JP2014113672A

JP2014113672A - 有機材料の回収装置、および有機ｅｌ素子の製造方法

Info

Publication number: JP2014113672A
Application number: JP2012271046A
Authority: JP
Inventors: Shinji Yoshida; 真司吉田; Kazuhiro Niwa; 和裕丹羽
Original assignee: Panasonic Corp
Current assignee: Panasonic Corp
Priority date: 2012-12-12
Filing date: 2012-12-12
Publication date: 2014-06-26

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】蒸着マスク４より硬度が低く、熱伝導率が石英より高く、融点が有機材料３より高い研磨材６でブラストすることで有機材料３を蒸着マスク４上から蒸着マスク４を傷つけることなく蒸着マスク４より有機材料３を分離することができる。また分離された有機材料３を研磨材６と共に捕集することで、精製や蒸着などで再利用する際に有機材料３全体を均一に昇温することが可能となり、有機材料３の劣化や分解による材料の利用効率の低下を抑制す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装置、及び有機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、浸漬されることで有機材料が洗浄される。ドライ洗浄はレーザーなどにより有機材料を加熱し蒸発させることでマスクを洗浄する（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廃棄されている。

特開２００４−１０３５１２号公報

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装置、及び有機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、本発明は、蒸着マスクより硬度が低く、熱伝導率が石英より高く、融点が有機材料より高い研磨材でブラストすることで蒸着マスクより有機材料を分離する分離手段と分離された有機材料を研磨材と共に捕集する捕集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、蒸着マスクより硬度が低く、熱伝導率が石英より高く、融点が有機材料より高い研磨材でブラストすることで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る。

また分離された有機材料を研磨材と共に捕集することで、精製や蒸着などで再利用する際に有機材料全体を均一に昇温することが可能となり、有機材料の劣化や分解による材料の利用効率の低下を抑制するという効果を得られ、高価な有機材料を再利用することができる。

本発明の実施の形態１の概略断面図本発明の実施の形態１の再利用時有機材料部分の概略断面図本発明の実施の形態２の有機ＥＬ素子製造方法のブロック図

本発明の請求項１記載の有機材料の回収装置は蒸着マスクより硬度が低く、熱伝導率が石英より高く、融点が有機材料より高い研磨材でブラストすることで蒸着マスクより有機材料を分離する分離手段と分離された有機材料を研磨材と共に捕集する捕集手段を有することを特徴とする。

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るという効果を奏する。

また精製や蒸着などで再利用する際に加熱表面だけではなく、有機材料の混じった研磨材の熱伝導率がよいため、有機材料内部から有機材料全体を均一に昇温することが可能となり、全体の温度ムラをなくし、加熱しすぎることを抑制するため有機材料の劣化や分解による材料の利用効率の低下を抑制するという効果を奏する。

また、高価な有機材料を再利用することが可能となるという効果を奏する。

また、研磨材の硬度がモース硬度１以上４以下であってもよい。

これにより蒸着マスクを傷つけることなく有機材料を分離できるという効果を奏する。

また、研磨材の熱伝導率が室温（２０℃）、大気圧（１ａｔｍ）で１〜５００Ｗ／（ｍ・Ｋ）であってもよい。

これにより精製や蒸着などで再利用する際に加熱表面だけではなく、有機材料の混じった研磨材の熱伝導率がよいため、有機材料内部から有機材料全体を均一に昇温することが可能となり、全体の温度ムラをなくすため、加熱しすぎることを抑制するため有機材料の劣化や分解による材料の利用効率の低下を抑制するという効果を奏する。

また、研磨材の融点が室温（２０℃）、大気圧（１ａｔｍ）で４００〜５０００℃であってもよい。

これにより蒸着、精製時に有機材料と共に加熱される研磨材が溶けることなく、有機材料全体を均一に昇温でき、有機材料の劣化や分解による材料の利用効率の低下を抑制するという効果を奏する。

また、研磨材の素材が銅、アルミニウムで構成されていてもよい。

これにより蒸着マスクを傷つけることなく有機材料を分離し、精製や蒸着などで再利用する際に加熱表面だけではなく、有機材料の混じった研磨材の熱伝導率がよいため、有機材料内部から有機材料全体を均一に昇温することが可能となり、全体の温度ムラをなくすため、加熱しすぎることを抑制するため有機材料の劣化や分解による材料の利用効率の低下を抑制するという効果を奏する。

