WO2011101361A1

WO2011101361A1 - Gasmischer für dampfabscheidung

Info

Publication number: WO2011101361A1
Application number: PCT/EP2011/052258
Authority: WO
Inventors: Markus Gersdorff; Baskar Pagadala Gopi; Martin Kunat
Original assignee: Aixtron Se
Priority date: 2010-02-19
Filing date: 2011-02-16
Publication date: 2011-08-25
Also published as: DE102010000479A1; TW201139710A

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Homogenisierung eines verdampften Aerosols mit einem Injektor (2) zum Einbringen von kleinen Materiepartikein in ein Trägergas (13), mit einem mit dem Injektor (2) leitungsverbundenen Verdampfer (6), in dem die vom Trägergas (13) in den Verdampfer (6) transportierten Materiepartikel verdampfen, und mit einer mit dem Verdampfer (6) leitungsverbundenen Mischeinrichtung (7), in welcher der die verdampften Materiepartikel transportierende Trägergasstrom in laminare Teilströme aufgefächert wird, die die Mischeinrichtung entlang voneinander verschiedenen Wegen in unterschiedlichen Verweilzeiten durchströmen.

Description

GASMISCHER FÜR DAMPFABSCHEIDUNG

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Homogenisierung eines verdampften Aerosols sowie eine Vorrichtung zum Abscheiden einer Polymerschicht auf einem Substrat mit einem Injektor zum Einbringen kleiner Polymerpartikel in einen Trägergasstrom, mit einem Verdampfer, in dem die Polymerpartikel verdampft werden, und mit einer Depositionseinrichtung zum Abscheiden des mit Hilfe des Trägergasstroms in die Depositionseinrichtung transportierten Polymerdampfs als Polymerschicht auf einem Substrat.

Die DE 10 2008 026 974 AI beschreibt eine Vorrichtung zum Abscheiden von polymeren Para-Xylylenen auf einem Substrat. Die Vorrichtung besitzt eine Verdampfereinheit, mit der ein erster, insbesondere fester Ausgangsstoff in Form eines Polymers, beispielsweise eines Dimers in einem Trägergasstrom verdampft wird. Das in dem beheizten Verdampfer verdampfte Dimer wird einer dem Verdampfer nachgeordneten beheizbaren Zerlegungskammer zugeleitet. In dieser Pyrolysekammer wird das Dimer in ein Monomer zerlegt. Das Monomer wird von dem Trägergas in eine der Zerlegungskammer in Stromrichtung nachgeordnete Depositionskammer gebracht, in der es durch ein Gaseinlassorgan in eine Prozesskammer einströmt. In der Prozesskammer liegt auf einem Suszeptor ein Substrat, welches gekühlt wird, so dass sich das gasförmige Monomer dort zu einem Polymer abscheiden kann.

Die EP 1 095 169 Bl beschreibt einen Bürstendosierer zum Erzeugen eines Aerosols. Der Bürstendosierer besitzt eine Bevorratungskammer, in welcher sich ein zu pulverisierender Festkörper befindet. Dieser Festkörper kann auch aus ge- presstem Pulver bestehen. Mittels eines Stempels wird der Festkörper gegen die sich drehenden Borsten eines Bürstenrades gedrückt. Die Borsten lösen von der Stirnseite des Festkörpers Materiepartikel und fördern diese in einen Gasstrom.

Da die Borsten in Umfangsrichtung des Borstenrades nicht homogen angeord- net sind, beispielsweise eine unterschiedliche Länge sowie einzelne Borsten auch unterschiedliche Steifigkeiten aufweisen, ist ihre Abtragswirkung ungleichmäßig. Dies hat zur Folge, dass zeitlich hintereinander unterschiedliche Partikelkonzentrationen in der Trägergasstrom gebracht werden. Diese Partikel werden in einem nachfolgenden Verdampfer zerlegt bzw. in die Gasphase ver- dampft. Der dann rein gasförmige Materialstrom hat dann zeitlich verschiedene Konzentrationen, ist also zeitlich inhomogen.

Die DE 38 02 732 AI beschreibt eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Abscheiden von Galliumnitrit aus der Gasphase. Die gasförmigen Ausgangsstoffe Trimethylgallium und Ammoniak treten getrennt voneinander in eine Mischkammer, wo sie miteinander verwirbeln und dadurch gemischt werden. Die Mischkammer befindet sich in der Prozesskammer und stromaufwärts eines Substrates. Die gemischten Ausgangsstoffe treten unmittelbar vor dem Substrat aus der Mischkammer aus.

Die GB 1 356 040 beschreibt ein Verfahren um optische Schichten auf einer Linse aufzubringen, wobei verdampfte Ausgangsstoffe in einem Mischer sich miteinander vermischen sollen. Der Mischer besitzt mäanderförmig angeordnete Gasleitmittel.

