流体供給装置及びその形成方法
流体供給装置とそのような装置を形成するための方法が提供される。流体供給装置は、本体、プレナム、入口、及び出口を含む。本体は、ホウ素、アルミニウム、ケイ素、ガリウム、耐火性硬質金属、遷移金属、及び希土類金属を有する元素、又はこれらの複合物、又はこれらの組み合わせ、の窒化物、炭化物、炭窒化物、酸窒化物の少なくとも一つから形成される。プレナムは、本体に配置される。入口は本体の第１部分を通過しプレナムと流体連通する。そして、出口は本体の第２部分を通過しプレナムと流体連通する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、概ね流体供給装置、及び高反応材料の腐食性及び劣化性に対して耐性のある材料で、そのような装置を形成する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ある産業においては、高反応ガスや液体の取り扱いが必要である。そのようなガスや液体は、産業上のプロセス及びアプリケーションにおいて、しばしば分配されたり或いは供給される。そのような高反応ガス及び液体の取り扱いにおいて用いられる供給物品は、ガスや液体と接触すると急速に腐食し劣化する。そして、そのような供給物品の耐用年数は、高反応ガス及び液体による腐食や劣化に対する耐久能力に依存する。
【０００３】
例えば、半導体ウエハプロセスにおいては、しばしばウエハ表面上にガスが供給され、半導体デバイスの一又はそれ以上の層を形成する。そのようなガスは、アンモニア、シラン、及び種々の金属有機蒸気が含まれる。そのようなガスが加熱されると、例えば、高温の水素や他の高腐食性の種を解離したり、或いは割ったりする。
【０００４】
他の例において、金属は気体及び液体状態において、その反応性、温度及び浸透性により、取り扱いが難しい。薄膜フィルムの太陽電池産業においては、銅、インジウム、ガリウム、セレニウムの蒸気や、太陽電池の製造に用いるガスを取り扱うのが一般的である。これらの材料のすべてが、そのような材料の取り扱いに用いられる流体供給システムに用いられる材料に、腐食の影響を有する。
【０００５】
金属コーティング産業は、他の金属に層を形成するために液体状及び気体状の金属を用いる。液体状及び気体状の金属を積層するために、金属シートの上方に配置される供給物品は、液体状及び気体状の金属の高反応性に耐えなければならない。金属の供給物品が液体又は気体との反応する材料で形成されていると、急速な腐食や劣化により金属の構造的一体性が損傷し、その供給物品は早期に故障する。液体及び気体状金属の高反応性に耐性を有する供給物品に対する要求に加え、供給物品は、そのような金属を供給するのに要求される高温に耐えるものでなければならない。気体状又は液体状の金属の供給物品は、その壁を通過する気体状の金属の透過性に耐えうるような十分な密度を有する必要がある。
【０００６】
このような挑戦により、供給物品は典型的には、非常に短い耐用年数であり、本質的に使い捨てとなり、これにより、不十分で取り扱いにくく、失敗を引き起こす可能性のある方法となる。液体アルミニウム又は気体アルミニウムに限定されないがこれらを含む高反応材料を取り扱い、耐用年数を増加する新規な装置、及びそのような装置を形成する方法のニーズが存在する。
【０００７】
流体供給装置と、このような装置を形成する方法が提供される。流体供給装置は、本体と、プレナムと、入口と、出口とを備えている。本体は、ホウ素、アルミニウム、ケイ素、ガリウム、耐火性硬質金属、遷移金属、及び希土類金属を有する元素、又はこれらの複合物、又はこれらの組み合わせ、の窒化物、炭化物、炭窒化物、酸窒化物の少なくとも一つから形成される。プレナムは、本体に配置される。入口は本体の第１部分を通過しプレナムと流体連通する。そして、出口は本体の第２部分を通過しプレナムと流体連通する。
【０００８】
流体供給装置を形成する方法は、基板の提供と、この基板上への第１層の積層を含む。第１層は、ホウ素、アルミニウム、ケイ素、ガリウム、耐火性硬質金属、遷移金属、及び希土類金属のグループから選択される元素、又はこれらの複合物、又はこれらの組み合わせ、の窒化物、炭化物、炭窒化物、酸窒化物の少なくとも一つで形成される。少なくとも一つの穴が、第１層及び基板の少なくとも一部を貫通して形成される。第２層が残属する第１層と露出する基板の少なくとも一部に積層される。少なくとも一つの穴は、基板への流体アクセスを提供するように第１及び第２層を貫通して形成される。基板材料は、昇温環境の中に装置の半成品を配置することで穴から除去され、これによって流体供給装置が形成される。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
添付の図面は、この明細書に組み込まれ、そしてこれを構成するとともに、好ましい実施形態の種々の態様を例示する。
【図１】流体供給装置の半成品の断面図である。
【図２】流体供給装置の半成品の断面図である。
【図３】流体供給装置の半成品の断面図である。
【図４】流体供給装置の半成品の断面図である。
【図５】流体供給装置の底面図である。
【図６】流体供給装置の底面図である。
【図７】流体供給装置の半成品の断面図である。
【図８】流体供給装置の断面図である。
【図９】流体供給装置の部分断面斜視図である。
【図１０】流体供給装置の部分斜視図である。
【図１１】流体供給装置の部分断面斜視図である。
【図１２】流体供給装置の半成品の部分斜視図である。
【図１３】図１２の流体供給装置の半成品の詳細な一部斜視図である。
【図１４】流体供給装置の半成品の詳細な部分斜視図である。
【図１５】流体供給装置の半成品の詳細な部分斜視図である。
【図１６】流体供給装置の半成品の詳細な部分斜視図である。
【図１７】流体供給装置の部分斜視図である。
【図１８】流体供給装置の部分断面斜視図である。
【図１９】図１８の流体供給装置の詳細な部分断面斜視図である。
【図２０】図１８の流体供給装置の詳細な部分断面斜視図である。
【発明を実施するための好ましい形態】
【００１０】
この明細書を通じて、物質は、流体、流体状態、液相などとして説明される。「流体」という文言、及び「流体」という文言を含むフレーズの使用は、物質の液体、気体、及び蒸気形態を含むことが理解されよう。
【００１１】
高反応流体を取り扱う装置の一実施形態では、比較的複雑な形状や配置を有する物が、ある表面に高反応流体を供給したり積層するために提供される。このような流体供給装置は、少なくとも一つの入口、少なくとも一つの出口、及び少なくとも一つのプレナムを含むことができる。プレナムは、流体供給装置の内部に配置される、概ねチャンバ、凹部、流路、または他のそのような流体を含みうる構造にすることができる。プレナムは、当該プレナムに含まれる流体が正圧を受けることができるように配置される。入口は、プレナムに流体を供給するためにアクセスされる開口の提供、プレナムからの流体の除去、プレナムへの正圧の付与などを行う。出口は、プレナムの中にある流体を分配するのに通過する開口を提供する。一般に、流体供給装置は、流体の供給パターンを制御するのに望まれるように配置することができる複数の出口を含む。例えば、出口は、所定の領域又は容量を超えて流体の分配を促進するための通常の対称的なマトリックスで配置することができる。他の例において、出口の数は、流体の濃縮を変化させるために流体供給装置に沿う一つの場所に集中させることもできる。
【００１２】
この流体供給装置は、この明細書全体を通じて、比較的複雑な形状や配置を有する物として記載される。このような記載は、一般的に、例えば、複雑な内部流路、複数の内部流路、高いアスペクト比を有する外形、平坦ではない外面又は内面、又は非直線状の外形、等を含む物を参照する。比較的複雑な形状や配置とは、ブロック状の材料から物体を直接機械加工することで形成できないような形状及び配置を有する物体として参照される。
【００１３】
