(57)【要約】【課題】ＳｉＮｘ膜を、有機ＥＬ素子に熱ダメージを与えることなく形成することができる成膜装置の提供。【解決手段】ＥＣＲ−ＣＶＤにより成膜を行う成膜装置において、基板９が載置される基板ホルダ８に冷却手段を設け、成膜中の基板９の温度上昇を抑えるようにした。基板ホルダ８には冷却水通路１０が形成されており、チラー１１からの冷却水を冷却水通路１０に循環させることにより基板ホルダ８が冷却される。さらに、冷却ホルダの基板載置面に溝１２が形成されており、この溝１２にＨｅガスを流すことで、基板９がＨｅガスにより冷却される。【選択図】        図１
2004335126.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＥＣＲ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎ  Ｃｙｃｌｏｔｒｏｎ  Ｒｅｓｏｎａｎｃｅ）プラズマ源と、
ＥＣＲ−ＣＶＤにより成膜が行われるプロセス室に、シリコン窒化膜形成のための成膜ガスを供給するガス供給装置と、
有機ＥＬ素子が形成された基板を冷却する冷却手段とを備え、
前記基板を前記冷却手段で冷却しながら、前記ＥＣＲプラズマ源によって生成されたプラズマにより成膜ガスを分離・励起して、前記有機ＥＬ素子に対してシリコン窒化膜の保護膜をＥＣＲ−ＣＶＤにより形成することを特徴とする成膜装置。
【請求項２】
請求項１に記載の成膜装置において、
前記成膜ガスは、少なくとも窒素を含みプラズマ中でラジカルを生成する第１のガスと、シランガスを含む第２のガスとからなり、
前記ガス供給手段は、前記第１のガスを前記プロセス室内に供給する第１供給部と、前記第２のガスを前記第１のガスよりも前記基板に近い側に供給する第２供給部とを備えることを特徴とする成膜装置。
【請求項３】
請求項２に記載の成膜装置による有機ＥＬ用保護膜の製造方法であって、
成膜ガス中の窒素ガス濃度を第１の所定濃度に設定して成膜される圧縮応力を有するシリコン窒化膜と、成膜ガス中の窒素ガス濃度を第２の所定濃度に設定して成膜される引っ張り応力を有するシリコン窒化膜とを交互に積層して、前記保護膜を形成することを特徴とする有機ＥＬ用保護膜の製造方法。
【請求項４】
表面にシリコン窒化膜が形成された透明プラスチック基板と、
前記シリコン窒化膜上に形成され、陽極、有機層および陰極を有するＥＬ素子部と、
請求項３に記載の有機ＥＬ用保護膜の製造方法により形成され、前記ＥＬ素子部の少なくとも有機層を封止する保護膜とを備えたことを特徴とする有機ＥＬ素子。
【請求項５】
表面にシリコン窒化膜が形成された透明プラスチック基板と、
前記シリコン窒化膜上に形成され、陽極、有機層および陰極を有するＥＬ素子部と、
前記ＥＬ素子部の少なくとも有機層を封止する保護膜とを備えたことを特徴とする有機ＥＬ素子。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ＥＣＲ−ＣＶＤにより有機ＥＬ素子用保護膜を成膜する成膜装置、製造方法および有機ＥＬ素子に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、有機化合物を用いて電界発光により表示させる自発光型の表示素子、いわゆる有機エレクトロルミネセンス（以後有機ＥＬと呼ぶ）を利用した表示素子が活発に検討されている。有機ＥＬ表示素子は、従来の液晶表示素子と比べるといくつかの点で優れている。有機ＥＬ表示素子は自発光型素子であるため、液晶表示素子のようにバックライトを用いなくても表示が可能である。また、極めて構造が簡単なため、薄く、小型で、軽量な表示装置が可能である。さらに、表示に要する消費電力が小さく、携帯電話などの小型情報機器の表示装置に適している。
