KR20100038438A - 유기 전자 디바이스, 유기 전자 디바이스의 제조 방법, 유기 전자 디바이스의 제조 장치, 기판 처리 시스템, 보호막의 구조체 및, 제어 프로그램이 기억된 기억 매체 - Google Patents

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Abstract

(과제) 응력을 완화하면서 높은 봉지력을 갖고, 그리고 유기 소자의 특성을 변화시키지 않는 보호막에 의해 유기 소자를 보호한다.
(해결 수단) 기판 처리 시스템(Sys)에서는, 증착 장치(PM1), 제1 마이크로파 플라즈마 처리 장치(PM3) 및 제2 마이크로파 플라즈마 처리 장치(PM4)를 포함하는 기판 처리 장치(10)가 클러스터 구조로 배치되고, 기판(G)의 반입에서 반출까지로 기판(G)이 이동하는 공간을 소망하는 감압 상태로 유지하면서 유기 전자 디바이스를 제조한다. 증착 장치(PM1)에서 유기 EL 소자를 형성하고, 제1 마이크로파 플라즈마 처리 장치(PM3)에서 마이크로파의 파워에 의해 부틴 가스를 플라즈마화하고, 유기 EL 소자에 인접하여 유기 EL 소자를 덮도록 aCHx막(54)을 형성하고, 제2 마이크로파 플라즈마 처리 장치(PM4)에서 마이크로파의 파워에 의해 실란 가스 및 질소 가스를 플라즈마화하여 aCHx막(54)상에 SiNx막(55)을 형성한다.

Description

유기 전자 디바이스, 유기 전자 디바이스의 제조 방법, 유기 전자 디바이스의 제조 장치, 기판 처리 시스템, 보호막의 구조체 및, 제어 프로그램이 기억된 기억 매체{ORGANIC ELECTRONIC DEVICE, ORGANIC ELECTRONIC DEVICE MANUFACTURING METHOD, ORGANIC ELECTRONIC DEVICE MANUFACTURING APPARATUS, SUBSTRATE PROCESSING SYSTEM, PROTECTION FILM STRUCTURE AND STORAGE MEDIUM WITH CONTROL PROGRAM STORED THEREIN}
본 발명은, 유기 전자 디바이스, 유기 전자 디바이스의 제조 방법, 유기 전자 디바이스의 제조 장치, 기판 처리 시스템, 보호막의 구조체 및, 제어 프로그램이 기억된 기억 매체에 관한 것으로, 특히, 유기 소자를 보호하는 막의 구조 및 그 보호막을 이용한 유기 전자 디바이스의 제조 방법에 관한 것이다.
최근, 유기 화합물을 이용하여 발광시키는 유기 일렉트로 루미네센스(EL: Electroluminescence) 소자를 이용한 유기 EL 디스플레이가 주목되고 있다. 유기 EL 소자는, 자(自)발광하고, 반응 속도가 빠르며, 소비 전력이 낮은 등의 특징을 갖고 있기 때문에, 백 라이트를 필요로 하지 않아, 예를 들면, 휴대형 기기의 표시부 등으로의 응용이 기대되고 있다.
유기 EL 소자는, 유리 기판상에 형성되고, 유기층을 양극층(애노드) 및 음극층(캐소드)으로 샌드위치(sandwich)한 구조를 하고 있어, 이 중의 유기층은, 수분(水分)이나 산소에 약하고, 수분이나 산소가 혼입되면, 특성이 변화하여 비(非)발광점(다크 스폿)이 발생하여, 유기 EL 소자의 수명을 줄이는 하나의 요인이 된다. 이 때문에, 유기 전자 디바이스의 제조에 있어서, 외부의 수분이나 산소를 디바이스 내에 투과시키지 않도록 유기 소자를 봉지(sealing)하는 것은 매우 중요하다.
그래서, 외부의 습기나 산소 등으로부터 유기층을 보호하는 방법으로서, 종래로부터, 메탈 캔 등의 봉지 캔을 이용하는 방법이 제안되고 있다(예를 들면, 비(非)특허문헌 1을 참조). 이에 따르면, 유기 EL 소자상에 봉지 캔을 접착하고, 추가로 봉지 캔의 내부에 건조제를 부착함으로써 유기 EL 소자를 봉지 및 건조시키고, 이에 따라, 유기 EL 소자로의 수분의 혼입을 방지한다.
박형화를 고려하여, 봉지 캔에 대신하여 치밀한 박막에 의해 유기 소자를 봉지하는 방법도 제안되고 있다(예를 들면, 특허문헌 2를 참조). 이 보호막에는, 내(耐)투습성 및 내산화성에 더하여, 성막 온도가 낮을 것, 막응력이 낮을 것, 물리적인 충격으로부터 소자 자체를 충분히 보호할 것 등이 요구된다. 특히, 고온 프로세스에서는, 유기 소자가 프로세스 중에 대미지(damage)를 입는다. 이 때문에, 보호막으로는, CVD(Chemical Vapor Deposition: 화학 증착 박막 성막법)에 의해 100℃ 이하의 저온에서 성막 가능한 실리콘 질화(SiN)막이 유력시되고 있다.
실리콘 질화막은 치밀하고 봉지성이 높은 막이지만 막 중의 인장 응력이 크다. 인장 응력이 크면 막은 사발 형상으로 휘는 방향으로 응력이 걸려, 보호막이 볏겨지거나, 유기 소자와 보호막과의 계면 부근이 손상되거나 한다.
그래서, 밀도가 낮은 막과 밀도가 높은 막을 적층시키는 다층 구조의 보호막으로 유기 EL 소자를 봉지하는 방법도 제안되고 있다(예를 들면, 특허문헌 3을 참조). 이에 따르면, 주로 밀도가 높은 막으로 봉지하고, 밀도가 낮은 막으로 응력을 완화하여, 보호막의 크랙이나 박리(剝離)의 발생을 방지한다.
[비특허문헌 1] 요시자와 타츠야 "유기 EL 필름 디스플레이의 개발" 섬유 화학지(일본), Vol.59, No.12, pp.P_407-P_411(2003)
[특허문헌 2] 일본공개특허공보 제2003-282237호
[특허문헌 3] 일본공개특허공보 제2003-282242호
그러나, 유기 소자는 매우 섬세한 소재로서 주변의 환경에 따라서 특성상의 영향을 받기 쉽고, 또한, 계층적으로 형성되기 때문에, 특히 각 층의 계면에서 기계적 강도가 약하다. 그러므로, 비록, 봉지하는 성질이 높은 막과 응력을 완화하는 성질이 높은 막에 의해 보호막을 계층적으로 형성했다고 하더라도, 보호막 전체의 봉지성과 응력 완화성과의 밸런스가 나쁘기 때문에 유기 디바이스 내의 어느 한쪽 층의 계면에 국소적으로 큰 힘이 가해지거나, 보호막의 조성에 의해서는 보호막이 유기 소자에 영향을 미쳐 유기 소자의 특성을 변화시켜 버리는 경우가 있다.
그래서, 상기 문제를 해소하기 위해서, 본 발명은, 응력을 완화하면서 높은 봉지력을 유지하고, 그리고 유기 소자의 특성을 변화시키지 않는 유기 전자 디바이스의 보호막을 제안한다.
즉, 상기 과제를 해결하기 위해서, 본 발명의 어느 형태에 의하면, 피(被)처리체상에 형성된 유기 소자와 상기 유기 소자를 덮는 보호막을 구비하는 유기 전자 디바이스로서, 상기 보호막은, 상기 유기 소자에 인접하여 상기 유기 소자를 덮도록 적층되고, 탄소 성분을 함유하고 그리고 질소 성분을 함유하지 않는 응력 완화층과, 상기 응력 완화층상에 적층되고, 질소 성분을 함유하는 봉지층(sealing layer)을 갖는 유기 전자 디바이스가 제공된다.
이러한 구성에서는, 보호막은, 응력 완화층과 봉지층을 갖는 계층 구조로 되어 있어, 응력 완화층이 유기 소자에 밀착되어 유기 소자를 덮도록 형성되고, 봉지층이 응력 완화층상에 형성된다. 이에 따르면, 응력 완화층은 탄소 성분을 함유하기 때문에, 봉지층보다도 응력이 작다. 그러므로, 봉지층의 응력을 응력 완화층에서 완화함으로써, 유기 소자에 과도한 스트레스가 가해지는 것을 막을 수 있다. 이에 따라, 응력 완화층과 유기 소자와의 계면에 스트레스가 걸려 유기 소자의 계면 부근의 파괴나 보호막이 박리되는 것을 방지할 수 있다.
또한, 응력 완화층은 질소 성분을 함유하지 않기 때문에, 하지(underlayer)인 유기 소자가 응력 완화층과 밀착되어도 질화할 위험은 없다. 이에 따라, 예를 들면, 유기 소자의 전극부가 질화하여 전극부가 도체로부터 절연층(또는 유전층)으로 변화함으로써 전기가 흐르기 어렵게 되거나, 질소가 직접 유기 소자에 혼입됨으로써, 발광 강도나 이동도 등의 유기 소자에 본래적으로 필요시 되는 특성을 악화시키는 위험성이 없어진다. 이 결과, 유기 소자의 특성을 양호하게 유지하면서 유기 소자를 수분이나 산소로부터 보호하고, 그리고 보호막으로부터 유기 소자에 가해지는 스트레스를 저감할 수 있어, 이에 따라, 수명이 길고 실용성이 높은 유기 전자 디바이스를 제조할 수 있다.
상기 응력 완화층의 일 예로서는, 어모퍼스(amorphous) 하이드로카본막(이하, aCHx막이라고도 함)을 들 수 있다. aCHx막은, 어느 정도 치밀하기 때문에, 내투습성을 갖는다. 또한, aCHx막은, 카본을 포함하고 있기 때문에 질화막과 비교하여 응력이 작고, 유기 소자와 봉지층과의 사이에 개재하여 응력 완화층으로서 기능하기에 적합하다. 또한, aCHx막은, 질소(N)를 포함하고 있지 않기 때문에 하지의 유기 소자를 질화시켜 유기 소자에 대미지를 줄 위험성이 없다. 또한, aCHx막은, 기계적 강도가 높고, 광투과성이 우수하다. 특히, 유기 소자가 유기 EL 소자일 경우에는, 빛을 흡수하는 성질을 갖는 CN막보다도, 광투과성이 우수한 aCHx막을 응력 완화층에 적용하는 의의는 크다. 또한, aCHx막은, 소수성(疎水性)이기 때문에 수분을 통과시키지 않을 뿐만 아니라, 수소가 근방의 산소와 환원 반응함으로써 산소를 잔류시키지 않는다. 즉, aCHx막은, 내투습성, 내산화성, 광투과성이 우수하고, 유기 소자의 특성을 양호한 상태로 유지하면서 어느 정도 응력을 완화하기 때문에 유기 소자에 밀착시켜 형성하는 보호막으로서는 가장 우수한 재질의 하나라고 할 수 있다.
