KR20210114347A - Deposition source unit, deposition source and nozzle for deposition source - Google Patents
Deposition source unit, deposition source and nozzle for deposition source Download PDFInfo
- Publication number
- KR20210114347A KR20210114347A KR1020210030065A KR20210030065A KR20210114347A KR 20210114347 A KR20210114347 A KR 20210114347A KR 1020210030065 A KR1020210030065 A KR 1020210030065A KR 20210030065 A KR20210030065 A KR 20210030065A KR 20210114347 A KR20210114347 A KR 20210114347A
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- nozzle
- holes
- evaporation source
- deposition
- limiting plate
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- 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
- C23C14/00—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
- C23C14/22—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material characterised by the process of coating
- C23C14/24—Vacuum evaporation
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- 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
- C23C14/00—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
- C23C14/04—Coating on selected surface areas, e.g. using masks
- C23C14/042—Coating on selected surface areas, e.g. using masks using masks
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- 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
- C23C14/00—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
- C23C14/22—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material characterised by the process of coating
- C23C14/225—Oblique incidence of vaporised material on substrate
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- 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
- C23C14/00—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
- C23C14/22—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material characterised by the process of coating
- C23C14/24—Vacuum evaporation
- C23C14/243—Crucibles for source material
-
- H01L51/001—
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
- H10K71/00—Manufacture or treatment specially adapted for the organic devices covered by this subclass
- H10K71/10—Deposition of organic active material
- H10K71/16—Deposition of organic active material using physical vapour deposition [PVD], e.g. vacuum deposition or sputtering
- H10K71/164—Deposition of organic active material using physical vapour deposition [PVD], e.g. vacuum deposition or sputtering using vacuum deposition
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Electroluminescent Light Sources (AREA)
- Physical Vapour Deposition (AREA)
Abstract
Description
본 발명은 기판에 박막을 형성할 때 사용되는 증착원 유니트, 증착원 및 증착원용 노즐에 관한 것이다.The present invention relates to an evaporation source unit, an evaporation source, and a nozzle for an evaporation source used when forming a thin film on a substrate.
기판 면에 박막을 형성하는 장치로서, 진공 환경에서 증착 재료를 가열하여 증발시키고, 기판 면에 기화된 증착 재료를 증착시켜 박막을 형성하는 성막 장치가 있다. 이와 같은 진공 증착에 의한 박막 형성 기술은, 예를 들면, 특허 문헌 1에 나타난 바와 같이, 유기물을 증착시켜 유기 박막을 형성하고, OLED(Organic Light Emitting Display : 이하 "유기 EL 디스플레이"라 한다)를 제조하는 데에도 이용되고 있다. 유기 EL 디스플레이와 같은 대형의 기판에 증착 재료를 증착시키기 위해서는, 균일한 막 두께 분포가 될 필요가 있고, 특허 문헌 1에 개시된 진공 성막 장치에서는 지향성이 높은 노즐을 사용하여 증착 처리를 수행하고 있다.As an apparatus for forming a thin film on the surface of a substrate, there is a film forming apparatus that heats and evaporates a vapor deposition material in a vacuum environment, and deposits the vaporized deposition material on the substrate surface to form a thin film. Such a thin film formation technique by vacuum deposition is, for example, as shown in
특허 문헌 1에 개시된 성막원에서는, 가열 수단에 의해 가열된 증착 재료가 미세한 개구(開口)로 나뉘어진 유로(流路)를 구비하는 정류부라고 하는 노즐을 통과하여 노즐의 개구로부터 분사된다.In the film-forming source disclosed in
특허 문헌 1의 실시예 1, 2에서의 정류부를 형성하는 1개의 유로(파이프)의 애스팩트 비(aspect ratio)를 산출하면, 실시예 1에서는 200, 실시예 2에서는 50이 요구된다. 특허 문헌 1의 유로의 애스팩트 비는 크기 때문에, 증착 재료를 정류부로부터 분사시킬 때에 성막원 내부의 압력을 저하시킬 필요가 있고, 성막 레이트(rate)가 현저하게 낮아진다. 또한, 유로의 개구의 내경이 작기 때문에 미세한 개구 내에서 증착 재료가 막히는 현상이 발생한다. 애스팩트 비는, l/2r (l은 노즐 길이, r은 노즐 반경)에서 구해지는 값이다.If the aspect ratio of one flow path (pipe) forming the rectifying part in Examples 1 and 2 of
본 발명은 상기한 바와 같은 실정을 감안하여 이루어진 것으로서, 증발한 증착 재료의 지향성을 확보하면서 높은 성막 레이트를 유지할 수 있는 증착원 유니트, 증착원 및 증착원용 노즐을 제공하는 것을 목적으로한다.The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to provide an evaporation source unit, an evaporation source, and a nozzle for an evaporation source that can maintain a high film formation rate while ensuring the directivity of the evaporated evaporation material.
본 발명의 제1 관점에 따른 증착원 유니트는,An evaporation source unit according to a first aspect of the present invention,
기판의 표면에 증착 재료를 증착시키는 증착원 유니트로서, A deposition source unit for depositing a deposition material on the surface of a substrate, comprising:
가열된 증착 재료를 분사하는 분출구를 갖는 노즐을 구비하고,A nozzle having a jet port for spraying the heated deposition material is provided,
상기 노즐에는 상기 노즐의 연장 방향과 동일 방향으로 연장되는 복수의 구멍이 형성되며, 상기 복수의 구멍의 일단부는 상기 분출구로 개구하고,A plurality of holes extending in the same direction as the extension direction of the nozzle are formed in the nozzle, and one end of the plurality of holes is opened to the jet port,
상기 구멍의 애스팩트 비는 2 이상이며, 상기 구멍의 길이는 분자의 평균 자유 행정(行程)의 1/5 이하이다.The aspect ratio of the pores is greater than or equal to 2, and the length of the pores is less than or equal to 1/5 of the mean free path of the molecule.
상기 복수의 구멍은, 상기 노즐을 상기 분출구로부터 바라볼 때, 상기 노즐의 직경위에 그은 가상선과 평행인 제1 방향으로 복수 배열되고, 인접한 열 끼리의 구멍의 중심은 서로 어긋나게 배치되어도 좋다.The plurality of holes may be arranged in a first direction parallel to an imaginary line drawn on the diameter of the nozzle when the nozzle is viewed from the jet port, and the centers of the holes in adjacent rows may be shifted from each other.
본 발명의 제2 관점에 따른 증착원은,An evaporation source according to a second aspect of the present invention,
제1 관점에 따른 증착원 유니트를 복수개 구비하고, A plurality of evaporation source units according to the first aspect are provided,
복수의 상기 증착원 유니트에 대응하는 복수의 상기 노즐은, 소정의 피치를 사이에 두고 제2 방향으로 배열되어 있다.The plurality of nozzles corresponding to the plurality of evaporation source units are arranged in the second direction with a predetermined pitch therebetween.
상기 복수의 노즐에서 인접한 노즐 사이에, 각각 상기 분출구로부터 분사한 증착 재료의 분사 방향을 제한하는 제한판을 배치해도 좋다.A limiting plate may be disposed between the nozzles adjacent to each other in the plurality of nozzles for limiting the direction in which the vapor deposition material is injected from the jet port.
상기 제한판은 상기 복수의 노즐이 배치된 상기 제2 방향과 그 판면이 수직으로 배치되어도 좋다.In the limiting plate, the second direction in which the plurality of nozzles are arranged and the plate surface thereof may be vertically arranged.
상기 노즐은, 상기 복수의 구멍이 배열된 상기 제1 방향과 상기 제한판이 배치된 방향이 소정의 각도를 가지도록 배치되어도 좋다.The nozzle may be arranged so that the first direction in which the plurality of holes are arranged and the direction in which the limiting plate is arranged have a predetermined angle.
