JP7406503B2 - 炭素含有コーティングにより基板をコーティングするための装置 - Google Patents
炭素含有コーティングにより基板をコーティングするための装置 Download PDFInfo
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Description
本発明は、入口開口を通ってリアクタハウジングに入りかつ出口開口を通ってリアクタハウジングから出る帯状の基板上にグラフェン、カーボンナノチューブ又はその他の、特に炭素含有コーティングを堆積するための装置に関し、その基板は、入口開口から、リアクタハウジング内に配置された、特に少なくとも１つの加熱装置により温度制御されガス供給ラインのガス入口が開口するプロセスゾーンを通って、出口開口まで搬送方向に搬送される。
グラフェンやカーボンナノチューブ（ＣＮＴ）のような炭素含有コーティングの堆積のための装置は、特許文献１に記載されている。それに記載された装置は、複数の水平方向に互いに隣合うゾーンを備え、それを通して連続した基板が搬送される、水平方向に延在するリアクタである。
基板の搬送方向に互いに隣合って配置された複数のプロセスゾーンによりグラフェンを製造するための装置が特許文献２に示されている。プロセスゾーンでは、基板をプロセス温度とするために加熱装置が設けられている。
熱遮蔽を備え基板を処理するための装置が、特許文献３から知られている。
さらに先行技術として、特許文献４～８がある。
本発明は、使用に有利な方法で上述の装置をさらに発展させること、特に、コーティング結果が改善され得る手段を特定することを課題とする。
グラフェン又はカーボンナノチューブ（カーボンナノチューブ）又はその他の、特に炭素含有コーティングを堆積するための本発明による装置は、２つの互いに反対側に位置する開口を有するリアクタハウジングを備えている。１つの、特にスリット状の開口は、基板のための入口開口を形成する。第２の開口は、基板のための出口開口を形成する。基板は、好ましくは帯状の金属板であり、それは、第１のコイルから引き出され、リアクタのプロセスゾーンを連続的に通過させられ、出口開口を通って出るようになっている。出口開口の後方には第２のコイルがあり、それに基板が巻き取られる。プロセスゾーンには、管状のガス供給ラインの端部とすることができるガス入口が開口することができる。ガス供給ラインにより例えばＣＨ４又はその他の炭素含有ガスであるプロセスガスがプロセスゾーンに導入される。反対側にはガス出口を配置することができ、それを用いてガス状成分をプロセスゾーンから排出することができる。プロセスガスの供給は、好ましくは、プロセスガスと反応しない搬送ガスと共に行われる。リアクタの外部からリアクタ内に酸素が侵入することを防ぐための対策が必要である。このために、入口開口及び／又は出口開口を不活性ガスによりフラッシングすることができ、それによって拡散バリアが形成される。入口スリット又は出口スリットのスリット幅は、リアクタの壁の領域においてスリット幅を調整可能であることが提供される。リアクタの内部には温度制御装置があり、それを用いて基板又は基板を取り囲む雰囲気の温度制御が可能である。特に、温度制御装置は加熱装置であり、それを用いてプロセスガスを加熱することができ、それによって特に、熱分解により炭素が生成され、それが基板上にグラフェン又はカーボンナノチューブの形態で堆積される。入口開口及び出口開口を取り囲むリアクタの壁領域は、適切な手段により冷却することができる。本発明は、加熱されたプロセスゾーンから入口開口又は出口開口への熱伝達を抑制するための手段を提供する。
本発明により設けられる手段は、特に、リアクタのキャビティの入口領域又は出口領域に設けられる。その場合、プロセスゾーンと入口開口との間の入口領域と、プロセスゾーンと出口開口との間の出口領域とが配置される。熱伝達抑制手段は、特に、入口開口又は出口開口を有しかつ好ましくは円筒形のリアクタをその端面で閉鎖する閉鎖板に隣接して配置されている。一変形形態では、熱伝達抑制手段が、１又は複数の熱伝達遮蔽体を形成することが提供される。それらは、反射体により形成することができる。さらに、熱伝達抑制手段が、平板体で形成されることが提供される。平板体は、金属板部品とすることができる。それらは、基板の搬送方向に対して垂直に又は傾斜して延在することができる。さらに、熱伝達抑制手段が、入口領域又は出口領域の断面を、少なくとも７５％まで、好ましくは少なくとも８０％又は９０％まで充填することが提供される。入口領域及び出口領域は、好ましくは、円形の円盤状の自由断面を有する。この自由断面は、大部分が熱伝達抑制手段により充填されている。その場合、好ましくは、直径方向に自由断面を通って延在するスリットゾーンと、熱伝達抑制手段を取り囲む環状ゾーンが、自由なまま残される。
本発明のさらなる構成において、特に、金属板からなる熱伝達抑制手段がスリットを有することが提供される。それは、熱伝達抑制手段の縁部に開口した狭いスリットとすることができる。スリットは、金属板からなる熱伝達抑制手段の材料の厚さにほぼ対応するスリット幅を有することができる。熱伝達抑制手段は、特に、円弧ライン上に延在する輪郭を有することができる。少なくとも入口領域及び／又は出口領域が、同様に円形の輪郭を有する。好ましくは、入口領域及び出口領域が、リアクタのキャビティ全体を通って延在しその中間領域でプロセスゾーンを形成する内管（ライナーパイプ）の端部断面によって形成される。後者は、加熱コイルによって形成された加熱装置により囲まれることができる。入口領域又は出口領域に配置された熱伝達の阻止のための手段も、加熱コイルにより囲まれることができる。それに替えて、これらの手段が冷却コイルで囲まれることもできる。
