特開 2024-6462 成膜装置、成膜方法、及び電子デバイスの製造方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024006462

(43)【公開日】2024-01-17

(54)【発明の名称】成膜装置、成膜方法、及び電子デバイスの製造方法

(51)【国際特許分類】

   H05B 33/10 20060101AFI20240110BHJP

   C23C 14/04 20060101ALI20240110BHJP

   C23C 16/04 20060101ALI20240110BHJP

   H10K 50/10 20230101ALI20240110BHJP

【ＦＩ】

H05B33/10

C23C14/04 A

C23C16/04

H05B33/14 A

【審査請求】未請求

【請求項の数】21

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022107339

(22)【出願日】2022-07-01

(71)【出願人】

【識別番号】591065413

【氏名又は名称】キヤノントッキ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110003281

【氏名又は名称】弁理士法人大塚国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】濱野 章裕

(72)【発明者】

【氏名】松本 行生

(72)【発明者】

【氏名】菅原 由季

【テーマコード（参考）】

3K107

4K029

4K030

【Ｆターム（参考）】

3K107AA01

3K107BB01

3K107CC45

3K107DD21

3K107DD26

3K107DD39

3K107DD50

3K107GG03

3K107GG04

3K107GG05

3K107GG06

3K107GG11

3K107GG12

3K107GG15

3K107GG28

3K107GG33

3K107GG54

4K029AA09

4K029AA24

4K029BA62

4K029BB03

4K029BD01

4K029CA01

4K029CA05

4K029DB05

4K029DB06

4K029HA01

4K029HA07

4K029KA01

4K029KA09

4K030BB14

4K030CA06

4K030CA17

4K030GA12

4K030HA01

4K030LA18

(57)【要約】

【課題】装置の大型化を抑制すること。
【解決手段】実施形態成膜方法は、マスクを用いて基板に有機材料で構成された第１の膜を形成する第１成膜工程と、前記第１成膜工程と共通の前記マスクを用いて、前記基板に無機材料で構成された第２の膜を形成する第２成膜工程と、を有する。
【選択図】図２

【特許請求の範囲】

【請求項1】

マスクを用いて基板に有機材料で構成された第１の膜を形成する第１成膜工程と、
前記第１成膜工程と共通の前記マスクを用いて、前記基板に無機材料で構成された第２の膜を形成する第２成膜工程と、を有する
ことを特徴とする成膜方法。

【請求項2】

前記第１成膜工程及び前記第２成膜工程では、フォトリソグラフィによってパターニングされたレジストが前記マスクとして用いられる
ことを特徴とする請求項１に記載の成膜方法。

【請求項3】

パターニングされた前記レジストを介して、前記基板に形成された第３の膜をエッチングするエッチング工程、を有する
ことを特徴とする請求項２に記載の成膜方法。

【請求項4】

前記第１成膜工程及び前記第２成膜工程の少なくとも一方では、エッチングされた前記第３の膜が前記マスクの一部として用いられる
ことを特徴とする請求項３に記載の成膜方法。

【請求項5】

エッチングされた前記第３の膜に対して、パターニングされた前記レジストが平面方向において突出している
ことを特徴とする請求項３に記載の成膜方法。

【請求項6】

前記第１成膜工程の前に、前記マスクと前記基板との相対位置を調整するアライメント工程を有する
ことを特徴とする請求項１に記載の成膜方法。

【請求項7】

前記第１成膜工程から前記第２成膜工程までの間は、前記マスクと前記基板との相対位置が固定される
ことを特徴とする請求項６に記載の成膜方法。

【請求項8】

前記第１成膜工程から前記第２成膜工程までの間に、前記マスクと前記基板との相対位置を調整するアライメント工程を有する
ことを特徴とする請求項６に記載の成膜方法。

【請求項9】

前記第１の膜と前記第２の膜とは互いに異なる位置に形成される
ことを特徴とする請求項１に記載の成膜方法。

【請求項10】

前記第１成膜工程では、蒸着、スパッタ、ＣＶＤ、ＰＶＤ、ＡＤＬ、液体塗布のいずれか１つの方法が用いられ、
前記第２成膜工程では、蒸着、スパッタ、ＣＶＤ、ＰＶＤ、ＡＤＬ、液体塗布のうち、前記第１成膜工程とは異なる方法が用いられる
ことを特徴とする請求項１に記載の成膜方法。

【請求項11】

前記第１成膜工程では、蒸着によって前記第１の膜が形成され、
前記第２成膜工程では、スパッタまたはＣＶＤによって前記第２の膜が形成される
ことを特徴とする請求項１０に記載の成膜方法。

【請求項12】

前記第１成膜工程における成膜の条件と、前記第２成膜工程における成膜の条件とが、互いに異なる
ことを特徴とする請求項１に記載の成膜方法。

【請求項13】

前記第１成膜工程における成膜チャンバ内の圧力と、前記第２成膜工程における成膜チャンバ内の圧力とが、互いに異なる
ことを特徴とする請求項１に記載の成膜方法。

【請求項14】

成膜チャンバ内での前記有機材料の平均自由工程と、成膜チャンバ内での前記無機材料の平均自由工程とが、互いに異なる
ことを特徴とする請求項１に記載の成膜方法。

【請求項15】

マスクを用いて基板に有機材料を含む発光層を形成する第１成膜工程と、
前記第１成膜工程と共通の前記マスクを用いて、前記基板に金属材料を含む第１電極層を形成する第２成膜工程と、を有する
ことを特徴とする電子デバイスの製造方法。

