(57)【要約】      （修正有）【課題】気化装置の寿命を維持しつつ、気化される物質の熱負荷を低減できる気化装置を提供する。【解決手段】気化チューブ３を備えた物質の気化装置に関し、気化された物質の排出口を少なくとも１つ含む。気化チューブ３は蒸気分配器５に連結され、少なくとも２つの加熱可能な気化ユニットを含む。気化チューブ３内には、上部及び下部ピストンが設けられており、これらは間隙により分離されている。少なくとも２つの分離した気化ユニットは、トング形状で、少なくとも上部及び／又は下部ピストンを包囲する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
気化された物質の排出部（８５）を少なくとも１つ含む気化チューブ（３）を備えた物質の気化装置において、平行に配置された少なくとも２つの気化ユニット（２７、３２、５１−６０）が設けられており、これらは互いに共通軸に沿って移動可能であることを特徴とする装置。
【請求項２】
気化ユニットの各々は自身の加熱装置（４９、６１−７０）を備えていることを特徴とする請求項１記載の装置。
【請求項３】
気化ユニット（２７、３２、５１−６０）のためのガイド要素（３０、８０）を備え、少なくとも１つのガイドユニットは移動可能であることを特徴とする請求項１記載の装置。
【請求項４】
ガイド要素（３０、８０）は、気化ユニット（２７、３２、５１−６０）によりトング形状で部分的に包囲されたピストンであることを特徴とする請求項３記載の装置。
【請求項５】
少なくとも２つの気化ユニット（２７、３２、５１−６０）は、気化ユニット（３）の壁部（２５）の内側と接触するシリンダ（２６）に配置されていることを特徴とする請求項１記載の物質の気化装置。
【請求項６】
シリンダ（２６）とシリンダ（２６）に配置された少なくとも２つの気化ユニット（２７，３２、５１−６０）の間には、絶縁物質（２８）が配置されていることを特徴とする請求項５記載の物質の気化装置。
【請求項７】
少なくとも２つの気化ユニット（２７，３２、５１−６０）の間には、絶縁物質（２８）が配置されていることを特徴とする請求項１記載の物質の気化装置。
【請求項８】
少なくとも２つの気化ユニット（２７，３２、５１−６０）の各々は、気化される物質の受領部（３７，９２−９６）を含むことを特徴とする請求項１記載の物質の気化装置。
【請求項９】
少なくとも２つの気化ユニット（２７，３２、５１−６０）の各々は、独立したヒータを含むことを特徴とする請求項１記載の物質の気化装置。
【請求項１０】
少なくとも２つの気化ユニット（２７，３２、５１−６０）の各々は、独立した冷却システムを含むことを特徴とする請求項１記載の物質の気化装置。
【請求項１１】
少なくとも２つの気化ユニットはガイドロッド（３１）により連結されていることを特徴とする請求項１記載の物質の気化装置。
【請求項１２】
シリンダ（２６）はガイドロッドに連結されていることを特徴とする請求項５及び１１記載の物質の気化装置。
【請求項１３】
気化ユニット（２７，３２、５１−６０）は、一側部に向って開口しているリングであることを特徴とする請求項１記載の物質の気化装置。
【請求項１４】
気化ユニット（２７，３２、５１−６０）は一側部に向って開口し、上部ピストン（３０）及び／又は下部ピストン（８０）をトング形状で包囲していることを特徴とする請求項１３記載の物質の気化装置。
【請求項１５】
気化ユニット（２７、３２、５１−６０）の少なくとも１つは間隙（８５）のレベルに配置されていることを特徴とする請求項１記載の物質の気化装置。
【請求項１６】
上部ピストン（３０）に配置されるヒータ（８２）と下部ピストン（８０）に配置されるヒータ（８１）により間隙が形成されることを特徴とする請求項１記載の物質の気化装置。
【請求項１７】
下部ピストン（８０）とヒータ（８１）の間、及び上部ピストン（３０）とヒータ（８２）の間には、絶縁物質が配置されていることを特徴とする請求項１６記載の物質の気化装置。
【請求項１８】
気化チューブ（３）と分配器（５）の間には、連結チューブ（４）が配置されていることを特徴とする請求項１記載の物質の気化装置。
【発明の詳細な説明】
【発明の分野】
【０００１】
本発明は、請求項１の前提項に係る物質の気化装置に関する。
【関連技術】
【０００２】
今日の産業は、製造技術として基板上に層を適用するためのコーティングプロセスなしには想像できなくなっている。これらの基板に適用される層は、例えば、保護層として又は単なる装飾層として作用することができる。
【０００３】
