(57)【要約】  本発明は真空蒸着装置及びこれに関連する蒸着方法に関する。基板が設置される蒸着領域を局部的にポンピングするために１つまたはそれ以上のクライオパネルを使用する真空蒸着装置が提供される。本発明は、特に、分子線エピタキシーにおいて高蒸気圧蒸着材料をポンピングしその再蒸発を最小限に抑えるために応用可能である。
2010504434.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
蒸着のために基板を設置することができる蒸着領域及び該蒸着領域に対して蒸着材料源を作用可能に位置決めできるポートを備える真空室と、
冷却・ポンピング装置であって、
前記蒸着領域を少なくとも部分的に取り囲む液体冷却パネルと、
該液体冷却パネルとは異なっており、かつ該液体冷却パネルを少なくとも部分的に取り囲む低温ポンピングパネルと、
を備える冷却・ポンピング装置と、
を備え、
前記液体冷却パネルが、前記蒸着材料源が前記ポートの中に設置されると前記蒸着材料源によって引き起こされる熱放射から前記低温ポンピングパネルを実質的に遮蔽することを特徴とする、超高真空蒸着装置。
【請求項２】
前記液体冷却パネルがボディ部及び該ボディ部から伸びるネック部を備えることを特徴とする、請求項１に記載の蒸着装置。
【請求項３】
前記液体冷却パネルの前記ネック部が環状であることを特徴とする、請求項２に記載の蒸着装置。
【請求項４】
前記低温ポンピングパネルが前記液体冷却パネルの前記ネック部と入れ子になることを特徴とする、請求項２に記載の蒸着装置。
【請求項５】
前記液体冷却パネルの前記ボディ部が開口を備え、該開口が、前記蒸着材料源が前記ポートの中に設置されると前記蒸着材料源を受け入れるための前記ポートと整列することを特徴とする、請求項２に記載の蒸着装置。
【請求項６】
前記液体冷却パネルが複数の開口を備え、該開口により前記蒸着領域から前記低温ポンピングパネルへガスが移動できるようになることを特徴とする、請求項１に記載の蒸着装置。
【請求項７】
前記低温ポンピングパネルが環状ボディを備えることを特徴とする、請求項１に記載の蒸着装置。
【請求項８】
前記環状ボディが半径方向に伸びる複数のチャンバを備えることを特徴とする、請求項７に記載の蒸着装置。
【請求項９】
前記環状ボディが前記環状ボディの内面と外面との間に伸びる複数のチューブを備えることを特徴とする、請求項７に記載の蒸着装置。
【請求項１０】
さらに、少なくとも１つの追加の蒸着材料源のための少なくとも１つの追加のポートを備える、請求項１に記載の蒸着装置。
【請求項１１】
蒸着材料源と組み合わされた、請求項１に記載の蒸着装置。
【請求項１２】
基板ヒーターと組み合わされた、請求項１に記載の蒸着装置。
【請求項１３】
超高真空蒸着装置用の冷却・ポンピング装置であって、
ボディ部及び該ボディ部から伸びるネック部を備える液体冷却パネルと、
該液体冷却パネルとは異なっており、該液体冷却パネルの前記ネック部と入れ子になりかつこれを少なくとも部分的に取り囲む低温ポンピングパネルと、
を備える、冷却・ポンピング装置。
【請求項１４】
前記液体冷却パネルの前記ネック部が環状であることを特徴とする、請求項１３に記載の冷却・ポンピング装置。
【請求項１５】
前記低温ポンピング装置が環状ボディを備えることを特徴とする、請求項１３に記載の冷却・ポンピング装置。
【請求項１６】
前記環状ボディが半径方向に伸びる複数のチャンバを備えることを特徴とする、請求項１５に記載の冷却・ポンピング装置。
【請求項１７】
前記環状ボディが該環状ボディの内面と外面との間に伸びる複数のチューブを備えることを特徴とする、請求項１５に記載の冷却・ポンピング装置。
【請求項１８】
真空蒸着装置と組み合わされた、請求項１３に記載の冷却・ポンピング装置。
【請求項１９】
超高真空蒸着工程用の真空環境を与えるための方法であって、
蒸着のために少なくとも１つの基板を設置することができる蒸着領域を有しかつ該蒸着領域に対して作用可能に位置決めされる少なくとも１つの蒸着材料源を有する真空室を備える蒸着装置を設置するステップと、
前記真空室内部に前記蒸着領域に対して設置されかつ低温流体を中に含む低音ポンピングパネルによって前記蒸着領域をポンピングするステップと、
液体冷却材を含む液体冷却パネルによって前記蒸着材料源によって引き起こされる熱放射から前記低温ポンピングパネルを遮蔽するステップであって、前記液体冷却パネルが前記低温ポンピングパネルとは異なっておりかつ少なくとも部分的に前記蒸着領域を取り囲む、ステップと、
を含む、方法。
【請求項２０】
