(57)【要約】１つ又は複数のコーティング前駆体（３０）が選択される。蒸発室（２７）は、蒸気（４２）を発生させるために、液状コーティング前駆体を連続的に注入されるべき構造を有する。シール不要の磁気駆動部分（２４）が、液体コーティング前駆体を蒸発室内で分配するための構造を回転させる。或る実施例では、前駆体蒸気が磁気駆動部分に連通することの無いように、前駆体蒸気の拡散速度よりも高い流速のバリアガスが、蒸発室に隣接する位置に注入される。別の実施例では、磁気駆動部分の第１の部分が液体コーティング前駆体を前記蒸発室内で分配するための構造に結合され、前記第１の部分に隣接する第２の部分が蒸発室外にあって前記第１の部分に磁気的に結合し、第１の部分を回転させる。
2005521796.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
蒸発した反応物を準備するための装置であって、
金属又はシリコン化合物からなり、その融点よりも高く且つ標準蒸発温度よりも実質的に低い温度にあることにより、液状をなす１つ又は複数のコーティング前駆体と、
駆動及び被駆動磁石並びに前記両磁石を互いに整合させるための構造を含む磁気駆動部分と、
蒸気を発生させるために、前記液状コーティング前駆体を連続的に注入されるべき入口を備えた蒸発室と、
前記磁気駆動部分に隣接して設けられ、その内部にガスを有するバリア部分と、
前記液体コーティング前駆体を前記蒸発室内で分配するための構造とを有し、
前記構造が前記バリア部分を介して前記磁気駆動部分に連通していることを特徴とする装置。
【請求項２】
蒸発した反応物を準備するための装置であって、
金属又はシリコン化合物からなり、その融点よりも高く且つ標準蒸発温度よりも実質的に低い温度にあることにより、液状をなす１つ又は複数のコーティング前駆体と、
駆動及び被駆動磁石並びに前記両磁石を互いに整合させるための構造を含む磁気駆動部分と、
或る拡散速度を有する蒸気を発生させるために、前記液状コーティング前駆体を連続的に注入されるべき入口を備えた蒸発室と、
前記磁気駆動部分に隣接して設けられ、その内部に、前記蒸気の前記拡散速度よりも高い流速のバリアガスを有するバリア部分と、
前記液体コーティング前駆体を前記蒸発室内で分配するための構造とを有し、
前記構造が前記バリア部分を介して前記磁気駆動部分に連通していることを特徴とする装置。
【請求項３】
前記バリアガスの前記流速により、前記前駆体蒸気が、前記バリア部分に連通するのを阻止することを特徴とする請求項２に記載の装置。
【請求項４】
前記バリアガスの前記流速により、前記前駆体蒸気が、前記磁気駆動部分に連通するのを阻止することを特徴とする請求項２に記載の装置。
【請求項５】
前記蒸発室が薄膜蒸発室からなることを特徴とする請求項２に記載の装置。
【請求項６】
前記蒸発室が、液体領域及び蒸気領域を有することを特徴とする請求項２に記載の装置。
【請求項７】
前記蒸発室が、前記液状コーティング前駆体を蒸発させるために加熱されることを特徴とする請求項２に記載の装置。
【請求項８】
前記磁気駆動部分が、少なくとも１つの駆動磁石及び少なくとも１つの被駆動磁石を有することを特徴とする請求項２に記載の装置。
【請求項９】
前記被駆動磁石が、前記蒸発室内にて前記分配構造に結合されていることを特徴とする請求項２に記載の装置。
【請求項１０】
前記被駆動磁石が、混合軸に結合されていることを特徴とする請求項９に記載の装置。
【請求項１１】
前記混合軸が、前記バリア部分を貫通し、前記蒸発室内に突入していることを特徴とする請求項１０に記載の装置。
【請求項１２】
前記混合軸が、少なくとも１つの摩擦低減装置により支持されていることを特徴とする請求項１１に記載の装置。
【請求項１３】
前記混合軸が、前記液状及び蒸気コーティング前駆体を前記蒸発室内で分配するための少なくとも１つのブレードを有することを特徴とする請求項１２に記載の装置。
【請求項１４】
前記少なくとも１つのブレードが、前記液状コーティング前駆体を、前記蒸発室の内壁上に概ね均一な薄い層をなすように分配することを特徴とする請求項１３に記載の装置。
【請求項１５】
前記液状コーティング前駆体の薄い層が、遠心力により、前記少なくとも１つのブレードから前記蒸発室内壁に向けて連通されることを特徴とする請求項１４に記載の装置。
【請求項１６】
前記駆動磁石が前記被駆動磁石に磁気的に結合されることを特徴とする請求項８に記載の装置。
【請求項１７】
前記駆動磁石が、回転モータ軸を受容するための機械加工された内周面を有することを特徴とする請求項１６に記載の装置。
【請求項１８】
前記駆動磁石が、一定半径の機械加工された外周面を有することを特徴とする請求項１７に記載の装置。
【請求項１９】
前記駆動磁石が、前記回転モータ軸に対して一定半径位置にて回転することを特徴とする請求項１８に記載の装置。
【請求項２０】
カラーにより、前記駆動及び被駆動磁石が互いに整合されていることを特徴とする請求項１９に記載の装置。
【請求項２１】
前記バリアガスが、前記磁気駆動部分に連続的に連通することを特徴とする請求項２０に記載の装置。
【請求項２２】
前記磁気駆動部分が、前記混合軸が貫通するべき開口を有することを特徴とする請求項１０に記載の装置。
【請求項２３】
前記バリアガスが、前記混合軸のための前記開口を介して前記バリア部分に連通することを特徴とする請求項２２に記載の装置。
【請求項２４】
前記磁気駆動部分が、前記バリアガスが前記バリア部分内に向けて連通するための１つ又は複数のポートを有することを特徴とする請求項１０に記載の装置。
【請求項２５】
前記前駆体蒸気の質量流量を増大させるために前記蒸発室に第２のガスを追加することを特徴とする請求項２に記載の装置。
【請求項２６】
前記バリア部分内の前記バリアガスが、前記少なくとも１つの摩擦低減装置を冷却することを特徴とする請求項１２に記載の装置。
【請求項２７】
前記蒸発室が、１つ又は複数の加熱された壁を有することを特徴とする請求項２に記載の装置。
【請求項２８】
