JPWO2004000987A1 - 有機ｅｌ素子製造用蒸着装置のチャンバーの洗浄方法 - Google Patents

Abstract

有機ＥＬ素子製造の際にチャンバー内表面に蓄積し、廃棄されていたＡｌｑ３等の化合物を回収、再利用することにより製造コストを低減する。Ａｌｑ３等の化合物が付着したチャンバー内の表面またはチャンバー内の部材を、２，２，３，３，４，４，５，５−オクタフルオロペンタノール等の含フッ素アルコールを用いて洗浄し、Ａｌｑ３を回収する。

Description

本発明は、有機ＥＬ素子製造用蒸着装置のチャンバーの洗浄方法に関する。

有機ＥＬ素子の製造において、有機化合物（以下、原料ともいう。）の薄膜を形成する方法として、真空蒸着法が知られている。真空蒸着法は、真空槽内で蒸発源と成膜用基板とを適当に組み合わせて、薄膜を形成する方法で、スピンコート法やディップ法などのウエットプロセスに比べて均質な薄膜を得やすいなどの利点がある。真空蒸着法としては、比較的電気抵抗の高い金属容器（金属ボード）に原料を付着させ該金属容器に電流を流すことにより該金属容器を発熱させて原料を蒸発させて成膜用基板表面に原料の薄膜を形成する抵抗加熱蒸着法や、原料に電子ビームやレーザービームを照射し、該ビームのエネルギーで原料を蒸発させて成膜用基板表面に原料の薄膜を形成する電子ビーム・レーザービーム蒸着法などが知られている。なかでも抵抗加熱蒸着法は、蒸着装置の構成が簡便であり、低価格で良質の薄膜形成を実現できることから広く普及している。
前記蒸着法に用いられる装置の場合、蒸発した原料は一部が有機ＥＬ素子用基板表面に堆積し、残りの原料は蒸着装置のチャンバーの内表面や該チャンバー内に配置された部材の表面に蓄積される。したがって、有機ＥＬ素子用基板表面の薄膜を形成する原料は、原料全体の一部であり、大部分はチャンバー内表面等に付着し、利用されないまま廃棄される問題がある。有機ＥＬ素子の原料は高価な化合物が多いため、原料を効率的に使用できないと素子の製造コストが高くなる問題もある。また、該チャンバーを他の原料の成膜に用いた場合、チャンバー内表面に蓄積した原料が不純物として膜中に混入することにより膜が汚染される問題がある。
本発明者らは、上記の問題を解決する目的から、蒸着装置のチャンバーの内表面や該チャンバー内に配置された部材の表面に付着した有機化合物を、有機溶剤を用いて洗浄し、回収する方法について鋭意検討を行った。
上記方法を行うためには、上記有機化合物に対してある程度の溶解性を有する有機溶剤を用いて洗浄する必要があると考えられるが、一般的に有機ＥＬ素子の製造の原料として用いられる化合物を溶解できる有機溶剤は限られる。
例えば、上記有機化合物として、トリス（８−ヒドロキシキノリナート）アルミニウム（以下、Ａｌｑ_３という。）があるが、Ａｌｑ_３を溶解できる有機溶剤としてはクロロホルムが知られているが、クロロホルムのようなハイドロクロロカーボンは、オゾン破壊係数が高い等の問題がある。
本発明は、有機ＥＬ素子製造用蒸着装置のチャンバーの洗浄方法であって、有機ＥＬ素子製造の際にチャンバー内表面に蓄積し、廃棄されていた原料の再利用することにより製造コストを低減し、かつ、チャンバー内表面に蓄積した原料が不純物として製品である薄膜中に混入することを防止し、また、オゾン破壊等の環境問題を有しないための方法の提供を課題とする。

本発明は、蒸着装置のチャンバー内で、基板表面に、８−ヒドロキシキノリンまたはその誘導体の金属錯体からなる化合物を蒸着する、有機ＥＬ素子製造用蒸着装置のチャンバーの洗浄方法であって、基材表面に上記化合物が蒸着されるとともに、上記化合物が付着したチャンバーの内表面またはチャンバー内に配置された部材の表面を含フッ素アルコールで洗浄し、付着した上記化合物を除去する工程、および、上記化合物を含有する含フッ素アルコールを回収する工程を有することを特徴とする有機ＥＬ素子製造用蒸着装置のチャンバーの洗浄方法を提供する。

