WO2012175307A1 - Method and device for depositing oleds - Google Patents

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WO2012175307A1
WO2012175307A1 PCT/EP2012/060239 EP2012060239W WO2012175307A1 WO 2012175307 A1 WO2012175307 A1 WO 2012175307A1 EP 2012060239 W EP2012060239 W EP 2012060239W WO 2012175307 A1 WO2012175307 A1 WO 2012175307A1
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WO
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evaporation
evaporator
starting material
suspended particles
evaporation body
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PCT/EP2012/060239
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Inventor
Michael Long
Markus Gersdorff
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Aixtron Se
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    • C23COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23CCOATING 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
    • C23C14/00Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
    • C23C14/06Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material characterised by the coating material
    • C23C14/12Organic material
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C23COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23CCOATING 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
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    • C23C14/22Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material characterised by the process of coating
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
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    • H10KORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K71/00Manufacture or treatment specially adapted for the organic devices covered by this subclass
    • H10K71/10Deposition of organic active material
    • H10K71/16Deposition of organic active material using physical vapour deposition [PVD], e.g. vacuum deposition or sputtering

Definitions

  • the invention relates to a method for depositing an organic starting material as a layer on a substrate, wherein the organic starting material is brought in the form of suspended particles in a carrier gas stream, the resulting aerosol is fed as dosed mass flow of the organic material to an evaporator, which evaporator evaporator body with has a large surface which is heated to an evaporation temperature at which the suspended particles passing into the vicinity of or in contact with the surface of the evaporation body evaporate, the vapor thus generated is brought from the carrier gas stream into a process chamber where it deposits on the surface of a substrate Layer forming condensed.
  • the invention further relates to a device for separating an organic starting material as a layer on a substrate, with an aerosol generator for generating a metered mass flow of the starting material in the form of suspended particles transported in a carrier gas stream to an evaporator, wherein the evaporator has open-pore evaporation body with a formed as a blind bore inlet channel, which evaporation body can be heated to an evaporation temperature to evaporate the suspended particles, with a process chamber for receiving the substrate, which is supplied to the steam generated by the evaporator through a steam supply line.
  • a generic method or a generic device describes the US 7,238,389.
  • the resulting aerosol particles become suspended particles in the carrier gas stream.
  • Transported nem evaporator The evaporator consists of a solid state foam, which is heated to an evaporation temperature. By a surface contact of the suspended particles with the pore walls of the solid state foam heat of evaporation is supplied to them, so that they are converted into the vapor form.
  • the vapor thus generated is fed by means of the carrier gas stream into a process chamber in which there is a substrate which is coated with the organic starting material.
  • the organic starting materials described in the document which are also used in the process according to the invention in the device according to the invention, are organic light-emitting material, so that OLEDs can be produced, as described, for example, in US Pat. Nos. 4,769,292 and 4,885,211.
  • US 2006/0115585 A1 describes a device for depositing organic layers on a substrate with a heating device for heating the organic material so that an aerosol is formed in a carrier gas.
  • the solid aerosol is passed over a nozzle having micropores, which has a Pulsclean noticed, with which the organic particles can be heated.
  • the micropores have a diameter of up to 100 ⁇ .
  • DE 10057491 A1 describes a device with which an aerosol is generated by injecting droplets into a hot gas volume and evaporating the droplets by absorbing heat.
  • WO 2006/100058 describes a heating device with which a non-gaseous starting material can be converted into the gas phase, wherein the heating body is provided with cavities which have an inner surface.
  • US 2006/0169201 A1 describes a generic device with a plurality of evaporation bodies arranged one behind the other in the flow direction and having channels running in the direction of flow and having a honeycomb-shaped cross-section. Through these channels flows to be vaporized particles carrying carrier gas flow.
  • a multiplicity of particles pass through the evaporation bodies without making contact with the wall of the channels.
  • a solid-state foam in particular of tungsten, rhenium, tantalum, niobium, molybdenum or carbon or of a coated material for evaporating an organic starting material, also describes US 2009/0039175 A1 or US Pat. No. 6,037,241.
  • the solid-state foam is heated there in particular by passing an electric current to an evaporation temperature at which the organic starting material evaporates.
  • Aerosol generators are also known with which liquid starting materials, in particular organic starting materials for a MOCVD process, are brought in the form of droplets into a carrier gas stream.
  • liquid starting materials in particular organic starting materials for a MOCVD process
  • Related devices are described in US 2005/0227004, US 2006/0115585 and US 5,204,314. While the starting materials used for conventional MOCVD are generally liquid at room temperature or elevated temperatures, the organic starting materials to be used for the preparation of OLEDs are all solids below temperatures of 200 ° C.
  • the steam generation rate there is some dependence in the steam generation rate on the suspended particulate generation rate in the aerosol generator. If, for example, a brush arrangement is used as the aerosol generator in which particles are removed from a pressed solid powder by means of a moving, in particular rotating brush, then the temporal aerosol formation rate depends on the shape of the brushes.
  • Other known Aerosol generators have delivery devices for the starting material to be atomized into a carrier gas stream, whose delivery rate fluctuates over time.
  • nozzles can be used for aerosol formation. Again, a temporal fluctuation of the aerosol production rate can not be prevented in principle.
  • the invention is therefore based on the object to provide measures to equalize the flow of steam to the process chamber.
  • the generated vapor in the carrier gas flow from the steam generator to the process chamber has a saturation vapor pressure.
  • measures are taken with which there is an excess of unvaporised starting material in the evaporator during the entire deposition process.
  • the mass flow of the organic starting material to the evaporator ie the mass of the suspended particles per unit time fed to the evaporator to the evaporator than the evaporation rate, So the per unit time converted into steam mass of the starting material in the evaporator.
  • a storage mass of unevaporated organic starting material in the evaporator accumulates within an enrichment phase.
  • the enrichment is preferably carried out in the cavity volume of the solid body foam used as the evaporation body.
  • an open-pore foam body is used as the evaporation body. det, whose pore size is significantly greater than the size of the suspended particles.
  • a typical measure of the diameter of a suspended particle is about 100 ⁇ .
  • An average measure of the width of a pore opening is about 1 mm.
  • the pore size can also be in the range of 0.5 mm to 3 mm.
  • the cross-sectional area of the pores should preferably be greater than 1 mm 2 .
  • the pores are uneven, strongly curved, so that the carrier gas passing through the pores is deflected repeatedly and particles transported therein hit the pore walls.
  • the solid state foam used can have a pore volume of more than 90 percent of its total volume.
  • Favor is the evaporation of the aerosol in phases with different feed rate of the evaporator with suspended particles. In an enrichment phase, the evaporator is supplied with more mass of organic starting material over time than is evaporated there in the same time. This leads to the structure already mentioned above of a storage mass within the pore volume of the evaporation body.
  • a depletion phase subsequent to the enrichment phase the feed rate of organic feedstock to the evaporator is reduced so that less material than suspended particulates is fed to the evaporator than is vaporized there at the same time.
  • the storage mass is reduced in the course of the depletion phase.
  • the depletion phase is terminated by switching to the enrichment phase, that is by increasing the supply of material before the storage mass has been consumed.
  • the device according to the invention may have an aerosol generator which has a time-varying generation rate of suspended particles.
  • the suspended particles may be powdery or liquid.
  • the aerosol Producer has a reservoir in which the organic source material is stored.
  • the aerosol generator further has a doser, with which the production rate of the suspended particles can be influenced.
  • the evaporator is developed to the effect that the evaporation body is multipartite.
  • the known from the prior art, for example from US 2009/0039175 AI ago inlet channel in a porous evaporation body is inventively formed by a through hole of a first evaporation body.
  • One or more such first evaporation body may be arranged in a row one behind the other.
  • One of the ends of the through-hole is closed by a second evaporating body having substantially the same characteristics as the first evaporating body. This prevents that not vaporized suspended particles are transported through the evaporator.
  • the gas stream introduced into the inlet channel and transporting the suspended particles can enter the porous volume of the first vaporization body through the walls of the inlet channel.
  • a partial flow may enter the second evaporation body through the bottom of the inlet channel.
  • the two evaporation bodies are preferably arranged one behind the other in the flow direction such that the gas emerging from the first evaporation body must also pass through the second evaporation body.
  • the second evaporation body can be designed in several parts.
  • a plurality of second evaporation bodies are formed, which preferably fully fill a cross-sectional area of the evaporator.
  • the preferred plurality of second evaporation body may be followed by a third evaporation body, which has substantially the same material properties as the other evaporation bodies.
  • the third evaporation body can have the same shape as the first evaporation body, so that an outlet channel is formed by it.
  • the third evaporation Fung body can be designed in several parts.
  • the first evaporation body and the third evaporation body have a through hole.
  • the through holes may be in alignment with each other. They can be the same diameter. But it is also envisaged that the diameters of the through holes differ from each other.
  • the holes within the evaporation body can also be stepped down.
  • the evaporation bodies can also be arranged inside the evaporator in such a way that closed inner cavities are formed both in the inlet direction and in the outlet direction.
  • one of the evaporation bodies can extend only over a length which is of the order of the pore diameter, so that such an evaporation body acts as a diffuser.
  • the outlet channel is preferably formed by a passage bore of the third evaporation body.
  • the bottom of the exit channel is formed by the second evaporation body. The gas flowing through the one-piece or two-part second evaporation body can thus flow partly into the pore volume of the third evaporation body or partly into the outlet channel.
  • Downstream of the third evaporation body extends a free volume whose cross-section may possibly decrease and which opens into a steam supply line through which the carrier gas flows together with the transported from him steam of the organic starting material in the process chamber.
  • the steam supply leads there into a gas distributor, which has the shape of a shower head.
  • a gas outlet surface of the gas distributor points in the direction of a susceptor, on which the substrate to be coated rests. Due to the large number of gas outlet openings arranged in the gas outlet surface in the manner of a sieve, the carrier gas transporting the vapor flows into the process chamber.
  • the susceptor is preferably cooled so that the vapor can condense on the substrate.
  • the process takes place at a tal horr instead, which takes place in the range between 0.1 and 100 mbar, preferably in a range between 0.1 and 10 mbar.
  • the process chamber is connected to a vacuum pump.
  • the evaporation bodies formed by a solid-state foam are arranged in a housing of the evaporator such that the aerosol provided in excess does not flow through the evaporation bodies.
  • the aerosol units move rather on the surface of the pores and form there a supply. This ensures that despite the formation of a saturation vapor pressure downstream of the evaporation body no suspended particles are present in the downstream gas flow.
  • the evaporator housing may be surrounded by a heater.
  • the evaporation body made of an electrically conductive material, so that an electric current can be passed through the evaporation body, which heats it.
  • a temperature control device is provided to keep the temperature of the evaporation body constant, since the evaporation rate does not depend linearly on the evaporation temperature.
  • the open-pore foam body be it made of glassy carbon, metal, ceramic, glass or quartz or coated, the surface of the cell walls is coated with a highly reflective material, especially gold.
  • Fig. 3 is a section along the line III - III in Figure 1 and
  • FIG. 5 is a sectional view of a second embodiment of an evaporator
  • FIG. 7 shows a section according to the line VII-VII in FIG. 5
  • FIG. 8 shows a section according to the line VIII-VIII in FIG. 5.
  • an inert carrier gas for example nitrogen, hydrogen, or a noble gas is introduced into a carrier gas supply line 1 via mass flow controllers, likewise not shown.
  • the Rushgaszulei- device can be heated so that a heated carrier gas can flow through the carrier gas inlet into an aerosol generator 3.
