JP6009548B2 - 層構造を製造するための製造装置 - Google Patents
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Description
本発明は、層構造を製造するための製造装置、製造方法、及び製造コンピュータプログラムに関する。更に、本発明は、層構造を備える有機発光ダイオード（ＯＬＥＤ）などの電気デバイスに関する。
ＯＬＥＤのための層構造は、一般に、パターン形成されたアノードと、カソードとを備え、有機層が、パターン形成されたアノードと、カソードとの間に挟まれる。アノードは、フォトリソグラフィを使用することによってパターン形成される。これにより、特に小さな製品シリーズに関して、層構造は高価な構成要素となる。なぜなら、フォトリソグラフィは、非常に高い精度及び微細なパターンの解像のために開発されており、それにより、フォトリソグラフィが高価なプロセスになっているからである。
本発明の目的は、高コストのフォトリソグラフィを使用せずに層構造の層にパターン形成することができる、層構造を製造するための製造装置、製造方法、及び製造コンピュータプログラムを提供することである。本発明のさらなる目的は、製造された層構造を備えるＯＬＥＤなどの電気デバイスを提供することである。
本発明の第１の態様では、本発明は、基板上に少なくともパターン形成された第１の層を備える層構造を製造するための製造装置であって、パターン形成されていない第１の層を有する層構造が基板上に提供され、製造装置が、
−提供された層構造の少なくとも一部分を保護するために、提供された層構造の上記少なくとも一部分に保護材料を塗布するための保護材料塗布ユニットと、
−パターン形成された第１の層が生成されるように、保護材料を通して、パターン形成されていない第１の層をアブレーションするためのアブレーションユニットと、
−保護材料を除去するための保護材料除去ユニットと
を備える製造装置が提供される。
−提供された層構造の少なくとも一部分を保護するために、提供された層構造の上記少なくとも一部分に保護材料を塗布するための保護材料塗布ユニットと、
−パターン形成された第１の層が生成されるように、保護材料を通して、パターン形成されていない第１の層をアブレーションするためのアブレーションユニットと、
−保護材料を除去するための保護材料除去ユニットと
を備える製造装置が提供される。
パターン形成されていない第１の層をアブレーションすることによって第１の層がパターン形成されるので、第１の層は、高コストのフォトリソグラフィプロセスを使用することによってはパターン形成されない。更に、アブレーションユニットが、保護材料を通して第１の層をアブレーションし、保護材料が、層構造の少なくとも一部分を保護するので、層構造を通して第１の層をアブレーションすることによって生成されることがあるデブリは、層構造の保護された部分に悪影響を及ぼさない。望ましくないデブリが、層構造の保護された部分に位置されないので、デブリによって引き起こされる可能性がある望ましくないショートカットなどの望ましくない影響をなくすことができ、それにより、層構造の品質を改良する。
基板は、好ましくは、ガラス、特にガラスプレートである。例えば、基板は、インジウムスズ酸化物（ＩＴＯ）など導電性の透明なコーティング層を設けられたソーダ石灰ガラスプレートであり、透明導電性層は、好ましくは第１の層である。
好ましくは、提供される層構造は、更に、パターン形成されていない第２の層を備え、パターン形成されていない第１の層が、基板と、パターン形成されていない第２の層との間に位置され、製造装置は更に、保護材料が塗布された後に、パターン形成されていない第２の層の上に、パターン形成されたエッチングマスクを塗布するためのエッチングマスク塗布ユニットと、パターン形成された第２の層を形成するために、パターン形成されていない第２の層をエッチングするためのエッチングユニットとを備える。
第２の層は、好ましくは、ＭｏＮｂ／ＡｌＮｄ／ＭｏＮｂコーティングからなるメタライゼーションを含む。或いは、又は更に、第２の層は、例えばＣｒＡｌＣｒ及び／又はＣｕ合金を含む別のメタライゼーションを備えることもできる。
好ましくは、パターン形成されていない第２の層は、第２の層の材料を基板上の第１の領域に備え、第２の領域には備えないようにパターン形成されるべきであり、保護材料塗布ユニットは、保護材料が第２の領域内に位置されるように、パターン形成されていない第２の層の上に、パターン形成された保護層を塗布するように適合される。エッチングマスク塗布ユニットは、エッチングマスク材料が第１の領域内に位置されるように、パターン形成されていない第２の層の上にエッチングマスクを塗布するように適合されることが更に好ましい。したがって、例えばインクジェット印刷又は他の印刷技術によるエッチングマスクの塗布が完璧でない場合、エッチングマスクの一部分、特に、エッチングマスクを形成することがある対応するインクの液滴が、保護材料の上に広げられることがあり、後で保護材料の除去と共に除去される。望ましくない領域内に位置されたエッチングマスク材料が、保護材料を除去することによって除去されない場合、望ましくない（第２の層の）材料アイランドが形成されることになる。なぜなら、エッチングマスク材料が広げられている位置で第２の層がエッチングされないからである。第２の層は好ましくは金属層であるので、材料アイランドは金属アイランドとなり、これはショートカットを引き起こすことがある。これらの望ましくないショートカットを回避することができるので、層構造の品質を更に改良することができる。
