專利名稱：薄膜的形成方法、有機(jī)電致發(fā)光元件的制造方法、半導(dǎo)體元件的制造方法及光學(xué)元件的制 ...的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及薄膜的形成方法、有機(jī)電致發(fā)光元件的制造方法、半導(dǎo)體元件的制造
方法及光學(xué)元件的制造方法，尤其涉及通過使用了液狀材料的涂布法而形成經(jīng)圖案化的薄 膜的方法、以及使用該方法的有機(jī)電致發(fā)光元件、半導(dǎo)體元件及光學(xué)元件的制造方法。
背景技術(shù)：
近年來，使用有機(jī)材料來制造發(fā)光元件、半導(dǎo)體元件、光電轉(zhuǎn)換元件等功能性元件 備受矚目。這是由于以涂布法來進(jìn)行有機(jī)材料的膜形成，能夠制作具備有機(jī)材料層(功能 性層)的大面積的功能性元件。在此情況下，有機(jī)材料層一般圖案化形成在上述功能性元 件的基板上。 專利文獻(xiàn)1及2記載了關(guān)于由有機(jī)材料構(gòu)成的薄膜的圖案化形成，首先，在基板上 形成以包夾在隔壁間的區(qū)域所規(guī)定的圖案，在該隔壁所包夾的區(qū)域涂布含有有機(jī)發(fā)光材料 的液狀材料，并使之干燥，由此在基板上形成由有機(jī)材料構(gòu)成的有機(jī)發(fā)光層(功能性層)的 圖案。 利用圖7簡要說明利用上述現(xiàn)有技術(shù)進(jìn)行的功能性層的圖案形成方法。如圖7(a) 所示，首先，在基板101上形成由IT0(Indium Tin Oxide ;氧化銦錫)膜等構(gòu)成的電極 102 ;使相鄰的電極102之間絕緣的無機(jī)絕緣層103 ;以及于無機(jī)絕緣層103上由有機(jī)物構(gòu) 成的有機(jī)隔壁層104。無機(jī)絕緣層103及有機(jī)隔壁層104對于上述液狀材料具有親液性。
在此狀態(tài)下，對基板101的表面進(jìn)行CF4等離子體處理(疏液處理)。在CF4等離 子體處理中，無機(jī)物表面(無機(jī)絕緣層103、電極102)與有機(jī)物表面(有機(jī)隔壁層104)相 比難以氟化。因此，在該處理后，在基板101的表面，無機(jī)物表面雖然對于上述液狀材料保 持有親液性，但有機(jī)物表面對于上述液狀材料具有疏液性，因而可選擇性地變更表面的狀 態(tài)。 接著，如圖7(b)所示，利用噴墨方式，用噴墨頭105將液狀材料106噴出至有機(jī)隔 壁層104之間。所噴出的液狀材料106被疏液性的有機(jī)隔壁層104所撥斥，而在由有機(jī)隔 壁層104所區(qū)隔的狀態(tài)下保持于具有親液性的電極102及無機(jī)絕緣層103上。通過使所保 持的液狀材106干燥，便能夠在電極102上圖案化形成屬于功能性層的發(fā)光層。
專利文獻(xiàn)1 :日本特開2000-323276號公報(bào)
專利文獻(xiàn)2 :日本特開2002-222695號公報(bào)

發(fā)明內(nèi)容
然而，在上述現(xiàn)有技術(shù)的方法中，必須利用光刻法等在基板101上形成有機(jī)隔壁 層104，并通過該有機(jī)隔壁層104來控制所期望的圖案，存在工序數(shù)增加而容易導(dǎo)致生產(chǎn)率 降低的問題。 本發(fā)明是為了解決上述問題而完成的，其目的在于提供利用涂布法、使用液狀材
3料，以低成本且簡便地在基板上的規(guī)定區(qū)域圖案化形成薄膜的方法；及使用該方法制造有 機(jī)電致發(fā)光元件、半導(dǎo)體元件、及光學(xué)元件的方法。 為了達(dá)成上述目的，本發(fā)明提供一種薄膜的形成方法，是將含有薄膜形成材料的 液狀材料涂布在基板上而于規(guī)定的區(qū)域形成薄膜的方法，該方法包括對基板進(jìn)行疏液處 理的工序；在基板的經(jīng)疏液處理的面圖案化形成襯底層的工序，所述襯底層對于所述液狀 材料比所述經(jīng)疏液處理的面更具有親液性；以及在襯底層上涂布液狀材料并使之干燥的工序。 依據(jù)上述構(gòu)成的本發(fā)明，在將液狀材料涂布于基板上的規(guī)定區(qū)域而形成薄膜之 前，預(yù)先通過疏液處理而直接地或隔著其它的層間接地在基板形成疏液性表面，而在該疏 液性表面上圖案化形成襯底層。接著，在該圖案化形成的親液性襯底層上涂布液狀材料。由 此，液狀材料不會流出至形成在基板上的疏液性表面，而滯留在親液性的襯底層上，使該液 狀材料干燥，即可在基板上形成所期望的圖案的薄膜。在本發(fā)明中，由于可利用襯底層來控 制以涂布法形成薄膜的區(qū)域，因此不需要形成隔壁，能夠?qū)⒒褰Y(jié)構(gòu)予以簡化。由此，本發(fā) 明可簡化制造工序，防止制品的生產(chǎn)率下降，并且能降低制造成本。 此外，本發(fā)明優(yōu)選在圖案化形成襯底層的工序中，利用干式方法形成襯底層。依據(jù) 如此構(gòu)成的本發(fā)明，不采用涂布法而采用干式方法，能夠在不受形成襯底層的面的濡濕性 的影響下形成襯底層。干式方法能夠使用蒸鍍法、濺射法、CVD法等一般性技術(shù)。此外，在利 用干式方法圖案化形成襯底層的方法中，例如可采用使用成膜區(qū)域?yàn)殚_口部的掩模(mask) 的方法。 此外，本發(fā)明優(yōu)選襯底層為由金屬的氧化物或金屬的復(fù)合氧化物構(gòu)成的層，具體