  • an organic starting material is stored in a storage container 2. It is an organic, by applying an electrical voltage light-emitting material with which light-emitting layers can be deposited on a substrate 18.
  • the aerosol generator 3 may be a brush wheel atomizer or else a screw arrangement, as described, for example, in US Pat. No. 7,501,152 B2 or in US Pat. No. 7,288,285 B2.
  • components of a powder can be introduced as suspended particles in a carrier gas stream.
  • the time mass input rate of the suspended particles in the carrier gas flow, so the aerosol production rate can be varied.
  • the aerosol generator is connected to an evaporator 5 via an aerosol feed line 4. Through the aerosol feed line, the suspended particles are conducted into the evaporator 5 by means of the carrier gas flow.
  • the evaporator 5 illustrated in FIGS. 1 to 3 has a housing 11 and a heater 12 surrounding the housing 11.
  • a multipart evaporation body 6 - 10 which is formed by a solid-state foam.
  • the solid-state foam is brought to an evaporation temperature by means of the heater 12, so that the organic suspended particles coming into contact with the solid surface are vaporized.
  • the thus formed steam is passed through a steam supply line 13 with the aid of the carrier gas in a reactor housing 15.
  • the gas distributor 16 and the steam supply line 13 is heated.
  • the steam supply line 13 may, for example, have a heating sleeve 14.
  • the disposed within the reactor housing 15 gas distributor 16 has a shower head-like shape. It is a disk-like hollow body with a gas outlet surface which points toward a process chamber 17 and has a multiplicity of gas outlet openings arranged in a sieve-like manner, from which the carrier gas stream carrying the steam flows into the process chamber 17.
  • a susceptor 19 on whose surface facing the gas distributor 16 the substrate 18 to be coated is located, forms the bottom of the process chamber 17.
  • the susceptor 19 has a cooling means, not shown, with which its surface can be cooled, so that the substrate 18 can be maintained at a temperature at which the vapor of the organic starting material can condense on the substrate surface.
  • valves and other gas lines that serve to rinse the process chamber are not shown.
  • a vacuum pump 20 by means of which the process chamber 17 and the evaporation chamber of the evaporator 5 can be kept at a low pressure.
  • the evaporation bodies 6 - 10 arranged in the evaporator 5 consist of an electrically conductive material. It is an open-celled solid state foam with a pore volume of about 97 percent of the total volume.
  • the evaporation bodies have electrical contacts 21, 22, so that in each case an electrical current can be passed through the evaporation bodies 6 - 10, which heats the evaporation bodies 6 - 10 to vaporization temperature.
  • the evaporation body 6 - 10 may consist of graphite or metal. If the evaporation bodies consist of non-conductive material, for example of a ceramic material, the evaporation bodies 6 - 10 are heated with the heating jacket 12 shown in FIGS. 1 to 3, which surrounds the tubular housing of the evaporator 5.
  • first tubular evaporation body 6 which has a through hole 6 '.
  • the through-bore 6 ' is aligned with the aerosol feed line 4, so that the aerosol stream entering the evaporator 5 from the aerosol line 4 flows into the cavity of the first evaporation body 6.
  • This inlet channel 6 ' is surrounded by the porous wall of the evaporation body 6.
  • the pore size of the evaporation body 6 is greater than the suspended particle size, so that the suspended particles can be introduced from the gas stream into the evaporation body 6, as illustrated by the arrows in the figure.
  • the suspended particles which come into contact with the hot surface of the pores of the evaporation body 6, partially evaporate.
  • the suspended particles are also stored in the pores of the evaporation body 6, provided that the aerosol is offered in excess.
  • the gas stream or the suspended particle stream exits from the passage opening 6 'or from the volume of the first evaporation body 6 and in a second evaporation body 7, which adjoins directly to the first evaporation body 6.
  • Three disc-shaped second evaporation body 7, 8, 9 are arranged one behind the other in the flow direction.
  • the second evaporation bodies 7, 8, 9 completely fill the cross-sectional area of the tubular housing 11. They are touching each other.
  • Downstream of the second evaporation body designated by the reference numeral 9 is a third evaporation body 10, which, like the first evaporation body 6, has the shape of a pipe.
  • the evaporation body 6 - 10 are made of the same material and are able to temporarily store non-vaporized suspended particles as storage mass.
  • an aerosol mass flow to the evaporator 5 is initially generated in an enrichment phase of the aerosol generator 3, which is greater than the evaporation rate within the evaporator 5 for generating a vapor saturated carrier gas stream through the steam supply line 13 to the process chamber 17.
  • this oversupply forms of suspended particles within the pores of the evaporation body 6 - 10 a storage mass.
  • the size of the storage mass of unvaporized starting material increases during the enrichment phase.
  • the enrichment phase is followed by a depletion phase, which differs from the enrichment phase essentially only by the rate of generation of the aerosol generator 3.
  • the aerosol generator 3 generates a mass flow of suspended particles to the evaporator 5 which is lower than the evaporation rate, that is to say the mass evaporated per unit time, within the evaporator 5 for producing a vapor-saturated starting gas stream.
  • the storage mass decreases.
  • the vapor pressure of the vaporized organic starting material does not change within the gas flow conducted to the process chamber 17.
  • This gas stream is permanently saturated with vaporized organic starting material.
  • the vapor can condense on the substrate. However, it can also react chemically in the process chamber or on the substrate.
  • Figures 5 to 8 show a second embodiment of an evaporator 5, as it can be used in a device shown in the figure 1.
  • the aerosol feed line 4 continues within the tubular housing 11 for a few millimeters and thereby engages in a passage opening 6 "of a first evaporation body 6.
  • This evaporation body 6 is spaced from the side wall of the housing 11 by an optional free space 24.
  • the clearance 24 serves in FIG Essentially the heat insulation.
  • a second through-opening 6, which has a diameter approximately twice as large, adjoins the through opening 6 ", which has a small diameter, and a further evaporation body 23, which likewise has a through-opening 23 ', is located downstream of the evaporation body 6.
  • the through-opening 23' is aligned Downstream of the evaporation body 23 is a cross section of the tubular housing 11 fully filling the diffuser 7.
  • This diffuser 7 is also essentially a vaporization body, since the diffuser 7 is made of the same material, from which also the other evaporation bodies 6, 23, 10, 8 and 9 consist, namely an open-cell foam body as already described above
  • the thickness of the diffuser 7, ie its length measured in the direction of flow, is of the order of magnitude the opening width of the pores of the Diffusers 7.
  • a further evaporation body 10 Downstream of the diffuser 7 is followed by a further evaporation body 10, which has a first passage opening 7 ', which has the same diameter as the passage opening 6' and 23 '.
  • a further, diameter-reduced through-opening 7 "adjoins this through-opening 7 'in the flow direction.
  • the bottom of the through-opening 7" is closed, so that this is a blind opening.
  • the bottom of the bag opening 7 is formed by an evaporation body 8, the
  • the evaporation body 7 and the evaporation body 8 together with the evaporation body 10 form an on all sides closed inner cavity 7 ', 7 ".
  • the evaporation body 8 is followed by an evaporation body 9, which is of substantially the same shape as the evaporation body 8. All evaporation bodies 6, 23, 7, 10, 8, 9 lie in a row in contact with each other in a row. In the direction of flow after the last evaporation body 9 is a free space 25. The space is in the steam supply line 13 via.
  • a carrier particle stream carrying suspended particles is introduced into the passage openings 6 ', 23'. The suspended particles pass with the gas flow into the walls of the passage openings 6 ', 23', ie into the open-cell evaporation body 6 and 23.
  • Suspended particles of relatively high mass and high velocity ie those which carry a relatively large momentum, can reach the evaporation body 7. This acts as a diffuser and brakes the carrier gas flow and thus the suspended particles transported in it. If these suspended particles enter the cavity 7 ', 7 ", they enter the evaporation body 10 or 8, where they evaporate due to the absorption of heat.
  • the evaporation body described above can be an open-pore foam body made of glassy carbon or glassy carbon.
  • the foam body may be coated with a metal or ceramic.
  • the foam body may also consist of glass or quartz.
  • the surface of the foam body has a low optical emissivity. This is preferably less than 0.2 in the infrared range (200 to 400 ° C).
  • the low surface emissivity is preferably achieved by gold-coating the cell walls. All disclosed features are essential to the invention.
  • the disclosure of the associated / attached priority documents (copy of the prior application) is hereby also incorporated in full in the disclosure of the application, also for the purpose of including features of these documents in claims of the present application.
  • the subclaims characterize in their optional sibling version independent inventive development of the prior art, in particular to make on the basis of these claims divisional applications.

Abstract

The invention first relates to a method for depositing an organic starting material as a layer on a substrate (18), wherein the organic starting material is introduced in the form of suspended particles in a carrier gas flow, the aerosol thus created is supplied as a predetermined mass flow of the organic material to an evaporator (5), which evaporator (5) comprises an evaporation body (6 - 10) which has a large surface and is heated to an evaporation temperature at which the suspended particles entering the vicinity of, or making contact with, the surface of the evaporation body (6 - 10) evaporate, the steam of the carrier gas flow thus created is introduced into a process chamber (17) where it condenses on the surface of a substrate (18), thus forming the layer. In order to make the steam inflow to the process chamber more uniform, according to the invention the mass flow of suspended particles to the evaporator (5) is greater than the evaporation rate of the suspended particles in the evaporator (5) such as to create a carrier gas flow saturated with the steam of the evaporated organic starting material to the process chamber, at least during one phase of the deposition process, in particular during a starting phase of the deposition process. The invention further relates to a device for depositing an organic starting material as a layer on a substrate.

Description

Verfahren und Vorrichtung zum Abscheiden von OLEDs  Method and device for depositing OLEDs
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Abscheiden eines organischen Ausgangsstoffs als Schicht auf einem Substrat , wobei der organische Ausgangsstoff in Form von Schwebeteilchen in einen Trägergasstrom gebracht wird, das so erzeugte Aerosol als dosierter Massenfluss des organischen Materials einem Verdampfer zugeleitet wird, welcher Verdampfer einen Verdampfungskörper mit einer großen Oberfläche aufweist, der auf eine Verdampfungstemperatur aufgeheizt wird, bei der die in die Nähe oder in Kontakt mit der Oberfläche des Verdampfungskörpers tretenden Schwebeteilchen verdampfen, der so erzeugte Dampf vom Trägergasstrom in eine Prozesskammer gebracht wird, wo er auf der Oberfläche eines Substrates die Schicht bildend kondensiert. The invention relates to a method for depositing an organic starting material as a layer on a substrate, wherein the organic starting material is brought in the form of suspended particles in a carrier gas stream, the resulting aerosol is fed as dosed mass flow of the organic material to an evaporator, which evaporator evaporator body with has a large surface which is heated to an evaporation temperature at which the suspended particles passing into the vicinity of or in contact with the surface of the evaporation body evaporate, the vapor thus generated is brought from the carrier gas stream into a process chamber where it deposits on the surface of a substrate Layer forming condensed.
