JP2004162108A - Molecular beam source cell for thin film deposition - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a molecular beam source cell for thin film deposition which forms a thin film with a uniform thickness even when its molecule ejection ports are arranged near to a solid film-formation surface, thus enhancing film formation efficiency and film thickness uniformity. <P>SOLUTION: The molecular beam source cell for thin film deposition generates molecules for growing a thin film on a solid surface by subliming or vaporizing a film-forming material (a) under heating, and has a plurality of molecule ejection ports 4, 4 for ejecting molecules of the film-forming material toward a film-forming plane 1 for forming the film. These molecule ejection ports 4, 4 are opened so as to mutually face outside obliquely and, concretely, are arranged around a cell head 7 facing the film-forming plane 1. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、成膜材料を加熱することにより、その成膜材料を昇華または溶融、蒸発して成膜材料の分子を発生し、この成膜材料の分子を固体表面に向けて放出し、その固体表面に分子を堆積させて膜を成長させるのに使用される薄膜堆積用分子線源セルとそれを使用した薄膜堆積方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
分子線エピタキシ装置と呼ばれる薄膜堆積装置は、高真空に減圧可能な真空チャンバ内に基板を設置し、所要の温度に加熱すると共に、この基板の薄膜成長面に向けてクヌードセンセル等の分子線源セルを設置したものである。この分子線源セルの坩堝に収納した成膜材料をヒータにより加熱して昇華または溶融、蒸発させ、これにより発生した蒸発分子を前記基板の薄膜成長面に入射し、その面に薄膜をエピタキシャル成長させて、成膜材料の膜を形成する。
【0003】
このような薄膜堆積装置に使用される分子線源セルは、熱的、化学的に安定性の高い、例えばPBN(パイロリティック・ボロン・ナイトライド)等からなる坩堝の中に成膜材料を収納し、この成膜材料を坩堝の外側に設けた電気ヒータで加熱し、これにより成膜材料を昇華または溶融、蒸発させ、成膜分子を発生させるものである。
【0004】
近年、ディスプレイや光通信等の分野で、有機エレクトロルミネッセンス素子(有機EL素子)の研究、開発が進められている。この有機EL素子は、EL発光能を有する有機低分子または有機高分子材料で発光層を形成した素子であり、自己発光型の素子としてその特性が注目されている。例えばその基本的な構造は、ホール注入電極上にトリフェニルジアミン(TPD)等のホール輸送材料の膜を形成し、この上にアルミキノリノール錯体(Alq) 等の蛍光物質を発光層として積層し、さらにMg、Li、Ca等の仕事関数の小さな金属電極を電子注入電極として形成したものである。
【0005】
【発明が解決しようとしている課題】
最近のディスプレイは、大画面化が時代の要請となっている。そのため、前記のような有機ELを使用したディスプレイでも、大面積の基板に有機EL膜を形成することが要請される。とりわけ、有機ELを使用したディスプレイでは、基板上に均質な有機EL膜を形成することが要請される。
