DE102017126126A1

DE102017126126A1 - Verfahren und Vorrichtung zum Erzeugen eines Dampfes durch die Verwendung von in einem Regelmodus gewonnenen Steuerdaten

Info

Publication number: DE102017126126A1
Application number: DE102017126126.5A
Authority: DE
Inventors: Nael Al Ahmad
Original assignee: Aixtron SE
Current assignee: Aixtron SE
Priority date: 2017-11-08
Filing date: 2017-11-08
Publication date: 2019-05-09
Also published as: WO2019091804A1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Erzeugen eines Dampfes durch Verdampfen der festen oder flüssigen Partikel eines Aerosols, die in zumindest einem Dampferzeugungsschritt mittels eines Trägergasstromes zu einem beheizten Verdampfungskörper (6.1) gebracht werden, wo sie durch Zufuhr von Verdampfungswärme verdampft werden. In einem Regelmodus wird ein Temperaturmesswert ermittelt, der mit einer Steuer-/Regeleinrichtung (9) durch Variation von in den Verdampfungskörper (6.1) eingespeister Heizleistung auf einen Sollwert geregelt wird. Der zeitliche Verlauf der Heizleistung wird in einer Protokolldatei gespeichert. Mit Hilfe der in der Protokolldatei gespeicherten Protokolldaten werden Steuerdaten gewonnen, um in einem späteren Prozessschritt die Temperatur des Verdampfungskörpers ohne Regelung zu steuern, um die Partikel des Aerosols zu verdampfen.

Description

Gebiet der Technik
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Erzeugen eines Dampfes durch Verdampfen der festen oder flüssigen Partikel eines Aerosols mit ein oder mehreren Heizkörpern, wobei einer der Heizkörper ein Verdampfungskörper ist, zu dem die Partikel in zumindest einem Dampferzeugungsschritt mittels eines Trägergasstromes gebracht werden, wo sie durch Zufuhr von Verdampfungswärme verdampft werden, wobei in einem Regelmodus ein erster charakteristischer Parameter des ein oder mehreren Heizkörpers ermittelt wird, der mit einer Steuer-/Regeleinrichtung durch Variation von in den Heizkörper, insbesondere den ersten Verdampfungskörper eingespeister Heizleistung auf einen Sollwert geregelt wird und der zeitliche Verlauf zumindest eines mit der Erzeugung der Heizleistung verknüpften Steuerparameters in einer Protokolldatei gespeichert wird.
Die Erfindung betrifft darüber hinaus eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.
Stand der Technik
Vorrichtungen zum Erzeugen eines Dampfes aus einem Aerosol sind bekannt beispielsweise aus den DE 10 2014 101 792 A1 , WO 2012/175126 A1 oder DE 10 2014 109196 A1 .
Vorrichtungen dieser Art beziehungsweise Verfahren zum Erzeugen eines Dampfes werden bei der Abscheidung organischer Schichten auf einem Substrat verwendet, insbesondere bei der Fertigung von OLEDs. In einem Aerosolerzeuger wird mittels einer Dosiervorrichtung ein konstanter, hinsichtlich seines Massenflusses aber variierbarer Partikelstrom in einen Trägergasstrom eingespeist. Bei dem Trägergas handelt es sich um ein Inertgas, beispielsweise Stickstoff, das die Partikel in Form eines Aerosols zu einem Dampferzeuger transportiert. Der Dampferzeuger besitzt zumindest einen Verdampfungskörper, mit dem den Aerosolpartikeln Verdampfungswärme zugeführt wird, um die Aerosolpartikel zu verdampfen. Derr Dampf wird durch eine Dampfleitung zu einem Reaktorgehäuse transportiert, wo er in ein Gaseinlassorgan eingespeist wird, das den Dampf in eine Prozesskammer verteilt, in der sich auf einem gekühlten Substrathalter aufliegend das zu beschichtende Substrat befindet.
Zusammenfassung der Erfindung
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Ausfallsicherheit eines Dampferzeugers zu erhöhen bzw. einen alternativen Betriebsmodus zum Betrieb des Verdampfers anzugeben.
Gelöst wird die Aufgabe durch die in den Ansprüchen angegebene Erfindung. Die Unteransprüche stellen nicht nur vorteilhafte Weiterbildungen der in den selbständigen Ansprüchen angegebenen Erfindung dar. Sie bilden auch jeweils mit einzelnen Merkmalen eigenständige Weiterbildungen des Standes der Technik, wobei einzelne Merkmale verschiedener Unteransprüche beliebig miteinander kombiniert werden können.
