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[Technisches Gebiet]
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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Bedampfungseinrichtung, ein
Bedampfungsverfahren sowie ein Herstellverfahren für die
Bedampfungseinrichtung. Insbesondere betrifft die vorliegende Erfindung
eine Kontamination innerhalb der Bedampfungseinrichtung.
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[Hintergrundtechnik]
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Bei
einem Herstellungsprozess einer elektronischen Einrichtung, wie
etwa eines Flachbildschirms oder dergleichen, wird weitläufig
ein Bedampfungsverfahren zum Bilden eines Films auf einem Zielobjekt
durch Anlagerung von Gasmolekülen, die infolge des Verdampfens
eines vorgegebenen Filmbildungsmaterials erzeugt werden, an dem
Zielobjekt angewandt. Unter verschiedenen Typen von Einrichtungen,
die unter Verwendung einer derartigen Bedampfungstechnologie hergestellt
werden, ist es besonders bekannt, dass ein organisches EL-Display
einem Flüssigkristalldisplay aus dem Grund seiner Eigenlumineszenz,
seiner hohen Reaktionsgeschwindigkeit, seines niedrigen Stromverbrauchs
usw. überlegen ist. Dementsprechend wird von nun an eine
zunehmende Nachfrage nach dem organischen EL-Display erwartet, und
es zieht eine hohe Aufmerksamkeit auf dem Gebiet der Herstellung
des Flachbildschirms auf sich. Somit geht man davon aus, dass die
Bedampfungstechnologie, die bei der Herstellung des organischen
EL-Displays angewandt wird, sehr wichtig ist.
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Die
Bedampfungstechnologie, die die Aufmerksamkeit bei einem solchen
technischen Hintergrund auf sich zieht, wird durch eine Bedampfungseinrichtung
umgesetzt. Bei einer herkömmlichen Bedampfungseinrichtung
ist eine Dampfabscheidungsquelle in einer Prozesskammer enthalten
(siehe beispielsweise Patentdokument 1). Daher gelangen bei der
herkömmlichen Bedampfungseinrichtung verdampfte Moleküle,
die von der Dampfabscheidungsquelle ausgetragen werden, durch eine
Maskierung und lagern sich dann an einer vorbestimmten Position
des Zielobjekts an, so dass es möglich ist, eine gewünschte
Filmbildung an dem Zielobjekt auszuführen. Zu diesem Zweck
besteht ein Bedarf nach einer Prozesskammer, um eine einzelne Schicht
eines Films an dem Zielobjekt zu formen.
- Patentdokument
1: Japanische Patentoffenlegung, Veröffentlichungsnummer
2000-282219
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[Offenbarung der Erfindung]
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[Durch die Erfindung zu lösende
Probleme]
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Jedoch
existiert angesichts des Vorhergehenden, wenn ein Bedarf nach einer
einzelnen Prozesskammer vorhanden ist, um eine einzelne Schicht eines
Filmes zu bilden, ein Bedarf nach einer Vielzahl von Prozesskammern,
um eine Vielzahl von Filmschichten an einem Zielobjekt zu formen,
und somit wird eine Auflagefläche bzw. Standfläche
erhöht. Infolgedessen weist eine Fertigungsanlage einen
großen Maßstab auf, und daher existiert eine große Wahrscheinlichkeit,
dass ein Schmutzstoff an dem Zielobjekt während der Übertragung
des Zielobjekts angelagert wird.
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Indessen
kann, um dieses Problem zu lösen, in Betracht gezogen werden,
dass eine Vielzahl von dünnen Filmen aufeinander folgend
an einem Zielobjekt durch Anbringen einer Vielzahl von Dampfabscheidungsquellen
in einer Prozesskammer und Anlagern von Film bildenden Molekülen,
die durch jede Dampfabscheidungsquelle verdampft werden, auf dem
Zielobjekt geformt werden. Jedoch existiert in diesem Fall die Wahrscheinlichkeit,
dass die von einer Dampfabscheidungsquelle ausgetragenen, Film bildenden
Moleküle mit den von der benachbarten Dampfabscheidungsquelle
ausgetragenen, Film bildenden Molekülen gemischt werden
(d. h. Kreuzkontamination) und somit kann eine Filmqualität
jeder Schicht verschlechtert werden.
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Um
dieses Problem zu lösen, sieht die vorliegende Erfindung
eine Bedampfungseinrichtung, ein Bedampfungsverfahren sowie ein
Herstellverfahren für die Bedampfungseinrichtung zur aufeinander
folgenden Formung einer Vielzahl von Filmschichten in derselben
Prozesskammer vor, während die Kreuzkontamination reduziert
wird.
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[Mittel zum Lösen der Probleme]
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Aus
diesem Grunde ist gemäß einem Aspekt der vorliegenden
Erfindung eine Bedampfungseinrichtung zum Ausführen eines
Film bildenden Prozesses an einem Zielobjekt durch eine Dampfabscheidung
in einer Prozesskammer vorgesehen, wobei die Einrichtung umfasst:
eine Vielzahl von Dampfabscheidungsquellen, die jeweils ein Film
bildendes Material aufnehmen und das aufgenommene Film bildende
Material verdampfen; eine Vielzahl von Blaseinrichtungen, die jeweils
mit jeder der Dampfabscheidungsquellen verbunden ist und jede Blaseinrichtung
eine Blasöffnung besitzt und jedes Film bildende Material,
das von jeder der Dampfabscheidungsquellen verdampft wird, durch
die Blasöffnung aus bläst; und eine oder mehrere
Trennwände, die zwischen benachbarten Blaseinrichtungen
unter der Vielzahl von Blaseinrichtungen angeordnet sind, um die
benachbarten Blaseinrichtungen zu trennen.
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Hier
impliziert der Begriff ”Bedampfung” oder ”Verdampfung” nicht
nur das Phänomen, dass eine Flüssigkeit in ein
Gas umgewandelt wird, sondern auch ein Phänomen, dass ein
Feststoff direkt in ein Gas umgewandelt wird, ohne eine Flüssigkeit
zu werden (d. h. Sublimation).
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Auf
diese Art und Weise werden die Film bildenden Materialien (Film
bildenden Moleküle), die von der Vielzahl der Dampfabscheidungsquellen
verdampft werden, jeweils von den Blasöffnungen der Vielzahl
der Blaseinrichtungen, die in derselben Prozesskammer angebracht
sind, ausgeblasen. Hier sind zwischen den benachbarten Blaseinrichtungen eine
oder mehrere Trennwände angebracht, um die benachbarten
Blaseinrichtungen jeweils zu trennen. Durch diese Trennwände
können die verdampften Film bildenden Materialien aufeinander
folgend in die Filme an dem Zielobjekt in derselben Prozesskammer
gebildet werden, während verhindert wird, dass das von
jeder Blasöffnung ausgetragene, Film bildende Material
jede Trennwand überquert und zu der benachbarten Blasöffnung
fliegt (d. h. Verhindern einer Kreuzkontamination). Demgemäß ist
es möglich, eine Verschlechterung einer Filmqualität
jeder Schicht zu vermeiden, die dadurch bewirkt wird, dass die Film
bildenden Moleküle, die von einer Dampfabscheidungsquelle
verdampft werden, mit den Film bildenden Molekülen, die
von der benachbarten Dampfabscheidungsquelle verdampft werden, gemischt werden
(d. h. eine Kreuzkontamination).
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Zusätzlich
ist es mit dieser Konfiguration, da die Film bildenden Prozesse
aufeinander folgend in derselben Prozesskammer ausgeführt werden,
möglich, einen Schmutzstoff, der sich an dem Zielobjekt während
einer Übertragung anlagert, zu reduzieren. Demgemäß ist
es möglich, Eigenschaften jeder Schicht dadurch günstig
beizubehalten, dass eine Kreuzkontamination verhindert wird, und
durch Reduzierung der Anzahl von an dem Zielobjekt angelagerten
Schmutzstoffen eine Steuerbarkeit für ein Energie-Interface
bzw. -Zwischenniveau zu erhöhen und eine Energiebarriere
zu senken. Infolgedessen kann eine Lichtstärke (Luminanz)
einer organischen EL-Einrichtung verbessert werden. Ferner kann durch
aufeinander folgendes Ausführen der Film bildenden Prozesse
an dem Zielobjekt in derselben Prozesskammer eine Auflagefläche
reduziert werden.