而言，為氧化釩、氧化鉬、氧化釕、氧化鋁、氧化鎳、鈦酸鋇、鈦酸鍶中的任一種。 依據(jù)如上述構(gòu)成的本發(fā)明，能夠依據(jù)所制作的元件、裝置適當(dāng)?shù)剡x擇襯底層的材
料，在例如制作電子裝置時(shí)，可選擇上述金屬氧化物、金屬復(fù)合化物。即，上述金屬氧化物、
金屬復(fù)合化物是穩(wěn)定且能夠進(jìn)行電荷注入、輸送的材料，并能夠在由這些材料構(gòu)成的襯底
層上形成由半導(dǎo)體材料或光電轉(zhuǎn)換材料構(gòu)成的薄膜來制作電子裝置。 此外，本發(fā)明優(yōu)選襯底層是由不溶于液狀材料的有機(jī)物構(gòu)成的層。依據(jù)如此構(gòu)成 的本發(fā)明，由于即使在該襯底層上利用涂布法形成薄膜，也不溶于液狀材料，因此能夠與利 用蒸鍍法將薄膜形成在襯底層上的情況相同，以良好的狀態(tài)保持住襯底層。
此外，本發(fā)明優(yōu)選在圖案化形成襯底層的工序中，將襯底層的端部形成為正錐形 形狀。依據(jù)如此構(gòu)成的本發(fā)明，不易在基板上的疏液性表面與親液性的襯底層的邊界部產(chǎn) 生階梯差，能夠在襯底層的邊界部確實(shí)地保持液狀材料。 此外，本發(fā)明優(yōu)選在圖案化形成襯底層的工序中，在與薄膜的規(guī)定區(qū)域相同的區(qū) 域形成襯底層的圖案。 此外，本發(fā)明優(yōu)選在圖案化形成所述襯底層的工序中，在被絕緣性材料所區(qū)隔的 導(dǎo)電性材料上形成襯底層的圖案。 此外，本發(fā)明中優(yōu)選疏液處理為含有氟系氣體的真空等離子體處理、含有氟系氣 體的大氣壓等離子體處理、或在所述基板上涂布具有疏液性的材料的處理中的任一種。依 據(jù)如此構(gòu)成的本發(fā)明，當(dāng)基板上的實(shí)施疏液處理的面由有機(jī)物構(gòu)成時(shí)，可從上述等離子體 處理及涂布疏液性材料的處理這兩者中進(jìn)行選擇。此外，當(dāng)基板的實(shí)施疏液處理的面由金屬或金屬氧化物等無機(jī)物構(gòu)成時(shí)，由于在等離子體處理中，表面難以氟化而難以賦予疏液 性，因此，可通過涂布疏液性材料的處理來實(shí)施疏液處理。 此外，本發(fā)明優(yōu)選使用相同的液狀材料重復(fù)多次進(jìn)行涂布液狀材料并使之干燥的 工序。依據(jù)如此構(gòu)成的本發(fā)明，通過多次涂布相同材料來分散涂布量的不均，能夠形成更為 均勻的薄膜。 此外，本發(fā)明優(yōu)選使用不同的液狀材料重復(fù)多次進(jìn)行涂布液狀材料并使之干燥的
工序。依據(jù)如此構(gòu)成的本發(fā)明，能夠形成具有更為復(fù)雜的層構(gòu)成的薄膜。 此外，本發(fā)明的有機(jī)電致發(fā)光元件、半導(dǎo)體元件、光學(xué)元件的制造方法使用上述薄
膜的形成方法。依據(jù)如此構(gòu)成的本發(fā)明，利用涂布法、使用液狀材料，且以低成本且簡便地
在基板上的規(guī)定區(qū)域圖案化形成薄膜，由此，將制造工序簡化而防止制品生產(chǎn)率下降，并且
能夠降低制造成本。 依據(jù)本發(fā)明，能夠提供一種利用涂布法、使用液狀材料，以低成本且簡便地在基板 上的規(guī)定區(qū)域圖案形成薄膜的方法。此外，依據(jù)本發(fā)明，能夠提供使用上述方法制造有機(jī)電 致發(fā)光元件、半導(dǎo)體元件、光學(xué)元件的方法。


圖1圖示本發(fā)明的第1實(shí)施方式的薄膜形成工序。
圖2圖示本發(fā)明的第2實(shí)施方式的薄膜形成工序。 圖3圖示本發(fā)明的第3實(shí)施方式所制造的有機(jī)電致發(fā)光元件的剖面圖。 圖4圖示圖3的有機(jī)電致發(fā)光元件的制造工序。 圖5圖示圖3的有機(jī)電致發(fā)光元件的制造工序。 圖6圖示本發(fā)明的第4實(shí)施方式的半導(dǎo)體元件的制造工序。 第7圖示現(xiàn)有技術(shù)涉及的薄膜形成工序。 符號說明 l-掩模；la-開口部；2-掩模；10-有機(jī)電子發(fā)光元件；ll-基板；12-材料層； 13-電極；14-絕緣層；14a-開口部；15-襯底層；16-薄膜層；16a_液狀材料；17_電極；
18-氧化保護(hù)層；20-絕緣層；20a-液狀材料；21-半導(dǎo)體層；21a-液狀材料；22-源電極； 23-漏電極；A-疏液性表面
具體實(shí)施例方式
以下，參照

本發(fā)明的實(shí)施方式。本發(fā)明的薄膜的形成方法中，在基板上不
形成隔壁部，而是將液狀材料涂布于基板上，使其干燥而形成微細(xì)的規(guī)定圖案形狀的薄膜 層，且能夠如以下的實(shí)施方式所示應(yīng)用于發(fā)光元件、半導(dǎo)體元件、光學(xué)元件等。(第1實(shí)施方式) 首先，利用圖1說明本發(fā)明的第1實(shí)施方式的薄膜的形成方法。第1實(shí)施方式是
