周縁部６Ａを有し、第２の保護層５を被覆して第２の領域１２を含む基板２上の第４の領域１４に形成され、無機物からなる。
【選択図】図１

Description

本発明は、酸素、水分等からデバイス等を保護する積層構造を有する素子構造体及び素子構造体の製造方法に関する。

水分あるいは酸素等により劣化しやすい性質を有する化合物を含む素子として、例えば、近年開発が盛んな有機ＥＬ（Electro Luminescence）素子等が知られている。このような素子については、当該化合物を含む層を被覆する保護層との積層構造を形成し、これによって素子内への水分等の侵入を抑制する試みがなされている。

上記積層構造を有する素子構造体の製造方法として、各層の形成領域に対応した複数の開口を有するマスクを用いて保護層を形成する方法が知られている。例えば、特許文献１には、熱変形等による歪みの影響を受けにくく、広い開口面積を有するマスク装置について開示されている。上記マスク装置は、一端が枠体に固定され、そこから一方向のみに延在するテープ状のシャドーマスクを有する。

特開２０１０−１６８６５４号公報

しかしながら、上記マスク装置を用いて素子構造体の製造を行った際は、各層の周縁が被覆されないため、各層の周囲からの水分等の侵入を抑制することが難しいという問題があった。

以上のような事情に鑑み、本発明の目的は、酸素、水分等から素子を保護し、素子の劣化等を抑制することが可能な素子構造体及び素子構造体の製造方法を提供することにある。

上記目的を達成するため、本発明の一形態に係る素子構造体は、基板と、デバイス層と、第１の保護層と、第２の保護層と、封止層とを具備する。
上記デバイス層は、上記基板上の第１の領域に形成される。
上記第１の保護層は、上記デバイス層の周囲に形成される第１の周縁部を有し、上記デバイス層を被覆して上記第１の領域を含む上記基板上の第２の領域に形成され、無機物からなる。
上記第２の保護層は、上記第２の領域に対応する上記第１の保護層上の第３の領域に形成され、有機物からなる。
上記封止層は、上記第１の周縁部と上記第２の保護層との周囲に形成される第２の周縁部を有し、上記第２の保護層を被覆して上記第２の領域を含む上記基板上の第４の領域に形成され、無機物からなる。

上記目的を達成するため、本発明の一形態に係る素子構造体の製造方法は、基板上の第１の領域にデバイス層を形成する工程を含む。
上記デバイス層を被覆するように、上記第１の領域を含む上記基板上の第２の領域に第１の保護層が形成される。
上記第２の領域に対応する上記第１の保護層上の第３の領域に第２の保護層が形成される。
上記第１の保護層と上記第２の保護層とを被覆するように、上記第２の領域を含む上記基板上の第４の領域に封止層が形成される。

本発明の第１の実施形態に係る素子構造体を示す模式的な図であり、（Ａ）は概略断面図、（Ｂ）は概略平面図である。本発明の第１の実施形態に係る素子構造体の製造方法を示す概略平面図であり、（Ａ）は、基板上にデバイス層が形成された態様を示し、（Ｂ）は、第１のマスクが基板上へ配置された態様を示す。本発明の第１の実施形態に係る素子構造体の製造方法を示す概略平面図であり、（Ａ）は、第２のマスクが基板上へ配置された態様を示し、（Ｃ）は、第３のマスクが基板上へ配置された態様を示す。本発明の第１の実施形態に係る素子構造体の製造方法に用いる成膜装置の構成例を模式的に示す概略上平面図である。本発明の第２の実施形態に係る素子構造体を示す概略断面図である。本発明の第３の実施形態に係る素子構造体を示す概略断面図である。

上記素子構造体は、第１の保護層の第１の周縁部と、封止層の第２の周縁部とによって、デバイス層の周囲が被覆される。これにより、デバイス層の周囲からの水分、酸素層の侵入を効果的に抑制することができる。また、第１の保護層及び封止層は無機物からなり、第２の保護層は有機物からなる。このような無機物及び有機物からなる保護層を交互に積層させることによって、積層方向からの水分等の侵入も抑制することができる。

さらに、上記第２の周縁部によって、第１の保護層の第１の周縁部と第２の保護層の周囲が被覆されることにより、これらの層間からの水分等の侵入も抑制することが可能となる。したがって、上記素子構造体は、デバイス層への水分等の侵入に対しても非常に高い抑制効果を発揮し、デバイス層の劣化、不具合等を抑制することができる。

上記第１の保護層と封止層とは、シリコン化合物からなり、より具体的には、シリコン窒化物、シリコン酸窒化物及びシリコン酸化物のいずれかを含んでもよい。またスパッタ法で形成された酸化アルミニウム（Ａｌ_２Ｏ_３）を用いてもよい。
このような材料からなる第１の保護層と封止層とは、透湿性が非常に低いため、より効果的にデバイス層を水分から保護し、劣化を抑制することができる。

上記第２の保護層は、アクリル樹脂からなり、例えば、紫外線硬化性を有してもよい。またポリウレア樹脂を用いてもよい。
このような材料からなる第２の保護層は、無機物からなる第１の保護層と封止層との間に形成されることによって、透湿性が非常に低い積層構造を構成し、より効果的にデバイス層を水分等から保護することができる。

