EP4051820A1

EP4051820A1 - Verfahren und vorrichtung zum abscheiden organischer schichten

Info

Publication number: EP4051820A1
Application number: EP20797760.4A
Authority: EP
Inventors: Hermann Albert Giese; Alexander GEORGI; Jan Raphael Bindel; Dinesh Kanna SUBRAMANIAM; Tobias Schäfer; Dietmar Keiper; Olaf Martin Wurzinger
Original assignee: Aixtron SE
Current assignee: Aixtron SE
Priority date: 2019-10-29
Filing date: 2020-10-28
Publication date: 2022-09-07
Also published as: US20220379341A1; WO2021083956A1; CN115066513A; KR20220091538A; DE102019129176A1; JP2022554100A

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Abscheiden von organischen Schichten auf einem Substrat (16), mit einer Gasmischeinrichtung (1), die ein oder mehrere Eingänge (2, 2') jeweils zum Einspeisen eines Gasflusses (F1, F2) bestehend aus von einem Trägergas geförderten zuvor verdampften organischer Molekülen mit einer Molmasse größer 300 g/Mol oder 400 g/Mol, Gasumlenkelemente (7), die die organischen Moleküle durch mehrfaches Umlenken homogen im Trägergas mischen, und einen Ausgang (8), aus dem eine homogene Gasmischung austritt, aufweist, mit einer Förderleitung (9), die sich an den Ausgang (8) anschließt, und mit einem Gaseinlassorgan (10), das ein Gasverteilvolumen (11) aufweist, in welches die Förderleitung (9) mündet und welches eine Gasaustrittsöffnungen (12) aufweisende Gasaustrittsfläche (13') aufweist, die einem Substrathalter (15) zur Aufnahme des Substrates (16) gegenüberliegt. Die Erfindung betrifft darüber hinaus auch ein Verfahren zum Abscheiden von Schichten auf einem Substrat bei einer derartigen Vorrichtung. Um die laterale Homogenität der abgeschiedenen Schicht zu verbessern wird vorgeschlagen, dass die mittlere Strömungsgeschwindigkeit (Ʋ _m) in der Förderleitung (9) so gewählt wird, die Förderleitung (9) derart gestaltete Diffusionsbeeinflussungsmittel (25) aufweist oder am dem Gaseinlassorgan (10) zugewandten Ende der Förderleitung (9) eine Druckbarriere (20) derart vorgesehen ist, dass in der Förderleitung (9) eine in die Querschnittsmitte der Förderleitung (9) gerichtete, ein laterales inhomogenes Schichtwachstum verursachende, entmischende Diffusion der organischen Moleküle zumindest gehemmt, bevorzugt verhindert wird.

Description

Beschreibung

Verfahren und Vorrichtung zum Abscheiden organischer Schichten

Gebiet der Technik

[0001] Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Abscheiden von Schichten auf einem Substrat, bei dem in ein oder mehrere Eingänge einer Gasmischeinrich tung ein Gasfluss bestehend aus von einem Trägergas geförderten zuvor ver- dampften organischen Molekülen mit einer Molmasse größer 300 g/Mol oder 400 g/Mol eingespeist werden, die Moleküle der ein oder mehreren Gasflüsse durch mehrfaches Umlenken mittels Gasumlenkelementen homogen im Träger gas gemischt werden, die so erzeugte Mischung als Gasfluss aus einem Aus gang der Gasmischeinrichtung in eine Förderleitung geleitet wird, durch die Förderleitung in ein Gasverteilvolumen eines Gaseinlassorganes gefördert wird, durch Gasaustrittsöffnungen des Gasverteilvolumens in Richtung auf einen Suszeptor austritt und die Moleküle auf einem vom Substrathalter aufge nommenen Substrat als organische Schicht abgeschieden werden.

[0002] Die Erfindung betrifft darüber hinaus eine Vorrichtung zur Durchfüh- rung des Verfahrens mit einer Gasmischeinrichtung, die ein oder mehrere Ein gänge jeweils zum Einspeisen eines Gasflusses bestehend aus von einem Trä gergas geförderter zuvor verdampfter organischer Moleküle mit einer Molmasse größer 300 g/Mol oder 400 g/Mol, Gasumlenkelemente, die die Gas flüsse durch mehrfaches Umlenken homogen miteinander vermischen, und einen Ausgang, aus dem eine homogene Gasmischung austritt, aufweist, mit einer Förderleitung, die sich an den Ausgang anschließt, und mit einem Gasein lassorgan, das ein Gasverteilvolumen aufweist, in welches die Förderleitung mündet und welches eine Gasaustrittsöffnungen aufweisende Gasaustritts fläche aufweist, die einem Substrathalter zur Aufnahme des Substrates gegen- überliegt. Stand der Technik

[0003] Eine Vorrichtung zum Abscheiden von Schichten auf Substraten, bei der zwei verschiedene Gase in einer Mischeinrichtung gemischt werden und durch eine Förderleitung zu einem Gaseinlassorgan in Form eines Showerheads transportiert werden, zeigt die DE 102014106523 Al. Eine Vorrichtung zum Verdampfen eines Aerosols, das zusammen mit einem Trägergas in ein Gasver teilvolumen eines Showerheads transportiert wird, ist aus der DE 102014109196 Al vorbekannt.

