WO2018224454A1 - Method for the deposition of oleds - Google Patents

Abstract

The invention relates to an apparatus and to a method for the deposition of a layer on a substrate (5), wherein, in a preparatory step, a first mass of an initial substance is deposited on storage surfaces of a storage element (1) and, in a coating step, the initial substance is evaporated from the storage surfaces and a measured mass of the initial substance is transported by means of a carrier gas (C) into the process chamber (2), wherein a layer having the initial substance or a reaction product of the initial substance is deposited on the substrate (5). In the preparatory step, a maximum of 10% more than the measured mass, preferably exactly the measured mass, is deposited on the storage surfaces and is evaporated by heating in the coating step.

Description

Beschreibung  description

Verfahren zum Abscheiden von OLEDs Gebiet der Technik Method for depositing OLEDs field of technology

[0001] Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Abscheiden einer Schicht auf einem Substrat, wobei in einem Vorbereitungsschritt auf Speicherflächen eines Speicherelementes eine erste Masse eines Ausgangsstoffs deponiert wird und in einem Beschichtungsschritt der Ausgangsstoff von den Speicherflächen verdampft wird und eine abgemessene Masse des Ausgangsstoffs mittels eines Trägergases in eine Prozesskammer transportiert wird, wo auf einem Substrat eine den Ausgangsstoff oder ein Reaktionsprodukt des Ausgangsstoffs aufweisende Schicht auf dem Substrat abgeschieden wird. The invention relates to a method for depositing a layer on a substrate, wherein in a preparation step on storage surfaces of a storage element, a first mass of a starting material is deposited and vaporized in a coating step, the starting material from the storage surfaces and a measured mass of the starting material by means of a Carrier gas is transported into a process chamber, where on a substrate, a starting material or a reaction product of the starting material having layer is deposited on the substrate.

Stand der Technik [0002] Ein gattungsgemäßes Verfahren wird in der WO 2012/175128, der WO 2012/175126 und der WO 2012/175124 AI offenbart. Ein Festkörperschaum bildet mit den Wänden seiner offenzelligen Poren Speicherflächen aus, auf denen in einem Vorbereitungsschritt ein zuvor verdampfter organischer Ausgangsstoff deponiert wird. In einem Beschichtungsschritt wird der Festkör- perschaum auf eine Verdampfungstemperatur aufgeheizt, die konstant gehalten wird. Durch das Speicherelement wird ein Trägergasstrom hindurchgeleitet, in dem mit einer konstant gehaltenen Verdampfungsrate der verdampfte Ausgangsstoff eingespeist wird. Ein durch diese Maßnahme erzeugter zeitlich konstanter Dampfstrom wird in eine Prozesskammer eines Abscheidereaktors eingespeist, wo sich auf einem gekühlten Substrathalter das Substrat befindet. Auf der Oberfläche des Substrates wird der Ausgangsstoff oder ein Reaktionsprodukt des Ausgangsstoffs abgeschieden. [0003] Die US 7,238,389 beschreibt eine Vorrichtung, die einen Pulververdampfer aufweist, mit dem ein Pulver verdampft wird, welcher Dampf in einen Festkörperschaum eingespeist wird, welcher als Dampfquelle verwendet wird. PRIOR ART A generic method is disclosed in WO 2012/175128, WO 2012/175126 and WO 2012/175124 Al. A solid-state foam forms with the walls of its open-cell pores storage areas on which a previously evaporated organic starting material is deposited in a preparatory step. In a coating step, the solid-state foam is heated to an evaporation temperature which is kept constant. Through the storage element, a carrier gas stream is passed through, in which the vaporized starting material is fed with a constant rate of evaporation. A temporally constant vapor stream generated by this measure is fed into a process chamber of a deposition reactor, where the substrate is located on a cooled substrate holder. On the surface of the substrate, the starting material or a reaction product of the starting material is deposited. US 7,238,389 describes a device having a powder evaporator, with which a powder is evaporated, which steam is fed into a solid state foam, which is used as a vapor source.

[0004] Die DE 10 2011 051 260 AI beschreibt einen Aerosolerzeuger zum Er- zeugen eines Aerosols aus einem bevorrateten organischen Ausgangsstoff. Das Aerosol wird mit einem Trägergas in einen Verdampfer eingespeist, der aus einem Festkörperschaum besteht, dem von außen Verdampfungsenergie zugeführt wird, so dass an den Flächen des Festkörperschaums die Aerosolpartikel verdampfen können. Der so erzeugte Dampf wird in eine Prozesskammer ein- gespeist, in der sich das zu beschichtende Substrat befindet. [0004] DE 10 2011 051 260 A1 describes an aerosol generator for producing an aerosol from a stored organic starting material. The aerosol is fed with a carrier gas into an evaporator which consists of a solid-state foam, to which evaporation energy is supplied from the outside, so that the aerosol particles can evaporate on the surfaces of the solid-state foam. The steam thus generated is fed into a process chamber in which the substrate to be coated is located.

