JPWO2013145139A1 - 電子デバイスの製造方法 - Google Patents
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Abstract
素子３が形成された基板１上にＡＬＤ成膜法などで被覆膜４を形成するに際して、簡易な工程で部分的に被覆膜４を除去する。基板１上の一部を部分被覆部材２で被覆する工程と、基板１上に素子３を形成する工程と、素子３及び部分被覆部材２を覆うように基板１上に被覆膜４を成膜する工程と、部分被覆部材２上の被覆膜４にクラック４Ａを形成する工程を除去する工程を有する。
Description
本発明は、電子デバイスの製造方法に関するものである。
基板上に素子が形成され、素子を覆う被覆膜を備えた電子デバイスが知られている。例えば、有機ＥＬ装置は、基板上の有機ＥＬ素子を封止するために有機ＥＬ素子を覆う被覆膜（封止膜）を備えている。また、電子デバイスは基板上に接続端子を備えている。被覆膜を備えた電子デバイスは、接続端子が被覆膜から露出した状態で基板上に配備されている。
下記特許文献１に記載された有機ＥＬ装置の製造方法は、基板上に陽極および外部回路接続用の接続端子を形成した後、接続端子の上に、接続端子と外部回路とを接続するための保護ラミネート付の異方導電性接着テープを仮圧着する工程、その後、陽極の上に有機層および陰極を積層して有機ＥＬ素子を形成する工程、有機ＥＬ素子および異方導電性接着テープの上に被覆膜（封止膜）を形成する工程、その後、異方導電性接着テープの保護ラミネートを剥がすことにより異方導電性接着テープの上の被覆膜を除去する工程を有している。
高い封止性能を得ることができる被覆膜の成膜方法として、原子層堆積成膜法（ＡＬＤ成膜法）が知られている。この成膜法によると、成膜時に基板全面を被覆膜が覆ってしまい、被覆膜の高い防湿性によって溶解液が浸透し難くエッチングやリフトオフが困難であるため、成膜後に如何にして基板上の接続端子を露出させるかが問題になる。
前述した従来技術のようにマスクテープ（前述した例では保護ラミネートがマスクテープに相当する）を剥がすことで接続端子領域の被覆膜を除去する方法が知られているが、この方法では、マスクテープを貼り付ける工程が煩雑であり、良好な生産性が得られない問題がある。特に、一つの基板上に複数の素子形成領域を形成する多面取り基板の場合や、狭額縁を実現する場合には、接続端子領域が個々の素子形成領域毎に複数存在し、若しくは、接続端子領域が非常に狭くなっているので、マスクテープの貼り付け工程において、精度良く貼り付けることが困難となり、高い生産性を実現することができない。
また、有機ＥＬ装置などでは、接続端子領域を狭くする狭額縁化が求められており、狭額縁化が達成されると、接続端子が形成される接続端子領域と有機ＥＬ素子などの素子が形成される素子形成領域が近接した状態になる。この際、前述したマスクテープを剥がす方法では、マスクテープの周囲の膜が一緒に剥がれることがあり、狭額縁化によって接続端子領域と素子形成領域が近接している場合には、マスクテープ周囲の膜が剥がれることで素子の封止性能が低下することが懸念される。このため、特に狭額縁化を実現するためには、素子形成領域に悪影響が及ばないように、接続端子領域上の被覆膜のみを精度良く除去することが求められる。
本発明は、このような問題に対処することを課題の一例とするものである。すなわち、素子が形成された基板上にＡＬＤ成膜法などで被覆膜を形成するに際して、簡易な工程で接続端子領域上の被覆膜を除去することができること、基板上に被覆膜を形成する電子デバイスの製造において高い生産性を得ることができること、素子形成領域に悪影響が及ばないように、接続端子領域上の被覆膜のみを精度良く除去することができること、などが本発明の目的である。
このような目的を達成するために、本発明における電子デバイスの製造方法は、以下の構成を少なくとも具備するものである。
