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WO2016000944A1 - Vorrichtung und verfahren zum erzeugen eines dampfes aus mehreren flüssigen oder festen ausgangsstoffen für eine cvd- oder pvd-einrichtung - Google Patents

Vorrichtung und verfahren zum erzeugen eines dampfes aus mehreren flüssigen oder festen ausgangsstoffen für eine cvd- oder pvd-einrichtung Download PDF

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WO2016000944A1
WO2016000944A1 PCT/EP2015/063382 EP2015063382W WO2016000944A1 WO 2016000944 A1 WO2016000944 A1 WO 2016000944A1 EP 2015063382 W EP2015063382 W EP 2015063382W WO 2016000944 A1 WO2016000944 A1 WO 2016000944A1
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WO
WIPO (PCT)
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heat transfer
transfer body
carrier gas
vapor
particles
Prior art date
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PCT/EP2015/063382
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English (en)
French (fr)
Inventor
Michael Long
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Aixtron SE
Original Assignee
Aixtron SE
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Publication date
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Priority to US15/318,917 priority patent/US10060022B2/en
Priority to KR1020177002458A priority patent/KR20170026531A/ko
Priority to JP2017519798A priority patent/JP6606547B2/ja
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    • C23C16/45563—Gas nozzles
    • C23C16/45574—Nozzles for more than one gas

Definitions

  • the invention relates to a method for producing a vapor in a CVD or PVD device, in which evaporative heat is transferred to liquid or solid particles of a first starting material by bringing the particles into contact with heat transfer surfaces of a first heat transfer body having a first temperature; such that a first vapor is formed, which is transported out of the heat transfer body by means of a carrier gas, wherein the first vapor is transported by the carrier gas into a second heat transfer body, which is arranged in the direction of the flow of the carrier gas at a distance behind the first heat transfer body , and having a second temperature.
  • the invention also relates to a device for generating a vapor for a CVD or PVD device for carrying out the method, comprising a first heat transfer body having heat transfer surfaces for transferring heat of vaporization to liquid or solid particles fed into the first heat transfer body through a first supply line a first starting material, wherein the vapor generated by evaporation of the particles of a carrier gas in a flow direction of the carrier gas from the first heat transfer body can be brought into a second heat transfer body, which is arranged in the flow direction of the carrier gas behind the first heat transfer body, wherein the first heat transfer body to a first Temperature and the second heat transfer body can be heated to a second temperature.
  • WO 2012/175128 AI, WO 2012/175124 AI, WO 2012/175126 and DE 10 2011 051 261 AI or DE 10 2011 051 260 AI show devices for providing a vapor, in which one or more electrically conductive solid-state foams are used, with which can be fed to an aerosol evaporation heat.
  • a current By passing a current through it, the cell walls of the open cell foam body heat up. Heat of vaporization is transferred to the aerosol particles passing into contact with the cell walls so that the particles undergo phase transformation. They transform into a vapor, which is transported by a carrier gas in the flow direction to a gas inlet member of a CVD reactor. In the CVD reactor, a chemical reaction can take place.
  • a chemical reaction can take place.
  • CVD reactor can also be used a PVD reactor having a cooled susceptor on which a substrate is to be coated. The vapor condenses on the surface of the substrate to form a layer.
  • US Pat. Nos. 4,769,292 and 4,885,211 describe the production of light-emitting diodes (OLEDs) from organic starting materials.
  • the invention relates to a device for depositing such organic layers on a substrate, so that OLED components can be produced from the coated substrates.
  • the invention is therefore based on the object of specifying a method or a device, with which organic starting materials which have different chemical and / or physical properties from each other, can be evaporated.
  • a multi-stage evaporation device is used.
  • the evaporation device has at least two heat transfer bodies which have heat transfer surfaces.
  • the heat transfer body are arranged one behind the other in the flow direction.
  • By at least one upstream heat transfer body flows a carrier gas.
  • In the upstream heat transfer body is a first aerosol fed.
  • the particles evaporate by coming into contact with the heat transfer surfaces.
  • the vaporized first feedstock is fed from the carrier gas into at least a second downstream heat transfer body.
  • a second aerosol is fed.
  • the particles of the second aerosol evaporate by contacting the heat transfer surfaces of the at least one downstream heat transfer body.
  • the carrier gas thus transports a gas stream consisting of the vapor of two different starting materials from the last downstream heat transfer body.
  • the plurality of heat transfer bodies arranged one behind the other in the flow direction, in front of which an aerosol feed line opens or into which an aerosol feed line opens in each case, can have mutually different temperatures.
  • the temperatures of the heat transfer bodies arranged one behind the other in the flow direction preferably differ in such a way that a respective upstream heat transfer body has a lower temperature than the respective heat transfer body arranged downstream.
  • the heat transfer body thus have a gradually increasing temperature in the flow direction.
  • the temperatures of the heat transfer body are chosen so that in the at least one upstream
  • Heat transfer body is an aerosol with a low evaporation temperature and in the at least one downstream heat transfer body, an aerosol with a higher evaporation temperature is fed or can be fed. Due to the short contact time or residence time of the vaporized aerosol in the at least one downstream, higher temperature evaporation body, there is no or only a negligible decomposition of the vapor.
  • the device or the method is in a Vorrich- performed tion having two heat transfer body, which are arranged one behind the other.
  • the first heat transfer body in the flow direction may be preceded by a preheater in the flow direction. With this preheating a carrier gas is preheated.
  • the preheated carrier gas flows into the first heat transfer body immediately or after flowing through a clearance clearance.
  • a first supply line for a first aerosol In the first transfer body or in a distance space in front of the first transfer body opens a first supply line for a first aerosol.
  • the first aerosol is fed into the first heat transfer body. By contacting the aerosol particles with the heat transfer surfaces of the heat transfer body, the first aerosol is vaporized. Downstream of the first heat transfer body is the second heat transfer body.
  • a clearance space may be provided between the first heat transfer body and the second heat transfer body. In the distance space or directly into the second heat transfer body, a second aerosol feed line can open.
  • a second aerosol is fed into the second heat transfer body, where the particles of the second aerosol come into contact with the heat transfer surfaces of the second heat transfer body.
  • further heat transfer bodies can be arranged downstream of the second heat transfer body in the flow direction, into each of which a further aerosol can be fed. This results in a cascade-like evaporation device.
  • the vaporizing bodies are heated by passing an electric current to an evaporation temperature.
  • the evaporation temperatures of the different heat transfer bodies may be different from each other.
  • the evaporation temperatures of the individual heat transfer bodies increase in the direction of flow, so that in the flow in the In the direction of the first evaporation body, the aerosol with the lowest evaporation temperature and in the flow direction last evaporation body the aerosol with the highest evaporation temperature is fed.
  • the contact time of the aerosol body with the heat transfer surfaces is minimized in that the heat transfer body, but also the preheating is formed by a solid state foam, as disclosed in WO 2012/175124, WO 2012/175126 or WO 2012/175128.
  • WO 2012/175124, WO 2012/175126 or WO 2012/175128 The disclosure of these publications is therefore fully incorporated in the disclosure of this application. It is a solid state foam with a porosity of 500 to 200, preferably 100 pores per inch.
  • the proportion of all open surfaces on the surface of the solid-state foam is greater than 90 percent.
  • the walls of all open cells are brought to the vaporization temperature by passing an electric current.
  • a last heatable or even coolable solid-state foam can be arranged in the flow direction behind the last heat transfer body into which an aerosol is individually fed.
  • This foam body serves to modulate the steam flow. By lowering its temperature, there may be a partial condensation there.
