DE102009038519A1

DE102009038519A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung von Stöchiometriegradientenschichten und Schichtsystemen

Info

Publication number: DE102009038519A1
Application number: DE102009038519A
Authority: DE
Inventors: Harald Dr. Gross; Carsten Deus
Original assignee: Von Ardenne Anlagentechnik GmbH
Current assignee: Von Ardenne GmbH
Priority date: 2009-08-25
Filing date: 2009-08-25
Publication date: 2011-03-03
Anticipated expiration: 2029-08-26
Also published as: US20140014032A1; KR20110021683A; DE102009038519B4; DE102009038519A8; JP2011047051A; KR101357089B1; JP5289396B2; US20110052796A1; US8563084B2

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Beschichten von Substraten mit einem Stöchiometriegradienten in einer Durchlauf-Beschichtungsanlage, wobei mindestens zwei Verdampfungs-Einrichtungen mit jeweils einem Verdampferrohr vorgesehen sind. Erfindungsgemäß sind die beiden Verdampferrohre unabhängig voneinander kippbar ausgeführt, wodurch der Übergangsbereich der beiden Dampfkeulen den Erfordernissen des Gradientenprofils angepasst werden kann. Weiterhin kann der Abstand der Verdampferrohre zum Substrat und untereinander eingestellt werden.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Beschichten von Substraten in einer Durchlaufbeschichtungsanlage mit mindestens zwei Verdampfungseinrichtungen mit jeweils einem Verdampferrohr.
Bei der Massenproduktion von organischen Halbleitern aus sogenannten „Small Molecules” für die Anwendung in Leuchtmitteln, in Monitoren, in der Photovoltaik, in der Elektronik oder in anderen Produkten ist die Ko-Verdampfung zweier oder mehrerer organischer Materialien von großer Wichtigkeit.
Dies gilt insbesondere für die Emissionsschichten von OLEDs (Organic Light Emitting Diodes) bzw. für die Absorberschichten von OSCs (Organic Solar Cells) sowie für die dotierten Ladungstransportschichten, die oftmals auch zur Ladungsträgerinjektion dienen können.
In manchen Fällen ist eine konstante Stöchiometrie zweier oder mehrerer organischer Materialien innerhalb einer Schicht eines Mehrschichtbauteils gewünscht. Andererseits gibt es Fälle, in denen an der einen Grenzfläche 100% des einen Materials abgeschieden werden sollen und an der anderen Grenzfläche beispielsweise nur 10% oder sogar nur 0%. Eine ganze Reihe von Ursachen, wie optimale Ladungsträgerinjektion (100% Anteil), guter Ladungstransport (10%) oder chemische Inkompatibilität zum Material der angrenzenden Schicht (0%), können hierbei eine Rolle spielen.
Der vorletzte Fall wird im Allgemeinen dadurch erreicht, dass zuerst nur ein Material für eine erste Schicht (100% Anteil) abgeschieden wird und anschließend eine Ko-Verdampfung von demselben Material (10% Anteil) in Kombination mit einem zweiten Material (90% Anteil) für eine zweite Schicht durchgeführt wird.
Der abrupte Übergang der Stöchiometrie zwischen der ersten und zweiten Schicht oder die verschiedenartige Morphologie der jeweiligen Schicht kann für die Funktion des Bauteils eventuell ungünstig sein. Deshalb wird in diesen Fällen eine dritte Schicht zwischen der ersten und zweiten, mit einer Stöchiometrie, welche z. B. dem Mittelwert der stöchiometrischen Verhältnisse der ersten und zweiten Schicht entspricht, abgeschieden.
