CN106458592B - 用于沉积纳米管的设备 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于在基板(6)上沉积尤其含碳的结构、例如纳米管或石墨形式的层的设备，所述基板由被安置在处理室壳体(19)内的基板支架(1)支承，其中，通过安置在处理室壳体(19)内的进气机构(24、25)的排气口(39)能够朝着至少一个基板(6)的方向供给处理气体。为了有利应用的改进而建议，所述处理室壳体(19)具有两个相对置的具备固持槽(34、35、36、37、38)的壁件(48、48’)，并且至少一个板状构件(24、25、26、30、31)布置在处理室壳体(19)内，所述板状构件的两个相互背离指向的边缘段分别插在两个壁件(48、48’)之一的固持槽(34至38)内。

Description

用于沉积纳米管的设备
技术领域
本发明涉及一种用于在基板上沉积尤其含碳的结构、例如纳米管或石墨形式的层的设备，所述基板由被安置在处理室壳体内的基板支架支承，其中，通过安置在处理室壳体内的进气机构的排气口能够朝着至少一个基板的方向供给处理气体。
背景技术
DE 195 22 574 A1、US 2010/0319766 A1和US 2013/0084235 A1描述了一种用于涂覆基板的装置。基板部分地安置在基板支架上；但是基板也部分地在两个对置的进气机构之间悬空。US 2013/0089666 A1描述了两个具有宽侧面的铜基板。
本发明涉及一种用于沉积碳纳米管的装置。为此，气态的初始物质被引入到处理室内。这借助进气机构实现。在处理室内部有安置在基板支架上的基板。含碳的处理气体、例如CH4、C2H4、C2H2或C6H6被引入到处理室内。此外GB 2 458 776 A或JP 2005-133165 A描述了用于涂覆柔性基板的装置。
US 2012/0000425 A1描述了一种用于对基板热处理的设备，其中，多个基板支架在处理室内水平地上下相叠地布置。
US 2008/0152803 A1描述了一种用于对基板热处理的设备，其中，基板放射形式地布置在处理室内。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是，有利应用地改进所述设备。
所述技术问题按照权利要求提供的发明解决。
首先和基本建议，处理室壳体具有具备空腔的壁件，穿过该壁件向进气机构的气体体积空间供给处理气体。处理室壳体的壁件由此被充气，处理气体可以从外部充入壁件内，使得处理气体通过供气口尤其从边缘可以充入进气机构的气体体积空间内。在处理室壳体的内部优选布置有多个板状部件。这些板状部件在其相互远离指向的边缘上具有边缘段，该边缘段被插入由处理室壳体的两个相互平行延伸的壁件构成的固持槽中。固持槽优选由沟槽构成，该沟槽具有相互平行延伸的沟槽壁。两个壁件的沟槽的开口相互指向。矩形的板件可以插入相应的沟槽对中。处理室壳体优选具有翻转对称的结构。对称平面是中央平面，在该中央平面内可以存在基板支架。基板支架可以在其相互背离指向的宽侧面上分别支承着基板，所述基板可以被同时覆层。为此，处理室壳体在沿竖向延伸的基板支架的两侧上具有排气机构。各个排气机构由具有多个排气口的板状部件构成。在此涉及进气板，处理气体可以穿过进气板流入处理室内，基板支架处在处理室的中央。在进气板的背后具有后壁，进气机构的气体体积空间通过后壁在背离处理室的方向上被封闭。进气板和后壁分别形成被插入固持槽内的边缘段。处理气体的供气按照本发明通过处理室壳体壁件实现。进气机构的气体体积空间优选处在进气板和后壁之间的空隙内。处理室壳体壁件具有多个通入到在进气板和后壁之间的空隙内的供气口。处理室壳体壁件具有空腔，处理气体可以从外部供给到空腔内。