WO2014037139A1 - Vorratsbehälter für eine beschichtungsanlage und beschichtungsanlage - Google Patents

Vorratsbehälter für eine beschichtungsanlage und beschichtungsanlage Download PDF

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WO2014037139A1
WO2014037139A1 PCT/EP2013/065293 EP2013065293W WO2014037139A1 WO 2014037139 A1 WO2014037139 A1 WO 2014037139A1 EP 2013065293 W EP2013065293 W EP 2013065293W WO 2014037139 A1 WO2014037139 A1 WO 2014037139A1
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reservoir
temperature compensation
temperature
storage container
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PCT/EP2013/065293
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Michael Popp
Marc Philippens
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Osram Opto Semiconductors Gmbh
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    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • C23C16/44—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating
    • C23C16/455—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating characterised by the method used for introducing gases into reaction chamber or for modifying gas flows in reaction chamber
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    • C23C16/45525—Atomic layer deposition [ALD]
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B05—SPRAYING OR ATOMISING IN GENERAL; APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05C—APPARATUS FOR APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05C9/00—Apparatus or plant for applying liquid or other fluent material to surfaces by means not covered by any preceding group, or in which the means of applying the liquid or other fluent material is not important
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B65D—CONTAINERS FOR STORAGE OR TRANSPORT OF ARTICLES OR MATERIALS, e.g. BAGS, BARRELS, BOTTLES, BOXES, CANS, CARTONS, CRATES, DRUMS, JARS, TANKS, HOPPERS, FORWARDING CONTAINERS; ACCESSORIES, CLOSURES, OR FITTINGS THEREFOR; PACKAGING ELEMENTS; PACKAGES
    • B65D85/00—Containers, packaging elements or packages, specially adapted for particular articles or materials
    • B65D85/70—Containers, packaging elements or packages, specially adapted for particular articles or materials for materials not otherwise provided for
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    • C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • C23C16/44—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating
    • C23C16/448—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating characterised by the method used for generating reactive gas streams, e.g. by evaporation or sublimation of precursor materials

Definitions

  • ALD atomic layer deposition
  • a coating chamber also referred to as a reactor
  • the starting materials may be deposited alternately on the surface of the substrate to be coated or on the previously deposited starting material and thus make a connection.
  • the starting material attaches only to the surface to be coated and only then the second supplied
  • LED inorganic light-emitting diodes
  • OLED organic light-emitting diodes
  • Barrier layers or nanolaminates ie layers of alternating layers with different materials to produce in the form of thin-film encapsulation on these devices. Examples of such barrier layers and nanolaminates can be found in the documents
  • FIG. 6A shows a conventional reservoir 91 for a coating installation in which an organometallic starting material 92 in FIG
  • the starting material 92 is also partially over the liquid or the solid in a gaseous phase.
  • the reservoir 91 is in stored a temperature bath 95, which has the largest possible heat capacity to the temperature of the
  • temperature-stabilized reservoir 91 has at least one conduit 96 through which the gaseous
  • Starting material 92 is usually supplied by pulse-like opening a container valve, a gas stream, which leads the material to the coating chamber.
  • a gas stream which leads the material to the coating chamber.
  • the vapor pressure which is determined by the temperature of the starting material 92 and thus at least in principle by the temperature of the heat bath 95, a certain amount of the starting material 92 enters the gas stream.
  • gaseous starting material 92 may also be used without additional
  • Gas flow can be supplied purely by its vapor pressure of the coating chamber.
  • Reservoir 91 occurs depending on the extraction duration and frequency and the geometric conditions of the
  • the spatial distribution of the temperature T in is qualitatively along a line of intersection x qualitatively
  • Reservoir 91 Further, in Figure 6C, another reservoir 91 'is shown, which has a different size to the reservoir 91. Due to different container sizes, different temperature distributions occur before and after the removal of material, as the comparison of the curves 63 and 63 'shows. It can start at a certain size of the
  • Evaporation rate of the surface of the starting material 92 and even in the direction indicated in Figure 6A area 98 may come to changes in the state of matter. Furthermore, it can also lead to uncontrollable chemical reactions of the
  • At least one object of certain embodiments is to provide a reservoir for a starting material for the production of a layer on a substrate by means of a growth process in a coating plant. At least one more task of certain
  • Embodiments is to specify a coating system with a reservoir.
  • Coating plant for producing a layer on a substrate by means of a growth process on at least one reservoir, in which at least a starting material for the layer and a temperature compensation material
  • the features described below apply equally to the reservoir and the coating system with the reservoir.
  • the temperature compensation material may in particular be inert with respect to the starting material and thereby no
  • Temperature compensation material thereby standing in the reservoir in direct contact with the starting material.
  • the starting material is present in the reservoir in a liquid form.
  • the reservoir is in this case in particular with the liquid starting material in
  • the reservoir can be any suitable material. Interior volume provided.
  • the reservoir can be any suitable material.
  • Temperature compensation material preferably has a higher
  • the temperature compensation material has a high heat capacity, preferably a higher one
  • the starting material in liquid form in the internal volume and the temperature compensation material has a higher heat capacity than the liquid starting material. This can be achieved in the removal of starting material from the reservoir, in particular present in the vapor phase starting material, that the temperature is lowered less within the reservoir than without a temperature compensation material, since this
  • Reservoir is in direct contact with the starting material, a direct heat transfer and thus a
  • Extraction processes caused temperature fluctuations at least partially compensate.
  • Starting material can be achieved to the desired temperature.
  • the heat supply from the outside can preferably be done by means of a heat bath, in which the reservoir
  • the heat bath may for example be formed by a further container in which the storage container is arranged and which has a heating device and / or a material with a high heat capacity.
  • the heating bath can be formed by a heating device, for example heating sleeves, which at least partially surround the reservoir. According to a further embodiment that lies
  • Reservoir is filled prior to filling with the starting material with the temperature compensation material, so that the temperature compensation material can be distributed in the starting material depending on the geometric configuration of the temperature compensation material in the inner volume of the reservoir.
  • Temperature compensation material at least partially from
  • Temperature compensation material in the starting material are at least partially distributed, so that spatially
  • the temperature compensation material can be in liquid
  • the temperature compensation material can be evenly distributed in the starting material. For example, that can
  • Temperature compensation material due to buoyancy forces or, for example due to active mixing in the liquid starting material below the surface of the liquid starting material to swim. According to a further embodiment, the
  • Temperature compensation material float on the surface of the liquid starting material. As a result, for example, a skin formation on the surface of the starting material and chemical reactions can be prevented.
  • the separate bodies can, for example, by spheres, ellipsoids, polyhedra or
  • Combinations thereof may be formed, which may be present either in the form of solid bodies, hollow bodies or filled with another material.
  • the bodies may comprise glass or glassy carbon.
  • the temperature compensation material comprises a molten metal in glass.
  • the metal can be any metal in glass.
  • Hollow bodies may be distinguished in particular in that they can float on a surface of the starting material.
  • Inner volume of the reservoir to be formed like a net may mean in particular that the
  • Temperature compensation material in the form of a mesh or grid is present.
  • the reticulated temperature compensation material can be within the starting material, at least partially outstanding from the starting material or on the
  • Temperature compensation material have a porous surface or porous, so that no pure surface and thus no surface change of the starting material can result in liquid form, whereby a skin formation and chemical reactions on the surface of the liquid
  • Reservoir at least one line, such as a supply line and / or a drain on.
  • a line such as a supply line and / or a drain on.
  • a vaporous starting material or by a carrier gas to which the vaporous starting material is supplied by means of the derivative of the reservoir is supplied by means of the derivative of the reservoir.
  • the storage container is flushed by means of the carrier gas, which means that carrier gas is passed into the reservoir via a supply line, where it can accumulate with vaporous starting material and can flow through the discharge together with the vaporous starting material to the coating chamber.
  • the carrier gas may, for example, comprise or be N 2 , H 2 , Ar, Ne and / or Kr.
  • the growth process performed in the coating plant for which the reservoir is provided is a
  • At least one can or also several starting materials in a respective storage container in liquid and / or solid form is provided.