상기 봉지층은, 실리콘 질화막(이하, SiN막이라고도 함)으로 형성되어 있어도 좋다. SiN막은, 매우 치밀하며 봉지성이 높다. 예를 들면, SiO2막은 물을 통과시키는 것에 대하여 SiN막은 물을 통과시키지 않기 때문에, 내투습성이 우수하다. 그러나, SiN막은, 매우 치밀하기 때문에 SiO2막보다 응력이 크고, 유기 소자에 밀착시키면 유기 소자에 큰 스트레스를 주어, 변형이나 박리의 원인이 됨과 함께, 질화물이기 때문에 유기 소자를 질화시켜, 그 특성을 악화시킬 가능성이 있다. 그러므로, 본 발명에서는, SiN막을 외측에 형성하여, 외부로부터의 수분이나 산소의 혼입을 확실히 막음과 함께, SiN막과 유기 소자와의 사이에 aCHx막을 개재시킴으로써, SiN막의 응력이 직접 유기 소자에 가해져 유기 소자의 계면 근방이 손상되거나, SiN막에 함유된 질소에 의해 유기 소자가 질화하여 그 특성을 변화시키거나 하는 문제점으로부터 유기 소자를 보호할 수 있다.
상기 유기 소자 및 상기 피처리체의 노출 부분과 상기 응력 완화층과의 사이에는, 커플링제에 의해 밀착층이 형성되어 있어도 좋다. 이에 따르면, 유기 소자 및 피처리체의 노출 부분상에 형성된 밀착층이 접착제가 되어, 유기 소자와 응력 완화층과의 밀착성을 강화할 수 있다. 이에 따라, 응력 완화층이 유기 소자로부터 벗겨지는 것을 회피할 수 있다.
상기 실리콘 질화막은, 제1 실리콘 질화막과 상기 제1 실리콘 질화막을 더욱 질화시킨 제2 실리콘 질화막으로 형성되어 있어도 좋다. 실리콘 질화막은, 질화하면 더욱 치밀한 막이 되어 봉지성이 높아지지만 응력도 커진다. 그러므로, 제1 실리콘 질화막보다 더욱 응력이 큰 제2 실리콘 질화막을 두껍게 하면 매우 큰 응력에 의해, 실리콘 질화막에 크랙이나 박리가 발생한다. 이를 방지하기 위해서는, 제1 실리콘 질화막에 대한 제2 실리콘 질화막의 막두께는 1/2∼1/3 정도가 적당하다.
이상에 설명한 바와 같이, 보호막의 내투습성이나 내산화성과 보호막에 내재하는 응력과의 밸런스를 유지하기 위해서는, 실리콘 질화막은 어느 정도 얇을 필요가 있으며, 예를 들면, 상기 제1 실리콘 질화막 및 상기 제2 실리콘 질화막의 합계 막두께는 1000Å 이하인 편이 좋다.
이때, 상기 제2 실리콘 질화막은, 상기 제1 실리콘 질화막에 끼워져 형성되어 있어도 좋고, 상기 제1 실리콘 질화막과 상기 제2 실리콘 질화막은, 번갈아 1층 또는 2층 적층되어 있어도 좋다. 이 경우, 1층보다 2층 쪽이 합계 막두께를 두껍게 해도 응력이 높아지기 어렵다.
한편, 어모퍼스 하이드로카본막의 막두께는 어느 정도 두꺼운 편이 좋고, 예를 들면, 500∼3000Å의 범위가 좋다. 이는, 어모퍼스 하이드로카본막을 어느 정도 두껍게 함으로써, 실리콘 질화막에서 발생한 응력을 어모퍼스 하이드로카본막으로 완화하여 유기 소자로의 스트레스를 저감시키기 위함이다. 또한, 어모퍼스 하이드로카본막을 어느 정도 두껍게 함으로써, 실리콘 질화막 내의 질소가 유기 소자까지 도달하는 것을 억제할 수 있다. 보다 구체적으로 설명하면, 산소 분자나 수 분자는, 확산 계수에 비례하여 미리 정해진 거리만큼 확산할 수 있다. 그러므로 산소 분자나 수 분자가 확산 도중에서 파괴되어 버리는 시간보다도 유기 소자까지 도달하는 시간 쪽이 길면, 그들 분자는 유기 소자에 악영향을 미치지 않기 때문에 제품으로서는 문제없다. 그러므로, 확산 계수와의 관계에서, 어모퍼스 하이드로카본막의 막두께가 500∼3000Å이면, 비록, 산소 분자나 수 분자가 SiN막을 통과해도 유기 소자에 악영향을 미칠 확률은 매우 낮아진다고 생각된다.
또한, 상기 과제를 해결하기 위해서, 본 발명의 다른 형태에 의하면, 유기 소자를 피처리체상에 형성하고, 상기 유기 소자를 보호하기 위한 보호막의 하나로서, 탄소 성분을 함유하고 그리고 질소 성분을 함유하지 않는 응력 완화층을 상기 유기 소자에 인접하여 상기 유기 소자를 덮도록 적층하고, 상기 유기 소자를 보호하기 위한 보호막의 다른 하나로서, 질소 성분을 함유하는 봉지층을 상기 응력 완화층상에 적층하는 유기 전자 디바이스의 제조 방법이 제공된다.
상기 유기 소자 및 상기 피처리체의 노출 부분에 커플링제에 의한 밀착층을 형성한 후, 상기 응력 완화층을 적층해도 좋다.
어모퍼스 하이드로카본막을 상기 응력 완화층으로서 형성해도 좋다.
상기 어모퍼스 하이드로카본막의 형성을 할 때에는, 마이크로파 플라즈마 처리 장치의 처리실 내의 압력이 20mTorr 이하, 동 처리실 내로 공급되는 마이크로파의 파워가 5kw/㎠ 이상, 동 처리실 내에 올려놓여지는 피처리체 근방의 온도(예를 들면, 피처리체의 표면 온도)가 100℃ 이하의 프로세스 조건하가 바람직하다.
마이크로파의 파워에 의해 실란 가스 및 질소 가스를 포함하는 가스를 여기(excitation)시켜 플라즈마를 생성하고, 생성된 플라즈마를 이용하여 제1 실리콘 질화막을 상기 봉지층으로서 형성해도 좋다.
상기 제1 실리콘 질화막의 형성을 할 때에는, 마이크로파 플라즈마 처리 장치의 처리실 내의 압력이 10mTorr 이하, 동 처리실 내로 공급되는 마이크로파의 파워가 5kw/㎠ 이상, 동 처리실 내에 올려놓여지는 피처리체 근방의 온도가 100℃ 이하의 조건하가 바람직하다. 유기 소자(예를 들면, 유기 EL 소자)는 온도에 약하고, 프로세스 중의 최고 온도가 100℃ 이하가 아니면, 유기 EL 소자에 대미지를 주기 때문이다. 그러므로, 상기 제1 실리콘 질화막의 형성시, 상기 피처리체 근방의 온도를 70℃ 이하로 설정하면 더욱 양호하다.
상기 제1 실리콘 질화막을 형성 후, 실란 가스의 공급을 정지하여 질소 가스에 의해 상기 제1 실리콘 질화막을 질화함으로써, 제1 실리콘 질화막을 개질하여 더욱 치밀한 상기 제2 실리콘 질화막을 형성해도 좋다.
실란 가스의 공급 정지 및 실란 가스의 공급 재개를 반복함으로써, 동일한 처리실 내에서 상기 제1 실리콘 질화막의 성막 및 제1 실리콘 질화막의 개질에 의한 제2 실리콘 질화막의 형성을 연속적으로 형성해도 좋다.
이 연속 처리에서는, 상기 실란 가스의 공급 정지 및 실란 가스의 공급 재개의 타이밍을 제어함으로써, 상기 제2 실리콘 질화막의 막두께가, 상기 제1 실리콘 질화막의 1/2∼1/3의 두께가 되도록 제어하는 편이 바람직하다. 전술한 바와 같이 상기 제2 실리콘 질화막이 이 이상의 두께가 되면, SiN막에 크랙이나 박리가 발생하기 때문이다.
상기 유기 소자 및 상기 피처리체의 노출 부분에 커플링제에 의한 밀착층을 형성하기 전에, 마이크로파의 파워에 의해 불활성 가스를 포함하는 가스를 여기시켜 플라즈마를 생성하고, 생성된 플라즈마를 이용하여 상기 유기 소자 및 상기 피처리체의 노출 부분을 클리닝 해도 좋다. 이에 따르면, 유기 소자에 흡착된 물질(예를 들면 유기물 등)을 제거함으로써 유기 소자와 aCHx막과의 밀착성을 높일 수 있다.
상기 클리닝은, 마이크로파 플라즈마 처리 장치의 처리실 내의 압력이 100mTorr∼800mTorr 이하, 동 처리실 내의 마이크로파의 파워가 4kw/㎠∼6kw/㎠, 피처리체의 표면 온도가 100℃ 이하의 조건하에서 실행해도 좋다.
상기 어모퍼스 하이드로카본막 및 상기 실리콘 질화막은, 레이디얼 라인 슬롯 안테나를 갖는 플라즈마 처리 장치를 이용하여 형성되어도 좋다. 이에 따르면, 예를 들면, 평행 평판형 플라즈마 처리 장치에 비하여, 전자 온도가 낮기 때문에, 가스의 해리(解離)를 컨트롤 할 수 있어, 보다 양질인 막을 성막할 수 있다.
상기 클리닝을 실행한 마이크로파 플라즈마 처리 장치에서, 계속해서 상기 어모퍼스 하이드로카본막을 성막해도 좋다.
상기 응력 완화층을 적층하는 동안, 또는 상기 봉지층을 적층하는 동안의 적어도 어느 한쪽 동안, 바이어스 전압을 인가해도 좋다.
또한, 상기 과제를 해결하기 위해서, 본 발명의 다른 형태에 의하면, 유기 소자를 피처리체상에 형성하고, 상기 유기 소자를 보호하기 위한 보호막의 하나로서, 탄소 성분을 함유하고 그리고 질소 성분을 함유하지 않는 응력 완화층을 상기 유기 소자에 인접하여 상기 유기 소자를 덮도록 적층하고, 상기 유기 소자를 보호하기 위한 보호막의 다른 하나로서, 질소 성분을 함유하는 봉지층을 상기 응력 완화층상에 적층하는 유기 전자 디바이스의 제조 장치가 제공된다.
또한, 상기 과제를 해결하기 위해서, 본 발명의 다른 형태에 의하면, 증착 장치, 제1 마이크로파 플라즈마 처리 장치 및 제2 마이크로파 플라즈마 처리 장치를 포함하는 기판 처리 장치가 클러스터 구조로 배치되고, 피처리체의 반입에서 반출까지로 상기 피처리체가 이동하는 공간을 소망하는 감압 상태로 유지하면서 유기 전자 디바이스를 제조하는 기판 처리 시스템으로서, 상기 증착 장치의 처리실에서 유기 소자를 형성하고, 상기 제1 마이크로파 플라즈마 처리 장치의 처리실에서, 마이크로파의 파워에 의해 부틴 가스를 포함하는 가스를 여기시켜 플라즈마를 생성하고, 생성된 플라즈마를 이용하여 상기 유기 소자에 인접하여 상기 유기 소자를 덮도록 어모퍼스 하이드로카본막을 형성하고, 상기 제2 마이크로파 플라즈마 처리 장치의 처리실에서, 마이크로파의 파워에 의해 실란 가스 및 질소 가스를 포함하는 가스를 여기시켜 플라즈마를 생성하고, 생성된 플라즈마를 이용하여 상기 어모퍼스 하이드로카본막상에 제1 실리콘 질화막을 형성하는 기판 처리 시스템이 제공된다.
상기 제1 마이크로파 플라즈마 처리 장치 및 상기 제2 마이크로파 플라즈마 처리 장치는, 레이디얼 라인 슬롯 안테나를 갖는 플라즈마 처리 장치라도 좋다.
상기 제1 마이크로파 플라즈마 처리 장치의 처리실에서, 상기 유기 소자 및 상기 피처리체의 노출 부분을 클리닝 한 후, 동 처리실에서 계속해서 상기 어모퍼스 하이드로카본막을 성막해도 좋다.