前記バリアガスが、ヘリウム、窒素、水素、アルゴン及びそれらの混合物からなるグループから選択されたものからなることを特徴とする請求項２に記載の装置。
【請求項２９】
前記バリアガスが、ヘリウム及び窒素の混合物からなることを特徴とする請求項２８に記載の装置。
【請求項３０】
前記蒸発室が、前記前駆体蒸気及び前記バリアガスを排出させるための少なくとも１つの出口を有することを特徴とする請求項２に記載の装置。
【請求項３１】
蒸発した反応物を準備するための装置であって、
金属又はシリコン化合物からなり、その融点よりも高く且つ標準蒸発温度よりも実質的に低い温度にあることにより、液状をなす１つ又は複数のコーティング前駆体と、
駆動及び被駆動磁石を含む磁気駆動部分と、
蒸気を発生させるために、前記液状コーティング前駆体を連続的に注入されるべき構造を備えた蒸発室と、
前記液体コーティング前駆体を前記蒸発室内で分配するための、前記被駆動磁石に連通する構造とを有することを特徴とする装置。
【請求項３２】
前記蒸発室が、前記前駆体蒸気を排出させるための少なくとも１つの出口を有することを特徴とする請求項３１に記載の装置。
【請求項３３】
前記被駆動磁石が、前記蒸発室内に位置することを特徴とする請求項３２に記載の装置。
【請求項３４】
前記被駆動磁石に、高温及び化学物質に耐える樹脂が被着されていることを特徴とする請求項３３に記載の装置。
【請求項３５】
前記被駆動磁石に、前記液状コーティング前駆体を、遠心力により、前記蒸発室の内壁に向けて均一に押出すための１つ又は複数のブレードを有することを特徴とする請求項３４に記載の装置。
【請求項３６】
前記１つ又は複数のブレードが、前記蒸発室内にて、少なくとも２つの摩擦低減装置により支持されていることを特徴とする請求項３５に記載の装置。
【請求項３７】
前記少なくとも２つの摩擦低減装置が、化学物質に耐えるブッシングからなることを特徴とする請求項３６に記載の装置。
【請求項３８】
前記少なくとも２つの摩擦低減装置が、高温に耐えるブッシングからなることを特徴とする請求項３７に記載の装置。
【請求項３９】
前記蒸発室が、前記バリアガスを導入するための少なくとも１つの開口を有することを特徴とする請求項３１に記載の装置。
【請求項４０】
前記蒸発室が、第２の前駆体を導入するための少なくとも１つの開口を有することを特徴とする請求項３９に記載の装置。
【請求項４１】
蒸発した反応物を準備するための方法であって、
金属又はシリコン化合物からなり、その融点よりも高く且つ標準蒸発温度よりも実質的に低い温度にあることにより、液状をなす１つ又は複数のコーティング前駆体を選択する過程と、
前記液体コーティング前駆体を蒸発室内に連続的に注入することにより蒸気を発生する過程と、
前記蒸発室内にて前記液体前駆体を分配するための構造を、シールを不要とするような磁気的駆動部分を用いて回転させる過程とを有することを特徴とする方法。
【請求項４２】
前記磁気的駆動部分にバリアガスを注入することを特徴とする請求項４１に記載の方法。
【請求項４３】
前記バリアガスに、前記前駆体蒸気の拡散速度よりも高い流速を与えることを特徴とする請求項４２に記載の方法。
【請求項４４】
前記バリアガスの前記高流速により、前記前駆体蒸気が、前記磁気駆動部分に連通するのを阻止することを特徴とする請求項４３に記載の方法。
【請求項４５】
前記バリアガスの前記高流速により、前記前駆体蒸気が、前記磁気駆動部分に関連して設けられた１つ又は複数の摩擦低減装置に連通するのを阻止することを特徴とする請求項４４に記載の方法。
【請求項４６】
前記液状前駆体が、前記蒸発室内に注入される前に加熱されることを特徴とする請求項４１に記載の方法。
【請求項４７】
前記蒸発室の内壁が、その内部の前記液状前駆体を蒸発させるために加熱されることを特徴とする請求項４１に記載の方法。
【請求項４８】
前記モータ部分が、少なくとも１つの駆動磁石及び少なくとも１つの被駆動磁石を有し、前記駆動及び被駆動磁石が、前記蒸発室内にて前記液体前駆体を分配するための前記構造を回転させるべく互いに結合されていることを特徴とする請求項４１に記載の方法。
【請求項４９】
前記駆動磁石が、前記被駆動磁石に対して一定半径位置にて回転することを特徴とする請求項４８に記載の方法。
【請求項５０】
前記液体前駆体を分配するための前記構造が、前記蒸発室内に配置された少なくとも１つのブレードを有することを特徴とする請求項４８に記載の方法。
【請求項５１】
前記ブレード上の前記液状コーティング前駆体を、遠心力を加えることにより、前記蒸発室の内壁に向けて押出すことを特徴とする請求項５０に記載の方法。
【請求項５２】
前記被駆動磁石が、前記少なくとも１つのブレードを回転させるために前記蒸発室内に配置されていることを特徴とする請求項５１に記載の方法。
【請求項５３】
前記前駆体蒸気の質量流量を増大させるために前記蒸発室に第２のガスを追加することを特徴とする請求項４２に記載の方法。
【請求項５４】
前記駆動磁石が一定回転速度で回転することを特徴とする請求項４９に記載の方法。
【請求項５５】
前記駆動磁石及び前記被駆動磁石が、均一かつ一定の磁界を介して磁気的に結合されることを特徴とする請求項５４に記載の方法。
【請求項５６】
前記被駆動磁石が一定回転速度で回転することを特徴とする請求項５５に記載の方法。
【請求項５７】
前記液体前駆体を分配するための前記構造が、一定回転速度で均一に回転することを特徴とする請求項５６に記載の方法。
【請求項５８】
前記液体前駆体を分配するための前記構造を、一定回転速度で回転させることにより、前記蒸発室内にて、前記液体前駆体を均一かつ薄い膜として分配することを特徴とする請求項５７に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、蒸発した反応物を準備するための方法及び装置に関に関し、特に磁気的に駆動されるシール不要のモータを用いて、化学蒸着のための蒸発した反応物を準備するための方法及び装置に関する。蒸発した反応物が、蒸発装置の他の部品と連通するのを防止するためのバリアとして機能するガスが用いられる。