  • thermo compensation material may have described temperature compensation material.
  • the starting material is a metal compound, for example a metal-halogen compound or an organometallic compound.
  • the starting material may include or be of one of the following materials, some of which are exemplified in parentheses in exemplary substrate temperatures for ALD processes with the other specified starting materials to form each of the subsequently indicated materials:
  • Trimethylaluminum H 2 O, 33 ° C, 42 ° C, A1 2 0 3 .
  • Trimethylaluminum (O 3 , room temperature, Al 2 O 3 )
  • Trimethylaluminum (0 2 plasma, room temperature, Al 2 O 3 )
  • MeCpPtMe 3 (0 2 plasma + H 2 , 100 ° C, Pt)
  • Tetrakis (dimethylamino) tin H 2 O 2 ; 50 ° C; SnO 2 )
  • TaCl 5 H 2 O; 80 ° C; Ta 2 0 5 )
  • Ta [N (CH 3 ) 2 ] 5 (O 2 plasma; 100 ° C; Ta 2 0 5 )
  • TaCIs H plasma, room temperature, Ta
  • MIn trimethylindium
  • TMGa trimethylgallium
  • MZn trimethyltin
  • TMSn trimethyltin
  • ethyl-containing derivatives thereof as well as diethyltellur (DETe), diethylzinc (DEZn) and tetrabromomethane (CBr 4 ).
  • coating substrate formed by one or more electronic or optoelectronic devices.
  • the layer to be applied can be, for example, a barrier layer or part of a layer sequence of a plurality of barrier layers up to superlattice structures for producing a layer
  • the barrier layers may each have a thickness between one atomic layer and 10 nm, including the boundaries of the indicating region. Examples are as
  • phase state changes of the starting material which may occur without the temperature compensation material in known
  • Storage containers for example, can occur locally, be avoided.
  • a coating system can be operated much cheaper with the reservoir described here, since the time and material costs for such flushing operations to a lesser extent or may not be necessary.
  • Figures 1A and 1B are schematic representations of a
  • Figure 2 is a schematic representation of a
  • FIGS. 4 and 5 are schematic representations of
  • FIGS. 6A to 6C a reservoir and temporal and spatial temperature distributions according to the prior art.
  • identical, identical or identically acting elements can each be provided with the same reference numerals.
  • the illustrated elements and their proportions with each other are not to be regarded as true to scale, but individual elements, such as layers, components, components and areas, for better presentation and / or better understanding may be exaggerated.
  • FIGS. 1A and 1B show an exemplary embodiment of a supply container 1 for a starting material 2 for producing a layer on a substrate by means of a growth process in a coating installation.
  • Temperature compensation material 3 is present.
  • the reservoir 1 is only with the
  • Temperature compensation material 3 loosely arranged in the inner volume 11 of the reservoir 1. In particular, lies in
  • Temperature compensation material 3 in the form of a plurality of separate bodies, which are formed by balls.
  • the separate bodies may be formed by other shapes, such as ellipsoids, polyhedra, or combinations thereof.
  • the separate bodies can vary depending on the desired swimming property and
  • Heat capacity in the form of solid bodies, hollow bodies or be executed as a filled body In particular, that is
  • the glass or glass carbon beads can with another
  • Material such as metal, be filled.
  • the metal for example, in the glass or the
  • the separate bodies of the temperature compensation material 3 can be formed by glass balls melted in glass.
  • the temperature compensation material 3 is preferably as uniform as possible within the
  • Temperature compensation material 3 heat spatially as evenly as possible to give the starting material 2.
  • the starting material 2 in liquid form present in the inner volume of the reservoir 1.
  • Temperature compensation material 3 for example, in
  • the temperature compensation material 3 preferably has a higher heat capacity than the starting material 2.
  • FIG. 2 shows an example of an embodiment
  • the coating system 10 a For this purpose, the coating system 10 a
  • Coating chamber 4 in which a substrate to be coated 9 is arranged, for example, by a single LED or OLED device, a plurality of these or even, for example, formed by a semiconductor wafer grown on a semiconductor layer sequence or one or more semiconductor layers up to monolayer superlattices can be.
  • a substrate to be coated 9 is arranged, for example, by a single LED or OLED device, a plurality of these or even, for example, formed by a semiconductor wafer grown on a semiconductor layer sequence or one or more semiconductor layers up to monolayer superlattices can be.
  • a substrate to be coated 9 is arranged, for example, by a single LED or OLED device
  • Coater 10 used for atomic layer deposition (ALD) process.
  • the coating installation 10 has the reservoir 1 described in connection with FIGS. 1A and 1B, in which a starting material 2 for the material on the substrate 9 is provided
  • Reservoir 1 is the starting material 2
  • the starting material 2 is the starting material 2
  • the temperature compensation material 3 is preferably as uniform as possible in the starting material 2
  • the starting material 2 can at least also be distributed and is thus in direct contact with this. Furthermore, the starting material 2 can at least also be distributed and is thus in direct contact with this. Furthermore, the starting material 2 can at least also be distributed and is thus in direct contact with this. Furthermore, the starting material 2 can at least also be distributed and is thus in direct contact with this. Furthermore, the starting material 2 can at least also be
  • the reservoir 1 is in a heat bath 5, for example, another container with a
  • Heat capacity has to deliver the desired heat to the storage tank 1 and thus to the starting material 2 and the temperature compensation material 3 can. Due to the temperature of the heat bath 5, the vapor pressure of the
  • Starting material 2 can be adjusted, whereby a portion of the starting material 2 may be present in the form of vapor over the liquid phase, as indicated in Figure 2.
  • the starting material 2 during the desired coating intervals of the coating chamber 4 can be supplied.
  • the carrier gas via another line in the form of a supply line
  • Reservoir 1 is fed ("bumped" by the starting material) and together with the vapor
  • Starting material 2 can be discharged via the executed as a derivative line 6 from the reservoir 1.
  • Vapor pressure of the coating chamber 4 is supplied.
  • the coating chamber 4 has an exhaust pipe 40, via the exhaust gases and residual gases, such as volatile
  • Starting material can be derived from the coating chamber 4.
  • the coating system 10 may comprise further components,
  • FIG. 3A shows the time course of the middle one
  • Coating process set and as permanently as possible desired equilibrium temperature of the starting material 2 is indicated by the line 31.
  • the curve 32 shows the temperature profile during and between the coating intervals 30.
  • Reservoir 1 a temperature gradient possible, but this falls much lower than in the prior art. Characterized in that the temperature compensation material 3 is in direct contact within the inner volume 11 of the reservoir 1 with the starting material 2 and acts as an energy storage, so that in addition to the heat bath 5 during and after the coating intervals 30 heat to the starting material 2 can be a more uniform
  • Temperature distribution in the starting material 2 can be achieved. Changes in the state of aggregation of the starting material 2 or chemical reactions of the starting material 2 by
  • FIGS. 1A and 1B can be used in the coating installation according to FIG. 2.
  • the storage container 1 according to the embodiment of Figure 4 has a temperature compensation material 3, which partially protrudes from the starting material 2 and that as a grid,
  • Starting material 2 can be achieved because there is no pure surface and thus a surface change of
  • Temperature compensation material 3 may in particular
  • net-like temperature compensation material 3 may also be arranged only on the surface of the liquid starting material 2 or even submerged in the starting material 2.
  • the reservoir 1 according to the embodiment of Figure 5, like the embodiment of Figures 1A and 1B separate body as a temperature compensation material 3, which are executed in the embodiment of Figure 5 but as floating inert balls, which also has a skin formation and a chemical reaction on the surface of the liquid starting material 2 can prevent.
  • hollow spheres for example as hollow spheres, in particular as hollow
  • Embodiments may also be combined with each other and further alternatively or additionally comprise further features according to the embodiments described above in the general part.

Abstract

Es wird ein Vorratsbehälter (1) für ein Ausgangsmaterial (2) für die Herstellung einer Schicht auf einem Substrat mittels eines Aufwachsprozesses in einer Beschichtungsanlage (10) angegeben, wobei der Vorratsbehälter (1) ein Innenvolumen für das Ausgangsmaterial (2) aufweist, in dem ein gegenüber dem Ausgangsmaterial (2) inertes Temperaturausgleichsmaterial (3) vorhanden ist. Weiterhin wird eine Beschichtungsanlage (10) mit einem Vorratsbehälter (1) angegeben.