Die Erfindung betrifft darüber hinaus eine Vorrichtung zum Abscheiden eines organischen Ausgangsstoffes als Schicht auf einem Substrat, mit einem Aerosol- Erzeuger zum Erzeugen eines dosierten Massenflusses des Ausgangsstoffs in Form von in einem Trägergasstrom zu einem Verdampfer transportierten Schwebeteilchen, wobei der Verdampfer offenporige Verdampfungskörper aufweist mit einem als Sackbohrung ausgebildeten Eintrittskanal, welcher Ver- dampfungskörper auf eine Verdampfungstemperatur aufheizbar ist, um die Schwebeteilchen zu verdampfen, mit einer Prozesskammer zur Aufnahme des Substrates, der der vom Verdampfer erzeugte Dampf durch eine Dampfzuleitung zugeführt wird. Ein gattungsgemäßes Verfahren beziehungsweise eine gattungsgemäße Vorrichtung beschreibt die US 7,238,389. Mittels eines Aerosol-Erzeugers wird ein pulverförmiger Festkörper in einen Trägergasstrom gebracht. Die dabei entstehenden Aerosolteilchen werden als Schwebeteilchen im Trägergasstrom zu ei- nem Verdampfer transportiert. Der Verdampfer besteht aus einem Festkörperschaum, der auf eine Verdampfungstemperatur aufgeheizt wird. Durch einen Oberflächenkontakt der Schwebeteilchen mit den Porenwandungen des Festkörperschaums wird ihnen Verdampfungswärme zugeführt, so dass sie in die Dampfform überführt werden. Der so erzeugte Dampf wird mittels des Trägergasstroms in eine Prozesskammer eingespeist, in der sich ein Substrat befindet, welches mit dem organischen Ausgangsstoff beschichtet wird. Bei den in der Schrift beschriebenen organischen Ausgangsstoffen, die auch beim erfindungsgemäßen Verfahren in der erfindungsgemäßen Vorrichtung verwendet werden, handelt es sich um organisches lichtemittierendes Material, so dass OLEDs hergestellt werden können, wie es beispielsweise in der US 4,769,292 und US 4,885,211 beschrieben wird. The invention further relates to a device for separating an organic starting material as a layer on a substrate, with an aerosol generator for generating a metered mass flow of the starting material in the form of suspended particles transported in a carrier gas stream to an evaporator, wherein the evaporator has open-pore evaporation body with a formed as a blind bore inlet channel, which evaporation body can be heated to an evaporation temperature to evaporate the suspended particles, with a process chamber for receiving the substrate, which is supplied to the steam generated by the evaporator through a steam supply line. A generic method or a generic device describes the US 7,238,389. By means of an aerosol generator, a pulverulent solid is brought into a carrier gas stream. The resulting aerosol particles become suspended particles in the carrier gas stream. Transported nem evaporator. The evaporator consists of a solid state foam, which is heated to an evaporation temperature. By a surface contact of the suspended particles with the pore walls of the solid state foam heat of evaporation is supplied to them, so that they are converted into the vapor form. The vapor thus generated is fed by means of the carrier gas stream into a process chamber in which there is a substrate which is coated with the organic starting material. The organic starting materials described in the document, which are also used in the process according to the invention in the device according to the invention, are organic light-emitting material, so that OLEDs can be produced, as described, for example, in US Pat. Nos. 4,769,292 and 4,885,211.
Die US 2006/0115585 AI beschreibt eine Vorrichtung zum Abscheiden organi- scher Schichten auf einem Substrat mit einer Heizeinrichtung zum Aufheizen des organischen Materials, so dass sich in einem Trägergas ein Aerosol bildet. Das Feststoffaerosol wird über eine, Mikroporen aufweisende Düse geleitet, die eine Pulsheizeinrichtung aufweist, mit der die organischen Partikel aufgeheizt werden können. Die Mikroporen haben einen Durchmesser von bis zu 100 μιη. US 2006/0115585 A1 describes a device for depositing organic layers on a substrate with a heating device for heating the organic material so that an aerosol is formed in a carrier gas. The solid aerosol is passed over a nozzle having micropores, which has a Pulsheizeinrichtung, with which the organic particles can be heated. The micropores have a diameter of up to 100 μιη.
Die DE 10057491 AI beschreibt eine Vorrichtung, mit der ein Aerosol durch Injektion von Tröpfchen in ein heißen Gasvolumen erzeugt und durch Wärmeaufnahme die Tröpfchen verdampfen. Die WO 2006/100058 beschreibt eine Heizeinrichtung, mit der ein nicht gasförmiger Ausgangsstoff in die Gasphase überführbar ist, wobei der Heizkörper mit Hohlräumen, die eine innere Oberfläche aufweisen, versehen ist. Die US 2006/0169201 AI beschreibt eine gattungs emäße Vorrichtung mit einer Vielzahl von in Stromrichtung hintereinander angeordneten Verdampfungskörpern, die in Stromrichtung verlaufende Kanäle aufweisen, die einen waben- förmigen Querschnitt aufweisen. Durch diese Kanäle strömt ein zu verdamp- fende Partikel tragender Trägergasstrom. Zufolge des geradlinigen Verlaufs der einen wabenf örmigen Querschnitt aufweisenden Kanäle treten eine Vielzahl von Partikeln durch die Verdampfungskörper hindurch, ohne dass sie mit der Wandung der Kanäle in Kontakt treten. Die Verwendung eines Festkörperschaums insbesondere aus Wolfram, Rhenium, Tantal, Niob, Molybdän oder Kohlenstoff oder eines beschichteten Werkstoffs zum Verdampfen eines organischen Ausgangsstoffs beschreibt auch die US 2009/0039175 AI beziehungsweise die US 6,037,241. Der Festkörperschaum wird dort insbesondere durch Hindurchleiten eines elektrischen Stroms auf ei- ne Verdampfungstemperatur aufgeheizt, bei der der organische Ausgangsstoff verdampft. DE 10057491 A1 describes a device with which an aerosol is generated by injecting droplets into a hot gas volume and evaporating the droplets by absorbing heat. WO 2006/100058 describes a heating device with which a non-gaseous starting material can be converted into the gas phase, wherein the heating body is provided with cavities which have an inner surface. US 2006/0169201 A1 describes a generic device with a plurality of evaporation bodies arranged one behind the other in the flow direction and having channels running in the direction of flow and having a honeycomb-shaped cross-section. Through these channels flows to be vaporized particles carrying carrier gas flow. As a result of the rectilinear course of the channels having a honeycomb-shaped cross-section, a multiplicity of particles pass through the evaporation bodies without making contact with the wall of the channels. The use of a solid-state foam, in particular of tungsten, rhenium, tantalum, niobium, molybdenum or carbon or of a coated material for evaporating an organic starting material, also describes US 2009/0039175 A1 or US Pat. No. 6,037,241. The solid-state foam is heated there in particular by passing an electric current to an evaporation temperature at which the organic starting material evaporates.
Aus der DE 10 2006 026 576 AI ist darüber hinaus ein Festkörperverdampfer bekannt, bei dem das Aerosol von einem Ultraschall-Erreger durch Aufwirbe- lung eines Pulvers erzeugt wird. Festkörperverdampfer, bei denen eine große Menge zu verdampfender Ausgangsstoffe permanent auf einer Verdampfungstemperatur gehalten werden, liefern zwar eine kontinuierliche Verdampfungsrate. Es besteht aber ein hohes Risiko, dass sich insbesondere zu verdampfende organische Ausgangsstoffe bei der hohen Temperatur zerlegen. Um diesem Problem entgegenzuwirken, schlagen die US 2009/ 0061090 AI beziehungsweise US 2010/0015324 AI nachfüllbare Verdampfungsbehälter in einem Verdampfer vor. Die US 7,288,286 B2 beschreibt einen Schneckenförderer, um in einem Vorratsbehälter bevorratetes pulverförmiges organisches Ausgangsmaterial in einen Gasstrom zu bringen, der die pulverförmigen Schwebeteilchen zu einem Verdampfer transportiert. From DE 10 2006 026 576 AI a solid-state evaporator is also known, in which the aerosol is generated by an ultrasonic exciter by the Aufwirbe- a powder. Although solid-state evaporators in which a large amount of starting materials to be evaporated are permanently maintained at an evaporation temperature, provide a continuous evaporation rate. However, there is a high risk that disintegrate in particular to be evaporated organic starting materials at high temperature. To counteract this problem, US 2009/0061090 AI or US 2010/0015324 AI suggest refillable evaporation containers in an evaporator. No. 7,288,286 B2 describes a screw conveyor in order to bring in a storage container stored powdered organic starting material in a gas stream which transports the powdery suspended particles to an evaporator.
Eine alternative Methode, zur Erzeugung pulverf örmiger Schwebeteilchen beschreibt die US 5,820,678. Dort wird ein Bürstenrad beschrieben, welches von einem aus einem gepressten Pulver geformten Festkörper Pulverteilchen im Mikrometer-Durchmesserbereich abträgt. Diese Pulverteilchen werden mittels eines Gasstroms einem Verdampfer zugeführt. An alternative method for producing powdery suspended particles is described in US Pat. No. 5,820,678. There, a brush wheel is described, which removes powder particles formed in the micrometer diameter range from a solid formed from a pressed powder. These powder particles are fed by means of a gas stream to an evaporator.
Es sind ferner Aerosol-Erzeuger bekannt, mit denen flüssige Ausgangsstoffe, insbesondere organische Ausgangsstoffe für einen MOCVD-Prozess in Form von Tröpfchen in einen Trägergasstrom gebracht werden. Diesbezügliche Vor- richtungen werden in den US 2005/0227004, US 2006/0115585 und US 5,204,314 beschrieben. Während die zur konventionellen MOCVD verwendeten Ausgangsstoffe in der Regel bei Raumtemperatur beziehungsweise erhöhten Temperaturen flüssig sind, handelt es sich bei den zur Herstellung von OLEDs zu verwendenden organischen Ausgangsstoffen durchweg um Festkörper unter- halb von Temperaturen von 200° C. Aerosol generators are also known with which liquid starting materials, in particular organic starting materials for a MOCVD process, are brought in the form of droplets into a carrier gas stream. Related devices are described in US 2005/0227004, US 2006/0115585 and US 5,204,314. While the starting materials used for conventional MOCVD are generally liquid at room temperature or elevated temperatures, the organic starting materials to be used for the preparation of OLEDs are all solids below temperatures of 200 ° C.
Bei den bekannten Aerosol-Erzeugern besteht eine gewisse Abhängigkeit in der Dampferzeugungsrate von der Schwebeteilchenerzeugungsrate im Aerosol- Erzeuger. Wird als Aerosol-Erzeuger beispielsweise eine Bürstenanordnung verwendet, bei der mittels einer bewegten, insbesondere rotierenden Bürste von einem gepressten Festkörperpulver Teilchen abgetragen werden, so hängt die zeitliche Aerosolbildungsrate von der Gestalt der Bürsten ab. Andere bekannte Aerosol-Erzeuger besitzen Fördereinrichtungen für den in einen Trägergasstrom zu vernebelnden Ausgangsstoff, deren Förderleistung zeitlich schwankt. In the known aerosol generators, there is some dependence in the steam generation rate on the suspended particulate generation rate in the aerosol generator. If, for example, a brush arrangement is used as the aerosol generator in which particles are removed from a pressed solid powder by means of a moving, in particular rotating brush, then the temporal aerosol formation rate depends on the shape of the brushes. Other known Aerosol generators have delivery devices for the starting material to be atomized into a carrier gas stream, whose delivery rate fluctuates over time.
Werden flüssige Ausgangsstoffe verwendet, so können zur Aerosolbildung Dü- sen verwendet werden. Auch hierbei kann eine zeitliche Fluktuation der Aerosol-Erzeugungsrate grundsätzlich nicht verhindert werden. If liquid starting materials are used, nozzles can be used for aerosol formation. Again, a temporal fluctuation of the aerosol production rate can not be prevented in principle.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zu Grunde, Maßnahmen anzugeben, um den Dampfzufluss zur Prozesskammer zu vergleichmäßigen. The invention is therefore based on the object to provide measures to equalize the flow of steam to the process chamber.