本発明においては、基材表面に８−ヒドロキシキノリンまたはその誘導体の金属錯体からなる化合物が蒸着されるとともに、当該化合物が付着したチャンバーの内表面またはチャンバー内に配置された部材の表面を洗浄する。
上記化合物としては、具体的には、Ａｌｑ_３（トリス（８−ヒドロキシキノリナート）アルミニウム）、Ａｌｍｑ_３（Ａｌｑ_３に電子供与性のメチル基を導入した誘導体）、Ａｌｐｈ_３（ベンゾキノリノールアルミニウム錯体）、Ｚｎｑ_２（８−ヒドロキシキノリンのＺｎとの４配位錯体）、ＢＡｌｑ_１等が挙げられる。
本発明においては、洗浄剤として含フッ素アルコールを用いる。含フッ素アルコールはＡｌｑ_３の溶解性に優れる、不燃性または難燃性であり取扱いが容易である、樹脂や金属等からなる有機ＥＬ素子製造用蒸着装置を構成する部材への影響がほとんどない等の利点を有する。
本発明において用いられる含フッ素アルコールとしては、例えば、式１で示される化合物が挙げられる。
Ｒ^ｆＣＨＸ−ＯＨ ・・・式１
式１において、Ｘは水素原子、フッ素原子またはトリフルオロメチル基、Ｒ^ｆはフッ素原子または炭素数１〜４のポリフルオロアルキル基である。ポリフルオロアルキル基とは、アルキル基の水素原子の２個以上がフッ素原子に置換された基をいう。ポリフルオロアルキル基は、直鎖構造であっても分岐構造であってもよい。
式１で示される化合物の具体例としては、例えば以下の化合物が挙げられる。
Ｈ（ＣＦ_２）_２ＣＨ_２ＯＨ（２，２，３，３−テトラフルオロプロパノール）、
Ｈ（ＣＦ_２）_３ＣＨ_２ＯＨ（２，２，３，３，４，４−ヘキサフルオロブタノール）
Ｈ（ＣＦ_２）_４ＣＨ_２ＯＨ（２，２，３，３，４，４，５，５−オクタフルオロペンタノール）、
（ＣＦ_３）_２ＣＨＯＨ（１，１，１，３，３，３−ヘキサフルオロイソプロパノール）。
これらの化合物は、特にＡｌｑ_３の溶解性に優れる点で好ましい。
また、本発明における含フッ素アルコールとしては、溶解度パラメーター（δ値）が８以上２０以下であることが好ましく、特には９以上１５以下、さらには１０以上１２以下であることが好ましい。例えば、前述の式１で示される化合物の溶解度パラメーター（δ値）は以下のとおりである。

本発明において、含フッ素アルコールは１種を単独で用いてもよく、２種以上の混合物として用いてもよい。
本発明の洗浄方法を適用できる有機ＥＬ素子を製造するために使用される蒸着装置としては、抵抗加熱蒸着装置、電子ビーム蒸着装置、レーザービーム蒸着装置等の真空蒸着装置が挙げられる。なかでも、本発明の洗浄方法は、抵抗加熱蒸着装置の洗浄に用いた場合に有効であると考えられる。蒸着装置のチャンバー内には、有機化合物の蒸発源、膜厚センサー、基板保持機構、メタルシャドウマスク等の部材が配置されるが、これらの部材が洗浄される対象となる。
次に、本発明の洗浄方法を実施するための手順を具体的に説明する。
８−ヒドロキシキノリンまたはその誘導体の金属錯体からなる化合物の薄膜形成工程において、蒸着装置のチャンバー内にある蒸発源より上記化合物を蒸発させる。蒸発した上記化合物は有機ＥＬ素子を製造するための基板上に付着するとともに、上記チャンバーの内表面やチャンバー内に配置された部材の表面にも付着する。
上記化合物が付着したチャンバーの内表面や部材の表面に含フッ素アルコールを接触させて上記化合物の除去を行う。除去方法としては、スプレーノズル等から含フッ素アルコールを噴射し、チャンバーの内表面および部材の表面に吹き付けて除去する方法が挙げられる。
次いで、得られた上記化合物を含む含フッ素アルコールを回収する。
回収された上記化合物を含む含フッ素アルコールを、上記化合物と含フッ素アルコールとに分離する。分離方法としては、常圧または減圧下で有機溶剤を蒸発させる方法が挙げられる。
分離、回収された上記化合物は、有機ＥＬ素子の薄膜形成材料として再度使用し得る純度まで精製するのが好ましい。精製方法としては、再結晶精製、液体クロマトグラフ精製、昇華精製等の精製方法が挙げられる。精製はクリーンルームまたは冷暗所で行うのが好ましい。上記化合物については、精製した後、さらにメタノース還流下で不純物を抽出、除去する操作を行ってもよい。
以下に本発明の洗浄方法を具体的に説明するが、本発明はこれらにより限定されない。
工程１：有機ＥＬ素子を製造するために使用された蒸着装置のチャンバー内に設置されたスプレーノズルより含フッ素アルコールを噴射して、Ａｌｑ_３が付着したチャンバー内表面およびチャンバー内の部材表面を洗浄する。
工程２：Ａｌｑ_３を含む含フッ素アルコールをチャンバーのボトムから抜き出し回収槽に回収する。
工程３：回収したＡｌｑ_３を含む含フッ素アルコールを減圧とし、含フッ素アルコールを蒸発させてＡｌｑ_３を濃縮し析出させる。
工程４：析出したＡｌｑ_３を、Ａｌｑ_３に対して適度な溶解能を有する溶剤、例えば塩化メチレンに溶解させて、Ａｌｑ_３溶液を得る。
工程５：Ａｌｑ_３溶液を冷却し、溶解したＡｌｑ_３を析出させる。冷却温度は、好ましくは−３０℃〜２０℃、より好ましくは−１５℃〜１８℃である。冷却時間は、好ましくは３０分〜２時間、より好ましくは４５分〜１時間３０分である。
工程６：析出したＡｌｑ_３をろ過し、乾燥することによりＡｌｑ_３を回収する。乾燥温度は、４０〜６０℃が好ましく、４５〜５５℃がより好ましい。乾燥時間は、１０〜４０時間が好ましく１２〜３５時間がより好ましい。

