(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
基材上の隣り合う透明電極どうしを隔てるＳｉＮ層からなる隔壁上に有機化合物からなるバンクが設けられた有機ＥＬ素子を製造する方法であって、前記有機ＥＬ素子となるべき被処理物に、前記隔壁及び前記バンクの形成後にハロゲン含有化合物をプラズマ空間に通して接触させるプラズマ処理工程を行い、前記プラズマ処理工程後かつ前記各透明電極上に発光層となるインクを供給する前に前記被処理物を水性の洗浄液で洗浄する洗浄工程を行うことを特徴とする有機ＥＬ素子の製造方法。
【請求項２】
前記ハロゲン含有化合物が、フッ素化合物であることを特徴とする請求項１に記載の有機ＥＬ素子の製造方法。
【請求項３】
前記洗浄液が、水であることを特徴とする請求項１又は２に記載の有機ＥＬ素子の製造方法。
【請求項４】
前記洗浄液が、前記被処理物の表面上を流れる液流状態であることを特徴とする請求項１〜３の何れか１項に記載の有機ＥＬ素子の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、基材上に成膜されたＳｉＮ層の表面を親水化する方法に関し、さらにはＳｉＮ層からなる隔壁上に有機化合物からなるバンクが設けられた有機ＥＬ素子を製造する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＩＴＯ（インジウム酸化スズ）やＳｉＯ２（酸化珪素）などの無機物の親水化処理方法としては、例えばＮ２（窒素）に微量のＯ２（酸素）を添加したガスをプラズマ化して吹き付ける方法が知られている（特許文献１等）。ＳｉＮ（窒化珪素）についてもこの方法で親水化可能である。
また、例えば特許文献２、３には、有機ＥＬ（エレクトロルミネセンス）素子の製造方法として、隣り合うＩＴＯ電極どうしを絶縁性のバンクで仕切り、バンクで区画された領域のＩＴＯ電極上に発光層となるインクを供給することが記載されている。バンクは、上層と下層の２層構造になっている。下層バンクは、インクとのなじみを良くするため親水性が求められ、酸化珪素や窒化珪素で構成されている。上層バンクは、インクが他の領域に混じるのを防止するために撥水性が求められ、ポリイミドなどの樹脂で構成されている。
【特許文献１】特開２００４−１２１９３９号公報
【特許文献２】特開２００７−９５４１５号公報（段落００１２、００３２、図５）
【特許文献３】特許第３７４３６３０号公報（段落００４７）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
有機ＥＬ素子をはじめとする電子デバイスにおいては、ＳｉＮ（窒化珪素）が絶縁層などとして用いられ、しかも親水性を求められることがある。
一方、例えば上掲特許文献２では、樹脂製の上層バンクの撥水性を高めるためにフッ素系のプラズマを照射しているところ、下層バンクが酸化珪素からなる場合、上記フッ素系プラズマが当たってもほとんど影響されることはないが、窒化珪素からなる場合、フッ素系プラズマが当たると親水性が損なわれる。その後、窒素・酸素混合プラズマ（特許文献１参照）を照射しても親水性は改善されない。
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、ＳｉＮ（窒化珪素）の表面を、窒素・酸素混合プラズマの照射以外の方法で親水化する方法を提供し、更には、ＳｉＮ層からなる隔壁上に有機化合物からなるバンクが設けられた有機ＥＬ素子の製造工程において、バンクをフッ素系プラズマにて処理することで損なわれたＳｉＮ層の親水性を取り戻すことを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