本発明のさらなる構成において、熱伝達抑制手段が、ロッド又は管のための貫通孔を形成することが提供される。それらは、ロッド又は管に対して変位することができる。少なくとも１つの管は、ガス入口の管及び／又はガス出口の管とすることができる。熱伝達抑制手段は、２つの部材から構成することができる。その場合、２つの好ましくは半円形の形状の手段の間にスリットが残り、それを通って基板が搬送される。
本発明のさらなる構成において、複数の、少なくとも２つの、好ましくは３つ又は４つの熱伝達抑制手段が、搬送方向において互いに前後して配置されることが提供される。このように、熱伝達抑制手段のために特に金属板反射体から形成された手段は、例えばスペーサスリーブなどのスペーサ手段によって互いに離間して保持することができる。スペーサスリーブは、管上に配置することができる。しかしながら、スペーサスリーブは、熱伝達抑制手段がリアクタ内で変位可能に配置されているロッド上にも配置することができる。さらに、熱伝達抑制手段が異なる表面積を有し、特に入口領域又は出口領域の異なる断面を充填することを提供できる。その場合、入口開口又は出口開口から最も遠い位置に、より小さい断面を有する少なくとも１つの熱伝達抑制手段が配置されている。
熱伝達抑制手段が、十字形の形状を有することが提供できる。十字形に形成された熱伝達抑制要素は、好ましくは、熱伝達抑制手段の中心から径方向に突出している４つのセクションを有する。この中心は、搬送方向に対して垂直に延在する中心線から形成される。この中心線から２つの平板体が一方の広い側にＶ字状に突出することができる。反対側に位置する広い側にも、中心線から２つの平板体がＶ字状に突出することができる。特に、搬送方向に斜めに突出する２つの平板体と、搬送方向とは反対側に突出する２つの平板体とが形成されている。熱伝達抑制手段は、２つの互いに接続された平板体から構成される部分であってもよい。頂点ラインで折り曲げられた２つの平板体の各々が、頂点ラインで互いに接続されることが提供できる。その場合、頂点ラインは、基板を通過させるためのスリットを画定する。さらに、２つの平板体が接続ブリッジによって互いに接続されており、その場合、接続ブリッジが、基板を通過させるためのスリットを画定することが提供される。
独立した意義を有する本発明のさらなる構成では、リアクタハウジング内に配置され、好ましくは入口開口又は出口開口に直接接続するガイド要素が提供される。それらは、搬送方向に平行に向けられたロッドとすることができる。それらのロッドは、それらの間に、基板が通過するガイドスリットを残している。基板の両側の各々に、複数の、好ましくは３つのロッドを配置することができる。それらのロッドは、セラミック材料を用いることができる。
本発明の好ましい実施形態では、ガイド要素が、熱伝達抑制手段により保持される。このために、熱伝達抑制手段が、ガイド要素を保持する孔又は同等のものを有することができる。熱伝達を抑制するための最後の、特に入口開口又は出口開口から離れた手段が、ガイド要素の端部が位置する手前に停止面を形成することを提供できる。ガイド要素における反対側の第２の端部は、別の、好ましくは熱伝達を抑制するための第１の手段又は閉鎖板によって支持されることができる。
本発明のさらなる構成において、入口領域又は出口領域の閉鎖板に隣接するゾーンが不活性ガスでフラッシングされることが提供される。この対策では、プロセスガスが入口開口又は出口開口から逃げることをかなりの程度まで防止することが意図されている。さらなる構成では、リアクタが鉛直配置で稼動されることが提供される。この変形形態では、入口開口と出口開口が、基板が鉛直方向に連続的にリアクタハウジングを通って搬送されるように鉛直方向に互いに離間している。基板は、好ましくは、下方からリアクタ内に導入され、そして上方から取り出される。これは、ガイドローラを用いて行うことができる。同様に、リアクタの上面にガス出口が設けられるように、ガス入口は好ましくは下からである。したがって、リアクタ内のガス流は、片面又は両面にコーティングすることができる基板の搬送方向に対して平行になる。
本発明のさらなる構成において、特に、金属板からなる熱伝達抑制手段がスリットを有することが提供される。それは、熱伝達抑制手段の縁部に開口した狭いスリットとすることができる。スリットは、金属板からなる熱伝達抑制手段の材料の厚さにほぼ対応するスリット幅を有することができる。熱伝達抑制手段は、特に、円弧ライン上に延在する輪郭を有することができる。少なくとも入口領域及び／又は出口領域が、同様に円形の輪郭を有する。好ましくは、入口領域及び出口領域が、リアクタのキャビティ全体を通って延在しその中間領域でプロセスゾーンを形成する内管（ライナーパイプ）の端部断面によって形成される。後者は、加熱コイルによって形成された加熱装置により囲まれることができる。入口領域又は出口領域に配置された熱伝達の阻止のための手段も、加熱コイルにより囲まれることができる。それに替えて、これらの手段が冷却コイルで囲まれることもできる。
本発明のさらなる構成において、熱伝達抑制手段が、ロッド又は管のための貫通孔を形成することが提供される。それらは、ロッド又は管に対して変位することができる。少なくとも１つの管は、ガス入口の管及び／又はガス出口の管とすることができる。熱伝達抑制手段は、２つの部材から構成することができる。その場合、２つの好ましくは半円形の形状の手段の間にスリットが残り、それを通って基板が搬送される。
本発明のさらなる構成において、複数の、少なくとも２つの、好ましくは３つ又は４つの熱伝達抑制手段が、搬送方向において互いに前後して配置されることが提供される。このように、熱伝達抑制手段のために特に金属板反射体から形成された手段は、例えばスペーサスリーブなどのスペーサ手段によって互いに離間して保持することができる。スペーサスリーブは、管上に配置することができる。しかしながら、スペーサスリーブは、熱伝達抑制手段がリアクタ内で変位可能に配置されているロッド上にも配置することができる。さらに、熱伝達抑制手段が異なる表面積を有し、特に入口領域又は出口領域の異なる断面を充填することを提供できる。その場合、入口開口又は出口開口から最も遠い位置に、より小さい断面を有する少なくとも１つの熱伝達抑制手段が配置されている。