さらに前記蒸着領域の中に基板ヒーターを設置するステップを含む、請求項１９に記載の方法。
【請求項２１】
さらに、前記液体冷却パネルによって、前記基板ヒーターによって引き起こされる熱放射から前記低温ポンピングパネルを遮蔽するステップを含む、請求項２０に記載の方法。
【請求項２２】
前記低温流体が液体窒素を含むことを特徴とする、請求項１９に記載の方法。
【請求項２３】
前記液体冷却材が水を含むことを特徴とする、請求項１９に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
（関連出願の相互参照）
本出願は２００６年９月２５日に提出された米国仮特許出願第６０／８４６，９４３号（その内容全体が参照により本出願に組み込まれる）に関する優先権を主張する。
【０００２】
本発明は真空蒸着装置及びこれに関連する蒸着方法に関する。特に、本発明は、基板が設置される蒸着領域を局部的にポンピング（pumping）するために１つまたはそれ以上のクライオパネルを使用する真空蒸着装置に関する。本発明は、特に、分子線エピタキシー時に高蒸気圧蒸着材料をポンピングしその再蒸発を最小限に抑えるために応用可能である。
【背景技術】
【０００３】
半導体素子に使用される材料を成長させるために多様な技術を使用することができる。よく使用される技術の１つは分子線エピタキシーである。一般に、分子線エピタキシー蒸着工程においては、分子線または原子線を蒸着領域に送ることによって材料の薄膜を基板に蒸着させる。一般に基板を加熱することができる基板マニピュレータによって基板は蒸着領域に設置される。蒸着した原子及び分子は、加熱された基板のエネルギー的に好ましい格子位置へ移行して、高い結晶品質及び純度及び最適の厚み均一性を持つ薄膜成長を生じる。分子線エピタキシーは、化合物半導体研究及び半導体素子製造業界において、半導体、酸化物、金属及び絶縁層の薄膜蒸着のために広く使用される。
【０００４】
従来の分子線エピタキシー成長室は、一般に液体窒素が充填された低温冷却覆い（クライオシュラウドまたはクライオパネル）を使用する。冷却覆いは活性成長領域を実質的に取り囲みこれを囲繞する。クライオシュラウドは、一次真空ポンプ装置によって除去または捕捉されなかった残留化学種特に揮発性高蒸気圧化学種を凝結することによって成長室特に成長領域をポンピングする機能を果たす。クライオシュラウドは、また、蒸発源（effusion source）など重要な成長反応成分の熱安定性及び温度制御を強化し、蒸発セル（effusion cell）から発せられたが成長膜に組み込まれなかった原料物質を凝結して捕捉することができる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
窒化物及び酸化物材料の成長のための分子線エピタキシー工程などある種の分子線エピタキシー工程に関係する１つの課題は、成長環境のための目標真空レベルを維持するために排出される必要のある大量のガスに関する。典型的な分子線エピタキシー蒸着装置において、成長反応器のクライオパネルによってガスをポンピングすることができる。しかし、窒化物及び酸化物などの物質の成長に使用されるガスは、多くの場合一般的に高い蒸気圧を有するので、この種のガスはクライオパネルから再蒸発し易い。例えば、蒸発源または他の熱源または計器のシャッターは開閉されるので、典型的な蒸着工程において、異なる時点でクライオパネルまたはこれに隣接する成長室構造の異なる表面に放射熱が衝突する可能性がある。これによって、蒸着工程においてクライオパネルの表面部の温度が変動する可能性があり、そのため表面部が充分に冷たいときにはガスが排出され、表面部の温度が上がるとガスが再蒸発する可能性がある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
したがって、本発明は、高蒸気圧蒸着材料を使用するものなど蒸着工程に使用するための１つまたはそれ以上のクライオパネルを含む真空蒸着装置を提供する。本発明によるクライオパネルは蒸着装置のどの熱源からも実質的に断熱されることが好ましい。蒸着装置においては、クライオパネルによってポンピングされかつクライオパネルの表面に凝結したガスの再蒸発を生じる可能性のある熱源が使用される。このようにポンピングされたガスの蒸着領域（蒸着工程のためにこの中に基板が設置される）の中への再蒸発を最小限に抑えることが特に望ましい。したがって、本発明によるクライオパネルは、蒸着源、基板ヒーターまたはクライオパネルに熱負荷を与える可能性のある蒸着装置のその他の構成要素または器具を冷却するために使用される液体を主原料とする冷却パネル、覆いまたはその類似物から隔離されることが好ましい。