封止構造、その製造装置及びその製造方法
【課題】端部からの水分等の浸入を効果的に抑制し、かつより簡素な方法で形成可能な封止構造を提供する。
【解決手段】基板上に配置された電子デバイスを覆う封止構造１は、無機物を主成分とするバッファ層２と；無機物を主成分とし、バッファ層２の密度よりも高い密度を有すると共に、バッファ層２に重ねられたバリア層３と；を含む。封止構造１は、外縁１１を含む傾斜部分１２を備え、傾斜部分１２の厚みは、外縁１１に近づくほど小さくなる。封止構造１の最外面は、バリア層３で覆われている。
【解決手段】基板上に配置された電子デバイスを覆う封止構造１は、無機物を主成分とするバッファ層２と；無機物を主成分とし、バッファ層２の密度よりも高い密度を有すると共に、バッファ層２に重ねられたバリア層３と；を含む。封止構造１は、外縁１１を含む傾斜部分１２を備え、傾斜部分１２の厚みは、外縁１１に近づくほど小さくなる。封止構造１の最外面は、バリア層３で覆われている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、封止構造、その製造装置及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
有機ＥＬ素子等の電子デバイスの多くは、水や酸に対する耐久性が低い。そこで、封止膜と呼ばれる膜によって、基板上に設けられた有機ＥＬ素子等の電子デバイスを覆うことで、これらの電子デバイスを水分及び酸から保護することが提案されている。
具体的には、特許文献１では、樹脂材料からなるバッファ層と、金属材料からなるバリア層とが積層されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００５−３５３３９８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明者らは、樹脂等の有機物をバッファ層として含む封止膜ではなく、バッファ層も無機物で形成された封止膜の方が、封止構造全体としてのバリア性が高い（封止性に優れる）点に注目しており、本発明の課題は、無機物からなるバッファ層を含む封止構造によって、水や酸から電子デバイスを効果的に保護することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の第１見地に係る封止構造は、無機物からなるバッファ層と；無機物からなり、バッファ層の密度よりも高い密度を有すると共に、バッファ層全体を覆うように設けられたバリア層と；を含む。封止構造は、封止構造の外縁に囲まれた内側部分と；この外縁を含み、内側部分を囲む傾斜部分と；を備える。傾斜部分において、バッファ層及びバリア層の厚みは、外縁に近づくにつれて徐々に小さくなるように形成されている。
本発明の第２見地に係る封止構造の製造方法は、基材の第１面と対向するように、かつ第１面との間に空間を設けるように、マスクを配置するマスク配置工程と；マスクが配置された基材に、第１圧力下で、プラズマＣＶＤにより無機物を堆積させることでバッファ層を形成するバッファ層形成工程と；マスクが配置された基材の第１面に、第１圧力よりも低い第２圧力下で、プラズマＣＶＤにより無機物を堆積させることでバッファ層よりも密度の高いバリア層を形成するバリア層形成工程と、を含む。
本発明の第３見地に係る封止構造の製造装置は、基材の第１面と対向するように、かつ第１面との間に空間を設けるようにマスクが配置された基材の第１面に、第１圧力下で、プラズマＣＶＤにより無機物を堆積させることでバッファ層を形成するバッファ層形成部と；マスクが配置された基材のバッファ層の第１面上に、第１圧力よりも低い第２圧力下で、プラズマＣＶＤにより無機物を堆積させることでバッファ層よりも密度の高いバリア層を形成するバリア層形成部と；を備える。
【発明の効果】
【０００６】
上述の封止構造は、バリア層及びバッファ層の両方が無機物からなり、かつバリア層がバッファ層全体を覆うように形成されているので、優れた封止性を有する。また、この封止構造のバリア層は、マスクを交換することなく、バッファ層全体を覆うように形成可能である。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】本発明の実施形態に係る封止構造１の構成を示す断面図。
【図２】図１の一部を拡大した断面図。
【図３】封止構造の製造装置の一例を示す正面図。
【図４】図３に示す製造装置の平面図。
【図５】封止構造の製造方法の一例を示すフローチャート。
【図６】封止構造の製造に用いられるマスク及び製造中の封止構造を示す断面図。
【図７】封止構造の製造に用いられる他のマスク及び製造中の封止構造を示す断面図。
【図８】第１比較形態に係る封止構造の構成を示す断面図。
【図９】第２比較形態に係る封止構造の構成を示す断面図。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
１．封止構造
本実施形態の封止構造１について、図１を参照して説明する。
図１に示すように、本実施形態の封止構造１は、基板４上に配置された有機ＥＬ素子等の電子デバイス４２を覆うように設けられる。
基板４は、第１面４ａと第２面４ｂとを有する。図１のように電子デバイス４２が第１面４ａに設けられている場合、封止構造１も第１面４ａ上に設けられる。
【０００９】
図１に示すように、封止構造１は、基板４の面方向（ｘ−ｙ方向）における外縁（端部）１１を有する。また、封止構造１は、基板４の面方向において外縁１１に囲まれた内側部分１３と；外縁１１を含み、基板４の面方向において内側部分１３を囲む傾斜部分１２を有する。つまり、基板４の厚み方向（ｚ方向）に平行な断面において、封止構造１の表面は、平らな部分（内側部分１３）と基板４に向かって傾く部分（傾斜部分１２）とを有する。
【００１０】
傾斜部分１２の厚みは、外縁１１に近づくにつれて徐々に小さくなる。つまり、傾斜部分１２の表面と基板４の第１面４ａとの距離は、内側部分１３に近い方が大きく、外縁１１に近い方が小さい。ｚ方向に平行な断面において、傾斜部分１２の表面は、略直線形状であってもよいし、凸形状であっても、凹形状であってもよい。
【００１１】
内側部分１３の厚み（内側部分１３の表面から基板４の第１面４ａまでの距離）は略一定である。内側部分１３の厚みは、１μｍ程度であってもよい。
【００１２】
図２に示すように、封止構造１は、バッファ層２及びバリア層３を備える。バッファ層２とバリア層３とは、交互に積層される。封止構造１の最外面は、バリア層３によって覆われている。
【００１３】
図２には、２つのバッファ層２及び２つのバリア層３が示されている。各層を、基板４に近い方から、第１バッファ層２１、第２バッファ層２２、第１バリア層３１、及び第２バリア層３２と称する。第１バッファ層２１と第２バッファ層２２とを特に区別しない場合は、これらをまとめて単にバッファ層２と呼び、第１バリア層３１と第２バリア層３２とを特に区別しない場合は、これらをまとめて単にバリア層３と呼ぶ。
【００１４】
なお、本発明は図１及び図２の構成に限定されるものではない。封止構造におけるバッファ層及びバリア層の数は、それぞれ１以上であればよい。具体的には、バッファ層２とバリア層３とが交互に計１０層以上重ねられる場合がある（例えば、バッファ層２が５層以上で、バリア層３が５層以上重ねられる場合など）。また、個々の層の厚みは特に限定されるものではなく、１０ｎｍ〜数百ｎｍであってもよい。
【００１５】
バッファ層２は、無機物からなる層である。なお、「無機物」とは、有機物を除く物質であり、具体的には、炭素骨格を持たない物質である。つまり、無機物には、合成／天然樹脂及び炭素骨格（炭化水素骨格を含む）を有するその他化合物は含まれない。
【００１６】
具体的には、バッファ層２はシリコン系膜であってもよい。例えば、バッファ層２は、Ｈ，Ｃ及びＳｉを含むシリコン系膜であってもよい。
また、第１バッファ層２１の組成と第２バッファ層２２の組成とは、同じであってもよいし、異なっていてもよい。
【００１７】
バリア層３は、無機物からなり、バッファ層２よりも高い密度を有する。バリア層３の密度は具体的な数値に限定されるものではないが、水や酸が電子デバイス４２に到達することを防止できる程度であればよい。バリア層３は、具体的には、シリコン系膜であってもよく、Ｓｉ並びにＯ（酸素）及び／又はＮ（窒素）を含んでいてもよい。つまり、バリア層３は、シリコン酸化膜又はシリコン窒化膜であってもよい。また、第１バリア層３１の組成と第２バリア層３２の組成とは、同じであってもよいし、異なっていてもよい。