この流体供給装置は、例えば液体アルミニウムのような高反応物質の腐食性又は劣化性に耐える材料で形成されることが、この明細書全体に亘って記載され得る。液体アルミニウムを取り扱い分配する装置は、一般的に液体アルミニウムとの反応に耐え、液体アルミニウムの高温を取り扱う耐熱特性を有し、十分な密度を有し、これによってアルミニウムガスは装置を透過しない。液体アルミニウムの腐食性及び劣化性に耐える材料で装置を形成することは、アルミニウムを含んだり分配するための流体供給装置の耐用年数を実質的に長くする。このような抵抗材料の例は、ホウ素、アルミニウム、ケイ素、ガリウム、耐火性硬質金属、遷移金属、及び希土類金属のグループから選択される元素、又はこれらの複合物、又はこれらの組み合わせ、の窒化物、炭化物、炭窒化物、又は酸窒化物を含む。
【００１４】
一実施形態において、流体供給装置は、実質的に熱分解窒化ホウ素（ｐＢＮ）で構成されている。実施形態の例において、ここでは便宜的にｐＢＮとして記載し、この明細書を読んで理解した当業者は、流体供給装置がｐＢＮで構成されることに限定されず、高反応物質の腐食性及び劣化性に耐えるいずれの材料でも形成することができることを理解するであろう。
【００１５】
図１から図５は、ｐＢＮ流体供給装置１００の製造、製作、形成、または提供する方法を例示している。特に、図１から図４は、製作の異なるステージにおける、装置の断面図を示している。図５は、完成した流体供給装置１００の底面図を示す。便宜のため、この流体供給装置を、「シャワーヘッド」として参照する。
【００１６】
図１に示すように、流体供給装置１００の組み立ては、基板１０２を提供し、この基板１０２の外部表面にｐＢＮの連続層１０４をコーティングすることによって始まる。基板１０２は、グラファイトまたは他の同様の材料とすることができる。基板は、一般にディスク状、筒状、立方体状、直方体状、慣行上の形状などの種々の形状に形成したり機械加工したりすることができる。明らかなように、基板の形状は、一般的に、完成品である流体供給装置を所望の形状に形成するのが容易なものが選択される。例えば、流体供給装置の完成品の所望の形状がディスク状である場合には、通常は、ディスク状の基板が用いられる。
【００１７】
ｐＢＮ層１０４は、種々の方法で形成することができる。例えば、ｐＢＮ層は、化学蒸着法、物理的気相成長法、原子層成長法などによって、基板の外面に積層させることができる。図１に示す実施形態において、ｐＢＮ層１０４は、基板１０２を包み込むように、基板１０２の外面に連続的なコーティングを形成する。或いは、ここで記載される他の実施形態で例示されるように、ｐＢＮ層は、基板の表面に選択的にコーティングされるように構成されたり、選択された表面の選択された位置にコーティングされるように構成されてもよい。
【００１８】
一旦、ｐＢＮ層１０４が積層されると、ｐＢＮ層１０４の上面を通って基板１０２へ通ずる一又はそれ以上の穴又は溝１０６が形成される。一実施形態においては、図２に示すように、ｐＢＮ層１０４の上面１０８及び基板１０２を通ってｐＢＮ層１０２の底面１１０に達する複数の溝１０６が機械加工によって形成される。このような溝１０６の形成、特に比較的多くの溝１０６の形成は、基板材料の実質的な量を取り除くことで行うことができる。一旦、溝１０６が形成されると、形成された穴や溝１０６を通して基板材料を追加で取り除くさらなる機械加工を行ってもよい。
【００１９】
所望の量の基板材料が取り除かれると、ｐＢＮの第２層１１２が積層されるか、或いは流体供給装置の半成品の外面に塗布される。ｐＢＮの第２層１１２は、第１ｐＢＮ層１０４と流体供給装置の半成品の残存する基板材料とを包み込むように、形成される。図３は、そのようなステップの結果を示している。流体供給装置の半成品は、ｐＢＮ層１０４，１１２によって包み込まれた基板材料１１４のポケットを伴って形成されている。第２の穴１１６を第１及び第２ｐＢＮ層１０４，１１２の底面１１０，１１１に形成してもよい。穴１１６は、残存する基板材料１１４へのアクセスを提供する。一実施形態において、少なくとも一つの穴１１６は、底面１１０，１１１を通って、基板材料１１４の残存するポケットへのアクセスを提供するように形成される。穴１１６が基板材料１１４をできるだけ多く取り除くことによって形成される一方、当業者は、基板材料１１４のポケットが位置するところに穴１１６を形成するという選択はせず、これによって基板材料１１４が最終的な流体供給装置にいくらか残留するということ（例えば、図２０参照）は予期されるであろう。流体供給装置の半成品は、昇温環境に配置され、酸化又は気化によって残存する基板材料１１４を取り除く。結果として、流体供給装置１００は、実質的にｐＢＮ材料で構成される。一実施形態において、流体供給装置の半成品は５００〜７００℃に加熱され、残存する基板材料１１４は酸化されたり気化されて、形成された穴１１６を通して流体供給装置の半成品から出ていく。
【００２０】
図５は、上述し、図１から図４に示された方法ステップによって、製造され、製作され、もしくは形成された流体供給装置の一例の底面図を示している。図３及び図４に示す基板材料１１４が取り除かれた後、図５に示すように、ｐＢＮ流体供給装置の中に連続する流路又はプレナム１１７が形成される。流体供給装置１００は、流路１１７へのアクセスを提供するために装置１００の表面を通って形成される入口１１８を含む。このようなアクセスは、プレナム１１７に流体を提供したり、プレナム１１７から流体を逃がしたり、又はプレナム１１７に圧力を付与するのに利用してもよい。流体供給装置１００の底面１１０に形成された一連の穴１１６は、プレナム１１７の中に含まれる流体のための出口とされてもよい。プレナム１１７に正圧が作用すると、装置は出口１１６を通して流体を供給する。プレナム１１７に制御された圧力を付与することにより、出口１１６を通した流体の供給の正確な制御が可能となる。そのような供給は、種々の産業上のアプリケーションにおいて、液体、気体、または蒸気を供給する有用な流体供給装置１００を構成する。
【００２１】
この明細書を読んで理解した当業者により、ここに記載される製作方法は、流体供給装置とその内部流路の両方の構成及び配置を非常に広く多様にするように設計されるであろうことを容易に理解するであろう。この柔軟性により、流路又はプレナム、及び所望のパターン又は方法で流体を効率的に供給する出口を設計することにより、多くの所望の分配パターンを構成することが可能である。
【００２２】
図６は、流体供給装置１２０の他の実施形態の例を示している。このような実施形態は、一般に上述した、図１から図４に示されるように組み立てられる。しかしながら、結果として形成された流体供給装置１２０は、一つの流体の代わりに二つの流体を供給するように構成される。気化ステップの前に残存する基板材料が二つの分離された連続するパターンを含むように、流体供給装置１２０が形成される。一旦、流体供給装置１２０が加熱され、基板材料が取り除かれると、第１流路又はプレナム１２２、及び第２流路又はプレナム１２４が形成される。第１プレナム１２２は、第１流体を所望のように供給するために、位置決めされた第１入口１２６及び一連の第１出口１２８を含む。同様に、第２プレナム１２８は、第２流体を所望のように分配するために、位置決めされた第２入口１３０及び一連の第２出口１３２を含む。第１流体は第１入口１２６に供給され、第１の一連の出口１２８を通じて供給することができ、第２流体は第２入口１３０に供給され、第２の一連の出口１３２を通じて供給することができる。このような配置により、様々な所望の供給パターンにおいて、２つの異なる流体を供給することができる。
【００２３】
図６に示す第１及び第２プレナム１２２，１２４は、互いに分離している。このような配置において、２つの流体は物理的に分離され、装置１２０内での流体間の反応を防止している。しかしながら、出口１３２から出るときの２つの流体間の反応は、産業上のプロセスにおいて有益であるかもしれない。流体供給装置１２０は、産業上のプロセスに有益なように、流体が混ざって反応するように供給されるように、構成することができるのは容易に理解できるであろう。
【００２４】
図７及び図８は、一般に上述した図１から図４に示されるように形成されるが、さらに加熱部材１４２を含む流体供給装置１４０を示している。第１ｐＢＮ層１０４が基板１０２上に積層され、穴又は溝１０６が形成された後、図７に示すように、加熱部材１４２が第１ｐＢＮ層１０４の外面に位置決めされる。第２ｐＢＮ層１１２は、流体供給装置の半成品を覆って積層することができ、その後、穴１１６を、残存する基板材料にアクセスするように形成することができる。流体供給装置の半成品が、残存する基板材料を酸化させるために昇温環境に置かれたとき、結果として形成される流体供給装置１４０は、図８に示すように、ｐＢＮ流体供給装置１４０の本体の中に配置される加熱部材１４２を含む。このような加熱部材１４２の配置は、流体供給装置１４０の一般的な温度のさらなる制御、及び流体供給装置１４０全体に亘ってより一定の加熱パターンを提供することができる。