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Überdies
kann das in jeder Dampfabscheidungsquelle aufgenommene, Film bildende
Material ein einen organischen EL-Film bildendes Material oder ein
einen organischen Metallfilm bildendes Material sein, und die Bedampfungseinrichtung
kann eine Einrichtung zum Bilden eines organischen EL-Films oder
eines organischen Metallfilms an dem Zielobjekt durch Verwendung
des den organischen EL-Film bildenden Materials oder des den organischen
Metallfilm bildenden Materials als ein organisches Material sein.
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Ferner
können die Vielzahl von Blaseinrichtungen dieselbe Form
besitzen und können parallel zueinander unter einer gleichen
Distanz dazwischen angeordnet sein, und die eine oder die mehreren Trennwände
können dieselbe Form besitzen und können von den
benachbarten Blaseinrichtungen abstandsgleich und parallel zueinander
unter einer gleichen Distanz zwischen den benachbarten Blaseinrichtungen
angeordnet sein.
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Ferner
kann jede Fläche der Trennwand, die zu einer Fläche
der benachbarten Blaseinrichtung weist, größer
als die Fläche der be nachbarten Blaseinrichtung sein. Mit
dieser Konfiguration können die Trennwände verhindern,
dass das von der Blasöffnung jeder Blaseinrichtung ausgeblasene
Film bildende Material in Richtung der benachbarten Blaseinrichtung
fliegt.
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Ferner
kann die eine oder können die mehreren Trennwände
so angeordnet sein, um zwei Bedingungen zu erfüllen: unter
dem Film bildenden Material, das von einer Blasöffnung
radial ausgebreitet wird, die an der benachbarten Blaseinrichtung
vorgesehen ist, besitzt ein Film bildendes Material mit einer längsten
Flugdistanz, das in einer geraden Linie zu dem Zielobjekt ohne Blockierung
durch jede Trennwand verläuft, eine Ankunftsposition, die
der Blasöffnung, die das Film bildende Material mit der
längsten Flugdistanz ausbläst, näher
ist als zu einer Position an dem Zielobjekt, die von den benachbarten
Blaseinrichtungen abstandsgleich ist, und die längste Flugdistanz
des Film bildenden Materials ist kürzer als ein mittlerer
freier Weg des Film bildenden Materials.
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Auf
diese Art und Weise werden die Anordnungspositionen der jeweiligen
Trennwände festgelegt, um die beiden Bedingungen zu erfüllen.
Durch Erfüllen einer ersten Bedingung, d. h. einer Ankunftsposition
eines Film bildenden Materials mit einer längsten Flugdistanz,
das in einer geraden Linie zu dem Zielobjekt verläuft,
ohne durch jede Trennwand blockiert zu werden, ist näher
an der Blasöffnung, die das Film bildende Material mit
der längsten Flugdistanz ausbläst, als zu einer
Position an dem Zielobjekt, die von den benachbarten Blaseinrichtungen
abstandsgleich ist, findet eine geringe Kontamination statt, die
dadurch bewirkt wird, dass die Film bildenden Materialien, die von
den benachbarten Blasöffnungen ausgeblasen werden, damit
gemischt werden. Demgemäß ist es möglich,
aufeinander folgend Filme mit gewünschten Eigenschaften an
dem Zielobjekt nur mit den von den jeweiligen Blasöffnungen ausgeblasenen,
Film bildenden Molekülen zu bilden.
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Ferner
können durch Erfüllen einer zweiten Bedingung,
d. h. die längste Flugdistanz des Film bildenden Materials
ist kürzer als ein mittlerer freier Weg des Film bildenden
Materials, alle Film bildenden Moleküle, die von jeder
Blasöffnung ausgeblasen und radial ausgebreitet werden,
das Zielobjekt ohne Kollision erreichen, während sie in
einem Raum der Prozesskammer fliegen. Demgemäß ist
es möglich, einen Film mit guter Qualität gleichförmig
an dem Zielobjekt zu bilden.
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Zu
diesem Zeitpunkt hängt, wie in 6 gezeigt
ist, der mittlere freie Weg von einem Druck ab. Dies bedeutet, der
mittlere freie Weg ist länger, wenn der Druck niedriger
wird, während der mittlere freie Weg kürzer ist,
wenn der Druck höher wird. Ferner existiert in dem Fall,
wenn die Filme aufeinander folgend an dem Zielobjekt durch langsames
Bewegen des Zielobjekts um die Blasöffnung geformt werden, wenn
jede Trennwand und das Zielobjekt einen zu kleinen Spalt dazwischen
aufweisen, die Wahrscheinlichkeit, dass das Zielobjekt beim Bewegen
mit der Trennwand kollidiert. Daher wird angestrebt, dass ein Innendruck
der Prozesskammer gleich oder kleiner als etwa 0,01 Pa ist, so dass
das Film bildende Material mit der längsten Flugdistanz
das Zielobjekt erreicht, während der Spalt zwischen jeder Trennwand
und dem Zielobjekt aufrechterhalten wird, so dass das Zielobjekt
bei der Bewegung nicht mit der Trennwand kollidiert.
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Ferner
kann jede der Trennwände derart angeordnet sein, dass Beziehungen
eines Spalts G zwischen jeder Trennwand und dem Zielobjekt, einer Höhe
T von jeder Blasöffnung zu einer oberen Fläche jeder
Trennwand, einer Dicke D jeder Trennwand und einer Distanz E von einer
zentralen Position jeder Dampfabscheidungsquelle zu einer zentralen
Position jeder Trennwand das Folgende erfüllt: E < (G + T) × D × G/2.
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Wie
in 9 dargestellt ist, verlaufen die von einer Blasöffnung
Op ausgetragenen, Film bildenden Moleküle in einer geraden
Linie in einer radialen Form. Der Grund dafür, dass die
Film bildenden Moleküle in einer geraden Linie wandern,
besteht darin, dass Drücke der Innenseite (innerhalb eines
Rohres) und der Außenseite (innerhalb einer Kammer) der Blasöffnung
Op beispielsweise im Bereich von etwa 72 Pa bis etwa 73 Pa bzw.
etwa 4 × 10–3 Pa liegen,
so dass die Film bildenden Moleküle auf einmal durch eine
Druckdifferenz des etwa 104-fachen von dem
Inneren unter Hochdruck in Richtung der Außenseite der
Blasöffnung durch die Blasöffnung Op, die in einer
Schlitzform mit 200 mm × 3 mm geformt ist, ausgetragen
werden. Die von der Blasöffnung Op durch eine derartige
Druckdifferenz ausgetragenen, Film bildenden Moleküle ”verlaufen” energetisch ”in
einer geraden Linie”. Daher kommen, wenn eine Bedingung,
d. h. dass die Ankunftsposition des Film bildenden Materials mit
der längsten Flugdistanz, das in einer geraden Linie zu
dem Zielobjekt gelangt, ohne durch jede Trennwand blockiert zu werden
(eine Distanz X von der Blasöffnung zu der Ankunftsposition des
Film bildenden Materials mit der längsten Flugdistanz in
einer Richtung der X-Achse) kürzer als die Position des
Zielobjekts ist, die von der benachbarten Blaseinrichtung abstandsgleich
ist (eine Distanz E von der Blasöffnung zu einer zentralen
Position der benachbarten Trennwand in der Richtung der X-Achse),
erfüllt ist, die meisten der Film bildenden Moleküle,
die von jeder Blasöffnung Op ausgeblasen werden, in einem
radialen Ausbreitungsbereich an und werden nicht mit den Film bildenden
Molekülen gemischt, die von der benachbarten Blasöffnung
Op ausgeblasen werden.
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Diese
Bedingung kann durch die folgende Ungleichung ausgedrückt
werden: E > X (1)
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Wenn
eine Positionsbeziehung zwischen einem Spalt G von jeder Trennwand
zu dem Zielobjekt und einer Höhe T von jeder Blasöffnung
zu einer oberen Fläche jeder Trennwand und einer Dicke
D jeder Trennwand auf die Ungleichung (1) angewendet wird, wird
als Ergebnis eine Ungleichung aus E < (G + T) × D × G/2
abgeleitet.
