蒸着マスクの洗浄装置および洗浄方法
【課題】有機ＥＬ素子の蒸着マスクを低ダメージで効率よく洗浄し、蒸着剤を効率よく回収することで、蒸着マスクの利用回数を上げ、蒸着剤の再利用効率を上げることができる装置を実現する。
【解決手段】蒸着マスク２にパルスレーザ１０を照射して、蒸着剤を蒸着マスク２から分離する。吸引ノズル３から蒸着剤を吸引し、サイクロン６で空気と蒸着剤を分離し、サイクロン６の底部に蒸着剤を堆積させる。その後、バルブ１２を開き、蒸着剤を蒸着剤回収部７に回収する。その後、バルブ１３を開け、蒸着剤精製部８に蒸着剤を移動させて蒸着剤を精製する。バルブ１４を開け、精製された蒸着剤を蒸着剤保管部９に保管する。これにより、蒸着マスク２をダメージなく洗浄出来るとともに、蒸着剤を高い効率で回収することが出来る。
【解決手段】蒸着マスク２にパルスレーザ１０を照射して、蒸着剤を蒸着マスク２から分離する。吸引ノズル３から蒸着剤を吸引し、サイクロン６で空気と蒸着剤を分離し、サイクロン６の底部に蒸着剤を堆積させる。その後、バルブ１２を開き、蒸着剤を蒸着剤回収部７に回収する。その後、バルブ１３を開け、蒸着剤精製部８に蒸着剤を移動させて蒸着剤を精製する。バルブ１４を開け、精製された蒸着剤を蒸着剤保管部９に保管する。これにより、蒸着マスク２をダメージなく洗浄出来るとともに、蒸着剤を高い効率で回収することが出来る。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、有機ＥＬ素子の製造装置に関し、蒸着マスクに堆積した蒸着剤をレーザーにより除去し、サイクロンで回収し再利用する蒸着マスクの洗浄装置及び洗浄方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
液晶表示装置、有機ＥＬ表示装置等は、画面がフラットで薄型であるということで、モニタ、ＴＶ等でのフラットディスプレイとして需要が拡大している。有機ＥＬ表示装置は自発光であることから、視野角特性が優れているとともに、バックライトが不用であるという特徴からディスプレイとして種々の応用分野が見込まれている。
【０００３】
有機ＥＬ表示装置は発光をする複数の層からなる有機ＥＬ層と有機ＥＬ層を駆動するＴＦＴとから画素が構成され、この画素がマトリクス状に配置されることによって表示領域が形成されている。光を発生する有機ＥＬ層は、画素部において、薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）等が形成された層の上の平坦化膜の上、あるいは、ＴＦＴが形成されていない層の上の平坦化膜の上に蒸着によって形成される。
【０００４】
現在主流である有機ＥＬ素子の製造方法は、蒸着マスクを用いてパターンを成膜する方法である。素子パターンはチャンバ内で蒸着剤を加熱昇華し、蒸着マスクの開口部を通して基板に蒸着されることで形成される。蒸着マスクの開口部以外の場所には、蒸着剤が堆積するため、成膜枚数に応じて蒸着マスクの洗浄を行っている。
【０００５】
蒸着マスクの洗浄方式はウェット方式が用いられているが、処理に時間を要する、有機の溶剤を用いるため環境負荷が増加する、微細パターンにダメージが発生する、蒸着剤の回収再利用が困難という理由で、レーザーを用いたドライ方式が開発されている。「特許文献１」には、蒸着マスクにレーザーを照射して蒸着剤を剥離し、これを超純粋および有機溶媒に浸漬して洗浄する技術が記載されている。また、「特許文献２」には、マスクを粘着性を有するフィルムで覆い、該フィルムを通してにレーザーを照射して、マスクから剥離した蒸着剤をフィルムに回収する技術が記載されている。
【０００６】
【特許文献１】特開２００６−１９２４２６号公報
【特許文献２】特開２００６−１６９５７３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
「特許文献１」に記載の技術では、レーザーによって蒸着剤を剥離することが出来るが、剥離した蒸着剤を回収する技術についての記載が無い。「特許文献１」には、マスクから蒸着剤を剥離した後、超純水あるいは有機溶媒にマスクを浸漬して洗浄する技術が記載してあるが、この場合は、蒸着剤の回収が難しい。
【０００８】
「特許文献２」に記載の技術は、マスクを粘着性を有するフィルムによって覆い、該フィルムを通してレーザーを照射して、マスクから蒸着剤を剥離し、粘着性を有するフィルムによって蒸着剤を回収するものであるが、フィルムが粘着性を有するために、蒸着剤が粘着剤等に付着し、蒸着剤の回収率が問題となる。また、回収した蒸着剤に粘着剤等の不純物が混入する危険がある。
【０００９】
本発明の課題は、レーザーをマスクに照射することによって、蒸着剤をマスクから剥離するとともに、この蒸着剤を、高純度を保ったまま、高い回収率で回収し、再利用することが出来るシステムを実現することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明は上記課題を解決するために、レーザーで剥離した蒸着剤を、吸引する手段で吸引し、吸引された蒸着剤を分離回収する手段により分離回収し、分離回収された蒸着剤を所定の蒸着チャンバに搬送することによって蒸着剤を再利用することを特徴とする装置を提供する。
【００１１】
蒸着剤が堆積した蒸着マスクに照射するレーザーはパルスレーザーが望ましい。通常のレーザーで蒸着剤を除去すると、アブレーションにより蒸着剤が変質し、回収再利用が困難である。パルスレーザーの場合は、蒸着剤を分解することなく剥離できる特徴がある。パルスレーザーで剥離された蒸着剤と蒸着マスクに堆積している蒸着剤のIR吸収スペクトルを解析したところ、同一の物質であることがわかった。従って、パルスレーザーを用いることで、蒸着剤の変質無く再利用できることが明確となった。
【００１２】
パルスレーザーで剥離した蒸着剤は吸引ノズル等を用いて吸引することで、蒸着マスクへの再付着が無くなる。また、吸引ノズルで吸引された蒸着剤は粒子径が数μｍ以上と大きいため、サイクロンなどで同時に吸引された空気と蒸着剤を分離できる。分離された蒸着剤は蒸着剤精製部で異物などの不純物を除去し、蒸着剤保管部に移し、蒸着チャンバに搬送することで、新規蒸着剤と同様に蒸着に利用できる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明の洗浄装置を用いることで、蒸着マスクに付着した蒸着剤を効率よく除去再利用できる。また、洗浄後の蒸着マスクへの再付着も発生しない。さらに、蒸着マスクへのダメージが少ないため、結果としてマスクの利用効率も大幅に向上し、蒸着剤の利用効率も大幅に向上する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
具体的な実施例を説明する前に、本発明の製造方法が適用される、有機ＥＬ表示装置の構成を説明する。有機ＥＬ表示装置は有機ＥＬ層からの発光が素子基板側に向かうボトムエミッション型と、素子基板の反対側に向かうトップエミッション型とがある。トップエミッション型はＴＦＴ等が形成された領域の上にも発光をする有機ＥＬ層を形成することが出来るので、輝度の点からは有利である。以下では、トップエミッション型を例にとって説明するが、ボトムエミッション型の場合も本質的には同じである。
【００１５】
図５はトップエミッション型の有機ＥＬ表示装置の断面図である。トップエミッション型は有機ＥＬ層１２２の上にアノードが形成されるトップアノード型と、有機ＥＬ層１２２の上にカソードが形成されるトップカソード型とがある。図５はトップアノード型の場合であるが、トップカソード型の場合も同様にして本発明を適用することが出来る。
【００１６】
図５において、素子基板１１０の上にはＳｉＮからなる第１下地膜１１１と、ＳｉＯ２からなる第２下地膜１１２が形成されている。ガラス基板からの不純物が半導体層１１３を汚染することを防止するためである。第２下地膜１１２の上には半導体層１１３が形成される。半導体層１１３はＣＶＤによってａ−Ｓｉ膜が形成された後、レーザー照射によってｐｏｌｙ−Ｓｉ膜に変換される。
