(57)【要約】【課題】有機膜および無機膜の積層膜を効率よく作製することができる有機電界発光素子の製造方法およびそれに用いるプラズマ処理装置を提供する。【解決手段】処理室３１に、Ａｒおよびメタクリル酸メチルが導入されると、高周波電源３５によって、ターゲット２０に対して１００Ｗの高周波電力が印加される。これにより、成膜用基板１０上にポリメタクリル酸メチルよりなる応力緩和層が成膜される。応力緩和層の成膜が終了すると、メタクリル酸メチルの処理室３１への導入量が徐々に減少する一方、Ｎ２　が処理室３１に導入され、その導入量が徐々に増加すると共に、高周波電力が１００Ｗから１０００Ｗに切り換わり、この１０００Ｗの高周波電力がＳｉよりなるターゲット２０に印加される。これによりＳｉ３　Ｎ４　よりなるガスバリア層が応力緩和層上に成膜される。【選択図】　　　　図１
2004139925.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
有機膜および無機膜を含む積層膜を有する有機電界発光素子の製造方法であって、
前記有機膜と前記無機膜とを、同一の処理室内において異なるプラズマ処理により形成する
ことを特徴とする有機電界発光素子の製造方法。
【請求項２】
異なるプラズマ処理の切り換えを徐々に行うことにより、前記有機膜と前記無機膜とを連続的に形成する
ことを特徴とする請求項１記載の有機電界発光素子の製造方法。
【請求項３】
前記有機膜を、プラズマ重合により形成する
ことを特徴とする請求項１記載の有機電界発光素子の製造方法。
【請求項４】
前記有機膜を、ポリメタクリル酸メチルにより形成する
ことを特徴とする請求項３記載の有機電界発光素子の製造方法。
【請求項５】
前記無機膜を、反応性スパッタリングにより形成する
ことを特徴とする請求項１記載の有機電界発光素子の製造方法。
【請求項６】
前記無機膜を、窒化ケイ素（Ｓｉ３　Ｎ４　）により形成する
ことを特徴とする請求項５記載の有機電界発光素子の製造方法。
【請求項７】
マスクを用いて、前記有機膜および前記無機膜の形成領域を制限する
ことを特徴とする請求項１記載の有機電界発光素子の製造方法。
【請求項８】
前記有機電界発光素子の電極上に前記マスクを設け、前記マスクを用いて成膜することにより、前記有機電界発光素子の電極以外の領域を前記有機膜および前記無機膜により覆う
ことを特徴とする請求項７記載の有機電界発光素子の製造方法。
【請求項９】
処理室と、
この処理室の内部に設けられた被処理体保持用の被処理体保持部と、
この被処理体保持部に対向配置されたターゲット保持用のターゲット保持部と、
前記処理室の内部に有機モノマーを供給するモノマー供給手段と、
ターゲットから原子を放出させるための第１のプラズマを発生させると共に、
前記有機モノマーをプラズマ重合させるための第２のプラズマを発生させるプラズマ発生手段と、
前記プラズマを発生させるためのガスを前記処理室の内部に供給するガス供給手段と
を備えたことを特徴とするプラズマ処理装置。
【請求項１０】
前記プラズマ発生手段は、出力値の変更が可能な高周波電源を含む
ことを特徴とする請求項９記載のプラズマ処理装置。
【請求項１１】
更に、
前記有機モノマーの前記処理室への導入量を調節する有機モノマー導入量調節手段と、
前記処理室に導入される有機モノマーを気化させる気化手段と
を備えたことを特徴とする請求項９記載のプラズマ処理装置。
【請求項１２】
前記有機モノマーを用いて有機膜を形成すると共に、前記ターゲットを用いて無機膜を形成するものである
ことを特徴とする請求項９記載のプラズマ処理装置。
【請求項１３】
プラズマ重合および反応性スパッタリングを行うものである