【０００３】
有機ＥＬ素子の概略構成は、ＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ−Ｔｉｎ−Ｏｘｉｄｅ）による透明電極が形成された透明ガラス基板上に有機ＥＬ層を形成し、さらに、有機ＥＬ層の上に金属電極層を形成したものである。有機ＥＬ層には有機化合物であるトリフェニルジアミンなどが用いられるが、これらの有機化合物は水分や酸素と非常に反応しやすく、その反応によって表示不良が発生して有機ＥＬ素子の寿命を短縮させるという問題があった。
【０００４】
そのため、有機ＥＬ層を防湿性高分子フィルムで被覆したり、有機ＥＬ層上にシリコンの酸化膜（ＳｉＯｘ）や窒化膜（ＳｉＮｘ）を形成したりして有機ＥＬ層を封止する構成がとられている。水分や酸素に対する保護膜としてはシリコン窒化膜が適しており、特に、シリコン窒化膜中のＳｉ３Ｎ４の割合が高いほど膜が緻密になり保護膜として優れている。このシリコン窒化膜の成膜にはＲＦプラズマＣＶＤやＥＣＲ−ＣＶＤが用いられている（例えば、特許文献１参照）。
【０００５】
【特許文献１】
特開平１０−２６１４８７号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、Ｓｉ３Ｎ４の割合が高い高密度で緻密なシリコン窒化膜をＲＦプラズマＣＶＤにより形成しようとすると、基板温度を３００℃以上に上昇させて成膜する必要がある。しかしながら、有機ＥＬ層への熱的ダメージを考慮すると成膜を低温（約８０℃以下）で行わなければならず、このような低温ではＲＦプラズマＣＶＤで上述したような緻密なシリコン窒化膜を形成することはできない。一方、ＥＣＲ−ＣＶＤを用いた場合には、プラズマ密度がＲＦプラズマよりも高密度となるため高密度シリコン窒化膜を比較的低い温度で成膜できるが、基板がプラズマに対向しているため基板温度が上昇しやすいという欠点がある。
【０００７】
また、高密度シリコン窒化膜は内部応力が高いという欠点を有している。上述したように有機ＥＬ層上には金属電極層が形成されているが、有機ＥＬ層が機械的に強固な膜ではないため、イメージ的には有機ＥＬ層上に金属電極層が浮いているような不安定な構造となっている。そのため、内部応力の高いシリコン窒化膜を形成すると、内部応力のために金属電極層が浮いた状態になったり、シリコン窒化膜自体が内部応力により剥離したりするという問題があった。
【０００８】
本発明は、ＳｉＮｘ膜の保護膜を、有機ＥＬ素子に熱ダメージを与えることなく形成することができる成膜装置および製造方法、そして、それらで形成されたＳｉＮｘ膜を有する有機ＥＬ素子を提供するものである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明は、ＥＣＲ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎ  Ｃｙｃｌｏｔｒｏｎ  Ｒｅｓｏｎａｎｃｅ）プラズマ源と、ＥＣＲ−ＣＶＤにより成膜が行われるプロセス室に、シリコン窒化膜形成のための成膜ガスを供給するガス供給装置と、有機ＥＬ素子が形成された基板を冷却する冷却手段とを備え、基板を冷却手段で冷却しながら、ＥＣＲプラズマ源によって生成されたプラズマにより成膜ガスを分離・励起して、有機ＥＬ素子に対してシリコン窒化膜の保護膜をＥＣＲ−ＣＶＤにより形成することを特徴とする。