上記素子構造体は、上記第３の領域に対応する上記第２の保護層上の第５の領域と上記封止層との間に形成され、上記第２の周縁部によって周囲が被覆される、無機物からなる第３の保護層と、上記第５の領域に対応する上記第３の保護層上の第６の領域と上記封止層との間に形成され、上記第２の周縁部によって周囲が被覆される、有機物からなる第４の保護層とをさらに具備してもよい。

これにより、積層方向の水分等の侵入をさらに抑制することが可能となる。また、封止層が上記第３の保護層と上記第４の保護層との周囲にも形成されるため、これらの層の周囲からの水分等の侵入も抑制することが可能となる。

本発明の一実施形態に係る素子構造体の製造方法は、基板上の第１の領域にデバイス層を形成する工程を含む。
上記デバイス層を被覆するように、上記第１の領域を含む上記基板上の第２の領域に第１の保護層が形成される。
上記第２の領域に対応する上記第１の保護層上の第３の領域に第２の保護層が形成される。
上記第１の保護層と上記第２の保護層とを被覆するように、上記第２の領域を含む上記基板上の第４の領域に封止層が形成される。

また例えば、上記素子構造体の製造方法において、上記第１の保護層の形成工程では、上記第２の領域に対応する第１の開口を有する第１のマスクを用いて上記第１の保護層を形成し、
上記第２の保護層の形成工程では、上記第３の領域に対応する第２の開口を有する第２のマスクを用いて上記第２の保護層を形成し、
上記封止層の形成工程では、上記第４の領域に対応する第３の開口を有する第３のマスクを用いて上記封止層を形成してもよい。

上記方法では、各領域に対応する複数の開口を有するマスクを用いて各層を形成することができる。これにより、大型の基板上に複数の素子構造体を作製し、それらを個々の素子毎に分離することにより、一度に多数の素子構造体を製造することが可能となる。したがって、生産性を向上させることが可能となる。

以下、図面を参照しながら、本発明の実施形態を説明する。

＜第１の実施形態＞
［素子構造体の構成］
図１は、本発明の第１の実施形態に係る素子構造体を示す模式的な図であり、（Ａ）は概略断面図、（Ｂ）は概略平面図である。素子構造体１は、基板２と、デバイス層３と、第１の保護層４と、第２の保護層５と、封止層６とを有し、本実施形態において、これらがＺ軸方向に積層された構造を有する。なお、図においてＸ軸方向及びＹ軸方向は水平方向を示す。Ｚ軸方向はＸ軸方向とＹ軸方向とに直交する方向を示し、本実施形態において鉛直方向を示す。

基板２は、例えばガラス基板、プラスチック基板等で構成される。また、基板２の形状は特に限られないが、本実施形態では、Ｚ軸方向と直交するＸＹ平面を含む矩形の板状構造を有する。素子構造体１における基板２の大きさ、厚み等は特に制限されず、例えば縦約７３０ｍｍ、横約９２０ｍｍ、厚み約０．７ｍｍで形成することができる。

デバイス層３は、基板２上の第１の領域１１に形成される。第１の領域１１の大きさ、形状等は特に限られず、本実施形態において、矩形の領域を構成する。また、第１の領域１１は、例えば、図１（Ａ）のように、基板２の略平坦な一表面上に形成されることも可能であるし、基板２の一表面上に形成された凹面に形成されることも可能である。

デバイス層３は、本実施形態において特に限られず、水分、酸素等により劣化しやすい性質の材料を含む有機発光素子、液晶素子、発電素子等で構成されることが可能である。また、必要に応じて、これらの素子と駆動回路等とを接続するための電極等を含んでいてもよい。デバイス層は、単一素子で構成されてもよいし、面内に配列された複数の素子で構成されてもよい。

第１の保護層４は、デバイス層３を被覆して基板２上の第２の領域１２に形成される。第２の領域１２の大きさ、形状等は、第１の領域１１を含んでいれば特に限られず、本実施形態において、例えばデバイス層３よりも縦横の大きさがそれぞれ約３ｍｍ程度大きい矩形の平面領域を構成する。すなわち、第２の領域１２は、基板２上において、第１の領域１１以上の面積を有する領域を構成する。また、第１の保護層４の厚みは特に限られず、デバイス層３上の厚みを約３００ｎｍ〜約１μｍとすることができる。

第１の保護層４は、デバイス層３の周囲に形成される第１の周縁部４Ａを有する。第１の周縁部４Ａは、本実施形態において、上面（Ｚ軸方向）から見た場合、デバイス層３を取り囲む矩形環状に形成される。なお、第１の周縁部４Ａの形状は特に限られない。例えば、本実施形態において、第１の周縁部４Ａのデバイス層３の周面からの幅は、Ｚ軸方向に沿って略同一に形成されているが（図１（Ａ）参照）、第２の保護層５側の方が基板２側よりも大きく形成されてもよいし、小さく形成されてもよい。

また、第１の保護層４は、本実施形態において無機物で形成され、より具体的にはシリコン窒化物である窒化ケイ素（ＳｉＮ_Ｘ）で形成される。窒化ケイ素は、水分等を透過させにくい特性を有する。なお、第１の保護層４の材料は窒化ケイ素に限られず、他のシリコン窒化物や，シリコン酸窒化物，シリコン酸化物等のシリコン化合物等を採用することができる。またスパッタ法で形成された酸化アルミニウム（Ａｌ_２Ｏ_３）を用いてもよい。

第２の保護層５は、第２の領域１２に対応する第１の保護層４上の第３の領域１３に形成され、第１の保護層４の上面を被覆するように形成される。第２の保護層５の厚みは特に制限されず、例えば、約２００ｎｍ〜約１μｍとすることができる。

