CN113373411A - 蒸镀源单元、蒸镀源和蒸镀源用喷嘴 - Google Patents

蒸镀源单元、蒸镀源和蒸镀源用喷嘴 Download PDF

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Abstract

提供一种能够在确保蒸发的蒸镀材料的指向性的同时保持较高的成膜速率的蒸镀源单元、蒸镀源和蒸镀源用喷嘴。蒸镀源单元(1)是一种使蒸镀材料蒸镀到基板的表面上的蒸镀源单元(1)，其具有包括喷出口(21)的喷嘴(20)，所述喷出口(21)喷出加热的蒸镀材料，喷嘴(20)上形成有沿与该喷嘴(20)的延伸方向相同方向延伸的多个孔(20a)，该多个孔(20a)的一端部在喷出口(21)开口，孔(20a)的纵横比为2以上，孔(20a)的长度为分子的平均自由行程的1/5以下。

Description

蒸镀源单元、蒸镀源和蒸镀源用喷嘴
技术领域
本发明涉及在基板上形成薄膜时所使用的蒸镀源单元、蒸镀源和蒸镀源用喷嘴。
背景技术
作为一种在基板面上形成薄膜的装置，具有在真空环境下对蒸镀材料进行加热并使其蒸发，使气化的蒸镀材料蒸镀到基板面上形成薄膜的成膜装置。基于这种真空蒸镀的薄膜形成技术也用于例如，如专利文献1所示，使有机物蒸镀形成有机薄膜，制造OLED(Organic Light Emitting Display：以下称为“有机EL显示器”)。要想使蒸镀材料蒸镀到像有机EL显示器这种大型基板上，需要形成均匀的膜厚分布，在专利文献1所公开的真空成膜装置中，使用指向性高的喷嘴执行蒸镀处理。
现有技术文献
专利文献
【专利文献1】日本特开2005－330551号公报
发明内容
在专利文献1所公开的成膜源中，由加热手段进行加热的蒸镀材料通过整流部这一喷嘴，从喷嘴的开口喷射，所述整流部具有被分隔成微细的开口的流路。
计算形成专利文献1的实施例1、2中的整流部的1条流路(管道)的纵横比时，求出在实施例1中为200，在实施例2中为50。由于专利文献1的流路的纵横比很大，因而在使蒸镀材料从整流部喷射时，需要使成膜源内部的压力降低，成膜速率显著降低。并且，由于流路的开口的内径较小，因而在微细的开口内发生蒸镀材料阻塞的现象。纵横比是通过l/2r(l是喷嘴长度，r是喷嘴半径)求出的值。
本发明是鉴于上述事实而完成的，目的在于提供一种能够确保蒸发的蒸镀材料的指向性，同时保持较高的成膜速率的蒸镀源单元、蒸镀源和蒸镀源用喷嘴。
本发明的第1观点所涉及的蒸镀源单元是一种使蒸镀材料蒸镀到基板的表面上的蒸镀源单元，其中，所述蒸镀源单元具有包括喷出口的喷嘴，所述喷出口喷射加热的蒸镀材料，
所述喷嘴上形成有与该喷嘴的延伸方向相同方向延伸的多个孔，该多个孔的一端部在所述喷出口开口，
所述孔的纵横比为2以上，所述孔的长度为分子的平均自由行程的1/5以下。
从所述喷出口观察所述喷嘴时，在与所述喷嘴的直径上牵引的假想线平行的第1方向上排列有多列所述多个孔，相邻列之间的孔的中心可以互相错开地进行配置。
本发明的第2观点所涉及的蒸镀源具有多个第1观点所涉及的蒸镀源单元，
与多个所述蒸镀源单元对应的多个所述喷嘴隔开规定的间距排列在第2方向上。
在所述多个喷嘴中的相邻喷嘴之间，可以配置有限制板，所述限制板限制从各所述喷出口喷射的蒸镀材料的喷射方向。
所述限制板的板面可以与配置有所述多个喷嘴的所述第2方向垂直地配置。
所述喷嘴可以配置为使排列有所述多个孔的所述第1方向和配置有所述限制板的方向具有规定的角度。
本发明的第3观点所涉及的蒸镀源用喷嘴是一种使蒸镀材料蒸镀到基板表面上的在蒸镀源中使用的蒸镀源用喷嘴，
纵横比为2以上，喷嘴的长度为分子的平均自由行程的1/5以下。
发明效果
通过本发明，能够提供一种能够确保蒸发的蒸镀材料的指向性，同时保持较高成膜速率的蒸镀源单元、蒸镀源和蒸镀源用喷嘴。
附图说明
图1A是实施方式所涉及的蒸镀源单元的概念图的俯视图。
图1B是利用图1A的X－X’线切断的剖视图。
图2是示意性示出分子在孔内的移动的图。
图3是通过与从孔射出的分子的角度之间的关系示出通过孔的分子的数量的图表。
