WO2006050846A1 - Vorrichtung zum aufdampfen eines beschichtungsmaterials - Google Patents

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WO2006050846A1
WO2006050846A1 PCT/EP2005/011706 EP2005011706W WO2006050846A1 WO 2006050846 A1 WO2006050846 A1 WO 2006050846A1 EP 2005011706 W EP2005011706 W EP 2005011706W WO 2006050846 A1 WO2006050846 A1 WO 2006050846A1
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WO
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nozzle
steam
vapor
length
pipe
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PCT/EP2005/011706
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Inventor
Christian May
Karl Leo
Christian Edelmann
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Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V.
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    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C14/00—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
    • C23C14/22—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material characterised by the process of coating
    • C23C14/24—Vacuum evaporation
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C14/00—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
    • C23C14/22—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material characterised by the process of coating
    • C23C14/54—Controlling or regulating the coating process
    • C23C14/542—Controlling the film thickness or evaporation rate
    • C23C14/544—Controlling the film thickness or evaporation rate using measurement in the gas phase

Definitions

  • the present invention relates to a device for evaporating a coating material.
  • the coating of large-area substrates, such as plates or films, with thin metal or semiconductor layers or their oxides, carbides or nitrides is carried out by means of various methods, such as, for example, vapor deposition of the coating material on the substrate.
  • vapor deposition of the coating material on the substrate particularly in the case of large-area planar substrates with one or more thin organic layers, such as, for example, organic light-emitting diodes, also called OLEDs, the coating also takes place by means of vapor deposition of the coating material on a substrate.
  • the substrate to be coated is moved past a sufficiently extended linear vapor source at a constant speed, as shown in DE 10128091 C1 or DE 10224908 A1.
  • the substrate may be arranged on a plate, which is pulled past a corresponding transport vehicle in front of the steam source, or, for example, be designed as a long film, which is coated for example in a "roll to roll” method of the steam source, as it is explained in DE 10205805 Cl.
  • the substrate is moved past the linear vapor source in a relatively small distance, such as in a range between 5 cm and 20 cm, the vapor source covering the entire width of the substrate.
  • the vapor source For a coating with a constant layer thickness, it makes sense for the vapor source to generate a constant vapor flow density over the entire width of the substrate on a line transverse to the substrate longitudinal extent.
  • the substrate can lie horizontally over a vapor source and be steamed from below.
  • so-called evaporator boats are used, which are covered, and the lid has many arranged on a line round or rectangular holes, as set forth in EP 1342808 Al, or the lid has a longitudinal slot, as in EP 1130129 Al, DE 4439519 Cl or DE 10085115 Tl, over which the substrate is.
  • a further possibility of evaporating a coating material on a substrate is to arrange the substrate vertically, and thus parallel to the gravitational force, and to vaporize it from the side, as explained in DE 10128091 C1 or DE 10224908 A1.
  • This procedure is preferably used for processes in which contamination with particles is critical, and for substrates which are vapor-deposited via masks.
  • steam sources have been developed, in which the steam from an evaporator crucible or a similar arrangement is led centrally through a steam supply pipe into a steam distributor pipe closed on both sides.
  • the steam distributor tube is arranged perpendicular to a direction of movement of the substrate, covers most or all of the substrate width and is arranged at a small distance from the substrate surface parallel to it.
  • FIG. 6 a shows a conventional apparatus 11 for evaporating a coating material on a substrate.
  • a steam source not shown here, in which the steam is produced in an evaporator crucible is connected via a steam supply pipe 13 to a steam distributor pipe 15 closed on both sides, wherein the obliquely arranged supply pipe 13, for example, here in the middle, in the two sides completed steam distribution pipe 15 opens.
  • the bores 17 can be arranged equidistantly on the steam distribution pipe 15, for example, and form a so-called recorder structure. Different distances of the holes may possibly cause other hole diameters.
  • FIG. 6b shows a schematic view of the steam distribution pipe 15 with the bores 17, wherein the bores 17 are illustrated fron ⁇ tal.
  • FIG. 3 c shows a cross section through the arrangement shown in FIG. 6 a. In this case, the arrangement of a substrate 19 with respect to the steam distribution pipe 15 is also explained.
  • the steam distributor tube 15 is arranged perpendicular to the substrate 19 and at the same time also perpendicular to the direction of movement of the substrate 19, and covers the substrate 19 over its entire width.
  • the arranged on the surface line parallel to the tube axis of the cylindrical steam distribution pipe 15 bores 17 are arranged adjacent to a surface of the substrate 19. Often, the distance between the steam manifold 15 and the substrate 29 is low.
  • a coating material located in the vapor source is heated so that a vapor stream of particles of the coating material is formed.
  • the resulting Dampfström spreads over the supply pipe 13 to the steam distribution pipe 15 and is guided in this up to the holes 17. There, the steam then exits via the bores 17 from the steam distributor pipe 15 and flows in the direction of the substrate 19 and settles on the substrate 19, then a layer of the coating material forms on the substrate 19.
  • a plurality of vapor sources which are respectively connected to the bores via the separate supply pipes and the separate steam distribution pipes, can be used.
  • This is explained in EP 1384796 A2, in which a transport of the vapor is assisted by a carrier gas.
  • the steam is, as explained in EP 1357200 Al, fed into a common mixing vessel, and distributed by this via a hole system or the bores or a nozzle system and evaporated.
  • Evaporator arrangements with a plurality of evaporator vessels, which are thermally well insulated from one another, can also be used to apply different substances to a substrate, as described in DE 4439519 C1.
  • the relatively large area and the relatively small cross section of the supply pipe lead to a high flow resistance between a point at which the steam flows out exits the evaporator crucible and the point where it enters the steam distribution pipe.
  • the evaporator temperature In order to allow a high-rate evaporation, the evaporator temperature must therefore be selected to be extremely high in order thus to achieve a sufficiently high saturation vapor pressure and thus a correspondingly high evaporation rate. In many organic substances, however, the evaporation temperature is limited owing to thermal dissociation or decomposition of the vaporization material which then occurs at high temperatures.
  • droplets even in the evaporation of the organic substance as a result of uneven heating of the vaporization material and consequent local overheating, such droplets may be formed.
  • These droplets also called droplets, can be prevented from being transported to the substrate by heated plates, such as baffles, and brought to a complete evaporation.
  • the increased homogeneous temperature of the piping system is made possible by the fact that the steam supply pipe, the steam distribution pipe and possibly the nozzle system from ei ⁇ nem highly conductive material such.
  • ei ⁇ nem highly conductive material such.
  • Copper which are heated by electric heaters and are thermally insulated after the environment by ceramic and metal panels. The prerequisite for the use of copper in the production of the piping system is that the copper is chemically compatible with the evaporator. If it is not possible to use copper owing to the chemical reactivity of the vaporization material, then it is necessary to produce the pipeline and nozzle system from quartz. The quartz tubes are then enveloped by a copper sheath, which is electrically heated. In this way one achieves a uniform temperature over the entire quartz surface.
  • a uniform layer thickness over the entire substrate width is possible only under defined conditions.
  • One of these conditions is, for example, that with a given hole diameter or diameter of the holes, the hole spacing on the steam distribution pipe is in a predefined relationship with the distance between the holes and the surface of the substrate, and that a predetermined vapor pressure of the organic substance which, for example, depends exponentially on the temperature of the evaporator system.
  • the required tolerances for a fluctuation of the layer thickness of the deposited coating material are, for example, in a range of 3% to 5%.
  • shutters can be set, which are at a relatively low temperature, such. As the room temperature, and can be placed in front of a substrate.
  • condensation of the vapors emerging from the steam outlet openings from this shutter then leads to a high loss of material, which is uneconomical, especially in the case of expensive vapor deposition materials.
  • vapor deposition apparatus shown in Figs. 6a, 6b and 6c is characterized by high thermal inertia, it is difficult to control the vapor deposition rate by changing the temperature of the system.
  • the layer thickness may fluctuate during the coating process. These can be avoided by changing the hole spacing, but this is associated with a significant lehn manufacturing effort.
  • changes in the vapor pressure resulting, for example, from temperature fluctuations can also lead to inhomogeneities in the layer deposition in the conventional apparatus for evaporating a coating material.
  • the present invention has for its object to provide a device for vapor deposition of a coating material on a substrate, which allows a more homogeneous and gleich ⁇ moderate vapor deposition of the coating material.
  • the present invention provides an apparatus for evaporating a coating material on a substrate having a vapor distribution space for receiving a vapor from an evaporation source, the vapor distribution space having a nozzle portion having an elongated shape having a length and a width, the length is greater than or equal to the width of the substrate to be coated, and wherein the width is smaller than the length, and wherein the nozzle portion further has a height by which the nozzle portion protrudes from the steam distribution space, wherein the height is greater than the width.
  • the present invention is based on the finding that a nozzle section protruding at a small height is dimensioned at a steam distribution space. it can be achieved that a more homogeneous and uniform coating of a substrate arranged opposite the nozzle section can be achieved.
  • the resulting more homogeneous and uniform coating of a substrate leads to a higher yield in a mass production, since a smaller proportion of the substrates coated in mass production has a layer thickness deviating from the specified tolerances.
  • the production costs can be simultaneously reduced since only a smaller proportion of the substrates coated with the nozzle section by the device is to be cast.
  • the more homogeneous and uniform coating of the substrate enables a better quality of the coated substrates, since the deviation of the layer thickness from a specified value is reduced.
  • the nozzle section dimensioned as described above makes possible a simpler manufacturing method, since the variation of the layer width as a function of a distance of the substrate from the nozzle opening is reduced.
  • the more homogeneous distribution of the vapor stream density due to the guidance of the vapor through the elongate nozzle section leads to a more homogeneous distribution of the layer thickness of the vapor deposited coating material even with variations in the distance of the substrate to the outlet opening from the nozzle section or the vapor pressure in a vapor distribution chamber during the coating process.
  • FIG. 1 a shows a device for applying a coating material according to an exemplary embodiment of the present invention
  • FIG. 1b is a cross-sectional view through the device shown in FIG. 1a; FIG.
  • FIG. 2a shows a device for applying a coating material on a substrate according to a second exemplary embodiment of the present invention
  • FIG. 2b is a plan view of the arrangement shown in FIG. 2a; FIG.
