(57)【要約】【課題】エッチング技術を使った製造工程を利用した多層膜の製造方法及びそのエッチング膜製造装置。【解決手段】本発明はエッチング技術を使った製造工程を利用した多層膜の製造方法及びそのエッチング膜製造装置に関するものである。本発明は第2層エッチング液におけるエッチング液の揮発速度を加速させるもので、過熱することで第２層エッチング液の溶剤が落下し、本来の有機分子膜を溶解するのを防ぐものである。この装置には、すき間を有する有機容器、加熱器、吸気弁が含まれる。有機容器は有機分子のエッチング液を入れるのに用いる。この有機容器は機械を使って基板と基板の間隔を調節することができ、この間隔によりウエット薄膜にできる厚みを制御することができる。吸気弁は有機容器の上に設置し、すき間を流れる有機溶液の量を調整するのに使用する。加熱器は有機容器の一方に置き、容器の揮発及び薄膜形成の速度を速めるのに用いる。【選択図】図1
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも１つの基板を提供し、
当該有機容器に有する１つのすき間を用いて、前記基板に形成される１つの有機分子からなるウエット薄膜層の厚みを、有機溶液を使うことでコントロールし、
加熱することで、前記有機分子からなるウエット薄膜層に有機分子からなるドライ薄膜層の形を加速し、前記有機分子からなるドライ薄膜層が前記有機分子からなるウエット薄膜層に付着したエッチング液の分子の落下により破壊されるのを防ぎ、
前記有機分子からなる複数個のウエット薄膜層を繰り返し形成し、かつ前記加熱方法により前記有機分子からなる複数個のドライ薄膜層を繰り返し形成することで、前記多層有機薄膜層を形成することを特徴とするエッチング技術を使った製造工程を利用した多層有機分子薄膜の製造方法。
【請求項２】
前記多層有機薄膜層には少なくとも有機光電変換素子を含むことを特徴とする請求項１に記載のエッチング技術を使った製造工程を利用した多層有機分子薄膜の製造方法。
【請求項３】
前記多層有機薄膜層には少なくとも有機発光ダイオードを含むことを特徴とする請求項２に記載のエッチング技術を使った製造工程を利用した多層有機分子薄膜の製造方法。
【請求項４】
前記有機光電変換素子には少なくとも有機太陽電池を含むことを特徴とする請求項２に記載のエッチング技術を使った製造工程を利用した多層有機分子薄膜の製造方法。
【請求項５】
前記有機光電変換素子には少なくとも有機半導体光検出器を含むことを特徴とする請求項２に記載のエッチング技術を使った製造工程を利用した多層有機分子薄膜の製造方法。
【請求項６】
前記有機光電変換素子には少なくとも有機トランジスタを含むことを特徴とする請求項２に記載のエッチング技術を使った製造工程を利用した多層有機分子薄膜の製造方法。
【請求項７】
前記多層有機薄膜層は、そのうち前記有機容器の前記すき間を用いて、前記基板に落とす前記有機分子のエッチング液の量をコントロールし、さらにブレード装置を使って前記有機分子からなるウエット薄膜層の厚みを設定することを特徴とする請求項１に記載のエッチング技術を使った製造工程を利用した多層有機分子薄膜の製造方法。
【請求項８】
前記加熱方法には前記有機分子からなるウエット薄膜の溶剤の揮発を速められる効果を含むことを特徴とする請求項１に記載のエッチング技術を使った製造工程を利用した多層有機分子薄膜の製造方法。
【請求項９】
少なくとも前記有機容器は前記基板に直面するように前記有機溶液が流れるすき間があり、前記基板上に有機分子薄膜を形成する有機溶液を入れるための有機容器と、
前記有機容器の一方に設置され、前記有機分子薄膜を形成する速度を速める加熱器を含むエッチング膜製造装置。
【請求項１０】
前記多層有機薄膜層には少なくとも有機光電変換素子を含むことを特徴とする請求項９に記載のエッチング膜製造装置。
【請求項１１】
前記有機光電変換素子には少なくとも有機発光ダイオードを含むことを特徴とする請求項１０に記載のエッチング膜製造装置。
【請求項１２】
前記有機光電変換素子には少なくとも有機太陽電池を含むことを特徴とする請求項１０に記載のエッチング膜製造装置。
【請求項１３】
前記有機光電変換素子には少なくとも有機半導体光検出器を含むことを特徴とする請求項１０に記載のエッチング膜製造装置。
【請求項１４】
前記有機光電変換素子には少なくとも有機トランジスタを含むことを特徴とする請求項１０に記載のエッチング膜製造装置。
【請求項１５】
調節装置の上に前記有機容器が設置され、前記調節装置を用いて前記有機容器と前記基板の間隔を調節することを特徴とする請求項９に記載のエッチング膜製造装置。
【請求項１６】
前記加熱器には少なくとも前記有機分子からなるウエット膜層に塗布された溶剤の揮発加速を含むことを特徴とする請求項９に記載のエッチング膜製造装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はエッチング工程に関する技術で、特にエッチング液を用いた多層膜を製造するエッチング膜製造方法及びその関連装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