Zusammenfassung der Erfindung Summary of the invention

[0005] Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein gattungs gemäßes Verfahren gebrauchsvorteilhaft weiterzubilden, insbesondere Maßnahmen anzugeben, mit denen die genau abgemessene Masse des Ausgangsstoffes, die in die Prozesskammer eingespeist wird, einfacher eingestellt werden kann. [0006] Gelöst wird die Aufgabe durch die in den Ansprüchen angegebene Erfindung, wobei die Unteransprüche nicht nur vorteilhafte Weiterbildungen der im Hauptanspruch angegebenen Erfindung sind, sondern auch eigenständige Lösungen der Aufgabe darstellen. Einzelne Merkmale der Ansprüche können mit einzelnen Merkmalen anderer Ansprüche beliebig kombiniert werden. [0007] Zunächst und im Wesentlichen wird das gattungs gemäße Verfahren dadurch weitergebildet, dass im Vorbereitungsschritt eine vorbestimmte Masse des Ausgangs Stoffs auf den Speicherflächen deponiert wird. Diese Masse kann genau die Masse sein, die im Beschichtungsschritt abgeschieden wird. Die Gesamtmasse der auf den Speicherflächen deponierten Masse des Ausgangsstoffes kann geringfügig größer sein, als die im Beschichtungsschritt wieder verdampfte Masse, wobei der Massenunterschied maximal 10 Prozent, bevorzugt maximal 1 Prozent, beträgt. Eine gewisse„Überbeladung" des Speichers hat den Vorteil, dass gleichbleibende Energiepulse mit im Wesentlichen konstanter Länge oder konstanter Energiemenge zum Verdampfen verwendet werden können und der Beschichtungsschritt sehr kurz sein kann. Aus technischen Gründen fällt die Dampferzeugungsrate zum Ende der Energiebeaufschlagung etwa exponentiell ab, so dass die Dampferzeugung abgebrochen werden kann, wenn nur noch weniger als 10 Prozent der Speichermasse auf den Speicherflä- chen vorhanden ist. Bevorzugt wird der Verdampf ungs Vorgang abgebrochen, wenn weniger als 1 Prozent der Speichermasse auf den Speicherflächen vorhanden ist. Die Zeit der Energiebeaufschlagung zum Verdampfen des Ausgangsstoffs ist trotzdem im Vergleich gegenüber dem bekannten Verfahren unkritisch, weil die Verdampfungsrate zum Ende des Verdampfungsschrittes ex- ponentiell abnimmt und die abgegebene Masse leicht im Toleranzbereich zu halten ist. Hat das Speicherelement bereits eine Vorgeschichte und trägt auf seinen Speicherflächen geringe Mengen des Ausgangs Stoffes, so kann genau die abgemessene Masse des Ausgangsstoffs auf den Speicherflächen deponiert werden. Im Beschichtungsschritt wird die auf den Speicherflächen abgeschie- dene Masse des Ausgangs Stoffs bis auf die erwähnten, im Toleranzbereich liegenden Reste vollständig verdampft und in die Prozesskammer eingespeist. The invention has for its object to develop a genus in accordance with the method use advantageous, in particular to provide measures by which the precisely measured mass of the starting material, which is fed into the process chamber, can be adjusted easily. The problem is solved by the invention specified in the claims, wherein the dependent claims are not only advantageous developments of the invention specified in the main claim, but also represent independent solutions to the problem. Individual features of the claims may be combined as desired with individual features of other claims. First and foremost, the genus in contemporary method is further developed in that in the preparation step, a predetermined mass of the starting material is deposited on the storage surfaces. This mass can be exactly the mass that is deposited in the coating step. The total mass of the mass of the starting material deposited on the storage surfaces may be slightly larger than the mass re-evaporated in the coating step, wherein the mass difference is at most 10 percent, preferably at most 1 percent. A certain "overcharge" of the memory has the advantage that consistent energy pulses of substantially constant length or amount of energy can be used for vaporization and the coating step can be very short For technical reasons, the steam generation rate drops exponentially at the end of the energization event Steam generation can be stopped if there is only less than 10 percent of the storage mass on the storage surface, and the evaporation process is preferably stopped if there is less than 1 percent of the storage mass on the storage surfaces Nevertheless, vaporization of the starting material is not critical in comparison with the known method because the evaporation rate exponentially decreases at the end of the evaporation step and the released mass is easy to keep within the tolerance range carries on its storage areas small amounts of the starting material, so exactly the measured mass of the starting material can be deposited on the storage areas. In the coating step, the mass of the starting material deposited on the storage surfaces is completely vaporized, except for the residues mentioned in the tolerance range, and fed into the process chamber.