Bei der Fabrikation der Bauteile in einer Cluster-Anlage sind für die drei Schichten nur zwei Dampfquellen, welche zeitlich hintereinander an- bzw. abgeschaltet werden, erforderlich. Für Produktionsanlagen hingegen wird aus Kostengründen ein höherer Durchsatz gefordert, der prinzipiell mit In-Line- bzw. Rolle-zu-Rolle-Anlagenbewerkstelligt werden kann. Die Folge ist aber, dass für die beiden letztgenannten Anlagentypen insgesamt fünf Dampfquellen (dreimal Material 1 und zweimal Material 2) erforderlich sind und sich damit die Komplexität bzw. die Kosten der Anlage erhöht.
Über das Dreischichtsystem hinaus wäre es eventuell wünschenswert einen graduellen Übergang der Stöchiometrie oder Morphologie anstatt einem stufenförmigen zu erzielen.
Darüber hinaus wäre es auch von Interesse in einer In-Line- bzw. Rolle-zu-Rolle-Anlage die Stöchiometrie in einer Schicht möglichst konstant zu halten.
Aus dem Stand der Technik sind verschiedene Möglichkeiten der Erzeugung von Gradientenschichten auf Substraten bekannt.
So offenbart die DE 10 2004 014 323 B4 ein Verfahren zur Herstellung einer Gradientenschicht oder Schichtenfolge auf einem Substrat. Dabei erfolgt die Abscheidung von zumindest zwei Materialien innerhalb eines Beschichtungskompartiments durch Sputtern mit zwei Magnetron-Kathoden, die jeweils ein Target tragen. Dabei entsteht im Übergangsbereich vom ersten zum zweiten Target eine Mischschicht. Weiterhin sind Blenden vorgesehen, die eine. Abschirmung des Targets zum Substrat unabhängig voneinander erlauben.
Eine ähnliche Ausgestaltung offenbart die US 6,488,824 B1 , bei der ebenfalls zwei Magnetron-Kathoden angeordnet sind die mittels Abschirmung einen Übergangsbereich der beiden Targets ermöglichen. Dadurch kann eine konstante Mischschicht abgeschieden werden.
Der Nachteil der Verwendung von Sputteranlagen für die Erzeugung von Gradientenschichten vorzugsweise organischer Materialien liegt darin, dass diese durch den Sputterprozess zumeist zerstört werden, weshalb Sputtern als Methode der Abscheidung organischer Materialien nicht geeignet ist.
Für organische Materialien wird demnach eine Verdampfung in einem Tiegel durchgeführt. Im Stand der Technik bekannte typische Dampfquellen von In-Line Anlagen bzw. Rolle-zu-Rolle-Anlagen sind Rohre, in denen aus einem Tiegel austretender Dampf gleichmäßig verteilt wird. Die Rohre enthalten eine Vielzahl von Düsen, welche in einer Reihe, quer zur Laufrichtung des Substrats angeordnet sind. Bei der Ko-Verdampfung von zwei (organischen) Materialien emittieren üblicherweise zwei Rohre für das jeweilige Material Dampf durch die Düsen auf das Substrat.
Die DE 103 12 646 A1 offenbart ein Verfahren zur Herstellung einer Konverterschicht, wobei ein organisches Konvertermaterial in eine anorganische Matrix gemischt wird. Dies wird durch überschneidendes Aufdampfen der beiden Materialien erzielt. Diese werden in zwei verschiedenen Aufdampfvorrichtungen erwärmt und verdampft, wobei die resultierenden Dampfkeulen sich überschneiden und eine gemeinsame Aufdampfzone bilden. Für eine kontinuierliche Aufdampfung sind die beiden Aufdampfeinrichtungen fest zueinander ausgerichtet.
Die damit erzielte Mischschicht weist einen gleichförmigen Aufbau auf und erlaubt keinesfalls eine flexible Änderung des Gradientenprofils.
Der Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung anzugeben, die eine graduelle Variation der Stöchiometrie innerhalb einer Schicht bei minimaler Anzahl von Dampfquellen oder eine möglichst konstante Stöchiometrie in einer Schicht bei maximaler Ausnutzung des Dampfes ermöglichen.