【００１７】
半導体層１１３を覆って、ＳｉＯ２からなるゲート絶縁膜１１４が形成される。ゲート絶縁膜１１４を挟んで、半導体層１１３と対向する部分にゲート電極１１５が形成される。ゲート電極１１５をマスクにして、半導体層１１３にリンあるいはボロン等の不純物をイオンインプランテーションによって打ち込み、導電性を付与して、半導体層１１３にソース部あるいはドレイン部を形成する。
【００１８】
ゲート電極１１５を覆って層間絶縁膜１１６がＳｉＯ２によって形成される。ゲート電極１１５と同層で形成されるゲート配線と、ドレイン配線１１７を絶縁するためである。層間絶縁膜１１６の上にはドレイン配線１１７が形成される。ドレイン配線１１７は層間絶縁膜１１６およびゲート絶縁膜１１４にスルーホールを介して半導体層１１３のドレインと接続する。
【００１９】
その後、ＴＦＴを保護するために、ＳｉＮからなる無機パッシベーション膜１１８が被着される。無機パッシベーション膜１１８の上には、有機パッシベーション膜１１９が形成される。有機パッシベーション膜１１９は無機パッシベーション膜１１８とともに、ＴＦＴをより完全に保護する役割を有するとともに、有機ＥＬ層１２２が形成される面を平坦にする役割を有する。したがって、有機パッシベーション膜１１９は１〜４μｍと、厚く形成される。
【００２０】
有機パッシベーション膜１１９の上には反射電極１２１がＡｌまたはＡｌ合金によって形成される。図５において、下部電極１２１は反射電極１２１が兼用している。ＡｌまたはＡｌ合金は反射率が高いので、反射電極１２１として好適である。反射電極１２１は有機パッシベーション膜１１９および無機パッシベーション膜１１８に形成されたスルーホールを介してドレイン配線１７と接続する。
【００２１】
本実施例はトップアノード型の有機ＥＬ表示装置なので、有機ＥＬ層１２２の下部電極１２１はカソードとなる。したがって、反射電極１２１として使用されるＡｌあるいはＡｌ合金が有機ＥＬ層１２２の下部電極１２１を兼用することが出来る。ＡｌあるいはＡｌ合金は仕事関数が比較的小さいので、カソードとして機能することが出来るからである。
【００２２】
下部電極１２１の上には有機ＥＬ層１２２が形成される。有機ＥＬ層１２２は複数の層から構成されている。トップアノード型の場合は、下層から、例えば、電子注入層、電子輸送層、発光層、ホール輸送層、ホール注入層となる。これらの有機ＥＬ層はマスク蒸着によって形成される。一般には、電子注入層、電子輸送層等は、各色共通で蒸着され、発光層、ホール輸送層とは各色別々に蒸着される。
【００２３】
有機ＥＬ層１２２の上にはカソードとなる上部電極１２３が蒸着によって形成される。上部電極１２３としては透明電極であるＩＺＯ（Ｉｎｄｉｕｍ Ｚｉｎｃ Ｏｘｉｄｅ）を用いる。ＩＺＯは、表示領域全体に蒸着される。ＩＺＯの厚さは光の透過率を維持するために、３０ｎｍ程度に形成される。上部電極としては、ＩＺＯと同様、金属酸化物導電膜であるＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ Ｔｉｎ Ｏｘｉｄｅ）を用いることが出来る。
【００２４】
なお、有機ＥＬ層１２２が端部において段切れによって破壊することを防止するために、画素と画素の間にバンク１２０が形成される。バンクはアクリル樹脂あるいはポリイミド樹脂をフォトリソグラフィによって形成する。有機ＥＬ層１２２からの光は図１のＬで示すように、素子基板１１０とは反対側に出射して画像を形成する。
【００２５】
図６に有機ＥＬ層１２２部分の断面模式図を示す。図６において、下部電極１２１の上に電子注入層１２２１が形成される。電子注入層１２２１の役割は下部電極１２１である陰極からの電子の注入を容易にするものである。電子注入層１２２１は、例えば、トリス（８−キノリノール）アルミニューム（以下Ａｌｑ３と略す）とＬｉをｍｏｌ比が２＜Ｌｉ／Ａｌｑ３＜４となるように共蒸着する。この電子注入層１２２１の膜厚は３ｎｍである。
【００２６】
電子注入層１２２１の上には電子輸送層１２２２が形成される。電子輸送層１２２２は例えば、真空蒸着によりトリス（８−キノリノール）アルミニューム（以下Ａｌｑ３と略す）を２０ｎｍの厚さに形成する。この層の役割は電子を発光層１２２３まで、出来るだけ抵抗なしに、効率よく運ぶ役割を持つ。その上には発光層１２２３が形成される。この発光層１２２３において、電子とホールが再結合することによるＥＬ発光が生ずる。発光層１２２３は、例えば、Ａｌｑ３とキナクリドン（Ｑｃと略す）の共蒸着膜を２０ｎｍの厚さに形成する。Ａｌｑ３とＱｃの蒸着速度の比は４０：１である。１２２３の上にはホール輸送層１２２４が形成される。このホール輸送層１２２４は陽極から供給されたホールをできるだけ抵抗無しに効率よく発光層１２２３に運ぶ役割をもつ。ホール輸送層２２４はα−ＮＰＤを蒸着により５０ｎｍの厚さに形成する。ホール輸送層１２２４の上にはホール注入層１２２５が形成される。このホール輸送層注入１２２５は、陽極からのホールの注入を容易にするものである。ホール注入層１２２５は銅フタロシアニンを蒸着により５０ｎｍの厚さに形成する。ホール注入層１１５の上に陽極である、上部電極１２が形成される。
【００２７】
なお、ホール注入層１２２５と上部電極１２３の間に、バッファー層として透明金属酸化物をＥＢ蒸着等によって１５ｎｍの厚さに形成する場合もある。このバッファー層としての金属酸化物の材料としてはＶ２Ｏ５、ＭｏＯ３、ＷＯ３等があげられる。バッファー層の主たる役割は陽極材料をスパッタリングするさいに、有機ＥＬ層１１がダメージを受けるのを防止するためである。
【００２８】
なお、発光層材料としては電子、ホールの輸送能力を有するホスト材料に、それらの再結合により蛍光もしくはりん光を発するドーパントを添加したもので共蒸着により発光層として形成できるものであれば特に限定は無く、例えば、ホストとしてはトリス（８−キノリノラト）アルミニウム、ビス（８−キノリノラト）マグネシウム、ビス（ベンゾ｛ｆ｝−８−キノリノラト）亜鉛、ビス（２−メチル−８−キノリノラト）アルミニウムオキシド、トリス（８−キノリノラト）インジウム、トリス（５−メチル−８−キノリノラト）アルミニウム、８−キノリノラトリチウム、トリス（５−クロロ−８−キノリノラト）ガリウム、ビス（５−クロロ−８−キノリノラト）カルシウム、５，７−ジクロル−８−キノリノラトアルミニウム、トリス（５，７−ジブロモ−８−ヒドロキシキノリノラト）アルミニウム、ポリ［亜鉛（II）−ビス（８−ヒドロキシ−５−キノリニル）メタン］のような錯体、アントラセン誘導体、カルバゾール誘導体、等であっても良い。
【００２９】
また、ドーパントとしてはホスト中で電子とホールを捉えて再結合させ発光するものであって、例えば赤ではピラン誘導体、緑ではクマリン誘導体、青ではアントラセン誘導体などの蛍光を発光する物質やもしくはイリジウム錯体、ピリジナート誘導体などりん光を発する物質であっても良い。
【００３０】
以上にようにして、ＴＦＴおよび有機ＥＬ層が形成された基板を素子基板と称する。有機ＥＬ層は水分によって変質し、発光効率が低下する。発光効率の低下を抑え、有機ＥＬ表示装置の寿命を延ばすために、素子基板に対して、封止基板によって封止する。具体的には、封止基板の周辺に封止材をディスペンサ等で形成し、素子基板と接着する。封止基板は一般には、ガラスで形成される。
【００３１】
素子基板と封止基板の接着は、負圧にした窒素雰囲気中で行われる。したがって、有機ＥＬ表示装置の内部に窒素を充填される。素子基板と封止基板をシールする封止材は、紫外線硬化樹脂あるいは熱硬化樹脂が使用される。紫外線硬化を照射する場合は、有機ＥＬ層に紫外線が照射されると有機ＥＬ層が破壊されるので、シール部のみに紫外線を照射する。
【実施例１】
