DE102011016814B4 - Evaporator cell closure device for a coating system - Google Patents

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Abstract

Verschlusseinrichtung (100) für eine Verdampferzelle (200), umfassend: – eine Deckplatte (11), die relativ zu der Verdampferzelle (200) beweglich und eingerichtet ist, in einer Sperrposition für einen aus der Verdampferzelle (200) austretenden Dampfstrahl (1) eine Barriere zu bilden und in einer Öffnungsposition den Dampfstrahl (1) freizugeben, und – eine Seitenwandanordnung (12), die eingerichtet ist, eine Umgebung der Verdampferzelle (200) seitlich zum Dampfstrahl (1) abzuschirmen, und Seitenwände umfasst, die sich in einer Richtung erstrecken, die von der Ausdehnung der Deckplatte (11) abweicht, wobei – die Seitenwandanordnung (12) mit der Deckplatte (11) verbunden ist, so dass eine Sammelkammer (10) gebildet wird, die an einer Unterseite der Verschlusseinrichtung (100) an einer Auffangöffnung (13) offen ist und an einer Oberseite der Verschlusseinrichtung (100) durch die Deckplatte (11) geschlossen ist und eingerichtet ist, dass in der Sperrposition der Dampfstrahl (1) durch die Auffangöffnung (13) in die Sammelkammer (10) eintritt, dadurch gekennzeichnet, dass – die Seitenwandanordnung (12) ferner so mit der Deckplatte (11) verbunden ist, dass eine Durchflusskammer (20) gebildet wird, die durch die Deckplatte (11) und Seitenwände (12.2, 12.3) der Seitenwandanordnung (12) begrenzt wird, wobei – die Durchflusskammer (20) an der Unterseite der Verschlusseinrichtung (100) an einer Eintrittsöffnung (21) und an der Oberseite der Verschlusseinrichtung (100) an einer Austrittsöffnung (22) der Deckplatte (11) offen ist und eingerichtet ist, dass – in der Öffnungsposition der Dampfstrahl (1) durch die Eintritts- und Austrittsöffnungen (22) durchtritt.A closure device (100) for an evaporator cell (200), comprising: - a cover plate (11) which is movable and arranged relative to the evaporator cell (200) in a blocking position for a steam jet (1) exiting the evaporator cell (200) Forming a barrier and releasing the jet of steam (1) in an open position; and a sidewall arrangement (12) arranged to shield an environment of the evaporator cell (200) laterally of the steam jet (1) and including sidewalls extending in one direction extend, which differs from the extent of the cover plate (11), wherein - the side wall assembly (12) with the cover plate (11) is connected, so that a collecting chamber (10) is formed on a bottom of the closure device (100) at a Collecting opening (13) is open and at an upper side of the closure device (100) through the cover plate (11) is closed and is arranged that in the blocking position of the steam jet (1) d urch the collecting opening (13) enters the collecting chamber (10), characterized in that - the side wall assembly (12) is further connected to the cover plate (11), that a flow chamber (20) is formed by the cover plate (11 ) and side walls (12.2, 12.3) of the side wall assembly (12) is limited, wherein - the flow chamber (20) at the bottom of the closure device (100) at an inlet opening (21) and at the top of the closure device (100) at an outlet opening ( 22) of the cover plate (11) is open and is arranged that - in the open position, the steam jet (1) passes through the inlet and outlet openings (22).

Description

Die Erfindung betrifft eine Verschlusseinrichtung für eine Verdampferzelle, insbesondere einen Verschluss (Shutter) für eine Effusionszelle. Des Weiteren betrifft die Erfindung eine mit der Verschlusseinrichtung ausgestattete Verdampferzelle und eine Beschichtungsanlage, die mindestens eine Verdampferzelle enthält, die mit der Verschlusseinrichtung ausgestattet ist. Anwendungen der Erfindung sind beim Betrieb von Beschichtungsanlagen zur Herstellung dünner Schichten, insbesondere Molekularstrahlepitaxie-Anlagen (MBE-Anlagen) gegeben.The invention relates to a closure device for an evaporator cell, in particular a closure (shutter) for an effusion cell. Furthermore, the invention relates to an evaporator cell equipped with the closure device and to a coating installation which contains at least one evaporator cell which is equipped with the closure device. Applications of the invention are given in the operation of coating equipment for the production of thin films, in particular molecular beam epitaxy equipment (MBE plants).

Beschichtungsanlagen umfassen allgemein eine Dampfquelle (oder: Verdampferzelle), insbesondere eine Effusionszelle, zur Erzeugung eines Dampfstrahls von Verdampfungsgut und eine Substrathalterung zur Aufnahme eines zu beschichtenden Substrats. Das Substrat wird mit einem bestimmten Arbeitsabstand von der Dampfquelle angeordnet, so dass Atome oder Moleküle aus dem Dampfstrahl auf dem Substrat kondensieren oder chemisch reagieren und eine Schicht bilden. Das Verdampfungsgut kann allgemein fest, flüssig oder gasförmig sein, wobei typischerweise unabhängig vom Aggregatzustand des Verdampfungsguts und der Art der Bereitstellung des Verdampfungsguts im gas- oder dampfförmigen Zustand von einer Dampfquelle und einem Dampfstrahl gesprochen wird. Die Beschichtung des Substrats erfolgt typischerweise unter Vakuumbedingungen, insbesondere unter Ultrahochvakuum (UHV), kann aber auch z. B. in einem Inertgas realisiert werden.Coating plants generally comprise a vapor source (or: evaporator cell), in particular an effusion cell, for producing a vapor jet of vaporization material and a substrate holder for receiving a substrate to be coated. The substrate is placed at a certain working distance from the vapor source so that atoms or molecules from the vapor jet condense or chemically react on the substrate to form a layer. The evaporant can be generally solid, liquid or gaseous, which is typically spoken of a steam source and a steam jet regardless of the state of aggregation of the vapor and the nature of the provision of the vaporization in the gaseous or vapor state. The coating of the substrate is typically carried out under vacuum conditions, in particular under ultra-high vacuum (UHV), but can also z. B. be realized in an inert gas.

Herkömmliche Beschichtungsanlagen sind vorwiegend so ausgeführt, dass die Verdampferzelle einen geringen Arbeitsabstand vom Substrat, einen breiten Abstrahlwinkel des Dampfstrahls und einen großen Anstellwinkel relativ zur Normalen der Beschichtungsebene (Substratebene) aufweist, um bei möglichst geringem Volumen der Beschichtungsanlage Substrate mit möglichst großem Durchmesser und möglichst viele Verdampferzellen mit großem Volumen verwenden zu können.Conventional coating systems are predominantly designed so that the evaporator cell has a small working distance from the substrate, a wide radiation angle of the steam jet and a large angle of incidence relative to the normal of the coating plane (substrate level) to the smallest possible volume of the coating system substrates with the largest possible diameter and as many To be able to use evaporator cells with a large volume.

Um die Bedingungen eines Beschichtungsprozesses, insbesondere die Schichtdicke oder die Schichtfolge, steuern zu können, ist jede Verdampferzelle mit einem Verschluss ausgestattet. Ein herkömmlicher Verschluss 100', der beispielhaft in 13 (Stand der Technik) gezeigt ist, umfasst eine Deckplatte 11', die relativ zu einer Verdampferzelle 200' beweglich ist. Die Deckplatte 11' kann über der Mündungsöffnung der Verdampferzelle 200' positioniert sein (Sperrposition), um eine Barriere für den aus der Verdampferzelle 200' austretenden Dampfstrahl zu bilden (siehe insbesondere 13A). Des Weiteren kann die Deckplatte 11' von der Verdampferzelle 200' zurückgezogen werden, um in einer Öffnungsposition den austretenden Dampfstrahl freizugeben. Die Bewegung zwischen der Sperrposition und der Öffnungsposition erfolgt z. B. mit einem Antrieb über ein Koppelelement 30', das für eine Vorschubbewegung entlang des Doppelpfeils (siehe 13A, 13B) vorgesehen ist. Des Weiteren ist die herkömmliche Verdampferzelle 200' mit einer Seitenwand 12' ausgestattet, welche die Strahlrichtung der Verdampferzelle 200' von mehreren Seiten umgibt, um eine Umgebung der Verdampferzelle 200' vom austretenden Dampfstrahl abzuschirmen.In order to be able to control the conditions of a coating process, in particular the layer thickness or the sequence of layers, each evaporator cell is equipped with a closure. A conventional closure 100 ' who exemplifies in 13 (Prior Art), comprises a cover plate 11 ' that is relative to an evaporator cell 200 ' is mobile. The cover plate 11 ' may be above the mouth of the evaporator cell 200 ' be positioned (blocking position) to provide a barrier for the out of the evaporator cell 200 ' Forming steam jet to form (see in particular 13A ). Furthermore, the cover plate 11 ' from the evaporator cell 200 ' be withdrawn to release the exiting steam jet in an open position. The movement between the locked position and the open position is z. B. with a drive via a coupling element 30 ' which is responsible for a feed movement along the double arrow (see 13A . 13B ) is provided. Furthermore, the conventional evaporator cell 200 ' with a side wall 12 ' equipped, which the beam direction of the evaporator cell 200 ' from several sides surrounds to an environment of the evaporator cell 200 ' shield from the exiting steam jet.

Herkömmliche Verschlüsse für Verdampferzellen, z. B. gemäß 13, haben eine Reihe von Nachteilen. In der Sperrposition setzt sich Verdampfungsgut an der Unterseite der Deckplatte 11' ab. Festes Verdampfungsgut kann eine dicke Schicht bilden, welche den Verschluss behindert oder blockiert. Flüssiges Verdampfungsgut tropft von der Deckplatte 11' ab, so dass die Umgebung der Verdampferzelle 200' beschichtet oder deren Funktion beeinträchtigt wird. Dieselben Probleme ergeben sich für die Trennwand 12', mit der ein seitliches Übersprechen zwischen benachbarten Verdampferzellen unterbunden werden soll. Beschichtete Trennwände können ebenfalls den Verschluss blockieren oder die Funktion der Verdampferzelle beeinträchtigen. Des Weiteren ist von Nachteil, dass die Trennwand 12' die Strahlrichtung des Dampfstrahls radial nicht allseitig umgeben kann, da ein Freiraum für die Betätigung der Deckplatte 11' mit dem Koppelelement 30' freigehalten werden muss (siehe 13B). Aufgrund dieser Lücke und aufgrund einer beschränkten Wirksamkeit der übrigen Trennwand 12' kann sich Material an den Innenwänden der Beschichtungsanlage jenseits der Trennwand 12' absetzen. Um dieses Material zu entfernen, muss die Beschichtungsanlage vollständig geöffnet und komplett zerlegt werden, was lange Wartungszeiten zur Folge hat.Conventional closures for evaporator cells, z. B. according to 13 , have a number of disadvantages. In the blocking position, evaporation material settles on the underside of the cover plate 11 ' from. Solid vapor can form a thick layer which obstructs or blocks the closure. Liquid evaporates drips from the cover plate 11 ' off, leaving the environment of the evaporator cell 200 ' coated or whose function is impaired. The same problems arise for the partition 12 ' with which a lateral crosstalk between adjacent evaporator cells should be prevented. Coated partitions may also block the closure or affect the function of the evaporator cell. Furthermore, it is disadvantageous that the partition 12 ' The beam direction of the jet of steam can not radially surround all sides, as a free space for the actuation of the cover plate 11 ' with the coupling element 30 ' must be kept free (see 13B ). Due to this gap and due to a limited effectiveness of the remaining partition 12 ' can material on the inner walls of the coating system beyond the partition 12 ' drop. To remove this material, the coater must be fully opened and completely disassembled, resulting in long maintenance times.

Ein weiterer wichtiger Nachteil der herkömmlichen Technik ergibt sich aus starken Temperaturänderungen (so genannte ”Shutter-Transienten”), die beim Öffnen oder Schließen des Verschlusses auftreten. Die thermische Abstrahlung an der Mündungsöffnung der Verdampferzelle 200' in Strahlrichtung ändert sich in Abhängigkeit von der Anordnung der Deckplatte 11' in der Sperrposition oder der Öffnungsposition. In der Sperrposition wird Wärmestrahlung in die Verdampferzelle 200' rückreflektiert, so dass sich das Verdampfungsgut stärker erwärmt als in der Öffnungsposition. Im Ergebnis bilden sich bei der Betätigung des Verschlusses unerwünschte Schwankungen der Verdampfungsrate, die ggf. durch eine Steuerung der Heizleistung der Verdampferzelle kompensiert werden müssen.Another important disadvantage of the conventional technique results from severe temperature changes (so-called "shutter transients") that occur when opening or closing the shutter. The thermal radiation at the mouth of the evaporator cell 200 ' in the beam direction changes depending on the arrangement of the cover plate 11 ' in the locked position or the open position. In the blocking position heat radiation is in the evaporator cell 200 ' reflected back, so that the evaporating material heated more than in the open position. As a result, upon actuation of the closure, undesirable fluctuations in the evaporation rate are formed, which may need to be compensated by controlling the heat output of the evaporator cell.

Die genannten Nachteile sind für Beschichtungsanlagen besonders kritisch, die für einen hohen Materialdurchsatz vorgesehen sind, wie dies insbesondere in der kommerziellen Halbleiterbauelementfertigung der Fall ist. Je größer die Menge des verdampften Materials ist, desto kritischer ist die oben genannte Materialabscheidung auf der Unterseite der Deckplatte, an der Trennwand und an anderen Innenwänden der Beschichtungsanlage und die Bildung des Shutter-Transienten. So wächst mit der Größe der Verdampferzelle die Abhängigkeit der Abstrahlcharakteristik des Dampfstrahls vom Füllstand in der Verdampferzelle und gleichzeitig die unerwünschte Auswirkung des Shutter-Transienten. Um Änderungen der Abstrahlcharakteristik oder der Verdampfungsrate zu kompensieren, sind bisher empirische Ansätze auf der Grundlage von Versuchsreihen erforderlich, deren Zuverlässigkeit sich jedoch in der Praxis als beschränkt erwiesen hat.The disadvantages mentioned are particularly critical for coating systems that are suitable for a high Material throughput are provided, as is the case in particular in the commercial semiconductor device manufacturing. The greater the amount of vaporized material, the more critical is the above deposition of material on the underside of the cover plate, on the bulkhead and on other interior walls of the coater, and the formation of the shutter transient. Thus, with the size of the evaporator cell, the dependence of the radiation characteristic of the steam jet on the fill level in the evaporator cell and, at the same time, the undesired effect of the shutter transient increases. In order to compensate for changes in the radiation pattern or the evaporation rate, empirical approaches based on test series have hitherto been required, the reliability of which, however, has proven to be limited in practice.

Die JP 2008-081771 A1 bildet eine Verschlusseinrichtung gemäß des Oberbegriffs des Anspruchs 1. Weitere Verschlusseinrichtungen sind den Druckschriften JP 2009-256705 A , DE 20 2005 015 618 U1 , sowie EP 1 788 112 A1 zu entnehmen.The JP 2008-081771 A1 forms a closure device according to the preamble of claim 1. Further closure devices are the publications JP 2009-256705 A . DE 20 2005 015 618 U1 , such as EP 1 788 112 A1 refer to.

