(57)【要約】      （修正有）【課題】真空蒸着チャンバに置かれた基板上に材料を蒸着させるために材料を蒸発させるように意図した蒸発セルの提供。【解決手段】真空蒸着チャンバ２０に置かれた基板２上に材料７を蒸発させるように意図した蒸発セル１０であって、材料を収容するるつぼ１１０を受け入れる蒸発チャンバの境界を形成し、かつ蒸発チャンバ内へのるつぼの挿入のための開口部１２を有する内側エンクロージャ１００と、るつぼを蒸発条件に置くために内側エンクロージャの周囲に置かれた蒸発手段１３１、１３２と、蒸発した材料の蒸気の流れを蒸発チャンバから真空蒸着チャンバに位置付けられたインジェクタ１３まで搬送する注入ダクト１４と、注入ダクト上に置かれた停止弁１７とを含む上記蒸発セル１０。蒸発セル１０は、挿入開口部閉鎖手段１０５、１０５Ａと、開放手段１８とを含む。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
材料（７）を真空蒸着チャンバ（２０）に置かれた基板（２）上に蒸着させるために該材料（７）を蒸発させるように意図した蒸発セル（１０）であって、
蒸発される前記材料（７）を収容するるつぼ（１１０）を受け入れるようにした蒸発チャンバ（１００）の境界を定め、該蒸発チャンバ（１００）内への該るつぼ（１１０）の挿入のための挿入開口部（１２）を有する内側エンクロージャ（１１０）と、
前記内側エンクロージャ（１００）の周囲に置かれ、かつ前記るつぼ（１１０）が前記蒸発チャンバ（１００）に受け入れられた時に該るつぼ（１１０）に収容された前記材料（７）の前記蒸発のための蒸発条件に該るつぼ（１１０）を置くようにした蒸発手段（１０１、１３１、１３２）と、
前記蒸発した材料（７）の蒸気の流れ（３）を前記蒸発チャンバ（１００）から前記真空蒸着チャンバ（２０）に位置付けられたインジェクタ（１３）まで搬送するようにした注入ダクト（１４）と、
前記注入ダクト（１４）上に置かれた停止弁（１７）と
を含み、
それが、
蒸発セル（１０）の前記内側エンクロージャ（１００）の前記挿入開口部（１２）を閉鎖するための閉鎖手段（１０５、１０５Ａ）であって、
前記蒸発チャンバ（１００）内への前記るつぼ（１１０）の前記挿入を可能にする開いた形態、及び
前記蒸発チャンバ（１００）が、閉じ込められ、かつ前記停止弁（１７）が開いた時に前記注入ダクト（１４）を通して前記真空蒸着チャンバ（２０）と連通する閉じた形態、
を有する前記閉鎖手段（１０５、１０５Ａ）と、
前記るつぼ（１１０）を前記蒸発チャンバ（１００）と連通させる蒸発開口部を、蒸発される前記材料（７）で満たされ、かつそれを開く前に真空下に維持される該るつぼ（１１０）のエンベロープ（１１１、１１２、１１５、１１６）に提供するようにした開放手段（１８）と
を含むことを特徴とする蒸発セル（１０）。
【請求項２】
前記挿入開口部（１２）が、閉じた形態で前記閉鎖手段（１０５、１０５Ａ）によって閉鎖された時、かつ挿入後に前記るつぼ（１１０）が前記蒸発チャンバ（１００）に受け入れられた時に、該蒸発チャンバ（１００）及び該るつぼ（１１０）のそれぞれのサイズが、蒸発セル（１０）の前記内側エンクロージャ（１００）と該るつぼ（１１０）の前記エンベロープとの間に構成された残留容積（１０９）が該るつぼ（１１０）の内側容積（１１９）よりも小さいように調節されることを特徴とする請求項１に記載の蒸発セル（１０）。
【請求項３】
前記挿入開口部（１２）が閉鎖され、かつ前記るつぼ（１１０）が前記蒸発チャンバ（１００）に受け入れられた時に，該蒸発チャンバ（１００）及び該るつぼ（１１０）のそれぞれのサイズが、蒸発セル（１０）の前記内側エンクロージャ（１００）及び該るつぼ（１１０）の前記エンベロープ間に構成された残留容積（１０９）と該蒸発チャンバ（１００）及び前記停止弁（１７）間に構成された前記注入ダクト（１４）の部分によって境界が定められた追加容積（１５９）との和が該るつぼ（１１０）の内側容積（１１９）よりも小さいように調節されることを特徴とする請求項１に記載の蒸発セル（１０）。
【請求項４】
前記内側エンクロージャ（１００）と前記蒸発手段（１０１、１３１、１３２）と前記停止弁（１７）とを包み込み、かつ前記るつぼ（１１０）の通過を前記蒸発チャンバ（１００）におけるその前記挿入に対して可能にするために該内側エンクロージャ（１００）の前記挿入開口部（１２）の反対側に又はそれに融合された通過開口部を有する外側エンクロージャ（１１）を含むことを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の蒸発セル（１０）。
【請求項５】
蒸発セル（１０）を閉鎖するための前記閉鎖手段（１０５、１０５Ａ）は、前記蒸発チャンバ（１００）内への前記るつぼ（１１０）の前記挿入時にそれらの開いた形態からそれらの閉じた形態に移ることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の蒸発セル（１０）。
【請求項６】
蒸発セル（１０）を閉鎖するための前記閉鎖手段（１０５、１０５Ａ）は、閉じ板（１０５）を含み、該閉じ板（１０５）には、該閉じ板（１０５）と前記内側エンクロージャ（１００）の間の気密性を実現するように意図したガスケット要素（１０５Ａ）が設けられることを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の蒸発セル（１０）。
【請求項７】
蒸発セル（１０）を開放するための前記開放手段（１８）は、前記るつぼ（１１０）の前記真空化されたエンベロープの気密膜シール（１１６）を突き通すように意図した穿孔針（１８）を含むことを特徴とする請求項１から請求項６のいずれか１項に記載の蒸発セル（１０）。
【請求項８】
前記内側エンクロージャ（１００）をポンピングするために前記蒸発チャンバ（１００）を真空化するようにした追加のポンピング手段（１４１、１４３）が設けられていることを特徴とする請求項１から請求項７のいずれか１項に記載の蒸発セル（１０）。