また、クライオパネルはこれらの熱源から引き起こされる放射熱から遮蔽されることが好ましい。このような遮蔽は、クライオパネルのポンピング面に対するポンピング伝導（pumping conductance）に実質的に影響を与えることなく、クライオパネルのポンピング面に衝突する可能性のある放射熱の量を最小限に抑えることが好ましい。したがって、本発明による断熱され放射熱が遮蔽されたクライオパネルは、基板が設置される蒸着領域を局部的にポンピングすることができ、蒸着工程のための最適の圧力安定性を与えることができる。
【０００７】
本発明の１つの形態において、独特の低温ポンピングパネルを備える超高真空蒸着装置が提供される。蒸着装置は真空室及び冷却・ポンピング装置を備えることが好ましい。真空室は、一般に蒸着領域を備え、蒸着のためにこの中に基板を設置することができる。また、真空室は蒸着領域に対して蒸着材料源を作用可能に位置決めできるポートを含む。冷却・ポンピング装置は液体冷却パネル及び低温ポンピングパネルを備えることが好ましい。液体冷却パネルは少なくとも部分的に蒸着領域を取り囲むことが好ましい。低温ポンピングパネルは液体冷却パネルとは異なる（すなわち、別個の）ものであり、少なくとも部分的に液体冷却パネルを取り囲むことが好ましい。液体冷却パネルは、蒸着材料源がポートの中に設置されると蒸着材料源によって引き起こされる熱放射から低温ポンピングパネルを実質的に遮蔽することが好ましい。
【０００８】
本発明の別の形態において、超高真空蒸着装置用の冷却・ポンピング装置が提供される。冷却・ポンピング装置は液体冷却パネル及び低温冷却パネルを備えることが望ましい。液体冷却パネルはボディ部及びボディ部から伸びるネック部を備える。低温ポンピングパネルは液体冷却パネルとは異なるものであり、液体冷却パネルのネック部と入れ子になり、かつネック部を少なくとも部分的に取り囲むことが望ましい。
【０００９】
本発明のさらに別の形態において、超高真空蒸着工程用の真空環境を与えるための方法が提供される。この方法は、蒸着装置を設置するステップ、低温ポンピングパネルを使って蒸着装置をポンピングするステップ、および蒸着装置内部で引き起こされる熱放射から低温ポンピングパネルを遮蔽するステップを含む。蒸着装置は、蒸着領域（蒸着のためにこの中に少なくとも１つの基板を設置することができる）を有する真空室、及び蒸着領域に対して作用可能に位置決めされる少なくとも１つの蒸着材料源を備えることが好ましい。低温ポンピングパネルは真空室内部にかつ蒸着領域に対して設置されることが好ましく、低温液体をその中に含む。熱放射から低温ポンピングパネルを遮蔽するステップは、液体冷却材を含む液体冷却パネルで低温ポンピングパネルを遮蔽するステップを含むことが好ましい。液体冷却パネルは低温ポンピングパネルとは異なるものであり、蒸着領域を少なくとも部分的に取り囲むことが好ましい。熱放射は、多くの場合蒸着材料源、基板ヒーターおよび真空計およびその類似物など測定計器のうち１つまたはそれ以上によって引き起こされる。
【００１０】
以上のおよびその他の本発明の特徴、形態および利点は、以下の説明、特許請求の範囲および添付図面を参照することによってよりよく理解できる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明による典型的真空蒸着装置の斜視図である。
【図２】図１の真空蒸着装置の分解図であり、真空室、冷却・ポンピング装置、トップフランジ、基板マニピュレータおよび蒸着源を示す。
【図３】図２に示される冷却・ポンピング装置の斜視図である。
【図４】図３の冷却・ポンピング装置の斜視断面図である。
【図５】図３の冷却・ポンピング装置の分解図であり、特に上部低温パネル、冷却パネル及び下部低温パネルを示す。
【図６】図５に示される冷却・ポンピング装置の冷却パネルの斜視図であり、特にボディ部及び伝導開口（conductance opening）を有するネック部を示す。
【図７】図６の冷却パネルの斜視断面図である。
【図８】図５の冷却・ポンピング装置の上部低温パネルの斜視図であり、特に中央ハブ部を有しそこから半径方向に伸びる複数のチャンバを有する環状ボディを示す。
【図９】図８の上部低温パネルの斜視断面図である。
【図１０】図９の方向とは異なる方向から見たときの図８の上部低温パネルの断面図である。
【図１１】図５の冷却・ポンピング装置の下部低温パネルの斜視図である。
【図１２】図１１の下部低温パネルの斜視断面図である。