熱伝達抑制手段が、十字形の形状を有することが提供できる。十字形に形成された熱伝達抑制要素は、好ましくは、熱伝達抑制手段の中心から径方向に突出している４つのセクションを有する。この中心は、搬送方向に対して垂直に延在する中心線から形成される。この中心線から２つの平板体が一方の広い側にＶ字状に突出することができる。反対側に位置する広い側にも、中心線から２つの平板体がＶ字状に突出することができる。特に、搬送方向に斜めに突出する２つの平板体と、搬送方向とは反対側に突出する２つの平板体とが形成されている。熱伝達抑制手段は、２つの互いに接続された平板体から構成される部分であってもよい。頂点ラインで折り曲げられた２つの平板体の各々が、頂点ラインで互いに接続されることが提供できる。その場合、頂点ラインは、基板を通過させるためのスリットを画定する。さらに、２つの平板体が接続ブリッジによって互いに接続されており、その場合、接続ブリッジが、基板を通過させるためのスリットを画定することが提供される。
独立した意義を有する本発明のさらなる構成では、リアクタハウジング内に配置され、好ましくは入口開口又は出口開口に直接接続するガイド要素が提供される。それらは、搬送方向に平行に向けられたロッドとすることができる。それらのロッドは、それらの間に、基板が通過するガイドスリットを残している。基板の両側の各々に、複数の、好ましくは３つのロッドを配置することができる。それらのロッドは、セラミック材料を用いることができる。
本発明の好ましい実施形態では、ガイド要素が、熱伝達抑制手段により保持される。このために、熱伝達抑制手段が、ガイド要素を保持する孔又は同等のものを有することができる。熱伝達を抑制するための最後の、特に入口開口又は出口開口から離れた手段が、ガイド要素の端部が位置する手前に停止面を形成することを提供できる。ガイド要素における反対側の第２の端部は、別の、好ましくは熱伝達を抑制するための第１の手段又は閉鎖板によって支持されることができる。
本発明のさらなる構成において、入口領域又は出口領域の閉鎖板に隣接するゾーンが不活性ガスでフラッシングされることが提供される。この対策では、プロセスガスが入口開口又は出口開口から逃げることをかなりの程度まで防止することが意図されている。さらなる構成では、リアクタが鉛直配置で稼動されることが提供される。この変形形態では、入口開口と出口開口が、基板が鉛直方向に連続的にリアクタハウジングを通って搬送されるように鉛直方向に互いに離間している。基板は、好ましくは、下方からリアクタ内に導入され、そして上方から取り出される。これは、ガイドローラを用いて行うことができる。同様に、リアクタの上面にガス出口が設けられるように、ガス入口は好ましくは下からである。したがって、リアクタ内のガス流は、片面又は両面にコーティングすることができる基板の搬送方向に対して平行になる。
本発明の第１の態様は、平板体の形状である反射体としての熱伝達抑制手段の実施形態に関する。本発明の第２の態様は、金属板から作製された熱伝達抑制手段に配置されたスリット、及び／又は、ロッド若しくは管を通過させて保持することができる孔に関する。本発明の第３の態様は、搬送方向において互いに前後しかつ互いに離間した複数の熱伝達抑制手段の配置に関する。本発明の第５の態様は、十字形の平板体としての熱伝達抑制手段の構成に関する。本発明のさらなる態様では、リアクタハウジング内において出口開口に隣接する出口領域に基板を案内するためのガイド要素が配置され、そしてそれらのガイド要素は、基板の搬送方向に延在するロッド又は管から形成されている。それらのロッドは、熱伝達抑制手段の２つの部材の間のスリットに隣接して配置することができる。
本発明のさらなる態様は、第１のスリット境界画定体と第２のスリット境界画定体との間に延在するスリットを通して、基板を基板処理装置内に導入し又はそこから取り出すための装置に関する。プロセスチャンバ内への酸素の侵入を防ぐするために、スリットを通して基板を基板処理装置内に導入し又はそこから取り出すための装置が提供される。スリットのスリット幅は、２つのスリット境界画定体の距離により決定される。２つのスリット境界画定体が傾斜面上で互いに載置されており、スリット幅を調整するために傾斜面の傾斜方向に変位可能であり、その場合、その変位は、基板の面の延在方向及び特に基板の搬送方向に垂直な方向に行われることが、とりわけ重要である。
以下、添付図面を参照して本発明の実施形態について説明する。
図１は、リアクタ、特にＣＶＤリアクタを示し、このリアクタは、細長い円筒形の形態を有し、円筒形のハウジング１の軸が鉛直に延在している。リアクタハウジング１における下方又は上方に向いた端面は、閉鎖板１３により閉鎖されている。閉鎖板には、ガス供給ライン６’及びガス排出ライン７’が開口している。ガス供給ライン６’は、その開放端がガス入口６を形成する管に続いている。ガス排出ライン７’は、その開放端がガス出口７を形成する管に続いている。ガス供給ライン６’は、特にＣＨ４が設けられたガス供給システムに接続されている。ガス排出ライン７’は、真空ポンプに接続され、それによりリアクタハウジング内の内圧を大気圧程度に調整することができる。
２つの閉鎖板１３の間には、ライナーパイプである内管９が延在している。内管９により囲まれた円筒形の空間は、下方閉鎖板１３に隣接する入口領域５’と、上方閉鎖板１３に隣接する出口領域５”とを形成している。入口領域５’及び出口領域５”は、それぞれ螺旋状の温度制御体８’により囲まれており、それにより領域５’、５”を加熱又は冷却することができる。
入口領域５’と出口領域５”との間にはプロセスゾーン５が延在し、その周囲には、プロセスゾーン５をプロセス温度に加熱するための加熱コイル８が配置されている。