発明者は、上記目的を達成するために鋭意研究考察を行なった。
フッ素プラズマを照射後のＳｉＮ層の表面に、酸素プラズマを照射したところ、親水性の改善は見られなかった。一方、フッ素プラズマ照射後のＳｉＮ層を水で洗浄したところ、親水性が大きく改善された。ＳｉＮにＣＦ４等のハロゲン系のプラズマを照射すると、表層に撥水性かつ水溶性のハロゲン化膜が形成されるものと推察される。
本発明は、上記知見に基づいてなされたものであり、基材上に成膜されたＳｉＮ層の表面を親水化する方法であって、
ハロゲン含有化合物をプラズマ空間に通して前記表面に接触させるプラズマ処理工程と、
前記接触後の前記表面を水性の洗浄液で洗浄する洗浄工程と、
を含むことを特許請求しない特徴とする。更に、本発明は、基材上の隣り合う透明電極どうしを隔てるＳｉＮ層からなる隔壁上に有機化合物からなるバンクが設けられた有機ＥＬ素子を製造する方法であって、前記有機ＥＬ素子となるべき被処理物に、前記隔壁及び前記バンクの形成後にハロゲン含有化合物をプラズマ空間に通して接触させるプラズマ処理工程を行い、前記プラズマ処理工程後かつ前記各透明電極上に発光層となるインクを供給する前に前記被処理物を水性の洗浄液で洗浄する洗浄工程を行う有機ＥＬ素子の製造方法を特許請求する特徴とする。
【０００５】
前記ハロゲン含有化合物は、ＣＦ４、Ｃ２Ｆ６、ＣＨＦ３等のフッ素化合物であることが好ましい。これにより、上記プラズマ処理工程において、フッ素系活性種がＳｉＮの表面に接触し、表層にフッ化膜が形成される。このフッ化膜の成分は、フッ化アンモニウム（（ＮＨ４）２Ｆ６）または珪フッ化アンモニウム（Ｓｉ（ＮＨ４）２Ｆ６）と推察され、ＳｉＮ自体と比べると撥水性である一方、水溶性が極めて高い。したがって、洗浄工程によって簡単に除去することができる。
なお、ＳｉＮの対水接触角は、１０°以下であるのに対し、上記フッ化アンモニウムなどからなる表層膜の対水接触角は、２０〜４０°程度である。
前記ハロゲン含有化合物中のハロゲンは、フッ素の他、塩素などの他のハロゲンであってもよい。
【０００６】
前記洗浄液は、水であることが好ましい。
前記洗浄液は、アルコールを含んでいてもよい。これにより、洗浄後の乾燥工程を効率化することができる。前記洗浄液として、水とアルコールの混合液を用いてもよい。
【０００７】
前記洗浄液は、前記ＳｉＮ層又は前記被処理物の表面上を通過するように流れる液流状態であるのが好ましい。これにより、洗浄液中に溶解した表層膜成分を洗浄液と共に確実に排出することができる。
前記洗浄工程後、洗浄液を乾燥させる乾燥工程を行なうのが好ましい。前記乾燥工程は、乾燥窒素または乾燥空気などの乾燥ガスを用いるのが好ましく、洗浄液を吹き飛ばすようにして乾燥させるのが好ましい。これによって、洗浄液中に溶けた表層膜成分が乾燥後のＳｉＮ層又は前記被処理物の表面に残留するのを防止することができる。
【０００８】
プラズマ生成は、大気圧（常圧）近傍の圧力下で行なうのが好ましい。ここで、大気圧近傍とは、１．０１３×１０4〜５０．６６３×１０4Ｐａの範囲を言い、圧力調整の容易化や装置構成の簡便化を考慮すると、１．３３３×１０4〜１０．６６４×１０4Ｐａが好ましく、９．３３１×１０4〜１０．３９７×１０4Ｐａがより好ましい。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、ＳｉＮを確実かつ容易に親水化することができる。特に、有機ＥＬ素子となるべき被処理物のＳｉＮからなる隔壁を確実かつ容易に親水化できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、本発明の第１実施形態を、図面を参照して説明する。