Die Aufgabe der Erfindung ist es, eine verbesserte Verschlusseinrichtung für eine Verdampferzelle bereitzustellen, mit der Nachteile herkömmlicher Verschlüsse von Verdampferzellen überwunden werden. Die Verschlusseinrichtung soll insbesondere unerwünschte Materialabscheidungen minimieren und/oder den Shutter-Transienten verringern. Die Aufgabe der Erfindung ist es auch, eine mit einer verbesserten Verschlusseinrichtung ausgestattete Verdampferzelle und eine verbesserte Beschichtungsanlage bereitzustellen.The object of the invention is to provide an improved closure device for an evaporator cell, with which disadvantages of conventional closures of evaporator cells are overcome. In particular, the closure device is intended to minimize unwanted material deposits and / or reduce the shutter transient. The object of the invention is also to provide an evaporator cell equipped with an improved closure device and an improved coating system.

Diese Aufgaben werden durch eine Verschlusseinrichtung, eine Verdampferzelle und eine Beschichtungsanlage mit den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen und Anwendungen der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen.These objects are achieved by a closure device, an evaporator cell and a coating system having the features of the independent claims. Advantageous embodiments and applications of the invention will become apparent from the dependent claims.

Gemäß einem ersten Gesichtspunkt der Erfindung wird eine Verschlusseinrichtung für eine Verdampferzelle (Effusionszelle) bereitgestellt, die eine Deckplatte und eine mit der Deckplatte fest verbundene Seitenwandanordnung umfasst. Die Deckplatte und die Seitenwandanordnung bilden ein in einer Beschichtungsanlage bewegliches Bauteil, das insbesondere relativ zu der Verdampferzelle beweglich und in einer Sperrposition sowie in einer Öffnungsposition positionierbar ist. In der Sperrposition ist die Verschlusseinrichtung konfiguriert, dass die Deckplatte für einen aus der Verdampferzelle austretenden Dampfstrahl eine Barriere bildet. In der Öffnungsposition ist die Verschlusseinrichtung angepasst, einen Dampfstrahl aus der Verdampferzelle freizugeben, d. h. einen Durchlass für den Dampfstrahl zu bilden. Die mit der Deckplatte fest verbundene Seitenwandanordnung umfasst Seitenwände, die von der Deckplatte abstehen. Die Seitenwände der Seitenwandanordnung erstrecken sich in einer Richtung, die von der Ausdehnung der Deckplatte abweicht. Typischerweise ist eine ebene Deckplatte vorgesehen, während die Seitenwandanordnung, d. h. die Seitenwände der Seitenwandanordnung senkrecht zu der Deckplatte ausgerichtet sind. Die Verschlusseinrichtung hat eine Oberseite und eine Unterseite. Die Oberseite ist beim Gebrauch der Verschlusseinrichtung eine von der Verdampferzelle wegweisende Seite, während die Unterseite zur Verdampferzelle gerichtet ist. Typischerweise ist beim Gebrauch der Verschlusseinrichtung, insbesondere bei deren Verbindung mit einer in einer Beschichtungsanlage stehenden Halterung oder Antriebseinrichtung, zumindest eine Komponente der Oberflächennormalen der Oberseite vertikal entgegengesetzt zur Gravitationsrichtung ausgerichtet, während zumindest eine Komponente der Oberflächennormalen der Unterseite vertikal in Gravitationsrichtung weist. Alternativ kann die Ausrichtung für einen Überkopfbetrieb der Verdampferzelle umgekehrt sein.According to a first aspect of the invention, a closure device for an evaporator cell (effusion cell) is provided, which comprises a cover plate and a side wall arrangement firmly connected to the cover plate. The cover plate and the side wall assembly form a movable component in a coating system, which is movable in particular relative to the evaporator cell and in a blocking position and in an open position. In the blocking position, the closure device is configured such that the cover plate forms a barrier for a steam jet emerging from the evaporator cell. In the open position, the closure device is adapted to release a steam jet from the evaporator cell, i. H. to form a passage for the steam jet. The side wall assembly fixedly connected to the cover plate includes side walls that protrude from the cover plate. The sidewalls of the sidewall assembly extend in a direction that deviates from the extent of the cover plate. Typically, a flat top plate is provided while the side wall assembly, i. H. the side walls of the side wall assembly are aligned perpendicular to the cover plate. The closure device has a top and a bottom. The upper side is a side facing away from the evaporator cell in use of the closure device, while the bottom is directed to the evaporator cell. Typically, in use of the closure device, particularly when connected to a fixture or drive means, at least one component of the surface normal of the top is vertically opposed to the gravitational direction, while at least one component of the surface normal faces vertically in the direction of gravity. Alternatively, the alignment may be reversed for overhead operation of the evaporator cell.

Gemäß der Erfindung ist die Seitenwandanordnung mit der Deckplatte so verbunden, dass zwei Kammern gebildet werden. Erstens bildet die Seitenwandanordnung mit der Deckplatte eine Sammelkammer. Die Sammelkammer ist ein einseitig offener Raum, der an der Oberseite der Verschlusseinrichtung durch die Deckplatte und im Übrigen durch Seitenwände der Seitenwandanordnung begrenzt wird. An der Unterseite ist eine Auffangöffnung vorgesehen. Die Sammelkammer ist auf der Unterseite der Verschlusseinrichtung offen und geeignet, dass in der Sperrposition der Verschlusseinrichtung der Dampfstrahl durch die Auffangöffnung in die Sammelkammer eintritt. Somit ist die erfindungsgemäße Verschlusseinrichtung eingerichtet, in Bezug auf eine Verdampferzelle so positioniert zu werden, dass sich die Auffangöffnung der Sammelkammer in der Strahlrichtung des Dampfstrahls befindet, der aus einer Mündungsöffnung der Verdampferzelle austritt. Vorteilhafterweise kann sich der Dampfstrahl im Inneren der Sammelkammer sammeln und insbesondere niederschlagen, so dass ein Transport des Verdampfungsgutes hin zum Substrat blockiert ist.According to the invention, the side wall assembly is connected to the cover plate so that two chambers are formed. First, the side wall assembly with the cover plate forms a collection chamber. The collection chamber is a one-sided open space, which is bounded at the top of the closure device by the cover plate and the rest by side walls of the side wall assembly. At the bottom of a collection opening is provided. The collection chamber is open on the underside of the closure device and suitable for the steam jet to enter the collection chamber through the collection opening in the blocking position of the closure device. Thus, the closure device according to the invention is arranged to be positioned with respect to an evaporator cell so that the collecting opening of the collecting chamber is in the jet direction of the steam jet emerging from a mouth opening of the evaporator cell. Advantageously, the steam jet can collect in the interior of the collection chamber and in particular precipitate, so that a transport of the vaporized material is blocked towards the substrate.

Zweitens wird durch die Seitenwandanordnung mit der Deckplatte eine Durchflusskammer gebildet. Die Durchflusskammer ist ein zweiseitig geöffneter Raum, der an der Oberseite der Verschlusseinrichtung durch die Deckplatte und im Übrigen durch Seitenwände der Seitenwandanordnung begrenzt wird. An der Unterseite ist die Durchflusskammer mit einer Eintrittsöffnung offen. Zur Eintrittsöffnung gegenüberliegend weist die Deckplatte in der Durchflusskammer eine Austrittsöffnung auf, so dass ein Dampfstrahl durch die Durchflusskammer durchgeleitet werden kann. Somit ist die erfindungsgemäße Verschlusseinrichtung geeignet, in der Öffnungsposition so über einer Verdampferzelle positioniert zu werden, dass ein aus der Mündungsöffnung der Verdampferzelle austretender Dampfstrahl entlang der Strahlrichtung der Verdampferzelle durch die Durchflusskammer ungehindert zu einer Substrathalterung und insbesondere einem Substrat durchtreten kann.Second, a flow chamber is formed by the sidewall assembly with the cover plate. The flow chamber is a two-sided open space, which is bounded at the top of the closure device by the cover plate and the rest by side walls of the side wall assembly. At the bottom, the flow chamber is open with an inlet opening. Opposite the inlet opening, the cover plate in the flow chamber on an outlet opening, so that a steam jet through the flow chamber can be passed. Thus, the closure device according to the invention is suitable for being positioned above an evaporator cell in the opening position such that a steam jet issuing from the mouth opening of the evaporator cell can pass unhindered through the flow chamber to the substrate holder and in particular a substrate along the jet direction of the evaporator cell.

Die erfindungsgemäße Verschlusseinrichtung hat den Vorteil, dass der Anteil von Verdampfungsgut minimiert wird, der sich auf Innenwänden oder anderen Teilen der Beschichtungsanlage parasitär abscheidet. Die Deckplatte und die Seitenwandanordnung der Verschlusseinrichtung sind so angeordnet, dass sich möglichst alles parasitär (d. h. nicht auf dem Substrat) abgeschiedene Verdampfungsgut in oder auf einem beweglichen Teil in der Beschichtungsanlage abscheidet. Die Verschlusseinrichtung kann leicht ausgetauscht werden, so dass der Aufwand zur Beseitigung des parasitär abgeschiedenen Verdampfungsguts minimiert wird. Im Ergebnis verkürzen sich die Wartungszeiten der Beschichtungsanlage, und die Standzeit zwischen den Wartungsintervallen verlängert sich.The closure device according to the invention has the advantage that the proportion of vaporization material is minimized, which deposits parasitically on inner walls or other parts of the coating system. The cover plate and the side wall arrangement of the closure device are arranged in such a way that as far as possible, all evaporative material deposited in a parasitic manner (that is to say not on the substrate) is deposited in or on a moving part in the coating installation. The closure device can be easily replaced, so that the effort to eliminate the parasitically separated evaporation material is minimized. As a result, the maintenance time of the coating system is shortened, and the service life between the maintenance intervals is extended.

Die erfindungsgemäße Verschlusseinrichtung ist ein dreidimensionaler, z. B. kastenförmiger Zellenverschluss. Sie bietet mit der an der Oberseite vorgesehenen Deckplatte die selbe Funktion wie der herkömmliche Verschluss (z. B. gemäß 13A). Durch eine Bewegung relativ zu der fest eingebauten Verdampferzelle, z. B. eine lineare Bewegung in Längsrichtung der Anordnung der beiden Kammern oder eine Schwenkbewegung, wird die Verschlusseinrichtung zwischen der Sperrposition und der Öffnungsposition verstellt. In der Öffnungsposition gibt die Verschlusseinrichtung den Fluss des Verdampfungsguts aus der darunter liegenden Verdampferzelle frei, so dass dieser im Bereich der zu bedampfenden Fläche das zu bedampfende Substrat ungehindert erreichen kann. In der Sperrposition hingegen wird der Fluss des Verdampfungsguts unterbrochen, und das Verdampfungsgut lagert sich auf den der Verdampferzelle zugewandten Innenflächen der Verschlusseinrichtung, insbesondere auf den Innenflächen der Deckplatte und der Seitenwandanordnung in der Sammelkammer ab.The closure device according to the invention is a three-dimensional, z. B. box-shaped cell closure. It offers the same function as the conventional closure with the cover plate provided at the top (eg according to 13A ). By a movement relative to the fixed evaporator cell, z. B. a linear movement in the longitudinal direction of the arrangement of the two chambers or a pivoting movement, the closure device between the locking position and the open position is adjusted. In the open position, the closure device releases the flow of vaporization material from the evaporator cell below so that it can reach the substrate to be vaporized unhindered in the region of the surface to be vaporized. In the blocking position, however, the flow of the vaporized material is interrupted, and the vaporized material deposits on the evaporator cell facing inner surfaces of the closure device, in particular on the inner surfaces of the cover plate and the side wall assembly in the collection chamber.

Im Vergleich zum herkömmlichen Verschluss hat in der Sperrposition die den Dampfstrahl unterbrechende Fläche, d. h. die Deckplatte, einen größeren Abstand von der Mündungsöffnung der Verdampferzelle. Eine Betätigung der Verschlusseinrichtung, d. h. eine Bewegung der Verschlusseinrichtung führt somit zu einer verringerten Rückkopplung auf das thermische Verhalten der Verdampferzelle. Der Shutter-Transient wird verringert oder vernachlässigbar klein. Des Weiteren wird durch die Seitenwände der Seitenwandanordnung ein seitliches Entweichen des Dampfstrahls aus der Verschlusseinrichtung verhindert. Die Seitenwandanordnung übernimmt somit die Funktion der Trennwände, die beim herkömmlichen Verschluss zwischen den Verdampferzellen fixiert sind, ist jedoch gemäß der Erfindung Teil der beweglichen Verschlusseinrichtung.Compared to the conventional closure, in the blocking position, the area interrupting the jet of vapor, i. H. the cover plate, a greater distance from the mouth opening of the evaporator cell. Actuation of the closure device, d. H. a movement of the closure device thus leads to a reduced feedback on the thermal behavior of the evaporator cell. The shutter transient is reduced or negligible. Furthermore, the side walls of the side wall arrangement prevent lateral escape of the steam jet from the closure device. The side wall arrangement thus assumes the function of the partitions, which are fixed in the conventional closure between the evaporator cells, but according to the invention is part of the movable closure device.

Die erfindungsgemäße Verschlusseinrichtung hat die folgenden weiteren Vorteile. Verdampfungsgut, das aus der Verdampferzelle austritt, während sich die Verschlusseinrichtung in der Sperrposition befindet, kann in der Sammelkammer gesammelt und während der Wartung der Beschichtungsanlage zusammen mit der Verschlusseinrichtung entnommen werden. Zur Entfernung parasitären Verdampfungsgutes muss nicht wie bisher ein großflächiger Zugang zur Beschichtungsanlage geschaffen werden, da ein mechanisches oder chemisches Entfernen abgeschiedenen Verdampfungsgutes aus der Beschichtungsanlage nicht erforderlich ist.The closure device according to the invention has the following further advantages. Evaporation material exiting the evaporator cell while the closure device is in the blocking position may be collected in the collection chamber and removed during maintenance of the coating equipment together with the closure device. In order to remove parasitic vaporization material, it is not necessary to provide a large-area access to the coating plant, since mechanical or chemical removal of vaporized material from the coating plant which is deposited is not necessary.

Des Weiteren wird im Öffnungszustand der Verschlusseinrichtung der Anteil des Verdampfungsguts, der die Verdampferzelle in eine Richtung verlässt, die nicht auf das Substrat gerichtet ist, ebenfalls an Seitenwänden der Seitenwandanordnung aufgefangen. Auch in der Öffnungsposition wird die Bildung parasitärer Abscheidungen in der Beschichtungsanlage vermieden. Das in der Durchflusskammer abgeschiedene Material kann ebenfalls während der Wartung zusammen mit der Verschlusseinrichtung aus der Beschichtungsanlage entnommen werden. Des Weiteren erfüllt die Austrittsöffnung in der Deckplatte an der Oberseite der Durchflusskammer eine Blendenfunktion. Die Austrittsöffnung kann so geformt und dimensioniert werden, dass sie den Dampfstrahl des Verdampfungsguts so einschränkt, dass nur direkt von der Verdampferzelle zum Substrat sich in gerader Linie bewegender Dampf (z. B. Atome, Moleküle) durchgelassen wird. Dadurch wird der neben dem Substrat liegende Bereich im Inneren der Beschichtungsanlage von einer Abscheidung mit Verdampfungsgut geschützt.Furthermore, in the opening state of the closure device, the portion of the evaporation material that leaves the evaporator cell in a direction that is not directed to the substrate is also collected on sidewalls of the sidewall arrangement. Even in the opening position, the formation of parasitic deposits in the coating system is avoided. The material deposited in the flow chamber can also be removed from the coater during maintenance together with the closure device. Furthermore, the outlet opening in the cover plate at the top of the flow chamber fulfills a diaphragm function. The exit orifice may be shaped and dimensioned to restrict the vapor stream of the vapor so that only vapor (eg, atoms, molecules) moving in a straight line directly from the vaporiser cell to the substrate is allowed to pass through. As a result, the area lying next to the substrate in the interior of the coating installation is protected by deposition with evaporating material.

