WO2011026674A1 - Verdampfer, anordnung von verdampfern sowie beschichtungsanlage - Google Patents

Verdampfer, anordnung von verdampfern sowie beschichtungsanlage Download PDF

Info

Publication number
WO2011026674A1
WO2011026674A1 PCT/EP2010/059839 EP2010059839W WO2011026674A1 WO 2011026674 A1 WO2011026674 A1 WO 2011026674A1 EP 2010059839 W EP2010059839 W EP 2010059839W WO 2011026674 A1 WO2011026674 A1 WO 2011026674A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
evaporator
evaporation
outlet channel
outlet opening
evaporators
Prior art date
Application number
PCT/EP2010/059839
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Kurt Burger
Guenter Schneider
Carsten Herweg
Original Assignee
Robert Bosch Gmbh
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Robert Bosch Gmbh filed Critical Robert Bosch Gmbh
Priority to EP10734086A priority Critical patent/EP2475801A1/de
Priority to CN2010800394751A priority patent/CN102482761A/zh
Publication of WO2011026674A1 publication Critical patent/WO2011026674A1/de

Links

Classifications

    • 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
    • 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

Definitions

  • the invention relates to an evaporator for evaporating, preferably organic, materials in vacuum for producing large-area coatings, in particular in the production of organic light-emitting diodes and / or organic solar cells, according to the preamble of claim 1, an arrangement of at least two, preferably exclusively two, evaporators according to claim 12, a coating installation according to claim 15 and the use of an evaporator and / or an arrangement of evaporators and / or a coating installation according to claim 16.
  • OLEDs organic, light-emitting diodes
  • thermal evaporators are used for the deposition of active organic layers and transport layers in a vacuum.
  • the organic materials may be evaporated in vacuo, depending on the starting material used, in a temperature range between about 100 ° C and about 700 ° C.
  • predominantly punctiform evaporation sources are used, in which the material vaporized in a crucible is distributed in heated tubes, which consist predominantly of ceramic or glass, with or without additional inert gas flow over a larger area.
  • heated tubes consist predominantly of ceramic or glass
  • the temperature of the pipelines carrying the steam must be higher than the temperature of the evaporator in order to prevent the evaporated material from being deposited in the pipelines. Therefore, in known evaporators, to achieve acceptable coating rates, the evaporation temperature of the or- Ganic materials are deliberately significantly exceeded, usually by more than 50 ° C. However, even a small excess of the evaporation temperature may, in many organic materials relevant to the production of OLEDs or organic solar cells, lead to damage to the molecular structure, which results in a low efficiency of the components produced.
  • a temperature control is typically realized.
  • the deposition rate (vapor deposition rate) is set by adjusting the temperature of the evaporator.
  • a temperature control is relatively slow regardless of the structure of the evaporator.
  • the time constants are usually at least in the minute range. This makes precise control of the mixing ratio through temperature control extremely difficult. Any necessary gradient layers, in which the mixing ratio is changed during the growth of the layer, are virtually not possible via a temperature control of the coating rate.
  • the present invention seeks to provide an evaporator, preferably for organic material, with which the coating rate is quickly adjustable or changeable.
  • the object is to provide an arrangement of two evaporators, of which at least one has an optimized as described above adjustment for the coating rate.
  • the object is to specify a correspondingly optimized coating system.
  • the coating system should be designed for the realization of gradient layers.
  • the invention proposes additionally or preferably instead of a temperature control for adjusting the coating rate of the evaporator to provide means for the free cross section of the, preferably slit-shaped, outlet opening of the evaporation vessel and / or the free cross section of the outlet opening downstream exit channel through which the vaporized Material can flow towards the substrate, to vary.
  • a temperature control for adjusting the coating rate of the evaporator to provide means for the free cross section of the, preferably slit-shaped, outlet opening of the evaporation vessel and / or the free cross section of the outlet opening downstream exit channel through which the vaporized Material can flow towards the substrate, to vary.
  • Outlet channel set Most preferably, the width of the, preferably slot-like, outlet opening and / or the width of the, preferably funnel-shaped, outlet channel is changed at least at one point.
  • the vapor deposition rate quickly and continuously, preferably between 0% and
  • the free cross section of the outlet opening and / or the free cross section of the outlet channel can be changed or adjusted in such a way that the evaporation container is arranged to be movable relative to the outlet channel.
  • the evaporation container for this purpose is arranged pivotable about a, preferably parallel to the longitudinal extension of the outlet channel and / or transverse to a direction of movement of the material to be coated, the rotation axis.
  • the evaporator comprises a control and / or control unit or the evaporator is associated with a control and / or control unit, the free cross section of the outlet opening and / or the free cross section of the outlet channel in dependence of a target and / or actual value setting or regulating is formed.
  • the free cross-sectional area is set as a function of an actual vapor deposition rate to be measured (coating rate) and / or in the case of realizing an arrangement of at least two evaporators depending on an actual, preferably measured mixing ratio.
  • the control and / or control unit controls and / or controls a motor, preferably an electric motor, for adjusting, preferably pivoting, the evaporation container relative to the outlet channel.
  • the evaporation vessel which is designed to hold, preferably organic, materials is heated exclusively by heat radiation from the outside.
  • at least one heat radiator is arranged in a vacuum outside the evaporation container of the evaporator, which evaporator only by heat radiation, so not by Konvekti- ons phenomena and / or heat conduction due to physical contact heated.
  • Such an evaporator is not only easy to control with regard to the temperature of the organic material to be evaporated, but also short heating times of less than ten minutes with a very uniform heat distribution can be realized.
  • Quartz radiator in particular at least one double-tube quartz radiator can be achieved.
  • the evaporation container is thin-walled.
  • the wall thickness of the evaporation container is less than 3 mm, in order thus to further shorten the heating time and to be able to regulate the evaporator very precisely in narrow temperature limits owing to the resulting lower heat capacity and the consequent lower inertia.
  • the evaporation tank is formed of metal, which leads due to the good thermal conductivity of the metal very quickly to a good heat distribution.
  • an embodiment of the evaporator is preferred in which the evaporation container and / or the outlet opening, through which the vaporous organic material emerges in the direction of the substrate to be coated, is elongate.
  • the outlet opening preferably has a linear extension.
  • the longitudinal extension of the outlet opening corresponds, at least approximately, to the width of the substrate to be coated, which is moved relative to the outlet opening.
  • the outlet opening is arranged such that the evaporated organic material can pass directly from the outlet opening to the substrate to be coated, ie without a change in direction.
  • the distance between the line-shaped outlet opening and the substrate to be coated is preferably low.
  • a narrow slot thus means a very homogeneous but low vapor flow.
  • the slot width is therefore designed so narrow that the required homogeneity is safely met.
  • a desired coating profile can be set via the variation (adaptation) of the slot width over the length.
  • the slot can also be replaced by a hole pattern, this can be useful for a very long expansion of the evaporator for reasons of stability or ease of manufacture.
  • the evaporation container is a tube, in particular oriented transversely to the direction of substrate movement, preferably with circular cross-section.
  • the thin-walled tube is formed of metal and slotted in the direction of its longitudinal extension, preferably on the substrate facing the top of the tube.
  • the longitudinal slot of the tube preferably forms the outlet opening, through which evaporated organic material can flow directly to the coating substrate.
  • the slot-shaped outlet opening preferably has a small width relative to the pipe diameter. It thereby forms a throttle point which, with a suitable design, produces a very homogeneous distribution of the vapor stream over the entire length of the evaporator, even with an uneven distribution of the vapor deposition material in the evaporation tube.
  • a large storage volume of organic material to be vaporized can be obtained, so that when using the evaporator in inline coating systems a very long operating time until the necessary refilling (maintenance cycle) achieved becomes.
  • radiator not only a single (heat) radiator is provided, but several distributed around the evaporation vessel arranged radiator, the position and the number of radiators is chosen so that the most homogeneous possible heating of Evaporation container and thus a homogeneous heating of the evaporated, organic material is ensured.
  • the radiator has a greater length extension than the evaporation vessel to prevent a temperature drop at the ends of the evaporation vessel.
