WO2023110185A1 - Beschichtungsquelle, beschichtungsanlage und verfahren zur beschichtung von substraten - Google Patents

Beschichtungsquelle, beschichtungsanlage und verfahren zur beschichtung von substraten Download PDF

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WO2023110185A1
WO2023110185A1 PCT/EP2022/077896 EP2022077896W WO2023110185A1 WO 2023110185 A1 WO2023110185 A1 WO 2023110185A1 EP 2022077896 W EP2022077896 W EP 2022077896W WO 2023110185 A1 WO2023110185 A1 WO 2023110185A1
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coating
crucible
heating
source according
coating source
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PCT/EP2022/077896
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Andreas Ludwig
Sergiy Borodin
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Singulus Technologies Ag
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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
    • C23C14/00—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
    • C23C14/22—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material characterised by the process of coating
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    • C23C14/243—Crucibles for source material
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
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    • C23C14/22—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material characterised by the process of coating
    • C23C14/24—Vacuum evaporation
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    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
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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
    • C23C14/00—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
    • C23C14/22—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material characterised by the process of coating
    • C23C14/24—Vacuum evaporation
    • C23C14/28—Vacuum evaporation by wave energy or particle radiation

Definitions

  • the present invention relates to a coating source for a coating system, a coating system with such a coating source and a method for coating substrates using such a coating source.
  • coating sources with a crucible are typically used in which the material to be vaporized is heated to such an extent that it vaporizes and is ready for coating.
  • coating sources are known, for example, from US Pat. No. 6,559,065 B2, JP 2012-216373 A, DE 24 30 653 A1 and US Pat. No. 3,984,585.
  • the present invention relates to a coating source for a coating system, the coating source having a crucible for evaporating coating material and at least one outlet opening for evaporated coating material.
  • the coating source includes a first heating source Heating the crucible and / or the coating material and a second heat source for
  • the present invention is based, among other things, on the idea of providing two mutually independent heating sources in order to be able to independently control the temperature of the crucible or the coating material on the one hand and the temperature of the outlet opening on the other. This ensures, for example, that the outlet opening is heated during the coating process to such an extent that deposits of coating material in the area of the outlet opening can be effectively prevented.
  • the second heat source for heating the at least one outlet opening can also be used to clean the outlet opening, for example following a coating process, by massive heating.
  • the first heating source can have, for example, one or more heating elements integrated into the crucible walls and/or one or more first infrared (IR) radiation sources.
  • the second heat source is preferably one or more second IR radiation sources.
  • the crucible is preferably closed with a lid.
  • the first and/or second IR radiation sources are preferably arranged outside of this closed crucible, with the cover being at least semi-transparent for the IR radiation of the first and/or second IR radiation sources.
  • the cover preferably has an average transmission of at least 5%, more preferably at least 10% and particularly preferably at least 20% over the wavelength range from 0.5 ⁇ m to 5.0 ⁇ m. This is to ensure that, on the one hand, sufficient radiant energy from the IR radiation sources reaches the coating material or the outlet opening through the lid and, on the other hand, sufficient radiant energy is absorbed by the lid so that its inside is hot enough to prevent coating material from being deposited.
  • the at least one outlet opening is preferably on a first, preferably lower, side of the crucible and the lid closes a second, opposite side of the crucible.
  • the lower side of the crucible means that side of the crucible which points downwards when the coating source is used in a coating process.
  • One or more closable openings for filling the crucible with coating material can be provided in the lid. These closable openings are preferably arranged between the first and/or second IR radiation sources in such a way that the crucible can be (re)filled with coating material without disassembling the IR radiation sources or removing the lid from the crucible.
  • the first and second heating sources can preferably be operated independently of one another. If the first and/or second heating source has several IR radiation sources, it can also be advantageous if the individual IR radiation sources can also be operated independently of one another.
  • the crucible preferably forms a guide section through which the vaporized coating material is guided to the at least one outlet opening.
  • the second heating source is preferably suitable for heating this guide section as well. Since coating material is often also deposited in the area of this guide section in conventional coating sources, with this arrangement either such a deposit can be avoided or the guide section can be cleaned, for example, following a coating process.
  • the second heating source is particularly preferably suitable for heating the at least one outlet opening and/or the guide section in a targeted and selective manner. This can be achieved, for example, in that the second heating source has one or more IR radiation sources that can be focused on different areas.
  • the second heating source can also have several IR radiation sources that can be controlled separately from one another, so that by switching one or more IR radiation sources on and off, only the at least one outlet opening or only the guide section or both the at least one outlet opening and the guide section can be heated in a targeted manner .
  • the guide section preferably has a layer of poorly heat-conducting material Material, wherein preferably the thermal conductivity through the layer is at most 10 W/mK, more preferably at most 5 W/mK and particularly preferably at most 1 W/mK.
  • a layer of a poorly thermally conductive material can be advantageous, for example, if the guide section adjoins an area of the crucible that is particularly strongly heated by the first heat source, for example that area of the crucible that receives the coating material.
  • the layer of a poorly thermally conductive material can then help to ensure that the temperature of the coating material on the one hand and of the guide section on the other hand can be better adjusted independently of one another.
  • the guiding portion comprises a layer of IR-reflecting material, the layer preferably having an average reflectance of at least 30%, more preferably, over the wavelength range 0.5 pm to 5.0 pm of at least 50% and more preferably at least 70%.
  • This layer of a material that reflects IR radiation also serves to improve control of the temperature balance within the coating source, for example by ensuring that the second heating source primarily heats the outlet opening and its radiation energy does not lead to excessive heating of the guide section.
  • the inner cross section of the guide section tapers in the direction of the at least one outlet opening. This can serve the material flow of the vaporized coating material. In particular, however, such a narrowing ensures that part of the radiant energy emitted by the second heating source also impinges on the surface of the guide section.
  • the angle of this taper can also be used to set what proportion of radiant energy is to be absorbed by the surface of the guide section.
  • a tangent to the taper preferably encloses an angle between 2° and 30° with the vertical, more preferably between 4° and 20° and particularly preferably between 6° and 10°.
  • a shield against IR radiation can be arranged in front of the at least one outlet opening (ie on the inside). This shielding can also serve to improve the temperature balance within the coating source. Out of for the same reason, a shield against heat conduction and/or IR radiation can be arranged in the area around the at least one outlet opening. Furthermore, an additional device for heating and/or cooling can be arranged in the area around the at least one outlet opening. Since, in some coating processes, the substrate to be coated is passed very close to the outlet opening of the coating source and the substrate is heated up considerably during coating, the substrate itself can serve as a heat source, which may require shielding against thermal radiation and/or a cooling device .
  • the crucible preferably contains coating material to be evaporated, particularly preferably a material with an evaporation temperature of at most 1000° C. and particularly preferably one or a combination of the following materials: Se, CdTe, CdSe, CdS, Rbl 2, KCl, NaCl, RbF and/or CSCI.
