(57)【要約】【課題】蓋材を用いて基材を覆う際に蓋材が第１電極上の半導体層に接触してしまうことを抑制する素子製造方法を提供する。【解決手段】はじめに、基材と、基材上に設けられた突起部と、少なくとも部分的に突起部によって挟まれた領域内において基材上に設けられた第１電極と、第１電極上に設けられた半導体層と、を含む中間製品を準備する。次に、中間製品を突起部の側から蓋材の第１面を用いて覆う。その後、第１面の反対側にある蓋材の第２面に接する空間の圧力を高めることにより、蓋材の第１面を中間製品に密着させる。この際、基材の法線方向に沿った方向における、突起部によって支持されている蓋材の第１面と第１電極上の前記半導体層の表面との間の距離Ｈは、蓋材に生じ得る撓みの量の最大値よりも大きくなっている。【選択図】図６
2016062839.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基材上に素子を形成するための素子製造方法であって、
前記基材と、前記基材上に設けられた突起部と、少なくとも部分的に前記突起部によって挟まれた領域内において前記基材上に設けられた第１電極と、前記第１電極上に設けられた半導体層と、を含む中間製品を準備する工程と、
前記中間製品を前記突起部の側から蓋材の第１面を用いて覆う工程と、
前記第１面の反対側にある前記蓋材の第２面に接する空間の圧力を高めることにより、前記蓋材の前記第１面を前記中間製品に密着させる密着工程と、を備え、
前記第１電極上に設けられた前記半導体層を、前記基材の法線方向に沿って見た場合、前記半導体層は、短辺および長辺を含む矩形状の形状を有し、
前記半導体層の短辺の長さをａとし、前記蓋材を構成する材料のヤング率をＥとし、前記蓋材の厚みをｈとし、前記密着工程の際の、前記蓋材の第２面に接する空間の圧力と、前記蓋材と前記中間製品との間の空間の圧力との差をΔＰとし、前記基材の法線方向に沿った方向における、前記突起部によって支持されている前記蓋材の前記第１面と前記第１電極上の前記半導体層の表面との間の距離をＨとし、前記突起部によって支持される前記蓋材のたわみ係数をαとする場合、以下の式が満たされている、
【数１】
2016062839.tif 000007
素子製造方法。
【請求項２】
前記蓋材および前記突起部が、前記式が満たされるよう構成されている、請求項１に記載の素子製造方法。
【請求項３】
前記密着工程において、前記蓋材の第２面に接する空間の圧力が、前記式が満たされるよう制御される、請求項１に記載の素子製造方法。
【請求項４】
前記半導体層が、有機半導体層である、請求項１乃至３のいずれか一項に記載の素子製造方法。
【請求項５】
前記素子製造方法は、前記密着工程によって蓋材の前記第１面が前記中間製品に密着されている間に前記中間製品に向けて光を照射する光照射工程をさらに備える、請求項１乃至４のいずれか一項に記載の素子製造方法。
【請求項６】
前記蓋材がロール・トゥー・ロールで供給される、請求項１乃至５のいずれか一項に記載の素子製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、有機半導体素子などの素子を製造するための素子製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
有機半導体素子や無機半導体素子などの、基材上に設けられた半導体層を含む素子においては一般に、絶縁材料を含む突起部が基材上に形成される。例えば特許文献１においては、基材上に設けられる第１電極と補助電極との間の電気的な絶縁性を確保するため、第１電極を取り囲むように突起部が形成される例が示されている。なお補助電極とは、半導体層の上に設けられる共通電極で電圧降下が発生することを抑制するために、基材上の複数の箇所で共通電極に接続される電極のことである。
【０００３】
素子の製造方法においては一般に、はじめに第１電極および補助電極並びに突起部が設けられ、次に基材の全域にわたって半導体層が設けられ、その後、半導体層上に共通電極が設けられる。従って、共通電極を補助電極に接続するためには、補助電極上の半導体層を除去する必要がある。例えば特許文献１においては、基材上に半導体層を形成した後、基材に蓋材を重ね合わせ、そして補助電極上の半導体層にレーザ光を照射して半導体層を飛散させることが提案されている。この場合、突起部は、蓋材を支持するという役割、および、飛散した半導体層の材料によって第１電極上の半導体層が汚染されることを防ぐという役割を果たしている。なお特許文献１に記載の方法においては、基材と蓋材との間の空間の雰囲気を真空雰囲気とし、蓋材のうち基材とは反対側の面における雰囲気を大気圧とし、これによって生じる差圧を利用して蓋材を基材に密着させている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００８−２８８０７４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
基材に重ね合わされる蓋材としては、一般に、柔軟性を有するものが用いられる。従って、蓋材が基材に密着するように蓋材が圧力を受ける場合、蓋材を支持する突起部の間で蓋材が基材に向かって撓むことが考えられる。一方、蓋材が撓むことによって、第１電極上の半導体層に蓋材が接触すると、素子の特性が低下してしまうことになる。しかしながら、従来、このような蓋材の撓みに対する対応法に関する提案はなされてこなかった。
【０００６】