【0006】
ところが、有機EL膜の形成に使用される従来の真空蒸着装置では、一つの分子線源セルから成膜材料を昇華または蒸発して基板の表面上に向けて分子を発射し、成膜材料を堆積して膜を成長させる方式であるため、大面積の基板上に均質な薄膜を形成することが困難である。
【0007】
特に、分子の放出口が基板の成膜面に近いと、基板の成膜面上の分子の放出口と対向した一部分の膜厚が厚くなり、その周囲にいくに従って膜厚が急に薄くなるというような膜厚分布を示すようになる。すなわち、薄膜の膜厚の不均一性が大きくなる。他方、分子の放出口を基板の成膜面から離すと、膜厚の均一性は向上するが、分子が基板の成膜面以外の個所にも飛散するため、成膜効率が悪くなり、限られた材料で短時間に所要の膜厚を有する薄膜を成膜することが出来ない。有機EL材料は高価であり、成膜効率が低いことは製品のコスト高を招く結果となる。
【0008】
本発明は、このような従来の膜厚計を使用した真空蒸着装置における課題に鑑み、その目的は、固体の成膜面上に均一な膜厚の薄膜を形成できるようにすることにある。さらに具体的には、分子放出口を固体の成膜面に近づけても、成膜される薄膜の膜厚を均一にすることが出来、これにより成膜効率と膜厚の均一性との双方を向上することが出来るようにすることを目的とする。
【0009】
【課題を解決するための手段】
本発明では、前記の目的を達成するため、一つの分子線源セルに分子放出口4、4…を1つだけでなく、複数設けると共に、それらの分子放出口4、4…を互いに斜め外向きに設け、成膜面1に向け、分子放出口4、4…から成膜面1に向けて分子を放射状に放出するようにした。
【0010】
すなわち、本発明による薄膜堆積用分子線源セルは、成膜材料aを加熱することにより、その成膜材料aを昇華または蒸発して、固体表面に薄膜を成長させるための分子を発生するものであって、薄膜の成膜面1に向けて薄膜を形成する材料の分子を放出する分子放出口4、4…を複数設けると共に、これら分子放出口4、4…を互いに斜め外向きに開口させたものである。
さらに具体的には、複数の分子放出口4、4…を薄膜の成膜面1に向いたセルヘッド7の中心の周りに配置したものである。
【0011】
既に述べた通り、分子線源セルの分子放出口から薄膜材料の分子を基板の成膜面に向けて放出し、成膜した場合、成膜面の分子放出口と正面に相対する部分の膜厚が厚く、その周囲にいくに従って膜厚は薄くなる。この傾向は、基板の成膜面と分子線源セルの分子放出口との距離が近い程顕著になる。
【0012】
これに対し、前述した本発明による薄膜形成用の分子線源セルでは、薄膜の成膜面1に向けて薄膜を形成する材料の分子を放出する分子放出口4、4…を複数設けると共に、これら分子放出口4、4…を互いに斜め外向きに開口させているので、基板の成膜面1に被着する分子の量が成膜面の分子放出口と正面に相対する成膜面1の中心部分に片寄らず、その周囲に分散する。これにより、成膜面1の広い範囲で全体として均一な膜厚の薄膜が成膜出来る。換言すると、分子放出口4、4…を基板の成膜面1に近づけても、均一な膜厚の薄膜を形成しやくすなる。
【0013】
特に前述のように、複数の分子放出口4、4…を薄膜の成膜面1に向いたセルヘッド7の中心の周りに配置し、これら分子放出口4、4…を互いに斜め外向きに放射状に開口させることにより、基板の成膜面1に被着する分子の量が成膜面1のセルヘッド7の中心と対向した位置に片寄らず、その周囲に分散するため、膜厚の均一性の高い薄膜を成膜することが出来る。
【0014】
【発明の実施の形態】
次に、図面を参照しながら、本発明の実施の形態について、具体的且つ詳細に説明する。
図1は、本発明による薄膜堆積用分子線源セルの一実施形態を示す縦断側面図であり、図2はその平面図である。この実施形態は、基板の成膜面1を水平に下方に向け、これに相対するよう分子線源セルのセルヘッド7を垂直に上方に向けた例である。
【0015】
分子線源セルは坩堝5を有し、この坩堝5には成膜材料aが収納される。この坩堝5の中に収納された成膜材料aは、坩堝5の開口部付近に設けられた加熱ユニット3により加熱され、これにより成膜材料aが昇華または蒸発し、その分子を発生させる。
【0016】