使用本發(fā)明的薄膜的形成方法在基板上形成薄膜層的實(shí)施方式。圖1圖示由本發(fā)明的第1 實(shí)施方式形成薄膜的工序。 圖1 (e)圖示根據(jù)第1實(shí)施方式在基板11上形成的薄膜層16。薄膜層16相當(dāng)于 本發(fā)明的形成在規(guī)定區(qū)域或形成為規(guī)定圖案的薄膜。在本實(shí)施方式中，薄膜層16形成在襯
5底層15上，其中該襯底層15以規(guī)定圖案形成在基板11上。由此，薄膜層16以與襯底層15 相同的圖案形狀形成在基板11上。 基板11為透明的玻璃基板。此外，基板11可為撓性材質(zhì)，也可為硬質(zhì)材質(zhì)，且除 了玻璃以外，也可為塑料、高分子膜、硅、金屬基板等。此外，基板ll也可為半導(dǎo)體集成電路 基板、在基板上實(shí)施了電極等的圖案化的基板等各種基板。 襯底層15可使用無機(jī)物系材料或有機(jī)物系材料等，并無特別限定。襯底層15優(yōu) 選為不溶于構(gòu)成后述液狀材料的溶劑。 此外，當(dāng)將本實(shí)施方式利用于有機(jī)EL元件與半導(dǎo)體元件等電子設(shè)備的制造時(shí)，也
可使用電子注入 輸送材料或空穴注入 輸送材料作為襯底層15。 作為上述材料的無機(jī)系材料可使用金屬氧化物及金屬的復(fù)合氧化物。 作為上述金屬氧化物的具體例，可以舉出鉻(Cr)、鉬(Mo)、鎢(W)、釩(V)、鈮(Nb)、
鉭(Ta)、鈦(Ti)、鋯(Zr)、鉿(Hf)、鈧(Sc)、釔(Y)、釷(Tr)、錳(Mn)、鐵(Fe)、釕(Ru)、鋨
(0s)、鈷(Co)、鎳(Ni)、銅(Cu)、鋅(Zn)、鎘(Cd)、鋁(Al)、鎵(Ga)、銦(In)、硅(Si)、鍺
(Ge)、錫(Sn)、鉛(Pb)、銻(Sb)、鉍(Bi)、以及從鑭(La)到镥(Lu)等的氧化物。 此外，作為上述金屬的復(fù)合氧化物的具體例，除了鈦酸鋇(BaTiO》、鈦酸鍶
(SrTi03)之外，還可舉出鈦酸鈣(CaTi03)、鈮酸鉀(KNb03)、鐵酸鉍(BiFe03)、鈮酸
鋰(LiNb03)、釩酸鈉(Na3V04)、釩酸鐵(FeV03)、鈦酸釩(TiV03)、鉻酸釩(CrV03)、釩酸鎳
(NiV03)、釩酸鎂(MgV03)、釩酸鈣(CaV03)、釩酸鑭(LaV03)、鉬酸釩(VMo05)、鉬酸釩(V2Mo08)、
釩酸鋰(LiV兆)、硅酸鎂(Mg^i0》、硅酸鎂(MgS叫)、鈦酸鋯(ZrTiO》、鈦酸鍶(SrTi03)、鎂
酸鉛(PbMgO》、鈮酸鉛(PbNb03)、硼酸鋇(BaB20》、鉻酸鑭(LaCr03)、鈦酸鋰(LiTi204)、銅酸
鑭(LaCu04)、鈦酸鋅(ZnTi03)、鴇酸f丐(CaW04)等。 此外，在上述的具體例中，優(yōu)選氧化釩、氧化鉬、氧化釕、氧化鋁、氧化鎳、鈦酸鋇、
鈦酸鍶。 此外，在有機(jī)物系材料中，作為空穴注入 輸送材料的具體例，可以舉出苯胺 系化合物、星爆式(star burst)型胺系化合物、酞菁系化合物、無定形碳、環(huán)戊胺衍生物、 四苯基丁二烯衍生物、三苯胺衍生物、噁二唑衍生物、吡唑并喹啉(pyrazoloquinoline) 衍生物、二苯乙烯基苯衍生物、二苯乙烯基亞芳基衍生物、吡咯衍生物、噻吩環(huán)化合物、 吡啶環(huán)化合物、紫環(huán)酮(perinone)衍生物、茈衍生物、低聚噻吩(oligothi叩hene)衍 生物、三反丁烯二酰胺(trif咖aryl amine)衍生物、噁二唑二聚物、吡唑啉二聚物等色 素材料等。此外，可以舉出羥基喹啉鋁(alumiquinolinol)絡(luò)合物、苯并羥基喹啉鈹 (benzoquinolinol beryllium)絡(luò)合物、苯并噁唑鋅(benzoxazolyl zinc)絡(luò)合物、苯并 噻唑鋅(benzothiazole zinc)絡(luò)合物、偶氮甲基鋅(azomethyl zinc)絡(luò)合物、嚇啉鋅 (porphyrin zinc)絡(luò)合物、銪絡(luò)合物等之類的以Al (鋁)、Zn (鋅)、Be (鈹)等或Tb (鋱)、 Eu(銪)、Dy (鏑)等稀土類金屬為中心金屬且以噁二唑、噻二唑、苯并吡啶、苯基苯并咪唑、 喹啉構(gòu)造等為配位基的金屬絡(luò)合物材料等。 此外，作為電子注入 輸送材料的具體例，可以舉出噁二唑類、羥基喹啉鋁絡(luò)合 物等、一般來說形成穩(wěn)定的自由基陰離子(radical anion)且電離勢高的物質(zhì)。具體而言， 可以舉出1 ， 3， 4-噁二唑衍生物、1 ， 2， 4-三唑衍生物、咪唑衍生物等。 薄膜層16是將液狀材料涂布在襯底層15上，并使其干燥而形成的。液狀材料為
6將薄膜形成材料加至溶劑中形成的。溶劑只要不會將襯底層15溶解，則可使用水系及有機(jī) 溶液系，無特別限定。此外，為了使液體的涂布性與干燥均勻，也可適當(dāng)添加表面活性劑等 添加劑。 薄膜形成材料可使用有機(jī)材料、無機(jī)材料、有機(jī)無機(jī)混合材料等的可溶或可分散 于溶劑中的材料。在制造物為有機(jī)EL元件的情形下，可將有機(jī)EL材料使用于薄膜層形成 材料。 接著，根據(jù)圖l，說明第1實(shí)施方式的薄膜的形成方法。 首先，準(zhǔn)備基板11 (圖1 (a))，對基板11進(jìn)行疏液處理(圖1 (b))。其中，圖1的 符號A表示基板11的表面成為了疏液性表面。 在本說明書中，"疏液性"是指對象表面(基板11)相對于含有形成薄膜16的材料 的液狀材料(或其溶劑)的親和性小。疏液性的有無可根據(jù)液體材料與基板ll的接觸角 來判斷。接觸角的定義為，滴至固體表面上的液體的液滴的接觸部分與固體表面所形成的 角度。 在本說明書中，定義當(dāng)液滴的接觸角為30。以上時(shí)，液體對固體表面具有疏液性。 此外，定義當(dāng)接觸角不足30。時(shí)，液體對固體表面具有親液性，易于潤開。此情形下，當(dāng)涂布 液體時(shí)，液體在固體表面上均一地散開，從而形成優(yōu)良的膜。 疏液處理有進(jìn)行含有氟系氣體的等離子體處理的方法、以及涂布具有疏液性的材
