成膜方法、膜材料、および成膜装置
【課題】成膜中に膜材料の表面に付着または析出した異物を落下し易くできる成膜方法、膜材料、および成膜装置を提供すること。
【解決手段】成膜方法は、膜材料２２を蒸発させて基板２８の表面２８ａに成膜する成膜方法であって、膜材料２２は、表面が曲面で構成された形状を有する固体からなり、複数の膜材料２２をハース２０に収容し、膜材料２２の表面を加熱することにより膜材料２２を蒸発させることを特徴とする。
【解決手段】成膜方法は、膜材料２２を蒸発させて基板２８の表面２８ａに成膜する成膜方法であって、膜材料２２は、表面が曲面で構成された形状を有する固体からなり、複数の膜材料２２をハース２０に収容し、膜材料２２の表面を加熱することにより膜材料２２を蒸発させることを特徴とする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、成膜方法、膜材料、および成膜装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体装置や有機エレクトロルミネセンス装置（以下有機ＥＬ装置と呼ぶ）において、基板表面に薄膜を形成する方法として、例えば真空蒸着法や高密度プラズマ成膜法が用いられている。これらの成膜法では、膜材料の表面に電子ビームやプラズマ等を照射して加熱することにより、膜材料を蒸発させて基板表面に堆積させることで薄膜が形成される。膜材料は、例えばタブレット状の固体であり、電子ビームやプラズマ等が照射された部分が加熱されて蒸発または昇華する。
【０００３】
このようなタブレット状の膜材料を用いる場合、電子ビームやプラズマ等が照射された部分が選択的に消耗してしまい、膜材料全体が有効に使われないことがある。そこで、膜材料を収容するハース内にタブレットの形状や大きさに対応したライナーを備える構成（例えば、特許文献１参照）や、ハースを移動可能にしてより多くの膜材料を収容できるようにした構成（例えば、特許文献２参照）が提案されている。このような構成によれば、タブレット状の膜材料に電子ビームやプラズマ等を照射して、より効率的に膜材料を蒸発させることが可能である。
【０００４】
【特許文献１】特開平５−９３２６３号公報
【特許文献２】特開平８−３７３４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、タブレット状の膜材料が蒸発する際に、膜材料中の異物が表面に析出することや、膜材料の表面に異物が付着することがある。このような膜材料の表面の異物が加熱され突沸して基板に付着すると、形成される薄膜に欠陥が生じてしまう。また、異物に熱が集中して膜材料の蒸発に偏りが生じると、形成される薄膜の膜厚の均一性が損なわれてしまう。その結果、半導体装置や有機ＥＬ装置の製造歩留りが低下するという課題があった。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、上述の課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の形態または適用例として実現することが可能である。
【０００７】
［適用例１］本適用例に係る成膜方法は、膜材料を蒸発させて基板表面に成膜する成膜方法であって、前記膜材料は、表面が曲面で構成された形状を有する固体からなり、複数の前記膜材料を蒸発源に収容し、前記膜材料の表面を加熱することにより前記膜材料を蒸発させることを特徴とする。
【０００８】
この構成によれば、膜材料は表面が曲面で構成された形状を有する固体からなる。この膜材料が蒸発源に複数収容されると、隣接する膜材料同士の互いの接触面積が小さいので、膜材料同士の間に間隙ができる。このため、膜材料の表面に異物が析出したり付着したりしても、その異物が膜材料同士の間隙を通って蒸発源の底部に落下し易くなる。これにより、膜材料の表面の異物に熱が集中することで生じる異物の突沸や膜材料の蒸発の偏りを抑えることができる。したがって、基板表面に形成される薄膜において、突沸した異物が基板表面に付着することにより薄膜に欠陥が生じることや、膜材料の蒸発の偏りにより薄膜の膜厚の均一性が損なわれることを防止できる。
【０００９】
［適用例２］上記適用例に係る成膜方法であって、前記膜材料は球体であってもよい。
【００１０】
この構成によれば、膜材料が球体であるので、膜材料同士の間の間隙をより大きくできる。
【００１１】
［適用例３］上記適用例に係る成膜方法であって、前記膜材料の表面を加熱することにより前記膜材料を蒸発させる際に、少なくとも一度前記膜材料を前記蒸発源内において攪拌してもよい。
【００１２】
この構成によれば、膜材料の表面を加熱する際に膜材料が蒸発源内で攪拌されるので、膜材料の表面の異物がより一層落下し易くなる。また、膜材料が攪拌されることにより、熱が一部分に集中しないので、膜材料の蒸発に偏りが生じるのを抑制できる。
【００１３】
［適用例４］上記適用例に係る成膜方法であって、前記膜材料は、シリコン酸化物からなっていてもよい。
【００１４】
この構成によれば、シリコン酸化物からなる膜材料の表面に異物が析出したり付着したりしても、その異物を落下し易くすることができる。
【００１５】
［適用例５］上記適用例に係る成膜方法であって、前記蒸発源に収容された前記膜材料にプラズマを導入することにより、前記膜材料を加熱してもよい。
【００１６】
この構成によれば、膜材料の表面にプラズマを照射して加熱する成膜法において、膜材料の表面に異物が析出したり付着したりしても、その異物を落下し易くすることができる。
【００１７】
［適用例６］本適用例に係る膜材料は、上記に記載の成膜方法に用いられることを特徴とする。
【００１８】
この構成によれば、膜材料の表面に異物が析出したり付着したりしても、その異物が膜材料同士の間隙を通って蒸発源の底部に落下し易くなる。これにより、膜材料の表面の異物に熱が集中することで生じる異物の突沸や膜材料の蒸発の偏りを抑えることができる。
【００１９】
［適用例７］本適用例に係る成膜装置は、膜材料を蒸発させて基板表面に成膜する成膜装置であって、成膜室と、前記成膜室内に前記基板に対向して配置されており、複数の前記膜材料を収容する蒸発源と、前記蒸発源に収容された前記複数の前記膜材料を攪拌する攪拌手段と、前記膜材料の表面を加熱する加熱手段と、を備えたことを特徴とする成膜装置。
【００２０】
この構成によれば、蒸発源には固体からなる膜材料が複数収容され、それらの膜材料が攪拌される。このため、膜材料の表面に異物が析出したり付着したりしても、その異物が落下し易くなる。これにより、膜材料の表面の異物に熱が集中することで生じる異物の突沸や膜材料の蒸発の偏りを抑えることができる。したがって、基板表面に形成される薄膜において、突沸した異物が基板表面に付着することにより薄膜に欠陥が生じることや、膜材料の蒸発の偏りにより薄膜の膜厚の均一性が損なわれることを防止できる。
【００２１】
［適用例８］上記適用例に係る成膜装置であって、前記攪拌手段は、前記蒸発源を回転させる回転機構であってもよい。
【００２２】
この構成によれば、蒸発源を回転させることで、蒸発源に収容された膜材料を攪拌できる。
【００２３】
［適用例９］上記適用例に係る成膜装置であって、前記攪拌手段は、前記複数の前記膜材料を回転させる回転機構であってもよい。
【００２４】
この構成によれば、膜材料を回転させることで、膜材料を攪拌できる。
【００２５】
［適用例１０］上記適用例に係る成膜装置であって、前記加熱手段は、プラズマを前記蒸発源に導入することにより前記膜材料の表面を加熱するプラズマ導入部であってもよい。
【００２６】
この構成によれば、膜材料の表面にプラズマを照射して加熱する成膜法において、膜材料の表面に異物が析出したり付着したりしても、その異物を落下し易くすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
以下に、本実施の形態について図面を参照して説明する。なお、参照する各図面において、構成をわかりやすく示すため、各構成要素の厚さや寸法の比率等は適宜異ならせてある。
【００２８】
（第１の実施形態）
＜成膜装置＞
まず、第１の実施形態に係る成膜装置について図１を参照して説明する。図１は、第１の実施形態に係る成膜装置の概略構成を示す図である。詳しくは、図１（ａ）は成膜装置の全体構成を示す断面図あり、図１（ｂ）は図１（ａ）のＡ部を拡大して示す図である。
【００２９】
第１の実施形態に係る成膜装置１００は、成膜室１０と、蒸発源としてのハース２０と、加熱手段としてのプラズマ導入部４０と、を備えている。成膜装置１００は、イオンプレーティング法を用いた成膜装置である。成膜装置１００によれば、高密度プラズマ成膜法により、緻密な薄膜を形成することができる。
【００３０】