【背景技術】
【０００２】
通常、コーティングされたガラス製品は、本技術分野に於いて「フロートガラス法」と呼ばれる方法によりガラスの基板を製造する際に、その表面に連続的にコーティングを行うことにより製造される。この方法は、適宜閉じられた溶融錫の浴内に於いてガラスを鋳造し、それが十分に冷却した後に、浴に整列したリフトアウトロール上に搬送し、更にガラスが徐冷がま内のロール上を進み、最後に室温の大気に触れることにより冷却される。この方法のフロート部分に於いては、ガラスが溶融錫浴と接している間に酸化しないように非酸化性雰囲気に維持される。徐冷がま内には空気雰囲気が維持される。様々なコーティング材料の化学蒸着を、浴又は徐冷がま内にて適宜行うことができ、場合によってはそれらの間の中間領域に於いて行うこともできる。
【０００３】
ガラスのコーティング過程に於いて用いられる反応物の物理的な状態は、通常、ガス、液体、固体、蒸発した液体若しくは固体、バリアガス混合体内に分散した液体又は固体、バリアガス混合体内に分散した蒸発した液体又は固体からなる。化学蒸着法は、バリアガス混合体内に分散した蒸発した液体又は固体を用いるのが一般的である。
【０００４】
化学蒸着法は、ガラス板にコーティングを行う手法としてよく知られている。例えば、米国特許第５，０９０，９８５は、液体コーティング前駆体を蒸発室内に注入し、前駆体が蒸気となるまで加熱することにより、蒸発した反応物を準備する方法が開示されている。同時に、混合ガスが蒸発室内に導入され、蒸気と完全に混合される。モータに機械的に直結された混合ブレードが蒸発室内で回転し、液体前駆体を蒸発室の壁上の均一且つ薄いフィルムとして分配する。蒸発した前駆体及び混合ガスは互いに混合し、このガラス基板の表面に於いて熱分解するべき蒸発した反応物の流れを形成する。
【０００５】
通常、１つ又は複数のシールが、モータと蒸発室との間に設けられ、前駆体の蒸気がモータに到達しないようにしている。例えば、混合ブレードをモータに結合する軸の回りに少なくとも１つのシールが設けられている。シールは、微量のオイルを滲み出すように設計されている。しかしながら、オイルは前駆体と混合し、前駆体を汚染することがある。また、シールは、シールと軸との間に異物が進入することなどにより故障することがある。異物は軸及びシールに振動を引き起こし、このような振動はシールを劣化させ、最終的には故障させる場合がある。シールが故障すると、大量のオイルが蒸発室に漏れ出したり、あるいは前駆体の蒸気がシールオイル内に漏れ出す場合がある。
【０００６】
磁気駆動式のモータは、モータと対象物との間に直接的な機械的結合を用いることなく対象物を回転させるための当該技術分野に於いてはよく知られた技術である。通常、直接的な機械結合がないことから、駆動軸の周りにシールを設ける必要がない。例えば、米国特許第４，７９０，９１１及び４，９１３，７７７は、モータと容器との間に直接的な機械結合を設けることなく容器を回転させるための磁気駆動式モータの利用を開示している。
【０００７】
米国特許第４，９１３，７７７は、被駆動磁石が固定された閉止部材を備えた容器を開示している。駆動磁石は閉止部材の外側に配置されている。駆動磁石を被駆動磁石に係合させることにより閉止部材が回転し、溶剤を閉止部材の内面の周りで分散させる。閉止部材の壁が加熱され、溶剤の蒸気が発生する。しかしながら、閉止部材の回転は、前駆体の均一且つ薄い層を閉止部材の全内面に渡って分散させることはできない。更に、７７７号特許の容器は、閉止部材内に前駆体及び他のガスを連続的且つ均一に注入可能とするものではない。これは、化学蒸着の原理作業としては必須の要件である。
【０００８】
上記した従来技術は、本発明の説明のガイドとしてのみ収集され検討されたものであって、本発明により提供された動機付けがない限り、その組み合わせを容易に思い付き得るものではないことを了解されたい。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
このように、蒸発室内部に於いて前駆体材料を均一に混合し且つ分配し得るような磁気的駆動手段が望まれる。また、蒸発室内の腐食性の蒸発した反応物と装置の他の部品との間のバリアを、バリアガスにより形成し得ることが望まれる。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明は、高温のガラス基板上に於ける化学蒸着のための蒸発した反応物を準備するための方法及び装置に関する。本発明によれば、蒸発した反応物は、
１）金属又はシリコン化合物からなり、その融点よりも高く且つ標準蒸発温度よりも実質的に低い温度にあることにより、液状をなす１つ又は複数のコーティング前駆体と、
２）駆動及び被駆動磁石並びに前記両磁石を互いに整合させるための構造を含む磁気駆動部分と、
３）蒸気を発生させるために、前記液状コーティング前駆体を連続的に注入されるべき入口を備えた蒸発室と、
４）前記磁気駆動部分に隣接して設けられ、その内部にガスを有するバリア部分と、
５）前記液体コーティング前駆体を前記蒸発室内で分配するための構造とを有し、前記構造が前記バリア部分を介して前記磁気駆動部分に連通していることを特徴とする装置により準備することができる。
【００１１】
本発明の別の実施例によれば、蒸発した反応物は、
１）金属又はシリコン化合物からなり、その融点よりも高く且つ標準蒸発温度よりも実質的に低い温度にあることにより、液状をなす１つ又は複数のコーティング前駆体と、
２）駆動及び被駆動磁石並びに前記両磁石を互いに整合させるための構造を含む磁気駆動部分と、
３）或る拡散速度を有する蒸気を発生させるために、前記液状コーティング前駆体を連続的に注入されるべき入口を備えた蒸発室と、
４）前記磁気駆動部分に隣接して設けられ、その内部に、前記蒸気の前記拡散速度よりも高い流速のバリアガスを有するバリア部分と、