  • the at least one outlet opening has one or a combination of the following outlet openings: a punctiform opening; a plurality of punctiform openings, preferably arranged along a straight line or a zigzag line, the punctiform openings being of the same size or different sizes; a slit-shaped opening, preferably in the form of a straight line or a zigzag line; a plurality of slit-shaped openings, wherein the slit-shaped openings can be of the same size or different sizes and/or can have the same shape or a different shape.
  • the present invention is also directed to a coating system with a coating source as described above.
  • the coating system is particularly preferably set up to coat substrates from above.
  • the present invention is directed to a method for coating substrates using a coating source as described above.
  • a substrate to be coated is positioned under the coating source and the substrate is coated by the coating source.
  • the substrate can rest with respect to the coating source.
  • the substrate can be moved relative to the coating source during coating, or vice versa.
  • the present invention achieves a number of advantages. Due to the design of the coating source with the additional direct heating option outside the crucible area, the heating of the crucible filling is separated in terms of time and geometry from the heating of the outlet opening. This allows the orifice to be cleaned before/after the process by heating and to be quickly driven above the dew point during the process.
  • the semi-transparent cover which is also heated directly, remains clean due to the temperatures above the condensation point and acts like a hot mirror for the material vapour. In this way, uniform and particularly clean coatings can be achieved both statically and dynamically using PVD/CSS processes. In particular, contamination can also be prevented during coating processes in which the surface to be coated faces upwards.
  • the present invention can also be used particularly advantageously for the coating of large-area (at least 1 m 2 ) glass substrates that are already coated or not yet coated, the coating of silicon wafers in a large-area carrier or the coating of other substrates in a medium format.
  • FIG. 1 shows a schematic longitudinal section of a coating source according to a preferred embodiment
  • FIG. 1 shows a schematic longitudinal section of a coating source according to a further preferred embodiment
  • Figure 3 is a schematic longitudinal section of a coating source according to a another preferred embodiment
  • FIG. 4 shows a schematic longitudinal section of a coating source according to a further preferred embodiment
  • FIG. 5 shows a schematic longitudinal section of a coating source according to a further preferred embodiment
  • FIG. 6 shows a schematic longitudinal section of a coating source according to a further preferred embodiment
  • FIG. 1 a schematic longitudinal section of a coating source according to a further preferred embodiment
  • FIG. 8 shows a perspective partial sectional view of a coating source according to a further preferred embodiment
  • FIG. 9 shows a longitudinal section through the coating source according to FIG. 8.
  • FIG. 10 shows a perspective partial sectional view of a coating source according to a further preferred embodiment
  • FIG. 11 shows a longitudinal section through the coating source according to FIG. 10;
  • FIG. 12 shows a cross section through the coating source according to FIG. 10
  • FIG. 13 shows a perspective partial sectional view of a coating source according to a further preferred embodiment
  • FIG. 14 is a partial cross-sectional view of the coating source of FIG. 13; and Figure 15 is a cross-sectional view of the coating source of Figure 13.
  • FIG. 1 schematically shows a longitudinal section through a coating source 1 according to a preferred embodiment of the present invention.
  • the coating source 1 has a crucible 2 for evaporating coating material 3 and at least one outlet opening 4 for vaporized coating material 3a, 3b, the coating source 1 having a first heating source 5a, 5b, 5c, 5d for heating the crucible 2 and the coating material 3 and a second heat source 6 for heating the at least one outlet opening 4.
  • the first heating source has a plurality of heating elements 5c and 5d integrated into the crucible walls and two first IR radiation sources 5a and 5b. Alternatively, only one or more heating elements 5c and/or 5d integrated into the crucible walls could be provided, or only one or more first IR radiation sources 5a and/or 5b.
  • the second heating source 6 consists of a separate IR radiation source that can be operated independently of the two IR radiation sources 5a and 5b.
  • the temperature of the outlet opening can be set independently of the remaining crucible temperature and in particular of the temperature of the coating material 3 . If the temperature of the outlet opening 4 is sufficiently high, the vaporized coating material 3a will move along the arrows in FIG. The vaporized coating material 3a then exits the outlet opening 4 in the form of a coating cone 3b in order to coat a substrate, not shown, below the coating source 1 .
  • the heating by means of the radiation sources 5a, 5b and 6 takes place through a semi-transparent cover 9, with the aid of which the crucible 2 is closed. Due to the semi-permeability of the cover 9, sufficient radiant energy can pass through the cover 9 to sufficiently heat both the coating material 3 and the outlet opening 4. On the other hand, part of the Radiant energy emitted by the IR radiation sources 5a, 5b and 6 is absorbed by the cover 9, so that it heats up to such an extent that no vaporized coating material 3a condenses on it. This arrangement also ensures a self-cleaning effect: should coating material 3a be deposited on the inside of cover 9, its transmission for IR radiation is automatically reduced, which means that cover 9 continues to heat up and the deposited material evaporates again becomes.
  • the crucible 2 forms a guide section 8 through which the vaporized coating material 3a is guided to the at least one outlet opening 4 .
  • the second heating source 6 is preferably suitable for heating this guide section 8 as well. In the preferred embodiment according to Figure 1, this is achieved in that the inner cross section of the guide section tapers in the direction of the at least one outlet opening 4 and the radiation angle of the IR radiation source 6 is selected so large that part of the emitted IR radiation is incident on the Surfaces of the guide portion 8 is incident.
  • the outlet opening 4 is not formed directly by the crucible wall of the crucible 2 . Rather, a metal sheet 7 is provided on the underside of the crucible 2, in which the outlet opening 4 is formed. While the crucible 2 is usually formed from graphite, the sheet 7 can comprise one or a combination of the following materials: CFG, graphite, ceramic, glass, metal.
  • FIGS. 2 to 7 show further preferred embodiments of the coating source according to the invention, each of which differs from the coating source according to FIG. 1 in only a few features. Therefore, identical features in FIGS. 2 and 7 are not identified again with the corresponding reference symbols.
  • the guide section 8 has a layer 10 made of a poorly heat-conducting material. This layer 10 is intended to ensure that the crucible parts arranged behind this layer 10, which on the one hand form the guide section 8 and on the other hand also form the wall area for the supply of the coating material 3, become hotter than the outlet opening 4.
  • a shield 11 against IR radiation is arranged in front of the at least one outlet opening 4 .
  • this shielding 11 consists of two shielding plates, which are also intended to ensure that the outlet opening 4 is colder than the crucible parts above it.
  • a shield 12a against heat conduction and/or IR radiation is arranged on the underside of the crucible 2 in the area around the at least one outlet opening 4 .
  • this shielding can be a shielding plate 12a which is intended to ensure that the underside of the outlet opening 4 or the plate 7 forming it is colder than the top.
  • an additional device 12b for heating and/or cooling can be arranged in the area around the at least one outlet opening 4, as is shown schematically in FIG.
  • closable openings 13 are provided in the cover 9 of the crucible 2 for filling the crucible with coating material.
  • the first IR radiation sources 5a and 5b are preferably arranged in such a way that the closable openings 13 are accessible and can be opened without the IR radiation sources 5a and 5b having to be dismantled.
  • the two first IR radiation sources 5a and 5b of FIG. 1 are each replaced by two first IR radiation sources 5a and 5b, so that access to the lockable Openings 13 remains and yet a homogeneous exposure to radiation can be ensured.