  • the outlet opening of the preferably metallic evaporation container opens into an outlet channel which is preferably funnel-shaped, that is widened in the direction towards the substrate to be coated.
  • the outlet channel serves to guide the organic material vapor toward the substrate to be coated and protects other components of the evaporator from parasitic coating.
  • the exit channel is arranged vertically and allows a linear passage for vaporized organic material.
  • the temperature of the wall of the outlet channel is easily kept above the temperature of the evaporation tube, so that settling of organic material can be avoided on the Austrittskanalwandung. Because of the short path to be traveled by the vaporized organic material until it reaches the substrate, a temperature of the outlet channel wall lying above the evaporation temperature is sufficient.
  • the wall of the outlet channel is less than 20 ° C, most preferably less than 10 ° C warmer than the evaporation tank temperature.
  • Emitter is associated with a temperature control device that controls the heat radiation of the radiator.
  • a temperature control device that controls the heat radiation of the radiator.
  • sensor means are advantageously provided which are signal-conducting connected to the temperature regulation device.
  • a sensor means for example
  • Thermocouples or temperature resistors, such as PT100 are used.
  • the temperature control device is designed such that it controls the temperature of the evaporation container such that the temperature of the evaporation container is only slightly above the evaporation temperature of the organic material, in particular in a temperature range between 100 ° C and about 700 ° C.
  • the radiators preferably together with the evaporation tank, are arranged in a coolable housing.
  • the housing is assigned a water cooling, in order to provide sufficient heat dissipation.
  • the invention also leads to an arrangement of at least two evaporators, of which at least one, preferably all, evaporators are designed as described above. Most preferably, the evaporators of the arrangement housed in separate and preferably separately cooled housings, whereby significantly different evaporation temperatures, preferably less than 400 ° C, realized without cross-influencing can be.
  • the vapor deposition rate of at least one material and thus the mixing ratio of a plurality of materials can be adjusted quickly and continuously, preferably regulated.
  • the at least two, preferably only two, evaporation containers of at least two, preferably only two, evaporators are aligned in parallel. That the, preferably slot-shaped, outlet openings are aligned parallel to each other and are in the transport direction of the substrate one behind the other.
  • the evaporators are movable relative to one another, preferably pivotable, even more preferably about pivot axes running parallel to one another.
  • relative mobility preferably pivotability
  • a more even or only partially by mixing the at least two, preferably only two, different materials can be ensured or adjusted.
  • the relatively movable, preferably relatively pivotable, arrangement of the evaporator brings a total of more degrees of freedom in the process optimization with it.
  • the invention also leads to a coating system, preferably for in-line coating.
  • the coating installation is characterized by at least one evaporator designed according to the concept of the invention and / or by at least one arrangement of at least two evaporators designed according to the concept of the invention. It is essential that a relative movement between substrate and evaporator or evaporator arrangement is realized.
  • the, in particular slot-shaped, outlet opening of the at least one evaporation container of the at least one evaporator extends transversely to the direction of movement of the substrate.
  • the substrate is preferably transported or moved from roll to roll.
  • the longitudinal Extension of the evaporator (transverse to the direction of movement of the substrate) can be preferably adapted to the substrate width to be coated, so that a homogeneous coating over the entire width of the substrate is ensured.
  • FIG. 1 is a perspective, partially sectioned view of a possible embodiment of an evaporator, in which the free cross-sectional area of the outlet opening and the free cross-sectional area of the outlet channel are adjustable during operation,
  • FIG. 2 shows a sectional view through an evaporator of a coating installation
  • FIG 3 shows a sectional view through an evaporator arrangement of a coating installation, two evaporators being arranged so as to be pivotable relative to one another.
  • FIG. 1 shows an evaporator 1 for vaporizing active organic materials in an OLED or solar cell manufacturing process or in a process for producing organic electronics.
  • the evaporator 1 comprises a water-cooled housing 2, in which a tubular evaporation tank 3 is accommodated.
  • the evaporation container 3 extends transversely to a substrate movement direction 4 of not shown, to be coated substrate.
  • the evaporation container 3 is a metal tube with a very small wall thickness, wherein the evaporation container 3 is longitudinally slit on its upper side facing the substrate, so that an elongated, line-shaped outlet opening 5 is formed, can flow through the vaporized organic material perpendicular to the longitudinal extent of the evaporation vessel 3 and perpendicular to the substrate movement direction 4 toward the substrate.
  • radiators 6 designed as double-tube quartz radiators are arranged, which take care of uniform heating of the evaporation vessel 3.
  • the longitudinal extent of the radiator 6 is greater than the longitudinal extent of the evaporation tank 3 to prevent temperature drops in the region of the ends of the tubular evaporation tank 3 safe.
  • the radiators 6 are arranged at a distance from the evaporation container 3.
  • the entire evaporator 1 is arranged in a vacuum, so that the heat transfer from the radiators 6 to the evaporation tank 3 takes place exclusively by thermal radiation.
  • radiators 6 Due to the thinness of the metallic tubular evaporation vessel 3 and due to the provision of radiators 6 for heating the evaporation vessel 3, good temperature controllability of the evaporator 1 is provided.
  • the radiators 6 are associated with a temperature control device, not shown, which cooperates with sensor means (also not shown) arranged in the region of the evaporation container 3, preferably directly on the evaporation container 3, which serve to detect the actual temperature.
  • the outlet opening 5 opens into the funnel-shaped outlet channel 7 which, like the outlet opening 5, is elongated transversely to the substrate movement direction 4 and whose width extension in the substrate movement direction 4 increases with increasing distance from the outlet opening 5.
  • the wall 8 of the rectilinear outlet channel 7 is heatable, wherein the temperature of the wall 8 is also controlled by means of the mentioned temperature control device and indeed to a temperature which is slightly above the temperature of the evaporation vessel 3. Due to the elongated expansion of the organic material filled evaporation tank
  • the evaporator 1 is easily scalable.
  • the recording volume of the evaporation tank 3 can be adjusted in a simple manner by changing the diameter of the here in cross-section circular contoured evaporation tank 3.
  • the evaporation container 3 is arranged to pivot about a parallel to the outlet opening 5 extending pivot axis 9.
  • the free cross section i. the effective width of the slot-shaped outlet opening and the free cross section of the outlet channel 7 and the free cross section of a lower inlet opening 10 of the funnel-shaped outlet channel 7 are changed by the overlap region between the outlet opening 5 and inlet opening 10 and outlet channel 7 is varied.
  • an electric motor 1 1 For pivoting the evaporation container 3 about the pivot axis 9, an electric motor 1 1, which is indicated only schematically, is provided, wherein the electric motor 1 1 is controlled by a control and / or control unit, which the electric motor based on user input and / or on the basis of a , preferably to be measured, actual value.
  • the discharge channel 7 bounding sheet extends to both longitudinal sides of the inlet opening 10 a piece in the circumferential direction around the evaporation vessel 3 around, so that the outlet opening, if this under one of the circumferentially extending , Curved portions 17 of the sheet is pivoted, is completely covered or closed to prevent the escape of evaporated material from the outlet opening 5 at least substantially.
  • FIG. 2 shows a coating installation 13 with an evaporator 1.
  • the evaporator 1 is arranged below a substrate 14 to be vaporized, which is movable transversely to the longitudinal extent of the outlet opening 5 in a substrate movement direction.
  • Schematically indicated is a cloud of vapor 15 of vaporized, organic material which exits through the outlet opening 5 of the evaporation vessel 3, the inlet opening 10 of the outlet channel 7 passes through and migrates through the outlet channel 7 upwards in the direction of the substrate 14.
  • the evaporation container 3 can be pivoted in both circumferential directions about a pivot axis 9 in order to be able to vary the overlap region between the outlet opening 5 and the inlet opening 10.
  • FIG. 3 shows a coating installation 13 with an arrangement 16 of two essentially identical evaporators 1.
  • the structure of the evaporator 1 corresponds, for example, to the structure of the evaporator 1 shown in FIG. 1 or FIG. 2. It is thus possible with both evaporators 1 to set the deposition rate (coating rate) and thus the mixing ratio of two materials.
  • both evaporators 1, or more precisely the cooled housings 2 of the evaporators 1, can each be pivoted about an unillustrated axis of rotation, so that a pivoting angle oc can be varied, thus providing more
  • both evaporators 1 are in an initial position (not pivoted - solid lines) and on the other hand in a deflected, i. pivoted, position (dashed lines) shown.