Gelöst wird die Aufgabe durch die in den Ansprüchen angegebene Erfindung. The object is achieved by the invention specified in the claims.
Zunächst und im Wesentlichen wird vorgeschlagen, dass der erzeugte Dampf im Trägergasstrom vom Dampferzeuger zur Prozesskammer einen Sättigungs- dampfdruck besitzt. Um dies zu erreichen, werden Maßnahmen ergriffen, mit denen ein Überschuss an unverdampftem Ausgangsstoff im Verdampfer während des gesamten Abscheideprozesses vorhanden ist. Zur Erzeugung eines mit dem Dampf des verdampften organischen Ausgangsstoffes gesättigten Trägergasstroms zur Prozesskammer wird in zumindest einer Phase bevorzugt einer Anfangsphase des Abscheidungsprozesses der Massenfluss des organischen Ausgangsstoffs zum Verdampfer, also die pro Zeiteinheit dem Verdampfer zugeführte Masse der Schwebeteilchen zum Verdampfer größer ist als die Verdampfungsrate, also die pro Zeiteinheit in Dampf umgewandelte Masse des Ausgangsstoffes im Verdampfer. Hierdurch reichert sich innerhalb einer Anrei- cherungsphase eine Speichermasse an nicht verdampftem organischen Ausgangsstoff im Verdampfer an. Die Anreicherung erfolgt bevorzugt im Höhlungsvolumen des als Verdampfungskörper verwendeten Festkörper schaums. Hierzu wird als Verdampfungskörper ein offenporiger Schaumkörper verwen- det, dessen Porengröße deutlich größer ist, als die Größe der Schwebeteilchen. Ein typisches Maß für den Durchmesser eines Schwebeteilchens liegt bei etwa 100 μπι. Ein durchschnittliches Maß für die Weite einer Porenöffnung liegt bei etwa 1 mm. Die Porenweite kann auch im Bereich von 0,5 mm bis 3 mm liegen. Die Querschnittsfläche der Poren soll bevorzugt größer sein als 1 mm2. Die Poren verlaufen ungeradlinig, stark gekrümmt, so dass der durch die Poren hindurchtretende Träger gas ström mehrfach umgelenkt wird und darin transportierte Partikel an die Porenwände stoßen. Der verwendete Festkörperschaum kann ein Porenvolumen von mehr als 90 Prozent seines Gesamtvolumens auf- weisen. Bevorzug erfolgt die Verdampfung des Aerosols in Phasen mit unterschiedlicher Speiserate des Verdampfungserzeugers mit Schwebeteilchen. In einer Anreicherungsphase wird dem Verdampfer zeitlich mehr Masse an organischen Ausgangsstoff zugeführt als dort in der selben Zeit verdampft wird. Dies führt zu dem oben bereits erwähnten Aufbau einer Speichermasse inner- halb des Porenvolumens des Verdampfungskörpers. In einer der Anreicherungsphase nachfolgenden Verarmungsphase wird die Zufuhrrate an organischem Ausgangsstoff in den Verdampfer reduziert, so dass weniger Material als Schwebeteilchen dem Verdampfer zugeführt wird als in der selben Zeit dort verdampft wird. Dies hat zur Folge, dass die Speichermasse im Zuge der Ver- armungsphase abgebaut wird. Um sicherzustellen, dass für die Zeit des gesamten Abscheidungsprozesses ein mit Dampf gesättigter Trägergasstrom den Verdampfer verlässt, wird die Verarmungsphase durch Umschalten in die Anreicherungsphase, also durch Erhöhung der Materialzufuhr beendet, bevor die Speichermasse verbraucht worden ist. First and foremost, it is proposed that the generated vapor in the carrier gas flow from the steam generator to the process chamber has a saturation vapor pressure. To achieve this, measures are taken with which there is an excess of unvaporised starting material in the evaporator during the entire deposition process. In order to generate a carrier gas stream saturated with the vapor of the vaporized organic starting material to the process chamber, in at least one phase, preferably an initial phase of the deposition process, the mass flow of the organic starting material to the evaporator, ie the mass of the suspended particles per unit time fed to the evaporator to the evaporator than the evaporation rate, So the per unit time converted into steam mass of the starting material in the evaporator. As a result, a storage mass of unevaporated organic starting material in the evaporator accumulates within an enrichment phase. The enrichment is preferably carried out in the cavity volume of the solid body foam used as the evaporation body. For this purpose, an open-pore foam body is used as the evaporation body. det, whose pore size is significantly greater than the size of the suspended particles. A typical measure of the diameter of a suspended particle is about 100 μπι. An average measure of the width of a pore opening is about 1 mm. The pore size can also be in the range of 0.5 mm to 3 mm. The cross-sectional area of the pores should preferably be greater than 1 mm 2 . The pores are uneven, strongly curved, so that the carrier gas passing through the pores is deflected repeatedly and particles transported therein hit the pore walls. The solid state foam used can have a pore volume of more than 90 percent of its total volume. Favor is the evaporation of the aerosol in phases with different feed rate of the evaporator with suspended particles. In an enrichment phase, the evaporator is supplied with more mass of organic starting material over time than is evaporated there in the same time. This leads to the structure already mentioned above of a storage mass within the pore volume of the evaporation body. In a depletion phase subsequent to the enrichment phase, the feed rate of organic feedstock to the evaporator is reduced so that less material than suspended particulates is fed to the evaporator than is vaporized there at the same time. As a result, the storage mass is reduced in the course of the depletion phase. To ensure that a vapor-saturated carrier gas stream leaves the vaporizer for the entire deposition process, the depletion phase is terminated by switching to the enrichment phase, that is by increasing the supply of material before the storage mass has been consumed.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung kann einen Aerosol-Erzeuger besitzen, der eine zeitlich schwankende Erzeugungsrate an Schwebeteilchen besitzt. Die Schwebeteilchen können dabei pulverförmig oder flüssig sein. Der Aerosol- Erzeuger besitzt einen Vorratsbehälter, in dem der organische Ausgangsstoff bevorratet wird. Der Aerosol-Erzeuger besitzt ferner einen Dosierer, mit dem die Erzeugungsrate der Schwebeteilchen beeinflusst werden kann. Erfindungsgemäß ist der Verdampfer dahingehend weitergebildet, dass der Verdamp- fungskörper mehrteilig ist. Der aus dem Stand der Technik, beispielsweise aus der US 2009/ 0039175 AI her bekannte Eintrittskanal in einem porösen Verdampfungskörper wird erfindungsgemäß von einer Durchgangsbohrung eines ersten Verdampfungskörpers ausgebildet. Es können ein oder mehrere derartige erste Verdampfungskörper reihenartig hintereinander angeordnet sein. Ei- nes der Enden der Durchgangsbohrung wird von einem zweiten Verdampfungskörper, der im Wesentlichen die selben Beschaffenheiten aufweist wie der erste Verdampfungskörper, verschlossen. Hierdurch wird verhindert, dass nicht verdampfte Schwebeteilchen durch den Verdampfer hindurchtransportiert werden. Der in den Eintrittskanal eingeleitete, die Schwebeteilchen trans- portierende Gasstrom kann durch die Wände des Eintrittskanals in das poröse Volumen des ersten Verdampfungskörpers eintreten. Ein Teilstrom kann durch den Boden des Eintrittskanals in den zweiten Verdampfungskörper eintreten. Bevorzugt sind die beiden Verdampfungskörper in Stromrichtung derart hintereinander angeordnet, dass das aus dem ersten Verdampfungskörper heraus- tretende Gas auch durch den zweiten Verdampfungskörper hindurch treten muss. Der zweite Verdampfungskörper kann mehrteilig ausgebildet sein. Es werden somit mehrere zweite Verdampfungskörper ausgebildet, die bevorzugt eine Querschnittsfläche des Verdampfers voll ausfüllen. In Stromrichtung kann sich dem bevorzugt mehreren zweiten Verdampfungskörper ein dritter Ver- dampfungskörper anschließen, der im Wesentlichen die selben Materialeigenschaften wie die anderen Verdampfungskörper aufweist. Der dritte Verdampfungskörper kann die selbe Gestalt besitzen wie der erste Verdampfungskörper, so dass von ihm ein Austrittskanal ausgebildet wird. Auch der dritte Verdamp- fungskörper kann mehrteilig ausgebildet sein. Der erste Verdampfungskörper und der dritte Verdampfungskörper besitzen eine Durchgangsbohrung. Die Durchgangsbohrungen können in fluchtender Anordnung zueinander liegen. Sie können den gleichen Durchmesser aufweisen. Es ist aber auch vorgesehen, dass die Durchmesser der Durchgangsbohrungen sich voneinander unterscheiden. So können die Bohrungen innerhalb der Verdampfungskörper auch stufenartig abgesetzt sein. Ferner können die Verdampfungskörper auch so innerhalb des Verdampfers angeordnet sein, dass sich sowohl in Einlassrichtung als auch in Auslassrichtung geschlossene innere Höhlungen ausbilden. Ferner kann einer der Verdampfungskörper sich nur über eine Länge erstrecken, die in der Größenordnung des Porendurchmessers liegt, so dass ein derartiger Verdampfungskörper als Diffusor wirkt. Der Austrittskanal wird bevorzugt von einer Durchtrittsbohrung des dritten Verdampfungskörpers ausgebildet. Der Boden des Austrittskanals wird vom zweiten Verdampfungskörper ausgebildet. Das durch den einteiligen oder auch zweiteiligen zweiten Verdampfungskörper hindurch strömende Gas kann somit teilweise in das Porenvolumen des dritten Verdampfungskörpers oder teilweise in den Austrittskanal strömen. In Stromabwärtsrichtung erstreckt sich hinter dem dritten Verdampfungskörper ein Freivolumen, dessen Querschnitt sich gegebenenfalls vermindern kann und welches in eine Dampfzuleitung mündet, durch welche das Trägergas zusammen mit dem von ihm transportierten Dampf des organischen Ausgangsstoffs in die Prozesskammer strömt. Die Dampfzuleitung mündet dort in einen Gasverteiler, der die Form eines Duschkopfs aufweist. Eine Gasaustrittsfläche des Gasverteilers weist in Richtung eines Suszeptors, auf dem das zu beschichtende Substrat aufliegt. Durch die Vielzahl von siebartig in der Gasaustrittsfläche angeordneten Gasaustrittsöffnungen strömt das den Dampf transportierende Trägergas in die Prozesskammer. Der Suszeptor ist bevorzugt gekühlt, so dass der Dampf auf dem Substrat kondensieren kann. Der Prozess findet bei einem To- taldruck statt, der im Bereich zwischen 0,1 und 100 mbar bevorzugt in einem Bereich zwischen 0,1 und 10 mbar stattfindet. Zur Erzeugung dieses Unterdrucks ist die Prozesskammer mit einer Vakuumpumpe verbunden. Die von einem Festkörperschaum ausgebildeten Verdampfungskörper sind derart in einem Gehäuse des Verdampfers angeordnet, dass das im Überschuss angebotene Aerosol nicht durch die Verdampfungskörper hindurch strömt. Die Aerosoleinheiten bewegen sich vielmehr an der Oberfläche der Poren und bilden dort einen Vorrat. Hierdurch wird sichergestellt, dass trotz sich Ausbildens eines Sättigungsdampfdrucks stromabwärts der Verdampfungskörper keine Schwebeteilchen im stromabwärtigen Gasstrom vorhanden sind. Um die Verdampfungskörper auf die Verdampfungstemperatur, beispielsweise eine Temperatur zwischen 300° C und 400° C aufzuheizen, kann das Verdampfergehäuse von einer Heizung umgeben sein. Bevorzugt bestehen die oder besteht der Verdampfungskörper aber aus einem elektrisch leitenden Werkstoff, so dass durch den Verdampfungskörper ein elektrischer Strom geleitet werden kann, der ihn aufheizt. Es ist eine Temperaturregelungseinrichtung vorgesehen, um die Temperatur der Verdampfungskörper konstant zu halten, da die Verdampfungsrate nicht linear von der Verdampfungstemperatur abhängt. Bei einer Variation ist vorgesehen, dass beim offenporigem Schaumkörper, sei er aus glasartigem Kohlenstoff gefertigt, aus Metall, aus Keramik, aus Glas oder aus Quarz oder beschichtet, die Oberfläche der Zellwände mit einem stark reflektierenden Material, insbesondere mit Gold beschichtet ist. The device according to the invention may have an aerosol generator which has a time-varying generation rate of suspended particles. The