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図面 (8)

課題・解決手段

本発明は、蒸発又は昇華される材料を受入するのに適しており、坩堝(10、10’)の第一表面(110)中に形成される少なくとも1つの凹穴型凹み部(11)と、ならびに、第一表面(110)と対向する坩堝(10,10’)の第二表面(120)中に形成される底部凹み部(12)及び/又は第一表面(110)から第二表面(120)まで延伸し、坩堝(10、10’)の第二表面(120)に近接して開口を有する坩堝(10、10’)の側壁(140〜144)中に形成される側面凹み部(13a〜13d、13aa〜13ac、13ca〜13cc)とを含む、蒸発又は昇華される材料を加熱するための坩堝(10、10’)に係る。さらに、材料を蒸発又は昇華させるために用いられるシステム(210)をも公開する。

概要

背景

基板上に材料を堆積させる技術の1つは化学気相堆積法であり、そのうち、堆積される材料の蒸気は、高温(材料の沸騰温度又は昇華温度よりも高い温度)を経過し、材料源から材料を蒸発又は昇華させることによって発生する。気化した材料粒子は基板に向かって移動し、且つ、最終的に基板の表面に堆積する。通常、堆積される材料(即ち、材料源)を収容する坩堝は、坩堝の外部に設置する、又は、坩堝に対して一定距離をおいて配置する加熱ランプRFコイル、もしくは抵抗加熱器によって加熱される。加熱器又は加熱素子と坩堝とは通常熱分離しており、且つ、熱エネルギーは、大きい距離において放射又は気体対流を経て伝達される。例えばUS6,444,043B1で記述される坩堝又は容器では、前記坩堝又は容器は1塊のグラファイトで形成され、且つ、蒸発又は昇華される材料を保持するために用いられる凹み部又は開口を有し、なお、前記坩堝は、前記坩堝の封閉側周囲にあり、且つ、前記坩堝に対して一定距離をおいて配置する加熱灯によって加熱される。US2014/0109829A1では、蒸発ユニットは、坩堝、及び、前記坩堝との間で仕切られ、且つ、前記坩堝を囲む横向き表面と底表面になるように設置される加熱器フレームを含む。また、前記加熱器フレームの前記加熱器に面する内表面上に、前記坩堝を加熱するために用いられる加熱器を提供している。

気化した材料が分布する空間の影響を防ぐために、加熱器を配置する空間が密封されていない場合、堆積される材料が加熱器にも到達する。加熱効率下げる材料が加熱器の表面上に堆積する可能性があるほか、加熱器の材料が堆積される材料又は堆積される材料の成分によって侵襲される可能性がある。例えば、加熱器は硫黄含有雰囲気中で腐食する可能性がある。

また、加熱器は、坩堝に対して一定の距離をおいて設置されている。このため、熱伝達は加熱器と坩堝との間の空間および前記空間中の材料によって制限される。

概要

本発明は、蒸発又は昇華される材料を受入するのに適しており、坩堝(10、10’)の第一表面(110)中に形成される少なくとも1つの凹穴型凹み部(11)と、ならびに、第一表面(110)と対向する坩堝(10,10’)の第二表面(120)中に形成される底部凹み部(12)及び/又は第一表面(110)から第二表面(120)まで延伸し、坩堝(10、10’)の第二表面(120)に近接して開口を有する坩堝(10、10’)の側壁(140〜144)中に形成される側面凹み部(13a〜13d、13aa〜13ac、13ca〜13cc)とを含む、蒸発又は昇華される材料を加熱するための坩堝(10、10’)に係る。さらに、材料を蒸発又は昇華させるために用いられるシステム(210)をも公開する。

目的

本発明の目的は、坩堝、及び、前記坩堝と加熱器セットを含むシステムを提供する

効果

実績

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請求項1

蒸発又は昇華される材料を加熱するために用いられる坩堝であって、前記蒸発又は昇華される材料を受入するために用いられるのに適し、前記坩堝の第一表面中に形成される少なくとも1つの凹穴型凹み部、及び前記第一表面に対向する前記坩堝の第二表面中に形成される底部凹み部、及び/又は、前記第一表面から前記第二表面まで延伸する前記坩堝の側壁中に形成され、前記坩堝の前記第二表面に近接して開口を有する側面凹み部とを含む、蒸発又は昇華される材料を加熱するために用いられる坩堝。