下方閉鎖板１３及び上方閉鎖板１３は、それぞれスリット１２を有し、それを通して帯状の連続した基板２がリアクタハウジングのキャビティ内に搬入されそして再び搬出されることができる。閉鎖板１３の外側には拡散バリア１０がある。これは、複数のスリット境界画定体で構成されており、それらによってスリットのスリット幅を調整することができ、それにより基板２をリアクタハウジング内に、又はリアクタハウジング外に搬送することができる。さらに、拡散バリア１０はガス供給口を有し、それにより２つのスリット境界画定体の間のスリットにフラッシングガスを導入可能である。
プロセスゾーン５に面した２つの閉鎖板の各々の内側には、複数の熱伝達抑制手段１４、１５、１６、１７と、基板２を案内するための複数のガイド要素１１が設けられている。
例示的実施形態では、プロセスゾーン５から閉鎖板３への熱伝達を抑制する手段１４、１５、１６、１７が、反射板１４、１５、１６、１７により形成されている。
図２～図６に示された第１の例示的実施形態では、反射板１４、１５、１６、１７が薄い金属板から形成されており、それらは、実質的に円形の輪郭を有し、かつそれらの面が基板の搬送方向に対して垂直に向くように入口領域５’又は出口領域５”に配置されている。反射板１４、１５、１６、１７は、スペーサスリーブ１８によって互いに離間している。各反射板１４、１５、１６、１７は、２つの部材で形成されている。それらは各々が半円形の部材であり、それらの間に基板２を搬送させることができるスリット１９が残されている。第１の反射板１７は、複数のスペーサスリーブ１８によって閉鎖板１３から第１の距離をもって離間している。第２の反射板１６は、スペーサスリーブ１８によって第１の反射板１７から離間している。第３の反射板１５は、スペーサスリーブ１８によって第２の反射板１６から離間している。第４の反射板１４は、スペーサスリーブ１８によって第３の反射板１５から離間している。第１及び第２の反射板１６、１７が実質的に内管９の内径に対応する直径を有するのに対し、第３の反射板１５は、それより小さい直径を有する。さらに、第３の反射板１５の第２の反射板１６からの距離は、第１の反射板１７の閉鎖板１３からの距離にほぼ対応する、第２の反射板１６の第１の反射板１７からの距離よりも小さい。第４の反射板１４の第３の反射板１５からの距離は、第３の反射板１５の第２の反射板１６からの距離よりもさらに小さい。
例示的実施形態では、全ての反射板１４、１５、１６、１７が放射状の切欠き２０を有する。これらの放射状の切欠き２０の切欠き幅は、反射板１４、１５、１６、１７の材料の厚さにほぼ対応している。
また、各反射板１４、１５、１６、１７は、ロッド又は管が通過可能な第１の孔２２を設けられており、これらのロッド又は管に反射板１４、１５、１６、１７が取り付けられている。管は、ガス入口６に供給される管又はガス出口７に接続される管とすることができる。しかしながら、反射板１４、１５、１６、１７を案内するだけの役割をもつガイドロッドであってもよい。
第２の孔２１は、反射板１４、１５、１６、１７の各部材の直線状の縁部の直ぐそばに隣接して設けられている。これらの第２の孔２１は、上述したロッド状の形状をもつガイド要素１１を受容するために用いられる。ロッドは、セラミック材から作製されている。そのロッドは、一方の端面が閉鎖板１３上で支持され、他方の端面が第４の反射板１４上で支持されている。特に、３対の対向して位置するガイド要素１１が設けられている。２つのガイド要素１１が、各々、基板２の２つの縁部に配置されている。第３のガイド要素１１の対は、基板中央部、縁部同士の間に配置されている。
反射板１４、１５、１６、１７は、同一形状の遮蔽板とすることができる。反射板１４、１５、１６、１７又は遮蔽板によって、プロセスゾーン５から入口開口１２への又は出口開口１２’への熱伝達が抑制される。
図７～図１４は、遮蔽板１４、１５又は反射板１４、１５の第２の例示的実施形態を示す。プロセスゾーン５から入口開口１２への又は出口開口１２’への熱伝達を抑制する手段は、特に、反射要素１４、１５又は遮蔽要素１４、１５である。第２の例示的実施形態の熱伝達抑制手段は、２つのシート１４、１５からなり、それらは、頂点ライン１４’、１５’上で約９０°の角度で折り曲げられている。２つのシート１４、１５は、頂点ライン１４’、１５’上で互いに接続されている。このために、接続ブリッジ２４が設けられ、それらが頂点ライン１４’、１５’を互いに離れた位置に保持することによって、頂点ライン１４’、１５’の間に基板２を搬送することができるスリット１９が形成される。
互いに接続された反射板又は遮蔽板１４、１５は、実質的に内管９の断面を充填する熱伝達抑制要素を形成する。
反射板又は遮蔽板１４、１５の２つの脚部は、スペーサスリーブ１８によって互いに接続されている。スリーブの端部は、脚部にしっかりと接続することができる。スリーブをロッド又は管が貫通しており、それらの上で熱伝達抑制手段が可動であるか、又はそれらが熱伝達抑制手段の位置を固定している。
図７はさらに、対向して位置する閉鎖板１３の間に延在するロッド２５を示し、それは熱伝達抑制手段のスロット２３に挿入される。
入口領域５’及び／又は出口領域５”の各々に、確実に１つの熱伝達抑制手段を設けることができる。
コイル３、３’は、電気モータにより駆動することができる。リアクタ１に供給される基板２の向きを変えるために第１のガイドローラ４が設けられ、そしてリアクタハウジング１から出て来る基板２の向きを変えるために第２のガイドローラ４’が設けられている。
入口領域５’及び出口領域５”において、閉鎖板１３に隣接してガスフラッシングゾーン２６がある。これらのゾーンでは、図示しないガス入口を用いて不活性ガスがリアクタハウジングのキャビティ内に導入される。
図１５～図２２は、本発明のさらなる態様に関する。