Die Aufgabe wird durch ein Verfahren gemäß dem Hauptanspruch gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen angegeben.
Die Aufgabe wird ebenso durch eine Vorrichtung gemäß Anspruch 11 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
Erfindungsgemäß sind zur Beschichtung von Substraten in einer Durchlaufvakuumbeschichtungsanlage mindestens zwei Verdampfungseinrichtungen vorgesehen, die jeweils ein Verdampferrohr aufweisen. In der ersten Verdampfungseinrichtung wird ein erstes Material erwärmt und verdampft, während in einer zweiten Verdampfungseinrichtung ein zweites Material erwärmt und verdampft wird. Die verdampften Materialien werden anschließend über die Verdampferrohre in die Vakuumbeschichtungsanlage mit je einer Dampfeintrittsrichtung gerichtet eingebracht, wobei die verdampften Materialien entsprechend der Geometrie der Öffnungen in den Verdampferrohren Dampfkeulen ausbilden. Der Winkel der Verdampferrohre zum Substrat ist dabei einstellbar, wodurch die Positionierung der Dampfkeulen in Bezug auf das Substrat ortsveränderlich erfolgt. Dadurch können die Dampfkeulen auf dem Substrat zueinander so positioniert werden, dass es zu einer Durchmischung der Materialien in den überlappenden Bereichen der Dampfkeulen und infolge dessen zu einer Abscheidung einer Mischschicht der beiden verdampften Materialien kommt. Bei der Ko-Verdampfung von zwei (organischen) Materialien emittieren üblicherweise zwei Rohre für das jeweilige Material Dampf durch die Düsen auf das Substrat.
In einer Ausführungsform der Erfindung wird der Winkel der Dampfeintrittsrichtung in Bezug auf das Substrat im Bereich zwischen + 90° < x < –90° eingestellt, wobei die Winkel der einzelnen Verdampferrohre unabhängig voneinander eingestellt werden.
In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung wird der Abstand der Verdampferrohre in Bezug auf das Substrat eingestellt. Dadurch kann die Breite der Dampfkeule für die Erzeugung eines gewünschten Gradienten der verdampften Materialien in der Mischschicht eingestellt werden.
In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung wird der Abstand der Verdampferrohre während des Beschichtungsprozesses variabel zueinander eingestellt. Dies ist insbesondere vorteilhaft, wenn bei bekannten Prozessparametern die durch Änderungen des Abstands der Verdampferrohre sich ergebenden Änderungen der Gradientenform zur Optimierung der Mischschicht verwendet werden kann.
In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung wird der Abstand der Verdampferrohre zueinander eingestellt. Dadurch werden die Positionen der Dampfkeulen auf dem Substrat verändert. Weiterhin kann dadurch auch der Anteil der überlappenden Bereiche der beiden Dampfkeulen eingestellt werden, wodurch es zu einer veränderten Durchmischung der beiden verdampften Materialien innerhalb des Überlappungsbereichs kommt und damit zu einer Veränderung der Gradientenform in der Mischschicht.
In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung wird der Abstand der Verdampferrohre zueinander während des Beschichtungsprozesses variabel eingestellt. Dadurch kann im laufenden Prozess eine Optimierung der Gradientenform durch Veränderung der Anteile der verdampften Materialien im Überlappungsbereich erfolgen.
In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung wird ein Gradient des ersten und zweiten Materials in der Mischschicht erzeugt, wobei das Profil des Gradienten innerhalb der Mischschicht durch Veränderung des Abstandes der Verdampferrohre zum Substrat sowie zueinander und der Winkel der Mittelsenkrechten der Verdampferrohre in Bezug auf das Substrat einstellbar ist.
