元件结构体的制造方法与流程

文档编号:17934176
研发日期:2019/6/15

本发明涉及一种元件结构体的制造方法,特别是涉及一种元件结构体和使用元件结构体的制造方法的适当技术,所述元件结构体具有从氧气或水分等中保护器件等的层叠结构。

本申请主张基于2017年2月21日在日本申请的专利申请2017-030316号的优先权,并且在此援引其内容。



背景技术:

作为包含具有易受水分或氧气等侵害而变差的性质的化合物的元件,例如已知有有机EL(Electro Luminescence,电致发光)元件等。关于这种元件,尝试通过形成层叠了包含化合物的层和覆盖该层的保护层而成的层叠结构来抑制水分等向元件内侵入。例如,在下述专利文献1中记载了发光元件,该发光元件在上部电极层上具有由无机膜和有机膜的层叠膜构成的保护膜。

专利文献1:日本专利公开2013-73880号公报

然而,对水蒸气等具有阻隔性的无机膜的覆盖特性(台阶(段差)包覆性)比较低,如果在具有器件层的基板表面上存在凹凸,则无机膜无法充分覆盖该凹凸。例如,有可能发生形成在基板表面上的凹凸的边界部未被无机膜覆盖的覆盖不良。如果发生这种无机膜的覆盖不良,则由于无法阻止水分从发生覆盖不良的部位侵入,因此难以确保充分的阻隔性。



技术实现要素:

本发明是鉴于上述情况而提出的,想要实现以下至少一个目的。

1、防止薄膜封装中的阻隔特性的下降。

2、能够切实地提高保护膜对水蒸气等的阻隔性。

3、提供一种能够提高对水蒸气的阻隔性的元件结构体和元件结构体的制造方法。

本发明的一方式所涉及的元件结构体的制造方法通过以下方式解决了上述问题:即,该元件结构体的制造方法包括:树脂材形成工序,在具有凹凸的基板上,以至少凸部的周边比平坦部更厚的方式形成由有机物构成的树脂材;和树脂材蚀刻工序,残留位于所述凸部的周边的一部分所述树脂材,并且去除所述平坦部的该树脂材,在所述树脂材蚀刻工序中,检测对所述树脂材进行蚀刻处理的条件中的特定条件的变化,并且将检测出的检测结果用作该蚀刻处理的终点。

在本发明的一方式中,更优选所述特定条件的变化为施加于所述基板的偏置电压的变化。

本发明的一方式可进一步包括:无机膜形成工序,在所述树脂材蚀刻工序之后,在残留有所述树脂材的所述基板上形成由无机材料构成的无机材料层。

根据本发明的一方式所涉及的元件结构体的制造方法,能够准确地进行树脂材的去除,由此不会对下层带来不需要的损伤,能够容易通过去除树脂材的不必要的部分而仅使必要的部分局部存在(局在化)。

在本发明的一方式中,由于所述特定条件的变化为施加于所述基板的偏置电压的变化,因此能够准确地判断去除基板上的树脂材的不必要部分,并结束蚀刻处理,能够准确地去除平坦部的树脂材。因此,能缩短成膜工序所需的时间,并且使膜特性稳定,防止膜特性的变动。

由于本发明的一方式在所述树脂材蚀刻工序之后进一步包括无机膜形成工序,所述无机膜形成工序在残留有所述树脂材的所述基板上形成由无机材料构成的无机材料层,因此不会对基板凸部带来不需要的损伤,去除树脂材的不必要的部分而仅使必要的部分局部存在之后,能够容易利用无机材料进行封装。

根据本发明的一方式,在元件结构体中发挥能提高对水蒸气等的阻隔性的效果。

根据本发明的一方式,能够在树脂膜适量的情况下进行蚀刻。由于能够只在必要的部分残留树脂材,因此提高形成在残留的树脂材上的无机膜的密封性。

附图说明

图1是表示进行本发明的第一实施方式所涉及的元件结构体的制造方法的制造装置的概略示意图。

图2是表示进行本发明的第一实施方式所涉及的元件结构体的制造方法的制造装置的树脂成膜部的示意性剖面。

图3是表示进行本发明的第一实施方式所涉及的元件结构体的制造方法的制造装置的局部存在处理部的示意性剖面。

图4是表示本发明的第一实施方式所涉及的元件结构体的概略剖视图。

图5是表示本发明的第一实施方式所涉及的元件结构体的俯视图。

图6是上述元件结构体的主要部分的放大剖视图。

图7是表示本发明的第一实施方式所涉及的元件结构体的制造方法中的工序的工序图。

图8是表示本发明的第一实施方式所涉及的元件结构体的制造方法中的工序的工序图。

图9是表示本发明的第一实施方式所涉及的元件结构体的制造方法中的工序的工序图。

图10是表示本发明的第一实施方式所涉及的元件结构体的制造方法中的工序的工序图。

图11是表示本发明的第一实施方式所涉及的元件结构体的制造方法中的工序的工序图。

图12是表示通过本发明的第一实施方式所涉及的元件结构体的制造方法来制造的元件结构体结构的变形例的概略剖视图。

图13是表示通过本发明的第一实施方式所涉及的元件结构体的制造方法来制造的元件结构体结构的变形例的概略剖视图。

图14是表示通过本发明的第一实施方式所涉及的元件结构体的制造方法来制造的元件结构体结构的变形例的概略剖视图。

图15是表示本发明的第一实施方式所涉及的元件结构体的制造方法中的蚀刻处理下的偏置电压的图表。

具体实施方式

下面,基于附图对本发明的第一实施方式所涉及的元件结构体的制造装置进行说明。

图1是表示本实施方式所涉及的元件结构体的制造方法中的制造装置的概略示意图。图2是表示本实施方式所涉及的树脂成膜部的概略示意图。图3是表示本实施方式所涉及的元件结构体的制造装置的局部存在处理部的概略示意图,在图1中,附图标记1000为元件结构体的制造装置。

