DE112011102856T5

DE112011102856T5 - arrangement

Info

Publication number: DE112011102856T5
Application number: DE112011102856T
Authority: DE
Inventors: Pekka Soininen; Tapani Alasaarela
Original assignee: Beneq Oy
Current assignee: Beneq Oy
Priority date: 2010-08-30
Filing date: 2011-08-29
Publication date: 2013-08-08
Anticipated expiration: 2031-08-30
Also published as: TW201219117A; CN103080374A; WO2012028779A1; CN103080374B; FI20105902A0; DE112011102856B4

Abstract

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Anordnung zur Bearbeitung einer zumindest teilweise zylindrischen Oberfläche (4, 5). Die Anordnung umfasst zumindest einen Düsenkopf (2), der eine oder mehr erste Präkursorzonen (14) zur Aussetzung der Oberfläche (4) oder des Substrats (7) des zylindrischen Gegenstandes (6) einem ersten Präkursor und eine oder mehr zweite Präkursorzonen (16) zur Aussetzung der Oberfläche (4) des zylindrischen Gegenstandes (6) einem zweiten Präkursor aufweist. Nach der vorliegenden Erfindung ist der Düsenkopf (2) als Zylinder mit einer Mittelachse und einem die Ablassseite aufweisenden, wesentlich kreisförmigen Umfang ausgebildet und die Ablassseite ist mit einer oder mehr ersten Präkursorzonen (14) und einer oder mehr zweiten Präkursorzonen (16) versehen.The present invention relates to an arrangement for machining an at least partially cylindrical surface (4, 5). The assembly comprises at least one nozzle head (2) having one or more first precursor zones (14) for exposing the surface (4) or substrate (7) of the cylindrical article (6) to a first precursor and one or more second precursor zones (16). for exposing the surface (4) of the cylindrical article (6) to a second precursor. According to the present invention, the nozzle head (2) is formed as a cylinder having a central axis and a substantially circular periphery having the discharge side and the discharge side is provided with one or more first precursor zones (14) and one or more second precursor zones (16).

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Anordnung zur Bearbeitung einer zumindest teilweise zylindrischen Oberfläche eines Substrats oder einer an eine zylindrische Oberfläche angepassten Oberfläche eines Substrats, indem die Oberfläche des Substrats aufeinanderfolgenden Oberflächenreaktionen zumindest eines ersten Präkursors und eines zweiten Präkursors ausgesetzt wird, und insbesondere auf eine Anordnung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.The present invention relates to an arrangement for machining an at least partially cylindrical surface of a substrate or a surface of a substrate adapted to a cylindrical surface by exposing the surface of the substrate to successive surface reactions of at least a first precursor and a second precursor, and more particularly to a Arrangement according to the preamble of claim 1.

In mehreren Arten von Anordnungen nach dem Stand der Technik werden Düsenköpfe dafür verwendet, eine Oberfläche eines Substrats aufeinanderfolgenden Oberflächenreaktionen zumindest eines ersten Präkursors und eines zweiten Präkursors gemäß den Prinzipien des Atomschichtsdepositionsverfahrens (ALD) auszusetzen. Bei ALD-Anwendungen werden typischerweise zwei gasförmige Präkursoren in den ALD-Reaktor in separaten Stufen eingeführt. Die gasförmigen Präkursoren reagieren effektiv mit der Substratoberfläche, was zu einer Deposition einer Atomschicht führt. Die Präkursorschritte werden typischerweise von einem Spülschritt gefolgt und getrennt, in dem der überschüssige Präkursor von der Oberfläche des Substrats vor der separaten Einführung des anderen Präkursors entfernt wird. Deshalb muss bei dem ALD-Verfahren der Fluss von Präkursoren in alternierender Reihenfolge auf die Oberfläche des Substrats erfolgen. Diese wiederholte Reihe von alternierenden Oberflächenreaktionen und Spülschritten dazwischen ist ein typischer ALD-Depositionszyklus.In several types of prior art arrangements, nozzle heads are used to expose a surface of a substrate to successive surface reactions of at least a first precursor and a second precursor according to the principles of atomic layer deposition (ALD). In ALD applications, typically two gaseous precursors are introduced into the ALD reactor in separate stages. The gaseous precursors effectively react with the substrate surface, resulting in deposition of an atomic layer. The precursor steps are typically followed and separated by a rinse step in which the excess precursor is removed from the surface of the substrate prior to the separate introduction of the other precursor. Therefore, in the ALD method, the flow of precursors must occur in an alternating order on the surface of the substrate. This repeated series of alternating surface reactions and purge steps therebetween is a typical ALD deposition cycle.

Nach dem Stand der Technik werden zylindrische Gegenstände in großen Batchen innerhalb von großen Prozesskammern beschichtet und bearbeitet, in die Präkursoren in alternierender Reihenfolge pulsiert werden. Die Batche müssen sehr groß sein, um hohe Durchsätze zu erhalten und eine ökonomische Weise zur Bearbeitung von zylindrischen Gegenständen bereitzustellen. Wenn Batche groß sind, wird der optimale Gebrauch von Präkursoren schwierig, und auch in einigen Atomschichtsdepositionsverfahren wird es schwierig, eine gute Dickengleichmäßigkeit in dem gesamten Batch zu erreichen, weil es Unterschiede in Gasflüssen und Temperaturen gibt. Ferner führt die Batch-Bearbeitung zu Materialverschwendung und Reinigungsproblemen auf den Wänden der Prozesskammer, da das Material während der Substratbearbeitung auch auf jeder Kammerwand wächst. Es gibt auch verschiedene Arten von Düsenköpfen zur lokalen Bearbeitung einer Substratoberfläche. Diese Düsenköpfe nach dem Stand der Technik können aber keine zylindrischen Gegenstände bearbeiten, sondern sind nur für die Bearbeitung von flachen oder ebenen Substraten ausgelegt. Düsenköpfe nach dem Stand der Technik sind dafür ausgelegt, dass sie hin und her mit einer hohen Geschwindigkeit bewegt werden, um mehrere Abtastungen über der Oberfläche des Substrats durchzuführen. Diese Art und Weise nach dem Stand der Technik zur Produzierung von mehreren Atomschichten weist den Nachteil auf, dass die Hin- und Herbewegung große mechanische Kräfte erzeugt, die der Düsenkopf aushalten muss. Die Kräfte sind besonders hoch, da die Düse in der Extremposition angehalten und wieder beschleunigt werden muss. Deshalb sind die Anordnung und der Düsenkopf anfällig für Beschädigungen.In the prior art, cylindrical articles are coated and processed in large batches within large process chambers, in which precursors are pulsed in alternating order. The batches must be very large in order to obtain high throughputs and to provide an economical way of processing cylindrical objects. When batches are large, the optimal use of precursors becomes difficult, and even in some atomic layer deposition methods, it becomes difficult to achieve good thickness uniformity throughout the batch because of differences in gas flows and temperatures. Further, batch processing results in waste of material and cleaning problems on the walls of the process chamber as the material also grows on each chamber wall during substrate processing. There are also various types of nozzle heads for locally processing a substrate surface. However, these prior art nozzle heads can not process cylindrical objects, but are designed only for the processing of flat or flat substrates. Prior art die heads are designed to be moved back and forth at a high speed to make multiple scans across the surface of the substrate. This prior art technique for producing multiple atomic layers has the disadvantage that the reciprocation creates large mechanical forces that the nozzle head must endure. The forces are particularly high, because the nozzle must be stopped in the extreme position and accelerated again. Therefore, the arrangement and the nozzle head are prone to damage.