この坩堝5の開口部側は、バッファ室6に通じている。このバッファ室6は、坩堝5に収納した成膜材料aから蒸発した成膜材料の分子を一時停滞させる小部屋である。このバッファ室6の上部開口部側には、蒸発した成膜材料aの分子を加熱し、それを分子状態に保持するための加熱ユニット2が設けられている。
【0017】
バッファ室6の開口部には、セルヘッド7が被せられている。このセルヘッド7は、キャップ状のものであり、その中心の周りに90゜間隔で4つの分子放出口4、4…が開口している。この分子放出口4、4…の数は、成膜する材料、成膜する基板の成膜面1の面積等により適宜変更することが出来るが、特別な場合を除いてセルヘッド7の中心の周りに等間隔で同じ円周上に設けるのがよい。さらに、図1と図2に示す実施形態では、セルヘッド7の中心の周りの一つの円周上に分子放出口4、4…を設けているが、セルヘッド7の中心の周りの径の異なる複数の同心円上にそれぞれ複数の分子放出口4、4…を設けてもよい。
【0018】
図1において符号oで示す一点鎖線は分子線源セルの中心線であり、この中心線oはセルヘッド7の中心を通り、且つセルヘッド7の中心はこの方向に基板の成膜面1と正対している。すなわち、この中心軸oは、基板の成膜面1の中心において同面1に対して直角に交差している。
【0019】
そして、前記複数の分子放出口4、4…の向きは、何れも前記の中心軸oを中心とする放射方向に等しい角度θで傾斜している。この中心軸oに対する分子放出口4、4…の傾斜角θは、図1において30゜であるが、これは成膜する材料、分子放出口4、4…と成膜面1との距離、成膜する材料、成膜する基板の成膜面1の面積等により適宜最適の値を選択する。さらに、セルヘッド7の中心の周りの径の異なる複数の同心円上にそれぞれ複数の分子放出口4、4…を設けた場合は、てもよい。内側の円周上の分子放出口4、4…と外側の円周上の分子放出口4、4…とで前記の中心軸oに対する傾斜角θを異ならせることもできる。好ましくは、内側の円周上の分子放出口4、4…の傾斜角θを小さく、外側の円周上の分子放出口4、4…の傾斜角θを大きくとる。
【0020】
さらに、図1と図2に示す実施形態では、中心軸oが通過する前記セルヘッド7の中心位置に、その中心軸oの方向に分子放出口8を設けている。この分子放出口8は、その周囲に設けた前記分子放出口4、4…より小径の副次的な分子放出口8である。もちろんこのような副次的な分子放出口8を設けないこともある。
【0021】
このような薄膜堆積用分子線源セルでは、加熱ユニット3により加熱され、前記坩堝5の中の成膜材料から蒸発または昇華して発生した分子の一部は、まず小部屋であるバッファ室6入る。さらにこの分子は、バッファ室6から分子放出口4、4…から放出され、基板1の成膜面に堆積する。
【0022】
このとき、複数の分子放出口4、4…を薄膜の成膜面1に向いたセルヘッド7の中心の周りに配置し、これら分子放出口4、4…を互いに斜め外向きに放射状に開口させているため、基板の成膜面1に被着する分子の量が成膜面1のセルヘッド7の中心と対向した中心位置に片寄らず、その周囲に分散する。このため、膜厚の均一性の高い薄膜を成膜することが出来る。
【0023】
なお例えば、分子線源セルの中心軸oに対する分子放出口4、4…の向きの角度θが大きい場合には、基板の成膜面1のセルヘッド7の中心と正対した位置、すなわち図1において中心軸oが成膜面1と交差する位置の薄膜の膜厚がその周囲の膜厚より却って薄くなってしまうこともある。この場合は、前述したように、セルヘッド7の中心に分子放出口4、4…とは別の副次的な分子放出口8を設けることにより、膜厚分布を改善することが出来る。この分子放出口4、4…とは別の副次的な分子放出口8は、セルヘッド7の中心に1つ設ける他、セルヘッド7の中心近くの周りに複数設けることも出来る。この場合もまた、セルヘッド7の中心の周りの径の異なる複数の同心円上にそれぞれ複数の副次的な分子放出口8、8…を開設してもよい。また、セルヘッド7の中心の周りの径の異なる複数の同心円上にそれぞれ複数の分子放出口4、4…を設け、内側の円周上の分子放出口4、4…の傾斜角θを小さく、外側の円周上の分子放出口4、4…の傾斜角θを大きくとるのも有効である。
【0024】
図3は、図1と図2に示した垂直蒸着方式に代えて、基板の成膜面1を縦向きに、分子線源セルを横向きにした水平蒸着の実施形態である。すなわち、この実施形態は、基板の成膜面1を垂直として横に向け、これに相対するよう分子線源セルのセルヘッド7を水平に横向きとした例である。その他の構成は図1と図2に示した実施形態と同様であり、同じ部分は同じ符号で示している。