  • FIG. 3 shows a device for applying a coating material to a substrate, wherein the substrate is arranged in a coating chamber;
  • FIG. 4 shows a device for vapor deposition of a coating material on a substrate according to a third exemplary embodiment
  • FIG. 5 shows a device for vapor deposition of a coating material on a substrate according to a fourth exemplary embodiment
  • FIG. 3 a shows a side view of a conventional device for evaporating a coating material
  • FIG. Fig. 6b is a front view of the device shown in Fig. ⁇ a;
  • FIG. 6c shows a cross-sectional view through the device shown in FIG. 6a.
  • the device 111 comprises a steam supply pipe 113, a steam distribution pipe 115 and four individual nozzles 117, which are attached to a side wall of the steam distribution pipe 115.
  • FIG. 1 b illustrates a cross-sectional view through the device for evaporating a coating material shown in FIG. 1 a in accordance with the first exemplary embodiment of the present invention.
  • a substrate 119 which is arranged opposite the four individual nozzles 117, is shown.
  • the nozzle comb formed from the four individual nozzles 117 has a comb length 121 and a comb height 123.
  • the four individual nozzles 117 are tubular and arranged parallel to one another. This results in a comb-shaped arrangement, a comb structure, which is shown in Fig. Ia and Fig. Ib.
  • the height of the nozzle section formed by the four individual nozzles 117 is greater than the width of the nozzle section, which in this exemplary embodiment is equal to the diameter of the cylindrical individual nozzles.
  • the comb length 121 or the length of the nozzle section 117 in this exemplary embodiment is also greater than the width of the nozzle section.
  • the steam flows from a source (not shown here) into the steam distribution pipe 115 and then passes through the tubular nozzles 117 on the sheet-like substrate 119 which is pulled past the nozzle arrangement perpendicular to the drawing plane.
  • the nozzle comb has a length 121 such that it covers at least the entire width of the substrate.
  • FIG. 2 a shows a side view of the device 125 according to the second exemplary embodiment of the present invention.
  • the device 125 comprises the steam supply pipe 113, the steam distribution pipe 115 and a slit-shaped nozzle 127.
  • the slit-shaped nozzle 127 is characterized in its dimensions by a nozzle length 129, a nozzle height 131 and a nozzle width 133.
  • FIG. 2b shows a top view of the device 125 shown in FIG. 2a.
  • the substrate 119 arranged opposite the gap-shaped nozzle 127 is additionally shown in FIG. 2b.
  • the steam-distributing pipe 115 is supplied with the vaporized coating material which propagates in the steam distribution pipe 115.
  • the vapor of the coating material flows out of the vapor distributor tube 115 in the direction of the substrate 119, so that the coating material is deposited on the substrate 119.
  • the substrate 119 is thereby supplied vor ⁇ at the gap-shaped nozzle 127.
  • a gap-shaped nozzle 127 is arranged here on the steam distributor pipe 115.
  • the gap-shaped nozzle 127 serves to produce a more homogeneous layer thickness on vapor deposition of the coating material on the substrate 119.
  • an approximately constant vapor stream density prevails at the outlet opening or the steam outlet opening of the gap-shaped nozzle 127 over the entire length 129 of the nozzle 127.
  • the device according to the second exemplary embodiment of the present invention has the advantage over the device according to the first exemplary embodiment of the present invention that there is no need for optimization of the individual tubular nozzles.
  • FIG. 3 shows a device 135 for vapor deposition of a coating material with a coating chamber 136.
  • the vapor deposition tube 115, the substrate 119, a nozzle section 137 on the steam distributor tube 115, and a cold screen 139 are arranged in the coating chamber 136.
  • a spectral lamp 143 is arranged in the vicinity of a light inlet opening in the coating chamber 136, and a light receiver 145 is disposed in the vicinity of a light exit window in the coating chamber 136.
  • a suction pipe 155 opens into the steam supply pipe 113 and is connected to a suction device not shown here.
  • a control device 157 is connected to the light receiver 145, so that it receives a signal from the latter, and controls a heating device not shown on the evaporator lines 153, so that the evaporator cells 153 bring a coating material introduced into them to evaporate.
  • the shutter 151 arranged above the evaporator cells 153 serves to adjust the steam flow density in the steam supply pipe 113, wherein the vapor stream coming from the evaporator cell 153 can propagate towards the steam distribution pipe 115 in an open position of the shutter 151 in the steam supply pipe 113 , and a propagation of the steam in the closed position of the shutter 151 is prevented. Because the shutter 151 is not arranged between the steam outlet opening or the nozzle section 137 and the substrate 119 but is arranged in the steam supply pipe 113, it is thus at an elevated temperature, which prevails in the entire steam supply pipe 113. The steam which impinges on the closed shutter can therefore be reflected towards the evaporator and returned to the evaporator again.
  • the baffle 149 has the function, particles that exceed a certain threshold size, such. B. droplets, to bring to such a high temperature that they evaporate again. It has in this embodiment a ge slightly higher temperature than the steam supply pipe on. A separate temperature control allows the BaffIe 149 to fine-tune the steam when the steam source provides sufficient steam.
  • the baffle 149 is designed, for example, like the cooled baffles in oil diffusion pumps and used in the steam supply pipe 113, taking into account fluidic requirements, so that it allows vermi ⁇ schung several different steam sources.
  • the passage valve 147 arranged above the baffle 149 serves to allow passage of the steam from the lower section of the steam supply pipe 113 to the steam distribution pipe 115 in the open position or to prevent it when the valve is closed. In this way, pressure-related separation of the lower section of the steam supply pipe 113 from the upper section of the steam supply pipe 113 with the steam distribution pipe 115 is possible.
  • the parts are located behind the through-valve 147 or above the through-valve in a high-vacuum or ultra-high vacuum chamber.
  • the material in the evaporator cell 153 can be replenished by the separation by pressure via the passage valve 147, without this having an effect on the vacuum of the coating chamber 136.
  • the space in the steam supply pipe 113 below the through valve 147 can be evacuated by a suction pump connected to the suction tube 155.
  • the space above the passage valve 147 can be evacuated via the coating chamber 136.
  • the suction takes place here via the connected to the exhaust pipe 141 suction device, which is not shown in Fig. 3.
  • the cold screen 139 serves to protect the substrate 119 from the thermal load or heat load through the steam distributor tube 115 and the nozzle section 137.
  • the heat radiation from the entire pipe system, the Steam passes, this is largely of the cold screen 139, z.
  • a cooled heat shield which is arranged between the pipe system and the substrate parallel to the substrate surface, added.
  • the heat shield consists, for example, of a cooled metal surface which has a narrow longitudinal slot or holes.
  • a vapor is generated by the two evaporators 153, which propagates via the open shutter 151, the baffle 149 and the opened through-valve 147 into the steam distribution pipe 115.
  • the steam propagates along the nozzle section 137.
  • the nozzle section 137 has the function of directing the steam jet onto the substrate 119.
  • the nozzle section 137 allows a homogeneous radiation of the steam from the steam distribution pipe 115 onto the substrate 119.
  • dimensioning of the nozzle section 137 allows the length of the nozzle section to be smaller than the width of the nozzle section and the height of the nozzle section to be larger than that Width of the nozzle section is, applying a homogeneous layer thickness on the substrate 119th
  • a special light source 143 such as.
  • a spectral lamp is arranged which emits a light beam which passes through two windows in the coating chamber 136 and impinges on the light receiver 145.
  • the light beam passes on its way to the light receiver or the sensor 145 the steam or the steam cone.
  • the light receiver generates a current density of the Dampf ⁇ , z.
  • the absorption spectra or emission spectra of the vapor dependent electrical signal.
  • the signal is received by the control device 157 and evaluated aus ⁇ .
  • the signal is used to control the evaporator source. lentemperatur or the temperature of the evaporator lines 153 and the temperature of the piping system used.
  • the nozzles or the nozzle section 137 and the piping system are at an almost uniform temperature which is at least equal to the boiling or sublimation temperature of the organic substance to be evaporated or slightly above it. At the same time, it is necessary for the temperature of the nozzles and of the vapor supply system not to exceed the decomposition temperature of the organic substance to be evaporated.
  • the evaporator 153 of the organic substance is designed so that even during the evaporation process, the evaporating material can be continuously or discontinuously tracked.
  • several sources can be connected to the steam supply pipe 113, so that a plurality of substances in the steam supply pipe 113 can be evaporated.
  • the vapors of several different steam sources can be mixed by vortexing before being introduced into the steam supply pipe 113 in an additional mixing stage or in the steam supply pipe 113 itself.
  • the Vor ⁇ device 158 includes the steam supply pipe 113, the steam distribution pipe 115 and the individual nozzles 117.
  • a kink 159 is present in the steam distribution pipe 115.
  • the individual nozzles 117 are arranged parallel to one another in a nozzle system which has a nozzle system length 160.
  • the device 162 is shown by way of example with a second nozzle length 162a are.
  • the device 158 shown in FIG. 4 is characterized in that the length of the nozzle comb decreases slightly as the distance from the steam supply pipe 113 grows, whereby the constant distance between the steam outlet openings of the nozzles 117 and the substrate 119 is characterized by a slight inclination of the steam distribution pipe 115 to the substrate 119 is reached.
  • the nozzles 117 are arranged so that the length of the nozzles 117 decreases in each case as the distance from the bend 159 increases.
  • the flow resistance of the nozzles decreases simultaneously.
  • a vapor which spreads from the steam supply pipe 113 via the steam distributor pipe 115 to the individual nozzles 117 passes through a different flow resistance in the steam distributor pipe 115 as a function of the position of the individual nozzle to which it propagates.
  • the variation of the flow resistance of the individual nozzles 117 serves to compensate for the different flow resistance that the steam passes through as it propagates through the steam distribution pipe 115.
  • the second nozzle 162 having the second nozzle length 162a has a higher flow resistance than the first nozzle 161 having the first nozzle length 161a since the second nozzle 162 is longer.
  • the steam travels a lesser distance to the second nozzle 162.
  • the difference in the flow resistance between the two paths, the vapor from the junction of the steam supply pipe 113 to the first 161 and to the second nozzle 162 is compensated by the different lengths of the first 161 and second nozzles 162.
  • FIG. 5 shows a device 163 for vapor deposition of a coating material on a substrate according to a fourth exemplary embodiment of the present invention.
  • the arrangement of the individual nozzles 117 is replaced by a slit-shaped individual nozzle 165 of different height.
  • the gap-shaped individual nozzle 165 of different height has a height which decreases with increasing distance from the kink 159.