ことを特徴とする請求項９記載のプラズマ処理装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、異なる種類の２以上のプラズマ処理による成膜工程を含む有機電界発光素子の製造方法、およびそれに用いるプラズマ処理装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、フラットパネルディスプレイの需要が延びており、それに伴い、自発光，薄型，省電力および屈曲性等を同時に実現することが可能な、有機電界発光素子（以下、有機ＥＬ（Ｅｌｅｃｔｒｏｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ　）素子という。）を用いた有機電界発光表示装置（以下、有機ＥＬディスプレイという。）の開発が進められている。しかし、有機ＥＬディスプレイでは、有機ＥＬ素子の材料として、通常、酸素や水蒸気により劣化しやすい材料が用いられているため、高い信頼性が得られないという問題があった。この問題を解決するために、酸素や水蒸気等のガスに対するバリア性（ガスバリア性）の高い薄膜よりなるガスバリア層を素子上に成膜することが行われている。また、ガスバリア層のガスバリア性を十分に発揮させるために、ガスバリア層と素子との間に有機膜を挟むことも提案されている（特許文献１参照）。これは、有機膜をガスバリア層に働く応力を緩和する応力緩和層として機能させ、応力により発生するガスバリア層のクラックを抑制すると共に、ガスバリア層に生じた応力が有機ＥＬ層に影響するのを防止することにより、良好なガスバリア性を得ることを可能にしたものである。
【０００３】
このガスバリア層としては、アルミニウム（Ａｌ）やケイ素（Ｓｉ）の酸化物や窒化物よりなる無機膜が用いられており、それらの成膜にはスパッタリング法や蒸着法が用いられている。一方、応力緩和層の成膜には、スピンコート等の塗布による方法、または、蒸着法やプラズマ重合法等の真空ドライプロセスが用いられている。すなわち、ガスバリア層と応力緩和層とは異なる装置を用いて作製せざるを得なかった。
【０００４】
【特許文献１】
特開２００２−５０４６９号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
上述のように、従来では、ガスバリア層と応力緩和層とを異なる装置を用いて異なる方法により作製していたので、装置間で有機ＥＬ素子が形成された基板を移送する手間が必要であると共に、移送中に大気中に曝されるためガスバリア層が酸化し、あとで形成される応力緩和層との間の密着性が悪くなるという問題があった。また、ガスバリア層と応力緩和層との密着性を確保するために、ガスバリア層と応力緩和層との界面エネルギーを考えてそれぞれの材料および成膜プロセスを選択しなくてはならないなど、生産性が良くないという問題もあった。
【０００６】
本発明はかかる問題点に鑑みてなされたもので、その目的は、有機膜および無機膜の積層膜を効率よく作製することができる有機電界発光素子の製造方法およびそれに用いるプラズマ処理装置を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明による有機電界発光素子の製造方法は、有機膜と無機膜とを、同一の処理室内において異なるプラズマ処理により形成するものである。
【０００８】
本発明によるプラズマ処理装置は、処理室と、この処理室の内部に設けられた被処理体保持用の被処理体保持部と、この被処理体保持部に対向配置されたターゲット保持用のターゲット保持部と、処理室の内部に有機モノマーを供給するモノマー供給手段と、ターゲットから原子を放出させるための第１のプラズマを発生させると共に、有機モノマーをプラズマ重合させるための第２のプラズマを発生させるプラズマ発生手段と、プラズマを発生させるためのガスを処理室の内部に供給するガス供給手段とを備えたものである。
【０００９】
本発明による有機電界発光素子の製造方法では、有機膜と無機膜とが同一の処理室内において異なるプラズマ処理により形成される。