基板上の一部を部分被覆部材で被覆する工程と、前記基板上に素子を形成する工程と、前記素子及び前記部分被覆部材を覆うように前記基板上に被覆膜を成膜する工程と、前記部分被覆部材上の前記被覆膜にクラックを形成する工程とを有することを特徴とする電子デバイスの製造方法。
以下、図面を参照しながら本発明の実施形態を説明する。本発明の実施形態は図示の内容を含むがこれのみに限定されるものではない。図１は、本発明の実施形態に係る電子デバイスの製造方法を示した説明図である。本発明の実施形態に係る電子デバイスの製造方法は、基板１上の一部を部分被覆部材２で被覆する工程と、基板１上に素子３を形成する工程と、素子３及び部分被覆部材２を覆うように基板１上に被覆膜４を成膜する工程と、部分被覆部材２上の被覆膜４にクラックを形成する工程とを有する。ここでの素子とは、電子回路に用いる構成要素であり、能動素子だけでなく受動素子も含む。また、有機半導体や、有機ＥＬ、無機ＥＬ、ＬＥＤなどの発光素子や、センサー素子も含まれる。ここでの基板上とは、基板上に直接形成されている場合のみならず、他の物体を介して形成されている場合も含まれる。
更に図１に基づいた具体例を示す。本発明の実施形態に係る電子デバイスの製造方法は、基板１上の接続端子領域１Ａを部分被覆部材２で被覆する第１工程（図１（ａ）参照）と、基板１上に素子３を形成する第２工程（図１（ｂ）参照）と、素子３を覆うように基板１上に被覆膜４を成膜する第３工程（図１（ｃ）参照）と、部分被覆部材２上の被覆膜４にクラックを形成する第４工程（図１（ｄ１），（ｄ２）参照）を有する。
図１（ａ）に示した第１工程では、具体的には、基板１上に下部電極１０を形成し、それと同時又は別途に、接続端子１１を形成する。接続端子１１が形成された基板１上の部分が接続端子領域１Ａになる。そして、基板上に形成された接続端子１１上、或いは接続端子１１が形成された基板１上の接続端子領域１Ａを部分被覆部材２で被覆する。
部分被覆部材２は、それ自体を単独で形成することもできるが、他の部材の形成と同時又は同工程で形成することで、工程の簡略化が可能になる。図１（ａ）に示すように、部分被覆部材２は、素子３の複数の電極を互いに区分する隔壁１２と同時又は同じ工程で形成することができる。部分被覆部材２及び隔壁１２は、例えば、フォトリソグラフィ工程でパターン形成されたレジスト層である。部分被覆部材２及び隔壁１２の形成方法の一例を示すと、基板１上に感光性樹脂層を塗布し、部分被覆部材２及び隔壁１２のパターンを有するフォトマスクを介した露光及び現像を行うことで、部分被覆部材２及び隔壁１２のレジスト層パターンを形成する。この際、レジスト層の厚さ方向の露光量の違いから生じる現像速度の差を利用して、側部が下向きの逆テーパー面２ａ，１２ａを有する部分被覆部材２及び隔壁１２を形成することができる。
図１（ｂ）に示した第２工程では、具体的には、基板上の下部電極１０上に素子３を形成する。素子３は、隔壁１２の間に形成される。素子３の一例として有機ＥＬ素子を形成する場合には、下部電極１０上に有機層１３を積層し、その上に上部電極１４を積層する。この際、隔壁１２のパターンを下部電極１０と交差する方向にストライプ状に形成しておくことで、上部電極１４を隔壁１２で区分されたストライプ状のパターンに形成することができる。基板１上の素子３が形成された領域が素子形成領域１Ｂになる。
図１（ｃ）に示した第３工程では、素子３及び部分被覆部材２を覆うように基板１上に被覆膜４が成膜される。被覆膜４は、素子３が有機ＥＬ素子の場合は有機ＥＬ素子を気密に封止する封止膜になる。被覆膜４は、例えば無機膜であり、一例として、原子層堆積（ＡＬＤ）法によって形成することができる。ＡＬＤ法によって成膜される被覆膜４は、接続端子領域１Ａ及び素子形成領域１Ｂを含む基板１上の全面に形成される。
