JP2022546072A - 堆積システム - Google Patents

Abstract

本発明は、材料蒸気を生成するように構成された誘導るつぼ装置を備える堆積システムに関する。使用中、誘導るつぼ装置は、るつぼを誘導加熱して、るつぼ内に２つ以上の熱ゾーンを生成するように構成される。堆積システムは、基板を支持するように構成された基板支持体と、誘導るつぼ装置と基板支持体との間にプラズマを生成するように構成されたプラズマ源と、をさらに備え、その結果、材料蒸気の少なくとも部分的なプラズマを介した伝達は、基板上に堆積用の堆積材料を生成する。【選択図】図１

Description

本発明は、基板上に堆積する堆積材料を生成するための方法および装置に関する。

堆積は、それによって材料が基板上に堆積されるプロセスである。堆積の例は、薄層（通常、おおよそナノメートルもしくはナノメートルの何分の１から数マイクロメートルもしくは数十マイクロメートルまで）が、シリコンウェーハまたはウェブなどの基板上に堆積される、薄膜堆積である。薄膜蒸着の技術の例は、材料が気化されて材料蒸気を生成し、基板に蒸着する、物理蒸着（ＰＶＤ）である。ＰＶＤの例は、材料蒸気として蒸発させるために材料が真空中で加熱される、蒸着堆積である。材料蒸気の蒸発は、一定の材料蒸気を生成しない場合があり得る。例えば、より高密度またはより低密度の材料蒸気に局所的な領域が存在し得る。したがって、基板上に堆積するために、効率的な方法で一定の材料蒸気を生成することが望ましい場合があり得る。

ＰＶＤの別の例は、イオンなどのエネルギー粒子による衝撃の結果として、材料粒子が材料の表面から放出またはスパッタされる、スパッタ堆積である。スパッタ堆積の例では、不活性ガス、例えばアルゴン、などのスパッタガスは、低圧で真空チャンバーに導入され、スパッタガスは、エネルギー電子を使用してイオン化され、プラズマを生成する。プラズマのイオンによる材料への衝撃は、材料の蒸気を放出し、次いで基板上に堆積し得る。基板上への材料蒸気の堆積速度は、蒸発堆積などの他の堆積プロセスよりも低くなり得る。さらに、スパッタ堆積は、イオンが衝突する材料の表面のサイズが有限であるため、基板上に大面積の堆積材料を均一な厚さで堆積するのに適していない場合があり得る。したがって、効率的な方法で大きな基板領域に堆積するための一定の材料蒸気を生成することが望ましい場合があり得る。

本発明の第１の態様によれば、材料蒸気を生成するように構成された誘導るつぼ装置を備える堆積システムが提供される。使用中、誘導るつぼ装置は、るつぼを誘導加熱して、るつぼ内に２つ以上の熱ゾーンを生成するように構成される。堆積システムは、基板を支持するように構成された基板支持体と、誘導るつぼ装置と基板支持体との間にプラズマを生成するように構成されたプラズマ源と、をさらに備え、その結果、材料蒸気の少なくとも部分的なプラズマを通した伝達は、基板上に堆積用の堆積材料を生成する。誘導るつぼ装置をプラズマ源と組み合わせることによって、材料蒸気の高い生成速度は、均一または均質な密度を有するように材料蒸気を変更する能力と組み合わせられ得る。結果として、均一な密度を有する高い速度の堆積材料は、基板上に堆積するために生成され得る。材料蒸気の高い生成速度は、電子ビーム蒸着またはるつぼの抵抗加熱と比較して、堆積システムに比較的低いエネルギーを使用して達成され得る。そのため、るつぼ内の材料を蒸発させて材料蒸気を生成するには、より低いエネルギーが必要である。さらに、誘導るつぼ装置の使用は、材料蒸気を生成するためにるつぼ内の材料の蒸発（または気化）速度を制御する能力のために、電子ビーム蒸着またはプラズマ蒸気蒸着と比較して、堆積材料の化学量論の高度な制御を可能にし得る。

誘導るつぼ装置は、るつぼおよびるつぼの周りに配置された１つ以上の誘導コイルを備え得、その結果、１つ以上の誘導コイルに電力が印加されると、るつぼの少なくとも第１の部分に第１の熱ゾーンが生成され、るつぼの少なくとも第２の部分に第２の熱ゾーンが生成される。第１の熱ゾーンの第１の温度は、第２の熱ゾーンの第２の温度とは異なり得る。異なる温度でるつぼ内に第１の熱ゾーンおよび第２の熱ゾーンを生成することは、るつぼ内の熱ゾーンを独立して制御する能力を提供し得る。熱ゾーンを独立して制御することによって、１つのゾーン、例えば第２の熱ゾーンをより高い温度で構成することが可能であり得る。誘導るつぼ装置は、いくつかの例では、例えば電子銃システムなどの、さらなる加熱システムを必要とせずに、るつぼ内の材料を２０００℃超に保持することを可能にするための単純で効率的な装置を提供し得る。そのような構成は、るつぼ内の材料の高圧蒸気流束を生成する効率的な方法を提供し得る。

１つ以上の誘導コイルは、るつぼの第１の部分の周りに配置された第１の誘導コイルと、るつぼの第２の部分の周りに配置された第２の誘導コイルと、を備え得る。第１の電力は、第１の誘導コイルに印加され得、第１の電力とは異なる第２の電力は、第２の誘導コイルに印加され得る。第１および第２の誘導コイルに異なる電力を印加することによって、るつぼ内の第１および第２の熱ゾーンが異なる熱温度を有することが可能になる。誘導コイルに印加される電力を独立して制御し、したがって熱ゾーンの温度を独立して制御することによって、るつぼ内の材料の加熱をよりよく制御し得る。

るつぼの第１の部分は、るつぼの基部とるつぼの第２の部分との間に配置され得る。１つ以上の誘導コイルに電力を印加すると、第１の熱ゾーンの第１の温度は、誘導るつぼ装置によって加熱される材料を溶融するための第１の温度閾値を満たし得るかまたは超え得る。加えてまたは代わりに、１つ以上の誘導コイルに電力を印加すると、第２の熱ゾーンの第２の温度は、材料蒸気を生成するために誘導るつぼ装置によって加熱される材料の気化のための第２の温度閾値を満たし得るかまたは超え得る。第２の熱ゾーンにおけるより高い温度よりも低い、第１の熱ゾーンにおけるより低い温度を構成することによって、るつぼ内に収容される材料のはねおよび飛沫を最小限に抑え得る。これは、第１の熱ゾーンにおける材料が第２の熱ゾーンにおける材料よりも低い速度で加熱されるという事実によるものである。

プラズマ源は、プラズマがるつぼに実質的に存在しないように、誘導るつぼ装置と基板支持体との間にプラズマを生成するように構成し得る。誘導るつぼ装置に実質的に存在しないようにプラズマを生成することによって、プラズマによるるつぼへの損傷を低減し得る。

堆積システムは、誘導るつぼ装置と基板支持体との間に少なくとも１つのガスを提供するように構成されたガス供給システムを備え得る。材料の蒸気とガスとの間の反応は、反応性堆積プロセスを実行する能力を提供し得る。ガスは、材料の蒸気と化学的に反応して１つ以上の堆積材料を生成し得る１つ以上の化学元素および／または分子を含み得る。さらに、材料蒸気は、前駆体材料であり得るかまたは前駆体材料を含み得、その結果、ガスとの反応は、堆積材料を生成し得る。反応性堆積プロセスを実行する能力は、基板上に堆積するための多種多様な堆積材料を生成する可能性を提供する。

ガス供給システムは、プラズマを通して第１のガスを提供するための第１のガス入口、プラズマと誘導るつぼ装置との間に第２のガスを提供するための第２のガス入口またはプラズマと基板支持体との間に第３のガスを提供するための第３のガス入口のうちの少なくとも１つを備え得る。第１のガス、第２のガスおよび／または第３のガスを介した材料蒸気の伝達は、材料蒸気とガスとの相互作用を生じさせ得る。そのような相互作用は、少なくとも部分的に、堆積材料を生成し得る。上記のように、ガスとの相互作用は、反応性堆積プロセスの一部を形成し得る。

ガス供給システムは、誘導るつぼ装置と基板支持体との間に少なくとも１つのガスが供給される速度を制御するように構成され得る。少なくとも１つのガスが提供される速度を制御することによって、生成された堆積材料の特性を制御する能力を提供し得る。結果として、基板上に堆積された材料は、ガスが堆積システムに提供される速度によって決定される特性または特徴を有し得る。

堆積システムは、材料蒸気を少なくとも部分的にプラズマを通しておよび／または少なくとも部分的にガスを通して伝達するように構成され得る。材料蒸気の材料は、少なくとも１つのガスおよび／またはプラズマと相互作用して、堆積材料を生成し得る。材料蒸気は、堆積材料を生成するために、プラズマと相互作用して材料蒸気の特性を変更し得る。材料蒸気の特性は、物理的特性または材料特性（熱エネルギーまたは材料蒸気の密度など）および／または化学的特性（化学組成など）であると見なされ得る。

堆積システムは、エネルギー貯蔵装置の製造に使用するために配置される。エネルギー貯蔵装置の製造は、薄膜の代わりに比較的厚い層または膜の堆積を伴い得る。厚膜を堆積するためには、本発明の堆積システムのように、再現性および制御性が高い堆積システムが望ましい。