  • the second heat source 6 is preferably suitable for heating the at least one outlet opening 4 and/or the guide section 8 in a targeted and selective manner.
  • a lockable IR radiation source 6 with appropriate focusing and shielding devices can be used, which makes it possible to vary the radiation angle a in a targeted manner, as shown in FIG.
  • a plurality of second IR radiation sources 6 that can be controlled independently of one another could also be provided, with which the outlet opening 4 and/or the guide section 8 can be optionally heated.
  • FIGS. 8 and 9 show a preferred embodiment of a coating source according to the invention in a perspective partial sectional view and in a longitudinal sectional view.
  • the embodiment of Figures 8 and 9 roughly corresponds to the arrangement according to Figure 1.
  • the concept of Figure 1 is implemented in the case of Figures 8 and 9 for a point source, which leads to a circularly symmetrical arrangement and implies that the two separate first IR radiation sources 5a and 5b according to FIG. 1 form a single, circularly arranged IR radiation source 5a in the embodiment according to FIGS.
  • a further first IR radiation source 5b offset inwards and upwards is provided in this embodiment.
  • point source is not to be understood in the strictly mathematical sense, since the outlet opening 4 is not point-shaped, but has the shape of an extended circular disk.
  • FIG. 1 essentially correspond the corresponding features in Figures 8 and 9.
  • two shielding plates 11 similar to Figure 3) and an additional cover 14 are provided above the first and second heat sources.
  • the additional heating or cooling element 12b (see FIG. 5) is also present in the embodiment according to FIGS.
  • a heating element 5e of the first heating source partially extends into the guide section 8 .
  • the concept according to FIG. 1 is implemented with different versions of linear sources.
  • the first and second IR radiation sources 5a, 5b and 6 are elongated, linear IR emitters, in contrast to their circular arrangement in FIGS linear areas for receiving coating material are formed as shown in Figures 10-12.
  • these two areas, which are intended to receive the coating material can be connected to one another at the longitudinal ends via a curve, as can be seen in FIGS. 13 to 15.
  • the latter arrangement can be particularly advantageous in order to achieve a homogeneous temperature distribution and correspondingly good coating quality in the edge regions of the linear source.
  • the radiation sources 5a, 5b and 6 can also distribute the heat output adapted to the crucible geometry, e.g. as a linear IR double source: one heating coil as a continuous coil and the other heating coil consisting of two, three or more segments with different heat outputs. In this way, all four crucible walls can be heated evenly from above and separately from the outlet opening. All IR sources above the crucible lid can also be segmented as required and thus designed with a promoted area power distribution.

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Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Beschichtungsquelle für eine Beschichtungsanlage, eine Beschichtungsanlage mit einer solchen Beschichtungsquelle sowie ein Verfahren zur Beschichtung von Substraten unter Verwendung einer solchen Beschichtungsquelle.

Description

Beschichtungsquelle, Beschichtungsanlage und Verfahren zur Beschichtung von Substraten
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Beschichtungsquelle für eine Beschichtungsanlage, eine Beschichtungsanlage mit einer solchen Beschichtungsquelle und ein Verfahren zur Beschichtung von Substraten unter Verwendung einer solchen Beschichtungsquelle.
Bei der Beschichtung von beispielsweise großflächigen Glassubstraten oder einer Vielzahl von Si-Wafern auf einem großflächigen Carrier mittels physikalischer oder chemischer Gasphasenabscheidung kommen typischerweise Beschichtungsquellen mit einem Tiegel zum Einsatz, in dem das zu verdampfende Material soweit aufgeheizt wird, dass es verdampft und zur Beschichtung bereitsteht. Derartige Beschichtungsquellen sind beispielsweise aus der US 6,559,065 B2, der JP 2012-216373 A, der DE 24 30 653 Al und der US 3,984,585 bekannt. Bei derartigen Beschichtungsquellen tritt jedoch immer wieder das Problem auf, dass sich an unterschiedlichen Stellen des Tiegels und insbesondere im Bereich der Austrittsöffnung Verdampfungsmaterial ablagern kann, welches dann die Qualität der Beschichtung beinträchtigen kann oder im Falle von Top-Down Verdampfungsquellen auch dazu führen kann, dass im Bereich der Austrittsöffnung anhaftendes Material auf die Substratoberfläche herunterfällt. Weitere Beschichtungsquellen sind in der DE 100 21 530 CI, der DE 44 22 697 CI und der WO 2014/168352 Al offenbart.
Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Beschichtungsquelle, eine Beschichtungsanlage sowie ein Beschichtungsverfahren bereitzustellen, mithilfe derer dieses Problem überwunden wird. Diese Aufgabe wird durch die Gegenstände der unabhängigen Ansprüche gelöst. Bevorzugte Merkmale des erfindungsgemäßen Gegenstands sind in den abhängigen Ansprüchen beschrieben.
Demnach richtet sich die vorliegende Erfindung auf eine Beschichtungsquelle für eine Beschichtungsanlage, wobei die Beschichtungsquelle einen Tiegel zum Verdampfen von Beschichtungsmaterial und mindestens eine Austrittsöffnung für verdampftes Beschichtungsmaterial aufweist. Die Beschichtungsquelle weist eine erste Heizquelle zum Erhitzen des Tiegels und/oder des Beschichtungsmaterials und eine zweite Heizquelle zum
Erhitzen der mindestens einen Austrittsöffnung auf.
Mit anderen Worten basiert die vorliegende Erfindung unter anderem auf der Idee, zwei voneinander unabhängige Heizquellen bereitzustellen, um die Temperatur des Tiegels bzw. des Beschichtungsmaterials einerseits und die Temperatur der Austrittsöffnung andererseits unabhängig voneinander kontrollieren zu können. Dadurch lässt sich beispielsweise sicherstellen, dass die Austrittsöffnung während des Beschichtungsprozesses soweit erhitzt wird, dass eine Ablagerung von Beschichtungsmaterial im Bereich der Austrittsöffnung effektiv verhindert werden kann. Alternativ oder zusätzlich lässt sich die zweite Heizquelle zum Erhitzen der mindestens einen Austrittsöffnung auch dazu verwenden, die Austrittsöffnung beispielsweise im Anschluss an einen Beschichtungsprozess durch massives Aufheizen zu reinigen.
Die erste Heizquelle kann beispielsweise ein oder mehrere in die Tiegelwände integrierte Heizelement und/oder eine oder mehrere erste Infrarot (IR)-Strahlungsquellen aufweisen. Bei der zweiten Heizquelle handelt es sich bevorzugt um eine oder mehrere zweite IR- Strahlungsquellen.