Die Vorteile der erfindungsgemäßen, dreidimensionalen Verschlusseinrichtung werden um so größer, je größer der Arbeitsstand von der Verdampferzelle zum Substrat ist. Dabei wird der Öffnungswinkel der Verdampferzelle bei gleich bleibender Substratgröße (zu bedampfende Fläche) sowie ihr Winkel zur Normalen der zu bedampfenden Fläche kleiner. Damit kann die Verschlusseinrichtung in Strahlrichtung (Längsachse der Zelle) größer werden, wodurch sich die Vorteile der erfindungsgemäßen Verdampferzelle verstärken.The advantages of the three-dimensional closure device according to the invention become greater the greater the working state from the evaporator cell to the substrate. In this case, the opening angle of the evaporator cell with a constant substrate size (surface to be coated) and their angle to the normal of the surface to be vaporized is smaller. Thus, the closure device in the beam direction (longitudinal axis of the cell) can be larger, thereby increasing the advantages of the evaporator cell according to the invention.

Gemäß einem zweiten Gesichtspunkt der Erfindung wird die oben genannte Aufgabe durch eine Verdampferzelle gelöst, die mit einer Verschlusseinrichtung gemäß dem oben genannten ersten Gesichtspunkt der Erfindung ausgestattet ist. Die Verschlusseinrichtung ist relativ zu der Verdampferzelle beweglich angeordnet. Da die Seitenwandanordnung der Verschlusseinrichtung die Funktion der herkömmlichen Trennwände zwischen Verdampferzellen übernimmt, kann eine erfindungsgemäße Verdampferzelle im Vergleich zur herkömmlichen Technik mit einem verringerten Abstand von einer weiteren Verdampferzelle oder anderen Einbauten in der Beschichtungsanlage angeordnet werden. Somit kann die Zahl der Verdampferzellen in einer gegebenen Beschichtungsanlage vergrößert und/oder das Innenvolumen der Beschichtungsanlage verringert werden.According to a second aspect of the invention, the above-mentioned object is achieved by an evaporator cell provided with a closure device according to the first mentioned above Viewpoint of the invention is equipped. The closure device is arranged to be movable relative to the evaporator cell. Since the side wall arrangement of the closure device takes over the function of the conventional partitions between evaporator cells, an evaporator cell according to the invention can be arranged at a reduced distance from a further evaporator cell or other internals in the coating system in comparison to the conventional technique. Thus, the number of evaporator cells can be increased in a given coating system and / or the internal volume of the coating system can be reduced.

Gemäß einem dritten Gesichtspunkt der Erfindung wird die oben genannte Aufgabe durch eine Beschichtungsanlage, insbesondere eine MBE-Anlage gelöst, die mindestens eine Verdampferzelle enthält, die mit der Verschlusseinrichtung gemäß dem oben genannten ersten Gesichtspunkt der Erfindung ausgestattet ist. Vorzugsweise ist die Beschichtungsanlage mit mindestens einer Antriebseinrichtung ausgestattet, mit der die Verschlusseinrichtung der mindestens einen Verdampferzelle relativ zu der Verdampferzelle beweglich, z. B. linear verschiebbar oder verschwenkbar ist.According to a third aspect of the invention, the above-mentioned object is achieved by a coating installation, in particular an MBE installation, which contains at least one evaporator cell equipped with the closure device according to the abovementioned first aspect of the invention. Preferably, the coating system is equipped with at least one drive device with which the closure device of the at least one evaporator cell is movable relative to the evaporator cell, for. B. is linearly displaceable or pivotable.

Einen weiteren Gegenstand der Erfindung stellt ein Verfahren zur Beschichtung eines Substrats in einer Beschichtungsanlage dar, bei dem die Verschlusseinrichtung gemäß dem oben genannten ersten Gesichtspunkt der Erfindung verwendet wird. Das Verfahren zeichnet sich insbesondere durch zwei Betriebsphasen der Beschichtung aus. In einer ersten Betriebsphase befindet sich die Verschlusseinrichtung in der Sperrposition, so dass ein Austritt des Dampfstrahls aus der Verdampferzelle unterbunden ist. In dieser Betriebsphase erfolgt keine Beschichtung des Substrats oder eine Beschichtung des Substrats aus einer benachbarten Verdampferzelle. In einer zweiten Betriebsphase ist die Verschlusseinrichtung in der Öffnungsposition angeordnet, so dass der Dampfstrahl des Verdampfungsguts von der Verdampferzelle auf das Substrat gerichtet ist und sich das Verdampfungsgut auf dem Substrat niederschlägt.Another object of the invention is a method for coating a substrate in a coating system, wherein the closure device is used according to the above-mentioned first aspect of the invention. The process is characterized in particular by two operating phases of the coating. In a first operating phase, the closure device is in the blocking position, so that an exit of the steam jet from the evaporator cell is prevented. In this phase of operation no coating of the substrate or a coating of the substrate takes place from an adjacent evaporator cell. In a second operating phase, the closure device is arranged in the opening position, so that the vapor jet of the vaporization material is directed from the evaporator cell onto the substrate and the vaporization material deposits on the substrate.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung kann die Seitenwandanordnung an einer Unterseite der Verschlusseinrichtung eine Bodenplatte aufweisen, die sich über die Unterseite von mindestens einer der Sammelkammer und der Durchflusskammer erstreckt. Die Bodenplatte bildet auf der Unterseite der Verschlusseinrichtung eine Abgrenzung der Kammer(n), wobei in der Bodenplatte jeweils entsprechend die Auffangöffnung der Sammelkammer und/oder die Eintrittsöffnung der Durchflusskammer gebildet ist. Die Bodenplatte erstreckt sich vorzugsweise über die Ausdehnung beider Kammern. Vorteilhafterweise wird durch die Bodenplatte, welche die Auffangöffnung und/oder die Eintrittsöffnung umgibt, eine weitere Auffangfläche geschaffen, auf der sich Teile des Dampfstrahls nach einer eventuellen Rückreflektion hin zur Verdampferzelle niederschlagen oder auf die Teile des in den Kammern niedergeschlagenen Verdampfungsguts herabfallen können. Somit kann eine unerwünschte Verunreinigung der Verdampferzelle oder deren Umgebung vermieden werden.According to a preferred embodiment of the invention, the side wall assembly may have at a bottom side of the closure means a bottom plate extending over the underside of at least one of the collection chamber and the flow chamber. The bottom plate forms on the underside of the closure device a delimitation of the chamber (s), wherein in the bottom plate respectively corresponding to the collecting opening of the collecting chamber and / or the inlet opening of the flow chamber is formed. The bottom plate preferably extends over the extension of both chambers. Advantageously, a further collecting surface is created by the bottom plate, which surrounds the collecting opening and / or the inlet opening, on which parts of the steam jet after a possible Rückrefflektion reflected down to the evaporator cell or can fall down on the parts of the deposited in the chambers Evaporative. Thus, undesirable contamination of the evaporator cell or its environment can be avoided.

Die Rückhaltefunktion der Bodenplatte kann weiter verbessert werden, wenn gemäß einer weiteren Variante der Erfindung mindestens eine von der Auffangöffnung der Sammelkammer und der Eintrittsöffnung der Durchflusskammer mit einem Rückhaltering ausgestattet ist. Der Rückhaltering ist ein Vorsprung, der entlang des Randes der Auffangöffnung oder der Eintrittsöffnung verläuft und in das Innere der Sammel- oder Durchflusskammer ragt. Vorteilhafterweise wird somit auf der Innenseite der Kammern an der Bodenplatte ein Rückhaltevolumen gebildet, mit dem sowohl festes als auch flüssiges Verdampfungsgut zuverlässig gesammelt werden kann.The retention function of the bottom plate can be further improved if, according to another variant of the invention, at least one of the collecting opening of the collecting chamber and the inlet opening of the flow chamber is equipped with a retaining ring. The retaining ring is a projection which extends along the edge of the collecting opening or the inlet opening and projects into the interior of the collecting or flow chamber. Advantageously, a retention volume is thus formed on the inside of the chambers on the bottom plate, with which both solid and liquid evaporating material can be reliably collected.

Alternativ kann die Verschlusseinrichtung angepasst sein, dass in der Sammelkammer und/oder der Durchflusskammer niedergeschlagenes Verdampfungsgut in die Verdampferzelle zurückgeleitet wird. Die Rückleitung von Verdampfungsgut ist bei Verdampfung von flüssigem Material besonders einfach. Bei dieser Variante der Erfindung ist die Bodenplatte in mindestens einer der beiden Kammern mit einer Leiteinrichtung versehen, mit der Verdampfungsgut an der Bodenplatte entsprechend zu der Auffangöffnung oder zu der Eintrittsöffnung geleitet werden kann. Das zu der Auffangöffnung oder zu der Eintrittsöffnung geleitete Verdampfungsgut kann dann unter der Wirkung der Schwerkraft in die Verdampferzelle fallen oder tropfen. Die Leiteinrichtung umfasst z. B. eine relativ zu der Horizontalen hin zu der jeweiligen Öffnung geneigte Fläche. Vorteilhafterweise werden durch die Rückführung des Verdampfungsguts in die Verdampferzelle die Effektivität der Nutzung des Verdampfungsguts und die Standzeit der Beschichtungsanlage erheblich verbessert.Alternatively, the closure device can be adapted so that vaporized material deposited in the collecting chamber and / or the flow chamber is returned to the evaporator cell. The return of evaporating material is particularly easy when evaporating liquid material. In this variant of the invention, the bottom plate is provided in at least one of the two chambers with a guide, can be passed to the evaporating material on the bottom plate corresponding to the collecting opening or to the inlet opening. The vaporized material conducted to the collecting opening or to the inlet opening can then fall or drip into the evaporator cell under the effect of gravity. The guide comprises z. B. a relative to the horizontal towards the respective opening inclined surface. Advantageously, the effectiveness of the use of the vaporization and the service life of the coating system are significantly improved by the return of the vaporization in the evaporator cell.

Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung kann eine gezielte Ableitung von niedergeschlagenem Verdampfungsgut auch in anderen Teilen der Kammer vorgesehen sein. Beispielsweise kann an der Deckplatte in der Sammelkammer und/oder der Durchflusskammer eine Abtropfeinrichtung vorgesehen sein, mit der an der Deckplatte aufgefangenes Verdampfungsgut jeweils entsprechend zu der Bodenplatte, zu der Auffangöffnung und/oder zu der Eintrittsöffnung geleitet wird. Beim Abtropfen über der Auffangöffnung und/oder Eintrittsöffnung kann das Verdampfungsgut direkt in die Verdampferzelle zurückgeführt werden. Beim Abtropfen auf die Bodenplatte kann das Verdampfungsgut an dieser, ggf. unter Verwendung des Rückhalterings, gesammelt oder unter Verwendung der Leiteinrichtung ebenfalls in die Verdampferzelle rückgeführt werden.According to a further advantageous embodiment of the invention, a targeted discharge of deposited vaporized material can also be provided in other parts of the chamber. For example, a draining device may be provided on the cover plate in the collection chamber and / or the flow chamber, with the evaporated material collected on the cover plate being directed respectively to the bottom plate, to the collection opening and / or to the inlet opening. When draining over the collecting opening and / or inlet opening, the vaporized material can be returned directly to the evaporator cell. At the Dripping on the bottom plate, the evaporating material can be collected at this, possibly using the retaining ring, or also recycled using the guide in the evaporator cell.

Ein weiterer Vorteil der Erfindung ist es, dass die Anwendung der Verschlusseinrichtung nicht auf Verdampferzellen für festes oder flüssiges Verdampfungsgut beschränkt ist. Die Erfindung kann auch mit Verdampferzellen angewendet werden, mit denen bei der Betriebstemperatur in der Beschichtungsanlage gasförmiges Verdampfungsgut zum Substrat geleitet wird. Das gasförmige Verdampfungsgut kann z. B. nach einer chemischen Reaktion mit weiteren Substanzen auf dem Substrat eine Schicht bilden. Zur Steuerung einer Verdampferzelle für gasförmiges Verdampfungsgut ist die Sammelkammer der Verschlusseinrichtung vorzugsweise mit einer Pumpeinrichtung verbunden. Von der Sammelkammer führt eine Hohlleitung zu der Pumpeinrichtung, die in der Beschichtungsanlage fest installiert sein kann. Die Hohlleitung ist z. B. in eine Halterung oder ein Koppelelement der Verschlusseinrichtung integriert, so dass vorteilhafterweise auch mit der Verbindung mit der Pumpeinrichtung eine kompakte Bauform erreicht wird.Another advantage of the invention is that the application of the closure device is not limited to evaporator cells for solid or liquid evaporating material. The invention can also be used with evaporator cells, with which at the operating temperature in the coating system gaseous vapor is passed to the substrate. The gaseous Evampfungsgut can z. B. after a chemical reaction with other substances on the substrate form a layer. For controlling an evaporator cell for gaseous evaporating material, the collecting chamber of the closing device is preferably connected to a pump device. From the collection chamber leads a hollow conduit to the pumping device, which can be permanently installed in the coating plant. The hollow line is z. B. integrated into a holder or a coupling element of the closure device, so that advantageously also with the connection with the pumping device, a compact design is achieved.

Gemäß einer weiteren, vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist die Verschlusseinrichtung mit einem Koppelelement ausgestattet, das der mechanischen Verbindung der Verschlusseinrichtung mit einem Teil der Beschichtungsanlage, insbesondere mit der Antriebseinrichtung in der Beschichtungsanlage dient. Das Koppelelement ist für eine lösbare Fixierung der Verschlusseinrichtung in der Beschichtungsanlage eingerichtet. Es ist vorzugsweise ein Koppelelement mit einer Rast- oder Flanschverbindung vorgesehen. Damit wird vorteilhafterweise ein leichter Austausch der Verschlusseinrichtung für Wartungszwecke erhalten. Die Verschlusseinrichtung kann z. B. auf einem abnehmbaren Flansch montiert werden, der ohne großen Aufwand abgenommen und wieder montiert werden kann.According to a further advantageous embodiment of the invention, the closure device is equipped with a coupling element that serves the mechanical connection of the closure device with a part of the coating system, in particular with the drive device in the coating system. The coupling element is set up for a releasable fixing of the closure device in the coating installation. It is preferably provided a coupling element with a latching or flange connection. This advantageously results in easy replacement of the closure device for maintenance purposes. The closure device can, for. B. be mounted on a removable flange, which can be removed and reassembled easily.

