JP2014109050A - Evaporation source for vapor deposition apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、有機EL(Electro Luminescence)発光素子用の金属膜などを蒸着により形成するための蒸着装置用蒸発源に関する。 The present invention relates to an evaporation source for an evaporation apparatus for forming a metal film for an organic EL (Electro Luminescence) light emitting element by evaporation.
近年、薄型で、輝度や視野角の良い有機EL発光素子を光源とした有機ELパネルが注目を浴びている。この有機ELパネルは、定電流電源からの直流電圧を陽極及び陰極間に印加することによって、発光層に含まれる有機化合物の励起子を発生させ、この励起子が基底状態に戻るときに放射される光を外部に取り出すものである。 In recent years, an organic EL panel using an organic EL light-emitting element that is thin and has a good luminance and viewing angle as a light source has attracted attention. This organic EL panel generates excitons of organic compounds contained in the light emitting layer by applying a DC voltage from a constant current power source between the anode and the cathode, and is emitted when the excitons return to the ground state. Light to be extracted outside.
基板に有機EL素子の金属電極層などの薄膜を形成させる方法の一つに、抵抗加熱方式による真空蒸着装置がある。この種の蒸着装置の構成の一例を、図7を参照して説明する。 One of the methods for forming a thin film such as a metal electrode layer of an organic EL element on a substrate is a vacuum vapor deposition apparatus using a resistance heating method. An example of the configuration of this type of vapor deposition apparatus will be described with reference to FIG.
蒸着装置は、図7(a)に示すような蒸発源101を真空チャンバ内に備えている。蒸発源101は、蒸着材料102及び坩堝103を内部に収容した本体部104と、熱反射板105aとを備える。坩堝103の外周には、蒸着材料102を気化させるように加熱するヒータ106が設けられる。熱反射板105a及び本体部104は、ヒータ106を加熱した際の坩堝保温性を高める機能と、ヒータ106からの輻射熱が基板107側に拡散することを抑制する機能がある。
The vapor deposition apparatus includes an
そして、蒸発源101の作動時においては、真空チャンバ内を減圧させて真空雰囲気とし、ヒータ106により蒸着材料102を加熱気化し基板108の方向へ進み、基板107の一表面側に堆積して薄膜を形成する。
When the
例えば電極材料のひとつであるAl電極材料を上記に示すような坩堝で蒸発させる際、Alとの反応を防ぐため、坩堝の材質としては金属系の材質ではなく、CやSiCなどのセラミックスを用いる場合がある。しかし、セラミックス坩堝はAlに対して濡れ性が高く、蒸発温度で加熱した際、溶解したAlが坩堝を這い上がり、坩堝から吹きこぼれてしまうようなトラブルが多く発生する(例えば、特許文献1参照)。 For example, when evaporating an Al electrode material, which is one of the electrode materials, in a crucible as shown above, use a ceramic such as C or SiC as the crucible material instead of a metallic material in order to prevent reaction with Al. There is a case. However, the ceramic crucible has high wettability with respect to Al, and when heated at the evaporation temperature, there are many troubles that the dissolved Al scoops up the crucible and spills from the crucible (for example, see Patent Document 1). .
上記従来の蒸発源101においては、基板107への薄膜形成を繰り返していく内に、例えば、縁部104aが加熱により変形し、この変形に伴い熱反射板105aが変形されて坩堝103の開口部と熱反射板105aとの幅が狭くなる現象が生じる。
In the
この場合、図7(b)に示すように、坩堝103の開口部と熱反射板105aの間に気化された蒸着材料102(例えばAl材料)が固着し、また、気化された蒸着材料102が熱反射板105aの裏面にまで回り込んで固着する。さらに、シャッターなど他の部材に堆積した蒸着材料102が熱反射板105aに落下し、また、その蒸着材料102が熱反射板105aの裏面側まで回り込むことがある。
In this case, as shown in FIG. 7B, vaporized vapor deposition material 102 (for example, Al material) is fixed between the opening of the
この結果、坩堝103の開口部と熱反射板105aとが蒸着材料102で固着され、熱反射板105aを坩堝103から外せなくなる。また、蒸着材料102が熱反射板105aや縁部104aに付着して坩堝103の外部に流出することで蒸発源101の地絡や故障原因となる。さらに、縁部104aが金属部材などで形成されている場合には、付着した蒸着材料102と縁部104aとが化学反応して、腐食生成した縁部104aの金属片がメンテナンス作業の際などにおいて蒸発源101の内部に混入してしまい、蒸発源101の地絡や故障の原因となる場合がある。
As a result, the opening of the
本発明は、以上の課題に鑑みてなされたものであり、気化された蒸着材料が熱反射板に付着することに起因する不具合の発生を防止できるようにした蒸着装置用蒸発源を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above problems, and provides an evaporation source for a vapor deposition apparatus capable of preventing the occurrence of problems caused by vaporized vapor deposition material adhering to a heat reflecting plate. With the goal.