図１に示すように、第１実施形態の被処理物１０は、ガラス基板からなる基材１１上にＳｉＮ層１２が成膜されている。ＳｉＮの成膜は、例えばシラン（ＳｉＨ４）やアンモニア（ＮＨ３）を原料とするＣＶＤによってなされたものである。成膜工程後のＳｉＮ層１２の表面には、一般に汚染層１３が付着している。汚染層１３の多くは炭素を含有する有機系であり、これがＳｉＮ層１２の親水性を妨げている。
【００１１】
上記ＳｉＮ層１２の表面を親水化処理する方法を説明する。
プラズマ処理工程
図２に示すように、上記ＳｉＮ層１２の表面をプラズマ処理する。この工程には、リモート式の大気圧プラズマ処理装置Ｍを用いる。
【００１２】
大気圧プラズマ処理装置Ｍは、処理ヘッド２０を備え、この処理ヘッド２０内に一対の電極２１，２１が設けられている。これら電極２１，２１間にスリット状のギャップ２２が形成されている。これら電極２１の一方が電源ＰＳに接続され、他方が電気的に接地されている。少なくとも一方の電極２１の対向面には、固体誘電体層（図示省略）が設けられている。電極２１，２１間に電界が印加されて大気圧プラズマが生成され、ギャップ２２がプラズマ空間となるようになっている。
【００１３】
ギャップ２２の上端部に処理ガス源ＧＳが接続されている。処理ガス源ＧＳには、ハロゲン含有化合物を含む処理ガスが蓄えられている。ハロゲン含有化合物としてはフッ素化合物を用いるのが好ましく、例えばＣＦ４を用いるのが好ましい。処理ガスは、例えばＣＦ４をＮ２で希釈したガスを用いる。処理ガス中のＣＦ４の濃度は、ＣＦ４／（ＣＦ４＋Ｎ２）＝０．１〜１ｖｏｌ％が好ましい。ＣＦ４濃度が０．１ｖｏｌ％より少ないと撥水性を発揮しない。ＣＦ４濃度が１％より多くてもよいが、そうするとエッチング速度が速くなり、ＳｉＮ層１２が消失することがある。また、ＰＦＣ削減の観点から好ましくない。
【００１４】
処理ガス源ＧＳからの処理ガスが、プラズマ空間２２に導入されてプラズマ化され、フッ素ラジカルなどのフッ素系の活性種が生成される。このフッ素系活性種を含む処理ガスｆＧが、ＳｉＮ層１２の表面に吹き付けられる。吹き付けと併行して、基板１１を処理ヘッド２０に対し水平方向（図２の矢印方向）に相対移動させる。
これにより、ＳｉＮ層１２の表面の汚染層１３を容易に除去できる。さらに、ＳｉＮ層１２が僅かにエッチングされる。このエッチングレートは、処理ヘッド２０の１スキャンあたり６〜１１ｎｍ程度である。
【００１５】
プラズマ処理工程後のＳｉＮ層１２の対水接触角は、Ｃ．Ａ．＝２０〜４０°程度であり、ＳｉＮ本来の対水接触角（Ｃ．Ａ．＝１０°以下）と比べると撥水性である。
プラズマ処理工程後のＳｉＮ層１２の表層には、ＳｉＮとは異なる膜１４が形成され、この表層膜１４によって撥水性になっているものと推察される。表層膜１４は、フッ化アンモニウム（（ＮＨ４）２Ｆ６）または珪フッ化アンモニウム（Ｓｉ（ＮＨ４）２Ｆ６）などからなるフッ化膜であると考えられる。この表層膜１４中のフッ素（Ｆ）は、プラズマ処理工程時の処理ガスに由来する。水素（Ｈ）は、ＳｉＮ層１２に含まれていたものであり、成膜工程時の成膜原料（例えばＳｉＨ４、ＮＨ３)に由来する。表層膜１４の厚さは、１〜２ｎｍ程度である。
【００１６】
洗浄工程
次に、図４に示すように、ＳｉＮ層１２の表面を水性の洗浄液ｆＬからなる液流で洗浄する。水性の洗浄液ｆＬとして水（Ｈ２Ｏ）を用いる。表層膜１４成分のフッ化アンモニウム及び珪フッ化アンモニウムは、水溶性が高い。したがって、表層膜１４を簡単に洗浄水ｆＬ中に溶解させることができ、洗浄水ｆＬと共にＳｉＮ層１２の表面上から排出することができる。洗浄時間は、１秒〜数秒程度で十分である。