[0008] Bei dem erfindungs gemäßen Verfahren zum Abscheiden einer Schicht auf einem Substrat wird eine genau abgemessene Quantität eines Pulvers als Dampfquantität mittels eines Trägergases in eine Prozesskammer transportiert. Dort erfolgt die Abscheidung einer Schicht auf dem Substrat. Beim Stand der Technik wird die Dampfquantität dadurch abgemessen, dass ein Dampferzeuger zunächst in einen Betriebszustand gebracht wird, in dem er konstant bleibende Dampfrate erzeugt. Der Trägergasstrom transportiert dann einen zeitlich konstant bleibenden Massenfluss des Ausgangsstoffes in die Prozesskammer. Das Abmessen der Quantität erfolgt über eine definierte Zeitdauer, innerhalb der der zeitlich konstante Massenfluss in die Prozesskammer eingespeist wird. Erfindungsgemäß wird ein Speicherelement mit einer genau abgemessenen Quantität des Ausgangsstoffs bladen. Dies kann in derselben Vorrichtung er- folgen, in der auch der Beschichtungsschritt durchgeführt wird. Durch eine Zuleitung wird ein Trägergas-Dampf gemisch in das gasdurchlässige Speicherelement eingespeist, dessen Kondensationsflächen allerdings auf einer niedrigen Temperatur, insbesondere Raumtemperatur gehalten werden. Die Temperatur des Speicherelementes liegt bevorzugt zumindest 20°C unterhalb der Konden- sationstemperatur des Ausgangsstoffes. Der dampfförmige Ausgangsstoff zum Beladen des Speicherelementes kann auf vielfältige Weise erzeugt werden, bspw. ist es möglich, eine Quantität des Ausgangsstoffes abzuwiegen und in einem Tiegel vollständig zu verdampfen und diesen Dampf auf den Speicherflächen des Speicherelementes zu kondensieren. Alternativ dazu kann aber auch ein Aerosol oder ein Partikelstrom erzeugt werden, das bzw. der in einem Verdampfer verdampft wird, wobei ein stationärer Dampffluss erzeugt wird und die Quantität des auf dem Speicherelement gespeicherten Ausgangs Stoffs durch die Zeit der Bedampfung festgelegt ist. Die festen oder flüssigen Bestandteile des Aerosols oder des Partikelstroms können auch direkt auf den Speicher- flächen des Speicherelementes deponiert werden. Die Abmessung des auf den Speicherflächen deponierten Materials erfolgt hier über die Zeitdauer der Aerosolbeaufschlagung. Bei dieser Art des Verfahrens kann die Verdampfungsrate bzw. die Aerosolerzeugungsrate des Ausgangsstoffs im Verdampfer bzw. Aerosolerzeuger durchaus zeitlich variieren, solange der zeitliche Mittelwert der Verdampfungsrate bzw. Aerosolerzeugungsrate nicht driftet. Das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht darüber hinaus den Vorbereitungs schritt zeitlich vom Beschichtungsschritt zu trennen. Es besteht die Möglichkeit, mehrere Speicherelemente gleichzeitig mit jeweils einer genau abgemessenen Masse des Ausgangsstoffes zu beladen oder mit einer genau abgemessenen Masse belade- nen Speicherelement zu bevorraten und im Bedarfsfall zu verwenden. Im Be- schichtungsschritt wird das Speicherelement mit einem Energiepuls beaufschlagt. Dies kann durch Hindurchleiten eines elektrischen Stromes, also durch Einspeisen elektrischer Energie erfolgen. Als Folge der Energiebeaufschlagung steigt die Temperatur des Speicherelementes kontinuierlich an bis eine Maxi- maltemperatur erreicht ist, die oberhalb der Kondensationstemperatur bzw. Verdampfungstemperatur des Ausgangsstoffs liegt, aber unterhalb einer Temperatur, bei der eine chemische oder physikalische Umwandlung des Ausgangsstoffs erfolgt. Bei dem Ausgangsstoff handelt es sich um einen organischen Ausgangsstoff, der bei der Herstellung von OLEDs verwendet wird. Bei der Aufheizung des kalten Speicherelementes von Raumtemperatur oder einer höheren Temperatur, die unter der Kondensationstemperatur liegt, auf die Maximaltemperatur steigt die Temperatur der Speicherflächen kontinuierlich an. Es wird gewissermaßen eine Temperaturrampe gefahren. Als Folge dessen variiert die Dampferzeugungsrate während des Beschichtungsschrittes. Sie steigt von Null an und erreicht ein Maximum. Die Verdampfungsrate sinkt nach dem Maximum wieder auf Null zurück, wenn der gesamte im Speicherelement bevorratete Ausgangsstoff verdampft ist. Mit der Erfindung wird eine reproduzierbare Materialmenge mit einer hohen Materialeffizienz und einer kurzen Verweildauer des Materials im heißen Verdampfer verdampft. Bei einer Serien- fertigung werden mehrere Depositionsschritte hintereinander durchgeführt, wobei zum Abscheiden einer Schicht auch mehrere Zyklen hintereinander durchgeführt werden können, in denen jeweils zunächst eine Beladung des Speicherelementes stattfindet und anschließend eine Verdampfung des Ausgangsstoffs, wobei die gesamte vom Speicherelement getragene Masse des Ausgangsstoffes geringfügig oberhalb der für den Beschichtungsschritt benötigten Masse liegen kann. Wesentlich ist, dass bei der Beladung immer dieselbe Quantität an Ausgangsstoff auf die Speicherflächen gebracht wird und bevorzugt nur diese Quantität in einem nachfolgenden Beschichtungsschritt von den Speicherflächen verdampft wird. Damit ist sichergestellt, dass reproduzierbare Massen an organischem Ausgangsstoff verdampft werden, wobei die Toleran- zen leicht einzuhalten sind, da mit zunehmender Verdampfung, insbesondere wenn mindestens 90 Prozent der Speichermasse verdampft ist, die Dampferzeugungsrate exponentiell abnimmt. Bevorzugt wird somit im Bevorratungsschritt eine diskret definierte Materialmenge, nämlich genau die, die für einen Beschichtungsschritt gebraucht wird, auf einem kühlen Verdampfer deponiert. Die Temperatur des Verdampfers muss lediglich geringer sein, als die Verdampfungstemperatur. Nach Beendigung des Vorbereitungsschritts, der gewissermaßen ein Beladeschritt des vom Speicherelement ausgebildeten Verdampfers ist, kann der Beschichtungsschritt beginnen, indem der Verdampfer durch einen Energiepuls erhitzt wird, so dass das auf den Speicherflächen deponierte Material im Wesentlichen vollständig, d.h. bis auf technologisch akzeptable Restbestände verdampft. Der Beschichtungsschritt kann kürzer sein als der Vorbereitungs schritt. Die im Wesentlichen vollständige Verdampfung des auf den Speicherflächen bevorrateten Materials kann wenige Sekunden betragen. Danach wird der Verdampfer, also das Speicherelement wieder abgekühlt und nach Erreichen einer Temperatur unterhalb der Verdampfungstemperatur erneut beladen. Während der Beladung, also während des Vorbereitungsschrittes kann innerhalb der Prozesskammer ein Substratwechsel durchgeführt werden. Die Beladung des Speicherelementes erfolgt bevorzugt durch Kondensation eines als Dampf transportierten organischen Ausgangsstoffs, so dass das Speicherelement einen Kondensatträger ausbildet. In the inventive method for depositing a layer on a substrate, a precisely measured quantity of a powder is transported as a quantity of vapor by means of a carrier gas into a process chamber. There, the deposition of a layer on the substrate. In the prior art, the steam quantity is measured by first bringing a steam generator into an operating state in which it generates a constant steam rate. The carrier gas stream then transports a constant mass flow of the starting material into the process chamber. The metering of the quantity takes place over a defined period of time, within which the temporally constant mass flow is fed into the process chamber. According to the invention, a storage element is bladed with a precisely measured quantity of the starting material. This can be done in the same device in which the coating step is also carried out. Through a supply line, a carrier gas vapor mixture is fed into the gas-permeable storage element, the condensation surfaces, however, are kept at a low temperature, in particular room temperature. The temperature of the storage element is preferably at least 20 ° C below the condensation temperature of the starting material. The vaporous starting material for loading the storage element can be produced in a variety of ways, for example. It is possible to weigh a quantity of the starting material and to completely vaporize it in a crucible and to condense this vapor on the storage surfaces of the storage element. Alternatively, however, it is also possible to generate an aerosol or a particle stream which is evaporated in an evaporator, wherein a stationary vapor flow is generated and the quantity of the substance stored on the storage element is determined by the time of the vapor deposition. The solid or liquid components of the aerosol or of the particle stream can also be deposited directly on the storage surfaces of the storage element. The dimension of the material deposited on the storage surfaces takes place here over the duration of the aerosol loading. In this type of process, the evaporation rate or the aerosol generation rate of the starting material in the evaporator or aerosol generator can certainly vary over time, as long as the time average of the evaporation rate or aerosol generation rate does not drift. The inventive method also allows the preparation step to separate time from the coating step. It is possible to load several storage elements at the same time, each with a precisely measured mass of the starting material, or to store it with a precisely metered mass loaded storage element and to use it if necessary. In the coating step, the memory element is supplied with an energy pulse. This can be done by passing an electric current, ie by feeding electrical energy. As a result of the application of energy, the temperature of the storage element continuously increases until a maximum temperature is reached which is above the condensation temperature or vaporization temperature of the starting material but below a temperature at which a chemical or physical conversion of the starting material takes place. The starting material is an organic starting material used in the production of OLEDs. When heating the cold storage element from room temperature or a higher temperature, which is lower than the condensation temperature, to the maximum temperature, the temperature of the storage surfaces increases continuously. It is driven to a certain extent a temperature ramp. As a result, the steam generation rate varies during the coating step. It rises from zero and reaches a maximum. The evaporation rate drops back to zero after the maximum, when the entire stockpiled in the storage element is evaporated. With the invention, a reproducible amount of material with a high material efficiency and a short residence time of the material in the hot evaporator is evaporated. In a series production several deposition steps are performed in succession, wherein for depositing a layer also several cycles can be performed in succession, in each of which first loading of the storage element takes place and then evaporation of the starting material, the total mass of the starting material carried by the storage element slightly may be above the mass required for the coating step. It is essential that during loading always the same quantity of starting material is brought to the storage surfaces and preferably only this quantity is evaporated from the storage surfaces in a subsequent coating step. This ensures that reproducible masses of organic starting material are vaporized, whereby the tolerances are easy to comply with, since with increasing evaporation, especially when at least 90 percent of the storage mass is evaporated, the steam generation rate decreases exponentially. Thus, in the storing step, a discretely defined amount of material, namely exactly that which is needed for a coating step, is preferably deposited on a cool evaporator. The temperature of the evaporator must only be lower than the evaporation temperature. After completion of the preparatory step, which is effectively a loading step of the evaporator formed by the storage element, the coating step may begin by heating the evaporator by an energy pulse, so that the material deposited on the storage surfaces substantially completely, ie evaporated to technologically acceptable residual levels. The coating step may be shorter than the preparation step. The substantially complete evaporation of the material stored on the storage surfaces can amount to a few seconds. Thereafter, the evaporator, so the storage element is cooled again and loaded again after reaching a temperature below the evaporation temperature. During the loading, ie during the preparation step, a substrate change can be carried out within the process chamber. The loading of the storage element is preferably carried out by condensation of a transported as a vapor organic starting material, so that the storage element forms a condensate carrier.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen Brief description of the drawings