【請求項16】

前記第１電極層に接続されるコンタクト部と、第２電極層とが露出した前記基板に対して、前記第１成膜工程が行われ、
前記発光層は、前記第２電極層に接し、かつ、コンタクト部に対しては離間している
ことを特徴とする請求項１５に記載の電子デバイスの製造方法。

【請求項17】

前記第１成膜工程の後に前記第２成膜工程が行われ、
前記第１電極層は、前記コンタクト部に接する
ことを特徴とする請求項１６に記載の電子デバイスの製造方法。

【請求項18】

前記第１成膜工程及び前記第２成膜工程では、フォトリソグラフィによってパターニングされたレジストが前記マスクとして用いられる
ことを特徴とする請求項１７に記載の電子デバイスの製造方法。

【請求項19】

パターニングされた前記レジストを介して、前記基板に形成されたパッシベーション膜をエッチングするエッチング工程、を有する
ことを特徴とする請求項１８に記載の電子デバイスの製造方法。

【請求項20】

エッチングされた前記パッシベーション膜に対して、パターニングされた前記レジストが平面方向において突出し、
パターニングされた前記レジストは、前記第２電極層の少なくとも一部を露出し、かつ、前記コンタクト部を覆い、
エッチングされた前記パッシベーション膜は、前記第２電極層の少なくとも一部及び前記コンタクト部の両方を露出する
ことを特徴とする請求項１９に記載の電子デバイスの製造方法。

【請求項21】

マスクを用いて基板に有機材料で構成された第１の膜を形成する第１成膜手段と、
前記第１成膜手段と共通の前記マスクを用いて、前記基板に無機材料で構成された第２の膜を形成する第２成膜手段と、を有する
ことを特徴とする成膜装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、成膜装置、成膜方法、及び電子デバイスの製造方法に関する。

【背景技術】

【0002】

有機ＥＬ表示装置（有機ＥＬディスプレイ）等の製造においては、基板に対して蒸着材料を蒸着させることで、基板に成膜することがある。特許文献１には、インラインで成膜を行う成膜装置が開示されている。特許文献１に開示された成膜装置では、連結された複数の真空チャンバが１つの製造ラインを構成している。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０２１－１４５０９６号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

１つの基板に種類の異なる複数層の膜を形成することがある。それぞれの膜について、特許文献１に開示されるような製造ラインを構成すると、装置が大型化する可能性がある。

【0005】

本発明は、成膜に用いる装置の大型化を抑制する技術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】

【0006】

本発明によれば、
マスクを用いて基板に有機材料で構成された第１の膜を形成する第１成膜工程と、
前記第１成膜工程と共通の前記マスクを用いて、前記基板に無機材料で構成された第２の膜を形成する第２成膜工程と、を有する成膜方法が提供される。

【発明の効果】

【0007】

本発明によれば、成膜に用いる装置の大型化を抑制することができる。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1】実施形態に係る成膜装置の構成を示す模式図。

【図2】（ａ）～（ｃ）は実施形態に係る基板の断面構造を模式的に示す図。

【図3】（ａ）～（ｃ）は実施形態に係る基板の断面構造を模式的に示す図。

【図4】（ａ）～（ｄ）は実施形態に係る発光素子の断面構造を模式的に示す模式図。

【図5】（ａ）及び（ｂ）は実施形態に係る発光素子の断面構造を模式的に示す模式図。

【図6】（ａ）及び（ｂ）は実施形態に係る発光素子の断面構造及び平面構造を模式的に示す模式図。

【図7】（ａ）～（ｃ）は実施形態に係る発光素子の断面構造を模式的に示す模式図。

【図8】（ａ）及び（ｂ）は実施形態に係る発光素子の断面構造を模式的に示す模式図。

【図9】（ａ）及び（ｂ）は実施形態に係る発光素子の断面構造を模式的に示す模式図。

【図10】（ａ）及び（ｂ）は実施形態に係る発光素子の断面構造を模式的に示す模式図。

【図11】（ａ）及び（ｂ）は実施形態に係る発光素子の断面構造を模式的に示す模式図。

【発明を実施するための形態】

【0009】

以下、添付図面を参照して実施形態を詳しく説明する。尚、以下の実施形態は特許請求の範囲に係る発明を限定するものではない。実施形態には複数の特徴が記載されているが、これらの複数の特徴の全てが発明に必須のものとは限らず、また、複数の特徴は任意に組み合わせられてもよい。さらに、添付図面においては、同一若しくは同様の構成に同一の参照番号を付し、重複した説明は省略する。

【0010】

また、各図において、Ｘ方向及びＹ方向は水平方向、Ｚ方向は鉛直方向を示す。また、図面の見易さのため、同一の要素が複数示されている場合には参照符号を一部省略することがある。