【００１８】
図２に示すように、ｚ方向に平行な断面において、傾斜部分１２におけるバッファ層２及びバリア層３の厚みは、外縁１１に近づくほど徐々に減少する。
【００１９】
また、バッファ層２の外縁（ｘ−ｙ方向における端部）よりも、バリア層３の外縁（ｘ−ｙ方向における端部）の方が、外側に位置している。つまり、バリア層３は封止構造１の外縁１１にまで達しており、バッファ層２はそれよりも内側までしか設けられていない。
【００２０】
図２の構成をより具体的に説明すると、最下層の第１バッファ層２１の全体は、第１バッファ層２１の最も近くに配置された第１バリア層３１に覆われている。よって、第１バリア層３１は、第１バリア層３１の外縁が第１バッファ層２１の外縁を囲むように配置されている。また、第２バッファ層２２の全体も、その上に形成された第２バリア層３２によって覆われている。よって、第２バリア層３２は、第２バリア層３２の外縁が第２バッファ層２２の外縁を囲むように配置されている。なお、バリア層３の外縁は、封止構造１の外縁１１と一致している。
【００２１】
ｘ−ｙ平面において、バッファ層２の外縁からバリア層３の外縁までの距離、つまりｘ−ｙ平面における外縁１１からバッファ層２までのバリア層３の長さＬ１は、電子デバイス４２への水及び酸等の浸入を防ぐことができる程度に設定されればよい。長さＬ１は、例えば数十ｎｍ又は数百ｎｍ程に設定可能である。
【００２２】
なお、第１バリア層３１と第２バリア層３２とが直接重なっている部分では、層の境界を認識することは難しいが、図２では、説明の便宜上、２つの層の間に境界が存在しているように描かれている。
【００２３】
図２においては、第１バッファ層２１の外縁及び第２バッファ層２２の外縁の位置はｘ−ｙ平面において一致している。また、第１バリア層３１の外縁及び第２バリア層３２の外縁の位置はｘ−ｙ平面において一致している。ただし、本発明は図２の構成に限定されるものではなく、バッファ層である複数の層の外縁の位置は、互いに異なっていてもよいし、バリア層である複数の層の外縁の位置は、互いに異なっていてもよい。
【００２４】
このように、封止構造１の最外面の全体がバリア層３で覆われることによって、バッファ層２が封止構造１の表面から外に露出しない。これによって、バッファ層２の露出部分から内部への水等の浸入が効果的に抑制される。
【００２５】
また、封止構造１は、外縁１１に近づくほどバッファ層２及びバリア層３の厚みが薄くなる傾斜部分１２を備える。このような構成は、１つのマスクによって、つまりマスクを交換することなく形成可能である。
【００２６】
なお、封止構造１の構成は、無機物からなるバッファ層２及びバリア層３の他に、有機物を含む層をさらに備えるように変更されてもよい。
また、封止構造１の構成は、バッファ層２とバリア層３とが逆に配置されるように変更されてもよい。すなわち、基板４、バリア層３、バッファ層２、バリア層３、バッファ層２・・・が、この順に配置されていてもよい。なお、全てのバッファ層２中で最も外側（上側）に位置するバッファ層２よりもさらに外側に、少なくとも１つのバリア層３が設けられていることが好ましい。
【００２７】
２．製造装置
図３及び図４を参照して、封止構造を製造するための装置（製造装置１０）の実施の一形態にかかる製造装置１０について説明する。
図３及び図４に示すように、製造装置１０は、ロードロック室５、ロードロック室５に連結されたロボット室６、及びロボット室６に連結された第１製膜室７及び第２製膜室８を備える。この製造装置１０は、バッファ層２とバリア層３との積層膜（封止構造）を形成することができる。
【００２８】
ロードロック室５とロボット室６との間には、ゲートバルブ５１が設けられている。ゲートバルブ５１により、ロードロック室５とロボット室６とは隔絶可能である。
ロードロック室５は、真空ポンプ５２に接続されると共に、その内部に基板ストッカー５３を備える。基板ストッカー５３は、基板４の周縁部を支持する支持ピン５４を備える。基板４の第１面４ａには表面に電子デバイス４２が形成されており、基板４のサイズは例えば３７０ｍｍ×４７０ｍｍ程度である。
【００２９】
ロボット室６は、内部に基板搬送ロボット６１を備える。基板搬送ロボット６１は、モータ６２、アーム６３及び可動支持台６４を備える。可動支持台６４は、モータ６２の駆動によりアーム６３を介してｘ、ｙ及びｚ各方向に移動自在に構成される。可動支持台６４は、基板ストッカー５３が支持ピン５４を備えるのと同様に、支持ピン６５を備える。
また、ロボット室６には、第１流量制御バルブ６６を介して真空ポンプ６７が接続されている。
ロボット室６と第１製膜室７との間にはゲートバルブ６８が設けられており、ロボット室と第２製膜室８との間にはゲートバルブ６９が設けられている。ゲートバルブ６８及び６９が開閉することで、基板搬送ロボット６１は、可動支持台６４を移動させて基板４を第１製膜室７及び第２製膜室８に移動させることができる。
【００３０】
第１製膜室７は、ロボット室６と連通しており、第２流量制御バルブ７６１を介して真空ポンプ７１に接続され、第３流量制御バルブ７６２を介してＨＭＤＳ供給タンク７２に接続され、第３流量制御バルブ７６３を介してＨ２供給タンク７３及びＡｒ供給タンク７４に接続される。
【００３１】
第１製膜室７の内部には、ループアンテナ７７が設けられる。ループアンテナ７７は、プラズマを生成する手段であり、絶縁チューブ７８と導電性電極７９とにより構成される。２本の絶縁チューブ７８は、第１製膜室７内に互いに対向するように、平行に配設される。導電性電極７９は、２本の絶縁チューブ７８に挿設され、図４に示すように、平面視が略Ｕ字形を呈するように第１製膜室７の向かい合う２つの側壁を貫通し、高周波電流を供給する電源７７１に接続される。高周波電流の周波数は１３．５６ＭＨｚ程度であることが好ましい。なお、使用するプラズマはＣＣＰ（Ｃａｐａｃｉｔｉｖｅ Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｐｌａｓｍａ：容量結合プラズマ）、ＩＣＰ（Ｉｎｄｕｃｔｉｖｅ Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｐｌａｓｍａ：誘導結合プラズマ）、バリア放電、ホロー放電などでもよい。
【００３２】
第２製膜室８は、ロボット室６と連通しており、第５流量制御バルブ８６１を介して真空ポンプ８１に接続され、第６流量制御バルブ８６２を介してＨＭＤＳ供給タンク８２に接続され、第７流量制御バルブ８６３を介してＯ２供給タンク８３に接続される。
【００３３】
第２製膜室８内には、ループアンテナ８７が設けられる。ループアンテナ８７は、絶縁チューブ８８と導電性電極８９により構成される。ループアンテナ８７についての詳細な説明は、第１製膜室７のループアンテナ７７と重複するので省略する。導電性電極８９は、高周波電流を供給する電源８７１に接続される。
【００３４】
なお、製造装置１０は、上述した構成の他に、製造装置１０の各部の動作を制御する制御部を備える（図示せず）。制御部は、例えばＣＰＵ等の演算処理装置、並びに、ＲＯＭ、ＲＡＭ、ＦＬＡＳＨ等の記憶装置、使用者からの指示を受け付ける操作パネル等を備える。演算処理装置が記憶装置内のプログラムを読み出して実行することで、また、操作パネルを介して受け付けた使用者からの指示に基づいて処理を行うことで、制御部による制御機能が実現される。
【００３５】
３．製造方法
次に、図５〜図７を参照して、製造装置１０を用いて封止構造を製造するための方法について説明する。なお、図５に示す製造工程は、本実施形態では自動で制御されるが、その一部または全部の開始及び終了等が手動で制御されてもよい。
【００３６】
製造装置１０は、次に示す初期状態にあるものとして説明する。すなわちロードロック室５は、ゲートバルブ５１が閉じた状態であり、ロードロック室５の内圧は大気圧である。基板ストッカー５３には、表面に電子デバイス４２が配置された未封止の基板４が、その第１面４ａを鉛直下方に向けた状態で保持されている。
【００３７】
まず、ゲートバルブ６９を閉じ、ゲートバルブ６８が開けられた状態で、第１製膜室７及びロボット室６の内圧を、真空ポンプ７１により所定の第１圧力に減圧する（ステップＳ１）。このとき、真空ポンプ８１によって、第２製膜室８の内圧を第２圧力に減圧する（ステップＳ１）。第１圧力及び第２圧力は、用いられる原料ガスの組成によって適宜設定される。
なお、このとき、第１製膜室７及びロボット室６の内圧は、真空ポンプ６７によって調整されてもよい。また、ゲートバルブ６８及び６９のいずれも閉じられた状態で、真空ポンプ７１によって第１製膜室７の内圧が調整され、真空ポンプ６７によってロボット室６の内圧が調整されてもよい。
