JP2007520854A - 限定された保護流体を使用することによって有機蒸気ジェット堆積の方位分解能を増加させる方法 - Google Patents
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Abstract
Description
OVJP装置の一形態は、図1に概略的に示される。装置100は、第1有機ソース室110、第2有機ソース室120、希釈路130、混合室140、ノズル150、及び、発熱体160を有する。有機ソース室110、120は、基板170に堆積するための有機材料を含む。それぞれの有機ソース室は、異なる有機材料または有機材料を組み合わせたものを含むことができる。キャリアガスソース105は、矢印で模式的に示されるが、有機ソース室110、120、及び、希釈路130にキャリアガス流を供給する。バルブまたは他の機構は、有機ソース室110、120、及び、希釈路130のそれぞれにキャリアガスをどれくらい流すかを決定するために使用することができる。キャリアガスが有機ソース室に流れると、そこに含まれる有機材料は昇華され、その後キャリアガスによって搬送される。それから、その有機材料とキャリアガスは、希釈路または他の有機ソース室から進入してきた他のキャリアガス及び/又は有機材料と共に混合室内で混合される。希釈路130は、希釈路なしで可能な濃度より低い有機材料濃度において、より正確な制御を達成するために使用されることができる。それから1つ又はそれ以上の有機材料とキャリアガスとの混合物は、ノズル150を通して基板170の方に排出される。発熱体160は、装置100内のキャリアガスと有機材料の温度を制御するために使用されることができる。ここに説明されるように、流速と他のパラメータとを制御することによって、排出される材料のフローシステムは、平行化された噴流155を形成するために制御される。基板170は、冷却水路190を含む基板ホルダー180上に配置される。基板170と装置100との相対位置を制御するために、如何なる適切な位置調整機構も使用することができる。冷却水路190は、冷却源に連結されることができ、基板ホルダー180と基板170との温度を制御するために使用されることができる。それから、有機材料は基板170上に堆積され、キャリアガスはその側方に流れていく。
遷移流の物理図の詳細は、実験と直接シュミレーションモンテカルロ(DSMC)技術から導かれる。本願明細書は、高解像度有機薄膜パターン及び素子のOVJPを実施説明することに加え、プロセス条件が成長速度やパターン解像度にどれほど影響を与えるかを調べる。スケーリングモデルは開発され、DSMCシミュレーションとOVJP実験と比較される。
素子は、図1の装置100と同様の外観を有する有機蒸気ジェットプリンターを用いて製造された。有機蒸気ジェットプリンターは、ステンレス鋼からなり、5つのチャンバーを有し、約40mmの直径を有し、60mmの長さを有し、加熱壁を有する。ソース室は、5mm×10mmの中空のステンレス鋼製の円筒体である。ソース材料は、ペンタセンとトリス(8−ヒドロキシキノリン)−アルミニウム(Alq3)であり、それぞれ、有機TFT及びLED製品で広く採用されている。両方の材料は、「vacuum train sublimation」法によって2度プレ精製され、それぞれの室に詰め込まれ、2つの小さな石英ウールプラグ(quartz wool plugs)の間に挟まれた。その特定の実験では、5つのソース室の1つ又はそれ以上が使用されない。窒素がキャリアガスとして使用された。コンピュータ制御され、xyz移動ステージで動作され、冷却された基板上にコリメーティングノズルを通して蒸気と窒素は供給された。堆積チャンバー内のバックグラウンドガス圧は、荒引きポンプとスロットルバルブを用いて0.1から1000Torrの間に維持された。堆積されたパターンは、光学電子顕微鏡と走査電子顕微鏡を用いて撮像された。TFT堆積に使用された基板は、ゲート絶縁体として厚さ210nmを有するドライサーマルSiO2の高導電性シリコンウェハである。ペンタセンを堆積する前に、基板は洗浄され、真空中において室温で15分間オクタデシルトリクロロシラン(OTS)の飽和蒸気に晒された。洗浄処理は、せっけん水、脱イオン水、アセトン、トリクロロエチレン(2回)、アセトン(2回)、イソプロピルアルコール(2回)中でのSiO2コーティング基板の超音波処理からなり、その後、紫外オゾンチャンバー内での10分間の露光が行われた。金のソース接点とドレイン接点は、ペンタセンのプリンティングの後、真空熱蒸着によって堆積された。ヒューレット−パッカードモデル4155(Hewlett-Packard Model 4155)パラメータ分析器は、暗室において金属製の隔離箱(アイソレーションボックス)内で所定の条件で試験され、TFTの電流−電圧伝達特性を得るために使用された。
105 キャリアガスソース
110 第1有機ソース室
120 第2有機ソース室
130 希釈路
140 混合室
150 ノズル
155 噴流
160 発熱体
170 基板