  • the steam emerging from the last evaporation body or solid foam body in the flow direction and transported by a carrier gas is introduced into a process chamber of a PVD reactor. This can be done via a gas inlet element in the form of a showerhead. However, the feeding of the steam can also take place directly from the gas outlet surface of the last foam body in the direction of flow.
  • a substrate On a cooled susceptor is a substrate which is coated with the multi-material vapor. The coating is done by condensation.
  • the last arranged in the direction of flow heat transfer body has the property to mix the individual vapors homogeneously.
  • the last arranged in the direction of flow heat transfer body can therefore form a gas outlet surface, which simultaneously forms a gas inlet surface of a process chamber.
  • Heat transfer body can thus be the upper limit of a process chamber with its gas outlet surface.
  • the heat transfer bodies may have a round or a rectangular plan. They can be designed thinner in the middle than at the edge. They can thus have meniscus-like upper sides and lower sides.
  • FIG. 1 schematically shows the structure of a coating device with a multi-stage aerosol evaporator
  • FIG. 2 shows a section according to the line II - II in Figure 1, a second embodiment of the invention, in which the multi-stage Aeorosolverdampfer a gas inlet member 14 of a PVD reactor 26 feeds and another embodiment of a multi-stage Aeorosolver- vaporizer.
  • FIG. 1 schematically shows a reactor housing 26 in which a coolable susceptor 19 is located, on which one or more substrates 20 are arranged.
  • the reactor housing 26 is traversed from top to bottom by a carrier gas.
  • the carrier gas is fed through a feed line 7.
  • a first aerosol and a feed line 6 a second aerosol is fed.
  • the two aerosols are chemically different from each other and have different evaporation temperatures from each other.
  • the evaporation temperature of the first aerosol is less than the evaporation temperature of the second aerosol.
  • a preheater 4 which extends over the entire cross-sectional area of the reactor housing 26, located in the flow direction immediately behind the mouth 7 'of the carrier gas supply line. By means of an electrical current introduced into the preheater 4 by electrical contacts 22, the preheater 4 can be heated to a temperature approximately equal to the evaporation temperature of the first aerosol.
  • the preheater 4 is penetrated by the pipes formed by pipes 5, 6.
  • the mouth 5 'of the first supply line 5 is located in a gap 10, which is arranged downstream of the preheater 4 and upstream of a first evaporation body 1.
  • the evaporation body 1 extends over the entire cross-sectional area of the reactor housing 26.
  • an electric current which is introduced through contacts 23 in the first evaporation body 1, the evaporation body 1 is brought to a first evaporation temperature.
  • the heated carrier gas emerging from the preheater 4 and the first aerosol fed into the gap 10 enter.
  • the aerosol particles then come into touching contact with evaporation surfaces of the first heat transfer body 1 within the first heat transfer body 1 a complete evaporation of the first aerosol takes place.
  • This is transported with the carrier gas flow from the first heat transfer body 1 in a second intermediate space 11, which is located in the flow direction behind the first heat transfer body 1 and in the flow direction in front of a second heat transfer body 2.
  • the second heat transfer body 2 By an electric current, which is introduced by means of electrical contacts 24 in the second heat transfer body 2, the second heat transfer body 2 can be heated to a second evaporation temperature, which is greater than the first evaporation temperature.
  • a second evaporation temperature which is greater than the first evaporation temperature.
  • the particles of the second aerosol are evaporated in the second heat transfer body 2.
  • the vapor of the first starting material passes through the second heat transfer body 2 substantially undisrupted and uninfluenced.
  • a third intermediate space 12 In the flow direction behind the second heat transfer body 2 is a third intermediate space 12.
  • the intermediate space 12 is located in the flow direction above a last heat transfer body 3, which can be heated by introducing an electrical current in contacts 25 to a temperature.
  • Such means may for example be formed by a supply line, not shown, through which a cooled carrier gas is fed into the intermediate space 12.
  • the heat transfer body 3 is maintained at a temperature at which condensation does not take place on the heat transfer surfaces of the heat transfer body 3. From the exit surface of the heat transfer body 3 then exits from two different vapors existing process gas. The vapor condenses on the surface of the substrate 20, which is held by the susceptor 19 at a deposition temperature.
  • the heat transfer body 1 and 2 have the task to evaporate an aerosol fed into each of them.
  • the heat transfer bodies 1, 2 therefore form evaporation bodies.
  • the aerosols may include a layering source and a dopant source. They can also contain several layer-forming substances. In particular, organic substances are used, which are used in the deposition of OLEDs.
  • the underside or a broadside surface of the last heat transfer body 3 in the direction of flow forms a gas outlet surface and forms the upper side of a process chamber whose lower side is formed by the upper side of the susceptor 19.
  • the heat transfer bodies 1 to 3 and the preheater 4 are formed by a solid-state foam having a suitable porosity of, for example, 100 pores per inch. Depending on the application, the porosity can range between 50 and 500 pores per inch.
  • the heat transfer bodies can have a circular outline. In the embodiment, the heat transfer body 1 to 3 and the preheater 4 have a rectangular plan. They are slightly thinner in the middle than on the edge.
  • the supply lines 5 and 6 are formed by tubes which penetrate openings of the foam bodies 4 and 1 in a lance-like manner.
  • the second exemplary embodiment shown in FIG. 2 has an essentially identical evaporation device as the exemplary embodiment described in FIG. 1, for which reason reference is made to the statements there.
  • the first aerosol feed line 5 is fed by a first aerosol generator 15.
  • the second aerosol feed line 6 is fed by a second aerosol generator 16.
  • the carrier gas lines 7 are fed by a carrier gas source 17.
  • the carrier gas source 17 may be a hydrogen source, a nitrogen source or a noble gas source.
  • the walls 9 Downstream of the last in the direction of flow heat transfer body 3 is a funnel-shaped gas outlet channel, the walls 9 are heated.
  • the gas outlet channel ends in a gas outlet opening 13, through which the vapor mixture transported by the carrier gas can enter a gas inlet member 14 of a CVD reactor 26.
  • the evaporation device has its own housing 8, which is connected to the reactor housing 26 is connected in the region of the gas outlet opening 13 via the heated walls 9.
  • the gas inlet member 14 is a showerhead which has a multiplicity of gas outlet openings through which the process gas formed by the carrier gas vapor mixture can flow into the process chamber 18, in which a substrate 20 cooled to the deposition temperature is arranged.
  • the process chamber 18 can be evacuated or kept at a low pressure.
  • the third embodiment shown in Figure 3 shows a three-stage evaporator. Again, a fed with a feed line 7 carrier gas is preheated in a preheater 4.
  • a first aerosol feed line 5 opens.
  • a second aerosol feed line 6 opens for a second aerosol.
  • a third aerosol feed line 28 opens, through which a third aerosol can be fed into the third heat transfer body 27.
  • a heat transfer body 3 arranged last in the flow direction is provided, through which all of the three generated vapors must pass.
  • the three heat transfer bodies 1, 2, 27 are arranged one behind the other in the flow direction of the carrier gas. A cascade-like vaporization of several aerosols in the flow direction of the carrier gas takes place behind one another.
  • Each evaporation body 1, 2, 27 is individually fed with an aerosol.
  • the successively arranged evaporation body 1, 2, 27 are heated to different evaporation temperatures, wherein a downstream lying down evaporator body is always heated to a higher temperature than the evaporator body respectively located upstream of it.
  • the aerosol with the lowest evaporation temperature is fed into the first evaporation body in the direction of flow, and the aerosol with the highest evaporation temperature is fed into the last evaporation body in the flow direction.