Kurze Beschreibung der ErfindungBrief description of the invention

Somit liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine solche Anordnung bereitzustellen, dass die oben genannten Probleme nach dem Stand der Technik gelöst werden. Die Aufgaben der vorliegenden Erfindung werden durch eine Anordnung gemäß dem kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 erreicht, der dadurch gekennzeichnet ist, dass der Düsenkopf und das Substrat angeordnet sind, in Bezug aufeinander in Richtung der Mittelachse des zylindrischen Düsenkopfes bewegt zu werden.Thus, the present invention has for its object to provide such an arrangement that the above-mentioned problems are solved according to the prior art. The objects of the present invention are achieved by an arrangement according to the characterizing part of claim 1, characterized in that the nozzle head and the substrate are arranged to be moved in relation to each other in the direction of the central axis of the cylindrical nozzle head.

Die bevorzugten Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden in den abhängigen Ansprüchen beschrieben.The preferred embodiments of the present invention are described in the dependent claims.

Die vorliegende Erfindung beruht darauf, dass ein wesentlich zylindrischer Düsenkopf in Form eines Zylinders, einer Hülse oder dergleichen vorgesehen wird. Der zylindrische Düsenkopf weist eine Mittelachse und einen wesentlich kreisförmigen Umfang auf, der eine Ablassseite für die Zuführung von Präkursoren besitzt. Der Düsenkopf kann ein hohler Zylinder sein und die Ablassseite kann die Innenfläche des hohlen Zylinders oder die Außenfläche des hohlen Zylinders oder ein geschlossener Zylinder sein. Alternativ kann der Düsenkopf ein geschlossener Zylinder sein und die Ablassseite ist die Außenfläche des Zylinders. Der Düsenkopf umfasst auf der Ablassseite aufeinanderfolgend erste und zweite Präkursorzonen und wahlweise auch Spülgaszonen und Auslasszonen zwischen den Präkursorzonen. Die Präkursorzonen, Spülgaszonen und Auslasszonen sind auf der Ablassseite aufeinanderfolgend entlang dem kreisförmigen Umfang vorgesehen. Die Präkursorzonen und die Spülgaszone können als Düsen zur Zuführung von Präkursoren und Spülgas ausgebildet werden. Der Düsenkopf und das Substrat sind ferner dafür vorgesehen, dass sie in Bezug aufeinander in Richtung der Mittelachse bewegt und vielleicht auch um die Mittelachse gedreht werden. Der Düsenkopf ist angeordnet, ein zumindest teilweise zylindrisches Substrat oder ein an eine Oberfläche eines zumindest teilweise zylindrischen Substratträgers angepasstes Substrat zu bearbeiten. Die Anordnung kann auch angepasst werden, ein zylindrisches Substrat oder ein zylindrischer Substratträger in Richtung der Mittelachse des Düsenkopfes zu bewegen. Alternativ ist der Düsenkopf an sich angeordnet, sich in Richtung der Mittelachse des Düsenkopfes zu bewegen. Weiterhin kann der Düsenkopf und/oder das Substrat in Bezug aufeinander um die Mittelachse des Düsenkopfes gedreht werden. Somit kann ein Substrat bearbeitet werden, während der Düsenkopf und das Substrat befördert und wahlweise in Bezug aufeinander auch gedreht werden.The present invention is based on the fact that a substantially cylindrical nozzle head in the form of a cylinder, a sleeve or the like is provided. The cylindrical nozzle head has a central axis and a substantially circular circumference, which has a discharge side for the supply of precursors. The nozzle head may be a hollow cylinder and the discharge side may be the inner surface of the hollow cylinder or the outer surface of the hollow cylinder or a closed cylinder. Alternatively, the nozzle head may be a closed cylinder and the discharge side is the outer surface of the cylinder. The nozzle head comprises on the discharge side successively first and second precursor zones and optionally also purge gas zones and outlet zones between the precursor zones. The precursor zones, purge gas zones, and outlet zones are provided on the purge side sequentially along the circular periphery. The precursor zones and the purge gas zone may be formed as nozzles for supplying precursors and purge gas. The nozzle head and the substrate are further provided to move with respect to each other toward the central axis and perhaps also rotated about the central axis. The nozzle head is arranged to process an at least partially cylindrical substrate or a substrate adapted to a surface of an at least partially cylindrical substrate carrier. The arrangement may also be adapted to move a cylindrical substrate or a cylindrical substrate carrier in the direction of the central axis of the nozzle head. Alternatively, the nozzle head is arranged to move in the direction of the central axis of the nozzle head. Furthermore, the nozzle head and / or the substrate can be rotated with respect to each other about the central axis of the nozzle head. Thus, a substrate may be processed while the nozzle head and substrate are conveyed and optionally rotated with respect to each other.