본 발명의 제3 관점에 따른 증착원용 노즐은,A nozzle for an evaporation source according to a third aspect of the present invention,
기판 표면에 증착 재료를 증착시키는 증착원에 사용되는 증착원용 노즐이며,It is a nozzle for an evaporation source used for an evaporation source that deposits a deposition material on the surface of a substrate,
애스팩트 비는 2 이상이며, 노즐의 길이는 분자의 평균 자유 행정의 1/5 이하이다.The aspect ratio is greater than or equal to 2, and the length of the nozzle is less than or equal to one-fifth the average free stroke of the molecule.
본 발명에 의하면, 증발한 증착 재료의 지향성을 확보하면서, 높은 성막 레이트를 유지할 수 있는 증착원 유니트, 증착원 및 증착원용 노즐을 제공할 수 있다.ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the vapor deposition source unit, vapor deposition source, and the nozzle for vapor deposition sources can be provided which can maintain a high film-forming rate while ensuring the directivity of the vapor deposition material which evaporated.
도 1a는 실시 형태에 따른 증착원 유니트의 개념도의 상면도이다.
도 1b는 도 1a의 X-X'선에서 절단한 단면도이다.
도 2는 구멍 내에서의 분자의 움직임을 모식적으로 나타낸 도면이다.
도 3은 구멍을 통과하는 분자의 수를 구멍으로부터 사출하는 분자의 각도와의 관계에서 나타낸 그래프이다.
도 4는 구멍의 벽면에 충돌 후 사출하는 분자의 최대 사출 각도와 애스팩트 비와의 관계를 나타내는 그래프이다.
도 5는 반값 각도와 애스팩트 비와의 관계를 나타내는 그래프이다.
도 6a는 압력의 변화에 의한 분자의 분포 상태를 나타내는 그래프이다.
도 6b는 노즐 내를 직접 통과하는 분자의 확률과 성막 레이트와의 관계를 나타내는 그래프이다.
도 7은 단공 노즐 및 다공 노즐의 반값 각도와 성막 레이트와의 관계를 나타내는 그래프이다.
도 8은 본 실시 형태에 의한 증착원 유니트를 구비하는 성막 장치의 개념도이다.
도 9는 복수의 증착원 유니트로부터 기판을 향해 증착 재료가 분무될 때의 상태를 나타내는 모식도이다.
도 10은 복수의 증착원 유니트로부터 기판을 향해 증착 재료가 분무될 때의 성막 레이트를 나타내는 그래프이다.
도 11은 복수의 증착원 유니트를 구비하는 증착원에 제한판을 설치한 상태를 나타내는 모식도이다.
도 12는 제한판이 있는 경우와 제한판이 없는 경우의 성막 레이트를 나타내는 도면이다.
도 13a는 제한판을 이용하여 증착원을 사용한 경우의 마스크 섀도우의 범위를 나타내는 도면으로서, 메탈 마스크 상의 퇴적막 두께가 0㎛인 경우의 결과를 나타낸다.
도 13b는 제한판을 이용하여 증착원을 사용한 경우의 마스크 섀도우의 범위를 나타내는 도면으로서, 메탈 마스크상의 퇴적막 두께가 2㎛인 경우의 결과를 나타낸다.
도 13c는 제한판을 이용하여 증착원을 사용한 경우의 마스크 섀도우의 범위를 나타내는 도면으로서, 메탈 마스크상의 퇴적막 두께가 4㎛인 경우의 결과를 나타낸다.
도 14a는 노즐의 구멍이 배치되는 열과 제한판과의 각도의 관계를 나타내는 도면이다.
도 14b는 제한판과 노즐의 구멍의 위치 관계를 나타내는 도면이다.
도 14c는 도 14a,도 14b에 나타낸 노즐을 이용한 증착원의 성막 레이트와 증발 분포를 나타내는 도면이다.
도 15a는 노즐의 구멍이 배치되는 열과 제한판과의 각도의 관계의 다른 예를 나타내는 도면이다.
도 15b는 도 15a에 나타낸 노즐을 이용한 증착원의 성막 레이트와 증발 분포를 나타내는 도면이다.
도 16a는 노즐의 구멍이 배치되는 열과 제한판과의 각도의 관계의 다른 예를 나타내는 도면이다.
도 16b는 도 16a에 나타낸 노즐을 이용한 증착원의 성막 레이트와 증발 분포를 나타내는 도면이다.
도 17은 증착원 유니트의 변형예를 나타내는 도면이다.1A is a top view of a conceptual diagram of an evaporation source unit according to an embodiment.
1B is a cross-sectional view taken along line X-X' of FIG. 1A.
Fig. 2 is a diagram schematically showing the movement of molecules in a hole.
3 is a graph showing the relationship between the number of molecules passing through the hole and the angle of the molecules ejected from the hole.
4 is a graph showing the relationship between the maximum injection angle of molecules that are injected after colliding with the wall surface of the hole and the aspect ratio.
5 is a graph showing the relationship between the half-value angle and the aspect ratio.
6A is a graph showing the distribution state of molecules due to a change in pressure.
6B is a graph showing the relationship between the probability of molecules passing directly through the nozzle and the film formation rate.
It is a graph which shows the relationship between the half-value angle of a single hole nozzle and a porous nozzle, and a film-forming rate.
8 is a conceptual diagram of a film forming apparatus including an evaporation source unit according to the present embodiment.
It is a schematic diagram which shows the state when vapor deposition material is sprayed toward a board|substrate from a some vapor deposition source unit.
Fig. 10 is a graph showing a film formation rate when a vapor deposition material is sprayed from a plurality of vapor deposition source units toward a substrate.
11 is a schematic diagram illustrating a state in which a limiting plate is installed in an evaporation source including a plurality of evaporation source units.
12 is a diagram illustrating a film formation rate with and without a limiting plate.
FIG. 13A is a diagram showing the range of a mask shadow when an evaporation source is used using a limiting plate, and shows the result when the thickness of the deposited film on the metal mask is 0 μm.
13B is a diagram showing the range of a mask shadow when an evaporation source is used using a limiting plate, and shows the result when the thickness of the deposited film on the metal mask is 2 μm.
13C is a diagram showing the mask shadow range when an evaporation source is used using a limiting plate, and shows the results when the thickness of the deposited film on the metal mask is 4 μm.
14A is a view showing the relationship between the row in which the nozzle holes are arranged and the angle between the limiting plate.
14B is a view showing the positional relationship between the limiting plate and the hole of the nozzle.
14C is a diagram showing a film formation rate and an evaporation distribution of an evaporation source using the nozzles shown in FIGS. 14A and 14B.
Fig. 15A is a view showing another example of the relationship between the row in which the nozzle holes are arranged and the angle between the limiting plate.
15B is a diagram showing a film formation rate and evaporation distribution of an evaporation source using the nozzle shown in FIG. 15A.
Fig. 16A is a view showing another example of the relationship between the row in which the nozzle holes are arranged and the angle between the limiting plate.
FIG. 16B is a diagram showing a film formation rate and evaporation distribution of an evaporation source using the nozzle shown in FIG. 16A.
17 is a view showing a modified example of the evaporation source unit.
이하, 본 발명에 의한 증착원 유니트, 증착원, 증착원용 노즐의 실시 형태에 대해 첨부 도면을 참조하여 구체적으로 설명한다. 또한, 이하에서 설명하는 실시 형태는 설명을 위한 것으로서, 본 발명의 범위를 제한하는 것은 아니다. 따라서, 당업자라면 이들 각각의 요소 또는 전체 요소를 이들과 균등한 것으로 치환한 실시 형태를 채용할 수 있지만, 이러한 실시 형태도 본 발명의 범위에 포함된다.DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, embodiments of an evaporation source unit, an evaporation source, and a nozzle for an evaporation source according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In addition, the embodiments described below are for illustration only, and do not limit the scope of the present invention. Therefore, those skilled in the art can employ embodiments in which each element or all elements are substituted with equivalents thereof, but such an embodiment is also included in the scope of the present invention.