空腔将处理气体分配在各个供气口上，所述供气口通入到进气机构的气体体积空间内。石英板处在后壁的后面。产生红外射线的电阻加热装置处在石英板的后面。石英板和两个构成进气机构的板件是红外射线可穿透的并且由石英构成。此外可以规定，后壁和反射器同样具有被插入到固持槽内的边缘段。能够以简单的方式更换被插入到固持槽内的板状部件，也就是进气板、后壁、石英板、反射器或后壁。仅仅需要移除处理室壳体的盖板。随后可将所述板状部件通过沿竖向延伸的固持槽从处理室壳体拉出。以相反的方式实现板状部件对处理室壳体的配属。处理室壳体优选布置在反应器壳体内。反应器壳体可以具有盖子，从而可以到达或接近处理室壳体的盖板。在关闭盖子时反应器壳体是气密的，从而可以对其抽真空。
此外，本发明涉及一种用于在基板上沉积尤其含碳的结构、例如纳米管层或石墨层的设备，其中，所述处理室壳体具有两个相对置的且垂直于基板支架的、具备固持槽的壁件，板状构件的两个相互背离指向的边缘段插在所述固持槽内。板状构件可以是进气板、进气机构的后壁、屏蔽板、反射器或处理室壳体的后壁。按照本发明，至少一个所述板状构件能够通过所述构件在其延伸平面内的移位而从处理室壳体中移除。
附图说明
以下结合附图阐述本发明的实施例。在附图中：
图1示出基板支架的分解视图，
图2示出基板支架的宽侧视图，
图3示出基板支架的窄侧视图，
图4示出根据图2的剖切线IV-IV所得的剖视图，其中，在基板支架的两个宽侧面中的每一个上分别安置有基板6，
图5示出根据图4的视图，其中，基板支架1支承着柔性的基板6，该基板延伸越过边棱11，
图6示出反应器壳体20的侧视图，具有打开的盖板46和示出的安置在内部的处理室壳体19，
图7示出反应器壳体20的正视图，具有关闭的盖板和示出的安置在内部的处理室壳体19，
图8示出根据图7的剖切线VIII-VIII所得的剖视图，
图9示出根据图8的剖切线IX-IX所得的剖视图，示出安置在处理室壳体19内的基板支架10，
图10示出根据图8的剖切线X-X所得的剖视图，示出排气板24，
图11示出根据图8的剖切线XI-XI所得的剖视图，示出处理室壳体19的壁件48的位于处理室壳体内侧的侧面，
图12示出根据图8的放大的截图XII。
具体实施方式
附图中所示的反应器壳体20具有具备四个侧壁44、44’、45、45’的矩形形状。上壳体壁件形成可翻转的盖子46。在感应器运行时，盖子46关闭。但是，为了进行维护也可以打开盖子。
侧壁44、44’、45、45’具有通道47，冷却液可以流动穿过通道47，以便冲刷壁件44、44’、45、45’。
侧壁之一44具有沿竖向延伸的开口43。所述开口43可以通过未示出的滑块被气密地封闭。这是装载口和卸载口。
处理室壳体19处于反应器壳体20的内部，处理室壳体同样具有沿竖向延伸的装载口和卸载口23。处理室壳体19在其内部具有下部的导引件21和上部的导引件22。两个导引件21、22具有条形形状并且具有相互指向的凹槽21’、22’。两个进气机构24、25限定了处理室的竖直侧的边界。基板支架1可以通过竖向的装载口23、43移入处理室内。在此，基板支架1的导引段12啮合导引件21、22的凹槽21’、22’。在装入状态下，基板支架1处于两个进气机构24之间的中央。矩形反应器壳体20的所有六个壁件均可以具有调温通道47，调温液可以流动穿过调温通道47，用于或者冷却或者加热反应器壁。
基板支架1是扁平体并且具有基本矩形的轮廓外形。它具有两个相互背离指向的宽侧面2、3，该宽侧面分别构成基板容纳区域4、5。相互背离指向的基本容纳区域4、5具有基本上矩形的横截面。
图2示出具有基板容纳区域4的宽侧面2。相对置的宽侧面3同样构造有其基板容纳区域5。