Die vorliegende Erfindung weist den Vorteil auf, dass sie eine Anordnung zur Verfügung stellt, die die Bearbeitung von zylindrischen Substraten oder Oberflächen ohne große Abfall- und Reinigungsprobleme ermöglicht. Somit sieht die vorliegende Erfindung eine ökonomische Art und Weise für die Bearbeitung einer Vielzahl von zylindrischen Substraten oder Oberflächen vor. Anhand der vorliegenden Erfindung wird auch durch die Drehbewegung möglich, die Oberfläche des Substrats gleichmäßig den Präkursoren auszusetzen. Im Vergleich zur Hin- und Her-Bewegung verringert die Drehbewegung die Belastungen und Kräfte, denen die Anordnung während deren Bewegung ausgesetzt wird. Die Drehbewegung erlaubt eine höhere Durchschnittsgeschwindigkeit als die Hin- und Her-Bewegung. Somit stellt die vorliegende Erfindung eine derartige Lösung zur Bearbeitung von zylindrischen Substraten und zylindrischen Oberflächen zur Verfügung, dass die Probleme nach dem Stand der Technik gelöst werden.The present invention has the advantage of providing an arrangement that allows the machining of cylindrical substrates or surfaces without major waste and cleaning problems. Thus, the present invention provides an economical way of processing a variety of cylindrical substrates or surfaces. By means of the present invention, it is also possible by the rotary movement to uniformly expose the surface of the substrate to the precursors. In comparison to the reciprocating motion, the rotational movement reduces the stresses and forces to which the assembly is subjected during its movement. The rotation allows a higher average speed than the back and forth movement. Thus, the present invention provides such a solution for processing cylindrical substrates and cylindrical surfaces that overcomes the problems of the prior art.

Kurze Beschreibung der FigurenBrief description of the figures

Im Folgenden wird die Erfindung in Zusammenhang mit bevorzugten Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen ausführlicher beschrieben. Es zeigen:In the following, the invention will be described in more detail in connection with preferred embodiments with reference to the accompanying drawings. Show it:

1 schematisch eine Ausführungsform der Anordnung gemäß der vorliegenden Erfindung; 1 schematically an embodiment of the arrangement according to the present invention;

2 schematisch eine andere Ausführungsform der Anordnung gemäß der vorliegenden Erfindung; und 2 schematically another embodiment of the arrangement according to the present invention; and

3 eine detaillierte Ansicht einer Ausführungsform eines Düsenkopfes der Anordnung. 3 a detailed view of an embodiment of a nozzle head of the arrangement.

Detaillierte Beschreibung der ErfindungDetailed description of the invention

1 zeigt eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung schematisch. Die Anordnung zur Bearbeitung einer zumindest teilweise zylindrischen Oberfläche weist einen Düsenkopf 2 auf. In 1 ist der Düsenkopf 2 ein hohler Zylinder mit einer Mittelachse und einer wesentlich kreisförmigen Umfangswand. Die Umfangswand besitzt eine Innenfläche und eine Außenfläche. In der Ausführungsform der 1 ist die Innenfläche der Umfangswand die Ablassseite des Düsenkopfes 2. Die Präkursoren werden durch die Ablassseite zugeführt, um die Oberfläche eines Substrats den Präkursoren auszusetzen. Der Düsenkopf 2 ist somit angeordnet, eine Außenfläche 4 eines zylindrischen Substrats 6 derart zu bearbeiten, dass das zylindrische Substrat 6 durch den hohlen Düsenkopf 2 bewegt werden kann, wie in 1 gezeigt wird. Die ersten und zweiten Präkursoren können beliebige gasförmige Präkursoren sein, die bei Atomschichtsdeposition verwendet werden können. Weiterhin kann auch Plasma als Präkursor verwendet werden. Spülgas kann ein Inertgas wie Stickstoff, Plasma oder dergleichen sein. Die Präkursoren und Spülgas können dem Düsenkopf 2 über Fluidanschlüsse zugeführt werden. Alternativ ist der Düsenkopf 2 mit einem oder mehr Präkursoren und/oder Spülgasbehältern, -flaschen oder dergleichen versehen, so dass sich die Präkursoren und/oder zusammen mit der Düse bewegen, falls der Düsenkopf bewegt wird. Diese Einrichtung verringert die Anzahl komplizierter Fluidanschlüsse an einen beweglichen Düsenkopf 2. 1 shows an embodiment of the present invention schematically. The arrangement for machining an at least partially cylindrical surface has a nozzle head 2 on. In 1 is the nozzle head 2 a hollow cylinder having a central axis and a substantially circular peripheral wall. The peripheral wall has an inner surface and an outer surface. In the embodiment of the 1 the inner surface of the peripheral wall is the discharge side of the nozzle head 2 , The precursors are fed through the discharge side to expose the surface of a substrate to the precursors. The nozzle head 2 is thus arranged an outer surface 4 a cylindrical substrate 6 to process such that the cylindrical substrate 6 through the hollow nozzle head 2 can be moved, as in 1 will be shown. The first and second precursors can be any gaseous precursors that can be used in atomic layer deposition. Furthermore, plasma can also be used as precursor. Purge gas may be an inert gas such as nitrogen, plasma or the like. The precursors and purge gas can the nozzle head 2 be supplied via fluid connections. Alternatively, the nozzle head 2 provided with one or more precursors and / or Spülgasbehältern, bottles or the like, so that the precursors and / or move together with the nozzle, if the nozzle head is moved. This device reduces the number of complicated fluid connections to a movable nozzle head 2 ,

