DE102009004502A1

DE102009004502A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Verdampfung organischer Materialien

Info

Publication number: DE102009004502A1
Application number: DE200910004502
Authority: DE
Inventors: Carsten Deus; Harald Dr. Gross
Original assignee: Von Ardenne Anlagentechnik GmbH
Current assignee: Von Ardenne Anlagentechnik GmbH
Priority date: 2009-01-09
Filing date: 2009-01-09
Publication date: 2010-07-15

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Verdampfen eines Verdampfungsguts in Form von organischem Material, das in einer Prozesskammer in einer Verdampfungsvorrichtung erwärmt, über eine Verdampfungsoberfläche verdampft und auf einem Substrat abgeschieden wird. Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, die Expositionszeit organischer Materialien gegenüber hohen Temperaturen, die zur Verdampfung großer Mengen in der Massenproduktion erforderlich ist, zu minimieren. Dabei kann vollständig auf mechanische Komponenten im Vakuum zur Nachführung des Verdampfungsguts von einem Reservoir, welches sich entweder innerhalb oder außerhalb der Vakuumkammer befindet, verzichtet werden. Erfindungsgemäß erfolgt die Verdampfung des Verdampfungsguts durch geeignete Mittel zur Materialerwärmung, etwa geeigneter Heizelemente, nur im Bereich der Oberfläche des Verdampfungsguts, welche die Verdampfungsoberfläche darstellt. Die Verdampfungszone wird durch die entsprechenden Heizelemente im Bereich der Verdampfungsoberfläche gebildet. Sie bezeichnet einen räumlichen Bereich, in dem eine Temperatur so eingestellt wird, sodass das verbleibende Verdampfungsgut vor schädlichen thermischen Einflüssen, die eine Zersetzung des organischen Materials bewirken könnten, geschützt bleibt (Fig. 1).

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Verdampfen eines Verdampfungsguts in Form von organischen Material, das in einer Prozesskammer in einer Verdampfungsvorrichtung erwärmt, über eine Verdampfungsoberfläche verdampft und auf einem Substrat abgeschieden wird.
Die Erfindung betrifft auch eine Vorrichtung zur Verdampfung von Verdampfungsgut in Form von organischem Material in einer Prozesskammer mit einer Verdampfungseinrichtung. Diese Verdampfungseinrichtung besteht aus einem Tiegel zur Aufnahme des zu verdampfenden organischen Materials und aus einer, das zu verdampfende organischen Material im Bereich einer Verdampfungszone erhitzenden Heizeinrichtung. Diese dient der Verdampfung des Verdampfungsguts und damit zur Abscheidung des verdampften organischen Materials auf einem Substrat.
Die Herstellung organischer Halbleiter, wie organischen Leuchtdioden (OLEDs), aus sogenannten „Small molecules” mittels Vakuumbeschichtung ist beispielsweise in der EP 0 982 411 A2 offenbart. Dabei wird das organische Material in einem Verdampfer erhitzt. Da die verwendeten organi schen Materialien für eine Massenproduktion über einer längere Zeit einer erhöhten Temperatur ausgesetzt sind, besteht das Problem, dass die verwendeten organischen Materialien zersetzt werden können, da diese meist eine geringe Temperaturstabilität aufweisen. Insbesondere Materialien deren Zersetzungtemperatur knapp oberhalb der Verdampfungstemperatur liegt, können nur in kleinen Mengen verdampft werden, womit ein Einsatz in der Massenproduktion bei Verwendung herkömmlicher Verdampfer ausgeschlossen ist.
Die WO 2005/983146 A2 offenbart eine Vorrichtung und ein Verfahren, welche den Einsatz besagter Materialien zur kontinuierlichen Beschichtung von Substraten erlaubt. Darin wird vorgeschlagen, nur einen Teil des organischen Materials auf die Verdampfungstemperatur zu erhitzen, um die nachteiligen Temperatureinflüsse auf das gesamte organische Material zu unterbinden. Dazu wird das Material über eine mechanische Vorrichtung stückweise in die Verdampferkammer eingebracht und in dieser in einer Heizregion erhitzt. Dabei wird nur der Teil des organischen Materials erhitzt, der mit der Heizregion in Kontakt steht. Dadurch wird eine kritische Erhitzung des gesamten organischen Materials während des Verdampfungsprozesses unterbunden und eventuell eintretende Zersetzungsprozesse vermieden.