【請求項９】
前記内側エンクロージャ（１００）を排気するために前記蒸発チャンバ（１００）を再通気するようにした排気手段（１４１、１４２）が設けられていることを特徴とする請求項１から請求項８のいずれか１項に記載の蒸発セル（１０）。
【請求項１０】
前記蒸発チャンバ（１００）内へ／そこからの前記るつぼ（１１０）の係合及び解除のために該蒸発チャンバ（１００）に隣接して前記挿入開口部（１２）を通して該蒸発チャンバ（１００）に連通している装填チャンバ（２００）を更に含むことを特徴とする請求項１から請求項９のいずれか１項に記載の蒸発セル（１０）。
【請求項１１】
外側エンクロージャ（１１）と前記装填チャンバ（２００）の間に間置され、かつ前記蒸発チャンバ（１００）を該装填チャンバ（２００）から熱的に隔離するようにした熱シールド手段（８）も設けられていることを特徴とする請求項１０に記載の蒸発セル（１０）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、基板上への蒸発及び材料の真空蒸着の分野に関する。
【０００２】
本発明は、より具体的には、真空蒸着チャンバに置かれた基板上に材料を蒸着させるために材料を蒸発させるように意図した蒸発セルに関する。
【背景技術】
【０００３】
真空蒸着チャンバに置かれた基板上に材料を蒸着させるために材料を蒸発させるように意図したそのような蒸発セルを含む真空蒸着装置は、欧州特許公開第１８２５０１８号明細書から公知であり、これは、
−蒸発される材料を収容するるつぼを受け入れるようにした蒸発チャンバの境界を定め、蒸発チャンバ内へのるつぼの挿入のための挿入開口部を有する内側エンクロージャと、
−前記内側エンクロージャの周囲に置かれ、かつ、るつぼが蒸発チャンバに受け入れられた時にるつぼに収容された材料の蒸発のための蒸発条件にるつぼを置くようにした蒸発手段と、
−蒸発チャンバから真空蒸着チャンバに位置付けられたインジェクタまで蒸発した材料の蒸気の流れを搬送するようにした注入ダクトと、
−注入ダクト上に置かれた停止弁
とを含む。
【０００４】
そのような真空蒸着装置は、半導体材料又は化合物（例えば、シリコン、ヒ化ガリウム、リン化インジウム等）、無機材料（例えば、セレン、アンチモン、リン）、又は有機材料（例えば、トリス（８−ヒドロキシキノリン）アルミニウム（ＩＩＩ）又はＡｌｑ３、．．．）を蒸着させることを可能にする。
【０００５】
欧州特許公開第１８２５０１８号明細書の蒸発セルは、停止弁が閉じられた時に、真空蒸着チャンバの再通気なしにるつぼを注入ダクトに接続すること可能にする。
【０００６】
そのため、るつぼは、注入ダクトのコネクタ上に気密にねじ込まれるようになった口を有する瓶である。
【０００７】
しかし、欧州特許公開第１８２５０１８号明細書の蒸発セルでは、停止弁の開放時に、るつぼ内にかつコネクタの近くの注入ダクトの部分に閉じ込められ、真空下に維持された蒸着チャンバ内に逃げる容積の空気から来る圧力のピークが発生する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】欧州特許公開第１８２５０１８号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
この圧力のピークは、基板上に蒸着した層の品質を劣化させる場合があり、そのために生産収率が劣る。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
従来技術の上述の欠点を是正するために、本発明は、この蒸発セルに満杯るつぼを装填する時の圧力のピークを低減する、あるいは抑制することさえを可能にする蒸発セルを提案する。
【００１１】
そのため、本発明は、上述したように蒸発セルに関するものであり、それは、
−蒸発セルの内側エンクロージャの挿入開口部を閉鎖するための閉鎖手段であって、
−  るつぼの蒸発チャンバ内への挿入を可能にする開いた形態と、
−  蒸発チャンバが閉じ込められ、かつ停止弁が開いた時に注入ダクトを通じて真空蒸発チャンバと連通する閉じた形態
とを有する上記閉鎖手段と、
−蒸発される材料で満たされ、かつ開く前に真空下に維持されるるつぼのエンベロープにるつぼを蒸発チャンバと連通させる蒸発開口部を与えるようにした開放手段
とを含む。
【００１２】
本発明による蒸発セルは、従って、停止弁の開放によって引き起こされる圧力のピークの強度を制限しながら、蒸発チャンバに受け入れられたるつぼを交換することを可能にする。
【００１３】
実際に、予め真空化され、蒸発される材料で満たされた気密エンベロープを有するるつぼは、従って、蒸発セルの内側エンクロージャと、るつぼの蒸発チャンバ内への挿入後かつ閉鎖手段による挿入開口部の閉鎖後に蒸発セルに閉じ込められたるつぼのエンベロープとの間に構成される残留容積を著しく低減する。
【００１４】
有利には、蒸発チャンバ及びるつぼのそれぞれのサイズは、この残留容積がるつぼの内側容積よりも小さいように調節される。
【００１５】
このようにして、るつぼの蒸発チャンバ内への挿入時に排気される空気の容積は、圧力のピークが停止弁の開放時に低減されるように内側エンクロージャの全容積に対して低い。
【００１６】
また、有利には、蒸発チャンバ及びるつぼのそれぞれのサイズは、蒸発セルの内側エンクロージャとるつぼのエンベロープの間に構成される残留容積と、蒸発チャンバと停止弁の間に構成される注入ダクトの部分によって境界が定められる追加容積との和が、るつぼの内側容積よりも小さいように調節される。
【００１７】
それ以外に、本発明による蒸発セルの他の有利かつ非限定的な特性は、以下の通りである。
−蒸発セルは、内側エンクロージャと、蒸発手段と、停止弁とを包み込む外側エンクロージャを含み、かつ、るつぼのその蒸発チャンバ内への挿入のための通過を可能にするために内側エンクロージャの挿入開口部の反対側にあるか又はそれに融合された通過開口部を有する。
