JPS60218468A - Film forming apparatus - Google Patents
Film forming apparatusInfo
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- JPS60218468A JPS60218468A JP7495084A JP7495084A JPS60218468A JP S60218468 A JPS60218468 A JP S60218468A JP 7495084 A JP7495084 A JP 7495084A JP 7495084 A JP7495084 A JP 7495084A JP S60218468 A JPS60218468 A JP S60218468A
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- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
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- C23C14/22—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material characterised by the process of coating
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- C23C14/32—Vacuum evaporation by explosion; by evaporation and subsequent ionisation of the vapours, e.g. ion-plating
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Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
〔発明の利用分野〕
本発明は、皮膜形成装置に係り、特に蒸着物質の蒸気を
イオン化して電界により加速し、基板表面罠射突させる
ことKよって皮膜形成を行う皮膜形成装置に関する。[Detailed Description of the Invention] [Field of Application of the Invention] The present invention relates to a film forming apparatus, and particularly to a film forming apparatus that forms a film by ionizing the vapor of a deposition substance, accelerating it by an electric field, and causing it to trap and impinge on the surface of a substrate. The present invention relates to a film forming device.
真空中で、金属、絶縁体、あるいは半導体材料から成る
基板の表面に皮膜を形成する技術の一つとして、蒸着物
質の蒸気をイオン化して電界により加速し、基板表面上
に高エネルギーで射突させて皮膜形成を行うイオンブレ
ーティング法がある。従来、係るイオンブレーティング
法を利用した皮膜形成装置としては1例えば第1図に示
すような装置が知られている。One of the techniques for forming a film on the surface of a substrate made of metal, insulator, or semiconductor material in vacuum is to ionize the vapor of the deposition material, accelerate it using an electric field, and bombard it with high energy onto the substrate surface. There is an ion blating method in which a film is formed by Conventionally, as a film forming apparatus using the ion blating method, an apparatus as shown in FIG. 1, for example, is known.
この第1図において、1はるつぼで、内部に金属、半導
体、あるいは絶縁物などの蒸着物質2を入れる。そして
、るつぼ1の上部には蒸着物質が蒸気流と尼て放射・噴
出するための開口部5が設けである。るつぼ1は、例え
ば電子ビーム加熱のようにフィラメント5を備える電源
4により、取り囲まれている。この電源4により。In FIG. 1, reference numeral 1 denotes a crucible, into which a deposited substance 2 such as a metal, semiconductor, or insulator is placed. An opening 5 is provided in the upper part of the crucible 1 through which the vapor-deposited material is radiated and ejected together with the vapor flow. The crucible 1 is surrounded by a power source 4 with a filament 5, for example an electron beam heater. With this power supply 4.
るつぼ1内の蒸着物質2は加熱・溶融され、蒸気流とし
てるつぼ1の開口部5から放射・噴出する。るつぼ1の
開口部5の上方には、イオン化フィラメント8を備える
イオン化部7が配設されている。イオン化部7は、加速
電子により。The vapor deposition substance 2 in the crucible 1 is heated and melted, and radiates and jets out from the opening 5 of the crucible 1 as a vapor stream. An ionization section 7 comprising an ionization filament 8 is arranged above the opening 5 of the crucible 1 . The ionization section 7 uses accelerated electrons.
るつぼ開口部5から噴出した蒸気流の粒子をイオン化す
るものである。9.10は、イオン化部7及びイオン化
フィラメントB用の電源である。This ionizes the particles of the vapor stream ejected from the crucible opening 5. 9.10 is a power supply for the ionization section 7 and the ionization filament B.
15はイオン化した蒸着流粒子6を被着させ、皮膜を形
成すべき基板であり、基板ホルダ12により支持されて
いる。基板15並びに基板ホルダ12は、電源11をは
さんでアースされており、相対的に負にバイアスされた
状態となっている。Reference numeral 15 denotes a substrate to which ionized vapor deposition particles 6 are deposited to form a film, and is supported by a substrate holder 12 . The substrate 15 and the substrate holder 12 are grounded across the power source 11, and are relatively negatively biased.