图4是示出与孔的壁面发生冲突后射出的分子的最大的射出角度与纵横比之间的关系的图表。
图5是示出半值角与纵横比之间的关系的图表。
图6A是示出分子基于压力的变化的分布的状态的图表。
图6B是示出直接通过喷嘴内的分子的概率与成膜速率之间的关系的图表。
图7是示出单孔喷嘴和多孔喷嘴的半值角与成膜速率之间的关系的图表。
图8是具有本实施方式所涉及的蒸镀源单元的成膜装置的概念图。
图9是示出从多个蒸镀源单元向基板喷雾蒸镀材料时的状态的示意图。
图10是示出从多个蒸镀源单元向基板喷雾蒸镀材料时的成膜速率的图表。
图11是示出在具有多个蒸镀源单元的蒸镀源上安装了限制板的状态的示意图。
图12是示出有限制板时和没有限制板时的成膜速率的图。
图13A是示出使用限制板并使用蒸镀源时的掩膜阴影的范围的图，示出了金属掩模上的堆积膜厚为0μm时的结果。
图13B是示出使用限制板并使用蒸镀源时的掩膜阴影的范围的图，示出了金属掩模上的堆积膜厚为2μm时的结果。
图13C是示出使用限制板并使用蒸镀源时的掩膜阴影的范围的图，示出了金属掩模上的堆积膜厚为4μm时的结果。
图14A是示出配置有喷嘴的孔的列与限制板之间的角度的关系的图。
图14B是示出限制板与喷嘴的孔的位置关系的图。
图14C是示出使用了图14A、图14B所示的喷嘴的蒸镀源的成膜速率和蒸发分布的图。
图15A是示出配置有喷嘴的孔的列与限制板之间的角度的关系的其他例子的图。
图15B是示出使用了图15A所示的喷嘴的蒸镀源的成膜速率和蒸发分布的图。
图16A是示出配置有喷嘴的孔的列与限制板之间的角度的关系的其他例子的图。
图16B是示出使用了图16A所示的喷嘴的蒸镀源的成膜速率和蒸发分布的图。
图17是示出蒸镀源单元的变形例的图。
具体实施方式
以下参照附图对本发明所涉及的蒸镀源单元、蒸镀源、蒸镀源用喷嘴的实施方式进行具体说明。另外，以下说明的实施方式只是用于说明，并不用于限定本申请发明的范围。因此，本领域技术人员可以采用将这些各元素或全部元素替换为与之等效的元素的实施方式，而这些实施方式也包括在本发明的范围内。
(实施方式)
参照图1对作为本发明的一实施方式的蒸镀源单元的整体结构进行说明。在附图中规定了上下左右方向，但这些术语是为了用于说明本实施方式，不是为了限定本发明的实施方式实际使用时的方向。并且，权利要求书所记载的技术性范围不应通过这些术语而进行限定性解释。
(蒸镀源单元的结构)
图1是示意性示出本实施方式所涉及的蒸镀源单元1的图，图1A是俯视图，图1B是示意性示出利用图1A的X－X’线切断的切断面的图。
例如，在制造有机EL显示器时使用了本实施方式所涉及的蒸镀源单元1。有机EL显示器形成为在阳极和阴极这两个电极之间夹入电子传输层、发光层和空穴传输层。本实施方式所涉及的蒸镀源单元1被使用于将例如，有机EL显示器的电子传输层、发光层、空穴传输层或者电极蒸镀到TFT(Thin Film Transistor：薄膜晶体管)基板上。
如图1B所示，蒸镀源单元1具有：坩埚10，其收纳蒸镀材料10a；以及喷嘴20，其将坩埚10内的蒸镀材料10a通过未图示的加热手段进行加热，从而喷射蒸发的蒸镀材料。喷嘴20向坩埚10的上方延伸配置，喷出口21形成为在蒸镀源单元1的上部开口。喷嘴20为圆筒形，喷射蒸镀材料的喷出口21在坩埚10的配置侧和相反侧开口。在喷嘴20的内部形成有在与喷嘴20延伸的方向相同方向延伸的多个孔20a。多个孔20a各自的直径的长度相同。每个孔20a的一个开口20ab在喷出口21开口，另一个开口20aa在坩埚10开口。使用用于形成发光层的Alq3等作为蒸镀材料10a。在坩埚10内进行加热的蒸镀材料10a蒸发成气体，通过向坩埚10的上方延伸的喷嘴20的多个孔20a从喷出口21被喷出。喷嘴20的延伸方向与蒸镀材料10a的上升方向是相同方向，蒸发的蒸镀材料10a被迅速喷出。
如图1A所示，从上面、即喷出口21观察喷嘴20时，多个孔20a与在喷嘴20的直径上牵引的假想的线段20b平行地排列。在本实施方式中，在喷嘴20的直径上的线段20b上，7个孔20a排列成一列。并且，孔20a沿着朝向线段20b的两外侧排列有3列的列与线段20b平行排列，朝向外侧在每一列上排列6个、5个、4个孔20a。喷嘴20上总共形成有37个孔20a。