  • supply pipes 5, 6, 28 pass through openings of the heat transfer bodies 1, 2, 4, the direction of extension of the tubes coinciding with the flow direction of the carrier gas.
  • an additional mixing device in which otherwise separately generated vapors must be mixed, is not required.
  • the evaporation body 2 not only the evaporation of the second starting material but also a homogeneous mixing of the vapor generated by evaporation of the first starting material with the vapor generated by evaporation of the second starting materials takes place. Further mixing takes place in the heat transfer body 3 arranged last in the flow direction.
  • a method characterized in that the heat transfer surfaces are the surfaces of open cells each of a solid state foam forming the heat transfer body 1, 2, 27.
  • a device which is characterized in that the heat transfer surfaces are formed by the surfaces of walls of an open-celled foam body, wherein it is provided in particular that the foam body consists of electrically conductive material and can be heated by passing an electric current, a porosity of 500 to 200, preferably 100 pores per inch and / or the proportion of all open areas on the surface of the foam body is greater than 90 percent.
  • a device which is characterized in that in the flow direction of the carrier gas to the second heat transfer body 2, a third heat transfer body 3 is arranged downstream, in particular between the second heat transfer body 2 and the third heat transfer body 3, a clearance space 9 is arranged.
  • a device which is characterized in that in the flow direction in front of the first heat transfer body 1, a preheater 4 is arranged, with which the carrier gas can be heated.
  • a device or a method characterized in that all the evaporation body 1, 2, 3 and the preheater 4 are formed by open-cell foam bodies and are electrically heated.
  • a device or a method characterized in that the first and the second starting material in each case as aerosol by a feed line 5, 6, which open into an intermediate space 10, 11 between two foam bodies, are fed.
  • An apparatus or method characterized in that the apparatus is part of a CVD or PVD reactor 26 having a gas inlet member and a susceptor 19, the first and second vapor carried by the carrier gas passing through the gas inlet member 14 towards the susceptor 19 lying substrate 20 is transported, where it condenses due to a chemical reaction or a temperature gradient, in particular a vacuum pump 21 is provided to evacuate the interior of the CVD or PVD reactor.
  • a device or a method characterized in that a plurality of heat transfer bodies 1, 2, 27 are arranged one behind the other in the flow direction of the carrier gas, before or in each of which an aerosol feed line 5, 6, 28 opens, wherein by the aerosol feeders 5, 6, 28 different starting materials each as an aerosol in the heat transfer body 1, 2, 27 can be fed.
  • a device or a method characterized in that the

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Erzeugen eines Dampfes für eine CVD- oder PVD-Einrichtung, wobei ein erster Wärmeübertragungskörper (1) vorgesehen ist, der Wärmeübertragungsflächen aufweist zur Übertragung von Verdampfungswärme auf durch eine erste Zuleitung (5) in den ersten Wärmeübertragungskörper (1) eingespeiste flüssige oder feste Partikel eines ersten Ausgangsstoffs, wobei der durch Verdampfen der Partikel erzeugte Dampf von einem Trägergas in einer Strömungsrichtung des Trägergases aus dem ersten Wärmeübertragungskörper (1) in einen zweiten Wärmeübertragungskörper (2) bringbar ist, der in Strömungsrichtung des Trägergases hinter dem ersten Wärmeübertragungskörper (1) angeordnet ist, wobei der erste Wärmeübertragungskörper (1) auf eine erste Temperatur und der zweite Wärmeübertragungskörper (2) auf eine zweite Temperatur aufheizbar ist. Es ist eine zweite Zuleitung (6) vorgesehen, die unmittelbar in oder vor dem zweiten Wärmeübertragungskörper (2) mündet, durch die flüssige oder feste Partikel eines zweiten Ausgangsstoffs in den zweiten Wärmeübertragungskörper (2) einspeisbar sind, so dass auf diese Partikel Verdampfungswärme übertragbar ist und der durch Verdampfen der Partikel erzeugte zweite Dampfzusammen mit dem ersten Dampf vom Trägergas aus dem zweiten Wärmeübertragungskörper (2) heraus transportierbar ist.

Description

Vorrichtung und Verfahren zum Erzeugen eines Dampfes aus mehreren flüssigen oder festen Ausgangsstoffen für eine CVD- oder PVD-Einrichtung
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Erzeugen eines Dampfes in einer CVD- oder PVD-Einrichtung, bei dem auf flüssige oder feste Partikel eines ersten Ausgangsstoffs durch in Kontakt bringen der Partikel an Wärmeübertragungsflächen eines ersten Wärmeübertragungskörpers, der eine erste Temperatur aufweist, Verdampfungswärme übertragen wird, so dass sich ein erster Dampf bildet, der mittels eines Trägergases aus dem Wärmeübertragungskör- per heraus transportiert wird, wobei der erste Dampf vom Trägergas in einen zweiten Wärmeübertragungskörper transportiert wird, der in Richtung der Strömung des Trägergases in einem Abstand hinter dem ersten Wärmeübertragungskörper angeordnet ist, und der eine zweite Temperatur aufweist. Die Erfindung betrifft darüber hinaus eine Vorrichtung zum Erzeugen eines Dampfes für eine CVD- oder PVD-Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens, mit einem ersten Wärmeübertragungskörper, der Wärmeübertragungsflächen aufweist zur Übertragung von Verdampfungswärme auf durch eine erste Zuleitung in den ersten Wärmeübertragungskörper eingespeiste flüssige oder feste Partikel eines ersten Ausgangsstoffs, wobei der durch Verdampfen der Partikel erzeugte Dampf von einem Trägergas in einer Strömungsrichtung des Trägergases aus dem ersten Wärmeübertragungskörper in einen zweiten Wärmeübertragungskörper bringbar ist, der in Strömungsrichtung des Trägergases hinter dem ersten Wärmeübertragungskörper angeordnet ist, wobei der erste Wärmeübertragungskörper auf eine erste Temperatur und der zweite Wärmeübertragungskörper auf eine zweite Temperatur aufheizbar ist. Die WO 2012/175128 AI, WO 2012/175124 AI, WO 2012/175126 sowie DE 10 2011 051 261 AI oder DE 10 2011 051 260 AI zeigen Vorrichtungen zum Bereitstellen eines Dampfes, bei denen ein oder mehrere elektrisch leitende Festkörperschäume verwendet werden, mit denen einem Aerosol Verdampfungswär- me zugeführt werden kann. Durch Hindurchfließen lassen eines Stromes erwärmen sich die Zellwände des offenzelligen Schaumkörpers. Auf die in Kontakt mit den Zellwänden tretenden Partikel des Aerosols wird Verdampfungswärme übertragen, so dass die Partikel eine Phasenumwandlung durchführen. Sie wandeln sich in einen Dampf, der von einem Trägergas in Strömungsrich- tung hin zu einem Gaseinlassorgan eines CVD-Reaktors transportiert wird. Im CVD-Reaktor kann eine chemische Reaktion stattfinden. Anstelle des
CVD-Reaktors kann aber auch ein PVD-Reaktor verwendet werden, der einen gekühlten Suszeptor aufweist, auf dem ein Substrat aufliegt, das beschichtet werden soll. Der Dampf kondensiert auf der Oberfläche des Substrates und bildet so eine Schicht.
Die US 4,769,292 und US 4,885,211 beschreiben die Fertigung von lichtemittierenden Dioden (OLED) aus organischen Ausgangsstoffen. Die Erfindung betrifft insbesondere eine Vorrichtung, derartige organische Schichten auf einem Sub- strat abzuscheiden, so dass aus den beschichteten Substraten OLED-Bau-teile herstellbar sind.