成膜室１０は、真空チャンバであり、上部１２と、底部１４と、側部１６とを有している。ハース２０は、成膜室１０内の底部１４側に配置されている。ハース２０は、底部１４に設けられた支持台２４により支持されている。ハース２０には、固体からなる膜材料２２が複数収容される。ハース２０の外周には、環状の陽極４６が配置されている。
【００３１】
成膜室１０内の上部１２側には、保持部２６がハース２０に対向して配置されている。保持部２６は、基板２８の表面２８ａがハース２０に対向するように基板２８を保持する。保持部２６は、例えば、ラック・アンド・ピニオン方式の駆動装置あるいはロボットアーム等を備えた搬送機構（図示しない）により、基板２８を保持した状態で、ハース２０に対して矢印で示す所定の方向に相対移動することができる。保持部２６は、この搬送機構により、成膜室１０と他の成膜室や処理室等との間を移動可能である。
【００３２】
成膜室１０の側部１６には、ガス導入口１８が設けられている。ガス導入口１８は、例えば、上部１２側および底部１４側に各２箇所配置されている。ガス導入口１８から成膜室１０内にプロセスガス４９が導入される。ガス導入口１８には、成膜室１０内に導入されるプロセスガス４９の導入量を制御するマスフローコントローラ（図示しない）が接続されている。プロセスガス４９として、例えば、アルゴンガスや窒素ガスが用いられる。
【００３３】
ここで、プロセスガスとは、成膜等の反応に使用されるガスのことを指す。また、成膜中に、成膜室内の雰囲気を不活性な状態に保つため、あるいは基板等を冷却するため等の目的で他のガスが使用される場合、これらのガスもプロセスガスに含めるものとする。なお、ガス導入口１８の数および配置はこの形態に限定されない。
【００３４】
側部１６の底部１４側には、排気口３４が設けられている。排気口３４は、底部１４に設けられていてもよい。排気口３４は、排気ポンプ（図示しない）に接続されている。排気ポンプにより、成膜室１０内の雰囲気が、排気口３４を介して成膜装置１００外に排気される。これにより、成膜室１０内を真空に近い減圧状態に保つことができる。
【００３５】
プラズマ導入部４０は、プラズマ生成器４１と、直流電源４２と、磁場発生コイル４４と、前述の陽極４６とを備えている。プラズマ生成器４１は、成膜室１０の側部１６に設けられた開口部を介して、成膜室１０に接続されている。プラズマ導入部４０は、プラズマ生成器４１に導入されるプロセスガス４７をプラズマ化してプラズマ４８を発生させ、そのプラズマ４８をハース２０に収容された膜材料２２に導入する機能を有している。プロセスガス４７として、例えばアルゴンガスが用いられる。
【００３６】
成膜装置１００では、プラズマ４８がハース２０に収容された膜材料２２に導入されることにより、膜材料２２の表面が加熱されて蒸発する。蒸発した膜材料２２は、プラズマ４８によりイオン化され活性度の高い状態となって、保持部２６に保持された基板２８の表面２８ａに堆積する。これにより、基板２８の表面２８ａに、膜材料２２からなる薄膜が成膜される。
【００３７】
なお、成膜装置１００では、基板２８がプラズマ４８に直接曝されないように、プラズマ４８が発生する領域の外部に基板２８が配置される。したがって、基板２８に先に形成されている有機機能層等の膜がプラズマ４８により損傷を受けるのを回避できる。
【００３８】
＜基板の一例＞
次に、第１の実施形態に係る成膜装置を用いて成膜される基板の一例として、有機ＥＬ装置の素子基板について図２を参照して説明する。図２は、有機ＥＬ装置の素子基板の概略構成を示す図である。
【００３９】
素子基板５０は、基板５１上に、回路部５２と、画素電極５４と有機機能層６０と陰極６２とで構成される多数の有機ＥＬ素子と、これらの有機ＥＬ素子を覆う保護層６４と緩衝層６６と封止層６８と、を備えている。素子基板５０は、例えば、トップエミッション方式の有機ＥＬ装置の素子基板である。素子基板５０では、有機機能層６０から発した光が封止層６８側に射出される。
【００４０】
基板５１の材料は、素子基板５０がトップエミッション方式であることから、ガラス、石英、樹脂等の透光性材料、および不透光性材料のいずれであってもよい。回路部５２は、基板５１上に形成されており、画素電極５４を駆動するための駆動用ＴＦＴ５３と、各種回路と、導通部と、層間絶縁層等で構成されている。
【００４１】
画素電極５４は、回路部５２上に設けられており、平面視でマトリクス状に配置されている。画素電極５４は、例えばＩＴＯ（Indium Tin Oxide：インジウム錫酸化物）からなる。画素電極５４上には、親液性制御層５６が形成されている。
【００４２】
親液性制御層５６は、画素電極５４のそれぞれに対応する開口部を複数有している。親液性制御層５６は、例えば酸化シリコン等の無機材料からなる。親液性制御層５６上には、隔壁層５８が形成されている。隔壁層５８は、例えばアクリル樹脂からなる。なお、隔壁層５８に平面視で重なるように遮光層が設けられていてもよい。
【００４３】
有機機能層６０は、隔壁層５８により区画された領域に形成されており、画素電極５４上に位置している。有機機能層６０は、図示しないが、順に積層された正孔輸送層と発光層とで構成されている。有機機能層６０では、正孔輸送層から注入される正孔と、陰極６２から注入される電子とが発光層で再結合することにより、Ｒ、Ｇ、Ｂ等いずれかの色の発光が得られる。なお、有機機能層６０は、発光層の上に積層された電子注入層をさらに有していてもよいし、発光層を含む４層以上の機能層で構成されていてもよい。
【００４４】
正孔輸送層の材料としては、例えば、ドーパントとしてポリスチレンスルホン酸（ＰＳＳ）を含有する３，４−ポリエチレンジオキシチオフェン（ＰＥＤＯＴ）等のポリチオフェン誘導体を用いることができる。発光層の材料としては、（ポリ）フルオレン誘導体（ＰＦ）、（ポリ）パラフェニレンビニレン誘導体（ＰＰＶ）、ポリフェニレン誘導体（ＰＰ）、ポリパラフェニレン誘導体（ＰＰＰ）、ポリビニルカルバゾール（ＰＶＫ）、ＰＥＤＯＴ等のポリチオフェン誘導体、ポリメチルフェニルシラン（ＰＭＰＳ）等を用いることができる。
【００４５】
陰極６２は、有機機能層６０と、隔壁層５８の上面および側部壁面とを覆っている。陰極６２は、有機ＥＬ装置がトップエミッション方式であることから、ＩＴＯ等の透光性導電材料からなる。また、陰極６２の材料は、電子注入効果の大きい材料、例えば、カルシウムやマグネシウム、ナトリウム、リチウム金属、またはこれらの金属化合物であってもよい。なお、このような材料からなる陰極６２は、水分と反応し易い特性を有する。陰極６２が水分と反応すると、その部分で電子注入効果が損なわれ、ダークスポットと呼ばれる発光しない領域が生じてしまう。
【００４６】
陰極６２上には、陰極６２を覆う保護層６４が形成されている。保護層６４は、製造工程において、上層に位置する緩衝層６６の残留水分等により陰極６２が損傷を受けるのを防止するためのものである。したがって、保護層６４は、緩衝層６６より広い範囲に形成されていることが好ましい。保護層６４の材料としては、透光性、緻密性、耐水性、絶縁性、ガスバリア性を考慮して、珪素窒化物や珪素窒酸化物等の窒素を含む珪素化合物等が好適に用いられる。
【００４７】
保護層６４上には、陰極６２よりも広い範囲に緩衝層６６が設けられている。緩衝層６６は、隔壁層５８の形状が反映された陰極６２表面の凹凸形状の凹部を埋めるように配置されており、略平坦に形成された上面を有している。緩衝層６６は、例えばエポキシモノマー／オリゴマー等の高分子材料からなる。
【００４８】
緩衝層６６上には、緩衝層６６と保護層６４とを覆う封止層６８が形成されている。封止層６８は、酸素や水分が浸入することによる陰極６２や有機機能層６０の劣化を防止するためのものである。封止層６８の材料としては、透光性、ガスバリア性、耐水性を考慮して、珪素窒化物や珪素窒酸化物等の窒素を含む珪素化合物等が好適に用いられる。
【００４９】
素子基板５０において、保護層６４および封止層６８は、水蒸気等のガスを遮断するため、緻密で欠陥のない膜であることが好ましい。このような保護層６４および封止層６８の成膜法としては、緻密な膜を形成できるイオンプレーティング法等の高密度プラズマ成膜法が好適である。したがって、イオンプレーティング法を用いた成膜装置１００は、素子基板５０の保護層６４および封止層６８の成膜装置として好適である。
【００５０】
なお、素子基板５０はボトムエミッション方式の有機ＥＬ装置の素子基板であってもよい。有機ＥＬ装置がボトムエミッション方式である場合には、基板５１側から発光光が射出される。この場合、基板５１の材料としては、透光性または半透光性のものが用いられ、ガラス基板が好適である。また、画素電極５４も透光性材料が用いられる。一方、陰極６２は透光性の材料でなくてもよい。