Das eingangs genannte Verfahren wird durch einen Steuermodus weitergebildet, in dem die Protokolldaten oder aus den Protokolldaten gewonnene Steuerdaten verwendet werden, um ohne die Ermittlung des charakteristischen Parameters die Heizleistung in einen Heizkörper, insbesondere in den ersten Verdampfungskörper einzuspeisen. Handelt es sich bei dem Heizkörper um einen Verdampfungskörper, so werden mit der Heizleistung die Partikel des Aerosols verdampft. Während im Regelmodus ein erster charakteristischer Parameter, beispielsweise eine Temperatur des Heizkörpers, insbesondere Verdampfungskörpers, ermittelt wird und diese mit der Steuer-/Regeleinrichtung durch Variation von in den Heizkörper, insbesondere Verdampfungskörper eingespeister Heizleistung auf einen Sollwert geregelt wird, erfolgt die Einspeisung der Heizleistung in den Heizkörper, insbesondere Verdampfungskörper im Steuermodus ohne Regelung, jedoch unter Verwendung der im Regelmodus gewonnenen Daten. Eine erfindungsgemäße Vorrichtung kann somit etwa bei Ausfall eines Sensors, mit dem der charakteristische Parameter ermittelt wird, weiterbetrieben werden, ohne dass sofort ein Austausch des Sensors vorgenommen wird. Die Vorrichtung arbeitet gewissermaßen in einem „Blind-Modus“ ohne Ermittlung des charakteristischen Parameters, beispielsweise ohne eine Temperaturmessung. Produktionsunterbrechungen können damit vermieden werden. Die erfindungs gemäße Vorrichtung kann neben einem ersten Verdampfungskörper zusätzlich weitere Verdampfungskörper, beispielsweise einem zweiten, dritten und/ oder vierten Verdampfungskörper aufweisen. Dabei kann vorgesehen sein, dass jeder weitere Verdampfungskörper in einem Regelmodus auf eine ihm individuell zugeordnete Soll-Temperatur geregelt wird. Hierzu kann vorgesehen sein, dass zu jedem der weiteren Verdampfungskörper ein ihm individuell zugeordneter Sensor, insbesondere Temperatursensor vorgesehen ist, mit dem beispielsweise die Ist-Temperatur des weiteren Verdampfungskörpers ermittelt wird. Mit der Steuer-/ Regeleinrichtung wird dieser Wert, insbesondere Temperatur Ist-Wert gegen einen Soll-Wert geregelt. Es ist insbesondere vorgesehen, dass jeder dieser weiteren Verdampfungskörper sowohl in einem Regelmodus, in dem ein charakteristischer Parameter, beispielsweise die Ist-Temperatur, durch Variation der in den weiteren Verdampfungskörper eingespeisten Heizleistung gegen einen Sollwert, beispielsweise eine Soll-Temperatur geregelt wird. In einem Steuermodus, beispielsweise nach Ausfall eines Temperatursensors, wird der jeweilige weitere Verdampfungskörper ungeregelt betrieben, wobei die im Regelmodus gewonnenen Protokolldaten verwendet werden, um Heizleistung in den Verdampfungskörper einzuspeisen. Es ist somit insbesondere vorgesehen, dass in gewissen Prozessschritten, insbesondere Dampferzeugungsschritten, in denen mit der Vorrichtung ein Dampf erzeugt wird, alle Verdampfungskörper im Regelmodus betrieben werden oder zumindest ein Verdampfungskörper in einem Steuermodus betrieben wird. Es kann auch vorgesehen sein, dass alle Verdampfungskörper im Steuermodus betrieben werden, wobei die Heizleistung unter Verwendung der Protokolldaten beziehungsweise aus den Protokolldaten gewonnenen Steuerdaten gesteuert wird. Die Soll-Werte der ein oder mehreren charakteristischen Parameter sind bevorzugt in einer Rezeptur enthalten. Die Rezeptur kann ein Datensatz sein, der für ein oder mehrere aufeinander folgende Prozessschritte die wesentlichen charakteristischen Parameter enthält. Bei den Prozessschritten kann es sich um Aufheizschritte, Abkühlschritte, Temperierschritte und ein oder mehrere Dampferzeugungsschritte handeln. In der Rezeptur werden bevorzugt die zeitlichen Sollverläufe ein oder mehrerer charakteristischer Parameter gespeichert, wobei die charakteristischen Parameter der Sollpartialdampfdruck des Dampfes sein kann, der in der Dampfleitung mit einer Dampfdruck-Sensoranordnung, wie sie aus dem oben genannten Stand der Technik bekannt ist, gemessen wird. Der charakteristische Parameter kann aber auch eine Soll-Temperatur des mindestens einen Verdampfungskörpers sein. Ferner ist vorgesehen, dass in der Rezeptur auch Werte für den zeitlichen Verlauf eines Totaldrucks, des Massenflusses des Trägergases und/oder der Förderrate des Aerosolerzeugers gespeichert sind. Ist der charakteristische Parameter die Temperatur eines Verdampfungskörpers, so weist die Vorrichtung einen Temperatursensor auf, mit dem die Temperatur des