【図１３】図１の真空蒸着装置の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
まず図１及び２を参照すると、本発明による典型的な真空蒸着装置１０が図示される。図１には蒸着装置１０の斜視図が、図２には分解図が示される。一般に、蒸着装置１０は真空室１２、冷却・ポンピング装置１４、トップフランジ１６、及び基板マニピュレータ１８を備える。
【００１３】
図示するように、真空室１２は、構造的に脚２０によって支えられ、複数のポートを備える。ポートは、蒸着材料源、シャッター、ポンプ、ウィンドウ、ゲージ、計器類及びその類似物など構成要素を真空室１２に取り付けるための真空フランジを有する。図示する真空室１２のポートの形態は分子線エピタキシー蒸着に使用されるポートの典型的なものであり、多くの場合、例えば蒸着させたい材料、所望の装置スループット、特性決定及び測定用の所望の計器類及び蒸着装置設置のための空間的要素などによって左右される。
【００１４】
図示する蒸着装置１０において、ポート２２は真空ポンプに使用されることが好ましく、ポート２４は真空室１２を別の真空室（図示せず）に取り付けるために使用されることが好ましい。別の真空室は基板または基板プラテンを基板マニピュレータ１８へ供給するためのロボットまたは移動機構を有する。ポート２６は、基板マニピュレータ１８によって真空室１２の蒸着領域に設置される基板に対して１つまたはそれ以上の蒸着材料源を位置決めするために使用されることが好ましい。たとえば、典型的蒸着源２８及び冷却ジャケット３０が図示されている。また、ポート３２は関連するポート２８に設置される蒸着源に対してシャッターまたはその類似物を位置決めするために使用されることが好ましい。使用可能な蒸着源には、蒸発源またはクヌーセン（ Knudsen ）源またはクラッカーまたはその類似物ならびにガスインジェクタまたはその類似物など一般にエピタキシャル成長に一般に使用されるものが含まれる。詳細に明示されないポートは、一般にウィンドウ、質量分析計またはその類似物など特性決定装置、シャッター、電気貫通流路及び真空レベル測定用イオンゲージのようなゲージのうち１つまたはそれ以上に使用される。
【００１５】
図示するように、トップフランジ１６は真空室１２の蓋として機能し、下に説明するが冷却・ポンピング装置１４用の追加のポートを提供し、かつ、真空室１２に対して基板マニピュレータ１８を支持しかつこれを操作可能に位置決めする。基板マニピュレータ１８は、真空室１２の蒸着領域内において基板ホルダまたはプラテン（図示せず）またはその類似物によって保持される１つまたはそれ以上の基板を蒸着源に対して位置決めすることができる機構を備える。一般に、基板マニピュレータ１８はロボットまたは移動機構またはその類似物と協働して、基板マニピュレータ１８とたとえば処理室、特性決定室または入り口／取り出し室（entry/removal chamber）など別の場所との間でプラテンまたはその類似物を移動することができる。基板マニピュレータ１８は、また、蒸着領域においてプラテンまたはその類似物によって保持される基板を制御可能に回転または加熱できることが好ましい。このような移動、回転及び加熱機能を備える基板マニピュレータは当業界において既知である。
【００１６】
冷却・ポンピング装置１４は図３〜１１においてさらに詳細に図示される。一般に、冷却・ポンピング装置１４は真空蒸着装置１０のために冷却及びポンピング機能を提供する。ポンピングは、蒸着のために１つまたはそれ以上の基板が設置される蒸着領域において所望の真空レベルを生成しこれを維持するために使用される。このようなポンピングは真空室１２内において例えば液体窒素によって冷却された低温表面を与えることによって可能になる。冷却は、熱負荷、通常は放射熱をたとえば蒸着源など構成要素から引き出すために使用される。冷却は、熱源から熱を吸収しかつ冷却流体に熱を伝えることができる表面を熱源付近に設置することによって可能になる。冷却流体は、冷却機能を与えることができる水を主原料とする冷却流体または低温流体など、蒸着装置１０から熱を取り除くことができるものである。たとえば、ウォータージャケット、覆い、パネルまたはその類似物を使用することができる。
【００１７】