５）前記液体コーティング前駆体を前記蒸発室内で分配するための構造とを有し、前記構造が前記バリア部分を介して前記磁気駆動部分に連通していることを特徴とする装置により準備することができる。
【００１２】
本発明は、概ね汚染の無いコーティング前駆体の流れを形成することができる。故障し得るシールが用いられていないことから、記蒸発室内へのオイルの漏れや、前駆体蒸気のオイルシールへの進入の可能性を解消することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
本発明は、特記されている場合を除き、配置、向き及び過程の順序を様々に異なるように取り得るものであることを了解されたい。また、添付の図面に記された特定の装置及び方法或いは以下の明細書に記載されたものは、特許請求の範囲に規定された本発明の概念の単なる例示であることを了解されたい。従って、開示された実施例に関する特定の寸法、方向或いは他の物理的な特性は、請求の範囲に記載されていない限り、本発明を限定するものではないことを了解されたい。
【００１４】
図１、２に示されるように、本発明の実施例としての装置１０は、少なくとも１つの予熱容器１２と、装置１０内にガス１６を導入するための符号１４により示された器具と、少なくともバリア部分２２に向けてバリアガス２０を導入するための器具１８と、シールを不要とするように磁気的に駆動される部分２４と、蒸発室２６と、蒸発室２６内に於いて前駆体材料３０を均一に分配するための構造２８とを有する。
【００１５】
蒸発室２６は、１つ又は複数の壁３２より閉じられた容器であって、液体領域３４及び蒸気領域３６を有する。例えばWaltham, Massachusetts に所在するArtisan Industries, Inc. により"One-Half Square Foot Rototherm E"として市販されている水平薄膜蒸発器は、本発明の蒸発室２６として用いるのに適する。２つの領域３４、３６の境界が図１、２に於いて線３８により示されている。液体領域３４は、蒸発室２６の壁に液体コーティング前駆体４０によりコーティングされているような、蒸発室２６内に画定された部分をなし、蒸気領域３６は、液体コーティング前駆体４０が完全に蒸気４２となっているような蒸発室２６内の領域として画定される。液体領域３４と蒸気領域３６との間の境界３８の位置は、用いられた特定の前駆体材料３０の揮発容易性、蒸発室２６の温度、バリアガス２０の流量などに依存する。このように、比較的高い揮発性を有する前駆体材料３０を用いた場合には、蒸発室２６は比較的大きな蒸気領域３６を有することになる。
【００１６】
本発明の前駆体材料３０は、室温に於いて蒸気圧を及ぼす液体、室温より高いが標準蒸発温度よりも低い温度に於いては、そのような温度に於いて蒸気圧を及ぼす液体となるような固体からなる。ここで用いられている標準蒸発温度とは、純粋な液体の成分の蒸気圧が１大気圧に等しいような温度を指すものとする。いずれにせよ、本発明の前駆体材料３０は、先ず予熱容器１２内に於いて融点よりも高くしかも標準蒸発温度よりも実質的に低い温度に加熱される。通常、前駆体材料３０は約７０°Ｆから５３０°Ｆの温度に予熱される。このような温度に於いては、前駆体材料３０は、その分解温度よりは遙かに低いような揮発性の液体となる。標準蒸発温度よりも実質的に低いという用語は、温度が化合物即ちコーティング前駆体の標準蒸発温度よりも１０°Ｆ乃至９０°Ｆ低く、熱に敏感な化合物が熱分解することが大幅に抑制されるような状態を指すものとする。
【００１７】
前駆体材料３０は、先ず、燃焼熱を利用したものや、電熱、或いは前駆体材料３０を貯容する予熱容器１２にスチームジャケットを設けるなどの手段により従来から知られた固体又は液体を加熱するための装置により加熱される。図１、２に於いては１つの加熱装置のみが示されているが、本発明の概念から逸脱することなく図示されない１つ又は複数の前駆体材料のための追加の加熱装置を用いることもできる。液体コーティング前駆体４０は、少なくとも１つの入口４４を介して蒸発室２６の液体領域３４に連通している。この少なくとも１つの入口４４は、蒸発室２６の底部４６の近傍であって、図１、２に示されるように液体前駆体４０を均一かつ連続的に蒸発室２６内に注入し得るのが好ましい。
【００１８】
本発明を実施する上で有用な前駆体材料３０としては、二塩化ジメチルスズ、テトラエトキシシラン、二塩化ジエチルスズ、二酢酸ジブチルスズ、テトラメチルスズ、三塩化メチルスズ、塩化トリエチルスズ、 塩化トリメチルスズ、チタン酸テトラブチル、 四塩化チタン、チタン酸テトライソプロポキシド、トリエチルアルミニウム、塩化ジエチルアルミニウム、トリメチルアルミニウム、アルミニウムアセチルアセトナート、アルミニウムエチラート、ジエチルジクロロシラン、メチルトリエトキシシラン、亜鉛アセチルアセトナート、プロピオン酸亜鉛及びこれらの混合物がある。これらの化合物は、高温のガラスに対してコーティングを設けるための前駆体としてＣＶＤ技術に於いては広く知られている。本発明は、蒸気圧を及ぼすような任意の前駆体材料３０又はその混合物を用いることができる。酸化錫を被着するために好適な前駆体材料３０としては、二塩化ジメチルスズ、或いは、例えば９５重量％の二塩化ジメチルスズと５重量％の三塩化メチルスズとの混合物等のような、二塩化ジメチルスズ及び三塩化メチルスズの混合物がある。
【００１９】
蒸発室２６は、燃焼熱、電熱、或いはスチームジャケットにより加熱される。このようにして、蒸発室２６の温度は常に維持され、液体前駆体４０を蒸発させるために必要な熱量が得られる。通常、蒸発室２６内の温度は約９５°Ｆから５５０°Ｆの範囲に維持される。
【００２０】
