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Die
Erfindung betrifft eine Vorrichtung nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs
1.
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Für die optische
Darstellung stehender und/oder bewegter Bilder mittels rasterförmiger Punktdarstellungen
ist seit mehr als 100 Jahren die Braunsche Röhre, die auch Elektronenstrahlröhre genannt
wird, das Gerät
der Wahl. Ein Nachteil der Braunschen Röhre besteht allerdings darin,
dass sie eine beachtliche Tiefe hat, sodass sich mit ihr beispielsweise
kein flacher Fernsehbildschirm herstellen lässt.
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Man
ist deshalb seit langem bestrebt, einen flachen Bildschirm bzw.
ein flaches Display herzustellen. Die bekanntesten der in den letzten
Jahren und Jahrzehnten entwickelten Bauelemente, mit denen sich
flache Bildschirme herstellen lassen, sind die lichtemittierenden
Dioden (LEDs), die Flüssigkristallelemente
(LCDs) und die Plasmaelemente. Diese modernen Bauelemente haben
indessen ebenfalls noch bestimmte Nachteile. So verbrauchen herkömmliches
LEDs relativ viel Energie, während
Plasmaelemente, bei denen es sich um kleine Leuchtstoffröhren handelt,
nicht beliebig klein gemacht werden können. Das Pixelraster der Plasmaelemente
ist auf etwa 0,5 mm beschränkt.
Neuere Entwicklungen bei der Herstellung von Flachbildschirmen sind
auf die so genannten organischen Leuchtdioden (OLEDs) gerichtet.
Die Vorteile dieser organischen Leuchtdioden bestehen darin, dass
sie bei Spannungen von weniger als 5 Volt wenig elektrische Energie verbrauchen,
kräftig
leuchtende Farben aufweisen, einen breiten Abstrahlwinkel besitzen,
in Temperaturbereichen von –40°C bis +85°C einsetzbar
sind und ein geringes Gewicht haben. Außerdem liegt ihr Quantenwirkungsgrad,
d. h. die Zahl der erzeugten Photonen pro injiziertem Elektron oder
Loch, inzwischen bei über
16% (Helmuth Lemme: OLEDs-Senkrechtstarter aus Kunststoff, Elektronik
2/2000, S. 98, rechte Spalte, 2. Absatz, Nr. [5]: Yi He; Janicky,
J.: High Efficiency Organic Polymer Light-Emitting Heterostructure Devices,
Eurodisplay '99,
VDE-Verlag Berlin, Offenbach) und damit über dem Quantenwirkungsgrad
der anorganischen LEDs aus III-V-Halbleitern. Die OLEDs bieten sich
damit für
Anwendungen in batteriebetriebenen Geräten an. OLEDs bestehen aus
einer oder mehreren halbleitenden organischen Schichten, die zwischen
zwei Elektroden angeordnet sind, wobei in der Regel mindestens eine dieser
Elektroden transparent ist. Wird ein elektrisches Feld angelegt,
werden Elektronen bzw. Löcher durch
die Kathode bzw. Anode in die Transportbänder der organischen Schicht
injiziert. Die beiden Ladungsträger
wandern aufeinander zu und ein bestimmter Teil von ihnen rekombiniert,
wodurch Lichtquanten durch spontane Emission entstehen (Helmuth
Lemme: OLEDs-Senkrechtstarter
aus Kunststoff, Elektronik 2/2000, S. 97 bis 103; E. Becker u. a.: Organische
Lumineszenz: Neue Technologie für
flache Bildschirme, Fernseh- und Kino-Technik, 8–9/2000, S. 1 bis 5).
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Die
Herstellung von OLEDs kann mittels einer OVPD-Technologie erfolgen
(OVPD = Organic Vapor Phase Deposition,
US 5 554 220 A ), bei der
ein Trägergasstrom
bei sehr niedrigem Druck in einem beheizten Reaktor organische Materialien
aufnimmt und diese als dünne
Schichten auf einem Substrat niederschlägt. Bei diesem Substrat kann
es sich beispielsweise um eine ITO-Elektrode (ITO = Indium-Zink-Oxid)
handeln, die zuvor auf Glas aufgedampft wurde. Auf die organische
Leuchtschicht wird sodann eine weitere Elektrode aufgedampft, wobei die
Elektroden mit der aktiven Leuchtschicht etwa 400 Nanometer dick
sind.
