JP4353320B2 - 洗浄液及び有機ｅｌ装置の製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、洗浄方法、洗浄装置および電気光学装置に関するものである。

低分子有機ＥＬ装置では、ガラス基板上に低分子有機材料からなる発光層が形成されている。その低分子有機材料からなる発光層は、蒸着法によって形成する。蒸着法は、材料の小片を高真空中で加熱蒸発させ、基板上に薄膜として凝着させる方法である。蒸着法による発光層の形成は、発光層の形成領域以外の領域に対する有機材料の付着を防止するため、蒸着マスクを配置して行う必要がある。また、蒸着チャンバの内壁等に対する有機材料の付着を防止するため、防着板を配置して行う必要がある。

ところで、複数回の蒸着処理を行った後には、有機ＥＬ装置の製造装置である防着板や蒸着マスク等の表面に、有機物が堆積した状態となる。有機物が堆積した防着板を放置しつづけると、蒸着チャンバ内の汚染につながることになる。また、金属薄板等からなる蒸着マスクは有機物の重さにより大きく撓むので、パターニングの精度に影響を与えることになる。そのため、防着板や蒸着マスク等に堆積した有機物を定期的に除去する作業が必要不可欠である。

そこで、防着板や蒸着マスク等に堆積した有機物を人の手によって擦り落とす作業が行われている。また特許文献１には、エッチング処理後の処理室内に混合ガスプラズマを発生させて、処理室内の残留反応生成物を除去する方法が提案されている。さらに特許文献２には、有機膜真空蒸着によりマスクに付着した有機膜を、加熱処理により真空を破らずに除去する方法が提案されている。

特開平８−３１９５８６号公報 特開２０００−２８２２１９号公報

しかしながら、人の手による擦り落とし方法では、非常に人手がかかるという問題がある。そこで、人手がかからず作業性のよい洗浄プロセスの確立が望まれている。
なお、特許文献１および２に提案されている方法は、いずれも処理室（チャンバ）内で有機膜等を除去するものであり、蒸着装置の改造を伴うことになる。そのため、多くのコストを必要とするという問題がある。

本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、電気光学装置の製造装置に付着した有機物を容易に除去することが可能な、洗浄方法および洗浄装置の提供を目的とする。また、高品質な電気光学装置の提供を目的とする。

上記目的を達成するため、本発明の洗浄方法は、電気光学装置の製造装置に付着した有機物を、ピロリドンの誘導体を用いて洗浄することを特徴とする。
レジスト剥離等に利用されるピロリドンの誘導体は、有機物の分解作用に優れている。
そのため、擦り洗い等の物理的処理や、製造装置の改造を必要とすることなく、有機物を除去することができる。したがって、電気光学装置の製造装置に付着した有機物を容易に除去することができる。

また、電気光学装置の製造装置に付着した有機物の洗浄方法であって、前記製造装置を、ピロリドンの誘導体で処理する工程と、前記製造装置を、水で処理する工程と、前記製造装置を、エタノールで処理する工程と、を有することを特徴とする。
製造装置に付着した有機物は、ピロリドンの誘導体で処理することによって除去される。また、製造装置に付着したピロリドンの誘導体は、水で処理することによって除去される。さらに、製造装置に付着した水は、エタノールで処理することによって置換される。
そして、製造装置に付着した低沸点のエタノールは、迅速に乾燥させることができる。したがって、電気光学装置の製造装置に付着した有機物を容易に除去することができる。

また、前記ピロリドンの誘導体は、Ｎ−メチル−２−ピロリドンであることが望ましい。
Ｎ−メチル−２−ピロリドンは、有機物の剥離作用に特に優れている。したがって、電気光学装置の製造装置に付着した有機物を容易に除去することができる。

なお、前記電気光学装置の製造装置は、有機ＥＬ装置の機能層の蒸着処理に使用される防着板であってもよい。
この構成によれば、防着板に付着した有機物を容易に除去することができるので、蒸着チャンバ内の汚染を防止することができる。

