專利名稱：具有蒸鍍器管的材料蒸鍍裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明一種材料蒸鍍裝置。
背景技術(shù)：
如果在當(dāng)今的工業(yè)中不存在將各個(gè)層涂覆在襯底上的涂層工藝作為制造技術(shù)，這是無法想象的。涂覆在這些襯底上的所述層可以例如作為保護(hù)層或僅作為裝飾層。
這樣的涂層工藝的一個(gè)例子是蒸鍍工藝。在這樣的蒸鍍工藝中，材料被引入蒸鍍器裝置，隨后被轉(zhuǎn)化為氣相。然后，這些氣態(tài)材料朝向襯底運(yùn)動(dòng)，沉積于其上，并形成高度均勻的層?？梢岳斫?，在涂覆第一層之后，可以以此方式涂覆其它層，從而可以在襯底上涂覆多層系統(tǒng)。
例如，在一種已知的涂層工藝中，在真空室中用蒸汽狀有機(jī)材料對(duì)襯底進(jìn)行涂層(EP 1401036A2)。涂層室包括數(shù)個(gè)彼此相鄰設(shè)置的蒸鍍器源，所述蒸鍍器源與具有噴嘴的蒸汽出口相連接，蒸汽可以通過所述蒸汽出口向著襯底的方向移動(dòng)，從而在其上沉積。在每個(gè)蒸鍍器源與蒸汽出口之間具有可以調(diào)節(jié)流出蒸汽量的閥。
另一種已知的用于對(duì)襯底進(jìn)行涂層的蒸鍍器裝置包括具有襯底的涂層室(US 2005/0241585 A1)。該蒸鍍器裝置還包括至少兩個(gè)彼此分隔設(shè)置的蒸鍍器源，所述蒸鍍器源包括可用來單獨(dú)控制流入涂層室的蒸汽量的裝置。
另一種已知的蒸鍍器裝置具有數(shù)個(gè)彼此相鄰設(shè)置的蒸鍍器源(US6770562 B2)。其中設(shè)置有襯底的涂層室位于這些蒸鍍器源之上。這里，所述涂層室被分隔成數(shù)個(gè)部分，所述襯底依次通過這些部分。這些部分中的每一個(gè)均與一個(gè)蒸鍍器源相連接，從而通過離開所述蒸鍍器源的蒸汽對(duì)所述襯底進(jìn)行涂層。設(shè)置在所述部分與蒸鍍器源之間的閥用于控制流出蒸汽的量。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的問題是減少待蒸鍍材料的熱負(fù)荷，從而延長材料蒸鍍裝置的使用壽命。
專利權(quán)利要求1的技術(shù)方案解決了上述問題。
因此，本發(fā)明涉及具有蒸鍍器管等的材料蒸鍍裝置，所述裝置包括至少一個(gè)被蒸鍍材料的排出口。所述蒸鍍器管與蒸汽分配器連接，并包括至少兩個(gè)可獨(dú)立加熱的蒸鍍器單元。在所述蒸鍍器管中，具有通過間隙分隔的上活塞和下活塞。所述至少兩個(gè)獨(dú)立的蒸鍍器單元以夾鉗形式至少部分地圍繞所述下活塞和/或上活塞。
本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是，同樣可以將不能長時(shí)間保持熱穩(wěn)定的材料蒸鍍。為此目的，以小部分將所述材料蒸鍍。只有當(dāng)先前的部分已被蒸鍍后，才可以使用另外的材料。待蒸鍍的材料因而僅短時(shí)間暴露于蒸鍍溫度。
另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是，可以連續(xù)驅(qū)動(dòng)相鄰的蒸鍍器，從而使蒸鍍連續(xù)進(jìn)行而不間斷。


附圖示出了本發(fā)明的具體實(shí)施方式
，下面更詳細(xì)地加以描述。
