KR101972148B1 - 유기 디바이스의 제조 방법 및 유기 디바이스의 제조 장치 - Google Patents

유기 디바이스의 제조 방법 및 유기 디바이스의 제조 장치 Download PDF

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Abstract

수분이 유기 EL 소자까지 침입하는 것을 억제한다. 1 개 또는 복수의 격벽부와 양극 상의 유기층을 밀봉하는 제 1 밀봉층 상에 중간층이 형성된 기판을 반입하는 공정과, 상기 기판에 형성된 중간층을 에치백하는 공정을 가지며, 상기 에치백하는 공정은, 상기 1 개 또는 복수의 격벽부 중, 적어도 하나의 격벽부 상의 제 1 밀봉층의 적어도 일부가, 다음 공정에서 성막되는 제 2 밀봉층과 접촉 가능한 정도로 상기 중간층으로부터 노출할 때까지 실행되는 것을 특징으로 하는 유기 디바이스의 제조 방법이 제공된다.

Description

유기 디바이스의 제조 방법 및 유기 디바이스의 제조 장치{ORGANIC DEVICE MANUFACTURING METHOD AND ORGANIC DEVICE MANUFACTURING APPARATUS}
유기 디바이스의 제조 방법 및 유기 디바이스의 제조 장치에 관한 것이다.
최근, 예를 들면, 일렉트로 루미네센스(EL : Electro Luminescence)를 이용한 유기 EL 소자가 개발되고 있다. 유기 EL 소자는, 브라운관 등에 비해 소비 전력이 작고, 자발광이며, 액정 디스플레이에 비해 시야각이 우수한 등의 이점이 있다.
한편, 유기 EL 소자는 수분에 약하다. 이 때문에, 유기 EL 소자의 결함부로부터 수분이 침입하면, 발광 휘도가 저하되거나, 다크 스팟으로 불리우는 비발광 영역이 발생한다. 이 때문에, 유기 EL 소자의 표면에는, 예를 들면, 내투습성을 가지는 밀봉층이 형성되는 경우가 있다. 이 경우, 유기 EL 소자에 데미지를 주지 않는 저온 프로세스로 형성할 수 있으며, 또한, 내투습성이 요구되는 밀봉층으로서, 예를 들면, 질화 규소 등의 무기층이 이용되는 경우가 있다.
그런데, 상기 밀봉층에서는, 전극 패드의 개구된 측면으로부터 수분이 침입하고, 침입한 수분이 유기 EL 소자를 열화시켜, 수명을 단축시키는 것이 염려된다.
이에, 유기 EL 소자 상에 중간층(평탄화층)과 배리어층이 1 개 이상 적층된 다층 밀봉층에 의해 유기 EL 소자를 밀봉하는 것도 제안되고 있다(예를 들면, 특허문헌 1 참조.).
일본특허공개공보 2012－253036호
그러나, 특허문헌 1에서는, 중간층을 성막하기 위해 마스크가 필요하며, 또한, 마스크와 기판과의 위치 조정이 필요하므로, 스루풋이 저하하여, 제조 코스트가 비싸진다고 하는 과제를 가진다.
상기 과제에 대해, 일 측면에서는, 밀봉 성능이 높은 밀봉 구조를 가지는 디바이스를, 코스트를 낮게 억제하여, 스루풋을 저하시키지 않고 형성하는 것을 목적으로 한다.
상기 과제를 해결하기 위해, 일태양에 따르면, 1 개 또는 복수의 격벽부와 양극 상의 유기층을 밀봉하는 제 1 밀봉층 상에 중간층이 형성된 기판을 반입하는 공정과, 상기 기판에 형성된 중간층을 플라즈마에 의해 에치백하는 공정을 가지며, 상기 에치백하는 공정은, 상기 1 개 또는 복수의 격벽부 중, 적어도 하나의 격벽부 상의 제 1 밀봉층의 적어도 일부가, 다음 공정에서 성막되는 제 2 밀봉층과 접촉 가능한 정도로 상기 중간층으로부터 노출할 때까지 실행되는 것을 특징으로 하는 유기 디바이스의 제조 방법이 제공된다.
또한, 상기 과제를 해결하기 위해, 다른 태양에 따르면, 기판 상에 형성된 1 개 또는 복수의 격벽부와 양극 상의 유기층을 밀봉하는 제 1 밀봉층을 성막하는 제 1 성막 장치와, 상기 제 1 밀봉층 상에 중간층을 도포하는 제 2 성막 장치와, 상기 중간층을 플라즈마에 의해 에치백하는 에칭 장치를 가지고, 상기 에칭 장치는, 상기 1 개 또는 복수의 격벽부 중, 적어도 하나의 격벽부 상의 제 1 밀봉층의 적어도 일부가, 다음 공정에서 성막되는 제 2 밀봉층과 접촉 가능한 정도로 상기 중간층으로부터 노출할 때까지 상기 중간층을 에치백하는 것을 특징으로 하는 유기 디바이스의 제조 장치가 제공된다.
또한, 상기 과제를 해결하기 위해, 다른 태양에 따르면, 1 개 또는 복수의 격벽부와 양극 상의 유기층을 밀봉하는 제 1 밀봉층 상에, 적어도 하나의 격벽부 상의 제 1 밀봉층의 적어도 일부가 노출하도록 중간층이 형성되고, 상기 중간층 상의 제 2 밀봉층이, 해당 중간층으로부터 노출한 상기 제 1 밀봉층과 접촉하도록 형성된 것을 특징으로 하는 유기 디바이스가 제공된다.
일태양에 따르면, 밀봉 성능이 높은 밀봉 구조를 가지는 디바이스를, 코스트를 낮게 억제하여, 스루풋을 저하시키지 않고 형성할 수 있다.
도 1a는, 일실시예에 따른 유기 디바이스의 개략 단면도, 도 1b는, 비교하는 유기 디바이스의 개략 단면도이다.
도 2는 일실시예에 따른 유기 디바이스의 제조 장치의 전체 구성도이다.
도 3a는 일실시예에 따른 격벽부가 형성된 기판에 유기 EL 소자를 형성한 도면이다.
도 3b는 일실시예에 따른 유기 EL 소자를 설치한 기판에 제 1 밀봉층을 형성하여 중간층을 형성한 도면이다.
도 3c는 일실시예에 따른 중간층을 에치백하여 제 2 밀봉층을 형성한 도면이다.
도 3d는 일실시예에 따른 유기 EL 소자 및 그 주변을 커버 시트로 덮어, 전극 패드부를 에칭하여 개구한 도면이다.
도 4는 일실시예에 따른 격벽부의 형성예이다.
도 5는 일실시예에 따른 리플로우의 작용을 설명하기 위한 도면이다.
도 6은 일실시예의 변형예 1에서 중간층을 에치백하여 제 2 밀봉층을 형성한 도면이다.
도 7은 일실시예의 변형예 2에서 중간층을 에치백하여 제 2 밀봉층을 형성한 도면이다.
도 8a는 일실시예의 변형예 3에서 중간층의 형성 및 에치백을 반복 실행한 도면이다.
도 8b는 일실시예의 변형예 3에서 에치백을 반복 실행한 후, 제 2 밀봉층을 형성한 도면이다.
도 8c는 일실시예의 변형예 3에서 유기 EL 소자 및 그 주변을 캐소드로 덮어, 전극 패드부를 에칭하여 개구한 도면이다.
도 9는 일실시예에 따른 에칭 처리 장치의 일례를 도시한 개략 단면도이다.
도 10은 일실시예에 따른 성막 장치의 일례를 도시한 개략 단면도이다.
도 11a는 일실시예에 따른 원료 가스 공급 구조체의 일례를 도시한 도면이다.
도 11b는 일실시예에 따른 플라즈마 여기용 가스 공급 구조체의 일례를 도시한 도면이다.
도 12는 일실시예에 따른 밀봉층의 적층 구조예를 설명하기 위한 도면이다.
이하, 본 발명을 실시하기 위한 형태에 대하여, 도면을 참조하여 설명한다. 또한, 본 명세서 및 도면에서, 실질적으로 동일한 구성에 대해서는, 동일한 부호를 붙임으로서 중복된 설명을 생략한다.
＜시작＞
일반적으로, 유기 EL 소자는 수분에 약하다. 유기 EL 소자의 결함부로부터 수분이 침입하면, 발광 휘도가 저하되거나, 다크 스팟으로 불리우는 비발광부 영역이 발생된다. 이 때문에, 유기 EL 소자의 표면에는 내투습성을 가지는 밀봉층이 형성된다. 예를 들면, 도 1a 및 도 1b에 도시한 바와 같이, 글라스 기판(S)(이하, 간단히 기판(S)이라고 한다.) 상에는, 유기 EL 소자(50)를 밀봉하는 밀봉층(101)(제 1 밀봉층)이 형성된다.
그러나, 밀봉층(101)을 설치해도, 도 1b에 도시한 바와 같이, 디바이스 제조 공정 중 또는 제조 후에, 수분이 전극 패드부(52)의 상방으로부터 들어가, 유기 EL 소자(50)까지 침입한 경우, 유기 EL 소자(50)를 열화시켜, 소자의 수명을 짧게 한다.
