(57)【要約】【課題】薄膜パターンを形成する方法及びその装置を提供する。【解決手段】基板１に薄膜２を設け、薄膜上に封止部材３を載置する。封止部材３は、パターンの形状に対応した凹部５と、凹部５を囲むランド部４を有する。封止部材３は、ランド部４の端部にパッキン７が設けられている。封止部材３は薄膜２と密着し、ランド部内の薄膜を封止する。薄膜２を溶解する溶媒８をランド部４に囲まれた部分以外の薄膜に供給する。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
薄膜パターンを形成する薄膜形成方法であって、
基板に薄膜を成膜する成膜工程と、
前記薄膜の１部を封止器を用いて封止する封止工程と、
前記薄膜を溶解する溶媒を前記基板に向けて供給して前記薄膜パターンを形成する溶媒供給工程と、を含むことを特徴とする薄膜形成方法。
【請求項２】
前記封止器は前記薄膜パターンの形状に対応した凹部を有し且つ前記基板の主面に対向する平面を有する封止部材と前記凹部内を排気する排気手段とを含み、前記封止工程は前記排気手段を用いて前記凹部と前記薄膜が形成する空洞内を減圧する工程を含むことを特徴とする請求項１記載の薄膜形成方法。
【請求項３】
前記封止器は前記薄膜の１部を封止する封止部材と前記基板を挟持する挟持手段とを含み、前記封止工程は前記挟持手段を用いて前記封止部材と前記基板とを密着せしめる工程を含むことを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項４】
前記溶媒供給工程は前記溶媒が貯留されている溶媒槽に前記基板を浸漬する工程を含むことを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項５】
前記溶媒供給工程は液体吐出ノズルを用いて基板に向けて溶媒を吐出する工程を含むことを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項６】
前記成膜工程はスピンコート法若しくはブレードコート法を用いて薄膜を成膜する工程であることを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項７】
前記薄膜は有機化合物からなることを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項８】
前記薄膜はエレクトロルミネセンス特性を有する発光層を含むことを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項９】
請求項８記載の方法によって形成された前記薄膜パターンと、
前記薄膜パターンを挟持する１対の電極と、を有することを特徴とするエレクトロルミネセンス素子。
【請求項１０】
薄膜パターンを形成する薄膜形成装置であって、
基板上に成膜された薄膜の１部を封止する封止器と、
前記薄膜を溶解する溶媒を前記基板に向けて供給して前記薄膜パターンを形成する溶媒供給手段と、を含むことを特徴とする薄膜形成装置。
【請求項１１】
前記封止器は前記薄膜パターンの形状に対応した凹部を有し且つ前記基板の主面に対向する平面を有する封止部材を含むことを特徴とする請求項１０記載の薄膜形成装置。
【請求項１２】
前記封止器は前記凹部内を排気する排気手段を含むことを特徴とする請求項１１記載の薄膜形成装置。
【請求項１３】
前記封止部材は前記凹部から前記封止部材の外部に連通する通路を含むことを特徴とする請求項１２記載の薄膜形成装置。
【請求項１４】
前記封止部材は前記凹部を囲むランド部にシール材が設けられていることを特徴とする請求項１１記載の薄膜形成装置。
【請求項１５】
前記封止部材は少なくとも１以上の前記凹部を有することを特徴とする請求項１１記載の薄膜形成装置。
【請求項１６】
前記封止器は前記封止部材と前記基板を挟持する挟持手段を含むことを特徴とする請求項１０記載の薄膜形成装置。
【請求項１７】
前記溶媒供給手段は前記溶媒を貯留する溶媒槽を含むことを特徴とする請求項１０記載の薄膜形成装置。
【請求項１８】
前記溶媒供給手段は前記溶媒を吐出する液体吐出ノズルを含むことを特徴とする請求項１０記載の薄膜形成装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、薄膜パターンを形成する薄膜形成方法及び装置に関する。
【０００２】
【従来技術】
無機材料又は有機材料からなる薄膜のパターンを形成する方法として、フォトエッチング法、印刷法、レーザ照射法、マスクを用いた蒸着法等が知られている。