Verfahren zum Abscheiden von Schichten im Niedrigdruckbereich beschreiben auch die US 2,447,789 und EP 0 982 411. Die verwendeten Ausgangsstoffe liegen nicht gasförmig, sondern als Festkörper oder als Flüssigkeiten vor. Um sie in die Dampfphase zu bringen, muss den Festkörpern oder den Flüssigkeiten Verdampfungswärme zugeführt werden. Dies erfordert die Aufheizung der Ausgangsstoffe. Um eine hohe Verdampfungsleistung zu verwirklichen ist ein ho- her Wärmefluss auf die Ausgangsstoffe erforderlich. Die Ausgangsstoffe werden als Aerosole mit den heißen Oberflächen in Kontakt gebracht. Die Wärmeübertragung ist aber durch einen maximalen zulässigen Temperaturgradienten begrenzt. Die Ausgangsstoffe dürfen nämlich nicht über ihre chemische Zerle- gungstemperatur aufgeheizt werden. Im Stand der Technik werden deshalb nur geringe Mengen an Ausgangsstoffen mit heißen Kontaktflächen in Berührung gebracht. Dies hat zur Folge, dass die Verdampfungsrate gering ist.
Es besteht ferner das Bedürfnis, mehrere voneinander verschiedene organische Ausgangsstoffe zu verwenden. Diese voneinander verschiedenen Ausgangsstoffe haben im Allgemeinen auch voneinander verschiedene Verdampfungstemperaturen bzw. Zerlegungstemperaturen. Die Verwendung mehrerer organischer Ausgangs Stoffe ist insbesondere für eine elektrische Dotierung einer abzuscheidenden Schicht erforderlich.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren bzw. eine Vorrichtung anzugeben, womit organische Ausgangsstoffe, die voneinander verschiedene chemische und/ oder physikalische Eigenschaften aufweisen, verdampft werden können.
Gelöst wird die Aufgabe durch die in den Ansprüchen angegebene Erfindung.
Erfindungsgemäß wird eine mehrstufige Verdampfungseinrichtung verwendet. Die Verdampfungseinrichtung besitzt zumindest zwei Wärmeübertragungs- körper, die Wärmeübertragungsflächen aufweisen. Die Wärmeübertragungskörper sind in Strömungsrichtung hintereinander angeordnet. Durch mindestens einen stromauf wärtigen Wärmeübertragungskörper strömt ein Trägergas. In den stromaufwärtigen Wärmeübertragungskörper wird ein erstes Aerosol eingespeist. Die Partikel verdampfen durch in Kontakt treten mit den Wärme- übertragungsflächen. Der verdampfte erste Ausgangsstoff wird vom Trägergas in zumindest einen zweiten stromabwärtigen Wärmeübertragungskörper eingespeist. In diesem zumindest ersten stromabwärtigen Wärmeübertragungs- körper wird ein zweites Aerosol eingespeist. Die Partikel des zweiten Aerosols verdampfen durch in Kontakt treten an die Wärmeübertragungsflächen des zumindest einen stromabwärtigen Wärmeübertragungskörper. Das Trägergas transportiert somit einen aus dem Dampf zweier voneinander verschiedener Ausgangsstoffe bestehenden Gasstrom aus dem letzten stromabwärtigen Wär- meübertragungskörper. Die mehreren in Strömungsrichtung hintereinander angeordneten Wärmeübertragungskörper, vor denen jeweils eine Aerosolzuleitung mündet oder in die jeweils eine Aerosolzuleitung mündet, können voneinander verschiedene Temperaturen aufweisen. Bevorzugt unterscheiden sich die Temperaturen der in Strömungsrichtung hintereinander angeordneten Wärmeübertragungskörper derart, dass ein jeweiliger stromaufwärts angeordneter Wärmeübertragungskörper eine geringere Temperatur besitzt als der jeweils stromabwärts angeordnete Wärmeübertragungskörper. Die Wärmeübertragungskörper haben somit eine in Strömungsrichtung schrittweise ansteigende Temperatur. Bevorzugt sind die Temperaturen der Wärmeübertra- gungskörper so gewählt, dass in den mindestens einen stromaufwärtigen
Wärmeübertragungskörper ein Aerosol mit einer geringen Verdampfungstemperatur und in den mindestens einen stromabwärtigen Wärmeübertragungskörper ein Aerosol mit einer höheren Verdampfungstemperatur eingespeist wird bzw. eingespeist werden kann. Aufgrund der geringen Kontaktzeit bzw. Verweilzeit des verdampften Aerosols in dem mindestens einen stromabwärtigen, eine höhere Temperatur aufweisenden Verdampfungskörper, kommt es zu keiner oder nur zu einer vernachlässigbaren Zerlegung des Dampfes. Im einfachsten Fall besitzt die Vorrichtung bzw. wird das Verfahren in einer Vorrich- tung durchgeführt, die zwei Wärmeübertragungskörper aufweist, die hintereinander angeordnet sind. Dem in Strömungsrichtung ersten Wärmeübertragungskörper kann ein Vorheizkörper in Strömungsrichtung vorgeordnet sein. Mit diesem Vorheizkörper wird ein Trägergas vorgewärmt. Das vorgewärmte Trägergas strömt unmittelbar oder nach Durchströmen eines Abstandsfreiraums in den ersten Wärmeübertragungskörper. In den ersten Übertragungskörper oder in einen Abstandsraum vor dem ersten Übertragungskörper mündet eine erste Zuleitung für ein erstes Aerosol. Das erste Aerosol wird in den ersten Wärmeübertragungskörper eingespeist. Durch in Kontakt treten der Aerosol- partikel mit den Wärmeübertragungsflächen des Wärmeübertragungskörpers wird das erste Aerosol verdampft. Stromabwärts des ersten Wärmeübertragungskörpers befindet sich der zweite Wärmeübertragungskörper. Zwischen dem ersten Wärmeübertragungskörper und dem zweiten Wärmeübertragungskörper kann ein Abstandsraum vorgesehen sein. In den Abstandsraum oder unmittelbar in den zweiten Wärmeübertragungskörper kann eine zweite Aerosolzuleitung münden. Durch diese zweite Aerosolzuleitung wird ein zweites Aerosol in den zweiten Wärmeübertragungskörper eingespeist, wo die Partikel des zweiten Aerosols in Kontakt zu den Wärmeübertragungsflächen des zweiten Wärmeübertragungskörpers treten. Es können mehrere weitere Wärmeübertragungskörper in Strömungsrichtung hinter dem zweiten Wärmeübertragungskörper angeordnet sein, in die jeweils ein weiteres Aerosol eingespeist werden kann. Es ergibt sich dadurch eine kaskadenartige Verdampfungseinrichtung. Die Verdampfungskörper werden durch Hindurchleiten eines elektrischen Stroms auf eine Verdampfungstemperatur aufgeheizt. Die Verdampfungstemperaturen der voneinander verschiedenen Wärmeübertragungskörper können voneinander verschieden sein. Es ist insbesondere vorgesehen, dass die Verdampfungstemperaturen der einzelnen Wärmeübertragungskörper in Strömungsrichtung zunehmen, so dass in den in Strömungs- richtung ersten Verdampfungskörper das Aerosol mit der niedrigsten Verdampfungstemperatur und