磁気駆動部分２４は少なくとも１つの駆動磁石５０及び少なくとも１つ被駆動磁石５２を有する。駆動磁石５０は、モータ５６から延出するモータ軸５４に結合されている。図１、２はこの結合部分を単純化して示している。図１、２に示された好適実施例に於いては、被駆動磁石５２が、駆動磁石５０の半径方向内側に設けられている。被駆動磁石５２はチャンバ５８内にて、駆動磁石５０に対して完全にシールされておりかつ、前駆体材料３０を蒸発室２６内にて均一に分配するための構造２８に結合されている。２つの磁石５０、５２は、チャンバ５８の１つ又は複数の壁６０を介して結合されていることにより、駆動磁石５０を回転させると、２つの磁石５０、５２間には物理的な接触を伴うことなく、被駆動磁石５２及び構造２８が回転駆動される。
【００２１】
駆動磁石５０及び被駆動磁石５２の形状、寸法及び向きは、単純化されて図示されている。当業者であれば、本発明の概念から逸脱することなく様々な形状、寸法及び向きの磁石を用い得ることは明らかである。
【００２２】
通常、駆動磁石５０は、図示されない１つ又は複数のバンクをなす複数の高強度永久磁石からなる。被駆動磁石５２は、同様の永久磁石からなる対応するバンクをなすものであって良く、駆動磁石５０と同期するように回転する。或いは、被駆動磁石５２は、銅のバーを有するものであって良く、その場合駆動磁石５０に対して、やや低い速度で追随することになる。
【００２３】
図３は、図１、２に示された磁石を正確に整合させるための構造を単純化して示している。駆動磁石５０は、モータ軸５４の寸法に適合するように機械加工された内周面６２を有する。駆動磁石５０は、一定の半径６６を有するように正確に機械加工された外周面６４を有する。駆動磁石５０の内外周面を機械加工することにより、駆動磁石５０は軸５４から等しい半径距離６６に於いて回転することができる。被駆動磁石５２の外周面６８も、一定の半径７０を有するように機械加工されている。
【００２４】
第１及び第２の機械加工された表面７４、７６を有するカラー７２が図３に示されている。カラー７２は、駆動磁石５０に嵌装され、第２の機械加工面７６は、モータ５６の端面７８に固定される。カラー７２の第１の機械加工面７４は、駆動磁石５２を受容するチャンバ５８に結合される。駆動磁石５０は、被駆動磁石５２から一定の半径距離８０にて一定速度で回転し、それによって２つの永久磁石は、一様かつ一定の磁界８２を介して互いに結合する。この様子が図１、２に示されている。両磁石５０、５２間の均一かつ一定な磁界８０により、被駆動磁石５２が一定かつ均一に回転する。被駆動磁石５２の一定かつ均一な回転は、例えば図１、２に示されるような液体コーティング前駆体４０を分配するための構造２８を同様に回転させ、液体コーティング前駆体４０の均一かつ薄い膜が蒸発室２６の壁３２上に形成される。
【００２５】
図１、２に示されるように、蒸発室内に前駆体材料を分配するための構造２８は、被駆動磁石５２に結合された軸８４を有する。１つ又は複数のワイパー又はブレード８６が軸８４に結合されており、バリア部分２２を貫通して蒸発室２６内に延出している。軸８４は、軸受リング８８などのような少なくとも１つの摩擦低減装置により支持されている。好ましくは、軸８４は、図１、２に示されるように第１及び第２の軸受リング８８、９０により支持されている。軸受リング８８、９０は、その内部に複数の軸受ボール９２を有しており、軸８４は蒸発室２６内にて回転自在であるように支持されている。少なくとも第２の軸受リング９０が、複数のポート９６を有する軸受リング支持構造９４により支持されている。混合軸８４は、液体コーティング前駆体４０を、遠心力により蒸発室２６の内壁９８に向けて均一に押し出すように機械式ワイパ又はブレード８６を回転させるものであると良い。液体コーティング前駆体４０は内壁９８上に均一な層１００を形成し、これが蒸発することにより、高濃度の前駆体蒸気４２の一定の流れを形成する。
【００２６】
図１に示されるように、バリアガス２０は、器具１８から、少なくとも１つのバリアガスライン１０２を経て、被駆動磁石５２のチャンバ５８に連通する。バリアガス２０は、軸受リング支持構造９４内のポート９６を流れる。バリアガス２０は、ポート９６からバリア部分２２に向けて流れる。好適実施例に於いては、バリア部分２２は駆動磁石チャンバ５８と、第２の軸受リング９０と、蒸発室２６の少なくとも一部とを含む。
【００２７】
図２に示された別の実施例に於いては、被駆動磁石チャンバ５８は、軸８４に概ね隣接する少なくとも１つの開口１０４を有し、この開口は、チャンバ５８からのバリアガス２０をバリア部分２２に連通させる。図４に示されるように、開口１０４は、軸８４の外径１０８よりもやや大きい直径１０６を有する。軸８４は開口１０４を貫通しており、したがって軸８４の周りに空隙１１０が形成される。空隙１１０は、バリアガス２０がチャンバ５８からバリア部分２２に向けて流れるのを可能にする。
【００２８】
バリアガス２０をチャンバ５８からバリア部分２２に連通させるために選択された手段に関わらず、前記した両実施例は、バリアガス２０が蒸発室２６に向けて連続的かつ均一に導入されるようにする。
【００２９】
好ましくは、バリアガス２０はチャンバ５８からバリア部分２２に向けて、前駆体蒸気４２の拡散速度よりも高い速度をもって連通する。通常、バリアガス２０を加圧することによりバリアガス２０の流速を高めるようにする。バリアガス２０を、前駆体蒸気４２の拡散速度よりも高い速度をもってバリア部分２２に連通させることにより、前駆体蒸気４２が蒸発室２６からバリア部分２０に連通するのを回避することができる。また、バリアガス２０の流速が高いことが、腐食性の前駆体蒸気４２が磁気的被駆動部分２４の軸受リング８８、９０に到達するのを回避する。
【００３０】
バリアガス２０は、例えば、ヘリウム、窒素、水素、アルゴン、或いはそれらの混合物または対象となる温度に於いて前駆体蒸気４２に対して化学的に不活性であるようなその他のバリアガス２０或いはその混合物を用いることができる。好適な混合ガスとしては、ヘリウム、窒素或いはそれらの混合体がある。バリアガス２０はシリンダ１１２に貯蔵され、図１、２に示されるように、管路により、レギュレータ１１４、流量計１１６及びバルブ１１８を介してチャンバ５８に送り込まれる。
【００３１】