フォトエッチング法は、基板に薄膜を形成した後、薄膜上にフォトレジストを所定のパターンで形成し、ウエットエッチング処理若しくはドライエッチング処理によってレジストに覆われていない薄膜部分を除去し、レジストを剥離して薄膜のパターンを形成する方法である。
【０００３】
印刷法は、所定のパターンを有する版を用い、基板上に薄膜溶液を転写し、該薄膜溶液を乾燥することで薄膜のパターンを形成する方法である。
レーザ照射法は、基板に薄膜を形成した後、レーザ光を不要な部分に照射して、薄膜成分を蒸発除去することで薄膜のパターンを形成する方法である。
マスクを用いた蒸着法は、基板に所定のパターンを有するマスクを密着させた後に薄膜材料を蒸着させてパターンを形成する方法である。
【０００４】
上記方法を用いて、ＬＳＩ等の半導体装置や、ＬＣＤ、有機エレクトロルミネセンス（以下有機ＥＬと称する）等の表示装置などが形成されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
上記した従来技術の薄膜形成方法は、酸性又はアルカリ性の溶剤や有機溶剤を含む溶液を薄膜全体に塗布する工程や、薄膜を含めて基板全体を加熱処理する工程を含んでいる。従って、薄膜材料又は薄膜を支える下地に耐薬品性や耐熱性がない場合、かかる従来方法を用いることはできない。
【０００６】
本発明が解決しようとする課題には、前述した問題が１例として挙げられる。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載の薄膜形成方法は、薄膜パターンを形成する薄膜形成方法であって、基板に薄膜を成膜する成膜工程と、前記薄膜の１部を封止器を用いて封止する封止工程と、前記薄膜を溶解する溶媒を前記基板に向けて供給して前記薄膜パターンを形成する溶媒供給工程と、を含むことを特徴とする。
【０００８】
請求項１０に記載の薄膜形成装置は、薄膜パターンを形成する薄膜形成装置であって、基板上に成膜された薄膜の１部を封止する封止器と、前記薄膜を溶解する溶媒を前記基板に向けて供給して前記薄膜パターンを形成する溶媒供給手段と、を含むことを特徴とする。
【０００９】
【発明の実施の形態】
本発明の実施例を、添付図面を参照しつつ詳細に説明する。
図１は、本発明による所定パターンの薄膜を形成する薄膜形成方法について、概略的に示している。まず基板１に薄膜２を成膜する成膜工程（図１（ａ））を行う。薄膜２は、スピンコート法、ブレードコート法、蒸着法等の成膜方法を用いて成膜される。特に、蒸着法に不向きな材料に対しては、スピンコート法若しくはブレードコート法を用いることで、均一な膜厚の薄膜が形成できる。薄膜は、例えばエレクトロルミネセンス特性を有する発光層を含む機能層としても良い。
【００１０】
薄膜形成工程後、薄膜２の１部を封止する封止部材３を用いて封止する封止工程（図１（ｂ））が実施される。封止部材３は、所望のパターンの形状に対応して突出するランド部（突部）４とランド部４に囲まれた凹部５とを有する。凹部５は、例えば矩形の開口を有する。封止工程において、該開口は薄膜２によって封される。その結果、凹部５と薄膜によって空洞６が形成される。封止部材は、耐薬品性を有する材料からなり、ステンレス、アルミニウム等の金属からなることとしても良い。また、フッ素樹脂等の樹脂が使用されても良い。
【００１１】
なお、封止部材は、ゴム等の弾性体からなることとしても良い。弾性体からなることによって、封止部材が薄膜に密着できるからである。また、防湿特性を有する材料が封止部材に使用されても良い。薄膜が水分によって劣化する材料からなる場合、材料の劣化が防止できるからである。
なお、ランド部の端部にゴムなどの弾性を有する材料からなるシール材が設けられていても良い。例えば、ランド部４の端部に溝部を設け、該溝部にゴム等の弾性材料からなるシール材７を嵌め込むこととしても良い。シール材は、耐薬品性を有する材料からなることが好ましい。また、弾性を有する弾性体からなるシール材が使用されても良い。
【００１２】
封止工程は、封止部材３を薄膜２に密着せしめる密着工程が含まれる。密着は、例えば空洞６の気体を排気する排気手段を用いて、空洞６内を封止部材３の外側よりも減圧することによって行われる。また、基板と封止部材を挟持する挟持手段が使用されても良い。かかる密着によって、空洞内に薄膜が密封される。
