DE10128091C1 - Vorrichtung für die Beschichtung eines flächigen Substrats - Google Patents
Vorrichtung für die Beschichtung eines flächigen SubstratsInfo
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Abstract
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung für die Beschichtung eines flächigen Substrats, bespielsweise einer rechteckigen Scheibe. Diese Vorrichtung weist eine Verdampferquelle (28) und ein Verteilersystem (46, 40) für die Zuführung verdampften Materials auf das Substrat (9) auf. Das Verteilersystem (46, 40) enthält eine Linienquelle (48), wobei diese Linienquelle (48) und das Substrat (9) relativ zueinander der bewegbar sind. Die Vorrichtung dient vorzugsweise für die Herstellung von Flachbildschirmen mit organischen Leuchtdioden.
Description
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
Für die optische Darstellung stehender und/oder bewegter Bilder mittels rasterförmi
ger Punktdarstellungen ist seit mehr als 100 Jahren die Braunsche Röhre, die auch
Elektronenstrahlröhre genannt wird, das Gerät der Wahl. Ein Nachteil der Braun
schen Röhre besteht allerdings darin, dass sie eine beachtliche Tiefe hat, sodass sich
mit ihr beispielsweise kein flacher Fernsehbildschirm herstellen lässt.
Man ist deshalb seit langem bestrebt, einen flachen Bildschirm bzw. ein flaches Di
splay herzustellen. Die bekanntesten der in den letzten Jahren und Jahrzehnten ent
wickelten Bauelemente, mit denen sich flache Bildschirme herstellen lassen, sind die
lichtemittierenden Dioden (LEDs), die Flüssigkristallelemente (LCDs) und die Plas
maelemente. Diese modernen Bauelemente haben indessen ebenfalls noch bestimmte
Nachteile. So verbrauchen herkömmliches LEDs relativ viel Energie, während Plas
maelemente, bei denen es sich um kleine Leuchtstoffröhren handelt, nicht beliebig
klein gemacht werden können. Das Pixelraster der Plasmaelemente ist auf etwa 0,5 mm
beschränkt. Neuere Entwicklungen bei der Herstellung von Flachbildschirmen
sind auf die so genannten organischen Leuchtdioden (OLEDs) gerichtet. Die Vorteile
dieser organischen Leuchtdioden bestehen darin, dass sie bei Spannungen von weni
ger als 5 Volt wenig elektrische Energie verbrauchen, kräftig leuchtende Farben auf
weisen, einen breiten Abstrahlwinkel besitzen, in Temperaturbereichen von -40°C
bis +85°C einsetzbar sind und ein geringes Gewicht haben. Außerdem liegt ihr
Quantenwirkungsgrad, d. h. die Zahl der erzeugten Photonen pro injiziertem Elektron
oder Loch, inzwischen bei über 16% (Helmuth Lemme: OLEDs-Senkrechtstarter
aus Kunststoff, Elektronik 2/2000, S. 98, rechte Spalte, 2. Absatz, Nr. [5]: Yi He; Ja
nicky, J.: High Efficiency Organic Polymer Light-Emitting Heterostructure Devices,
Eurodisplay '99, VDE-Verlag Berlin, Offenbach) und damit über dem Quantenwir
kungsgrad der anorganischen LEDs aus III-V-Halbleitern. Die OLEDs bieten sich da
mit für Anwendungen in batteriebetriebenen Geräten an. OLEDs bestehen aus einer
oder mehreren halbleitenden organischen Schichten, die zwischen zwei Elektroden
angeordnet sind, wobei in der Regel mindestens eine dieser Elektroden transparent
ist. Wird ein elektrisches Feld angelegt, werden Elektronen bzw. Löcher durch die
Kathode bzw. Anode in die Transportbänder der organischen Schicht injiziert. Die
beiden Ladungsträger wandern aufeinander zu und ein bestimmter Teil von ihnen re
kombiniert, wodurch Lichtquanten durch spontane Emission entstehen (Helmuth
Lemme: OLEDs-Senkrechtstarter aus Kunststoff, Elektronik 2/2000, S. 97 bis 103;
E. Becker u. a.: Organische Lumineszenz: Neue Technologie für flache Bildschirme,
Fernseh- und Kino-Technik, 8-9/2000, S. 1 bis 5).