여기서, 수분이 유기 EL 소자(50)까지 침입하는 것을 억제하기 위해, 본 실시예에 의해 제조되는 유기 디바이스에서는, 도 1a에 도시한 바와 같이, 유기 EL 소자(50)와 전극 패드부(52)의 사이에 격벽부(뱅크)(120)가 설치되고, 그 위의 위치(B)에서 밀봉층(101)의 상부는, 밀봉층(105)(제 2 밀봉층)에 대해, 일부 매립된 상태로 접촉하여 밀착한다. 이에 의해, 위치(B)에서 수분 침입 억제용의 벽부가 형성된다.
이러한 구성에 따르면, 디바이스 제조 공정 중 또는 제조 후에 있어서, 전극 패드부(52)의 상방으로부터 침입한 수분은, 벽부에 의해 차단되어, 유기 EL 소자(50)의 영역(A)까지 침입하는 것이 어려워진다. 이에 의해, 유기 EL 소자(50)가 수분에 의해 열화되어, 그 수명이 짧아지는 것을 억제할 수 있다. 이하에서는, 본 실시예에 따른 유기 디바이스의 제조 장치 및 유기 디바이스의 제조 방법에 대해 도면을 참조하면서 설명한다.
［유기 디바이스의 제조 장치］
우선, 본 발명의 일실시예에 따른 유기 디바이스의 제조 장치의 전체 구성에 대해, 도 2를 참조하면서 설명한다. 또한, 본 발명의 일실시예에 따른 유기 디바이스의 제조 장치의 동작에 대해, 주로 도 3a ~ 도 3d를 참조하면서 설명한다. 도 2는, 본 실시예에 따른 유기 디바이스의 제조 장치의 전체 구성도이다. 도 3a ~ 도 3d는, 본 실시예에 따른 유기 디바이스를 제조하기 위한 각 공정을 나타낸 도면이다.
유기 디바이스의 제조 장치(1)는, 기판(S)이 반입되는 로드락 모듈(LLM)(10)로부터 순서대로, 세정 장치(전처리)(12), 트랜스퍼 모듈(TM)(14), 증착 장치(16), 트랜스퍼 모듈(TM)(18), 성막 장치A(20), 트랜스퍼 모듈(TM)(22), 성막 장치B(24), 로드락 모듈(LLM)(26), 성막 장치C(28), 가열 장치(30)(리플로우), 에칭 장치(32), 성막 장치D(34), 커버의 접합 장치(36) 및 패드의 에칭 장치(38)를 가진다.
상기 구성 중, 로드락 모듈(10)로부터 로드락 모듈(26)까지는, 기판(S)을 진공 중에서 처리하는 인라인의 장치 구성이다. 트랜스퍼 모듈(TM)(14, 18, 22)은, 인접하는 장치 간에서 기판(S)을 전달하기 위한 장치로서, 예를 들면, 반송 로봇을 이용하여 기판(S)을 반송해도 좋다. 단, 트랜스퍼 모듈(TM)(14, 18, 22)이 행하는 반송 방법은 이에 한정되지 않고, 산륜(散輪) 반송 등을 사용해도 좋다.
(기판 반입)
로드락 모듈(10)은, 기판(S)을 장치 외부로부터 진공 분위기의 세정 장치(12)로 전달하도록 기능한다. 전달되는 기판(S)의 일례를 도 3a에 도시한다. 예를 들면, 도 3a의 「S0」에 도시한 바와 같이, 전달되는 기판(S)에는 양극이 되는, 예를 들면, ITO(Indium Tin Oxide), IGZO, ZnO, 그라펜 등, 또는 격벽부(110, 120)가 이미 형성되어 있다. 이하에서는, 양극으로서 ITO를 예로 들어 설명한다.
애노드층(90)(양극층) 및 전극 패드부(52)는, ITO로 형성되어 있다. 격벽부(110, 120)의 형성에는, 포토리소그래피(노광) 기술을 이용해도 좋다. 즉, 격벽부(110, 120)는, 기판(S) 상에 감광성의 유기 폴리이미드 등의 수지를 도포(스핀 코트)하여, 패턴 형상으로 노광, 현상함으로써 형성된다. 형성된 격벽부(110, 120)는 어닐 처리된다. 이에 의해, 격벽부(110, 120) 중의 수분이 제거된다.
도 3a의 「S1」에 도시한 바와 같이, 격벽부(110)는, 유기 EL 소자(50)의 형성용의 격벽부이다. 격벽부(120)는, 수분의 침입 억제용의 격벽부이다. 단, 각 격벽부의 기능은 이에 한정되지 않고, 예를 들면, 격벽부(110)는, 수분의 침입을 억제하는 기능도 가진다.
본 실시예에서는, 격벽부(110)와 전극 패드부(52)의 사이에는, 격벽부(120)가 1 개만 설치되어 있다. 그러나, 격벽부의 형성 패턴은 이에 한정되지 않고, 격벽부(110)와 전극 패드부(52)의 사이에 복수의 격벽부를 형성해도 좋다. 예를 들면, 도 4에서는, 격벽부(110)와 전극 패드부(52)의 사이에는, 수 μm의 간격으로 3 개의 격벽부(120, 130, 140)가 형성되어 있다. 격벽부(110)의 내측에는 유기 EL 소자(50)가 형성되어 있다. 3 개의 격벽부(120, 130, 140)는, 유기 EL 소자(50) 및 격벽부(110)를 둘러싸도록 설치되어 있다. 즉, 유기 EL 소자(50)를 중심으로 하여, 내주측으로부터 외주측을 향하여 격벽부(110, 120, 130, 140)가 형성되고, 가장 외측에 전극 패드부(52)가 형성되어 있다. 여기에서는, 전극 패드부(52)는 하나 도시되어 있으나, 이에 한정되지 않고, 둘레 방향으로 복수 설치될 수 있다.
또한, 격벽부(110)는, 유기층에 인접하는 제 1 격벽부의 일례이다. 격벽부(120, 130, 140)는, 제 1 격벽부의 외측으로서, 제 1 격벽부와 전극 패드부의 사이에서 유기층을 둘러싸도록 설치된 1 개 또는 복수의 제 2 격벽부의 일례이다.
도 3a로 돌아와서, 격벽부의 형상에 대해 설명하면, 본 실시예에서 격벽부(110, 120)의 높이는 대체로 동일하며 2 μm 정도이다. 또한, 격벽부(110, 120)의 측벽의 경사(각도)도 대체로 동일하다. 격벽부(120)는, 적어도 유기 EL 소자(50)의 영역(A)의 격벽부(110)보다 폭을 좁게 한다. 격벽부(120)는, 기단측에서 수 μm 정도의 폭을 가지고 있으면 좋다. 또한, 격벽부(120)는, 선단측이 기단측보다 좁게 형성되어 있는 것이 바람직하다. 또한, 격벽부(120)는, 격벽부(120) 상에 형성되는 중간층을 고려하여, 사다리꼴 형상보다 선단측이 R 형상인 것이 바람직하다. 중간층에 대해서는 후술한다.
(세정)
*세정 장치(전처리)(12)는 반입된 기판(S)을 세정한다. 세정 방법의 일례로는, 고주파 방전에 의한 산소 플라즈마를 생성하고, 생성된 산소 래디컬을 이용하여 유기 화합물을 산화 및 분해시킴으로써, 기판 표면의 유기물을 제거하는 산소 래디컬 세정을 들 수 있다. 단, 기판(S)을 세정하는 방법은, 세정 장치(전처리)(12)가 행하는 것과 같은 세정 방법으로 한정되지 않는다.
(유기층의 성막)
증착 장치(16)는, 진공 증착법으로, ITO(90) 상에 홀 주입층, 홀 수송층, 청색 발광층, 적색 발광층, 녹색 발광층 및 전자 수송층으로 이루어진 유기층을 성막한다. 단, 유기층의 성막 방법은, 증착 장치(16)가 행하는 것과 같은 증착 방법으로 한정되지 않는다.
(음극층의 성막)
*성막 장치A(20)는, 패턴 마스크를 이용하여, 예를 들면, 은, 알루미늄, 알루미늄 합금, 리튬 알루미늄 합금, 또는 마그네슘 및 은의 합금 등을 증착한다. 이에 의해, 전자 수송층 상에 캐소드층(92)이 성막된다. 단, 음극층의 성막 방법은, 성막 장치A(20)가 행하는 것과 같은 증착 방법으로 한정되지 않는다.
이상에 의해, 도 3a의 「S1」에 도시한 바와 같이, 성막 장치A(20)에 의해 캐소드층(92)(음극층)이 형성되고, 증착 장치(16)에 의해 ITO(애노드층)(90)과 캐소드층(92)의 사이에 유기층의 적층막이 형성된다. 이와 같이 하여, 격벽부(110) 내에 유기 EL 소자(50)가 형성된다. 또한, 도 3b 및 그 이후의 도면에서는, 유기 EL 소자(50) 중의 애노드층(90) 및 캐소드층(92)의 도시는 생략한다.
