蒸发器、沉积装置、沉积设备及其操作方法_2

文档序号:8908856阅读:来源:国知局
发区。尽管本文在此有时提及锂金属,但应理解其他具有高反应性的碱金属或碱土金属亦能受益于所述装置。特别是碱金属都可使用,装置和设备可被配置以用于碱金属。故也可依预期应用来蒸发钠、钾、铷或铯。然而锂的利用及配置是典型的实施方式。锂甚至比一些其他碱金属或碱土金属更具有反应性,故可用于多种应用。
[0026]鉴于上述内容,且根据能与本文描述的其他实施方式结合的一些实施方式,用于供给待蒸发材料至装置、设备或系统的储槽110或各腔室可被更换和/或再填充。通常,可在待蒸发材料处于诸如氩气、另一惰性气体之类的保护气氛时和/或在真空条件下更换和/或再填充储槽或腔室。
[0027]根据可与本文描述的其他实施方式结合的又进一步实施方式,第一腔室可为开放腔室或封闭腔室。通常,开放腔室的开口可用于再填充将要在沉积装置中熔化及蒸发的材料。封闭腔室可配设盖,盖被配置以用于打开腔室。可在打开盖时,再填充待熔化及蒸发材料。具有盖的腔室更易给予保护气氛,因为在沉积装置的材料供给系统中可提供过压,所述过压比如大气压加50毫巴的压力至大气压加300毫巴的压力。
[0028]如本文所述,材料供给系统包括沉积装置部分,在材料供给系统中液体材料被供向蒸发区。通常,材料供给系统可包括第一腔室、导管和阀。再者,材料供给系统可包括一或更多净化气体导管、保护气体供应系统和/或控制材料供给系统温度的元件。
[0029]根据可与本文描述的其他实施方式结合的本文描述的不同实施方式,用于蒸发材料的另一腔室或蒸发区可为用于将蒸汽导向基板的喷嘴、蒸汽分配喷头112、另一腔室或蒸发区114、或设于阀130与蒸汽分配喷头112之间或设于蒸汽分配喷头中的各区域。
[0030]根据可与本文描述的其他实施方式结合的典型实施方式,蒸发区114可为腔室、坩祸、舟皿或表面,且被配置以提供能量来蒸发。通常,所述区或表面有足够的表面接触面积,例如Icm2至50cm2,例如Icm2至10cm2,以提供足够能量供材料蒸发。因此,表面面积可由一或更多鳍板从基底突出的鳍状结构、杯状结构或匙状结构提供。
[0031]根据一些实施方式,可理解本文的喷头包括具有开口的罩壳,以致喷头内的压力高于喷头外的压力,例如至少高一个数量级。
[0032]通过提供线形蒸汽分配喷头112,可提高基板4上的沉积均匀性。然而,必须考虑到多个喷嘴亦会造成对材料朝向蒸汽分配喷头112的连续及受控的流动的要求不断增加,且需要在使用材料后即提供新材料于储槽110中。由于能例如通过更换储槽来提供新材料,故可提供蒸发装置的连续或准连续操作、具有根据本文描述的实施方式的此种蒸发装置的蒸发设备的连续或准连续操作、或具有根据本文描述的实施方式的此种蒸发装置的蒸发系统的连续或准连续操作。
[0033]如上所述,图1图示蒸发装置100的截面示意图,其中储槽110由导管120连接至阀130,阀130由另一导管120进一步连接至蒸发喷头112。材料(例如锂)在储槽110中液化,以液体形式引导通过阀130,及在阀130后蒸发且经由出口(例如喷嘴116)导向基板4。
[0034]根据一些实施方式,可垂直处理一或更多基板,即如图1示例性所示,线形气体分配喷头112在腔室内垂直布置,基板定位器将基板4固持在垂直处理位置中。此布置的一个优点为,处理期间产生的任何颗粒将掉向腔室底部而不会污染基板4。
[0035]然而,除蒸发区外,提供材料供给系统液体材料容许喷头随意取向,以致相较于其他沉积源,根据本文描述的实施方式的沉积装置可被更灵活地使用。例如,半导体处理时可实行从上往下蒸发,用于柔性基板时可实行从下往上蒸发,或可采用任何其他位向。沉积方向的灵活性来自于具有独立的贮槽和沉积区。因此可选择性地提供相较于坩祸沉积的另一优点。
[0036]虽然图1所示喷头是线形喷头,但其他形状的喷头亦落在本发明范围内。喷头应具有何种形状取决于腔室类型和基板形状两者。例如,就处理圆形基板的腔室而言,比如处理半导体晶片时,可选用点源(即单一喷嘴)或圆形喷头。而处理大矩形基板时,可选用矩形喷头,批次工艺亦可使这些类型的喷头形状更合用。就连续在线处理大尺寸矩形或方形基板而言,可选用线形喷头,以在基板经过喷头时,更好地控制基板之上的工艺气体的分布。然而对于点源喷嘴,应考虑到挑战可来自管理多个点源以在大面积基板上实现均匀沉积。因此可使用有利的线形蒸汽分配喷头,特别是用于在线或动态处理设备。圆形、矩形或两个或更多线形蒸汽分配喷头可用于各种形状与尺寸的基板的静态沉积工艺。