入口側と出口側において、基板処理装置１のキャビティが各々閉鎖板１１３、１１３’により閉鎖されている。閉鎖板１１３、１１３’は、基板２が通過するスリット開口を有する。閉鎖板１１３、１１３’は、それらの各々の外面上において、２つのスリット境界画定体１１０、１１０’、１１１、１１１’を支持している。スリット境界画定体１１０、１１０’、１１１、１１１’は、スリット境界画定面又はスリット壁１１５、１１５’を有し、それらは互いに対向して約０～５ｍｍほど離間している。好ましくはスリット幅ｗは最大２ｍｍである。
入口側及び出口側に２つの構造があり、各々が、スリットの搬送方向において互いに前後に配置された２つのスリット境界画定要素１１０、１１１を有することによって、基板は、基板処理装置１に入るときにこれら２つの構造を通過しなければならず、基板処理装置１を出るときにもこれら２つの構造を通過しなければならない。スリット境界画定体１１０、１１１の構造の実施形態については、図１５～図２１を参照されたい。
スリット境界画定体１１０、１１１の各構成は、同じように設計された２つのスリット境界画定体１１０、１１１を有する。組み立てられたとき、それらは、互いに対向するスリット境界画定壁１１５、１１５’を有し、それらの間にスリット１１２が延在する。スリット境界画定壁１１５、１１５’は、鋼製の、特にステンレス鋼製のベース体１１４、１１４’により形成されている。例示的実施形態では、細長いベース本体１１４、１１４’からなり、それらの延在方向は、基板２の搬送方向に対して垂直である。
ベース本体１１４、１１４’におけるスリット境界画定壁１１５、１１５’の反対側の背面は、各々がガス分配室１１７、１１７’を形成するトラフ状の凹部が形成されている。スリット境界画定壁１１５、１１５’に平行に延在するガス分配室１１７、１１７’の底部には多数の規則的に配置された孔を有し、それらの孔がスリット境界画定壁１１５に開口するガス放出孔１１６、１１６’を形成することによって、ガス放出面を形成する。ガス分配室１１７を形成する凹部の開口は、ガス分配室１１７、１１７’をカバー１２０、１２０’により覆うことができるように、例えばＯリングであるシールコード１１８、１１８’が挿入される環状溝１１９、１１９’により囲まれている。カバー１２０、１２０’は、締付け螺子によってベース本体１１４、１１４’に固定される。カバー１２０、１２０’と接続されるガス供給ライン１２４、１２４’を用いて、フラッシングガスをガス分配室１１７に供給することができる。
スリット境界画定壁１１５、１１５’は、ガス放出面を形成する。ガス放出面は、細長い形状をしており、ガス放出面１１５、１１５’の延在方向は、基板２の搬送方向に対して垂直である。実施例におけるガス放出面１１５、１１５’の２つの互いに反対側の端部では、ガス放出面１１５、１１５’の狭い方の端部が、同じ向きの傾斜面１２１、１２１’、１２２、１２２’に続いている。第１の傾斜面１２１、１２１’は、約１０°上方に傾斜しているのに対し、第２の傾斜面１２２、１２２７は約１０°下方に傾斜している。２つの傾斜面１２１、１２１’、１２２、１２２’は、互いに平行な面内に延在する。
２つのスリット境界画定体１１０、１１１は、第２のスリット境界画定体１１１の第１の傾斜面１２１’が第１のスリット境界画定体１１０の第２の傾斜面１２２の上に載置され、そして第２のスリット境界画定体１１１の第２の傾斜面１２２’が第１のスリット境界画定体１１０の第１の傾斜面１２１の上に載置されるように、互いに重なって配置されている。図２１にＳで示された方向に移動することにより、傾斜面１２１、１２１’、１２２、１２２’は、互いに沿ってスライドし、互いに対向して移動することができる。このようにして、２つのスリット境界画定体１１０、１１１が、スリット面に沿った方向のみでなく、スリット面に垂直な方向にも変位することによって、スリット幅ｗが、図２０に示した最小スリット幅ｗから図２１に示した最大スリット幅ｗ’まで変化することができる。スリット境界画定体１０がもう一方のスリット境界画定体１１１に対して移動する移動方向は、スリット境界画定壁１１５、１１５’の面法線に対して、又はスリット面に対して斜めに向いている。
スリット幅ｗ、ｗ’を微調整するために、スリット境界画定体１１０、１１１の広い側面の螺子孔１２８、１２８’にそれぞれねじ込まれる調整螺子１２３が設けられている。調整螺子１２３の頭部が、各々、異なるスリット境界画定体１１１の側壁に作用することによって、調整螺子１２３を回転させることによりスリット幅ｗ、ｗ’を調整することができる。好ましくはベース本体１１４、１１４’の２つの狭い側面の各々に２つの調整螺子１２３が配置されており、反対側に位置する螺子は反対方向に作用するので、それらを用いてスリット幅ｗ、ｗ’の調整のみでなく、スリット幅ｗ、ｗ’の固定も可能である。
第１の傾斜面１２１、１２１’には、螺子孔１２７、１２７’が設けられている。螺子孔１２７、１２７’の軸は、スリット壁１１５、１１５’の面法線の方向に延在している。２つのスリット面１２１、１２２、１２１’、１２２’を互いに対して固定するために、第２の傾斜面１２２、１２２’には、内螺子山１２７、１２７’にねじ込み可能な固定螺子１２５、１２５’が通過するための長孔１２６が設けられている。
符号１３０、１３０’は結合部材を示しており、それらを用いて２つの対のスリット境界画定体１１０、１１１、１１０’、１１１’を互いに結合することができ、それによって各対のスリット１１２が互いに整列する。
上記の説明は、本願の対象となる発明を全体として説明するためのものであり、これらの発明は、少なくとも以下の特徴の組み合わせによって従来技術をさらに発展させるものであり、それぞれが独立していてもよく、これらの特徴の組み合わせのうちの２つ、いくつか、またはすべてが組み合わされていてもよい。すなわち：
プロセスゾーン５と入口開口１２及び／又は出口開口１２’との間に熱伝達抑制手段１４、１５、１６、１７が配置され、前記熱伝達抑制手段によりプロセスゾーン５から入口開口１２又は出口開口１２’への熱伝達が低減されることを特徴とする装置。