Der Nachteil dieser Vorrichtung liegt in der zur Einbringung des organischen Materials in die Verdampferkammer notwendigen Mechanik selbst begründet. Die Mechanik muss dabei temperaturbeständig konstruiert sein, da die Beschichtung im Hochvakuum bei Temperaturen typischerweise bis zu 600°C erfolgt. Zudem muss die Dichtfunktion der Mechanik über den gesamten Temperaturbereich gewährleistet sein, um das notwendige Prozessvakuum aufrecht zu erhalten. Weiterhin be steht die Gefahr des Einbringens von Vakuumfetten der Mechanik in die hochreaktiven organischen Materialien und eine damit verbundene Kontamination sowie eventuell auftretende Beschichtungsprobleme.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht also darin, eine Vorrichtung und ein Verfahren anzugeben, das einen Einsatz, insbesondere temperaturempfindlicher organischer Materialien zur Beschichtung gewährleistet und dabei auf mechanische Mittel im Hochvakuum verzichtet, welche durch Eintrag von für den Prozess notwendigen Vakuumfetten eine Kontaminierung der organischen Materialien und eine damit einhergehende Verschlechterung der Qualität der Beschichtung und damit eine Leistungsminderung des organischen Halbleiters bewirkt.
Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren und eine Vorrichtung gemäß den unabhängigen Ansprüchen gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den weiteren Ansprüchen angegeben.
Erfindungsgemäß wird das Verdampfungsgut in einer die Verdampfungsoberfläche umgebenden Verdampfungszone, die kleiner als das Verdampfungsgut ist, erwärmt und die Verdampfungszone relativ zur einer Ortsveränderung der Verdampfungsoberfläche infolge der Verdampfung des Verdampfungsguts nachgeführt.
Dabei erfolgt die Verdampfung des Verdampfungsguts, also des organischen Materials, durch geeignete Mittel zur Erwärmung des organischen Materials, etwa geeigneter Heizelemente, nur im Bereich der Oberfläche des Verdampfungsguts, welche die Verdampfungsoberfläche darstellt. Die Verdampfungszone wird durch die entsprechenden Heizelemente im Bereich der Ver dampfungsoberfläche gebildet. Sie bezeichnet einen räumlichen Bereich, in dem eine Temperatur so eingestellt wird, dass eine Verdampfung an der Verdampfungsoberfläche eintritt. Dadurch wird das organische Material nur im Oberflächenbereich erwärmt und verdampft, sodass das verbleibende Verdampfungsgut vor schädlichen thermischen Einflüssen, die eine Zersetzung des organischen Materials bewirken könnten, geschützt bleibt, weshalb die Verdampfungszone kleiner als das gesamte Verdampfungsgut ist, d. h. die räumliche Ausdehnung der Verdampfungszone umfasst nur einen Teil des Verdampfungsgutes in dessen räumlicher Ausdehnung.
Die kontinuierliche Verdampfung des organischen Materials wird durch Zuschaltung weiterer Heizelemente gewährleistet, welche der Verdampfungsoberfläche des Verdampfungsguts in tiefere Regionen des Verdampfungsguts nachgeführt werden. Unter dem Begriff der tieferen Region des Verdampfungsguts ist die Orientierung von der Oberfläche des Verdampfungsguts in Richtung Inneres des Verdampfungsguts zu verstehen. Dadurch wird die Verdampfungszone der Ortsveränderung der Verdampfungsoberfläche nachgeführt. Dabei ist besonders vorteilhaft, wenn die Heizelemente im Bereich des bereits verdampften Verdampfungsguts weiterhin auf Verdampfungstemperatur geschaltet sind, um einen Niederschlag des verdampften organischen Materials an den andernfalls kühleren Wandregionen der Verdampfungseinrichtung zu unterbinden.
In einer Ausgestaltung der Erfindung erfolgt die Erwärmung des Verdampfungsguts durch Heizelemente nur im Bereich Verdampfungsoberfläche, d. h. nur im Bereich der Verdampfungszone werden die Heizelemente erwärmt, wobei die Heizelemente unabhängig voneinander geregelt werden. Durch die unabhängige Regelung der Heizelemente können verschiedene Heizzonen erzeugt werden.