請求項2

前記坩堝が複数の側面凹み部を含み、前記坩堝のすべての側壁のそれぞれの中において、前記側面凹み部に含まれた異なる側面凹み部を1つ形成する請求項1に記載の坩堝。

請求項3

前記坩堝が、前記側面凹み部を含み、且つ、さらに断熱凹み部を含み、前記断熱凹み部が、前記側面凹み部の前記坩堝の前記凹穴型凹み部に近接しない側で、前記側面凹み部に近接して前記坩堝の同一側壁内に形成され、前記側面凹み部及び前記断熱凹み部が前記坩堝の材料によって互いに隔てられる請求項1又は請求項2に記載の坩堝。

請求項4

前記坩堝は、高熱伝導率を有し、且つ、前記蒸発又は昇華される材料あるいは環境雰囲気の成分に対して不活性で且つ拡散しない材料によって作られることを特徴とする請求項1乃至請求項3のいずれか1項に記載の坩堝。

請求項5

前記坩堝の材料が、グラファイトシリコンカーバイド及びオキサイドセラミックス材料を含む材料グループから選択される請求項4に記載の坩堝。

請求項6

材料を蒸発又は昇華させるために用いられるシステムであって、請求項1乃至請求項5のいずれか1項に記載の坩堝と、前記坩堝の前記底部凹み部又は前記側面凹み部の中に配置される少なくとも1つの加熱器を含み、前記坩堝を加熱するために用いられる加熱器セットとを含む、材料を蒸発又は昇華させるために用いられるシステム。

請求項7

前記坩堝が複数の側面凹み部を含み、且つ、前記加熱器セットが複数の加熱器を含み、前記側面凹み部のそれぞれの中に、前記加熱器のうちの1つの特定の加熱器を配置する請求項6に記載のシステム。

請求項8

前記少なくとも1つの加熱器は、前記蒸発される材料又は環境雰囲気の成分に対して不活性でない材料によって作られる請求項6又は請求項7に記載のシステム。

請求項9

前記少なくとも1つの加熱器には、高熱伝導率を有し、且つ、蒸発又は昇華される材料あるいは環境雰囲気の成分に対して不活性で且つ拡散しない材料が、塗布される請求項8に記載のシステム。

請求項10

前記システムが、環境雰囲気の影響を避けるために前記坩堝の前記底部凹み部又は前記側面凹み部のうちの少なくとも1つを密封する少なくとも1つのカバーをさらに含む請求項6乃至請求項9のいずれか1項に記載のシステム。

技術分野

0001

本発明は、蒸発又は昇華される材料を収容して加熱するために用いられる坩堝に関するものであり、特に、反応性材料を収容して加熱するために用いられるのに適した坩堝、及び、材料を蒸発又は昇華させるために用いられるシステムに関するものであり、前記システムは、前記坩堝及び前記坩堝を加熱するために用いられる加熱器セットを含む。前記坩堝と前記システムは、特に、太陽電池の製造に用いられるのに適しており、ここでは、硫黄含有材料又はセレン含有材料が蒸発又は昇華される。

背景技術

0002

基板上に材料を堆積させる技術の1つは化学気相堆積法であり、そのうち、堆積される材料の蒸気は、高温(材料の沸騰温度又は昇華温度よりも高い温度)を経過し、材料源から材料を蒸発又は昇華させることによって発生する。気化した材料粒子は基板に向かって移動し、且つ、最終的に基板の表面に堆積する。通常、堆積される材料(即ち、材料源)を収容する坩堝は、坩堝の外部に設置する、又は、坩堝に対して一定距離をおいて配置する加熱ランプRFコイル、もしくは抵抗加熱器によって加熱される。加熱器又は加熱素子と坩堝とは通常熱分離しており、且つ、熱エネルギーは、大きい距離において放射又は気体対流を経て伝達される。例えばUS6,444,043B1で記述される坩堝又は容器では、前記坩堝又は容器は1塊のグラファイトで形成され、且つ、蒸発又は昇華される材料を保持するために用いられる凹み部又は開口を有し、なお、前記坩堝は、前記坩堝の封閉側周囲にあり、且つ、前記坩堝に対して一定距離をおいて配置する加熱灯によって加熱される。US2014/0109829A1では、蒸発ユニットは、坩堝、及び、前記坩堝との間で仕切られ、且つ、前記坩堝を囲む横向き表面と底表面になるように設置される加熱器フレームを含む。また、前記加熱器フレームの前記加熱器に面する内表面上に、前記坩堝を加熱するために用いられる加熱器を提供している。