在附圖中圖1為具有位于真空室外部的蒸鍍器管的材料蒸鍍裝置的局部圖；圖2為圖1所示的蒸鍍器管的局部沿B-B和C-C的剖面圖；圖3為蒸鍍器單元的透視圖；圖4為圖2所示蒸鍍器管局部的俯視圖；圖5為圖2所示蒸鍍器管沿D-D的部分剖面圖；圖6為在對(duì)蒸鍍器單元進(jìn)行剖面后圖5所示的蒸鍍器管的部分局部圖。
具體實(shí)施例方式
圖1示出了具有位于真空室2外部的蒸鍍器管3的材料蒸鍍裝置1的局部。此蒸鍍器管3通過連接管4與設(shè)置在蒸鍍室2內(nèi)的分配器5連接。為了清楚起見，圖中僅示出了具有真空室壁面6的真空室2的局部，真空室2按照DE 10128091 C1中描述的真空室來構(gòu)造。
為了保持在真空室2中形成的壓力，真空室壁面6完全包圍連接管4。但是，也可以如圖1同樣所示，圍繞連接管4另外涂覆密封材料7。由此保持真空室2中所得的壓力。密封材料7例如由不透氣的橡膠型彈性材料構(gòu)成。
用封閉件10、11(例如，端蓋10、11)將蒸鍍器管3兩端8、9密封。所述端蓋10、11包括至少一個(gè)連接件。因此，如圖1所示，端蓋11包括兩個(gè)連接件12、13。這些連接件中的一個(gè)(例如連接件12)可以與加熱器(未示出)相連接。通過此加熱器，蒸鍍器管中的材料可被蒸鍍。另一個(gè)連接件13可連接溫度傳感器，用來監(jiān)測蒸鍍器管3中產(chǎn)生的溫度條件。但所述溫度傳感器在這里并未示出。
為了連接蒸鍍器單元的加熱和冷卻系統(tǒng)，蒸鍍器管3中可具有插槽。蒸鍍器單元的連接只能是剛性連接，而真空中的外部供給管線必須是柔性的。
端蓋10也可包括數(shù)個(gè)連接件14、15。通過連接件14，蒸鍍器管3與控制器相連。在連接件15處可連接真空泵，用于在蒸鍍器管3中產(chǎn)生真空，以使在蒸鍍工藝之前優(yōu)選獲得相當(dāng)于真空室2中的壓力的壓力。然而，為了清楚起見，并未示出真空泵。
蒸鍍器管3還可以包括數(shù)個(gè)連接件。因此，圖1中可看到兩個(gè)直接設(shè)置在蒸鍍器管3上的連接件16、17。這些連接件16、17用于連接蒸鍍器管3的冷卻裝置，例如水(如果需要)。這里，連接件16例如用作冷卻裝置出口，連接件17用作冷卻裝置入口。
如蒸鍍器管3，分配器5也在其兩端18、19封閉。這可以例如用封閉件20、21(例如端蓋20、21)來實(shí)現(xiàn)。這些端蓋20、21也可以具有連接件，圖1僅示出了設(shè)置在端蓋20上的兩個(gè)連接件22、23。通過這些連接件22、23，分配器5可例如與加熱器連接，以使在分配器5中獲得例如相當(dāng)于蒸鍍器管3中所得的溫度的溫度。然而，連接件22、23還可用于連接冷卻裝置供給或溫度傳感器。圖1中并未示出加熱器、溫度傳感器或冷卻裝置供給。
分配器5包括至少一個(gè)開口，優(yōu)選成排設(shè)置的數(shù)個(gè)開口(但圖1中并未示出)。通過這些開口，蒸汽達(dá)到位于真空室2中的襯底24。此襯底運(yùn)動(dòng)經(jīng)過分配器的所述至少一個(gè)開口，以使蒸汽朝向襯底24運(yùn)動(dòng)并在其上沉積。圖1所示的襯底在制圖平面向里或向外運(yùn)動(dòng)。例如在DE 10128091C1中描述了襯底通過分配器的這種運(yùn)動(dòng)。