Description

Beschreibung
Vorratsbehälter für eine Beschichtungsanlage und
Beschichtungsanlage
Diese Patentanmeldung beansprucht die Priorität der deutschen Patentanmeldung 10 2012 215 708.5, deren Offenbarungsgehalt hiermit durch Rückbezug aufgenommen wird. Es werden ein Vorratsbehälter für eine Beschichtungsanlage und eine Beschichtungsanlage angegeben.
Mittels Verfahren zur Atomlagenabscheidung (ALD: „atomic layer deposition") lassen sich in verschiedenen technischen Bereichen wie beispielsweise Optik, Halbleiterfertigung und Optoelektronik reproduzierbar sehr dünne, beispielsweise bis zu Monolagen dünne, funktionelle Schichten herstellen.
Unter dem Begriff der "Atomlagenabscheidung" sind
insbesondere Verfahren bekannt, bei denen zur Herstellung einer Schicht die dazu notwendigen Ausgangsmaterialien
(Precursor) üblicherweise nicht gleichzeitig, sondern
abwechselnd nacheinander einer Beschichtungskammer, auch als Reaktor bezeichnet, mit dem zu beschichtenden Substrat darin zugeführt werden. Weiterhin ist kann auch eine gleichzeitige Zuführung möglich sein. Die Ausgangsmaterialien können sich dabei auf der Oberfläche des zu beschichtenden Substrats beziehungsweise auf dem zuvor abgelagerten Ausgangsmaterial abwechselnd anlagern und damit eine Verbindung eingehen.
Hierdurch ist es möglich, pro Zykluswiederholung, also der einmaligen Zuführung aller notwendigen Ausgangsmaterialien in nacheinander folgenden Teilschritten, jeweils maximal eine Monolage der aufzubringenden Schicht aufzuwachsen, sodass durch die Anzahl der Zyklen eine gute Kontrolle der
Schichtdicke möglich ist. Bei Abscheidung einer
Übergitterstruktur kann eine noch gleichmäßigere Struktur erreicht werden. Weiterhin weisen ALD-Verfahren den Vorteil auf, dass dadurch, dass sich das zuerst zugeführte
Ausgangsmaterial nur an der zu beschichtenden Oberfläche anlagert und erst das danach zugeführte zweite
Ausgangsmaterial Reaktionen mit dem ersten Ausgangsmaterial eingeht, ein sehr konformes Schichtwachstum möglich ist, durch das auch Oberflächen mit großem Aspektverhältnis gleichmäßig bedeckt werden können.
Im Bereich der Optoelektronik wird diese Technik
beispielsweise im Rahmen der Fertigung von anorganischen Licht emittierenden Dioden (LED) oder organischen Licht emittierenden Dioden (OLED) verwendet, etwa um
Barriereschichten oder Nanolaminate, also Schichtenfolgen aus abwechselnden Schichten mit unterschiedlichen Materialien, in Form von Dünnfilmverkapselungen auf diesen Bauelementen herzustellen. Beispiele für solche Barriereschichten und Nanolaminate finden sich in den Druckschriften
WO 2009/095006 AI und DE 102009024411 AI.
Ausgangsmaterialien, die auf metallorganischen Verbindungen basieren, werden üblicherweise in temperaturstabilisierten Vorratsbehältern gelagert, um sie bei Bedarf der
Beschichtungskammer zuzuführen. In Figur 6A ist ein üblicher Vorratsbehälter 91 für eine Beschichtungsanlage gezeigt, in dem sich ein metallorganisches Ausgangsmaterial 92 in
flüssiger und/oder fester Form befindet, wobei sich je nach
Temperatur im Vorratsbehälter 91 das Ausgangsmaterial 92 auch zum Teil über der Flüssigkeit oder dem Festkörper in einer gasförmigen Phase befindet. Der Vorratsbehälter 91 ist in einem Temperaturbad 95 gelagert, das eine möglichst große Wärmekapazität aufweist, um die Temperatur des
Ausgangsmaterials 92 im Vorratsbehälter 91 möglichst konstant zu halten. Der so nach dem Stand der Technik
temperaturstabilisierte Vorratsbehälter 91 weist zumindest eine Leitung 96 auf, durch die das gasförmige
Ausgangsmaterial 92 üblicherweise durch pulsartiges Öffnen eines Behälterventils einem Gasstrom zugeführt wird, der das Material zur Beschichtungskammer führt. Entsprechend dem Dampfdruck, der durch die Temperatur des Ausgangsmaterials 92 und damit zumindest dem Prinzip nach durch die Temperatur des Wärmebads 95 bestimmt wird, gelangt eine gewisse Menge des Ausgangsmaterials 92 in den Gasstrom. Alternativ hierzu kann gasförmiges Ausgangsmaterial 92 auch ohne zusätzlichen
Gasstrom rein durch seinen Dampfdruck der Beschichtungskammer zugeführt werden.
Aufgrund der Entnahme von Ausgangsmaterial 92 aus dem
Vorratsbehälter 91 kommt es in Abhängigkeit der Entnahmedauer und -häufigkeit sowie der geometrischen Bedingungen des
Vorratsbehälters 91 zu Temperaturschwankungen innerhalb des im Vorratsbehälter 91 verbleibenden Ausgangsmaterials 92. In Figur 6B ist hierzu rein beispielhaft der Temperaturverlauf T des Ausgangsmaterials 92 in Abhängigkeit von einer Zeit t gezeigt. Die Bereiche 60 deuten dabei die
Beschichtungsintervalle, also die Schaltzyklen des
Behälterventils an, während derer ein Teil des
Ausgangsmaterials 92 dem Behälter 91 entnommen wird. Die Linie 61 kennzeichnet die Gleichgewichtstemperatur des
Ausgangsmaterials 92 vor der Durchführung der
Beschichtungsintervalle. Während der Beschichtungsintervalle 60 sinkt die Temperatur im Vorratsbehälter 91, wie durch die Kurve 62 angedeutet ist, durch die Materialentnahme ab. Zum Ausgleich der entwichenen Wärme ist das Wärmebad 95
vorgesehen. Jedoch ist in üblichen Beschichtungsanlagen eine Temperaturregeneration zwischen den Beschichtungsintervallen 60 meist nur teilweise möglich, da der Temperaturübertrag vom Wärmebad 95 auf das Ausgangsmaterial 92 im Vorratsbehälter 91 nur sehr träge vonstatten geht. Hierdurch kommt es im Verlauf von mehreren Beschichtungsintervallen 60 zu einer
Undefinierten Abkühlung des Ausgangsmaterials 92 im
Vorratsbehälter 91.