Die US 2004/ 0089235 AI beschreibt eine Mischkammer zum Vermischen von Gasen. Die Gase treten in voneinander verschiedenen Eintrittsöffnungen in eine Mischkammer ein, wo sie sich in einer verwirbelten Gas Strömung miteinander vermischen. Die DE 10 2008 017 076 B3, DE 10 2008 034 330 AI, DE 10 2008 026 974 AI, DE 100 64 178 AI, DE 30 35 992 AI, US 6,244,575 Bl, US 2006/0137608 AI, US 5,256,060, US 4,874,634, EP 0 452 006 A2, JP 04318174A beschreiben CVD- Vorrichtungen, bei denen mehrere Prozessgase verwendet werden, die vonein- ander getrennt in eine Prozesskammer eingeleitet werden, wo sich ein Suszep- tor befindet, auf dem eine Schicht abgeschieden wird, deren Bestandteile mit den Prozessgasen in die Prozesskammer eingeleitet werden. Dort können sich die Prozessgase in einem stromaufwärts des Suszeptors liegenden Abschnitt der Prozesskammer mischen.

Die US 5,381,605 beschreibt eine Quelle für eine metallorganische Verbindung. Die US 5,186,120, EP 1 132 504 AI und JP 06116743A1 beschreiben CVD- Beschichtungseinrichtungen, bei denen die Prozessgase getrennt voneinander einer Mischkammer zugeleitet werden, die eine im Wesentlichen rohrförmige Gestalt aufweist. Die in der Mischkammer gemischten Gase werden in eine Prozesskammer geleitet.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einer gattungsgemäßen Vorrichtung einen Gasstrom mit verbesserter zeitlicher Homogenität bereitzustellen.

Gelöst wird die Aufgabe durch die in den Ansprüchen angegebene Erfindung.

Zunächst und im Wesentlichen sieht die Erfindung eine mit dem Verdampfer leitungsverbundene Mischeinrichtung vor, die in Stromrichtung dem Verdamp- fer nachgeordnet ist. In dem Verdampfer wird ein zuvor in einen Gasstrom gebrachtes Aerosol in Form von Festkörperpartikeln oder Flüssigkeitströpfchen verdampft. Die erforderliche Verdampfungswärme kann dem Gasstrom entzogen werden. Sie kann aber auch von außen mittels einer Heizung zugeführt werden. In die erfindungsgemäße Mischeinrichtung tritt somit ein Trägergas- ström ein, der die verdampften Materiepartikel trägt. Da die Aerosoleinspei- sung in dem Trägergasstrom Inhomogenitäten aufweist, die durch die Bauart des Aerosolerzeugers bedingt sind, trägt der Trägergasstrom zeitlich variierende Konzentrationen des verdampften Aerosols. Dieser zeitlich inhomogene Gasstrom wird in der erfindungsgemäßen Vorrichtung durch einen einheitli- chen Eintrittskanal in die Mischeinrichtung gebracht. Er tritt auch durch einen einheitlichen Austrittskanal aus der Mischeinrichtung wieder heraus. In der Mischeinrichtung wird der durch den Eintrittskanal, bei dem es sich bevorzugt um einen einzigen Eintrittskanal handelt, in die Mischeinrichtung eintretende Gasstrom in verschiedene Teilströme aufgeteilt. Die Teilströme werden dabei nicht von Leitblechen oder anderen Leitmitteln voneinander getrennt, sondern bilden ein laminares, d. h. wirbelfreies Strömungsprofil aus. Insofern wird der durch den Eintrittskanal eintretende Gasstrom derart aufgefächert, dass sich in Form eines geschichteten Gasstroms eine Vielzahl von Teilströmen ausbildet, die innerhalb der Mischeinrichtung unterschiedliche Längen aufweisen und die die Mischeinrichtung in voneinander verschiedenen Verweilzeiten durchströmen. Die laminaren Teilströme durchströmen die Mischeinrichtung entlang von einander verschiedenen Wegen. Volumenelemente, die gleichzeitig durch den Eintrittskanal in die Mischeinrichtung eintreten und die entlang von einander verschiedenen Wegen die Mischeinrichtung durchströmen, treten somit zu verschiedenen Zeiten aus dem bevorzugt einzigen Austrittskanal aus der