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Bei
einem anderen Verfahren zum Beschichten eines Substrats mit einer
dünnen
organischen Schicht ist ein Substrathalter mit einer Heizung vorgesehen,
der auf seiner Unterseite ein Substrat hält, beispielsweise Glas (
EP 0 962 260 A1 =
US-PS 6 101 316 A ).
Unterhalb dieses Substrats sind zwei Verdampferquellen vorgesehen,
die organisches Material verdampfen, das sich auf dem Substrat niederschlägt, wenn
eine zwischen dem Substrat und dem Verdampfer befindliche Blende
geöffnet
ist. Mit diesem Verfahren ist eine großflächige und gleichmäßige Beschichtung
von Substraten nicht möglich. Durch
die Verwendung von zwei getrennten Verdampfern kommt es zu Überlagerungen
des verdampften Materials auf dem Substrat, was eine Ungleichmäßigkeit
der Beschichtung bewirkt.
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Es
ist weiterhin eine Vakuum-Bedampfungs-Anlage bekannt, die einen
Verdampfertank aufweist, in dem das zu verdampfende Material verdampft
wird. Die Oberseite dieses Verdampfertanks ist mit einer Haube versehen,
die sich in horizontaler Richtung nach außen erstreckt (
EP 0 477 474 A1 ). Eine lineare
Verteilung des verdampften Materials ist mit dieser Anlage nicht
erzielbar.
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Auch
ist eine Vorrichtung zum Beschichten eines Stahlbands bekannt, die
mindestens einen Vakuum-Verdampfungs-Behälter aufweist, der durch Induktion
geheizt wird. Die Vorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass jeder
der Behälter
eine Öffnung zum
Austritt von Metalldämpfen
aufweist und dass die Austrittsöffnung
für die
Metalldämpfe
die Form eines engen Schlitzes hat, der in geringem Abstand von
dem zu beschichtenden Substrat angeordnet ist (
WO 96/35822 A1 ). Auch mit
dieser Vorrichtung kann keine lineare Verteilung von Dampf erfolgen.
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Eine
Verdampferquelle für
die Herstellung organischer Elektroluminiszenzdioden ist in der
EP 0 982 411 A2 beschrieben.
Diese Quelle weist einen Behälter
aus Isoliermaterial auf, der das organische Material aufnimmt. Eng
um den Behälter
ist eine Heizung gelegt, welche das organische Material zum Verdampfen
bringt. Dabei weist der Behälter
eine Heizzone auf, die direkt von der Heizung aufgeheizt wird und
die mit dem organischen Material über eine Kontaktzone in Berührung steht.
Wie die Beschichtung von Substraten im Einzelnen erfolgt, ist nicht ausgeführt.
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Um
großflächige Beschichtungen
vorzunehmen, ist es grundsätzlich
möglich,
punktförmige,
linienförmige
oder flächige
Verdampfer zu verwenden. Während
punktförmige
Verdampfer etwa durch die
EP
0 982 411 A2 und
EP
0 962 260 A1 bekannt sind, ist ein linienförmiger Verdampfer
bereits aus der
DE 42
04 938 C1 bekannt. Bei diesem linienförmigen Verdampfer findet die
Bedampfung des Substrats von unten statt. Dasselbe trifft auf einen
aus der
DE 19921 744
A1 bekannten linienförmigen
Verdampfer zu.
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So
ist auch eine Vorrichtung zum Beschichten von Substraten bekannt,
mit der dünne
Solarzellen hergestellt werden können
(
US 4 401 052 A )
und die zwei Kammern aufweist. Die Vorrichtung besitzt eine Verteilerkammer,
die mehrere Öffnungen
aufweist, mit denen eine gleichmäßige Beschichtung
der Substrate erhalten wird. Die Verdampfungsrate wird mittels einer
an einer Leitung angeordneten Düsenleiste
gesteuert. Diese Leitung verbindet die Verteilerkammer mit der Verdampferkammer.
