DE102012203212A1 - Coating system useful for producing layer on substrate using growth process, preferably for performing atomic layer deposition, comprises supply container, in which liquid starting material for layer is provided, and evaporator unit - Google Patents

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Abstract

Coating system (10) for producing a layer on a substrate (9) using a growth process, comprises at least one supply container (1), in which at least one starting material (2) for the layer is provided, and an evaporator unit arranged downstream of the supply container, where the starting material is present in the supply container in liquid state, which is supplied to the evaporator unit in the liquid state through a supply pipe, and is evaporated in the evaporator unit. An independent claim is also included for carrying out growth process for growing a layer on the substrate, comprising (a) providing the starting material present in the liquid state, in the supply container, (b) supplying the liquid starting material to the evaporator unit, and evaporating it in the evaporator unit, and (c) supplying the evaporated starting material and the substrate to a coating chamber (4).

Description

Es werden eine Beschichtungsanlage und ein Verfahren zur Durchführung eines Aufwachsprozesses angegeben.A coating system and a method for carrying out a growth process are specified.

Mittels Verfahren zur Atomlagenabscheidung (ALD: „atomic layer deposition“) lassen sich reproduzierbar sehr dünne, funktionelle Schichten in verschiedenen technischen Bereichen wie beispielsweise Optik, Halbleiterfertigung und Optoelektronik herstellen. Unter dem Begriff der "Atomlagenabscheidung" sind Verfahren bekannt, bei denen zur Herstellung einer Schicht die dazu notwendigen Ausgangsprodukte (Precursor) nicht gleichzeitig, sondern abwechselnd nacheinander einer Beschichtungskammer, auch als Reaktor bezeichnet, mit dem zu beschichtenden Substrat darin zugeführt werden. Die Ausgangsmaterialien können sich dabei auf der Oberfläche des zu beschichtenden Substrats beziehungsweise auf dem zuvor abgelagerten Ausgangsmaterial abwechselnd ablagern und damit eine Verbindung eingehen. Hierdurch ist es möglich, pro Zykluswiederholung, also der Zuführung der notwendigen Ausgangsprodukte in nacheinander folgenden Teilschritten, jeweils maximal eine Monolage der aufzubringenden Schicht aufzuwachsen, sodass durch die Anzahl der Zyklen eine gute Kontrolle der Schichtdicke möglich ist. Weiterhin weisen ALD-Verfahren den Vorteil auf, dass dadurch, dass sich das zuerst zugeführte Ausgangsmaterial nur an der zu beschichtenden Oberfläche anlagert und erst das danach zugeführte zweite Ausgangsmaterial Reaktionen mit dem ersten Ausgangsmaterial eingeht, ein sehr konformes Schichtwachstum möglich ist, dass auch Oberflächen mit großem Aspektverhältnis gleichmäßig bedecken kann.By means of atomic layer deposition (ALD) processes, it is possible to reproducibly produce very thin, functional layers in various technical fields, such as optics, semiconductor manufacturing and optoelectronics. The term "atomic layer deposition" discloses processes in which, for the production of a layer, the required starting materials (precursor) are not simultaneously but alternately fed successively to a coating chamber, also referred to as a reactor, with the substrate to be coated therein. The starting materials can deposit alternately on the surface of the substrate to be coated or on the previously deposited starting material and thus form a connection. This makes it possible, per cycle repetition, ie the supply of the necessary starting materials in successive steps, each grow a maximum of one monolayer of the applied layer, so that a good control of the layer thickness is possible by the number of cycles. Furthermore, ALD processes have the advantage that a very conformal layer growth is possible because of the fact that the initially supplied starting material attaches only to the surface to be coated and only the subsequently supplied second starting material reactions with the first starting material that surfaces with evenly cover large aspect ratio.

Im Bereich der Optoelektronik wird diese Technik beispielsweise im Rahmen der Fertigung von anorganischen Licht emittierenden Dioden (LED) oder organischen Licht emittierenden Dioden (OLED) verwendet, beispielsweise um Barriereschichten oder Nanolaminate, also Schichtenfolgen aus abwechselnden Schichten mit unterschiedlichen Materialien, in Form von Dünnfilmverkapselungen auf diesen Bauelementen herzustellen. Beispiele für solche Barriereschichten und Nanolaminate finden sich in den Druckschriften WO 2009/095006 und DE 102009024411 .In the field of optoelectronics, this technology is used, for example, in the production of inorganic light-emitting diodes (LED) or organic light-emitting diodes (OLEDs), for example barrier layers or nanolaminates, ie layers of alternating layers with different materials, in the form of thin-film encapsulations to produce these components. Examples of such barrier layers and nanolaminates can be found in the documents WO 2009/095006 and DE 102009024411 ,

Bisherige Anlagen, bei denen ALD-Verfahren durchgeführt werden, basieren beispielsweise auf dem so genannten Bubbler-Prinzip oder auf dem Prinzip des thermischen Verdampfens. Während bei letzterem ein Ausgangsmaterial für das ALD-Verfahren in einem heizbaren Vorratsbehälter beispielsweise mittels resistiven Heizens zur Verdampfung gebracht wird und einer Beschichtungskammer direkt oder durch Mischen mit einem Trägergas zugeführt wird, wird beim so genannten Bubbler-Prinzip das Ausgangsmaterial im so genannten Bubbler, einem Container und Verdampfer, gelagert und geheizt und mittels eines Trägergases gespült, also durchströmt. Dazu ist es notwendig, das Ausgangsmaterial auf einer verhältnismäßig hohen Temperatur zu halten, sodass sich dem durchströmenden Gas verdampftes Ausgangsmaterial zumischt und so im weiterströmenden Trägergas der Beschichtungskammer zugeführt werden kann.Previous installations in which ALD processes are carried out are based, for example, on the so-called bubbler principle or on the principle of thermal evaporation. While in the latter, a starting material for the ALD process in a heatable reservoir, for example by resistive heating is brought to evaporation and a coating chamber is fed directly or by mixing with a carrier gas, the so-called bubbler principle in the so-called bubbler, a Container and evaporator, stored and heated and rinsed by means of a carrier gas, so flows through. For this purpose, it is necessary to keep the starting material at a relatively high temperature, so that the starting material vaporized by the flowing gas mixed and can be supplied in the further flowing carrier gas to the coating chamber.

Um eine Adsorption oder Kondensation der Ausgangsmaterialien in den Leitungsrohren und in der Beschichtungskammer zu verhindern, werden diese meist auf eine gewisse Temperatur geheizt. So kann unter anderem verhindert werden, dass eine ALD-Abscheidung bereits an den Rohren erfolgt.In order to prevent adsorption or condensation of the starting materials in the conduits and in the coating chamber, they are usually heated to a certain temperature. Among other things, it can be prevented that an ALD deposition already takes place on the pipes.

Bei einer Abscheidung von Barriereschichten und Nanolaminaten haben sich unterschiedliche Materialien als besonders hervorragend erwiesen. Als Dünnfilmverkapselung beispielsweise von transparenten OLEDs, die silberhaltigen Kathoden aufweisen, sind hochbrechende Materialien wie beispielsweise Zirkoniumoxid notwendig, um eine hohe Transparenz im sichtbaren Spektralbereich zu erreichen. Weiterhin soll eine gute Kantenüberformung erreicht werden, um gute Verkapselungseigenschaften zu erzielen. Zur Abscheidung von Zirkoniumoxid hat sich das Ausgangsmaterial Tetrakis(dimethylamino)zirconium (ZRDMA) insbesondere bei den besagten transparenten OLEDs mit silberhaltigen Kathoden zumindest auf kleinen Entwicklungsanlagen im Labormaßstabals sehr vorteilhaft erwiesen. In a deposition of barrier layers and Nanolaminaten different materials have proven to be particularly outstanding. As thin-film encapsulation, for example, of transparent OLEDs having silver-containing cathodes, high-index materials such as zirconium oxide are necessary to achieve high transparency in the visible spectral range. Furthermore, a good edge overshoot should be achieved in order to achieve good encapsulation properties. For the deposition of zirconia, the starting material tetrakis (dimethylamino) zirconium (ZRDMA) has proved to be very advantageous, in particular in the case of said transparent OLEDs with silver-containing cathodes, at least on small laboratory-scale development plants.

