WO2012139714A1 - Evaporator cell closure device for a coating plant - Google Patents

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WO2012139714A1
WO2012139714A1 PCT/EP2012/001424 EP2012001424W WO2012139714A1 WO 2012139714 A1 WO2012139714 A1 WO 2012139714A1 EP 2012001424 W EP2012001424 W EP 2012001424W WO 2012139714 A1 WO2012139714 A1 WO 2012139714A1
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closure device
evaporator cell
opening
chamber
evaporator
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PCT/EP2012/001424
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Wolfgang Braun
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Createc Fischer & Co. Gmbh
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    • C23C14/56Apparatus specially adapted for continuous coating; Arrangements for maintaining the vacuum, e.g. vacuum locks
    • C23C14/564Means for minimising impurities in the coating chamber such as dust, moisture, residual gases

Definitions

  • the invention relates to a closure device for an evaporator cell, in particular a closure (shutter) for an effusion cell. Furthermore, the invention relates to an evaporator cell equipped with the closure device and to a coating installation which contains at least one evaporator cell which is equipped with the closure device. Applications of the invention are given in the operation of coating systems for the production of thin layers, in particular molecular beam epitaxy systems (MBE systems).
  • MBE systems molecular beam epitaxy systems
  • Coating plants generally comprise a vapor source (or: evaporator cell), in particular an effusion cell, for producing a vapor jet of vaporization material and a substrate holder for receiving a substrate to be coated.
  • the substrate is placed at a certain working distance from the vapor source so that atoms or molecules from the vapor jet condense or chemically react on the substrate to form a layer.
  • the evaporant can be generally solid, liquid or gaseous, which is typically spoken of a steam source and a steam jet regardless of the state of aggregation of the vapor and the nature of the provision of the vaporization in the gaseous or vapor state.
  • the coating of the substrate is typically carried out under vacuum conditions, in particular under ultrahigh vacuum (UHV), but may also be carried out, for example, under a vacuum.
  • UHV ultrahigh vacuum
  • B. be realized in an inert gas.
  • Conventional coating systems are predominantly designed so that the evaporator cell has a small working distance from the substrate, a wide radiation angle of the steam jet and a large angle of incidence relative to the normal of the coating layer (substrate level) in order to minimize the volume of the coating system substrates with the largest possible diameter and to use as many evaporator cells with large volume.
  • each evaporator cell is equipped with a closure.
  • a conventional closure 100 ' shown by way of example in Figure 13 (prior art), comprises a cover plate 11' which is movable relative to an evaporator cell 200 '.
  • the cover plate 11 ' may be positioned over the mouth of the evaporator cell 200' (blocking position) to provide a barrier to the exit from the evaporator cell 200 '
  • the cover plate 11 ' may be withdrawn from the evaporator cell 200' to release the exiting jet of steam in an open position.
  • the movement between the locked position and the open position is z. B. with egg ⁇ nem drive via a coupling element 30 ', which is provided for a forward thrust movement along the double arrow (see Figures 13A, 13B).
  • the dividing wall 12 1 can not radially surround the jet direction of the steam jet on all sides, since a clearance for the actuation of the cover plate 11 'with the coupling element 30' must be kept free (see FIG. 13B). Due to this gap and due to a limited effectiveness of the remaining partition wall 12 ', material can settle on the inner walls of the coating system beyond the dividing wall 12'. To remove this material, the coater must be fully opened and completely disassembled, resulting in long maintenance times.
  • the abovementioned disadvantages are particularly critical for coating systems which are intended for a high material throughput, as is the case in particular in commercial semiconductor component manufacturing.
  • the greater the amount of vaporized material the more critical is the above deposition of material on the underside of the cover plate, on the bulkhead and on other interior walls of the coater, and the formation of the shutter transient.
  • the size of the evaporator cell increases the dependence of the radiation characteristic of the steam jet on the fill level in the evaporator cell and at the same time the undesired effect of the shutter transient.
  • empirical approaches based on test series have hitherto been required, the reliability of which, however, has proven to be limited in practice.
  • the object of the invention is to provide an improved closure device for an evaporator cell, with which disadvantages of conventional closures of evaporator cells are overcome.
  • the closure device is intended to minimize unwanted material deposits and / or reduce the shutter transient.
  • the object of the invention is also to provide an evaporator cell equipped with an improved closure device and an improved coating system.
  • a closure device for an evaporator cell which comprises a cover plate and a side wall arrangement firmly connected to the cover plate.
  • the cover plate and the side wall arrangement form a component which can be moved in a coating installation and which can be positioned, in particular relative to the evaporator cell, in a blocking position and in an opening position.
  • the closure device In the blocking position, the closure device is configured such that the cover plate forms a barrier for a steam jet emerging from the evaporator cell.
  • the closure device In the opening position, the closure device is adapted to release a steam jet from the evaporator cell, ie to form a passage for the steam jet.
  • the side wall assembly fixedly connected to the cover plate includes side walls that protrude from the cover plate.
  • the side walls of the side wall assembly extend in a direction different from the extension of the top plate.
  • a flat cover plate is provided while the side wall assembly, ie, the side walls of the side wall assembly, are oriented perpendicular to the cover plate.
  • the closure device has a top and a bottom. The upper side is a side facing away from the evaporator cell in use of the closure device, while the bottom is directed to the evaporator cell.
  • the closure device in particular in their connection with a standing in a coating system holder or Drive device, at least one component of the surface normal of the upper side aligned vertically opposite to the gravitational direction, while at least one compo nent of the surface normal of the underside vertically in Gra vitations Vietnamese has.
  • the alignment may be reversed for overhead operation of the evaporator cell.
  • the side wall assembly is connected to the cover plate so that two chambers are formed.
  • the side wall assembly forms a collection chamber with the cover plate.
  • the collection chamber is a one-sided open space, which is bounded at the top of the closure device by the cover plate and the rest by side walls of the side wall assembly. At the bottom there is a catch opening.
  • the collection chamber is open on the underside of the closure device and suitable for the steam jet to enter the collection chamber through the collection opening in the blocking position of the closure device.
  • the closure device according to the invention is adapted to be positioned with respect to an evaporator cell so that the collecting opening of the collecting chamber is in the jet direction of the steam jet emerging from an opening of the evaporator cell.
  • the steam jet can collect in the interior of the collection chamber and in particular precipitate, so that a transport of the vaporized material is blocked towards the substrate.
  • a flow chamber is formed by the sidewall assembly with the cover plate.
  • the flow chamber is a two-sided open space, which is bounded at the top of the closure device by the cover plate and the rest by side walls of the side wall assembly.
  • the flow chamber is open with an inlet opening.
  • the cover plate in the flow chamber on an outlet opening, so that a steam jet can be passed through the flow chamber.
  • the closure device according to the invention is suitable for being positioned above an evaporator cell in the opening position so that a steam jet emerging from the mouth opening of the evaporator cell can pass unhindered through the flow chamber to the substrate holder and in particular a substrate along the beam direction of the evaporator cell.
  • the closure device according to the invention has the advantage that the proportion of vaporization material is minimized, which deposits parasitically on inner walls or other parts of the coating system.
  • the cover plate and the side wall arrangement of the closure device are arranged in such a way that as far as possible all the vaporized material deposited in a parasitic manner (ie not on the substrate) is deposited in or on a moving part in the coating installation.
  • the closure device can be easily replaced, so that the effort to eliminate the parasitically separated evaporation material is minimized. As a result, the maintenance time of the coating system is shortened, and the service life between the maintenance intervals is extended.
  • the closure device according to the invention is a three-dimensional, z. B. box-shaped cell closure.
  • the closure device By a movement relative to the fixed evaporator cell, z. B. a linear movement in the longitudinal direction of the arrangement of the two chambers or a pivoting movement, the closure device between the locking position and the open position is adjusted. In the opening position, the closing device outputs the flow of the vaporized material the underlying evaporator cell free, so that it can reach unhindered in the region of the surface to be vaporized, the substrate to be coated.
  • the flow of the vaporization material is interrupted, and the vaporization material deposits on the interior surfaces of the closure device facing the evaporator cell, in particular on the inner surfaces of the cover plate and the side wall arrangement in the collection chamber.
  • the vapor jet interrupting surface ie the cover plate
  • the vapor jet interrupting surface has a greater distance from the mouth of the evaporator cell.
  • An actuation of the closure device ie a movement of the closure device thus leads to a reduced feedback on the thermal behavior of the evaporator cell.
  • the shutter transient is reduced or negligible.
  • the side walls of the side wall arrangement prevent lateral escape of the steam jet from the closure device.
  • the side wall arrangement thus assumes the function of the partitions, which are fixed in the conventional closure between the evaporator cells, but according to the invention is part of the movable closure device.
  • the closure device according to the invention has the following further advantages.
  • Evaporation material exiting the evaporator cell while the closure device is in the blocking position may be collected in the collection chamber and removed during maintenance of the coating equipment together with the closure device.
  • the portion of the evaporation material that leaves the evaporator cell in a direction that is not directed at the substrate is likewise collected on sidewalls of the sidewall arrangement. Even in the opening position, the formation of parasitic deposits in the coating system is avoided.
  • the material deposited in the flow chamber can also be removed from the coater during maintenance together with the closure device.
  • the outlet opening in the cover plate at the top of the flow chamber fulfills a diaphragm function.
  • the exit orifice may be shaped and dimensioned to restrict the vapor stream of the vapor so that only vapor (eg, atoms, molecules) moving in a straight line directly from the vaporiser cell to the substrate is allowed to pass through. As a result, the area lying next to the substrate in the interior of the coating installation is protected by a deposit of evaporating material.
  • the advantages of the three-dimensional closure device according to the invention become greater the greater the working state from the evaporator cell to the substrate.
  • the opening angle of the evaporator cell with a constant substrate size (surface to be coated) and their angle to the normal of the surface to be vaporized is smaller.
  • the closure device in the beam direction (longitudinal axis of the cell) can be larger, thereby increasing the advantages of the evaporator cell according to the invention.
  • an evaporator cell which with a closure device according to the above-mentioned first aspect of the invention is equipped.
  • the closure device is arranged to be movable relative to the evaporator cell. Since the side wall arrangement of the closure device assumes the function of the conventional partition walls between evaporator cells, an inventive evaporator cell can be arranged at a reduced distance from a further evaporator cell or other installations in the coating installation in comparison with the conventional technique. Thus, the number of evaporator cells can be increased in a given coating system and / or the internal volume of the coating system can be reduced.
  • the above-mentioned object is achieved by a coating installation, in particular an MBE installation, which contains at least one evaporator cell equipped with the closure device according to the abovementioned first aspect of the invention.
  • the coating system is equipped with at least one drive device with which the closure device of the at least one evaporator cell is movable relative to the evaporator cell, for. B. is linearly displaceable or pivotable.
  • Another object of the invention is a method for coating a substrate in a coating system, wherein the closure device is used according to the above-mentioned first aspect of the invention. The process is characterized in particular by two operating phases of the coating.
  • the closure device In a first operating phase, the closure device is in the blocking position, so that an exit of the steam jet from the evaporator cell is prevented. In this phase of operation no coating of the substrate or a coating of the substrate takes place from an adjacent evaporator cell.
  • the closure device In a second operating phase, the closure device is arranged in the opening position, so that the vapor jet of the vaporization material is directed from the evaporator cell onto the substrate and the vaporization material deposits on the substrate.
  • the side wall arrangement may have on a lower side of the closure device a bottom plate which extends over the underside of at least one of the collection chamber and the flow chamber.
  • the bottom plate forms on the underside of the closure device a delimitation of the chamber (s), wherein in the bottom plate respectively corresponding to the collecting opening of the collecting chamber and / or the inlet opening of the flow chamber is formed.
  • the bottom plate preferably extends over the extension of both chambers.
  • through the bottom plate, which surrounds the collecting opening and / or the inlet opening created a further collecting surface on which precipitate parts of the steam jet after a possible back reflection towards the evaporator cell or can fall on the parts of the deposited in the chambers evaporating.
  • undesirable contamination of the evaporator cell or its environment can be avoided.
  • the retention function of the bottom plate can be further improved if, according to another variant of the invention, at least one of the collecting opening of the collecting chamber and the inlet opening of the flow chamber is equipped with a retaining ring.
  • the retaining ring is a projection which extends along the edge of the collecting opening or the inlet opening and projects into the interior of the collecting or flow chamber.
  • a retention volume is thus formed on the inside of the chambers on the bottom plate, with which both solid and liquid evaporating material can be reliably collected.
  • the closure device can be adapted so that vaporized material deposited in the collecting chamber and / or the flow chamber is returned to the evaporator cell.
  • the return of evaporating material is particularly easy when evaporating liquid material.
  • the bottom plate in at least one of the two chambers is provided with a guide, can be passed to the evaporating material on the bottom plate corresponding to the collecting opening or to the inlet opening.
  • the vaporized material conducted to the collecting opening or to the inlet opening can then fall or drip into the evaporator cell under the effect of gravity.
  • the guide comprises z. B. a relative to the horizontal towards the respective opening inclined surface.
  • a targeted discharge of deposited vaporized material can also be provided in other parts of the chamber.
  • a draining device may be provided on the cover plate in the collection chamber and / or the flow chamber, with the evaporated material collected on the cover plate being directed respectively to the bottom plate, to the collection opening and / or to the inlet opening.
  • the vaporized material can be returned directly to the evaporator cell.
  • the vaporization material can be applied to it, if necessary using tion of the retaining ring, collected or recycled using the guide also in the evaporator cell.
  • the application of the closure device is not limited to evaporator cells for solid or liquid evaporating material.
  • the invention can also be used with evaporator cells, with which at the operating temperature in the coating system gaseous vapor is passed to the substrate.
  • the gaseous Evampfungsgut can z. B. after a chemical reaction with other substances on the substrate a
  • the collecting chamber of the closure device is preferably connected to a pumping device. From the collection chamber leads a hollow conduit to the pumping device, which can be permanently installed in the coating plant.
  • the hollow line is z. B. integrated into a holder or a coupling element of the closure device, so that advantageously also with the connection with the pumping device, a compact design is achieved.
  • the closure device is equipped with a coupling element that serves the mechanical connection of the closure device with a part of the coating system, in particular with the drive device in the coating system.
  • the coupling element is set up for a releasable fixation of the closure device in the coating system. It is preferably provided a coupling element with a snap or flange connection. This advantageously results in easy replacement of the closure device for maintenance purposes.
  • the closure device can, for. B. be mounted on a removable flange, which can be easily removed and reassembled.
  • the closure device according to the invention can furthermore be used for charging the evaporator cell.
  • the closure device according to a further variant of the invention comprises a funnel chamber, which is arranged adjacent to one of the collection and flow chambers.
  • the closure device can be moved into a filling position relative to the evaporator cell, wherein in the filling position evaporating material can be filled through the funnel chamber into the evaporator cell.
  • the funnel chamber comprises a two-sided open space, which is bounded by the cover plate and the side wall assembly and optionally also the bottom plate.
  • the cover plate and possibly the bottom plate contain openings through which evaporating material can be passed into the evaporator cell.
  • the inner walls of the side wall arrangement form a funnel opening, which tapers towards the underside of the closure device, by means of which a reliable introduction of evaporating material into the mouth opening of the evaporator cell is facilitated.
  • FIG. 1 shows a schematic sectional view of a closure device according to the invention in the open position above an evaporator cell
  • FIG. 2 shows a schematic perspective view of a closure device according to the invention in FIG the blocking position above an evaporator cell;
  • Figure 3 a schematic sectional view of a
  • FIG. 4 is a graphic representation of a radiation characteristic of an evaporator cell
  • FIG. 5 shows a schematic sectional view of a further flow chamber of a further closure device according to the invention
  • Figures 6 and 7 are schematic sectional views of a collection chamber of a closure device according to the invention
  • FIGS. 8 and 9 are schematic sectional views of further embodiments of the closure device according to the invention.
  • Figure 10 a schematic perspective view of a
  • Embodiment of the closing device according to the invention in which the collecting chamber is connected to a pumping device;
  • Figure 11 a further embodiment of the closure device according to the invention, which is equipped with a funnel chamber;
  • FIG. 12 shows a schematic sectional view of a coating installation according to the invention
  • Figure 13 schematic illustrations of a conventional closure of an evaporator cell (prior art).
  • Locking device is possible. Furthermore, the embodiment of the invention with an evaporator cell is possible, the beam direction is inclined relative to the vertical or the overhead, d. H. is operated with a vertically downwardly directed steam jet. In other words, the closure device oriented horizontally in the figures can be tilted relative to the horizontal.
  • the embodiments of the invention will be described below with reference to details of the closure device. Details of the evaporator cell, the MBE plant and the methods of their operation are not described, as far as they are known from conventional coating techniques.
  • the figures illustrate the locking device according to the invention in schematic, not to scale representations.
  • the illustrated in Figure 1 in a schematic sectional view of the first embodiment of the closure device 100 according to the invention comprises a cover plate 11 and a side wall arrangement 12 with three side walls 12.1, 12.2 and 12.3.
  • the side wall assembly 12 is fixed to the cover plate 11, wherein a collecting chamber 10 and a flow chamber 20 are formed by the side walls 12.1, 12.2 and 12.3.
  • the collection chamber 10 is bounded by the side walls 12.1 and 12.2 and a closed portion of the cover plate 11.
  • the flow chamber 20 is bounded by the side walls 12. 2 and 12. 3 and a partial area of the cover plate 11 which is open with an outlet opening 22.
  • the side wall assembly 12 is fixed to the cover plate 11, wherein a collecting chamber 10 and a flow chamber 20 are formed by the side walls 12.1, 12.2 and 12.3.
  • the collection chamber 10 is bounded by the side walls 12.1 and 12.2 and a closed portion of the cover plate 11.
  • the flow chamber 20 is bounded by the side walls 12. 2 and 12. 3 and a partial area of the cover plate 11
  • the closure device 100 has the form of a three-dimensional box (cuboid shape) which extends in a longitudinal extension of the closure device and is divided by the side wall assembly 12 into the collection and flow chambers 10, 20.
  • a coupling element 30 Connected to the side wall arrangement 12 is a coupling element 30 with which the closure device 100 can be fixed to a drive device (not shown, see FIGS. 10, 12).
  • the coupling element 30 serves to hold the closure device 100 and move it relative to the evaporator cell 200.
  • the evaporator cell 200 which is shown schematically and only in parts, comprises a crucible 210 with a crucible heater 220 and a cooling jacket 230.
  • the crucible 210 is adapted for receiving solid or liquid evaporable material 2.
  • the heater 220 may be configured as an electrical resistance heater and / or as an electron beam heater, as known from conventional evaporator cells.
  • the cooling jacket 230 is configured for passive or active cooling and for shielding the environment of the crucible 210 and the heater 220 from radiated heat.
  • the vaporization material 2 Upon actuation of the heater 220, the vaporization material 2 is heated until it is converted by vaporization or sublimation in the vapor state and exits through the mouth opening 211 of the crucible 210 to the outside.
  • the movement of the vaporous vaporization material as a jet of steam 1 follows a predetermined jet direction 3, whereby due to the geometry of the crucible 210 and the mutual collisions of the atoms or molecules in the vapor jet 1, a specific evaporator characteristic (spatial region, in which the evaporated material flows) is formed.
  • the closure device 100 is arranged movably relative to the evaporator cell 200 and can be positioned in an open position (shown in FIG.
  • the flow chamber 20 is located in the jet direction 3 above the mouth opening 211 of the crucible 210, so that the steam jet 1 of the vaporization material enter the flow chamber 20 through the inlet opening 21 on the underside of the closure device 100 and the flow chamber 20 in at the outlet opening 22 Towards the substrate (not shown) can let.
