(57)【要約】【課題】マスクの温度上昇の抑制及びエッチング効率の向上が図れる有機EL素子用マスククリーニング装置及びそれを用いた有機ELディスプレイの製造方法を提供する。【解決手段】この有機EL素子用マスククリーニング装置１では、輸送管１３内を流れるガスの流路長が、プラズマガス生成部１２からチャンバ１１までを最短で結んだ流路長よりも長く設定されている。また、輸送管１３は、流路が略Ｕ字状に曲がった曲げ部１３ａを有している。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
有機EL素子の有機層の形成に用いられるマスクをクリーニングする有機EL素子用マスククリーニング装置であって、
プラズマガスを生成するプラズマガス生成部と、
前記マスクを収容するチャンバと、
前記プラズマガスを前記プラズマガス生成部から前記チャンバ内に輸送する輸送管と、
を備え、
前記輸送管内を流れるガスの流路長は、前記プラズマガス生成部から前記チャンバまでを最短で結んだ流路長よりも長く設定されていることを特徴とする有機EL素子用マスククリーニング装置。
【請求項２】
請求項１に記載の有機EL素子用マスククリーニング装置において、
前記輸送管は、前記流路が曲がった曲げ部を有することを特徴とする有機EL素子用マスククリーニング装置。
【請求項３】
請求項２に記載の有機EL素子用マスククリーニング装置において、
前記曲げ部は、前記ガスの流路が９０°よりも大きく曲がっていることを特徴とする有機EL素子用マスククリーニング装置。
【請求項４】
有機EL素子の有機層の形成に用いられるマスクをクリーニングする有機EL素子用マスククリーニング装置であって、
プラズマガスを生成するプラズマガス生成部と、
前記マスクを収容するチャンバと、
前記プラズマガスを前記プラズマガス生成部から前記チャンバ内に輸送する輸送管と、
を備え、
前記輸送管は、その内部を流れるガスの流路径が部分的に拡大された拡径部を有することを特徴とする有機EL素子用マスククリーニング装置。
【請求項５】
請求項４に記載の有機EL素子用マスククリーニング装置において、
前記拡径部における入口部の流路方向と出口部の流路方向とが異なっていることを特徴とする有機EL素子用マスククリーニング装置。
【請求項６】
請求項４又は請求項５に記載の有機EL素子用マスククリーニング装置において、
前記拡径部における入口部の位置と出口部の位置とが対向しないようにずらされていることを特徴とする有機EL素子用マスククリーニング装置。
【請求項７】
請求項１ないし請求項６のいずれかに記載の有機EL素子用マスククリーニング装置において、
前記輸送管の流路の形状及び流路長の少なくとも一方が可変とされていることを特徴とする有機EL素子用マスククリーニング装置。
【請求項８】
請求項１ないし請求項７のいずれかに記載の有機EL素子用マスククリーニング装置において、
前記輸送管は、前記プラズマガスを下方からチャンバ内に導入することを特徴とする有機EL素子用マスククリーニング装置。
【請求項９】
請求項１ないし請求項８のいずれかに記載の有機EL素子用マスククリーニング装置を用いて使用済みのマスクを洗浄する工程と、
前記洗浄したマスクを使用して基板上に複数の有機発光層を形成し、複数の有機EL素子を形成する工程と、を備えたことを特徴とする有機ELディスプレイの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、有機EL素子用マスククリーニング装置及びそれを用いた有機ELディスプレイの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来のクリーニング装置としては、特許文献１に記載のものがある。このマスククリーニング装置では、Ｏ2ガスがチャンバ内に導入される直前でプラズマ化されて、上方からマスクに当てられるようになっている。
【０００３】