本発明によれば、低温冷却ポンピング面はポンピング効率に大きな影響を与えることなく熱放射が衝突しないように実質的に遮蔽されることが好ましい。このような遮蔽は、（ポンピングされる）低温冷却面に凝結した揮発性ガス種が熱放射によって局部的に加熱された結果として再蒸発することを防止する。揮発性ガス種のこのような再蒸発を防止することは、真空室１２特に１つまたはそれ以上の基板が設置される蒸着領域において安定した真空レベルを与えるのに役立つ。典型的な蒸着装置においては、蒸着源及び基板ヒーターによってかなりの量の熱放射が引き起こされるので、本発明による冷却・ポンピング装置はこれらの熱源から低温ポンピング面を遮蔽するように設計されることが好ましい。本発明による冷却・ポンピング装置は、また、一般に熱いフィラメントまたは構成要素を含むゲージ及び計器など他の放射熱源から低温ポンピング面を遮蔽することが好ましい。
【００１８】
図示する冷却・ポンピング装置１４は、本発明により冷却パネル３４を使用することによってポンピング、冷却及び放射ブロック機能性を提供して、真空室１２内で発生する放射熱から上部低温パネル３６及び下部低温パネル３６を遮蔽するのに役立つ。冷却パネルを使用しなければ放射熱は上部低温パネル３６及び下部低温パネル３８に衝突するであろう。冷却パネル３４は、放射熱が上部低温パネル３６及び下部低温パネル３８の一方または両方の低温冷却面に衝突する前に放射熱を吸収して、蒸着装置１０からこの熱を取り除くように設計されることが好ましい。好ましくは、水を主原料とする冷却流体など冷却流体を冷却パネル３４に流入させて、冷却パネル３４の表面に衝突する熱放射によって与えられる熱を取り除く。好ましくは、冷却パネル３４の表面温度は、ガスの再蒸発を最小限に抑えるために、真空室１２内に存在するガス種がこの表面に凝結するのを防止するのに十分な低さである。
【００１９】
図６及び７を参照すると、冷却パネル３４の斜視図及び断面図が示される。冷却パネル３４は冷却流体が冷却パネル３４内を流通できるように設計される。したがって、冷却パネル３４は、好ましくは冷却パネル下部に流体入口４０を、また、好ましくは冷却パネル３４の上部に流体出口４２を備える。流体入口及び出口の位置をこのように定めることは、冷却パネルを冷却流体で充満した状態に保つのに役立つ。複数の流体入口及び出口を使用することができる。
【００２０】
図示するように、冷却パネル３４はボディ部４４及びネック部４６を備える。ボディ部４４は複数の開口を備え、開口は、蒸着材料源用の開口または通路、ゲージ及び計器用検査口、ポンピング伝導及びロボットまたは移動機構用の接近路のうち１つまたはそれ以上を提供する機能を果たす。例えば、開口４８は真空室１２の蒸着源用のポート２６に対応し、下で詳細に説明するが、蒸着工程において蒸着材料が冷却パネル３４を通過できるようにする。開口４８は仕切り５０によって分離されることが好ましい。仕切り５０は複数の蒸着源を隔離して、蒸着工程における蒸着材料の混交（cross-talk）を防止するのに役立つ。開口５２は真空室１２のポート２４に対応し、ロボットまたは移動機構が基板マニピュレータ１８に接近できるようにする。開口５４及び５６は冷却パネル３４を介して上部低温パネル３６及び下部低温パネル３８の一方または両方に対するポンピング伝導を与える。図示するように、開口５６は各々遮蔽板５８を備えることが好ましい。遮蔽板は下に詳細に説明するが蒸着源からの熱放射を遮断するように設置される。ネック部４６も複数の開口４９を備え、開口は下に説明するが上部低温パネル３６に対するガス伝導を与える。
【００２１】
図８には上部低温パネル３６の斜視図が示され、図９及び１０には断面図が示される。図示する上部低温パネル３６は典型的なものである。ポンピングし（かつ好ましくは使用される低温流体の量を最小限に抑え）、ポンピング面に対する伝導を最大限にしかつポンピング面が加熱されることまたはこの面への熱放射の直接衝突または真空蒸着装置１０の他の部分からの熱伝導によるこの表面の間接加熱により温められることを実質的に防止するために、上部低温パネルは、低温で提供できる表面積を最大限に大きくするように設計されることが好ましい。さらに、上部低温パネル３６は液体窒素またはその類似物など低温流体が最小限の乱れで低温パネル３６内を流通できるように設計されることが好ましい。なぜなら、乱れはポンピング面の局部的加温及びポンピングされたガスの望ましくない再蒸発を引き起こす可能性があるからである。
【００２２】