ここで、「第２の領域１２に対応する第３の領域１３」とは、以下の意味で用いられる。すなわち、後述するように、第２の領域１２と第３の領域１３とは、製造時に基板２上へ配置されるマスクの開口から露出する平面領域であり、当該マスク及びその開口は略同一の形状及び面積を有するものとされる。このことから、第２の領域１２と第３の領域１３とは、略同一の配置、形状及び面積を有する平面領域とすることができ、基板２上に第３の領域１３を投影した場合、第３の領域１３は、第２の領域１２と略一致するように構成される。

第２の保護層５は、本実施形態において有機物で形成され、より具体的には、例えば紫外線硬化性を有するアクリル樹脂で形成されることができる。アクリル樹脂は、シリコン化合物等の無機物と積層させた場合、より水分の透過を抑制する効果を発揮する。なお、材料はアクリル樹脂に限られず、ポリウレア樹脂等を採用することも可能である。

封止層６は、第２の保護層５を被覆して基板２上の第４の領域１４に形成される。第４の領域１４の大きさ、形状等は、第２の領域１２を含んでいれば特に限られないが、本実施形態において、保護層５よりも縦横の大きさがそれぞれ約３ｍｍ程度大きい矩形の平面領域を構成する。すなわち、基板２上において、第４の領域１４は、第２の領域１１よりも大きい領域を構成する。また、封止層６の第２の保護層５上の厚みは特に限られず、例えば、約５００ｎｍ〜約１μｍ程度とすることができる。

封止層６は、第１の保護層４の第１の周縁部４Ａと、第２の保護層５との周囲に形成される第２の周縁部６Ａを有する。第２の周縁部６Ａは、本実施形態において、Ｚ軸方向から見た場合、第１の保護層４と第２の保護層５とを取り囲む矩形環状に形成される。なお、第２の周縁部６Ａの形状は特に限られない。例えば、本実施形態において、第２の周縁部６Ａの第２の保護層５の周面からの幅は、Ｚ軸方向に沿って略同一に形成されるが、封止層６の上面側の方が基板２側よりも大きく形成されてもよいし、小さく形成されてもよい。

封止層６は、本実施形態において、シリコン酸窒化物である酸窒化ケイ素（ＳｉＯ_ＸＮ_Ｙ）で形成される。酸窒化ケイ素は、水分等を透過させにくい特性を有する。なお、封止層６の材料は酸窒化ケイ素に限られず、例えば他のシリコン酸窒化物や、窒化ケイ素（ＳｉＮ_Ｘ）などのシリコン窒化物，シリコン酸化物等のシリコン化合物等を採用することができる。またスパッタ法で形成された酸化アルミニウム（Ａｌ_２Ｏ_３）を用いてもよい。

次に、素子構造体１の製造方法について説明する。

［素子構造体の製造方法］
図２、図３は、本実施形態に係る素子構造体１の製造方法を示す概略平面図である。図４は、本実施形態に係る素子構造体１の製造方法に用いる成膜装置の構成例を模式的に示す概略上面図である。本実施形態に係る素子構造体１の製造方法は、デバイス層の形成工程と、第１の保護層の形成工程と、第２の保護層の形成工程と、封止層の形成工程と、分離工程と、を有する。

本実施形態において、第１の保護層の形成工程以降の工程には、例えば、図４に示されるクラスタ型の成膜装置９１，９２、９３が用いられる。成膜装置９１，９２、９３は、全体として成膜処理システム９０を構成し、成膜装置９１、９２は連結室９４にて連結され、成膜装置９２、９３は連結室９５にて連結される。成膜処理システム９０の装置構成例について、以下に簡略に説明する。

成膜装置９１では、例えば、第１の保護層の形成工程が行われる。成膜装置９１は、コア室９１０と、コア室９１０にそれぞれ連結する４個の成膜室９１１、９１２、９１３、９１４と、基板挿入室９１５とを有する。基板挿入室９１５は、他の装置等より成膜装置９１内へ基板が挿入される。コア室９１０には、例えば、図示しない基板搬送ロボットが配置される。これにより、各成膜室９１１〜９１４、基板挿入室９１５との間で基板の搬送が可能になるとともに、連結室９４を介して成膜装置９２側へ基板を搬送することが可能である。コア室９１０、各成膜室９１１〜９１４、基板挿入室９１５は、それぞれ図示しない真空排気システムが接続された真空チャンバを構成する。

連結室９４は、コア室９１０とコア室９２０とを接続し、連結室９５は、コア室９２０とコア室９３０とを接続するように構成される。また、連結室９４，９５内部には、図示しない基板搬送ロボット等をそれぞれ配置することができ、各装置間における基板の搬送が可能に構成される。なお回転可能な金属ロールを複数用いて基板を搬送してもよく、ベルトコンベアを用いて基板を搬送してもよい。

成膜装置９２では、例えば、第２の保護層の形成工程が行われる。成膜装置９２は、成膜装置９１と同様の構成を有することができる。すなわち、成膜装置９２は、コア室９２０と、コア室９２０にそれぞれ連結する成膜室９２１、９２２、９２３、９２４とを有する。連結室９４を介して成膜装置９２へ搬送された基板は、コア室９２０を介して、各成膜室９２１〜９２４へ搬送される。