与直径上牵引的假想的线段20b平行排列的孔20a以与相邻列的孔20a的中心错开的方式排列。通过使多个孔20a这样排列，能够使得从喷嘴20喷出的蒸镀材料的分子的分布均等。
接下来，对孔20a的特征进行说明。为了使从喷嘴20喷出的蒸发材料到达基板，有必要将孔20a设计为确保指向性的同时也保持足够的成膜速率。
根据确保指向性的同时保持足够的成膜速率的观点，考察从孔20a喷射的蒸镀材料的分布。蒸镀材料分子的平均自由行程极长，完全没有分子相互的冲突时，如图2所示，从孔20a喷射的蒸镀材料的分子中包括从坩埚10侧的开口20aa进入到喷嘴20的喷射口21侧的开口20ab为止直接通过孔20a喷出的分子、与孔20a的壁面发生冲突后被喷出的分子以及与孔20a的壁面发生冲突后回到孔20a内的分子。与孔20a的壁面发生冲突后被喷出的分子从开口20aa进入，在孔20a的壁面发生1次或多次冲突，通过开口20ab从孔20a向基板侧喷出。回到孔20a内的分子从开口20aa进入，在孔20a的壁面发生1次或多次冲突，再次通过开口20aa回到坩埚10内。图2中用直线示出直接通过孔20a的分子的移动，用虚线示出与壁面发生冲突后通过孔20a的分子的移动，用点划线示出与壁面发生冲突后回到孔20a内的分子的移动。这些分子中，如果直接通过的分子和与壁面发生冲突后通过的分子的数量变多，则能够确保足够的成膜速率。另外，在本实施方式中，虽然以在喷嘴20形成的多个孔20a为例进行说明，但上述孔20a的特征和以下进行说明的孔20a的特征也可以同样适用于单孔喷嘴。即，本实施方式也能够适用于具有单孔喷嘴的蒸镀源用喷嘴，所述单孔喷嘴对应于构成蒸镀源单元1的1个孔20a。
从孔20a喷出的分子的分布如图3所示。该分布与喷嘴20内的分子之间没有发生冲突，在只与壁面发生冲突的情况下，所喷射的分子的分布取决于喷嘴20的纵横比，相当于不依赖于喷嘴20的直径或长度、与喷嘴20的大小相比足够远的位置处的分布。在图3中，横轴示出了从孔20a的开口20ab射出的分子的喷射角度，纵轴示出了从孔20a的开口20ab射出的分子的数量。作为所射出的分子的分布的类别，将直接通过孔20a从开口20ab射出的分子的分布用白色圆圈表示，将与壁面发生冲突后从开口20ab射出的分子的分布在白色圆圈中用叉号表示，将直接通过孔20a的分子和与壁面发生冲突后通过孔20a的分子这二者的分布总和用双圆圈表示。另外，在图3中，包括与壁面发生冲突后回到孔20a内的分子，将通过开口20aa的所有分子的分布用黑色圆圈表示。纵横比为2。纵横比越大，通过孔20a的分子的分布越窄。并且可以知晓，所有通过分子的指向性主要由直接通过的分子形成。
图4示出了纵横比和与壁面发生冲突后射出的分子的最大角度之间的关系。图4的图表的横轴为孔20a的纵横比，纵轴将在壁面发生冲突后的分子的喷射角度分布上达到峰值的喷射角度描绘为最大角度。与壁面发生冲突后射出的分子的最大角度越小指向性越高越被期望。如图4所示可以知晓，若纵横比小于2，则最大角度急剧增加。如果纵横比为2以上，则与壁面发生冲突后，射出的分子的最大角度小，因而能够有效地提高来自喷嘴20的总射出量的指向性。若纵横比小，则与壁面发生冲突的分子少，但蒸发粒子的喷射角度分布的偏差变大。
再者，图5的图表示出了纵横比与半值角之间的关系。图表的横轴为孔20a的纵横比，纵轴为半值角。半值角是将半值宽度用角度来表示的值。半值宽度是指来自喷嘴的蒸发分布达到峰值的一半的分布的宽度，是示出蒸发分布有多宽的值。半值角越小，指向性越高，特别是如图5所示，若纵横比小于2，则半值角变得非常大，因而可以知晓，优选纵横比为2以上。
另一方面，若纵横比变大，则直接通过喷嘴20内的分子的数量减少，因而需要在不减少直接通过的分子的数量的情况下，提高蒸镀材料的指向性。并且，由于纵横比越大，有喷嘴20的电导率下降，成膜速率下降的趋势，因而需要在不使成膜速率下降的情况下，提高指向性。再者，若喷嘴20内的分子彼此的冲突增加，则直接通过的分子的数量减少，指向性下降。本申请人从平均自由行程和喷嘴长度之间的关系中发现了适当的关系增加直接通过孔20a的分子的数量。