好ましい実施形態では、保護材料塗布ユニットは、印刷によって保護材料を塗布するように適合される。印刷は、フォトリソグラフィに比べてあまりコストがかからないという利点を有し、１つの設計から別の設計への高速の切替え時間を提供することができる。また、保護材料塗布ユニットが、保護材料としてワックスを塗布するように適合されることも好ましい。好ましくは、約９０℃の温度で液体になるワックスが使用される。ワックスは、好ましくは、印刷可能なワックスインクである。
エッチングマスク塗布ユニットが、パターン形成されていない第２の層の上にエッチングマスクを印刷するように適合されることが更に好ましい。エッチングマスク塗布ユニットは、好ましくは、更に、エッチングマスクをソフトベークするように適合される。
一実施形態では、アブレーションユニットは、パターン形成されていない第２の層を通してレーザアブレーションを行うためのレーザを備える。また、レーザアブレーションは、フォトリソグラフィに比べてあまりコストがかからず、１つの設計から別の設計への高速の切替え時間を提供することができる。一実施形態では、レーザは、均一なパルスエネルギーのためのＱスイッチモードを有する３５５ｎｍで動作する固体レーザである。ビームプロファイルは、ガウス形状でよい。しかし、ビームプロファイルはまた、別の形状を有することもできる。例えば、ビームプロファイルは、フラットトッププロファイルでよい。第１の層のアブレーションは、好ましくは、エッチングマスクが適用された後に実施される。別の実施形態では、アブレーションユニットはまた、基板を通して、即ち層構造の逆側からレーザアブレーションを行うように適合させることもできる。
また、保護材料除去ユニットは、保護材料を除去するために温水を使用するように適合されることが好ましい。したがって、単に温水を使用することによって、保護材料を比較的単純に除去することができる。好ましくは印刷可能なワックスである保護材料は、好ましくは、保護材料が液体である温度以上に加熱された水を使用することによって除去される。水は、好ましくは蒸留水である。水は、液体及び／又は蒸気として、特に過熱蒸気として提供することができる。水を約９５℃の温度まで加熱することができ、この温度で、ワックスは液体であることがある。除去処置は、スプレーストリッピング又は別のストリッピング技法によって実施することができる。保護材料除去ユニットは、更に、層構造、特に基板を、保護材料が蒸発する温度まで加熱するように適合させることができ、エッチングマスクはハードベークされない。蒸発は、保護材料の単層を除去することがあり、この単層は、温水のみを使用することによって除去処置が行われた後に依然として存在していることがある。したがって、一実施形態では、保護材料除去ユニットは、温水を使用することによって、及び層構造を保護材料の蒸発温度まで加熱することによって保護材料を除去するように適合させることができる。
好ましい実施形態では、製造装置は、更に、第２の層がエッチングされた後に、エッチングマスクを除去するためのエッチングマスク除去ユニットを備える。
更に、製造装置は、特にエッチングマスクが除去された後に、層構造の上に絶縁材料を塗布するための絶縁材料塗布ユニットを備えることが好ましい。好ましくは、絶縁材料が、パターン形成された第２の層の縁部に供給され、第２の層と第１の層の両方に接続される。絶縁材料塗布ユニットは、好ましくは、インクジェット印刷によって絶縁材料を塗布するように適合される。絶縁材料は、好ましくはレジストである。
一実施形態では、製造装置は、更に、少なくともパターン形成された第１の層を有する層構造を備える電気デバイスを作製するための電気デバイス作製ユニットを備える。例えば、電気デバイス作製ユニットは、層構造の上に有機材料を塗布し、次いで、層構造の一部の上、及び有機材料の上に、カソードを提供するための導電層を塗布するように適合させることができ、カソードと、アノードを形成する第１及び第２のパターン形成層とを、電圧源に電気的に接続させることができ、電圧を有機材料に印加し、有機材料が次いで光を放出する。したがって、作製される電気デバイスは、好ましくはＯＬＥＤである。電気デバイス作製ユニットは、更に、湿気から有機層を保護するためのケーシング及びゲッタを提供するように適合させることができる。
また、電気デバイス作製ユニットは、ＯＬＥＤでない別の電気デバイスを作製するように適合させることもできる。例えば、電気デバイス作製ユニットは、層構造の上にカソードを有する有機又は無機コーティングを備える光電池を作製するように適合させることができる。
本発明のさらなる態様では、基板上に少なくともパターン形成された第１の層を含む層構造を備える電気デバイスであって、層構造が請求項１に記載の製造装置によって製造可能である電気デバイスが提供される。特に、基板上に少なくとも第１のパターン形成層と第２のパターン形成層を含む層構造を備える電気デバイスが提供され、第１のパターン形成層が、基板と第２のパターン形成層の間に位置され、層構造は、請求項１に記載の製造装置によって製造可能である。電気デバイスは、好ましくはＯＬＥＤである。
本発明のさらなる態様では、基板上に少なくともパターン形成された第１の層を備える層構造を製造するための製造方法であって、パターン形成されていない第１の層を有する層構造が基板上に提供され、製造方法が、