【００２５】
加熱部材は、動力源への接続を通して熱を生成するようにできるいずれの方法で配置されてもよい。例えば、加熱部材は、薄膜状の熱分解グラファイト、金属、またはセラミックにすることができる。さらに、加熱部材は、流体供給装置に均一で、分散され、又は集中された熱の提供のために、種々の配置で選択的に分散することができる。
【００２６】
上述した方法により、種々の複雑な流体供給装置を形成することができる。例えば、図９は、複雑な形状と配置を有する流体供給装置１５０を示している。この流体供給装置１５０は、２つのｐＢＮ層１５２，１５４から組み立てられ、比較的大きいプレナム１５６、一連の入口１５８，一連の出口１６０，流体供給装置１５０に構造上の支持を付加するためにプレナム１５６の中に配置された複数の柱１６２、及びｐＢＮ層１５２，１５４の間に配置された複数の加熱部材１６４を備えている。
【００２７】
理解されるように、このような流体供給装置１５０の組み立てのプロセスは、一例として、短い筒状のグラファイト基板から始まる。第１ｐＢＮ層１５２が基板上に積層される。加熱部材１６４は、第１ｐＢＮ層１５２の表面に配置される。第２ｐＢＮ層１５４は、第１ｐＢＮ層１５２と加熱部材１６４の上に積層される。穴が、ｐＢＮ層１５２，１５４の一方側及び基板を貫通して形成され、ｐＢＮ材料が柱１６２を形成するために穴の中に積層される。入口１５８及び出口１６０は、ｐＢＮ層１５２，１５４を貫通して形成され、基板材料は、機械的に入口１５８及び出口１６０を介して除去される。そして、流体供給装置の半成品は昇温環境に配置され、流体供給装置１５０を形成するために、残存する基板材料が酸化されるか、もしくは気化される。
【００２８】
複数の入口１５８により、複数の流体をプレナム１５６に流入させることができ、流体が出口１６０から分配される前に混合される。代替的に、共通の流体が複数の入口１５８を通ってプレナム１５６に流入し、これによって圧力、密度、又は他の要素がプレナム１５６内で制御される。複数の入口１５８が例示されているが、流体供給装置は、単一の流体を受け入れるために単一の入口を有するように形成することができる。
【００２９】
出口１６０は、一般的な通常のパターンや網目で示されるが、出口１６０のパターンは、種々の産業上の要求に役立つため、多くの所望の流体分配パターンを受け入れるために多岐に亘る。柱１６２は、少なくとも一つのｐＢＮ層１５２，１５４と一体化するように形成してもよい。図９に示すように、加熱部材１６４は、概ね均一に分散され、出口１６０の近傍に配置される。このような加熱部材１６４の分散と配置により、出口１６０から出て行く流体の温度の概ね厳密な制御ができる。加熱部材１６４は、概ね均一に分散され、出口の近傍に配置されているが、加熱部材の分散と配置は変化させることができ、もしくは流体供給装置を、アプリケーションによっては、加熱部材なしで形成することもできる。
【００３０】
図１０及び図１１は、複雑な形状及び配置を伴う他の流体供給装置１７０の実施形態を示している。この流体供給装置１７０は、図９に示す流体供給装置と、流体を含むための大きいプレナム１７２を有する点で類似している。図１０及び図１１で示す流体供給装置１７０は、プレナム１７２への流路を提供するための一体化されたノズル１７４と、流体源とプレナム１７２とを接続するための便利なメカニズムと、をさらに備えている。第１の一連の出口１７６は、プレナム１７２の中に含まれる流体の供給のために提供される。この流体供給装置１７０はまた、出口１８２を有する一連の流体路１７８を含んでいる。各流体路１７８は、プレナム１７２と流体連通しないように配置され、分配のために独立して流体供給装置へ流体を供給することができる。例示しているように、流体路１７８の入口１８０は、流体供給装置１７０において概ねノズル１７４が配置されている側に配置され、流体路１７８の出口１８２は、プレナム１７２のための出口１７６と同じ面に配置される。
【００３１】
図１０及び図１１に示される配置は、ノズル１７４，プレナム１７２及びブレナム出口１７６を通る第１流体と、流体路１７８及びそれに対応する出口１８２を通る第２流体と、を供給することができる流体供給装置１７０のために提供される。この実施形態は、プレナム１７２及び流体路１７８を通って同じ流体が提供される配置のために提供されるが、流体路１７８を介して提供される流体は、流体供給装置１７０から分配される流体量を管理できるように、選択的に制御される。各流体路は、プレナム１７２及び他のすべての流体路１７８から分離することができ、これによって流体供給装置は複数の流体を分配することができる。例えば、流体供給装置が一つのプレナム１７２、３つの流体路１７８で構成された場合には，４つの異なる流体を分配することができる。
【００３２】
図１２は、複雑な形状と配置を有する流体供給装置１９０の他の実施形態を示している。この流体供給装置１９０は、複数の流路と出口を備え、これらはプレナムと一体化されている。これにより複数の流体が供給されるときに混合される。流体供給装置１９０のためのこのような複雑な形状及び配置を組み立てる方法は、図１２から図１６に図示されている。この方法は、グラファイト又は他のそのような材料からなる基板１９２から始まる。図１２及び図１３に示すように、基板１９２の上面１９４は、一連の溝１９６を有する表面１９４を提供するように機械加工することができる。溝１９６は、近接する隆起部１９８に沿い、少なくとも一つの連続するネットワークを形成するように、機械加工することができる。一旦、基板１９２の上面１９４が加工されると、ｐＢＮ層２００を、加工された基板１９２の上面１９４に被覆することができ、溝１９６と隆起部１９８のネットワークをｐＢＮ層２００が覆う。加工された基板１９２の底面は、その後、加工されて基板材料の大半が除去され、基板材料の上面１９４とポケット２０２にコーティングされたｐＢＮ層２００のみが残留する。ポケットは、基板１９２の上面１９４の隆起部１９８を形成していたものである（図１４参照）。
【００３３】
図１５に示すように、第２ｐＢＮ層２０４が、流体供給装置の半成品にコーティングされ、ｐＢＮにより装置の半成品が包まれる。出口２０６は、ｐＢＮ層２００，２０４を通して形成され、基板材料のポケット２０２へのアクセスを提供する。そして、流体供給装置の半成品は、昇温環境に配置され、基板材料は、酸化するとともに、出口を通して流体供給装置の半成品から排出される。一旦、酸化プロセスが完了すると、結果物は、図１７〜図２０に示すような、複雑な形状及び配置のｐＢＮ流体供給装置である。
【００３４】
図１９及び図２０に最もよく示されているように、流体供給装置１９０は、一連の出口２０６を有する流体供給装置１９０の上面に沿って延びる一体化された溝を有し、流体を、この流体供給装置１９０及びその上面の周縁に沿って延びる一連の溝に供給する。溝は、この流体供給装置１９０を通る２つの流体の供給のための２つの独立した流路を形成するように配置することができる。第１流路は、交互に並ぶ一体化された第１溝セット２１０と、流体供給装置１９０の周縁の第１半周に沿って配置された第１溝セット２１２とで構成することができる。第２流路は、交互に並ぶ一体化された第２溝セット２１４と、流体供給装置１９０の周縁の第２半周に沿って配置された第２溝セット２１６とで構成することができる。理解されるように、このような配置により、２つの流体が流体供給装置１９０において供給され、流体供給装置１９０の出口２０６を出るときに混合される。入口（図示省略）は、流体供給装置の底面に配置することができ、これにより流路への流体のアクセスを行うことができる。
【００３５】