通常，通过下式1求出分子的平均自由行程λ。
λ＝3.108×10－24×T/d2P (1)
其中，T是喷嘴内的温度，d是分子直径，P是喷嘴内压力。
在平均自由行程λ的情况下，若将喷嘴内沿轴向行进的分子不发生冲突而留下的概率(P(x))视为分子的自由行程x的概率分布函数，则P(x)能够通过下式2进行计算。
P(x)＝N/N0＝exp(－x/λ)(2)
图6A是用式1、2计算在压力改变时，直接通过的分子衰减，从而所喷射的分子的分布发生变化的图表。使用长度9mm、直径3mm、37个孔的多孔喷嘴，将通过概率与喷嘴内的压力梯度进行积分而求出。将与壁面发生冲突后射出的分子的分布设为没有发生变化。可以知晓若压力变高，直接通过的分子的数量衰减，则中心部的峰值降低，指向性变弱。因此，根据式2，在设计喷嘴长度时，如果喷嘴长度为平均自由行程λ的1/5以下，则分子的无冲突率达到80％以上。优选的是，如果喷嘴长度为平均自由行程λ的1/10以下，则分子的无冲突率达到90％以上。因此，通过设计具有这种喷嘴长度的孔20a，孔20a的指向性得到改善。具体而言，将喷嘴长度设为平均自由行程λ的1/5以下，在式1确定压力、温度。
在计算上述平均自由行程λ时，对在式1中能够利用的喷嘴内压力进行考察。图6B是使用长度9mm、直径3mm、37个孔的多孔喷嘴，通过与成膜速率之间的关系计算直接通过的分子的概率的图表。在图表中，三角形与图6A是相同条件，设喷嘴内存在压力梯度来计算通过概率，而方形是设喷嘴内的压力为恒定，用平均压力计算通过概率。平均压力是将喷嘴入口压力和喷嘴出口压力进行平均，因而与喷嘴长度的一半的位置处的喷嘴内压力相等。将通过概率与压力梯度进行积分的结果(三角形)与通过平均压力计算通过概率的结果(方形)一致，因而可以根据平均压力算出平均自由行程λ。并且，用圆圈表示使用了作为喷嘴入口(20aa)的坩埚10内压力时的通过概率。由于将通过概率与压力梯度进行积分的结果(三角形)和通过喷嘴入口压力计算通过概率的结果(圆圈)相近，因而用喷嘴入口压力可以求出平均自由行程λ。
在本实施方式中，使用具有多个孔20a的多孔喷嘴，提高了成膜速率。图7示出的图表是将通过与成膜速率之间的关系示出使用作为多孔喷嘴的喷嘴20时的蒸发分布和单孔喷嘴的蒸发分布的图表。在图7的图表中，纵轴为半值角，横轴为成膜速率。
在图7的图表中，圆圈表示长度60mm、直径20mm的单孔喷嘴的实际测量值，方形表示长度6mm、直径2mm、61个孔的多孔喷嘴的实测值，三角形表示长度9mm、直径3mm、37个孔的多孔喷嘴的实际测量值。分别用空心示出了从喷嘴开口到距离200mm的位置处的蒸发分布，用涂黑部分示出了从喷嘴开口到300mm的位置处蒸发分布。单孔喷嘴、多孔喷嘴都使用了纵横比为3的喷嘴。并且，图中的线示出了图6A所示的直接通过的分子的数量衰减而发生变化的分布的半值角的计算值，实线为直径3mm的多孔喷嘴的距离300mm上的值，点划线为直径2mm的多孔喷嘴的距离300mm上的值，双点划线为直径2mm的多孔喷嘴的距离200mm上的值，细点线为单孔喷嘴的距离300mm上的值，粗点线为单孔喷嘴的距离200mm上的值。示出了实际测量值与计算值良好地吻合，在喷嘴内直接通过的分子的数量衰减，从而半值角增加。单孔喷嘴和多孔喷嘴一样，虽然在成膜速率低的区域中半值角为恒定，但随着速率上升，半值角从某一速率开始增大。对于这一半值角开始增大的速率，单孔喷嘴比多孔喷嘴低，即使多孔喷嘴为较高的速率，也可以得到较小的半值角。使用多孔喷嘴时，即使速率相同，半值角也比单孔喷嘴小，指向性良好。
(成膜装置)
接下来，对使用上述蒸镀源单元1的成膜装置进行说明。如图8所示，成膜装置100在真空腔室110内具有蒸镀源120和金属掩模130。通过开闭阀门111、通过未图示的真空泵，真空腔室110的内部被减压。