Dies kann insbesondere dadurch realisiert werden, dass die im Verlauf des Beschichtungsprozesses der Ortsveränderung der Verdampfungsoberfläche des Verdampfungsguts folgend zugeschaltet werden. Die Verdampfungsoberfläche kann dabei sowohl in Schwerkraftrichtung als auch in einer weiteren Ausgestaltung in einem beliebigen Winkel zur Lotrechten liegen.
Allgemein das Regeln der Heizelemente oder das Schalten kann ohne irgendwelche mechanischen Bewegungen innerhalb der Prozesskammer und räumlich präzise erfolgen.
In einer weiteren Ausgestaltung der elektrisch steuerbaren Heizeinrichtung ist vorgesehen, dass das Verdampfungsgut mit unabhängig voneinander regelbaren Heizelementen entlang der in Schwerkraftrichtung liegenden Vertikalachse der Verdampfungsvorrichtung verdampft wird. Dabei werden zur Erwärmung des Verdampfungsguts durch die Heizelemente Heizzonen gebildet, welche vom oberen Ende des Verdampfungsguts beginnend in Schwerkraftrichtung erhitzt werden. Somit wird das Verdampfungsgut nach Bedarf vom oberen Ende des Verdampfungsguts in Schwerkraftrichtung nachfolgend verdampft.
Diese senkrechte Anordnung in Schwerkraftrichtung bringt den Vorteil mit sich, dass das Verdampfungsgut bei einer Verflüssigung eine Verdampfungsoberfläche bildet, die waagerecht liegt und dass verflüssigtes Verdampfungsgut mit einfachen Mitteln am Abfließen gehindert werden kann.
Die Heizzonen können dabei so gesteuert werden, dass dies nur zugeschaltet werden, d. h. die Heizzonen, in denen die Verdampfungszonen bereits durchgelaufen ist, noch einge schaltet bleiben. Dadurch wird die Weiterleitung des Dampfes der von der (tiefer liegenden) Verdampfungsoberfläche emittiert wird, unterstützt.
In einer weiteren Ausgestaltung wird das Verdampfungsgut außerhalb der Verdampfungszone gekühlt, wodurch ein schädlicher Wärmeeintrag in Regionen des organischen Materials, die benachbart zur Verdampfungszone liegen, zusätzlich unterbunden wird.
In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung erfolgt die Steuerung des Wärmeeintrags der Heizelemente zur Verdampfung des organischen Materials an der Verdampfungsoberfläche durch eine zwischen den Heizelementen und dem Tiegel angeordneten Abschirmung des Tiegels gegenüber den Heizelementen, wobei diese Abschirmung unter Freilassung der Verdampfungszone der Ortsveränderung folgend verschoben wird, wodurch die Verdampfungsoberfläche des Verdampfungsguts der Wärmeeinleitung durch die Heizelemente zugänglich gemacht wird. Damit ist nur eine einzige Stromversorgung für alle Heizzonen erforderlich.
Entsprechend dieser Ausgestaltung kann in einer Ausführungsform der Tiegel beispielsweise zylindrisch aus einem Material, z. B. Quarzglas mit einer geeigneten Wärmeleitfähigkeit zur Erzielung eines Temperaturgradienten von 200°C/mm ausgeführt sein. Entsprechend dieser Ausführungsform wird der Tiegel durch geeignete Heizelemente, wie beispielsweise Heizwendel, auf die Verdampfungstemperatur gebracht. Zur Vermeidung der Zersetzung des organischen Materials durch Temperatureintrag wird das Verdampfungsgut durch eine hochtemperaturbeständige Schutzblende, welche zwischen Tiegel und Heizelementen ortsveränderlich angeordnet ist, ge schützt. Zur kontinuierlichen Beschichtung wird diese Schutzblende entsprechend der Verdampfung des organischen Materials der Oberfläche des Verdampfungsguts zurückgezogen. Dies kann durch geeignete mechanische Mittel erfolgen. Im Sinne der Erfindung können diese mechanischen Mittel und die Schutzblende außerhalb der Vakuumeinheit angeordnet, um eine Kontamination durch Vakuumfette zu verhindern. Alternativ befindet sich das mechanische Mittel im Vakuum, aber räumlich getrennt vom Verdampfungsgut.