  • a spread of the vapor through the " slit-shaped nozzle 165 on a lower path 167 is compared with the propagation of a vapor through the slit-shaped nozzle 165 on an upper path 169 with one another.
  • the vapor enters the nip-shaped nozzle on the lower path 167 at a lower entry point 167a and out of the nozzle at a lower exit point 167b.
  • the vapor on the upper path 169 enters the nip-shaped nozzle at an upper entry point 169a and out of the nozzle at an upper exit point 169b.
  • the steam enters the steam distribution pipe from the supply pipe 113 in an orifice region 115 and spreads in the steam distribution pipe 115 along the nozzle 165.
  • the steam then enters the nozzle 165 along its entire length. Due to the shape of the slit-shaped nozzle 165, the steam in the nozzle 165 propagates perpendicular to the substrate 119 out.
  • the flow resistance between the mouth region of the steam supply pipe 113 and the lower entry point 167a is higher than the flow resistance between the mouth region and the upper entry point 169a, because the distance between the lower entry point 167a and the mouth region is greater than the distance between the mouth area and the upper entry point 169a.
  • the flow resistance between the upper entry point 169a and the upper exit point 169b is higher on the upper path 169 than on the lower path 167 Flow resistance between the lower entry point 167a and the lower exit point 167b.
  • the arrangement is dimensioned such that the difference in flow resistance between the upper path 169 and the lower path 167 through the slit-shaped single nozzle 165 compensates for the difference in flow resistance from the mouth region to the upper entry point 169a and the lower entry point 167a.
  • the different height of the slit-shaped individual nozzle then compensates for the different flow resistances which are present between the junction region of the steam supply pipe 113 and the respective entry point into the slit-shaped individual nozzle 165.
  • the length of the nozzle or the height of the nozzle is reduced with increasing distance from the steam supply pipe, the constant distance between the steam outlet opening and the nozzle Substrate surface is achieved by a corresponding inclination of Dampfver ⁇ distribution tube.
  • the number of the tubular nozzles is four, but any numbers of the tubular nozzles are alternatives.
  • the width 133 of the slit-shaped or slit-shaped individual nozzle 127 is preferably at most one tenth of the nozzle height 131, but any widths of the slit are alternatives, as long as the height of the nozzle 131 is greater than the width of the nozzle, and Length 129 of the nozzle is greater than the width 133.
  • the spectral lamp 143 and the light receiver 145 could also be mounted perpendicular to the arrangement shown here. It would then also be possible to arrange several spectral lamps next to one another, and to arrange a plurality of light receivers side by side, so that a distribution of the steam jet coming from the nozzle section 137 can be measured at several points of the nozzle section. If, in addition, the nozzle section 137 consists, for example, of a plurality of individual nozzles, then a measurement of the steam jet from the individual nozzles is possible. In this case, a bellows could also be arranged in each of the individual nozzles, which adjusts the flow resistance of the respective individual nozzle. Thus, a readjustment of the distribution of the vapor stream density via an adjustment would Development of the flow resistance through the individual nozzles mög ⁇ Lich.
  • the nozzles are uniform, but any variations of the nozzle shapes of the individual nozzles are mutually different.
  • the vapor stream density escaping from the nozzle section 137 deviates maximally by 10% of the average vapor stream density over the entire steam exit points of the entire nozzle section 137 at a single vapor exit point.
  • the nozzle section 137 is designed such that the vapor escaping from the nozzle section 137 at a nozzle section location deviates maximally by 10% from a mean vapor pressure over the entire steam exit points of the entire nozzle section 137 ,
  • a kink 159 is shown in the steam manifold 115, which is preferably located in a region that is more than 30% of the nozzle system length from the top and bottom of the nozzle system or nozzle portion, however, are any Anord ⁇ tions of Knicks against the nozzle section Alternati ⁇ ven.
  • the steam supply pipe opens into the steam distributor pipe in an orifice area, which is preferably more than 30% of the length of the nozzle section away from the upper and lower ends of the nozzle section, but any arrangements of this are Junction of the steam supply pipe Alter ⁇ native.
  • the steam distribution pipe has a length which is preferably more than three times higher than the steam supply pipe diameter, however, any lengths of the steam distribution pipe in relation to the steam supply pipe diameter are alternatives.
  • the Strömungsleitwert between a steam exit point at the evaporator source and the evaporator cell and an entry point of the steam in the nozzle portion is preferably at least 50 times as high as the Strömungsleitwert the entire Düsenab ⁇ section between the entry points of the steam in the nozzle section and the exit points of the Steam from the nozzle section, however, are arbitrary relations of the flow guide values to one another.
  • the gap-shaped nozzle 127 z Example, a rectangular cross section or a slot-shaped cross-section with, for example, parallel side boundaries or rounded ends, however, any embodiments of the gap-shaped nozzle Al ⁇ alternatives, the z. B. also have no uniform cross-section.

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Abstract

Eine Vorrichtung zum Aufdampfen eines Beschichtungsmaterials auf einem Substrat umfasst einen Dampfverteilungsraum (115) zum Aufnehmen einer Verdampfungsquelle, wobei der Dampfverteilungsraum einen Düsenabschnitt (117) aufweist, der eine längliche Form hat, die eine Länge und eine Breite hat, wobei die Länge (121) größer oder gleich einer Breite des zu beschichtenden Substrats ist, und wobei die Breite kleiner als die Länge ist, und wobei der Düsenabschnitt ferner eine Höhe (123) aufweist, um die der Düsenabschnitt von dem Dampfverteilungsraum hervorsteht, wobei die Höhe größer als die Breite ist.

Description

Vorrichtung zum Aufdampfen eines Beschichtungsmaterials
Beschreibung
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Aufdampfen eines Beschichtungsmaterials.
Die Beschichtung großflächiger Substrate, wie beispielswei¬ se Platten oder Folien, mit dünnen Metall- oder Halbleiter- schichten oder deren Oxiden, Karbiden oder Nitriden erfolgt mittels verschiedener Verfahren, wie beispielsweise einem Aufdampfen des Beschichtungsmaterials auf dem Substrat. Be¬ sonders bei großflächigen ebenen Substraten mit einer oder mehreren dünnen organischen Schichten, wie beispielsweise bei organischen lichtemittierenden Dioden, auch OLEDs ge¬ nannt, erfolgt das Beschichten ebenfalls mittels eines Auf¬ dampfens des Beschichtungsmaterials auf einem Substrat.
Hierbei wird das zu beschichtende Substrat an einer hinrei- chend ausgedehnten linearen Dampfquelle mit einer konstan¬ ten Geschwindigkeit vorbei bewegt, wie in der DE 10128091 Cl oder der DE 10224908 Al dargestellt. Dabei kann das Substrat auf einer Platte angeordnet sein, die auf einem entsprechenden Transportwagen vor der Dampfquelle vorbeigezogen wird, oder aber beispielsweise als eine lange Folie ausgeführt sein, die zum Beispiel in einem „von Rolle zu Rolle"-Verfahren von der Dampfquelle beschichtet wird, wie es in der DE 10205805 Cl erläutert ist.
Bei obigen Verfahren wird das Substrat zum Beispiel in ei¬ nem relativ geringen Abstand, wie beispielsweise in einem Bereich zwischen 5 cm und 20 cm, vor der linearen Dampf¬ quelle vorbei bewegt, wobei die Dampfquelle die gesamte Substratbreite überdeckt. Für eine Beschichtung mit kon- stanter Schichtdicke ist es sinnvoll, dass die Dampfquelle auf einer Linie quer zur Substratlängsausdehnung über die gesamte Substratbreite eine gleichbleibende Dampfstromdich¬ te erzeugt. Das Substrat kann horizontal über einer Dampfquelle liegen und von unten bedampft werden. Dabei werden beispielsweise sogenannte Verdampferschiffchen eingesetzt, die abgedeckt sind, und deren Deckel viele auf einer Linie angeordnete runde oder rechteckige Löcher hat, wie in der EP 1342808 Al dargelegt, oder der Deckel weist einen Längsschlitz auf, wie in der EP 1130129 Al, der DE 4439519 Cl oder der DE 10085115 Tl dargelegt, über dem das Substrat ist.
Eine weitere Möglichkeit, ein Beschichtungsmaterial auf ei¬ nem Substrat aufzudampfen besteht darin, das Substrat ver¬ tikal, und damit parallel zur Erdanziehungskraft anzuordnen und von der Seite zu bedampfen, wie in der DE 10128091 Cl oder der DE 10224908 Al erläutert. Diese Vorge¬ hensweise wird bevorzugt eingesetzt für Prozesse, bei denen eine Kontamination mit Partikeln kritisch ist, und für Sub¬ strate, die über Masken bedampft werden. Für diese vertika¬ len Anordnungen wurden Dampfquellen entwickelt, bei denen der Dampf aus einem Verdampfertiegel oder einer ähnlichen Anordnung über ein Dampfzuleitungsrohr mittig in ein beid¬ seitig geschlossenes Dampfverteilerrohr geleitet wird. Das Dampfverteilerrohr ist senkrecht zu einer Bewegungsrichtung des Substrats angeordnet, überdeckt den größten Teil oder die gesamte Substratbreite und ist in einem geringen Ab¬ stand von der Substratoberfläche parallel zu dieser ange¬ ordnet.
Fig. 6a zeigt eine herkömmliche Vorrichtung 11 zum Aufdamp- fen eines Beschichtungsmaterials auf einem Substrat. Eine hier nicht gezeigte Dampfquelle, bei der der Dampf in einem Verdampfertiegel erzeugt wird, ist über ein Dampfzulei¬ tungsrohr 13 mit einem beidseitig abgeschlossenen Dampfver¬ teilerrohr 15 verbunden, wobei das schräg angeordnete Zu- leitungsrohr 13 beispielsweise hier mittig, in das beidsei¬ tig abgeschlossene Dampfverteilerrohr 15 mündet. Der Win¬ kel, unter dem das Dampfzuleitungsrohr auf das Dampfvertei- lerrohr trifft ist hier beispielsweise 45°, jedoch könnte er beliebig groß gewählt werden, wie z. B. auch 90°.
Auf dem Dampfverteilerrohr 15 sind Bohrungen 17 angeordnet. Die Bohrungen 17 können dabei auf dem Dampfverteilerrohr 15 beispielsweise äquidistant angeordnet sein und eine soge¬ nannte Blockflötenstruktur bilden. Unterschiedliche Abstän¬ de der Löcher können eventuell auch andere Lochdurchmesser bedingen.