−蒸発セルを閉鎖するための閉鎖手段は、るつぼの蒸発チャンバ内への挿入時にそれらの開いた形態からそれらの閉じた形態に移る。
−蒸発セルを閉鎖するための閉鎖手段は、閉じ板を含み、それには閉じ板と内側エンクロージャの間の気密性を実現するように意図したガスケット要素が設けられる。
−蒸発セルを開放するための開放手段は、るつぼの真空化されたエンベロープの気密膜シールを突き通すように意図した穿孔針を含む。
−蒸発チャンバを真空化するようにした内側エンクロージャをポンピングするための追加のポンピング手段が設けられる。
−蒸発チャンバを再通気するようにした内側エンクロージャを排気するための排気手段が設けられる。
−蒸発セルは、蒸発チャンバ内へのるつぼの係合又はそこからの解除のための蒸発チャンバに隣接する装填チャンバを更に含み、装填チャンバは、挿入開口部を通して蒸発チャンバと連通している。
−外側エンクロージャと装填チャンバの間に間置され、かつ蒸発チャンバを装填チャンバから熱的に隔離するようにした熱シールド手段も設けられる。
【００１８】
添付の図面を参照して本発明の実施形態を詳細に以下に説明する。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の第１の実施形態による蒸発セルを含む真空蒸着装置の垂直平面での概略断面全体図である。
【図２】図１の蒸発セルの閉鎖手段、蒸発手段を示す図１のゾーンＩＩの詳細図である。
【図３】図１の蒸発セルの蒸発チャンバ内への係合前の満杯るつぼの垂直平面での概略断面図である。
【図４】ポンプ及び弁が蒸発チャンバに接続された第１の変形による蒸発セルの垂直平面での概略断面図である。
【図５】るつぼが挿入開口部を閉鎖するように意図したガスケットを含む第２の変形による蒸発セルの垂直平面での概略断面図である。
【図６】蒸発セルがるつぼの再装填のための装填チャンバを更に含む本発明の第２の実施形態による蒸発セルの垂直平面での概略断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下に続く開示では、真空蒸着装置が設けられた部屋に対して、垂直に関して「上部」及び「底部」という表現を使用することにし、上部は、部屋の天井の方向を向く側を指し、底部は、床の方向を向く側を指す。同様に「下側」及び「上側」という表現は、底部及び上部それぞれの方向を向く側を指すことになる。
【００２１】
図１は、一方で蒸発セル１０と他方で真空蒸着チャンバ２０とを含む真空蒸着装置１の垂直平面での概略断面全体図を示している。
【００２２】
一般的に、真空蒸着装置１の蒸発セル１０は、真空蒸着チャンバ２０に、ここでは真空蒸着チャンバ２０の底部２３に置かれた基板２の上へ材料を蒸着するために材料７を蒸発させるように意図している。
【００２３】
蒸発セル１０は、材料７の蒸気の上流流れ３を生成するようになっており、蒸気の上流流れ３は、蒸発セル１０から真空蒸着チャンバ２０の上部部分２２に位置付けられたインジェクタ１３まで注入ダクト１４によって搬送されることが以下で分るであろう。
【００２４】
蒸発セル１０と真空蒸着チャンバ２０は、注入ダクト１４が通過する管状コネクタ５によって互いに接続される。
【００２５】
蒸発セル１０のインジェクタ１３は、材料７がインジェクタ１３の方向に向けられた基板２の上側面２Ａ上に蒸着されるように、注入ダクト１４によって搬送された材料７の蒸気を基板２の方向に下方に向けられた蒸気の下流流れ４として真空蒸着チャンバ２０内に注入する。
【００２６】
また、蒸気の下流流れが上方に進んで基板の下側面の上へ蒸着するようにも考えられている。
【００２７】
インジェクタ１３は、基板２の上側面２Ａ上に蒸着される材料７の層が、厚み、面状態、伝導率のような必要とされる性質を意図する用途に応じて有するように、基板２の方向に向けられた蒸気の下流流れ４の特性、例えば、その流量又は空間分布を最適化するようになっている。
【００２８】
インジェクタ１３の内側には、その良好な作動を損なう可能性があるインジェクタ１３の内側の材料７の蒸気の凝縮を回避するように意図した特定の加熱手段（図示せず）が設けられる。
【００２９】
真空蒸着チャンバ２０の内側に真空を作って維持するために、真空蒸着装置１は、真空蒸着チャンバ２０の内側容積２９に応じて調節されるポンピング容量を有して真空蒸着チャンバ２０に接続されたポンピング手段６を含む。
【００３０】
これらのポンピング手段６は、本明細書では、真空蒸着チャンバ２０の内側の圧力レベルを１０−３トルから１０−８トルまで低下させるターボ分子ポンプ又は低温ポンプを含む。
【００３１】
ここで、インジェクタ１３に向う蒸気の下流流れ３を生成するように意図した蒸発セル１０の第１の実施形態を図１から図５を参照して以下に説明する。
【００３２】
図１に示すように、真空蒸着装置１の蒸発セル１０は、第１に、横壁１１Ａと、上側壁１１Ｂ（又は「屋根」）と、下側壁１１Ｃ（又は「底部」）とを含む本明細書ではほぼ円筒形の外側エンクロージャ１１を含む。
【００３３】
外側エンクロージャ１１の横壁１１Ａ及び上側壁１１Ｂの内側面、また、管状コネクタ５の内側面上には、蒸発セル１０の低温部分上で材料７の蒸気が凝縮されることを回避するために、外側エンクロージャ１１の内側容積１９、特に注入ダクト１４を実質的に均一に加熱するように意図した加熱要素、例えば、加熱抵抗１６が設けられる。
【００３４】
横壁１１Ａ、上側壁１１Ｂ、下側壁１１Ｃの外側面、また、管状コネクタ５の外側面上には、蒸発セル１０の外側エンクロージャ１１が、外側からの接触に対して低温であるように、冷却要素（図示せず）、例えば、冷水コイルが設けられる。
【００３５】
加熱要素１６と冷却要素の間には、加熱と冷却が各々独立して効率的であるように、例えば、耐火材料として製造された放射シールドが挿入される。