In einer weiteren Ausführungsform kann die vorbeschriebene Abschirmung durch Mittel zur Kühlung kühlbar ausgeführt sein, wodurch das organische Material, welches durch die Abschirmung vor einem Wärmeeintrag durch die Heizeinrichtung geschützt wird.
Die anordnungsseitige Lösung der Aufgabenstellung sieht vor, dass die Verdampfungseinrichtung in der Prozesskammer angeordnet ist und dass die, durch die Heizeinrichtung gebildete Verdampfungszone relativ zur Prozesskammer einer Ortsveränderung einer Verdampfungsoberfläche infolge der Verdampfung des Verdampfungsguts 3 nachführbar ausgebildet ist.
Damit werden mechanisch bewegte Teile, die die Wandung der Prozesskammer durchdringen und die damit Dicht- und Schmiermittelprobleme mit sich bringen, vermieden. Außerdem wird gewährleistet, dass nur ein geringer Teil des Verdampfungsgutes aus organischem Material erhitzt wird. Der übrige Teil unterliegt somit nicht der Gefahr thermischer Zersetzung.
In einer weiteren Ausführung der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist vorgesehen, dass die Heizeinrichtung aus Heizelementen besteht, welche unabhängig voneinander regelbar sind, wobei die Heizelemente der verdampfenden Oberfläche des or ganischen Materials nachfolgend zuschaltbar ausgeführt sind.
Mit der Zuschaltung kann in einfacher Art und Weise eine Nachführung realisiert werden. Grundsätzlich ist damit jede Einbaulage des Verdampfungsgutes denkbar. Die gebräuchlichste Form dürfte jedoch die vertikale Einbaulage sein.
Durch die unabhängigen Heizelemente können verschiedenen Temperaturzonen erzeugt werden, wobei eine erste Temperaturzone im Bereich der Oberfläche am oberen Ende des organischen Materials erzeugt wird und bis zu einer zweiten Temperaturzone reicht, die zweite Temperaturzone von der ersten bis zu einer dritten reicht und so weiter bis zu einer n-ten Temperaturzone, entsprechend der Länge des Tiegels, in Schwerkraftrichtung am unteren Ende des Tiegels.
Der Tiegel wird mit organischen Material befüllt. Anschließend wird durch die entsprechenden Heizelemente die Verdampfungszone am oberen Ende des Tiegels, welche der ersten Temperaturzone entspricht, erhitzt. Dadurch wird das organische Material am oberen Ende des Tiegels erwärmt und verdampft. Sobald dieses Material in der ersten Temperaturzone aufgebraucht ist, wird die nachfolgende zweite Temperaturzone, welche benachbart zur ersten Temperaturzone liegt, durch die entsprechenden Heizelemente erhitzt, wodurch das organische Material in dieser Zone verdampft wird und die Verdampfungszone örtlich bezogen auf die Prozesskammer verändert wird Im fortlaufenden Prozess werden die nachfolgenden Heizelemente (und wie im weiteren dargestellt, gegebenenfalls Kühlelemente) entsprechend des Bedarfs während des Beschichtungsprozesses nachfolgend bis zur n-ten Temperaturzone zugeschaltet, so dass das organische Material fortlaufend verdampft wird, wodurch eine kontinuierliche Beschichtung des Sub strats gewährleistet und gleichzeitig eine thermische Zersetzung des organischen Materials durch anhaltende thermische Exposition vermieden wird.
Nach Verdampfen des organischen Materials in der ersten Temperaturzone und der nachfolgenden Erhitzung der zweiten Temperaturzone, verbleibt die erste Temperaturzone bei Verdampfungstemperatur, um eine Abscheidung des verdampften Materials an der Tiegelwandung zu verhindern. Entsprechendes gilt auch für die nachfolgenden Temperaturzonen bei fortlaufendem Prozess.
In einer weiteren Ausgestaltung ist vorgesehen, dass eine poröse Schutzkappe am oberen Ende des Tiegels zur Abdeckung angeordnet ist.
In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist der Tiegel mit einem beheizten Dampfverteiler, zum Beispiel einem Düsenrohr, verbunden. Dieser dient der Homogenisierung der Dampfverteilung vor Abscheidung des organischen Materials auf dem Substrat. Dadurch wird eine Gleichverteilung des abgeschiedenen Materials über das gesamte Substrat gewährleistet. Der Dampfverteiler weist dabei eine Temperatur im Bereich der Verdampfungstemperatur des organischen Materials auf, um einen Niederschlag des Dampfes am Dampfverteiler zu vermeiden.