【００３２】
以下図表を用いて本発明の詳細を説明する。本発明の基本構成を図１に示す。
パルスレーザー１０がレーザー照射窓１から被洗浄物である蒸着マスク２に照射される。蒸着マスク２は繰り返し蒸着に使われたもので、洗浄が必要な状態である。なお、パルスレーザーはパルス幅に対してパルスの周期が非常に長いもので、蒸着マスク２に照射すると蒸着マスク２が振動を生じ、蒸着マスク２に付着した蒸着剤を剥離する作用を有する。
【００３３】
蒸着マスク２は進行方向４に移動する。パルスレーザー１０は進行方向４と垂直にスキャンされるように制御されている。蒸着マスク２の進行とパルスレーザー１０のスキャンが組み合わされて、蒸着マスク全面にパルスレーザー１０が照射される。
【００３４】
パルスレーザーによって剥離された蒸着剤は、吸引ノズル３に吸引されて、雰囲気空気と共にサイクロン６に吸い込まれる。吸引ノズル３は例えば、図４に示すように、蒸着マスク２の幅をカバーする細長い吸引孔３０１を有しており、この吸引孔３０１から蒸着剤を吸引する。吸引ノズル３に吸引された蒸着剤は、吸引ダクト３０２から、図１のサイクロンに吸引される。
【００３５】
サイクロン６は、例えば、４μｍ以上の粒子が捕集できるように設計されている。蒸着マスク２から剥離した蒸着剤は１０μｍから１００μｍ程度であるから、ほとんどの粒子はサイクロン６によって捕集できることになる。サイクロン内では、軽い雰囲気空気は上部に引き込まれ、ブロワ５に吸引され、重量のある蒸着剤はサイクロン６の底部に堆積する。
【００３６】
蒸着マスク２の洗浄が終了した後、ブロワ５を停止し、バルブＡ１１を閉じバルブＢ１２を開け、蒸着剤を蒸着剤回収部７に落下させる。蒸着剤落下の後バルブＢ１２を閉じ、バルブＡ１１を開け、ブロワ５を起動し、次の蒸着マスク２の洗浄に入る。
【００３７】
上記手順を繰り返し、バルブＣ１３を開け蒸着剤回収部７の蒸着剤を蒸着剤精製部８に落下させる。蒸着剤精製部８は異物などの不純物を除去する精製部である。蒸着剤精製部８での処理が終わった蒸着剤は、バルブＤ１４を開けることで蒸着剤保管部９に落下する。蒸着剤保管部９に堆積した蒸着剤は、蒸着チャンバに搬送されて、新たな蒸着剤として再利用される。
【００３８】
図２に、本発明を組み込んだ有機ＥＬ製造装置の構成を示す。図２では、図５で説明したトップエミッション型で、トップアノードの場合の有機ＥＬ表示装置の製造を例に説明するが、本発明は、これに限らず、トップエミッション型で、トップカソードの場合でも良いし、ボトムエミッション型でも良い。
【００３９】
図２の製造装置は、大きく分けて、ステージＡ、ステージＢ、ステージＣ、および、ステージＢに接続した蒸着マスク洗浄部から構成されている。各ステージには、ロボットアームが配置され、素子基板、封止基板あるいは蒸着マスク２を所定の位置に移動、設置する。
【００４０】
図２において、左側から、下部電極まで形成された素子基板が投入される。素子基板は第１素子基板前処理部２３において、紫外線を照射し、素子基板に付着した有機物等を分解して、除去しやすくする。その後、第２素子基板処理部２４において、素子基板表面を清浄化する。
【００４１】
清浄化した素子基板を電子注入層蒸着部２４に搬送し、先に説明したような電子注入層を蒸着する。電子注入層は、各色とも共通に形成するので、電子注入層蒸着部２４における蒸着マスク２は個々のサブ画素毎にホールを有する蒸着マスク２ではなく、大きな開口を有する蒸着マスク２である。電子注入層を蒸着した素子基板は電子輸送層蒸着部２２に搬送され、電子輸送層が蒸着される。電子輸送層も、各色とも共通に形成するので、電子輸送層蒸着部における蒸着マスク２も個々のサブ画素毎にホールを有する蒸着マスク２ではなく、大きな開口を有する蒸着マスク２である。
【００４２】
電子輸送層が形成された素子基板は、赤、緑、青の発光層の蒸着を行うために、各色の有機ＥＬ層の蒸着ステージに送られる。蒸着の順番は特に規定する必要は無いが、図２においては、まず、赤発光層蒸着部２１において、赤発光有機ＥＬが蒸着される。
【００４３】
続いて、素子基板はステージＢに搬送され、緑発光層蒸着部２６において、緑発光有機ＥＬが蒸着される。その後、素子基板は青発光層蒸着部３０に搬送され、青発光有機ＥＬが蒸着される。各発光の有機ＥＬ材料はサブ画素毎に、蒸着マスク２に形成されサブ画素の形状をしたホールを介して蒸着される。なお、赤、緑、青のサブ画素が組み合わされて画素が構成される。各ホールの径は小さく、正確な位置合わせが必要とされる。また、蒸着を重ねる毎に、各ホールの側壁にも有機ＥＬ材料が蒸着されるために、蒸着マスク２のホールの径が小さくなる。この点からも、定期的な蒸着マスク２の洗浄が必要である。
【００４４】
その後、素子基板は正孔輸送層蒸着部２０に搬送され、正孔輸送層が蒸着される。正孔輸送層も各サブ画素毎にホールが形成された蒸着マスク２を用いて蒸着される。正孔輸送層が蒸着された後、素子基板は正孔注入層蒸着部１９に搬送され、正孔注入層が蒸着される。正孔注入層も各サブ画素毎にホールが形成された蒸着マスク２を用いて蒸着される。
【００４５】
その後、素子基板は陽極蒸着部１８に搬送され、陽極となる例えば、ＩＺＯが蒸着される。ＩＺＯはサブ画素毎の蒸着ではなく、有機ＥＬ表示装置の表示領域全体にわたってベタで蒸着される。このようにして形成された素子基板は、ステージＣに搬送されて、基板保管部３１に保管される。
【００４６】
図２の右側からは、素子基板に形成された有機ＥＬ層を水分から保護するための、封止基板が第１封止ガラス前処理部１５に投入される。封止ガラス前処理部１５においては、封止ガラスに紫外線が照射されて有機物を分解し、除去する。その後、封止基板は第２封止ガラス前処理部１６に搬送され、ディスペンサ等によって封止材が形成される。第２封止ガラス前処理部１６においては、乾燥剤も封止基板に配置される。
【００４７】
封止材が形成された封止基板は貼り合わせ封止部１７に搬送され、基板保管部から搬送されてきた素子基板と張り合わされる。貼り合わせ封止部１７においては、シール材の部分に紫外線が照射され、シール材を硬化させ、素子基板と封止基板を接着する。貼り合わせ封止部１７におけるプロセスは減圧した窒素雰囲気中で行われる。以上のようにして、素子基板と封止基板が合わさった有機ＥＬ表示装置は、完成品排出部３２に送られ、後工程に送られる。
【００４８】
以上説明したプロセスにおいて、蒸着に使用される蒸着マスク２は、連続して使用されるが、数多く使用しているうちに、蒸着マスク２に有機ＥＬ材料が堆積して例えば、蒸着マスク２のホールの径を小さくするような現象を生ずる。また、有機ＥＬ材料は高価であるので、蒸着マスク２に付着した有機ＥＬ材料を再利用することがのぞましい。
【００４９】
図２において、ステージＢにおける蒸着マスク保管部２７１は、このように、多くの蒸着を行った蒸着マスク２を保管する。蒸着マスク保管部２７は洗浄前蒸着マスク保管部２７１と洗浄後蒸着マスク保管部２７２に分かれている。洗浄前蒸着マスク保管部には、２００時間程度の蒸着を行った蒸着マスク２が赤発光層蒸着部、緑発光層蒸着部、青発光層蒸着部等から搬送され保管される。
【００５０】
洗浄前蒸着マスク保管部２７１から蒸着された蒸着マスク２が蒸着マスク洗浄部２８に搬送され、図１に示すようなプロセスによって蒸着マスク２から有機ＥＬ材料が剥離され、蒸着マスク２が洗浄される。蒸着マスク洗浄部２８は、有機ＥＬ層の色毎に分かれている。洗浄された蒸着マスク２は洗浄後蒸着マスク保管部２７２に搬送され、次ぎの蒸着に用いられる。
【００５１】
蒸着マスク洗浄部２８において、蒸着マスク２から分離された有機ＥＬ材料はダクトを通して蒸着剤回収ステージ２９に移動する。蒸着剤回収ステージ２９は、有機ＥＬ層の色毎に分かれている。蒸着剤回収ステージ２９では、図１に示す蒸着剤回収部７、蒸着剤精製部８、蒸着剤保管部９が配置されて、蒸着剤の回収、蒸着剤の精製を行い、精製された蒸着剤は蒸着剤保管部に保管され、新たな蒸着に使用される。