  • parts of the steam jet 1, which form lateral regions of the evaporator characteristic are collected by the side walls 12. 2, 12. 3 and the inside of the cover plate 11 in the vicinity of the outlet opening 22.
  • the outlet opening 22 forms an aperture for the evaporator characteristic, which is shaped so that only a predetermined part of the steam jet 1 is directed onto the substrate and unwanted precipitation in the vicinity of the evaporator cell and the substrate inside the coating system can be avoided.
  • the outlet opening 22 is z. B. circular, while the collecting and inlet openings 13, 21 are rectangular.
  • the closure device 100 In the blocking position, the closure device 100 is arranged so that the collection chamber 10 is positioned above the mouth opening 211 of the crucible 210. A steam jet 1 emerging from the crucible 210 is completely received by the collecting chamber 10. The vaporization material is deposited on the insides of the collection chamber 10, i. deposited on the side walls 12.1, 12.2 and the cover plate 11, so that an undesirable precipitation in the environment of the evaporator cell or other parts of the coating system is avoided.
  • the closure device 100 is constructed of a metal or ceramic material. Any material which has sufficient temperature stability and, in particular, at the operating temperature of the closure device 100 exhibits neither a geometrical deformation nor an release of impurities, can be used. For high temperature
  • the closure device 100 is preferably made of tantalum or tungsten sheet.
  • the closure device 100 may be formed of steel or glass.
  • the dimensioning of the closure device 100 can, depending on the conditions of the specific application of the
  • the collecting opening 13 or the inlet opening 21 are dimensioned such that they can completely absorb the steam jet emerging from the mouth opening 211 of the crucible 210.
  • the length of the side walls 12.1, 12.2 and 12.3, ie the height of the closure device 100 in the jet direction 3 is selected so that the occurring at the inside of the cover plate 11 in the collection chamber 10 back reflection of thermal radiation does not affect the temperature in the crucible 210 or negligible little.
  • the side walls 12.1 and 12.3 are thicker than the side wall 12.2 and z. B. hollow.
  • the closure device 100 for an evaporator cell 200 having a diameter of the mouth opening 211 of z. B.
  • FIG. 2 cm have the following dimensions: height of the closure device 100 in the beam direction 2: 5 cm, and base of the collection and flow chambers 10, 20: 3 cm x 6 cm, distance of the bottom of the side wall assembly 12 of the evaporator cell 200: 5 mm , FIG. 2 illustrates a closure device 100 in a schematic perspective view.
  • the closure device 100 has the box shape described above, which is formed by the side walls 12.1, 12.3, 12.4 and 12.5 and the cover plate 11 and in the interior by a further side wall (12.2 in Figure 1) into the collection chamber 10 and the flow chamber 20 is divided.
  • FIG. 2 illustrates the blocking position in which the collecting chamber 10 is located above the mouth opening 211 of the crucible 210 of the evaporator cell 200, so that emergent, vaporous vapor is collected in the collection chamber 10.
  • the closure device 100 shown in Figures 1 and 2 is characterized by a particularly simple construction of the box shape.
  • the collection and flow chambers 10, 20 are arranged side by side along the longitudinal extent of the closure device.
  • the structure with a one-piece cover plate 11 which extends over the entire top of the closing device 100 and with planar side walls can be modified by z.
  • B. a multi-part cover plate with different interconnected wall elements for closing the chambers and / or curved side walls are provided. Further modified features of the closing device are described below with reference to FIGS. 3, 5 and 6 to 11.
  • FIG. 3 illustrates the flow chamber 20 of a further embodiment of the closure device 100 according to the invention in a schematic sectional view (perpendicular to the longitudinal extent of the closure device).
  • the flow chamber 20 is bounded by the side walls 12.4, 12.5, the cover plate 11 and additionally by a bottom plate 14.
  • the bottom plate 14 is provided on the underside, ie on the side facing the evaporator cell 200 side of the closure device 100 and equipped with the inlet opening 21.
  • the inlet opening 21 in the bottom plate 14 and the outlet opening 22 in the cover plate 11 are arranged so that evaporating material 2 as vapor jet 1 from the crucible 210 of the evaporator cell 200 with the given jet direction 3 through the flow chamber 20 pass can.
  • the inlet opening 21 and the outlet opening 22 are z. B. circular.
  • the bottom plate 14 has a dual function. First, the inlet opening 21 of the flow chamber is provided with a predetermined diameter. Furthermore, 14 material can accumulate on the inside of the bottom plate, the z. B. is deposited after a multiple reflection in the flow chamber 20 or falls from a deposition 4 on the inside of the cover plate 11. Such collected material is exemplified by the reference numeral 5.
  • the bottom plate 14 may be provided for delimiting the underside of the closure device 100 exclusively in the flow chamber 20 or in both chambers 10, 20 (see Figures 8, 9) or exclusively at the collection chamber 10.
  • the embodiment according to FIG. 3 is particularly well suited for the evaporation of sublimating vaporization material or vaporization material with a high melting point.
  • the evaporating material is collected by evaporation in the interior of the flow chamber 20 with the closure device 100 according to the invention.
  • the vaporized material is deposited in solid form on the insides of the flow chamber 20.
  • the internal volume of the flow chamber 20 (and accordingly also the collection chamber 10) is maximized depending on the specific application conditions.
  • a large amount of evaporating material can be precipitated, wherein the inlet and outlet openings 21, 22 are not or only negligibly reduced in size.
  • FIG. 3 diagrammatically illustrates the formation of an evaporating material deposition 4 on the inside of the cover plate 11 in a concrete example.
  • the dimensioning of the exit and exit openings 21, 22 are based on the following considerations.
  • the inlet opening is dimensioned such that no vaporization material can precipitate on the underside of the closure device 100.
  • the deposition 4 can grow at the edge of the outlet opening 22 at an oblique angle to the center of the flow chamber 20. This growth is taken into account in the dimensioning of the outlet opening 22.
  • a thickness of the occupancy of the inside of the cover plate 11 in the beam direction 3 can be determined. From the emission angle and the thickness of the coverage results in an estimate of what diameter the outlet opening 22 must have, in order to ensure even at the end of a vaporization cycle, a complete deposition of the vaporized material on the substrate. In this estimation, the contribution may be indirect
  • FIG. 4 shows the deposition of the vaporization product on a planar substrate arranged perpendicular to the crucible axis as a function of the distance from the substrate center.
  • the deposition on the substrate is divided into three areas a, b and c.
  • the coating rate is approximately uniform, so that a uniform deposition or layer thickness is achieved.
  • the flow chamber 20 of a further embodiment of the closure device 100 according to the invention is illustrated in a schematic sectional view (along the longitudinal direction of the closure device) in FIG. As in FIG. 3, the flow chamber 20 is delimited by the side walls 12.4, 12.5, the bottom plate 14 with the inlet opening 21 and the cover plate 11 with the outlet opening 22.
  • a retaining ring (collar) 15 is provided, with which on the inside of the bottom plate 14, a reservoir 14.1 is created for collected vapor 6.
  • This embodiment of the invention is particularly well suited for the vaporization of liquid vapor.
  • evaporating material may precipitate on the inside of the flow chamber 20.
  • Liquid vaporized material runs inside on the side walls 12.4, 12.5 down to the bottom plate 14.
  • the liquid Verdampfungsgut 6 can collect.
  • Beam direction is determined depending on the specific application conditions, in particular depending on the volume of the liquid Verdampfungsguts 6, which is to be retained in the flow chamber 20. additionally can be taken into account in the design of the height of the retaining ring 15 that during the movement of the closure device 100 overflow of the liquid vapor 6 over the retaining ring 15 is avoided by a wave formation.
  • the side of the retaining ring 15 facing the center of the entry opening 21 is inclined at an opening angle relative to the jet direction 3.
  • the opening angle ⁇ is dimensioned so that the retaining ring 15 is not hit by the side of evaporating material, which faces the axis of symmetry of the crucible 210.
  • the opening angle is z. B. 20 °.
  • FIG. 6 illustrates that the bottom plate 14 with the retaining ring 15 can also be provided in the region of the collecting chamber 10. Accordingly, in the sectional view shown in FIG. 6 (transversely to the longitudinal direction of the closure device 100), the collection chamber 10 is delimited by the side walls 12.4, 12.5, the closed cover plate 11 and the bottom plate 14 with the collection opening 13. By the retaining ring 15, a reservoir 14.1 is provided on the inside of the bottom plate 14 for receiving the liquid Verdampfungsguts 6. In order to ensure a directed movement of liquid evaporation material to this reservoir, the collection chamber 10 is additionally equipped with a drip tray 16.
  • the drip-off device 16 is adapted to guide evaporation material collected on the cover plate 11 to the base plate.
  • the function of the dripping device 16 may be to conduct evaporating material to the collecting opening 13 (see FIG. 7).
  • the dripping device 16 may also be provided in the flow chamber 20 (see FIG. 9).
  • the inside of the cover plate 11 is inclined in order to form the drip-off device 16. Material deposited on this inside runs under the action of gravity up to a drip edge 16. 1, which is located above the reservoir on the inside of the bottom plate 14. From the drip edge
  • FIG. 7 illustrates the alternative variant in which the dripping device 16 is formed in such a way that deposited vaporized material runs to a drip tip 16.2 above the drip opening 13 and drops into the crucible 210 in the form of droplets 7.
  • the dripping device 16 is formed by a conical inside of the cover plate 11.
  • the tip of the conical inside forms the drip tip 16.2, which is arranged centrally above the mouth opening 211 of the crucible 210.
  • the variant according to FIG. 7 offers advantages if no value has to be placed on the highest purity of the vaporization product 2 and the closure device 100 is made of a material that is inert with respect to the vaporization product, ie. can be made with the evaporating material unreacted, pure material.
  • the material yield of the evaporation almost 100% and the life of the closure device practically unlimited.
  • the dripping from the dripping device 16 into the crucible 210 can be provided continuously while the closure device 100 is in the blocking position. When the movement of the closure device 100 is provided to the open position, further dripping from the drip tip may occur
  • the evaporator cell 200 can additionally with Collecting containers 220 may be equipped.
  • the arrangement of the collection container 220 laterally adjacent to the crucible 210 of the evaporator cell is schematically illustrated in FIG.
  • the distance of the collecting container 220 from the crucible 210 is equal to the distance between the collecting and inlet openings 13, 21 of the collecting and flow chambers 10, 20.
  • only one collecting container 220 may be provided on the side of the crucible 210, where the collection chambers 10 are in the open position of the closure device 100 (illustrated in FIG. 8). Furthermore, it is preferably provided that the collecting container 220 are formed by movable crucible or pots, which can be removed or replaced by a maintenance opening from the coating system.
  • one of the collection and flow chambers 10, 20 may be equipped with egg ⁇ ner guide means 17 which is adapted to the bottom plate 14 precipitated evaporating toward the receiving port 13 of collection chamber 10 and / or the inlet opening 21 of the flow chamber 20 to pass.
  • fi gur 9 is shown by way of example a variant in which both chambers 10, 20 are each equipped with a guide 17.
  • the inside of the bottom plate 14 around the collecting and constitutionsöff- openings 13, 21 each formed funnel-shaped.
  • liquid evaporant can drain from the guide 17 and be collected in the crucible 210 of the evaporator cell 200.
  • a cylindrical or funnel-shaped drip edge 17. 1 can be provided which, for example, can be attached to the guide device 17 of FIGS
  • Flow chamber 20 is shown in Figure 9.
  • the drip edge 17.1 prevents the evaporating material from running along the underside of the closure device 100. Since the collecting opening 13 and the inlet opening 21 typically have a larger diameter than the mouth opening 211 of the crucible 210, the drip edge 17.1 on the bottom plate 14 is outside an extension of the inner walls of the crucible 210 (see 212 in Figure 9). In order nevertheless to ensure a secure absorption of vaporization material in the crucible 210, the crucible 210 is equipped at its mouth opening with a rim widening 213.
  • the edge widening 213 includes a portion of the crucible 210 in which the diameter of the crucible widens toward the mouth 211. It is e.g.
  • the edge widening 213 is preferably additionally heated in order to facilitate drainage of liquid vaporized material into the crucible 210.
  • a heater 214 is provided in the vicinity of the orifice in the edge widening 213.
  • the closure device 100 is particularly suitable for controlling the flow of gaseous steaming good.
  • gaseous evaporating material in the blocking position can be pumped out through the collecting chamber 10.
  • This embodiment of the invention which is illustrated in a schematic perspective view in FIG. 10, has the particular advantage that a large flow ratio between the open and closed positions can be realized, since the gaseous evaporating material in the blocking position of the closure device 100 is effectively removed from the coating system can be pumped out.
  • the closure device 100 comprises the collection chamber 10 and the flow chamber 20, which are connected via a coupling element 30 with a drive device 50 (shown schematically) in the coating system.
  • the flow chamber 20 is located at the free end of the closure device 100, while the collection chamber 10 is connected to the coupling element 30.
  • the coupling element 30 comprises a hollow conduit which extends from the collection chamber 10 to the pumping device 40.
  • the pumping device 40 includes e.g. a connected to the coating plant vacuum pump 41.
  • the drive means 50 includes z. As a motor drive or a linkage, which is operated by a motor outside the vacuum chamber of the coating plant.
  • Gaseous evaporating material is not provided from a crucible, but by means of a nozzle 215 in the coating system.
  • a guide wall 18 In the collection chamber 10 is a guide wall 18, with which the gaseous evaporating material, which enters the blocking position shown by the nozzle 215 through the collecting opening 13 into the collecting chamber 10, is deflected towards the coupling element 30.
  • the baffle 18 includes, for example, a flat, inclined or a quarter-circle curved surface, which redirects the gas flow.
  • the gaseous evaporating material flows through the inlet and outlet openings 21, 22, the flow chamber 20 to the substrate. Notwithstanding the illustration in Figure 10, alternatively or additionally, a compound of the
  • FIG. 11 illustrates a further embodiment of the closure device 100 according to the invention, in which a funnel chamber 60 is provided in addition to the collection chamber 10 and the flow chamber 20.
  • the closure device 100 additionally fulfills the function of filling the evaporator cell 200 with solid or liquid evaporant.
  • the funnel chamber 60 is disposed adjacent to the collection or flow chamber 20 and formed with an inner funnel-shaped surface 61.
  • the closure device 100 may be moved to a fill position (shown in FIG. 11) in which the funnel chamber 60 is located above the evaporator cell 200.
  • the evaporator cell 200 can be filled by evaporating material from a refill (not shown) is placed on the top of the closure device 100 in a funnel opening 62.
  • a refill (not shown) is placed on the top of the closure device 100 in a funnel opening 62.
  • the vaporization material is centered in the crucible 210 of the evaporator cell 200 with high accuracy.
  • the hopper chamber 60 that un ⁇ ter vacuum evaporating can be refilled without particularly high demands on the precision of setting of the refill.
  • Through the funnel form results in a high tolerance against when dumping possibly evasive Evaporative.
  • the evaporation material is for the use of the closure device 100 according to FIG. 11 z. B. in liquid form or as granules with a grain size below 5 mm, so that wedging in the interior of the hopper chamber 60 is avoided.
  • the hopper chamber 60 is preferably formed in the upper part with a large opening angle and in the lower part also with an opening angle.
  • the refill device can be equipped with a tool for loosening up possibly stuck evaporating material.
  • FIG. 12 illustrates, in a schematic sectional view, an embodiment of a coating installation 300 according to the invention with a vacuum chamber 310.
  • the vacuum chamber 310 at least one substrate holder 320 is arranged, which is set up to receive a substrate 8 to be coated.
  • a plurality of evaporator cells 200 are arranged in the vacuum chamber 310, which are each equipped with the closure device 100 according to the invention.
  • the vacuum chamber 310 has a pump port 330 for connection to a vacuum pump (not shown) and a lock device.
  • the lock device comprises at least one substrate lock 341, which is set up to transfer the substrate 8 between the interior of the vacuum chamber 10 and the external environment.
  • At least one additional lock 342 may be provided, which is configured for access into the interior of the vacuum chamber 310, for example for the supply of evaporation material or for the discharge of precipitate from the closure device. It is not mandatory for the closure devices 100 Provide locks. Rather, it may be sufficient to retract the closure devices 100 from the evaporator cells 200 in respective shuttle units 343 which are connected to the wall of the vacuum chamber 310 and from which the supply of evaporation material from the outside or the discharge of precipitate to the outside.
  • the shutter units 343 can z. Example, as described in the unpublished German patent application DE 10 2011 013 245 on the priority date of the present invention.
  • FIG. 12 illustrates the coating system 300 and its components only schematically.
  • the coating system 300 is equipped with other equipment parts, as is known from conventional coating technology, such. B. with
  • the coating system 300 comprises, for example, an MBE plant.
  • the evaporator cells 200 are charged with evaporating material and the substrate 8 is fixed to the substrate holder 320.
  • a reduced operating pressure e.g. Ultra high vacuum set.
  • the evaporator cells 200 are heated, so that evaporation material is in each case converted into the gaseous state.
  • the closure devices 100 are in the blocking position, that is to say any escaping vaporization material is collected in the collecting chambers of the closure devices 100. Subsequently, the closure devices 100 are moved in common, in groups, or individually in succession to form a plurality or individual ones
  • Evaporator cells 200 release.
  • the closure devices 100 are moved into the open position, so that the steam jet can flow to the substrate 8 and the evaporation material can be deposited on the substrate 8. If, for example, through a visual observation, a sensor or the monitoring of other operating parameters is found that one of the closure devices 100 is completely loaded with parasitically deposited evaporate, the relevant evaporator cell 200 is turned off. When the evaporator cell 200 is cooled and no further evaporating material emerges, the closure device 100 is decoupled from the drive device 50 and with a manipulation tool
  • the closure device 100 can be used again in the coating installation 300.

Abstract

The invention relates to a closure device (100) for an evaporator cell (200), comprising a cover plate (11) that is movable relative to the evaporator cell, that forms a barrier for a vapor stream (1) coming from the evaporator cell in a shut-off position and that releases the vapor stream (1) in an open position. Said closure device also comprises a side wall arrangement (12), which laterally shields an environment of the evaporator cell from the vapor stream (1) and is connected to the cover plate (11), such that a collecting chamber (10) and a flow chamber (20) are formed. The collecting chamber (10) is open at a collecting opening (13) on a lower face of the closure device, is closed on an upper face by the cover plate (11) and is installed such that in the shut-off position the vapor stream (1) enters the collecting chamber (10) through the collecting opening (13), and the flow chamber (20) is open on the lower face at an inlet opening (21) and on the upper face at an outlet opening (22) of the cover plate (11) and is installed such that in the open position the vapor stream (1) passes through the inlet and outlet openings. The invention further relates to an evaporator cell, to a coating plant and a method for the operation thereof.

Description

Verdampferzellen-Verschlusseinrichtung für eine Beschichtungsanlage  Evaporator cell closure device for a coating system
Die Erfindung betrifft eine Verschlusseinrichtung für eine Verdampferzelle, insbesondere einen Verschluss (Shutter) für eine Effusionszelle . Des Weiteren betrifft die Erfindung eine mit der Verschlusseinrichtung ausgestattete Verdampferzelle und eine Beschichtungsanlage, die mindestens eine Verdampferzelle enthält, die mit der Verschlusseinrichtung ausgestattet ist. Anwendungen der Erfindung sind beim Betrieb von Be- schichtungsanlagen zur Herstellung dünner Schichten, insbesondere Molekularstrahlepitaxie-Anlagen (MBE-Anlagen) gege- ben. The invention relates to a closure device for an evaporator cell, in particular a closure (shutter) for an effusion cell. Furthermore, the invention relates to an evaporator cell equipped with the closure device and to a coating installation which contains at least one evaporator cell which is equipped with the closure device. Applications of the invention are given in the operation of coating systems for the production of thin layers, in particular molecular beam epitaxy systems (MBE systems).