In einer weiteren Ausgestaltungsform ist vorgesehen, dass die Verdampfungsvorrichtung Mittel zur Kühlung des Verdampfungsguts außerhalb der Verdampfungszone aufweist. Dies kann durch eine Kühleinrichtung erfolgen, mit deren Hilfe das Verdampfungsgut, welches nicht verdampft werden soll gekühlt werden kann und somit ein schädlicher Wärmeeintrag in das organische Material unterbunden wird.
In einer alternativen Ausführungsform ist ein Mittel zur Abschirmung des Tiegels gegenüber den Heizelementen ortsveränderlich zwischen dem Tiegel und den Heizelementen angeordnet. Dadurch wird das organische Material, welches nicht verdampft werden soll durch die Abschirmung vor einem schädigenden Wärmeeintrag der Heizelemente geschützt. Dabei ist die Abschirmung ortsveränderlich ausgeführt und kann damit dem verdampfenden Material nachgeführt werden. Somit ist nur das Material in der Verdampfungszone dem Wärmeeintrag der Heizeinrichtung zugänglich.
In einer weiteren Ausgestaltung ist die vorbeschriebene Abschirmung mit Mitteln zur Kühlung versehen. Dadurch kann die Abschirmung gekühlt werden und somit der Wärmeeintrag in die der Verdampfungszone benachbarten Bereiche des organischen Materials in vorteilhafter Weise unterbunden werden.
In einer Ausgestaltung der Erfindung weist der Tiegel eine zylindrische Form auf.
In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist der Tiegel in rechteckiger Form ausgeführt. Dies ist vorteilhaft bei besonders breiten Substraten. Entsprechend den Anforderungen der Beschichtung, die sich aus der Form der Substrate sowie den Eigenschaften der zu verdampfenden organischen Materialien ergeben, sind weitere Ausgestaltungen des Tiegels denkbar.
Entsprechend den Anforderungen der Beschichtung, wie zu wählende Betriebstemperatur, den organischen Materialien und der Kompatibilität des Tiegelmaterials zu dem Verdampfungsgut, können auch andere Tiegelmaterialien verwendet werden.
Zur Vermeidung eines Wärmeeintrags von geheizter zu unge heizter Zone wird in einer Ausgestaltung der Erfindung ein Tiegelmaterial gewählt, welches einen Temperaturgradienten von beispielsweise 200°C/mm ermöglicht. Aber auch kleinere Gradienten sind prinzipiell auch einsetzbar.
In einer Ausführungsform der Erfindung wird Aluminiumoxid als Tiegelmaterial verwendet.
In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung wird Bornitrid als Tiegelmaterial verwendet.
In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung wird Siliziumkarbid als Tiegelmaterial eingesetzt.
In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung wird zur Realisierung eines hohen Temperaturgradienten und einer hohen Betriebstemperatur ein Tiegel aus Spezialglas verwendet.
In einer weiteren Ausgestaltung der vorbeschriebenen Ausführungsform wird ein Tiegel aus Quarzglas verwendet.
Nachfolgend soll die Erfindung anhand einiger Ausführungsbeispiele näher erläutert werden. Die zugehörige Zeichnung zeigt in
1 eine schematische Querschnittsansicht eines erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiels und in
2 eine schematische Querschnittsansicht eines erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiels mit einer ortsveränderlich ausgeführten Abschirmeinrichtung.