Die Herstellung von OLEDs kann mittels einer OVPD-Technologie erfolgen (OVPD
= Organic Vapor Phase Deposition, US 5 554 220), bei der ein Trägergasstrom bei
sehr niedrigem Druck in einem beheizten Reaktor organische Materialien aufnimmt
und diese als dünne Schichten auf einem Substrat niederschlägt. Bei diesem Substrat
kann es sich beispielsweise um eine ITO-Elektrode (ITO = Indium-Zink-Oxid) han
deln, die zuvor auf Glas aufgedampft wurde. Auf die organische Leuchtschicht wird
sodann eine weitere Elektrode aufgedampft, wobei die Elektroden mit der aktiven
Leuchtschicht etwa 400 Nanometer dick sind.
Bei einem anderen Verfahren zum Beschichten eines Substrats mit einer dünnen or
ganischen Schicht ist ein Substrathalter mit einer Heizung vorgesehen, der auf seiner
Unterseite ein Substrat hält, beispielsweise Glas (EP 0 962 260 A1 = US-PS 6 101 316).
Unterhalb dieses Substrats sind zwei Verdampferquellen vorgesehen, die orga
nisches Material verdampfen, das sich auf dem Substrat niederschlägt, wenn eine
zwischen dem Substrat und dem Verdampfer befindliche Blende geöffnet ist. Mit
diesem Verfahren ist eine großflächige und gleichmäßige Beschichtung von Substra
ten nicht möglich. Durch die Verwendung von zwei getrennten Verdampfern kommt
es zu Überlagerungen des verdampften Materials auf dem Substrat, was eine Un
gleichmäßigkeit der Beschichtung bewirkt.
Es ist weiterhin eine Vakuum-Bedampfungs-Anlage bekannt, die einen Verdampfer
tank aufweist, in dem das zu verdampfende Material verdampft wird. Die Oberseite
dieses Verdampfertanks ist mit einer Haube versehen, die sich in horizontaler Rich
tung nach außen erstreckt (EP 0 477 474 A1). Eine lineare Verteilung des verdampf
ten Materials ist mit dieser Anlage nicht erzielbar.
Auch ist eine Vorrichtung zum Beschichten eines Stahlbands bekannt, die mindestens
einen Vakuum-Verdampfungs-Behälter aufweist, der durch Induktion geheizt wird.
Die Vorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass jeder der Behälter eine Öffnung
zum Austritt von Metalldämpfen aufweist und dass die Austrittsöffnung für die Me
talldämpfe die Form eines engen Schlitzes hat, der in geringem Abstand von dem zu
beschichtenden Substrat angeordnet ist (WO 96/35822). Auch mit dieser Vorrichtung
kann keine lineare Verteilung von Dampf erfolgen.
Eine Verdampferquelle für die Herstellung organischer Elektroluminiszenzdioden ist
in der EP 0 982 411 A2 beschrieben. Diese Quelle weist einen Behälter aus Isoliermaterial
auf, der das organische Material aufnimmt. Eng um den Behälter ist eine
Heizung gelegt, welche das organische Material zum Verdampfen bringt. Dabei weist
der Behälter eine Heizzone auf, die direkt von der Heizung aufgeheizt wird und die
mit dem organischen Material über eine Kontaktzone in Berührung steht. Wie die Be
schichtung von Substraten im Einzelnen erfolgt, ist nicht ausgeführt.
Um großflächige Beschichtungen vorzunehmen, ist es grundsätzlich möglich, punkt
förmige, linienförmige oder flächige Verdampfer zu verwenden. Während punktför
mige Verdampfer etwa durch die EP 0 982 411 A2 und EP 0 962 260 A1 bekannt
sind, ist ein linienförmiger Verdampfer bereits aus der DE 42 04 938 C1 bekannt. Bei
diesem linienförmigen Verdampfer findet die Bedampfung des Substrats von unten
statt. Dasselbe trifft auf einen aus der DE 199 21 744 A1 bekannten linienförmigen
Verdampfer zu.
Der Nachteil punktförmiger Verdampfer besteht darin, dass eine homogene Be
schichtung auf großen Flächen mit ihnen nur dann zu realisieren ist, wenn der Ab
stand zwischen Verdampfer und Substrat groß ist. Hierdurch muss eine Beschich
tungsanlage sehr groß sein, damit der Abstand zwischen Verdampfer und Substrat
groß wird. Außerdem wird nur ein geringer Teil des Verdampfermaterials ausgenutzt.
Überdies muss die Verdampferquelle unterhalb des Substrats angeordnet sein, was zu
Problemen mit Masken führen kann, die sich zwischen Verdampferquelle und Sub
strat befinden, und zwar spätestens ab einer Substratgröße von etwa 300 mm × 400 mm
und kleinen Strukturen in den Masken.