상기 기판 처리 시스템은, 상기 유기 소자 및 상기 피처리체의 노출 부분에 커플링제에 의한 밀착층을 형성하는 처리실을 갖고, 상기 유기 소자 및 상기 피처리체의 노출 부분을 클리닝 한 후, 상기 처리실에서 상기 밀착층을 형성하고, 상기 제1 마이크로파 플라즈마 처리 장치에서 상기 어모퍼스 하이드로카본막을 적층해도 좋다.
상기 유기 소자는, 상기 증착 장치의 처리실에서 복수의 유기층이 연속 성막된 유기 EL 소자라도 좋다.
또한, 상기 과제를 해결하기 위해서, 본 발명의 다른 형태에 의하면, 피처리체상에 형성된 유기 소자를 보호하는 막의 구조체로서, 상기 유기 소자를 보호하기 위한 보호막의 하나로서, 상기 유기 소자에 인접하여 상기 유기 소자를 덮도록 적층된, 탄소 성분을 함유하고 그리고 질소 성분을 함유하지 않는 응력 완화층과, 상기 유기 소자를 보호하기 위한 보호막의 다른 하나로서, 상기 응력 완화층상에 적층된, 질소 성분을 함유하는 봉지층을 구비하는 보호막의 구조체가 제공된다.
상기 보호막의 구조체에서는, 상기 유기 소자 및 상기 피처리체의 노출 부분과 상기 응력 완화층과의 사이에 커플링제에 의한 밀착층이 형성되어 있어도 좋다.
또한, 상기 과제를 해결하기 위해서, 본 발명의 다른 형태에 의하면, 컴퓨터상에서 동작하는 제어 프로그램이 기억된 컴퓨터 판독 가능한 기억 매체로서, 상기 컴퓨터는, 상기 제어 프로그램을 실행함으로써, 상기 유기 전자 디바이스의 제조 방법으로 유기 전자 디바이스가 제조되도록 기판 처리 시스템을 제어하는 상기 제어 프로그램이 기억된 컴퓨터 판독 가능한 기억 매체가 제공된다.
이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 의하면, 응력을 완화하면서 높은 봉지력을 갖고, 그리고 유기 소자의 특성을 변화시키지 않는 보호막으로 덮여진 유기 전자 디바이스 및 그 유기 전자 디바이스의 제조 방법을 제공할 수 있다.
도 1은 본 발명의 제1 실시 형태에 따른 디바이스의 제조 공정을 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명의 제1 및 제2 실시 형태에 따른 기판 처리 시스템을 나타낸 도면이다.
도 3은 제1 및 제2 실시 형태에 따른 증착 장치의 종단면도이다.
도 4는 제1 및 제2 실시 형태에 따른 실릴화 처리 장치의 종단면도이다.
도 5는 제1 및 제2 실시 형태에 따른 RLSA형 마이크로파 플라즈마 처리 장치의 종단면도이다.
도 6은 제2 실시 형태에 따른 봉지층의 제조 공정에 있어서의 각 조건의 타이밍 차트 및 각 타이밍에 있어서의 성막 상태를 나타낸 도면이다.
도 7a는 봉지층의 다른 성막 상태를 나타낸 도면이다.
도 7b는 봉지층의 다른 성막 상태를 나타낸 도면이다.
도 8은 봉지층의 제조 공정에 있어서 바이어스 전압을 거는 타이밍을 나타낸 도면이다.
도 9는 봉지층의 제조 공정에 있어서 바이어스 전압을 거는 다른 타이밍을 나타낸 도면이다.
도 10은 봉지층의 제조 공정에 있어서 바이어스 전압을 거는 다른 타이밍을 나타낸 도면이다.
이하에, 첨부 도면을 참조하여, 본 발명의 제1 실시 형태에 대해서 상세하게 설명한다. 또한, 이하의 설명 및 첨부 도면에 있어서, 동일한 구성 및 기능을 갖는 구성 요소에 대해서는, 동일 부호를 붙임으로써, 중복 설명을 생략한다. 또한, 본 명세서 중 1mTorr은 (10-3×101325/760)Pa, 1sccm은 (10-6/60)㎥/sec, 1Å은 10-10m로 한다.
(제1 실시 형태)
우선, 본 발명의 제1 실시 형태에 따른 유기 전자 디바이스의 제조 방법에 대해서, 그 개략 구성을 나타낸 도 1을 참조하여 설명한다. 또한, 본 실시 형태에서는, 유기 EL 소자의 디바이스에 대해서, 유기 EL 소자를 봉지하는 공정도 포함하여 설명한다.
(유기 EL 소자 디바이스의 제조 방법)
도 1의 a에 나타낸 바와 같이, 유리 기판(G)상에는 미리 양극층으로서 인듐 주석 산화물(ITO: Indium Tin Oxide; 50)이 형성되어 있어, 그 표면을 클리닝 한 후, 증착에 의해 ITO(양극; 50)상에 유기층(51)이 성막된다.
이어서, 도 1의 b에 나타낸 바와 같이, 스퍼터링에 의해 패턴 마스크를 통하여 유기층(51)상에 타겟 원자(예를 들면, Ag)가 퇴적됨으로써, 메탈 전극(음극; 52)이 형성된다. 이하에서는, 유기층(51) 및 메탈 전극(음극; 52)을 포함하여 유기 EL 소자라고 한다.
다음으로, 도 1의 c에 나타낸 바와 같이, 메탈 전극(52)을 마스크로 하여, 유기층(51)이 에칭된다. 그 후, 도 1의 d에 나타낸 바와 같이, 유기 EL 소자 및 유리 기판(G; ITO(50))의 노출 부분을 클리닝 하여, 유기 EL 소자에 흡착된 물질(예를 들면 유기물 등)을 제거한다(프리 클리닝(pre-cleaning)).
클리닝 후, 도 1의 e에 나타낸 바와 같이, 커플링제를 이용하여 실릴화 처리에 의해 매우 얇은 밀착층(53)을 형성한다. 커플링제로서는, 예를 들면,
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)
를 들 수 있다. 이들 커플링제의 화학 구조를 이하에 나타낸다.
Figure pct00001
밀착층(53)에서는, 상기 조성의 커플링제(HMDS)에 포함되는 NH 성분은 반응성이 풍부하기 때문에, 어떤 에너지를 부여함으로써 NH와 Si와의 결합이 끊어지고, 결합이 끊어진 Si가 하지의 유기 EL 소자와 화학 결합함으로써, 유기 EL 소자와 밀착층(53)이 강고하게 밀착된다. 또한, 밀착층(53)상에 퇴적시키는 aCHx막(어모퍼스 하이드로카본막; 54)에 포함되는 CHx와 밀착층(53)에 포함되는 CH3는 동 성분이기 때문에, 밀착층(53)과 그 위에 성막되는 aCHx막과의 밀착성(연속성)은 높다.
이상으로부터, 유기 EL 소자와 aCHx막(54)과의 사이에 밀착층(53)을 형성하고, 밀착층(53)상에 aCHx막(54)을 성장시킴으로써, 밀착층(53)에 포함되는 Si의 상기 접착 효과로부터 유기 EL 소자와 aCHx막(54)과의 사이의 밀착성을 높여, 이에 따라 유기 소자를 보호할 수 있다. 또한, 밀착층(53)은 3nm보다 얇은 막이기 때문에, 비록, 밀착층(53)에 질소가 함유되어 있어도 유기 EL 소자(51)의 특성을 변화시킬 정도에는 이르지 않는다.
다음으로, 도 1의 f에 나타낸 바와 같이, aCHx막(54)이 형성된다. aCHx막(54)은, 마이크로파 플라즈마 CVD(Chemical Vapor Deposition)에 의해 형성된다. 구체적으로는, 마이크로파의 파워에 의해 부틴 가스(C4H6)를 포함하는 가스를 여기시켜 플라즈마를 생성하고, 생성된 플라즈마를 이용하여 100℃ 이하의 저온에서 양질인 aCHx막(54)을 형성한다. 유기 EL 소자는 100℃ 이상의 고온이 되면 대미지를 입기 때문에, aCHx막(54)은 100℃ 이하의 저온 프로세스에서 형성될 필요가 있다.
동일하게, 도 1의 g에 나타낸 SiNx막(실리콘 질화막; 55)도, 마이크로파 플라즈마 CVD에 의해 100℃ 이하의 저온 프로세스로 형성된다.
이상에 설명한 바와 같이, 본 실시 형태에서는, 보호막은 aCHx막(54)과 SiNx막(55)으로 형성된 계층 구조로 되어 있어, aCHx막(54)이 유기 소자(유기층(51) 및 메탈 전극(52))에 밀착되어 유기 소자를 덮도록 형성되고, 그 외측에서 SiNx막(55)이 전체를 봉지한다. 이에 따르면, aCHx막(54)은 탄소 성분을 함유하기 때문에, SiNx막(55)보다도 응력이 작다. 그러므로, SiNx막(55)의 응력을 aCHx막(54)으로 완화할 수 있고, 이에 따라, 유기 소자에 과도한 스트레스가 가해지는 것을 방지할 수 있다. 이 결과, 유기 소자로부터 aCHx막(54)이 박리되거나 유기 소자의 계면 근방이 파괴되거나 하는 것을 막을 수 있다.
또한, aCHx막(54)은 질소 성분을 함유하지 않기 때문에, 하지인 유기 소자가 aCHx막(54)과 밀착되어도 질화할 위험이 없다. 이에 따라, 예를 들면, 유기 소자의 메탈 전극(52)이 질화하여 메탈 전극(52)이 도체로부터 절연층(또는 유전층)으로 변화함으로써 전기가 흐르기 어렵게 되거나, 질소가 직접 유기층(51)에 혼입되거나 함으로써, 발광 강도나 이동도 등의 유기 소자에 본래적으로 필요시 되는 특성을 악화시킬 위험성이 없어진다. 이 결과, 응력을 완화하면서 내투습성이나 내산화성이 우수하고, 그리고 유기 소자의 특성을 변화시키지 않는 보호막에 의해 유기 소자를 보호함으로써, 수명이 길고 실용성이 높은 유기 EL 소자 디바이스를 제조할 수 있다.
특히, 본 실시 형태에서는, 응력 완화층의 일 예로서 aCHx막(54)을 들고 있지만, 이는 다음과 같은 이유에 의거한다. 즉, aCHx막(54)은 어느 정도 치밀하기 때문에, 내투습성을 갖는다. 또한, aCHx막(54)은, 카본을 포함하고 있기 때문에 질화막과 비교하여 응력이 작고, 유기 소자와 SiNx막(55)과의 사이에 개재하여 응력을 완화한다. 또한, aCHx막(54)은, 질소(N)를 포함하고 있지 않기 때문에 하지의 유기 소자를 질화시켜 유기 소자에 대미지를 줄 위험성이 없다. 또한, aCHx막(54)은, 기계적 강도가 높고, 광투과성이 우수하다. CN막이 빛을 흡수하는 성질을 갖고 있기 때문에, 유기 EL 소자의 경우에는, 특히, CN막보다 광투과성이 우수한 aCHx막(54)을 응력 완화층에 적용하는 의의는 크다. 또한, aCHx막(54)은, 소수성이기 때문에, 수분을 통과시키지 않을 뿐만 아니라, 수소가 근방의 산소와 환원 반응함으로써 산소를 잔류시키지 않는다. 즉, aCHx막(54)은, 내투습성, 내산화성에도 우수하여, 유기 소자에 밀착시켜 형성하는 유기 소자를 보호하는 막으로서는 가장 우수한 재질 중 하나라고 할 수 있다.