圖2示出了圖1所示的蒸鍍器管3的局部沿B-B和C-C的剖面圖。在具有壁面25的蒸鍍器管3內(nèi)部，設(shè)置直接與壁面25接觸的柱體26。在柱體26上設(shè)置環(huán)形的蒸鍍器單元27，在此蒸鍍器單元27與柱體26之間設(shè)置有隔離層28。蒸鍍器單元27、柱體26以及隔離層28在朝向連接管4的方向上開口。
內(nèi)活塞延伸通過蒸鍍器單元27以及在朝向連接管4的方向上開口的區(qū)域29，所述內(nèi)活塞分為上活塞和下活塞。圖2中僅可見上活塞30。與上活塞相反，柱體26與隔離層28以及蒸鍍器單元27并非固定設(shè)置在蒸鍍器管3中，而是可以沿著導(dǎo)向桿31運(yùn)動(dòng)。這種運(yùn)動(dòng)通過與連接至連接件14(圖1)的控制器來控制。
由于蒸鍍器單元27直接設(shè)置在上活塞30上，因此上活塞30也可作為導(dǎo)向元件。因此，由蒸鍍器單元27、柱體26以及隔離層28所形成的這種布置可以沿著上活塞30運(yùn)動(dòng)。
圖3示出了相對(duì)應(yīng)于蒸鍍器單元27的蒸鍍器單元32的透視圖，未示出包圍蒸鍍器單元的隔離層28并且沒有柱體26。向著一側(cè)開口的環(huán)狀蒸鍍器單元32在外部33包括凹槽34，環(huán)形加熱器35設(shè)置在所述凹槽34中。此加熱器35可以例如是加熱絲。
然而，同樣可以理解的是，加熱絲被設(shè)置在蒸鍍器單元32的內(nèi)部，而冷卻系統(tǒng)位于凹槽34中。冷卻裝置可使用水，而可以理解，水在加熱操作過程中必須被移除。蒸鍍器單元在其內(nèi)側(cè)36包括盆體37，用于容納待蒸鍍的和用來涂層襯底的材料38。蒸鍍器單元32在其頂側(cè)39還包括三個(gè)開口40、41、42。由于蒸鍍器單元32優(yōu)選由具有良好導(dǎo)熱性的材料構(gòu)成，因此通過加熱器35使整個(gè)蒸鍍器單元32達(dá)到可將待蒸鍍的材料38轉(zhuǎn)化為氣態(tài)的溫度。
圖4示出了圖2所示蒸鍍器管3的所述局部的俯視圖。圖中可明顯看出蒸鍍器管3的壁面25以及設(shè)置在其上的柱體26與隔離層28和蒸鍍器單元27。蒸鍍器單元27在其頂側(cè)39包括數(shù)個(gè)開口40-42。這些開口40-42利用桿來彼此固定蒸鍍器單元的隔離層50、71-79。只要這些蒸鍍器單元正在運(yùn)行并且活塞30、80無法用作導(dǎo)向裝置，所述蒸鍍器單元就可能處于不適當(dāng)?shù)奈恢谩?br> 圖中還可明顯看出放置待蒸鍍材料38的蒸鍍器單元27的盆體37。朝向區(qū)域29方向開口的蒸鍍器單元包圍上活塞30?？梢詫⒃O(shè)置在柱體26上的蒸鍍器單元27沿著導(dǎo)向桿31運(yùn)動(dòng)，隔離層28沿著上活塞30運(yùn)動(dòng)。因此，上活塞30用作導(dǎo)向元件。
圖5示出了圖2所示的蒸鍍器管3沿D-D的局部剖面圖，該剖面僅通過了壁面25、柱體26以及隔離層28。所述剖面并未通過蒸鍍器單元27、51-60。蒸鍍器管3的壁面25是可見的。具有隔離層28的柱體26位于壁面25的內(nèi)部。柱體26被設(shè)置在導(dǎo)向桿31上。
蒸鍍器單元27、51-60被直接設(shè)置在隔離層28上，其中每個(gè)包括置于其外側(cè)上的加熱元件49、61-70。蒸鍍器單元27、51-60之間分別設(shè)置有隔離層50、71-79。