料的方法，這些方法能夠依據(jù)欲賦予疏液性的面的材質(zhì)來進(jìn)行適當(dāng)選擇。 S卩，當(dāng)欲賦予疏液性的面由有機(jī)材料形成時(shí)，可選擇以下兩種方法涂布具有疏液
性的材料作為疏液處理的方法、以及進(jìn)行含有氟系氣體的等離子體處理的方法。在含有氟
系氣體的等離子體處理中，可應(yīng)用使用如CF4、 SFe之類的氟系氣體的真空等離子體或大氣
壓等離子體。 另一方面，當(dāng)欲賦予疏液性的面由無機(jī)材料形成時(shí)，即使進(jìn)行含有氟系氣體的等 離子體處理，表面也不易氟化，難以賦予良好的疏液性，因此，優(yōu)選以涂布具有疏液性的材 料的方法進(jìn)行疏液處理。作為疏液性材料，可使用分子內(nèi)具有氟的氟系樹脂、表面活性劑或 硅烷偶聯(lián)劑等。 在圖1 (b)的例中，由于基板11 (也即欲賦予疏液性的面)由無機(jī)材料形成，因此 對基板ll的表面進(jìn)行涂布具有疏液性的材料的處理。由此，將基板予以疏水化，而在表面 形成疏液性表面A。 接著，在基板11的疏液性表面A上形成襯底層15 (圖1 (c))。 在此工序中，在基板11上方配置具有開口部la的掩模1，以真空蒸鍍法使襯底層 15成膜。襯底層15是為了在后續(xù)工序中易于在其上配置用于形成薄膜16的液狀材料而形 成的，其提供親液性表面。 襯底層15優(yōu)選由干式方法形成，所述干式方法可在不受基板11的潤濕性影響的 情況下形成膜。具體而言，除了真空蒸鍍法以外，優(yōu)選濺射法、離子鍍法、CVD法等。此外， 也可層疊多個(gè)材料層而構(gòu)成襯底層15。 此外，如圖l(c)所示，襯底層15的端部優(yōu)選形成為未達(dá)90。的正錐形形狀。艮P， 襯底層15也可形成為在端部越接近與基板11接觸的邊界邊緣(前端)越薄。襯底層15 中，在端部隨著從邊界邊緣向襯底層15的中心部逐漸變厚。若如此使襯底層15的端部形
7成為正錐形形狀，則不易在基板11的疏液性表面A與襯底層15的邊界部產(chǎn)生階梯差，而能 夠在襯底層15的邊界部確實(shí)地保持液狀材料。 此外，作為形成規(guī)定圖案的襯底層15的方法，除了如上所述使用成膜區(qū)域?yàn)殚_口 部的掩模1的方法以外，也可采用在基板11的整面形成襯底層后，再利用光刻工序圖案化 形成襯底層15的方法等。 接著，通過涂布法在屬于親液性區(qū)域的襯底層15上涂布液狀材料16a(圖1 (d))。 襯底層15為親液性，而其周圍的基板11表面(疏液性表面A)為疏液性。因此，
涂布于襯底層15的液狀材料16a會被疏液性的基板11撥斥，由此，不流出至基板11，而集
中在親液性的襯底層15。由此，液狀材料16a配置在圖案化形成的襯底層15。 作為涂布液狀材料16a的方法，有噴墨法、噴嘴涂布法、分配法、棒涂布法、刮刀涂
布(blade coating)法、輥涂法、凹版涂布法、苯胺印刷(flexoprint)法、噴涂法等。 接著，使液狀材料16a干燥而在襯底層15上形成薄膜層16 (圖1 (e))。 通過使液狀材料16a干燥，使由薄膜形成材料構(gòu)成的薄膜層16形成于襯底層15
上。液狀材料16a能夠一邊通過安裝在保持基板11的平臺(未圖標(biāo))的溫度調(diào)整機(jī)構(gòu)進(jìn)
行溫度調(diào)整， 一邊用加熱板、烤爐、烘干機(jī)等干燥機(jī)構(gòu)進(jìn)行干燥。 另外，也可重復(fù)多次進(jìn)行液狀材料16a的涂布工序及干燥工序。通過多次重復(fù)， 可獲得所期望厚度的薄膜層16，并且能夠?qū)⑼坎疾痪枰苑稚亩纬珊穸染坏谋∧?16。 此外，也可使用不同的液狀材料16a而重復(fù)多次進(jìn)行涂布工序及干燥工序。通過 使用多種液狀材料16a，能夠形成具有更為復(fù)雜的層構(gòu)成的薄膜層16。
(第2實(shí)施方式) 接著，利用圖2，說明本發(fā)明的第2實(shí)施方式的薄膜的形成方法。
第2實(shí)施方式是在形成有任意材料層的基板上形成所期望圖案形狀的薄膜的實(shí) 施方式。圖2圖示本發(fā)明的第2實(shí)施方式的薄膜形成工序。另外，在以下的實(shí)施方式中，與 第1實(shí)施方式相同的構(gòu)成要素標(biāo)注相同的符號，并省略重復(fù)的說明。 首先，如圖2(a)所示，準(zhǔn)備形成有材料層12的基板11。材料層12可為無機(jī)系材 料、有機(jī)系材料，也可為無機(jī)系材料與有機(jī)系材料的混合材料等，材料并未特別限定。
