WO2013038023A1 - Vapor source for depositing thin films - Google Patents

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WO2013038023A1
WO2013038023A1 PCT/EP2012/068280 EP2012068280W WO2013038023A1 WO 2013038023 A1 WO2013038023 A1 WO 2013038023A1 EP 2012068280 W EP2012068280 W EP 2012068280W WO 2013038023 A1 WO2013038023 A1 WO 2013038023A1
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WO
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precursor
cartridge
vapor
coating
hollow body
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Application number
PCT/EP2012/068280
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German (de)
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Inventor
Karsten Reihs
Original Assignee
Amf Gmbh
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C23COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23CCOATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C16/00Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • C23C16/44Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating
    • C23C16/448Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating characterised by the method used for generating reactive gas streams, e.g. by evaporation or sublimation of precursor materials
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B65CONVEYING; PACKING; STORING; HANDLING THIN OR FILAMENTARY MATERIAL
    • B65DCONTAINERS FOR STORAGE OR TRANSPORT OF ARTICLES OR MATERIALS, e.g. BAGS, BARRELS, BOTTLES, BOXES, CANS, CARTONS, CRATES, DRUMS, JARS, TANKS, HOPPERS, FORWARDING CONTAINERS; ACCESSORIES, CLOSURES, OR FITTINGS THEREFOR; PACKAGING ELEMENTS; PACKAGES
    • B65D1/00Containers having bodies formed in one piece, e.g. by casting metallic material, by moulding plastics, by blowing vitreous material, by throwing ceramic material, by moulding pulped fibrous material, by deep-drawing operations performed on sheet material
    • B65D1/09Ampoules

Definitions

  • the invention relates to a device for supplying the vapor of a fluid and / or solid precursor into a coating chamber for depositing a coating with a closed precursor cartridge which is wholly or partially in a housing which has a connection to a coating chamber.
  • the cartridge is not reclosed open so that steam may enter the housing which is directed to the coating chamber.
  • CVD chemical vapor deposition
  • ALD atomic layer deposition
  • MLD molecular layer deposition
  • an inert carrier gas is often passed through the liquid precursor.
  • the carrier gas saturated with the vapor is optionally diluted with a further stream of inert gas and then flows in the coating chamber over the substrate.
  • This classic bubbler as a vapor delivery device is described, for example, in L. Choy, Chemical Vapor Deposition of Coatings, in: Progress in Materials Science 48, No. 2, 57-170 (2003) US Patent Nos. 5,288,325 and 6,579,372 B2 all share the prior art with a larger amount of precursor being charged into a sealed vessel, and a valve introduces a stream of carrier gas into the vessel which is saturated with steam via at least one other valve flows into the coating chamber.
  • a device for metering a precursor which is described in US 2009/263578 A1.
  • the liquid or solid precursor is filled in a storage vessel and dosed at a suitable time during the coating process in the reaction chamber.
  • the storage vessel is constructed such that it can be reversibly connected to the coating system and removed again.
  • various embodiments of a mechanism are described, which establishes a connection to the steam of the precursor after the attachment of the storage vessel to the coating system. Before dismantling the storage vessel, this compound can be interrupted again, so that after the degradation no steam can escape from the storage vessel, or foreign substances can get to Recursor in the storage vessel.
  • the attachment and removal is reversible and can be repeated as often as desired.
  • the precursors are first filled as liquids or solids directly into a vessel in which the vapor is generated.
  • This vessel is either directly connected to the coating apparatus and is filled there or it is first filled at another location, optionally closed with valves and then connected to the coating apparatus. If necessary, the degassing is carried out after filling the precursor before the steam supply into the coating chamber.
  • a disadvantage of the known delivery techniques is that precursors, which are very often sensitive to moisture and / or air, have to be handled when filling with inert gas. This requires e.g. the handling in a glove box, which is filled with Intergas. Such a device must therefore be a corresponding part of the coating apparatus. Otherwise, the precursor must be filled in an external glove box into a container, which can be closed with valves before it is transported through the air and attached to the coating apparatus.
  • the said protective measures may possibly be omitted for cost reasons and a certain decomposition of ambient air during filling is permitted. However, this decomposition can then lead to degraded properties and lower yields of the coating.
  • a further disadvantage is that precursors, which are corrosive, can only be handled in vessels made of particularly corrosion-resistant materials. This material requirement is particularly important when the precursor with the vessel material in high Concentrations, ie in the liquid state or in vapor form at elevated vapor pressures, at higher temperatures or for a long time in contact.
  • the use of metallic materials for vessels is very advantageous in terms of the simultaneously required vacuum technology, but disadvantageous or expensive in terms of corrosion resistance.
  • the use of corrosion-resistant glass for vessels is again disadvantageous or expensive with regard to the vacuum technology (seals, glass-metal compounds).
  • the precursor Upon prolonged contact with hot metal walls, the precursor can be thermally decomposed and form byproducts, which can either degrade the coating properties or reduce the yield of the coating.
  • the object of the invention is therefore to provide a simple device for supplying vapors liquid or solid precursors, which does not have the disadvantages of the prior art.
  • a device for supplying the vapor of a liquid or solid precursor into a coating chamber for depositing a coating which is characterized in that the liquid or solid precursor is in a closed precursor cartridge which is wholly or partly in a housing which has a connection to a coating chamber. To deliver the vapor into the coating chamber, the cartridge is not re-closed so that steam can enter the housing which can be directed to the coating chamber.
  • the invention relates to a method for supplying the vapor of a liquid or solid precursor into a coating chamber for depositing a coating with the device according to the invention.
  • the invention relates to a precursor cartridge which is not resealable after a single opening and contains no foreign gas.
  • the device on which the invention is based is particularly suitable for supplying the vapor of liquid or solid precursors to a coating process, because the precursors can be easily filled into a cartridge, stored in a stable manner against decomposition processes and fed to the process.
  • a suitable inert gas device such as e.g. a glove box with the required safety devices used.
  • This device provided only once allows the necessary, adequate and safe handling of Recursoren for a variety of coating equipment in a very short time. As a result, the effort of handling is significantly reduced.
  • the degassed and filled precursors can be stored in the sealed cartridges in a vacuum-tight, even at low temperatures. This ensures the purity of the precursors over a long period of time until coating, and thus improves the properties and yield of the coatings.
  • the amount of precursor used may be that for a single coating process. This use of portion cartridges minimizes thermal damage to sensitive precursors over the storage of larger quantities of precursor for multiple processes in the vapor source.
  • a non-reclosable cartridge that can be opened in a simple and controlled manner.
  • the construction of the cartridge in an embodiment of a fused glass ampoule offers, for example, the advantage of a very simple production from a virtually inert, ie non-degradable, material with respect to each precursor.
  • Such a cartridge of degassed precursor 1H, 1H, 2H, 2H-perfluorodecyltrichlosilan could be stored in storage trials for months as a solid over dry ice at -78 ° C, without a noticeable leakage has occurred.
  • Advantage of the precursor cartridge according to the invention is in particular the less expensive construction.
  • non-reclosable precursor cartridge Another advantage of the non-reclosable precursor cartridge is the maximum seal of the device over percusor cartridges with resealable orifice.
  • For reversibly closable openings in these applications are Hoch the. Ultra-high vacuum valves whose leakage rates are on the order of 10-8 mbar L s-1 are required (see also JF O ' Hanlon, A User 's Guide to Vacuum Technology, 3rd edition, John Wiley & Sons, Hoboken, 2003, page 331) et seq.). With such a leakage rate, for example, in a cartridge volume of 10 mL over a period of only 10 days, a pressure increase of 1 mbar is obtained.
  • Figure 1 An embodiment of the precursor cartridge according to the invention
  • Figure 2 An open embodiment of the precursor cartridge according to the invention before sealing
  • Figure 3 Connection of an embodiment of the precursor cartridge according to the invention to a device for degassing and sealing
  • Figure 4 An embodiment of the device according to the invention for degassing and closing precursor cartridges
  • Figure 5 A perspective view of an embodiment of the invention
  • FIG. 6 The exploded view of the steam source according to Figure 5
  • Figure 7 The perspective view of the steam source as shown in Figure 5 with a
  • Figure 8 The perspective view of the steam source as shown in Figure 5 with a
  • Figure 10 A perspective view of another embodiment of a vapor source according to the invention with integrated heating
  • FIG. 1 Exploded view of the steam source according to Figure 10
  • Figure 12 The perspective view of the steam source according to Figure 10 with a
  • FIG. 13 Steam source according to Figure 10 with housing
  • FIG. 1 shows a preferred embodiment of the precursor cartridge 100 according to the invention, which is designed as glass breaker ampoule.
  • the precursor cartridge 100 On the cylindrical hollow body 101 is located at a constriction an annular predetermined breaking point 102 on which the upper part of the hollow body can be broken off by lateral pressure.
  • the ampoule contains the liquid or solid precursor 103.
  • the liquid or solid precursor 103 can be placed in the initially open container 104 ( Figure 2). If the precursor 103 is a substance which can not be handled in normal ambient air, the filling operation is preferably carried out in a dry inert gas environment, for example in a nitrogen-filled glove box.
  • Such precursors are 1H, 1H, 2H, 2H-perfluorododecyltrichlorosilane (CI 3 Si-CH 2 -CH 2 - (CF 2) 10-F) or 1 H, 1 H, 2H, 2H-perfluorotetradecyltrichlorosilane (CI 3 Si-CH 2 -CH 2 - CF2) 12-F), which due to their high sensitivity to hydrolysis can not be handled in normal ambient air.
  • 1H, 1H, 2H, 2H-perfluorododecyltrichlorosilane CI 3 Si-CH 2 -CH 2 - (CF 2) 10-F
  • 1 H, 1 H, 2H, 2H-perfluorotetradecyltrichlorosilane CI 3 Si-CH 2 -CH 2 - CF2) 12-F
  • hydrolysis-sensitive precursors such as the substances frequently used for coatings: 1H, 1H, 2H, 2H-perfluorocyclotrichlorosilane (CI3Si-CH2-CH2- (CF2) 6-F) or 1H, 1H, 2H, 2H -
  • Perfluorodecyltrichlorosilane (CI3Si-CH2-CH2- (CF2) 8-F) are advantageously transferred in a glove box, since even here - depending on the handling time - partial hydrolysis can be avoided and the handling is facilitated.