【００５１】
＜成膜方法＞
続いて、第１の実施形態に係る成膜方法について、成膜装置１００を用いて素子基板５０の保護層６４を成膜する場合を例に取り、図１を参照して説明する。ここでは、保護層６４は酸化窒化シリコンからなるものとする。
【００５２】
成膜装置１００において、ハース２０には、膜材料２２が複数収容される。膜材料２２は、保護層６４の材料であり、ここでは酸化シリコンである。膜材料２２のそれぞれは、表面が曲面で構成された形状を有する固体からなる。より具体的には、膜材料２２は球体である。このため、隣接する膜材料２２同士の互いの接触面積が小さいので、膜材料２２同士の間に間隙２２ｓ（図１（ｂ）参照）ができる。膜材料２２は、楕円体であってもよい。
【００５３】
保持部２６には、基板２８の表面２８ａがハース２０に対向するように基板２８が保持される。基板２８は、ここでは、基板５１上に陰極６２までが形成された素子基板５０（図２参照）であり、陰極６２が形成された側がハース２０に対向するように保持される。
【００５４】
まず、成膜室１０内を、排気口３４を介して接続された排気ポンプで吸引することにより減圧する。続いて、成膜室１０内に、プロセスガス４９として、窒素ガスをガス導入口１８から導入する。これにより、少なくとも基板２８とハース２０との間の空間は、プロセスガス４９（窒素ガス）で満たされるので、外部からの酸素が遮断された雰囲気となる。このため、この成膜工程の前に基板２８に形成されている膜等の酸化が防止される。
【００５５】
次に、プラズマ生成器４１に、プロセスガス４７として、アルゴンガスを導入する。プラズマ生成器４１に導入されたプロセスガス４７（アルゴンガス）は、直流電源４２によりプラズマ化されて、プラズマ４８（アルゴンプラズマ）となる。プラズマ４８は、磁場発生コイル４４および陽極４６によりハース２０に導かれ、ハース２０に収容された膜材料２２（酸化シリコン）に導入される。
【００５６】
プラズマ４８により膜材料２２の表面が加熱されると、膜材料２２の加熱された部分が半溶解状態となり蒸発する。このとき、膜材料２２は、外形形状を実質的に保ち得る程度の溶解状態となる。蒸発した膜材料２２の粒子は、プラズマ４８によりイオン化され活性度の高い状態となって、基板２８の表面２８ａに入射する。基板２８の表面２８ａ上に堆積した膜材料２２は、プロセスガス４９と反応して酸化窒化シリコンとなり、保護層６４が成膜される。
【００５７】
ところで、成膜中に、膜材料２２の表面に異物が付着することや、膜材料２２の表面に膜材料２２中の異物が析出することがある。本実施形態では、膜材料２２が酸化シリコンからなるので、シリコンの粒子が異物として表面に析出することがある。異物が膜材料２２の表面に析出した場合、そのままの状態で膜材料２２の加熱を続けると、その異物を核にして凝集成長する。
【００５８】
このような異物が加熱により突沸して飛散し基板２８に付着すると、基板２８の表面２８ａに形成される薄膜に欠陥が生じてしまう。また、膜材料２２表面の異物に熱が集中して膜材料２２の蒸発に偏りが生じると、形成される薄膜の膜厚の均一性が損なわれてしまう。したがって、膜材料２２の表面に異物が付着したり析出したりした場合、その異物を膜材料２２の表面からハース２０の底部に落下させることが望ましい。
【００５９】
ここで、本実施形態に係る成膜方法では、上述の通り、ハース２０に収容された膜材料２２同士の間に間隙２２ｓがある。このため、膜材料２２の表面に異物が付着したり析出したりしても、その異物は膜材料２２同士の間隙２２ｓを通ってハース２０の底部に落下し易くなる。これにより、異物に熱が集中することで生じる異物の突沸や、膜材料２２の蒸発の偏りを抑えることができる。
【００６０】
また、膜材料２２同士の間に間隙２２ｓがあるので、異物が突沸した場合でも周囲に飛散するリスクを低減することができる。したがって、基板２８の表面２８ａに形成される薄膜において、表面２８ａに異物が付着することにより薄膜に欠陥が生じることや、膜材料２２の蒸発の偏りにより薄膜の膜厚の均一性が損なわれることを防止できる。この結果、素子基板５０の製造歩留りの低下を抑えることができる。
【００６１】
なお、成膜室１０内の雰囲気中のプロセスガス４９の成分比率を調節することにより、酸化窒化シリコンの組成比を調節することができる。また、蒸発した膜材料２２は、プラズマ４８により十分活性化された状態で基板２８の表面２８ａに入射するので、酸化窒化シリコンからなる保護層６４を緻密で均一なものとすることができる。上述の成膜装置１００を用いて保護層６４を成膜する方法は、封止層６８の成膜に適用してもよい。
【００６２】
（第２の実施形態）
次に、第２の実施形態に係る成膜装置および成膜方法について説明する。第２の実施形態に係る成膜装置は、第１の実施形態に係る成膜装置１００に対して、ハースに収容された膜材料を攪拌する攪拌手段を備えている点が異なっている。第２の実施形態に係る成膜方法は、第１の実施形態に係る成膜方法に対して、膜材料を攪拌して加熱する点が異なっている。その他の構成は、第１の実施形態と同じである。
【００６３】
＜成膜装置＞
第２の実施形態に係る成膜装置２００は、成膜室１０と、ハース２０と、プラズマ導入部４０と、攪拌手段としての回転機構７０と、を備えている。ここでは、回転機構７０について図３を参照して説明する。図３は、第２の実施形態に係る成膜装置２００のハース２０および回転機構７０を示す図である。詳しくは、図３（ａ）はハース２０および回転機構７０の断面図あり、図３（ｂ）はハース２０の開口部側から回転機構７０側を見た平面図である。なお、図３では、ハース２０に収容された膜材料２２の図示を省略している。また、第１の実施形態と共通する構成要素については同一の符号を付しその説明を省略する。
【００６４】
回転機構７０は、回転軸７２と、図示しないが、モータや変速機等とを備えている。モータや変速機等は、支持台２４の内部に配置されている。回転軸７２の一端には、変速機等を介してモータの回転が伝達される。回転軸７２の他端には、ハース２０の底部の中心部が固定されている。回転機構７０は、回転軸７２を回転中心として、例えば矢印の方向に、ハース２０を回転駆動する。
【００６５】
＜成膜方法＞
第２の実施形態に係る成膜方法では、膜材料２２（図１参照）を加熱する際に、少なくとも一度膜材料２２をハース２０内で攪拌する。成膜装置２００において、プラズマ導入部４０によりプラズマ４８を導入して膜材料２２の表面を加熱することにより膜材料２２を蒸発させる際に、回転機構７０でハース２０を回転駆動する。これにより、ハース２０に収容された複数の膜材料２２が攪拌される。なお、回転機構７０によるハース２０の回転駆動は、連続的に行ってもよいし、断続的に行ってもよい。
【００６６】
第２の実施形態に係る成膜装置２００および成膜方法によれば、膜材料２２が攪拌されることにより、膜材料２２の表面に付着あるいは析出した異物が、膜材料２２の表面から脱落し易くなるので、より一層落下し易くなる。また、膜材料２２が攪拌されることにより、熱が同一部分に集中しないので、膜材料２２の蒸発に偏りが生じるのを抑制できる。したがって、基板２８の表面２８ａに形成される薄膜の膜厚の均一性を向上できるとともに、複数の膜材料２２をより無駄なく効率的に蒸発させることができる。
【００６７】
（第３の実施形態）
次に、第３の実施形態に係る成膜装置および成膜方法について説明する。第３の実施形態に係る成膜装置は、第２の実施形態に係る成膜装置２００に対して、ハースに収容された膜材料を攪拌する回転機構の構成が異なっているが、その他の構成は同じである。第３の実施形態に係る成膜方法は、第２の実施形態に係る成膜方法と同じである。
【００６８】
＜成膜装置＞
第３の実施形態に係る成膜装置３００は、成膜室１０と、ハース２０と、プラズマ導入部４０と、攪拌手段としての回転機構７４と、を備えている。ここでは、回転機構７４について図４を参照して説明する。図４は、第３の実施形態に係る成膜装置３００のハース２０および回転機構７４を示す図である。詳しくは、図４（ａ）はハース２０および回転機構７４の断面図あり、図４（ｂ）はハース２０の開口部側から回転機構７４側を見た平面図である。なお、図４では、ハース２０に収容された膜材料２２の図示を省略している。また、第２の実施形態と共通する構成要素については同一の符号を付しその説明を省略する。
【００６９】
回転機構７４は、回転軸７６と、回転部７８と、図示しないが、モータや変速機等とを備えている。モータや変速機等は、支持台２４の内部に配置されている。回転部７８は、ハース２０の底部に位置している。回転部７８は、例えば円盤状であり、ハース２０の底面に略平行に配置されている。回転部７８には、突起部、開口部、あるいは切り欠き等が設けられていてもよい。また、回転部７８の形状は円盤状に限定されず、例えば船舶の螺旋推進器状の形状等であってもよい。