【００３８】
次に、真空ポンプ５２が作動を開始し、ロードロック室５を減圧する（ステップＳ２）。ロードロック室５の内圧が第１製膜室７及びロボット室６の内圧（第１圧力）とほぼ同じになった時点で、ゲートバルブ５１を開く。
【００３９】
続いて、バッファ層２を形成する（ステップ３）。図６に示すように、基板搬送ロボット６１は、アーム６３をロードロック室５に伸延させ、基板ストッカー５３に保持された未封止の基板４を、同じ姿勢、すなわちその第１面４ａを鉛直下方に向けた状態で可動支持台６４上に受け取る。基板４を受け取った後、基板搬送ロボット６１はアーム６３を収縮させる。アーム６３が収縮した後、ゲートバルブ５１は閉じ、基板搬送ロボット６１は、アーム６３を第１製膜室７に伸延させ、ループアンテナ７７の上方に基板４をセットする（ステップＳ１０）。
【００４０】
次に、図６に示すように、流量制御バルブ７６３を開くことによりＨ２ガスとＡｒガスの混合ガスを第１製膜室７に導入する（ステップＳ１１）。それと同時に流量制御バルブ７６２を開くことにより、ＨＭＤＳガスを第１製膜室７に導入する。（ステップＳ１１）。このときの各ガスの導入流量は、Ｈ２ガスとＡｒガスの混合ガスについては２０ｓｃｃｍ〜４０ｓｃｃｍ、ＨＭＤＳガスについては３ｓｃｃｍ〜５ｓｃｃｍとすることができる。
【００４１】
続いて、電源７７１からループアンテナ７７に高周波電流を流す。このときのプラズマ電力は、例えば５ｋＷ〜１０ｋＷ程度に設定される。これにより、ループアンテナ７７の周辺にプラズマが発生する（ステップＳ１２）。基板４の表面では表面反応が行われ、電子デバイス４２を覆うように、バッファ層２が形成される。ＨＭＤＳの化学式は（ＣＨ３）３ＳｉＮＨＳｉ（ＣＨ３）３であるから、ＨＭＤＳ供給タンク７２がＣ（炭素）の供給源として機能する。炭素を含めることで、形成される膜の密度を比較的低密度にすることができ、応力発生によるクラック等を効果的に抑制することができる。
【００４２】
所定の時間が経過した後、流量制御バルブ７６２及び７６３を閉じることにより、ＨＭＤＳガス、Ｈ２ガス及びＡｒガスの導入を停める（ステップＳ１３）。
【００４３】
バッファ層２が形成されると、図５に示すように、ステップＳ４において、バリア層３の形成処理を開始する。
【００４４】
まず、基板搬送ロボット６１は、基板４を第１製膜室７からロボット室６に退避させる。退避が完了すると、ゲートバルブ６８を閉じる。
【００４５】
次に、図７に示すように、真空ポンプ６７がロボット室６の内圧を第２圧力に調整する（ステップＳ２０）。第２圧力は、第１圧力よりも低く設定される。これによって、後のステップで形成されるバリア層３により、バッファ層２の外縁を覆うことができる。バリア層３の形成の詳細については、図８を参照して後述する。第２圧力は、例えば第１圧力の１／５以下、１／８以下、又は１／１０以下程度に設定可能である。
【００４６】
次いで、ゲートバルブ６９を開き、基板搬送ロボット６１により基板４を第２製膜室８に移動させる（ステップＳ２１）。その後、流量制御バルブ８６３を開くことによりＯ２ガスを第２製膜室８に導入する（ステップＳ２２）。それと同時に流量制御バルブ８６２によりＨＭＤＳガスの導入流量を調節する（ステップＳ２２）。このときの各ガスの導入流量は、Ｏ２ガスを２０ｓｃｃｍ〜１０００ｓｃｃｍ、ＨＭＤＳガスを３ｓｃｃｍ〜２０ｓｃｃｍとすることができる。
【００４７】
続いて、電源８７１からループアンテナ８７に、高周波電流を流す。このときのプラズマ電力は、例えば０．１ｋＷ〜８ｋＷ程度に設定される。これにより、ループアンテナ７７の周辺にプラズマが発生する（ステップＳ２３）。基板４の表面では表面反応が行われ、バッファ層２を被覆するようにバリア層３、すなわちシリコン酸化膜が形成される。所定時間が経過した後、流量制御バルブ８６２及び８６３を閉じることにより、ＨＭＤＳガス及びＯ２ガスの導入を停める（ステップＳ２４）。
【００４８】
なお、Ｏ２ガスに代えて、窒素含有ガス（Ｎ２ガス又はＮＨ３ガス）、又はＯ２ガスと窒素含有ガスとの混合ガスを用いてもよい。
【００４９】
上記ステップＳ３及びステップＳ４の処理を所定の回数（Ｎ回）繰り返す（ステップＳ５）。処理の回数がＮに満たないとき（ステップＳ５でＮｏ）、バリア層形成後にバッファ層を形成するときは、ロボット室６の内圧を真空ポンプ６７で第１圧力に調整してから（ステップＳ６）、ステップＳ４を行う。
【００５０】
なお、複数のバッファ層２を形成する場合、個々のバッファ層２の製膜条件（材料ガスの組成、材料ガスの流量、圧力等）は、同一であってもよいし、異なっていてもよい。バリア層３の製膜についても同様である。
【００５１】
所定数の層が形成されると（ステップＳ５でＹｅｓ）、ロードロック室５においてゲートバルブ５１が開き、基板搬送ロボット６１はアーム６３を収縮させ、その後、ロードロック室５に伸延させる。そして、封止済みの基板４を基板ストッカー５３に移載し、基板搬送ロボット６１はアーム６３を収縮させる。アーム６３が収縮した後、ゲートバルブ５１は閉じ、ステップＳ７においてロードロック室５を大気圧に戻して開放した後、ステップＳ８において封止膜形成済みの基板４を外部へ取り出すことができる。
【００５２】
なお、本実施形態では、バッファ層２が先に形成され、その後バリア層３が形成され、これが繰り返されることで、基板４上に、バッファ層２、バリア層３、バッファ層２、バリア層３・・が、この順に積層された繰り返し構造が形成される。
【００５３】
ただし、本発明はこれに限定されるものではなく、バリア層３が先に形成され、バッファ層２がその後に形成されてもよい。つまり、基板４上に、バリア層３、バッファ層２、バリア層３・・が、この順に形成されてもよい。
【００５４】
４．バッファ層及びバリア層形成の詳細
図８を参照し、ステップＳ３及びＳ４の層形成時に用いられるマスクについて説明する。
【００５５】
図８に示すように、マスク９０は、切り欠き９１を備える、切り欠き９１によって、基板４において、封止構造によって覆われるべき部分が露出される。マスク９０は、基板４の第１面４ａとマスク９０との間に空間９５を設けるように配置される。この空間９５を設ける手段の一つとして、マスク９０は、ｚ軸に対して傾く（平行でない）斜面部９２を備える。つまり、マスク９０は、ｚ方向に平行な断面において、切り欠きを囲む面が台形状に形成されている。よって、切り欠き９１における向かい合う壁の距離は、マスク９０の下面（基板４に対向する面）における距離Ｄ１よりも上面における距離Ｄ２の方が狭い。
【００５６】
距離Ｄ１は、封止構造１に覆われる予定の領域を含み、かつその領域よりも広い範囲が切り欠き９１によって露出されるように設定される。また距離Ｄ２は、電子デバイス４２の幅Ｗ１よりも広く、かつ距離Ｄ１よりも狭く設定される。
【００５７】
また、空間９５の高さ（図８ではマスク９０の厚みＴ１）は、所望の封止構造１の厚みよりも大きく設定される。
【００５８】
このように空間９５が設けられることで、ステップＳ３及びＳ４でバッファ層２及びバリア層３（図８では、まとめて層１４として示す）が堆積されるとき、各層の外縁付近が徐々に薄くなる。こうして、図１及び図２に示した傾斜部分１２が形成される。
【００５９】
さらに、上述したように、バッファ層２を形成するときの第１圧力より、バリア層３を形成するときの第２圧力の方が小さく設定される。この圧力条件下では、バリア層３を構成する材料は、バッファ層２を構成する材料よりも、空間９５の奥まで入り込む。その結果、バリア層３は、バッファ層２を含み、かつバッファ層２よりも広い範囲を覆うことができる。その結果、図２に示したように、バッファ層２が露出しにくく、封止性の高い封止構造１が形成される。
【００６０】
すなわち、本実施形態の製造装置及び製造方法によれば、マスクを交換することなく、バリア層３によってバッファ層２を覆うことができ、封止構造１の外縁１１におけるバッファ層２の露出を効果的に抑制することができる。
【００６１】
また、空間９５を設ける手段は、斜面部だけではない。図９に示すように、マスク９３は、斜面部９２は備えず、切り欠き９１を囲む面はｚ軸に平行である。しかし、マスク９３は基板４の第１面４ａとの間に距離をおいて配置される。これによって、空間９５が確保される。
【００６２】