Verdampfungskörpers gemessen werden kann. Hierzu können mehrere Thermoelemente oder anderweitige Temperatursensoren vorgesehen sein, wobei insbesondere vorgesehen ist, dass die Temperatur jedes ein oder mehreren Verdampfungskörpers individuell bestimmt wird. In einer bevorzugten Variante der Erfindung ist vorgesehen, dass bei einem Dampferzeugungsschritt zumindest ein oder mehrere Verdampfungskörper im Steuermodus betrieben wird, jedoch der in Strömungsrichtung letzte Verdampfungskörper auf eine Solltemperatur geregelt wird. Die ein oder mehreren Verdampfungskörper des Verdampfers sind bevorzugt in Strömungsrichtung des Trägergases hintereinander angeordnet, so dass das Aerosol in einen in Strömungsrichtung ersten Verdampfungskörper eintritt und durch diesen hindurchströmt, wobei zumindest Teile der Aerosolpartikel in dem ersten Verdampfungskörper verdampft werden. Es ist aber auch möglich, dass dieser Verdampfungskörper auf einer Temperatur temperiert wird, die unterhalb einer Verdampfungstemperatur der Aerosolpartikel temperiert wird, so dass die Aerosolpartikel in dem in Strömungsrichtung ersten Verdampfungskörper nicht verdampft werden, sondern sich dort anreichern. Eine Nachtemperierung kann in Strömungsrichtung dem ersten Verdampfungskörper nachgeordnete weitere Verdampfungskörper erfolgen, wobei die Temperatur des in Strömungsrichtung letzten Verdampfungskörpers für die Prozessstabilität relevant ist. Die Steuerdaten, die zur Steuerung des mindestens einen Verdampfungskörpers im Steuermodus verwendet werden, werden bevorzugt durch eine Datenoptimierung der in der Protokolldatei gespeicherten Protokolldaten gewonnen. Es kann sich dabei um eine Mittelwertbildung handeln. Zur Bildung der Steuerdaten können nicht nur die jeweiligen charakteristischen Parameter verwendet werden. Es können auch andere in der Protokolldatei abgespeicherte, im Regelmodus ermittelte Messwerte herangezogen werden, beispielsweise können die Steuerdaten gebildet werden unter Verwendung insbesondere Mitverwendung von Anfangstemperaturen, Endtemperaturen, Werten für die Steilheit einer Temperaturrampe, den Trägergasdruck, den Trägergasfluss und/oder die Partikelzuführrate, wobei es sich bei den Partikeln um feste oder flüssige Partikel handeln kann. Bei dem erfindungsgemäß entweder geregelten oder gesteuerten Heizkörper kann es sich nicht nur um einen Verdampfungskörper handeln. Der Heizkörper kann auch ein Vorheizkörper sein, mit dem ein Trägergas vorgeheizt wird.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung zeichnet sich dadurch aus, dass die Regel-/Steuereinrichtung einen Protokoll-Datenspeicher und insbesondere auch einen Steuerdatenspeicher aufweist und so programmiert ist, dass in einem Regelmodus Protokolldaten gewonnen werden, die in einem Steuermodus zur Steuerung verwendet werden.
Figurenliste
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachfolgend anhand beigefügter Zeichnungen erläutert. Es zeigen:

1 schematisch eine erfindungsgemäße Vorrichtung zur Beschichtung eines Substrates 14 mit einer Schicht aus einem organischen Material,
2a den zeitlichen Verlauf der Temperatur T1, T2, T3, T4, die mit Temperatursensoren 7.1, 7.2, 7.3, 7.4 in verschiedenen Prozessschritten P1, P2, P3, P4, P5 gemessen werden,
2b die Heizleistungen I1, I2, I3, I4, die in den Prozessschritten P1, P2, P3, P4, P5 im Steuermodus in die Verdampfungskörper 6.1, 6.2, 6.3, 6.4 eingespeist werden und
3 schematisch in einer Darstellung gemäß 1 ein weiteres Ausführungsbeispiel.

Beschreibung der Ausführungsformen
Die 1 beziehungsweise 3 zeigen grob schematisch eine Vorrichtung zur Fertigung von OLEDs. In einem Reaktorgehäuse 12, das nach außen hin gasdicht abgeschlossen ist und welches evakuierbar ist, befindet sich ein mit einer nicht dargestellten Kühlvorrichtung kühlbaren Substrathalter 15. Der Substrathalter 15 trägt das zu beschichtende Substrat 14. Die zu beschichtende Seite des Substrates 14 liegt einer Gasaustrittsfläche eines Gaseinlassorganes 13 gegenüber, in welches eine Dampfleitung 11 mündet, die beheizbar ist und durch die mittels eines Trägergases ein Dampf gefördert wird, der auf der Oberfläche des Substrates 14 kondensiert, wobei zur Strukturierung der auf dem Substrat 14 abgeschiedenen Schicht eine nicht dargestellte Maske, beispielsweise Schattenmaske, vorgesehen ist.
Mit einer Dampfdruck-Sensoranordnung 10, beispielsweise einem QCM-Sensor kann der Partialdruck des Dampfes innerhalb der Dampfleitung 11 bestimmt werden.
