JP6363385B2 - 封止膜の形成方法及び封止膜製造装置 - Google Patents

Description

本発明は、有機発光素子などのデバイスを封止するための封止膜の形成方法及び封止膜製造装置に関する。

有機ＥＬ（Ｅｌｅｃｔｒｏ Ｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ）素子は、電流を流すことで発生する有機化合物のルミネッセンスを利用する発光素子であり、一対の電極間に複数の有機機能膜の積層体（以下、この積層体を「ＥＬ層」と総称する）が挟まれた構造となっている。ここで、ＥＬ層は、例えば、陽極側から、［正孔輸送層／発光層／電子輸送層］、［正孔注入層／正孔輸送層／発光層／電子輸送層］、あるいは、［正孔注入層／正孔輸送層／発光層／電子輸送層／電子注入層］などの順に積層された構造を有している。

有機ＥＬ素子は、水分に弱く、素子に水分が混入すると、発光輝度が低下したり、非発光領域（ダークスポット）が発生したりするという問題が生じる。そのため、有機ＥＬ素子の表面を耐透湿性の封止膜で覆うことが行われている。低温での成膜が可能であり、かつ、極めて高い耐透湿性を有する封止膜として、例えば窒化珪素が用いられている（例えば、特許文献１）。

窒化珪素膜は、シラン（ＳｉＨ_４）、四フッ化珪素（ＳｉＦ_４）などの含Ｓｉ化合物と、窒素ガスやアンモニアなどの含Ｎ化合物とからプラズマＣＶＤ（化学気相成長）法により形成することができる。しかし、プラズマＣＶＤ法で窒化珪素膜を形成する場合、以下のような反応機構によってシラン（ＳｉＨ_４）や四フッ化珪素（ＳｉＦ_４）が分解され、プラズマ中に多量の活性水素種（Ｈラジカル、Ｈイオン）やハロゲンが発生する。

（ＳｉＨ_４の場合）
ＳｉＨ_４＋Ｎ_２（＋ＮＨ_３）→ＳｉＮｘＨｙ＋Ｈ_２
（ＳｉＦ_４の場合）
ＳｉＦ_４＋Ｎ_２（＋ＮＨ_３）→ＳｉＮｘＦｙ＋Ｆ（＋ＨＦ）

活性水素種によって、下地の有機層がエッチングされたり、酸化物半導体層が還元されたりするなどのダメージが発生する。また、原料として四フッ化珪素（ＳｉＦ_４）を用いる場合は、膜中へのフッ素原子の混入によって、水分が進入した場合に強い腐食性を有するフッ酸（ＨＦ）が遊離し、下地の有機層や酸化物半導体層がエッチングされるなどのダメージが発生する。

絶縁膜中への水素の混入を避けるため、テトライソシアネートシラン［Ｓｉ（ＮＣＯ）_４］とハロゲン化トリ・アルキル・アミンを原料としてＣＶＤ法で二酸化珪素膜を形成する方法（例えば、特許文献２）、テトライソシアネートシラン［Ｓｉ（ＮＣＯ）_４］と酸素を原料としてプラズマＣＶＤ法で二酸化珪素膜を形成する方法（例えば、特許文献３）などが提案されている。しかし、特許文献２は、原料にハロゲン原子を含むため、下地膜へのダメージが懸念される。また、特許文献２、３は、いずれも二酸化珪素膜の形成に関するものである。

国際公開ＷＯ２０１１／１６２１５１号（図１など） 特許第３８３６５５３号公報（特許請求の範囲など） 特開平７−６６１９６号公報（特許請求の範囲など）

プラズマＣＶＤ法によって窒化珪素膜を形成する場合、一般に窒素源として窒素ガス又はアンモニアが用いられる。しかし、アンモニアは分子内に水素原子を含むため、下地膜へダメージを与える懸念が払拭できない。一方、窒素ガスは、分子内に水素原子を含まないが、窒素分子を分解させるために高エネルギーが必要であるため、テトライソシアネートシラン［Ｓｉ（ＮＣＯ）_４］と併用した場合に、所望のＣＶＤ反応を生じさせ得るかどうか、については確認されていない。

従って、本発明は、水素原子やハロゲン原子を含まない原料を使用して、低温で有機発光素子などの上に封止膜を形成する方法を提供することを目的とする。

本発明の封止膜の形成方法は、ＣＶＤ法によって被処理体上に形成された素子を覆う封止膜を形成するものである。本発明の封止膜の形成方法は、窒素ガスを励起させて生成させた窒素含有プラズマによって、分子内に水素原子を含有しない珪素化合物を分解し、前記素子の上に前記封止膜としての窒化珪素膜を堆積させることを特徴とする。

本発明の封止膜の形成方法は、分子内に水素原子を含有しない珪素化合物が、テトライソシアネートシラン［Ｓｉ（ＮＣＯ）_４］であってもよい。

本発明の封止膜の形成方法は、処理温度が、８０℃以上１５０℃以下の範囲内であってもよい。

本発明の封止膜の形成方法は、処理圧力が、６．７Ｐａ以上４０Ｐａ以下の範囲内であってもよい。

本発明の封止膜の形成方法は、前記被処理体に、０．０２５Ｗ／ｃｍ^２以上０．１２５Ｗ／ｃｍ^２以下の範囲内でバイアス電力を供給しながら前記窒化珪素膜を堆積させてもよい。

本発明の封止膜の形成方法は、前記窒化珪素膜を堆積させる第１のステップと、
前記珪素化合物の供給を停止した状態で、前記窒素含有プラズマによって前記窒化珪素膜中の不純物を除去する第２のステップと、
を含むものであってもよい。

本発明の封止膜の形成方法は、前記第１のステップと前記第２のステップを交互に繰り返してもよい。

本発明の封止膜の形成方法は、少なくとも、前記第２のステップの間、前記被処理体に０．０２５Ｗ／ｃｍ^２以上０．１２５Ｗ／ｃｍ^２以下の範囲内でバイアス電力を供給してもよい。

本発明の封止膜の形成方法は、前記窒素含有プラズマが、複数のマイクロ波放射孔を有する平面アンテナにより導入されるマイクロ波によって励起されたものであってもよい。

本発明の封止膜の形成方法は、前記窒素含有プラズマが、高周波アンテナに高周波電力を印加することによって形成される誘導電界によって励起されたものであってもよい。

本発明の封止膜製造装置は、被処理体上に形成された素子を覆う封止膜を形成するものである。本発明の封止膜製造装置は、被処理体を処理する処理容器と、前記処理容器内で、前記被処理体を載置する載置台と、窒素ガスを励起させて窒素含有プラズマを生成させるプラズマ生成部と、前記窒素含有プラズマによって、分子内に水素原子を含有しない珪素化合物を分解し、前記素子の上に前記封止膜としての窒化珪素膜を堆積させる反応を行わせる反応部と、を備えている。

本発明の封止膜製造装置は、前記プラズマ生成部に、前記窒素ガスを供給する窒素ガス供給源が接続されていてもよく、前記反応部に、前記珪素化合物を供給する珪素化合物供給源が接続されていてもよい。

本発明の封止膜製造装置は、前記載置台に、前記被処理体にバイアス電力を供給するための高周波電源が接続されていてもよい。

本発明の封止膜の形成方法及び封止膜製造装置によれば、水素原子やハロゲン原子を含まない原料から、高いプラズマ密度を有するプラズマを利用して、有機発光素子などの素子上に、低温で封止膜を形成することができる。

本発明の一実施の形態に係る封止膜の形成方法に利用可能な封止膜製造装置の構成を簡略化して示す模式図である。 本発明の一実施の形態に係る封止膜の形成方法の処理対象となる素子が形成された基板の要部を拡大した断面図である。 図２に続き、素子を覆う封止膜を形成した状態を示す図面である。 本発明の第１の実施の形態に係る封止膜製造装置の概略構成例を示す断面図である。 図４の封止膜製造装置におけるシャワーヘッドの配置例を示す説明図である。 図４の封止膜製造装置の制御部の構成例を説明する図面である。 本発明の第２の実施の形態に係る封止膜製造装置の概略構成例を示す断面図である。 図７の封止膜製造装置における誘電体壁および高周波アンテナを示す斜視図である。 図７の封止膜製造装置における誘電体カバーおよび誘電体カバー固定具を示す底面図である。 本発明の第２の実施の形態に係る封止膜の形成方法の手順を示すフロー図である。 本発明の第２の実施の形態に係る封止膜の形成方法におけるタイミングチャートである。 本発明の第２の実施の形態に係る封止膜の形成方法の変形例におけるタイミングチャートである。

以下、適宜図面を参照しながら、本発明の実施の形態について説明する。まず、図１を参照しながら、本発明の一実施の形態に係る封止膜の形成方法の原理について説明する。図１は、封止膜製造装置の構成を簡略化して示す模式図である。封止膜製造装置１００は、処理容器１と、被処理体である基板Ｓを載置するステージ３と、処理容器１内で窒素含有プラズマ（Ｎ_２プラズマ）Ｐを発生させるプラズマ源５とを有している。被処理体である基板Ｓとしては、例えばガラス基板、プラスチック基板などを挙げることができる。基板Ｓ上には、例えば有機ＥＬ素子などの有機発光素子が形成されている。