In Figur 6C ist weiterhin entlang einer Schnittgeraden x qualitativ die räumliche Verteilung der Temperatur T im
Wärmebad 95 und an der Oberfläche des flüssigen
Ausgangsmaterials 92 im Vorratsbehälter 91, deren Position jeweils gestrichelt angedeutet ist, gezeigt. Durch den angesprochenen trägen Wärmeübertrag vom Wärmebad 95 auf das Ausgangsmaterial 92 im Vorratsbehälter 91 kommt es zu
Temperaturgradienten innerhalb des Vorratsbehälters 91, wie durch die Kurve 63 angedeutet ist. Die gestrichelte Linie 64 deutet dabei die Gleichgewichtstemperatur im Vorratsbehälter 91 an, die in Abwesenheit von Beschichtungszyklen der
Temperatur des Wärmebads 95 entspricht, die außerhalb des Vorratsbehälters 91 herrscht. Durch die Materialentnahme während eines Beschichtungsintervalls und der thermischen Anbindung lediglich des Randbereichs des Vorratsbehälters 91 an das Wärmebad 95 kommt es zumindest qualitativ zu der in Figur 6C gezeigten Temperaturverteilung innerhalb des
Vorratsbehälters 91. Weiter ist in Figur 6C ein weiterer Vorratsbehälter 91' gezeigt, der eine zum Vorratsbehälter 91 unterschiedliche Größe aufweist. Durch unterschiedliche Behältergrößen kommt es zu unterschiedlichen Temperaturverteilungen vor und nach der Materialentnahme, wie der Vergleich der Kurven 63 und 63' zeigt. Dabei kann es ab einer gewissen Größe des
Vorratsbehälters 91' sogar dazu kommen, dass die Temperatur 63' des Ausgangsmaterials bereichsweise unter die
Schmelztemperatur sinkt, die durch die Linie 65 angedeutet ist. Somit kann es bei der Größenskalierung von
Vorratsbehältern zu Problemen kommen, da die
behältergrößenabhängige Temperaturabsenkung bei der
Materialentnahme aufgrund der trägen Wärmezufuhr über die Behälterwand zum Ausgangsmaterial 92 zu Veränderungen der
Abdampfrate von der Oberfläche des Ausgangsmaterials 92 und sogar im in Figur 6A angedeuteten Bereich 98 zu Änderungen des Aggregatzustands kommen kann. Weiterhin kann es dadurch auch zu unkontrollierbaren chemischen Reaktionen des
Ausgangsmaterials 92 im Vorratsbehälter 91 kommen.
Die Undefinierte Abkühlung des Ausgangsmaterials 92 im
Vorratsbehälter 91 in Abhängigkeit von der Länge und der Häufigkeit der Beschichtungsintervalle 30 sowie in
Abhängigkeit von der Größe des Vorratsbehälters 91 kann zu einem ungleichmäßigen Schichtdickenverlauf der
aufzubringenden Schichten führen, wodurch die Qualität der aufzubringenden Schichten in Mitleidenschaft gezogen werden kann .
In dieser Hinsicht wurde bisher lediglich die Temperatur gemessen und geregelt, wobei eine Stabilisierung des
Dampfdrucks des Ausgangsmaterials indirekt über
Temperaturbäder erfolgte, was jedoch aufgrund des trägen Wärmeübertrags zu den angesprochenen Temperaturschwankungen und -gradienten im Vorratsbehälter führte. Das Problem der Größenskalierung von Vorratsbehältern ist bisher ungelöst. Zumindest eine Aufgabe von bestimmten Ausführungsformen ist es, einen Vorratsbehälter für ein Ausgangsmaterial für die Herstellung einer Schicht auf einem Substrat mittels eines Aufwachsprozesses in einer Beschichtungsanlage anzugeben. Zumindest eine weitere Aufgabe von bestimmten
Ausführungsformen ist es, eine Beschichtungsanlage mit einem Vorratsbehälter anzugeben.
Diese Aufgaben werden durch Gegenstände gemäß den
unabhängigen Patentansprüchen gelöst. Vorteilhafte
Ausführungsformen und Weiterbildungen des Gegenstands und des Verfahrens sind in den abhängigen Ansprüchen gekennzeichnet und gehen weiterhin aus der nachfolgenden Beschreibung und den Zeichnungen hervor.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform weist ein
Vorratsbehälter („supply Container") für ein Ausgangsmaterial für die Herstellung einer Schicht auf einem Substrat mittels eines Aufwachsprozesses in einer Beschichtungsanlage ein Innenvolumen für das Ausgangsmaterial auf. Weiterhin weist der Vorratsbehälter im Innenvolumen ein
Temperaturausgleichsmaterial auf .
Gemäß zumindest einer Ausführungsform weist eine
Beschichtungsanlage zur Herstellung einer Schicht auf einem Substrat mittels eines Aufwachsprozesses zumindest einen Vorratsbehälter auf, in dem zumindest ein Ausgangsmaterial für die Schicht und ein Temperaturausgleichsmaterial
vorhanden sind.
Die nachfolgend beschriebenen Merkmale gelten gleichermaßen für den Vorratsbehälter und die Beschichtungsanlage mit dem Vorratsbehälter . Das Temperaturausgleichsmaterial kann insbesondere inert gegenüber dem Ausgangsmaterial sein und dadurch keine
Veränderung des Ausgangsmaterials durch chemische Reaktionen zwischen dem Temperaturausgleichsmaterial und dem
Ausgangsmaterial hervorrufen. Mit Vorteil kann das
Temperaturausgleichsmaterial dadurch im Vorratsbehälter in direktem Kontakt mit dem Ausgangsmaterial stehen. Bevorzugt liegt das Ausgangsmaterial im Vorratsbehälter in einer flüssigen Form vor. Der Vorratsbehälter wird hierbei insbesondere mit dem flüssigen Ausgangsmaterial im
Innenvolumen bereitgestellt. Der Vorratsbehälter kann
insbesondere auf eine Temperatur geheizt sein, die über der Schmelztemperatur und unter der Siedetemperatur des
Ausgangsmaterials liegt. Aufgrund des temperaturabhängigen Dampfdruckes des Ausgangsmaterials kann ein Teil des
Ausgangsmaterials über der flüssigen Phase in Gasform
vorliegen und zur Entnahme bereitstehen. Das
Temperaturausgleichsmaterial weist bevorzugt eine höhere
Schmelztemperatur als das Ausgangsmaterial auf und liegt bei den im Vorratsbehälter üblichen Temperaturen, insbesondere bei Temperaturen, bei denen das Ausgangsmaterial flüssig ist, als Festkörper vor.
Weiterhin kann es auch möglich sein, dass zumindest ein Teil des Ausgangsmaterials im Vorratsbehälter in fester Form vorliegt . Besonders bevorzugt weist das Temperaturausgleichsmaterial eine hohe Wärmekapazität auf, bevorzugt eine höhere
Wärmekapazität als das Ausgangsmaterial. Insbesondere kann das Ausgangsmaterial in flüssiger Form im Innenvolumen vorliegen und das Temperaturausgleichsmaterial weist eine höhere Wärmekapazität als das flüssige Ausgangsmaterial auf. Dadurch kann bei der Entnahme von Ausgangsmaterial aus dem Vorratsbehälter, insbesondere in der Dampfphase vorliegenden Ausgangsmaterials, erreicht werden, dass die Temperatur innerhalb des Vorratsbehälters weniger stark abgesenkt wird als ohne ein Temperaturausgleichsmaterial, da dieses
Wärmeenergie an das Ausgangsmaterial abgeben kann. Bei der Entnahme von Ausgangsmaterial aus dem Vorratsbehälter in aufeinanderfolgenden Beschichtungsintervallen ergeben sich
Pausen, in denen das Temperaturausgleichsmaterial dann wieder auf seine Ausgangstemperatur gebracht werden kann. Dadurch, dass das Temperaturausgleichsmaterial im Inneren des
Vorratsbehälters mit dem Ausgangsmaterial in direktem Kontakt steht, kann ein direkter Wärmeübertrag und somit eine
„Heizung von Innen" stattfinden, die zusätzlich zu einer Wärmezuführung von außen, etwa durch ein Wärmebad, erfolgt. Durch das Temperaturausgleichsmaterial, das weiterhin auch durch einen Wärmeleiter mit dem Wärmebad verbunden sein kann, ist es somit möglich, sowohl zeitliche als auch räumliche Temperaturgradienten auszugleichen, um so durch
Entnahmeprozesse hervorgerufene Temperaturschwankungen zumindest teilweise zu kompensieren. Durch eine Zuführung von Wärme von außen in das Innenvolumen des Vorratsbehälters kann eine Aufheizung des
Ausgangsmaterials auf die gewünschte Temperatur erreicht werden. Die Wärmezuführung von außen kann bevorzugt mittels eines Wärmebads erfolgen, in dem der Vorratsbehälter
angeordnet ist. Das Wärmebad kann beispielsweise durch einen weiteren Behälter gebildet werden, in dem der Vorratsbehälter angeordnet ist und der eine Heizvorrichtung und/oder ein Material mit einer hohen Wärmekapazität aufweist. Weiterhin kann das Wärmebad beispielsweise durch eine Heizvorrichtung, beispielsweise Heizmanschetten, gebildet werden, die den Vorratsbehälter zumindest teilweise umgeben. Gemäß einer weiteren Ausführungsform liegt das
Temperaturausgleichsmaterial lose im Innenvolumen des
Vorratsbehälters vor. Das kann bedeuten, dass der
Vorratsbehälter vor dem Befüllen mit dem Ausgangsmaterial mit dem Temperaturausgleichsmaterial befüllt wird, sodass sich das Temperaturausgleichsmaterial im Ausgangsmaterial je nach geometrischer Ausgestaltung des Temperaturausgleichsmaterials im Innenvolumen des Vorratsbehälters verteilen kann.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist das
Temperaturausgleichsmaterial zumindest teilweise vom
Ausgangsmaterial im Innenvolumen des Vorratsbehälters
umgeben. Dadurch kann eine effektive Wärmeübertragung vom
Temperaturausgleichsmaterial auf das Ausgangsmaterial
erreicht werden. Insbesondere kann das
Temperaturausgleichsmaterial im Ausgangsmaterial zumindest teilweise verteilt vorliegen, sodass ein räumlich
gleichmäßiger Übergang von Wärme vom
Temperaturausgleichsmaterial auf das Ausgangsmaterial
erreicht werden kann.