本発明の第２の態様によれば、基板上に堆積材料を堆積させるための方法が提供される。この方法は、誘導るつぼ装置を誘導加熱して２つ以上の熱ゾーンを生成し、誘導るつぼ装置に収容される材料を加熱して材料蒸気を生成することを含む。この方法は、誘導るつぼ装置と基板との間にプラズマを生成することをさらに含む。この方法は、材料蒸気を少なくとも部分的にプラズマを通して伝達させて堆積材料を生成することと、堆積材料を基板上に堆積させることと、をさらに含む。誘導るつぼ装置をプラズマと組み合わせることによって、材料蒸気の高い生成速度は、材料蒸気を変更する能力と組み合わせられ得、均一または均質な密度を有する。結果として、均一な密度を有する高い速度の堆積材料は、基板上に堆積するために生成され得る。

誘導るつぼ装置を誘導加熱することは、誘導るつぼ装置のるつぼの周りに配置された１つ以上の誘導コイルに電力を印加して、るつぼの第１の部分に第１の熱ゾーンを生成し、るつぼの第２の部分に第２の熱ゾーンを生成することを含み得る。第１の熱ゾーンの第１の温度は、第２の熱ゾーンの第２の温度とは異なり得る。第１および第２の誘導コイルに異なる電力を印加することによって、るつぼ内の第１および第２の熱ゾーンが異なる温度を有することが可能になる。誘導コイルに印加される電力を独立して制御し、したがって熱ゾーンの温度を独立して制御することによって、るつぼ内の材料の加熱をより細かく制御することが可能になり得る。るつぼ内の材料を加熱することによって、材料を蒸発させて材料蒸気を生成することが可能になり得る。

るつぼの第１の部分は、るつぼの基部とるつぼの第２の部分との間に配置され得る。誘導るつぼ装置を誘導加熱することは、るつぼの第１の部分内の材料の第１の部分を溶融させるおよび／またはるつぼ内の第２の部分の材料の第２の部分を気化させる、第１の温度および第２の温度を構成して、物質的な蒸気を生成することをさらに含み得る。材料の第１の部分を溶融させ、材料の第２の部分を気化させることによって、材料のはねおよび飛沫を最小限に抑え得る。これは、材料の第１の部分が材料の第２の部分よりも低い速度で加熱されるという事実によるものである。

プラズマは、誘導るつぼ装置に実質的に存在しない可能性があり得る。プラズマを誘導るつぼ装置に実質的に存在しないように構成することによって、プラズマによるるつぼへの損傷を低減し得る。

誘導るつぼ装置と基板との間に少なくとも１つのガスを提供し得る。材料の蒸気とガスとの間の反応は、反応性堆積プロセスを実行する能力を提供し得る。ガスは、材料蒸気と化学的に反応して１つ以上の堆積材料を生成し得る１つ以上の化学元素および／または分子を含み得る。さらに、材料蒸気は、前駆体材料であり得るか、または前駆体材料を含み得、その結果、ガスとの反応が堆積材料を生成し得る。反応性堆積プロセスを実行する能力は、基板上に堆積するための多種多様な堆積材料を生成する可能性を提供する。

堆積材料の生成は、少なくとも１つのガスおよび／またはプラズマと相互作用する材料蒸気の材料を備え得る。材料蒸気の材料は、少なくとも１つのガスおよび／またはプラズマと相互作用して、堆積材料を生成し得る。材料蒸気の材料は、堆積材料を生成するために、ガスおよび／またはプラズマと相互作用して、材料蒸気の特性を変更し得る。材料蒸気の特性は、物理的または材料特性（熱エネルギーまたは材料蒸気の密度など）および／または化学的特性（化学組成など）であると見なされ得る。プラズマを伝達するため、堆積材料は、イオン、電子、および中性原子／分子のエネルギークラウドを含み得、これらは、ガスとさらに相互作用して堆積材料を生成し得る。したがって、堆積材料は、堆積プロセスにおける追加のステップ（例えば、アニーリングステップ）の必要性を回避して、基板上に堆積されたときに堆積材料により多くのエネルギーを提供する、高エネルギー堆積材料を備え得る。

少なくとも１つのガスのうちの１つのガスは、第１の速度で第１の時間に提供され得、第１の時間に第１の堆積材料として堆積材料を生成する。第１の堆積材料は、材料蒸気を少なくとも部分的にプラズマおよび少なくとも部分的にガスを通して伝達することによって生成され得る。さらに、少なくとも１つのガスのうちの１つのガスは、第１の速度とは異なる第２の速度で、第１の時間とは異なる第２の時間に、提供され得る。第１の堆積材料とは異なる第２の堆積材料は、材料蒸気を少なくとも部分的にプラズマおよび少なくとも部分的にガスを通して伝達することによって、第２の時間に生成され得る。第１の堆積材料は、第２の堆積材料とは異なる化学組成を有し得る。少なくとも１つのガスが提供される速度を制御することは、化学組成などの生成された堆積材料の特性を制御する能力を提供し得る。基板上に堆積された材料は、結果として、ガスが堆積システムに提供される速度によって決定される特性または特徴を有し得る。

少なくとも１つのガスは、窒素、アルゴン、酸素、アンモニア、窒素酸化物および／またはヘリウムを含み得る。そのようなガスは、堆積材料を生成するために、前駆体材料として作用する材料蒸気を用いて反応性堆積プロセスを実行する能力を提供し得る。

基板上に堆積された堆積材料の結晶化度を制御するために、少なくとも１つのガスのうちの１つのガスを提供する速度は、制御され得る。ガスを供給する速度（例えば、ガスの濃度）を制御することは、反応から生成される堆積材料の結晶構造（例えば、結晶化度）を制御するために、ガスと材料蒸気との間の反応速度を制御するために使用され得る。

堆積材料の材料特性を制御するために、材料蒸気の生成速度および／またはプラズマの密度は、制御され得る。材料蒸気の生成速度を制御することは、基板上に堆積される堆積材料の厚さおよび／または密度を制御する能力を提供し得る。プラズマの密度を制御することは、基板上に堆積された堆積材料の均一性または均質性を制御する能力を提供し得る。

堆積材料を基板上に堆積させることは、堆積材料を基板上に実質的に均質に堆積させることを含み得る。実質的に均質な堆積材料を堆積すると、基板上に平坦なまたは均一な堆積材料が生成される。

基板上に堆積される堆積材料は、エネルギー貯蔵装置の電極層または電解質層のための材料を備え得る。エネルギー貯蔵装置の製造は、薄膜の代わりに比較的厚い層または膜の堆積を伴い得る。厚膜を堆積するためには、本発明の堆積プロセスのように、高度な再現性および制御を有する堆積プロセスが望ましい。

本発明の第３の態様によれば、本発明の第２の態様による方法に従って製造されたエネルギー貯蔵装置が提供される。

添付の図面を参照して作成された、単に例として与えられた以下の説明から、さらなる特徴が明らかになるであろう。

実施例による堆積システムの概略図である。 実施例による誘導るつぼ装置の概略図である。 さらなる実施例による誘導るつぼ装置の概略図である。 さらなる実施例による誘導るつぼ装置の概略図である。 実施例による基板支持体の概略図である。 さらなる実施例による基板支持体の概略図である。 実施例によるプラズマ源の概略図である。 さらなる実施例によるプラズマ源の概略図である。 さらなる実施例による堆積システムの概略図である。 基板上に堆積材料を堆積するための方法を示すフロー図である。

実施例による方法およびシステムの詳細は、図を参照して、以下の説明から明らかになるであろう。この説明では、説明の目的で、特定の例の多くの具体的な詳細が示される。明細書における「実施例」または類似の用語への言及は、実施例に関連して説明される特定の特徴、構造、または特性が少なくともその１つの例に含まれるが、必ずしも他の例に含まれるとは限らないことを意味する。さらに、特定の例は、実施例の根底にある概念の説明および理解を容易にするために、特定の特徴を省略および／または必然的に簡略化して概略的に記載されることに留意されたい。

図１は、堆積システム１００の概略図である。本実施例の堆積システム１００は、誘導るつぼ装置２００、基板支持体５００およびプラズマ源６００を備える。

誘導るつぼ装置２００は、材料蒸気２１０を生成するように構成される。誘導るつぼ装置２００は、るつぼ２０１を誘導加熱して、るつぼ２０１内に２つ以上の熱ゾーン２０４、２０５を生成し得る。誘導るつぼ装置２００は、図２から４を参照して以下に説明される。

基板支持体５００は、基板５０１を支持するように構成される。基板支持体５００は、図５ａおよび５ｂを参照して以下に説明される。

プラズマ源６００は、誘導るつぼ装置２００と基板支持体５００との間にプラズマ６２０を生成するように構成される。材料蒸気２１０の伝達は、少なくとも部分的にプラズマ６２０を通じて、基板５０１上に堆積するための堆積材料５１０を生成する。プラズマ源６００は、図６および７を参照して以下に説明される。

明確にするために図には示されていないが、堆積システム１００は、堆積チャンバー内に配置され得ることが理解されるべきである。使用中、堆積チャンバーは、堆積プロセスに適した低圧、例えば、３ｘ１０^－３ｔｏｒｒに排気され得る。例えば、堆積チャンバーは、真空ポンプシステムによって適切な圧力（例えば、１ｘ１０^－５ｔｏｒｒ未満）に排気され得る。使用中、アルゴンまたは窒素などのガスは、堆積プロセスに適した圧力が達成される程度まで、ガス供給システムを使用して堆積チャンバーに導入され得る。

誘導装置源２００によって生成された材料蒸気２１０は、基板５０１に向かう方向２２０に移動し得る。材料蒸気が存在し得る領域は、堆積ゾーン２３０と呼ばれ得る。堆積ゾーン２３０は、誘導るつぼ装置２００と基板支持体５００との間に、材料蒸気２１０が移動し得る領域を備える。堆積ゾーン２３０の縁は、誘導るつぼ装置２００から始まり基板支持体５００で終わる破線によって示される。