図２０に示されるように、基板材料のリング２１８が、流体供給装置１９０の周縁に沿って配置され、流体供給装置１９０のための構造上のサポートを提供する。リング２１８は、基板材料を酸化した穴や開口を提供することなく、ｐＢＮ材料の第１層２００及び第２層２０４に基板材料を包み込むことによって形成することができる。流体供給装置は、２つの流路を含むように、記載され例示されているが、この明細書を読んで理解した当業者には、このような流体供給装置にはいずれの数の流路を形成してもよいことが理解されるであろう。流路の数は、最初に、基板への連続したネットワークの所望の数において機械加工し、ｐＢＮ層を塗布し、基板材料を酸化することで形成することができる。例えば、図９の流体供給装置１５０は、図１２から図２０に示すように、外面に流路を含むように適用することができる。そのような配置は、比較的大量の流体を供給する一つの大きいプレナム、及び比較的少量の流体を供給する複数の小さいプレナムのために提供される。そのような配置は、産業上のアプリケーションの特定のニーズに対して適用されるように設計することができる。
【００３６】
流体供給装置は、従来の機械加工プロセスを通じて形成することが困難な形状やサイズに形成することができる。例えば、長尺状のチューブ部材や大きいアスペクト比を有するチューブ部材によって、流体供給装置を機械加工することは難しい。例えば、流体供給装置は、比較的広い領域に亘って直線状に流体を供給する一連の出口を有する長尺状のチューブ部材を有することができる。他の例では、流体供給装置は、本体の中心から延びる複数のアームや延長部を備えることができ、いずれの所望のパターンや所望の領域にも流体を供給することができる。
【００３７】
そのような流体供給装置は、ここに記載された方法やプロセスにより形成することができる。例えば、グラファイトの基板は、一般的な所望の形状に加工することができる。ｐＢＮ層は、基板全体に積層することができる。出口と入口の穴を形成することができ、流体供給装置の半成品は、昇温環境の中に配置することができ、グラファイトの基板材料が酸化され排出されると、流体供給装置となる。他の実施形態では、加熱部材は流体供給装置の中に含ませることができる。一旦、第１ｐＢＮ層が積層されると、加熱部材は第１ｐＢＮ層の表面に配置することができ、そして、第２ｐＢＮ層を積層することができ、これによって加熱部材をｐＢＮ流体供給装置内に固定することができる。このような加熱部材は、流体供給装置の中で制御された温度を維持するために利用され、これにより流体供給装置の中に保持される流体の積層を容易にすることができる。
【００３８】
上述した流体供給装置は、金属シート上にアルミニウム層を積層するために利用することができる。例えば、アルミニウムのガスや蒸気を流体供給装置に含ませ、これをコンベアシステムの上方に配置することができる。このコンベアシステムは、流体供給装置を通り過ぎる長い金属シートを動かす。流体供給装置は、動いている金属シートに、出口が近接するように配置される。流体供給装置が加圧されると、アルミニウム蒸気が出口から供給され、金属シート上に積層されてアルミニウムの層又はフィルムが形成される。流体供給装置は、比較的大きい幅、例えば１ｍ又はそれ以上の比較的大きい幅を有し、これによって単一の流体供給装置が、１ｍ又はそれ以上の幅の金属シートをコーティングするのに利用することができる。
【００３９】
この発明の実施形態は上述したとおりであり、この明細書を読み理解したことから明らかに修正や変更が起こりうる。以下のクレームは、これらクレームの範囲及びその均等の範囲に含まれる限り、修正や変更を含むことを意図する。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、概ね流体供給装置、及び高反応材料の腐食性及び劣化性に対して耐性のある材料で、そのような装置を形成する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ある産業においては、高反応ガスや液体の取り扱いが必要である。そのようなガスや液体は、産業上のプロセス及びアプリケーションにおいて、しばしば分配されたり或いは供給される。そのような高反応ガス及び液体の取り扱いにおいて用いられる供給物品は、ガスや液体と接触すると急速に腐食し劣化する。そして、そのような供給物品の耐用年数は、高反応ガス及び液体による腐食や劣化に対する耐久能力に依存する。
【０００３】
例えば、半導体ウエハプロセスにおいては、しばしばウエハ表面上にガスが供給され、半導体デバイスの一又はそれ以上の層を形成する。そのようなガスは、アンモニア、シラン、及び種々の金属有機蒸気が含まれる。そのようなガスが加熱されると、例えば、高温の水素や他の高腐食性の種を解離したり、或いは割ったりする。
【０００４】
他の例において、金属は気体及び液体状態において、その反応性、温度及び浸透性により、取り扱いが難しい。薄膜フィルムの太陽電池産業においては、銅、インジウム、ガリウム、セレニウムの蒸気や、太陽電池の製造に用いるガスを取り扱うのが一般的である。これらの材料のすべてが、そのような材料の取り扱いに用いられる流体供給システムに用いられる材料に、腐食の影響を有する。
【０００５】
金属コーティング産業は、他の金属に層を形成するために液体状及び気体状の金属を用いる。液体状及び気体状の金属を積層するために、金属シートの上方に配置される供給物品は、液体状及び気体状の金属の高反応性に耐えなければならない。金属の供給物品が液体又は気体との反応する材料で形成されていると、急速な腐食や劣化により金属の構造的一体性が損傷し、その供給物品は早期に故障する。液体及び気体状金属の高反応性に耐性を有する供給物品に対する要求に加え、供給物品は、そのような金属を供給するのに要求される高温に耐えるものでなければならない。気体状又は液体状の金属の供給物品は、その壁を通過する気体状の金属の透過性に耐えうるような十分な密度を有する必要がある。
【０００６】
このような挑戦により、供給物品は典型的には、非常に短い耐用年数であり、本質的に使い捨てとなり、これにより、不十分で取り扱いにくく、失敗を引き起こす可能性のある方法となる。液体アルミニウム又は気体アルミニウムに限定されないがこれらを含む高反応材料を取り扱い、耐用年数を増加する新規な装置、及びそのような装置を形成する方法のニーズが存在する。
【０００７】
流体供給装置と、このような装置を形成する方法が提供される。流体供給装置は、本体と、プレナムと、入口と、出口とを備えている。本体は、ホウ素、アルミニウム、ケイ素、ガリウム、耐火性硬質金属、遷移金属、及び希土類金属を有する元素、又はこれらの複合物、又はこれらの組み合わせ、の窒化物、炭化物、炭窒化物、酸窒化物の少なくとも一つから形成される。プレナムは、本体に配置される。入口は本体の第１部分を通過しプレナムと流体連通する。そして、出口は本体の第２部分を通過しプレナムと流体連通する。
【０００８】
流体供給装置を形成する方法は、基板の提供と、この基板上への第１層の積層を含む。第１層は、ホウ素、アルミニウム、ケイ素、ガリウム、耐火性硬質金属、遷移金属、及び希土類金属のグループから選択される元素、又はこれらの複合物、又はこれらの組み合わせ、の窒化物、炭化物、炭窒化物、酸窒化物の少なくとも一つで形成される。少なくとも一つの穴が、第１層及び基板の少なくとも一部を貫通して形成される。第２層が残属する第１層と露出する基板の少なくとも一部に積層される。少なくとも一つの穴は、基板への流体アクセスを提供するように第１及び第２層を貫通して形成される。基板材料は、昇温環境の中に装置の半成品を配置することで穴から除去され、これによって流体供給装置が形成される。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
添付の図面は、この明細書に組み込まれ、そしてこれを構成するとともに、好ましい実施形態の種々の態様を例示する。
【図１】流体供給装置の半成品の断面図である。
【図２】流体供給装置の半成品の断面図である。
【図３】流体供給装置の半成品の断面図である。
【図４】流体供給装置の半成品の断面図である。
【図５】流体供給装置の底面図である。
【図６】流体供給装置の底面図である。
【図７】流体供給装置の半成品の断面図である。
【図８】流体供給装置の断面図である。
【図９】流体供給装置の部分断面斜視図である。
【図１０】流体供給装置の部分斜視図である。
【図１１】流体供給装置の部分断面斜視図である。