処理容器１は、少なくとも２つの空間Ｓ１と空間Ｓ２に区分されている。空間Ｓ１は、プラズマ生成用の希ガスと窒素ガスを導入して窒素含有プラズマＰの生成を行うプラズマ生成部である。また、空間Ｓ２は、空間Ｓ１で生成した窒素含有プラズマＰによって、分子内に水素原子を含有しない珪素化合物を分解させ、ＣＶＤ法によって封止膜としての窒化珪素膜を堆積させる反応部である。ここで、「分子内に水素原子を含有しない珪素化合物」（以下、単に「珪素化合物」と記すことがある）としては、例えば、テトライソシアネートシラン［Ｓｉ（ＮＣＯ）_４］等を用いることができる。

プラズマ源５としては、解離しにくい窒素分子を分解して、例えばプラズマ密度が１０^１１〜１０^１２ｃｍ^−３程度又はそれ以上の高密度の窒素含有プラズマを生成できるものであればよい。このような高密度の窒素含有プラズマを生成できるプラズマ源として、例えば、空間Ｓ１へマイクロ波を導入するマイクロ波プラズマ発生装置や、空間Ｓ１に高電圧と高周波数の変動磁場を形成できる誘導結合プラズマ（Inductively Coupled Plasma）発生装置などを用いることができる。

なお、空間Ｓ１と空間Ｓ２とを別々の容器内に形成し、空間Ｓ１で生成したプラズマＰを空間Ｓ２へ供給する方式とすることもできる。

図２は、本実施の形態に係る封止膜の形成方法の処理対象となる素子が形成された基板の要部を拡大した断面図である。素子の一例として、有機発光素子である有機ＥＬ素子３００は、例えば、基板Ｓの上に陽極層３０１、ＥＬ層３０２及び陰極層３０３が積層された構造を有している。陽極層３０１は、例えばＩＴＯ膜、ＺｎＯ膜などのように、ＥＬ層３０２の光を透過させる透明電極によって形成されている。ＥＬ層３０２は、例えば、正孔注入層３１１、正孔輸送層３１２、青発光層３１３、赤発光層３１４、緑発光層３１５、電子輸送層３１６の積層構造をなしている。陰極層３０３は、例えば、銀、アルミニウム、アルミニウム合金等の金属で形成されている。

図３は、図２の基板Ｓに対し、本実施の形態の封止膜の形成方法及び封止膜製造装置１００によって、有機ＥＬ素子３００を覆う封止膜３２０が形成された状態を示している。封止膜３２０は、窒化珪素からなる絶縁膜であり、有機ＥＬ素子３００を覆うように成膜され、有機ＥＬ素子３００の全体を封止している。

封止膜３２０の形成にあたり、本実施の形態に係る封止膜の形成方法では、分子内に水素原子やハロゲン原子を含まない成膜原料を使用する。まず、空間Ｓ１に窒素ガスとアルゴンガスを導入しながら、プラズマ源５によって高エネルギーを供給して、空間Ｓ１で高密度の窒素含有プラズマＰを生成させる。すなわち、最初に、高エネルギーを必要とする窒素分子の解離反応を生じさせる。次に、この高密度の窒素含有プラズマＰを空間Ｓ２へ導入し、珪素化合物を原料とするＣＶＤ反応を行う。ＣＶＤ反応は、例えば以下の機構で行われる。このＣＶＤ反応の具体的条件については後述する。

（Ｓｉ（ＮＣＯ）_４の場合）
Ｓｉ（ＮＣＯ）_４＋Ｎ_２→ＳｉＮｘ＋ＣＮ＋ＮＯ（＋ＣＯ）

このように、高いプラズマ密度を有するプラズマを利用することによって、成膜原料として、窒素ガスと、分子内に水素原子やハロゲン原子を含まない珪素化合物との組み合わせを使用することが可能になる。従って、有機発光素子などの素子上に、緻密で、かつ、下地の有機膜や酸化物半導体膜にダメージを与える原因となる水素原子、ハロゲン原子その他の不純物などを含まない封止膜を低温で形成することができる。

［第１の実施の形態の封止膜製造装置］
次に、本発明の第１の実施の形態に係る封止膜製造装置の具体的構成について説明する。図４は、第１の実施の形態の封止膜製造装置を模式的に示す断面図である。図４に示す封止膜製造装置１００Ａは、マイクロ波を平面アンテナの多数のマイクロ波放射孔から放射させて処理容器１内に均質なマイクロ波プラズマを形成できるラジアルラインスロットアンテナ（Radial Line Slot Antenna）方式のマイクロ波プラズマ装置として構成されている。このマイクロ波プラズマはラジカルを主体とする低電子温度プラズマであるため、プラズマＣＶＤ法により封止膜の形成を行う際に、基板Ｓ上の有機発光素子や下地膜へのプラズマダメージを低減できる。

この封止膜製造装置１００Ａは、主要な構成として、略角筒状の処理容器１と、処理容器１内に設けられ、被処理体である基板Ｓを載置するステージ３と、処理容器１内にマイクロ波を導入するマイクロ波導入部５Ａと、処理容器１内にガスを導くガス供給部７と、処理容器１内を排気する排気部１１と、封止膜製造装置１００Ａの各構成部を制御する制御部１３と、を有している。被処理体である基板Ｓとしては、例えばガラス基板、プラスチック基板などを挙げることができる。

（処理容器）
処理容器１は、接地電位であり、例えばアルミニウムもしくはその合金、又はステンレス鋼等の金属材料から構成されている。処理容器１の底壁１ａの略中央部には開口部１５が形成されており、底壁１ａにはこの開口部１５と連通し、下方に向けて突出する排気室１７が設けられている。また、処理容器１の側壁１ｂには、基板Ｓを搬入出するための搬入出口１９と、この搬入出口１９を開閉するゲートバルブＧとが設けられている。

（ステージ）
ステージ３は、例えばＡｌＮ等のセラミックスから構成されている。ステージ３は、排気室１７の底部中央から上方に延びる円筒状のセラミックス製の支持部材２３により支持されている。また、ステージ３の内部には、基板Ｓを昇降するための昇降ピン（図示せず）がステージ３の上面に対して突没可能に設けられている。

また、ステージ３の内部には抵抗加熱型のヒータ２７が埋め込まれている。このヒータ２７にヒータ電源２９から給電することによりステージ３を介してその上の基板Ｓを加熱することができる。また、ステージ３には、熱電対（図示せず）が挿入されており、基板Ｓの加熱温度を例えば５０〜２００℃の範囲内で制御可能となっている。なお、基板Ｓの温度は、特に断りのない限り、ヒータ２７の設定温度ではなく、熱電対により計測された温度を意味する。

処理容器１の外部には、更に、整合器３０と、高周波電源３１とが設置されている。ステージ３は、通電棒３２を介して整合器３０に接続され、更に、この整合器３０を介して高周波電源３１に接続されている。基板Ｓに対してＣＶＤ処理を行う際には、ステージ３に高周波電源３１から高周波電力（例えば、４００ｋ〜２ＭＨｚの高周波電力）を供給し、基板Ｓにバイアス電力を印加することが好ましい。ステージ３に高周波電力を供給しながらＣＶＤ法による堆積を行うことによって、封止膜としての窒化珪素膜のストレスを緩和する作用を有する。すなわち、一般に、窒化珪素膜には高い応力が発生する傾向があり、強い圧縮応力や引張応力によって、膜自体にクラックが生じたり、下地膜や有機ＥＬ素子に損傷を与えたりする懸念がある。比較的弱いバイアス電力を印加することによって、膜構造を緩和させて、窒化珪素膜のストレスを緩和することができる。

（マイクロ波導入部）
マイクロ波導入部５Ａは、処理容器１の上部に設けられている。マイクロ波導入部５Ａは、多数のマイクロ波放射孔３３ａが形成された平面アンテナ３３と、マイクロ波を発生させるマイクロ波発生部３５と、誘電体からなる透過板３９と、処理容器１の上部に設けられた枠状部材４１と、マイクロ波の波長を調節する誘電体からなる遅波板４３と、平面アンテナ３３及び遅波板４３を覆うカバー部材４５と、を有している。また、マイクロ波導入部５Ａは、マイクロ波発生部３５で発生したマイクロ波を平面アンテナ３３に導く導波管４７及び同軸導波管４９と、導波管４７と同軸導波管４９との間に設けられたモード変換器５１とを有している。マイクロ波導入部５Ａは、図１におけるプラズマ源５に相当するものである。

マイクロ波を透過させる透過板３９は、誘電体、例えば石英やＡ１_２Ｏ_３、ＡｌＮ等のセラミックス等の材質で構成されている。透過板３９は、枠状部材４１に支持されている。この透過板３９と枠状部材４１との間は、Ｏリング等のシール部材（図示せず）により気密にシールされている。したがって、処理容器１内は気密に保持される。

