具有顆粒分離器的化學(xué)氣相沉積設(shè)備的制造方法
【專利說(shuō)明】具有顆粒分離器的化學(xué)氣相沉積設(shè)備
[0001]本發(fā)明涉及一種用于在反應(yīng)器殼體的處理室中對(duì)基板進(jìn)行涂覆的設(shè)備，其具有進(jìn)氣機(jī)構(gòu)，用于將處理氣體導(dǎo)入處理室中，具有排氣機(jī)構(gòu)，用于將廢氣流從處理室導(dǎo)出至布置在顆粒分離器殼體中的、具有多孔式過濾介質(zhì)的顆粒過濾器，所述顆粒過濾器用于將在處理氣體的反應(yīng)過程中所形成的顆粒從廢氣流中濾除。
[0002]CVD (化學(xué)氣相沉積)反應(yīng)器尤其由文獻(xiàn)DE 10 2004 062553 AU DE 100 55 182AUDE 102 47 921 AUDElO 2009 043840 Al 或 US 2011/0237051 Al 中已知。
[0003]這種類型的CVD反應(yīng)器構(gòu)成了用于對(duì)基板進(jìn)行涂覆的設(shè)備。所述設(shè)備具有布置在反應(yīng)器殼體中的處理室。所述處理室具有進(jìn)氣機(jī)構(gòu)，一種或多種處理氣體通過所述進(jìn)氣機(jī)構(gòu)導(dǎo)入處理室中。在處理室內(nèi)部進(jìn)行化學(xué)或物理反應(yīng)。為此，處理室能夠達(dá)到較高的處理溫度。在處理是內(nèi)部具有基板固持器，一個(gè)或多個(gè)被涂覆的基板放置在所述基板固持器上。涂層的形成是通過至少一種處理氣體在氣相中的反應(yīng)或由氣相的凝集實(shí)現(xiàn)的。尤其在MOCVD (金屬有機(jī)化學(xué)氣相沉積)涂覆過程中，其中，兩種彼此不同的處理氣體被導(dǎo)入處理室中，所述處理氣體能夠在氣相中相互反應(yīng)。在該反應(yīng)中會(huì)形成顆粒。然而在氣相中的顆粒形成不僅會(huì)在非均相的反應(yīng)中出現(xiàn)。顆粒形成還會(huì)在均相的氣相反應(yīng)中出現(xiàn)。這種顆粒會(huì)在廢氣流中自處理室運(yùn)輸。顆粒形成的另一個(gè)來(lái)源可以是沿流動(dòng)方向布置在排氣機(jī)構(gòu)之后的冷卻器，廢氣流利用所述排氣機(jī)構(gòu)從處理室中導(dǎo)出。廢氣在所述冷卻器中例如被冷卻至液氮的溫度。在冷卻過程中，一方面通過化學(xué)反應(yīng)而另一方面通過凝集同樣會(huì)出現(xiàn)顆粒形成。所述處于廢氣流中的顆粒通過顆粒過濾器從廢氣流中被濾除。顆粒過濾器為此位于顆粒分離器殼體中。
[0004]在使用粉末對(duì)工件進(jìn)行涂覆的粉末涂覆設(shè)備中，過濾元件被用于將粉末從氣流中分離出來(lái)。在這種設(shè)備中，文獻(xiàn)DE 10246126 Al建議了一種機(jī)械式的過濾器清潔，其中，過濾元件通過振動(dòng)設(shè)備進(jìn)行震顫，從而使沉積在過濾器表面上的粉末從過濾介質(zhì)上剝離。文獻(xiàn) US 2002/0106461 AU US 2006/0081188 Al 或 US 3，791，341 描述了類似的設(shè)備。由文獻(xiàn)US 4，913，085和EP 0129053 BI已知通過施加反向氣流或使用脈沖氣流對(duì)粉末涂覆設(shè)備的過濾器的清潔。
[0005]在這種類型的CVD設(shè)備中要注意的是，在廢氣流中輸送的細(xì)小顆粒在顆粒過濾器的過濾介質(zhì)的表面上結(jié)塊成為密集體。在顆粒過濾器的表面上造成一定程度的顆粒增長(zhǎng)。由此導(dǎo)致的對(duì)過濾介質(zhì)的表面的覆蓋導(dǎo)致對(duì)顆粒過濾器的過濾效率的不良影響。