Vorteilhafterweise kann die erfindungsgemäße Verschlusseinrichtung des Weiteren für eine Beschickung der Verdampferzelle verwendet werden. Hierzu umfasst die Verschlusseinrichtung gemäß einer weiteren Variante der Erfindung eine Trichterkammer, die zu einer der Sammel- und Durchflusskammern benachbart angeordnet ist. Die Verschlusseinrichtung kann in eine Füllposition relativ zu der Verdampferzelle bewegt werden, wobei in der Füllposition Verdampfungsgut durch die Trichterkammer in die Verdampferzelle gefüllt werden kann. Die Trichterkammer umfasst einen zweiseitig offenen Raum, der durch die Deckplatte und die Seitenwandanordnung sowie optional auch die Bodenplatte begrenzt wird. Die Deckplatte und ggf. die Bodenplatte enthalten Öffnungen, durch die Verdampfungsgut in die Verdampferzelle geleitet werden kann. Die Innenwände der Seitenwandanordnung bilden eine sich hin zur Unterseite der Verschlusseinrichtung verjüngende Trichteröffnung, durch die ein zuverlässiges Einleiten von Verdampfungsgut in die Mündungsöffnung der Verdampferzelle erleichtert wird.Advantageously, the closure device according to the invention can furthermore be used for charging the evaporator cell. For this purpose, the closure device according to a further variant of the invention comprises a funnel chamber, which is arranged adjacent to one of the collection and flow chambers. The closure device can be moved into a filling position relative to the evaporator cell, wherein in the filling position evaporating material can be filled through the funnel chamber into the evaporator cell. The funnel chamber comprises a two-sided open space, which is bounded by the cover plate and the side wall assembly and optionally also the bottom plate. The cover plate and possibly the bottom plate contain openings through which evaporating material can be passed into the evaporator cell. The inner walls of the side wall arrangement form a funnel opening, which tapers towards the underside of the closure device, by means of which a reliable introduction of evaporating material into the mouth opening of the evaporator cell is facilitated.

Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung werden im Folgenden unter Bezug auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben. Es zeigen:Further details and advantages of the invention will be described below with reference to the accompanying drawings. Show it:

1: eine schematische Schnittansicht einer erfindungsgemäßen Verschlusseinrichtung in der Öffnungsposition über einer Verdampferzelle; 1 a schematic sectional view of a closure device according to the invention in the open position over an evaporator cell;

2: eine schematische Berspektivansicht einer erfindungsgemäßen Verschlusseinrichtung in der Sperrposition über einer Verdampferzelle; 2 a schematic perspective view of a closure device according to the invention in the blocking position over an evaporator cell;

3: eine schematische Schnittansicht einer Durchflusskammer einer erfindungsgemäßen Verschlusseinrichtung; 3 a schematic sectional view of a flow chamber of a closure device according to the invention;

4: eine grafische Darstellung einer Abstrahlcharakteristik einer Verdampferzelle; 4 : a graphical representation of a radiation characteristic of an evaporator cell;

5: eine schematische Schnittansicht einer weiteren Durchflusskammer einer weiteren erfindungsgemäßen Verschlusseinrichtung; 5 a schematic sectional view of a further flow chamber of a further closure device according to the invention;

6 und 7: schematische Schnittansichten einer Sammelkammer einer erfindungsgemäßen Verschlusseinrichtung; 6 and 7 : schematic sectional views of a collection chamber of a closure device according to the invention;

8 und 9: schematische Schnittansichten weiterer Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Verschlusseinrichtung; 8th and 9 : schematic sectional views of further embodiments of the closure device according to the invention;

10: eine schematische Perspektivansicht einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen Verschlusseinrichtung, bei der die Sammelkammer mit einer Pumpeinrichtung verbunden ist; 10 a schematic perspective view of an embodiment of the closure device according to the invention, in which the collecting chamber is connected to a pumping device;

11: eine weitere Ausführungsform der erfindungsgemäßen Verschlusseinrichtung, die mit einer Trichterkammer ausgestattet ist; 11 a further embodiment of the closure device according to the invention, which is equipped with a funnel chamber;

12: eine schematische Schnittansicht einer erfindungsgemäßen Beschichtungsanlage; und 12 a schematic sectional view of a coating system according to the invention; and

13: schematische Illustrationen eines herkömmlichen Verschlusses einer Verdampferzelle (Stand der Technik). 13 : schematic illustrations of a conventional closure of an evaporator cell (prior art).

Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung werden im Folgenden unter beispielhaftem Bezug auf eine Verschlusseinrichtung an einer Effusionszelle in einer MBE-Anlage beschrieben, wobei die Verschlusseinrichtung für eine Linearbewegung relativ zu der Verdampferzelle eingerichtet ist und ein Dampfstrahl aus der Verdampferzelle vertikal nach oben gerichtet ist. Es wird betont, dass die Ausführung der Erfindung nicht auf die Anwendung in der MBE-Anlage und die Linearbewegung beschränkt, sondern in gleicher Weise in anderen Beschichtungsanlagen und/oder mit einer Schwenkbewegung (Rotation) der Verschlusseinrichtung möglich ist. Des Weiteren ist die Ausführung der Erfindung mit einer Verdampferzelle möglich, deren Strahlrichtung relativ zur Vertikalen geneigt ist oder die über Kopf, d. h. mit einem vertikal nach unten gerichteten Dampfstrahl betrieben wird. Mit anderen Worten, die in den Figuren horizontal ausgerichtete Verschlusseinrichtung kann relativ zur Horizontalen geneigt betrieben werden. Die Ausführungsformen der Erfindung werden im Folgenden unter Bezug auf Einzelheiten der Verschlusseinrichtung beschrieben. Einzelheiten der Verdampferzelle, der MBE-Anlage und der Verfahren zu deren Betrieb werden nicht beschrieben, soweit diese von herkömmlichen Beschichtungstechniken bekannt sind.Preferred embodiments of the invention will be described below by way of example with reference to a closure device on an effusion cell in an MBE installation, wherein the closure device for a linear movement is arranged relative to the evaporator cell and a steam jet from the evaporator cell is directed vertically upwards. It is emphasized that the embodiment of the invention is not limited to the application in the MBE system and the linear movement, but in the same way in other coating systems and / or with a pivoting movement (rotation) of the closure device is possible. Furthermore, the embodiment of the invention with an evaporator cell is possible, whose jet direction is inclined relative to the vertical or which is operated overhead, ie with a vertically downwardly directed steam jet. In other words, the closure device oriented horizontally in the figures can be tilted relative to the horizontal. The embodiments of the invention will be described below with reference to details of the closure device. Details of the evaporator cell, the MBE plant and the methods of their operation are not described, as far as they are known from conventional coating techniques.

Die Figuren illustrieren die erfindungsgemäße Verschlusseinrichtung in schematischen, nicht maßstabsgerechten Darstellungen. In der praktischen Umsetzung der Erfindung können insbesondere die Größen- und Winkelbeziehungen in Abhängigkeit von den Anwendungsbedingungen und insbesondere für eine Optimierung der Sammel- und Abschirmfunktion der Verschlusseinrichtung gewählt sein.The figures illustrate the closure device according to the invention in schematic, not to scale representations. In the practical implementation of the invention, in particular the size and angle relationships may be selected depending on the conditions of use and in particular for an optimization of the collecting and shielding function of the closure device.

Die in 1 in schematischer Schnittansicht illustrierte erste Ausführungsform der erfindungsgemäßen Verschlusseinrichtung 100 umfasst eine Deckplatte 11 und eine Seitenwandanordnung 12 mit drei Seitenwänden 12.1, 12.2 und 12.3. Die Seitenwandanordnung 12 ist an der Deckplatte 11 befestigt, wobei durch die Seitenwände 12.1, 12.2 und 12.3 eine Sammelkammer 10 und eine Durchflusskammer 20 gebildet werden. Die Sammelkammer 10 wird durch die Seitenwände 12.1 und 12.2 und einen geschlossenen Teilbereich der Deckplatte 11 begrenzt. Die Durchflusskammer 20 wird durch die Seitenwände 12.2 und 12.3 und einen mit einer Austrittsöffnung 22 geöffneten Teilbereich der Deckplatte 11 begrenzt. Zusätzlich werden die Sammel- und Durchflusskammern 10, 20 durch vordere und hintere Seitenwände begrenzt, die parallel zur Zeichenebene verlaufen und in 1 nicht gezeigt sind (siehe Seitenwände 12.4, 12.5 der in 2 gezeigten Ausführungsform). Auf der zur Deckplatte 11 entgegengesetzten Seite (Unterseite der Verschlusseinrichtung 100) sind die Sammel- und Durchflusskammern jeweils entsprechend an einer Auffangöffnung 13 und einer Eintrittsöffnung 21 offen.In the 1 in a schematic sectional view illustrated first embodiment of the closure device according to the invention 100 includes a cover plate 11 and a sidewall arrangement 12 with three side walls 12.1 . 12.2 and 12.3 , The sidewall arrangement 12 is on the cover plate 11 fastened, passing through the side walls 12.1 . 12.2 and 12.3 a collection chamber 10 and a flow chamber 20 be formed. The collection chamber 10 is through the sidewalls 12.1 and 12.2 and a closed portion of the cover plate 11 limited. The flow chamber 20 is through the sidewalls 12.2 and 12.3 and one with an exit port 22 opened portion of the cover plate 11 limited. In addition, the collection and flow chambers 10 . 20 bounded by front and rear side walls which are parallel to the plane of the drawing and in 1 not shown (see sidewalls 12.4 . 12.5 the in 2 shown embodiment). On the cover plate 11 opposite side (bottom of the closure device 100 ) are the collection and flow chambers each corresponding to a collecting opening 13 and an entrance opening 21 open.

Die Verschlusseinrichtung 100 hat somit die Form eines dreidimensionalen Kastens (Quaderform), der sich in einer Längsausdehnung der Verschlusseinrichtung erstreckt und durch die Seitenwandanordnung 12 in die Sammel- und Durchflusskammern 10, 20 unterteilt ist. Mit der Seitenwandanordnung 12 ist ein Koppelelement 30 verbunden, mit dem die Verschlusseinrichtung 100 an einer Antriebseinrichtung (nicht dargestellt, siehe 10, 12) fixierbar ist. Das Koppelelement 30 dient der Halterung der Verschlusseinrichtung 100 und deren Bewegung relativ zur Verdampferzelle 200.The closure device 100 thus has the shape of a three-dimensional box (cuboid shape) extending in a longitudinal extension of the closure device and through the side wall assembly 12 into the collection and flow chambers 10 . 20 is divided. With the sidewall arrangement 12 is a coupling element 30 connected to the closure device 100 on a drive device (not shown, see 10 . 12 ) is fixable. The coupling element 30 serves to hold the closure device 100 and their movement relative to the evaporator cell 200 ,

Die Verdampferzelle 200, die schematisch und nur in Teilen gezeigt ist, umfasst einen Tiegel 210 mit einer Tiegelheizung 220 und einem Kühlmantel 230. Der Tiegel 210 ist zur Aufnahme von festem oder flüssigem Verdampfungsgut 2 eingerichtet. Die Heizung 220 kann als elektrische Widerstandsheizung und/oder als Elektronenstrahlheizung konfiguriert sein, wie von herkömmlichen Verdampferzellen bekannt ist. Der Kühlmantel 230 ist für eine passive oder aktive Kühlung und zur Abschirmung der Umgebung des Tiegels 210 und der Heizung 220 gegenüber abgestrahlter Wärme eingerichtet.The evaporator cell 200 , which is shown schematically and only in part, comprises a crucible 210 with a crucible heater 220 and a cooling jacket 230 , The crucible 210 is for holding solid or liquid evaporating material 2 set up. The heating system 220 may be configured as electrical resistance heating and / or as electron beam heating, as known from conventional evaporator cells. The cooling jacket 230 is for passive or active cooling and to shield the environment of the crucible 210 and the heater 220 set against radiated heat.

Bei Betätigung der Heizung 220 wird das Verdampfungsgut 2 erwärmt, bis es durch Verdampfung oder Sublimation in den dampfförmigen Zustand überführt wird und durch die Mündungsöffnung 211 des Tiegels 210 nach außen austritt. Die Bewegung des dampfförmigen Verdampfungsguts als Dampfstrahl 1 (in 1 schematisch gezeigt, siehe auch 3) folgt einer vorbestimmten Strahlrichtung 3, wobei durch die Geometrie des Tiegels 210 und die gegenseitigen Stöße der Atome oder Moleküle im Dampfstrahl 1 eine bestimmte Verdampfercharakteristik (Raumbereich, in den das verdampfte Material strömt) gebildet wird.On actuation of the heater 220 becomes the evaporation material 2 heated until it is converted by vaporization or sublimation in the vapor state and through the mouth opening 211 of the crucible 210 exits to the outside. The movement of the vaporous vaporized material as a jet of steam 1 (in 1 shown schematically, see also 3 ) follows a predetermined beam direction 3 , where by the geometry of the crucible 210 and the mutual collisions of the atoms or molecules in the jet of steam 1 a certain evaporator characteristic (space in which the evaporated material flows) is formed.

Die Verschlusseinrichtung 100 ist relativ zur Verdampferzelle 200 beweglich angeordnet und in einer Öffnungsposition (in 1 dargestellt) oder in einer Sperrposition (in 2 dargestellt) positionierbar. In der Öffnungsposition befindet sich die Durchflusskammer 20 in Strahlrichtung 3 über der Mündungsöffnung 211 des Tiegels 210, so dass der Dampfstrahl 1 des Verdampfungsguts durch die Eintrittsöffnung 21 an der Unterseite der Verschlusseinrichtung 100 in die Durchflusskammer 20 eintreten und an der Austrittsöffnung 22 die Durchflusskammer 20 in Richtung Substrat (nicht dargestellt) verlassen kann. In der Öffnungsposition werden Teile des Dampfstrahls 1, die seitliche Bereiche der Verdampfercharakteristik bilden, von den Seitenwänden 12.2, 12.3 und der Innenseite der Deckplatte 11 in der Umgebung der Austrittsöffnung 22 aufgefangen. Die Austrittsöffnung 22 bildet eine Blende für die Verdampfercharakteristik, die so geformt ist, dass nur ein vorbestimmter Teil des Dampfstrahls 1 auf das Substrat gerichtet wird und unerwünschte Niederschläge in der Umgebung der Verdampferzelle und des Substrats im Inneren der Beschichtungsanlage vermieden werden. Die Austrittsöffnung 22 ist z. B. kreisförmig, während die Auffang- und Eintrittsöffnungen 13, 21 rechteckig sind.The closure device 100 is relative to the evaporator cell 200 movably arranged and in an open position (in 1 shown) or in a locked position (in 2 shown) can be positioned. In the opening position is the flow chamber 20 in the beam direction 3 over the mouth opening 211 of the crucible 210 so that the steam jet 1 the Verdampfungsguts through the inlet opening 21 at the bottom of the closure device 100 into the flow chamber 20 enter and at the exit opening 22 the flow chamber 20 in the direction of the substrate (not shown) can leave. In the opening position become parts of the steam jet 1 , which form lateral areas of the evaporator characteristic, from the side walls 12.2 . 12.3 and the inside of the cover plate 11 in the vicinity of the outlet 22 collected. The outlet opening 22 forms an aperture for the evaporator characteristic, which is shaped so that only a predetermined part of the steam jet 1 directed to the substrate and unwanted precipitation in the environment of the evaporator cell and the substrate in Inside the coating system can be avoided. The outlet opening 22 is z. B. circular, while the collecting and inlet openings 13 . 21 are rectangular.