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Ferner
ist gemäß einem anderen Aspekt der vorliegenden
Erfindung ein Bedampfungsverfahren zur Ausführung eines
Film bildenden Prozesses an einem Zielobjekt durch eine Dampfabscheidung
in einer Prozesskammer vorgesehen, wobei das Verfahren umfasst,
dass: jedes der Film bildenden Materialien, das in jeder von Dampfabscheidungsquellen aufgenommen
ist, verdampft wird; jedes Film bildende Material, das von jeder
Dampfabscheidungsquelle verdampft wird, durch eine Blasöffnung
jeder Blaseinrichtung, die mit jeder Dampfabscheidungsquelle verbunden
ist, ausgeblasen wird; und aufeinander folgend Filme an einem Zielobjekt
mit den verdampften Film bildenden Materialien gebildet werden,
während verhindert wird, dass die von jeweiligen Blasöffnungen
ausgeblasenen, Film bildenden Materialien jede Trennwand überqueren
und zu benachbarten Blasöffnungen fliegen, und zwar durch
Verwendung von einer oder mehreren Trennwänden, die zwischen den
benachbarten Blasöffnungen unter der Vielzahl von Blaseinrichtungen
angeordnet sind, um die benachbarten Blaseinrichtungen zu trennen.
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Ferner
ist gemäß einem noch weiteren Aspekt der vorliegenden
Erfindung ein Verfahren zum Herstellen einer Bedampfungseinrichtung
vorgesehen, die einen Film bildenden Prozess an einem Zielobjekt
durch ein Dampfabscheidungsverfahren in einer Prozesskammer ausführt,
wobei das Verfahren umfasst, dass: eine Vielzahl von Blaseinrichtungen parallel
zueinander unter einer gleichen Distanz dazwischen innerhalb der
Prozesskammer angeordnet werden, wobei jede Blaseinrichtung mit
jeder der Dampfabscheidungsquellen zum Verdampfen jeweils eines
Film bildenden Materials verbunden ist, wobei jede Blaseinrichtung
das Film bildende Material, das von jeder Dampfabscheidungsquelle
verdampft wird, durch eine Blasöffnung ausbläst;
und die eine oder die mehreren Trennwände abstandsgleich
von den beabstandeten Blaseinrichtungen und parallel zueinander
unter einer gleichen Distanz angeordnet werden.
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Hier
kann die eine oder können die mehreren Trennwände
durch Bestimmung eines Spalts von jeder Trennwand zu dem Zielobjekt,
einer Höhe jeder Trennwand, einer Dicke jeder Trennwand
bzw. einer Position jeder Trennwand angeordnet sein, um zwei Bedingungen
zu erfüllen, d. h. die Ankunftsposition des Film bildenden
Materials unter dem Film bildenden Material, das von der Blasöffnung
der benachbarten Blaseinrichtung radial ausgebreitet wird, mit der
längsten Flugdistanz, das in einer geraden Linie zu dem
Zielobjekt verläuft, ohne durch jede Trennwand blockiert
zu werden, ist in der Nähe der Blasöffnung, die
das Film bildende Material mit der längsten Flugdistanz
austrägt, anstatt an einer Position an dem Zielobjekt angeordnet,
die von der benachbarten Blaseinrichtung abstandsgleich ist; und
die längste Flugdistanz des Film bildenden Materials ist
kürzer als der mittlere freie Weg des Film bildenden Materials.
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Gemäß den
obigen Beschreibungen ist es möglich, eine Bedampfungseinrichtung
herzustellen, in der durch Verwendung von einer oder mehreren Trennwänden
zum jeweiligen Trennen der benachbarten Blaseinrichtungen die Filme
aufeinander folgend an dem Zielobjekt mit den verdampften Film bildenden
Materialien geformt werden können, während verhindert
wird, dass die von jeder Blasöffnung ausgetragenen, Film
bildenden Materialien jede Trennwand überqueren und in
Richtung der benachbarten Blasöffnung fliegen.
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[Wirkung der Erfindung]
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Wie
oben beschrieben ist, ist es gemäß der vorliegenden
Erfindung möglich, eine Vielzahl von Filmschichten in derselben
Prozesskammer aufeinander folgend auszubilden, während
eine Kreuzkontamination reduziert ist.
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[Kurzbeschreibung der Zeichnungen]
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1 ist
eine perspektivische Ansicht von Hauptkomponenten einer Bedampfungseinrichtung gemäß einer
Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
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2 ist
eine Ansicht zur Erläuterung eines Filmes, der durch einen
Filmbildungsprozess für sechs aufeinander folgende Schichten
gemäß dieser Ausführungsform geformt
ist;
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3 ist
eine Ansicht einer experimentellen Einrichtung, die von der Bedampfungseinrichtung
gemäß dieser Ausführungsform vereinfacht
ist, zur Verwendung bei Experiment 1;
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4 ist
ein Schaubild, das ein Ergebnis des Experiments 1 zeigt;
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5 ist
eine Ansicht zur Erläuterung eines Filmbildungszustands
bei dem Experiment 1;
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6 ist
eine Tabelle, die eine Abhängigkeit eines mittleren freien
Weges von einem Druck zeigt;
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7 ist
eine Ansicht, die eine Änderung zu einer Innenposition
einer experimentellen Einrichtung, die von der Bedampfungseinrichtung
gemäß dieser Ausführungsform vereinfacht
ist, zur Verwendung bei Experiment 2 zeigt;
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8 ist
eine Ansicht zur Erläuterung eines Filmbildungszustands
bei dem Experiment 2; und
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9 ist
eine Ansicht zur Erläuterung einer Beziehung eines Spalts
G, einer Höhe T, einer Dicke D jeder Trennwand und einer
Distanz E von einer zentralen Position jeder Dampfabscheidungsquelle zu
einer zentralen Position jeder Trennwand.
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[Beste Ausführungsform der Erfindung]
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Nachfolgend
sind Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung detailliert
unter Bezugnahme auf die begleitenden Zeichnungen beschrieben. Gleiche
Bezugszeichen bezeichnen in dem gesamten Dokument gleiche Teile,
und eine redundante Beschreibung wurde weggelassen.
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Zuerst
wird eine Bedampfungseinrichtung gemäß einer Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf 1 beschrieben, die
eine perspektivische Ansicht bereitstellt, die Hauptkomponenten
der Bedampfungseinrichtung zeigt. Die folgende Beschreibung ist
für den beispielhaften Fall der Herstellung eines organischen FL-Displays
durch aufeinander folgendes Abscheiden von 6 Schichten, die eine
organische Schicht einschließen, in Folge auf einem Glassubstrat
(nachfolgend einfach als ”Substrat” bezeichnet)
durch Verwendung der Bedampfungseinrichtung gemäß der vorliegenden
Erfindung vorgesehen.
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(Bedampfungseinrichtung)
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Die
Bedampfungseinrichtung 10 umfasst eine erste Prozesskammer 100 und
eine zweite Prozesskammer 200. Die erste Prozesskammer 100 besitzt
eine rechtwinklige Parallelepiped-Form und umfasst darin eine erste
bis sechste Blaseinrichtung 110a bis 110f. Innerhalb
der ersten Prozesskammer 100 werden die Film bildenden
Prozesse aufeinander folgend an einem Substrat W durch Gasmoleküle ausgeführt,
die von den sechs Blaseinrichtungen 110 ausgeblasen werden.
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Jede
Blaseinrichtung 110 besitzt eine Länge, die etwa
gleich einer Breite des Substrats W ist, und sie besitzen dieselbe
Form und Konfiguration. Diese sechs Blaseinrichtungen 110,
die dieselbe Form besitzen, sind parallel zueinander unter einer
gleichen Distanz dazwischen angeordnet, so dass ihre Längsrichtungen
im Wesentlichen rechtwinklig zu der Vorschubrichtung des Substrats
W liegen.
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Jede
Blaseinrichtung 110 besitzt einen Pufferraum Sp zur zeitweiligen
Speicherung eines verdampften Film bildenden Materials in ihrem
oberen Abschnitt und einen Transportmechanismus Tr zum Transport
des verdampften Film bildenden Materials in ihrem unteren Abschnitt.
Eine obere Fläche jeder Blaseinrichtung 110 ist
durch einen Rahmen Fr geschlossen. Der Rahmen Fr ist in seinem Umfangsabschnitt über
Schrauben fixiert. An dem Zentrum des Rahmens Fr ist eine schlitzförmige Öffnung
mit einer Breite von etwa 1 mm als eine Blasöffnung Op
ausgebildet, die dazu dient, das Film bildende Material, das in
dem Pufferraum Sp gespeichert ist, auszublasen.