Bevorzugt ist der Tiegel mit einem Deckel verschlossen. Die ersten und/oder zweiten IR- Strahlungsquellen sind bevorzugt außerhalb dieses verschlossenen Tiegels angeordnet, wobei der Deckel für die IR-Strahlung der ersten und/oder zweiten IR-Strahlungsquellen zumindest semi-transparent ist. Bevorzugt weist der Deckel über dem Wellenlängenbereich von 0,5 pm bis 5,0 pm im Mittel eine Transmission von mindestens 5 %, stärker bevorzugt mindestens 10 % und besonders bevorzugt mindestens 20 % auf. Dadurch soll sichergestellt werden, dass einerseits genügend Strahlungsenergie von den IR-Strahlungsquellen durch den Deckel hindurch zum Beschichtungsmaterial bzw. zur Austrittsöffnung gelangt und andererseits genügend Strahlungsenergie vom Deckel absorbiert wird, sodass dessen Innenseite heiß genug ist, um eine Ablagerung von Beschichtungsmaterial zu vermeiden.
Bevorzugt ist die mindestens eine Austrittsöffnung auf einer ersten, bevorzugt unteren, Seite des Tiegels angeordnet und der Deckel verschließt eine zweite, gegenüberliegende Seite des Tiegels. Mit der unteren Seite des Tiegels ist dabei diejenige Seite des Tiegels gemeint, die im Gebrauch der Beschichtungsquelle bei einem Beschichtungsprozess nach unten weist. Im Deckel können eine oder mehrere verschließbare Öffnungen zum Befüllen des Tiegels mit Beschichtungsmaterial vorgesehen sein. Diese verschließbaren Öffnungen sind dabei bevorzugt derart zwischen den ersten und/oder zweiten IR-Strahlungsquellen angeordnet, dass ein (Wieder-)Befüllen des Tiegels mit Beschichtungsmaterial möglich wird, ohne die IR- Strahlungsquellen zu demontieren oder den Deckel vom Tiegel abzunehmen.
Bevorzugt können die erste und zweite Heizquelle unabhängig voneinander betrieben werden. Falls die erste und/oder zweite Heizquelle mehrere IR-Strahlungsquellen aufweist, kann es ferner vorteil haft sein, wenn die einzelnen IR-Strahlungsquellen zusätzlich unabhängig voneinander betrieben werden können.
Bevorzugt bildet der Tiegel einen Führungsabschnitt aus, durch den das verdampfte Beschichtungsmaterial zu der mindestens einen Austrittsöffnung geführt wird. Bevorzugt ist die zweite Heizquelle dazu geeignet, auch diesen Führungsabschnitt zu erhitzen. Da sich in herkömmlichen Beschichtungsquellen auch im Bereich dieses Führungsabschnitts häufig Beschichtungsmaterial ablagert, kann mit dieser Anordnung entweder eine solche Ablagerung vermieden werden oder aber eine Reinigung des Führungsabschnitts beispielsweise im Anschluss an einen Beschichtungsprozess erreicht werden. Besonders bevorzugt ist die zweite Heizquelle dazu geeignet, gezielt und wahlweise die mindestens eine Austrittsöffnung und/oder den Führungsabschnitt zu erhitzen. Dies kann beispielsweise dadurch erreicht werden, dass die zweite Heizquelle eine oder mehrere IR-Strahlungsquellen aufweist, die sich auf unterschiedliche Bereiche fokussieren lässt/lassen. Alternativ kann die zweite Heizquelle auch mehrere, separat voneinander ansteuerbare IR-Strahlungsquellen aufweisen, sodass durch Ein- und Ausschalten einer oder mehrerer IR-Strahlungsquellen gezielt nur die mindestens eine Austrittsöffnung oder nur der Führungsabschnitt oder sowohl die mindestens eine Austrittsöffnung und der Führungsabschnitt erhitzt werden können.
Bevorzugt weist der Führungsabschnitt eine Schicht aus einem schlecht wärmeleitenden Material auf, wobei bevorzugt die Wärmeleitfähigkeit durch die Schicht höchstens 10 W/m-K, stärker bevorzugt höchstens 5 W/m-K und besonders bevorzugt höchstens 1 W/m-K beträgt. Eine solche Schicht aus einem schlecht wärmeleitenden Material kann beispielsweise von Vorteil sein, wenn der Führungsabschnitt an einem Bereich des Tiegels angrenzt, der durch die erste Heizquelle besonders stark erhitzt wird, beispielsweise denjenigen Bereich des Tiegels, der das Beschichtungsmaterial aufnimmt. Die Schicht aus einem schlecht wärmeleitenden Material kann dann dazu beitragen, dass sich die Temperatur des Beschichtungsmaterials einerseits und des Führungsabschnitts andererseits besser unabhängig voneinander einstellen lässt. Aus ähnlichen Gründen kann es bevorzugt sein, dass der Führungsabschnitt eine Schicht aus einem IR-Strahlung reflektierenden Material aufweist, wobei die Schicht bevorzugt über den Wellenlängenbereich von 0,5 pm bis 5,0 pm im Mittel eine Reflexion von mindestens 30 %, stärker bevorzugt von mindestens 50 % und besonders bevorzugt von mindestens 70 % aufweist. Auch diese Schicht aus einem IR-Strahlung reflektierenden Material dient einer verbesserten Kontrolle des Temperaturgleichgewichts innerhalb der Beschichtungsquelle, indem beispielsweise sichergestellt werden kann, dass die zweite Heizquelle in erster Linie die Austrittsöffnung aufheizt und deren Strahlungsenergie nicht zu einer zu starken Erhitzung des Führungsabschnitts führt.
Es ist ferner bevorzugt, dass sich der Innenquerschnitt des Führungsabschnitts in Richtung zur mindestens einen Austrittsöffnung hin verjüngt. Dies kann den Materialfluss des verdampften Beschichtungsmaterials dienen. Insbesondere sorgt eine solche Verjüngung aber dafür, dass ein Teil der von der zweiten Heizquelle abgestrahlten Strahlungsenergie auch auf die Oberfläche des Führungsabschnitts auftrifft. Mithilfe des Winkels dieser Verjüngung lässt sich dabei auch einstellen, welcher Anteil an Strahlungsenergie von der Oberfläche des Führungsabschnitts aufgenommen werden soll. Bevorzugt schließt eine Tangente an die Verjüngung mit der Vertikalen einen Winkel zwischen 2° und 30°, stärker bevorzugt zwischen 4° und 20° und besonders bevorzugt zwischen 6° und 10° ein.
Ferner kann vor der mindestens einen Austrittsöffnung (d.h. auf der Innenseite) eine Abschirmung gegen IR-Strahlung angeordnet sein. Auch diese Abschirmung kann einem verbesserten Temperaturgleichgewicht innerhalb der Beschichtungsquelle dienen. Aus demselben Grund kann im Bereich um die mindestens eine Austrittsöffnung eine Abschirmung gegen Wärmeleitung und/oder IR-Strahlung angeordnet sein. Ferner kann im Bereich um die mindestens eine Austrittsöffnung eine zusätzliche Einrichtung zum Heizen und/oder Kühlen angeordnet sein. Da bei manchen Beschichtungsprozessen das zu beschichtende Substrat sehr nahe an der Austrittsöffnung der Beschichtungsquelle vorbeigeführt wird und das Substrat während der Beschichtung stark aufgeheizt wird, kann das Substrat selber als Heizquelle dienen, was eine Abschirmung gegen Wärmestrahlung und/oder eine Einrichtung zum Kühlen erforderlich machen kann.