(밀봉층의 성막)
성막 장치B(24)는, CVD(Chemical Vapor Deposition) 처리에 의해, 격벽부(110, 120)와 유기 EL 소자(50)를 밀봉하는 밀봉층(101)을 형성한다. 밀봉층(101)은, 예를 들면, 질화 규소(SiN)에 의해 형성되어도 좋고, 질화 산화 규소(SiON)에 의해 형성되어도 좋다. 성막 장치B(24)의 구성에 대해서는 후술한다(도 10).
밀봉층(101)으로서 질화 규소막을 성막하는 경우에는, 성막 장치B(24)에는, 아르곤(Ar) 가스, 질소(N2) 가스, 수소(H2) 가스, 실란계 가스가 공급된다. 실란계 가스는, 예를 들면, 실란(SiH4) 가스 또는 디실란(Si2H6) 가스 등이 이용된다. 질소 가스 및 수소 가스를 대신하여 암모니아(NH3) 가스를 공급할 수도 있다. 또한, 실란 가스를 대신하여, 그 밖의 Si 함유 가스, 예를 들면, 트리시릴아민(TSA) 또는 테트라에틸 오소실리케이트(TEOS)을 공급할 수도 있다.
도 3b의 「S2」에 도시한 바와 같이, 밀봉층(101)이, 격벽부(110, 120), 유기 EL 소자(50) 및 전극 패드부(52) 상에 형성되어 있다. 밀봉층(101)의 두께는, 50 nm ~ 200 nm 정도이다.
성막 장치B(24)에 의해, 알루미나(Al2O3)의 밀봉층(101)을 성막해도 좋다. 알루미나의 밀봉층(101)은, 투명성이 높다고 하는 이점을 가진다. 또한, 질화 규소층과 알루미나층을 조합해 밀봉층(101)을 형성해도 좋다. 이 경우, 예를 들면, 수분의 침입을 보다 억제하기 위해, 질화 규소층의 박막 상에, 소정의 두께가 될 때까지 알루미나층을 성막하는 편이 바람직하다. 질화 규소층은, 예를 들면, CVD 처리에 의해 성막해도 좋다. 알루미나층은, 예를 들면, CVD 처리 또는 ALD(Atomic Layer Deposition) 처리에 의해 성막해도 좋다. 밀봉층(101)은, 알루미나 외에, 산화 마그네슘(MgO)이어도 좋다. 또한, 밀봉층(101)은, 1 개 또는 복수의 격벽부와 양극 상의 유기층을 밀봉하는 제 1 밀봉층의 일례이다. 또한, 성막 장치B(24)는, 기판 상에 형성된 1 개 또는 복수의 격벽부와 양극 상의 유기층을 밀봉하는 제 1 밀봉층을 성막하는 제 1 성막 장치의 일례이다.
(기판 반출)
로드락 모듈(26)은, 기판(S)을 성막 장치B(24) 내의 진공 분위기로부터 외부(대기)로 전달한다.
(중간층의 형성)
성막 장치C(28)는, 아크릴산 에스테르 또는 비닐 화합물의 액체 재료를 도포(스핀 코트)하여 중간층을 형성한다. 그 결과, 도 3b의 「S3」에 도시한 바와 같이, 밀봉층(101) 상에는 중간층(103)이 형성된다. 중간층(103)은, 유기 EL 소자(50)를 보호하며, 또한, 기판(S)에 부착된 이물질을 매몰하도록 기능한다.
중간층(103)을 형성하는 재료는, 융점이 낮은, 예를 들면, 융점이 100 ℃ 이하의 액체 재료를 이용한다. 중간층(103)이 형성된 후, 경화(큐어) 처리가 실행된다. 경화(큐어) 처리에는, UV광의 조사, 전자 빔의 조사, 플라즈마 큐어 등을 사용할 수 있다. 이 때, 처리 온도는 유기 EL 소자(50)에 데미지를 주지 않는 범위에서 행해진다.
중간층(103)은, 유동성이 있는 액체 상태의 재료로 형성한 층이다. 이 때문에, 표면 장력에 의해 하지(下地)의 밀봉층(101)의 각부(돌출부)에서는, 평탄부보다 막이 얇아진다. 따라서, 상술한 바와 같이, 격벽부(120)는, 선단측이 기단측보다 좁게 형성되는 것이 바람직하다. 이에 의해, 도 3b의 「S3」에 도시한 바와 같이, 격벽부(120) 상에 형성된 중간층(103)의 두께(Th1)는, 격벽부(110) 상에 형성된 중간층(103)의 두께(Th2)보다 얇아진다. 또한, 격벽부(120)의 선단측이 R 형상이면, 중간층(103)을 얇게 형성할 수 있으므로 바람직하다. 또한, 성막 장치C(28)는, 제 1 밀봉층(밀봉층(101)) 상에 중간층(103)을 도포하는 제 2 성막 장치의 일례이다.
중간층(103)은, 열 CVD 또는 증착에 의해, 탄화 수소계 화합물(CxHyOzNw；z, w는 0을 포함한다)의 재료에 의해 형성되어도 좋다. 탄화 수소계 화합물(탄화 수소 재료)에 의한 중간층(103)은, 예를 들면, 진공 증착법에 의해 형성한다. 구체적으로는, 실온에서 고체 상태에 있는 탄화 수소 재료를 가열함으로써, 탄화 수소 재료를 증발시켜, 탄화 수소 재료의 증기를 아르곤 가스 등의 반송 가스에 의해 반송하여, 밀봉층(101) 상에 공급한다. 탄화 수소 재료의 증기를 공급할 때, 기판(S)을 탄화 수소 재료의 융점보다 낮은 온도로 유지함으로써, 밀봉층(101) 상에 공급된 탄화 수소 재료의 증기를 응축시킨다. 이에 의해, 중간층(103)을 형성할 수 있다. 중간층(103)의 두께는, 예를 들면 0.5 ~ 2.0 μm이다.
중간층(103)에 사용하는 대표적인 탄화 수소 재료의 분자식, 분자량 및 융점을, 하기 표 1에 나타낸다. 유기 EL 소자(50)의 열화를 억제하기 위해서는, 융점이 약 100 ℃ 이하의 탄화 수소 재료를 이용하는 것이 바람직하다. 융점이 약 50 ℃ 이하의 탄화 수소 재료를 이용하면, 보다 확실히 유기 EL 소자(50)의 열화를 억제할 수 있으므로 바람직하다.
분자식 분자량 융점(℃)
C20H42 282 36
C21H44 296 42
C22H46 310 46
C23H48 324 47
C24H50 338 51
C25H52 352 54
C28H58 396 62
C30H62 422 66
C40H82 562 82
C50H102 702 94
C60H122 842 98
이 경우, 다음에 설명하는 리플로우 처리에 의해, 중간층(103)을 용해시켜도 좋다. 중간층(103)을 형성하는 경우, 리플로우 처리를 실행해도 좋으나, 리플로우 처리를 실행하지 않고 다음 공정의 에치백 처리를 행해도 좋다. 리플로우 처리를 실행한 경우, 중간층(CxHy)(103)이 기판 표면에 존재하는 파티클 등의 이물의 간극을 매립하여, 다음에 성막하는 밀봉층(105)의 피막성을 현격히 향상시킬 수 있다.
(리플로우)
리플로우 처리는, 가열 장치(30)에 의해 행해진다. 가열 장치(30)는, 성막된 중간층(103)에 대하여 적외선을 조사함으로써, 탄화 수소 재료를 가열한다. 이에 의해, 중간층(103)의 탄화 수소 재료를 연화 또는 융해시켜, 리플로우 작용에 의해 중간층(103)을 평탄화시킨다. 도 5의 「S3'」에서 화살표는 적외선을 나타내고 있다. 중간층(103)의 가열 온도는, 탄화 수소 재료가 연화 또는 융해되고, 또한, 유기 EL 소자(50)가 열화하지 않는 온도 범위에서 행한다. 탄화 수소 재료를 연화 또는 융해시킴으로써, 커버리지가 양호하고, 또한, 평탄한 중간층(103)을 형성할 수 있다.
기판(S)에는, 통상, 불순물 파티클이 부착되어 있다. 불순물 파티클에는 3 μm 정도의 것이 있고, 해당 불순물 파티클의 형상에 따라서는, 기판(S) 및 불순물 파티클이 중간층(103)으로 덮이지 않고 결함부가 발생하는 경우가 있다. 결함부가 생기면, 내투습성이 저하될 우려가 있고, 후 공정의 성막 처리에도 악영향을 미칠 우려가 있으므로 바람직하지 않다. 이에, 탄화 수소 재료를 연화 또는 융해시킴으로써, 중간층(103)을 평탄화시킨다. 이에 의해, 결함부를 매몰시킬 수 있다. 특히, 격벽부(110, 120) 상의 중간층(103)의 각부(角部)를 평탄화시킬 수 있다. 중간층(103)의 성막 후에 리플로우 처리가 실행되는 경우, 중간층(103)의 성막 후의 경화(큐어) 처리는, 리플로우 처리 후에 실행되는 것이 바람직하다.