In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung weist der in die Vakuumbeschichtungsanlage eintretende Dampf die Form einer Dampfkeule auf, wobei die Form der Dampfkeulen der verdampften Materialien durch Blenden, welche vor den Öffnungen in den Verdampferrohren angeordnet sind, eingestellt werden. Durch die Blenden vor den Öffnungen kann die Form der Dampfkeule verändert werden. Entsprechend der Geometrie der Blende ist damit eine Möglichkeit der Anpassung der Form der Dampfkeule an die gewünschte Gradientenform gegeben.
In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung werden als zu verdampfende Materialien organische Materialien verwendet. Durch die Verwendung von zwei organischen Materialien können organische Mischschichten, beispielsweise zur Verwendung in organischen, photoaktiven Bauelementen, wie organischen Solarzellen oder OLED's, erzeugt werden. Insbesondere können dotierte Schichten erzeugt werden, wobei Eines der beiden zu verdampfenden organischen Materialien den Dotanden und das andere Material den Akzeptor der Mischschicht bildet.
In einer Weiterbildung der Ausführungsform können erfindungsgemäß Gradienten des Dotanden in der Mischschicht erzeugt werden, wobei das Gradientenprofil durch Einstellung der Winkel der Dampfeintrittsrichtung, des Abstands der Verdampferrohre zum Substrat sowie des Abstands der Verdampferrohre zueinander angepasst werden kann.
In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung werden vorzugsweise sogenannte kleine Moleküle verdampft. Unter kleinen Molekülen werden im Sinne der vorliegenden Erfindung nicht-polymere organische Moleküle mit monodispersen Molmassen zwischen 100 und 2000 verstanden, die unter Normaldruck (Luftdruck der uns umgebenden Atmosphäre) und bei Raumtemperatur in fester Phase vorliegen. Insbesondere können diese kleinen Molekülen auch photoaktiv sein, wobei unter photoaktiv verstanden wird, dass die Moleküle unter Lichteinfall ihren Ladungszustand ändern.
In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung handelt es sich bei den verwendeten organischen Materialien zumindest teilweise um Polymere.
In einer Ausführungsform der Erfindung umfasst eine erfindungsgemäße Vorrichtung zur Beschichtung von Substraten in einer Durchlaufvakuumbeschichtungsanlage mindestens zwei Verdampfungseinrichtungen zur Erwärmung und Verdampfung der abzuscheidenden Materialien mit jeweils einem Verdampferrohr, wobei Öffnungen in den Verdampferrohren zur Einbringung der verdampften Materialien in die Vakuumbeschichtungsanlage angeordnet sind. Dabei ist der Abstand der Verdampferrohre in Bezug auf das Substrat und der Winkel Dampfeintrittsrichtung in Bezug auf das Substrat unabhängig voneinander einstellbar ausgeführt.
In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung der Winkel ist der Dampfeintrittsrichtung in Bezug auf das Substrat im Bereich zwischen + 90° < x < –90° einstellbar ausgeführt. Dadurch können die Winkel der Dampfeintrittsrichtungen entsprechend den Erfordernissen des gewünschten Gradientenproflis eingestellt werden.
In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung sind die Öffnungen in den Verdampferrohren als Düsen ausgeführt.
In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung sind die Öffnungen in den Verdampferrohren als Schlitz ausgeführt.
In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung sind vor den Öffnungen in den Verdampferrohren in Richtung zum Substrat Blenden angeordnet. Diese Blenden erlauben eine Anpassung der Form der Dampfkeulen, etwa in Form einer Fokussierung der Dampfkeulen an die Erfordernisse des gewünschten Gradientenproflis.
In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung sind Blenden vor dem Substrat angeordnet. Dadurch wird nur ein Teil des Substrats der Beschichtung mit den zu verdampfenden Materialien zugänglich, wodurch eine unerwünschte Abscheidung von verdampften Materialien außerhalb des zu bedampfenden Bereichs des Substrats vermieden wird.