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Zwischen
jeder der Blaseinrichtungen 110 sind sieben Tafeln von
Trennwänden 120 zum jeweiligen Trennen der benachbarten
Blaseinrichtungen 110 angebracht. Die sieben Tafeln der
Trennwände 120 sind flache Platten mit derselben
Form und sind von den zu diesen weisenden Flächen Fa der
benachbarten Blaseinrichtungen 110 abstandsgleich, wobei
die Trennwände 120 parallel zueinander unter einer
gleichen Distanz angeordnet sind. Ferner ist eine Größe
einer Seitenfläche jeder Trennwand 120, die zu
der Fläche Fa der benachbarten Blaseinrichtung 110 weist,
größer als die der Fläche Fa der benachbarten
Blaseinrichtung 110. Auf diese Art und Weise werden die
Blaseinrichtungen 110 jeweils durch die sieben Tafeln der
Trennwände 120 getrennt, wodurch verhindert wird,
dass Gasmoleküle der Film bildenden Materialien, die von
der Blasöffnung Op jeder Blaseinrichtung 110 ausgeblasen
werden, mit Gasmolekülen gemischt werden, die von der Blasöffnung
Op der benachbarten Blaseinrichtung 110 ausgeblasen werden.
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Das
Substrat W wird an einem Träger 130 elektrostatisch
angezogen und gehalten, der verschiebbar an einem Verschiebemechanismus 130a in
einem Deckenabschnitt der ersten Prozesskammer 100 angebracht
ist, wie in 3 gezeigt ist, und wird in einer
Richtung der X-Achse entlang einer Deckenfläche der ersten
Prozesskammer 100 verschoben.
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In
der ersten Prozesskammer 100 ist eine QCM (Quarzkristallmikrowaage
von engl. ”Quartz Crystal Microbalance”) 140 angebracht,
wie in 3 gezeigt ist. Nachfolgend wird das einfache Prinzip der
QCM erläutert.
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In
dem Fall, dass eine Dichte, ein Elastizitätsmodul, eine
Größe oder dergleichen eines Quarzvibratorkörpers
durch Anlagern einer Substanz an der Oberfläche eines Quarzvibrators äquivalent
geändert wird, erfolgt aufgrund der piezoelektrischen Eigenschaft
des Vibrators eine Änderung einer elektrischen Resonanzfrequenz
f, die durch die folgende Gleichung angegeben ist. f
= 1/2t (√C/ρ)(t: Dicke des Quarzstücks,
C: elastische Konstante, ρ: Dichte)
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Durch
Verwendung dieses Phänomens wird eine winzige bzw. infinitesimale
Menge von Abscheidungen quantitativ auf Grundlage der Änderung
der Resonanzfrequenz des Quarzvibrators gemessen. Ein allgemeiner
Begriff für den Quarzvibrator, der wie beschrieben konstruiert
ist, ist QCM. Wie aus der Gleichung gesehen kann werden kann, ist
davon auszugehen, dass eine Änderung der Frequenz auf Grundlage
einer Änderung der elastischen Konstante in Abhängigkeit
der angelagerten Substanz bestimmt werden kann; und eine Dickenabmessung
der angelagerten Substanz in Bezug auf die Quarzdichte berechnet
werden kann. Somit kann die Änderung der Frequenz bezüglich
des Gewichts der Abscheidungen berechnet werden.
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Die
zweite Prozesskammer 200 besitzt eine im Wesentlichen rechtwinklige
Parallelepiped-Form und ist auch mit hervortretenden Abschnitten
und ausgenommenen Abschnitten an ihrem Bodenabschnitt versehen.
Die zweite Prozesskammer 200 umfasst ein erstes bis sechstes
Gefäß 210a bis 210f darin, und
drei Dampfabscheidungsquellen sind in jedem Gefäß 210 angebracht.
Beispielsweise sind in dem sechsten Gefäß 210f Dampfabscheidungsquellen 210f1, 210f2 und 210f3 angebracht.
Diese Dampfabscheidungsquellen besitzen dieselbe Form und dieselbe
Konfiguration und sind mit der ersten bis sechsten Blaseinrichtung 110a bis 110f jeweils über
sechs Verbindungsrohre 220a bis 220f verbunden.
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An
den jeweiligen Verbindungsrohren 220a bis 220f sind
außerhalb der zweiten Prozesskammer (in der Atmosphäre)
oder innerhalb der zweiten Prozesskammer (in einem Vakuumzustand)
nicht dargestellte Ventile angebracht. Durch Betätigung
des Öffnens/Schließens jedes Ventils wird gesteuert,
ob jedes Film bildende Material (Gasmoleküle) in die erste Prozesskammer 100 geliefert
wird oder nicht.
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In
den Dampfabscheidungsquellen sind verschiedene Arten von Film bildenden
Materialien als Materialien der Film bildenden Quellen aufgenommen.
Durch Erwärmung der jeweiligen Dampfabscheidungsquellen
auf eine hohe Temperatur im Bereich von etwa 200°C bis
etwa 500°C werden verschiedene Arten von Film bildenden
Materialien verdampft.
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In
jede Dampfabscheidungsquelle wird ein nicht reaktives Gas (beispielsweise
ein Ar-Gas) von nicht dargestellten Gaslieferquellen geliefert.
Das gelieferte, nicht reaktive Gas dient als ein Trägergas, das
organische Moleküle der Film bildenden Materialien, die
von den jeweiligen Dampfabscheidungsquellen verdampft werden, zu
den Blaseinrichtungen 110 durch die Verbindungsrohre 220 trägt.
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In
jeder Dampfabscheidungsquelle ist an ihrer Bodenwand ein Heizer
verborgen, und ein anderer Heizer (auch nicht dargestellt) ist an
ihrer Seitenwand verborgen. Auf Grundlage eines Signals, das von
der QCM 140 ausgegeben wird, die in der ersten Prozesskammer 100 angebracht
ist, kann eine Erzeugungsrate von Gasmolekülen jedes Film
bildenden Materials berechnet werden und auf Grundlage der erhaltenen
Erzeugungsrate kann eine Spannung erhalten werden, die an die Heizer
angelegt wird, die in der Bodenwand und der Seitenwand verborgen sind.
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Hier
nimmt auf Grundlage der Verzögerung, dass ein Anlagerungskoeffizient
mit der Zunahme einer Temperatur abnimmt, die Anzahl der Gasmoleküle,
die an einem Verbindungsrohr oder dergleichen physikalisch angelagert
werden, mit der Zunahme der Temperatur ab. Durch Verwendung dieses
Prinzips wird eine Temperatur des Heizers, der in der Seitenwand
verborgen ist, höher eingestellt, als die des Heizers,
der in der Bodenwand verborgen ist. Auf diese Art und Weise kann
dadurch, dass die Temperatur der anderen Abschnitte der Dampfabscheidungsquelle höher
eingestellt wird, als die Temperatur in der Nähe des Abschnitts
der Dampfabscheidungsquelle, an dem das Film bildende Material aufgenommen
ist, die Anzahl der an der Dampfabscheidungsquelle 210 oder
dem Verbindungsrohr 220 angelagerten Gasmoleküle
reduziert werden, während die Gasmoleküle in Richtung
der Blaseinrichtung 110 strömen, nachdem die Film
bildenden Materialien verdampft sind. Demgemäß kann
eine größere Menge von Gasmolekülen von
der Blaseinrichtung 110 ausgeblasen und an dem Substrat
W angelagert werden.
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Überdies
kann das Innere der ersten und zweiten Prozesskammer 100 und 200,
um Vakuum- bzw. Unterdruckniveaus voreinzustellen, durch ein nicht
dargestelltes Austragssystem druckgemindert werden.
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Das
Substrat W wird durch den Verschiebemechanismus 130a von
der ersten Blaseinrichtung 110a zu der sechsten Blaseinrichtung 11Of mit
einer voreingestellten Geschwindigkeit bewegt, während es
geringfügig oberhalb jeder der Blaseinrichtungen 110a bis 110f angeordnet
ist. Infolgedessen werden verschiedene Filme an dem Substrat W in
sechs Schichten abhängig von den Film bildenden Materialien,
die von den jeweiligen Blaseinrichtungen 110a bis 110f ausgeblasen
werden, gebildet. Nachfolgend wird ein spezifischer Betrieb der
Bedampfungseinrichtung 10 während dieses Film
bildenden Prozesses für sechs aufeinander folgende Schichten
erläutert.