【００１０】
本発明によるプラズマ処理装置では、１つの処理室内においてスパッタリングおよびプラズマ重合の異なるプラズマ処理が行われる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。
【００１２】
図１は、本発明の一実施の形態に係るプラズマ処理装置の断面構成を表すものである。このプラズマ処理装置は、プラズマを用いて成膜処理を施すものであり、その処理室３１の内部の天井面には成膜用基板１０（被処理体）を保持するための基板ホルダ３２が配設されている。基板ホルダ３２は例えば銅（Ｃｕ）などの金属により形成されており、一方の電極を兼ねている。ここでは、基板ホルダ３２は処理室３１を通じて接地された陽極（接地電極）となっている。処理室３１の基板ホルダ３２に対向する位置にはターゲット保持部であるターゲットホルダ３３が配設されており、このターゲットホルダ３３によりターゲット２０が保持されるようになっている。ターゲット２０は、ケイ素等の後述のスパッタリングによる成膜の種類に応じた材質のものが選択されるもので、他方の電極（陰極）を兼ねている。
【００１３】
ターゲットホルダ３３には、整合回路（マッチングボックス）３４を介して、高周波電源（ＲＦ）３５が接続されている。高周波電源３５は、ターゲットホルダ３３に保持されたターゲット２０に、整合回路３４を介して高周波電力を印加することにより、成膜用基板１０とターゲット２０との間にプラズマを発生させるものである。この高周波電源３５は、例えば１００Ｗ〜１０００Ｗまでの範囲内で出力値の選択が可能となっており、例えば１００Ｗを選択することにより、ターゲット２０から原子を放出させてスパッタリングを行うためのプラズマが発生し、これを例えば１０００Ｗに切り換えることにより、後述する供給管４１から処理室３１の内部に供給された有機モノマーＭを重合（プラズマ重合）させるためのプラズマが発生するようになっている。すなわち、このプラズマ処理装置では、１つの処理室３１の内部においてスパッタリングおよびプラズマ重合の異なるプラズマ処理を行うことが可能となっている。
【００１４】
ターゲットホルダ３３の周囲には、防着板３６が配設されている。この防着板３６は、後述するようにターゲット２０から原子が放出された際に、原子の飛散領域を制限するものである。なお、この防着板３６は設けられていなくてもよいが、設けられていた方が、処理室３１の汚染を防止することができるので好ましい。
【００１５】
また、処理室３１には供給管３７を介してガスボンベ３８，３９が接続されている。一方のガスボンベ３８にはアルゴン（Ａｒ）等の不活性ガスが充填されており、プラズマ重合を行う際にこの不活性ガスを供給管３７を通じて処理室３１の内部に供給するようになっている。また、他方のガスボンベ３９には、例えば、反応性スパッタリング用のガスが充填されており、スパッタリングを行う際に、このガスを供給管３７を通じて処理室３１の内部に供給するようになっている。供給管３７の途中には、ガスボンベ３８，３９から処理室３１へのガスの導入量を調節するためのバルブ４０が配設されている。
【００１６】
処理室３１には、また、供給管４１を通じて有機モノマー容器４２が接続されている。有機モノマー容器４２には液体状の有機モノマーＭが収容されている。この有機モノマー容器４２に収容された有機モノマーＭは、供給管４３を通じて供給された窒素等のガスにより加圧され、供給管４１に導入されるようになっている。供給管４１の途中には液体マスフローコントローラ４４および気化器４５がそれぞれ接続されている。液体マスフローコントローラ４４は、有機モノマー容器４２から供給された有機モノマーＭの流量を制御することにより、処理室３１への有機モノマーＭの導入量を調節するためのものである。気化器４５は、液体マスフローコントローラ４４により流量が制御された有機モノマーＭを気化させるものである。なお、供給管４１，４３、有機モノマー容器４２，液体マスフローコントローラ４４および気化器４５が本発明のモノマー供給手段を構成している。