Werden lineare Verdampferquellen horizontal und unterhalb eines zu beschichtenden
Substrats angeordnet, ergeben sich Probleme bei Masken ab etwa 300 mm × 400 mm
und kleine Strukturen innerhalb der Masken, etwa bei Pixelgrößen von 0,4 mm × 0,4 mm,
weil sich die Masken dann durchbiegen, was zu einer inhomogenen Beschich
tung führt. Um bei dickeren Schichten zu einer großen Homogenität zu kommen,
müssen die Verdampferquellen oder das Substrat außerdem langsam relativ zueinan
der bewegt werden.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung für die Beschichtung
von Substraten zu schaffen, die wenig Platz beansprucht, mit der eine gleichmäßige
Beschichtung erreicht werden kann und in der es möglich ist, auch große Masken
einzusetzen.
Diese Aufgabe wird mit einer Vorrichtung gemäß den Merkmalen des Patentan
spruchs 1 gelöst.
Die Erfindung betrifft also eine Vorrichtung für die Beschichtung eines flächigen
Substrats, beispielsweise einer rechteckigen Scheibe. Diese Vorrichtung weist eine
Verdampferquelle und ein Verteilersystem für die Zuführung verdampften Materials
auf das Substrat auf. Das Verteilersystem enthält eine Linienquelle, wobei diese
Linienquelle und das Substrat relativ zueinander bewegbar sind. Die Vorrichtung
dient vorzugsweise für die Herstellung von Flachbildschirmen mit organischen
Leuchtdioden.
Der mit der Erfindung erzielte Vorteil besteht insbesondere darin, dass große Mengen
von flächigen Substraten beschichtet werden können, weil die Substrate an einer li
nienförmigen Verdampferquelle vorbeigeführt werden. Masken, die sich zwischen
Verdampferquelle und Substrat befinden, hängen nicht durch, weil sie parallel zum
flächigen Substrat angeordnet sind. Außerdem wird eine effiziente Ausnutzung des
verdampften Materials ermöglicht, und es erfolgen keine chemischen Reaktionen von
verdampften organischen Materialien mit den sie umgebenden Teilen. Des weiteren
wird dadurch, dass der gesamte Verteilerbereich nach dem Tiegel und vor der end
gültigen Austrittsöffnung auf einer definiert hohen Temperatur liegt, eine Kondensa
tion des verdampften Materials verhindert, ohne zu einer thermischen Zersetzung or
ganischer Moleküle zu führen.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den Zeichnungen dargestellt und wird
im Folgenden näher beschrieben. Es zeigen:
Fig. 1 eine perspektivische Gesamtansicht einer erfindungsgemäßen
Beschichtungskammer;
Fig. 2 eine Frontansicht der Beschichtungskammer gemäß Fig. 1;
Fig. 3 einen Schnitt A-A durch die Kammer nach Fig. 2;
Fig. 4 einen Schnitt B-B durch die Kammer nach Fig. 2;
Fig. 5 eine vergrößerte Schnittdarstellung des Tiegels nach Fig. 3;
Fig. 6 eine vergrößerte Teildarstellung aus Fig. 4;
Fig. 7 eine perspektivische Explosionszeichnung von Verteilervorrichtungen
für das Verteilen von verdampftem Material.
Die Fig. 1 zeigt eine perspektivische Gesamtansicht eines erfindungsgemäßen Be
schichtungskessels 1 mit Verdampfer. Dieser Beschichtungskessel 1 weist eine
Frontseite 2 und eine Rückseite 3 auf, wobei in der Frontseite 2 eine vordere Öffnung
4 und in der Rückseite 3 eine hintere Öffnung 5 für die Einführung eines Antriebs
vorgesehen ist. Die Öffnungen 4 und 5 können nach Einführung des Antriebs wieder
geschlossen werden. Oberhalb der vorderen Öffnung 4 befindet sich eine Frontplatte
6, die eine vordere Trägerplatte 7 und einen hinteren Trägerrahmen 8 trägt.
Teile 10, 11, 12 des Beschichtungskessels 1 bilden ein Gehäuse, das einen von meh
reren nebeneinander angeordneten Bearbeitungsbereichen mit eigenen Gehäusen bil
det, die in der Fig. 1 nicht dargestellt sind.
Ein Substrat 9, beispielsweise eine Glasplatte, kann durch die nebeneinander ange
ordneten Bearbeitungsbereiche bewegt und auf jeweils verschiedene Art bearbeitet
werden. Die hier nicht dargestellte Gesamtanlage ist somit modular aufgebaut, wobei
der Beschichtungskessel 1 eines von mehreren Modulen darstellt. Der Raum, in dem
das Substrat 9 beschichtet wird, hat ohne Prozess einen Basisdruck von weniger als
10-4 Pa und mit Prozess einen Druck von weniger als 10-2 Pa, wobei dieser Druck
von den Verdampfungsraten abhängt.