[0009] Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird anhand der beigefügten Zeichnungen erläutert. Es zeigen: An embodiment of the invention will be explained with reference to the accompanying drawings. Show it:

Fig. 1 eine Vorrichtung zum Beladen eines Speicherelementes 1, die Fig. 1 shows a device for loading a memory element 1, the

Teil einer Beschichtungs anläge sein kann, wie sie in der Figur 2 schematisch dargestellt ist, die aber auch räumlich davon getrennt sein kann, Part of a coating can be anläge as shown in the figure 2 is shown schematically, but can also be spatially separated from it,

Fig. 2 eine Beschichtungseinrichtung, 2 a coating device,

Fig. 3 den zeitlichen Verlauf einer Dampferzeugungsrate einer Fig. 3 shows the time course of a steam generation rate of a

Dampfquelle gemäß Stand der Technik (WO 2012/175128) und  Steam source according to the prior art (WO 2012/175128) and

Fig. 4 die Dampferzeugungsrate einer erfindungsgemäßen Dampfquelle. 4 shows the steam generation rate of a vapor source according to the invention.

Beschreibung der Ausführungsformen Description of the embodiments

[0010] Die Figur 1 zeigt eine Vorrichtung zum Beladen eines die Funktion eines Kondensatträgers ausübenden Speicherelementes 1, der als Speichermedi- um zum Speichern einer genau abgemessenen Quantität eines organischenFIG. 1 shows a device for loading a memory element 1 performing the function of a condensate carrier, which serves as a storage medium for storing a precisely measured quantity of organic matter