図示するように、一般に、上部低温パネル３６は、中央ハブ部６２及び半径方向に伸びる複数のチャンバ６４を有する環状ボディ６０を備える。中央開口６６は、図３及び４から分かるように冷却パネル３４のネック部４６と入れ子になるので、下に詳細に説明するが本発明によりネック部４６は熱放射から上部低温パネル３６を実質的に遮蔽できる。半径方向に伸びるチャンバ６４は中央ハブ部６２から外向きに伸び、各々、間隔を置いて設置される第一及び第二プレート６８及び７０によって相互接続される。プレート６８及び７０は、チャンバ６４を構造的に相互接続する機能を果たし、例えば上部低温パネル３６に低温流体を充填する際生じる可能性のある過剰な温度変化が原因となって上部低温パネルが反ったり、捩れたり、変位したりするのを防止するのに役立つ。プレート６８及び７０は、また、プレート６８及び７０を介してガス伝導を与えるためまたは下で説明するが上部低温パネル３６を冷却パネル３４と接続するために、それぞれ開口７２及び７４を含むことが好ましい。
【００２３】
半径方向に伸びるチャンバ６４は、各々、表面積を最大限に大きくするように設計されることが好ましいので、それぞれ第一及び第二チューブ７６及び７８を含む。チューブは環状ボディ６０の内面８０と外面８２との間で側方に伸びる。チューブ７６及び７８は、ポンピングのための表面積を与え、環状ボディ６０の内面８０と外面との間のガス伝導を可能にする。図３に示されるように冷却パネル３４のネック部４６と入れ子になると、ネック部４６の開口４９はチューブ７６及び８０に一致してこれと整列するので、蒸着領域（ここに基板マニピュレータ１８によって１つまたはそれ以上の基板が設置される）からのガスはネック部４６の開口４９を通過して上部低温パネル３６によってポンピングされることが可能である。
【００２４】
図１０を参照すると、チャンバ６４は環状ボディ６０のハブ部６２から離れるように伸びることが好ましく、ハブ部６２に対して下向きに傾斜する。これによって、低温流体中のどのガスも表面に沿って分散することなく高い地点に集まって、低温流体と接する表面積を最大限に大きくする。図示するように、チューブ７６及び７８も下向きに傾斜することが好ましい。チューブ７６及び７８の下向きの傾斜は、下に詳細に説明するがチューブ７６及び７８の内面を熱放射の衝突から遮蔽するのに役立つ。
【００２５】
環状ボディ６０の中央ハブ部６２及び半径方向に伸びるチャンバ６４の各々は、相互に流通可能に接続されることが好ましい。上部低温パネル３６は流体入口８４及び流体出口８６を含む。入口及び出口は低温流体と適合する液体貫通流路を含むことが好ましい。このような貫通流路は当業界において周知である。真空蒸着装置１０に組み立てられると、図１及び２に示されるように、入口８４はトップフランジ１６のポート８８と対応してこれを貫通し、出口８６はトップフランジ１６のポート９０と対応してこれを貫通する。使用中、上部低温パネル３６に低温流体を供給するために入口８４及び出口８６は位相分離機またはその類似物に接続されることが好ましい。
【００２６】
図１１には下部低温パネル３８の斜視図が示され、図１２にはその断面図が示される。上部低温パネル３６と同様、図示する下部低温パネル３８は典型的なものである。ポンピングし（及び好ましくは使用される低温流体を最小限に抑え）、ポンピング面に対する伝導を最大限にしかつポンピング面が加熱されることまたはこの面への熱放射の直接衝突または真空蒸着装置１０の他の部分からの熱伝導によるこの表面の間接加熱により温められることを実質的に防止するために、下部低温パネルも、低温で提供できる表面積を最大限に大きくするように設計されることが好ましい。また、下部低温パネル３８は液体窒素またはその類似物など低温流体が最小限の乱れで低温パネル３８を流通できるように設計されることが好ましい。
【００２７】
図示するように、下部低温パネル３８は複数の開口９４を有するボディ９２を備える。下部低温パネルが真空室１２内部に設置されると、開口は蒸着源用のポート２６に対応する。下でさらに説明するが、開口９４は、ポート２６の中に設置される蒸着源からの蒸着材料が下部低温パネル３８を通過して基板マニピュレータ１８によって蒸着領域に設置される１つまたはそれ以上の基板まで流れることができるようにする。下部低温パネル３８のボディ９２は、開口９６も備え、真空室１２内に設置されると、開口９６はシャッター組立品用のポート３２に対応する。
【００２８】
下部低温パネル３８は、また流体入口９８及び流体出口１００を含む。入口及び出口は低温流体と適合する液体貫通流路を備えることが好ましい。このような貫通流路は当業界において周知である。真空蒸着装置１０に組み立てられると、図１及び２に示されるように、入口９８はトップフランジ１６のポート１０２と対応してこれを貫通し、出口１００はトップフランジ１６のポート１０４と対応してこれを貫通する。使用中、下部低温パネル３８に低温流体を供給するために入口９８及び出口１００は位相分離機またはその類似物に接続されることが好ましい。
【００２９】