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(Film bildender Prozess für 6
aufeinander folgende Schichten)
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2 zeigt
den Zustand jeder Schicht, die an dem Substrat W als Ergebnis der
Ausführung des Film bildenden Prozesses für 6
aufeinander folgende Lagen durch Verwendung der Bedampfungseinrichtung 10 abge schieden
wird. Zuerst wird, während das Substrat W oberhalb der
ersten Blaseinrichtung 110a mit einer bestimmten Geschwindigkeit
bewegt wird, ein Film bildendes Material, das von der ersten Blaseinrichtung 110a ausgeblasen
wird, an dem Substrat W angelagert, so dass eine Lochtransportschicht
als eine erste Schicht an einer transparenten Elektrode, die aus
ITO (Indiumzinnoxid) besteht, des Substrats W gebildet wird.
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Auf
diese Art und Weise wird das Substrat W über die erste
bis sechste Blaseinrichtung 110a bis 110f in Folge
bewegt. Als Ergebnis dessen werden die Lochtransportschicht, eine
nicht lichtemittierende Schicht, eine lichtemittierende Schicht
sowie eine Elektronentransportschicht an dem ITO des Substrats W
durch Dampfabscheidung gebildet. Demgemäß werden
6 organische Schichten nacheinander an dem Substrat W innerhalb
derselben Kammer gebildet.
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(Form und Anordnungsposition einer Trennwand)
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Wie
oben angemerkt ist, wird, wenn eine Vielzahl verschiedener dünner
Filme aufeinander folgend an dem Substrat W durch Anbringen der
Vielzahl von Dampfabscheidungsquellen 210 in einer Prozesskammer
und Anlagern der Film bildenden Moleküle, die durch jede
Dampfabscheidungsquelle 210 verdampft werden, an dem Substrat
W nacheinander gebildet werden, angenommen, dass die Film bildenden
Moleküle, die von den benachbarten Dampfabscheidungsquellen 210 verdampft
werden, miteinander gemischt werden und eine Filmqualität jeder
Schicht verschlechtert werden kann.
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Daher
besitzt, wie oben beschrieben ist, jede Trennwand 120 eine
Seitenfläche, die größer als die zu dieser
weisende Fläche Fa der benachbarten Blaseinrichtung ist,
wodurch es möglich wird, zu verhin dern, dass die Film bildenden
Moleküle, die von jeder Blasöffnung OP ausgeblasen
werden, jede Trennwand 120 überqueren und in Richtung
der benachbarten Blasöffnung Op fliegen (d. h. es ist möglich, eine
Kreuzkontamination zu verhindern).
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Ferner
ist es auf diese Weise durch Optimieren einer Höhe und
einer Dicke der Trennwand 120, die in einer Form einer
flachen Platte geformt ist, wobei die Seitenfläche größer
als die zu dieser weisende Fläche der Blaseinrichtung ist,
einer Distanz (Spalt) zwischen der oberen Fläche der Trennwand und
dem Substrat W und einer Anordnungsposition der Trennwand 120 möglich,
die größere Anzahl der Film bildenden Moleküle
(d. h. Schmutzstoffe) zu reduzieren, die jede Trennwand 120 überqueren
und in Richtung der benachbarten Blasöffnung Op fliegen.
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(Experiment 1 zur Optimierung einer Form
und einer Anordnungsposition einer Trennwand)
-
Demgemäß führte
der Erfinder der vorliegenden Erfindung wiederholt das folgende
Experiment aus, um eine Form und eine Anordnungsposition einer Trennwand 120 zu
optimieren. Zuerst werden Prozessbedingungen für das Experiment
erläutert. 3 zeigt eine experimentelle
Einrichtung, die von einer Bedampfungseinrichtung 10 gemäß der
vorliegenden Ausführungsform vereinfacht ist. Wie dargestellt
ist, stellte der Erfinder die experimentelle Einrichtung bereit,
bei der eine einzelne Blaseinrichtung 110 und eine einzelne
Trennwand 120 innerhalb einer ersten Prozesskammer 100 der
Bedampfungseinrichtung 10 angebracht waren und eine Dampfabscheidungsquelle 210 innerhalb
einer zweiten Prozesskammer 200 derselben angebracht war.
Ferner hat der Erfinder die Blaseinrichtung 110 durch ein Verbindungsrohr 220 mit
der Dampfabscheidungsquelle 210 verbunden. In der Dampfabscheidungsquelle 210 waren
0,1 g eines organischen Materials aus Alq3 (Aluminium-tris
(8-hydroxychinolin)) aufgenommen, das als ein Film bildendes Material
diente.
-
Ferner
führte der Erfinder 0,5 sccm eines Ar-Gases als ein Trägergas
in die Nähe der Blasöffnung Op in der Blaseinrichtung 110 zu. Überdies
legte der Erfinder eine hohe Spannung HV von 4 kV an einen Träger 130 an,
um das Substrat W daran elektrostatisch anzuziehen und zu halten,
und führte auch ein Ar-Gas mit 40 Torr an eine Rückseite
des Substrats W zu, um Wärme von dem Träger durch
Erhöhung eines Gegendrucks BP des Substrats W abzustrahlen.
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Ferner
installierte der Erfinder die Trennwand 120 derart, dass
eine Distanz in einer Richtung der X-Achse von einer zentralen Achse
der Blaseinrichtung 110 zu einer Seitenfläche
der Trennwand 120, die zu der Blaseinrichtung 110 weist,
auf 60 mm eingestellt war und eine Höhe T (Distanz in einer Richtung
der Z-Achse) von der Blasöffnung Op zu einer oberen Fläche
der Trennwand 120 auf 7 mm eingestellt war. In diesem Zustand
steuerte der Erfinder die Dampfabscheidungsquelle 210 zur
Erwärmung auf eine Temperatur von 200°C und steuerte
dann den Träger 130 zur einer Bewegung aufwärts
und abwärts, um einen Spalt G zwischen dem Träger 130 und
der oberen Fläche der Trennwand 120 auf 6 mm einzustellen,
und steuerte auch das Substrat W zur Bewegung durch Verschieben
eines Verschiebemechanismus 130a des Trägers 130,
um so eine Distanz in der Richtung der X-Achse von einer Zentralachse
der Blaseinrichtung 110 zu einer zentralen Achse des Substrats
W auf 121 mm einzustellen.
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Anschließend
stellte der Erfinder einen Bodenabschnitt 210a der Dampfabscheidungsquelle 210 auf
eine Temperatur von 320°C ein und stellte einen oberen
Abschnitt 210b der Dampfabscheidungsquelle 210,
das Verbindungsrohr 220 sowie die Blaseinrichtung 110 auf
eine Temperatur von 340°C ein und überprüfte
dann, dass jede der Temperaturen jede der voreingestellten Temperaturen
erreichte.
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Das
in der Dampfabscheidungsquelle 210 aufgenommene Alq3 wird in Film bildende Moleküle verdampft
und wird von der Blasöffnung Op in die erste Prozesskammer 100 ausgetragen,
wobei es von dem Verbindungsrohr 220 zu einem Transportmechanismus
Tr hindurch gelangt. Anschließend breiten sich die ausgetragenen,
Film bildenden Moleküle aus Alq3 radial
bei einem Verlauf in einer geraden Linie durch eine Druckdifferenz
zwischen der Innenseite und der Außenseite der Blasöffnung
Op aus und werden an einer Bodenfläche des Substrats W angelagert.
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Anschließend
wird das an der Bodenfläche des Substrats W angelagerte
Film bildende Material (Filmdicke) durch eine Filmdickenmesseinrichtung gemessen.
Als ein Beispiel der Filmdickenmesseinrichtung kann ein Interferometer
(beispielsweise ein Laserinterferometer) zur Detektion einer Filmdicke eines
Zielobjekts beispielsweise durch Bestrahlen von Licht, das von einer
Lichtquelle ausgegeben wird, auf eine obere Fläche und
eine untere Fläche eines an dem Zielobjekt gebildeten Films
und Beobachten und Analysieren eines Interferenzstreifenmusters,
das durch eine Differenz in optischen Pfaden von zwei reflektierten
Strahlen erzeugt wird, oder ein Verfahren zum Berechnen einer Filmdicke
auf Grundlage einer Spektralinformation von bestrahltem Licht mit
einer Breitband-Wellenlänge verwendet werden. Ein Ergebnis
desselben ist durch eine Kurve J1 in 4 gezeigt.