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Physical Vapour Deposition (AREA)
  • Electroluminescent Light Sources (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Verdampfer (1) mit einer Wärmequelle zum Verdampfen von, vorzugsweise organischen, Materialien im Vakuum zur Herstellung von großflächigen Beschichtungen, insbesondere bei der Herstellung organischer Leuchtdioden oder organischer Solarzellen und/oder organischer Elektronik, umfassend einen Verdampfungsbehälter (3) mit einer Austrittsöffnung (5) für verdampftes Material und einen der Austrittsöffnung (5) nachgeordneten Austrittskanal (7), durch den verdampftes Material zu einem zu beschichtenden Material strömen kann. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass der freie Querschnitt der Austrittsöffnung (5) und/oder der freie Querschnitt des Austrittskanals (7) während des Verdampfens des Materials einstellbar sind/ist. Ferner betrifft die Erfindung, eine Anordnung von mindestens zwei, vorzugsweise ausschließlich zwei, Verdampfern, eine Beschichtungsanlage sowie die Verwendung eines Verdampfers und/oder einer Anordnung von Verdampfern und/oder einer Beschichtungsanläge.

Description

Beschreibung
Verdampfer, Anordnung von Verdampfern sowie Beschichtunqsanlaqe Stand der Technik
Die Erfindung betrifft einen Verdampfer zum Verdampfen, vorzugsweise organischer, Materialien im Vakuum zur Herstellung von großflächigen Beschichtun- gen, insbesondere bei der Herstellung organischer Leuchtdioden und/oder orga- nischer Solarzellen, gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 , eine Anordnung von mindestens zwei, vorzugsweise ausschließlich zwei, Verdampfern gemäß Anspruch 12, eine Beschichtungsanlage gemäß Anspruch 15 sowie die Verwendung eines Verdampfers und/oder einer Anordnung von Verdampfern und/oder einer Beschichtungsanlage gemäß Anspruch 16.
Bei der Herstellung von OLEDs (organische, Licht emittierende Dioden) und organischen Solarzellen werden für die Abscheidung von aktiven organischen Schichten sowie von Transportschichten im Vakuum überwiegend thermische Verdampfer eingesetzt. Die organischen Materialien können im Vakuum je nach verwendetem Ausgangsstoff in einem Temperaturbereich zwischen etwa 100°C und etwa 700°C verdampft werden. Zum Einsatz kommen dabei überwiegend punktförmige Verdampferquellen, bei denen das in einem Tiegel verdampfte Material in geheizten Röhren, die vorwiegend aus Keramik oder Glas bestehen, mit oder ohne zusätzliche Inertgasströmung auf eine größere Fläche verteilt wird. Für eine großflächige, homogene Verteilung des organischen Materials ergibt sich dadurch eine große Distanz zwischen dem Verdampfungstiegel und dem zu beschichtenden Substrat. Bei den bekannten Verdampfern muss die Temperatur der den Dampf führenden Rohrleitungen höher sein als die Temperatur des Verdampfers, um zu verhindern, dass sich das verdampfte Material schon in den Rohrleitungen abscheidet. Daher muss bei bekannten Verdampfern, um noch akzeptable Beschichtungsraten zu erzielen, die Verdampfungstemperatur der or- ganischen Materialien bewusst deutlich überschritten werden, in der Regel um mehr als 50°C. Schon eine geringe Überschreitung der Verdampfungstemperatur kann jedoch bei vielen für die Herstellung von OLEDs oder organischen Solarzellen relevanten organischen Materialien zur Schädigung der Molekülstruktur füh- ren, was in einer geringen Effizienz der erzeugten Bauteile resultiert.
Ein weiterer Nachteil bekannter Verdampfer ist die relativ lange Aufheizdauer bis die einzelnen Komponenten des Verdampfersystems ihre notwendige Temperatur erreichen, die für den Beschichtungszeitraum in einem engen Temperatur- fenster konstant gehalten werden muss. Die Aufheizzeit bekannter Verdampfer zum Verdampfen organischer Materialien beträgt bis zu mehrere Stunden. Bekannte Verdampfer arbeiten vorwiegend mit Widerstandsheizungen, über die die keramischen oder aus Quarzglas bestehenden Verdampfungsbehälter, die sich in unmittelbarem mechanischen Kontakt zu den Widerstandsheizungen befinden, aufgeheizt werden.
Auf dem fachfremden Gebiet der Keramik-Verdampfungstechnologie ist es bekannt, linienförmige Verdampfer einzusetzen, in deren Verdampfungsbehälter zwei symmetrisch in unmittelbarem Kontakt zu dem Verdampfungsgut stehende Heizstäbe angeordnet sind. Ein derartiger Verdampfer ist in der DE 42 04 938 C1 beschrieben. Der bekannte Verdampfer eignet sich zum Verdampfen von hochschmelzenden Gläsern und/oder keramischen Materialien, wie SiO oder Si02. Aufgrund der bei dem Verdampfungsprozess auftretenden, hohen Temperaturen, von teilweise bis zu 2500°C eignet sich der bekannte Verdampfer nicht zur Ver- wendung bei der Herstellung von OLEDs und/oder organischen Solarzellen, da das zu verdampfende organische Material aufgrund der hohen Temperatureinwirkung zerstört werden würde. Darüber hinaus ist die Aufheizzeit der Heizstäbe bei dem bekannten Verdampfer deutlich zu lang und die Regelbarkeit, aufgrund der Trägheit der Heizstäbe zu groß.
Häufig ist es, insbesondere in der organischen Photovoltaik, notwendig, Mischschichten aus mehreren Materialien auf ein Substrat aufzubringen oder Materialien während des Aufdampfens zu dotieren. Dies bedingt, dass zumindest zwei unterschiedliche Materialien gleichzeitig aufgedampft werden müssen. Diese un- terschiedlichen Materialien haben dabei häufig deutlich unterschiedliche Verdampfungstemperaturen. Unterschiede von bis zu 400° C sind dabei möglich. In der Praxis kommen sehr unterschiedliche Mischungsverhältnisse, je nach Funktion und Eigenschaften der Schichten, zum Einsatz. Dies beinhaltet Mischschichten mit einem Mischungsverhältnis von 1 :1 bis zu Dotierschichten mit einem Mischungsverhältnis von beispielsweise 1 :99.
Um die Beschichtungsrate eines einzelnen Verdampfers und damit indirekt auch das Mischungsverhältnis von verdampften Materialien aus zwei Verdampfern einzustellen, wird typischerweise eine Temperaturregelung realisiert. Anders ausgedrückt wird die Beschichtungsrate (Aufdampfrate) über die Einstellung der Temperatur des Verdampfers eingestellt. Eine Temperaturregelung ist aber unabhängig vom Aufbau des Verdampers relativ träge. Die Zeitkonstanten liegen in der Regel mindestens im Minutenbereich. Dies macht eine genaue Regelung des Mischungsverhältnisses über eine Temperaturregelung extrem schwierig. Eventuell notwendige Gradientenschichten, bei denen das Mischungsverhältnis wäh- rend des Aufwachsens der Schicht verändert wird, sind über eine Temperaturregelung der Beschichtungsrate quasi nicht möglich.
Offenbarung der Erfindung
Ausgehend von dem zuvor erläuterten Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, einen Verdampfer, vorzugsweise für organisches Material, anzugeben, mit dem die Beschichtungsrate schnell einstellbar bzw. veränderbar ist. Bevorzugt soll mit dem Verdampfer das Mischungsverhältnis von mindestens zwei zu verdampfenden Materialien in einer Anordnung von mindestens zwei
Verdampfern schnell, d.h. nicht träge, einstellbar sein. Ferner besteht die Aufgabe darin, eine Anordnung von zwei Verdampfern anzugeben, von denen zumindest einer eine wie zuvor beschrieben optimierte Einstellmöglichkeit für die Beschichtungsrate aufweist. Darüber hinaus besteht die Aufgabe darin, eine ent- sprechend optimierte Beschichtungsanlage anzugeben. Ganz besonders bevorzugt soll die Beschichtungsanlage zur Realisierung von Gradientenschichten ausgebildet sein.
Diese Aufgabe wird hinsichtlich des Verdampfers mit den Merkmalen des An- Spruchs 1 , hinsichtlich der Anordnung mit den Merkmalen des Anspruchs 12 und hinsichtlich der Beschichtungsanlage mit den Merkmalen des Anspruchs 15 ge- löst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben. In den Rahmen der Erfindung fallen sämtliche Kombinationen aus zumindest zwei von in der Beschreibung, den Ansprüchen und/oder den Figuren offenbarten Merkmalen.