Mischeinrichtung heraus. Andererseits gibt es auch Volumenelemente, die zu verschiedenen Zeiten durch den Eintrittskanal in die Mischeinrichtung eintreten, die derart auf voneinander verschiedenen Wegen die Mischeinrichtung durchströmen, dass sie gleichzeitig aus dem Austrittskanal austreten. Es sind somit Maßnahmen vorgesehen, dass eine zeitliche Durchmischung des in den Eintrittskanal eintretenden Gasstroms erfolgt. Die Teilströme werden von den aneinander angrenzenden Schichten einer laminaren Strömung ausgebildet, die unterschiedliche Strömungslängen und Strömungsgeschwindigkeiten besitzen. Die Mischeinrichtung wird vorzugsweise von einem Hohlkörper ausgebildet. Das Gehäuse des Hohlkörpers ist vorzugsweise zylinderförmig. Die beiden Stirnflächen des Hohlzylinders haben bevorzugt einen kreisförmigen Grund- riss. Der Eintrittskanal bzw. der Austrittskanal liegt jeweils im Zentrum der Deckplatten. Das Gehäuse ist bevorzugt rotationssymmetrisch. Es kann somit auch die Form eines Ellipsoids, einer Kugel oder eines Kegels aufweisen. Inner- halb des Hohlkörpers befindet sich eine Umlenkeinrichtung für den in den

Hohlkörper einströmenden Gasstrom. Im einfachsten Fall handelt es sich dabei um eine Umlenkplatte, die unmittelbar vor der Mündung des Eintrittskanales innerhalb des Gehäuses vorgesehen ist. Es kann sich dabei um eine kreisscheibenförmige Platte handeln, gegen deren Zentrum der Gasstrom tritt. Der Gas- ström wird etwa rechtwinklig abgeleitet und dabei aufgeweitet, verlangsamt und bildet innerhalb des Mischergehäuses eine laminare Strömung aus. Es bildet sich eine erste Stromlinie aus, die dem Zentrum des Gehäuses am nächsten liegt. Die entlang dieser Stromlinie transportierten Volumenelemente haben die kürzeste Verweilzeit innerhalb des Mischers. Es bildet sich ferner eine zweite, entlang der Gehäusewandung verlaufende Stromlinie aus, die die längste

Stromlinie ist. Die entlang dieser Stromlinie durch den Mischer transportierten Volumenelemente haben die größte Verweilzeit innerhalb des Mischergehäuses. Darüber hinaus bildet sich eine Vielzahl von zwischen diesen beiden Stromlinien liegenden Stromlinien aus, entlang derer Volumenelemente des Gases mit verschiedenen Strömungsgeschwindigkeiten strömen. Gleichzeitig in den Mischer eintretende Volumenelemente erreichen somit zu verschiedenen Zeiten den Austrittskanal aus dem Mischergehäuse. Mit dem erfindungsgemäßen Mischer ist somit eine Homogenisierung eines Gasstroms verwirklichbar. Die Bildung des Aerosols kann mit einem Injektor erfolgen. Beispielsweise wird mit einem Bürsteninjektor ein Pulver in einen Trägergasstrom gebracht. Dieses kann in einem mit dem Injektor nachgeordneten Verdünner verdünnt werden. Dem Verdünner ist ein Verdampfer bspw. in Form eines beheizten Rohres nachgeordnet, in dem das Pulver, bei dem es um ein Polymer handelt, verdampft wird. Handelt es sich bei den Materiepartikeln um ein Dimer, bei- spielsweise ein Para-Xylylen-Dimer, so kann die Temperatur innerhalb des Verdampfers auch so eingestellt werden, dass das Dimer im Verdampfer zu einem Monomer zerlegt wird. Dieses Monomer kann dann insbesondere über geheizte Zuleitungen einem Gaseinlassorgan einer Depositionseinrichtung zugeleitet werden. Es strömt dort durch das Gaseinlassorgan, welches die Form eines Duschkopfs aufweist, in eine Prozesskammer. Die Decke der Prozesskammer wird von dem besagten Duschkopf ausgebildet. Durch die siebartig angeordneten Öffnungen des Gaseinlassorganes strömt das Trägergas mit dem gasförmigen Monomer in die Prozesskammer. Der Boden der Prozesskammer wird von einem, insbesondere wassergekühlten Suszeptor ausgebildet. Auf dem Suszeptor liegt mindestens ein Substrat auf. Auf der Substratoberfläche wird ein Polymer abgeschieden. Der Abscheidungsprozess kann im Niedrigdruckbereich erfolgen. Die Vorrichtung umfasst somit bevorzugt einen Aerosolinjektor, mit dem feste oder flüssige Materiepartikel in einen Trägergasstrom eingebracht werden und eine Verdampfungseinrichtung, mit der diese insbe- sondere organischen Materiepartikel verdampft werden, wobei dieser Dampf als inhomogener Gasstrom durch eine Leitung der Mischeinrichtung zugeführt wird.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachfolgend anhand beigefügter Zeichnungen im Zusammenhang mit einer Vorrichtung zum Abscheiden von Parylene beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1 eine schematische Darstellung der Gesamtvorrichtung; Fig. 2 die Injektoreinheit mit einem als Stromteiler ausgebildeten Verdünner; die Verdampfungseinheit mit einer Mischeinrichtung und einem Ventil;

Fig. 4 in perspektivischer Darstellung die Mischeinrichtung und Fig. 5 die Funktionsweise der Mischeinrichtung.