【0011】

＜実施形態１＞
＜成膜装置＞
図１は、一つの実施形態に係る成膜装置１の構成を示す模式図である。成膜装置１は、基板１００に対して成膜する装置である。成膜装置１では、基板１００が成膜ブロック３０１に順次搬送され、基板１００に成膜が行われる。このような成膜装置は、例えば、有機ＥＬ表示装置の各素子の製造に用いられる。あるいは、このような成膜装置は、塗装や保護層形成などの表面処理に用いられる。

【0012】

成膜ブロック３０１には、平面視で八角形の形状を有する搬送室３０２の周囲に、基板１００に対する処理が行われる複数の処理室３０３ａ～３０３ｄと、使用前後のマスクが収納されるマスク格納室３０５とが配置されている。搬送室３０２には、基板１００を搬送する搬送ロボット３０２ａが配置されている。搬送ロボット３０２ａは、基板１００を保持するハンドと、ハンドを水平方向に移動する多関節アームとを含む。換言すれば、成膜ブロック３０１は、搬送ロボット３０２ａの周囲を取り囲むように複数の処理室３０３ａ～３０３ｄが配置されたクラスタ型の成膜ユニットである。処理室３０３ａ～３０３ｄは、それぞれ所定の処理を基板に行う。なお、以下の説明において、処理室３０３ａ～３０３ｄを特に区別しない場合、処理室３０３と称することがある。各処理室３０３では、基板に対して１種類または複数種類の処理が行われる。処理室３０３で行われる処理は、基板とマスクとのアライメント、マスクを介した基板への蒸着材料の蒸着、基板に対するエッチング、基板の洗浄、基板に対する液体の塗布、基板の計測などである。

【0013】

基板１００の搬送方向（矢印方向）で、成膜ブロック３０１の上流側、下流側には、それぞれ、バッファ室３０６、旋回室３０７、受渡室３０８が配置されている。製造過程において、各室は真空状態に維持される。なお、図１においては成膜ブロック３０１を１つしか図示していないが、本実施形態に係る成膜装置１は複数の成膜ブロック３０１を有しており、複数の成膜ブロック３０１が、バッファ室３０６、旋回室３０７及び受渡室３０８で構成される連結装置で連結された構成を有する。なお、連結装置の構成はこれに限定はされず、例えばバッファ室３０６又は受渡室３０８のみで構成されていてもよい。

【0014】

搬送ロボット３０２ａは、上流側の受渡室３０８から搬送室３０２への基板１００の搬入、処理室３０３間での基板１００の搬送、マスク格納室３０５と処理室３０３との間でのマスクの搬送、及び、搬送室３０２から下流側のバッファ室３０６への基板１００の搬出を行う。

【0015】

バッファ室３０６は、成膜装置１の稼働状況に応じて基板１００を一時的に格納するための室である。バッファ室３０６には、複数枚の基板１００を基板１００の被処理面（被成膜面）が重力方向下方を向く水平状態を保ったまま収納可能な多段構造の基板収納棚（カセットとも呼ばれる）と、基板１００を搬入又は搬出する段を搬送位置に合わせるために基板収納棚を昇降させる昇降機構とが設けられる。これにより、バッファ室３０６には複数の基板１００を一時的に収容し、滞留させることができる。

【0016】

旋回室３０７は、基板１００の向きを変更する装置を備えている。本実施形態では、旋回室３０７は、旋回室３０７に設けられた搬送ロボット３０７ａによって基板１００の向きを１８０度回転させる。旋回室３０７に設けられた搬送ロボット３０７ａは、バッファ室３０６で受け取った基板１００を支持した状態で１８０度旋回し受渡室３０８に引き渡すことで、バッファ室３０６内と受渡室３０８とで基板１００の搬送方向（矢印方向）における前端と後端が入れ替わる。これにより、成膜室３０３に基板１００を搬入する際の向きが、各成膜ブロック３０１で同じ向きになるため、基板１００に対する成膜のスキャン方向やマスクの向きを各成膜ブロック３０１において一致させることができる。このような構成とすることで、各成膜ブロック３０１においてマスク格納室３０５にマスクを設置する向きを揃えることができ、マスクの管理が簡易化されユーザビリティを高めることができる。

【0017】

受渡室３０８は、旋回室３０７の搬送ロボット３０７ａにより搬入された基板１００を下流の成膜ブロック３０１の搬送ロボット３０２ａに受け渡すための室である。必要に応じて、受渡室３０８において基板１００に成膜された膜の膜厚測定を行ってもよい。すなわち、受渡室３０８は、基板１００に形成された膜を検査する検査室であってもよい。

【0018】

成膜装置１の制御系は、ホストコンピュータとしてライン全体を制御する上位装置３００と、各構成要素を制御する制御装置３０９、３１０、３１１、３１３ａ～３１３ｄとを含み、これらは有線又は無線の通信回線３００ａを介して通信可能である。制御装置３１３ａ～３１３ｄは、成膜室３０３ａ～３０３ｄに対応して設けられ、後述する成膜装置１を制御する。制御装置３０９は、搬送ロボット３０２ａを制御する。制御装置３１０は旋回室３０７に設けられた搬送ロボットを制御する。制御装置３１１は、受渡室３０８においてアライメントや膜厚測定を行う機器を制御する。上位装置３００は、基板１００に関する情報や搬送タイミング等の指示を各制御装置３０９、３１０、３１１、３１３ａ～３１３ｄに送信し、各制御装置３０９、３１０、３１１、３１３ａ～３１３ｄは受信した指示に基づき各構成要素を制御する。

