DE102011121078B4

DE102011121078B4 - Cyclic evaporation process

Info

Publication number: DE102011121078B4
Application number: DE201110121078
Authority: DE
Inventors: Patentinhaber gleich
Original assignee: Oliver Feddersen-Clausen
Current assignee: FEDDERSEN-CLAUSEN, OLIVER, DE
Priority date: 2011-12-12
Filing date: 2011-12-12
Publication date: 2013-11-07
Anticipated expiration: 2031-12-13
Also published as: DE102011121078A1

Abstract

Zyklisches Verdampfungsverfahren unter Verwendung eines verdampfbaren Precursors und eines Trägergases, wobei Precursordampf aus einem Verdampfungsraum über eine Zufuhrleitung einem durch ein Vakuumsystem abgepumpten Reaktionsbereich zugeführt wird, dadurch gekennzeichnet, dass das Trägergas zwischen Reaktionsbereich und Verdampfungsraum an einer Zuleitungsstelle in die Zufuhrleitung eingebracht und derart im Massenfluss moduliert wird, dass ohne zyklische Regelung der Abpumpleistung des Vakuumsystems oder des Leitwertes der Zufuhrleitung eine zyklische Druckveränderung an der Zuleitungsstelle erhalten wird und bei Massenflusserhöhung des Trägergases ein Druckgefälle von der Zuleitungsstelle zum Verdampfungsraum gebildet wird, so dass ein Teil des Trägergases gegenläufig zur Zufuhrrichtung des Precursordampfes von der Zuleitungsstelle in den Verdampfungsraum strömt und der Druck im Verdampfungsraum erhöht wird, während bei Massenflussverringerung des Trägergases ein Druckgefälle vom Verdampfungsraum zur Zuleitungsstelle gebildet wird, so dass Precursordampf und Trägergas aus dem Verdampfungsraum über die Zuleitungsstelle in den Reaktionsbereich strömen und der Druck im Verdampfungsraum verringert wird, wobei die gegenläufige Strömung des Trägergases von der Zuleitungsstelle in den Verdampfungsraum ohne Verwendung einer zusätzlichen Abpumpleitung im Verdampfungsraum oder im Strömungsweg zwischen Verdampfungsraum und Reaktionsbereich erzeugt wird.Cyclic evaporation method using a vaporizable precursor and a carrier gas, wherein precursor vapor is supplied from a vaporizing chamber via a supply line to a pumped by a vacuum system reaction region, characterized in that the carrier gas between the reaction region and evaporation space introduced at a supply point in the supply line and modulated in such a mass flow is that without cyclic control of Abpumpleistung the vacuum system or the conductivity of the supply line, a cyclic pressure change is obtained at the supply point and mass flow increase of the carrier gas, a pressure gradient from the supply point to the evaporation chamber is formed, so that a portion of the carrier gas in opposite directions to the supply direction of the precursor vapor of the feed point flows into the evaporation space and the pressure in the evaporation space is increased, while in mass flow reduction of the carrier gas, a pressure gradient is formed from the evaporation space to the supply point, so that precursor vapor and carrier gas flow from the evaporation space via the supply point in the reaction area and the pressure in the evaporation space is reduced, wherein the opposite flow of the carrier gas from the supply point in the evaporation space without using an additional Abpumpleitung in the evaporation chamber or in the flow path between the evaporation space and the reaction area is generated.

Description

Die Erfindung betrifft ein zyklisches Verdampfungsverfahren insbesondere für Precursoren (Präkursoren) mit niedrigem Dampfdruck. Derartige Verdampfungsverfahren finden insbesondere bei Beschichtungsprozessen wie Chemical Vapor Deposition (CVD) und Atomic Layer Deposition (ALD) Anwendung.The invention relates to a cyclic evaporation process, in particular for precursors with low vapor pressure. Such evaporation methods are used in particular in coating processes such as chemical vapor deposition (CVD) and atomic layer deposition (ALD).

Aus US 5 945 162 A ist ein zyklisches Verdampfungsverfahren bekannt, wobei diskrete Portionen flüssigen Precursors zyklisch in einem beheizten Verdampfungsraum verdampft und über eine stetig offene Zufuhrleitung einem Reaktionsbereich zugeführt werden. Dabei wird der Transport des Precursordampfes durch ein kontinuierlich strömendes Trägergas unterstützt. In einer bevorzugten Ausgestaltung wird der Anteil leichtflüchtiger Lösungsmitteldämpfe durch eine zur Zufuhrrichtung des Precursordampfes gegenläufige Trägergasströmung und eine zusätzliche Abpumpleitung reduziert.Out US 5,945,162 A a cyclic evaporation method is known in which discrete portions of liquid precursor are cyclically evaporated in a heated evaporation space and fed via a continuously open supply line to a reaction area. The transport of the precursor vapor is assisted by a continuously flowing carrier gas. In a preferred embodiment, the proportion of highly volatile solvent vapors is reduced by a carrier gas flow which is opposite to the direction of supply of the precursor vapor and an additional pump-down line.

Aus US 2006/0 060 139 A1 ist ein weiteres zyklisches Verdampfungsverfahren bekannt, wobei eine diskrete Portion flüssigen Precursors bei gegenüber dem Reaktionsbereich gesperrten Verdampfungsraum verdampft, anschließend mit einem Trägergas vermischt und nachfolgend durch Öffnen eines Ventiles aus dem Verdampfungsraum entnommen und dem Reaktionsbereich zugeführt wird. Dabei müssen je Zyklus nacheinander drei Ventile (Precursorzufuhr, Trägergaszufuhr und Precursordampfentnahme) geöffnet und geschlossen werden.Out US 2006/0 060 139 A1 Another cyclic evaporation method is known in which a discrete portion of liquid precursor vaporized at opposite the reaction area vaporizing evaporation space, then mixed with a carrier gas and subsequently removed by opening a valve from the evaporation space and fed to the reaction area. In this case, three valves (precursor, carrier gas and Precursordampfentnahme) must be opened and closed sequentially for each cycle.

Zur Verdampfung von Feststoffen sind kontinuierliche Verdampfungsverfahren mit kontinuierlich strömendem Trägergas bekannt. WO 2006/058 895 A1 zeigt ein solches Verfahren. Aus der DE 601 25 203 T2 ist ein Verfahren zur ALD-Beschichtung bekannt, bei dem die Precursorgaszufuhr durch Gegenstrom eines Inertgases in eine Abgasleitung geleitet wird und damit die Funktion eines Inertgasventils (inert gas valving) erreicht wird.For the evaporation of solids, continuous evaporation processes with continuously flowing carrier gas are known. WO 2006/058 895 A1 shows such a method. From the DE 601 25 203 T2 a method for ALD coating is known, in which the Precursorgaszufuhr is passed by countercurrent of an inert gas in an exhaust pipe and thus the function of an inert gas valve (inert gas valving) is achieved.

Aufgabe der Erfindung ist ein zyklisches Verdampfungsverfahren, welches neben der Verdampfung von Flüssigkeiten oder Lösungen auch die Verdampfung von Feststoffen auf einfache Weise ermöglicht. Dabei sollen keine strömungslenkenden Abpumpleitungen verwendet werden, die zu Precursordampfverlusten führen.The object of the invention is a cyclic evaporation process, which in addition to the evaporation of liquids or solutions also allows the evaporation of solids in a simple manner. In this case, no flow-guiding pumping off lines are to be used, which lead to precursor vapor losses.