Beim Transfer auf produktive Anlagen im industriellen Maßstab haben sich beim Verdampfen von ZRDMA aus einem geheizten thermischen Precursor-Verdampfergefäß schwerwiegende Probleme ergeben. So haben die Erfinder festgestellt, dass bei der Verwendung von ZRDMA in einem thermischen Precursor-Verdampfergefäß bei einem ersten Beschichtungs-Run eine einwandfreie ALD-Schicht erzeugt werden konnte, bei den nachfolgenden Beschichtungs-Runs jedoch die Qualität der ersten ALD-Schicht nicht mehr wiederholt werden konnte. So mussten die Erfinder feststellen, dass ZRDMA für den Routinebetrieb nicht geeignet ist, da sich im Precursor-Verdampfergefäß Rückstände gebildet haben, die zum Beispiel auf Zersetzungsprodukte zurückgeführt werden können. Es wurde ferner beobachtet, dass das Verdampfergefäß mit jedem Run stärker verunreinigt war. Die daraus resultierenden, teilweise starken Prozessschwankungen können zu defektreichen Atomlagen und damit auch zum Totalverlust der zu beschichtenden LED- oder OLED-Bauelemente führen. Bei Rückständen im Verdampfungsgefäß beziehungsweise dem Verteilerrohrsystem muss dieses im Falle einer Kontamination aufwändig gereinigt und im ungünstigsten Fall vollständig ersetzt werden. Weiterhin wurden Zersetzungsprodukte im Ausgangsbehälter nachgewiesen. When transferring to industrial scale industrial plants, serious problems have been encountered in evaporating ZRDMA from a heated thermal precursor vaporizer vessel. Thus, the inventors have found that when using ZRDMA in a thermal precursor evaporator vessel in a first coating run a perfect ALD layer could be produced, but in the subsequent coating runs, the quality of the first ALD layer is no longer repeated could be. Thus, the inventors found that ZRDMA is not suitable for routine operation, since residues have formed in the precursor evaporator vessel, which can be attributed, for example, to decomposition products. It was further observed that the vaporizer vessel was more heavily contaminated with each run. The resulting, sometimes strong process fluctuations can lead to defect-rich atomic layers and thus also to the total loss of the LED or OLED components to be coated. For residues in the evaporation vessel or the manifold system, this must be laboriously cleaned in the event of contamination and in the worst case be completely replaced. Furthermore, decomposition products were detected in the output container.

Zumindest eine Aufgabe von bestimmten Ausführungsformen ist es, eine Beschichtungsanlage anzugeben. Zumindest eine weitere Aufgabe von bestimmten Ausführungsformen ist es, ein Verfahren zur Durchführung eines Aufwachsprozesses durchzuführen.At least one object of certain embodiments is to specify a coating system. At least one more object of certain embodiments is to perform a method of performing a growth process.

Diese Aufgaben werden durch einen Gegenstand und ein Verfahren gemäß den unabhängigen Patentansprüchen gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen und Weiterbildungen des Gegenstands und des Verfahrens sind in den abhängigen Ansprüchen gekennzeichnet und gehen weiterhin aus der nachfolgenden Beschreibung und den Zeichnungen hervor.These objects are achieved by an article and a method according to the independent patent claims. Advantageous embodiments and further developments of the subject matter and of the method are characterized in the dependent claims and furthermore emerge from the following description and the drawings.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform weist eine Beschichtungsanlage zur Herstellung einer Schicht auf einem Substrat mittels eines Aufwachsprozesses zumindest einen Vorratsbehälter („supply container“) auf, in dem zumindest ein Ausgangsmaterial für die Schicht vorhanden ist. Weiterhin weist die Beschichtungsanlage eine dem Vorratsbehälter nachgeordnete Verdampfereinheit auf, der das Ausgangsmaterial zugeführt werden kann. Das Ausgangsmaterial liegt im Vorratsbehälter verflüssigt vor und kann über eine Vorratsleitung, die den Vorratsbehälter mit der Verdampfereinheit verbindet, in flüssigem Zustand der Verdampfereinheit zugeführt werden. In der Verdampfereinheit kann das flüssig zugeführte Ausgangsmaterial dann verdampft werden.In accordance with at least one embodiment, a coating installation for producing a layer on a substrate by means of a growth process has at least one supply container in which at least one starting material for the layer is present. Furthermore, the coating system has a reservoir unit downstream evaporator unit to which the starting material can be supplied. The starting material is present in the reservoir liquefied and can be supplied via a supply line which connects the reservoir with the evaporator unit, in the liquid state of the evaporator unit. In the evaporator unit, the liquid fed starting material can then be evaporated.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist ein Verfahren zur Durchführung eines Aufwachsprozesses zum Aufwachsen einer Schicht auf einem Substrat einen Verfahrensschritt auf, bei dem ein Ausgangsmaterial in einem flüssigen Zustand in einem Vorratsbehälter bereitgestellt wird. Weiterhin wird das flüssige According to another embodiment, a method for performing a growth process for growing a layer on a substrate comprises a process step of providing a starting material in a liquid state in a reservoir. Furthermore, the liquid

Ausgangsmaterial einer dem Vorratsbehälter nachgeordneten Verdampfereinheit zugeführt und in der Verdampfereinheit verdampft. Feedstock supplied to the reservoir downstream evaporator unit and evaporated in the evaporator unit.

Die im Folgenden beschriebenen Ausführungsformen und Merkmale gelten gleichermaßen für die Beschichtungsanlage wie auch für das Verfahren zur Durchführung des Aufwachsprozesses.The embodiments and features described below apply equally to the coating system as well as to the method for carrying out the growth process.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform wird das verdampfte Ausgangsmaterial einer Beschichtungskammer zugeführt, in der das zu beschichtende Substrat angeordnet ist. Hierzu kann die Beschichtungsanlage eine Verdampferleitung aufweisen, die die Verdampfereinheit mit der Beschichtungskammer verbindet.According to a further embodiment, the evaporated starting material is fed to a coating chamber in which the substrate to be coated is arranged. For this purpose, the coating installation can have an evaporator line which connects the evaporator unit to the coating chamber.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist die Vorratsleitung beheizbar. Insbesondere kann die Vorratsleitung beheizt sein. Dadurch kann sichergestellt werden, dass das im Vorratsbehälter in flüssiger Form vorliegende Ausgangsmaterial bis zur Verdampfereinheit in der flüssigen Form gehalten werden kann. Weiterhin kann auch die Verdampferleitung beheizbar sein, um das verdampfte Ausgangsmaterial bis zur Beschichtungskammer in verdampfter Form zu halten.According to a further embodiment, the supply line can be heated. In particular, the supply line can be heated. It can thereby be ensured that the starting material present in liquid form in the storage container can be kept in the liquid form up to the evaporator unit. Furthermore, the evaporator line can also be heated in order to keep the vaporized starting material in vaporized form up to the coating chamber.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform wird das Ausgangsmaterial im Vorratsbehälter bei einer Temperatur bereitgestellt, die größer als die Schmelztemperatur und kleiner als die Siedetemperatur beziehungsweise Verdampfungstemperatur des Ausgangsmaterials ist. Der Vorratsbehälter kann über eine geeignete Heizvorrichtung verfügen, beispielsweise Heizmanschetten, um das Ausgangsmaterial auf einer solchem Temperatur zu halten. Da das Ausgangsmaterial im Vorratsbehälter lediglich in flüssiger Form gehalten aber nicht verdampft werden muss, liegt die Temperatur des Ausgangsmaterials bevorzugt nahe der Schmelztemperatur, sodass das Ausgangsmaterial gerade in einer flüssigen Form vorliegt. Im Vergleich zu bisher bekannten Beschichtungsanlagen, die auf dem Prinzip von thermischen Verdampfern oder Bubblern beruhen, kann das Ausgangsmaterial bei der hier beschriebenen Beschichtungsanlage und beim hier beschriebenen Verfahren mit Vorteil bei einer niedrigeren Temperatur gelagert werden, die nur so hoch ist, dass das Ausgangsmaterial gerade in flüssiger Form vorliegt. Dadurch kann eine Degradation des Ausgangsmaterials, wie sie aufgrund der bei den üblichen Beschichtungsanlagen und Verfahren verwendeten Temperaturen auftreten kann, vermieden werden. Dadurch kann es möglich sein, auch Materialien zu verwenden, die in bisher üblichen Anlagen wie oben beschrieben Probleme bereiten.According to a further embodiment, the starting material is provided in the reservoir at a temperature which is greater than the melting temperature and less than the boiling temperature or vaporization temperature of the starting material. The reservoir may have a suitable heating device, for example heating jackets, to maintain the starting material at such a temperature. Since the starting material in the reservoir is merely held in liquid form but does not have to be evaporated, the temperature of the starting material is preferably close to the melting temperature, so that the starting material is currently in a liquid form. Compared to previously known coating systems, which are based on the principle of thermal evaporators or bubblers, the starting material can be stored in the coating system described herein and the method described herein advantageously at a lower temperature, which is only so high that the starting material straight in liquid form. As a result, a degradation of the starting material, as may occur due to the temperatures used in the conventional coating equipment and methods, can be avoided. This may make it possible to also use materials that cause problems in previously customary systems as described above.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist zwischen der Verdampfereinheit und dem Vorratsbehälter in der Vorratsleitung eine Durchflusssteuerungseinheit zur Steuerung einer in die Verdampfereinheit geleiteten Menge des flüssigen Ausgangsmaterials vorgesehen. Die Durchflusssteuerungseinheit kann beispielsweise als Dosierventil oder Regulierungsventil oder als so genannter Liquid Flow Controller (LFC) ausgebildet sein. In diesem Zusammenhang fallen unter den Begriff Liquid Flow Controller (LFC) auch so genannte Mass Flow Controller (MFC).According to a further embodiment, a flow control unit is provided between the evaporator unit and the reservoir in the supply line for controlling an amount of the liquid starting material fed into the evaporator unit. The flow control unit may be designed, for example, as a metering valve or regulating valve or as a so-called liquid flow controller (LFC). In this context, the term Liquid Flow Controller (LFC) also includes so-called mass flow controllers (MFC).