【００３６】
横壁１１Ａは、開口部１１Ｄを含み、そこから管状コネクタ５は、真空蒸着装置１の蒸発セル１０と真空蒸着チャンバ２０の接続に向けて外向きに延びる。
【００３７】
この形態では、真空蒸着チャンバ２０内が真空にされると、蒸発セル１０の外側エンクロージャ１１内も真空にされるように、外側エンクロージャ１１と真空蒸着チャンバ２０は、互いに連通して、同じ真空を共有する。従って、外側エンクロージャ１１内の圧力レベルは、真空蒸着チャンバ２０内の圧力レベルに等しい。
【００３８】
変形として、蒸発セルの外側エンクロージャが真空蒸着チャンバと同じ真空を共有しないように、蒸発セルの管状コネクタと注入ダクトの間に気密溶接部を提供することができる。この場合に、蒸発セルは、それ専用ものであり、外側エンクロージャの内側容積をポンピングして圧力を１０−３トルから１０−８トル程度のレベルまで降下させるように意図したエンクロージャポンプを含む。
【００３９】
図１、図２、図４、及び図５から分かるように、以下で通過開口部１２と呼ぶ開口部が、外側エンクロージャ１１の下側壁１１Ｃ内に形成される。
【００４０】
この通過開口部１２は、本明細書では形状が円形である内側縁部１２Ａを有し、この上方に、外側エンクロージャ１１の内側に向けて蒸発セル１０の蒸発チャンバが延びる。
【００４１】
この蒸発チャンバは、一方で通過開口部１２と同軸の円筒状本体１０１と、他方で内側エンクロージャの上側縁部１０３に至るまで本体１０１を延続させる切頂ネック１０２とを含む内側エンクロージャ１００によって境界が定められる。
【００４２】
図１に良好に示すように、蒸発セル１０の外側エンクロージャ１１によって包み込まれるこの内側エンクロージャ１００は、本明細書では外側エンクロージャ１１の通過開口部１２と融合される挿入開口部を有する。
【００４３】
変形として、外側エンクロージャの通過開口部及び内側エンクロージャの挿入開口部は、互いに異なり、かつ次に互いに反対とすることができる。
【００４４】
蒸発チャンバ１００のこの本体１０１は、通過開口部１２の下側縁部１２Ａに沿って中断することなく延びる下側縁部１０１Ａを有する（図２参照）。蒸発セル１０の外側エンクロージャ１１の内側容積１９が蒸発セル１０の内側容積１０９と連通しないように、下側縁部１０１Ａは、蒸発セル１０の外側エンクロージャ１１の下側壁１１Ｃに気密に固定される。
【００４５】
内側エンクロージャ１００の上側縁部１０３は、本明細書では上側縁部１０３に曲げ部を形成する蒸発セル１０の注入ダクト１４の上流部分１５に気密に接続される。この上流部分はまた、曲げ部なしで直線コネクタとすることができる。
【００４６】
気密接続は、例えば、溶接の手段によって行うことができる。
【００４７】
蒸発セル１０の蒸発チャンバ１００は、蒸発される材料７を収容するるつぼ１１０を受け入れるように意図している。
【００４８】
このるつぼ１１０は、全体的に瓶の形状を有し、かつ蒸発チャンバ１００に受け入れることができるように適応したサイズを有する。
【００４９】
るつぼ１１０は、底部１１５によって下方に閉じられ、かつるつぼ１１０の開口部１１３の境界を定めるネック１１２内に上方に狭くなる横壁１１１を含む。
【００５０】
るつぼ１１０は、良好な熱伝導率及び高温抵抗を有する材料から製造された単一部品であることが好ましい。るつぼ１１０は、例えば、熱分解窒化ホウ素、又はＰＢＮのようなセラミック材料、又は石英のようなガラス質タイプの材料で製造することができる。
【００５１】
るつぼ１１０は、蒸発される材料７で満たされるように意図しており、材料７は、液体形態、粉末形態、又は鋳塊形態とすることができる。
【００５２】
使用前に、るつぼ１１０は、本明細書では、るつぼ１１０の開口部１１３の近くに位置付けられ、かつるつぼ１１０を気密に閉じる膜シール１１６によって密封される。
【００５３】
この膜シール１１６は、るつぼ１１０が蒸発条件で置かれた時に、蒸発した材料７の蒸気を逃げさせるように突き通されることを意図していることを以下で分かるであろう。
【００５４】
この膜シール１１６を開く前に、底部１１５、円筒体１１１、ネック１１２、及び膜シール１１６は、従って、蒸発される材料７で満たされたるつぼ１１０の密封エンベロープを形成する。このエンベロープは、次に、るつぼ１１０を材料７で満たした後に、自由にされたるつぼの内側容積１１９が、開かれる前に１０−１〜１０−３ｍｂａｒの圧力に維持されるように、真空化されて膜シール１１６によって閉じられる。
【００５５】
るつぼ１１０のそのような真空化は、例えば、周囲空気に含有される酸素又は水と接触すると酸化する可能性がある有機材料によるるつぼの充填時に、るつぼ１１０内に収容された材料７の劣化を回避することを特に可能にする。
【００５６】
るつぼ１１０の真空はまた、膜シール１１６が突き通された時に真空蒸着チャンバ２０内の圧力のピークを制限することを可能にすることも分るであろう。
【００５７】
蒸発チャンバ１００と係合したるつぼ１１０を蒸発条件に置くために、蒸発セル１０はまた、るつぼ１１０を受け入れる蒸発チャンバ１００の周囲に配置される蒸発手段を含み、従って、本明細書では外側エンクロージャ１１は、これらの蒸発手段を包み込む。
【００５８】
図１〜図６に説明する全ての実施形態及びその変形では、これらの蒸発手段は、最初に、蒸発チャンバ１００を取り囲み、かつ外側エンクロージャ１１の底部１１Ｃから蒸発チャンバ１００の本体１０１と実質的に平行に蒸発チャンバ１００のネック１０２まで延びる電気抵抗１３１を含む。
【００５９】
これらの電気抵抗１３１は、熱を本質的に赤外線として放射するように電力が供給されて高温まで加熱される。
【００６０】
変形として、蒸発手段は、蒸発チャンバに係合したるつぼを直接照射するように、蒸発チャンバの本体に当接して蒸発チャンバの内側容積内に直接配置された赤外線ランプを備えることができる。