【００５２】
以下に上記基本構成を用いた具体例を示す。蒸着剤Ａｌｑ３（トリス（８−キノリノラト）アルミニウム錯体）を用いて２００時間の蒸着を行った蒸着マスク２を用いて、図１の基本装置で洗浄を実施した。まずバルブＡ１１を開け、ブロワー５を起動する。バルブＢ１２、バルブＣ１３、バルブＤ１４は閉じている。
【００５３】
蒸着マスク２を搬送方向４に搬送しながら、レーザー照射窓１からパルスレーザー１０を照射する。パルスレーザー１０は搬送方向４と垂直の方向に捜査するように制御する。パルスレーザーによって蒸着マスク２から剥離した蒸着剤は、吸引ノズル３から吸引され、サイクロン６に到達する。
【００５４】
蒸着マスク２の洗浄処理が終了すると、ブロワー５を停止させ、バルブＡ１１を閉じる。処理した蒸着剤はサイクロン６の底部に堆積しているので、バルブＢ１２を開け、蒸着剤回収部７に沈降させる。蒸着剤沈降後バルブＢ１２を閉じ、バルブＣ１３を開ける。蒸着剤は蒸着剤精製部８に沈降し、バルブＣ１３を閉じる。蒸着剤精製部８にて異物などの不純物を取り除き、バルブＤ１４を開け蒸着剤保管部９に回収する。
【００５５】
次いで回収率を求める。蒸着マスク２の洗浄前の重量から洗浄後の重量を引いた重量をＭ、蒸着剤保管部９に回収された蒸着剤の重量をＲとし、Ｒ／Ｍを求めたところ０．９となった。すなわち９０％が回収できたことになる。
【００５６】
次いで、洗浄効率を求めるために、洗浄後の蒸着マスク２をクロロホルムに浸漬し、残留蒸着剤を抽出した。クロロホルム抽出前後の蒸着マスク２の重量変化を測定したところ、蒸着マスク２の洗浄前後の重量差Ｍの100分の１以下であった。すなわち９９％以上が洗浄されていることになる。
【実施例２】
【００５７】
蒸着剤Ａｌｑ３（トリス（８−キノリノラト）アルミニウム錯体）を用いて２００時間の蒸着を行った蒸着マスク２と、蒸着剤ＢｅＢｑ（ビス（ベンゾキノリノラト）ベリリウム錯体）を用いて２００時間の蒸着を行った蒸着マスク２の、２種類の蒸着マスク２を連続処理した例を示す。装置構成を図３に示す。図１の基本構成に回収部分を１系統追加し、２種の蒸着マスク２に対応した装置である。まず、Ａｌｑ３の蒸着マスク２の洗浄処理を実施する。バルブＦ３４とバルブＡ１１は開でバルブＥ３３とバルブＧ３５を閉にし、ブロワー５をオンにし、パルスレーザー１を照射しながら、蒸着マスク２を搬送方向４に搬送する。Ａｌｑ３の蒸着マスク２の洗浄が終了すると、バルブＦ３４とバルブＡ１１を閉にバルブＥ３３とバルブＧ３５を開にし、ＢｅＢｑの蒸着マスク２を処理する。処理後の蒸着剤の回収手順は実施例１と同様に行った。
【００５８】
処理が終わったそれぞれの蒸着マスク２の洗浄前後の重量変化からＲ／Ｍを計算したところ、Ａｌｑ３の蒸着マスク２は０．９、ＢｅＢｑの蒸着マスク２でも０．９となった。どちらも９０％の回収ができた。
【００５９】
次いで、２回目に回収した蒸着剤ＢｅＢｑに１回目に回収した蒸着剤Ａｌｑ３が混入していないか確認のために、ガククロマトグラフィーで分析したところ、検出限界以下であった。すなわちバルブの切り替えによって連続処理を行っても蒸着剤の混入は発生しない。
【産業上の利用可能性】
【００６０】
本発明は、上記有機ＥＬ素子の製造装置以外にも、蒸着マスクを利用した装置全般に応用することが出来る。
【図面の簡単な説明】
【００６１】
【図１】本発明による有機ＥＬ素子の洗浄蒸着マスク洗浄及び蒸着剤回収装置の基本構成を示す図である。
【図２】本発明による有機ＥＬ素子製造装置のシステム構成を示す図である。
【図３】本発明による有機ＥＬ素子の洗浄蒸着マスク洗浄及び蒸着剤回収装置の応用例を示す図である。
【図４】本発明に使用される吸引ノズルの例である。
【図５】本発明を用いて製造される有機ＥＬ表示装置の例である。
【図６】本発明を用いて蒸着される有機ＥＬ層の例である。
【符号の説明】
【００６２】
１ レーザー照射窓
２ 蒸着マスク
３ 吸引ノズル
４ マスクの進行方向
５ 吸引ブロワ
６ サイクロン
７ 蒸着剤回収部
８ 蒸着剤精製部
９ 蒸着剤保管部
１０ パルスレーザー
１１ バルブＡ
１２ バルブＢ
１３ バルブＣ
１４ バルブＤ
１５ 第１封止ガラス前処理部
１６ 第２封止ガラス前処理部
１７ 貼り合せ封止部
１８ 陽極膜蒸着部
１９ 正孔注入層蒸着部
２０ 正孔輸送層蒸着部
２１ 赤発光層蒸着部
２２ 電子輸送層蒸着部
２３ 第１基板前処理部
２４ 第２基板前処理部
２５ 電子注入層蒸着部
２６ 緑発光層蒸着部
２７ 蒸着マスク保管部
２８ 蒸着マスク洗浄部
２９ 蒸着剤回収ステージ
３０ 青発光層蒸着部
３１ 基板保管部
３２ 完成品排出部
３３ バルブＥ
３４ バルブＦ
３５ バルブＧ
３６ サイクロンＢ
３７ 蒸着剤回収部Ｂ
３８ 蒸着剤精製部Ｂ
３９ 蒸着剤保管部Ｂ
４０ バルブＨ
４１ バルブＩ
４２ バルブＪ
１１０ 素子基板
１１１ 第１下地膜
１１２ 第２下地膜
１１３ 半導体層
１１４ ゲート絶縁膜
１１５ ゲート電極
１１６ 層間絶縁膜
１１７ ＳＤ配線
１１８ 無機パッシベーション膜
１１９ 有機パッシベーション膜
１２０ バンク
１２１ 下部電極
１２２ 有機ＥＬ層
１２３ 上部電極
１２２１ 電子注入層
１２２２ 電子輸送層
１２２３ 発光層
１２２４ ホール輸送層
１２２５ ホール注入層。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、有機ＥＬ素子の製造装置に関し、蒸着マスクに堆積した蒸着剤をレーザーにより除去し、サイクロンで回収し再利用する蒸着マスクの洗浄装置及び洗浄方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
液晶表示装置、有機ＥＬ表示装置等は、画面がフラットで薄型であるということで、モニタ、ＴＶ等でのフラットディスプレイとして需要が拡大している。有機ＥＬ表示装置は自発光であることから、視野角特性が優れているとともに、バックライトが不用であるという特徴からディスプレイとして種々の応用分野が見込まれている。
【０００３】
有機ＥＬ表示装置は発光をする複数の層からなる有機ＥＬ層と有機ＥＬ層を駆動するＴＦＴとから画素が構成され、この画素がマトリクス状に配置されることによって表示領域が形成されている。光を発生する有機ＥＬ層は、画素部において、薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）等が形成された層の上の平坦化膜の上、あるいは、ＴＦＴが形成されていない層の上の平坦化膜の上に蒸着によって形成される。
【０００４】
現在主流である有機ＥＬ素子の製造方法は、蒸着マスクを用いてパターンを成膜する方法である。素子パターンはチャンバ内で蒸着剤を加熱昇華し、蒸着マスクの開口部を通して基板に蒸着されることで形成される。蒸着マスクの開口部以外の場所には、蒸着剤が堆積するため、成膜枚数に応じて蒸着マスクの洗浄を行っている。
【０００５】
蒸着マスクの洗浄方式はウェット方式が用いられているが、処理に時間を要する、有機の溶剤を用いるため環境負荷が増加する、微細パターンにダメージが発生する、蒸着剤の回収再利用が困難という理由で、レーザーを用いたドライ方式が開発されている。「特許文献１」には、蒸着マスクにレーザーを照射して蒸着剤を剥離し、これを超純粋および有機溶媒に浸漬して洗浄する技術が記載されている。また、「特許文献２」には、マスクを粘着性を有するフィルムで覆い、該フィルムを通してにレーザーを照射して、マスクから剥離した蒸着剤をフィルムに回収する技術が記載されている。
【０００６】
【特許文献１】特開２００６−１９２４２６号公報
【特許文献２】特開２００６−１６９５７３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