なお、第1図中の各電源部を除く領域は1図示しない真
空チャンバなどにより一般に10−ケr以下に排気され
た高真空界囲気に保持されるようになっている。The area shown in FIG. 1 except for each power source section is kept in a high vacuum atmosphere which is generally evacuated to 10-K or less by a vacuum chamber (not shown) or the like.
このような装置において、るつぼ1内の蒸着物質2け加
熱され蒸気化する。次いで蒸気化された蒸着物質はイオ
ン化部7でイオン化される。In such an apparatus, two evaporated substances in a crucible 1 are heated and vaporized. Next, the vaporized deposition material is ionized in the ionization section 7.
即ち、イオン化電源9,10によりイオン化フィラメン
ト8から放出された熱電子がるつは1方向に向って加速
され、その途中において前記蒸着物質2と衝突してイオ
ン化が行なわれる。That is, the hot electrons emitted from the ionization filament 8 by the ionization power sources 9 and 10 are accelerated in one direction, and on the way, they collide with the vapor deposition material 2 and are ionized.
イオン化粒子6は基板15に引かれ加速されながら付着
し膜を形成する。ここに示す様な蒸着源は、いわゆる点
蒸着源であり、蒸気流密度としてランバート(Lam1
y@rt )のCOS法則が成立する。すなわち対称軸
14に対しαの角度での蒸気流密度φ(α)は次式で示
される。The ionized particles 6 are attracted to the substrate 15 and adhere to the substrate 15 while being accelerated to form a film. The vapor deposition source shown here is a so-called point vapor deposition source, and the vapor flow density is Lambert (Lam1
The COS law of y@rt) holds true. That is, the vapor flow density φ(α) at an angle α with respect to the axis of symmetry 14 is expressed by the following equation.
φ(α)=Φ、 cos″α ・・・・・・・・・・・
・(1)ここでΦ0は、対称軸14上での蒸気流密度、
ルは指数で例えば、るつぼ1の穴5の形状などで変わる
値である。従って基板15上での膜厚分布15は次式で
示される。φ(α)=Φ, cos″α・・・・・・・・・・・・
・(1) Here, Φ0 is the vapor flow density on the axis of symmetry 14,
is an index that changes depending on, for example, the shape of the hole 5 in the crucible 1. Therefore, the film thickness distribution 15 on the substrate 15 is expressed by the following equation.
d、 = dOCO5″+”α 、、、 、、、 、0
610.(2)ここで、doは対称軸14上での膜厚で
ある。これらから相対膜厚偏差および蒸着効率(全蒸発
量に対する基板への付着量Mmは
一:(tt+5)α2 ・・・・・・・・・・・・(5
1d、s
ル+12
りWL た −一一一 α ・・・・・・・・・・・・
(4)従ってル=1とした時、基板上の相対膜厚偏差を
5%とすると、(5)式よりαキス5°となり、この時
の蒸着効率り、中0.02 となり、蒸発物質のたかだ
か2%しか蒸着に寄与していないという問題かがった。d, = dOCO5″+”α , , , , , , 0
610. (2) Here, do is the film thickness on the axis of symmetry 14. From these, the relative film thickness deviation and evaporation efficiency (the amount of adhesion to the substrate Mm relative to the total evaporation amount is 1: (tt+5)α2 ・・・・・・・・・・・・(5
1d, s le +12 ri WL ta -111 α ・・・・・・・・・・・・
(4) Therefore, when Le = 1 and the relative film thickness deviation on the substrate is 5%, α kiss is 5° from equation (5), and the vapor deposition efficiency at this time is 0.02, and the evaporated material The problem was that only 2% of the total amount contributed to vapor deposition.
また、基板の大面積化にともない上記相対膜厚偏差を維
持するためにはるつぼ1と基板150間隔を大きくとら
なければならず。Furthermore, as the area of the substrate becomes larger, the distance between the crucible 1 and the substrate 150 must be increased in order to maintain the above-mentioned relative film thickness deviation.
真空チャンバが大きくなってしまうなどの問題があった
。There were problems such as the vacuum chamber becoming large.