Die Ablassseite des zylindrischen Düsenkopfes 2 umfasst eine oder mehr erste Präkursorzonen 14, um die Oberfläche 4 des zylindrischen Substrats 6 einem Präkursor auszusetzen, und eine oder mehr zweite Präkursorzonen 16, um die Oberfläche 4 des zylindrischen Gegenstandes 6 dem zweiten Präkursor auszusetzen. Wie aus 1 ersichtlich ist, weist der Düsenkopf 2 zwei erste Präkursorzonen 14 und zwei zweite Präkursorzonen 16 auf, die alternierend aufeinanderfolgend in Richtung der Umfangswand und entlang der Ablassseite angeordnet sind. Wenn das zylindrische Substrat 6 um die Längsachse in Richtung des Pfeils 12 in 1 gedreht wird, wird die Oberfläche 4 des Substrats 6 dem ersten und zweiten Präkursor in der ersten und zweiten Präkursorzone ausgesetzt. Es sollte bemerkt werden, dass auch der Düsenkopf 2 um die Mittelachse gedreht werden kann oder sowohl das Substrat 6 und der Düsenkopf 2 in derselben Richtung oder in verschiedenen Richtungen gedreht werden können. Somit können in der vorliegenden Erfindung der Düsenkopf 2 und das Substrat in Bezug aufeinander um die Mittelachse, d. h. die Längsachse, des zylindrischen Düsenkopfes 2 gedreht werden. In der vorliegenden Erfindung wird das zylindrische Substrat 6, wie in 1 mit dem Pfeil 8 gezeigt wird, in Richtung der Mittelachse des Düsenkopfes 2, oder in Längsrichtung des zylindrischen Substrats 6, in Bezug auf den zylindrischen Düsenkopf 2 befördert oder bewegt, um das zylindrische Substrat 6 durch den hohlen Düsenkopf 2 zu bewegen. Es sollte bemerkt werden, dass entweder der Düsenkopf 2 oder das Substrat 6 in Richtung der Mittelachse des Düsenkopfes 2 bewegt werden kann oder sowohl der Düsenkopf 2 und das Substrat 6 in Richtung der Mittelachse in derselben Richtung oder in verschiedenen Richtungen bewegt werden können. Somit ermöglicht die relative Drehung und Bewegung in Richtung der Mittelachse des Düsenkopfes 2, dass die gesamte Oberfläche 4 des Substrats 6 mehrmals den ersten und zweiten Präkursoren ausgesetzt wird und Zuwachsschichten auf der Oberfläche 4 des Substrats 6 erzeugt werden. Das Substrat 6 kann ein Rohr, ein Stab, ein Kabel, eine optische Faser, ein Glasvorformling oder ein ähnlicher zylindrischer Gegenstand sein. Fall das Substrat 6 flexibel ist, kann es in einem Rolle-zu-Rolle-Prozess bearbeitet werden, indem das Substrat 6 von einer ersten Rolle durch den Düsenkopf 2 einer zweiten Rolle zugeführt wird. Weiterhin kann das zylindrische Substrat auch ein Gegenstand mit einer nur teilweise zylindrischen Oberfläche sein. Das bedeutet, dass die zylindrische Oberfläche nicht 360 Grad betragen muss, sondern zum Beispiel nur 270, 180 oder 90 Grad sein kann. Die vorliegende Erfindung wird auf keine zylindrische oder teilweise zylindrische Oberfläche beschränkt.The discharge side of the cylindrical nozzle head 2 comprises one or more first precursor zones 14 to the surface 4 of the cylindrical substrate 6 a precursor, and one or more second precursor zones 16 to the surface 4 of the cylindrical object 6 to suspend the second precursor. How out 1 can be seen, the nozzle head 2 two first precursor zones 14 and two second precursor zones 16 on, which are arranged alternately successively in the direction of the peripheral wall and along the discharge side. When the cylindrical substrate 6 around the longitudinal axis in the direction of the arrow 12 in 1 is turned, the surface becomes 4 of the substrate 6 exposed to the first and second precursors in the first and second precursor zones. It should be noted that even the nozzle head 2 can be rotated about the central axis or both the substrate 6 and the nozzle head 2 can be turned in the same direction or in different directions. Thus, in the present invention, the nozzle head 2 and the substrate with respect to each other about the central axis, ie the longitudinal axis, of the cylindrical nozzle head 2 to be turned around. In the present invention, the cylindrical substrate 6 , as in 1 with the arrow 8th is shown, in the direction of the central axis of the nozzle head 2 , or in the longitudinal direction of the cylindrical substrate 6 in relation to the cylindrical nozzle head 2 moved or moved to the cylindrical substrate 6 through the hollow nozzle head 2 to move. It should be noted that either the nozzle head 2 or the substrate 6 in the direction of the central axis of the nozzle head 2 can be moved or both the nozzle head 2 and the substrate 6 moved in the direction of the central axis in the same direction or in different directions can be. Thus, the relative rotation and movement in the direction of the central axis of the nozzle head allows 2 that the entire surface 4 of the substrate 6 several times exposed to the first and second precursors and growth layers on the surface 4 of the substrate 6 be generated. The substrate 6 may be a tube, a rod, a cable, an optical fiber, a glass preform, or a similar cylindrical article. Fall the substrate 6 flexible, it can be processed in a roll-to-roll process by removing the substrate 6 from a first roll through the nozzle head 2 a second roll is supplied. Furthermore, the cylindrical substrate may also be an article having a partially cylindrical surface. This means that the cylindrical surface does not have to be 360 degrees, but can only be 270, 180 or 90 degrees, for example. The present invention is not limited to any cylindrical or partially cylindrical surface.