Stromaufwärts der Dampfleitung 11 befindet sich ein Verdampfer 5, der im Ausführungsbeispiel vier beziehungsweise drei in Strömungsrichtung hintereinander angeordnete Verdampfungskörper 6.1, 6.2, 6.3, 6.4 aufweist. Die Verdampfungskörper 6.1, 6.2, 6.3, 6.4 sind voneinander durch einen Freiraum beabstandet. Sie können aber auch berührend aneinander anliegen. Die Verdampfungskörper 6.1, 6.2, 6.3, 6.4 besitzen Verdampfungsflächen. Durch die Verdampfungskörper 6.1, 6.2, 6.3, 6.4 kann ein Gas hindurchströmen. Die Verdampfungskörper 6.1, 6.2, 6.3, 6.4 können beispielsweise aus einem elektrisch leitenden Festkörperschaum gebildet werden, so dass der Festkörperschaum durch Hindurchleiten eines elektrischen Stroms beheizbar ist. Die in der 1 mit 8.1, 8.2, 8.3 und 8.4 bezeichneten Heizleistungseinspeisungen können somit elektrische Leitungen sein, mit welchen ein elektrischer Strom zur Übertragung der Heizleistung in den Verdampfungskörper 6.1, 6.2, 6.3, 6.4 eingespeist wird.
In jedem der Verdampfungskörper 6.1, 6.2, 6.3, 6.4 ist ein dem jeweiligen Verdampfungskörper 6.1, 6.2, 6.3, 6.4 jeweils individuell zugeordneter Temperatursensor 7.1, 7.2, 7.3, 7.4 angeordnet. Bei den Temperatursensoren 7.1, 7.2, 7.3, 7.4 kann es sich um ein Thermoelement handeln. Es ist aber auch vorgesehen, zur Messung der Temperatur der Verdampfungskörper 6.1, 6.2, 6.3, 6.4 optische Temperatursensoren zu verwenden.
Stromaufwärts des Verdampfers 5 befindet sich eine in den Verdampfer 5 mündende Aerosolleitung 4, durch die ein Aerosol in den Verdampfer 5 eingespeist wird. Indem die Verdampfungskörper 6.1, 6.2, 6.3, 6.4 Verdampfungswärme an die Partikel des Aerosols übertragen, werden die Aerosolpartikel verdampft.
Das Aerosol wird mit einem Aerosolerzeuger 3 erzeugt, welcher stromaufwärts der Aerosolleitung 4 angeordnet ist. Die Partikelflussrate, die der Aerosolerzeuger 3 erzeugt, kann eingestellt werden. Hierzu kann der Aerosolerzeuger 3 ein Dosierelement aufweisen. In den Zeichnungen ist hierzu eine Schnecke dargestellt, die mit variierender Drehzahl betrieben werden kann. Das Dosierelement kann aber auch eine mit variierender Drehzahl betriebene Lochscheibe sein.
In den Aerosolerzeuger 3 mündet eine Trägergasleitung 2, durch die ein Trägergas G eingespeist wird, mit dem die Aerosolpartikel beziehungsweise der Aerosolpartikelstrom, der von der Förderleistung abhängt, durch die Aerosolleitung 4 zum Verdampfer 5 transportiert wird. Der Volumenfluss oder der Massenfluss des Trägergases G kann geregelt werden. Beim Ausführungsbeispiel ist hierzu ein Massenflusskontroller 1 vorgesehen.
Zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens besitzt eine Steuer-/Regeleinrichtung 9 einen Protokolldatenspeicher 16 und gegebenenfalls auch einen Steuerdatenspeicher 17. Darüber hinaus besitzt die Steuer-/Regeleinrichtung 9 einen Kontroller oder Mikrocomputer 18 zur elektronischen Datenverarbeitung. Die erfindungsgemäße Vorrichtung kann in ein oder mehreren zeitlich aufeinander folgenden Prozessschritten P1, P2, P3, P4, P5 betrieben werden. In einem Rezepturdatenspeicher 19 ist eine Rezeptur abgespeichert, die insbesondere die Temperaturen T1, T2, T3, T4 der Verdampfungskörper 6.1, 6.2, 6.3, 6.4 in den verschiedenen Prozessschritten P1, P2, P3, P4, P5 enthält. Zusätzlich oder alternativ dazu kann im Rezepturdatenspeicher 19 aber auch für jeden Prozessschritt P1 bis P5 der zu erzeugende Dampfpartialdruck oder Dampfmassenfluss abgespeichert sein.
Mit der Bezugsziffer 6 ist in den 1 und 3 ein Vorheizkörper bezeichnet, der ebenfalls auf eine Solltemperatur geregelt wird. Die Temperatur wird mit einem Temperatursensor 7 ermittelt. Es kann sich dabei um ein Thermoelement handeln. Durch eine nicht dargestellte Inertgaszuleitung wird ein Inertgas, beispielsweise Stickstoff oder ein Edelgas in einen Raum stromaufwärts des Vorheizkörpers 6 eingespeist. Das Inertgas, welches auch ein Trägergas ausbildet, wird im Vorheizkörper 6 auf eine erhöhte Temperatur aufgeheizt.