バリアガス２０は、蒸発室の雰囲気温度よりも低い温度をもってバリア部分２２に導入される。バリア部分２２に注入されるバリアガス２０の供給温度を変更するために図示されない手段を用いることができる。バリアガス２０の温度が低いことにより、軸受リング８８、９０を冷却することができ、熱による軸受リング８８、９０の劣化を大幅に低減し或いは防止することができる。
【００３２】
所望に応じて、任意の量のガス１６を、蒸発室２６に設けられた少なくとも１つの入口１２０から蒸発室２６の液体領域３４に導入することができる。ガス１６は、蒸発室２６からの前駆体蒸気４２の質量流量を増大させる。前駆体蒸気４２の質量流量が増大することにより、液体前駆体４０の蒸発を加速することができる。
【００３３】
液体領域３４に注入されたガス１６は、蒸気したバリアガス２０と同一のものであっても、或いはヘリウム、窒素、水素、アルゴンまたはそれらの混合体或いは他の化学的に不活性なガスからなるものであってよい。液体領域３４に注入されるべきガス１６はシリンダ１２２に貯蔵され、管路を介して、レギュレータ１２４、流量計１２６及びバルブ１２８を通過する。蒸発室２６に注入されるガス１６の供給温度を変更するための図示されない手段を用いることができる。
【００３４】
本発明の別の実施例が図５に示されている。図５は、駆動磁石１３２に隣接する被駆動磁石１３０を示している。駆動磁石１３２は、回転モータ１３６に軸１３４を介して結合されている。被駆動磁石１３０は、蒸発室１３８内に位置しており、この蒸発室１３８は駆動磁石１３２を被駆動磁石１３０から隔離するが、これら両磁石を互いに磁気的に結合する。蒸発室１３８は、前駆体蒸気１４０がモータ１３６と連通するのを防止する。好ましくは、被駆動磁石１３０は、蒸発室１３８内の高温に耐えるように選択される。例えば、被駆動磁石１３０に、当該技術分野に於いて知られている温度及び化学物質に耐える樹脂コーティング１４２を有するものであってよい。駆動磁石１３２，被駆動磁石１３０及び蒸発室１３８は、上記したものと同様に設計されかつ作動するものであってよい。
【００３５】
被駆動磁石１３０は、図５に示されるように１つ又は複数のワイパまたはブレード１４４を有する。駆動磁石１３２を、蒸発室１３８の１つ又は複数の壁１４６を介して被駆動磁石１３０に結合することにより、駆動磁石１３２の回転が被駆動磁石１３０に伝達される。被駆動磁石１３０の回転は、蒸発室１３８内にてワイパまたはブレード１４４を回転させることにより、遠心力により、液体前駆体１４８を蒸発室１３８の内壁１５０に向けて均一に押し出す。
【００３６】
ブレード１４４は、蒸発室１３８内の少なくとも２つの摩擦低減装置により回転自在に支持される。摩擦低減装置は、温度及び化学物質に耐えるようなブッシングまたはベアリング１５２からなる。ブッシング１５２は、化学物質及び温度に耐えることが知られているカーボン或いはテフロン（登録商標）のような材料からなるものであってよい。
【００３７】
所望に応じて、バリアガス１５４は、概ね上記したのと同様の要領で、シリンダ１５６、レギュレータ１５８、流量計１６０及びバルブ１６２を経て蒸発室１３８に連通し、コーティング前駆体蒸気１４０が蒸発室１３８から送り出される量を増大させる。前駆体材料１６４は、前記したようにあらかじめ加熱され、液体として、少なくとも１つの入口１６６から蒸発室内に導入される。
【００３８】
前記した両実施例に於いて、液体前駆体４８、１４８、コーティング前駆体蒸気４２、１４０及び（用いられている場合には）バリアガス２０、１５４が蒸発室２６、１３８内にて、注入された液体前駆体４０、１４８の温度よりも高いが、標準蒸発温度よりも低い温度に加熱される。これらの成分が加熱される温度は、用いられた特定のコーティング前駆体の熱分解特性及び選択されたバリアガス２０、１５４の流量により決定される。液体前駆体４０、１４８、バリアガス２０、１５４の化学的組成及びそれらの蒸発室２６、１２４内に向かう流量は、蒸発した前駆体４２、１４０の質量流量を増大させるのに十分な量のバリアガス２０、１５４が存在し、液体前駆体４０、１４８の蒸発が促進されるように選択されなければならない。このようにして、液体前駆体４０、１４８は、その標準蒸発温度よりも低い温度に於いて完全に蒸発する。
【００３９】
本発明は連続的に実施される。すなわち、蒸気前駆体４２、１４０及びバリアガス２０、１５４の混合体の流れが均一かつ高濃度の蒸気前駆体４２、１４０を有するように連続的に形成される。
【００４０】
上記した実施例のいずれに於いても、入口４４，１６６から注入された液体前駆体４０，１４８の蒸発及び加圧されたバリアガス２０，１４０の蒸発室２６，１３８内への導入により形成された圧力により、蒸発室２６，１３８から、出口１６８，１７０及び図示されない管路を介して、図示されない高温の基板の表面に向かう流れが形成される。
【００４１】
コーティング前駆体の多くは、蒸発した時に酸化性雰囲気に於いて極めて可燃性が高く、従って、数パーセント程度の濃度によってのみ、バリアガスの流れの中で反応を起こすべき部分に搬送することができる。コーティング前駆体蒸気の濃度を高くすると、酸化性雰囲気に於いては高温の基板の表面と接触することにより着火する場合がある。従って、蒸気となったコーティング前駆体の流れを用いるコーティング過程は、特定のコーティング前駆体の可燃限界以下の濃度によって行わなければならない。
【００４２】
コーティングは、図示されないＣＶＤにより高温のガラス基板の表面上に被着される。この過程は、フロートガラス法によりガラスを製造する間に行われるのが一般的であって、ガラスの温度が約１１００°Ｆから１２５０°Ｆであるようなガラスのリボンをなすフロート浴内、ガラス温度が７５０°Ｆから１０５０°Ｆである徐冷がま内或いはガラスの温度が約１０２５°Ｆから１１００°Ｆであるような両部分間の中間領域に於いて行われる。コーティング前駆体は蒸発され、搬送されるガラスのリボンの表面状またはその近傍に搬送される。酸素の存在下に於いては、コーティング前駆体は熱分解し、ガラスの表面上に酸化膜コーティングを形成する。しかしながら、本発明は酸化コーティングの被着に限定されるものではなく、シリコンや遷移金属の窒化物の非酸化的なコーティングの被着にも適用可能である。更に、本発明は、ガラスばかりでなく任意の材料の基板に対するＣＶＤにも適用可能である。