本発明は、このような点を考慮してなされたものであり、蓋材を用いて基材を覆う際に蓋材が第１電極上の半導体層に接触してしまうことを抑制する素子製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、基材上に素子を形成するための素子製造方法であって、前記基材と、前記基材上に設けられた突起部と、少なくとも部分的に前記突起部によって挟まれた領域内において前記基材上に設けられた第１電極と、前記第１電極上に設けられた半導体層と、を含む中間製品を準備する工程と、前記中間製品を前記突起部の側から蓋材の第１面を用いて覆う工程と、前記第１面の反対側にある前記蓋材の第２面に接する空間の圧力を高めることにより、前記蓋材の前記第１面を前記中間製品に密着させる密着工程と、を備え、前記第１電極上に設けられた前記半導体層を、前記基材の法線方向に沿って見た場合、前記半導体層は、短辺および長辺を含む矩形状の形状を有し、前記半導体層の短辺の長さをａとし、前記蓋材を構成する材料のヤング率をＥとし、前記蓋材の厚みをｈとし、前記密着工程の際の、前記蓋材の第２面に接する空間の圧力と、前記蓋材と前記中間製品との間の空間の圧力との差をΔＰとし、前記基材の法線方向に沿った方向における、前記突起部によって支持されている前記蓋材の前記第１面と前記第１電極上の前記半導体層の表面との間の距離をＨとし、前記突起部によって支持される前記蓋材のたわみ係数をαとする場合、以下の式が満たされている、
【数１】
2016062839.tif 000003
素子製造方法である。
【０００８】
本発明による素子製造方法において、前記蓋材および前記突起部が、前記式が満たされるよう構成されていてもよい。若しくは、前記密着工程において、前記蓋材の第２面に接する空間の圧力が、前記式が満たされるよう制御されてもよい。
【０００９】
本発明による素子製造方法において、前記半導体層が有機半導体層であってもよい。
【００１０】
本発明による素子製造方法は、前記密着工程によって蓋材の前記第１面が前記中間製品に密着されている間に前記中間製品に向けて光を照射する光照射工程をさらに備えていてもよい。
【００１１】
本発明による素子製造方法において、前記蓋材がロール・トゥー・ロールで供給されてもよい。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、蓋材を用いて基材を覆う際に蓋材が第１電極上の半導体層に接触してしまうことを抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】図１は、本発明の実施の形態における有機半導体素子を示す断面図。
【図２Ａ】図２Ａは、図１に示す有機半導体素子の補助電極、突起部および有機半導体層のレイアウトの一例を示す平面図。
【図２Ｂ】図２Ｂは、図１に示す有機半導体素子の補助電極、突起部および有機半導体層のレイアウトのその他の例を示す平面図。
【図２Ｃ】図２Ｃは、補助電極上の有機半導体層のうち除去される部分の一例を示す平面図。
【図２Ｄ】図２Ｄは、補助電極上の有機半導体層のうち除去される部分の一例を示す平面図。
【図３】図３は、本発明の実施の形態における素子製造装置を示す図。
【図４】図４（ａ）〜（ｇ）は、本発明の実施の形態における素子製造方法を示す図。
【図５】図５（ａ）〜（ｄ）は、本発明の実施の形態において、補助電極上の有機半導体層を除去する方法を示す図。
【図６】図６（ａ）は、中間製品に密着した蓋材が差圧によって撓んでいる様子を示す断面図、図６（ｂ）は、蓋材によって覆われている第１電極上の有機半導体層の形状を示す平面図。
【図７】図７（ａ）〜（ｇ）は、本発明の実施の形態の変形例において、補助電極上の有機半導体層を除去する方法を示す図。
【図８】図８（ａ）（ｂ）は、中間製品処理装置が昇華転写装置として構成される例を示す図。
【図９】図９（ａ）（ｂ）は、有機半導体層に向けて光が基材側から照射される例を示す図。
【図１０】図１０は、たわみ係数を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、図１乃至図６（ａ）（ｂ）を参照して、本発明の実施の形態について説明する。まず図１により、本実施の形態における有機半導体素子４０の層構成について説明する。ここでは有機半導体素子４０の一例として、トップエミッションタイプの有機ＥＬ素子について説明する。
【００１５】
有機半導体素子
図１に示すように有機半導体素子４０は、基材４１と、基材４１上に設けられた複数の第１電極４２と、第１電極４２間に設けられた補助電極４３および突起部４４と、第１電極４２上に設けられた有機半導体層４５と、有機半導体層４５上および補助電極４３上に設けられた第２電極４６と、を備えている。
【００１６】
有機半導体層４５は、有機化合物中における電子と正孔の再結合によって発光する発光層を少なくとも含んでいる。また有機半導体層４５は、正孔注入層、正孔輸送層、電子輸送層または電子注入層など、有機ＥＬ素子において一般に設けられる様々な層をさらに含んでいてもよい。有機半導体層の構成要素としては公知のものを用いることができ、例えば特開２０１１−９４９８号公報に記載のものを用いることができる。
【００１７】
第１電極４２は、有機半導体層４５の各々に対応して設けられている。第１電極４２は、有機半導体層４５で発生した光を反射させる反射電極としても機能するものである。第１電極４２を構成する材料としては、アルミニウム、クロム、チタン、鉄、コバルト、ニッケル、モリブデン、銅、タンタル、タングステン、白金、金、銀などの金属元素の単体またはこれらの合金を挙げることができる。なお第１電極４２においては、上述の金属の上に、インジウム錫酸化物いわゆるＩＴＯや、インジウム亜鉛酸化物いわゆるＩＺＯ等の無機酸化物の層が形成されていてもよい。
【００１８】
第２電極４６は、複数の有機半導体層４５に対する共通電極として機能するものである。また第２電極４６は、有機半導体層４５で発生した光を透過させるよう構成されている。第２電極４６を構成する材料としては、光を透過させることができる程度に薄くされた金属膜や、ＩＴＯなどの酸化物導電性材料を用いることができる。
