JP2014182972A - 有機材料の回収方法および有機材料の回収装置、およびそれを用いた有機ｅｌ素子の製造方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】本発明は、有機材料を回収、再利用することで、材料使用効率の向上を目的とするものである。
【解決手段】有機材料５が表面に付着した蒸着マスク６に、レーザ光を照射することでフレーク状の有機材料５として剥離する。剥離した有機材料５は蒸着マスク６に押し付けられた繊維状材料１１で回収する。回収されたフレーク状の有機材料５は繊維状材料１１ごと圧縮されることで破砕される。フレーク状の有機材料５を繊維状材料１１で効率良く回収し、さらに粉末状に破砕することで有機材料５の比表面積が増大するので、精製や蒸着などで再利用する際に有機材料５を効率よく昇華することが可能となり、有機材料５の再利用効率を高め、高品質の有機ＥＬ素子を製造することができるという効果を得ることができる。
【選択図】図１
【解決手段】有機材料５が表面に付着した蒸着マスク６に、レーザ光を照射することでフレーク状の有機材料５として剥離する。剥離した有機材料５は蒸着マスク６に押し付けられた繊維状材料１１で回収する。回収されたフレーク状の有機材料５は繊維状材料１１ごと圧縮されることで破砕される。フレーク状の有機材料５を繊維状材料１１で効率良く回収し、さらに粉末状に破砕することで有機材料５の比表面積が増大するので、精製や蒸着などで再利用する際に有機材料５を効率よく昇華することが可能となり、有機材料５の再利用効率を高め、高品質の有機ＥＬ素子を製造することができるという効果を得ることができる。
【選択図】図１
Description
本発明は、蒸着マスクを使用した成膜一般に関し、特に蒸着マスクに蒸着した有機材料の回収方法および有機材料の回収装置、およびそれを用いた有機ＥＬ素子の製造方法に関するものである。
有機材料を蒸着させ成膜することで有機ＥＬ素子は作製される。しかし用いられる有機材料は、酸素もしくは水の存在により容易に酸化して劣化する。そのため、成膜後にフォトリソグラフィ工程を行うことができず、パターン化するためには開口部を有したマスク（以下、蒸着マスクという）で成膜と同時にパターンを形成させる必要がある。この作業では、不活性ガス置換かつ減圧状態もしくは、真空状態において有機材料を蒸発、昇華させ、蒸着マスクを有した基板上で成膜させる。
この蒸着において、昇華した有機材料の殆どが基板上で成膜されず、成膜室内の内壁、もしくは蒸着マスクに付着する。
成膜室内の内壁、もしくは蒸着マスクに有機材料が付着したまま、成膜を行うと付着していた有機材料が再昇華し、不純物として基板に蒸着し、製品の品質低下を招いてしまう。そのため、蒸着マスクは使用後洗浄される。洗浄された蒸着マスクは再び成膜工程に戻され、再使用される。
洗浄の手段としてはウェット洗浄とドライ洗浄がある。例えばウェット洗浄では大量の酸やアルカリ、有機溶剤などの薬品を使用し、蒸着マスクを浸漬することで有機材料を除去する。ドライ洗浄はレーザなどを使用し、蒸着マスクを振動させることで有機材料を除去する。また、蒸着マスク上にあらかじめ粘着性を有する透明フィルムを貼り付けておくことで、有機材料を透明フィルム上に回収することができる（例えば特許文献１参照）。
これらウェット、ドライ洗浄は蒸着マスクの洗浄を主目的においているため、蒸着マスク上の有機材料は再利用が困難であり廃棄されている。また、粘着性を有する透明フィルム上に有機材料を回収しても、有機材料を再利用するためには透明フィルムから有機材料だけを再び分離回収する必要があり、再利用することは容易ではない。
上記、従来のように廃棄されている有機材料の中には高価なものも存在するため、廃棄ではなく再利用が望まれているが洗浄後の回収、精製手段などが確立されていない。
すなわち、蒸着マスクを傷つけることなく蒸着マスク上から有機材料を再利用しやすい形態で回収する技術は確立されていないという課題があった。
本発明は、上記課題を解決するものであり、有機材料を蒸着マスク上から蒸着マスクを傷つけることなく、精製や蒸着などに再利用しやすい形態で回収することを可能とする、蒸着マスクに蒸着した有機材料の回収方法および有機材料の回収装置および有機ＥＬ素子の製造方法を提供することを目的とする。