Das Temperaturausgleichsmaterial kann in flüssigem
Ausgangsmaterial beispielsweise schwimmen. Dadurch kann das Temperaturausgleichsmaterial im Ausgangsmaterial gleichmäßig verteilt sein. Beispielsweise kann das
Temperaturausgleichsmaterial aufgrund von Auftriebskräften oder beispielsweise aufgrund einer aktiven Durchmischung im flüssigen Ausgangsmaterial unterhalb der Oberfläche des flüssigen Ausgangsmaterials schwimmen. Gemäß einer weiteren Ausführungsform kann das
Temperaturausgleichsmaterial an der Oberfläche des flüssigen Ausgangsmaterials schwimmen. Dadurch können beispielsweise eine Hautbildung an der Oberfläche des Ausgangsmaterials sowie chemische Reaktionen verhindert werden.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform liegt das
Temperaturausgleichsmaterial in einer Vielzahl von separaten Körpern im Vorratsbehälter vor. Die separaten Körper können beispielsweise durch Kugeln, Ellipsoiden, Polyeder oder
Kombinationen daraus gebildet sein, die entweder in Form von Vollkörpern, Hohlkörpern oder gefüllt mit einem weiteren Material vorliegen können. Beispielsweise können die Körper Glas oder Glaskohlenstoff aufweisen. Weiterhin ist es
möglich, dass das Temperaturausgleichsmaterial ein in Glas eingeschmolzenes Metall aufweist. Das Metall kann
beispielsweise durch Stahl gebildet sein. Hohlkörper können sich insbesondere dadurch auszeichnen, dass sie an einer Oberfläche des Ausgangsmaterials schwimmen können.
Weiterhin kann das Temperaturausgleichsmaterial im
Innenvolumen des Vorratsbehälters netzartig ausgebildet sein. Das kann insbesondere bedeuten, dass das
Temperaturausgleichsmaterial in Form eines Netzgewebes oder Gitters vorliegt.
Das netzartig ausgebildete Temperaturausgleichsmaterial kann dabei innerhalb des Ausgangsmaterials, zumindest teilweise aus dem Ausgangsmaterial herausragend oder auch auf der
Oberfläche des Ausgangsmaterials angeordnet sein. Gemäß einer weiteren Ausführungsform kann das
Temperaturausgleichsmaterial eine poröse Oberfläche aufweisen oder porös sein, sodass sich keine reine Oberfläche und damit auch keine Oberflächenveränderung des Ausgangsmaterials in flüssiger Form ergeben kann, wodurch eine Hautbildung sowie chemische Reaktionen an der Oberfläche des flüssigen
Ausgangsmaterials verhindert werden kann.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist der
Vorratsbehälter zumindest eine Leitung, beispielsweise eine Zuleitung und/oder eine Ableitung, auf. Durch die Ableitung kann beispielsweise dampfförmiges Ausgangsmaterial aus dem Vorratsbehälter einer Beschichtungskammer der
Beschichtungsanlage zugeführt werden. Dies kann
beispielsweise rein aufgrund des Dampfdrucks des
dampfförmigen Ausgangsmaterials oder auch durch ein Trägergas erfolgen, dem das dampfförmige Ausgangsmaterial mittels der Ableitung aus dem Vorratsbehälter zugeführt wird. Weiterhin ist es auch möglich, dass der Vorratsbehälter mittels des Trägergases gespült wird, das bedeutet, dass Trägergas in den Vorratsbehälter über eine Zuleitung geleitet wird, sich dort mit dampfförmigen Ausgangsmaterial anreichern kann und durch die Ableitung zusammen mit dem dampfförmigen Ausgangsmaterial zur Beschichtungskammer strömen kann. Das Trägergas kann beispielsweise N2, H2, Ar, Ne und/oder Kr aufweisen oder daraus sein.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist der Aufwachsprozess , der in der Beschichtungsanlage, für die der Vorratsbehälter vorgesehen ist, durchgeführt wird, ein
Atomlagenabscheideverfahren, sodass die Beschichtungsanlage zur Durchführung eines Atomlagenabscheideverfahrens
vorgesehen ist. Insbesondere können hierzu zumindest eine oder auch mehrere Ausgangsmaterialien in einem jeweiligen Vorratsbehälter in flüssiger und/oder fester Form
bereitgestellt werden, wobei einer, mehrere oder alle
Vorratsbehälter im jeweiligen Innenvolumen ein vorab
beschriebenes Temperaturausgleichsmaterial aufweisen kann.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist das Ausgangsmaterial eine Metallverbindung, beispielsweise eine Metall-Halogen- Verbindung oder eine metallorganische Verbindung.
Beispielsweise kann das Ausgangsmaterial eines der folgenden Materialien aufweisen oder daraus sein, zu denen zum Teil in Klammern beispielhafte Substrattemperaturen für ALD-Verfahren mit den jeweils angegebenen weiteren Ausgangsmaterialien zu Bildung der jeweils danach angegebenen Materialien angegeben sind:
- Trimethylaluminium (H20; 33°C, 42°C; A1203)
- Trimethylaluminium (O3; Raumtemperatur; AI2O3)
- Trimethylaluminium (02-Plasma; Raumtemperatur; AI2O3)
- BBr3 (H2O; Raumtemperatur; B2O3)
- Cd(CH3)2 (H2S; Raumtemperatur; CdS)
- Hf[N(Me2)]4 (H20; 90°C; Hf02)
- Pd(hfac)2 (H2, 80°C; Pd)
- Pd(hfac)2 (H2-Plasma, 80°C; Pd)
- MeCpPtMe3 (02-Plasma+H2 ; 100°C; Pt)
- MeCpPtMe3 (02-Plasma; 100°C; Pt02)
- Si(NCO)4 (H20; Raumtemperatur; Si02)
- S1CI4 (H2O; Raumtemperatur, mit Pyridin-Katalysator ; S1O2)
- Tetrakis (dimethylamino) zinn (H2O2; 50°C; Sn02)
- C12H26N2Sn (H202; 50 °C; SnOx)
- TaCl5 (H20; 80°C; Ta205)
- Ta[N(CH3)2]5 (02-Plasma; 100°C; Ta205)
- TaCIs (H-Plasma; Raumtemperatur; Ta)
- T1CI4 (H-Plasma; Raumtemperatur; Ti) - Ti [OCH(CH3) ]4 (H20; 35°C; Ti02)
- TiCl4 (H20; 100°C; Ti02)
- VO(OC3H9)3 (02; 90°C; V205)
- Zn(CH2CH3)2 (H20; 60°C; ZnO)
- Zn(CH2CH3)2 (H202; Raumtemperatur; ZnO)
- (Zr (N(CH3)2)4)2 (H20; 80°C; Zr02)
- Zr(N(CH3)2)4
Weiterhin sind beispielsweise auch Trimethylindium ( MIn) , Trimethylgallium (TMGa) , Trimethylzink ( MZn) , Trimethylzinn (TMSn) und Ethyl-haltige Derivate dieser sowie Diethyltellur (DETe) , Diethylzink (DEZn) und Tetrabrommethan (CBr4)
möglich . Gemäß einer weiteren Ausführungsform wird das zu
beschichtende Substrat durch ein oder mehrere elektronische oder optoelektronische Bauelemente gebildet. Beispielsweise können die Bauelemente LEDs, insbesondere einzelne
Leuchtdiodenchips, oder Halbleiterschichtenfolgen im
Waferverbund oder OLED-Bauelemente sein. Die aufzubringende Schicht kann beispielsweise eine Barriereschicht oder Teil einer Schichtenfolge einer Mehrzahl von Barriereschichten bis hin zu Übergitterstrukturen zur Herstellung einer
Dünnfilmverkapselung sein, wobei die Barrierenschichten beispielsweise jeweils eine Dicke zwischen einer Atomlage und 10 nm aufweisen können, wobei die Grenzen des angebenden Bereichs eingeschlossen sind. Beispielhaft seien als
Materialien für die Schichten der Dünnfilm- Verkapselungsanordnung Aluminiumoxid, Zinkoxid,
Zirkoniumoxid, Titanoxid, Hafniumoxid und Tantaloxid genannt.