蒸镀源120具有多个蒸镀源单元1。多个蒸镀源单元1在恒定的方向(也称为第2方向。)上隔开规定的间距排成一列。各蒸镀源单元1配置为将其喷嘴20的喷出口21朝向上方。在蒸镀源120的上方配置有金属掩模130和基板140，在蒸镀源120和基板140之间配置有金属掩模130。金属掩模130用于在基板140上形成规定的图案。基板140沿规定的运送方向(图的背面或者前面方向)、即，被运送在与蒸镀源单元1排列的方向垂直的方向上。在运送基板140的同时通过蒸镀源120将蒸镀膜蒸镀到基板140的表面上。
图9示出通过金属掩模130将蒸镀膜140a蒸镀到基板140的表面上的处理。从各喷嘴20喷射的蒸镀材料以从喷嘴20的中心位置向外侧扩展的方式在真空腔室110内扩散。从喷嘴20喷射的蒸镀材料通过金属掩模130的开口到达基板140，在基板140上形成蒸镀膜140a。
使用这种蒸镀源120时，由于喷射到真空腔室110内的蒸镀材料存在金属掩模130，因而产生了阻碍蒸镀到基板140上的区域。即，蒸镀材料没有充分到达在基板140上形成的蒸镀膜140a的图案的外缘部分，产生了所谓的掩膜阴影。例如，如图9所示，设基板140和喷嘴20之间的距离h为300mm时，从喷嘴20喷射的蒸镀材料的蒸镀分布构成图10所示的分布。另外，在图9中，tm为金属掩模130的厚度，tf为蒸镀到金属掩模130上的蒸镀膜130a的厚度。
在图10中，横轴示出了设蒸镀膜140a的中心为0时在蒸镀膜140a上的位置，纵轴示出了成膜速率。根据附图可知，在蒸镀膜140a的外缘部分形成有蒸镀材料没有充分蒸镀的掩膜阴影。在附图的例子中，产生了宽度为大约5μm(0.005mm)的掩膜阴影。
为了尽量缩小产生掩膜阴影的区域，本申请人发现了将图11所示的限制板121配置在喷嘴20和喷嘴20之间是行之有效的。在本实施方式中，将喷嘴20的中心位置和与该喷嘴20相邻的喷嘴20的中心位置之间的距离定义为1间距(P)。图中，hs表示限制板121的高度，ts表示限制板121的厚度，w表示金属掩模130的开口宽度，tm表示金属掩模130的厚度，tf表示蒸镀到金属掩模300上的蒸镀膜130a的厚度，h表示基板和喷嘴之间的距离。
限制板121配置在排成一列的喷嘴20之间的P/2的位置。限制板121的板面与多个喷嘴20排列的方向(第2方向)垂直地配置。配置在与限制板121相邻的喷嘴20之间，从而从喷嘴20射出的蒸镀材料碰到限制板121，使得蒸镀材料的分布变窄，能够缩小产生掩膜阴影的区域。图12示出了具体的蒸镀分布的结果。
图12示出了将限制板121配置在喷嘴20之间时的单个喷嘴20的蒸镀材料的蒸镀分布。图12所示的图表通过与喷嘴20之间的位置的关系示出了使用形成有37个直径3mm、长度9mm的孔的喷嘴20时的成膜速率。横轴示出了设喷嘴20的中心正上方的位置为0时在基板140上的位置，纵轴示出了成膜速率。将没有限制板121的情况用实线表示，将有限制板121的情况用白色圆圈表示。在有限制板121的情况下，与没有限制板121的情况相比可知，从喷嘴20的喷出口21喷射的蒸镀材料中，喷射角度大的蒸镀材料被限制板121遮蔽，没有到达基板方向。
图13A-图13C示出了将限制板121配置于喷嘴20之间时的形成在基板140上的蒸镀膜140a的成膜速率。横轴示出了设蒸镀膜140a的中心为0时在蒸镀膜140a上的位置，纵轴示出了成膜速率。蒸镀源120构成为以间距(P)80mm排列9个的喷嘴20。使用高度h：90mm，厚度ts：1.5mm的板作为限制板121。图13A示出了金属掩模130上的堆积膜厚tf为0μm时的成膜速率，图13B示出了堆积膜厚tf为2μm时的成膜速率，图13C示出了堆积膜厚tfが4μm时的成膜速率。如图13A、图13B所示，若金属掩模1 30上的堆积膜厚tf为2μm以下，则能够将掩膜阴影的范围抑制到2μm以下。
将限制板121配置于喷嘴20之间，从而能够减少掩膜阴影的范围，但通过喷嘴20上形成的多个孔20a的排列的做法可知，蒸镀材料的分布上存在偏差。图14A是示出喷嘴20内的多个孔20a的排列的图。在喷嘴20上形成有37个直径3mm、长度9mm的孔20a。在图14A中没有示出喷嘴20的轮廓。在以下的图15A、图16A中也没有示出喷嘴20的轮廓。