Gemäß einer weiteren Ausführungsform wird das flüssige Ausgangsmaterial in die Verdampfereinheit tropfenförmig eingebracht. Dies kann insbesondere durch die Durchflusssteuerungseinheit gewährleistet werden, die das flüssige Ausgangsmaterial in einer geeigneten Menge zur Einleitung in die Verdampfereinheit dosiert, so dass sich Tropfen des Ausgangsmaterials bilden können.According to a further embodiment, the liquid starting material is introduced dropwise into the evaporator unit. This can be ensured, in particular, by the flow control unit, which supplies the liquid starting material in an appropriate amount for introduction into the Dosed evaporator unit so that drops of the starting material can form.

Weiterhin kann es auch möglich sein, dass eine Durchflusssteuerungseinheit in der Verdampferleitung vorgesehen ist. Dadurch kann die der Beschichtungskammer zugeführte Menge des im Verdampfer verdampften Ausgangsmaterials gesteuert werden.Furthermore, it may also be possible that a flow control unit is provided in the evaporator line. Thereby, the amount of evaporated in the evaporator starting material supplied to the coating chamber can be controlled.

Die Durchflusssteuerungseinheit, insbesondere in Form eines LFC, kann je nach verwendetem Ausgangsmaterial und dessen Temperatur in entsprechenden Dimensionen ausgelegt werden. Die beispielsweise für Verkapselungsschichten für LEDs oder OLEDs verwendeten Ausgangsmaterialien sind dabei als unkritische Medien anzusehen. Über die Durchflusssteuerungseinheit kann eine konstante Durchflussrate des flüssigen Ausgangsmaterials eingestellt werden, welches anschließend auf die Verdampferfläche tropft, wodurch es verdampft. The flow control unit, in particular in the form of an LFC, can be designed according to the starting material used and its temperature in corresponding dimensions. The starting materials used for example for encapsulation layers for LEDs or OLEDs are to be regarded as non-critical media. Through the flow control unit, a constant flow rate of the liquid starting material can be adjusted, which then drips onto the evaporator surface, whereby it evaporates.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist die Verdampfereinheit eine Verdampferfläche auf, auf die das flüssige Ausgangsmaterial aufgebracht, insbesondere aufgetropft, wird. Die Verdampferfläche kann insbesondere durch eine Heizplatte, ein Heizelement oder eine geheizte Wand, beispielsweise eine Bodenfläche, der Verdampfereinheit gebildet werden. Die Verdampferfläche kann eine derartige Temperatur aufweisen, dass das Ausgangsmaterial beim Auftreffen auf die Verdampferfläche möglichst instantan verdampft und so in der Verdampfereinheit möglichst schnell in gasförmiger Form vorliegt. Über die Verdampferleitung kann das so verdampfte Ausgangsmaterial weiter zur Beschichtungskammer geleitet werden.According to a further embodiment, the evaporator unit has an evaporator surface onto which the liquid starting material is applied, in particular dripped. The evaporator surface may in particular be formed by a heating plate, a heating element or a heated wall, for example a bottom surface, of the evaporator unit. The evaporator surface may have a temperature such that the starting material evaporates as instantaneously as possible when hitting the evaporator surface and thus is present in gaseous form in the evaporator unit as quickly as possible. Via the evaporator line, the thus evaporated starting material can be passed on to the coating chamber.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist die Verdampfereinheit eine Zuleitung für ein Trägergas auf. Das Trägergas kann beispielsweise N2, H2, Ar, Ne und/oder Kr aufweisen oder daraus sein. Die Zuleitung für das Trägergas kann somit zusätzlich zur Vorratsleitung und zur Verdampferleitung in die Verdampfereinheit ragen. Das in der Verdampfereinheit verdampfte Ausgangsmaterial kann sich durch die Zuleitung des Trägergases mit diesem vermischen und durch den durch das Trägergas hervorgerufenen Gasfluss effektiver zur Beschichtungskammer geleitet werden.According to a further embodiment, the evaporator unit has a feed line for a carrier gas. The carrier gas may, for example, comprise or be N 2 , H 2 , Ar, Ne and / or Kr. The supply line for the carrier gas can thus protrude into the evaporator unit in addition to the supply line and the evaporator line. The starting material evaporated in the evaporator unit can be mixed with it by the supply line of the carrier gas and be guided more effectively to the coating chamber by the gas flow caused by the carrier gas.