Beschichtungsanlagen umfassen allgemein eine Dampfquelle (oder: Verdampferzelle) , insbesondere eine Effusionszelle, zur Erzeugung eines Dampfstrahls von Verdampfungsgut und eine Substrathalterung zur Aufnahme eines zu beschichtenden Substrats. Das Substrat wird mit einem bestimmten Arbeitsabstand von der Dampfquelle angeordnet, so dass Atome oder Moleküle aus dem Dampfstrahl auf dem Substrat kondensieren oder chemisch reagieren und eine Schicht bilden. Das Verdampfungsgut kann allgemein fest, flüssig oder gasförmig sein, wobei typischerweise unabhängig vom Aggregatzustand des Verdampfungsguts und der Art der Bereitstellung des Verdampfungsguts im gas- oder dampfförmigen Zustand von einer Dampfquelle und einem Dampfstrahl gesprochen wird. Die Beschichtung des Sub- strats erfolgt typischerweise unter Vakuumbedingungen, insbesondere unter Ultrahochvakuum (UHV) , kann aber auch z. B. in einem Inertgas realisiert werden. Herkömmliche Beschichtungsanlagen sind vorwiegend so ausgeführt, dass die Verdampferzelle einen geringen Arbeitsabstand vom Substrat, einen breiten Abstrahlwinkel des Dampfstrahls und einen großen Anstellwinkel relativ zur Normalen der Be- schichtungsebene (Substratebene) aufweist, um bei möglichst geringem Volumen der Beschichtungsanlage Substrate mit möglichst großem Durchmesser und möglichst viele Verdampferzel- len mit großem Volumen verwenden zu können. Um die Bedingungen eines Beschichtungsprozesses, insbesondere die Schichtdicke oder die Schichtfolge, steuern zu können, ist jede Verdampferzelle mit einem Verschluss ausgestattet. Ein herkömmlicher Verschluss 100', der beispielhaft in Figur 13 (Stand der Technik) gezeigt ist, umfasst eine Deckplatte 11', die relativ zu einer Verdampferzelle 200' beweglich ist. Die Deckplatte 11' kann über der Mündungsöffnung der Verdampferzelle 200' positioniert sein (Sperrposition), um eine Barriere für den aus der Verdampferzelle 200' austretenden Coating plants generally comprise a vapor source (or: evaporator cell), in particular an effusion cell, for producing a vapor jet of vaporization material and a substrate holder for receiving a substrate to be coated. The substrate is placed at a certain working distance from the vapor source so that atoms or molecules from the vapor jet condense or chemically react on the substrate to form a layer. The evaporant can be generally solid, liquid or gaseous, which is typically spoken of a steam source and a steam jet regardless of the state of aggregation of the vapor and the nature of the provision of the vaporization in the gaseous or vapor state. The coating of the substrate is typically carried out under vacuum conditions, in particular under ultrahigh vacuum (UHV), but may also be carried out, for example, under a vacuum. B. be realized in an inert gas. Conventional coating systems are predominantly designed so that the evaporator cell has a small working distance from the substrate, a wide radiation angle of the steam jet and a large angle of incidence relative to the normal of the coating layer (substrate level) in order to minimize the volume of the coating system substrates with the largest possible diameter and to use as many evaporator cells with large volume. In order to be able to control the conditions of a coating process, in particular the layer thickness or the sequence of layers, each evaporator cell is equipped with a closure. A conventional closure 100 ', shown by way of example in Figure 13 (prior art), comprises a cover plate 11' which is movable relative to an evaporator cell 200 '. The cover plate 11 'may be positioned over the mouth of the evaporator cell 200' (blocking position) to provide a barrier to the exit from the evaporator cell 200 '
Dampfstrahl zu bilden (siehe insbesondere Figur 13A) . Des Weiteren kann die Deckplatte 11' von der Verdampferzelle 200' zurückgezogen werden, um in einer Öffnungsposition den austretenden Dampfstrahl freizugeben. Die Bewegung zwischen der Sperrposition und der Öffnungsposition erfolgt z. B. mit ei¬ nem Antrieb über ein Koppelelement 30', das für eine Vor- Schubbewegung entlang des Doppelpfeils (siehe Figuren 13A, 13B) vorgesehen ist. Des Weiteren ist die herkömmliche Ver¬ dampferzelle 200' mit einer Seitenwand 12' ausgestattet, wel¬ che die Strahlrichtung der Verdampferzelle 200' von mehreren Seiten umgibt, um eine Umgebung der Verdampferzelle 200' vom austretenden Dampfstrahl abzuschirmen. Steam jet to form (see in particular Figure 13A). Furthermore, the cover plate 11 'may be withdrawn from the evaporator cell 200' to release the exiting jet of steam in an open position. The movement between the locked position and the open position is z. B. with egg ¬ nem drive via a coupling element 30 ', which is provided for a forward thrust movement along the double arrow (see Figures 13A, 13B). Furthermore, the conventional Ver ¬ evaporator equipped cell 200 'having a side wall 12', wel ¬ surface 200 'surrounds a plurality of pages to a surrounding area of the evaporator cell 200', the beam direction of the evaporator cell to shield the exiting steam jet.
Herkömmliche Verschlüsse für Verdampferzellen, z. B. gemäß Figur 13, haben eine Reihe von Nachteilen. In der Sperrposition setzt sich Verdampfungsgut an der Unterseite der Deck- platte 11' ab. Festes Verdampfungsgut kann eine dicke Schicht bilden, welche den Verschluss behindert oder blockiert. Flüssiges Verdampfungsgut tropft von der Deckplatte 11' ab, so dass die Umgebung der Verdampferzelle 200' beschichtet oder deren Funktion beeinträchtigt wird. Dieselben Probleme ergeben sich für die Trennwand 12', mit der ein seitliches Übersprechen zwischen benachbarten Verdampferzellen unterbunden werden soll. Beschichtete Trennwände können ebenfalls den Verschluss blockieren oder die Funktion der Verdampferzelle beeinträchtigen. Des Weiteren ist von Nachteil, dass die Trennwand 121 die Strahlrichtung des DampfStrahls radial nicht allseitig umgeben kann, da ein Freiraum für die Betätigung der Deckplatte 11' mit dem Koppelelement 30' freigehalten werden muss (siehe Figur 13B) . Aufgrund dieser Lücke und aufgrund einer beschränkten Wirksamkeit der übrigen Trennwand 12' kann sich Material an den Innenwänden der Beschichtungs- anlage jenseits der Trennwand 12' absetzen. Um dieses Material zu entfernen, muss die Beschichtungsanlage vollständig geöffnet und komplett zerlegt werden, was lange Wartungszeiten zur Folge hat. Conventional closures for evaporator cells, z. As shown in Figure 13, have a number of disadvantages. In the blocking position, evaporation material settles on the underside of the cover plate 11 'off. Solid vapor can form a thick layer which obstructs or blocks the closure. Liquid evaporant drips from the cover plate 11 ', so that the environment of the evaporator cell 200' is coated or its function is impaired. The same problems arise for the partition wall 12 ', with which a lateral crosstalk between adjacent evaporator cells to be suppressed. Coated partitions may also block the closure or affect the function of the evaporator cell. Furthermore, it is disadvantageous that the dividing wall 12 1 can not radially surround the jet direction of the steam jet on all sides, since a clearance for the actuation of the cover plate 11 'with the coupling element 30' must be kept free (see FIG. 13B). Due to this gap and due to a limited effectiveness of the remaining partition wall 12 ', material can settle on the inner walls of the coating system beyond the dividing wall 12'. To remove this material, the coater must be fully opened and completely disassembled, resulting in long maintenance times.
Ein weiterer wichtiger Nachteil der herkömmlichen Technik ergibt sich aus starken Temperaturänderungen (so genannte Another important disadvantage of the conventional technique results from strong temperature changes (so-called
"Shutter-Transienten" ) , die beim Öffnen oder Schließen des Verschlusses auftreten. Die thermische Abstrahlung an der Mündungsöffnung der Verdampferzelle 200' in Strahlrichtung ändert sich in Abhängigkeit von der Anordnung der Deckplatte 11' in der Sperrposition oder der Öffnungsposition. In der Sperrposition wird Wärmestrahlung in die Verdampferzelle 200' rückreflektiert, so dass sich das Verdampfungsgut stärker er¬ wärmt als in der Öffnungsposition. Im Ergebnis bilden sich bei der Betätigung des Verschlusses unerwünschte Schwankungen der Verdampfungsrate, die ggf. durch eine Steuerung der Heizleistung der Verdampferzelle kompensiert werden müssen. Weitere Verschlüsse für Verdampferzellen sind aus JP 2009- 256705 A, DE 20 2005 015 618 Ul, JP 2008-081771 A und EP 1 788 112 AI bekannt. Diese Verschlüsse, die sich durch einen komplexeren Aufbau als in Figur 13 auszeichnen, sind lediglich konfiguriert, um die Barrierewirkung in der Sperrposition zu beeinflussen. "Shutter transients") that occur when opening or closing the shutter. The thermal radiation at the mouth opening of the evaporator cell 200 'in the beam direction changes depending on the arrangement of the cover plate 11' in the blocking position or the opening position. In the locking position the heat radiation is reflected back into the evaporator cell 200 ', so that the evaporating material stronger it warms ¬ than in the open position. As a result, upon actuation of the closure, undesirable fluctuations in the evaporation rate are formed, which may need to be compensated by controlling the heat output of the evaporator cell. Further closures for evaporator cells are known from JP 2009- 256705 A, DE 20 2005 015 618 U1, JP 2008-081771 A and EP 1 788 112 A1. These closures, which are characterized by a more complex construction than in FIG. 13, are merely configured to influence the barrier action in the blocking position.
Die oben genannten Nachteile sind für Beschichtungsanlagen besonders kritisch, die für einen hohen Materialdurchsatz vorgesehen sind, wie dies insbesondere in der kommerziellen Halbleiterbauelementfertigung der Fall ist. Je größer die Menge des verdampften Materials ist, desto kritischer ist die oben genannte Materialabscheidung auf der Unterseite der Deckplatte, an der Trennwand und an anderen Innenwänden der Beschichtungsanlage und die Bildung des Shutter-Transienten. So wächst mit der Größe der Verdampferzelle die Abhängigkeit der Abstrahlcharakteristik des Dampfstrahls vom Füllstand in der Verdampferzelle und gleichzeitig die unerwünschte Auswir- kung des Shutter-Transienten. Um Änderungen der Abstrahlcharakteristik oder der Verdampfungsrate zu kompensieren, sind bisher empirische Ansätze auf der Grundlage von Versuchsreihen erforderlich, deren Zuverlässigkeit sich jedoch in der Praxis als beschränkt erwiesen hat. The abovementioned disadvantages are particularly critical for coating systems which are intended for a high material throughput, as is the case in particular in commercial semiconductor component manufacturing. The greater the amount of vaporized material, the more critical is the above deposition of material on the underside of the cover plate, on the bulkhead and on other interior walls of the coater, and the formation of the shutter transient. Thus, the size of the evaporator cell increases the dependence of the radiation characteristic of the steam jet on the fill level in the evaporator cell and at the same time the undesired effect of the shutter transient. In order to compensate for changes in the radiation pattern or the evaporation rate, empirical approaches based on test series have hitherto been required, the reliability of which, however, has proven to be limited in practice.
Die Aufgabe der Erfindung ist es, eine verbesserte Verschlusseinrichtung für eine Verdampferzelle bereitzustellen, mit der Nachteile herkömmlicher Verschlüsse von Verdampferzellen überwunden werden. Die Verschlusseinrichtung soll ins- besondere unerwünschte Materialabscheidungen minimieren und/oder den Shutter-Transienten verringern. Die Aufgabe der Erfindung ist es auch, eine mit einer verbesserten Verschlusseinrichtung ausgestattete Verdampferzelle und eine verbesserte Beschichtungsanlage bereitzustellen. Diese Aufgaben werden durch eine Verschlusseinrichtung, eine Verdampferzelle und eine Beschichtungsanlage mit den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche gelöst. Vorteilhafte Ausfüh- rungsformen und Anwendungen der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen. The object of the invention is to provide an improved closure device for an evaporator cell, with which disadvantages of conventional closures of evaporator cells are overcome. In particular, the closure device is intended to minimize unwanted material deposits and / or reduce the shutter transient. The object of the invention is also to provide an evaporator cell equipped with an improved closure device and an improved coating system. These objects are achieved by a closure device, an evaporator cell and a coating system having the features of the independent claims. Advantageous embodiments and applications of the invention will become apparent from the dependent claims.
Gemäß einem ersten Gesichtspunkt der Erfindung wird eine Verschlusseinrichtung für eine Verdampferzelle (Effusionszelle) bereitgestellt, die eine Deckplatte und eine mit der Deckplatte fest verbundene Seitenwandanordnung umfasst. Die Deckplatte und die Seitenwandanordnung bilden ein in einer Beschichtungsanlage bewegliches Bauteil, das insbesondere relativ zu der Verdampferzelle beweglich und in einer Sperrposi- tion sowie in einer Öffnungsposition positionierbar ist. In der Sperrposition ist die Verschlusseinrichtung konfiguriert, dass die Deckplatte für einen aus der Verdampferzelle austretenden Dampfstrahl eine Barriere bildet. In der Öffnungsposition ist die Verschlusseinrichtung angepasst, einen Dampf- strahl aus der Verdampferzelle freizugeben, d.h. einen Durch- lass für den Dampfstrahl zu bilden. Die mit der Deckplatte fest verbundene Seitenwandanordnung umfasst Seitenwände, die von der Deckplatte abstehen. Die Seitenwände der Seitenwandanordnung erstrecken sich in einer Richtung, die von der Aus- dehnung der Deckplatte abweicht. Typischerweise ist eine ebene Deckplatte vorgesehen, während die Seitenwandanordnung, d.h. die Seitenwände der Seitenwandanordnung senkrecht zu der Deckplatte ausgerichtet sind. Die Verschlusseinrichtung hat eine Oberseite und eine Unterseite. Die Oberseite ist beim Gebrauch der Verschlusseinrichtung eine von der Verdampferzelle wegweisende Seite, während die Unterseite zur Verdampferzelle gerichtet ist. Typischerweise ist beim Gebrauch der Verschlusseinrichtung, insbesondere bei deren Verbindung mit einer in einer Beschichtungsanlage stehenden Halterung oder Antriebseinrichtung, zumindest eine Komponente der Oberflächennormalen der Oberseite vertikal entgegengesetzt zur Gravitationsrichtung ausgerichtet, während zumindest eine Kompo nente der Oberflächennormalen der Unterseite vertikal in Gra vitationsrichtung weist. Alternativ kann die Ausrichtung für einen Überkopfbetrieb der Verdampferzelle umgekehrt sein. According to a first aspect of the invention, a closure device for an evaporator cell (effusion cell) is provided, which comprises a cover plate and a side wall arrangement firmly connected to the cover plate. The cover plate and the side wall arrangement form a component which can be moved in a coating installation and which can be positioned, in particular relative to the evaporator cell, in a blocking position and in an opening position. In the blocking position, the closure device is configured such that the cover plate forms a barrier for a steam jet emerging from the evaporator cell. In the opening position, the closure device is adapted to release a steam jet from the evaporator cell, ie to form a passage for the steam jet. The side wall assembly fixedly connected to the cover plate includes side walls that protrude from the cover plate. The side walls of the side wall assembly extend in a direction different from the extension of the top plate. Typically, a flat cover plate is provided while the side wall assembly, ie, the side walls of the side wall assembly, are oriented perpendicular to the cover plate. The closure device has a top and a bottom. The upper side is a side facing away from the evaporator cell in use of the closure device, while the bottom is directed to the evaporator cell. Typically, in use, the closure device, in particular in their connection with a standing in a coating system holder or Drive device, at least one component of the surface normal of the upper side aligned vertically opposite to the gravitational direction, while at least one compo nent of the surface normal of the underside vertically in Gra vitationsrichtung has. Alternatively, the alignment may be reversed for overhead operation of the evaporator cell.
Gemäß der Erfindung ist die Seitenwandanordnung mit der Deckplatte so verbunden, dass zwei Kammern gebildet werden. Ers- tens bildet die Seitenwandanordnung mit der Deckplatte eine Sammelkammer. Die Sammelkammer ist ein einseitig offener Raum, der an der Oberseite der Verschlusseinrichtung durch die Deckplatte und im Übrigen durch Seitenwände der Seitenwandanordnung begrenzt wird. An der Unterseite ist eine Auf- fangöffnung vorgesehen. Die Sammelkammer ist auf der Unterseite der Verschlusseinrichtung offen und geeignet, dass in der Sperrposition der Verschlusseinrichtung der Dampfstrahl durch die Auffangöffnung in die Sammelkammer eintritt. Somit ist die erfindungsgemäße Verschlusseinrichtung eingerichtet, in Bezug auf eine Verdampferzelle so positioniert zu werden, dass sich die Auffangöffnung der Sammelkammer in der Strahlrichtung des Dampfstrahls befindet, der aus einer ündungs- öffnung der Verdampferzelle austritt. Vorteilhafterweise kann sich der Dampfstrahl im Inneren der Sammelkammer sammeln und insbesondere niederschlagen, so dass ein Transport des Verdampfungsgutes hin zum Substrat blockiert ist. According to the invention, the side wall assembly is connected to the cover plate so that two chambers are formed. First, the side wall assembly forms a collection chamber with the cover plate. The collection chamber is a one-sided open space, which is bounded at the top of the closure device by the cover plate and the rest by side walls of the side wall assembly. At the bottom there is a catch opening. The collection chamber is open on the underside of the closure device and suitable for the steam jet to enter the collection chamber through the collection opening in the blocking position of the closure device. Thus, the closure device according to the invention is adapted to be positioned with respect to an evaporator cell so that the collecting opening of the collecting chamber is in the jet direction of the steam jet emerging from an opening of the evaporator cell. Advantageously, the steam jet can collect in the interior of the collection chamber and in particular precipitate, so that a transport of the vaporized material is blocked towards the substrate.
Zweitens wird durch die Seitenwandanordnung mit der Deckplatte eine Durchflusskammer gebildet. Die Durchflusskammer ist ein zweiseitig geöffneter Raum, der an der Oberseite der Verschlusseinrichtung durch die Deckplatte und im Übrigen durch Seitenwände der Seitenwandanordnung begrenzt wird. An der Unterseite ist die Durchflusskammer mit einer Eintrittsöffnung offen. Zur Eintrittsöffnung gegenüberliegend weist die Deck- platte in der Durchflusskammer eine Austrittsöffnung auf, so dass ein Dampfstrahl durch die Durchflusskammer durchgeleitet werden kann. Somit ist die erfindungsgemäße Verschlusseinrichtung geeignet, in der Öffnungsposition so über einer Verdampferzelle positioniert zu werden, dass ein aus der Mündungsöffnung der Verdampferzelle austretender Dampfstrahl entlang der Strahlrichtung der Verdampferzelle durch die Durchflusskammer ungehindert zu einer Substrathalterung und insbesondere einem Substrat durchtreten kann. Second, a flow chamber is formed by the sidewall assembly with the cover plate. The flow chamber is a two-sided open space, which is bounded at the top of the closure device by the cover plate and the rest by side walls of the side wall assembly. At the bottom, the flow chamber is open with an inlet opening. Opposite the entrance opening, the cover plate in the flow chamber on an outlet opening, so that a steam jet can be passed through the flow chamber. Thus, the closure device according to the invention is suitable for being positioned above an evaporator cell in the opening position so that a steam jet emerging from the mouth opening of the evaporator cell can pass unhindered through the flow chamber to the substrate holder and in particular a substrate along the beam direction of the evaporator cell.