(실시 형태)(embodiment)
본 발명의 일 실시 형태인 증착원 유니트의 전체 구조에 대하여, 도 1을 참조하여 설명한다. 도면에서 상하 좌우 방향을 정하였으나, 이들 용어는 본 실시 형태를 설명하기 위해 사용되는 것이며, 본 발명의 실시 형태가 실제로 사용될 때의 방향을 한정하는 것은 아니다. 또한, 이들 용어에 의해 특허청구범위에 기재된 기술적 범위를 제한적으로 해석하면 안된다.An overall structure of an evaporation source unit according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. 1 . Although the vertical and horizontal directions are defined in the drawings, these terms are used to describe the present embodiment, and do not limit the direction when the embodiment of the present invention is actually used. In addition, the technical scope described in the claims should not be construed as being limited by these terms.
(증착원 유니트의 구조)(Structure of vapor deposition source unit)
도 1은 본 실시 형태에 따른 증착원 유니트(1)를 모식적으로 나타낸 도면으로서, 도 1a는 상면도, 도 1b는 도 1a의 X-X'선에서 절단한 절단면을 모식적으로 나타내는 도면이다.Fig. 1 is a view schematically showing an
본 실시 형태에 따른 증착원 유니트(1)는, 예를 들면, 유기 EL 디스플레이를 제조하는 경우에 사용된다. 유기 EL 디스플레이는, 양극과 음극의 2개의 전극 사이에 전자 수송층, 발광층 및 정공(正孔) 수송층을 끼워 넣어 형성된다. 본 실시 형태에 따른 증착원 유니트(1)는, 예를 들면, 유기 EL 디스플레이의 전자 수송층, 발광층, 정공 수송층 또는 전극을 TFT(Thin Film Transistor : 박막 트랜지스터) 기판 상에 증착하기 위해 사용된다.The vapor
증착원 유니트(1)는, 도 1b에 나타낸 바와 같이, 증착 재료(10a)를 수용하는 도가니(10)와, 도가니(10) 내의 증착 재료(10a)가 도시하지 않은 가열 수단에 의해 가열됨으로써 증발한 증착 재료를 분사하는 노즐(20)을 구비한다. 노즐(20)은 도가니(10)의 상방향으로 연장되어 배치되고, 분출구(21)가 증착원 유니트(1)의 상부로 개구하도록 형성되어 있다. 노즐(20)은 원통 형상이며, 도가니(10)가 배치된 측과 반대측에 증착 재료를 분사하는 분출구(21)가 개구되어 있다. 노즐(20)의 내부에는 노즐(20)이 연장되는 방향과 동일 방향으로 연장되는 복수의 구멍(20a)이 형성되어 있다. 복수개의 구멍(20a)의 각각의 직경의 길이는 동일하다. 각각의 구멍(20a)의 한쪽 개구(20ab)는 분출구(21)로 개구되어 있고 다른 쪽의 개구(20aa)는 도가니(10)로 개구되어 있다. 증착 재료(10a)로서, 발광층을 형성하는 Alq3 등이 사용된다. 도가니(10) 내에서 가열된 증착 재료(10a)는 증발하여 기체로 되고, 도가니(10) 상방향으로 연장된 노즐(20)의 복수의 구멍(20a)를 통과하여 분출구(21)로부터 분출된다. 노즐(20)의 연장 방향과 증착 재료(10a)의 상승 방향은 동일 방향이고, 증발한 증착 재료(10a)는 신속하게 분출된다.As shown in FIG. 1B, the vapor
도 1a에 나타낸 바와 같이, 노즐(20)을 상면, 즉 분출구(21)로부터 바라볼 때, 복수의 구멍(20a)은 노즐(20)의 직경 위에 그어진 가상의 선분(20b)과 평행하게 배열된다. 본 실시 형태에서는, 노즐(20)의 직경 위의 선분(20b) 위에 7개의 구멍(20a)이 일렬로 배열된다. 그리고 선분(20b)과 평행하게 선분(20b)의 양 바깥쪽을 향해 배열되는 3열의 열을 따라 구멍(20a)이 나란히 배치되고, 바깥쪽을 향해 한 열마다 6개, 5개, 4개의 구멍(20a)이 배열된다. 노즐(20)에는, 합계 37개의 구멍(20a)이 형성되어 있다.As shown in Fig. 1A, when the
직경 위에 그어진 가상의 선분(20b)와 평행하게 배열되는 구멍(20a)은 인접한 열의 구멍(20a)의 중심이 어긋나도록 배열된다. 복수의 구멍(20a)을 이와 같이 배열시킴으로써, 노즐(20)로부터 분출되는 증착 재료의 분자의 분포를 균등하게 할 수 있다.The
다음으로, 구멍(20a)의 특징에 대해 설명한다. 구멍(20a)은 노즐(20)로부터 분출한 증발 재료가 기판에 도달할 수 있도록, 지향성을 확보하면서도 충분한 성막 레이트(rate)를 유지하도록 설계하는 것이 필요하다.Next, the characteristic of the
지향성을 확보하면서 충분한 성막 레이트를 유지하는 관점에서, 구멍(20a)으로부터 분사하는 증착 재료의 분포를 고찰한다. 증착 재료 분자의 평균 자유 행정(行程)이 매우 길고, 분자 상호간의 충돌이 전혀 없을 때, 도 2에 나타낸 바와 같이, 구멍(20a)으로부터 분사하는 증착 재료의 분자에는, 도가니(10) 측의 개구(20aa)로부터 입사하여 노즐(20)의 분사구(21) 측의 개구(20ab)까지 구멍(20a)을 직접 통과하여 분출하는 분자와, 구멍(20a)의 벽면에 충돌한 후 분출되는 분자와, 구멍(20a)의 벽면에 충돌 후 구멍(20a) 내로 되돌아 가는 분자가 있다. 구멍(20a)의 벽면에 충돌한 후 분출되는 분자는, 개구(20aa)로부터 들어가서 구멍(20a)의 벽면에 한번 또는 복수회 충돌하고, 개구(20ab)를 통과하여 구멍(20a)으로부터 기판 측으로 분출한다. 구멍(20a) 안으로 돌아 가는 분자는 개구(20aa)로부터 입사하여 구멍(20a)의 벽면에 한번 또는 복수회 충돌하고 다시 개구(20aa)를 통과하여 도가니(10) 안으로 되돌아 간다. 도 2에서는, 구멍(20a)을 직접 통과하는 분자의 움직임을 직선으로, 벽면에 충돌한 후 구멍(20a)을 통과하는 분자의 움직임을 점선으로, 벽면에 충돌한 후 구멍(20a) 내로 돌아 가는 분자의 움직임을 일점 파선으로 나타내었다. 이러한 분자 중, 직접 통과하는 분자와 벽면에 충돌한 후 통과하는 분자의 수가 많아지면 충분한 성막 레이트를 확보할 수 있다. 또한, 본 실시 형태에서는, 노즐(20)에 형성된 복수의 구멍(20a)을 예로 들어 설명하지만, 전술한 구멍(20a)의 특징 및 이하에서 설명하는 구멍(20a)의 특징은 단공((單孔) 노즐에도 동일하게 적용할 수 있다. 즉, 본 실시 형태는, 증착원 유니트(1)를 구성하는 하나의 구멍(20a)에 대응하는 단공 노즐을 구비하는 증착원용 노즐에도 적용할 수 있다.The distribution of the vapor deposition material ejected from the
구멍(20a)에서 분출되는 분자의 분포를 도 3에 나타낸다. 이 분포는, 노즐(20) 내의 분자끼리의 충돌이 없고 벽면과만 충돌하는 경우에 있어서, 분사되는 분자의 분포는 노즐(20)의 애스팩트 비(aspect ratio)에 의해 결정되며, 노즐(20)의 직경이나 길이에 의존하지 않으며, 노즐(20)의 크기에 비해 충분히 떨어진 거리에서의 분포에 해당한다. 도 3에서, 가로축은 구멍(20a)의 개구(20ab)로부터 사출되는 분자의 분사 각도를 나타내고, 세로축은 구멍(20a)의 개구(20ab)로부터 사출되는 분자의 수를 나타낸다. 사출되는 분자의 분포의 유형으로서, 구멍(20a)을 직접 통과하여 개구(20ab)로부터 사출되는 분자의 분포를 흰색 원으로 표시하고, 벽면에 충돌한 후 개구(20ab)로부터 사출되는 분자의 분포를 흰색 원에 X표로 표시하고, 구멍(20a)을 직접 통과하는 분자와 벽면에 충돌한 후 구멍(20a)을 통과하는 분자의 쌍방의 합계 분포를 이중 원으로 표시했다. 또한, 도 3에서, 벽면에 충돌한 후 구멍(20a)으로 돌아가는 분자를 포함하여 개구(20aa)를 통과한 전체 분자의 분포를 검은색 원으로 표시하였다. 애스팩트 비는 2이다. 구멍(20a)을 통과하는 분자의 분포는 애스팩트 비가 커질수록 좁아진다. 또한, 전체 통과 분자의 지향성은 주로 직접 통과하는 분자에 의해 형성되고 있는 것을 알 수 있다.The distribution of molecules ejected from the