この結果、図５に示すように、親水性の高いＳｉＮが露出される。露出したＳｉＮの接触角は、３〜５°程度であり、親水性が高い。
【００１７】
乾燥工程
次に、乾燥窒素または乾燥空気からなる乾燥ガスをＳｉＮ層１２に吹き付け、ＳｉＮ層１２上の洗浄水ｆＬを吹き飛ばすとともに蒸発させ、乾燥させる。これにより、洗浄水ｆＬ中に溶け込んだ表層膜１４のフッ素成分が乾燥後のＳｉＮ層１２上に残留するのを確実に防止でき、ＳｉＮ層１２の親水性を確実に維持することができる。
【００１８】
次に本発明の他の実施形態を説明する。
図６は、ＥＬ素子となるべき被処理物３０を示したものである。被処理物３０において、ガラス基板からなる基材３１上にはＩＴＯ電極３２が設けられている。隣り合うＩＴＯ電極３２，３２間に隔壁３３が設けられている。隔壁３３は、無機化合物のＳｉＮからなりＳｉＮ層を構成している。隔壁３３の上にバンク３４が積層されている。バンク３４は、有機化合物のポリイミドなどの樹脂にて構成されている。
【００１９】
プラズマ処理工程
第１実施形態（図２）と同様のリモート式大気圧プラズマ処理装置Ｍ（詳細な図示は省略）を用い、フッ素系活性種を含む処理ガスｆＧを被処理物３０に吹き付ける。これによって、バンク３４の露出面の撥水性を高めることができる。一方、隔壁３３の露出面については、上記フッ素系活性種との接触によりフッ化アンモニウムまたは珪フッ化アンモニウムなどからなる表層膜３５が形成されるものと推察され、親水性が損なわれる。ＩＴＯ電極３２の表面は、フッ素系活性種が接触しても影響を受けず、親水性を維持する。
また、大気圧プラズマ処理装置Ｍは、プラズマ空間２２（図２参照）の外部に被処理物３０が配置されるリモート式であるため、被処理物３０に設けられたＥＬ素子用のＴＦＴ回路等（図示省略）がプラズマで損傷するのを回避することができる。
【００２０】
洗浄工程
次に、図７に示すように、被処理物３０の表面を洗浄水ｆＬの液流で洗浄する。これによって、表層膜３５を洗浄水ｆＬ中に簡単に溶解させ、洗浄水ｆＬと共に被処理物３０上から排出することができる。この結果、隔壁３３のＳｉＮからなる表面を露出させることができ、隔壁３３を親水化することができる。
【００２１】
乾燥行程
次に、被処理物３０に乾燥窒素又は乾燥空気からなる乾燥ガスを吹き付け、被処理物３０上の洗浄水ｆＬを吹き飛ばすとともに蒸発させ、乾燥させる。これにより、洗浄水ｆＬ中に溶け込んだ表層膜３５のフッ素成分が乾燥後のＩＴＯ電極３２上や隔壁３３上に残留するのを防止でき、ＩＴＯ電極３２及び隔壁３３の親水性を確実に維持することができる。
【００２２】
発光層形成工程
次に、図８に示すように、ＩＴＯ電極３２の上面の隔壁３３およびバンク３４で囲まれた発光層配置領域３６内に発光層となる水性のインク３７を供給する。ＩＴＯ電極３２の親水性が維持されているので、インク３７を発光層配置領域３６内に万遍なく行き渡らせることができる。隔壁３３が親水化されているので、発光層配置領域３６の隅部３６ｃでのインク３７の付きを良くすることができる。また、表層膜３５が除去されているため、インク３７中に表層膜３５の成分が溶け込むのを防止することができる。さらに、バンク３４が撥水性になっているため、インク３７が別の領域３６に入り込むのを防止することができる。
【００２３】
本発明は、上記実施形態に限定されず、種々の改変をなすことができる。
例えば、洗浄工程では、洗浄液ｆＬとして、水に代えてアルコールを用いてもよく、水とアルコールの混合液を用いてもよい。そうすると乾燥工程を効率化することができる。