−提供される層構造の少なくとも一部分に保護材料を塗布するステップと、
−第１のパターン形成された層が生成されるように、保護材料を通して、パターン形成されていない第１の層をアブレーションするステップと、
−保護材料を除去するステップと
を含む方法が提供される。
−提供される層構造の少なくとも一部分に保護材料を塗布するステップと、
−第１のパターン形成された層が生成されるように、保護材料を通して、パターン形成されていない第１の層をアブレーションするステップと、
−保護材料を除去するステップと
を含む方法が提供される。
本発明のさらなる態様では、基板上にパターン形成された第１の層を備える層構造を製造するための製造コンピュータプログラムであって、コンピュータプログラムが、製造装置を制御するコンピュータ上で実行されるときに、請求項１４に記載の製造方法のステップを請求項１に記載の製造装置に行わせるためのプログラムコード手段を備える製造コンピュータプログラムが提供される。
請求項１に記載の製造装置、請求項１３に記載の電気デバイス、請求項１４に記載の製造方法、及び請求項１５に記載の製造コンピュータプログラムが、従属請求項に記載されるのと同様及び／又は同一の好ましい実施形態を有することを理解されたい。
また、本発明の好ましい実施形態は、従属請求項とそれぞれの独立請求項との任意の組合せでもよいことを理解されたい。
本発明のこれら及び他の態様は、本明細書で以下に述べられる実施形態を参照すれば明らかになり、解明されよう。
図１は、基板上に少なくとも第１のパターン形成層及び第２のパターン形成層を備える層構造を製造するための製造装置７の一実施形態を概略的及び例示的に示す。製造装置７は、より詳細には図２に概略的及び例示的に示されるように、第１のパターン形成されていない層２及び第２のパターン形成されていない層５を備える層構造６を処理するように適合される。第１のパターン形成されていない層２は、基板１と、第２のパターン形成されていない層５との間に位置される。第１のパターン形成されていない層２は、第１の導電性材料を含み、第２のパターン形成されていない層５は、第２の導電性材料を含む。好ましくは、第１の導電性材料と第２の導電性材料の少なくとも一方が、特に可視光に対して透明である。特に、第２の層は、例えば、ＭｏＮｂ／ＡｌＮｄ／ＭｏＮｂコーティングからなるメタライゼーションである。第１の層は、この実施形態では、基板１上に提供されたＩＴＯ層であり、基板１は、バリア層３で覆われたガラスプレートであり、バリア層３は、例えば、ＳｉＯ２層、ＳｉＮ層、又は別の層である。バリア層３は、１５〜３０ｎｍの範囲内の厚さを有することがある。
ＩＴＯコーティングは、例えば１５０ｎｍの厚さを有し、金属コーティング、即ち第２の層は、約５５０ｎｍの厚さを有することがある。
提供される層構造６は、好ましくは大まかに洗浄されており、この任意選択的な洗浄ステップ後、保護材料塗布ユニット８が、パターン形成されていない第２の層５の少なくとも一部分を保護するために、パターン形成されていない第２の層５の上記少なくとも一部分に保護材料９を塗布する。特に、パターン形成されていない第２の層５は、第２の層の材料、この実施形態では金属を第１の領域内に含み、第２の領域内には含まないようにパターン形成されるべきである。保護材料塗布ユニット８は、保護材料９が第２の領域内に位置されるように、パターン形成されていない第２の層５の上に、パターン形成された保護層を塗布するように適合される。更に、製造装置７は、パターン形成されていない第２の層の上に、パターン形成されたエッチングマスク１４を塗布するためのエッチングマスク塗布ユニット１０を備え、この実施形態では、エッチングマスク塗布ユニット１０は、エッチングマスク材料が第１の領域内に位置されるように、パターン形成されていない第２の層５の上にエッチングマスク１４を塗布するように適合される。図３は、保護材料９が第２のパターン形成されていない層５の上に塗布された後の層構造６を示し、図４は、更にエッチングマスク１４が第２のパターン形成されていない層５の上に塗布された後の層構造６を示す。エッチングマスク材料の塗布は完璧ではないことがあるので、エッチングマスク材料の望ましくない部分４が、保護材料９の上に位置されることがある。第２の層５の一部分とエッチングマスク及び／又は保護材料とは、層構造内部で異なる深さにあるが、層構造６の層によって画定される平面に対して同じ面内位置に配置される場合には、同じ領域内に配置されることに留意すべきである。
保護材料塗布ユニット８は、印刷によって保護材料９を塗布するように適合される。この実施形態では、保護材料は、約９０℃で液体になる高温ワックスである。特に、保護材料塗布ユニット８は、好ましくは、例えばOce Technologies B.V.社によって提供される高温ワックスインク及び加熱インクジェット技術を使用するように適合される。エッチングマスク塗布ユニット１０は、パターン形成されていない第２の層５の上にエッチングマスク１４を印刷するように適合される。エッチングマスク塗布ユニット１０は、Dimatix Printer DMP 2800と、インクとしてDimatix Material Cartridge DMC 11610及びAZ1518-PGMEAとを使用するインクジェット技術を備えることができる。