Insbesondere kann das Trägergas die Verdampferfläche der Verdampfereinheit überströmen und so das verdampfte Ausgangsmaterial zur Beschichtungskammer tragen. Der Trägergasfluss kann dabei geregelt werden bzw. regelbar sein, wodurch sich zusätzlich zur regelbaren Menge des flüssigen Ausgangsmaterials, das mittels der Durchflusssteuerungseinheit in die Verdampfereinheit gelangt, eine weitere Regelungsmöglichkeit für die in die Beschichtungskammer geleitete Menge des Ausgangsmaterials ergibt. Hierdurch ist eine sehr genaue Dosierung möglich. Weiterhin ist eine Einstellung der Gastemperatur möglich. Im Gegensatz zu bisher verwendeten Bubblern spielen der bei diesen zu beachtende Füllstand und das stöchiometrische Verhältnis zwischen Trägergas und Ausgangsmaterial bei der hier beschriebenen Verdampfereinheit keine Rolle. In particular, the carrier gas can flow over the evaporator surface of the evaporator unit and thus carry the evaporated starting material to the coating chamber. The carrier gas flow can be regulated or regulated, resulting in addition to the controllable amount of the liquid starting material, which enters the evaporator unit by means of the flow control unit, a further control option for the guided into the coating chamber amount of the starting material. As a result, a very accurate dosage is possible. Furthermore, a setting of the gas temperature is possible. In contrast to previously used bubblers, the level to be observed in these and the stoichiometric ratio between carrier gas and starting material play no role in the evaporator unit described here.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist der Aufwachsprozess ein Atomlagenabscheideverfahren, sodass die Beschichtungsanlage zur Durchführung eines Atomlagenabscheideverfahrens vorgesehen ist. Insbesondere können hierzu zumindest eine oder auch mehr Ausgangsmaterialien in einem jeweiligen Vorratsbehälter in flüssiger Form bereitgestellt werden und über eine jeweilige Vorratsleitung entweder einer jeweils nachgeordneten Verdampfereinheit oder auch einer gemeinsamen Verdampfereinheit zugeführt werden. Die Verwendung einer gemeinsamen Verdampfereinheit ist bei der hier beschriebenen Beschichtungsanlage und bei dem hier beschriebenen Verfahren möglich, da bei einem ALD-Verfahren die einzelnen Ausgangsmaterialien nacheinander der Beschichtungsanlage und damit auch nacheinander einer gemeinsamen Verdampfereinheit zugeführt werden. Durch die geringen Mengen des jeweiligen Ausgangsmaterials, das bevorzugt tropfenförmig in die Verdampfereinheit geleitet wird und dort auf der Heizfläche möglichst instantan verdampft, ist auch keine Reinigung der Verdampfereinheit zwischen den einzelnen Teilschritten des ALD-Verfahrens, also der aufeinanderfolgenden Zuleitung der einzelnen Ausgangsmaterialien, nötig.According to another embodiment, the growth process is an atomic layer deposition process, so that the coating plant is provided for performing an atomic layer deposition process. In particular, for this purpose, at least one or more starting materials can be provided in liquid form in a respective storage container and fed via a respective supply line either to a respective downstream evaporator unit or to a common evaporator unit. The use of a common evaporator unit is possible in the case of the coating system described here and in the method described here since, in an ALD process, the individual starting materials are fed in succession to the coating system and thus also successively to a common evaporator unit. Due to the small amounts of the respective starting material, which is preferably passed drop-shaped into the evaporator unit where it evaporates as instantaneously as possible on the heating surface, no cleaning of the evaporator unit between the individual substeps of the ALD process, ie the successive supply of the individual starting materials, is necessary.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist das Ausgangsmaterial eine auf Tetrakis(dimethylamin) (TDMA) basierende metallorganische Verbindung auf, beispielsweise mit einem der Metalle Zr, Ti, Zn, Hf. Weiterhin kann das Ausgangsmaterial eines der folgenden Materialien aufweisen, zu denen zum Teil in Klammern beispielhafte Temperaturen für ALD-Verfahren mit den jeweils angegebenen weiteren Ausgangsmaterialien zu Bildung der jeweils danach angegebenen Materialien angegeben sind:

  • – Trimethylaluminium (H2O; 33°C, 42°C; Al2O3)
  • – Trimethylaluminium (O3; Raumtemperatur; Al2O3)
  • – Trimethylaluminium (O2-Plasma; Raumtemperatur; Al2O3)
  • – BBr3 (H2O; Raumtemperatur; B2O3)
  • – Cd(CH3)2 (H2S; Raumtemperatur; CdS)
  • – Hf[N(Me2)]4 (H2O; 90°C; HfO2)
  • – Pd(hfac)2 (H2, 80°C; Pd)
  • – Pd(hfac)2 (H2-Plasma, 80°C; Pd)
  • – MeCpPtMe3 (O2-Plasma + H2; 100°C; Pt)
  • – MeCpPtMe3 (O2-Plasma; 100°C; PtO2)
  • – Si(NCO)4 (H2O; Raumtemperatur; SiO2)
  • – SiCl4 (H2O; Raumtemperatur, mit Pyridin-Katalysator; SiO2)
  • – Tetrakis(dimethylamino)zinn (H2O2; 50°C; SnO2)
  • – C12H26N2Sn (H2O2; 50°C; SnOx)
  • – TaCl5 (H2O; 80°C; Ta2O5)
  • – Ta[N(CH3)2]5 (O2-Plasma; 100°C; Ta2O5)
  • – TaCl5 (H-Plasma; Raumtemperatur; Ta)
  • – TiCl4 (H-Plasma; Raumtemperatur; Ti)
  • – Ti[OCH(CH3)]4 (H2O; 35°C; TiO2)
  • – TiCl4 (H2O; 100°C; TiO2)
  • – VO(OC3H9)3 (O2; 90°C; V2O5)
  • – Zn(CH2CH3)2 (H2O; 60°C; ZnO)
  • – Zn(CH2CH3)2 (H2O2; Raumtemperatur; ZnO)
  • – (Zr(N(CH3)2)4)2 (H2O; 80°C; ZrO2)
  • – Zr(N(CH3)2)4
According to a further embodiment, the starting material comprises a tetrakis (dimethylamine) (TDMA) based organometallic compound, for example with one of the metals Zr, Ti, Zn, Hf. Furthermore, the starting material may comprise one of the following materials, some of which are in parentheses exemplary temperatures for ALD processes with the respective further starting materials given in each case for the purpose of forming the respectively indicated materials are given below:
  • Trimethylaluminum (H 2 O, 33 ° C, 42 ° C, Al 2 O 3 )
  • Trimethylaluminum (O 3 , room temperature, Al 2 O 3 )
  • Trimethylaluminum (O 2 plasma, room temperature, Al 2 O 3 )
  • BBr 3 (H 2 O; room temperature; B 2 O 3 )
  • - Cd (CH 3 ) 2 (H 2 S; room temperature; CdS)
  • Hf [N (Me 2 )] 4 (H 2 O; 90 ° C; HfO 2 )
  • Pd (hfac) 2 (H 2 , 80 ° C, Pd)
  • Pd (hfac) 2 (H 2 plasma, 80 ° C, Pd)
  • MeCpPtMe 3 (O 2 plasma + H 2 , 100 ° C, Pt)
  • MeCpPtMe 3 (O 2 plasma, 100 ° C, PtO 2 )
  • Si (NCO) 4 (H 2 O; room temperature; SiO 2 )
  • SiCl 4 (H 2 O; room temperature, with pyridine catalyst; SiO 2 )
  • Tetrakis (dimethylamino) tin (H 2 O 2 ; 50 ° C; SnO 2 )
  • C 12 H 26 N 2 Sn (H 2 O 2 ; 50 ° C; SnO x )
  • TaCl 5 (H 2 O; 80 ° C; Ta 2 O 5 )
  • Ta [N (CH 3 ) 2 ] 5 (O 2 plasma, 100 ° C; Ta 2 O 5 )
  • TaCl 5 (H plasma, room temperature, Ta)
  • TiCl 4 (H-plasma, room temperature, Ti)
  • Ti [OCH (CH 3 )] 4 (H 2 O, 35 ° C., TiO 2 )
  • TiCl 4 (H 2 O, 100 ° C, TiO 2 )
  • VO (OC 3 H 9 ) 3 (O 2 ; 90 ° C; V 2 O 5 )
  • Zn (CH 2 CH 3 ) 2 (H 2 O; 60 ° C; ZnO)
  • Zn (CH 2 CH 3 ) 2 (H 2 O 2 ; room temperature; ZnO)
  • - (Zr (N (CH 3 ) 2 ) 4 ) 2 (H 2 O; 80 ° C; ZrO 2 )
  • - Zr (N (CH 3) 2) 4

Bevorzugt kann die Temperatur in der Beschichtungskammer wie die vorab angegebenen Temperaturen kleiner oder gleich 100°C betragen. Es weiterhin auch möglich, dass die Temperatur in der Beschichtungskammer größer als 100°C und beispielsweise bis zu 300°C oder mehr beträgt. Die für die hier beschriebene Beschichtungsanlage und das hier beschriebene Verfahren verwendbaren Ausgangsmaterialien ist nicht auf die vorab genannten bevorzugten Materialien beschränkt.Preferably, the temperature in the coating chamber as the previously specified temperatures may be less than or equal to 100 ° C. Furthermore, it is also possible that the temperature in the coating chamber is greater than 100 ° C and, for example, up to 300 ° C or more. The starting materials which can be used for the coating system described here and the method described here are not restricted to the preferred materials mentioned above.