なお、前記電気光学装置の製造装置は、有機ＥＬ装置の機能層の蒸着処理に使用されるマスクであってもよい。
この構成によれば、マスクに付着した有機物を容易に除去することができるので、有機物の重さによるマスクの撓みを防止することができる。したがって、蒸着処理の精度を確保することができる。

また、前記製造装置の洗浄は、常温で行うことが望ましい。
この構成によれば、加熱による製造装置の変形を防止することができるので、電気光学装置を精度良く製造することができる。

また、前記製造装置の洗浄は、超音波を併用しつつ行うことが望ましい。
この構成によれば、電気光学装置の製造装置に付着した有機物を効率的に除去することができる。

一方、本発明の洗浄装置は、電気光学装置の製造装置に付着した有機物の洗浄装置であって、前記製造装置をピロリドンの誘導体で処理するステージと、前記製造装置を水で処理するステージと、前記製造装置をエタノールで処理するステージと、前記製造装置を乾燥させるステージと、前記各ステージに対して前記製造装置を順次搬送する搬送手段と、を有することを特徴とする。
この構成によれば、電気光学装置の製造装置に付着した有機物を容易に除去することができる。

一方、本発明の電気光学装置は、上述した洗浄方法を使用して前記電気光学装置の製造装置を洗浄し、洗浄された前記電気光学装置の製造装置を使用して製造したことを特徴とする。
この構成によれば、電気光学装置の製造装置に付着した有機物を除去して、蒸着処理の精度を確保することができるので、高品質な電気光学装置を提供することができる。

実施形態の洗浄装置の概略構成を示す説明図である。 低分子有機ＥＬ装置の側面断面図である。 蒸着装置の説明図である。 基板に対する蒸着処理の説明図である。 本実施形態の洗浄方法における各工程の処理内容および処理条件である。 実施例における各洗浄液による洗浄結果および各洗浄液の安全性である。

以下、本発明の実施形態につき、図面を参照して説明する。なお、以下の説明に用いる各図面では、各部材を認識可能な大きさとするため、各部材の縮尺を適宜変更している。

［有機ＥＬ装置］
本実施形態の洗浄方法は、低分子有機ＥＬ装置の発光層を形成する際に、蒸着マスクに付着した有機物を洗浄する方法である。そこでまず、低分子有機ＥＬ装置の概略構成につき、図２を用いて説明する。

図２は、低分子有機ＥＬ装置の側面断面図である。有機ＥＬ装置２００は、マトリクス状に配置された複数の画素領域Ｒ，Ｇ，Ｂを備えている。ガラス材料等からなる基板２１０の表面には、各画素領域を駆動する回路部２２０が形成されている。なお図２では、回路部２２０の詳細構成の図示を省略している。その回路部２２０の表面には、ＩＴＯ等からなる複数の画素電極２４０が、各画素領域Ｒ，Ｇ，Ｂに対応してマトリクス状に形成されている。また、陽極として機能する画素電極２４０を覆うように、銅フタロシアニン等からなる正孔注入層２５０が形成されている。なお正孔注入層２５０の表面に、ＮＰＢ（Ｎ，Ｎ−ジ（ナフタリル）−Ｎ，Ｎ−ジフェニル−ベンジデン）等からなる正孔輸送層を設ける場合もある。

そして正孔注入層２５０の表面には、各画素領域Ｒ，Ｇ，Ｂに対応する発光層２６０がマトリクス状に形成されている。この発光層２６０は、分子量が約１０００以下の低分子有機材料からなっている。具体的には、Ａｌｑ３（アルミニウム錯体）等をホスト材料とし、ルブレン等をドーパントとして、発光層２６０が構成されている。また各発光層２６０を覆うように、フッ化リチウム等からなる電子注入層２７０が形成され、さらに電子注入層２７０の表面には、Ａｌ等からなる陰極２８０が形成されている。なお、基板２１０の端部に封止基板（不図示）が貼り合わされて、全体が密閉封止されている。

上述した画素電極２４０と陰極２８０との間に電圧を印加すると、正孔注入層２５０により発光層２６０に対して正孔が注入され、電子注入層２７０により発光層２６０に対して電子が注入される。そして、発光層２６０において正孔および電子が再結合し、ドーパントが励起されて発光する。このように低分子有機材料からなる発光層を備えた低分子有機ＥＬ装置は、寿命が長く発光効率に優れている。