接著，圖2(b)所示，對基板11的表面(也即材料層12)進(jìn)行疏水處理，形成疏液 性表面A。關(guān)于疏水處理，當(dāng)形成于基板11的材料層12為由無機(jī)材料構(gòu)成的層時(shí)，優(yōu)選使 用涂布具有疏液性的材料的方法，當(dāng)材料層12為由有機(jī)材料構(gòu)成的層時(shí)，可根據(jù)情況選擇 涂布具有疏液性的材料的方法及含有氟系氣體的等離子體處理中的任一種方法。
接著，如圖2(c)所示，在基板11上配置掩模l，并通過真空蒸鍍法等干式方法，在 材料層12的疏液性表面A形成所期望圖案的襯底層15。 接著，如圖2(d)所示，在具有親液性表面的襯底層15上涂布液狀材料16a。此時(shí)， 由于襯底層15的周圍的材料層12表面(疏液性表面A)為疏液性，故液狀材料16a配置于 親液性表面的襯底層15上。 接著，如圖2(e)所示，使配置在襯底層15上的液狀材料16a干燥。由此，能夠在 規(guī)定圖案形狀的襯底層15上形成相同圖案形狀的薄膜層16。
(第3實(shí)施方式)
接著，利用圖3至圖5，說明本發(fā)明的第3實(shí)施方式的薄膜的形成方法。
第3實(shí)施方式為使用本發(fā)明的薄膜的形成方法制造有機(jī)電致發(fā)光元件的實(shí)施方 式。圖3是表示利用本發(fā)明的第3實(shí)施方式所制造的有機(jī)電致發(fā)光元件的剖面圖，圖4及 圖5是表示所述制造工序的剖面圖及平面圖。 圖3所示的有機(jī)電致發(fā)光元件10 (以下稱為"有機(jī)EL元件10")具有基板11、電 極13、絕緣層14、襯底層15、薄膜層16、電極17及氧化保護(hù)層18。
電極13由導(dǎo)電性材料構(gòu)成，以規(guī)定圖案形成于基板11。 絕緣層14由具有電性絕緣性的材料構(gòu)成，形成在基板11及電極13上。絕緣層14 覆蓋基板11及電極13的端部，且經(jīng)由開口部14a使電極13的一部分露出。
襯底層15形成為覆蓋經(jīng)由開口部14a而露出的電極13的露出部及開口部14a周 圍的絕緣層14。 在本實(shí)施方式中，薄膜層16為由含有有機(jī)EL材料的發(fā)光性材料構(gòu)成的發(fā)光層，且 形成在襯底層15上。薄膜層16通過使將發(fā)光性材料混入溶劑的溶液(液狀材料16a)干 燥而形成。 電極17由導(dǎo)電性材料形成，以規(guī)定圖案形成于薄膜層16上及絕緣層14上。氧化 保護(hù)層18形成為覆蓋在包括電極17等的基板11上。 通過上述構(gòu)成，圖3所示的有機(jī)EL元件10中，由于在電極13、17之間流通電流， 能夠?qū)⒐鈴谋∧?6照射至外部。 接著，根據(jù)圖4及圖5，說明有機(jī)EL元件10的制造方法。 首先，準(zhǔn)備基板11 ，在基板11上形成電極13及絕緣層14 (圖4 (a)、圖5 (a))。
接著，對基板11進(jìn)行疏液處理(圖4 (b)、圖5 (b))。 在本實(shí)施方式中，絕緣層14由有機(jī)材料形成，電極13由無機(jī)材料形成。在此例中， 由于欲賦予疏液性的面(絕緣層14)由有機(jī)材料形成，因此對基板ll的表面進(jìn)行含有氟系 氣體的等離子體處理，由此，絕緣層14的親液性表面經(jīng)疏液化而成為疏液性表面A。在圖 5(b)至圖5(e)中，符號"A(14)"表示絕緣層14的表面成為疏液性表面A。另外，由于電極 13系由無機(jī)材料形成，因此即使進(jìn)行上述等離子體處理，電極13仍然還是親液性表面。
另外，在此情形中，也可通過涂布具有疏液性的材料而對絕緣層14及電極13的表 面賦予疏液性。 另一方面，不同于本實(shí)施方式，當(dāng)絕緣層14與電極13皆由無機(jī)材料形成時(shí)，由于 欲賦予疏液性的面(絕緣層14)由無機(jī)材料形成，因此對基板11的表面進(jìn)行涂布具有疏液 性的材料的處理。由此，絕緣層14及電極13的表面被疏液化。
接著，形成襯底層15 (圖4 (c)、圖5 (c))。 在本實(shí)施方式中，以面向開口部14a及其周圍的絕緣部14的方式配置掩模1 ，并利 用真空蒸鍍法使襯底層15成膜。由此，襯底層15以覆蓋開口部14a及其周圍的絕緣層14 的方式形成。另外，也可通過其它的干式方法制作襯底層15。 接著，通過涂布法將液狀材料16a涂布于襯底層15上(圖4 (d)、圖5 (d))。
襯底層15具有親液性，而其周圍的絕緣層14的疏液性表面A具有疏液性。因此， 涂布于襯底層15的液狀材料16a被絕緣層14的疏液性表面A撥斥，不流出至絕緣層14上， 而滯留在親液性的襯底層15。
9
由此，液狀材料16a配置在圖案化形成的襯底層15上。 接著，使液狀材料16a干燥而在襯底層15上形成薄膜層16 (圖4 (e)、圖5 (e))。
通過使液狀材料16a干燥，在襯底層15上形成有機(jī)EL材料所構(gòu)成的薄膜層16。
再者，在使液狀材料16a干燥后，利用真空蒸鍍法等形成電極17及氧化保護(hù)層18， 來制造圖3所示的有機(jī)EL元件10。
(第4實(shí)施方式) 接著，利用圖6，說明本發(fā)明的第4實(shí)施方式的薄膜的形成方法。 第4實(shí)施方式是使用本發(fā)明的薄膜的形成方法制造半導(dǎo)體元件的實(shí)施方式。圖6