Das hier beschriebene Verfahren und die hier beschriebene Beschichtungsanlage bieten insbesondere einen großen Freiraum beim Einsetzen neuartiger Materialien, die bislang nicht auf herkömmlichen Beschichtungsanlage beispielsweise für ALD-Verfahren verwendet werden konnten. So lassen sich auch Schichten basierend auf alternativen metallorganischen Verbindungen abscheiden.The method described here and the coating system described here offer in particular a great deal of freedom when using novel materials that could not previously be used on conventional coating equipment, for example for ALD processes. Thus, layers based on alternative organometallic compounds can also be deposited.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform wird das zu beschichtende Substrat durch eine oder mehrere elektronische oder optoelektronische Bauelemente gebildet. Beispielsweise können die Bauelemente LEDs, insbesondere einzelne Leuchtdiodenchips, oder Halbleiterschichtenfolgen im Waferverbund oder OLED-Bauelemente sein. Die aufzubringende Schicht kann beispielsweise eine Barriereschicht oder Teil einer Schichtenfolge einer Mehrzahl von Barriereschichten zur Herstellung einer Dünnfilmverkapselung sein. In der Beschichtungskammer können insbesondere mehrere Substrate vorgesehen sein, die gleichzeitig mit dem hier beschriebenen Verfahren beschichtet werden können.According to a further embodiment, the substrate to be coated is formed by one or more electronic or optoelectronic components. For example, the components can be LEDs, in particular individual light-emitting diode chips, or semiconductor layer sequences in the wafer composite or OLED components. The layer to be applied may be, for example, a barrier layer or part of a layer sequence of a plurality of barrier layers for producing a thin-film encapsulation. In particular, a plurality of substrates can be provided in the coating chamber, which can be coated simultaneously with the method described here.

Bei der hier beschriebenen Beschichtungsanlage und dem hier beschriebenen Verfahren ergibt sich der Vorteil, dass Ausgangsmaterialien verwendet werden können, die mittels des bisher verwendeten Bubbler-Prinzips oder mittels thermischen Verdampfern gar nicht oder nur schwer verwendet werden können, beispielsweise ZRDMA bei der Abscheidung von Zirkondioxid oder auch Ti[OCH(CH3)]4 bei der Abscheidung von Titandioxid oder auch die anderen der vorgenannten Materialien. Durch die niedrigere Temperaturbelastung des Ausgangsmaterials im Vorratsbehälter kann eine Degradation des Ausgangsmaterials im Vorratsbehälter vermieden werden. Weiterhin ist es möglich, höhere Partialdrücke des Ausgangsmaterials im Trägergas und damit höhere Abscheideraten und/oder eine ausreichende Beschichtung auch in größeren Reaktorbehältern im Gegensatz zu bekannten Beschichtungsverfahren zu erreichen, was wichtig beim weiteren Skalieren bisheriger ALD-Beschichtungsanlagen notwendig ist. Insbesondere durch die Verwendung des Verdampfers mit der vorgeschalteten Durchflusssteuerungseinheit ist eine bessere Dosierung des Ausgangsmaterials möglich als bei bekannten Beschichtungsanlagen, die auf dem Bubbler-Prinzip oder auf dem Prinzip des thermischen Verdampfens beruhen. Weiterhin ist eine schnelle Prozessierung und damit die Reduzierung der Beschichtungszeit möglich, was eine geringere Temperaturbelastung des zu beschichteten Bauelements zur Folge hat, was insbesondere bei OLEDs wichtig ist, bei denen sich die Lagerung bei höherer Temperatur negativ auf die Performance wie In the case of the coating system described here and the method described here, there is the advantage that starting materials can be used which can not be used at all or only with difficulty by means of the previously used bubbler principle or by means of thermal evaporators, for example ZRDMA in the deposition of zirconium dioxide or also Ti [OCH (CH 3 )] 4 in the deposition of titanium dioxide or else the other of the aforementioned materials. Due to the lower temperature load of the starting material in the reservoir, a degradation of the starting material in the reservoir can be avoided. Furthermore, it is possible to achieve higher partial pressures of the starting material in the carrier gas and thus higher deposition rates and / or a sufficient coating in larger reactor vessels in contrast to known coating methods, which is important in further scaling previous ALD coating systems. In particular, by the use of the evaporator with the upstream flow control unit better dosage of the starting material is possible than in known coating systems based on the bubbler principle or on the principle of thermal evaporation. Furthermore, a rapid processing and thus the reduction of the coating time is possible, which has a lower temperature load of the component to be coated result, which is particularly important for OLEDs in which the storage at higher temperature negatively on the performance as

Effizienz und Lebensdauer auswirkt.Efficiency and durability.

Etwaige Rückdiffusionen aus der Beschichtungskammer, wie sie bei üblichen Beschichtungsanlagen auftreten können und die Adsorptionen von Ausgangsmaterial an den Zuleitungen verursachen können, können bei der hier beschriebenen Beschichtungsanlage konstruktionsbedingt ausgeschlossen sein.Any back diffusion from the coating chamber, as may occur in conventional coating systems and can cause the adsorption of starting material to the leads, may be excluded by design of the coating system described here.

Weitere Vorteile, vorteilhafte Ausführungsformen und Weiterbildungen ergeben sich aus den im Folgenden in Verbindung mit den Figuren beschriebenen Ausführungsbeispielen.Further advantages, advantageous embodiments and developments emerge from the embodiments described below in conjunction with the figures.

Es zeigen:Show it:

1 eine schematische Darstellung einer Beschichtungsanlage gemäß einem Ausführungsbeispiel, 1 a schematic representation of a coating system according to an embodiment,

2A und 2B schematische Darstellungen von Beschichtungsanlagen gemäß weiteren Ausführungsbeispielen und 2A and 2 B schematic representations of coating systems according to further embodiments and

3 ein Verfahren zur Durchführung eines Aufwachsprozesses gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel. 3 a method for performing a growth process according to another embodiment.

In den Ausführungsbeispielen und Figuren können gleiche, gleichartige oder gleich wirkende Elemente jeweils mit denselben Bezugszeichen versehen sein. Die dargestellten Elemente und deren Größenverhältnisse untereinander sind nicht als maßstabsgerecht anzusehen, vielmehr können einzelne Elemente, wie zum Beispiel Schichten, Bauteile, Bauelemente und Bereiche, zur besseren Darstellbarkeit und/oder zum besseren Verständnis übertrieben groß dargestellt sein.In the exemplary embodiments and figures, identical, identical or identically acting elements can each be provided with the same reference numerals. The illustrated elements and their proportions with each other are not to be regarded as true to scale, but rather individual elements, such as layers, components, components and areas, for better Representability and / or exaggerated for better understanding.

In 1 ist ein Ausführungsbeispiel für eine Beschichtungsanlage 10 zur Herstellung einer Schicht auf einem Substrat 9 mittels eines Aufwachsprozesses gezeigt. In 1 is an embodiment of a coating system 10 for producing a layer on a substrate 9 shown by means of a growth process.

Dazu weist die Beschichtungsanlage 10 eine Beschichtungskammer 4 auf, in ein zu beschichtendes Substrat 9 angeordnet ist, das beispielsweise durch ein einzelnes LED- oder OLED-Bauelement, eine Mehrzahl dieser oder auch beispielsweise durch eine auf einem Halbleiterwafer aufgewachsene Halbleiterschichtenfolge gebildet werden kann. Insbesondere wird die in 1 gezeigte Beschichtungsanlage 10 für ein Atomlagenabscheideverfahren (ALD-Verfahren) verwendet. For this purpose, the coating system 10 a coating chamber 4 on, in a substrate to be coated 9 is arranged, which can be formed for example by a single LED or OLED device, a plurality of these or even, for example, by a grown on a semiconductor wafer semiconductor layer sequence. In particular, the in 1 shown coating system 10 used for an atomic layer deposition method (ALD method).

Die Beschichtungsanlage weist einen Vorratsbehälter 1 auf, in dem ein Ausgangsmaterial 2 für die auf dem Substrat 9 aufzubringende Schicht bereitgestellt wird. Im Vorratsbehälter 1 liegt das Ausgangsmaterial 2 in einer flüssigen Form 20 vor. Hierzu weist der Vorratsbehälter eine geeignete Heizung, beispielsweise ein Heizelement, auf, sofern es erforderlich ist, das Ausgangsmaterial 2 zur Verflüssigung über Raumtemperatur aufzuheizen.The coating system has a reservoir 1 in which a starting material 2 for those on the substrate 9 is provided layer to be applied. In the storage container 1 lies the starting material 2 in a liquid form 20 in front. For this purpose, the reservoir to a suitable heater, such as a heating element, if necessary, the starting material 2 for liquefaction above room temperature.