In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung sind die Blenden beheizbar ausgeführt. Dies ist insbesondere vorteilhaft um eine Abscheidung der verdampften Materialien an den Blenden zu unterbinden.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung sind der folgenden detaillierten Beschreibung von Ausführungsbeispielen sowie den anliegenden Zeichnungen zu entnehmen. Dabei zeigt:
1 eine schematische Darstellung einer prinzipiellen Anordnung bei einer Ko-Verdampfung in einer Durchlaufbeschichtungs- bzw. Rolle-zu-Rolle-Anlage,
2 ein Diagramm einer Monte-Carlo-Simulation der stöchiometrischen Differenz relativ zur Schichtdicke bei einer Standardeinstellung der Verdampferrohre bei gleicher Quellstärke der Dampfströme, symmetrischer Geometrie, ohne Düsenblenden und große sowie zentrierte Substratblendenöffnung,
3 ein Diagramm einer Monte-Carlo-Simulation der stöchiometrischen Differenz relativ zur Schichtdicke bei Veränderung des Winkels von Düsen und Substrat sowie des Abstands zwischen den Verdampferrohren,
4 ein Diagramm einer Monte-Carlo-Simulation des Übergangs eines Materials von einer Grenzfläche mit 100% zur anderen Grenzfläche mit 0% und
5 ein Diagramm einer Monte-Carlo-Simulation des Übergangs eines Materials zwischen den Grenzflächen mit möglichst gleichem Anteil der beiden Materialien über die gesamte Schichtdicke.
6 ein Diagramm einer Monte-Carlo-Simulation des Übergangs eines Materials von einer Grenzfläche mit 100% zur anderen Grenzfläche mit 100%. Das zweite Material befindet sich ausschließlich in der Mitte der Schicht.
Die 1 zeigt die prinzipielle Anordnung bei einer Ko-Verdampfung in einer Durchlaufbeschichtungsanlage. Ein erstes organisches Material wird in einer ersten Verdampfungseinrichtung erwärmt und verdampft. Der Dampf wird über das Verdampferrohr 1 der ersten Verdampfungseinrichtung in die Durchlaufbeschichtungsanlage eingebracht. Der Dampf weist dabei eine Dampfeintrittsrichtung 4 auf. Die Dampfeintrittsrichtung 4 ist abhängig der Geometrie der Öffnungen im Verdampferrohre, welche als Schlitz oder Düsen ausgeführt sein können und vom Winkel der Öffnungen relativ zum Substrat 3. In einer zweiten Verdampfungseinrichtung wird ein zweites Material erwärmt und verdampft, wobei der Dampf über das zweite Verdampferrohr 2 in die Durchlaufbeschichtungsanlage eingebracht wird. Die sich ergebende Dampfeintrittsrichtung 5 der zweiten Verdampfungseinrichtung ist wie bei der ersten Dampfeintrittsrichtung 4 von der Geometrie der Öffnungen des Verdampferrohrs 2 und des Winkels der Öffnungen abhängig. Die Verdampferrohre 1, 2 dehnen sich senkrecht zur Blattebene aus und haben eine etwas größere Länge als das Substrat 3 breit ist.
Die sich ergebenden Winkel 6, 7 des eintretenden Dampfes der ersten und zweiten Verdampfungseinrichtung in die Durchlaufbeschichtungsanlage sind dabei wesentlich für die Gradientenform. Je nach Einstellung der beiden Winkel 6, 7 ergibt sich ein unterschiedlicher Übergangsbereich 13, in dem eine Mischung des ersten und zweiten Materials stattfindet und infolgedessen auf dem Substrat 3 eine Mischschicht in Gradientenform abgeschieden wird. Die beiden Winkel 6, 7 sind unabhängig voneinander einstellbar.
Durch Änderung des Abstands 14 zwischen dem ersten und zweiten Verdampferrohr 1, 2 erfolgt eine Veränderung des Übergangsbereichs 13 und daraus resultierend eine Änderung der Gradientenform.