本発明の目的は、蒸着効率を高めることにより、高速で
均一な皮膜形成が可能であり、また基板の大面積化に対
しても装置を大型化することなく対処できる様にした皮
膜形成装置を提供することKある。The purpose of the present invention is to provide a film forming apparatus that is capable of forming a uniform film at high speed by increasing the vapor deposition efficiency, and that can cope with an increase in the area of a substrate without increasing the size of the apparatus. I have a lot to offer.
上記目的を達成するために本発明においては、蒸気化さ
れた蒸着物質がイオン化した後に拡散しない様に、イオ
ン化粒子を取り囲んでイオン化粒子制御部を配設するこ
とにより、イオン化粒子の運動方向を制御するようにし
た皮膜形成装置を提供する。In order to achieve the above object, the present invention controls the movement direction of the ionized particles by disposing an ionized particle control section surrounding the ionized particles so that the vaporized deposition material does not diffuse after ionization. A film forming apparatus is provided.
以下1本発明の一実施例について図面を参照して説明す
る。なお1図面中興−箇所には同一符号を付しである。An embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings. Note that the same reference numerals are given to the same reference numerals in each drawing.
第2図は、本発明に係る皮膜形成装置の−例を示す構成
図である。1はるつぼで、内部に金属、半導体、あるい
は絶縁物などの蒸着物質2が入っている。るつぼ1の上
部には、開口部5が設けである。この開口部5は蒸着物
質2が蒸気流として放射・噴出するためのものである。FIG. 2 is a configuration diagram showing an example of a film forming apparatus according to the present invention. 1 is a crucible in which a deposited substance 2 such as a metal, semiconductor, or insulator is contained. An opening 5 is provided at the top of the crucible 1. This opening 5 is for the vapor deposition material 2 to radiate/spout as a vapor flow.
るつぼ1は例えば電子ビーム加熱のように電源4を備え
たフィラメント5に取り囲まれてし)る。The crucible 1 is surrounded by a filament 5 equipped with a power source 4, for example for electron beam heating.
なお、蒸着物質2の加熱手段としては、これに限られず
例えば抵抗加熱手段であってもよい。Note that the means for heating the vapor deposition material 2 is not limited to this, and may be, for example, a resistance heating means.
加熱され、蒸気化された蒸着物質は蒸気流としてるつぼ
1の開口部から放射・噴出する。るつぼ1の開口部5の
上方には、イオン化フィラメント8を備えるイオン化部
7が配設されてしする。The heated and vaporized deposition material radiates and jets out from the opening of the crucible 1 as a vapor stream. An ionization section 7 comprising an ionization filament 8 is arranged above the opening 5 of the crucible 1 .
9.10はイオン化部7及びイオン化フィラメント8の
為の電源である。イオン化部7に到達した蒸気流の粒子
は、イオン化フィラメント8から放出された熱電子と衝
突しイオン化される。9.10 is a power supply for the ionization section 7 and the ionization filament 8. The particles of the vapor flow that have reached the ionization section 7 collide with thermionic electrons emitted from the ionization filament 8 and are ionized.
イオン化部7あ上方には、イオン化粒子の運動方向を制
御する陽極板20 、21がイオン化粒子を取り囲むよ
うに配設しである。これら陽極板20゜21はイオン化
粒子の運動方向を所要の範囲で微調制御可能な様に支持
点22 、25のまわりに回動自在に支持され、かつ電
源21.25に接続している。陽極板20 、21の上
方には、イオン化粒子の運動方向に対向し略直角の位置
で、基板15が基板ホルダ12により支持されている。Above the ionization section 7a, anode plates 20 and 21 for controlling the direction of movement of the ionized particles are arranged so as to surround the ionized particles. These anode plates 20 and 21 are rotatably supported around support points 22 and 25 so that the movement direction of the ionized particles can be finely controlled within a required range, and are connected to power sources 21 and 25. Above the anode plates 20 and 21, a substrate 15 is supported by a substrate holder 12 at a position facing and substantially perpendicular to the direction of movement of the ionized particles.