洗浄液は、被処理物１０，２０に当初から液流状態で供給されるものに限られず、例えば霧吹き器で霧状に吹き付けられることにより被処理物１０，２０に付着して静止するようになっており、その後、エアナイフ等のガス流を吹き付けて上記付着した洗浄液を液流状態にし、被処理物１０，２０の表面上から流出させることにしてもよい。
プラズマ処理工程は、大気圧近傍で行なうものに限られず、減圧下で行なうことにしてもよい。
【実施例１】
【００２４】
実施例を説明する。なお、本発明は、この実施例に限定されるものではない。
試料として、第１実施形態と同様のＳｉＮ層１２を有する基板１１を用いた。
プラズマ処理前のＳｉＮ層１２の表面（汚染層１３）の三箇所で接触角（対水）を測定したところ、平均で５４°であった。
【００２５】
図２と同様の大気圧プラズマ処理装置Ｍを用い、プラズマ処理工程を実施した。
処理ガスｆＧとしてＣＦ４をＮ２で希釈したガスを用いた。ＣＦ４の濃度は、ＣＦ４／（ＣＦ４＋Ｎ２）＝０．７ｖｏｌ％とした。電極２１への投入電力は１９０Ｗとした。処理ヘッド２０の下面と基板１１との間の間隔は１ｍｍとし、処理ヘッド２０に対する基板１１の移動速度は５ｍｍ／ｓｅｃとした。
プラズマ処理工程のＳｉＮ層１２の表面（表層膜１４）の三箇所で接触角（対水）を測定したところ、平均で３３°であった。
【００２６】
プラズマ処理工程後の試料を純水の洗浄液ｆＬで洗浄した。洗浄時間は約１秒であった。
洗浄後、乾燥窒素で乾燥した。
乾燥後のＳｉＮ層１２の表面の三箇所で接触角（対水）を測定したところ、平均して６°であり、ＳｉＮ層１２を十分に親水化できることが確認された。
【産業上の利用可能性】
【００２７】
本発明は、例えばＥＬ素子や半導体素子などの電子デバイスの製造に利用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本発明の第１実施形態に係る被処理物を、ＳｉＮの成膜工程後の状態で示す断面図である。
【図２】上記第１実施形態のプラズマ処理工程を示す断面図である。
【図３】上記プラズマ処理工程後の被処理物の断面図である。
【図４】上記被処理物の洗浄工程を示す断面図である。
【図５】上記洗浄工程後の被処理物の断面図である。
【図６】本発明の第２実施形態を示し、ＥＬ素子となるべき被処理物のプラズマ処理工程を示す断面図である。
【図７】上記ＥＬ素子となるべき被処理物の洗浄工程を示す断面図である。
【図８】上記ＥＬ素子となるべき被処理物の発光層形成工程後の断面図である。
【符号の説明】
【００２９】
１０    電子デバイス（被処理物）
１１    ガラス基板（基材）
１２    ＳｉＮ層
１３    汚染層
１４    表層膜
２０    処理ヘッド
２１    電極
２２    ギャップ（プラズマ空間）
３０    ＥＬ素子（被処理物）
３１    ガラス基板
３１    ＩＴＯ電極
３３    隔壁（ＳｉＮ層）
３４    バンク
３５    表層膜
３６    発光層配置領域
３７    発光層
Ｍ      大気圧プラズマ処理装置
ＰＳ    電源
ＧＳ    処理ガス源
ｆＧ    プラズマ化された処理ガス
ｆＬ    洗浄液
【図１】
0004805214.tif 000002
【図２】
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【図３】
0004805214.tif 000004
【図４】
0004805214.tif 000005
【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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