【図１２】流体供給装置の半成品の部分斜視図である。
【図１３】図１２の流体供給装置の半成品の詳細な一部斜視図である。
【図１４】流体供給装置の半成品の詳細な部分斜視図である。
【図１５】流体供給装置の半成品の詳細な部分斜視図である。
【図１６】流体供給装置の半成品の詳細な部分斜視図である。
【図１７】流体供給装置の部分斜視図である。
【図１８】流体供給装置の部分断面斜視図である。
【図１９】図１８の流体供給装置の詳細な部分断面斜視図である。
【図２０】図１８の流体供給装置の詳細な部分断面斜視図である。
【発明を実施するための好ましい形態】
【００１０】
この明細書を通じて、物質は、流体、流体状態、液相などとして説明される。「流体」という文言、及び「流体」という文言を含むフレーズの使用は、物質の液体、気体、及び蒸気形態を含むことが理解されよう。
【００１１】
高反応流体を取り扱う装置の一実施形態では、比較的複雑な形状や配置を有する物が、ある表面に高反応流体を供給したり積層するために提供される。このような流体供給装置は、少なくとも一つの入口、少なくとも一つの出口、及び少なくとも一つのプレナムを含むことができる。プレナムは、流体供給装置の内部に配置される、概ねチャンバ、凹部、流路、または他のそのような流体を含みうる構造にすることができる。プレナムは、当該プレナムに含まれる流体が正圧を受けることができるように配置される。入口は、プレナムに流体を供給するためにアクセスされる開口の提供、プレナムからの流体の除去、プレナムへの正圧の付与などを行う。出口は、プレナムの中にある流体を分配するのに通過する開口を提供する。一般に、流体供給装置は、流体の供給パターンを制御するのに望まれるように配置することができる複数の出口を含む。例えば、出口は、所定の領域又は容量を超えて流体の分配を促進するための通常の対称的なマトリックスで配置することができる。他の例において、出口の数は、流体の濃縮を変化させるために流体供給装置に沿う一つの場所に集中させることもできる。
【００１２】
この流体供給装置は、この明細書全体を通じて、比較的複雑な形状や配置を有する物として記載される。このような記載は、一般的に、例えば、複雑な内部流路、複数の内部流路、高いアスペクト比を有する外形、平坦ではない外面又は内面、又は非直線状の外形、等を含む物を参照する。比較的複雑な形状や配置とは、ブロック状の材料から物体を直接機械加工することで形成できないような形状及び配置を有する物体として参照される。
【００１３】
この流体供給装置は、例えば液体アルミニウムのような高反応物質の腐食性又は劣化性に耐える材料で形成されることが、この明細書全体に亘って記載され得る。液体アルミニウムを取り扱い分配する装置は、一般的に液体アルミニウムとの反応に耐え、液体アルミニウムの高温を取り扱う耐熱特性を有し、十分な密度を有し、これによってアルミニウムガスは装置を透過しない。液体アルミニウムの腐食性及び劣化性に耐える材料で装置を形成することは、アルミニウムを含んだり分配するための流体供給装置の耐用年数を実質的に長くする。このような抵抗材料の例は、ホウ素、アルミニウム、ケイ素、ガリウム、耐火性硬質金属、遷移金属、及び希土類金属のグループから選択される元素、又はこれらの複合物、又はこれらの組み合わせ、の窒化物、炭化物、炭窒化物、又は酸窒化物を含む。
【００１４】
一実施形態において、流体供給装置は、実質的に熱分解窒化ホウ素（ｐＢＮ）で構成されている。実施形態の例において、ここでは便宜的にｐＢＮとして記載し、この明細書を読んで理解した当業者は、流体供給装置がｐＢＮで構成されることに限定されず、高反応物質の腐食性及び劣化性に耐えるいずれの材料でも形成することができることを理解するであろう。
【００１５】
図１から図５は、ｐＢＮ流体供給装置１００の製造、製作、形成、または提供する方法を例示している。特に、図１から図４は、製作の異なるステージにおける、装置の断面図を示している。図５は、完成した流体供給装置１００の底面図を示す。便宜のため、この流体供給装置を、「シャワーヘッド」として参照する。
【００１６】
図１に示すように、流体供給装置１００の組み立ては、基板１０２を提供し、この基板１０２の外部表面にｐＢＮの連続層１０４をコーティングすることによって始まる。基板１０２は、グラファイトまたは他の同様の材料とすることができる。基板は、一般にディスク状、筒状、立方体状、直方体状、慣行上の形状などの種々の形状に形成したり機械加工したりすることができる。明らかなように、基板の形状は、一般的に、完成品である流体供給装置を所望の形状に形成するのが容易なものが選択される。例えば、流体供給装置の完成品の所望の形状がディスク状である場合には、通常は、ディスク状の基板が用いられる。
【００１７】
ｐＢＮ層１０４は、種々の方法で形成することができる。例えば、ｐＢＮ層は、化学蒸着法、物理的気相成長法、原子層成長法などによって、基板の外面に積層させることができる。図１に示す実施形態において、ｐＢＮ層１０４は、基板１０２を包み込むように、基板１０２の外面に連続的なコーティングを形成する。或いは、ここで記載される他の実施形態で例示されるように、ｐＢＮ層は、基板の表面に選択的にコーティングされるように構成されたり、選択された表面の選択された位置にコーティングされるように構成されてもよい。
【００１８】
一旦、ｐＢＮ層１０４が積層されると、ｐＢＮ層１０４の上面を通って基板１０２へ通ずる一又はそれ以上の穴又は溝１０６が形成される。一実施形態においては、図２に示すように、ｐＢＮ層１０４の上面１０８及び基板１０２を通ってｐＢＮ層１０２の底面１１０に達する複数の溝１０６が機械加工によって形成される。このような溝１０６の形成、特に比較的多くの溝１０６の形成は、基板材料の実質的な量を取り除くことで行うことができる。一旦、溝１０６が形成されると、形成された穴や溝１０６を通して基板材料を追加で取り除くさらなる機械加工を行ってもよい。
【００１９】
所望の量の基板材料が取り除かれると、ｐＢＮの第２層１１２が積層されるか、或いは流体供給装置の半成品の外面に塗布される。ｐＢＮの第２層１１２は、第１ｐＢＮ層１０４と流体供給装置の半成品の残存する基板材料とを包み込むように、形成される。図３は、そのようなステップの結果を示している。流体供給装置の半成品は、ｐＢＮ層１０４，１１２によって包み込まれた基板材料１１４のポケットを伴って形成されている。第２の穴１１６を第１及び第２ｐＢＮ層１０４，１１２の底面１１０，１１１に形成してもよい。穴１１６は、残存する基板材料１１４へのアクセスを提供する。一実施形態において、少なくとも一つの穴１１６は、底面１１０，１１１を通って、基板材料１１４の残存するポケットへのアクセスを提供するように形成される。穴１１６が基板材料１１４をできるだけ多く取り除くことによって形成される一方、当業者は、基板材料１１４のポケットが位置するところに穴１１６を形成するという選択はせず、これによって基板材料１１４が最終的な流体供給装置にいくらか残留するということ（例えば、図２０参照）は予期されるであろう。流体供給装置の半成品は、昇温環境に配置され、酸化又は気化によって残存する基板材料１１４を取り除く。結果として、流体供給装置１００は、実質的にｐＢＮ材料で構成される。一実施形態において、流体供給装置の半成品は５００〜７００℃に加熱され、残存する基板材料１１４は酸化されたり気化されて、形成された穴１１６を通して流体供給装置の半成品から出ていく。
【００２０】
図５は、上述し、図１から図４に示された方法ステップによって、製造され、製作され、もしくは形成された流体供給装置の一例の底面図を示している。図３及び図４に示す基板材料１１４が取り除かれた後、図５に示すように、ｐＢＮ流体供給装置の中に連続する流路又はプレナム１１７が形成される。流体供給装置１００は、流路１１７へのアクセスを提供するために装置１００の表面を通って形成される入口１１８を含む。このようなアクセスは、プレナム１１７に流体を提供したり、プレナム１１７から流体を逃がしたり、又はプレナム１１７に圧力を付与するのに利用してもよい。流体供給装置１００の底面１１０に形成された一連の穴１１６は、プレナム１１７の中に含まれる流体のための出口とされてもよい。プレナム１１７に正圧が作用すると、装置は出口１１６を通して流体を供給する。プレナム１１７に制御された圧力を付与することにより、出口１１６を通した流体の供給の正確な制御が可能となる。そのような供給は、種々の産業上のアプリケーションにおいて、液体、気体、または蒸気を供給する有用な流体供給装置１００を構成する。