2 zeigt eine andere Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, in der der Düsenkopf 2 dem Düsenkopf der 1 wesentlich entspricht. In dieser Ausführungsform passt sich ein Substrat 7 an eine Außenfläche 5 eines zylindrischen Substratträgers 9 an. In 2 ist das Substrat 7 ein streifenartiges kontinuierliches Substrat, aber das Substrat 7 kann ein beliebiges flexibles Substrat sein, das angeordnet werden kann, sich an den zylindrischen Substratträger 9 anzupassen oder darauf gewickelt zu werden. In einigen Ausführungsformen können separate Substrate auch angeordnet sein, sich an die Außenfläche 5 des Substratträgers 9 anzupassen, oder die separaten Substrate können in die Außenfläche 5 des Substratträgers 9 eingreifen oder damit befestigt werden. Diese separaten Substrate können beliebige flexible oder starre Substrate sein. Wie in 2 gezeigt wird, wird das Substrat 7 dem Düsenkopf 2 zugeführt, indem der Düsenkopf 2 und der Substratträger 9 in Bezug aufeinander in Richtung des Pfeils 8, in Richtung der Mittelachse des Düsenkopfes 2, bewegt werden und indem der Düsenkopf 2 und der Substratträger 9 in Bezug aufeinander gedreht werden. Das Substrat 7 kann am Substratträger 9 spiralförmig wie in 2 befestigt werden oder so, dass das Substrat 7 die gesamte Oberfläche 5 des Substratträgers 9 bedeckt. Wenn der Substratträger 9 in Bezug auf den Düsenkopf bewegt wird, wird die Oberfläche 3 des Substrats 7 aufeinanderfolgenden Oberflächenreaktionen des ersten und zweiten Präkursors durch die erste beziehungsweise zweite Präkursorzone ausgesetzt. 2 shows another embodiment of the present invention, in which the nozzle head 2 the nozzle head of the 1 substantially corresponds. In this embodiment, a substrate conforms 7 to an outer surface 5 a cylindrical substrate carrier 9 at. In 2 is the substrate 7 a strip-like continuous substrate, but the substrate 7 may be any flexible substrate that can be placed against the cylindrical substrate carrier 9 to adapt or be wound on. In some embodiments, separate substrates may also be disposed on the outer surface 5 of the substrate carrier 9 adapt, or the separate substrates may be in the outer surface 5 of the substrate carrier 9 engage or be attached. These separate substrates can be any flexible or rigid substrates. As in 2 is shown, the substrate 7 the nozzle head 2 supplied by the nozzle head 2 and the substrate carrier 9 in relation to each other in the direction of the arrow 8th , in the direction of the central axis of the nozzle head 2 , to be moved and by the nozzle head 2 and the substrate carrier 9 be rotated in relation to each other. The substrate 7 can on the substrate carrier 9 spiral like in 2 be attached or so that the substrate 7 the entire surface 5 of the substrate carrier 9 covered. When the substrate carrier 9 is moved in relation to the nozzle head, the surface becomes 3 of the substrate 7 successive surface reactions of the first and second precursor through the first and second precursor zones, respectively.

In 1 und 2 wird der Düsenkopf 2 als hohler Zylinder dargestellt, der die Ablassseite auf der Innenfläche der Umfangswand besitzt. Der Düsenkopf 2 kann aber auch derart ausgebildet sein, dass die Ablassseite auf der Außenfläche des zylindrischen Düsenkopfes vorgesehen ist. In jener Ausführungsform kann der Düsenkopf ein hohler Zylinder, wie in 1 und 2, oder ein geschlossener Zylinder oder ein hohler Zylinder mit einer Mittelachse und einer die Ablassseite ausbildenden Außenfläche sein. Die Ablassseite auf der Außenfläche des Düsenkopfes 2 umfasst eine oder mehr erste Präkursorzonen und eine oder mehrere zweite Präkursorzonen nacheinander entlang der kreisförmigen Außenfläche auf dieselbe Weise wie auf der Innenfläche in 1 und 2. Wenn die Außenfläche des zylindrischen Düsenkopfes 2 die Ablassseite ist, ist die Anordnung angepasst, eine Innenfläche eines hohlen rohrförmigen oder zylindrischen Substrats so zu bearbeiten, dass der Düsenkopf innerhalb des Substrats eingestellt werden kann. Der Düsenkopf und das Substrat können in Bezug aufeinander auf die gleiche Weise bewegt und gedreht werden, wie in Zusammenhang mit 1 und 2 beschrieben wurde.In 1 and 2 becomes the nozzle head 2 shown as a hollow cylinder having the discharge side on the inner surface of the peripheral wall. The nozzle head 2 but can also be designed such that the discharge side is provided on the outer surface of the cylindrical nozzle head. In that embodiment, the nozzle head may be a hollow cylinder, as in FIG 1 and 2 , or a closed cylinder or hollow cylinder having a central axis and an outer surface forming the discharge side. The discharge side on the outer surface of the nozzle head 2 includes one or more first precursor zones and one or more second precursor zones sequentially along the circular outer surface in the same manner as on the inner surface in FIG 1 and 2 , When the outer surface of the cylindrical nozzle head 2 For example, if the outlet side is, the arrangement is adapted to process an interior surface of a hollow tubular or cylindrical substrate so that the nozzle head can be adjusted within the substrate. The nozzle head and the substrate can be moved and rotated with respect to one another in the same manner as in connection with 1 and 2 has been described.

In einer Ausführungsform umfasst die Anordnung einen ersten zylindrischen Düsenkopf mit einem ersten Durchmesser und einer Ablassseite auf der Außenfläche des zylindrischen Düsenkopfes und einen zweiten hohlen zylindrischen Düsenkopf mit einem zweiten Durchmesser und einer Ablassseite auf der Innenfläche des hohlen zylindrischen Düsenkopfes. Der zweite Durchmesser ist größer als der erste Durchmesser, so dass der erste zylindrische Düsenkopf innerhalb des zweiten zylindrischen Düsenkopfes angeordnet werden kann. Der erste und der zweite Durchmesser sind derart ausgebildet, dass zwischen der Ablassseite des ersten Düsenkopfes und der Ablassseite des zweiten Düsenkopfes eine Spalte vorhanden ist. Anhand dieser Einrichtung können die Außenfläche und die Innenfläche eines hohlen Schlauchs oder Rohrs zur selben Zeit bearbeitet werden, als der Schlauch oder das Rohr in und durch die Spalte zwischen dem ersten und zweiten Düsenkopf eingeführt wird.In one embodiment, the assembly includes a first cylindrical nozzle head having a first diameter and a discharge side on the outer surface of the cylindrical nozzle head and a second hollow cylindrical nozzle head having a second diameter and a discharge side on the inner surface of the hollow cylindrical nozzle head. The second diameter is larger than the first diameter, so that the first cylindrical nozzle head can be arranged within the second cylindrical nozzle head. The first and the second diameter are formed such that a gap exists between the discharge side of the first nozzle head and the discharge side of the second nozzle head. By means of this device, the outer surface and the inner surface of a hollow tube or tube can be processed at the same time as the tube or tube is inserted into and through the gaps between the first and second nozzle heads.