Die Beschichtungseinrichtung für eine aus einem organischen Material bestehende Schicht, insbesondere für Para-Xylylene besteht aus einem Aerosoler- zeuger 1 und einer diesem nachgeordneten Verdampfungseinheit 6, 7, einem dieser Verdampfungseinheit nachgeordneten Fünf/ Zwei- Wegeventil 8 und einer Depositionseinrichtung mit einer Prozesskammer 9 und einem Gaseinlassorgan 10, einem Suszeptor 11, auf dem ein Substrat 12 auflegbar ist, um es zu beschichten.

Ein Trägergas 13 wird in einem Massenflussregler 3 massenflussgeregelt und in einen Injektor 2 transportiert. In einem Vorratsbehälter 4 des Injektors 2 befindet sich ein Festkörper, der im Injektor 2 in Pulverform in den Gasstrom injiziert wird. Dieses, in einem Inertgas, beispielsweise Wasserstoff oder Stickstoff injizierte Festkörperaerosol wird einem Stromteiler 5 zugeleitet, in welchem ein großer Anteil des injizierten Pulvers wieder abgeschieden wird. Das aus dem Gasstrom abgezweigte Pulver sammelt sich in einem Sammelbehälter 14. In dem Stromteiler 5 wird aus dem Eingangs-Aerosolstrom eine Teilmenge des Aerosols abgezweigt, so dass sich ein Ausgangsgasstrom ausbildet, der eine verminderte Partikeldichte aufweist.

Der Gasstrom als solcher ändert sich nicht. Es ändert sich lediglich die Massen- flussrate der Materiepartikel. Dieser Gasstrom wird vom Stromteiler 5 in einen Verdampfer 6 geleitet. Es handelt sich hierum einen Röhrenverdampfer. Die geheizte Röhre besitzt etwa eine Länge von 100cm. Die Röhre ist auf eine Temperatur geheizt, die nicht nur die Festkörperpartikel verdampfen lässt, sondern die auch eine Teilzerlegung des verdampften Festkörpers bewirkt. Das derart verdampfte und gegebenenfalls auch zerlegte Festkörperaerosol wird dann in einen Mischer 7 geleitet. Bei dem Mischer 7 handelt es sich um einen lateralen Mischer, in dem der Gasstrom in einzelne Strömungswege aufgefächert wird, die eine unterschiedliche Länge besitzen. Demzufolge haben verschiedene, im Wesentlichen gleichzeitig in den Mischer eingetretene Volumenelemente des Gasstroms eine unterschied- liehe Verweilzeit innerhalb des Mischers. Im Mischer bildet sich bevorzugt eine laminare Strömung mit verschieden langen Strömungswegen aus. Dadurch findet eine Homogenisierung des Gasstroms statt. Die gleichzeitig in den Mischer eintretenden Volumenelemente bewegen sich auf unterschiedlichen Bahnen durch das Mischergehäuse und erreichen den Austrittskanal 31 des Mischers zu unterschiedlichen Zeiten.

Der aus dem Mischer 7 heraustretende Gasstrom tritt in eine Ventilanordnung 8 ein. In die Ventilanordnung 8 strömt ein erster Gasstrom 27 als "Run-Gasstrom" hinein. Dieser Gasstrom kann bereits ein anderes verdampftes Polymer oder einen anderen verdampften Ausgangsstoff transportieren. Der Gasstrom 27 tritt als Gasstrom 27'aus der Ventilanordnung 8 wieder heraus. In die Ventilanordnung 8 tritt ein zweiter Gasstrom 15, ein "Vent-Gasstrom" hinein, der ebenfalls durch das Ventil 8 hindurchtritt und durch eine Leitung 15' wieder austritt. Nur die Leitung 27' ist mit einer Depositionseinrichtung verbunden. Der vom Mi- scher 7 kommende Gasstrom kann durch Umschalten der Ventilanordnung 8 wahlweise dem "Run-Gasstrom" 27 oder dem "Vent-Gasstrom" 15 zugemischt werden.