熱伝達抑制手段１４、１５、１６、１７が、１又は複数の熱放射防止シールド及び／又は反射体であり、かつ／又は、搬送方向に対して垂直又は傾斜して延在する平板体から形成され、かつ／又は、熱伝達抑制手段１４、１５、１６、１７が配置されプロセスゾーン５に隣接する入口領域５’又は出口領域５”の自由断面の７５％以上、好ましくは８０％以上又は９０％以上を充填する断面を有することを特徴とする装置。
金属板製の熱輸送抑制手段１４、１５、１６、１７が、ロッド１１又は管６、７のためのスロット２３及び／又は貫通孔２２を形成し、かつ／又は、ロッド１１又は管６、７上で変位可能に取り付けられ、かつ／又は、ガス入口６の管又はガス出口７の管により貫通され、かつ／又は、基板２を通過させるためのスリット１９を間に残した２つの部材から構成されていることを特徴とする装置。
複数の熱伝達抑制手段１４、１５、１６、１７が、搬送方向において互いに前後して配置され、かつ／又は、スペーサ手段により互いに離間され、かつ／又は、互いに異なる大きさの反射面を有することを特徴とする装置。
１又は複数の熱伝達抑制手段１４、１５、１６、１７が、円形を形成する１又は複数の部材からなる平板体であり、かつ／又は、十字形を形成する平板体であり、かつ／又は、頂点ライン１４’、１５’を中心に折り曲げられた２つの平板体１４、１５により形成されそれらの平板体１４、１５は基板２を通過させるためのスリット１９を形成するために頂点ライン１４’、１５’上で互いに接続されていること、及び／又は、基板２を通過させるためのスリット１９を形成するための２つの平板体１４、１５が接続ブリッジ２４により互いに接続されていることを特徴とする装置。
リアクタハウジング１の内部において入口開口に隣接する入口領域５’及び／又は出口開口１２’に隣接する出口領域５”が、基板２を案内するためのガイド要素１１を配置されていることを特徴とする装置。
基板２を案内するためにハウジング１内の入口領域５’及び／又は出口領域５”に配置されたガイド要素１１、及び／又は、基板２を案内するためのガイド要素１１が、ハウジング１のキャビティ内で入口開口１２又は出口開口１２’に隣接して延在することを特徴とする装置。
基板２を案内するためのガイド要素１１が、ロッドにより形成されており、そのロッドは、搬送方向に延在しかつ熱伝達抑制手段１４、１５、１６、１７の２つの部材の間のスリット１９に隣接して配置され、かつ／又は、熱伝達抑制手段１４、１５、１６、１７により担持され、かつ／又は、熱伝達抑制手段１４、１５、１６、１７の孔２１を通って保持されることを特徴とする装置。
第１のコイル３から引き出されて第２のコイル３’に巻き取られかつプロセスゾーン５を通って連続的に搬送される基板２が通過するスリット状の入口開口１２及び／又はスリット状の出口開口１２’が、不活性ガスによりフラッシングされること、及び／又は、リアクタハウジング１が、円筒形の外形を有しかつ入口開口１２及び／又は出口開口１２’がリアクタハウジング１の端面のうちの１つに配置されていることを特徴とする装置。
リアクタハウジング１を通る基板２の搬送方向が鉛直方向であること、及び／又は、基板２がリアクタハウジング１の下面に配置された入口開口１２を通ってリアクタハウジング１に入りかつ／又はリアクタハウジング１の上面に配置された出口開口１２’にてリアクタハウジング１から出ること、及び／又は、下方から上方へプロセスチャンバ５を通ってガス流が向けられるようにガス入口６及びガス入口７がリアクタハウジング１のキャビティの入口領域５’及び／又は出口領域５”に配置されていることを特徴とする装置。
スリット幅ｗを規定する、２つのスリット境界画定体１１０、１１０’、１１１、１１１’の距離が調整可能であることを特徴とする装置。
第１及び第２のスリット境界画定体１１０、１１０’、１１１、１１１’が互いに同じ形状であることを特徴とする装置。
スリット１１２の境界壁を形成する、前記スリット境界画定体１１０、１１０’、１１１、１１１’のベース本体１１４、１１４’の各々の面１１５、１１５’が、スリット１１２に開口するガス放出孔１１６、１１６’を有し、その場合特に、ガス放出孔１１６、１１６’が、スリット境界画定体１１０、１１０’、１１１、１１１’に配置されたガス分配室１１７、１１７’をスリット１１２と接続する孔により形成されるように設けられており、その場合特に、多数のガス放出孔１１６、１１６’が面１１５、１１５’上にシャワーヘッドのように規則的な配置で分布するように設けられており、その場合特に、ガス放出孔１１６、１１６’が、搬送方向において隣合う複数の、特に少なくとも４つの列で配置されていることを特徴とする装置。
スリット境界画定体１１０、１１０’、１１１、１１１’の２つの対の各々が、特に平坦な帯状の基板２の搬送方向において互いに前後して位置することを特徴とする装置。
第１のスリット境界画定体１１０、１１０’が、第１の傾斜面１２１を有し、その第１の傾斜面１２１は、第２のスリット境界画定体１１１、１１１’の第２の傾斜面１２２’上に載置され、かつ／又は、第１のスリット境界画定体１１０、１１０’が、第２の傾斜面１２２を有し、その第２の傾斜面１２２は、第２のスリット境界画定体１１１、１１１’の第１の傾斜面１２１’上に載置され、その場合、第１と第２の傾斜面１２１，１２１’、１２２、１２２’を互いに対してスライドさせることによりスリット幅ｗを変化させるために、スリット境界画定体１１０、１１０’、１１１、１１１’が、スリット延在方向Ｓにおける、特に基板２の搬送方向に対し垂直な方向におけるスリット幅ｗの調整のために変位可能であることを特徴とする装置。
スリット幅ｗを調整するための調整螺子１２３であって、特にスリット境界面１１５、１１５’に対して垂直に延在する側壁が内螺子１２８、１２８’を有し、その中に調整螺子１２３の螺子軸がねじ込まれ、それらの頭部が、もう一方のスリット境界画定体１１０、１１０’、１１１、１１１’の各々の側壁に載置されることを特徴とする装置。