(에치백)
도 2에 도시한 에칭 장치(32)는, 산소(O2) 가스 또는 희가스(Ar 등)를 챔버 내에 도입하고, 고주파 전력을 공급함으로써, 산소 가스를 전리 및 해리시켜 산소 플라즈마를 생성한다. 에칭 장치(32)는, 생성된 산소 플라즈마에 의해, 중간층(103)을 에치백한다. 중간층(103)의 두께는, 격벽부(110, 120)의 형상에 기초하여 격벽부(120) 상에서 가장 얇아진다. 따라서, 도 3c의 「S4」에 도시한 바와 같이, 중간층(103)의 에치백 시에, 위치(B)의 밀봉층(101)의 최상부가 가장 빨리 중간층(103)으로부터 노출된다. 중간층(103)은, 선택비에 의해 밀봉층(101)보다 에칭 레이트가 높다. 따라서, 위치(B)에서, 밀봉층(101)의 최상부가 중간층(103)으로부터 노출된 후에도 에치백을 계속하면, 밀봉층(101)의 선단부가 중간층(103)으로부터 돌출한다.
또한, 중간층(103)을 에치백할 때, 밀봉층(101)이 스톱퍼가 되어, 유기 EL 소자(50)가 에칭되거나 데미지를 받는 것을 피할 수 있다.
이상과 같이, 본 실시예에 따른 에치백 처리는, 격벽부(110, 120) 중, 적어도 가장 외측에 위치하는 격벽부(120) 상의 밀봉층(101)의 적어도 일부가, 다음 공정에서 성막되는 밀봉층과 접촉 가능한 정도로 중간층(103)으로부터 노출할 때까지 실행된다.
(밀봉층의 성막)
이어서, 도 2에 도시한 성막 장치D(34)는, CVD(Chemical Vapor Deposition) 처리에 의해, 중간층(103) 상에 밀봉층(105)을 형성한다. 밀봉층(105)은, 예를 들면, 질화 규소(SiN)에 의해 형성되어도 좋고, 질화 산화 규소(SiON) 또는 산화 마그네슘(MgO) 등에 의해 형성되어도 좋다.
도 3c의 「S5」에 도시한 바와 같이, 중간층(103) 상의 밀봉층(105)은, 중간층(103)으로부터 노출된 밀봉층(101)과 위치(B)에서 접촉한다. 밀봉층(105)의 두께는, 100 nm ~ 1000 nm 정도이다. 성막 장치D(34)는, CVD 처리에 추가로 ALD 처리와 조합하여 밀봉층(105)을 성막해도 좋다.
또한, 밀봉층(105)은, 중간층(103)을 에치백한 후에 성막되는 제 2 밀봉층의 일례이다. 또한, 성막 장치D(34)는, 중간층(103)의 에치백 후에 밀봉층(105)을 성막하고, 성막한 밀봉층(105)을, 중간층(103)으로부터 노출된 밀봉층(101)과 접촉시키는 제 3 성막 장치의 일례이다.
도 3c의 「S5」에 도시한 바와 같이, 격벽부(120) 상의 위치(B)에서, 밀봉층(101)의 상부는, 밀봉층(105)에 대해 일부 매립된 상태로 밀착(접촉)하고 있다. 이에 의해, 적어도 가장 외측의 격벽부, 즉, 가장 전극 패드부(52)에 가까운 위치(B)의 격벽부(120)에서, 밀봉층(101)과 밀봉층(105)이 밀착한 벽부를 형성할 수 있다. 이에 의해, 도 1a에 도시한 바와 같이, 수분이 전극 패드부(52)의 상방으로부터 침입했다고 해도, 밀봉층(101)과 밀봉층(105)으로 형성된 벽부에 의해 차단되어, 유기 EL 소자까지 침입하는 것은 어려워진다. 그 결과, 수분에 의한 유기 EL 소자(50)의 발광 휘도의 저하, 또는 다크 스팟으로 불리우는 비발광 영역의 발생이 억제된다. 이와 같이 하여, 본 실시예에 따르면, 수분에 의한 유기 EL 소자(50)의 열화를 억제하여, 유기 디바이스의 수명이 짧아지는 것을 방지하고, 제품의 신뢰성을 높일 수 있다.
도 2에 도시한 접합 장치(36)는, 도 3d의 「S6」에 도시한 바와 같이, 커버 시트(107)를 접착제(점착층)에 의해 유기 EL 소자(50)를 커버하도록 부착한다. 이에 의해, 유기 디바이스의 기계적 강도를 유지하여, 유기 EL 소자(50)를 보호할 수 있다. 커버 시트(107)는, 투명한 글라스 또는 플라스틱으로 형성되어 있다.
에칭 장치(38)는, 커버 시트(107)를 마스크로 하여, 전극 패드부(52) 상의 밀봉층(105), 중간층(103), 밀봉층(101)을 에칭하고, 전극 패드부(52)를 개구한다. 이에 의해, 유기 디바이스의 제조가 완료된다.
전극 패드부(52)를 개구함으로써, 전극 패드부(52)의 상방으로부터 수분이 침입한다. 그러나, 수분은, 상술한 바와 같이, 밀봉층(101)과 밀봉층(105)으로 형성된 벽부에 의해 차단되어, 유기 EL 소자(50)까지 침입할 수 없다. 이에 의해, 유기 EL 소자(50)의 열화를 억제하여, 유기 디바이스의 수명의 저하를 막을 수 있다.
도 2에 도시한 유기 디바이스의 제조 장치(1)는, 추가로 제어부(51)를 가진다. 제어부(51)는, CPU(Central Processing Unit)(53), ROM(Read Only Memory)(54), RAM(Random Access Memory)(56), HDD(Hard Disk Drive)(58) 및 인터페이스(59)를 가진다. CPU(52)는, 상기 메모리 영역에 저장된 각종 레시피에 따라 시스템 전체를 제어한다. 레시피에는, 각 장치의 제어 정보인 프로세스 시간, 챔버 내 온도, 압력(가스의 배기), 고주파 전력 또는 전압, 각종 가스 유량, 반송 타이밍 등이 설정되어 있다.
(변형예 1)
도 3c의 「S5」에서는, 격벽부(120) 상의 위치(B)에서, 밀봉층(101)과 밀봉층(105)을 밀착시켜 벽부를 형성함으로써, 전극 패드부(52)측으로부터의 수분의 침입이 차단되었다. 이에 대해, 변형예 1에서는, 도 6의 「S4」에 도시한 바와 같이, 격벽부(120) 상의 위치(B)뿐만 아니라, 격벽부(110) 상의 위치(C, D)에서도, 밀봉층(101)과 밀봉층(105)에 의한 벽부에 의해, 전극 패드부(52)측으로부터의 수분의 침입이 차단된다. 그 때에는, 도 6의 「S4」에 도시한 바와 같이, 위치(B, C, D)에서, 중간층(103)으로부터 밀봉층(101)이 노출될 때까지 에치백이 실행된다. 이에 의해, 도 6 의 「S5」에 도시한 바와 같이, 밀봉층(105)은, 중간층(103)으로부터 노출된 밀봉층(101)과 위치(B, C, D)에서 접촉한다.
이러한 구성에 따르면, 위치(B, C, D)에서 형성된 벽부에 의해, 전극 패드부(52)측으로부터의 수분은 보다 확실히 차단되어, 유기 EL 소자(50)까지 침입할 수 없다. 이에 의해, 유기 EL 소자(50)의 열화를 보다 확실히 억제할 수 있다.
(변형예 2)
또한, 변형예 2에서는, 도 7의 「S4」에 도시한 바와 같이, 격벽부(110, 120) 상의 위치(B, C, D)뿐만 아니라, 격벽부(110)가 형성되어 있지 않은 위치(E, F)에서도, 밀봉층(101)과 밀봉층(105)이 접촉한다. 제조 공정에서는, 도 7의 「S4」에 도시한 바와 같이, 위치(B, C, D, E, F)에서, 중간층(103)으로부터 밀봉층(101)이 노출될 때까지 에치백이 실행된다. 이 경우, 중간층(103)은, 벽부의 측면에만 형성되어 있는 상태가 된다. 이에 의해, 도 7의 「S5」에 도시한 바와 같이, 중간층(103) 상에 성막되는 밀봉층(105)은, 중간층(103)으로부터 노출된 밀봉층(101)과 위치(B, C, D, E, F)에서 접촉한다.
이러한 구성에 따르면, 위치(B, C, D, E, F)에서 형성된 벽부에 의해, 수분은 더욱 확실히 차단되어, 유기 EL 소자(50)까지 침입하는 것을 보다 확실히 억제할 수 있다.
(변형예 3)
변형예 3에서는, 중간층의 형성 및 에치백을 반복 실행한다. 예를 들면, 100 ~ 500 nm의 두께의 밀봉층(101)을 형성 후에 중간층(103)을 형성한 기판에 대해, 도 7의 「S4」에 도시한 중간층(103)의 에치백이 행해진다. 그 후, 도 8a의 「S4－1」에 도시한 바와 같이, 재차 중간층(103)을 형성한다. 이어서, 도 8a의 「S4－2」에 도시한 바와 같이, 형성된 중간층(103)을 추가로 에치백한다. 이어서, 도 8b의 「S5－1」에 도시한 바와 같이, 밀봉층(105)을 형성한다. 여기에서는, 중간층(103)의 형성 및 에치백을 2 번 반복하여 실행했으나, 중간층(103)의 형성 및 에치백의 반복 횟수는 이에 한정되지 않는다.