Die Depositionseinrichtung besitzt ein Gehäuse, ein in dem Gehäuse angeord- netes Gaseinlassorgan 10 und einen Suszeptor 11, der unterhalb des Gaseinlas- sorganes 10 angeordnet ist, und der in der Lage ist, ein oder mehrere zu beschichtende Substrate 12 zu tragen. Hinsichtlich der Ausgestaltung der Depositionseinrichtung wird auf den Offenbarungsgehalt der DE 10 2008 026 974 AI verwiesen. Das Gaseinlassorgan 10 kann großflächig angeordnete Gaseinlass- Öffnungen aufweisen und so in der Form eines Duschkopfs ausgebildet sein. Der Suszeptor 11 kann eine zu der Gaseintrittsöffnung weisende Auflagefläche aufweisen, auf die ein Substrat aufgelegt werden kann. Die Auflagefläche kann von einem Kühlblock ausgebildet werden, der beispielsweise mit Kühlwasser gekühlt ist.

Die Figur 2 zeigt schematisch den Injektor 2, der als Bürstendosierer ausgeführt ist, wie er grundsätzlich von der EP 1 095 169 Bl beschrieben wird. Unterhalb einer rotierenden Bürste 24 in Form eines Bürstenrades befindet sich ein Vorratsbehälter 4 in Form eines Rohres, in dem sich ein Festkörper 25 befindet. Bei dem Festkörper 25 kann es sich um ein gepresstes Pulver handeln. Es kann sich aber auch um ein loses Pulver handeln. Der Festkörper 25 wird mittels eines Stempels 26 gegen einen Umfangsbereich des Bürstenrades 24 gepresst. Die Borsten des Bürstenrades 24 tragen von der Stirnfläche des Festkörpers 25 Materiepartikel in Form eines Pulvers ab. Diese Pulver wird durch die Drehung des Bürstenrades 24 in den Trägergasstrom 13 transportiert, der auf der gegenüberliegenden Seite bezogen auf den Festkörper 25 am Bürstenrad 24 vorbeiströmt.

Das so erzeugte Festkörperaerosol tritt durch die Zuleitung 17 in den Verdün- ner 5 ein. Der Verdünner ist in der Lage, von dem in den Verdünner 5 einströmenden Aerosolstrom kontinuierlich eine Teilmenge abzuzweigen. Er wirkt somit bezogen auf das in den Trägergasstrom injizierte Pulver als Stromteiler. Der Stromteiler 5 besitzt ein Gehäuse 23, welches gasdicht ist. Das Gehäuse 23 besitzt an seiner Unterseite einen abnehmbaren Sammelbehälter 14. in das Ge- häuse 23 ragt die Zuleitung 17, die unter Ausbildung einer Austrittsöffnung 16 endet. Die Zuleitung 17 durchragt dabei eine Öffnung einer Flanschplatte, die die Öffnung eines Gehäusearmes verschließt. Quer zu diesem, sich in Horizontalrichtung erstreckenden Gehäusearm erstreckt sich ein vertikaler Gehäusearm. In Stromrichtung hinter der Austrittsöffnung 16 befindet sich eine Düse 20, die mit einer Ableitung 19 verbunden ist. Zuleitung 17 und Ableitung 19 werden von Rohren ausgebildet, die miteinander fluchten. Die Ableitung 90 durchragt ebenfalls eine Verschlusskappe, die eine Öffnung eines Gehäusearms ver- schließt. Dieser, sich in Horizontalrichtung erstreckende Gehäusearm fluchtet mit den der Zuleitung 17 zugeordneten Gehäusearmen. Die Eintrittsdüse 10 liegt etwa in der Mitte des vertikalen Gehäusearms.

Die Düse 20 wird von einem kegelförmigen Düsenkörper ausgebildet, dessen Spitze eine Eintrittsöffnung 18 von etwa einem Millimeter Durchmesser ausbildet. Der Rand der Eintrittsöffnung 18 ist scharfkantig. Die Öffnungsfläche der Eintrittsöffnung 18 ist mindestens um einen Faktor zehn kleiner als die Öffnungsfläche der Austrittsöffnung 16. Die Düse 20 befindet sich etwa mittig oberhalb des Sammelbehälters 14. Oberhalb des Randes des Sammelbehälters 14 befindet sich eine im Wesentlichen kreisscheibenförmige Prallplatte 21, durch deren Zentrum die Ableitung 19 verläuft. Die Prallplatte ist somit in Stromrichtung gegenüber der Eintrittsöffnung 18 rückversetzt. Der Düsenkörper der Düse 20 ist auf das Ende des die Ablei- tung 19 ausbildenden Rohres aufgesteckt, welches im Wesentlichen denselben Durchmesser aufweist, wie das die Austrittsöffnung 16 ausbildende, die Zuleitung 17 bildende Rohr. Der Düsenkörper 20 kann mittels einer Madenschraube auf der Rohraußenwand befestigt sein. Die Spitze des Düsenkörpers ist auf das Zentrum der Eintrittsöffnung 16 gerichtet.