更に、製造装置７は、エッチングマスクをソフトベークするためのソフトベークユニット１１を備える。特に、ソフトベークユニット１１は、対流式オーブン又は真空高温プレートなどベーキングデバイスを備えることができる。例えば、ソフトベークユニット１１は、１３０℃で５分間、エッチングマスクをソフトベークする対流式オーブンを備えることができる。真空高温プレートを使用することによるソフトベーキングは、より高速のソフトベーキングを可能にする。
更に、製造装置７は、第１のパターン形成層１３が生成されるように、第２の層５を通して、パターン形成されていない第１の層２をアブレーションするためのアブレーションユニット１２を備える。好ましくは、アブレーションユニット１２は、パターン形成されていない第２の層５を通してレーザアブレーションを行うためのレーザを備える。この実施形態では、レーザは、均一なパルスエネルギーのためのＱスイッチモードを有する３５５ｎｍで動作する固体レーザである。ビームプロファイルは、ガウス形状である。レーザアブレーションは、例えば１Ｗによって行うことができる。図５は、第１の層がパターン形成された後の層構造６を概略的及び例示的に示す。この実施形態では、レーザアブレーションは、第２の層５を通して、したがって保護材料９も通して行われるので、第２の層５及び保護材料９は、アブレーション処置によってアブレーションされる。図５で、レーザは、矢印４０によって示されている。
更に、製造装置７は、保護材料９を除去するための保護材料除去ユニット１５を備える。保護材料除去ユニット１５は、保護材料９を除去するために温水を使用するように適合される。この実施形態では、保護材料９は、幾つかのサイクルにわたって高温の脱塩水中で洗浄することによって除去、即ちストリップされる高温ワックスである。保護材料除去ユニット１５は、連続するリンスステーションを備えることができ、次々とリンスステーションを進むにつれて、保護材料がより一層除去される。高温の脱塩水は、好ましくは、９５℃よりも高い温度を有する。図６は、保護材料９が除去された後の層構造６を概略的及び例示的に示す。
保護材料９が除去された後、エッチングユニット１６は、第２のパターン形成層１７を形成するために、第２のパターン形成されていない層５をエッチングする。この実施形態では、エッチングユニット１６が、リン酸エッチャント（ＰＥＳ）で、ＭｏＮｂ／ＡｌＮｄ／ＭｏＮｂのスプレーエッチングを適用する。例えば、６５．４質量パーセントのＨ３ＰＯ４、１３．７質量パーセントのＣＨ３ＣＯＯＨ、６．５質量パーセントのＨＮＯ３、及び１４．４質量パーセントのＨ２Ｏを有するＰＥＳを使用することができる。また、ＰＥＳは、７６．７質量パーセントのＨ３ＰＯ４、８．５質量パーセントのＣＨ３ＣＯＯＨ、１．２質量パーセントのＨＮＯ３、及び１３．６質量パーセントのＨ２Ｏ、又は他の組合せを含むこともある。
第２のパターン形成されていない層５をエッチングする前に、必要であれば、１３５℃超での短時間のベーキングステップを任意選択的に行うためにソフトベークユニット１１が使用されることがあり、残っていることがある高温ワックスの単層を除去する。図７は、第２の層がエッチングされた後の層構造を概略的及び例示的に示す。
更に、製造装置７は、第２の層がエッチングされた後に、エッチングマスク１４を除去するためのエッチングマスク除去ユニット１８を備える。例えば、エッチングマスク除去ユニット１８は、この実施形態ではAZ1518レジストであるエッチングマスクのスプレーストリッピングを行うように適合させることができる。更に、エッチングマスク除去ユニット１８は、好ましくは、エッチングされた第２の層を蒸留水で洗浄し、その後、エアナイフ処置又はＩＲオーブン処置など乾燥処置を行うように適合される。パターン形成された第２の層１７を有する得られた層構造６が、図８に概略的及び例示的に示されている。
更に、製造装置は、エッチングマスクが除去された後に、パターン形成された第２の層１７の上に絶縁材料２０を塗布するための絶縁材料塗布ユニット１９を備える。次いで、絶縁材料は、ハードベークユニット２３によってハードベークされる。特に、絶縁材料は、好ましくは、高い電流密度を防止するために、エッチングされた第２の層１７の縁部に塗布される。絶縁材料塗布ユニット１９は、好ましくは、インクジェット印刷によって絶縁材料２０を塗布するように適合される。絶縁材料は、好ましくはレジストである。また、絶縁材料を印刷するために、Dimatix Printer DMP 2800と、インクとしてDimatix Material Cartridge DMC 11610及びAZ1518-PGMEAとを使用するインクジェット技術を使用することができる。絶縁材料２０を有する得られた層構造が、図９に概略的及び例示的に示されている。
図２〜図９は、様々な製造ステップを単に分かりやすくする目的で、層構造の一部分のみを示すことに留意すべきである。したがって、パターン形成層は、これらの図に示される要素の数よりも多くの要素を有することができる。
更に、製造装置は、製造された層構造を備える電気デバイスを作製するための電気的デバイス作製ユニット４１を備えることができる。この実施形態では、ＯＬＥＤが作製され、そのＯＬＥＤを図１０に概略的及び例示的に示す。