0003

気化した材料が分布する空間の影響を防ぐために、加熱器を配置する空間が密封されていない場合、堆積される材料が加熱器にも到達する。加熱効率下げる材料が加熱器の表面上に堆積する可能性があるほか、加熱器の材料が堆積される材料又は堆積される材料の成分によって侵襲される可能性がある。例えば、加熱器は硫黄含有雰囲気中で腐食する可能性がある。

0004

また、加熱器は、坩堝に対して一定の距離をおいて設置されている。このため、熱伝達は加熱器と坩堝との間の空間および前記空間中の材料によって制限される。

発明が解決しようとする課題

0005

したがって、本発明の目的は、坩堝、及び、前記坩堝と加熱器セットを含むシステムを提供することにあり、前記加熱器セットは、周囲及び侵食の可能性のある処理雰囲気の影響を受けることのないように加熱器に対して良好な保護を提供し、且つ、加熱器から坩堝への改善された熱伝達、及びシステムの部品組立て・分解に用いられる簡易な方式を提供するものである。

課題を解決するための手段

0006

この目的を実現させるために、本発明は、請求項1の坩堝、及び、請求項6の材料を蒸発又は昇華させるために用いられるシステムを提供する。実施例は従属請求項に含まれている。

0007

本発明の、蒸発又は昇華される材料を加熱するために用いられる坩堝は、少なくとも1つの凹穴型凹み部、及び、底部凹み部及び/又は側面凹み部を含む。前記凹穴型凹み部は、前記蒸発対象又は昇華対象の材料を受入するために用いられるのに適しており、且つ、前記坩堝の第一表面(「頂面」ともいう)中に形成される。したがって、前記凹穴型凹み部は、前記頂面中に前記坩堝の開口を形成する。前記底部凹み部は、前記坩堝の第二表面中に形成され、前記第二表面は前記第一表面と対向しており、底表面とも称する。前記底部凹み部は、前記坩堝の底表面中に開口を形成し、且つ、前記坩堝の底表面を加熱するために用いられる底部加熱器を受入し又は収容するために用いられるのに適している。前記側面凹み部は前記坩堝の側壁中に形成され、前記側壁は、前記第一表面から前記第二表面まで延伸し、且つ、前記頂面と前記底表面とを連接する。前記側面凹み部は前記坩堝の側壁中に中空の空間を形成し、且つ、前記坩堝の第二表面に近接して開口を有する。即ち、前記側面凹み部は、前記坩堝の側表面中に開口を形成せず、言い換えれば、前記側壁は側部に向かって開放されない。前記側表面は、前記側壁の、前記側壁の前記凹穴型凹み部及び前記底部凹み部に近接する表面と対向する表面であり、且つ、坩堝本体の外表面のうちの1つの外表面である。前記側面凹み部は、前記坩堝の側表面を加熱するために用いられる側面加熱器を受入し又は収容するために用いられるのに適している。

0008

如何なる場合でも、前記坩堝の外形に制限がなく、前記坩堝は、頂面、底表面、及び少なくとも1つの側壁を有していさえすればよい。即ち、前記坩堝は、例えば、円形もしくは楕円形の頂面及び/又は底表面を有する直柱体又は斜柱体、あるいは、如何なる種類の直角柱もしくは斜角柱(例えば、長方体)、あるいは、如何なるその他の種類の形体であってもよい。すべての凹み部は、すべての箇所において坩堝材料の少なくとも最小厚みを保持できるまでに延伸することができ、坩堝材料の最小厚みは、坩堝本体の物理的安定性を確保するのに適する厚さである。例えば、前記凹穴型凹み部と前記底部凹み部とを隔て、又は、前記凹穴型凹み部と前記側面凹み部とを隔てる壁中の坩堝材料の最小厚みは、坩堝の材料としてのグラファイトに対して、且つ、坩堝本体の1.5mに達する外部寸法に対して言えば、10mmから15mmまでの範囲内にあるが、凹み部によって、長さ及び/又は幅が異なる。例えば、前記凹穴型凹み部は、横向き寸法において、前記底部凹み部より小さくてもよい。前記凹穴型凹み部の寸法は、前記凹穴型凹み部中に収容されるべき蒸発又は昇華される材料の容積によって選択されるが、前記底部凹み部と前記側面凹み部の寸法は、相応する加熱器の寸法によって選択されることとなり、それによって、相応する加熱器は、相応する凹み部の中に完全に収納できることとなる(加熱器にエネルギーを供給するために必要な連接が適用される場合、その連接は除く)。前記加熱器(特に、前記側面加熱器)は前記坩堝の相応する凹み部の中に完全に収納されるため、前記加熱器は、前記凹穴型凹み部中に収容された材料が蒸発又は昇華されるときに存在する雰囲気とほぼ完全に分かれる。したがって、本発明による坩堝は、前記加熱器に極めて良好な保護を提供することから、前記加熱器は前記処理雰囲気の侵食性又は反応性の成分の影響から守られる。また、前記加熱器は、前記坩堝に極めて接近するように配置することができ、即ち、坩堝本体「内」に、例えば、前記坩堝の側壁内に配置することができるので、前記加熱器から、凹穴型凹み部中に収容された蒸発又は昇華される材料への熱伝達が改善される。したがって、比較的高い実現可能な温度に達したり、又は、特定の温度を実現するのに必要なエネルギーを減らすことが可能になる。