Anschließend bewegte der Erfinder das Substrat W durch
Verschieben des Verschiebemechanismus 130a des Trägers 130,
so dass eine Distanz in der Richtung der X-Achse von der Zentralachse
der Blaseinrichtung 110 zu der Zentralachse des Substrats W
auf 111 mm eingestellt wurde, und führte dann dasselbe
Experiment aus. Ein Ergebnis desselben ist durch eine Kurve J2 in 4 gezeigt.
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(Ergebnis von Experiment 1)
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Als
ein Ergebnis des Experiments kann von der Bodenfläche des
Substrats W, die in der Unterseite von 3 dargestellt
ist, gesehen werden, dass ein Film mit guter Qualität gleichförmig
an einer Fläche der Seite der Dampfabscheidungsquelle von
einer Position Max in der Richtung der X-Achse ausgebildet ist,
wo die Film bildenden Moleküle, die von der Blasöffnung
Op radial ausgeblasen werden, an dem Substrat W angelagert sind,
wenn sie am weitesten weg fliegen. Ferner kann, wie in 4 gezeigt
ist, gesehen werden, dass an der Fläche im Bereich von der
Position Max zu etwa dem Zentrum des Substrats W der Film dünner
wird, da er von der Blaseinrichtung 110 weit entfernt ist.
Indessen ist die Filmdicke an einer Fläche einer Austragsseite
von der Nähe des Zentrums des Substrats W im Wesentlichen gleichförmig
und zwar in einem solchen Ausmaß, dass der Film geringfügig
ausgebildet ist.
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Auf
Grundlage dieses Ergebnisses überlegten sich die Erfinder
das Folgende. Wie in 5 gezeigt ist, werden die Film
bildenden Moleküle von Alq3, die
von der Blasöffnung Op ausgeblasen werden, radial ausgebreitet.
Zu diesem Zeitpunkt verläuft jedes Film bildende Molekül
in einer geraden Linie. In einem radialen Bereich, wo die Film bildenden
Moleküle, die von der Blasöffnung Op ausgeblasen
werden, ausgebreitet werden, muss, damit ein Film bildendes Molekül
Mm, das in gerader Linie entlang der äußersten
Seite des radialen Bereiches fliegt, an dem Substrat angelagert
wird, eine längste Flugdistanz des Film bildenden Moleküls
Mm kürzer sein, als ein mittlerer freier Weg des Film bildenden
Materials von Alq3. Hier kann in dem Fall,
dass ein Spalt G zwischen dem Substrat W und dem oberen Abschnitt
der Trennwand 6 mm beträgt; eine Höhe T von der
Blasöffnung OP zu der oberen Fläche jeder Trennwand 120 7
mm beträgt; und eine Distanz Mx in einer Richtung der X-Achse
von der Blasöffnung Op zu einer Position, an der das Film
bildende Molekül Mm angelagert wird, 70 mm beträgt,
eine längste Flugdistanz von 71,2 (= (Mx2 +
(G + T)2)½)
erhalten werden.
-
Indessen
kann ein mittlerer freier Weg (MFP) durch die folgende Gleichung
ausgedrückt werden, wie in "Vacuum Technology
Reference Table for General Use from Vacuum Science and Technology", Lektion
12 (Nikkan Kogyo Shimbun, 1965) beschrieben ist. MFP = 3,11 × 10–24 × T/P(δ)2 × 1000 (mm)(Hier ist T: Temperatur
K, P: Druck Pa, δ: Moleküldurchmesser m)
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Beispielsweise
beträgt, wie in dem obigen Dokument (Vacuum Technology
Reference Table for General Use) beschrieben ist, ein Moleküldurchmesser
eines Ar-Gases 3,67 × 10–10 m,
so dass ein mittlerer freier Weg MFP des Ar-Gases 1323,4 mm bei einer
Temperatur T von 573,15 K und einem Druck von 0,01 Pa beträgt.
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6 sieht
eine Tabelle vor, die mittlere freie Wege von kugelförmigen
Film bildenden Molekülen eines Ar-Gases, Alq3 und α-NPD
zeigt. Aus der Tabelle kann gesehen werden, dass der mittlere freie Weg
des Gasmoleküls von einem Druck abhängt. Auf Grundlage
dieser Tabelle hat der Erfinder herausgefunden, dass, wenn ein Innendruck
der Bedampfungseinrichtung auf gleich oder weniger als 0,01 Pa eingestellt
wird, die mittleren freien Wege des Ar-Gases, Alq3, α-NPD
1323,3 mm oder mehr, 102,4 mm oder mehr bzw. 79 mm oder mehr betragen,
so dass das Film bildende Molekül Mm mit der längsten
Flugdistanz von 71,2 mm an dem Substrat ohne Ausfall während
des Fluges angelagert werden kann. Infolgedessen wurde herausgefunden,
dass an der Oberfläche des Substrats W in dem Bereich von
einem Endabschnitt Int der Seite der Dampfabscheidungsquelle (siehe 5)
zu der Position Max, an der das Film bildende Molekül Mm
mit der längsten Flugdistanz ankommt, ein organischer Film
gleichförmig ausgebildet wird. Ferner wird, wie oben beschrieben ist,
da ein mittlerer freier Weg von einem Druck abhängt, wenn
beispielsweise der Druck auf weniger als 0,01 Pa eingestellt wird,
der mittlere freie Weg länger. Auf diese Art und Weise
kann durch Steuerung eines Drucks das Film bildende Molekül
Mm mit der längsten Flugdistanz das Substrat sicher erreichen.
-
Hier
werden gemäß der Offenbarung eines Buches mit
dem Titel
"Thin Film Optics" (veröffentlicht durch
Murata Seishiro, Maruzen Inc., 1. Auflage vom 15. März
2003 und 2. Auflage vom 10. April 2004) verdampfte Moleküle,
die das Substrat erreicht haben, nicht an dem Substrat W angelagert
und daran angesammelt, wenn sie gerade in einer Art und Weise vorliegen,
dass sie fallen und gestapelt werden, um einen Film zu bilden, sondern
ein Teil derselben wird zurück geworfen und prallt in das
Vakuum zurück. Ferner werden einige der Moleküle,
die an der Fläche des Substrats angelagert sind, an der
Oberfläche in Bewegung gehalten; einige von diesen prallen
wieder in das Vakuum zurück; und einige von diesen werden
an Orten an dem Substrat W abgefangen, um einen Film zu bilden.
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Demgemäß prallen
einige der Film bildenden Moleküle, die an dem Substrat
W angelagert sind, zurück und gelangen vorwärts,
während sie in den Spalt G zwischen dem Substrat W und
dem oberen Abschnitt der Trennwand zurück geworfen werden,
und haften dann wiederum an bestimmten Positionen an dem Substrat
W und der oberen Fläche der Trennwand an. Auf Grundlage
eines derartigen Verhaltens der Moleküle hat der Erfinder
herausgefunden, dass an der Oberfläche im Bereich von der
Ankunftsposition Max des Film bildenden Moleküls Mn mit
der längsten Flugdistanz zu der Nähe Cnt des Zentrums des
Substrats W, die Filmdicke, da das Molekül weit von der
Dampfabscheidungsquelle entfernt war, allmählich dünner
wurde, wie in der Unterseite von 3 und in 4 gezeigt
ist, da ein Verhältnis der Moleküle, die in einer
geraden Linie verlaufen, während sie in den Spalt G zwischen
dem Substrat W und dem oberen Abschnitt der Trennwand zurück
geworfen werden, kleiner wird, als ein Verhältnis eines Moleküls
M, das an einem des Substrats W und des oberen Abschnitts der Trennwand
angelagert ist.
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Ferner
hat der Erfinder herausgefunden, dass die Film bildenden Moleküle
an der Oberfläche im Bereich von der Nähe Cnt
des Zentrums des Substrats W zu einem Endabschnitt Ext der Austragsseite
des Substrats W nicht leicht angelagert wurden, wie in der Unterseite
von 3 und in 4 gezeigt ist,
da sich nahezu alle Film bildenden Moleküle an dem Substrat
W in dem Bereich von dem Endabschnitt Int der Seite der Dampfabscheidungsquelle
zu der Nähe Cnt des Zentrums des Substrats W anlagerten
und somit wenige Moleküle M vorhanden waren, die vorwärts
gelangten, während sie in den Spalt G zwischen dem Substrat
W und dem oberen Abschnitt der Trennwand in dem Bereich von der Nähe
Cnt des Zentrums des Substrats W zu dem Endabschnitt Ext der Austragsseite
des Substrats W zurück geworfen wurden.
