DE102010046389A1

DE102010046389A1 - Verdampfereinrichtung für eine Beschichtungsanlage und Beschichtungsanlage

Info

Publication number: DE102010046389A1
Application number: DE102010046389A
Authority: DE
Inventors: Carsten Deus; Harald Dr. Gross; Jörk RICHTER; Jens Drechsel
Original assignee: Von Ardenne Anlagentechnik GmbH; Creaphys GmbH
Current assignee: Von Ardenne Anlagentechnik GmbH; Creaphys GmbH
Priority date: 2009-09-25
Filing date: 2010-09-24
Publication date: 2011-05-19

Abstract

Die Erfindung betrifft eine lineare Verdampfereinrichtung zur Abscheidung von Bedampfungsmaterial auf Substrate, umfassend mindestens einen beheizbaren Primärverdampfer sowie mindestens einen mit dem mindestens einen Primärverdampfer dampfleitend verbundenen langgestreckten, beheizbaren Dampfverteiler, der eine Reihe von linear angeordneten Dampfaustrittsöffnungen aufweist, wobei zumindest ein Abschnitt des Dampfverteilers, in dem die Dampfaustrittsöffnungen angeordnet sind, relativ zum Primärverdampfer um seine Längsachse drehbar ist. Die Erfindung betrifft weiterhin eine Beschichtungsanlage mit einer derartigen Verdampfereinrichtung.