0009

また、1つの特定の側壁中に形成される側面凹み部は1つに限らなく(例えば、2つ、3つ、又は、それ以上の側面凹み部)、すべての側面凹み部が、前記坩堝の第二表面に近接して開口を有する。1つの特定の側壁中の異なる側面凹み部は、側壁材料で形成される材料棒によって互いに隔てられ、前記材料棒は、相応する側面凹み部の間の中間壁を形成し、且つ、前記坩堝の第一表面から前記第二表面にかけて、また、前記側壁の全体の厚みに亘って延伸することができる。前記坩堝の第二表面中に形成される底部凹み部は1つに限らなく、異なる底部凹み部は、前記坩堝の材料で形成される材料棒によって互いに隔てられる。

0010

前記坩堝の外形によって、前記坩堝は複数の側壁を有することができる。例えば、前記坩堝が長方体である場合、前記坩堝は4つの側壁を有する。この状況において、1つの側面凹み部は、これらの側壁のうちの1つの側壁の中に形成することができ、あるいは、複数の側面凹み部は、これらの側壁のうちの複数の側壁の中に形成することができる。言い換えれば、側面凹み部のそれぞれは前記坩堝の側壁のうちの1つの特定の側壁中に形成される。また、前述のように、複数の側面凹み部は、1つの特定の側壁中、複数の側壁中、ひいてはすべての側壁中に形成することができる。特定の側壁中に形成される側面凹み部の数は、側壁が異なれば、異なってもよい。1つの実施例では、前記坩堝のすべての側壁中に、前記側面凹み部の内の異なる側面凹み部が1つ形成されている。即ち、前記側面凹み部の数は、前記坩堝の側壁の数に等しいということである。如何なる状況でも、側面凹み部が異なれば、その寸法も異なってもよい。

0011

特定の実施例において、前記坩堝は前記側面凹み部を含み、且つ、さらに断熱凹み部を含み、前記断熱凹み部は、前記側面凹み部に近接し、前記坩堝の同一の側壁内に形成される。前記断熱凹み部は、前記側面凹み部の、前記坩堝の前記凹穴型凹み部に近接しない側に形成される。前記側面凹み部と前記断熱凹み部は、前記坩堝の材料によって互いに隔てられる。前記断熱凹み部は、前記側面凹み部と類似する寸法で形成され、前記坩堝の第二表面から延伸し、且つ、前記坩堝の第二表面に近接して開口を有する。前記断熱凹み部には、空気又はその他の如何なる固体液体、もしくは気体の材料を充填することができ、あるいは、前記断熱凹み部の開口が蓋又はその他の如何なる適当な装置によって閉合される場合、前記断熱凹み部は真空にされうる。前記断熱凹み部は、前記側壁の側表面までの熱伝達を減らす断熱層又は熱障壁となる。したがって、前記断熱凹み部は、側面加熱器から前記凹穴型凹み部中に収納された蒸発又は昇華される材料への熱伝達をさらに改善している。

0012

好ましくは、前記坩堝は、高熱伝導率を有し、しかも、前記蒸発又は昇華される材料あるいは環境雰囲気(例えば、前記凹穴型凹み部中に収容された材料が蒸発又は昇華したときに存在する処理雰囲気)の成分に対して不活性であり且つ拡散しない材料によって作られる。したがって、前記坩堝自体は、前記蒸発又は昇華される材料、あるいは前記環境雰囲気の成分と反応しない。また、前記坩堝は、反応性成分が前記坩堝の壁を通過して加熱器まで拡散するのを減らすか又は防ぐ。これにより、加熱器は前記凹穴型凹み部中に収容される材料又は前記環境雰囲気の成分に対して不活性でない材料によって作られた場合でも、前記加熱器の悪化や破損が防止されることになる。したがって、廉価な材料(例えば、抵抗加熱器に用いられるステンレス)を加熱器に用いることができる。前記坩堝の材料は、(例えば)グラファイト、シリコンカーバイド、及びオキサイドセラミックス材料(例えば、酸化アルミニウム)を含む材料グループから選択される。