図２は、誘導るつぼ装置２００の概略図である。図１の対応する特徴と類似の図２の特徴には、同じ参照番号が付けられる。特段の指示がない限り、対応する説明が適用される。

この実施例における誘導るつぼ装置２００は、るつぼ２０１と、るつぼ２０１の周りに配置された１つ以上の誘導コイル２０３と、を備える。るつぼは、例えば、熱的に加熱される材料を収容するための器または容器である。るつぼ内の材料は、材料が溶融するような温度、例えば、液体状態に変化するような温度に加熱され得る。るつぼは、グラファイト、磁器、セラミック、アルミナまたは金属などの耐熱性材料から製造され得るが、これらに限定されない。るつぼ内の材料を溶融させるのに必要な温度に耐えるために、るつぼの耐熱材料は、選択され得る。るつぼの材料および寸法（例えば、サイズおよび／または形状）は、るつぼの使用の要件に基づいて選択され得る。

るつぼ２０１は、１つ以上の誘導コイル２０３を使用してるつぼ２０１内の材料２０２を加熱するために使用され得る。材料２０２を加熱すると、材料２０２の熱エネルギーの増加のために、材料の温度上昇が生じる。材料２０２の加熱は、１つ以上の誘導コイル２０３への電力の印加の結果として生じ得る。

誘導コイル２０３は、ワイヤの連続コイルを備え得、これは、ワイヤの複数の巻きを有し得る。ワイヤは、導電性材料、例えば銅から製造されるか、またはそれを備え得る。したがって、このようなワイヤは、誘導コイルを通して電流を流すことが可能である。ワイヤの複数の巻きは、中心軸の周りに配置されたワイヤの連続したループまたは円として構成され得る。いくつかの例では、ワイヤの複数の巻きは、半径が増加し続ける円の中心軸の周りに配置される。他の例では、ワイヤの複数の巻きは、同じ半径の円内の中心軸の周りに配置されるが、その結果、円の中心は、直線上にある。上述のように、単一の長さのワイヤは１つの誘導コイルと見なされ得る。

電力は、単一の誘導コイルに供給され得る。例えば互いに電気的に接続されていない２つ以上の別個の長さのワイヤは、２つ以上の単一の誘導コイルと見なされ得る。電力は、各誘導コイルに独立して印加され得る。例えば、第１の電力が第１の誘導コイルに印加され、第２の電力が第２の誘導コイルに印加される。るつぼ２０１の周りに１つ以上の誘導コイル２０３が存在することによって、るつぼ２０１内の材料２０２を、誘導加熱を介して加熱することが可能になる。誘導コイルに交流（ＡＣ）を流すことによって、誘導コイルに囲まれた材料内に渦電流を誘導し得る。例えば、渦電流は、交番磁界の存在のために導電体内に誘導される電流の１つ以上の閉ループを含む。電流は、誘導コイルを通過して磁場を発生させ得る。誘導コイルを通過する電流を交互にすると、磁場が交互になり、渦電流を生じさせる。

渦電流は、材料を加熱する熱エネルギーを生成する。導電性材料の場合、このプロセスは、材料を加熱する。このような導電性材料は、誘導サセプタとしても知られ得る。導電性の低い材料の場合、コイル内部のるつぼは、導電性の低い材料を収容し得るグラファイトなどの誘導サセプタから製造されるか、そうでなければそれを備え得る。したがって、るつぼは誘導加熱され得、るつぼ内に収容される材料は導電加熱され得る。

誘導るつぼ装置２００は、るつぼ２０１内に、初期に固体または液体状態である材料２０２を収容し得る。誘導加熱を介してるつぼ２０１内の材料２０２を加熱すると、材料は、液体状態に変化し得、これは溶融状態と呼ばれ得る。さらに加熱を加えると、溶融材料２０２が気化し得、例えば、溶融材料２０２から蒸発する、材料蒸気２１０とも呼ばれる気体状態に変化する。材料蒸気２１０は、堆積された材料の層を作成するために基板上に堆積され得る。加えてまたは代わりに、材料蒸気は、基板上に堆積される前に、反応性堆積プロセスの一部として化学反応に使用され得、堆積された材料の層を生成し得る。

堆積は、材料が基板上に提供されるプロセスである。材料が堆積され得る基板は、例えば、ガラスまたはポリマーであり、剛性または可撓性であり得、そして通常、平面である。基板上に層のスタックを堆積させることによって、固体セルなどのエネルギー貯蔵装置を製造し得る。層のスタックは、通常、第１の電極層、第２の電極層および第１の電極層と第２の電極層との間の電解質層を含む。

第１の電極層は、正の集電体層として機能し得る。そのような例では、第１の電極層は、正極層を形成し得る（これは、スタックを含むエネルギー貯蔵装置のセルの放電中のカソードに対応し得る）。第１の電極層は、リチウムコバルト酸化物、リチウム鉄リン酸塩またはアルカリ金属多硫化塩などの安定した化学反応によってリチウムイオンを貯蔵するのに適した材料を含み得る。

代替の例では、別個の正の集電体層があり得、これは、第１の電極層と基板との間に配置され得る。これらの例では、別個の正の集電体層は、ニッケル箔を含み得るが、アルミニウム、銅または鋼などの任意の適切な金属、またはポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）上のアルミニウムなどの金属化プラスチックを含む金属化材料を使用し得ることを理解されたい。

第２の電極層は、負の集電体層として機能し得る。そのような場合の第２の電極層は、負極層を形成し得る（これは、スタックを含むエネルギー貯蔵装置のセルの放電中のアノードに対応し得る）。第２の電極層は、リチウム金属、グラファイト、シリコンまたはインジウムスズ酸化物（ＩＴＯ）を含み得る。第１の電極層に関しては、他の例では、スタックは、第２の電極層を含み得、これは、第２の電極層上にあり得、負の電流コレクタ層と基板との間にある別個の負の集電体層を含み得る。負の集電体層が別個の層である例では、負の集電体層は、ニッケル箔を含み得る。しかしながら、アルミニウム、銅または鋼などの任意の適切な金属、またはポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）上のアルミニウムなどの金属化プラスチックを含む金属化材料を使用し得ることを理解されたい。

第１および第２の電極層は、通常、導電性である。したがって、電流は、第１および第２の電極層を通るイオンまたは電子の流れのために、第１および第２の電極層を通って流れ得る。

電解質層は、イオン伝導性であるが、リチウムリン酸窒化物（ＬｉＰＯＮ）などの電気絶縁体でもある任意の適切な材料を含み得る。上述のように、電解質層は、例えば、固体層であり、高速イオン伝導体と呼ばれ得る。固体電解質層は、例えば規則的な構造を欠き自由移動し得るイオンを含む液体電解質の構造と結晶性固体の構造との間の中間の構造を有し得る。例えば、結晶性材料は、原子が規則正しく配置された規則的な構造を有し、２次元または３次元の格子として配置され得る。結晶性材料のイオンは通常、動かないため、材料全体を自由に移動できない場合があり得る。

スタックは、例えば、基板上に第１の電極層を堆積させることによって製造され得る。続いて、電解質層は、第１の電極層上に堆積され、次に第２の電極層は、電解質層上に堆積される。スタックの少なくとも１つの層は、本明細書に記載のシステムまたは方法を使用して堆積され得る。

るつぼ２０１内に提供される材料２０２は、基板上に堆積される層に応じて選択され得る。例えば、第１の材料は、初期にるつぼ２０１内に配置されるか、さもなければるつぼ２０１内に提供され得る。第１の材料は、例えば、エネルギー貯蔵装置用の第１の電極層を形成するために基板上に堆積される、コバルト酸リチウムなどの導電性材料であり得る。基板上に第１の材料を所望の厚さに堆積させると、るつぼ２０１内の第１の材料を第２の材料と置換し得る。第２の材料は、イオン伝導性であり得るが、例えば、エネルギー貯蔵装置用の電解質層を形成するために第１の電極層上に堆積されるリチウムリン酸窒化物（ＬｉＰＯＮ）などの電気絶縁材料であり得る。第２の材料が所望の厚さまで基板上に堆積されると、るつぼ２０１内の第２の材料は、第３の材料と置換され得る。第３の材料はまた、例えば、電解質層上に堆積されてエネルギー貯蔵装置用の第２の電極層を形成するための、リチウム金属などの導電性材料であり得る。基板上に第３の材料を所望の厚さに堆積させると、堆積された層のスタックについてさらなる処理が実行され得、エネルギー貯蔵装置を生成する。

通常、固体セルなどのエネルギー貯蔵装置の製造は、薄膜（例えば、ナノメートルの規模）の代わりに比較的厚い層または膜（例えば、マイクロメートルの規模、しばしばミクロンと呼ばれ得る）の堆積を伴い得る。この厚さの膜を堆積させるためには、再現性および制御性の高い堆積源が望ましい。

図２の誘導るつぼ装置２００に戻ると、この実施例では、るつぼ２０１は、第１の部分２０１ａおよび第２の部分２０１ｂを備える。１つ以上の誘導コイル２０３に電力を印加すると、第１の熱ゾーン２０４がるつぼ２０１の少なくとも第１の部分２０１ａに生成され、第２の熱ゾーン２０５がるつぼ２０１の少なくとも第２の部分２０１ｂに生成される。第１の熱ゾーン２０４は、第１の温度を有し得、第２の熱ゾーン２０５は、第２の温度を有し得、その結果、第１の温度は、第２の温度とは異なる。例えば、１つ以上の誘導コイル２０３に電力を印加すると、第１の熱ゾーン２０４は、第２の熱ゾーン２０５の温度とは異なる温度を有し得る。