【００１９】
補助電極４３は、電源（図示せず）から個々の有機半導体層までの距離の差に起因して電圧降下のばらつきが生じないようにし、これにより、有機ＥＬ素子を用いた表示装置の輝度のばらつきを抑制するためのものである。図１に示すように、各補助電極４３は第２電極４６に接続されている。補助電極４３を構成する材料としては、第１電極４２と同様の金属元素の単体または合金を挙げることができる。補助電極４３は、第１電極４２と同一の材料から構成されていてもよく、若しくは、第１電極４２とは異なる材料から構成されていてもよい。
【００２０】
突起部４４は、絶縁性を有する材料から構成されるものである。図１に示す例において、突起部４４は、第１電極４２と補助電極４３との間に設けられている。このような突起部４４を設けることにより、第１電極４２と補助電極４３および第２電極４６との間の絶縁性を確保することができる。また、突起部４４の間に設けられる有機半導体層４５の形状を適切に定めることができる。突起部４４を構成する材料としては、ポリイミドなどの有機材料や、酸化シリコンなどの無機絶縁性材料を用いることができる。また突起部４４は、基材４１の法線方向に沿って延びるよう構成されており、このため後述する蓋材を基材４１に密着させる際に、蓋材と基材４１との間に空間を確保するためのスペーサーとして機能することもできる。
【００２１】
図１に示すように、有機半導体層４５および第２電極４６は、第１電極４２上だけでなく突起部４４上にも連続して設けられていてもよい。なお、有機半導体層４５のうち電流が流れて発光するのは、第１電極４２と第２電極４６とによって上下に挟まれている部分であり、突起部４４上に位置する有機半導体層４５では発光が生じない。後述する図２Ａおよび図２Ｂにおいては、有機半導体層４５のうち発光が生じる部分が、すなわち第１電極４２上に設けられた有機半導体層４５が示されている。
【００２２】
次に、基材４１の法線方向から見た場合の有機半導体素子４０の構造について説明する。特に、有機半導体素子４０の補助電極４３、突起部４４および有機半導体層４５のレイアウトについて説明する。図２Ａは、補助電極４３、突起部４４および有機半導体層４５のレイアウトの一例を示す平面図である。図２Ａに示すように、有機半導体層４５は、マトリクス状に順に配置され、各々が矩形形状を有する赤色有機半導体層４５Ｒ、緑色有機半導体層４５Ｇおよび青色有機半導体層４５Ｂを含んでいてもよい。この場合、赤色有機半導体層４５Ｒ、緑色有機半導体層４５Ｇおよび青色有機半導体層４５Ｂのそれぞれが、サブ画素を構成している。また、隣り合う有機半導体層４５Ｒ，４５Ｇ，４５Ｂの組み合わせが、１つの画素を構成している。
【００２３】
図２Ａに示すように、補助電極４３は、マトリクス状に配置された有機半導体層４５の間を延びるよう格子状に配置されている。このように補助電極４３を配置することにより、各有機半導体層４５に接続された第２電極４６における電圧降下に、場所に応じた差が生じることを抑制することができる。また図２Ａに示すように、突起部４４は、第１電極４２上に設けられた有機半導体層４５を側方から取り囲むよう、有機半導体層４５と補助電極４３との間に設けられている。すなわち、突起部４４は、第１電極４２上に設けられた有機半導体層４５の四辺に沿って連続して設けられている。これによって、補助電極４３上の有機半導体層４５を除去する工程において、飛散した有機半導体材料が第１電極４２上の有機半導体層４５に到達することを防ぐことができる。
【００２４】
なお電圧降下を適切に低減することができる限りにおいて、補助電極４３がその全域にわたって第２電極４６に接続される必要はない。すなわち、後述する除去工程において、補助電極４３上の有機半導体層４５の全てが除去される必要はない。従って図２Ｂに示すように、突起部４４は、有機半導体層４５の四辺のうちの任意の辺に沿って非連続的に設けられていてもよい。図２Ｂに示す例においても、突起部４４によって挟まれた位置にある補助電極４３上の有機半導体層４５を除去する工程において、飛散した有機半導体材料が、少なくとも部分的に突起部４４によって挟まれた領域内に位置する第１電極４２上の有機半導体層４５に到達することを防ぐことができる。また、突起部４４によって挟まれた位置にある補助電極４３を第２電極４６に接続することにより、電圧降下を適切に抑制することができる。
【００２５】
また、第２電極４６の電圧降下を適切に抑制することができる限りにおいて、補助電極４３の配置が特に限られることはない。例えば図２Ｃや図２Ｄに示すように、補助電極４３は、複数のサブ画素に対応する有機半導体層４５Ｒ，４５Ｇ，４５Ｂ，４５Ｗによって構成される各画素に沿うように設けられていてもよい。すなわち、サブ画素である有機半導体層４５Ｒ，４５Ｇ，４５Ｂ，４５Ｗの間には補助電極４３が形成されず、有機半導体層４５Ｒ，４５Ｇ，４５Ｂ，４５Ｗによって構成された１つの画素と、その他の同様の画素との間に補助電極４３が形成されていてもよい。なお図２Ｃおよび図２Ｄにおいては、各画素が、サブ画素として、赤色有機半導体層４５Ｒ、緑色有機半導体層４５Ｇおよび青色有機半導体層４５Ｂに加えて、白色有機半導体層４５Ｗをさらに含む例が示されている。
【００２６】
また、第２電極４６の電圧降下を適切に抑制することができる限りにおいて、補助電極４３と第２電極４６とが接続される箇所の配置が特に限られることはない。図２Ｃおよび図２Ｄにおいて、補助電極４３と第２電極４６とが接続される箇所が、符号４３ｘが付された点線によって示されている。図２Ｃに示すように、補助電極４３と第２電極４６とは、複数の箇所で離散的に接続されていてもよい。すなわち、補助電極４３上の有機半導体層４５が、複数の箇所で離散的に除去されてもよい。また図２Ｄに示すように、補助電極４３と第２電極４６とは、補助電極４３が延びる方向に沿って線状に接続されていてもよい。すなわち、補助電極４３上の有機半導体層４５が、補助電極４３が延びる方向に沿って線状に除去されてもよい。図２Ｄにおいては、一例として、補助電極４３上の有機半導体層４５が、後述する蓋材２１ｃが搬送される方向Ｄ１に沿って線状に除去される例が示されている。