［蒸着装置］
上述した発光層は、蒸着装置を用いて蒸着処理することにより形成する。そこで、蒸着装置につき図３を用いて説明する。
図３は、蒸着装置の説明図である。以下には、抵抗加熱式真空蒸着装置を例にして説明する。この蒸着装置１００は、真空ポンプ１０２が接続されたチャンバ１０４を備えている。そのチャンバ１０４の内部には、基板ホルダ１１０が設けられている。この基板ホルダ１１０には、蒸着処理の対象となる基板２１０が下向きに保持されるようになっている。一方、基板ホルダ１１０と対向するように、蒸着材料１２４が充填されるルツボ１２０が設けられている。そのルツボ１２０にはフィラメント１２２が配線され、ルツボ内の蒸着材料１２４を加熱しうるようになっている。なお、蒸発した蒸着材料がチャンバ１０４の内壁等に付着するのを防止するため、防着板１３０が設けられている。

この蒸着装置を用いて蒸着処理を行うには、まず基板ホルダ１１０に基板２１０を装着するとともに、ルツボ１２０に蒸着材料１２４を充填する。次に、チャンバ１０４に接続された真空ポンプ１０２を運転して、チャンバ１０４の内部を真空引きする。次に、ルツボ１２０に配線されたフィラメント１２２に通電し、フィラメント１２２を発熱させて、ルツボ内の蒸着材料１２４を加熱する。すると、蒸着材料１２４が蒸発して、基板２１０の表面に付着する。なお、基板以外の方向に飛散した蒸着材料は、防着板１３０の表面に付着する。

図４は、基板に対する蒸着処理の説明図である。なお図４では、基板２１０を下向きに描いている。ここでは、画素領域Ｇに対する発光層２６０の形成工程を例にして説明する。発光層２６０を形成する場合には、基板２１０の表面に蒸着マスク１４０を配置した状態で、蒸着装置の基板ホルダに装着する。この蒸着マスク１４０は、ステンレス等の金属薄板からなり、発光層２６０の形成領域に開口部１４２を有している。一方、蒸着装置のルツボ内には、蒸着材料として発光層２６０の構成材料を充填する。そして、この蒸着材料１２４を蒸発させると、蒸着マスク１４０の開口部１４２を通して、基板２１０の表面における発光層２６０の形成領域に蒸着材料１２４が付着する。なお、発光層２６０の形成領域以外の領域には蒸着マスク１４０が配置されているので、蒸着材料１２４は蒸着マスクの表面に付着する。これにより、発光層２６０の形成領域のみに蒸着材料１２４を付着させて、発光層２６０を形成することができる。

さらに、蒸着マスク１４０の開口部１４２を画素領域Ｂに移動させて、上記と同様に蒸着処理を行えば、画素領域Ｂにも発光層を形成することができる。この場合、蒸着マスク１４０の表面には、各画素領域Ｒ，Ｇ，Ｂの発光層２６０の構成材料が、順次堆積することになる。なお、防着板にも同様に有機物が堆積することになる。そこで、蒸着マスク１４０や防着板などに付着した有機物を洗浄する必要がある。

［洗浄装置］
図１は、本実施形態の洗浄装置の概略構成を示す説明図である。本実施形態の洗浄装置１は、蒸着マスク１４０をピロリドンの誘導体で処理する第１ステージ１０と、蒸着マスク１４０を水リンス処理する第２ステージ２０と、蒸着マスク１４０を流水リンス処理する第３ステージ３０と、蒸着マスク１４０をエタノールで処理する第４ステージ４０と、蒸着マスク１４０を乾燥させる第５ステージ５０と、各ステージに対して蒸着マスク１４０を順次搬送する搬送手段５とを有するものである。なお、各ステージは洗浄チャンバ２の内部に設けられている。