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Der
Nachteil punktförmiger
Verdampfer besteht darin, dass eine homogene Beschichtung auf großen Flächen mit
ihnen nur dann zu realisieren ist, wenn der Abstand zwischen Verdampfer
und Substrat groß ist.
Hierdurch muss eine Beschichtungsanlage sehr groß sein, damit der Abstand zwischen
Verdampfer und Substrat groß wird.
Außerdem
wird nur ein geringer Teil des Verdampfermaterials ausgenutzt.
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Überdies
muss die Verdampferquelle unterhalb des Substrats angeordnet sein,
was zu Problemen mit Masken führen
kann, die sich zwischen Verdampferquelle und Substrat befinden,
und zwar spätestens
ab einer Substratgröße von etwa
300 mm × 400
mm und kleinen Strukturen in den Masken.
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Werden
lineare Verdampferquellen horizontal und unterhalb eines zu beschichtenden
Substrats angeordnet, ergeben sich Probleme bei Masken ab etwa 300
mm × 400
mm und kleine Strukturen innerhalb der Masken, etwa bei Pixelgrößen von
0,4 mm × 0,4
mm, weil sich die Masken dann durchbiegen, was zu einer inhomogenen
Beschichtung führt.
Um bei dickeren Schichten zu einer großen Homogenität zu kommen,
müssen
die Verdampferquellen oder das Substrat außerdem langsam relativ zueinander
bewegt werden.
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Der
Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung für die Beschichtung
von Substraten zu schaffen, die wenig Platz beansprucht, mit der eine
gleichmäßige Beschichtung
erreicht werden kann und in der es möglich ist, auch große Masken einzusetzen.
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Diese
Aufgabe wird mit einer Vorrichtung gemäß den Merkmalen des Patentanspruchs
1 gelöst.
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Die
Erfindung betrifft also eine Vorrichtung für die Beschichtung eines flächigen Substrats,
beispielsweise einer rechteckigen Scheibe. Diese Vorrichtung weist
eine Verdampferquelle und ein Verteilersystem für die Zuführung verdampften Materials auf
das Substrat auf. Das Verteilersystem enthält eine Linienquelle, wobei
diese Linienquelle und das Substrat relativ zueinander bewegbar
sind. Die Vorrichtung dient vorzugsweise für die Herstellung von Flachbildschirmen
mit organischen Leuchtdioden.
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Der
mit der Erfindung erzielte Vorteil besteht insbesondere darin, dass
große
Mengen von flächigen
Substraten beschichtet werden können,
weil die Substrate an einer linienförmigen Verdampferquelle vorbeigeführt werden.
Masken, die sich zwischen Verdampferquelle und Substrat befinden,
hängen nicht
durch, weil sie parallel zum flächigen
Substrat angeordnet sind. Außerdem
wird eine effiziente Ausnutzung des verdampften Materials ermöglicht,
und es erfolgen keine chemischen Reaktionen von verdampften organischen
Materialien mit den sie umgebenden Teilen. Des weiteren wird dadurch,
dass der gesamte Verteilerbereich nach dem Tiegel und vor der endgültigen Austrittsöffnung auf
einer definiert hohen Temperatur liegt, eine Kondensation des verdampften
Materials verhindert, ohne zu einer thermischen Zersetzung organischer
Moleküle
zu führen.
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Ein
Ausführungsbeispiel
der Erfindung ist in den Zeichnungen dargestellt und wird im Folgenden näher beschrieben.
Es zeigen:
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1 eine
perspektivische Gesamtansicht einer erfindungsgemäßen Beschichtungskammer;
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2 eine
Frontansicht der Beschichtungskammer gemäß 1;
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3 einen
Schnitt A-A durch die Kammer nach 2;
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4 einen
Schnitt B-B durch die Kammer nach 2;
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5 eine
vergrößerte Schnittdarstellung des
Tiegels nach 3;
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6 eine
vergrößerte Teildarstellung
aus 4;
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7 eine perspektivische Explosionszeichnung
von Verteilervorrichtungen für
das Verteilen von verdampftem Material.