[0004] Die WO 2012/175128 Al beschreibt eine Vorrichtung zum Erzeugen eines Dampfes, der durch eine Förderleitung in ein Gaseinlassorgan gebracht wird.

[0005] Das großflächige Abscheiden von insbesondere aus organischem Mate rial bestehenden Schichten, insbesondere für OLEDs erfolgt mit einem Gasein lassorgan in Form eines Showerheads, der ein Gasverteilvolumen aufweist, dass von einer Förderleitung gespeist wird. Mit einem Gasmischsystem wird eine homogene Mischung eines Dampfes von Molekülen mit einer Molmasse größer 300 g/Mol oder größer 400 g/Mol, insbesondere ALQ3-Moleküle in ei nem Trägergas gemischt. Ein Gasfluss dieser Mischung wird in die Förderlei tung eingespeist. Der aus der Förderleitung austretende Gasstrom verteilt sich innerhalb des Gasverteilvolumens und tritt durch Gasaustrittsöffnungen einer Gasaustrittsplatte in die Prozesskammer ein. Den Gasaustrittsöffnungen liegt das Substrat gegenüber, auf dem die Schicht abgeschieden wird. Beim Stand der Technik wird mit Totaldrucken innerhalb der Gasverteilkammer bezie hungsweise der Förderleitung oder der Prozesskammer von etwa 1 mbar gear beitet. [0006] Bei Versuchen, den Totaldruck innerhalb der Gasverteilkammer zu ver mindern wurden laterale Ungleichmäßigkeiten im Schichtwachstum bezie hungsweise in der Schichtzusammensetzung beobachtet.

Zusammenfassung der Erfindung

[0007] Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, Maßnahmen anzugeben, mit denen sich der Totaldruck innerhalb der Prozesskammer und der Gasver teilkammer unter 1 mbar vermindern lässt, ohne dass die beobachteten latera len Inhomogenitäten im Schichtwachstum beziehungsweise der Schichtzusam mensetzung auftreten.

[0008] Gelöst wird die Aufgabe durch die in den Ansprüchen angegebene Erfindung, wobei die Unteransprüche nicht nur vorteilhafte Weiterbildungen der in den nebengeordneten Ansprüchen angegebenen Erfindung sind, sondern auch eigenständige Lösungen der Aufgabe sind.

[0009] Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass die lateralen Inho mogenitäten auf eine Entmischung der in die Förderleitung eingespeisten Mischung zurückzuführen sind. Beim Durchströmen der Förderleitung erhöht sich die Konzentration der Dampfmoleküle im Bereich des Zentrums. Es bildet sich ein Konzentrationsgradient der großen Moleküle vom Zentrum zum Rand hin. Dieser Konzentrationsgradient wird auf eine quer zur Strömung gerichtete Diffusion (Querdiffusion) zurückgeführt, die ihre Ursache in einer Temperatur inhomogenität in der Querschnittsfläche der Förderleitung hat. Insbesondere im Bereich des sich an die Gasmischeinrichtung anschließenden Abschnitts der Förderleitung bildet sich die paraboloide Strömung innerhalb der Förderleitung aus. Dies erfolgt mit lokalen Beschleunigungen beziehungsweise Verzögerun gen des Gases. Die damit einhergehende lokale Energieänderung im Gasfluss erfolgt adiabatisch, mit der Folge, dass die Temperatur in Bereichen, in denen das Gas beschleunigt wird, abnimmt. Dies ist insbesondere im Zentrum der Gasströmung der Fall, sodass sich ein vom Rand der Förderleitung zu deren Mitte abfallender Temperaturgradient ausbildet. Dieser ist für eine Thermo- diffusion (Thermophorese) der großen organischen Moleküle zum Zentrum verantwortlich. Eine weitere Ursache für die Entmischung zum Zentrum hin kann in dem vom Rand zur Mitte der Förderleitung hin abnehmenden Scher spannungsgradienten der Strömung liegen.

[0010] Untersuchungen, insbesondere Modellrechnungen haben gezeigt, dass sich die beobachtete Entmischung vermeiden lässt, wenn die Strömungsge- schwindigkeit einen oberen Wert nicht überschreitet und / oder ein Quotient aus