第１ステージ１０は、蒸着マスク１４０をピロリドンの誘導体で処理するステージである。そのため、第１ステージ１０には処理槽が設けられ、その処理槽の内部にはピロリドンの誘導体が充填されている。ピロリドンの誘導体は、レジスト剥離等に利用される薬品であり、有機物の分解作用に優れている。ピロリドンの誘導体として、２−ピロリドンやＮ−メチル−２−ピロリドン、Ｎ−ビニル−２−ピロリドン等が存在する。この中でも、化学式１で表されるＮ−メチル−２−ピロリドンを採用すれば、常温で高い洗浄効果を発揮することができる。

なお、第１ステージ１０の処理槽に、超音波洗浄手段１６を設けてもよい。超音波洗浄手段１６は、洗浄液内に超音波を放射して定在波を発生させ、音圧の作用により被洗浄物を洗浄するものである。超音波洗浄手段１６は、例えば８００ｋＨｚ以上の超音波を放射しうるものが好ましく、所定の時間間隔で周波数を掃引しうるものがより好ましい。これにより、洗浄槽内での定在波の分布が変化して、高い洗浄効果を発揮することができる。

第２ステージ２０および第３ステージ３０は、蒸着マスク１４０を水で処理するステージである。そのため、第２ステージ２０の処理槽および第３ステージ３０の処理槽には、水が充填されている。特に、第３ステージ３０の処理槽には、水の攪拌手段３６が設けられている。この攪拌手段３６により、処理槽内に水流を発生させることができる。
第４ステージ４０は、蒸着マスク１４０をエタノールで処理するステージである。そのため、第４ステージ４０の処理槽には、エタノールが充填されている。
第５ステージ５０は、蒸着マスク１４０を乾燥させるステージである。なお、第５ステージ５０にブロワー５６を設ければ、蒸着マスクを迅速に乾燥させることができる。また、窒素ガス等の不活性ガスのブロワー５６を採用すれば、蒸着マスク１４０の酸化等を防止することができる。

そして、各ステージに対して蒸着マスク１４０を順次搬送する搬送手段５が設けられている。搬送手段５は箱状に形成され、その壁面はパンチングメタルや網材等によって構成されている。これにより、搬送手段５の壁面を通して液体が出入り自在とされている。搬送手段５は、その内側に１個または複数個の蒸着マスク１４０を収容可能な大きさに形成され、また各ステージの処理槽内に浸漬可能な大きさに形成されている。そして、この搬送手段５を各ステージに順次移動させ、さらに各ステージの処理槽に順次浸漬させる、駆動手段（不図示）が設けられている。

［洗浄方法］
上述した洗浄装置を使用して蒸着マスクを洗浄する方法につき、図５および図１を用いて説明する。図５は、本実施形態の洗浄方法における各工程の処理内容および処理条件である。本実施形態の洗浄方法は、蒸着マスク１４０をピロリドンの誘導体で処理する第１工程と、蒸着マスク１４０を水リンス処理する第２工程と、蒸着マスク１４０を流水リンス処理する第３工程と、蒸着マスク１４０をエタノールで処理する第４工程と、蒸着マスク１４０を乾燥させる第５工程と、を有するものである。

第１工程では、蒸着マスク１４０をピロリドンの誘導体で処理する。具体的には、蒸着マスク１４０を搬送手段５に収容し、搬送手段５を第１ステージ１０に移動させて、第１ステージ１０の処理槽内に搬送手段５ごと蒸着マスク１４０を浸漬する。浸漬条件は、例えば室温で３分間とする。これにより、蒸着マスク１４０に付着していた有機物が除去される。なお、第１ステージ１０の処理槽に超音波洗浄手段１６を設けた場合には、超音波洗浄を併用することにより、効率的に有機物を除去することができる。なお、蒸着処理に使用された後、長時間大気中に放置された防着板等は、１０分間の浸漬洗浄によっても有機物が除去されない場合がある。しかしながら、超音波洗浄を併用することにより、かかる防着板等に付着した有機物を完全に除去することができる。

第２工程では、蒸着マスク１４０を水リンス処理する。具体的には、搬送手段５を第２ステージ２０に移動させて、搬送手段５ごと蒸着マスク１４０を処理槽内に浸漬する。浸漬条件は、例えば室温で５分間とする。これにより、蒸着マスク１４０に付着していたピロリドン誘導体の多くが除去される。