in den in Strömungsrichtung letzten Verdampfungskörper das Aerosol mit der höchsten Verdampfungstemperatur eingespeist wird. Die Kontaktzeit der Aerosolkörper mit den Wärmeübertragungs- flächen wird dadurch minimiert, dass die Wärmeübertragungskörper, aber auch der Vorheizkörper von einem Festkörperschaum gebildet ist, wie er in den WO 2012/175124, WO 2012/175126 oder WO 2012/175128 offenbart wird. Der Offenbarungsgehalt dieser Druckschriften wird deshalb vollinhaltlich mit in den Offenbarungsgehalt dieser Anmeldung einbezogen. Es handelt sich um einen Festkörperschaum mit einer Porosität von 500 bis 200, bevorzugt 100 Poren pro Zoll. Der Anteil aller offenen Flächen an der Oberfläche des Festkörperschaums ist größer als 90 Prozent. Die Wände aller offenen Zellen werden durch Hindurchleiten eines elektrischen Stroms auf die Verdampfungstemperatur gebracht. In Strömungsrichtung hinter dem letzten Wärmeübertragungskörper, in den individuell ein Aerosol eingespeist wird, kann ein letzter beheizbarer oder aber auch kühlbarer Festkörperschaum angeordnet sein. Dieser Schaumkörper dient der Modulation des Dampfflusses. Durch Absenkung dessen Temperatur kann es dort zu einer Teilkondensation kommen. Der aus dem in Strömungsrichtung letzten Verdampfungskörper bzw. Festschaumkörper heraustretende, von einem Trägergas transportierte Dampf wird in eine Prozesskammer eines PVD-Reaktors eingeleitet. Dies kann über ein Gaseinlassorgan in Form eines Showerheads erfolgen. Die Einspeisung des Dampfes kann aber auch unmittelbar aus der Gasaustrittsfläche des in Strömungsrichtung letzten Schaumkörpers erfolgen. Auf einem gekühlten Suszeptor liegt ein Substrat auf, welches mit dem aus mehreren Stoffen bestehenden Dampf beschichtet wird. Die Beschich- tung erfolgt durch Kondensation. Der in Strömungsrichtung zuletzt angeordnete Wärmeübertragungskörper hat die Eigenschaft, die einzelnen Dämpfe homogen zu mischen. Der in Strömungsrichtung zuletzt angeordnete Wärmeübertragungskörper kann deshalb eine Gasaustrittsfläche ausbilden, die gleichzeitig eine Gaseintrittsfläche einer Prozesskammer ausbildet. Der in Strömungsrichtung zuletzt angeordnete
Wärmeübertragungskörper kann somit mit seiner Gasaustrittsfläche die obere Begrenzung einer Prozesskammer sein. Die Wärmeübertragungskörper können einen runden oder einen rechteckigen Grundriss aufweisen. Sie können in der Mitte dünner als am Rand gestaltet sein. Sie können somit meniskusartig ge- formte Oberseiten und Unterseiten aufweisen.
Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachfolgend anhand beigefügter Zeichnungen erläutert. Es zeigen: Fig. 1 schematisch den Aufbau einer Beschichtungseinrichtung mit einem mehrstufigen Aerosolverdampfer,
Fig. 2 einen Schnitt gemäß der Linie II - II in Figur 1, ein zweites Ausführungsbeispiel der Erfindung, bei dem der mehrstufige Aeorosolverdampfer ein Gaseinlassorgan 14 eines PVD-Reaktors 26 speist und ein weiteres Ausführungsbeispiel eines mehrstufigen Aeorosolver- dampfers.
Die Figur 1 zeigt schematisch ein Reaktorgehäuse 26, in dem sich ein kühlbarer Suszeptor 19 befindet, auf dem ein oder mehrere Substrate 20 angeordnet sind. Das Reaktorgehäuse 26 wird von oben nach unten von einem Trägergas durchströmt. Das Trägergas wird durch eine Zuleitung 7 eingespeist. Durch eine Zuleitung 5, die im Ausführungsbeispiel doppelt oder vierfach vorhanden ist, wird ein erstes Aerosol und durch eine Zuleitung 6 ein zweites Aerosol eingespeist. Die beiden Aerosole sind chemisch voneinander verschieden und besitzen voneinander verschiedene Verdampfungstemperaturen. Die Verdampfungstemperatur des ersten Aerosols ist kleiner als die Verdampfungstemperatur des zweiten Aerosols. Ein Vorheizkörper 4, der sich über die gesamte Querschnittsfläche des Reaktorgehäuses 26 erstreckt, befindet sich in Strömungsrichtung unmittelbar hinter der Mündung 7' der Trägergaszuleitung. Mittels eines durch elektrische Kontakte 22 in den Vorheizkörper 4 eingeleiteten elektrischen Strom kann der Vorheizkörper 4 auf eine Temperatur, die etwa der Verdampfungstemperatur des ersten Aerosols entspricht, aufgeheizt werden.
Der Vorheizkörper 4 wird von den von Rohren ausgebildeten Zuleitungen 5, 6 durchdrungen. Die Mündung 5' der ersten Zuleitung 5 befindet sich in einem Zwischenraum 10, der stromabwärts des Vorheizkörpers 4 und stromaufwärts eines ersten Verdampfungskörpers 1 angeordnet ist. Der Verdampfungskörper 1 erstreckt sich über die gesamte Querschnittsfläche des Reaktorgehäuses 26. Mittels eines elektrischen Stroms, der durch Kontakte 23 in den ersten Verdampfungskörper 1 eingeleitet wird, wird der Verdampfungskörper 1 auf eine erste Verdampfungstemperatur gebracht. In den ersten Verdampfungskörper 1 tritt das aus dem Vorheizkörper 4 heraustretende erwärmte Trägergas und das in den Zwischenraum 10 eingespeiste erste Aerosol ein. Die Aerosolpartikel treten dann in berührenden Kontakt an Verdampfungsflächen des ersten Wärmeübertragungskörpers 1. Innerhalb des ersten Wärmeübertragungskörpers 1 findet eine vollständige Verdampfung des ersten Aerosols statt. Dieses wird mit dem Trägergasstrom aus dem ersten Wärmeübertragungskörper 1 in einen zweiten Zwischenraum 11 transportiert, der sich in Strömungsrichtung hinter dem ersten Wärmeübertragungskörper 1 und in Strömungsrichtung vor einem zweiten Wärmeübertragungskörper 2 befindet.
Im zweiten Zwischenraum 11 befindet sich die Mündung 6' der zweiten Aerosolzuleitung 6, durch die das zweite Aerosol mit einer höheren Verdampfungstemperatur eingespeist wird.
Durch einen elektrischen Strom, der mittels elektrischer Kontakte 24 in den zweiten Wärmeübertragungskörper 2 eingeleitet wird, lässt sich der zweite Wärmeübertragungskörper 2 auf eine zweite Verdampfungstemperatur aufheizen, die größer ist als die erste Verdampfungstemperatur. In den zweiten Verdampfungskörper 2 tritt der aus der Mündung 6' heraustretende Aerosolstrom und der vom Trägergas transportierte, aus dem ersten Wärmeübertragungskörper 1 heraustretende Dampf.
Die Partikel des zweiten Aerosols werden im zweiten Wärmeübertragungskör- per 2 verdampft. Der Dampf des ersten Ausgangsstoffes tritt im Wesentlichen unzerlegt und unbeeinflusst durch den zweiten Wärmeübertragungskörper 2 hindurch.