이어서, 도 8c의 「S6－1」에 도시한 바와 같이, 유기 EL 소자(50)를 커버하도록, 커버 시트(107)를 접착제(점착층)에 의해 부착한다. 이에 의해, 유기 디바이스의 기계적 강도를 유지하여, 유기 EL 소자(50)를 보호할 수 있다. 커버 시트(107)는 투명한 글라스 또는 플라스틱으로 형성되어 있다.
에칭 장치(38)는, 커버 시트(107)를 마스크로 하여, 전극 패드부(52) 상의 밀봉층(105), 중간층(103), 밀봉층(101)을 에칭하여, 전극 패드부(52)를 개구한다. 이에 의해, 유기 디바이스의 제조가 완료된다.
변형예 3에 따른 유기 디바이스의 제조에 의하면, 중간층(103)의 형성 및 에치백을 반복한 후에 밀봉층(105)을 형성한다. 이와 같이, 중간층(103)의 도포와 에치백을 복수 회 반복함으로써, 표면의 형상을 보다 매끄럽게 하여, 밀봉층(105)(제 2 밀봉층)을 형성했을 때의 커버리지를 양호하게 하여, 핀 홀 등의 발생을 억제할 수 있다. 그 결과, 유기 소자로의 수분의 침입을 더욱 억제할 수 있다.
특히, 변형예 3에 따른 유기 디바이스의 제조에서는, 하지층의 표면에 요철이 있는 기판에 대해 밀봉층(105)의 성막 시에 커버리지를 양호하게 한다고 하는 효과가 있다.
상기 실시예 및 변형예 1 ~ 3에 따른 유기 디바이스의 제조에 의하면, 메탈 마스크를 사용하지 않으므로, 파티클의 염려가 적다. 또한, 패턴 형성에 의한 리소그래피(노광 공정)는 1 회뿐이어서, 간단하고 저비용화가 가능하며, 대면적의 기판으로의 대응도 용이하다. 또한, 상기 실시예 및 변형예 1 ~ 3에 따른 유기 디바이스의 제조에, LCD 등의 기존 설비를 사용할 수 있으므로, 새로운 설비 투자를 필요로 하지 않고, 제조 코스트를 억제할 수 있다.
또한, 밀봉층(101)과 밀봉층(105)으로 형성되는 벽부는, 상기 실시예 및 변형예 1, 2에서 명기한 위치로 한정되지 않는다. 벽부는, 중간층(103)의 기능을 해치지 않는 범위에서 에치백을 행하여, 밀봉층(101)이 노출된 위치에서 형성할 수 있다. 단, 보다 외측의 격벽부 상, 즉, 전극 패드부(52)에 가까운 위치에 벽부를 형성할수록, 수분의 침입 억제 효과는 높고 바람직하다. 따라서, 기판(S) 상에 형성된 1 개 또는 복수의 격벽부 중, 적어도 가장 외측에 위치하는 격벽부 상에 밀봉층(101)과 밀봉층(105)으로 형성되는 벽부를 형성하는 것이 바람직하다. 단, 1 개 또는 복수의 격벽부 중, 적어도 하나의 격벽부 상에 밀봉층(101)과 밀봉층(105)으로 형성되는 벽부를 형성해도 좋다. 예를 들면, 유기 EL 소자(50)의 형성용의 격벽부(110) 이외의 격벽부를 형성하지 않고, 격벽부(110) 상에 상기의 벽부를 형성해도 좋다.
이상, 본 실시예에 따른 유기 디바이스의 제조 장치(1)의 전체 구성 및 동작에 대해 설명했다. 이에 따르면, 중간층(103)으로부터 밀봉층(101)이 노출할 때까지 중간층(103)이 에치백된다. 에치백 후에 성막되는 밀봉층(105)은, 노출된 밀봉층(101)과 접촉하고, 이에 의해 벽부가 형성된다. 수분은, 이러한 벽부에 의해 차단되어, 유기 EL 소자(50)까지 침입하는 것은 어려워진다. 따라서, 수분에 의한 유기 EL 소자(50)의 열화를 방지할 수 있고, 이에 의해, 유기 디바이스의 수명을 유지하여, 그 신뢰성을 높일 수 있다. 특히, 본 실시예에 의하면, 제품화 후뿐만 아니라, 제조 공정 중에도 수분을 차단할 수 있으므로, 유기 EL 소자의 열화를 보다 확실히 방지할 수 있다.
또한, 본 실시예에 따른 유기 디바이스의 제조 방법에 의하면, 중간층(103)을 성막하기 위한 마스크는 불요하며, 마스크와 기판의 위치 조정이 불요하다. 따라서, 본 실시예에서는, 밀봉 성능이 높은 밀봉 구조를 가지는 디바이스를, 코스트를 낮게 억제하여, 스루풋을 저하시키지 않고 형성할 수 있다.
(장치 구성예：에칭 장치)
이어서, 중간층(103)을 에치백하는 에칭 장치(32)의 장치 구성예에 대해, 도 9를 참조하면서 설명하고, 또한 밀봉층(101)(밀봉층(105))을 성막하는 성막 장치B(24)(성막 장치D(34))의 장치 구성예에 대하여, 도 10을 참조하면서 설명한다.
에칭 장치(32)는, 내부가 기밀하게 보지되어, 전기적으로 접지된 챔버(C)를 가지고 있다. 챔버(C)는 원통형이며, 예를 들면, 챔버 내벽 표면을 양극 산화 처리된 알루미늄 등으로 형성되어 있다. 에칭 장치(32)는, 도시하지 않은 가스 공급원에 접속되어 있다. 중간층(103)을 에치백하는 경우, 가스 공급원으로부터 챔버(C) 내에, 예를 들면, 산소 가스를 포함한 가스가 도입된다.
챔버(C)의 내부에는, 기판(S)을 재치하는 재치대(202)가 설치되어 있다. 재치대(202)는 지지대에 지지되어 있다. 재치대(202)는, 하부 전극으로서도 기능한다. 즉, 재치대(202)는, 도시하지 않은 정합기를 거쳐 고주파 전원(210)에 접속되어 있다. 이에 의해, 재치대(202)에는, 고주파 전원(210)으로부터 소정 주파수(예를 들면, 2 MHz)의 바이어스용의 고주파 전력이 공급된다.
재치대(202)의 상방에는, 재치대(202)와 대향하는 위치에 상부 전극(204)이 설치되어 있다. 상부 전극(204)은, 도시하지 않은 정합기를 거쳐 고주파 전원(208)에 접속되어 있다. 이에 의해, 상부 전극(204)에는, 고주파 전원(208)으로부터 소정 주파수(예를 들면, 40 MHz)의 플라즈마 생성용의 고주파 전력이 공급된다.
챔버(C)의 저부에는, 배기관(206)이 설치되어 있다. 배기관(206)에는, 도시하지 않은 배기 장치가 접속되어 있다. 배기 장치는 챔버(C)의 가스를 배기한다.
(장치 구성예：성막 장치)
이어서, 밀봉층(101)(밀봉층(105))을 성막하는 성막 장치B(24)(성막 장치D(34))의 구성예에 대해, 도 10을 참조하면서 설명한다. 도 10은, 성막 장치의 구성의 일례를 도시하는 종단면도이다. 성막 장치D(34)는, 성막 장치B(24)와 같은 구성이므로, 이하에서는 성막 장치B(24)에 대해 설명한다. 또한, 본 실시예의 성막 장치B(24)는, 래디얼 라인 슬롯 안테나를 이용하여 플라즈마를 발생시키는 CVD 장치이다.
성막 장치B(24)는, 예를 들면, 상면이 개구되고 바닥이 있는 원통형의 챔버(C)를 구비하고 있다. 챔버(C)는, 예를 들면, 알루미늄 합금에 의해 형성되어 있다. 또한, 챔버(C)는 접지되어 있다. 챔버(C)의 저부의 대략 중앙부에는, 예를 들면, 기판(S)을 재치하기 위한 재치부로서의 재치대(131)가 설치되어 있다.
재치대(131)에는, 전극판(132)이 매립되어도 좋다. 전극판(132)은, 직류 전압원(133)에 접속되어도 좋다. 직류 전압원(133)은, 전극판(132)에 전압을 공급해도 좋다. 이에 의해, 재치대(131)의 표면에는 정전기력이 생겨, 기판(S)은 재치대(131) 상에 정전 흡착된다. 또한, 재치대(131)는 정합기(134)를 거쳐 고주파 전원(135)에 접속되어도 좋다. 재치대(131)에는, 고주파 전원(135)으로부터의 고주파 전력에 의해 바이어스 전계가 인가되어도 좋다. 고주파 전원(135)은, 예를 들면, 주파수가 400 kHz ~ 13.56 MHz의 것을 이용해도 좋다. 고주파 전원(135)은, 고주파 전력을 출력함으로써, 재치대(131)에 대해 바이어스 전계를 인가할 수 있다. 또한, 고주파 전원(135)은, 고주파 전력을 출력함으로써, 재치대(131)에 재치된 기판(S) 및 기판(S) 상에 형성된 막에 바이어스 전계를 인가할 수 있다.