そして、この目的を達成するために、蒸着マスクにレーザ光を照射することで蒸着マスクより有機材料を剥離し、剥離された有機材料を繊維状材料で拭取ることで回収し、回収された有機材料を粉末状に破砕することを特徴とする有機材料の回収方法であり、これにより所期の目的を達成するものである。
また本発明は、蒸着マスクにレーザ光を照射することで蒸着マスクより有機材料を剥離する剥離手段と、有機材料の昇華温度よりも高い温度において耐熱性を有する繊維材料で拭取る回収手段と、回収された有機材料を粉末状に破砕する破砕手段を有することを特徴とする有機材料の回収装置であり、これにより所期の目的を達成するものである。
本発明によれば、蒸着マスクにレーザ光を照射することで蒸着マスクより有機材料を剥離し、剥離された有機材料を繊維状材料で拭取ることで回収し、回収された有機材料を粉末状に破砕するという構成にしたので、レーザ光を照射することで蒸着マスクから有機材料をフレーク状に剥離することができる。また、剥離した有機材料は適度な弾性を有する繊維状材料で絡め取るように拭取ることで蒸着マスクを傷つけることなくフレーク状の有機材料を容易に回収することができる。また、繊維状材料に絡め取った有機材料は繊維状材料ごと圧縮することにより、フレーク状有機材料が破砕されて粉体化されるので、昇華精製工程や蒸着工程で再利用する際の利用効率を高めることができる。
本発明の請求項１記載の有機材料の回収方法は、蒸着マスクにレーザ光を照射することで蒸着マスクより有機材料を剥離し、剥離された有機材料を繊維状材料で拭取ることで回収し、回収された有機材料を粉末状に破砕するという構成を有する。これにより、レーザ光を照射することで蒸着マスクから有機材料をフレーク状に剥離することができる。また、剥離した有機材料は適度な弾性を有する繊維状材料で絡め取るように拭取ることで蒸着マスクを傷つけることなくフレーク状の有機材料を容易に回収することができる。また、繊維状材料に絡め取った有機材料は繊維状材料ごと圧縮することにより、フレーク状有機材料が破砕されて粉体化されるので、昇華精製工程や蒸着工程で再利用する際の利用効率を高めることができる。
また、蒸着マスクにレーザ光を照射することで蒸着マスクより有機材料を剥離する剥離手段と剥離された有機材料を繊維状材料で拭取る回収手段と回収された有機材料を粉末状に破砕する破砕手段を有することを特徴とする有機材料の回収装置という構成にしてもよい。これにより、レーザ光を照射することで蒸着マスクから有機材料をフレーク状に剥離することができる。また、剥離した有機材料は適度な弾性を有する繊維状材料で絡め取るように拭取ることで蒸着マスクを傷つけることなくフレーク状の有機材料を容易に回収することができる。また、繊維状材料に絡め取った有機材料は繊維状材料ごと圧縮することにより、フレーク状有機材料が破砕されて粉体化されるので、昇華精製工程や蒸着工程で再利用する際の利用効率を高めることができる。
また、レーザ光の照射により剥離された有機材料を耐熱性が３００℃以上である繊維状材料により回収する構成にしてもよい。これにより、有機材料を繊維状材料とともに昇華精製工程や蒸着工程で再利用することができ、容易に再利用することが可能になる。
また、レーザ光の照射により剥離された有機材料を石英繊維により回収する構成にしてもよい。これにより、有機材料を石英繊維とともに昇華精製工程や蒸着工程で再利用することができ、容易に再利用することが可能になる。
また、本発明に関わる有機ＥＬ素子の製造方法は、上記課題を解決するため、上記記載の有機材料の回収装置で回収した有機材料を再利用することを特徴としてもよい。
これにより有機材料を蒸着マスク上から蒸着マスクを傷つけることなく蒸着マスクより有機材料を分離することができ、精製や蒸着などで再利用する際に、回収したフレーク状の有機材料を粉砕して粉体状にすることから、有機材料の比表面積が大きくなり昇華効率が良くなるという効果を奏する。そのため、有機ＥＬ素子製造工程において、有機材料の再利用時の作業効率を高めることができるという効果を奏する。
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。
（実施の形態１）