図２では、第１の熱ゾーン２０４は、第２の熱ゾーン２０５から分離して別個に示されるが、１つ以上の誘導コイル２０３に電力を印加すると、るつぼ２０１内の第１および第２の熱ゾーン２０４、２０５は、分離および別個にならない場合があり得ることを理解されたい。第１および第２の熱ゾーン２０４、２０５は、図２の破線によって示される領域に限定されない場合があり得る。

代わりに、第１および第２の熱ゾーン２０４、２０５は、平均して所与の温度を有するるつぼ２０１の部分と考えられ得る。例えば、第１の熱ゾーン２０４は、第１の熱ゾーン２０４内で平均して、第１の温度を有し得る。同様に、第２の熱ゾーン２０５は、第２の熱ゾーン２０５内で平均して、第２の温度を有し得る。第１の温度と第２の温度とは、同じである場合もそうでない場合もあり得る。第１の温度と第２の温度とが同じであるとき、それにもかかわらず、第１および第２の熱ゾーン２０４、２０５は、例えば、異なる温度勾配、温度分布または温度プロファイルのために、異なる熱特性を有し得る。

いくつかの例では、るつぼの一部に熱ゾーンが存在し得る。熱ゾーンは、るつぼの部分の材料内に存在すると見なされ得、その結果、熱ゾーンは、るつぼの材料が存在する場所に限定される。言い換えると、熱ゾーンは、るつぼ材料の外側に延在しない場合があり得る。例えば、第１の熱ゾーン２０４は、るつぼ２０１の部分２０１ａの材料に限定されると見なされ得る。他の例では、熱ゾーンがるつぼの一部に存在し得、またるつぼ材料の外側に延在し得る。熱ゾーンは、るつぼの一部の材料内およびるつぼの空洞の一部内に存在すると見なされ得る。言い換えると、熱ゾーンは、加熱される材料２０２を収容するるつぼの空洞を収容するように、るつぼ材料の外側に延在し得る。

るつぼ２０１の第１の部分２０１ａに対応する第１の熱ゾーン２０４は、るつぼ２０１の基部２０１ｃとるつぼ２０１の第２の部分２０１ｂとの間に配置され得る。るつぼ２０１の基部２０１ｃは、るつぼ２０１の底部と呼ばれ得る。第１の熱ゾーン２０４は、るつぼ２０１の底部に位置すると見なされ得る。るつぼ２０１の第２の部分２０１ｂに対応する第２の熱ゾーン２０５は、るつぼ２０１の第１の部分２０１ａとるつぼ２０１の頂部２０１ｄとの間に配置され得る。第２の熱ゾーン２０５は、るつぼ２０１の頂部に配置すると見なされ得る。

いくつかの例では、るつぼ２０１の第１の部分２０１ａおよびるつぼ２０１の第２の部分２０１ｂは、第１の部分２０１ａおよび第２の部分２０１ｂの両方に共通のるつぼ２０１の部分を備え得る。したがって、第１の熱ゾーン２０４および第２の熱ゾーン２０５は、第１の熱ゾーン２０４および第２の熱ゾーン２０５の両方に共通のるつぼ２０１の一部を収容し得る。言い換えると、第１の熱ゾーン２０４および第２の熱ゾーン２０５は、るつぼ２０１内で部分的に重なり得る。

いくつかの例では、るつぼ２０１の第１および第２の部分２０１ａ、２０１ｂは、第１および第２の熱ゾーン２０４、２０５の生成を可能にする異なる物理的特性を有し得る。るつぼ２０１の第１の部分２０１ａとるつぼ２０１の第２の部分２０１ｂとの間の境界は、境界線２０１ｅによって図２に示される。るつぼ２０１の第１の部分２０１ａは、るつぼ２０１の第２の部分２０１ｂとは異なる物理的特性を有し得、その結果、るつぼ２０１の境界線２０１ｅを通過するとき、るつぼ２０１の物理的特性が変化する。

一例では、るつぼ２０１の第１の部分２０１ａは、るつぼ２０１の第２の部分２０１ｂとは異なる電気抵抗率を有し得る。例えば、第２の部分２０１ｂは、第１の部分２０１ａよりも高い電気抵抗率を有し得る。るつぼ２０１の第１の部分および第２の部分２０１ａ、２０１ｂの両方を取り囲むか、さもなければその周りに配置された単一の誘導コイルに所与の電力が印加されるとき、第２の部分２０１ｂのより高い電気抵抗率のために、るつぼ２０１の第２の部分２０１ｂは、るつぼ２０１の第１の部分２０１ａよりも熱くなり得る。これは、第１の熱ゾーン２０４よりも高い温度を有する第２の熱ゾーン２０５を生成し得る。上述のように、単一の誘導コイルは、１つの誘導コイルであると見なされ得る。誘導コイルは、ワイヤの連続コイルを備え得、これは、ワイヤの複数の巻きを有し得る。

他の例では、誘導るつぼ装置２０１は、るつぼ２０１全体にわたって同じまたは類似の物理的特性を有するるつぼ２０１を備え得る。第１の熱ゾーン２０４および第２の熱ゾーン２０５を生成するために、そのような場合、２つ以上の誘導コイル２０３を使用し得る。第１の誘導コイルを使用して第１の熱ゾーン２０４を生成し得、第２の誘導コイルを使用して第２の熱ゾーン２０５を生成し得る。第１の電力を第１の誘導コイルに、第２の電力を第２の誘導コイルに印加すると、第１の電力が第２の電力とは異なる場合、第１の熱ゾーンは、第２の熱ゾーンとは異なる熱特性を有し得る。例えば、第２の誘導コイルに第１の誘導コイルよりも高い電力を印加することによって、第１の熱ゾーンと比較して第２の熱ゾーンでより高い温度を生成し得る。

図３は、誘導るつぼ装置３００において第１の熱ゾーン２０４および第２の熱ゾーン２０５を生成する概略図である。図１および２の対応する特徴と類似の図３の特徴には、同じ参照番号が付けられる。特段の指示がない限り、対応する説明が適用される。

誘導るつぼ装置３００は、第１の誘導コイル２０３ａおよび第２の誘導コイル２０３ｂを備える。第１の電源３０１ａは、第１の電力、例えば、ＡＣ電力を生成するように構成され得る。第１の電力は、１つ以上の電気接続３０２ａ、３０３ａを介して第１の誘導コイル２０３ａに印加され得る。るつぼ２０１の一部の周りに第１の誘導コイル２０３ａを配置すると、るつぼ２０１内に第１の熱ゾーン２０４が生成される。第２の電源３０１ｂは、第２の電力、例えば、ＡＣ電力を生成するように構成され得る。第２の電力は、１つ以上の電気接続３０２ｂ、３０３ｂを介して第２の誘導コイル２０１ｂに印加され得る。るつぼ２０１の一部の周りに第２の誘導コイル２０３ｂを配置すると、るつぼ２０１内に第２の熱ゾーン２０５が生成される。

電源は、電力供給とも呼ばれ得る。電源は、例えば、電気負荷、この場合は１つ以上の誘導コイルに電力を供給し得る電気装置またはシステムである。電源は、通常、誘導コイルに電力を供給するために、電源からの電流を所与の電圧、電流、および周波数に変換する。

第１の電源３０１ａまたは第２の電源３０１ｂなどの電源は、制御システム３０４によって制御され得る。制御システム３０４は、例えば、１つ以上の誘導コイル２０３ａ、２０３ｂに印加される電力を制御するように配置される。このような制御は、測定データ（以下でさらに説明する）など、制御システム３０４によって受信された入力データに基づき得る。制御システムは、プロセッサを含み得、これは、コントローラと呼ばれ得、マイクロコントローラであり得る。プロセッサは、データおよびコンピュータ可読命令を処理するための中央処理装置（ＣＰＵ）であり得る。制御システムはまた、データおよびコンピュータ可読命令を格納するための記憶装置をも含み得る。記憶装置は、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）などの揮発性メモリおよび読み取り専用メモリ（ＲＯＭ）などの不揮発性メモリおよび／または他のタイプの記憶装置またはメモリのうちの少なくとも１つを含み得る。記憶装置は、プロセッサによって比較的迅速にアクセスされ得るオンチップメモリまたはバッファであり得る。記憶装置は、例えば少なくとも１つのバスによって、記憶装置とプロセッサとの間でデータが転送され得るように、プロセッサに通信可能に結合され得る。このようにして、誘導るつぼ装置３００および本明細書に記載の実施例によるその様々な構成要素を制御するためのプロセッサによる処理のためのコンピュータ可読命令は、プロセッサによって実行され、記憶装置に格納され得る。あるいは、コンピュータ可読命令の一部またはすべては、ソフトウェアに加えてまたはその代わりに、ハードウェアまたはファームウェアに埋め込まれ得る。場合によっては、第１および第２の誘導コイル２０３ａ、２０３ｂは、共通電源と呼ばれ得る、主電源などの同じ電源から電力を受け取るように配置される。そのような場合、第１および第２の電源３０１ａ、３０１ｂは省略され得、制御システム３０４は、代わりに、共通電源から電力を受け取り得、それぞれ互いに異なる、第１および第２の誘導コイル２０３ａ、２０３ｂによって供給される第１および第２の電力を制御し得る。さらに別の場合には、第１の電源３０１ａによって供給される第１の電力を制御するように配置された第１の制御システムと、第１の電力が第２の電力と異なるように、第２の電源３０１ｂによって供給される第２の電力を制御するように配置された第２の制御システムと、が存在し得る。そのような場合、第１および／または第２の制御システムは、制御システム３０４と同様であり得る。