【００６１】
蒸発手段はまた、外側エンクロージャ１１の内側に位置付けられ、かつ蒸発チャンバ１００の本体１０１と電気抵抗１３１の間に間置された熱シールド１３２を含む。
【００６２】
図２で良好に示すように、この熱シールド１３２は、「伸縮自在」型であり、本明細書では、熱シールド１３２の高さを自在に調節することができるように互いに入れ子にすることができる円筒形かつ互いに同軸である５つの可動要素１３２Ａ、１３２Ｂ、１３２Ｃ、１３２Ｄ、１３２Ｅを含む。
【００６３】
例えば、図２は、全ての可動要素１３２Ａ、１３２Ｂ、１３２Ｃ、１３２Ｄ、１３２Ｅが伸張された時のその最大高さの熱シールド１３２を示している。
【００６４】
可動要素１３２Ａ、１３２Ｂ、１３２Ｃ、１３２Ｄ、１３２Ｅは、本明細書では、同じ材料、例えば、鋼又はアルミニウムのような金属材料で製造された円筒体で形成される。
【００６５】
変形として、可動要素は、例えば、石英、ガラス、又はシリカで製造される円筒体で構成することができ、電気抵抗の方向を向く円筒体の外側面は、これらの電気抵抗によって射出された熱放射を反射する層、例えば、銀、アルミニウム、又は金の層のような金属層で被覆される。
【００６６】
蒸発手段は、更に、熱シールド１３２の高さを調節するために可動要素１３２Ａ、１３２Ｂ、１３２Ｃ、１３２Ｄ、１３２Ｅを互いに対して摺動させることを可能にする作動手段（図示せず）を含む。
【００６７】
図１、図２、及び図４〜図６では、可動要素１３２Ａ、１３２Ｂ、１３２Ｃ、１３２Ｄ、１３２Ｅは、数が５個であり、かつ全て同じ高さを有するが、蒸発手段は、より多くの又はより少ない可動要素を含み、これらの可動要素が異なる高さのものであることを変形と考えることができる。これは、特に、熱シールドの高さを蒸発チャンバの高さに適応させ、かつおおよその精度でこの高さを調節するのに有利とすることができる。
【００６８】
蒸発手段は、最後に、本明細書では、電気抵抗１３１によって射出された赤外線を透過するように選択された透明壁を有する蒸発チャンバ１００の円筒体１０１を含む。
【００６９】
外側エンクロージャ１１の内側の圧力条件下では、外側エンクロージャ１１の内側の真空に起因して対流交換が強く制限されるので、電気抵抗１３１と蒸発チャンバ１００に係合したるつぼ１１０の円筒体１１１との間の熱交換は、本質的に放射線によって発生する。
【００７０】
るつぼ１１０が蒸発チャンバ１００と係合した時に（例えば、図２参照）、すなわち、るつぼ１１０が蒸発チャンバ１００の内側容積１０９の内側に受け入れられた時に、横壁１１１は、蒸発チャンバ１００の円筒体１０１の反対側、すなわち、内側エンクロージャの透明壁の反対側にある。
【００７１】
透明壁は、例えば、石英、ガラス、又はシリカで製造され、時に透明壁の赤外線透過率を改善する層で被覆された中空円筒体で構成することができる。
【００７２】
電気抵抗１３１と蒸発チャンバ１００の円筒体１０１のこの透明壁との間に配置された熱シールド１３２は、従って、蒸発チャンバ１００に位置付けられたるつぼ１１０、１２０の円筒体１１１、１２１に向けて電気抵抗１３１によって放射された赤外光に対するミラーとして作用することになる。
【００７３】
従って、熱シールド１３２により、るつぼ１１０の上側部分１１４に収容された材料７の僅かな部分のみが（図３参照）、電気抵抗によって放出された放射線を受け、かつ蒸発チャンバ１００内の圧力に応じて材料７の蒸発を可能にするほど十分な加熱温度まで加熱されるように、電気抵抗１３１の全て又は一部を露出させることが可能である。
【００７４】
更に、可動要素１３２Ａ、１３２Ｂ、１３２Ｃ、１３２Ｄ、１３２Ｅを摺動させる作動手段により、注入ダクト１４の上流部分１５において蒸気の流れ１１８を実時間で調節するために（図２参照）、熱シールド１３２の高さを微調節することができる。
【００７５】
特に、蒸気の流れ１１８が、るつぼ１１０に収容された材料７の蒸発中にわたって実質的に一定に留まる蒸発条件を得ることができる。これは、真空蒸着チャンバ２０に配置された基板２上への均一層の蒸着に対して特に関連することを明らかにしている。
【００７６】
図１、図２、図４、及び図５に示すように、蒸発セル１０はまた、蒸発セル１０の注入ダクト１４上に置かれた停止弁１７を含む。
【００７７】
この停止弁１７は、蒸発セル１０を包み込む蒸発セル１０の外側エンクロージャ１１の内側に位置付けられるように、注入ダクト１４上に置かれることが好ましい。
【００７８】
従って、停止弁１７は、この停止弁１７上への蒸発した材料７の蒸気の凝縮を制限するように、外側エンクロージャ１１の内側面上に配置された加熱抵抗１６によって加熱される。
【００７９】
停止弁１７は、例えば、２つの開放及び閉鎖位置を有する気密の「全か無か」の弁とすることができ、それによって閉鎖位置では、蒸発チャンバ１００が空の時に、るつぼ１１０を加熱する蒸発手段の効率を低減する場合がある蒸気の流れが蒸発チャンバ１００の方向に戻って内側エンクロージャ１００の円筒体１０１上で凝縮するのを回避することを可能にする。
【００８０】
一般的に、停止弁１７は、最初に、この蒸発チャンバ１００が開放状態で通気された時に、真空蒸着チャンバ２０を蒸発セル１０の蒸発チャンバ１００から隔離する役目をする。このようにして、停止弁１７により、真空蒸着装置１の真空蒸着チャンバ２０に再通気することなく、るつぼの交換が特に可能である。高レベルの真空が真空蒸着チャンバ２０内に保たれ、従って、真空蒸着チャンバ２０又はそこに位置付けられると考えられる基板のあらゆる汚染が回避される。
【００８１】
有利には、制御弁を停止弁１７の下流で注入ダクト１４上に直列に置くということも提供することができる。
【００８２】
蒸発チャンバ１００の出口での蒸気の流れの流量は、蒸発手段によって調節されるが、この制御弁はまた、材料７の蒸気の流量をより微調節することを可能にすることができる。
【００８３】