Eine weitere Änderungsmöglichkeit ergibt sich durch die Veränderung der Abstände der beiden Verdampferrohre 1, 2 vom Substrat 3. Dabei kann der Abstand 8 des ersten Verdampferrohrs 1 zum Substrat 3 sowie der Abstand 9 des zweiten Verdampferrohrs 2 unabhängig voneinander eingestellt werden. Auch aus diesen Änderungsmöglichkeiten ergeben sich Änderungen des Gradientenprofils.
Bei geeigneter Wahl der Winkel 6, 7 der Öffnungen der Verdampferrohre 1, 2 zum Substrat 3, des Abstands 14 zwischen den dem ersten und zweiten Verdampferrohr 1, 2 und der Abstände 8, 9 der Verdampferrohre 1, 2 zum Substrat kann eine definierte Stöchiometrie eingestellt werden.
Weiterhin können Blenden 11, 12, die sich entweder direkt vor den Verdampferrohren 1, 2 oder Blenden 10, die sich direkt vor dem Substrat 3 befinden, die Stöchiometrie beeinflussen. Allerdings sind entsprechende Blenden 10, 11, 12 immer mit einer Verringerung der Materialausbeute verbunden und sollten nur als letzte Option bzw. für Feineinstellungen in Betracht gezogen werden. Mit den vorbeschriebenen Blenden 11, 12 kann eine Fokussierung der Dampfkeule erfolgen, wodurch eine weitere Anpassungsmöglichkeit an die Erfordernisse eines Stöchiometriegradienten gegeben ist.
Wie eingangs schon erwähnt spielt auch die Größe der Öffnung der Substrat-Blende 10 in Laufrichtung des Substrats 15 sowie deren Position relativ zu den Verdampferrohren 1, 2 eine Rolle für die Stöchiometrie. Ähnliches gilt für die Blenden 11, 12, welche vor den Öffnungen der Verdampferrohre 1, 2 angeordnet sind, wobei diese unabhängig voneinander eingestellt werden können.
Die folgenden, in den 2 bis 6 gezeigten Diagramme sind exemplarische Ergebnisse, die mit Hilfe von Monte-Carlo-Simulationen in Kombination mit geometrischen Überlegungen gewonnen wurden. In allen Diagrammen wird die Stöchiometrische Differenz DB = (N2 – N1)/(N2 + N1) mit Teilchenzahl N1 des Materials 1 und Teilchenzahl N2 des Materials 2 über der Schichtdicke, welche von 0 bis 1 reicht, aufgetragen.
In 2 ist das Resultat einer Standardeinstellung der Verdampferrohre 1, 2 bei gleicher Quellstärke der Dampfströme, symmetrischer Geometrie (A1 = A2; a = b), ohne Blenden 11, 12 vor den Verdampferrohren 1, 2 und große sowie zentrierte Substratblendenöffnung dargestellt. Die Standardeinstellung ist dadurch gekennzeichnet, dass die Mittelsenkrechten der Öffnungen der beiden Verdampferrohre 1, 2 auf eine Line des Substrats 3 treffen. Gleiche Quellstärke bedeutet dabei, dass beide Materialien in gleichen Mengen emittiert werden und im Idealfall das Verhältnis der auf dem Substrat 3 abgeschiedenen Materialien konstant bleibt. Aufgrund der durch die Öffnungen der Verdampferrohre 1, 2 gebildeten Dampfkeulen, der in der Praxis auftretenden Geometrien sowie der Fortbewegung des Substrats 3 relativ zu den Verdampferrohren 1, 2 schwankt die Stöchiometrie der abgeschiedenen Materialien erheblich. Im gezeigten Fall beträgt die Schwankung von DB ±20%.
Will man die Toleranz von DB verringern, d. h. die Stöchiometrie der Materialien möglichst konstant halten, so kann dies durch Verkleinerung des Abstands 14 zwischen den Verdampferrohren 1, 2 sowie Änderung des Kippwinkels 6, 7 der Verdampferrohren 1, 2 (bei gleichen Kippwinkeln) geschehen wie dies in 3 zu sehen ist. Hierbei sinkt die Variation von DB auf ±10%, also auf die Hälfte im Vergleich zu den Standardparametern.