Durchmesser der Förderleitung und mittlerer Geschwindigkeit der Strömung darin über einem unteren Grenzwert liegt. Die Machzahl der mittleren Strö mungsgeschwindigkeit sollte möglichst kleiner als 0,1 sein. Die mittlere Strö mungsgeschwindigkeit sollte somit insbesondere kleiner als 40 m/s, 30 m/s, 20 m/s oder 10 m/s sein. Der Wert einer Funktion mit den Argumenten Gas fluss durch die Förderleitung, Druck in der Förderleitung, Temperatur der Förderleitung und Durchmesser der Förderleitung soll unterhalb eines Grenz wertes liegen, der von einer maximal zulässigen Inhomogenität der abgeschie denen Schicht abhängt. Die maximale Inhomogenität der Schicht (auch der Quotient von maximaler Abweichung von einem Mittelwert und des Mittel werts der Schichtdicke) soll beispielsweise nicht größer als 0,5 Prozent oder nicht größer als 1 Prozent sein. Um dies zu erreichen, werden insbesondere Mittel vorgeschlagen, mit denen der Druck innerhalb der Förderleitung erhöht wird, beispielsweise auf Drucke im Bereich von 0,5 mbar oder 1 mbar. Die Druckbarriere, mit der dies erreicht wird, ist vorzugsweise am Ende der Förder leitung angeordnet und befindet sich insbesondere innerhalb des Gasverteilvo lumens. Die Druckbarriere kann eine zu einem Ring geformte Platte mit Gas durchtrittsöffnungen aufweisen, die ein Volumen umgibt, in das die durch die Förderleitung transportierte Gasmischung eingespeist wird. Die Gasmischung tritt durch die Gasdurchtrittsöffnungen in die Gasverteilkammer ein. Die Druckbarriere kann einen ringförmigen, mit Gasdurchtrittsöffnungen versehe nen Körper aufweisen, der ein Volumen umgibt, welches mit einem Boden ver schlossen ist, wobei der Boden bevorzugt keine Gasdurchtrittsöffnungen auf weist und der Mündung der Förderleitung gegenüberliegt. Der Druck in der Gasverteilkammer kann zufolge der Druckbarriere weniger als ein halb, ein Viertel oder ein Achtel des Drucks in der Förderleitung betragen, bevorzugt jedoch nicht weniger als 1/10 oder 1/20 des Drucks in der Förderleitung, wel cher bevorzugt größer als 1 mbar oder 0,5 mbar sein kann. Es ist aber auch möglich, zur Einstellung der Strömungsgeschwindigkeit beziehungsweise des oben genannten Quotienten, den Durchmesser der Förderleitung entsprechend groß auszulegen. Ferner können Diffusionsbeeinflussungsmittel vorgesehen sein, mit denen die quer zur Strömung gerichtete Diffusion der großen Mole küle vermindert, gehemmt oder vermieden wird. Die Diffusionsbeeinflussungs mittel können körperliche Barrieren sein, die den Fluss durch die Förderleitung in mehrere parallele Teilflüsse, beispielsweise koaxiale Flüsse, aufteilt. Die Dif fusionsbeeinflussungsmittel können ineinander geschachtelte Rohre sein und/ oder sich über die gesamte Länge der Förderleitung erstrecken. Die Gas mischeinrichtung besitzt zumindest einen Eingang, in den eine Mischung aus einem organischen Dampf in einem Trägergas eingespeist wird. Die Gasmisch einrichtung besitzt eine Vielzahl von Gasumlenkelementen, mit denen der Gasstrom mehrfach umgeleitet wird, sodass sich am Ausgang der Gasmischein richtung eine möglichst perfekte Mischung ausbildet. Es ist insbesondere vorge sehen, dass die Gasmischeinrichtung zwei oder mehr Eingänge aufweist, durch die voneinander verschiedene Mischungen von organischen Molekülen einge speist werden. Die verschiedenen organischen Moleküle können durch Ver dampfen eines Feststoffes oder einer Flüssigkeit in die Dampfform gebracht werden. Hierzu wird bevorzugt jeweils ein Aerosolerzeuger verwendet, der ein Aerosol erzeugt, das mit einem Trägergas, welches mit einer Zuleitung in den ein Aerosolerzeuger eingespeist wird, zu einem Verdampfer transportiert wird, wo die Aerosolpartikel durch Inkontakttreten an Wärmeübertragungsflächen verdampfen. Die voneinander verschiedenen Dämpfe werden in der Gasmisch einrichtung gemischt.

[0011] Untersuchungen, insbesondere Modellrechnungen, haben für ALQ3 den folgenden Zusammenhang zwischen Inhomogenität und mittlerer Ge schwindigkeit in der Förderleitung ergeben: a = 49.62 für ALQ3 g_m : Mittelwert der Schichtdicke ög : Maximale Abweichung der Schichtdicke vom Mittelwert v_m : Mittelwert der Geschwindigkeit der Gasströmung in der

För derleitung.

[0012] Für den Mittelwert der Geschwindigkeit der Gasströmung in der För- derleitung ergibt sich folgender funktionaler Zusammenhang:

Q : Gasfluss durch die Förderleitung (sccm unter Standard Druck

Po und bei Standardtemperatur To)

T : Temperatur des Gases in der Förderleitung

P Druck des Gases in der Förderleitung d Durchmesser der Förderleitung

C 1,5 · 10⁷ · p [0013] Damit ergibt sich die nachfolgende Ungleichung:

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

[0014] Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Vor richtung in der Art eines Längsschnittes,

Fig. 2 einen Ausschnitt aus Figur 1 betreffend ein zweites Ausfüh rungsbeispiel, Fig. 3 einen Ausschnitt aus Figur 1 betreffend ein drittes Ausfüh rungsbeispiel,

Fig. 4 schematisch das parabolische Geschwindigkeitsprofil in der Förderleitung 9,

Fig. 5 schemaüsch die Temper aturverteilung innerhalb der Förderlei- tung 9,

Fig. 6 den Einfluss des Drucks P3 innerhalb der Förderleitung 9 auf die Ungleichmäßigkeit der abgeschiedenen Schicht, Fig. 7 den Einfluss der mittleren Strömungsgeschwindigkeit inner halb der Förderleitung 9 auf den Temperaturgradienten (Figur 5) in der Förderleitung 9,

Fig. 8 den Einfluss des Temperaturgradienten in der Förderleitung 9 auf die Ungleichmäßigkeit der abgeschiedenen Schicht,

Fig. 9 den Einfluss der mittleren Geschwindigkeit des Gasstroms in nerhalb der Förderleitung 9 auf die Ungleichmäßigkeit der ab geschiedenen Schicht und

Fig. 10 den Einfluss eines Quotienten Q/P (Massenfluss/ Druck) inner halb der Förderleitung 9 auf die Ungleichmäßigkeit der abge schiedenen Schicht.