  • the still open container 104 can be inserted into a device for degassing and melting ( Figure 3).
  • the ampoule opening is thereby mounted vacuum-tight with the aid of an O-ring 108 on a flange 105.
  • Degassing of the precursor serves to release gas dissolved in the substance, e.g. Air or the protective gas used in the synthesis or handling to remove. This ensures that when vaporizing the precursor in the coating system only the pure vapor is metered and used for coating and no unknown amounts of gas can distort the dosage or interfere with coating.
  • precursor 103 is carefully freed from dissolved gas by multiple cyclic sequences of freezing, pumping, and melting processes ( Figure 4).
  • liquid precursors 103 are first frozen by cooling with liquid nitrogen.
  • the container 104 in which the solidified liquid is evacuated by means of a vacuum pump 109 via the valve 1 10.
  • the final pressure can be controlled by means of a manometer 1 1 1.
  • valve 1 10 is closed and the precursor is melted by heating to room temperature, so that dissolved gas can escape from the liquid, which can be seen by a blistering during melting. Once the substance has completely melted, takes place further freezing, pumping, melting cycle, until the melting process proceeds without the formation of bubbles.
  • Precursors which are solid at room temperature, are degassed in the same way, which must be heated to melt here and the freezing process takes place without further cooling.
  • the apparatus is heated during melting to the required melting temperature by means of a heater 1 12.
  • a thermometer 1 13 serves to control or regulate the temperature.
  • the vessel 104 is closed by melting ( Figure 3).
  • the precursor is first frozen and then the glass of the vessel by means of the flame 106 of a cartridge gas burner 1 14 by circular movements of the burner by means of the holder 1 15 at a deep groove ball bearing 107 around the vessel 104 around uniformly heated.
  • the glass jar constricts thereby evenly and is melted off.
  • the precursor cartridge 101 can be mounted in a vapor source 16 (Figure 5).
  • the exploded view in Figure 6 shows the structure of a preferred embodiment.
  • the cartridge 101 is inserted into the housing 1 17 of the steam source.
  • a sealing ring 1 19 and a lock nut 120 seal the housing at the bottom vacuum-tight.
  • the steam source is connected to the coating apparatus.
  • a pneumatically operated cylinder 121 with a shear fork 123 serves to open the precursor cartridge.
  • a thermometer 122 is used to measure and control the temperature of the precursor.
  • Figures 7 and 8 show a preferred embodiment of the vapor source with the precursor cartridge closed ( Figure 7) and opened (Figure 8).
  • Figure 9 shows an example of the connection of two vapor sources 1 16 and 216 to a coating chamber 124 in a coating apparatus 125 for coating a substrate 139.
  • the connection is made via the valves 126 and 226.
  • the vapor sources with heaters 127 and 227 can be heated.
  • the thermometers 122 and 222 serve to control and regulate the temperatures.
  • the valves 126, 226, and 129 are opened and the housings of the sources are evacuated by the vacuum pump 138 to a base pressure, which is measured on the gauge 132.
  • the value of this base pressure depends on the type of substances. For precursors 1H, 1H, 2H, 2H-perfluorodecyltrichlorosilane and water, a pressure ⁇ 10-5 mbar has been shown to be advantageous.
  • valves 126, 226 and 129 are closed and opened that precursor cartridge whose vapor is to be introduced into the coating chamber.
  • steam flows into the housing 17 of the vapor source and the vapor of the precursor can be introduced into the coating chamber 124 by opening valves 126 and 130.
  • the preselected pressure is measured on the manometer 133.
  • the valves 126 and 130 are closed and evacuated via the valves 140 and 145, the steam supply line.
  • the protective trap 147 is cooled, here the steam is frozen until later disposal. In the same way as previously described for the steam source 16, steam can then be introduced from the source 226 into the coating chamber.
  • valve 142 Upon completion of the coating of the substrate 139, the vapor from the coating chamber is directed via valve 142 into a cooled waste and protective trap. This is used to capture, freeze and collect residues and reaction products of the precursors before they are collected after several coating operations.
  • Unnecessary precursors in the open cartridge of the vapor source may e.g. for the steam source 1 16 are also passed through the valves 126 and 140 in the waste and protective trap. Subsequently, the steam source is optionally briefly boiled by increasing the temperature and evacuated via the valves 1 16 and 129 with the turbomolecular pump 138. The steam source is thereby cleaned and ready for use with a new cartridge after removal of the likewise clean and dry lower and upper part of the cartridge.
  • the coating system can be used very variably for different precursors. Moreover, the risk of decomposition of precursors before use is minimized.
  • FIGS 10 and 11 show a further embodiment of the vapor source 151 according to the invention with integrated heaters.
  • the parts of the vapor source which come into contact with the vapor of the precursor are heated to a homogeneously distributed temperature.
  • the temperature is measured and controlled by means of a thermometer 159.
  • the housing 153 of the vapor source is connected by means of the flange 158 to the coating apparatus and is closed with the flange 156 via a seal 163 and stud bolts 164 and hex nuts 157.
  • the shear pin 160 moves to the predetermined breaking point of the cartridge 162, whereupon the top of which breaks open controlled ( Figure 12), so that steam of the precursor into the inner volume of the housing 153 entry.
  • Figure 13 shows the steam source as shown in Figure 10 in its full construction with a 165 and 166 panel used for thermal insulation.
  • the source is firmly attached to the coating apparatus.
  • the source is cooled to an appropriate temperature, the base 166 of the panel removed by loosening the screws 167. After opening the flange 156, the precursor cartridge can be exchanged.
  • Embodiments of the present invention relate to apparatus for supplying the vapor of a liquid or solid precursor into a coating chamber for depositing a coating, the liquid or solid precursor being in a sealed precursor cartridge which is wholly or partly enclosed by a housing. in the after opening of the cartridge, the steam enters the precursor, wherein
  • the precursor cartridge can be made of glass or other mineral material.
  • the precursor cartridge can be broken open.
  • a shear bar can be used to break the precursor cartridge.
  • the housing can be evacuated before opening the precursor cartridge.
  • embodiments of the present invention relate to sealed containers having a liquid or solid precursor for depositing a coating on the precursor vapor, the container not being resealable after the opening and containing no foreign gas.
  • the present invention relates to methods for supplying the vapor of a liquid or solid Precursors in a coating chamber for depositing a coating, wherein
  • liquid or solid precursor is contained in a sealed precursor cartridge which is completely or partially enclosed by a housing,
  • the precursor cartridge can be made of glass or other mineral material.
  • the precursor cartridge can be broken open.
  • a shear bar can be used.
  • the housing in which the precursor cartridge is located in front of the opening of the cartridge can be evacuated.
  • the present invention relates to a sealed container having a liquid or solid precursor for depositing a coating with the vapor of the precursor. wherein the container after the opening is not resealable and contains no foreign gas.
  • the present invention relates to methods for supplying the vapor of a liquid or solid Precursors in a coating chamber for depositing a coating, wherein
  • liquid or solid precursor is contained in a sealed precursor cartridge which is completely or partially enclosed by a housing,
  • a non-reclosable connection is made between the vapor of the precursor and the housing and vapor of the precursor enters the housing; c) vapor of the precursor is directed into the coating chamber to deposit a coating.

Abstract

The invention relates to a device for feeding the vapor of a liquid or solid precursor into a coating chamber for depositing a coating, comprising a closed precursor cartridge, which is located completely or partially in a housing that has a connection to a coating chamber. In order to feed the vapor into the coating chamber, the cartridge is opened in such a way that the cartridge cannot be reclosed, such that vapor can enter the housing and can be conducted to the coating chamber.

Description

Dampfquelle zur Abscheidung dünner Schichten  Steam source for the deposition of thin layers
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Zuführung des Dampfes eines fluiden und/oder festen Präcursors in eine Beschichtungskammer zur Abscheidung einer Beschichtung mit einer verschlossenen Präcursor-Patrone, die sich ganz oder teilweise in einem Gehäuse befindet, welches eine Verbindung zur einer Beschichtungskammer besitzt. Zur Zuführung des Dampfes in die Beschichtungskammer wird die Patrone nicht wiederverschließbar geöffnet, so dass Dampf in das Gehäuse eintreten kann, der zur Beschichtungskammer geleitet wird. The invention relates to a device for supplying the vapor of a fluid and / or solid precursor into a coating chamber for depositing a coating with a closed precursor cartridge which is wholly or partially in a housing which has a connection to a coating chamber. To deliver the vapor into the coating chamber, the cartridge is not reclosed open so that steam may enter the housing which is directed to the coating chamber.
Hintergrund background
Mit Dämpfen von Substanzen werden durch Chemische Dampfphasen Abscheidung („Chemical Vapor Deposition", CVD) oder mit den verwandten Techniken wie der Atomic Layer Deposition (ALD) und Molecular Layer Deposition (MLD) dünne Schichten auf Substraten abgeschieden. Die Ausgangssubstanzen (Präcursoren) können sowohl mit dem Substrat und bei gleichzeitiger Verwendung mehrerer Präcursoren auch untereinander chemisch reagieren. Die chemischen Reaktionen können sowohl in der Gasphase wie auch an der Oberfläche des Substrates erfolgen. Im Fall von flüssigen oder festen Präcursoren müssen diese zuvor verdampft werden.  By vapor deposition of substances, thin films are deposited on substrates by chemical vapor deposition (CVD) or by related techniques such as atomic layer deposition (ALD) and molecular layer deposition (MLD) The chemical reactions can take place both in the gas phase and on the surface of the substrate, and in the case of liquid or solid precursors, they must first be evaporated.