Ähnliches gilt für unterschiedlich gewählte Quellstärken, um ein Verhältnis der Materialien zu erhalten welches von eins verschieden ist.
Ist das Ziel an der einen Grenzfläche 100% des einen Materials zu erhalten, an der anderen 0% des gleichen Materials und dazwischen einen kontinuierlichen und linearen Abfall der Konzentration, so kann dies wiederum durch eine geeignete Auswahl der geometrischen Parameter, also über den Kippwinkel 6 und 7 sowie die Abstände 8, 9 und 14 erfolgen. Ein Beispiel hierfür ist in 4 zu sehen.
In der Praxis ist im Vergleich zum vorigen Beispiel eher ein Abfall von 100% an der einen Grenzfläche auf minimal 10% an der anderen Grenzfläche erforderlich. Dies kann relativ einfach durch eine einseitige Substratblende 10, z. B. durch das Verschieben der rechten Blende in 1 nach links erzielt werden, sodass die in 4 gezeigte Kurve am rechten Rand ein wenig abgeschnitten wird, also DB nie –1.0 erreichen kann. Alternativ dazu kann der Abstand 9 vergrößert werden und damit die Materialausbeute verbessert werden im Vergleich zur Verschiebung der Blende 10.
Optional zu 4 ist es möglich die Konzentration von 100% an einer Grenzfläche, 0% an der anderen Grenzfläche einzustellen und den Zwischenbereich mit möglichst konstantem, in diesem Fall gleichen Anteil der Materialien einzustellen. (siehe 5)
Ein weiterer wichtiger Fall ist in 6 dargestellt. Hierbei ist ein Material, z. B. lichtabsorbierende oder lichtemittierende Moleküle ausschließlich in der Mitte der Schicht vorhanden. Nur das zweite Material, beispielsweise ladungstransportierende Moleküle, hat an den Grenzflächen Kontakt zu benachbarten Schichten. Dieser Schichtaufbau kann eine unbeabsichtigte Ladungsträgerrekombination verhindern, die sich bei direktem Kontakt der lichtabsorbierenden bzw. lichtemittierenden Moleküle mit Molekülen benachbarter Schichten ergeben würde.
Bezugszeichenliste

1: Verdampferrohr der ersten Verdampfungseinrichtung
2: Verdampferrohr der zweiten Verdampfungseinrichtung
3: Substrat
4: Dampfeintrittsrichtung der ersten Verdampfungseinrichtung
5: Dampfeintrittsrichtung der zweiten Verdampfungseinrichtung
6: Winkel der Dampfeintrittsrichtung der ersten Verdampfungseinrichtung
7: Winkel der Dampfeintrittsrichtung der ersten Verdampfungseinrichtung
8: Abstand des ersten Verdampferrohrs zum Substrat
9: Abstand des zweiten Verdampferrohrs zum Substrat
10: Blenden vor dem Substrat
11: Blende vor dem ersten Verdampferrohr
12: Blende vor dem zweiten Verdampferrohr
13: Übergangsbereich der beiden Materialen
14: Abstand zwischen dem ersten und zweiten Verdampferrohr
15: Laufrichtung des Substrats

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102004014323 B4 [0011]
US 6488824 B1 [0012]
DE 10312646 A1 [0015]

Claims

Verfahren zur Beschichtung von Substraten in einer Durchlaufvakuumbeschichtungsanlage mit mindestens zwei Verdampfungseinrichtungen mit jeweils einem Verdampferrohr, dadurch gekennzeichnet, dass – in einer ersten Verdampfungseinrichtung ein erstes Material erwärmt und verdampft wird, – in einer zweiten Verdampfungseinrichtung ein zweites Material erwärmt und verdampft wird, – die verdampften Materialien über die Verdampferrohre (1, 2) mit je einer Dampfeintrittsrichtung (4, 5) gerichtet in die Vakuumbeschichtungsanlage eingebracht werden und – das die Winkel (6, 7) der Dampfeintrittsrichtungen (4, 5) zum Substrat (3) einstellbar sind.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Winkel der Dampfeintrittsrichtung (6, 7) in Bezug auf das Substrat (3) im Bereich zwischen +90° < x < –90° eingestellt wird, wobei die Winkel (6, 7) der einzelnen Verdampferrohre (1, 2) unabhängig voneinander eingestellt werden.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Abstand (8, 9) der Verdampferrohre (1, 2) in Bezug auf das Substrat (3) eingestellt wird.
Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Abstand (8, 9) der Verdampferrohre (1, 2) in Bezug auf das Substrat (3) während des Beschichtungsprozesses variabel eingestellt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Abstand (14) der Verdampferrohre (1, 2) zueinander eingestellt wird.
Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Abstand (14) der Verdampferrohre (1, 2) zueinander während des Beschichtungsprozesses variabel eingestellt wird.
Verfahren nach den Ansprüchen 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass ein Gradient des ersten und zweiten Materials in der Mischschicht erzeugt wird, wobei das Profil des Gradienten innerhalb der Mischschicht durch den Abstand (8, 9) der Verdampferrohre (1, 2) zum Substrat (3), den Abstand (14) der Verdampferrohre (1, 2) zueinander und die Winkel (6, 7) der Dampfeintrittsrichtungen (4, 5) in Bezug auf das Substrat (3) eingestellt werden.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der in die Vakuumbeschichtungsanlage eintretende Dampf die Form einer Dampfkeule aufweist und das die Form der Dampfkeulen der verdampften Materialien durch Blenden (11, 12), welche vor den Öffnungen in den Verdampferrohren (1, 2) angeordnet sind, eingestellt werden.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass als zu verdampfende Materialien organische Materialien verwendet werden.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das erste zu verdampfende Material vom zweiten zu verdampfenden Material verschieden ist.
Vorrichtung zur Beschichtung von Substraten in einer Durchlaufvakuumbeschichtungsanlage – umfassend mindestens zwei Verdampfungseinrichtungen zur Erwärmung und Verdampfung der abzuscheidenden Materialien mit jeweils einem Verdampferrohr (1, 2), – wobei Öffnungen in den Verdampferrohren (1, 2) zur Einbringung der verdampften Materialien in die Vakuumbeschichtungsanlage angeordnet sind und – das der Abstand (8, 9) der Verdampferrohre (1, 2) in Bezug auf das Substrat (3) einstellbar ausgeführt ist und – das der Winkel (6, 7) der Dampfeintrittsrichtung (4, 5) in Bezug auf das Substrat (3) unabhängig voneinander einstellbar ausgeführt ist.
Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Winkel (6, 7) der Dampfeintrittsrichtung (4, 5) in Bezug auf das Substrat (3) im Bereich zwischen + 90° < x < –90° einstellbar ausgeführt ist.
Vorrichtung nach den Ansprüchen 11 und 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Öffnungen in den Verdampferrohren (1, 2) als Düsen ausgeführt sind.
Vorrichtung nach den Ansprüchen 11 und 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Öffnungen in den Verdampferrohren (1, 2) als Schlitz ausgeführt sind.
Vorrichtung nach den Ansprüchen 11 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass vor den Öffnungen in den Verdampferrohren (1, 2) in Richtung zum Substrat (3) Blenden (11, 12) angeordnet sind.
Vorrichtung nach den Ansprüchen 11 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass Blenden (10) vor dem Substrat (3) angeordnet sind.
Vorrichtung nach den Ansprüchen 15 und 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Blenden (10, 11, 12) beheizbar ausgeführt sind.