Fig. 6b zeigt eine schematische Ansicht des Dampfverteiler- rohrs 15 mit den Bohrungen 17, wobei die Bohrungen 17 fron¬ tal dargestellt sind.
In Fig. βc ist ein Querschnitt durch die in Fig. 6a darge¬ stellte Anordnung gezeigt. Dabei ist auch die Anordnung ei¬ nes Substrats 19 gegenüber dem Dampfverteilerrohr 15 erläu¬ tert.
Das Dampfverteilerrohr 15 ist dabei senkrecht zu dem Sub¬ strat 19 und zugleich auch senkrecht zur Bewegungsrichtung des Substrats 19 angeordnet, und überdeckt das Substrat 19 auf der gesamten Breite. Die auf der Mantellinie parallel zur Rohrachse des zylinderförmigen Dampfverteilerrohrs 15 angeordneten Bohrungen 17 sind neben einer Oberfläche des Substrats 19 angeordnet. Häufig ist der Abstand zwischen dem Dampfverteilerrohr 15 und dem Substrat 29 gering.
In der hier nicht gezeigten Dampfquelle wird ein sich in der Dampfquelle befindendes Beschichtungsmaterial erhitzt, so dass sich ein Dampfstrom aus Teilchen des Beschichtungs- materials bildet. Der entstehende Dampfström breitet sich über das Zuleitungsrohr 13 zu dem Dampfverteilerrohr 15 aus und wird in diesem bis zu den Bohrungen 17 geführt. Dort tritt der Dampf dann über die Bohrungen 17 aus dem Dampf¬ verteilerrohr 15 aus und strömt in Richtung des Sub¬ strats 19 und schlägt sich auf dem Substrat 19 nieder, so dass sich auf dem Substrat 19 eine Schicht des Beschich- tungsmaterials bildet.
Um beispielsweise mehrere organische Substanzen auf das Substrat 19 aufzudampfen, können mehrere Dampfquellen, die über die separaten Zuleitungsrohre und die separaten Dampfverteilerrohre jeweils mit den Bohrungen verbunden sind, eingesetzt werden. Dies ist in der EP 1384796 A2 er¬ läutert, in der ein Transport des Dampfs durch ein Träger- gas unterstützt wird. Alternativ wird der Dampf, wie in der EP 1357200 Al erläutert, in einem gemeinsamen Mischbehälter eingespeist, und von diesem über ein Lochsystem bzw. die Bohrungen oder ein Düsensystem verteilt und verdampft.
Auch können Verdampferanordnungen mit mehreren Verdampfer¬ schiffchen, die thermisch gut voneinander isoliert sind, zum Aufbringen unterschiedlicher Substanzen auf einem Sub¬ strat eingesetzt werden, wie in der DE 4439519 Cl beschrie¬ ben ist.
Bei der Zuführung von Dämpfen, wie zum Beispiel organischen Dämpfen, über ein Rohrleitungssystem zu einem Verteilerrohr und damit zu einer Loch- oder Düsenanordnung ist das gesam¬ te Leitungssystem, also die Dampfquelle, das Zuleitungs- röhr und das Dampfverteilerrohr zu heizen, damit in die¬ sem System kein Dampf kondensiert. Dies ist unter anderem in der DE 10128091 Cl und der DE 10224908 Al gezeigt, und entspricht einer Gesetzmäßigkeit in der Physik, dass die kälteste Stelle eines Rohrleitungssystems den Sättigungs- dampfdruck eines zu verdampfenden Substrats und damit auch die Dampfaustrittsgeschwindigkeit und die Beschichtungsrate bestimmt. Kondensate, die sich an kälteren Stellen bilden können, können in Form von Tröpfchen mit dem Dampf mitge¬ rissen werden und dadurch Schichtfehler verursachen.
Die relativ große Fläche und der relativ geringe Quer¬ schnitt des Zuleitungsrohrs führen zu einem hohen Strö¬ mungswiderstand zwischen einem Punkt, an dem der Dampf aus dem Verdampfertiegel austritt und dem Punkt, an dem er in das Dampfverteilerrohr eintritt. Um eine hochratige Ver¬ dampfung zu ermöglichen, ist die Verdampfertemperatur des¬ halb extrem hoch zu wählen, um somit einen ausreichend ho- hen Sättigungsdampfdruck und damit eine entsprechend hohe Verdampfungsrate zu erzielen. Bei vielen organischen Sub¬ stanzen ist jedoch die Verdampfungstemperatur aufgrund ei¬ ner dann bei hohen Temperaturen auftretenden thermischen Dissoziation bzw. Zersetzung des Verdampfungsgutes be- grenzt.
Andererseits können auch bei dem Verdampfen der organischen Substanz in Folge ungleichmäßiger Erhitzung des Verdamp¬ fungsgutes und dadurch bedingter lokaler Überhitzung derar- tige Tröpfchen entstehen. Diese Tröpfchen, auch Droplets genannt, können durch geheizte Platten, wie Baffles, an ei¬ nem Transport zum Substrat gehindert werden und zu einer vollständigen Verdampfung gebracht werden.
Die erhöhte homogene Temperatur des Rohrleitungssystems wird dadurch möglich, dass das Dampfzuführungsrohr, das Dampfverteilungsrohr und eventuell das Düsensystem aus ei¬ nem gut leitenden Material, wie z. b. Kupfer, gefertigt werden, die durch elektrische Heizer erhitzt werden und nach der Umgebung durch Keramik und Metallblenden thermisch isoliert werden. Voraussetzung für den Einsatz von Kupfer bei der Fertigung des Rohrleitungssystems ist, dass das Kupfer mit dem Verdampfergut chemisch verträglich ist. Ist es nicht möglich, aufgrund der chemischen Reaktivität des Verdampfungsguts Kupfer zu verwenden, so ist es erforder¬ lich, das Rohrleitungs- und Düsensystem aus Quarz zu ferti¬ gen. Die Quarzrohre werden dann von einem Kupfermantel um¬ hüllt, der elektrisch aufgeheizt wird. Auf diese Weise er¬ reicht man eine gleichmäßige Temperatur auf der gesamten Quarzoberfläche.
Zugleich ist in der in den Fig. 6a, Fig. 6b und Fig. 6c gezeigten herkömmlichen Vorrichtung zum Aufdampfen eine na- hezu gleichbleibende Schichtdicke über die gesamte Sub¬ stratbreite nur unter definierten Bedingungen möglich. Eine dieser Bedingungen ist beispielsweise, dass bei einem vor¬ gegebenen Lochdurchmesser bzw. Durchmesser der Bohrungen der Lochabstand auf dem Dampfverteilerrohr in einem vorde¬ finierten Verhältnis zu dem Abstand zwischen den Löchern und der Oberfläche des Substrats steht, und dass ein vorbe- stimmter Dampfdruck der organischen Substanz, der zum Bei¬ spiel exponentiell von der Temperatur des Verdampfersystems abhängt, erzeugt wird. Die geforderten Toleranzen für eine Schwankung der Schichtdicke des aufgedampften Beschich- tungsmaterials liegen beispielsweise in einem Bereich von 3% bis 5%.
Zugleich erzeugen die große Fläche des Dampfverteilerrohrs und des Dampfzuleitungsrohrs eine hohe thermische Belas¬ tung des Substrats, die häufig unerwünscht ist.
Nachteilig ist auch, dass zwar zum Schutz des Substrats vor unerwünschter Bedampfung z. B. sogenannte Shutter einge¬ setzt werden können, die sich auf einer relativ niedrigen Temperatur, wie z. B. der Zimmertemperatur, befinden können und vor einem Substrat angeordnet werden können. Die Kon¬ densation der aus den Dampfaustrittsöffnungen austretenden Dämpfe aus diesem Shutter führt aber dann zu einem hohen Materialverlust, der insbesondere bei teueren Aufdampfmate¬ rialien unökonomisch ist.
Da die in den Fig. βa, Fig. 6b und Fig. 6c gezeigte Vor- richtung zum Aufdampfen durch eine hohe thermische Trägheit gekennzeichnet ist, ist eine Regelung der Aufdampfrate über eine Änderung der Temperatur des Systems schwierig.
Auch ist ein Nachfüllen des in dem Verdampfertiegel befind- liehen Verdampfungsmaterials während der Durchführung des
Beschichtungsprozesses erschwert bzw. häufig nicht möglich. Darüber hinaus ist die Abscheidung dotierter Schichten mit einer Quelle erschwert bzw. nicht möglich.
Kommt es zu Änderungen des Abstands zwischen den Lö- ehern bzw. den Dampfaustrittsöffnungen und dem Substrat, die beispielsweise technologiebedingt sein können, so kann es zu Schwankungen der Schichtdicke während des Beschich- tungsprozesses kommen. Diese können durch eine Änderung des Lochabstands vermieden werden, was jedoch mit einem erheb- liehen Fertigungsaufwand verbunden ist. Daneben können auch Änderungen des Dampfdrucks, die beispielsweise aus Tempera¬ turschwankungen herrühren, in der herkömmlichen Vorrichtung zum Aufdampfen eines Beschichtungsmaterials zu Inhomogeni¬ täten bei der Schichtabscheidung führen.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zum Aufdampfen eines Beschichtungsmaterials auf einem Substrat zu schaffen, die ein homogeneres und gleich¬ mäßigeres Aufdampfen des Beschichtungsmaterials ermöglicht.
Diese Aufgabe wird durch eine Vorrichtung gemäß Anspruch 1 gelöst.
Die vorliegende Erfindung schafft eine Vorrichtung zum Auf- dampfen eines Beschichtungsmaterials auf einem Substrat mit einem Dampfverteilungsraum zum Empfangen eines Dampfs von einer Verdampfungsquelle, wobei der Dampfverteilungsraum einen Düsenabschnitt aufweist, der eine längliche Form hat, die eine Länge und eine Breite hat, wobei die Länge größer oder gleich der Breite des zu beschichtenden Substrats ist, und wobei die Breite kleiner als die Länge ist, und wobei der Düsenabschnitt ferner eine Höhe aufweist, um die der Düsenabschnitt von dem Dampfverteilungsraum hervorsteht, wobei die Höhe größer als die Breite ist.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass ein um eine geringe Höhe hervorstehender Düsenab¬ schnitt an einem Dampfverteilungsraum so dimensioniert wer- den kann, dass eine homogenere und gleichmäßigere Beschich- tung eines gegenüber dem Düsenabschnitt angeordneten Sub¬ strats erzielt werden kann.