Gelöst wird diese Aufgabe entsprechend Anspruch 1 durch zyklische Massenflussmodulation eines Trägergases bei bestehender Verbindung zwischen Verdampfungsraum und Reaktionsbereich. Durch Zufuhr des modulierten Trägergases an einer Zuleitungsstelle zwischen Verdampfungsraum und Reaktionsbereich werden zyklische Druckveränderungen in der Zufuhrleitung bewirkt, welche durch vorübergehende Trägergasrückströmungen in den Verdampfungsraum (Trägergasströmung entgegen der Zufuhrrichtung des Precursordampfes) wohldefinierte Verdampfungsbedingungen ermöglichen. Die Verdampfungsbedingungen sind durch maximalen Massenfluss des Trägergases und Modulationsparameter (Verhältnis zwischen maximalem und minimalem Massenfluss, Modulationsfrequenz, Modulationskurve) exakt einstellbar. Dabei ist es sowohl erfindungsgemäß, dass die zyklische Massenflussmodulation bei veränderlichem aber fortwährendem Massenfluss des Trägergases durchgeführt wird als auch, dass die zyklische Massenflussmodulation durch Pulsen des Trägergases mit unterbrochenem Massenfluss durchgeführt wird. Ein fortwährender Massenfluss des Trägergases kann vorteilhaft sein, um einem Eindringen von Precursordampf in die Trägergaszufuhrleitung entgegenzuwirken. Unabhängig von der Modulationsart ist bevorzugt, dass eine Modulationszykluslänge zwischen 10 und 2000 Millisekunden (Modulationsfrequenz zwischen 0,5 und 100 Herz) gewählt wird. Durch Modulationskurven mit unterschiedlichem Verhältnis zwischen hohem und niedrigem Massenfluss sowie unterschiedlichen Flankenformen sind weitere Einstellmöglichkeiten gegeben.This object is achieved according to claim 1 by cyclic mass flow modulation of a carrier gas in existing connection between evaporation space and reaction area. By supplying the modulated carrier gas at a feed point between the evaporation space and the reaction area, cyclic pressure changes in the supply line are effected which allow well-defined evaporation conditions by transient carrier gas backflows into the evaporation space (carrier gas flow against the feed direction of the precursor vapor). The evaporation conditions are precisely adjustable by maximum mass flow of the carrier gas and modulation parameters (ratio between maximum and minimum mass flow, modulation frequency, modulation curve). It is both according to the invention that the cyclic mass flow modulation is performed with variable but continuous mass flow of the carrier gas as well as that the cyclic mass flow modulation is performed by pulsing the carrier gas with interrupted mass flow. A continuous mass flow of the carrier gas may be advantageous to counteract penetration of precursor vapor into the carrier gas supply line. Regardless of the type of modulation, it is preferred that a modulation cycle length be selected between 10 and 2000 milliseconds (modulation frequency between 0.5 and 100 heart). By modulation curves with different ratios between high and low mass flow and different edge shapes are further adjustment options.

Entsprechend Anspruch 2 wird im Verdampfungsraum Precursor für eine Vielzahl von Verdampfungszyklen bevorratet, während in einer Ausgestaltung der Erfindung entsprechend Anspruch 3 die in einem Verdampfungszyklus jeweils zu verdampfende Precursorportion dem Verdampfungsraum unmittelbar zugeführt wird. Eine Ausgestaltung nach Anspruch 3 kann insbesondere für Precursoren vorteilhaft sein, die sich langfristig bei erhöhter Temperatur zersetzen und daher nicht in einem beheizten Verdampfungsraum bevorratet werden können. Durch Einbringung von Precursorportionen während oder unmittelbar nach Erhöhung des Trägergasflusses wird ein Einströmen von Precursordampf in die Zufuhrleitung gesperrt oder verringert und somit der Energieeintrag währernd des Verdampfungsvorgangs gegenüber bekannten Verfahren mit portionsweiser Precursorzufuhr deutlich verbessert. Dies ist insbesondere vorteilhaft, um eine verbesserte Verdampfung durch Erhöhung der Verweildauer im Verdampfungsraum zu ermöglichen. Weiterhin kann für besondere Anwendungszwecke bei ausreichend hohem Druck eine Abtrennung des Lösungsmittels durch Abscheidung des Precursors im Verdampfungsraum erzielt werden, wobei die Verdampfung des Precursors nachfolgend durch modulationsbedingte Druckerniedrigung erfolgt. Dabei kann es für Precursoren mit niedrigem Dampfdruck vorteilhaft sein, dass zwischen Trägergasmodulationszyklen mit Precursorzufuhr zusätzliche Trägergasmodulationszyklen ohne Precursorzufuhr vorgesehen werden, um Precursordampftransport ohne zusätzlichen Lösungsmittelanteil zu ermöglichen.According to claim 2 is stored in the evaporation space precursor for a plurality of evaporation cycles, while in an embodiment of the invention according to claim 3 in a vaporization cycle each to be evaporated precursor portion is fed directly to the evaporation space. An embodiment according to claim 3 may be particularly advantageous for precursors, which decompose in the long term at elevated temperature and therefore can not be stored in a heated evaporation space. By introducing Precursorportionen during or immediately after increase of the carrier gas flow, an inflow of precursor vapor is blocked or reduced in the supply line and thus significantly improves the energy input during the evaporation process compared to known methods with portionwise precursor. This is particularly advantageous in order to allow improved evaporation by increasing the residence time in the evaporation space. Furthermore, separation of the solvent by deposition of the precursor can be achieved in the evaporation chamber for special applications at sufficiently high pressure, wherein the evaporation of the precursor is carried out subsequently by modulation-induced pressure reduction. It may be advantageous for precursors with low vapor pressure that additional carrier gas modulation cycles without precursor supply are provided between carrier gas modulation cycles with precursor supply, to allow precursor vapor transport without additional solvent content.

Die Ansprüche 4 bis 6 betreffen Ausgestaltungen der Erfindung mit zusätzlichem Absperrventil. Entsprechend Anspruch 4 wird ein Absperrventil zwischen Zuleitungsstelle des Trägergases und Verdampfungsraum angeordnet, so dass eine Absperrung des Verdampfungsraumes erfolgt, ohne die Verbindung zwischen Zuleitungsstelle des Trägergases und Reaktionsbereich zu unterbrechen. Dies ist insbesondere für ein Verdampfungsverfahren nach Anspruch 5 vorteilhaft, wenn für mehrere absperrbare Verdampfungsräume moduliertes Trägergas über eine gemeinsame Zuleitungsstelle zugeführt wird. Entsprechend Anspruch 6 kann es insbesondere für Precursoren mit sehr geringem Dampfdruck ebenfalls sinnvoll sein, dass ein Absperrventil zwischen Zuleitungsstelle des Trägergases und Reaktionsbereich angeordnet wird. Da in diesem Fall bei geschlossenem Ventil zugeführtes Trägergas im Verdampfungsraum verbleibt, wird bevorzugt nur bei geöffnetem Absperrventil Trägergas zugeführt. Hierzu kann beispielsweise ein Trägergasventil über einen schnell arbeitenden zyklischen Timer angesteuert werden, welcher in Abhängigkeit vom Steuersignal des Absperrventils gestartet und gestoppt wird.The claims 4 to 6 relate to embodiments of the invention with additional shut-off valve. According to claim 4, a shut-off valve between supply point of the carrier gas and evaporation space is arranged, so that a shut-off of the evaporation space is carried out without interrupting the connection between the feed point of the carrier gas and reaction area. This is advantageous, in particular, for an evaporation method according to claim 5, if modulated carrier gas is supplied via a common feed point for a plurality of closable evaporation spaces. According to claim 6, it may also be useful, in particular for precursors with very low vapor pressure, to arrange a shut-off valve between the supply point of the carrier gas and the reaction area. Since carrier gas supplied in this case remains in the evaporation space when the valve is closed, carrier gas is preferably supplied only when the shut-off valve is open. For this purpose, for example, a carrier gas valve can be controlled via a fast-acting cyclic timer, which is started and stopped in response to the control signal of the shut-off valve.