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Die 1 zeigt
eine perspektivische Gesamtansicht eines erfindungsgemäßen Beschichtungskessels 1 mit
Verdampfer. Dieser Beschichtungskessel 1 weist eine Frontseite 2 und
eine Rückseite 3 auf,
wobei in der Frontseite 2 eine vordere Öffnung 4 und in der
Rückseite 3 eine
hintere Öffnung 5 für die Einführung eines
Antriebs vorgesehen ist. Die Öffnungen 4 und 5 können nach
Einführung
des Antriebs wieder geschlossen werden. Oberhalb der vorderen Öffnung 4 befindet
sich eine Frontplatte 6, die eine vordere Trägerplatte 7 und
einen hinteren Trägerrahmen 8 trägt.
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Teile 10, 11, 12 des
Beschichtungskessels 1 bilden ein Gehäuse, das einen von mehreren
nebeneinander angeordneten Bearbeitungsbereichen mit eigenen Gehäusen bildet,
die in der 1 nicht dargestellt sind.
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Ein
Substrat 9, beispielsweise eine Glasplatte, kann durch
die nebeneinander angeordneten Bearbeitungsbereiche bewegt und auf
jeweils verschiedene Art bearbeitet werden. Die hier nicht dargestellte
Gesamtanlage ist somit modular aufgebaut, wobei der Beschichtungskessel 1 eines
von mehreren Modulen darstellt. Der Raum, in dem das Substrat 9 beschichtet
wird, hat ohne Prozess einen Basisdruck von weniger als 10–4 Pa
und mit Prozess einen Druck von weniger als 10–2 Pa,
wobei dieser Druck von den Verdampfungsraten abhängt.
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Die
Trägerplatte 7 und
der Trägerrahmen 8 sind
miteinander verbunden, wobei aus der vorderen Trägerplatte 7 mehrere
Messrohre mit jeweils einem Flansch 13 bis 23 herausragen.
Beispielsweise kann das Rohr mit dem Flansch 13 als Beobachtungsrohr ausgebildet
sein, das eine Glasabdeckung aufweist, durch die man auf das Substrat 9 sehen
kann. Im Messrohr mit dem Flansch 14 kann dagegen ein Thermoelement
angeordnet sein, während
sich im Messrohr mit dem Flansch 15 ein Schwingquarz befindet,
mit dem die Verdampferrate der Verdampferquelle gemessen wird. Mit
der Bezugszahl 24 ist ein Griff bezeichnet, der es ermöglicht,
die Trägerplatte 7 und
den Trägerrahmen 8 wie
eine Tür
vom Rest des Beschichtungskessels 1 abzuheben. Ein Kühlschlauch 25 zur
Kühlung
der Platte 7 und des Rahmens 8 ist um die Messrohre
mit den Flanschen 13 bis 23 geschlungen, und zwar
in der Weise, dass der Kühlschlauch
von einem Anschlussstutzen 26 für Kühlflüssigkeit oberhalb der zu einer
ersten Gruppe zusammengefassten Messrohre mit den Flanschen 13 bis 16 verläuft, dann
unterhalb dieser Messrohre mit den Flanschen 13 bis 16 und
damit oberhalb weiterer zu einer zweiten Gruppe zusammengefasster Messrohre
mit den Flanschen 17 bis 19 geführt ist und
schließlich
unterhalb einer dritten Gruppe von Messrohren mit den Flanschen 20 bis 23 mit
einem weiteren Anschlussstutzen 27 für die Kühlflüssigkeit in Verbindung steht.
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Zwischen
den Messrohren mit den Flanschen 13 bis 23 und
der Öffnung 4 ist
eine Verdampferquelle 28 angeordnet, die ein vorderes Rohr 29 und
ein hinteres Rohr 30 aufweist. Beide Rohre 29, 30 werden
durch Verbindungsschellen 37, 38 zusammengehalten,
die für
die Aufnahme von Verbindungsschrauben vorgesehen sind. Am unteren
Ende des Rohrs 30 sind zwei Anschlüsse 32, 33 angeordnet, an
die z. B. eine Stromquelle angeschlossen werden kann. Um das Rohr 30 ist
ein Kühlschlauch 36 herumgeführt, der
mit einem Kühlmittelanschluss 39 in Verbindung
steht. Mit 34, 35 sind Aufhängehaken bezeichnet, mit denen
die eine Tür
bildende Trägerplatte 7 bzw.