【００２１】
この明細書を読んで理解した当業者により、ここに記載される製作方法は、流体供給装置とその内部流路の両方の構成及び配置を非常に広く多様にするように設計されるであろうことを容易に理解するであろう。この柔軟性により、流路又はプレナム、及び所望のパターン又は方法で流体を効率的に供給する出口を設計することにより、多くの所望の分配パターンを構成することが可能である。
【００２２】
図６は、流体供給装置１２０の他の実施形態の例を示している。このような実施形態は、一般に上述した、図１から図４に示されるように組み立てられる。しかしながら、結果として形成された流体供給装置１２０は、一つの流体の代わりに二つの流体を供給するように構成される。気化ステップの前に残存する基板材料が二つの分離された連続するパターンを含むように、流体供給装置１２０が形成される。一旦、流体供給装置１２０が加熱され、基板材料が取り除かれると、第１流路又はプレナム１２２、及び第２流路又はプレナム１２４が形成される。第１プレナム１２２は、第１流体を所望のように供給するために、位置決めされた第１入口１２６及び一連の第１出口１２８を含む。同様に、第２プレナム１２８は、第２流体を所望のように分配するために、位置決めされた第２入口１３０及び一連の第２出口１３２を含む。第１流体は第１入口１２６に供給され、第１の一連の出口１２８を通じて供給することができ、第２流体は第２入口１３０に供給され、第２の一連の出口１３２を通じて供給することができる。このような配置により、様々な所望の供給パターンにおいて、２つの異なる流体を供給することができる。
【００２３】
図６に示す第１及び第２プレナム１２２，１２４は、互いに分離している。このような配置において、２つの流体は物理的に分離され、装置１２０内での流体間の反応を防止している。しかしながら、出口１３２から出るときの２つの流体間の反応は、産業上のプロセスにおいて有益であるかもしれない。流体供給装置１２０は、産業上のプロセスに有益なように、流体が混ざって反応するように供給されるように、構成することができるのは容易に理解できるであろう。
【００２４】
図７及び図８は、一般に上述した図１から図４に示されるように形成されるが、さらに加熱部材１４２を含む流体供給装置１４０を示している。第１ｐＢＮ層１０４が基板１０２上に積層され、穴又は溝１０６が形成された後、図７に示すように、加熱部材１４２が第１ｐＢＮ層１０４の外面に位置決めされる。第２ｐＢＮ層１１２は、流体供給装置の半成品を覆って積層することができ、その後、穴１１６を、残存する基板材料にアクセスするように形成することができる。流体供給装置の半成品が、残存する基板材料を酸化させるために昇温環境に置かれたとき、結果として形成される流体供給装置１４０は、図８に示すように、ｐＢＮ流体供給装置１４０の本体の中に配置される加熱部材１４２を含む。このような加熱部材１４２の配置は、流体供給装置１４０の一般的な温度のさらなる制御、及び流体供給装置１４０全体に亘ってより一定の加熱パターンを提供することができる。
【００２５】
加熱部材は、動力源への接続を通して熱を生成するようにできるいずれの方法で配置されてもよい。例えば、加熱部材は、薄膜状の熱分解グラファイト、金属、またはセラミックにすることができる。さらに、加熱部材は、流体供給装置に均一で、分散され、又は集中された熱の提供のために、種々の配置で選択的に分散することができる。
【００２６】
上述した方法により、種々の複雑な流体供給装置を形成することができる。例えば、図９は、複雑な形状と配置を有する流体供給装置１５０を示している。この流体供給装置１５０は、２つのｐＢＮ層１５２，１５４から組み立てられ、比較的大きいプレナム１５６、一連の入口１５８，一連の出口１６０，流体供給装置１５０に構造上の支持を付加するためにプレナム１５６の中に配置された複数の柱１６２、及びｐＢＮ層１５２，１５４の間に配置された複数の加熱部材１６４を備えている。
【００２７】
理解されるように、このような流体供給装置１５０の組み立てのプロセスは、一例として、短い筒状のグラファイト基板から始まる。第１ｐＢＮ層１５２が基板上に積層される。加熱部材１６４は、第１ｐＢＮ層１５２の表面に配置される。第２ｐＢＮ層１５４は、第１ｐＢＮ層１５２と加熱部材１６４の上に積層される。穴が、ｐＢＮ層１５２，１５４の一方側及び基板を貫通して形成され、ｐＢＮ材料が柱１６２を形成するために穴の中に積層される。入口１５８及び出口１６０は、ｐＢＮ層１５２，１５４を貫通して形成され、基板材料は、機械的に入口１５８及び出口１６０を介して除去される。そして、流体供給装置の半成品は昇温環境に配置され、流体供給装置１５０を形成するために、残存する基板材料が酸化されるか、もしくは気化される。
【００２８】
複数の入口１５８により、複数の流体をプレナム１５６に流入させることができ、流体が出口１６０から分配される前に混合される。代替的に、共通の流体が複数の入口１５８を通ってプレナム１５６に流入し、これによって圧力、密度、又は他の要素がプレナム１５６内で制御される。複数の入口１５８が例示されているが、流体供給装置は、単一の流体を受け入れるために単一の入口を有するように形成することができる。
【００２９】
出口１６０は、一般的な通常のパターンや網目で示されるが、出口１６０のパターンは、種々の産業上の要求に役立つため、多くの所望の流体分配パターンを受け入れるために多岐に亘る。柱１６２は、少なくとも一つのｐＢＮ層１５２，１５４と一体化するように形成してもよい。図９に示すように、加熱部材１６４は、概ね均一に分散され、出口１６０の近傍に配置される。このような加熱部材１６４の分散と配置により、出口１６０から出て行く流体の温度の概ね厳密な制御ができる。加熱部材１６４は、概ね均一に分散され、出口の近傍に配置されているが、加熱部材の分散と配置は変化させることができ、もしくは流体供給装置を、アプリケーションによっては、加熱部材なしで形成することもできる。
【００３０】
図１０及び図１１は、複雑な形状及び配置を伴う他の流体供給装置１７０の実施形態を示している。この流体供給装置１７０は、図９に示す流体供給装置と、流体を含むための大きいプレナム１７２を有する点で類似している。図１０及び図１１で示す流体供給装置１７０は、プレナム１７２への流路を提供するための一体化されたノズル１７４と、流体源とプレナム１７２とを接続するための便利なメカニズムと、をさらに備えている。第１の一連の出口１７６は、プレナム１７２の中に含まれる流体の供給のために提供される。この流体供給装置１７０はまた、出口１８２を有する一連の流体路１７８を含んでいる。各流体路１７８は、プレナム１７２と流体連通しないように配置され、分配のために独立して流体供給装置へ流体を供給することができる。例示しているように、流体路１７８の入口１８０は、流体供給装置１７０において概ねノズル１７４が配置されている側に配置され、流体路１７８の出口１８２は、プレナム１７２のための出口１７６と同じ面に配置される。
【００３１】
図１０及び図１１に示される配置は、ノズル１７４，プレナム１７２及びブレナム出口１７６を通る第１流体と、流体路１７８及びそれに対応する出口１８２を通る第２流体と、を供給することができる流体供給装置１７０のために提供される。この実施形態は、プレナム１７２及び流体路１７８を通って同じ流体が提供される配置のために提供されるが、流体路１７８を介して提供される流体は、流体供給装置１７０から分配される流体量を管理できるように、選択的に制御される。各流体路は、プレナム１７２及び他のすべての流体路１７８から分離することができ、これによって流体供給装置は複数の流体を分配することができる。例えば、流体供給装置が一つのプレナム１７２、３つの流体路１７８で構成された場合には，４つの異なる流体を分配することができる。
【００３２】