Ausgangsstoffs verwendet wird. Das Speicherelement 1 hat darüber hinaus die Funktion eines Verdampfers. Er besteht aus einem elektrisch leitenden Festkörperschaum, wie er in der WO 2012/175128 oder in der US 7,238,389 beschrieben ist. [0011] Während eines Vorbereitungsschrittes, bei dem das Speicherelement 1 mit einem organischen Ausgangsstoff beladen wird, liegt die Temperatur des Speicherelementes 1 unterhalb der Kondensationstemperatur des organischen Ausgangsstoffs. Das Speicherelement 1 kann gekühlt werden, um die Kondensationswärme abzuführen. Er kann aber auch eine ausreichend tiefe Tempera- tur aufweisen, so dass er bei der Kondensation des dampfförmig in die in Figur 1 dargestellte Vorrichtung eingespeisten Ausgangsstoffs nicht die Verdampfungstemperatur erreicht. [0012] Die in Figur 1 dargestellte Vorrichtung besitzt eine Zuleitung 7, durch welche ein zuvor erzeugter Dampf V des organischen Ausgangsstoffes von einem Trägergas C transportiert wird. In einem Bereich eines erweiterten Querschnitts der Zuleitung 7 befindet sich das von einem elektrisch leitenden Fest- körper gebildete Speicherelement 1. Dessen offenporige Zellwände Speicherflächen ausbilden, auf denen der Dampf V kondensiert. Starting material is used. The storage element 1 also has the function of an evaporator. It consists of an electrically conductive solid-state foam, as described in WO 2012/175128 or in US Pat. No. 7,238,389. During a preparation step, in which the storage element 1 is loaded with an organic starting material, the temperature of the storage element 1 is below the condensation temperature of the organic starting material. The storage element 1 can be cooled to remove the heat of condensation. However, it can also have a sufficiently low temperature so that it does not reach the evaporation temperature during condensation of the starting material fed in vapor-form into the apparatus shown in FIG. The device shown in Figure 1 has a supply line 7 through which a previously generated vapor V of the organic starting material is transported by a carrier gas C. In a region of an enlarged cross-section of the feed line 7 is the memory element formed by an electrically conductive solid body 1. Its open-cell walls form memory areas on which the vapor V condenses.

[0013] Der in die Zuleitung 7 eingespeiste Dampf kann mit einer Vorrichtung erzeugt werden, wie sie im eingangs zitierten Stand der Technik offenbart wird. Insbesondere kann ein Aerosolerzeuger vorgesehen sein, mit dem ein Aerosol- fluss erzeugt wird, der in einem vorgeschalteten weiteren Verdampfer verdampft wird. Es ist aber auch möglich, eine vorbestimmte Masse des organischen Ausgangsstoffes auszuwiegen und in einem Tiegel zu erhitzen und den dadurch erzeugten Dampf V durch die Zuleitung 7 zum Speicherelement 1 zu leiten, auf dessen Speicherflächen der erzeugte Dampf V dann vollständig kon- densiert. Die Beladung des Speicherelementes 1 kann aber auch durch Aufstreuen eines Pulvers oder des Erstarrenlassens einer Flüssigkeit erfolgen. Bei den bevorzugten Methoden zur Dampferzeugung ist es insbesondere vorgesehen, dass der gesamte durch die Zuleitung 7 strömende Dampf V auf den Speicherflächen des Speicherelementes 1 kondensiert. [0014] Ein derartig mit einer genau abgemessenen Quantität eines organischen Ausgangsstoffes beladenes Speicherelement 1 kann für eine spätere Verwendung bevorratet werden. Es ist aber insbesondere vorgesehen, dass die Beladung des Speicherelementes 1 mit dem organischen Material innerhalb derselben Vorrichtung erfolgt, mit der auch der Dampf erzeugt wird, der zur Ab- Scheidung einer Schicht in eine Prozesskammer 2 eingespeist wird. [0015] Eine derartige Vorrichtung zeigt die Figur 2. Während des sich unmittelbar an den Vorbereitungsschritt anschließenden Beschichtungsschrittes wird durch den Zuleitungskanal 6 ein Trägergasstrom ohne die Anwesenheit eines Dampfes eingespeist. Der Trägergasstrom C durchströmt das Speicherele- ment 1, der durch Einspeisen von Heizenergie H aufgeheizt wird. Dabei ändert sich die Temperatur des Speicherelementes 1 stetig bis auf eine Temperatur, die oberhalb der Verdampfungstemperatur des organischen Ausgangsstoffes liegt. Die Einspeisung der Heizleistung H kann durch Hindurchleiten eines elektrischen Stroms durch das elektrisch leitende Speicherelement 1 erfolgen. [0016] Mit ansteigender Temperatur steigt die Verdampfungsrate im Speicherelement 1, bis nach Erreichen einer gewissen Temperatur die Verdampfungsrate ein Maximum erreicht (vgl. Figur 4). Mit zunehmender Verarmung des im Speicherelement 1 bevorrateten Materials sinkt die Verdampfungsrate dann bis auf nahezu Null, wenn die im Speicherelement 1 gespeicherte Masse des orga- nischen Ausgangsstoffes nahezu vollständig verdampft ist und der Belegungsgrad mit Kondensat auf den Speicherflächen unter 50 bzw. unter 20 Prozent ist. Die Verdampfungsrate sinkt dann im Wesentlichen exponentiell mit der Zeit. Die Energiezufuhr wird abgebrochen, wenn die Verdampfungsrate bspw. nur noch einem Hundertstel der maximalen Verdampfungsrate entspricht. [0017] Der Beschichtungsschritt kann somit bei einem sich stetig ändernden Materialfluss einen durch einen Strömungskanal 6 hindurchströmenden The fed into the supply line 7 steam can be generated with a device as disclosed in the cited prior art. In particular, an aerosol generator can be provided with which an aerosol flow is generated, which is evaporated in a further upstream evaporator. However, it is also possible to weigh out a predetermined mass of the organic starting material and to heat it in a crucible and to conduct the steam V generated thereby through the feed line 7 to the storage element 1, on the storage surfaces of which the vapor V produced then condenses completely. The loading of the storage element 1 can also be done by sprinkling a powder or the solidification of a liquid. In the preferred methods for generating steam, it is provided in particular that the entire steam V flowing through the feed line 7 condenses on the storage surfaces of the storage element 1. Such a loaded with a precisely measured quantity of an organic starting material storage element 1 can be stored for later use. However, it is provided in particular that the loading of the storage element 1 with the organic material takes place within the same device with which the steam is also generated, which is fed to a separation of a layer in a process chamber 2. Such a device is shown in FIG 2. During the immediately following the preparation step subsequent coating step, a carrier gas stream is fed through the feed channel 6 without the presence of a vapor. The carrier gas flow C flows through the storage element 1, which is heated by supplying heating energy H. In this case, the temperature of the storage element 1 changes continuously to a temperature which is above the evaporation temperature of the organic starting material. The feeding of the heating power H can be done by passing an electric current through the electrically conductive storage element 1. With increasing temperature, the evaporation rate in the storage element 1 increases until after reaching a certain temperature, the evaporation rate reaches a maximum (see Figure 4). With increasing depletion of the stockpiled in the storage element material 1, the evaporation rate then drops to almost zero, when stored in the storage element 1 mass of the organic starting material is almost completely evaporated and the occupancy rate with condensate on the storage areas under 50 and less than 20 percent , The rate of evaporation then decreases substantially exponentially with time. The energy supply is interrupted if the evaporation rate, for example, corresponds to only one hundredth of the maximum evaporation rate. The coating step can thus, in the case of a constantly changing material flow, flow through a flow channel 6

Dampffluss erzeugen. Generate steam flow.