【特許文献１】特開平５−１７５１１２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記特許文献１のように、プラズマ化されたプラズマガスを直ぐにチャンバ内に導入してマスクのクリーニングを行うと、マスクの温度上昇やエッチング効率の低下を招く場合があることが分かった。この点に関する原理説明等は、後の発明を実施するための最良の形態にて説明する。
【０００５】
また、有機EL装置の有機層を形成する際にはマスクを介して下方からガス状の有機材料が基板面に当てられるため、有機材料はマスクの主に下面側に付着する。このため、上記特許文献１のように、クリーニングガスを上方からマスクに当てる方式では、有機EL装置の有機層形成用のマスクのクリーニングを効率よく行うことができない。
【０００６】
そこで、本発明の解決すべき第１の課題は、マスクの温度上昇の抑制及びエッチング効率の向上が図れる有機EL素子用マスククリーニング装置を提供することである。
【０００７】
また、本発明の解決すべき第２の課題は、有機EL素子の有機層形成用のマスクのクリーニングを効率よく行える有機EL素子用マスククリーニング装置を提供することである。
【０００８】
また、本発明の解決すべき第３の課題は、マスクのクリーニングを効率よく行うことにより、生産性の高い有機ELディスプレイの製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記の課題を解決するため、請求項１の発明では、有機EL素子の有機層の形成に用いられるマスクをクリーニングする有機EL素子用マスククリーニング装置であって、プラズマガスを生成するプラズマガス生成部と、前記マスクを収容するチャンバと、前記プラズマガスを前記プラズマガス生成部から前記チャンバ内に輸送する輸送管とを備え、前記輸送管内を流れるガスの流路長は、前記プラズマガス生成部から前記チャンバまでを最短で結んだ流路長よりも長く設定されている。
【００１０】
また、請求項２の発明では、請求項１の発明に係る有機EL素子用マスククリーニング装置において、前記輸送管は、前記流路が曲がった曲げ部を有する。
【００１１】
また、請求項３の発明では、請求項２の発明に係る有機EL素子用マスククリーニング装置において、前記曲げ部は、前記ガスの流路が９０°よりも大きく曲がっている。
【００１２】
また、請求項４の発明では、有機EL素子の有機層の形成に用いられるマスクをクリーニングする有機EL素子用マスククリーニング装置であって、プラズマガスを生成するプラズマガス生成部と、前記マスクを収容するチャンバと、前記プラズマガスを前記プラズマガス生成部から前記チャンバ内に輸送する輸送管とを備え、前記輸送管は、その内部を流れるガスの流路径が部分的に拡大された拡径部を有する。
【００１３】
また、請求項５の発明では、請求項４の発明に係る有機EL素子用マスククリーニング装置において、前記拡径部における入口部の流路方向と出口部の流路方向とが異なっている。
【００１４】
また、請求項６の発明では、請求項４又は請求項５の発明に係る有機EL素子用マスククリーニング装置において、前記拡径部における入口部の位置と出口部の位置とが対向しないようにずらされている。
【００１５】
また、請求項７の発明では、請求項１ないし請求項６のいずれかに記載の構成において、前記輸送管の流路の形状及び流路長の少なくとも一方が可変とされている。
【００１６】
また、請求項８の発明では、請求項１ないし請求項６のいずれかの発明に係る有機EL素子用マスククリーニング装置において、前記輸送管は、前記プラズマガスを下方からチャンバ内に導入する。
【００１７】
また、請求項９の発明では、請求項１ないし請求項７のいずれかの発明に係る有機EL素子用マスククリーニング装置を用いて使用済みのマスクを洗浄する工程と、前記洗浄したマスクを使用して基板上に複数の有機発光層を形成し、複数の有機EL素子を形成する工程とを備えた。
【発明の効果】
【００１８】