このようなコーティングプロセスの一例は気化プロセスである。このような気化プロセスにおいて、物質は気化装置に導入され、その後ガス相に転換される。その後、これらの気体状の物質は基板方向に向かって移動し、基板上で堆積され、高度に均一な層を形成する。このように第１の層が適用された後、基板上に多層システムを適用できるように、更なる層を適用することができる。
【０００４】
例えば、真空チャンバ内で、基板が気体状の有機物質でコーティングされるコーティングプロセスが知られている（ＥＰ１４０１０３６Ａ２）。コーティングチャンバは隣接して配置された複数の気化源を含み、これらはノズルを備えた蒸気出口に接続され、これを介して蒸気は基板方向に向かって移動し、基板上で堆積されることができる。各々の気化源と気体出口の間にはバルブが設けられており、これによって流出する蒸気の量を調節することができる。
【０００５】
更に、基板を備えたコーティングチャンバを含む基板のコーティングのための気化装置が知られている（ＵＳ２００５／０２４１５８５Ａ１）。この気化装置は互いに分離して配置された少なくとも２つの気化源を備え、コーティングチャンバ内に流入する蒸気の量を個別にコントロールすることができる手段を含んでいる。
【０００６】
互いに分離して配置されたいくつかの気化源を備えた気化装置が知られている（ＵＳ６７７０５６２Ｂ２）。これらの気化源には、基板が配置されるコーティングチャンバが配置されている。コーティングチャンバは、基板が連続して通過することができるような複数のセクションに分離されている。これらのセクションの各々は各々の気化源に連結されており、これによって基板は気化源から放出される蒸気によって連続的にコーティングされる。セクションと気化源の間に配置されるバルブにより流出する蒸気の量をコントロールすることができる。
【０００７】
本発明は、物質の気化装置の寿命を維持しつつ、気化される物質の熱ローディングを低減する問題を対象とする。
【発明の概要】
【０００８】
この問題は請求項１の構成により解決される。
【０００９】
本発明は、気化チューブ等を備えた物質の気化装置に関し、気化された物質の排出口を少なくとも１つ含む。気化チューブは蒸気分配器に連結され、少なくとも２つの分離された加熱可能な気化ユニットを含む。気化チューブ内には、間隙により分離された上部及び下部ピストンが設けられている。少なくとも２つの分離した気化ユニットは、トング（tong）形状で、少なくとも上部及び／又は下部ピストンを包囲する。
【００１０】
本発明の利点は、比較的短時間、熱的に安定でない物質を気化することができることを含む。この目的のため、物質の一部の少量が気化される。前の部分が気化されると、追加の物質が気化可能になる。従って、気化される物質は、短時間、気化温度に曝される。
【００１１】
また、隣接する気化器はステップなしに駆動され、気化は中断なく連続的に行われる。
【発明の実施の形態】
【００１２】
図１は、真空チャンバ２の外部に位置する気化チューブ３を備えた物質の気化装置１の一部を示す。この気化チューブ３は、連結チューブ４を介して、真空チャンバ内に配置される分配器５に連結されている。明確化のため、真空チャンバ壁６を備えた真空チャンバ２のうち、一部のみが示されており、真空チャンバ２は、例えば、ＤＥ１０１２８０９１Ｃ１に示される真空チャンバに対応して構成される。
【００１３】
一旦、真空チャンバ２内で圧力が設定されると、これを維持するため、真空チャンバ壁６は連結チューブ４を完全に包囲する。しかしながら、図１に示されるように、シール物質７を連結チューブ４の周りに追加的に用いることも可能である。これによって、真空チャンバ２内における圧力が維持される。シール物質７は、例えば、ガスを透過しないラバー型の弾性物質で形成される。
【００１４】
気化チューブ３はその両端８、９が、例えばキャップ１０、１１のような閉鎖部材１０、１１で封止される。好ましくは、キャップ１０、１１は少なくとも１つの連結部を含む。従って、キャップ１１は、図１に示されるように２つの連結部１２、１３を含む。これらの連結部１２の１つには、例えば、ヒータを連結することができるが、これは図示されていない。このヒータにより気化チューブ内の物質は気化されることができる。他の連結部１３には温度センサを装着することができ、これによって気化チューブ３内で生ずる温度条件をモニターすることができる。しかしながら、温度センサは図示されていない。
【００１５】
気化ユニットの加熱及び冷却システムを連結するため、気化チューブ３にスロットを設けることができる。気化ユニットにおける連結部は強固な連結であればよく、真空中における外部供給ラインが柔軟であることができる。