図１０に示されるＯＬＥＤ２１は、図２〜図９を参照して上述したように作製された基板１を備え、基板１は、バリア層３と、パターン形成された第１の層１３と、パターン形成された第２の層１７と、パターン形成された絶縁材料の層２０とを備える。更に、例えば金属層である導電層３０と、例えばガラスケーシングであるケーシング２７と、ゲッタ２８とが、湿気防止として提供される。更に、導電層３０を塗布する前に、パターン形成された第２の層１３の上に有機層構造２９が塗布され、したがって、有機層スタック２９は、導電層３０と第２のパターン形成層１３との間に挟まれる。導電層３０と、有機層２９に隣接するパターン形成された第２の層１３の一部分とが、それぞれカソード及びアノードを形成し、これらは、有機層２９内部で電流を生成するために、電気接続２５、２６を介して電圧源２４と電気的に接続される。有機層スタック２９内に電流を注入することによって、既知の様式で、有機層スタック２９内で光３１が生成される。
以下、層構造を製造するための製造方法の一実施形態を、図１１に示されるフローチャートを参照しながら例示的に説明する。
基板上に第１のパターン形成されていない層及び第２のパターン形成されていない層を有する層構造を提供した後（ここで、第１のパターン形成されていない層が、基板と第２のパターン形成されていない層との間に位置される）、ステップ１０１で、パターン形成されていない第２の層の少なくとも一部分を保護するために、パターン形成されていない第２の層の上記少なくとも一部分に保護材料が塗布される。特に、第１のパターン形成されていない層が、基板であるガラスプレート上のバリア層上にコーティングされたＩＴＯ層などの導電層であり、第２のパターン形成されていない層がメタライゼーション層である層構造が提供される。保護材料は、好ましくは高温ワックスであり、パターン形成されていない第２の層の一部分の上に提供される。この部分は、第１のパターン形成されていない層のアブレーション中に生じることがあるデブリ又は他の好ましくない粒子で汚染されるべきではない。
ステップ１０２で、パターン形成されていない第２の層の上にエッチングマスクが塗布される。エッチングマスクのこの塗布は、好ましくは、エッチングマスクを印刷するためのインクジェット技術を使用することによって行われ、その後、ソフトベークが、例えば８５℃で１５分間適用される。ソフトベーキング処置は、ステップ１０３で行われる。
ステップ１０４で、第１のパターン形成層が生成されるように、第２の層を通して、パターン形成されていない第１の層がアブレーションされる。特に、ＩＴＯコーティングのレーザアブレーションは、パターン形成されていない第２の層であるメタライゼーションを通して、例えば均一なパルスエネルギーのためのＱスイッチモードを有する３５５ｎｍで動作する固体レーザを使用することによって塗布される。
ステップ１０５で、保護材料が除去される。この実施形態では、高温ワックスインクは、数サイクルにわたって高温の脱塩水中で洗浄され、水は、９５℃よりも高い温度を有する。一実施形態では、保護材料が、エッチングマスクのハードベーク温度よりも低い温度で気化する場合、任意選択的に、保護材料が気化する温度以上であり、且つエッチングマスクをハードベークさせることができる温度未満の温度で短時間のベーキングを行うことによって、残っていることがある保護材料の単層を除去することができる。ステップ１０６で、第２のパターン形成層を形成するために、第２のパターン形成されていない層がエッチングされる。
ステップ１０７で、エッチングマスクが除去され、ステップ１０８で、パターン形成された第２の層の上、特に、パターン形成された第２の層を形成するエッチングされたメタライゼーションの縁部の上に絶縁材料が塗布される。ステップ１０９で、絶縁材料がハードベークされる。ステップ１１０で、得られた層構造を、ＯＬＥＤを作製するために使用することができる。特に、図１０を参照して上述したように、有機層スタック２９及びさらなる導電性材料３０を層構造の上に塗布することができる。次いで、図１０を参照して上述したように、層構造にケーシング２７及びゲッタ２８を設けることができ、層構造を電圧源２４と接続することができる。
ＯＬＥＤ製造のための基板は、しばしば、上に透明導電アノードコーティングとメタライゼーションを有するディスプレイガラスから形成される。アノード層と金属層とはどちらも、電気絶縁領域を実現するようにパターン形成される必要があり、金属の場合には、光抽出のための窓を形成するようにパターン形成される必要もある。ＯＬＥＤディスプレイ又は小さなデバイスでは、金属は通常、デバイスのフレームのみを形成しているが、より大きなデバイスでは、アノード材料の導電性が限られているため、均質に放出するデバイスを実現するために、側方電流分布をサポートする追加の金属微細構造が塗布されなければならない。
既知の製造プロセスは、大抵の場合には、最初に、アノード層及びメタライゼーション層の全領域にわたってコーティングを行い、その後、通常はフォトリソグラフィによって行われるパターン形成プロセスを行うことに基づく。これにより、特に小さな製品シリーズに関して、基板は高価な構成要素となる。なぜなら、フォトリソグラフィは、非常に高い精度及び精密なパターンの解像のために開発されており、それにより、フォトリソグラフィが高価なプロセスになっているからである。また、新たな設計ごとに（及び特定の数の露出された基板の後に）高コストのマスクが露出及び現像ステップに必要とされるので、ＯＬＥＤ発光モジュールのための競争力のある製造コストを実現するようにこのプロセスが改良されなければならない。