Description

Die Erfindung betrifft eine Verdampfereinrichtung für eine Beschichtungsanlage mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 und eine Beschichtungsanlage mit den Merkmalen des Patentanspruchs 6, insbesondere zur Halbleiterherstellung auf dem Gebiet der organischen Elektronik, beispielsweise von Solarzellen und OLED.
Der Begriff physikalische Gasphasenabscheidung (engl. physical vapor deposition, PVD) bezeichnet eine Gruppe von vakuumbasierten Beschichtungsverfahren, bei denen die Schicht durch Kondensation eines Materialdampfes des Ausgangsmaterials gebildet wird.
Diese Verfahren laufen wie folgt ab:
Dampferzeugung der schichtbildenden Teilchen,
Transport des Dampfes zum Substrat,
Kondensation des Dampfes auf dem Substrat und Schichtbildung.
Zu den PVD-Verfahren zählt unter anderem das thermische Verdampfen. Dabei wird das Ausgangsmaterial auf Temperaturen in der Nähe des Siedepunktes erhitzt. Das verdampfte Material wandert von der Verdampfungsquelle durch die Vakuumkammer zu dem gegenüberliegenden Substrat. Der Materialdampf schlägt sich dort nieder und bildet eine dünne Schicht.
Zur Durchführung thermischer Verdampfungsverfahren wird eine Verdampfereinrichtung zur Abscheidung von Bedampfungsmaterial auf Substrate vorgeschlagen, die einen Primärverdampfer sowie einen mit dem Primärverdampfer dampfleitend verbundenen Dampfverteiler umfasst.
Die vorgeschlagene lineare Verdampfereinrichtung zur Abscheidung von Bedampfungsmaterial auf Substrate umfasst mindestens einen beheizbaren Primärverdampfer sowie mindestens einen mit dem mindestens einen Primärverdampfer dampfleitend verbundenen langgestreckten, beheizbaren Dampfverteiler, der eine Reihe von linear angeordneten Dampfaustrittsöffnungen aufweist, wobei zumindest ein Abschnitt des Dampfverteilers, in dem die Dampfaustrittsöffnungen angeordnet sind, relativ zum Primärverdampfer um seine Längsachse drehbar ist.
In einer Ausgestaltung ist vorgesehen, dass der Primärverdampfer oder/und der Dampfverteiler innen oder außen liegende Heizelemente aufweist.
In einer anderen Ausgestaltung ist vorgesehen, dass der Primärverdampfer oder/und der Dampfverteiler zumindest teilweise aus elektrisch leitfähiger Keramik besteht und durch direkten Stromdurchgang geheizt wird.
Weiterhin kann vorgesehen sein, dass der Dampfverteiler mindestens eine von den Dampfaustrittsöffnungen beabstandet angeordnete zusätzliche Dampfaustrittsöffnung aufweist und gegenüber der zusätzlichen Dampfaustrittsöffnung ein Beschichtungsratensensor angeordnet ist.
In einer anderen Ausgestaltung ist der Abschnitt des Dampfverteilers, in dem die zusätzliche Dampfaustrittsöffnung angeordnet ist, relativ zum Primärverdampfer um seine Längsachse drehbar.
Dabei kann weiter vorgesehen sein, dass der Beschichtungsratensensor relativ zum Dampfverteiler an mindestens zwei verschiedenen Positionen anbringbar oder in mindestens zwei verschiedene Positionen bewegbar ist.
Außerdem wird eine Beschichtungsanlage vorgeschlagen, die eine Beschichtungskammer, eine in der Beschichtungskammer angebrachte, lineare Verdampfereinrichtung der oben beschriebenen Art sowie eine Einrichtung zum Bewegen eines Substrats entlang eines Transportpfads umfasst, wobei der Transportpfad an den Dampfaustrittsöffnungen des Dampfverteilers vorbei führt.
Eine Ausgestaltung der vorgeschlagenen Beschichtungsanlage ist dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung zum Bewegen eines Substrats einen Abwickel für ein band- oder folienförmiges Substrat, eine Temperierwalze sowie einen Aufwickel für das Substrat umfasst, so dass das Substrat im Betrieb der Beschichtungsanlage vom Aufwickel über die Temperierwalze zum Abwickel geführt wird, und dass mindestens eine lineare Verdampfereinrichtung der oben beschriebenen Art mit einem Abstand zur Oberfläche der Temperierwalze so angeordnet ist, dass die Dampfaustrittsöffnungen auf die Oberfläche der Temperierwalze gerichtet sind.
In einer anderen Ausgestaltung ist vorgesehen, dass zwischen dem Abwickel und der Temperierwalze weiterhin eine Abtragungseinrichtung zur Reinigung des Substrats angeordnet ist.
Schließlich kann vorgesehen sein, dass mit einem Abstand zur Oberfläche der Temperierwalze weiterhin mindestens eine Sputtereinrichtung angeordnet ist.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen und zugehörigen Zeichnungen näher erläutert. Dabei zeigen
1 ein Ausführungsbeispiel einer linearen Verdampfereinrichtung, und
2 ein Ausführungsbeispiel einer Beschichtungsanlage mit einer derartigen linearen Verdampfereinrichtung.
In 1 ist eine Verdampfereinrichtung gezeigt, bei der ein Primärverdampfer mit einem Dampfverteiler dampfleitend verbunden ist. Der Dampfverteiler ist rohrförmig und weist ein Anschlusssegment, in das der Dampf aus dem Primärverdampfer geleitet wird sowie ein Beschichtungssegment an seinem vom Primärverdampfer abgewandten Ende auf, das eine lineare Anordnung von Dampfaustrittsöffnungen aufweist, die auf ein Substrat gerichtet werden können. Dieser Abschnitt des Dampfverteilers, das Beschichtungssegment, ist relativ zum Anschlusssegment, und damit relativ zum Primärverdampfer, drehbar, so dass die Austrittsrichtung des Dampfes und damit die Richtung, in der der Dampf auf das Substrat trifft, beeinflusst werden kann.
Zwischen diesem Abschnitt des Dampfverteilers und dem Primärverdampfer ist ein Zwischensegment angeordnet, das ebenfalls rohrförmig ist und in dem eine zusätzliche Dampfaustrittsöffnung angeordnet ist. Diese zusätzliche Dampfaustrittsöffnung ist mit einem deutlich größeren Abstand zu der nächstgelegenen Dampfaustrittsöffnung angeordnet als der Abstand zwischen zwei benachbarten Dampfaustrittsöffnungen, die zur Schichtbildung auf dem Substrat dienen. Mit anderen Worten erreicht der aus der zusätzlichen Dampfaustrittsöffnung strömende Dampf das Substrat nicht oder nur zufällig.
Mit einem Abstand zu der zusätzlichen Dampfaustrittsöffnung ist ein Beschichtungsratensensor so angeordnet, dass er dem aus der zusätzlichen Dampfaustrittsöffnung entströmenden Dampf – ähnlich wie das Substrat dem Dampf aus den anderen Dampfaustrittsöffnungen – ausgesetzt ist.
Das Zwischensegment des Dampfverteilers mit der zusätzlichen Dampfaustrittsöffnung kann relativ zum Primärverdampfer fest angeordnet sein oder mit dem Abschnitt, in dem die Dampfaustrittsöffnungen, die auf das Substrat einwirken verdrehbar sein oder unabhängig von dem Abschnitt, in dem die Dampfaustrittsöffnungen, die auf das Substrat einwirken verdrehbar sein.
Der Beschichtungsratensensor kann in ähnlicher Weise relativ zum Primärverdampfer fest angeordnet sein oder an mindestens zwei verschiedenen Positionen anbringbar oder in mindestens zwei verschiedene Positionen bewegbar sein.
Der Dampfverteiler kann mittels einer Basisschiene an einer Kammerwand einer Beschichtungsanlage befestigt sein und weiterhin Strahlungsschirme oder/und kühlbare Shutter, die beweglich sein können, aufweisen.
2 zeigt eine Beschichtungsanlage, bei der in einer Kammer ein folienförmiges Substrat entlang eines Transportpfads von einem Substratabwickel über eine Temperierwalze an mehreren Verdampfungseinrichtungen vorbei zu einem Substrataufwickel bewegt wird, wobei am Anfang des Transportpfads eine Zwischenlage vom Substratabwickel von einem Zwischenlageaufwickel übernommen wird und am Ende des Transportpfads eine Zwischenlage von einem Zwischenlageabwickel dem Substrataufwickel zugeführt wird.
Zwischen Substratabwickel und der Temperierwalze ist eine lineare Ionenquelle als Ätzeinrichtung zur Reinigung oder/und Vorbehandlung des Substrats angeordnet. Mehrere Verdampfereinrichtung der in 1 gezeigten Art sind mit einem Abstand zur Peripherie, d. h. zur Oberfläche der Temperierwalze so angeordnet, dass organische Beschichtungsmaterialien auf das Substrat aufgebracht werden können. Dabei sind jeweils zwei derartige Verdampfereinrichtungen zur Koverdampfung für dotierte Schichten mit einem einzelnen derartigen Verdampfer für Pufferschichten kombiniert.
Weiterhin ist mit einem Abstand zur Oberfläche der Temperierwalze eine Sputtereinrichtung in Form eines RF-DC-Magnetrons angeordnet. Schließlich ist im unteren Bereich der Kammer ein Metallverdampfermodul mit zwei Metallquellen angeordnet.