【００１６】
また、キャップ１０はいくつかの連結部１４、１５を含むことができる。連結部１４を介して、気化ユニット３は制御部に連結される。連結部１５において、真空ポンプを装着し、気化チューブ３内に真空を形成し、気化プロセス前に真空チャンバ内の圧力に対応する好ましい圧力を得ることができる。しかしながら、真空ポンプは明確化のため示されていない。
【００１７】
また、気化チューブ３はいくつかの連結部を含むことができる。即ち、図１には、２つの連結部１６、１７が示されており、これらは気化チューブ３に直接配置されている。これらの連結部１６、１７は、必要な場合、気化チューブ３に冷却手段、例えば、水を提供する目的で設けられる。連結部１６は、例えば、冷却手段排出口として作用し、接続部１７は冷却手段導入口として作用する。
【００１８】
気化チューブ３と同様に、分配器５も２つの端部１８、１９において閉鎖されている。これは閉鎖部材２０、２１、例えばキャップ２０、２１により行われる。これらのキャップ２０、２１には連結部を設けることができ、図１には２つの連結部２２、２３が示されており、これらはキャップ２０上に配置されている。これらの連結部２２、２３を介して、分配器５は、例えば、ヒータと連結され、これによって分配器５内において、例えば、気化チューブ３内で得られる温度に相当する温度が得られる。しかしながら、連結部２２、２３は冷却手段の供給、又は温度センサの適用のために用いることもできる。ヒータ、温度センサ又は冷却手段は図１には示されていない。
【００１９】
分配器５は少なくとも１つ、好ましくは一列に配置されたいくつかの開口部を含むが、これらは図１には示されていない。これらの開口部を介して、蒸気は真空チャンバ２内に位置する基板２４に到達する。基板２４は分配器の少なくとも１つの開口部の近傍に移動し、蒸気は基板に向かって移動し、ここで堆積する。図１に示される基板は図面の平面内及び外に移動する。分配器近傍における基板の移動は、例えば、ＤＥ１０１２８０９１Ｃ１に記載されている。
【００２０】
図２は、図１に示される気化チューブ３のＢ−Ｂ及びＣ−Ｃに沿った気化チューブ３の一部を示す。壁部２５を備えた気化チューブ３の内部には、壁部２５に直接的に接触するシリンダー２６が配置されている。シリンダー２６には管状の気化ユニット２７が配置され、気化ユニット２７とシリンダー２６の間には絶縁層２８が配置されている。気化ユニット２７、シリンダー２６及び絶縁層２８は連結チューブ４の方向に開口している。
【００２１】
気化ユニット２７と、連結チューブ４の方向に開口している領域２９は内側ピストンが延び、これは上部及び下部ピストンに分割される。図２には、上部ピストン３０のみが示されている。絶縁層２８と気化ユニット２７を備えたシリンダー２６は、上部ピストン３０と対照的に、気化チューブ３０に固定して配置されておらず、ガイドロット３１に沿って移動可能である。その移動は連結部１４（図１）に連結される制御部により制御される。
【００２２】
気化ユニット２７は上部ピストン３０に直接に配置されているので、上部ピストン３０はガイド要素として作用する。その結果、気化ユニット２７、シリンダー２６及び絶縁層２８を備えた構成は上部ピストン３０に沿って移動することができる。
【００２３】
図３は気化ユニット３２の斜視図であり、気化ユニット２７に対応するが、それを包囲する絶縁層２８とシリンダー２６は示されていない。気化ユニット３２は一方に向かって開口しているリング状の形状を有し、外側３３に凹部３４を含み、ここには環状のヒータ３５が配置される。このヒータ３５は、例えば、加熱フィラメントであってもよい。
【００２４】
しかしながら、加熱フィラメントを気化ユニット３２の内部に配置し、冷却システムを凹部３４に配置することも考えられる。冷却手段が水である場合、これは加熱操作の間に排出されなければならない。気化ユニットは、その内側部３６に、気化される物質３８を受領するためのタブ３７を含み、これによって基板がコーティングされる。気化ユニット３２は、３つの開口部４０、４１、４２を有する上面３９を備えている。気化ユニット３２は好ましくは熱伝導性の高い物質で形成されているので、気化ユニット３２全体は、ヒーター３５により、気化される物質３８がガス状態になる温度まで昇温される。
【００２５】