Die Trägerplatte 7 und der Trägerrahmen 8 sind miteinander verbunden, wobei aus
der vorderen Trägerplatte 7 mehrere Messrohre mit jeweils einem Flansch 13 bis 23
herausragen. Beispielsweise kann das Rohr mit dem Flansch 13 als Beobachtungs
rohr ausgebildet sein, das eine Glasabdeckung aufweist, durch die man auf das Sub
strat 9 sehen kann. Im Messrohr mit dem Flansch 14 kann dagegen ein Thermoele
ment angeordnet sein, während sich im Messrohr mit dem Flansch 15 ein Schwing
quarz befindet, mit dem die Verdampferrate der Verdampferquelle gemessen wird.
Mit der Bezugszahl 24 ist ein Griff bezeichnet, der es ermöglicht, die Trägerplatte 7
und den Trägerrahmen 8 wie eine Tür vom Rest des Beschichtungskessels 1 abzuhe
ben. Ein Kühlschlauch 25 zur Kühlung der Platte 7 und des Rahmens 8 ist um die
Messrohre mit den Flanschen 13 bis 23 geschlungen, und zwar in der Weise, dass der
Kühlschlauch von einem Anschlussstutzen 26 für Kühlflüssigkeit oberhalb der zu ei
ner ersten Gruppe zusammengefassten Messrohre mit den Flanschen 13 bis 16 ver
läuft, dann unterhalb dieser Messrohre mit den Flanschen 13 bis 16 und damit ober
halb weiterer zu einer zweiten Gruppe zusammengefasster Messrohre mit den Flan
schen 17 bis 19 geführt ist und schließlich unterhalb einer dritten Gruppe von Mess
rohren mit den Flanschen 20 bis 23 mit einem weiteren Anschlussstutzen 27 für die
Kühlflüssigkeit in Verbindung steht.
Zwischen den Messrohren mit den Flanschen 13 bis 23 und der Öffnung 4 ist eine
Verdampferquelle 28 angeordnet, die ein vorderes Rohr 29 und ein hinteres Rohr 30
aufweist. Beide Rohre 29, 30 werden durch Verbindungsschellen 37, 38 zusammen
gehalten, die für die Aufnahme von Verbindungsschrauben vorgesehen sind. Am un
teren Ende des Rohrs 30 sind zwei Anschlüsse 32, 33 angeordnet, an die z. B. eine
Stromquelle angeschlossen werden kann. Um das Rohr 30 ist ein Kühlschlauch 36
herumgeführt, der mit einem Kühlmittelanschluss 39 in Verbindung steht. Mit 34, 35
sind Aufhängehaken bezeichnet, mit denen die eine Tür bildende Trägerplatte 7 bzw.
Trägerrahmen 8 hochgehoben werden können.
Nicht dargestellt ist in Fig. 1 eine Maske, die üblicherweise parallel zum Substrat 9
angeordnet ist, und zwar zwischen Substrat 9 und Frontplatte 6. Da die Maske verti
kal ausgerichtet ist, wird ein Durchbiegen aufgrund der Schwerkraft ausgeschlossen.
Das Substrat 9 ist vertikal, d. h. parallel zur Richtung der Erdanziehungskraft ausge
richtet. Es sind jedoch geringfügige Abweichungen von der Parallelität erlaubt. So
kann der ganze Beschichtungskessel 1 aus hier nicht näher dargelegten Gründen um
etwa 7° zur Vertikalen geneigt sein. Wesentlich ist, dass ein Durchhängen von even
tuellen Masken verhindert wird. Wenn die Maske durch eine Schräglage des Sub
strats 9 auf der Oberseite dieses Substrats 9 aufliegt, kann sie sich nicht durchbiegen.
In der Fig. 2 ist die gleiche Anordnung wie in Fig. 1 noch einmal in einer Frontan
sicht dargestellt. Man erkennt hierbei wieder die schräg an die vordere Trägerplatte 7
angeflanschte Verdampferquelle 28, die Messrohre mit den Flanschen 13 bis 23, den
Kühlschlauch 25 und den Griff 24. Außerdem sind Schnittlinien A-B bzw. B-B zu er
kennen, welche die in den Fig. 3 und 4 dargestellten Schnitte charakterisieren.