Beschreibung der Ausführungsformen

[0015] Die Figur 1 zeigt schematisch eine erfindungsgemäße Vorrichtung. Die erfindungsgemäße Vorrichtung kann zumindest eine Quelle eines organischen Dampfes aufweisen. Diese Quelle besitzt einen Aerosolerzeuger 4, mit dem aus einem Feststoff oder einer Flüssigkeit Aerosolpartikel erzeugt werden. Die Mo leküle der Aerosolpartikel haben eine Molmasse von mehr als 300 g/Mol oder mehr als 400 g/Mol. Es handelt sich bevorzugt um Aluminium-tris (8-Hydroxy- chinolin), C27H18AIN3O3, mit einer Molmasse von 459,43 g/Mol. Beim Ausfüh rungsbeispiel sind mehrere Quellen verschiedener organischer Moleküle vorge- sehen. Es ist eine Trägergaszuleitung 3 vorgesehen, mit der ein Trägergas in den Aerosolerzeuger 4 eingespeist wird. Die Aerosolpartikel werden über eine beheizte Aerosolleitung 5 zu einem Verdampfer 6 transportiert, wo bei einem Druck PI oder P2 eine Verdampfung der Aerosolpartikel stattfindet. Der so er zeugte Dampf wird durch eine beheizte Leitung in einen Eingang 2 einer Gas mischeinrichtung 1 eingespeist.

[0016] Die Gasmischeinrichtung 1 besitzt eine Mischkammer die von einer Heizeinrichtung 26 auf einer Temperatur gehalten wird, die oberhalb der Kon densationstemperatur der organischen Moleküle liegt. Innerhalb der Misch kammer erstreckt sich ein zumindest einmal umgelenkter Pfad, durch den die inhomogen in die Eingänge 2, 2' eingespeiste Mischung strömt. Der Fluss dieser Mischung wird mittels Gasumlenkelementen 7 mehrfach umgelenkt und derart umgelenkt, dass im Bereich des Ausgangs 8 eine möglichst homogene Vertei lung der organischen Moleküle in Trägergas erreicht wird.

[0017] In der Figur 1 ist schematisch dargestellt, dass sich der Querschnitt des Pfades, durch den sich die Mischung durch die Gasmischeinrichtung 1 bewegt, im Bereich des Ausgangs 8 vermindert, sodass eine Geschwindigkeitserhöhung des Gasflusses stattfindet.

[0018] Der Ausgang 8 der Gasmischeinrichtung 1 mündet in eine Förderlei tung 9, die als Rohr mit einem kreisförmigen Querschnitt ausgebildet sein kann. Die Förderleitung 9 kann eine Querschnittsfläche von 10-20 cm² besitzen. Die Förderleitung 9 wird von einer Heizeinrichtung 27 auf eine Temperatur tempe- riert, die dieselbe Temperatur sein kann, mit der auch die Gasmischeinrichtung 1 temperiert wird. Die beiden Temperaturen können aber auch voneinander verschieden sein. Innerhalb der Förderleitung 9 besitzt die Gasmischung einen Druck P3. Die Förderleitung 9 befindet sich im Ausführungsbeispiel im selben Gehäuse 17, in dem sich auch ein Gaseinlassorgan 10 befindet. [0019] Die Förderleitung 9 mündet in ein Gasverteilvolumen 11 des Gasein lassorganes 10. Hierzu besitzt das Gaseinlassorgan 10 eine Gaseintrittsöffnung 14, durch die die durch die Förderleitung 9 transportierte Gasmischung in das Gasverteilvolumen 11 eintreten kann. Ein Boden des Gasverteilvolumens 11 bil det eine Gasaustrittsplatte 13 mit einer Gasaustrittsfläche 13'. In der Gasaus trittsplatte 13 befinden sich Gasaustrittsöffnungen 12. Die Gasaustrittsöffnun gen 12 sind gleichmäßig über die Gasaustrittsfläche 13' verteilt. Die Gasaus trittsöffnungen 12 sind auf ein Substrat 16 gerichtet, welches von einem Substrathalter 15 getragen wird, der mittels eines Kühlmittels, dass durch Kühl mittelkanäle 18 strömt, derart gekühlt wird, dass die organischen Moleküle auf dem Substrat 16 kondensieren können. Es ist eine Heizeinrichtung 19 vorgese hen, mit der insbesondere die Gasaustrittsplatte 13 beziehungsweise die Wände des Gaseinlassorganes 10 auf eine Temperatur temperiert werden, die oberhalb der Kondensationstemperatur der organischen Moleküle liegt.

