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Thermal Evaporation 증발원 개발 및 응용에 관한 연구
A Study on the Development and Application of Thermal Evaporation Source 원문보기

반도체디스플레이기술학회지 = Journal of the semiconductor & display technology, v.19 no.3, 2020년, pp.19 - 22  

김관도 (평택대학교 융합소프트웨어학과)

Abstract AI-Helper 아이콘AI-Helper

The thermal evaporation source is used to prepare thin films by physical vapor deposition. Materials of metals, organic materials, were tested and explained for thermal evaporation experiments. The developed effusion cell performance depends on the type of deposition material, the size of the crucib...

주제어

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문제 정의

  • 본 연구에서는 점진공 증발원을 이용하여 금속의 증발 특성을 연구하였다. 개발된 effusion cell을 사용하여 thermal evaporation에 의한 금속 증착(Ag, Cu, Mg) 실험에 적용하였으며 디스플레이 소자나 반도체 소자의 전극과 같은 metal 박막을 형성하는데 있어 최적 성능을 구현하는데 활용 가능함을 알 수 있었다.

가설 설정

  • 첫째, 저항가열에 의해 발생한 열에너지에 의해 가스 상태로 기화되는 과정이다. 둘째, 챔버 내의 고진공 중에서 증발체가 증발원과 기판 사이를 통과하여 이동하는 과정이다. 증발원에서 증발한 입자는 챔버 내에서 이동하게 되며 이때 증발한 입자가 충돌하지 않고 직진할 수 있는 거리를 평균자유행로라고 한다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
진공 증착 또는 진공 증발이란? 진공 증착 또는 진공 증발이란 고진공의 챔버(chamber)내에 증착될 대상 물질을 놓고 전류 등에 의해 소스 물질을 가열함으로써 그 입자를 증발시키고, 이를 상대적으로 차가운 기판 등의 표면에 응축하여 박막을 형성하는 증착 방법으로서, 반도체 제조 공정에서 웨이퍼 표면에 특정 물질로 이루어지는 박막을 형성하거나, 박막형 태양전지 또는 대형 평판 디스플레이 장치의 제조에 있어서 Glass 기판 등의 표면에 원하는 물질로 이루어지는 박막을 형성하는 데에 널리 이용되고 있다[11-16]. 증착 박막 균일도는 crucible의 입구의 크기와 모양에 따라 분자선 빔의 퍼짐이 결정되며 이에 따라 증발원과 기판과의 거리를 조절하는 방법이 있으며 증착률 균일도는 증발원의 온도를 일정하게 유지하고, 증발형 물질인 경우는 용융 상태의 증발물질 자체의 열전도 및 대류에 의해 비교적 쉽게 균일도가 확보되나, 승화형 물질의 경우는 crucible의 상부와 하부의 온도차를 줄임으로써 균일도를 확보할 수 있다.
증발원에 의한 증착 과정은? 증발원에 의한 증착은 다음과 같이 크게 세 단계를 거쳐 이루어지며 그 과정은 다음과 같다. 첫째, 저항가열에 의해 발생한 열에너지에 의해 가스 상태로 기화되는 과정이다. 둘째, 챔버 내의 고진공 중에서 증발체가 증발원과 기판 사이를 통과하여 이동하는 과정이다. 증발원에서 증발한 입자는 챔버 내에서 이동하게 되며 이때 증발한 입자가 충돌하지 않고 직진할 수 있는 거리를 평균자유행로라고 한다. 셋째, 기판에 도달한 기체상의 증발체가 응축하여 핵생성과 성장을 거쳐 증착층을 형성하는 과정이다. 증착층을 형성하는 과정에서 박막 성장 방법에 관한 이론을 따른다.
진공 증착 부품은 어디에 필수인가? 진공 증착 부품은 디스플레이 소자나 반도체 소자 제작 시 박막 증착에 필수적으로 사용되는 핵심장치이다. 이 장치들은 불순물 유입이 최대한 배제되어야 하는 디스플레이 소자나 반도체 소자의 최적 성능을 구현하기 위해 필수적이다 [1-10]. 국내외적으로 장비 및 부품업체들이 진공 증착 장비를 개발하고 있으나, 아직까지 규격화되어 있지 않으며 양산장비에 적용될 수 있는 수준의 안정된 제품이 상용화되어 있지 않은 상태이다.
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참고문헌 (16)

  1. B. D. Yao, Y.F.Chan, and N. Wang, "Formation of ZnO nanostructures by a simple way of thermal evaporation", Applied Physics Letters, vol. 81, No. 4, pp. 757-759, 2002. 