Bei der in der Fig. 3 gezeigten Schnittdarstellung erkennt man die Trägerplatte 7 mit
den Messrohren und ihren Flanschen 14, 18, 21 sowie das Substrat 9 und die Rohre
29, 30 der Verdampferquelle 28. Bei dem Substrat 9 handelt es sich z. B. um eine
Glasscheibe, die in die Zeichenebene hinein oder aus dieser heraus bewegt werden
kann. Die Halterung und der Antrieb für dieses Substrat 9 sind in der Fig. 3 nicht dar
gestellt. Das Gleiche gilt für die Halterung und den Antrieb einer eventuell links ne
ben dem Substrat 9 angeordneten Maske, welche die ganze Fläche des Substrats 9 ab
decken kann.
Innerhalb des Rohrs 29 befindet sich ein Keramikrohr 43, das von einem metalli
schen Abschirmrohr 42 umgeben ist. Am unteren Ende des Keramikrohrs 43 ist ein
Tiegel 44 vorgesehen, dessen vorderer Teil an ein Quarzrohr 46 anschließt. Dieses
Quarzrohr 46 ist bei der Darstellung der Fig. 3 herausgezogen, sodass zwischen sei
nem unteren Ende und dem Tiegel 44 ein relativ großer Abstand besteht. Das schräg
angeordnete Quarzrohr 46 geht an seinem vorderen Ende in die Rückwand 47 eines
vertikal ausgerichteten Quarzrohrs 40 über, das an seiner dem Quarzrohr 46 abge
wendeten Seite 48 mit mehreren Löchern versehen ist, die auf einer vertikalen Linie
liegen. Diese Löcher sind in der Fig. 7 näher dargestellt.
Das vertikale Quarzrohr 40 ist von zwei Hälften 52, 58 eines Keramikrohrs umgeben,
die in der Darstellung der Fig. 3 nach rechts und links auseinandergezogen sind. Im
zusammengebauten Zustand und während des Betriebs sind die beiden Hälften 52, 58
zusammengeführt, sodass sie ein einheitliches Rohr bilden, welches das Quarzrohr 40
umfasst.
Die beiden Hälften 52, 58 des Keramikrohrs sind ihrerseits von metallischen Rohr
hälften 53, 57 umgeben. Die auf der rechten Seite vorgesehenen Hälften 52, 53 des
Keramikrohrs bzw. des Metallrohrs besitzen an der gleichen Stelle Löcher wie das
vertikale Quarzrohr 40. Die Löcher der drei Rohre liegen somit übereinander und bil
den eine Linienquelle.
Während des Betriebs ist das untere Ende des Quarzrohrs 46 mit dem Tiegel 44 ver
bunden, sodass das vom Tiegel 44 verdampfte Material über das schräge Quarzrohr
46 in das vertikale Quarzrohr 40 gelangt, das von den Keramikrohrhälften 52, 58 und
den Metallrohrhälften 53, 57 umgeben ist. Das verdampfte Material gelangt nun
durch die vertikal angeordneten Löcher des Quarzrohrs 40 und durch die Löcher der
Hälften 52, 53 des Keramik- bzw. Metallrohrs in den Raum, in dem sich das Substrat
9 befindet. Da sich diese Löcher - anders als bei der Darstellung der Fig. 3 - während
des Betriebs links vom Substrat 9 befinden, wird das Substrat 9 mit dem verdampften
Material beaufschlagt.
Befindet sich zwischen dem metallischen Rohr 53 und dem Substrat 9 eine Maske, so
gelangt das verdampfte Material zuerst auf diese Maske, bevor es auf das Substrat 9
gelangt.
An der durch die vertikal angeordneten Löcher des Quarzrohrs 40, des Keramikrohrs
52, 58 und des Metallrohrs 53, 57 gebildeten Linienquelle wird das Substrat 9 aus der
Zeichenebene heraus oder in die Zeichenebene hinein vorbeigeführt. Auf diese Weise
ist eine kontinuierliche Beschichtung einer großen Substratfläche möglich.