成膜装置９３では、例えば、封止層の形成工程が行われる。また、成膜装置９３も、成膜装置９１、９２と同様の構成を有することができる。すなわち、成膜装置９３は、コア室９３０と、コア室９３０にそれぞれ連結する成膜室９３１、９３２、９３３、９３４と、基板取出室９３５とを有する。連結室９５から成膜装置９３へ搬送された基板は、コア室９３０を介して、各成膜室９３１〜９３４へ搬送される。所定の成膜処理が終了した基板は、コア室９３０を介して、基板取出室９３５より、成膜処理システム９０外へ搬出される。

例えば、上記構成の成膜処理システム９０を用いて素子構造体１の製造を行うことにより、各製造工程をオートメーション化できるとともに、同時に複数の成膜室を用いて効率的に製造を行うことができ、生産性を高めることが可能となる。

一方、本実施形態に係る素子構造体１は、基板Ｗ上の複数の素子領域に形成される。複数の素子領域は、基板ＷのＺ軸方向と直交するＸＹ平面上に、Ｘ軸方向、Ｙ軸方向に例えば各２区画ずつ配置される。後述するように、素子構造体１は、分離工程において、スクライブラインＬに沿って基板Ｗを分離することにより作製される。分離された基板Ｗは、それぞれ素子構造体１に含まれる基板２となる。なお、基板Ｗ上に形成される素子構造体１の数は、上記の例に限られない。

以下、各工程について説明する。

（デバイス層の形成工程例）
まず、基板Ｗ上の第１の領域１１にデバイス層３を形成する。図２（Ａ）は、基板２上の第１の領域１１に、デバイス層３が形成された態様を示している。本実施形態において、第１の領域１１は、基板Ｗ上に例えば計４箇所配置され、Ｘ軸方向及びＹ軸方向にそれぞれ２箇所ずつ、所定間隔で配列される。

デバイス層３の形成方法は特に限られず、デバイス層３の材料、構成等によって適宜選択することが可能である。例えば、基板Ｗを図示しない成膜装置の成膜室等へ搬送し、基板Ｗ上へ所定の材料の蒸着、スパッタ等を行い、さらにパターン加工等することで、第１の領域１１上に所望のデバイス層３を形成することができる。パターン加工の方法は特に限られず、例えば、エッチング等を採用することが可能である。

また、本工程で用いる成膜装置と、以下の工程で用いる成膜装置９１の基板挿入室９１５とを連結することで、１つの成膜処理システムが構成されてもよい。これにより、形成されたデバイス層３と大気との接触の可能性を低減させるとともに、生産性をより高めることが可能となる。

（第１の保護層の形成工程例）
次に、デバイス層３を被覆するように、第１の領域１１を含む基板Ｗ上の第２の領域１２に第１の保護層４を形成する。本工程では、第２の領域１２に対応する４個の開口１２１（第１の開口）を有するマスクＭ１（第１のマスク）を用いて、例えば窒化ケイ素からなる第１の保護層４を形成する。

本工程は、例えば、成膜装置９１を用いて行われる。この場合、成膜装置９１の各成膜室９１１〜９１４は、いずれも同一の構成を有するＣＶＤ装置とすることができる。また、図示はしないが、各成膜室９１１〜９１４内には、基板Ｗを配置するためのステージと、基板Ｗ上に配置されるマスクＭ１と、マスクＭ１を支持し、ステージ上の基板Ｗに対してマスクＭ１の位置合わせ等を行うマスクアライメント装置等とが設置される。

まず、デバイス層３が形成された基板Ｗは、基板挿入室９１５から成膜装置９１内へ搬入され、コア室９１０に配置された基板搬送ロボット等により、成膜室９１１〜９１４のうちの一室へ搬入される。ステージ上に配置された基板Ｗ上には、マスクアライメント装置等によって、マスクＭ１が基板Ｗ上の所定位置へ配置される。

図２（Ｂ）は、マスクＭ１が基板Ｗ上へ配置された態様を示す。マスクＭ１は、開口１２１を介して、基板Ｗ上の第２の領域１２と、第１の領域１１に形成されたデバイス層３とが露出するように基板Ｗ上へ配置される。そして、例えばＣＶＤ法により、窒化ケイ素等からなる第１の保護層４が、デバイス層３を被覆するように第２の領域１２上へ形成される。なお、第１の保護層４の形成方法はＣＶＤ法に限られず、例えばスパッタ法を採用することもできる。この場合に、成膜装置９１の各成膜室９１１〜９１４は、それぞれスパッタリング装置として構成される。

マスクＭ１は、Ｚ軸方向に直交するＸＹ平面を有する板状構造を有し、Ｘ軸方向及びＹ軸方向に所定の間隔で２個ずつ配列された計４個の開口１２１を有する。また、マスクＭ１は、本実施形態において、酸化アルミニウム（Ａｌ_２Ｏ_３）、ＳＵＳ、インバーなどの熱延びの少ない金属等によって形成される。

ここで、「第２の領域１２に対応する開口１２１」とは、基板Ｗ上にマスクＭ１を配置した際、開口１２１から露出された基板Ｗ上の平面領域が、それぞれ第２の領域１２を構成することを意味する。また、開口１２１は、第１の領域１１の面積より大きい矩形状に形成される。これにより、基板Ｗ上にマスクＭ１を配置した際、開口１２１から第１の領域１１の全体が露出され、第２の領域１２が第１の領域１１を含むように形成されることが可能となる。