Trägerrahmen 8 hochgehoben
werden können.
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Nicht
dargestellt ist in 1 eine Maske, die üblicherweise
parallel zum Substrat 9 angeordnet ist, und zwar zwischen
Substrat 9 und Frontplatte 6. Da die Maske vertikal
ausgerichtet ist, wird ein Durchbiegen aufgrund der Schwerkraft
ausgeschlossen.
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Das
Substrat 9 ist vertikal, d. h. parallel zur Richtung der
Erdanziehungskraft ausgerichtet. Es sind jedoch geringfügige Abweichungen
von der Parallelität
erlaubt. So kann der ganze Beschichtungskessel 1 aus hier
nicht näher
dargelegten Gründen um
etwa 7° zur
Vertikalen geneigt sein. Wesentlich ist, dass ein Durchhängen von
eventuellen Masken verhindert wird. Wenn die Maske durch eine Schräglage des
Substrats 9 auf der Oberseite dieses Substrats 9 aufliegt,
kann sie sich nicht durchbiegen.
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In
der 2 ist die gleiche Anordnung wie in 1 noch
einmal in einer Frontansicht dargestellt. Man erkennt hierbei wieder
die schräg
an die vordere Trägerplatte 7 angeflanschte
Verdampferquelle 28, die Messrohre mit den Flanschen 13 bis 23,
den Kühlschlauch 25 und
den Griff 24. Außerdem
sind Schnittlinien A–B
bzw. B-B zu erkennen, welche die in den 3 und 4 dargestellten
Schnitte charakterisieren.
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Bei
der in der 3 gezeigten Schnittdarstellung
erkennt man die Trägerplatte 7 mit
den Messrohren und ihren Flanschen 14, 18, 21 sowie das
Substrat 9 und die Rohre 29, 30 der Verdampferquelle 28.
Bei dem Substrat 9 handelt es sich z. B. um eine Glasscheibe,
die in die Zeichenebene hinein oder aus dieser heraus bewegt werden
kann. Die Halterung und der Antrieb für dieses Substrat 9 sind in
der 3 nicht dargestellt. Das Gleiche gilt für die Halterung
und den Antrieb einer eventuell links neben dem Substrat 9 angeordneten
Maske, welche die ganze Fläche
des Substrats 9 abdecken kann.
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Innerhalb
des Rohrs 29 befindet sich ein Keramikrohr 43,
das von einem metallischen Abschirmrohr 42 umgeben ist.
Am unteren Ende des Keramikrohrs 43 ist ein Tiegel 44 vorgesehen,
dessen vorderer Teil an ein Quarzrohr 46 anschließt. Dieses Quarzrohr 46 ist
bei der Darstellung der 3 herausgezogen, sodass zwischen
seinem unteren Ende und dem Tiegel 44 ein relativ großer Abstand
besteht. Das schräg
angeordnete Quarzrohr 46 geht an seinem vorderen Ende in
die Rückwand 47 eines
vertikal ausgerichteten Quarzrohrs 40 über, das an seiner dem Quarzrohr 46 abgewendeten
Seite 48 mit mehreren Löchern
versehen ist, die auf einer vertikalen Linie liegen. Diese Löcher sind
in der 7 näher dargestellt.
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Das
vertikale Quarzrohr 40 ist von zwei Hälften 52, 58 eines
Keramikrohrs umgeben, die in der Darstellung der 3 nach
rechts und links auseinandergezogen sind. Im zusammengebauten Zustand und
während
des Betriebs sind die beiden Hälften 52, 58 zusammengeführt, sodass
sie ein einheitliches Rohr bilden, welches das Quarzrohr 40 umfasst.
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Die
beiden Hälften 52, 58 des
Keramikrohrs sind ihrerseits von metallischen Rohrhälften 53, 57 umgeben.
Die auf der rechten Seite vorgesehenen Hälften 52, 53 des
Keramikrohrs bzw. des Metallrohrs besitzen an der gleichen Stelle
Löcher
wie das vertikale Quarzrohr 40. Die Löcher der drei Rohre liegen somit übereinander
und bilden eine Linienquelle.