In der Sperrposition ist die Verschlusseinrichtung 100 so angeordnet, dass die Sammelkammer 10 über der Mündungsöffnung 211 des Tiegels 210 positioniert ist. Ein aus dem Tiegel 210 austretender Dampfstrahl 1 wird vollständig von der Sammelkammer 10 aufgenommen. Das Verdampfungsgut wird auf den Innenseiten der Sammelkammer 10, d. h. auf den Seitenwänden 12.1, 12.2 und der Deckplatte 11 abgeschieden, so dass ein unerwünschter Niederschlag in der Umgebung der Verdampferzelle oder anderen Teilen der Beschichtungsanlage vermieden wird.In the blocking position is the closure device 100 arranged so that the collection chamber 10 over the mouth opening 211 of the crucible 210 is positioned. One from the crucible 210 exiting steam jet 1 gets completely from the collection chamber 10 added. The evaporation material is on the insides of the collection chamber 10 ie on the side walls 12.1 . 12.2 and the cover plate 11 deposited, so that an undesirable precipitation in the vicinity of the evaporator cell or other parts of the coating system is avoided.

Die Verschlusseinrichtung 100 wird aus einem Metall- oder Keramik-Material aufgebaut. Es ist jedes Material verwendbar, das eine ausreichende Temperaturstabilität aufweist und insbesondere bei der Betriebstemperatur der Verschlusseinrichtung 100 weder eine geometrische Deformation noch eine Freisetzung von Verunreinigungen zeigt. Für Hochtemperatur-Verdampferzellen, deren Betriebstemperatur z. B. 2000°C beträgt, besteht die Verschlusseinrichtung 100 vorzugsweise aus Tantal- oder Wolfram-Blech. Bei Verdampferzellen mit niedrigeren Betriebstemperaturen, wie z. B. Verdampferzellen für organische Materialien, kann die Verschlusseinrichtung 100 aus Stahl oder Glas gebildet sein.The closure device 100 is made of a metal or ceramic material. Any material which has sufficient temperature stability and in particular at the operating temperature of the closure device can be used 100 shows neither a geometric deformation nor a release of impurities. For high-temperature evaporator cells whose operating temperature z. B. 2000 ° C, there is the closure device 100 preferably made of tantalum or tungsten sheet metal. For evaporator cells with lower operating temperatures, such. As evaporator cells for organic materials, the closure device 100 be made of steel or glass.

Die Dimensionierung der Verschlusseinrichtung 100 kann in Abhängigkeit von den Bedingungen der konkreten Anwendung der Erfindung gewählt werden. Beispielsweise sind die Auffangöffnung 13 bzw. die Eintrittsöffnung 21 so dimensioniert, dass sie den aus der Mündungsöffnung 211 des Tiegels 210 austretenden Dampfstrahl vollständig aufnehmen können. Die Länge der Seitenwände 12.1, 12.2 und 12.3, d. h. die Höhe der Verschlusseinrichtung 100 in Strahlrichtung 3 wird so gewählt, dass die an der Innenseite der Deckplatte 11 in der Sammelkammer 10 auftretende Rückreflektion von Wärmestrahlung die Temperatur im Tiegel 210 nicht oder vernachlässigbar wenig beeinflusst. Die Seitenwände 12.1 und 12.3 sind dicker als die Seitenwand 12.2 und z. B. hohl gebildet. In einem konkreten Beispiel kann die Verschlusseinrichtung 100 für eine Verdampferzelle 200 mit einem Durchmesser der Mündungsöffnung 211 von z. B. 2 cm die folgenden Dimensionen aufweisen: Höhe der Verschlusseinrichtung 100 in Strahlrichtung 2: 5 cm, und Grundfläche der Sammel- und Durchflusskammern 10, 20: 3 cm 6 cm, Abstand der Unterseite der Seitenwandanordnung 12 von der Verdampferzelle 200: 5 mm.The dimensioning of the closure device 100 may be selected depending on the conditions of the concrete application of the invention. For example, the collecting opening 13 or the inlet opening 21 so dimensioned that it out of the mouth opening 211 of the crucible 210 can completely absorb the exiting steam jet. The length of the side walls 12.1 . 12.2 and 12.3 ie the height of the closure device 100 in the beam direction 3 is chosen so that on the inside of the cover plate 11 in the collection chamber 10 occurring back reflection of heat radiation the temperature in the crucible 210 negligible or negligible influence. The side walls 12.1 and 12.3 are thicker than the sidewall 12.2 and Z. B. hollow. In a concrete example, the closure device 100 for an evaporator cell 200 with a diameter of the mouth opening 211 from Z. B. 2 cm have the following dimensions: height of the closure device 100 in the beam direction 2 : 5 cm, and base of the collection and flow chambers 10 . 20 : 3 cm 6 cm, distance of the bottom of the sidewall arrangement 12 from the evaporator cell 200 : 5 mm.

2 illustriert eine Verschlusseinrichtung 100 in schematischer Perspektivansicht. Die Verschlusseinrichtung 100 hat die oben beschriebene Kastenform, die durch die Seitenwände 12.1, 12.3, 12.4 und 12.5 und die Deckplatte 11 gebildet und im Inneren durch eine weitere Seitenwand (12.2 in 1) in die Sammelkammer 10 und die Durchflusskammer 20 unterteilt ist. 2 illustriert die Sperrposition, in der sich die Sammelkammer 10 über der Mündungsöffnung 211 des Tiegels 210 der Verdampferzelle 200 befindet, so dass austretendes, dampfförmiges Verdampfungsgut in der Sammelkammer 10 aufgefangen wird. 2 illustrates a closure device 100 in schematic perspective view. The closure device 100 has the box shape described above, through the side walls 12.1 . 12.3 . 12.4 and 12.5 and the cover plate 11 formed and inside by another side wall ( 12.2 in 1 ) in the collection chamber 10 and the flow chamber 20 is divided. 2 illustrates the blocking position in which the collection chamber 10 over the mouth opening 211 of the crucible 210 the evaporator cell 200 is located so that leaking, vaporous vaporization in the collection chamber 10 is caught.

Die in den 1 und 2 dargestellte Verschlusseinrichtung 100 zeichnet sich durch einen besonders einfachen Aufbau der Kastenform aus. Die Sammel- und Durchflusskammern 10, 20 sind entlang der Längsausdehnung der Verschlusseinrichtung nebeneinander angeordnet. Die Struktur mit einer einstückigen Deckplatte 11, die sich über die gesamte Oberseite der Verschlusseinrichtung 100 erstreckt und mit ebenen Seitenwänden kann abgewandelt werden, indem z. B. eine mehrteilige Deckplatte mit verschiedenen, miteinander verbundenen Wandelementen zum Verschluss der Kammern und/oder gekrümmte Seitenwände vorgesehen sind. Weitere abgewandelte Merkmale der Verschlusseinrichtung werden im Folgenden unter Bezug auf die 3, 5 und 6 bis 11 beschrieben.The in the 1 and 2 illustrated closure device 100 is characterized by a particularly simple construction of the box shape. The collection and flow chambers 10 . 20 are arranged side by side along the longitudinal extent of the closure device. The structure with a one-piece cover plate 11 extending over the entire top of the closure device 100 extends and with flat side walls can be modified by z. B. a multi-part cover plate with different interconnected wall elements for closing the chambers and / or curved side walls are provided. Further modified features of the closure device are described below with reference to the 3 . 5 and 6 to 11 described.

3 illustriert die Durchflusskammer 20 einer weiteren Ausführungsform der erfindungsgemäßen Verschlusseinrichtung 100 in schematischer Schnittansicht (senkrecht zur Längsausdehnung der Verschlusseinrichtung). Die Durchflusskammer 20 wird durch die Seitenwände 12.4, 12.5, die Deckplatte 11 und zusätzlich durch eine Bodenplatte 14 begrenzt. Die Bodenplatte 14 ist an der Unterseite, d. h. an der zur Verdampferzelle 200 weisenden Seite der Verschlusseinrichtung 100 vorgesehen und mit der Eintrittsöffnung 21 ausgestattet. In der Öffnungsposition der Verschlusseinrichtung 100 sind die Eintrittsöffnung 21 in der Bodenplatte 14 und die Austrittsöffnung 22 in der Deckplatte 11 so angeordnet, dass Verdampfungsgut 2 als Dampfstrahl 1 aus dem Tiegel 210 der Verdampferzelle 200 mit der gegebenen Strahlrichtung 3 durch die Durchflusskammer 20 hindurchtreten kann. Die Eintrittsöffnung 21 und die Austrittsöffnung 22 sind z. B. kreisförmig. 3 illustrates the flow chamber 20 a further embodiment of the closure device according to the invention 100 in a schematic sectional view (perpendicular to the longitudinal extent of the closure device). The flow chamber 20 is through the sidewalls 12.4 . 12.5 , the cover plate 11 and additionally by a bottom plate 14 limited. The bottom plate 14 is at the bottom, ie at the evaporator cell 200 facing side of the closure device 100 provided and with the inlet opening 21 fitted. In the opening position of the closure device 100 are the entrance opening 21 in the bottom plate 14 and the exit opening 22 in the cover plate 11 so arranged that evaporation material 2 as a steam jet 1 from the crucible 210 the evaporator cell 200 with the given beam direction 3 through the flow chamber 20 can pass through. The entrance opening 21 and the exit opening 22 are z. B. circular.

Die Bodenplatte 14 besitzt eine Doppelfunktion. Erstens wird die Eintrittsöffnung 21 der Durchflusskammer mit einem vorbestimmten Durchmesser bereitgestellt. Des Weiteren kann sich auf der Innenseite der Bodenplatte 14 Material anlagern, das z. B. nach einer Mehrfachreflektion in der Durchflusskammer 20 deponiert wird oder von einer Deposition 4 an der Innenseite der Deckplatte 11 herabfällt. Derart aufgefangenes Material ist beispielhaft mit dem Bezugszeichen 5 illustriert. Die Bodenplatte 14 kann zur Abgrenzung der Unterseite der Verschlusseinrichtung 100 ausschließlich bei der Durchflusskammer 20 oder bei beiden Kammern 10, 20 (siehe 8, 9) oder ausschließlich bei der Sammelkammer 10 vorgesehen sein.The bottom plate 14 has a double function. First, the entrance opening 21 the flow chamber provided with a predetermined diameter. Furthermore, it can be on the inside of the bottom plate 14 Attach material, the z. B. after a multiple reflection in the flow chamber 20 is deposited or from a deposition 4 on the inside of the cover plate 11 falls. Such collected material is exemplified by the reference numeral 5 illustrated. The bottom plate 14 can delineate the bottom of the closure device 100 only at the flow chamber 20 or both chambers 10 . 20 (please refer 8th . 9 ) or exclusively at the collection chamber 10 be provided.

Die Ausführungsform gemäß 3 ist besonders gut für die Verdampfung von sublimierendem Verdampfungsgut oder Verdampfungsgut mit hohem Schmelzpunkt geeignet. Anstelle einer parasitären Beschichtung von Teilen der Beschichtungsanlage außerhalb der Verdampferzelle wird mit der erfindungsgemäßen Verschlusseinrichtung 100 das Verdampfungsgut beim Verdampfen im Inneren der Durchflusskammer 20 aufgefangen. Das Verdampfungsgut schlägt sich in fester Form an den Innenseiten der Durchflusskammer 20 nieder. Um eine möglichst hohe Standzeit der Verschlusseinrichtung 100 zwischen zwei Wartungsvorgängen zu gewährleisten, wird das innere Volumen der Durchflusskammer 20 (und entsprechend auch der Sammelkammer 10) in Abhängigkeit von den konkreten Anwendungsbedingungen maximiert. Somit kann sich insbesondere in der gezeigten Durchflusskammer 20 viel Verdampfungsgut niederschlagen, wobei die Eintritts- und Austrittsöffnungen 21, 22 nicht oder nur vernachlässigbar verkleinert werden.The embodiment according to 3 is particularly suitable for the evaporation of sublimating evaporating material or high melting point evaporating material. Instead of a parasitic coating of parts of the coating system outside the evaporator cell is provided with the closure device according to the invention 100 the vaporized material during evaporation inside the flow chamber 20 collected. The vaporized material strikes in solid form on the inner sides of the flow chamber 20 low. To maximize the life of the closure device 100 Between two maintenance operations, the internal volume of the flow chamber becomes 20 (and accordingly also the collection chamber 10 ) is maximized depending on the specific conditions of use. Thus, in particular in the flow chamber shown 20 knock down a lot of evaporative material, with the inlet and outlet openings 21 . 22 not or only negligibly reduced.

In 3 ist die Bildung einer Verdampfungsgut-Deposition 4 auf der Innenseite der Deckplatte 11 in einem konkreten Beispiel schematisch illustriert. Die Dimensionierung der Eintritts- und Austrittsöffnungen 21, 22 erfolgt auf der Grundlage der folgenden Betrachtungen. Entsprechend dem Abstrahlwinkel aus dem Tiegel 210 und der Ausdehnung des Verdampfungsguts 2 im Tiegel 210 (Flächigkeit der Quelle) wird die Eintrittsöffnung so dimensioniert, dass sich kein Verdampfungsgut auf der Unterseite der Verschlusseinrichtung 100 niederschlagen kann. Des Weiteren kann die Deposition 4 am Rand der Austrittsöffnung 22 in einem schrägen Winkel zur Mute der Durchflusskammer 20 hin wachsen. Dieses Wachstum wird bei der Dimensionierung der Austrittsöffnung 22 berücksichtigt. Aus dem Fassungsvermögen der Durchflusskammer 20 und der sich daraus ergebenden Standzeit kann eine Dicke der Belegung der Innenseite der Deckplatte 11 in Strahlrichtung 3 ermittelt werden. Aus dem Abstrahlwinkel und der Dicke der Belegung ergibt sich eine Abschätzung, welchen Durchmesser die Austrittsöffnung 22 haben muss, um auch am Ende eines Verdampfungszyklus noch eine vollständige Abscheidung des Verdampfungsguts auf dem Substrat zu gewährleisten.In 3 is the formation of an evaporative material deposition 4 on the inside of the cover plate 11 schematically illustrated in a concrete example. The dimensioning of the inlet and outlet openings 21 . 22 is based on the following considerations. According to the angle of radiation from the crucible 210 and the expansion of the vapor 2 in the crucible 210 (Flatness of the source), the inlet opening is dimensioned so that no Evampfungsgut on the bottom of the closure device 100 can knock down. Furthermore, the deposition 4 at the edge of the outlet 22 at an oblique angle to the mute of the flow chamber 20 grow up. This growth is in the sizing of the outlet 22 considered. From the capacity of the flow chamber 20 and the resulting service life may be a thickness of the occupancy of the inside of the cover plate 11 in the beam direction 3 be determined. From the emission angle and the thickness of the assignment results in an estimate, which diameter the outlet opening 22 must have to ensure even at the end of a vaporization cycle, a complete deposition of the evaporation material on the substrate.