[0020] Die Figur 4 zeigt ein Geschwindigkeitsprofil der Strömung innerhalb der Förderleitung 9. Das Geschwindigkeitsprofil hat eine Parabelform. Im Zentrum der Förderleitung 9 ist die Strömungsgeschwindigkeit v maximal und am Rand Null. Bei der Ausbildung dieser Strömung im Bereich des Ausgangs 8 der Gasmischeinrichtung 1 werden Volumenelemente der Gasmischung be schleunigt beziehungsweise verzögert. Die damit einhergehende adiabatische Energieänderung innerhalb der Volumenelemente kann bei einem entspre chend niedrigen Totaldruck oder großen Strömungsgeschwindigkeiten zu einer Temperaturänderung und insbesondere einer Temper aturabsenkung im Zent rum der Gasströmung durch die Förderleitung 9 führen. Dies führt zu dem in der Figur 5 schematisch dargestellten Temperaturprofil. Aufgrund der gegen über dem Trägergas, bei dem es sich um Stickstoff oder Wasserstoff handeln kann, größeren Querschnittsfläche der organischen Moleküle kommt es zu einer Querdiffusion gegenüber der Strömungsrichtung. Die Diffusionsrichtung ist die Radialrichtung, sodass sich eine Entmischung vom Rand zum Zentrum ausbildet. Im Bereich der Gaseintrittsöffnung 14 besitzt die Gasströmung im Zentrum eine höhere Konzentration organischer Moleküle, als am Rand. Bei einer Vorrichtung gemäß des Standes der Technik oder einer Verfahrensfüh rung gemäß der beim Stand der Technik verwendeten Verfahrensparameter bildet sich diese Inhomogenität in der Verteilung der Gasmischung in dem Gas verteilvolumen 11 ab, sodass an voneinander verschiedenen Stellen durch un terschiedliche Gasaustrittsöffnungen 12 Gase mit unterschiedlicher Konzentra tion der organischen Moleküle austritt, was sich als Ungleichmäßigkeit im Schichtwachstum widerspiegelt. Die Einflüsse von Druck und mittlerer Geschwindigkeit auf die Ungleichmäßigkeit des Schichtwachstums zeigen die Figuren 6 bis 10.

[0021] Um diese Ungleichmäßigkeit zu vermeiden, sieht ein Aspekt der Erfin dung vor, dass die Strömungsgeschwindigkeit innerhalb der Förderleitung 9 kleiner als 40 m/s, kleiner als 30 m/s, kleiner als 20 m/s oder kleiner als 10 m/s ist. Die Figur 9 zeigt die Abhängigkeit der Ungleichmäßigkeit der Schicht, also der Quotient zwischen größtem Abstand der Schichtdicke vom Mittelwert und dem Mittelwert der Schichtdicke als Funktion der mittleren Strömungsge schwindigkeit durch die Förderleitung 9. Die angestellten Untersuchungen zei gen ein nicht lineares Verhalten. Die Unregelmäßigkeit steigt mit den Exponen- ten 1,572. Aus der Umkehrfunktion ergibt sich eine kritische mittlere

Strömungsgeschwindigkeit, die mit einem Exponenten von 0,636 vom ge wünschten Grad der Ungleichmäßigkeit (in Prozent) abhängt.

V_m = 0,00216 X V¹⁵⁷¹ _vm

[0022] Die Nichteinheitlichkeit der Schichtdicke (ög/ g_m) lässt sich durch eine Wahl der Prozessparameter in einem zulässigen Bereich halten, wenn die Pro zessparameter Q : Gasfluss durch die Förderleitung (sccm unter Standard Druck Po und bei Standardtemperatur To), T : die Temperatur des Gases in der Förderleitung, P : der Druck das Gases in der Förderleitung und d : der Durch messer der Förderleitung derart gewählt sind, dass die folgende Ungleichung gilt: wobei a für ALQ349.62 beträgt, für andere Moleküle aber größer oder kleiner sein kann und wobei c 1,5 · 10⁷ · p beträgt.

[0023] Die Erfindung sieht darüber hinaus vor, dass die Verminderung der Strömungsgeschwindigkeit durch eine Druckbarriere 20 erreicht wird. Bei der Druckbarriere 20, die in der Figur 1 dargestellt ist, handelt es sich um einen

Ringkörper 21, der eine Vielzahl von Gasdurchtrittsöffnungen 22 aufweist. Der Boden 23 verschließt das Volumen innerhalb des Ringkörpers 21. Der Boden 23 ist von der Gasaustrittsplatte 13 beabstandet und kann keine Gasdurchtrittsöff nungen aufweisen. Mit der Druckbarriere 20 kann erreicht werden, dass der Druck P3 innerhalb der Förderleitung 9 nicht kleiner als 1 mbar oder nicht klei ner als 0,6 mbar, 0,5 mbar oder nicht kleiner als 0,3 mbar wird. Der Druck PO in nerhalb des Gasverteilvolumens 11 kann aber deutlich geringer sein. Er kann kleiner als 1 mbar, kleiner als 0,6 mbar oder kleiner als 0,3 mbar sein. Die Gas durchtrittsöffnungen 22 können sich in einer zu einem Ring geformten dünnen- wandigen Platte befinden, die ein Volumen umgrenzt, dass zu einer ersten

Stirnseite von einer Bodenplatte 23 verschlossen ist und zu einer zweiten Stirn seite zur Förderleitung 9 hin offen ist.

[0024] Das in der Figur 2 dargestellte Ausführungsbeispiel zeigt eine Druck barriere 20, die von einem offenporigen Schaum ausgebildet ist. Bei dem in der Figur 1 dargestellten Ausführungsbeispiel wirken die Gasdurchtrittsöffnungen 22 als Druckbarriere. Bei dem in der Figur 2 dargestellten Ausführungsbeispiel sind es die von den Poren gebildeten Kanäle im Festkörperschaum.