Die Funktionsweise des Stromteilers 5 ist die folgende:

Das vom Injektor 2 erzeugte Aerosol wird mit Hilfe des Trägergases 13 durch die Zuleitung 17 in das Gehäuse 23 des Verdünners gefördert. Es tritt aus der Austrittsöffnung 16 der Zuleitung 17 aus und weitet sich innerhalb des Gehäu- ses auf. Das Aerosol wird gegen die Eintrittsöffnung 18 gefördert. Nur eine geringe Anzahl der aus der Austrittsöffnung 16 heraustretenden Materiepartikel treten direkt in die Eintrittsöffnung 18 hinein. Der überwiegende Teil der Materiepartikel strömt um die Düse 20 herum und gegen die Prallplatte 21. Der Gas- ström wird dabei aufgeweitet und verlangsamt sich. Da innerhalb des Gehäuses 23 ein Totaldruck von weniger als zehn Millibar herrscht, können sich die an der Düse 20 vorbei transportierten Materiepartikel zu einem großen Teil im Sammelbehälter 14 absetzen. Ein Restanteil der nicht abgesetzten Materiepartikel strömt zusammen mit dem Trägergasstrom durch die Eintrittsöffnung 18 in die Ableitung 19.

Mit dem Stromteiler 5 lässt sich somit die Aerosol-Konzentration in einem Trägergas reduzieren, ohne dass sich der Massenfluss des Trägergases ändert, da der Stromteiler 5 in der bevorzugten Ausgestaltung vom gesamten Trägergas durchströmt wird.

Die Figur 3 zeigt den rohrförmigen Verdampfer 6, der dem Stromsteiler 5 in Stromrichtung nachgeordnet ist. Der Mantel des rohrförmigen Verdampfers wird mit einer Heizeinrichtung aufgeheizt. Das in den Verdampfer 6 einströ- mende Aerosol wird dadurch verdampft. Die Temperatur des Verdampfers 6 wird bevorzugt so gewählt, dass nach dem Verdampfen des Aerosols auch eine Zerlegung des Aerosols stattfindet.

Der dem Verdampfer 6 in Stromrichtung nachgeordnete Mischer 7 besitzt eine Zylindersymmetrie (vgl. Figur 4), wobei die Zuleitung 30 und die Ableitung 31 in der Zylinderachse 36 liegt (siehe auch Figur 5). Der zylinderförmige Körper besitzt zwei parallel zueinander angeordnete zylinderförmige Scheiben, die jeweils im Zentrum eine Öffnung besitzen. Eine Öffnung bildet die Zuleitung 30 und die Öffnung der anderen Platte die Ableitung 31. Der zylinderförmige Hohlraum des Mischers 7 wird von einer gekrümmten Umf angswand begrenzt. Innerhalb des zylinderförmigen Gehäuses 35 befindet sich eine im Zentrum vor der Mündung des Eintrittskanals 30 angeordnete Umlenkplatte 28. Der durch den Eintrittskanal 30 in Radialrichtung bezogen auf die Achse 36 eintretende Gasstrom wird an der Umlenkplatte 28 in Radialrichtung abgeleitet. Dabei bil- det sich eine im Wesentlichen laminare Strömung aus. Es bildet sich eine kurze Stromlinie 34 aus, die die geringste radiale Entfernung zur Achse 36 besitzt. Es bilden sich eine Vielzahl weitere, entfernter von der innersten Stromlinie 34 verlaufende Stromlinien 33 aus, die eine größere Länge besitzen als die innerste Stromlinie 34. Eine äußerste Stromlinie 32 besitzt die größte Länge. Die entlang der Stromlinien 32 bis 34 strömenden Gasvolumina, die im Wesentlichen gleichzeitig aus dem Eintrittskanal 30 in das Gehäuse 35 des Mischers 7 einströmen, haben dadurch unterschiedliche Verweilzeiten innerhalb des Gehäuses 35, so dass eine Durchmischung und damit eine Homogenisierung des aus dem Austrittskanal 31 ausströmenden Gases stattgefunden hat. Dies hat zur Folge, dass gleichzeitig eintretende Volumenelemente zu unterschiedlichen Zeiten den Mischer 7 durch die Ableitung 31 verlassen.

Dieser Mischer 7 ist deshalb von Vorteil, weil zufolge Fertigungstoleranzen oder dergleichen am Bürstenrad 24 zeitlich variierende Partikelkonzentrationen in den Gasstrom 13 injiziert werden. Diese zeitliche Inhomogenität wird im Mischer 7 ausgeglichen.