（第２の保護層の形成工程例）
次に、第２の領域１２に対応する第１の保護層４上の第３の領域１３に第２の保護層５を形成する。本工程では、第３の領域１３に対応する開口１３１（第２の開口）を有するマスクＭ２（第２のマスク）を用いて、例えば紫外線硬化型アクリル樹脂からなる第２の保護層５を形成する。

本工程は、例えば、成膜装置９２を用いて行われる。成膜装置９２の各成膜室９２１〜９２４内には、基板Ｗを配置するためのステージと、基板Ｗ上に配置されるマスクＭ２と、マスクＭ２を支持し、ステージ上の基板Ｗに対してマスクＭ２の位置合わせ等を行うマスクアライメント装置等とが設置される（図示せず）。

まず、第１の保護層４が形成された基板Ｗは、連結室９４から成膜装置９２内へ搬入され、コア室９２０に配置された基板搬送ロボット等により、成膜室９２１〜９２４の一室へ搬入される。ステージ上に配置された基板Ｗ上には、マスクＭ２が、マスク載置装置等によって、基板Ｗ上の所定位置へ配置される。

成膜装置９２の各成膜室９２１〜９２４は、例えば、アクリル樹脂の塗布と、塗布された樹脂の硬化のための紫外線照射とを同一のチャンバ内で可能とするように構成されてもよい。これにより、各成膜室９２１〜９２４を、いずれも同一の装置構成とすることが可能となり、生産性を向上させることができる。また、上記の装置構成に限られず、例えば、成膜室９２１〜９２３等をスピンコート、吹き付け等によるアクリル樹脂の塗布等を行う装置とし、成膜装置９２４等をＵＶ照射装置として構成することも可能である。

図３（Ａ）は、マスクＭ２が基板Ｗ上へ配置された態様を示す。このようにマスクＭ２を基板Ｗ上へ配置することで、第３の領域１３に、紫外線硬化型アクリル樹脂等からなる第２の保護層５が形成される。第２の保護層５の形成方法は特に限定されない。例えば、スピンコート法や吹き付け法等で第１の保護層４上にアクリル樹脂を塗布し、塗布されたアクリル樹脂への紫外線照射によって当該樹脂を硬化させることで、第２の保護層５が形成される。

マスクＭ２は、本実施形態において、マスクＭ１と同様の構成を有する。すなわち、マスクＭ２は、Ｚ軸方向に直交するＸＹ平面を有する板状構造を有し、Ｘ軸方向及びＹ軸方向にマスクＭ１の開口１２１と略同一の間隔で２個ずつ配列された計４個の開口１３１を有する。また、開口１３１は、本実施形態において、マスクＭ１の開口１２１と略同一の形状、面積を有する。これにより、第２の領域１２に対応する第１の保護層４上の第３の領域１３に第２の保護層５を形成することが可能となる。また、マスクＭ２は、本実施形態において、酸化アルミニウム（Ａｌ_２Ｏ_３）、ＳＵＳ、インバーなどの熱延びの少ない金属等によって形成される。

また、「第３の領域１３に対応する開口１３１」とは、開口１２１と同様に、基板Ｗ上にマスクＭ２を配置した際、開口１３１から露出された基板Ｗ上の領域が、それぞれ第１の保護層４上の第３の領域１３を構成することを意味する。

（封止層の形成工程例）
次に、第１の保護層４と第２の保護層５とを被覆するように、第２の領域１２を含む基板Ｗ上の第４の領域１４に封止層６を形成する。本工程では、第４の領域１４に対応する開口１４１（第３の開口）を有するマスクＭ３（第３のマスク）を用いて封止層６を形成する。

本工程は、例えば、成膜装置９３を用いて行われる。この場合、成膜装置９３の各成膜室９３１〜９３４は、いずれも同一の構成を有するＣＶＤ装置とすることができる。また、図示はしないが、各成膜室９３１〜９３４内には、基板Ｗを配置するためのステージと、基板Ｗ上に配置されるマスクＭ３と、マスクＭ３を支持し、ステージ上の基板Ｗに対してマスクＭ３の位置合わせ等を行うマスクアライメント装置等とが設置される。

まず、第２の保護層５までが形成された基板Ｗは、連結室９５から成膜装置９３内へ搬入され、コア室９３０に配置された基板搬送ロボット等により、成膜室９３１〜９３４の所定の一室へ搬入される。ステージ上に配置された基板Ｗ上には、マスクＭ３が、マスク載置装置等によって、基板Ｗ上の所定位置へ配置される。

図３（Ｂ）は、マスクＭ３が基板Ｗ上へ配置された態様を示す。この際、開口１４１を介して、基板Ｗ上の第４の領域１４と、第２の保護層５と第１の保護層４とが露出している。そして、例えばＣＶＤ法により、酸窒化ケイ素等からなる封止層６が、第１の保護層４と第２の保護層５とを被覆するように第４の領域１４上へ形成される。なお、封止層６の形成方法はＣＶＤ法に限られず、例えばスパッタ法等を採用することもできる。この場合に、成膜装置９３の各成膜室９３１〜９３４は、それぞれスパッタリング装置として構成される。

マスクＭ３は、本実施形態において、Ｚ軸方向に直交するＸＹ平面を有する板状構造を有し、Ｘ軸方向及びＹ軸方向に所定の間隔で２個ずつ配列された開口１４１を有している。また、マスクＭ３は、本実施形態において、酸化アルミニウム（Ａｌ_２Ｏ_３）、ＳＵＳ、インバーなどの熱延びの少ない金属等によって形成される。