[0025] Die Figur 3 zeigt ein alternatives Konzept zur Lösung der Aufgabe. Es sind Diffusionsbarrieren 25 vorgesehen, mit denen die oben beschriebene Quer- diffusion vermieden wird. Es kann sich um konzentrische Rohre handeln, die die Förderleitung 9 in voneinander getrennte Strömungskanäle aufteilt.

[0026] Die Diffusionsbeeinflussungsmittel 25 können sich über die gesamte Länge der Förderleitung 9 erstrecken, deren Durchmesser insbesondere gerin ger ist, als ein mittlerer Durchmesser eines Strömungspfades innerhalb der Gas- mischeinrichtung 1 und/ oder geringer ist, als eine Querschnittsfläche des Gas verteilvolumens 11.

[0027] Es ist insbesondere vorgesehen und/ oder tolerabel, dass der aus der Gasmischeinrichtung 1 austretende Gasfluss beim Eintritt in die Förderleitung 9 derart beschleunigt wird, dass die Gastemperatur im Zentrum des Gasflusses abnimmt. Erfindungsgemäß ist der Temperaturunterschied des Gasflusses am Rand der Förderleitung 9 aber derart gering, dass das inhomogene Schicht wachstum vermieden wird beziehungsweise auf ein tolerierbares Minimum be schränkt wird.

[0028] Mit den zuvor beschriebenen Maßnahmen lassen sich der Temperatur- gradient beziehungsweise ein Gradient der Scherkräfte in der Strömung zwar nicht zu 100 % vermindern, der Gradient kann allerdings auf eine Größe be schränkt werden, bei dem seine technologische Relevanz entfällt, also Schichten abgeschieden werden, deren Ungleichmäßigkeit unterhalb eines vorgegebenen Grenzwertes liegen, sodass das Ergebnis technologisch akzeptabel ist. [0029] Die vorstehenden Ausführungen dienen der Erläuterung der von der Anmeldung insgesamt erfassten Erfindungen, die den Stand der Technik zu mindest durch die folgenden Merkmalskombinationen jeweils auch eigenstän dig weiterbilden, wobei zwei, mehrere oder alle dieser Merkmalskombinatio- nen auch kombiniert sein können, nämlich:

[0030] Ein Verfahren, das dadurch gekennzeichnet ist, dass die mittlere Strö mungsgeschwindigkeit v_m in der Förderleitung 9 so gewählt wird, die Förder leitung 9 derart gestaltete Diffusionsbeeinflussungsmittel 25 aufweist oder am dem Gaseinlassorgan 10 zugewandten Ende der Förderleitung 9 eine Druckbar- riere 20 derart vorgesehen ist, dass in der Förderleitung 9 eine in die Quer schnittsmitte der Förderleitung 9 gerichtete, ein laterales inhomogenes Schicht wachstum verursachende, entmischende Diffusion der organischen Moleküle zumindest gehemmt, bevorzugt verhindert wird.

[0031] Eine Vorrichtung, die dadurch gekennzeichnet ist, dass die Förderlei- tung 9 eine derartige Querschnittsfläche, derart gestaltete Diffusionsbeeinflus sungsmittel 25 aufweist oder an ihrem dem Gaseinlassorgan 1 zugewandten Ende eine Druckbarriere 20 derart vorgesehen ist, dass damit eine in die Quer schnittsmitte der Förderleitung 9 hin gerichtete, ein laterales inhomogenes Schichtwachstum verursachende, entmischende Diffusion der organischen Mo- leküle zumindest gehemmt, bevorzugt verhindert wird.

[0032] Ein Verfahren oder eine Vorrichtung, die dadurch gekennzeichnet sind, dass die Druckbarriere 20 eine insbesondere ringförmige Drossel innerhalb des Gasverteilvolumens 11 ist und/ oder eine mit Gasdurchtrittsöffnungen 22 verse hene insbesondere sich auf einer Zylindermantelfläche erstreckende Platte ist und/ oder einen offenporigen Schaumkörper 24 aufweist. [0033] Ein Verfahren oder eine Vorrichtung, die dadurch gekennzeichnet sind, dass die Diffusions beeinflussungsmittel 25 eine zumindest in Radialrichtung wirkende und sich in Achsrichtung der Förderleitung 9 erstreckende Barriere aufweisen. [0034] Ein Verfahren oder eine Vorrichtung, die dadurch gekennzeichnet sind, dass der Totaldruck P3 in der Förderleitung 9, der Massenfluss der Mischung durch die Förderleitung 9 und der Durchmesser D der Förderleitung 9 so ge wählt sind, dass die mittlere Strömungsgeschwindigkeit v_m kleiner als 40 m/s, 30 m/s, 20 m/s oder bevorzugt kleiner 10 m/s ist und/ oder, dass der Total- druck PO im Gasverteilvolumen 11 bevorzugt kleiner ist als 0,9 mbar, 0,6 mbar, 0,3 mbar oder 0,1 mbar.