한편, 본 실시 형태에서는, 봉지층의 일 예로서 SiNx막(55)을 들고 있지만, 이는 다음과 같은 이유에 의거한다. 즉, SiNx막(55)은 매우 치밀하며 봉지성이 높다. 예를 들면, SiO2막은 물을 통과시키는 것에 대하여 SiNx막(55)은 물을 통과시키지 않기 때문에, 내투습성이 우수하다. 그러나, SiNx막(55)은, 매우 치밀하기 때문에 SiO2막보다 응력이 커, 유기 소자에 밀착시키면 유기 소자에 큰 스트레스를 주어, 변형이나 박리의 원인이 됨과 함께, 질화물이기 때문에 유기 소자를 질화시켜 유기 소자의 특성을 악화시킬 가능성이 있다.
그러므로, 본 실시 형태에서는, SiNx막(55)을 가장 외측에 형성하여, 외부로부터의 수분이나 산소의 혼입을 확실히 막아 유기 소자가 수분이나 산소에 의해 열화하는 것을 막음과 함께, SiNx막(55)과 유기 소자의 사이에 aCHx막(54)을 어느 정도의 두께를 갖고 형성하여, SiNx막(55)의 응력이 직접 유기 소자에 가해져 유기 소자의 계면 근방이 손상되거나, 유기 소자가 질화하여 그 특성을 악화시키거나 하는 문제점으로부터 유기 소자를 보호한다. 특히, 본 실시 형태에서는, 유기 소자와 aCHx막(54)과의 밀착을 밀착층(53)에 의해 강화함으로써, aCHx막(54)의 박리를 보다 강고하게 방지하고 있다.
(기판 처리 시스템)
다음으로, 도 1에 나타낸 일련의 프로세스를 실시하기 위한 기판 처리 시스템에 대해서, 도 2를 참조하여 설명한다. 본 실시 형태에 따른 기판 처리 시스템(Sys)은, 복수의 처리 장치를 갖는 클러스터형의 기판 처리 장치(10) 및 기판 처리 장치(10)를 제어하는 제어 장치(20)를 갖고 있다.
(기판 처리 장치(10))
기판 처리 장치(10)는, 로드록실(LLM), 반송실(TM; Transfer Module), 클리닝실(CM; Cleaning Module) 및 6개의 프로세스 모듈(PM1~6; Process Module)로 구성되어 있다.
로드록실(LLM)은, 대기계로부터 반송된 유리 기판(G)을, 감압 상태에 있는 반송실(TM)로 반송하기 위해서 내부를 소정의 감압 상태로 유지한 진공 반송실이다. 반송실(TM)에는, 그 내부에 굴신(屈伸) 및 선회 가능한 다관절 형상의 반송 아암(Arm)이 설치되어 있다. 유리 기판(G)은, 맨 처음에, 반송 아암(Arm)을 이용하여 로드록실(LLM)로부터 클리닝실(CM)로 반송되어, ITO 표면을 클리닝 한 후, 프로세스 모듈(PM1)로 반송되고, 추가로, 다른 프로세스 모듈(PM2∼PM6)로 반송된다. 클리닝실(CM)에서는, 유리 기판(G)에 형성된 ITO(양극층)의 표면에 부착된 오염물(주로 유기물)을 제거한다.
6개의 프로세스 모듈(PM1∼6)에서는, 우선, PM1에서 증착에 의해 유리 기판(G)의 ITO 표면에 6층의 유기층(51)이 연속 성막된다. 다음으로, 유리 기판(G)은 PM5로 반송되어, 스퍼터링에 의해 메탈 전극(52)이 형성된다.
다음으로, 유리 기판(G)은 PM2로 반송되어, 유기층(51)의 일부가 에칭에 의해 제거된다. 다음으로, 유리 기판(G)은 클리닝실(CM) 또는 PM3으로 반송되어, 프로세스 중에 메탈 전극(52)이나 유기층(51)의 노출 부분에 부착된 유기물을 제거한다. 이어서, 유리 기판(G)은 PM6으로 반송되어, 예를 들면, HMDS 등의 실란 커플링제를 유기 EL 소자에 증착시킴으로써 밀착층(53)이 형성된다.
그 후, 유리 기판(G)은 PM3에서 마이크로파 플라즈마 CVD에 의해 aCHx막(54)이 성막되고, PM4에서 마이크로파 플라즈마 CVD에 의해 SiNx막(55)이 형성된다.
(제어 장치(20))
제어 장치(20)는, 기판 처리 시스템(Sys)의 전체를 제어하는 컴퓨터이다. 구체적으로는, 제어 장치(20)는, 기판 처리 시스템(Sys) 내의 유리 기판(G)의 반송 및 기판 처리 장치(10) 내부에서의 실제의 프로세스를 제어한다. 제어 장치(20)는, ROM(22a), RAM(22b), CPU(24), 버스(26), 외부 인터페이스(외부 I/F; 28a) 및 내부 인터페이스(내부 I/F; 28b)를 갖고 있다.
ROM(22a)에는, 제어 장치(20)에서 실행되는 기본 프로그램이나, 이상시에 기동하는 프로그램이나 각 PM의 프로세스 순서가 나타난 레시피 등이 기록되어 있다. RAM(22b)에는, 각 PM에서의 프로세스 조건을 나타내는 데이터나 프로세스를 실행하기 위한 제어 프로그램이 축적되어 있다. ROM(22a) 및 RAM(22b)은, 기억 매체의 일 예이며, EEP ROM, 광디스크, 광자기 디스크 등이어도 좋다.
CPU(24)는, 각종 레시피에 따라서 제어 프로그램을 실행함으로써, 유리 기판(G)상에 유기 전자 디바이스를 제조하는 프로세스를 제어한다. 버스(26)는, 각 디바이스간에서 데이터를 주고받는 경로이다. 내부 인터페이스(28a)는, 데이터를 입력하고, 필요한 데이터를 도시하지 않은 모니터나 스피커 등에 출력한다. 외부 인터페이스(28b)는, 네트워크를 통하여 기판 처리 장치(10)와의 사이에서 데이터를 송수신한다.
예를 들면, 제어 장치(20)로부터 구동 신호가 송신되면, 기판 처리 장치(10)에서는, 지시된 유리 기판(G)을 반송하고, 지시된 PM을 구동시켜, 필요한 프로세스를 제어함과 함께, 제어 결과(응답 신호)를 제어 장치(20)에 통지한다. 이와 같이 하여, 제어 장치(20; 컴퓨터)는, ROM(22a)이나 RAM(22b)에 기억된 제어 프로그램을 실행함으로써, 도 1에 나타낸 유기 EL 소자(디바이스)의 제조 프로세스가 수행되도록 기판 처리 시스템(Sys)을 제어한다.
다음으로, 각 PM의 내부 구성 및 각 PM에서 실행되는 구체적 처리에 대해서 순서대로 설명한다. 또한, 에칭 및 스퍼터링의 각 처리를 실행하는 PM2 및 PM5에 대해서는, 일반적인 장치를 이용하면 좋고, 그 내부 구성의 설명은 생략한다.
(PM1: 유기막(51)의 증착 처리)
도 3에 PM1의 종단면을 모식적으로 나타낸 바와 같이, 증착 장치(PM1)는, 제1 처리 용기(100) 및 제2 처리 용기(200)를 갖고 있으며, 제1 처리 용기(100) 내에서 6층의 유기막을 연속 성막한다.
제1 처리 용기(100)는 직방체의 형상이며, 그 내부에 접동(摺動) 기구(110), 6개의 취출 기구(120a∼120f) 및 7개의 격벽(130)을 갖고 있다. 제1 처리 용기(100)의 측벽에는, 개폐에 의해 실내의 기밀을 유지하면서 유리 기판(G)을 반입, 반출 가능한 게이트 밸브(140)가 형성되어 있다.
접동 기구(110)는, 스테이지(110a), 지지체(110b) 및 슬라이드 기구(110c)를 갖고 있다. 스테이지(110a)는, 지지체(110b)에 의해 지지되고, 게이트 밸브(140)로부터 반입된 기판(G)을, 도시하지 않은 고전압 전원으로부터 인가된 고전압에 의해 정전 흡착한다. 슬라이드 기구(110c)는, 제1 처리 용기(100)의 천정부에 장착됨과 함께 접지되어 있어, 기판(G)을 스테이지(110a) 및 지지체(110b)와 함께 제1 처리 용기(100)의 길이 방향으로 슬라이드 시키고, 이에 따라, 각 취출 기구(120)의 약간 상공에서 기판(G)을 평행 이동시키도록 되어 있다.
6개의 취출 기구(120a∼120f)는, 형상 및 구조가 모두 동일하며, 서로 평행하여 등간격으로 배치되어 있다. 취출 기구(120a∼120f)는, 그 내부가 중공의 직사각형 형상을 하고 있어, 그 상부 중앙에 형성된 개구로부터 유기 분자를 취출하도록 되어 있다. 취출 기구(120a∼120f)의 하부는, 제1 처리 용기(100)의 저벽(底壁)을 관통하는 연결관(150a∼150f)에 각각 연결되어 있다.
각 취출 기구(120)의 사이에는 격벽(130)이 각각 형성되어 있다. 격벽(130)은, 각 취출 기구(120)를 구분함으로써, 각 취출 기구(120)의 개구로부터 취출되는 유기 분자가 서로 섞이는 것을 방지한다.
제2 처리 용기(200)에는, 형상 및 구조가 동일한 6개의 증착원(210a∼210f)이 내장되어 있다. 증착원(210a∼210f)은, 수납부(210a1∼210f1)에 유기 재료를 각각 수납하고 있어, 각 수납부를 200∼500℃ 정도의 고온으로 함으로써 각 유기 재료를 기화시키도록 되어 있다. 또한, 기화란, 액체가 기체로 변하는 현상뿐만 아니라, 고체가 액체의 상태를 거치지 않고 직접 기체로 변하는 현상(즉, 승화)도 포함하고 있다.
증착원(210a∼210f)은, 그 상부에서 연결관(150a∼150f)으로 각각 연결되어 있다. 각 증착원(210)에서 기화된 유기 분자는, 각 연결관(150)을 고온으로 유지함으로써, 각 연결관(150)에 부착되는 일 없이 각 연결관(150)을 통과하여 각 취출 기구(120)의 개구로부터 제1 처리 용기(100)의 내부에 방출된다. 또한, 제1 및 제2 처리 용기(100, 200)는, 그 내부를 소정의 진공도로 유지하기 위해서, 도시하지 않은 배기 기구에 의해 소망하는 진공도까지 감압되어 있다. 각 연결관(150)에는, 대기 중에서 밸브(220a∼220f)가 각각 부착되어 있어, 증착원(210) 내의 공간과 제1 처리 용기의 내부 공간과의 차단 및 연통을 제어한다.
CM에서 미리 클리닝 된 유리 기판(G)은, 이상과 같이 구성된 PM1의 게이트 밸브(140)로부터 반입되어, 제어 장치(20)의 제어에 기초하여 취출 기구(120a)로부터 취출 기구(120f)를 향하여 각 취출구의 상방을 순서대로 소정 속도로 진행한다. 유리 기판(G)에는, 각 취출구로부터 순서대로 취출된 유기 분자가 증착하고, 이에 따라, 예를 들면, 홀 수송층, 유기 발광층, 전자 수송층으로 이루어지는 6층의 유기층이 순서대로 형성된다. 단, 도 1의 a에 나타낸 유기층(51)은 6층이 아니어도 좋다.