Die Temperatur des Tiegels 44 und die Temperatur des die Rohre 40 und 46 enthal
tenden Verteilersystems werden separat geregelt, wobei eine genaue Regelung der
Temperatur für den Bereich zwischen 100° und 800°C gewährleistet sein muss. Da
bei muss das gesamte auf den Tiegel 44 folgende Verteilungssystem auf einer defi
niert hohen Temperatur liegen, die eine Kondensation verhindert, aber organische
Moleküle thermisch nicht zersetzt. Die Gleichmäßigkeit der Temperatur wird, wie
anhand der Fig. 6 erläutert, am besten durch eine indirekte Heizung mittels Strahlung
erreicht. Die Homogenität der Beschichtung des Substrats 9 wird durch ein an die
Verdampfungsrate angepasstes Verhältnis der Durchmesser der Rohre 40, 46 zur Flä
che der Austrittsöffnung, die aus vielen kleinen Löchern oder einem Schlitz besteht,
erzielt. In vorteilhafter Weise kann die Austrittsöffnung durch gezielte Temperierung
beschichtungsfrei gehalten werden.
Der Abstand zwischen der Vorderseite 48 des Rohrs 40 zum Substrat 9 soll während
des Betriebs so klein wie möglich gehalten werden. Mit der in den Fig. 1 bis 3 ge
zeigten Vorrichtung ist es möglich, Beschichtungsmaterial nachzufüllen, wobei nur
der Tiegelbereich belüftet werden muss. Außerdem ist es möglich, den unter Vakuum
oder Schutzgas gehaltenen Tiegel 44 an das Verteilersystem zu bringen, ohne den
Tiegel, die ganze Quelle oder die Anlage zu belüften. Es können auch zwei Ver
dampfertiegel vorgesehen werden, die unterschiedliche Materialien verdampfen, wo
bei die beiden Materialdämpfe in dem Verteilersystem homogen durchmischt werden.
In der Fig. 4 ist ein Schnitt B-B durch den Beschichtungskessel 1 dargestellt. Man er
kennt hierbei wieder die beiden Rohre 29, 30, den Kühlschlauch 36 und die Platte 7
bzw. den Rahmen 8.
Das Rohr 29 ist durchgeschnitten, sodass man in ihm das Metallrohr 42 und in die
sem das Keramikrohr 43 und in diesem das Quarzrohr 46 erkennt. Das vertikale
Quarzrohr 40 mit seiner Vorderseite 48 und seiner Rückseite 47 ist etwa in der Höhe
des Substrats 9 zu erkennen. Vor ihm befindet sich die eine Hälfte 52 des Keramik
rohrs und die eine Hälfte 53 des Metallrohrs. Hinter dem Quarzrohr 40 erkennt man
die andere Hälfte 58 des Keramikrohrs und die andere Hälfte 57 des Metallrohrs. An
dem schräg zur Trägerplatte 7 angeflanschten Metallrohr 42 befinden sich zwei Ju
stierhilfen 62, 63, die dazu dienen, das Metallrohr 42 so auszurichten, dass die verti
kalen Löcher der Linienquelle senkrecht auf das Substrat 9 gerichtet sind.
Die Fig. 5 zeigt den unteren Bereich des Verdampfers 28 gemäß Fig. 3 in vergrößer
tem Maßstab.
Der Tiegel 44 ist durch eine Trennwand 69 in einen oberen Raum 73 und in einen un
teren Raum 45 unterteilt. Im oberen Raum 73 befindet sich der organische Stoff, der
verdampft werden soll. Um welchen Stoff es sich hierbei handeln kann, ist z. B. im
Bild 4 des oben erwähnten Aufsatzes von E. Becker u. a. gezeigt. Es kommen insbe
sondere Materialien für den Elektronentransport (Alq3, PBD), für die Lichtemission
(Alq3, 1-AZM-Hex, OXD-8, Dotierstoffe: Ph-Qd, DCM, Eu(TTFA)3Phen) sowie für
den Löchertransport (CuPc, TNATA, TAD, NPD) in Frage. Andere Stoffe kommen
ebenfalls in Frage (vgl. WO 99/25894, Anspruch 6)
Der Tiegel 44 besteht aus Quarzglas. Es ist jedoch auch möglich, Tiegel aus Tantal,
Molybdän oder Wolfram zu verwenden. In jedem Fall muss sichergestellt sein, dass
der Tiegel 44 mit dem in ihm befindlichen Material chemisch nicht reagiert.
Durch den schrägen Boden 69 des oberen Raums 73 des Tiegels 44 ist gewährleistet,
dass dieser Boden 69 parallel zur Erdoberfläche ausgerichtet ist. Gegenüber dem Bo
den 66 des Leerraums 45 des Tiegels 44 ist eine Stütze 82 mit Abstützfedern 83, 65,
81 vorgesehen. Ein Wärmesensor 78, 84, der mit seinem oberen Teil 84 in der Nähe
des Bodens 66 angeordnet oder auch in den Raum 45 eingeführt ist, ist in seinem un
teren Bereich von einer Spiralfeder 79 umgeben. Ein Kühlmitteleinlass 39 ist mit ei
ner Kühlflüssigkeitsleitung 71 verbunden. Mit 85 ist ein kurzes Stahlrohr bezeichnet,
das mit einem Loch 86 versehen ist, durch das Zuführungsleitungen oder dergleichen
eingeführt werden können.