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Während des
Betriebs ist das untere Ende des Quarzrohrs 46 mit dem
Tiegel 44 verbunden, sodass das vom Tiegel 44 verdampfte
Material über
das schräge
Quarzrohr 46 in das vertikale Quarzrohr 40 gelangt,
das von den Keramikrohrhälften 52, 58 und den
Metallrohrhälften 53, 57 umgeben
ist. Das verdampfte Material gelangt nun durch die vertikal angeordneten
Löcher
des Quarzrohrs 40 und durch die Löcher der Hälften 52, 53 des
Keramik- bzw. Metallrohrs in den Raum, in dem sich das Substrat 9 befindet.
Da sich diese Löcher – anders
als bei der Darstellung der 3 – während des
Betriebs links vom Substrat 9 befinden, wird das Substrat 9 mit
dem verdampften Material beaufschlagt.
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Befindet
sich zwischen dem metallischen Rohr 53 und dem Substrat 9 eine
Maske, so gelangt das verdampfte Material zuerst auf diese Maske,
bevor es auf das Substrat 9 gelangt.
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An
der durch die vertikal angeordneten Löcher des Quarzrohrs 40,
des Keramikrohrs 52, 58 und des Metallrohrs 53, 57 gebildeten
Linienquelle wird das Substrat 9 aus der Zeichenebene heraus oder
in die Zeichenebene hinein vorbeigeführt. Auf diese Weise ist eine
kontinuierliche Beschichtung einer großen Substratfläche möglich.
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Die
Temperatur des Tiegels 44 und die Temperatur des die Rohre 40 und 46 enthaltenden
Verteilersystems werden separat geregelt, wobei eine genaue Regelung
der Temperatur für
den Bereich zwischen 100° und
800°C gewährleistet
sein muss. Dabei muss das gesamte auf den Tiegel 44 folgende Verteilungssystem
auf einer definiert hohen Temperatur liegen, die eine Kondensation
verhindert, aber organische Moleküle thermisch nicht zersetzt.
Die Gleichmäßigkeit
der Temperatur wird, wie anhand der 6 erläutert, am
besten durch eine indirekte Heizung mittels Strahlung erreicht.
Die Homogenität der
Beschichtung des Substrats 9 wird durch ein an die Verdampfungsrate
angepasstes Verhältnis
der Durchmesser der Rohre 40, 46 zur Fläche der
Austrittsöffnung,
die aus vielen kleinen Löchern
oder einem Schlitz besteht, erzielt. In vorteilhafter Weise kann
die Austrittsöffnung
durch gezielte Temperierung beschichtungsfrei gehalten werden.
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Der
Abstand zwischen der Vorderseite 48 des Rohrs 40 zum
Substrat 9 soll während
des Betriebs so klein wie möglich
gehalten werden. Mit der in den 1 bis 3 gezeigten
Vorrichtung ist es möglich,
Beschichtungsmaterial nachzufüllen,
wobei nur der Tiegelbereich belüftet
werden muss. Außerdem
ist es möglich,
den unter Vakuum oder Schutzgas gehaltenen Tiegel 44 an
das Verteilersystem zu bringen, ohne den Tiegel, die ganze Quelle
oder die Anlage zu belüften.
Es können
auch zwei Verdampfertiegel vorgesehen werden, die unterschiedliche Materialien
verdampfen, wobei die beiden Materialdämpfe in dem Verteilersystem
homogen durchmischt werden.
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In
der 4 ist ein Schnitt B-B durch den Beschichtungskessel 1 dargestellt.
Man erkennt hierbei wieder die beiden Rohre 29, 30,
den Kühlschlauch 36 und
die Platte 7 bzw. den Rahmen 8.
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Das
Rohr 29 ist durchgeschnitten, sodass man in ihm das Metallrohr 42 und
in diesem das Keramikrohr 43 und in diesem das Quarzrohr 46 erkennt.