(PM4: 메탈 전극(52)의 스퍼터링 처리)
다음으로, 기판(G)은 PM5로 반송되어, 제어 장치(20)의 제어에 기초하여 처리 용기 내에 공급된 가스를 여기시켜 플라즈마를 생성하고, 생성된 플라즈마 중의 이온을 타겟에 충돌시켜(스퍼터링), 타겟으로부터 튀어나온 타겟 원자(Ag)를 유기층(51)상에 퇴적시킴으로써, 도 1의 b에 나타낸 메탈 전극(음극; 52)을 형성한다.
(PM2: 유기막(51)의 에칭 처리)
다음으로, 기판(G)은 PM2로 반송되어, 제어 장치(20)의 제어에 기초하여 에칭 가스를 여기시킴으로써 생성된 플라즈마에 의해 메탈 전극(52)을 마스크로 하여 유기층(51)을 드라이 에칭한다. 이에 따라, 도 1의 c에 나타낸 바와 같이 유기층(51)이 형성된다.
(PM3: 프리 클리닝)
다음으로, 유리 기판(G)은, 제어 장치(20)의 제어에 기초하여 CM 또는 PM3으로 반송되어, 아르곤 가스를 여기시켜 생성한 플라즈마를 이용하여 유기층(51)의 계면에 부착된 유기물을 제거한다.
프리 클리닝시, 마이크로파 플라즈마 처리 장치(PM3)의 처리실 내의 압력이 100∼800mTorr 이하, 유리 기판(G) 근방의 온도(예를 들면 기판의 표면 온도)가 100℃ 이하의 조건하에 있어서, 소정량의 아르곤 가스(불활성 가스)를 공급하면서 4∼6kw/㎠의 파워의 마이크로파를 15∼60초간 투입함으로써, 가스를 여기시켜 플라즈마를 생성하고, 생성된 플라즈마에 의해 유기층(51)의 계면에 흡착된 유기물을 제거한다. 이에 따라, 유기층(51)의 계면과 보호막과의 밀착을 좋게 할 수 있다. 또한, 아르곤 가스에 대하여 그 10%의 수소를 혼합시킨 혼합 가스를 공급해도 좋다.
(PM6: 밀착층(53)의 형성)
다음으로, 유리 기판(G)은 제어 장치(20)의 제어에 기초하여 실릴화 처리 장치(PM6)로 반송되어, 실릴화 처리가 시행된다. 도 4에 실릴화 처리를 실행하는 실릴화 처리 장치(PM6)의 종단면을 모식적으로 나타낸다.
실릴화 처리 장치(PM6)는, 용기(400) 및 덮개체(405)를 갖고 있다. 용기(400)의 상부 외주면에는, 내주측 및 외주측에 제1 시일드링(shield ring; 410)이 각각 형성되어 있다. 또한, 덮개체(405)의 하부 외주면에는, 내주측 및 외주측에 제2 시일드링(415)이 각각 형성되어 있다. 덮개체(405)에 의해 상부로부터 용기(400)에 덮개를 덮으면, 제1 시일드링(410)과 제2 시일드링(415)이 내주측 및 외주측에서 밀착되고, 또한, 제1 시일드링(410)과 제2 시일드링(415)의 사이의 공간을 감압함으로써, 기밀하게 유지된 처리실(U)이 형성된다.
용기(400)에는 핫 플레이트(420)가 형성되어 있다. 핫 플레이트(420)의 내부에는 히터(420a)가 매설되어 있어, 히터(420a)에 의해 처리실(U) 내의 온도는 실온∼200℃의 범위로 조절된다. 핫 플레이트(420)의 상면에는 유리 기판(G)을 지지하는 핀(420b)이 승강 가능하게 형성되어 있어, 기판의 반송을 용이하게 함과 함께 기판의 이면의 오염을 방지하도록 되어 있다.
HMDS 등의 실란 커플링제는, 기화기(425)에 의해 기화되어, 기화 분자가 되어 N2 가스를 캐리어 가스로서 가스 유로(430)를 통과하고, 핫 플레이트(410)의 주위로부터 처리실(U) 내의 상방에 공급된다. 실란 커플링제의 공급은 전자 밸브(435)의 개폐에 의해 제어된다. 덮개체(405)의 대략 중앙에는 배기구(440)가 형성되어 있어, 처리실(U)에 공급된 실란 커플링제 및 N2 가스는, 압력 조정 장치(445) 및 진공 펌프(P)를 이용하여 외부로 배기된다. 또한, 본 장치의 상하를 역으로 한 상태에서, 실란 커플링제를, N2 가스를 캐리어 가스로 하여 핫 플레이트(410)의 주위로부터 처리실(U) 내의 하방에 공급하고, 장치의 저면(底面)에 형성된 배기구로부터 압력 조정 장치(445) 및 진공 펌프(P)를 이용하여 외부로 배기하도록 해도 좋다.
이와 같이 구성된 실릴화 처리 장치(PM6)에서는, 제어 장치(20)의 제어에 기초하여, 핫 플레이트(420)는 50∼95℃의 범위의 소정 온도로 제어되고, 기화기(425)의 온도가 실온∼50℃의 범위의 소정 온도로 제어되며, 진공 펌프(P)에 의해 처리실 내의 압력이 0.5∼5Torr이 되도록 진공 흡인된다. 이 상태에서, 핫 플레이트(420)의 핀(420b)상에 유리 기판(G)이 올려놓여지고, 실란 커플링제의 유량을 예를 들면 0.1∼1.0(g/min), N2 가스의 유량을 예를 들면 1∼10(l/min)으로 제어하여 공급하면서, 클리닝 직후의 유기 EL 소자상에 30∼180초간 실릴화 처리를 시행한다. 이에 따라, in-situe에서 유기 EL 소자 표면에 커플링제에 의한 모노레이어(monolayer)의 밀착층(53)이 형성된다. 또한, 실릴화 처리 후, 처리실 내의 잔류 가스(예를 들면, 실란 커플링제 HMDS로부터 이탈한 NH)는 진공 펌프(P)에 의해 외부로 배기된다. 도 1의 e에 나타낸 밀착층(53)은, 전술한 작용에 의해 유기 EL 소자 및 유리 기판(G)의 노출 부분과 이후에 적층되는 aCHx막(54)과의 밀착을 강화한다.
(PM3: aCHx막(54)의 성막 처리)
다음으로, 유리 기판(G)은 제어 장치(20)의 제어에 기초하여 마이크로파 플라즈마 처리 장치(PM3)(제1 마이크로파 플라즈마 처리 장치에 상당)로 반송되어, 도 1의 f에 나타낸 바와 같이, 밀착층(53)을 사이에 끼워 유기 EL 소자를 덮도록 aCHx막이 성막된다. 도 5에 성막 처리를 실행하는 마이크로파 플라즈마 처리 장치(PM3)의 종단면을 모식적으로 나타낸다.
마이크로파 플라즈마 처리 장치(PM3)는, 천정부가 개구된 바닥이 있는 직방 형상의 처리 용기(500)를 갖고 있다. 처리 용기(500)는, 예를 들면 알루미늄 합금에 의해 형성되고, 접지되어 있다. 처리 용기(500)의 저부 중앙에는 유리 기판(G)을 올려놓는 재치대(505)가 형성되어 있다. 재치대(505)에는, 정합기(510)를 통하여 고주파 전원(515)이 접속되어 있어, 고주파 전원(515)으로부터 출력된 고주파 전력에 의해 재치대(505)에 소정의 바이어스 전압을 인가하도록 되어 있다. 또한, 재치대(505)에는, 코일(520)을 통하여 고압 직류 전원(525)이 접속되어 있어, 고압 직류 전원(525)으로부터 출력된 직류 전압에 의해 유리 기판(G)을 정전 흡착하도록 되어 있다. 또한, 재치대(505)의 내부에는 히터(530)가 매설되어 있다. 히터(530)는 교류 전원(535)으로 접속되어 있어, 교류 전원(535)으로부터 출력된 교류 전압에 의해 유리 기판(G)을 소정의 온도로 유지한다.
처리 용기(500)의 천정부의 개구는, 석영 등으로 형성된 유전체 플레이트(540)에 의해 폐색되고, 또한, 처리 용기(500)와 유전체 플레이트(540)와의 사이에 형성된 O링(545)에 의해 처리실 내의 기밀성이 유지되고 있다.
유전체 플레이트(540)의 상부에는 레이디얼 라인 슬롯 안테나(550; RLSA: Radial Line Slot Antenna)가 설치되어 있다. RLSA(550)는, 하면이 개구된 안테나 본체(550a)를 갖고 있으며, 그 안테나 본체(550a)의 하면 개구에는, 저(低)손실 유전체 재료에 의해 형성된 지상판(wavelength-shortening plate; 550b)을 개재하여 다수의 슬롯이 형성된 슬롯판(550c)이 형성되어 있다.
RLSA(550)는, 동축 도파관(555)을 통하여 외부의 마이크로파 발생기(560)에 접속되어 있다. 마이크로파 발생기(560)로부터 출력된, 예를 들면 2.45GHz의 마이크로파는, 동축 도파관(555)을 통하여 RLSA(550)의 안테나 본체(550a)를 전반(propagate)하고, 지상판(550b)에서 단파장화된 후, 슬롯판(550c)의 각 슬롯에 통과되어, 원편파(圓偏波)하면서 처리 용기(500) 내부에 공급된다.
처리 용기(500)의 상부 측벽에는 가스를 공급하기 위한 가스 공급구(565)가 다수 형성되고, 각 가스 공급구(565)는, 가스 라인(570)을 통하여 아르곤 가스 공급원(575)으로 연통(communicate)하고 있다. 처리실의 대략 중앙에는 대략 평판 형상의 가스 샤워 플레이트(580)가 형성되어 있다. 가스 샤워 플레이트(580)는, 가스관이 서로 직교하도록 격자 형상으로 형성되어 있다. 각 가스관에는 재치대(505)측에 가스 구멍(580a)이 등간격으로 다수 형성되어 있다. 가스 샤워 플레이트(580)로 연통된 부틴(C4H6) 가스 공급원(585)으로부터 공급된 부틴 가스는, 가스 샤워 플레이트(580)의 가스 구멍(580a)으로부터 균등하게 유리 기판(G)을 향하여 방출된다.
처리 용기(500)에는, 가스 배출관(590)을 통하여 배기 장치(595)가 부착되어 있어, 처리 용기(500) 내의 가스를 배출함으로써, 처리실을 소망하는 진공도까지 감압하도록 되어 있다.