[0018] Der Strömungskanal 6 verbindet das Speicherelement 1 mit einem Gaseinlassorgan 3, welches innerhalb einer Prozesskammer 2 angeordnet ist und welches auf einer Temperatur gehalten ist, die oberhalb der Kondensationstemperatur des Dampfes liegt, so dass der Dampf, der im Speicherelement 1 erzeugt und durch den Strömungskanal 6 transportiert wird, vollständig durch das Gaseinlassorgan 3 hindurchgeht. Das Gaseinlassorgan 3 besitzt auf einer zu einem Substrathalter 4 weisenden Gasaustrittsfläche eine Vielzahl von siebartig angeordneten Düsen. Das aus diesen die Form eines Showerheads aufweisen- den Gaseinlassorgan 3 austretende, den Dampf transportierende Trägergas C transportiert den Dampf V in Richtung des auf dem gekühlten Substrathalter 4 liegenden Substrat 5, wo ein reproduzierbarer Anteil des Dampfes als Schicht kondensiert oder reagiert, so dass ein Reaktionsprodukt auf dem Substrat 5 als Schicht abgeschieden wird. [0019] Während die Figur 4 die von der erfindungs gemäßen Dampf quelle, nämlich dem Speicherelement 1 erzeugte Dampferzeugungsrate zeigt, zeigt die Figur 3 die Dampferzeugungsrate einer Dampfquelle gemäß Stand der Technik. Nach einer Stabilisierungszeit, während der die Dampferzeugungsrate stark variiert, erreicht die Dampferzeugungsrate einen stationären Zustand, in dem sich die Dampferzeugungsrate zeitlich nicht mehr ändert. Die Quantität Q, die in die Prozesskammer 2 eingespeist wird, wird durch eine Einspeisezeit definiert, während derer der stationäre Dampf fluss in die Prozesskammer 2 eingespeist wird. The flow channel 6 connects the storage element 1 with a gas inlet member 3, which is arranged within a process chamber 2 and which is maintained at a temperature which is above the condensation temperature of the vapor, so that the steam in the storage element. 1 is generated and transported through the flow channel 6, completely passes through the gas inlet member 3. The gas inlet member 3 has a plurality of sieve-like arranged nozzles on a gas outlet surface facing a substrate holder 4. The carrier gas C exiting the gas inlet element 3, which has the form of a showerhead and discharges the vapor, transports the vapor V in the direction of the substrate 5 lying on the cooled substrate holder 4, where a reproducible portion of the vapor condenses or reacts as a layer, so that a Reaction product is deposited on the substrate 5 as a layer. While Figure 4 shows the vapor source according to the Invention, namely the storage element 1 generated steam generation rate, Figure 3 shows the steam generation rate of a steam source according to the prior art. After a stabilization time, during which the steam generation rate varies greatly, the steam generation rate reaches a steady state in which the steam generation rate does not change over time. The quantity Q, which is fed into the process chamber 2, is defined by a feed time during which the stationary steam flow is fed into the process chamber 2.

[0020] Bei dem erfindungs gemäßen Verfahren (Figur 4) bildet die auf den Speicherflächen des Speicherelementes 1 deponierte Speichermasse, insbesondere Kondensatmasse, des organischen Ausgangsstoffs die in die Prozesskammer 2 eingespeiste Quantität Q. In the inventive method (Figure 4) forms the deposited on the storage surfaces of the storage element 1 storage mass, in particular condensate mass, the organic starting material fed into the process chamber 2 quantity Q.

[0021] Es ist insbesondere vorgesehen, dass eine auf einem Substrat abzuscheidende Schicht in Form mehrerer übereinandergeschichteten Einzelschich- ten besteht, wobei jede Einzelschicht dadurch abgeschieden wird, dass zunächst in einem Vorbereitungsschritt das Speicherelement 1 mit dem Aus- gangsstoff beladen wird, wobei jeweils dieselbe Masse auf den Speicherflächen des Speicherelementes 1 deponiert wird, wobei diese Masse im Wesentlichen mit der Masse übereinstimmt, die in den jeweils auf den Vorbereitungs schritt folgenden Beschichtungsschritt vom Speicherelement 1 wieder verdampft wird, so dass nach jedem Beschichtungsschritt in etwa dieselbe Restmasse auf den Speicherflächen vorhanden bleibt, wobei diese die Speicherflächen bevorzugt nur teilweise bedeckt. Es ist insbesondere vorgesehen, dass beim Beschichtungsschritt das Speicherelement 1 so weit entleert wird, dass der Bedeckungsgrad der Speicherflächen mit dem Ausgangsstoff unterhalb von 20 Prozent liegt und wobei der Bedeckungsgrad der Speicherflächen mit dem Ausgangsstoff vor Beginn des Beschichtungsschrittes bei 100 Prozent liegt. [0021] It is provided in particular that a layer to be deposited on a substrate consists of a plurality of individual layers stacked on top of one another, wherein each individual layer is deposited by firstly, in a preparatory step, the memory element 1 having the output. In each case, the same mass is deposited on the storage surfaces of the storage element 1, wherein this mass substantially coincides with the mass which is evaporated in the respective step on the preparation step following coating step from the storage element 1 again, so that after each coating step in about the same residual mass remains on the storage surfaces, which preferably covers the storage areas only partially. It is in particular provided that during the coating step the storage element 1 is emptied so far that the degree of coverage of the storage surfaces with the starting material is below 20 percent and wherein the degree of coverage of the storage surfaces with the starting material before the start of the coating step is 100 percent.