애스팩트 비와 벽면에 충돌 후 사출하는 분자가 최대가 되는 각도와의 관계를 도 4에 나타낸다. 도 4의 그래프의 가로축은 구멍(20a)의 애스팩트 비이고, 세로축은 벽면 충돌 후의 분자의 분사 각도 분포에서 피크가 되는 분사 각도를 최대가 되는 각도로서 나타낸 것이다. 벽면에 충돌 후 사출하는 분자의 최대가 되는 각도는 작을수록 지향성이 높고 바람직하다. 도 4에 나타낸 바와 같이, 애스팩트 비가 2 보다 작으면 최대가 되는 각도는 급격히 증가하고 있는 것을 알 수 있다. 애스팩트 비는 2 이상이면 벽면에 충돌 후 사출하는 분자의 최대가 되는 각도가 작기 때문에 노즐(20)로부터의 전체 사출량의 지향성을 효과적으로 높일 수 있다. 애스팩트 비가 작으면 벽면에 충돌하는 분자는 적지만, 증발 입자의 분사 각도 분포의 불규칙한 분산도가 커진다.Fig. 4 shows the relationship between the aspect ratio and the angle at which the molecules emitted after colliding with the wall surface are maximized. The horizontal axis of the graph of FIG. 4 represents the aspect ratio of the
또한, 애스팩트 비와 반값 각도와의 관계를 도 5의 그래프에 나타낸다. 그래프의 가로축은 구멍(20a)의 애스팩트 비이고, 세로축은 반값 각도이다. 반값 각도는, 반값 폭을 각도로 표시한 값이다. 반값 폭은, 노즐로부터의 증발 분포가 피크값의 절반이 되는 분포의 폭이며, 증발 분포가 얼마나 퍼져 있는지를 나타내는 값이다. 반값 각도가 작을수록 지향성이 높고, 특히 도 5에 나타낸 바와 같이 애스팩트 비가 2 이하가 되면 반값 각도가 매우 커지기 때문에 애스팩트 비는 2 이상으로하는 것이 바람직하다는 것을 알 수 있다.Moreover, the relationship between an aspect-ratio and a half-value angle is shown in the graph of FIG. The horizontal axis of the graph is the aspect ratio of the
한편, 애스팩트 비가 커지면, 노즐(20) 내를 직접 통과하는 분자의 수는 감소하기 때문에, 직접 통과하는 분자의 수를 감소시키지 않고 증착 재료의 지향성을 향상시킬 필요가 있다. 또한, 애스팩트 비가 클수록 노즐(20)의 전도성(컨덕턴스)이 저하되어 성막 레이트가 저하되는 경향이 있기 때문에, 성막 레이트는 저하시키지 않고 지향성을 향상시킬 필요가 있다. 또한, 노즐(20) 내에서의 분자끼리의 충돌이 많아지면 직접 통과하는 분자의 수가 감소하여 지향성이 저하된다. 본 출원인은, 평균 자유 행정과 노즐 길이와의 관계로부터 구멍(20a)을 직접 통과하는 분자의 수를 증가시키는 적절한 관계를 발견했다.On the other hand, since the number of molecules passing directly through the inside of the
분자의 평균 자유 행정(λ)는 일반적으로 다음의 식 1에서 구해진다.The average free path (λ) of a molecule is generally obtained from the following equation (1).
λ = 3.108 × 10-24 × T / d2P (식 1)λ = 3.108 × 10 -24 × T / d 2 P (Equation 1)
T는 노즐 내의 온도, d는 분자 직경, P는 노즐내 압력이다.T is the temperature in the nozzle, d is the molecular diameter, and P is the pressure in the nozzle.
평균 자유 행정(λ)의 경우에, 노즐 내를 축 방향으로 진입한 분자가 충돌하지 않고 남는 확률(P(x))를, 분자의 자유 행정 x의 확률 분포 함수로 간주하면, P(x)는 다음의 식 2에 의해 계산할 수 있다.In the case of the mean free path (λ), if the probability (P(x)) of molecules entering the nozzle in the axial direction remaining without collision is regarded as a probability distribution function of the free path x of the molecules, P(x) can be calculated by
P(x) = N / N0 = exp (-x / λ) (식 2)P(x) = N / N 0 = exp (-x / λ) (Equation 2)
도 6a는 식 1, 2를 이용하여, 압력이 바뀌었을 때에 직접 통과하는 분자가 감쇠함으로써 분사되는 분자의 분포가 변화하는 것을 계산한 그래프이다. 길이 9mm, 직경 3mm, 37 구멍의 다공 노즐을 이용하여 노즐 내의 압력 구배에 대해, 통과 확률을 적분하여 구하고 있다. 벽면에 충돌한 후 사출하는 분자의 분포는 변화하지 않는 것으로 하고 있다. 압력이 높아지고 직접 통과하는 분자의 수가 감소하면, 중심부의 피크가 저하하고 지향성이 약해지는 것을 알 수 있다. 따라서, 식 2에 따르면, 노즐 길이를 설계함에 있어 노즐 길이가 평균 자유 행정(λ)의 1/5 이하이면 분자의 무충돌률이 80% 이상이다. 바람직하게는, 노즐 길이가 평균 자유 행정(λ)의 1/10 이하이면 분자의 무충돌률이 90% 이상이 된다. 따라서, 이러한 노즐 길이를 구비하는 구멍(20a)를 설계함으로써 구멍(20a)의 지향성은 좋아진다. 구체적으로는, 노즐 길이를 평균 자유 행정(λ)의 1/5 이하로 하고, 식 1에서 압력, 온도를 결정한다.6A is a graph calculated using
전술한 평균 자유 행정(λ)을 산출함에 있어, 식 1에서 이용할 수 있는 노즐 내 압력에 대해 고찰한다. 도 6b는 길이 9mm, 직경 3mm, 37 구멍의 다공 노즐을 이용하여, 직접 통과하는 분자의 확률을 성막 레이트와의 관계에서 산출한 그래프이다. 그래프에서 삼각형은 도 6a와 동일한 조건이며, 노즐 내에 압력 구배가 있는 것으로 통과 확률을 산출하고 있지만, 사각형은 노즐 내의 압력이 일정한 것으로 하여 평균 압력을 이용하여 통과 확률을 산출하고 있다. 평균 압력은 노즐 입구 압력과 노즐 출구 압력을 평균한 것으로서, 노즐 길이의 절반 위치에서 노즐내 압력과 같다. 압력 구배에 대해 통과 확률을 적분한 결과(삼각형)와 평균 압력에서 통과 확률을 산출한 결과(사각형)는 일치하고 있기 때문에, 평균 자유 행정(λ)은 평균 압력으로부터 산출해도 좋다. 또한, 노즐 입구(20aa)인 도가니(10)내 압력을 이용한 경우의 통과 확률을 원으로 표시한다. 압력 구배에 대해 통과 확률을 적분한 결과(삼각형)와 노즐 입구 압력에서 통과 확률을 산출한 결과(원형)는 근사하고 있기 때문에 노즐 입구 압력을 이용하여 평균 자유 행정(λ)를 구해도 좋다.In calculating the above-described average free stroke (λ), the pressure in the nozzle that can be used in
본 실시 형태에서는, 구멍(20a)를 복수개 구비하는 다공 노즐을 사용하여 성막 레이트를 향상시키고 있다. 다공 노즐인 노즐(20)을 사용했을 때의 증발 분포와 단공 노즐의 증발 분포를 성막 레이트와의 관계에서 나타낸 그래프를 도 7에 나타낸다. 도 7의 그래프에서 세로축은 반값 각도이며, 가로축은 성막 레이트이다.In this embodiment, the film-forming rate is improved using the porous nozzle provided with the plurality of