図５〜図７のフローチャートでは、マスクが配置された基板４に、第１圧力下で、プラズマＣＶＤにより無機物を堆積させることでバッファ層２を形成するバッファ層形成工程（ステップＳ１、Ｓ３及びＳ６）と、バッファ層形成工程後、マスクが配置された基板４に、第１圧力よりも低い第２圧力下で、プラズマＣＶＤにより無機物を堆積させることでバリア層３を形成するバリア層形成工程（ステップＳ１及びＳ４）と、について説明した。
【００６３】
ただし、製造方法は、基板４の第１面４ａと対向するように、かつ第１面４ａとの間に空間９５を設けるように、マスク（９０、９３）を配置するマスク配置工程を含んでいてもよい。マスクは、基板４が製造装置１０に導入される前に、基板４に対して位置が合うように固定されていてもよいし、マスクが可動支持台６４上に固定されていて、基板４がそのマスク上に電子デバイス４２に合うように位置決めされてもよい。
【００６４】
なお、本実施形態では、封止構造が電子デバイスを保護するための保護膜として用いられるので、封止構造を形成する基材として基板４を挙げたが、本発明の製造方法及び製造装置はこれに限らず、様々な物体（基材）に対して封止構造を製造するのに用いることができる。
【００６５】
５．製造装置の他の実施形態
図３及び図４に示す製造装置１０は、バッファ層形成部の一例として第１製膜室７（接続された各種タンク及び真空ポンプを含む）を備え、バリア層形成部の一例として第２製膜室８（接続された各種タンク及び真空ポンプを含む）を備える。また、ロボット室６も、バッファ層形成部及びバリア形成部の一部とみなされてもよい。
【００６６】
すなわち、上述の実施形態では、２つの製膜室の間を基板搬送ロボット６１によって移動させることで、第１圧力と第２圧力との切り替えを行っている。ただし、本発明はこれに限定されるものではなく、封止構造の製造装置は、１つの製膜室の内圧を変えることで、第１圧力と第２圧力との切り替えを行うようになっていてもよい。
【００６７】
なお、ＨＭＤＳは原料ガスの一例に過ぎず、原料ガスを他のガスに変更することは可能である。原料ガスとしては、特に、Ｓｉ及びＣ（炭素）を含むガスが好ましい。
また、バッファ層２を形成する原料ガスと、バリア層３を形成するガスとは、組成が異なっていてもよい。
【００６８】
また、製造装置１０は、マスク（９０、９３）を基板４との間に空間９５を設けるように位置決めし、固定するマスク配置部を備えていてもよい。
【実施例】
【００６９】
（Ａ）実施例
＜封止構造の作製＞
図３及び図４に示す製造装置１０を用いて、封止構造を作成した。グローブボックス内で、図８に示すマスク９０を基板４上に設置し、固定した。ロードロック室５に基板４を移動させ、その後は、上述の通りに、ＨＭＤＳガスを原料ガスとして、Ｈ２ガス及びＡｒガスをプラズマ生成ガスとして、プラズマＣＶＤによってバッファ層２を形成した。このときの製膜圧力（第１圧力）を１０Ｐａとした。
【００７０】
バッファ層２を形成後、基板搬送ロボット６１により、基板４をロボット室６に退避させた。
次に、ＨＭＤＳガスを原料ガスとして、Ｏ２ガスをプラズマ生成ガスとして、プラズマＣＶＤによってバリア層３を形成した。このときの製膜圧力（第２圧力）を２Ｐａとした。
こうして、バッファ層２とバリア層３とを５回ずつ形成することで、封止構造を作製した。
【００７１】
なお、基板４には、後述の封止性評価のために、円盤状のカルシウム片が配置されており、封止構造は、このカルシウム片を封止するように形成された。
【００７２】
（Ｂ）比較例
空間９５を設けなかった点、すなわちマスクと基板を密着させた点以外は、実施例と同様の条件下で、製膜を行った。
【００７３】
（Ｃ）構造の観察
実施例の試料について、ＴＥＭ（Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ Ｅｌｅｃｔｒｏｎ Ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｅ）によって、封止構造の中央付近の断面を観察したところ、バリア層とバッファ層とが交互に積層されているのが観察された。封止構造の外縁近傍では、外縁に近づくほど、封止構造全体の厚みは薄くなり、バッファ層の厚みも徐々に薄くなっているのが観察された。さらに外縁に近づくと、バッファ層は観察されずに、バリア層のみが観察された。よって、図２に示したように、バリア層の方が広い範囲に形成され、それによってバッファ層の外縁部分（端部）がバリア層によって密封されていることが確認された。
これに対して、比較例の試料では、端部までバリア層とバッファ層とが平行に形成されていた。
【００７４】
（Ｄ）封止性の評価
作製した封止構造を、８５℃、８５％ＲＨ条件下に置いた。封止構造内に水分が浸入すれば、カルシウムが水を吸収して、金属色（銀色）を呈するカルシウム片が透明の水酸化カルシウムに変化する。
【００７５】
実施例の試料では、１００時間後も金属色（銀色）を呈するカルシウム片が観察されたのに対して、比較例の試料では、１時間後にはカルシウム片が完全に透明化した。これは、実施例の試料では、端部までバリア層で覆われていたためにバッファ層を介した水分の浸入が防止されたのに対して、比較例の試料では端部においてバッファ層が露出していたために、バッファ層から水分が浸入したからであると考えられる。
【産業上の利用可能性】
【００７６】
本発明の封止構造は、有機ＥＬディスプレイの発光材料や太陽電池の発電材料などのような、酸素や水分に対して非常に弱い材料の保護膜として応用できる。また、フィルムなどの保護膜（機能性付加）としても利用できる。
【符号の説明】
【００７７】
１ 封止構造
２ バッファ層
２１ 第１バッファ層
２２ 第２バッファ層
３ バリア層
３１ 第１バリア層
３２ 第２バリア層
４ 基板
４ａ 第１面
４ｂ 第２面
１０ 製造装置
１１ 封止構造の外縁
１２ 封止構造傾斜部分
１３ 封止構造内側部分
１４ 堆積された層（バリア層及びバッファ層を含む）
４２ 電子デバイス
５ ロードロック室
５１ ゲートバルブ
５２ 真空ポンプ
５３ 基板ストッカー
５４ 支持ピン
６ ロボット室
６１ 基板搬送ロボット
６２ モータ
６３ アーム
６４ 可動支持台
６５ 支持ピン
６６ 第１流量制御バルブ
６７ 真空ポンプ
６８ ロボット室と第１製膜室７との間のゲートバルブ
６９ ロボット室と第２製膜室８との間のゲートバルブ
７ 第１製膜室
７１ 真空ポンプ
７２ ＨＭＤＳ供給タンク
７３ Ｈ２供給タンク
７４ Ａｒ供給タンク
７７ ループアンテナ
７８ 絶縁チューブ
７９ 導電性電極
７６１ 第２流量制御バルブ
７６２ 第３流量制御バルブ
７６３ 第４流量制御バルブ
７７１ 電源
８ 第２製膜室
８１ 真空ポンプ
８２ ＨＭＤＳ供給タンク
８３ Ｏ２供給タンク
８７ ループアンテナ
８８ 絶縁チューブ
８９ 導電性電極
８６１ 第５流量制御バルブ
８６２ 第６流量制御バルブ
８６３ 第７流量制御バルブ
８７１ 電源
９０ マスク
９２ 斜面部
９３ マスク
９５ 空間
Ｄ１ マスクの切り欠き間の距離（最小距離）
Ｄ２ マスクの切り欠き間の距離（最大距離）
Ｗ１ 電子デバイスの幅
【技術分野】
【０００１】
本発明は、封止構造、その製造装置及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
有機ＥＬ素子等の電子デバイスの多くは、水や酸に対する耐久性が低い。そこで、封止膜と呼ばれる膜によって、基板上に設けられた有機ＥＬ素子等の電子デバイスを覆うことで、これらの電子デバイスを水分及び酸から保護することが提案されている。
具体的には、特許文献１では、樹脂材料からなるバッファ層と、金属材料からなるバリア層とが積層されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００５−３５３３９８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明者らは、樹脂等の有機物をバッファ層として含む封止膜ではなく、バッファ層も無機物で形成された封止膜の方が、封止構造全体としてのバリア性が高い（封止性に優れる）点に注目しており、本発明の課題は、無機物からなるバッファ層を含む封止構造によって、水や酸から電子デバイスを効果的に保護することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の第１見地に係る封止構造は、無機物からなるバッファ層と；無機物からなり、バッファ層の密度よりも高い密度を有すると共に、バッファ層全体を覆うように設けられたバリア層と；を含む。封止構造は、封止構造の外縁に囲まれた内側部分と；この外縁を含み、内側部分を囲む傾斜部分と；を備える。傾斜部分において、バッファ層及びバリア層の厚みは、外縁に近づくにつれて徐々に小さくなるように形成されている。