上記課題を解決するために、本発明に係る蒸着装置用蒸発源は、蒸着材料を収容する筒形状の坩堝と、前記蒸着材料を気化する温度に加熱するヒータと、前記坩堝及び前記ヒータを内部に収容する本体部と、を備える蒸着装置用蒸発源において、前記坩堝は、前記蒸着材料が配置される底部と、当該底部と対向して形成される開口部と、前記底部及び前記開口部を連接する側壁と、前記開口部近傍の側壁に形成される括れ部とを有し、前記括れ部の側面において前記開口部から離間するように配置されて、前記括れ部の最大径より小さな口径の穴部を有する熱反射板を備えることを特徴とする。 In order to solve the above-described problems, an evaporation source for a vapor deposition apparatus according to the present invention includes a cylindrical crucible for accommodating a vapor deposition material, a heater for heating the vapor deposition material to a temperature for vaporization, and the crucible and the heater inside. A vapor deposition apparatus evaporation source comprising: a crucible, wherein the crucible includes a bottom where the vapor deposition material is disposed, an opening formed opposite to the bottom, and the bottom and the opening. A side wall connected to each other and a constricted portion formed on the side wall in the vicinity of the opening, and arranged at a side surface of the constricted portion so as to be separated from the opening, and having a diameter smaller than a maximum diameter of the constricted portion. A heat reflecting plate having a hole is provided.
また、この蒸着装置用蒸発源の前記熱反射板は、前記括れ部の最小径となる位置よりも前記底部側の位置において、前記括れ部の側面に接するように支持されていることが好ましい。 Moreover, it is preferable that the said heat | fever reflecting plate of the evaporation source for vapor deposition apparatuses is supported so that it may touch the side surface of the said constriction part in the position of the said bottom part rather than the position used as the minimum diameter of the said constriction part.
また、この蒸着装置用蒸発源の前記熱反射板は、前記坩堝と一体に形成されていることが好ましい。 Moreover, it is preferable that the heat reflection plate of the evaporation source for the vapor deposition apparatus is formed integrally with the crucible.
また、この蒸着装置用蒸発源は、前記括れ部の最大径より小さい口径となる穴部を有する追加熱反射板をさらに備え、前記追加熱反射板は、前記熱反射板より前記坩堝の開口部側において、当該熱反射板と離間するように配置されることが好ましい。 In addition, the evaporation source for the vapor deposition apparatus further includes an additional heat reflecting plate having a hole portion having a diameter smaller than the maximum diameter of the constricted portion, and the additional heat reflecting plate has an opening portion of the crucible than the heat reflecting plate. It is preferable to arrange | position so that it may space apart from the said heat | fever reflecting plate on the side.
また、この蒸着装置用蒸発源の前記追加熱反射板は、その穴部が前記坩堝の括れ部の側面と離間するように配置されることが好ましい。 Moreover, it is preferable that the additional heat reflecting plate of the evaporation source for the vapor deposition apparatus is disposed so that the hole portion is separated from the side surface of the constricted portion of the crucible.
また、この蒸着装置用蒸発源の前記追加熱反射板の穴部の口径は、前記熱反射板の穴部の口径よりも大きいことが好ましい。 Moreover, it is preferable that the diameter of the hole of the additional heat reflecting plate of the evaporation source for the vapor deposition apparatus is larger than the diameter of the hole of the heat reflecting plate.