圖示本發(fā)明的第4實(shí)施方式的薄膜形成工序。 首先，如圖6(a)所示，準(zhǔn)備形成有材料層12的基板11。 接著，如圖6(b)所示，對基板11上的材料層12進(jìn)行疏液處理，于材料層12形成 疏液性表面A。 接著，如圖6(c)所示，使用具有規(guī)定圖案的掩模l，以真空蒸鍍法等干式方法，在 疏液性表面A形成作為柵電極的規(guī)定圖案的襯底層15。 接著，如圖6(d)所示，在作為柵電極而發(fā)揮功能的襯底層15上，涂布使絕緣層材 料溶解于溶劑而得的液狀材料20a。 接著，如圖6(e)所示，使涂布在襯底層15上的液狀材料20a干燥而于襯底層15 上形成絕緣層20。其中，絕緣層20具有親液性。 再者，如圖6(f)及圖6(g)所示，在親液性的絕緣層20上涂布使半導(dǎo)體材料溶解 于溶劑而得的液狀材料21a，并使之干燥。由此，在絕緣層20上形成半導(dǎo)體層21。
接著，如圖6(h)所示，在基板11上方配置具有規(guī)定圖案的掩模2。掩模2形成為 用于形成源極電極及漏電極的圖案。 然后，如圖6 (i)所示，利用真空蒸鍍法等，在半導(dǎo)體層21上形成源極電極22及漏 電極23，而制造半導(dǎo)體元件。 如上所述，在本發(fā)明的各實(shí)施方式中，預(yù)先在基板11上形成疏液性表面A，之后再 在該疏液性表面A形成規(guī)定圖案形狀的親液性的襯底層15或絕緣層20。然后，通過涂布 法，以該親液性的圖案形狀配置液狀材料16a、20a、21a。此時(shí)，由于親液性的圖案形狀的區(qū) 域外成為疏液性表面A，因此能夠?qū)⒁籂畈牧?6a、20a、21a留置成親液性的圖案形狀，通過 使之干燥，能夠形成與親液性的圖案形狀相同圖案形狀的薄膜層16、絕緣層20或半導(dǎo)體層 21。 這樣，在本發(fā)明的各實(shí)施方式中，能夠?qū)⑹挂籂畈牧细稍锒纬傻谋∧有纬蔀?微細(xì)的規(guī)定圖案形狀，不用如現(xiàn)有技術(shù)那樣通過費(fèi)工的光刻法等來形成隔壁層。由此，可將 制造工序簡化而防止制品生產(chǎn)率下降，并且能夠降低制造成本。
以下，說明制作有機(jī)電致發(fā)光元件的具體實(shí)施例。
(實(shí)施例l) 準(zhǔn)備在透明玻璃基板上將氧化銦錫(ITO)圖案化來作為第一電極的基板。 接著，通過旋涂法，在整個(gè)面涂布正型光致抗蝕劑(positiv印hotoresist)(東京
應(yīng)化公司制0FPR-800)，使之干燥而形成膜厚1 P m的光致抗蝕劑層。 接著，使用設(shè)計(jì)成覆蓋ITO端部的光掩模，利用定位曝光機(jī)進(jìn)行紫外線照射后，利用抗蝕劑顯影液(東京應(yīng)化公司制NMD-3)去除曝光部的光致抗蝕劑。接著，在加熱板上
以23(TC進(jìn)行1小時(shí)的加熱處理，使抗蝕劑完全地加熱固化而成為有機(jī)絕緣層。 接著，利用使用CF4氣體的真空裝置，對絕緣層表面實(shí)施疏液處理。 接著，隔著設(shè)計(jì)成至少使ITO露出部(開口部)成為開口部的金屬掩模，利用真空
蒸鍍機(jī)，通過電阻加熱法將氧化鉬進(jìn)行圖案制作而作為襯底層。(評價(jià)1)利用自動接觸角測量裝置(英弘精機(jī)公司制0CA20)，以苯甲醚(表面 張力35dyn/cm)置于絕緣層上及襯底層上進(jìn)行接觸角測量，結(jié)果得到接觸角在有機(jī)絕緣層 上為48.7° ，在襯底層上為IO。以下。由此，確認(rèn)絕緣層為疏液性表面，襯底層為親液性表 面。 接著，制作混合有Aldrich公司制的MEH-PPV(聚(2-甲氧基-5-(2' _乙基_己 氧基)_對亞苯基亞乙條)、poly (2_methoxy_5_ (2 ' _ethyl_hexyloxy) _para_phenylene vinylene));重量平均分子量約20萬的1重量％的甲苯；及苯甲醚的液狀材料作為薄膜形 成材料，通過噴嘴涂布法，將墨液(溶液)涂布在作為襯底層的氧化鉬層上，使之干燥而制 作出膜厚1000A的有機(jī)電致發(fā)光層(發(fā)光層)。(評價(jià)2)利用光學(xué)顯微鏡進(jìn)行ITO開口部周邊的觀察，以觀察發(fā)光層的圖案形成 狀態(tài)，結(jié)果確認(rèn)發(fā)光層良好地形成于襯底層。 接著，以100人的厚度蒸鍍鈣作為第二電極，再以2000A的厚度蒸鍍銀作為氧化保
護(hù)層。由此，制作出底部發(fā)光型(bottom emission)構(gòu)造的有機(jī)EL元件。(評價(jià)3)將ITO電極(第一電極)側(cè)連接至正極，將金屬電極(第二電極)側(cè)連
接至負(fù)極，用電源計(jì)(source meter)施加直流電流，觀察發(fā)光部的狀態(tài)，結(jié)果確認(rèn)能夠獲得
良好的發(fā)光狀態(tài)。(實(shí)施例2) 在實(shí)施例1中，除了使用CF4氣體作為反應(yīng)氣體并利用大氣壓等離子體裝置來實(shí) 施疏液處理外，皆以相同的工序來制作元件。(評價(jià)1)在等離子體處理后，利用自動接觸角測量裝置(英弘精機(jī)公司制 0CA20)，以苯甲醚(表面張力35dyn/cm)進(jìn)行接觸角測量，結(jié)果得到接觸角在有機(jī)絕緣層上 為52.4° ，在襯底層上為IO。以下。由此，確認(rèn)絕緣層為疏液性表面，襯底層為親液性表 面。(評價(jià)2)在發(fā)光層形成后，利用光學(xué)顯微鏡進(jìn)行ITO開口部周邊的觀察，以觀察發(fā) 光層的圖案形成狀態(tài)，結(jié)果確認(rèn)發(fā)光層良好地形成在襯底層上。(評價(jià)3)將ITO電極側(cè)連接至正極，將金屬電極側(cè)連接至負(fù)極，以電源計(jì)施加直流 電流，觀察發(fā)光部的狀態(tài)，結(jié)果確認(rèn)能夠獲得良好的發(fā)光狀態(tài)。