  2. Sung Hoon Jun and Eung Ki Lee, "DSMC Simulation of a Point Cell-source for OLED Deposition Process", Journal of the Semiconductor & Display Technology, Vol. 9, No. 3, pp. 11-16, 2010. 

  3. Gi Chung Kwon et al, "Study of ALD Process using the Line Type Plasma Source", Journal of the Semiconductor & Display Technology, Vol. 15, No. 4, pp. 33-35, 2016. 

  4. Eung Ki Lee, "Study on Optimization of the Vacuum Evaporation Process for OLED", Journal of the Semiconductor & Display Equipment Technology, Vol. 7, No. 1, pp. 35-40, 2008. 

  5. Nam Ihn Cho and Min Chul Kim, "The Formation Technique of Thin Film Heaters for Heat Transfer Components", Journal of the Semiconductor & Display Equipment Technology, Vol. 2, No. 4, pp. 31-35, 2003. 

  6. Youngcheol Joo et al, "Thermal Performance Analysis of Circular Source for OLED Vapor Deposition", Journal of the Semiconductor & Display Equipment Technology, Vol. 6, No. 4, pp. 39-42, 2007. 

  7. Eung Ki Lee, "Three Dimensional Direct Monte Carlo Simulation on OLED Evaporation Process", Journal of the Semiconductor & Display Equipment Technology, Vol. 8, No. 4, pp. 37-42, 2009. 

  8. Heon Lee, Sunghoon Hong, Kiyeon Yang, and Kyungwoo Choi, "Fabrication of Nano-sized Resist Patterns on Flexible Plastic Film using Thermal Curing Nano-imprint Lithography," Microelectronic Engineering, Vol. 83, pp. 323-327, 2006. 

  9. Michael S. Arnold, Gregory J. McGraw, Stephen R. Forrest, and Richard R. Lunt, “Direct Vapor Jet Printing of Three Color Segment Organic Light Emitting Devices for White Light Illumination,” Applied Physics Letters, Vol. 92, No. 5, pp. 3301, 2008. 

  10. Sang Chul Lim, Seong Hyun Kim, Hye Yong Chu, Jung Hun Lee, Jeong-Ik Lee, Ji Young Oh, Dojin Kim, and Taehyoung Zyung, "New Method of Driving OLED with an OTFT," Synthetic Metals, Vol. 151, pp. 197-201, 2005. 

  11. Milton S. Hess and John F. Mikosky, "Vapor Deposition of Platinum using cw Laser Energy," Journal of Applied Physics, Vol. 43, No. 11, pp. 4680-4683,1972. 

  12. Eungki Lee, "Simulation of the Thin-film Thickness Distribution for an OLED Thermal Evaporation Process," Vacuum, Vol. 83, pp. 848-852, 2009. 

  13. Spencer E. Olson and Andrew J. Christlieb, "Gridless DSMC," Journal of Computational Physics, Vol. 227, pp. 8035-8064, 2008. 

  14. J. B. Anderson and J. B. Fenn, "Velocity Distributions in Molecular Beams from Nozzle Sources," The Physics of Fluids, Vol. 6, No. 5, pp.780-787, 1965. 

  15. P. S. Prasanth and Jose K. Kakkassery, "Molecular Models for Simulation of Rarefied Gas Flows using Direct Simulation Monte Carlo Method," Fluid Dynamics Research, Vol. 40, pp. 233-252, 2008. 

  16. Eung Ki Lee, "Evaporation Process Modeling for Large OLED Mass-fabrication System", Journal of the Semiconductor & Display Equipment Technology, Vol. 5, No. 4, pp. 29-34, 2006. 

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