如后述,本实施方式所涉及的元件结构体的制造装置1000进行有机EL元件等元件结构体的制造。如图1所示,制造装置1000具有第一层形成部201、树脂成膜部100、局部存在处理部202、第二层形成部203、形成作为有机EL层的功能层的功能层形成部204、芯室200和连接到外部的装载锁定室210。芯室200被连结到第一层形成部201、树脂成膜部100、局部存在处理部202、第二层形成部203、功能层形成部204及装载锁定室210。

在装载锁定室210的内部插入从其他装置等运送到元件结构体的制造装置1000中的基板。在芯室200中配置例如未图示的基板运送机器人。由此,能够在芯室200和各个第一层形成部201、树脂成膜部100、局部存在处理部202、第二层形成部203、功能层形成部204及装载锁定室210之间运送基板。能够经由该装载锁定室210向元件结构体的制造装置1000的外侧运送基板。芯室200、各成膜室100、201、202、203、204及装载锁定室210分别构成连接有未图示的真空排气系统的真空腔室。

通过使用具有上述结构的元件结构体的制造装置1000来进行元件结构体10的制造,从而能够使各制造工序自动化,并且能够同时使用多个成膜室来高效地进行制造,从而能提高生产率。

第一层形成部201形成后述的元件结构体10中的第一层41,该第一层41覆盖配设在基板2的一面侧2a上的功能层3,并且局部具有凸部,且由硅氮化物(SiNx)等无机材料构成。第一层形成部201为通过例如CVD(Chemical Vapor Deposition,化学气相沉积)法或ALD(Atomic layer deposition,原子层沉积)法等来形成第一层41的成膜室。

功能层形成部204形成后述的元件结构体10中的功能层3。此外,功能层形成部204还可以设置于装载锁定室210的外侧。

第二层形成部203为以覆盖后述的元件结构体10中的第一层41及树脂材51的方式形成第二层42的成膜室,所述第二层42与第一层41同样由无机材料构成。此外,在第二层42和第一层41由相同的材料构成的情况下,将第二层形成部203和第一层形成部201设为相同的结构,或者还可以使用一个成膜室(共同的成膜室)来形成第二层42和第一层41。

此外,在第二层形成部203和第一层形成部201中的任一个形成部或者共同的成膜室由等离子体CVD装置构成的情况下,该形成部201、203或成膜室不仅具有上述功能,而且还兼具后述的局部存在处理部202的功能。例如,通过向等离子体CVD装置中运入形成有树脂膜的基板,并且导入氧化性气体以发生等离子体,从而能够蚀刻树脂膜并使树脂膜局部存在以形成树脂材。之后,还可以直接在等离子体CVD装置内形成第二层42。

树脂成膜部100为如下的成膜室:即,该成膜室通过将经气化的树脂材料供给到树脂成膜部100的内部,在第一层41上形成由树脂材料构成的树脂材料膜5a,并且使树脂材料膜5a硬化而形成树脂膜5。

如图2所示,树脂成膜部100具有能够降低内部空间的压力的腔室110和用于将经气化的树脂材料供给到腔室110中的气化器300。

如后述,腔室110的内部空间由上部空间107和下部空间108构成。

在腔室110中连接有未图示的真空排气装置(真空排气机构或真空泵等),真空排气装置被构成为能够排出内部空间的气体,从而使腔室110的内部空间成为真空气氛。

在腔室110的内部空间中配设有簇射板(シャワープレート)105,在腔室110内比簇射板105更上侧的空间构成上部空间107。在腔室110的最上部设置有由紫外光可透过的部件构成的顶板120,在顶板120的上侧配设有紫外光的照射装置122(照射机构或UV灯等)。

在此,由于簇射板105也由紫外光可透过的部件形成,因此从照射装置122向上部空间107导入的紫外光进一步通过簇射板105,并且能够行进到位于簇射板105的下侧的下部空间108中。由此,能够在成膜后对形成在后述的基板S上的丙烯材料膜5a(树脂材料膜)照射紫外光,并且使丙烯材料膜硬化而形成丙烯树脂膜5(树脂膜)。

在腔室110内位于比簇射板105更下侧的下部空间108中配设有载物台102(基板保持部),该载物台102用于载置待形成丙烯膜的基板S。

在腔室110中配设有未图示的加热装置。为了使构成上部空间107及下部空间108的腔室110的内部面的温度为树脂材料的气化温度以上,优选为40~250℃左右,可利用加热装置来进行控制。待形成树脂材料膜的基板S的温度通过内置于载置基板S的载物台102(基板保持部)中的冷却装置102a来进行控制,并且被控制为树脂材料的气化温度以下,优选为零度(0℃)以下,例如-30~0℃左右。