Es ist bekannt, CVD, ALD und MLD Prozesse in einem Gasfluss über einem Substrat auszuführen, welches gleichzeitig beheizt sein kann. Eine kurze einführende Übersicht über CVD Prozesse zeigt J.A. Vernables, Introduction to Surface and Thin Film Processes, Cambridge University Press, Cambridge, 2001 . Eine detaillierte Übersicht findet man bei bei L. Choy, Chemical Vapour Deposition of Coatings, in: Progress in Materials Science. 48, Nr. 2, 57-170 (2003), sowie bei J.L. Vossen, W. Kern (eds.), Thin Film Processes II, Academic Press, London, 1991 , wo auch verschiedene CVD Varianten behandelt werden. Eine Übersicht über ALD und MLD Prozesse zeigt S.M. George, Chemical Review 1 10, 1 1 1 (2010). Zur Bereitstellung des Dampfes eines Präcursors wird häufig ein inertes Tägergas durch den flüssigen Präcursor geleitet. Das mit dem Dampf gesättigte Trägergas wird ggf. mit einem weiteren Inertgasstrom verdünnt und strömt dann in der Beschichtungskammer über das Substrat. Dieser klassische Dampfdrucksättiger („Bubbler") als Vorrichtung zur Zuführung des Dampfes ist z.B. beschrieben in L. Choy, Chemical Vapour Deposition of Coatings, in: Progress in Materials Science. 48, Nr. 2, 57-170 (2003). Weitere Ausführungen dieser Technik finden sich in den US Patentschriften 5,288,325 und 6,579,372 B2. Allen bekannten Ausführungen ist gemeinsam, dass eine größere Menge Präcursor in ein verschlossenes Gefäß eingefüllt wird. Über ein Ventil wird ein Trägergasstrom in das Gefäß eingeleitet der mit Dampf gesättigt über mindestens ein weiteres Ventil in die Beschichtungskammer strömt. It is known to carry out CVD, ALD and MLD processes in a gas flow over a substrate which may be heated simultaneously. A brief introductory overview of CVD processes is given by JA Vernables, Cambridge University Press, Cambridge, 2001, to Surface and Thin Film Processes. For a detailed overview, see L. Choy, Chemical Vapor Deposition of Coatings, in: Progress in Materials Science. 48, No. 2, 57-170 (2003), as well as JL Vossen, W. Kern (eds.), Thin Film Processes II, Academic Press, London, 1991, which also deals with various CVD variants. For a review of ALD and MLD processes, see SM George, Chemical Review 1 10, 1 1 1 (2010). To provide the vapor of a precursor, an inert carrier gas is often passed through the liquid precursor. The carrier gas saturated with the vapor is optionally diluted with a further stream of inert gas and then flows in the coating chamber over the substrate. This classic bubbler as a vapor delivery device is described, for example, in L. Choy, Chemical Vapor Deposition of Coatings, in: Progress in Materials Science 48, No. 2, 57-170 (2003) US Patent Nos. 5,288,325 and 6,579,372 B2 all share the prior art with a larger amount of precursor being charged into a sealed vessel, and a valve introduces a stream of carrier gas into the vessel which is saturated with steam via at least one other valve flows into the coating chamber.
Ein weiteres Verfahren zur Dosierung und Zuführung des Dampfes eines Präcursors ist in der US Patentanmeldung 2010/0203244A1 beschrieben. Der flüssige Präcursor ist in einen Behälter eingefüllt, aus dem mit einem Durchflussregelgerät für Flüssigkeiten definierte Mengen entnommen werden können. Die dosierte Menge flüssiger Präcursoren wird zusammen mit einer bekannten Menge Gas in einem Behälter bei höherer Temperatur vollständig verdampft. Das Dampf/Gasgemisch wird dann in die Beschichtungskammer eingeleitet. Another method for metering and delivering the vapor of a precursor is described in US Patent Application 2010 / 0203244A1. The liquid precursor is filled into a container from which quantities defined with a liquid flow control device can be withdrawn. The metered amount of liquid precursors is completely evaporated together with a known amount of gas in a container at a higher temperature. The vapor / gas mixture is then introduced into the coating chamber.
Eine weitere bekannte Technik zur Zuführung und Dosierung des Dampfes eines Präcursors ist beschrieben in D.M. Hausmann, E. Kim, J. Becker, R.G. Gordon, Chemistry of Materials 14, 4350 (2002). Hier wird flüssiger Präcursor in einen Edelstahlbehälter gegeben. Aus diesem Behälter wird ein kleineres Reservoir mit Dampf gefüllt. Das Reservoir wird nun vom Behälter mit flüssigem Präcursor getrennt und der Dampf aus dem Reservoir zusammen mit einem kontinuierlichen Trägergasstrom in eine Beschichtungskammer geleitet. Another known technique for delivering and metering the vapor of a precursor is described in D.M. Hausmann, E. Kim, J. Becker, R.G. Gordon, Chemistry of Materials 14, 4350 (2002). Here, liquid precursor is placed in a stainless steel container. From this container, a smaller reservoir is filled with steam. The reservoir is now separated from the container with liquid precursor and the vapor from the reservoir is passed into a coating chamber along with a continuous carrier gas stream.
Weiterhin bekannt ist eine Methode zur Zuführung und Dosierung des Dampfes eines Präcursors, die beschrieben ist in T.M. Mayer, M.P. de Boer, N.D. Shinn, P.J. Clews, T.A. Michalske, Journal of Vacuum Science and Technology B18(5), 2433 (2000). Bei dieser vielfach verwendeten Methode wird der flüssige Präcursor in ein Vorratsgefäß gegeben, von dem aus über entsprechende Ventile Dampf in die Beschichtungskammer eingeleitet wird. Die Dosierung erfolgt mit Hilfe einer Druckmessung in der Beschichtungskammer. Also known is a method for supplying and metering the vapor of a precursor described in T.M. Mayer, M.P. de Boer, N.D. Shinn, P.J. Clews, T.A. Michalske, Journal of Vacuum Science and Technology B18 (5), 2433 (2000). In this widely used method, the liquid precursor is placed in a storage vessel, from which steam is introduced into the coating chamber via corresponding valves. The dosage is carried out by means of a pressure measurement in the coating chamber.
Eine weitere Technik zur Zuführung und Dosierung des Dampfes eines Präcursors ist in der US Patentschrift 7,413,774 B2 beschrieben. Hier wird der flüssige Präcursor in einen Vorratsbehälter eingefüllt, der ggf. beheizt ist und über ein Ventil mit einem Dampfbehälter verbunden ist. Nach Öffnen des Ventils zum Vorratsbehälter wird der Dampfbehälter mit Dampf des Präcursors gefüllt. Nach Verschließen des Ventils zum Vorratsbehälter wird der Inhalt des Dampfbehälters anschließend über ein Ventil vollständig in die Beschichtungskammer expandiert. Another technique for delivering and metering the vapor of a precursor is described in US Pat. No. 7,413,774 B2. Here, the liquid precursor is filled into a reservoir, which may be heated and via a valve with a steam tank connected is. After opening the valve to the reservoir, the vapor container is filled with steam of the precursor. After closing the valve to the reservoir, the contents of the vapor container are then completely expanded via a valve into the coating chamber.
Weiterhin bekannt ist eine Vorrichtung zur Dosierung eines Präcursors, die in US 2009/263578 A1 beschrieben ist. Auch hier wird der flüssige oder feste Präcursor in ein Vorratsgefäß gefüllt und zu einem geeigneten Zeitpunkt während des Beschichtungsprozesses in die Reaktionskammer dosiert. Das Vorratsgefäß ist derartig aufgebaut, dass es an die Beschichtungsanlage reversibel angeschlossen und wieder abgenommen werden kann. Dazu sind verschiedene Ausführungen eines Mechanismus beschrieben, der nach dem Anbau des Vorratsgefäßes an die Beschichtungsanlage eine Verbindung zum Dampf des Präcursors herstellt. Vor dem Abbau des Vorratsgefäßes kann diese Verbindung wieder unterbrochen werden, so dass nach dem Abbau kein Dampf aus dem Vorratsgefäß entweichen kann, oder Fremdstoffe zum Präcursor in das Vorratsgefäß gelangen können. Der An- und Abbau erfolgt reversibel und kann beliebig oft wiederholt werden. Also known is a device for metering a precursor, which is described in US 2009/263578 A1. Again, the liquid or solid precursor is filled in a storage vessel and dosed at a suitable time during the coating process in the reaction chamber. The storage vessel is constructed such that it can be reversibly connected to the coating system and removed again. For this purpose, various embodiments of a mechanism are described, which establishes a connection to the steam of the precursor after the attachment of the storage vessel to the coating system. Before dismantling the storage vessel, this compound can be interrupted again, so that after the degradation no steam can escape from the storage vessel, or foreign substances can get to Präcursor in the storage vessel. The attachment and removal is reversible and can be repeated as often as desired.
Viele Beschichtungsprozesse erfordern die genaue Dosierung präziser Mengen des Präcursor-Dampfes in die Beschichtungskammer. In diesen Fällen ist es häufig notwendig, das im flüssigen Präcursor gelöstes Fremdgas (z.B. gelöste Luft) vor der Verwendung zu entfernen, da sonst neben dem Dampf auch das im Dampfraum vorhandene Fremdgas in die Beschichtungskammer dosiert wird. Da normalerweise die Anteile von Fremdgas und dampfförmigen Präcursor in der Gasphase nicht bekannt sind und auch nur mit großem Aufwand bestimmbar sind, verfälscht das anwesende Fremdgas die Dosierung je nach dessen Anteil und kann möglicherweise zu großen Dosierfehlern führen. Darüber hinaus kann das Fremdgas möglicherweise zudem den Beschichtungsprozess selbst stören. Many coating processes require the precise metering of precise amounts of precursor vapor into the coating chamber. In these cases, it is often necessary to remove the foreign gas (e.g., dissolved air) dissolved in the liquid precursor prior to use, otherwise, besides the vapor, the foreign gas present in the vapor space is also metered into the coating chamber. Since normally the proportions of foreign gas and vapor precursor in the gas phase are not known and can only be determined with great effort, the foreign gas present adulterates the dosage depending on its content and can possibly lead to large dosing errors. In addition, the foreign gas may also interfere with the coating process itself.
Eine dem Fachmann weithin bekannte Technik zur Entgasung von Flüssigkeiten ist der Zyklus von Einfrier-, Pump- und Auftauvorgängen (freez-pump-thaw cycles), bei der die Flüssigkeit nach jeden Zyklus eine geringere Menge gelöstes Gas enthält. One technique well known to those skilled in the art of degassing liquids is the cycle of freeze-pump-thaw cycles in which the liquid contains a lesser amount of dissolved gas after each cycle.