多个孔20a与喷嘴20的直径上的假想的线段20b平行地排列。线段20b延伸的方向a(以下，孔20a的排列方向也示出为方向a。)与限制板121的延伸方向b相同。即，如图14B所示，限制板121与孔20a配置的方向相同。并且，限制板121配置为使得喷嘴20的排列方向c与限制板121的板面垂直。另外，方向a也称为第1方向。
图14C示出了使用了蒸镀源120的蒸镀分布和成膜速率，所述蒸镀源120在一列上以间距(P)65mm排列了9个这种喷嘴20。在图14C中，白色圆圈示出了蒸镀分布，黑色圆圈示出了成膜速率。图15B、图16B中的图表也是如此。限制板121的长度hs为75mm，厚度ts为1.5mm，从喷嘴20的前端到基板面的距离h为300mm。孔20a排列为如图14A所示，若蒸镀材料与限制板121发生冲突，则如图14C所示形成阶梯状的蒸镀分布。这一排列下的蒸镀材料的分布率为2.9％。
可以知晓，为了将这种阶梯状的分布平缓化，如果改变由喷嘴20的孔20a的排列方向a和限制板121的方向b所形成的角度，则能够改善阶梯状的分布。图15、16中示出了其一个例子。
在图15A中使用的喷嘴20和图14A中使用的喷嘴20一样，是形成有37个直径3mm、长度9mm的孔的喷嘴。喷嘴20的孔20a的排列方向a不平行于限制板121的延伸方向b，如图15A所示，形成了倾斜30度的孔20a的排列。
图15B示出使用了蒸镀源120时的蒸镀分布和成膜速率，所述蒸镀源120在一列上以间距(P)65mm排列了9个这种喷嘴20。限制板121的长度hs为75mm，厚度ts为1.5mm，从喷嘴20的前端到基板面的距离h为300mm。这一排列下的蒸镀材料的分布率为2.1％。
在图16A中使用的喷嘴20和在图14A中使用的喷嘴20一样，是形成有37个直径3mm、长度9mm的孔的喷嘴。喷嘴20的孔20a的排列方向a不平行于限制板121的延伸方向b，如图16A所示，形成了倾斜25度的孔20a的排列。
图16B示出使用了蒸镀源120的蒸镀分布和成膜速率，所述蒸镀源120在一列上以间距(P)65mm排列了9个这种喷嘴20。限制板121的长度hs为75mm，厚度ts为1.5mm，从喷嘴20的前端到基板面的距离h为300mm。这一排列下的蒸镀材料的分布率为1.1％。这样可知，若使喷嘴20的孔20a的排列方向a相对于限制板121的延伸方向b倾斜，则蒸镀材料的分布得以改善。
通过本实施方式，设孔20a的纵横比为2以上，设喷嘴长度为平均自由行程的1/5以下，因而能够提高喷嘴20的指向性，并且也能够保持良好的成膜速率。
通过本实施方式，通过在规定的方向(第2方向)上排列了多个喷嘴20的蒸镀源120，能够将有机EL显示器等的大型基板的表面均匀地成膜。
通过本实施方式，在多个喷嘴20之间配置限制板121，因而能够缩小在基板140上产生掩膜阴影的范围。
通过本实施方式，以多个喷嘴20配置的方向(第2方向)与其板面垂直的方式配置限制板121，因而能够未遍布其中地扩散喷射到基板140上的蒸镀材料。
通过本实施方式，将喷嘴20配置为使多个孔20a排列的排列方向a(第1方向)和限制板121配置的方向b具有规定的角度，因而能够减轻蒸镀材料的分布的不均。
(变形例)
在本实施方式中，虽然在蒸镀源单元1中说明了配置有向坩埚10的上方延伸的喷嘴20，但喷嘴20的配置也可以是其他配置。例如，如图17所示，在蒸镀源单元30中，可以使喷嘴300配置为偏离坩埚200的侧部，例如左方。喷嘴300沿左方延伸，喷嘴300的喷出口301在蒸镀源单元30的侧面开口。喷嘴300上形成有沿与喷嘴300的延伸方向相同方向延伸的多个孔300a。被坩埚200加热的蒸镀材料200a上升后，在蒸镀源单元30内变换方向，从与上升方向垂直延伸的喷嘴300被喷出。通过在这种位置配置喷嘴300，蒸发的蒸镀材料200a在蒸镀源单元30内被充分地扩散而从喷嘴300喷出，因而从喷出口301均匀地被喷出。并且，能够增加蒸镀源单元1的设计上的自由度。
在本实施方式中说明了喷嘴20是具有多个孔20a的多孔喷嘴，所述多个孔20a在与喷嘴20的延伸方向相同方向延伸形成。并非在喷嘴20内形成孔20a，可以将多个细管状的管捆在一起作为喷嘴20来取代孔20a。