Die Erfindung schlägt vor, zusätzlich oder bevorzugt anstelle einer Temperaturregelung zur Einstellung der Beschichtungsrate des Verdampfers Mittel vorzusehen, um den freien Querschnitt der, vorzugsweise schlitzförmigen, Austrittsöffnung des Verdampfungsbehälters und/oder den freien Querschnitt des der Aus- trittsöffnung nachgeordneten Austrittskanals, durch den das verdampfte Material hin zum Substrat strömen kann, zu variieren. Anders ausgedrückt wird bei einem nach dem Konzept der Erfindung ausgebildeten Verdampfer die Größe des auf das Substrat auftreffenden Volumenstroms an verdampftem Material durch eine Veränderung der frei durchströmbaren Querschnittsfläche der Austrittsöffnung und/oder durch eine Veränderung des frei durch ström baren Querschnitts des
Austrittskanals eingestellt. Ganz besonders bevorzugt wird dabei die Breite der, vorzugsweise schlitzartigen, Austrittsöffnung und/oder die Breite des, vorzugsweise trichterförmigen, Austrittskanals an zumindest einer Stelle verändert. Mit einem nach dem Konzept der Erfindung ausgebildeten Verdampfer ist es mög- lieh, die Aufdampfrate schnell und kontinuierlich, vorzugsweise zwischen 0% und
100% der maximalen Aufdampfrate, zu verändern. Für den Fall der Anordnung des Verdampfers in einer Anordnung aus mindestens zwei Verdampfern können zwei unterschiedliche Materialien mit einem beliebigen Mischungsverhältnis und Gradienten aufgedampft werden.
In der zum Anmeldezeitpunkt der vorliegenden Anmeldung von der Anmelderin hinterlegten DE 10 2008 043 634 ist ein Verdampfer für organische Materialien beschrieben. Dieses Dokument soll als zur vorliegender Offenbarung zugehörig offenbart gelten, dergestalt, dass ein beliebiges Merkmal oder eine beliebige Merkmalskombination vorliegender Anmeldung mit einem beliebigen Merkmal oder einer beliebigen Merkmalskombination der DE 10 2008 043 634 kombinierbar und beanspruchbar sein soll. Insbesondere sollen Merkmale der
DE 10 2008 043 634 als vorteilhafte Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Verdampfers offenbart gelten, derart, dass beliebige Merkmale der
DE 10 2008 043 634 mit den Merkmalen des Hauptanspruchs oder eines Unter- anspruchs der vorliegenden Anmeldung kombinierbar und beanspruchbar sein sollen.
In Weiterbildung der Erfindung ist mit Vorteil vorgesehen, dass der freie Quer- schnitt der Austrittsöffnung und/oder der freie Querschnitt des Austrittskanals dadurch veränderbar bzw. einstellbar sind/ist, dass der Verdampfungsbehälter relativ zu dem Austrittskanal bewegbar angeordnet ist. Ganz besonders bevorzugt ist der Verdampfungsbehälter hierzu um eine, vorzugsweise parallel zur Längserstreckung des Austrittskanals und/oder quer zu einer Bewegungsrichtung des zu beschichtenden Materials verlaufende, Drehachse verschwenkbar angeordnet. Durch relatives Verschwenken der Austrittsöffnung zum Austrittskanal kann die frei durch ström bare Querschnittsfläche des Austrittskanals und der Austrittsöffnung, vorzugsweise zwischen 0 und 100%, verändert werden. Bei maximaler Aufdampfrate (Beschichtungsrate) überlappen sich dabei Austrittsöffnung und Austrittskanal vorzugsweise vollständig, wohingehend bei reduzierter Aufdampfrate eine nur teilweise Überlappung gegeben ist.
Ganz besonders bevorzugt umfasst der Verdampfer eine Regel- und/oder Steuereinheit bzw. ist dem Verdampfer eine Regel- und/oder Steuereinheit zugeord- net, die den freien Querschnitt der Austrittsöffnung und/oder den freien Querschnitt des Austrittskanals in Abhängigkeit eines Soll- und/oder Ist-Wertes einstellend bzw. regelnd ausgebildet ist. Ganz besonders bevorzugt wird die freie Querschnittsfläche in Abhängigkeit einer tatsächlichen, zu messenden Aufdampfrate (Beschichtungsrate) und/oder im Falle der Realisierung einer Anordnung aus mindestens zwei Verdampfern in Abhängigkeit eines tatsächlichen, vorzugsweise gemessenen Mischungsverhältnisses eingestellt. Ganz besonders bevorzugt regelt und/oder steuert die Regel- und/oder Steuereinheit einen Motor, vorzugsweise einen Elektromotor, zum Verstellen, vorzugsweise Verschwenken, des Verdampfungsbehälters relativ zum Austrittskanal.
Um einen gut regelbaren, d.h. eine geringe Trägheit aufweisenden, Verdampfer bereitzustellen, ist in Weiterbildung der Erfindung vorgesehen, dass der Verdampfungsbehälter, der zur Aufnahme von, vorzugsweise organischen, Materialien ausgelegt ist, ausschließlich durch Wärmestrahlung von außen erhitzt wird. Anders ausgedrückt wird außerhalb des Verdampfungsbehälters des Verdampfers mindestens ein Wärmestrahler im Vakuum angeordnet, der den Verdamp- fungsbehälter ausschließlich durch Wärmestrahlung, also nicht durch Konvekti- onserscheinungen und/oder Wärmeleitung aufgrund eines physischen Kontaktes erwärmt. Ein derartiger Verdampfer ist nicht nur im Hinblick auf die Temperatur des zu verdampfenden organischen Materials gut regelbar, sondern es können auch kurze Aufheizzeiten von weniger als zehn Minuten bei einer sehr gleichmäßigen Wärmeverteilung realisiert werden.
Besonders gute Ergebnisse, im Hinblick auf die Erwärmungsgeschwindigkeit und die Regelbarkeit der Temperatur des Verdampfungsbehälters bzw. des zu ver- dampfenden organischen Materials, können durch den Einsatz mindestens eines
Quarzstrahlers, insbesondere mindestens eines Doppelrohrquarzstrahlers erzielt werden.
Bevorzugt ist eine Ausführungsform, bei der der Verdampfungsbehälter dünn- wandig ist. Besonders bevorzugt beträgt die Wandstärke des Verdampfungsbehälters weniger als 3mm, um somit die Aufheizzeit weiter zu verkürzen und den Verdampfer, aufgrund der resultierenden, geringeren Wärmekapazität und der daraus folgenden geringeren Trägheit sehr exakt in engen Temperaturgrenzen regeln zu können. Mit Vorteil ist der Verdampfungsbehälter aus Metall ausgebil- det, was bedingt durch die gute Wärmeleitfähigkeit des Metalls sehr schnell zu einer guten Wärmeverteilung führt.
Um großflächige Beschichtungen aus organischem Material möglichst gleichmäßig herstellen zu können, ist eine Ausführungsform des Verdampfers bevorzugt, bei der der Verdampfungsbehälter und/oder die Austrittsöffnung, durch die dampfförmiges organisches Material in Richtung des zu beschichtenden Substrates austritt, langgestreckt ist. Bevorzugt hat die Austrittsöffnung hierzu eine lineare Ausdehnung. Mit Vorteil entspricht die Längserstreckung der Austrittsöffnung dabei, zumindest näherungsweise, der Breitenerstreckung des relativ zu der Aus- trittsöffnung bewegten, zu beschichtenden Substrates. Ganz besonders bevorzugt ist eine Ausführungsform, bei der die Austrittsöffnung derart angeordnet ist, dass das verdampfte organische Material auf direktem Weg, also ohne Richtungsänderung, von der Austrittsöffnung zu dem zu beschichtenden Substrat gelangen kann. Dabei ist der Abstand zwischen der linienförmigen Austrittsöffnung und dem zu beschichtenden Substrat bevorzugt gering. Wichtig ist es, mit einem linear ausgedehnten Verdampfer über die gesamte Länge einen sehr homogenen, gleichmäßigen Dampfstrom zu erzeugen. Nur so kann über die gesamte Breite des zu beschichtenden Substrats eine konstante Schichtdicke erreicht werden. Dafür ist eine gute, homogene Temperaturverteilung notwendig, aber meist nicht ausreichend. Die zu verdampfenden organischen Materialien sind in der Regel pulverförmig und bleiben selbst bei Verdampfungstemperatur in diesem Zustand. Typischerweise ist solch ein Pulver nach dem Einfüllen in das Verdampferrohr nicht exakt gleichmäßig verteilt, dadurch würde sich auch bei über die Länge gleicher Temperatur ein ungleichmäßiger Dampfstrom ergeben, wenn das Rohr im Extremfall in seiner vollen Breite geöffnet wäre. Durch die Drosselstelle bildet sich nun im Verdampferrohr ein etwas höherer, über die Länge gleichmäßiger Dampfdruck des Materials aus. Dadurch wird gewährleistet, dass durch den Schlitz über die gesamte Länge der gleiche Dampfstrom austritt. Ein enger Schlitz bedeutet somit einen sehr homogenen, aber geringen Dampfstrom. Für eine wirtschaftliche Beschichtung ist aber ein möglichst hoher Dampfstrom gewünscht. Die Schlitzbreite wird also nur so eng ausgelegt, dass die geforderte Homogenität sicher eingehalten wird. Zusätzlich kann über die Variation (Anpassung) der Schlitzbreite über die Länge ein gewünschtes Beschichtungsprofil eingestellt werden. Der Schlitz kann auch durch ein Lochraster ersetzt werden, dies kann bei einer sehr langen Ausdehnung des Verdampfers aus Stabilitätsgründen oder der einfacheren Herstellbarkeit sinnvoll sein.