また、この蒸着装置用蒸発源の前記熱反射板は、2以上の小片に分割可能であることが好ましい。 Moreover, it is preferable that the heat reflection plate of the evaporation source for the vapor deposition apparatus can be divided into two or more pieces.
また、この蒸着装置用蒸発源の前記熱反射板は、その穴部から外周に向かって下方に傾斜する傾斜部を有することが好ましい。 Moreover, it is preferable that the said heat | fever reflecting plate of this evaporation source for vapor deposition apparatuses has an inclination part which inclines below toward the outer periphery from the hole part.
また、本発明に係る蒸着装置は、上記いずれかに記載の蒸着装置用蒸発源を備えることを特徴とする。 Moreover, the vapor deposition apparatus which concerns on this invention is provided with the evaporation source for vapor deposition apparatuses in any one of the above.
本発明に係る蒸着装置用蒸発源によれば、坩堝の括れ部の最大径より小さな口径の穴部を有する熱反射板を、当該坩堝の括れ部の側面に配置する。この熱反射板と坩堝の開口部とは離間するように配置されため、気化された蒸着材料が熱反射板と開口部との間に固着したり、坩堝の外部に流れ込むことを適切に防止でき、その結果、蒸着装置用蒸発源における不具合の発生を防止できる。 According to the evaporation source for a vapor deposition apparatus according to the present invention, the heat reflecting plate having a hole portion having a diameter smaller than the maximum diameter of the constricted portion of the crucible is disposed on the side surface of the constricted portion of the crucible. Since the heat reflecting plate and the opening of the crucible are arranged so as to be separated from each other, the vaporized vapor deposition material can be appropriately prevented from adhering between the heat reflecting plate and the opening or flowing into the outside of the crucible. As a result, the occurrence of problems in the evaporation source for the vapor deposition apparatus can be prevented.
本発明の実施形態に係る蒸着装置用蒸発源について図面を参照して説明する。 An evaporation source for a vapor deposition apparatus according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
(第1の実施形態)
本発明の第1の実施形態に係る蒸着装置用蒸発源(以下、蒸発源と記載)について、図1を参照して説明する。本実施形態の蒸発源1は、高真空を保つ真空チャンバ内に配置され、熱保護板3と、蒸着材料2を投入するための坩堝4と、ヒータ5a,5bと、本体部6と、熱反射板7aとを備える。真空チャンバには真空ポンプ(図示せず)が接続されており、また基板8を容易に交換できるように所定の搬入及び搬出機構(図示せず)が設けられている。
(First embodiment)
An evaporation source for a vapor deposition apparatus according to a first embodiment of the present invention (hereinafter referred to as an evaporation source) will be described with reference to FIG. The
蒸着材料2は、基板8に蒸着させる金属電極材料であり、例えば、有機EL素子においては、反射率の高いAlやAgまたはそれらの合金などが用いられる。
The
坩堝4は、その断面が円筒状や角筒上などの筒形状に形成され、ヒータ5a,5bの加熱により気化された蒸着材料2を基板8側へ導流するための流路となる。この坩堝4は、蒸着材料2が配置される底部4aと、基板8側に形成される開口部4bと、底部4aと開口部4bとを連接する側壁4cと、開口部4b近傍の側壁4cに形成される括れ部4dとを有して内部空間4eを形成する。なお、坩堝4は、例えば、窒化Al焼結体より成る構造体により構成されている。また、例えば熱保護板3が坩堝4を図中の上下方向に移動させる機能を有し、開口部4bの水平面から熱反射板7aまでの高低差Hを自由に設定できる機能を有していても良い。