Anspruch 7 betrifft eine bevorzugte Ausgestaltung der Erfindung unter Verwendung eines Filterelements. Einerseits kann die Zufuhr unverdampfter Precursorpartikel in den Reaktionsbereich vermieden und andererseits bei Verwendung metallischer Filter die Prozesstemperatur des Trägergases besser eingestellt werden. Besonders bevorzugt sind Filterelemente aus gesintertem Edelstahl. Durch die modulationsbedingte zusätzliche Durchströmung des Filterelements gegenläufig zur Zufuhrrichtung des Precursordampfes wird ein Zusetzen der Filterporen durch Precursorpartikel deutlich reduziert und somit das Wartungsintervall entsprechender Verdampfersysteme verlängert.Claim 7 relates to a preferred embodiment of the invention using a filter element. On the one hand, the supply of undampened precursor particles into the reaction region can be avoided and, on the other hand, the process temperature of the carrier gas can be better adjusted when using metallic filters. Particularly preferred are filter elements made of sintered stainless steel. Due to the modulation-related additional flow through the filter element in the opposite direction to the feed direction of the precursor vapor clogging of the filter pores is significantly reduced by precursor and thus extends the maintenance interval corresponding evaporator systems.

Das erfindungsgemäße zyklische Verdampfungsverfahren ist einerseits für Prozesse vorteilhaft, in denen eine nahezu kontinuierliche Precursordampfzufuhr benötigt wird. Dabei wird durch die zyklische Massenflussveränderung eine sehr gute Durchmischung von Precursordampf und Trägergas ermöglicht, wobei minimaler und maximaler Druck über den Massenfluss einstellbar sind. Hierdurch kann bei Flüssigkeiten Siedeverzug vermieden werden, während bei pulverförmigen Feststoffen das Trägergas bei Druckerhöhung nicht nur die Precursoroberfläche überströmt, sondern in das gesamte Precursorvolumen eindringt und bei Druckerniedrigung mit Precursordampf gesättigt aus dem Precursorvolumen anteilig wieder austritt. Die Druckdifferenz wird dabei bevorzugt derart eingestellt, dass eine Auflockerung des Feststoffes erfolgt (entsprechend einer Wirbelschicht) aber im Wesentlichen kein unverdampfter Precursor in den Reaktionsbereich (oder den Filter) mitgerissen wird. Weiterhin kann es vorteilhaft sein, dass der Druckbereich der Massenflussmodulation des Trägergases und die Modulationsgeschwindigkeit derart aufeinander abgestimmt werden, dass dem Reaktionsbereich während des gesamten Modulationszyklus im Wesentlichen kontinuierlich Precursordampf zugeführt wird. Ein Anwendungsbeispiel ist Chemical Vapor Deposition im Reaktionsbereich.On the one hand, the cyclic evaporation method according to the invention is advantageous for processes in which a virtually continuous supply of precursor vapor is required. In this case, a very good mixing of precursor vapor and carrier gas is made possible by the cyclic mass flow change, with minimum and maximum pressure being adjustable via the mass flow. This can be avoided in liquids bumping, while in powdered solids, the carrier gas at pressure increase not only flows over the precursor surface, but penetrates into the entire Precursorvolumen and saturated at pressure reduction with precursor vapor from the Precursorvolumen proportionally exits again. The pressure difference is preferably set such that a loosening of the solid takes place (corresponding to a fluidized bed) but essentially no undampened precursor is entrained in the reaction region (or the filter). Furthermore, it may be advantageous for the pressure range of the mass flow modulation of the carrier gas and the modulation speed to be matched to one another such that precursor vapor is supplied essentially continuously to the reaction region during the entire modulation cycle. One application example is chemical vapor deposition in the reaction zone.

Das erfindungsgemäße Verdampfungsverfahren ist andererseits jedoch auch für Prozesse vorteilhaft, in denen eine gepulste Precursordampfzufuhr benötigt wird. Dabei kann die Precursordampfzufuhr in den Reaktionsbereich entsprechend Anspruch 8 für einen begrenzten Zeitraum während der Trägergasmodulation durch zur Zufuhrrichtung des Precursordampfes gegenläufige Trägergasströmung mit geeigneten Strömungsparametern gesperrt werden, ohne den Verdampfungsraum durch ein Absperrventil vom Reaktionsbereich zu trennen. Ein bevorzugter Anwendungsbereich des erfindungsgemäßen Verdampfungsverfahrens mit zeitweiser Sperrung der Precursordampfzufuhr wird durch Kombination und Synchronisierung des zyklischen Verdampfungsverfahrens mit dem zyklischen Ablauf eines Beschichtungsverfahrens auf Basis von Atomic Layer Deposition entsprechend Anspruch 9 erschlossen. Dabei hat das Trägergas bei Massenflusserhöhung sowohl die Funktion eines Sperrgases mit Flussrichtung von der Zuleitungsstelle zum Verdampfungsraum als auch die Funktion eines Spülgases mit Flussrichtung von der Zuleitungsstelle zum Reaktionsbereich. Bei Massenflusserniedrigung hat das Trägergas seine eigentliche Funktion als Transportgas für Precursordampf.On the other hand, however, the evaporation method according to the invention is also advantageous for processes in which a pulsed precursor vapor feed is required. In this case, the precursor vapor feed into the reaction zone can be blocked for a limited period of time during the carrier gas modulation by carrier gas flow in opposite directions to the feed direction of the precursor vapor with suitable flow parameters, without separating the evaporation space from the reaction zone by a shut-off valve. A preferred field of application of the evaporation process according to the invention with temporary blocking of the precursor vapor feed is obtained by combining and synchronizing the cyclic evaporation process with the cyclical course of a coating process based on atomic layer deposition according to claim 9. In the case of mass flow increase, the carrier gas has both the function of a barrier gas with the direction of flow from the supply point to the evaporation space and the function of a purge gas with the direction of flow from the supply point to the reaction region. With mass flow reduction, the carrier gas has its actual function as transport gas for precursor vapor.