Das damit erreichte homogenere und gleichmäßigere Beschich¬ ten eines Substrats führt zu einer höheren Ausbeute in ei¬ ner Massenfertigung, da ein geringerer Anteil der in der Massenfertigung beschichteten Substrate eine von den spezi¬ fizierten Toleranzen abweichende Schichtdicke aufweist. Durch die höhere Ausbeute beim Beschichten der Substrate lassen sich hierdurch gleichzeitig die Fertigungskosten senken, da nur ein geringerer Anteil der durch die Vorrich¬ tung mit dem Düsenabschnitt beschichteten Substrate zu ver¬ werfen ist.
Zugleich ermöglicht das homogenere und gleichmäßigere Be¬ schichten des Substrats eine bessere Qualität der beschich¬ teten Substrate, da die Abweichung der Schichtdicke von ei¬ nem spezifizierten Wert reduziert ist.
Darüber hinaus ermöglicht der wie oben beschrieben dimensi¬ onierte Düsenabschnitt ein einfacheres Fertigungsverfahren, da die Schwankung der Schichtbreite in Abhängigkeit von ei¬ nem Abstand des Substrats zu der Austrittsöffnung aus dem Düsenabschnitt reduziert ist. Die homogenere Verteilung der Dampfstromdichte aufgrund der Führung des Dampfs durch den länglichen Düsenabschnitt führt dabei zu einer homogeneren Verteilung der Schichtdicke des aufgedampften Beschich- tungsmaterials auch bei Schwankungen des Abstands des Sub- strats zu der Austrittsöffnung aus dem Düsenabschnitt oder des Dampfdrucks in einem Dampfverteilungsraum während dem Beschichtungsvorgang. Dies liegt daran, dass der Dampfström nach seinem Austritt aus dem Düsenabschnitt, dessen Länge größer als seine Breite ist, kaum divergiert, während bei den Löchern in der Wand des Dampfverteilungsraums durch den Dampfdruck im Stand der Technik eine bestimmte Divergenz des aus den einzelnen Löchern austretenden Dampfstroms ein¬ gestellt wird. Somit ist bei einer Schwankung des Abstands des Substrats von den Dampfaustrittsöffnungen die daraus resultierende Schwankung der Schichtdicke geringer.
Bevorzugte Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung werden nachfolgend Bezug nehmend auf die beiliegenden Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
Fig. Ia eine Vorrichtung zum Aufbringen eines Beschich- tungsmaterials gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
Fig. Ib eine Querschnittsansicht durch die in Fig. Ia ge¬ zeigte Vorrichtung;
Fig. 2a eine Vorrichtung zum Aufbringen eines Beschich- tungsmaterials auf einem Substrat gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Er¬ findung;
Fig. 2b eine Draufsicht auf die in Fig. 2a gezeigte An¬ ordnung;
Fig. 3 eine Vorrichtung zum Aufbringen eines Beschich- tungsmaterials auf einem Substrat, wobei das Sub- strat in einer Beschichtungskammer angeordnet ist;
Fig. 4 eine Vorrichtung zum Aufdampfen eines Beschich- tungsmaterials auf einem Substrat gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel;
Fig. 5 eine Vorrichtung zum Aufdampfen eines Beschich- tungsmaterials auf einem Substrat gemäß einem vierten Ausführungsbeispiel;
Fig. βa eine Seitenansicht einer herkömmlichen Vorrich¬ tung zum Aufdampfen eines Beschichtungsmaterials; Fig. 6b eine Frontalansicht auf die in Fig. βa gezeigte Vorrichtung; und
Fig. 6c eine Querschnittsansicht durch die in Fig. 6a ge- zeigte Vorrichtung.
Fig. Ia zeigt eine Seitenansicht auf eine Vorrichtung 111 zum Aufdampfen eines Beschichtungsmaterials auf einem Sub¬ strat gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegen- den Erfindung. Die Vorrichtung 111 umfasst ein Dampfzulei- tungsrohr 113, ein Dampfverteilerrohr 115 und vier Einzel¬ düsen 117, die an einer Seitenwand des Dampfverteilerrohrs 115 angebracht sind.
Fig. Ib erläutert eine Querschnittsansicht durch die in Fig. Ia gezeigte Vorrichtung zum Aufdampfen eines Beschich¬ tungsmaterials gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Zusätzlich ist in Fig. Ib noch ein Substrat 119, das gegenüber den vier Einzeldüsen 117 ange- ordnet ist, gezeigt.
Der aus den vier Einzeldüsen 117 gebildete Düsenkamm weist eine Kammlänge 121 und eine Kammhöhe 123 auf.
Die vier Einzeldüsen 117 sind rohrförmig und parallel zu¬ einander angeordnet. Hierdurch entsteht eine kammförmige Anordnung, eine Kammstruktur, die in Fig. Ia und Fig. Ib gezeigt ist. Die Höhe des aus den vier Einzeldüsen 117 ge¬ bildeten Düsenabschnitts ist dabei größer als die Breite des Düsenabschnitts, die in diesem Ausführungsbeispiel gleich dem Durchmesser der zylinderförmigen Einzeldüsen ist. Auch die Kammlänge 121 bzw. die Länge des Düsenab¬ schnitts 117 ist in diesem Ausführungsbeispiel größer als die Breite des Düsenabschnitts.
Aus dem Dampfzuleitungsrohr 113 strömt der Dampf von einer hier nicht gezeigten Quelle kommend in das Dampfverteiler¬ rohr 115 und über die rohrförmigen Düsen 117 trifft er dann auf das flächige Substrat 119 auf, das senkrecht zur Zei¬ chenebene an der Düsenordnung vorbeigezogen wird.
Der Düsenkamm hat dabei eine solche Länge 121, dass dadurch mindestens die gesamte Substratbreite überdeckt wird. Durch die Anordnung der vier Einzeldüsen 117 an dem Dampfvertei¬ lerrohr 115 lässt sich beim Aufdampfen eines Beschichtungs- materials mittels der Vorrichtung 111 eine Beschichtungsma- terial-Schicht homogener Dicke auf dem Substrat 119 erzeu- gen.
Im Folgenden wird in Fig. 2a eine Vorrichtung 125 zum Auf¬ dampfen eines Beschichtungsmaterials gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung erläutert. Fig. 2a zeigt eine Seitenansicht auf die Vorrichtung 125 gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Er¬ findung. Die Vorrichtung 125 umfasst das Dampfzuleitungs- rohr 113, das Dampfverteilerrohr 115 und eine spaltförmige Düse 127. Die spaltförmige Düse 127 ist in ihren Abmessun- gen durch eine Düsenlänge 129, eine Düsenhöhe 131 und eine Düsenbreite 133 gekennzeichnet.
Fig. 2b zeigt eine Draufsicht auf die in Fig. 2a gezeigte Vorrichtung 125. Zusätzlich ist in Fig. 2b noch das gegen- über der spaltförmigen Düse 127 angeordnete Substrat 119 gezeigt.
Über das Dampfzuleitungsrohr 113 wird wiederum dem Dampf¬ verteilerrohr 115 das verdampfte Beschichtungsmaterial zu- geführt, das sich in dem Dampfverteilerrohr 115 ausbreitet. Über die spaltförmige Düse 127 strömt der Dampf des Be¬ schichtungsmaterials in Richtung auf das Substrat 119 hin aus dem Dampferteilerrohr 115 heraus, so dass sich das Be¬ schichtungsmaterial auf dem Substrat 119 niederschlägt. Das Substrat 119 wird dabei an der spaltförmigen Düse 127 vor¬ beigeführt. Anstelle der parallelen Anordnung zahlreicher gleichförmi¬ ger Düsen, wie in der Vorrichtung gemäß dem ersten Ausfüh¬ rungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ist hier eine spaltförmige Düse 127 an dem Dampfverteilerrohr 115 ange- ordnet.
Die spaltförmige Düse 127 dient dazu, beim Aufdampfen des Beschichtungsmaterials auf dem Substrat 119 eine homogenere Schichtdicke zu erzeugen. Dabei herrscht an der Austritts- Öffnung bzw. der Dampfaustrittsöffnung der spaltförmigen Düse 127 über die gesamte Länge 129 der Düse 127 eine annä¬ hernd konstante Dampfstromdichte.
Selbst eine Änderung des Abstands zwischen dem Substrat 119 und der spaltförmigen Düse 127 führt nur zu einer tolerab- len Änderung der Schichtdicke des auf dem Substrat 119 auf¬ gedampften Beschichtungsmaterials.
Darüber hinaus weist die Vorrichtung gemäß dem zweiten Aus- führungsbeispiel der vorliegenden Erfindung gegenüber der Vorrichtung gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel der vor¬ liegenden Erfindung den Vorteil auf, dass eine Optimierung der einzelnen rohrförmigen Düsen entfällt. Durch eine hin¬ reichende große Schlitzlänge bzw. Düsenlänge 129 kann ver- mieden werden, dass die Randstörungen des Raumstrahls an den Enden des Düsenschlitzes zu einer Ungleichmäßigkeit der Schichtdicke an den Substraträndern führen.
Fig. 3 zeigt eine Vorrichtung 135 zum Aufdampfen eines Be- Schichtungsmaterials mit einer Beschichtungskammer 136. In der Beschichtungskammer 136 sind das Dampfverteilerrohr 115, das Substrat 119, ein Düsenabschnitt 137 an dem Dampf¬ verteilerrohr 115, und ein Kälteschirm 139 angeordnet. Ein Abpumprohr 141, das an der Beschichtungskammer 136 ange- schlössen ist, führt zu einem hier nicht gezeigten Absauge¬ gerät. Eine Spektrallampe 143 ist in der Nähe einer Licht¬ eintrittsöffnung in die Beschichtungskammer 136 angeordnet, und ein Lichtempfänger 145 ist in der Nähe eines Lichtaus¬ trittsfensters in der Beschichtungskammer 136 angeordnet.
In dem Dampfzuleitungsrohr 113 sind ein Baffle 149, ein Durchgangsventil 147, ein Shutter 151 und zwei Verdampfer- zellen 153 angeordnet. Ein Absaugrohr 155 mündet in das Dampfzuleitungsrohr 113 und ist mit einer hier nicht ge¬ zeigten Absaugeinrichtung verbunden.
Eine Regeleinrichtung 157 ist mit dem Lichtempfänger 145 verbunden, so dass sie von diesem ein Signal empfängt, und steuert eine an den Verdampferzeilen 153, hier nicht ge¬ zeigte Heizeinrichtung, so dass die Verdampferzellen 153 ein in sie eingebrachtes Beschichtungsmaterial zum Verdamp- fen bringen.