Bei dieser Abschätzung kann der Beitrag einer indirekten Emission von Verdampfungsgut von den vorderen Innenseiten des Tiegels 210 vernachlässigt werden, da dieser erfahrungsgemäß vernachlässigbar klein ist im Vergleich zum Beitrag der direkten Emission des Verdampfungsguts 2. Dies ist in 4 am Beispiel einer Simulation des Flusses von Verdampfungsgut 1 illustriert. Die Kurvendarstellung in 4 zeigt die Abscheidung des Verdampfungsguts auf einem ebenen, senkrecht zur Tiegelachse angeordneten Substrat in Abhängigkeit vom Abstand von der Substratmitte. Die Abscheidung auf dem Substrat gliedert sich in drei Bereiche a, b und c. Im mittleren Bereich a, von dem aus die gesamte Oberfläche des Verdampfungsguts in der Verdampferzelle 200 sichtbar ist, ist die Beschichtungsrate annähernd gleichförmig, so dass eine gleichmäßige Abscheidung bzw. Schichtdicke erzielt wird. Im daran sich anschließenden inneren Randbereich b, von dem aus ein Teil der Oberfläche des Verdampfungsguts in der Verdampferzelle 200 sichtbar ist, fällt die Beschichtungsrate stark und annähernd linear ab. Im sich daran anschließenden äußeren Randbereich c trifft nur noch indirekt von den Wänden des Tiegels 210 emittiertes Material auf dem Substrat ein. In diesem Bereich ist die Beschichtungsrate im Verhältnis zum inneren Bereich vernachlässigbar gering.In this estimation, the contribution of indirect emission of vaporization material from the front insides of the crucible 210 neglected, since experience shows that this is negligibly small in comparison to the contribution of the direct emission of the vaporized material 2 , This is in 4 using the example of a simulation of the flow of evaporating material 1 illustrated. The graph in 4 shows the deposition of the vaporized material on a flat, perpendicular to the crucible axis arranged substrate as a function of the distance from the substrate center. The deposition on the substrate is divided into three areas a, b and c. In the middle area a, from which the entire surface of the vaporization in the evaporator cell 200 is visible, the coating rate is approximately uniform, so that a uniform deposition or layer thickness is achieved. In the adjoining inner edge region b, from which a part of the surface of the vaporization in the evaporator cell 200 is visible, the coating rate drops sharply and approximately linearly. In the adjoining outer edge region c meets only indirectly from the walls of the crucible 210 emitted material on the substrate. In this range, the coating rate in relation to the inner region is negligible.

Die Durchflusskammer 20 einer weiteren Ausführungsform der erfindungsgemäßen Verschlusseinrichtung 100 ist in schematischer Schnittansicht (entlang der Längsrichtung der Verschlusseinrichtung) in 5 illustriert. Die Durchflusskammer 20 wird, wie in 3, durch die Seitenwände 12.4, 12.5, die Bodenplatte 14 mit der Eintrittsöffnung 21 und die Deckplatte 11 mit der Austrittsöffnung 22 begrenzt. Zusätzlich ist an der Eintrittsöffnung 21 ein Rückhaltering (Kragen) 15 vorgesehen, mit dem an der Innenseite der Bodenplatte 14 ein Reservoir 14.1 für aufgefangenes Verdampfungsgut 6 geschaffen wird. Diese Ausführungsform der Erfindung ist besonders gut für die Verdampfung von flüssigem Verdampfungsgut geeignet.The flow chamber 20 a further embodiment of the closure device according to the invention 100 is a schematic sectional view (along the longitudinal direction of the closure device) in 5 illustrated. The flow chamber 20 will, as in 3 through the side walls 12.4 . 12.5 , the bottom plate 14 with the entrance opening 21 and the cover plate 11 with the outlet 22 limited. In addition is at the entrance opening 21 a retaining ring (collar) 15 provided with the on the inside of the bottom plate 14 a reservoir 14.1 for collected vaporization 6 is created. This embodiment of the invention is particularly well suited for the vaporization of liquid vapor.

Bei Betrieb der Verdampferzelle 200 kann sich Verdampfungsgut auf der Innenseite der Durchflusskammer 20 niederschlagen. Flüssiges Verdampfungsgut läuft innen an den Seitenwänden 12.4, 12.5 nach unten hin zur Bodenplatte 14. Im Reservoir 14.1 zwischen dem Rückhaltering 15 und den unteren Abschnitten der Seitenwände 12.4, 12.5 kann sich das flüssige Verdampfungsgut 6 sammeln. Die Höhe des Rückhalterings 15 in Strahlrichtung wird in Abhängigkeit von den konkreten Anwendungsbedingungen, insbesondere in Abhängigkeit von dem Volumen des flüssigen Verdampfungsguts 6, das in der Durchflusskammer 20 zurückgehalten werden soll, bestimmt. Zusätzlich kann bei der Bemessung der Höhe des Rückhalterings 15 berücksichtigt werden, dass bei der Bewegung der Verschlusseinrichtung 100 ein Überfließen des flüssigen Verdampfungsguts 6 über den Rückhaltering 15 durch eine Wellenbildung vermieden wird.During operation of the evaporator cell 200 can evaporate on the inside of the flow chamber 20 knock down. Liquid evaporation material runs in at the sidewalls 12.4 . 12.5 down to the bottom plate 14 , In the reservoir 14.1 between the retaining ring 15 and the lower sections of the side walls 12.4 . 12.5 can the liquid evaporate 6 collect. The height of the retaining ring 15 In the beam direction is dependent on the specific conditions of use, in particular as a function of the volume of the liquid Verdampfungsguts 6 that is in the flow chamber 20 is to be withheld. Additionally, when dimensioning the height of the retaining ring 15 be taken into account that during the movement of the closure device 100 an overflow of liquid vapor 6 over the retaining ring 15 is avoided by a wave formation.

Die zur Mitte der Einrittsöffnung 21 weisende Seite des Rückhalterings 15 ist relativ zur Strahlrichtung 3 mit einem Öffnungswinkel α geneigt. Der Öffnungswinkel α ist so bemessen, dass der Rückhaltering 15 nicht von der Seite von Verdampfungsgut getroffen wird, die der Symmetrieachse des Tiegels 210 zugewandt ist. Der Öffnungswinkel α beträgt z. B. 20°.The to the middle of the entrance opening 21 facing side of the retaining ring 15 is relative to beam direction 3 inclined with an opening angle α. The opening angle α is dimensioned so that the retaining ring 15 is not hit by evaporative material from the side, which is the symmetry axis of the crucible 210 is facing. The opening angle α is z. B. 20 °.

6 illustriert, dass die Bodenplatte 14 mit dem Rückhaltering 15 auch im Bereich der Sammelkammer 10 vorgesehen sein kann. Entsprechend wird die Sammelkammer 10 bei der in 6 gezeigten Schnittdarstellung (quer zur Längsrichtung der Verschlusseinrichtung 100) durch die Seitenwände 12.4, 12.5, die geschlossene Deckplatte 11 und die Bodenplatte 14 mit der Auffangöffnung 13 begrenzt. Durch den Rückhaltering 15 wird ein Reservoir 14.1 an der Innenseite der Bodenplatte 14 zur Aufnahme des flüssigen Verdampfungsguts 6 geschaffen. Um eine gerichtete Bewegung von flüssigem Verdampfungsgut hin zu diesem Reservoir zu gewährleisten, ist die Sammelkammer 10 zusätzlich mit einer Abtropfeinrichtung 16 ausgestattet. 6 illustrates that the bottom plate 14 with the retaining ring 15 also in the area of the collection chamber 10 can be provided. Accordingly, the collection chamber 10 at the in 6 shown sectional view (transverse to the longitudinal direction of the closure device 100 ) through the side walls 12.4 . 12.5 , the closed cover plate 11 and the bottom plate 14 with the collecting opening 13 limited. Through the retaining ring 15 becomes a reservoir 14.1 on the inside of the bottom plate 14 for receiving the liquid vaporization 6 created. To ensure a directional movement of liquid vapor to this reservoir, is the collection chamber 10 additionally with a drip tray 16 fitted.

Die Abtropfeinrichtung 16 ist angepasst, an der Deckplatte 11 aufgefangenes Verdampfungsgut zu der Bodenplatte zu leiten. Alternativ kann die Funktion der Abtropfeinrichtung 16 sein, Verdampfungsgut zur Auffangöffnung 13 zu leiten (siehe 7). Alternativ oder zusätzlich kann die Abtropfeinrichtung 16 auch in der Durchflusskammer 20 vorgesehen sein (siehe 9).The dripping device 16 is adapted to the cover plate 11 to pass collected vaporized material to the bottom plate. Alternatively, the function of the drip 16 be, evaporation to the collection opening 13 to lead (see 7 ). Alternatively or additionally, the dripping device 16 also in the flow chamber 20 be provided (see 9 ).

Bei der Variante gemäß 6 ist zur Bildung der Abtropfeinrichtung 16 die Innenseite der Deckplatte 11 geneigt angeordnet. Auf dieser Innenseite abgeschiedenes Material läuft gerichtet unter der Wirkung der Schwerkraft bis zu einer Abtropfkante 16.1, die sich oberhalb des Reservoirs auf der Innenseite der Bodenplatte 14 befindet. Von der Abtropfkante 16.1 können Tropfen 7 des flüssigen Verdampfungsguts in das Reservoir 14.1 fallen.In the variant according to 6 is to form the drip 16 the inside of the cover plate 11 arranged inclined. Material deposited on this inner side is directed under the action of gravity up to a drip edge 16.1 located above the reservoir on the inside of the bottom plate 14 located. From the drip edge 16.1 can drop 7 the liquid Verdampfungsguts in the reservoir 14.1 fall.

7 illustriert die alternative Variante, bei der die Abtropfeinrichtung 16 so gebildet ist, dass niedergeschlagenes Verdampfungsgut hin zu einer Abtropfspitze 16.2 oberhalb der Auffangöffnung 13 läuft und von dieser in Form von Tropfen 7 in den Tiegel 210 fällt. Gemäß 7 ist die Abtropfeinrichtung 16 durch eine kegelförmige Innenseite der Deckplatte 11 gebildet. Die Spitze der kegelförmigen Innenseite bildet die Abtropfspitze 16.2, die mittig über der Mündungsöffnung 211 des Tiegels 210 angeordnet ist. Die Variante gemäß 7 bietet Vorteile, wenn kein Wert auf die höchste Reinheit des Verdampfungsguts 2 gelegt werden muss und die Verschlusseinrichtung 100 aus einem in Bezug auf das Verdampfungsgut inerten, d. h. mit dem Verdampfungsgut nicht reagierenden, reinen Material hergestellt sein kann. Vorteilhafterweise wird dann die Materialausbeute der Verdampfung nahezu 100% und die Standzeit der Verschlusseinrichtung praktisch unbegrenzt. 7 illustrates the alternative variant in which the drip 16 is formed so that deposited vaporized material to a drip tip 16.2 above the collecting opening 13 runs and from this in the form of drops 7 in the crucible 210 falls. According to 7 is the drip tray 16 through a conical inside of the cover plate 11 educated. The tip of the conical inside forms the drip tip 16.2 , which is centered over the mouth opening 211 of the crucible 210 is arranged. The variant according to 7 offers advantages, if no value on the highest purity of the evaporating material 2 must be placed and the closure device 100 can be made from a pure inert material with respect to the evaporating, that is, not reacting with the evaporating material. Advantageously, then the material yield of the evaporation almost 100% and the life of the closure device practically unlimited.

Das Abtropfen von der Abtropfeinrichtung 16 in den Tiegel 210 kann laufend vorgesehen sein, während sich die Verschlusseinrichtung 100 in der Sperrposition befindet. Wenn die Bewegung der Verschlusseinrichtung 100 in die Öffnungsposition vorgesehen ist, kann ein weiteres Abtropfen von der Abtropfspitze 16.2 störend sein. Um dies zumindest während der Bewegung oder dauerhaft zu verhindern, kann jeweils vor der Bewegung der Verschlusseinrichtung 100 von der Sperr- in die Öffnungsposition (oder umgekehrt) eine kurzzeitige Schrittbewegung der Verschlusseinrichtung 100 mit wechselnder Bewegungsrichtung (kurze Hin- und Herbewegung der Verschlusseinrichtung) vorgesehen sein, durch die das Abtropfen des Verdampfungsguts gezielt ausgelöst wird.The dripping from the drip 16 in the crucible 210 can be provided continuously while the closure device 100 is in the locked position. When the movement of the closure device 100 is provided in the open position, further dripping from the drip tip 16.2 be disturbing. In order to prevent this, at least during the movement or permanently, can each before the movement of the closure device 100 from the blocking to the opening position (or vice versa) a short stepping movement of the closure device 100 be provided with changing direction of movement (short reciprocating movement of the closure device), is initiated by the dripping of the vaporized material targeted.