「特許文献１」に記載の技術では、レーザーによって蒸着剤を剥離することが出来るが、剥離した蒸着剤を回収する技術についての記載が無い。「特許文献１」には、マスクから蒸着剤を剥離した後、超純水あるいは有機溶媒にマスクを浸漬して洗浄する技術が記載してあるが、この場合は、蒸着剤の回収が難しい。
【０００８】
「特許文献２」に記載の技術は、マスクを粘着性を有するフィルムによって覆い、該フィルムを通してレーザーを照射して、マスクから蒸着剤を剥離し、粘着性を有するフィルムによって蒸着剤を回収するものであるが、フィルムが粘着性を有するために、蒸着剤が粘着剤等に付着し、蒸着剤の回収率が問題となる。また、回収した蒸着剤に粘着剤等の不純物が混入する危険がある。
【０００９】
本発明の課題は、レーザーをマスクに照射することによって、蒸着剤をマスクから剥離するとともに、この蒸着剤を、高純度を保ったまま、高い回収率で回収し、再利用することが出来るシステムを実現することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明は上記課題を解決するために、レーザーで剥離した蒸着剤を、吸引する手段で吸引し、吸引された蒸着剤を分離回収する手段により分離回収し、分離回収された蒸着剤を所定の蒸着チャンバに搬送することによって蒸着剤を再利用することを特徴とする装置を提供する。
【００１１】
蒸着剤が堆積した蒸着マスクに照射するレーザーはパルスレーザーが望ましい。通常のレーザーで蒸着剤を除去すると、アブレーションにより蒸着剤が変質し、回収再利用が困難である。パルスレーザーの場合は、蒸着剤を分解することなく剥離できる特徴がある。パルスレーザーで剥離された蒸着剤と蒸着マスクに堆積している蒸着剤のIR吸収スペクトルを解析したところ、同一の物質であることがわかった。従って、パルスレーザーを用いることで、蒸着剤の変質無く再利用できることが明確となった。
【００１２】
パルスレーザーで剥離した蒸着剤は吸引ノズル等を用いて吸引することで、蒸着マスクへの再付着が無くなる。また、吸引ノズルで吸引された蒸着剤は粒子径が数μｍ以上と大きいため、サイクロンなどで同時に吸引された空気と蒸着剤を分離できる。分離された蒸着剤は蒸着剤精製部で異物などの不純物を除去し、蒸着剤保管部に移し、蒸着チャンバに搬送することで、新規蒸着剤と同様に蒸着に利用できる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明の洗浄装置を用いることで、蒸着マスクに付着した蒸着剤を効率よく除去再利用できる。また、洗浄後の蒸着マスクへの再付着も発生しない。さらに、蒸着マスクへのダメージが少ないため、結果としてマスクの利用効率も大幅に向上し、蒸着剤の利用効率も大幅に向上する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
具体的な実施例を説明する前に、本発明の製造方法が適用される、有機ＥＬ表示装置の構成を説明する。有機ＥＬ表示装置は有機ＥＬ層からの発光が素子基板側に向かうボトムエミッション型と、素子基板の反対側に向かうトップエミッション型とがある。トップエミッション型はＴＦＴ等が形成された領域の上にも発光をする有機ＥＬ層を形成することが出来るので、輝度の点からは有利である。以下では、トップエミッション型を例にとって説明するが、ボトムエミッション型の場合も本質的には同じである。
【００１５】
図５はトップエミッション型の有機ＥＬ表示装置の断面図である。トップエミッション型は有機ＥＬ層１２２の上にアノードが形成されるトップアノード型と、有機ＥＬ層１２２の上にカソードが形成されるトップカソード型とがある。図５はトップアノード型の場合であるが、トップカソード型の場合も同様にして本発明を適用することが出来る。
【００１６】
図５において、素子基板１１０の上にはＳｉＮからなる第１下地膜１１１と、ＳｉＯ２からなる第２下地膜１１２が形成されている。ガラス基板からの不純物が半導体層１１３を汚染することを防止するためである。第２下地膜１１２の上には半導体層１１３が形成される。半導体層１１３はＣＶＤによってａ−Ｓｉ膜が形成された後、レーザー照射によってｐｏｌｙ−Ｓｉ膜に変換される。
【００１７】
半導体層１１３を覆って、ＳｉＯ２からなるゲート絶縁膜１１４が形成される。ゲート絶縁膜１１４を挟んで、半導体層１１３と対向する部分にゲート電極１１５が形成される。ゲート電極１１５をマスクにして、半導体層１１３にリンあるいはボロン等の不純物をイオンインプランテーションによって打ち込み、導電性を付与して、半導体層１１３にソース部あるいはドレイン部を形成する。
【００１８】
ゲート電極１１５を覆って層間絶縁膜１１６がＳｉＯ２によって形成される。ゲート電極１１５と同層で形成されるゲート配線と、ドレイン配線１１７を絶縁するためである。層間絶縁膜１１６の上にはドレイン配線１１７が形成される。ドレイン配線１１７は層間絶縁膜１１６およびゲート絶縁膜１１４にスルーホールを介して半導体層１１３のドレインと接続する。
【００１９】
その後、ＴＦＴを保護するために、ＳｉＮからなる無機パッシベーション膜１１８が被着される。無機パッシベーション膜１１８の上には、有機パッシベーション膜１１９が形成される。有機パッシベーション膜１１９は無機パッシベーション膜１１８とともに、ＴＦＴをより完全に保護する役割を有するとともに、有機ＥＬ層１２２が形成される面を平坦にする役割を有する。したがって、有機パッシベーション膜１１９は１〜４μｍと、厚く形成される。
【００２０】
有機パッシベーション膜１１９の上には反射電極１２１がＡｌまたはＡｌ合金によって形成される。図５において、下部電極１２１は反射電極１２１が兼用している。ＡｌまたはＡｌ合金は反射率が高いので、反射電極１２１として好適である。反射電極１２１は有機パッシベーション膜１１９および無機パッシベーション膜１１８に形成されたスルーホールを介してドレイン配線１７と接続する。
【００２１】
本実施例はトップアノード型の有機ＥＬ表示装置なので、有機ＥＬ層１２２の下部電極１２１はカソードとなる。したがって、反射電極１２１として使用されるＡｌあるいはＡｌ合金が有機ＥＬ層１２２の下部電極１２１を兼用することが出来る。ＡｌあるいはＡｌ合金は仕事関数が比較的小さいので、カソードとして機能することが出来るからである。
【００２２】
下部電極１２１の上には有機ＥＬ層１２２が形成される。有機ＥＬ層１２２は複数の層から構成されている。トップアノード型の場合は、下層から、例えば、電子注入層、電子輸送層、発光層、ホール輸送層、ホール注入層となる。これらの有機ＥＬ層はマスク蒸着によって形成される。一般には、電子注入層、電子輸送層等は、各色共通で蒸着され、発光層、ホール輸送層とは各色別々に蒸着される。
【００２３】
有機ＥＬ層１２２の上にはカソードとなる上部電極１２３が蒸着によって形成される。上部電極１２３としては透明電極であるＩＺＯ（Ｉｎｄｉｕｍ Ｚｉｎｃ Ｏｘｉｄｅ）を用いる。ＩＺＯは、表示領域全体に蒸着される。ＩＺＯの厚さは光の透過率を維持するために、３０ｎｍ程度に形成される。上部電極としては、ＩＺＯと同様、金属酸化物導電膜であるＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ Ｔｉｎ Ｏｘｉｄｅ）を用いることが出来る。
【００２４】
なお、有機ＥＬ層１２２が端部において段切れによって破壊することを防止するために、画素と画素の間にバンク１２０が形成される。バンクはアクリル樹脂あるいはポリイミド樹脂をフォトリソグラフィによって形成する。有機ＥＬ層１２２からの光は図１のＬで示すように、素子基板１１０とは反対側に出射して画像を形成する。
【００２５】
図６に有機ＥＬ層１２２部分の断面模式図を示す。図６において、下部電極１２１の上に電子注入層１２２１が形成される。電子注入層１２２１の役割は下部電極１２１である陰極からの電子の注入を容易にするものである。電子注入層１２２１は、例えば、トリス（８−キノリノール）アルミニューム（以下Ａｌｑ３と略す）とＬｉをｍｏｌ比が２＜Ｌｉ／Ａｌｑ３＜４となるように共蒸着する。この電子注入層１２２１の膜厚は３ｎｍである。