図４は気化チューブ３の図２に示される部分の上面図である。気化チューブ３の壁部２５、絶縁層２８及び気化ユニット２３を備えたシリンダー２６が示されている。気化ユニット２７はその上部３９に開口部４０〜４２を備えている。これらの開口４０〜４２は、気化ユニットの絶縁層５０、７１〜７９をロッドにより互いに固定するように作用する。これらの気化ユニットが作動状態にあり、ピストン３０、８０がガイドとして利用可能でない場合、気化ユニットはピストンから外れる。
【００２６】
また、気化ユニット２７のタブ３７が示されており、その中に気化される物質３８が配置される。気化ユニットは領域２９の方向に開口し、上部ピストン３０を包囲する。ガイドロット３１に沿って、絶縁層２８を有するシリンダー２６に配置された気化ユニット２７は上部ピストン３０に沿って移動することができる。結果的に、上部ピストン３０はガイド要素として作用する。
【００２７】
図５はＤ‐Ｄに沿った気化チューブ３の図２に示される部分の一部を示し、この部分は壁部２５、シリンダー２６及び絶縁層２８により形成されている。この部分は気化ユニット２７、５１〜６０を介して実行されない。気化チューブ３の壁部２５が示されている。壁部２５の内部には、絶縁層２８を備えたシリンダー２６が配置されている。シリンダー２６はガイドロット３１に配置されている。
【００２８】
絶縁層２８には、気化ユニット２７、５１〜６０が直接的に配置され、その各々は加熱要素４９、６１〜７０を含み、これらは２７、５１〜６０の外側部に適用される。各々の気化ユニット２１、５０〜６０の間には、絶縁層５０、７１〜７９が配置されている。
【００２９】
各々の気化ユニット２７、５１〜６０は気化される物質が配置されるタブを備える。しかしながら、気化ユニット２７のタブ３７のみが示されており、その中には気化される物質３８が存在している。気化ユニット２７、５１〜６０は上部ピストン３０及び下部ピストン８０と接触している。両方のピストン３０、８０は気化ユニット２７、５１〜６０のガイド要素として作用する。その結果、シリンダー２５は気化ユニット２５、５１〜６０と共にガイドロット３１に沿って上部ピストン３０又は下部ピストン８０の方向に移動することができる。
【００３０】
上部及び下部ピストン３０、８０はヒータ８１、８２を備え、これらは絶縁部８３、８４を介して上部又は下部ピストン３０、８０から分離されている。上部ピストン３０のヒータ８２と下部ピストン８０のヒータ８１の間には、気化された物質が、図１に示されるように、開口領域２９、連結チューブ４及び分配器５を介して基板２４に到達するための間隙８５が形成されている。
【００３１】
従って、下部ピストン８０とこれに配置されたヒータ８１は上部ピストン３０の方向に往復して移動可能であるので、間隙８５のサイズは変化することができる。
【００３２】
気化ユニットは互いに平行に配置され、仮想の共通軸に沿って互いに配置可能である。
【００３３】
図６は図５に示される気化チューブ３を部分的に示し、壁部８６を備えた連結チューブ４と壁部２５を示し、この部分は気化ユニット２７、５１〜６０により実行される。気化ユニット５２〜５６のみが示されている。シリンダー２６を介してガイドロット３１が延びており、これによって図６にはシリンダー２６が表れていない。
【００３４】
ガイドロット３１には絶縁層２８が配置され、気化ユニット５２〜５６が直接的に配置されている。シリンダー２６に配置された気化ユニット５２〜５６は、上部ピストン３０又は下部ピストン８０の方向に移動可能である。気化ユニット５２〜５６の各々は気化される物質８７〜９１を備えたタブ９２〜９６を含む。
【００３５】
気化ユニット５２〜５６はタブ９２〜９６を備えたリングとして説明されているが、これらの気化ユニット５２〜５６は異なる形状を有することも可能である。この場合重要なことは、気化される物質を受領すること及びヒータを含むことができることである。
【００３６】
気化ユニット５０〜６０はヒータ及び場合により冷却装置を備えているので、気化ユニット５０〜６０は絶縁層７２〜７６を介して互いに分離されており、各々の気化ユニット５２〜６０は分離して加熱される。この方法により、気化ユニット５４のタブに位置する物質８９のみを気化することが可能である。この気化された物質は間隙８５を介して領域２９に到達する。領域２９から、蒸気は基板２４の方向に向かって分配器５（図１）を介して移動する。上部ピストン３０及び下部ピストン８０のヒータ８１、８２は、蒸気がこれらのピストン上で濃縮することを防止する。
【００３７】
図示されていないが、連結チューブ４は、蒸気の濃縮化を防止するために、加熱要素を備えることも可能である。
【００３８】
気化ユニット５２〜５６は上部又は下部ピストン３０、８０に直接的に接触し、気化ユニットの間には絶縁物質が配置されているので、蒸気は間隙８５を介して連結チューブ４の方向にのみ移動することができる。