[0035] Ein Verfahren oder eine Vorrichtung, die gekennzeichnet sind durch die folgenden Parameter:

Q : Gasfluss durch die Förderleitung 9 (sccm unter Standard Druck Po und bei Standardtemperatur To)

T : Temperatur des Gases in der Förderleitung 9

P : Druck des Gases in der Förderleitung 9 und d : Durchmesser einer kreisäquivalenten Querschnittsfläche der Förderleitung 9 folgender Ungleichung genügen wobei a ein molekülabhängiger Wert, der für AFQ349.62 M/s beträgt, C = 1,5 · 107 · p und der Quotient ög/ g_m die maximal zulässige Inhomogeni tät, insbesondere Abweichung der Schichtdicke an einem beliebigen Punkt der Schicht von der mittleren Schichtdicke ist, wobei ög/ g_m vorzugsweise 0,5 Pro zent oder 1 Prozent ist. [0036] Ein Verfahren oder eine Vorrichtung, die gekennzeichnet sind durch zumindest zwei Verdampfungs _Vorrichtungen 6 jeweils zum Verdampfen von aus den organischen Molekülen bestehenden, in den Trägergasstrom gebrach ten Aerosolpartikel, wobei insbesondere vorgesehen ist, dass die Aerosolparti kel der voneinander verschiedenen organischen Moleküle bei unterschiedlichen Temperaturen und / oder bei unterschiedlichen Totaldrucken verdampft wer den und/ oder in voneinander verschiedene Eingänge 2, 2' in die Gasmischein richtung eingespeist werden.

[0037] Ein Verfahren oder eine Vorrichtung, die gekennzeichnet sind durch eine erste Temperiervorrichtung 26, mit der die Gasmischeinrichtung 1 auf eine erste Temperatur temperiert wird und durch eine zweite Temperiervorrichtung 27, mit der die Förderleitung auf eine zweite Temperatur temperiert wird.

[0038] Alle offenbarten Merkmale sind (für sich, aber auch in KombinaÜon un tereinander) erfindungswesentlich. In die Offenbarung der Anmeldung wird hiermit auch der Offenbarungsinhalt der zugehörigen/ beigefügten Prioritäts- unterlagen (Abschrift der Voranmeldung) vollinhaltlich mit einbezogen, auch zu dem Zweck, Merkmale dieser Unterlagen in Ansprüche vorliegender An meldung mit aufzunehmen. Die Unteransprüche charakterisieren, auch ohne die Merkmale eines in Bezug genommenen Anspruchs, mit ihren Merkmalen eigenständige erfinderische Weiterbildungen des Standes der Technik, insbe- sondere um auf Basis dieser Ansprüche Teilanmeldungen vorzunehmen. Die in jedem Anspruch angegebene Erfindung kann zusätzlich ein oder mehrere der in der vorstehenden Beschreibung, insbesondere mit Bezugsziffern versehene und/ oder in der Bezugsziffernliste angegebene Merkmale aufweisen. Die Erfin dung betrifft auch Gestaltungsformen, bei denen einzelne der in der vorstehen den Beschreibung genannten Merkmale nicht verwirklicht sind, insbesondere soweit sie erkennbar für den jeweiligen Verwendungszweck entbehrlich sind oder durch andere technisch gleichwirkende Mittel ersetzt werden können.

Liste der Bezugszeichen

1 Gasmischeinrichtung 25 Diffusionsbarriere

2 Eingang 26 Heizeinrichtung 2' Eingang 27 Heizeinrichtung

3 Trägergaszuleitung

4 Aerosolerzeuger

5 Aerosolleitung

6 Verdampfer

7 Gasumlenkelement

8 Ausgang

9 Förderleitung

10 Gaseinlassorgan D Durchmesser

11 Gasverteilvolumen Fl Gasfluss

12 Gasaustrittsöffnung F2 Gasfluss

13 Gasaustrittsplatte PO Druck 13' Gasaustrittsfläche PI Druck

14 Gaseintrittsöffnung P2 Druck

15 Substrathalter P3 Druck

16 Substrat

17 Gehäuse

18 Kühlmittelkanal

19 Heizeinrichtung Ό Strömungsgeschwindigkeit

20 Druckbarriere v_m mittlere Strömungsgeschwin

21 Ringkörper digkeit

22 Gasdurchtrittsöffnung

23 Boden

24 Schaumkörper

Claims

Ansprüche

1. Verfahren zum Abscheiden von Schichten auf einem Substrat, bei dem in ein oder mehrere Eingänge (2, 2') einer Gasmischeinrichtung (1) jeweils ein Gasfluss (Fl, F2) bestehend aus von einem Trägergas geför derten zuvor verdampften organischen Molekülen mit einer Molmasse größer 300 g/Mol oder 400 g/Mol eingespeist wird, die Moleküle der ein oder mehreren Gasflüsse (Fl, F2) durch mehrfaches Umlenken mittels Gasumlenkelementen (7) homogen im Trägergas gemischt werden, die so erzeugte Mischung als Gasfluss (F3) aus einem Ausgang (8) der Gasmischeinrichtung (1) in eine Förderleitung (9) geleitet wird, durch die Förderleitung (9) hindurch in ein Gasverteilvolumen (11) eines Gaseinlass organes (1) gefördert wird, durch Gasaustrittsöffnungen (12) des Gasver teilvolumens (11) in Richtung auf einen Suszeptor austritt und die Mole küle auf einem vom Substrathalter (15) aufgenommenen Substrat (16) als organische Schicht abgeschieden werden, dadurch gekennzeichnet, dass die mittlere Strömungsgeschwindigkeit ( v_m ) in der Förderleitung (9) so ge wählt wird, die Förderleitung (9) derart gestaltete Diffusionsbeeinflus sungsmittel (25) aufweist oder am dem Gaseinlassorgan (10) zugewandten Ende der Förderleitung (9) eine Druckbarriere (20) derart vorgesehen ist, dass in der Förderleitung (9) eine in die Querschnittsmitte der Förderlei- tung (9) gerichtete, ein laterales inhomogenes Schichtwachstum verursa chende, entmischende Diffusion der organischen Moleküle zumindest ge hemmt, bevorzugt verhindert wird.