0013

前述のように、本発明による坩堝は、材料を蒸発又は昇華させるシステムの中で用いられることができる。前記システムには、さらに、前記坩堝を加熱するために用いられる加熱器セットが含まれ、前記加熱器セットには、前記坩堝の底部凹み部又は側面凹み部に配置される少なくとも1つの加熱器が含まれる。前記少なくとも1つの加熱器は、如何なる種類の加熱器でもよいが、誘導加熱器又は抵抗加熱器が好ましい。複数の加熱器(例えば、前記底部凹み部内に配置される底部加熱器及び前記側面凹み部内に配置される側面加熱器)を使用する場合、それぞれの加熱器は、異なる種類、異なる寸法の加熱器であってもよい。すべての加熱器が同じ種類の加熱器である場合、これらの加熱器を互いに連接させてもよく、特定の加熱器の提供する熱エネルギーがその他の特定の加熱器の提供する熱エネルギーと独立してコントロールできるように、互いに完全に分離させてもよい。

0014

前記坩堝に複数の側面凹み部が含まれる場合、前記加熱器セットは複数の加熱器を含み、側面凹み部のそれぞれに、加熱器の内の1つの特定の加熱器を配置するものとする。したがって、前記坩堝への熱伝達は、前記凹穴型凹み部のすべての側(蒸発開口としての頂面を除く)から極めて良好にコントロールされることが可能となり、しかも、それ故に、前記凹穴型凹み部内に収容された材料の温度の高均一性も実現可能となる。

0015

加熱器が前記坩堝の凹み部内に配置されることから、前記坩堝は、環境雰囲気の反応性成分によって破損されないように加熱器(特に、側面加熱器)を保護する。したがって、加熱器は、前記蒸発又は昇華される材料あるいは前記環境雰囲気の成分に対して不活性でない材料によって作ることができる。その結果、加熱器は比較的長時間にわたって使用することが可能となり、破損した加熱器による発熱又は熱伝達の悪化がない。また、余分な気体は蒸発又は昇華の過程に利用されることとなり、化学的に前記加熱器を侵襲することがない。したがって、本発明のシステムは以下の利点を提供する。つまり、加熱器の必要な交換によって生じる機械の停止時間の減少(処理期間中に反応性もしくは侵食性の成分を使用した場合も同様)、高効率の熱伝達と経済的なエネルギー使用、及びシステムの簡易且つコンパクトな構成が可能となる。

0016

前記加熱器をさらに保護するために、加熱器には、高熱伝導率を有し、且つ、前記蒸発又は昇華される材料あるいは前記環境雰囲気の成分に対して不活性で且つ拡散しない材料を塗布することができる。

0017

前記システムをチャンバ内に取付け又は配置し、それによって、前記坩堝が前記チャンバ内の取付板上又は前記チャンバのチャンバ壁上に配置されるようにした状況において、前記底部凹み部及び/又は前記側面凹み部の開口は、凹み部外に存在する雰囲気(例えば、処理雰囲気)の影響を受けないようにするために、それぞれ閉合され、且つ、密封される。勿論、前記相応する凹み部内に配置された加熱器へのエネルギーの供給は、例えば、前記加熱器用の接続ケーブルが通過し、取付板もしくはチャンバ壁に設けられた開口によって確保され、あるいは、前記取付板又は前記チャンバ壁内に配置され、且つ、前記凹み部内の加熱器と外部との間の連接を提供する接続口によって確保される。「密封」という用語は必ずしも「気密」を意味するものではなく、侵食性成分の前記凹み部内への拡散が顕著に減らされることを意味する。前記坩堝、及び、前記坩堝と少なくとも1つの加熱器を含むシステムの前記構造を組み合わせることによって、侵食性環境雰囲気による加熱器の劣化を顕著に減らすことができ、また同時に、システムの構造・設置及び組み立ての単純化が可能となる。