［例１］
含フッ素アルコールへのＡｌｑ_３の溶解性について以下の方法で確認した。
２５℃において、Ａｌｑ_３ １ｍｇとＨ（ＣＦ_２）_４ＣＨ_２ＯＨ ３ｍｌとを混合してなる混合液を調製した。混合状態を目視で確認したところ、Ａｌｑ_３は完全に溶解していることが確認された。
［例２］
有機薄膜形成装置チャンバーの内表面およびマスクなどの冶具の表面に付着した有機ＥＬ素子用材料であるトリス（８−ヒドロキシキノリナート）アルミニウム（Ａｌｑ_３）が付着した有機薄膜形成装置チャンバー内表面およびマスクなどの部材の表面に、該蒸着装置内のスプレーノズルよりＨ（ＣＦ_２）_４ＣＨ_２ＯＨ（２，２，３，３，４，４，５，５−オクタフルオロペンタノール、以下、ＯＦＰＯという。）を５００ｍＬ／ｍｉｎで５分間噴射し、該有機薄膜形成装置チャンバー内を洗浄する。洗浄に用いたＯＦＰＯ、すなわちＡｌｑ_３を含むＯＦＰＯ（以下、ＯＦＰＯ溶液という。）を有機薄膜形成装置のボトムから、有機薄膜形成装置の下部に設置した回収槽に抜き出し、回収する。回収したＯＦＰＯ溶液を、１３０ｈＰａ、８０℃の条件下でＯＦＰＯを蒸発させる。ＯＦＰＯを蒸発させた残留物を１０ｍＬの塩化メチレンに３０℃で溶解させて、塩化メチレン溶液を調製する。塩化メチレン溶液を−１０℃に冷却し１時間放置する。析出した化合物をろ過し乾燥することによりＡｌｑ_３が得られる。回収したＡｌｑ_３は、有機ＥＬ素子の薄膜層の形成材料として使用し得る純度を有する。
［例３］
ＯＦＰＯの代わりに、Ｈ（ＣＦ_２）_２ＣＨ_２ＯＨ（２，２，３，３−テトラフルオロプロパノール）を用いた以外は例２と同様にしてＡｌｑ_３が付着した有機薄膜形成装置チャンバー内表面およびマスク等の部材表面の洗浄を行う。これにより上記Ａｌｑ_３を回収し、再利用することができる。

産業上の利用の可能性

有機ＥＬ素子製造の際にチャンバー内表面に蓄積し、廃棄されていた原料を再利用することにより製造コストを低減し、かつ、チャンバー内表面に蓄積した原料が不純物として製品である薄膜中に混入することを防止できる。また、本発明の洗浄方法は、オゾン破壊等の環境問題を有しない。

Claims (6)

1. 蒸着装置のチャンバー内で、基板表面に、８−ヒドロキシキノリンまたはその誘導体の金属錯体からなる化合物を蒸着する、有機ＥＬ素子製造用蒸着装置のチャンバーの洗浄方法であって、
   基材表面に上記化合物が蒸着されるとともに、上記化合物が付着したチャンバーの内表面またはチャンバー内に配置された部材の表面を含フッ素アルコールで洗浄し、付着した上記化合物を除去する工程、
   および、上記化合物を含有する含フッ素アルコールを回収する工程を有することを特徴とする有機ＥＬ素子製造用蒸着装置のチャンバーの洗浄方法。
2. ８−ヒドロキシキノリンまたはその誘導体の金属錯体からなる化合物が、トリス（８−ヒドロキシキノリナート）アルミニウムである請求項１に記載の洗浄方法。
3. 含フッ素アルコールが、式１で示される化合物である請求項１または２に記載の洗浄方法。
   Ｒ^ｆＣＨＸ−ＯＨ ・・・式１
   （ただし、式１において、Ｘは水素原子、フッ素原子またはトリフルオロメチル基、Ｒ^ｆはフッ素原子または炭素数１〜４のポリフルオロアルキル基である。）
4. 含フッ素アルコールの溶解度パラメーターが８以上２０以下である請求項１、２または３に記載の洗浄方法。
5. 含フッ素アルコールが、２，２，３，３−テトラフルオロプロパノール、２，２，３，３，４，４，５，５−オクタフルオロペンタノール、２，２，３，３，４，４−ヘキサフルオロブタノール、または１，１，１，３，３，３−ヘキサフルオロイソプロパノールである請求項１または２に記載の洗浄方法。
6. 回収した上記有機化合物を含有する含フッ素アルコールを、上記化合物と含フッ素アルコールとに分離する工程を有する請求項１〜５いずれかに記載の洗浄方法。