上部低温パネル３６は、上部低温パネル３６と冷却パネル３４との間の熱伝導を最小限に抑えるように冷却パネル３４に取り付けられることが好ましい。好ましくは、冷却パネル３４と上部低温パネル３６（及び下に説明するように下部低温パネル）との間の構造的接続は、接触を最小限に抑えて低温パネルを冷却パネル３４から断熱するように設計される。このような断熱は、上部及び下部低温パネル３６及び３８のうち一方または両方の望ましくない加熱を防止するのを助ける。このような加熱は望ましくない再蒸発を引き起こす可能性がある。図６を参照すると、冷却パネル３４は取り付けブラケット１０６を含み、図８を参照すると、上部低温パネル３６は取り付けブラケット１０８を含む。図３に示されるように、組み立てられると、ブラケット１０６はブラケット１０８に対応し、ブラケット１０６及び１０８によって上部低温パネル３６を冷却パネル３４に接続するためにボルトまたはその類似物が使用される。また、図３に示されるように、冷却パネル３４と組み立てられるとき、複数の支持棒１１０を用いて上部低温パネル３６の重量を支持することが好ましい。図示するように、支持棒１１０は上部低温パネル３６の第一及び第二プレート６８及び７０の開口７２及び７４に設置されるネジ付き棒を含む。冷却パネル３４に対して上部低温パネルを調節可能に位置決めするためにネジ付き棒と一緒にナットが使用される。
【００３０】
下部低温パネル３８も、下部低温パネル３８と冷却パネル３４との間の熱伝導を最小限に抑えるように冷却パネル３４に取り付けられることが好ましい。図６を参照すると、冷却パネル３４は取り付けブラケット１１２を含み、図１１を参照すると下部低温パネル３８は取り付けブラケット１１４を含む。図３に示されるように、組み立てられると、ブラケット１１２はブラケット１１４に対応し、ブラケット１１２及び１１４によって下部低温パネル３８を冷却パネル３４に接続するためにボルトまたはその類似物が使用される。
【００３１】
冷却・ポンピング装置１４は真空室１２から実質的に断熱されることが好ましい。したがって、冷却・ポンピング装置１４と真空室１２との間の接続は、接触を最小限に抑えるように、したがって真空室と冷却・ポンピング装置１４との間の熱伝導を最小限に抑えるように設計されることが好ましい。図６を参照すると、冷却パネル３４は取り付けブラケット１１６を備えることが好ましい。ブラケットは、真空室１２内の対応する取り付けブラケット（図示せず）によって真空室１２内部に冷却・ポンピング装置１４を取り付け、これを支持し、これを位置決めするために使用されることが好ましい。
【００３２】
図１３を参照すると、真空蒸着装置１０が断面図で示される。図示するように、基板プラテン１１８は基板マニピュレータ１８によって真空室１２内に設置される。基板プラテン１１８の設置位置は一般に蒸着領域を形成する。蒸着源２８は、蒸着材料を真空室１２へ送って基板プラテン１１８によって保持される１つまたはそれ以上の基板に蒸着させるように設置される。冷却・ポンピング装置１４は真空室１２内部に設置され、一般に基板プラテン１１８を取り囲む。さらに、真空蒸着装置１０は液体冷却シールド１２０を含むことが好ましい。液体冷却シールドは、基板マニピュレータ１８によって加熱される基板プラテン１１８から放射熱を吸収する機能を果たす。
【００３３】
図示するように、冷却パネル３４及び液体冷却シード１２０は、蒸着工程において上部及び下部低温パネル３６及び３８が所望のポンピング機能を果たせるようにしながら、基板マニピュレータ１８及び蒸着源２８などからの放射熱を上部及び下部低温パネル３６から実質的に遮断または遮蔽することが好ましい。下部低温パネル３８は冷却パネル３４と入れ子になり、冷却パネル３４と間隔を置き、かつ好ましくは蒸着源２８の周りからガスをポンピングする機能を果たす。上部低温パネル３６は冷却パネル３４と入れ子になり、冷却パネル３４と間隔を置き、かつ好ましくは基板マニピュレータ１８の周りからガスをポンピングする機能を果たす。
【００３４】
典型的な蒸着工程において、蒸着材料は蒸着源２８から基板プラテン１１８へ送られる。ある蒸着材料は基板プラテン１１８によって保持される１つまたはそれ以上の基板に蒸着し、ある材料は蒸着装置１０のポンプによって押し出され、ある材料は上部低温パネルによってポンピングされる。揮発性のまたは高蒸気圧の材料の場合、一般に、ガスが上部低温パネル３６の表面に凝結してしまったら、このガスの再蒸発を最小限に抑えることが望ましい。したがって、冷却パネル３４は放射熱が上部低温パネル３６に達しないように実質的に遮蔽し、上部低温パネル３６に対するポンピング伝導を可能にする。特に、上部低温パネル３６のネック部４６の開口４９は、蒸着領域から上部低温パネル３６へガスが流通できるようにする。開口４９はチューブ７６及び７８に対応することが好ましく、チューブはポンピングのための表面積を提供する。上述のように、チューブ７６及び７８は、基板マニピュレータ１８またはその他の熱源からの放射熱がチューブ７６及び７８の内面に達することを最小限に抑えるためにわずかに下向きに傾斜することが好ましい。