Die Verdampfungsvorrichtung 1 in 1 zum Verdampfen von Verdampfungsgut in Form von organischem Material 3 besteht aus einer Prozesskammer 12 in der ein zylindrisch aufgebauter Tiegel 2 aus Aluminiumoxid angeordnet ist in dessen Wan dung unabhängig voneinander regelbarere Heizelemente 4 entlang der Vertikalachse des Tiegels in Schwerkraftrichtung, also in Richtung des Tiegelbodens 10 angeordnet sind. Am oberen Ende des Tiegels ist eine poröse Schutzkappe 5, beispielsweise aus Keramik, vorgesehen. Durch die unabhängig voneinander steuerbaren Heizelemente 4 können verschiedene Temperaturzonen ausgebildet werden. Der Tiegel wird mit organischen Material 3 bis zur porösen Schutzkappe 5 befüllt. Anschließend erfolgt die Erwärmung des organischen Materials 3 zur Verdampfung in einer Verdampfungszone, die zu Beginn der Beschichtung durch die Temperaturzone 1 7 gebildet wird, welche am oberen Ende des organischen Materials 3 in der Nähe der porösen Schutzkappe 5 durch die entsprechenden Heizelemente 4 ausgebildet wird. Mit zunehmender Dauer der Beschichtung des Substrats 9 wird das verdampfte organische Material 3 verbraucht. Um eine kontinuierliche Beschichtung des Substrats 9 zu gewährleisten, wird die Verdampfungszone durch die folgende Zuschaltung der sich an die Temperaturzone 1 7 anschließenden Temperaturzone 2, welche zur Temperaturzone 1 7 in Richtung des Tiegelbodens 10 benachbart durch die entsprechenden Heizelemente 4 ausgebildet ist, örtlich in Bezug auf die Prozesskammer verändert um eine zur weiteren Beschichtung des Substrats 9 ausreichende Menge an verdampften organischen Material 3 zu gewährleisten. Die durch die jeweiligen Heizelemente 4 im Bereich der Oberfläche des Verdampfungsguts 3 gebildete Verdampfungszone umgibt dabei die zu verdampfende Oberfläche des Verdampfungsguts, also die Verdampfungsoberfläche, dergestalt, dass ein fortwährende Verdampfung des Verdampfungsguts 3 gewährleistet ist. Dies wird durch die Ortsveränderung der Verdampfungszone, welche der zu verdampfenden Oberfläche des Verdampfungsguts nachgeführt wird, erreicht. Mit fortschreitender Beschich tungsdauer erfolgt die weitere Erwärmung des organischen Materials 3 in den verschiedenen Temperaturzonen bis zur Temperaturzone N 8, welche dem Tiegelboden (10) benachbart durch entsprechende Heizelemente 4 ausgebildet ist. Zur Homogeniesierung des Dampfes der verdampften organischen Materialien 3 vor dessen Niederschlag auf dem Substrat (9), ist oberhalb der porösen Schutzkappe 5 ein beheizter Dampfverteiler 6 am Tiegel 2 angeordnet. Dieser Dampfverteiler 6 gewährleistet eine gleichmäßige Beschichtung des Substrats 9 mit dem verdampften organischen Material 3 und verhindert eventuell auftretende Inhomogenitäten.
In einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorbeschriebenen Verdampfungseinrichtung 1 sind Mittel zur Kühlung des organischen Materials 3 in die Wandung des Tiegels 2 eingebracht, um das organische Material 3 außerhalb der Verdampfungszone zu kühlen. Damit wird das verbleibende organische Material 3 vor Wärmeeintrag aus der benachbarten Verdampfungszone geschützt.
In einem weiteren Ausführungsbeispiel weist der Tiegel 2 keine zylindrische Gestaltung auf, sondern eine rechteckige Form. Dies ist besonders vorteilhaft zur Beschichtung breiter Substrate 9, wie etwa Bandsubstraten. Der Aufbau der Verdampfungseinrichtung 1 entspricht der vorbeschriebenen mit abweichender Ausgestaltung des Tiegels.
In einem weiteren Ausführungsbeispiel weist die vorbeschriebene Verdampfungseinrichtung 1 einen Tiegel 2 aus einem hochtemperaturbeständigen Spezialglas, wie Quarzglas, auf. Dieses ist insbesondere geeignet bei angestrebten hohen Temperaturgradienten. Zudem ist es chemisch inert gegenüber den meisten organischen Materialien.
In einem weiteren Ausführungsbeispiel weist die vorbeschriebene Verdampfungseinrichtung 1 einen rechteckigen Tiegel 2 auf, bei dem das organische Material 3 durch Heizelemente 4 erhitzt und verdampft wird, wobei diese Heizelemente 4 nicht in Richtung der Schwerkraft der verdampfenden Oberfläche des organischen Materials 3 zugeschaltet werden, sondern die Oberfläche des organischen Materials 3 senkrecht zur Lotachse nachfolgend verdampft wird. Dabei erfolgt die Verdampfung durch Zuschaltung der Heizelemente 4 beginnend von der Oberfläche des organischen Materials 3 nachfolgend senkrecht zur Lotachse des Tiegels 2 in Richtung des verbleibenden organischen Materials 3.
In einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorbeschriebenen Verdampfungseinrichtung 1 erfolgt die Zuschaltung der Heizelemente 4 des rechteckigen Tiegels 2 nachfolgend in einem beliebigen Winkel zur Lotrechten des Tiegels 2 in Richtung des verbleibenden organischen Materials 3 von beiden Seitenrändern beginnend in Richtung des verbleibenden organischen Materials 3.
In einem weiteren Ausführungsbeispiel in 2 sind um einen zylindrisch ausgeführten Tiegel 2 aus einem hochtemperaturbeständigen Spezialglas, wie Quarzglas, Heizelemente 4 in Form von Heizwendeln angeordnet, welche den Tiegel 2 auf Verdampfungstemperatur erwärmen. Zwischen dem Tiegel 2 und den Heizelementen 4 ist eine Abschirmblende 11 aus einem hochtemperaturfesten Material ortsveränderlich angeordnet. Durch ein geeignetes Antriebsmittel ist die Abschirmblende 11 entlang des Tiegels 2 ortsveränderlich ausgeführt. Mit fortlaufendem Verdampfungsprozess kann so die Abschirmblende 11 durch das Antriebsmittel bewegt werden, dass die Oberfläche des Verdampfungsguts im Tiegel 2 der Erhitzung durch die Heizelemente 4 zugänglich gemacht wird. Die Abschirmblende 11, sowie das Antriebsmittel können dabei außerhalb der Vakuumeinrichtung angeordnet, um den aus dem Stand der Technik bekannten nachteiligen Eintrag von Verunreinigung in das organische Material 3 zu unterbinden.
In einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorbeschriebenen Verdampfungseinrichtung 1 ist die Abschirmblende 11 durch Mittel zur Kühlung kühlbar ausgeführt und kann damit das organische Material 3 kühlen, womit ein schädigender Wärmeeintrag unterbunden wird.

1: Verdampfungsvorrichtung
2: Tiegel
3: Verdampfungsgut, organisches Material
4: Heiz- und Kühlelement
5: poröse Schutzkappe
6: Dampfverteiler
7: Heiz- und Kühlzone 1
8: Heiz- und Kühlzone N
9: Substrat
10: Tiegelboden
11: Abschirmblende
12: Prozesskammer

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

- EP 0982411 A2 [0003]
- WO 2005/983146 A2 [0004]

Claims

Verfahren zum Verdampfen eines Verdampfungsguts in Form von organischen Material (3), das in einer Prozesskammer (12) in einer Verdampfungsvorrichtung (1) erwärmt, über eine Verdampfungsoberfläche verdampft und auf einem Substrat (9) abgeschieden wird, dadurch gekennzeichnet, dass das Verdampfungsgut (3) in einer die Verdampfungsoberfläche umgebenden Verdampfungszone, die kleiner als das Verdampfungsgut (3) ist, erwärmt wird und die Verdampfungszone relativ zur einer Ortsveränderung der Verdampfungsoberfläche infolge der Verdampfung des Verdampfungsguts (3) nachgeführt wird.
Verfahren zum Verdampfen von organischem Material nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, die Erwärmung des Verdampfungsguts (3) durch Heizelemente (4), nur im Bereich Verdampfungsoberfläche erfolgt, wobei die Heizelemente (4) unabhängig voneinander geregelt werden.
Verfahren zum Verdampfen von organischem Material nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass zur Verdampfung die Heizelemente (4) der Ortsveränderung der Verdampfungsoberfläche des Verdampfungsguts (3) folgend zugeschaltet werden.
Verfahren zum Verdampfen von organischen Material nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Verdampfungsgut (3) mit unabhängig voneinander regelbaren Heizelementen (4) entlang der in Schwerkraftrichtung liegenden Vertikalachse der Verdampfungsvorrichtung (1) verdampft wird, – wobei zur Erwärmung des Verdampfungsguts (3) durch die Heizelemente Heizzonen (7, 8) gebildet werden, welche vom oberen Ende des Verdampfungsguts (3) beginnend in Schwerkraftrichtung erhitzt werden, – wodurch das Verdampfungsgut (3) nach Bedarf vom oberen Ende des Verdampfungsguts (3) in Schwerkraftrichtung nachfolgend verdampft wird.