Für einige Anwendungen ist es vorteilhaft, dass ein aktivierbares Trägergas gewählt wird, welches bei gegebenen Prozessbedingungen in Zufuhrleitung und Verdampfungsraum im Wesentlichen nicht mit dem Precursordampf reagiert, während im Reaktionsbereich zumindest für eine bestimmte Dauer des Modulationszyklus Prozessbedingungen gewählt werden, die eine Schichtbildungsreaktion zwischen aktivierbarem Trägergas und Precursor ermöglichen. Beispiele hierfür sind plasmaunterstützte Atomic Layer Deposition (PEALD), sowie vergleichbare Prozesse, beispielsweise mit Trägergasaktivierung mittels Laser- oder Elektronenstrahl.For some applications, it is advantageous that an activatable carrier gas is selected, which does not substantially react with the precursor vapor at the given process conditions in the feed line and evaporation space, while in the reaction region process conditions are selected for at least a certain duration of the modulation cycle, the layer forming reaction between activatable carrier gas and precursor allow. Examples of this are plasma-assisted atomic layer deposition (PEALD), as well as comparable processes, for example with carrier gas activation by means of laser or electron beam.

Bei Massenflusserhöhung der Trägergaszufuhr und dementsprechender Druckerhöhung an der Zuleitungsstelle erfolgt zusätzlich zur Strömung des Trägergases gegenläufig zur Zufuhrrichtung des Precursordampfes natürlich auch Trägergasströmung in Zufuhrrichtung des Precursordampfes. Das Verhältnis der Trägergasströmung in und entgegen der Zufuhrrichtung ist von einer Vielzahl an Parametern abhängig. Diese sind beispielsweise die Leitungswiderstände der Zufuhrleitung von der Zuleitungsstelle in Richtung des Verdampfungsraumes und in Richtung des Reaktionsbereiches als auch die Einströmrichtung. Erfolgt die Einströmung senkrecht in die Zufuhrleitung und sind Leitungswiderstände und Druckdifferenzen in beide Richtungen gleich, so sind bei Strömungsbeginn gleiche Massenflüsse in beide Richtungen zu erwarten.In the case of a mass flow increase of the carrier gas supply and corresponding increase in pressure at the supply point, carrier gas flow in the feed direction of the precursor vapor takes place in addition to the flow of the carrier gas in opposite directions to the feed direction of the precursor vapor. The ratio of the carrier gas flow in and against the feed direction is of a variety of parameters dependent. These are, for example, the line resistance of the supply line from the supply point in the direction of the evaporation space and in the direction of the reaction region and the inflow direction. If the inflow is perpendicular to the supply line and if line resistance and pressure differences are the same in both directions, equal mass flows in both directions are to be expected at the beginning of the flow.

Abhängig von der Strömungsdauer erhöht sich jedoch der Druck im Verdampfungsraum, so dass sich der Massenfluss in dieser Richtung entsprechend verringert. Strömungsberechnungen wie z. B. Strömungsdauer bis zum Druckausgleich zwischen Zuleitungsstelle und Verdampfungsraum bei gegebenem Massenfluss und gegebener Größe des Verdampfungsraums sind zur Systemauslegung vom Fachmann durchführbar und werden daher nicht näher erläutert. Gleiches gilt für das Verhältnis zwischen Diffusionsbewegung und Strömungsgeschwindigkeit zum Erreichen einer Sperrströmung.Depending on the flow time, however, the pressure in the evaporation chamber increases, so that the mass flow in this direction is correspondingly reduced. Flow calculations such. B. flow time to pressure equalization between supply point and evaporation space for a given mass flow and given size of the evaporation chamber are for system design by a person skilled in the art and are therefore not explained in detail. The same applies to the ratio between diffusion movement and flow velocity to achieve a blocking flow.

Soll der Anteil gegenläufig zur Zufuhrrichtung des Precursodampfes strömenden Trägergases durch geometrische Mittel erhöht werden, so ist eine Einbringung des Trägergases entsprechend Anspruch 10 vorteilhaft.If the proportion of carrier gas flowing in opposite directions to the direction of delivery of the precursor vapor is to be increased by geometric means, then an introduction of the carrier gas according to claim 10 is advantageous.

Eine Ausgestaltung entsprechend Anspruch 10 kann insbesondere auch für Precursorbehälter verwendet werden, welche in der DE 10 2010 045 046 A1 beschrieben sind. Hier ist die Trägergaszufuhr auf besonders vorteilhafte Weise realisierbar, ohne den Austritt des Precursordampfes zu behindern oder den Ausbau des Precursorbehälters zu beeinträchtigen. Dabei wird das modulierte Trägergas mittels einer dünnen Zufuhrleitung durch die Bodenöffnung und das innenliegende Zufuhrrohr des Precursorbehälters bis kurz vor den Ventilsitz des im Precursorbehälter angeordneten Verdampfungsraumes geführt. Durch die kurzen Strömungswege und die Strömungslenkung Richtung Precursorvorrat sind sehr kurze Modulationszykluszeiten realisierbar. Dabei ist eine entsprechende Ausgestaltung dadurch gekennzeichnet, dass als Verdampfungsraum ein zylindrischer Precursorbehälter verwendet wird, dessen Boden eine Dampfaustrittsöffnung aufweist, die innenliegend durch ein Rohr derart verlängert ist, dass dieses dem Ausrinnen flüssigen oder pulverförmigen Precursors durch die Dampfaustrittsöffnung entgegenwirkt, wobei die Behälteroberseite des zylindrischen Precursorbehälters derart ausgestaltet ist, dass sie eine Öffnung aufweist, die durch eine Verschlussschraube dicht verschließbar ist und die Verschlussschraube bevorzugt einen integrierten, derart ausgestalteten Ventilmechanismus aufweist, dass das freie, nicht mit der Dampfaustrittsöffnung verbundene Ende des innenliegenden Rohres bei eingesetzter Verschlussschraube mittels einer Dichtfläche sowohl abdichtbar als auch öffenbar ist, und dass das Trägergas durch eine in das Innenrohr des Precursorbehälters eingebrachte Trägergasleitung zugeführt wird. Dabei ermöglicht die gerichtete Strömungsführung mit symmetrischer Strömungsumlenkung am Ventilsitz grundsätzlich sogar einen Gasaustausch im Verdampfungsraum ohne wesentliche Trägergasmodulation. In einer weiteren Ausgestaltung des Verfahrens mit einem entsprechenden Precursorbehälter ist vorgesehen, dass das Trägergas durch ein Filterelement geleitet wird, welches bevorzugt mit der Verschlussschraube verbunden und derart konzentrisch um den Ventilmechanismus angeordnet ist, dass es dicht am Außenmantel des innenliegenden Rohres unterhalb des freien Rohrendes anliegt, so dass eine Filterung des Precursordampfes ermöglicht wird, ohne die Funktion des Ventilmechanismus zu beeinträchtigen.An embodiment according to claim 10 can also be used in particular for Precursorbehälter, which in the DE 10 2010 045 046 A1 are described. Here, the carrier gas supply can be realized in a particularly advantageous manner, without hindering the exit of the precursor vapor or impairing the expansion of the precursor container. In this case, the modulated carrier gas is guided by means of a thin supply line through the bottom opening and the inner supply pipe of Precursorbehälters to just before the valve seat of the arranged in Precursorbehälter evaporation space. Due to the short flow paths and the flow guidance in the direction of the precursor supply, very short modulation cycle times can be realized. In this case, a corresponding embodiment is characterized in that a cylindrical Precursorbehälter is used as the evaporation space, the bottom has a steam outlet, which is internally extended by a pipe such that it counteracts the outflow liquid or powdery precursor through the steam outlet opening, wherein the container top of the cylindrical Precursorbehälters is designed such that it has an opening which is tightly closed by a screw plug and the closure screw preferably has an integrated, designed valve mechanism such that the free, not connected to the steam outlet opening end of the inner tube with inserted screw plug by means of a sealing surface both can be sealed as well as opened, and that the carrier gas is supplied by an introduced into the inner tube of Precursorbehälters carrier gas line. In principle, the directional flow guidance with symmetrical flow deflection at the valve seat even permits gas exchange in the evaporation chamber without significant carrier gas modulation. In a further embodiment of the method with a corresponding Precursorbehälter is provided that the carrier gas is passed through a filter element which is preferably connected to the screw plug and arranged concentrically around the valve mechanism that it rests tightly against the outer jacket of the inner tube below the free end of the tube so that filtering of the precursor vapor is allowed without affecting the function of the valve mechanism.