【００４３】
本発明に於いては、蒸発した反応物の準備を好適に行うためにプロセスの条件等がそれほど厳密でないことに留意されたい。上記したプロセス条件は、本発明の実施に於いて一般的である場合について開示したものである。しかしながら、上記したものとは多少異なるプロセス条件を、使用する化合物に適合するように選択することは本発明の概念に含まれる。このような化合物の種類は、当業者によく知られている。いずれの場合に於いても、温度条件を増減したり、コーティング前駆体またはブレンドガスの導入流量を変更したり、別のＣＶＤ反応物またはバリアガスを選択したり、蒸発プロセスの条件を設計レベルで変更すること等、当業者によく知られた変更を加えることによりこのプロセスを好適に実施することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】蒸発室及び磁気的被駆動部分の垂直断面図を含む、本発明の模式的側面図である。
【図２】本発明の別実施例を示す模式的側面図である。
【図３】上記磁気的被駆動部分の駆動及び被駆動磁石を結合する構造を示す模式的側面図である。
【図４】チャンバを横切る軸の一部を示す模式的側面図である。
【図５】本発明の別実施例を示す模式的側断面図である。
【図１】
2005521796.tif 000003
【図２】
2005521796.tif 000004
【図３】
2005521796.tif 000005
【図４】
2005521796.tif 000006
【図５】
2005521796.tif 000007
【手続補正書】
【提出日】平成16年3月22日(2004.3.22)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
蒸発した反応物を準備するためのシステムであって、
金属又はシリコン化合物からなり、その融点よりも高く且つ標準蒸発温度よりも実質的に低い温度にあることにより、液状をなす１つ又は複数のコーティング前駆体と、
駆動及び被駆動磁石を含む磁気駆動部分と、
蒸気を発生させるために、前記液状コーティング前駆体を連続的に注入されるべき構造を備えた蒸発室と、
前記液体コーティング前駆体を前記蒸発室内で分配するために、前記被駆動磁石に、回転駆動されるように連通する構造とを有することを特徴とするシステム。
【請求項２】
前記磁気駆動部分が、前記両磁石を互いに整合させるための構造を含み、
前記蒸発室が、或る拡散速度を有する蒸気を発生させるために、前記液状コーティング前駆体を連続的に注入されるべき入口を備えており、
前記磁気駆動部分に隣接して設けられたバリア部分が、その内部に、前記蒸気の前記拡散速度よりも高い流速のバリアガスを有し、
前記構造を回転させるために、前記構造が前記バリア部分を介して前記磁気駆動部分に結合していることを特徴とする請求項３１に記載のシステム。
【請求項３】
前記バリアガスの前記流速により、前記前駆体蒸気が、前記バリア部分に連通するのを阻止することを特徴とする請求項２に記載のシステム。
【請求項４】
前記バリアガスの前記流速により、前記前駆体蒸気が、前記磁気駆動部分に連通するのを阻止することを特徴とする請求項２に記載のシステム。
【請求項５】
前記蒸発室が薄膜蒸発室からなることを特徴とする請求項２に記載のシステム。
【請求項６】
前記蒸発室が、液体領域及び蒸気領域を有することを特徴とする請求項２に記載のシステム。
【請求項７】
前記蒸発室が、前記液状コーティング前駆体を蒸発させるために加熱されることを特徴とする請求項２に記載のシステム。
【請求項８】
前記被駆動磁石が、前記蒸発室内にて前記分配構造に結合されていることを特徴とする請求項２に記載のシステム。
【請求項９】
前記被駆動磁石が、混合軸に結合されていることを特徴とする請求項８に記載のシステム。
【請求項１０】
前記混合軸が、前記バリア部分を貫通し、前記蒸発室内に突入していることを特徴とする請求項９に記載のシステム。
【請求項１１】
前記混合軸が、少なくとも１つの摩擦低減装置により支持されていることを特徴とする請求項１０に記載のシステム。
【請求項１２】
前記混合軸が、前記液状及び蒸気コーティング前駆体を前記蒸発室内で分配するための少なくとも１つのブレードを有することを特徴とする請求項１１に記載のシステム。
【請求項１３】
前記少なくとも１つのブレードが、前記液状コーティング前駆体を、前記蒸発室の内壁上に概ね均一な薄い層をなすように分配することを特徴とする請求項１２に記載のシステム。
【請求項１４】
前記液状コーティング前駆体の薄い層が、遠心力により、前記少なくとも１つのブレードから前記蒸発室内壁に向けて連通されることを特徴とする請求項１３に記載のシステム。
【請求項１５】
前記駆動磁石が前記被駆動磁石に磁気的に結合されることを特徴とする請求項８に記載のシステム。
【請求項１６】
前記駆動磁石が、回転モータ軸を受容するための機械加工された内周面を有することを特徴とする請求項１５に記載のシステム。
【請求項１７】
前記駆動磁石が、一定半径の機械加工された外周面を有することを特徴とする請求項１６に記載のシステム。
【請求項１８】
前記駆動磁石が、前記回転モータ軸に対して一定半径位置にて回転することを特徴とする請求項１７に記載のシステム。
【請求項１９】
カラーにより、前記駆動及び被駆動磁石が互いに整合されていることを特徴とする請求項１８に記載のシステム。
【請求項２０】
前記バリアガスが、前記磁気駆動部分に連続的に連通することを特徴とする請求項１９に記載のシステム。
【請求項２１】
前記磁気駆動部分が、前記混合軸が貫通するべき開口を有することを特徴とする請求項９に記載のシステム。
【請求項２２】
前記バリアガスが、前記混合軸のための前記開口を介して前記バリア部分に連通することを特徴とする請求項２１に記載のシステム。