本発明により、真空蒸着チャンバ２０の再通気を回避し、かつ蒸発チャンバ１００におけるるつぼの交換中に圧力のピークを制限するために、蒸発セル１０は、内側エンクロージャ１００の挿入開口部１２を閉鎖するための閉鎖手段と、真空下に維持されるるつぼ１１０の密封エンベロープに蒸発開口部を形成することを可能にするるつぼ１１０を開放するための開放手段とを更に含む
【００８４】
そのため、閉鎖手段は、蒸発チャンバ１００へのるつぼの挿入を可能にする開いた形態と、蒸発チャンバ１００が閉じ込められる閉じた形態とを有する。
【００８５】
図１に概略的にかつ図２に詳細に示すように、閉鎖手段は、本明細書では、その周囲に密封ガスケット１０５Ａを含む円形閉じ板１０５を含む。
【００８６】
この閉じ板１０５は、それが、ガスケット１０５Ａが挿入開口部１２の内側縁部１２Ａ上に担持された状態で内側エンクロージャ１００と係合し、従って、蒸発チャンバ１００を外側に対して気密に閉じることができるように、外側エンクロージャ１１の通過開口部１２と内側エンクロージャ１００の挿入開口部１２とに適合された形状及びサイズを有する。
【００８７】
閉じ板１０５は、その閉じた形態にある。停止弁１７が開いた時に、蒸発チャンバ１００は、閉じ込められ、かつ注入ダクト１４を通して真空蒸着チャンバ２０とのみ連通する。本明細書で使用する時に「閉じ込められる」という用語は、蒸発チャンバ１００が、圧力が大気圧（１ｂａｒ）に近い蒸発セル１０の外側と連通していないことを意味する。
【００８８】
挿入開口部１２内への係合後に閉じ板１０５を所定位置に保つことを可能にする係止手段（図示せず）も設けられる。
【００８９】
後板は、例えば、蒸発セル１０の外側エンクロージャ１１の下側壁１１Ｃに固定することができ、後板の上側面は、閉じ板１０５それ自体が挿入開口部１２から解除されることを防止するように閉じ板１０５の下側面に当接すると考えられる。
【００９０】
有利には、本明細書では、閉じ板１０５はまた、るつぼ１１０が蒸発チャンバ１００と係合した時にるつぼ１１０を支持することを可能にする。より正確には、るつぼ１１０が蒸発セル１０の内側エンクロージャ１００に受け入れられた時に、その底部１１５は、閉じ板１０５の上側面１０５Ｂ上にある（図２参照）。
【００９１】
変形では、蒸発チャンバ内への挿入後にるつぼを蒸発チャンバの所定位置に維持するように意図した特定の保持手段を提供することができる。
【００９２】
例えば、閉じ板は、ピストンによって所定位置に維持することができる。閉じ板は、その周縁上に通過開口部の内側縁部に作られた雌ネジ山と協働するようにしたネジ山を含むということも提供することができる。この場合に、組立て及び所定位置への保持は、閉じ板を挿入開口部１２に捩じ込むことによって行われると考えられる。
【００９３】
図１に概略的にかつ図２に詳細に示すように、蒸発セル１０を開放するための開放手段は、本明細書では、蒸発チャンバ１００に位置付けられた注入ダクト１４の上流部分１５の端部に位置付けられた穿孔針１８を含む。
【００９４】
穿孔針１８は、本明細書ではこの上流部分１５と一体であるが、この穿孔針は、例えば、捩じ込み又は押し込みによって上流部分上に追加された部品で形成されるということを変形として提供することができる。
【００９５】
この穿孔針１８は、るつぼ１１０の真空化されたエンベロープの気密膜シール１１６を突き通すように意図している。膜シール１１６は、蒸発チャンバ１００内へのるつぼ１１０の導入時に破壊されるようになっている。例えば、るつぼ１００の膜シール１１６は、突き通されない時に、るつぼ１１０のエンベロープの十分な気密性を提供するガラス又は石英で製造された薄い膜によって構成することができる。
【００９６】
穿孔針１８の尖った形状及び膜シール１１６に穿孔針１８によって作用する力により、膜シールは、排気開口部がるつぼ１１０のエンベロープに形成されるように破断される。
【００９７】
従って、蒸発開口部は、るつぼ１１０を蒸発チャンバ１００と連通させた状態で配置することを可能にする。
【００９８】
より正確には、蒸発開口部は、本明細書では、穿孔針１８のすぐ上方で注入ダクト１４の上流部分１５に形成され、かつ蒸発チャンバ１１０内へのるつぼ１１０の係合後に、るつぼ１１０の内側容積１１９に位置付けられた２つの排気孔１８Ａを通してるつぼ１１０の内側容積１１９を蒸発セル１０の注入ダクト１４と連通させた状態で配置する。
【００９９】
このようにして、蒸発手段１３１、１３２によって加熱されたるつぼ１１０内に収容された材料７の蒸発中に、るつぼ１１０において生成される蒸気の流れ１１８は、これらの排気孔１８Ａを通して注入ダクト１４の上流部分１５内へ誘導される。
【０１００】
ここで、真空蒸着装置１の例示的な実施形態を蒸発セル１０のこの第１の実施形態を使用して詳細に説明する。これは、るつぼの交換中に圧力のピークを低減するそのような蒸発セル１０の利点及び特にその利益を理解することを可能にするであろう。
【０１０１】
蒸着方法の開始時に、基板２は、真空蒸着チャンバ２０の下側部分２３に置かれ、蒸発セル１０の停止弁１７は、まだ閉じられていない場合は閉じられる。この形態では、真空蒸着チャンバ２０の内側容積２９及び蒸発セル１０の外側エンクロージャ１１の内側容積１９は、互いに連通するが、停止弁１７により、蒸発チャンバ１００の内側容積１０９から隔離されている。真空蒸着チャンバ２０及び外側エンクロージャ１１のポンピングが、圧力が１０−３〜１０−８トルから構成されたレベルに到達するまでポンプ６によって実行される。
【０１０２】
このポンピングと平行に、外側エンクロージャ１１の加熱抵抗１６は、停止弁１７、注入ダクト１４、及び上流部分１５を１５℃〜５００℃で構成された温度まで加熱するように電源が投入される。
【０１０３】
蒸発手段１３１、１３２にも、蒸発セル１０の内側で重大すぎる温度勾配が発生しないように電源が投入される。
【０１０４】