スリット境界画定体１１０、１１０’、１１１、１１１’のベース本体１１４、１１４’が長円１２６、１２６’を有し、隣接する傾斜面１２１、１２１’、１２２、１２２’が互いに押圧するために、もう一方のスリット境界画定体１１０、１１０’、１１１、１１１’の各々の内螺子１２７、１２７’にねじ込まれる固定螺子１２５、１２５’がその長円に係合し、その場合特に、長円１２６及び／又は内螺子１２７、１２７’がそれぞれ傾斜面１２１、１２１’、１２２、１２２’の領域に配置されていることを特徴とする装置。
スリット幅ｗが０～５ｍｍの範囲で連続的に調整可能であること、及び／又は、スリット延在方向又はスリット延在面に対する傾斜面１２１、１２１’、１２２、１２２’の角度が５～４０°又は５～２０°の範囲で、好ましくは９～１１°の範囲であることを特徴とする装置。
基板処理装置１の２つの互いに反対向きの側面の各々における基板処理装置１に対する上述した請求項の１つによる装置の使用であって、第１のコイル３から引き出された基板２が、少なくとも２つのスリット境界画定体１１０、１１０’、１１１、１１１’からなる第１の機構を通って前記基板処理装置１のプロセスチャンバ５に入り、前記プロセスチャンバ５内でグラフェン、カーボンナノチューブ又はその他のコーティングが堆積され、少なくとも２つのスリット境界画定体１１０、１１０’、１１１、１１１’からなる第２の機構から出て、第２のコイル３’に巻き取られる、装置の使用。
開示された全ての特徴は、（それ自体のために、また互いに組み合わされて）本発明に不可欠である。ここでの出願の開示は、関連する／追加された優先権書類（先の出願の写し）の開示内容をその内容全体に含み、それはこれらの書類の特徴を本願の請求項に組み込む目的でもある。従属請求項は、特にこれらの請求項に基づいて分割出願を行うために、引用される請求項の特徴がなくても、先行技術の独立した発明性のあるさらなる発展を特徴とする。各請求項で特定された発明は、前述の説明で特定された、特に参照符号が付与された、及び／又は符号の説明で特定された、１つ以上の機能を追加で有することができる。本発明はまた、特に、それらがそれぞれの使用目的に明らかに不要であるか、または技術的に同じ効果を有する他の手段で置き換えることができる限り、前述の説明で述べた特徴の個々のものが実装されない実施形態に関する。
１ 基板処理設備、リアクタハウジング
２ 基板
３、３’ コイル
４、４’ ガイドローラ
５ プロセスゾーン
５’ 入口領域
５” 出口領域
６ ガス入口
６’ ガス供給ライン
７ ガス出口
７’ ガス排出ライン
８、８’ 加熱コイル
９ ライナーパイプ
１０ 拡散バリア
１１ ガイド要素
１２ 入口開口
１２’ 出口開口
１３ 閉鎖板
１４ 第４反射板、頂点要素
１４’ 頂点ライン
１５ 第３反射板、頂点要素
１５’ 頂点ライン
１６ 第２反射板
１７ 第１反射板
１８ スペーサスリーブ
１９ スリット
２０ 切欠き
２１ 孔
２２ 孔、貫通孔
２３ スロット
２４ 接続ブリッジ
２５ ロッド
２６ ガスフラッシングゾーン
１１０、１１０’、１１１、１１１’ スリット境界画定体
１１２ スリット
１１３、１１３’ 閉鎖板
１１４、１１４’ ベース本体
１１５、１１５’ スリット壁（ガス出口面）
１１６、１１６’ ガス放出孔
１１７、１１７’ ガス分配室
１１８、１１８’ シールコード
１１９、１１９’ 環状溝
１２０、１２０’ カバー
１２１、１２１’、１２２、１２２’ 傾斜面
１２３ 調整螺子
１２４、１２４’ ガス供給管
１２５、１２５’ 固定螺子
１２６、１２６’ 長孔
１２７、１２７’、１２８、１２８’ 螺子付き孔、内螺子山
１２９ 凹部
１３０、１３０’ 結合部材
ｗ、ｗ’ スリット幅
Ｓ スリット延在方向
２ 基板
３、３’ コイル
４、４’ ガイドローラ
５ プロセスゾーン
５’ 入口領域
５” 出口領域
６ ガス入口
６’ ガス供給ライン
７ ガス出口
７’ ガス排出ライン
８、８’ 加熱コイル
９ ライナーパイプ
１０ 拡散バリア
１１ ガイド要素
１２ 入口開口
１２’ 出口開口
１３ 閉鎖板
１４ 第４反射板、頂点要素
１４’ 頂点ライン
１５ 第３反射板、頂点要素
１５’ 頂点ライン
１６ 第２反射板
１７ 第１反射板
１８ スペーサスリーブ
１９ スリット
２０ 切欠き
２１ 孔
２２ 孔、貫通孔
２３ スロット
２４ 接続ブリッジ
２５ ロッド
２６ ガスフラッシングゾーン
１１０、１１０’、１１１、１１１’ スリット境界画定体
１１２ スリット
１１３、１１３’ 閉鎖板
１１４、１１４’ ベース本体
１１５、１１５’ スリット壁（ガス出口面）
１１６、１１６’ ガス放出孔
１１７、１１７’ ガス分配室
１１８、１１８’ シールコード
１１９、１１９’ 環状溝
１２０、１２０’ カバー
１２１、１２１’、１２２、１２２’ 傾斜面
１２３ 調整螺子
１２４、１２４’ ガス供給管
１２５、１２５’ 固定螺子
１２６、１２６’ 長孔
１２７、１２７’、１２８、１２８’ 螺子付き孔、内螺子山
１２９ 凹部
１３０、１３０’ 結合部材
ｗ、ｗ’ スリット幅
Ｓ スリット延在方向
Claims (15)
- 入口開口（１２）を通ってリアクタハウジング（１）に入りかつ出口開口（１２’）を通ってリアクタハウジング（１）から出る帯形状の連続した基板（２）上に、グラフェン、カーボンナノチューブ又はその他の、炭素を含むコーティングを堆積させるための装置であって、前記基板は、前記入口開口（１２）から、リアクタハウジング（１）内に配置され温度制御装置（８）により温度制御されるプロセスゾーン（５）を通って出口開口（１２’）まで搬送方向に搬送され、前記プロセスゾーン（５）と前記入口開口（１２）及び／又は前記出口開口（１２’）との間に熱伝達抑制手段（１４、１５、１６、１７）が配置されており、前記熱伝達抑制手段により前記プロセスゾーン（５）から前記入口開口（１２）又は前記出口開口（１２’）への熱伝達が低減される、前記装置において、