電力は、例えば、ＡＣ電力を印加することによって、例えば、少なくとも１つの電源を使用して、１つ以上の誘導コイル２０３ａ、２０３ｂに印加され得る。電力の制御は、例えば、制御システム３０４を使用して、ＡＣ電力の電流、電圧および／または周波数の制御を通じて提供され得る。いくつかの例では、誘導るつぼ装置３００は、所与の電圧および電流で動作し得る。誘導るつぼ装置３００が低真空または中真空によって囲まれるとき、誘導るつぼ装置３００のすぐ近くでのプラズマの形成およびるつぼ２０１内の材料２０２のアブレーションを防ぐために、所与の電圧および電流を選択し得る。

いくつかの例では、第１の誘導コイル２０３ａに印加される第１の電力３０１ａは、第２の誘導コイル２０３ｂに印加される第２の電力３０１ｂよりも高い場合があり得る。より高い電力を印加すると、誘導加熱が大きくなり、結果として高い温度が生じる。したがって、第１の誘導コイル２０３ａに対応する第１の熱ゾーン２０４は、これらの実施例において第２の誘導コイル２０３ｂに対応する第２の熱ゾーン２０５よりも高い温度を有する。

他の例では、第２の誘導コイル２０３ｂに印加される第２の電力３０１ｂは、第１の誘導コイル２０３ｂに印加される第１の電力３０１ａよりも高い場合があり得る。より高い電力を印加すると、誘導加熱が大きくなり、結果として温度が高くなる。したがって、第２の誘導コイル２０３ｂに対応する第２の熱ゾーン２０５は、これらの実施例において第２の誘導コイル２０３ａに対応する第１の熱ゾーン２０４よりも高い温度を有する。

第１の熱ゾーン２０４がより低い温度にあり、第２の熱ゾーン２０５がより高い温度にあるとき、るつぼ２０１内に収容される材料２０２は、第１の熱ゾーン２０４で溶融され得、第２の熱ゾーン２０５で気化され得る。いくつかの例では、制御システム３０４は、第１の温度がるつぼ２０１内に収容される材料２０２を溶融させるための第１の温度閾値を満たすか超えるように、１つ以上の誘導コイル２０３ａ、２０３ｂに印加される電力を制御するように配置され得る。いくつかの例では、制御システム３０４は、第２の温度がるつぼ２０１内に収容される材料２０２の蒸発のための第２の温度閾値を満たすかまたは超えるように、１つ以上の誘導コイル２０３ａ、２０３ｂに印加される電力を制御するように配置され得る。

図３に示されるように、第１の熱ゾーンは、るつぼ２０１内に収容される材料２０２の一部または大部分を収容し得る。第２の熱ゾーン２０５は、るつぼ２０１内に収容される材料２０２の一部または少数を収容し得る。そのような文脈では、材料２０２の大部分は、材料２０２を溶融状態にする温度に保持され得、材料の少数は、材料２０２を気化させる温度に保持され得る。

高温の第２の熱ゾーン２０５の下に低温の第１の熱ゾーン２０４を構成することによって、材料が加熱および気化されるにつれて、るつぼ２０１内の溶融材料２０２のはねおよび飛沫を最小限に抑え得る。これは、第１の熱ゾーン２０４の材料２０２が、第２の熱ゾーン２０５内の材料２０２よりも低い速度で加熱されるという事実によるものである。

上記のように、いくつかの例では、誘導るつぼ装置３００は、蒸発堆積源として使用され得る。そのような文脈では、誘導るつぼ装置３００は、材料２０２を蒸発させて材料蒸気を生成するために、高温、例えば２０００度を超えて動作し得る。るつぼ２０１内の材料２０２を加熱するための電子銃システムを使用せずに、２０００度を超える高温を達成し得る。したがって、本明細書のシステムおよび方法は、既存のシステムよりも単純であり得る。

このような例では、誘導るつぼ装置３００は、堆積チャンバー内に設置され得る。堆積チャンバーは、堆積材料が堆積され得る基板を収容し得る。いくつかの例では、堆積材料は、誘導るつぼ装置３００から生成された材料蒸気であり得る。他の例では、堆積材料は、誘導るつぼ装置３００から生成された材料蒸気を使用して作成され得る。

堆積チャンバー内に存在する任意のガス（空気、窒素、アルゴンおよび／または他の不活性または希ガスなど）は、真空堆積チャンバー内の真空圧が所与の真空圧、例えば、３ｘ１０^－３ｔｏｒｒに達するように、堆積チャンバーから排気され得る。所与の圧力への堆積チャンバーの排気は、真空ポンプシステムを使用して実施され得る。そのような真空ポンプシステムは、堆積チャンバー内のガスおよび／または空気を排出するためのスクロールまたはロータリーポンプおよび／またはターボポンプを備え得る。

誘導るつぼ装置３００が蒸発堆積源として使用されるとき、１つ以上の誘導コイルへの電力の印加を制御することを使用して、るつぼ内の第１および第２の熱ゾーン２０４、２０５の熱特性を制御し得る。結果として、第１および第２の熱ゾーン２０４、２０５の特性は、基板上への堆積材料の堆積の特徴を決定し得る。例えば、第１および第２の熱ゾーン２０４、２０５の特徴を独立して制御する能力は、基板上の堆積材料の堆積の厚さおよび／または密度、基板上の堆積材料の堆積速度（例：材料蒸気の蒸気流束）、堆積の品質（例：材料蒸気の蒸気流束の均一性）などを制御し得る。１つ以上の誘導コイルに印加される電力を調整することによって、基板上に堆積するための材料蒸気の高圧蒸気流束を生成する可能性が提供され得る。

いくつかの例では、２つ以上の熱ゾーン２０４、２０５の存在は、熱ゾーン間に１つ以上の温度勾配を生成し得る。温度勾配の生成は、るつぼ２０１内の溶融材料２０２の運動を引き起こし得、例えば、るつぼ２０１内の溶融材料２０２の攪拌を生成する。溶融材料２０２は、第１の熱ゾーン２０４の領域（るつぼ２０１の第１の部分で生成される）および第２の熱ゾーン２０５の領域（るつぼ２０１の第２の部分で生成される）を収容し得る。第１および第２の熱ゾーン２０４、２０５の領域は、第１および／または第２の熱ゾーン２０４、２０５のいくつかまたはすべてを備え得る。したがって、溶融材料２０２の攪拌は、第１の熱ゾーン２０４と第２の熱ゾーン２０５との間の温度勾配のために、第１の熱ゾーン２０４の領域と第２の熱ゾーン２０５の領域との間に存在し得る。

溶融材料２０２の攪拌は、熱エネルギーのより均一な分布を提供し得、こうして、それが加熱されるときに、るつぼ２０１内に収容される材料２０２におけるホットスポットまたはコールドスポットが存在しないかまたは少なくなる、例えば、したがって、熱エネルギーは比較的均質に分布することを確実にし得る。材料２０２の誘導加熱はまた、溶融材料２０２の誘導攪拌を生成し得る。誘導攪拌はまた、熱エネルギーのより均質な分布、したがってより均質な溶融材料２０２を提供し得る。

るつぼ２０１の熱特性を測定するために、１つ以上の温度センサーは、るつぼ２０１に結合され得る。第１の温度センサー３１１ａは、結合機構３１２ａを介してるつぼ２０１の第１の熱ゾーン２０４に結合され得る。同様に、第２の温度センサー３１１ｂは、結合機構３１２ｂを介してるつぼ２０１の第２の熱ゾーン２０５に結合され得る。温度センサー３１１ａ、３１１ｂは、温度を、熱ゾーン２０４、２０５の少なくとも１つについて測定することを可能にし得る。

結合機構３１２ａ、３１２ｂは、温度センサーを熱ゾーン２０４、２０５に物理的に接続または結合し得る。いくつかの例では、温度センサー３１１ａ、３１１ｂは、図２に示されるように、所与の熱ゾーン２０４、２０５内のるつぼ自体の温度を測定する。例えば、温度センサー３１１ａ、３１１ｂは、るつぼ自体、例えば、るつぼの材料の外側または内側に物理的に接続され得る。他の実施例では、温度センサーは、所与の熱ゾーン内のるつぼの空洞の温度、例えば、るつぼ内に収容される材料の温度を測定する。例えば、温度センサーは、るつぼの空洞またはるつぼ内に収容される材料に物理的に接続され得る。

温度センサー３１１ａ、３１１ｂは、熱電対、サーミスタ、またはサーモスタットなどの物体の温度を測定する任意のそのような装置であり得る。温度センサー３１１ａ、３１１ｂは、それぞれ、第１または第２の温度のうちの少なくとも１つの測定値を表す測定データを取得するように配置され得る。いくつかの例では、第１の温度は、第１の熱ゾーンの温度であり、第２の温度は、第２の熱ゾーンの温度である。

サーモスタットなどのいくつかの例では、第１および／または第２の熱ゾーン２０４、２０５の温度の測定は、誘導コイルに印加される電力を制御または部分的に制御するために使用され得る。誘導コイルに印加される電力は、制御システム３０４などの制御システムによって制御され得る。制御システム３０４は、温度センサー３１１ａ、３１１ｂによって得られた測定データを備え得る、受信された入力データに基づいて電力３０１ａ、３０１ｂを制御するように配置され得る。