Da ein Abtropfen von flüssigem Verdampfungsgut oder ein Abbrechen von festem Verdampfungsgut nicht ausgeschlossen werden kann, wenn sich die Sammelkammer 10 in der Öffnungsposition oder die Durchflusskammer 20 in der Sperrposition der Verschlusseinrichtung 100 neben dem Tiegel 210 der Verdampferzelle 200 befindet, kann die Verdampferzelle 200 zusätzlich mit Sammelbehältern 220 ausgestattet sein. Die Anordnung der Sammelbehälter 220 seitlich neben dem Tiegel 210 der Verdampferzelle ist in 8 schematisch illustriert. Der Abstand der Sammelbehälter 220 vom Tiegel 210 ist gleich dem Abstand der Auffang- und Eintrittsöffnungen 13, 21 der Sammel- und Durchflusskammern 10, 20. Abweichend von der illustrierten Variante kann lediglich ein Sammelbehälter 220 auf der Seite des Tiegels 210 vorgesehen sein, an der sich die Sammelkammer 10 in der Öffnungsposition der Verschlusseinrichtung 100 befindet (in 8 illustriert). Des Weiteren ist vorzugsweise vorgesehen, dass die Sammelbehälter 220 durch bewegliche Tiegel oder Töpfe gebildet werden, welche durch eine Wartungsöffnung aus der Beschichtungsanlage entnommen oder ausgetauscht werden können.Since a dripping of liquid evaporating material or a breaking off of solid evaporating material can not be excluded when the collecting chamber 10 in the opening position or the flow chamber 20 in the locking position of the closure device 100 next to the crucible 210 the evaporator cell 200 is located, the evaporator cell 200 additionally with collection containers 220 be equipped. The arrangement of the collection container 220 laterally next to the crucible 210 the evaporator cell is in 8th schematically illustrated. The distance of the collection container 220 from the crucible 210 is equal to the distance between the collecting and inlet openings 13 . 21 the collection and flow chambers 10 . 20 , Notwithstanding the illustrated variant, only a collection container 220 on the side of the crucible 210 be provided, at which the collection chamber 10 in the opening position of the closure device 100 located (in 8th illustrated). Furthermore, it is preferably provided that the collecting container 220 be formed by movable crucible or pots, which can be removed or replaced by a maintenance opening from the coating system.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung kann mindestens eine der Sammel- und Durchflusskammern 10, 20 mit einer Leiteinrichtung 17 ausgestattet sein, die angepasst ist, um an der Bodenplatte 14 niedergeschlagenes Verdampfungsgut hin zu der Auffangöffnung 13 der Sammelkammer 10 und/oder der Eintrittsöffnung 21 der Durchflusskammer 20 zu leiten. In 9 ist beispielhaft eine Variante gezeigt, bei der beide Kammern 10, 20 jeweils mit einer Leiteinrichtung 17 ausgestattet sind. Zur Bildung der Leiteinrichtung 17 ist die Innenseite der Bodenplatte 14 um die Auffang- und Eintrittsöffnungen 13, 21 jeweils trichterförmig gebildet. Somit kann flüssiges Verdampfungsgut von der Leiteinrichtung 17 ablaufen und im Tiegel 210 der Verdampferzelle 200 aufgefangen werden. Zusätzlich kann am unteren Rand der jeweiligen Öffnung eine zylindrische oder trichterförmige Abtropfkante 17.1 vorgesehen sein, die beispielhaft an der Leiteinrichtung 17 der Durchflusskammer 20 in 9 gezeigt ist. Die Abtropfkante 17.1 verhindert ein Verlaufen des Verdampfungsgutes entlang der Unterseite der Verschlusseinrichtung 100.According to a further embodiment of the invention, at least one of the collection and flow chambers 10 . 20 with a guide 17 be fitted, which is adapted to at the bottom plate 14 deposited vaporized material to the collecting opening 13 the collection chamber 10 and / or the inlet opening 21 the flow chamber 20 to lead. In 9 By way of example, a variant is shown in which both chambers 10 . 20 each with a guide 17 are equipped. To form the guide 17 is the inside of the bottom plate 14 around the collecting and inlet openings 13 . 21 each formed funnel-shaped. Thus, liquid evaporating material from the guide 17 drain and in the crucible 210 of the evaporator cell 200 be caught. In addition, at the bottom of the respective opening a cylindrical or funnel-shaped drip edge 17.1 be provided, the example of the guide 17 the flow chamber 20 in 9 is shown. The drip edge 17.1 prevents bleeding of the vaporized material along the bottom of the closure device 100 ,

Da die Auffangöffnung 13 und die Eintrittsöffnung 21 typischerweise einen größeren Durchmesser als die Mündungsöffnung 211 des Tiegels 210 haben, befindet sich die Abtropfkante 17.1 an der Bodenplatte 14 außerhalb einer Verlängerung der Innenwände des Tiegels 210 (siehe 212 in 9). Um dennoch eine sichere Aufnahme von Verdampfungsgut im Tiegel 210 zu gewährleisten, ist der Tiegel 210 an seiner Mündungsöffnung mit einer Randverbreiterung 213 ausgestattet. Die Randverbreiterung 213 umfasst einen Bereich des Tiegels 210, in dem der Durchmesser des Tiegels sich hin zur Mündungsöffnung 211 erweitert. Es ist z. B. ein trichterförmig sich von der Symmetrieachse des Tiegels 210 erweiternder Randbereich vorgesehen. Die Randverbreiterung 213 wird vorzugsweise zusätzlich geheizt, um ein Ablaufen von flüssigem Verdampfungsgut in den Tiegel 210 zu erleichtern. Hierzu ist in der Umgebung der Mündungsöffnung in der Randverbreiterung 213 eine Heizeinrichtung 214 vorgesehen.Because the collecting opening 13 and the entrance opening 21 typically a larger diameter than the mouth opening 211 of the crucible 210 have, is the drip edge 17.1 at the bottom plate 14 outside an extension of the inner walls of the crucible 210 (please refer 212 in 9 ). Nevertheless, a safe absorption of vaporization in the crucible 210 to ensure is the crucible 210 at its mouth opening with a marginal broadening 213 fitted. The edge broadening 213 includes a portion of the crucible 210 in which the diameter of the crucible is towards the mouth opening 211 extended. It is Z. B. a funnel-shaped from the axis of symmetry of the crucible 210 expanding edge area provided. The edge broadening 213 is preferably additionally heated to drain liquid vaporized material in the crucible 210 to facilitate. This is in the vicinity of the mouth opening in the edge broadening 213 a heating device 214 intended.

Die erfindungsgemäße Verschlusseinrichtung 100 eignet sich insbesondere zur Steuerung des Flusses von gasförmigem Verdampfungsgut. Wenn die Sammelkammer 10 mit einer Pumpeinrichtung 40 verbunden wird, kann gasförmiges Verdampfungsgut in der Sperrposition durch die Sammelkammer 10 abgepumpt werden. Diese Ausführungsform der Erfindung, die in schematischer Perspektivansicht in 10 illustriert ist, hat den besonderen Vorteil, dass sich ein großes Flussverhältnis zwischen den Öffnungs- und Sperrpositionen realisieren lässt, da das gasförmige Verdampfungsgut in der Sperrposition der Verschlusseinrichtung 100 wirkungsvoll aus der Beschichtungsanlage abgepumpt werden kann.The closure device according to the invention 100 is particularly suitable for controlling the flow of gaseous vapor. When the collection chamber 10 with a pumping device 40 gaseous evaporating material in the blocking position by the collecting chamber 10 be pumped out. This embodiment of the invention, which in a schematic perspective view in 10 is illustrated, has the particular advantage that a large flow ratio between the open and lock positions can be realized, since the gaseous evaporant in the locked position of the closure device 100 can be effectively pumped out of the coating system.

Die Verschlusseinrichtung 100 umfasst die Sammelkammer 10 und die Durchflusskammer 20, die über ein Koppelelement 30 mit einer Antriebseinrichtung 50 (schematisch dargestellt) in der Beschichtungsanlage verbunden sind. Die Durchflusskammer 20 befindet sich am freien Ende der Verschlusseinrichtung 100, während die Sammelkammer 10 mit dem Koppelelement 30 verbunden ist. Das Koppelelement 30 umfasst eine Hohlleitung, die sich von der Sammelkammer 10 bis zu der Pumpeinrichtung 40 erstreckt. Die Pumpeinrichtung 40 umfasst z. B. eine mit der Beschichtungsanlage verbundene Vakuumpumpe 41. Die Antriebseinrichtung 50 umfasst z. B. einen Motorantrieb oder ein Gestänge, das von einem Motor außerhalb der Vakuumkammer der Beschichtungsanlage betrieben wird.The closure device 100 includes the collection chamber 10 and the flow chamber 20 that has a coupling element 30 with a drive device 50 (shown schematically) are connected in the coating system. The flow chamber 20 is located at the free end of the closure device 100 while the collection chamber 10 with the coupling element 30 connected is. The coupling element 30 includes a hollow conduit extending from the collection chamber 10 to the pumping device 40 extends. The pumping device 40 includes z. B. a connected to the coating system vacuum pump 41 , The drive device 50 includes z. As a motor drive or a linkage, which is operated by a motor outside the vacuum chamber of the coating plant.

Gasförmiges Verdampfungsgut wird nicht aus einem Tiegel, sondern mittels einer Düse 215 in der Beschichtungsanlage bereitgestellt. In der Sammelkammer 10 befindet sich eine Leitwand 18, mit der das gasförmige Verdampfungsgut, das in der gezeigten Sperrposition von der Düse 215 durch die Auffangöffnung 13 in die Sammelkammer 10 eintritt, hin zum Koppelelement 30 umgelenkt wird. Die Leitwand 18 umfasst z. B. eine ebene, geneigt positionierte oder eine viertelkreisförmig gebogene Fläche, die den Gasstrom umleitet. In der Öffnungsposition strömt das gasförmige Verdampfungsgut durch die Eintritts- und Austrittsöffnungen 21, 22, der Durchflusskammer 20 zum Substrat. Abweichend von der Illustration in 10 kann alternativ oder zusätzlich eine Verbindung von der Durchflusskammer mit dem Koppelelement bestehen. Vorteilhafterweise wird dadurch ermöglicht, innerhalb der Durchflusskammer abgelenktes Verdampfungsgut ebenfalls der Pumpeinrichtung zuzuführen.Gaseous vaporized material is not from a crucible, but by means of a nozzle 215 provided in the coating system. In the collection chamber 10 there is a baffle 18 , with which the gaseous evaporating material, in the blocking position shown by the nozzle 215 through the collecting opening 13 in the collection chamber 10 enters, towards the coupling element 30 is diverted. The baffle 18 includes z. B. a plane, inclined positioned or a quarter circle curved surface that redirects the gas flow. In the opening position, the gaseous evaporating material flows through the inlet and outlet openings 21 . 22 , the flow chamber 20 to the substrate. Deviating from the illustration in 10 may alternatively or additionally consist of a connection of the flow chamber with the coupling element. Advantageously, this makes it possible to also feed evaporated material within the flow chamber to the pumping device.

11 illustriert eine weitere Ausführungsform der erfindungsgemäßen Verschlusseinrichtung 100, bei der zusätzlich zu der Sammelkammer 10 und der Durchflusskammer 20 eine Trichterkammer 60 vorgesehen ist. Bei dieser Ausführungsform der Erfindung erfüllt die Verschlusseinrichtung 100 zusätzlich die Funktion der Befüllung der Verdampferzelle 200 mit festem oder flüssigem Verdampfungsgut. Die Trichterkammer 60 ist an die Sammel- oder Durchflusskammer 20 angrenzend angeordnet und mit einer inneren, trichterförmigen Oberfläche 61 gebildet. Die Verschlusseinrichtung 100 kann in eine Füllposition (in 11 gezeigt) bewegt werden, in der sich die Trichterkammer 60 oberhalb der Verdampferzelle 200 befindet. In der Füllposition kann die Verdampferzelle 200 befüllt werden, indem Verdampfungsgut aus einer Nachfülleinrichtung (nicht dargestellt) auf der Oberseite der Verschlusseinrichtung 100 in eine Trichteröffnung 62 gegeben wird. Durch die trichterförmige Oberfläche 61 in der Trichterkammer 10 wird das Verdampfungsgut mit hoher Genauigkeit zentriert in den Tiegel 210 der Verdampferzelle 200 eingebracht. 11 illustrates another embodiment of the closure device according to the invention 100 in addition to the collection chamber 10 and the flow chamber 20 a funnel chamber 60 is provided. In this embodiment of the invention, the closure device fulfills 100 In addition, the function of filling the evaporator cell 200 with solid or liquid evaporating material. The funnel chamber 60 is to the collection or flow chamber 20 arranged adjacent and with an inner, funnel-shaped surface 61 educated. The closure device 100 can be placed in a filling position (in 11 shown), in which the funnel chamber 60 above the evaporator cell 200 located. In the filling position, the evaporator cell 200 be filled by evaporating from a refill (not shown) on top of the closure device 100 in a funnel opening 62 is given. Through the funnel-shaped surface 61 in the funnel chamber 10 the evaporation material is centered with high accuracy in the crucible 210 the evaporator cell 200 brought in.

Vorteilhafterweise ermöglicht die Trichterkammer 60, dass unter Vakuum Verdampfungsgut nachgefüllt werden kann, ohne dass besonders hohe Anforderungen an die Präzision der Einstellung der Nachfülleinrichtung gestellt werden. Durch die Trichterform ergibt sich eine hohe Toleranz gegen beim Schütten ggf. seitlich ausweichendes Verdampfungsgut.Advantageously, the funnel chamber allows 60 in that evaporating material can be replenished under vacuum without particularly high demands being placed on the precision of the setting of the refilling device. Due to the funnel shape results in a high tolerance against when dumping possibly laterally evasive Evaporation.

Das Verdampfungsgut liegt für die Verwendung der Verschlusseinrichtung 100 gemäß 11 z. B. in flüssiger Form oder als Granulat mit einer Korngröße unterhalb von 5 mm vor, so dass ein Verkeilen im Inneren der Trichterkammer 60 vermieden wird. Um die Wahrscheinlichkeit eines Verkeilens weiter zu minimieren, ist die Trichterkammer 60 im oberen Teil vorzugsweise mit einem großen Öffnungswinkel und im unteren Teil ebenfalls mit einem Öffnungswinkel gebildet. Des Weiteren kann die Nachfülleinrichtung mit einem Werkzeug zur Auflockerung von ggf. festsitzendem Verdampfungsgut ausgestattet sein.The evaporation material is for the use of the closure device 100 according to 11 z. B. in liquid form or as granules with a grain size below 5 mm, so that a wedging in the interior of the hopper chamber 60 is avoided. To further minimize the likelihood of wedging, the funnel chamber is 60 in the upper part preferably with a large opening angle and in the lower part also formed with an opening angle. Furthermore, the refill device can be equipped with a tool for loosening up possibly stuck evaporating material.

12 illustriert in schematischer Schnittansicht eine Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Beschichtungsanlage 300 mit einer Vakuumkammer 310. In der Vakuumkammer 310 ist mindestens eine Substrathalterung 320 angeordnet, die zur Aufnahme eines zu beschichtenden Substrats 8 eingerichtet ist. Des Weiteren sind in der Vakuumkammer 310 mehrere Verdampferzellen 200 angeordnet, die jeweils mit der erfindungsgemäßen Verschlusseinrichtung 100 ausgestattet sind. Die Vakuumkammer 310 weist einen Pumpenanschluss 330 zur Verbindung mit einer Vakuumpumpe (nicht dargestellt) und eine Schleuseneinrichtung auf. Die Schleuseneinrichtung umfasst mindestens eine Substratschleuse 341, die zur Überführung des Substrats 8 zwischen dem Inneren der Vakuumkammer 10 und der äußeren Umgebung eingerichtet ist. Des Weiteren kann mindestens eine Zusatzschleuse 342 vorgesehen sein, die für einen Zugriff in das Innere der Vakuumkammer 310, zum Beispiel zur Zuführung von Verdampfungsgut oder zur Abführung von Niederschlag aus der Verschlusseinrichtung konfiguriert ist. Es ist nicht zwingend erforderlich, für die Verschlusseinrichtungen 100 Schleusen vorzusehen. Es kann vielmehr ausreichend sein, die Verschlusseinrichtungen 100 von den Verdampferzellen 200 jeweils in Shuttereinheiten 343 zurückzuziehen, die mit der Wand der Vakuumkammer 310 verbunden sind und von denen die Zuführung von Verdampfungsgut von außen oder die Abführung von Niederschlag nach außen erfolgen. Die Shuttereinheiten 343 können z. B. gebildet sein, wie sie in der am Prioritätstag der vorliegenden Erfindung unveröffentlichten deutschen Patentanmeldung DE 10 2011 013 245 beschrieben sind. 12 illustrates a schematic sectional view of an embodiment of a coating system according to the invention 300 with a vacuum chamber 310 , In the vacuum chamber 310 is at least one substrate holder 320 arranged to receive a substrate to be coated 8th is set up. Furthermore, in the vacuum chamber 310 several evaporator cells 200 arranged, each with the closure device according to the invention 100 are equipped. The vacuum chamber 310 has a pump connection 330 for connection to a vacuum pump (not shown) and a lock device. The lock device comprises at least one substrate lock 341 for transferring the substrate 8th between the interior of the vacuum chamber 10 and the external environment is set up. Furthermore, at least one additional lock 342 be provided for access into the interior of the vacuum chamber 310 , For example, is configured for supplying evaporative material or for the discharge of precipitate from the closure device. It is not mandatory for the locking devices 100 Provide locks. Rather, it may be sufficient, the closure devices 100 from the evaporator cells 200 each in shuttle units 343 withdraw with the wall of the vacuum chamber 310 are connected and from which the supply of evaporating material from the outside or the discharge of precipitate outwards. The shuttle units 343 can z. B. formed as in the unpublished German patent application on the priority date of the present invention DE 10 2011 013 245 are described.