【００１７】
また、処理室３１には、排気管４６を介してターボ分子ポンプ（Ｔｕｒｂｏ　Ｍｏｌｅｃｕｌａｒ　Ｐｕｍｐ；ＴＭＰ）４７とドライポンプ（Ｄｒｙ　Ｐｕｍｐ；ＤＰ）４８とが接続されており、ＴＭＰ４７およびＤＰ４８を駆動させることにより処理室３１の内部のガスを排気したり、処理室３１の内部の圧力を大気圧状態から高真空状態にまで調節することが可能となっている。
【００１８】
次に、このプラズマ処理装置を用いて、例えば図２に示したような有機ＥＬ素子の成膜工程の一例について説明する。
【００１９】
この有機ＥＬ素子は、例えば、プラスチック等からなる透明の基板１１上に形成された素子部１２が積層膜１３で覆われた構成を有している。
【００２０】
ここで、素子部１２は、陽極１２ａ，有機ＥＬ層１２ｂおよび陰極１２ｃがこの順に積層されたものである。陽極１２ａは、透明導電膜、例えば酸化インジウムスズ（ＩＴＯ；Ｉｎｄｉｕｍ　Ｔｉｎ　Ｏｘｉｄｅ）により構成されている。有機ＥＬ層１２ｂは、例えば、ｍ−ＭＴＤＡＴＡ（４，４’，４”−ｔｒｉｓ（３−ｍｅｔｈｙｌｐｈｅｎｙｌｐｈｅｎｙｌａｍｉｎｏ）ｔｒｉｐｈｅｎｙｌａｍｉｎｅ　）よりなる正孔注入層、α−ＮＰＤ（４，４’−ｂｉｓ［Ｎ−（１−ｎａｐｈｔｙｌ）−Ｎ−ｐｈｅｎｙｌａｍｉｎｏ］ｂｉｐｈｅｎｙｌ　）よりなる正孔輸送層、およびＡｌｑ３　（ｔｒｉｓ（８−ｈｙｄｒｏｘｙｑｕｉｎｏｌｉｎｅ）ａｌｕｍｉｎｕｍ）よりなる発光層により構成されている。陰極１２ｃは、例えば、アルミニウム（Ａｌ）等の導電性を有する材料により構成されている。
【００２１】
積層膜１３は、有機膜、例えばポリメタクリル酸メチル（ＰＭＭＡ）よりなる応力緩和層１３ａと、無機膜、例えば窒化ケイ素（Ｓｉ３　Ｎ４　）よりなるガスバリア層１３ｂとを有機ＥＬ層１２ｂ上にこの順で形成したものである。ここで、ガスバリア層１３ｂは、酸素や水蒸気等が素子部１２に浸入するのを防止するためのものであり、一方、応力緩和層１３ａは、このガスバリア層１３ｂに働く応力を緩和して、ガスバリア層１３ｂにクラックが発生するのを抑制すると共に、ガスバリア層１３ｂに生じた応力が素子部１２に影響するのを防止するためのものである。これら応力緩和層１３ａおよびガスバリア層１３ｂは上記プラズマ処理装置において連続して形成される。
【００２２】
すなわち、公知の手法により基板１１上に素子部１２を形成した後、この素子部１２が形成された基板１１（以下，成膜用基板１０という。）を、プラズマ処理室３１に挿入し、このプラズマ処理室３１の内部においてプラズマ重合および反応性スパッタリングの異なるプラズマ処理が連続的に行われることにより、素子部１２上に応力緩和層１３ａとガスバリア層１３ｂとが連続的に形成されるものである。なお、成膜用基板１０を作製する工程と、積層膜１３を形成する工程との間には大気暴露がないことが好ましい。
【００２３】
より具体的には、まず、基板ホルダ３２に成膜用基板１０を装着すると共に、ターゲットホルダ３３にケイ素よりなるターゲット２０を装着する。次いで、供給管３７から１０ｓｃｃｍ（ｓｔａｎｄａｒｄ　ｃｕｂｉｃ　ｃｅｎｔｉｍｅｔｅｒ　ｐｅｒ　ｍｉｎｕｔｅ）のアルゴンを処理室３１の内部に導入する一方、供給管４３を通じて有機モノマー容器４２に窒素（Ｎ２　）ガスを導入すると、ＰＭＭＡの前駆体としての有機モノマー（ＭＭＡ）Ｍが加圧され供給管４１に導入される。この供給管４１に導入されたＭＭＡの流量は、液体マスフローコントローラ４４により例えば０．０５ｍｌ／分に調節される。そののち、このＭＭＡは１００℃に加熱された気化器４５に導入され気化され、そののち１００℃に加熱された供給管４１を通じて処理室３１に導入される。