In Strömungsrichtung hinter dem zweiten Wärmeübertragungskörper 2 befin- det sich ein dritter Zwischenraum 12. Der Zwischenraum 12 befindet sich in Strömungsrichtung oberhalb eines letzten Wärmeübertragungskörpers 3, der durch Einleiten eines elektrischen Stroms in Kontakte 25 auf eine Temperatur aufgeheizt werden kann. Es sind auch Mittel vorgesehen, um den letzten Wär- meübertragungskörper 3 abzukühlen, so dass im Wärmeübertragungskörper 3 eine Kondensation stattfinden kann. Derartige Mittel können beispielsweise von einer nicht dargestellten Zuleitung ausgebildet sein, durch die ein gekühltes Trägergas in den Zwischenraum 12 eingespeist wird. Zur Durchführung einer Beschichtung des Substrates 20 wird der Wärmeübertragungskörper 3 jedoch auf einer Temperatur gehalten, bei der an den Wärmeübertragungsflächen des Wärmeübertragungskörpers 3 keine Kondensation stattfindet. Aus der Austrittsfläche des Wärmeübertragungskörpers 3 tritt dann ein aus zwei verschiedenen Dämpfen bestehendes Prozessgas aus. Der Dampf kondensiert an der Oberfläche des Substrates 20, das vom Suszeptor 19 auf einer Depositionstem- peratur gehalten wird.
Die Wärmeübertragungskörper 1 und 2 haben die Aufgabe, ein in sie jeweils eingespeistes Aerosol zu verdampfen. Die Wärmeübertragungskörper 1, 2 bil- den deshalb Verdampfungskörper aus.
Die Aerosole können einen schichtbildenden Ausgangsstoff und einen dotierenden Ausgangsstoff beinhalten. Sie können auch mehrere schichtbildende Stoffe beinhalten. Es kommen insbesondere organische Stoffe in Betracht, die bei der Abscheidung von OLEDs verwendet werden.
Bei dem in der Figur 1 dargestellten Ausführungsbeispiel bildet die Unterseite bzw. eine auf den Suszeptor zuweisende Breitseitenfläche des in Strömungsrichtung letzten Wärmeübertragungskörper 3 eine Gasaustrittsfläche aus und bildet die obere Seite einer Prozesskammer, dessen untere Seite von der Oberseite des Suszeptors 19 gebildet ist. Die Wärmeübertragungskörper 1 bis 3, sowie der Vorheizkörper 4 werden von einem Festkörperschaum ausgebildet, der eine geeignete Porosität von beispielsweise 100 Poren pro Zoll aufweist. Je nach Einsatzzweck kann die Porosität im Bereich zwischen 50 und 500 Poren pro Zoll liegen. Die Wärmeübertra- gungskörper können einen kreisrunden Umriss aufweisen. Beim Ausführungsbeispiel haben die Wärmeübertragungskörper 1 bis 3 sowie der Vorheizkörper 4 einen rechteckigen Grundriss. Sie sind in der Mitte etwas dünner gestaltet als am Rand. Dies hat zur Folge, dass sich die Zwischenräume durch die meniskusartige Formgebung von Unterseite und Oberseite der Schaumkörper 1 bis 4 ausbilden, wenn ihre Ränder berührend aufeinander aufliegen. Die Zuleitungen 5 und 6 werden von Rohren ausgebildet, die lanzenartig Öffnungen der Schaumkörper 4 bzw. 1 durchdringen.
Das in der Figur 2 dargestellte zweite Ausführungsbeispiel besitzt eine im We- sentlichen identische Verdampfungseinrichtung wie das in der Figur 1 beschriebene Ausführungsbeispiel, weshalb auf die dortigen Ausführungen verwiesen wird. Die erste Aerosolzuleitung 5 wird von einem ersten Aerosolerzeuger 15. Die zweite Aerosolzuleitung 6 wird von einem zweiten Aerosolerzeuger 16 gespeist. Die Trägergasleitungen 7 werden von einer Trägergasquelle 17 gespeist. Die Trägergasquelle 17 kann eine Wasserstoff quelle, eine Stickstoffquelle oder eine Edelgasquelle sein.
Stromabwärts des in Strömungsrichtung letzten Wärmeübertragungskörpers 3 befindet sich ein trichterförmiger Gasauslasskanal, dessen Wände 9 beheizt sind. Der Gasauslasskanal endet in einer Gasaustrittsöffnung 13, durch die das vom Trägergas transportiere Dampfgemisch in ein Gaseinlassorgan 14 eines CVD-Reaktors 26 treten kann. Bei diesem Ausführungsbeispiel besitzt die Verdampfungseinrichtung ein eigenes Gehäuse 8, das mit dem Reaktorgehäuse 26 im Bereich der Gasaustrittsöffnung 13 über die beheizten Wände 9 verbunden ist.
Bei dem Gaseinlassorgan 14 handelt es sich um einen Showerhead, der eine Vielzahl von Gasaustrittsöffnungen aufweist, durch die das vom Trägergasdampfgemisch gebildete Prozessgas in die Prozesskammer 18 strömen kann, in der ein auf Depositionstemperatur gekühltes Substrat 20 angeordnet ist.
Mittels einer Vakuumeinrichtung 21, die eine Pumpe aufweist, kann die Pro- zesskammer 18 evakuiert bzw. auf einem Niedrigdruck gehalten werden.
Das in der Figur 3 dargestellte dritte Ausführungsbeispiel zeigt einen dreistufigen Verdampfer. Auch hier wird ein mit einer Zuleitung 7 eingespeistes Trägergas in einem Vorheizkörper 4 vorgeheizt. In einem ersten Wärmeübertra- gungskörper 1 mündet eine erste Aerosolzuleitung 5. In einem zweiten Wärmeübertragungskörper 2 mündet eine zweite Aerosolzuleitung 6 für ein zweites Aerosol. In einem dritten Wärmeübertragungskörper 27 mündet eine dritte Aerosolzuleitung 28, durch die ein drittes Aerosol in den dritten Wärmeübertragungskörper 27 eingespeist werden kann. Es ist auch hier ein in Strömungs- richtung zuletzt angeordneter Wärmeübertragungskörper 3 vorgesehen, durch den sämtliche der drei erzeugten Dämpfe hindurchtreten müssen.
Die drei Wärmeübertragungskörper 1, 2, 27 sind in Strömungsrichtung des Trägergases hintereinander angeordnet. Es erfolgt eine kaskadenartige Ver- dampfung mehrerer Aerosole in Strömungsrichtung des Trägergases hintereinander. Jeder Verdampfungsköper 1, 2, 27 wird individuell mit einem Aerosol bespeist. Die hintereinander angeordneten Verdampfungskörper 1, 2, 27 werden auf verschiedene Verdampfungstemperaturen aufgeheizt, wobei ein stromab- wärts liegender Verdampfungskörper immer auf eine höhere Temperatur aufgeheizt wird, als der jeweils stromaufwärts davon liegende Verdampfungskörper. In den in Strömungsrichtung ersten Verdampfungskörper wird das Aerosol mit der geringsten Verdampfungstemperatur und in den in Strömungsrichtung letzten Verdampfungskörper das Aerosol mit der höchsten Verdampfungstemperatur eingespeist.
Auch hier durchgreifen Zuleitungsrohre 5, 6, 28 Öffnungen der Wärmeübertragungskörper 1, 2, 4, wobei die Erstreckungsrichtung der Rohre mit der Strömungsrichtung des Trägergases übereinstimmt.