챔버(C)의 상부 개구에는, 예를 들면, 기밀성을 확보하기 위한 O링 등의 씰재(140)를 거쳐, 유전체창(141)이 설치되어 있다. 이 유전체창(141)에 의해 챔버(C) 내가 폐쇄되어 있다. 유전체창(141)의 상부에는, 플라즈마 생성용의 마이크로파를 공급하는 플라즈마 여기부로서의 래디얼 라인 슬롯 안테나(142)가 설치되어 있다. 또한, 유전체창(141)에는 예를 들면, 알루미나(Al2O3)가 이용된다. 이러한 경우, 유전체창(141)은, 드라이 클리닝에서 이용되는 3불화 질소(NF3) 가스에 내성을 가진다. 또한, 3불화 질소 가스에 대한 내성을 향상시키기 위해, 유전체창(141)의 알루미나의 표면에 이트리아(Y2O3), 스피넬(MgAl2O4), 또는 질화 알루미늄(AlN)을 피복해도 좋다.
래디얼 라인 슬롯 안테나(142)는, 하면이 개구된 대략 원통형의 안테나 본체(150)를 구비하고 있다. 안테나 본체(150)의 하면의 개구부에는, 다수의 슬롯이 형성된 원반 형상의 슬롯판(151)이 설치되어 있다. 안테나 본체(150) 내의 슬롯판(151)의 상부에는, 저손실 유전체 재료에 의해 형성된 유전체판(152)이 설치되어도 좋다. 안테나 본체(150)의 상면에는, 마이크로파 발진 장치(153)로 통하는 동축 도파관(154)이 접속되어 있다. 마이크로파 발진 장치(153)는, 챔버(C)의 외부에 설치되어 있고, 래디얼 라인 슬롯 안테나(142)에 대해, 소정 주파수, 예를 들면, 2.45 GHz의 마이크로파를 발진할 수 있다. 이러한 구성에 의해, 마이크로파 발진 장치(153)로부터 발진된 마이크로파는, 래디얼 라인 슬롯 안테나(142) 내에 전반되어, 유전체판(152)에서 압축되어 단파장화된 후, 슬롯판(151)에서 원편파를 발생시켜, 유전체창(141)으로부터 챔버(C) 내로 향하여 방사된다.
챔버(C) 내의 재치대(131)와 래디얼 라인 슬롯 안테나(142)의 사이에는, 예를 들면, 대략 평판 형상의 원료 가스 공급 구조체(60)가 설치되어 있다. 원료 가스 공급 구조체(60)는, 외형이 평면에서 보아 적어도 기판(S)의 직경보다 큰 원판 형상으로 형성되어 있다. 이 원료 가스 공급 구조체(60)에 의해, 챔버(C) 내는, 래디얼 라인 슬롯 안테나(142)측의 플라즈마 생성 영역(R1)과, 재치대(131)측의 원료 가스 해리 영역(R2)으로 구획되어 있다. 또한, 원료 가스 공급 구조체(60)로는, 예를 들면, 알루미나를 이용하는 것이 좋다. 이러한 경우, 알루미나는 세라믹스이므로, 알루미늄 등의 금속 재료에 비해 고내열성 또는 고강도를 가진다. 또한, 플라즈마 생성 영역(R1)에서 생성된 플라즈마를 트랩할 일도 없기 때문에, 글라스 기판에 대해 충분한 이온 조사를 얻을 수 있다. 그리고, 글라스 기판 상의 막으로의 충분한 이온 조사에 의해, 치밀한 막을 생성할 수 있다. 또한, 원료 가스 공급 구조체(60)는, 드라이 클리닝에서 이용되는 3불화 질소 가스에 내성을 가진다. 또한, 3불화 질소 가스에 대한 내성을 향상시키기 위해, 원료 가스 공급 구조체(60)의 알루미나의 표면에, 이트리아, 스피넬, 또는 질화 알루미늄을 피복해도 좋다.
원료 가스 공급 구조체(60)는, 도 11a에 도시한 바와 같이, 동일 평면상에서 대략 격자 형상으로 배치된 일련의 원료 가스 공급관(61)에 의해 구성되어 있다. 원료 가스 공급관(61)은, 축 방향에서 보아 종단면이 사각형상으로 형성되어 있다. 원료 가스 공급관(61)끼리의 간극에는, 다수의 개구부(62)가 형성되어 있다. 원료 가스 공급 구조체(60)의 상측의 플라즈마 생성 영역(R1)에서 생성된 플라즈마는, 이 개구부(62)를 통과하여, 재치대(131)측의 원료 가스 해리 영역(R2)으로 진입할 수 있다.
원료 가스 공급 구조체(60)의 원료 가스 공급관(61)의 하면에는, 도 10에 도시한 바와 같이, 다수의 원료 가스 공급구(63)가 형성되어 있다. 이들 원료 가스 공급구(63)는, 원료 가스 공급 구조체(60) 면 내에서 균등하게 배치되어 있다. 원료 가스 공급관(61)에는, 챔버(C)의 외부에 설치된 원료 가스 공급원(64)에 연통하는 가스관(65)이 접속되어 있다. 원료 가스 공급원(64)에는, 예를 들면, 원료 가스로서 실란계 가스인 실란(SiH4) 가스와 수소(H2) 가스가 개별적으로 봉입되어 있다. 가스관(65)에는, 밸브(66), 매스 플로우 콘트롤러(67)가 설치되어 있다. 이러한 구성에 의해, 원료 가스 공급원(64)으로부터 가스관(65)을 통해 원료 가스 공급관(61)에 소정 유량의 실란 가스와 수소 가스가 각각 도입된다. 그리고, 이들 실란 가스와 수소 가스는, 각 원료 가스 공급구(63)로부터 하방의 원료 가스 해리 영역(R2)을 향해 공급된다.
플라즈마 생성 영역(R1)의 외주면을 덮는 챔버(C)의 내주면에는, 플라즈마의 원료가 되는 플라즈마 여기용 가스를 공급하는 제 1 플라즈마 여기용 가스 공급구(70)가 형성되어 있다. 제 1 플라즈마 여기용 가스 공급구(70)는, 예를 들면, 챔버(C)의 내주면을 따라 복수 개소에 형성되어 있다. 제 1 플라즈마 여기용 가스 공급구(70)에는, 예를 들면, 챔버(C)의 측벽부를 관통하여, 챔버(C)의 외부에 설치된 제 1 플라즈마 여기용 가스 공급원(71)로 통하는 제 1 플라즈마 여기용 가스 공급관(72)이 접속되어 있다. 제 1 플라즈마 여기용 가스 공급관(72)에는, 밸브(73), 매스 플로우 콘트롤러(74)가 설치되어 있다. 이러한 구성에 의해, 챔버(C) 내의 플라즈마 생성 영역(R1) 내에는, 측방으로부터 소정 유량의 플라즈마 여기용 가스를 공급할 수 있다. 본 실시예에서는, 제 1 플라즈마 여기용 가스 공급원(71)에, 플라즈마 여기용 가스로서, 예를 들면, 아르곤(Ar) 가스가 봉입되어 있다.
원료 가스 공급 구조체(60)의 상면에는, 예를 들면, 원료 가스 공급 구조체(60)와 같은 구성을 가지는, 대략 평판 형상의 플라즈마 여기용 가스 공급 구조체(80)가 적층되어 배치되어 있다. 플라즈마 여기용 가스 공급 구조체(80)는, 도 11b에 도시한 바와 같이, 격자 형상으로 배치된 제 2 플라즈마 여기용 가스 공급관(81)에 의해 구성되어 있다. 또한, 플라즈마 여기용 가스 공급 구조체(80)에는, 예를 들면, 알루미나가 이용되면 좋다. 이러한 경우에서도, 상술한 바와 같이, 알루미나는 세라믹스이므로, 알루미늄 등의 금속 재료에 비해 고내열성 또는 고강도를 가진다. 또한, 플라즈마 생성 영역(R1)에서 생성된 플라즈마를 트랩할 일도 없기 때문에, 글라스 기판에 대해 충분한 이온 조사를 얻을 수 있다. 그리고, 글라스 기판 상의 막으로의 충분한 이온 조사에 의해, 치밀한 막을 생성할 수 있다. 또한, 플라즈마 여기용 가스 공급 구조체(80)는, 드라이 클리닝에서 이용되는 3불화 질소 가스에 내성을 가진다. 또한, 3불화 질소 가스에 대한 내성을 향상시키므로, 플라즈마 여기용 가스 공급 구조체(80)의 알루미나의 표면에, 이트리아 또는 스피넬을 피복해도 좋다.
제 2 플라즈마 여기용 가스 공급관(81)의 상면에는, 도 10에 도시한 바와 같이, 복수의 제 2 플라즈마 여기용 가스 공급구(82)가 형성되어 있다. 이들 복수의 제 2 플라즈마 여기용 가스 공급구(82)는, 플라즈마 여기용 가스 공급 구조체(80) 면 내에서 균등하게 배치되어 있다. 이에 의해, 플라즈마 생성 영역(R1)에 대해, 하측으로부터 상방을 향해 플라즈마 여기용 가스를 공급할 수 있다. 또한, 본 실시예에서는, 이 플라즈마 여기용 가스는, 예를 들면, 아르곤 가스이다. 또한, 아르곤 가스에 추가로, 원료 가스인 질소(N2) 가스도 플라즈마 여기용 가스 공급 구조체(80)로부터 플라즈마 생성 영역(R1)에 대하여 공급된다.