【００２７】
なお図２Ａ乃至図２Ｄにおいては、有機半導体層４５として、複数の種類の有機半導体層４５Ｒ、４５Ｇ、４５Ｂや有機半導体層４５Ｒ、４５Ｇ、４５Ｂ、４５Ｗが用いられる例を示したが、これに限られることはない。例えば、サブ画素を構成する有機半導体層４５はいずれも、共通の白色光を生成するように構成されていてもよい。この場合、各サブ画素の色分けを行う手段としては、例えばカラーフィルターなどが用いられ得る。
【００２８】
次に、本実施の形態による有機半導体素子４０を基材４１上に形成するための素子製造装置１０および素子製造方法について説明する。有機半導体素子４０に不純物が混入されることを十分に防ぐことができる限りにおいて、素子製造方法が実施される環境は特には限られないが、例えば素子製造方法は部分的に真空環境の下で実施される。なお少なくとも大気圧よりも低圧の環境である限りにおいて、真空環境における具体的な圧力が特に限定されることはないが、例えば素子製造装置１０の内部の圧力は１．０×１０４Ｐａ以下になっている。
【００２９】
素子製造装置
図３は、素子製造装置１０を概略的に示す図である。図３に示すように、素子製造装置１０は、基材４１上に複数の第１電極４２を形成する第１電極形成装置１１と、第１電極４２間に補助電極４３を形成する補助電極形成装置１２と、第１電極４２と補助電極４３との間に突起部４４を形成する突起部形成装置１３と、第１電極４２、補助電極４３上および突起部４４上に有機半導体層４５を形成する有機半導体層形成装置１４と、を備えている。以下の説明において、各装置１１，１２，１３，１４を用いた工程によって得られるものを中間製品５０と称することもある。第１電極形成装置１１を経た後の中間製品５０は、基材４１と、基材４１上に形成された複数の第１電極４２と、を含むものである。補助電極形成装置１２を経た後の中間製品５０は、第１電極４２間に形成された補助電極４３をさらに含むものである。突起部形成装置１３を経た後の中間製品５０は、第１電極４２と補助電極４３との間に形成された突起部４４をさらに含むものである。有機半導体層形成装置１４を経た後の中間製品５０は、補助電極４３上および突起部４４上に形成された有機半導体層４５をさらに含むものである。また、後述する中間製品処理装置１５を経た後の中間製品５０においては、補助電極４３上に設けられた有機半導体層４５が除去されている。
【００３０】
素子製造装置１０は、後述する蓋材２１ｃが基材４１に対して密着されている間に所定の処理を実施する中間製品処理装置１５をさらに備えている。本実施の形態においては、中間製品処理装置１５が、補助電極４３上に設けられた有機半導体層４５を除去する除去装置として構成されている例について説明する。具体的には、本実施の形態において、中間製品処理装置１５は、基材４１および突起部４４を含む中間製品５０に突起部４４の側から後述する蓋材２１ｃを密着させる封止機構２０と、補助電極４３上に設けられた有機半導体層４５を除去する除去機構３０と、を有している。また素子製造装置１０は、補助電極４３上の有機半導体層４５が除去された後に補助電極４３および有機半導体層４５上に第２電極４６を形成する第２電極形装置１６をさらに備えている。
【００３１】
図３に示すように、素子製造装置１０は、各装置１１〜１６間で基材４１や中間製品５０を搬送するために各装置１１〜１６に接続された搬送装置１７をさらに備えていてもよい。
【００３２】
なお図３は、機能的な観点から各装置を分類したものであり、物理的な形態が図３に示す例に限られることはない。例えば、図３に示す各装置１１〜１６のうちの複数の装置が、物理的には１つの装置によって構成されていてもよい。若しくは、図３に示す各装置１１〜１６のいずれかは、物理的には複数の装置によって構成されていてもよい。例えば後述するように、第１電極４２および補助電極４３は１つの工程において同時に形成されることがある。この場合、第１電極形成装置１１および補助電極形成装置１２は１つの装置として構成されていてもよい。
【００３３】
素子製造方法
以下、図４（ａ）〜（ｇ）を参照して、素子製造装置１０を用いて有機半導体素子４０を製造する方法について説明する。はじめに、例えばスパッタリング法によって、第１電極４２および補助電極４３を構成する金属材料の層を基材４１上に形成し、次に、金属材料の層をエッチングによって成形する。これによって、図４（ａ）に示すように、上述の第１電極４２および補助電極４３を同時に基材４１上に形成することができる。なお、第１電極４２を形成する工程および補助電極４３を形成する工程は、別個に実施されてもよい。
【００３４】
次に、図４（ｂ）に示すように、例えばフォトリソグラフィー法によって、第１電極４２と補助電極４３との間に、第１電極４２および補助電極４３よりも上方まで基材４１の法線方向に沿って延びる複数の突起部４４を形成する。その後、蒸着法，ＣＶＤ法，印刷法，インクジェット法または転写法などの一般的な成膜方法によって、図４（ｃ）に示すように、第１電極４２上，補助電極４３上および突起部４４上に有機半導体層４５を形成する。このようにして、基材４１と、基材４１に設けられた複数の第１電極４２と、第１電極４２間に設けられた補助電極４３および突起部４４と、第１電極４２上、補助電極４３上および突起部４４上に設けられた有機半導体層４５と、を含む中間製品５０を得ることができる。なお本実施の形態においては、上述のように、第１電極４２および補助電極４３が突起部４４よりも先に基材４１上に形成される。このため、第１電極４２および補助電極４３は、突起部４４によって部分的に覆われている。