Durch die Verwendung einer Verdampfungseinrichtung, in der mehrere verschiedene Aerosole gleichzeitig verdampft werden können, ist eine zusätzliche Mischeinrichtung, in der ansonsten separat erzeugte Dämpfe gemischt werden müssen, nicht erforderlich. Im Verdampfungskörper 2 erfolgt nicht nur die Verdampfung des zweiten Ausgangsstoffes sondern auch eine homogene Durchmischung des durch Verdampfen des ersten Ausgangsstoffs erzeugten Dampfes mit dem durch Verdampfen des zweiten Ausgangsstoffe erzeugten Dampfes. Eine weitere Durchmischung erfolgt in dem in Strömungsrichtung zuletzt angeordneten Wärmeübertragungskörper 3.
Bei dem in Figur 3 dargestellten Ausführungsbeispiel erfolgt zusätzlich in einem dritten Verdampfungskörper 27 eine Durchmischung der beiden bereits erzeugten Dämpfe mit einem dort erzeugten Dampf eines dritten Ausgangsstoffs.
Aus der Austrittsfläche des in Strömungsrichtung letzten Wärmeübertragungskörpers 3 tritt somit eine homogene Dampfmischung mehrerer chemisch voneinander verschiedener Ausgangsstoffe aus. Über beheizte Verbindungs- kanäle wird dieses Dampf emisch zum Suszeptor 19 transportiert, wo eine Kondensation stattfindet. Die Gasaustrittsfläche des in Strömungsrichtung letzten Wärmeübertragungskörpers kann die Decke einer Prozesskammer bilden.
Die vorstehenden Ausführungen dienen der Erläuterung der von der Anmeldung insgesamt erfassten Erfindungen, die den Stand der Technik zumindest durch die folgenden Merkmalskombinationen jeweils eigenständig weiterbilden, nämlich:
Ein Verfahren, das dadurch gekennzeichnet ist, dass in den zweiten Wärmeübertragungskörper 2 feste oder flüssige Partikel eines zweiten Ausgangsstoffs eingespeist werden und auf diese Partikel durch in Kontakt bringen an Wärmeübertragungsflächen des zweiten Wärmeübertragungskörpers 2 Verdamp- fungswärme übertragen wird, so dass sich ein zweiter Dampf bildet, der zusammen mit dem ersten Dampf mittels des Trägergases aus dem zweiten Wärmeübertragungskörper 2 heraustransportiert wird.
Ein Verfahren, das dadurch gekennzeichnet ist, dass der erste und zweite Dampf vom Trägergas in einen in Richtung der Strömung des Trägergases in einem Abstand hinter dem zweiten Wärmeübertragungskörper 2 angeordneten dritten Wärmeübertragungskörper 3 transportiert werden.
Ein Verfahren, das dadurch gekennzeichnet ist, dass das Trägergas in einem in Richtung der Strömung des Trägergases vor dem ersten Wärmeübertragungskörper 1 angeordneten Vorheizkörper 4 erwärmt wird. Ein Verfahren, das dadurch gekennzeichnet ist, dass die zweite Temperatur des zweiten Wärmeübertragungskörpers 2 mindestens der ersten Temperatur des ersten Wärmeübertragungskörpers 1 entspricht und insbesondere höher ist als die erste Temperatur.
Ein Verfahren, das dadurch gekennzeichnet ist, dass die Wärmeübertragungsflächen die Oberflächen offener Zellen jeweils eines den Wärmeübertragungskörper 1, 2, 27 ausbildenden Festkörperschaums sind. Eine Vorrichtung, die dadurch gekennzeichnet ist, dass eine zweite Zuleitung 6 unmittelbar in oder vor dem zweiten Wärmeübertragungskörper 2 mündet, durch die flüssige oder feste Partikel eines zweiten Ausgangsstoffs in den zweiten Wärmeübertragungskörper 2 einspeisbar sind, so dass auf diese Partikel Verdampfungswärme übertragbar ist und der durch Verdampfen der Par- tikel erzeugte zweite Dampf zusammen mit dem ersten Dampf vom Trägergas aus dem zweiten Wärmeübertragungskörper 2 heraus transportierbar ist.
Eine Vorrichtung, die dadurch gekennzeichnet ist, dass die Wärmeübertragungsflächen von den Oberflächen von Wänden eines offenzelligen Schaum- körpers gebildet sind, wobei insbesondere vorgesehen ist, dass der Schaumkörper aus elektrisch leitendem Material besteht und durch Hindurchleiten eines elektrischen Stroms beheizbar ist, eine Porosität von 500 bis 200, bevorzugt 100 Poren pro Zoll aufweist und/ oder der Anteil aller offenen Flächen an der Oberfläche des Schaumkörpers größer als 90 Prozent ist.
Eine Vorrichtung, die dadurch gekennzeichnet ist, dass in Strömungsrichtung des Trägergases dem zweiten Wärmeübertragungskörper 2 ein dritter Wärmeübertragungskörper 3 nachgeordnet ist, wobei insbesondere zwischen dem zweiten Wärmeübertragungskörper 2 und dem dritten Wärmeübertragungskörper 3 ein Abstandsraum 9 angeordnet ist.
Eine Vorrichtung, die dadurch gekennzeichnet ist, dass in Strömungsrichtung vor dem ersten Wärmeübertragungskörper 1 ein Vorheizkörper 4 angeordnet ist, mit dem das Trägergas beheizbar ist.
Eine Vorrichtung oder ein Verfahren, dadurch gekennzeichnet, dass sämtliche Verdampfungskörper 1, 2, 3 sowie der Vorheizkörper 4 von offenzelligen Schaumkörpern ausgebildet sind und elektrisch beheizbar sind.
Eine Vorrichtung oder ein Verfahren, dadurch gekennzeichnet, dass der erste und der zweite Ausgangsstoff jeweils als Aerosol durch eine Zuleitung 5, 6, die in einen Zwischenraum 10, 11 zwischen zwei Schaumkörpern münden, ein- speisbar sind.
Eine Vorrichtung oder ein Verfahren, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung Teil eines ein Gaseinlassorgan und einen Suszeptor 19 aufweisenden CVD- oder PVD-Reaktors 26 ist, wobei der vom Trägergas transportierte erste und zweite Dampf durch das Gaseinlassorgan 14 in Richtung auf ein auf dem Suszeptor 19 aufliegenden Substrat 20 transportiert wird, wo es aufgrund einer chemischen Reaktion oder eines Temperaturgefälles kondensiert, wobei insbesondere eine Vakuumpumpe 21 vorgesehen ist, um das Innere des CVD- oder PVD-Reaktors zu evakuieren.
Eine Vorrichtung oder ein Verfahren, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Wärmeübertragungskörper 1, 2, 27 in Strömungsrichtung des Trägergases hintereinander angeordnet sind, vor oder in denen jeweils eine Aerosolzuleitung 5, 6, 28 mündet, wobei durch die Aerosolzuleitungen 5, 6, 28 voneinander verschiedene Ausgangsstoffe jeweils als Aerosol in den Wärmeübertragungskörper 1, 2, 27 einspeisbar sind.
Eine Vorrichtung oder ein Verfahren, dadurch gekennzeichnet, dass die
Gasaustrittsfläche eines in Strömungsrichtung zuletzt angeordneten Wärmeübertragungskörpers 3 unmittelbar einem ein Substrat tragenden Suszeptor 19 gegenüberliegt und insbesondere die Decke einer Prozesskammer bildet.
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 mit ihren Merkmalen eigenständige erfinderische Weiterbildungen des Standes der Technik, insbesondere um auf Basis dieser Ansprüche Teilanmeldungen vorzunehmen.