なお、基板15並びに基板ホルダ12は、電源11をは
さんでアースされており、相対的に負にバイアスされて
いる。Note that the substrate 15 and the substrate holder 12 are grounded across the power supply 11 and are relatively negatively biased.
この構成において、るつぼ1の開口部5から噴出した蒸
気流6はイオン化部7で正にイオン化される。イオン化
粒子は上記陽極板20 、21の範囲に到達すると、電
気的斥力を受け図の通り従来蒸気流6に対し基板側へ方
向変換され、Wfしい蒸気流26を作る。この時、陽極
板20 、21の傾きを支持点22 、25の回りに変
えたり、電源24゜25の電圧を制御することKより、
この蒸気流6の方向変換量を制御する。In this configuration, the vapor flow 6 ejected from the opening 5 of the crucible 1 is positively ionized in the ionization section 7. When the ionized particles reach the range of the anode plates 20 and 21, they receive electrical repulsion and are deflected toward the substrate side relative to the conventional vapor flow 6 as shown in the figure, creating a Wf-specific vapor flow 26. At this time, by changing the inclination of the anode plates 20 and 21 around the support points 22 and 25 and controlling the voltage of the power sources 24 and 25,
The amount of direction change of this steam flow 6 is controlled.
このよう処して、蒸着物質の基板15への蒸着効率を上
げることKより蒸着速度をあげ、膜厚均一性27を最適
に制御することができる。In this way, by increasing the efficiency of vapor deposition of the vapor deposition substance onto the substrate 15, the vapor deposition rate can be increased, and the film thickness uniformity 27 can be optimally controlled.
第2図においては、イオン化粒子の運動方向を制御する
のに陽極板を使用したが、係るイオン化粒子を制御する
構成はこれ忙限られない。In FIG. 2, an anode plate is used to control the direction of movement of the ionized particles, but the configuration for controlling the ionized particles is not limited to this.
第5図はこの陽極板のかわりに磁界を形成するための電
磁石50.’51を用いたものである。52゜55は電
源である。FIG. 5 shows an electromagnet 50 for forming a magnetic field in place of this anode plate. '51 is used. 52°55 is a power supply.
イオン化蒸気流6は、図の方向の磁界55により力をう
け、基板への入射量が増加して蒸着効率が上がり、蒸着
速度をあげるとともに、電磁。The ionized vapor flow 6 is subjected to a force by the magnetic field 55 in the direction shown in the figure, increasing the amount of incident on the substrate, increasing the deposition efficiency, increasing the deposition rate, and electromagnetic.
石50 、51の傾きを最適に調整することにより均一
な膜厚56を得るようにすることができる。A uniform film thickness 56 can be obtained by optimally adjusting the inclinations of the stones 50 and 51.
第4図は前記陽極板と前記電磁石を組み合わせたもので
、40 、41は電磁石、42 、45はその電源、4
4.45は陽極板、41.47はその電源である。FIG. 4 shows a combination of the anode plate and the electromagnet, 40 and 41 are electromagnets, 42 and 45 are their power sources, and 4
4.45 is the anode plate, and 41.47 is its power source.
前記各場合と同様にイオン化蒸気流6は電磁石40 、
41および陽極板44 、45よりそれぞれ力をうける
が、電源42 、45 、46 、47の電圧および電
磁石40,41、陽極板44 、45の傾きを最適に調
整することKより、蒸着効率が高く従がって皮膜形成速
度が大きく、かつ均一な膜厚49を得るようにすること
ができる。As in each of the above cases, the ionized vapor flow 6 is connected to an electromagnet 40,
41 and anode plates 44, 45, but by optimally adjusting the voltages of power supplies 42, 45, 46, 47 and the inclinations of electromagnets 40, 41 and anode plates 44, 45, the vapor deposition efficiency is higher. Therefore, the film formation rate is high and a uniform film thickness 49 can be obtained.