封止部材を密着せしめた後、封止部材３によって封止されていない部分の薄膜２に溶媒８を供給する（図１（ｃ））。溶媒８は、例えば薄膜２を溶解させるものであれば良い。また、薄膜を分解する溶媒が使用されても良い。薄膜が無機化合物である場合、アルカリ溶液、酸溶液が使用できる。有機化合物の場合、有機溶媒が使用できる。該有機溶媒には、解重合剤等の有機化合物を分解する成分が含まれても良い。
【００１３】
なお、薄膜が水分によって劣化しない材料からなる場合、オゾンガスを水に溶解させたオゾン水等の活性物質が溶解した水溶液が溶媒として使用できる。
溶媒の供給は、例えば液体供給ノズルを用いて行うこととしても良い。上記の如く、封止部材が密着しているので、凹部内に封止されている薄膜は溶媒に接触することがない故、空洞内の薄膜は溶媒から保護される。
【００１４】
溶媒を配してから所定時間が経過した後（図１（ｄ））、溶媒８を基板から除去する溶媒除去工程（図１（ｅ））を実施する。溶媒除去工程は、例えば液体吸引ノズルを用いて溶媒を吸引することとしても良い。
なお、溶媒除去工程は、基板を洗浄する洗浄工程が含まれても良い。例えば、洗浄工程は溶媒槽から取出された基板を洗浄液に浸漬することによって溶媒を除去する工程としても良い。洗浄液は、溶媒を溶解することができる液体を使用しても良い。また洗浄液には、薄膜を分解する反応を停止することができる反応停止物質が含まれても良い。
【００１５】
溶媒除去工程は、基板を乾燥させる乾燥工程が含まれても良い。乾燥工程は、基板に空気流を当てて基板上の液体を吹き飛ばすエアブロー工程が含まれても良い。
溶媒除去工程終了後、封止部材３が除去されて、薄膜のパターンが形成された基板が得られる（図１（ｆ））。
【００１６】
上記の如く、封止部材によって薄膜の１部を封止し且つ当該封止領域以外の薄膜に溶媒を配置することによってパターンが形成できることから、薄膜全体をレジスト等の薬剤に曝すことない故、耐薬品性が低い薄膜に対してもパターンが形成できる。
上記の如き薄膜パターンを形成する方法を実施する薄膜形成装置の構成及びその動作について説明する。なお、薄膜形成装置には、基板を搬送する基板搬送手段や、基板が載置される基板載置手段や、薄膜を成膜する成膜手段などが含まれるものの、説明の便宜のために図面中への記載を省略した。
【００１７】
図２に示す如く、薄膜形成装置９は、基板搬送手段を用いて薄膜が成膜された基板を装置内に導入するロードステージ１０を有する。ロードステージ１０は、例えば基板の位置決めを行う位置決め手段が含まれても良い。
基板はロードステージ１０から薄膜封止ステージ１１に搬送され、薄膜の１部が封止器によって封止される。封止器は、薄膜パターンの形状に対応した凹部と該凹部を囲むランド部を有する封止部材を含む。
【００１８】
封止部材は、複数の凹部を有することとしても良い。例えば、図３に示す如く、封止部材３Ａはランド部４Ａに囲まれ且つ矩形の開口を有する凹部５Ａが複数設けられている板材としても良い。ランド部４Ａには、シール材７Ａが設けられても良い。
また図４に示す如く、封止部材３Ｂは凹部５Ｂを有する板材１５を複数含むこととしても良い。複数の板材１５は、相互に連結する連結部材１６によって連結され、一体的に形成されても良い。なお連結部材は板状部材としても良く、図５に示す如く凹部５Ｃを有する板材１５Ａを板状部材１６Ａに接着して封止部材３Ｃが形成されても良い。
【００１９】
上記の如く複数の凹部を設けることによって、より複雑な薄膜のパターンを基板上に形成することができる。また、各凹部の開口形状を変更することによって、薄膜のパターンを変更することができる。
ランド部の厚さは薄いことが好ましい。隣接する凹部の間隔を狭くすることができるからである。またランド部を薄くすることによって薄膜との接触面積を減らすことができる故、ランド部からの汚染を防止することができる。
【００２０】
ランド部の端部は、薄膜との接触面積を小とすることができる形状を有する。例えば図６に示す如く、ランド部４Ｄ端部の断面形状が半円形に形成されても良い。また、図７に示す如く、ランド部４Ｅの端部が先細になっていても良い。
また封止部材には、気体が通過できる通路が設けられていても良い。例えば図８に示す如く、複数の凹部の底部から封止部材３Ｆの外側に連通している通路１７が設けられても良い。
【００２１】
封止器には、封止部材を基板に密着せしめる密着手段が含まれる。密着手段は、例えば凹部内を排気する排気手段である。排気手段は、例えば真空ポンプが含まれる。真空ポンプは、例えば図８に示す如き封止部材３Ｆの接続部１８に接続され、空洞内の気体が真空ポンプにより排除され、空洞内を減圧にする。真空ポンプは、常時空洞内の気体を排除するように連続運転することとしても良い。