Die Anordnung gemäß der vorliegenden Erfindung kann einen ersten beweglichen Mechanismus zum Bewegen des rohrförmigen oder zylindrischen Substrats 6 oder des rohrförmigen oder zylindrischen Substratträgers 9 in Richtung der Mittelachse des zylindrischen Düsenkopfes 2 und einen zweiten beweglichen Mechanismus zum Drehen des rohrförmigen oder zylindrischen Substrats 6 oder des rohrförmigen oder zylindrischen Substratträgers 9 um die Mittelachse des rohrförmigen oder zylindrischen Substrats 6 oder des rohrförmigen oder zylindrischen Substratträgers 9 aufweisen. Die Anordnung kann zusätzlich oder alternativ einen dritten beweglichen Mechanismus zum Bewegen des zylindrischen Düsenkopfes 2 in Richtung der Mittelachse des zylindrischen Düsenkopfes 2 und einen vierten beweglichen Mechanismus zum Drehen des zylindrischen Düsenkopfes 2 um die Mittelachse des zylindrischen Düsenkopfes 2 aufweisen. Es ist zu beachten, dass die Anordnung einen oder mehr genannte erste, zweite, dritte und vierte bewegliche Mechanismen aufweisen kann. In der vorliegenden Erfindung werden der Düsenkopf 2 und das Substrat 6 oder der Substratträger 9 in Bezug aufeinander in Richtung der Mittelachse des zylindrischen Düsenkopfes 2 bewegt. Es ist zu beachten, dass die beweglichen Mechanismen auf verschiedene bekannte Weisen aufgebaut werden können, weshalb auf die detaillierte Beschreibung der beweglichen Mechanismen verzichtet wird.The arrangement according to the present invention may include a first movable mechanism for moving the tubular or cylindrical substrate 6 or the tubular or cylindrical substrate carrier 9 in the direction of the central axis of the cylindrical nozzle head 2 and a second movable mechanism for rotating the tubular or cylindrical substrate 6 or the tubular or cylindrical substrate carrier 9 around the central axis of the tubular or cylindrical substrate 6 or the tubular or cylindrical substrate carrier 9 exhibit. The arrangement may additionally or alternatively comprise a third movable mechanism for moving the cylindrical nozzle head 2 in the direction of the central axis of the cylindrical nozzle head 2 and a fourth movable mechanism for rotating the cylindrical nozzle head 2 around the central axis of the cylindrical nozzle head 2 exhibit. It should be noted that the arrangement includes one or more of the first, may have second, third and fourth movable mechanisms. In the present invention, the nozzle head 2 and the substrate 6 or the substrate carrier 9 with respect to each other in the direction of the central axis of the cylindrical nozzle head 2 emotional. It should be noted that the movable mechanisms can be constructed in various known ways, and therefore the detailed description of the movable mechanisms is omitted.

3 zeigt eine detaillierte Ansicht des Düsenkopfes 2 gemäß 1 und 2. Auf der Innenfläche umfasst der Düsenkopf auf der Ablassseite aufeinanderfolgend in nachstehender Reihenfolge: eine Spülgaszone 13, eine Präkursorzone 14, 16 und eine Auslasszone 11, die wahlweise mehrmals wiederholt werden. Die Spülgaszone 13, die Präkursorzone 14, 16 und die Auslasszone 11 sind alternativ aufeinanderfolgend entlang dem Umfang des zylindrischen Düsenkopfes 2 angeordnet. Wie in 3 gezeigt wird, umfasst der Düsenkopf 2 auf der Ablassseite aufeinanderfolgend in nachstehender Reihenfolge: eine erste Präkursorzone 14, eine Auslasszone 11, eine Spülgaszone 13, eine zweite Präkursorzone 16, eine Auslasszone 11 und eine Spülgaszone 13, die wahlweise mehrmals wiederholt werden. Die Präkursoren werden durch die Präkursorzonen 14, 16 zugeführt, um die Oberfläche Oberflächenreaktionen der Präkursoren auszusetzen. Das der Spülgaszone zugeführte Spülgas und die Präkursoren werden anhand der Auslasszonen unter Verwendung von Absaugung oder Vakuum ausgelassen. Die Präkursorzonen 14, 16 können als Kanäle ausgebildet werden, die sich wesentlich in Richtung der Mittelachse des zylindrischen Düsenkopfes 2 erstreckt, wie in 3 gezeigt wird. 3 shows a detailed view of the nozzle head 2 according to 1 and 2 , On the inner surface, the nozzle head on the discharge side comprises successively in the following order: a purge gas zone 13 , a precursor zone 14 . 16 and an outlet zone 11 , which are optionally repeated several times. The purge gas zone 13 , the precursor zone 14 . 16 and the outlet zone 11 are alternatively sequential along the circumference of the cylindrical nozzle head 2 arranged. As in 3 is shown, includes the nozzle head 2 on the discharge side sequentially in the following order: a first precursor zone 14 , an outlet zone 11 , a purge gas zone 13 , a second precursor zone 16 , an outlet zone 11 and a purge gas zone 13 , which are optionally repeated several times. The precursors are defined by the precursor zones 14 . 16 supplied to suspend the surface surface reactions of the precursors. The purge gas supplied to the purge gas zone and the precursors are exhausted from the exhaust zones using suction or vacuum. The precursor zones 14 . 16 can be formed as channels extending substantially in the direction of the central axis of the cylindrical nozzle head 2 extends, as in 3 will be shown.

Mit der Einrichtung gemäß 3 wird ein gleichförmiger Gasfluss entlang der gesamten Länge der Präkursorzone 14, 16 und der Spülgaszone 13, und auch ein gleichförmiger Auslass entlang der Auslasszone 11, bereitgestellt. Deshalb können die Präkursorzonen 14, 16 als Präkursordüsen 14, 16 ausgebildet werden, die Präkursoren entlang der gesamten Länge der Präkursorzone zuführen. Auch die Spülgaszone 13 kann als Spülgasdüse ausgebildet werden, die Spülgas entlang der gesamten Länge der Spülgaszone zuführt, und die Auslasszone 11 ist angeordnet, Präkursoren und Spülgas entlang der gesamten Länge der Auslasszone auszulassen.With the device according to 3 becomes a uniform gas flow along the entire length of the precursor zone 14 . 16 and the purge gas zone 13 , and also a uniform outlet along the outlet zone 11 , provided. Therefore, the precursor zones 14 . 16 as precursor nozzles 14 . 16 be formed, the precursors along the entire length of the precursor zone supply. Also the purge gas zone 13 may be formed as a purge gas nozzle, which supplies purge gas along the entire length of the purge gas zone, and the outlet zone 11 is arranged to omit precursors and purge gas along the entire length of the outlet zone.