図１（ｄ１），（ｄ２）に示した第４工程では、部分被覆部材２上の被覆膜４にクラック４Ａが形成される。クラック４Ａは、接続端子領域１Ａ上の部分被覆部材２と被覆膜４に紫外線照射処理又は加熱処理又はレーザー照射を施すことで形成することができる。この際、部分被覆部材２と被覆膜４は、紫外線照射処理又は加熱処理又はレーザー照射に対して膨張率又は収縮率が異なる材料が用いられる。膨張率又は収縮率の違いで互いに接触する部分被覆部材２と被覆膜４に内部応力が発生し、強度の弱い被覆膜４にクラック（亀裂）４Ａが形成されることになる。
具体的には、部分被覆部材２をレジスト層で形成し、被覆膜４を無機膜で形成して、接続端子領域１Ａ上の部分被覆部材２と被覆膜４に紫外線照射処理を施すことで、部分被覆部材２の方が被覆膜４より大きい膨張率を示し、被覆膜４にクラック４Ａが形成される。部分被覆部材２が逆テーパー面２ａを有する場合には、部分被覆部材２の上端縁の鋭角なエッジに対応してクラック４Ａが形成され易くなる。この際には、クラック４Ａは、部分被覆部材２の端部に沿って形成される。
部分被覆部材２と被覆膜４への紫外線照射処理又は加熱処理又はレーザー照射は、図１（ｄ１）に示すように直接被覆膜４上へ施してもよいし、図１（ｄ２）に示すように、被覆膜４上に別の部分被覆部材２Ｓを積層して、その別の部分被覆部材２Ｓを介して施してもよい。別の部分被覆部材２Ｓは、部分被覆部材２上の被覆膜４に内部応力を発生しやすくするための部材であり、部分被覆部２に対して更に大きい膨張率又は収縮率を有する部材、或いは部分被覆部材２に対して逆の膨張率又は収縮率（部分被覆部材２が膨張するときには部分被覆部材２Ｓは収縮し、部分被覆部材２が収縮するときには部分被覆部材２Ｓは膨張する）を有する部材などを選択するのが好ましい。
前述したように部分被覆部材２と隔壁１２を同一工程で形成する場合には、隔壁１２が形成された箇所の被覆膜４にはクラックが入らないようにすることが必要になる。このための手法としては、まず、隔壁１２又は部分被覆部材２の材料として、隔壁１２を形成するための硬化工程での処理程度ではクラックが入らない程度の収縮率を有する材料を用いる。そして、クラック４Ａを生じさせる際には、部分被覆部材２以外を遮光（マスク）し、部分被覆部材２に対して隔壁１２の硬化時以上の強い紫外線を照射する。或いは、ＣＯ2レーザー等の、樹脂に対して吸収・発熱するレーザーを用い、これを隔壁１２の硬化後に選択的に部分被覆部材２上の被覆膜４に対して照射する。
また、部分被覆部材２と隔壁１２を別工程で形成し、部分被覆部材２と隔壁１２を異なる材料にする場合には、隔壁１２に対して膨張率や収縮率が大きい材料を部分被覆部材２に用いる。この場合には、フォトリソグラフィ、印刷、インクジェットなどによるパターン形成方法を部分被覆部材２の形成に採用することができる。この場合も、選択的に部分被覆部材２上の被覆膜４に対して紫外線やレーザー照射を行ったり、部分的に加熱したりする方法を採用することができる。
図２は、本発明の実施形態に係る電子デバイスの製造方法であって、部分被覆部材と共に接続端子領域上の被覆膜を除去する工程を示している。図２に示した工程では、部分被覆部材２と共に接続端子領域１Ａ上の被覆膜４を除去して、接続端子１１を露出させる。部分被覆部材２上の被覆膜４は、クラック４Ａの形成によって除去しやすくなっている。また、クラック４Ａの形成によって、被覆膜４の下に処理液を浸透させることができるので、この処理液によって部分被覆部材２を溶解させることができる。具体的には、処理液が入った容器内に基板１全体を浸漬することで、クラック４Ａが入った接続端子領域１Ａに処理液を浸透させる。この際、素子形成領域１Ａは被覆膜４によって覆われているので、処理液の影響を受けない。基板１が複数の素子形成領域１Ｂを有する多面取り基板の場合には、基板１全体を処理液に浸漬させる１つの工程で、基板１上における複数の接続端子領域１Ａの被覆膜４を同時に除去して接続端子１１を露出させることができる。