請求項２の発明は、請求項１に記載の成膜装置において、成膜ガスは、少なくとも窒素を含みプラズマ中でラジカルを生成する第１のガスと、シランガスを含む第２のガスとからなり、ガス供給手段は、第１のガスをプロセス室内に供給する第１供給部と、第２のガスを第１のガスよりも基板に近い側に供給する第２供給部とを備えるものである。
請求項３の発明は、請求項２に記載の成膜装置による有機ＥＬ用保護膜の製造方法であって、成膜ガス中の窒素ガス濃度を第１の所定濃度に設定して成膜される圧縮応力を有するシリコン窒化膜と、成膜ガス中の窒素ガス濃度を第２の所定濃度に設定して成膜される引っ張り応力を有するシリコン窒化膜とを交互に積層して、保護膜を形成することを特徴とする。
請求項４の発明による有機ＥＬ素子は、表面にシリコン窒化膜が形成された透明プラスチック基板と、シリコン窒化膜上に形成され、陽極、有機層および陰極を有するＥＬ素子部と、請求項３に記載の有機ＥＬ用保護膜の製造方法により形成され、ＥＬ素子部の少なくとも有機層を封止する保護膜とを備えたことを特徴とする。
請求項５の発明による有機ＥＬ素子は、表面にシリコン窒化膜が形成された透明プラスチック基板と、シリコン窒化膜上に形成され、陽極、有機層および陰極を有するＥＬ素子部と、ＥＬ素子部の少なくとも有機層を封止する保護膜とを備えたことを特徴とする。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、図を参照して本発明の実施の形態を説明する。図１は本発明による成膜装置の一実施の形態を示す図であり、ＥＣＲ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎ  Ｃｙｃｌｏｔｒｏｎ  Ｒｅｓｏｎａｎｃｅ）−ＣＶＤによりＳｉＮｘ膜（シリコン窒化膜）を形成するＥＣＲ−ＣＶＤ装置の概略構成を示したものである。ＥＣＲ−ＣＶＤ装置は、ＥＣＲによりプラズマを生成するプラズマ源２とＣＶＤ成膜が行われるプロセス室３とを備えている。
【００１１】
プラズマ室４には、マグネトロン（不図示）で発生したマイクロ波（周波数２．４５ＧＨｚ）がマイクロ波導波管６により導かれ、石英ガラス板で形成されたマイクロ波導入窓７を通してプラズマ室４に導入される。プラズマ室４は空洞共振器になっていて、プラズマ室４の周囲には磁気コイル５が配設されている。磁気コイル５はＥＣＲ条件を満たす磁束密度８７．５ｍＴの磁場をプラズマ室４内に形成する。
【００１２】
プロセス室３には基板ホルダ８が設けられていて、基板ホルダ８上には有機ＥＬ層が形成された基板９が載置される。本実施の形態の場合、基板９は透明ガラス基板から成り、その基板９には有機ＥＬ層が形成されている。基板９は、プラズマ室４のプラズマ引き出し開口４ａに対向するように配置される。なお、基板ホルダ８は図示上下方向に昇降することができる。
【００１３】
基板ホルダ８の内部には、冷却液を循環させるための冷却液通路１０が形成されており、冷却液通路１０内にはチラー１１で冷却された冷却液が供給される。また、基板ホルダ８の基板載置面には渦巻き状の溝１２が形成されており、その溝１２にはガス通路１３を介してヘリウム（Ｈｅ）ガスが供給される。１４はＨｅガスを供給するヘリウムガス源であり、供給されるＨｅガスの流量はマスフローコントローラ１５により制御される。
【００１４】