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(Experiment 2)
-
Um
ferner eine Eigenschaft eines geraden Verlaufs eines Film bildenden
Moleküls zu untersuchen, führte der Erfinder ein
Experiment wiederum in einem Zustand aus, bei dem der Spalt G von
6 mm auf 2 mm geändert wurde und eine Position des Trägers 130 so
geändert wurde, um eine Distanz in einer Richtung der X-Achse
von dem Zentrum der Blaseinrichtung 110 zu dem Zentrum
des Substrats W auf 116 mm einzustellen, wie in 7 dargestellt
ist.
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(Ergebnis von Experiment 2)
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Nach
dem Experiment steuerte der Erfinder ein UV-Licht, so dass es auf
die gesamte Oberfläche des Substrats W gestrahlt wurde,
jedoch ein Licht hν von keiner Stelle abgestrahlt wurde.
Als die Film bildenden Moleküle aus Alq3 an
dem Substrat W angelagert waren, wurde das Film bildende Molekül
M durch Energie des bestrahlten UV-Lichts angeregt, und anschließend
wurde das Licht hν abgestrahlt, wenn das Film bildende
Molekül M zu seinem Grundzustand zurückkehrte,
woraus der Erfinder schloss, dass in dem Fall, dass der Spalt von
6 mm auf 2 mm geändert wurde und die Position des Trägers 130 so geändert
wurde, dass die die Distanz in der Richtung der X-Achse von dem
Zentrum der Blaseinrichtung 110 zu dem Zentrum des Substrats
W auf 116 mm eingestellt wurde, das Material an dem Substrat W nicht
angelagert wurde.
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In
dem Fall, dass der Spalt G von 6 mm auf 2 mm geändert wurde,
erkannte der Erfinder, dass der Grund, warum das Film bildende Molekül
nicht an dem Substrat W angelagert ist, darin liegt, dass ”das Film
bildende Molekül eine Eigenschaft eines geradlinigen Verlaufs
besitzt”. Genauer gesagt schloss, wie in 8 gezeigt
ist, der Erfinder darauf, dass der Grund, warum das Film bildende
Material nicht an dem Substrat W angelagert war, darin lag, dass
unter den Film bildenden Molekülen, die von der Blasöffnung
Op ausgeblasen wurden, das Film bildende Molekül Mm mit
der längsten Flugdistanz, das in einer geraden Linie zu
dem Zielobjekt verläuft, ohne durch die Trennwand 120 blockiert
zu werden, eine Ankunftsposition Max besaß, die näher
zu der Blaseinrichtung lag, als zu dem Endabschnitt Int des Substrats
W an der Seite der Blaseinrichtung; dass unter den Film bildenden
Molekülen, die an einer bestimmten Position angelagert
waren, eine Menge der Film bildenden Moleküle M, die von
einer Anhaftungsposition getrennt waren und in den Spalt G zwischen
dem Substrat W und der oberen Fläche der Trennwand eintraten,
aufgrund einer sehr kleinen Größe des Spalts G
sehr klein war; und dass wenige Moleküle M vorhanden waren,
die in einer geraden Linie in den Spalt während eines Zurückwerfens
des Substrats W und der oberen Fläche der Trennwand gelangten,
da die Menge der Film bildenden Moleküle, die in den Spalt
G zwischen dem Substrat W und der oberen Fläche der Trennwand
eintraten, sehr klein war.
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Von
den oben beschriebenen Experimenten hat der Erfinder eine optimale
Beziehung in Bezug auf die Form und die Anordnungsposition der Trennwand 120 herausgefunden.
Dies bedeutet, wie in 9 gezeigt ist, verlaufen die
jeweiligen Film bildenden Moleküle, die von der Blasöffnung
Op ausgeblasen werden, radial in einer geraden Linie. In dem Bereich,
in dem die Film bildenden Moleküle radial ausgebreitet
werden, wird ein Film gleichförmig an dem Substrat W ausgebildet.
Einige Moleküle, die an dem Substrat W angelagert sind,
werden von dem Substrat W getrennt, fliegen erneut und treten in
den Spalt G zwischen dem Substrat W und der oberen Fläche
der Trennwand ein. Die Menge der Moleküle, die in den Spalt
G zwischen dem Substrat W und der oberen Fläche der Trennwand
eintritt, variiert abhängig von der Größe
des Spalts G. In dem Fall, dass der Spalt G eine Größe
von 2 mm besitzt, existieren wenige Moleküle, die in den
Spalt G zwischen dem Substrat W und der oberen Fläche der
Trennwand eintreten, so dass kein Problem einer Kreuzkontamination auftritt,
bei der Film bildende Moleküle, die von jeder Blasöffnung
Op ausgeblasen werden, mit Film bildenden Molekülen, die
von der benachbarten Blasöffnung Op ausgeblasen werden,
gemischt werden und somit eine Filmqualität verschlechtert
wird. Demgemäß wird angestrebt, dass der Spalt
G zwischen dem Substrat W und der oberen Fläche der Trennwand
gleich oder kleiner als etwa 2 mm ist.
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Indessen
ist sogar in dem Fall, wenn der Spalt G eine Größe
von etwa 6 mm oder weniger besitzt, wenn die Form und die Anordnungsposition
der Trennwand 120 optimiert sind, um so die folgenden zwei
Bedingungen zu erfüllen, die Kreuzkontamination nicht problematisch.
Ferner müssen die folgenden beiden Bedingungen sogar erfüllt
sein, wenn der Spalt G zwischen dem Substrat W und dem oberen Abschnitt
der Trennwand eine Größe von etwa 2 mm oder weniger
besitzt.
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Eine
erste Bedingung besteht darin, dass eine längste Flugdistanz
eines Film bildenden Materials kürzer als ein mittlerer
freier Weg des Film bildenden Materials ist. Gemäß dieser
Bedingung können unter den Film bildenden Molekülen,
die von jeder Blasöffnung Op ausgeblasen und in einen radialen
Ausbreitungsbereich ausgebreitet werden, alle Film bildenden Moleküle,
die nicht durch jede Trennwand 120 blockiert werden, ein
Substrat W ohne Ausfall erreichen, während sie in einem
Raum der ersten Prozesskammer 100 fliegen. Daher ist es möglich,
einen Film mit guter Qualität an dem Substrat W gleichförmig
auszubilden.
-
Ferner
besteht eine zweite Bedingung darin, dass eine Ankunftsposition
des Film bildenden Materials Mm mit der längsten Flugdistanz,
das in einer geraden Linie zu dem Substrat W verläuft,
ohne durch jede Trennwand 120 blockiert zu werden (eine Distanz
X in einer Richtung der X-Achse von einer zentralen Position der
Blaseinrichtung 110 zu einer Ankunftsposition des Film
bildenden Materials Mm) kürzer als eine Position des Substrats
W ist, die von der benachbarten Blaseinrichtung 110 abstandsgleich
ist (eine Distanz E in der Richtung der X-Achse von der zentralen
Position der Blaseinrichtung 110 zu einer zentralen Position
der benachbarten Trennwand 120).
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Gemäß dieser
Bedingung erreichen die meisten Film bildenden Moleküle,
die von jeder Blasöffnung Op ausgeblasen werden, einen
radialen Ausbreitungsbereich und werden nicht mit den Film bildenden
Molekülen gemischt, die von der benachbarten Blasöffnung
Op ausgeblasen werden. Demgemäß wird es möglich,
Filme mit erwünschten Eigenschaften an dem Substrat W nur
mit den Film bildenden Molekülen, die von jeder Blasöffnung
OP ausgeblasen werden, aufeinander folgend auszubilden.
-
Die
zweite Bedingung kann durch die folgende Ungleichung ausgedrückt
werden: E > X (1)
-
Hier
wird in dem Fall, dass eine Dicke der Trennwand 120D ist,
die folgende Gleichung auf der Basis proportionaler Beziehungen
innerhalb eines Dreiecks abgeleitet: (G
+ T)/T = X/(E – D/2) (2)
-
Wenn
die Gleichung (2) auf die Ungleichung (1) angewendet wird, wird
die folgende Ungleichung abgeleitet: X
= (G + T)(E – D/2)/T < E (3)
-
Ferner
wird die Ungleichung (3) wie folgt modifiziert: E < (G
+ T)DG/2 (4)
-
Der
Spalt G zwischen jeder Trennwand 120 und dem Substrat W,
die Höhe T von jeder Blasöffnung Op zu der oberen
Fläche jeder Trennwand 120, die Dicke D jeder
Trennwand 120 und die Distanz E von der zentralen Position
jeder Dampfabscheidungsquelle 210 (Blaseinrichtung 110)
zu der zentralen Position jeder Trennwand kann so bestimmt werden,
um die Ungleichung (4) zu erfüllen, die wie oben beschrieben
erhalten wurde. Demgemäß kann die Kreuzkontamination
auf ein Niveau reduziert werden, das nicht problematisch ist. Daher
ist es möglich, organische Filme in derselben Prozesskammer
nacheinander auszubilden, während Eigenschaften jeder Schicht
in gutem Zustand aufrecht erhalten werden.