Aufgrund des Temperaturausgleichsmaterials in Vorratsbehälter kann durch die oben beschriebene Kompensation von Temperaturschwankungen insbesondere bei der Entnahme von Ausgangsmaterial aus dem Vorratsbehälter eine Undefinierte Abkühlung des Ausgangsmaterials vermieden werden. Hierdurch können, insbesondere bei Schichtsystemen, auch über längere Zeiträume und während einer Vielzahl von Beschichtungszyklen gleichmäßige und stabile Schichtdicken erreicht werden.
Weiterhin ergibt sich eine gleichmäßigere Temperaturbelastung des Ausgangsmaterials, wodurch auch Oberflächenveränderungen des Ausgangsmaterials durch Temperatureffekte, besonders bei Materialien, die im Vorratsbehälter nahe am Schmelzpunkt gelagert werden, vermieden werden können. Darüber hinaus können Phasenzustandsveränderungen des Ausgangsmaterials, die ohne das temperaturausgleichsmaterial in bekannten
Vorratsbehältern beispielsweise lokal auftreten können, vermieden werden. Im Gegensatz zu so genannten Run-Vent- Schaltungen kann eine Beschichtungsanlage mit dem hier beschriebenen Vorratsbehälter deutlich kostengünstiger betrieben werden, da der Zeit- und Materialaufwand für solche Spülvorgänge in einem geringeren Maße oder gar nicht mehr nötig sein kann.
Weitere Vorteile, vorteilhafte Ausführungsformen und
Weiterbildungen ergeben sich aus den im Folgenden in
Verbindung mit den Figuren beschriebenen
Ausführungsbeispielen.
Es zeigen:
Figuren 1A und 1B schematische Darstellungen eines
Vorratsbehälters für ein Ausgangsmaterial zur
Herstellung einer Schicht auf einem Substrat mittels eines Aufwachsprozesses gemäß einem Ausführungsbeispiel , Figur 2 eine schematische Darstellung einer
Beschichtungsanlage mit einem Vorratsbehälter gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel,
Figuren 3A und 3B räumliche und zeitliche
Temperaturverteilungen,
Figuren 4 und 5 schematische Darstellungen von
Vorratsbehältern gemäß weiteren
Ausführungsbeispielen und
Figuren 6A bis 6C einen Vorratsbehälter sowie zeitliche und räumliche Temperaturverteilungen gemäß dem Stand der Technik.
In den Ausführungsbeispielen und Figuren können gleiche, gleichartige oder gleich wirkende Elemente jeweils mit denselben Bezugszeichen versehen sein. Die dargestellten Elemente und deren Größenverhältnisse untereinander sind nicht als maßstabsgerecht anzusehen, vielmehr können einzelne Elemente, wie zum Beispiel Schichten, Bauteile, Bauelemente und Bereiche, zur besseren Darstellbarkeit und/oder zum besseren Verständnis übertrieben groß dargestellt sein.
In den Figuren 1A und 1B ist ein Ausführungsbeispiel für einen Vorratsbehälter 1 für ein Ausgangsmaterial 2 für die Herstellung einer Schicht auf einem Substrat mittels eines Aufwachsprozesses in einer Beschichtungsanlage gezeigt.
Der Vorratsbehälter 1, der beispielsweise durch einen
herkömmlichen Vorratsbehälter für metallverbindungshaltige Ausgangsmaterialien für Beschichtungsprozesse gebildet wird, weist ein Innenvolumen 11 auf, in dem ein
Temperaturausgleichsmaterial 3 vorhanden ist. In Figur 1A ist der Vorratsbehälter 1 dabei nur mit dem
Temperaturausgleichsmaterial 3 befüllt gezeigt, während in Figur 1B der Vorratsbehälter 1 im Innenvolumen 11 zusätzlich zum Temperaturausgleichsmaterial 3 auch mit dem
Ausgangsmaterial 2 befüllt ist. Im gezeigten Ausführungsbeispiel ist das
Temperaturausgleichsmaterial 3 lose im Innenvolumen 11 des Vorratsbehälters 1 angeordnet. Insbesondere liegt im
gezeigten Ausführungsbeispiel das
Temperaturausgleichsmaterial 3 in Form einer Vielzahl von separaten Körpern vor, die durch Kugeln gebildet sind.
Alternativ hierzu können die separaten Körper auch durch andere Formen gebildet werden, beispielsweise Ellipsoide, Polyeder oder Kombinationen daraus. Die separaten Körper können je nach gewünschter Schwimmeigenschaft und
Wärmekapazität in Form von Vollkörpern, Hohlkörpern oder als gefüllte Körper ausgeführt sein. Insbesondere ist das
Temperaturausgleichsmaterial 3 inert gegenüber dem
Ausgangsmaterial 2. Hierzu weist das
Temperaturausgleichsmaterial 3 im gezeigten
Ausführungsbeispiel Glas oder Glaskohlenstoff auf. Die Glas¬ oder Glaskohlenstoffkügelchen können mit einem weiteren
Material, beispielsweise Metall, gefüllt sein. Hierzu kann das Metall beispielsweise in das Glas oder den
Glaskohlenstoff eingeschmolzen sein. Beispielsweise können die separaten Körper des Temperaturausgleichsmaterials 3 durch in Glas eingeschmolzene Stahlkugeln gebildet werden.
Wie in Figur 1B gezeigt, ist das Temperaturausgleichsmaterial 3 bevorzugt möglichst gleichmäßig innerhalb des
Ausgangsmaterials 2 verteilt, sodass das
Temperaturausgleichsmaterial 3 Wärme räumlich möglichst gleichmäßig an das Ausgangsmaterial 2 abgeben kann.
Beispielsweise kann das Ausgangsmaterial 2 in flüssiger Form im Innenvolumen des Vorratsbehälters 1 vorliegen. Das
Temperaturausgleichsmaterial 3 kann beispielsweise im
flüssigen Ausgangsmaterial 2 schwimmen. Weiterhin kann das Ausgangsmaterial 2 zumindest auch teilweise in fester Form vorliegen. Das Temperaturausgleichsmaterial 3 weist bevorzugt eine höhere Wärmekapazität als das Ausgangsmaterial 2 auf.
In Figur 2 ist ein Ausführungsbeispiel für eine
Beschichtungsanlage 10 zur Herstellung einer Schicht auf einem Substrat 9 mittels eines Aufwachsprozesses gezeigt
Dazu weist die Beschichtungsanlage 10 eine
Beschichtungskammer 4 auf, in der ein zu beschichtendes Substrat 9 angeordnet ist, das beispielsweise durch ein einzelnes LED- oder OLED-Bauelement , eine Mehrzahl dieser oder auch beispielsweise durch eine auf einem Halbleiterwafer aufgewachsene Halbleiterschichtenfolge oder eine oder mehrere Halbleiterschichten bis zu Monolagen-Übergittern gebildet werden kann. Insbesondere wird die in Figur 2 gezeigte
Beschichtungsanlage 10 für ein Atomlagenabscheideverfahren (ALD-Verfahren) verwendet.