Durch die Realisierung einer langgestreckten Ausdehnung des Verdampfungsbehälters ist dieser auf einfache Weise, bis in den Meterbereich, skalierbar. Bedingt durch die lineare Ausdehnung des Verdampfers ergibt sich ein direkter Be- schichtungsweg mit einer geringen Distanz zwischen Verdampfer und dem großflächigen Substrat, wodurch das zu verdampfende Material bei Temperaturen, die nur knapp über dem Verdampfungspunkt (je nach Material zwischen etwa 100°C und etwa 700°C) liegen, aufgedampft werden kann, bei gleichzeitig höheren Beschichtungsraten. Somit können auch erstmals Materialen mit guter Aufdampfrate verdampft werden, deren Zersetzungstemperatur nur unwesentlich über der Verdampfungstemperatur liegt.
Idealerweise handelt es sich bei dem Verdampfungsbehälter um ein, insbesondere quer zur Substratbewegungsrichtung orientiertes, Rohr, vorzugsweise mit kreisrundem Querschnitt. Ganz besonders bevorzugt ist das dünnwandige Rohr aus Metall ausgebildet und in Richtung seiner Längserstreckung geschlitzt, vorzugsweise auf der dem Substrat zugewandten Oberseite des Rohres. Der Längsschlitz des Rohres bildet dabei bevorzugt die Austrittsöffnung, durch die ver- dampftes organisches Material auf direktem Weg zum beschichtenden Substrat strömen kann. Die schlitzförmige Austrittsöffnung hat bevorzugt eine geringe Breite bezogen auf den Rohrdurchmesser. Sie bildet dadurch eine Drosselstelle, die bei geeigneter Auslegung eine sehr homogene Verteilung des Dampfstroms über die gesamte Länge des Verdampfers erzeugt, selbst bei einer ungleichmä- ßigen Verteilung des Aufdampfmaterials im Verdampfungsrohr. Durch den anpassbaren Durchmesser und die Längenausdehnung des, vorzugsweise aus Metall ausgebildeten, Rohres kann ein großes Vorratsvolumen von zu verdampfendem organischen Material erhalten werden, so dass bei einer Verwendung des Verdampfers in Inline-Beschichtungsanlagen eine sehr lange Betriebszeit bis zum notwendigen Nachfüllen (Wartungszyklus) erreicht wird.
In Weiterbildung der Erfindung ist mit Vorteil vorgesehen, dass nicht nur ein einziger (Wärme-)Strahler vorgesehen ist, sondern mehrere, um den Verdampfungsbehälter verteilt angeordnete Strahler, wobei die Position und die Anzahl der Strahler so gewählt ist, dass eine möglichst homogene Erwärmung des Verdampfungsbehälters und damit eine homogene Erwärmung des zu verdampfenden, organischen Materials sichergestellt ist. Bevorzugt weist der Strahler eine größere Längenerstreckung auf als der Verdampfungsbehälter, um an den Enden des Verdampfungsbehälters einen Temperaturabfall zu verhindern.
Ganz besonders bevorzugt ist es, wenn die Austrittsöffnung, des vorzugsweise metallischen Verdampfungsbehälters in einen Austrittskanal mündet, der vorzugsweise trichterförmig ausgeformt ist, also sich in Richtung hin zu dem zu beschichtenden Substrat verbreitert. Der Austrittskanal dient dabei zur Führung des organischen Materialdampfes hin zu dem zu beschichtenden Substrat und schützt andere Bauelemente des Verdampfers vor parasitärer Beschichtung. Bevorzugt ist der Austrittskanal vertikal angeordnet und ermöglicht einen linearen Durchtritt für verdampftes, organisches Material.
Um eine parasitäre Beschichtung von Bauteilen des Verdampfers mit organischem Material weitgehend zu vermeiden, ist in Weiterbildung der Erfindung mit Vorteil vorgesehen, dass die Temperatur der Wandung des Austrittskanals leicht über der Temperatur des Verdampfungsrohres gehalten wird, so dass ein Absetzen von organischem Material auf der Austrittskanalwandung vermieden werden kann. Aufgrund des kurzen, von dem verdampften organischen Material zurück- zulegenden Weges bis zum Erreichen des Substrates reicht eine über der Verdampfungstemperatur liegende Temperatur der Austrittskanalwandung aus. Bevorzugt ist die Wandung des Austrittskanals weniger als 20°C, ganz besonders bevorzugt weniger als 10°C wärmer als die Verdampfungsbehältertemperatur. Wie eingangs bereits angedeutet, ist es bevorzugt, wenn dem mindestens einen
Strahler eine Temperaturregeleinrichtung zugeordnet ist, die die Wärmeabstrah- lung des Strahlers regelt. Um eine Ist-Temperatur im Bereich des Verdampfungsbehälters, vorzugsweise unmittelbar des Verdampfungsbehälters zu erhalten, sind mit Vorteil Sensormittel vorgesehen, die signalleitend mit der Tempera- turregeleinrichtung verbunden sind. Als Sensormittel können beispielsweise
Thermoelemente oder Temperaturwiderstände, beispielsweise PT100 eingesetzt werden.
Bevorzugt ist die Temperaturregeleinrichtung derart ausgebildet, dass diese die Temperatur des Verdampfungsbehälters derart regelt, dass sich die Temperatur des Verdampfungsbehälters nur geringfügig über der Verdampfungstemperatur des organischen Materials befindet, insbesondere in einem Temperaturbereich zwischen 100°C und etwa 700°C. Um eine unzulässige Erwärmung der Umgebung des Verdampfers zu vermeiden, ist in Weiterbildung der Erfindung mit Vorteil vorgesehen, dass die Strahler, vorzugsweise zusammen mit dem Verdampfungsbehälter, in einem kühlbaren Gehäuse angeordnet sind. Bevorzugt ist dem Gehäuse eine Wasserkühlung zugeordnet, um für einen ausreichenden Wärmeabtransport zu sorgen.
Die Erfindung führt auch auf eine Anordnung von mindestens zwei Verdampfern, von denen zumindest ein, vorzugsweise sämtliche, Verdampfer wie zuvor beschrieben ausgebildet ist/sind. Ganz besonders bevorzugt sind die Verdampfer der Anordnung in voneinander getrennten und bevorzugt separat gekühlten Ge- häusen untergebracht, wodurch deutlich unterschiedliche Verdampfungstemperaturen, von vorzugsweise weniger als 400° C, ohne Querbeeinflussung realisiert werden können. Durch das Vorsehen mindestens eines Verdampfers mit während des Verdampfens des Materials einstellbarerer, d.h. veränderbarer, Austrittsöffnung und/oder Austrittskanalquerschnittsfläche kann die Aufdampfrate zumindest eines Materials und damit das Mischungsverhältnis mehrerer Materia- lien schnell und kontinuierlich eingestellt, vorzugsweise geregelt, werden.
Ganz besonders bevorzugt ist in Weiterbildung der Erfindung vorgesehen, dass die mindestens zwei, vorzugsweise ausschließlich zwei, Verdampfungsbehälter der mindestens zwei, vorzugsweise ausschließlich zwei, Verdampfer parallel ausgerichtet sind. D.h. die, vorzugsweise schlitzförmigen, Austrittsöffnungen sind parallel zueinander ausgerichtet und befinden sich in Transportrichtung des Substrates hintereinander.
Ganz besonders zweckmäßig ist es, wenn die Verdampfer, vorzugsweise deren Gehäuse, relativ zueinander bewegbar, vorzugsweise verschwenkbar, sind, noch weiter bevorzugt um parallel zueinander verlaufende Schwenkachsen. Durch die relative Bewegbarkeit, vorzugsweise Verschwenkbarkeit, kann eine gleichmäßigere oder nur teilweise durch Mischung der mindestens zwei, vorzugsweise ausschließlich zwei, unterschiedlichen Materialien sichergestellt bzw. eingestellt werden. Die relativ bewegbare, vorzugsweise relativ verschwenkbare, Anordnung der Verdampfer bringt insgesamt weitere Freiheitsgrade bei der Prozessoptimierung mit sich.