(實(shí)施例3) 于透明玻璃基板上圖案形成氧化銦錫(ITO)以作為第一電極。
接著，通過濺射法形成膜厚2000A的氧化硅層。 接著，通過旋涂法將正型光致抗蝕劑(東京應(yīng)化公司制0FPR-800)涂布于整個(gè) 面，使之干燥而形成膜厚1 P m的光致抗蝕劑層。 接著，使用設(shè)計(jì)為覆蓋ITO端部的光掩模，利用定位曝光機(jī)進(jìn)行紫外線照射后，利 用抗蝕劑顯影液(東京應(yīng)化公司制NMD-3)去除曝光部的光致抗蝕劑。
接著，利用真空干蝕刻裝置并使用混合CF4氣體與氧氣的氣體來蝕刻氧化硅。之 后，將光致抗蝕劑層剝離而形成無機(jī)絕緣層。 接著，對于疏液處理而言，通過旋涂法涂布氟烷基硅烷(TochemProducts株式會 社制MF-160E)并使之干燥而形成疏液層。 接著，隔著設(shè)計(jì)成至少使ITO露出部(開口部)成為開口部的金屬掩模，利用真空 蒸鍍機(jī)，通過電阻加熱法將氧化鉬進(jìn)行圖案制作而作為襯底層。(評價(jià)1)利用自動接觸角測量裝置(英弘精機(jī)公司制0CA20)，以苯甲醚(表面張 力35dyn/cm)在絕緣層上及襯底層上進(jìn)行接觸角測量，結(jié)果得到接觸角在有機(jī)絕緣層上為 60.5° ，在襯底層上為IO。以下。由此，確認(rèn)絕緣層為疏液性表面，襯底層為親液性表面。
接著，制作混合有Aldrich公司制的MEH-PPV(聚(2_甲氧基-5_(2'-乙基_己氧 基)-對亞苯基亞乙烯)；重量平均分子量約20萬的1重量％的甲苯；及苯甲醚的液狀材料 作為薄膜形成材料，通過噴嘴涂布法，將墨液涂布在屬于襯底層的氧化鉬層上，使之干燥而 制作出膜厚1000A的有機(jī)電致發(fā)光層(發(fā)光層)。(評價(jià)2)利用光學(xué)顯微鏡進(jìn)行IT0開口部周邊的觀察，以觀察發(fā)光層的圖案形成 狀態(tài)，結(jié)果確認(rèn)發(fā)光層良好地形成于襯底層。接著，以100A的厚度蒸鍍鈣以作為第二電極，再以2000A的厚度蒸 鍍銀以作為氧化保護(hù)膜。(評價(jià)3)將ITO電極側(cè)連接至正極，將金屬電極側(cè)連接至負(fù)極，以電源計(jì)施加直流 電流，觀察發(fā)光部的狀態(tài)，結(jié)果確認(rèn)能夠獲得良好的發(fā)光狀態(tài)。
(實(shí)施例4) 實(shí)施例4中，制作具有頂部發(fā)光型(top emission)構(gòu)造的有機(jī)EL元件。 首先準(zhǔn)備基板，所述基板中，將于透明玻璃基板上依照Cr(鉻)、氧化銦錫(ITO)的
順序形成的層疊體進(jìn)行圖案化以作為第一電極。 接著，通過旋涂法在整個(gè)面涂布正型光致抗蝕劑(東京應(yīng)化公司制0FPR-800)，
使之干燥而形成膜厚1 P m的光致抗蝕劑層。 接著，使用設(shè)計(jì)為覆蓋ITO端部的光掩模，利用定位曝光機(jī)進(jìn)行紫外線照射后，利
用抗蝕劑顯影液(東京應(yīng)化公司制NMD-3)去除曝光部的光致抗蝕劑。接著，在加熱板上
以23(TC進(jìn)行1小時(shí)的加熱處理，使抗蝕劑完全地加熱固化，成為有機(jī)絕緣層。 接著，利用使用CF4氣體的真空裝置，對絕緣層表面實(shí)施疏液處理。 接著，隔著設(shè)計(jì)成至少使ITO露出部(開口部)成為開口部的金屬掩模，利用真空
蒸鍍機(jī)，通過電阻加熱法將氧化鉬進(jìn)行圖案制作以作為襯底層。(評價(jià)1)利用自動接觸角測量裝置(英弘精機(jī)公司制0CA20)，以苯甲醚(表面張 力35dyn/cm)在絕緣層上及襯底層上進(jìn)行接觸角測量，結(jié)果得到接觸角在有機(jī)絕緣層上為 48.7° ，在襯底層上為IO。以下。由此，確認(rèn)絕緣層為疏液性表面，襯底層為親液性表面。
接著，制作混合有Aldrich公司制的MEH-PPV(聚(2-甲氧基-5_(2'-乙基_己氧 基)-對亞苯基亞乙烯)；重量平均分子量約20萬的1重量％的甲苯；及苯甲醚的液狀材料 作為薄膜形成材料，通過噴嘴涂布法，將墨液(溶液)涂布在作為襯底層的氧化鉬層上，使 之干燥而制作出膜厚1000人的有機(jī)電致發(fā)光層(發(fā)光層)。(評價(jià)2)利用光學(xué)顯微鏡進(jìn)行ITO開口部周邊的觀察，以觀察發(fā)光層的圖案形成狀態(tài)，結(jié)果確認(rèn)發(fā)光層良好地形成在襯底層上。 接著，以100A的厚度蒸鍍鈣、接著再以50A的厚度蒸鍍鋁以作為第二電極，再利用以氧化銦錫(ITO)為靶材的對置靶式成膜裝置，以2000A的厚度蒸鍍透明電極層。由此，
制作出頂部發(fā)光型構(gòu)造的有機(jī)EL元件。(評價(jià)3)將鉻、ITO的層疊體側(cè)的電極連接至正極，將僅有ITO的電極側(cè)連接至負(fù)極，以電源計(jì)施加直流電流，觀察發(fā)光部的狀態(tài)，結(jié)果確認(rèn)在與玻璃基板側(cè)相反的方向能夠獲得良好的發(fā)光狀態(tài)。