Das Gehäuse des Mischers 7 kann aus Edelstahl bestehen. Die Umlenkplatte 28 kann mit Tragstangen 29 an der dem Eintrittskanal 30 gegenüberliegenden Ge- häusewandung befestigt sein. Es ist auch möglich, die zum Eintrittskanal 30 weisende Seite der Umlenkplatte 28 bzw. die zum Austrittskanal 31 weisende Seite der Umlenkplatte 28 strömungsgünstig zu modellieren, insbesondere um die Ausbildung von Wirbeln zu vermeiden. Es ist aber auch andererseits vorgesehen, innerhalb des Gehäuses 35 die Umlenkplatte 28 oder weitere Umlenk- platten so anzuordnen, dass bewusst Wirbel entstehen, da derartige Wirbel eine Speicherfunktion entfalten und somit zur Homogenisierung beitragen.

In dem Mischer wird der durch den Eintrittskanal 30 einströmende Gasstrom somit in Strömungswege aufgefächert, entlang derer die Gasmoleküle in unterschiedlicher Verweilzeit durch die Mischkammer des Mischers 7 treten.

Alle offenbarten Merkmale sind (für sich) erfindungswesentlich. In die Offenbarung der Anmeldung wird hiermit auch der Offenbarungsinhalt der zugehörigen/beigefügten Prioritätsunterlagen (Abschrift der Voranmeldung) vollinhaltlich mit einbezogen, auch zu dem Zweck, Merkmale dieser Unterlagen in Ansprüche vorliegender Anmeldung mit aufzunehmen. Die Unteransprüche charakterisieren in ihrer fakultativ nebengeordneten Fassung eigenständige erfinderische Weiterbildung des Standes der Technik, insbesondere um auf Basis dieser Ansprüche Teilanmeldungen vorzunehmen.

Bezugszeichenliste

1 Aerosolerzeuger 26 Stempel

2 Injektor 27 Run-Leitung 3 Massenflussregler 27' Leitung

4 Vorratsbehälter 28 Umlenkplatte

5 Stromteiler 29 Tragstange

6 Verdampfer 30 Eintrittskanal

7 Mischer 31 Austrittskanal 8 Ventilanordnung 32 Stromlinie

9 Depositionseinrichtung 33 Stromlinie

10 Gaseinlassorgan 34 Stromlinie

11 Suszeptor 35 Gehäuse

12 Substrat 36 Achse

13 Trägergas

14 Sammelbehälter

15 Vent-Leitung

15' Leitung

16 Austrittsöffnung

17 Zuleitung

18 Eintrittsöffnung

19 Ableitung

20 Düse

21 Prallplatte

22 Flanschverbindung

23 Gehäuse

24 Bürstenrad

25 Festkörper

Claims

ANSPRÜCHE

Vorrichtung zur Homogenisierung eines verdampften Aerosols mit einem Injektor (2) zum Einbringen von kleinen Materiepartikeln in ein Trägergas (13), mit einem mit dem Injektor (2) leitungsverbundenen Verdampfer (6), in dem die vom Trägergas (13) in den Verdampfer (6) transportierten Materiepartikel verdampfen, und mit einer mit dem Verdampfer (6) leitungsverbundenen Mischeinrichtung (7), in welcher der die verdampften Materiepartikel transportierende Trägergasstrom in laminare Teilströme aufge- fächert wird, die die Mischeinrichtung entlang voneinander verschiedenen Wegen in unterschiedlichen Verweilzeiten durchströmen.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder insbesondere danach, dadurch gekennzeichnet, dass die Mischeinrichtung (7) einen insbesondere einzigen Eintrittskanal (30) zum Eintritt des Gases und einen insbesondere einzigen

Austrittskanal (31) zum Austritt des Gases aufweist sowie eine dem Eintrittskanal (30) benachbarte Stromumlenkeinrichtung (28) zum Auffächern des durch den Eintrittskanal (30) in die Mischeinrichtung (7) eintretenden Gases, insbesondere in ein laminares Strömungsprofil.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2 oder insbesondere danach, dadurch gekennzeichnet, dass die Mischeinrichtung (7) ein im Wesentlichen zylinderförmiges Gehäuse aufweist mit zwei parallel zueinander verlaufenden Platten, die jeweils in ihren Zentren den Eintrittskanal (30) bzw. den Aus- trittskanal (31) ausbilden, wobei die Umlenkeinrichtung (28) derart ausgebildet und angeordnet ist, dass der Gasstrom im Wesentlichen von einer axialen Einspeiserichtung in eine Radialrichtung umgelenkt wird.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1, 2 oder 3 oder insbesondere danach, da- durch gekennzeichnet, dass die Umlenkeinrichtung eine vor der Mün- dung des Eintrittskanals (30) innerhalb des zylinderförmigen Hohlraums des Gehäuses (35) angeordnete Umlenkplatte (28) ist.

Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4 oder insbesondere danach, dadurch gekennzeichnet, dass die Mischeinrichtung (7) von einem rotationssymmetrischen Hohlkörper (35) ausgebildet ist, wobei der Eintrittskanal (30) und der Austrittskanal (31) in der Symmetrieachse liegen.

Vorrichtung nach Anspruch 5 oder insbesondere danach, dadurch gekennzeichnet, dass der Hohlkörper (35) und die stromabwärts des Eintrittskanals (30) angeordnete Stromumlenkeinrichtung (28) so ausgestaltet ist, dass sich -bezogen auf eine durch den Eintrittskanal (30) und den Austrittskanal (31) gehende Symmetrieachse (36)- eine dieser radial nächstliegende Strömungsbahn ausbildet, entlang derer ein Teilstrom (34) mit minimaler Verweilzeit durch die Mischeinrichtung strömt und dass sich eine der Symmetrieachse (36) radial außenliegende Strömungsbahn (32) ausbildet, entlang derer ein Teilstrom mit maximaler Verweilzeit durch die Mischeinrichtung strömt, und dass sich zwischen diesen beiden Teilströmen (32, 34) ein laminares Strömungsprofil ausbildet mit Strömungsbahnen, entlang derer Teilströme strömen mit von innen nach außen stetig ansteigender Verweilzeit.

Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6 oder insbesondere danach, dadurch gekennzeichnet, dass die Teilströme von einer laminaren Strömung innerhalb des Gehäuses (35) ausgebildet werden und voneinander verschiedene Längen aufweisen.

8. Vorrichtung zum Abscheiden einer organischen Schicht, insbesondere einer Polymerschicht auf einem Substrat mit einem Injektor (2) zum Einbringen kleiner Polymerpartikel in einen Trägergasstrom (13), mit einem Verdampfer (6), in dem die Polymerpartikel verdampft werden, und mit einer Depositionseinrichtung (9) zum Abscheiden des mit Hilfe des Trägergasstroms in die Depositionseinrichtung (9) transportierten Polymerdampfs als Polymerschicht auf einem Substrat, gekennzeichnet durch eine mit dem Verdampfer (6) leitungsverbundene Mischeinrichtung (7), in welcher der die verdampften Materiepartikel transportierende Trägergasstrom in Teilströme unterschiedlicher Verweilzeit im Mischer aufgeteilt wird, insbesondere gemäß einem der Ansprüche 1 bis 7.

Vorrichtung nach Anspruch 8 oder insbesondere danach, dadurch gekennzeichnet, dass der Injektor (2) ein Bürstendosierer ist.

Vorrichtung nach Anspruch 8 oder 9 oder insbesondere danach, gekennzeichnet durch einen mit dem Injektor (2) leitungsverbundenen Verdünner (5), welchem der die Materiepartikel transportierende Gasstrom zugeleitet wird und in welchem aus dem Gasstrom kontinuierlich eine Teilmenge der Materiepartikel abgezweigt wird.

Verfahren zur Homogenisierung insbesondere eines verdampften Aerosols, dadurch gekennzeichnet, dass ein die verdampften Materiepartikel transportierender Trägergasstrom durch einen Eintrittskanal (30) in eine Mischeinrichtung (7) eintreten, in der der Trägergasstrom in Teilströme eines laminaren Strömungsprofils aufgefächert wird, die mit einer unterschiedlich langen Verweilzeit durch die Mischeinrichtung (7) strömen und der derart gemischte Trägergasstrom durch einen Austrittskanal (31) aus dem Mischer (7) heraustritt.

12. Verfahren nach Anspruch 11 oder insbesondere danach, dadurch gekennzeichnet, dass der durch den Eintrittskanal (30) in die Mischeinrichtung (7) eintretende Trägergasstrom mit einer Umlenkeinrichtung 28 derart umgelenkt wird, dass sich ein erster Teilstrom (34) ausbildet, der entlang einer kürzesten Stromlinie die Mischeinrichtung (7) in einer minimalen Verweilzeit durchströmt und dass sich entfernt vom ersten Teilstrom (34) ein zweiter Teilstrom (32) ausbildet, der auf einen längsten Strömungs- bahn die Mischeinrichtung (7) mit maximaler Verweilzeit durchströmt, wobei sich das laminare Strömungsprofil zwischen dem ersten Teilstrom (34) und dem zweiten Teilstrom (32) ausbildet.

13. Verfahren nach Anspruch 11 oder 12 oder insbesondere danach, gekenn- zeichnet durch eine rotationssymmetrische Anordnung des Strömungsprofils, wobei ein einziger Eintrittskanal (30) und ein einziger Austrittskanal (31) in der Rotationsachse (36) liegen.