虽然在本实施方式中说明了将蒸镀源单元1排成一列形成蒸镀源120，但也可以排列多个蒸镀源单元1形成蒸镀源120。
虽然在本实施方式中说明了形成于喷嘴20的多个孔20a与直径上牵引的假想的线段20b平行地排列，但也可以在喷嘴20的喷出口21上随机地配置。
虽然在本实施方式中说明了基板140的移动方向与蒸镀源120的多个蒸镀源单元1所排列的方向垂直，但也可以与蒸镀源单元1的排列方向相同。
虽然在本实施方式中说明了设形成于喷嘴20的孔20a为37个，但也可以是37以外的个数。
在本实施方式中，在图14-图16中，以相同条件说明了喷嘴20的间距、限制板121的高度、限制板121的厚度、从喷嘴20的前端到基板的距离。为了使蒸镀分布平缓化，可以适当改变这些值。
虽然在本实施方式中作为使用蒸镀源单元1的基板，以有机EL显示器为例进行了说明，但也可以用于其他所有的基板，也可以用于生成在太阳能电池中使用的光吸收膜。
再者，本发明不限于上述实施方式，可以是各权利要求所示的范围内的各种变更。即，结合在权利要求所示的范围内适当变更的技术手段得到的实施方式也包含在本发明的技术范围。
本申请基于2020年3月10日申请的日本专利申请特愿2020－041256号。参照日本专利申请特愿2020－041256号的说明书、权利要求书、全部附图汇集于本说明书中。
【产业上的可利用性】
本发明能够应用于使蒸镀材料蒸镀到基板表面上的蒸镀源单元、蒸镀源、蒸镀源用喷嘴。
【标号说明】
1 蒸镀源单元
10 坩埚
10a 蒸镀材料
20 喷嘴
20a 孔
20b 线段
20aa，20ab 开口
21 喷出口
30 蒸镀源单元
100 成膜装置
110 真空腔室
111 阀门
120 蒸镀源
121 限制板
130 金属掩模
130a 蒸镀膜
140 基板
140a 蒸镀膜
200 坩埚
200a 蒸镀材料
300 喷嘴
301 喷出口
300a 孔

Claims (7)

1.一种蒸镀源单元，其使蒸镀材料蒸镀到基板的表面上，其中，
所述蒸镀源单元具有喷嘴，所述喷嘴具有喷射被加热的所述蒸镀材料的喷出口，
在所述喷嘴上形成有沿与该喷嘴的延伸方向相同的方向延伸的多个孔，该多个孔的一端部在所述喷出口开口，
所述孔的纵横比为2以上，所述孔的长度为分子的平均自由行程的1/5以下。
2.根据权利要求1所述的蒸镀源单元，其中，
在从所述喷出口观察所述喷嘴时，所述多个孔在与所述喷嘴的直径上引出的假想线平行的第1方向上排列有多列，相邻列之间的孔的中心互相错开地配置。
3.一种蒸镀源，其具有多个权利要求1或2所述的蒸镀源单元，其中，
与多个所述蒸镀源单元对应的多个所述喷嘴隔开规定的间距排列在第2方向上。
4.根据权利要求3所述的蒸镀源，其中，
在所述多个喷嘴中的相邻的喷嘴之间配置有限制板，所述限制板限制从各所述喷出口喷射的蒸镀材料的喷射方向。
5.根据权利要求4所述的蒸镀源，其中，
所述限制板以其板面与配置有所述多个喷嘴的所述第2方向垂直的方式配置。
6.根据权利要求5所述的蒸镀源，其中，
所述喷嘴以排列有所述多个孔的所述第1方向与配置有所述限制板的方向具有规定的角度的方式配置。
7.一种蒸镀源用喷嘴，其在使蒸镀材料蒸镀到基板表面上的蒸镀源中使用，其中，
纵横比为2以上，喷嘴的长度为分子的平均自由行程的1/5以下。
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Citations (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH07232992A (ja) * 1994-02-17 1995-09-05 Mitsubishi Electric Corp 薄膜形成装置およびその蒸発源用るつぼ並びに昇華性蒸発材料の薄膜形成方法
JP2005330551A (ja) * 2004-05-20 2005-12-02 Tohoku Pioneer Corp 成膜源、真空成膜装置、有機ｅｌ素子の製造方法、有機ｅｌ素子
CN101600815A (zh) * 2007-02-01 2009-12-09 东京毅力科创株式会社 蒸镀装置、蒸镀方法及蒸镀装置的制造方法