腔室110的上部空间107经由管道112及阀112V与气化器300连通。由此,气化器300能够对腔室110的上部空间107供给经气化的树脂材料。气化器300具有气化槽130、吐出部132和树脂材料的原料容器150。树脂材料的原料经由管道140及阀140V被供给到气化槽130中。气化器300通过从吐出部132朝向气化槽130的内部空间喷出树脂材料并进行加热而生成经气化的树脂材料。

在具有上述结构的树脂成膜部100中,由气化槽130气化的树脂材料从气化槽130导入到腔室110的上部空间107中。此外,经气化的树脂材料经由设置于簇射板105的多个微细孔(未图示)从上部空间107行进到下部空间108,并且到达基板S的成膜面(图2中为上表面)。

由于在基板S的成膜面上配置有掩膜(未图示),因此经气化的树脂材料经由设置于掩膜的开口部(未图示)附着到基板S上。此时,在本发明的实施方式所涉及的制造装置中,由于通过内置于载置基板S的载物台102中的冷却装置102a来将基板S的温度控制在树脂材料的气化温度以下,因此能够在基板S上形成膜质优良的树脂材料膜5a。

因此,在本实施方式所涉及的树脂成膜部100中,作为载置基板S的支撑台的载物台102内置有作为温度控制装置的冷却装置102a,该冷却装置102a用于将基板S保持在零度以下的温度范围中。

树脂成膜部100例如以如下方式构成:能够在相同的腔室110内进行气化温度40~250℃左右的紫外线硬化型丙烯树脂原料的树脂材料的成膜和用于使成膜后的树脂材料膜5a硬化的紫外线照射。由此,能够在相同的装置结构中进行任一处理工序,并且能提高生产率。

此外,图2所示的树脂成膜部100为本发明的实施方式的一例。只要在作为载置基板S的支撑台的载物台102中内置有冷却装置102a,则也可以采用其他结构,所述冷却装置102a作为将基板S保持在树脂材料的冷凝温度以下例如零度以下的温度范围的温度控制装置。

例如,只要经气化的树脂材料能够朝向基板S面内均一地行进(能够流动),则无需在腔室110的内部空间配置簇射板105。

在树脂材料的成膜之后,向树脂材料膜照射紫外光,并且对树脂材料膜5a进行光聚合而使之硬化,在形成树脂膜之后,去除掩膜M并使基板S向局部存在处理部220移动。

作为局部存在处理部202的结构,可采用干蚀刻处理装置的结构,特别是,可采用等离子体蚀刻处理装置的结构。

如图3所示,局部存在处理部202为平行平板型的等离子体处理装置。具体而言,局部存在处理部202具有:腔室222;电极226,设置于腔室222内且载置基板S;气体导入管223,用于向腔室222内导入蚀刻气体;高频电源224,用于向蚀刻气体供应作为能源的高频波;天线225,连接到该高频电源224;高频电源227,用于向腔室222内的电极226施加偏置电压;压力控制阀228,用于将腔室222内的压力维持为恒定;和偏置电压传感器229。

为了在等离子体处理装置202中进行局部存在处理,首先,从气体导入管223向腔室222内导入蚀刻气体。通过天线225向腔室222内的该蚀刻气体入射由作为能源的高频电源224产生的高频波。上述蚀刻气体被照射高频波并生成等离子体。在从高频电源227向腔室222内的电极226施加偏置电压,并且向载置在该电极226上的基板S引入上述等离子体中存在的离子的情况下,对形成在该基板S的正面上的树脂膜5进行蚀刻。

在此,通过由氧气等的蚀刻气体生成的等离子体中的离子来对树脂膜5进行各向异性蚀刻。

此外,在上述第一层形成部201或第二层形成部203具有溅射装置或等离子体CVD装置的情况下,该形成部201、203不仅具有成膜功能,而且兼具局部存在处理部202的功能。在该情况下,例如第一层形成部201、第二层形成部203及局部存在处理部202可使用相同的处理装置。

在局部存在处理部202中,例如通过使用作为蚀刻气体的氧气的等离子体蚀刻来去除形成在基板S上的大部分树脂膜5。关于该等离子体处理,能够通过由树脂膜5的膜厚和蚀刻速率算出去除基板S上的树脂膜5的不必要部分的处理时间,从而按照该时间进行规定的处理时间。

此外,在本实施方式的局部存在处理部202中,偏置电压传感器229为如下的检测装置:即,该偏置电压传感器229测量从高频电源227施加到电极226的偏置电压Vpp,根据测量值的变化来判断为去除基板S上的树脂膜5的不必要部分,并且将该判断结果(检测结果)用作蚀刻处理的终点。

对于本实施方式的局部存在处理部202来说,如图15所示,在局部存在处理中由偏置电压传感器229测量的偏置电压Vpp在处理开始之后不久,随着处理时间的经过而上升。另外,在将由蚀刻速率算出的去除基板S上的有机薄膜5的不必要部分的偏置电压Vpp设为100%时,如图15所示,在97%左右,偏置电压Vpp暂时为规定值。进而,当进行蚀刻时,偏置电压Vpp上升,然后成为恒定。