本発明の一実施形態について図１〜図３に基づいて説明する。本実施形態では、有機材料の回収装置を、有機ＥＬ素子の製造装置における有機ＥＬ膜の成膜に利用するものとして説明するが、本発明はこれに限定されず、蒸着マスクを使用した成膜全般に適用することができる。
本発明の一実施形態について図１〜図３に基づいて説明する。本実施形態では、有機材料の回収装置を、有機ＥＬ素子の製造装置における有機ＥＬ膜の成膜に利用するものとして説明するが、本発明はこれに限定されず、蒸着マスクを使用した成膜全般に適用することができる。
また、蒸着マスクとして、有機ＥＬ膜の成膜に用いられる蒸着マスク、また、堆積物として、有機ＥＬ膜を形成するための蒸着材料として説明するが、これらは単なる例示であり、限定されることはない。
図１に実施の形態１の有機材料の回収装置１の概略斜視図を示す。有機材料の回収装置１は剥離手段２と回収手段３と破砕手段４を有する。
有機材料５が蒸着された蒸着マスク６は、移動ステージ７上に設置される。設置された蒸着マスク６に対し、剥離手段２のレーザ光源８からレーザ光が照射される。照射されたレーザ光は光学素子９によりエネルギー分布を補正された後、ガルバノミラー１０により反射され蒸着マスク６上に照射される。
ガルバノミラー１０の角度を変えることにより蒸着マスク上でレーザ光を走査する。レーザ光の走査と移動ステージ７のＸＹ駆動を組合せることで、蒸着マスク６上の有機材料５を広範囲に剥離することができる。
回収手段３は先端に繊維状材料１１を保持するホルダー１２を備えており、繊維状材料１１はホルダー１２から着脱可能である。また回収手段３の上部は弾性体１３を介してアーム１４に固定されている。アーム１４はピラー１５を介して移動ステージ７に固定されている。したがって繊維状材料１１は弾性体１３の作用によりホルダー１２を介して蒸着マスク６上に押し付けられている。
破砕手段４は圧縮蓋１６と容器１７で構成されており、繊維状材料１１を容器１７に収めることができる。
図２に実施の形態１の破砕手段４の概略斜視図を示す。蒸着マスク６から剥離された有機材料５が付着した繊維状材料１１が圧縮蓋１６と容器１７の間に設置されている。圧縮蓋１６には上下動手段１８が備えられている。圧縮蓋１６は上下動手段１８およびアーム１９およびピラー２０を介してベース２１に上下動可能な状態で固定されている。したがって圧縮蓋１６は上下動手段１８の作用により圧縮蓋１６と容器１７の間に設置されている繊維状材料１１を圧縮する。
図３により精製や蒸着で再利用する際の繊維状材料１１の様子を説明する。加熱手段２２には電気配線２３により電圧が印加され、抵抗加熱方式により容器１７を加熱する。有機材料５を空隙に保持した繊維状材料１１を容器１７に入れたまま加熱手段２２により加熱することで、繊維状材料１１の内部の有機材料５が加熱される。蒸発温度、昇華温度に達した有機材料５は蒸発、昇華し精製される、もしくは再び基板や蒸着マスク６上に蒸着されることで再利用される。
上記構成において、図１に示すように、レーザ光の照射により蒸着マスク６から剥離された有機材料５はフレーク状のまま蒸着マスク６上に残存している。剥離手段２と回収手段３は移動ステージ７に固定されていないので、蒸着マスク６にレーザ光を照射しながら移動ステージをＸＹ駆動することで、フレーク状に剥離された有機材料５を回収手段３の繊維状材料１１により回収することができる。
また、繊維状材料１１は繊維間に空隙を有する構造であるが、弾性体１３の作用により蒸着マスク６上に押し付けられているので、繊維間の空隙にフレーク状の有機材料５をからめ取るように回収することができる。
図２に示すようにフレーク状の有機材料５が付着した繊維状材料１１を容器１７内に設置し、圧縮蓋１６で圧縮することで、繊維状材料１１の空隙が圧縮され、同時にフレーク状の有機材料５を粉砕することができる。
図３に示すように粉砕された有機材料５は繊維状材料１１の空隙部に保持されているが、フレーク状である場合と異なり、粉砕されて粉末状にされたことより比表面積が増大しているので、加熱手段２２により加熱された際の蒸発速度や昇華速度を高めることができる。
通常の有機ＥＬ素子の製造装置においては、有機材料は粉末のまま製造装置に供給され、粉末のまま加熱されることで昇華されて基板に蒸着される。高品質な有機ＥＬ素子を製造するためには成膜速度を一定に保つことが重要であり、加熱手段の精密な温度コントロールで成膜速度を調節している。