Claims

Lineare Verdampfereinrichtung zur Abscheidung von Bedampfungsmaterial auf Substrate, umfassend mindestens einen beheizbaren Primärverdampfer sowie mindestens einen mit dem mindestens einen Primärverdampfer dampfleitend verbundenen langgestreckten, beheizbaren Dampfverteiler, der eine Reihe von linear angeordneten Dampfaustrittsöffnungen aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Abschnitt des Dampfverteilers, in dem die Dampfaustrittsöffnungen angeordnet sind, relativ zum Primärverdampfer um seine Längsachse drehbar ist.
Verdampfereinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Primärverdampfer oder/und der Dampfverteiler innen oder außen liegende Heizelemente aufweist.
Verdampfereinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Primärverdampfer oder/und der Dampfverteiler zumindest teilweise aus elektrisch leitfähiger Keramik besteht und durch direkten Stromdurchgang geheizt wird.
Verdampfereinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Dampfverteiler mindestens eine von den Dampfaustrittsöffnungen beabstandet angeordnete zusätzliche Dampfaustrittsöffnung aufweist und gegenüber der zusätzlichen Dampfaustrittsöffnung ein Beschichtungsratensensor angeordnet ist.
Verdampfereinrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Abschnitt des Dampfverteilers, in dem die zusätzliche Dampfaustrittsöffnung angeordnet ist, relativ zum Primärverdampfer um seine Längsachse drehbar ist.
Verdampfereinrichtung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Beschichtungsratensensor relativ zum Dampfverteiler an mindestens zwei verschiedenen Positionen anbringbar oder in mindestens zwei verschiedene Positionen bewegbar ist.
Beschichtungsanlage, umfassend eine Beschichtungskammer, eine in der Beschichtungskammer angebrachte, lineare Verdampfereinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6 sowie eine Einrichtung zum Bewegen eines Substrats entlang eines Transportpfads, der an den Dampfaustrittsöffnungen des Dampfverteilers vorbei führt.
Beschichtungsanlage nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung zum Bewegen eines Substrats einen Abwickel für ein band- oder folienförmiges Substrat, eine Temperierwalze sowie einen Aufwickel für das Substrat umfasst, so dass das Substrat im Betrieb der Beschichtungsanlage vom Aufwickel über die Temperierwalze zum Abwickel geführt wird, und dass mindestens eine lineare Verdampfereinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6 mit einem Abstand zur Oberfläche der Temperierwalze so angeordnet ist, dass die Dampfaustrittsöffnungen auf die Oberfläche der Temperierwalze gerichtet sind.
Beschichtungsanlage nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Abwickel und der Temperierwalze weiterhin eine Abtragungseinrichtung zur Reinigung des Substrats angeordnet ist.
Beschichtungsanlage nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass mit einem Abstand zur Oberfläche der Temperierwalze weiterhin mindestens eine Sputtereinrichtung angeordnet ist.