また、ブラストが不活性ガスを用いたエアーブラストであってもよい。

これにより研磨材と有機材料に対し不活性なガスを用いることで、処理中に研磨材と有機材料が酸化、劣化されることを抑制し、再利用時に有効に使える有機材料を確保できるため、材料の利用効率の低下を抑制出来るという効果を奏する。

また、不活性ガスを噴射後回収し、再使用してもよい。

これにより不活性ガスの外部供給を抑制できるという効果を奏する。

また、捕集はフィルタによって行われてもよい。

これによりブラストで蒸着マスクより分離された有機材料が拡散することなくフィルタ上で捕集可能となるという効果を奏する。

また、フィルタの熱伝導率が室温（２０℃）、大気圧（１ａｔｍ）で１〜５００Ｗ／（ｍ・Ｋ）であることであってもよい。

これにより有機材料が捕集されたフィルタをそのまま精製や蒸着などで再利用する際に加熱表面だけではなく、有機材料の混じった研磨材の熱伝導率がよいため、有機材料内部から有機材料全体を均一に昇温することが可能となり、全体の温度ムラをなくすため、加熱しすぎることを抑制するため有機材料の劣化や分解による材料の利用効率の低下を抑制するという効果を奏する。

また、有機材料の分離、回収が不活性ガス環境下で行われることであってもよい。

これにより研磨材、有機材料が分離、回収中に酸化、劣化されることを抑制できるという効果を奏する。

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加熱表面だけではなく、有機材料の混じった研磨材の熱伝導率がよいため、有機材料内部から有機材料全体を均一に昇温することが可能となり、全体の温度ムラをなくすため、加熱しすぎることを抑制するため有機材料の劣化や分解による材料の利用効率の低下を抑制す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、高価な有機材料を再利用す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２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の概略断面図を示す。有機材料の回収装置は分離手段１と捕集手段２を有する。

有機材料３が蒸着された蒸着マスク４は、処理槽５内に設置される。設置された蒸着マスク４に対し、分離手段１より研磨材６が放出される。放出された研磨材６は勢いよく蒸着マスク４表面に衝突して、蒸着マスク４と有機材料３を分離させる。研磨材６と分離された有機材料３は捕集手段２によって捕集される。

ここで、分離手段１としては、不活性ガス７を用いたエアーブラストを用い、処理槽５内に放出された不活性ガス７を回収し再使用する構成となっている。

分離手段１として他にはショットブラストを用いることもできるが、研磨材６と有機材料３に対し不活性なガスを用いることで、研磨材６と有機材料３表面を不活性ガス７に置換し、処理中に研磨材６と有機材料３が酸化、劣化されることを抑制し、再利用時に有効に使える有機材料３を確保できるため、材料の利用効率の低下を抑制出来るという効果を奏する。また不活性ガス７の再使用により、不活性ガス７の供給を抑制できるという効果を奏する。

有機材料３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。

ここで、捕集手段２にフィルタ８を用いる構成となっている。蒸着マスク４表面より分離された有機材料３と研磨材６はフィルタ８によって捕集される。その際、不活性ガス７はフィルタ８を通過し、再び回収され分離手段１に再使用される。

捕集手段２として他には回収容器を用いることもできるが、フィルタ８で捕集することで、有機材料３が処理槽５内で拡散することなくフィルタ８上で捕集可能となるという効果を奏する。

また、研磨材６の硬度はモース硬度１以上４以下であることが望ましい。例えば有機ＥＬ素子作製に用いられる蒸着マスク４はインバー材で構成されており、モース硬度が５程度であるため、それより硬度が低い研磨材６は蒸着マスク４を傷つけることなく有機材料３を分離させることができる。

次に図２を用いて精製や蒸着で再利用する際の有機材料３部分の様子を説明する。再利用では捕集手段２にて捕集された研磨材６と有機材料３は混合された状態で加熱手段９により加熱されることで、内部の研磨材６と有機材料３が加熱される。蒸発温度、昇華温度に達した有機材料３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４上に蒸着されることで再利用される。本実施例ではフィルタ８で捕集した際の説明であるが、他の回収容器で捕集した場合は、別途加熱容器に研磨材６と有機材料３を移し加熱手段９で加熱することで同様に再利用可能となる。