이와 같이 구성된 마이크로파 플라즈마 처리 장치(PM3)에서는, 제어 장치(20)의 제어에 기초하여, 진공 장치(595)에 의해 처리실 내의 압력이 20mTorr 이하, 마이크로파 발생기(560)로부터 처리실 내에 공급되는 마이크로파의 파워가 5kw/㎠ 이상, 동 처리실 내에 올려놓여지는 유리 기판(G) 근방의 온도(예를 들면, 기판 표면 온도)가 100℃ 이하로 제어되고, 이 상태에서, 아르곤 가스와 부틴 가스와의 유량비를 1:1로 하여 처리실 상방의 가스 공급구(565)로부터 아르곤 가스(불활성 가스)를 50sccm 공급하고, 처리실 중앙의 가스 샤워 플레이트(580)로부터 부틴 가스를 50sccm 공급한다. 이에 따르면, 마이크로파의 파워에 의해 상기 혼합 가스가 여기되어 플라즈마가 생성되고, 생성된 플라즈마를 이용하여 100℃ 이하의 저온에서 aCHx(어모퍼스 하이드로카본)막(54)이 성막된다.
aCHx막(54)은, 유기 EL 소자의 보호막 중, 응력 완화층으로서 적층된다. 이 때문에, aCHx막(54)의 막두께는 어느 정도 두꺼운 편이 좋고, 어느 정도의 두께란, 예를 들면, 500∼3000Å가 바람직하다. 이는, aCHx막(54)을 어느 정도 두껍게 함으로써, 이후 적층되는 SiNx막(55)에서 발생한 응력을 완화할 수 있다. 또한, aCHx막(54)을 어느 정도 두껍게 함으로써, SiN막 내의 질소가 유기 EL 소자까지 도달하는 것을 억제할 수 있다. 보다 구체적으로 설명하면, 산소 분자나 수(水) 분자는, 확산 계수로 정해진 거리만큼 확산할 수 있다. 그러므로 산소 분자나 수 분자가 확산 도중에서 파괴되어 버리는 시간보다도 유기 EL 소자까지 도달하는 시간쪽이 길면, 그들 분자는 유기 EL 소자에 악영향을 미치지 않기 때문에 제품으로서는 문제없다. 그러므로, 확산 계수와의 관계에서, 500∼3000Å이면, 비록, 산소 분자나 수 분자가 SiN막을 통과하여 내부에 혼입되었다고 하더라도 유기 EL 소자에 악영향을 미칠 확률은 매우 낮아진다.
또한, 밀착층(53)은, 도 2의 PM6에서 형성되는 대신에, PM3에서 프리 클리닝 후, 계속해서 처리함으로써 형성되어도 좋다. 이 경우에는, PM3에서 프리 클리닝, 밀착층(53)의 형성, aCHx막(54)의 성막이 연속적으로 행해진다. 이 경우, 밀착층(53)의 형성에서는, 플라즈마를 수립하지 않고 가스 샤워 플레이트(580)의 가스 구멍(580a)으로부터 실란 커플링제 HMDS 및, 희가스, H2 가스 또는 N2 가스를 공급하여, 유기 EL 소자에 흡착시키고, 그 후, aCHx막(54)의 마이크로파 플라즈마 CVD 처리 전에 아르곤 가스를 플라즈마 착화시켜, 플라즈마 중의 아르곤(이온)에 의해 HMDS 중의 Si와 NH와의 결합을 끊도록 해도 좋다. 또는, 실란 커플링제 HMDS 및 H2 가스를 유기 EL 소자에 흡착시킨 후, aCHx막(54)의 마이크로파 플라즈마 CVD 처리시에 발생시키는 플라즈마 중의 이온에 의해 HMDS 중의 Si와 NH와의 결합을 끊도록 해도 좋다. 결합이 끊어진 NH는, 마이크로파 플라즈마 처리 중에 외부로 배출된다.
(PM4: SiNx막(55)의 성막 처리)
다음으로, 유리 기판(G)은 제어 장치(20)의 제어에 기초하여 마이크로파 플라즈마 처리 장치(PM4)(제2 마이크로파 플라즈마 처리 장치에 상당)로 반송되어, aCHx막(54)상에 SiNx막(55)이 성막된다. 마이크로파 플라즈마 처리 장치(PM4)의 내부 구조는, 도 5에 나타낸 마이크로파 플라즈마 처리 장치(PM3)와 동일하기 때문에, 여기에서는 설명을 생략한다.
이와 같이 구성된 마이크로파 플라즈마 처리 장치(PM4)에서는, 제어 장치(20)의 제어에 기초하여, 진공 장치(595)에 의해 처리실 내의 압력이 10mTorr 이하, 마이크로파 발생기(560)로부터 처리실 내에 공급되는 마이크로파의 파워가 5kw/㎠ 이상, 동 처리실 내에 올려놓여지는 유리 기판(G) 근방의 온도(예를 들면, 기판 표면 온도)가 100℃ 이하로 제어되고, 이 상태에서, 상부로부터 아르곤 가스를 5∼500sccm 공급하고, 가스 샤워 플레이트(580)로부터 실란(SiH4) 가스를 0.1∼100sccm 공급하는 것에 대하여, 실란 가스와 질소 가스의 유량비를 1:100으로 하여 공급한다. 이에 따르면, 마이크로파의 파워에 의해 상기 혼합 가스가 여기되어 플라즈마가 생성되고, 생성된 플라즈마를 이용하여 저온에서 SiNx(실리콘 질화)막(55)이 성막된다. 또한, 유기 EL 소자로의 영향을 고려하면, 유리 기판(G)의 표면 온도는 70℃ 이하로 제어하는 편이 보다 바람직하다.
SiNx막(55)은, 유기 EL 소자의 보호막 중, 봉지층으로서 적층된다. 보호막의 내투습성이나 내산화성과 보호막에 내재하는 응력과의 밸런스를 유지하기 위해서는, SiNx막(55)은 어느 정도 얇을 필요가 있으며, 예를 들면, 그 막두께는 1000Å 이하인 것이 바람직하다.
보호막 중 유기 소자에 밀착된 층이, 예를 들면 CNx막 등, 질소를 포함한 막으로 구성되어 있는 경우, 하지로 되어 있는 유기 소자를 질화하여, 유기 소자의 특성을 변화시킬 위험성이 있다. 예를 들면, 유기 EL 소자의 Al 전극상에 질화막이 있으면, 전극을 질화시켜 AlN이 되어, 전극이 절연물 또는 유전물로서 행동하기 때문에, 전기가 흐르기 어려워져, 그 결과, 발광 강도가 저하된다. 또한, 질화물이 직접 유기 EL 소자의 활성층에 혼입되면, 유기 EL 소자에 직접 대미지를 주어, 소자의 특성을 변화시켜 버린다.
그러나, 이상에 설명한 바와 같이, 본 실시 형태에 따른 보호막은, 탄소 성분을 함유하고 그리고 질소 성분을 함유하지 않는 응력 완화층(aCHx막(54))과 질소 성분을 함유하는 봉지층(SiNx막(55))으로 이루어지는 계층 구조로 되어 있다. 이에 따르면, 봉지층에 의해 내투습성이나 내산화성을 강고하게 유지하면서, 유기 EL 소자에 스트레스를 주지 않도록 응력 완화층에서 봉지층의 응력을 완화하고, 그리고 유기 EL 소자에 밀착된 응력 완화층에 질소를 포함하지 않음으로써 유기 EL 소자의 특성을 양호하게 유지할 수 있다.
이와 같이, 본 실시 형태에 따른 유기 전자 디바이스의 제조 방법에 의하면, 유기 EL 소자를 보호하기 위해서 필요한 (1) 물리적 충격으로부터 소자를 충분히 보호할 것, (2) 성막 온도가 낮을 것, (3) 수분이나 산소를 투과시키지 않을 것, (4) 막응력이 낮을 것의 모든 요구를 충족시킨 밸런스가 좋은 보호막을 형성할 수 있다. 이 결과, 본 실시 형태의 보호막에 의해, 수분이나 산소로부터 유기 EL 소자를 보호하고 그리고 유기 EL 소자가 질화되는 것을 방지함으로써 유기 EL 소자의 발광 강도나 수명 등을 열화시키는 일 없이, 보호막의 응력을 자기 완화하여 유기 EL 소자에 부가되는 스트레스를 저감시킴으로써 디바이스 내에서의 특히 각 층 계면에서의 박리나 손상을 효과적으로 억지할 수 있다.
또한, 본 실시 형태에서는, 특히 RLSA형 마이크로파 플라즈마 처리 장치를 이용하여 aCHx막 및 SiNx막을 형성하고 있기 때문에, 예를 들면, 평행 평판형 플라즈마 처리 장치에서 동 막을 형성하는 경우에 비하여, 전자 온도가 낮기 때문에, 가스의 해리를 용이하게 컨트롤할 수 있어, 보다 양질인 막을 성막할 수 있다.
또한, 프리 클리닝 후, 밀착층(53)을 형성하지 않고 aCHx막(54)을 적층시키는 경우에는, 프리 클리닝 한 마이크로파 플라즈마 처리 장치에서 계속해서 aCHx막(54)을 성막할 수 있고, 이에 따라, 처리의 효율을 올릴 수 있다.
또한, aCHx막(54)과 SiNx막(55)을 계층적으로 형성해도 좋다. 이에 따라, aCHx막(54)과 SiNx막(55)으로 이루어지는 보호막 중의 응력을 보호막 내부에서 효과적으로 분산시킬 수 있다.
또한, aCHx막의 형성시에 공급하는 가스로서는, 부틴 가스를 대신하여 다중 결합을 갖는 다른 탄화 수소 가스를 이용할 수 있다. 다중 결합을 갖는 다른 탄화 수소 가스로서는, 예를 들면 이중 결합하는 에틸렌(C2H4) 가스, 삼중 결합하는 아세틸렌(C2H2) 가스, 1-펜틴, 2-펜틴 등의 펜틴(C5H10) 가스 및, 이들 다중 결합을 갖는 가스와 수소 가스의 혼합 가스를 이용할 수 있다. 부틴 가스 중에서는 2-부틴 가스를 이용하면 보다 바람직하다. 또한, SiNx막의 형성시에 공급하는 가스로서는, SiH4 가스를 대신하여 Si2H6 가스를 이용해도 좋다. SiH4 가스나 Si2H6 가스에 더하여, 모노메틸실란(CH3SiH3: Monomethylsilane)이나, 디메틸실란((CH3)2SiH2: Dimethylsilane), 트리메틸실란((CH3)3SiH: Trimethylsilane)을 이용하는 것도 가능하다.
(제2 실시 형태)
다음으로, 본 발명의 제2 실시 형태에 대해서 상세하게 설명한다. 본 실시 형태에서는, SiNx막(55)이 계층 구조로 되어 있는 점에 있어서, SiNx막(55)이 계층 구조로 되어 있지 않은 제1 실시 형태와 구조상 다르다. 그러므로, 이하에서는, 제1 실시 형태와 다른 SiNx막(55)의 구조를 중심으로 설명한다.
본 실시 형태에서는, 마이크로파 플라즈마 처리 장치(PM4)에 있어서 SiNx막을 형성할 때, 제어 장치(20)의 제어에 기초하여, 도 6 상부의 타임 차트에 나타낸 바와 같이 실란(SiH4) 가스(또는 Si2H6 가스)를 단속적으로 공급한다. 즉, 실란 가스, 질소 가스의 공급 및 마이크로파 파워의 투입으로부터 소정 시간 경과 후의 시각(t1)에서는, 가스의 공급 및 마이크로파 파워의 공급이 안정되고, 또한, 소정 시간 경과 후의 시각(t2)에서는, 도 6 하부에 나타낸 바와 같이, 두께가 100Å 정도인 SiNyHx막(55a)이 aCHx막(54)상에 적층된다. 이 막두께에까지 SiNyHx막(55a)이 적층되면, 도 6 상부에 나타낸 바와 같이 실란 가스의 공급만 정지하고 질소 가스 및 마이크로파의 파워는 계속해서 공급한다.