【００３５】
次に、蓋材２１ｃを準備し、その後、図４（ｄ）に示すように、封止機構２０を用いて蓋材２１ｃの第１面２１ｄを中間製品５０に密着させる密着工程を実施する。次に、蓋材２１ｃが中間製品５０に密着している間に、図４（ｅ）に示すように、除去機構３０を用いて、補助電極４３上に設けられた有機半導体層４５にレーザ光などの光Ｌ１を照射する。これによって、光Ｌ１のエネルギーが有機半導体層４５によって吸収され、この結果、補助電極４３上の有機半導体層４５を構成する有機半導体材料が飛散する。このようにして、補助電極４３上の有機半導体層４５を除去する除去工程を実施することができる。補助電極４３上から飛散した有機半導体材料は、例えば図４（ｅ）に示されているように、蓋材２１ｃの第１面２１ｄに付着する。その後、図４（ｆ）に示すように、中間製品５０から蓋材２１ｃを剥離させる。次に図４（ｇ）に示すように、第１電極４２上の有機半導体層４５上、および補助電極４３上に第２電極４６を形成する。このようにして、第２電極４６に接続された補助電極４３を備える有機半導体素子４０を得ることができる。
【００３６】
以下、上述の図４（ｄ）（ｅ）を参照して説明した、蓋材２１ｃを中間製品５０に密着させるとともに補助電極４３上の有機半導体層４５を除去する方法について、図５（ａ）〜（ｄ）を参照してより詳細に説明する。
【００３７】
（封止機構）
はじめに封止機構２０について説明する。封止機構２０は、図５（ａ）に示すように、蓋材２１ｃを供給する蓋材供給部２１と、蓋材２１ｃの第１面２１ｄが中間製品５０の突起部４４に密着するよう蓋材２１ｃに対して圧力を印加する加圧部２３と、を有している。ここでは、加圧部２３が、蓋材２１ｃの第１面２１ｄの反対側にある蓋材２１ｃの第２面２１ｅに接する空間の圧力を高めることにより、中間製品５０に向けて蓋材２１ｃを均等に押圧するよう構成されている例について説明する。蓋材２１ｃは、中間製品５０を突起部４４側から覆うためのものである。このような蓋材２１ｃを用いることにより、例えば上述の除去工程において、補助電極４３上から飛散した有機半導体材料が第１電極４２上の有機半導体層４５や周囲環境を汚染することを防ぐことができる。蓋材２１ｃを構成する材料としては、ガラスやプラスチックなどの透光性を有する材料が用いられる。なお図４（ｄ）に示すように、突起部４４の頂部上に有機半導体層４５などの何らかの層が設けられている場合、蓋材２１ｃの第１面２１ｄは、突起部４４の頂部に直接的に接触するのではなく、突起部４４の頂部上に設けられている層の最表面に接触する。本実施の形態においては、このように蓋材２１ｃの第１面２１ｄが突起部４４上に設けられている層に接触する場合についても、「蓋材２１ｃの第１面２１ｄが突起部４４に密着する」と表現することがある。
【００３８】
蓋材供給部２１は、蓋材２１ｃをロール・トゥー・ロールで供給するよう構成されていてもよい。例えば蓋材供給部２１は、蓋材２１ｃを巻き出す巻出部２１ａと、蓋材２１ｃを巻き取る巻取部２１ｂと、を含んでいてもよい。この場合、蓋材２１ｃの材料や厚みは、ロール状に巻き取られることができる程度の柔軟性を有するように設定される。
【００３９】
加圧部２３は、例えば図５（ａ）に示すように、光透過領域２４ａおよび気体通過領域２４ｂを含む基板２４と、少なくとも気体通過領域２４ｂを囲うよう基板２４上に設けられたパッキン２５と、を有している。パッキン２５は、基板２４のうち蓋材２１ｃと対向する側に設けられている。また加圧部２３は、気体通過領域２４ｂに接続され、基板２４と蓋材２１ｃとの間の空間に不活性ガスなどの気体を供給する気体注入部２６をさらに有している。基板２４は、透光性を有する材料から構成されており、例えば石英等のガラスから構成されている。パッキン２５は、蓋材２１ｃの第２面２１ｅに密着して基板２４と蓋材２１ｃとの間の空間の気密性を高めることができる材料から構成されており、例えばゴムから構成されている。
【００４０】
（除去機構）
次に除去機構３０について説明する。除去機構３０は、基板２４および蓋材２１ｃを通してレーザ光などの光Ｌ１を補助電極４３上の有機半導体層４５に照射することにより、補助電極４３上の有機半導体層４５を除去するものである。除去機構３０は、図５（ａ）に示すように、例えば、レーザ光を生成する光照射部３１を有している。なお蓋材２１ｃを構成する材料としては、レーザ光などの光Ｌ１を透過させることができるよう、ＰＥＴ、ＣＯＰ，ＰＰ，ＰＥ，ＰＣ，ガラスフィルムなどの透光性を有する材料が用いられる。
なお蓋材２１ｃは、蓋材２１ｃからガスが流入し、中間製品５０と蓋材２１ｃとの間の空間の機密性が低下してしまうことや、中間製品５０の構成要素が酸化などによって劣化してしまうことを防ぐため、所定のガスバリア性を備えていることが好ましい。例えば、蓋材２１ｃの酸素透過度は、好ましくは１００ｃｃ／ｍ２・ｄａｙ以下になっており、より好ましくは３０ｃｃ／ｍ２・ｄａｙ以下になっており、さらに好ましくは１５ｃｃ／ｍ２・ｄａｙ以下になっている。
【００４１】
以下、中間製品処理装置１５の作用について説明する。
【００４２】
はじめに、図５（ａ）に示すように、中間製品５０を、封止機構２０および除去機構３０が設けられ、かつ真空雰囲気に維持されたチャンバ１５ａ内に搬入する。真空雰囲気に維持されたチャンバ１５ａ内の圧力のことを、以下の説明において第１圧力Ｐ１とも称する。次に、図５（ｂ）に示すように、巻出部２１ａから巻取部２１ｂに向けて蓋材２１ｃを巻き出して、中間製品５０を突起部４４の側から蓋材２１ｃの第１面２１ｄで覆う。その後、中間製品５０を蓋材２１ｃに対して相対的に接近させ、そして、中間製品５０と蓋材２１ｃとを当接させる。これによって、図５（ｃ）に示すように、第１面２１ｄの反対側にある蓋材２１ｃの第２面２１ｅに接する空間に、具体的には、蓋材２１ｃ、基板２４およびパッキン２５によって囲まれた空間に、周囲から密閉された密閉空間２８を形成することができる。なお中間製品５０を蓋材２１ｃに対して相対的に接近させる方法が特に限られることはない。例えば図５（ｃ）に示すように、伸縮自在な複数のシリンダー２２ａを含む支持部２２によって中間製品５０が支持されている場合、シリンダー２２ａを伸ばすことによって中間製品５０を蓋材２１ｃに接触させることができる。