平面アンテナ３３は、例えば平板状をなしており、表面が金または銀メッキされた銅板、アルミニウム板、ニッケル板およびそれらの合金などの導電性部材で構成されている。平面アンテナ３３は、透過板３９の上方（処理容器１の外側）において、ステージ３の上面（基板Ｓを載置する面）とほぼ平行に設けられている。平面アンテナ３３は、枠状部材４１に支持されている。平面アンテナ３３は、マイクロ波を放射する多数の長方形状（スロット状）のマイクロ波放射孔３３ａを有している。マイクロ波放射孔３３ａは、所定のパターンで平面アンテナ３３を貫通して形成されている。典型的には、隣接するマイクロ波放射孔３３ａが所定の形状（例えばＴ字状）に組み合わされて対をなし、さらにそれが全体として例えば同心円状に配置されている。マイクロ波放射孔３３ａの長さや配列間隔は、同軸導波管４９内のマイクロ波の波長（λｇ）に応じて決定される。例えば、マイクロ波放射孔３３ａの間隔は、λｇ／４〜λｇとなるように配置される。なお、マイクロ波放射孔３３ａの形状は、円形状、円弧状等の他の形状であってもよい。さらに、マイクロ波放射孔３３ａの配置形態は特に限定されず、同心円状のほか、例えば、螺旋状、放射状等に配置することもできる。

平面アンテナ３３の上面には、真空よりも大きい誘電率を有する遅波板４３が設けられている。この遅波板４３は、真空中ではマイクロ波の波長が長くなることから、マイクロ波の波長を短くしてプラズマを調整する機能を有している。遅波板４３の材質としては、例えば石英、ポリテトラフルオロエチレン樹脂、ポリイミド樹脂などを用いることができる。

これら平面アンテナ３３および遅波材４３を覆うように、カバー部材４５が設けられている。カバー部材４５は、例えばアルミニウムやステンレス鋼等の金属材料によって形成されている。カバー部材４５の中央には、同軸導波管４９が接続されている。同軸導波管４９は、平面アンテナ３３の中心から上方に伸びる内導体４９ａとその周囲に設けられた外導体４９ｂとを有している。同軸導波管４９の他端側には、モード変換器５１が設けられ、このモード変換器５１は、導波管４７によりマイクロ波発生部３５に接続されている。導波管４７は、水平方向に延びる矩形導波管であり、モード変換器５１は、導波管４７内をＴＥモードで伝播するマイクロ波をＴＥＭモードに変換する機能を有している。以上のような構成のマイクロ波導入部５Ａにより、マイクロ波発生部３５で発生したマイクロ波が同軸導波管４９を介して平面アンテナ３３へ伝送され、さらに透過板３９を介して処理容器１内に導入されるようになっている。マイクロ波の周波数としては、例えば２．４５ＧＨｚが好ましく用いられ、他に８．３５ＧＨｚ、１．９８ＧＨｚ等を用いることもできる。以下、特に明記しない限り、周波数２．４５ＧＨｚのマイクロ波を用いることとする。

（ガス供給部）
ガス供給部７は、処理容器１の内壁に沿ってリング状に設けられた第１のガス導入部としてのシャワーヘッド５７と、このシャワーヘッド５７の下方において、処理容器１内の空間を上下に仕切るように設けられた第２のガス導入部としてのシャワープレート５９と、を有している。また、ガス供給部７は、シャワーヘッド５７に接続された第１ガス供給部７Ａと、シャワープレート５９に接続された第２ガス供給部７Ｂと、を有している。シャワーヘッド５７は、プラズマによるダメージ（スパッタリングなど）を避けるため、透過板３９から少なくとも３０ｍｍ以上離して設置することが好ましい。

図５は、処理容器１の内部から見たシャワーヘッド５７の下面を示している。シャワーヘッド５７は、中央部分５８Ａ、外縁部分５８Ｃ及びこれらの間に介在する中間部分５８Ｂに３分割されている。中央部分５８Ａは基板Ｓの中央部に対向する位置に設けられ、外縁部分５８Ｃは基板Ｓの外縁部に対向する位置に設けられ、中間部分５８Ｂは基板Ｓの中央部と外縁部との間の領域に対向する位置に設けられている。シャワーヘッド５７の中央部分５８Ａと中間部分５８Ｂとの間、中間部分５８Ｂと及び外縁部分５８Ｃには、透過板３９が空間Ｓ１に露出しており、マイクロ波放射領域を形成している。シャワーヘッド５７の中央部分５８Ａ、中間部分５８Ｂ及び外縁部分５８Ｃは、それぞれ、処理容器１内の空間Ｓ１へガスを導入するガス放出孔５７ａと、このガス放出孔５７ａに連通するガス流路５７ｂとを有している。中央部分５８Ａ、中間部分５８Ｂ及び外縁部分５８Ｃの各ガス流路５７ｂは、連通部分５７ｃによって互いに連通されている。また、中央部分５８Ａ、中間部分５８Ｂ及び外縁部分５８Ｃの各ガス流路５７ｂは、ガス供給配管７１を介して第１ガス供給部７Ａに接続されている。第１ガス供給部７Ａは、ガス供給配管７１から分岐した２本の分岐管７１ａ、７１ｂを有している。なお、分岐管７１ａ、７１ｂには、図示しない流量制御装置やバルブが設けられている。

分岐管７１ａは、プラズマ生成等の目的で用いる希ガスを供給する希ガス供給源７３に接続されている。希ガスとしては、例えばＡｒ、Ｈｅ、Ｎｅ、Ｋｒ、Ｘｅなどを用いることができる。これらの中でも、プラズマを安定に生成できるＡｒを用いることが特に好ましい。

分岐管７１ｂは、成膜原料の窒素ガスを供給する窒素ガス供給源７５に接続されている。

処理ガスを導入するためのシャワープレート５９は、処理容器１内のステージ３とマイクロ波導入部５Ａとの間に、ほぼ水平に設けられている。シャワープレート５９は、例えばアルミニウム等の材質からなる平面視格子状に形成されたガス分配部材６１を有している。このガス分配部材６１は、その格子状の本体部分の内部に形成されたガス流路６３と、ガス流路６３に連通して形成され、ステージ３に対向するように開口する多数のガス放出孔６５とを有しており、さらに、格子状のガス流路６３の間は、多数の貫通開口６７が設けられている。シャワープレート５９のガス流路６３には処理容器１の壁に達するガス供給路６９が接続されており、このガス供給路６９はガス供給配管７９を介して第２ガス供給部７Ｂに接続されている。第２ガス供給部７Ｂは、ガス供給配管７９から分岐した２本の分岐管７９ａ、７９ｂを有している。なお、分岐管７９ａ、７９ｂには、図示しない流量制御装置やバルブが設けられている。

分岐管７９ａは、封止膜の原料となる珪素化合物を供給する珪素化合物供給源８１に接続されている。図４では、珪素化合物供給源８１から、「分子内に水素原子を含有しない珪素化合物」としてテトライソシアネートシランを供給する場合を例示している。図示は省略するが、珪素化合物供給源８１は、気化器などを備えていてもよい。例えば、テトライソシアネートシランは常温で液体であるが、沸点が１８６℃であることから、気化器によって容易に蒸気の形態とすることができる。

分岐管７９ｂは、キャリアガスの目的で用いる希ガスを供給する希ガス供給源８３に接続されている。希ガスとしては、例えばＡｒ、Ｈｅ、Ｎｅ、Ｋｒ、Ｘｅなどを用いることができる。これらの中でも、低コストである点でＡｒを用いることが特に好ましい。

なお、第１ガス供給部７Ａ及び第２ガス供給部７Ｂは、例えばパージガスを供給するパージガス供給源、クリーニングガスを供給するクリーニングガス供給源などの他の複数のガス供給源や配管を有していてもよい。

封止膜製造装置１００Ａでは、珪素化合物を基板Ｓに近いシャワープレート５９から処理容器１内に導入することにより、ＣＶＤ法による封止膜の堆積反応の効率を高めている。ここで、処理容器１における透過板３９の下面から、基板Ｓを載置するステージ３の上面までの間隔（ギャップ）Ｇ１は、プラズマの電子温度を基板Ｓ近傍で十分に下げて、基板Ｓ表面で成長する封止膜や下地膜等へのダメージを抑制する観点から、例えば１００ｍｍ〜２００ｍｍの範囲内とすることが好ましく、１４０ｍｍ〜１８０ｍｍの範囲内とすることがより好ましい。また、シャワープレート５９の下端（ガス放出孔６５の開口位置）から、基板Ｓを載置するステージ３の上面までの間隔（ギャップ）Ｇ２は、封止膜の堆積に用いる珪素化合物の反応効率を出来るだけ高く維持する観点と、基板Ｓ表面で成長する封止膜や下地膜へのイオン照射を抑制し、ダメージを低減、均一化する観点から、５０ｍｍ以上とすることが好ましく、１００ｍｍ以上とすることがより好ましい。

（排気部）
排気部１１は、排気室１７と、この排気室１７の側面に設けられた排気管９７と、この排気管９７に接続された排気装置９９とを有している。排気装置９９は、図示は省略するが、例えば真空ポンプや圧力制御バルブ等を有している。