ここで、「第４の領域１４に対応する開口１４１」とは、基板Ｗ上にマスクＭ３を配置した際、開口１４１から露出された基板Ｗ上の領域が、それぞれ第４の領域１４を構成することを意味する。また、開口１４１は、第２の領域１２の面積より大きい矩形状に形成される。これにより、基板Ｗ上にマスクＭ３を配置した際、開口１４１から第１の領域１１の全体が露出され、第４の領域１４が第２の領域１２を含むように形成されることが可能となる。

最後に、封止層６まで積層された基板Ｗを、複数の素子構造体１に分離する。

（分離工程例）
成膜装置９３の基板取出室９３５から、封止層６まで積層された基板Ｗを取り出し、スクライブラインＬに沿ってＸ軸方向及びＹ軸方向に素子構造体１を分離する。分離の方法としては、ダイシングソー、レーザを用いた加工技術、ドライエッチング等が挙げられるが、これに限られない。この工程によって、基板Ｗは分離され、基板２を含む素子構造体１が製造される。

以上のような構成の素子構造体１は、水分等の透過性が低い窒化ケイ素等の無機物からなる第１の保護層４、封止層６と、アクリル樹脂等の有機物からなる第２の保護層５とが交互に積層される。これにより、積層方向（Ｚ軸方向）からの水分等の侵入をより効果的に抑制することが可能となる。

また、素子構造体１は、デバイス層３の周囲が、いずれも水分等を透過させにくい窒化ケイ素等からなる第１の保護層４の第１の周縁部４Ａと、封止層６の第２の周縁部６Ａとの２層に被覆されている。これにより、Ｚ軸方向のみならず、デバイス層３の周囲からの水分、酸素等の侵入を効率的に抑制することが可能となる。

さらに、素子構造体１は、第２の周縁部６Ａによって、第１の保護層４と第２の保護層５との周囲を被覆するように構成される。これにより、第１の保護層４と第２の保護層５との層間部分からの水分等の侵入も抑制することが可能になる。したがって、層間部分の周囲からの水分等の侵入を危惧することなく、高い水分等抑制効果を有するＺ軸方向の積層構造を有する素子構造体１を作製することが可能となる。

＜第２の実施形態＞
図５は、本発明の第２の実施形態に係る素子構造体１０を示す概略断面図である。素子構造体１０は、第１の実施形態の同様の構成の基板２０と、デバイス層３０と、第１の保護層４０と、第２の保護層５０と、封止層６０と、に加えて、第３の保護層７０と、第４の保護層８０とを有し、本実施形態において、これらがＺ軸方向に積層された構造を有する。なお、図において上述の第１の実施形態と対応する部分については同一の符号を付し、その詳細な説明は省略するものとする。

本実施形態に係る素子構造体１０は、第２の保護層５０上に第３の保護層７０が形成され、第３の保護層７０上に第４の保護層８０が形成される。さらに、基板２０上に第２の周縁部６０Ａを有する封止層６０が形成され、第１の保護層４０と第２の保護層５０と第３の保護層７０と第４の保護層８０との周囲は、第２の周縁部６０Ａによって被覆される。すなわち、第１の実施形態においてはデバイス層３０上に封止層６を含む計３層の積層構造が形成されたが、本実施形態においては計５層の積層構造が形成される。

第３の保護層７０は、第３の領域１３０に対応する第２の保護層５０上の第５の領域１５０と、封止層６０との間に形成され、第３の保護層７０が第２の保護層５０の上面を被覆するように形成される。第３の保護層７０は、第１の保護層４０と同様に無機物で形成され、より具体的にはシリコン窒化物である窒化ケイ素（ＳｉＮ_Ｘ）で形成される。なお、第３の保護層７０の材料はＳｉＮ_Ｘに限られず、例えば他のシリコン窒化物や，シリコン酸窒化物，シリコン酸化物等のシリコン化合物等を採用することができる。またスパッタ法で形成された酸化アルミニウム（Ａｌ_２Ｏ_３）を用いてもよい。

第４の保護層８０は、第５の領域１５０に対応する第３の保護層７０上の第６の領域１６０と、封止層６０との間に形成され、第４の保護層８０が第３の保護層７０の上面を被覆するように形成される。第４の保護層８０は、第２の保護層５０と同様に有機物で形成され、より具体的には、紫外線硬化性を有するアクリル樹脂で形成される。なお、材料はアクリル樹脂に限られず、ポリウレア樹脂等を採用することも可能である。

ここで、「第３の領域１３０に対応する第５の領域１５０」とは、「第２の領域１２に対応する第３の領域１３」と同様の以下の意味で用いられる。すなわち、第３の領域１３０と第５の領域１５０とは、製造時に基板２０上へ配置されるマスクの開口から露出する平面領域であり、当該マスク及びその開口は略同一の形状及び面積を有するものとされる。このことから、第３の領域１３０と第５の領域１５０とは、略同一の配置、形状及び面積を有する領域とすることができ、基板２０上に第５の領域１５０を投影した場合、第５の領域１５０は、第３の領域１３０と略一致するように構成される。

また、「第５の領域１５０に対応する第６の領域１６０」も、同様に以下の意味で用いられる。すなわち、第５の領域１５０と第６の領域１６０とは、製造時に基板２０上へ配置されるマスクの開口から露出する平面領域であり、当該マスク及びその開口は略同一の形状及び面積を有するものとされる。このことから、結果として、第２の領域１２０と第３の領域１３０と第５の領域１５０と第６の領域１６０とは略同一の形状、面積を有する領域とすることができ、基板２０上に第６の領域１６０を投影した場合、第６の領域は、第５の領域と略一致するように構成される。