研磨材６の熱伝導率は室温（２０℃）、大気圧（１ａｔｍ）で１〜５００Ｗ／（ｍ・Ｋ）であることが望ましい。再利用時、加熱手段９からの熱エネルギーは加熱容器の表面から研磨材６と有機材料３に伝達される。研磨材６の熱伝導率が有機材料３に比べ高いため、混在している研磨材６が先に昇温することで、有機材料３全体を均一に加熱することが可能となる。

これにより、有機材料３が局所的に昇華温度を超えて加熱されることが無くなり、有機材料３の分解生成物である不純物が生成されることを防止し、有機材料３の利用効率を向上することができる。

また、研磨材６の融点が室温（２０℃）、大気圧（１ａｔｍ）で４００〜５０００℃であることが望ましい。再利用時、有機材料３よりも融点が高いことで、有機材料３より先に蒸発、昇華することが抑制され、研磨材６の蒸発物が不純物として混入することがない。

具体的には、研磨材６は銅、アルミニウムで構成されることが望ましい。

また、フィルタ８の熱伝導率は室温（２０℃）、大気圧（１ａｔｍ）で１〜５００Ｗ／（ｍ・Ｋ）であることが望ましい。このようにすることで、図２に示すように、精製や蒸着などで再利用する際に、有機材料３を加熱容器に移すことなく、フィルタ８をそのまま加熱することが可能となる。また有機材料３がフィルタ８の内部に入り込んでいるので、有機材料３と接する面積が大きく、有機材料３全体を均一に昇温することが可能となり、全体の温度ムラをなくすため、加熱しすぎることを抑制するため有機材料３の劣化や分解による材料の利用効率の低下を抑制するという効果を奏する。

本発明により高価な有機材料３を再利用することが可能となり、有機ＥＬ素子製造工程においても有機材料３を再利用できるという効果を奏する。

（実施の形態２）
図３に、有機ＥＬ素子の製造方法のブロック図を示す。図１から２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４に付着している有機材料３は、実施の形態１記載の有機材料の回収装置にて回収されて、有機ＥＬ素子製造工程にて図２で説明したように再利用される。必要であれば有機材料回収工程後、有機材料精製工程において精製されたのち、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、有機材料の回収装置を用いることで、有機材料３を蒸着マスク４上から蒸着マスク４を傷つけることなく蒸着マスク４より有機材料３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加熱表面だけではなく、有機材料３の混じった研磨材６の熱伝導率がよいため、有機材料３内部から有機材料３全体を均一に昇温することが可能となり、全体の温度ムラをなくすため、加熱しすぎることを抑制するため有機材料３の劣化や分解による材料の利用効率の低下を抑制す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、高価な有機材料を再利用することができ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分離手段
２捕集手段
３有機材料
４蒸着マスク
５処理槽
６研磨材
７不活性ガス
８フィルタ
９加熱手段

Claims

蒸着マスクから有機材料を分離、回収する有機材料の回収装置において、
蒸着マスクより硬度が低く、熱伝導率が石英より高く、融点が有機材料より高い研磨材でブラストすることで蒸着マスクより有機材料を分離する分離手段と
分離された有機材料を研磨材と共に捕集する捕集手段を有することを特徴とする有機材料の回収装置。
研磨材の硬度がモース硬度１以上４以下であることを特徴とする請求項１記載の有機材料の回収装置。
研磨材の熱伝導率が室温（２０℃）、大気圧（１ａｔｍ）で１〜５００Ｗ／（ｍ・Ｋ）であることを特徴とする請求項１または２記載の有機材料の回収装置。
研磨材の融点が室温（２０℃）、大気圧（１ａｔｍ）で４００〜５０００℃であることを特徴とする請求項１から３記載の有機材料の回収装置。
研磨材の素材が銅、アルミニウムで構成されることを特徴とする請求項１から４記載の有機材料の回収装置。
分離手段が不活性ガスを用いたエアーブラストであることを特徴とする請求項１から５記載の有機材料の回収装置。
不活性ガスを噴射後回収し、再使用することを特徴とする請求項６記載の有機材料の回収装置。
捕集はフィルタによって行われることを特徴とする請求項１から７記載の有機材料の回収装置。
フィルタの熱伝導率が室温（２０℃）、大気圧（１ａｔｍ）で１〜５００Ｗ／（ｍ・Ｋ）であることを特徴とする請求項８記載の有機材料の回収装置。
有機材料の回収が不活性ガス環境下で行われることを特徴とする請求項１から９記載の有機材料の回収装置。
請求項１から１０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。