冷却液通路１０を流れる冷却液は基板ホルダ８を冷却し、さらに基板ホルダ８は溝１２内を流れるＨｅガスを冷却する。その冷却されたＨｅガスが基板ホルダ８に載置された基板９の裏面に直接接触することにより、基板９が冷却される。すなわち、基板９の熱は、Ｈｅガスおよび基板ホルダ８を介して冷却液通路１０内の冷却液へと伝達される。このように、Ｈｅガスを介して基板９が冷却されるため、従来のＥＣＲ−ＣＶＤ装置に比べて、成膜中の基板温度をより低温に保つことができる。
【００１５】
プロセス室３には、窒素ガス（Ｎ２）、水素ガス（Ｈ２）、アルゴンガス（Ａｒ）をプロセス室３内に供給するガス供給管１６と、シランガス（ＳｉＨ４）を供給するガス供給管１７とが独立して設けられている。ガス供給管１６には、ガス供給源２２からマスフローコントローラ１８，１９，２０を介してＮ２ガス、Ｈ２ガス、Ａｒガスが供給される。ガス供給管１７には、ガス供給源２２からマスフローコントローラ２１を介してＳｉＨ４ガスが供給される。
【００１６】
ガス供給管１６，１７の各々は、開口４ａから引き出されたプラズマＰを囲むようにリング状になっており、ガス供給管１６からはＮ２ガス、Ｈ２ガス、Ａｒガスの混合ガスが，ガス供給管１７からはＳｉＨ４ガスがそれぞれプラズマ領域に均一に吹き出される。リング状ガス供給管１６，１７の直径Ｄ１，Ｄ２はＤ２≧Ｄ１のように設定される。
【００１７】
プロセス室３内はＴＭＰ（ターボ分子ポンプ）２３により真空排気される。プロセス室３とＴＭＰ２３との間には可変コンダクタンスバルブ２５およびメインバルブ２６が設けられている。可変コンダクタンスバルブによりＴＭＰ２３とプロセス室３との間のコンダクタンスを変えることにより、プロセス室３に対する排気速度を変えることができる。２４はＴＭＰ２３のバックポンプＶＰであり、油回転ポンプやドライポンプなどが用いられる。
【００１８】
磁気コイル５によりプラズマ室４内に８７．５ｍＴの磁場を形成し、２．４５ＧＨｚのマイクロ波をマイクロ波導入窓７からプラズマ室４内に導入すると電子サイクロトロン共鳴現象が生じ、プラズマ室４内に高密度のプラズマが生成される。プラズマ室４内のプラズマは磁気コイル５の形成する発散磁界に沿って開口４ａからプロセス室３へと引き出される。
【００１９】
ガス供給管１６から供給されたＮ２ガス、Ｈ２ガスおよびＡｒガスは、プラズマにより分解・励起されてラジカルが形成される。これらのラジカルは発散磁界により基板方向に移動し、その移動の下流側でガス供給管１７から吹き出されるＳｉＨ４ガスがラジカルにより分解・励起される。そして、プラズマ中でＳｉとＮとが結合してシリコン窒化膜（ＳｉＮｘ膜）が基板９上に形成される。
【００２０】
ＳｉＮｘ膜の成膜速度は、成膜ガス（ＳｉＨ４ガスやＮ２ガスなど）の供給量および導入されるマイクロ波パワーに依存している。マイクロ波パワーは供給した成膜ガスのすべてを分解できる量だけ供給されるが、マイクロ波パワーの供給に限度がある場合には、マイクロ波パワーに応じた成膜ガスを供給するようにする。
【００２１】
また、成膜時のプロセス圧力には最適圧力範囲があるので、供給される成膜ガス量に応じてプロセス圧力が最適となるように排気系の排気速度、すなわち、可変コンダクタンスバルブ２５のコンダクタンスを調整する。成膜時にはプロセス室３内の圧力をモニタして、プロセス圧力が常に最適圧力となるように可変コンダクタンスバルブ２５を調整することにより、安定して高密度ＳｉＮｘ膜を成膜することができる。
【００２２】