这可认为是,在通过等离子体处理来去除基板S上的有机薄膜5的不必要部分时,偏置电压Vpp大幅变动。即,在偏置电压Vpp大幅变动的时刻前后,树脂膜的有无状态发生变化。即,在树脂膜5的平坦部分等的大面积部分中去除树脂膜5的时间,和结束大面积的平坦部分的去除后因树脂材的局部存在而几乎未进行蚀刻的时间,偏置电压Vpp发生变化。这可认为在进行大量蚀刻的期间,由于在等离子体中大量包含因蚀刻产生的气体等,因此等离子体密度较高且偏置电压难以上升。

本发明人为了验证上述现象,通过SEM图像确认到在等离子体蚀刻中的偏置电压Vpp大幅变动的时刻前后有无树脂膜5(丙烯膜)。其结果,可确认到在偏置电压Vpp大幅变动的时刻之前,树脂膜5(丙烯膜)存在于基板S的平坦的表面部分。另外,在偏置电压Vpp大幅变动的时刻之后,除局部存在后残留的部分以外,在基板S的正面的几乎大部分不存在树脂膜5(丙烯膜)。根据该结果,通过偏置电压Vpp值在短时间内的增加变动,能够判断为去除基板S上的树脂膜5的不必要部分并成为蚀刻处理的终点。即,能够将偏置电压Vpp暂时恒定之后上升的部位或之后的一定时间内设为蚀刻处理的终点。

下面,对由本实施方式所涉及的元件结构体的制造装置1000制造的元件结构体10进行说明。

图4是表示本实施方式所涉及的元件结构体的概略剖视图。图5是表示图4的元件结构体的俯视图。图6是表示元件结构体的主要部分的放大图。在各图中,X轴、Y轴及Z轴方向表示彼此正交的三轴方向,在本实施方式中,X轴及Y轴方向表示彼此正交的水平方向,Z轴方向表示垂直方向。

本实施方式所涉及的元件结构体10具备:基板2,包括器件层3(功能层);第一无机材料层41(第一层),用于覆盖形成在基板2的正面2a上的功能层3,并且具有局部凸部且由硅氮化物(SiNx)等无机材料构成;和第二无机材料层42(第二层),用于覆盖第一无机材料层41,并且与第一层41同样具有局部凸部且由硅氮化物(SiNx)等无机材料构成。本实施方式的元件结构体10由具有有机EL发光层的发光元件构成。

基板2具有正面2a(第一面)和背面2c(第二面),例如由玻璃基板或塑料基板等构成。基板2的形状不受特别限定,在本实施方式中被形成为矩形状。基板2的大小或厚度等不受特别限定,可根据元件尺寸的大小来使用具有适当的大小及厚度的基板。在本实施方式中,由在一张大型基板S上制作的同一元件的集合体来制作多个元件结构体10。

器件层3(功能层)由包括上部电极及下部电极的有机EL发光层构成。除这种结构以外,器件层3也可以由如液晶元件中的液晶层或发电元件中的发电层等的、包含易受水分或氧气等侵害的性质的材料的各种功能元件构成。

在基板2的正面2a的规定区域上形成器件层3。器件层3的平面形状不受特别限定,在本实施方式中被形成为大致矩形状,但除这种形状以外,也可以采用圆形状或线形状等的形状。器件层3不限于配置在基板2的正面2a上的例子,还可以配置在基板2的正面2a及背面2c中的至少一个面上。

第一无机材料层41(第一层)设置在配置器件层3的基板2的正面2a上,并且构成覆盖器件层3的正面3a及侧面3s的凸部。第一无机材料层41具有从基板2的正面2a朝向图6中的上方突出的立体结构。

第一无机材料层41由能够从水分或氧气中保护器件层3的无机材料构成。在本实施方式中,第一无机材料层41由水蒸气阻隔特性优异的硅氮化物(SiNx)构成,但并不限定于该材料。也可以由硅氧化物或硅氧氮化物等的其他硅化合物或者氧化铝等的具有水蒸气阻隔性的其他无机材料构成第一无机材料层41。

例如,使用适当的掩膜来将第一无机材料层41成膜在基板2的正面2a上。在本实施方式中,使用具有能够容纳器件层3的大小的矩形开口部的掩膜来形成第一无机材料层41。成膜方法不受特别限定,可应用CVD(Chemical Vapor Deposition)法或ALD(Atomic layer deposition)法等。第一无机材料层41的厚度不受特别限定,例如为200nm~20μm。

第二无机材料层42(第二层)与第一无机材料层41同样由能够从水分或氧气中保护器件层3的无机材料构成,并且以覆盖第一无机材料层41的正面41a及侧面41s的方式设置于基板2的正面2a上。在本实施方式中,第二无机材料层42由水蒸气阻隔特性优异的硅氮化物(SiNx)构成,但并不限定于该材料。也可以由硅氧化物或硅氧氮化物等的其他硅化合物或者氧化铝等的具有水蒸气阻隔性的其他无机材料构成第二无机材料层42。