【００７０】
回転軸７６は、ハース２０の底部を貫通している。回転軸７６の支持台２４側の端部には、変速機等を介してモータの回転が伝達される。回転軸７６の他端には、回転部７８の中心部が固定されている。回転機構７４は、回転軸７６を回転中心として、例えば矢印の方向に、回転部７８を回転駆動する。回転部７８は、ハース２０の底部に位置しているので、ハース２０に収容された複数の膜材料２２（図１参照）は回転部７８上に位置している。したがって、回転部７８が回転することにより、ハース２０に収容された複数の膜材料２２が攪拌される。
【００７１】
第３の実施形態に係る成膜装置３００では、第２の実施形態に係る成膜装置２００と同様に、膜材料２２の加熱の際に膜材料２２がハース２０内で攪拌される。これにより、膜材料２２の表面に付着あるいは析出した異物が、膜材料２２の表面から脱落し易くなるので、より一層落下し易くなる。また、膜材料２２が攪拌されることにより、熱が同一部分に集中しないので、膜材料２２の蒸発に偏りが生じるのを抑制できる。したがって、基板２８の表面２８ａに形成される薄膜の膜厚の均一性を向上できるとともに、複数の膜材料２２をより無駄なく効率的に蒸発させることができる。
【００７２】
以上、本発明の実施形態について説明したが、上記実施形態に対しては、本発明の趣旨から逸脱しない範囲で様々な変形を加えることができる。変形例としては、例えば以下のようなものが考えられる。
【００７３】
（変形例１）
上記実施形態の成膜装置において、保持部２６は、搬送機構により成膜室１０と他の成膜室や処理室等との間を移動可能であったが、上記の形態に限定されない。保持部２６は、基板２８の表面２８ａの法線に平行な軸を回転軸として、保持部２６を回転させる回転機構を備えていてもよい。
【００７４】
変形例１に係る成膜装置について図５を参照して説明する。図５は、変形例１に係る成膜装置の概略構成を示す図である。なお、上記実施形態と共通する構成要素については同一の符号を付しその説明を省略する。
【００７５】
変形例１に係る成膜装置４００は、第１の実施形態に係る成膜装置１００に対して、保持部２６を回転させる回転機構３６が設けられている点が異なっているが、その他の構成は同じである。
【００７６】
成膜室１０内の上部１２には、回転機構３６が設けられている。保持部２６は、回転機構３６に取り付けられている。回転機構３６は、図示しないが、モータや変速機等を内蔵しており、基板２８の表面２８ａの法線に平行な回転軸を有している。回転機構３６の回転軸には保持部２６の中心部が固定されており、回転機構３６はこの回転軸を介して保持部２６を基板２８とともに回転駆動する。基板２８を回転させて成膜することにより、基板２８の表面２８ａ内における各成膜点とハース２０との位置関係を相対的に変化させることができるので、基板２８の表面２８ａ内における膜厚のばらつきを抑えることができる。
【００７７】
成膜装置４００を用いて、第１の実施形態に係る成膜方法により成膜を行えば、成膜装置１００を用いた場合と同様の効果が得られる。
【００７８】
なお、成膜装置４００は、第２の実施形態に係る成膜装置２００が備える回転機構７０、または第３の実施形態に係る成膜装置３００が備える回転機構７４を備えていてもよい。
【００７９】
（変形例２）
上記実施形態および変形例１の成膜装置はイオンプレーティング法を用いた成膜装置であったが、上記の形態に限定されない。成膜装置は、電子ビーム等で膜材料の表面を加熱することにより膜材料を蒸発させて基板表面に成膜する真空蒸着装置であってもよい。
【００８０】
このような成膜装置の一例について、図６を参照して説明する。図６は、変形例２に係る成膜装置の一例を示す図である。なお、上記実施形態と共通する構成要素については同一の符号を付しその説明を省略する。
【００８１】
変形例２に係る成膜装置５００は、成膜室１０と、蒸発源としてのルツボ８４と、保持部２６と、加熱手段としての電子ビーム発生器８０と、を備えた真空蒸着装置である。ルツボ８４には、膜材料２２が複数収容される。電子ビーム発生器８０は、成膜室１０の側部１６に配置されている。電子ビーム発生器８０は、電子ビーム８２を発生させる。
【００８２】
成膜装置５００では、電子ビーム発生器８０で発生した電子ビーム８２を、ルツボ８４に収容された複数の膜材料２２に導入することにより、膜材料２２の表面を加熱する。加熱された膜材料２２は、蒸発して基板２８の表面２８ａに堆積する。これにより、基板２８の表面２８ａに、膜材料２２からなる薄膜が成膜される。
【００８３】
成膜装置５００においても、第１の実施形態に係る成膜方法と同様に、表面が曲面で構成された形状を有する固体からなる膜材料２２を用いることで、第１の実施形態に係る成膜方法と同様の効果が得られる。
【００８４】
なお、成膜装置５００は、第２の実施形態に係る成膜装置２００が備える回転機構７０、または第３の実施形態に係る成膜装置３００が備える回転機構７４を備えていてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００８５】
【図１】第１の実施形態に係る成膜装置の概略構成を示す図。
【図２】有機ＥＬ装置の素子基板の概略構成を示す図。
【図３】第２の実施形態に係る成膜装置のハースおよび回転機構を示す図。
【図４】第３の実施形態に係る成膜装置のハースおよび回転機構を示す図。
【図５】変形例１に係る成膜装置の概略構成を示す図。
【図６】変形例２に係る成膜装置の一例を示す図。
【符号の説明】
【００８６】
１０…成膜室、１２…上部、１４…底部、１６…側部、１８…ガス導入口、２０…ハース、２２…膜材料、２２ｓ…間隙、２４…支持台、２６…保持部、２８…基板、２８ａ…表面、３４…排気口、３６…回転機構、４０…プラズマ導入部、４１…プラズマ生成器、４２…直流電源、４４…磁場発生コイル、４６…陽極、４７…プロセスガス、４８…プラズマ、４９…プロセスガス、５０…素子基板、５１…基板、５２…回路部、５３…駆動用ＴＦＴ、５４…画素電極、５６…親液性制御層、５８…隔壁層、６０…有機機能層、６２…陰極、６４…保護層、６６…緩衝層、６８…封止層、７０，７４…回転機構、７２，７６…回転軸、７８…回転部、８０…電子ビーム発生器、８２…電子ビーム、１００，２００，３００，４００，５００…成膜装置。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、成膜方法、膜材料、および成膜装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体装置や有機エレクトロルミネセンス装置（以下有機ＥＬ装置と呼ぶ）において、基板表面に薄膜を形成する方法として、例えば真空蒸着法や高密度プラズマ成膜法が用いられている。これらの成膜法では、膜材料の表面に電子ビームやプラズマ等を照射して加熱することにより、膜材料を蒸発させて基板表面に堆積させることで薄膜が形成される。膜材料は、例えばタブレット状の固体であり、電子ビームやプラズマ等が照射された部分が加熱されて蒸発または昇華する。
【０００３】
このようなタブレット状の膜材料を用いる場合、電子ビームやプラズマ等が照射された部分が選択的に消耗してしまい、膜材料全体が有効に使われないことがある。そこで、膜材料を収容するハース内にタブレットの形状や大きさに対応したライナーを備える構成（例えば、特許文献１参照）や、ハースを移動可能にしてより多くの膜材料を収容できるようにした構成（例えば、特許文献２参照）が提案されている。このような構成によれば、タブレット状の膜材料に電子ビームやプラズマ等を照射して、より効率的に膜材料を蒸発させることが可能である。
【０００４】
【特許文献１】特開平５−９３２６３号公報
【特許文献２】特開平８−３７３４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、タブレット状の膜材料が蒸発する際に、膜材料中の異物が表面に析出することや、膜材料の表面に異物が付着することがある。このような膜材料の表面の異物が加熱され突沸して基板に付着すると、形成される薄膜に欠陥が生じてしまう。また、異物に熱が集中して膜材料の蒸発に偏りが生じると、形成される薄膜の膜厚の均一性が損なわれてしまう。その結果、半導体装置や有機ＥＬ装置の製造歩留りが低下するという課題があった。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、上述の課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の形態または適用例として実現することが可能である。
【０００７】