図３は、本発明の他の実施形態に係る電子デバイスの製造方法（部分被覆部材と共に、部分被覆部材上の被覆膜を除去する工程）を示した説明図である。ここでは、素子３の上に部分被覆部材２を形成して、素子３の一部を露出する例を示している。ガス等のセンサー素子では、センサー素子の感知面を露出させる必要がある。この場合に、図３（ａ）に示すように素子３上の露出させたい部分に部分被覆部材２を形成し、素子３及び部分被覆部材２を被覆膜４で覆う。その後、前述した実施形態と同様に、部分被覆部材２上の被覆膜４にクラック４Ａを形成し、図３（ｂ）に示すように、部分被覆部材２と共に、部分被覆部材２上の被覆膜４を除去して、センサー素子の感知面３Ｓなどを露出させる。部分被覆部材２と共に、部分被覆部材２上の被覆膜４を除去する工程は、前述した実施形態と同様の方法を採用することができる。
図４は、前述した本発明の実施形態に係る製造方法で製造された有機ＥＬ装置を示した説明図である（図４（ａ）が概略平面図、図４（ｂ）が図４（ａ）におけるＸ−Ｘ断面図）。有機ＥＬ装置１００は、基板１上に有機ＥＬ素子３Ａが複数配列されている。図示の例では、有機ＥＬ素子３Ａがドットマトリクス状に配列された基板１上の領域が素子形成領域１Ｂであり、接続端子１１が配置された領域が接続端子領域１Ａである。有機ＥＬ素子３Ａは、下部電極１０と有機層１３と上部電極１４を備えている。下部電極１０は一方向に沿ってストライプ状に配置され、上部電極１４は下部電極１０と交差する方向に隔壁１２によって区分されてストライプ状に配置されている。
基板１上の有機ＥＬ素子３Ａは被覆膜４によって被覆されることで気密に封止されている。被覆膜４は接続端子領域１Ａにおいては除去されて、接続端子１１が露出した状態になっている。有機ＥＬ素子３Ａの下部電極１０は引出配線１０Ａを介して接続端子１１に導通しており、上部電極１４は引出配線１４Ａを介して接続端子１１に導通している。
基板１は、光透過性であり、ガラスやプラスチックなど、有機ＥＬ素子３Ａを支持することができる基材によって形成される。下部電極１０を形成する透明導電膜層は、ＩＴＯ（Indium Tin Oxide），ＩＺＯ（Indium Zinc Oxide），酸化亜鉛系透明導電膜，ＳｎＯ2系透明導電膜，二酸化チタン系透明導電膜などの透明金属酸化物を用いることができる。
下部電極１０が複数の電極にパターン形成されている場合は、各電極間の絶縁性を確保するために図示省略の絶縁膜が設けられる。この絶縁膜は、ポリイミド樹脂，アクリル系樹脂，酸化シリコン，窒化シリコンなどの材料が用いられる。絶縁膜の形成は、絶縁膜の材料を下部電極１０がパターン形成された基板１上に成膜した後、下部電極１０上に有機ＥＬ素子３Ａ毎の発光領域を形成する開口を形成するパターニングがなされる。具体的には、下部電極１０が形成された基板１にスピンコート法により所定の塗布厚となるように膜を形成し、露光マスクを用いて露光処理，現像処理を施すことにより、有機ＥＬ素子３Ａの開口パターン形状を有する絶縁膜の層が形成される。この絶縁膜は、下部電極１０のパターン間を埋めると共にその側端部分を一部覆うように形成され、有機ＥＬ素子３Ａをドットマトリクス状に配置する場合は格子状に形成される。
隔壁１２は、マスク等を用いることなく上部電極１４のパターンを形成するため、或いは隣り合う上部電極１４を完全に電気的に絶縁するために、下部電極１０と交差する方向にストライプ状に形成される。具体的には、前述した絶縁膜の上に感光性樹脂等の絶縁材料を、有機ＥＬ素子３Ａを形成する有機層１３と上部電極１４の膜厚の総和より厚い膜厚にスピンコート法等で塗布形成した後、この感光性樹脂膜上に下部電極１０に交差するストライプ状パターンを有するフォトマスクを介して紫外線等を照射し、層の厚さ方向の露光量の違いから生じる現像速度の差を利用して、側部が下向きの逆テーパー面１２ａを有する隔壁１２を形成する。