The
ヒータ5a,5bは、坩堝4の側壁4cの外部に設けられ、ヒータ5aは坩堝中心部から下部全体を、ヒータ5bは坩堝中心部から上部全体を蒸着材料2が気化する温度以上で且つ十分な成膜温度が確保できる温度(例えば、1100〜1400℃程度)にまで加熱する。この際、所定の成膜速度を確保するためにヒータ5a、5bは異なる温度で成膜される場合もある。気化された蒸着材料2は坩堝4の内部空間4eを通って開口部4bから放出され、基板8の一表面側に堆積して薄膜を形成する。なお、ヒータ5a,5bは、例えば、タングステンやモリブデン等の高融点金属から成る抵抗体に電流を流してこれを発熱させることで蒸着材料2を加熱する。
The
本体部6は、坩堝4、及びヒータ5a,5bを収納し、これらヒータ5a,5bに用いる熱電対や電流導入端子が装着される。また、本体部6は、ヒータ5a,5bを加熱した際の坩堝保温性を高める機能と、ヒータ5a,5bからの輻射熱が外部に拡散することを抑制する機能をも有している。縁部6aは本体部6の上面に配置され、熱反射板7aを支持し、また、ヒータ5a,5bからの輻射熱が基板8側に拡散することを防止する。
The
熱反射板7aは、ヒータ5a,5bからの輻射熱が基板8側に拡散することを防止するための部材であり、括れ部4dの側面に配置されて、括れ部4dの最大径Lmaxより小さな口径の穴部7bを有する略ドーナツ形状を有している。この熱反射板7aは、図中において坩堝4の開口部4bの水平面から例えば2〜3mm程度の高低差Hを有して離間するように、括れ部4dの側面に配置されている。この配置関係により、気化した蒸着材料2が熱反射板7aと開口部4bとの間に付着することや、熱反射板7aに付着した蒸着材料2が坩堝4の外部に流出することを適切に防止できる。
基板8は、蒸着作業を行うときに真空チャンバ内に坩堝4の底部4aと対向するように配置され、例えば、ITO(透明電極)膜が形成されたガラス基板であり、気化した蒸着材料2を蒸着させる。この基板8は、真空チャンバ内において、複数の蒸発源1の上方を、成膜順で通過するように所定の搬送速度で搬送されている。真空チャンバ内には、基板8を搬送する搬送ローラが設けられ、基板8は、蒸発源1の上方を通過する際に、蒸着材料2から気化した有機材料が基板8の一表面側に被着されることで多層膜が形成される。
The
なお、図示はしていないが、蒸着装置は、時間当たりの蒸着膜厚を計測する膜厚計測部なども備えている。この膜厚計測部は、CPU及びメモリ等から成るコントローラに接続され、当該コントローラは膜厚計測部から受信した制御信号に応じてヒータ5a,5bの加熱温度を制御して蒸着材料2の蒸着速度を調整する。
Although not shown, the vapor deposition apparatus also includes a film thickness measurement unit that measures the vapor deposition film thickness per hour. The film thickness measurement unit is connected to a controller including a CPU and a memory. The controller controls the heating temperature of the
次に、本実施形態に係る蒸発源1の動作に関して説明する。最初に、蒸発源1を作動させて基板8に蒸着材料2を蒸着するとき、まず、真空ポンプを用いて真空チャンバ内を真空状態に減圧する。次に、ヒータ5a,5bを作動させて坩堝4を加熱する。この際の加熱温度は蒸着材料2が気化される温度(例えば1100〜1400℃)に設定される。
Next, the operation of the
そして、気化された蒸着材料2が坩堝4の内部空間4eに放出され、続いて、気化された蒸着材料2は坩堝4の開口部4bから放出され、所定の搬送速度で搬送されている基板8の一表面側に堆積して薄膜を形成する。
The vaporized
次に、基板8の蒸着作業が終了して、蒸発源1の動作を止めるときには、ヒータ5a,5bの電源を止める。この際、熱反射板7aは坩堝4の開口部4bから所定値以上の高低差Hで離間するように、括れ部4dの側面に配置されている。ヒータ5a,5bの電源を止めたとき、ヒータ5a,5b及びこれに近接する坩堝4は高温状態にある。その一方、坩堝4の開口部4bは、ヒータ5a,5bから最も離れており、しかも熱反射板7aによりヒータ5a,5bからの熱が伝わり難くなっているので、比較的早い段階で冷却される。そのため、気化した蒸着材料2は坩堝4の開口部4b近傍に優先的に付着し、熱反射板7aには付着し難くなる。従って、上述した熱反射板7の配置関係によれば、気化した蒸着材料2が熱反射板7aと開口部4bとの間に再固着することが防止でき、再度過熱した場合に蒸着材料2が熱反射板7aや縁部6aの裏面にまで回り込むこと、熱反射板7aに付着した蒸着材料2が坩堝4の外部に流出することを適切に防止できる。その結果、気化された蒸着材料2が熱反射板7aや縁部6aに付着することに起因する蒸発源1の地絡や故障などの不具合の発生を適切に防止できる。
Next, when the vapor deposition operation of the
(第2の実施形態)