（プラズマ生成部・反応部）
処理容器１内において、側壁１ｂと、マイクロ波を導入する透過板３９と、シャワープレート５９とによって囲まれた空間Ｓ１に、シャワーヘッド５７からプラズマ生成用の希ガスと窒素ガスを導入する構成となっている。この空間Ｓ１は、マイクロ波による窒素含有プラズマの生成を行う「プラズマ生成部」である。

また、処理容器１内において、側壁１ｂと、底壁１ａと、シャワープレート５９とに囲まれた空間Ｓ２は、空間Ｓ１で生成した窒素含有プラズマと、シャワープレート５９により導入される珪素化合物ガスと、を混合するとともに、珪素化合物を分解させ、ＣＶＤ法によって封止膜としての窒化珪素膜を堆積させる「反応部」である。本実施の形態では、シャワープレート５９が、プラズマ生成部（空間Ｓ１）と反応部（空間Ｓ２）を区別する境界を構成している。

（制御部）
制御部１３は、封止膜製造装置１００Ａの各構成部を制御するモジュールコントローラである。制御部１３は、典型的にはコンピュータであり、例えば図６に示したように、ＣＰＵを備えたコントローラ５０１と、このコントローラ５０１に接続されたユーザーインターフェース５０３および記憶部５０５を備えている。コントローラ５０１は、封止膜製造装置１００Ａにおいて、例えば温度、圧力、ガス流量、マイクロ波出力などのプロセス条件に関係する各構成部（例えば、ヒータ電源２９、第１ガス供給部７Ａ、第２ガス供給部７Ｂ、高周波電源３１、マイクロ波発生部３５、排気装置９９など）を制御する制御手段である。

ユーザーインターフェース５０３は、工程管理者が封止膜製造装置１００Ａを管理するためにコマンドの入力操作等を行うキーボードやタッチパネル、封止膜製造装置１００Ａの稼働状況を可視化して表示するディスプレイ等を有している。また、記憶部５０５には、封止膜製造装置１００Ａで実行される各種処理をコントローラ５０１の制御にて実現するための制御プログラム（ソフトウエア）や処理条件データ等が記録されたレシピなどが保存されている。そして、必要に応じて、ユーザーインターフェース５０３からの指示等にて任意のレシピを記憶部５０５から呼び出してコントローラ５０１に実行させることで、コントローラ５０１の制御により封止膜製造装置１００Ａの処理容器１内で所望の処理が行われる。また、前記制御プログラムや処理条件データ等のレシピは、コンピュータ読み取り可能な記録媒体５０７に格納された状態のものを利用できる。そのような記録媒体５０７としては、例えばＣＤ−ＲＯＭ、ハードディスク、フレキシブルディスク、フラッシュメモリなどを用いることができる。さらに、前記レシピを他の装置から例えば専用回線を介して伝送させて利用することも可能である。

以上の構成を有する封止膜製造装置１００Ａは、高いプラズマ密度を有し、ラジカルを主体とする低電子温度のリモートプラズマを利用した成膜処理が可能であるため、基板Ｓ上の素子や下地膜へのダメージを抑制できる。

［第２の実施の形態の封止膜形成装置］
次に、本発明の第２の実施の形態に係る封止膜形成装置について説明する。図７は、第２の実施の形態に係る封止膜製造装置１００Ｂを示す断面図である。図８は、図７における誘電体壁および高周波アンテナを示す斜視図である。図９は、図７における誘電体カバーおよび誘電体カバー固定具を示す底面図である。

封止膜製造装置１００Ｂは、本体容器１０２と、この本体容器１０２内に配置されて、本体容器１０２内の空間を上下の２つの空間に区画する誘電体壁１０６とによって構成されたアンテナ室１０４と処理室１０５とを備えている。アンテナ室１０４は本体容器１０２内における誘電体壁１０６の上側の空間を画定し、処理室１０５は本体容器１０２内における誘電体壁１０６の下側の空間を画定する。従って、誘電体壁１０６は、アンテナ室１０４の底部を構成すると共に、処理室１０５の天井部分を構成する。処理室１０５は、気密に保持され、そこで基板Ｓに対して封止膜形成処理が行われる。

本体容器１０２は、上壁部１０２ａと底部１０２ｂと４つの側部１０２ｃとを有する角筒形状の容器である。本体容器１０２の材料としては、アルミニウム、アルミニウム合金等の導電性材料が用いられる。また、本体容器１０２は接地されている。

誘電体壁１０６は、例えば、Ａｌ_２Ｏ_３等のセラミックスや、石英などの誘電体材料によって形成されている。図８に示すように、誘電体壁１０６は、４つの部分に分割され、第１の部分壁１０６Ａ、第２の部分壁１０６Ｂ、第３の部分壁１０６Ｃおよび第４の部分壁１０６Ｄを有している。なお、誘電体壁１０６は、４つの部分に分割されていなくてもよい。

封止膜製造装置１００Ｂは、更に、誘電体壁１０６を支持する支持部材として、支持棚１０７と支持梁１１６とを備えている。支持棚１０７は、本体容器１０２の側壁１０２ｃに取り付けられている。支持梁１１６は、例えばアルミニウム等の金属材料により構成され、十字形状をなしている。誘電体壁１０６の４つの部分壁１０６Ａ，１０６Ｂ，１０６Ｃ，１０６Ｄは、支持棚１０７と支持梁１１６とによって支持されている。なお、支持棚１０７と支持梁１１６を一体に形成しても良い。

封止膜製造装置１００Ｂは、更に、それぞれ本体容器１０２の上壁部１０２ａに接続された上端部を有する円筒形状のサスペンダ１０８Ａ，１０８Ｂを備えている。支持梁１１６は、その上面の中央部分（十字の交差部分）においてサスペンダ１０８Ａの下端部に接続されている。また、支持梁１１６は、その上面における中央部分と十字の４つの先端部分との中間の４箇所においてサスペンダ１０８Ｂの下端部に接続されている。このようにして、支持梁１１６は、５つのサスペンダ１０８Ａ，１０８Ｂによって本体容器１０２の上壁部１０２ａより吊り下げられて、本体容器１０２の内部における上下方向の略中央の位置において、水平状態を維持するように配置されている。

図７に示すように、封止膜製造装置１００Ｂでは、支持梁１１６の中央部に接続するサスペンダ１０８Ａの内部と、支持梁１１６の上面における中央部分と十字の４つの先端部分との中間の４箇所に接続するサスペンダ１０８Ｂの内部に、ガス導入路を設けている。ガス供給管１２１は、途中で５本に分岐し（図７では３本のみ図示）、各サスペンダ１０８Ａ，１０８Ｂの内部のガス導入路１２１ａに接続している。なお、符号１４５は、ガス供給管１２１の途中に設けられたガス流量制御のためのバルブである。

サスペンダ１０８Ａ，１０８Ｂの内部には、ガス導入路１２１ａが設けられ、このガス導入路１２１ａは支持梁１１６の内部のガス導入路１２１ｂに接続し、さらにガス導入路１２１ｂは誘電体カバー固定具１１８のガス導入路２０１に接続している。誘電体カバー固定具１１８は、図９に示すように、ガス導入路２０１に連通する複数のガス孔２０１ａを有している。このような構成により、誘電体壁１０６の中央部だけでなく、その周囲の４箇所においても、誘電体カバー固定具１１８を介して、処理ガスを処理室１０５内に導入することが可能になる。従って、封止膜製造装置１００Ｂでは、５箇所に配備された誘電体カバー固定具１１８から、それぞれ独立して処理室１０５内にガス供給を行うことができる。

封止膜製造装置１００Ｂは、更に、アンテナ室１０４の内部、すなわち処理室１０５の外部であって誘電体壁１０６の上方に配置された高周波アンテナ（以下、単に「アンテナ」と記す。）１１３を備えている。アンテナ１１３は、図８に示したように、略正方形の平面角形渦巻き形状をなしている。アンテナ１１３は、誘電体壁１０６の上面の上に配置されている。本体容器１０２の外部には、整合器１１４と、高周波電源１１５とが設置されている。アンテナ１１３の一端は、整合器１１４を介して高周波電源１１５に接続されている。アンテナ１１３の他端は、本体容器１０２の内壁に接続され、本体容器１０２を介して接地されている。

基板Ｓに対して封止膜の形成処理が行われる際には、アンテナ１１３に、高周波電源１１５から誘導電界形成用の高周波電力（例えば、１３．５６ＭＨｚの高周波電力）が供給される。これにより、アンテナ１１３によって、処理室１０５内に誘導電界が形成される。この誘導電界は、窒素ガスや珪素化合物のガスをプラズマに転化させる。

封止膜製造装置１００Ｂは、更に、誘電体壁１０６の下面を覆う誘電体カバー１１２を備えている。誘電体カバー１１２は、略正方形形状の上面および底面と、４つの側面とを有する板状をなしている。誘電体カバー１１２は、誘電体材料によって形成されている。誘電体カバー１１２の材料としては、例えば、Ａｌ_２Ｏ_３等のセラミックスや、石英が用いられる。