US20100119708A1 (en) * 2006-03-28 2010-05-13 Board Of Regents The University Of Texas System Filling structures of high aspect ratio elements for growth amplification and device fabrication
KR20110010572A (ko) * 2009-07-24 2011-02-01 가부시키가이샤 히다치 하이테크놀로지즈 진공 증착 방법 및 그 장치
CN102834541A (zh) * 2010-04-12 2012-12-19 夏普株式会社 蒸镀装置和蒸镀方法
CN103124803A (zh) * 2010-09-27 2013-05-29 夏普株式会社 蒸镀方法、蒸镀装置和有机el显示装置
JP2014136804A (ja) * 2013-01-15 2014-07-28 Hitachi Zosen Corp 真空蒸着装置
CN106489190A (zh) * 2014-07-15 2017-03-08 株式会社Eugene科技 在具有高纵横比的凹陷部上蒸镀绝缘膜的方法
CN107849686A (zh) * 2015-08-10 2018-03-27 夏普株式会社 蒸镀源和蒸镀装置以及蒸镀膜制造方法
CN108026630A (zh) * 2015-09-24 2018-05-11 夏普株式会社 蒸镀源和蒸镀装置以及蒸镀膜制造方法

Patent Citations (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH07232992A (ja) * 1994-02-17 1995-09-05 Mitsubishi Electric Corp 薄膜形成装置およびその蒸発源用るつぼ並びに昇華性蒸発材料の薄膜形成方法
JP2005330551A (ja) * 2004-05-20 2005-12-02 Tohoku Pioneer Corp 成膜源、真空成膜装置、有機ｅｌ素子の製造方法、有機ｅｌ素子
US20100119708A1 (en) * 2006-03-28 2010-05-13 Board Of Regents The University Of Texas System Filling structures of high aspect ratio elements for growth amplification and device fabrication
CN101600815A (zh) * 2007-02-01 2009-12-09 东京毅力科创株式会社 蒸镀装置、蒸镀方法及蒸镀装置的制造方法
KR20110010572A (ko) * 2009-07-24 2011-02-01 가부시키가이샤 히다치 하이테크놀로지즈 진공 증착 방법 및 그 장치
CN102834541A (zh) * 2010-04-12 2012-12-19 夏普株式会社 蒸镀装置和蒸镀方法
CN103124803A (zh) * 2010-09-27 2013-05-29 夏普株式会社 蒸镀方法、蒸镀装置和有机el显示装置
JP2014136804A (ja) * 2013-01-15 2014-07-28 Hitachi Zosen Corp 真空蒸着装置
CN106489190A (zh) * 2014-07-15 2017-03-08 株式会社Eugene科技 在具有高纵横比的凹陷部上蒸镀绝缘膜的方法
CN107849686A (zh) * 2015-08-10 2018-03-27 夏普株式会社 蒸镀源和蒸镀装置以及蒸镀膜制造方法
CN108026630A (zh) * 2015-09-24 2018-05-11 夏普株式会社 蒸镀源和蒸镀装置以及蒸镀膜制造方法

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