0018

しかし、前記坩堝の底部凹み部及び/又は側面凹み部のうちの1つ、複数、又は全部は、1つ又は複数のカバーもしくは蓋によって閉合又は密封することができる。即ち、1つの特定のカバーは、環境雰囲気の影響を受けないように前記底部凹み部及びすべての側面凹み部を密封し、又は、これらの凹み部の全部を密封するわけではなく、前記底部凹み部のみを密封することができ、あるいは、1つの側面凹み部、もしくは、前記底部凹み部及び前記側面凹み部のうちの複数の凹み部のみを密封することができる。カバーもしくは蓋は、前記坩堝、前記システム、又はチャンバのその他のコンポーネントに取り付けることができ、且つ、如何なる適当な材料(例えば、前記坩堝の材料)によって形成することができる。前記取付板もしくは前記チャンバ壁に関する前述のように、前記相応する凹み部中に配置される加熱器へのエネルギーの供給は、例えば、前記加熱器用の接続ケーブルが通過し、相応するカバー内に設けられた開口によって確保され、あるいは、相応するカバー内に配置され、且つ、前記凹み部の加熱器と外部の間の連接を提供する接続口によって確保される。このようなカバーは、特に以下の状況、即ち、前記取付板又は如何なるその他の取付システムが開口を有し、前記底部凹み部及び/又は前記側面凹み部が、前記取付板又は前記取付システムによって密封されない状況において使用することができる。

図面の簡単な説明

0019

図面は、本発明の実施例をより深く理解できるように、本文中に含まれており、また、本発明の明細書に組み入れられて本発明の明細書の一部を構成している。図面は、本発明の実施例を説明するものであり、且つ、本発明の明細書とともに原理を説明するために用いられる。これによって、本発明のその他の実施例及び期待される多くの利点を分かりやすく説明する。以下の詳細な記述を参照することによって、これらの実施例と期待される利点がよりよく理解される。図面の素子は、必ずしも互いに比率にしたがって縮小拡大されているわけではない。類似する図面の記号は、対応する類似部分を示している。
図1は、本発明による坩堝の例示的な実施例の透視図。
図2は、図1の坩堝の上面図。
図3は、図1の坩堝の底面図。
図4は、坩堝の別の実施例の底面図。
図5は、図3のA−A’の線に沿って図1の坩堝を切断したときの横断面図。
図6は、本発明の、材料を蒸発又は昇華させるために用いられるシステムの一部の加熱器セットによる例示的な実施例。
図7は、本発明の、材料を蒸発又は昇華させるために用いられるシステムの例示的な実施例の、蒸発又は昇華のために用いられるチャンバの横断面図。

実施例

0020

図1は、本発明による坩堝10の例示的な実施例である。坩堝10は、グラファイト又は如何なるその他の適当な材料によって作られた長方体であり、且つ、6つの表面、即ち、頂面である第一表面110、底表面である第二表面(この図では見えない)、及び4つの側表面を有し、この図では、側表面は、そのうちの2つ、即ち133と134のみが見える。凹穴型凹み部11は、第一表面110中に形成され、凹穴型凹み部11は、蒸発又は昇華される材料を収容するために用いられるのに適している。凹穴型凹み部11は、第一表面に開口を有し、且つ、如何なる適当な形式及び如何なる適当な寸法を有してもよい。また、坩堝10が有する凹穴型凹み部11は、1つに限らない。例えば、坩堝は、複数の凹穴型凹み部を有することができ、各凹穴型凹み部は第一表面において柱状穴になるように形成され、且つ、凹穴型凹み部のうちの異なる凹穴型凹み部は坩堝の材料によって互いに分離される。

0021

図2は坩堝10の上面図であるため、第一表面110が図示されており、凹穴型凹み部110は第一表面110中に形成される。坩堝10の材料は、坩堝10の側壁141〜144を形成し、側壁141〜144は、凹穴型凹み部11から坩堝の相応する側表面131〜134まで延伸する。側壁141〜144は、第一表面110から第二表面まで延伸し、即ち、z方向に延伸し、且つ、坩堝10の頂部及び底部を連接する。