基板９上にＳｉＮｘ膜が最適条件で成膜されるためには、上述した条件に加えて、開口４ａからガス供給管１６，１７までの距離Ｓ１，Ｓ２や、開口４ａから基板９までの距離Ｌを最適化する必要がある。距離Ｓ１，Ｓ２については、プラズマ中で生成されたラジカルを利用してＳｉＨ４ガスの分解を促進するようにしているので、ガス供給管１６をガス供給管１７よりも開口４ａに近い位置（Ｓ１＜Ｓ２）に配設するのが好ましい。なお、Ｎ２ガス、Ｈ２ガスおよびＡｒガスについては、図１の二点鎖線で示すようにプラズマ室４に導入するようにしても良い。基板ホルダ８は図示上下方向に昇降することができ、それによって距離Ｌを変更することができる。例えば、図１に示したＥＣＲ−ＣＶＤ装置では、距離Ｌを１５０ｍｍ〜２５０ｍｍに設定するのが好ましい。
【００２３】
ＥＣＲ−ＣＶＤ法では電子サイクロトロン共鳴現象によりマイクロ波のエネルギーがプラズマ中の電子に高効率で吸収されるため、通常のプラズマＣＶＤ法に比べ比較的低い圧力領域で高密度のプラズマが得られる。ＥＣＲ励起プラズマの場合、基板近辺での電子密度は１０９〜１０１０（ｃｍ３）となり、電子温度は１８（ｅＶ）程度である。
【００２４】
そのため、基板９をヒータで加熱する等しなくても高密度ＳｉＮｘ膜を成膜することができる。高密度ＳｉＮｘ膜とはＳｉ３Ｎ４の割合が高いシリコン窒化膜のことであり、Ｓｉ３Ｎ４の割合が高いほど緻密で透明度の高いシリコン窒化膜となる。その結果、防湿性に優れた保護膜を形成することができる。ただし、基板９は高密度プラズマに対向していて温度が上昇しやすいので、本実施の形態では基板９をＨｅガスを用いて冷却することにより、基板９の温度が確実に低温に保たれるようにした。
【００２５】
《基板９の冷却について》
本実施の形態において、基板ホルダ８の基板載置面に溝１２を形成し、そこに熱伝達用ガスとしてＨｅガスを流しているのは、基板９の冷却効果向上のためである。例えば、基板ホルダ８の基板載置面を単なる平面とした場合、載置された基板９の裏面と載置面とは面接触しているように見えるが実際には点接触であって、基板ホルダ８を冷却しても基板９は十分に冷却されない。一方、本実施の形態では熱伝達効率の高いガスであるＨｅガスを溝１２に流すことにより、基板ホルダ８と基板９との間の熱伝達性能を向上させることができる。
【００２６】
例えば、Ｈｅガスの流量を１（ｓｃｃｍ）程度とすれば溝１２の中は粘性流の圧力範囲となり、Ｈｅガスを熱伝達用の冷媒ガスとして用いることができる。溝１２の中心部分に供給されたＨｅガスは渦巻き状の溝１２を外周方向へと流れ、図１の矢印で示すようにプロセス室３内に排出される。そのため、Ｈｅガス流量は成膜プロセスに影響を与えないような値とされるが、上述したように１（ｓｃｃｍ）程度であれば問題ない。
【００２７】
なお、Ｈｅガスが溝１２内で粘性流となるか否かはＨｅガス流量だけでなく溝断面積にも依存しているので、成膜プロセスに影響を与えないようにＨｅガス流量を設定し、そのＨｅガス流量で粘性流となるように溝１２の断面積を設定すれば良い。
【００２８】
《ＳｉＮｘ膜の応力について》
ところで、ＥＣＲ−ＣＶＤ法でＳｉＮｘ膜を成膜する場合、成膜中のＮ２ガス濃度を変えることによって、ＳｉＮｘ膜中のＳｉ３Ｎ４の割合を制御することができる。すなわち、成膜材料ガス中の窒素ガス濃度を高くするとＳｉ３Ｎ４の割合の高い高密度ＳｉＮｘ膜が形成され、逆に、Ｎ２ガス濃度を低くするとＳｉ３Ｎ４の割合の低い低密度ＳｉＮｘ膜が形成される。
【００２９】