有機光電デバイスは原料分子を製造する大きさにより、エッチング工程を施すことのできる有機光電デバイスと、蒸着工程を用いる有機光電デバイスに分けられる。
【０００３】
蒸着工程を用いた場合、多層構造を有する有機光電デバイスを容易に製造できることはすでに知られているが、このような製造工程は大面積の有機光電デバイスの製造には適さない。
【０００４】
これに対し、エッチング工程を用いて製造する有機光電デバイスは、製造工程において蒸着工程を用いて製造する有機光電デバイスに比べて、より簡単で経済的である。そのため、大面積の光電デバイスや装置の製造に適している。とはいえ、エッチング工程を施しているがために、多層膜デバイスを製造するとき、有機光電デバイスの層間を相互に溶融させてしまうという深刻な問題を抱えている。例えば、第２層の溶剤が第１層膜に落下した結果、第１層膜を破壊し、さらに相互溶融を引き起こしている。
【０００５】
そのため、有機光電デバイスの製造技術に対する要求を満たし得る関連技術を開発することにより、労力的にも時間的にもコスト節減が可能になると考える。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明の目的は、エッチング工程を用いた多層膜製造方法及びそのエッチング膜製造装置を使用し、多層有機光電デバイスを製造することにあり、特に有機発光ダイオード（Organic Light-Emitting Diode）、有機太陽電池（Organic Photovoltaic Cell）、有機半導体光検出器（Organic Photo-detector）、有機トランジスタ（Organic Transistor）など有機光電変換素子（Organic Photo-electric Transforming Device）分野での応用を目指すものである。
【０００７】
もう一つの目的は、エッチング工程を用いた多層膜製造方法及びそのエッチング膜製造装置を使用し、多層有機光電デバイスを製造する際に、層間が相互に溶解する問題の解決を図ることにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するため、本発明ではエッチング工程を用いた多層膜製造方法を利用することを提案する。実際に製造する際にはすき間を有する有機容器を使用する。
【０００９】
上記有機容器には有機溶液を投入する。上記方法には、基板上に有機薄膜層を形成する１つの基板と、有機容器のすき間を利用して、有機溶液が有機薄膜層に落下する量をコントロールすることで、ウエットプロセスにより形成された有機膜層を形成する方法が含まれる。本方法ではブレード装置（ブレードコーティング装置など）を用いてウエットプロセスにより形成された有機膜層の厚みを調整する。
【００１０】
このほか、本方法では加熱方法を利用し、ウエットプロセスにより形成された有機膜層の溶剤の揮発を加速させ、溶剤が落下するのを防ぎ、元来の有機薄膜層が破壊されないように工夫した。
【発明の効果】
【００１１】
本発明では、エッチング膜製造装置を使用することを特色とする。前記エッチング膜製造装置により、有機発光デバイス・有機トランジスタ・有機太陽電池・有機半導体光検出器などの有機電子デバイスの基板に少なくとも１つの薄膜を形成する。前記エッチング膜製造装置には有機容器・吸気弁・加熱器が設置されている。前記有機容器は有機溶液を入れるのに用い、その有機容器には基板に向き合うようにすき間があり、容器を配置する位置は装置本体によりコントロールし、容器と基板の間隔によってウエットプロセスにより形成された薄膜の厚みが決まり、最終的にはドライプロセスにより形成された薄膜形成後の厚みもこれにより決まる。前記吸気弁は有機容器の上に設置し、すき間を流れる有機溶液の量をコントロールする。
【００１２】
本発明に係る実施例では、通気孔のある上蓋付きの有機容器を使用し、前記吸気弁は上蓋の通気孔に設置した。
【００１３】
さらに、前記エッチング膜製造装置には有機容器を動かせるモーターが含まれる。
【００１４】
加えて、前記エッチング膜製造装置には、ウエットプロセスにより形成された薄膜の溶剤の揮発と薄膜形成を速める加熱器が含まれる。
【００１５】
そして、有機容器のすき間と基板の間隔は調節でき、この間隔により基板に形成される薄膜の厚みが決められる。
【００１６】
本願発明の利点と精神は、以下に述べられる詳細な説明と添付の図面によって、さらに理解されるであろう。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、図面を参照し、本発明の実施形態について説明する。
【００１８】