【0019】

＜成膜方法＞
図２を用いて本実施形態の成膜方法を説明する。図２（ａ）は、処理室３０３に基板１００とマスク１０２とを配置する工程を示している。マスク１０２は、基板１００の成膜面に沿って、基板１００に対向して配置される。このとき、基板１００とマスク１０２との位置を調整するアライメントを行ってもよい。基板の成膜位置に制限がない場合などには、アライメントは行われない。

【0020】

図２（ｂ）～（ｃ）は、処理室３０３において、マスク１０２を介して基板１００に成膜する工程を示している。マスク１０２は開口を有する。膜を構成する材料がマスク１０２の開口を通過して基板に付着または堆積することで、基板に膜が形成される。用いられる方法としては、蒸着、スパッタ、ＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）、ＰＶＤ（Physical Vapor Deposition）、ＡＤＬ（Atomic Layer Deposition）や、インクジェット法などの液体塗布が用いられる。

【0021】

図２（ｂ）に示された工程では、基板１００に膜１１０が形成される。膜１１０は有機材料によって構成された膜である。図２（ｃ）に示された工程では、基板１００に膜１１２が形成される。膜１１２は無機材料によって構成された膜である。代表的な無機材料は金属である。膜１１０を形成する際に用いたマスク１０２が、膜１１２を形成する際にも用いられる。すなわち、膜１１０及び膜１１２が、共通のマスク１０２を介して基板に形成される。

【0022】

このような成膜方法を行うため、成膜装置は、１つのチャンバに複数の異なる材料の成膜源を含んでいるとよい。例えば、蒸着装置であれば、有機材料の蒸発源と金属材料の蒸発源の両方を１つのチャンバに備えているとよい。もちろん、基板１００とマスク１０２とを重ねたまま、複数のチャンバを搬送していく構成でもよい。あるいは、インライン型の成膜装置において、１つのラインに有機成膜源と金属成膜源の両方を配置する構成も採用できる。

【0023】

以上に説明した成膜方法では、図２（ｂ）に示された工程から、図２（ｃ）に示された工程までの間、基板１００とマスクとの相対位置が固定されている。変形例として、図２（ｂ）に示された工程が終わってから、図２（ｃ）に示された工程が始まるまでの間に、基板１００とマスク１０２の位置の調整を行ってもよい。そうすることで、基板１００の互いに異なる位置に、膜１１０及び膜１１２を形成することができる。

【0024】

また、成膜の順序を変更し、先に無機材料で構成される膜１１２を形成し、そのあとで、有機材料で構成される膜１１０を形成してもよい。

【0025】

このように、本実施形態では、種類の異なる複数の膜を単一のマスクを用いて基板に形成している。このような構成によれば、膜の種類ごとに製造ラインを構成する場合に比較して、装置の大型化を抑制することができる。なお、本実施形態の成膜方法を用いる場合であっても、必要に応じて複数の製造ラインを構成してもよい。

【0026】

＜別の成膜方法＞
図３を用いて本実施形態の別の成膜方法を説明する。図３において、図２と同様の部分には図２と同じ符号を付し、重複する説明は適宜省略する。

【0027】

図３（ａ）～（ｂ）に示された工程は、図２（ａ）～（ｂ）に示された工程と同じである。そのため、説明は省略する。

【0028】

図３（ｃ）に示された工程では、基板１００に膜１１４が形成される。膜１１４は無機材料によって構成された膜である。本成膜方法の例では、膜１１０と膜１１４とは共通のマスクを用いて成膜されるが、両者は基板１００の互いに異なる位置に形成される。具体的には、膜１１０の形成された領域の少なくとも一部に膜１１４が形成されない、あるいは、膜１１０の形成されていない領域に膜１１４の少なくとも一部が形成される、または、それらの両方である。このような構成によれば、２つの成膜工程の間から、基板１００とマスク１０２の位置調整の工程を省略することができる。そのため、工程の簡略化が可能である。

【0029】

膜１１０と膜１１４とを異なる位置に形成する方法について具体的に説明する。

【0030】

（１）まず、成膜方法を変更することができる。膜１１０の形成に、蒸着、スパッタ、ＣＶＤ、ＰＶＤ、ＡＤＬ、液体塗布のいずれか１つの方法を用い、他方、膜１１４の形成には上記のうち別の方法を用いる。これらの方法は、マスク１０２の開口に対する回り込みの程度が互いに異なる。そのため、任意の異なる２つの成膜方法を用いることで、共通のマスクを介して成膜された場合であっても、膜１１０と膜１１４とは基板１００の互いに異なる位置に形成される。なお、上記以外の成膜方法を用いてもよい。