Im Folgenden wird die Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:In the following the invention will be explained in more detail with reference to the drawing. Show it:

1a bis c eine schematische Darstellung des erfindungsgemäßen Verfahrens, 1a to c is a schematic representation of the method according to the invention,

2 eine schematische Darstellung einer Ausgestaltung mit mehreren Verdampfungsräumen und 2 a schematic representation of an embodiment with multiple evaporation chambers and

3 einen als Precursorgefäß ausgestalteten Verdampfungsraum mit Filterelement 3 a vaporizing space with filter element designed as a precursor vessel

In 1a ist ein Grundaufbau für das erfindungsgemäße Verfahren schematisch dargestellt, wobei die wesentlichen Bereiche bzw. Komponenten zur Funktionsbeschreibung mit Bezugszeichen versehen sind. Die Figuren 1b und 1c zeigen den gleichen Grundaufbau, stellen im Wesentlichen jedoch den Strömungsverlauf zu verschiedenen Zykluszeiten dar.In 1a is a basic structure for the inventive method shown schematically, the essential areas or components for functional description are provided with reference numerals. The figures 1b and 1c show the same basic structure, but essentially represent the flow path at different cycle times.

Im Verdampfungsraum 1 wird Precursor verdampft. Dabei wird der Precursor entweder entsprechend Anspruch 2 im Verdampfungsraum 1 bevorratet oder entsprechend Anspruch 3 portionsweise dem Verdampfungsraum 1 zugeführt. Precursordampf aus dem Verdampfungsraum 1 wird über die Zufuhrleitung 2 dem Reaktionsbereich 3 zugeführt. Diese Strömungsrichtung wird als Zufuhrrichtung (des Precursordampfes) bezeichnet. Eine Trägergasströmung von der Zuleitungsstelle 5 in Richtung des Verdampfungsraums 1 wird als gegenläufige Strömung oder als gegenläufig zur Zufuhrrichtung strömend bezeichnet.In the evaporation room 1 Precursor is evaporated. In this case, the precursor is either according to claim 2 in the evaporation chamber 1 stored in accordance with claim 3 in portions the evaporation chamber 1 fed. Precursor vapor from the evaporation chamber 1 is via the supply line 2 the reaction area 3 fed. This flow direction is referred to as the feed direction (of the precursor vapor). A carrier gas flow from the supply point 5 in the direction of the evaporation chamber 1 is referred to as counterflow or as flowing in the opposite direction to the direction of supply.

Im Folgenden werden die Druck- und Strömungsverhältnisse eines Trägergasmodulationszyklus dargestellt. Es wird angenommen das zu Strömungsbeginn im Verdampfungsraum 1, in der Zufuhrleitung 2 und im Reaktionsbereich 3 der gleiche Druck vorliegt P1 = P2 = P3. Nun wird Trägergas 4 mit gegebenem Massenfluss zugeführt. Durch den Strömungswiderstand der Zufuhrleitung 2 erhöht sich der Druck an der Zuleitungsstelle 5 und es erfolgt Trägergasströmung sowohl in Richtung des Reaktionsbereiches 3 (Strömung in Zufuhrrichtung) als auch in Richtung des Verdampfungsbereichs 1 (gegenläufige Strömung). Bei gleicher Länge der Zufuhrleitungsabschnitte L1 und L2 sind gleiche Strömungsanteile zu erwarten. Der in den Reaktionsbereich 3 strömende Trägergasanteil wird durch ein Vakuumsystem 6 abgepumpt, während der in den Verdampfungsraum 1 strömende Trägergasanteil nicht abgeführt wird und eine Druckerhöhung im Verdampfungsraum 1 bewirkt. Mit der Druckerhöhung im Verdampfungsraum 1 verringert sich der gegenläufige Strömungsanteil, wobei bei gegebener Trägergaszufuhr 4 der verringerte gegenläufige Strömungsanteil sich zur Strömung in Zufuhrrichtung addiert, woraus eine weitere Druckerhöhung an der Zuleitungsstelle 5 resultiert. Die Strömung nähert sich einem Zustand mit maximalem Druck P2 an der Zuleitungsstelle 5 an, in dem ausschließlich Strömung in Zufuhrrichtung (in Richtung zum Reaktionsbereich 3) erfolgt. Für das erfindungsgemäße Verfahren ist ein Erreichen dieses Zustands nicht zwingend erforderlich. Soll die gegenläufige Strömung eine Zufuhr von Precursordampf in den Reaktionsbereich 3 vorübergehend sperren, so kann eine frühzeitige Massenflussreduzierung der Trägergaszufuhr 4 vorteilhaft sein. In 1b ist eine dem Strömungsbeginn entsprechende Strömung durch Strömungspfeile dargestellt. Im weiteren Verlauf des Trägergasmodulationszyklus wird der Massenfluss der Trägergaszufuhr 4 reduziert. Hierdurch fällt der Druck P2 an der Zuleitungsstelle 5 ab. Wird der Massenfluss derart reduziert, dass der Druck P2 unter den Druck P1 im Verdampfungsraum 1 fällt, so strömt der mit Trägergas gemischte Precursordampf aus dem Verdampfungsraum 1 über die Zufuhrleitung 2 in den Reaktionsbereich 3. Ausgehend von obengenannten Ausgangsbedingungen kann der Druck P1 im Verdampfungsraum 1 zu Beginn der Modulationszyklen noch unterhalb des Druckes P2 bei Trägergaszufuhr 4 mit reduziertem Massenfluss liegen. Nach einer ausreichenden Anzahl von Zyklen steigt der Druck P1 im Verdampfungsraum jedoch über diesen Druck, so dass ab diesem Zeitpunkt die Verdampfung erfindungsgemäß erfolgt. Die Reduzierung der Trägergaszufuhr 4 umfasst auch eine vollständige Sperrung der Trägergaszufuhr 4 (kein Trägergaszufluss). Eine entsprechend gepulste Trägergaszufuhr 4 ist beispielsweise durch ein schnelles Absperrventil besonders einfach zu realisieren. In 1c ist eine Strömung durch Strömungspfeile dargestellt, die einem Modulationszykluszeitpunkt entspricht, in dem durch Reduzierung des Massenflusses der Trägergaszufuhr 4 der Druck P2 in der Zufuhrleitung 2 kleiner dem Druck P1 im Verdampfungsraum 1 ist (Druckbezeichnungen P1 und P2 in 1a). Die aus der Trägergaszufuhr 4 resultierenden Strömungspfeile sind gestrichelt dargestellt, da die Trägergaszufuhr 4 zu diesem Zeitpunkt auch vollständig gesperrt sein kann.The following is a description of the pressure and flow conditions of a carrier gas modulation cycle. This is assumed to be the beginning of the flow in the evaporation chamber 1 , in the supply line 2 and in the reaction area 3 of the same pressure exists P1 = P2 = P3. Now becomes carrier gas 4 fed with given mass flow. Due to the flow resistance of the supply line 2 increases the pressure at the supply point 5 and carrier gas flow occurs both in the direction of the reaction area 3 (Flow in the feed direction) and in the direction of the evaporation region 1 (opposite flow). For the same length of the supply line sections L1 and L2, the same flow rates are to be expected. The in the reaction area 3 flowing carrier gas content is controlled by a vacuum system 6 pumped out while in the evaporation room 1 flowing carrier gas content is not dissipated and an increase in pressure in the evaporation chamber 1 causes. With the pressure increase in the evaporation chamber 1 decreases the opposite flow component, wherein for a given carrier gas supply 4 the reduced countercurrent flow fraction adds to the flow in the feed direction, resulting in a further pressure increase at the supply point 5 results. The flow approaches a state of maximum pressure P2 at the supply point 5 in which only flow in the feed direction (toward the reaction area 3 ) he follows. For the method according to the invention, achieving this state is not absolutely necessary. If the opposing flow is a supply of precursor vapor in the reaction area 3 temporarily block, so can early mass flow reduction of the carrier gas supply 4 be beneficial. In 1b is a current flow corresponding to the flow shown by flow arrows. In the further course of the carrier gas modulation cycle, the mass flow of the carrier gas supply 4 reduced. As a result, the pressure P2 falls at the supply point 5 from. If the mass flow is reduced so that the pressure P2 below the pressure P1 in the evaporation chamber 1 falls, then mixed with carrier gas precursor vapor flows out of the evaporation space 1 via the supply line 2 in the reaction area 3 , Based on the above starting conditions, the pressure P1 in the evaporation chamber 1 at the beginning of the modulation cycles still below the pressure P2 at carrier gas supply 4 lie with reduced mass flow. After a sufficient number of cycles, however, the pressure P1 in the evaporation chamber rises above this pressure, so that from this point on the evaporation takes place according to the invention. The reduction of the carrier gas supply 4 also includes a complete blockage of the carrier gas supply 4 (no carrier gas inflow). A correspondingly pulsed carrier gas supply 4 is particularly easy to implement, for example, by a fast shut-off valve. In 1c a flow through flow arrows is shown, which corresponds to a modulation cycle time, in which by reducing the mass flow of the carrier gas supply 4 the pressure P2 in the supply line 2 smaller than the pressure P1 in the evaporation space 1 is (pressure designations P1 and P2 in 1a ). The from the carrier gas supply 4 resulting flow arrows are shown in dashed lines, since the carrier gas supply 4 can be completely locked at this time.