図２は、成膜時のＮ２ガス流量と成膜されたＳｉＮｘ膜の内部応力との関係を示す図である。図２の縦軸は内部応力であり、単位は（ｄｙｎ／ｃｍ２）である。内部応力はプラス符号の場合には引っ張り応力を、マイナス符号の場合には圧縮応力を表している。横軸はＮ２ガス流量を表しており、単位は（ｓｃｃｍ）である。Ｎ２ガス流量を変えて種々のＮ２ガス濃度におけるＳｉＮｘ膜を形成すると、図２に示すように形成されたＳｉＮｘ膜の応力がＮ２ガス濃度によって異なり、Ｎ２ガス流量を下げて行くと、所定Ｎ２ガス流量（所定Ｎ２ガス濃度）を境にＳｉＮｘ膜の応力が圧縮応力から引っ張り応力に変化することが解った。
【００３０】
図２に示したデータは、膜厚が１（μｍ）のＳｉＮｘ膜に関するものであり、Ｎ２ガス流量以外の成膜条件は、ＳｉＨ４ガス流量＝１４（ｓｃｃｍ）、Ｈ２ガス流量＝１０（ｓｃｃｍ）、成膜時の圧力＝１０（ｍＴｏｒｒ）、マイクロ波パワー＝６００Ｗである。図２に示す例では、Ｎ２ガス流量を３０（ｓｃｃｍ）から減少させると圧縮応力も減少し、２４（ｓｃｃｍ）付近で圧縮応力から引っ張り応力へと変化しているのが分かる。
【００３１】
このことは、Ｎ２ガスの流量比を調整することにより、ＳｉＮｘ膜の内部応力を調整することができることを意味している。すなわち、Ｎ２ガスの流量比を最適化することにより、内部応力の小さなＳｉＮｘ膜を成膜することが可能となる。図３は、本実施の形態の成膜装置を用いて保護膜を形成した有機ＥＬ素子の一例を示す図であり、有機ＥＬ素子の概略構成を示す断面図である。透明ガラス基板で形成された基板９には、正孔の供給源としての陽極を構成する透明電極３２が所定のパターンで形成されている。通常、透明電極３２には、ＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ−Ｔｉｎ−Ｏｘｉｄｅ）と呼ばれるインジウムとスズの酸化物が用いられる。
【００３２】
透明電極３２上には有機ＥＬ層３３が設けられ、その有機ＥＬ層３３上には陰極を構成する金属電極３４が形成されている。さらに、金属電極３４および有機ＥＬ層３３を覆うように保護膜３５が形成される。なお、金属電極３４の引き出し部３４ａは保護膜３５から露出している。金属電極３４はマグネシウムと銀などとの合金やアルミニウムなどにより形成され、陰極として電子の供給源となる。
【００３３】
電極３２，３４間に電圧を印加すると、透明電極３２から有機ＥＬ層３３へと正孔（ホール）が注入され、また、金属電極３４からは電子が注入される。注入された正孔と電子とは有機ＥＬ層３３内で再結合し、再結合時に有機材料を励起する。そして、有機材料が励起状態から基底状態に戻るときに蛍光が発生する。一般的には、上記反応が生じやすいように、有機ＥＬ層３３は正孔注入輸送層、発光層、電子注入輸送層から構成されている。
【００３４】
従来は、保護膜３５の透明度が不十分なことから、発生した光を透明ガラス基板９側から取り出すタイプが一般的であった。しかし、本実施の形態では、ＥＣＲ−ＣＶＤ法を用いることにより、透明度の高い高密度ＳｉＮｘ膜を保護膜３５とすることができる。そのため、図３の破線で示すように保護膜３５側から光を取り出す、トップエミッションタイプの有機ＥＬ素子が可能となり、有機ＥＬ素子の輝度向上を図ることができる。
【００３５】