도 7의 그래프에서 원형은 길이 60mm, 직경 20mm의 단공 노즐의 실측값을 나타내고, 사각형은 길이 6mm, 직경 2mm, 61 구멍의 다공 노즐, 삼각형은 길이 9mm, 직경 3mm, 37 구멍의 다공 노즐의 실측값을 나타낸다. 각각 흰색은 노즐 개구로부터 거리 200mm의 위치에서의 증발 분포를, 검은색은 노즐 개구로부터 300mm의 위치에서의 증발 분포를 나타낸다. 단공 노즐, 다공 노즐 모두 애스팩트 비 3의 노즐을 사용하였다. 또한, 도면에서의 선은, 도 6a에 나타낸 직접 통과하는 분자의 수가 감소하는 것에 의해 변화한 분포의 반값 각도의 계산값을 나타낸 것이고, 실선이 직경 3mm의 다공 노즐의 거리 300mm, 일점 쇄선이 직경 2mm의 다공 노즐의 거리 300mm, 이점 쇄선이 직경 2mm의 구멍 노즐의 거리 200mm, 미세한 점선이 단공 노즐의 거리 300mm, 굵은 점선이 단공 노즐의 거리 200mm에서의 값이다. 실측치와 계산치가 양호하게 일치하고 있으며, 노즐 내에서 직접 통과하는 분자의 수가 감소하는 것에 의하여 반값 각도가 증가하는 것을 나타내고 있다. 단공 노즐 및 다공 노즐 모두 성막 레이트가 낮은 영역에서는 반값 각도는 일정하지만, 레이트가 상승함에 따라, 어떤 레이트로부터 반값 각도가 커지게 된다. 이 반값 각도가 커지기 시작하는 레이트는 단공 노즐 쪽이 다공 노즐보다 낮고, 다공 노즐 쪽이 보다 높은 레이트에서도 작은 반값 각도를 얻게 된다. 다공 노즐을 사용한 경우의 쪽이 동일한 레이트에서도 단공 노즐보다 반값 각도가 작고 지향성이 좋다.In the graph of FIG. 7, the circle represents the measured values of a single hole nozzle having a length of 60 mm and a diameter of 20 mm, a square is a porous nozzle having a length of 6 mm, a diameter of 2 mm, and 61 holes, and a triangle is a porous nozzle having a length of 9 mm, a diameter of 3 mm, and a diameter of 37 holes. represents a value. The white color represents the evaporation distribution at a distance of 200 mm from the nozzle opening, and the black color represents the evaporation distribution at a position of 300 mm from the nozzle opening, respectively. For both the single hole nozzle and the porous nozzle, a nozzle having an aspect ratio of 3 was used. In addition, the line in the figure shows the calculated value of the half-value angle of the distribution changed as the number of molecules passing directly shown in FIG. 6A decreases, the solid line is the distance of the porous nozzle with a diameter of 3 mm, the distance of 300 mm, and the dashed-dotted line is the diameter The distance of 2 mm perforated nozzle is 300 mm, the double-dotted line is the distance of the hole nozzle with a diameter of 2 mm is 200 mm, the fine dotted line is the distance of the
(성막 장치)(film forming device)
다음으로, 전술한 증착원 유니트(1)를 사용한 성막 장치에 대해 설명한다. 도 8에 나타낸 바와 같이, 성막 장치(100)는 진공 챔버(110) 내에서 증착원(120)과 메탈 마스크(130)를 구비한다. 진공 챔버(110)는 밸브(111)를 개폐하여 도시하지 않은 진공 펌프에 의해 내부가 감압되어 있다.Next, the film-forming apparatus using the above-mentioned vapor
증착원(120)은 복수개의 증착원 유니트(1)를 구비한다. 복수의 증착원 유니트(1)는 일정한 방향(제2 방향이라고도 한다.)으로 소정의 피치를 사이에 두고 일렬로 배열되어 있다. 각 증착원 유니트(1)는, 그 노즐(20)의 분출구(21)를 위쪽으로 향해 배치된다. 증착원(120)의 위쪽에는 메탈 마스크(130)와 기판(140)이 배치되며, 증착원(120)과 기판(140) 사이에 메탈 마스크(130)가 배치된다. 메탈 마스크(130)는 기판(140)에 소정의 패턴을 형성하기 위해 사용된다. 기판(140)은 소정의 반송 방향(도면의 배면 또는 전면 방향), 즉, 증착원 유니트(1)가 배열된 방향과 수직 방향으로 반송된다. 기판(140)이 반송되면서, 증착원(120)에 의해 기판(140)의 표면에 증착막이 증착된다.The
기판(140)의 표면에 메탈 마스크(130)를 통해 증착막(140a)을 증착하는 처리를 도 9에 나타낸다. 각 노즐(20)로부터 분사된 증착 재료는 노즐(20)의 중심 위치로부터 바깥쪽으로 퍼지도록 진공 챔버(110) 내에 확산된다. 노즐(20)로부터 분사 된 증착 재료는 메탈 마스크(130)의 개구를 통과하여 기판(140)에 도달하고, 기판 (140) 상에 증착막(140a)이 형성된다.9 shows a process of depositing the
이와 같은 증착원(120)을 사용한 경우, 진공 챔버(110) 안으로 분사된 증착 재료는, 메탈 마스크(130)가 있기 때문에 기판(140) 상으로의 증착을 방해하는 영역이 생긴다. 즉, 기판(140)에 형성된 증착막(140a)의 패턴의 바깥 부분에 충분히 증착 재료가 도달하지 않는, 이른바 마스크 섀도우가 발생한다. 예를 들면,도 9에 나타낸 바와 같이, 기판(140)과 노즐(20)과의 거리(h)를 300mm로 했을 때, 노즐(20)로부터 분사되는 증착 재료의 증착 분포는 도 10에 나타낸 분포가 된다. 또한, 도 9에서 tm은 메탈 마스크(130)의 두께, tf는 메탈 마스크(130) 위에 증착된 증착막(130a)의 두께이다.When such a
도 10에서 가로축은 증착막(140a)의 중심을 0으로 했을 때의 증착막(140a)에서의 위치를 나타내고, 세로축은 성막 레이트를 나타낸다. 도면에서 알 수 있듯이, 증착막(140a)의 바깥 부분에는 증착 재료가 충분히 증착하지 않은 마스크 섀도우가 형성되어 있다. 도면의 예에서는 마스크 섀도우가 약 5μm (0.005mm)의 폭으로 발생한다.In FIG. 10 , the horizontal axis indicates the position in the deposited
마스크 섀도우가 발생하는 영역을 가능한 한 최소화하기 위해, 본 출원인은도 11에 나타낸 제한판(121)을 노즐(20)과 노즐(20) 사이에 배치하는 것이 효과적이라는 것을 발견하였다. 본 실시 형태에서는, 노즐(20)의 중심 위치와 이 노즐(20)과 인접한 노즐(20)의 중심 위치 사이의 거리를 1 피치(P)로 정의한다. 도면 중, hs는 제한판(121)의 높이, ts는 제한판(121)의 두께, w는 메탈 마스크(130)의 개구 폭, tm은 메탈 마스크(130)의 두께, tf는 메탈 마스크(300) 위에 증착된 증착막(130a)의 두께, h는 기판과 노즐과의 거리를 나타낸다.In order to minimize the area where the mask shadow occurs as much as possible, the applicant has found that it is effective to dispose the limiting
제한판(121)은 일렬로 늘어선 노즐(20)과의 사이의 P/2의 위치에 배치된다. 제한판(121)의 판면은 복수의 노즐(20)이 늘어선 방향(제2 방향)에 대해 수직으로 배치된다. 제한판(121)이 인접한 노즐(20)과의 사이에 배치됨으로써, 노즐(20)에서 사출된 증착 재료가 제한판(121)에 접촉하여 증착 재료의 분포가 좁아져서 마스크 섀도우가 발생하는 영역을 좁힐 수 있다. 구체적인 증착 분포의 결과를 도 12에 나타낸다.The limiting