例えば、第１および／または第２の誘導コイル２０３ａ、２０３ｂに印加される電力は、第１および／または第２の熱ゾーン２０４、２０５に対する第１の温度センサー３１１ａ、３１１ｂによる温度測定に少なくとも部分的に基づくフィードバックループによって制御され得る。結果として、第１および／または第２の熱ゾーン２０４、２０５の温度は、人の手による介入を必要とせずに、自動的に維持され得る。したがって、第２の熱ゾーン２０５において、材料２０２の実質的に一定の蒸気流束、または既存のシステムよりも蒸気流束の変動が少ない材料２０２の蒸気流束を達成し得る。言い換えると、材料２０２の気化は、実質的に一定の速度で起こり、一定の材料蒸気を生成する。蒸気流束がほぼ一定であるとき、材料蒸気の蒸気流束は、実質的に一定であると見なされ得る。例えば、材料の蒸気流束は、測定許容範囲内でほぼ一定であるか、蒸気流束の変動が蒸気流束のプラスまたはマイナス１、５または１０パーセント以内であり得る。

誘導コイルに印加される電力は、図３の制御システム３０４などの制御システムによって制御され得る。例えば、第１の熱ゾーン２０４の第１の温度が誘導るつぼ装置３００によって加熱される材料の溶融のための第１の温度閾値よりも低いことを示す入力データに応答して、制御システム３０４は、第１の誘導コイル２０３ａに印加される第１の電力３０１ａを制御し得、第１の熱ゾーン２０４内の温度が第１の温度閾値を満たすか超えるまで、第１の熱ゾーン２０４内の温度を上昇させる。同様に、第２の熱ゾーン２０５の第２の温度が材料の蒸発のための第２の温度閾値未満であることを示す入力データに応答して、制御システム３０４は、第２の誘導コイル２０３ｂに印加される第２の電力３０１ｂを制御し得、第２の熱ゾーン２０５内の温度が第２の温度閾値を満たすか超えるまで、第２の熱ゾーン２０５内の温度を上昇させる。逆に、制御システム３０４は、同様に、第１および／または第２の温度がさらなる第１および／または第２の温度閾値（例えば、所望の用途には高すぎる、るつぼ２０１から蒸発した材料の流束に対応する）を満たすかまたは超えると判断された場合、第１および／または第２の電力３０１ａ、３０１ｂを低減するように配置され得る。

いくつかの例では、膨張化黒鉛断熱材などの断熱材３２０は、るつぼ２０１の周りおよびるつぼ２０１と１つ以上の誘導コイル２０３ａ、２０３ｂとの間に配置され得る。断熱材３２０は、例えば、熱エネルギーの伝達を抑制または制限し得る耐熱材料である。例えば、断熱材３２０は、るつぼ２０１から誘導コイル２０３ａ、２０３ｂへの熱エネルギーの伝達を阻害し得る。誘導コイル２０３ａ、２０３ｂとるつぼ２０１との間に断熱材３２０を配置することによって、断熱材３２０は、誘導コイル２０３ａ、２０３ｂをるつぼ２０１からの熱から保護し得る。

図４は、誘導るつぼ装置４００の概略図である。図１から３の対応する特徴と類似である図４の特徴は、同じ参照番号が付けられる。特段の指示がない限り、対応する説明が適用される。

誘導るつぼ装置４００は、上述のように、誘導加熱を介して加熱される材料２０２を収容するためのるつぼ２０１と、るつぼ２０１の周囲に配置された１つ以上の誘導コイル（この場合、第１および第２の誘導コイル２０３ａ、２０３ｂ）と、を備え得る。断熱材３２０は、電力の印加時にるつぼ２０１内で発生する熱から第１および第２の誘導コイル２０３ａ、２０３ｂを保護するために、るつぼ２０１と第１および第２の誘導コイル２０３ａ、２０３ｂとの間に存在し得る。

いくつかの例では、少なくとも１つの誘導コイルは、冷却システムによって冷却され得る。第１の冷却システムは、第１の誘導コイル２０３ａを冷却するために配置され得る。第２の冷却システムは、第２の誘導コイル２０３ｂを冷却するために配置され得る。第１の冷却システムおよび第２の冷却システムは、それぞれ、第１の誘導コイル２０３ａおよび第２の誘導コイル２０３ｂに異なる量の冷却を適用し得る。

いくつかの例では、冷却システムの少なくとも１つは、水冷システムである。例えば、少なくとも１つの誘導コイルは、水冷システムによって水冷され得る。例えば、第１の誘導コイル２０３ａは、第１の水冷システムによって水冷され得、この場合、第１および第２の素子４０１ａおよび４０２ａを含む（これは単なる例に過ぎない）。第１および第２の素子４０１ａおよび４０２ａは、水が流れることを可能にするチューブ、パイプまたは他のそのような中空容器を備え得る。第１および第２の素子４０１ａおよび４０２ａは、熱エネルギーが第１の誘導コイル２０３ａから第１および第２の素子４０１ａおよび４０２ａならびにその中の水に通過し得るように、第１の誘導コイル２０３ａと熱接触し得る。図４では、第１の素子４０１ａは、第１の誘導コイル２０３ａの下端に平行に延在し、第２の素子４０２ａは、第１の誘導コイル２０３ａの上端に平行に延在するが、これは単なる例にすぎない。第１の誘導コイル２０３ａの周りの第１および第２の素子４０１ａおよび４０２ａを通って流れる水は、第１の誘導コイル２０３ａとの熱接触のために熱くなり得、熱エネルギーの少なくとも一部を第１の誘導コイルから外へ伝達させ得る。このように、水は、熱伝達媒体として使用される。第１および第２の素子４０１ａおよび４０２ａは、銅、金属または他のそのような熱伝導性材料から製造され得る。第１の誘導コイル２０３ａから熱エネルギーを外へ伝達させると、第１の誘導コイル２０３ａが冷却される。第１の水冷システム４０１ａ、４０２ａ内の水は、第１の誘導コイル２０３ａを冷却するために、第１の素子４０１ａを通過し、続いて第２の素子４０２ａを通過し得る。

同様に、第２の誘導コイル２０３ｂは、第２の水冷システムによって水冷され得、この例では、第３および第４の素子４０１ｂおよび４０２ｂを含む（これは単なる例にすぎない）。第３および第４の素子４０１ｂ、４０２ｂは、上記の第１および第２の素子４０１ａ、４０２ａと類似であり得るが、第１の誘導コイル２０３ａではなく第２の誘導コイル２０３ｂを冷却するように配置される。

第１の水冷システム４０１ａ、４０２ａおよび第２の水冷システム４０１ｂ、４０２ｂは、互いに独立しているか、または互いに連結され得る。一例では、第１の水冷システム４０１ａ、４０２ａおよび第２の水冷システム４０１ｂ、４０２ｂが独立しているとき、一方の水冷システムで使用される水は、他方のシステムで使用される水とは分離しており、例えば、システムは並行して実行される。別の例では、第１の水冷システム４０１ａ、４０２ａおよび第２の水冷システム４０１ｂ、４０２ｂが一緒に連結されるとき、水は、ある水冷システムから別のシステムに、例えば直列に実行されるシステムに、再循環される。

第１および第２の熱ゾーン２０４、２０５の温度は、それぞれ、第１の水冷システム４０１ａ、４０２ａおよび第２の水冷システム４０１ｂ、４０２ｂの構成によって制御され得る。例えば、誘導コイル２０３ａ、２０３ｂに印加される電力は、実質的に一定であり得、これは、第１および第２の熱ゾーン２０４、２０５に実質的に類似の誘導加熱をもたらし得る。しかしながら、第１の水冷システム４０１ａ、４０２ａおよび／または第２の水冷システム４０１ｂ、４０２ｂの異なる構成を適用することによって、第１および第２の熱ゾーン２０４、２０５への異なる冷却が生じる。例えば、より大きな水冷強度が第１の熱ゾーン２０４に適用される場合、例えば、第１の水冷システム４０１ａ、４０２ａを通って流れる水がより速い速度で流れるように構成されこうして第１の熱ゾーン２０４からより多くの熱エネルギーを除去する場合、第１の熱ゾーン２０４に対してより大きな冷却が生じる。結果として、第１の熱ゾーン２０４は、第２の熱ゾーン２０５よりも低い温度を有するであろう。

水冷システムは、熱伝達媒体として水を使用することに関連して説明されてきたが、他の冷却剤が使用され得ることに留意されたい。例えば、高熱容量を有する他の液体は、水冷システムで使用され得、例えば、油、脱イオン水または適切な有機化学物質の溶液（例えば、エチレングリコール、ジエチレングリコールまたはプロピレングリコール）などである。

るつぼ２０１の下に配置されたチャンバー４１０は、るつぼ２０１に亀裂が生じた場合に誘導るつぼ装置４００の保護を提供するために設置され得る。チャンバー４１０は、例えば、るつぼ２０１に亀裂が入った場合、るつぼ２０１から出ていく材料２０２を収集するために使用され得る。るつぼ２０１から漏れる材料２０２を収集することによって、材料２０２が堆積チャンバーに出ていくことおよび／または誘導るつぼ装置４００の近くの他の構成要素を汚染することを防ぎ得る。