Insbesondere wird im Vorratsbehälter 1 das Ausgangsmaterial 2 auf einer Temperatur gehalten, die größer als die Schmelztemperatur und kleiner als die Siedetemperatur des Ausgangsmaterials 2 ist. Um temperaturbedingte Degradationseffekte des Ausgangsmaterials 2 im Vorratsbehälter 1 zu vermeiden, kann insbesondere eine Temperatur gewählt werden, die nur knapp über der Schmelztemperatur des Ausgangsmaterials 2 liegt.In particular, in the reservoir 1 the starting material 2 held at a temperature greater than the melting temperature and less than the boiling temperature of the starting material 2 is. To temperature-induced degradation effects of the starting material 2 in the storage container 1 To avoid, in particular, a temperature can be selected which is only slightly above the melting temperature of the starting material 2 lies.

Weiterhin weist die Beschichtungsanlage 10 eine Verdampfereinheit 3 auf, in die mittels einer Vorratsleitung 13 das flüssige Ausgangsmaterial 2 geleitet werden kann. Die Verdampfereinheit 3 weist eine Verdampferfläche 30 auf, die beispielsweise wie im gezeigten Ausführungsbeispiel durch eine Heizplatte gebildet werden kann. Weiterhin kann die Verdampferfläche 30 beispielsweise auch durch ein Heizelement oder durch eine beheizte Wand der Verdampfereinheit 3, beispielsweise eine Bodenfläche, gebildet werden. Beim Auftreffen des flüssigen Ausgangsmaterials 2, das durch die Vorratsleitung 13 in die Verdampfereinheit 3 eintritt, auf der Verdampferfläche 30 wird das Ausgangsmaterial 2 durch diese erhitzt und dadurch in einen dampfförmigen Zustand 22 überführt, sodass sich das dampfförmige Ausgangsmaterial 2 in der Verdampfereinheit 3 verteilt, wie schematisch mittels des Pfeils 22 angedeutet ist. Das verdampfte Ausgangsmaterial 2 wird über eine Verdampferleitung 34 der Beschichtungskammer 4 zugeführt. Die Beschichtungskammer 4 weist weiterhin eine Abgasleitung 40 auf, über die Abgase und Restgase, beispielsweise flüchtige Reaktionsprodukte und überschüssiges gasförmiges Ausgangsmaterial, aus der Beschichtungskammer 4 abgeleitet werden können.Furthermore, the coating system 10 an evaporator unit 3 on, in the means of a supply line 13 the liquid starting material 2 can be directed. The evaporator unit 3 has an evaporator surface 30 on, which can be formed, for example, as in the embodiment shown by a hot plate. Furthermore, the evaporator surface 30 for example, by a heating element or by a heated wall of the evaporator unit 3 , For example, a bottom surface formed. Upon impact of the liquid starting material 2 that through the supply line 13 in the evaporator unit 3 enters, on the evaporator surface 30 becomes the starting material 2 heated by this and thereby in a vapor state 22 transferred, so that the vaporous starting material 2 in the evaporator unit 3 distributed as schematically by means of the arrow 22 is indicated. The evaporated starting material 2 is via an evaporator line 34 the coating chamber 4 fed. The coating chamber 4 also has an exhaust pipe 40 on, via the exhaust gases and residual gases, such as volatile reaction products and excess gaseous starting material, from the coating chamber 4 can be derived.

In 2A ist ein weiteres Ausführungsbeispiel für eine Beschichtungsanlage 11 gezeigt, die eine Modifikation des in 1 gezeigten Ausführungsbeispiels darstellt. In 2A is another embodiment of a coating system 11 shown a modification of the in 1 illustrated embodiment represents.

Wie die Beschichtungsanlage 10 gemäß dem Ausführungsbeispiel der 1 weist auch die Beschichtungsanlage 11 gemäß dem Ausführungsbeispiel der 2 den Vorratsbehälter 1 auf, in dem das Ausgangsmaterial 2 in flüssiger Form 20 bereitgestellt wird. Weiterhin weist die Beschichtungsanlage 11 auch eine Verdampfereinheit 3 sowie die vorab beschriebene Beschichtungskammer 4 mit einem zu beschichtenden Substrat 9 auf. Like the coating system 10 according to the embodiment of the 1 also has the coating system 11 according to the embodiment of the 2 the reservoir 1 on, in which the starting material 2 in liquid form 20 provided. Furthermore, the coating system 11 also an evaporator unit 3 as well as the previously described coating chamber 4 with a substrate to be coated 9 on.

Zwischen dem Vorratsbehälter 1 und der Verdampfereinheit 3 ist in der Vorratsleitung 13 eine Durchflusssteuerungseinheit 5 in Form eines Liquid Flow Controllers (LFC) vorgesehen, über die die der Verdampfereinheit 3 zugeführte Menge des Ausgangsmaterials 2 in flüssiger Form 20 gesteuert werden kann. Insbesondere regelt die Durchflusssteuerungseinheit 5 die zugeführte Menge des Ausgangsmaterials 2 derart, dass dieses in Form von Tropfen 21 in die Verdampfereinheit 3 gebracht wird, die dann möglichst instantan auf der Heizfläche 30 verdampfen und in den gasförmigen Zustand 22 überführt werden können. Between the storage tank 1 and the evaporator unit 3 is in the supply line 13 a flow control unit 5 provided in the form of a liquid flow controller (LFC), via which the evaporator unit 3 supplied amount of the starting material 2 in liquid form 20 can be controlled. In particular, the flow control unit controls 5 the amount of starting material added 2 such that this in the form of drops 21 in the evaporator unit 3 is brought, then as instantaneously as possible on the heating surface 30 evaporate and in the gaseous state 22 can be transferred.

Die Durchflusssteuerungseinheit 5 kann entsprechend dem verwendeten Material dimensioniert ausgelegt werden, wobei bei der Dimensionierung auf die verwendeten Medien, also insbesondere das Ausgangsmaterial 2, und die Temperaturen geachtet werden muss. Wird beispielsweise ZRDMA als Ausgangsmaterial 2 verwendet, wird dies bevorzugt bei einer Temperatur von 75 °C im Vorratsbehälter 1 in flüssiger Form 20 bereitgestellt, was jedoch für die Durchflusssteuerungseinheit 5 eine unkritische Anforderung darstellt. Weiterhin ist es möglich, je nach verwendetem Ausgangsmaterial eine eigens dafür vorgesehene Durchflusssteuerungseinheit 5 zu designen. Über die Durchflusssteuerungseinheit 5 kann eine konstante Durchflussrate des flüssigen Ausgangsmaterials 2 eingestellt werden, das somit wohl dosiert in die Verdampfereinheit 3 eingebracht werden kann.The flow control unit 5 can be dimensioned according to the material used, wherein in the dimensioning of the media used, so in particular the starting material 2 , and the temperatures must be respected. For example, ZRDMA is used as starting material 2 used, this is preferably at a temperature of 75 ° C in the reservoir 1 in liquid form 20 provided, but what for the flow control unit 5 represents an uncritical requirement. Furthermore, it is possible, depending on the starting material used, a dedicated flow control unit 5 to design. About the flow control unit 5 can be a constant flow rate of the liquid starting material 2 be adjusted, which thus probably dosed into the evaporator unit 3 can be introduced.