【0025】
図4は、本発明の実施例である図1に示す薄膜堆積用分子線源セルと従来の薄膜堆積用分子線源セルとを使用し、それらからそれぞれ有機EL材料の分子を放射し、これを基板の成膜面に堆積させ、薄膜を形成したときの薄膜の膜厚分布である。最大の膜厚に対する100分率で示してある。実線が本発明の実施例であり、破線が比較例である。
【0026】
図5に示すように、実施例と比較例共に30ccの坩堝を使用し、実施例において使用した分子線源セルは、図1と図2により前述したように、セルヘッドの中心の周りの同円周上に90゜間隔で4つの分子放出口を設けている。この分子放出口は、セルヘッドの中心を通る分子線源セルの中心軸を中心とする放射方向に等しい角度θ=30゜で傾斜している。図1と図2に示すような中心の分子放出口8は無い。これに対し、比較例において使用した分子線源セルは、セルヘッドの中心に前記実施例において使用した分子線源セルの分子放出口と同じ径の分子放出口を設けたものである。この分子放出口は、セルヘッドの中心を通る分子線源セルの中心軸方向に向いており、基板の成膜面と正対している。実施例では分子線源セルの分子放出口から基板の成膜面までの距離を200mmとし、比較例では180mmとした。
【0027】
図4の膜厚分布の結果から明らかな通り、実施例では基板の成膜面の分子線源セルの中心軸と交差する中心において薄膜の膜厚が最大であり、それから70〜80mm離れた位置でも最大膜厚値に対して90〜97%の膜厚が得られた。これに対し、比較例では基板の成膜面の中心において薄膜の膜厚が最大であることは同じであるが、それから70〜80mm離れた位置では最大膜厚値に対して65%と極端に薄くなってしまっている。
【0028】
【発明の効果】
以上説明した通り、本発明による薄膜形成用の分子線源セルでは、成膜面1の広い範囲で全体として均一な膜厚の薄膜が成膜出来ることになる。すなわち、分子放出口4、4…を基板の成膜面1に近づけても、均一な膜厚の薄膜を形成しやくすなるので、成膜効率を向上させることが出来る。これにより、成膜効率と膜厚の均一性との双方を向上することが出来るようになる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明による薄膜堆積用分子線源セルの一実施形態を示す一部破断した側面図である。
【図2】同薄膜堆積用分子線源セルの一実施形態を示す平面図である。
【図3】本発明による薄膜堆積用分子線源セルの他の実施形態を示す一部破断した側面図である。
【図4】本発明の実施例である薄膜堆積用分子線源セルと従来の薄膜堆積用分子線源セルとを使用し、それらからそれぞれ有機EL材料の分子を放射して基板の成膜面に堆積させ、薄膜を形成したときの薄膜の膜厚分布を示すグラフである。
【図5】前記実施例である薄膜堆積用分子線源セルと従来の薄膜堆積用分子線源セルとを使用し、それらからそれぞれ有機EL材料の分子を放射して基板の成膜面に堆積させる状態を示す説明図である。
【符号の説明】
1 基板の成膜面
2 加熱ユニット
3 加熱ユニット
4 分子放出口
5 坩堝
7 セルヘッド
[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
According to the present invention, by heating a film-forming material, the film-forming material is sublimated or melted and evaporated to generate molecules of the film-forming material, and the molecules of the film-forming material are emitted toward a solid surface. The present invention relates to a thin film deposition molecular beam source cell used for growing a film by depositing molecules on a solid surface, and a thin film deposition method using the same.