【００４３】
その後、気体注入部２６を用いて密閉空間２８に気体を注入して密閉空間２８の圧力を高める。この結果、密閉空間２８の圧力が、蓋材２１ｃと中間製品５０との間の空間の第１圧力Ｐ１よりも高い第２圧力Ｐ２になる。このため、密着工程において、第２圧力Ｐ２と第１圧力Ｐ１との差圧ΔＰに基づいて、蓋材２１ｃの第１面２１ｄを中間製品５０に強固に密着させることができる。なお気体注入部２６には、図５（ｃ）に示すように、気体注入部２６の注入口２６ａから密閉空間２８への気体の注入を制御するためのシャッター２６ｂが設けられていてもよい。
【００４４】
次に、中間製品に前記蓋材が密着されている間に、図５（ｄ）および図４（ｅ）に示すように、補助電極４３上に設けられた有機半導体層４５に、除去機構３０の光照射部３１を用いて光Ｌ１を照射する。これによって、真空環境下において、補助電極４３上の有機半導体層４５を除去することができる。
【００４５】
ところで、柔軟性を有するよう蓋材２１ｃが構成されている場合、密閉空間２８の圧力を第２圧力Ｐ２に高めて蓋材２１ｃを中間製品５０の突起部４４に密着させる際に、蓋材２１ｃが撓むことが考えられる。図６（ａ）は、突起部４４によって支持されている蓋材２１ｃが、突起部４４の間で第１電極４２上の有機半導体層４５に向かって撓んでいる様子を示す断面図である。図６（ａ）において、符号ｈは、蓋材２１ｃの厚みを表している。また符号Ｈは、中間製品５０の基材４１の法線方向に沿った方向における、突起部４４によって支持されている蓋材２１ｃの第１面２１ｄと第１電極４２上の有機半導体層４５の表面との間の距離を表している。厚みｈおよび距離Ｈの単位はいずれもｍである。なお本実施の形態において、図６（ｂ）に示すように、突起部４４によって挟まれた領域内において第１電極４２上に設けられた有機半導体層４５を基材４１の法線方向に沿って見た場合、有機半導体層４５は、短辺および長辺を含む矩形状の形状を有しているとする。図６（ｂ）においては、短辺の長さが符号ａで表され、長辺の長さが符号ｂで表されている。長さａ，ｂの単位はいずれもｍである。また長さａおよび長さｂの間には、ａ≦ｂの関係が成立している。
【００４６】
蓋材２１ｃの撓みが大きくなると、蓋材２１ｃの第１面２１ｄが有機半導体層４５の表面に接触してしまい、この結果、有機半導体素子４０の特性が低下してしまうことが考えられる。従って、蓋材２１ｃの第１面２１ｄと第１電極４２上の有機半導体層４５の表面との接触を防ぐよう、突起部４４の高さが十分に大きくなっていることが好ましい。一方、突起部４４の高さを過剰に大きくすると、有機半導体素子４０の厚みの増大や、有機半導体素子４０の作製コストの増大を招くことになる。従って、突起部４４の高さは、蓋材２１ｃの第１面２１ｄと第１電極４２上の有機半導体層４５の表面との接触を防ぐことができる程度の、必要最小限の高さになっていることが好ましい。一方、突起部４４の好ましい高さを正確に算出するためには、蓋材２１ｃに生じ得る撓みの量を正確に見積もることが必要になる。しかしながら、従来技術においては、差圧ΔＰに基づいて中間製品５０に密着する蓋材２１ｃの撓み量を正確に算出する方法は、少なくとも本件発明者の知る限りでは提案されていない。
【００４７】
ここで本件発明者は、鋭意研究を重ねた結果、以下の式に基づいて、蓋材２１ｃに生じ得る撓みの量の最大値ｗ（ｍａｘ）を算出することができることを見出した。
【数２】
2016062839.tif 000004
上記の式は、４辺支持されている長方形板に等分布荷重を加えた場合に、長方形板の中心点に生じる最大たわみを算出する式であり、材料力学の分野において知られている式である。本件発明者は、鋭意研究を重ねた結果、材料力学の分野において知られている上記の式が、素子の製造工程において中間製品５０を覆うために用いられる蓋材２１ｃに生じるたわみの量の算出にも応用され得ることを見出した。
【００４８】
上記の式において、Ｅは、蓋材２１ｃを構成する材料のヤング率であり、その単位はＮ／ｍ２である。ΔＰは、蓋材２１ｃを中間製品５０の突起部４４の頂部に密着させる密着工程の際の、蓋材２１ｃの第２面２１ｅに接する空間の圧力すなわち上述の第２圧力Ｐ２と、蓋材２１ｃと中間製品５０との間の空間の圧力すなわち上述の第１圧力Ｐ１との差である。すなわち、ΔＰ＝Ｐ２−Ｐ１であり、その単位はＮ／ｍ２である。αは、突起部４４によって支持される蓋材２１ｃのたわみ係数である。たわみ係数αは、上述の短辺の長さａと長辺の長さｂとの比に基づいて決定される無次元数である。図１０に、機械工学便覧第３版の第４編材料力学、第５章平板の曲げのＡ４−６１頁から抜粋した、長さａ，ｂの比とたわみ係数αとの関係を示す図を示す。図１０におけるα１が、本実施の形態におけるたわみ係数αに対応する。なお図１０におけるα１は、４辺支持されている長方形板に等分布荷重を加えた場合のたわみ係数である。
【００４９】
なおたわみ係数αは、以下の式を用いることによっても算出され得る。
【数３】
2016062839.tif 000005
【００５０】
本実施の形態によれば、〔数２〕に示される式を用いることにより、蓋材２１ｃに生じ得る撓みの量の最大値ｗ（ｍａｘ）を算出することができる。従って、以下の式が満たされるように蓋材２１ｃおよび突起部４４を構成することにより、蓋材２１ｃの第１面２１ｄと第１電極４２上の有機半導体層４５の表面とが接触することを抑制するまたは防ぐことができる。