一例として、誘電体カバー１１２は、誘電体壁１０６と同様に４つの部分に分割されている。すなわち、誘電体カバー１１２は、第１の部分カバー１１２Ａ、第２の部分カバー１１２Ｂ、第３の部分カバー１１２Ｃおよび第４の部分カバー１１２Ｄを有している。第１ないし第４の部分カバー１１２Ａ，１１２Ｂ，１１２Ｃ，１１２Ｄは、それぞれ、誘電体壁１０６の第１ないし第４の部分壁１０６Ａ，１０６Ｂ，１０６Ｃ，１０６Ｄの下面を覆っている。なお、誘電体カバー１１２は、４つの部分に分割されていなくてもよく、あるいは５つ以上の部分に分割されていてもよい。誘電体カバー１１２は、誘電体カバー固定具１１８，１１９によって固定されている。

本体容器１０２の外部には、更に、ガス供給装置１２０が設置されている。ガス供給装置１２０は、上記ガス流路を介して封止膜形成処理に用いられる原料ガスを処理室１０５内へ供給する。ガス供給装置１２０は、図示は省略するが、プラズマ生成等の目的で用いる希ガスを供給する希ガス供給源と、成膜原料の窒素ガスを供給する窒素ガス供給源と、封止膜の原料となる珪素化合物としてのテトライソシアネートシランを供給する珪素化合物供給源とを備えている。

ガス供給装置１２０は、ガス供給管１２１を介してサスペンダ１０８Ａ，１０８Ｂに形成されたガス導入路１２１ａに接続されている。このガス導入路１２１ａは、支持梁１１６に形成されたガス導入路１２１ｂに接続されている。封止膜形成処理が行われる際には、希ガス及び窒素ガスが、ガス供給管１２１、サスペンダ１０８Ａ内に形成されたガス導入路１２１ａ、支持梁１１６内に形成されたガス導入路１２１ｂ、誘電体カバー固定具１１８のガス導入路２０１、複数のガス孔２０１ａを介して、処理室１０５内に供給される。

また、封止膜製造装置１００Ｂは、処理容器１０２内へ珪素含有化合物のガスを導入するために、複数のパイプ型のチューブノズル１５１を備えている。チューブノズル１５１は、載置台１２２に向けて凸状に突出したＵ字形をなしている。各チューブノズル１５１は、は、誘電体壁１０６及び誘電体カバー１１２を貫通して設けられており、その基端側は、アンテナ室１０４内に配設されたガス分配管１５３に接続されている。このガス分配管１５３は、ガス供給管１５５を介してガス供給装置１２０に接続されている。ガス供給管１５５には、ガス流量制御のためのバルブ１５７が設けられている。

チューブノズル１５１の先端は、載置台１２２に載置された基板Ｓに近接して設けられている。図９に示すように、チューブノズル１５１のＵ字形をなす下端部分には、複数のガス噴射孔１５９が形成されている。従って、チューブノズル１５１は、複数のガス噴射孔１５９から、載置台１２２に載置された基板Ｓの上面へ向けて、近接した位置からテトライソシアネートシラン（及び必要によりキャリアガスとしての希ガス）を噴射できるように構成されている。このように、封止膜製造装置１００Ｂでは、誘電体カバー固定具１１８の複数のガス孔２０１ａの高さ位置を高く（つまり、基板Ｓとの間隔を相対的に広く）、チューブノズル１５１のガス噴射孔１５９の高さ位置を低く（つまり、基板Ｓとの間隔を相対的に狭く）して、２箇所のガス導入部位に高低差を設けている。従って、封止膜製造装置１００Ｂでは、まず、誘電体カバー固定具１１８のガス孔２０１ａから導入される窒素ガスを、アンテナ１１３に高周波電力を印加することによって形成される誘導電界によってプラズマ化することができる。次に、生成した窒素プラズマを基板Ｓの近傍においてチューブノズル１５１のガス噴射孔１５９から導入されるテトライソシアネートシランに接触させることによって、ＣＶＤ反応により基板Ｓ上に窒化珪素膜を形成することができる。

また、本実施の形態の封止膜製造装置１００Ｂでは、複数のチューブノズル１５１が異なる配置で設けられている。図９に示すように、チューブノズル１５１は内外２重に配置されている。図９では、説明の便宜上、内側の８つのチューブノズルを符号１５１Ａで示し、外側の９つのチューブノズルを符号１５１Ｂで示している。内側のチューブノズル１５１Ａは、そのＵ字形の下端部分が、アンテナ１１３を跨ぐように、アンテナ１１３の配線方向と直交する方向に配置されている。内側のチューブノズル１５１Ａをアンテナ１１３の配線方向と直交する方向に配置することによって、電界が強い部分にテトライソシアネートシランを噴射できるため、テトライソシアネートシランの分解率をより高めることができる。一方、外側のチューブノズル１５１Ｂは、そのＵ字形の下端部分が、アンテナ１１３の配線方向と平行な方向に配置されている。このように、アンテナ１１３の配線方向に対して、チューブノズル１５１Ａとチューブノズル１５１Ｂの配置の方向を変えることによって、テトライソシアネートシランガスの噴射分布を均一にすることが可能となり、基板Ｓの面内における封止膜の厚みの均一性を高めることができる。

封止膜製造装置１００Ｂは、更に、載置台１２２と、絶縁体枠１２４と、支柱１２５と、ベローズ１２６と、ゲートバルブ１２７とを備えている。支柱１２５は、本体容器１０２の下方に設置された図示しない昇降装置に接続され、本体容器１０２の底部に形成された開口部を通して、処理室１０５内に突出している。また、支柱１２５は、中空部を有している。絶縁体枠１２４は、支柱１２５の上に設置されている。この絶縁体枠１２４は、上部が開口した箱状をなしている。絶縁体枠１２４の底部には、支柱１２５の中空部に続く開口部が形成されている。ベローズ１２６は、支柱１２５を包囲し、絶縁体枠１２４および本体容器１０２の底部内壁に気密に接続されている。これにより、処理室１０５の気密性が維持される。

載置台１２２は、絶縁体枠１２４内に収容されている。載置台１２２の上面は、基板Ｓを載置するための載置面であり、誘電体カバー１１２に対向している。載置台１２２の材料としては、例えば、アルミニウム等の導電性材料が用いられる。載置台１２２の材料としてアルミニウムを用いた場合には、表面から汚染物が発生しないように、載置台１２２の表面にアルマイト処理が施される。なお、載置台１２２は、図示は省略するが、基板Ｓを所定温度に加熱するためのヒーターを備えていてもよい。

本体容器１０２の外部には、更に、整合器１２８と、高周波電源１２９とが設置されている。載置台１２２は、絶縁体枠１２４の開口部および支柱１２５の中空部に挿通された通電棒を介して整合器１２８に接続され、更に、この整合器１２８を介して高周波電源１２９に接続されている。基板Ｓに対して封止膜形成処理が行われる際には、載置台１２２には、高周波電源１２９からバイアス用の高周波電力（例えば、２ＭＨｚの高周波電力）が供給される。この高周波電力は、封止膜としての窒化珪素膜のストレスを緩和するために使用されるものである。高周波電力は、例えば基板Ｓの面積当たりのパワー密度として、０．０２５Ｗ／ｃｍ^２〜０．１２５Ｗ／ｃｍ^２の範囲内とすることが好ましく、０．３Ｗ／ｃｍ^２〜０．１Ｗ／ｃｍ^２の範囲内がより好ましい。高周波電力のパワー密度が０．０２５Ｗ／ｃｍ^２未満では、窒化珪素膜のストレスを緩和する効果が十分に得られず、０．１２５Ｗ／ｃｍ^２を超えると逆にストレスが増加する場合がある。

ゲートバルブ１２７は、本体容器１０２の側壁に設けられている。ゲートバルブ１２７は、開閉機能を有し、閉状態で処理室１０５の気密性を維持すると共に、開状態で処理室１０５と外部との間で基板Ｓの移送を可能する。

本体容器１０２の外部には、更に、排気装置１３０が設置されている。排気装置１３０は、本体容器１０２の底部に接続された排気管１３１を介して、処理室１０５に接続されている。基板Ｓに対して封止膜形成処理が行われる際には、排気装置１３０は、処理室１０５内の空気を排気し、処理室１０５内を真空雰囲気に維持する。

封止膜製造装置１００Ｂの各構成部（例えば、高周波電源１１５、ガス供給装置１２０、高周波電源１２９、排気装置１３０など）は、第１の実施の形態の封止膜製造装置１００Ａと同様に制御部（図示省略）によって制御される。

以上の構成を有する封止膜製造装置１００Ｂでは、ガス供給装置１２０から、ガス供給管１２１、ガス導入路１２１ａ，１２１ｂ、誘電体カバー固定具１１８のガス導入路２０１及び複数のガス孔２０１ａを介して処理室１０５内に窒素ガスを導入する。導入された窒素ガスは、アンテナ１１３に印加された高周波電力によって形成される誘導電界によってプラズマ化し、高密度の窒素プラズマを生成させる。