Der oberhalb der Verdampferzellen 153 angeordnete Shutter 151 dient dazu, die Dampfstromdichte in dem Dampfzulei¬ tungsrohr 113 einzustellen, wobei der von der Verdampfer- zelle 153 kommende Dampfstrom sich bei einer geöffneten Stellung des Shutters 151 in dem Dampfzuleitungsrohr 113 hin zu dem Dampfverteilerrohr 115 ausbreiten kann, und eine Ausbreitung des Dampfs bei geschlossener Stellung des Shut¬ ters 151 unterbunden wird. Dadurch, dass der Shutter 151 nicht zwischen der Dampfaustrittsöffnung oder dem Düsenab¬ schnitt 137 und dem Substrat 119 angeordnet ist sondern in dem Dampfzuleitungsrohr 113 angeordnet ist, befindet er sich damit auf einer erhöhten Temperatur, die in dem gesam¬ ten Dampfzuleitungsrohr 113 herrscht. Der Dampf, der auf den geschlossenen Shutter auftrifft, kann daher zum Ver¬ dampfer hin reflektiert werden und dort wieder zur Verdamp¬ fung gelangen.
Das Baffle 149 hat die Funktion, Partikel, die eine be- stimmte Schwellengröße überschreiten, wie z. B. Tröpfchen, auf eine so hohe Temperatur zu bringen, dass diese wieder verdampfen. Es weist in diesem Ausführungsbeispiel eine ge¬ ringfügig höhere Temperatur als das Dampfzuleitungsrohr auf. Durch eine separate Temperaturregelung kann das BaffIe 149 zur Ratenfeinregelung des Dampfs eingesetzt werden, wenn die Dampfquelle ausreichend Dampf liefert.
Das Baffle 149 wird beispielsweise wie die gekühlten Baffles bei Öldiffusionspumpen konstruiert und in dem Dampfzuleitungsrohr 113 unter Berücksichtigung strömungs- technischer Anforderungen eingesetzt, so daß es eine Vermi¬ schung mehrerer unterschiedlicher Dampfquellen ermöglicht.
Das oberhalb des Baffles 149 angeordnete Durchgangsventil 147 dient dazu, ein Passieren des Dampfs aus dem unteren Abschnitt des DampfZuleitungsrohrs 113 zu dem Dampfvertei¬ lerrohr 115 in offener Stellung zu ermöglichen bzw. bei ge- schlossenem Ventil zu unterbinden. Hierdurch ist eine druckmäßige Trennung des unteren Abschnitts des Dampfzulei¬ tungsrohres 113 von dem oberen Abschnitt des Dampfzulei¬ tungsrohrs 113 mit dem Dampfverteilerrohr 115 möglich. Da¬ bei befinden sich die Teile hinter dem Durchgangsventil 147 bzw. oberhalb des Durchgangsventils in einer Hochvakuum¬ oder Ultrahochvakuumkammer.
Durch die druckmäßige Trennung über das Durchgangsventil 147 kann beispielsweise das Material in der Verdampferzelle 153 nachgefüllt werden, ohne dass dies Auswirkungen auf das Vakuum der Beschichtungskammer 136 hat. Der Raum in dem Dampfzuleitungsrohr 113 unterhalb des Durchgangsventils 147 kann dabei von einer an das Absaugrohr 155 angeschlossenen Absaugpumpe evakuiert werden. Der Raum oberhalb des Durch- gangsventils 147 kann über die Beschichtungskammer 136 eva¬ kuiert werden. Das Absaugen erfolgt hierbei über das an das Abpumprohr 141 angeschlossene Absaugegerät, das in Fig. 3 nicht gezeigt ist.
Der Kälteschirm 139 dient dazu, das Substrat 119 vor der thermischen Belastung bzw. Wärmebelastung durch das Dampf- verteilerrohr 115 und den Düsenabschnitt 137 zu schützen. Die Wärmeabstrahlung von dem gesamten Rohrsystem, das den Dampf leitet, wird hierbei weitgehend von dem Kälteschirm 139, z. B. einem gekühlten Wärmeschirm, der zwischen dem Rohrsystem und dem Substrat parallel zur Substratoberfläche angeordnet ist, aufgenommen. Der Wärmeschirm besteht bei- spielsweise aus einer gekühlten Metallfläche, die einen schmalen Längsschlitz oder Löcher aufweist. Durch die Lö¬ cher können z. B. dann Röhrchen durchgesteckt werden, durch die der Dampfstrahl hindurchtritt.
In dem Dampfzuleitungsrohr 113 wird von den beiden Verdamp¬ fern 153 ein Dampf erzeugt, der sich über den offenen Shut- ter 151, das BaffIe 149 und das geöffnete Durchgangsventil 147 in das Dampfverteilerrohr 115 ausbreitet. In dem Dampf¬ verteilerrohr 115 breitet sich der Dampf entlang des Düsen- abschnitts 137 aus. Der Düsenabschnitt 137 hat die Funkti¬ on, den Dampfstrahl auf das Substrat 119 zu lenken.
Der Düsenabschnitt 137 ermöglicht eine homogene Abstrahlung des Dampfs aus dem Dampfverteilerrohr 115 auf das Substrat 119. Somit ermöglicht eine Dimensionierung des Düsenab¬ schnitts 137, bei der die Länge des Düsenabschnitts kleiner als die Breite des Düsenabschnitts und die Höhe des Düsen¬ abschnitts größer als die Breite des Düsenabschnitts ist, ein Aufbringen einer homogenen Schichtdicke auf dem Sub- strat 119.
Vor dem Substrat 119 ist eine Speziallichtquelle 143, wie z. B. eine Spektrallampe angeordnet, die einen Lichtstrahl emittiert, der durch zwei Fenster in der Beschichtungskam- mer 136 hindurchtritt und auf den Lichtempfänger 145 auf¬ trifft. Der Lichtstrahl passiert auf seinem Weg zu dem Lichtempfänger bzw. dem Sensor 145 den Dampf bzw. den Dampfkegel. Der Lichtempfänger erzeugt ein von der Dampf¬ stromdichte, z. B. den Absorptionsspektren oder Emissions- Spektren des Dampfs, abhängiges elektrisches Signal. Das Signal wird von der Regeleinrichtung 157 empfangen und aus¬ gewertet. Das Signal wird zur Steuerung der Verdampferquel- lentemperatur bzw. der Temperatur der Verdampferzeilen 153 und der Temperatur des Rohrleitungssystems verwendet.
Die Düsen bzw. der Düsenabschnitt 137 und das Rohrleitungs- system befinden sich auf nahezu einheitlicher Temperatur, die mindestens gleich der Siede- oder Sublimationstempera¬ tur der zu verdampfenden organischen Substanz oder gering¬ fügig darüber ist. Zugleich ist erforderlich, dass die Tem¬ peratur der Düsen und des DampfZuleitungssystems die Zer- Setzungstemperatur der zu verdampfenden organischen Sub¬ stanz nicht überschreitet.
Der Verdampfer 153 der organischen Substanz ist dabei so konstruiert, dass auch während des Verdampfungsprozesses das Verdampfungsgut kontinuierlich oder diskontinuierlich nachgeführt werden kann. Dabei können mehrere Quellen an das Dampfzuleitungsrohr 113 angeschlossen werden, so dass mehrere Substanzen in dem Dampfzuleitungsrohr 113 verdampft werden können.
Die Dämpfe mehrerer unterschiedlicher Dampfquellen können dabei vor einer Einleitung in das Dampfzuleitungsrohr 113 in einer zusätzlichen Mischstufe oder in dem Dampfzulei¬ tungsrohr 113 selbst durch Verwirbelung vermischt werden.
Fig. 4 zeigt eine Vorrichtung 158 zum Aufdampfen eines Be- schichtungsmaterials auf einem Substrat gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Die Vor¬ richtung 158 umfasst das Dampfzuleitungsrohr 113, das Dampfverteilerrohr 115 sowie die Einzeldüsen 117. In dem Dampfverteilerrohr 115 ist ein Knick 159 vorhanden. Die Einzeldüsen 117 sind parallel zueinander in einem Düsensys¬ tem angeordnet, das eine Düsensystem-Länge 160 aufweist.
In Fig. 4 ist zu erkennen, dass die Einzeldüsen 117 unter¬ schiedliche Längen aufweisen, wobei hier eine erste Düse
161 mit einer ersten Düsenlänge 161a und eine zweite Düse
162 mit einer zweiten Düsenlänge 162a beispielhaft gezeigt sind. Die in Fig. 4 gezeigte Vorrichtung 158 ist dadurch gekennzeichnet, dass die Länge des Düsenkamms mit wachsen¬ der Entfernung vom Dampfzuleitungsrohr 113 geringfügig ab¬ nimmt, wobei der konstante Abstand zwischen den Dampfaus- trittsöffnungen der Düsen 117 und dem Substrat 119 durch eine schwache Neigung des Dampfverteilerrohrs 115 zu dem Substrat 119 hin erreicht wird. Anders ausgedrückt, sind die Düsen 117 dabei so angeordnet, dass jeweils mit einem zunehmenden Abstand von dem Knick 159 die Länge der Düsen 117 abnimmt. Somit nimmt gleichzeitig mit zunehmenden Ab¬ stand von dem Knick 159 der Strömungswiderstand der Düsen ab.
Ein Dampf, der sich von dem Dampfzuleitungsrohr 113 über das Dampfverteilerrohr 115 zu den Einzeldüsen 117 ausbrei¬ tet, durchläuft dabei einen unterschiedlichen Strönαungswi- derstand in dem Dampfverteilerrohr 115 in Abhängigkeit von der Lage der Einzeldüse, zu der hin er sich ausbreitet. Die Variation des Strömungswiderstands der Einzeldüsen 117 dient dabei dazu, den unterschiedlichen Strömungswider¬ stand, den der Dampf bei seiner Ausbreitung durch das Dampfverteilerrohr 115 durchläuft, zu kompensieren.
Konkret weist die zweite Düse 162 mit der zweiten Düsenlän- ge 162a einen höheren Strömungswiderstand auf als die erste Düse 161 mit der ersten Düsenlänge 161a, da die zweite Düse 162 länger ist. Jedoch legt der Dampf bei seiner Ausbrei¬ tung von der Einmündung des Dampfzuleitungsrohrs 113 in das Dampfverteilerrohr 115 einen geringeren Weg zu der zweiten Düse 162 zurück. Dadurch ist auf dem Weg des Dampfs in dem Dampfverteilerrohr 115 zu der zweiten Düse 162 auch ein ge¬ ringerer Strömungswiderstand vorhanden als in dem Weg des Dampfs zu der ersten Düse 161.