【００２６】
電子注入層１２２１の上には電子輸送層１２２２が形成される。電子輸送層１２２２は例えば、真空蒸着によりトリス（８−キノリノール）アルミニューム（以下Ａｌｑ３と略す）を２０ｎｍの厚さに形成する。この層の役割は電子を発光層１２２３まで、出来るだけ抵抗なしに、効率よく運ぶ役割を持つ。その上には発光層１２２３が形成される。この発光層１２２３において、電子とホールが再結合することによるＥＬ発光が生ずる。発光層１２２３は、例えば、Ａｌｑ３とキナクリドン（Ｑｃと略す）の共蒸着膜を２０ｎｍの厚さに形成する。Ａｌｑ３とＱｃの蒸着速度の比は４０：１である。１２２３の上にはホール輸送層１２２４が形成される。このホール輸送層１２２４は陽極から供給されたホールをできるだけ抵抗無しに効率よく発光層１２２３に運ぶ役割をもつ。ホール輸送層２２４はα−ＮＰＤを蒸着により５０ｎｍの厚さに形成する。ホール輸送層１２２４の上にはホール注入層１２２５が形成される。このホール輸送層注入１２２５は、陽極からのホールの注入を容易にするものである。ホール注入層１２２５は銅フタロシアニンを蒸着により５０ｎｍの厚さに形成する。ホール注入層１１５の上に陽極である、上部電極１２が形成される。
【００２７】
なお、ホール注入層１２２５と上部電極１２３の間に、バッファー層として透明金属酸化物をＥＢ蒸着等によって１５ｎｍの厚さに形成する場合もある。このバッファー層としての金属酸化物の材料としてはＶ２Ｏ５、ＭｏＯ３、ＷＯ３等があげられる。バッファー層の主たる役割は陽極材料をスパッタリングするさいに、有機ＥＬ層１１がダメージを受けるのを防止するためである。
【００２８】
なお、発光層材料としては電子、ホールの輸送能力を有するホスト材料に、それらの再結合により蛍光もしくはりん光を発するドーパントを添加したもので共蒸着により発光層として形成できるものであれば特に限定は無く、例えば、ホストとしてはトリス（８−キノリノラト）アルミニウム、ビス（８−キノリノラト）マグネシウム、ビス（ベンゾ｛ｆ｝−８−キノリノラト）亜鉛、ビス（２−メチル−８−キノリノラト）アルミニウムオキシド、トリス（８−キノリノラト）インジウム、トリス（５−メチル−８−キノリノラト）アルミニウム、８−キノリノラトリチウム、トリス（５−クロロ−８−キノリノラト）ガリウム、ビス（５−クロロ−８−キノリノラト）カルシウム、５，７−ジクロル−８−キノリノラトアルミニウム、トリス（５，７−ジブロモ−８−ヒドロキシキノリノラト）アルミニウム、ポリ［亜鉛（II）−ビス（８−ヒドロキシ−５−キノリニル）メタン］のような錯体、アントラセン誘導体、カルバゾール誘導体、等であっても良い。
【００２９】
また、ドーパントとしてはホスト中で電子とホールを捉えて再結合させ発光するものであって、例えば赤ではピラン誘導体、緑ではクマリン誘導体、青ではアントラセン誘導体などの蛍光を発光する物質やもしくはイリジウム錯体、ピリジナート誘導体などりん光を発する物質であっても良い。
【００３０】
以上にようにして、ＴＦＴおよび有機ＥＬ層が形成された基板を素子基板と称する。有機ＥＬ層は水分によって変質し、発光効率が低下する。発光効率の低下を抑え、有機ＥＬ表示装置の寿命を延ばすために、素子基板に対して、封止基板によって封止する。具体的には、封止基板の周辺に封止材をディスペンサ等で形成し、素子基板と接着する。封止基板は一般には、ガラスで形成される。
【００３１】
素子基板と封止基板の接着は、負圧にした窒素雰囲気中で行われる。したがって、有機ＥＬ表示装置の内部に窒素を充填される。素子基板と封止基板をシールする封止材は、紫外線硬化樹脂あるいは熱硬化樹脂が使用される。紫外線硬化を照射する場合は、有機ＥＬ層に紫外線が照射されると有機ＥＬ層が破壊されるので、シール部のみに紫外線を照射する。
【実施例１】
【００３２】
以下図表を用いて本発明の詳細を説明する。本発明の基本構成を図１に示す。
パルスレーザー１０がレーザー照射窓１から被洗浄物である蒸着マスク２に照射される。蒸着マスク２は繰り返し蒸着に使われたもので、洗浄が必要な状態である。なお、パルスレーザーはパルス幅に対してパルスの周期が非常に長いもので、蒸着マスク２に照射すると蒸着マスク２が振動を生じ、蒸着マスク２に付着した蒸着剤を剥離する作用を有する。
【００３３】
蒸着マスク２は進行方向４に移動する。パルスレーザー１０は進行方向４と垂直にスキャンされるように制御されている。蒸着マスク２の進行とパルスレーザー１０のスキャンが組み合わされて、蒸着マスク全面にパルスレーザー１０が照射される。
【００３４】
パルスレーザーによって剥離された蒸着剤は、吸引ノズル３に吸引されて、雰囲気空気と共にサイクロン６に吸い込まれる。吸引ノズル３は例えば、図４に示すように、蒸着マスク２の幅をカバーする細長い吸引孔３０１を有しており、この吸引孔３０１から蒸着剤を吸引する。吸引ノズル３に吸引された蒸着剤は、吸引ダクト３０２から、図１のサイクロンに吸引される。
【００３５】
サイクロン６は、例えば、４μｍ以上の粒子が捕集できるように設計されている。蒸着マスク２から剥離した蒸着剤は１０μｍから１００μｍ程度であるから、ほとんどの粒子はサイクロン６によって捕集できることになる。サイクロン内では、軽い雰囲気空気は上部に引き込まれ、ブロワ５に吸引され、重量のある蒸着剤はサイクロン６の底部に堆積する。
【００３６】
蒸着マスク２の洗浄が終了した後、ブロワ５を停止し、バルブＡ１１を閉じバルブＢ１２を開け、蒸着剤を蒸着剤回収部７に落下させる。蒸着剤落下の後バルブＢ１２を閉じ、バルブＡ１１を開け、ブロワ５を起動し、次の蒸着マスク２の洗浄に入る。
【００３７】
上記手順を繰り返し、バルブＣ１３を開け蒸着剤回収部７の蒸着剤を蒸着剤精製部８に落下させる。蒸着剤精製部８は異物などの不純物を除去する精製部である。蒸着剤精製部８での処理が終わった蒸着剤は、バルブＤ１４を開けることで蒸着剤保管部９に落下する。蒸着剤保管部９に堆積した蒸着剤は、蒸着チャンバに搬送されて、新たな蒸着剤として再利用される。
【００３８】
図２に、本発明を組み込んだ有機ＥＬ製造装置の構成を示す。図２では、図５で説明したトップエミッション型で、トップアノードの場合の有機ＥＬ表示装置の製造を例に説明するが、本発明は、これに限らず、トップエミッション型で、トップカソードの場合でも良いし、ボトムエミッション型でも良い。
【００３９】
図２の製造装置は、大きく分けて、ステージＡ、ステージＢ、ステージＣ、および、ステージＢに接続した蒸着マスク洗浄部から構成されている。各ステージには、ロボットアームが配置され、素子基板、封止基板あるいは蒸着マスク２を所定の位置に移動、設置する。
【００４０】
図２において、左側から、下部電極まで形成された素子基板が投入される。素子基板は第１素子基板前処理部２３において、紫外線を照射し、素子基板に付着した有機物等を分解して、除去しやすくする。その後、第２素子基板処理部２４において、素子基板表面を清浄化する。
【００４１】
清浄化した素子基板を電子注入層蒸着部２４に搬送し、先に説明したような電子注入層を蒸着する。電子注入層は、各色とも共通に形成するので、電子注入層蒸着部２４における蒸着マスク２は個々のサブ画素毎にホールを有する蒸着マスク２ではなく、大きな開口を有する蒸着マスク２である。電子注入層を蒸着した素子基板は電子輸送層蒸着部２２に搬送され、電子輸送層が蒸着される。電子輸送層も、各色とも共通に形成するので、電子輸送層蒸着部における蒸着マスク２も個々のサブ画素毎にホールを有する蒸着マスク２ではなく、大きな開口を有する蒸着マスク２である。
【００４２】
電子輸送層が形成された素子基板は、赤、緑、青の発光層の蒸着を行うために、各色の有機ＥＬ層の蒸着ステージに送られる。蒸着の順番は特に規定する必要は無いが、図２においては、まず、赤発光層蒸着部２１において、赤発光有機ＥＬが蒸着される。