Die erfindungsgemäße Verschlusseinrichtung hat den Vorteil, dass der Anteil von Verdampfungsgut minimiert wird, der sich auf Innenwänden oder anderen Teilen der Beschichtungsanlage parasitär abscheidet. Die Deckplatte und die Seitenwandanord- nung der Verschlusseinrichtung sind so angeordnet, dass sich möglichst alles parasitär (d.h. nicht auf dem Substrat) abgeschiedene Verdampfungsgut in oder auf einem beweglichen Teil in der Beschichtungsanlage abscheidet. Die Verschlusseinrichtung kann leicht ausgetauscht werden, so dass der Aufwand zur Beseitigung des parasitär abgeschiedenen Verdampfungsguts minimiert wird. Im Ergebnis verkürzen sich die Wartungszeiten der Beschichtungsanlage, und die Standzeit zwischen den Wartungsintervallen verlängert sich. Die erfindungsgemäße Verschlusseinrichtung ist ein dreidimensionaler, z. B. kastenförmiger Zellenverschluss . Sie bietet mit der an der Oberseite vorgesehenen Deckplatte die selbe Funktion wie der herkömmliche Verschluss (z. B. gemäß Figur 13A) . Durch eine Bewegung relativ zu der fest eingebauten Verdampferzelle, z. B. eine lineare Bewegung in Längsrichtung der Anordnung der beiden Kammern oder eine Schwenkbewegung, wird die Verschlusseinrichtung zwischen der Sperrposition und der Öffnungsposition verstellt. In der Öffnungsposition gibt die Verschlusseinrichtung den Fluss des Verdampfungsguts aus der darunter liegenden Verdampferzelle frei, so dass dieser im Bereich der zu bedampfenden Fläche das zu bedampfende Substrat ungehindert erreichen kann. In der Sperrposition hingegen wird der Fluss des Verdampfungsguts unterbrochen, und das Verdampfungsgut lagert sich auf den der Verdampferzelle zugewandten Innenflächen der Verschlusseinrichtung, insbesondere auf den Innenflächen der Deckplatte und der Seitenwandanord- nung in der Sammelkammer ab. The closure device according to the invention has the advantage that the proportion of vaporization material is minimized, which deposits parasitically on inner walls or other parts of the coating system. The cover plate and the side wall arrangement of the closure device are arranged in such a way that as far as possible all the vaporized material deposited in a parasitic manner (ie not on the substrate) is deposited in or on a moving part in the coating installation. The closure device can be easily replaced, so that the effort to eliminate the parasitically separated evaporation material is minimized. As a result, the maintenance time of the coating system is shortened, and the service life between the maintenance intervals is extended. The closure device according to the invention is a three-dimensional, z. B. box-shaped cell closure. It offers the same function as the conventional closure with the cover plate provided at the top (eg according to FIG. By a movement relative to the fixed evaporator cell, z. B. a linear movement in the longitudinal direction of the arrangement of the two chambers or a pivoting movement, the closure device between the locking position and the open position is adjusted. In the opening position, the closing device outputs the flow of the vaporized material the underlying evaporator cell free, so that it can reach unhindered in the region of the surface to be vaporized, the substrate to be coated. In the blocking position, on the other hand, the flow of the vaporization material is interrupted, and the vaporization material deposits on the interior surfaces of the closure device facing the evaporator cell, in particular on the inner surfaces of the cover plate and the side wall arrangement in the collection chamber.
Im Vergleich zum herkömmlichen Verschluss hat in der Sperrposition die den Dampfstrahl unterbrechende Fläche, d.h. die Deckplatte, einen größeren Abstand von der Mündungsöffnung der Verdampferzelle . Eine Betätigung der Verschlusseinrichtung, d.h. eine Bewegung der Verschlusseinrichtung führt somit zu einer verringerten Rückkopplung auf das thermische Verhalten der Verdampferzelle . Der Shutter-Transient wird verringert oder vernachlässigbar klein. Des Weiteren wird durch die Seitenwände der Seitenwandanordnung ein seitliches Entweichen des Dampfstrahls aus der Verschlusseinrichtung verhindert. Die Seitenwandanordnung übernimmt somit die Funktion der Trennwände, die beim herkömmlichen Verschluss zwischen den Verdampferzellen fixiert sind, ist jedoch gemäß der Erfindung Teil der beweglichen Verschlusseinrichtung. Die erfindungsgemäße Verschlusseinrichtung hat die folgenden weiteren Vorteile. Verdampfungsgut, das aus der Verdampferzelle austritt, während sich die Verschlusseinrichtung in der Sperrposition befindet, kann in der Sammelkammer gesammelt und während der Wartung der Beschichtungsanlage zusammen mit der Verschlusseinrichtung entnommen werden. Zur Entfernung parasitären Verdampfungsgutes muss nicht wie bisher ein großflächiger Zugang zur Beschichtungsanlage geschaffen werden, da ein mechanisches oder chemisches Entfernen abgeschiedenen Verdampfungsgutes aus der Beschichtungsanlage nicht erforderlich ist. Compared to the conventional shutter in the blocking position, the vapor jet interrupting surface, ie the cover plate, has a greater distance from the mouth of the evaporator cell. An actuation of the closure device, ie a movement of the closure device thus leads to a reduced feedback on the thermal behavior of the evaporator cell. The shutter transient is reduced or negligible. Furthermore, the side walls of the side wall arrangement prevent lateral escape of the steam jet from the closure device. The side wall arrangement thus assumes the function of the partitions, which are fixed in the conventional closure between the evaporator cells, but according to the invention is part of the movable closure device. The closure device according to the invention has the following further advantages. Evaporation material exiting the evaporator cell while the closure device is in the blocking position may be collected in the collection chamber and removed during maintenance of the coating equipment together with the closure device. In order to remove parasitic vaporization material, it is not necessary, as hitherto, to provide a large-area access to the coating plant, since mechanical or chemical removal has been deposited Vaporizing material from the coating system is not required.
Des Weiteren wird im Öffnungszustand der Verschlusseinrich- tung der Anteil des Verdampfungsguts, der die Verdampferzelle in eine Richtung verlässt, die nicht auf das Substrat gerichtet ist, ebenfalls an Seitenwänden der Seitenwandanordnung aufgefangen. Auch in der Öffnungsposition wird die Bildung parasitärer Abscheidungen in der Beschichtungsanlage vermie- den. Das in der Durchflusskammer abgeschiedene Material kann ebenfalls während der Wartung zusammen mit der Verschlusseinrichtung aus der Beschichtungsanlage entnommen werden. Des Weiteren erfüllt die Austrittsöffnung in der Deckplatte an der Oberseite der Durchflusskammer eine Blendenfunktion. Die Austrittsöffnung kann so geformt und dimensioniert werden, dass sie den Dampfstrahl des Verdampfungsguts so einschränkt, dass nur direkt von der Verdampferzelle zum Substrat sich in gerader Linie bewegender Dampf (z. B. Atome, Moleküle) durchgelassen wird. Dadurch wird der neben dem Substrat liegende Bereich im Inneren der Beschichtungsanlage von einer Abschei- dung mit Verdampfungsgut geschützt. Furthermore, in the opening state of the closure device, the portion of the evaporation material that leaves the evaporator cell in a direction that is not directed at the substrate is likewise collected on sidewalls of the sidewall arrangement. Even in the opening position, the formation of parasitic deposits in the coating system is avoided. The material deposited in the flow chamber can also be removed from the coater during maintenance together with the closure device. Furthermore, the outlet opening in the cover plate at the top of the flow chamber fulfills a diaphragm function. The exit orifice may be shaped and dimensioned to restrict the vapor stream of the vapor so that only vapor (eg, atoms, molecules) moving in a straight line directly from the vaporiser cell to the substrate is allowed to pass through. As a result, the area lying next to the substrate in the interior of the coating installation is protected by a deposit of evaporating material.
Die Vorteile der erfindungsgemäßen, dreidimensionalen Verschlusseinrichtung werden um so größer, je größer der Ar- beitsstand von der Verdampferzelle zum Substrat ist. Dabei wird der Öffnungswinkel der Verdampferzelle bei gleich bleibender Substratgröße (zu bedampfende Fläche) sowie ihr Winkel zur Normalen der zu bedampfenden Fläche kleiner. Damit kann die Verschlusseinrichtung in Strahlrichtung (Längsachse der Zelle) größer werden, wodurch sich die Vorteile der erfindungsgemäßen Verdampferzelle verstärken. The advantages of the three-dimensional closure device according to the invention become greater the greater the working state from the evaporator cell to the substrate. In this case, the opening angle of the evaporator cell with a constant substrate size (surface to be coated) and their angle to the normal of the surface to be vaporized is smaller. Thus, the closure device in the beam direction (longitudinal axis of the cell) can be larger, thereby increasing the advantages of the evaporator cell according to the invention.
Gemäß einem zweiten Gesichtspunkt der Erfindung wird die oben genannte Aufgabe durch eine Verdampferzelle gelöst, die mit einer Verschlusseinrichtung gemäß dem oben genannten ersten Gesichtspunkt der Erfindung ausgestattet ist. Die Verschlusseinrichtung ist relativ zu der Verdampferzelle beweglich angeordnet. Da die Seitenwandanordnung der Verschlusseinrich- tung die Funktion der herkömmlichen Trennwände zwischen Verdampferzellen übernimmt, kann eine erfindungsgemäße Verdampferzelle im Vergleich zur herkömmlichen Technik mit einem verringerten Abstand von einer weiteren Verdampferzelle oder anderen Einbauten in der Beschichtungsanlage angeordnet wer- den. Somit kann die Zahl der Verdampferzellen in einer gegebenen Beschichtungsanlage vergrößert und/oder das Innenvolumen der Beschichtungsanlage verringert werden. According to a second aspect of the invention, the above object is achieved by an evaporator cell, which with a closure device according to the above-mentioned first aspect of the invention is equipped. The closure device is arranged to be movable relative to the evaporator cell. Since the side wall arrangement of the closure device assumes the function of the conventional partition walls between evaporator cells, an inventive evaporator cell can be arranged at a reduced distance from a further evaporator cell or other installations in the coating installation in comparison with the conventional technique. Thus, the number of evaporator cells can be increased in a given coating system and / or the internal volume of the coating system can be reduced.
Gemäß einem dritten Gesichtspunkt der Erfindung wird die oben genannte Aufgabe durch eine Beschichtungsanlage, insbesondere eine MBE-Anlage gelöst, die mindestens eine Verdampferzelle enthält, die mit der Verschlusseinrichtung gemäß dem oben genannten ersten Gesichtspunkt der Erfindung ausgestattet ist. Vorzugsweise ist die Beschichtungsanlage mit mindestens einer Antriebseinrichtung ausgestattet, mit der die Verschlusseinrichtung der mindestens einen Verdampferzelle relativ zu der Verdampferzelle beweglich, z. B. linear verschiebbar oder verschwenkbar ist. Einen weiteren Gegenstand der Erfindung stellt ein Verfahren zur Beschichtung eines Substrats in einer Beschichtungsanlage dar, bei dem die Verschlusseinrichtung gemäß dem oben genannten ersten Gesichtspunkt der Erfindung verwendet wird. Das Verfahren zeichnet sich insbesondere durch zwei Betriebspha- sen der Beschichtung aus. In einer ersten Betriebsphase befindet sich die Verschlusseinrichtung in der Sperrposition, so dass ein Austritt des Dampfstrahls aus der Verdampferzelle unterbunden ist. In dieser Betriebsphase erfolgt keine Beschichtung des Substrats oder eine Beschichtung des Substrats aus einer benachbarten Verdampferzelle . In einer zweiten Betriebsphase ist die Verschlusseinrichtung in der Öffnungsposition angeordnet, so dass der Dampfstrahl des Verdampfungsguts von der Verdampferzelle auf das Substrat gerichtet ist und sich das Verdampfungsgut auf dem Substrat niederschlägt. According to a third aspect of the invention, the above-mentioned object is achieved by a coating installation, in particular an MBE installation, which contains at least one evaporator cell equipped with the closure device according to the abovementioned first aspect of the invention. Preferably, the coating system is equipped with at least one drive device with which the closure device of the at least one evaporator cell is movable relative to the evaporator cell, for. B. is linearly displaceable or pivotable. Another object of the invention is a method for coating a substrate in a coating system, wherein the closure device is used according to the above-mentioned first aspect of the invention. The process is characterized in particular by two operating phases of the coating. In a first operating phase, the closure device is in the blocking position, so that an exit of the steam jet from the evaporator cell is prevented. In this phase of operation no coating of the substrate or a coating of the substrate takes place from an adjacent evaporator cell. In a second operating phase, the closure device is arranged in the opening position, so that the vapor jet of the vaporization material is directed from the evaporator cell onto the substrate and the vaporization material deposits on the substrate.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung kann die Seitenwandanordnung an einer Unterseite der Verschlusseinrichtung eine Bodenplatte aufweisen, die sich über die Un- terseite von mindestens einer der Sammelkammer und der Durchflusskammer erstreckt. Die Bodenplatte bildet auf der Unterseite der Verschlusseinrichtung eine Abgrenzung der Kammer (n), wobei in der Bodenplatte jeweils entsprechend die Auffangöffnung der Sammelkammer und/oder die Eintrittsöffnung der Durchflusskammer gebildet ist. Die Bodenplatte erstreckt sich vorzugsweise über die Ausdehnung beider Kammern. Vorteilhafterweise wird durch die Bodenplatte, welche die Auffangöffnung und/oder die Eintrittsöffnung umgibt, eine weitere Auffangfläche geschaffen, auf der sich Teile des Dampf- Strahls nach einer eventuellen Rückreflektion hin zur Verdampferzelle niederschlagen oder auf die Teile des in den Kammern niedergeschlagenen Verdampfungsguts herabfallen können. Somit kann eine unerwünschte Verunreinigung der Verdampferzelle oder deren Umgebung vermieden werden. According to a preferred embodiment of the invention, the side wall arrangement may have on a lower side of the closure device a bottom plate which extends over the underside of at least one of the collection chamber and the flow chamber. The bottom plate forms on the underside of the closure device a delimitation of the chamber (s), wherein in the bottom plate respectively corresponding to the collecting opening of the collecting chamber and / or the inlet opening of the flow chamber is formed. The bottom plate preferably extends over the extension of both chambers. Advantageously, through the bottom plate, which surrounds the collecting opening and / or the inlet opening, created a further collecting surface on which precipitate parts of the steam jet after a possible back reflection towards the evaporator cell or can fall on the parts of the deposited in the chambers evaporating. Thus, undesirable contamination of the evaporator cell or its environment can be avoided.
Die Rückhaltefunktion der Bodenplatte kann weiter verbessert werden, wenn gemäß einer weiteren Variante der Erfindung mindestens eine von der Auffangöffnung der Sammelkammer und der Eintrittsöffnung der Durchflusskammer mit einem Rückhaltering ausgestattet ist. Der Rückhaltering ist ein Vorsprung, der entlang des Randes der Auffangöffnung oder der Eintrittsöffnung verläuft und in das Innere der Sammel- oder Durchflusskammer ragt. Vorteilhafterweise wird somit auf der Innenseite der Kammern an der Bodenplatte ein Rückhaltevolumen gebildet, mit dem sowohl festes als auch flüssiges Verdampfungsgut zuverlässig gesammelt werden kann. The retention function of the bottom plate can be further improved if, according to another variant of the invention, at least one of the collecting opening of the collecting chamber and the inlet opening of the flow chamber is equipped with a retaining ring. The retaining ring is a projection which extends along the edge of the collecting opening or the inlet opening and projects into the interior of the collecting or flow chamber. Advantageously, a retention volume is thus formed on the inside of the chambers on the bottom plate, with which both solid and liquid evaporating material can be reliably collected.
Alternativ kann die Verschlusseinrichtung angepasst sein, dass in der Sammelkammer und/oder der Durchflusskammer niedergeschlagenes Verdampfungsgut in die Verdampferzelle zurückgeleitet wird. Die Rückleitung von Verdampfungsgut ist bei Verdampfung von flüssigem Material besonders einfach. Bei dieser Variante der Erfindung ist die Bodenplatte in mindes- tens einer der beiden Kammern mit einer Leiteinrichtung versehen, mit der Verdampfungsgut an der Bodenplatte entsprechend zu der Auffangöffnung oder zu der Eintrittsöffnung geleitet werden kann. Das zu der Auffangöffnung oder zu der Eintrittsöffnung geleitete Verdampfungsgut kann dann unter der Wirkung der Schwerkraft in die Verdampferzelle fallen oder tropfen. Die Leiteinrichtung umfasst z. B. eine relativ zu der Horizontalen hin zu der jeweiligen Öffnung geneigte Fläche. Vorteilhafterweise werden durch die Rückführung des Verdampfungsguts in die Verdampferzelle die Effektivität der Nutzung des Verdampfungsguts und die Standzeit der Beschich- tungsanlage erheblich verbessert. Alternatively, the closure device can be adapted so that vaporized material deposited in the collecting chamber and / or the flow chamber is returned to the evaporator cell. The return of evaporating material is particularly easy when evaporating liquid material. In this variant of the invention, the bottom plate in at least one of the two chambers is provided with a guide, can be passed to the evaporating material on the bottom plate corresponding to the collecting opening or to the inlet opening. The vaporized material conducted to the collecting opening or to the inlet opening can then fall or drip into the evaporator cell under the effect of gravity. The guide comprises z. B. a relative to the horizontal towards the respective opening inclined surface. Advantageously, the effectiveness of the use of the vaporization material and the service life of the coating system are significantly improved by the return of the vaporization in the evaporator cell.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung kann eine gezielte Ableitung von niedergeschlagenem Ver- dampfungsgut auch in anderen Teilen der Kammer vorgesehen sein. Beispielsweise kann an der Deckplatte in der Sammelkammer und/oder der Durchflusskammer eine Abtropfeinrichtung vorgesehen sein, mit der an der Deckplatte aufgefangenes Verdampfungsgut jeweils entsprechend zu der Bodenplatte, zu der Auffangöffnung und/oder zu der Eintrittsöffnung geleitet wird. Beim Abtropfen über der Auffangöffnung und/oder Eintrittsöffnung kann das Verdampfungsgut direkt in die Verdampferzelle zurückgeführt werden. Beim Abtropfen auf die Bodenplatte kann das Verdampfungsgut an dieser, ggf. unter Verwen- dung des Rückhalterings, gesammelt oder unter Verwendung der Leiteinrichtung ebenfalls in die Verdampferzelle rückgeführt werden . Ein weiterer Vorteil der Erfindung ist es, dass die Anwendung der Verschlusseinrichtung nicht auf Verdampferzellen für festes oder flüssiges Verdampfungsgut beschränkt ist. Die Erfindung kann auch mit Verdampferzellen angewendet werden, mit denen bei der Betriebstemperatur in der Beschichtungsanlage gasförmiges Verdampfungsgut zum Substrat geleitet wird. Das gasförmige Verdampfungsgut kann z. B. nach einer chemischen Reaktion mit weiteren Substanzen auf dem Substrat eine According to a further advantageous embodiment of the invention, a targeted discharge of deposited vaporized material can also be provided in other parts of the chamber. For example, a draining device may be provided on the cover plate in the collection chamber and / or the flow chamber, with the evaporated material collected on the cover plate being directed respectively to the bottom plate, to the collection opening and / or to the inlet opening. When draining over the collecting opening and / or inlet opening, the vaporized material can be returned directly to the evaporator cell. When dripping onto the bottom plate, the vaporization material can be applied to it, if necessary using tion of the retaining ring, collected or recycled using the guide also in the evaporator cell. Another advantage of the invention is that the application of the closure device is not limited to evaporator cells for solid or liquid evaporating material. The invention can also be used with evaporator cells, with which at the operating temperature in the coating system gaseous vapor is passed to the substrate. The gaseous Evampfungsgut can z. B. after a chemical reaction with other substances on the substrate a
Schicht bilden. Zur Steuerung einer Verdampferzelle für gasförmiges Verdampfungsgut ist die Sammelkammer der Verschluss- einrichtung vorzugsweise mit einer Pumpeinrichtung verbunden. Von der Sammelkammer führt eine Hohlleitung zu der Pumpeinrichtung, die in der Beschichtungsanlage fest installiert sein kann. Die Hohlleitung ist z. B. in eine Halterung oder ein Koppelelement der Verschlusseinrichtung integriert, so dass vorteilhafterweise auch mit der Verbindung mit der Pumpeinrichtung eine kompakte Bauform erreicht wird. Forming a layer. For controlling an evaporator cell for gaseous evaporating material, the collecting chamber of the closure device is preferably connected to a pumping device. From the collection chamber leads a hollow conduit to the pumping device, which can be permanently installed in the coating plant. The hollow line is z. B. integrated into a holder or a coupling element of the closure device, so that advantageously also with the connection with the pumping device, a compact design is achieved.