Bezugszeichenliste
1 Wärmeübertragungskörper 23 Kontakt
2 Wärmeübertragungskörper 24 Kontakt
3 Wärmeübertragungskörper 25 Kontakt
4 Vorheizkörper 26 Reaktor
5 Zuleitung 27 Wärmeübertragungskörper 5' Mündung 28 Zuleitung
6 Zuleitung
6' Mündung
7 Zuleitung
7' Mündung
8 Gehäuse
9 Abstandsraum
10 Zwischenraum
11 Zwischenraum
12 Zwischenraum
13 Gasaustrittsöffnung
14 Gaseinlassorgan
15 Aerosolerzeuger
16 Aerosolerzeuger
17 Trägergasquelle
18 Prozesskammer
19 Suszeptor
20 Substrat
21 Vakuumpumpe
22 Kontakte

Claims

ANSPRÜCHE
1. Verfahren zum Erzeugen eines Dampfes in einer CVD- oder
PVD-Ein-richtung, bei dem auf flüssige oder feste Partikel eines ersten Ausgangsstoffs durch in Kontakt bringen der Partikel an Wärmeübertragungsflächen eines ersten Wärmeübertragungskörpers (1), der eine erste Temperatur aufweist, Verdampfungswärme übertragen wird, so dass sich ein erster Dampf bildet, der mittels eines Trägergases aus dem Wärmeübertragungskörper (1) heraus transportiert wird, wobei der erste Dampf vom Trägergas in einen zweiten Wärmeübertragungskörper (2) transportiert wird, der in Richtung der Strömung des Trägergases hinter dem ersten Wärmeübertragungskörper (1) angeordnet ist, und der eine zweite Temperatur aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass in den zweiten Wärmeübertragungskörper (2) feste oder flüssige Partikel eines zweiten Ausgangsstoffs eingespeist werden und auf diese Partikel durch in Kontakt bringen an Wärmeübertragungsflächen des zweiten Wärmeübertragungskörpers (2) Verdampfungswärme übertragen wird, so dass sich ein zweiter Dampf bildet, der zusammen mit dem ersten Dampf mittels des Trägergases aus dem zweiten Wärmeübertragungskörper (2) heraustransportiert wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der erste und zweite Dampf vom Trägergas in einen in Richtung der Strömung des Trägergases in einem Abstand hinter dem zweiten Wärmeübertra- gungskörper (2) angeordneten dritten Wärmeübertragungskörper (3) transportiert werden. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Trägergas in einem in Richtung der Strömung des Trägergases vor dem ersten Wärmeübertragungskörper (1) angeordneten Vorheizkörper (4) erwärmt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Temperatur des zweiten Wärmeübertragungskörpers (2) mindestens der ersten Temperatur des ersten Wärmeübertragungskörpers (1) entspricht und insbesondere höher ist als die erste Temperatur.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Wärmeübertragungsflächen die Oberflächen offener Zellen jeweils eines den Wärmeübertragungskörper (1, 2, 27) ausbildenden Festkörperschaums sind.
Vorrichtung zum Erzeugen eines Dampfes für eine CVD- oder
PVD-Ein-richtung, insbesondere zur Durchführung des in den Ansprüchen 1 bis 5 angegebenen Verfahrens, mit einem ersten Wärmeübertragungskörper (1), der Wärmeübertragungsflächen aufweist zur Übertragung von Verdampfungswärme auf durch eine erste Zuleitung (5) in den ersten Wärmeübertragungskörper (1) eingespeiste flüssige oder feste Partikel eines ersten Ausgangs Stoffs, wobei der durch Verdampfen der Partikel erzeugte Dampf von einem Trägergas in einer Strömungsrichtung des Trägergases aus dem ersten Wärmeübertragungskörper (1) in einen zweiten Wärmeübertragungskörper (2) bringbar ist, der in Strömungsrichtung des Trägergases hinter dem ersten Wärmeübertragungskörper (1) angeordnet ist, wobei der erste Wärmeübertragungs- körper (1) auf eine erste Temperatur und der zweite Wärmeübertragungskörper (2) auf eine zweite Temperatur aufheizbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass eine zweite Zuleitung (6) unmittelbar in oder vor dem zweiten Wärmeübertragungskörper (2) mündet, durch die flüssige oder feste Partikel eines zweiten Ausgangs Stoffs in den zweiten Wärmeübertragungskörper (2) einspeisbar sind, so dass auf diese Partikel Verdampfungswärme übertragbar ist und der durch Verdampfen der Partikel erzeugte zweite Dampf zusammen mit dem ersten Dampf vom Trägergas aus dem zweiten Wärmeübertragungskörper (2) heraus transportierbar ist.
Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Wärmeübertragungsflächen von den Oberflächen von Wänden eines offen- zelligen Schaumkörpers gebildet sind, wobei insbesondere vorgesehen ist, dass der Schaumkörper aus elektrisch leitendem Material besteht und durch Hindurchleiten eines elektrischen Stroms beheizbar ist, eine Porosität von 500 bis 200, bevorzugt 100 Poren pro Zoll aufweist und/ oder der Anteil aller offenen Flächen an der Oberfläche des Schaumkörpers größer als 90 Prozent ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass in Strömungsrichtung des Trägergases dem zweiten Wärmeübertragungskörper (2) ein dritter Wärmeübertragungskörper (3) nachgeordnet ist, wobei insbesondere zwischen dem zweiten Wärmeübertragungskörper (2) und dem dritten Wärmeübertragungskörper (3) ein Abstandsraum (9) angeordnet ist. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass in Strömungsrichtung vor dem ersten Wärmeübertragungskörper (1) ein Vorheizkörper (4) angeordnet ist, mit dem das Trägergas beheizbar ist.
Vorrichtung oder Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sämtliche Verdampfungskörper (1, 2, 3) sowie der Vorheizkörper (4) von offenzelligen Schaumkörpern ausgebildet sind und elektrisch beheizbar sind.
Vorrichtung oder Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der erste und der zweite Ausgangsstoff jeweils als Aerosol durch eine Zuleitung (5, 6), die in einen Zwischenraum (10,11) zwischen zwei Schaumkörpern münden, einspeisbar sind.
Vorrichtung oder Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung Teil eines ein Gaseinlassorgan und einen Suszeptor (19) aufweisenden CVD- oder PVD-Reaktors (26) ist, wobei der vom Trägergas transportierte erste und zweite Dampf durch das Gaseinlassorgan (14) in Richtung auf ein auf dem Suszeptor (19) aufliegenden Substrat (20) transportiert wird, wo es aufgrund einer chemischen Reaktion oder eines Temperaturgefälles kondensiert, wobei insbesondere eine Vakuumpumpe (21) vorgesehen ist, um das Innere des CVD- oder PVD-Reaktors zu evakuieren.
Vorrichtung oder Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Wärmeübertragungskörper (1, 2, 27) in Strömungsrichtung des Trägergases hintereinander angeordnet sind, vor oder in denen jeweils eine Aerosolzuleitung (5, 6, 28) mündet, wobei durch die Aerosolzuleitungen (5, 6, 28) voneinander verschiedene Ausgangsstoffe jeweils als Aerosol in den Wärmeübertragungskörper (1, 2, 27) einspeisbar sind.
14. Vorrichtung oder Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Gasaustrittsfläche eines in Strömungsrichtung zuletzt angeordneten Wärmeübertragungskörpers (3) unmittelbar einem ein Substrat tragenden Suszeptor (19) gegenüberliegt und insbesondere die Decke einer Prozesskammer bildet.
15. Vorrichtung oder Verfahren, gekennzeichnet durch eines oder mehrere der kennzeichnenden Merkmale eines der vorhergehenden Ansprüche.
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