［適用例１］本適用例に係る成膜方法は、膜材料を蒸発させて基板表面に成膜する成膜方法であって、前記膜材料は、表面が曲面で構成された形状を有する固体からなり、複数の前記膜材料を蒸発源に収容し、前記膜材料の表面を加熱することにより前記膜材料を蒸発させることを特徴とする。
【０００８】
この構成によれば、膜材料は表面が曲面で構成された形状を有する固体からなる。この膜材料が蒸発源に複数収容されると、隣接する膜材料同士の互いの接触面積が小さいので、膜材料同士の間に間隙ができる。このため、膜材料の表面に異物が析出したり付着したりしても、その異物が膜材料同士の間隙を通って蒸発源の底部に落下し易くなる。これにより、膜材料の表面の異物に熱が集中することで生じる異物の突沸や膜材料の蒸発の偏りを抑えることができる。したがって、基板表面に形成される薄膜において、突沸した異物が基板表面に付着することにより薄膜に欠陥が生じることや、膜材料の蒸発の偏りにより薄膜の膜厚の均一性が損なわれることを防止できる。
【０００９】
［適用例２］上記適用例に係る成膜方法であって、前記膜材料は球体であってもよい。
【００１０】
この構成によれば、膜材料が球体であるので、膜材料同士の間の間隙をより大きくできる。
【００１１】
［適用例３］上記適用例に係る成膜方法であって、前記膜材料の表面を加熱することにより前記膜材料を蒸発させる際に、少なくとも一度前記膜材料を前記蒸発源内において攪拌してもよい。
【００１２】
この構成によれば、膜材料の表面を加熱する際に膜材料が蒸発源内で攪拌されるので、膜材料の表面の異物がより一層落下し易くなる。また、膜材料が攪拌されることにより、熱が一部分に集中しないので、膜材料の蒸発に偏りが生じるのを抑制できる。
【００１３】
［適用例４］上記適用例に係る成膜方法であって、前記膜材料は、シリコン酸化物からなっていてもよい。
【００１４】
この構成によれば、シリコン酸化物からなる膜材料の表面に異物が析出したり付着したりしても、その異物を落下し易くすることができる。
【００１５】
［適用例５］上記適用例に係る成膜方法であって、前記蒸発源に収容された前記膜材料にプラズマを導入することにより、前記膜材料を加熱してもよい。
【００１６】
この構成によれば、膜材料の表面にプラズマを照射して加熱する成膜法において、膜材料の表面に異物が析出したり付着したりしても、その異物を落下し易くすることができる。
【００１７】
［適用例６］本適用例に係る膜材料は、上記に記載の成膜方法に用いられることを特徴とする。
【００１８】
この構成によれば、膜材料の表面に異物が析出したり付着したりしても、その異物が膜材料同士の間隙を通って蒸発源の底部に落下し易くなる。これにより、膜材料の表面の異物に熱が集中することで生じる異物の突沸や膜材料の蒸発の偏りを抑えることができる。
【００１９】
［適用例７］本適用例に係る成膜装置は、膜材料を蒸発させて基板表面に成膜する成膜装置であって、成膜室と、前記成膜室内に前記基板に対向して配置されており、複数の前記膜材料を収容する蒸発源と、前記蒸発源に収容された前記複数の前記膜材料を攪拌する攪拌手段と、前記膜材料の表面を加熱する加熱手段と、を備えたことを特徴とする成膜装置。
【００２０】
この構成によれば、蒸発源には固体からなる膜材料が複数収容され、それらの膜材料が攪拌される。このため、膜材料の表面に異物が析出したり付着したりしても、その異物が落下し易くなる。これにより、膜材料の表面の異物に熱が集中することで生じる異物の突沸や膜材料の蒸発の偏りを抑えることができる。したがって、基板表面に形成される薄膜において、突沸した異物が基板表面に付着することにより薄膜に欠陥が生じることや、膜材料の蒸発の偏りにより薄膜の膜厚の均一性が損なわれることを防止できる。
【００２１】
［適用例８］上記適用例に係る成膜装置であって、前記攪拌手段は、前記蒸発源を回転させる回転機構であってもよい。
【００２２】
この構成によれば、蒸発源を回転させることで、蒸発源に収容された膜材料を攪拌できる。
【００２３】
［適用例９］上記適用例に係る成膜装置であって、前記攪拌手段は、前記複数の前記膜材料を回転させる回転機構であってもよい。
【００２４】
この構成によれば、膜材料を回転させることで、膜材料を攪拌できる。
【００２５】
［適用例１０］上記適用例に係る成膜装置であって、前記加熱手段は、プラズマを前記蒸発源に導入することにより前記膜材料の表面を加熱するプラズマ導入部であってもよい。
【００２６】
この構成によれば、膜材料の表面にプラズマを照射して加熱する成膜法において、膜材料の表面に異物が析出したり付着したりしても、その異物を落下し易くすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
以下に、本実施の形態について図面を参照して説明する。なお、参照する各図面において、構成をわかりやすく示すため、各構成要素の厚さや寸法の比率等は適宜異ならせてある。
【００２８】
（第１の実施形態）
＜成膜装置＞
まず、第１の実施形態に係る成膜装置について図１を参照して説明する。図１は、第１の実施形態に係る成膜装置の概略構成を示す図である。詳しくは、図１（ａ）は成膜装置の全体構成を示す断面図あり、図１（ｂ）は図１（ａ）のＡ部を拡大して示す図である。
【００２９】
第１の実施形態に係る成膜装置１００は、成膜室１０と、蒸発源としてのハース２０と、加熱手段としてのプラズマ導入部４０と、を備えている。成膜装置１００は、イオンプレーティング法を用いた成膜装置である。成膜装置１００によれば、高密度プラズマ成膜法により、緻密な薄膜を形成することができる。
【００３０】
成膜室１０は、真空チャンバであり、上部１２と、底部１４と、側部１６とを有している。ハース２０は、成膜室１０内の底部１４側に配置されている。ハース２０は、底部１４に設けられた支持台２４により支持されている。ハース２０には、固体からなる膜材料２２が複数収容される。ハース２０の外周には、環状の陽極４６が配置されている。
【００３１】
成膜室１０内の上部１２側には、保持部２６がハース２０に対向して配置されている。保持部２６は、基板２８の表面２８ａがハース２０に対向するように基板２８を保持する。保持部２６は、例えば、ラック・アンド・ピニオン方式の駆動装置あるいはロボットアーム等を備えた搬送機構（図示しない）により、基板２８を保持した状態で、ハース２０に対して矢印で示す所定の方向に相対移動することができる。保持部２６は、この搬送機構により、成膜室１０と他の成膜室や処理室等との間を移動可能である。
【００３２】
成膜室１０の側部１６には、ガス導入口１８が設けられている。ガス導入口１８は、例えば、上部１２側および底部１４側に各２箇所配置されている。ガス導入口１８から成膜室１０内にプロセスガス４９が導入される。ガス導入口１８には、成膜室１０内に導入されるプロセスガス４９の導入量を制御するマスフローコントローラ（図示しない）が接続されている。プロセスガス４９として、例えば、アルゴンガスや窒素ガスが用いられる。
【００３３】
ここで、プロセスガスとは、成膜等の反応に使用されるガスのことを指す。また、成膜中に、成膜室内の雰囲気を不活性な状態に保つため、あるいは基板等を冷却するため等の目的で他のガスが使用される場合、これらのガスもプロセスガスに含めるものとする。なお、ガス導入口１８の数および配置はこの形態に限定されない。
【００３４】
側部１６の底部１４側には、排気口３４が設けられている。排気口３４は、底部１４に設けられていてもよい。排気口３４は、排気ポンプ（図示しない）に接続されている。排気ポンプにより、成膜室１０内の雰囲気が、排気口３４を介して成膜装置１００外に排気される。これにより、成膜室１０内を真空に近い減圧状態に保つことができる。
【００３５】
プラズマ導入部４０は、プラズマ生成器４１と、直流電源４２と、磁場発生コイル４４と、前述の陽極４６とを備えている。プラズマ生成器４１は、成膜室１０の側部１６に設けられた開口部を介して、成膜室１０に接続されている。プラズマ導入部４０は、プラズマ生成器４１に導入されるプロセスガス４７をプラズマ化してプラズマ４８を発生させ、そのプラズマ４８をハース２０に収容された膜材料２２に導入する機能を有している。プロセスガス４７として、例えばアルゴンガスが用いられる。
【００３６】
成膜装置１００では、プラズマ４８がハース２０に収容された膜材料２２に導入されることにより、膜材料２２の表面が加熱されて蒸発する。蒸発した膜材料２２は、プラズマ４８によりイオン化され活性度の高い状態となって、保持部２６に保持された基板２８の表面２８ａに堆積する。これにより、基板２８の表面２８ａに、膜材料２２からなる薄膜が成膜される。
【００３７】
なお、成膜装置１００では、基板２８がプラズマ４８に直接曝されないように、プラズマ４８が発生する領域の外部に基板２８が配置される。したがって、基板２８に先に形成されている有機機能層等の膜がプラズマ４８により損傷を受けるのを回避できる。