【0031】

図３のように基板１００とマスク１０２とが間を空けて配置された場合には、材料の直進性の高い方法では、開口を射影した領域とほぼ同じ範囲に材料が付着、堆積する。対して、材料の直進性が低い方法では、材料が拡散しやすいため、開口を射影した領域の外側にまで広がった膜が形成される。

【0032】

例えば、膜１１４を膜１１０よりも広範囲に形成する場合には、蒸着により膜１１０を形成し、スパッタにより膜１１４を形成することができる。スパッタによる成膜においては、蒸着に比べて、材料の回り込みが大きくなる傾向にある。そのため、膜１１０よりも広い範囲に、膜１１４を形成することができる。膜１１４を膜１１０よりも広範囲に形成する他の例として、蒸着により膜１１０を形成し、ＣＶＤにより膜１１４を形成することができる。ＣＶＤによる成膜においては、蒸着に比べて、材料の回り込みが大きくなる傾向にある。同様に、蒸着により膜１１０を形成し、ＡＤＬにより膜１１４を形成することができる。ＡＤＬによる成膜においては、蒸着に比べて、材料の回り込みが大きくなる傾向にある。これらの例では、材料の直進性の高い方法として、蒸着を例に挙げている。しかし、材料の直進性は相対的なものであり、膜１１０の形成に蒸着以外の成膜方法を用いてもよい。

【0033】

基板１００とマスク１０２とが密接している場合でも、先に成膜される膜１１０の材料は、基板１００とマスク１０２の間に侵入しやすいため、膜１１０と膜１１４とは基板１００の互いに異なる位置に形成される。

【0034】

（２）別の方法として、単一の成膜方法を用いつつ、成膜における各種のパラメータを変更することができる。パラメータは、チャンバ内の圧力、基板温度、基板の周囲の温度、材料の放出量などである。

【0035】

例えば、膜１１０と膜１１４とを、いずれも蒸着によって形成する際に、圧力（真空チャンバの真空度）を変更することができる。チャンバ内の圧力が高いほど、換言すると、真空度が低いほど、気体状態の材料の平均自由工程が小さくなる。つまり、材料が拡散しやすくなる。したがって、より高い圧力で蒸着を行うことで、より広い範囲に成膜することができる。具体例として、１０－５Ｐａ程度の圧力のチャンバで、蒸着によって膜１１０を形成し、１０－３Ｐａ程度の圧力のチャンバで、蒸着によって膜１１４を形成すると、膜１１０より広い範囲に膜１１４が形成される。なお、膜１１０と膜１１４とのいずれを相対的に広範囲に形成するかは、成膜の用途に応じて適宜選択される。

【0036】

もちろん、膜１１０の形成と膜１１４の形成とにおいて、異なる成膜方法を、互いに異なる条件で実施してもよい。具体例として、１０－５Ｐａ程度の圧力のチャンバで、蒸着によって膜１１０を形成し、１０－１Ｐａ程度の圧力のチャンバで、スパッタによって膜１１０を形成する。この例では、さらに広い範囲に膜１１４を形成することができる。

【0037】

大気圧でＣＶＤを行う場合などには、チャンバ内の温度の違いによっても材料の拡散の程度が異なる。そのため、異なる温度で成膜を行うことで、膜１１０と膜１１４とを互いに異なる領域に形成することができる。そのほかのパラメータについても、適宜、条件を変更して成膜を行うことで、膜１１０と膜１１４とを互いに異なる領域に形成することができる。

【0038】

（３）膜１１０の形成と膜１１４の形成とにおいて、同一の成膜方法を同一の条件で用いる場合であっても、平均自由工程の異なる材料を用いることで、膜１１０と膜１１４とを互いに異なる領域に形成することができる。分子量の大きい材料を用いることにより、平均自由工程を下げることができる。例えば、金属膜である膜１１４をより広い範囲に形成したい場合には、アルミニウムやマグネシウムより、銀や金などの原子番号の大きい材料を用いるとよい。

【0039】

ここまで膜１１０よりも膜１１４を広い範囲に形成する例を説明した。上述の方法を入れ替えることで、膜１１０よりも膜１１４を狭い範囲に形成することができる。

【0040】

以上に説明した方法によれば、膜１１０と膜１１４とは共通のマスクを介して成膜されるが、両者は基板１００の互いに異なる位置に形成される。このような構成により、より多くの用途の膜の形成に対応することができる。

【0041】

＜実施形態２＞
別の実施形態を説明する。本実施形態は、有機ＥＬ表示装置などに搭載される発光素子の製造に適用された成膜方法である。なお、以下に説明する成膜方法は、発光素子の製造以外の成膜用途にも適用できる。

【0042】

図４を用いて本実施形態の成膜方法を説明する。図４（ａ）～（ｄ）は、いずれも発光素子の断面構造を模式的に示している。発光素子の各部位の符号は、当該部位が最初に図面に示される際に付与し、次の図面からは省略することがある。