Die Fig. 6 zeigt noch einmal einen vergrößerten Ausschnitt aus Fig. 4. Man erkennt
hierbei mehrere Heizdrähte 88 bis 90 bzw. 92, 93, die auf der Außenseite des Kera
mikrohrs 43 bzw. 58 angeordnet sind, um dieses aufzuheizen, damit das Keramikrohr
43 bzw. 58 das Quarzrohr 46 bzw. 40 indirekt beheizen kann. Statt Heizstäben 88 bis
90, 92, 93 können auch zahlreiche kleine Heizspiralen oder andere Heizelemente vor
gesehen sein. Mit 94, 95 sind Teile eines Deckels bezeichnet, der sich am unteren En
de des Metallrohrs 53, 57 befindet.
In der Fig. 7 sind wesentliche Bestandteile des Verteilungssystems noch einmal in
perspektivischer Ansicht dargestellt, welches das im Tiegel 44 verdampfte Material
auf das Substrat verteilt. Das eine Ende des Quarzrohrs 46 ist mit dem hier nicht dar
gestellten Tiegel 44 verbunden, während das andere Ende dieses Quarzrohrs 46
schräg, d. h. etwa in einem Winkel von 45°, in das Quarzrohr 40 mündet. Um das
Quarzrohr 46 herum ist das Keramikrohr 43 gelegt, das seinerseits von dem Metall
rohr 42 umgeben ist. Die Keramik bzw. das Metall der Rohre 43 bzw. 42 sind so aus
gewählt, dass sie keine Reaktion mit dem verdampften Material eingehen.
Alle drei im Winkel von etwa 45° angeflanschten Rohre 42, 43, 46 teilweise sind im
Schnitt dargestellt. Die Rohre 42, 43 münden in Halbrohre 57, 58, die aus dem glei
chen Material wie sie selbst bestehen.
Diesen Halbrohren 57, 58 liegen, in Explosionsdarstellung gezeigt, das Keramik-
Halbrohr 52 und das Metall-Halbrohr 53 gegenüber.
Die Halbrohre 58 und 52 bzw. 57 und 53 werden mit Hilfe von Schellen oder ande
ren Verbindungsmitteln miteinander verbunden, sodass im Betriebszustand die bei
den Quarzrohre 46 und 40 mit jeweils einem Keramikrohr umgeben sind, das seinerseits
von einem Metallrohr umgeben ist.
Damit die Substrate, die senkrecht zur Längsachse des Quarzrohrs 40 in Richtung des
Pfeils 100 bewegt werden, von einer linienförmigen Verdampferquelle beaufschlagt
werden, sind sowohl im Quarzrohr 40 als auch in dem Keramik-Halbrohr 52 und in
dem Metall-Halbrohr 53 zahlreiche einander gegenüberliegende Bohrungen 101, 102,
103 vorgesehen, die zusammen eine Linienquelle bilden. Durch die Verwendung
mehrerer in einer Linie angeordneter Bohrungen findet, im Vergleich zu einem
Längsschlitz, eine bessere Verteilung des verdampften Materials statt. Dies trifft ins
besondere für das Quarzrohr 40 zu, wo die Erstverteilung des verdampften Materials
stattfindet. In dem Metall-Halbrohr 53 könnte dagegen ein durchgehender Schlitz
vorgesehen sein, ohne dass hierdurch die gleichmäßige Verteilung des verdampften
Materials noch wesentlich beeinflusst würde. Grundsätzlich sind jedoch auch reine
Schlitze bei dem Keramik-Halbrohr 52 und/oder dem Quarzrohr 40 möglich.
Wie bereits betont, sind die Ausrichtung des Substrats und seine Bewegungsrichtung
parallel bzw. senkrecht zur Erdanziehungskraft in dem Sinn zu verstehen, dass ein
Durchbiegen einer eventuell vorhandenen Maske verhindert wird. Dies wäre auch
dann der Fall, wenn die Maske auf der Oberseite eines quer zur Richtung der Erdan
ziehungskraft ausgerichteten Substrats aufliegen und eine Beschichtung "von oben"
erfolgen würde.
Es versteht sich ferner, dass anstelle einer ortsfesten Verdampferquelle, zu der ein
Substrat bewegt wird, auch ein ortsfestes Substrat vorgesehen werden könnte, an dem
eine Verdampferquelle vorbeigeführt wird.