請求項１及び請求項２に記載の発明によれば、プラズマガスを輸送管中を通過させる過程で、ガスに含まれる高エネルギー粒子の管壁への衝突回数を増加させることができる。これによって、高エネルギー粒子の運動エネルギーを低下させるとともに、化学的エネルギーを上昇させ、マスクの温度上昇の抑制及びエッチング効率の向上が図れる。
【００１９】
請求項３に記載の発明によれば、折り曲げ部の角度が９０°よりも大きく設定されているため、プラズマガスを輸送管中を通過させる過程で、ガスに含まれる高エネルギー粒子の管壁への衝突回数をさらに増加させることができる。これによって、高エネルギー粒子の運動エネルギーを低下させるとともに、化学的エネルギーを上昇させ、マスクの温度上昇の抑制及びエッチング効率の向上が図れる。
【００２０】
請求項４に記載の発明によれば、拡径部でガスの流れが遅くなる分、ガスが輸送管を通過するのに要する時間が長くなり、ガス中の粒子同士の間で生じる衝突等の相互作用の回数を増大させることができる。その結果、高エネルギー粒子の運動エネルギーを低下させるとともに、化学的エネルギーを上昇させ、マスクの温度上昇の抑制及びエッチング効率の向上が図れる。
【００２１】
請求項５及び請求項６に記載の発明によれば、拡径部にてガスの流れ効果的に遅延させることができ、ガス中の粒子同士の間で生じる衝突等の相互作用の回数を効果的に増大させることができる。
【００２２】
請求項７に記載の発明によれば、使用するガス種、ガス流量、混合比、エッチング圧力等のプロセス条件に適した装置構成を構築できる。
【００２３】
請求項８に記載の発明によれば、輸送管によってガスが下方からチャンバ内に導入されるため、有機層形成時に付着したマスクの下面側の有機物を効率よく除去できる。
【００２４】
請求項９に記載の発明によれば、請求項１ないし請求項７に記載の有機EL素子用マスククリーニング装置を用いてマスクを洗浄し、そのマスクを使用して有機EL素子の有機層を形成して有機ELディスプレイを製造するため、マスク洗浄による変形等のダメージが小さく、マスクを良好な状態で再利用することができる。その結果、有機ELディスプレイの歩留まりを向上させることが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
＜基礎技術＞
実施形態について説明する前に、後述する第１及び第２実施形態に係る有機EL素子用マスククリーニング装置１，１ａの基礎となる有機EL素子用マスククリーニング装置１００について図１に基づいて説明する。
【００２６】
図１に示されるように、この有機EL素子用マスククリーニング装置１００は、チャンバ１１と、プラズマガス生成部１２と、輸送管１３と、ガス吐出部１４とを備えており、マスク１５のクリーニングに用いられる。
【００２７】
マスク１５は、図２に示されるように、金属により形成された板状の部材であり、有機EL装置の有機層の形成に用いられるものであり、有機層形成時に付着した有機物を定期的に除去する必要がある。なお、有機層形成時にマスクを介して下方からガス状の有機材料が基板面に当てられるため、除去すべき有機物はマスクの主に下面側に付着している。また、マスク１５は温度が上昇すると変形するため、温度上昇を抑えつつクリーニングを行う必要がある。
【００２８】
チャンバ１１は、マスク１５を収容した状態で内部が減圧状態（例えば、真空状態）に保持される。プラズマガス生成部１２は、図示しないクリーニングガス供給源及びプラズマ生成装置を備えている。そして、クリーニングガス供給源が供給するクリーニングガスが、プラズマ生成装置によりプラズマ化されて、輸送管１３内に送り出される。クリーニングガスとしては、例えばＣＦ4とＯ2の混合ガスが用いられる。なお、クリーニングガスにＮ2等のキャリアガスを混合してもよい。
【００２９】