有機層１３は、発光層を含む発光機能層の積層構造を有し、下部電極１０と上部電極１４の一方を陽極とし他方を陰極とすると、陽極側から順次、正孔注入層、正孔輸送層、発光層、電子輸送層、電子注入層などが選択的に形成される。有機層１３の成膜は乾式の成膜として真空蒸着法などが用いられ、湿式の成膜としては塗布や各種の印刷法が用いられる。
有機層１３の形成例を以下に説明する。例えば先ず、ＮＰＢ（N,N-di(naphtalence)-N,N-dipheneyl-benzidene）を正孔輸送層として成膜する。この正孔輸送層は、陽極から注入される正孔を発光層に輸送する機能を有する。この正孔輸送層は、１層だけ積層したものでも２層以上積層したものであってもよい。また正孔輸送層は、単一の材料による成膜ではなく、複数の材料により一つの層を形成しても良く、電荷輸送能力の高いホスト材料に電荷供与（受容）性の高いゲスト材料をドーピングしてもよい。
次に、正孔輸送層の上に発光層を成膜する。一例としては、抵抗加熱蒸着法により、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の発光層を、塗分け用マスクを利用してそれぞれの成膜領域に成膜する。赤（Ｒ）としてＤＣＭ１（４−（ジシアノメチレン）−２−メチル−６−（４’−ジメチルアミノスチリル）−４Ｈ−ピラン）等のスチリル色素等の赤色を発光する有機材料を用いる。緑（Ｇ）としてアルミキノリノール錯体（Ａｌｑ3 ）等の緑色を発光する有機材料を用いる。青（Ｂ）としてジスチリル誘導体、トリアゾール誘導体等の青色を発光する有機材料を用いる。勿論、他の材料でも、ホスト−ゲスト系の層構成でも良く、発光形態も蛍光発光材料を用いてもりん光発光材料を用いたものであってもよい。
発光層の上に成膜される電子輸送層は、抵抗加熱蒸着法等の各種成膜方法により、例えばアルミキノリノール錯体（Ａｌｑ3 ）等の各種材料を用いて成膜する。電子輸送層は、陰極から注入される電子を発光層に輸送する機能を有する。この電子輸送層は、１層だけ積層したものでも２層以上積層した多層構造を有してもよい。また、電子輸送層は、単一の材料による成膜ではなく、複数の材料により一つの層を形成しても良く、電荷輸送能力の高いホスト材料に電荷供与（受容）性の高いゲスト材料をドーピングして形成してもよい。
有機層１３上に形成される上部電極１４は、こちらが陰極の場合には、陽極より仕事関数の小さい（例えば４ｅＶ以下）材料（金属，金属酸化物，金属フッ化物，合金等）を用いることができ、具体的には、アルミニウム（Ａｌ），インジウム（Ｉｎ），マグネシウム（Ｍｇ）等の金属膜、ドープされたポリアニリンやドープされたポリフェニレンビニレン等の非晶質半導体、Ｃｒ2Ｏ3，ＮｉＯ，Ｍｎ2Ｏ5等の酸化物を使用できる。構造としては、金属材料による単層構造、ＬｉＯ2／Ａｌ等の積層構造等が採用できる。
有機ＥＬ素子３Ａを封止する封止膜となる被覆膜４は、一例としては、原子層成長法によって成膜される金属やケイ素の酸化物，窒化物，酸窒化物の単層又は多層膜を用いることができる。例えば、ＴＭＡ（トリメチルアルミニウム）やＴＥＡ（トリエチルアルミニウム）、ＤＭＡＨ（ジメチルアルミニウム水素化物）等のアルキル系金属と、水や酸素、アルコール類との反応で得られるアルミニウム酸化物膜（例えば、Ａｌ2Ｏ3膜）、ケイ素系材料の気化ガスと水の気化ガスとの反応で得られるケイ素酸化物膜（例えば、ＳｉＯ2膜）などを用いることができる。
以上説明したように、本発明の実施形態に係る電子デバイスの製造方法によると、素子３が形成された基板１上にＡＬＤ成膜法などで被覆膜４を形成するに際して、簡易な工程で接続端子領域１Ａ上の被覆膜４を除去することができる。基板１が複数の素子形成領域１Ｂを有する多面取り基板の場合であっても基板１を処理液に浸漬する１回の工程で全ての接続端子領域１Ａにおける接続端子１１を露出させることができるので、基板１上に被覆膜４を形成する電子デバイスの製造において高い生産性を得ることができる。