In einer alternativen Ausführungsform wird die Ablassseite derart ausgebildet, dass sie aufeinanderfolgend entlang dem Umfang des zylindrischen Düsenkopfes 2 in nachstehender Reihenfolge umfasst: eine erste Präkursorzone 14, eine Spülgaszone 13, eine zweite Präkursorzone 16 und eine Spülgaszone 13, die wahlweise mehrmals wiederholt werden. In dieser Ausführungsform ist die erste Präkursorzone 14 mit zumindest einem ersten Einlass zum Zuführen des ersten Präkursors und zumindest einem ersten Auslass zum Auslassen des ersten Präkursors versehen, und die zweite Präkursorzone 16 ist mit zumindest einem zweiten Einlass zum Zuführen des zweiten Präkursors und zumindest einem zweiten Auslass zum Auslassen des zweiten Präkursors versehen, und die Spülzone 13 ist mit zumindest einem dritten Einlass zum Zuführen von Spülgas versehen. Die Spülgaszone 13 kann auch einen oder mehr dritte Auslässe aufweisen oder alternativ kann Spülgas durch die Auslässe der Präkursorzonen ausgelassen werden. Die Einlässe können sich beispielsweise an einem Ende eines longitudinalen Präkursorkanals befinden und ein Spülgaskanal und die Auslässe können sich an dem anderen Ende des Präkursorkanals oder Spülgaskanals derart befinden, dass das Spülgas und die Präkursoren entlang den Kanälen fließen können. Alternativ können sich die Einlässe wesentlich in der Mitte eines Kanals und die Auslässe an den entgegengesetzten Enden eines Kanals befinden.In an alternative embodiment, the discharge side is formed so as to be sequential along the circumference of the cylindrical nozzle head 2 in the following order comprises: a first precursor zone 14 , a purge gas zone 13 , a second precursor zone 16 and a purge gas zone 13 , which are optionally repeated several times. In this embodiment, the first precursor zone 14 with at least a first inlet for supplying the first precursor and at least a first outlet for discharging the first precursor, and the second precursor zone 16 is provided with at least a second inlet for supplying the second precursor and at least a second outlet for discharging the second precursor, and the rinsing zone 13 is provided with at least a third inlet for supplying purge gas. The purge gas zone 13 may also have one or more third outlets or, alternatively, purge gas may be discharged through the outlets of the precursor zones. For example, the inlets may be at one end of a longitudinal precursor channel, and a purge gas channel and the outlets may be at the other end of the precursor channel or purge gas channel such that the purge gas and precursors may flow along the channels. Alternatively, the inlets may be located substantially in the middle of a channel and the outlets at the opposite ends of a channel.

In einer weiteren alternativen Ausführungsform umfasst die Anordnung eine oder mehr erste Präkursorzonen 14 und eine oder mehr zweite Präkursorzonen 16, die alternierend aufeinanderfolgend wesentlich in Richtung der Mittelachse des Düsenkopfes 2 angeordnet sind. Die Präkursorzonen 14, 16 und die Spülgaszonen 13 und die Auslasszonen 11 können in oben beschriebener Reihenfolge angeordnet werden. Dementsprechend sind die Präkursorzonen 14, 16, die Spülgaszonen 13 und die Auslasszonen 11 als kreisförmige Zonen angeordnet, die aufeinanderfolgend in Richtung der Mittelachse des zylindrischen Düsenkopfes 12 angeordnet sind. Wenn ein längliches rohrförmiges oder zylindrisches Substrat 6 oder Substratträger 9 durch oder über den zylindrischen Düsenkopf 2 in Richtung der Mittelachse des zylindrischen Düsenkopfes 2 befördert wird, bilden sich Zuwachsschichten auf der Oberfläche 4, 3 des Substrats 6, 7. Dadurch erreicht man eine Lösung für die effiziente Bearbeitung von Kabeln, optischen Fasern, Rohren oder ähnlichen dreidimensionalen zylindrischen Gegenständen.In a further alternative embodiment, the arrangement comprises one or more first precursor zones 14 and one or more second precursor zones 16 , which alternately successively substantially in the direction of the central axis of the nozzle head 2 are arranged. The precursor zones 14 . 16 and the purge gas zones 13 and the outlet zones 11 can be arranged in the order described above. Accordingly, the precursor zones 14 . 16 , the purge gas zones 13 and the outlet zones 11 arranged as circular zones, which successively in the direction of the central axis of the cylindrical nozzle head 12 are arranged. If an elongate tubular or cylindrical substrate 6 or substrate carrier 9 through or over the cylindrical nozzle head 2 in the direction of the central axis of the cylindrical nozzle head 2 Growth layers are formed on the surface 4 . 3 of the substrate 6 . 7 , This achieves a solution for the efficient processing of cables, optical fibers, tubes or similar three-dimensional cylindrical objects.

Die relative Bewegung des Düsenkopfes 2 und des Substrats 6 oder des Substratträgers 9 in Richtung der Mittelachse des zylindrischen Düsenkopfes 2 und die relative Drehbewegung ermöglichen, dass das Substrat, oder jeder Punkt des Substrats, mit den Präkursorzonen einmal oder mehrere Male nacheinander in Berührung kommen kann. Somit können mehrere Zuwachsschichten auf dem Substrat vorgesehen werden.The relative movement of the nozzle head 2 and the substrate 6 or the substrate carrier 9 in the direction of the central axis of the cylindrical nozzle head 2 and the relative rotational movement enable the substrate, or any point of the substrate, to contact the precursor zones one or more times in succession. Thus, multiple growth layers can be provided on the substrate.