도 12는 제한판(121)을 노즐(20) 사이에 배치했을 때의, 노즐(20) 단체(單體)의 증착 재료의 증착 분포를 나타낸다. 도 12에 나타낸 그래프는, 직경 3mm, 길이 9mm의 구멍이 37 개 형성된 노즐(20)을 사용했을 때의 성막 레이트를 노즐(20)의 위치와의 관계에서 나타낸다. 가로축은 노즐(20)의 중심 바로 위의 위치를 0으로 했을 때의 기판(140) 상의 위치를 나타내고, 세로축은 성막 레이트를 나타낸다. 제한판(121)이 없는 경우를 실선으로 표시하고, 제한판(121)이 있는 경우를 흰색 원으로 나타내었다. 제한판(121)이 있는 경우에는 제한판(121)이 없는 경우에 비해 노즐(20)의 분출구(21)로부터 분사된 증착 재료 중 분사 각도가 큰 증착 재료가 제한판(121)으로 차폐되어 기판 방향으로 도달하지 않는 것을 알 수 있다.12 shows the vapor deposition distribution of the vapor deposition material of the
노즐(20) 사이에 제한판(121)을 배치했을 때의 기판(140) 상에 형성되는 증착막(140a)의 성막 레이트를 도 13a~도 13c에 나타낸다. 가로축은 증착막(140a)의 중심을 0으로 했을 때의 증착막(140a)에서의 위치를 나타내고, 세로축은 성막 레이트를 나타낸다. 증착원(120)은, 9개의 노즐(20)을 피치(P) 80mm로 배열하여 구성된다. 제한판(121)으로서 높이(h) : 90mm, 두께(ts) : 1.5mm의 판을 사용하였다. 도 13a는 메탈 마스크(130) 상의 퇴적막 두께 tf가 0μm, 도 13b는 퇴적막 두께 tf가 2μm, 도 13c는 퇴적막 두께 tf가 4μm의 경우의 성막 레이트를 나타낸다. 도 13a, 도 13b에 나타낸 바와 같이, 메탈 마스크(130) 상의 퇴적막 두께 tf가 2μm 이하이면 마스크 섀도우의 범위는 2μm 이하로 억제할 수 있다.13A to 13C show the deposition rate of the deposited
제한판(121)을 노즐(20) 사이에 배치함으로써, 마스크 섀도우의 범위를 감소시킬 수 있지만, 노즐(20)에 형성된 복수의 구멍(20a)의 배열 방법에 따라 증착 재료의 분포에 차이가 있는 것을 알게 되었다. 도 14a는 노즐(20) 내의 복수의 구멍(20a)의 배열을 나타내는 도면이다. 노즐(20)에는 직경 3mm, 길이 9mm의 구멍(20a)이 37 개 형성되어 있다. 도 14a에서는 노즐 (20)의 윤곽은 나타나 있지 않다. 이하의 도 15a, 도 16a에도 마찬가지로 노즐(20)의 윤곽은 나타나 있지 않다.By disposing the limiting
복수의 구멍(20a)은, 노즐(20)의 직경 위의 가상의 선분(20b)과 평행하게 배열되어 있다. 선분(20b)이 연장하는 방향 a (이하, 구멍(20a)의 배열 방향도 방향 a로 나타낸다.)와 제한판(121)의 연장 방향 b는 동일하다. 즉, 도 14b에 나타낸 바와 같이, 제한판(121)과 구멍(20a)이 배치되는 방향은 동일하다. 또한, 제한판(121)은 노즐(20)의 배열 방향 c와 제한판(121)의 판면이 수직이 되도록 배치되어 있다. 또한 방향 a를 제1 방향이라고도 한다.The plurality of
이와 같은 노즐(20)을 피치(P) 65mm로 일렬로 9 개 배열한 증착원(120)을 이용한 증착 분포와 성막 레이트를 도 14c에 나타낸다. 도 14c에서 흰색 원이 증착 분포를 나타내고, 검은색 원이 성막 레이트를 나타낸다. 도 15b, 도 16b에서의 그래프도 마찬가지이다. 제한판(121)의 길이(hs)는 75mm, 두께(ts)는 1.5mm, 노즐(20)의 끝에서 기판 표면까지의 거리(h)는 300mm이다. 구멍(20a)은 도 14a에 나타낸 바와 같이 배열되고, 증착 재료가 제한판(121)에 충돌하면 도 14c에 나타낸 바와 같이 계단 형상의 증착 분포가 된다. 이 배열에서의 증착 재료의 분포율은 2.9%이다.The deposition distribution and deposition rate using the
이와 같은 계단 형상의 분포를 완만하게 하기 위해, 노즐(20)의 구멍(20a)의 배열 방향 a와 제한판(121)의 방향 b에 의해 형성되는 각도를 변경하면, 계단 형상의 분포를 개선할 수 있다는 것을 알게 되었다. 도 15, 16에 그 일례를 나타낸다.In order to smooth the distribution of the step shape, if the angle formed by the arrangement direction a of the
도 15a에서 사용한 노즐(20)은 도 14a에서 사용한 노즐 (20)과 마찬가지로, 직경 3mm, 길이 9mm의 구멍이 37 개 형성된 노즐이다. 노즐(20)의 구멍(20a)의 배열 방향 a는, 제한판(121)의 연장 방향 b와 평행이 아닌 도 15a와 같이 30도 경사진 구멍(20a)의 배열로 되어 있다.The
이러한 노즐(20)을 피치(P) 65mm로 일렬로 9개 배열한 증착원(120)를 사용한 경우의 증착 분포와 성막 레이트를 도 15b에 나타낸다. 제한판(121)의 길이(hs)는 75mm, 두께(ts)는 1.5mm, 노즐(20)의 끝에서 기판 표면까지의 거리(h)는 300mm이다. 이 배열에서의 증착 재료의 분포율은 2.1%였다.The deposition distribution and the deposition rate in the case of using the
도 16a에서 사용한 노즐(20)은 도 14a에서 사용한 노즐(20)과 마찬가지로, 직경 3mm, 길이 9mm의 구멍이 37개 형성된 노즐이다. 노즐(20)의 구멍(20a)의 배열 방향 a는 제한판(121)의 연장 방향 b와 평행이 아닌 도 16a에 나타낸 바와 같이 25도 경사진 구멍 (20a)의 배열로 되어 있다.The
이와 같은 노즐(20)을 피치(P) 65mm로 일렬로 9개 배열한 증착원(120)을 사용한 증착 분포와 성막 레이트를 도 16b에 나타낸다. 제한판(121)의 길이(hs)는 75mm, 두께(ts)는 1.5mm, 노즐(20)의 끝에서 기판 표면까지의 거리(h)는 300mm이다. 이 배열에서의 증착 재료의 분포율은 1.1%였다. 이와 같이, 노즐(20)의 구멍(20a)의 배열 방향 a를 제한판(121)의 연장 방향 b에 대해서 경사시키면 증착 재료의 분포가 개선되는 것을 알 수 있다.The deposition distribution and deposition rate using the
본 실시 형태에 의하면, 구멍(20a)의 애스팩트 비를 2 이상으로 하고, 노즐 길이를 평균 자유 행정의 1/5 이하로 했기 때문에, 노즐(20)의 지향성을 향상시킬 수 있는 동시에, 성막 레이트도 양호하게 유지할 수 있다.According to this embodiment, since the aspect ratio of the
본 실시 형태에 의하면, 복수의 노즐(20)을 소정의 방향(제2 방향)으로 배열 한 증착원(120)에 의해 유기 EL 디스플레이 등의 대형 기판의 표면을 균일하게 성막할 수 있다.According to this embodiment, the surface of large-sized substrates, such as an organic electroluminescent display, can be formed into a film uniformly by the
본 실시 형태에 의하면, 복수의 노즐(20) 사이에 제한판(121)을 배치했기 때문에, 기판(140) 상에 마스크 섀도우가 발생하는 범위를 작게 할 수 있다.According to the present embodiment, since the limiting
본 실시 형태에 의하면, 제한판(121)을 복수의 노즐(20)이 배치된 방향(제2 방향)과 그 판면이 수직이 되도록 배치했기 때문에, 기판(140)에 분사된 증착 재료를 골고루 확산할 수 있다.According to the present embodiment, since the limiting
본 실시 형태에 의하면, 노즐(20)을 복수의 구멍(20a)이 배열된 배열 방향 a(제1 방향)와 제한판(121)이 배치된 방향 b를 소정의 각도를 가지도록 배치했기 때문에 증착 재료의 분포의 불규칙한 분산을 줄일 수 있다.According to this embodiment, since the
(변형예)(variant example)