0022

図3は坩堝10の底面図であるため、第一表面110と相対する第二表面120が図示されている。底部凹み部12は第二表面120中に形成され、坩堝が蒸発過程又は昇華過程に用いられた時に底部加熱器を受入するために用いられる。底部凹み部12は、如何なる適当な形式及び寸法を有してもよい。また、図3には、側面凹み部13a〜13dの開口が見られる。図4について説明されるように、側面凹み部13a〜13dのそれぞれは、側壁141〜144のうちの相応する側壁の中に形成され、且つ、z方向に延伸している。第二表面120中の側面凹み部13a〜13dの開口の横向き寸法及び側面凹み部13a〜13dの横向き寸法(すべての横方向寸法はx方向もしくはy方向にて測定したものである)は、できる限り小さく設定され、側面加熱器を側面凹み部13a〜13dの中に挿入して破損せず、且つ、加熱期間中、側面凹み部13a〜13dにおける側面加熱器の熱膨張が許されさえすればよい。また、側壁141〜144のそれぞれにおいて、断熱凹み部14a〜14dは、相応する側面凹み部13a〜13dの、凹穴型凹み部に背離し、且つ、対応する側表面に面する側に形成される。断熱凹み部14a〜14dのそれぞれは、相応する側壁141〜144の材料によって取り囲まれ、且つ、第二表面120に近接して開口を有する。好ましくは、断熱凹み部14a、14cは、y方向において、相応する側面凹み部13a、13cの寸法と類似する寸法、又は、対応する側面凹み部13a、13cよりもさらに大きい寸法を有するものとする。

0023

図4は別の坩堝10’の底面図である。坩堝10’が坩堝10と異なるのは、3つの側面凹み部である13aa〜13acおよび13ca〜13ccが、坩堝の側壁141、142にそれぞれ形成される点だけである。なお、同図をより見やすくするために、図3に図示されている断熱凹み部は図示していない。側壁141中の側面凹み部13aa〜13acは、それぞれ、材料棒141a及び141bによって、側面凹み部13aa〜13acのうちの1つの近接する側面凹み部と隔てられる。材料棒141a、141bは側壁141の一部であり、且つ、相応する側面凹み部13aa〜13acの内の相応する側面凹み部の間の中間壁を形成する。材料棒141a、141bは、第一表面110から第二表面120まで延伸する。材料棒141a、141bは、側壁141の安定性を高め、且つ、異なる側面加熱器を相応する側面凹み部である13aa〜13acの中に挿入できるようにすることにより、坩堝10’の、側壁141に近接する異なる横向きのエリアが独立的に加熱されるようにし、凹穴型凹み部に収容される材料の温度均一性をさらに高められる。側面凹み部13aa〜13a及び側壁141の特徴に関する説明は、側面凹み部13ca〜13cc及び側壁143にも適用される。

0024

図5は、図3のA−A’の線に沿って坩堝10を切断したときの横断面図である。横断面図には、第一表面110の中の凹穴型凹み部11、第二表面120中の底部凹み部12、及び側壁141、143中の2つ側面凹み部13a、13cが図示されている。側面凹み部13a、13cは、z方向において坩堝10のほぼ全寸法分に及び、且つ、第二表面120に近接して開口を有する。また、側壁141、143のそれぞれにおいて、断熱凹み部である14a、14cは、相応する側面凹み部13a、13cの、凹穴型凹み部11に背離し、且つ、相応する側表面131、133に面する側に形成される。断熱凹み部14a、14cのそれぞれは、第二表面120に近接して開口を有する。例えば、断熱凹み部14a、14cには空気を充填させておくことができる。断熱凹み部14a、14cのx方向の寸法は、坩堝10の全体の外部寸法及び坩堝自体の安定性のみによって制限される。第一表面110に向かうz方向において、断熱凹み部14a、14cは、好ましくは、相応する側面凹み部13a、13cと同じところか、又はそれより遠いところまで延伸する。

0025

表1は、坩堝10と坩堝10の異なる素子の例示的な寸法を示したものである。表1から明確にわかるように、坩堝10’は類似寸法を有することができ、側面凹み部13aa〜13ac及び13ca〜13ccは、y方向において比較的小さい。

0026

図6は、図1から図3の坩堝10を加熱するために用いられる例示的な加熱器セット20を図示したものである。加熱器セット20は、2つの底部加熱器21a、21b、坩堝の長い側面のそれぞれに用いられる2つの角部加熱器及び2つの中間加熱器、ならびに坩堝の短い側面のそれぞれに用いられる1つの側面加熱器を含む。より明確に見えるようにするために、図6では、坩堝の短い側面に用いられる側面加熱器 223b、坩堝の1つの長い側面に用いられる角部加熱器2211a、2212a及び中間加熱器2221a、2222a、ならびに、2つの底部加熱器21a、21bのみを図示している。坩堝の長い側面に用いられる加熱器2211a、2212a、2221a、2222aのそれぞれは、相応する側壁中の同じ側面凹み部中に挿入されることができる、又は、相応する側壁中に形成される異なる側面凹み部中に挿入されることができる。加熱器は導電回路を形成する抵抗加熱器である。加熱器の導線の材料はモリブデンであるが、如何なるその他の適当な材料であってもよい。