실란 가스를 정지하면 상대적으로 질소 가스의 양이 늘어, 질소 가스에 의해 SiNyHx막(55a)의 표층 근방으로부터 막의 개질이 일어나, 소정 시간 경과 후의 시각(t3)에서는, 도 6 하부에 나타낸 바와 같이 SiNyHx막(55a)의 1/3 정도가 질화하여, 예를 들면 Si3N4막(55b)과 같은 질화된 실리콘 질화막으로 변화한다. 이와 같이 SiNyHx막(55a)의 1/3∼1/2 정도가 질화하여 Si3N4막(55b) 등의 질화된 실리콘 질화막이 형성되는 상태까지 실란 가스의 공급을 정지한 후, 도 6 상부에 나타낸 바와 같이, 시각(t3)에서 다시 실란 가스의 공급을 시작한다. 질소 가스 및 마이크로파 파워도 계속해서 공급한다.
실란 가스의 공급을 재개하면 상대적으로 질소 가스의 양이 줄어, 이 상태에서 소정 시간이 경과한 시각(t4)에서는, 도 6 하부에 나타낸 바와 같이, 다시, 두께가 100Å 정도인 SiNyHx막(55a)이 Si3N4막(55b)상에 적층된다. 이 막두께에까지Si3N4막(55b)이 적층되면, 도 6 상부에 나타낸 바와 같이 다시 실란 가스의 공급을 정지하고, 질소 가스 및 마이크로파 파워만을 공급한다. 또한 소정 시간이 경과한 시각(t5)에서는, 도 6 하부에 나타낸 바와 같이, 다시, 2층째의 SiNyHx막(55a)의 1/3 정도가 질화하여 2층째의 Si3N4막(55b)이 형성된다.
이상에 설명한 바와 같이, 본 실시 형태에서는, SiNyHx막(55a)(제1 실리콘 질화막에 상당)을 형성 후, 실란 가스의 공급을 정지하여 질소 가스에 의해 SiNyHx막(55a)을 질화함으로써, SiNyHx막(55a)보다 더욱 치밀한 Si3N4막(55b)(제2 실리콘 질화막에 상당)을 형성한다. 그리고, 이러한 실란 가스의 공급 정지 및 실란 가스의 공급 재개를 반복함으로써, 동일한 마이크로파 플라즈마 처리 장치 내에서 SiNyHx막(55a) 및 Si3N4막(55b)이 연속적으로 퇴적되어, 계층 구조를 갖는 실리콘 질화막이 형성된다.
실리콘 질화막은, 질화하면 보다 치밀한 막이 되어 봉지성이 향상된다. 또한, 내산화성, 내투습성, 기계적 강도, 핀홀, 그 외의 흠집 등을 고려하면, 실리콘 질화막은 어느 정도의 두께가 필요하다. 그러나, 질화하여 치밀한 막이 되면 될수록 이에 비례하여 막의 응력이 커져 버리기 때문에 실리콘 질화막을 단층 구조의 막으로서 그다지 두껍게 할 수는 없다. 이러한 막의 성질을 고려하여, 본 실시 형태에서는, SiNyHx막(55a)과, 질화에 의해 더욱 치밀한 막으로 개질된 Si3N4막(55b)을 번갈아 적층시킨다. 이 결과, 실리콘 질화막 전체의 응력을 억제하면서 실리콘 질화막을 어느 정도 두껍게 형성할 수 있어, 실리콘 질화막 전체의 봉지성을 보다 강화할 수 있다.
또한, 본 실시 형태에 따른 제조 방법에서는, 동일한 플라즈마 처리 장치 내에서 연속하여 SiNyHx막(55a)과 Si3N4막(55b)을 번갈아 적층시킴으로써, 처리의 효율화를 도모할 수 있다.
실리콘 질화막의 적층 구조로서는, 도 7a에 나타낸 바와 같이, 예를 들면, SiNyHx막(55a) 및 Si3N4막(55b)을 한층만 형성해도 좋고, 도 7b에 나타낸 바와 같이, Si3N4막(55b)이 SiNyHx막(55a)에 끼워져 형성되어 있어도 좋고, SiNyHx막(55a)과 Si3N4막(55b)은, 번갈아 복수회 적층되어 있어도 좋다. 이 경우, 적층 횟수가 많을수록 합계 막두께를 두껍게 해도 응력이 높아지기 어렵지만, 디바이스의 기계적 강도나 처리의 부하를 고려하면, 1층(도 7a), 1.5층(도 7b), 2층(도 6) 정도가 바람직하다.
또한, 보호막의 내투습성이나 내산화성과 보호막에 내재하는 응력과의 밸런스를 유지하기 위해서는, SiN막은 어느 정도 얇을 필요가 있으며, 예를 들면 SiNyHx막(55a) 등의 제1 SiN막 및 Si3N4막(55b) 등의 제2 SiN막의 합계 막두께는 1000Å 이하인 편이 좋다.
또한, 이 연속 처리에서는, 제어 장치(20)에 의해 실란 가스의 공급 정지 및 실란 가스의 공급 재개의 타이밍을 제어함으로써, SiNyHx막(55a)에 대한 Si3N4막(55b)의 막두께비를 제어할 수 있다. 전술한 바와 같이, Si3N4막(55b)은 봉지성이 우수하지만 막응력이 크기 때문에, Si3N4막(55b)의 두께가 소정 이상이 되면 실리콘 질화막에 크랙이 발생하거나, 박리가 발생할 가능성이 높아지거나 한다. 그러므로, SiNyHx막(55a)에 대한 Si3N4막(55b)의 막두께비는, 1/2∼1/3이 바람직하고, 이에 따라 막의 균열이나 박리를 회피할 수 있다.
또한, 이와 같이 실리콘 질화막을 계층적으로 형성함으로써, 실리콘 질화막에 내재하는 응력을 실리콘 질화막의 내부에서 효과적으로 분산했다고 하더라도, 실리콘 질화막의 응력이 유기 EL 소자에 가해지는 것을 회피하기 위해서 어모퍼스 하이드로카본(aCHx)막을 실리콘 질화막과 유기 EL 소자와의 사이에 개재시킬 필요가 있는 것은 제1 실시 형태의 경우와 동일하다.
상기 각 실시 형태에 의하면, 응력을 완화하면서 높은 봉지력을 갖고, 그리고 유기 소자의 특성을 변화시키지 않는 보호막으로 덮여진 유기 전자 디바이스를 제조할 수 있다.
(바이어스 인가)
보호막을 형성할 때에는, 소정의 타이밍으로 고주파 전원(515)으로부터 출력된 고주파 전력에 의해 재치대(505)에 소정의 바이어스 전압이 인가되어도 좋다. 예를 들면, 도 8 상부에 나타낸 타임 차트에서는, 시각(t1∼t2) 및 시각(t3∼t4) 동안, 바이어스 전압이 인가된다. 고주파 전원(515)으로부터 출력되는 고주파 전력은, 주파수가 1MHz∼4MHz, 파워가 0.01∼0.1W/㎠이면 좋다. 여기에서는, 예를 들면, 0.05W/㎠의 파워의 바이어스 전압을 인가한다.
이와 같이, SiNyHx막(55a)을 적층할 때, 동시에 바이어스 전압을 인가하면, 플라즈마 중의 이온을 인입하여, 도 8 하부에 나타낸 바와 같이, 이온의 에너지에 의해 성막 중에 막의 재구성을 도모할 수 있다. 이에 따라, SiNyHx막(55a)의 막응력을 완화하여, 하지로의 스트레스 및 대미지를 저감시킬 수 있다.
또한, 예를 들면, 도 9 상부에 나타낸 타임 차트에서는, 시각(t2∼t3) 및 시각(t4∼t5) 동안, 바이어스 전압이 인가된다. 이와 같이, Si3N4막(55b)으로 개질할 때, 동시에 바이어스 전압을 인가하면, 도 9 하부에 나타낸 바와 같이, N 이온을 직접 막 중으로 집어넣을 수 있다. 이에 따라, 더욱 치밀한 Si3N4막(55b)을 형성하여, 막의 봉지성을 향상시킬 수 있다.
또한, 예를 들면, 도 10 상부에 나타낸 타임 차트에서는, 시각(t1∼t5) 동안, 바이어스 전압이 인가된다. 이에 따르면, 도 10 하부에 나타낸 바와 같이, SiNyHx막(55a)의 재구성과 Si3N4막(55b)의 개질을 종합적으로 촉진할 수 있다. 이 결과, 보호막 전체의 응력을 억제하면서, 그 봉지성을 보다 강화할 수 있다.
또한, N2 가스 대신에 NH3 가스를 공급해도 좋다. 또한, SiH4 가스 대신에 Si2H6 가스를 공급해도 좋다.
유리 기판(G)의 사이즈는, 730mm×920mm 이상이어도 좋고, 예를 들면, 730mm×920mm(챔버 내의 지름: 1000mm×1190mm)의 G4.5 기판 사이즈나, 1100mm×1300mm(챔버 내의 지름: 1470mm×1590mm)의 G5 기판 사이즈 이상이어도 좋다. 또한, 소자가 형성되는 피처리체는, 상기 사이즈의 유리 기판(G)에 한정되지 않고, 예를 들면 200mm나 300mm의 실리콘 웨이퍼라도 좋다.
상기 실시 형태에 있어서, 각부의 동작은 서로 관련되어 있으며, 서로의 관련을 고려하면서, 일련의 동작으로서 치환할 수 있다. 그리고, 이와 같이 치환함으로써, 상기 유기 전자 디바이스의 제조 방법의 실시 형태를 유기 전자 디바이스의 제조 장치의 실시 형태로 할 수 있다.
이상, 첨부 도면을 참조하여 본 발명의 매우 적합한 실시 형태에 대해서 설명했지만, 본 발명은 이러한 예에 한정되지 않는 것은 말할 필요도 없다. 당업자라면, 특허청구의 범위에 기재된 범주 내에 있어서, 각종의 변경예 또는 수정예에 생각이 미칠 수 있는 것은 분명하며, 그들에 대해서도 당연히 본 발명의 기술적 범위에 속하는 것이라고 이해된다.
예를 들면, 본 발명에 따른 보호막은, 유기 EL 소자의 봉지막에 한정되지 않고, 예를 들면, 성막 재료로 주로 액체의 유기 금속을 이용하여, 기화시킨 성막 재료를 500∼700℃로 가열된 피처리체상에서 분해시킴으로써, 피처리체상에 박막을 성장시키는 MOCVD(Metal Organic Chemical Vapor Deposition: 유기 금속 기상 성장법)에 의해 형성된 유기 금속 소자를 봉지하기 위해서 사용할 수도 있다. 또한, 본 발명에 따른 보호막은, 유기 트랜지스터, 유기 FET(Field Effect Transistor), 유기 태양 전지 등의 유기 소자나, 액정 디스플레이의 구동계에 이용되는 박막 트랜지스터(TFT) 등의 유기 전자 디바이스를 봉지하기 위해서 사용할 수도 있다.
또한, 본 발명에 따른 보호막의 성막 장치로서는, 전술한 복수의 슬롯을 구비한 평면 안테나를 갖는 RLSA형 마이크로파 플라즈마 처리 장치라도 좋지만, 이에 한정되지 않고, 복수의 유전체판이 처리 용기의 천정면에 타일 형상으로 형성되고, 각 유전체판상에 형성된 슬롯을 통하여 각 유전체판을 투과한 마이크로파의 파워에 의해 처리실 내에서 가스를 플라즈마화시켜 피처리체를 플라즈마 처리하는 CMEP(Cellular Micro-wave Excitation Plasma) 장치에 사용할 수도 있다.