Gemäß einer weiteren, vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist die Verschlusseinrichtung mit einem Koppelelement ausgestattet, das der mechanischen Verbindung der Verschlusseinrichtung mit einem Teil der Beschichtungsanlage, insbesondere mit der Antriebseinrichtung in der Beschichtungsanlage dient. Das Koppelelement ist für eine lösbare Fixierung der Verschlusseinrichtung in der Beschichtungsanlage eingerich- tet. Es ist vorzugsweise ein Koppelelement mit einer Rastoder Flanschverbindung vorgesehen. Damit wird vorteilhafterweise ein leichter Austausch der Verschlusseinrichtung für Wartungszwecke erhalten. Die Verschlusseinrichtung kann z. B. auf einem abnehmbaren Flansch montiert werden, der ohne großen Aufwand abgenommen und wieder montiert werden kann. According to a further advantageous embodiment of the invention, the closure device is equipped with a coupling element that serves the mechanical connection of the closure device with a part of the coating system, in particular with the drive device in the coating system. The coupling element is set up for a releasable fixation of the closure device in the coating system. It is preferably provided a coupling element with a snap or flange connection. This advantageously results in easy replacement of the closure device for maintenance purposes. The closure device can, for. B. be mounted on a removable flange, which can be easily removed and reassembled.
Vorteilhafterweise kann die erfindungsgemäße Verschlussein- richtung des Weiteren für eine Beschickung der Verdampferzel- le verwendet werden. Hierzu umfasst die Verschlusseinrichtung gemäß einer weiteren Variante der Erfindung eine Trichterkammer, die zu einer der Sammel- und Durchflusskammern benachbart angeordnet ist. Die Verschlusseinrichtung kann in eine Füllposition relativ zu der Verdampferzelle bewegt werden, wobei in der Füllposition Verdampfungsgut durch die Trichterkammer in die Verdampferzelle gefüllt werden kann. Die Trichterkammer umfasst einen zweiseitig offenen Raum, der durch die Deckplatte und die Seitenwandanordnung sowie optional auch die Bodenplatte begrenzt wird. Die Deckplatte und ggf. die Bodenplatte enthalten Öffnungen, durch die Verdampfungsgut in die Verdampferzelle geleitet werden kann. Die Innenwände der Seitenwandanordnung bilden eine sich hin zur Unterseite der Verschlusseinrichtung verjüngende Trichteröffnung, durch die ein zuverlässiges Einleiten von Verdampfungsgut in die Mündungsöffnung der Verdampferzelle erleichtert wird. Advantageously, the closure device according to the invention can furthermore be used for charging the evaporator cell. For this purpose, the closure device according to a further variant of the invention comprises a funnel chamber, which is arranged adjacent to one of the collection and flow chambers. The closure device can be moved into a filling position relative to the evaporator cell, wherein in the filling position evaporating material can be filled through the funnel chamber into the evaporator cell. The funnel chamber comprises a two-sided open space, which is bounded by the cover plate and the side wall assembly and optionally also the bottom plate. The cover plate and possibly the bottom plate contain openings through which evaporating material can be passed into the evaporator cell. The inner walls of the side wall arrangement form a funnel opening, which tapers towards the underside of the closure device, by means of which a reliable introduction of evaporating material into the mouth opening of the evaporator cell is facilitated.
Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung werden im Folgenden unter Bezug auf die beigefügten Zeichnungen be- schrieben. Es zeigen: Further details and advantages of the invention will be described below with reference to the accompanying drawings. Show it:
Figur 1 : eine schematische Schnittansicht einer erfindungsgemäßen Verschlusseinrichtung in der Öffnungsposition über einer Verdampfer- zelle; FIG. 1 shows a schematic sectional view of a closure device according to the invention in the open position above an evaporator cell;
Figur 2: eine schematische Perspektivansicht einer erfindungsgemäßen Verschlusseinrichtung in der Sperrposition über einer Verdampferzel- le; FIG. 2 shows a schematic perspective view of a closure device according to the invention in FIG the blocking position above an evaporator cell;
Figur 3: eine schematische Schnittansicht einer Figure 3: a schematic sectional view of a
Durchflusskammer einer erfindungsgemäßen Flow chamber of an inventive
Verschlusseinrichtung; Closure device;
Figur 4: eine grafische Darstellung einer Abstrahlcharakteristik einer Verdampferzelle; FIG. 4 is a graphic representation of a radiation characteristic of an evaporator cell;
Figur 5: eine schematische Schnittansicht einer weiteren Durchflusskammer einer weiteren erfindungsgemäßen Verschlusseinrichtung; Figuren 6 und 7: schematische Schnittansichten einer Sammelkammer einer erfindungsgemäßen Verschlusseinrichtung ; FIG. 5 shows a schematic sectional view of a further flow chamber of a further closure device according to the invention; Figures 6 and 7 are schematic sectional views of a collection chamber of a closure device according to the invention;
Figuren 8 und 9: schematische Schnittansichten weiterer Aus- führungsformen der erfindungsgemäßen Ver- schlusSeinrichtung; FIGS. 8 and 9 are schematic sectional views of further embodiments of the closure device according to the invention;
Figur 10: eine schematische Perspektivansicht einer Figure 10: a schematic perspective view of a
Ausführungsform der erfindungsgemäßen Ver- Schlusseinrichtung, bei der die Sammelkammer mit einer Pumpeinrichtung verbunden ist;  Embodiment of the closing device according to the invention, in which the collecting chamber is connected to a pumping device;
Figur 11: eine weitere Ausführungsform der erfindungsgemäßen Verschlusseinrichtung, die mit einer Trichterkammer ausgestattet ist; Figure 11: a further embodiment of the closure device according to the invention, which is equipped with a funnel chamber;
Figur 12: eine schematische Schnittansicht einer erfindungsgemäßen Beschichtungsanlage; und Figur 13: schematische Illustrationen eines herkömmlichen Verschlusses einer Verdampferzelle (Stand der Technik) . FIG. 12 shows a schematic sectional view of a coating installation according to the invention; and Figure 13: schematic illustrations of a conventional closure of an evaporator cell (prior art).
Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung werden im Folgenden unter beispielhaftem Bezug auf eine Verschlusseinrichtung an einer Effusionszelle in einer MBE-Anlage beschrieben, wobei die Verschlusseinrichtung für eine Linearbewegung relativ zu der Verdampferzelle eingerichtet ist und ein Dampfstrahl aus der Verdampferzelle vertikal nach oben gerichtet ist. Es wird betont, dass die Ausführung der Erfindung nicht auf die Anwendung in der MBE-Anlage und die Linearbewegung beschränkt, sondern in gleicher Weise in anderen Beschichtungs- anlagen und/oder mit einer Schwenkbewegung (Rotation) derPreferred embodiments of the invention are described below by way of example with reference to a closure device on an effusion cell in an MBE installation, wherein the closure device is arranged for a linear movement relative to the evaporator cell and a steam jet is directed vertically upward from the evaporator cell. It is emphasized that the embodiment of the invention is not limited to the application in the MBE system and the linear movement, but in the same way in other coating systems and / or with a pivoting movement (rotation) of the
Verschlusseinrichtung möglich ist. Des Weiteren ist die Ausführung der Erfindung mit einer Verdampferzelle möglich, deren Strahlrichtung relativ zur Vertikalen geneigt ist oder die über Kopf, d. h. mit einem vertikal nach unten gerichte- ten Dampfstrahl betrieben wird. Mit anderen Worten, die in den Figuren horizontal ausgerichtete Verschlusseinrichtung kann relativ zur Horizontalen geneigt betrieben werden. Die Ausführungsformen der Erfindung werden im Folgenden unter Bezug auf Einzelheiten der Verschlusseinrichtung beschrieben. Einzelheiten der Verdampferzelle, der MBE-Anlage und der Verfahren zu deren Betrieb werden nicht beschrieben, soweit diese von herkömmlichen Beschichtungstechniken bekannt sind. Locking device is possible. Furthermore, the embodiment of the invention with an evaporator cell is possible, the beam direction is inclined relative to the vertical or the overhead, d. H. is operated with a vertically downwardly directed steam jet. In other words, the closure device oriented horizontally in the figures can be tilted relative to the horizontal. The embodiments of the invention will be described below with reference to details of the closure device. Details of the evaporator cell, the MBE plant and the methods of their operation are not described, as far as they are known from conventional coating techniques.
Die Figuren illustrieren die erfindungsgemäße Verschlussein- richtung in schematischen, nicht maßstabsgerechten Darstellungen. In der praktischen Umsetzung der Erfindung können insbesondere die Größen- und Winkelbeziehungen in Abhängigkeit von den Anwendungsbedingungen und insbesondere für eine Optimierung der Sammel- und Abschirmfunktion der Verschlusseinrichtung gewählt sein. The figures illustrate the locking device according to the invention in schematic, not to scale representations. In the practical implementation of the invention, in particular the size and angle relationships depending on the conditions of use and in particular for a Optimization of the collection and shielding function of the closure device to be selected.
Die in Figur 1 in schematischer Schnittansicht illustrierte erste Ausführungsform der erfindungsgemäßen Verschlusseinrichtung 100 umfasst eine Deckplatte 11 und eine Seitenwand- anordnung 12 mit drei Seitenwänden 12.1, 12.2 und 12.3. Die Seitenwandanordnung 12 ist an der Deckplatte 11 befestigt, wobei durch die Seitenwände 12.1, 12.2 und 12.3 eine Sammel- kammer 10 und eine Durchflusskammer 20 gebildet werden. Die Sammelkammer 10 wird durch die Seitenwände 12.1 und 12.2 und einen geschlossenen Teilbereich der Deckplatte 11 begrenzt. Die Durchflusskammer 20 wird durch die Seitenwände 12.2 und 12.3 und einen mit einer Austrittsöffnung 22 geöffneten Teil- bereich der Deckplatte 11 begrenzt. Zusätzlich werden dieThe illustrated in Figure 1 in a schematic sectional view of the first embodiment of the closure device 100 according to the invention comprises a cover plate 11 and a side wall arrangement 12 with three side walls 12.1, 12.2 and 12.3. The side wall assembly 12 is fixed to the cover plate 11, wherein a collecting chamber 10 and a flow chamber 20 are formed by the side walls 12.1, 12.2 and 12.3. The collection chamber 10 is bounded by the side walls 12.1 and 12.2 and a closed portion of the cover plate 11. The flow chamber 20 is bounded by the side walls 12. 2 and 12. 3 and a partial area of the cover plate 11 which is open with an outlet opening 22. In addition, the
Sammel- und Durchflusskammern 10, 20 durch vordere und hintere Seitenwände begrenzt, die parallel zur Zeichenebene verlaufen und in Figur 1 nicht gezeigt sind (siehe Seitenwände 12.4, 12.5 der in Figur 2 gezeigten Ausführungsform). Auf der zur Deckplatte 11 entgegengesetzten Seite (Unterseite derCollection and flow chambers 10, 20 bounded by front and rear side walls, which are parallel to the plane and not shown in Figure 1 (see side walls 12.4, 12.5 of the embodiment shown in Figure 2). On the opposite side to the cover plate 11 (bottom of the
Verschlusseinrichtung 100) sind die Sammel- und Durchflusskammern jeweils entsprechend an einer Auffangöffnung 13 und einer Eintrittsöffnung 21 offen. Die Verschlusseinrichtung 100 hat somit die Form eines dreidimensionalen Kastens (Quaderform) , der sich in einer Längsausdehnung der Verschlusseinrichtung erstreckt und durch die Seitenwandanordnung 12 in die Sammel- und Durchflusskammern 10, 20 unterteilt ist. Mit der Seitenwandanordnung 12 ist ein Koppelelement 30 verbunden, mit dem die Verschlusseinrichtung 100 an einer Antriebseinrichtung (nicht dargestellt, siehe Figuren 10, 12) fixierbar ist. Das Koppelelement 30 dient der Halterung der Verschlusseinrichtung 100 und deren Bewegung relativ zur Verdampferzelle 200. Die Verdampferzelle 200, die schematisch und nur in Teilen gezeigt ist, umfasst einen Tiegel 210 mit einer Tiegelheizung 220 und einem Kühlmantel 230. Der Tiegel 210 ist zur Aufnahme von festem oder flüssigem Verdampfungsgut 2 eingerichtet. Die Heizung 220 kann als elektrische Widerstandsheizung und/oder als Elektronenstrahlheizung konfiguriert sein, wie von herkömmlichen Verdampferzellen bekannt ist. Der Kühlmantel 230 ist für eine passive oder aktive Kühlung und zur Abschirmung der Umgebung des Tiegels 210 und der Heizung 220 gegenüber abgestrahlter Wärme eingerichtet . Closing device 100), the collecting and flow chambers are respectively open according to a collecting opening 13 and an inlet opening 21. The closure device 100 thus has the form of a three-dimensional box (cuboid shape) which extends in a longitudinal extension of the closure device and is divided by the side wall assembly 12 into the collection and flow chambers 10, 20. Connected to the side wall arrangement 12 is a coupling element 30 with which the closure device 100 can be fixed to a drive device (not shown, see FIGS. 10, 12). The coupling element 30 serves to hold the closure device 100 and move it relative to the evaporator cell 200. The evaporator cell 200, which is shown schematically and only in parts, comprises a crucible 210 with a crucible heater 220 and a cooling jacket 230. The crucible 210 is adapted for receiving solid or liquid evaporable material 2. The heater 220 may be configured as an electrical resistance heater and / or as an electron beam heater, as known from conventional evaporator cells. The cooling jacket 230 is configured for passive or active cooling and for shielding the environment of the crucible 210 and the heater 220 from radiated heat.
Bei Betätigung der Heizung 220 wird das Verdampfungsgut 2 erwärmt, bis es durch Verdampfung oder Sublimation in den dampfförmigen Zustand überführt wird und durch die Mündungsöffnung 211 des Tiegels 210 nach außen austritt. Die Bewegung des dampfförmigen Verdampfungsguts als Dampfstrahl 1 (in Figur 1 schematisch gezeigt, siehe auch Figur 3) folgt einer vorbestimmten Strahlrichtung 3, wobei durch die Geometrie des Tiegels 210 und die gegenseitigen Stöße der Atome oder Moleküle im Dampfstrahl 1 eine bestimmte Verdampfercharakteristik (Raumbereich, in den das verdampfte Material strömt) gebildet wird . Die Verschlusseinrichtung 100 ist relativ zur Verdampferzelle 200 beweglich angeordnet und in einer Öffnungsposition (in Figur 1 dargestellt) oder in einer Sperrposition (in Figur 2 dargestellt) positionierbar. In der Öffnungsposition befindet sich die Durchflusskammer 20 in Strahlrichtung 3 über der Mündungsöffnung 211 des Tiegels 210, so dass der Dampfstrahl 1 des Verdampfungsguts durch die Eintrittsöffnung 21 an der Unterseite der Verschlusseinrichtung 100 in die Durchflusskammer 20 eintreten und an der Austrittsöffnung 22 die Durchflusskammer 20 in Richtung Substrat (nicht dargestellt) ver- lassen kann. In der Öffnungsposition werden Teile des Dampfstrahls 1, die seitliche Bereiche der Verdampfercharakteristik bilden, von den Seitenwänden 12.2, 12.3 und der Innenseite der Deckplatte 11 in der Umgebung der Austrittsöffnung 22 aufgefangen. Die Austrittsöffnung 22 bildet eine Blende für die Verdampfercharakteristik, die so geformt ist, dass nur ein vorbestimmter Teil des Dampfstrahls 1 auf das Substrat gerichtet wird und unerwünschte Niederschläge in der Umgebung der Verdampferzelle und des Substrats im Inneren der Be- schichtungsanlage vermieden werden. Die Austrittsöffnung 22 ist z. B. kreisförmig, während die Auffang- und Eintrittsöffnungen 13, 21 rechteckig sind. Upon actuation of the heater 220, the vaporization material 2 is heated until it is converted by vaporization or sublimation in the vapor state and exits through the mouth opening 211 of the crucible 210 to the outside. The movement of the vaporous vaporization material as a jet of steam 1 (shown schematically in FIG. 1, see also FIG. 3) follows a predetermined jet direction 3, whereby due to the geometry of the crucible 210 and the mutual collisions of the atoms or molecules in the vapor jet 1, a specific evaporator characteristic (spatial region, in which the evaporated material flows) is formed. The closure device 100 is arranged movably relative to the evaporator cell 200 and can be positioned in an open position (shown in FIG. 1) or in a blocking position (shown in FIG. 2). In the opening position, the flow chamber 20 is located in the jet direction 3 above the mouth opening 211 of the crucible 210, so that the steam jet 1 of the vaporization material enter the flow chamber 20 through the inlet opening 21 on the underside of the closure device 100 and the flow chamber 20 in at the outlet opening 22 Towards the substrate (not shown) can let. In the opening position, parts of the steam jet 1, which form lateral regions of the evaporator characteristic, are collected by the side walls 12. 2, 12. 3 and the inside of the cover plate 11 in the vicinity of the outlet opening 22. The outlet opening 22 forms an aperture for the evaporator characteristic, which is shaped so that only a predetermined part of the steam jet 1 is directed onto the substrate and unwanted precipitation in the vicinity of the evaporator cell and the substrate inside the coating system can be avoided. The outlet opening 22 is z. B. circular, while the collecting and inlet openings 13, 21 are rectangular.