輸送管１３は、プラズマガス生成部１２が生成したプラズマガスをチャンバ１１内のガス吐出部１４に輸送する。ガス吐出部１４は、例えばシャワーヘッドにより構成され、チャンバ１１内におけるマスク１５の下方に設置され、プラズマガス生成部１２で生成されたプラズマガスを下方からマスク１５に向けて吐出する。なお、プラズマガス生成部１２で生成されたプラズマガスは、輸送管１３及びガス吐出部１４の通過途中でプラズマ状態からラジカル状態に変化する場合があるため、チャンバー内に導入されるガスはプラズマガスであるとは限らない。
【００３０】
図３は、有機EL素子用マスククリーニング装置１００を用いたときのマスク１５の中央部１５ａ及び周縁部１５ｂにおけるエッチングレート及び温度上昇量と、クリーニングガスの流量との関係を示すグラフである。図３中のラインＬ１ａはマスク１５の中央部１５ａのエッチングレートとクリーニングガス流量との関係を示し、ラインＬ１ｂはマスク１５の周縁部１５ｂのエッチングレートとクリーニングガス流量との関係を示し、ラインＬ２ａはマスク１５の中央部１５ａの室温からの温度上昇量とクリーニングガス流量との関係を示し、ラインＬ２ｂはマスク１５の周縁部１５ｂの室温からの温度上昇量とクリーニングガス流量との関係を示している。なお、クリーニングガスは、チャンバー外で発生させたプラズマガスをチャンバー内に導入してマスクのクリーニングのために用いたガスのことである。
【００３１】
この図３のグラフより、マスク１５の中央部１５ａは周縁部１５ｂに比して、クリーニング時の温度上昇量が大きいのに（すなわち、当てられるクリーニングガスのエネルギーレベルは高いのに）、エッチングレートが低くなっていることが分かる。このことから、必ずしもエッチング粒子のエネルギーが高ければエッチングレートが高いわけではないことがわかる。ガスのエネルギーとしては、主に、化学的エネルギーと運動エネルギーに分けられるが、主にエッチングに寄与すると思われる粒子は化学的エネルギーが高い粒子である。これに対して、化学的エネルギーが低い粒子は運動エネルギーが高くてもクリーニングへの寄与は小さいと考えられる。マスク１５の中央部１５ａでは、エッチングにあまり寄与しないと考えられる化学的エネルギーが低く、運動エネルギーが高い高エネルギー粒子の割合が高くなっているものと推測される。
【００３２】
そこで、本願発明者らは、プラズマガスの上記特性に着目し、マスク１５の温度上昇の抑制及びエッチング効率の向上が図れる有機EL素子用マスククリーニング装置を創出した。これについて以下に説明する。
【００３３】
＜第１実施形態＞
図４は、本発明の第１実施形態に係る有機EL素子用マスククリーニング装置１の構成を模式的に示す図である。なお、図４に示す有機EL素子用マスククリーニング装置１の各部の構成について、図１に示す有機EL素子用マスククリーニング装置１００と共通する部分には同一の参照符号を付して説明を省略する。
【００３４】
本実施形態に係る有機EL素子用マスククリーニング装置１では、図４に示すように、輸送管１３の流路長が、プラズマガス生成部１２からチャンバ１１までの間を最短の距離で結んだ流路長よりも積極的かつ大幅に長く設定されている。これに伴って、輸送管１３には、流路が略Ｕ字状に曲がった曲げ部１３ａが設けられている。
【００３５】
このように輸送管１３の長さを積極的に延長することにより、プラズマガスが輸送管１３中を通過する過程で、ガス中の高エネルギー粒子の管壁への衝突回数を増加させることができる。これによって、これによって、粒子の運動エネルギーを低下させるとともに、化学的エネルギーを上昇させ、マスクの温度上昇の抑制及びエッチング効率の向上が図れる。
【００３６】
また、輸送管１３に略Ｕ字状の曲げ部１３ａを形成することにより、プラズマガスがその曲げ部１３ａを通過する際にプラズマガス中の高エネルギー粒子の管壁への衝突回数が増加し、粒子の運動エネルギーを効果的に低下させるとともに、粒子の化学的エネルギーを上昇させる。
【００３７】
また、プラズマ生成部で発生されたプラズマガスは輸送管１３によって下方からチャンバ１１内に導入され、該チャンバ内に導入されたガスがガス吐出部１４によって下方からマスク１５に向けて吐出されるため、有機層形成時に付着したマスク１５の下面側の有機物を効率よく除去できる。