Die 2a gibt beispielhaft die Temperatursollwerte T1 bis T4 an, wie sie in jedem der hintereinander durchzuführenden Prozessschritte P1 bis P5 eingestellt werden sollen. Dabei ist ersichtlich, dass beim Wechsel von einem Prozessschritt P1 bis P4 zum jeweils darauffolgenden Prozessschritt P2 bis P5 eine Temperaturrampe durchlaufen wird, wenn sich die Temperatur T1 bis T4 ändert.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung wird zunächst in einem Regelmodus betrieben. In diesem Regelmodus wird ein charakteristischer Parameter, dessen Sollwert in der Rezeptur vorgegeben ist, auf den Sollwert geregelt. Bei dem charakteristischen Parameter kann es sich um den von der Dampfdruck-Sensoranordnung 10 ermittelten Dampfdruck handeln. Beim Ausführungsbeispiel wird als charakteristischer Parameter jedoch der Einfachheit halber die jeweilige Temperatur T1 bis T4 der einzelnen Verdampfungskörper 6.1 bis 6.4 erörtert.
In einem Regelmodus wird die Vorrichtung zunächst derart betrieben, dass hintereinander abfolgend die einzelnen Prozessschritte P1 bis P5 durchgeführt werden, in denen die Temperaturen T1 bis T4 jeweils durch Einspeisen von Heizleistung I1, I2, I3, I4 durch die Heizleistungseinspeisungen 8.1, 8.2, 8.3, 8.4 in die Verdampfungskörper 6.1, 6.2, 6.3, 6.4 auf einen Sollwert geregelt werden. Dabei wird die Heizleistung I1, I2, I3, I4 entsprechend einer individuellen Regelcharakteristik (beispielsweise PID) variiert. In dem Protokolldatenspeicher werden zumindest die zeitlichen Abfolgen der Heizleistungen I1 bis I4 abgespeichert. Es können aber auch zusätzlich die jeweiligen Verläufe der Ist-Temperaturen der Verdampfungskörper 6.1 bis 6.4 und weitere Messwerte, wie der Dampfpartialdruck, der Totaldruck, die Aerosolförderrate oder der Massenfluss des Trägergases G abgespeichert werden.
Nachdem in ein oder mehreren Durchläufen, in denen die Verdampfungskörper 6.1, 6.2, 6.3, 6.4 im Regelmodus betrieben werden und Protokolldaten im Protokolldatenspeicher 16 gesammelt wurden, kann zumindest ein Verdampfungskörper 6.1, 6.2, 6.3, 6.4 in einem späteren Durchlauf in einem Steuermodus betrieben werden. In diesem Steuermodus wird keine Regelung vorgenommen. Die Ist-Temperatur des Verdampfungskörpers 6.1, 6.2, 6.3, 6.4 wird nicht ermittelt. Die Heizleistungseinspeisung 8.1 bis 8.4 erfolgt hier ausschließlich durch Verwendung der im Protokolldatenspeicher 16 gespeicherten Protokolldaten. Mit dieser Art des Betriebs eines oder mehrerer der Verdampfungskörper 6.1, 6.2, 6.3, 6.4 kann nicht nur auf einen Ausfall eines Temperatursensors 7.1, 7.2, 7.3, 7.4 reagiert werden. Es ist auch möglich, planmäßig die Vorrichtung in einem neuen Betriebsmodus zu verwenden, in dem die Temperatur zumindest eines der Verdampfungskörper 6.1, 6.2, 6.3, 6.4 nicht geregelt, sondern gesteuert wird.
Die Steuerung der in die ein oder mehreren Verdampfungskörper 6.1, 6.2, 6.3, 6.4 eingespeisten Heizleistung I1 bis I4 kann mit Hilfe von aus den Protokolldaten gewonnenen Steuerdaten erfolgen. Diese können in dem Steuerdatenspeicher 17 abgelegt sein. Die Steuerdaten werden bevorzugt durch eine Mittelwertbildung der im Regelmodus gewonnenen Protokolldaten berechnet.
Die 2b zeigt beispielsweise Steuerdaten zur Steuerung der Heizleistungen I1 bis I4. In einem Prozessschritt P1 befindet sich die Vorrichtung in einem Ruhezustand. Es wird keine Heizleistung eingespeist. Der durch die elektrisch leitenden Verdampfungskörper 6.1, 6.2, 6.3, 6.4 hindurchfließende Strom beträgt 0 A. In einem Prozessschritt P2 werden nur die in Strömungsrichtung letzten beiden Verdampfungskörper 6.3 und 6.4 durch Einspeisen eines Stroms beheizt. Aufgrund von Wärmeleitung oder Wärmestrahlung heizen sich die stromaufwärtigen Verdampfungskörper 6.1 und 6.2 aber ebenfalls auf. Beim Übergang vom Prozessschritt P2 zum Prozessschritt P3 wird die Heizleistung I3, I4 zunächst abgesenkt und anschließend in Form einer Rampe erhöht. Im Prozessschritt P4 werden die stromaufwärtigen Verdampfungskörper 6.1, 6.2 in zwei aufeinanderfolgenden Zeitabschnitten mit unterschiedlichen Heizleistungen, die über ihre Einspeisezeit aber konstant gehalten werden, beheizt.