In der Sperrposition ist die Verschlusseinrichtung 100 so an- geordnet, dass die Sammelkammer 10 über der Mündungsöffnung 211 des Tiegels 210 positioniert ist. Ein aus dem Tiegel 210 austretender Dampfstrahl 1 wird vollständig von der Sammelkammer 10 aufgenommen. Das Verdampfungsgut wird auf den Innenseiten der Sammelkammer 10, d.h. auf den Seitenwänden 12.1, 12.2 und der Deckplatte 11 abgeschieden, so dass ein unerwünschter Niederschlag in der Umgebung der Verdampferzelle oder anderen Teilen der Beschichtungsanlage vermieden wird. Die Verschlusseinrichtung 100 wird aus einem Metall- oder Keramik-Material aufgebaut. Es ist jedes Material verwendbar, das eine ausreichende Temperaturstabilität aufweist und insbesondere bei der Betriebstemperatur der Verschlusseinrichtung 100 weder eine geometrische Deformation noch eine Frei- setzung von Verunreinigungen zeigt. Für Hochtemperatur-In the blocking position, the closure device 100 is arranged so that the collection chamber 10 is positioned above the mouth opening 211 of the crucible 210. A steam jet 1 emerging from the crucible 210 is completely received by the collecting chamber 10. The vaporization material is deposited on the insides of the collection chamber 10, i. deposited on the side walls 12.1, 12.2 and the cover plate 11, so that an undesirable precipitation in the environment of the evaporator cell or other parts of the coating system is avoided. The closure device 100 is constructed of a metal or ceramic material. Any material which has sufficient temperature stability and, in particular, at the operating temperature of the closure device 100 exhibits neither a geometrical deformation nor an release of impurities, can be used. For high temperature
Verdampferzellen, deren Betriebstemperatur z. B. 2000 °C beträgt, besteht die Verschlusseinrichtung 100 vorzugsweise aus Tantal- oder Wolfram-Blech. Bei Verdampferzellen mit niedrigeren Betriebstemperaturen, wie z. B. Verdampferzellen für 2Q organische Materialien, kann die Verschlusseinrichtung 100 aus Stahl oder Glas gebildet sein. Evaporator cells whose operating temperature z. B. 2000 ° C, the closure device 100 is preferably made of tantalum or tungsten sheet. For evaporator cells with lower operating temperatures, such. B. evaporator cells for 2Q organic materials, the closure device 100 may be formed of steel or glass.
Die Dimensionierung der Verschlusseinrichtung 100 kann in Ab- hängigkeit von den Bedingungen der konkreten Anwendung derThe dimensioning of the closure device 100 can, depending on the conditions of the specific application of the
Erfindung gewählt werden. Beispielsweise sind die Auffangöff- nung 13 bzw. die Eintrittsöffnung 21 so dimensioniert, dass sie den aus der Mündungsöffnung 211 des Tiegels 210 austretenden Dampfstrahl vollständig aufnehmen können. Die Länge der Seitenwände 12.1, 12.2 und 12.3, d.h. die Höhe der Verschlusseinrichtung 100 in Strahlrichtung 3 wird so gewählt, dass die an der Innenseite der Deckplatte 11 in der Sammelkammer 10 auftretende Rückreflektion von Wärmestrahlung die Temperatur im Tiegel 210 nicht oder vernachlässigbar wenig beeinflusst. Die Seitenwände 12.1 und 12.3 sind dicker als die Seitenwand 12.2 und z. B. hohl gebildet. In einem konkreten Beispiel kann die Verschlusseinrichtung 100 für eine Verdampferzelle 200 mit einem Durchmesser der Mündungsöffnung 211 von z. B. 2 cm die folgenden Dimensionen aufweisen: Höhe der Verschlusseinrichtung 100 in Strahlrichtung 2: 5 cm, und Grundfläche der Sammel- und Durchflusskammern 10, 20: 3 cm · 6 cm, Abstand der Unterseite der Seitenwandanordnung 12 von der Verdampferzelle 200: 5 mm. Figur 2 illustriert eine Verschlusseinrichtung 100 in schema- tischer Perspektivansicht. Die Verschlusseinrichtung 100 hat die oben beschriebene Kastenform, die durch die Seitenwände 12.1, 12.3, 12.4 und 12.5 und die Deckplatte 11 gebildet und im Inneren durch eine weitere Seitenwand (12.2 in Figur 1) in die Sammelkammer 10 und die Durchflusskammer 20 unterteilt ist. Figur 2 illustriert die Sperrposition, in der sich die Sammelkammer 10 über der Mündungsöffnung 211 des Tiegels 210 der Verdampferzelle 200 befindet, so dass austretendes, dampfförmiges Verdampfungsgut in der Sammelkammer 10 aufgefangen wird. Invention can be selected. For example, the collecting opening 13 or the inlet opening 21 are dimensioned such that they can completely absorb the steam jet emerging from the mouth opening 211 of the crucible 210. The length of the side walls 12.1, 12.2 and 12.3, ie the height of the closure device 100 in the jet direction 3 is selected so that the occurring at the inside of the cover plate 11 in the collection chamber 10 back reflection of thermal radiation does not affect the temperature in the crucible 210 or negligible little. The side walls 12.1 and 12.3 are thicker than the side wall 12.2 and z. B. hollow. In a concrete example, the closure device 100 for an evaporator cell 200 having a diameter of the mouth opening 211 of z. B. 2 cm have the following dimensions: height of the closure device 100 in the beam direction 2: 5 cm, and base of the collection and flow chambers 10, 20: 3 cm x 6 cm, distance of the bottom of the side wall assembly 12 of the evaporator cell 200: 5 mm , FIG. 2 illustrates a closure device 100 in a schematic perspective view. The closure device 100 has the box shape described above, which is formed by the side walls 12.1, 12.3, 12.4 and 12.5 and the cover plate 11 and in the interior by a further side wall (12.2 in Figure 1) into the collection chamber 10 and the flow chamber 20 is divided. FIG. 2 illustrates the blocking position in which the collecting chamber 10 is located above the mouth opening 211 of the crucible 210 of the evaporator cell 200, so that emergent, vaporous vapor is collected in the collection chamber 10.
Die in den Figuren 1 und 2 dargestellte Verschlusseinrichtung 100 zeichnet sich durch einen besonders einfachen Aufbau der Kastenform aus. Die Sammel- und Durchflusskammern 10, 20 sind entlang der Längsausdehnung der Verschlusseinrichtung nebeneinander angeordnet. Die Struktur mit einer einstückigen Deckplatte 11, die sich über die gesamte Oberseite der Ver- Schlusseinrichtung 100 erstreckt und mit ebenen Seitenwänden kann abgewandelt werden, indem z. B. eine mehrteilige Deckplatte mit verschiedenen, miteinander verbundenen Wandelementen zum Verschluss der Kammern und/oder gekrümmte Seitenwände vorgesehen sind. Weitere abgewandelte Merkmale der Ver- Schlusseinrichtung werden im Folgenden unter Bezug auf die Figuren 3, 5 und 6 bis 11 beschrieben. The closure device 100 shown in Figures 1 and 2 is characterized by a particularly simple construction of the box shape. The collection and flow chambers 10, 20 are arranged side by side along the longitudinal extent of the closure device. The structure with a one-piece cover plate 11 which extends over the entire top of the closing device 100 and with planar side walls can be modified by z. B. a multi-part cover plate with different interconnected wall elements for closing the chambers and / or curved side walls are provided. Further modified features of the closing device are described below with reference to FIGS. 3, 5 and 6 to 11.
Figur 3 illustriert die Durchflusskammer 20 einer weiteren Ausführungsform der erfindungsgemäßen Verschlusseinrichtung 100 in schematischer Schnittansicht (senkrecht zur Längsausdehnung der Verschlusseinrichtung) . Die Durchflusskammer 20 wird durch die Seitenwände 12.4, 12.5, die Deckplatte 11 und zusätzlich durch eine Bodenplatte 14 begrenzt. Die Bodenplatte 14 ist an der Unterseite, d.h. an der zur Verdampferzelle 200 weisenden Seite der Verschlusseinrichtung 100 vorgesehen und mit der Eintrittsöffnung 21 ausgestattet. In der Öffnungsposition der Verschlusseinrichtung 100 sind die Eintrittsöffnung 21 in der Bodenplatte 14 und die Austrittsöffnung 22 in der Deckplatte 11 so angeordnet, dass Verdamp- fungsgut 2 als Dampfstrahl 1 aus dem Tiegel 210 der Verdampferzelle 200 mit der gegebenen Strahlrichtung 3 durch die Durchflusskammer 20 hindurchtreten kann. Die Eintrittsöffnung 21 und die Austrittsöffnung 22 sind z. B. kreisförmig. Die Bodenplatte 14 besitzt eine Doppelfunktion. Erstens wird die Eintrittsöffnung 21 der Durchflusskammer mit einem vorbestimmten Durchmesser bereitgestellt. Des Weiteren kann sich auf der Innenseite der Bodenplatte 14 Material anlagern, das z. B. nach einer Mehrfachreflektion in der Durchflusskammer 20 deponiert wird oder von einer Deposition 4 an der Innenseite der Deckplatte 11 herabfällt. Derart aufgefangenes Material ist beispielhaft mit dem Bezugszeichen 5 illustriert. Die Bodenplatte 14 kann zur Abgrenzung der Unterseite der Verschlusseinrichtung 100 ausschließlich bei der Durchflusskammer 20 oder bei beiden Kammern 10, 20 (siehe Figuren 8, 9) oder ausschließlich bei der Sammelkammer 10 vorgesehen sein. FIG. 3 illustrates the flow chamber 20 of a further embodiment of the closure device 100 according to the invention in a schematic sectional view (perpendicular to the longitudinal extent of the closure device). The flow chamber 20 is bounded by the side walls 12.4, 12.5, the cover plate 11 and additionally by a bottom plate 14. The bottom plate 14 is provided on the underside, ie on the side facing the evaporator cell 200 side of the closure device 100 and equipped with the inlet opening 21. In the opening position of the closure device 100, the inlet opening 21 in the bottom plate 14 and the outlet opening 22 in the cover plate 11 are arranged so that evaporating material 2 as vapor jet 1 from the crucible 210 of the evaporator cell 200 with the given jet direction 3 through the flow chamber 20 pass can. The inlet opening 21 and the outlet opening 22 are z. B. circular. The bottom plate 14 has a dual function. First, the inlet opening 21 of the flow chamber is provided with a predetermined diameter. Furthermore, 14 material can accumulate on the inside of the bottom plate, the z. B. is deposited after a multiple reflection in the flow chamber 20 or falls from a deposition 4 on the inside of the cover plate 11. Such collected material is exemplified by the reference numeral 5. The bottom plate 14 may be provided for delimiting the underside of the closure device 100 exclusively in the flow chamber 20 or in both chambers 10, 20 (see Figures 8, 9) or exclusively at the collection chamber 10.
Die Ausführungsform gemäß Figur 3 ist besonders gut für die Verdampfung von sublimierendem Verdampfungsgut oder Verdampfungsgut mit hohem Schmelzpunkt geeignet. Anstelle einer parasitären Beschichtung von Teilen der Beschichtungsanlage außerhalb der Verdampferzelle wird mit der erfindungsgemäßen Verschlusseinrichtung 100 das Verdampfungsgut beim Verdampfen im Inneren der Durchflusskammer 20 aufgefangen. Das Verdampfungsgut schlägt sich in fester Form an den Innenseiten der Durchflusskammer 20 nieder. Um eine möglichst hohe Standzeit der Verschlusseinrichtung 100 zwischen zwei Wartungsvorgängen zu gewährleisten, wird das innere Volumen der Durchflusskam- mer 20 (und entsprechend auch der Sammelkammer 10) in Abhängigkeit von den konkreten Anwendungsbedingungen maximiert. Somit kann sich insbesondere in der gezeigten Durchflusskammer 20 viel Verdampfungsgut niederschlagen, wobei die Eintritts- und Austrittsöffnungen 21, 22 nicht oder nur vernach- lässigbar verkleinert werden. The embodiment according to FIG. 3 is particularly well suited for the evaporation of sublimating vaporization material or vaporization material with a high melting point. Instead of a parasitic coating of parts of the coating system outside of the evaporator cell, the evaporating material is collected by evaporation in the interior of the flow chamber 20 with the closure device 100 according to the invention. The vaporized material is deposited in solid form on the insides of the flow chamber 20. In order to ensure the longest possible service life of the closure device 100 between two maintenance operations, the internal volume of the flow chamber 20 (and accordingly also the collection chamber 10) is maximized depending on the specific application conditions. Thus, in particular in the flow chamber 20 shown, a large amount of evaporating material can be precipitated, wherein the inlet and outlet openings 21, 22 are not or only negligibly reduced in size.
In Figur 3 ist die Bildung einer Verdampfungsgut-Deposition 4 auf der Innenseite der Deckplatte 11 in einem konkreten Beispiel schematisch illustriert. Die Dimensionierung der Ein- tritts- und Austrittsöffnungen 21, 22 erfolgt auf der Grundlage der folgenden Betrachtungen. Entsprechend dem Abstrahlwinkel aus dem Tiegel 210 und der Ausdehnung des Verdampfungsguts 2 im Tiegel 210 (Flächigkeit der Quelle) wird die Eintrittsöffnung so dimensioniert, dass sich kein Verdampfungsgut auf der Unterseite der Verschlusseinrichtung 100 niederschlagen kann. Des Weiteren kann die Deposition 4 am Rand der Austrittsöffnung 22 in einem schrägen Winkel zur Mitte der Durchflusskammer 20 hin wachsen. Dieses Wachstum wird bei der Dimensionierung der Austrittsöffnung 22 berücksichtigt. Aus dem Fassungsvermögen der Durchflusskammer 20 und der sich daraus ergebenden Standzeit kann eine Dicke der Belegung der Innenseite der Deckplatte 11 in Strahlrichtung 3 ermittelt werden. Aus dem Abstrahlwinkel und der Dicke der Belegung ergibt sich eine Abschätzung, welchen Durchmesser die Austrittsöffnung 22 haben muss, um auch am Ende eines Verdampfungszyklus noch eine vollständige Abscheidung des Verdampfungsguts auf dem Substrat zu gewährleisten. Bei dieser Abschätzung kann der Beitrag einer indirektenFIG. 3 diagrammatically illustrates the formation of an evaporating material deposition 4 on the inside of the cover plate 11 in a concrete example. The dimensioning of the exit and exit openings 21, 22 are based on the following considerations. Corresponding to the emission angle from the crucible 210 and the expansion of the vaporization product 2 in the crucible 210 (surface area of the source), the inlet opening is dimensioned such that no vaporization material can precipitate on the underside of the closure device 100. Furthermore, the deposition 4 can grow at the edge of the outlet opening 22 at an oblique angle to the center of the flow chamber 20. This growth is taken into account in the dimensioning of the outlet opening 22. From the capacity of the flow chamber 20 and the resulting service life, a thickness of the occupancy of the inside of the cover plate 11 in the beam direction 3 can be determined. From the emission angle and the thickness of the coverage results in an estimate of what diameter the outlet opening 22 must have, in order to ensure even at the end of a vaporization cycle, a complete deposition of the vaporized material on the substrate. In this estimation, the contribution may be indirect
Emission von Verdampfungsgut von den vorderen Innenseiten des Tiegels 210 vernachlässigt werden, da dieser erfahrungsgemäß vernachlässigbar klein ist im Vergleich zum Beitrag der direkten Emission des Verdampfungsguts 2. Dies ist in Figur 4 am Beispiel einer Simulation des Flusses von Verdampfungsgut 1 illustriert. Die Kurvendarstellung in Figur 4 zeigt die Abscheidung des Verdampfungsguts auf einem ebenen, senkrecht zur Tiegelachse angeordneten Substrat in Abhängigkeit vom Abstand von der Substratmitte. Die Abscheidung auf dem Substrat gliedert sich in drei Bereiche a, b und c. Im mittleren Bereich a, von dem aus die gesamte Oberfläche des Verdampfungsguts in der Verdampferzelle 200 sichtbar ist, ist die Be- schichtungsrate annähernd gleichförmig, so dass eine gleichmäßige Abscheidung bzw. Schichtdicke erzielt wird. Im daran sich anschließenden inneren Randbereich b, von dem aus ein Teil der Oberfläche des Verdampfungsguts in der Verdampferzelle 200 sichtbar ist, fällt die Beschichtungsrate stark u annähernd linear ab. Im sich daran anschließenden äußeren Randbereich c trifft nur noch indirekt von den Wänden des Tiegels 210 emittiertes Material auf dem Substrat ein. In diesem Bereich ist die Beschichtungsrate im Verhältnis zum inneren Bereich vernachlässigbar gering. Die Durchflusskammer 20 einer weiteren Ausführungsform der erfindungsgemäßen Verschlusseinrichtung 100 ist in schemati- scher Schnittansicht (entlang der Längsrichtung der Verschlusseinrichtung) in Figur 5 illustriert. Die Durchflusskammer 20 wird, wie in Figur 3, durch die Seitenwände 12.4, 12.5, die Bodenplatte 14 mit der Eintrittsöffnung 21 und die Deckplatte 11 mit der Austrittsöffnung 22 begrenzt. Zusätzlich ist an der Eintrittsöffnung 21 ein Rückhaltering (Kragen) 15 vorgesehen, mit dem an der Innenseite der Bodenplatte 14 ein Reservoir 14.1 für aufgefangenes Verdampfungsgut 6 ge- schaffen wird. Diese Ausführungsform der Erfindung ist besonders gut für die Verdampfung von flüssigem Verdampfungsgut geeignet . Emission of evaporating material from the front insides of the crucible 210 are neglected, since this experience has shown to be negligibly small compared to the contribution of the direct emission of the vaporized 2. This is illustrated in Figure 4 using the example of a simulation of the flow of evaporating material 1. The curve representation in FIG. 4 shows the deposition of the vaporization product on a planar substrate arranged perpendicular to the crucible axis as a function of the distance from the substrate center. The deposition on the substrate is divided into three areas a, b and c. In the central region a, from which the entire surface of the vaporization material in the evaporator cell 200 is visible, the coating rate is approximately uniform, so that a uniform deposition or layer thickness is achieved. I'm at it adjoining inner edge region b, from which a part of the surface of the vaporization material in the evaporator cell 200 is visible, the coating rate drops strongly u approximately linearly. In the adjoining outer edge region c, only material emitted indirectly from the walls of the crucible 210 impinges on the substrate. In this range, the coating rate in relation to the inner region is negligible. The flow chamber 20 of a further embodiment of the closure device 100 according to the invention is illustrated in a schematic sectional view (along the longitudinal direction of the closure device) in FIG. As in FIG. 3, the flow chamber 20 is delimited by the side walls 12.4, 12.5, the bottom plate 14 with the inlet opening 21 and the cover plate 11 with the outlet opening 22. In addition, at the inlet opening 21, a retaining ring (collar) 15 is provided, with which on the inside of the bottom plate 14, a reservoir 14.1 is created for collected vapor 6. This embodiment of the invention is particularly well suited for the vaporization of liquid vapor.
Bei Betrieb der Verdampferzelle 200 kann sich Verdampfungsgut auf der Innenseite der Durchflusskammer 20 niederschlagen. Flüssiges Verdampfungsgut läuft innen an den Seitenwänden 12.4, 12.5 nach unten hin zur Bodenplatte 14. Im Reservoir 14.1 zwischen dem Rückhaltering 15 und den unteren Abschnitten der Seitenwände 12.4, 12.5 kann sich das flüssige Ver- dampfungsgut 6 sammeln. Die Höhe des Rückhalterings 15 inDuring operation of the evaporator cell 200, evaporating material may precipitate on the inside of the flow chamber 20. Liquid vaporized material runs inside on the side walls 12.4, 12.5 down to the bottom plate 14. In the reservoir 14.1 between the retaining ring 15 and the lower portions of the side walls 12.4, 12.5, the liquid Verdampfungsgut 6 can collect. The height of the retaining ring 15 in
Strahlrichtung wird in Abhängigkeit von den konkreten Anwendungsbedingungen, insbesondere in Abhängigkeit von dem Volumen des flüssigen Verdampfungsguts 6, das in der Durchflusskammer 20 zurückgehalten werden soll, bestimmt. Zusätzlich kann bei der Bemessung der Höhe des Rückhalterings 15 berücksichtigt werden, dass bei der Bewegung der Verschlusseinrichtung 100 ein Überfließen des flüssigen Verdampfungsguts 6 über den Rückhaltering 15 durch eine Wellenbildung vermieden wird. Beam direction is determined depending on the specific application conditions, in particular depending on the volume of the liquid Verdampfungsguts 6, which is to be retained in the flow chamber 20. additionally can be taken into account in the design of the height of the retaining ring 15 that during the movement of the closure device 100 overflow of the liquid vapor 6 over the retaining ring 15 is avoided by a wave formation.