Bevorzugt enthält der Tiegel zu verdampfendes Beschichtungsmaterial, besonders bevorzugt ein Material mit einer Verdampfungstemperatur von höchstens 1.000°C und besonders bevorzugt eines oder eine Kombination der folgenden Materialien: Se, CdTe, CdSe, CdS, Rbl 2, KCl, NaCI, RbF und/oder CsCI.
Die erfindungsgemäße Beschichtungsquelle kann in unterschiedlichsten Beschichtungsprozessen zum Einsatz kommen. Daher ist es vorgesehen, dass die mindestens eine Austrittsöffnung eine oder eine Kombination der folgenden Austrittsöffnungen aufweist: eine punktförmige Öffnung; mehrere punktförmige Öffnungen, die bevorzugt entlang einer geraden Linie oder einer Zickzacklinie angeordnet sind, wobei die punktförmigen Öffnungen gleich groß oder unterschiedlich groß sein können; eine schlitzförmige Öffnung, die bevorzugt die Form einer geraden Linie oder einer Zickzacklinie aufweist; mehrere schlitzförmige Öffnungen, wobei die schlitzförmigen Öffnungen gleich groß oder unterschiedlich groß sein können und/oder die gleich Form oder eine unterschiedliche Form aufweisen können.
Die vorliegende Erfindung richtet sich ferner auf eine Beschichtungsanlage mit einer Beschichtungsquelle wie oben beschrieben. Die Beschichtungsanlage ist dabei besonders bevorzugt dazu eingerichtet, Substrate von oben zu beschichten.
Ferner richtet sich die vorliegende Erfindung auf ein Verfahren zur Beschichtung von Substraten unter Verwendung einer Beschichtungsquelle wie oben beschrieben. Bei dem Verfahren wird ein zu beschichtendes Substrat unter der Beschichtungsquelle positioniert und das Substrat mittels der Beschichtungsquelle beschichtet. Das Substrat kann dabei während der Beschichtung gegenüber der Beschichtungsquelle ruhen. Alternativ kann das Substrat während der Beschichtung gegenüber der Beschichtungsquelle bewegt werden oder vice versa.
Die vorliegende Erfindung erreicht eine Reihe von Vorteilen. Durch die Auslegung der Beschichtungsquelle mit der zusätzlichen direkten Heizmöglichkeit außerhalb des Tiegelbereichs wird das Heizen der Tiegelfüllung von dem Heizen der Austrittsöffnung zeitlich und geometrisch getrennt. Dies ermöglicht es, dass die Öffnung vor/nach dem Prozess durch das Heizen gereinigt wird und während des Prozesses schnell über den Kondensationspunkt ansteuerbar ist. Der ebenfalls direkt geheizte semi-transparente Deckel bleibt durch die Temperaturen über dem Kondensationspunkt sauber und wirkt wie ein Heißspiegel für den Materialdampf. So lassen sich gleichmäßige und besonders saubere Beschichtungen mittels PVD/CSS-Verfahren sowohl statisch als auch dynamisch erreichen. Insbesondere können auch Verunreinigungen bei Beschichtungsprozessen verhindert werden, bei der die zu beschichtende Fläche nach oben weist. Die vorliegende Erfindung lässt sich insbesondere auch vorteilhaft auf die Beschichtung von großflächigen (mindestens 1 m2) Glassubstraten, die bereits beschichtet oder noch unbeschichtet sind, die Beschichtung von Siliziumwafern in einem großflächigen Carrier oder auch die Beschichtung anderer Substrate in einem mittleren Format einsetzen.
Nachfolgend werden bevorzugte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die Figuren näher beschrieben. Es zeigen:
Figur 1 einen schematischen Längsschnitt einer Beschichtungsquelle gemäß einer bevorzugten Ausführungsform;
Figur einen schematischen Längsschnitt einer Beschichtungsquelle gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform;
Figur 3 einen schematischen Längsschnitt einer Beschichtungsquelle gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform;
Figur 4 einen schematischen Längsschnitt einer Beschichtungsquelle gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform;
Figur 5 einen schematischen Längsschnitt einer Beschichtungsquelle gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform;
Figur 6 einen schematischen Längsschnitt einer Beschichtungsquelle gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform;
Figur ? einen schematischen Längsschnitt einer Beschichtungsquelle gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform;
Figur 8 eine perspektivische Teilschnittansicht einer Beschichtungsquelle gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform;
Figur 9 einen Längsschnitt durch die Beschichtungsquelle gemäß Figur 8;
Figur 10 eine perspektivische Teilschnittansicht einer Beschichtungsquelle gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform;
Figur 11 einen Längsschnitt durch die Beschichtungsquelle gemäß Figur 10;
Figur 12 einen Querschnitt durch die Beschichtungsquelle gemäß Figur 10;
Figur 13 eine perspektivische Teilschnittansicht einer Beschichtungsquelle gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform;
Figur 14 eine Teilquerschnittsansicht der Beschichtungsquelle gemäß Figur 13; und Figur 15 eine Querschnittsansicht der Beschichtungsquelle gemäß Figur 13.
Figur 1 zeigt schematisch einen Längsschnitt durch eine Beschichtungsquelle 1 gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Die Beschichtungsquelle 1 weist einen Tiegel 2 zum Verdampfen von Beschichtungsmaterial 3 und mindestens eine Austrittsöffnung 4 für verdampftes Beschichtungsmaterial 3a, 3b auf, wobei die Beschichtungsquelle 1 eine erste Heizquelle 5a, 5b, 5c, 5d zum Erhitzen des Tiegels 2 und des Beschichtungsmaterials 3 und eine zweite Heizquelle 6 zum Erhitzen der mindestens einen Austrittsöffnung 4 aufweist. In der dargestellten bevorzugten Ausführungsform weist die erste Heizquelle mehrere in die Tiegelwände integrierte Heizelement 5c und 5d und zwei erste IR- Strahlungsquellen 5a und 5b auf. Alternativ könnten aber auch nur ein oder mehrere in die Tiegelwände integrierte Heizelemente 5c und/oder 5d vorgesehen sein oder lediglich eine oder mehrere erste IR-Strahlungsquellen 5a und/oder 5b.
Die zweite Heizquelle 6 besteht in der dargestellten bevorzugten Ausführungsform aus einer separaten IR-Strahlungsquelle, die unabhängig von den beiden IR-Strahlungsquellen 5a und 5b betrieben werden kann. Dadurch lässt sich die Temperatur der Austrittsöffnung unabhängig von der restlichen Tiegeltemperatur und insbesondere von der Temperatur des Beschichtungsmaterials 3 einstellen. Wenn die Temperatur der Austrittsöffnung 4 hinreichend hoch ist, wird sich das verdampfte Beschichtungsmaterial 3a entlang der Pfeile in Figur 1 bewegen und durch die Austrittsöffnung 4 aus dem Tiegel 2 austreten, ohne dass das Beschichtungsmaterial 3a im Bereich der Austrittsöffnung 4 kondensiert. Das verdampfte Beschichtungsmaterial 3a tritt dann in der Form eines Beschichtungskegels 3b aus der Austrittsöffnung 4 aus, um ein unterhalb der Beschichtungsquelle 1 nicht dargestelltes Substrat zu beschichten.