본 실시 형태에서는, 증착원 유니트(1)에서 도가니(10)의 상방향으로 연장하는 노즐(20)이 배치되는 것으로 설명하였으나, 노즐(20)의 배치는 다른 배치로 해도 좋다. 예를 들면, 도 17에 나타낸 바와 같이, 증착원 유니트(30)에서 노즐(300)은 도가니(200)의 측부 예컨대 왼쪽 방향으로 바꾸어 배치해도 좋다. 노즐(300)은 왼쪽 방향으로 연장하고, 노즐(300)의 분출구(301)는 증착원 유니트(30)의 측면으로 개구한다. 노즐(300)에는, 노즐(300)의 연장 방향과 동일한 방향으로 연장되는 복수의 구멍(300a)이 형성되어 있다. 도가니(200)에서 가열된 증착 재료(200a)는 상승한 후, 증착원 유니트(30) 내에서 방향 변환되어 상승 방향과 수직으로 연장한 노즐(300)로부터 분출된다. 이와 같은 위치에 노즐(300)을 배치함으로써 증발한 증착 재료(200a)는 증착원 유니트(30) 내에서 충분히 확산되어 노즐(300)로부터 분출하기 때문에 분출구(301)로부터 균등하게 분출된다. 또한 증착원 유니트(1)의 설계상의 자유도를 증가시킬 수 있다.In the present embodiment, it has been described that the
본 실시 형태에서는, 노즐(20)은 노즐(20)의 연장 방향과 동일한 방향으로 연장되어 형성된 복수의 구멍(20a)를 구비하는 다공 노즐인 것으로 설명하였다. 노즐(20) 내에 구멍(20a)를 형성하지 않고, 구멍(20a) 대신 가는 튜브 형상의 관을 복수개 묶어서 노즐 (20)로 해도 좋다.In the present embodiment, the
본 실시 형태에서는, 증착원(120)은 증착원 유니트(1)를 일렬로 나란히 배열하여 형성한 것으로 설명하였으나, 증착원(120)은 증착원 유니트(1)를 복수열로 나란히 배열하여 형성하여도 좋다.In the present embodiment, the
본 실시 형태에서는 노즐(20)에 형성된 복수의 구멍(20a)은 직경 위에 그어진 가상의 선분(20b)과 평행하게 배열되는 것으로 설명하였으나, 노즐(20)의 분출구(21)에 랜덤하게 배치하여도 좋다.In this embodiment, it has been described that the plurality of
본 실시 형태에서는, 기판(140)의 이동 방향은 증착원(120)의 복수개의 증착원 유니트(1)가 배열되는 방향과 수직인 것으로 설명하였으나, 증착원 유니트(1)의 배열 방향과 동일해도 좋다.In the present embodiment, the moving direction of the
본 실시 형태에서는, 노즐(20)에 형성된 구멍(20a)을 37개로 설명하였으나, 그 이외의 개수이어도 좋다.In the present embodiment, the number of
본 실시 형태에서는, 도 14~도 16에서 노즐(20)의 피치, 제한판(121)의 높이, 제한판(121)의 두께, 노즐(20)의 끝에서 기판까지의 거리는 동일한 조건으로 설명하였다. 이들 값은 증착 분포를 완만하게 하기 위해 적절하게 변경할 수 있다.In this embodiment, the pitch of the
본 실시 형태에서는, 증착원 유니트(1)를 사용하는 기판으로서, 유기 EL 디스플레이를 예로 들어 설명하였으나, 다른 모든 기판에도 사용할 수 있으며, 태양 전지에 사용되는 광 흡수막을 생성하기 위해서도 사용할 수 있다.In the present embodiment, an organic EL display is taken as an example as the substrate using the vapor
또한, 본 발명은 전술한 실시 형태에 한정되는 것은 아니며, 각 청구항에 나타난 범위 내에서 다양한 변경이 가능하다. 즉, 청구항에 나타난 범위 내에서 적절히 변경한 기술적 수단을 조합하여 얻어지는 실시 형태도 본 발명의 기술적 범위에 포함된다.In addition, the present invention is not limited to the above-described embodiment, and various modifications are possible within the scope indicated in each claim. That is, embodiments obtained by combining technical means appropriately changed within the scope shown in the claims are also included in the technical scope of the present invention.
본 출원은 2020년 3월 10일에 출원된 일본 특허 출원 특원 2020-041256호에 기초한다. 본 명세서 중에 일본 특허 출원 특원 2020-041256호의 명세서, 특허청구범위, 도면 전체를 참조로 포함하는 것으로 한다.This application is based on Japanese Patent Application Japanese Patent Application No. 2020-041256 for which it applied on March 10, 2020. In the present specification, the entire specification, claims, and drawings of Japanese Patent Application No. 2020-041256 are incorporated by reference.
본 발명은 기판 표면에 증착 재료를 증착시키는 증착원 유니트, 증착원, 증착원용 노즐에 이용할 수 있다.INDUSTRIAL APPLICABILITY The present invention can be applied to a deposition source unit, a deposition source, and a deposition source nozzle for depositing a deposition material on the surface of a substrate.
1 증착원 유니트
10 도가니
10a 증착 재료
20 노즐
20a 구멍
20b 선분
20aa, 20ab 개구
21 분출구
30 증착원 유니트
100 성막 장치
110 진공 챔버
111 밸브
120 증착원
121 제한판
130 메탈 마스크
130a 증착막
140 기판
140a 증착막
200 도가니
200a 증착 재료
300 노즐
301 분출구
300a 구멍1 Evaporator unit
10 crucible
10a deposition material
20 nozzles
20a hole
20b line segment
20aa, 20ab opening
21 vent
30 Evaporator Unit
100 film forming device
110 vacuum chamber
111 valve
120 vapor source
121 limited edition
130 metal mask
130a deposited film
140 board
140a deposited film
200 crucible
200a deposition material
300 nozzles
301 vent
300a hole
Claims (7)
가열된 상기 증착 재료를 분사하는 분출구를 갖는 노즐을 구비하고,
상기 노즐에는, 그 노즐의 연장 방향과 동일한 방향으로 연장되는 복수의 구멍이 형성되고, 상기 복수의 구멍의 일단부는 상기 분출구로 개구하고,
상기 구멍의 애스팩트 비는 2 이상이며, 상기 구멍의 길이는 분자의 평균 자유 행정의 1/5 이하인 증착원 유니트.A deposition source unit for depositing a deposition material on the surface of a substrate, comprising:
and a nozzle having a jet port for spraying the heated deposition material,
A plurality of holes extending in the same direction as the extension direction of the nozzle are formed in the nozzle, and one end of the plurality of holes is opened to the jet port;
An aspect ratio of the holes is 2 or more, and a length of the holes is 1/5 or less of an average free path of molecules.