【００３９】
物質８９が気化ユニット５４のタブから気化されるのみでない場合、下部ピストン８０は矢印９７の方向に移動し、これによって間隙８５が拡大する。下部ピストン８０が矢印９７の方向に距離Ｄだけ移動し、このＤが連結チューブ４の内径に相当する場合、気化ユニット５５の物質９０はＤ分だけ拡大された間隙から流出することができる。これは気化ユニット５２が各々のヒータを有する利点である。気化ユニットは別々に加熱されることができ、特に間隙８６に近接した気化ユニットのみを個別に過熱することができる。
【００４０】
気化チューブ３内に位置する物質の全体が加熱される必要が無く、間隙に直接的に位置する気化ユニット内の物質のみが加熱される。この物質は部分的であり、部分的に加熱される。これによって長時間の熱負荷に耐えることができず、この負荷により破損する物質を短時間だけ高温度に曝すことができるという利点を有する。
【００４１】
図６から明らかなように、気化ユニット５４のタブ９４内の物質のみを気化することが可能である。物質８９が気化されると、物質が存在する他の気化ユニットは気化ユニット５４の位置に移動し、この気化ユニット内に位置する物質が気化される。
【００４２】
気化ユニット５４からの物質が完全に気化されるまで待機しないことは利点である。一定の気化率で連続的なプロセスを可能にするため、好ましくは測定器が用いられ、気化率が決定される。
【００４３】
例えば、測定セルとして作用する連結チューブ４により、気化される物質の濃度をＩＲ測定により決定することが可能であり、この連結チューブ４は２つの対向するウィンドウ９８、９９を備え、ここをＩＲ光が透過する。化学分析の数学的手法により、気体状の物質の濃度が決定される。
【００４４】
濃度が一定値よりも下降すると、他の気化ユニットが気化ユニット５４の位置に移動し、この気化ユニット内の物質が気化される。
【００４５】
気化率を上昇させる場合、気化温度を上昇させるか、又は間隙８５を拡大することが可能である。間隙８５を拡大することにより、追加的な気化ユニットを間隙８５に隣接して配置することができ、これによって気化ユニット内に位置する物質を気化することが可能である。間隙のサイズにより、気化ユニットの異なる数を選択し、気化される物質の量を決定し、これによって精密な率の制御が可能になる。
【００４６】
一定量の物質を備えた気化ユニットにより、気化チューブ３内に位置する全ての物質を気化する必要がなくなる。これによって、特定の気化ユニット内の物質の一定量が比較的短時間、高温度に曝されることになり、物質が熱負荷により破損する前に、物質を気化することが可能になる。
【００４７】
ガイド要素を介して所定位置に配置される多数の気化ユニットは物質の気化を修正することができるが、物質は気化プロセスに継続的に入手可能とすることができる。これにより、一定の気化速度が継続的に確保される。従って、全設備の寿命は、大面積をコーティングできるように、十分に長い。原則的に、設備上に配置された気化チューブ３に関する互いに独立した２つの動きが区別される。
【００４８】
ピストン３０又はピストン８０が関連する動作において、２つのピストンの１つが気化チューブ３上に固定される。他のピストンは、例えば、真空の外部から真空封止リニアスライドガイドを介して駆動される。２つのピストンのうち、どちらを固定し、どちらを可動にするかは、作用に影響しない。
【００４９】
気化ユニットの移動に関する他の移動は、真空外部から駆動される真空封止スライドガイドを介して行なうことができる。気化ユニットは、開口４０〜４２内でロッドと連結し、絶縁体を含むユニットを形成することができる。
【図面の簡単な説明】
【００５０】
本発明の実施形態は図面に示され、詳細に説明される。
【図１】真空チャンバの外部に位置する気化チューブを備えた物質の気化装置の一部を示す図である。
【図２】Ｂ‐Ｂ及びＣ‐Ｃに沿った図１の気化チューブの一部を示す図である。
【図３】気化ユニットの斜視図である。
【図４】図２に示される気化チューブの一部の上面図である。
【図５】Ｄ‐Ｄに沿った図２の気化チューブの一部を示す図である。
【図６】セクションが気化ユニットを介して実行された後の図５の気化チューブの一部を示す図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【外国語明細書】
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