【００４３】
続いて、素子基板はステージＢに搬送され、緑発光層蒸着部２６において、緑発光有機ＥＬが蒸着される。その後、素子基板は青発光層蒸着部３０に搬送され、青発光有機ＥＬが蒸着される。各発光の有機ＥＬ材料はサブ画素毎に、蒸着マスク２に形成されサブ画素の形状をしたホールを介して蒸着される。なお、赤、緑、青のサブ画素が組み合わされて画素が構成される。各ホールの径は小さく、正確な位置合わせが必要とされる。また、蒸着を重ねる毎に、各ホールの側壁にも有機ＥＬ材料が蒸着されるために、蒸着マスク２のホールの径が小さくなる。この点からも、定期的な蒸着マスク２の洗浄が必要である。
【００４４】
その後、素子基板は正孔輸送層蒸着部２０に搬送され、正孔輸送層が蒸着される。正孔輸送層も各サブ画素毎にホールが形成された蒸着マスク２を用いて蒸着される。正孔輸送層が蒸着された後、素子基板は正孔注入層蒸着部１９に搬送され、正孔注入層が蒸着される。正孔注入層も各サブ画素毎にホールが形成された蒸着マスク２を用いて蒸着される。
【００４５】
その後、素子基板は陽極蒸着部１８に搬送され、陽極となる例えば、ＩＺＯが蒸着される。ＩＺＯはサブ画素毎の蒸着ではなく、有機ＥＬ表示装置の表示領域全体にわたってベタで蒸着される。このようにして形成された素子基板は、ステージＣに搬送されて、基板保管部３１に保管される。
【００４６】
図２の右側からは、素子基板に形成された有機ＥＬ層を水分から保護するための、封止基板が第１封止ガラス前処理部１５に投入される。封止ガラス前処理部１５においては、封止ガラスに紫外線が照射されて有機物を分解し、除去する。その後、封止基板は第２封止ガラス前処理部１６に搬送され、ディスペンサ等によって封止材が形成される。第２封止ガラス前処理部１６においては、乾燥剤も封止基板に配置される。
【００４７】
封止材が形成された封止基板は貼り合わせ封止部１７に搬送され、基板保管部から搬送されてきた素子基板と張り合わされる。貼り合わせ封止部１７においては、シール材の部分に紫外線が照射され、シール材を硬化させ、素子基板と封止基板を接着する。貼り合わせ封止部１７におけるプロセスは減圧した窒素雰囲気中で行われる。以上のようにして、素子基板と封止基板が合わさった有機ＥＬ表示装置は、完成品排出部３２に送られ、後工程に送られる。
【００４８】
以上説明したプロセスにおいて、蒸着に使用される蒸着マスク２は、連続して使用されるが、数多く使用しているうちに、蒸着マスク２に有機ＥＬ材料が堆積して例えば、蒸着マスク２のホールの径を小さくするような現象を生ずる。また、有機ＥＬ材料は高価であるので、蒸着マスク２に付着した有機ＥＬ材料を再利用することがのぞましい。
【００４９】
図２において、ステージＢにおける蒸着マスク保管部２７１は、このように、多くの蒸着を行った蒸着マスク２を保管する。蒸着マスク保管部２７は洗浄前蒸着マスク保管部２７１と洗浄後蒸着マスク保管部２７２に分かれている。洗浄前蒸着マスク保管部には、２００時間程度の蒸着を行った蒸着マスク２が赤発光層蒸着部、緑発光層蒸着部、青発光層蒸着部等から搬送され保管される。
【００５０】
洗浄前蒸着マスク保管部２７１から蒸着された蒸着マスク２が蒸着マスク洗浄部２８に搬送され、図１に示すようなプロセスによって蒸着マスク２から有機ＥＬ材料が剥離され、蒸着マスク２が洗浄される。蒸着マスク洗浄部２８は、有機ＥＬ層の色毎に分かれている。洗浄された蒸着マスク２は洗浄後蒸着マスク保管部２７２に搬送され、次ぎの蒸着に用いられる。
【００５１】
蒸着マスク洗浄部２８において、蒸着マスク２から分離された有機ＥＬ材料はダクトを通して蒸着剤回収ステージ２９に移動する。蒸着剤回収ステージ２９は、有機ＥＬ層の色毎に分かれている。蒸着剤回収ステージ２９では、図１に示す蒸着剤回収部７、蒸着剤精製部８、蒸着剤保管部９が配置されて、蒸着剤の回収、蒸着剤の精製を行い、精製された蒸着剤は蒸着剤保管部に保管され、新たな蒸着に使用される。
【００５２】
以下に上記基本構成を用いた具体例を示す。蒸着剤Ａｌｑ３（トリス（８−キノリノラト）アルミニウム錯体）を用いて２００時間の蒸着を行った蒸着マスク２を用いて、図１の基本装置で洗浄を実施した。まずバルブＡ１１を開け、ブロワー５を起動する。バルブＢ１２、バルブＣ１３、バルブＤ１４は閉じている。
【００５３】
蒸着マスク２を搬送方向４に搬送しながら、レーザー照射窓１からパルスレーザー１０を照射する。パルスレーザー１０は搬送方向４と垂直の方向に捜査するように制御する。パルスレーザーによって蒸着マスク２から剥離した蒸着剤は、吸引ノズル３から吸引され、サイクロン６に到達する。
【００５４】
蒸着マスク２の洗浄処理が終了すると、ブロワー５を停止させ、バルブＡ１１を閉じる。処理した蒸着剤はサイクロン６の底部に堆積しているので、バルブＢ１２を開け、蒸着剤回収部７に沈降させる。蒸着剤沈降後バルブＢ１２を閉じ、バルブＣ１３を開ける。蒸着剤は蒸着剤精製部８に沈降し、バルブＣ１３を閉じる。蒸着剤精製部８にて異物などの不純物を取り除き、バルブＤ１４を開け蒸着剤保管部９に回収する。
【００５５】
次いで回収率を求める。蒸着マスク２の洗浄前の重量から洗浄後の重量を引いた重量をＭ、蒸着剤保管部９に回収された蒸着剤の重量をＲとし、Ｒ／Ｍを求めたところ０．９となった。すなわち９０％が回収できたことになる。
【００５６】
次いで、洗浄効率を求めるために、洗浄後の蒸着マスク２をクロロホルムに浸漬し、残留蒸着剤を抽出した。クロロホルム抽出前後の蒸着マスク２の重量変化を測定したところ、蒸着マスク２の洗浄前後の重量差Ｍの100分の１以下であった。すなわち９９％以上が洗浄されていることになる。
【実施例２】
【００５７】
蒸着剤Ａｌｑ３（トリス（８−キノリノラト）アルミニウム錯体）を用いて２００時間の蒸着を行った蒸着マスク２と、蒸着剤ＢｅＢｑ（ビス（ベンゾキノリノラト）ベリリウム錯体）を用いて２００時間の蒸着を行った蒸着マスク２の、２種類の蒸着マスク２を連続処理した例を示す。装置構成を図３に示す。図１の基本構成に回収部分を１系統追加し、２種の蒸着マスク２に対応した装置である。まず、Ａｌｑ３の蒸着マスク２の洗浄処理を実施する。バルブＦ３４とバルブＡ１１は開でバルブＥ３３とバルブＧ３５を閉にし、ブロワー５をオンにし、パルスレーザー１を照射しながら、蒸着マスク２を搬送方向４に搬送する。Ａｌｑ３の蒸着マスク２の洗浄が終了すると、バルブＦ３４とバルブＡ１１を閉にバルブＥ３３とバルブＧ３５を開にし、ＢｅＢｑの蒸着マスク２を処理する。処理後の蒸着剤の回収手順は実施例１と同様に行った。
【００５８】
処理が終わったそれぞれの蒸着マスク２の洗浄前後の重量変化からＲ／Ｍを計算したところ、Ａｌｑ３の蒸着マスク２は０．９、ＢｅＢｑの蒸着マスク２でも０．９となった。どちらも９０％の回収ができた。
【００５９】
次いで、２回目に回収した蒸着剤ＢｅＢｑに１回目に回収した蒸着剤Ａｌｑ３が混入していないか確認のために、ガククロマトグラフィーで分析したところ、検出限界以下であった。すなわちバルブの切り替えによって連続処理を行っても蒸着剤の混入は発生しない。
【産業上の利用可能性】
【００６０】
本発明は、上記有機ＥＬ素子の製造装置以外にも、蒸着マスクを利用した装置全般に応用することが出来る。
【図面の簡単な説明】
【００６１】
【図１】本発明による有機ＥＬ素子の洗浄蒸着マスク洗浄及び蒸着剤回収装置の基本構成を示す図である。
【図２】本発明による有機ＥＬ素子製造装置のシステム構成を示す図である。
【図３】本発明による有機ＥＬ素子の洗浄蒸着マスク洗浄及び蒸着剤回収装置の応用例を示す図である。
【図４】本発明に使用される吸引ノズルの例である。
【図５】本発明を用いて製造される有機ＥＬ表示装置の例である。
【図６】本発明を用いて蒸着される有機ＥＬ層の例である。
【符号の説明】
【００６２】
１ レーザー照射窓
２ 蒸着マスク
３ 吸引ノズル