In einer bevorzugten Variante der Erfindung ist vorgesehen, dass die Vorrichtung in ein oder mehreren Durchläufen im Regelmodus betrieben wird, wobei jeweils sämtliche Prozessschritte P1 bis P5 hintereinander durchgeführt werden. In den darauffolgenden Durchläufen wird die Vorrichtung im Steuermodus betrieben, wobei entweder alle oder einige Verdampfungskörper 6.1, 6.2, 6.3, 6.4 im Steuermodus betrieben werden oder ausschließlich der in Strömungsrichtung letzte Verdampfungskörper 6.4 im Regelmodus betrieben wird.
Auch der Vorheizkörper 6 kann sowohl im Regelmodus als auch im Steuermodus betrieben werden.
Die vorstehenden Ausführungen dienen der Erläuterung der von der Anmeldung insgesamt erfassten Erfindungen, die den Stand der Technik zumindest durch die folgenden Merkmalskombinationen jeweils auch eigenständig weiterbilden, wobei zwei, mehrere oder alle dieser Merkmalskombinationen auch kombiniert sein können, nämlich:
Ein Verfahren, das dadurch gekennzeichnet ist, dass in einem Steuermodus die in der Protokolldatei gespeicherten Protokolldaten oder aus den Protokolldaten gewonnene Steuerdaten verwendet werden, um ohne Ermittlung des charakteristischen Parameters die Heizleistung in den Heizkörper, insbesondere den ersten Verdampfungskörper 6.1 einzuspeisen.
Ein Verfahren, das dadurch gekennzeichnet ist, dass der zeitliche Verlauf des kritischen Parameters in der Protokolldatei gespeichert wird.
Ein Verfahren, das dadurch gekennzeichnet ist, dass im Regelmodus ein zweiter, dritter und/oder vierter charakteristischer Parameter eines zweiten, dritten und/oder vierten Heizkörpers, insbesondere Verdampfungskörpers 6.2, 6.3, 6.4 ermittelt wird, der mit der Steuer-Regeleinrichtung 9 durch Variation von in den zweiten, dritten und/oder vierten Heizkörper, insbesondere Verdampfungskörper 6.2, 6.3, 6.4 eingespeisten Heizleistung auf einen Sollwert geregelt wird und der zeitliche Verlauf zumindest eines mit der Erzeugung der in den zweiten, dritten und/oder vierten Heizkörper, insbesondere Verdampfungskörper 6.2, 6.3, 6.4 eingespeisten Heizleistung verknüpfter zweiter, dritter und/oder vierter Steuerparameter in der Protokolldatei gespeichert wird, und im Steuermodus die Protokolldaten und/oder aus den Protokolldaten gewonnene Steuerdaten verwendet werden, um ohne Ermittlung der zweiten, dritten und/oder vierten charakteristischen Parameter die Heizleistung in dem zweiten, dritten und/oder vierten Heizkörper, insbesondere Verdampfungskörper 6.2, 6.3, 6.4 einzuspeisen, um die Partikel des Aerosols zu verdampfen.
Ein Verfahren, das dadurch gekennzeichnet ist, dass die Sollwerte der ein oder mehreren charakteristischen Parameter in einer Rezeptur enthalten sind, die insbesondere auch die Sollwerte ein oder mehrerer charakteristischer Parameter weiterer Prozessschritte, wie ein oder mehrere Aufheizschritte, ein oder mehrere Abkühlschritte oder ein oder mehrere Temperierschritte oder ein oder mehrere weitere Dampferzeugungsschritte enthält.
Ein Verfahren, das dadurch gekennzeichnet ist, dass die ein oder mehreren charakteristischen Parameter eine von einem Temperatursensor 7.1, 7.2, 7.3, 7.4 ermittelte Ist-Temperatur des ersten, zweiten, dritten und/oder vierten Heizkörpers, insbesondere Verdampfungskörpers 6.1 bis 6.4 ist.
Ein Verfahren, das dadurch gekennzeichnet ist, dass der charakteristische Parameter ein von einer Dampfdruck-Sensoranordnung 10 ermittelte Dampfdruck des Dampfes ist.
Ein Verfahren, das dadurch gekennzeichnet ist, dass in einem Prozessschritt, in dem zumindest der erste Heizkörper, insbesondere Verdampfungskörper 6.1 im Steuermodus betrieben wird, zumindest einer der zweiten, dritten und/oder vierten Heizkörper, insbesondere Verdampfungskörper 6.2, 6.3, 6.4 im Regelmodus betrieben wird.
Ein Verfahren, das dadurch gekennzeichnet ist, dass zumindest die Temperatur eines in Strömungsrichtung des Trägergases letzten Heizkörpers, insbesondere Verdampfungskörpers 6.4 auf einen Sollwert geregelt wird.
Ein Verfahren, das dadurch gekennzeichnet ist, dass die Steuerdaten durch eine Datenoptimierung, insbesondere eine Mittelwertbildung, aus den Protokolldaten gewonnen werden.