加えて、誘導るつぼ装置４００の基部２０１ｃへの熱エネルギーの伝達を防ぐために、チャンバー４１０は水冷され得る。第３の水冷システム４２０ａ～４２０ｄは、誘導るつぼ装置４００の基部２０１ｃを冷却するために存在し得る。水冷システム４２０ａ～４２０ｄの水は、第１の素子４２０ａで水冷システムに入り、第２の素子４２０ｂを通過し、第３の素子４２０ｃを通過し、第４の素子４２０ｄで水冷システムを出得る。第１の水冷システム４０１ａ、４０２ａおよび第２の水冷システム４０１ｂ、４０２ｂに関連して説明されるように、第１、第２、第３および第４の素子４２０ａ、４２０ｂ、４２０ｃおよび４２０ｄは、連続管、パイプまたは水または別の冷却剤が流れることを可能にするそのような他の中空容器を備え得る。

いくつかの例では、誘導コイル２０３ａ、２０３ｂは、耐火材料４３０に入れられ得る。耐火材料４３０は、例えば、１つ以上の誘導コイル２０３ａ、２０３ｂの周りに、少なくとも部分的に配置され得る。第１の水冷システム４０１ａ、４０２ｂおよび第２の水冷システム４０１ｂ、４０２ｂもまた、耐火材料４３０内に収容され得る。耐火材料４３０は、例えば、熱エネルギーの伝達を抑制または制限し得る耐熱材料である。例えば、耐火材料４３０は、るつぼ２０１から誘導コイル２０３ａ、２０３ｂへの熱エネルギーの伝達を阻害し得る。誘導コイル２０３ａ、２０３ｂを耐火材料４３０に収容することによって、耐火材料４３０は、誘導コイル２０３ａ、２０３ｂをるつぼ２０１からの熱による損傷から保護し得る。

いくつかの例では、誘導るつぼ装置４００のサイズおよび／または形状は、基板のサイズおよび／または形状に一致するように構成され得る。例えば、誘導るつぼ装置４００は、基板の寸法に一致させるために、特定の寸法で製造または選択され得る。言い換えると、所与の基板に対して適切なるつぼが選択され得る。誘導るつぼ装置４００のサイズおよび／または形状を基板のプロファイルに一致させることによって、基板上に堆積材料を堆積するための材料蒸気の生成を最適化するための効率的な方法を提供し得る。例えば、るつぼ内の材料２０２は、堆積材料が基板のすべてに堆積されるような形状で製造され得、その結果、基板のどの部分も堆積された材料を収容しない。

いくつかの例では、誘導るつぼ装置４００のサイズおよび／または形状は、基板を収容する堆積チャンバーと一致させるために構成され得る。例えば、誘導るつぼ装置は、堆積チャンバーの寸法に一致させるために、特定の寸法で製造または選択され得る。言い換えると、所与の堆積チャンバーに対して適切なるつぼが選択され得る。誘導るつぼ装置４００のサイズおよび／または形状を堆積チャンバーに一致させることはまた、るつぼ２０１内の材料２２０の堆積チャンバー内の基板への堆積を最適化するための効率的な方法をも提供し得る。誘導るつぼ装置４００は、堆積チャンバーの形状および／または寸法に一致する特定の形状および／または寸法に基づいて選択され得る。そのような選択は、基板上への堆積材料の堆積のサイズを大きくするための効率的な方法を提供し得る。

いくつかの例では、誘導るつぼ装置４００は、堆積チャンバー内に設置される。るつぼ２０１の第１および第２の熱ゾーンが材料蒸気を提供するため、堆積チャンバーは、材料蒸気を提供するための電子銃システムを備える同等の装置よりも高い真空圧（すなわち、より低い真空）に維持され得る。このような文脈では、堆積チャンバーをより高い圧力に維持することによって、堆積チャンバー内の空気またはガスが排出される時間を短縮し得、より効率的なプロセスを生成する。

堆積チャンバーをより高い圧力に維持することは、堆積プロセス中に反応性堆積を実行する能力を提供し得る。反応性堆積では、堆積チャンバーに注入され得る堆積チャンバー内のガスは、誘導るつぼ装置４００からの材料蒸気と化学的に反応し得る１つ以上の化学元素および／または分子を含み得る。結果として、材料蒸気と元素および／または分子とは、化学的に反応し得、１つ以上の堆積材料を生成し得る。次いで、堆積材料は、堆積プロセスの一部として使用され得る。例えば、堆積材料は、基板上に堆積され得る。

いくつかの例では、誘導るつぼ装置４００は、連続供給システムを備え得、それによって、材料は、るつぼ２０１内に連続供給されるか、さもなければより頻繁に供給され、その結果、るつぼ２０１内の材料２０２の量は減少しないか、または特定のしきい値より多い量に留まる。誘導るつぼ装置４００内に連続供給システムを含めることによって、るつぼ２０１内の材料２０２を補充するために誘導るつぼ装置４００をオフにする必要性を回避し得る。このような文脈は、誘導るつぼ装置のダウンタイムの量を減らし、より効率的なシステムを提供し得る。

図５ａは、基板支持体５００の概略図である。図１から４の対応する特徴に類似する図５ａの特徴は、同じ参照番号でラベル付けされる。特段の指示がない限り、対応する説明が適用される。基板支持体５００は、基板５０１を支持するように構成される。基板支持体５００は、堆積プロセスにおいて基板５０１を支持するために、プレート、ワイヤ、ホルダー、ロールツーロール、リールツーリールまたは他のタイプの保持構成として構成され得る。堆積材料は、堆積された材料の層５０２を生成するために、基板５０１上に堆積され得る。

いくつかの例では、堆積された材料は、図２から４を参照して説明される誘導るつぼ装置２００、３００、４００などの誘導るつぼ装置によって生成される材料蒸気の少なくとも一部を備え得る。いくつかの例では、堆積された材料は、反応性堆積プロセスの結果の少なくとも一部を備え得る。例えば、誘導るつぼ装置によって生成された材料蒸気は、堆積チャンバー内の１つ以上のガスと反応し得る。より具体的には、材料蒸気は、堆積ゾーン内の１つ以上のガスと反応し得る。堆積チャンバーに注入されて堆積ゾーンに入り得る１つ以上のガスは、誘導るつぼ装置からの材料蒸気と化学的に反応して堆積材料を形成し得る１つ以上の化学元素および／または分子を含み得る。次いで、堆積材料は、基板上に堆積され得、堆積された材料の層５０２を生成する。

図５ｂは、基板支持体５５０の概略図である。図１から４の対応する特徴に類似する図５ｂの特徴は、同じ参照番号でラベル付けされる。特段の指示がない限り、対応する説明が適用される。

基板支持体５５０は、支持システム５５０ａ、５５０ｂによって支持される基板５０１を備え得る。支持システム５５０ａ、５５０ｂは、基板５０１を１つ以上の方向に動かし得る。堆積材料５１０は、基板５０１上に堆積され得、堆積された材料の層５０２を生成する。堆積材料の層５０２の点破線の輪郭は、層５０２が堆積材料５１０と同じ堆積された材料を備えることを示すように図示される。堆積材料５１０は、方向５２０で基板５０１上に堆積されて、堆積された材料の層５０２を生成する。

基板支持体５５０は、図５ｂに示されるように、ロールツーロールまたはリールツーリールシステムの一部を形成し得る。基板支持体５５０は、堆積材料５１０に対して基板５０１を動かすのを補助する１つ以上のローラー５５０ａ、５５０ｂを備え得る。基板５０１は、ローラー５５０ａ、５５０ｂによって支持され得る。

基板５０１は可撓性であり得、ローラー５５０ａ、５５０ｂの周りに巻き付けられることを可能にする。例えば、基板５０１は、最初に第１のローラー５５０ａの周りに巻き付けられ得、堆積材料５１０が基板５０１に堆積されるために第１のローラー５５０ａから徐々に巻きほどかれ得、次いで、基板５０１は、第２のローラー５５０ｂの周りに巻き付けられ得る。これによって、基板５０１の連続ロールが生成される。しかしながら、他の例では、基板５０１は、比較的剛性であり得、または非可撓性であり得る。そのような場合、基板５０１は、基板を曲げることなくまたは基板をかなりの量曲げることなく、支持システム５５０ａ、５５０ｂによって堆積材料５１０に対して移動され得る。

基板５０１のロールは、それがローラー５５０ａの周りに巻き付けられるとき、基板５０１上に何も有しない場合があり得、あるいは１つ以上の層５０２を有し得る。示される例では、基板５０１上に堆積された材料の層５０２が存在する。基板５０１のロールがローラー５５０ａから徐々に巻きほどかれるにつれて、基板支持体は、基板５０１に向かう方向５２０に移動している堆積材料５１０に対して基板５０１を移動させる。

図６は、プラズマ源６１０を備えるプラズマ生成システム６００の概略図である。図１から５の対応する特徴と類似の図６の特徴には、同じ参照番号が付けられる。特段の指示がない限り、対応する説明が適用される。

プラズマ源６１０は、誘導るつぼ装置（図示せず）と基板支持体（図示せず）との間にプラズマ６２０を生成するように構成される。プラズマ源６１０は、プラズマ６２０が誘導るつぼ装置に実質的に存在しない（例えば、プラズマ６２０は、実質的にるつぼには存在しない）ように、プラズマ６２０を生成するように構成され得る。プラズマ６２０が誘導るつぼ装置から離れて生成されるとき、プラズマ６２０は実質的に存在しないと見なされ得る。例えば、プラズマ６２０は、プラズマ６２０が誘導るつぼ装置に衝突したり物理的に接触したりしないように生成され得る。プラズマ源６１０によって生成されたプラズマ６２０がるつぼ内の材料に衝突したり物理的に接触したりしないように、プラズマ６２０とるつぼとの間に空間があり得る。