図４は本実施の形態のＥＣＲ−ＣＶＤ装置により成膜された高密度ＳｉＮｘ膜の透過率測定結果を示す図である。図４において縦軸は透過率（％）を、横軸は光の波長（ｎｍ）をそれぞれ表している。曲線Ｌ１は高密度ＳｉＮｘ膜を成膜する前のガラス基板の透過率を示したものであり、曲線Ｌ２，Ｌ３は高密度ＳｉＮｘ膜を成膜したものの透過率を示している。曲線Ｌ２と曲線Ｌ３とはＮ２ガス流量が異なっている。図４から分かるように、ガラス基板と比較して遜色のない透過率が得られている。また、波長による透過率が大きく変化しないので、保護膜３５が色付いて見えることもほとんどない。
【００３６】
図３に示す例では保護膜３５を一層構造としたが、図５に示すように３層構造としても良い。図５は保護膜３５の断面の拡大図であり、有機ＥＬ層側から順に形成された３つの層、すなわち引っ張り応力を有するＳｉＮｘ膜３５１、圧縮応力を有するＳｉＮｘ膜３５２および引っ張り応力を有するＳｉＮｘ膜３５３で構成されている。
【００３７】
ＳｉＮｘ膜３５２は図２のＮ２ガス流量が２４（ｓｃｃｍ）よりも大きい条件で成膜し、ＳｉＮｘ膜３５１，３５３はＮ２ガス流量が２４（ｓｃｃｍ）よりも小さい条件で成膜する。すなわち、ＳｉＮｘ膜３５２を成膜する際には図１のマスフローコントローラ１８の流量設定を２４（ｓｃｃｍ）よりも大きく設定し、ＳｉＮｘ膜３５１，３５３を成膜する際には、マスフローコントローラ１８の流量設定を２４（ｓｃｃｍ）よりも小さく設定する。なお、ここでは図２を参照して説明しているので、圧縮応力から引っ張り応力に変わる流量を２４（ｓｃｃｍ）としたが、この値は他のガスの流量に応じて変化する。
【００３８】
本実施の形態の成膜装置では、Ｎ２ガスの流量比を調整することにより、圧縮応力を有するＳｉＮｘ膜と引っ張り応力を有するＳｉＮｘ膜とを選択的に容易に成膜することができる。そのため、圧縮応力を有するＳｉＮｘ膜と引っ張り応力を有するＳｉＮｘ膜とを交互に積層することにより、残留応力の小さな保護膜（ＳｉＮｘ膜）を有機ＥＬ素子上に形成することができる。
【００３９】
なお、上述した説明では、同一プロセス室３内でＮ２ガス流量を変えることによりＳｉＮｘ膜３５１〜３５３を順に成膜するようにしたが、例えば、Ｎ２ガス流量が２４（ｓｃｃｍ）よりも大きく設定された第１のＥＣＲ−ＣＶＤ装置と、Ｎ２ガス流量が２４（ｓｃｃｍ）よりも小さく設定された第２のＥＣＲ−ＣＶＤ装置とを用いて３層構造の保護膜３５を形成するようにしても良い。すなわち、ＳｉＮｘ膜３５２を成膜する場合には、第１のＥＣＲ−ＣＶＤ装置に基板９を搬入して成膜を行い、ＳｉＮｘ膜３５１，３５３を成膜する場合には、第２のＥＣＲ−ＣＶＤ装置に基板９を搬入して成膜を行う。
【００４０】
このように、本実施の形態では、引っ張り応力を有するＳｉＮｘ膜と圧縮応力をを有するＳｉＮｘ膜とを交互に形成して保護膜３５とすることにより、保護膜３５の残留応力を小さくするようにした。その結果、金属電極３４が浮いたようになったり、保護膜３５が剥離したりするのを防止することができる。
【００４１】
なお、図５に示した例では３層の交互層を例に説明したが、保護膜３５は圧縮応力を有するＳｉＮｘ膜と引っ張り応力を有するＳｉＮｘ膜とを交互に積層した多層構造であれば良い。例えば、図５のＳｉＮｘ膜３５３を省略して、保護膜３５をＳｉＮｘ膜３５１およびＳｉＮｘ膜３５２で構成しても良い。また、有機ＥＬ層３３側から順にＳｉＮｘ膜３５２、ＳｉＮｘ膜３５１を形成しても良い。
【００４２】