Die Beschichtungsanlage 10 weist den in Verbindung mit den Figuren 1A und 1B beschriebenen Vorratsbehälter 1 auf, in dem ein Ausgangsmaterial 2 für die auf dem Substrat 9
aufzubringende Schicht bereitgestellt wird. Im
Vorratsbehälter 1 liegt das Ausgangsmaterial 2, das
beispielsweise durch eine der oben im allgemeinen Teil genannten Metallverbindungen gebildet wird, in einer
flüssigen Form vor. Das Temperaturausgleichsmaterial 3 ist bevorzugt möglichst gleichmäßig im Ausgangsmaterial 2
verteilt und steht dadurch in direktem Kontakt mit diesem. Weiterhin kann das Ausgangsmaterial 2 zumindest auch
teilweise in fester Form vorliegen.
Um das Ausgangsmaterial 2 auf der gewünschten Temperatur zu halten, befindet sich der Vorratsbehälter 1 in einem Wärmebad 5, das beispielsweise einen weiteren Behälter mit einer
Heizvorrichtung und/oder einem Material mit hoher
Wärmekapazität aufweist, um die gewünschte Heizwärme an den Vorratsbehälter 1 und damit an das Ausgangsmaterial 2 und das Temperaturausgleichsmaterial 3 abgeben zu können. Durch die Temperatur des Wärmebads 5 kann der Dampfdruck des
Ausgangsmaterials 2 eingestellt werden, wodurch ein Teil des Ausgangsmaterials 2 über der flüssigen Phase in Form von Dampf vorliegen kann, wie in Figur 2 angedeutet ist.
Über eine Leitung 6, die als Ableitung ausgebildet ist, kann das dampfförmige Ausgangsmaterial 2 einem Trägergas,
beispielsweise N2, H2, Ar, Ne und/oder Kr, in einer Leitung 7 durch pulsartiges Öffnen eines entsprechenden Ventils
zugeführt werden, wodurch das Ausgangsmaterial 2 während der gewünschten Beschichtungsintervalle der Beschichtungskammer 4 zugeführt werden kann.
Alternativ hierzu ist es auch möglich, dass das Trägergas über eine weitere Leitung in Form einer Zuleitung dem
Vorratsbehälter 1 zugeführt wird (durch das Ausgangsmaterial „gebubbelt" wird) und zusammen mit dem dampfförmigen
Ausgangsmaterial 2 über die als Ableitung ausgeführte Leitung 6 aus dem Vorratsbehälter 1 abgeführt werden kann.
Alternativ hierzu ist es auch möglich, dass das
Ausgangsmaterial 2 ohne Trägergas rein aufgrund seines
Dampfdruckes der Beschichtungskammer 4 zugeführt wird. Die Beschichtungskammer 4 weist eine Abgasleitung 40 auf, über die Abgase und Restgase, beispielsweise flüchtige
Reaktionsprodukte und überschüssiges gasförmiges
Ausgangsmaterial, aus der Beschichtungskammer 4 abgeleitet werden können.
Die Beschichtungsanlage 10 kann weitere Komponenten,
insbesondere weitere Behälter und Zuleitungen für
Ausgangsmaterialien aufweisen.
In den Figuren 3A und 3B sind zeitliche und räumliche
Temperaturverteilungen während der Durchführung eines
Beschichtungsverfahrens mittels der in Figur 2 gezeigten Beschichtungsanlage 10 dargestellt.
Figur 3A zeigt den zeitlichen Verlauf der mittleren
Temperatur T des Ausgangsmaterials 2 im Vorratsbehälter 1 während einer Zeit t bei der Durchführung mehrerer
Beschichtungsintervalle 30. Die vor der Durchführung des
Beschichtungsverfahrens eingestellte und möglichst dauerhaft angestrebte Gleichgewichtstemperatur des Ausgangsmaterials 2 ist mittels der Linie 31 angedeutet. Die Kurve 32 zeigt den Temperaturverlauf während und zwischen den Beschichtungsintervallen 30. Durch die Entnahme von gasförmigem Ausgangsmaterial 2 während der
Beschichtungsintervalle 30 sinkt während dieser die
Temperatur T im Vorratsbehälter 1 und insbesondere in dem im Vorratsbehälter 1 verbleibenden Ausgangsmaterial 2 ab.
Zwischen den Beschichtungsintervallen 30 ist eine
Temperaturregeneration möglich, wobei nicht nur Wärme vom Wärmebad 5 in das Innenvolumen und damit in das Ausgangsmaterial 2 übertragen wird, sondern auch Wärme vom Temperaturausgleichsmaterial 3 auf das Ausgangsmaterial 2 übergeht. Hierdurch kann erreicht werden, dass im Vergleich zu Vorratsbehältern ohne Temperaturausgleichsmaterial die Temperaturabsenkung während des Beschichtungsverfahrens reduziert werden kann, wie ein Vergleich der Kurve 32 und der ebenfalls eingezeichneten Kurve 62, die oben in Verbindung mit den Figuren 6A bis 6C beschrieben ist, zeigt. Figur 3B zeigt die räumliche Temperaturverteilung im Wärmebad 5 und innerhalb des Vorratsbehälters 1 an der Oberfläche des Ausgangsmaterials 2, wobei die waagerechte Linie der Kurve 33 die Gleichgewichtstemperatur angibt, die durch das Wärmebad 5 vorgegeben ist. Während und unmittelbar nach der Entnahme von Ausgangsmaterial 2 aus dem Vorratsbehälter 1 ist zwar wie im Stand der Technik gemäß der oben in Verbindung mit den
Figuren 6A bis 6C beschriebenen Kurve 63 gezeigten
Temperaturgradienten auch bei dem hier beschriebenen
Vorratsbehälter 1 ein Temperaturgradient möglich, jedoch fällt dieser deutlich geringer als im Stand der Technik aus. Dadurch, dass das Temperaturausgleichsmaterial 3 in direktem Kontakt innerhalb des Innenvolumens 11 des Vorratsbehälters 1 mit dem Ausgangsmaterial 2 steht und als Energiespeicher fungiert, so dass zusätzlich zum Wärmebad 5 während und nach den Beschichtungsintervallen 30 Wärme an das Ausgangsmaterial 2 abgeben werden kann, kann eine gleichmäßigere
Temperaturverteilung im Ausgangsmaterial 2 erreicht werden. Veränderungen des Aggregatzustands des Ausgangsmaterials 2 oder chemische Reaktionen des Ausgangsmaterials 2 durch
Temperaturänderungen können dadurch vermieden werden.
In den Figuren 4 und 5 sind weitere Ausführungsbeispiele für Vorratsbehälter 1 gezeigt, die Modifikationen des in den Figuren 1A und 1B gezeigten Vorratsbehälters 1 bilden und die wie der Vorratsbehälter 1 des Ausführungsbeispiels der
Figuren 1A und 1B in der Beschichtungsanlage gemäß der Figur 2 verwendet werden können.
Der Vorratsbehälter 1 gemäß dem Ausführungsbeispiel der Figur 4 weist ein Temperaturausgleichsmaterial 3 auf, das teilweise aus dem Ausgangsmaterial 2 ragt und das als Gitter,
Netzgewebe oder poröses Material ausgebildet ist. Hierdurch kann zusätzlich zum Temperaturausgleich auch eine Vermeidung einer Hautbildung an der Oberfläche des flüssigen
Ausgangsmaterials 2 erreicht werden, da sich keine reine Oberfläche und damit eine Oberflächenveränderung des
Ausgangsmaterials ergeben kann. Das
Temperaturausgleichsmaterial 3 kann insbesondere
beispielsweise in Form eines Gitters oder eines Netzgewebes im Vorratsbehälter 1 vorliegen, das lose oder auch in einer geeigneten Form befestigt im Innenvolumen 11 sein kann.