また、封止膜製造装置１００Ｂでは、ガス供給装置１２０から、ガス供給管１５５、ガス分配管１５３及び複数のチューブノズル１５１を介して、処理室１０５内の載置台１２２に載置された基板Ｓの近傍位置にテトライソシアネートシランを導入できる。導入されたテトライソシアネートシランは、上記アンテナ１１３に印加された高周波電力により形成される誘導電界に加え、高密度の窒素プラズマとの接触によって、基板Ｓの直上位置で分解して、プラズマ化し、基板Ｓ上に窒化珪素膜を形成できる。

封止膜製造装置１００Ｂで基板Ｓ上に封止膜を形成する場合の条件の一例を挙げれば、以下のとおりである。

処理温度は、基板Ｓがプラスチックである場合の耐熱温度を考慮するとともに、素子へのサーマルバジェットの低減を図る観点から、基板Ｓの温度として、例えば８０〜１５０℃の範囲内とすることが好ましく、８０〜１００℃の範囲内とすることがより好ましい。処理温度が８０℃未満では、窒化珪素膜の成膜反応が効率よく進行せず、１５０℃を超えると、基板Ｓや基板Ｓ上の素子に悪影響を与えるおそれがある。

処理室１０５内の圧力は、珪素化合物に由来するＣ、Ｏなどの成膜に寄与しない原子やこれらの化合物（副生成物）が窒化珪素膜中に混入することを防止するため、例えば６．７Ｐａ〜４０Ｐａ（５０ｍＴｏｒｒ〜３００ｍＴｏｒｒ）の範囲内とすることが好ましく、８〜２６．７Ｐａ（６０ｍＴｏｒｒ〜２００ｍＴｏｒｒ）の範囲内がより好ましい。処理室１０５内の圧力が６．７Ｐａ未満では、ポーラス状の膜となる。処理室１０５内の圧力が４０Ｐａを超えると、不純物であるＣ、Ｏなどの原子や副生成物の混入が増加し、窒化珪素膜の膜質が低下する

窒素ガスの流量は、プラズマ中で活性種を効率的に生成させる観点から、例えば１００〜２０００ｍＬ／ｍｉｎ（ｓｃｃｍ）の範囲内とすることが好ましく、１００〜１０００ｍＬ／ｍｉｎ（ｓｃｃｍ）の範囲内がより好ましい。

また、プラズマ生成用の希ガス（例えばＡｒガス）の流量は、プラズマを安定して生成させる観点から、例えば１００〜２０００ｍＬ／ｍｉｎ（ｓｃｃｍ）の範囲内とすることが好ましく、３００〜１０００ｍＬ／ｍｉｎ（ｓｃｃｍ）の範囲内がより好ましい。

封止膜製造装置１００Ｂでは、解離しにくい窒素分子を活性化させるため、アンテナ１１３に印加された高周波電力によって形成される誘導電界によって２ｅＶ以上の電子温度のプラズマを生成させることが好ましい。一方、基板Ｓの近傍（例えば、チューブノズル１５１と基板Ｓの上面との間）におけるプラズマ密度は、成膜速度を上げるため、成膜活性種数を増やす必要があり、例えば１０^１２ｃｍ^−３以上で、ダメージ低減のため電子温度を１ｅＶ以下とすることが好ましい。

珪素化合物ガスの流量は、ＣＶＤ法による反応を効率良く進める観点から、例えば４００〜５０００ｍＬ／ｍｉｎ（ｓｃｃｍ）の範囲内とすることが好ましく、４５０〜４５００ｍＬ／ｍｉｎ（ｓｃｃｍ）の範囲内がより好ましい。

堆積処理では、成膜効率を高めるとともに、化学量論比に近い窒化珪素膜を形成するために、窒素と珪素化合物［例えばＳｉ（ＮＣＯ）_４）のモル比（Ｎ_２：Ｓｉ（ＮＣＯ）_４］を２：３〜４：３の範囲内とすることが好ましい。

アンテナ１１３に印加する高周波電力は、プラズマ中で活性種を効率よく生成させるとともに、低温で封止膜の生成を可能にする観点から、例えば基板Ｓの面積当たりのパワー密度として、２．５Ｗ/ｃｍ^２〜３．５Ｗ/ｃｍ^２の範囲内とすることが好ましく、２．７Ｗ／ｃｍ^２〜３．３Ｗ／ｃｍ^２の範囲内がより好ましい。

堆積処理の間は、封止膜としての窒化珪素膜のストレスを緩和するために、ステージ３に高周波電源３１から高周波電力を供給することが好ましい。高周波電力は、例えば基板Ｓの面積当たりのパワー密度として、０．０２５Ｗ／ｃｍ^２〜０．１２５Ｗ／ｃｍ^２の範囲内とすることが好ましく、０．３Ｗ／ｃｍ^２〜０．１Ｗ／ｃｍ^２の範囲内がより好ましい。高周波電力のパワー密度が０．０２５Ｗ／ｃｍ^２未満では、窒化珪素膜のストレスを緩和する効果が十分に得られず、０．１２５Ｗ／ｃｍ^２を超えると逆にストレスが増加する場合がある。

処理時間は、封止膜としての窒化珪素膜の目標膜厚と堆積レートに応じて設定できる。

以上のように、封止膜製造装置１００Ｂでは、誘導結合方式のプラズマを生成させることによって、成膜原料として水素原子やハロゲン原子を含まない珪素化合物と窒素ガスとの組み合わせを使用したＣＶＤ法による成膜が可能になる。従って、有機発光素子などの素子上に、緻密で、かつ、下地の有機膜や酸化物半導体膜にダメージを与える原因となる水素原子、ハロゲン原子その他の不純物などを含まない封止膜を形成できる。

本実施の形態の封止膜製造装置１００Ｂにおける他の効果は、第１の実施の形態の封止膜製造装置１００Ａと同様である。

次に、本発明の封止膜の形成方法について説明する。ここでは、封止膜製造装置１００Ａ（図４参照）を例に挙げて説明するが、封止膜製造装置１００Ｂ（図７）においても同様に実施できる。

［第１の実施の形態の封止膜の形成方法］
本実施の形態の封止膜の形成方法は、ＣＶＤ法によって基板Ｓ上に形成された有機ＥＬ素子などの素子を覆う封止膜を形成する。より具体的には、窒素ガスを励起させて生成させた窒素含有プラズマによって、珪素化合物を分解し、素子の上に封止膜としての窒化珪素膜を堆積させる。

まず、素子が形成された基板Ｓを準備し、封止膜製造装置１００ＡのゲートバルブＧを開放して、図示しない外部の搬送装置によって基板Ｓを処理容器１内に搬入し、ステージ３上に載置する。次に、排気装置９９を作動させて処理容器１内を減圧排気しながら、シャワーヘッド５７からプラズマ生成部である空間Ｓ１にプラズマ生成用の希ガス（例えばＡｒガス）と窒素ガスを導入する。また、シャワープレート５９から反応部である空間Ｓ２に、珪素化合物（例えば、テトライソシアネートシラン［Ｓｉ（ＮＣＯ）_４］）を導入する。なお、珪素化合物とともに、必要に応じて希ガス（例えばＡｒガス）を導入してもよい。

また、マイクロ波発生部３５で発生したマイクロ波を、導波管４７及び同軸導波管４９を介して所定のモードで平面アンテナ３３に導き、平面アンテナ３３のマイクロ波放射孔３３ａ及び透過板３９を介して処理容器１内に導入する。このマイクロ波により、まず、空間Ｓ１で希ガスと窒素ガスがプラズマ化し窒素含有プラズマが生成する。次に、窒素含有プラズマは、シャワープレート５９の多数の貫通開口６７を介して空間Ｓ２へ導入される。この窒素含有プラズマによって、珪素化合物が分解し、基板Ｓ上の有機ＥＬなどの素子の上に封止膜としての窒化珪素膜が堆積する。

処理温度は、基板Ｓがプラスチックである場合の耐熱温度を考慮するとともに、素子へのサーマルバジェットの低減を図る観点から、基板Ｓの温度として、例えば８０〜１５０℃の範囲内とすることが好ましく、８０〜１００℃の範囲内とすることがより好ましい。処理温度が８０℃未満では、窒化珪素膜の成膜反応が効率よく進行せず、１５０℃を超えると、基板Ｓや基板Ｓ上の素子に悪影響を与えるおそれがある。

処理容器１内の圧力は、珪素化合物に由来するＣ、Ｏなどの成膜に寄与しない原子やこれらの化合物（副生成物）が窒化珪素膜中に混入することを防止するため、例えば６．７Ｐａ〜４０Ｐａ（５０ｍＴｏｒｒ〜３００ｍＴｏｒｒ）の範囲内とすることが好ましく、８〜２６．７Ｐａ（６０ｍＴｏｒｒ〜２００ｍＴｏｒｒ）の範囲内がより好ましい。処理容器１内の圧力が６．７Ｐａ未満では、ポーラス状の膜となる。処理容器１内の圧力が４０Ｐａを超えると、不純物であるＣ、Ｏなどの原子や副生成物の混入が増加し、窒化珪素膜の膜質が低下する