ところで、上述においては、るつぼ1内の蒸着物質2を
加熱し、開口部5から噴出した蒸気を単に蒸気流6とし
て説明してきた。しかし。Incidentally, in the above description, the vapor deposition material 2 in the crucible 1 is heated and the steam ejected from the opening 5 is simply referred to as the vapor flow 6. but.
この中には、第5図に示す様な蒸気流が分子あるいは原
子60状態の場合、および第6図に示す様な蒸気流が数
百〜数千個の原子が集合したいわゆるクラスタ61状態
の場合がある。This includes cases where the vapor flow is in the molecular or atomic 60 state as shown in Figure 5, and cases where the vapor flow is in the so-called cluster 61 state where hundreds to thousands of atoms gather as shown in Figure 6. There are cases.
これらの生成条件は、DSノズ大きさ、LSノズル厚さ
、PoIるつは内焦気圧、P龜雰囲気圧力、λI)’(
IKおける蒸気原子の平均自由行程とすると。These generation conditions are DS nozzle size, LS nozzle thickness, PoI internal pressure pressure, P head atmosphere pressure, λI)'(
Let the mean free path of a vapor atom in IK be.
は原子状態の蒸気流
ラスク状態の蒸気流、
である。ともに、外部から電子62を作用させて原子値
たはクラスタをイオン化し電気的に加速して基板への入
射運動エネルギをコントロールして皮膜形成を行なうが
1合わせてイオンの物理・化学的効果により付着強度が
強く、しかも結晶性の良い膜ができる。これら両者に対
しても第2図〜第4図に示す皮膜形成装置が適用できる
ことは言うまでもない。is the vapor flow in the atomic state and the vapor flow in the Rusk state. In both cases, a film is formed by applying electrons 62 from the outside to ionize atomic values or clusters, electrically accelerating them, and controlling the incident kinetic energy to the substrate. A film with strong adhesion strength and good crystallinity can be produced. It goes without saying that the film forming apparatus shown in FIGS. 2 to 4 can be applied to both of these.
本発明によれば、イオン化した蒸気流の粒子の運動方向
を制御するイオン化粒子制御部を。According to the invention, there is provided an ionized particle control unit for controlling the direction of movement of particles of an ionized vapor stream.
イオン化粒子を取り囲むように配設したので。Because it was arranged so as to surround the ionized particles.
蒸着効率が高く、シたがって皮膜形成速度が大きく、膜
厚が均一な皮膜を形成することができる。また、膜厚均
一性を制御することが可能であるため、基板の大面積化
に対しても基板とるつぼ距離を長くすることなく対処す
ることができるので、真空チャンバを大きくする必要が
なくなる。などの効果がある0The vapor deposition efficiency is high, so the film formation rate is high, and a film with uniform thickness can be formed. Furthermore, since the uniformity of the film thickness can be controlled, it is possible to cope with an increase in the area of the substrate without increasing the distance between the substrate and the crucible, so there is no need to increase the size of the vacuum chamber. There are effects such as 0
第1図は従来の皮膜形成装置の概要を示す構成図、第2
図は本発明の一実施例に係る皮膜形成装置の概要を示す
構成図、第5図および第4図は、本発明の他の実施例に
係る皮膜形成装置の概要を示す構成図、第5図および第
6図は。
本発明に係る皮膜形成装置における蒸着流の形態を示す
説明図である。
1・・・るつぼ、2・・・蒸着物質、5・・・フィラメ
ント。
5・・・開口部、6・・・蒸着流、7・・・イオン化部
、8・・・イオン化フィラメント%12・・・基板ホル
ダ、15・・・基板、 2o、+ 、44.45・・・
陽極板、50 、51 、40゜41・・電磁石、60
・・・分子または原子、61・・・クラスタ。
代理人弁理士 高 橋 明 夫
第 10
4
第 2図
第40
第5凶
第乙虐Figure 1 is a block diagram showing the outline of a conventional film forming apparatus, Figure 2
5 is a block diagram showing an outline of a film forming apparatus according to an embodiment of the present invention. FIGS. 5 and 4 are block diagrams showing an outline of a film forming apparatus according to another embodiment of the present invention. Figures and Figure 6. FIG. 3 is an explanatory diagram showing the form of a vapor deposition flow in the film forming apparatus according to the present invention. 1... Crucible, 2... Evaporated substance, 5... Filament. 5... Opening part, 6... Vapor deposition flow, 7... Ionization part, 8... Ionized filament %12... Substrate holder, 15... Substrate, 2o, +, 44.45...・