Das Aufheizen mittels der Strahlungsquellen 5a, 5b und 6 erfolgt durch einen semitransparenten Deckel 9, mithilfe dessen der Tiegel 2 verschlossen ist. Aufgrund der Halbdurchlässigkeit des Deckels 9 kann genügend Strahlungsenergie durch den Deckel 9 hindurchtreten, um sowohl das Beschichtungsmaterial 3 hinreichend zu erhitzen als auch die Austrittsöffnung 4 ausreichend aufzuheizen. Andererseits wird aber auch ein Teil der Strahlungsenergie, die von den IR-Strahlungsquellen 5a, 5b und 6 emittiert wird, vom Deckel 9 absorbiert, sodass sich dieser soweit aufheizt, dass kein verdampftes Beschichtungsmaterial 3a an diesem kondensiert. Im Übrigen stellt diese Anordnung auch einen Selbstreinigungseffekt sicher: Sollte sich Beschichtungsmaterial 3a auf der Innenseite des Deckels 9 ablagern, so wird dessen Transmission für IR-Strahlung automatisch reduziert, was dazu führt, dass sich der Deckel 9 weiter aufheizt und das abgeschiedene Material wieder verdampft wird.
In der dargestellten bevorzugten Ausführungsform bildet der Tiegel 2 einen Führungsabschnitt 8 aus, durch den das verdampfte Beschichtungsmaterial 3a zu der mindestens einen Austrittsöffnung 4 geführt wird. Um zu verhindern, dass sich auf den Oberflächen dieses Führungsabschnitts 8 verdampftes Beschichtungsmaterial 3a ablagert, ist die zweite Heizquelle 6 bevorzugt dazu geeignet, auch diesem Führungsabschnitt 8 zu erhitzen. In der bevorzugten Ausführungsform gemäß Figur 1 wird dies dadurch erreicht, dass sich der Innenquerschnitt des Führungsabschnitts in Richtung zur mindestens einen Austrittsöffnung 4 hin verjüngt und der Abstrahlwinkel der IR-Strahlungsquelle 6 so groß gewählt ist, dass ein Teil der emittierten IR-Strahlung auf die Oberflächen des Führungsabschnitts 8 auftrifft.
Die Austrittsöffnung 4 wird in der dargestellten bevorzugten Ausführungsform nicht direkt durch die Tiegelwand des Tiegels 2 gebildet. Vielmehr ist ein Blech 7 auf der Unterseite des Tiegels 2 vorgesehen, in dem die Austrittsöffnung 4 ausgebildet ist. Während der Tiegel 2 üblicherweise aus Graphit gebildet wird, kann das Blech 7 eines oder eine Kombination der folgenden Materialien aufweisen: CFG, Graphit, Keramik, Glas, Metall.
In den Figuren 2 bis 7 sind weitere bevorzugte Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Beschichtungsquelle gezeigt, die jeweils nur in wenigen Merkmalen von der Beschichtungsquelle gemäß Figur 1 abweichen. Daher sind identische Merkmale in den Figuren 2 und 7 nicht nochmals erneut mit den entsprechenden Bezugszeichen gekennzeichnet. In der Ausführungsform gemäß Figur 2 weist der Führungsabschnitt 8 eine Schicht 10 aus einem schlecht wärmeleitenden Material auf. Diese Schicht 10 soll dazu dienen, dass die hinter dieser Schicht 10 angeordneten Tiegelteile, die einerseits den Führungsabschnitt 8 ausbilden und andererseits auch den Wandbereich für den Vorrat des Beschichtungsmaterials 3 bilden, heißer werden als die Austrittsöffnung 4.
In der Ausführungsform gemäß Figur 3 ist vor der mindestens einen Austrittsöffnung 4 eine Abschirmung 11 gegen IR-Strahlung angeordnet. In der dargestellten Ausführungsform besteht dieses Abschirmung 11 aus zwei Abschirmblechen, die ebenfalls dafür sorgen sollen, dass die Austrittsöffnung 4 kälter ist als die darüberliegenden Tiegelteile.
In der Ausführungsform gemäß Figur 4 ist an der Unterseite des Tiegels 2 im Bereich um die mindestens eine Austrittsöffnung 4 herum eine Abschirmung 12a gegen Wärmeleitung und/oder IR-Strahlung angeordnet. Beispielsweise kann es sich bei dieser Abschirmung um ein Abschirmblech 12a handeln, welches sicherstellen soll, dass die Unterseite der Austrittsöffnung 4 bzw. des diese ausbildenden Blechs 7 kälter ist als die Oberseite.
Alternativ oder zusätzlich kann im Bereich um die mindestens eine Austrittsöffnung 4 herum eine zusätzliche Einrichtung 12b zum Heizen und/oder Kühlen angeordnet sein, wie dies schematisch in Figur 5 gezeigt ist.
In der Ausführungsform gemäß Figur 6 sind im Deckel 9 des Tiegels 2 verschließbare Öffnungen 13 zum Befüllen des Tiegels mit Beschichtungsmaterial vorgesehen. Bevorzugt sind dabei die ersten IR-Strahlungsquellen 5a und 5b so angeordnet, dass die verschließbaren Öffnungen 13 zugänglich sind und geöffnet werden können, ohne dass die IR- Strahlungsquellen 5a und 5b demontiert werden müssten. Hierfür sind in der Ausführungsform gemäß Figur 6 die beiden ersten IR-Strahlungsquellen 5a und 5b der Figur 1 jeweils durch zwei erste IR-Strahlungsquellen 5a und 5b ersetzt, sodass jeweils zwischen zwei benachbarten ersten IR-Strahlungsquellen 5a bzw. 5b ein Zugang zu den verschließbaren Öffnungen 13 verbleibt und dennoch eine homogene Strahlungsbeaufschlagung sichergestellt werden kann. Bevorzugt ist die zweite Heizquelle 6 dazu geeignet, gezielt und wahlweise die mindestens eine Austrittsöffnung 4 und/oder den Führungsabschnitt 8 zu erhitzen. Hierfür kann beispielsweise eine rastbare IR-Strahlungsquelle 6 mit entsprechenden Fokus- und Abblendvorrichtungen zum Einsatz kommen, die es ermöglicht, den Abstrahlwinkel a gezielt zu variieren, wie dies in Figur 7 dargestellt ist. Alternativ könnten auch mehrere unabhängig voneinander ansteuerbare zweite IR-Strahlungsquellen 6 vorgesehen sein mit der sich wahlweise die Austrittsöffnung 4 und/oder der Führungsabschnitt 8 erhitzen lässt.
Selbstverständlich können die verschiedenen zusätzlichen Merkmale, die in den Figuren 2 bis 7 jeweils isoliert dargestellt sind, auch in ein und derselben Ausführungsform miteinander kombiniert werden. Letztlich dienen alle diese Merkmale dazu, das Temperaturgleichgewicht innerhalb der Beschichtungsquelle möglichst gezielt kontrollieren zu können. Eine Kombination der diversen Merkmale wirkt daher vorteilhaft zusammen, um noch gezielter Einfluss nehmen zu können.