Es sollte offensichtlich für einen Fachmann sein, dass, wenn die Technologie Fortschritte macht, der erfinderische Gedanke auf viele Weisen ausgeführt werden kann. Die Erfindung und ihre Ausführungsformen sind auf die obigen Beispiele nicht beschränkt, sondern können im Rahmen des Schutzbereichs der Ansprüche variieren.It should be obvious to one skilled in the art that as technology advances, the inventive idea can be implemented in many ways. The invention and its embodiments are not limited to the above examples but may vary within the scope of the claims.

Claims

Arrangement for machining an at least partially cylindrical surface ( 4 ) of a substrate ( 6 ) or one to a cylindrical surface ( 5 ) adapted surface ( 3 ) of a substrate ( 7 ) by the surface ( 3 ) of the substrate ( 7 ) is subjected to successive surface reactions of at least a first precursor and a second precursor, the arrangement comprising at least one nozzle head ( 2 ) with a discharge side, wherein the nozzle head ( 2 ): - one or more first precursor zones ( 14 ) for the exposure of the surface ( 3 . 4 ) the first precursor; and one or more second precursor zones ( 16 ) for the exposure of the surface ( 3 . 4 ) the second precursor, wherein the nozzle head ( 2 ) is formed as a cylinder with a central axis and a substantially circular circumference having the discharge side and the discharge side with one or more first precursor zones ( 14 ) and one or more second precursor zones ( 16 ), characterized in that the nozzle head ( 2 ) and the substrate ( 3 . 4 ) are arranged with respect to each other in the direction of the central axis of the cylindrical nozzle head ( 2 ) to be moved.

Arrangement according to claim 1, characterized in that the discharge side with one or more first precursor zones ( 14 ) and one or more second precursor zones ( 16 ) arranged alternately successively substantially along the circular circumference.

Arrangement according to claim 2, characterized in that the precursor zones ( 14 . 16 ) are formed by channels which extend substantially in the direction of the central axis of the cylindrical nozzle head ( 2 ).

Arrangement according to claim 1, characterized in that the discharge side with one or more first precursor zones ( 14 ) and one or more second precursor zones ( 16 ), which alternately successively substantially in the direction of the central axis of the nozzle head ( 2 ) are arranged.

Arrangement according to claim 4, characterized in that the precursor zones ( 14 . 16 ) are formed by channels which are substantially perpendicular to the direction of the central axis of the cylindrical nozzle head ( 2 ) and extend in the circumferential direction about the central axis.

Arrangement according to one of claims 1 to 5, characterized in that the nozzle head ( 2 ) on the discharge side sequentially in the following order: a purge gas zone ( 13 ), a precursor zone ( 14 . 16 ) and an outlet zone ( 11 ), which are optionally repeated several times.

Arrangement according to one of claims 1 to 6, characterized in that the nozzle head ( 2 ) on the discharge side sequentially in the following order: a first precursor zone ( 14 ), an outlet zone ( 11 ), a purge gas zone ( 13 ), a second precursor zone ( 16 ), an outlet zone ( 11 ) and a purge gas zone ( 13 ), which are optionally repeated several times.

Arrangement according to one of claims 1 to 5, characterized in that the discharge side is formed such that it comprises in succession in the following order: a first precursor zone ( 14 ), a rinsing zone ( 13 ), a second precursor zone ( 16 ) and a rinsing zone ( 13 ), which are optionally repeated several times.

Arrangement according to claim 8, characterized in that the first precursor zone ( 14 ) is provided with at least one inlet for supplying the first precursor and at least one outlet for omitting the first precursor and that the second precursor zone ( 16 ) is provided with at least one inlet for supplying the second precursor and at least one outlet for discharging the second precursor and that the rinsing zone ( 13 ) is provided with at least one inlet for supplying purge gas.

Arrangement according to one of claims 1 to 9, characterized in that the nozzle head ( 2 ) is a hollow cylinder and that the discharge side is the inner surface of the hollow cylinder.

Arrangement according to claim 10, characterized in that the arrangement is adapted, an outer surface ( 4 ) of a tubular or cylindrical substrate ( 6 ), which within the hollow cylindrical nozzle head ( 2 ) is set.

Arrangement according to claim 11, characterized in that the arrangement is adapted, a surface ( 3 ) of a substrate ( 7 ), which on an outer surface ( 5 ) of a tubular or cylindrical substrate carrier ( 9 ) disposed inside the hollow cylindrical nozzle head ( 2 ) is set.

Arrangement according to one of claims 1 to 9, characterized in that the discharge side, the outer surface of the cylindrical nozzle head ( 2 ).

Arrangement according to claim 13, characterized in that the arrangement is adapted to process an inner surface of a hollow tubular or cylindrical substrate, within which the cylindrical nozzle head ( 2 ) is set.

Arrangement according to claim 13, characterized in that the arrangement is adapted to process a surface of a substrate, which on an inner surface of a hollow tubular or cylindrical substrate carrier ( 9 ) is arranged, within which the cylindrical nozzle head ( 2 ) is set.

Arrangement according to one of claims 1 to 15, characterized in that the arrangement comprises a first movable mechanism for moving the tubular or cylindrical substrate ( 6 ) or the tubular or cylindrical substrate carrier ( 9 ) in the direction of the central axis of the cylindrical nozzle head ( 2 ) having.

Arrangement according to one of claims 1 to 16, characterized in that the arrangement comprises a second movable mechanism for rotating the tubular or cylindrical substrate ( 6 ) or the tubular or cylindrical substrate carrier ( 9 ) about the central axis of the tubular or cylindrical substrate ( 6 ) or the tubular or cylindrical substrate carrier ( 9 ) having.

Arrangement according to one of claims 1 to 17, characterized in that the arrangement comprises a third movable mechanism for moving the cylindrical nozzle head ( 2 ) in the direction of the central axis of the cylindrical nozzle head ( 2 ) having.

Arrangement according to one of claims 1 to 18, characterized in that the arrangement comprises a fourth movable mechanism for rotating the cylindrical nozzle head ( 2 ) about the central axis of the cylindrical nozzle head ( 2 ) having.