상기 복수의 구멍은, 상기 노즐을 상기 분출구로부터 볼 때, 상기 노즐의 직경 위에 그어진 가상선과 평행인 제1 방향으로 복수 배열되고, 인접한 열 끼리의 구멍의 중심은 서로 어긋나게 배치된 증착원 유니트.The method according to claim 1,
The plurality of holes are arranged in a first direction parallel to an imaginary line drawn on the diameter of the nozzle when the nozzle is viewed from the jet port, and centers of holes in adjacent rows are shifted from each other.
복수개의 상기 증착원 유니트에 대응하는 복수개의 상기 노즐은, 소정의 피치를 사이에 두고 제2 방향으로 배열된 증착원.An evaporation source comprising a plurality of evaporation source units according to claim 1 or 2,
A plurality of the nozzles corresponding to the plurality of evaporation source units are arranged in a second direction with a predetermined pitch therebetween.
상기 복수개의 노즐에서의 인접한 노즐 사이에, 각각 상기 분출구로부터 분사한 증착 재료의 분사 방향을 제한하는 제한판이 배치된 증착원.4. The method according to claim 3,
An evaporation source having a limiting plate disposed between adjacent nozzles in the plurality of nozzles, each limiting plate restricting a direction of spraying of the deposition material sprayed from the jetting port.
상기 제한판은, 상기 복수개의 노즐이 배치된 상기 제2 방향과, 그 판면이 수직으로 배치된 증착원.5. The method according to claim 4,
The limiting plate is an evaporation source in which the second direction in which the plurality of nozzles are arranged and the plate surface are perpendicular to each other.
상기 노즐은, 상기 복수개의 구멍이 배열된 상기 제1 방향과 상기 제한판이 배치된 방향이 소정의 각도를 가지도록 배치되는 증착원.6. The method of claim 5,
and the nozzle is disposed such that the first direction in which the plurality of holes are arranged and the direction in which the limiting plate is arranged have a predetermined angle.
애스팩트 비는 2 이상이며, 노즐의 길이는 분자의 평균 자유 행정의 1/5 이하인 증착원용 노즐.A nozzle for an evaporation source used in an evaporation source for depositing a deposition material on a substrate surface, comprising:
A nozzle for an evaporation source having an aspect ratio of 2 or more and a nozzle length of 1/5 or less of the average free path of molecules.
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JPJP-P-2020-041256 | 2020-03-10 | ||
JP2020041256A JP7473892B2 (en) | 2020-03-10 | 2020-03-10 | Evaporation source |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
KR20210114347A true KR20210114347A (en) | 2021-09-23 |
Family
ID=77569669
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
KR1020210030065A KR20210114347A (en) | 2020-03-10 | 2021-03-08 | Deposition source unit, deposition source and nozzle for deposition source |
Country Status (4)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP7473892B2 (en) |
KR (1) | KR20210114347A (en) |
CN (1) | CN113373411A (en) |
TW (1) | TW202134454A (en) |
Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2005330551A (en) | 2004-05-20 | 2005-12-02 | Tohoku Pioneer Corp | Film deposition source, vacuum film deposition system, method for producing organic el device and organic el device |
Family Cites Families (10)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP3203286B2 (en) * | 1994-02-17 | 2001-08-27 | 三菱電機株式会社 | Thin film forming apparatus, crucible for evaporation source thereof, and method for forming thin film of sublimable evaporation material |
US20100119708A1 (en) * | 2006-03-28 | 2010-05-13 | Board Of Regents The University Of Texas System | Filling structures of high aspect ratio elements for growth amplification and device fabrication |
JP5020650B2 (en) * | 2007-02-01 | 2012-09-05 | 東京エレクトロン株式会社 | Vapor deposition apparatus, vapor deposition method, and vapor deposition apparatus manufacturing method |
CN101962750B (en) * | 2009-07-24 | 2013-07-03 | 株式会社日立高新技术 | Vacuum evaporation method and device |
US9055653B2 (en) * | 2010-04-12 | 2015-06-09 | Sharp Kabushiki Kaisha | Deposition apparatus and deposition method |
US8859438B2 (en) * | 2010-09-27 | 2014-10-14 | Sharp Kabushiki Kaisha | Vapor deposition method, vapor deposition device and organic EL display device |
JP6222929B2 (en) * | 2013-01-15 | 2017-11-01 | 日立造船株式会社 | Vacuum deposition equipment |
KR101576637B1 (en) * | 2014-07-15 | 2015-12-10 | 주식회사 유진테크 | Method for depositing on deep trehcn having high aspect ratio |
KR20180030573A (en) * | 2015-08-10 | 2018-03-23 | 샤프 가부시키가이샤 | Evaporation source and evaporation apparatus and evaporation film manufacturing method |
CN108026630B (en) * | 2015-09-24 | 2020-07-07 | 夏普株式会社 | Vapor deposition source, vapor deposition device, and vapor deposition film production method |
-
2020
- 2020-03-10 JP JP2020041256A patent/JP7473892B2/en active Active
-
2021
- 2021-03-05 TW TW110107977A patent/TW202134454A/en unknown
- 2021-03-08 KR KR1020210030065A patent/KR20210114347A/en unknown
- 2021-03-09 CN CN202110255176.1A patent/CN113373411A/en active Pending
Patent Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2005330551A (en) | 2004-05-20 | 2005-12-02 | Tohoku Pioneer Corp | Film deposition source, vacuum film deposition system, method for producing organic el device and organic el device |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP7473892B2 (en) | 2024-04-24 |
TW202134454A (en) | 2021-09-16 |
CN113373411A (en) | 2021-09-10 |
JP2021143360A (en) | 2021-09-24 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP6239286B2 (en) | Vapor deposition apparatus and method for manufacturing organic light emitting display using the same | |
JP5400653B2 (en) | Vacuum deposition equipment | |
KR101942471B1 (en) | Depositing apparatus and method for manufacturing organic light emitting diode display using the same | |
KR102046441B1 (en) | Depositing apparatus and method for manufacturing organic light emitting diode display using the same | |
KR20160112293A (en) | Evaporation source and Deposition apparatus including the same | |
KR102036597B1 (en) | Linear evaporation source, apparatus having the same and method using the same | |
KR20160041976A (en) | Vapor deposition device and method for manufacturing organic electroluminescence element | |
CN109328244A (en) | Vacuum deposition apparatus | |
US9303317B2 (en) | Deposition apparatus | |
KR101418712B1 (en) | Evaporation source and Apparatus for deposition having the same | |
US20200087777A1 (en) | Vapor deposition source and vapor deposition apparatus, and method for manufacturing vapor deposition film | |
KR20210114347A (en) | Deposition source unit, deposition source and nozzle for deposition source | |
KR20140047969A (en) | Depositing apparatus and method for manufacturing organic light emitting diode display using the same | |
CN113166925B (en) | Vapor source for depositing vaporized material, nozzle for vapor source, vacuum deposition system, and method for depositing vaporized material | |
KR20180015250A (en) | Deposition source, deposition apparatus and vapor deposition method | |
KR20190134367A (en) | Angle controlling plate for deposition and deposition apparatus including the same | |
CN114481038A (en) | Evaporation crucible and evaporation system | |
TW201925499A (en) | Evaporation apparatus, evaporation method and control plate for forming an evaporation film with high film thickness uniformity and less shadow, and performing excellent evaporation even on a large substrate | |
KR102680574B1 (en) | Vapor source for depositing evaporation material, nozzle for vapor source, vacuum deposition system, and method for depositing evaporation material | |
KR102528282B1 (en) | Evaporating source | |
KR102219435B1 (en) | Nozzle and depositing apparatus including the nozzel | |
US20160072065A1 (en) | Deposition apparatus and method of depositing thin-film of organic light-emitting display device by using the deposition apparatus | |
CN113463032A (en) | Evaporation device and evaporation source | |
KR20240057586A (en) | Evaporating source | |
KR102076843B1 (en) | Mask frame assembly for thin film evaporation |