この状況によって動機付けられて、幾つかの機関は、基板のためのパターン形成コストを減少させることができる可能性を研究しており、他のプロセスを使用している。リスクを低く保つという理由で有望な１つのプロセスフローは、例えば、フォトリソグラフィと同様のフローであるが、フォトリソグラフィによって金属をパターン形成するのではなく、パターン形成が、露出及び現像ではなくエッチングマスクを印刷することによって行われ、アノード材料のパターン形成（ここでは、ごく限られた量の材料のみを除去すればよい）が、レーザアブレーションによって置き換えられる。重要なコストダウンに加えて、このプロセスフローは、１つの設計から別の設計への高速の切替え時間を提供するという利点を有する。
前の段落で述べたプロセスフローは、感光性ラッカを全領域に塗布し、それに続いて高価なマスクによる露出ステップ及びラッカの現像を行う（これも幾らかのリスクを伴う）のではなく、マスクを印刷して、コストのかなりの減少を提供する。それらのリスクの原因は、異なる印刷技法ごとに異なるが、結果は、基本的には同じである。エッチングマスクの塗布中、金属の完全なエッチング（除去）が望まれる／必要とされる領域内にインクが誤って堆積される場合、このインク「液滴／サテライト滴」は、重要な領域内に金属の残渣を生じる。より正確には、エッチングマスクの印刷中、有機物の堆積のための領域内にインクの液滴が堆積される場合、この液滴が金属アイランドを生じ、金属アイランドは更に、電気接点を形成することによってカソードへの直接のショートを引き起こすか、又はデバイス内部に脆弱スポットを生成する。脆弱スポットは、被膜厚さの不均一性を生み出す有機層及びカソード層の堆積中の遮蔽効果により形成されるか、又はアノードとカソードとの間の距離の局所的な減少により形成される。どちらの影響も、電界強度の局所的な増加を生じ、それに伴って、より高い電流が生じ、それに伴って、温度の局所的な上昇が生じ、この局所的な温度上昇は、有機物の電気抵抗の減少に相関し、さらに多くの電流を流す。最終的に、これはまた、短絡デバイスをもたらす。
印刷からのリスクに加えて、アノード材料のレーザアブレーションも粒子を生じ、これらの粒子は、基本的には、同じ影響、即ち、ショート、暗電流の増加、及び／又は局所的な脆弱スポットを生じることがある。これは、デブリが回避されなければならないことを意味する。デブリの防止は、専用の排出システムを用いてさえ完全に実現されることはありえないので、デブリに対処しなければならない。洗浄が１つの妥当な手法ではあるが、使用されるレーザ及びパラメータによっては、また除去されるべき材料によっては、それらのデブリ粒子が非常に小さく、表面への高い接着性を有することがあり、即ち洗浄が難しい。なぜなら、特にアノードの表面は損傷／変質を非常に受けやすいからである。
要約すると、このプロセスフローが高い歩留まりで使用されるべき場合には、重要な領域内のインク液滴を防止することに対処しなければならず、またアノードと有機物との界面でのデブリも防止しなければならない。
したがって、図１〜図９を参照して上述した製造装置及び方法は、エッチング前にアノードパターン形成のためのレーザアブレーションを行うように適合される。そのようにすると、デブリは、（生成される場合には）金属の上に位置することになり、アノード自体の上で可能である／許可されるよりも積極的な洗浄によって、又は短時間のエッチングステップを導入することによってデブリを除去することができ、金属をエッチングする前にデブリをエッチングして除去し、これは、プロセスのこの段階でのアノードの保護として適している。しかし、このようにすると、アブレーションは、金属を通して行われなければならず、これは、金属の溶融、及びそれに続いて起こる、下にあるアノード材料のアブレーションをもたらすことがある。その結果、溶融された金属とデブリとの混合物が押し出され、次いで表面上に再び堆積される。このとき、凝固された金属の液滴にデブリが埋め込まれるので、デブリのエッチングは、より一層難しくなる。１つのオプションは、層２と層５両方の材料を腐食するエッチャントを選択することであり、しかし、このエッチャントは、層２と層５の界面をエッチングするリスクを継承し、これは避けられるべきである。通常、層５は、層２の材料を腐食しないエッチャントでエッチングされ、逆も成り立つ。アブレーション中の金属溶融の影響は、高価なレーザ技法又は特別な処理を選択することによって減少されることがあるが、デブリの完全な防止はほぼ不可能と思われる。同じリスクが、印刷にも当てはまる。印刷パラメータを最適化すること、及び適切な印刷ヘッドを選択すること（一般に、単に印刷の一例としてインクジェットに言及する）が、重要な領域内でのサテライト滴の堆積の可能性を減少させるが、完全な防止は不可能と思われる。
したがって、図１〜図９を参照して上述した製造装置及び方法は、保護被膜、即ち保護材料を塗布する。この保護被膜は、容易に塗布可能でなければならず、また完全に除去可能でなければならない。ここで、改良されたプロセスフローは、好ましくは、最初にすべての重要な領域にこの保護を塗布すること、次いでエッチングマスクを印刷すること、及びその後、金属を通してレーザアブレーションを行うことからなる。その後、保護が除去され、堆積されていることがあるデブリ／金属液滴、及びインクサテライト滴を搬送除去し、裸の金属表面を露出し、この金属表面が、次のステップとしてのエッチングにさらされる。エッチング後、印刷されたエッチングマスクは、従来の様式でストリップされ、絶縁体が、必要とされる領域に（例えば、やはり印刷によって）塗布される。