したがって、再利用する有機材料がフレーク状のままであると、製造装置に最初に投入した初期の有機材料と比表面積が異なることから、成膜速度が変動してしまう。本発明の実施の形態においては、フレーク状で回収した有機材料５を破砕手段４により粉末状にするので初期の有機材料を用いた成膜速度を再現することが可能になり、高品質の有機ＥＬ素子を製造することができる。
また、蒸着マスク６にレーザ光を照射することによる有機材料５の剥離において、有機材料５の再利用を前提とする場合には、有機材料５の変質を防止するために、蒸着マスク６に照射するレーザ光をパルスレーザにするなどして、熱エネルギーの伝達を制限することができる。パルスレーザを照射した場合には有機材料５が蒸着マスク６上で膜を形成したままフレーク状で剥離されるので、その後の回収が容易になる。
なお、有機材料５はトリス（８−キノリノラト）アルミニウムなどの有機ＥＬに用いる有機色素や、ペンタセンなどの有機半導体である。
なお、本実施の形態では繊維状材料１１の材質について特に限定しないが、再利用時に有機材料の昇華温度まで加熱することから、３００℃以上の耐熱性を有する材料が好ましい。中でも石英繊維は高耐熱性を有しており、圧縮しても石英繊維が粉砕されることなく弾性を有しているので、本実施の形態での利用方法に適している。他にはガラス繊維やセラミック繊維などの無機繊維の利用が適当である。再利用時に有機材料と一緒に加熱する際に有機材料を変質させるなどの影響の無い繊維状材料であれば、他の繊維状材料を用いても同様の効果を得ることが可能である。
なお、本実施の形態では繊維状材料１１の強度について特に限定しないが、本発明での使用方法において、繊維状材料１１を蒸着マスク６に押し付けた際に蒸着マスク６を変形させてしまうと、蒸着マスク６を再使用する際に、蒸着時の付着を制限する機能が損なわれる可能性がある。したがって、弾性体１３の作用により繊維状材料１１を蒸着マスク６に押し付けた際に、繊維状材料１１が先に変形し、蒸着マスク６は変形しない強度であることが望ましい。
また、繊維状材料１１を蒸着マスク６に押し付けた際には、有機材料５を回収保持するための空隙を有した状態で繊維状材料１１を押し付ける必要がある。
なお、本実施の形態では蒸着マスク６を移動ステージ７によりＸＹ駆動することで蒸着マスク６の全面の有機材料５を剥離することとしたが、この構成に限ったものではなく、剥離手段２と回収手段３を蒸着マスク６上で移動することで、剥離と回収を行う構成にしてもよく、同様の効果を得ることができる。
また、蒸着マスク６は複数の開口部を有する構造として示したが、開口部の配置に特に制限するものではなく、開口部ではない部分すなわち蒸着マスク６上に有機材料５が付着している部分を剥離手段２により処理することができれば、どのような構造の蒸着マスクであっても対応可能である。有機材料５が付着している部分にレーザ光が照射されるようにガルバノミラー１０と移動ステージ７の位置を制御すればよい。
また、レーザ光源８の保持方法について、特に限定しないが、ガルバノミラー１０による走査と移動ステージ７の駆動により、蒸着マスク６上の全面にレーザ光が照射される状態で保持すればよく、回収手段３を保持するアーム１４と同時に保持してもよい。
以上のように、本実施形態の有機材料の回収装置を用いることで、有機材料５が付着した蒸着マスク６上からフレーク状の有機材料５を効率よく分離することができ、精製や蒸着などで再利用する際には、フレーク状の有機材料を破砕することで比表面積が大きくなるため、有機材料５を効率よく蒸発または昇華することが可能となり、有機材料５の再利用時の作業効率を高めるという効果を奏する。
（実施の形態２）
図４に、有機ＥＬ素子の製造方法のブロック図を示す。図１から３と同様の構成要素については同一の符号を付し、その詳細な説明は省略する。
図４に、有機ＥＬ素子の製造方法のブロック図を示す。図１から３と同様の構成要素については同一の符号を付し、その詳細な説明は省略する。
有機ＥＬ素子製造工程で製造された有機ＥＬ素子は有機ＥＬ素子分離工程にて蒸着マスクより分離される（実線で示す）。