Die Figuren 8 und 9 zeigen eine bevorzugte Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Beschichtungsquelle in einer perspektivischen Teilschnittansicht bzw. in einer Längsschnittansicht. Die Ausführungsform der Figuren 8 und 9 entspricht in groben Zügen der Anordnung gemäß Figur 1. Allerdings ist das Konzept der Figur 1 im Falle der Figuren 8 und 9 für eine Punktquelle umgesetzt, was zu einer kreissymmetrischen Anordnung führt und impliziert, dass die beiden separaten ersten IR-Strahlungsquellen 5a und 5b gemäß Figur 1 eine einzige, kreisförmig angeordnete IR-Strahlungsquelle 5a in der Ausführungsform gemäß den Figuren 8 und 9 bilden. Zusätzlich ist jedoch in dieser Ausführungsform eine weitere nach innen und oben versetzte erste IR-Strahlungsquelle 5b vorgesehen.
Selbstverständlich ist der Begriff der Punktquelle im vorliegenden Kontext nicht im streng mathematischen Sinne zu verstehen, da die Austrittsöffnung 4 nicht punktförmig ist, sondern die Form einer ausgedehnten Kreisschreibe aufweist.
Im Übrigen entsprechen die mit Bezug auf Figur 1 diskutierten Merkmale im Wesentlichen den korrespondierenden Merkmalen in den Figuren 8 und 9. Zusätzlich sind noch zwei Abschirmbleche 11 (analog Figur 3) sowie ein zusätzlicher Deckel 14 oberhalb der ersten und zweiten Heizquellen vorgesehen. Auch das zusätzliche Heiz- bzw. Kühlelement 12b (vgl. Figur 5) ist in der Ausführungsform gemäß den Figuren 8 und 9 vorhanden. Zudem erstreckt sich ein Heizelement 5e der ersten Heizquelle teilweise in den Führungsabschnitt 8 hinein.
In den Figuren 10 bis 15 ist das Konzept gemäß Figur 1 mit unterschiedlichen Versionen von Linearquellen umgesetzt. Dementsprechend handelt es sich bei den ersten und zweiten IR- Strahlungsquellen 5a, 5b und 6 um langgestreckte, lineare IR-Strahler, im Gegensatz zu deren kreisförmiger Anordnung in den Figuren 8 und 9. Dabei können beispielsweise durch den ebenfalls linearen Führungsabschnitt 8 zwei voneinander separierte lineare Bereiche zur Aufnahme von Beschichtungsmaterial gebildet werden, wie dies in den Figuren 10 bis 12 zu sehen ist. Alternativ können diese beiden Bereiche, die das Beschichtungsmaterial aufnehmen sollen, an den Längsenden über eine Rundung miteinander verbunden sein, wie dies in den Figuren 13 bis 15 zu sehen ist. Letztere Anordnung kann insbesondere von Vorteil sein, um auch in den Randbereichen der Linearquelle eine homogene Temperaturverteilung und entsprechend gute Beschichtungsqualität zu erreichen.
Die Strahlungsquellen 5a, 5b und 6 können ebenfalls die Heizleistung angepasst an die Tiegelgeometrie verteilen, z.B. als eine lineare IR-Doppelquelle: die eine Heizwendel als eine durchgehende Wendel und die andere Heizwendel aus zwei, drei oder mehr Segmenten mit unterschiedlichen Heizleistungen bestehend. Auf diese Weise können alle vier Tiegelwände von oben gleichmäßig und von der Austrittsöffnung getrennt geheizt werden. Ebenfalls können alle IR-Quellen über dem Tiegeldeckel je nach Bedarf segmentiert und somit mit einer geförderten Flächenleistungsverteilung ausgeführt sein.

Claims

PATENTANSPRÜCHE Beschichtungsquelle für eine Beschichtungsanlage, wobei die Beschichtungsquelle einen Tiegel zum Verdampfen von Beschichtungsmaterial und mindestens eine Austrittsöffnung für verdampftes Beschichtungsmaterial aufweist, wobei die Beschichtungsquelle eine erste Heizquelle zum Erhitzen des Tiegels und/oder des Beschichtungsmaterials und eine zweite Heizquelle zum Erhitzen der mindestens einen Austrittsöffnung aufweist. Beschichtungsquelle nach Anspruch 1, wobei die erste Heizquelle ein oder mehrere in die Tiegelwände integrierte Heizelemente und/oder eine oder mehrere erste IR- Strahlungsquellen aufweist. Beschichtungsquelle nach einem der vorigen Ansprüche, wobei die zweite Heizquelle eine oder mehrere zweite IR-Strahlungsquellen aufweist. Beschichtungsquelle nach Anspruch 2 oder 3, wobei der Tiegel mit einem Deckel verschlossen ist, die ersten und/oder zweiten IR-Strahlungsquellen außerhalb des verschlossenen Tiegels angeordnet sind und der Deckel für die IR-Strahlung der ersten und/oder zweiten IR-Strahlungsquellen zumindest semi-transparent ist, wobei der Deckel bevorzugt über den Wellenlängenbereich von 0,5 pm bis 5,0 pm im Mittel eine Transmission von mindestens 5%, stärker bevorzugt mindestens 10% und besonders bevorzugt mindestens 20% aufweist. Beschichtungsquelle nach Anspruch 4, wobei die mindestens eine Austrittsöffnung auf einer ersten, bevorzugt unteren, Seite des Tiegels angeordnet ist und der Deckel eine zweite, gegenüberliegende Seite des Tiegels verschließt. Beschichtungsquelle nach Anspruch 4 oder 5, wobei im Deckel eine oder mehrere verschließbare Öffnungen zum Befüllen des Tiegels mit Beschichtungsmaterial vorgesehen sind. Beschichtungsquelle nach einem der vorigen Ansprüche, wobei die erste und zweite Heizquelle unabhängig voneinander betrieben werden können. Beschichtungsquelle nach einem der vorigen Ansprüche, wobei der Tiegel einen Führungsabschnitt ausbildet, durch den das verdampfte Beschichtungsmaterial zu der mindestens einen Austrittsöffnung geführt wird. Beschichtungsquelle nach Anspruch 8, wobei die zweite Heizquelle dazu geeignet ist, den Führungsabschnitt zu erhitzen. Beschichtungsquelle nach Anspruch 9, wobei die zweite Heizquelle dazu geeignet ist, gezielt und wahlweise die mindestens eine Austrittsöffnung und/oder den Führungsabschnitt zu erhitzen. Beschichtungsquelle nach einem der Ansprüche 8 bis 10, wobei der Führungsabschnitt eine Schicht aus einem schlecht wärmeleitenden Material aufweist, wobei bevorzugt