Claims (20)
1. Vorrichtung für die Beschichtung eines flächigen Substrats (9), mit
- 1. 1.1 einer ortsfesten Verdampferquelle (28) für die Verdampfung von Materialien, mit denen das Substrat (9) beschichtet werden soll;
- 2. 1.2 einem Antrieb, welcher das flächige Substrat (9) relativ zur Verdampfer
quelle (28) bewegt, wobei
- 1. 1.2.1 das Substrat (9) so ausgerichtet ist, dass eine Normale auf der Fläche des Substrats (9) im Wesentlichen senkrecht zur Richtung der Erdanziehungs kraft verläuft;
- 2. 1.2.2 die Bewegung des Substrats (9) im Wesentlichen senkrecht zur Normalen des Substrats (9) und senkrecht zur Erdanziehungskraft erfolgt, und mit
- 3. 1.3 einer ersten Verteilervorrichtung (40), die den von der Verdampferquelle (28) abgegebenen Dampf linear verteilt, wobei die Verteilerlinie im Wesent lichen parallel zu einer Oberfläche des Substrats (9) und zur Erdanziehungs kraft verläuft; sowie mit
- 4. 1.4 einer zweiten Verteilervorrichtung (46), die an ihrem einen Ende wenigstens in der Nähe der Verdampferquelle (28) angeordnet ist und die mit ihrem anderen Ende in die erste Verteilervorrichtung (40) mündet.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Verteiler
vorrichtung (40) ein Quarzrohr ist, bei dem die lineare Verteilung des Dampfs durch
mehrere auf einer Geraden angeordnete Löcher (101) erfolgt.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Vertei
lervorrichtung (46) ein Quarzrohr ist.
4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die erste und die
zweite Verteilervorrichtung (40, 46) jeweils von einer Keramikhülle (52, 58; 43) um
geben sind.
5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Keramikhülle
(52, 58) um die erste Verteilervorrichtung (40) aus zwei Hälften (52, 58) besteht, wo
bei in der einen Hälfte (52) mehrere auf einer Geraden angeordnete Löcher (102) vorgesehen
sind.
6. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Keramikhüllen
(52, 58; 43) jeweils von einer Metallhülle (53, 57; 42) umgeben sind.
7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Metallhülle (53)
um die eine Keramikhülle (52, 58) aus zwei Hälften (53, 57) besteht, wobei in der ei
nen Hälfte (53) mehrere auf einer Geraden angeordnete Löcher (103) vorgesehen
sind.
8. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine der
Verteilervorrichtungen (40, 46) indirekt beheizbar ist.
9. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Keramikhüllen
(52, 58; 43) mit elektrischen Heizelementen (88, 89; 92, 93) versehen sind.
10. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Verdampfer
quelle (28) einen Tiegel (44) aufweist, dessen Temperatur wenigstens innerhalb eines
Bereichs von 100°C bis 800°C regelbar und exakt einstellbar ist.
11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Tiegel (44)
mit einer der Verteilervorrichtungen koppelbar ist.
12. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das in der Ver
dampferquelle (28) verdampfte Material eine organische Substanz ist.
13. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Vertei
lervorrichtung (46) in einem Winkel von etwa 45° an die erste Verteilervorrichtung
(40) angesetzt ist.
14. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Verdampfer
quelle (28) einen Tiegel (44) aufweist, der durch eine schräge Trennwand (69) in
zwei Bereiche (45, 73) unterteilt ist, wobei sich im oberen Bereich (73) das zu ver
dampfende Material befindet, während der untere Bereich (45) ein Leerraum ist.
15. Vorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass gegenüber dem
Boden (66) des Tiegels (44) eine Stütze (82) mit einem Temperaturfühler (77) vorge
sehen ist.
16. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein Beschich
tungskessel (1) mit einer Tür (6, 7, 8) vorgesehen ist, an deren Außenseite eine Ver
dampferquelle (28) angeflanscht ist.
17. Vorrichtung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass der Beschich
tungskessel (1) relativ zur Richtung der Erdanziehungskraft etwas geneigt ist.
18. Vorrichtung nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Neigung 7°
beträgt.
19. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Keramikhüllen
(52, 58; 43) auf ihrer Außenseite mit elektrisch aufheizbaren Elementen (88 bis 90,
92, 93) versehen sind.
20. Vorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass in dem unteren
Bereich (45) des Tiegels (44) ein Wärmefühler (78, 84) eingeführt ist.
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