第３工程では、蒸着マスク１４０を流水リンス処理する。具体的には、あらかじめ第３ステージ３０の処理槽内に設けた攪拌手段３６を駆動して、処理槽内に水流を発生させておく。そして、搬送手段５を第３ステージ３０に移動させ、搬送手段５ごと蒸着マスク１４０を処理槽内に浸漬する。浸漬条件は、例えば室温で５分間とする。これにより、蒸着マスク１４０に付着していたピロリドン誘導体が完全に除去される。

第４工程では、蒸着マスク１４０をエタノールで処理する。具体的には、搬送手段５を第４ステージ４０に移動させて、搬送手段５ごと蒸着マスク１４０を処理槽内に浸漬する。浸漬条件は、例えば室温で３分間とする。これにより、蒸着マスク１４０の表面に付着していた水がエタノールに置換される。

第５工程では、蒸着マスク１４０を乾燥処理する。具体的には、搬送手段５を第５ステージ５０に移動させ、蒸着マスク１４０を１０分間放置する。なお、蒸着マスク１４０の表面を低沸点のエタノールに置換しているので、迅速に自然乾燥させることができる。また、第５ステージ５０にブロワー５６を設けた場合には、そのブロワー５６で蒸着マスク１４０をブローすることにより、さらに迅速に乾燥させることができる。

以上に詳述したように、本実施形態の洗浄方法では、蒸着マスクに付着した有機物を、ピロリドンの誘導体を用いて洗浄する構成とした。レジスト剥離等に利用されるピロリドンの誘導体は、有機物の分解作用に優れている。そのため、擦り洗い等の物理的処理や、製造装置の改造を必要とすることなく、短時間で有機物を除去することができる。したがって、蒸着マスクに付着した有機物を容易に除去することができる。これに伴って、有機物の重さによる蒸着マスクの撓みを防止することができる。したがって、蒸着処理の精度を確保することができる。

またピロリドンの誘導体は、常温でも優れた洗浄効果を発揮する。したがって、加熱を伴うことなく、蒸着マスクに付着した有機物を除去することができる。なお、蒸着マスクの周縁部には、蒸着マスク本体とは熱膨張率の異なるフレームが形成されている。その蒸着マスクを加熱すると、蒸着マスク本体とフレームとの熱膨張率の相違により、蒸着マスク本体が変形するおそれがある。この点、本実施形態の洗浄方法は、加熱を伴うことなく蒸着マスクを洗浄することが可能であり、蒸着マスクの変形を防止することができる。もっとも、被洗浄物の変形を考慮する必要がなければ、加熱洗浄することにより洗浄効果を高めることができる。

なお、本発明の技術範囲は、上述した各実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において、上述した各実施形態に種々の変更を加えたものを含む。すなわち、実施形態で挙げた具体的な材料や構成などはほんの一例に過ぎず、適宜変更が可能である。実施形態では低分子有機ＥＬ装置の発光層の蒸着マスクに付着した有機物を洗浄する場合について説明したが、本発明は電気光学装置の製造装置に付着した有機物を洗浄する場合に広く適用することが可能である。例えば、低分子有機ＥＬ装置以外でも、高分子有機ＥＬ装置や、液晶表示装置、プラズマディスプレイ装置、電界放射ディスプレイ装置（ＦＥＤ）などの製造装置に対して、広く適用することが可能である。また、蒸着処理に使用される製造装置以外でも、蒸着処理以外の成膜処理やエッチング処理等に使用される製造装置に対して、広く適用することが可能である。

複数の洗浄液について、有機物の洗浄効果を比較した。洗浄液として、溶剤やアルカリ水溶液を１０種類選定した。また被洗浄物として、蒸着処理に使用される防着板を採用した。この防着板は、低分子有機ＥＬ装置の機能層形成工程に採用されていたものであり、その表面には、銅フタロシアニンやＮＰＢ（Ｎ，Ｎ−ジ（ナフタリル）−Ｎ，Ｎ−ジフェニル−ベンジデン）、Ａｌｑ３（トリス（８−ヒドロキシキノリナート）アルミニウム）、ルブレン、クマリン等の有機物が付着している。この防着板を、各洗浄液に対して室温で１０分間浸漬した。なお、超音波や擦り洗い等の物理的洗浄は行っていない。リンスは５分間の流水洗であり、乾燥は窒素ブローにて行った。