[0006]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題在于，對(duì)CVD或PVD設(shè)備的顆粒過濾器的過濾效率進(jìn)行改進(jìn)，并且提供適用于該使用目的的顆粒過濾器。
[0007]所述技術(shù)問題首先并且主要通過權(quán)利要求1所給出的涂覆設(shè)備和在權(quán)利要求7中所給出的顆粒分離設(shè)備解決。從屬權(quán)利要求給出本發(fā)明的有利的改進(jìn)方式。
[0008]根據(jù)本發(fā)明，設(shè)有用于清潔顆粒過濾器的器件。所述器件是機(jī)械形式的，并且這樣作用于過濾介質(zhì)，從而使在過濾介質(zhì)上形成的密集體從過濾介質(zhì)上剝離。根據(jù)本發(fā)明，過濾介質(zhì)具有孔徑或表面性質(zhì)，所述孔徑或表面性質(zhì)這樣選擇，從而使處于廢氣流中的顆粒粘附在過濾介質(zhì)的表面上，然而不會(huì)侵入過濾介質(zhì)中。過濾介質(zhì)的孔徑或表面性質(zhì)這樣設(shè)置，從格式顆粒僅在過濾介質(zhì)的外部增長(zhǎng)為密集體。
[0009]根據(jù)本發(fā)明的顆粒過濾器能夠通過質(zhì)量加速裝置產(chǎn)生運(yùn)動(dòng)。質(zhì)量加速裝置具有能產(chǎn)生運(yùn)動(dòng)的物體。這導(dǎo)致向顆粒過濾器的沖量傳遞，其中，在沖量傳遞過程中應(yīng)該出現(xiàn)盡可能大的力，質(zhì)量加速裝置應(yīng)該利用所述力在盡可能段的時(shí)間內(nèi)形成較高的加速度、也即速度變化。在一種優(yōu)選的設(shè)計(jì)方式中，質(zhì)量加速裝置由錘式裝置構(gòu)成，所述錘式裝置具有構(gòu)成錘子的物體，所述錘子被加速用于擊打砧部。在此，錘子通過質(zhì)量加速裝置產(chǎn)生運(yùn)動(dòng)，并且擊打砧部。還可以涉及落錘裝置。為此，與顆粒分離器殼體彈性相連的顆粒過濾器具有下落物體，所述下落物體被機(jī)械提升并隨后下落。下落物體落在砧部，并將沖擊傳遞給筒部，從而使在筒壁上粘附的顆粒玻璃并掉落。在一種優(yōu)選的設(shè)計(jì)方式中規(guī)定，錘式裝置固定在基體上、例如顆粒過濾器的基板上?；w是過濾筒的支承體或是構(gòu)成空腔的結(jié)構(gòu)體的支承體，所述結(jié)構(gòu)體構(gòu)成垂直裝置。在空腔內(nèi)部具有可沿豎向移動(dòng)的物體。所述物體以活塞的形式在圓柱形空腔的內(nèi)部通過輸入氣體、例如空氣而被提升。所述物體從提升位置上下落，這可以通過打開閥門實(shí)現(xiàn)。所述物體則擊打在空腔的底部，所述底部構(gòu)成砧部。通過基體向過濾筒傳遞沖擊。所述物體還可以沿豎向向上加速，以便沖擊空腔的蓋子，所述蓋子則構(gòu)成砧部。對(duì)此備選地，顆粒過濾器也可以相對(duì)于顆粒分離器殼體進(jìn)行擺動(dòng)。所述擺動(dòng)具有這樣的頻率和這樣的振幅，從而使在過濾介質(zhì)的表面上形成的密集體從過濾介質(zhì)上剝離并由于作用在密集體上的重力而向顆粒分離器殼體的底部掉落?？梢栽O(shè)有一個(gè)或多個(gè)顆粒過濾器。顆粒過濾器可以分別由過濾筒構(gòu)成。過濾筒優(yōu)選具有大致圓柱形的形狀，其中，過濾筒被設(shè)計(jì)為空心圓筒。空心圓筒的壁部由過濾介質(zhì)構(gòu)成。