【００３５】
本発明についていくつかの実施形態に関して説明した。本出願において言及される特許または特許出願は、その開示全体が参照により本出願に組み込まれる。以上の詳細な説明及び実施例は明白な理解のためにのみ示されている。そこには不要な限定は一切ないものとする。本発明の範囲から逸脱することなく説明される実施形態に多くの変更を加えることができることが、当業者には明白である。したがって、本発明の範囲は本明細書に説明される構造に限定されるべきではなく、特許請求の範囲の文言によって説明される構造及びこれと同等のものによってのみ限定される。
【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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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【手続補正書】
【提出日】平成21年5月25日(2009.5.25)
【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】
蒸着のために基板を設置することができる蒸着領域及び該蒸着領域に対して蒸着材料源を作用可能に位置決めできるポートを備える真空室と、
冷却・ポンピング装置であって、
前記蒸着領域を少なくとも部分的に取り囲む液体冷却パネルと、
該液体冷却パネルとは異なっており、かつ該液体冷却パネルを少なくとも部分的に取り囲む低温ポンピングパネルと、
を備える冷却・ポンピング装置と、
を備え、
前記液体冷却パネルが、前記蒸着材料源が前記ポートの中に設置されると前記蒸着材料源によって引き起こされる熱放射から前記低温ポンピングパネルを実質的に遮蔽することを特徴とする、超高真空蒸着装置。
【請求項２】
前記液体冷却パネルがボディ部及び該ボディ部から伸びるネック部を備えることを特徴とする、請求項１に記載の蒸着装置。
【請求項３】
前記液体冷却パネルが複数の開口を備え、該開口により前記蒸着領域から前記低温ポンピングパネルへガスが移動できるようになることを特徴とする、請求項１に記載の蒸着装置。
【請求項４】
前記低温ポンピングパネルが環状ボディを備えることを特徴とする、請求項１に記載の蒸着装置。
【請求項５】
超高真空蒸着装置用の冷却・ポンピング装置であって、
ボディ部及び該ボディ部から伸びるネック部を備える液体冷却パネルと、
該液体冷却パネルとは異なっており、該液体冷却パネルの前記ネック部と入れ子になりかつこれを少なくとも部分的に取り囲む低温ポンピングパネルと、
を備える、冷却・ポンピング装置。
【請求項６】
前記液体冷却パネルの前記ネック部が環状であることを特徴とする、請求項５に記載の冷却・ポンピング装置。
【請求項７】
前記低温ポンピング装置が環状ボディを備えることを特徴とする、請求項５に記載の冷却・ポンピング装置。
【請求項８】
超高真空蒸着工程用の真空環境を与えるための方法であって、
蒸着のために少なくとも１つの基板を設置することができる蒸着領域を有しかつ該蒸着領域に対して作用可能に位置決めされる少なくとも１つの蒸着材料源を有する真空室を備える蒸着装置を設置するステップと、
前記真空室内部に前記蒸着領域に対して設置されかつ低温流体を中に含む低音ポンピングパネルによって前記蒸着領域をポンピングするステップと、
液体冷却材を含む液体冷却パネルによって前記蒸着材料源によって引き起こされる熱放射から前記低温ポンピングパネルを遮蔽するステップであって、前記液体冷却パネルが前記低温ポンピングパネルとは異なっておりかつ少なくとも部分的に前記蒸着領域を取り囲む、ステップと、
を含む、方法。
【請求項９】
前記低温流体が液体窒素を含むことを特徴とする、請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
前記液体冷却材が水を含むことを特徴とする、請求項８に記載の方法。
【国際調査報告】
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