构成基板支架1的扁平体具有小于10mm的材料增强体。基板支架1的边棱长度至少等于100mm。
与基板容纳区域5相同设计的基板容纳区域4具有两个第一边缘4’。第一边缘4’涉及假想的线。基板容纳区域4还具有第二边缘，其由基板支架1的边棱11形成。边棱11被倒圆。
在基板容纳区域4、5的角部范围内具有固定件14。固定件14在本实施例中设计为螺栓14与螺母14’。但是，固定件14、14’也可以是夹紧件。通过该固定件14、14’，基本上矩形的基板6被固定在两个基板容纳区域4、5之一上。每个基板6分别处于两个宽侧面2、3之一上，使得两个相互背离的基板容纳区域4、5分别支承一个基本上矩形的基板6，其中，基板6通过固定件14、14’固定在基板支架1上。基板可以是铜制、铝制或镍制基板，它们被由碳构成的纳米管覆层，纳米管横向于延伸面在基板表面生长。
边棱11在形成凹部13的情况下过渡为凸起12。在此涉及前述的导引凸起。导引凸起由基板支架1的边缘段7的两个端部段构成。边缘段7直接邻接在边缘4’上。在两个相互背离的边缘4’中的每一个上邻接着一个边缘段7，边缘段7分别形成操作段。凸起12在基板支架1的延伸面内延伸并且构成与边棱11相间隔的边缘段。
这两个设计相同的操作段7不仅具有从基板容纳区域4、5的相应边缘11突出的凸起12，还具有窗口形式的开口8、9、10。在此涉及三个矩形开口，气体可以流过这些开口，这些开口也能用于手动操作。为此，开口8、9、10用作抓握口。中间的矩形开口可以被操作臂的抓手抓握。
如图1所示，基板支架1具有分散的孔15、16。孔16用于将固定件14固定在基板支架1上。孔15同样可以作为用于固定件的固定孔。但是，孔15也可以具有止挡件。
图4示出基板支架1的第一应用形式，其中，基板支架1在它的相互背离的宽侧面2、3上分别支承一个基板6。
图5示出基板支架1的第二应用形式。在此，由基板支架1支承的基板6是柔性的。其具有两个端部区段，该端部区段分别配属于两个基板容纳区域4、5中的一个并且在此被固定。基板6的中间的区段与被倒圆的边棱11贴靠。基板6由此U形地围绕边棱11被折叠。
基板可以是铜制、镍制或铝制薄膜。通过进气机构24，处理气体(H2、NH3、AR、N2、CH4、C2H2或C6H6)被导入处理室。通过化学反应、尤其催化反应，碳氢化合物被分解为碳。在此涉及热解表面反应。在基板上沉积石墨或者纳米管。
反应器壳体20的内腔可以抽真空。在此使用未示出的真空泵。
处理室壳体19具有六个壁件，这些壁件平行于反应器壳体20的配属的壁件44、44’、45、45’或48、31、49、50延伸。处理室壳体19的壁件与反应器壳体20的壁件相间隔。
处理室壳体19的至少一个壁件48构造有一个或多个空腔28。该至少一个空腔28是供气装置的组成部分。空腔28可以从外侧被供给处理气体，该处理气体(以下还将详细阐述)通过开口40可以进入处理室壳体19的内部。设有两个相对置的壳体壁件48、48’，它们设计为多件式的。壳体壁件48’形成前述的装载口23。两个壳体壁件48、48’在它们的朝向处理室壳体19的内部的那侧上具有多个相互平行且沿竖向延伸的固持槽34至38。固持槽34至38分别由竖直槽构成。处理室壳体19的平板形状的元件24、25、26、30、31的边缘处于固持槽34至38内。相对于中间平面，处理室壳体19具有翻转对称的设计。基板支架1或者固持件21、22和33处在该中间平面内，所述固持件分别具有凹槽21’、22’和33’以便固持基板支架1。
莲蓬头形状的进气机构位于基板支架1的宽侧的至少一个上。在实施例中，在基板支架的两个宽侧的每一个上分别具有莲蓬头形状的进气机构。