Anode plate, 50, 51, 40°41...Electromagnet, 60
...molecule or atom, 61...cluster. Representative Patent Attorney Akio Takahashi No. 10 4 Figure 2 40 No. 5
Claims (1)
つぼと、このるつぼ内の蒸着物質を加熱溶融し、蒸気流
としてるつぼの開口部から放射・噴出させるるつぼ加熱
部と、加速電子により。 前記るつぼから噴出した蒸気流の粒子をイオン化するイ
オン化部と、このイオン化部の上方であって、イオン化
された蒸気流粒子を取り囲むように配設され、そのイオ
ン化粒子の運動方向を制御するイオン化粒子制御部と、
イオン化粒子を被着させる基板を支持する基板ホルダと
から成る皮膜形成装置。 2、 イオン化粒子制御部を、電源部を備えた正電極板
にて構成した特許請求の範囲第1項記載の皮膜形成装置
。 3、 イオン化粒子制御部を、電源部を備えた電磁石に
て構成した特許請求の範囲第1項記載の皮膜形成装置。 4、 イオン化粒子制御部を、それぞれ電源部を備えた
正電極板および電磁石の組合せにて構成した特許請求の
範囲第1項記載の皮膜形成装置。 5、 るつぼ開口部より噴出し、イオン化した蒸気流が
原子あるいは分子状態である特許請求の範囲第1項ない
し第4項記載の皮膜形成装置。 6 るつぼ開口部より噴出し、イオン化した蒸気流がク
ラスタ状態である特許請求の範囲第1項ないし第4項記
載の皮膜形成装置。[Claims] 1. A crucible having an opening at the top and into which a vapor deposition material is placed, and crucible heating for heating and melting the vapor deposition material in the crucible and radiating and spouting it as a vapor stream from the opening of the crucible. part and by accelerated electrons. an ionization section that ionizes the particles of the vapor flow ejected from the crucible; and ionization particles arranged above the ionization section so as to surround the ionized vapor flow particles and that control the direction of motion of the ionization particles. a control unit;
A film forming apparatus comprising a substrate holder that supports a substrate on which ionized particles are deposited. 2. The film forming apparatus according to claim 1, wherein the ionized particle control section is constituted by a positive electrode plate equipped with a power supply section. 3. The film forming apparatus according to claim 1, wherein the ionized particle control section is constituted by an electromagnet equipped with a power supply section. 4. The film forming apparatus according to claim 1, wherein the ionized particle control section is constituted by a combination of a positive electrode plate and an electromagnet each having a power supply section. 5. The film forming apparatus according to any one of claims 1 to 4, wherein the ionized vapor stream ejected from the opening of the crucible is in an atomic or molecular state. 6. The film forming apparatus according to claims 1 to 4, wherein the ionized vapor flow ejected from the opening of the crucible is in a cluster state.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP7495084A JPS60218468A (en) | 1984-04-16 | 1984-04-16 | Film forming apparatus |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP7495084A JPS60218468A (en) | 1984-04-16 | 1984-04-16 | Film forming apparatus |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS60218468A true JPS60218468A (en) | 1985-11-01 |
Family
ID=13562110
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP7495084A Pending JPS60218468A (en) | 1984-04-16 | 1984-04-16 | Film forming apparatus |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS60218468A (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP3675195A4 (en) * | 2017-08-24 | 2021-07-28 | BOE Technology Group Co., Ltd. | Vapor deposition device and vapor deposition method |
-
1984
- 1984-04-16 JP JP7495084A patent/JPS60218468A/en active Pending
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP3675195A4 (en) * | 2017-08-24 | 2021-07-28 | BOE Technology Group Co., Ltd. | Vapor deposition device and vapor deposition method |
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