Die Erfindung führt auch auf eine Beschichtungsanlage, vorzugsweise für die In- line-Beschichtung. Die Beschichtungsanlage zeichnet sich durch mindestens einen nach dem Konzept der Erfindung ausgebildeten Verdampfer und/oder durch mindestens eine nach dem Konzept der Erfindung ausgebildete Anordnung von mindestens zwei Verdampfern aus. Wesentlich ist, dass eine Relativbewegung zwischen Substrat und Verdampfer bzw. Verdampferanordnung realisiert ist. Ganz besonders bevorzugt erstreckt sich die, insbesondere schlitzförmige, Austrittsöffnung des mindestens einen Verdampfungsbehälters des mindestens einen Verdampfers quer zur Bewegungsrichtung des Substrates. Durch den Einsatz eines nach dem Konzept der Erfindung ausgebildeten Verdampfers kann eine optimale, gleichmäßige flächenhafte Beschichtung durch eine lineare Bewegung des Substrates über dem Verdampfer realisiert werden. Dabei wird das Substrat bevorzugt von Rolle zu Rolle transportiert bzw. bewegt. Die Längs- erstreckung des Verdampfers (quer zur Bewegungsrichtung des Substrates) kann bevorzugt an die zu beschichtende Substratbreite angepasst werden, so dass eine homogene Beschichtung über die gesamte Substratbreite gewährleistet ist.
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele sowie anhand der Zeichnungen.
Diese zeigen in:
Fig. 1 eine perspektivische, teilgeschnittene Darstellung eines möglichen Ausführungsbeispiels eines Verdampfers, bei dem während des Betriebs die freie Querschnittsfläche der Austrittsöffnung und die freie Querschnittsfläche des Austrittskanals einstellbar sind,
Fig. 2 eine Schnittansicht durch einen Verdampfer einer Beschich- tungsanlage, und
Fig. 3 eine Schnittansicht durch eine Verdampferanordnung einer Be- schichtungsanlage, wobei zwei Verdampfer relativ zueinander verschwenkbar angeordnet sind.
In den Figuren sind gleiche Elemente und Elemente mit der gleichen Funktion mit den gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet.
In Fig. 1 ist ein Verdampfer 1 zum Verdampfen aktiver organischer Materialien in einem OLED- oder Solarzellenherstellungsprozess oder in einem Prozess zur Herstellung organischer Elektronik gezeigt. Der Verdampfer 1 umfasst ein wassergekühltes Gehäuse 2, in dem ein rohrförmiger Verdampfungsbehälter 3 aufgenommen ist. Der Verdampfungsbehälter 3 erstreckt sich quer zu einer Substratbewegungsrichtung 4 von nicht dargestelltem, zu beschichtendem Substrat.
Bei dem Verdampfungsbehälter 3 handelt es sich um ein Metallrohr mit einer sehr geringen Wandstärke, wobei der Verdampfungsbehälter 3 an seiner dem Substrat zugewandten Oberseite längsgeschlitzt ist, so dass eine langgestreckte, linienförmige Austrittsöffnung 5 gebildet ist, durch die verdampftes organisches Material senkrecht zur Längserstreckung des Verdampfungsbehälters 3 sowie senkrecht zur Substratbewegungsrichtung 4 in Richtung Substrat ausströmen kann.
Rund um den Verdampfungsbehälter 3 sind insgesamt fünf als Doppelrohrquarzstrahler ausgebildete Strahler 6 angeordnet, die für eine gleichmäßige Erwärmung des Verdampfungsbehälters 3 Sorge tragen. Die Längserstreckung der Strahler 6 ist dabei größer als die Längserstreckung des Verdampfungsbehälters 3 um Temperaturabfälle im Bereich der Enden des rohrförmigen Verdampfungsbehälters 3 sicher zu verhindern.
Wie sich aus Fig. 1 ergibt, sind die Strahler 6 mit Abstand zu dem Verdampfungsbehälter 3 angeordnet. Der gesamte Verdampfer 1 ist im Vakuum angeord- net, so dass die Wärmeübertragung von den Strahlern 6 auf den Verdampfungsbehälter 3 ausschließlich durch Wärmestrahlung erfolgt.
Aufgrund der Dünnwandigkeit des metallischen, rohrförmigen Verdampfungsbehälters 3 und aufgrund des Vorsehens von Strahlern 6 zur Erwärmung des Ver- dampfungsbehälters 3 ist eine gute Temperaturregelbarkeit des Verdampfers 1 gegeben. Den Strahlern 6 ist hierzu eine nicht gezeigte Temperaturregeleinrichtung zugeordnet, die mit ebenfalls nicht gezeigten, im Bereich des Verdampfungsbehälters 3, vorzugsweise unmittelbar auf dem Verdampfungsbehälter 3 angeordneten Sensormitteln, die zur Erfassung der Ist-Temperatur dienen, zu- sammenwirkt.
Wie sich weiter aus Fig.1 ergibt, mündet die Austrittsöffnung 5 in den trichterförmigen Austrittskanal 7 aus, der wie die Austrittsöffnung 5 quer zur Substratbewegungsrichtung 4 langgestreckt ist und dessen Breitenerstreckung in Substrat- bewegungsrichtung 4 mit zunehmendem Abstand von der Austrittsöffnung 5 zunimmt. Die Wandung 8 des geradlinigen Austrittskanals 7 ist beheizbar, wobei die Temperatur der Wandung 8 ebenfalls mittels der erwähnten Temperaturregeleinrichtung geregelt wird und zwar auf eine Temperatur, die geringfügig über der Temperatur des Verdampfungsbehälters 3 liegt. Aufgrund der langgestreck- ten Ausdehnung des mit organischem Material gefüllten Verdampfungsbehälters
3 ist der Verdampfer 1 auf einfache Weise skalierbar. Das Aufnahmevolumen des Verdampfungsbehälters 3 kann auf einfache Weise durch eine Änderung des Durchmessers des hier im Querschnitt kreisförmig konturierten Verdampfungsbehälters 3 angepasst werden.
Wie sich weiter aus Fig. 1 ergibt, ist der Verdampfungsbehälter 3 um eine sich parallel zur Austrittsöffnung 5 erstreckende Schwenkachse 9 verschwenkbar angeordnet. Durch Verschwenken des Verdampfungsbehälters 3 um die Schwenkachse 9 kann der freie Querschnitt, d.h. die wirksame Breite der schlitzförmigen Austrittsöffnung sowie der freie Querschnitt des Austrittskanals 7 bzw. der freie Querschnitt einer unteren Eintrittsöffnung 10 des trichterförmigen Austrittskanals 7 verändert werden, indem der Überlappungsbereich zwischen Austrittsöffnung 5 und Eintrittsöffnung 10 bzw. Austrittskanal 7 variiert wird.
Zum Verschwenken des Verdampfungsbehälters 3 um die Schwenkachse 9 ist ein Elektromotor 1 1 , der lediglich schematisch angedeutet ist, vorgesehen, wobei der Elektromotor 1 1 von einer Regelungs- und/oder Steuerungseinheit ansteuerbar ist, wobei diese den Elektromotor anhand Benutzervorgabe und/oder anhand eines, vorzugsweise zu messenden, Ist-Wertes ansteuert.
Wie sich aus den Fig. 1 und 2 ergibt, erstreckt sich das den Austrittskanal 7 begrenzende Blech zu beiden Längsseiten der Eintrittsöffnung 10 ein Stück weit in Umfangsrichtung um den Verdampfungsbehälter 3 herum, so dass die Austrittsöffnung, wenn diese unter einen der sich in Umfangsrichtung erstreckenden, gekrümmten Abschnitte 17 des Bleches verschwenkt wird, vollständig abgedeckt bzw. verschlossen wird, um das Austreten von verdampftem Material aus der Austrittsöffnung 5 zumindest weitgehend zu unterbinden.
Fig. 2 zeigt eine Beschichtungsanlage 13 mit einem Verdampfer 1 . Der Verdampfer 1 ist unterhalb eines zu bedampfenden Substrates 14 angeordnet, welches in eine Substratbewegungsrichtung quer zur Längserstreckung der Austrittsöffnung 5 bewegbar ist. Schematisch angedeutet ist eine Dampfwolke 15 von verdampftem, organischem Material, die durch die Austrittsöffnung 5 der Verdampfungsbehälters 3 austritt, die Eintrittsöffnung 10 des Austrittskanals 7 durchsetzt und durch den Austrittskanal 7 nach oben in Richtung Substrat 14 wandert. Wie sich weiter aus Fig. 2 ergibt, ist der Verdampfungsbehälter 3 in beide Um- fangsrichtungen um eine Schwenkachse 9 verschwenkbar, um den Überlappungsbereich zwischen Austrittsöffnung 5 und Eintrittsöffnung 10 variieren zu können.
Fig. 3 zeigt eine Beschichtungsanlage 13 mit einer Anordnung 16 von zwei im Wesentlichen identisch ausgebildeten Verdampfern 1 . Der Aufbau der Verdampfer 1 entspricht beispielsweise dem Aufbau des in Fig. 1 oder Fig. 2 gezeigten Verdampfers 1 . Es ist also bei beiden Verdampfern 1 möglich, die Aufdampfrate (Beschichtungsrate) und damit das Mischungsverhältnis zweier Materialien einzustellen.
Wie sich aus Fig. 3 weiter ergibt, sind beide Verdampfer 1 , genauer die gekühlten Gehäuse 2 der Verdampfer 1 , um jeweils eine nicht eingezeichnete Drehach- se verschwenkbar, so dass ein Schwenkwinkel oc variierbar ist, um somit weitere
Freiheitsgrade bei der Prozessoptimierung zu haben. In Fig. 2 sind beide Verdampfer 1 zum einen in einer Ausgangsstellung (nicht verschwenkt - durchgezogene Linien) und zum anderen in einer ausgelenkten, d.h. verschwenkten, Stellung (gestrichtelte Linien) gezeigt.