本発明は、エッチング工程を用いた多層膜製造方法及びそのエッチング膜製造装置に関するものであり、特に有機発光ダイオード・有機太陽電池・有機半導体光検出器・有機トランジスタなど有機光電変換素子分野での応用が可能なものである。本発明に係る実施形態を下記の図1、図２、図３を参照しながら説明する。
【００１９】
図1は本発明に係るエッチング膜製造装置の側面図である。本実施例のエッチング膜製造装置には有機容器10、吸気弁31、加熱器51が含まれる。有機容器10には、殻体11と上蓋12があり、殻体11には放置空間110とすき間111があり、上蓋12には通気孔121がある。
【００２０】
次に、図２は本発明に係る有機容器の図である。有機容器10の上蓋12の通気孔121（図１参照）のところに吸気弁31が設置され、吸気弁31を通して通気孔121から殻体11の放置空間110にエアーを供給することにより、すき間111を流れる有機溶液80の量をコントロールする。
【００２１】
また、本発明であるエッチング膜製造装置は有機発光デバイス・有機トランジスタ・有機太陽電池・有機半導体光検出器など有機電子デバイスの基板6に薄膜を形成するのに使用する。
【００２２】
さらに、本実施例において、有機容器10のすき間111と基板6の間隔は調節可能であり、この間隔により基板6に形成される薄膜の厚みが決められる。
【００２３】
また、本実施例において、有機容器10が前記有機容器10と基板6の間隔を調節する調整装置（参照図なし）に設置されている。このほか、調整装置は少なくともモーター（参照図なし）と接続されており、これにより調整装置の動きを調整し、さらに有機容器10と基板6の間隔をコントロールすることが可能である。本実施例において、調整装置は機具・スライドレール、アームマシーンなどの機械を使用した。
【００２４】
さらに、本実施例において、基板6に形成される薄膜の形成速度を速めるため、有機容器10の一方に加熱器51を設置した。ほかの実施例においては、基板6に形成される薄膜の形成速度を速めるため、加熱器51を基板6の下に設置してみた。
【００２５】
図３は、本発明に係るエッチング工程を用いた多層膜製方法のフローチャートである。
【００２６】
図４は、多層膜の製造図である。図１〜図４を参照しながら、前記多層膜製造に関する説明を行う。
【００２７】
ステップS305において、基板6を使用し、この基板6上に多層膜を形成する。本実施例において、コンベア7の上に基板6を設置した。コンベア7は右方向から左方向に動かした。他の実施例では、基板6を固定位置に設置し、有機容器10をコンベア7またはスライドレールに設置してみた。本実施例においては、基板6には酸化インジウムー酸化スズ透明導電膜基板（ITO）を使用した。
【００２８】
ステップS310において、基板6に第１有機薄膜層41が形成されるようにすき間111を流れる有機溶液80の量をコントロールした上、加熱器51を使用して乾かし、第１有機薄膜層41の形成を促進し、ドライプロセスにより形成された膜形成とした。
【００２９】
ステップS315において、有機容器10のすき間111を利用して有機溶液80が第１有機薄膜層41（ドライプロセスにより形成された薄膜）に落下する量（つまり厚み）をコントロールすることで、第２ウエットプロセスにより形成された有機膜層42を形成した。
【００３０】
ステップS320において、ブレード装置43を利用して第２ウエットプロセスにより形成された有機薄膜層42の厚みを決めた。そのうち、ブレード装置はブレードコーティング装置を利用した。
【００３１】
ステップS325において、再度加熱器51を使用して第２ウエットプロセスにより形成された有機薄膜層42を加熱し、第２ウエットプロセスにより形成された有機薄膜層42の溶剤の揮発を速め、さらに第２ウエットプロセスにより形成された有機薄膜層42をドライプロセスにより形成された薄膜層を形成した。
【００３２】
このように、前記第２ウエットプロセスにより形成された有機薄膜層42の厚みはブレードと基板の間の間隔によってコントロールすることができた。このほか、本発明に係る実施例では、熱を加えることにより、第２ウエットプロセスにより形成された有機薄膜層42の溶剤の揮発を速め、元の有機分子薄膜（第１有機薄膜層41）が侵食されるのを防ぐことができた。
【００３３】
これだけにとどまらず、本実施例で使用したエッチング膜製造装置1では吸気弁31を用いてエッチング液が落下することによりウエットプロセスにより形成された薄膜形成の速度を調節することができたことから、多層膜光電デバイスの製造に効果を発揮するとみられる。また、この装置では従来のようなスピンコート法とは違い、すき間の長さを調節することで、大面積デバイスの製造もできるため、原材料の利用率を90％以上に高める効果がある。
【００３４】
ここで特に注目したいのは、他の実施例では多数の有機容器を使用してエッチング液で薄膜を製造したのに対し、本実施例では1つの有機容器のみを使用してエッチング液で薄膜を製造したことである。このほか、他の実施例では各有機容器の多数のすき間があったのに対し、本実施例では有機容器のすき間は1個しかなかった。