Alternativ zum gezeigten Ausführungsbeispiel kann das
netzartige Temperaturausgleichsmaterial 3 auch nur an der Oberfläche des flüssigen Ausgangsmaterials 2 oder auch nur untergetaucht im Ausgangsmaterial 2 angeordnet sein.
Der Vorratsbehälter 1 gemäß dem Ausführungsbeispiel der Figur 5 weist wie das Ausführungsbeispiel der Figuren 1A und 1B separate Körper als Temperaturausgleichsmaterial 3 auf, die im Ausführungsbeispiel der Figur 5 aber als schwimmende inerte Kugeln ausgeführt sind, die ebenfalls eine Hautbildung und eine chemische Reaktion an der Oberfläche des flüssigen Ausgangsmaterials 2 verhindern können. Hierzu sind die separaten Körper des Temperaturausgleichsmaterials 3
beispielsweise als Hohlkugeln, insbesondere als hohle
Glaskügelchen oder als Glaskohlenstoffkügelchen, ausgebildet. Wie schon im vorherigen Ausführungsbeispiel kann auch durch das hohlkugelförmige Temperaturausgleichsmaterial 3 eine Veränderung der Oberfläche während der Materialentnahme des Ausgangsmaterials 2 verringert oder gar verhindert werden.
Die in Verbindung mit den Figuren beschriebenen
Ausführungsbeispiele können auch miteinander kombiniert werden und weiterhin alternativ oder zusätzlich weitere Merkmale gemäß den oben im allgemeinen Teil beschriebenen Ausführungsformen aufweisen.
Die Erfindung ist nicht durch die Beschreibung anhand der Ausführungsbeispiele auf diese beschränkt. Vielmehr umfasst die Erfindung jedes neue Merkmal sowie jede Kombination von Merkmalen, was insbesondere jede Kombination von Merkmalen den Patentansprüchen beinhaltet, auch wenn dieses Merkmal oder diese Kombination selbst nicht explizit in den
Patentansprüchen oder Ausführungsbeispielen angegeben ist.

Claims

Patentansprüche
1. Vorratsbehälter (1) für ein Ausgangsmaterial (2) für die Herstellung einer Schicht auf einem Substrat mittels eines Aufwachsprozesses in einer Beschichtungsanlage (10), wobei der Vorratsbehälter (1) ein Innenvolumen für das Ausgangsmaterial (2) aufweist, in dem ein gegenüber dem Ausgangsmaterial (2) inertes
Temperaturausgleichsmaterial (3) vorhanden ist.
2. Vorratsbehälter (1) nach Anspruch 1, mit dem
Ausgangsmaterial (2) in flüssiger Form im Innenvolumen, wobei das Temperaturausgleichsmaterial eine höhere
Wärmekapazität aufweist als das flüssige
Ausgangsmaterial (2) .
3. Vorratsbehälter (1) nach Anspruch 1 oder 2, wobei das Temperaturausgleichsmaterial (3) in direktem Kontakt mit dem Ausgangsmaterial (2) ist.
4. Vorratsbehälter (1) nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei das Temperaturausgleichsmaterial (3) zumindest teilweise vom Ausgangsmaterial (2) umgeben ist.
5. Vorratsbehälter (1) nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei das Temperaturausgleichsmaterial (3) an einer Oberfläche des Ausgangsmaterials (2) schwimmt.
6. Vorratsbehälter (1) nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei das Temperaturausgleichsmaterial (3) lose im
Innenvolumen des Vorratsbehälters angeordnet ist.
7. Vorratsbehälter (1) nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei das Temperaturausgleichsmaterial in einer Vielzahl von separaten Körpern vorliegt.
8. Vorratsbehälter (1) nach Anspruch 6, wobei die Körper als Kugeln, Ellipsoiden, Polyeder oder Kombinationen daraus ausgebildet sind.
9. Vorratsbehälter (1) nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei das Temperaturausgleichsmaterial netzartig
ausgebildet ist.
10. Vorratsbehälter (l)nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei das Temperaturausgleichsmaterial eine poröse
Oberfläche aufweist.
11. Vorratsbehälter (1) nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei das Temperaturausgleichsmaterial (3) Glas oder Glaskohlenstoff aufweist.
12. Vorratsbehälter (1) nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei das Temperaturausgleichsmaterial ein in Glas eingeschmolzenes Metall aufweist.
13. Vorratsbehälter (1) nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei der Vorratsbehälter (1) zumindest eine Zuleitung und/oder Ableitung aufweist.
14. Beschichtungsanlage (10) zur Herstellung einer Schicht auf einem Substrat (9) mittels eines Aufwachsprozesses , die zumindest einen Vorratsbehälter (1) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 13 aufweist, in dem zumindest ein
Ausgangsmaterial (2) für die Schicht vorhanden ist. Beschichtungsanlage (10) nach dem vorherigen Anspruch, wobei der Vorratsbehälter (1) in einem Temperaturbad angeordnet ist.
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Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1860208A1 (de) * 2006-05-22 2007-11-28 Rohm and Haas Electronic Materials LLC Zuführsystem
US20080099933A1 (en) * 2006-10-31 2008-05-01 Choi Kenric T Ampoule for liquid draw and vapor draw with a continous level sensor
US20090263578A1 (en) * 2008-04-22 2009-10-22 Picosun Oy Apparatus and methods for deposition reactors
US20110076399A1 (en) * 2009-09-25 2011-03-31 Samsung Mobile Display Co., Ltd. Deposition source

Family Cites Families (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3222149A (en) * 1963-02-19 1965-12-07 Warren W Drummond Method for producing conductive glass fiber yarn
GB1559978A (en) * 1976-12-01 1980-01-30 Gen Electric Co Ltd Chemical vapour deposition processes
JPH0269389A (ja) * 1988-08-31 1990-03-08 Toyo Stauffer Chem Co 有機金属気相成長法における固体有機金属化合物の飽和蒸気生成方法
US4975416A (en) * 1988-11-18 1990-12-04 Sumitomo Electric Industries, Ltd. Method of producing superconducting ceramic wire
US5989305A (en) * 1995-03-09 1999-11-23 Shin-Etsu Chemical Co., Ltd. Feeder of a solid organometallic compound
EP1132493A3 (de) * 2000-03-09 2001-09-19 Junji Kido Verfahren zur Abscheidung aus der Dampfphase von organischen Komponenten und zur Verfeinerung von organischen Komponenten
DE10048759A1 (de) * 2000-09-29 2002-04-11 Aixtron Gmbh Verfahren und Vorrichtung zum Abscheiden insbesondere organischer Schichten im Wege der OVPD
JP2003002778A (ja) * 2001-06-26 2003-01-08 International Manufacturing & Engineering Services Co Ltd 薄膜堆積用分子線セル
US6915592B2 (en) * 2002-07-29 2005-07-12 Applied Materials, Inc. Method and apparatus for generating gas to a processing chamber
AU2003254266A1 (en) * 2002-07-30 2004-02-16 Asm America, Inc. Sublimation system employing carrier gas
US7722720B2 (en) * 2004-12-08 2010-05-25 Rohm And Haas Electronic Materials Llc Delivery device
TWI535874B (zh) * 2006-12-13 2016-06-01 環球展覽公司 用於固相材料之改良蒸發方法
TWI420722B (zh) * 2008-01-30 2013-12-21 Osram Opto Semiconductors Gmbh 具有封裝單元之裝置
DE102009024411A1 (de) 2009-03-24 2010-09-30 Osram Opto Semiconductors Gmbh Dünnschichtverkapselung für ein optoelektronisches Bauelement, Verfahren zu dessen Herstellung und optoelektronisches Bauelement

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1860208A1 (de) * 2006-05-22 2007-11-28 Rohm and Haas Electronic Materials LLC Zuführsystem
US20080099933A1 (en) * 2006-10-31 2008-05-01 Choi Kenric T Ampoule for liquid draw and vapor draw with a continous level sensor
US20090263578A1 (en) * 2008-04-22 2009-10-22 Picosun Oy Apparatus and methods for deposition reactors
US20110076399A1 (en) * 2009-09-25 2011-03-31 Samsung Mobile Display Co., Ltd. Deposition source

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