図６は有機ＥＬ素子の第２の例を示す図である。なお、図６では図３と同一部分には同一符号を付し、以下では異なる部分を中心に説明する。図３に示した有機ＥＬ素子では基板９としてガラス基板を用いたが、第２の例ではガラス基板９の代わりに透明プラスチック基板４０を用いている。透明プラスチック基板４０に有機ＥＬ素子を形成する場合には、まず、透明プラスチック基板４０上に図１の成膜装置を用いて高密度ＳｉＮｘ膜４１を形成する。そして、その高密度ＳｉＮｘ膜４１上に有機ＥＬ素子の構成要素（透明電極３２，有機ＥＬ層３３，金属電極３４）を形成し、有機ＥＬ層３３が封止されるように高密度ＳｉＮｘ膜による保護膜３５を形成する。
【００４３】
透明プラスチック基板４０の場合にはガラス基板９と比べて透湿性に劣っているので、透明プラスチック基板４０の透湿性を補う意味で高密度ＳｉＮｘ膜４１を設けている。高密度ＳｉＮｘ膜４１は透明度が高いので、透明プラスチック基板４０側からの光の取り出しに影響を与えることがない。また、透明プラスチック基板４０はガラス基板９と比べて耐熱性に劣り、高密度ＳｉＮｘ膜４１を形成する際の温度上昇により変質するおそれがる。
【００４４】
しかし、本実施の形態の成膜装置では冷却された基板ホルダ８の溝１２にＨｅガスを流すことにより、透明プラスチック基板４０がＨｅガスにより冷却され、透明プラスチック基板４０の温度上昇を抑えることができる。そのため、熱的に劣る透明プラスチック基板４０にも有機ＥＬ素子を形成することが可能となる。
【００４５】
以上説明した実施の形態と特許請求の範囲の要素との対応において、ガス供給管１６，１７およびガス供給源２２はガス供給装置を、冷却ホルダ８，チラー１１およびヘリウムガス源１４は冷却手段を、ガス供給管１６は第１供給部を、ガス供給管１７は第２供給部を、ガス供給管１６から供給されるガスは第１のガスを、ガス供給管１７から供給されるガスは第２のガスを構成する。さらに、図２の２４（ｓｃｃｍ）より大きなＮ２ガス流量に対応する窒素ガス濃度が第１の所定濃度であり、図２の２４（ｓｃｃｍ）より小さなＮ２ガス流量に対応する窒素ガス濃度が第２の所定濃度である。また、本発明の特徴を損なわない限り、本発明は上記実施の形態に何ら限定されるものではない。
【００４６】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、ＥＣＲ−ＣＶＤによる成膜装置において基板を冷却する冷却手段を設けたので、基板上の有機ＥＬ素子に熱ダメージを与えることなく高密度ＳｉＮｘ膜を保護膜として形成することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による成膜装置の一実施の形態を示す図である。
【図２】成膜時のＮ２ガス流量と成膜されたＳｉＮｘ膜の内部応力との関係を示す図である。
【図３】有機ＥＬ素子の概略構成を示す断面図である。
【図４】本実施の形態のＥＣＲ−ＣＶＤ装置により成膜された高密度ＳｉＮｘ膜の透過率測定結果を示す図である。
【図５】保護膜３５の他の例を示す断面図である。
【図６】有機ＥＬ素子の第２の例を示す図である。
【符号の説明】
２  プラズマ源
３  プロセス室
４  プラズマ室
５  磁気コイル
６  導波管
８  基板ホルダ
９  基板
１０  冷却水通路
１１  チラー
１２  溝
１３  ガス通路
１４  ヘリウムガス源
１６，１７  ガス供給管
６，１８〜２１  マスフローコントローラ
２２  ガス供給源
３３  有機ＥＬ層
３５  保護膜
４０  透明プラスチック基板
４１，３５１〜３５３  ＳｉＮｘ膜
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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