[0022] Die vorstehenden Ausführungen dienen der Erläuterung der von der Anmeldung insgesamt erfassten Erfindungen, die den Stand der Technik zumindest durch die folgenden Merkmalskombinationen jeweils auch eigenstän- dig weiterbilden, wobei zwei, mehrere oder alle dieser Merkmalskombinationen auch kombiniert sein können, nämlich: [0022] The above explanations serve to explain the inventions as a whole, which further develop the prior art, at least by the following combinations of features, wherein two, several or all of these combinations of features may also be combined, namely:

[0023] Ein Verfahren, das dadurch gekennzeichnet ist, dass im Vorbereitungsschritt maximal 10 Prozent mehr als die abgemessene Masse, bevorzugt jedoch exakt die abgemessene Masse auf den Speicherflächen deponiert wird, die im Beschichtungsschritt verdampft wird. A method which is characterized in that in the preparation step a maximum of 10 percent more than the measured mass, but preferably exactly the measured mass is deposited on the storage surfaces, which is evaporated in the coating step.

[0024] Ein Verfahren, das dadurch gekennzeichnet ist, dass die Verdampfung des Ausgangsstoffs von den Speicherflächen durch Aufheizen des Speicherelementes 1 erfolgt bei einer zeitlich sich ändernden Verdampfungsrate des Ausgangsstoffs. [0025] Ein Verfahren, das dadurch gekennzeichnet ist, dass das Speicherelement 1 im Vorbereitungsschritt eine Temperatur unter der Kondensationstemperatur des Ausgangsstoffs, insbesondere mindestens 20°C unter der Kondensationstemperatur aufweist und im Beschichtungsschritt von dieser Temperatur auf eine Temperatur oberhalb der Kondensationstemperatur des Ausgangsstoffs aufgeheizt wird, wobei die Temperatur des Speicherelementes 1 stetig ansteigt. A method which is characterized in that the evaporation of the starting material from the storage surfaces by heating the storage element 1 takes place at a time-varying rate of evaporation of the starting material. A method which is characterized in that the storage element 1 in the preparation step, a temperature below the condensation temperature of the starting material, in particular at least 20 ° C below the condensation temperature and is heated in the coating step of this temperature to a temperature above the condensation temperature of the starting material , wherein the temperature of the memory element 1 increases steadily.

[0026] Ein Verfahren, das dadurch gekennzeichnet ist, dass als Speicherelement 1 ein Festkörperschaum verwendet wird, der elektrisch leitfähig ist und das Aufheizen des Speicherelementes 1 durch Hindurchleiten eines elektrischen Stroms erfolgt. A method which is characterized in that a solid-state foam is used as the memory element 1, which is electrically conductive and the heating of the memory element 1 is carried out by passing an electric current.

[0027] Ein Verfahren, das dadurch gekennzeichnet ist, dass zum Verdampfen des auf den Speicherflächen bevorrateten Ausgangsstoffs das Speicherelement 1 mit einem Energiepuls beaufschlagt wird. [0028] Ein Verfahren, das dadurch gekennzeichnet ist, dass im Vorbereitungsschritt der Ausgangsstoff von einem Trägergas C als Partikelstrom, als Aerosol oder in einem dampfförmigen Zustand zum Speicherelement 1 gefördert wird. A method which is characterized in that the storage element 1 is acted upon by an energy pulse to evaporate the stored on the storage surfaces starting material. A method which is characterized in that in the preparation step, the starting material is conveyed by a carrier gas C as a particle stream, as an aerosol or in a vaporous state to the storage element 1.

[0029] Ein Verfahren, das dadurch gekennzeichnet ist, dass in mehreren aufeinanderfolgenden Schritten jeweils in einem Vorbereitungs schritt eine vorbe- stimmte Masse des Ausgangsstoffs auf den Speicherflächen deponiert wird und danach durch Energiebeaufschlagung im Beschichtungsschritt dieselbe Masse verdampft wird, wobei insbesondere vorgesehen ist, dass nach dem Beschichtungsschritt maximal 10 Prozent der Masse, die vor Beginn des Beschichtungs- schrittes auf den Speicherflächen deponiert war, noch auf den Speicherflächen vorhanden ist. [0030] Ein Verfahren, das dadurch gekennzeichnet ist, dass zum Verdampfen eine vorbestimmte Energiemenge verwendet wird. [0029] A method which is characterized in that, in several successive steps, in each case in a preparation step, a predetermined mass of the starting material is deposited on the storage surfaces and then the same mass is vaporized by application of energy in the coating step, wherein it is provided in particular After the coating step, a maximum of 10 percent of the mass which had been deposited on the storage surfaces before the beginning of the coating step is still present on the storage surfaces. A method characterized in that a predetermined amount of energy is used for evaporation.

[0031] Alle offenbarten Merkmale sind (für sich, aber auch in Kombination untereinander) 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, auch ohne die Merkmale eines in Bezug genommenen Anspruchs, mit ihren Merkmalen eigenständige erfinderische Weiterbildungen des Standes der Technik, insbesondere um auf Basis dieser Ansprüche Teilanmeldungen vorzunehmen. Die in jedem Anspruch angegebene Erfindung kann zusätzlich ein oder mehrere der in der vorstehenden Beschreibung, insbesondere mit Bezugsziffern versehene und/ oder in der Bezugsziffernliste angegebene Merkmale aufweisen. Die Er- findung betrifft auch Gestaltungsformen, bei denen einzelne der in der vorstehenden Beschreibung genannten Merkmale nicht verwirklicht sind, insbesondere soweit sie erkennbar für den jeweiligen Verwendungszweck entbehrlich sind oder durch andere technisch gleichwirkende Mittel ersetzt werden können. All disclosed features are essential to the invention (individually, but also in combination with one another). 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, even without the features of a claimed claim, with their features independent inventive developments of the prior art, in particular in order to make divisional applications based on these claims. The invention specified in each claim may additionally have one or more of the features described in the preceding description, in particular with reference numerals and / or given in the reference numerals. The invention also relates to design forms in which individual features mentioned in the above description are not realized, in particular insofar as they are recognizably dispensable for the respective intended use or can be replaced by other technically equivalent means.