Es wird betont, dass 12 die Beschichtungsanlage 300 und deren Bestandteile lediglich schematisch illustriert. In einer konkreten Ausführungsform ist die Beschichtungsanlage 300 mit weiteren Anlagenteilen ausgestattet, wie es aus der herkömmlichen Beschichtungstechnik bekannt ist, wie z. B. mit Sensoren, Manipulatoren. Die Beschichtungsanlage 300 umfasst zum Beispiel eine MBE-Anlage.It is emphasized that 12 the coating system 300 and their components only schematically illustrated. In a specific embodiment, the coating system 300 Equipped with other system parts, as is known from conventional coating technology, such. B. with sensors, manipulators. The coating system 300 includes, for example, an MBE plant.

Zum Betrieb der Beschichtungsanlage 300 werden die Verdampferzellen 200 mit Verdampfungsgut beschickt und das Substrat 8 an der Substrathalterung 320 fixiert. In der Vakuumkammer 310 wird ein reduzierter Betriebsdruck, z. B. Ultrahochvakuum eingestellt. Die Verdampferzellen 200 werden geheizt, so dass Verdampfungsgut jeweils in den gasförmigen Zustand überführt wird. Während des Heizens befinden sich die Verschlusseinrichtungen 100 in der Sperrposition, das heißt eventuell austretendes Verdampfungsgut wird in den Sammelkammern der Verschlusseinrichtungen 100 aufgefangen. Anschließend werden die Verschlusseinrichtungen 100 gemeinsam, gruppenweise oder einzelne aufeinander folgend bewegt, um mehrere oder einzelne Verdampferzellen 200 freizugeben. Die Verschlusseinrichtungen 100 werden in die Öffnungsposition bewegt, so dass der Dampfstrahl zum Substrat 8 strömen und das Verdampfungsgut auf dem Substrat 8 abgeschieden werden kann. Wenn zum Beispiel durch eine visuelle Beobachtung, einen Sensor oder die Überwachung anderer Betriebsparameter festgestellt wird, dass eine der Verschlusseinrichtungen 100 vollständig mit parasitär abgeschiedenem Verdampfungsgut beladen ist, wird die betreffende Verdampferzelle 200 abgeschaltet. Wenn die Verdampferzelle 200 abgekühlt ist und kein weiteres Verdampfungsgut austritt, wird die Verschlusseinrichtung 100 von der Antriebseinrichtung 50 abgekoppelt und mit einem Manipulationswerkzeug (nicht dargestellt) durch die Schleuse 342 in die äußere Umgebung der Vakuumkammer 310 überführt. Nach einer Regeneration der Verschlusseinrichtung 100 (Entfernung des parasitär abgeschiedenen Verdampfungsguts) kann die Verschlusseinrichtung 100 wieder in der Beschichtungsanlage 300 verwendet werden.For operation of the coating system 300 become the evaporator cells 200 loaded with evaporating material and the substrate 8th at the substrate holder 320 fixed. In the vacuum chamber 310 is a reduced operating pressure, z. B. Ultra high vacuum. The evaporator cells 200 are heated, so that evaporating material is in each case transferred to the gaseous state. During heating, the closing devices are located 100 in the blocking position, that is, any escaping vaporized material is in the collection chambers of the closure devices 100 collected. Subsequently, the closure devices 100 collectively, in groups or individually, sequentially moved to multiple or single evaporator cells 200 release. The locking devices 100 are moved to the opening position, so that the steam jet to the substrate 8th flow and evaporate on the substrate 8th can be deposited. If, for example, it is determined by a visual observation, a sensor or the monitoring of other operating parameters that one of the closure devices 100 is completely laden with parasitic deposited evaporate, the relevant evaporator cell 200 off. When the evaporator cell 200 is cooled and no further Evampfungsgut exits, the closure device 100 from the drive device 50 uncoupled and with a manipulation tool (not shown) through the lock 342 into the external environment of the vacuum chamber 310 transferred. After a regeneration of the closure device 100 (Removal of the parasitically deposited vaporization), the closure device 100 again in the coating plant 300 be used.

Die in der Beschreibung, den Zeichnungen und den Ansprüchen offenbarten Merkmale der Erfindung können sowohl einzeln als auch in Kombination für die Verwirklichung der Erfindung in ihren verschiedenen Ausgestaltungen von Bedeutung sein.The features of the invention disclosed in the description, the drawings and the claims may be significant both individually and in combination for the realization of the invention in its various forms.

Claims (14)

Verschlusseinrichtung (100) für eine Verdampferzelle (200), umfassend: – eine Deckplatte (11), die relativ zu der Verdampferzelle (200) beweglich und eingerichtet ist, in einer Sperrposition für einen aus der Verdampferzelle (200) austretenden Dampfstrahl (1) eine Barriere zu bilden und in einer Öffnungsposition den Dampfstrahl (1) freizugeben, und – eine Seitenwandanordnung (12), die eingerichtet ist, eine Umgebung der Verdampferzelle (200) seitlich zum Dampfstrahl (1) abzuschirmen, und Seitenwände umfasst, die sich in einer Richtung erstrecken, die von der Ausdehnung der Deckplatte (11) abweicht, wobei – die Seitenwandanordnung (12) mit der Deckplatte (11) verbunden ist, so dass eine Sammelkammer (10) gebildet wird, die an einer Unterseite der Verschlusseinrichtung (100) an einer Auffangöffnung (13) offen ist und an einer Oberseite der Verschlusseinrichtung (100) durch die Deckplatte (11) geschlossen ist und eingerichtet ist, dass in der Sperrposition der Dampfstrahl (1) durch die Auffangöffnung (13) in die Sammelkammer (10) eintritt, dadurch gekennzeichnet, dass – die Seitenwandanordnung (12) ferner so mit der Deckplatte (11) verbunden ist, dass eine Durchflusskammer (20) gebildet wird, die durch die Deckplatte (11) und Seitenwände (12.2, 12.3) der Seitenwandanordnung (12) begrenzt wird, wobei – die Durchflusskammer (20) an der Unterseite der Verschlusseinrichtung (100) an einer Eintrittsöffnung (21) und an der Oberseite der Verschlusseinrichtung (100) an einer Austrittsöffnung (22) der Deckplatte (11) offen ist und eingerichtet ist, dass – in der Öffnungsposition der Dampfstrahl (1) durch die Eintritts- und Austrittsöffnungen (22) durchtritt.Closure device ( 100 ) for an evaporator cell ( 200 ), comprising: - a cover plate ( 11 ) relative to the evaporator cell ( 200 ) is movable and arranged in a blocking position for one of the evaporator cell ( 200 ) exiting steam jet ( 1 ) to form a barrier and in an open position the steam jet ( 1 ), and - a sidewall arrangement ( 12 ), which is set up, an environment of the evaporator cell ( 200 ) laterally to the steam jet ( 1 ) and includes side walls extending in a direction different from the extension of the cover plate (FIG. 11 ), wherein - the side wall arrangement ( 12 ) with the cover plate ( 11 ), so that a collection chamber ( 10 ) formed on an underside of the closure device ( 100 ) at a collecting opening ( 13 ) is open and at an upper side of the closure device ( 100 ) through the cover plate ( 11 ) is closed and is set up that in the blocking position the steam jet ( 1 ) through the collecting opening ( 13 ) into the collection chamber ( 10 ), characterized in that - the sidewall arrangement ( 12 ) so also with the cover plate ( 11 ), that a flow chamber ( 20 ) formed by the cover plate ( 11 ) and side walls ( 12.2 . 12.3 ) of the sidewall arrangement ( 12 ), wherein - the flow chamber ( 20 ) at the bottom of the closure device ( 100 ) at an entrance opening ( 21 ) and at the top of the closure device ( 100 ) at an exit opening ( 22 ) of the cover plate ( 11 ) is open and is set up that - in the open position the steam jet ( 1 ) through the inlet and outlet openings ( 22 ) passes through. Verschlusseinrichtung gemäß Anspruch 1, bei der – die Verschlusseinrichtung (100) an einer Unterseite der Seitenwandanordnung (12) mit einer Bodenplatte (14) verbunden ist, in der mindestens eine der Auffangöffnung (13) und der Eintrittsöffnung (21) gebildet sind.Closure device according to claim 1, in which - the closure device ( 100 ) on an underside of the side wall assembly ( 12 ) with a bottom plate ( 14 ) is connected, in the at least one of the collecting opening ( 13 ) and the inlet opening ( 21 ) are formed. Verschlusseinrichtung gemäß Anspruch 2, bei der – die Bodenplatte (14) an mindestens einer von der Auffangöffnung (13) und der Eintrittsöffnung (21) mit einem Rückhaltering (15) versehen ist, der jeweils die Auffangöffnung (13) oder die Eintrittsöffnung (21) umgibt.Closure device according to claim 2, wherein - the bottom plate ( 14 ) at least one of the collecting opening ( 13 ) and the inlet opening ( 21 ) with a retaining ring ( 15 ), each of which the collecting opening ( 13 ) or the entrance opening ( 21 ) surrounds. Verschlusseinrichtung gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der – die Deckplatte (11) in mindestens einer von der Sammelkammer (10) und der Durchflusskammer (20) mit einer Abtropfeinrichtung (16) versehen ist, die eingerichtet ist, an der Deckplatte (11) aufgefangenes Verdampfungsgut zu der Auffangöffnung (13), zu der Bodenplatte (14) oder zu der Eintrittsöffnung (21) zu leiten.Locking device according to one of the preceding claims, in which - the cover plate ( 11 ) in at least one of the collection chamber ( 10 ) and the flow chamber ( 20 ) with a draining device ( 16 ), which is arranged on the cover plate ( 11 ) collected vaporized material to the collecting opening ( 13 ), to the bottom plate ( 14 ) or to the entrance opening ( 21 ). Verschlusseinrichtung gemäß einem der Ansprüche 2 bis 4, bei der – die Bodenplatte (14) in mindestens einer von der Sammelkammer (10) und der Durchflusskammer (20) mit einer Leiteinrichtung (17) versehen ist, die eingerichtet ist, an der Bodenplatte (14) aufgefangenes Verdampfungsgut zu der Auffangöffnung (13) oder zu der Eintrittsöffnung (21) zu leiten.Locking device according to one of claims 2 to 4, in which - the bottom plate ( 14 ) in at least one of the collection chamber ( 10 ) and the flow chamber ( 20 ) with a guide ( 17 ), which is arranged on the bottom plate ( 14 ) collected vaporized material to the collecting opening ( 13 ) or to the entrance opening ( 21 ). Verschlusseinrichtung gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der – mindestens eine von der Sammelkammer (10) und der Durchflusskammer (20) mit einer Pumpeinrichtung (40) verbunden ist.Locking device according to one of the preceding claims, in which - at least one of the collecting chamber ( 10 ) and the flow chamber ( 20 ) with a pumping device ( 40 ) connected is. Verschlusseinrichtung gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, umfassend – ein Koppelelement (30), das zur lösbaren Fixierung der Verschlusseinrichtung (100) in einer Beschichtungsanlage (300) eingerichtet ist.Closure device according to one of the preceding claims, comprising - a coupling element ( 30 ), which for releasably fixing the closure device ( 100 ) in a coating plant ( 300 ) is set up. Verschlusseinrichtung gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, umfassend – eine Trichterkammer (60), die in einer Füllposition der Verschlusseinrichtung zum Einleiten von Verdampfungsgut (2) in die Verdampferzelle (200) eingerichtet ist.Closure device according to one of the preceding claims, comprising - a funnel chamber ( 60 ), which in a filling position of the closure device for introducing evaporating material ( 2 ) in the evaporator cell ( 200 ) is set up. Verdampferzelle (200), umfassend: – einen Tiegel (210) zur Aufnahme von Verdampfungsgut (2), und – eine Verschlusseinrichtung (100) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche.Evaporator cell ( 200 ), comprising: - a crucible ( 210 ) for the absorption of evaporating material ( 2 ), and - a closure device ( 100 ) according to one of the preceding claims. Verdampferzelle gemäß Anspruch 9, bei der – der Tiegel (210) an einer Mündungsöffnung (211) eine Randverbreiterung (213) aufweist, an der sich der Durchmesser des Tiegels (210) trichterförmig erweitert.An evaporator cell according to claim 9, wherein - the crucible ( 210 ) at a mouth opening ( 211 ) an edge broadening ( 213 ), at which the diameter of the crucible ( 210 ) widened funnel-shaped. Beschichtungsanlage (300), umfassend: – mindestens eine Verdampferzelle (200), die mit einer Verschlusseinrichtung (100) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 8 ausgestattet ist.Coating plant ( 300 ), comprising: - at least one evaporator cell ( 200 ) provided with a closure device ( 100 ) is equipped according to one of claims 1 to 8. Beschichtungsanlage gemäß Anspruch 11, umfassend – eine Antriebseinrichtung (50), mit der die Verschlusseinrichtung (100) relativ zu der Verdampferzelle (200) beweglich ist.Coating plant according to claim 11, comprising - a drive device ( 50 ), with which the closure device ( 100 ) relative to the evaporator cell ( 200 ) is movable. Verfahren zum Betrieb einer Beschichtungsanlage (300) mit mindestens einer Verdampferzelle (200), wobei die Verschlusseinrichtung (100) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 8 verwendet wird, umfassend: – eine Betriebsphase, in der die Verschlusseinrichtung (100) in der Sperrposition angeordnet ist, so dass ein Austritt des Dampfstrahls (1) aus der Verdampferzelle (200) unterbunden ist, und – eine Betriebsphase, in der die Verschlusseinrichtung (100) in der Öffnungsposition angeordnet ist, so dass der Dampfstrahl (1) des Verdampfungsguts von der Verdampferzelle (200) auf ein Substrat (8) gerichtet ist und sich das Verdampfungsgut auf dem Substrat (8) niederschlägt.Method for operating a coating installation ( 300 ) with at least one evaporator cell ( 200 ), the closure device ( 100 ) according to one of claims 1 to 8, comprising: - an operating phase in which the closure device ( 100 ) is arranged in the blocking position, so that an exit of the steam jet ( 1 ) from the evaporator cell ( 200 ), and - an operating phase in which the closure device ( 100 ) is arranged in the open position, so that the steam jet ( 1 ) of the vaporization product from the evaporator cell ( 200 ) on a substrate ( 8th ) and the evaporation material on the substrate ( 8th ). Verwendung einer Verschlusseinrichtung (100) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 8 beim Betrieb einer Beschichtungsanlage (300).Use of a closure device ( 100 ) according to one of claims 1 to 8 during operation of a coating installation ( 300 ).
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