在基板支架1的两个宽侧的每一个上分别具有莲蓬头形状的进气机构。各个莲蓬头由石英制成的进气板24构成，该进气板通过两个相互背离的边缘分别移入固持槽34内。进气板24具有多个在进气板24的表面上均匀分布布置的排气口39，用于将由运载气体运送的处理气体排出到布置在两个相对置的进气板24之间的处理室内。
相对于处理室的位置，进气板24的后面具有一个体积空间，其由前述的供气孔40提供处理气体或运载气体，它们可以通过排气口39进入处理室内。
进气机构的后壁25平行于进气板24延伸。后壁25的侧边缘移入固持槽35内。后壁将进气机构沿背离进气板24的方向密封并且限定了进气机构的气体体积空间的边界。进气板24和后壁25相互平行延伸。
另外的石英板26处在后壁25的后侧，石英板26的边缘移入固持槽36内。
石英板26的后面具有电阻加热器27。在此涉及回形延伸的金属板，金属板可以流通电流，使得加热件27可以被加热。由石英构成的进气板24、后壁25和板件26基本上对于由加热件27产生的红外射线是可穿透的，该红外射线可以将基板6加热到大约1000℃的基板温度。设有连接接触件或接线端子，用于为两个加热件27供电。
屏蔽板29处在加热件27的后侧，该屏蔽板也可用作反射器。该屏蔽板29固定在加热件27的固持件上，该固持件也用于供电。
反射器30和后壁31的边缘移入平行于壁件48、48’的竖向边缘延伸的固持槽37、38中。
处理室壳体19具有可去除的盖件49。如果盖件49在打开盖子46时被去除，则板件24、25、26、37、38可以向上从处理室壳体19中抽出。随后它们可以被清洗或更换。板件24、25、26、30、31同样能够简单地再次插入与之配属的固持槽34至38中。
底板50具有排气口41，流动经过开口39进入处理室内的气体可以从排气口41从处理室排出。还设有排气口42，所述排气口42用于排出清洗气体，该清洗气体输入到两个莲蓬头一侧的空间内，加热件27处在该空间内。
前述的导引件21、22、33分别具有槽形的凹空21’、22’、33’，它们通过被倒圆的汇合区域构成用于基板支架1的边棱的查找侧面。
由图9可看到，边棱11在移入状态下是开放的。它们具有相对于导引件21或22的间距。
围绕竖直轴线可转动的反射器32处在处理室壳体19的装载口23的前面。在处理室运行时，可转动的反射器所采取的位置使得它的反射面处在装载口23的前面。当处理室被装载或卸载时，则可转动的反射器32转动，使得两个相互平齐的开口23、43开放，以便基板支架1穿过。
尤其设有两个相互平行延伸的壳体壁件48、48’，所述壳体壁件48、48’分别具有空腔28，空腔28用于通过供气口40向进气机构24、25的气体体积空间内供气。开口40以均匀的间距在壳体壁件48、48’的整个深度上延伸。两个壳体壁件48、48’中的每一个均可以由两个局部壁段构成，其中，两个局部壁段中的每一个均构建空腔形状的供气装置28。每个局部壁段配属于两个进气机构24、25中的一个。壳体壁件48、48’可以由多个相互连接的构件构成，使得在壳体壁件48、48’的内部形成所谓的空腔28。所述空腔由供气管路供给处理气体。空腔28的相关的开口可以设在壳体壁件48、48’的窄侧上。这优选涉及壳体壁件48、48’的下部窄侧或上部窄侧，所述窄侧与输入管路相连接，处理气体可以经由该输入管路被供给到空腔28内。在附图中未示出的输入管路在此延伸穿过反应器壳体20的壁件通向反应器的外部，在那里具有气体供给装置，所述输入管路与所述气体供给装置相连。
在实施例中，空腔28具有基本矩形的横截面。还规定，空腔28仅仅由一个或多个孔构成，所述孔具有较小的体积。
前述的实施例用于阐述由本申请总结的发明，该发明至少通过以下技术特征组合对现有技术分别独立地进行改进，即：
一种设备，其特征在于，所述处理室壳体19具有至少一个具备空腔28的壁件48、48’，其中，所述空腔28借助供气口40与进气机构24、25的气体体积空间相连。