蒸発される材料７を収容する第１るつぼ１１０も、そのエンベロープが膜シール１１６によって真空化かつ密封されて準備される。
【０１０５】
真空蒸着チャンバ２０において圧力の所要レベルが到達した時及び蒸発セル１０の異なる要素が温度の所要レベルまで加熱された時に、蒸発チャンバ１００内への第１るつぼ１１０の係合を実行することができる。
【０１０６】
そのため、るつぼ１１０は、本明細書では内側エンクロージャ１００の挿入開口部１２に融合された外側エンクロージャ１１の通過開口部１２に通され、るつぼ１１０を蒸発チャンバ１００内に上方に導入する。
【０１０７】
この導入は、るつぼ１１０が載っている閉じ板１０５によって実行されることが好ましい。このようにして、膜シール１１６が、内側エンクロージャ１００内へのるつぼ１１０の導入のために穿孔針１８によって破断される時に、閉じ板１０５は、周囲接合部１０５Ａにより、蒸発チャンバ１００の挿入開口部１２を閉じた形態に閉鎖する。
【０１０８】
従って、蒸発チャンバ１００とのるつぼ１１０の係合中に閉じ込められる大気圧での唯一の空気量は、蒸発セル１０の内側エンクロージャ１００と蒸発チャンバ１００に受け入れられたるつぼ１１０のエンベロープ（例えば、図２参照）との間に構成される残留容積１０９にある空気量である。
【０１０９】
本発明により、蒸発チャンバ１００及びるつぼ１１０のそれぞれのサイズは、この残留容積１０９がるつぼ１１０の内側容積１１９よりも小さいように調節されることが好ましい。
【０１１０】
このようにして、蒸発チャンバ１００と停止弁１７間に構成される注入ダクト１４の上流部分１５（図１参照）によって境界が定められる残留容積１０９及び追加容積１５９の圧力は、膜シール１１６の穿孔前のるつぼ１１０内の圧力に可能な限り近いものであることが確実にされる。
【０１１１】
従って、停止弁１７の開口部では、圧力のピークは制限される。
【０１１２】
有利には、停止弁１７は、追加容積１５９を制限するために蒸発チャンバ１００に可能な限り近く置くことができる。
【０１１３】
更に好ましくは、蒸発チャンバ１００及びるつぼ１１０のそれぞれのサイズは、残留容積１０９及び追加容積１５９の和が、るつぼ１１０の内側容積１１９よりも小さいように調節される。
【０１１４】
このようにして、圧力のピークは、更に制限される。
【０１１５】
るつぼ１１０は、電気抵抗１３１及び熱シールド１３２により、るつぼ１１０の係合後に、蒸気の流れ１１８を注入ダクト１４内で生成するように蒸発条件に置かれる。
【０１１６】
停止弁１７は、蒸発した材料７を基板２の上側面２Ａ上に蒸着させるために、蒸気の上流流れ３（図１参照）を真空蒸着チャンバ２０に置かれた基板２に向けて蒸気の下流流れ４を拡散するインジェクタ１３まで流すように開くことができる。
【０１１７】
第１るつぼ１１０が材料７の完全な蒸発後に空になると、停止弁１７は、真空蒸着チャンバ２０を蒸発チャンバ１００から隔離し、かつ再通気を回避するように閉じられる。第１るつぼ１１０は、次に、同じ方法によって除去され、満杯るつぼで置換することができる。
【０１１８】
有利には、図４に示す蒸発セル１０の変形では、例えば、内側エンクロージャ１００のネック１０２上で分岐する接続パイプ１４１によって内側エンクロージャ１００に接続された内側エンクロージャ１００の追加ポンプ１４３を提供することができる。
【０１１９】
この追加ポンプ１４３は、圧力のピークを更に低減するために、停止弁１７を開く前に蒸発チャンバ１００を真空化することを可能にする。
【０１２０】
以前のものと組み合わせて図４で本明細書に示す別の変形では、これに限定されるものではないが、追加ポンプ１４３の派生物として、本明細書では接続パイプ１４１上に取り付けられる内側エンクロージャ１００の排気弁１４２を提供することができる。
【０１２１】
この排気弁は、るつぼ１１０の解除前に、この解除がより簡単になるように蒸発チャンバ１００に再通気することを可能にする。
【０１２２】
図５に示す第１の実施形態の更に別の変形では、その底部１１５の近くのその下部に蒸発チャンバ１００の気密性を実現するように意図した周囲接合部１１５Ａを含むるつぼ１１０を提供することができる。この場合に、閉鎖手段は、るつぼ１１０の周囲接合部１１５Ａ、並びに本明細書では蒸発チャンバ１００内にるつぼ１１０を所定位置に係止及び維持するように意図した閉じ板を含む。
【０１２３】
図６に示す蒸発セル１０の第２の実施形態において、蒸発セル１０は、蒸発チャンバ１００内への／からの第１るつぼ１１０の係合及び解除のための蒸発チャンバ１００に隣接する装填チャンバ２００を更に含む。
【０１２４】
この装填チャンバ２００は、本明細書では、特に閉じ込めエンクロージャ２０２と、この閉じ込めエンクロージャ２０２内へのるつぼの導入を可能にするトラップドア２０１とを含む。
【０１２５】
蒸発セル１０の外側エンクロージャ１１の場合と同様に、閉じ込めエンクロージャ２０２の内側面上には、加熱要素、例えば、装填エンクロージャの内側容積２０９及び特にるつぼ１１０、１２０のようなそこにある場合がある異なる要素を実質的に均一に加熱するように意図した加熱抵抗２０６を提供することができる。
【０１２６】
装填チャンバ２００の閉じ込めエンクロージャ２０２は、挿入開口部１２が閉鎖されていない時に装填チャンバ２００が挿入開口部１２を通して蒸発チャンバ１００と連通状態になるように、蒸発チャンバ１００を担持する挿入開口部１２の反対側に位置付けられた開口部を上側壁上に含む。
【０１２７】
装填チャンバ２００は、更に、例えば、装填チャンバ２００がトラップドア２０１の開口部を通して再通気された時にこの装填チャンバ２００を真空化するために、ポンピングダクト２２１を通して閉じ込めエンクロージャ２０２上で分岐した追加ポンプ２２２を含む。
【０１２８】
装填チャンバ２００には、更に、るつぼを装填及び取り外すための手段１１０、１２０、本明細書ではカルーセル及びピストンシステムが設けられる。