上述したように、容易に理解することができるように、保護の完全な除去が重要である。残渣は、誤って印刷されたエッチングマスク材料と同じ影響、即ちエッチング後の金属アイランドをもたらし、これは避けられるべきである。したがって、印刷されたエッチングマスクのソフトベークに耐えることができ、且つ後で基板に付着しない材料が使用されるべきである。また、材料は、印刷されたエッチングマスクまで除去することがないように除去されるべきである。そのような手法に使用することができる材料の１つのグループは、上述した高温ワックスであり、これは、基本的には、印刷ヘッド内部での溶融点よりも高く加熱されるワックスである。印刷後、高温ワックスは、すぐに結晶化し、固体層を形成する。そのようなインク及び印刷技術は、例えばOce Technologies B.V.社によって開発されている。この材料の利点は、所与の温度未満では固体のままであり、それよりも高い温度の水で洗浄除去することができることである。更に高い温度は、残っていることがある材料の単層を気化する。これにより、高温ワックスは、このラッカのための完璧な材料になる。塗布は、インクジェット印刷によって実現することができ、即ち、塗布が必要とされる場所に正確に位置決めすることができる。ワックスが再び溶融し始める９５℃超の温度未満で、印刷されたエッチングマスクをソフトベークすることができる。エッチングマスクを乾燥させた後、エッチングマスクに影響を及ぼさない純水によってワックスを除去することができる。保護材料が、エッチングマスクのハードベーク温度未満で気化する場合、任意選択的な加熱ステップで、生じていることがある残渣を蒸発させることができる。これを行うことで、デブリ及びインクサテライト滴から層構造の表面を保護することができる。
一実施形態では、保護材料を除去する前に、任意選択的なデブリエッチングステップを行うことができ、保護材料が除去された後、図７を参照して上述したエッチングステップを行うことができる。デブリエッチングステップは、好ましくは、第１の層のデブリ及び第２の層のデブリをエッチングするが、保護材料は実質的にエッチングしないエッチング溶液を用いて行われ、デブリエッチングを使用することによって、保護材料９からデブリを少なくとも一部除去する。対照的に、図７を参照して上述したエッチングステップは、第２の層５をエッチングするが、第１の層１３はエッチングしないエッチング溶液を使用する。
上述した実施形態では、第２の層は、好ましくは、ＭｏＮｂ／ＡｌＮｄ／ＭｏＮｂコーティングからなるメタライゼーションを備えるが、第２の層はまた、別の導電性材料、特に別のコーティングを備えることもできる。
上述した実施形態では、第１の層が、好ましくは、基板であるガラスプレート上にコーティングされたＩＴＯであるが、第１の層はまた、別の導電性材料、例えば透明性も有する導電性材料を備えることもでき、基板はまた、プラスチック材料など別の材料からなることもある。
上述した実施形態では、製造装置は、ＯＬＥＤを製造するように適合されるが、製造装置はまた、基板上にパターン形成された第１の層及びパターン形成された第２の層を備える層構造を単に製造するように適合させることもできる。特に、製造装置は、図９に示される層構造を単に製造するように適合させることができる。次いで、製造された層構造を、ＯＬＥＤ又は別の電気デバイスを作製するためのベースとして使用することができる。
上述した実施形態では、提供される層構造は、パターン形成されていない第１の層と、パターン形成されていない第２の層とを備え、製造装置は、第１及び第２の層をパターン形成するように適合されるが、別の実施形態では、提供される層構造は、例えば、第１のパターン形成されていない層を備え、第２のパターン形成されていない層を備えず、製造装置は、第１の層をパターン形成するように適合させることができ、又は提供される層構造は、第１及び第２のパターン形成されていない層を備えることができ、製造装置は、第１の層をパターン形成し、第２の層をパターン形成しないように適合させることができる。
開示された実施形態に対する他の変形形態は、図面、本開示、及び添付の特許請求の範囲を検討すれば当業者には理解され、特許請求される本発明を実用する際に当業者が実施することができる。
特許請求の範囲において、用語「備える」は、他の要素又はステップを除外せず、「１つの」は、複数を除外しない。
単一のユニット又はデバイスが、特許請求の範囲に記載される複数の事項の機能を満たすことがある。幾つかの手段が互いに異なる従属請求項に記載されているということだけでは、これらの手段の組合せを有利に使用することができないということにはならない。
１つ又は複数のユニット又はデバイスを使用することによって行われる、保護材料及びエッチングマスクの塗布、ソフト及びハードベーキングステップ、保護材料及びエッチングマスクのストリッピングなどの処理ステップは、任意の他の数のユニット又はデバイスによって実施することができる。本発明の製造方法に従った製造装置の制御は、コンピュータプログラムのプログラムコード手段として、及び／又は専用ハードウェアとして実装することができる。
コンピュータプログラムは、他のハードウェアと共に、又は他のハードウェアの一部として供給される適切な媒体、例えば光記憶媒体又は固体媒体に記憶／分散されることがあるが、例えばインターネット又は他の有線若しくは無線テレコミュニケーションシステムを介して他の形態で分散されることもある。
特許請求の範囲内の任意の参照符号は、範囲を限定するものとみなされるべきではない。