die Wärmeleitfähigkeit durch die Schicht höchstens 10 W/m-K, noch stärker bevorzugt höchstens 5 W/m-K, besonders bevorzugt höchstens 1 W/m-K beträgt. Beschichtungsquelle nach einem der Ansprüche 8 bis 11, wobei der Führungsabschnitt eine Schicht aus einem IR-Strahlung reflektierenden Material aufweist, wobei die Schicht bevorzugt über den Wellenlängenbereich von 0,5 pm bis 5,0 pm im Mittel eine Reflexion von mindestens 30%, stärker bevorzugt mindestens 50% und besonders bevorzugt mindestens 70% aufweist. Beschichtungsquelle nach einem der Ansprüche 8 bis 12, wobei sich der Innenquerschnitt des Führungsabschnitts in Richtung zur mindestens einen Austrittsöffnung verjüngt. Beschichtungsquelle nach einem der vorigen Ansprüche, wobei vor der mindestens einen Austrittsöffnung eine Abschirmung gegen IR-Strahlung angeordnet ist. Beschichtungsquelle nach einem der vorigen Ansprüche, wobei im Bereich um die mindestens eine Austrittsöffnung eine Abschirmung gegen Wärmeleitung und/oder IR-Strahlung angeordnet ist. Beschichtungsquelle nach einem der vorigen Ansprüche, wobei im Bereich um die mindestens eine Austrittsöffnung eine zusätzliche Einrichtung zum Heizen und/oder Kühlen angeordnet ist. Beschichtungsquelle nach einem der vorigen Ansprüche, wobei in dem Tiegel zu verdampfendes Beschichtungsmaterial, bevorzugt ein Material mit einer Verdampfungstemperatur von höchstens 1.000°C, besonders bevorzugt eines oder eine Kombination der folgenden Materialien angeordnet ist: Se, CdTe, CdSe, CdS, Pbh, KCl, NaCI, RbF und/oder CsCI. Beschichtungsquelle nach einem der vorigen Ansprüche, wobei die mindestens eine Austrittsöffnung eine oder eine Kombination der folgenden Austrittsöffnungen aufweist: eine punktförmige Öffnung; mehrere punktförmige Öffnungen, die bevorzugt entlang einer geraden Linie oder einer Zickzacklinie angeordnet sind, wobei die punktförmigen Öffnungen gleich groß oder unterschiedlich groß sein können; eine schlitzförmige Öffnung, die bevorzugt die Form einer geraden Linie oder einer Zickzacklinie aufweist; mehrere schlitzförmige Öffnungen, wobei die schlitzförmigen Öffnungen gleich groß oder unterschiedlich groß sein können und/oder die gleich Form oder eine unterschiedliche Form aufweisen können. Beschichtungsanlage mit einer Beschichtungsquelle nach einem der vorigen Ansprüche. Beschichtungsanlage nach Anspruch 19, wobei die Beschichtungsanlage dazu eingerichtet ist, Substrate von oben zu beschichten.
15 Verfahren zur Beschichtung von Substraten unter Verwendung einer Beschichtungsquelle nach einem der Ansprüche 1 bis 18, wobei das Verfahren aufweist:
Positionieren eines zu beschichtenden Substrats unter der Beschichtungsquelle nach einem der Ansprüche 1 bis 18 und Beschichten des Substrats mittels der Beschichtungsquelle. Verfahren nach Anspruch 21, wobei das Substrat während der Beschichtung gegenüber der Beschichtungsquelle ruht. Verfahren nach Anspruch 21, wobei das Substrat während der Beschichtung gegenüber der Beschichtungsquelle bewegt wird oder vice versa.
16
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Citations (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2430653A1 (de) 1973-06-28 1975-01-23 Fuji Xerox Co Ltd Verfahren und vorrichtung fuer vakuumverdampfung von lichtempfindlichem material und dgl
US3984585A (en) 1974-05-30 1976-10-05 Fuji Xerox Co., Ltd. Vacuum evaporation plating method
US4576797A (en) * 1982-09-04 1986-03-18 Konishiroku Photo Industry Co., Ltd. Vapor source holding container
DE4422697C1 (de) 1994-06-29 1996-01-25 Zsw Verdampferquelle für eine Aufdampfanlage und ihre Verwendung
DE10021530C1 (de) 2000-05-03 2001-09-27 Zsw Verdampferquelle mit beheizbarem Dampfauslassrohr
US6559065B2 (en) 2000-11-07 2003-05-06 Sony Corporation Vapor deposition method and vapor deposition apparatus for forming organic thin films
CN102277557A (zh) * 2010-06-09 2011-12-14 日立造船株式会社 真空蒸镀装置中蒸镀材料的蒸发或升华方法及坩埚装置
JP2012216373A (ja) 2011-03-31 2012-11-08 Hitachi High-Technologies Corp 真空蒸着装置及び有機ｅｌ表示装置の製造方法
KR20140022356A (ko) * 2013-12-12 2014-02-24 한국표준과학연구원 증발 증착 장치
JP2014105375A (ja) * 2012-11-29 2014-06-09 Optorun Co Ltd 真空蒸着源及びそれを用いた真空蒸着方法
WO2014168352A1 (ko) 2013-04-11 2014-10-16 한국표준과학연구원 증발 증착 장치
KR20160094122A (ko) * 2015-01-30 2016-08-09 한국표준과학연구원 유도 가열 선형 증발 증착 장치

Patent Citations (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2430653A1 (de) 1973-06-28 1975-01-23 Fuji Xerox Co Ltd Verfahren und vorrichtung fuer vakuumverdampfung von lichtempfindlichem material und dgl
US3984585A (en) 1974-05-30 1976-10-05 Fuji Xerox Co., Ltd. Vacuum evaporation plating method
US4576797A (en) * 1982-09-04 1986-03-18 Konishiroku Photo Industry Co., Ltd. Vapor source holding container
DE4422697C1 (de) 1994-06-29 1996-01-25 Zsw Verdampferquelle für eine Aufdampfanlage und ihre Verwendung
DE10021530C1 (de) 2000-05-03 2001-09-27 Zsw Verdampferquelle mit beheizbarem Dampfauslassrohr
US6559065B2 (en) 2000-11-07 2003-05-06 Sony Corporation Vapor deposition method and vapor deposition apparatus for forming organic thin films
CN102277557A (zh) * 2010-06-09 2011-12-14 日立造船株式会社 真空蒸镀装置中蒸镀材料的蒸发或升华方法及坩埚装置
JP2012216373A (ja) 2011-03-31 2012-11-08 Hitachi High-Technologies Corp 真空蒸着装置及び有機ｅｌ表示装置の製造方法
JP2014105375A (ja) * 2012-11-29 2014-06-09 Optorun Co Ltd 真空蒸着源及びそれを用いた真空蒸着方法
WO2014168352A1 (ko) 2013-04-11 2014-10-16 한국표준과학연구원 증발 증착 장치
KR101465615B1 (ko) * 2013-04-11 2014-11-27 한국표준과학연구원 증발 증착 장치
KR20140022356A (ko) * 2013-12-12 2014-02-24 한국표준과학연구원 증발 증착 장치
KR20160094122A (ko) * 2015-01-30 2016-08-09 한국표준과학연구원 유도 가열 선형 증발 증착 장치

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