180 基板ホルダー
190 冷却水路
210 ノズルチューブ
212 第1気体注入口
215 第1排気口
220 カバー部
222 第2気体注入口
225 第2排気口
230 キャリアガスソース
240 保護流体源
300 ノズル
310 基板
Claims (32)
- 有機材料が基板上に堆積されるように、前記有機材料を搬送するキャリアガスを該キャリアガスの熱運動速度の少なくとも10%の流速でノズルから噴出することを含む有機材料の堆積方法であり、
前記キャリアガスを囲う、前記ノズルと前記基板との間の領域における動態的圧力は、少なくとも1Torrである堆積方法。 - 前記動態的圧力は、少なくとも10Torrである請求項1に記載の方法。
- 前記バックグラウンド雰囲気は、少なくとも5Torrである請求項2に記載の方法。
- 前記ノズルから保護流体を噴出することを含む請求項2に記載の方法。
- 前記バックグラウンド雰囲気は、約760Torrの雰囲気である請求項4に記載の方法。
- 少なくとも10Torrの前記動態的圧力は、前記ノズルから噴出する保護流体によって影響を受ける請求項2に記載の方法。
- 前記バックグラウンド圧力は、真空チャンバーのベース圧力であり、約0.1Torr未満である請求項6に記載の方法。
- 前記有機材料の分子量は、前記キャリアガスの分子量より大きい請求項7に記載の方法。
- 前記保護流体は第1ガスを含み、前記キャリアガスは第2ガスを含み、前記第1ガスの分子量は前記第2ガスの分子量より大きい請求項6に記載の方法。
- 前記動態的圧力は、少なくとも約760Torrである請求項1に記載の方法。
- 有機材料が基板上に堆積されるように、前記有機材料を搬送するキャリアガスを該キャリアガスの熱運動速度の少なくとも10%の流速でノズルから噴出し、
前記キャリアガスの周囲に保護流体を供給することを含む有機材料の堆積方法。 - 前記方法は、少なくとも760Torrのバックグラウンド圧力で実施される請求項11に記載の方法。
- 前記方法は、真空装置の使用なしにグローブボックス内で実施される請求項11に記載の方法。
- 有機材料が基板上に堆積されるように、前記有機材料を搬送するキャリアガスを該キャリアガスの熱運動速度の少なくとも10%の流速でノズルから噴出することを含む有機材料の堆積方法であり、
前記バックグラウンド圧力は、少なくとも約10−2Torrである堆積方法。 - 前記バックグラウンド圧力は、少なくとも0.1Torrである請求項14に記載の方法。
- 前記バックグラウンド圧力は、少なくとも1Torrである請求項15に記載の方法。
- 前記バックグラウンド圧力は、少なくとも10Torrである請求項16に記載の方法。
- 前記バックグラウンド圧力は、少なくとも760Torrである請求項17に記載の方法。
- 少なくとも約760Torrの前記バックグラウンド圧力は、真空装置の使用なしにグローブボックスで提供される請求項18に記載の方法。
- 前記バックグラウンド圧力は、真空装置の使用なしに達成される請求項14に記載の方法。
- ノズルを含む装置であり、
前記ノズルは、第1排気口と第1気体注入口とを有するノズルチューブと、該ノズルチューブを囲うカバー部と、を有し、
前記カバー部は、第2排気口と第2気体注入口とを有し、
前記第2排気口は、第1チューブ開口を完全に囲い、
キャリアガス源と有機源容器は、前記第1気体注入口に接続され、
保護流体気体源は、前記第2気体注入口に接続された装置。 - 前記保護流体気体源に連結された熱源をさらに含む請求項21に記載の装置。
- 前記熱源は、前記保護流体を前記ノズルに搬送するチューブに導電的に連結される請求項22に記載の装置。
- 前記ノズルチューブに導電的に連結される熱源をさらに含む請求項21に記載の装置。
- ノズルアセンブリを含む装置であり、
前記ノズルアセンブリは複数のノズルを含み、
前記各ノズルは、第1排気口と第1気体注入口とを有するノズルチューブと、該ノズルチューブを囲うカバー部と、を有し、
前記カバー部は、第2排気口と第2気体注入口とを有し、
前記第2排気口は、第1チューブ開口を完全に囲い、
キャリアガス源と有機源容器は、前記各ノズルの第1気体注入口に接続され、
保護流体気体源は、前記各ノズルの第2気体注入口に接続された装置。 - 前記各ノズルの保護流体気体源に連結された熱源をさらに含む請求項25に記載の装置。
- 前記各ノズルチューブに導電的に連結された熱源をさらに含む請求項25に記載の方法。
- 共通の保護流体気体源は、前記各ノズルの第2気体注入口に連結される請求項25に記載の装置。
- 共通のキャリアガス源と有機源容器は、前記各ノズルの第1注入口に連結される請求項25に記載の装置。
- 少なくとも3つの異なる有機源容器は、異なるノズルの異なる第1気体注入口に連結される請求項25に記載の装置。
- 前記複数のノズルは、一列に配置される請求項25に記載の装置。
- 前記複数のノズルは、二次元配列される請求項25に記載の装置。
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