【数４】
2016062839.tif 000006
例えば、蓋材２１ｃの厚みｈや、突起部４４の高さ、第１電極４２を挟む突起部４４間の距離などを、ｗ（ｍａｘ）を考慮して適切に設定することになる。この際、蓋材２１ｃに生じ得る撓みの量の最大値ｗ（ｍａｘ）が予め分かっているので、突起部４４の高さを過剰に大きくすることなく、蓋材２１ｃと有機半導体層４５との接触を抑制するまたは防ぐことができる。
【００５１】
なお一般に、本実施の形態において、重力に起因して蓋材２１ｃに生じるたわみの量は、差圧ΔＰに起因して蓋材２１ｃに生じるたわみの量に比べて十分に小さい。従って、上記の式においては、重力に起因して蓋材２１ｃに生じるたわみの量が無視されている。重力に起因して蓋材２１ｃに生じるたわみの量が、差圧ΔＰに起因して蓋材２１ｃに生じるたわみの量に比べて無視できない場合、上記の式を、重力を考慮するように修正してもよい。
【００５２】
（変形例）
なお、上述した実施の形態に対して様々な変更を加えることが可能である。以下、図面を参照しながら、変形例について説明する。以下の説明および以下の説明で用いる図面では、上述した実施の形態と同様に構成され得る部分について、上述の実施の形態における対応する部分に対して用いた符号と同一の符号を用いることとし、重複する説明を省略する。また、上述した実施の形態において得られる作用効果が変形例においても得られることが明らかである場合、その説明を省略することもある。
【００５３】
（有機半導体素子の層構成の変形例）
上述の本実施の形態において、補助電極４３が突起部４４よりも先に基材４１上に形成される例を示した。しかしながら、これに限られることはなく、突起部４４を補助電極４３よりも先に基材４１上に形成してもよい。このような場合であっても、上述した本実施の形態による密着工程や除去工程を利用することができる。以下、このような例について図７（ａ）〜（ｇ）を参照して説明する。
【００５４】
はじめに図７（ａ）に示すように、基材４１上に第１電極４２を形成し、また、第１電極４２の間に突起部４４を形成する。次に、図７（ｂ）に示すように、突起部４４上に補助電極４３を形成する。その後、図７（ｃ）に示すように、第１電極４２，補助電極４３および突起部４４上に有機半導体層４５を形成する。このようにして、基材４１と、基材４１に設けられた複数の第１電極４２と、第１電極４２間に設けられた補助電極４３および突起部４４と、第１電極４２上および補助電極４３上に設けられた有機半導体層４５と、を含む中間製品５０を得ることができる。なお突起部４４は、その上面が全域にわたって補助電極４３によって覆われている必要はない。すなわち突起部４４は、その上面が少なくとも部分的に補助電極４３によって覆われていればよい。また上述の本実施の形態においては、第１電極４２間に２列にわたって突起部４４が設けられ、突起部４４間に補助電極４３が設けられる例を示したが、本変形例においては、補助電極４３が突起部４４上に設けられるため、図７（ｃ）に示すように第１電極４２間に設けられる突起部４４は１列のみであってもよい。
【００５５】
次に、蓋材２１ｃの第１面２１ｄを中間製品５０に密着させる密着工程を実施する。具体的には、図７（ｄ）に示すように、蓋材２１ｃの第１面２１ｄが、突起部４４上の補助電極４３上の有機半導体層４５に当接される。この際、上述の本実施の形態の場合と同様に、蓋材２１ｃは、差圧を利用することによって中間製品５０に対して強固に密着される。この場合、蓋材２１ｃの第１面２１ｄの表面エネルギーを適切に設定することにより、図７（ｅ）に示すように、突起部４４上の補助電極４３上の有機半導体層４５を蓋材２１ｃの第１面２１ｄに転移させることができる。すなわち本変形例においては、転移を利用して、突起部４４上の補助電極４３上の有機半導体層４５を除去する除去工程を実施することができる。図７（ｆ）は、突起部４４上の補助電極４３上の有機半導体層４５が除去された状態を示す図である。なお本変形例においても、転移を促進するため、上述の本実施の形態の場合と同様に、突起部４４上の補助電極４３上の有機半導体層４５に光を照射してもよい。
【００５６】
その後、図７（ｇ）に示すように、第１電極４２上の有機半導体層４５上および突起部４４上の補助電極４３上に第２電極４６を形成する。このようにして、第２電極４６に接続された補助電極４３を備える有機半導体素子４０を得ることができる。
【００５７】
なお上述の本実施の形態および本変形例においては、除去される有機半導体層４５が、補助電極４３に接している例を示したが、これに限られることはなく、除去される有機半導体層４５と補助電極４３との間に、図示しないその他の層、例えば導電性を有する層が介在されていてもよい。すなわち本願において、「補助電極上に設けられた有機半導体層を除去する」とは、基材の法線方向に沿って見た場合に補助電極と重なっている有機半導体層を除去することを意味している。
【００５８】
（中間製品処理装置が昇華転写装置として構成される例）