図６に、各洗浄液による洗浄結果および各洗浄液の安全性を示す。洗浄液としてＮ−メチル−２−ピロリドンを採用した場合には、防着板に付着していた有機物がすべて除去され、最も良好な洗浄効果を示すことが確認された。なお、Ｎ−メチル−２−ピロリドンとして、シブレイ製のレジスト剥離液を採用している。

これに対して、東京応化製のレジスト剥離液であるジメチルスルホキシドとモノエタノールアミン混合液を使用した場合には、有機物の洗浄速度が遅く、１０分間浸漬後にも多くの有機物が残留していた。なお、成分中のモノエタノールアミンはＰＲＴＲ該当薬品であり、人体に対する影響も懸念されるため、洗浄液として採用するのは困難である。

一方、アセトンやエタノール、イソプロピルアルコールのようなケトンやアルコールでも、有機物の洗浄は可能である。しかし、除去された有機物の再付着が確認されているので、洗浄液を頻繁に交換する必要がある。また、防着板におけるしみ残りも多数確認されている。加えて、これらを洗浄液として使用する場合には、大掛かりな防曝設備が必要となる。したがって、これらを洗浄液として採用するのは困難である。

なお、ＴＭＡＨ（テトラ−メチル−アンモニウム−ハイドロオキサイド）や、ＫＯＨ（水酸化カリウム）等のアルカリ系洗浄液を使用した場合には、良好な洗浄効果を得ることはできなかった。
以上により、ピロリドン誘導体であるＮ−メチル−２−ピロリドンが、防着板等に付着した有機物の洗浄液として、最も好適であることが確認された。

５搬送手段 １０第１ステージ ２０第２ステージ ３０第３ステージ ４０第４ステージ ５０第５ステージ １４０蒸着マスク

Claims (10)

1. 有機ＥＬ装置の機能層を形成するための製造装置に付着した前記機能層を構成する有機材料を洗浄する洗浄液において、前記有機材料が金属錯体を含んでおり、ピロリドンの誘導体によって前記有機材料を前記製造装置から除去することを特徴とする洗浄液。
2. 前記ピロリドンの誘導体が、２−ピロリドン、Ｎ−メチル−２−ピロリドン、及びＮ−ビニル−２−ピロリドンからなる群から選択されること、を特徴とする請求項１に記載の洗浄液。
3. 前記ピロリドンの誘導体が、Ｎ−メチル−２−ピロリドンであること、を特徴とする請求項２に記載の洗浄液。
4. 前記有機材料が蒸着材料であること、を特徴とする請求項１ないし３のうちいずれかに記載の洗浄液。
5. 前記製造装置が蒸着マスクを備えており、前記洗浄液が前記蒸着マスクに付着した前記有機材料を除去する洗浄液であること、を特徴とする請求項４に記載の洗浄液。
6. 前記製造装置がチャンバ、及び前記有機材料が前記チャンバに付着するのを防止する防着板を具備し、前記洗浄液が前記防着板に付着した前記有機材料を除去する洗浄液であること、を特徴とする請求項４に記載の洗浄液。
7. 有機ＥＬ装置の製造方法において、
   金属錯体を含む有機材料により機能層を形成する工程と、
   請求項１乃至請求項６のいずれかに記載の洗浄液を用いて、前記製造装置に付着した前記有機材料を除去する工程と、を有することを特徴とする有機ＥＬ装置の製造方法。
8. 前記製造装置を水で処理する工程と、
   前記製造装置をエタノールで処理する工程と、を更に有することを特徴とする請求項７に記載の有機ＥＬ装置の製造方法。
9. 前記有機材料を除去する工程を常温で行うことを特徴とする請求項７又は請求項８に記載の有機ＥＬ装置の製造方法。
10. 前記有機材料を除去する工程を、超音波を併用しつつ行うことを特徴とする請求項７ないし請求項９のいずれかに記載の有機ＥＬ装置の製造方法。