【0043】

図４（ａ）には、基板１００、並びに、基板１００に形成されたアノード電極４０１、カソード用コンタクト４０３、およびバンク４０５が示されている。基板１００は、ＴＦＴ（Thin Film Transistor）が形成されたガラス基板である。あるいは、基板１００は、半導体素子が形成されたシリコンウェハであってもよい。図では基板１００は簡略化されているが、基板１００には前工程で複数の膜や素子が形成されている。アノード電極４０１とカソード用コンタクト４０３は、いずれもタングステンやアルミニウムなどの金属材料で構成される。アノード電極４０１とカソード用コンタクト４０３とが同じ材料で構成される場合には、同一のパターニング工程で形成することができる。アノード電極４０１の材料と、カソード用コンタクト４０３の材料とが異なっていてもよい。カソード用コンタクト４０３は、後の工程でカソード電極と接続される。アノード電極４０１とカソード電極の間に発光層を含む１層ないし複数層の有機膜（有機材料によって構成された膜）が形成される。このような構成により、発光層に電流が注入され、発光層中の発光材料が光を発することができる。バンク４０３は、発光素子同士、あるいは、発光素子のアノード電極４０１とカソード電極とを、電気的に絶縁する。

【0044】

図４（ｂ）に示す工程では、マスク１０２が基板１００に重ねられる。特定の領域に成膜を行う場合は、この時に基板１００とマスク１０２とのアライメントを行う。本実施形態では、バンク４０５で囲まれた領域に成膜を行うため、基板１００とマスク１０２とのアライメントを行っている。基板１００のほぼ全体に膜を形成する場合は、アライメントは行わなくてよい。

【0045】

図４（ｃ）に示す工程では、基板１００に、マスク１０２を介して発光層４０７が形成される。発光層４０７は有機膜である。発光層４０７は、ホスト材料とドーパント材料とを含み、いずれも公知の有機材料が用いられる。本実施形態では、蒸着によって発光層４０７を形成している。ほかにも、スパッタやＣＶＤ、インクジェット法など公知の成膜方法を用いることができる。発光層４０７は、アノード電極４０１に接するように形成される。他方、発光層４０７は、カソード用コンタクト４０３からは離間している。このような位置に発光層４０７が形成されるように、成膜方法、及びそこで用いられる条件が選択される。例えば、蒸着を行う場合には、材料の直進性を高めるためにより低い圧力（より高い真空度）とすることが好ましい。これにより、マスク１０２の開口の形状を射影した領域に、発光層４０７を形成することができる。マスク１０２と基板１００との間に蒸着材料が回り込むことによって、マスク１０２の開口の射影の外側にも発光層４０７が形成されることがある。こうした蒸着材料の回り込みに対しては、バンク４０５の幅を大きくするなどの対応が考えられる。

【0046】

なお、必要に応じて、発光層４０７とは別に１層あるいは複数層の有機層を形成してもよい。典型的な発光素子では、電子注入層、電子輸送層、ホール輸送層、ホール注入層などが形成される。これらの層は、発光層１０２と同様に、マスク１０２を介して蒸着によって形成される。

【0047】

図４（ｄ）に示す工程では、基板１００に、マスク１０２を介してカソード電極４０９が形成される。カソード電極４０９は金属膜である。カソード電極４０９は、マグネシウム、銀、金、アルミニウム、タンタル、タングステン、モリブデン、ニッケルや、これらの少なくとも１つを含む合金で構成される。本実施形態では、マスク１０２の開口を射影した領域の外側にも、カソード電極４０９を形成している。詳細には、カソード電極４０９は、まず、発光層４０７を覆う位置に形成される。そして、カソード電極４０９は、カソード用コンタクト４０３に接するように延びる。図からわかる通り、カソード用コンタクト４０３は、マスク１０２の開口を射影した領域の外側に位置している。発光層４０７と共通のマスク１０２を用いつつも、発光層４０７とは異なる位置にカソード電極４０９を形成することで、カソード電極４０９をカソード用コンタクト４０３に接続することができる。

【0048】

そのための具体的な方法としては、先の実施形態で説明した、（１）成膜方法を変更する、（２）成膜における各種のパラメータを変更する、（３）平均自由工程の異なる材料を用いる、などの方法がいずれも適用できる。

【0049】

１つの例では、カソード電極４０９は、蒸着によって基板１００に形成される。そして、カソード電極４０９の蒸着時のチャンバ内の圧力を、発光層４０７の蒸着時のチャンバ内の圧力よりも高くする。別の例では、発光層４０７を蒸着によって形成し、他方、カソード電極４０９をスパッタで形成する。あるいは、同一条件下において、発光層４０７の材料の平均自由工程が、カソード電極４０９の材料の平均自由工程よりも長くなるように、それぞれの材料を選択してもよい。材料の平均自由工程の差を利用する場合には、２つの工程の成膜条件は全く同一でもよい。

【0050】

発光層４０７を形成する工程と、カソード電極４０９を形成する工程との間に、アライメントを行わないことで、スループットを向上させることができる。しかし、カソード電極４０９を形成する領域を変更するために、基板１００とマスク１０２との相対位置を変更する工程やアライメント工程が、発光層４０７を形成する工程とカソード電極４０９を形成する工程との間に含まれてもよい。発光層４０７の一部にはカソード電極４０９を形成しない場合には、基板１００とマスク１０２との相対位置を変更することが効果的である。