本発明は、基板上に少なくともパターン形成された第１の層を備える層構造を製造するための製造装置であって、パターン形成されていない第１の層を有する層構造が基板上に提供される製造装置に関する。保護材料塗布ユニットは、提供される層構造の少なくとも一部分を保護するために、提供される層構造の上記少なくとも一部分に保護材料を塗布し、アブレーションユニットは、パターン形成された第１の層が生成されるように、保護材料を通して、パターン形成されていない第１の層をアブレーションし、保護材料除去ユニットは、保護材料を除去する。これは、技術的に複雑で高コストのリソグラフィプロセスを必ずしも使用せずに、例えばＯＬＥＤのための層構造を製造することを可能にする。更に、アブレーションデブリを、保護材料の除去と共に除去することができ、それにより、望ましくないデブリによって引き起こされるＯＬＥＤでの望ましくないショートカットなど、望ましくない影響が生じる可能性を減少する。
Claims (12)
- 基板上に少なくともパターン形成された第１の層及びパターン形成された第２の層を備える層構造を製造するための製造装置であって、パターン形成されていない第１の層及びパターン形成されていない第２の層を有する層構造が前記基板上に提供され、前記パターン形成されていない第１の層が、前記基板と前記パターン形成されていない第２の層との間に位置され、前記製造装置が、
前記提供された層構造の少なくとも一部分を保護するために、前記提供された層構造の前記少なくとも一部分に保護材料を塗布するための保護材料塗布ユニットと、
前記保護材料が塗布された後に、前記パターン形成されていない第２の層の上に、パターン形成されたエッチングマスクを塗布するためのエッチングマスク塗布ユニットと、
前記パターン形成された第２の層を形成するために、前記パターン形成されていない第２の層をエッチングするためのエッチングユニットと、
前記パターン形成された第１の層が生成されるように、前記保護材料を通して、前記パターン形成されていない第１の層をアブレーションするためのアブレーションユニットと、
前記保護材料を除去するための保護材料除去ユニットと
を備える製造装置において、
前記パターン形成されていない第２の層が、第２の層の材料を前記基板上の第１の領域に備え、第２の領域には備えないようにパターン形成され、前記保護材料塗布ユニットが、保護材料が前記第２の領域内に位置されるように、前記パターン形成されていない第２の層の上に、パターン形成された保護層を塗布する、製造装置。 - 前記エッチングマスク塗布ユニットが、エッチングマスク材料が前記第１の領域内に位置されるように、前記パターン形成されていない第２の層の上に前記エッチングマスクを塗布する請求項１に記載の製造装置。
- 前記保護材料塗布ユニットが、印刷によって前記保護材料を塗布する請求項１に記載の製造装置。
- 前記保護材料塗布ユニットが、前記保護材料としてワックスを塗布する請求項１に記載の製造装置。
- 前記エッチングマスク塗布ユニットが、前記パターン形成されていない第２の層の上に前記エッチングマスクを印刷する請求項１に記載の製造装置。
- 前記アブレーションユニットが、前記保護材料を通してレーザアブレーションを行うためのレーザを備える請求項１に記載の製造装置。
- 前記保護材料除去ユニットが、前記保護材料を除去するために温水を使用する請求項１に記載の製造装置。
- 前記保護材料除去ユニットが、蒸発によって前記保護材料を除去するために、前記保護材料の蒸発温度まで前記層構造を加熱する請求項１に記載の製造装置。
- 更に、前記層構造の上に絶縁材料を塗布するための絶縁材料塗布ユニットを備える請求項１に記載の製造装置。
- 更に、少なくとも前記パターン形成された第１の層を有する前記層構造を備える電気デバイスを作製するための電気デバイス作製ユニットを備える請求項１に記載の製造装置。
- 基板上に少なくともパターン形成された第１の層及びパターン形成された第２の層を備える層構造を製造するための製造方法であって、パターン形成されていない第１の層及びパターン形成されていない第２の層を有する層構造が前記基板上に提供され、前記パターン形成されていない第１の層が、前記基板と前記パターン形成されていない第２の層との間に位置され、前記製造方法が、
前記提供される層構造の少なくとも一部分に保護材料を塗布するステップと、
前記保護材料が塗布された後に、前記パターン形成されていない第２の層の上に、パターン形成されたエッチングマスクを塗布するステップと、
前記パターン形成された第２の層を形成するために、前記パターン形成されていない第２の層をエッチングするステップと、
前記第１のパターン形成された層が生成されるように、前記保護材料を通して、前記パターン形成されていない第１の層をアブレーションするステップと、
前記保護材料を除去するステップと
を含む方法において、
前記パターン形成されていない第２の層が、第２の層の材料を前記基板上の第１の領域に備え、第２の領域には備えないようにパターン形成され、保護材料が前記第２の領域内に位置されるように、前記パターン形成されていない第２の層の上に、パターン形成された保護層を塗布するステップを有する、方法。 - 基板上に少なくともパターン形成された第１の層及びパターン形成された第２の層を備える層構造を製造するための製造コンピュータプログラムであって、前記コンピュータプログラムが、前記製造装置を制御するコンピュータ上で実行されるときに、請求項１１に記載の製造方法の前記複数のステップを請求項１に記載の製造装置に行わせるためのプログラムコード手段を備える製造コンピュータプログラム。
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