また、被覆膜４にクラック４Ａを生じさせ、このクラック４Ａから浸透させた処理液で部分被覆部材２を溶解させることができるので、部分被覆部材２が形成されている接続端子領域１Ａのみの被覆膜４を精度良く除去することができる。これによって、狭額縁化を図った電子デバイスにおいても、素子形成領域１Ｂに悪影響が及ばないように接続端子領域１Ａ上の被覆膜４のみを除去することができる。
以上、本発明の実施の形態について図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこれらの実施の形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計の変更等があっても本発明に含まれる。上述の各図で示した実施の形態は、その目的及び構成等に特に矛盾や問題がない限り、互いの記載内容を組み合わせることが可能である。また、各図の記載内容はそれぞれ独立した実施形態になり得るものであり、本発明の実施形態は各図を組み合わせた一つの実施形態に限定されるものではない。
Claims (14)
- 基板上の一部を部分被覆部材で被覆する工程と、
前記基板上に素子を形成する工程と、
前記素子及び前記部分被覆部材を覆うように前記基板上に被覆膜を成膜する工程と、
前記部分被覆部材上の前記被覆膜にクラックを形成する工程とを有することを特徴とする電子デバイスの製造方法。 - 前記部分被覆部材と共に、前記部分被覆部材上の前記被覆膜を除去する工程を有することを特徴とする請求項１記載の電子デバイスの製造方法。
- 前記部分被覆部材と前記被覆膜は収縮率又は膨張率が異なることを特徴とする請求項２に記載された電子デバイスの製造方法。
- 前記クラックは、前記部分被覆部材の端部に沿って形成されていることを特徴とする請求項３に記載された電子デバイスの製造方法。
- 前記クラックを形成する工程は、前記接続端子領域上の前記部分被覆部材と前記被覆膜に紫外線照射処理又は加熱処理又はレーザー照射を施すことを特徴とする請求項４に記載された電子デバイスの製造方法。
- 前記部分被覆部材は、側部に逆テーパー面を有することを特徴とする請求項５に記載された電子デバイスの製造方法。
- 前記素子は有機ＥＬ素子であり、前記被覆膜は前記有機ＥＬ素子を封止する封止膜であることを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載された電子デバイスの製造方法。
- 前記被覆膜は、原子層堆積（ＡＬＤ）膜であることを特徴とする請求項７に記載された電子デバイスの製造方法。
- 前記部分被覆部材は、フォトリソグラフィ工程でパターン形成されたレジスト層であることを特徴とする請求項７に記載された電子デバイスの製造方法。
- 前記部分被覆部材は、前記有機ＥＬ素子の複数の電極を互いに区分するための隔壁と同じ工程で形成されていることを特徴とする請求項９に記載された電子デバイスの製造方法。
- 前記部分被覆部材は、前記基板上に形成された前記接続端子上を被覆することを特徴とする請求項１に記載された電子デバイスの製造方法。
- 前記部分被覆部材は、印刷若しくはインクジェットによって形成されることを特徴とする請求項１に記載された電子デバイスの製造方法。
- 前記被覆膜を除去する工程は、前記クラックから処理液を浸透させて前記部分被覆部材を溶解することによって行うことを特徴とする請求項２に記載された電子デバイスの製造方法。
- 前記基板が複数の素子形成領域を有する多面取り基板であり、前記基板全体を前記処理液に浸漬することによって、複数の接続端子領域上の前記被覆膜を除去することを特徴とする請求項２に記載された電子デバイスの製造方法。
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