【0051】

また、カソード電極４０９をより広い範囲に形成することが容易になるように、発光素子の構造を変更してもよい。図５は、いずれも発光素子の断面構造を模式的に示している。図４と同じ部分については、図５において、図４と同じ符号を付しているか、あるいは、簡略化のため符号を省略している。図５（ａ）に示された発光素子では、アノード電極４０１とカソード用コンタクト４０３との間のバンク４０５ａの高さが、他のバンク４０５の高さより低い。これにより、バンク４０５ａによる材料拡散の阻害の程度が減少し、より広い範囲にカソード電極４０９を形成することができる。図５（ｂ）に示される発光素子のように、アノード電極４０１とカソード用コンタクト４０３との間にバンクを形成しない構造としてもよい。

【0052】

このように、本実施形態では、種類の異なる複数の膜を単一のマスクを用いて基板に形成している。このような構成によれば、膜の種類ごとに製造ラインを構成する場合に比較して、装置の大型化を抑制することができる。なお、本実施形態の成膜方法を用いる場合であっても、必要に応じて複数の製造ラインを構成してもよい。

【0053】

＜実施形態３＞
別の実施形態を説明する。本実施形態は、有機ＥＬ表示装置などに搭載される発光素子の製造に適用された成膜方法である。なお、以下に説明する成膜方法は、発光素子の製造以外の成膜用途にも適用できる。

【0054】

最初に、製造される発光素子について、図６を用いて説明する。図６（ａ）は発光素子の断面構造を模式的に示している。図６（ｂ）は発光素子の平面構造を模式的に示している。図１～図５と同じ機能を有する部分には、それらの図と同じ符号を付している。図１～図５と同じ機能を有する部分についての説明は、先の説明と重複するため省略することがある。すなわち、実施形態１、２に係る説明が、すべて本実施形態についても援用される。

【0055】

本実施形態の発光素子は、それぞれ異なる波長の光を発する複数の画素を含む。具体的に、発光層４０７Ｒは赤色の光を、発光層４０７Ｇは緑色の光を、発光層４０７Ｂは青色の光を、それぞれ発する。このような構成により、いわゆるＲＧＢディスプレイを構成することができる。発光素子は、これらの色の画素の他に、白色の光を発する画素をさらに含んでいてもよい。あるいは、発光素子は、１色または２色の画素を含んでいるだけでもよい。

【0056】

本実施形態の発光素子では、バンク４０５、及びカソード電極４０９を覆うようにパッシベーション膜４１１が形成されている。パッシベーション膜４１１は、窒化シリコンで構成される。パッシベーション膜は、その下に形成された有機層や電極層への水分の浸透を低減したり、製造工程中のこれらの膜への反応を抑制したりして、これらの膜を保護する。パッシベーション膜４１１の上には、樹脂層４１３、保護膜４１５が形成される。

【0057】

図６（ｂ）が示すように、平面上では青色の発光層４０７Ｂが最も大きい面積を持つ。次いで、緑色の発光層４０７Ｇが２番目に大きい面積を持つ。赤色の発光層４０７Ｒの面積が、最も小さい。これらの面積の関係は、各色の発光層４０７の発光効率に応じて、適宜変更されうる。

【0058】

続いて、図７～図１１を用いて本実施形態の成膜方法を説明する。本実施形態の成膜方法では、フォトリソグラフィ法を用いてマスクを形成している点で、実施形態１、実施形態２と相違する。なお、以降の図面については、簡略化のため、図６に示された構成と同じ部分の符号が適宜省略されている。

【0059】

図７（ａ）に示された工程では、基板１００にパッシベーション膜４１１が形成される。本実施形態ではＣＶＤによって、パッシベーション膜４１１が形成される。パッシベーション膜４１１は、アノード電極４０１、カソード用コンタクト４０３、バンク４０５を覆っている。パッシベーション膜４１１は、基板１００の全面に形成されている。

【0060】

図７（ｂ）に示された工程では、フォトリソグラフィ用のレジスト７０１が基板１００に塗布される。レジストが塗布された後、必要に応じて乾燥やベーキング処理を行う。

【0061】

図７（ｃ）に示された工程では、フォトリソグラフィを行い、レジスト７０１の一部（感光部７０１ａ）を感光させる。ここではポジ型のレジスト７０１を用いているため、感光部７０１ａが後の現像工程で除去される。ネガ型のレジストを用いる場合は、感光させる部分と感光させない部分を入れ替えればよい。

【0062】

図８（ａ）に示された工程では、感光されたレジスト７０１を現像する。現像により、感光部７０１ａが除去される。ここで、レジスト７０１の除去される部分は、３色の画素のうち１つの画素のアノード電極４０１の上の部分である。３色の画素の他の２つの画素のアノード電極４０１は、現像後にもレジスト７０１で覆われたままとなる。また、現像後のレジスト７０１は、カソード用コンタクト４０３を覆っている。