Wird beispielsweise eine Zufuhrleitung 2 mit Durchmesser 4 mm, einer Gesamtlänge von 200 mm und Zufuhrleitungsabschnitten L1 und 12 mit jeweils 100 mm Länge gewählt, so stellt sich bei einem Trägergasfluss von 1 sccm an der Zuleitungsstelle 5 ein Prozessdruck P2 von etwa 0,35 mbar ein, wobei der Druck P1 im Verdampfungsraum 1 näherungsweise den gleichen Wert annimmt. (Bei vollständig gesperrter Trägergaszufuhr 4 sinkt der Druck P2 näherungsweise auf einen Wert zwischen Precursordampfdruck und Druck P3 im Reaktionsbereich 3 ab.) Wird nun der Massenfluss der Trägergaszufuhr 4 auf 30 cm³/min bei Standardbedingungen erhöht, so steigt der Druck P2 an der Zuleitungsstelle 5 auf etwa 1,4 mbar und es erfolgt eine gegenläufige Strömung des Trägergases von der Zuleitungsstelle 5 zum Verdampfungsraum 1 (bei steigendem Druck an der Zuleitungsstelle 5), bis sich der Druck P1 im Verdampfungsraum 1 und der Druck P2 an der Zuleitungsstelle 5 bei etwa 2 mbar einpendeln. Durch die Gegenströmung kann Precursordampfströmung in den Reaktionsbereich 3 ggf. vorrübergehend gesperrt werden. Bei einer nachfolgenden Massenflussreduktion der Trägergaszufuhr 4 sinkt der Druck P2 an der Zuleitungsstelle 5, so dass durch den jetzt höheren Druck P1 im Verdampfungsraum 1 mit Trägergas gemischer Precursordampf in den Reaktionsbereich 3 strömt, bis die Drücke P1 und P2 wieder annähernd 0,35 mbar betragen oder eine erneute Massenflusserhöhung der Trägergaszufuhr 4 erfolgt. Die Druckangaben im Beispiel beziehen sich auf Argon bei 20°C, wobei der Precursordampfdruck bei gegebenen Bedingungen und der Prozessdruck P3 im Reaktionsbereich deutlich unterhalb von 0,35 mbar gewählt sind.If, for example, a supply line 2 chosen with a diameter of 4 mm, a total length of 200 mm and supply line sections L1 and 12, each 100 mm in length, so turns out at a carrier gas flow of 1 sccm at the supply point 5 a process pressure P2 of about 0.35 mbar, wherein the pressure P1 in the evaporation chamber 1 approximately the same value. (When the carrier gas supply is completely blocked 4 the pressure P2 decreases approximately to a value between precursor vapor pressure and pressure P3 in the reaction zone 3 Now.) Will now the mass flow of the carrier gas supply 4 increased to 30 cm ³ / min under standard conditions, the pressure P2 increases at the supply point 5 to about 1.4 mbar and there is an opposite flow of the carrier gas from the supply point 5 to the evaporation room 1 (with increasing pressure at the supply point 5 ) until the pressure P1 in the evaporation chamber 1 and the pressure P2 at the supply point 5 settle at about 2 mbar. The countercurrent allows precursor vapor flow into the reaction zone 3 possibly be temporarily blocked. In a subsequent mass flow reduction of the carrier gas supply 4 the pressure P2 at the supply point drops 5 , so by the now higher pressure P1 in the evaporation chamber 1 mixed with carrier gas precursor vapor in the reaction area 3 flows until the pressures P1 and P2 are again approximately 0.35 mbar or a renewed mass flow increase of the carrier gas supply 4 he follows. The pressure data in the example refer to argon at 20 ° C, the precursor vapor pressure at given conditions and the process pressure P3 in the reaction region are chosen well below 0.35 mbar.