【００３８】
＜基板の一例＞
次に、第１の実施形態に係る成膜装置を用いて成膜される基板の一例として、有機ＥＬ装置の素子基板について図２を参照して説明する。図２は、有機ＥＬ装置の素子基板の概略構成を示す図である。
【００３９】
素子基板５０は、基板５１上に、回路部５２と、画素電極５４と有機機能層６０と陰極６２とで構成される多数の有機ＥＬ素子と、これらの有機ＥＬ素子を覆う保護層６４と緩衝層６６と封止層６８と、を備えている。素子基板５０は、例えば、トップエミッション方式の有機ＥＬ装置の素子基板である。素子基板５０では、有機機能層６０から発した光が封止層６８側に射出される。
【００４０】
基板５１の材料は、素子基板５０がトップエミッション方式であることから、ガラス、石英、樹脂等の透光性材料、および不透光性材料のいずれであってもよい。回路部５２は、基板５１上に形成されており、画素電極５４を駆動するための駆動用ＴＦＴ５３と、各種回路と、導通部と、層間絶縁層等で構成されている。
【００４１】
画素電極５４は、回路部５２上に設けられており、平面視でマトリクス状に配置されている。画素電極５４は、例えばＩＴＯ（Indium Tin Oxide：インジウム錫酸化物）からなる。画素電極５４上には、親液性制御層５６が形成されている。
【００４２】
親液性制御層５６は、画素電極５４のそれぞれに対応する開口部を複数有している。親液性制御層５６は、例えば酸化シリコン等の無機材料からなる。親液性制御層５６上には、隔壁層５８が形成されている。隔壁層５８は、例えばアクリル樹脂からなる。なお、隔壁層５８に平面視で重なるように遮光層が設けられていてもよい。
【００４３】
有機機能層６０は、隔壁層５８により区画された領域に形成されており、画素電極５４上に位置している。有機機能層６０は、図示しないが、順に積層された正孔輸送層と発光層とで構成されている。有機機能層６０では、正孔輸送層から注入される正孔と、陰極６２から注入される電子とが発光層で再結合することにより、Ｒ、Ｇ、Ｂ等いずれかの色の発光が得られる。なお、有機機能層６０は、発光層の上に積層された電子注入層をさらに有していてもよいし、発光層を含む４層以上の機能層で構成されていてもよい。
【００４４】
正孔輸送層の材料としては、例えば、ドーパントとしてポリスチレンスルホン酸（ＰＳＳ）を含有する３，４−ポリエチレンジオキシチオフェン（ＰＥＤＯＴ）等のポリチオフェン誘導体を用いることができる。発光層の材料としては、（ポリ）フルオレン誘導体（ＰＦ）、（ポリ）パラフェニレンビニレン誘導体（ＰＰＶ）、ポリフェニレン誘導体（ＰＰ）、ポリパラフェニレン誘導体（ＰＰＰ）、ポリビニルカルバゾール（ＰＶＫ）、ＰＥＤＯＴ等のポリチオフェン誘導体、ポリメチルフェニルシラン（ＰＭＰＳ）等を用いることができる。
【００４５】
陰極６２は、有機機能層６０と、隔壁層５８の上面および側部壁面とを覆っている。陰極６２は、有機ＥＬ装置がトップエミッション方式であることから、ＩＴＯ等の透光性導電材料からなる。また、陰極６２の材料は、電子注入効果の大きい材料、例えば、カルシウムやマグネシウム、ナトリウム、リチウム金属、またはこれらの金属化合物であってもよい。なお、このような材料からなる陰極６２は、水分と反応し易い特性を有する。陰極６２が水分と反応すると、その部分で電子注入効果が損なわれ、ダークスポットと呼ばれる発光しない領域が生じてしまう。
【００４６】
陰極６２上には、陰極６２を覆う保護層６４が形成されている。保護層６４は、製造工程において、上層に位置する緩衝層６６の残留水分等により陰極６２が損傷を受けるのを防止するためのものである。したがって、保護層６４は、緩衝層６６より広い範囲に形成されていることが好ましい。保護層６４の材料としては、透光性、緻密性、耐水性、絶縁性、ガスバリア性を考慮して、珪素窒化物や珪素窒酸化物等の窒素を含む珪素化合物等が好適に用いられる。
【００４７】
保護層６４上には、陰極６２よりも広い範囲に緩衝層６６が設けられている。緩衝層６６は、隔壁層５８の形状が反映された陰極６２表面の凹凸形状の凹部を埋めるように配置されており、略平坦に形成された上面を有している。緩衝層６６は、例えばエポキシモノマー／オリゴマー等の高分子材料からなる。
【００４８】
緩衝層６６上には、緩衝層６６と保護層６４とを覆う封止層６８が形成されている。封止層６８は、酸素や水分が浸入することによる陰極６２や有機機能層６０の劣化を防止するためのものである。封止層６８の材料としては、透光性、ガスバリア性、耐水性を考慮して、珪素窒化物や珪素窒酸化物等の窒素を含む珪素化合物等が好適に用いられる。
【００４９】
素子基板５０において、保護層６４および封止層６８は、水蒸気等のガスを遮断するため、緻密で欠陥のない膜であることが好ましい。このような保護層６４および封止層６８の成膜法としては、緻密な膜を形成できるイオンプレーティング法等の高密度プラズマ成膜法が好適である。したがって、イオンプレーティング法を用いた成膜装置１００は、素子基板５０の保護層６４および封止層６８の成膜装置として好適である。
【００５０】
なお、素子基板５０はボトムエミッション方式の有機ＥＬ装置の素子基板であってもよい。有機ＥＬ装置がボトムエミッション方式である場合には、基板５１側から発光光が射出される。この場合、基板５１の材料としては、透光性または半透光性のものが用いられ、ガラス基板が好適である。また、画素電極５４も透光性材料が用いられる。一方、陰極６２は透光性の材料でなくてもよい。
【００５１】
＜成膜方法＞
続いて、第１の実施形態に係る成膜方法について、成膜装置１００を用いて素子基板５０の保護層６４を成膜する場合を例に取り、図１を参照して説明する。ここでは、保護層６４は酸化窒化シリコンからなるものとする。
【００５２】
成膜装置１００において、ハース２０には、膜材料２２が複数収容される。膜材料２２は、保護層６４の材料であり、ここでは酸化シリコンである。膜材料２２のそれぞれは、表面が曲面で構成された形状を有する固体からなる。より具体的には、膜材料２２は球体である。このため、隣接する膜材料２２同士の互いの接触面積が小さいので、膜材料２２同士の間に間隙２２ｓ（図１（ｂ）参照）ができる。膜材料２２は、楕円体であってもよい。
【００５３】
保持部２６には、基板２８の表面２８ａがハース２０に対向するように基板２８が保持される。基板２８は、ここでは、基板５１上に陰極６２までが形成された素子基板５０（図２参照）であり、陰極６２が形成された側がハース２０に対向するように保持される。
【００５４】
まず、成膜室１０内を、排気口３４を介して接続された排気ポンプで吸引することにより減圧する。続いて、成膜室１０内に、プロセスガス４９として、窒素ガスをガス導入口１８から導入する。これにより、少なくとも基板２８とハース２０との間の空間は、プロセスガス４９（窒素ガス）で満たされるので、外部からの酸素が遮断された雰囲気となる。このため、この成膜工程の前に基板２８に形成されている膜等の酸化が防止される。
【００５５】
次に、プラズマ生成器４１に、プロセスガス４７として、アルゴンガスを導入する。プラズマ生成器４１に導入されたプロセスガス４７（アルゴンガス）は、直流電源４２によりプラズマ化されて、プラズマ４８（アルゴンプラズマ）となる。プラズマ４８は、磁場発生コイル４４および陽極４６によりハース２０に導かれ、ハース２０に収容された膜材料２２（酸化シリコン）に導入される。
【００５６】
プラズマ４８により膜材料２２の表面が加熱されると、膜材料２２の加熱された部分が半溶解状態となり蒸発する。このとき、膜材料２２は、外形形状を実質的に保ち得る程度の溶解状態となる。蒸発した膜材料２２の粒子は、プラズマ４８によりイオン化され活性度の高い状態となって、基板２８の表面２８ａに入射する。基板２８の表面２８ａ上に堆積した膜材料２２は、プロセスガス４９と反応して酸化窒化シリコンとなり、保護層６４が成膜される。
【００５７】
ところで、成膜中に、膜材料２２の表面に異物が付着することや、膜材料２２の表面に膜材料２２中の異物が析出することがある。本実施形態では、膜材料２２が酸化シリコンからなるので、シリコンの粒子が異物として表面に析出することがある。異物が膜材料２２の表面に析出した場合、そのままの状態で膜材料２２の加熱を続けると、その異物を核にして凝集成長する。
【００５８】
このような異物が加熱により突沸して飛散し基板２８に付着すると、基板２８の表面２８ａに形成される薄膜に欠陥が生じてしまう。また、膜材料２２表面の異物に熱が集中して膜材料２２の蒸発に偏りが生じると、形成される薄膜の膜厚の均一性が損なわれてしまう。したがって、膜材料２２の表面に異物が付着したり析出したりした場合、その異物を膜材料２２の表面からハース２０の底部に落下させることが望ましい。