Die zur Mitte der Einrittsöffnung 21 weisende Seite des Rückhalterings 15 ist relativ zur Strahlrichtung 3 mit einem Öffnungswinkel geneigt. Der Öffnungswinkel α ist so bemessen, dass der Rückhaltering 15 nicht von der Seite von Verdampfungsgut getroffen wird, die der Symmetrieachse des Tiegels 210 zugewandt ist. Der Öffnungswinkel beträgt z. B. 20 °. The side of the retaining ring 15 facing the center of the entry opening 21 is inclined at an opening angle relative to the jet direction 3. The opening angle α is dimensioned so that the retaining ring 15 is not hit by the side of evaporating material, which faces the axis of symmetry of the crucible 210. The opening angle is z. B. 20 °.
Figur 6 illustriert, dass die Bodenplatte 14 mit dem Rückhaltering 15 auch im Bereich der Sammelkammer 10 vorgesehen sein kann. Entsprechend wird die Sammelkammer 10 bei der in Figur 6 gezeigten Schnittdarstellung (quer zur Längsrichtung der Verschlusseinrichtung 100) durch die Seitenwände 12.4, 12.5, die geschlossene Deckplatte 11 und die Bodenplatte 14 mit der Auffangöffnung 13 begrenzt. Durch den Rückhaltering 15 wird ein Reservoir 14.1 an der Innenseite der Bodenplatte 14 zur Aufnahme des flüssigen Verdampfungsguts 6 geschaffen. Um eine gerichtete Bewegung von flüssigem Verdampfungsgut hin zu diesem Reservoir zu gewährleisten, ist die Sammelkammer 10 zusätzlich mit einer Abtropfeinrichtung 16 ausgestattet. FIG. 6 illustrates that the bottom plate 14 with the retaining ring 15 can also be provided in the region of the collecting chamber 10. Accordingly, in the sectional view shown in FIG. 6 (transversely to the longitudinal direction of the closure device 100), the collection chamber 10 is delimited by the side walls 12.4, 12.5, the closed cover plate 11 and the bottom plate 14 with the collection opening 13. By the retaining ring 15, a reservoir 14.1 is provided on the inside of the bottom plate 14 for receiving the liquid Verdampfungsguts 6. In order to ensure a directed movement of liquid evaporation material to this reservoir, the collection chamber 10 is additionally equipped with a drip tray 16.
Die Abtropfeinrichtung 16 ist angepasst, an der Deckplatte 11 aufgefangenes Verdampfungsgut zu der Bodenplatte zu leiten. Alternativ kann die Funktion der Abtropfeinrichtung 16 sein, Verdampfungsgut zur Auffangöffnung 13 zu leiten (siehe Figur 7) . Alternativ oder zusätzlich kann die Abtropfeinrichtung 16 auch in der Durchflusskammer 20 vorgesehen sein (siehe Figur 9) . Bei der Variante gemäß Figur 6 ist zur Bildung der Abtropfeinrichtung 16 die Innenseite der Deckplatte 11 geneigt angeordnet. Auf dieser Innenseite abgeschiedenes Material läuft gerichtet unter der Wirkung der Schwerkraft bis zu einer Ab- tropfkante 16.1, die sich oberhalb des Reservoirs auf der Innenseite der Bodenplatte 14 befindet. Von der AbtropfkanteThe drip-off device 16 is adapted to guide evaporation material collected on the cover plate 11 to the base plate. Alternatively, the function of the dripping device 16 may be to conduct evaporating material to the collecting opening 13 (see FIG. 7). Alternatively or additionally, the dripping device 16 may also be provided in the flow chamber 20 (see FIG. 9). In the variant according to FIG. 6, the inside of the cover plate 11 is inclined in order to form the drip-off device 16. Material deposited on this inside runs under the action of gravity up to a drip edge 16. 1, which is located above the reservoir on the inside of the bottom plate 14. From the drip edge
16.1 können Tropfen 7 des flüssigen Verdampfungsguts in das Reservoir 14.1 fallen. 16.1 drops 7 of liquid vapor can fall into the reservoir 14.1.
Figur 7 illustriert die alternative Variante, bei der die Abtropfeinrichtung 16 so gebildet ist, dass niedergeschlagenes Verdampfungsgut hin zu einer Abtropfspitze 16.2 oberhalb der Auffangöffnung 13 läuft und von dieser in Form von Tropfen 7 in den Tiegel 210 fällt. Gemäß Figur 7 ist die Abtropfeinrichtung 16 durch eine kegelförmige Innenseite der Deckplatte 11 gebildet. Die Spitze der kegelförmigen Innenseite bildet die Abtropfspitze 16.2, die mittig über der Mündungsöffnung 211 des Tiegels 210 angeordnet ist. Die Variante gemäß Figur 7 bietet Vorteile, wenn kein Wert auf die höchste Reinheit des Verdampfungsguts 2 gelegt werden muss und die Verschlusseinrichtung 100 aus einem in Bezug auf das Verdampfungsgut inerten, d.h. mit dem Verdampfungsgut nicht reagierenden, reinen Material hergestellt sein kann. Vorteilhafterweise wird dann die Materialausbeute der Verdampfung nahezu 100 % und die Standzeit der Verschlusseinrichtung praktisch unbegrenzt . FIG. 7 illustrates the alternative variant in which the dripping device 16 is formed in such a way that deposited vaporized material runs to a drip tip 16.2 above the drip opening 13 and drops into the crucible 210 in the form of droplets 7. According to FIG. 7, the dripping device 16 is formed by a conical inside of the cover plate 11. The tip of the conical inside forms the drip tip 16.2, which is arranged centrally above the mouth opening 211 of the crucible 210. The variant according to FIG. 7 offers advantages if no value has to be placed on the highest purity of the vaporization product 2 and the closure device 100 is made of a material that is inert with respect to the vaporization product, ie. can be made with the evaporating material unreacted, pure material. Advantageously, then the material yield of the evaporation almost 100% and the life of the closure device practically unlimited.
Das Abtropfen von der Abtropfeinrichtung 16 in den Tiegel 210 kann laufend vorgesehen sein, während sich die Verschlussein- richtung 100 in der Sperrposition befindet. Wenn die Bewegung der Verschlusseinrichtung 100 in die Öffnungsposition vorgesehen ist, kann ein weiteres Abtropfen von der AbtropfspitzeThe dripping from the dripping device 16 into the crucible 210 can be provided continuously while the closure device 100 is in the blocking position. When the movement of the closure device 100 is provided to the open position, further dripping from the drip tip may occur
16.2 störend sein. Um dies zumindest während der Bewegung oder dauerhaft zu verhindern, kann jeweils vor der Bewegung der Verschlusseinrichtung 100 von der Sperr- in die Öffnungsposition (oder umgekehrt) eine kurzzeitige Schrittbewegung der Verschlusseinrichtung 100 mit wechselnder Bewegungsrichtung (kurze Hin- und Herbewegung der Verschlusseinrichtung) vorgesehen sein, durch die das Abtropfen des Verdampfungsguts gezielt ausgelöst wird. 16.2 be disturbing. To prevent this, at least during the movement or permanently, respectively, before moving the closure device 100 from the blocking to the opening position (or vice versa) a brief step movement of the closure device 100 with changing direction of movement (short reciprocating movement of the closure device) can be provided by the dripping of the evaporating material is triggered targeted.
Da ein Abtropfen von flüssigem Verdampfungsgut oder ein Abbrechen von festem Verdampfungsgut nicht ausgeschlossen werden kann, wenn sich die Sammelkammer 10 in der Öffnungsposition oder die Durchflusskammer 20 in der Sperrposition der Verschlusseinrichtung 100 neben dem Tiegel 210 der Verdampferzelle 200 befindet, kann die Verdampferzelle 200 zusätzlich mit Sammelbehältern 220 ausgestattet sein. Die Anordnung der Sammelbehälter 220 seitlich neben dem Tiegel 210 der Verdampferzelle ist in Figur 8 schematisch illustriert. Der Abstand der Sammelbehälter 220 vom Tiegel 210 ist gleich dem Abstand der Auffang- und Eintrittsöffnungen 13, 21 der Sam- mel- und Durchflusskammern 10, 20. Abweichend von der illustrierten Variante kann lediglich ein Sammelbehälter 220 auf der Seite des Tiegels 210 vorgesehen sein, an der sich die Sammelkämmer 10 in der Öffnungsposition der Verschlusseinrichtung 100 befindet (in Figur 8 illustriert) . Des Weiteren ist vorzugsweise vorgesehen, dass die Sammelbehälter 220 durch bewegliche Tiegel oder Töpfe gebildet werden, welche durch eine Wartungsöffnung aus der Beschichtungsanlage entnommen oder ausgetauscht werden können. Since a dripping of liquid evaporating material or a breaking off of solid evaporating material can not be precluded when the collecting chamber 10 is in the open position or the flow chamber 20 in the locking position of the closure device 100 adjacent to the crucible 210 of the evaporator cell 200, the evaporator cell 200 can additionally with Collecting containers 220 may be equipped. The arrangement of the collection container 220 laterally adjacent to the crucible 210 of the evaporator cell is schematically illustrated in FIG. The distance of the collecting container 220 from the crucible 210 is equal to the distance between the collecting and inlet openings 13, 21 of the collecting and flow chambers 10, 20. Contrary to the illustrated variant, only one collecting container 220 may be provided on the side of the crucible 210, where the collection chambers 10 are in the open position of the closure device 100 (illustrated in FIG. 8). Furthermore, it is preferably provided that the collecting container 220 are formed by movable crucible or pots, which can be removed or replaced by a maintenance opening from the coating system.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung kann min- destens eine der Sammel- und Durchflusskammern 10, 20 mit ei¬ ner Leiteinrichtung 17 ausgestattet sein, die angepasst ist, um an der Bodenplatte 14 niedergeschlagenes Verdampfungsgut hin zu der Auffangöffnung 13 der Sammelkammer 10 und/oder der Eintrittsöffnung 21 der Durchflusskammer 20 zu leiten. In Fi- gur 9 ist beispielhaft eine Variante gezeigt, bei der beide Kammern 10, 20 jeweils mit einer Leiteinrichtung 17 ausgestattet sind. Zur Bildung der Leiteinrichtung 17 ist die Innenseite der Bodenplatte 14 um die Auffang- und Eintrittsöff- nungen 13, 21 jeweils trichterförmig gebildet. Somit kann flüssiges Verdampfungsgut von der Leiteinrichtung 17 ablaufen und im Tiegel 210 der Verdampferzelle 200 aufgefangen werden. Zusätzlich kann am unteren Rand der jeweiligen Öffnung eine zylindrische oder trichterförmige Abtropfkante 17.1 vorgese- hen sein, die beispielhaft an der Leiteinrichtung 17 derAccording to a further embodiment of the invention can min- least one of the collection and flow chambers 10, 20 may be equipped with egg ¬ ner guide means 17 which is adapted to the bottom plate 14 precipitated evaporating toward the receiving port 13 of collection chamber 10 and / or the inlet opening 21 of the flow chamber 20 to pass. In fi gur 9 is shown by way of example a variant in which both chambers 10, 20 are each equipped with a guide 17. To form the guide 17, the inside of the bottom plate 14 around the collecting and Eintrittsöff- openings 13, 21 each formed funnel-shaped. Thus, liquid evaporant can drain from the guide 17 and be collected in the crucible 210 of the evaporator cell 200. In addition, at the lower edge of the respective opening, a cylindrical or funnel-shaped drip edge 17. 1 can be provided which, for example, can be attached to the guide device 17 of FIGS
Durchflusskammer 20 in Figur 9 gezeigt ist. Die Abtropfkante 17.1 verhindert ein Verlaufen des Verdampfungsgutes entlang der Unterseite der Verschlusseinrichtung 100. Da die Auffangöffnung 13 und die Eintrittsöffnung 21 typischerweise einen größeren Durchmesser als die Mündungsöffnung 211 des Tiegels 210 haben, befindet sich die Abtropfkante 17.1 an der Bodenplatte 14 außerhalb einer Verlängerung der Innenwände des Tiegels 210 (siehe 212 in Figur 9) . Um dennoch eine sichere Aufnahme von Verdampfungsgut im Tiegel 210 zu gewährleisten, ist der Tiegel 210 an seiner Mündungsöffnung mit einer Randverbreiterung 213 ausgestattet. Die Randverbreiterung 213 umfasst einen Bereich des Tiegels 210, in dem der Durchmesser des Tiegels sich hin zur Mündungsöffnung 211 erweitert. Es ist z.B. ein trichterförmig sich von der Symmetrieachse des Tiegels 210 erweiternder Randbereich vorgesehen. Die Randverbreiterung 213 wird vorzugsweise zusätzlich geheizt, um ein Ablaufen von flüssigem Verdampfungsgut in den Tiegel 210 zu erleichtern. Hierzu ist in der Umgebung der Mündungsöffnung in der Randverbreiterung 213 eine Heizeinrichtung 214 vorgesehen. Flow chamber 20 is shown in Figure 9. The drip edge 17.1 prevents the evaporating material from running along the underside of the closure device 100. Since the collecting opening 13 and the inlet opening 21 typically have a larger diameter than the mouth opening 211 of the crucible 210, the drip edge 17.1 on the bottom plate 14 is outside an extension of the inner walls of the crucible 210 (see 212 in Figure 9). In order nevertheless to ensure a secure absorption of vaporization material in the crucible 210, the crucible 210 is equipped at its mouth opening with a rim widening 213. The edge widening 213 includes a portion of the crucible 210 in which the diameter of the crucible widens toward the mouth 211. It is e.g. a funnel-shaped extending from the symmetry axis of the crucible 210 extending edge region. The edge widening 213 is preferably additionally heated in order to facilitate drainage of liquid vaporized material into the crucible 210. For this purpose, a heater 214 is provided in the vicinity of the orifice in the edge widening 213.
Die erfindungsgemäße Verschlusseinrichtung 100 eignet sich insbesondere zur Steuerung des Flusses von gasförmigem Ver- dampfungsgut . Wenn die Sammelkammer 10 mit einer Pumpeinrichtung 40 verbunden wird, kann gasförmiges Verdampfungsgut in der Sperrposition durch die Sammelkammer 10 abgepumpt werden. Diese Ausführungsform der Erfindung, die in schematischer Perspektivansicht in Figur 10 illustriert ist, hat den besonderen Vorteil, dass sich ein großes Flussverhältnis zwischen den Öffnungs- und Sperrpositionen realisieren lässt, da das gasförmige Verdampfungsgut in der Sperrposition der Verschlusseinrichtung 100 wirkungsvoll aus der Beschichtungsan- läge abgepumpt werden kann. The closure device 100 according to the invention is particularly suitable for controlling the flow of gaseous steaming good. When the collecting chamber 10 is connected to a pumping device 40, gaseous evaporating material in the blocking position can be pumped out through the collecting chamber 10. This embodiment of the invention, which is illustrated in a schematic perspective view in FIG. 10, has the particular advantage that a large flow ratio between the open and closed positions can be realized, since the gaseous evaporating material in the blocking position of the closure device 100 is effectively removed from the coating system can be pumped out.
Die Verschlusseinrichtung 100 umfasst die Sammelkammer 10 und die Durchflusskammer 20, die über ein Koppelelement 30 mit einer Antriebseinrichtung 50 (schematisch dargestellt) in der Beschichtungsanlage verbunden sind. Die Durchflusskammer 20 befindet sich am freien Ende der Verschlusseinrichtung 100, während die Sammelkammer 10 mit dem Koppelelement 30 verbunden ist. Das Koppelelement 30 umfasst eine Hohlleitung, die sich von der Sammelkammer 10 bis zu der Pumpeinrichtung 40 erstreckt. Die Pumpeinrichtung 40 umfasst z.B. eine mit der Beschichtungsanlage verbundene Vakuumpumpe 41. Die Antriebseinrichtung 50 umfasst z. B. einen Motorantrieb oder ein Gestänge, das von einem Motor außerhalb der Vakuumkammer der Beschichtungsanlage betrieben wird. The closure device 100 comprises the collection chamber 10 and the flow chamber 20, which are connected via a coupling element 30 with a drive device 50 (shown schematically) in the coating system. The flow chamber 20 is located at the free end of the closure device 100, while the collection chamber 10 is connected to the coupling element 30. The coupling element 30 comprises a hollow conduit which extends from the collection chamber 10 to the pumping device 40. The pumping device 40 includes e.g. a connected to the coating plant vacuum pump 41. The drive means 50 includes z. As a motor drive or a linkage, which is operated by a motor outside the vacuum chamber of the coating plant.
Gasförmiges Verdampfungsgut wird nicht aus einem Tiegel, sondern mittels einer Düse 215 in der Beschichtungsanlage bereitgestellt. In der Sammelkammer 10 befindet sich eine Leitwand 18, mit der das gasförmige Verdampfungsgut, das in der gezeigten Sperrposition von der Düse 215 durch die Auffangöffnung 13 in die Sammelkammer 10 eintritt, hin zum Koppelelement 30 umgelenkt wird. Die Leitwand 18 umfasst z.B. eine ebene, geneigt positionierte oder eine viertelkreisförmig gebogene Fläche, die den Gasstrom umleitet. In der Öffnungspo- sition strömt das gasförmige Verdampfungsgut durch die Eintritts- und Austrittsöffnungen 21, 22, der Durchflusskammer 20 zum Substrat. Abweichend von der Illustration in Figur 10 kann alternativ oder zusätzlich eine Verbindung von der Gaseous evaporating material is not provided from a crucible, but by means of a nozzle 215 in the coating system. In the collection chamber 10 is a guide wall 18, with which the gaseous evaporating material, which enters the blocking position shown by the nozzle 215 through the collecting opening 13 into the collecting chamber 10, is deflected towards the coupling element 30. The baffle 18 includes, for example, a flat, inclined or a quarter-circle curved surface, which redirects the gas flow. In the opening The gaseous evaporating material flows through the inlet and outlet openings 21, 22, the flow chamber 20 to the substrate. Notwithstanding the illustration in Figure 10, alternatively or additionally, a compound of the
Durchflusskammer mit dem Koppelelement bestehen. Vorteilhafterweise wird dadurch ermöglicht, innerhalb der Durchflusskammer abgelenktes Verdampfungsgut ebenfalls der Pumpeinrichtung zuzuführen . Figur 11 illustriert eine weitere Ausführungsform der erfindungsgemäßen Verschlusseinrichtung 100, bei der zusätzlich zu der Sammelkammer 10 und der Durchflusskammer 20 eine Trichterkammer 60 vorgesehen ist. Bei dieser Ausführungsform der Erfindung erfüllt die Verschlusseinrichtung 100 zusätzlich die Funktion der Befüllung der Verdampferzelle 200 mit festem oder flüssigem Verdampfungsgut. Die Trichterkammer 60 ist an die Sammel- oder Durchflusskammer 20 angrenzend angeordnet und mit einer inneren, trichterförmigen Oberfläche 61 gebildet. Die Verschlusseinrichtung 100 kann in eine Füllposition (in Figur 11 gezeigt) bewegt werden, in der sich die Trichterkammer 60 oberhalb der Verdampferzelle 200 befindet. In der Füllposition kann die Verdampferzelle 200 befüllt werden, indem Verdampfungsgut aus einer Nachfülleinrichtung (nicht dargestellt) auf der Oberseite der Verschlusseinrichtung 100 in eine Trichteröffnung 62 gegeben wird. Durch die trichterförmige Oberfläche 61 in der Trichterkammer 10 wird das Verdampfungsgut mit hoher Genauigkeit zentriert in den Tiegel 210 der Verdampferzelle 200 eingebracht. Vorteilhafterweise ermöglicht die Trichterkammer 60, dass un¬ ter Vakuum Verdampfungsgut nachgefüllt werden kann, ohne dass besonders hohe Anforderungen an die Präzision der Einstellung der Nachfülleinrichtung gestellt werden. Durch die Trichter- form ergibt sich eine hohe Toleranz gegen beim Schütten ggf. seitlich ausweichendes Verdampfungsgut. Passage chamber with the coupling element. Advantageously, this makes it possible to also feed evaporated material within the flow chamber to the pumping device. FIG. 11 illustrates a further embodiment of the closure device 100 according to the invention, in which a funnel chamber 60 is provided in addition to the collection chamber 10 and the flow chamber 20. In this embodiment of the invention, the closure device 100 additionally fulfills the function of filling the evaporator cell 200 with solid or liquid evaporant. The funnel chamber 60 is disposed adjacent to the collection or flow chamber 20 and formed with an inner funnel-shaped surface 61. The closure device 100 may be moved to a fill position (shown in FIG. 11) in which the funnel chamber 60 is located above the evaporator cell 200. In the filling position, the evaporator cell 200 can be filled by evaporating material from a refill (not shown) is placed on the top of the closure device 100 in a funnel opening 62. Through the funnel-shaped surface 61 in the funnel chamber 10, the vaporization material is centered in the crucible 210 of the evaporator cell 200 with high accuracy. Advantageously, the hopper chamber 60 that un ¬ ter vacuum evaporating can be refilled without particularly high demands on the precision of setting of the refill. Through the funnel form results in a high tolerance against when dumping possibly evasive Evaporative.