蒸鍍器單元27、51-60中的每個(gè)均包括容納待蒸鍍材料的盆體。然而，只有蒸鍍器單元27的盆體37是可見的，可以使用其中的待蒸鍍材料38。蒸鍍器單元27、51-60與上活塞30和下活塞80接觸?；钊?0、80兩者作為蒸鍍器單元27、51-60的導(dǎo)向元件。因此，柱體25可與蒸鍍器單元27、51-60一起沿著導(dǎo)向桿31在上活塞30或下活塞80的方向上運(yùn)動(dòng)。
上、下活塞30、80分別具有加熱器81、82，所述加熱器81、82通過隔離層83、84與上、下活塞30、80分隔。在上活塞30的加熱器82與下活塞80的加熱器81之間可以看到間隙85，被蒸鍍的材料通過間隙85經(jīng)由開口區(qū)域29到達(dá)連接管4，最后經(jīng)由分配器5(如圖1所示)達(dá)到襯底24。
因此，下活塞80和設(shè)置在其上的加熱器81可以在上活塞30的方向上往復(fù)運(yùn)動(dòng)，間隙85的尺寸可以改變。
蒸鍍器單元沿著虛構(gòu)的公共軸上下平行設(shè)置，并且彼此之間是可偏移的。
圖6示出了圖5所示的蒸鍍器管3、及其壁面25以及連接管4及其壁面86的局部，剖面同樣穿過蒸鍍器單元27、51-60。只能看到蒸鍍器單元52-56。導(dǎo)向桿31通過柱體26延伸，從而在圖6看不到柱體26。
在導(dǎo)向桿31上設(shè)置隔離層28，并在其上直接設(shè)置蒸鍍器單元52-56。因此，設(shè)置在柱體26上的蒸鍍器單元52-56可以在上活塞30或下活塞80的方向上運(yùn)動(dòng)。蒸鍍器單元52-56分別包括盆體92-96，在這些盆體中容納待蒸鍍材料87-91。
雖然具有盆體92-96的蒸鍍器單元52-56被認(rèn)為是環(huán)狀，但是這些蒸鍍器單元52-56也可以具有不同的形狀。唯一重要的是，這些不同形狀也具有用于容納待蒸鍍材料的機(jī)構(gòu)，并且包括加熱器。
由于蒸鍍器單元52-56均具有加熱器并且可能具有冷卻裝置，因此蒸鍍器單元52-56通過隔離層72-76彼此分隔，蒸鍍器單元52-56均可被獨(dú)立加熱。以此方式可以僅將位于蒸鍍器單元54的盆體94中的材料89蒸鍍。此被蒸鍍的材料隨后通過間隙85進(jìn)入?yún)^(qū)域29。從此區(qū)域29，蒸汽可以通過分配器5(圖1)向著襯底24的方向最終移動(dòng)。上活塞30和下活塞80的加熱器81、82防止蒸汽在這些活塞上冷凝。
盡管并未示出，但應(yīng)當(dāng)理解，連接管4也可以裝備有加熱元件，從而防止蒸汽在其上冷凝。
因此，蒸鍍器單元52-56直接與上或下活塞30、80接觸，并且在蒸鍍器單元之間設(shè)置隔離材料，蒸汽只能通過間隙85在連接管4的方向上逸出。
如果材料89不只是從蒸鍍器單元54的盆體94蒸鍍，則下活塞80可在箭頭97的方向上運(yùn)動(dòng)，以使間隙85增大。如果下活塞80在箭頭97的方向上運(yùn)動(dòng)例如長度D(D相當(dāng)于連接管4的內(nèi)徑)，則蒸鍍器單元55的材料90也可從現(xiàn)已被D增大的間隙逸出。蒸鍍器單元52-56均包括各自的加熱器是有利的。蒸鍍器單元可單獨(dú)被加熱，特別是將間隙86附近的那些蒸鍍器單元加熱。
不必將位于蒸鍍器管3中的全部材料加熱，而僅需將那些直接位于間隙上的蒸鍍器單元中的材料加熱。由于材料按份存在，因此也僅需按份加熱。這樣做的優(yōu)點(diǎn)是，那些不能經(jīng)受長期熱負(fù)荷從而分解的材料，僅短時(shí)間暴露于高溫。