封止層６０は、第１の保護層４０と第２の保護層５０と第３の保護層７０と第４の保護層８０とを被覆して基板２０上の第４の領域１４０に形成される。第４の領域１４０の大きさ、形状等は、第２の領域１２０を含んでいれば特に限られない。すなわち、この場合は、第４の領域１４０が、第３の領域１３０、第５の領域１５０、第６の領域１６０も含むこととなる。また、封止層６０の第４の保護層８０上の厚みは特に限られず、例えば、約２００ｎｍ〜約１μｍ程度とすることができる。

封止層６０は、第１の周縁部４０Ａと、第２の保護層５０と、第３の保護層７０と、第４の保護層８０との周囲を被覆する第２の周縁部６０Ａを有する。また、封止層６０は、本実施形態においても無機物で形成され、具体的には、シリコン酸窒化物である酸窒化ケイ素（ＳｉＯ_ＸＮ_Ｙ）等で形成される。ＳｉＯ_ＸＮ_Ｙは、水分等を透過させにくい特性を有する。なお、封止層６の材料はＳｉＯ_ＸＮ_Ｙに限られず、例えば他のシリコン酸窒化物や、窒化ケイ素（ＳｉＮ_Ｘ）などのシリコン窒化物，シリコン酸化物等のシリコン化合物等を採用することができる。またスパッタ法で形成された酸化アルミニウム（Ａｌ_２Ｏ_３）を用いてもよい。

ここで、素子構造体１０は、デバイス層３０上に、窒化ケイ素からなる第１の保護層４０と第３の保護層７０と封止層６０と、アクリル樹脂からなる第２の保護層５０と第４の保護層８０と、が交互にＺ軸方向に積層されている。このような無機物と有機物との積層構造は、透湿度（ＷＶＴＲ：Water Vapor Transmission Rate）を低下させることが、発明者らの実験によって確認されている。

例えば、ＰＥＴフィルム基板上に窒化ケイ素からなる層とアクリル樹脂からなる層とを交互に２層ずつ、計４層積層させ、いわゆるカルシウム法によってＷＶＴＲを測定したところ、１．０×１０^−６ｇ／ｍ^２／ｄａｙ以下の測定下限界の測定値を得た。これにより、本実施形態に係るデバイス層３上の積層構造は、特にＺ軸方向からの水分等の侵入に対して非常に高い抑制効果を奏することが推認される。

以上より、本実施形態に係る素子構造体１０は、デバイス層３０及び各保護層間の周囲からの水分等の侵入を抑制するとともに、Ｚ軸方向にも非常に高い水分等に対する抑制効果を発揮することが可能となる。

＜第３の実施形態＞

図６は、本発明の第３の実施形態に係る素子構造体１００を示す概略断面図である。素子構造体１００は、第１の実施形態と同様に、基板２と、デバイス層３００と、第１の保護層４と、第２の保護層５と、封止層６とを有し、これらがＺ軸方向に積層された構造を有する。本実施形態は、デバイス層３００が有機ＥＬ発光素子からなる点で、第１の実施形態と異なる。なお、図において上述の第１の実施形態と対応する部分については同一の符号を付し、その詳細な説明は省略するものとする。

本実施形態に係るデバイス層３００は、下部電極層３１０と、正孔注入層３２０と、発光層３３０と、電子注入層３４０と、上部電極層３５０とを有し、これらがＺ軸方向に積層された構造を有する。下部電極層３１０は、陽極として、例えばインジウム錫酸化物（ＩＴＯ）、酸化亜鉛（ＺｎＯ）等の透明電極からなる。上部電極層３５０は、陰極として、例えばアルミニウム等からなる。正孔注入層３２０は、正孔輸送層を含み、下部電極層３１０から発光層３３０へ正孔を注入する。電子注入層３４０は、電子輸送層を含み、上部電極層３５０から発光層３３０へ電子を注入する。発光層３３０は、所望の色に発光する有機発光材料で形成され、注入された正孔及び電子の再結合により発光する。

デバイス層３００は、内部に複数の発光層３３０を含有することが可能である。複数の発光層は、短冊状あるいはストライプ状に形成されてもよい。複数の発光層は、例えばＲ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）の３種類の発光層を含んでいてもよく、これにより素子構造体１００を１個のディスプレイとして構成することが可能である。

下部電極層３１０は、発光層３３０に正孔を注入することができるよう、発光層３３０に対応して形成され、例えばＹ軸方向に沿って伸びる電極とすることができる。上部電極層３５０は、電子注入層３４０を介して発光層３３０に電子を注入することができるよう、一部が発光層３３０上に配置される。上部電極層３５０は、例えば、Ｘ軸方向に沿って延びる電極とすることができる。また、必要に応じて複数の上部電極層３５０を設けてもよく、その場合はＹ軸方向に周期的に配置することも可能である。下部電極層３１０及び上部電極層３５０は、例えば、一部が封止層６等に被覆されない第４の領域１４の外部に形成されることにより、外部の駆動電源等と接続可能に構成される。