【００２２】
薄膜の１部を封止器で封止した後、基板は溶媒供給ステージ１２に搬送される。溶媒供給ステージ１２において、溶媒供給手段を用いて封止部材によって封止されていない薄膜部分に溶媒が供給される。溶媒供給手段は、例えば溶媒を貯留することができる溶媒槽が含まれる。基板は該溶媒槽に浸漬され、未封止部分の薄膜に溶媒が供給される。該溶媒槽は、循環機構が設けられても良い。循環機構を設けることによって、薄膜上で溶媒が滞留することが防止できる故、薄膜溶解反応を促進できる。また溶媒槽にヒータ等の加温手段が設けられても良い。
【００２３】
なお溶媒供給手段は、溶媒を吐出する液体吐出ノズルが含まれても良い。例えば図９に示す如く、液体吐出ノズル１９を封止部材３が封止していない部分の薄膜２上に配し、溶媒８を吐出することとしても良い。溶媒供給手段は、溶媒を噴霧することができる噴霧手段としても良い。噴霧手段は、例えばスプレーノズルとしても良い。
【００２４】
溶媒が供給されてから所定時間が経過した後、溶媒が基板から除去される。溶媒の除去は、例えば基板を溶媒槽から取出す搬送手段によって行われる。また、溶媒を溶媒槽から排除する溶媒排除手段であっても良い。例えば、溶媒槽の底部に大なる孔径の溶液通路を設け、該通路に弁手段を設けることとしても良い。弁手段を開とすることによって、溶媒が溶解槽から排除され、基板から溶媒を除去することができる。
【００２５】
溶媒が除去された後に、基板が封止器を除去する封止器除去ステージ１３に移される。封止器が基板から除去されて、薄膜のパターンが形成された基板が得られる。
該基板は、アンロードステージ１４に搬送されて、薄膜形成装置８から取り出される。
かかる薄膜形成装置によれば、スピンコート法及びブレードコート法など直接パターン形成することが困難である成膜方法であっても、パターンを形成することができる。特に高分子有機化合物等の蒸着法の適用が困難な材料の場合は、スピンコート法及びブレードコート法による成膜方法を使用することで均一な膜厚の薄膜を形成することができる。
【００２６】
なお、薄膜形成装置には、成膜ステージが含まれても良い。成膜ステージはロードステージと薄膜封止ステージの前に配置される。成膜ステージは成膜手段が含まれ、例えばスピンコート法、蒸着法等の成膜方法を利用する薄膜形成手段を用いて基板上に薄膜が形成される。
また、溶媒供給ステージと封止器除去ステージの間に溶媒除去ステージが含まれても良い。溶媒除去ステージには、溶媒が付着した基板を洗浄する洗浄手段が含まれても良い。洗浄手段は、例えば洗浄液を貯留することができる洗浄槽が含まれても良い。また、洗浄液を噴出するノズルが含まれても良い。該ノズルは、スプレーノズルとしても良い。
【００２７】
また、溶媒除去手段には、基板を乾燥させる乾燥手段が含まれても良い。例えば気体流を吹き付けるエアブロー手段、基板を回転させて遠心力で除去する回転手段、吸引ノズル等の吸引手段、加熱ランプ等の加熱手段が使用できる。
薄膜封止ステージにおける排気手段による封止部材の密着は、基板を封止器の真空チャンバ内に配置して行うこととしても良い。該チャンバ内は真空ポンプで減圧され、薄膜上に封止部材が載置された後に、該チャンバ内を常圧に戻すことによっても良い。
【００２８】
なお、密着手段は、基板と封止部材を挟持する挟持手段であっても良い。挟持手段は、例えば２枚の板状部材であり、該板状部材の間に基板と封止部材を挟むこととしても良い。また、基板と封止部材を挟むことができるクリップとしても良い。なお挟持手段には、基板と封止部材を挟む方向に力を加えるバネ等の押圧手段が含まれても良い。
【００２９】
また、密着手段は、磁石であっても良い。例えば封止部材が強磁性体である場合、基板を介して封止部材と対向する位置に磁石を配置することとしても良い。封止部材に通路が設けられている場合、通路中に弁手段が設けられても良い。例えば、弁手段が逆止弁であっても良い。該逆止弁は、封止部材の外側から空洞内に気体が進入しないように設けられる。かかる逆止弁を設けることによれば、排気手段を用いて空洞内を減圧した後に、排気手段から封止部材を分離することができる。
【００３０】
上記の如き薄膜形成方法及び装置を用いて、有機ＥＬ表示パネルが作成できる。次に有機ＥＬ表示パネルの作製例を示す。
まず、ガラス基板上に１５００Åのインジウム−スズ酸化物（以下ＩＴＯと称する）を設ける。該ＩＴＯ膜はスパッタ法等の成膜手段を用いて形成される。