【００３８】
＜第２実施形態＞
図５は、本発明の第２実施形態に係る有機EL素子用マスククリーニング装置１ａの構成を模式的に示す図である。なお、図５に示す有機EL素子用マスククリーニング装置１ａの各部の構成について、図１に示す有機EL素子用マスククリーニング装置１００と共通する部分には同一の参照符号を付して説明を省略する。
【００３９】
本実施形態に係る有機EL素子用マスククリーニング装置１ａでは、図５に示すように、輸送管１３は、部分的にガスの流路径が拡大された拡径部１３ｂを有している。この拡径部１３ｂは、プラズマガスを一時的に貯留する貯留チャンバとして機能している。
【００４０】
また、拡径部１３ｂにおける入口部１３ｃの流路方向Ａ１と出口部１３ｄの流路方向Ａ２とが異ならされている。図５に示す例では、流路方向Ａ１に対して流路方向Ａ２が略９０度向きが変えられている。
【００４１】
また、拡径部１３ｂにおける入口部１３ｃの位置と出口部１３ｃの位置とが対向しないようにずらされている。図５に示す例では、入口部１３ａが拡径部１３ｂの側壁部に設けられ、出口部が隔壁部１３ｂの上壁部に設けられている。
【００４２】
このように、輸送管１３に拡径部１３ｂを設けることにより、拡径部１３ｂでガスの流れが遅くなる分、ガスが輸送管１３を通過するのに要する時間が長くなり、ガスが輸送管１３中を通過する過程で生じるガス中の粒子同士の間で生じる衝突等の相互作用の回数を増大させることができる。これによって、粒子の運動エネルギーを低下させるとともに、化学的エネルギーを上昇させ、マスクの温度上昇の抑制及びエッチング効率の向上が図れる。
【００４３】
また、輸送管１３の拡径部１３ｂにおける入口部１３ｃの流路方向Ａ１と出口部１３ｄの流路方向Ａ２とが異なっているため、拡径部１３ｂにてガスの流れ効果的に遅延させることができ、ガス中の粒子同士の間で生じる衝突等の相互作用の回数を効果的に増大させることができる。
【００４４】
また、輸送管１３の拡径部１３ｂにおける入口部１３ｃの位置と出口部１３ｄの位置とが対向しないようにずらされているため、拡径部１３ｂにてガスの流れ効果的に遅延させることができ、ガス中の粒子同士の間で生じる衝突等の相互作用の回数を効果的に増大させることができる。
【００４５】
また、プラズマ生成部によって生成されたプラズマガスは輸送管１３によって下方からチャンバ１１内に導入され、該チャンバ内に導入されたガスがガス吐出部１３によって下方からマスク１５に向けて吐出されるため、有機層形成時に付着したマスク１５の下面側の有機物を効率よく除去できる。
【００４６】
次に、上述の有機EL素子用マスククリーニング装置１，１ａを用いた有機ELディスプレイの製造方法を簡単に説明する。
【００４７】
（１）まず、既に有機層等の蒸着に使用したマスク１５を上述のマスククリーニング装置１，１ａを用いてクリーニングする。
【００４８】
（２）次に、クリーニングしたマスク１５を再度使用するため、第１電極が被着された基板上に配置し、マスク１５の開口を介して有機材料を第１電極上に被着させ、有機層を形成する。
【００４９】
（３）そして、有機層上に第２電極層を被着させることにより、複数の有機EL素子を基板上に形成するとともに、必要に応じて保護膜や封止基板等を有機EL素子上に配置することにより、有機ELディスプレイが完成する。
【００５０】
このとき、マスクの洗浄に上述のマスククリーニング装置を用いているため、マスク洗浄による変形等のダメージが小さく、マスクを良好な状態で再利用することができる。その結果、有機ELディスプレイの歩留まりを向上させることが可能となる。
【００５１】
なお、本発明は上述の実施形態に限定されるものではなく、本発明を逸脱しない範囲内において種々の変更・改良が可能である。
【００５２】