図１２は、複雑な形状と配置を有する流体供給装置１９０の他の実施形態を示している。この流体供給装置１９０は、複数の流路と出口を備え、これらはプレナムと一体化されている。これにより複数の流体が供給されるときに混合される。流体供給装置１９０のためのこのような複雑な形状及び配置を組み立てる方法は、図１２から図１６に図示されている。この方法は、グラファイト又は他のそのような材料からなる基板１９２から始まる。図１２及び図１３に示すように、基板１９２の上面１９４は、一連の溝１９６を有する表面１９４を提供するように機械加工することができる。溝１９６は、近接する隆起部１９８に沿い、少なくとも一つの連続するネットワークを形成するように、機械加工することができる。一旦、基板１９２の上面１９４が加工されると、ｐＢＮ層２００を、加工された基板１９２の上面１９４に被覆することができ、溝１９６と隆起部１９８のネットワークをｐＢＮ層２００が覆う。加工された基板１９２の底面は、その後、加工されて基板材料の大半が除去され、基板材料の上面１９４とポケット２０２にコーティングされたｐＢＮ層２００のみが残留する。ポケットは、基板１９２の上面１９４の隆起部１９８を形成していたものである（図１４参照）。
【００３３】
図１５に示すように、第２ｐＢＮ層２０４が、流体供給装置の半成品にコーティングされ、ｐＢＮにより装置の半成品が包まれる。出口２０６は、ｐＢＮ層２００，２０４を通して形成され、基板材料のポケット２０２へのアクセスを提供する。そして、流体供給装置の半成品は、昇温環境に配置され、基板材料は、酸化するとともに、出口を通して流体供給装置の半成品から排出される。一旦、酸化プロセスが完了すると、結果物は、図１７〜図２０に示すような、複雑な形状及び配置のｐＢＮ流体供給装置である。
【００３４】
図１９及び図２０に最もよく示されているように、流体供給装置１９０は、一連の出口２０６を有する流体供給装置１９０の上面に沿って延びる一体化された溝を有し、流体を、この流体供給装置１９０及びその上面の周縁に沿って延びる一連の溝に供給する。溝は、この流体供給装置１９０を通る２つの流体の供給のための２つの独立した流路を形成するように配置することができる。第１流路は、交互に並ぶ一体化された第１溝セット２１０と、流体供給装置１９０の周縁の第１半周に沿って配置された第１溝セット２１２とで構成することができる。第２流路は、交互に並ぶ一体化された第２溝セット２１４と、流体供給装置１９０の周縁の第２半周に沿って配置された第２溝セット２１６とで構成することができる。理解されるように、このような配置により、２つの流体が流体供給装置１９０において供給され、流体供給装置１９０の出口２０６を出るときに混合される。入口（図示省略）は、流体供給装置の底面に配置することができ、これにより流路への流体のアクセスを行うことができる。
【００３５】
図２０に示されるように、基板材料のリング２１８が、流体供給装置１９０の周縁に沿って配置され、流体供給装置１９０のための構造上のサポートを提供する。リング２１８は、基板材料を酸化した穴や開口を提供することなく、ｐＢＮ材料の第１層２００及び第２層２０４に基板材料を包み込むことによって形成することができる。流体供給装置は、２つの流路を含むように、記載され例示されているが、この明細書を読んで理解した当業者には、このような流体供給装置にはいずれの数の流路を形成してもよいことが理解されるであろう。流路の数は、最初に、基板への連続したネットワークの所望の数において機械加工し、ｐＢＮ層を塗布し、基板材料を酸化することで形成することができる。例えば、図９の流体供給装置１５０は、図１２から図２０に示すように、外面に流路を含むように適用することができる。そのような配置は、比較的大量の流体を供給する一つの大きいプレナム、及び比較的少量の流体を供給する複数の小さいプレナムのために提供される。そのような配置は、産業上のアプリケーションの特定のニーズに対して適用されるように設計することができる。
【００３６】
流体供給装置は、従来の機械加工プロセスを通じて形成することが困難な形状やサイズに形成することができる。例えば、長尺状のチューブ部材や大きいアスペクト比を有するチューブ部材によって、流体供給装置を機械加工することは難しい。例えば、流体供給装置は、比較的広い領域に亘って直線状に流体を供給する一連の出口を有する長尺状のチューブ部材を有することができる。他の例では、流体供給装置は、本体の中心から延びる複数のアームや延長部を備えることができ、いずれの所望のパターンや所望の領域にも流体を供給することができる。
【００３７】
そのような流体供給装置は、ここに記載された方法やプロセスにより形成することができる。例えば、グラファイトの基板は、一般的な所望の形状に加工することができる。ｐＢＮ層は、基板全体に積層することができる。出口と入口の穴を形成することができ、流体供給装置の半成品は、昇温環境の中に配置することができ、グラファイトの基板材料が酸化され排出されると、流体供給装置となる。他の実施形態では、加熱部材は流体供給装置の中に含ませることができる。一旦、第１ｐＢＮ層が積層されると、加熱部材は第１ｐＢＮ層の表面に配置することができ、そして、第２ｐＢＮ層を積層することができ、これによって加熱部材をｐＢＮ流体供給装置内に固定することができる。このような加熱部材は、流体供給装置の中で制御された温度を維持するために利用され、これにより流体供給装置の中に保持される流体の積層を容易にすることができる。
【００３８】
上述した流体供給装置は、金属シート上にアルミニウム層を積層するために利用することができる。例えば、アルミニウムのガスや蒸気を流体供給装置に含ませ、これをコンベアシステムの上方に配置することができる。このコンベアシステムは、流体供給装置を通り過ぎる長い金属シートを動かす。流体供給装置は、動いている金属シートに、出口が近接するように配置される。流体供給装置が加圧されると、アルミニウム蒸気が出口から供給され、金属シート上に積層されてアルミニウムの層又はフィルムが形成される。流体供給装置は、比較的大きい幅、例えば１ｍ又はそれ以上の比較的大きい幅を有し、これによって単一の流体供給装置が、１ｍ又はそれ以上の幅の金属シートをコーティングするのに利用することができる。
【００３９】
この発明の実施形態は上述したとおりであり、この明細書を読み理解したことから明らかに修正や変更が起こりうる。以下のクレームは、これらクレームの範囲及びその均等の範囲に含まれる限り、修正や変更を含むことを意図する。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
本体を備え、
前記本体は、
ホウ素、アルミニウム、ケイ素、ガリウム、耐火性硬質金属、遷移金属、及び希土類金属を有する元素、又はこれらの複合物、又はこれらの組み合わせ、の窒化物、炭化物、炭窒化物、酸窒化物の少なくとも一つと、
前記本体内に配置された第１プレナムと、
前記本体の第１部分を通過し、前記第１プレナムと液体連通する、第１入口と、
前記前記本体の第２部分を通過し、前記第１プレナムと液体連通する、第１出口と、
を備えている、液体供給装置。
【請求項２】
前記本体は、熱分解窒化ホウ素で構成されている、請求項１に記載の流体供給装置。
【請求項３】
前記本体は、第１熱分解窒化ホウ素層と、当該第１熱分解窒化ホウ素層上に積層される第２熱分解窒化ホウ素層と、を備えている、請求項２に記載の流体供給装置。
【請求項４】
前記第１熱分解窒化ホウ素層と第２熱分解窒化ホウ素層との間に配置される加熱部材をさらに備えている、請求項３に記載の流体供給装置。
【請求項５】
前記第１出口が、前記本体の外面に沿って分散される複数の出口の一つである、請求項１に記載の流体供給装置。
【請求項６】
前記第１入口が、前記本体の外面に沿って分散される複数の入口の一つである、請求項１に記載の流体供給装置。
【請求項７】
前記本体が、
当該本体にある第２プレナム、
前記本体の第３部分を通過し前記第２プレナムと流体連通する第２入口、及び
前記本体の第４部分を通過し前記第２プレナムと流体連通する第２出口、
をさらに備えている、請求項１に記載の流体供給装置。
【請求項８】
前記第１プレナムは第１の複数の一体化された溝を備え、前記第２プレナムは第２の複数の一体化された溝を備え、当該第２の複数の溝は、前記第１の複数の一体化された溝と交互に配置されている、請求項７に記載の流体供給装置。
【請求項９】
前記第１出口は、複数の出口の一つであり、当該各出口は前記第１の複数の一体化された溝の一つと流体連通し、