[0002]
[Prior art]
A thin film deposition apparatus called a molecular beam epitaxy apparatus installs a substrate in a vacuum chamber capable of reducing the pressure to a high vacuum, heats the substrate to a required temperature, and moves a molecule such as a Knudsen cell toward a thin film growth surface of the substrate. A source cell is installed. The film-forming material accommodated in the crucible of the molecular beam source cell is heated by a heater to sublimate or melt and evaporate. Then, a film of a film forming material is formed.
[0003]
The molecular beam source cell used in such a thin film deposition apparatus stores a film forming material in a crucible made of, for example, PBN (pyrrolytic boron nitride) having high thermal and chemical stability. Then, the film-forming material is heated by an electric heater provided outside the crucible, thereby sublimating or melting and evaporating the film-forming material to generate film-forming molecules.
[0004]
2. Description of the Related Art In recent years, research and development of organic electroluminescent elements (organic EL elements) have been promoted in fields such as displays and optical communications. This organic EL element is an element in which a light emitting layer is formed of an organic low molecular weight or organic high molecular weight material having EL light emitting ability, and has attracted attention as a self-luminous type element. For example, the basic structure is such that a film of a hole transporting material such as triphenyldiamine (TPD) is formed on a hole injecting electrode, and a fluorescent substance such as an aluminum quinolinol complex (Alq 3 ) is laminated thereon as a light emitting layer. Further, a metal electrode having a small work function, such as Mg, Li, or Ca, is formed as an electron injection electrode.
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
Recently, large screens have become a requirement of the times. Therefore, even in the display using the organic EL as described above, it is required to form an organic EL film on a large-sized substrate. In particular, in a display using an organic EL, it is required to form a uniform organic EL film on a substrate.
[0006]
However, in a conventional vacuum deposition apparatus used for forming an organic EL film, a film-forming material is sublimated or evaporated from one molecular beam source cell to emit molecules toward the surface of the substrate, and the film-forming material is removed. Since this is a method of depositing and growing a film, it is difficult to form a uniform thin film on a large-area substrate.
[0007]
In particular, when the molecular emission port is close to the film deposition surface of the substrate, the film thickness of a part of the substrate deposition surface facing the molecule emission port becomes thicker, and the film thickness decreases rapidly toward the periphery. Such a film thickness distribution is shown. That is, the non-uniformity of the thickness of the thin film increases. On the other hand, if the molecular emission port is separated from the film-forming surface of the substrate, the uniformity of the film thickness is improved, but the molecules are scattered in places other than the film-forming surface of the substrate, so that the film-forming efficiency deteriorates, It is impossible to form a thin film having a required film thickness in a short time with the used material. Organic EL materials are expensive, and low film formation efficiency results in high product costs.
[0008]
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above-mentioned problems in a conventional vacuum deposition apparatus using a film thickness gauge, and has as its object to form a thin film having a uniform thickness on a solid film formation surface. More specifically, even when the molecular emission port is close to the solid deposition surface, the thickness of the deposited thin film can be made uniform, thereby achieving both the deposition efficiency and the uniformity of the film thickness. The purpose is to be able to improve.
[0009]
[Means for Solving the Problems]
In the present invention, in order to achieve the above object, not only one but also a plurality of molecule discharge ports 4, 4,... Are provided in one molecular beam source cell, and these molecule discharge ports 4, 4,. , And the molecules are radially emitted toward the film formation surface 1 from the molecule release ports 4, 4,... Toward the film formation surface 1.
[0010]
That is, the molecular beam source cell for depositing a thin film according to the present invention generates a molecule for growing a thin film on a solid surface by heating the film forming material a and sublimating or evaporating the film forming material a. A plurality of molecule outlets 4, 4,... For releasing molecules of the material forming the thin film are provided toward the thin film forming surface 1, and these molecule outlets 4, 4,. It was made.
More specifically, a plurality of molecular emission ports 4, 4,... Are arranged around the center of the cell head 7 facing the thin film deposition surface 1.