４ マスクの進行方向
５ 吸引ブロワ
６ サイクロン
７ 蒸着剤回収部
８ 蒸着剤精製部
９ 蒸着剤保管部
１０ パルスレーザー
１１ バルブＡ
１２ バルブＢ
１３ バルブＣ
１４ バルブＤ
１５ 第１封止ガラス前処理部
１６ 第２封止ガラス前処理部
１７ 貼り合せ封止部
１８ 陽極膜蒸着部
１９ 正孔注入層蒸着部
２０ 正孔輸送層蒸着部
２１ 赤発光層蒸着部
２２ 電子輸送層蒸着部
２３ 第１基板前処理部
２４ 第２基板前処理部
２５ 電子注入層蒸着部
２６ 緑発光層蒸着部
２７ 蒸着マスク保管部
２８ 蒸着マスク洗浄部
２９ 蒸着剤回収ステージ
３０ 青発光層蒸着部
３１ 基板保管部
３２ 完成品排出部
３３ バルブＥ
３４ バルブＦ
３５ バルブＧ
３６ サイクロンＢ
３７ 蒸着剤回収部Ｂ
３８ 蒸着剤精製部Ｂ
３９ 蒸着剤保管部Ｂ
４０ バルブＨ
４１ バルブＩ
４２ バルブＪ
１１０ 素子基板
１１１ 第１下地膜
１１２ 第２下地膜
１１３ 半導体層
１１４ ゲート絶縁膜
１１５ ゲート電極
１１６ 層間絶縁膜
１１７ ＳＤ配線
１１８ 無機パッシベーション膜
１１９ 有機パッシベーション膜
１２０ バンク
１２１ 下部電極
１２２ 有機ＥＬ層
１２３ 上部電極
１２２１ 電子注入層
１２２２ 電子輸送層
１２２３ 発光層
１２２４ ホール輸送層
１２２５ ホール注入層。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
蒸着剤が付着した蒸着マスクにパルスレーザを照射して、蒸着剤を蒸着マスクから分離する手段と、前記蒸着マスクから分離された蒸着剤を吸引する手段と、前記蒸着剤を空気と分離する分離手段と、前記分離手段によって分離した蒸着剤を回収する手段と、回収された蒸着剤を精製する手段と、回収された蒸着剤を保管する手段を有することを特徴とする蒸着マスク洗浄装置。
【請求項２】
蒸着剤を吸引する手段は吸引ノズルとブロワであることを特徴とする請求項１に記載の有機EL素子の蒸着マスク洗浄装置。
【請求項３】
前記蒸着剤を空気と分離する分離手段はサイクロンであることを特徴とする請求項１に記載の有機EL素子の蒸着マスク洗浄装置。
【請求項４】
蒸着剤が付着した蒸着マスクを洗浄する蒸着マスク洗浄装置であって、
前記蒸着マスクにパルスレーザを照射して蒸着剤を蒸着マスクから分離する手段と、
前記蒸着マスクから吸引ブロワとサイクロンによって前記蒸着マスクに近接して配置された吸着ノズルを介して前記蒸着剤を吸引し、前記サイクロン内において、空気を吸引ブロワに吸引させ、蒸着剤は前記サイクロンの底部に堆積させる手段と、
前記サイクロンと前記ブロワの間には第１のバルブが存在し、
前記サイクロンの底に堆積した前記蒸着剤を蒸着剤回収部に移動させるための第２のバルブと、
前記蒸着剤回収部から、前記蒸着剤を蒸着剤精製部に移動させる第３のバルブと、
前記蒸着剤精製部から、前記蒸着剤を蒸着剤保管部に移動させる第４のバルブを有し、
前記サイクロンと前記蒸着剤回収部と、前記蒸着剤精製部と、前記蒸着剤保管部は直列に接続されていることを特徴とする蒸着マスク洗浄装置。
【請求項５】
蒸着剤が付着した蒸着マスクを洗浄する蒸着マスク洗浄方法であって、
前記蒸着マスクにパルスレーザを照射して蒸着剤を蒸着マスクから分離し、
サイクロンと吸引ブロアとの間に配置した第１のノズルを開き、サイクロンと蒸着剤回収部の間に配置された第２のバルブを閉じ、
前記蒸着マスクから吸引ブロワとサイクロンによって前記蒸着マスクに近接して配置された吸着ノズルを介して前記蒸着剤を吸引し、前記サイクロン内において、空気を吸引ブロワに吸引させ、蒸着剤は前記サイクロンの底部に堆積させ、
前記第１のバルブを閉じて、前記第２のバルブを開くことによって、前記蒸着剤を前記蒸着剤回収部に回収することを特徴とする蒸着マスク洗浄方法。
【請求項６】
前記蒸着剤回収部は蒸着剤精製部と第３のバルブを介して接続し、前記蒸着剤回収部に回収された蒸着剤を、前記第２のバルブを閉じ、前記第３のバルブを開くことによって前記蒸着剤精製部に前記蒸着剤を移動させることを特徴とする請求項５に記載の蒸着マスク洗浄方法。
【請求項１】
蒸着剤が付着した蒸着マスクにパルスレーザを照射して、蒸着剤を蒸着マスクから分離する手段と、前記蒸着マスクから分離された蒸着剤を吸引する手段と、前記蒸着剤を空気と分離する分離手段と、前記分離手段によって分離した蒸着剤を回収する手段と、回収された蒸着剤を精製する手段と、回収された蒸着剤を保管する手段を有することを特徴とする蒸着マスク洗浄装置。
【請求項２】
蒸着剤を吸引する手段は吸引ノズルとブロワであることを特徴とする請求項１に記載の有機EL素子の蒸着マスク洗浄装置。
【請求項３】
前記蒸着剤を空気と分離する分離手段はサイクロンであることを特徴とする請求項１に記載の有機EL素子の蒸着マスク洗浄装置。
【請求項４】
蒸着剤が付着した蒸着マスクを洗浄する蒸着マスク洗浄装置であって、
前記蒸着マスクにパルスレーザを照射して蒸着剤を蒸着マスクから分離する手段と、
前記蒸着マスクから吸引ブロワとサイクロンによって前記蒸着マスクに近接して配置された吸着ノズルを介して前記蒸着剤を吸引し、前記サイクロン内において、空気を吸引ブロワに吸引させ、蒸着剤は前記サイクロンの底部に堆積させる手段と、
前記サイクロンと前記ブロワの間には第１のバルブが存在し、
前記サイクロンの底に堆積した前記蒸着剤を蒸着剤回収部に移動させるための第２のバルブと、
前記蒸着剤回収部から、前記蒸着剤を蒸着剤精製部に移動させる第３のバルブと、
前記蒸着剤精製部から、前記蒸着剤を蒸着剤保管部に移動させる第４のバルブを有し、
前記サイクロンと前記蒸着剤回収部と、前記蒸着剤精製部と、前記蒸着剤保管部は直列に接続されていることを特徴とする蒸着マスク洗浄装置。
【請求項５】
蒸着剤が付着した蒸着マスクを洗浄する蒸着マスク洗浄方法であって、
前記蒸着マスクにパルスレーザを照射して蒸着剤を蒸着マスクから分離し、
サイクロンと吸引ブロアとの間に配置した第１のノズルを開き、サイクロンと蒸着剤回収部の間に配置された第２のバルブを閉じ、
前記蒸着マスクから吸引ブロワとサイクロンによって前記蒸着マスクに近接して配置された吸着ノズルを介して前記蒸着剤を吸引し、前記サイクロン内において、空気を吸引ブロワに吸引させ、蒸着剤は前記サイクロンの底部に堆積させ、
前記第１のバルブを閉じて、前記第２のバルブを開くことによって、前記蒸着剤を前記蒸着剤回収部に回収することを特徴とする蒸着マスク洗浄方法。
【請求項６】
前記蒸着剤回収部は蒸着剤精製部と第３のバルブを介して接続し、前記蒸着剤回収部に回収された蒸着剤を、前記第２のバルブを閉じ、前記第３のバルブを開くことによって前記蒸着剤精製部に前記蒸着剤を移動させることを特徴とする請求項５に記載の蒸着マスク洗浄方法。
【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２０１０−１０６３０４（Ｐ２０１０−１０６３０４Ａ）
【公開日】平成２２年５月１３日（２０１０．５．１３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−２７８２８９（Ｐ２００８−２７８２８９）
【出願日】平成２０年１０月２９日（２００８．１０．２９）
【出願人】（５０１３８７８３９）株式会社日立ハイテクノロジーズ (4,325)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年５月１３日（２０１０．５．１３）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年１０月２９日（２００８．１０．２９）
【出願人】（５０１３８７８３９）株式会社日立ハイテクノロジーズ (4,325)
【Ｆターム（参考）】
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