本発明の第２見地に係る封止構造の製造方法は、基材の第１面と対向するように、かつ第１面との間に空間を設けるように、マスクを配置するマスク配置工程と；マスクが配置された基材に、第１圧力下で、プラズマＣＶＤにより無機物を堆積させることでバッファ層を形成するバッファ層形成工程と；マスクが配置された基材の第１面に、第１圧力よりも低い第２圧力下で、プラズマＣＶＤにより無機物を堆積させることでバッファ層よりも密度の高いバリア層を形成するバリア層形成工程と、を含む。
本発明の第３見地に係る封止構造の製造装置は、基材の第１面と対向するように、かつ第１面との間に空間を設けるようにマスクが配置された基材の第１面に、第１圧力下で、プラズマＣＶＤにより無機物を堆積させることでバッファ層を形成するバッファ層形成部と；マスクが配置された基材のバッファ層の第１面上に、第１圧力よりも低い第２圧力下で、プラズマＣＶＤにより無機物を堆積させることでバッファ層よりも密度の高いバリア層を形成するバリア層形成部と；を備える。
【発明の効果】
【０００６】
上述の封止構造は、バリア層及びバッファ層の両方が無機物からなり、かつバリア層がバッファ層全体を覆うように形成されているので、優れた封止性を有する。また、この封止構造のバリア層は、マスクを交換することなく、バッファ層全体を覆うように形成可能である。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】本発明の実施形態に係る封止構造１の構成を示す断面図。
【図２】図１の一部を拡大した断面図。
【図３】封止構造の製造装置の一例を示す正面図。
【図４】図３に示す製造装置の平面図。
【図５】封止構造の製造方法の一例を示すフローチャート。
【図６】封止構造の製造に用いられるマスク及び製造中の封止構造を示す断面図。
【図７】封止構造の製造に用いられる他のマスク及び製造中の封止構造を示す断面図。
【図８】第１比較形態に係る封止構造の構成を示す断面図。
【図９】第２比較形態に係る封止構造の構成を示す断面図。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
１．封止構造
本実施形態の封止構造１について、図１を参照して説明する。
図１に示すように、本実施形態の封止構造１は、基板４上に配置された有機ＥＬ素子等の電子デバイス４２を覆うように設けられる。
基板４は、第１面４ａと第２面４ｂとを有する。図１のように電子デバイス４２が第１面４ａに設けられている場合、封止構造１も第１面４ａ上に設けられる。
【０００９】
図１に示すように、封止構造１は、基板４の面方向（ｘ−ｙ方向）における外縁（端部）１１を有する。また、封止構造１は、基板４の面方向において外縁１１に囲まれた内側部分１３と；外縁１１を含み、基板４の面方向において内側部分１３を囲む傾斜部分１２を有する。つまり、基板４の厚み方向（ｚ方向）に平行な断面において、封止構造１の表面は、平らな部分（内側部分１３）と基板４に向かって傾く部分（傾斜部分１２）とを有する。
【００１０】
傾斜部分１２の厚みは、外縁１１に近づくにつれて徐々に小さくなる。つまり、傾斜部分１２の表面と基板４の第１面４ａとの距離は、内側部分１３に近い方が大きく、外縁１１に近い方が小さい。ｚ方向に平行な断面において、傾斜部分１２の表面は、略直線形状であってもよいし、凸形状であっても、凹形状であってもよい。
【００１１】
内側部分１３の厚み（内側部分１３の表面から基板４の第１面４ａまでの距離）は略一定である。内側部分１３の厚みは、１μｍ程度であってもよい。
【００１２】
図２に示すように、封止構造１は、バッファ層２及びバリア層３を備える。バッファ層２とバリア層３とは、交互に積層される。封止構造１の最外面は、バリア層３によって覆われている。
【００１３】
図２には、２つのバッファ層２及び２つのバリア層３が示されている。各層を、基板４に近い方から、第１バッファ層２１、第２バッファ層２２、第１バリア層３１、及び第２バリア層３２と称する。第１バッファ層２１と第２バッファ層２２とを特に区別しない場合は、これらをまとめて単にバッファ層２と呼び、第１バリア層３１と第２バリア層３２とを特に区別しない場合は、これらをまとめて単にバリア層３と呼ぶ。
【００１４】
なお、本発明は図１及び図２の構成に限定されるものではない。封止構造におけるバッファ層及びバリア層の数は、それぞれ１以上であればよい。具体的には、バッファ層２とバリア層３とが交互に計１０層以上重ねられる場合がある（例えば、バッファ層２が５層以上で、バリア層３が５層以上重ねられる場合など）。また、個々の層の厚みは特に限定されるものではなく、１０ｎｍ〜数百ｎｍであってもよい。
【００１５】
バッファ層２は、無機物からなる層である。なお、「無機物」とは、有機物を除く物質であり、具体的には、炭素骨格を持たない物質である。つまり、無機物には、合成／天然樹脂及び炭素骨格（炭化水素骨格を含む）を有するその他化合物は含まれない。
【００１６】
具体的には、バッファ層２はシリコン系膜であってもよい。例えば、バッファ層２は、Ｈ，Ｃ及びＳｉを含むシリコン系膜であってもよい。
また、第１バッファ層２１の組成と第２バッファ層２２の組成とは、同じであってもよいし、異なっていてもよい。
【００１７】
バリア層３は、無機物からなり、バッファ層２よりも高い密度を有する。バリア層３の密度は具体的な数値に限定されるものではないが、水や酸が電子デバイス４２に到達することを防止できる程度であればよい。バリア層３は、具体的には、シリコン系膜であってもよく、Ｓｉ並びにＯ（酸素）及び／又はＮ（窒素）を含んでいてもよい。つまり、バリア層３は、シリコン酸化膜又はシリコン窒化膜であってもよい。また、第１バリア層３１の組成と第２バリア層３２の組成とは、同じであってもよいし、異なっていてもよい。
【００１８】
図２に示すように、ｚ方向に平行な断面において、傾斜部分１２におけるバッファ層２及びバリア層３の厚みは、外縁１１に近づくほど徐々に減少する。
【００１９】
また、バッファ層２の外縁（ｘ−ｙ方向における端部）よりも、バリア層３の外縁（ｘ−ｙ方向における端部）の方が、外側に位置している。つまり、バリア層３は封止構造１の外縁１１にまで達しており、バッファ層２はそれよりも内側までしか設けられていない。
【００２０】
図２の構成をより具体的に説明すると、最下層の第１バッファ層２１の全体は、第１バッファ層２１の最も近くに配置された第１バリア層３１に覆われている。よって、第１バリア層３１は、第１バリア層３１の外縁が第１バッファ層２１の外縁を囲むように配置されている。また、第２バッファ層２２の全体も、その上に形成された第２バリア層３２によって覆われている。よって、第２バリア層３２は、第２バリア層３２の外縁が第２バッファ層２２の外縁を囲むように配置されている。なお、バリア層３の外縁は、封止構造１の外縁１１と一致している。
【００２１】
ｘ−ｙ平面において、バッファ層２の外縁からバリア層３の外縁までの距離、つまりｘ−ｙ平面における外縁１１からバッファ層２までのバリア層３の長さＬ１は、電子デバイス４２への水及び酸等の浸入を防ぐことができる程度に設定されればよい。長さＬ１は、例えば数十ｎｍ又は数百ｎｍ程に設定可能である。
【００２２】
なお、第１バリア層３１と第２バリア層３２とが直接重なっている部分では、層の境界を認識することは難しいが、図２では、説明の便宜上、２つの層の間に境界が存在しているように描かれている。
【００２３】
図２においては、第１バッファ層２１の外縁及び第２バッファ層２２の外縁の位置はｘ−ｙ平面において一致している。また、第１バリア層３１の外縁及び第２バリア層３２の外縁の位置はｘ−ｙ平面において一致している。ただし、本発明は図２の構成に限定されるものではなく、バッファ層である複数の層の外縁の位置は、互いに異なっていてもよいし、バリア層である複数の層の外縁の位置は、互いに異なっていてもよい。
【００２４】
このように、封止構造１の最外面の全体がバリア層３で覆われることによって、バッファ層２が封止構造１の表面から外に露出しない。これによって、バッファ層２の露出部分から内部への水等の浸入が効果的に抑制される。
【００２５】
また、封止構造１は、外縁１１に近づくほどバッファ層２及びバリア層３の厚みが薄くなる傾斜部分１２を備える。このような構成は、１つのマスクによって、つまりマスクを交換することなく形成可能である。
【００２６】