Das vertikale Quarzrohr 40 mit seiner Vorderseite 48 und
seiner Rückseite 47 ist
etwa in der Höhe des
Substrats 9 zu erkennen. Vor ihm befindet sich die eine
Hälfte 52 des
Keramikrohrs und die eine Hälfte 53 des
Metallrohrs. Hinter dem Quarzrohr 40 erkennt man die andere
Hälfte 58 des
Keramikrohrs und die andere Hälfte 57 des
Metallrohrs. An dem schräg
zur Trägerplatte 7 angeflanschten
Metallrohr 42 befinden sich zwei Justierhilfen 62, 63,
die dazu dienen, das Metallrohr 42 so auszurichten, dass
die vertikalen Löcher
der Linienquelle senkrecht auf das Substrat 9 gerichtet
sind.
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Die 5 zeigt
den unteren Bereich des Verdampfers 28 gemäß 3 in
vergrößertem Maßstab.
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Der
Tiegel
44 ist durch eine Trennwand
69 in einen
oberen Raum
73 und in einen unteren Raum
45 unterteilt.
Im oberen Raum
73 befindet sich der organische Stoff, der verdampft
werden soll. Um welchen Stoff es sich hierbei handeln kann, ist
z. B. im Bild
4 des oben erwähnten Aufsatzes von E. Becker u.
a. gezeigt. Es kommen insbesondere Materialien für den Elektronentransport (Alq
3, PBD), für die Lichtemission (Alq
3, 1-AZM-Hex, OXD-8, Dotierstoffe: Ph-Qd,
DCM, Eu(TTFA)
3Phen) sowie für den Löchertransport
(CuPc, TNATA, TAD, NPD) in Frage. Andere Stoffe kommen ebenfalls
in Frage (vgl.
WO 99/25894
A1 Anspruch 6)
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Der
Tiegel 44 besteht aus Quarzglas. Es ist jedoch auch möglich, Tiegel
aus Tantal, Molybdän oder
Wolfram zu verwenden. In jedem Fall muss sichergestellt sein, dass.
der Tiegel 44 mit dem in ihm befindlichen Material chemisch
nicht reagiert.
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Durch
den schrägen
Boden 69 des oberen Raums 73 des Tiegels 44 ist
gewährleistet,
dass dieser Boden 69 parallel zur Erdoberfläche ausgerichtet ist.
Gegenüber
dem Boden 66 des Leerraums 45 des Tiegels 44 ist
eine Stütze 82 mit
Abstützfedern 83, 65, 81 vorgesehen.
Ein Wärmesensor 78, 84,
der mit seinem oberen Teil 84 in der Nähe des Bodens 66 angeordnet
oder auch in den Raum 45 eingeführt ist, ist in seinem unteren
Bereich von einer Spiralfeder 79 umgeben. Ein Kühlmitteleinlass 39 ist
mit einer Kühlflüssigkeitsleitung 71 verbunden.
Mit 85 ist ein kurzes Stahlrohr bezeichnet, das mit einem
Loch 86 versehen ist, durch das Zuführungsleitungen oder dergleichen
eingeführt
werden können.
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Die 6 zeigt
noch einmal einen vergrößerten Ausschnitt
aus 4. Man erkennt hierbei mehrere Heizdrähte 88 bis 90 bzw. 92, 93,
die auf der Außenseite
des Keramikrohrs 43 bzw. 58 angeordnet sind, um
dieses aufzuheizen, damit das Keramikrohr 43 bzw. 58 das
Quarzrohr 46 bzw. 40 indirekt beheizen kann. Statt
Heizstäben 88 bis 90, 92, 93 können auch
zahlreiche kleine Heizspiralen oder andere Heizelemente vorgesehen
sein. Mit 94, 95 sind Teile eines Deckels bezeichnet,
der sich am unteren Ende des Metallrohrs 53, 57 befindet.
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In
der 7 sind wesentliche Bestandteile des
Verteilungssystems noch einmal in perspektivischer Ansicht dargestellt,
welches das im Tiegel 44 verdampfte Material auf das Substrat
verteilt. Das eine Ende des Quarzrohrs 46 ist mit dem hier
nicht dargestellten Tiegel 44 verbunden, während das
andere Ende dieses Quarzrohrs 46 schräg, d. h. etwa in einem Winkel
von 45°,
in das Quarzrohr 40 mündet. Um
das Quarzrohr 46 herum ist das Keramikrohr 43 gelegt,
das seinerseits von dem Metall rohr 42 umgeben ist. Die
Keramik bzw. das Metall der Rohre 43 bzw. 42 sind
so ausgewählt,
dass sie keine Reaktion mit dem verdampften Material eingehen.