Durch gezielte Anordnung der Zuleitungsstelle 5 relativ zum Verlauf der Zufuhrleitung 2 und die daraus resultierenden Längen der Zufuhrleitungsabschnitte L1 und L2 sind wichtige Strömungsparameter einstellbar. Werden beide Zufuhrleitungsabschnitte 11 und 12 gleich lang gewählt, so bildet die Zufuhrleitung 2 in beide Richtungen den gleichen Leitungswiderstand, so dass für gleiche Drücke P1 und P3 bei durch entsprechenden Massenfluss der Trägergaszufuhr 4 höherem Druck P2 an der Zuleitungsstelle 5 gleiche Flüsse in den Verdampfungsraum 1 und den Reaktionsbereich 3 zu erwarten sind. Wird der Zufuhrleitungsabschnitt L1 deutlich kürzer als L2 gewählt, so strömt ein größerer Massenflussanteil bei relativ zum Massenfluss der Trägergaszufuhr niedrigerem Druck P2 in den Verdampfungsraum 1 bevor eine Druckerhöhung an der Zuleitungsstelle 5 erfolgt. Wird der Zufuhrleitungsabschnitt 12 deutlich kürzer als L1 gewählt, so hat die Trägergasmodulation kaum noch Einfluss auf den Druck P1 im Verdampfungsraum 1, da der überwiegende Trägergasanteil unmittelbar dem Reaktionsbereich 3 zugeführt und aus diesem abgepumpt wird.By targeted arrangement of the supply point 5 relative to the course of the supply line 2 and the resulting lengths of the supply line sections L1 and L2 are adjustable to important flow parameters. Be both supply line sections 11 and 12 chosen the same length, so forms the supply line 2 in both directions the same line resistance, so that for equal pressures P1 and P3 at by corresponding mass flow of the carrier gas supply 4 higher pressure P2 at the supply point 5 same rivers in the evaporation room 1 and the reaction area 3 are to be expected. If the supply line section L1 is chosen to be significantly shorter than L2, then a larger mass flow component flows into the evaporation chamber at a lower pressure P2 relative to the mass flow of the carrier gas supply 1 before an increase in pressure at the supply point 5 he follows. Will the supply line section 12 chosen much shorter than L1, so the carrier gas modulation hardly has any influence on the pressure P1 in the evaporation chamber 1 because the predominant carrier gas content directly to the reaction area 3 is fed and pumped out of this.

2 zeigt eine schematische Anordnung für ein Verfahren mit mehreren Verdampfungsräumen 11 und 12. Dabei wird moduliertes Trägergas 40 an einer Zuleitungsstelle 50 einer Zufuhrleitung 20 zugeführt. Die Zufuhrleitung 20 ist verzweigt und über zwei vorzugsweise gleich ausgestaltete Zufuhrleitungsabschnitte L11 und L12 mit Absperrventilen 71 und 72 und entsprechenden Verdampfungsräumen verbunden, während der Zufuhrleitungsabschnitt L20 mit einem Reaktionsbereich 30 in Verbindung steht, welcher über ein Vakuumsystem 60 abgepumt wird. Durch Öffnen eines jeweiligen Absperrventils 71 oder 72 kann der zugehörige Verdampfungsraum 11 oder 12 für ein Verdampfungsverfahren entsprechend 1a–c angewählt werden, wobei während der Öffnungszeit eines der Ventile 71 oder 72 das jeweils andere Ventil 72 oder 71 bevorzugt geschlossen bleibt. 2 shows a schematic arrangement for a method with multiple evaporation chambers 11 and 12 , This is modulated carrier gas 40 at a supply point 50 a supply line 20 fed. The supply line 20 is branched and two preferably identically designed supply line sections L11 and L12 with shut-off valves 71 and 72 and corresponding evaporation spaces, while the supply line section L20 has a reaction area 30 communicating which via a vacuum system 60 is pumped. By opening a respective shut-off valve 71 or 72 can the associated evaporation space 11 or 12 for an evaporation process accordingly 1a -C are selected, whereby during the opening time one of the valves 71 or 72 the other valve 72 or 71 preferably remains closed.

3 zeigt ein Precursorgefäß 100 mit Verdampfungsraum 101. Moduliertes Trägergas 400 wird über eine Zuleitungsstelle 500 eines Zuleitungsrohres 505 gegenläufig zur Zufuhrrichtung des Precursordampfes einer Zufuhrleitung 200 zugeführt. Die Zufuhrrichtung des Precursordampfes zu einem nicht dargestellten Reaktionsbereich ist durch einen Strömungspfeil angedeutet. Dabei bilden das Innenrohr 102 des Precursorgefäßes 100 als auch der Strömungsweg innerhalb der Precursorgefäßaufnahme 800 jeweils einen Teil der Zufuhrleitung 200. Das Zuleitungsrohr 505 ist mit der Precursorgefäßaufnahme 800 verbunden, so dass das Precursorgefäß ohne Demontage sonstiger Komponenten sehr einfach entnommen werden kann. Ein am Gefäßverschluss 103 befestigtes Filterelement 105 innerhalb des Precursorbehälters 100 trennt den Verdampfungsraum 101 mit Precursorvorrat 106 von der Zufuhrleitung 200, wobei ein Ventilmechanismus 104 bevorzugt konzentrisch innerhalb des Filterelements 105 angeordnet ist und ein Verschließen des Innenrohres 102 über eine Dichtfläche 107 ermöglicht. Die Durchführung eines erfindungsgemäßen Verdampfungsverfahrens erfolgt analog zu 1a–c, wobei das Filterelement 105 sowohl in Zufuhrrichtung des Precursordampfes als auch gegenläufig hierzu durchströmt wird, so dass eine Reinigung der Filterporen mit jedem Modulationszyklus des Trägergases erfolgt. 3 shows a Precursorgefäß 100 with evaporation space 101 , Modulated carrier gas 400 is via a supply point 500 a supply pipe 505 opposite to the feed direction of the precursor vapor of a supply line 200 fed. The feed direction of the precursor vapor to a reaction region, not shown, is indicated by a flow arrow. This form the inner tube 102 of the precursor vessel 100 as well as the flow path within the Precursorgefäßaufnahme 800 each part of the supply line 200 , The supply pipe 505 is with the precursor receptacle 800 connected, so that the Precursorgefäß without disassembly of other components can be removed very easily. One at the vascular closure 103 attached filter element 105 within the precursor container 100 separates the evaporation chamber 101 with precursor stock 106 from the supply line 200 , being a valve mechanism 104 preferably concentric within the filter element 105 is arranged and closing the inner tube 102 over a sealing surface 107 allows. The execution of an evaporation process according to the invention is carried out analogously to 1a -C, where the filter element 105 flows through both in the feed direction of the precursor vapor and in opposite directions, so that a cleaning of the filter pores occurs with each modulation cycle of the carrier gas.