從圖6可看出，可以僅將蒸鍍器單元54的盆體94中的材料89蒸鍍。當(dāng)材料89被蒸鍍后，其內(nèi)還含有材料的另一個(gè)蒸鍍器單元被移入蒸鍍器單元54的位置，然后將此蒸鍍器單元中的材料蒸鍍。
有利的是，不必等待蒸鍍器54中的材料89完全蒸鍍。為了保證具有恒定蒸鍍器速率的連續(xù)工藝，優(yōu)選采用可以確定蒸鍍速率的測量儀器。
例如，通過IR測量，將連接管4作為測量單元，其中連接管4包括可透射IR光輻射的兩個(gè)相對(duì)的窗口98、99，可以確定被蒸鍍材料的濃度。利用化學(xué)計(jì)算的數(shù)學(xué)方法，可以確定蒸汽狀材料的濃度。
如果所述濃度低于特定值，則將另一個(gè)蒸鍍器單元置于蒸鍍器單元54的位置，并將此蒸鍍器單元中的材料蒸鍍。
可以例如通過提高蒸鍍溫度或通過增大間隙85來提高蒸鍍器速率。通過增大間隙85可使另外的蒸鍍器單元位于間隙85附近，以使位于這些蒸鍍器中的材料也可以被蒸鍍。根據(jù)間隙的尺寸，可以選擇不同數(shù)量的蒸鍍器單元，因而也可以選擇待蒸鍍材料的量，從而可以對(duì)速率進(jìn)行精細(xì)調(diào)節(jié)。
由于這些蒸鍍器單元僅有一定量的材料，因此不再需要將蒸鍍器管3內(nèi)的全部材料蒸鍍。因此，特定蒸鍍器單元中的分份材料僅暴露于高溫相對(duì)短的時(shí)間，從而使材料在因熱負(fù)荷而分解之前被蒸鍍。
通過將這些大量的蒸鍍器單元(通過導(dǎo)向元件使其處于適于蒸鍍材料的位置)，可使蒸鍍工藝連續(xù)利用所述材料。因此持續(xù)地確保恒定的蒸鍍速率。因此，整個(gè)裝置的使用壽命也足以進(jìn)行大面積涂覆。原則上，必須區(qū)分相對(duì)于固定在裝置上的蒸鍍器管3的兩種各自獨(dú)立的運(yùn)動(dòng)。
在涉及活塞30或活塞80的一種運(yùn)動(dòng)中，所述兩個(gè)活塞中的一個(gè)被固定在蒸鍍器管3上。另一個(gè)活塞例如通過真空密閉線性導(dǎo)軌從真空外部驅(qū)動(dòng)。兩個(gè)活塞30、80中哪個(gè)固定哪個(gè)可運(yùn)動(dòng)并不影響功能。
另一種運(yùn)動(dòng)(關(guān)于蒸鍍器單元的運(yùn)動(dòng))也可以通過從真空外部驅(qū)動(dòng)的真空密閉導(dǎo)桿產(chǎn)生。用開口40-42中的桿將蒸鍍器單元連接以形成組合件(包括隔離層)。
權(quán)利要求
1.一種具有蒸鍍器管(3)的材料蒸鍍裝置，所述裝置包括用于蒸鍍材料的至少一個(gè)排出口(85)，其特征在于，具有平行設(shè)置的至少兩個(gè)蒸鍍器單元(27、32、51-60)，所述蒸鍍器單元可以沿著公共軸相對(duì)彼此運(yùn)動(dòng)。
2.如權(quán)利要求1所述的材料蒸鍍裝置，其特征在于，所述蒸鍍器單元(27、32、51-60)均具有其各自的加熱裝置(49、61-70)。
3.如權(quán)利要求1所述的材料蒸鍍裝置，其特征在于，具有用于所述蒸鍍器單元(27、32、51-60)的導(dǎo)向元件(30、80)，其中至少一個(gè)導(dǎo)向元件(80)是可偏移的。
4.如權(quán)利要求3所述的材料蒸鍍裝置，其特征在于，所述導(dǎo)向元件(30、80)為被所述蒸鍍器單元(27、32、51-60)以夾鉗形式至少部分地圍繞的活塞。