窒素ガスの流量は、プラズマ中で活性種を効率的に生成させる観点から、例えば１００〜２０００ｍＬ／ｍｉｎ（ｓｃｃｍ）の範囲内とすることが好ましく、１００〜１０００ｍＬ／ｍｉｎ（ｓｃｃｍ）の範囲内がより好ましい。

また、プラズマ生成用の希ガス（例えばＡｒガス）の流量は、プラズマを安定して生成させる観点から、例えば１００〜２０００ｍＬ／ｍｉｎ（ｓｃｃｍ）の範囲内とすることが好ましく、３００〜１０００ｍＬ／ｍｉｎ（ｓｃｃｍ）の範囲内がより好ましい。

プラズマ生成部では解離しにくい窒素分子を活性化させるため、２ｅＶ以上の電子温度のプラズマを生成させることが好ましい。一方、反応部におけるプラズマ密度は、成膜速度を上げるため、成膜活性種数を増やす必要があり、例えば１０^１２ｃｍ^−３以上で、ダメージ低減のため電子温度を１ｅＶ以下とすることが好ましい。

珪素化合物ガスの流量は、ＣＶＤ法による反応を効率良く進める観点から、例えば４００〜５０００ｍＬ／ｍｉｎ（ｓｃｃｍ）の範囲内とすることが好ましく、４５０〜４５００ｍＬ／ｍｉｎ（ｓｃｃｍ）の範囲内がより好ましい。

堆積処理では、成膜効率を高めるとともに、化学量論比に近い窒化珪素膜を形成するために、窒素と珪素化合物［例えばＳｉ（ＮＣＯ）_４）のモル比（Ｎ_２：Ｓｉ（ＮＣＯ）_４］を２：３〜４：３の範囲内とすることが好ましい。

マイクロ波パワーは、プラズマ中で活性種を効率よく生成させるとともに、低温で封止膜の生成を可能にする観点から、例えば平面アンテナ３３の面積当たりのパワー密度として、２．５Ｗ/ｃｍ^２〜３．５Ｗ/ｃｍ^２の範囲内とすることが好ましく、２．７Ｗ／ｃｍ^２〜３．３Ｗ／ｃｍ^２の範囲内がより好ましい。

堆積処理の間は、封止膜としての窒化珪素膜のストレスを緩和するために、ステージ３に高周波電源３１から高周波電力を供給することが好ましい。高周波電力は、例えば基板Ｓの面積当たりのパワー密度として、０．０２５Ｗ／ｃｍ^２〜０．１２５Ｗ／ｃｍ^２の範囲内とすることが好ましく、０．３Ｗ／ｃｍ^２〜０．１Ｗ／ｃｍ^２の範囲内がより好ましい。高周波電力のパワー密度が０．０２５Ｗ／ｃｍ^２未満では、窒化珪素膜のストレスを緩和する効果が十分に得られず、０．１２５Ｗ／ｃｍ^２を超えると逆にストレスが増加する場合がある。

処理時間は、封止膜としての窒化珪素膜の目標膜厚と堆積レートに応じて設定できる。

所定時間の成膜処理が終了したら、マイクロ波及び各ガスの供給を停止し、排気装置９９によって処理容器１内の圧力を調整する。その後、封止膜製造装置１００ＡのゲートバルブＧを開放して、図示しない外部の搬送装置によって基板Ｓを処理容器１の外に搬出することにより、１枚の基板Ｓに対する封止膜の形成処理が終了する。

［第２の実施の形態の封止膜の形成方法］
次に、図６及び図７を参照しながら、本発明の第２の実施の形態に係る封止膜の形成方法について説明する。図６は、本実施の形態に係る封止膜の形成方法の手順を示すフロー図である。図７は、本実施の形態に係る封止膜の形成方法における各ガス種、マイクロ波、高周波バイアス、排気のＯＮ／ＯＦＦ、窒素含有プラズマ（Ｎ_２プラズマ）の生成状態及びＣＶＤ反応の状態を示すタイミングチャートである。本実施の形態に係る封止膜の形成方法において、成膜原料として用いる珪素化合物［図７では、代表例としてＳｉ（ＮＣＯ）_４を示した］中には、水素原子は含まないが、例えば炭素原子（Ｃ）、酸素原子（Ｏ）などを含んでいる。処理条件にもよるが、これらの原子は、副反応によって不純物を生成して窒化珪素膜中に取り込まれるため、本実施の形態では、成膜の途中に、膜中に混入したこれらの不純物を除去する工程を設けている。不純物の除去は、プラズマ生成部である空間Ｓ１で生成したＮ_２プラズマを利用して行う。

本実施の形態の封止膜の形成方法は、窒化珪素膜を堆積させる第１のステップＳ１１と、Ｓｉ（ＮＣＯ）_４の供給を停止した状態で、Ｎ_２プラズマによって窒化珪素膜中の不純物を除去する第２のステップＳ１２と、を含んでいる。

第１のステップＳ１１は、諸条件を含めて、上記第１の実施の形態の封止膜の形成方法と同様に実施することができる。図７のタイミングチャートを参照すると、時間ｔ１からｔ２まで、及び時間ｔ３からｔ４までが第１のステップＳ１１である。なお、２回目の第１のステップＳ１１（時間ｔ３からｔ４まで）は必須ではなく、省略してもよい。

第１のステップＳ１１では、まず、排気装置９９を作動させて処理容器１内を減圧排気する。この状態で、シャワーヘッド５７からプラズマ生成部である空間Ｓ１にプラズマ生成用の希ガス（例えばＡｒガス）と窒素ガスを導入（ＯＮ）する。また、シャワープレート５９から反応部である空間Ｓ２にＳｉ（ＮＣＯ）_４を導入（ＯＮ）する。なお、シャワープレート５９からは、必要に応じてＳｉ（ＮＣＯ）_４とともに希ガス（例えばＡｒガス）を導入してもよい。また、第１のステップＳ１１では、マイクロ波発生部３５で発生したマイクロ波を処理容器１内に導入（ＯＮ）する。このマイクロ波により、空間Ｓ１で高密度のＮ_２プラズマを生成させて、該プラズマをシャワープレート５９の多数の貫通開口６７を介して空間Ｓ２へ導入させる。そして、Ｎ_２プラズマによってＳｉ（ＮＣＯ）_４を原料とするＣＶＤ反応を行い、基板Ｓ上の有機ＥＬ素子などの上に封止膜としての窒化珪素膜を堆積させる。第１のステップＳ１１（成膜処理）の間は、封止膜としての窒化珪素膜のストレスを緩和するために、ステージ３に高周波電源３１から高周波電力を供給することが好ましい。

第２のステップＳ１２は、第１のステップＳ１１の状態から、Ｓｉ（ＮＣＯ）_４の導入を停止（ＯＦＦ）する。図７のタイミングチャートを参照すると、時間ｔ２からｔ３までが第２のステップＳ１２である。Ｓｉ（ＮＣＯ）_４の導入を停止したことによって、基板Ｓ上でのＣＶＤ反応による窒化珪素膜の堆積は停止する。しかし、第２のステップＳ１２では、空間Ｓ１への窒素ガス及び希ガスの導入、マイクロ波の導入、高周波バイアス及び排気はＯＮであり、空間Ｓ１でのＮ_２プラズマの生成は継続される。そのため、空間Ｓ１で生成したＮ_２プラズマをシャワープレート５９の多数の貫通開口６７を介して空間Ｓ２へ導入し、第１のステップＳ１１で基板Ｓ上に堆積した窒化珪素膜を、Ｎ_２プラズマによって処理する。このＮ_２プラズマの作用によって、窒化珪素膜の窒化がさらに進み、膜中の不純物が脱離して除去される。また、第２のステップＳ１２では、窒化珪素膜から脱離した不純物は、排気装置９９によって速やかに処理容器１内から排気される。

図７のタイミングチャートでは一部分しか示していないが、第１のステップＳ１１による封止膜としての窒化珪素膜の堆積と、第２のステップＳ１２による不純物の除去は、複数回を繰り返すことが好ましい。すなわち、窒化珪素膜が目標膜厚に到達するまでの成膜工程（第１のステップＳ１１）を複数回に分けて、その途中に、Ｓｉ（ＮＣＯ）_４の供給を停止（ＯＦＦ）する期間として第２のステップＳ１２をパルス状に繰り返すことによって、基板Ｓ上の素子を覆うように、不純物が少なく、緻密な窒化珪素膜を堆積できる。

第１のステップＳ１１と第２のステップＳ１２を複数回繰り返す場合、第１のステップＳ１１の１回の処理時間は、例えば１５〜１２０秒の範囲内とすることが好ましく、第２のステップＳ１２の１回の処理時間は、例えば１５〜１２０秒の範囲内とすることが好ましい。また、また、別の観点から、第１のステップＳ１１と第２のステップＳ１２を複数回繰り返す場合、第１のステップＳ１１の１回の成膜膜厚は、例えば５〜１５ｎｍの範囲内とすることが好ましい。