Weiterhin bekannt ist eine Technik zur in-line Entgasung von flüssigen Präcursoren an einer Beschichtungsanlage vor der Zuführung des Präcursoren-Dampfes in der US Patentschrift 7,687,1 10 B2. Hier wird aus dem Behälter mit flüssigem Präcursor ein Dampf bzw. ein Dampf/Gasgemisch in ein Reservoir gefüllt. Diese Füllung wird nur dann in die Beschichtungskammer eingeleitet, wenn der Druck dem bekannten Dampfdruck des Präcursors bei der gewählten Temperatur entspricht bzw. zwei aufeinanderfolgende Füllungen des Reservoirs den gleichen Druck ergeben. Sind letztere Bedingungen nicht erfüllt, wird der Inhalt des Reservoirs verworfen und das Reservoir erneut befüllt, wobei die erneute Füllung dann weniger Gas im Dampfraum enthält. Also known is a technique for in-line degassing of liquid precursors on a coating line prior to the delivery of the precursor vapor in US Pat. No. 7,687,110 B2. Here, a vapor or a vapor / gas mixture is filled into a reservoir from the container with liquid precursor. This filling is introduced into the coating chamber only if the pressure of the known vapor pressure of Precursors at the selected temperature corresponds to two successive fillings of the reservoir give the same pressure. If the latter conditions are not met, the contents of the reservoir are discarded and the reservoir refilled, the refill then containing less gas in the vapor space.
Allen Techniken zur Zuführung und Dosierung von Dampf eines Präcursors ist gemeinsam, dass die Präcursoren zunächst als Flüssigkeiten oder Feststoffe direkt in ein Gefäß eingefüllt werden, in dem der Dampf erzeugt wird. Dieses Gefäß ist entweder direkt an der Beschichtungsapparatur angeschlossen und wird dort befüllt oder es wird zunächst an einem anderen Ort befüllt, ggf. mit Ventilen verschlossen und dann an die Beschichtungsapparatur angeschlossen. Falls erforderlich, wird die Entgasung nach dem Einfüllen des Präcursors vor der Dampfzuführung in die Beschichtungskammer durchgeführt. All techniques for feeding and metering vapor of a precursor have in common that the precursors are first filled as liquids or solids directly into a vessel in which the vapor is generated. This vessel is either directly connected to the coating apparatus and is filled there or it is first filled at another location, optionally closed with valves and then connected to the coating apparatus. If necessary, the degassing is carried out after filling the precursor before the steam supply into the coating chamber.
Ein Nachteil der bekannten Zuführtechniken ist, dass Präcursoren, die sehr häufig empfindlich gegenüber Feuchtigkeit und/oder Luft sind, beim Einfüllen unter Schutzgas gehandhabt werden müssen. Dies erfordert z.B. die Handhabung in einer Handschuhbox, die mit Intergas gefüllt ist. Eine solche Vorrichtung muss daher ein entsprechender Teil der Beschichtungsapparatur sein. Andernfalls muss der Präcursor in einer externen Handschuhbox in ein Gefäß abgefüllt werden, welches mit Ventilen verschlossen werden kann, bevor dieses durch die Luft transportiert und an die Beschichtungsapparatur angebaut wird. A disadvantage of the known delivery techniques is that precursors, which are very often sensitive to moisture and / or air, have to be handled when filling with inert gas. This requires e.g. the handling in a glove box, which is filled with Intergas. Such a device must therefore be a corresponding part of the coating apparatus. Otherwise, the precursor must be filled in an external glove box into a container, which can be closed with valves before it is transported through the air and attached to the coating apparatus.
Im Fall von Präcursoren, die nur mäßig empfindlich gegenüber Umgegebungsluft sind, werden aus Kostengründen die genannten Schutzmassnahmen möglicherweise weggelassen und eine gewisse Zersetzung an Umgebungsluft bei Einfüllen zugelassen. Diese Zersetzung kann dann jedoch zu verschlechterten Eigenschaften und geringeren Ausbeuten der Beschichtung führen. In the case of precursors, which are only moderately sensitive to ambient air, the said protective measures may possibly be omitted for cost reasons and a certain decomposition of ambient air during filling is permitted. However, this decomposition can then lead to degraded properties and lower yields of the coating.
Ein weiterer Nachteil ist, dass Präcursoren, die giftig oder umweltgefährdend sind, nur unter Beachtung besonderer Sicherheitsmaßnahmen gehandhabt werden dürfen. Diese Maßnahmen erschweren und verteuern die Handhabung an der Beschichtungsanlage, oder erfordern wiederum die externe Handhabung an einem geeigneten Ort mit verschlossenem Transport zur Beschichtungsanlage. Another disadvantage is that precursors, which are toxic or harmful to the environment, may only be handled with special safety precautions. These measures complicate and increase the cost of handling the coating equipment, or in turn require external handling at a suitable location with closed transport to the coating equipment.
Nachteilig ist weiterhin, dass Präcursoren, die korrosiv sind, nur in Gefäßen aus besonders korrosionsbeständigen Materialien gehandhabt werden können. Diese Materialanforderung ist insbesondere wichtig, wenn der Präcursor mit dem Gefäßmaterial in hohen Konzentrationen, also im flüssigen Zustand oder dampfförmig bei erhöhten Dampfdrücken, bei höheren Temperaturen oder über längere Zeit in Kontakt kommt. Die Verwendung von metallischen Werkstoffen für Gefäße ist hinsichtlich der gleichzeitig erforderlichen Vakuumtechnik sehr vorteilhaft, jedoch nachteilig bzw. teuer hinsichtlich der Korrosionsbeständigkeit. Die Verwendung von korrosionsbeständigem Glas für Gefäße ist wiederum nachteilig bzw. teuer hinsichtlich der Vakuumtechnik (Dichtungen, Glas-Metall Verbindungen). A further disadvantage is that precursors, which are corrosive, can only be handled in vessels made of particularly corrosion-resistant materials. This material requirement is particularly important when the precursor with the vessel material in high Concentrations, ie in the liquid state or in vapor form at elevated vapor pressures, at higher temperatures or for a long time in contact. The use of metallic materials for vessels is very advantageous in terms of the simultaneously required vacuum technology, but disadvantageous or expensive in terms of corrosion resistance. The use of corrosion-resistant glass for vessels is again disadvantageous or expensive with regard to the vacuum technology (seals, glass-metal compounds).
Gleichzeitig ist die zeitaufwendige Füllung und Vorbereitung der bekannten Präcursoren- Behälter nachteilig, wenn in einer Beschichtungsanlage Beschichtungsprozesse mit verschiedenen Präcursoren innerhalb kurzer Zeit durchgeführt werden müssen. At the same time, the time-consuming filling and preparation of the known precursors containers is disadvantageous if coating processes with different precursors have to be carried out within a short time in a coating installation.
Eine längere Verweilzeit einer größeren Menge flüssigen oder festen Präcursors im Vorratsgefäß, welche normalerweise aus Metall bestehen insbesondere für Präcursoren mit geringen Dampfdrücken und somit notwendigen erhöhten Temperaturen ist nachteilig. Beim längeren Kontakt mit heißen Metallwänden kann der Präcursor thermisch zersetzt werden und Nebenprodukte bilden, die entweder die Eigenschaften der Beschichtung verschlechtern oder die Ausbeute der Beschichtung verringern können. A longer residence time of a larger amount of liquid or solid precursors in the storage vessel, which normally consist of metal, in particular for precursors with low vapor pressures and thus necessary elevated temperatures, is disadvantageous. Upon prolonged contact with hot metal walls, the precursor can be thermally decomposed and form byproducts, which can either degrade the coating properties or reduce the yield of the coating.
Aufgabe der Erfindung ist es demnach, eine einfache Vorrichtung zur Zuführung von Dämpfen flüssiger oder fester Präcursoren bereitzustellen, die die genannten Nachteile des Standes der Technik nicht aufweist. The object of the invention is therefore to provide a simple device for supplying vapors liquid or solid precursors, which does not have the disadvantages of the prior art.
Beschreibung der Erfindung Description of the invention
Diese Aufgabe wird durch eine Vorrichtung zur Zuführung des Dampfes eines flüssigen oder festen Präcursors in eine Beschichtungskammer zur Abscheidung einer Beschichtung gelöst, die dadurch gekennzeichnet ist, dass sich der flüssige oder feste Präcursor in einer verschlossenen Präcursor-Patrone befindet, die sich ganz oder teilweise in einem Gehäuse befindet, welches eine Verbindung zur einer Beschichtungskammer besitzt. Zur Zuführung des Dampfes in die Beschichtungskammer wird die Patrone nicht wiederverschließbar geöffnet, so dass Dampf in das Gehäuse eintreten kann, der zur Beschichtungskammer geleitet werden kann.  This object is achieved by a device for supplying the vapor of a liquid or solid precursor into a coating chamber for depositing a coating, which is characterized in that the liquid or solid precursor is in a closed precursor cartridge which is wholly or partly in a housing which has a connection to a coating chamber. To deliver the vapor into the coating chamber, the cartridge is not re-closed so that steam can enter the housing which can be directed to the coating chamber.
Weiterhin betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Zuführung des Dampfes eines flüssigen oder festen Präcursors in eine Beschichtungskammer zur Abscheidung einer Beschichtung mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung. Daneben betrifft die Erfindung eine Präcursor-Patrone, die nach einmaliger Öffnung nicht wieder verschließbar ist und kein Fremdgas enthält. Furthermore, the invention relates to a method for supplying the vapor of a liquid or solid precursor into a coating chamber for depositing a coating with the device according to the invention. In addition, the invention relates to a precursor cartridge which is not resealable after a single opening and contains no foreign gas.
Die der Erfindung zugrunde liegende Vorrichtung eignet sich in besonderer Weise zur Zuführung des Dampfes flüssiger oder fester Präcursoren zu einem Beschichtungsprozess, weil die Präcursoren in einfacher Weise in eine Patrone abgefüllt, in dieser stabil gegenüber Zersetzungsprozessen gelagert und dem Prozess zugeführt werden können. The device on which the invention is based is particularly suitable for supplying the vapor of liquid or solid precursors to a coating process, because the precursors can be easily filled into a cartridge, stored in a stable manner against decomposition processes and fed to the process.