以下、本発明の第2の実施形態に係る蒸着装置用蒸発源について図2を参照して説明する。なお、上記第1の実施形態に係る蒸発源1と同様の構成には同符号を付し、その詳細な説明は省略する(以下同様)。
(Second Embodiment)
Hereinafter, an evaporation source for a vapor deposition apparatus according to a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the structure similar to the
本実施形態では、熱反射板7aは、括れ部4dの最小径Lminとなる位置Nよりも底部4a側の位置において、括れ部4dの側面に接するように支持されている。この構成によれば、熱反射板7aが、坩堝4の開口部4bから離れた位置に配置されるので、熱反射板7aへの蒸着材料2の付着がより少なくなる。また、熱反射板7aが括れ部4dの側面に接するので、これらの間に蒸着材料2が入り込み難くなり、蒸着材料2が熱反射板7aの裏面にまで回り込むことや、熱反射板7aに付着した蒸着材料2が坩堝4の側面に流出することを防止できる。従って、本実施形態では、気化された蒸着材料2が熱反射板7aに付着することに起因する地絡や故障などの不具合の発生を適切に防止できる。
In this embodiment, the
(第3の実施形態)
以下、本発明の第3の実施形態に係る蒸着装置用蒸発源について図3を参照して説明する。図3に示すように、本実施形態において、蒸発源1は、熱反射板7aが括れ部4dの側面に接するように支持されている。また、この熱反射板7aに加えて熱反射板7c(追加熱反射板)をさらに備えている。この熱反射板7cは、熱反射板7aと所定距離(例えば1mm)以上離間するように、熱反射板7aより開口部4b側に配置されている。
(Third embodiment)
Hereinafter, an evaporation source for a vapor deposition apparatus according to a third embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. As shown in FIG. 3, in this embodiment, the
熱反射板7cは、括れ部4dの最大径Lmaxより小さな口径の穴部7dを有して略ドーナツ形状に形成されており、この穴部7dの口径は、熱反射板7aの穴部7bの口径より大きくなり、蒸着材料2が坩堝4の側面に落ち込むことを適切に防止できる。
The
以上のように、本実施形態では、上記第1及び第2の実施形態の効果に加えて、熱反射板7aが、付着した蒸着材料2が坩堝4の側部に流出することを確実に防止する。また、蒸着材料2と縁部6aとが化学反応して、腐食した縁部6aの金属片がメンテナンス作業の際などにおいて蒸発源1の内部に混入することも防止できる。さらに、熱反射板7aと熱反射板7cとの間に蒸着材料2が流れ込む隙間を有する。このため、蒸着材料2が熱反射板7aによって塞き止められることがなく、気化された蒸着材料2が熱反射板7a,7cに付着することに起因する蒸発源1の地絡や故障などの不具合の発生を適切に防止できる。さらに、熱反射板7a,7cが2重になっているため基板8への輻射熱をより低減することができる。また、気化した蒸着材料2は坩堝4の開口部4b近傍により優先的に付着するようになるので、熱反射板7a,7cへの付着がさらに少なくなる。
As described above, in this embodiment, in addition to the effects of the first and second embodiments, the
なお、図3に示したように、縁部6aの成す口径を、上記従来の蒸発源101の縁部104aの成す口径よりも小さくすることで、蒸着材料2を縁部6aの裏面側に確実に入り込ませないようにできる。
In addition, as shown in FIG. 3, the
(変形例1)
本実施形態の第1の変形例について図4を参照して説明する。本変形例1において、熱反射板7aは、坩堝4と一体に形成されている。この構成により、上記第3の実施形態と同様の効果を奏すると共に、蒸発源1のメンテナンス時の工程を簡略化できる。
(Modification 1)
A first modification of the present embodiment will be described with reference to FIG. In the first modification, the
(変形例2)
本実施形態の第2の変形例について図5を参照して説明する。本変形例2において、熱反射板7aは、その穴部7bから外周に向かって下方に傾斜する傾斜部7eを有している。この構成により、上記第2の実施形態と同様の効果を奏すると共に、熱反射板7aと熱反射板7cとの離間された隙間に流れ込んだ蒸着材料2を、傾斜部7eの傾きにより効率的に外部に流出する。従って、気化された蒸着材料2が熱反射板7aなどに付着することに起因する蒸発源1の地絡や故障などの不具合の発生を適切に防止できる。
(Modification 2)
A second modification of the present embodiment will be described with reference to FIG. In the second modification, the
(変形例3)