【0063】

図８（ｂ）に示された工程では、パッシベーション膜４１１がエッチングされる。パッシベーション膜４１１がエッチングでは、レジスト７０１がマスクとして用いられる。つまり、パッシベーション膜４１１のうち、レジスト７０１に覆われていない部分が、エッチングで除去される。これにより、アノード電極４０１が露出する。さらに、本実施形態では、等方性に近いエッチングを行うことにより、レジスト７０１に覆われていたパッシベーション膜４１１の一部が除去される。これにより、エッチング後は、レジスト７０１が平面方向においてパッシベーション膜４１１から突出する形となる。レジスト７０１がオーバーハングすることで、パッシベーション膜４１１はカソード用コンタクト４０３を露出させている。つまり、上から見たときに、カソード用コンタクト４０３は、レジスト７０１には覆われ、他方、パッシベーション膜４１１には覆われていない状態となる。このような構成とすることで、共通のマスクとしてレジスト７０１を用いて発光層４０７とカソード電極４０９と形成した際に、発光層４０７はカソード用コンタクト４０３と接触せず、他方、カソード電極４０９はカソード用コンタクト４０３と接触するようにすることができる。なお、パッシベーション膜４１１は、他の画素のアノード電極４０１とカソード用コンタクト４０３とを覆った状態で残っている。

【0064】

続いて、図９（ａ）に示された工程では、発光層４０７が形成される。この実施形態では、蒸着により、発光層４０７が形成される。この時、レジスト７０１がマスクとして用いられる。蒸着に限らず、後のカソード電極４０９の形成工程に対して相対的に材料の直進性の高い方法で、成膜が行われればよい。好適には、レジスト７０１の開口の射影とほぼ同じ領域に発光層４０７が形成される。

【0065】

図９（ｂ）に示された工程では、カソード電極４０９が形成される。この実施形態では、蒸着により、カソード電極４０９が形成される。この時、レジスト７０１がマスクとして用いられる。蒸着に限らず、先の発光層４０７の形成工程に対して相対的に材料の拡散性の高い方法で、成膜が行われればよい。カソード電極４０９は、レジスト７０１の開口の射影よりも広い範囲に形成される。その結果、カソード電極４０９はカソード用コンタクト４０３の上にも形成される。

【0066】

発光層４０７の形成と、カソード電極４０９の形成とに用いられる成膜方法は、実施形態２で説明した方法がすべて適用される。例えば、蒸着によりカソード電極４０９が形成される場合、カソード電極４０９の形成時のチャンバの圧力が、発光層４０７の形成時のチャンバの圧力よりも高い。ほかにも、カソード電極４０９の形成にＣＶＤやスパッタが用いられてもよい。

【0067】

ここでは、レジスト７０１がマスクとして用いられるとして説明した。一部の条件の下では、カソード電極４０９の外縁がパッシベーション膜４１１によって規定されることもある。そのため、図９（ｂ）に示された工程では、レジスト７０１とパッシベーション膜４１１とが一体的にマスクに用いられていると考えてもよい。

【0068】

図１０（ａ）に示される工程では、ＣＶＤによりパッシベーション膜４１１ａが形成される。パッシベーション膜４１１ａは、先の工程で形成されたカソード電極４０９を覆うように形成される。パッシベーション膜４１１ａは、図７（ａ）のパッシベーション膜４１１の形成工程と同じ方法で形成されることが好ましい。以後は、この工程で形成されたパッシベーション膜４１１ａと先の工程で形成され、エッチング後に残っているパッシベーション膜４１１とを、まとめてパッシベーション膜４１１と呼ぶ。

【0069】

図１０（ｂ）に示される工程では、レジスト７０１が基板１００から剥離される。レジスト７０１の上に形成された発光層４０７、及びカソード電極４０９はリフトオフされる。その結果、基板１００の表面にはパッシベーション膜４１１が露出した状態となる。パッシベーション膜４１１のうち、レジスト７０１の開口に形成された部分は、他の部分に対する凹部または凸部になっていてもよい。このように表面の形状は異なっていることもあるが、図１０（ｂ）の工程を終えた基板１００は、図７（ａ）に示された基板１００と同様の状態となっている。

【0070】

そこで、図７（ｂ）から図１０（ｂ）までの工程を、他の色の画素についても繰り返す。繰り返しの説明を省略する。結果として、図１１（ａ）に示されるように、各色の発光層４０７Ｒ、４０７Ｇ、４０７Ｂ、及び、それぞれの上のカソード電極（符号は省略）が形成される。また、各画素のカソード電極は、パッシベーション膜４１１によって覆われる。

【0071】

続いて、図１１（ｂ）に示されるように、樹脂層４１３が形成される。樹脂層４１３は、平坦化などの目的で形成される。適宜、樹脂層４１３は省略される。その後、保護膜４１５（図６参照）が形成される。

【0072】

このように、本実施形態では、種類の異なる複数の膜を単一のマスクを用いて基板に形成している。このような構成によれば、膜の種類ごとに製造ラインを構成する場合に比較して、装置の大型化を抑制することができる。なお、本実施形態の成膜方法を用いる場合であっても、必要に応じて複数の製造ラインを構成してもよい。

【0073】

発明は上記実施形態に制限されるものではなく、発明の精神及び範囲から離脱することなく、様々な変更及び変形が可能である。従って、発明の範囲を公にするために請求項を添付する。

【符号の説明】

【0074】

１００：基板、１０２：マスク、１１０：膜、１１２：膜

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】