Der Unterschied des Strömungswiderstands zwischen den bei¬ den Wegen, des Dampfs von der Einmündung des Dampfzulei¬ tungsrohrs 113 zu der ersten 161 und zu der zweiten Düse 162 wird durch die unterschiedliche Länge der ersten 161 und der zweiten Düse 162 kompensiert.
Hierdurch ergibt sich in dem Düsensystem eine homogene Ver- teilung des Strömungswiderstands zwischen dem Einmündungs¬ bereich des Zuleitungsrohrs 113 und den Dampfaustrittsstel¬ len aus den Einzeldüsen 117. Durch diese homogene Vertei¬ lung des Strömungswiderstands ergibt sich eine homogene Verteilung der Dampfstromdichte über sämtliche Einzeldüsen, die zu einer homogenen Dicke des Beschichtungsmaterials auf dem Substrat 119 führt.
Fig. 5 zeigt eine Vorrichtung 163 zum Aufdampfen eines Be¬ schichtungsmaterials auf einem Substrat gemäß einem vierten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Im Gegen¬ satz zu der Vorrichtung gemäß dem dritten Ausführungsbei- spiel der vorliegenden Erfindung ist in der Vorrichtung 163 gemäß dem vierten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Er¬ findung die Anordnung der Einzeldüsen 117 durch eine spalt- förmige Einzeldüse 165 unterschiedlicher Höhe ersetzt.
Die spaltförmige Einzeldüse 165 unterschiedlicher Höhe weist eine Höhe auf, die mit zunehmenden Abstand von dem Knick 159 abnimmt. Exemplarisch wird im Folgenden eine Aus- breitung des Dampfs durch die" spaltförmige Düse 165 auf ei¬ nem unteren Pfad 167 mit der Ausbreitung eines Dampfs durch die spaltförmige Düse 165 auf einem oberen Pfad 169 mitein¬ ander verglichen.
Der Dampf tritt auf dem unteren Pfad 167 an einer unteren Eintrittsstelle 167a in die spaltförmige Düse ein und an einer unteren Austrittsstelle 167b aus der Düse heraus. Zugleich tritt der Dampf auf dem oberen Pfad 169 an einer oberen Eintrittstelle 169a in die spaltförmige Düse ein und an einer oberen Austrittsstelle 169b aus der Düse heraus.
Wie bereits erläutert tritt der Dampf in einem Mündungsbe¬ reich aus dem Zuleitungsrohr 113 in das Dampfverteilerrohr 115 ein und breitet sich in dem Dampfverteilerrohr 115 ent¬ lang der Düse 165 aus. Der Dampf tritt dann in die Düse 165 entlang ihrer gesamten Länge ein. Aufgrund der Form der spaltförmigen Düse 165 breitet sich der Dampf in der Düse 165 senkrecht zu dem Substrat 119 hin aus. Der Strömungswi¬ derstand zwischen dem Mündungsbereich des Dampfzuleitungs- rohrs 113 und der unteren Eintrittsstelle 167a ist dabei höher als der Strömungswiderstand zwischen dem Mündungsbe¬ reich und der oberen Eintrittsstelle 169a, denn der Abstand der unteren Eintrittstelle 167a und dem Mündungsbereich ist größer als der Abstand zwischen dem Mündungsbereich und der oberen Eintrittsstelle 169a. Da auf dem oberen Pfad 169 durch die Einzeldüse die Höhe des Düsenabschnitts geringer ist als auf dem unteren Pfad 167, ist auf dem oberen Pfad 169 der Strömungswiderstand zwischen der oberen Eintritts¬ stelle 169a und der oberen Austrittsstelle 169b höher als auf dem unteren Pfad 167 der Strömungswiderstand zwischen der unteren Eintrittsstelle 167a und der unteren Austritts¬ stelle 167b.
Die Anordnung ist dabei so dimensioniert, dass der Unter¬ schied des Strömungswiderstands zwischen dem oberen Pfad 169 und dem unteren Pfad 167 durch die spaltförmige Einzel¬ düse 165 den Unterschied des Strömungswiderstands von dem Mündungsbereich zu der oberen Eintrittsstelle 169a und der unteren Eintrittsstelle 167a kompensiert.
Anders ausgedrückt, kompensiert dann die unterschiedliche Höhe der spaltförmigen Einzeldüse die unterschiedlichen Strömungswiderstände, die zwischen dem Einmündungsbereich des Dampfzuleitungsrohrs 113 und der jeweiligen Eintritts¬ stelle in die spaltförmige Einzeldüse 165 vorhanden sind.
Die Kompensation der Unterschiede des Strömungswiderstands in dem Dampfverteilerrohr 115 in Abhängigkeit von der Ein¬ trittsstelle in die spaltförmige Einzeldüse 165 führt wie¬ derum dazu, dass die aus der spaltförmigen Einzeldüse 165 austretende Dampfstromdichte über die Breite des Substrats 119 homogener wird. Hierdurch wird die auf dem Substrat 119 aufgebrachte Schichtdicke des Beschichtungsmaterials homo¬ gener.
Anders ausgedrückt, wird bei der in Fig. 5 gezeigten spalt- förmigen bzw. schlitzförmigen Düse bzw. Einzeldüse die Ka¬ nallänge bzw. die Höhe der Düse mit wachsendem Abstand von dem Dampfzuleitungsrohr reduziert, wobei der konstante Ab¬ stand zwischen der Dampfaustrittsöffnung und der Substrat- Oberfläche durch eine entsprechende Neigung des Dampfver¬ teilungsrohrs erreicht wird.
In der Vorrichtung gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ist die Zahl der rohrförmigen Düsen vier, jedoch sind beliebige Anzahlen der rohrförmigen Düsen Alternativen. In obigen Ausführungsbeispielen ist die Brei¬ te 133 der spaltförmigen bzw. schlitzförmigen Einzeldüse 127 vorzugsweise höchstens ein Zehntel der Düsenhöhe 131, jedoch sind beliebige Breiten des Schlitzes Alternativen, solange die Höhe der Düse 131 größer als die Breite der Dü¬ se ist, und die Länge 129 der Düse größer als die Breite 133 ist.
In der in Fig. 3 gezeigten Vorrichtung mit der Beschich- tungskammer 136 könnten die Spektrallampe 143 und der Lichtempfänger 145 auch senkrecht zu der hier gezeigten An¬ ordnung angebracht werden. Auch könnten dann mehrere Spekt¬ rallampen nebeneinander angeordnet werden, und mehrere Lichtempfänger nebeneinander angeordnet werden, so dass ei- ne Verteilung des aus dem Düsenabschnitt 137 kommenden Dampfstrahls an mehreren Stellen des Düsenabschnitts gemes¬ sen werden kann. Wenn zusätzlich der Düsenabschnitt 137 beispielsweise aus mehreren Einzeldüsen besteht, so ist da¬ mit eine Messung des Dampfstrahls aus den Einzeldüsen mög- lieh. Dabei könnte auch in den Einzeldüsen jeweils ein Fal¬ tenbalg angeordnet sein, der den Strömungswiderstand der jeweiligen Einzeldüse einstellt. Somit wäre eine Nachrege¬ lung der Verteilung der Dampfstromdichte über eine Einstel- lung des Strömungswiderstands durch die Einzeldüsen mög¬ lich.
In der Vorrichtung gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel sind die Düsen gleichförmig, jedoch sind beliebige Variati¬ onen der Düsenformen der Einzeldüsen untereinander Alterna¬ tiven.
In den obigen Ausführungsbeispielen weicht die aus dem Dü- senabschnitt 137 entweichende Dampfstromdichte maximal um 10 % der mittleren Dampfstromdichte über die gesamten Dampfaustrittspunkte des gesamten Düsenabschnitt 137 an ei¬ ner einzelnen Dampfaustrittsstelle bevorzugter Weise ab.
Zugleich ist in den obigen Ausführungsbeispielen der Düsen¬ abschnitt 137 so ausgelegt, dass der aus dem Düsenabschnitt 137 entweichende Dampf an einer Düsenabschnitts-Stelle ma¬ ximal um 10 % von einem mittleren Dampfdruck über die ge¬ samten Dampfaustrittspunkte des gesamten Düsenabschnitts 137 bevorzugter Weise abweicht.
In obigen Ausführungsbeispielen ist ein Winkel zwischen dem Dampfzuleitungsrohr und dem Dampfverteilerrohr von 45° ge¬ zeigt, jedoch sind beliebige Winkelgrößen Alternativen.
In obigen Ausführungsbeispielen ist ein Knick 159 in dem Dampfverteilerrohr 115 gezeigt, der bevorzugt in einem Be¬ reich angeordnet ist, der mehr als 30 % der Düsensystem- Länge von dem oberen und unteren Ende des Düsensystems bzw. Düsenabschnitts entfernt ist, jedoch sind beliebige Anord¬ nungen des Knicks gegenüber dem Düsensabschnitt Alternati¬ ven. In obigen Ausführungsbeispielen mündet das Dampfzulei¬ tungsrohr in das Dampfverteilerrohr in einem Mündungsbe¬ reich, der bevorzugterweise mehr als 30 % der Länge des Dü- senabschnitts von dem oberen und dem unteren Ende des Dü¬ senabschnitts entfernt ist, jedoch sind beliebige Anordnun¬ gen des Einmündungsbereichs des Dampfzuleitungsrohrs Alter¬ nativen. In obigen Ausführungsbeispielen weist das Dampfverteiler¬ rohr eine Länge auf, die bevorzugt mehr als dreimal höher ist als der Dampfzuleitungsrohrdurchmesser, jedoch sind be- liebige Längen des Dampfverteilungsrohrs im Verhältnis zu dem Dampfzuleitungsrohrdurchmesser Alternativen.
In obigen Ausführungsbeispielen ist der Strömungsleitwert zwischen einem Dampfaustrittspunkt an der Verdampferquelle bzw. der Verdampferzelle und einer Eintrittsstelle des Dampfs in den Düsenabschnitt vorzugsweise mindestens 50 mal so hoch wie der Strömungsleitwert des gesamten Düsenab¬ schnitts zwischen den Eintrittsstellen des Dampfs in den Düsenabschnitt und den Austrittsstellen des Dampfs aus dem Düsenabschnitt jedoch sind beliebige Relationen der Strö¬ mungsleitwerte zueinander Alternativen.