Zur Einfüllung, Entgasung und Handhabung flüssiger und fester Präcursoren wird eine geeignete Schutzgaseinrichtung, wie z.B. eine Handschuhbox mit den erforderlichen Sicherheitsvorrichtungen genutzt. Diese nur einmalig bereitgestellte Einrichtung erlaubt die notwendige, adäquate und sichere Handhabung der Präcursoren für eine Vielzahl von Beschichtungsanlagen in sehr kurzer Zeit. Dadurch wird der Aufwand der Handhabung deutlich reduziert. For filling, degassing and handling of liquid and solid precursors, a suitable inert gas device, such as e.g. a glove box with the required safety devices used. This device provided only once allows the necessary, adequate and safe handling of Präcursoren for a variety of coating equipment in a very short time. As a result, the effort of handling is significantly reduced.
Die entgasten und abgefüllten Präcursoren können in den verschlossenen Patronen auf einfache Weise vakuumdicht auch bei tiefen Temperaturen gelagert werden. Hierdurch wird die Reinheit der Präcursoren über einen langen Zeitraum bis zur Beschichtung sichergestellt und somit die Eigenschaften und Ausbeute der Beschichtungen verbessert. The degassed and filled precursors can be stored in the sealed cartridges in a vacuum-tight, even at low temperatures. This ensures the purity of the precursors over a long period of time until coating, and thus improves the properties and yield of the coatings.
Ein Wechsel der Präcursoren in der Beschichtungsanlage ist durch Einsetzen der Patronen in die Dampfquelle einfach, sauber und schnell möglich. Die Menge des eingesetzten Präcursors kann diejenige für einen einzelnen Beschichtungsprozess sein. Durch diese Verwendung von Portions-Patronen wird eine thermische Schädigung empfindlicher Präcursoren gegenüber der Bevorratung größerer Präcursormengen für mehrere Prozesse in der Dampfquelle minimiert. Changing the precursors in the coating unit is easy, clean and quick by inserting the cartridges into the vapor source. The amount of precursor used may be that for a single coating process. This use of portion cartridges minimizes thermal damage to sensitive precursors over the storage of larger quantities of precursor for multiple processes in the vapor source.
Besonders vorteilhaft gegenüber dem Stand der Technik ist die Verwendung einer nicht- wiederverschließbare Patrone, die einfach und kontrolliert geöffnet werden kann. Der Aufbau der Patrone in einer Ausführung einer verschmolzenen Glasampulle bietet beispielsweise den Vorteil einer sehr einfachen Herstellung aus einem praktisch gegenüber jedem Präcursor völlig inerten, also nicht degradierbaren Material. Eine derartige Patrone aus entgastem Präcursor 1 H, 1 H,2H,2H-Perfluordecyltrichlosilan konnte in Lagerungsversuchen monatelang als Feststoff über Trockeneis bei -78°C gelagert werden, ohne dass eine erkennbare Leckage aufgetreten ist. Vorteil der erfindungsgemäßen Präcursor-Patrone ist insbesondere der wenig aufwendige Aufbau. So muss bei den erfindungsgemäßen Präcursor-Patronen kein Behältermaterial gewählt werden, das mit den häufig sehr aggressiven Präcursoren verwendet werden kann und gleichzeitig den Aufbau der wiederverschließbaren Öffnung erlaubt. Vorteilhaft ist ferner, dass durch den Einmalgebrauch die Verwendung von elastischen Dichtungsmaterialien nicht notwendig ist, da diese den Nachteil aufweisen, gegenüber flüssigen oder dampfförmigen Präcursoren mit entsprechend hohen Dampfdrücken in den Dampfquellen schnell zu degradieren und somit entsprechend häufig ersetzt werden müssen. Particularly advantageous over the prior art is the use of a non-reclosable cartridge that can be opened in a simple and controlled manner. The construction of the cartridge in an embodiment of a fused glass ampoule offers, for example, the advantage of a very simple production from a virtually inert, ie non-degradable, material with respect to each precursor. Such a cartridge of degassed precursor 1H, 1H, 2H, 2H-perfluorodecyltrichlosilan could be stored in storage trials for months as a solid over dry ice at -78 ° C, without a noticeable leakage has occurred. Advantage of the precursor cartridge according to the invention is in particular the less expensive construction. Thus, in the case of the precursor cartridges according to the invention, no container material has to be selected which can be used with the often very aggressive precursors and at the same time allows the construction of the resealable opening. It is also advantageous that the use of elastic sealing materials is not necessary by the single use, since they have the disadvantage to quickly degrade against liquid or vapor precursors with correspondingly high vapor pressures in the vapor sources and thus must be replaced frequently.
Ein weiterer Vorteil nicht-wiederverschließbarer Präcursor-Patrone ist die maximale Dichtigkeit der Vorrichtung gegenüber Percusor-Patronen mit wiederverschließbarer Öffnung. Für reversibel verschließbare Öffnungen in diesen Anwendungen werden Hochbzw. Ultrahochvakuumventile benötigt, deren Leckraten in der Größenordnung von 10-8 mbar L s-1 liegen (vgl. hierzu J. F. O'Hanlon, A User's Guide to Vacuum Technology, 3rd edition, John Wiley & Sons, Hoboken, 2003, Seite 331 ff.). Mit einer derartigen Leckrate erhält man beispielsweise in einem Patronenvolumen von 10 mL über einen Zeitraum von nur 10 Tagen einen Druckanstieg von 1 mbar. Häufig liegen Prozessdrücke von Präcursoren jedoch bei nur 0, 1 mbar, so dass ein derartiger Druckanstieg in der Patrone zu einem großen Dosierfehler führen würde und daher nicht mehr tolerierbar wäre. Eine Vorratshaltung von Präcursoren in wiederverschließbaren Patronen ist daher nur für einen sehr begrenzten Zeitrum möglich. Die Herstellung einer größeren Anzahl von Patronen für den späteren Gebrauch ist daher nur sehr eingeschränkt möglich. Häufig erwünscht ist Lagerung der reaktiven Präcursoren bei tiefen Temperaturen, um die Zerfallsprozesse zu verlangsamen. Da unter diesen Bedingungen die Leckraten noch weitaus höher, als in dem genannten Beispiel sind, scheidet die Lagerung bei tiefen Temperaturen praktisch völlig aus. Another advantage of the non-reclosable precursor cartridge is the maximum seal of the device over percusor cartridges with resealable orifice. For reversibly closable openings in these applications are Hochbzw. Ultra-high vacuum valves whose leakage rates are on the order of 10-8 mbar L s-1 are required (see also JF O ' Hanlon, A User 's Guide to Vacuum Technology, 3rd edition, John Wiley & Sons, Hoboken, 2003, page 331) et seq.). With such a leakage rate, for example, in a cartridge volume of 10 mL over a period of only 10 days, a pressure increase of 1 mbar is obtained. Frequently, however, process pressures of precursors are only 0.1 mbar, so that such an increase in pressure in the cartridge would lead to a large dosing error and would therefore no longer be tolerable. Stockpiling of precursors in resealable cartridges is therefore only possible for a very limited period of time. The production of a larger number of cartridges for later use is therefore very limited. Often, storage of the reactive precursors at low temperatures is desirable to slow down the decomposition processes. Since under these conditions, the leakage rates are still much higher than in the example mentioned, storage at low temperatures virtually eliminated.
Die geschilderten Nachteile für Percusor-Patronen mit wiederverschließbarer Öffnung wirken sich in der Praxis vor dem Hintergrund der zuvor genannten möglichen Degradation der Dichtungsmaterialien in Gegenwart der aggressiven Präcursoren noch schwerwiegender aus. The described disadvantages for percusor cartridges with resealable opening have in practice against the background of the aforementioned possible degradation of the sealing materials in the presence of aggressive precursors even more serious.
Ausführungsbeispiele sind in den Abbildungen 1 bis 13 dargestellt und werden im Folgenden näher beschrieben. Embodiments are shown in Figures 1 to 13 and will be described in more detail below.
Es zeigen: Show it:
Abbildung 1 : Eine Ausführungsform der erfindungsgemäßen Präcursor-Patrone Abbildung 2: Eine offene Ausführungsform der erfindungsgemäßen Präcursor-Patrone vor dem Verschließen Figure 1: An embodiment of the precursor cartridge according to the invention Figure 2: An open embodiment of the precursor cartridge according to the invention before sealing
Abbildung 3: Anschluss einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen Präcursor-Patrone an eine Vorrichtung zum Entgasen und Verschließen Figure 3: Connection of an embodiment of the precursor cartridge according to the invention to a device for degassing and sealing
Abbildung 4: Eine Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Entgasen und Verschließen von Präcursor-Patronen Figure 4: An embodiment of the device according to the invention for degassing and closing precursor cartridges
Abbildung 5: Eine perspektivische Ansicht einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen Figure 5: A perspective view of an embodiment of the invention
Dampfquelle  steam source
Abbildung 6: Die Explosionsdarstellung der Dampfquelle nach Abbildung 5 Figure 6: The exploded view of the steam source according to Figure 5
Abbildung 7: Die perspektivische Ansicht der Dampfquelle gemäß Abbildung 5 mit einer Figure 7: The perspective view of the steam source as shown in Figure 5 with a
Schnittdarstellung des Gehäuses vor dem Öffnen der Präcursor-Patrone  Sectional view of the housing before opening the precursor cartridge
Abbildung 8: Die perspektivische Ansicht der Dampfquelle gemäß Abbildung 5 mit einer Figure 8: The perspective view of the steam source as shown in Figure 5 with a
Schnittdarstellung des Gehäuses nach dem Öffnen der Präcursor-Patrone  Sectional view of the housing after opening the precursor cartridge
Abbildung 9: Ausführungsformen von erfindungsgemäßen Dampfquellen in einer Figure 9: Embodiments of vapor sources according to the invention in one
Beschichtungsapparatur  coater
Abbildung 10: Eine perspektivische Darstellung einer weiteren Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Dampfquelle mit integrierter Beheizung Figure 10: A perspective view of another embodiment of a vapor source according to the invention with integrated heating
Abbildung 1 1 : Explosionsdarstellung der Dampfquelle nach Abbildung 10 Figure 1 1: Exploded view of the steam source according to Figure 10
Abbildung 12: Die perspektivische Ansicht der Dampfquelle nach Abbildung 10 mit einer Figure 12: The perspective view of the steam source according to Figure 10 with a
Schnittdarstellung des Gehäuses nach dem Öffnen der Präcursor-Patrone  Sectional view of the housing after opening the precursor cartridge
Abbildung 13: Dampfquelle nach Abbildung 10 mit Gehäuse Figure 13: Steam source according to Figure 10 with housing
Abbildung 1 zeigt eine bevorzugte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Präcursor- Patrone 100, die als Brechringampulle aus Glas ausgeführt ist. Am zylindrischen Hohlkörper 101 befindet sich an einer Einschnürung eine ringförmige Sollbruchstelle 102, an der durch seitlichen Druck das Oberteil des Hohlkörpers abgebrochen werden kann. In der Ampulle befindet sich der flüssige oder feste Präcursor 103. FIG. 1 shows a preferred embodiment of the precursor cartridge 100 according to the invention, which is designed as glass breaker ampoule. On the cylindrical hollow body 101 is located at a constriction an annular predetermined breaking point 102 on which the upper part of the hollow body can be broken off by lateral pressure. The ampoule contains the liquid or solid precursor 103.