有機ＥＬ素子製造工程において付着し、有機ＥＬ素子分離工程にて有機ＥＬ素子と分離された蒸着マスク６に付着している有機材料５は、有機ＥＬ素子回収工程にて実施の形態１記載の有機材料の回収装置により回収されて、有機ＥＬ素子製造工程にて図３で説明したように再利用される。また、回収後の有機材料に所望の材料以外の材料が含まれている場合は、有機材料回収工程後に、有機材料精製工程において昇華精製等の手段で精製されたのち、有機ＥＬ素子製造工程にて再利用される（破線で示す）。
以上のように、有機材料の回収方法を用いることで、有機材料５を蒸着マスク６上からフレーク状の有機材料５を効率よく分離することができ、精製や蒸着などで再利用する際には、フレーク状の有機材料を破砕することで比表面積が大きくなるため、有機材料５を効率よく蒸発または昇華することが可能となり、有機材料５の再利用時の作業効率を高めるという効果を奏する。
本発明にかかる有機材料の回収装置、及び有機ＥＬ素子の製造装置は、高価な有機材料の使用効率を向上させるものであるので、その他有機太陽電池または有機半導体などに使用される有機化合物の回収方法等として有用である。
１ 回収装置
２ 剥離手段
３ 回収手段
４ 破砕手段
５ 有機材料
６ 蒸着マスク
７ 移動ステージ
８ レーザ光源
９ 光学素子
１０ ガルバノミラー
１１ 繊維状材料
１２ ホルダー
１３ 弾性体
１４ アーム
１５ ピラー
１６ 圧縮蓋
１７ 容器
１８ 上下動手段
１９ アーム
２０ ピラー
２１ ベース
２２ 加熱手段
２３ 電気配線
２ 剥離手段
３ 回収手段
４ 破砕手段
５ 有機材料
６ 蒸着マスク
７ 移動ステージ
８ レーザ光源
９ 光学素子
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１１ 繊維状材料
１２ ホルダー
１３ 弾性体
１４ アーム
１５ ピラー
１６ 圧縮蓋
１７ 容器
１８ 上下動手段
１９ アーム
２０ ピラー
２１ ベース
２２ 加熱手段
２３ 電気配線
Claims (5)
- 蒸着マスクから有機材料を回収する有機材料の回収方法において、
蒸着マスクにレーザ光を照射することで蒸着マスクより有機材料を剥離し、
剥離された有機材料を繊維状材料で拭取ることでこの繊維状材料内に回収し、
前記繊維状材料を圧縮することにより回収した有機材料を粉末状に破砕することを特徴とする有機材料の回収方法。 - 蒸着マスクから有機材料を回収する有機材料の回収装置において、
蒸着マスクにレーザ光を照射することで蒸着マスクより有機材料を剥離する剥離手段と
剥離された有機材料を繊維状材料で拭取る回収手段と回収された有機材料を粉末状に破砕する破砕手段を有することを特徴とする有機材料の回収装置。 - 前記繊維状材料の耐熱性が３００℃以上であることを特徴とする請求項２記載の有機材料の回収装置。
- 前記繊維状材料が石英繊維であることを特徴とする請求項２または３記載の有機材料の回収装置。
- 請求項２から４のいずれかに記載の有機材料の回収装置で回収した有機材料を再利用して有機ＥＬ素子を製造することを特徴とする有機ＥＬ素子の製造方法。
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2018225185A1 (ja) * | 2017-06-07 | 2018-12-13 | シャープ株式会社 | マスク洗浄装置およびマスク洗浄方法 |
| CN109324472A (zh) * | 2018-11-16 | 2019-02-12 | 浙江大学昆山创新中心 | 一种掩模板保护方法 |
-
2013
- 2013-03-21 JP JP2013057625A patent/JP2014182972A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2018225185A1 (ja) * | 2017-06-07 | 2018-12-13 | シャープ株式会社 | マスク洗浄装置およびマスク洗浄方法 |
| CN109324472A (zh) * | 2018-11-16 | 2019-02-12 | 浙江大学昆山创新中心 | 一种掩模板保护方法 |
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