0027

図7は、蒸発又は昇華に用いられるチャンバ200の横断面図である。チャンバ200内において、本発明に係る、材料を蒸発又は昇華させるために用いられるシステム210は、取付板220に配置されるか、又は、チャンバ壁230に直接取り付けられる。システム210は、前記坩堝10と前記加熱器セット20を含む。凹穴型凹み部11は、蒸発又は昇華される材料30を収容し、蒸発又は昇華される材料30は、前記加熱器セットの加熱器によって加熱される。図5に関する説明のとおりに、加熱器は、底部凹み部及び側面凹み部の中に配置されるが、図の明瞭性のため、図7では底部凹み部及び側面凹み部は図示されていない。また、同様の理由から、図7では、図5に関して説明された断熱凹み部も図示されていない。図7の横断面図には、底部加熱器21a、2つ角部加熱器2211a、2211cのみは図示されているが、さらに多くの加熱器を図6に関して前述された加熱器セットに提供することができる。また、図7は、底部加熱器21aにエネルギーを供給するために用いられるエネルギー供給連接241aと241b、及び、角部加熱器2211aと2211cのそれぞれにエネルギーを供給するために用いられるエネルギー供給連接242aと242cを図示している。エネルギー供給連接241a、241b、242a、242bをチャンバ200の外部まで導き、1台または複数台発電機に連接する。加熱器セットの加熱器から生成される熱により、点線矢印のように、材料30は蒸発又は昇華し、且つ、基板250に向かって移動する。基板250は、伝送ローラ260によってシステム210の上方で保持され、移動する。基板250(基板250は、基板保持器内に配置される複数の基板であってもよい)は、実線矢印の方向に、チャンバ200内を移動する。しかし、材料30の静的堆積(即ち、材料が移動しない基板250に堆積すること)も可能である。

0028

業者であれば明確に理解できるように、加熱器セットの加熱器は、いずれにしても、坩堝10とチャンバ200に対して固定される。同様の状況は、坩堝10自体にも適用される。即ち、加熱器セットの加熱器は、相応する凹み部(底部凹み部及び/又は側面凹み部)内に固定されてもよく、あるいは、取付板220、チャンバ壁230又は1つあるいは複数のカバーに固定されてもよい。前記1つもしくは複数のカバーは、坩堝10の底表面に取り付けられ、且つ、相応する凹み部を密封する。したがって、凹み部がシステムの如何なる部品にも密封されていなくとも、加熱器が坩堝の凹み部から脱落することはない。加熱器セットの加熱器を坩堝10の相応する凹み部内に配置するために、加熱器を固定した坩堝の凹み部に挿入してもよく、又は、坩堝10を頂部から固定加熱器上に沿ってスライドさせてもよい。なお、加熱器が坩堝の相応する凹み部に挿入されるように、2つの部品(坩堝と加熱器)は移動可能である。

0029

加熱器セットの加熱器が坩堝10内に配置されることから、加熱器から材料30への熱伝達が改善される。また、加熱器を配置した坩堝10の凹み部が取付板220によって密封されることにより、チャンバ200内の環境雰囲気の加熱器に対する影響は有効に防止される。ここで、前記環境雰囲気は、加熱器の材料に対して侵食性を有する成分を含むことができる。また、単純に坩堝10を持ち上げて取付板から離すことで、坩堝10を加熱器から分離させることができる。したがって、第一坩堝10を洗浄しなければならない場合、又は、別の材料30を蒸発又は昇華させなければならない場合には、加熱器セットを解体する必要がなく、第一坩堝10を第二坩堝10に交換することができる。

0030

前述された本発明の実施例については、説明のために示された実例であり、本発明はこれに限定されない。実施例の如何なる修正、変化、同等の配置及び組合せも、本発明の範囲に含まれるものと見なすべきである。

0031

10坩堝
110 第一表面
120 第二表面
131〜134 側表面
141〜144側壁
141a、141b、143a、143b 側壁中の材料棒
11凹穴型凹み部
12底部凹み部
13a〜13d 側面凹み部
14a、14c断熱凹み部
20加熱器セット
21a、21b 底部加熱器
2211a、2212a 角部加熱器
2221a、2222a中間加熱器
223 側面加熱器
200チャンバ
210蒸発又は昇華に用いられるシステム
220取付板
230チャンバ壁
241a、241b 底部加熱器用のエネルギー供給連接
242a、242c 側面加熱器用のエネルギー供給連接
250基板
260 伝送ローラ

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