Verfahren zum Verdampfen von organischem Material nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Verdampfungsguts außerhalb der Verdampfungszone gekühlt wird.
Verfahren zum Verdampfen von organischen Material nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerung des Wärmeeintrags der Heizelemente (4) zur Verdampfung des organischen Materials (3) an der Verdampfungsoberfläche durch eine zwischen den Heizelementen (4) und dem Tiegel (2) angeordneten Abschirmung (11) des Tiegels (2) gegenüber den Heizelementen (4) erfolgt, wobei diese Abschirmung (11) unter Freilassung der Verdampfungszone der Ortsveränderung folgend verschoben wird, wodurch die Verdampfungsoberfläche des Verdampfungsguts der Wärmeeinleitung durch die Heizelemente (4) zugänglich gemacht wird.
Verfahren zum Verdampfen von organischem Material nach den Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Abschirmung (11) durch eine Kühleinrichtung gekühlt wird, wodurch das von der Abschirmung (11) bedeckte organische Material (3) gekühlt wird.
Vorrichtung zur Verdampfung von Verdampfungsgut in Form von organischem Material (3) in einer Prozesskammer (12) mit einer Verdampfungseinrichtung bestehend aus einem Tiegel (2) zur Aufnahme des zu verdampfenden organischen Materials (3) und aus einer, das zu verdampfende organischen Material (3) im Bereich einer Verdampfungszone erhitzenden Heizeinrichtung (4), dadurch gekennzeichnet, dass die Verdampfungseinrichtung in der Prozesskammer (12) angeordnet ist und dass die, durch die Heizeinrichtung (4) gebildete Verdampfungszone relativ zur Prozesskammer (12) einer Ortsveränderung einer Verdampfungsoberfläche infolge der Verdampfung des Verdampfungsguts (3) nachführbar ausgebildet ist.
Vorrichtung zur Verdampfung von organischem Material nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Heizeinrichtung (4) aus Heizelementen besteht, welche unabhängig voneinander regelbar sind, wobei die Heizelemente (4) der verdampfenden Oberfläche des organischen Materials (3) nachfolgend zuschaltbar ausgeführt sind.
Vorrichtung zur Verdampfung von organischem Material nach den Ansprüchen 8 und 9, dadurch gekennzeichnet, dass eine poröse Schutzkappe (5) am oberen Ende des Tiegels (2) angeordnet ist.
Vorrichtung nach den Ansprüchen 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Verdampfungsvorrichtung (1) einen beheizten Dampfverteiler (6) zur Gleichverteilung des Dampfes vor Niederschlag auf dem Substrat (9) aufweist.
Vorrichtung nach den Ansprüchen 8 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Verdampfungsvorrichtung Mittel zur Kühlung des Verdampfungsguts außerhalb der Verdampfungszone aufweist.
Vorrichtung zur Verdampfung von organischem Material nach den Ansprüchen 8 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass ein Mittel zur Abschirmung des Tiegels (2) gegenüber den Heizelementen (4) ortsveränderlich zwischen Tiegel (2) und den Heizelementen (4) angeordnet ist.
Vorrichtung zur Verdampfung von organischem Material nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Abschirmung (11) mit Mitteln zur Kühlung versehen ist.
Vorrichtung nach den Ansprüchen 8 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass der Tiegel (2) eine zylindrische Form aufweist.
Vorrichtung nach den Ansprüchen 8 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass der Tiegel (2) eine rechteckige Form aufweist.
Vorrichtung nach den Ansprüchen 8 bis 16, dadurch ge kennzeichnet, dass das Tiegelmaterial aus einem Werkstoff besteht, der einen Temperaturgradienten von 200°C/mm oder kleiner, jedoch verschieden von 0 gewährleistet.
Vorrichtung nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass das Tiegelmaterial Aluminiumoxid, Bornitrid, Siliziumkarbid oder eine Kombination davon ist.
Vorrichtung nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass der Tiegel (2) aus einem Spezialglas für hohe Temperaturgradienten und einer hohen Betriebstemperatur besteht.
Vorrichtung nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass der Tiegel aus Quarzglas besteht.