また上述の本実施の形態および変形例において、封止機構２０を有する中間製品処理装置１５が、補助電極４３上の有機半導体層４５を除去する除去装置として構成される例を示した。しかしながら、上述の封止機構２０の応用例が特に限られることはない。例えば図８（ａ）に示すように、有機半導体層４５が、蓋材２１ｃの第１面２１ｄ上に設けられていてもよい。この場合、蓋材２１ｃを介して有機半導体層４５に光Ｌ１を照射して有機半導体層４５を加熱し、これによって、有機半導体層４５を構成する有機半導体材料を蒸発させる。この結果、蒸発した有機半導体材料が第１電極４２に付着し、これによって、第１電極４２上に有機半導体層４５が形成される。このように、封止機構２０を有する中間製品処理装置１５を利用して、有機半導体層４５の昇華転写を実施してもよい。なお蓋材２１ｃの第１面２１ｄに設けられた有機半導体層４５を加熱する方法は、上述の限りではない。例えば蓋材２１ｃの第１面２１ｄと有機半導体層４５との間に、赤外光を吸収する金属薄膜を形成しておき、金属薄膜を加熱することで有機半導体層４５の有機半導体材料を蒸着させても良い。すなわち本変形例において、「光Ｌ１を有機半導体層４５に照射する」という工程は、有機半導体層４５に直接的に光を照射する工程だけでなく、有機半導体層４５に隣接している部材に光が到達するように有機半導体層４５に向けて光を照射するという工程をも含んでいる。なお金属薄膜が磁性材料から構成されている場合、中間製品５０に対する蓋材２１ｃの密着の程度をより高くするため、蓋材２１ｃの周囲に磁場を発生させたり、中間製品５０のうち蓋材２１ｃとは反対の側に磁性体を配置したりして、磁力によって蓋材２１ｃが中間製品５０に向かって引き寄せられるようにしてもよい。
【００５９】
（光の照射方向の変形例）
また上述の本実施の形態においては、補助電極４３上に設けられた有機半導体層４５に向けて、蓋材２１ｃ側から光Ｌ１が照射される例を示した。しかしながら、有機半導体層４５を適切に加熱することができる限り、光Ｌ１の照射方向が特に限られることはない。例えば図９（ａ）に示すように、補助電極４３上に設けられた有機半導体層４５に向けて、基材４１側から光Ｌ１を照射してもよい。一般に補助電極４３は、金属元素の単体または合金によって構成されている。この場合、光Ｌ１として、補助電極４３によって吸収され得る波長の光を用いることにより、補助電極４３を加熱し、これによって補助電極４３上の有機半導体層４５を加熱することができる。この結果、図９（ｂ）に示すように、補助電極４３上の有機半導体層４５を蒸発させて、蓋材２１ｃの第１面２１ｄ上に付着させることができる。なお、光Ｌ１が予め定められている場合、補助電極４３を構成する材料として、光Ｌ１を吸収することが可能な材料を用いるようにしてもよい。
【００６０】
（その他の変形例）
上述の本実施の形態においては、距離Ｈ＞撓みの量の最大値ｗ（ｍａｘ）の関係が満たされるように蓋材２１ｃおよび突起部４４が構成される例を示した。しかしながら、距離Ｈ＞撓みの量の最大値ｗ（ｍａｘ）の関係を満たすための具体的な手段が、蓋材２１ｃおよび突起部４４を適切に構成することに限られることはない。例えば、密着工程において、蓋材２１ｃの第２面２１ｅに接する空間の圧力すなわち第２圧力Ｐ２を、距離Ｈ＞撓みの量の最大値ｗ（ｍａｘ）の関係が満たされるように制御することにより、蓋材２１ｃと有機半導体層４５との接触を抑制するまたは防ぐことも可能である。
【００６１】
また上述の本実施の形態および各変形例において、蓋材２１ｃとして、単一のシート状の部材が用いられる例を示した。しかしながら、これに限られることはなく、蓋材２１ｃとして、複数のシート状の部材を積層させたものを用いてもよい。
【００６２】
また上述の本実施の形態および各変形例において、基材４１が枚葉で供給される例を示した。しかしながら、これに限られることはなく、基材４１は、ロール・トゥー・ロールで供給されてもよい。この場合、ロール・トゥー・ロールで供給されている基材４１を蓋材２１ｃに対して接近させる可動ステージなどを用いることによって、上述の本実施の形態および各変形例の場合と同様に、基材４１を部分的に蓋材２１ｃによって覆うことができる。
【００６３】
また上述の本実施の形態および各変形例において、有機半導体素子４０が、有機半導体層を含む有機ＥＬである例を示した。しかしながら、上述の素子製造装置１０および素子製造方法によって製造される有機半導体素子のタイプが特に限られることはない。例えば上述の素子製造装置１０および素子製造方法を用いて、有機トランジスタデバイスや有機太陽電池デバイスなどの様々な有機半導体素子を製造することが可能である。有機トランジスタデバイスにおいて、有機半導体層およびその他の構成要素としては公知のものを用いることができ、例えば特開２００９−８７９９６号公報に記載のものを用いることができる。同様に、有機太陽電池デバイスにおいて、有機半導体層から構成される光電変換層およびその他の構成要素としては公知のものを用いることができ、例えば特開２０１１−１５１１９５号公報に記載のものを用いることができる。また、上述の素子製造装置１０および素子製造方法は、有機半導体素子の製造だけでなく、無機半導体層を含む無機半導体素子の製造に適用されてもよい。
【００６４】
なお、上述した実施の形態に対するいくつかの変形例を説明してきたが、当然に、複数の変形例を適宜組み合わせて適用することも可能である。
【符号の説明】
【００６５】
２０  封止機構
２１ｃ  蓋材
２８  密閉空間
３０  除去機構
３１  光照射部
４０  有機半導体素子
４１  基材
４２  第１電極
４３  補助電極
４４  突起部
４５  有機半導体層
５０  中間製品
【図１】
2016062839.tif 000008
【図２Ａ】
2016062839.tif 000009
【図２Ｂ】
2016062839.tif 000010
【図２Ｃ】
2016062839.tif 000011
【図２Ｄ】
2016062839.tif 000012
【図３】
2016062839.tif 000013
【図４】
2016062839.tif 000014
【図５】
2016062839.tif 000015
【図６】
2016062839.tif 000016
【図７】
2016062839.tif 000017
【図８】
2016062839.tif 000018
【図９】
2016062839.tif 000019
【図１０】
2016062839.tif 000020