Weiterhin weist die Verdampfereinheit 3 eine Zuleitung 6 auf, über die ein Trägergas 7 der Verdampfereinheit 3 zugeleitet werden kann, das beispielsweise die Verdampferfläche 30 überströmen und so das im dampfförmigen Zustand 22 befindliche Ausgangsmaterial 2 zur Beschichtungskammer 4 tragen kann. Das Trägergas kann beispielsweise N2, H2, Ar, Ne oder Kr sein. Zusätzlich zur Regelung der in die Verdampfereinheit 3 eingebrachten Menge des Ausgangsmaterials 2 über die Durchflusssteuerungseinheit 5 und damit über die in der Verdampfereinheit 3 verdampfte Menge des Ausgangsmaterials 2 kann über den Gasfluss des Trägergases 7 die in die Beschichtungskammer 4 eingebrachte Menge des Ausgangsmaterials 2 präzise gesteuert werden.Furthermore, the evaporator unit 3 a supply line 6 on, over which a carrier gas 7 the evaporator unit 3 can be supplied, for example, the evaporator surface 30 overflow and so in the vapor state 22 located starting material 2 to the coating chamber 4 can carry. The carrier gas may be, for example, N 2 , H 2 , Ar, Ne or Kr. In addition to the regulation in the evaporator unit 3 introduced amount of the starting material 2 via the flow control unit 5 and thus over in the evaporator unit 3 evaporated amount of the starting material 2 can be via the gas flow of the carrier gas 7 into the coating chamber 4 introduced amount of starting material 2 be precisely controlled.

Die Vorratsleitung 13 und/oder die Verdampferleitung 34 können auch beheizt sein, um insbesondere im Fall der Vorratsleitung 13 sicherzustellen, dass das Ausgangsmaterial 2 im flüssigen Zustand der Verdampfereinheit 3 zugeführt werden kann.The supply line 13 and / or the evaporator line 34 may also be heated, in particular in the case of supply line 13 make sure the starting material 2 in the liquid state of the evaporator unit 3 can be supplied.

In 2B ist ein weiteres Ausführungsbeispiel für eine Beschichtungsanlage 12 gezeigt, die im Gegensatz zur Beschichtungsanlage 11 des Ausführungsbeispiels der 2A eine Durchflusssteuerungseinheit 5 in der Verdampferleitung 34 aufweist, durch die die der Beschichtungskammer 4 zugeführte Menge des verdampften Ausgangsmaterials 2 im gasförmigen Zustand 22 gesteuert werden kann.In 2 B is another embodiment of a coating system 12 shown in contrast to the coating system 11 of the embodiment of 2A a flow control unit 5 in the evaporator line 34 through which the coating chamber 4 supplied amount of the evaporated starting material 2 in the gaseous state 22 can be controlled.

Weiterhin kann es auch möglich sein, dass eine Beschichtungsanlage sowohl in der Vorratsleitung 13 als auch in der Verdampferleitung 4 jeweils eine Durchflusssteuerungseinheit 5 aufweist.Furthermore, it may also be possible that a coating system both in the supply line 13 as well as in the evaporator line 4 one flow control unit each 5 having.

Weiterhin können die hier gezeigten Beschichtungsanlagen 10, 11, 12 weitere Zuleitungen für weitere Ausgangsmaterialien aufweisen. Diese können entweder direkt der Beschichtungskammer 4 zugeleitet werden, beispielsweise im Falle von O2, O3 oder H2O, oder können in einem eigenen Vorratsbehälter bereitgestellt werden. Insbesondere können bei der Herstellung von Schichtenfolgen aus Schichten mit mehreren Materialien mehrere Vorratsbehälter mit jeweils verschiedenen flüssigen Ausgangsmaterialien bereitgestellt werden, die dann der Verdampfereinheit 3 zugeleitet werden können.Furthermore, the coating systems shown here can 10 . 11 . 12 have additional leads for other starting materials. These can be either directly to the coating chamber 4 be fed, for example in the case of O 2 , O 3 or H 2 O, or can be provided in a separate reservoir. In particular, in the production of layer sequences from layers having a plurality of materials, a plurality of storage containers, each with different liquid starting materials, which then supply the evaporator unit, can be provided 3 can be forwarded.

In 3 ist eine schematische Darstellung eines Verfahrens zur Durchführung eines Aufwachsprozesses zum Aufwachsen einer Schicht auf einem Substrat gezeigt, das mit einem der in den 1 und 2 gezeigten Beschichtungsanlagen 10, 11 durchgeführt werden kann. In 3 FIG. 3 is a schematic representation of a method of performing a growth process for growing a layer on a substrate that is coated with one of the layers shown in FIGS 1 and 2 coating systems shown 10 . 11 can be carried out.

Hierzu werden in einem ersten Verfahrensschritt 100 ein Ausgangsmaterial in einem flüssigen Zustand in einem Vorratsbehälter bereitgestellt. In einem weiteren Verfahrensschritt 200 wird das flüssige Ausgangsmaterial einer Verdampfereinheit zugeführt. In dieser wird das flüssige Ausgangsmaterial in einem weiteren Verfahrensschritt 300 verdampft. For this purpose, in a first step 100 a starting material is provided in a liquid state in a reservoir. In a further process step 200 the liquid starting material is fed to an evaporator unit. In this, the liquid starting material in a further process step 300 evaporated.

Wie in Verbindung mit den 2A und 2B gezeigt ist, kann in einem weiteren Verfahrensschritt 400, der durch die gestrichelte Linie angedeutet ist, zusätzlich in die Verdampfereinheit ein Trägergas eingeleitet werden. In einem weiteren Verfahrensschritt 500 wird das verdampfte Ausgangsmaterial, gegebenenfalls zusammen mit beziehungsweise durch das Trägergas, in die Beschichtungskammer mit dem zu beschichtenden Substrat geleitet. As in connection with the 2A and 2 B can be shown in a further process step 400 , which is indicated by the dashed line, in addition, a carrier gas to be introduced into the evaporator unit. In a further process step 500 the vaporized starting material, optionally together with or through the carrier gas, is conducted into the coating chamber with the substrate to be coated.

Weiterhin kann das Verfahren Merkmale aufweisen, die in Zusammenhang mit den Beschichtungsanlagen 10, 11, 12 beschrieben sind.Furthermore, the method may include features associated with the coating equipment 10 . 11 . 12 are described.

Bei dem hier beschriebenen Verfahren mittels der hier beschriebenen Beschichtungsanlagen ist es möglich, die Temperatur im Vorratsbehälter niedriger als die Verdampfungstemperatur des Ausgangsmaterials zu wählen, sodass eine temperaturbedingte Degradation beispielsweise durch eine Zersetzung vermieden werden kann. Dadurch ist es möglich, insbesondere für ein ALD-Verfahren auch Materialien mit Verdampfungsproblemen in bisher benutzten Anlagen, die auf dem Bubbler-Prinzip oder dem thermischen Verdampfen beruhen, zu verwenden. In the method described here by means of the coating systems described here, it is possible to choose the temperature in the reservoir lower than the evaporation temperature of the starting material, so that a temperature-induced degradation can be avoided for example by decomposition. This makes it possible, in particular for an ALD process, to use materials with evaporation problems in previously used systems which are based on the bubbler principle or the thermal evaporation.

Die hier beschriebenen Beschichtungsanlagen und Verfahren zur Durchführung des Aufwachsprozesses können weitere oder alternative Merkmale aufweisen, die oben im allgemeinen Teil beschrieben sind, auch wenn diese nicht explizit im Zusammenhang mit den Figuren genannt sind.The coating systems and methods for carrying out the growth process described here can have further or alternative features, which are described above in the general part, even if these are not explicitly mentioned in connection with the figures.