Zur Befüllung der Präcursor-Patrone kann der flüssige oder feste Präcursor 103 in den zunächst offenen Behälter 104 gegeben (Abbildung 2) werden. Falls es sich bei dem Präcursor 103 um eine Substanz handelt, die nicht an normaler Umgebungsluft gehandhabt werden kann, erfolgt der Einfüllvorgang vorzugsweise in einer trockenen Inertgas- Umgebung, beispielsweise in einer mit Stickstoff gefüllten Handschuhbox. Beispiele für derartige Präcursoren sind 1 H, 1 H,2H,2H-Perfluordodecyltrichlorsilan (CI3Si-CH2-CH2- (CF2)10-F) oder 1 H, 1 H,2H,2H-Perfluortetradecyltrichlorsilan (CI3Si-CH2-CH2-(CF2)12-F), die aufgrund ihrer hohen Hydrolyseempfindlichkeit nicht an normaler Umgebungsluft gehandhabt werden können. Aber auch etwas weniger stark hydrolyseempfindliche Präcursoren, wie die für Beschichtungen häufig eingesetzten Substanzen 1 H, 1 H,2H,2H- Perfluortocyltrichlorsilan (CI3Si-CH2-CH2-(CF2)6-F) oder 1 H, 1 H,2H,2H-To fill the precursor cartridge, the liquid or solid precursor 103 can be placed in the initially open container 104 (Figure 2). If the precursor 103 is a substance which can not be handled in normal ambient air, the filling operation is preferably carried out in a dry inert gas environment, for example in a nitrogen-filled glove box. Examples of such precursors are 1H, 1H, 2H, 2H-perfluorododecyltrichlorosilane (CI 3 Si-CH 2 -CH 2 - (CF 2) 10-F) or 1 H, 1 H, 2H, 2H-perfluorotetradecyltrichlorosilane (CI 3 Si-CH 2 -CH 2 - CF2) 12-F), which due to their high sensitivity to hydrolysis can not be handled in normal ambient air. But also less strongly hydrolysis-sensitive precursors, such as the substances frequently used for coatings: 1H, 1H, 2H, 2H-perfluorocyclotrichlorosilane (CI3Si-CH2-CH2- (CF2) 6-F) or 1H, 1H, 2H, 2H -
Perfluordecyltrichlorsilan (CI3Si-CH2-CH2-(CF2)8-F) werden vorteilhaft in einer Handschuhbox umgefüllt, da auch hier eine - je nach Handhabungsdauer - teilweise Hydrolyse vermieden werden kann und die Handhabung erleichtert wird. Perfluorodecyltrichlorosilane (CI3Si-CH2-CH2- (CF2) 8-F) are advantageously transferred in a glove box, since even here - depending on the handling time - partial hydrolysis can be avoided and the handling is facilitated.
Nach dem Einfüllen des Präcursors 103 kann der noch offene Behälter 104 in eine Vorrichtung eingesetzt werden, die zum Entgasen und Abschmelzen dient (Abbildung 3). Die Ampullenöffnung wird dabei mit Hilfe eines O-Rings 108 an einem Flansch 105 vakuumdicht montiert. Die Entgasung des Präcursors dient dazu, in der Substanz gelöstes Gas, z.B. Luft bzw. das bei der Synthese oder Handhabung verwendete Schutzgas zu entfernen. Dadurch wird sichergestellt, dass beim Verdampfen des Präcursors in der Beschichtungsanlage nur der reine Dampf zur Beschichtung dosiert und verwendet wird und keine unbekannten Mengen Gas die Dosierung verfälschen oder Beschichtung stören können. After filling the precursor 103, the still open container 104 can be inserted into a device for degassing and melting (Figure 3). The ampoule opening is thereby mounted vacuum-tight with the aid of an O-ring 108 on a flange 105. Degassing of the precursor serves to release gas dissolved in the substance, e.g. Air or the protective gas used in the synthesis or handling to remove. This ensures that when vaporizing the precursor in the coating system only the pure vapor is metered and used for coating and no unknown amounts of gas can distort the dosage or interfere with coating.
Bei der Entgasung wird der Präcursor 103 durch mehrfache zyklische Sequenzen aus Einfrier-, Pump- und Schmelzvorgängen sorgfältig von gelöstem Gas befreit (Abbildung 4). Flüssige Präcursoren 103 werden hierzu zunächst durch Kühlung mit flüssigem Stickstoff eingefroren. Anschließend wird der Behälter 104, in dem sich die erstarrte Flüssigkeit befindet mit Hilfe einer Vakuumpumpe 109 über das Ventil 1 10 evakuiert. Der Enddruck kann mit Hilfe eines Manometers 1 1 1 kontrolliert werden. Anschließend wird Ventil 1 10 geschlossen und der Präcursor durch Erwärmen auf Raumtemperatur geschmolzen, so dass gelöstes Gas aus der Flüssigkeit entweichen kann, was anhand einer Blasenbildung beim Schmelzen erkennbar ist. Sobald die Substanz vollständig geschmolzen ist, erfolgt ein weiterer Einfrier-, Pump-, Schmelz-Zyklus, solange, bis der Schmelzvorgang ohne die Bildung von Blasen abläuft. During degassing, precursor 103 is carefully freed from dissolved gas by multiple cyclic sequences of freezing, pumping, and melting processes (Figure 4). For this purpose, liquid precursors 103 are first frozen by cooling with liquid nitrogen. Subsequently, the container 104, in which the solidified liquid is evacuated by means of a vacuum pump 109 via the valve 1 10. The final pressure can be controlled by means of a manometer 1 1 1. Subsequently, valve 1 10 is closed and the precursor is melted by heating to room temperature, so that dissolved gas can escape from the liquid, which can be seen by a blistering during melting. Once the substance has completely melted, takes place further freezing, pumping, melting cycle, until the melting process proceeds without the formation of bubbles.
Präcursoren, die bei Raumtemperatur fest sind, werden in gleicher Weise entgast, wobei hier zum Schmelzen erwärmt werden muss und der Einfriervorgang ohne weitere Kühlung abläuft. Zur Verhinderung von Kondensation des Präcursors außerhalb des Gefäßes 104 wird die Apparatur beim Schmelzen auf die erforderliche Schmelztemperatur mit Hilfe einer Heizung 1 12 erwärmt. Ein Thermometer 1 13 dient zur Kontrolle oder Regelung der Temperatur. Precursors, which are solid at room temperature, are degassed in the same way, which must be heated to melt here and the freezing process takes place without further cooling. To prevent condensation of the precursor outside of the vessel 104, the apparatus is heated during melting to the required melting temperature by means of a heater 1 12. A thermometer 1 13 serves to control or regulate the temperature.
Nach dem Entgasen wird das Gefäß 104 durch Abschmelzen verschlossen (Abbildung 3). Hierzu wird der Präcursor zunächst eingefroren und anschließend das Glas des Gefäßes mit Hilfe der Flamme 106 eines Kartuschengasbrenners 1 14 durch kreisförmige Bewegungen des Brenners mit Hilfe der Halterung 1 15 an einem Rillenkugellager 107 um das Gefäß 104 herum gleichmäßig erwärmt. Das Glasgefäß schnürt sich hierdurch gleichmäßig ein und wird abgeschmolzen. After degassing, the vessel 104 is closed by melting (Figure 3). For this purpose, the precursor is first frozen and then the glass of the vessel by means of the flame 106 of a cartridge gas burner 1 14 by circular movements of the burner by means of the holder 1 15 at a deep groove ball bearing 107 around the vessel 104 around uniformly heated. The glass jar constricts thereby evenly and is melted off.
Die Präcursor-Patrone 101 kann in einer Dampfquelle 1 16 (Abbildung 5) montiert werden. Die Explosionsdarstellung in Abbildung 6 zeigt den Aufbau einer bevorzugten Ausführungsform. Die Patrone 101 wird in das Gehäuse 1 17 der Dampfquelle eingeschoben. Ein Dichtring 1 19 und eine Verschlussmutter 120 verschließen das Gehäuse an der Unterseite vakuumdicht. Mit dem Anschluss 1 18 wird die Dampfquelle an die Beschichtungsapparatur angeschlossen. Ein pneumatisch betriebener Zylinder 121 mit einer Schergabel 123 dient zur Öffnung der Präcursor-Patrone. Eine Thermometer 122 dient zur Messung und Regelung der Temperatur des Präcursors. Die Abbildungen 7 und 8 zeigen eine bevorzugte Ausführungsform der Dampfquelle mit der Präcursor-Patrone im geschlossenen (Abbildung 7) und geöffneten Zustand (Abbildung 8). The precursor cartridge 101 can be mounted in a vapor source 16 (Figure 5). The exploded view in Figure 6 shows the structure of a preferred embodiment. The cartridge 101 is inserted into the housing 1 17 of the steam source. A sealing ring 1 19 and a lock nut 120 seal the housing at the bottom vacuum-tight. With the connection 1 18, the steam source is connected to the coating apparatus. A pneumatically operated cylinder 121 with a shear fork 123 serves to open the precursor cartridge. A thermometer 122 is used to measure and control the temperature of the precursor. Figures 7 and 8 show a preferred embodiment of the vapor source with the precursor cartridge closed (Figure 7) and opened (Figure 8).
Abbildung 9 zeigt als Beispiel den Anschluss von zwei Dampfquellen 1 16 und 216 an eine Beschichtungskammer 124 in einer Beschichtungsapparatur 125 zur Beschichtung eines Substrates 139. Der Anschluss erfolgt über die Ventile 126 und 226. Figure 9 shows an example of the connection of two vapor sources 1 16 and 216 to a coating chamber 124 in a coating apparatus 125 for coating a substrate 139. The connection is made via the valves 126 and 226.