一种设备，其特征在于，所述供气口40尤其通到进气机构的后壁25和进气板24之间。
一种设备，其特征在于，所述处理室壳体19具有相互对置的具备空腔28的壁件48、48’，其中，每个空腔28均通过供气口40与进气机构24、25的气体体积空间相连。
一种设备，其特征在于，所述处理室壳体19具有参照基板支架1所处的平面呈翻转对称的结构，其中，所述基板支架1是在对称平面中延伸的面状体，所述面状体的两个宽侧分别能够支承基板6，并且所述基板支架1的两个宽侧面2中的每一个均与具有排气口39的排气板24相对置，其中，分别布置在排气板24的后侧的气体体积空间经由通向至少一个所述处理室壳体壁件48、48’的供气口40被供气。
一种设备，其特征在于，至少一个空腔28通过输入管路与提供处理气体的气体混合系统相连，其中，所述输入管路尤其配属于所述壁件48、48’的窄侧。
一种设备，其特征在于，所述处理室壳体19具有两个相对置的且垂直于基板支架1的、具备固持槽34、35、36、37、38的壁件48、48’，板状构件的两个相互背离指向的边缘段插在所述固持槽34、35、36、37、38内，所述构件是进气机构24、25的进气板24和/或后壁25和/或屏蔽板26和/或反射器30和/或处理室壳体19的后壁31，并且通过所述构件在其延伸平面内的移位能够从处理室壳体19中移除所述构件。
一种设备，其特征在于，在进气机构24、25的背后、尤其在两个进气机构24、25的背后布置有加热装置27，尤其用于产生红外射线。
一种设备，其特征在于，排气板24、后壁25和必要时在所述后壁25的背后布置的板件26由热量可穿透的材料、尤其石英构成。
一种设备，其特征在于，所有板状部件24、25、26、30、31均布置在平行平面内并且沿竖向能够从处理室壳体19中被移除，其中，在平行平面内延伸的基板支架1尤其沿竖向通过装载口23、43能够从处理室壳体19中被移除。
一种设备，其特征在于，所述处理室壳体19安置在向外气密的反应器壳体20内，所述反应器壳体20具有围绕转动轴线能够打开的盖板46。
一种设备，其特征在于，反应器壳体20的壁件能够调温，并且为此尤其具有冷却通道47。
一种设备，其特征在于，构成处理室壳体19的底部的底板50具有排气口41、42。
所有公开的特征(本身及其相互组合)都有发明意义或发明价值。在本申请的公开文件中，所属/附属的优先权文本(在先申请文件)的公开内容也被完全包括在内，为此也将该优先权文本中的特征纳入本申请的权利要求书中。从属权利要求的特征都是对于现有技术有独立发明意义或价值的改进设计，尤其可以这些从属权利要求为基础提出分案申请。
附图标记列表
1 基板支架
2 宽侧面
3 宽侧面
4 基板容纳区域
4’ 边缘
5 基板容纳区域
5’ 边缘
6 基板
7 操作段/边缘段
8 开口
9 开口
10 开口
11 边棱
12 凸起/导引段
13 凹部
14 固定件/螺栓
14’ 固定件/螺母
15 孔
16 孔
19 处理室壳体
20 反应器壳体
21 导引件
21’ 凹槽、凹空
22 导引件
22’ 凹槽
23 装载口/卸载口
24 进气机构、进气板
25 后壁
26 石英板
27 加热件
28 供气机构、空腔
29 屏蔽板
30 反射器
31 后壁
32 可转动的反射器
33 固持件
33’ 凹槽、凹空
34 固持槽
35 固持槽
36 固持槽
37 固持槽
38 固持槽
39 排气口
40 供气口
41 排气口
42 排气口
43 装载口
44 壁件
44’ 壁件
45 壁件
45’ 壁件
46 壁件、盖子
47 调温通道
48 壳体壁件
48’ 壳体壁件
49 盖板
50 底板

Claims (12)