なお、封止構造１の構成は、無機物からなるバッファ層２及びバリア層３の他に、有機物を含む層をさらに備えるように変更されてもよい。
また、封止構造１の構成は、バッファ層２とバリア層３とが逆に配置されるように変更されてもよい。すなわち、基板４、バリア層３、バッファ層２、バリア層３、バッファ層２・・・が、この順に配置されていてもよい。なお、全てのバッファ層２中で最も外側（上側）に位置するバッファ層２よりもさらに外側に、少なくとも１つのバリア層３が設けられていることが好ましい。
【００２７】
２．製造装置
図３及び図４を参照して、封止構造を製造するための装置（製造装置１０）の実施の一形態にかかる製造装置１０について説明する。
図３及び図４に示すように、製造装置１０は、ロードロック室５、ロードロック室５に連結されたロボット室６、及びロボット室６に連結された第１製膜室７及び第２製膜室８を備える。この製造装置１０は、バッファ層２とバリア層３との積層膜（封止構造）を形成することができる。
【００２８】
ロードロック室５とロボット室６との間には、ゲートバルブ５１が設けられている。ゲートバルブ５１により、ロードロック室５とロボット室６とは隔絶可能である。
ロードロック室５は、真空ポンプ５２に接続されると共に、その内部に基板ストッカー５３を備える。基板ストッカー５３は、基板４の周縁部を支持する支持ピン５４を備える。基板４の第１面４ａには表面に電子デバイス４２が形成されており、基板４のサイズは例えば３７０ｍｍ×４７０ｍｍ程度である。
【００２９】
ロボット室６は、内部に基板搬送ロボット６１を備える。基板搬送ロボット６１は、モータ６２、アーム６３及び可動支持台６４を備える。可動支持台６４は、モータ６２の駆動によりアーム６３を介してｘ、ｙ及びｚ各方向に移動自在に構成される。可動支持台６４は、基板ストッカー５３が支持ピン５４を備えるのと同様に、支持ピン６５を備える。
また、ロボット室６には、第１流量制御バルブ６６を介して真空ポンプ６７が接続されている。
ロボット室６と第１製膜室７との間にはゲートバルブ６８が設けられており、ロボット室と第２製膜室８との間にはゲートバルブ６９が設けられている。ゲートバルブ６８及び６９が開閉することで、基板搬送ロボット６１は、可動支持台６４を移動させて基板４を第１製膜室７及び第２製膜室８に移動させることができる。
【００３０】
第１製膜室７は、ロボット室６と連通しており、第２流量制御バルブ７６１を介して真空ポンプ７１に接続され、第３流量制御バルブ７６２を介してＨＭＤＳ供給タンク７２に接続され、第３流量制御バルブ７６３を介してＨ２供給タンク７３及びＡｒ供給タンク７４に接続される。
【００３１】
第１製膜室７の内部には、ループアンテナ７７が設けられる。ループアンテナ７７は、プラズマを生成する手段であり、絶縁チューブ７８と導電性電極７９とにより構成される。２本の絶縁チューブ７８は、第１製膜室７内に互いに対向するように、平行に配設される。導電性電極７９は、２本の絶縁チューブ７８に挿設され、図４に示すように、平面視が略Ｕ字形を呈するように第１製膜室７の向かい合う２つの側壁を貫通し、高周波電流を供給する電源７７１に接続される。高周波電流の周波数は１３．５６ＭＨｚ程度であることが好ましい。なお、使用するプラズマはＣＣＰ（Ｃａｐａｃｉｔｉｖｅ Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｐｌａｓｍａ：容量結合プラズマ）、ＩＣＰ（Ｉｎｄｕｃｔｉｖｅ Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｐｌａｓｍａ：誘導結合プラズマ）、バリア放電、ホロー放電などでもよい。
【００３２】
第２製膜室８は、ロボット室６と連通しており、第５流量制御バルブ８６１を介して真空ポンプ８１に接続され、第６流量制御バルブ８６２を介してＨＭＤＳ供給タンク８２に接続され、第７流量制御バルブ８６３を介してＯ２供給タンク８３に接続される。
【００３３】
第２製膜室８内には、ループアンテナ８７が設けられる。ループアンテナ８７は、絶縁チューブ８８と導電性電極８９により構成される。ループアンテナ８７についての詳細な説明は、第１製膜室７のループアンテナ７７と重複するので省略する。導電性電極８９は、高周波電流を供給する電源８７１に接続される。
【００３４】
なお、製造装置１０は、上述した構成の他に、製造装置１０の各部の動作を制御する制御部を備える（図示せず）。制御部は、例えばＣＰＵ等の演算処理装置、並びに、ＲＯＭ、ＲＡＭ、ＦＬＡＳＨ等の記憶装置、使用者からの指示を受け付ける操作パネル等を備える。演算処理装置が記憶装置内のプログラムを読み出して実行することで、また、操作パネルを介して受け付けた使用者からの指示に基づいて処理を行うことで、制御部による制御機能が実現される。
【００３５】
３．製造方法
次に、図５〜図７を参照して、製造装置１０を用いて封止構造を製造するための方法について説明する。なお、図５に示す製造工程は、本実施形態では自動で制御されるが、その一部または全部の開始及び終了等が手動で制御されてもよい。
【００３６】
製造装置１０は、次に示す初期状態にあるものとして説明する。すなわちロードロック室５は、ゲートバルブ５１が閉じた状態であり、ロードロック室５の内圧は大気圧である。基板ストッカー５３には、表面に電子デバイス４２が配置された未封止の基板４が、その第１面４ａを鉛直下方に向けた状態で保持されている。
【００３７】
まず、ゲートバルブ６９を閉じ、ゲートバルブ６８が開けられた状態で、第１製膜室７及びロボット室６の内圧を、真空ポンプ７１により所定の第１圧力に減圧する（ステップＳ１）。このとき、真空ポンプ８１によって、第２製膜室８の内圧を第２圧力に減圧する（ステップＳ１）。第１圧力及び第２圧力は、用いられる原料ガスの組成によって適宜設定される。
なお、このとき、第１製膜室７及びロボット室６の内圧は、真空ポンプ６７によって調整されてもよい。また、ゲートバルブ６８及び６９のいずれも閉じられた状態で、真空ポンプ７１によって第１製膜室７の内圧が調整され、真空ポンプ６７によってロボット室６の内圧が調整されてもよい。
【００３８】
次に、真空ポンプ５２が作動を開始し、ロードロック室５を減圧する（ステップＳ２）。ロードロック室５の内圧が第１製膜室７及びロボット室６の内圧（第１圧力）とほぼ同じになった時点で、ゲートバルブ５１を開く。
【００３９】
続いて、バッファ層２を形成する（ステップ３）。図６に示すように、基板搬送ロボット６１は、アーム６３をロードロック室５に伸延させ、基板ストッカー５３に保持された未封止の基板４を、同じ姿勢、すなわちその第１面４ａを鉛直下方に向けた状態で可動支持台６４上に受け取る。基板４を受け取った後、基板搬送ロボット６１はアーム６３を収縮させる。アーム６３が収縮した後、ゲートバルブ５１は閉じ、基板搬送ロボット６１は、アーム６３を第１製膜室７に伸延させ、ループアンテナ７７の上方に基板４をセットする（ステップＳ１０）。
【００４０】
次に、図６に示すように、流量制御バルブ７６３を開くことによりＨ２ガスとＡｒガスの混合ガスを第１製膜室７に導入する（ステップＳ１１）。それと同時に流量制御バルブ７６２を開くことにより、ＨＭＤＳガスを第１製膜室７に導入する。（ステップＳ１１）。このときの各ガスの導入流量は、Ｈ２ガスとＡｒガスの混合ガスについては２０ｓｃｃｍ〜４０ｓｃｃｍ、ＨＭＤＳガスについては３ｓｃｃｍ〜５ｓｃｃｍとすることができる。
【００４１】
続いて、電源７７１からループアンテナ７７に高周波電流を流す。このときのプラズマ電力は、例えば５ｋＷ〜１０ｋＷ程度に設定される。これにより、ループアンテナ７７の周辺にプラズマが発生する（ステップＳ１２）。基板４の表面では表面反応が行われ、電子デバイス４２を覆うように、バッファ層２が形成される。ＨＭＤＳの化学式は（ＣＨ３）３ＳｉＮＨＳｉ（ＣＨ３）３であるから、ＨＭＤＳ供給タンク７２がＣ（炭素）の供給源として機能する。炭素を含めることで、形成される膜の密度を比較的低密度にすることができ、応力発生によるクラック等を効果的に抑制することができる。
【００４２】
所定の時間が経過した後、流量制御バルブ７６２及び７６３を閉じることにより、ＨＭＤＳガス、Ｈ２ガス及びＡｒガスの導入を停める（ステップＳ１３）。
【００４３】
バッファ層２が形成されると、図５に示すように、ステップＳ４において、バリア層３の形成処理を開始する。
【００４４】
まず、基板搬送ロボット６１は、基板４を第１製膜室７からロボット室６に退避させる。退避が完了すると、ゲートバルブ６８を閉じる。
【００４５】