Ein Verfahren, das dadurch gekennzeichnet ist, dass die in der Protokolldatei abgespeicherten Daten zusätzlich den zeitlichen Verlauf eines Trägergasdrucks, eines Trägergasflusses einer Partikelzuführrate und/oder Anfangstemperaturen und/oder Endtemperaturen eines Prozessschrittes umfassen.
Eine Vorrichtung, die dadurch gekennzeichnet ist, dass die Steuer-/Regeleinrichtung 9 derart programmiert ist, dass in einem Regelmodus ein erster charakteristischer Parameter des Heizkörpers ermittelt wird, der mit einer Steuer-/Regeleinrichtung 9 durch Variation von in den ersten Heizkörper, insbesondere Verdampfungskörper 6.1 eingespeister Heizleistung auf einen Sollwert geregelt wird und der zeitliche Verlauf zumindest eines mit der Erzeugung der Heizleistung verknüpften Steuerparameters in einer Protokolldatei gespeichert wird, wobei in einem Steuermodus die in der Protokolldatei gespeicherten Protokolldaten oder aus den Protokolldaten gewonnene Steuerdaten verwendet werden, um ohne Ermittlung des charakteristischen Parameters die Heizleistung in den Heizkörper, insbesondere den ersten Verdampfungskörper 6.1 einzuspeisen.
Eine Vorrichtung, die dadurch gekennzeichnet ist, dass die Steuer-/ Regeleinrichtung 9 einen Steuerdatenspeicher 17 aufweist, in den aus den Protokolldaten gewonnene Steuerdaten gespeichert werden.
Alle offenbarten Merkmale sind (für sich, aber auch in Kombination untereinander) 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, auch ohne die Merkmale eines in Bezug genommenen Anspruchs, mit ihren Merkmalen eigenständige erfinderische Weiterbildungen des Standes der Technik, insbesondere um auf Basis dieser Ansprüche Teilanmeldungen vorzunehmen. Die in jedem Anspruch angegebene Erfindung kann zusätzlich ein oder mehrere der in der vorstehenden Beschreibung, insbesondere mit Bezugsziffern versehene und/oder in der Bezugsziffernliste angegebene Merkmale aufweisen. Die Erfindung betrifft auch Gestaltungsformen, bei denen einzelne der in der vorstehenden Beschreibung genannten Merkmale nicht verwirklicht sind, insbesondere soweit sie erkennbar für den jeweiligen Verwendungszweck entbehrlich sind oder durch andere technisch gleichwirkende Mittel ersetzt werden können.
Bezugszeichenliste

1: Massenflusskontroller
2: Trägergasleitung
3: Aerosolerzeuger
4: Aerosolleitung
5: Verdampfer
6: Vorheizkörper
6.1: Verdampfungskörper
6.2: Verdampfungskörper
6.3.: Verdampfungskörper
6.4: Verdampfungskörper
7: Temperatursensor
7.1: Temperatursensor
7.2: Temperatursensor
7.3: Temperatursensor
7.4: Temperatursensor
8: Heizleistungseinspeisung
8.1: Heizleistungseinspeisung
8.2: Heizleistungseinspeisung
8.3: Heizleistungseinspeisung
8.4: Heizleistungseinspeisung
9: Steuer-/Regeleinrichtung
10: Dampfdruck-Sensoranordnung
11: Dampfleitung
12: Reaktorgehäuse
13: Gaseinlasorgan
14: Substrat
15: Substrathalter
16: Protokolldatenspeicher
17: Steuerdatenspeicher
18: Mikrocomputer
19: Rezepturdatenspeicher
G: Trägergas
I1: Heizleistung
I2: Heizleistung
I3: Heizleistung
I4: Heizleistung
P1: Prozessschritt
P2: Prozessschritt
P3: Prozessschritt
P4: Prozessschritt
P5: Prozessschritt
T1: Temperatur
T2: Temperatur
T3: Temperatur
T4: Temperatur

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102014101792 A1 [0003]
WO 2012/175126 A1 [0003]
DE 102014109196 A1 [0003]

Claims

Verfahren zum Erzeugen eines Dampfes durch Verdampfen der festen oder flüssigen Partikel eines Aerosols mit ein oder mehreren Heizkörpern, wobei einer der Heizkörper ein Verdampfungskörper (6.1) ist, zu dem die Partikel in zumindest einem Dampferzeugungsschritt mittels eines Trägergasstromes gebracht werden, wo sie durch Zufuhr von Verdampfungswärme verdampft werden, wobei in einem Regelmodus ein erster charakteristischer Parameter des ein oder mehreren Heizkörpers ermittelt wird, der mit einer Steuer-/Regeleinrichtung (9) durch Variation von in den Heizkörper, insbesondere den ersten Verdampfungskörper (6.1) eingespeister Heizleistung auf einen Sollwert geregelt wird und der zeitliche Verlauf zumindest eines mit der Erzeugung der Heizleistung verknüpften Steuerparameters in einer Protokolldatei gespeichert wird, wobei in einem Steuermodus die in der Protokolldatei gespeicherten Protokolldaten oder aus den Protokolldaten gewonnene Steuerdaten verwendet werden, um ohne Ermittlung des charakteristischen Parameters die Heizleistung in den Heizkörper, insbesondere den ersten Verdampfungskörper (6.1) einzuspeisen.