[0037]根据可与本文描述的其他实施方式结合的一些实施方式,本文描述的实施方式可用于在大面积基板上蒸发,例如用于电致变色窗或锂电池制造。根据一些实施方式,大面积基板或各个具有一或更多基板的载具的尺寸可为至少0.67m2。通常所述尺寸可为约0.67m2 (0.73 X 0.92m-第4.5代)至约8m2,更常为约2m2至约9m2或甚至高达12m2。为基板或载具提供结构、设备(比如阴极组件)和根据本文描述的实施方式的方法,通常所述基板或载具是如本文描述的大面积基板。例如,大面积基板或载具可为第4.5代(对应于约0.67m2的基板(0.73X0.92m))、第5代(对应于约L 4m2的基板(L ImX 1.3m))、第7.5代(对应于约4.29m2的基板(1.95mX2.2m))、第8.5代(对应于约5.7m2的基板(2.2mX 2.5m))或甚至第10代(对应于约8.7m2的基板(2.85mX3.05m))。甚至可类似地采用更大规模(比如第11代与第12代)及对应基板面积。
[0038]本文描述的装置、设备、系统、方法和工艺可用于涂布玻璃基板。然而,亦可使用所述装置、设备、系统、方法和工艺来涂布晶片,例如直径为200mm或300mm的硅晶片。例如,基板载具可装配一或数个晶片。可调整蒸汽分配喷头(例如蒸发管)的长度,以均匀涂布基板高度为h的大面积基板或置于载具的所有基板。再者,亦可利用本文描述的实施方式来处理合成材料或金属柔性基板。根据典型实施方式,基板定位器、基板支撑件或基板输送系统可被提供及配置以定位和/或移动基板于处理区及通过处理区。
[0039]本文描述的实施方式提供改良的碱金属(例如锂)沉积系统和源技术,以用于以高沉积速率和降低的制造成本来制造均匀薄膜。沉积源、装置、设备、系统和方法可应用到需要均匀沉积碱金属(比如Li)的许多领域。所述领域可涉及电化学装置,所述电化学装置使用锂做为电荷承载元素。此种电化学装置的实例包括电致变色窗与装置和薄膜固态电池。本文描述的实施方式显著降低用于沉积碱金属,例如Li金属的现有方案的成本和可制造性。
[0040]图2图示具有沉积装置100的沉积设备200的截面示意图。图2示出一个实施方式且可用于描述更进一步的实施方式。内含待蒸发材料(例如锂)的第一腔室或储槽110设在罩壳210内。例如,罩壳可以是绝热的。如此可为第一腔室和阀以及导管120提供控温环境。根据典型实施方式,温度可控制为从185°C至285°C,例如约230°C或200°C。对除锂以外的碱金属或碱土金属而言,可依据熔点来提供及调整成其他温度,以钾为例为63°C或高于63°C。根据可与本文描述的其他实施方式结合的典型实施方式,用于液化材料的温度可被提供成比待沉积至基板上的材料的熔点高5°C至100°C,例如50°C。
[0041]加热包括储槽110、导管120和阀130的材料供给系统达碱金属的熔点或高于碱金属的熔点后,金属即熔化或液化,并且以液体形式流过导管。根据典型实施方式,可单独加热罩壳210中的一或更多元件,和/或可整体加热罩壳的内部。通常,可提供如壁211所示的绝热体,以减少热能损失。额外地或替代地,可分别隔离罩壳210中的个别元件(未图示)O
[0042]根据可与本文描述的其他实施方式结合的典型实施方式,材料供给系统且特别是阀和导管被配置以提供实质恒定的液体锂流率。因此导管直径应足够小,以产生通向蒸发区的实质恒定的流率。因此,例如,导管直径可为Imm2至10mm2。直径和预期流率亦可取决于喷头和各处理区的尺寸,使得用于较大基板的沉积装置的导管直径可比用于较小基板的沉积装置的导管直径大。
[0043]鉴于比较细的导管中的材料量有限且液体材料供给系统中的温度和蒸发区能在中断沉积工艺时维持的事实,沉积装置能容易及快速地启动和关闭。因此,蒸发区与基板间无需断续器(shutter)。
[0044]根据能与本文描述的其他实施方式结合的又进一步实施方式,喷头(特别是用于大面积基板或大面积载具)能配设一或更多材料供给系统。故一或更多材料供给系统的每个材料供给系统都可设置第一腔室、导管、控制阀和蒸发区。每个材料供给系统可设在蒸汽分配喷头的所需位置,以提供材料的蒸汽于蒸汽分配喷头中。例如,能提供两个或更多材料供给系统来供给相同材料至蒸汽分配喷头,以提高沉积速率。再者,亦可供给多于一种的材料于蒸汽分配喷头中,以沉
当前第2页1 2 3 4 5 
网友询问留言 已有0条留言
  • 还没有人留言评论。精彩留言会获得点赞!
1