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Infolgedessen
ist es möglich, Schmutzstoffe, die sich an dem Substrat
W während einer Übertragung anlagern, zu reduzieren,
um die Filme in derselben Prozesskammer aufeinander folgend zu formen. Demgemäß ist
es durch Reduzierung der Anzahl von Schmutzstoffen, die an dem Substrat
W angelagert sind, während die Kreuzkontamination verhindert wird,
möglich, eine Steuerbarkeit für ein Energiezwischenniveau
zu erhöhen und eine Energiebarriere zu senken. Infolgedessen
kann eine Lichtstärke (Luminanz) einer organischen EL-Einrichtung
verbessert werden. Ferner ist es durch aufeinander folgendes Ausführen
der Film bildenden Prozesse an dem Substrat W in der gleichen Prozesskammer
möglich, eine Stand- bzw. Auflagefläche zu reduzieren.
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Überdies
beträgt bei der oben beschriebenen Ausführungsform
die Größe des Glassubstrats, das durch die Bedampfungseinrichtung 10 bearbeitet werden
kann, etwa 730 mm × 920 mm oder mehr. Beispielsweise kann
die Bedampfungseinrichtung 10 die Filmbildung an G4.5-Substraten
mit einer Größe von etwa 730 mm × 920
mm (Größe in der Kammer: etwa 1000 mm × 1190
mm) oder G5-Substraten mit einer Größe von etwa
1100 mm × 1300 mm (Größe in der Kammer:
etwa 1470 mm × 1590 mm) aufeinander folgend ausführen.
Ferner kann die Bedampfungseinrichtung 10 auch die Filmbildung
auf einem Wafer mit einem Durchmesser von beispielsweise etwa 200
mm oder 300 mm ausführen. Dies bedeutet, ein Zielobjekt,
an dem die Filmbildung ausgeführt wird, kann ein Glassubstrat
und einen Siliziumwafer aufweisen.
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Bei
der oben beschriebenen Ausführungsform stehen die Betriebsabläufe
der jeweiligen Komponenten in Wechselbeziehung und können
gegen eine Serie von Betriebsabläufen unter Berücksichtigung
einer derartigen Wechselbeziehung ersetzt werden. Durch Ersetzen
kann die Ausführungsform der Bedampfungseinrichtung als
eine Ausführungsform eines Bedampfungsverfahrens verwendet
werden.
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Die
obige Beschreibung der vorliegenden Erfindung ist zu Zwecken der
Veranschaulichung vorgesehen, und von dem Fachmann sei zu verstehen, dass
verschiedene Änderungen und Abwandlungen ohne Änderung
der technischen Konzeption und wesentlicher Merkmale der vorliegenden
Erfindung ausgeführt werden können. Es sei zu
verstehen, dass alle Abwandlungen und Ausführungsformen,
die aus der Bedeutung und dem Schutzumfang der Ansprüche
offensichtlich sind, sowie deren Äquivalente innerhalb
des Schutzumfangs der vorliegenden Erfindung enthalten sind.
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Beispielsweise
wird bei der Bedampfungseinrichtung 10 gemäß der
oben beschriebenen Ausführungsform ein organisches EL-Material
in der Form eines Pulvers (Feststoff) als das Film bildende Material
verwendet, und ein Filmbildungsprozess für organische EL-Mehrfachschicht
wird auf dem Substrat W ausgeführt. Jedoch kann die Bedampfungseinrichtung
gemäß der vorliegenden Erfindung auch bei einem
MOCVD-Verfahren (Verfahren zur metallorganischen Gasphasenabscheidung
bzw. engl. ”Metal Organic Chemical Vapor Deposition”)
zum Abscheiden eines dünnen Films auf einem Zielobjekt
durch Zersetzen eines Film bildenden Materials, das beispielsweise
von einem flüssigen organischen Metall verdampft wird,
auf dem Zielobjekt verwendet werden, das auf etwa 500°C
bis 700°C erhitzt ist. Wie beschrieben ist, kann die Bedampfungseinrichtung
gemäß der vorliegenden Erfindung als eine Einrichtung zum
Ausbilden eines organischen EL-Films oder eines organischen Metallfilms
auf dem Zielobjekt durch Dampfabscheidung durch Verwendung eines
einen organischen EL-Film bildenden Materials oder eines einen organischen
Metallfilm bildenden Materials als ein Quellenmaterial verwendet
werden.
-
Ferner
kann die Bedampfungseinrichtung gemäß der vorliegenden
Erfindung eine Konfiguration besitzen, muss jedoch nicht, bei der
die Blaseinrichtung 110 (Blasöffnung Op) mit der
Dampfabscheidungsquelle 210 durch das Verbindungsrohr 220 verbunden
ist, und kann beispielsweise eine Konfiguration besitzen, bei der
die Film bildenden Moleküle von der Blasöffnung,
die an der Dampfabscheidungsquelle 210 vorgesehen ist,
ohne die Blaseinrichtung 110 ausgetragen werden. Überdies
müssen bei der Bedampfungseinrichtung gemäß der
vorliegenden Erfindung die erste Prozesskammer 100 und
die zweite Prozesskammer 200 nicht als separate Körper
ausgebildet sein und können derart ausge bildet sein, dass
aufeinander folgende Filmbildungsprozesse in einer Prozesskammer
ausgeführt werden.
-
Zusammenfassung
-
[Probleme]
Eine Vielzahl von Filmschichten wird aufeinander folgend in derselben
Prozesskammer ausgebildet, während eine Kreuzkontamination reduziert
wird.
-
[Lösung]
Eine Bedampfungseinrichtung (10) umfasst: eine Vielzahl
von Dampfabscheidungsquellen (210) zum jeweiligen Verdampfen
verschiedener Film bildender Materialien, die darin aufgenommen sind;
eine Vielzahl von Blaseinrichtungen (110) zum Ausblasen
von Film bildenden Materialien, die von den Dampfabscheidungsquellen
(210) verdampft werden, durch Blasöffnungen (Op)
und eine oder mehrere Trennwände (120) zum Trennen
der benachbarten Blaseinrichtungen (110). Die eine oder die
mehreren Trennwände (120) sind derart angebracht,
dass Beziehungen eines Spalts (G) zwischen jeder Trennwand (120)
und dem Substrat (W), einer Höhe (T) von jeder Blasöffnung
(Op) zu einer oberen Fläche jeder Trennwand (120),
einer Dicke (D) jeder Trennwand und einer Distanz (E) von einer
zentralen Position jeder Dampfabscheidungsquelle (210)
zu einer zentralen Position jeder Trennwand (120) eine Ungleichung
von E < (G + T) × D × G/2
erfüllen. Ferner wird ein Innendruck der Prozesskammer
(10) auf etwa 0,01 Pa oder weniger gesteuert, so dass eine längste
Flugdistanz des Film bildenden Materials kürzer als ein
mittlerer freier Weg des Film bildenden Materials ist.
-
- 10
- Bedampfungseinrichtung
- 100
- erste
Prozesskammer
- 110,
110a~110f
- Blaseinrichtungen
- 120
- Trennwand
- 130
- Träger
- 140
- QCM
- 200
- zweite
Prozesskammer
- 210,
210a~210f
- Dampfabscheidungsquellen
- 220,
220a~220f
- Verbindungsrohre
- Op
- Blasöffnung
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
-
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-
Zitierte Patentliteratur
-
-
Zitierte Nicht-Patentliteratur
-
- - ”Vacuum
Technology Reference Table for General Use from Vacuum Science and
Technology”, Lektion 12 (Nikkan Kogyo Shimbun, 1965) [0067]
- - ”Thin Film Optics” (veröffentlicht
durch Murata Seishiro, Maruzen Inc., 1. Auflage vom 15. März 2003
und 2. Auflage vom 10. April 2004) [0070]