2. Vorrichtung zum Abscheiden von organischen Schichten auf einem Sub strat (16), mit einer Gasmischeinrichtung (1), die ein oder mehrere Eingänge (2, 2') jeweils zum Einspeisen eines Gas flusses (Fl, F2) bestehend aus von einem Trägergas geförderten zuvor ver dampften organischer Molekülen mit einer Molmasse größer 300 g/Mol oder 400 g/Mol, Gasumlenkelemente (7), die die organischen Moleküle durch mehrfaches Umlenken homogen im Trägergas mischen, und einen Ausgang (8), aus dem eine homogene Gasmischung austritt, auf weist, mit einer Förderleitung (9), die sich an den Ausgang (8) anschließt, und mit einem Gaseinlassorgan (10), das ein Gasverteilvolumen (11) auf weist, in welches die Förderleitung (9) mündet und welches eine Gasaus- trittsöffnungen (12) aufweisende Gasaustrittsfläche (13') aufweist, die ei nem Substrathalter (15) zur Aufnahme des Substrates (16) gegenüberliegt, dadurch gekennzeichnet, dass die Förderleitung (9) eine derartige Querschnittsfläche, derart gestal tete Diffusionsbeeinflussungsmittel (25) aufweist oder an ihrem dem Ga- seinlassorgan (1) zugewandten Ende eine Druckbarriere (20) derart vorge sehen ist, dass damit eine in die Querschnittsmitte der Förderleitung (9) hin gerichtete, ein laterales inhomogenes Schichtwachstum verursa chende, entmischende Diffusion der organischen Moleküle zumindest ge hemmt, bevorzugt verhindert wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Druckbarriere (20) eine insbesondere ringför mige Drossel innerhalb des Gasverteilvolumens (11) ist.

4. Verfahren oder Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Druckbarriere (20) eine mit Gasdurch trittsöffnungen (22) versehene insbesondere sich auf einer Zylinderman telfläche erstreckende Platte ist.

5. Verfahren oder Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Druckbarriere (20) einen offenporigen Schaumkörper (24) aufweist.

6. Verfahren oder Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Diffusionsbeeinflussungsmittel (25) eine zumindest in Radialrichtung wirkende und sich in Achsrichtung der Förderleitung (9) erstreckende Barriere aufweisen.

7. Verfahren oder Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Totaldruck (P3) in der Förderleitung (9), der Massenfluss der Mischung durch die Förderleitung (9) und der

Durchmesser (D) der Förderleitung (9) so gewählt sind, dass die mittlere Strömungsgeschwindigkeit ( v_m ) kleiner als 40 m/s, 30 m/s, 20 m/s oder bevorzugt kleiner 10 m/s ist.

8. Verfahren oder Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Totaldruck (PO) im Gasverteilvolumen

(11) bevorzugt kleiner ist als 0,9 mbar, 0,6 mbar, 0,3 mbar oder 0,1 mbar.

9. Verfahren oder Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die folgenden Parameter:

Q : Gasfluss durch die Förderleitung (9) (sccm unter Standard Druck Po und bei Standardtemperatur To)

T : Temperatur des Gases in der Förderleitung (9)

P : Druck des Gases in der Förderleitung (9) und d : Durchmesser einer kreisäquivalenten Querschnittsfläche der Förderleitung (9) folgender Ungleichung genügen wobei a ein molekülabhängiger Wert, der für ALQ349.62 M/s beträgt,

C = 1,5 · 10⁷ · p und der Quotient ög/ g_m die maximal zulässige Inho mogenität, insbesondere Abweichung der Schichtdicke an einem beliebi gen Punkt der Schicht von der mittleren Schichtdicke ist, wobei ög/ g_m vorzugsweise 0,5 Prozent oder 1 Prozent ist.

10. Verfahren oder Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch zumindest zwei Verdampfungsvorrichtungen (6) jeweils zum Verdampfen von aus den organischen Molekülen bestehen den, in den Trägergasstrom gebrachten Aerosolpartikel.

11. Verfahren oder Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Aerosolpartikel der voneinander ver schiedenen organischen Moleküle bei unterschiedlichen Temperaturen verdampft werden.

12. Verfahren oder Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Aerosolpartikel der voneinander ver schiedenen organischen Moleküle bei unterschiedlichen Totaldrucken ver dampft werden.

13. Verfahren oder Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Aerosolpartikel der voneinander ver schiedenen organischen Moleküle in voneinander verschiedene Eingänge (2, 2') in die Gasmischeinrichtung eingespeist werden.

14. Verfahren oder Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine erste Temperiervorrichtung (26), mit der die Gasmischeinrichtung (1) auf eine erste Temperatur temperiert wird und durch eine zweite Temperiervorrichtung (27), mit der die Förderleitung auf eine zweite Temperatur temperiert wird.

15. Vorrichtung oder Verfahren, gekennzeichnet durch eines oder mehrere der kennzeichnenden Merkmale eines der vorhergehenden Ansprüche.