前記第２出口は、複数の出口の一つであり、当該各出口は前記第２の複数の一体化された溝の一つと流体連通している、請求項８に記載の流体供給装置。
【請求項１０】
前記本体は、高アスペクト比を有している、請求項１に記載の流体供給装置。
【請求項１１】
前記本体の壁に配置された加熱部材をさらに備えている、請求項１０に記載の流体供給装置。
【請求項１２】
前記本体がディスク状に形成されている、請求項１に記載の流体供給装置。
【請求項１３】
基板を提供するステップと、
前記基板上に第１層を積層するステップであって、当該層は、ホウ素、アルミニウム、ケイ素、ガリウム、耐熱性硬質金属、遷移金属、及び希土類金属のグループから選択される元素、又はこれらの複合体、又はこれらの組み合わせ、の窒化物、炭化物、炭窒化物、酸窒化物の少なくとも一つを備えている、ステップと、
前記第１層及び基板の少なくとも一部を貫通する少なくとも一つの穴を形成するステップと、
残存する前記第１層の少なくとも一部の上、及び露出している基板の少なくとも一部の上に、第２層を積層するステップと、
前記基板へのアクセスを提供するために、前記第１及び第２層を貫通する少なくとも一つの穴を形成するステップと、
環境温度を上昇することにより前記穴から基板材料を除去し、これによって流体供給装置を形成するステップと、
を備えている、流体供給装置の形成方法。
【請求項１４】
前記除去ステップは、前記第１層及び第２層の中に配置される第１プレナムを提供する、請求項１３に記載の方法。
【請求項１５】
前記第１プレナムと流体連通する第１入口及び第１出口を提供するステップをさらに備えている、請求項１４に記載の方法。
【請求項１６】
前記第１層及び第２層の中に配置される第２プレナムを提供し、当該第２プレナムと流体連通する第２入口及び第２出口を提供するステップをさらに備えている、請求項１５に記載の方法。
【請求項１７】
前記第２層を積層する前に、前記第１層上に加熱部材を配置するステップをさらに備えている、請求項１３に記載の方法。
【請求項１８】
前記第１層は、熱分解窒化ホウ素を備えている、請求項１３に記載の方法。
【請求項１９】
前記第２層は、熱分解窒化ホウ素を備えている、請求項１３に記載の方法。
【請求項２０】
前記第２層は、実質的に前記第１層と同じ材料で構成されている、請求項１３に記載の方法。
【請求項１】
本体を備え、
前記本体は、
ホウ素、アルミニウム、ケイ素、ガリウム、耐火性硬質金属、遷移金属、及び希土類金属を有する元素、又はこれらの複合物、又はこれらの組み合わせ、の窒化物、炭化物、炭窒化物、酸窒化物の少なくとも一つと、
前記本体内に配置された第１プレナムと、
前記本体の第１部分を通過し、前記第１プレナムと液体連通する、第１入口と、
前記前記本体の第２部分を通過し、前記第１プレナムと液体連通する、第１出口と、
を備えている、液体供給装置。
【請求項２】
前記本体は、熱分解窒化ホウ素で構成されている、請求項１に記載の流体供給装置。
【請求項３】
前記本体は、第１熱分解窒化ホウ素層と、当該第１熱分解窒化ホウ素層上に積層される第２熱分解窒化ホウ素層と、を備えている、請求項２に記載の流体供給装置。
【請求項４】
前記第１熱分解窒化ホウ素層と第２熱分解窒化ホウ素層との間に配置される加熱部材をさらに備えている、請求項３に記載の流体供給装置。
【請求項５】
前記第１出口が、前記本体の外面に沿って分散される複数の出口の一つである、請求項１に記載の流体供給装置。
【請求項６】
前記第１入口が、前記本体の外面に沿って分散される複数の入口の一つである、請求項１に記載の流体供給装置。
【請求項７】
前記本体が、
当該本体にある第２プレナム、
前記本体の第３部分を通過し前記第２プレナムと流体連通する第２入口、及び
前記本体の第４部分を通過し前記第２プレナムと流体連通する第２出口、
をさらに備えている、請求項１に記載の流体供給装置。
【請求項８】
前記第１プレナムは第１の複数の一体化された溝を備え、前記第２プレナムは第２の複数の一体化された溝を備え、当該第２の複数の溝は、前記第１の複数の一体化された溝と交互に配置されている、請求項７に記載の流体供給装置。
【請求項９】
前記第１出口は、複数の出口の一つであり、当該各出口は前記第１の複数の一体化された溝の一つと流体連通し、
前記第２出口は、複数の出口の一つであり、当該各出口は前記第２の複数の一体化された溝の一つと流体連通している、請求項８に記載の流体供給装置。
【請求項１０】
前記本体は、高アスペクト比を有している、請求項１に記載の流体供給装置。
【請求項１１】
前記本体の壁に配置された加熱部材をさらに備えている、請求項１０に記載の流体供給装置。
【請求項１２】
前記本体がディスク状に形成されている、請求項１に記載の流体供給装置。
【請求項１３】
基板を提供するステップと、
前記基板上に第１層を積層するステップであって、当該層は、ホウ素、アルミニウム、ケイ素、ガリウム、耐熱性硬質金属、遷移金属、及び希土類金属のグループから選択される元素、又はこれらの複合体、又はこれらの組み合わせ、の窒化物、炭化物、炭窒化物、酸窒化物の少なくとも一つを備えている、ステップと、
前記第１層及び基板の少なくとも一部を貫通する少なくとも一つの穴を形成するステップと、
残存する前記第１層の少なくとも一部の上、及び露出している基板の少なくとも一部の上に、第２層を積層するステップと、
前記基板へのアクセスを提供するために、前記第１及び第２層を貫通する少なくとも一つの穴を形成するステップと、
環境温度を上昇することにより前記穴から基板材料を除去し、これによって流体供給装置を形成するステップと、
を備えている、流体供給装置の形成方法。
【請求項１４】
前記除去ステップは、前記第１層及び第２層の中に配置される第１プレナムを提供する、請求項１３に記載の方法。
【請求項１５】
前記第１プレナムと流体連通する第１入口及び第１出口を提供するステップをさらに備えている、請求項１４に記載の方法。
【請求項１６】
前記第１層及び第２層の中に配置される第２プレナムを提供し、当該第２プレナムと流体連通する第２入口及び第２出口を提供するステップをさらに備えている、請求項１５に記載の方法。
【請求項１７】
前記第２層を積層する前に、前記第１層上に加熱部材を配置するステップをさらに備えている、請求項１３に記載の方法。
【請求項１８】
前記第１層は、熱分解窒化ホウ素を備えている、請求項１３に記載の方法。
【請求項１９】
前記第２層は、熱分解窒化ホウ素を備えている、請求項１３に記載の方法。
【請求項２０】
前記第２層は、実質的に前記第１層と同じ材料で構成されている、請求項１３に記載の方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【公表番号】特表２０１２−５０２７９６（Ｐ２０１２−５０２７９６Ａ）
【公表日】平成２４年２月２日（２０１２．２．２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−５２８０５８（Ｐ２０１１−５２８０５８）
【出願日】平成２１年９月２２日（２００９．９．２２）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＵＳ２００９／０５７８０３
【国際公開番号】ＷＯ２０１０／０３３９７３
【国際公開日】平成２２年３月２５日（２０１０．３．２５）
【出願人】（５０６３９０４９８）モーメンティブ・パフォーマンス・マテリアルズ・インク (85)
【Ｆターム（参考）】
【公表日】平成２４年２月２日（２０１２．２．２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年９月２２日（２００９．９．２２）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＵＳ２００９／０５７８０３
【国際公開番号】ＷＯ２０１０／０３３９７３
【国際公開日】平成２２年３月２５日（２０１０．３．２５）
【出願人】（５０６３９０４９８）モーメンティブ・パフォーマンス・マテリアルズ・インク (85)
【Ｆターム（参考）】
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