次に、図７に示すように、真空ポンプ６７がロボット室６の内圧を第２圧力に調整する（ステップＳ２０）。第２圧力は、第１圧力よりも低く設定される。これによって、後のステップで形成されるバリア層３により、バッファ層２の外縁を覆うことができる。バリア層３の形成の詳細については、図８を参照して後述する。第２圧力は、例えば第１圧力の１／５以下、１／８以下、又は１／１０以下程度に設定可能である。
【００４６】
次いで、ゲートバルブ６９を開き、基板搬送ロボット６１により基板４を第２製膜室８に移動させる（ステップＳ２１）。その後、流量制御バルブ８６３を開くことによりＯ２ガスを第２製膜室８に導入する（ステップＳ２２）。それと同時に流量制御バルブ８６２によりＨＭＤＳガスの導入流量を調節する（ステップＳ２２）。このときの各ガスの導入流量は、Ｏ２ガスを２０ｓｃｃｍ〜１０００ｓｃｃｍ、ＨＭＤＳガスを３ｓｃｃｍ〜２０ｓｃｃｍとすることができる。
【００４７】
続いて、電源８７１からループアンテナ８７に、高周波電流を流す。このときのプラズマ電力は、例えば０．１ｋＷ〜８ｋＷ程度に設定される。これにより、ループアンテナ７７の周辺にプラズマが発生する（ステップＳ２３）。基板４の表面では表面反応が行われ、バッファ層２を被覆するようにバリア層３、すなわちシリコン酸化膜が形成される。所定時間が経過した後、流量制御バルブ８６２及び８６３を閉じることにより、ＨＭＤＳガス及びＯ２ガスの導入を停める（ステップＳ２４）。
【００４８】
なお、Ｏ２ガスに代えて、窒素含有ガス（Ｎ２ガス又はＮＨ３ガス）、又はＯ２ガスと窒素含有ガスとの混合ガスを用いてもよい。
【００４９】
上記ステップＳ３及びステップＳ４の処理を所定の回数（Ｎ回）繰り返す（ステップＳ５）。処理の回数がＮに満たないとき（ステップＳ５でＮｏ）、バリア層形成後にバッファ層を形成するときは、ロボット室６の内圧を真空ポンプ６７で第１圧力に調整してから（ステップＳ６）、ステップＳ４を行う。
【００５０】
なお、複数のバッファ層２を形成する場合、個々のバッファ層２の製膜条件（材料ガスの組成、材料ガスの流量、圧力等）は、同一であってもよいし、異なっていてもよい。バリア層３の製膜についても同様である。
【００５１】
所定数の層が形成されると（ステップＳ５でＹｅｓ）、ロードロック室５においてゲートバルブ５１が開き、基板搬送ロボット６１はアーム６３を収縮させ、その後、ロードロック室５に伸延させる。そして、封止済みの基板４を基板ストッカー５３に移載し、基板搬送ロボット６１はアーム６３を収縮させる。アーム６３が収縮した後、ゲートバルブ５１は閉じ、ステップＳ７においてロードロック室５を大気圧に戻して開放した後、ステップＳ８において封止膜形成済みの基板４を外部へ取り出すことができる。
【００５２】
なお、本実施形態では、バッファ層２が先に形成され、その後バリア層３が形成され、これが繰り返されることで、基板４上に、バッファ層２、バリア層３、バッファ層２、バリア層３・・が、この順に積層された繰り返し構造が形成される。
【００５３】
ただし、本発明はこれに限定されるものではなく、バリア層３が先に形成され、バッファ層２がその後に形成されてもよい。つまり、基板４上に、バリア層３、バッファ層２、バリア層３・・が、この順に形成されてもよい。
【００５４】
４．バッファ層及びバリア層形成の詳細
図８を参照し、ステップＳ３及びＳ４の層形成時に用いられるマスクについて説明する。
【００５５】
図８に示すように、マスク９０は、切り欠き９１を備える、切り欠き９１によって、基板４において、封止構造によって覆われるべき部分が露出される。マスク９０は、基板４の第１面４ａとマスク９０との間に空間９５を設けるように配置される。この空間９５を設ける手段の一つとして、マスク９０は、ｚ軸に対して傾く（平行でない）斜面部９２を備える。つまり、マスク９０は、ｚ方向に平行な断面において、切り欠きを囲む面が台形状に形成されている。よって、切り欠き９１における向かい合う壁の距離は、マスク９０の下面（基板４に対向する面）における距離Ｄ１よりも上面における距離Ｄ２の方が狭い。
【００５６】
距離Ｄ１は、封止構造１に覆われる予定の領域を含み、かつその領域よりも広い範囲が切り欠き９１によって露出されるように設定される。また距離Ｄ２は、電子デバイス４２の幅Ｗ１よりも広く、かつ距離Ｄ１よりも狭く設定される。
【００５７】
また、空間９５の高さ（図８ではマスク９０の厚みＴ１）は、所望の封止構造１の厚みよりも大きく設定される。
【００５８】
このように空間９５が設けられることで、ステップＳ３及びＳ４でバッファ層２及びバリア層３（図８では、まとめて層１４として示す）が堆積されるとき、各層の外縁付近が徐々に薄くなる。こうして、図１及び図２に示した傾斜部分１２が形成される。
【００５９】
さらに、上述したように、バッファ層２を形成するときの第１圧力より、バリア層３を形成するときの第２圧力の方が小さく設定される。この圧力条件下では、バリア層３を構成する材料は、バッファ層２を構成する材料よりも、空間９５の奥まで入り込む。その結果、バリア層３は、バッファ層２を含み、かつバッファ層２よりも広い範囲を覆うことができる。その結果、図２に示したように、バッファ層２が露出しにくく、封止性の高い封止構造１が形成される。
【００６０】
すなわち、本実施形態の製造装置及び製造方法によれば、マスクを交換することなく、バリア層３によってバッファ層２を覆うことができ、封止構造１の外縁１１におけるバッファ層２の露出を効果的に抑制することができる。
【００６１】
また、空間９５を設ける手段は、斜面部だけではない。図９に示すように、マスク９３は、斜面部９２は備えず、切り欠き９１を囲む面はｚ軸に平行である。しかし、マスク９３は基板４の第１面４ａとの間に距離をおいて配置される。これによって、空間９５が確保される。
【００６２】
図５〜図７のフローチャートでは、マスクが配置された基板４に、第１圧力下で、プラズマＣＶＤにより無機物を堆積させることでバッファ層２を形成するバッファ層形成工程（ステップＳ１、Ｓ３及びＳ６）と、バッファ層形成工程後、マスクが配置された基板４に、第１圧力よりも低い第２圧力下で、プラズマＣＶＤにより無機物を堆積させることでバリア層３を形成するバリア層形成工程（ステップＳ１及びＳ４）と、について説明した。
【００６３】
ただし、製造方法は、基板４の第１面４ａと対向するように、かつ第１面４ａとの間に空間９５を設けるように、マスク（９０、９３）を配置するマスク配置工程を含んでいてもよい。マスクは、基板４が製造装置１０に導入される前に、基板４に対して位置が合うように固定されていてもよいし、マスクが可動支持台６４上に固定されていて、基板４がそのマスク上に電子デバイス４２に合うように位置決めされてもよい。
【００６４】
なお、本実施形態では、封止構造が電子デバイスを保護するための保護膜として用いられるので、封止構造を形成する基材として基板４を挙げたが、本発明の製造方法及び製造装置はこれに限らず、様々な物体（基材）に対して封止構造を製造するのに用いることができる。
【００６５】
５．製造装置の他の実施形態
図３及び図４に示す製造装置１０は、バッファ層形成部の一例として第１製膜室７（接続された各種タンク及び真空ポンプを含む）を備え、バリア層形成部の一例として第２製膜室８（接続された各種タンク及び真空ポンプを含む）を備える。また、ロボット室６も、バッファ層形成部及びバリア形成部の一部とみなされてもよい。
【００６６】
すなわち、上述の実施形態では、２つの製膜室の間を基板搬送ロボット６１によって移動させることで、第１圧力と第２圧力との切り替えを行っている。ただし、本発明はこれに限定されるものではなく、封止構造の製造装置は、１つの製膜室の内圧を変えることで、第１圧力と第２圧力との切り替えを行うようになっていてもよい。
【００６７】
なお、ＨＭＤＳは原料ガスの一例に過ぎず、原料ガスを他のガスに変更することは可能である。原料ガスとしては、特に、Ｓｉ及びＣ（炭素）を含むガスが好ましい。
また、バッファ層２を形成する原料ガスと、バリア層３を形成するガスとは、組成が異なっていてもよい。
【００６８】
また、製造装置１０は、マスク（９０、９３）を基板４との間に空間９５を設けるように位置決めし、固定するマスク配置部を備えていてもよい。
【実施例】
【００６９】
（Ａ）実施例
＜封止構造の作製＞
図３及び図４に示す製造装置１０を用いて、封止構造を作成した。グローブボックス内で、図８に示すマスク９０を基板４上に設置し、固定した。ロードロック室５に基板４を移動させ、その後は、上述の通りに、ＨＭＤＳガスを原料ガスとして、Ｈ２ガス及びＡｒガスをプラズマ生成ガスとして、プラズマＣＶＤによってバッファ層２を形成した。このときの製膜圧力（第１圧力）を１０Ｐａとした。