In obigen Ausführungsbeispielen weist die spaltförmige Düse 127 z. B. einen rechteckigen Querschnitt oder einen schlitzförmigen Querschnitt mit beispielsweise parallelen Seitenbegrenzungen oder auch abgerundeten Enden auf, jedoch sind beliebige Ausführungsformen der spaltförmigen Düse Al¬ ternativen, die z. B. auch keinen gleichförmigen Quer¬ schnitt aufweisen.

Claims

Patentansprüche
1. Vorrichtung (135) zum Aufdampfen eines Beschichtungs- materials auf einem Substrat (119), mit:
einem Dampfverteilungsraum (115) zum Empfangen eines Dampfs von einer Verdampfungsquelle (153), wobei der Dampfverteilungsraum (115) einen Düsenabschnitt (137) aufweist, der eine längliche Form hat, die eine Länge (129) und eine Breite (133) hat;
wobei die Länge (129) größer oder gleich einer Breite des zu beschichtenden Substrats (119) ist, und wobei die Breite (133) kleiner als die Länge (129) ist; und
wobei der Düsensabschnitt (137) ferner eine Höhe (131) aufweist, um die der Düsenabschnitt (137) von dem Dampfverteilungsraum (115) hervorsteht, wobei die Höhe (131) größer als die Breite (133) ist.
2. Vorrichtung (135) gemäß- Anspruch 1, bei der der Düsen¬ abschnitt (137) ein Düsenkamm oder eine spaltförmige Düse (127) ist.
3. Vorrichtung (135) gemäß einem der Ansprüche 1 oder 2, bei welcher der Düsenabschnitt (137) ein durchgehender Schlitz ist, wobei die Breite des Schlitzes an einem Dampfaustrittspunkt des Schlitzes höchstens ein Zehn¬ tel der Länge des Schlitzes ist, und wobei die Höhe des Schlitzes wenigstens zehnmal so groß wie die Brei¬ te ist.
4. Vorrichtung (135) gemäß einem der Ansprüche 1 oder 2, bei welcher der Düsenabschnitt (137) eine Vielzahl von rohrförmigen Einzeldüsen (117) aufweist, die entlang des Düsenabschnitts in einer Linie angeordnet sind, wobei die Düsen an einem Dampfaustrittspunkt einen Durchmesser haben, der die Breite des Düsenabschnitts (137) darstellt und höchstens ein Zehntel der Länge (121) des Düsensabschnitts (137) beträgt, wobei die Länge (123) einer Düse (117), die die Höhe des Düsen¬ abschnitts (137) darstellt, wenigstens zehnmal so groß ist wie ein Durchmesser der Düse (117) .
5. Vorrichtung (135) gemäß Anspruch 4, bei der die Viel¬ zahl von rohrförmigen Einzeldüsen (117) entlang des Düsenabschnitts (137) in einer durchgehenden Linie an- geordnet sind.
6. Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 4 oder 5, bei der alle Einzeldüsen (117) von der Vielzahl von rohr¬ förmigen Einzeldüsen (117) gleichförmig sind.
7. Vorrichtung (135) gemäß einem der Ansprüche 4 bis 6, mit einer Dampfstromdichte-Überwachungs-Einrichtung, die ausgelegt ist, um eine Dampfstromdichte an einer ersten Einzeldüse von der Vielzahl von rohrförmigen Einzeldüsen (117) und eine Dampfstromdichte an einer zweiten Einzeldüsen (117) von der Vielzahl von rohr¬ förmigen Einzeldüsen (117) zu bestimmen und die Dampf- stromdichte an der ersten Einzeldüse (117) und die Dampfstromdichte an der zweiten Einzeldüse (117) indi- viduell einzustellen.
8. Vorrichtung (135) gemäß Anspruch 7, bei der die Dampf- stromdichte-Überwachungs-Einrichtung eine Sensor- Einrichtung aufweist mit einer Lichtquelle (143) und einem Lichtempfänger (145) , die ausgelegt ist, um mit¬ tels eines Absorptions- oder Emissionsspektrums eines empfangenen Lichts die Dampfstromdichte zu bestimmen.
9. Vorrichtung (135) gemäß einem der Ansprüche 7 oder 8, bei der die Dampfstromdichte-Überwachungs-Einrichtung zwei Faltenbälge aufweist, die in der ersten und in der zweiten Einzeldüse angeordnet sind und ausgelegt sind, um jeweils einen Strömungswiderstand zwischen einer Dampfeintritts-Stelle und einer Dampfaustritts- Stelle in der ersten und in der zweiten Düse (117) einzustellen.
10. Vorrichtung (135) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 9, bei welcher der Dampf von der Verdampfungsquelle (153) über ein Zuleitungsrohr (113) in ein so dimensionier¬ tes Dampfverteilerrohr (115) und ein so dimensionier¬ tes Düsensystem (137) gelangen kann, dass der Dampf auf seinem ersten Weg vom Eintritt in das Dampfvertei¬ lerrohr (115) über einen entfernter liegenden Düsenab¬ schnitt zu dem Düsenausgang des Düsensystems (137) in seiner Stromstärke auf den gleichen Wert begrenzt wird, wie der Dampf, der von dem Eintritt in das Dampfverteilerrohr (115) über einen zweiten Weg durch einen näher gelegenen Düsenabschnitt aus dessen Aus¬ gang strömt.
11. Vorrichtung (135) gemäß Anspruch 10, bei der der Dü- senabschnitt (137) so ausgebildet ist, dass die Düsen¬ längen an dem ersten Düsenabschnitt und dem zweiten Düsenabschnitt so dimensioniert sind, dass infolge des unterschiedlichen Dampfdrucks am Eingang der Düsen der aus den Düsen austretende Dampfstrom einen Stromstär- kewert innerhalb der Toleranz von 10% von dem mittle¬ ren Dampfstromstärkewert hat, der sich aus der Mitte¬ lung über die Dampfstromwerte aller Düsen ergibt.
12. Vorrichtung (135) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 11, bei der der DampfVerteilungsraum (115) und der Düsen¬ abschnitt (137) so ausgelegt sind, dass ein Austritts¬ bereich des Dampfs aus dem Düsenabschnitt (137) in ei¬ ner Ebene senkrecht zu der Ausbreitungsrichtung des Dampfs in dem Düsenabschnitt (137) liegt, so dass der Düsenabschnitt (137) entlang der Ausbreitungsrichtung des Dampfs in dem Dampfverteilungsraum (115) unter¬ schiedliche Höhen aufweist.
13. Vorrichtung (135) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 12, bei der der Dampfverteilungsraum (115) in einem Be¬ reich, in dem der Düsenabschnitt (137) auf dem Dampf- verteilungsraum (115) aufsetzt, einen Knick (159) hat, um die Höhe (131) des Düsenabschnitts (137) in Abhän¬ gigkeit von einem Abstand zwischen dem Knick (159) und dem Dampfeintrittspunkt in dem Düsenabschnitt (137) zu verändern.
14. Vorrichtung (135) gemäß Anspruch 13, bei der der Dü¬ senabschnitt (137) auf einer durchgängigen Länge auf dem Dampfverteilungsraum (115) aufsetzt, wobei die Li¬ nie eine Linienlänge und ein erstes und ein zweites Linienende aufweist, und wobei der Knick (159) in dem Dampfverteilungsraum (115) in einem Bereich der Linie liegt, der jeweils mehr als 30 % der Linienlänge von dem ersten Linienende und dem zweiten Linienende ent¬ fernt ist.
15. Vorrichtung (135) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 14, bei der der Dampfverteilungsraum (115) ein Zuleitungs¬ rohr (113) zum Aufnehmen der Verdampfungsquelle (153) und ein Dampfverteilungsrohr aufweist, wobei das Dampfverteilungsrohr eine Länge hat, die mehr als dreimal höher ist als ein Durchmesser des Zuleitungs¬ rohrs (113), und wobei der Düsenabschnitt (137) auf dem Dampfverteilungsrohr aufsetzt.
16. Vorrichtung (135) gemäß Anspruch 15, bei der der Dü- senabschnitt auf einer durchgängigen Linie auf dem Dampfverteilungsrohr aufsetzt, wobei die Linie eine Linienlänge und ein erstes und ein zweites Linienende hat, und wobei das Zuleitungsrohr (113) auf dem Dampf¬ verteilungsrohr so aufsetzt, dass ein Zuleitungsrohr- Mündungs-Bereich in dem Dampfverteilungsrohr in einem Bereich der Linie liegt, der jeweils mehr als 30 % der Linienlänge von dem ersten Linienende und von dem zweiten Linienende entfernt ist.
17. Vorrichtung (135) gemäß einem der Ansprüche 15 oder 16, bei der ein Shutter (151) in dem Zuleitungsrohr (113) zwischen der Stelle, an der die Verdampfungs- quelle aufgenommen werden kann, und dem Dampfvertei¬ lungsrohr angeordnet ist, der ausgelegt ist, um eine Passage eines Dampfs zwischen der Verdampfungsquelle (153) und dem Dampfverteilungsrohr (115) zu öffnen o- der zu schließen.
18. Vorrichtung (135) gemäß einem der Ansprüche 15 bis 17, bei der ein Abschnitt des Zuleitungsrohrs (113), von dem die Verdampfungsquelle aufgenommen werden kann, einen ersten Vakuumbehälter bildet, und das Dampfver- teilungsrohr (115) vollständig in einem zweiten Vaku¬ umbehälter (136) angeordnet ist, wobei der erste und der zweite Vakuumbehälter (136) über ein Durchgangs¬ ventil (147) in dem Zuleitungsrohr (113) miteinander verbunden sind, wobei das Durchgangsventil (147) aus- gelegt ist, eine Passage des Dampfs zwischen dem ers¬ ten Vakuumbehälter und dem zweiten Vakuumbehälter (136) zu öffnen oder zu schließen.
19. Vorrichtung (135) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 18, bei der in dem Zuleitungsrohr (113) eine Baffle-
Einrichtung (149) zwischen der Stelle, an der die Ver¬ dampfungsquelle aufgenommen werden kann, und dem Dampfverteilungsrohr angeordnet ist, die ausgelegt ist, um Dampfpartikel oberhalb einer Schwellengröße zurückzuhalten.
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