【請求項２３】
前記磁気駆動部分が、前記バリアガスが前記バリア部分内に向けて連通するための１つ又は複数のポートを有することを特徴とする請求項９に記載のシステム。
【請求項２４】
前記前駆体蒸気の質量流量を増大させるために前記蒸発室に第２のガスを追加することを特徴とする請求項２に記載のシステム。
【請求項２５】
前記バリア部分内の前記バリアガスが、前記少なくとも１つの摩擦低減装置を冷却することを特徴とする請求項１１に記載のシステム。
【請求項２６】
前記蒸発室が、１つ又は複数の加熱された壁を有することを特徴とする請求項２に記載のシステム。
【請求項２７】
前記バリアガスが、ヘリウム、窒素、水素、アルゴン及びそれらの混合物からなるグループから選択されたものからなることを特徴とする請求項２に記載のシステム。
【請求項２８】
前記バリアガスが、ヘリウム及び窒素の混合物からなることを特徴とする請求項２７に記載のシステム。
【請求項２９】
前記蒸発室が、前記前駆体蒸気及び前記バリアガスを排出させるための少なくとも１つの出口を有することを特徴とする請求項２に記載のシステム。
【請求項３０】
前記蒸発室が、前記前駆体蒸気を排出させるための少なくとも１つの出口を有することを特徴とする請求項１に記載のシステム。
【請求項３１】
前記被駆動磁石が、前記蒸発室内に位置することを特徴とする請求項３０に記載のシステム。
【請求項３２】
前記被駆動磁石に、高温及び化学物質に耐える樹脂が被着されていることを特徴とする請求項３１に記載のシステム。
【請求項３３】
前記被駆動磁石に、前記液状コーティング前駆体を、遠心力により、前記蒸発室の内壁に向けて均一に押出すための１つ又は複数のブレードを有することを特徴とする請求項３２に記載のシステム。
【請求項３４】
前記１つ又は複数のブレードが、前記蒸発室内にて、少なくとも２つの摩擦低減装置により支持されていることを特徴とする請求項３３に記載のシステム。
【請求項３５】
前記少なくとも２つの摩擦低減装置が、化学物質に耐えるブッシングからなることを特徴とする請求項３４に記載のシステム。
【請求項３６】
前記少なくとも２つの摩擦低減装置が、高温に耐えるブッシングからなることを特徴とする請求項３５に記載のシステム。
【請求項３７】
前記蒸発室が、前記バリアガスを導入するための少なくとも１つの開口を有することを特徴とする請求項１に記載のシステム。
【請求項３８】
前記蒸発室が、第２の前駆体を導入するための少なくとも１つの開口を有することを特徴とする請求項３７に記載のシステム。
【請求項３９】
蒸発した反応物を準備するための方法であって、
金属又はシリコン化合物からなり、その融点よりも高く且つ標準蒸発温度よりも実質的に低い温度にあることにより、液状をなす１つ又は複数のコーティング前駆体を選択する過程と、
前記液体コーティング前駆体を蒸発室内に連続的に注入することにより蒸気を発生する過程と、
前記蒸発室内にて前記液体前駆体を分配するための構造を、シールを不要とするような磁気的駆動部分を用いて回転させる過程とを有することを特徴とする方法。
【請求項４０】
前記磁気的駆動部分にバリアガスを注入することを特徴とする請求項３９に記載の方法。
【請求項４１】
前記バリアガスに、前記前駆体蒸気の拡散速度よりも高い流速を与えることを特徴とする請求項４０に記載の方法。
【請求項４２】
前記バリアガスの前記高流速により、前記前駆体蒸気が、前記磁気駆動部分に連通するのを阻止することを特徴とする請求項４１に記載の方法。
【請求項４３】
前記バリアガスの前記高流速により、前記前駆体蒸気が、前記磁気駆動部分に関連して設けられた１つ又は複数の摩擦低減装置に連通するのを阻止することを特徴とする請求項４２に記載の方法。
【請求項４４】
前記液状前駆体が、前記蒸発室内に注入される前に加熱されることを特徴とする請求項３９に記載の方法。
【請求項４５】
前記蒸発室の内壁が、その内部の前記液状前駆体を蒸発させるために加熱されることを特徴とする請求項３９に記載の方法。
【請求項４６】
前記モータ部分が、少なくとも１つの駆動磁石及び少なくとも１つの被駆動磁石を有し、前記駆動及び被駆動磁石が、前記蒸発室内にて前記液体前駆体を分配するための前記構造を回転させるべく互いに結合されていることを特徴とする請求項３９に記載の方法。
【請求項４７】
前記駆動磁石が、前記被駆動磁石に対して一定半径位置にて回転することを特徴とする請求項４６に記載の方法。
【請求項４８】
前記液体前駆体を分配するための前記構造が、前記蒸発室内に配置された少なくとも１つのブレードを有することを特徴とする請求項４６に記載の方法。
【請求項４９】
前記ブレード上の前記液状コーティング前駆体を、遠心力を加えることにより、前記蒸発室の内壁に向けて押出すことを特徴とする請求項４８に記載の方法。
【請求項５０】
前記被駆動磁石が、前記少なくとも１つのブレードを回転させるために前記蒸発室内に配置されていることを特徴とする請求項４９に記載の方法。
【請求項５１】
前記前駆体蒸気の質量流量を増大させるために前記蒸発室に第２のガスを追加することを特徴とする請求項４０に記載の方法。
【請求項５２】
前記駆動磁石が一定回転速度で回転することを特徴とする請求項４７に記載の方法。
【請求項５３】
前記駆動磁石及び前記被駆動磁石が、均一かつ一定の磁界を介して磁気的に結合されることを特徴とする請求項５２に記載の方法。
【請求項５４】
前記被駆動磁石が一定回転速度で回転することを特徴とする請求項５３に記載の方法。
【請求項５５】
前記液体前駆体を分配するための前記構造が、一定回転速度で均一に回転することを特徴とする請求項５４に記載の方法。
【請求項５６】
前記液体前駆体を分配するための前記構造を、一定回転速度で回転させることにより、前記蒸発室内にて、前記液体前駆体を均一かつ薄い膜として分配することを特徴とする請求項５５に記載の方法。
【国際調査報告】
2005521796.tif 000008
2005521796.tif 000009
2005521796.tif 000010