素子構造体１００のデバイス層３００は、例えば、以下のように形成される。下部電極層３１０は、例えばスパッタ法、蒸着法等により成膜することができ、成膜後、所定形状にパターン加工される。次に、下部電極層３１０上に、例えば蒸着法等により正孔注入層３２０を形成する。発光層３３０は、正孔注入層３２０上に、例えば蒸着法等により成膜することができ、成膜後、所定形状にパターン加工される。電子注入層３４０は、発光層３３０上に、例えば蒸着法等により成膜することができる。さらに、上部電極層３５０は、例えばスパッタ法、蒸着法等により成膜することができ、成膜後、所定形状にパターン加工される。上記各層の形成は、同一の成膜室内で行うことも可能であるし、別の成膜室内で行うことも可能である。

以上のような素子構造体１００は、水分、酸素等の影響を非常に受けやすいデバイス層３００を有するが、第１の保護層４、第２の保護層５及び封止層６の積層構造により、デバイス層３００への水分等の侵入を抑制することが可能となる。これにより、素子構造体１００によって、不具合の少なく耐久性の高い有機ＥＬディスプレイ等を提供することが可能となる。

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明はこれに限定されることはなく、本発明の技術的思想に基づいて種々の変形が可能である。

以上の実施形態では、保護層が２層及び４層であり、最上層がいずれも有機物からなる例を挙げたが、これに限られない。例えば、３層、５層等の奇数の保護層を積層させる場合、最上層を無機物からなる層とすることも可能である。

また、以上の実施形態では、各層のパターン加工方法として、Ａｌ_２Ｏ_３等で形成されるマスクを用いる方法を採用したが、これに限られない。例えば、エッチング等の他のパターン加工方法を採用することも勿論可能である。

また、以上の実施形態では、素子構造体の製造方法として、大型の基板上に多数の素子領域を形成し、それらを分離して個々の素子構造体を製造する方法を採用したが、これに限られない。例えば、１枚の基板上に１個の素子構造体を形成し、分離工程を有さない製造方法を採用することも可能である。

また、以上の実施形態では、クラスタ型の成膜装置を用いた製造方法の例を挙げたが、勿論これに限られず、インライン式等他の構成の成膜装置を用いることも可能である。

１，１０，１００・・・素子構造体
２，２０・・・基板
３，３０，３００・・・デバイス層
４，４０・・・第１の保護層
４Ａ，４０Ａ・・・第１の周縁部
５，５０・・・第２の保護層
６，６０・・・封止層
６Ａ，６０Ａ・・・第２の周縁部
７０・・・第３の保護層
８０・・・第４の保護層
１１，１１０・・・第１の領域
１２，１２０・・・第２の領域
１３，１３０・・・第３の領域
１４，１４０・・・第４の領域
１５０・・・第５の領域
１６０・・・第６の領域
１２１・・・第１の開口
１３１・・・第２の開口
１４１・・・第３の開口
Ｍ１・・・第１のマスク
Ｍ２・・・第２のマスク
Ｍ３・・・第３のマスク

Claims

基板と、
前記基板上の第１の領域に形成されるデバイス層と、
前記デバイス層の周囲に形成される第１の周縁部を有し、前記第１の領域を含む前記基板上の第２の領域に形成され、無機物からなる第１の保護層と、
前記第２の領域に対応する前記第１の保護層上の第３の領域に形成され、有機物からなる第２の保護層と、
前記第１の周縁部と前記第２の保護層との周囲に形成される第２の周縁部を有し、前記第２の領域を含む前記基板上の第４の領域に形成され、無機物からなる封止層と
を具備する素子構造体。
請求項１に記載の素子構造体であって、
前記第１の保護層と封止層とは、シリコン化合物またはスパッタ法で形成された酸化アルミニウムからなる
素子構造体。
請求項２に記載の素子構造体であって、
前記シリコン化合物は、シリコン窒化物、シリコン酸窒化物及びシリコン酸化物のいずれかを含む
素子構造体。
請求項１から３のいずれか１項に記載の素子構造体であって、
前記第２の保護層は、アクリル樹脂またはポリウレア樹脂からなる
素子構造体。
請求項４に記載の素子構造体であって、
前記アクリル樹脂は、紫外線硬化性を有する
素子構造体。
請求項１に記載の素子構造体であって、
前記第３の領域に対応する前記第２の保護層上の第５の領域と前記封止層との間に形成され、前記第２の周縁部によって周囲が被覆される、無機物からなる第３の保護層と、
前記第５の領域に対応する前記第３の保護層上の第６の領域と前記封止層との間に形成され、前記第２の周縁部によって周囲が被覆される、有機物からなる第４の保護層とをさらに具備する
素子構造体。
基板上の第１の領域にデバイス層を形成し、
前記第１の領域を含む前記基板上の第２の領域に第１の保護層を形成し、
前記第２の領域に対応する前記第１の保護層上の第３の領域に第２の保護層を形成し、
前記第１の保護層と前記第２の保護層とを被覆するように、前記第２の領域を含む前記基板上の第４の領域に封止層を形成する
素子構造体の製造方法。
請求項７に記載の素子構造体の製造方法であって、
前記第１の保護層の形成工程では、前記第２の領域に対応する第１の開口を有する第１のマスクを用いて前記第１の保護層を形成し、
前記第２の保護層の形成工程では、前記第３の領域に対応する第２の開口を有する第２のマスクを用いて前記第２の保護層を形成し、
前記封止層の形成工程では、前記第４の領域に対応する第３の開口を有する第３のマスクを用いて前記封止層を形成する
素子構造体の製造方法。