例如,使用适当的掩膜来将第二无机材料层42成膜在基板2的正面2a上。在本实施方式中,使用具有能够容纳第一无机材料层41的大小的矩形开口部的掩膜来成膜第二无机材料层42。成膜方法不受特别限定,可应用CVD(Chemical Vapor Deposition)法或溅射法、ALD(Atomic layer deposition)法等。第二无机材料层42的厚度不受特别限定,例如为200nm~20μm。

本实施方式所涉及的元件结构体10进一步具有第一树脂材51。第一树脂材51不均匀存在(偏在)于第一无机材料层41(凸部)的周围。在本实施方式中,第一树脂材51存在于第一无机材料层41与第二无机材料层42之间,并且不均匀存在于第一无机材料层41的侧面41s与基板2的正面2a之间的边界部2b。第一树脂材51具有如下的功能:即,填充形成在边界部2b附近的第一无机材料层41与基板正面2a之间的间隙G(图6)。

图6放大表示元件结构体10中的边界部2b的周边结构。由于第一无机材料层41由无机材料的CVD膜或溅射膜形成,因此对包括器件层3在内的基板2的凹凸结构面的覆盖特性比较低。其结果,如图6所示,覆盖器件层3的侧面3s的第一无机材料层41在基板的正面2a附近其覆盖特性下降,有可能处于覆盖膜厚极小或不存在覆盖膜的状态。

因此,在本实施方式中,通过使第一树脂材51不均匀存在于如上所述的第一无机材料层41周边的覆盖不良区域,从而抑制水分或氧气从该覆盖不良区域向器件层3内部侵入。另外,在形成第二无机材料层42时,通过使第一树脂材51作为第二无机材料层42的基底层发挥功能,从而能进行第二无机材料层42的适当成膜,并且可以以期望的膜厚适当覆盖第一无机材料层41的侧面41s。

对于第一树脂材51的形成方法来说,经喷雾气化而气化的树脂材料被供给到基板的正面2a并冷凝而形成树脂材料膜5a,在使树脂材料膜5a硬化而形成树脂膜5之后,通过去除不需要部分的局部存在工序来形成该第一树脂材51。

下面,对利用本实施方式所涉及的元件结构体的制造装置实现的元件结构体的制造方法进行说明。

图7~图11是示意性地表示本实施方式所涉及的元件结构体的制造方法中的第一树脂材51的形成方法的工序图。

(器件层的形成工序例)

首先,在图1所示的元件结构体的制造装置1000中,利用未图示的基板运送机器人从芯室200向功能层形成部204运送从装载锁定室210运入到芯室200的基板S。在该功能层形成部204中,在基板S上的规定区域形成器件层3(功能层)。

在本实施方式中,作为成为功能层3的区域,可使用基板S上的多个部位的区域或单个的成为功能层3的区域,所述多个部位例如可使用在X轴方向及Y轴方向上以规定间隔排列的分别有两个部位的四个部位的区域。

器件层3的形成方法不受特别限定,可根据器件层3的材料或结构等来适当选择。例如,通过将基板S运送到功能层形成部204的成膜室等,在基板S上进行规定材料的蒸镀或溅射等,并且进行图案加工等,从而能够在基板S上的规定区域上形成期望的器件层3。图案加工方法不受特别限制,例如可采用蚀刻等。

此外,对元件结构体的制造装置1000的具体结构省略图1中的详细说明。功能层形成部204由多个处理室构成,可采用具有能够在彼此相邻的处理室之间运送基板S的运送装置的结构。或者,也可以采用非真空装置结构。即,无需经由装载锁定室210,而是能够在元件结构体的制造装置1000的外部对基板S进行处理。

(第一层的形成工序例)

接着,利用未图示的基板运送机器人从功能层形成部204运出形成有器件层3的基板S,并且经由芯室200运入到第一层形成部201。

在第一层形成部201中,以覆盖器件层3的方式,在包括器件层3的区域在内的基板S上的规定区域形成第一无机材料层41(第一层)。由此,如图7所示,覆盖器件层3的第一无机材料层41被形成为在基板S上具有凸部。

在该工序中,也可以例如使用具有与第一无机材料层41的区域对应的数量的开口的掩膜,来将例如由氮化硅构成的第一无机材料层41作为保护层的一部分形成。

在此,第一层形成部201可以设为具有CVD处理装置或溅射处理装置的结构。另外,虽然未图示,但在第一层形成部201的成膜室中可设置有用于配置基板S的载物台、配置在基板S上的掩膜、支撑掩膜并对载物台上的基板S进行掩膜的位置对准等的掩膜对准装置、成膜材料供给装置等。

形成有器件层3的基板S通过配置在芯室200中的基板运送机器人等而被配置在第一层形成部201的载物台上。通过掩膜对准装置等并经由掩膜的开口,以器件层3露出的方式在基板S上的规定位置上配置掩膜。

并且,例如通过CVD法,以覆盖器件层3的方式形成由氮化硅等构成的第一无机材料层41。此外,第一无机材料层41的形成方法不限于CVD法,例如可采用溅射法。在该情况下,第一层形成部201被构成为具有溅射装置。

(树脂材的形成工序例~成膜工序)