Claims

Zyklisches Verdampfungsverfahren unter Verwendung eines verdampfbaren Precursors und eines Trägergases, wobei Precursordampf aus einem Verdampfungsraum über eine Zufuhrleitung einem durch ein Vakuumsystem abgepumpten Reaktionsbereich zugeführt wird, dadurch gekennzeichnet, dass das Trägergas zwischen Reaktionsbereich und Verdampfungsraum an einer Zuleitungsstelle in die Zufuhrleitung eingebracht und derart im Massenfluss moduliert wird, dass ohne zyklische Regelung der Abpumpleistung des Vakuumsystems oder des Leitwertes der Zufuhrleitung eine zyklische Druckveränderung an der Zuleitungsstelle erhalten wird und bei Massenflusserhöhung des Trägergases ein Druckgefälle von der Zuleitungsstelle zum Verdampfungsraum gebildet wird, so dass ein Teil des Trägergases gegenläufig zur Zufuhrrichtung des Precursordampfes von der Zuleitungsstelle in den Verdampfungsraum strömt und der Druck im Verdampfungsraum erhöht wird, während bei Massenflussverringerung des Trägergases ein Druckgefälle vom Verdampfungsraum zur Zuleitungsstelle gebildet wird, so dass Precursordampf und Trägergas aus dem Verdampfungsraum über die Zuleitungsstelle in den Reaktionsbereich strömen und der Druck im Verdampfungsraum verringert wird, wobei die gegenläufige Strömung des Trägergases von der Zuleitungsstelle in den Verdampfungsraum ohne Verwendung einer zusätzlichen Abpumpleitung im Verdampfungsraum oder im Strömungsweg zwischen Verdampfungsraum und Reaktionsbereich erzeugt wird.Cyclic evaporation method using a vaporizable precursor and a carrier gas, wherein precursor vapor is supplied from a vaporizing space via a supply line to a pumped by a vacuum system reaction region, characterized in that the carrier gas between the reaction region and evaporation space introduced at a supply point in the supply line and modulated in such a mass flow is that without cyclical control of Abpumpleistung the vacuum system or the conductivity of the supply line, a cyclic pressure change is obtained at the supply point and mass flow increase of the carrier gas, a pressure gradient from the supply point to the evaporation chamber is formed, so that a portion of the carrier gas in opposite directions to the supply direction of the precursor vapor of the supply point flows into the evaporation space and the pressure in the evaporation space is increased, while in mass flow reduction of the carrier gas, a Druc kgefälle from the evaporation space to the supply point is formed so that precursor vapor and carrier gas flow from the evaporation space via the supply point in the reaction area and the pressure in the evaporation space is reduced, the opposite flow of the carrier gas from the supply point in the evaporation space without using an additional Abpumpleitung in the evaporation chamber or in the flow path between the evaporation space and the reaction area is generated.

Zyklisches Verdampfungsverfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der zu verdampfende Precursor im Verdampfungsraum bevorratet wird.Cyclic evaporation method according to claim 1, characterized in that the precursor to be evaporated is stored in the evaporation space.

Zyklisches Verdampfungsverfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass flüssiger oder in einem Lösungsmittel gelöster Precursor portionsweise während oder unmittelbar nach der modulationsbedingten Massenflusserhöhung des Trägergases in den Verdampfungsraum eingebracht wird, so dass während der Verdampfung die Verweilzeit des Precursordampfes im Verdampfungsraum durch zur Zufuhrrichtung gegenläufige Trägergasströmung erhöht wird.Cyclic evaporation method according to claim 1, characterized in that liquid or dissolved in a solvent precursor is introduced in portions during or immediately after the modulation-induced mass flow increase of the carrier gas in the evaporation space, so that increases during evaporation, the residence time of the precursor vapor in the evaporation space by the feed direction opposite carrier gas flow becomes.

Zyklisches Verdampfungsverfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen Zuleitungsstelle des Trägergases und Verdampfungsraum ein Absperrventil angeordnet wird, so dass eine Absperrung des Verdampfungsraumes ohne Absperrung der Trägergaszufuhr ermöglicht wird.Cyclic evaporation method according to one of the preceding claims, characterized in that between the feed point of the carrier gas and the evaporation space a shut-off valve is arranged, so that a shut-off of the evaporation space is made possible without shutting off the carrier gas supply.

Zyklisches Verdampfungsverfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Verdampfungsräume durch eine entsprechend verzweigte Zufuhrleitung mit einer gemeinsamen Zuleitungsstelle zur Trägergaszufuhr verbunden werden, wobei zwischen Zuleitungsstelle und den einzelnen Verdampfungsräumen Absperrventile vorgesehen werden, die die Auswahl oder Deaktivierung der einzelnen Verdampfungsräume unabhängig voneinander ermöglichen.Cyclic evaporation method according to one of the preceding claims, characterized in that a plurality of evaporation chambers are connected by a correspondingly branched supply line with a common supply point to the carrier gas supply, being provided between supply point and the individual evaporation chambers shut-off valves, the selection or Deactivate the individual evaporation chambers independently.

Zyklisches Verdampfungsverfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen Zuleitungsstelle des Trägergases und Reaktionsbereich ein Absperrventil angeordnet wird, so dass die Absperrung des Verdampfungsraumes auch eine Absperrung der Trägergaszufuhr bewirkt, wobei die Zufuhr modulierten Trägergases bei Öffnen des Absperrventiles initiiert und bei Schließen des Absperrventiles ausgesetzt wird.Cyclic evaporation method according to one of claims 1 to 3, characterized in that between inlet point of the carrier gas and reaction area a shut-off valve is arranged so that the shut-off of the evaporation space also causes a shut-off of the carrier gas, wherein the supply of modulated carrier gas initiated upon opening of the shut-off valve and at Close the shut-off valve is suspended.

Zyklisches Verdampfungsverfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Filterelement zwischen Zuleitungsstelle des Trägergases und Verdampfungsraum angeordnet wird, wobei das Filterelement aufgrund der Trägergasmodulation auch gegenläufig zur Zufuhrrichtung des Precursordampfes durchströmt wird, so dass eine Selbstreinigung der Filterporen mit jeder Modulation erfolgt.Cyclic evaporation method according to one of the preceding claims, characterized in that a filter element between supply point of the carrier gas and evaporation space is arranged, wherein the filter element is flowed through in opposite directions to the supply direction of the precursor vapor due to the carrier gas modulation, so that a self-cleaning of the filter pores occurs with each modulation.

Zyklisches Verdampfungsverfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Massenfluss und Modulationsparameter des Trägergases, Strömungsquerschnitt und Länge der Zufuhrleitung, Anordnung der Zuleitungsstelle, Größe des Verdampfungsraums und Abpumpleistung des Vakuumsystems derart aufeinander abgestimmt werden, dass für eine gewünschte Dauer innerhalb eines Modulationszyklus die Zufuhr von Precursordampf in den Reaktionsbereich durch die zur Zufuhrrichtung gegenläufige Trägergasströmung gesperrt wird.Cyclic evaporation method according to one of the preceding claims, characterized in that the mass flow and modulation parameters of the carrier gas, flow cross-section and length of the supply line, arrangement of the supply point, size of the evaporation space and Abpumpleistung the vacuum system are coordinated such that for a desired duration within a modulation cycle, the supply precursor vapor is blocked in the reaction region by the carrier gas flow counter to the feed direction.

Zyklisches Verdampfungsverfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Trägergasmodulation derart mit dem Zyklus eines Atomic Layer Deposition Prozesses synchronisiert wird, dass durch modulationsbedingte Sperrung der Precursordampfzufuhr Spül- und Reaktionsschritte ermöglicht werden.Cyclic evaporation method according to one of the preceding claims, characterized in that the carrier gas modulation is synchronized with the cycle of an atomic layer deposition process such that by modulation-related blocking of the precursor steam supply rinsing and reaction steps are possible.

Zyklisches Verdampfungsverfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Trägergas mit einer zur Zufuhrrichtung des Precursordampfes gegenläufigen Einströmrichtung zugeführt wird.Cyclic evaporation method according to one of the preceding claims, characterized in that the carrier gas is supplied with a direction opposite to the feed direction of the precursor vapor inflow.