suspended particles may be powdery or liquid. The aerosol Producer has a reservoir in which the organic source material is stored. The aerosol generator further has a doser, with which the production rate of the suspended particles can be influenced. According to the invention, the evaporator is developed to the effect that the evaporation body is multipartite. The known from the prior art, for example from US 2009/0039175 AI ago inlet channel in a porous evaporation body is inventively formed by a through hole of a first evaporation body. One or more such first evaporation body may be arranged in a row one behind the other. One of the ends of the through-hole is closed by a second evaporating body having substantially the same characteristics as the first evaporating body. This prevents that not vaporized suspended particles are transported through the evaporator. The gas stream introduced into the inlet channel and transporting the suspended particles can enter the porous volume of the first vaporization body through the walls of the inlet channel. A partial flow may enter the second evaporation body through the bottom of the inlet channel. The two evaporation bodies are preferably arranged one behind the other in the flow direction such that the gas emerging from the first evaporation body must also pass through the second evaporation body. The second evaporation body can be designed in several parts. Thus, a plurality of second evaporation bodies are formed, which preferably fully fill a cross-sectional area of the evaporator. In the current direction, the preferred plurality of second evaporation body may be followed by a third evaporation body, which has substantially the same material properties as the other evaporation bodies. The third evaporation body can have the same shape as the first evaporation body, so that an outlet channel is formed by it. The third evaporation Fung body can be designed in several parts. The first evaporation body and the third evaporation body have a through hole. The through holes may be in alignment with each other. They can be the same diameter. But it is also envisaged that the diameters of the through holes differ from each other. Thus, the holes within the evaporation body can also be stepped down. Furthermore, the evaporation bodies can also be arranged inside the evaporator in such a way that closed inner cavities are formed both in the inlet direction and in the outlet direction. Further, one of the evaporation bodies can extend only over a length which is of the order of the pore diameter, so that such an evaporation body acts as a diffuser. The outlet channel is preferably formed by a passage bore of the third evaporation body. The bottom of the exit channel is formed by the second evaporation body. The gas flowing through the one-piece or two-part second evaporation body can thus flow partly into the pore volume of the third evaporation body or partly into the outlet channel. Downstream of the third evaporation body extends a free volume whose cross-section may possibly decrease and which opens into a steam supply line through which the carrier gas flows together with the transported from him steam of the organic starting material in the process chamber. The steam supply leads there into a gas distributor, which has the shape of a shower head. A gas outlet surface of the gas distributor points in the direction of a susceptor, on which the substrate to be coated rests. Due to the large number of gas outlet openings arranged in the gas outlet surface in the manner of a sieve, the carrier gas transporting the vapor flows into the process chamber. The susceptor is preferably cooled so that the vapor can condense on the substrate. The process takes place at a taldruck instead, which takes place in the range between 0.1 and 100 mbar, preferably in a range between 0.1 and 10 mbar. To generate this negative pressure, the process chamber is connected to a vacuum pump. The evaporation bodies formed by a solid-state foam are arranged in a housing of the evaporator such that the aerosol provided in excess does not flow through the evaporation bodies. The aerosol units move rather on the surface of the pores and form there a supply. This ensures that despite the formation of a saturation vapor pressure downstream of the evaporation body no suspended particles are present in the downstream gas flow. In order to heat the evaporation body to the evaporation temperature, for example a temperature between 300 ° C and 400 ° C, the evaporator housing may be surrounded by a heater. Preferably, however, or consist of the evaporation body made of an electrically conductive material, so that an electric current can be passed through the evaporation body, which heats it. A temperature control device is provided to keep the temperature of the evaporation body constant, since the evaporation rate does not depend linearly on the evaporation temperature. In a variation, it is provided that in the open-pore foam body, be it made of glassy carbon, metal, ceramic, glass or quartz or coated, the surface of the cell walls is coated with a highly reflective material, especially gold.
Mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung können Schichten beziehungsweise Schichtstrukturen abgeschieden werden, wie sie im Detail in der Eingangs zitierten US 7,238,389 B2 und in der dort zitierten Literatur beschrieben werden. Es wird deshalb vollinhaltlich auf den Offenbarungsgehalt dieser Druckschriften verwiesen. Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachfolgend anhand beigefügter Figuren erläutert. Es zeigen: Fig. 1 den schematischen Aufbau einer Beschickungsvorrichtung, Layers or layer structures can be deposited with the device according to the invention, as described in detail in the cited US Pat. No. 7,238,389 B2 and in the literature cited therein. Reference is therefore made in full to the disclosure content of these publications. Embodiments of the invention are explained below with reference to attached figures. 1 shows the schematic structure of a charging device,
Fig. 2 einen Schnitt gemäß der Linie II - II in Figur 1, 2 shows a section along the line II - II in Figure 1,
Fig. 3 einen Schnitt gemäß der Linie III - III in Figur 1 und Fig. 3 is a section along the line III - III in Figure 1 and
Fig. 4 einen Schnitt gemäß der Linie III eines zweiten Ausführungsbeispiels, 4 shows a section along the line III of a second embodiment,
Fig. 5 eine Schnittdarstellung eines zweiten Ausführungsbeispiels eines Verdampfers, 5 is a sectional view of a second embodiment of an evaporator,
Fig. 6 einen Schnitt gemäß der Linie VI - VI in Figur 5, 6 is a section along the line VI - VI in Figure 5,
Fig. 7 einen Schnitt gemäß der Linie VII - VII in Figur 5, Fig. 8 einen Schnitt gemäß der Linie VIII - VIII in Figur 5. 7 shows a section according to the line VII-VII in FIG. 5, FIG. 8 shows a section according to the line VIII-VIII in FIG. 5.
Aus einer nicht dargestellten Gasquelle wird ein inertes Trägergas, beispielsweise Stickstoff, Wasserstoff, oder ein Edelgas über ebenfalls nicht dargestellte Massenflussregler in eine Trägergaszuleitung 1 eingeleitet. Die Trägergaszulei- tung kann beheizt werden, so dass ein beheiztes Trägergas durch die Trägergaszuleitung in einen Aerosol-Erzeuger 3 einströmen kann. In einem Vorratsbehälter 2 wird ein organischer Ausgangsstoff bevorratet. Es handelt sich dabei um ein organisches, durch Anlegen einer elektrischen Spannung lichtemittierendes Material, mit dem lichtemittierende Schichten auf einem Substrat 18 abgeschieden werden können. From an unrepresented gas source, an inert carrier gas, for example nitrogen, hydrogen, or a noble gas is introduced into a carrier gas supply line 1 via mass flow controllers, likewise not shown. The Trägergaszulei- device can be heated so that a heated carrier gas can flow through the carrier gas inlet into an aerosol generator 3. In a storage container 2, an organic starting material is stored. It is an organic, by applying an electrical voltage light-emitting material with which light-emitting layers can be deposited on a substrate 18.
Bei dem Aerosol-Erzeuger 3 kann es sich um einen Bürstenrad-Zerstäuber aber auch um eine Schneckenanordnung handeln, wie sie beispielsweise in der US 7,501,152 B2 oder in der US 7,288,285 B2 beschrieben wird. Mit einem derartigen Aerosol-Erzeuger können Bestandteile eines Pulvers als Schwebeteilchen in einen Trägergasstrom eingebracht werden. Die zeitliche Masseneintragsrate der Schwebeteilchen in den Trägergasstrom, also die Aerosol-Erzeugungsrate kann variiert werden. The aerosol generator 3 may be a brush wheel atomizer or else a screw arrangement, as described, for example, in US Pat. No. 7,501,152 B2 or in US Pat. No. 7,288,285 B2. With such an aerosol generator components of a powder can be introduced as suspended particles in a carrier gas stream. The time mass input rate of the suspended particles in the carrier gas flow, so the aerosol production rate can be varied.
Der Aerosol-Erzeuger ist über eine Aerosol-Zuleitung 4 mit einem Verdampfer 5 verbunden. Durch die Aerosol-Zuleitung werden die Schwebeteilchen mittels des Trägergasstroms in den Verdampfer 5 geleitet. The aerosol generator is connected to an evaporator 5 via an aerosol feed line 4. Through the aerosol feed line, the suspended particles are conducted into the evaporator 5 by means of the carrier gas flow.
Der in den Figuren 1 bis 3 dargestellte Verdampfer 5 besitzt ein Gehäuse 11 und eine das Gehäuse 11 umgebende Heizung 12. Innerhalb des Gehäuses befindet sich ein mehrteiliger Verdampfungskörper 6 - 10, der von einem Festkörperschaum ausgebildet ist. Der Festkörperschaum wird mit Hilfe der Heizung 12 auf eine Verdampfungstemperatur gebracht, so dass die organischen Schwebeteilchen, die in Kontakt mit der Festkörperoberfläche kommen, verdampft werden. The evaporator 5 illustrated in FIGS. 1 to 3 has a housing 11 and a heater 12 surrounding the housing 11. Within the housing is a multipart evaporation body 6 - 10, which is formed by a solid-state foam. The solid-state foam is brought to an evaporation temperature by means of the heater 12, so that the organic suspended particles coming into contact with the solid surface are vaporized.
Der so ausgebildete Dampf wird durch eine Dampfzuleitung 13 mit Hilfe des Trägergases in ein Reaktorgehäuse 15 geleitet. Um eine Kondensation des Dampfs an den Wänden der Dampfzuleitung 13 beziehungsweise an den Wän- den eines im Reaktor gehäuse 15 angeordneten Gas Verteilers 16 zu vermeiden, ist der Gasverteiler 16 und die Dampfzuleitung 13 beheizt. Die Dampfzuleitung 13 kann beispielsweise eine Heizmanschette 14 aufweisen. Der innerhalb des Reaktor gehäuses 15 angeordnete Gas Verteiler 16 hat eine duschkopfartige Gestalt. Es handelt sich um einen scheibenartigen Hohlkörper mit einer zu einer Prozesskammer 17 hinweisenden Gasaustrittsfläche, die eine Vielzahl von siebartig angeordneten Gasaustrittsöffnungen aufweist, aus die der den Dampf transportierende Trägergasstrom in die Prozesskammer 17 ein- strömt. The thus formed steam is passed through a steam supply line 13 with the aid of the carrier gas in a reactor housing 15. In order to prevent condensation of the steam on the walls of the steam supply line 13 or on the wall. to avoid the one in the reactor housing 15 arranged gas distributor 16, the gas distributor 16 and the steam supply line 13 is heated. The steam supply line 13 may, for example, have a heating sleeve 14. The disposed within the reactor housing 15 gas distributor 16 has a shower head-like shape. It is a disk-like hollow body with a gas outlet surface which points toward a process chamber 17 and has a multiplicity of gas outlet openings arranged in a sieve-like manner, from which the carrier gas stream carrying the steam flows into the process chamber 17.