【００２４】
処理室３１では、アルゴンおよびＭＭＡが導入されると、高周波電源３５によって、まず、ターゲット２０に対して１００Ｗの高周波電力が印加される。これにより、アルゴンのプラズマが発生し、そのプラズマにより成膜用基板１０の表面でＭＭＡの重合が進行し、その結果、素子部１２が例えば１μｍの膜厚のＰＭＭＡよりなる応力緩和層１３ａにより覆われる。その際の成膜速度は例えば１０ｎｍ／分である。
【００２５】
応力緩和層１３ａの成膜が終了すると、ＭＭＡの処理室３１への導入量が徐々に減少する一方、供給管３７を通じて窒素（Ｎ２　）が処理室３１に導入され、その導入量が１０ｓｃｃｍまで徐々に増加すると共に、高周波電源３５から出力される高周波電力が１００Ｗから１０００Ｗに切り換わり、この１０００Ｗの高周波電力がターゲット２０に印加される。この１０００Ｗの高周波電力により処理室３１内には窒素のプラズマが発生し、その窒素のプラズマによりターゲット３３からケイ素の原子が放出され、応力緩和層１３ａ上で窒素とケイ素とが反応して窒化ケイ素（Ｓｉ３　Ｎ４　）よりなるガスバリア層１３ｂが例えば５０ｎｍの膜厚で成膜される。その際の成膜速度は例えば２ｎｍ／分である。これにより、図２に示したように、素子部１２上に応力緩和層１３ａとガスバリア層１３ｂとが積層されてなる積層膜１３が形成される。
【００２６】
このように本実施の形態では、出力値を変更可能な高周波電源３５を備える共に、有機モノマー容器４２等のモノマー供給手段を備えるようにしたので、１つの処理室３１において、プラズマ重合および反応性スパッタリングの異なる２つのプラズマ処理を行うことができる。従って、従来のように応力緩和層１３ａおよびガスバリア層１３ｂを形成するに際して２種類のプラズマ処理装置を用いる場合と異なり、成膜用基板１０を移送する手間が不要であると共に、２種類のプラズマ処理を行う工程の間に大気暴露をする必要がないため、生産性を向上させることができる。
【００２７】
また、本実施の形態では、ＭＭＡの処理室３１への導入量を徐々に減少させる一方、窒素の処理室３１への導入量を徐々に増加させると共に、高周波電源３５を用いてターゲット２０に印加される高周波電力を１００Ｗから１０００Ｗに増加させることにより、プラズマ重合と反応性スパッタリングの切り換えを徐々に行うことにより、応力緩和層１３ａとガスバリア層１３ｂとを連続的に形成するようにしたので、応力緩和層１３ａとガスバリア層１３ｂとの界面が急峻になることがなく、応力緩和層１３ａとガスバリア層１３ｂとの密着性が向上する。従って、応力緩和層１３ａとガスバリア層１３ｂとの界面にピンホールが発生することを抑制することができ、優れた特性を有する有機ＥＬ素子を得ることができる。
【００２８】
なお、電極等に絶縁層である応力緩和層１３ａやガスバリア層１３ｂを形成したくない場合には、例えば図３に示したように、陰極１２ｃに金属マスク５０を密着させてプラズマ重合および反応性スパッタリングを行ってパターンを形成すればよい。
【００２９】
以上、実施の形態を挙げて本発明を説明したが、本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、種々変形可能である。例えば、本発明は、応力緩和層１３ａをＰＭＭＡ以外の他の材料により形成し、ガスバリア層１３ｂを窒化ケイ素以外の他の材料により形成する場合にも適用することができる。その場合、有機モノマー，ターゲット，プラズマ発生用のガスおよびターゲットに印加される高周波電力はその材料に応じて選択される。
【００３０】
また、上記実施の形態では有機膜として応力緩和層１３ａを形成し、無機膜としてガスバリア層１３ｂを形成する場合について説明したが、本発明は他の機能を有する層を形成する場合についても適用することができる。
【００３１】