【００５９】
ここで、本実施形態に係る成膜方法では、上述の通り、ハース２０に収容された膜材料２２同士の間に間隙２２ｓがある。このため、膜材料２２の表面に異物が付着したり析出したりしても、その異物は膜材料２２同士の間隙２２ｓを通ってハース２０の底部に落下し易くなる。これにより、異物に熱が集中することで生じる異物の突沸や、膜材料２２の蒸発の偏りを抑えることができる。
【００６０】
また、膜材料２２同士の間に間隙２２ｓがあるので、異物が突沸した場合でも周囲に飛散するリスクを低減することができる。したがって、基板２８の表面２８ａに形成される薄膜において、表面２８ａに異物が付着することにより薄膜に欠陥が生じることや、膜材料２２の蒸発の偏りにより薄膜の膜厚の均一性が損なわれることを防止できる。この結果、素子基板５０の製造歩留りの低下を抑えることができる。
【００６１】
なお、成膜室１０内の雰囲気中のプロセスガス４９の成分比率を調節することにより、酸化窒化シリコンの組成比を調節することができる。また、蒸発した膜材料２２は、プラズマ４８により十分活性化された状態で基板２８の表面２８ａに入射するので、酸化窒化シリコンからなる保護層６４を緻密で均一なものとすることができる。上述の成膜装置１００を用いて保護層６４を成膜する方法は、封止層６８の成膜に適用してもよい。
【００６２】
（第２の実施形態）
次に、第２の実施形態に係る成膜装置および成膜方法について説明する。第２の実施形態に係る成膜装置は、第１の実施形態に係る成膜装置１００に対して、ハースに収容された膜材料を攪拌する攪拌手段を備えている点が異なっている。第２の実施形態に係る成膜方法は、第１の実施形態に係る成膜方法に対して、膜材料を攪拌して加熱する点が異なっている。その他の構成は、第１の実施形態と同じである。
【００６３】
＜成膜装置＞
第２の実施形態に係る成膜装置２００は、成膜室１０と、ハース２０と、プラズマ導入部４０と、攪拌手段としての回転機構７０と、を備えている。ここでは、回転機構７０について図３を参照して説明する。図３は、第２の実施形態に係る成膜装置２００のハース２０および回転機構７０を示す図である。詳しくは、図３（ａ）はハース２０および回転機構７０の断面図あり、図３（ｂ）はハース２０の開口部側から回転機構７０側を見た平面図である。なお、図３では、ハース２０に収容された膜材料２２の図示を省略している。また、第１の実施形態と共通する構成要素については同一の符号を付しその説明を省略する。
【００６４】
回転機構７０は、回転軸７２と、図示しないが、モータや変速機等とを備えている。モータや変速機等は、支持台２４の内部に配置されている。回転軸７２の一端には、変速機等を介してモータの回転が伝達される。回転軸７２の他端には、ハース２０の底部の中心部が固定されている。回転機構７０は、回転軸７２を回転中心として、例えば矢印の方向に、ハース２０を回転駆動する。
【００６５】
＜成膜方法＞
第２の実施形態に係る成膜方法では、膜材料２２（図１参照）を加熱する際に、少なくとも一度膜材料２２をハース２０内で攪拌する。成膜装置２００において、プラズマ導入部４０によりプラズマ４８を導入して膜材料２２の表面を加熱することにより膜材料２２を蒸発させる際に、回転機構７０でハース２０を回転駆動する。これにより、ハース２０に収容された複数の膜材料２２が攪拌される。なお、回転機構７０によるハース２０の回転駆動は、連続的に行ってもよいし、断続的に行ってもよい。
【００６６】
第２の実施形態に係る成膜装置２００および成膜方法によれば、膜材料２２が攪拌されることにより、膜材料２２の表面に付着あるいは析出した異物が、膜材料２２の表面から脱落し易くなるので、より一層落下し易くなる。また、膜材料２２が攪拌されることにより、熱が同一部分に集中しないので、膜材料２２の蒸発に偏りが生じるのを抑制できる。したがって、基板２８の表面２８ａに形成される薄膜の膜厚の均一性を向上できるとともに、複数の膜材料２２をより無駄なく効率的に蒸発させることができる。
【００６７】
（第３の実施形態）
次に、第３の実施形態に係る成膜装置および成膜方法について説明する。第３の実施形態に係る成膜装置は、第２の実施形態に係る成膜装置２００に対して、ハースに収容された膜材料を攪拌する回転機構の構成が異なっているが、その他の構成は同じである。第３の実施形態に係る成膜方法は、第２の実施形態に係る成膜方法と同じである。
【００６８】
＜成膜装置＞
第３の実施形態に係る成膜装置３００は、成膜室１０と、ハース２０と、プラズマ導入部４０と、攪拌手段としての回転機構７４と、を備えている。ここでは、回転機構７４について図４を参照して説明する。図４は、第３の実施形態に係る成膜装置３００のハース２０および回転機構７４を示す図である。詳しくは、図４（ａ）はハース２０および回転機構７４の断面図あり、図４（ｂ）はハース２０の開口部側から回転機構７４側を見た平面図である。なお、図４では、ハース２０に収容された膜材料２２の図示を省略している。また、第２の実施形態と共通する構成要素については同一の符号を付しその説明を省略する。
【００６９】
回転機構７４は、回転軸７６と、回転部７８と、図示しないが、モータや変速機等とを備えている。モータや変速機等は、支持台２４の内部に配置されている。回転部７８は、ハース２０の底部に位置している。回転部７８は、例えば円盤状であり、ハース２０の底面に略平行に配置されている。回転部７８には、突起部、開口部、あるいは切り欠き等が設けられていてもよい。また、回転部７８の形状は円盤状に限定されず、例えば船舶の螺旋推進器状の形状等であってもよい。
【００７０】
回転軸７６は、ハース２０の底部を貫通している。回転軸７６の支持台２４側の端部には、変速機等を介してモータの回転が伝達される。回転軸７６の他端には、回転部７８の中心部が固定されている。回転機構７４は、回転軸７６を回転中心として、例えば矢印の方向に、回転部７８を回転駆動する。回転部７８は、ハース２０の底部に位置しているので、ハース２０に収容された複数の膜材料２２（図１参照）は回転部７８上に位置している。したがって、回転部７８が回転することにより、ハース２０に収容された複数の膜材料２２が攪拌される。
【００７１】
第３の実施形態に係る成膜装置３００では、第２の実施形態に係る成膜装置２００と同様に、膜材料２２の加熱の際に膜材料２２がハース２０内で攪拌される。これにより、膜材料２２の表面に付着あるいは析出した異物が、膜材料２２の表面から脱落し易くなるので、より一層落下し易くなる。また、膜材料２２が攪拌されることにより、熱が同一部分に集中しないので、膜材料２２の蒸発に偏りが生じるのを抑制できる。したがって、基板２８の表面２８ａに形成される薄膜の膜厚の均一性を向上できるとともに、複数の膜材料２２をより無駄なく効率的に蒸発させることができる。
【００７２】
以上、本発明の実施形態について説明したが、上記実施形態に対しては、本発明の趣旨から逸脱しない範囲で様々な変形を加えることができる。変形例としては、例えば以下のようなものが考えられる。
【００７３】
（変形例１）
上記実施形態の成膜装置において、保持部２６は、搬送機構により成膜室１０と他の成膜室や処理室等との間を移動可能であったが、上記の形態に限定されない。保持部２６は、基板２８の表面２８ａの法線に平行な軸を回転軸として、保持部２６を回転させる回転機構を備えていてもよい。
【００７４】
変形例１に係る成膜装置について図５を参照して説明する。図５は、変形例１に係る成膜装置の概略構成を示す図である。なお、上記実施形態と共通する構成要素については同一の符号を付しその説明を省略する。
【００７５】
変形例１に係る成膜装置４００は、第１の実施形態に係る成膜装置１００に対して、保持部２６を回転させる回転機構３６が設けられている点が異なっているが、その他の構成は同じである。
【００７６】
成膜室１０内の上部１２には、回転機構３６が設けられている。保持部２６は、回転機構３６に取り付けられている。回転機構３６は、図示しないが、モータや変速機等を内蔵しており、基板２８の表面２８ａの法線に平行な回転軸を有している。回転機構３６の回転軸には保持部２６の中心部が固定されており、回転機構３６はこの回転軸を介して保持部２６を基板２８とともに回転駆動する。基板２８を回転させて成膜することにより、基板２８の表面２８ａ内における各成膜点とハース２０との位置関係を相対的に変化させることができるので、基板２８の表面２８ａ内における膜厚のばらつきを抑えることができる。
【００７７】
成膜装置４００を用いて、第１の実施形態に係る成膜方法により成膜を行えば、成膜装置１００を用いた場合と同様の効果が得られる。
【００７８】