[0011]
As described above, the molecules of the thin-film material are emitted from the molecular emission port of the molecular beam source cell toward the film-forming surface of the substrate, and when the film is formed, the film in the portion of the film-forming surface facing the molecule emission port and the front surface is formed. The thickness is large, and the film thickness becomes thinner toward the periphery. This tendency becomes more remarkable as the distance between the film-forming surface of the substrate and the molecular emission port of the molecular beam source cell is shorter.
[0012]
On the other hand, in the above-described molecular beam source cell for forming a thin film according to the present invention, a plurality of molecule discharge ports 4 for releasing molecules of a material forming the thin film toward the film-forming surface 1 of the thin film are provided. Are open obliquely outwardly from each other, so that the amount of molecules to be deposited on the film-forming surface 1 of the substrate is such that the amount of molecules deposited on the film-forming surface 1 is opposite to the molecular discharge port on the film-forming surface. It does not shift to the central part of and spreads around it. As a result, a thin film having a uniform thickness can be formed as a whole over a wide range of the deposition surface 1. In other words, even when the molecular emission ports 4, 4,... Are close to the film formation surface 1 of the substrate, a thin film having a uniform thickness is easily formed.
[0013]
In particular, as described above, the plurality of molecule discharge ports 4, 4,... Are arranged around the center of the cell head 7 facing the thin film deposition surface 1, and these molecule discharge ports 4, 4,. The amount of molecules deposited on the film-forming surface 1 of the substrate is not biased to a position facing the center of the cell head 7 on the film-forming surface 1 and is dispersed around the film-forming surface 1. A high thin film can be formed.
[0014]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Next, embodiments of the present invention will be described specifically and in detail with reference to the drawings.
FIG. 1 is a longitudinal sectional side view showing an embodiment of a molecular beam source cell for depositing a thin film according to the present invention, and FIG. 2 is a plan view thereof. This embodiment is an example in which the film deposition surface 1 of the substrate is directed horizontally downward, and the cell head 7 of the molecular beam source cell is vertically directed upward so as to face the film deposition surface 1.
[0015]
The molecular beam source cell has a crucible 5 in which a film forming material a is stored. The film-forming material a housed in the crucible 5 is heated by the heating unit 3 provided near the opening of the crucible 5, whereby the film-forming material a sublimates or evaporates to generate its molecules.
[0016]
The opening side of the crucible 5 communicates with the buffer chamber 6. The buffer chamber 6 is a small room for temporarily retaining molecules of the film forming material evaporated from the film forming material a stored in the crucible 5. A heating unit 2 is provided on the upper opening side of the buffer chamber 6 for heating molecules of the evaporated film-forming material a and keeping the molecules in a molecular state.
[0017]
A cell head 7 covers the opening of the buffer chamber 6. This cell head 7 has a cap shape, and has four molecule emission ports 4, 4,... The number of the molecular emission ports 4, 4,... Can be appropriately changed depending on the material for forming the film, the area of the film forming surface 1 of the substrate on which the film is formed, and the like. It is good to provide on the same circumference at equal intervals. Further, in the embodiment shown in FIGS. 1 and 2, the molecular emission ports 4 are provided on one circumference around the center of the cell head 7. May be provided on the concentric circles.
[0018]
In FIG. 1, a dashed line indicated by a symbol o is the center line of the molecular beam source cell, and the center line o passes through the center of the cell head 7, and the center of the cell head 7 faces the film-forming surface 1 of the substrate in this direction. ing. That is, the center axis o intersects the center of the film-forming surface 1 of the substrate at right angles to the same surface 1.