前記熱伝達抑制手段（１４、１５、１６、１７）が、金属板及び／又は反射体として、前記搬送方向に対して垂直に又は傾斜して延在する平板体を形成し、
前記熱伝達抑制手段（１４、１５、１６、１７）が、ロッド（１１，２５）又は管（６、７）が貫通するスロット（２３）及び／又は孔（２２）を有することを特徴とする装置。 - 前記熱伝達抑制手段（１４、１５、１６、１７）が、平板体の形状を有する反射体であることを特徴とする請求項１に記載の装置。
- 前記熱伝達抑制手段（１４、１５、１６、１７）が配置され前記プロセスゾーン（５）に隣接する入口領域（５’）又は出口領域（５”）の自由断面の７５％以上、好ましくは８０％以上又は９０％以上を充填する断面を有することを特徴とする請求項１又は２に記載の装置。
- 前記熱伝達抑制手段（１４、１５、１６、１７）が、前記ロッド（１１）又は前記管（６、７）上で変位可能に取り付けられるように、かつ／又は、ガス入口の管（６）又はガス出口の管（７）により貫通されるように、かつ／又は、前記基板（２）を通過させるためのスリット（１９）を間に残した２つの部材からなるように、前記スロット（２３）及び／又は孔（２２）が構成されていることを特徴とする請求項１～３のいずれかに記載の装置。
- 複数の熱伝達抑制手段（１４、１５、１６、１７）が、搬送方向において互いに前後して配置され、かつ／又は、スペーサ手段により互いに離間されており、かつ／又は、互いに異なる大きさの反射板を有することを特徴とする請求項１～４のいずれかに記載の装置。
- １又は複数の熱伝達抑制手段（１４、１５、１６、１７）が、円形を形成する１又は複数の部材からなる平板体であり、かつ／又は、十字形を形成する平板体であり、かつ／又は、頂点ライン（１４’、１５’）を中心に折り曲げられた２つの平板体（１４、１５）から形成されそれらの平板体（１４、１５）は基板（２）を通過させるためのスリット（１９）を形成して前記頂点ライン（１４’、１５’）上で互いに接続されること、及び／又は、２つの平板体（１４、１５）が基板（２）を通過させるためのスリット（１９）を形成するために接続ブリッジ（２４）により互いに接続されることを特徴とする請求項１～５のいずれかに記載の装置。
- 前記リアクタハウジング（１）内で入口領域（５’）及び／又は出口領域（５”）において基板（２）を案内するために配置されたガイド要素（１１）を有することを特徴とする請求項１～６のいずれかに記載の装置。
- 前記基板（２）を案内するためのガイド要素（１１）が、前記リアクタハウジング（１）のキャビティ内において前記入口開口（１２）又は前記出口開口（１２’）に隣接して延在することを特徴とする請求項１～７のいずれかに記載の装置。
- 前記ガイド要素（１１）が、熱伝達抑制手段（１４、１５、１６、１７）の２つの部材の間のスリット（１９）に隣接して配置され、かつ／又は、熱伝達抑制手段（１４、１５、１６、１７）により担持され、かつ／又は、熱伝達抑制手段（１４、１５、１６、１７）の第２の孔（２１）を通って保持されることを特徴とする請求項７又は８に記載の装置。
- 第１のコイル（３）から引き出されて第２のコイル（３’）に巻き取られかつ前記プロセスゾーン（５）を通って連続的に搬送される基板（２）が通過するスリット状の前記入口開口（１２）及び／又はスリット状の前記出口開口（１２’）が、不活性ガスによりフラッシングされることを特徴とする請求項１に記載の装置。
- 前記リアクタハウジング（１）が、円筒形の外形を有しかつ前記入口開口（１２）及び／又は前記出口開口（１２’）が前記リアクタハウジング（１）の端面のうちの１つに配置されていることを特徴とする請求項１に記載の装置。
- 前記リアクタハウジング（１）を通る前記基板（２）の搬送方向が鉛直方向であること、及び／又は、前記基板（２）が前記リアクタハウジング（１）の下面に配置された入口開口（１２）を通って前記リアクタハウジング（１）に入りかつ／又は前記リアクタハウジング（１）の上面に配置された出口開口（１２’）にて前記リアクタハウジング（１）から出ること、及び／又は、下方から上方へプロセスチャンバ（５）を通ってガス流が向けられるようにガス入口（６）及びガス出口（７）が前記リアクタハウジング（１）のキャビティの入口領域（５’）及び／又は出口領域（５”）に配置されていることを特徴とする請求項１～１１のいずれかに記載の装置。
- 前記入口開口（１２）又は前記出口開口（１２’）が、調整可能なスリット幅（ｗ）をもつスリット（１１２）を形成し、前記スリット幅（ｗ）が２つのスリット境界画定体（１１０、１１０’）の距離により決定され、前記２つのスリット境界画定体（１１０、１１０’）が、傾斜面（１２１、１２２）上に互いに載置され、かつ、前記スリット幅（ｗ）を調整するために前記傾斜面（１２１、１２２）の傾斜方向に変位可能であることを特徴とする請求項１～１２のいずれかに記載の装置。
- 前記スリット境界画定体（１１０、１１０’、１１１、１１１’）が、互いに同じ形状であることを特徴とする請求項１３に記載の装置。
- 前記スリット（１１２）の境界壁を形成する、前記スリット境界画定体（１１０、１１０’、１１１、１１１’）のベース本体（１１４、１１４’）の各々の面（１１５、１１５’）が、前記スリット（１１２）に開口するガス放出孔（１１６、１１６’）を有し、前記ガス放出孔（１１６、１１６’）が、前記スリット境界画定体（１１０、１１０’、１１１、１１１’）に配置されたガス分配室（１１７、１１７’）を前記スリット（１１２）と接続する孔により形成されるように設けられており、多数の前記ガス放出孔（１１６、１１６’）が前記面（１１５、１１５’）上にシャワーヘッドのように規則的な配置で分布するように設けられており、前記ガス放出孔（１１６、１１６’）が、搬送方向において隣合う複数の、少なくとも４つの列で配置されていることを特徴とする請求項１３又は１４に記載の装置。
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