*격자 형상의 제 2 플라즈마 여기용 가스 공급관(81)끼리의 간극에는, 개구부(83)가 형성되어 있고, 플라즈마 생성 영역(R1)에서 생성된 플라즈마는, 플라즈마 여기용 가스 공급 구조체(80)와 원료 가스 공급 구조체(60)를 통과하여, 하방의 원료 가스 해리 영역(R2)으로 진입할 수 있다.
제 2 플라즈마 여기용 가스 공급관(81)에는, 챔버(C)의 외부에 설치된 제 2 플라즈마 여기용 가스 공급원(84)에 연통하는 가스관(85)이 접속되어 있다. 제 2 플라즈마 여기용 가스 공급원(84)에는, 예를 들면, 플라즈마 여기용 가스인 아르곤 가스와, 원료 가스인 질소 가스가 개별적으로 봉입되어 있다. 가스관(85)에는, 밸브(86), 매스 플로우 콘트롤러(87)가 설치되어 있다. 이러한 구성에 의해, 제 2 플라즈마 여기용 가스 공급구(82)로부터 플라즈마 생성 영역(R1)에 대해, 소정 유량의 질소 가스와 아르곤 가스를 각각 공급할 수 있다.
챔버(C)의 저부의 재치대(131)를 개재한 양측에는, 챔버(C) 내의 분위기를 배기하기 위한 배기구(190)가 설치되어 있다. 배기구(190)에는, 터보 분자 펌프 등의 배기 장치(191)로 통하는 배기관(192)이 접속되어 있다. 이 배기구(190)로부터의 배기에 의해, 챔버(C) 내를 소정의 압력, 예를 들면, 후술하는 바와 같이, 10 Pa ~ 60 Pa로 유지할 수 있다.
이상의 성막 장치B(24)에는, 제어부(100)가 설치되어 있다. 제어부(100)는, 예를 들면, 컴퓨터이며, 프로그램 저장부(도시하지 않음)를 가지고 있다. 제어부(100)는, 도 2에 도시한 제어부(51)와 일체여도 좋고, 별체여도 좋다. 프로그램 저장부에는, 성막 장치B(24)에 있어서의 기판(S) 상으로의 밀봉막(101)의 성막 처리 및 성막 장치D(34)에 있어서의 기판(S) 상으로의 밀봉막(105)의 성막 처리를 제어하는 프로그램이 저장되어 있다. 또한, 프로그램 저장부에는, 상술한 원료 가스의 공급, 또는 플라즈마 여기용 가스의 공급, 마이크로파의 방사, 구동계의 동작 등을 제어하고, 성막 장치B(24) 및 성막장치D(34)에 있어서의 성막 처리를 실현시키기 위한 프로그램도 저장되어 있다. 또한, 프로그램 저장부에는, 고주파 전원(135)에 의해 인가되는 바이어스 전계의 인가 타이밍을 제어하기 위한 프로그램도 저장되어 있다. 또한, 상기 프로그램은, 예를 들면, 컴퓨터 판독 가능한 하드 디스크(HD), 플렉서블 디스크(FD), 콤팩트 디스크(CD), 마그넷 옵티컬 데스크(MO), 메모리 카드 등의 컴퓨터로 판독 가능한 기억 매체에 기록되어 있던 것이며, 그 기억 매체로부터 제어부(100)에 인스톨된 것이어도 좋다. 원료 가스의 공급, 플라즈마 여기용 가스의 공급, 마이크로파의 방사, 및 바이어스 전계의 인가 타이밍에 대해서는 후술한다.
이어서, 이상과 같이 구성된 성막 장치B(24)에서 행해지는 SiN막의 성막 방법에 대해 설명한다. 성막 장치D(34)에서도 마찬가지로 SiN막을 성막할 수 있다. 또한, 성막 장치B(24)에서 성막되는 SiN막은 밀봉막(101)의 일례이며, 성막 장치D(34)에서 성막되는 SiN막은 밀봉막(105)의 일례이다.
우선, 예를 들면, 성막 장치B(24)의 기동 시에, 아르곤 가스의 공급 유량이 조정된다. 구체적으로는, 제 1 플라즈마 여기용 가스 공급구(70)로부터 공급되는 아르곤 가스의 공급 유량과, 제 2 플라즈마 여기용 가스 공급구(82)로부터 공급되는 아르곤 가스의 공급 유량이, 플라즈마 생성 영역(R1) 내로 공급되는 아르곤 가스의 농도가 균일하게 되도록 조정된다. 이 공급 유량 조정에서는, 예를 들면, 배기 장치(191)를 가동시켜, 챔버(C) 내에 실제의 성막 처리 시와 같은 기류를 형성한 상태에서, 각 플라즈마 여기용 가스 공급구(70, 82)로부터 적당한 공급 유량으로 설정된 아르곤 가스가 공급된다. 그리고, 그 공급 유량 설정으로, 실제로 시험용의 기판에 성막이 실시되고, 그 성막이 기판면 내에서 균일하게 행해졌는지의 여부가 검사된다. 플라즈마 생성 영역(R1) 내의 아르곤 가스의 농도가 균일한 경우에, 기판 면 내의 성막이 균일하게 행해지므로, 검사 결과, 성막이 기판 면 내에서 균일하게 행해지지 않은 경우에는, 각 아르곤 가스의 공급 유량의 설정이 변경되어, 재차 시험용의 기판에 성막이 실시된다. 이를 반복하여, 성막이 기판 면 내에서 균일하게 행해져, 플라즈마 생성 영역(R1) 내의 아르곤 가스의 농도가 균일하게 되도록, 각 플라즈마 여기용 가스 공급구(70, 82)로부터의 공급 유량이 설정된다.
각 플라즈마 여기용 가스 공급구(70, 82)의 공급 유량이 설정된 후, 성막 장치B(24)에서의 기판(S)의 성막 처리가 개시된다. 우선, 기판(S)이 챔버(C) 내에 반입되어, 재치대(131) 상에 흡착 보지된다. 이 때, 기판(S)의 온도는 100 ℃ 이하, 예를 들면, 50 ℃ ~ 100 ℃로 유지된다. 이어서, 배기 장치(191)에 의해 챔버(C) 내의 배기가 개시되어, 챔버(C) 내의 압력이 소정의 압력, 예를 들면, 10 Pa ~ 60 Pa로 감압되고, 그 상태가 유지된다. 또한, 기판(S)의 온도는 100 ℃ 이하로 한정되지 않고, 유기 EL 소자가 데미지를 받지 않는 온도이면 좋고, 유기 EL 소자의 재질 등에 의해 정해진다.
여기서, 챔버(C) 내의 압력이 20 Pa보다 낮으면, 기판(S) 상에 SiN막을 적절히 성막할 수 없을 우려가 있다. 또한, 챔버(C) 내의 압력이 60 Pa를 초과하면, 기상 중에서의 가스 분자 간의 반응이 증가해, 파티클이 발생할 우려가 있다. 이 때문에, 상술한 바와 같이, 챔버(C) 내의 압력은 10 Pa ~ 60 Pa로 유지된다.
챔버(C) 내가 감압되면, 플라즈마 생성 영역(R1) 내에, 측방의 제 1 플라즈마 여기용 가스 공급구(70)로부터 아르곤 가스가 공급됨과 동시에, 하방의 제 2 플라즈마 여기용 가스 공급구(82)로부터 질소 가스와 아르곤 가스가 공급된다. 이 때, 플라즈마 생성 영역(R1) 내의 아르곤 가스의 농도는, 플라즈마 생성 영역(R1) 내에서 균등하게 유지된다. 또한, 질소 가스는 예를 들면, 21 sccm의 유량으로 공급된다. 래디얼 라인 슬롯 안테나(142)로부터는, 직하의 플라즈마 생성 영역(R1)을 향해, 예를 들면, 2.45 GHz의 주파수로 2.5 W/cm2 ~ 4.7 W/cm2의 파워의 마이크로파가 방사된다. 이 마이크로파의 방사에 의해, 플라즈마 생성 영역(R1) 내에서 아르곤 가스가 플라즈마화되고, 질소 가스가 래디컬화(또는 이온화)된다. 또한, 이 때, 하방으로 진행하는 마이크로파는, 생성된 플라즈마에 흡수된다. 이 결과, 플라즈마 생성 영역(R1) 내에는, 고밀도의 플라즈마가 생성된다.
플라즈마 생성 영역(R1) 내에서 생성된 플라즈마는, 플라즈마 여기용 가스 공급 구조체(80)와 원료 가스 공급 구조체(60)를 통과하여, 하방의 원료 가스 해리 영역(R2) 내로 진입한다. 원료 가스 해리 영역(R2)에는, 원료 가스 공급 구조체(60)의 각 원료 가스 공급구(63)로부터 실란 가스와 수소 가스가 공급되어 있다. 이 때, 실란 가스는, 예를 들면, 18 sccm의 유량으로 공급되고, 수소 가스는, 예를 들면, 64 sccm의 유량으로 공급된다. 실란 가스와 수소 가스는, 각각 상방으로부터 진입한 플라즈마에 의해 해리된다. 그리고, 이들 래디컬과 플라즈마 생성 영역(R1)으로부터 공급된 질소 가스의 래디컬에 의해, 기판(S) 상에 SiN막이 퇴적한다.