1.一种用于在基板(6)上沉积含碳结构的设备，所述基板(6)由被安置在处理室壳体(19)内的、沿平面延伸的基板支架(1)支承，其中，所述处理室壳体(19)具有参照所述平面呈翻转对称的结构，并且所述基板支架(1)是在对称平面中延伸的面状体，所述面状体的两个宽侧分别能够支承基板，并且所述基板支架(1)的两个宽侧面(2)中的每一个均与进气机构(24、25)的具有第一排气口(39)的进气板(24)相对置，其中，通过所述第一排气口(39)能够朝着基板(6)的方向供给处理气体，其中，所述处理室壳体(19)具有相互对置的壁件(48、48’)，所述壁件各自具备空腔(28)，其中，每个空腔(28)都借助供气口(40)与进气机构(24、25)的布置在进气板(24)背后的气体体积空间相连，并且所述壁件中的每一个均由两个具备空腔(28)的局部壁段构成。
2.按照权利要求1所述的设备，其特征在于，所述含碳结构为纳米管或石墨形式的层。
3.按照权利要求1所述的设备，其特征在于，所述供气口(40)通入到后壁(25)和进气板(24)之间。
4.按照权利要求1所述的设备，其特征在于，至少一个空腔(28)通过输入管路与提供处理气体的气体混合系统相连，其中，所述输入管路配属于所述壁件(48、48’)的窄侧。
5.一种用于在基板(6)上沉积含碳结构的设备，所述基板(6)由被安置在处理室壳体(19)内的基板支架(1)支承，其中，通过安置在处理室壳体(19)内的进气机构(24、25)的平行于基板支架(1)延伸的进气板(24)的第一排气口(39)能够朝着至少一个基板(6)的方向供给处理气体，其特征在于，所述处理室壳体(19)具有两个相对置的且垂直于基板支架(1)的、具备固持槽(34、35、36、37、38)的壁件(48、48’)，板状构件的两个相互背离指向的边缘段插在所述固持槽(34、35、36、37、38)内，所述板状构件是进气机构(24、25)的进气板(24)和/或第一后壁(25)和/或屏蔽板(26)和/或反射器(30)和/或处理室壳体(19)的第二后壁(31)，并且通过所述板状构件在其延伸平面内的移位能够从处理室壳体(19)中移除所述板状构件，其中，所述壁件(48、48’)各自具备空腔(28)，其中，每个空腔(28)都借助供气口(40)与进气机构(24、25)的布置在进气板(24)背后的气体体积空间相连，并且所述壁件中的每一个均由两个具备空腔(28)的局部壁段构成。
6.按照权利要求5所述的设备，其特征在于，所述含碳结构为纳米管或石墨形式的层。
7.按照权利要求5所述的设备，其特征在于，在进气机构(24、25)的背后布置有用于产生红外射线的加热装置(27)。
8.按照权利要求5所述的设备，其特征在于，进气板(24)、第一后壁(25)和在所述第一后壁(25)的背后布置的屏蔽板(26)由热量可穿透的材料构成。
9.按照权利要求5所述的设备，其特征在于，所有板状构件(24、25、26、30、31)均布置在平行平面内并且均能够沿竖向从处理室壳体(19)中被移除，其中，在平行平面内延伸的基板支架(1)能够通过装载口(23、43)从处理室壳体(19)中被移除。
10.按照权利要求5所述的设备，其特征在于，所述处理室壳体(19)安置在向外气密的反应器壳体(20)内，所述反应器壳体(20)具有围绕转动轴线能够打开的盖板(46)。
11.按照权利要求10所述的设备，其特征在于，反应器壳体(20)的壁件能够调温，并且为此具有冷却通道(47)。
12.按照权利要求5所述的设备，其特征在于，构成处理室壳体(19)的底部的底板(50)具有第二排气口(41、42)。
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