[0019]
The directions of the plurality of molecular emission ports 4, 4,... Are all inclined at an angle θ equal to the radiation direction about the central axis o. The inclination angle θ of the molecular emission ports 4, 4,... With respect to the central axis o is 30 ° in FIG. 1, which is the material to be formed, the distance between the molecule emission ports 4, 4,. An optimum value is appropriately selected depending on the material to be formed, the area of the film formation surface 1 of the substrate on which the film is formed, and the like. Further, a case where a plurality of molecular emission ports 4, 4,... Are respectively provided on a plurality of concentric circles having different diameters around the center of the cell head 7 may be used. The angle of inclination θ with respect to the central axis o may be different between the molecular emission ports 4, 4,... On the inner circumference and the molecular emission ports 4, 4,. Preferably, the inclination angle θ of the molecular emission ports 4, 4,... On the inner circumference is small, and the inclination angle θ of the molecular emission ports 4, 4,.
[0020]
Further, in the embodiment shown in FIGS. 1 and 2, a molecular emission port 8 is provided in the direction of the center axis o at the center position of the cell head 7 through which the center axis o passes. The molecule outlet 8 is a secondary molecule outlet 8 having a smaller diameter than the molecule outlets 4 provided around the molecule outlet. Of course, such a secondary molecular emission port 8 may not be provided.
[0021]
In such a molecular beam source cell for depositing a thin film, a part of molecules generated by being heated by the heating unit 3 and evaporating or sublimating from the film forming material in the crucible 5 is firstly transferred to the buffer chamber 6 as a small room. enter. Further, these molecules are released from the buffer chamber 6 through the molecule release ports 4, 4,... And are deposited on the film formation surface of the substrate 1.
[0022]
At this time, the plurality of molecule discharge ports 4, 4,... Are arranged around the center of the cell head 7 facing the thin film deposition surface 1, and these molecule discharge ports 4, 4,. Therefore, the amount of molecules deposited on the film-forming surface 1 of the substrate does not shift to the center position of the film-forming surface 1 facing the center of the cell head 7 but is dispersed around the center. Therefore, a thin film having high uniformity in film thickness can be formed.
[0023]
Note that, for example, when the angle θ of the direction of the molecular emission ports 4, 4,... With respect to the central axis o of the molecular beam source cell is large, the position of the film formation surface 1 of the substrate facing the center of the cell head 7, that is, FIG. In this case, the film thickness of the thin film at the position where the central axis o intersects the film-forming surface 1 may be rather thinner than the film thickness around the thin film. In this case, as described above, the thickness distribution can be improved by providing a secondary molecule emission port 8 different from the molecule emission ports 4, 4,... At the center of the cell head 7. .. May be provided at the center of the cell head 7, or a plurality of secondary molecule outlets 8 may be provided around the center of the cell head 7. Also in this case, a plurality of secondary molecular emission ports 8, 8,... May be opened on a plurality of concentric circles having different diameters around the center of the cell head 7. Are provided on a plurality of concentric circles having different diameters around the center of the cell head 7, respectively, and the inclination angle θ of the molecular discharge ports 4, 4,. It is also effective to increase the inclination angle θ of the molecular emission ports 4, 4,... On the outer circumference.
[0024]
FIG. 3 shows an embodiment of horizontal deposition in which the film deposition surface 1 of the substrate is oriented vertically and the molecular beam source cell is oriented horizontally instead of the vertical evaporation method shown in FIGS. That is, this embodiment is an example in which the film deposition surface 1 of the substrate is oriented vertically and horizontally, and the cell head 7 of the molecular beam source cell is horizontally oriented so as to face this. Other configurations are the same as those of the embodiment shown in FIGS. 1 and 2, and the same parts are denoted by the same reference numerals.
[0025]
FIG. 4 shows an embodiment of the present invention, in which the thin film deposition molecular beam source cell shown in FIG. 1 and the conventional thin film deposition molecular beam source cell are used to emit molecules of the organic EL material, respectively. Is a film thickness distribution of a thin film when a thin film is formed by depositing the film on a film forming surface of a substrate. It is shown as a percentage of the maximum film thickness. The solid line is an example of the present invention, and the broken line is a comparative example.