(밀봉층의 적층 구조예)
밀봉층(101, 105)은, 단층막보다도 다층막으로 하면, 계면에서 물질의 진입 경로를 바꾸는 밀봉 효과가 높아져, 수분이 보다 침입하기 어려운 밀봉층을 형성할 수 있다.
다층막의 밀봉층의 형성 방법에 대해, 도 12를 참조하면서 간단하게 설명한다. 여기에서는, 밀봉층(101)의 성막 방법을 설명하지만, 밀봉층(105)의 경우도 마찬가지로 성막할 수 있다. 도 12는, 밀봉층(101)의 적층 구조의 일례에서의 고주파 전력의 인가 타이밍과, 각 타이밍에서의 성막 상태를 도시하는 도면이다. 여기에서는, 밀봉층(101)으로서 SiN막(질화 규소막)을 성막하는 예를 들어 설명한다.
제어부(100)는, 밀봉층(101)을 형성할 때, 도 12에 도시한 타임 차트에 따라, 도 12에 도시한 고주파 전원(135)으로부터의 고주파 전력의 인가 타이밍을 제어한다. 이에 의해, 재치대(131)로의 바이어스 전계가 제어된다. 구체적으로는, 제어부(100)는, 최초로, 어느 시각에 있어서, 아르곤(Ar) 가스, 질소(N2) 가스, 수소(H2) 가스, 실란계 가스, 및 마이크로파(μ파) 파워의 공급을 개시한다. 제어부(100)는, 질소 가스 및 수소 가스를 대신하여, 암모니아(NH3) 가스를 공급할 수도 있다. 또한, 제어부(100)는, 실란 가스를 대신하여, 다른 Si 함유 가스를 공급할 수도 있다.
아르곤 가스, 질소 가스, 수소 가스, 및 실란 가스를 공급한 후, 조금 나중에 마이크로파(μ파)의 파워의 공급을 개시한다. 이와 같이, 가스의 공급으로부터 조금 나중에 마이크로파(μ파)의 파워를 공급함으로써, 기판(S)에 데미지를 주지 않고 성막할 수 있다. 가스의 공급 및 마이크로파의 파워의 공급이 안정된 시각(t0) 후의 시각(t1)에서, 유기 EL 소자(50) 상에는 SiN층(101a)이 적층된다. 이 때, SiN층(101a)의 두께는 30 ~ 100 nm정도이다.
상기 각종 가스 및 마이크로파의 파워의 공급은 계속한 채로, 시각(t1) ~ 시각(t2)의 사이, 고주파 전원(135)으로부터 바이어스용의 고주파 전력(RF 바이어스)이 인가된다. 이에 의해, 플라즈마 중의 이온이 SiN층(101a)으로 인입되어, SiN층(101a)에 이온 충격을 부여하여, SiN층(101a)과 다른 퇴적 방향으로 SiN층(101b)을 성장시키고, 또한 SiN층(101a)에 발생한 핀 홀을 비선형 형상으로 성장시킨다. 이 때, SiN층(101b)의 두께는 10 ~ 50 nm 정도이다.
이와 같이, 바이어스용의 고주파 전력의 인가의 온 및 오프를 주기적으로 반복함으로써, SiN층(101a) 및 SiN층(101b)이 교대로 적층된 다층막의 밀봉층을 형성할 수 있다.
이에 의하면, SiN층(101a) 및 SiN층(101b)의 각층의 계면에서 물질의 진입 경로를 바꿀 수 있으므로, 밀봉 효과가 높아져, 수분이 보다 침입하기 어려운 밀봉층(101)을 형성할 수 있다. 그 밖에, 성막 중에 실란(SiH4) 가스를 간헐 공급함으로써 적층 구조를 만들 수도 있다.
이상, 유기 디바이스의 제조 방법, 유기 디바이스의 제조 장치 및 유기 디바이스를 실시예에 따라 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시예에 한정되는 것이 아니며, 본 발명의 범위 내에서 여러 변형 및 개량이 가능하다. 또한, 상기 실시예 및 변형예를 모순되지 않는 범위에서 조합할 수 있다.
예를 들면, 본 발명에 따른 에칭 장치로서는, 도 9에 도시한 용량 결합형 플라즈마(CCP : Capacitively Coupled Plasma) 에칭 장치에 한정되지 않고, 래디얼 라인 슬롯 안테나를 이용한 플라즈마 장치, 유도 결합형 플라즈마(ICP : Inductively Coupled Plasma) 장치, 헬리콘파 여기형 플라즈마(HWP : Helicon Wave Plasma) 장치, 전자 사이클로트론 공명 플라즈마(ECR : Electron Cyclotron Resonance Plasma) 장치 등을 이용할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 성막 장치(성막 장치A ~ D)로서는, 도 10에 도시한 래디얼 라인 슬롯 안테나를 이용한 CVD 장치에 한정되지 않고, 용량 결합형 플라즈마(CCP : Capacitively Coupled Plasma) 장치, 유도 결합형 플라즈마(ICP : Inductively Coupled Plasma) 장치, 헬리콘파 여기형 플라즈마(HWP : Helicon Wave Plasma) 장치, 전자 사이클로트론 공명 플라즈마(ECR : Electron Cyclotron Resonance Plasma) 장치 등을 이용할 수 있다.
1：유기 디바이스의 제조 장치
12：세정 장치
16：증착 장치
20：성막 장치A
24：성막 장치B
32：에칭 장치
34：성막 장치D
36：접합 장치,
38：에칭 장치
50：유기 EL 소자
51：제어부
52：전극 패드부
100：제어부
101：밀봉층
103：중간층
105：밀봉층
110, 120, 130, 140：격벽부

Claims (6)

1 개 또는 복수의 격벽부와 양극 상의 유기층을 밀봉하는 제 1 밀봉층 상에 중간층이 형성된 기판을 반입하는 공정과,
상기 기판에 형성된 중간층을 플라즈마에 의해 에치백하는 공정과,
상기 중간층 상에 제 2 밀봉층을 성막하는 공정을 가지며,
상기 에치백하는 공정은,
상기 1 개 또는 복수의 격벽부 중, 적어도 하나의 격벽부 상의 제 1 밀봉층의 선단부가 상기 중간층으로부터 노출한 이후 상기 중간층으로부터 돌출할 때까지 실행되고,
상기 제 2 밀봉층을 성막하는 공정은,
상기 중간층으로부터 돌출한 제 1 밀봉층의 선단부가 상기 제 2 밀봉층에 대해 일부 매립된 상태로 접촉하여 밀착되도록 상기 제 2 밀봉층을 성막하는 것을 특징으로 하는 유기 디바이스의 제조 방법.
제 1 항에 있어서,
상기 반입하는 공정은,
상기 유기층에 인접하는 제 1 격벽부와, 상기 제 1 격벽부의 외측으로서, 상기 제 1 격벽부와 전극 패드부의 사이에서 상기 유기층을 둘러싸도록 설치된 1 개 또는 복수의 제 2 격벽부가 형성된 기판을 반입하는 것을 특징으로 하는 유기 디바이스의 제조 방법.
제 2 항에 있어서,
1 개 또는 복수의 상기 제 2 격벽부의 폭은, 상기 제 1 격벽부의 폭보다 좁게 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 유기 디바이스의 제조 방법.
제 2 항 또는 제 3 항에 있어서,
1 개 또는 복수의 상기 제 2 격벽부는, 선단측이 기단측보다 가늘게 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 유기 디바이스의 제조 방법.
제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 에치백하는 공정은,
리플로우 후의 평탄화된 상기 중간층을 에치백 하는 것을 특징으로 하는 유기 디바이스의 제조 방법.
기판 상에 형성된 1 개 또는 복수의 격벽부와 양극 상의 유기층을 밀봉하는 제 1 밀봉층을 성막하는 제 1 성막 장치와,
상기 제 1 밀봉층 상에 중간층을 도포하는 제 2 성막 장치와,
상기 중간층을 플라즈마에 의해 에치백하는 에칭 장치와,
상기 중간층 상에 제 2 밀봉층을 성막하는 제 3 성막 장치를 가지고,
상기 에칭 장치는,
상기 1 개 또는 복수의 격벽부 중, 적어도 하나의 격벽부 상의 제 1 밀봉층의 선단부가 상기 중간층으로부터 노출한 이후 상기 중간층으로부터 돌출할 때까지 상기 중간층을 에치백하고,
상기 제 3 성막 장치는,
상기 중간층으로부터 돌출한 제 1 밀봉층의 선단부가 상기 제 2 밀봉층에 대해 일부 매립된 상태로 접촉하여 밀착되도록 상기 제 2 밀봉층을 성막하는 것을 특징으로 하는 유기 디바이스의 제조 장치.
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