接着,利用未图示的基板运送机器人从第一层形成部201运出形成有具有凸部的第一无机材料层41的基板S,并且经由芯室200运入到树脂成膜部100中。

在树脂成膜部100进行如下工序:在形成有第一无机材料层41的基板S上形成树脂材料膜5a的工序和通过使树脂材料膜5a硬化而形成树脂膜5的工序。在该工序中,首先使用树脂成膜部100,来形成例如由紫外线硬化型丙烯树脂材料构成的树脂材料膜5a。

在树脂成膜部100中,首先运入到树脂成膜部100的基板S载置在载物台102上。在基板S运入到腔室110内之前,通过真空排气装置来排出腔室110内的气体,并且腔室110内被维持在真空状态。并且,在基板S运入到腔室110内时,维持腔室110的真空状态。

此时,在腔室110中,通过加热装置,至少上部空间107(US)及下部空间108的内表面侧的温度被设定为树脂材料的气化温度以上。同时,配置在载物台102上的基板S通过基板冷却装置102a与载物台102一同被冷却至比树脂材料的气化温度更低的温度。

另外,通过加热器112d设为将树脂材料供给管112(第一管道)加热至树脂材料的气化温度以上的状态。

接着,对于配置在载物台102上的基板S来说,有时未图示的掩膜通过掩膜载置装置等而配置在基板S上的规定位置上。

接着,在掩膜对准状态、腔室110内的气氛、腔室110的内壁温度或基板S的温度等条件成为规定状态之后,将在气化器300中气化的树脂材料供给到腔室110中。

由气化器300供给的经气化的树脂材料从上部空间107经由簇射板105被供给到下部空间108内。

在下部空间108中,如图8所示,由簇射板105大致均匀地供给到基板S的整个面上的经气化的树脂材料在基板的正面2a上冷凝并成为液状膜5a。对于在基板的正面2a上冷凝的液状膜5a来说,液状膜5a的膜厚在基板的正面2a上具有凸角(劣角)的角部、凹部或间隙部等因表面张力而变厚。

此时,也可以通过未图示的掩膜而只在靠近凸部41的部分(附近位置)的区域形成液状膜5a。此外,考虑树脂材料的滴状化及成膜速率,优选控制从气化器300供给的树脂材料的供给量。在基板S的正面上滴状化而成的树脂材料因毛细管现象而进入到微细的间隙中,或者因树脂材料的表面张力而进一步凝集,因此能够使基板S上的微细的凹凸光滑化的同时形成液状膜5a(树脂材料膜)。由此,液状膜5a的膜厚在基板正面2a上具有凸角的角部、凹部或间隙部等变厚。特别是,能够由液状膜5a来填埋第一无机材料层41的侧面41s和基板2的正面2a之间的边界部2b上的微细的间隙。

另外,经气化的一部分树脂材料虽然还附着在腔室110内壁等的表面上,但在经加热的内壁等中不会冷凝而进行再气化。

在经过规定的处理时间,在基板S的正面上形成规定厚度的液状的树脂材料膜5a之后,停止从气化器300供给树脂材料。接着,维持腔室110内的真空气氛的同时,从UV照射装置122向基板S的正面照射紫外线。照射的紫外线穿过由石英等的紫外线透过材料构成的顶板120及簇射板105而到达腔室110内的基板S上。

在腔室110内朝向基板S照射的一部分紫外线入射到基板S的正面上,并且在形成于基板S的正面上的由树脂材料构成的液状膜5a(树脂材料膜)上发生光聚合反应,从而液状膜5a硬化。如图9所示,在基板S的正面上形成树脂膜5。在本实施方式中,形成丙烯树脂薄膜。接着,未图示的掩膜通过掩膜载置装置等而从基板S上的成膜位置向退避位置移动。

(树脂材的形成工序例~局部存在工序)

接着,利用未图示的基板运送机器人从树脂成膜部100运出形成有树脂膜5的基板S,并且经由芯室200运入到局部存在处理部202。

在此,如上述,局部存在处理部202具有图3所示的结构。在局部存在处理部202进行等离子体蚀刻处理。在此,通过由氧气等蚀刻气体生成的等离子体中的离子来对树脂膜5进行各向异性蚀刻。此时,朝向电极上的基板S各向异性地引入离子。因此,通过检测施加到电极的偏置电压Vpp的变动,根据检测出的偏置电压Vpp的变化(检测结果),判断为几乎去除基板S上的树脂膜5,并且作为蚀刻处理的终点来结束处理。

此外,在上述第一层形成部201或第二层形成部203具有溅射装置或等离子体CVD装置的情况下,该形成部201、203不仅可以具有成膜功能,而且还兼具局部存在处理部202的功能。在该情况下,例如第一层形成部201、第二层形成部203及局部存在处理部202可使用相同的处理装置。

如图11所示,在第一无机材料层41的侧面41S与基板2的正面2a之间的边界部2b局部存在(局部地存在)因该干蚀刻处理而残留在基板S上的第一树脂材51。此外,第一树脂材51不均匀存在于能够使第一无机材料层41表面的微细凹凸光滑化的部分上。

(第二层的形成工序例)