(比較例1) 在實(shí)施例1中，除了不實(shí)施疏液處理外，皆以相同的工序來制作元件。(評價(jià)1)利用自動接觸角測量裝置(英弘精機(jī)公司制0CA20)，以苯甲醚(表面
張力35dyn/cm)在絕緣層上及襯底層上進(jìn)行接觸角測量，結(jié)果得到接觸角在有機(jī)絕緣層上
為12° ，在襯底層上為IO。以下。由此，確認(rèn)絕緣層與襯底層皆為親液性表面。(評價(jià)2)在形成有機(jī)電致發(fā)光層后，利用光學(xué)顯微鏡進(jìn)行ITO開口部周邊的觀察，
以觀察發(fā)光層的圖案形成狀態(tài)，結(jié)果確認(rèn)發(fā)光層的寬度遠(yuǎn)大于襯底層的寬度。(評價(jià)3)將ITO電極側(cè)連接至正極，將金屬電極側(cè)連接至負(fù)極，以電源電表施加直
流電流，結(jié)果電極間發(fā)生短路而無法確認(rèn)發(fā)光。
[表l]
13娜"^ J2,J1
繊有,有,有,
襯廳規(guī) (MoO)規(guī)規(guī) (MoO)規(guī) (MoO)
大綴竊子 體涂布M糊 料無
微l撤確48.7°52.4°60.5。12。
10°以下10°以下l(F以下
微2敏敏敏比襯底層的寬度還 寬
iW3^m態(tài)斷斷敏電極間導(dǎo)通而無注 就
CN 101785363 A
勢 s 步 12/12 X
〔S63u
權(quán)利要求
一種薄膜的形成方法，其特征在于，是將含有薄膜形成材料的液狀材料涂布在基板上而于規(guī)定的區(qū)域形成薄膜的方法，包括對所述基板進(jìn)行疏液處理的工序；在所述基板的經(jīng)疏液處理的面圖案化形成襯底層的工序，所述襯底層對于所述液狀材料比所述經(jīng)疏液處理的面更具有親液性；以及在所述襯底層上涂布所述液狀材料并使之干燥的工序。
2. 如權(quán)利要求l所述的薄膜的形成方法，其中，在圖案化形成所述襯底層的工序中，利用干式方法形成所述襯底層。
3. 如權(quán)利要求1或2所述的薄膜的形成方法，其中， 所述襯底層為由金屬的氧化物或金屬的復(fù)合氧化物構(gòu)成的層。
4. 如權(quán)利要求3所述的薄膜的形成方法，其中，形成所述襯底層的金屬的氧化物或金屬的復(fù)合氧化物為氧化釩、氧化鉬、氧化釕、氧化 鋁、氧化鎳、鈦酸鋇、鈦酸鍶中的任一種。
5. 如權(quán)利要求1或2所述的薄膜的形成方法，其中， 所述襯底層為由不溶于所述液狀材料的有機(jī)物構(gòu)成的層。
6. 如權(quán)利要求1 5中任一項(xiàng)所述的薄膜的形成方法，其中， 在圖案化形成所述襯底層的工序中，將所述襯底層的端部形成為正錐形形狀。
7. 如權(quán)利要求1 6中任一項(xiàng)所述的薄膜的形成方法，其中，在圖案化形成所述襯底層的工序中，在與所述薄膜的規(guī)定區(qū)域相同的區(qū)域形成所述襯 底層的圖案。
8 如權(quán)利要求1 7中任一項(xiàng)所述的薄膜的形成方法，其中，在圖案化形成所述襯底層的工序中，在被絕緣性材料區(qū)隔的導(dǎo)電性材料上形成所述襯 底層的圖案。
9. 如權(quán)利要求l所述的薄膜的形成方法，其中，所述疏液處理為含有氟系氣體的真空等離子體處理、含有氟系氣體的大氣壓等離子體 處理、或在所述基板上涂布具有疏液性的材料的處理中的任一種。
10. 如權(quán)利要求1 9中任一項(xiàng)所述的薄膜的形成方法，其中， 使用相同的液狀材料重復(fù)多次進(jìn)行涂布所述液狀材料并使之干燥的工序。
11. 如權(quán)利要求1 9中任一項(xiàng)所述的薄膜的形成方法，其中， 使用不同的液狀材料重復(fù)多次進(jìn)行涂布所述液狀材料并使之干燥的工序。
12. —種使用權(quán)利要求1 11中任一項(xiàng)所述的薄膜的形成方法來制造有機(jī)電致發(fā)光元 件的方法。
13. —種使用權(quán)利要求1 11中任一項(xiàng)所述的薄膜的形成方法來制造半導(dǎo)體元件的方法。
14. 一種使用權(quán)利要求1 11中任一項(xiàng)所述的薄膜的形成方法來制造光學(xué)元件的方法。
全文摘要
本發(fā)明的目的在于提供一種利用涂布法、使用液狀材料，以低成本且簡便地在基板上的規(guī)定區(qū)域圖案化形成薄膜的方法，以及使用該方法制造有機(jī)電致發(fā)光元件、半導(dǎo)體元件、光學(xué)元件的方法。本發(fā)明的薄膜的形成方法是將含有薄膜形成材料的液狀材料(16a)涂布在基板(11)上而于規(guī)定區(qū)域形成薄膜的方法，該方法包括對基板(11)進(jìn)行疏液處理而在基板(11)形成疏液性表面(A)的工序；在基板(11)的疏液性表面(A)圖案化形成襯底層(15)的工序，所述襯底層(15)對于液狀材料(16a)比所述疏液性表面(A)更具有親液性；以及在襯底層(15)上涂布液狀材料(16a)并使之干燥的工序。
文檔編號H01L21/336GK101785363SQ20088010401
公開日2010年7月21日 申請日期2008年6月27日 優(yōu)先權(quán)日2007年6月28日
發(fā)明者伊藤范人 申請人:住友化學(xué)株式會社