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der zeitliche Verlauf des kritischen Parameters in der Protokolldatei gespeichert wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass im Regelmodus ein zweiter, dritter und/oder vierter charakteristischer Parameter eines zweiten, dritten und/oder vierten Heizkörpers, insbesondere Verdampfungskörpers (6.2, 6.3, 6.4) ermittelt wird, der mit der Steuer-Regeleinrichtung (9) durch Variation von in den zweiten, dritten und/oder vierten Heizkörper, insbesondere Verdampfungskörper (6.2, 6.3, 6.4) eingespeisten Heizleistung auf einen Sollwert geregelt wird und der zeitliche Verlauf zumindest eines mit der Erzeugung der in den zweiten, dritten und/oder vierten Heizkörper, insbesondere Verdampfungskörper (6.2, 6.3, 6.4) eingespeisten Heizleistung verknüpfter zweiter, dritter und/oder vierter Steuerparameter in der Protokolldatei gespeichert wird, und im Steuermodus die Protokolldaten und/oder aus den Protokolldaten gewonnene Steuerdaten verwendet werden, um ohne Ermittlung der zweiten, dritten und/oder vierten charakteristischen Parameter die Heizleistung in dem zweiten, dritten und/oder vierten Heizkörper, insbesondere Verdampfungskörper (6.2, 6.3, 6.4) einzuspeisen, um die Partikel des Aerosols zu verdampfen.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Sollwerte der ein oder mehreren charakteristischen Parameter in einer Rezeptur enthalten sind, die insbesondere auch die Sollwerte ein oder mehrerer charakteristischer Parameter weiterer Prozessschritte, wie ein oder mehrere Aufheizschritte, ein oder mehrere Abkühlschritte oder ein oder mehrere Temperierschritte oder ein oder mehrere weitere Dampferzeugungsschritte enthält.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die ein oder mehreren charakteristischen Parameter eine von einem Temperatursensor (7.1, 7.2, 7.3, 7.4) ermittelte Ist-Temperatur des ersten, zweiten, dritten und/oder vierten Heizkörpers, insbesondere Verdampfungskörpers (6.1 bis 6.4) ist.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der charakteristische Parameter ein von einer Dampfdruck-Sensoranordnung (10) ermittelte Dampfdruck des Dampfes ist.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in einem Prozessschritt, in dem zumindest der erste Heizkörper, insbesondere Verdampfungskörper (6.1) im Steuermodus betrieben wird, zumindest einer der zweiten, dritten und/oder vierten Heizkörper, insbesondere Verdampfungskörper (6.2, 6.3, 6.4) im Regelmodus betrieben wird.
Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest die Temperatur eines in Strömungsrichtung des Trägergases letzten Heizkörpers, insbesondere Verdampfungskörpers (6.4) auf einen Sollwert geregelt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerdaten durch eine Datenoptimierung, insbesondere eine Mittelwertbildung, aus den Protokolldaten gewonnen werden.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die in der Protokolldatei abgespeicherten Daten zusätzlich den zeitlichen Verlauf eines Trägergasdrucks, eines Trägergasflusses einer Partikelzuführrate und/oder Anfangstemperaturen und/oder Endtemperaturen eines Prozessschrittes umfassen.
Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, mit einer in einen Aerosolerzeuger (3) mündende Trägergasleitung (2) zum Einspeisen eines volumen-und/oder massenkontrollierten Trägergases, einem mit einer Aerosolleitung (4) mit dem Aerosolerzeuger (3) verbundenen, zumindest einen Heizkörper, insbesondere Verdampfungskörper (6.1, 6.2, 6.3, 6.4) aufweisenden Verdampfer (5) und einer Steuer-/Regeleinrichtung (9), die einen Protokolldatenspeicher (16) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuer-/ Regeleinrichtung (9) derart programmiert ist, dass in einem Regelmodus ein erster charakteristischer Parameter des Heizkörpers ermittelt wird, der mit einer Steuer-/Regeleinrichtung (9) durch Variation von in den ersten Heizkörper, insbesondere Verdampfungskörper (6.1) eingespeister Heizleistung auf einen Sollwert geregelt wird und der zeitliche Verlauf zumindest eines mit der Erzeugung der Heizleistung verknüpften Steuerparameters in einer Protokolldatei gespeichert wird, wobei in einem Steuermodus die in der Protokolldatei gespeicherten Protokolldaten oder aus den Protokolldaten gewonnene Steuerdaten verwendet werden, um ohne Ermittlung des charakteristischen Parameters die Heizleistung in den Heizkörper, insbesondere den ersten Verdampfungskörper (6.1) einzuspeisen.
Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuer-/Regeleinrichtung (9) einen Steuerdatenspeicher (17) aufweist, in den aus den Protokolldaten gewonnene Steuerdaten gespeichert werden.
Vorrichtung oder Verfahren, gekennzeichnet durch eines oder mehrere der kennzeichnenden Merkmale eines der vorhergehenden Ansprüche.