【００３５】
図５は、本発明に係る実際に製造した多層膜の断面図であり、多層膜製造方法の可能性を直接実証するに足りるものである。
【００３６】
続いて、ケースレー2400電流電圧計を使って、本実施例に係るエッチング膜製造装置を使用して製造した光電デバイス単層薄膜の電圧-電流特性を調べ、PR650を使用して前記で求めたスペクトル、発光輝度、発光効率、CIE座標などの光学特性を測定すると同時に、コンピュータプログラムとケースレー2400電流電圧計を使用して、光電デバイスの単層膜に対し全体的な電子性や光学性を測定した。
【００３７】
図６Ａと図６Ｂで示した各光電性能に関する試験結果からみれば、発光効率-電圧、発光強度-電圧特性の図から本実施例で製造した単層構造は一般的なエッチング工程で製作した薄膜とほとんど同じであることがわかった。このほか、ケースレー2400電流電圧計を使用して本実施例で提供したエッチング膜製造装置を利用して製造した光電デバイス複層薄膜の電圧-電流特性を測定し、さらにPR650を使って前記で得たスペクトル、発光輝度、発光効率、CIE座標などの光学特性を測定すると同時に、コンピュータプログラムとケースレー2400電流電圧計を使用して、前記で得た光電デバイス単層膜に対する全体的な電子性、光学性を測定した。
【００３８】
図７Ａと図７Ｂに各光電性能を示した。この２つの図に示される試験結果から見ると、本実施例で製造した複層構造が一般的なエッチング工程により製造された複層薄膜より優れていることが分かる。
【００３９】
図８は、本発明に係り製造した複層デバイスの電流密度-電圧特性図である。この図も本発明が高い効果を発揮し、従来の工程により製造された複層薄膜より優れていることを証明している。
【００４０】
前記説明からもわかるように、本発明に係り提供したエッチング膜製造装置はすき間を利用することで大量のエッチング液が元の有機薄膜に直接落下するのを防ぎ、ブレードのような技術を利用してウエットプロセスにより形成された薄膜の厚みを定め、その後加熱装置を使って熱を加えることより、ウエットプロセスからドライプロセスに変更して薄膜を形成した。このようにして、多層有機光電デバイスを製造するときに層間が相互に溶解するという問題を解決した。
【００４１】
尚、本発明は前記実施例になんら限定されるものでなく、本発明を逸脱しない範囲において様々な様態で実施しうることはいうまでもない。これに対し、その目的は本発明を申請する特許範囲において、様々な変更の可能性や一致性が包括されることを希望するものである。従って、本発明に係る申請特許範囲は前記記載に基づき、おおまかに解釈したものであり、すべての変更の可能性と一致性が含まれるものである。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】本発明に係る有機容器の図である。
【図２】本発明に係る有機容器ユニットをラックに設置した図である。
【図３】本発明に係るエッチング工程を利用して製造した多層膜の方法のフローチャートである。
【図４】本発明に係る多層膜の製造図である。
【図５】本発明に係る多層膜を実際に製造した時の断面図である。
【図６Ａ】本発明に係る単層デバイスを製造した時の電流効率と電圧に関する特性を示した図である。
【図６Ｂ】本発明に係る単層デバイスを製造した時の発光輝度と電圧に関する特性を示した図である。
【図７Ａ】本発明に係る複層デバイスを製造した時の電流効率と電圧に関する特性を示した図である。
【図７Ｂ】本発明に係る複層デバイスを製造した時の発光輝度と電圧に関する特性を示した図である。
【図８】本発明に係る複層デバイスを製造した時の電流密度と電圧に関する特性を示した図である。
【符号の説明】
【００４３】
1：エッチング膜製造装置 
10：有機容器
11：殻体
110：放置空間
111：すき間
12：上蓋
121：通気孔
31：吸気弁
41：第１有機薄膜層
42：ウエットプロセスにより形成された第２有機薄膜層
43：ブレード装置
50：加熱プレート
51：加熱器
6：基板 
7：コンベア
80：有機溶液
ステップ：S305〜S325
【図１】
2009285646.tif 000003
【図２】
2009285646.tif 000004
【図３】
2009285646.tif 000005
【図４】
2009285646.tif 000006
【図５】
2009285646.tif 000007
【図６Ａ】
2009285646.tif 000008
【図６Ｂ】
2009285646.tif 000009
【図７Ａ】
2009285646.tif 000010
【図７Ｂ】
2009285646.tif 000011
【図８】
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