Während die Gasaustrittsfläche des Gasverteilers 16 die Decke der Prozesskammer 17 bildet, bildet ein Suszeptor 19, auf dessen zum Gasverteiler 16 hinweisenden Oberfläche das zu beschichtende Substrat 18 liegt, den Boden der Prozesskammer 17. While the gas outlet surface of the gas distributor 16 forms the ceiling of the process chamber 17, a susceptor 19, on whose surface facing the gas distributor 16 the substrate 18 to be coated is located, forms the bottom of the process chamber 17.
Der Suszeptor 19 besitzt eine nicht dargestellte Kühleinrichtung, mit der seine Oberfläche gekühlt werden kann, so dass das Substrat 18 auf einer Temperatur gehalten werden kann, bei der der Dampf des organischen Ausgangsstoffs auf der Substratoberfläche kondensieren kann. The susceptor 19 has a cooling means, not shown, with which its surface can be cooled, so that the substrate 18 can be maintained at a temperature at which the vapor of the organic starting material can condense on the substrate surface.
In der schematisierten Zeichnung sind Ventile sowie weitere Gasleitungen, die zum Spülen der Prozesskammer dienen, nicht dargestellt. Ebenfalls nur schematisch ist eine Vakuumpumpe 20 dargestellt, mit deren Hilfe die Prozess- kammer 17 und die Verdampfungskammer der Verdampfers 5 auf einen Niederdruck gehalten werden kann. In einer in Figur 4 nur im Querschnitt dargestellten Variante bestehen die im Verdampfer 5 angeordneten Verdampf ungskörper 6 - 10 aus einem elektrischen leitfähigen Material. Es handelt sich um einen offenporigen Festkörperschaum mit einem Porenvolumen von etwa 97 Prozent des Gesamtvolumens. Die Verdampfungskörper besitzen elektrische Kontakte 21, 22, so dass durch die Verdampfungskörper 6 - 10 jeweils ein elektrischer Strom hindurchgeleitet werden kann, der die Verdampf ungskörper 6 - 10 auf Verdampf ungstempera- tur aufheizt. Die Verdampf ungskörper 6 - 10 können aus Graphit oder aus Metall bestehen. Bestehen die Verdampfungskörper aus nicht leitendem Material, beispielsweise aus einem keramischen Werkstoff, so werden die Verdampfungskörper 6 - 10 mit der in den Figuren 1 bis 3 dargestellten Heizmanschette 12 aufgeheizt, die das rohrförmige Gehäuse des Verdampfers 5 umgibt. In the schematic drawing, valves and other gas lines that serve to rinse the process chamber are not shown. Also shown only schematically is a vacuum pump 20, by means of which the process chamber 17 and the evaporation chamber of the evaporator 5 can be kept at a low pressure. In a variant shown only in cross section in FIG. 4, the evaporation bodies 6 - 10 arranged in the evaporator 5 consist of an electrically conductive material. It is an open-celled solid state foam with a pore volume of about 97 percent of the total volume. The evaporation bodies have electrical contacts 21, 22, so that in each case an electrical current can be passed through the evaporation bodies 6 - 10, which heats the evaporation bodies 6 - 10 to vaporization temperature. The evaporation body 6 - 10 may consist of graphite or metal. If the evaporation bodies consist of non-conductive material, for example of a ceramic material, the evaporation bodies 6 - 10 are heated with the heating jacket 12 shown in FIGS. 1 to 3, which surrounds the tubular housing of the evaporator 5.
Innerhalb des rohrförmigen Verdampfergehäuses 11 befindet sich ein erster rohrförmiger Verdampfungskörper 6, der eine Durchgangsbohrung 6' aufweist. Die Durchgangsbohrung 6' fluchtet mit der Aerosol-Zuleitung 4, so dass der aus der Aerosol-Leitung 4 in den Verdampfer 5 eintretende Aerosolstrom in den Hohlraum des ersten Verdampfungskörpers 6 strömt. Dieser Eintrittskanal 6' ist von der porösen Wandung des Verdampfungskörpers 6 umgeben. Die Porengröße des Verdampfungskörpers 6 ist größer als die Schwebeteilchengröße, so dass die Schwebeteilchen vom Gasstrom in den Verdampfungskörper 6 eingebracht werden können, wie es die Pfeile in der Figur darstellen. Die Schwebeteilchen, die in Kontakt mit der heißen Oberfläche der Poren des Verdampfungskörpers 6 treten, verdampfen teilweise. Teilweise werden die Schwebeteilchen aber auch in den Poren des Verdampfungskörpers 6 gespeichert, sofern das Aerosol im Überschuss angeboten wird. Der Gasstrom beziehungsweise der Schwebeteilchenstrom tritt aus der Durchtrittsöffnung 6' beziehungsweise aus dem Volumen des ersten Verdampfungskörpers 6 aus und in einen zweiten Verdampfungskörper 7 ein, der sich unmittelbar an den ersten Verdampfungskörper 6 anschließt. Drei scheibenförmige zweite Verdampfungskörper 7, 8, 9 sind in Stromrichtung hintereinander angeordnet. Die zweiten Verdampfungskörper 7, 8, 9 füllen die Querschnittsfläche des rohrförmigen Gehäuses 11 vollständig aus. Sie liegen berührend aneinander. Stromabwärts des mit der Bezugsziffer 9 bezeichneten zweiten Verdampfungskörper befindet sich ein dritter Verdampfungskörper 10, der wie der erste Verdampfungskörper 6 die Form eines Rohres hat. Er besitzt eine mit der Durchgangsöffnung 6' des ersten Verdampfungskörpers 6 fluchtende, jedoch von den zweiten Verdamp- fungskörpern 7, 8, 9 getrennte Durchgangsöffnung 10', die einen Austrittskanal ausbildet. Rückwärtig des dritten Verdampfungskörpers 10 befindet sich ein Freivolumen, welches in die Dampfzuleitung 13 übergeht. Within the tubular evaporator housing 11 is a first tubular evaporation body 6, which has a through hole 6 '. The through-bore 6 'is aligned with the aerosol feed line 4, so that the aerosol stream entering the evaporator 5 from the aerosol line 4 flows into the cavity of the first evaporation body 6. This inlet channel 6 'is surrounded by the porous wall of the evaporation body 6. The pore size of the evaporation body 6 is greater than the suspended particle size, so that the suspended particles can be introduced from the gas stream into the evaporation body 6, as illustrated by the arrows in the figure. The suspended particles, which come into contact with the hot surface of the pores of the evaporation body 6, partially evaporate. In some cases, the suspended particles are also stored in the pores of the evaporation body 6, provided that the aerosol is offered in excess. The gas stream or the suspended particle stream exits from the passage opening 6 'or from the volume of the first evaporation body 6 and in a second evaporation body 7, which adjoins directly to the first evaporation body 6. Three disc-shaped second evaporation body 7, 8, 9 are arranged one behind the other in the flow direction. The second evaporation bodies 7, 8, 9 completely fill the cross-sectional area of the tubular housing 11. They are touching each other. Downstream of the second evaporation body designated by the reference numeral 9 is a third evaporation body 10, which, like the first evaporation body 6, has the shape of a pipe. It has a passage opening 10 'aligned with the passage opening 6' of the first evaporation body 6 but separated from the second evaporation body 7, 8, 9, which forms an outlet channel. At the rear of the third evaporation body 10 there is a free volume, which merges into the steam supply line 13.
Die Verdampfungskörper 6 - 10 sind aus dem selben Material gefertigt und sind in der Lage, nicht verdampfte Schwebeteilchen als Speichermasse zwi- schenzuspeichern. The evaporation body 6 - 10 are made of the same material and are able to temporarily store non-vaporized suspended particles as storage mass.
Mit der beschriebenen Vorrichtung wird folgendes erfindungsgemäße Verfahren durchgeführt. Ein auf den Suszeptor 19 aufliegendes Substrat 18, welches aus Glas bestehen kann, wird mit dem organischen Ausgangsmaterial beschichtet. Hierzu wird in einer Anreicherungsphase vom Aerosol-Erzeuger 3 zunächst ein Aerosolmassenfluss zum Verdampfer 5 erzeugt, der größer ist als die Verdampfungsrate innerhalb des Verdampfers 5 zur Erzeugung eines mit Dampf gesättigten Trägergasstroms durch die Dampfzuleitung 13 zur Prozesskammer 17. Als Folge diese Überangebots an Schwebeteilchen bildet sich innerhalb der Poren der Verdampfungskörper 6 - 10 eine Speichermasse. Die Größe der Speichermasse an unverdampftem Ausgangsstoff wächst während der Anreicherungsphase an. Der Anreicherungsphase schließt sich eine Verarmungsphase an, die sich von der Anreicherungsphase im Wesentlichen lediglich durch die Erzeugungsrate des Aerosol-Erzeuger 3 unterscheidet. Der Aerosol-Erzeuger 3 erzeugt während der Verarmungsphase einen Massenfluss an Schwebeteilchen zum Verdampfer 5, der geringer ist, als die Verdampfungsrate, also die pro Zeiteinheit verdampfte Masse, innerhalb des Verdampfers 5 zur Erzeugung eines dampfgesättigten Ausgangsgasstroms. Im Zuge der Verarmungsphase vermindert sich die Speichermasse. Gleichwohl ändert sich der Dampfdruck des verdampften organi- sehen Ausgangsstoffs innerhalb des zur Prozesskammer 17 geleiteten Gasstroms nicht. Dieser Gasstrom ist permanent mit verdampftem organischen Ausgangsstoff gesättigt. Der Dampf kann auf dem Substrat kondensieren. Er kann aber auch in der Prozesskammer oder auf dem Substrat chemisch reagieren. With the described device, the following inventive method is performed. A substrate 18 resting on the susceptor 19, which may be made of glass, is coated with the organic starting material. For this purpose, an aerosol mass flow to the evaporator 5 is initially generated in an enrichment phase of the aerosol generator 3, which is greater than the evaporation rate within the evaporator 5 for generating a vapor saturated carrier gas stream through the steam supply line 13 to the process chamber 17. As a result, this oversupply forms of suspended particles within the pores of the evaporation body 6 - 10 a storage mass. The size of the storage mass of unvaporized starting material increases during the enrichment phase. The enrichment phase is followed by a depletion phase, which differs from the enrichment phase essentially only by the rate of generation of the aerosol generator 3. During the depletion phase, the aerosol generator 3 generates a mass flow of suspended particles to the evaporator 5 which is lower than the evaporation rate, that is to say the mass evaporated per unit time, within the evaporator 5 for producing a vapor-saturated starting gas stream. In the course of the depletion phase, the storage mass decreases. Nevertheless, the vapor pressure of the vaporized organic starting material does not change within the gas flow conducted to the process chamber 17. This gas stream is permanently saturated with vaporized organic starting material. The vapor can condense on the substrate. However, it can also react chemically in the process chamber or on the substrate.