本実施形態の第3の変形例について図6(a)を参照して説明する。本変形例3において、熱反射板7aは、2つの小片に分割されている。この構成により、上記第3の実施形態と同様の効果を奏すると共に、熱反射板7aの穴部7bの口径が、坩堝4の開口部4bの口径よりも小さくても、熱反射板7aの取り付けが可能になるので、蒸発源1のメンテナンス時の工程を簡略化できる。
(Modification 3)
A third modification of the present embodiment will be described with reference to FIG. In the third modification, the
(変形例4)
本実施形態の第4の変形例について図6(b)を参照して説明する。本変形例4において、2つの小片に分割された熱反射板7aの上面には、蒸着材料2が流れ込む複数の溝部7fが形成されている。この構成により、上記第3の実施形態と同様の効果を奏すると共に、熱反射板7dの上面に流れ込む蒸着材料2を、より外部に流出し難くする。
(Modification 4)
A fourth modification of the present embodiment will be described with reference to FIG. In the fourth modification, a plurality of
なお、本発明に係る蒸発源1は、有機EL素子の金属電極膜を蒸着により成膜する蒸着装置に好適に用いられるものであるが、有機膜以外の蒸着膜の成膜にも適宜に用いられ得る。また、上記各実施形態では、気化した蒸着材料2が上方向に進んで基板8に堆積するよう構成された例を示したが必ずしもこの構成に限られない。また、熱反射板7aのみでなく熱反射板7cを小片に分割することも考え得る。
The
1 蒸着装置用蒸発源
2 蒸着材料
4 坩堝
4a 底部
4b 開口部
4c 側壁
4d 括れ部
4e 内部空間
5a,5b ヒータ
6 本体部
6a 縁部
7a 熱反射板
7c 熱反射板(追加熱反射板)
7b,7d 穴部
7e 傾斜部
7f 溝部
8 基板
DESCRIPTION OF
7b, 7d Hole 7e
Claims (9)
前記坩堝は、前記蒸着材料が配置される底部と、当該底部と対向して形成される開口部と、前記底部及び前記開口部を連接する側壁と、前記開口部近傍の側壁に形成される括れ部とを有し、
前記括れ部の側面において前記開口部から離間するように配置されて、前記括れ部の最大径より小さな口径の穴部を有する熱反射板を備える、ことを特徴とする蒸着装置用蒸発源。 In an evaporation source for a vapor deposition apparatus, comprising: a cylindrical crucible that contains a vapor deposition material; a heater that is heated to a temperature at which the vapor deposition material is vaporized; and a main body that contains the crucible and the heater inside.
The crucible is formed on a bottom portion on which the vapor deposition material is disposed, an opening formed to face the bottom portion, a side wall connecting the bottom and the opening, and a side wall in the vicinity of the opening. And
An evaporation source for a vapor deposition apparatus, comprising: a heat reflecting plate disposed on a side surface of the constricted portion so as to be separated from the opening, and having a hole having a smaller diameter than the maximum diameter of the constricted portion.
前記追加熱反射板は、前記熱反射板より前記坩堝の開口部側において、当該熱反射板と離間するように配置される、ことを特徴とする請求項1乃至3のいずれか一項に記載の蒸着装置用蒸発源。 An additional heat reflection plate having a hole portion having a diameter smaller than the maximum diameter of the constricted portion;
The said additional heat reflection board is arrange | positioned so that it may space apart from the said heat reflection board in the opening part side of the said crucible from the said heat reflection board. Evaporation source for evaporation equipment.
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