なお、成膜装置４００は、第２の実施形態に係る成膜装置２００が備える回転機構７０、または第３の実施形態に係る成膜装置３００が備える回転機構７４を備えていてもよい。
【００７９】
（変形例２）
上記実施形態および変形例１の成膜装置はイオンプレーティング法を用いた成膜装置であったが、上記の形態に限定されない。成膜装置は、電子ビーム等で膜材料の表面を加熱することにより膜材料を蒸発させて基板表面に成膜する真空蒸着装置であってもよい。
【００８０】
このような成膜装置の一例について、図６を参照して説明する。図６は、変形例２に係る成膜装置の一例を示す図である。なお、上記実施形態と共通する構成要素については同一の符号を付しその説明を省略する。
【００８１】
変形例２に係る成膜装置５００は、成膜室１０と、蒸発源としてのルツボ８４と、保持部２６と、加熱手段としての電子ビーム発生器８０と、を備えた真空蒸着装置である。ルツボ８４には、膜材料２２が複数収容される。電子ビーム発生器８０は、成膜室１０の側部１６に配置されている。電子ビーム発生器８０は、電子ビーム８２を発生させる。
【００８２】
成膜装置５００では、電子ビーム発生器８０で発生した電子ビーム８２を、ルツボ８４に収容された複数の膜材料２２に導入することにより、膜材料２２の表面を加熱する。加熱された膜材料２２は、蒸発して基板２８の表面２８ａに堆積する。これにより、基板２８の表面２８ａに、膜材料２２からなる薄膜が成膜される。
【００８３】
成膜装置５００においても、第１の実施形態に係る成膜方法と同様に、表面が曲面で構成された形状を有する固体からなる膜材料２２を用いることで、第１の実施形態に係る成膜方法と同様の効果が得られる。
【００８４】
なお、成膜装置５００は、第２の実施形態に係る成膜装置２００が備える回転機構７０、または第３の実施形態に係る成膜装置３００が備える回転機構７４を備えていてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００８５】
【図１】第１の実施形態に係る成膜装置の概略構成を示す図。
【図２】有機ＥＬ装置の素子基板の概略構成を示す図。
【図３】第２の実施形態に係る成膜装置のハースおよび回転機構を示す図。
【図４】第３の実施形態に係る成膜装置のハースおよび回転機構を示す図。
【図５】変形例１に係る成膜装置の概略構成を示す図。
【図６】変形例２に係る成膜装置の一例を示す図。
【符号の説明】
【００８６】
１０…成膜室、１２…上部、１４…底部、１６…側部、１８…ガス導入口、２０…ハース、２２…膜材料、２２ｓ…間隙、２４…支持台、２６…保持部、２８…基板、２８ａ…表面、３４…排気口、３６…回転機構、４０…プラズマ導入部、４１…プラズマ生成器、４２…直流電源、４４…磁場発生コイル、４６…陽極、４７…プロセスガス、４８…プラズマ、４９…プロセスガス、５０…素子基板、５１…基板、５２…回路部、５３…駆動用ＴＦＴ、５４…画素電極、５６…親液性制御層、５８…隔壁層、６０…有機機能層、６２…陰極、６４…保護層、６６…緩衝層、６８…封止層、７０，７４…回転機構、７２，７６…回転軸、７８…回転部、８０…電子ビーム発生器、８２…電子ビーム、１００，２００，３００，４００，５００…成膜装置。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
膜材料を蒸発させて基板表面に成膜する成膜方法であって、
前記膜材料は、表面が曲面で構成された形状を有する固体からなり、
複数の前記膜材料を蒸発源に収容し、
前記膜材料の表面を加熱することにより前記膜材料を蒸発させることを特徴とする成膜方法。
【請求項２】
請求項１に記載の成膜方法であって、
前記膜材料は球体であることを特徴とする成膜方法。
【請求項３】
請求項１または２に記載の成膜方法であって、
前記膜材料の表面を加熱することにより前記膜材料を蒸発させる際に、少なくとも一度前記膜材料を前記蒸発源内において攪拌することを特徴とする成膜方法。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか一項に記載の成膜方法であって、
前記膜材料は、シリコン酸化物からなることを特徴とする成膜方法。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか一項に記載の成膜方法であって、
前記蒸発源に収容された前記膜材料にプラズマを導入することにより、前記膜材料を加熱することを特徴とする成膜方法。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれか一項に記載の成膜方法に用いられることを特徴とする膜材料。
【請求項７】
膜材料を蒸発させて基板表面に成膜する成膜装置であって、
成膜室と、
前記成膜室内に前記基板に対向して配置されており、複数の前記膜材料を収容する蒸発源と、
前記蒸発源に収容された前記複数の前記膜材料を攪拌する攪拌手段と、
前記膜材料の表面を加熱する加熱手段と、
を備えたことを特徴とする成膜装置。
【請求項８】
請求項７に記載の成膜装置であって、
前記攪拌手段は、前記蒸発源を回転させる回転機構であることを特徴とする成膜装置。
【請求項９】
請求項７に記載の成膜装置であって、
前記攪拌手段は、前記複数の前記膜材料を回転させる回転機構であることを特徴とする成膜装置。
【請求項１０】
請求項７〜９のいずれか一項に記載の成膜装置であって、
前記加熱手段は、プラズマを前記蒸発源に導入することにより前記膜材料の表面を加熱するプラズマ導入部であることを特徴とする成膜装置。
【請求項１】
膜材料を蒸発させて基板表面に成膜する成膜方法であって、
前記膜材料は、表面が曲面で構成された形状を有する固体からなり、
複数の前記膜材料を蒸発源に収容し、
前記膜材料の表面を加熱することにより前記膜材料を蒸発させることを特徴とする成膜方法。
【請求項２】
請求項１に記載の成膜方法であって、
前記膜材料は球体であることを特徴とする成膜方法。
【請求項３】
請求項１または２に記載の成膜方法であって、
前記膜材料の表面を加熱することにより前記膜材料を蒸発させる際に、少なくとも一度前記膜材料を前記蒸発源内において攪拌することを特徴とする成膜方法。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか一項に記載の成膜方法であって、
前記膜材料は、シリコン酸化物からなることを特徴とする成膜方法。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか一項に記載の成膜方法であって、
前記蒸発源に収容された前記膜材料にプラズマを導入することにより、前記膜材料を加熱することを特徴とする成膜方法。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれか一項に記載の成膜方法に用いられることを特徴とする膜材料。
【請求項７】
膜材料を蒸発させて基板表面に成膜する成膜装置であって、
成膜室と、
前記成膜室内に前記基板に対向して配置されており、複数の前記膜材料を収容する蒸発源と、
前記蒸発源に収容された前記複数の前記膜材料を攪拌する攪拌手段と、
前記膜材料の表面を加熱する加熱手段と、
を備えたことを特徴とする成膜装置。
【請求項８】
請求項７に記載の成膜装置であって、
前記攪拌手段は、前記蒸発源を回転させる回転機構であることを特徴とする成膜装置。
【請求項９】
請求項７に記載の成膜装置であって、
前記攪拌手段は、前記複数の前記膜材料を回転させる回転機構であることを特徴とする成膜装置。
【請求項１０】
請求項７〜９のいずれか一項に記載の成膜装置であって、
前記加熱手段は、プラズマを前記蒸発源に導入することにより前記膜材料の表面を加熱するプラズマ導入部であることを特徴とする成膜装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２０１０−３７６２０（Ｐ２０１０−３７６２０Ａ）
【公開日】平成２２年２月１８日（２０１０．２．１８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−２０３８８９（Ｐ２００８−２０３８８９）
【出願日】平成２０年８月７日（２００８．８．７）
【出願人】（０００００２３６９）セイコーエプソン株式会社 (51,324)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年２月１８日（２０１０．２．１８）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年８月７日（２００８．８．７）
【出願人】（０００００２３６９）セイコーエプソン株式会社 (51,324)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]