Liste der Bezugszeichen List of reference numbers

1 Speicherelement Trägergas1 storage element carrier gas

2 Prozesskammer Heizleistung2 process chamber heating power

3 Gaseinlassorgan Quantität3 gas inlet organ quantity

4 Substrathalter Dampf4 substrate holder steam

5 Substrat 5 substrate

6 Strömungskanal  6 flow channel

7 Zuleitung Zeit  7 supply time

Claims

Ansprüche claims

Verfahren zum Abscheiden einer Schicht auf einem Substrat (5), wobei in einem Vorbereitungsschritt auf Speicherflächen eines Speicherelementes (1) eine erste Masse eines Ausgangsstoffs deponiert wird und in einem Beschichtungsschritt der Ausgangsstoff von den Speicherflächen verdampft wird und eine abgemessene Masse des Ausgangsstoffs mittels eines Trägergases (C) in eine Prozesskammer (2) transportiert wird, wo auf einem Substrat (5) eine den Ausgangsstoff oder ein Reaktionsprodukt des Ausgangsstoffs aufweisende Schicht auf dem Substrat (5) abgeschieden wird, dadurch gekennzeichnet, dass im Vorbereitungsschritt maximal 10 Prozent mehr als die abgemessene Masse deponiert wird, die im Beschichtungsschritt verdampft wird. A method for depositing a layer on a substrate (5), wherein in a preparation step on storage surfaces of a storage element (1) a first mass of a starting material is deposited and in a coating step, the starting material is evaporated from the storage surfaces and a measured mass of the starting material by means of a carrier gas (C) is transported in a process chamber (2), where on a substrate (5) a starting material or a reaction product of the starting material having layer on the substrate (5) is deposited, characterized in that in the preparation step a maximum of 10 percent more than metered mass is deposited, which is evaporated in the coating step.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass im Vorbereitungsschritt exakt die abgemessene Masse auf den Speicherflächen deponiert wird, die im Beschichtungsschritt verdampft wird. 2. The method according to claim 1, characterized in that in the preparation step exactly the measured mass is deposited on the storage surfaces, which is evaporated in the coating step.

Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Verdampfung des Ausgangsstoffs von den Speicherflächen durch Aufheizen des Speicherelementes (1) erfolgt bei einer zeitlich sich ändernden Verdampfungsrate des Ausgangsstoffs. A method according to claim 1 or 2, characterized in that the evaporation of the starting material from the storage surfaces by heating of the storage element (1) takes place at a time-varying rate of evaporation of the starting material.

Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Speicherelement (1) im Vorbereitungsschritt eine Temperatur unter der Kondensationstemperatur des Ausgangsstoffs, insbesondere mindestens 20°C unter der Kondensationstemperatur aufweist und im Beschichtungsschritt von dieser Temperatur auf eine Temperatur oberhalb der Kondensationstemperatur des Ausgangsstoffs aufgeheizt wird, wobei die Temperatur des Speicherelementes (1) stetig ansteigt. Method according to one of the preceding claims, characterized in that the storage element (1) in the preparation step has a temperature below the condensation temperature of the starting material, in particular at least 20 ° C below the condensation temperature and heated in the coating step from this temperature to a temperature above the condensation temperature of the starting material is, wherein the temperature of the memory element (1) increases steadily.

5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass als Speicherelement (1) ein Festkörperschaum verwendet wird, der elektrisch leitfähig ist und das Aufheizen des Speicherelementes (1) durch Hindurchleiten eines elektrischen Stroms erfolgt. 5. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that as a storage element (1) a solid state foam is used, which is electrically conductive and the heating of the storage element (1) by passing an electric current.

Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zum Verdampfen des auf den Speicherflächen bevorrateten Ausgangsstoffs das Speicherelement (1) mit einem Energiepuls beaufschlagt wird. Method according to one of the preceding claims, characterized in that the storage element (1) is acted upon by an energy pulse for evaporating the stored on the storage surfaces starting material.

Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass im Vorbereitungsschritt der Ausgangsstoff von einem Trägergas (C) als Partikelstrom, als Aerosol oder in einem dampfförmigen Zustand zum Speicherelement (1) gefördert wird. Method according to one of the preceding claims, characterized in that in the preparation step, the starting material from a carrier gas (C) is conveyed as a particle stream, as an aerosol or in a vaporous state to the storage element (1).

Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in mehreren aufeinanderfolgenden Schritten jeweils in einem Vorbereitungs schritt eine vorbestimmte Masse des Ausgangsstoffs auf den Speicherflächen deponiert wird und danach durch Energiebeaufschlagung im Beschichtungs schritt dieselbe Masse verdampft wird. Method according to one of the preceding claims, characterized in that in a plurality of successive steps each step in a preparation step, a predetermined mass of the starting material is deposited on the storage surfaces and then step by energization in the coating step the same mass is evaporated.

Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass nach dem Be- schichtungsschritt maximal 10 Prozent der Masse, die vor Beginn des Be- schichtungsschrittes auf den Speicherflächen deponiert war, noch auf den Speicherflächen vorhanden ist. A method according to claim 8, characterized in that after the coating step, a maximum of 10 percent of the mass, which was deposited on the storage surfaces before the start of the coating step, is still present on the storage surfaces.

10. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zum Verdampfen eine vorbestimmte Energiemenge verwendet wird. Verfahren, gekennzeichnet durch eines oder mehrere der kennzeichnenden Merkmale eines der vorhergehenden Ansprüche. 10. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that for the evaporation of a predetermined amount of energy is used. Method characterized by one or more of the characterizing features of one of the preceding claims.