Um einen ausreichend hohen Dampfdruck des Präcursors in der Dampfquelle zu erreichen, können die Dampfquellen mit Heizungen 127 und 227 beheizt werden. Die Thermometer 122 und 222 dienen zur Kontrolle und Regelung der Temperaturen. Nach dem Einsatz der Präcursor-Patronen in die Dampfquellen werden die Ventile 126, 226 und 129 geöffnet und die Gehäuse der Quellen mit der Vakuumpumpe 138 bis zu einem Basisdruck evakuiert, der am Manometer 132 gemessen wird. Der Wert dieses Basisdrucks richtet sich nach der Art der Substanzen. Für die Präcursoren 1 H,1 H,2H,2H- Perfluordecyltrichlorsilan und Wasser hat sich ein Druck < 10-5 mbar als vorteilhaft gezeigt. In order to achieve a sufficiently high vapor pressure of the precursor in the vapor source, the vapor sources with heaters 127 and 227 can be heated. The thermometers 122 and 222 serve to control and regulate the temperatures. After using the precursor cartridges into the vapor sources, the valves 126, 226, and 129 are opened and the housings of the sources are evacuated by the vacuum pump 138 to a base pressure, which is measured on the gauge 132. The value of this base pressure depends on the type of substances. For precursors 1H, 1H, 2H, 2H-perfluorodecyltrichlorosilane and water, a pressure <10-5 mbar has been shown to be advantageous.
Anschließend werden die Ventile 126, 226 und 129 geschlossen und diejenige Präcursor- Patrone geöffnet, deren Dampf in die Beschichtungskammer eingeleitet werden soll. Nach dem Aufbrechen der Patrone 101 strömt Dampf in das Gehäuse 1 17 der Dampfquelle und der Dampf des Präcursors kann durch Öffnen von Ventil 126 und 130 in die Beschichtungskammer 124 eingeleitet werden. Der dazu vorgewählte Druck wird am Manometer 133 gemessen. Anschließend werden die Ventile 126 und 130 geschlossen und über die Ventile 140 und 145 die Dampfzuleitung evakuiert. Die Schutzfalle 147 ist gekühlt, hier wird der Dampf bis zur späteren Entsorgung eingefroren. In gleicher Wiese wie zuvor für die Dampfquelle 1 16 beschrieben, kann anschließend Dampf aus der Quelle 226 in die Beschichtungskammer eingeleitet werden. Subsequently, the valves 126, 226 and 129 are closed and opened that precursor cartridge whose vapor is to be introduced into the coating chamber. After the cartridge 101 is broken, steam flows into the housing 17 of the vapor source and the vapor of the precursor can be introduced into the coating chamber 124 by opening valves 126 and 130. The preselected pressure is measured on the manometer 133. Subsequently, the valves 126 and 130 are closed and evacuated via the valves 140 and 145, the steam supply line. The protective trap 147 is cooled, here the steam is frozen until later disposal. In the same way as previously described for the steam source 16, steam can then be introduced from the source 226 into the coating chamber.
Zur Vermeidung von Kondensation der Dämpfe sind alle dampfführenden Teile der Apparatur 125 entsprechend beheizt. To avoid condensation of the vapors all steam-carrying parts of the apparatus 125 are heated accordingly.
Nach Abschluss der Beschichtung des Substrates 139 wird der Dampf aus der Beschichtungskammer über Ventil 142 in eine gekühlte Abfall- und Schutzfalle geleitet. Diese dient zum Auffangen, Ausfrieren und Sammeln von Resten und Reaktionsprodukten der Präcursoren, bevor diese nach mehreren Beschichtungsvorgängen gesammelt entsorgt werden. Upon completion of the coating of the substrate 139, the vapor from the coating chamber is directed via valve 142 into a cooled waste and protective trap. This is used to capture, freeze and collect residues and reaction products of the precursors before they are collected after several coating operations.
Nicht mehr benötigter Präcursor in der geöffneten Patrone der Dampfquelle kann z.B. für die Dampfquelle 1 16 ebenfalls über die Ventile 126 und 140 in die Abfall- und Schutzfalle geleitet werden. Anschließend wird die Dampfquelle ggf. durch Erhöhung der Temperatur kurz ausgeheizt und über die Ventile 1 16 und 129 mit der Turbomolekularpumpe 138 evakuiert. Die Dampfquelle ist dadurch gereinigt und nach Entnahme des ebenfalls sauberen und trockenen Unter- und Oberteils der Patrone bereit für den Einsatz mit einer neuen Patrone. Unnecessary precursors in the open cartridge of the vapor source may e.g. for the steam source 1 16 are also passed through the valves 126 and 140 in the waste and protective trap. Subsequently, the steam source is optionally briefly boiled by increasing the temperature and evacuated via the valves 1 16 and 129 with the turbomolecular pump 138. The steam source is thereby cleaned and ready for use with a new cartridge after removal of the likewise clean and dry lower and upper part of the cartridge.
Bei Verwendung von Präcursor-Patronen mit Mengen für einen einzigen Beschichtungsvorgang erfolgt die Restentnahme des geringen Überschusses unmittelbar nach der Dampfentnahme. Dadurch können Korrosionsvorgänge an den Metallteilen der Dampfquelle minimiert werden. Gleichzeitig ist die Beschichtungsanlage sehr variabel für verschiedene Präcursoren einsetzbar. Darüberhinaus ist die Gefahr der Zersetzung der Präcursoren vor dem Einsatz minimiert. When using precursor cartridges with quantities for a single coating operation, the residual excess of the small excess takes place immediately after the steam extraction. As a result, corrosion processes on the metal parts of the Steam source can be minimized. At the same time, the coating system can be used very variably for different precursors. Moreover, the risk of decomposition of precursors before use is minimized.
Die Abbildungen 10 und 1 1 zeigen eine weitere Ausführungsform der erfindungsgemäßen Dampfquelle 151 mit integrierten Heizungen. Mit Hilfe von Heizstäben 155 im Gehäuse 153 und einer Heizmanschette 154 am Pneumatikzylinder 152 des Scherbolzens 160 werden die Teile der Dampfquelle, die mit dem Dampf des Präcursors in Kontakt kommen auf eine homogen verteilte Temperatur aufgeheizt. Die Temperatur wird mit Hilfe eines Thermometers 159 gemessen und geregelt. Das Gehäuse 153 der Dampfquelle wird mit Hilfe des Flansches 158 an die Beschichtungsapparatur angeschlossen und ist mit dem Flansch 156 über eine Dichtung 163 sowie Stehbolzen 164 und Sechskantmuttern 157 verschlossen. Innerhalb der Dampfquelle befindet sich die zunächst verschlossene Patrone 162. Nach Betätigung des Pneumatikzylinders 152 bewegt sich der Scherbolzen 160 an die Sollbruchstelle der Patrone 162, worauf deren Oberteil kontrolliert aufbricht (Abbildung 12), so dass Dampf des Präcursors in das innere Volumen des Gehäuses 153 eintritt. Figures 10 and 11 show a further embodiment of the vapor source 151 according to the invention with integrated heaters. With the aid of heating rods 155 in the housing 153 and a heating sleeve 154 on the pneumatic cylinder 152 of the shear pin 160, the parts of the vapor source which come into contact with the vapor of the precursor are heated to a homogeneously distributed temperature. The temperature is measured and controlled by means of a thermometer 159. The housing 153 of the vapor source is connected by means of the flange 158 to the coating apparatus and is closed with the flange 156 via a seal 163 and stud bolts 164 and hex nuts 157. After actuation of the pneumatic cylinder 152, the shear pin 160 moves to the predetermined breaking point of the cartridge 162, whereupon the top of which breaks open controlled (Figure 12), so that steam of the precursor into the inner volume of the housing 153 entry.
Abbildung 13 zeigt die Dampfquelle nach Abbildung 10 im vollständigen Aufbau mit einer Verkleidung 165 und 166, welche zur Wärmeisolation dient. Über Befestigungsbolzen 168 und den Flansch 158 ist die Quelle fest an der Beschichtungsapparatur angebaut. Zum Wechsel der Präcursor-Patrone wird die Quelle auf eine geeignete Temperatur abgekühlt, das Unterteil 166 der Verkleidung durch Lösen der Schrauben 167 entfernt. Nach Öffnen des Flansches 156 kann die Präcursor-Patrone getauscht werden. Figure 13 shows the steam source as shown in Figure 10 in its full construction with a 165 and 166 panel used for thermal insulation. About fastening bolts 168 and the flange 158, the source is firmly attached to the coating apparatus. To change the precursor cartridge, the source is cooled to an appropriate temperature, the base 166 of the panel removed by loosening the screws 167. After opening the flange 156, the precursor cartridge can be exchanged.
Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung beziehen sich auf Vorrichtungen zur Zuführung des Dampfes eines flüssigen oder festen Präcursors in eine Beschichtungskammer zur Abscheidung einer Beschichtung, wobei sich der flüssige oder feste Präcursor in einer verschlossenen Präcursor-Patrone befindet, die ganz oder teilweise von einem Gehäuse umschlossen ist, in das nach Öffnung der Patrone der Dampf des Präcursors eintritt, wobei Embodiments of the present invention relate to apparatus for supplying the vapor of a liquid or solid precursor into a coating chamber for depositing a coating, the liquid or solid precursor being in a sealed precursor cartridge which is wholly or partly enclosed by a housing. in the after opening of the cartridge, the steam enters the precursor, wherein
- die Präcursor-Patrone aus Glas oder einem anderen mineralischen Werkstoff bestehen kann. - The precursor cartridge can be made of glass or other mineral material.
- die Präcursor-Patrone zur Öffnung aufgebrochen werden kann. - The precursor cartridge can be broken open.
- zum Aufbrechen der Präcursor-Patrone ein Scherbügel verwendet werden kann. - das Gehäuse vor Öffnung der Präcursor-Patrone evakuiert werden kann. - To break the precursor cartridge a shear bar can be used. - The housing can be evacuated before opening the precursor cartridge.