更に、上記実施の形態では、応力緩和層１３ａおよびガスバリア層１３ｂを１層ずつ積層することにより積層膜１３を形成するようにしたが、有機膜および無機膜を複数層ずつ積層して積層膜を形成するようにしてもよい。
【００３２】
【発明の効果】
以上説明したように請求項１ないし請求項８のいずれか１項に記載の有機電界発光素子の製造方法によれば、異なるプラズマ処理により形成される有機膜と無機膜とを、同一の処理室内において形成するようにしたので、有機膜および無機膜を形成するに際して異なる装置を用いる場合と異なり、積層膜が形成される被処理体を移送する手間が不要であると共に、異なる２種類のプラズマ処理を行う工程の間に大気暴露をする必要がなく，これにより生産性が向上する。
【００３３】
特に、請求項２記載の有機電界発光素子の製造方法によれば、異なるプラズマ処理の切換を徐々に行うことにより有機膜と無機膜とを連続的に形成するようにしたので、有機膜と無機膜との界面が急峻にならず、有機膜と無機膜との密着性が向上するため、有機膜と無機膜との界面にピンホールが発生することを抑制することができ、優れた特性を有する有機ＥＬ素子を得ることができる。
【００３４】
また、請求項７記載の有機電界発光素子の製造方法によれば、マスクを用いて、有機膜および無機膜の形成領域を制限するようにしたので、所望の領域に積層膜を形成することができる。
【００３５】
また、請求項９ないし請求項１３のいずれか１項に記載のプラズマ処理装置によれば、処理室の内部に有機モノマーの気体を供給するモノマー供給手段と、ターゲットから原子を放出させるための第１のプラズマを発生させると共に、有機モノマーをプラズマ重合させるための第２のプラズマを発生させるプラズマ発生手段とを備えるようにしたので、プラズマ重合およびスパッタリングの異なる２種類のプラズマ処理を同一の処理室の内部において行うことができる。すなわち、１つの処理室の内部において、例えば有機膜および無機膜よりなる積層膜を形成することができる。従って、例えば、有機膜および無機膜を形成するにあたり異なるプラズマ処理装置を用いる場合のように、被処理体を移送する手間が不要であると共に、プラズマ重合を行う工程とスパッタリングを行う工程との間に大気暴露をする必要がないため、生産性の向上を図ることができる。
【００３６】
特に、請求項１１記載のプラズマ処理装置によれば、更に、有機モノマーの処理室への導入量を調節する有機モノマー導入量調節手段を備えるようにしたので、プラズマ重合と反応性スパッタリングとの切換を徐々に行うことが可能となり、プラズマ重合およびスパッタリングを連続的に行うことができる。従って、有機膜と無機膜との界面が急峻でない積層膜を形成することができる。すなわち、有機膜と無機膜との密着性に優れ、ピンホールの発生が抑制された積層膜を形成することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態に係るプラズマ処理装置の構成を表す断面図である。
【図２】有機電界発光素子の構成を表す断面図である。
【図３】他の有機電界発光素子の構成を表す断面図である。
【符号の説明】
１０…成膜用基板、１１…基板、１２…素子部、１２ａ…陽極、１２ｂ…有機ＥＬ層、１２ｃ…陰極、１３…積層膜、１３ａ…応力緩和層（有機膜）、１３ｂ…ガスバリア層（無機膜）、２０…ターゲット、３１…処理室、３２…基板ホルダ、３３…ターゲットホルダ、３４…整合回路、３５…高周波電源、３６…防着板、３７，４１，４３…供給管、３８，３９…ガスボンベ、４０…バルブ、４２…有機モノマー容器、４４…液体マスフローコントローラ、４５…気化器、４６…排気管、４７…ターボ分子ポンプ、４８…ドライポンプ、５０…金属マスク、Ｍ…有機モノマー
【図１】
2004139925.tif 000003
【図２】
2004139925.tif 000004
【図３】
2004139925.tif 000005