10 : 기판 처리 장치
20 : 제어 장치
50 : ITO
51 : 유기층
52 : 메탈 전극
53 : 밀착층
54 : aCHx막
55 : SiNx막
55a : SiNyHx막
55b : Si3N4
G : 유리 기판
Sys : 기판 처리 시스템

Claims (35)

  1. 피처리체상에 형성된 유기 소자와,
    상기 유기 소자를 덮는 보호막을 구비하는 유기 전자 디바이스로서,
    상기 보호막은,
    상기 유기 소자에 인접하여 상기 유기 소자를 덮도록 적층되고, 탄소 성분을 함유하고 그리고 질소 성분을 함유하지 않는 응력 완화층과,
    상기 응력 완화층상에 적층되고, 질소 성분을 함유하는 봉지층(sealing layer)을 갖는 유기 전자 디바이스.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 유기 소자 및 상기 피처리체의 노출 부분과 상기 응력 완화층과의 사이에 커플링제에 의한 밀착층이 형성되는 유기 전자 디바이스.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 응력 완화층은 어모퍼스(amorphous) 하이드로카본막으로 형성되는 유기 전자 디바이스.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 봉지층은 실리콘 질화막으로 형성되는 유기 전자 디바이스.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 실리콘 질화막은, 제1 실리콘 질화막과 상기 제1 실리콘 질화막을 추가로 질화시킨 제2 실리콘 질화막으로 형성되는 유기 전자 디바이스.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 제2 실리콘 질화막은 상기 제1 실리콘 질화막에 끼워져 형성되는 유기 전자 디바이스.
  7. 제5항에 있어서,
    상기 제1 실리콘 질화막과 상기 제2 실리콘 질화막은 번갈아 1층 또는 2층 적층되는 유기 전자 디바이스.
  8. 제5항에 있어서,
    상기 제1 실리콘 질화막에 대한 상기 제2 실리콘 질화막의 막두께는 1/2∼1/3인 유기 전자 디바이스.
  9. 제3항에 있어서,
    상기 어모퍼스 하이드로카본막의 막두께는 500∼3000Å인 유기 전자 디바이스.
  10. 제8항에 있어서,
    상기 제1 실리콘 질화막 및 상기 제2 실리콘 질화막의 합계 막두께는 1000Å 이하인 유기 전자 디바이스.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 유기 소자는 복수의 유기층이 연속 성막된 유기 EL 소자인 유기 전자 디바이스.
  12. 유기 소자를 피처리체상에 형성하고,
    상기 유기 소자를 보호하기 위한 보호막의 하나로서, 탄소 성분을 함유하고 그리고 질소 성분을 함유하지 않는 응력 완화층을 상기 유기 소자에 인접하여 상기 유기 소자를 덮도록 적층하고,
    상기 유기 소자를 보호하기 위한 보호막의 다른 하나로서, 질소 성분을 함유하는 봉지층을 상기 응력 완화층상에 적층하는 유기 전자 디바이스의 제조 방법.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 유기 소자 및 상기 피처리체의 노출 부분에 커플링제에 의한 밀착층을 형성한 후, 상기 응력 완화층을 적층하는 유기 전자 디바이스의 제조 방법.
  14. 제12항에 있어서,
    상기 응력 완화층으로서 적층되는 막은, 마이크로파의 파워에 의해 부틴 가스를 포함하는 가스를 여기시켜 플라즈마를 생성하고, 생성된 플라즈마를 이용하여 형성된 어모퍼스 하이드로카본막인 유기 전자 디바이스의 제조 방법.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 어모퍼스 하이드로카본막은, 제1 마이크로파 플라즈마 처리 장치의 처리실 내의 압력이 20mTorr 이하, 동(同) 처리실 내에 공급되는 마이크로파의 파워가 5kw/㎠ 이상, 동 처리실 내에 올려놓여지는 피처리체 근방의 온도가 100℃ 이하인 프로세스 조건하에서 형성되는 유기 전자 디바이스의 제조 방법.
  16. 제12항에 있어서,
    상기 봉지막으로서 적층되는 막은, 마이크로파의 파워에 의해 실란 가스 및 질소 가스를 포함하는 가스를 여기시켜 플라즈마를 생성하고, 생성된 플라즈마를 이용하여 형성된 제1 실리콘 질화막을 포함하는 유기 전자 디바이스의 제조 방법.
  17. 제16항에 있어서,
    상기 제1 실리콘 질화막은, 제2 마이크로파 플라즈마 처리 장치의 처리실 내의 압력이 10mTorr 이하, 동 처리실 내에 공급되는 마이크로파의 파워가 5kw/㎠ 이상, 동 처리실 내에 올려놓여지는 피처리체 근방의 온도가 100℃ 이하의 조건하에서 형성되는 유기 전자 디바이스의 제조 방법.
  18. 제17항에 있어서,
    상기 제1 실리콘 질화막의 형성시, 상기 피처리체 근방의 온도를 70℃ 이하로 설정하는 유기 전자 디바이스의 제조 방법.
  19. 제16항에 있어서,
    상기 봉지막으로서 적층되는 막은, 상기 제1 실리콘 질화막을 형성 후, 실란 가스의 공급을 정지한 상태에서 질소 가스에 의해 상기 제1 실리콘 질화막의 표층 근방을 질화함으로써 형성되는 제2 실리콘 질화막을 포함하는 유기 전자 디바이스의 제조 방법.
  20. 제19항에 있어서,
    실란 가스의 공급 정지 및 실란 가스의 공급 재개를 반복함으로써, 상기 제1 실리콘 질화막의 성막 및 상기 제1 실리콘 질화막의 개질에 의한 상기 제2 실리콘 질화막의 형성을 연속적으로 행하는 유기 전자 디바이스의 제조 방법.
  21. 제20항에 있어서,
    상기 실란 가스의 공급 정지 및 실란 가스의 공급 재개의 타이밍을 제어함으로써, 상기 제1 실리콘 질화막에 대한 상기 제2 실리콘 질화막의 막두께비를 1/2∼1/3로 제어하는 유기 전자 디바이스의 제조 방법.
  22. 제13항에 있어서,
    상기 밀착층을 형성하기 전에, 마이크로파의 파워에 의해 불활성 가스를 여기시켜 생성된 플라즈마를 이용하여 상기 유기 소자 및 상기 피처리체의 노출 부분을 클리닝하는 유기 전자 디바이스의 제조 방법.
  23. 제22항에 있어서,
    상기 클리닝은, 마이크로파 플라즈마 처리 장치의 처리실 내의 압력이 100∼800mTorr 이하, 동 처리실 내의 마이크로파의 파워가 4∼6kw/㎠, 피처리체 근방의 온도가 100℃ 이하의 조건하에서 실행되는 유기 전자 디바이스의 제조 방법.
  24. 제19항에 있어서,
    상기 어모퍼스 하이드로카본막, 상기 제1 및 제2 실리콘 질화막은, 레이디얼 라인 슬롯 안테나를 갖는 플라즈마 처리 장치를 이용하여 형성되는 유기 전자 디바이스의 제조 방법.
  25. 제22항에 있어서,
    상기 클리닝을 실행한 마이크로파 플라즈마 처리 장치의 처리실 내에서, 계속해서 상기 어모퍼스 하이드로카본막을 성막하는 유기 전자 디바이스의 제조 방법.
  26. 제12항에 있어서,
    상기 응력 완화층을 적층하는 동안, 또는 상기 봉지층을 적층하는 동안의 적어도 어느 한쪽 동안, 바이어스 전압을 인가하는 유기 전자 디바이스의 제조 방법.
  27. 유기 소자를 피처리체상에 형성하고,
    상기 유기 소자를 보호하기 위한 보호막의 하나로서, 탄소 성분을 함유하고 그리고 질소 성분을 함유하지 않는 응력 완화층을 상기 유기 소자에 인접하여 상기 유기 소자를 덮도록 적층하고,
    상기 유기 소자를 보호하기 위한 보호막의 다른 하나로서, 질소 성분을 함유하는 봉지층을 상기 응력 완화층상에 적층하는 유기 전자 디바이스의 제조 장치.
  28. 증착 장치, 제1 마이크로파 플라즈마 처리 장치 및 제2 마이크로파 플라즈마 처리 장치를 포함하는 기판 처리 장치가 클러스터 구조로 배치되고, 피처리체의 반입에서 반출까지로 상기 피처리체가 이동하는 공간을 소망하는 감압 상태로 유지하면서 유기 전자 디바이스를 제조하는 기판 처리 시스템으로서,
    상기 증착 장치의 처리실에서 유기 소자를 형성하고,
    상기 제1 마이크로파 플라즈마 처리 장치의 처리실에서, 마이크로파의 파워에 의해 부틴 가스를 포함하는 가스를 여기시켜 플라즈마를 생성하고, 생성된 플라즈마를 이용하여 상기 유기 소자에 인접하여 상기 유기 소자를 덮도록 어모퍼스 하이드로카본막을 형성하고,
    상기 제2 마이크로파 플라즈마 처리 장치의 처리실에서, 마이크로파의 파워에 의해 실란 가스 및 질소 가스를 포함하는 가스를 여기시켜 플라즈마를 생성하고, 생성된 플라즈마를 이용하여 상기 어모퍼스 하이드로카본막상에 제1 실리콘 질화막을 형성하는 기판 처리 시스템.
  29. 제28항에 있어서,
    상기 제1 마이크로파 플라즈마 처리 장치 및 상기 제2 마이크로파 플라즈마 처리 장치는, 레이디얼 라인 슬롯 안테나를 갖는 플라즈마 처리 장치인 기판 처리 시스템.
  30. 제28항에 있어서,
    상기 제1 마이크로파 플라즈마 처리 장치의 처리실에서 상기 유기 소자 및 상기 피처리체의 노출 부분을 클리닝 한 후, 동 처리실에서 계속해서 상기 어모퍼스 하이드로카본막을 성막하는 기판 처리 시스템.
  31. 제30항에 있어서,
    상기 기판 처리 시스템은, 상기 유기 소자 및 상기 피처리체의 노출 부분에 커플링제에 의한 밀착층을 형성하는 처리실을 갖고, 상기 유기 소자 및 상기 피처리체의 노출 부분을 클리닝 한 후, 동 처리실에서 상기 밀착층을 형성하고, 상기 제1 마이크로파 플라즈마 처리 장치에서 상기 어모퍼스 하이드로카본막을 적층하는 기판 처리 시스템.
  32. 제28항에 있어서,
    상기 유기 소자는, 상기 증착 장치의 처리실에서 복수의 유기층이 연속 성막된 유기 EL 소자인 기판 처리 시스템.
  33. 피처리체상에 형성된 유기 소자를 보호하는 막의 구조체로서,
    상기 유기 소자를 보호하기 위한 보호막의 하나로서, 상기 유기 소자에 인접하여 상기 유기 소자를 덮도록 적층된, 탄소 성분을 함유하고 그리고 질소 성분을 함유하지 않는 응력 완화층과,
    상기 유기 소자를 보호하기 위한 보호막의 다른 하나로서, 상기 응력 완화층상에 적층된, 질소 성분을 함유하는 봉지층을 구비하는 보호막의 구조체.
  34. 제33항에 있어서,
    상기 유기 소자 및 상기 피처리체의 노출 부분과 상기 응력 완화층과의 사이에 커플링제에 의한 밀착층이 형성된 보호막의 구조체.
  35. 컴퓨터상에서 동작하는 제어 프로그램이 기억된 컴퓨터 판독 가능한 기억 매체로서,
    상기 컴퓨터는, 상기 제어 프로그램을 실행함으로써, 제12항에 기재된 유기 전자 디바이스의 제조 방법으로 유기 전자 디바이스가 제조되도록 기판 처리 시스템을 제어하는 상기 제어 프로그램이 기억된 컴퓨터 판독 가능한 기억 매체.
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