【００７０】
バッファ層２を形成後、基板搬送ロボット６１により、基板４をロボット室６に退避させた。
次に、ＨＭＤＳガスを原料ガスとして、Ｏ２ガスをプラズマ生成ガスとして、プラズマＣＶＤによってバリア層３を形成した。このときの製膜圧力（第２圧力）を２Ｐａとした。
こうして、バッファ層２とバリア層３とを５回ずつ形成することで、封止構造を作製した。
【００７１】
なお、基板４には、後述の封止性評価のために、円盤状のカルシウム片が配置されており、封止構造は、このカルシウム片を封止するように形成された。
【００７２】
（Ｂ）比較例
空間９５を設けなかった点、すなわちマスクと基板を密着させた点以外は、実施例と同様の条件下で、製膜を行った。
【００７３】
（Ｃ）構造の観察
実施例の試料について、ＴＥＭ（Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ Ｅｌｅｃｔｒｏｎ Ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｅ）によって、封止構造の中央付近の断面を観察したところ、バリア層とバッファ層とが交互に積層されているのが観察された。封止構造の外縁近傍では、外縁に近づくほど、封止構造全体の厚みは薄くなり、バッファ層の厚みも徐々に薄くなっているのが観察された。さらに外縁に近づくと、バッファ層は観察されずに、バリア層のみが観察された。よって、図２に示したように、バリア層の方が広い範囲に形成され、それによってバッファ層の外縁部分（端部）がバリア層によって密封されていることが確認された。
これに対して、比較例の試料では、端部までバリア層とバッファ層とが平行に形成されていた。
【００７４】
（Ｄ）封止性の評価
作製した封止構造を、８５℃、８５％ＲＨ条件下に置いた。封止構造内に水分が浸入すれば、カルシウムが水を吸収して、金属色（銀色）を呈するカルシウム片が透明の水酸化カルシウムに変化する。
【００７５】
実施例の試料では、１００時間後も金属色（銀色）を呈するカルシウム片が観察されたのに対して、比較例の試料では、１時間後にはカルシウム片が完全に透明化した。これは、実施例の試料では、端部までバリア層で覆われていたためにバッファ層を介した水分の浸入が防止されたのに対して、比較例の試料では端部においてバッファ層が露出していたために、バッファ層から水分が浸入したからであると考えられる。
【産業上の利用可能性】
【００７６】
本発明の封止構造は、有機ＥＬディスプレイの発光材料や太陽電池の発電材料などのような、酸素や水分に対して非常に弱い材料の保護膜として応用できる。また、フィルムなどの保護膜（機能性付加）としても利用できる。
【符号の説明】
【００７７】
１ 封止構造
２ バッファ層
２１ 第１バッファ層
２２ 第２バッファ層
３ バリア層
３１ 第１バリア層
３２ 第２バリア層
４ 基板
４ａ 第１面
４ｂ 第２面
１０ 製造装置
１１ 封止構造の外縁
１２ 封止構造傾斜部分
１３ 封止構造内側部分
１４ 堆積された層（バリア層及びバッファ層を含む）
４２ 電子デバイス
５ ロードロック室
５１ ゲートバルブ
５２ 真空ポンプ
５３ 基板ストッカー
５４ 支持ピン
６ ロボット室
６１ 基板搬送ロボット
６２ モータ
６３ アーム
６４ 可動支持台
６５ 支持ピン
６６ 第１流量制御バルブ
６７ 真空ポンプ
６８ ロボット室と第１製膜室７との間のゲートバルブ
６９ ロボット室と第２製膜室８との間のゲートバルブ
７ 第１製膜室
７１ 真空ポンプ
７２ ＨＭＤＳ供給タンク
７３ Ｈ２供給タンク
７４ Ａｒ供給タンク
７７ ループアンテナ
７８ 絶縁チューブ
７９ 導電性電極
７６１ 第２流量制御バルブ
７６２ 第３流量制御バルブ
７６３ 第４流量制御バルブ
７７１ 電源
８ 第２製膜室
８１ 真空ポンプ
８２ ＨＭＤＳ供給タンク
８３ Ｏ２供給タンク
８７ ループアンテナ
８８ 絶縁チューブ
８９ 導電性電極
８６１ 第５流量制御バルブ
８６２ 第６流量制御バルブ
８６３ 第７流量制御バルブ
８７１ 電源
９０ マスク
９２ 斜面部
９３ マスク
９５ 空間
Ｄ１ マスクの切り欠き間の距離（最小距離）
Ｄ２ マスクの切り欠き間の距離（最大距離）
Ｗ１ 電子デバイスの幅
【特許請求の範囲】
【請求項１】
無機物からなるバッファ層と；無機物からなり、前記バッファ層の密度よりも高い密度を有すると共に、前記バッファ層全体を覆うように設けられたバリア層と；を含む封止構造であって、
前記封止構造は、前記封止構造の外縁に囲まれた内側部分と；前記外縁を含み、前記内側部分を囲む傾斜部分と；を備え、
前記傾斜部分において、前記バッファ層及び前記バリア層の厚みは、前記外縁に近づくにつれて徐々に小さくなる
封止構造。
【請求項２】
基材の第１面と対向するように、かつ前記第１面との間に空間を設けるように、マスクを配置するマスク配置工程と、
前記マスクが配置された前記基材の前記第１面に、第１圧力下で、プラズマＣＶＤにより無機物を堆積させることでバッファ層を形成するバッファ層形成工程と、
前記マスクが配置された前記基材の前記第１面に、前記第１圧力よりも低い第２圧力下で、プラズマＣＶＤにより無機物を堆積させることで前記バッファ層よりも密度の高いバリア層を形成するバリア層形成工程と、
を含む封止構造の製造方法。
【請求項３】
基材の第１面と対向するように、かつ前記第１面との間に空間を設けるようにマスクが配置された前記基材の前記第１面に、第１圧力下で、プラズマＣＶＤにより無機物を堆積させることでバッファ層を形成するバッファ層形成部と、
前記マスクが配置された前記基材の前記第１面に、前記第１圧力よりも低い第２圧力下で、プラズマＣＶＤにより無機物を堆積させることで前記バッファ層よりも密度の高いバリア層を形成するバリア層形成部と、
を備える封止構造の製造装置。
【請求項１】
無機物からなるバッファ層と；無機物からなり、前記バッファ層の密度よりも高い密度を有すると共に、前記バッファ層全体を覆うように設けられたバリア層と；を含む封止構造であって、
前記封止構造は、前記封止構造の外縁に囲まれた内側部分と；前記外縁を含み、前記内側部分を囲む傾斜部分と；を備え、
前記傾斜部分において、前記バッファ層及び前記バリア層の厚みは、前記外縁に近づくにつれて徐々に小さくなる
封止構造。
【請求項２】
基材の第１面と対向するように、かつ前記第１面との間に空間を設けるように、マスクを配置するマスク配置工程と、
前記マスクが配置された前記基材の前記第１面に、第１圧力下で、プラズマＣＶＤにより無機物を堆積させることでバッファ層を形成するバッファ層形成工程と、
前記マスクが配置された前記基材の前記第１面に、前記第１圧力よりも低い第２圧力下で、プラズマＣＶＤにより無機物を堆積させることで前記バッファ層よりも密度の高いバリア層を形成するバリア層形成工程と、
を含む封止構造の製造方法。
【請求項３】
基材の第１面と対向するように、かつ前記第１面との間に空間を設けるようにマスクが配置された前記基材の前記第１面に、第１圧力下で、プラズマＣＶＤにより無機物を堆積させることでバッファ層を形成するバッファ層形成部と、
前記マスクが配置された前記基材の前記第１面に、前記第１圧力よりも低い第２圧力下で、プラズマＣＶＤにより無機物を堆積させることで前記バッファ層よりも密度の高いバリア層を形成するバリア層形成部と、
を備える封止構造の製造装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【公開番号】特開２０１２−２２８７７（Ｐ２０１２−２２８７７Ａ）
【公開日】平成２４年２月２日（２０１２．２．２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−１５９６４８（Ｐ２０１０−１５９６４８）
【出願日】平成２２年７月１４日（２０１０．７．１４）
【出願人】（０００２１９３１４）東レエンジニアリング株式会社 (505)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年２月２日（２０１２．２．２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年７月１４日（２０１０．７．１４）
【出願人】（０００２１９３１４）東レエンジニアリング株式会社 (505)
【Ｆターム（参考）】
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