Das Verdampfungsgut liegt für die Verwendung der Verschluss- einrichtung 100 gemäß Figur 11 z. B. in flüssiger Form oder als Granulat mit einer Korngröße unterhalb von 5 mm vor, so dass ein Verkeilen im Inneren der Trichterkammer 60 vermieden wird. Um die Wahrscheinlichkeit eines Verkeilens weiter zu minimieren, ist die Trichterkammer 60 im oberen Teil vorzugs- weise mit einem großen Öffnungswinkel und im unteren Teil ebenfalls mit einem Öffnungswinkel gebildet. Des Weiteren kann die Nachfülleinrichtung mit einem Werkzeug zur Auflockerung von ggf. festsitzendem Verdampfungsgut ausgestattet sein . The evaporation material is for the use of the closure device 100 according to FIG. 11 z. B. in liquid form or as granules with a grain size below 5 mm, so that wedging in the interior of the hopper chamber 60 is avoided. In order to further minimize the likelihood of wedging, the hopper chamber 60 is preferably formed in the upper part with a large opening angle and in the lower part also with an opening angle. Furthermore, the refill device can be equipped with a tool for loosening up possibly stuck evaporating material.
Figur 12 illustriert in schematischer Schnittansicht eine Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Beschichtungsanlage 300 mit einer Vakuumkammer 310. In der Vakuumkammer 310 ist mindestens eine Substrathalterung 320 angeordnet, die zur Aufnahme eines zu beschichtenden Substrats 8 eingerichtet ist. Des Weiteren sind in der Vakuumkammer 310 mehrere Verdampferzellen 200 angeordnet, die jeweils mit der erfindungsgemäßen Verschlusseinrichtung 100 ausgestattet sind. Die Vakuumkammer 310 weist einen Pumpenanschluss 330 zur Verbindung mit einer Vakuumpumpe (nicht dargestellt) und eine Schleuseneinrichtung auf. Die Schleuseneinrichtung umfasst mindestens eine Substratschleuse 341, die zur Überführung des Substrats 8 zwischen dem Inneren der Vakuumkammer 10 und der äußeren Umgebung eingerichtet ist. Des Weiteren kann mindestens eine Zusatzschleuse 342 vorgesehen sein, die für einen Zugriff in das Innere der Vakuumkammer 310, zum Beispiel zur Zuführung von Verdampfungsgut oder zur Abführung von Niederschlag aus der Verschlusseinrichtung konfiguriert ist. Es ist nicht zwingend erforderlich, für die Verschlusseinrichtungen 100 Schleusen vorzusehen. Es kann vielmehr ausreichend sein, die Verschlusseinrichtungen 100 von den Verdampferzellen 200 jeweils in Shuttereinheiten 343 zurückzuziehen, die mit der Wand der Vakuumkammer 310 verbunden sind und von denen die Zuführung von Verdampfungsgut von außen oder die Abführung von Niederschlag nach außen erfolgen. Die Shuttereinheiten 343 können z. B. gebildet sein, wie sie in der am Prioritätstag der vorliegenden Erfindung unveröffentlichten deutschen Patentanmeldung DE 10 2011 013 245 beschrieben sind. FIG. 12 illustrates, in a schematic sectional view, an embodiment of a coating installation 300 according to the invention with a vacuum chamber 310. In the vacuum chamber 310, at least one substrate holder 320 is arranged, which is set up to receive a substrate 8 to be coated. Furthermore, a plurality of evaporator cells 200 are arranged in the vacuum chamber 310, which are each equipped with the closure device 100 according to the invention. The vacuum chamber 310 has a pump port 330 for connection to a vacuum pump (not shown) and a lock device. The lock device comprises at least one substrate lock 341, which is set up to transfer the substrate 8 between the interior of the vacuum chamber 10 and the external environment. Furthermore, at least one additional lock 342 may be provided, which is configured for access into the interior of the vacuum chamber 310, for example for the supply of evaporation material or for the discharge of precipitate from the closure device. It is not mandatory for the closure devices 100 Provide locks. Rather, it may be sufficient to retract the closure devices 100 from the evaporator cells 200 in respective shuttle units 343 which are connected to the wall of the vacuum chamber 310 and from which the supply of evaporation material from the outside or the discharge of precipitate to the outside. The shutter units 343 can z. Example, as described in the unpublished German patent application DE 10 2011 013 245 on the priority date of the present invention.
Es wird betont, dass Figur 12 die Beschichtungsanlage 300 und deren Bestandteile lediglich schematisch illustriert. In einer konkreten Ausführungsform ist die Beschichtungsanlage 300 mit weiteren Anlagenteilen ausgestattet, wie es aus der her- kömmlichen Beschichtungstechnik bekannt ist, wie z. B. mitIt is emphasized that FIG. 12 illustrates the coating system 300 and its components only schematically. In a specific embodiment, the coating system 300 is equipped with other equipment parts, as is known from conventional coating technology, such. B. with
Sensoren, Manipulatoren. Die Beschichtungsanlage 300 umfasst zum Beispiel eine MBE-Anlage. Sensors, manipulators. The coating system 300 comprises, for example, an MBE plant.
Zum Betrieb der Beschichtungsanlage 300 werden die Verdamp- ferzellen 200 mit Verdampfungsgut beschickt und das Substrat 8 an der Substrathalterung 320 fixiert. In der Vakuumkammer 310 wird ein reduzierter Betriebsdruck, z.B. Ultrahochvakuum eingestellt. Die Verdampferzellen 200 werden geheizt, so dass Verdampfungsgut jeweils in den gasförmigen Zustand überführt wird. Während des Heizens befinden sich die Verschlusseinrichtungen 100 in der Sperrposition, das heißt eventuell austretendes Verdampfungsgut wird in den Sammelkammern der Verschlusseinrichtungen 100 aufgefangen. Anschließend werden die Verschlusseinrichtungen 100 gemeinsam, gruppenweise oder ein- zelne aufeinander folgend bewegt, um mehrere oder einzelneFor operation of the coating system 300, the evaporator cells 200 are charged with evaporating material and the substrate 8 is fixed to the substrate holder 320. In the vacuum chamber 310, a reduced operating pressure, e.g. Ultra high vacuum set. The evaporator cells 200 are heated, so that evaporation material is in each case converted into the gaseous state. During heating, the closure devices 100 are in the blocking position, that is to say any escaping vaporization material is collected in the collecting chambers of the closure devices 100. Subsequently, the closure devices 100 are moved in common, in groups, or individually in succession to form a plurality or individual ones
Verdampferzellen 200 freizugeben. Die Verschlusseinrichtungen 100 werden in die Öffnungsposition bewegt, so dass der Dampfstrahl zum Substrat 8 strömen und das Verdampfungsgut auf dem Substrat 8 abgeschieden werden kann. Wenn zum Beispiel durch eine visuelle Beobachtung, einen Sensor oder die Überwachung anderer Betriebsparameter festgestellt wird, dass eine der Verschlusseinrichtungen 100 vollständig mit parasitär abgeschiedenem Verdampfungsgut beladen ist, wird die betreffende Verdampferzelle 200 abgeschaltet. Wenn die Verdampferzelle 200 abgekühlt ist und kein weiteres Verdampfungsgut austritt, wird die Verschlusseinrichtung 100 von der Antriebseinrichtung 50 abgekoppelt und mit einem Manipulationswerkzeug Evaporator cells 200 release. The closure devices 100 are moved into the open position, so that the steam jet can flow to the substrate 8 and the evaporation material can be deposited on the substrate 8. If, for example, through a visual observation, a sensor or the monitoring of other operating parameters is found that one of the closure devices 100 is completely loaded with parasitically deposited evaporate, the relevant evaporator cell 200 is turned off. When the evaporator cell 200 is cooled and no further evaporating material emerges, the closure device 100 is decoupled from the drive device 50 and with a manipulation tool
(nicht dargestellt) durch die Schleuse 342 in die äußere Umgebung der Vakuumkammer 310 überführt. Nach einer Regeneration der Verschlusseinrichtung 100 (Entfernung des parasitär abgeschiedenen Verdampfungsguts) kann die Verschlusseinrichtung 100 wieder in der Beschichtungsanlage 300 verwendet werden . (not shown) through the lock 342 in the external environment of the vacuum chamber 310 transferred. After a regeneration of the closure device 100 (removal of the parasitically separated evaporation material), the closure device 100 can be used again in the coating installation 300.
Die in der Beschreibung, den Zeichnungen und den Ansprüchen offenbarten Merkmale der Erfindung können sowohl einzeln als auch in Kombination für die Verwirklichung der Erfindung in ihren verschiedenen Ausgestaltungen von Bedeutung sein. The features of the invention disclosed in the description, the drawings and the claims may be significant both individually and in combination for the realization of the invention in its various forms.

Claims

ANSPRÜCHE 1. Verschlusseinrichtung (100) für eine Verdampferzelle (200), umfassend: CLAIMS 1. A closure device (100) for an evaporator cell (200), comprising:
- eine Deckplatte (11) , die relativ zu der Verdampferzelle (200) beweglich und eingerichtet ist, in einer Sperrposition für einen aus der Verdampferzelle (200) austretenden Dampf- strahl (1) eine Barriere zu bilden und in einer Öffnungsposition den Dampfstrahl (1) freizugeben, und  a cover plate (11) which is movable and arranged relative to the evaporator cell (200) to form a barrier in a blocking position for a steam jet (1) emerging from the evaporator cell (200) and in an opening position the steam jet (1 ), and
- eine Seitenwandanordnung (12), die eingerichtet ist, eine Umgebung der Verdampferzelle (200) seitlich vom Dampfstrahl (1) abzuschirmen,  a sidewall arrangement (12) arranged to shield an environment of the evaporator cell (200) laterally from the steam jet (1),
dadurch gekennzeichnet, dass characterized in that
- die Seitenwandanordnung (12) mit der Deckplatte (11) verbunden ist, so dass eine Sammelkammer (10) und eine Durchflusskammer (20) gebildet werden, wobei  - The side wall assembly (12) is connected to the cover plate (11), so that a collecting chamber (10) and a flow chamber (20) are formed, wherein
- die Sammelkammer (10) an einer Unterseite der Verschluss- einrichtung (100) an einer Auffangöffnung (13) offen ist und an einer Oberseite der Verschlusseinrichtung (100) durch die Deckplatte (11) geschlossen ist und eingerichtet ist, dass in der Sperrposition der Dampfstrahl (1) durch die Auffangöff- nung (13) in die Sammelkammer (10) eintritt, und  - The collection chamber (10) on an underside of the closure device (100) at a collecting opening (13) is open and at an upper side of the closure device (100) through the cover plate (11) is closed and is arranged that in the locked position of the Steam jet (1) enters the collecting chamber (10) through the collecting opening (13), and
- die Durchflusskammer (20) an der Unterseite an einer Ein¬ trittsöffnung (21) und an der Oberseite an einer Austrittsöffnung (22) der Deckplatte (11) offen ist und eingerichtet ist, dass in der Öffnungsposition der Dampfstrahl (1) durch die Eintritts- und Austrittsöffnungen (22) durchtritt. - The flow chamber (20) at the bottom at an inlet opening ¬ (21) and at the top at an outlet opening (22) of the cover plate (11) is open and is arranged that in the open position of the steam jet (1) through the inlet - and outlet openings (22) passes.
2. Verschlusseinrichtung gemäß Anspruch 1, bei der 2. Closure device according to claim 1, wherein
- die Seitenwandanordnung (12) an einer Unterseite der Verschlusseinrichtung (100) mit einer Bodenplatte (14) verbunden ist, in der mindestens eine der Auffangöffnung (13) und der Eintrittsöffnung (21) gebildet sind. - The side wall assembly (12) at an underside of the closure device (100) connected to a bottom plate (14) is, in which at least one of the collecting opening (13) and the inlet opening (21) are formed.
3. Verschlusseinrichtung gemäß Anspruch 2, bei der 3. Closure device according to claim 2, wherein
- die Bodenplatte (14) an mindestens einer von der Auffangöffnung (13) und der Eintrittsöffnung (21) mit einem Rückhaltering (15) versehen ist, der jeweils, die Auffangöffnung (13) oder die Eintrittsöffnung (21) umgibt. - The bottom plate (14) is provided on at least one of the collecting opening (13) and the inlet opening (21) with a retaining ring (15), respectively, the collecting opening (13) or the inlet opening (21) surrounds.
4. Verschlusseinrichtung gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der 4. Closure device according to one of the preceding claims, in which
- die Deckplatte (11) in mindestens einer von der Sammelkammer (10) und der Durchflusskammer (20) mit einer Abtropfeinrichtung (16) versehen ist, die eingerichtet ist, an der Deckplatte (11) aufgefangenes Verdampfungsgut zu der Auffang- öffnung (13), zu der Bodenplatte (14) oder zu der Eintrittsöffnung (21) zu leiten.  - The cover plate (11) is provided in at least one of the collecting chamber (10) and the flow chamber (20) with a dripping device (16) which is arranged on the cover plate (11) collected evaporant to the collecting opening (13) to guide to the bottom plate (14) or to the inlet opening (21).
5. Verschlusseinrichtung gemäß einem der Ansprüche 2 bis 4, bei der 5. Locking device according to one of claims 2 to 4, in which
- die Bodenplatte (14) in mindestens einer von der Sammelkammer (10) und der Durchflusskammer (20) mit einer Leiteinrichtung (17) versehen ist, die eingerichtet ist, an der Bodenplatte (14) aufgefangenes Verdampfungsgut zu der Auffang- Öffnung (13) oder zu der Eintrittsöffnung (21) zu leiten.  - The bottom plate (14) is provided in at least one of the collecting chamber (10) and the flow chamber (20) with a guide (17) which is adapted to the bottom plate (14) collected vaporized material to the collecting opening (13) or to lead to the inlet opening (21).
6. Verschlusseinrichtung gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der 6. Closure device according to one of the preceding claims, in which
- mindestens eine von der Sammelkammer (10) und der Durch- flusskammer (20) mit einer Pumpeinrichtung (40) verbunden ist .  - At least one of the collection chamber (10) and the flow chamber (20) is connected to a pumping device (40).
7. Verschlusseinrichtung gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, umfassend - ein Koppelelement (30) , das zur lösbaren Fixierung der Verschlusseinrichtung (100) in einer Beschichtungsanlage (300) eingerichtet ist. 7. Closure device according to one of the preceding claims, comprising - A coupling element (30) which is adapted for releasably fixing the closure device (100) in a coating system (300).
8. Verschlusseinrichtung gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, umfassend 8. Closure device according to one of the preceding claims, comprising
- eine Trichterkammer (60), die in einer Füllposition der Verschlusseinrichtung zum Einleiten von Verdampfungsgut (2) in die Verdampferzelle (200) eingerichtet ist.  - A funnel chamber (60), which is arranged in a filling position of the closure device for introducing evaporating material (2) in the evaporator cell (200).
9. Verdampferzelle (200), umfassend: 9. Evaporator cell (200), comprising:
- einen Tiegel (210) zur Aufnahme von Verdampfungsgut (2), und  - A crucible (210) for receiving evaporating material (2), and
- eine Verschlusseinrichtung (100) gemäß einem der vorherge- henden Ansprüche.  - A closure device (100) according to one of the preceding claims.
10. Verdampferzelle gemäß Anspruch 9, bei der 10. evaporator cell according to claim 9, wherein
- der Tiegel (210) an einer Mündungsöffnung (211) eine Randverbreiterung (213) aufweist, an der sich der Durchmesser des Tiegels (210) trichterförmig erweitert.  - The crucible (210) at an orifice (211) has an edge widening (213) at which widens the diameter of the crucible (210) funnel-shaped.
11. Beschichtungsanlage (300), umfassend: 11. Coating plant (300), comprising:
- mindestens eine Verdampferzelle (200) , die mit einer Verschlusseinrichtung (100) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 8 ausgestattet ist.  - At least one evaporator cell (200) which is equipped with a closure device (100) according to one of claims 1 to 8.
12. Beschichtungsanlage gemäß Anspruch 11, umfassend 12. Coating plant according to claim 11, comprising
- eine Antriebseinrichtung (50), mit der die Verschlusseinrichtung (100) relativ zu der Verdampferzelle (200) beweglich ist.  - A drive device (50) with which the closure device (100) relative to the evaporator cell (200) is movable.
13. Verfahren zum Betrieb einer Beschichtungsanlage (300) mit mindestens einer Verdampferzelle (200) , wobei die Ver- Schlusseinrichtung (100) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 8 verwendet wird, umfassend: 13. A method for operating a coating system (300) with at least one evaporator cell (200), wherein the Closing device (100) according to one of claims 1 to 8 is used, comprising:
- eine Betriebsphase, in der die Verschlusseinrichtung (100) in der Sperrposition angeordnet ist, so dass ein Austritt des Dampfstrahls (1) aus der Verdampferzelle (200) unterbunden ist, und  - An operating phase in which the closure device (100) is arranged in the blocking position, so that an exit of the steam jet (1) from the evaporator cell (200) is prevented, and
- eine Betriebsphase, in der die Verschlusseinrichtung (100) in der Öffnungsposition angeordnet ist, so dass der Dampf- strahl (1) des Verdampfungsguts von der Verdampferzelle (200) auf ein Substrat (8) gerichtet ist und sich das Verdampfungsgut auf dem Substrat (8) niederschlägt.  an operating phase in which the closure device (100) is arranged in the open position, so that the vapor jet (1) of the vaporization material is directed from the evaporator cell (200) onto a substrate (8) and the vaporization material is deposited on the substrate ( 8) precipitates.
14. Verwendung einer Verschlusseinrichtung (100) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 8 beim Betrieb einer Beschichtungsanlage (300). 14. Use of a closure device (100) according to one of claims 1 to 8 during operation of a coating installation (300).
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