例えば、上述の第１又は第２実施形態においては、輸送管１３自体を曲げるようにしたが、輸送管１３自体を曲げなくとも、ガスの流路を曲げればよい。例えば、図６ないし図８のように、流路内に仕切り板２１や穴あきプレート２２を設けることにより、ガスの流路を曲げるようにしてもよい。また、図６ないし８に示す輸送管１３の構成に加えて、輸送管１３自体を９０°以上の角度で曲げるようにしてもよい。
【００５３】
また、上述の第１実施形態において、輸送管１３の曲げ部を円弧状、らせん状等種々の形状に曲げるようにしてもよい。また、図９に示すように、輸送管１３を途中で分岐させて曲げるようにしてもよい。
【００５４】
また、上述の第１又は第２実施形態において、輸送管１３の流路の形状等を可変にするようにしてもよい。これによって、使用するガス種、ガス流量、混合比、エッチング圧力等のプロセス条件に適した装置構成を構築できる。その具体的な構成例としては、例えば図１０ないし図１３に記載の構成が考えられる。図１０に示す構成では、輸送管１３の流路内に設けられた仕切り板２１が、図示しないモータ等のアクチュエータにより矢印Ａ１の方向に駆動される。図１１に示す構成では、輸送管１３の拡径部１３ｂ（貯留チャンバ）の容積が、モータ等のアクチュエータにより矢印Ａ２方向に駆動されるピストン２３によって可変とされている。図１２に示す構成では、輸送管１３にスライドダクト２４が設けられ、図示しないモータ等のアクチュエータによりスライドダクト２４を矢印Ａ３方向に駆動することにより、輸送管１３の流路長が可変となっている。なお、図１２に示す構成については、輸送管１３のスライドダクト２４が設けられた部分での管内の減圧状態保持が困難な場合は、図１３に示すように、その部分全体を真空容器２５で覆うようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００５５】
【図１】本発明の第１及び第２実施形態に係る有機EL素子用マスククリーニング装置の基礎となる有機EL素子用マスククリーニング装置の構成を模式的に示す図である。
【図２】クリーニング対象のマスクの平面図である。
【図３】図１の有機EL素子用マスククリーニング装置を用いたときのマスクの中央部及び周縁部におけるエッチングレート及び温度上昇量とクリーニングガスの流量との関係を示すグラフである。
【図４】本発明の第１実施形態に係る有機EL素子用マスククリーニング装置の構成を模式的に示す図である。
【図５】本発明の第２実施形態に係る有機EL素子用マスククリーニング装置の構成を模式的に示す図である。
【図６】図４に示す構成の変形例を示す図である。
【図７】図４に示す構成の変形例を示す図である。
【図８】図４に示す構成の変形例を示す図である。
【図９】図４に示す構成の変形例を示す図である。
【図１０】図４に示す構成の変形例を示す図である。
【図１１】図４に示す構成の変形例を示す図である。
【図１２】図４に示す構成の変形例を示す図である。
【図１３】図４に示す構成の変形例を示す図である。
【符号の説明】
【００５６】
１，１ａ，１００  有機EL素子用マスククリーニング装置
１１  チャンバ
１２  プラズマガス生成部
１３  輸送管
１３ａ  曲げ部
１３ｂ  拡径部
１３ｃ  入口部
１３ｄ  出口部
１４  ガス吐出部
１５  マスク
２１  仕切り板
２２  穴あきプレート
２３  ピストン
２４  スライドダクト
２５  真空容器
【図１】
2007173175.tif 000003
【図２】
2007173175.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
2007173175.tif 000011
【図１０】
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【図１１】
2007173175.tif 000013
【図１２】
2007173175.tif 000014
【図１３】
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