また、第１のステップＳ１１と第２のステップＳ１２を複数回繰り返す場合、第１のステップＳ１１の処理時間の合計と第２のステップＳ１２の処理時間の合計との比率［つまり、Ｓｉ（ＮＣＯ）_４のＯＮ時間の合計：ＯＦＦ時間の合計］は、Ｎ_２プラズマによる封止膜中の不純物除去を十分に行うため、例えば１：１〜１：５の範囲内とすることが好ましい。

なお、第１のステップＳ１１と第２のステップＳ１２を複数回繰り返す場合、第１のステップＳ１１及び第２のステップＳ１２の長さ（時間）を変化させてもよい。

＜変形例＞
次に、図１２を参照しながら、本発明の第２の実施の形態に係る封止膜の形成方法の変形例について説明する。図１２は、本変形例の封止膜の形成方法における各ガス種、マイクロ波、高周波バイアス、排気のＯＮ／ＯＦＦ、窒素含有プラズマ（Ｎ_２プラズマ）の生成状態及びＣＶＤ反応の状態を示すタイミングチャートである。

本変形例の封止膜の形成方法は、窒化珪素膜を堆積させる第１のステップＳ１１と、Ｓｉ（ＮＣＯ）_４の供給を停止した状態で、Ｎ_２プラズマによって窒化珪素膜中の不純物を除去する第２のステップＳ１２と、を含んでいる（図１０を参照）。そして、図１２に示すように、本変形例では、第１のステップＳ１１（成膜処理）の一部分又は全部の期間で、高周波電源３１からステージ３への高周波電力を停止（ＯＦＦ）にする一方で、第２のステップＳ１２（不純物除去処理）の間は、封止膜としての窒化珪素膜のストレスを緩和するために、ステージ３に高周波電源３１から高周波電力を供給する。このように、ＣＶＤ反応が停止した第２のステップＳ１２の間を中心に高周波バイアスを供給することによって、第１のステップＳ１１で形成された窒化珪素膜の改質（不純物除去）を促進させることができる。

なお、本実施の形態では、上記変形例も含め、第１のステップＳ１１（成膜処理）の全ての期間で、高周波電源３１からの高周波電力を供給（ＯＮ）又は停止（ＯＦＦ）としなくてもよい。例えば、図１１及び図１２に破線で示すように、第１のステップＳ１１における高周波電力の供給（ＯＮ）の開始のタイミングを遅らせて、第１のステップＳ１１の途中から高周波電力の供給（ＯＮ）の開始するようにしてもよい。このように、第１のステップＳ１１における高周波電力の供給（ＯＮ）の開始のタイミングを遅らせることによって、形成される窒化珪素膜のダメージを低減できる。

また、本実施の形態では、第１のステップＳ１１の間に第２のステップＳ１２を介在させることによって、窒化珪素膜のストレスを緩和する効果が得られるため、第１のステップＳ１１及び第２のステップＳ１２のすべての期間において、高周波電力の供給を行わないことも可能である。

本実施の形態の封止膜の形成方法における他の構成及び効果は、第１の実施の形態の封止膜の形成方法と同様である。

以上述べたように、本発明の封止膜の形成方法及び封止膜製造装置１００，１００Ａ，１００Ｂによれば、高いプラズマ密度を有するプラズマを利用することによって、成膜原料として水素原子やハロゲン原子を含まない珪素化合物と窒素ガスとの組み合わせを使用することが可能になる。従って、有機発光素子などの素子上に、緻密で、かつ、下地の有機膜や酸化物半導体膜にダメージを与える原因となる水素原子、ハロゲン原子その他の不純物などを含まない封止膜を低温で形成することができる。このように、本発明の封止膜の形成方法及び封止膜製造装置１００，１００Ａ，１００Ｂは、有機発光素子などを備えた各種のデバイスの製造に利用価値が高いものである。

以上、本発明の実施の形態を例示の目的で詳細に説明したが、本発明は上記実施の形態に制約されることはなく、種々の改変が可能である。例えば、上記実施形態においては、窒素含有プラズマの生成を、平面アンテナを用いるマイクロ波プラズマ生成装置で行った例を示したが、他のマイクロ波プラズマ生成方式を用いてもよいし、マイクロ波プラズマ生成装置に限らず、例えば、誘導結合プラズマ（Inductively Coupled Plasma）発生装置を用いてもよい。

また、上記実施の形態では、１つの処理容器１内にプラズマ生成部と反応部を設けたが、プラズマ生成部を処理容器の外部に設け、生成した窒素含有プラズマを処理容器内へ導入する構成としてもよい。

１…処理容器、３…ステージ、５…プラズマ源、５Ａ…マイクロ波導入部、７…ガス供給部、７Ａ…第１ガス供給部、７Ｂ…第２ガス供給部、１１…排気部、１３…制御部、１５…開口部、１７…排気室、１９…搬入出口、２３…支持部材、２５…ガイドリング、２７…ヒータ、２９…ヒータ電源、３１…高周波電源、３３…平面アンテナ、３３ａ…マイクロ波放射孔、３５…マイクロ波発生部、３９…透過板、４１…枠状部材、４３…遅波板、４５…カバー部材、４７…導波管、４９…同軸導波管、５７…シャワーヘッド、５７ａ…ガス放出孔、５７ｂ…ガス流路、５９…シャワープレート、６３…ガス流路、６９…ガス供給路、７１…ガス供給配管、７１ａ，７１ｂ…分岐管、７３…希ガス供給源、７５…窒素ガス供給源、７９…ガス供給配管、８１…珪素化合物供給源、８３…希ガス供給源、９９…排気装置、１００，１００Ａ…封止膜製造装置、Ｇ…ゲートバルブ、Ｓ…基板、Ｓ１…空間（プラズマ生成部）、Ｓ２…空間（反応部）

Claims (13)

1. ＣＶＤ法によって被処理体上に形成された素子を覆う封止膜を形成する封止膜の形成方法であって、
   前記封止膜の原料が、分子内に水素原子及びハロゲン原子を含有しない原料であるとともに、窒素ガスを励起させて生成させた窒素含有プラズマによって、分子内に水素原子を含有しない珪素化合物を分解し、前記素子の上に前記封止膜としての窒化珪素膜を堆積させることを特徴とする封止膜の形成方法。
2. 分子内に水素原子を含有しない珪素化合物が、テトライソシアネートシラン［Ｓｉ（ＮＣＯ）_４］である請求項１に記載の封止膜の形成方法。
3. 処理温度が、８０℃以上１５０℃以下の範囲内である請求項１に記載の封止膜の形成方法。
4. 処理圧力が、６．７Ｐａ以上４０Ｐａ以下の範囲内である請求項１に記載の封止膜の形成方法。
5. 前記被処理体に、０．０２５Ｗ／ｃｍ^２以上０．１２５Ｗ／ｃｍ^２以下の範囲内でバイアス電力を供給しながら前記窒化珪素膜を堆積させる請求項１に記載の封止膜の形成方法。
6. 前記窒化珪素膜を堆積させる第１のステップと、
   前記珪素化合物の供給を停止した状態で、前記窒素含有プラズマによって前記窒化珪素膜中の不純物を除去する第２のステップと、
   を含む請求項１に記載の封止膜の形成方法。
7. 前記第１のステップと前記第２のステップを交互に繰り返す請求項６に記載の封止膜の形成方法。
8. 少なくとも、前記第２のステップの間、前記被処理体に０．０２５Ｗ／ｃｍ^２以上０．１２５Ｗ／ｃｍ^２以下の範囲内でバイアス電力を供給する請求項６又は７に記載の封止膜の形成方法。
9. 前記窒素含有プラズマが、複数のマイクロ波放射孔を有する平面アンテナにより導入されるマイクロ波によって励起されたものである請求項１から８のいずれか１項に記載の封止膜の形成方法。
10. 前記窒素含有プラズマが、高周波アンテナに高周波電力を印加することによって形成される誘導電界によって励起されたものである請求項１から８のいずれか１項に記載の封止膜の形成方法。
11. 被処理体上に形成された素子を覆う封止膜を形成する封止膜製造装置であって、
    被処理体を処理する処理容器と、
    前記処理容器内で、前記被処理体を載置する載置台と、
    窒素ガスを励起させて窒素含有プラズマを生成させるプラズマ生成部と、
    前記封止膜の原料が、分子内に水素原子及びハロゲン原子を含有しない原料であるとともに、前記窒素含有プラズマによって、分子内に水素原子を含有しない珪素化合物を分解し、前記素子の上に前記封止膜としての窒化珪素膜を堆積させる反応を行わせる反応部と、
    を備えたことを特徴とする封止膜製造装置。
12. 前記プラズマ生成部に、前記窒素ガスを供給する窒素ガス供給源が接続され、前記反応部に、前記珪素化合物を供給する珪素化合物供給源が接続されている請求項１１に記載の封止膜製造装置。
13. 前記載置台に、前記被処理体にバイアス電力を供給するための高周波電源が接続されている請求項１１又は１２に記載の封止膜製造装置。
    
    

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