[0026]
As shown in FIG. 5, a 30 cc crucible was used in each of the example and the comparative example. Four molecule emission ports are provided on the circumference at 90 ° intervals. The molecular emission port is inclined at an angle θ = 30 ° equal to the radiation direction about the center axis of the molecular beam source cell passing through the center of the cell head. There is no central molecular outlet 8 as shown in FIGS. On the other hand, the molecular beam source cell used in the comparative example has a molecular emission port having the same diameter as the molecular emission port of the molecular beam source cell used in the above example at the center of the cell head. The molecular emission port faces the center axis direction of the molecular beam source cell passing through the center of the cell head, and faces the film forming surface of the substrate. In the example, the distance from the molecular emission port of the molecular beam source cell to the film formation surface of the substrate was 200 mm, and in the comparative example, it was 180 mm.
[0027]
As is clear from the results of the film thickness distribution shown in FIG. 4, in the example, the film thickness of the thin film is the largest at the center of the film forming surface of the substrate that intersects with the central axis of the molecular beam source cell, and is located 70 to 80 mm away therefrom. However, a film thickness of 90 to 97% of the maximum film thickness was obtained. On the other hand, in the comparative example, the film thickness of the thin film is the same at the center of the film forming surface of the substrate, but at a position 70 to 80 mm away therefrom, it is extremely 65% of the maximum film thickness value. It has become thin.
[0028]
【The invention's effect】
As described above, in the molecular beam source cell for forming a thin film according to the present invention, a thin film having a uniform thickness as a whole can be formed over a wide range of the film forming surface 1. That is, even if the molecular emission ports 4, 4,... Are close to the film-forming surface 1 of the substrate, it becomes easier to form a thin film having a uniform thickness, so that the film-forming efficiency can be improved. Thereby, it is possible to improve both the film forming efficiency and the film thickness uniformity.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a partially broken side view showing one embodiment of a molecular beam source cell for depositing a thin film according to the present invention.
FIG. 2 is a plan view showing an embodiment of the molecular beam source cell for depositing a thin film.
FIG. 3 is a partially broken side view showing another embodiment of the molecular beam source cell for depositing a thin film according to the present invention.
FIG. 4 shows a film forming surface of a substrate using a molecular beam source cell for depositing a thin film according to an embodiment of the present invention and a conventional molecular beam source cell for depositing a thin film, and radiating molecules of the organic EL material from them. 4 is a graph showing a film thickness distribution of a thin film when deposited on a thin film to form a thin film.
FIG. 5 shows a method of using the molecular beam source cell for depositing a thin film and the conventional molecular beam source cell for depositing a thin film according to the above-described embodiment, and irradiating molecules of the organic EL material from them to deposit them on the film forming surface of the substrate. FIG. 4 is an explanatory diagram showing a state in which the operation is performed.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Deposition surface of substrate 2 Heating unit 3 Heating unit 4 Molecular discharge port 5 Crucible 7 Cell head

Claims (2)

成膜材料(a)を加熱することにより、その成膜材料(a)を昇華または蒸発して、固体表面に薄膜を成長させるための分子を発生する真空蒸着用分子線源セルにおいて、薄膜の成膜面(1)に向けて薄膜を形成する材料の分子を放出する分子放出口(4)、(4)…を複数設けると共に、これら分子放出口(4)、(4)…を互いに斜め外向きに開口させたことを特徴とする薄膜堆積用分子線源セル。By heating the film-forming material (a), the film-forming material (a) is sublimated or evaporated to generate molecules for growing a thin film on a solid surface. A plurality of molecule outlets (4), (4)... For releasing molecules of the material forming the thin film toward the film forming surface (1) are provided, and these molecule outlets (4), (4). A molecular beam source cell for depositing a thin film, characterized by being opened outward. 複数の分子放出口(4)、(4)…を薄膜の成膜面(1)に向いたセルヘッド(7)の中心の周りに配置したことを特徴とする請求項1に記載の堆積用分子線源セル。2. The deposition molecule according to claim 1, wherein the plurality of molecule outlets are arranged around the center of the cell head facing the thin film deposition surface. 3. Source cell.
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