Ferner beziehen sich Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung auf verschlossener Behälter mit einem flüssigen oder festen Präcursor zur Abscheidung einer Beschichtung mit dem Dampf des Präcursors, wobei der Behälter nach der Öffnung nicht wieder verschließbar ist und kein Fremdgas enthält. Further, embodiments of the present invention relate to sealed containers having a liquid or solid precursor for depositing a coating on the precursor vapor, the container not being resealable after the opening and containing no foreign gas.
Ferner bezieht sich die vorliegende Erfindung auf Verfahren zur Zuführung des Dampfes eines flüssigen oder festen Präcursors in eine Beschichtungskammer zur Abscheidung einer Beschichtung, wobei Further, the present invention relates to methods for supplying the vapor of a liquid or solid Precursors in a coating chamber for depositing a coating, wherein
a) sich der flüssige oder feste Präcursor in einer verschlossenen Präcursor-Patrone befindet, die ganz oder teilweise von einem Gehäuse umschlossen ist, a) the liquid or solid precursor is contained in a sealed precursor cartridge which is completely or partially enclosed by a housing,
b) die Patrone im Gehäuse geöffnet wird und Dampf des Präcursors in das Gehäuse eintritt, b) the cartridge is opened in the housing and steam of the precursor enters the housing,
c) Dampf des Präcursors in die Beschichtungskammer zur Abscheidung einer Beschichtung geleitet wird. c) steam of the precursor is passed into the coating chamber for deposition of a coating.
Weitere besondere Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung beziehen sich auf Vorrichtungen zur Zuführung des Dampfes eines flüssigen oder festen Präcursors in eine Beschichtungskammer zur Abscheidung einer Beschichtung, wobei sich der flüssige oder feste Präcursor in einer verschlossenen Präcursor-Patrone befindet, die zur Entnahme des Präcursors nicht wiederverschließbar geöffnet wird., wobei Further particular embodiments of the present invention relate to devices for supplying the vapor of a liquid or solid precursor into a coating chamber for depositing a coating, wherein the liquid or solid precursor is contained in a sealed precursor cartridge which is non-resealable for removal of the precursor becomes., where
- die Präcursor-Patrone aus Glas oder einem anderen mineralischen Werkstoff bestehen kann. - The precursor cartridge can be made of glass or other mineral material.
- die Präcursor-Patrone zur Öffnung aufgebrochen werden kann. - The precursor cartridge can be broken open.
- zum Aufbrechen der Präcursor-Patrone ein Scherbügel verwendet werden kann. - To break the precursor cartridge a shear bar can be used.
- das Gehäuse in dem sich die Präcursor-Patrone befindet vor der Öffnung der Patrone evakuiert werden kann. - The housing in which the precursor cartridge is located in front of the opening of the cartridge can be evacuated.
Ferner bezieht sich die vorliegende Erfindung auf einen verschlossenen Behälter mit einem flüssigen oder festen Präcursor zur Abscheidung einer Beschichtung mit dem Dampf des Präcursors, wobei der Behälter nach der Öffnung nicht wieder verschließbar ist und kein Fremdgas enthält. Further, the present invention relates to a sealed container having a liquid or solid precursor for depositing a coating with the vapor of the precursor. wherein the container after the opening is not resealable and contains no foreign gas.
Ferner bezieht sich die vorliegende Erfindung auf Verfahren zur Zuführung des Dampfes eines flüssigen oder festen Präcursors in eine Beschichtungskammer zur Abscheidung einer Beschichtung, wobei Further, the present invention relates to methods for supplying the vapor of a liquid or solid Precursors in a coating chamber for depositing a coating, wherein
a) sich der flüssige oder feste Präcursor in einer verschlossenen Präcursor-Patrone befindet, die ganz oder teilweise von einem Gehäuse umschlossen ist, a) the liquid or solid precursor is contained in a sealed precursor cartridge which is completely or partially enclosed by a housing,
b) eine nicht wiederverschließbare Verbindung zwischen dem Dampf des Präcursors und dem Gehäuse hergestellt wird und Dampf des Präcursors in das Gehäuse eintritt, c) Dampf des Präcursors in die Beschichtungskammer zur Abscheidung einer Beschichtung geleitet wird. b) a non-reclosable connection is made between the vapor of the precursor and the housing and vapor of the precursor enters the housing; c) vapor of the precursor is directed into the coating chamber to deposit a coating.

Claims

Patentansprüche claims
1. Dampfquelle zur Zuführung des Dampfes eines fluiden und/oder festen Präcursors in eine Beschichtungskammer zur Abscheidung einer Beschichtung umfassend eine in ein Gehäuse der Dampfquelle eingeschobene austauschbare Präcursor-Patrone, deren Hohlkörper einen fluiden und/oder festen Präcursor enthält, wobei der Hohlkörper an einer Stelle nicht- wiederverschließbar geöffnet werden kann und die Dampfquelle ein geeignetes Mittel enthält, die Präcursor-Patrone an dieser Stelle zu öffnen. A steam source for supplying the vapor of a fluid and / or solid precursor into a coating chamber for depositing a coating comprising an exchangeable precursor cartridge inserted into a housing of the vapor source, the hollow body of which contains a fluid and / or solid precursor, the hollow body being attached to a The non-reclosable location may be opened and the vapor source contains a suitable means to open the precursor cartridge at that location.
2. Dampfquelle nach Anspruch 1 , wobei die Präcursor-Patrone (100) einen fluiden und/oder festen Präcursor (103) an einem Ende des Hohlkörpers (101 ) enthält, wobei eine Bruchlinie (102) in dem Halsbereich der Präcursor-Patrone (100) angebracht ist und wobei die Dampfquelle ein geeignetes Mittel enthält, um die Präcursor-Patrone (100) an der Bruchlinie (102) zu öffnen. The vapor source of claim 1, wherein the precursor cartridge (100) includes a fluid and / or solid precursor (103) at one end of the hollow body (101), a break line (102) in the neck region of the precursor cartridge (100 ) and wherein the vapor source includes a suitable means for opening the precursor cartridge (100) at the break line (102).
3. Dampfquelle nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Präcursor-Patrone aus Glas oder einem anderen mineralischen Werkstoff besteht. 3. A vapor source according to claim 1 or 2, wherein the precursor cartridge is made of glass or other mineral material.
4. Dampfquelle nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei sich im Hohlkörper der Präcursor-Patrone kein Fremdgas befindet. 4. Steam source according to one of claims 1 to 3, wherein there is no foreign gas in the hollow body of the precursor cartridge.
5. Dampfquelle nach einem der Ansprüche 2 bis 4, wobei das Mittel zum Öffnen der Präcursor-Patrone (100) an der Bruchlinie (102) eine Schergabel (123) ist. A vapor source according to any one of claims 2 to 4, wherein the means for opening the precursor cartridge (100) at the break line (102) is a shear fork (123).
6. Dampfquelle nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei das Gehäuse, in das die Präcursor-Patrone eingeschoben ist, evakuiert ist. A vapor source according to any one of claims 1 to 5, wherein the housing into which the precursor cartridge is inserted is evacuated.
7. Präcursor-Patrone zur Speicherung eines Präcursors, deren Hohlkörper einen fluiden und/oder festen Präcursor enthält, wobei der Hohlkörper an einer Stelle nicht-wiederverschließbar geöffnet werden kann. 7. precursor cartridge for storing a precursor, the hollow body of which contains a fluid and / or solid precursor, wherein the hollow body can be opened non-reclosable in one place.
8. Präcursor-Patrone nach Anspruch 7, wobei die Präcursor-Patrone (100) zur Speicherung eines Präcursors (103), deren Hohlkörper (101 ) einen fluiden und/oder festen Präcursor (103) enthält, wobei eine Bruchlinie (102) an der Wand des Hohlkörpers angebracht ist an der der Hohlkörper nicht- wiederverschließbar geöffnet werden kann. 8. precursor cartridge according to claim 7, wherein the precursor cartridge (100) for storing a precursor (103) whose hollow body (101) contains a fluid and / or solid precursor (103), wherein a breaking line (102) on the Wall of the hollow body is attached to the hollow body non-resealable can be opened.
9. Präcursor-Patrone nach Anspruch 7 oder 8, wobei die Präcursor-Patrone aus Glas oder einem anderen mineralischen Werkstoff besteht. 9. precursor cartridge according to claim 7 or 8, wherein the precursor cartridge is made of glass or other mineral material.
10. Präcursor-Patrone nach einem der Ansprüche 7 bis 9, wobei sich im Hohlkörper der Präcursor-Patrone kein Fremdgas befindet. 10. precursor cartridge according to one of claims 7 to 9, wherein there is no foreign gas in the hollow body of the precursor cartridge.
1 1 . Verfahren zur Zuführung des Dampfes eines fluiden und/oder festen Präcursors in eine Beschichtungskammer zur Abscheidung einer Beschichtung umfassend die Schritte: 1 1. Method for supplying the vapor of a fluid and / or solid precursor into a coating chamber for depositing a coating, comprising the steps:
Einführen einer Präcursor-Patrone nach einem der Ansprüche 7 bis 10 in eine Dampfquelle nach einem der Ansprüche 1 bis 6, so dass diese ganz oder teilweise von dem Gehäuse der Dampfquelle umschlossen ist, Introduction of a precursor cartridge according to one of claims 7 to 10 into a vapor source according to one of claims 1 to 6, so that it is completely or partially enclosed by the housing of the vapor source,
Nicht-wiederverschließbares Öffnen der Präcursor-Patrone, damit der Dampf des Präcursors in das Gehäuse eintritt,  Non-resealable opening of the precursor cartridge so that the vapor of the precursor enters the housing,
Einleiten des Präcursorsdampfes in eine Beschichtungskammer zur Abscheidung einer Beschichtung.  Introducing the precursor vapor into a coating chamber to deposit a coating.
12. Verfahren nach Anspruch 1 1 , wobei die Präcursor-Patrone an einer Bruchlinie mit einer Schergabel in der Dampfquelle geöffnet wird. 12. The method of claim 11, wherein the precursor cartridge is opened at a break line with a shear fork in the vapor source.
13. Verfahren nach Anspruch 1 1 oder 12, wobei das Gehäuse in dem sich die Präcursor-Patrone befindet vor der Öffnung der Patrone evakuiert wird. 13. The method of claim 1 1 or 12, wherein the housing in which the precursor cartridge is located in front of the opening of the cartridge is evacuated.
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