Die Erfindung ist nicht durch die Beschreibung anhand der Ausführungsbeispiele auf diese beschränkt. Vielmehr umfasst die Erfindung jedes neue Merkmal sowie jede Kombination von Merkmalen, was insbesondere jede Kombination von Merkmalen in den Patentansprüchen beinhaltet, auch wenn dieses Merkmal oder diese Kombination selbst nicht explizit in den Patentansprüchen oder Ausführungsbeispielen angegeben ist. The invention is not limited by the description based on the embodiments of these. Rather, the invention encompasses any novel feature as well as any combination of features, including in particular any combination of features in the claims, even if this feature or combination itself is not explicitly stated in the patent claims or exemplary embodiments.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • WO 2009/095006 [0003] WO 2009/095006 [0003]
  • DE 102009024411 [0003] DE 102009024411 [0003]

Claims (15)

Beschichtungsanlage (10, 11) zur Herstellung einer Schicht auf einem Substrat (9) mittels eines Aufwachsprozesses, die zumindest einen Vorratsbehälter (1), in dem zumindest ein Ausgangsmaterial (2) für die Schicht vorhanden ist, und eine dem Vorratsbehälter (2) nachgeordnete Verdampfereinheit (3) aufweist, wobei das Ausgangsmaterial (2) im Vorratsbehälter (1) in einem flüssigen Zustand (20) vorliegt und über eine Vorratsleitung (13) in flüssigem Zustand (20) der Verdampfereinheit (3) zugeführt und in der Verdampfereinheit (3) verdampft werden kann.Coating plant ( 10 . 11 ) for producing a layer on a substrate ( 9 ) by means of a growth process, the at least one storage container ( 1 ), in which at least one starting material ( 2 ) is present for the layer, and a reservoir ( 2 ) downstream evaporator unit ( 3 ), the starting material ( 2 ) in the reservoir ( 1 ) in a liquid state ( 20 ) and via a supply line ( 13 ) in the liquid state ( 20 ) of the evaporator unit ( 3 ) and in the evaporator unit ( 3 ) can be evaporated. Beschichtungsanlage (10, 11) nach Anspruch 1, wobei die Beschichtungsanlage (10, 11) zur Durchführung eines Atomlagenabscheideverfahrens vorgesehen ist.Coating plant ( 10 . 11 ) according to claim 1, wherein the coating system ( 10 . 11 ) is provided for carrying out an atomic layer deposition process. Beschichtungsanlage (10, 11) nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei das in der Verdampfereinheit (3) verdampfte Ausgangsmaterial (2, 22) über eine Verdampferleitung (34) einer Beschichtungskammer (4) zugeführt wird.Coating plant ( 10 . 11 ) according to one of the preceding claims, wherein in the evaporator unit ( 3 ) evaporated starting material ( 2 . 22 ) via an evaporator line ( 34 ) a coating chamber ( 4 ) is supplied. Beschichtungsanlage (10, 11) nach Anspruch 3, wobei die Vorratsleitung (13) und/oder die Verdampferleitung (34) beheizbar ist.Coating plant ( 10 . 11 ) according to claim 3, wherein the supply line ( 13 ) and / or the evaporator line ( 34 ) is heated. Beschichtungsanlage (10, 11) nach Anspruch 3 oder 4, wobei in der Vorratsleitung (13) eine Durchflusssteuerungseinheit (5) zur Steuerung einer in die Verdampfereinheit (3) geleitete Menge des flüssigen Ausgangsmaterials (2, 20) angeordnet ist und/oder wobei in der Verdampferleitung (34) eine Durchflusssteuerungseinheit (5) zur Steuerung einer in die Beschichtungskammer (4) geleiteten Menge des verdampften Ausgangsmaterials (2, 22) angeordnet ist.Coating plant ( 10 . 11 ) according to claim 3 or 4, wherein in the supply line ( 13 ) a flow control unit ( 5 ) for controlling a in the evaporator unit ( 3 ) passed amount of the liquid starting material ( 2 . 20 ) and / or wherein in the evaporator line ( 34 ) a flow control unit ( 5 ) for controlling a into the coating chamber ( 4 ) passed amount of the evaporated starting material ( 2 . 22 ) is arranged. Beschichtungsanlage (10, 11) nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei die Verdampfereinheit (3) eine Verdampferfläche (30) aufweist, auf die das Ausgangsmaterial (2, 21) zum Verdampfen aufgetropft werden kann.Coating plant ( 10 . 11 ) according to one of the preceding claims, wherein the evaporator unit ( 3 ) an evaporator surface ( 30 ) to which the starting material ( 2 . 21 ) can be dropped to evaporate. Beschichtungsanlage (10, 11) nach dem vorherigen Anspruch, wobei die Verdampferfläche (30) durch eine Heizplatte, ein Heizelement oder eine geheizte Wand der Verdampfereinheit (3) gebildet wird.Coating plant ( 10 . 11 ) according to the preceding claim, wherein the evaporator surface ( 30 ) by a heating plate, a heating element or a heated wall of the evaporator unit ( 3 ) is formed. Beschichtungsanlage (10, 11) nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei die Verdampfereinheit (3) eine Zuleitung (6) für ein Trägergas (7) aufweist.Coating plant ( 10 . 11 ) according to one of the preceding claims, wherein the evaporator unit ( 3 ) a supply line ( 6 ) for a carrier gas ( 7 ) having. Beschichtungsanlage (10, 11) nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei der Vorratsbehälter (1) das Ausgangmaterial (2) auf einer Temperatur hält, die größer als die Schmelztemperatur und kleiner als die Siedetemperatur des Ausgangsmaterials (2) ist.Coating plant ( 10 . 11 ) according to one of the preceding claims, wherein the reservoir ( 1 ) the starting material ( 2 ) at a temperature greater than the melting temperature and less than the boiling temperature of the starting material ( 2 ). Verfahren zur Durchführung eines Aufwachsprozesses zum Aufwachsen einer Schicht auf einem Substrat (9), bei dem ein Ausgangsmaterial (2) in einem flüssigen Zustand (20) in einem Vorratsbehälter (1) bereitgestellt wird, das flüssige Ausgangsmaterial (2, 20) einer Verdampfereinheit (3) zugeführt und darin verdampft wird und das verdampfte Ausgangsmaterial (2, 22) einer Beschichtungskammer (4) mit dem Substrat (9) zugeführt wird. Method for carrying out a growth process for growing a layer on a substrate ( 9 ), in which a starting material ( 2 ) in a liquid state ( 20 ) in a storage container ( 1 ), the liquid starting material ( 2 . 20 ) an evaporator unit ( 3 ) and is evaporated therein and the evaporated starting material ( 2 . 22 ) a coating chamber ( 4 ) with the substrate ( 9 ) is supplied. Verfahren nach Anspruch 10, wobei der Aufwachsprozess ein Atomlagenabscheideverfahren ist.The method of claim 10, wherein the growth process is an atomic layer deposition process. Verfahren nach Anspruch 10 oder 11, bei dem das Ausgangsmaterial (2) im Vorratsbehälter (1) bei einer Temperatur bereitgestellt wird, die größer als die Schmelztemperatur und kleiner als die Siedetemperatur des Ausgangsmaterials (2) ist.Process according to claim 10 or 11, in which the starting material ( 2 ) in the reservoir ( 1 ) is provided at a temperature greater than the melting temperature and less than the boiling temperature of the starting material ( 2 ). Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 12, bei dem eine der Verdampfereinheit (3) zugeführte Menge des flüssigen Ausgangsmaterials (2, 20) mittels einer zwischen dem Vorratsbehälter (1) und der Verdampfereinheit (3) angeordneten Durchflusssteuerungseinheit (5) gesteuert wird und/oder bei dem die der Beschichtungskammer (4) zugeführte Menge des verdampften Ausgangsmaterials (2, 22) mittels einer zwischen der Verdampfereinheit (5) und der Beschichtungskammer (4) angeordneten Durchflusssteuerungseinheit (5) gesteuert wird.Method according to one of claims 10 to 12, wherein one of the evaporator unit ( 3 ) amount of liquid starting material ( 2 . 20 ) by means of a between the reservoir ( 1 ) and the evaporator unit ( 3 ) arranged flow control unit ( 5 ) and / or in which the coating chamber ( 4 ) supplied amount of the evaporated starting material ( 2 . 22 ) by means of a between the evaporator unit ( 5 ) and the coating chamber ( 4 ) arranged flow control unit ( 5 ) is controlled. Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 13, bei dem das flüssige Ausgangsmaterial (2, 20) auf eine Verdampferfläche (30) in der Verdampfereinheit (3) aufgetropft wird.Process according to one of Claims 10 to 13, in which the liquid starting material ( 2 . 20 ) on an evaporator surface ( 30 ) in the evaporator unit ( 3 ) is dropped. Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 14, bei dem das verdampfte Ausgangsmaterial (2, 22) mittels eines der Verdampfereinheit (3) zugeführten Trägergases (7) in die Beschichtungskammer (4) geleitet wird.Method according to one of claims 10 to 14, wherein the evaporated starting material ( 2 . 22 ) by means of one of the evaporator unit ( 3 ) supplied carrier gas ( 7 ) in the coating chamber ( 4 ).
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