Claims

Ansprüche
1 . Verdampfer, mit einer Wärmequelle zum Verdampfen von, vorzugsweise organischen, Materialien im Vakuum zur Herstellung von großflächigen Be- schichtungen, insbesondere bei der Herstellung organischer Leuchtdioden oder organischer Solarzellen und/oder organischer Elektronik, umfassend einen Verdampfungsbehälter (3) mit einer Austrittsöffnung (5) für verdampftes Material und einen der Austrittsöffnung (5) nachgeordneten Austrittskanal (7), durch den verdampftes Material zu einem zu beschichtenden Material strömen kann, dadurch gekennzeichnet, dass der freie Querschnitt der Austrittsöffnung (5) und/oder der freie Querschnitt des Austrittskanals (7) während des Verdampfens des Materials einstellbar sind/ist.
2. Verdampfer nach Anspruch 1 ,
dadurch gekennzeichnet,
dass der Verdampfungsbehälter (3) relativ zum Austrittskanal (7) bewegbar, vorzugsweise verschwenkbar, angeordnet ist und, dass durch Relativbewegen, vorzugsweise Relativverschwenken, des Verdampfungsbehälters (3) relativ zum Austrittskanal (7) der freie Querschnitt der Austrittsöffnung (5) und/oder des Austrittskanals (7) einstellbar ist.
3. Verdampfer nach einem der Ansprüche 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet,
dass eine Regel- und/oder Steuereinheit (12) zum Einstellen des freien Querschnitts der Austrittsöffnung (5) und/oder des freien Querschnitts des Austrittskanals (7) in Abhängigkeit eines Soll- und/oder Ist-Wertes, vorzugsweise einer Auf dampf rate oder eines Mischungsverhältnisses, vorgesehen ist.
4. Verdampfer nach einem der vorhergehenden,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Wärmequelle ein außerhalb des Verdampfungsbehälters (3) angeordneter, den Verdampfungsbehälter (3) von außen, ausschließlich durch Wärmestrahlung erhitzender Strahler (6), vorzugsweise ein Quarzstrahler, insbesondere ein Doppelrohrquarzstrahler, ist.
5. Verdampfer nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass der, vorzugsweise metallische, Verdampfungsbehälter (3) dünnwandig ist.
6. Verdampfer nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass der Verdampfungsbehälter (3) und/oder die Austrittsöffnung (5) eine langgestreckte, insbesondere lineare, Ausdehnung aufweisen/aufweist.
7. Verdampfer nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass der Verdampfungsbehälter (3) als, vorzugsweise längsgeschlitztes, insbesondere metallisches, Rohr ausgebildet ist.
8. Verdampfer nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass eine eine homogene Erwärmung des Verdampfungsbehälters (3) gewährleistende Anzahl und Anordnung von Strahlern (6) realisiert ist.
9. Verdampfer nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass der Austrittskanal (7) trichterförmig ist und, dass durch den Austrittskanal (7) das verdampfte Material unmittelbar auf ein relativ zu dem Austrittskanal (7) bewegtes, zu beschichtendes Substrat (14) strömen kann.
10. Verdampfer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,
dass eine Wandung (8) des Austrittkanals (7) beheizbar ist, vorzugsweise auf eine Temperatur, die geringfügig über einer Verdampfungstemperatur des organischen Materials liegt.
1 1 . Verdampfer nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass Sensormittel zum Überwachen der Temperatur im Bereich des Verdampfungsbehälters (3) vorgesehen sind, die signalleitend mit einer Temperaturregeleinrichtung verbunden sind.
12. Verdampfer nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass ein, insbesondere mittels Wasser, kühlbares Gehäuse (2) vorgesehen ist.
13. Anordnung von mindestens zwei Verdampfern (1 ), von denen zumindest einer nach einem der vorhergehenden Ansprüche ausgebildet ist.
14. Anordnung nach Anspruch 13,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Verdampfungsbehälter (3) der Verdampfer (1 ) parallel ausgerichtet sind.
15. Anordnung nach einem der Ansprüche 13 oder 14,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Verdampfer (1 ), vorzugsweise deren Gehäuse (2), relativ zueinander bewegbar, vorzugsweise verschwenkbar, angeordnet sind, insbesondere um parallel zueinander verlaufende Schwenkachsen (9).
16. Beschichtungsanlage mit, insbesondere für die Inline-Beschichtung ausgebildeten, mit einem Verdampfer (1 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 12 und/oder mit einer Anordnung von mindestens zwei Verdampfern (1 ) nach einem der Ansprüche 13 bis 15, und mit Mittel zum Erzeugen einer Relativbewegung zwischen zu beschichtendem Substrat (14) und dem mindestens einen Verdampfer (1 ).
17. Verwendung eines Verdampfers (1 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 12 und/oder einer Anordnung gemäß einem der Ansprüche 13 bis 15 und/oder einer Beschichtungsanlage (13) nach Anspruch 16 zum Verdampfen organischer Materialen im Vakuum zur Herstellung von großflächigen Beschichtun- gen bei der Herstellung organischer Leuchtdioden oder organischer Solarzellen.
PCT/EP2010/059839 2009-09-07 2010-07-08 Verdampfer, anordnung von verdampfern sowie beschichtungsanlage WO2011026674A1 (de)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
EP10734086A EP2475801A1 (de) 2009-09-07 2010-07-08 Verdampfer, anordnung von verdampfern sowie beschichtungsanlage
CN2010800394751A CN102482761A (zh) 2009-09-07 2010-07-08 蒸发器、由蒸发器组成的机构和覆层设备