利用未图示的基板运送机器人从局部存在处理部202运出局部存在第一树脂材51而形成的基板S,并且经由芯室200运入到第二层形成部203。

在第二层形成部203中,以覆盖形成有第一树脂材51的第一无机材料层41的方式,在包括凸部的基板S上的规定区域形成第二无机材料层42(第二层)。

在该工序中,与第一无机材料层41同样,使用具有与第二无机材料层42的区域对应的数量的开口的掩膜,来形成第二无机材料层42(第二层),所述第二无机材料层42由与第一无机材料层41相同的材料例如氮化硅构成。由此,第一无机材料层41(第一层)、第一树脂材51及第二无机材料层42(第二层)覆盖器件层3(功能层),并且能够作为保护器件层3的保护层发挥功能。

在此,第二层形成部203可以设为具有CVD处理装置或溅射处理装置的结构。

第二层形成部203可具有与上述第一层形成部201同样的装置结构。例如,第一层形成部201及第二层形成部203可使用相同的处理装置,或者第二层形成部203可兼具第一层形成部201的功能。

另外,在第二层形成部203为等离子体CVD处理装置的情况下,可兼具局部存在处理部202的功能。如果能够由第二层形成部203进行第一树脂材51的局部存在,则在局部存在之后可直接形成第二无机材料层42(第二层)。

之后,利用未图示的基板运送机器人从第二层形成部203运出形成有第二无机材料层42的基板S,并且经由芯室200及装载锁定室210运出到元件结构体的制造装置1000的外部。

本实施方式所涉及的元件结构体的制造装置1000中,在由树脂成膜100形成树脂膜5之后,在局部存在处理部202中形成经等离子体蚀刻处理而局部存在后的第一树脂材51。之后,通过形成第二无机材料层42(第二层),从而能够在边界部2b等的作为保护层要求阻隔性的部位切实地形成第二无机材料层42(第二层)。并且,利用作为检测装置的偏置电压传感器229,来测量从高频电源227施加到电极226的偏置电压Vpp,通过测量值的变化,来判断去除基板上的树脂膜5的不必要部分。通过基于该判断结果(检测结果)结束蚀刻处理,从而能够准确地去除平板部的树脂膜5。因此,能缩短成膜工序所需的时间,并且使膜特性稳定,防止膜特性的变动。

下面,对由本实施方式所涉及的元件结构体的制造装置1000制造的元件结构体的其他例子进行说明。

对于由本实施方式所涉及的元件结构体的制造装置1000制造的本例中的元件结构体10来说,树脂材不只限于不均匀存在于作为第一无机材料层41(凸部)的周围的边界部2b的结构,例如也可以在边界部2b以外的基板2的正面2a或第一无机材料层41的正面41a等残留有该树脂材。

在该情况下,如图12所示,第二无机材料层42(第二层)具有经由第二树脂材52层叠在第一无机材料层41上的区域。第二树脂材52存在于第一无机材料层41与第二无机材料层42之间,并且与第一树脂材51独立地不均匀存在于第一无机材料层41的正面41a上。即使在该情况下,也能够维持第一无机材料层41与第二无机材料层42之间的密合性,因此不会损害元件结构体10的阻隔特性。

如上述,根据本实施方式所涉及的元件结构体10,由于器件层3的侧面被第一无机材料层41(第一层)及第二无机材料层42(第二层)覆盖,因此能防止水分或氧气向器件层3侵入。

另外,根据本实施方式,由于在边界部2b不均匀存在有第一树脂材51,因此能防止伴随第一无机材料层41或第二无机材料层42的覆盖能力不良而产生的阻隔特性的下降,并且能够长期维持稳定的元件特性。

下面,对由本实施方式所涉及的元件结构体的制造装置1000制造的元件结构体的其他例进行说明。

如图13所示,本例所涉及的元件结构体20进一步具有存在于第一无机材料层41与第二无机材料层42之间的第二树脂材52。第二树脂材52与第一树脂材51独立地不均匀存在于第一无机材料层41的正面上。

在本例所涉及的元件结构体20中,第一无机材料层41的正面并不一定平坦,例如举例说明了在成膜前(基板运送时或加入到成膜装置之前)或者成膜时等,通过使颗粒P混入到膜中而形成凹凸的情况。如果向第一无机材料层41中混入颗粒,则第一无机材料层41对器件层3的覆盖特性下降,有可能无法得到期望的阻隔特性。

因此,本例所涉及的元件结构体20具有在因颗粒P的混入等而生成的第一无机材料层41的覆盖不良部填充有第二树脂材52的结构。典型地,该第二树脂材52不均匀存在于第一无机材料层41的正面与颗粒P的周面之间的边界部32b。由此,器件层3的覆盖性得到提高,并且能够通过使第二树脂材52作为基底发挥功能而进行第二无机材料层42的适当成膜。

第二树脂材52通过与第一树脂材51同样的方法来形成。第二树脂材52也可以由与第一树脂材51相同的树脂构成。在该情况下,能够在相同工序中同时形成第一树脂材51和第二树脂材52。

在此,在局部存在处理部202中,去除平坦部分等的树脂材形成为较薄的部分,从而第一无机材料层41露出。此时,形成在颗粒P周边等的树脂材被形成为较厚而残留。当从上方沿垂直方向观察元件结构体20时,平坦部的面积绝对性地大于形成在颗粒周边的树脂材的面积,因此在去除平坦部分的较薄的树脂材之后,大幅减少待蚀刻量,并且随蚀刻产生的反应急剧减少。此时,压力发生变化,并且偏置电压发生变化。在本例中,可认为如果结束平坦部的蚀刻,则由蚀刻产生的气体减少,并且压力下降(等离子体密度下降),偏置电压上升。