Es wird von der Verarmungsphase in die Anreicherungsphase umgeschaltet, so lange sich noch eine Speichermasse innerhalb des Verdampfers 5 befindet. It is switched from the depletion phase in the enrichment phase, as long as there is still a storage mass within the evaporator 5.
Während eines Beschichtungsprozesses kann mehrfach zwischen Verarmungsphase und Anreicherungsphase hin und her geschaltet werden. During a coating process, it is possible to switch back and forth several times between the depletion phase and the enrichment phase.
Die Figuren 5 bis 8 zeigen ein zweites Ausführungsbeispiel eines Verdampfers 5, wie er in einer in der Figur 1 dargestellten Vorrichtung verwendet werden kann. Die Aerosolzuleitung 4 setzt sich innerhalb des rohrförmigen Gehäuses 11 noch wenige Millimeter fort und greift dabei in eine Durchgangsöffnung 6" eines ersten Verdampfungskörpers 6 ein. Dieser Verdampfungskörper 6 ist durch einen optionalen Freiraum 24 von der Seitenwandung des Gehäuses 11 beabstandet. Der Freiraum 24 dient im Wesentlichen der Wärmeisolation. An die einen geringen Durchmesser aufweisende Durchgangsöffnung 6" schließt sich eine etwa einen doppelt so großen Durchmesser aufweisende zweite Durchgangsöffnung 6' an. Stromabwärts des Verdampfungskörpers 6 befindet sich ein weiterer Verdampfungskörper 23, der ebenfalls eine Durchgangsöffnung 23' aufweist. Die Durchgangsöffnung 23' fluchtet mit der Durchgangsöffnung 6' des Verdampfungskörpers 6. Stromabwärts des Verdampfungskörpers 23 befindet sich ein dem Querschnitt des rohrförmigen Gehäuses 11 voll ausfüllender Diffusor 7. Bei diesem Diffusor 7 handelt es sich im Wesentlichen ebenfalls um einen Verdampfungskörper, da der Diffusor 7 aus dem selben Material besteht, aus dem auch die übrigen Verdampfungskörper 6, 23, 10, 8 und 9 bestehen, nämlich aus einem offenzelligen Schaumkörper, wie er oben bereits beschrieben worden ist. Die Dicke des Dif- fusors 7, also dessen in Stromrichtung gemessene Länge, ist von der Größenordnung der Öffnungsweite der Poren des Diffusors 7. Figures 5 to 8 show a second embodiment of an evaporator 5, as it can be used in a device shown in the figure 1. The aerosol feed line 4 continues within the tubular housing 11 for a few millimeters and thereby engages in a passage opening 6 "of a first evaporation body 6. This evaporation body 6 is spaced from the side wall of the housing 11 by an optional free space 24. The clearance 24 serves in FIG Essentially the heat insulation. A second through-opening 6, which has a diameter approximately twice as large, adjoins the through opening 6 ", which has a small diameter, and a further evaporation body 23, which likewise has a through-opening 23 ', is located downstream of the evaporation body 6. The through-opening 23' is aligned Downstream of the evaporation body 23 is a cross section of the tubular housing 11 fully filling the diffuser 7. This diffuser 7 is also essentially a vaporization body, since the diffuser 7 is made of the same material, from which also the other evaporation bodies 6, 23, 10, 8 and 9 consist, namely an open-cell foam body as already described above The thickness of the diffuser 7, ie its length measured in the direction of flow, is of the order of magnitude the opening width of the pores of the Diffusers 7.
Stromabwärts schließt sich an den Diffusor 7 ein weiterer Verdampfungskörper 10 an, der eine erste Durchgangsöffnung 7' aufweist, die denselben Durchmesser aufweist, wie die Durchgangsöffnung 6' und 23'. An diese Durchgangsöffnung 7' schließt sich in Stromrichtung eine weitere, durchmesserverminderte Durchgangsöffnung 7" an. Der Boden der Durchgangsöffnung 7" ist verschlossen, so dass es sich hierbei um eine Sacköffnung handelt. Der Boden der Sack- Öffnung 7" wird von einem Verdampfungskörper 8 ausgebildet, der denDownstream of the diffuser 7 is followed by a further evaporation body 10, which has a first passage opening 7 ', which has the same diameter as the passage opening 6' and 23 '. A further, diameter-reduced through-opening 7 "adjoins this through-opening 7 'in the flow direction. The bottom of the through-opening 7" is closed, so that this is a blind opening. The bottom of the bag opening 7 "is formed by an evaporation body 8, the
Durchmesser des rohrförmigen Gehäuses 11 voll ausfüllt. Der Verdampfungskörper 7 und der Verdampfungskörper 8 bilden zusammen mit dem Verdampfungskörper 10 eine allseitig geschlossene innere Höhlung 7', 7". An den Verdampfungskörper 8 schließt sich ein dem Verdampfungskörper 8 im Wesentlichen gleichgestalteter Verdampfungskörper 9 an. Alle Verdampfungskörper 6, 23, 7, 10, 8, 9 liegen in berührender Anlage reihen- förmig hintereinander. In Stromrichtung nach dem letzten Verdampfungskörper 9 befindet sich ein Freiraum 25. Der Freiraum geht in die Dampfzuleitung 13 über. Durch die Aerosolzuleitung 4 wird ein Schwebeteilchen tragender Trägergasstrom in die Durchgangsöffnungen 6', 23' eingebracht. Die Schwebeteil- chen gelangen mit der Gasströmung in die Wandungen der Durchgangsöffnungen 6', 23', also in den offenzelligen Verdampfungskörpers 6 und 23. Full diameter of the tubular housing 11 fills. The evaporation body 7 and the evaporation body 8 together with the evaporation body 10 form an on all sides closed inner cavity 7 ', 7 ". The evaporation body 8 is followed by an evaporation body 9, which is of substantially the same shape as the evaporation body 8. All evaporation bodies 6, 23, 7, 10, 8, 9 lie in a row in contact with each other in a row. In the direction of flow after the last evaporation body 9 is a free space 25. The space is in the steam supply line 13 via. Through the aerosol feed line 4, a carrier particle stream carrying suspended particles is introduced into the passage openings 6 ', 23'. The suspended particles pass with the gas flow into the walls of the passage openings 6 ', 23', ie into the open-cell evaporation body 6 and 23.
Schwebeteilchen mit relativ hoher Masse und hoher Geschwindigkeit, also solche, die einen relativ großen Impuls tragen, können bis zum Verdampfungskörper 7 gelangen. Dieser wirkt als Diffusor und bremst den Trägergasstrom und damit die in ihm transportierten Schwebeteilchen. Sofern diese Schwebeteilchen in die Höhlung 7', 7" gelangen, treten sie dort in den Verdampfungskörper 10 beziehungsweise 8 ein, wo sich durch Wärmeaufnahme verdampfen. Suspended particles of relatively high mass and high velocity, ie those which carry a relatively large momentum, can reach the evaporation body 7. This acts as a diffuser and brakes the carrier gas flow and thus the suspended particles transported in it. If these suspended particles enter the cavity 7 ', 7 ", they enter the evaporation body 10 or 8, where they evaporate due to the absorption of heat.
Der zuvor beschriebene Verdampfungskörper kann ein offenporiger Schaum- körper aus glasigem Kohlenstoff oder aus glasartigem Kohlenstoff sein. Der Schaumkörper kann mit einem Metall oder keramisch beschichtet sein. Der Schaumkörper kann aber auch aus Glas oder aus Quarz bestehen. In einer besonders bevorzugten Ausgestaltung besitzt die Oberfläche des Schaumkörpers eine geringe optische Emissivität. Diese ist im Infrarotbereich (200 bis 400° C) vorzugsweise kleiner als 0,2. Bevorzugt wird die geringe Oberflächenemissivi- tät dadurch erreicht, dass die Zellwände goldbeschichtet sind. Alle offenbarten Merkmale sind (für sich) erfindungswesentlich. In die Offenbarung der Anmeldung wird hiermit auch der Offenbarungsinhalt der zugehörigen/beigefügten Prioritätsunterlagen (Abschrift der Voranmeldung) vollinhaltlich mit einbezogen, auch zu dem Zweck, Merkmale dieser Unterlagen in Ansprüche vorliegender Anmeldung mit aufzunehmen. Die Unteransprüche charakterisieren in ihrer fakultativ nebengeordneten Fassung eigenständige erfinderische Weiterbildung des Standes der Technik, insbesondere um auf Basis dieser Ansprüche Teilanmeldungen vorzunehmen. The evaporation body described above can be an open-pore foam body made of glassy carbon or glassy carbon. The foam body may be coated with a metal or ceramic. The foam body may also consist of glass or quartz. In a particularly preferred embodiment, the surface of the foam body has a low optical emissivity. This is preferably less than 0.2 in the infrared range (200 to 400 ° C). The low surface emissivity is preferably achieved by gold-coating the cell walls. All disclosed features are essential to the invention. The disclosure of the associated / attached priority documents (copy of the prior application) is hereby also incorporated in full in the disclosure of the application, also for the purpose of including features of these documents in claims of the present application. The subclaims characterize in their optional sibling version independent inventive development of the prior art, in particular to make on the basis of these claims divisional applications.
Bezugszeichenliste LIST OF REFERENCE NUMBERS
1 Trägergaszuleitung 22 elektrischer Kontakt1 carrier gas supply line 22 electrical contact
2 Behälter für organischen Ausgangsstoff 23 Verdampfungskörper 3 Aerosol-Erzeuger 23' Durchgangsöffnung2 organic source container 23 evaporator body 3 aerosol generator 23 'through-hole
4 Aerosol-Zuleitung 24 Freiraum 4 aerosol supply line 24 free space
5 Verdampfer 25 Freiraum  5 evaporator 25 free space
6 Verdampfungskörper  6 evaporation body
6' Durchgangsöffnung  6 'passage opening
6" Durchgangsöffnung  6 "passage opening
7 Verdampfungskörper  7 evaporation body
7' Durchgangsöffnung  7 'passage opening
7" Durchgangsöffnung  7 "passage opening
8 Verdampfungskörper  8 evaporation body
9 Verdampfungskörper  9 evaporation body
10 Verdampfungskörper  10 evaporation body
10' Durchgangsöffnung  10 'passage opening
11 rohrförmiges Gehäuse  11 tubular housing
12 Heizung  12 heating
13 Dampfzuleitung  13 steam supply
14 Heizung  14 heating
15 Reaktorgehäuse  15 reactor housing
16 Gasverteiler (shower head)  16 gas distributor
17 Prozesskammer  17 process chamber
18 Substrat  18 substrate
19 Suszeptor  19 susceptor
20 Vacuum-Pumpe  20 Vacuum pump
21 elektrischer Kontakt  21 electrical contact

Claims

ANSPRÜCHE
1. Verfahren zum Abscheiden eines organischen Ausgangsstoffs als1. A method for separating an organic starting material as
Schicht auf einem Substrat (18), wobei der organische Ausgangsstoff in Form von Schwebeteilchen in einen Trägergasstrom gebracht wird, das so erzeugte Aerosol als vorbestimmter Massenfluss des organischen Materials einem Verdampfer (5) zugeleitet wird, welcher Verdampfer (5) einen Verdampfungskörper (6 - 10) mit einer großen Oberfläche aufweist, der auf eine Verdampfungstemperatur aufgeheizt wird, bei der die in die Nähe oder in Kontakt mit der Oberfläche des Verdampfungskörpers (6 - 10) tretenden Schwebeteilchen verdampfen, der so erzeugte Dampf vom Trägergasstrom in eine Prozesskammer (17) gebracht wird, wo er auf der Oberfläche eines Substrates (18) die Schicht bildend kondensiert, dadurch gekennzeichnet, dass zur Erzeugung eines mit dem Dampf des verdampften organischen Ausgangsstoffes gesättigten Trägergasstrom zur Prozesskammer, zumindest in einer Phase des Abscheideprozesses, insbesondere in einer Anfangsphase des Abscheideprozesses der Massenfluss der Schwebeteilchen zum Verdampfer (5) größer ist als die Verdamp- fungsrate der Schwebeteilchen im Verdampfer (5). Layer on a substrate (18), wherein the organic starting material is brought in the form of suspended particles in a carrier gas stream, the aerosol thus generated is supplied as a predetermined mass flow of the organic material to an evaporator (5), which evaporator (5) an evaporation body (6 10) having a high surface area which is heated to an evaporation temperature at which the suspended particles passing close to or in contact with the surface of the evaporation body (6 - 10) evaporate, the vapor thus generated from the carrier gas flow into a process chamber (17). where it condenses forming the layer on the surface of a substrate (18), characterized in that for generating a saturated with the vapor of the vaporized organic starting material carrier gas stream to the process chamber, at least in one phase of the deposition process, in particular in an initial phase of the deposition process the mass flow of suspended particles to the evaporator (5) is greater than the evaporation rate of the suspended particles in the evaporator (5).