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102009029236.5A DE102009029236B4 (de) 2009-09-07 2009-09-07 Verdampfer, Anordnung von Verdampfern sowie Beschichtungsanlage
DE102009029236.5 2009-09-07

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2011026674A1 true WO2011026674A1 (de) 2011-03-10

Family

ID=42537865

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/EP2010/059839 WO2011026674A1 (de) 2009-09-07 2010-07-08 Verdampfer, anordnung von verdampfern sowie beschichtungsanlage

Country Status (5)

Country Link
EP (1) EP2475801A1 (de)
KR (1) KR20120048671A (de)
CN (1) CN102482761A (de)
DE (1) DE102009029236B4 (de)
WO (1) WO2011026674A1 (de)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102011084996A1 (de) 2011-10-21 2013-04-25 Robert Bosch Gmbh Anordnung zum Beschichten eines Substrats
CN114836720A (zh) * 2019-10-04 2022-08-02 株式会社爱发科 真空蒸镀装置用蒸镀源

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE4204938C1 (de) 1992-02-19 1993-06-24 Leybold Ag, 6450 Hanau, De
US20060162662A1 (en) * 2005-01-21 2006-07-27 Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. Vacuum vapor deposition apparatus
EP1788113A1 (de) * 2005-10-26 2007-05-23 Applied Materials GmbH & Co. KG Verdampfervorrichtung mit einem Behälter für die Aufnahme von zu verdampfendem Material
JP2008150649A (ja) * 2006-12-15 2008-07-03 Tokki Corp 真空蒸着装置
DE102008043634A1 (de) 2008-11-11 2010-05-12 Robert Bosch Gmbh Verdampfer für organische Materialien sowie Beschichtungsanlage zur Herstellung organischer Leuchtdioden und/oder organischer Solarzellen

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4475968B2 (ja) * 2004-01-29 2010-06-09 三菱重工業株式会社 真空蒸着機
WO2007135870A1 (ja) 2006-05-19 2007-11-29 Ulvac, Inc. 有機蒸着材料用蒸着装置、有機薄膜の製造方法

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE4204938C1 (de) 1992-02-19 1993-06-24 Leybold Ag, 6450 Hanau, De
US20060162662A1 (en) * 2005-01-21 2006-07-27 Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. Vacuum vapor deposition apparatus
EP1788113A1 (de) * 2005-10-26 2007-05-23 Applied Materials GmbH & Co. KG Verdampfervorrichtung mit einem Behälter für die Aufnahme von zu verdampfendem Material
JP2008150649A (ja) * 2006-12-15 2008-07-03 Tokki Corp 真空蒸着装置
DE102008043634A1 (de) 2008-11-11 2010-05-12 Robert Bosch Gmbh Verdampfer für organische Materialien sowie Beschichtungsanlage zur Herstellung organischer Leuchtdioden und/oder organischer Solarzellen

Also Published As

Publication number Publication date
CN102482761A (zh) 2012-05-30
EP2475801A1 (de) 2012-07-18
DE102009029236B4 (de) 2023-02-16
DE102009029236A1 (de) 2011-03-10
KR20120048671A (ko) 2012-05-15

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE602004000051T2 (de) Verfahren zum Beschichten von grossflächigen Substraten
EP1970474B1 (de) Bedampfungseinrichtung zur Molekularstrahlbedampfung und Molekularstrahlepitaxie
WO2012175307A1 (de) Verfahren und vorrichtung zum abscheiden von oled's
WO2012175334A2 (de) Verfahren und vorrichtung zum abscheiden von oleds insbesondere verdampfungsvorrichtung dazu
DE102014109194A1 (de) Vorrichtung und Verfahren zum Erzeugen eines Dampfes für eine CVD- oder PVD-Einrichtung
DE4422697C1 (de) Verdampferquelle für eine Aufdampfanlage und ihre Verwendung
DE102009038519A1 (de) Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung von Stöchiometriegradientenschichten und Schichtsystemen
EP1862564B1 (de) Vorrichtung zum Verdampfen von Materialien mit einem Verdampferrohr
DE102009029236B4 (de) Verdampfer, Anordnung von Verdampfern sowie Beschichtungsanlage
WO2019068609A1 (de) Vorrichtung und verfahren zur erzeugung eines in einem trägergas transportierten dampfes
WO2016062514A1 (de) Temperierte gaszuleitung mit an mehreren stellen eingespeisten verdünnungsgasströmen
DE1521272A1 (de) Verfahren zum Ausformen supraleitender Materialien
DE102008043634A1 (de) Verdampfer für organische Materialien sowie Beschichtungsanlage zur Herstellung organischer Leuchtdioden und/oder organischer Solarzellen
DE102007043943B4 (de) Verfahren und Vorrichtung zur Beschichtung von Substraten mit dotierten Schichten
DE102012107966A1 (de) Verdampfereinrichtung und Koverdampfersystem für eine Beschichtungsanlage
WO2015121095A1 (de) Vorrichtung zum bestimmen des massenflusses eines gases beziehungsweise gasgemisches mit ineinandergeschachtelten rohrförmigen filamentanordnungen
WO2011026971A1 (de) Verfahren und vorrichtung zur beschichtung von substraten aus der dampfphase
DE102013108411B4 (de) Durchlauf-Substratbehandlungsanlage
EP3460092A1 (de) Niedrigemissionsbeschichtung
DE102012022744B4 (de) Vorrichtung zum Einstellen einer Gasphase in einer Reaktionskammer
DE102012022619B3 (de) Verdampferzelle, Beschichtungsvorrichtung und Verfahren zur Verdampfung eines Verdampfungsmaterials
DE102011016814B4 (de) Verdampferzellen-Verschlusseinrichtung für eine Beschichtungsanlage
EP3224385B1 (de) Vorrichtung zum abscheiden einer schicht auf einem substrat
DE102011080810A1 (de) Verfahren zur langzeitstabilen Beschichtung von Substraten
WO2015000727A1 (de) Vorrichtung zum bestimmen des massenflusses eines in einem trägergas transportierten dampfs

Legal Events

Date Code Title Description
WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 201080039475.1

Country of ref document: CN

121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 10734086

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

REEP Request for entry into the european phase

Ref document number: 2010734086

Country of ref document: EP

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 2010734086

Country of ref document: EP

ENP Entry into the national phase

Ref document number: 20127005919

Country of ref document: KR

Kind code of ref document: A