所述過濾介質(zhì)優(yōu)選是褶皺的。過濾介質(zhì)還可以是濾紙。然而所述過濾介質(zhì)也可以是聚合物無(wú)紡布。過濾介質(zhì)可以被涂覆。尤其可以被特氟龍(聚四氟乙烯)涂覆。一個(gè)或多個(gè)過濾筒優(yōu)選沿豎向延伸。所述過濾筒通過其底側(cè)彈性固定在顆粒分離器殼體的底部。為此使用彈性的支承元件，所述支承元件由硅波紋件(Silikonbalg)構(gòu)成。所述硅波紋件具有管件的形狀，被過濾的廢氣流能通過所述管件從過濾筒排出。每個(gè)過濾筒都可以獨(dú)立地通過彈性支承元件與顆粒分離器殼體相連。顆粒過濾器的敞開的上端部可以借助振動(dòng)裝置發(fā)生擺動(dòng)。還可以設(shè)有單獨(dú)一個(gè)使多個(gè)顆粒過濾器發(fā)生擺動(dòng)的振動(dòng)裝置。為此，相互平行延伸的顆粒過濾器通過其頂側(cè)、也就是說(shuō)通過其敞開的端部相互連接。振動(dòng)裝置能夠布置在被安裝在顆粒過濾器上的殼體上方，所述振動(dòng)裝置可以具有電動(dòng)機(jī)，所述電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)偏心的回轉(zhuǎn)質(zhì)量。由此可以形成大約3000Hz的激發(fā)頻率。然而作為備選或者與此相結(jié)合，還可以設(shè)有超聲波發(fā)生器，以便使顆粒過濾器產(chǎn)生振動(dòng)。然而振動(dòng)裝置還可以由電磁體和鐵磁回轉(zhuǎn)質(zhì)量構(gòu)成。當(dāng)電磁體加載交流電時(shí)，回轉(zhuǎn)質(zhì)量產(chǎn)生擺動(dòng)。被過濾的廢氣流穿過硅波紋件離開顆粒過濾器，所述硅波紋件具有這樣的內(nèi)徑，從而使壓力損失小于lOmbar。過濾介質(zhì)具有大體上光滑的表面。過濾介質(zhì)能承受至少150°C的溫度。過濾介質(zhì)的孔隙率或者說(shuō)過濾介質(zhì)的表面性質(zhì)這樣選擇，從而使氣相中的顆粒能粘附在過濾介質(zhì)的表面上，然而不能侵入過濾介質(zhì)的微孔中。顆?？梢栽谶^濾介質(zhì)的表面上增長(zhǎng)為密集體。在此，密集體不向過濾介質(zhì)的微孔中生長(zhǎng)，從而使密集體能通過震顫而從過濾介質(zhì)上被震落。大致上沿圓弧線延伸的折線(Knicklinien)可以具有10至12mm的間距。擺動(dòng)幅度可以在Imm的范圍內(nèi)。利用其下端部可彈性復(fù)位地與顆粒分離器殼體的底部相連的顆粒過濾器通過振動(dòng)裝置產(chǎn)生往復(fù)式運(yùn)動(dòng)。相對(duì)于顆粒過濾器的與底部相連的端部相對(duì)置的敞開端部可以通過振動(dòng)裝置產(chǎn)生自由擺動(dòng)。為此，一個(gè)顆粒過濾器或多個(gè)剛性相連的顆粒過濾器自由地伸向顆粒分離器殼體的內(nèi)部空間中。多個(gè)剛性相連的顆粒過濾器通過一個(gè)共同的振動(dòng)裝置產(chǎn)生擺動(dòng)。
[0010]以上所述技術(shù)問題還這樣解決，過濾筒逆著正常的氣流方向從內(nèi)向外吹氣。為此設(shè)有器件，以便在過濾介質(zhì)的下游側(cè)上使氣流進(jìn)入過濾筒。利用這種氣流可以通過使用布置在廢氣導(dǎo)管中的可被關(guān)閉的閥門形成反向氣流，所述反向氣流例如進(jìn)入筒的內(nèi)部，從而使反向氣流能從內(nèi)向外流動(dòng)。氣體可以是氮?dú)?，筒利用所述氣體逆著正常的氣流方向從內(nèi)向外被吹