【０１２９】
より正確には、装填チャンバ２００は、第１に、ピストン２１２Ａを含み、その上側端部には、第１るつぼ１１０又は第２るつぼ１２０を受け入れるように意図したプレート２１２が固定される。
【０１３０】
ピストン２１２Ａは、垂直方向移動で可動であり、プレート２１２が閉じ込めエンクロージャ２０２の下側壁に近い「低」位置と、プレート２１２が蒸発セル１０の挿入開口部１２に位置付けられる「高」位置（図６の場合）との間で、プレート２１２がピストン２１２Ａの軸に沿って上下に進むことができる。
【０１３１】
低位置は、るつぼ１１０、１２０を有するプレート２１２の装填又は取り外しを可能にする。
【０１３２】
るつぼ１１０、１２０がプレート２１２上に置かれると、プレート２１２は、ピストン２１２Ａによって垂直に上に進むことができ、従って、蒸発セル１０の挿入開口部１２を通過することにより、るつぼ１１０を蒸発チャンバ１００と係合させることができる。
【０１３３】
装填チャンバ２００はまた、装填チャンバ２００に取り付けられたカルーセル２１１を含み、それによって回転軸２１１Ａの周りに回転させてカルーセル２１１を回転に駆動させる。
【０１３４】
このカルーセル２１１は、るつぼをプレート２１２上への及びそこからのその装填及び取り外しのために受け入れるように意図したものである。
【０１３５】
カルーセル２１１の角度位置は、プレート２１２上に装填されたるつぼ１１０、１２０の各々をプレート２１２及びその作動ピストン２１２Ａの反対側に連続して搬送するように操作されるモータ（図示せず）によって制御される。
【０１３６】
カルーセル２１１及びプレート２１２システムは、与えられた数のるつぼに対して縮小サイズを提供するので特に有利である。従って、装填チャンバ２００のサイズと装填チャンバ２００に接続された追加ポンプ２２２のポンピング容量とを制限することができる。
【０１３７】
蒸発セル１０の外側エンクロージャ１１と装填チャンバ２００の間に挿入される熱シールド手段が設けられる。
【０１３８】
より正確には、これらの熱シールド手段は、本明細書では、装填チャンバ２００の上側壁への外側エンクロージャ１１の下側壁１１Ｃの取り付けを可能にする接続フランジ８を含む。この接続フランジ８は、冷却液（水、窒素等）を循環させるコイルネットワークを含む。
【０１３９】
この接続フランジ８は、蒸発中にるつぼ１１０、１２０内の熱勾配を乱さないように、特に、装填チャンバ２００から蒸発チャンバ１００を熱的に隔離し、かつ蒸発セル１０の異なる加熱手段１６によって放出された熱が、装填チャンバ２００に配置されたるつぼ１１０、１２０に対して外乱効果を有し、かつその逆を行うことを回避することを可能にする。
【０１４０】
このようにして、蒸発チャンバ１００から第１るつぼ１１０をそれが高温である時にその冷却を待たずに「高温条件下で」取り出すことが可能である。第２るつぼ１２０は、第１るつぼ１１０が取り出されると直ぐに蒸発チャンバ１００内に導入することができ、この第２るつぼ１２０が適温になると直ぐに蒸発を再開することができる。
【０１４１】
更に、熱シールド手段８により、第１るつぼ１１０が蒸発中である間に第２るつぼ１２０を装填チャンバ２００内に装填することが可能であり、これは、第１るつぼ１１０を加熱する蒸発手段１３１、１３２によって放出される熱と無関係に行われる。この放出熱は、装填チャンバ２００に位置付けられた第２るつぼ１２０に対しては顕著かつ有害な熱効果を持たない。特に、るつぼ１２０に存在する蒸発される材料７の温度は、材料７の蒸発温度よりも低いままである。
【０１４２】
この第２の実施形態において、挿入開口部１２を閉鎖するための閉鎖手段は、従って、閉じ板１０５のガスケット１０５Ａとしてその周囲ガスケット２１２Ｂが設けられたプレート２１２によって形成される。
【０１４３】
そのような蒸発セル１０の主な利点の１つは、装填チャンバ２００の使用により、蒸発チャンバ１００内への新しいるつぼの係合中に、るつぼ１１０、１２０を有する内側エンクロージャ１００に閉じ込められた空気が、特に、蒸発チャンバ１００内へのるつぼの導入前に閉じ込めエンクロージャ２０２を真空化したであろう追加ポンプにより、大気圧よりも遥かに低い圧力であると考えられることである。
【０１４４】
装填チャンバ２００を有する蒸発セル１０の使用の別の利点は、装填チャンバ２００の再装填を蒸発チャンバ１００と係合したるつぼの蒸発中に行うことができるので蒸着方法の中断の回数が低減されること、及び装填チャンバ２００に装填されたるつぼの蒸発条件への事前の配置を加熱抵抗２０６によって行うことができることである。このようにして、蒸気の流れは、蒸発チャンバ１００内へのるつぼの係合後により迅速に得られる。
【０１４５】
最後に、中断の回数は、各々にそれぞれの停止弁が設けられたいくつかの蒸発チャンバを含む蒸発セルを使用して更に完全に抑制することができる。
【０１４６】
このようにして、空のるつぼは、まだ材料で満たされたるつぼが蒸発中である間に交換することができる。
【符号の説明】
【０１４７】
１  真空蒸着装置
２  基板
３  蒸気の上流流れ
４  蒸気の下流流れ
６  ポンピング手段
７  材料
１０  蒸発セル
１１  外側エンクロージャ
１３  インジェクタ
１４  注入ダクト
２０  真空蒸着チャンバ
２２  真空蒸着チャンバの上部部分
２３  真空蒸着チャンバの下部部分
１００  内側エンクロージャ
１１０  るつぼ
１１６  膜シール
１３２  熱シールド
１３２Ａ、１３２Ｂ、１３２Ｃ、１３２Ｄ、１３２Ｅ  可動要素
【図１】
2015209593.tif 000003
【図２】
2015209593.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
2015209593.tif 000007
【図６】
2015209593.tif 000008