2. Verfahren gemäß Anspruch 1 oder insbesondere danach, dadurch gekennzeichnet, dass die Größe der Schwebeteilchen kleiner ist, als die Porengröße des einen offenporigen Schaumkörper aufweisenden Verdampfungskörper (6 - 10). 2. The method according to claim 1 or in particular according thereto, characterized in that the size of the suspended particles is smaller than the pore size of an open-cell foam body having evaporator body (6 - 10).
3. Verfahren gemäß einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche oder insbesondere danach, dadurch gekennzeichnet, dass in ab- wechselnden Phasen des Abscheideprozesses der Massenfluss des organischen Ausgangsstoffs zum Verdampfer (5) derart variiert wird, dass in einer Anreicherungsphase der zeitliche Massenfluss des organischen Ausgangsstoffs zum Verdampfer (5) größer ist, als der zur selben Zeit durch Verdampfen des organischen Ausgangsstoffs erzeugte Massenfluss des Dampfes und in einer Verarmungsphase der Massenfluss des organischen Ausgangsstoffes zum Verdampfer (5) geringfügig kleiner ist als der zur selben Zeit durch Verdampfung des organischen Ausgangsstoffs erzeugte Massenfluss des Dampfes, wobei während des Abscheideprozesses von der Verarmungsphase in die Anreicherungsphase gewechselt wird, bevor eine sich während der Anreicherungsphase im Verdampfer angereicherte Speichermasse des organischen Ausgangsstoffs vollständig verdampft ist. 3. The method according to one or more of the preceding claims or in particular according thereto, characterized in that in ab- alternating phases of the deposition process, the mass flow of the organic starting material to the evaporator (5) is varied such that in an enrichment phase, the time mass flow of the organic starting material to the evaporator (5) is greater than the mass flow of steam generated at the same time by evaporation of the organic starting material and in a depletion phase, the mass flow of the organic feedstock to the evaporator (5) is slightly less than the mass flow of the steam generated at the same time by evaporation of the organic feedstock, being changed from the depletion phase to the enrichment phase during the separation process, prior to any settling during the separation process Enriching phase in the evaporator enriched storage mass of the organic starting material is completely evaporated.
Verfahren gemäß einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche oder insbesondere danach, dadurch gekennzeichnet, dass als Trägergas ein insbesondere vorgeheiztes Inertgas, insbesondere Stickstoff, Wasserstoff oder ein Edelgas, insbesondere Argon, verwendet wird. Method according to one or more of the preceding claims or in particular according thereto, characterized in that as carrier gas in particular a preheated inert gas, in particular nitrogen, hydrogen or a noble gas, in particular argon, is used.
Verfahren gemäß einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche oder insbesondere danach, dadurch gekennzeichnet, dass die Verdampfung bei einem Totaldruck im Bereich zwischen 0,1 und 100 bevorzugt zwischen 0,1 und 10 mbar erfolgt. Method according to one or more of the preceding claims or in particular according thereto, characterized in that the evaporation takes place at a total pressure in the range between 0.1 and 100, preferably between 0.1 and 10 mbar.
6. Verfahren gemäß einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche oder insbesondere danach, dadurch gekennzeichnet, dass der offenporige Schaumkörper aus glasartigem Kohlenstoff besteht oder aus glasartigem Kohlenstoff und mit einem Metall, insbesondere Tantal, Molybdän, Wolfram, Rhenium, Niob oder keramisch beschichtet ist, insbesondere mit Silizium-Karbid oder Bornitrid oder aus Metall, insbesondere Tantal, Molybdän, Wolfram, Rhenium oder Niob oder aus Keramik, aus Glas oder aus Quarz besteht und/ oder gegebenenfalls mit einem weiteren Metall, beispielsweise Gold beschichtet ist. 6. The method according to one or more of the preceding claims or in particular according thereto, characterized in that the open-pore foam body consists of glassy carbon or of glassy carbon and with a metal, in particular tantalum, molybdenum, tungsten, rhenium, niobium or ceramic, in particular with silicon carbide or boron nitride or of metal, in particular tantalum, molybdenum, tungsten, rhenium or niobium or of ceramic, of glass or is made of quartz and / or optionally coated with another metal, such as gold.
Verfahren gemäß einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Schaumkörper eine Porenweite von mehr als 0,5 mm, vorzugsweise von mehr als 1 mm aufweist. Method according to one or more of the preceding claims, characterized in that the foam body has a pore width of more than 0.5 mm, preferably of more than 1 mm.
Vorrichtung zum Abscheiden eines organischen Ausgangsstoffes als Schicht auf einem Substrat (18), mit einem Aerosol-Erzeuger (3) zum Erzeugen eines dosierten Massenflusses des Ausgangsstoffs in Form von in einem Trägergasstrom zu einem Verdampfer (5) transportierten Schwebeteilchen, wobei der Verdampfer (5) offenporige Verdampfungskörper (6 - 10) aufweist mit einem als Sackhöhlung ausgebildeten Eintrittskanal (6'), welcher Verdampfungskörper (6 - 10) auf eine Verdampfungstemperatur aufheizbar ist, um die Schwebeteilchen zu verdampfen, mit einer Prozesskammer (17) zur Aufnahme des Substrates (18), der der vom Verdampfer (5) erzeugte Dampf durch eine Dampfzuleitung (13) zugeführt wird, wobei der Verdampfungskörper (6 - 10) einen ersten, mit einer Durchgangsbohrung den Eintrittskanal (6') ausbildenden ersten Verdampfungskörper (6) und einen zweiten, das geschlossene Ende (7') des Eintrittskanals (6') ausbildenden Verdampfungskörper (7) aufweist zur Verhinderung des Durchtritts nicht verdampfter Schwebeteilchen, dadurch gekennzeichnet, dass der Verdampfungskörper (6 - 10), ein offenporiger Schaumkörper ist mit einem Porenquerschnitt von mehr als 1 mm2 und einem Porenvolumen von mindestens 90 Prozent des Gesamtvolumens. Apparatus for separating an organic starting material as a layer on a substrate (18), comprising an aerosol generator (3) for generating a metered mass flow of the starting material in the form of suspended particles transported in a carrier gas stream to an evaporator (5), the evaporator (5 ) open-pore evaporation body (6 - 10) having a formed as a pocket cavity inlet channel (6 '), which evaporation body (6 - 10) can be heated to an evaporation temperature to vaporize the suspended particles, with a process chamber (17) for receiving the substrate ( 18) supplied to the vapor generated by the evaporator (5) through a steam supply line (13), wherein the evaporation body (6 - 10) a first, with a through bore the inlet channel (6 ') forming the first evaporation body (6) and a second , the closed end (7 ') of the inlet channel (6') forming evaporator body (7) to prevent the passage nic Ht vaporized suspended particles, characterized in that the evaporation body (6 - 10), an open-pore Foam body is with a pore cross section of more than 1 mm 2 and a pore volume of at least 90 percent of the total volume.
Vorrichtung gemäß Anspruch 7 oder insbesondere danach, gekennzeichnet durch mehrere in Strömungsrichtung in einer Reihe hintereinander angeordnete Verdampf ungskörper (6 - 10), wobei ein oder mehrere erste Verdampfungskörper (6) mit einer Durchgangsbohrung desselben oder eines verschiedenen Durchmessers den Eingangskanal bilden, wobei ein oder mehrere zweite Verdampfungskörper (7, 8, 9) den Strömungsquerschnitt des Verdampfers (5) voll ausfüllend in Strömungsrichtung hinter dem einen oder mehreren ersten Verdampfungskörper (6) angeordnet sind. Apparatus according to claim 7 or in particular according thereto, characterized by a plurality of evaporation bodies (6 - 10) arranged one behind the other in the flow direction, one or more first evaporation bodies (6) with a through-hole of the same or a different diameter forming the inlet channel, one or a plurality of second evaporation body (7, 8, 9) the flow cross-section of the evaporator (5) fully filling in the flow direction behind the one or more first evaporation body (6) are arranged.
Vorrichtung gemäß einem oder mehreren der Ansprüche 7 bis 8 oder insbesondere danach, gekennzeichnet durch einen dritten Verdampfungskörper (10), der einen insbesondere mit dem Eintrittskanal (6') fluchtenden Austrittskanal (10') ausbildet, dessen geschlossenes Ende (9') von dem ein oder mehreren zweiten Verdampfungskörpern (7, 8, 9) gebildet ist. Device according to one or more of claims 7 to 8 or in particular according thereto, characterized by a third evaporation body (10) which forms an outlet channel (10 ') aligned in particular with the inlet channel (6'), the closed end (9 ') of which one or more second evaporation bodies (7, 8, 9) is formed.
Vorrichtung gemäß einem oder mehreren der Ansprüche 7 bis 10 oder insbesondere danach, dadurch gekennzeichnet, dass die Dampfzuleitung (13) in einem im Reaktorgehäuse (15) angeordneten Gasverteiler (16) mündet, dessen Gasaustrittsfläche eine Vielzahl von siebartig angeordneten Gasaustrittsöffnungen aufweist und die einem das Substrat (18) tragenden insbesondere gekühlten Suszeptor (19) ge- genüber liegt. Device according to one or more of claims 7 to 10 or in particular according thereto, characterized in that the steam supply line (13) in a reactor housing (15) arranged gas distributor (16) opens, the gas outlet surface has a plurality of sieve-like gas outlet openings and the one Substrate (18), in particular a cooled susceptor (19). lies opposite.
Vorrichtung gemäß einem oder mehreren der Ansprüche 7 bis 11 oder insbesondere danach, dadurch gekennzeichnet, dass der Verdampfer (5) eine Heizung (12) aufweist oder dass der Verdampfungskörper (6 - 10) aus einem elektrisch leitenden Werkstoff besteht, der mittels eines durch den Verdampfungskörper (6 - 10) geleiteten Stroms elektrisch beheizbar ist. Device according to one or more of claims 7 to 11 or in particular according thereto, characterized in that the evaporator (5) has a heater (12) or that the evaporation body (6 - 10) consists of an electrically conductive material, by means of a through the Evaporating body (6 - 10) conducted electricity is electrically heated.
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