次に東京応化社製のフォトレジストＡＺ６１１２を該ＩＴＯ膜上にストライプ状に成膜する。当該基板を塩化第２鉄水溶液と塩酸の混合液中に浸漬し、レジストに覆われていない部分のＩＴＯをエッチング処理によって除去する。エッチング処理後、基板をアセトン中に浸漬してレジストを除去し、ストライプ状の電極パターンを得る。
【００３１】
電極が形成された基板上に、Ｎ，Ｎ−ジメチルホルムアミド（以下ＤＭＦと称する）有機溶媒に溶解され且つ酸が添加されたポリアニリン誘導体の溶液を、スピンコート法を用いて塗布する。
ポリアニリン誘導体膜上に、ランド部に囲まれた凹部が複数設けられた封止部材を載置する。封止部材は、凹部の開口がポリアニリン誘導体膜に接するように載置される。凹部と薄膜が形成する空洞内の気体が真空ポンプで排気され、ポリアニリン誘導体膜と封止部材が密着される。封止部材は、ランド部の端部に、シリコンゴムからなるシールゴムが設けられている。
【００３２】
真空ポンプを連続的に動作させて封止部材を密着せしめた状態で、ＤＭＦが貯蔵されているＤＭＦ槽に基板を浸漬する。凹部内に密封されていない部分のポリアニリンがＤＭＦに溶出した後、イソプロピルアルコール（以下ＩＰＡと称する）を用いて基板を洗浄する。基板の洗浄は、ＩＰＡが貯蔵されているリンス槽に基板を浸漬して行う。
【００３３】
ＩＰＡ槽から基板を取出し、封止部材が取りつけられた状態で空気流を吹き付け、基板に付着しているＩＰＡを除去する。真空ポンプを停止し、封止部材内の圧力を大気圧に戻した後、封止部材を取外す。パターンが形成されたポリアニリンを加熱して、基板にポリアニリン膜を固着させる。
ポリアニリン膜上に、マスクを用いた蒸着法によって、α−ＮＰＤ（４，４’−ｂｉｓ［Ｎ−（１−ｎａｐｔｈｙｌ）−Ｎ−ｐｈｅｎｙｌ−ａｍｉｎｏ］  ｂｉｐｈｅｎｙｌ）を２５０Å、Ａｌｑ３（ｔｒｉｓ（８−ｈｙｄｒｏｘｙｑｕｉｎｏｌｉｎｅ）ａｌｕｍｉｎｕｍ）を６００Å各々順に積層する。更に、マスクを用いた蒸着法によりＡｌ−Ｌｉ合金を１０００Å蒸着させて陰極を形成する。該陰極は、該陽極に直交するようにストライプ状に形成される。以上の工程によって有機ＥＬ表示パネルが得られる。
【００３４】
薄膜パターンを形成する薄膜形成方法であって、基板に薄膜を成膜する成膜工程と、前記薄膜の１部を封止器を用いて封止する封止工程と、前記薄膜を溶解する溶媒を前記基板に向けて供給して前記薄膜パターンを形成する溶媒供給工程と、を含むことを特徴とする薄膜形成方法によれば、各工程において加熱処理を行うことなくパターン形成することができる故、例えば有機化合物等の耐熱性が低い薄膜に対してもパターン形成ができる。
【００３５】
薄膜パターンを形成する薄膜形成装置であって、基板上に成膜された薄膜の１部を封止する封止器と、前記薄膜を溶解する溶媒を前記基板に向けて供給して前記薄膜パターンを形成する溶媒供給手段と、を含むことを特徴とする薄膜形成装置によれば、スピンコート法等の薄膜のパターンが直接形成できない成膜手段を用いても、薄膜のパターンを形成することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による薄膜形成方法の工程を順に示す基板の断面図である。
【図２】本発明による薄膜形成装置の構成を示すブロック図である。
【図３】本発明による薄膜形成用の封止部材を示す斜視図である。
【図４】本発明による薄膜形成用の封止部材の変形例を示す断面図である。
【図５】本発明による薄膜形成用の封止部材の変形例を示す断面図である。
【図６】本発明による薄膜形成用の封止部材の変形例を示す断面図である。
【図７】本発明による薄膜形成用の封止部材の変形例を示す断面図である。
【図８】本発明による薄膜形成用の封止部材の変形例を示す断面図である。
【図９】本発明による溶媒供給手段の変形例を示す断面図である。
【符号の説明】
１  基板
２  薄膜
３  封止部材
４  ランド部
５  凹部
６  空洞
７  シール材
８  溶媒
９  薄膜形成装置
１７  通路
１９  液体吐出ノズル
【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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【図７】
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【図８】
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【図９】
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