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Alle
drei im Winkel von etwa 45° angeflanschten
Rohre 42, 43, 46 teilweise sind im Schnitt dargestellt.
Die Rohre 42, 43 münden in Halbrohre 57, 58,
die aus dem gleichen Material wie sie selbst bestehen.
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Diesen
Halbrohren 57, 58 liegen, in Explosionsdarstellung
gezeigt, das Keramik-Halbrohr 52 und
das Metall-Halbrohr 53 gegenüber.
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Die
Halbrohre 58 und 52 bzw. 57 und 53 werden
mit Hilfe von Schellen oder anderen Verbindungsmitteln miteinander
verbunden, sodass im Betriebszustand die beiden Quarzrohre 46 und 40 mit jeweils
einem Keramikrohr umgeben sind, das seinerseits von einem Metallrohr
umgeben ist.
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Damit
die Substrate, die senkrecht zur Längsachse des Quarzrohrs 40 in
Richtung des Pfeils 100 bewegt werden, von einer linienförmigen Verdampferquelle
beaufschlagt werden, sind sowohl im Quarzrohr 40 als auch
in dem Keramik-Halbrohr 52 und in dem Metall-Halbrohr 53 zahlreiche
einander gegenüberliegende
Bohrungen 101, 102, 103 vorgesehen, die
zusammen eine Linienquelle bilden. Durch die Verwendung mehrerer
in einer Linie angeordneter Bohrungen findet, im Vergleich zu einem Längsschlitz,
eine bessere Verteilung des verdampften Materials statt. Dies trifft
insbesondere für
das Quarzrohr 40 zu, wo die Erstverteilung des verdampften
Materials stattfindet. In dem Metall-Halbrohr 53 könnte dagegen
ein durchgehender Schlitz vorgesehen sein, ohne dass hierdurch die
gleichmäßige Verteilung
des verdampften Materials noch wesentlich beeinflusst würde. Grundsätzlich sind
jedoch auch reine Schlitze bei dem Keramik-Halbrohr 52 und/oder dem
Quarzrohr 40 möglich.
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Wichtig
ist auch, dass die Wände
der Verdampferquelle 28, die Wände der Verteilervorrichtungen 40, 46 und
der Verteilervorrichtung 40 auf einer Temperatur gehalten
werden, die verhindert, dass der Dampf aus diesen Oberflächen kondensiert.
Die dafür
notwendige Temperatur liegt in der Nähe der Verdampfungstemperatur
des Materials, die aber vom Umgebungsdruck abhängt und nicht der Verdampfungstemperatur
an Atmosphäre
entspricht.
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Wie
bereits betont, sind die Ausrichtung des Substrats und seine Bewegungsrichtung
parallel bzw. senkrecht zur Erdanziehungskraft in dem Sinn zu verstehen,
dass ein Durchbiegen einer eventuell vorhandenen Maske verhindert
wird. Dies wäre
auch dann der Fall, wenn die Maske auf der Oberseite eines quer
zur Richtung der Erdanziehungskraft ausgerichteten Substrats aufliegen
und eine Beschichtung ”von
oben” erfolgen
würde.
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Die
Verteilervorrichtung 40 sollte in jedem Fall in einer Ebene
parallel zur Substratoberfläche liegen.
Positionen der Verteilervorrichtung 40, die in Ebenen liegen,
die gegenüber
der Ebene der Substratoberfläche
gekippt oder verdreht sind, sind weniger vorteilhaft.
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Es
versteht sich ferner, dass anstelle einer ortsfesten Verdampferquelle,
zu der ein Substrat bewegt wird, auch ein ortsfestes Substrat vorgesehen werden
könnte,
an dem eine Verdampferquelle vorbeigeführt wird.
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Das
Substrat wird vorzugsweise vertikal positioniert. Es ist aber auch
möglich,
das Substrat horizontal zu positionieren. Eine derart horizontale
Positionierung kommt bei Bandanlagen vor. In diesem Fall müssen auch
die Verteilervorrichtungen 40, 46 entsprechend
positioniert werden.