5.如權(quán)利要求1所述的材料蒸鍍裝置，其特征在于，所述至少兩個(gè)蒸鍍器單元(27、32、51-60)被設(shè)置在柱體(26)上，所述柱體(26)接觸所述蒸鍍器管(3)的壁面(25)的內(nèi)側(cè)。
6.如權(quán)利要求5所述的材料蒸鍍裝置，其特征在于，在所述柱體(26)與設(shè)置在柱體(26)上的所述至少兩個(gè)蒸鍍器單元(27、32、51-60)之間設(shè)置隔離材料(28)。
7.如權(quán)利要求1所述的材料蒸鍍裝置，其特征在于，在所述至少兩個(gè)蒸鍍器單元(27、32、51-60)之間設(shè)置隔離材料(50、71-79)。
8.如權(quán)利要求1所述的材料蒸鍍裝置，其特征在于，所述至少兩個(gè)蒸鍍器單元(27、32、51-60)中的每個(gè)包括用于待蒸鍍材料的容納機(jī)構(gòu)(37、92-96)。
9.如權(quán)利要求1所述的材料蒸鍍裝置，其特征在于，所述至少兩個(gè)蒸鍍器單元(27、32、51-60)中的每個(gè)包括獨(dú)立的加熱器。
10.如權(quán)利要求1所述的材料蒸鍍裝置，其特征在于，所述至少兩個(gè)蒸鍍器單元(27、32、51-60)中的每個(gè)包括獨(dú)立的冷卻系統(tǒng)。
11.如權(quán)利要求1所述的材料蒸鍍裝置，其特征在于，所述至少兩個(gè)蒸鍍器單元與導(dǎo)向桿(31)相連接。
12.如權(quán)利要求5或11所述的材料蒸鍍裝置，其特征在于，所述柱體(26)與導(dǎo)向桿(31)相連接。
13.如權(quán)利要求1所述的材料蒸鍍裝置，其特征在于，所述蒸鍍器單元(27、32、51-60)為向一側(cè)開口的圓環(huán)。
14.如權(quán)利要求13所述的材料蒸鍍裝置，其特征在于，向一側(cè)開口的所述蒸鍍器單元(27、32、51-60)以夾鉗形式圍繞上活塞(30)和/或下活塞(80)。
15.如權(quán)利要求1所述的材料蒸鍍裝置，其特征在于，所述蒸鍍器單元(27、32、51-60)中的至少一個(gè)被設(shè)置在所述間隙(85)的同等高度上。
16.如權(quán)利要求1所述的材料蒸鍍裝置，其特征在于，所述間隙(85)是由設(shè)置在上活塞(30)上的加熱器(82)和設(shè)置在下活塞(80)上的加熱器(81)所形成的。
17.如權(quán)利要求16所述的材料蒸鍍裝置，其特征在于，在所述下活塞(80)與所述加熱器(81)之間以及所述上活塞(30)與所述加熱器(82)之間設(shè)置隔離材料(83、84)。
18.如權(quán)利要求1所述的材料蒸鍍裝置，其特征在于，在所述蒸鍍器管(3)與所述分配器(5)之間設(shè)置連接管(3)。
全文摘要
本發(fā)明涉及具有蒸鍍器管等的材料蒸鍍裝置，所述裝置包括至少一個(gè)被蒸鍍材料的排出口。所述蒸鍍器管與蒸汽分配器連接，并包括至少兩個(gè)可獨(dú)立加熱的蒸鍍器單元。在所述蒸鍍器管中，具有通過間隙分隔的上活塞和下活塞。所述至少兩個(gè)獨(dú)立的蒸鍍器單元以夾鉗形式至少部分地圍繞所述下活塞和/或上活塞。
文檔編號(hào)C23C14/24GK101082122SQ20071011059
公開日2007年12月5日 申請(qǐng)日期2007年6月4日 優(yōu)先權(quán)日2006年6月3日
發(fā)明者吉多·哈滕多夫 申請(qǐng)人:應(yīng)用材料合資有限公司