此时,不去除边界部2b的树脂膜5,通过树脂膜5的局部存在而形成第一树脂材51。同样,不去除边界部32b的树脂膜5,通过树脂膜5的局部存在而形成第二树脂材52。

在本例中,也与上述元件结构体10的制造同样,利用作为检测装置的偏置电压传感器229,来测量从高频电源227施加到电极226的偏置电压Vpp,并且通过测量值的变化,来判断去除基板S上的树脂膜5的不必要部分。通过基于该判断结果结束蚀刻处理,从而能够准确地去除树脂膜5,并且使平坦部分的第一无机材料层41(第一层)切实地露出。此外,能防止欲不均匀存在的树脂材53的过度蚀刻。另外,根据本例,由于通过第二树脂材52来弥补由于颗粒P的混入产生的膜质下降,因此能确保期望的阻隔特性,同时提高生产率。

下面,对由本实施方式所涉及的元件结构体的制造装置1000制造的元件结构体的其他例进行说明。

如图14所示,本例所涉及的元件结构体30例如具有:基板21,具有器件层3(功能层);凸部40,覆盖器件层3的侧面3s;第一无机材料层41(第一层)及第二无机材料层42(第二层),以覆盖凸部40及器件层3的方式形成在基板21的正面上。

凸部40形成在基板21的正面21a上,并且在中央部具有容纳器件层3的凹部40a。在本例中,凹部40a的底面形成在比基板21的正面21a更高的位置上,但也可以形成在与正面21a相同的高度位置上,也可以形成在比正面21a更低的位置上。

本例所涉及的元件结构体30进一步具有存在于第一无机材料层41与第二无机材料层42之间的树脂材53。树脂材53分别不均匀存在于凸部40的外侧面与基板21的正面21a之间的边界部21b和凸部40的内侧面与器件层3之间的边界部22b。由此,能抑制第一无机材料层41及第二无机材料层42对凸部40及器件层3的正面3a的覆盖不良,并且能提高阻隔特性。树脂材53可通过与上述第一树脂材51及第二树脂材52同样的方法来形成。

在如此具有凹凸的基板S中,通过不均匀存在的树脂材51、52、53来使无法由无机材料层41、42覆盖的部分进一步平坦化。能够进一步均匀地且覆盖能力优良地形成在树脂材上成膜的无机材料层41、42。此外,虽然树脂材51、52、53对水等的密封性低于无机材料层41、42,但由于不均匀存在的树脂材51、52、53被无机材料层41、42覆盖而不会向外部气氛露出,因此提高密封性。即,树脂材51、52、53并不是膜状,而是优选使树脂材51、52、53以不会向外部气氛露出的方式不均匀存在。

以上,对本发明的优选实施方式进行了说明,但应理解这些实施方式是本发明的举例说明,而不应认为是限定性的。在不脱离本发明的范围内可进行附加、省略、置换及其他变更。因此,不应认为本发明由前述的说明来限定,而是由权利要求书来限定。

例如,在以上的实施方式中,覆盖第一无机材料层41(第一层)的第二无机材料层42(第二层)由单一层构成,但第二无机材料层42(第二层)也可以由多层膜构成。在该情况下,也可以通过按形成各层的工序将树脂材料供给到基板上而形成不均匀存在于基板的凹凸部的树脂材,由此能够进一步提高阻隔性。

此外,在以上的实施方式中,在形成第一无机材料层41(第一层)之后,使第一树脂材51局部存在于作为凸部的第一无机材料层41周围,但也可以在利用第一层形成部201来形成第一无机材料层41之前,通过树脂成膜部100及局部存在处理部202来使第一树脂材51不均匀存在于器件层3的周围。由此,能提高第一无机材料层41覆盖器件层3的效率。

产业上的可利用性

作为本发明的应用例,可列举有机EL装置的封装或电子器件的封装。

附图标记说明

S、2、21…基板

2b、21b、22b、32b…边界部

3…器件层(功能层)

5…树脂膜

5a…树脂材料膜

10、20、30…元件结构体

40…凸部

41…第一无机材料层(第一层)

42…第二无机材料层(第二层)

51、53…第一树脂材

52…第二树脂材

100…树脂成膜部(成膜室)

102…载物台

105…簇射板

102a…基板冷却装置

112…树脂材料供给管(第一管道)

112V…阀

113…树脂材料迂回管(第二管道)

113V…阀

122…UV照射装置

130…气化槽

132…吐出部

135…加热部

140…树脂材料液供给管

150…树脂材料原料容器

200…芯室

201…第一层形成部(成膜室)

202…局部存在处理部

222…腔室

223…气体导入管

224…高频电源

225…天线

226…电极

227…高频电源

228…压力控制阀

229…偏置电压传感器(检测装置)203…第二层形成部(成膜室)

204…功能层形成部(成膜室)

210…装载锁定室(成膜室)

300…气化器

400…控制部

1000…元件结构体的制造装置

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