図１～４を参照して上記したように、誘導るつぼ装置は、材料蒸気２１０を生成するように構成される。材料蒸気が存在し得る領域は、堆積ゾーン２３０と呼ばれ得る。堆積ゾーン２３０は、誘導るつぼ装置と基板支持体との間に、材料蒸気２１０が移動し得る領域を備える。堆積ゾーン２３０の縁は、破線で図示される。

材料蒸気２１０は、誘導るつぼ装置から離れてプラズマ６２０に向かう方向２２０に移動し得る。プラズマ６２０を少なくとも部分的に通過する材料蒸気２１０の伝達は、基板上に堆積するための堆積材料５１０を生成し得る。プラズマ６２０を通した通過のために、堆積材料５１０は、イオン、電子および中性原子／分子のエネルギークラウドを含み得る。

いくつかの例では、材料蒸気２１０は、プラズマ６２０と相互作用し得、材料蒸気２１０の特性を変更して、堆積材料５１０を生成する。材料蒸気２１０の特性は、物理的または材料特性（材料蒸気の熱エネルギーまたは密度など）および／または化学的特性（化学組成など）であると見なされ得る。いくつかの例では、プラズマ６２０との相互作用は、堆積材料５１０を生成するために、材料蒸気２１０に関連するエネルギーを保持または増加させ得る。したがって、堆積材料５１０は、高エネルギー結晶構造を有する堆積された材料を形成するのに十分なエネルギーで基板上に堆積され得る。より多くのエネルギーを提供し、こうして高エネルギー堆積材料５１０を生成するために、材料蒸気２１０をプラズマ６２０と相互作用させることによって、追加のプロセスステップから追加のエネルギーを提供する必要性が回避され得る。例えば、プラズマ６２０と材料蒸気２１０との相互作用は、結晶構造を生成するために必要な高エネルギー堆積材料５１０を生成するために必要なエネルギーを提供し得るため、堆積プロセスにおけるアニーリングステップの要件を回避し得る。

プラズマ源６１０は、誘導結合プラズマ源であり得、例えば、誘導結合プラズマ６２０を生成するように構成される。プラズマ源６１０は、１つ以上のアンテナ６０１ａ、６０１ｂを備え得、例えば、これらを通して、適切な無線周波数（ＲＦ）電力が無線周波数電力供給システム（図示せず）によって駆動され得、堆積チャンバー内のガスから誘導結合プラズマ６２０を生成する。プラズマ源６１０は、堆積チャンバーの堆積ゾーン２３０において、少なくとも部分的にプラズマ６２０を生成するように構成され得る。例えば、プラズマ６２０は、堆積ゾーン２３０内で方向２２０に移動する材料蒸気２１０がプラズマ６２０と相互作用し得るように、堆積チャンバー内のある場所で生成される。

いくつかの例では、プラズマ６２０は、１つ以上のアンテナ６０１ａ、６０１ｂを通る無線周波数電流を、例えば、１ＭＨｚ～１ＧＨｚの間の周波数で、１ＭＨｚ～１００ＭＨｚの周波数で、１０ＭＨｚ～４０ＭＨｚの周波数でまたは約１３．５６ＭＨｚもしくはその倍数の周波数で、駆動させることによって生成され得る。ＲＦ電力は、堆積チャンバー内のガスのイオン化を生じさせ、プラズマ６２０を生成する。１つ以上のアンテナ６０１ａ、６０１ｂを通して駆動されるＲＦ電力を調整することは、プラズマ６２０の密度に影響を与え得る。こうして、プラズマ源６１０でＲＦ電力を制御することによって、プラズマ６２０の特徴は、制御され得る。これは、結果として、堆積システム１００の操作における自由度の向上を可能にし得る。

アンテナ６０１ａ、６０１ｂは、堆積チャンバー内の堆積ゾーン２３０から実質的に離れてプラズマ６２０を生成するように構成され得る。プラズマ６２０が堆積チャンバー内の堆積ゾーン２３０の外側で生成されるとき、プラズマ６２０は実質的に離れていると見なされ得る。例えば、プラズマ６２０は、少なくとも部分的に、堆積ゾーン２３０の外側で生成され得る。言い換えると、プラズマ６２０は、堆積ゾーン２３０から遠く離れて生成され得る。次に、プラズマ６２０は、堆積ゾーン２３０の外側から誘導され、堆積ゾーン２３０内に閉じ込められ得る。アンテナ６０１ａ、６０１ｂは、互いに実質的に平行に延在し得、互いに横方向に構成され得る。アンテナ６０１ａ、６０１ｂは、アンテナ６０１ａ、６０１ｂが互いにほぼ平行に配置されるとき、互いに実質的に平行であると見なされ得る。例えば、アンテナ６０１ａ、６０１ｂは、測定許容範囲内で、または平行からプラスまたはマイナス１、２もしくは５度以内の角度偏差で互いに平行に配置され得る。言い換えると、アンテナ６０１ａと６０１ｂとの間の距離は、アンテナ６０１ａ、６０１ｂの長さに沿って一定である。さらに、アンテナ６０１ａ、６０１ｂは、アンテナ６０１ａ、６０１ｂが互いの真上および真下に構成されるように、互いに横方向に構成され得る。例えば、図６に示されるように、アンテナ６０１ａは、堆積チャンバー内のアンテナ６０１ｂのすぐ上に構成される。アンテナ６０１ａ、６０１ｂのそのような構成は、アンテナ６０１ａ、６０１ｂとの間の距離がアンテナ６０１ａ、６０１ｂの長さに沿って一定であるため、アンテナ６０１ａ、６０１ｂ間のプラズマ６２０の伸長領域の正確な生成を可能にし得る。したがって、プラズマ６２０は、アンテナ６０１ａ、６０１ｂの長さに沿って一貫して生成され得、プラズマ６２０の伸長領域を生成する。プラズマ６２０の伸長領域の局所的な性質は、生成されたプラズマ６２０を堆積ゾーン２３０への正確に閉じ込めることを可能にし得る。

いくつかの例では、アンテナ６０１ａ、６０１ｂは、プラズマ６２０が、堆積ゾーン２３０の幅に対応する長さを有する領域にわたって生成されるように構成され得る。したがって、この構成は、プラズマ６２０が、堆積ゾーン２３０の幅全体にわたって平坦にまたは均一に利用可能であることを可能にし得る。これは、基板上に堆積するための平坦なまたは均一な堆積材料５１０を生成するために、材料蒸気２１０とプラズマ６２０との平坦なまたは均一な相互作用を可能にし得る。

加えてまたは代わりに、アンテナ６０１ａ、６０１ｂは、長さと基板支持体によって支持される基板の幅とが類似し得る。アンテナ６０１ａ、６０１ｂは、プラズマ６２０が、基板の幅に対応する長さを有する領域にわたって生成されるように構成され得る。このように、構成は、プラズマ６２０が基板の幅全体にわたって平坦にまたは均一に利用可能であることを可能にし得る。これは、基板上に平坦なまたは均一な堆積材料５１０を堆積するために、基板上に平坦なまたは均一な堆積材料の生成を可能にし得る。

プラズマ源６１０は、１つ以上の閉じ込め素子６０２ａ、６０２ｂ、６０３ａ、６０３ａを備え得る。第１の閉じ込め素子６０２ａ、６０２ｂは、アンテナ６０１ａ、６０１ｂと堆積ゾーン２３０との間に構成され得る。第１の閉じ込め素子６０２ａ、６０２ｂは、プラズマ６２０をアンテナ６０１ａ、６０１ｂから堆積ゾーン２３０に向けて案内し、プラズマ６２０を少なくとも部分的に堆積ゾーン２３０内に閉じ込めて、材料蒸気２１０がプラズマ６２０と相互作用することを可能にするように配置され得る。

プラズマ６２０は、少なくとも堆積ゾーン２３０において、高密度プラズマであり得る。例えば、プラズマ６２０は、少なくとも堆積ゾーン２３０において、１０^１１ｃｍ^－３以上の密度を有し得る。堆積ゾーン２３０内の高密度プラズマ６２０は、材料蒸気２１０とプラズマ６２０との間の効果的および／または高速の相互作用を可能にし得る。

第１の閉じ込め素子６０２ａ、６０２ｂは、プラズマをアンテナ６０１ａ、６０１ｂから堆積ゾーン２３０に向けて誘導し、プラズマを少なくとも部分的に堆積ゾーン２３０内に閉じ込めるための第１の閉じ込め磁場を提供するように構成された磁性素子であり得る。第１の閉じ込め磁場は、アンテナ６０１ａ、６０１ｂから堆積ゾーン２３０に向かう経路に従うように配置された磁力線によって特徴付けられ得る。プラズマ６２０は、磁力線に従う傾向があり、したがって、堆積ゾーン２３０内のアンテナ６０１ａ、６０１ｂからの第１の閉じ込め素子６０２ａ、６０２ｂによって閉じ込められる。例えば、閉じ込め磁場内で初速度を有するプラズマのイオンは、ローレンツ力を受けて、イオンを磁力線の周りの周期的な運動に従わせる。初動が磁場に対して厳密に垂直でない場合、イオンは、磁力線を中心とするらせん経路に従う。したがって、そのようなイオンを含有するプラズマは、磁力線をたどる傾向があり、したがって、それによって定義された経路上を案内される。したがって、第１の閉じ込め素子６０２ａ、６０２ｂは、プラズマ６２０が閉じ込め磁場によって堆積ゾーン２３０に向かって案内され、少なくとも部分的に堆積ゾーン２３０内に閉じ込められるように適切に配置され得る。

いくつかの例では、第１の閉じ込め素子６０２ａ、６０２ｂは、少なくとも堆積ゾーン２３０において、基板支持体および／またはるつぼ装置の経路に実質的に平行な経路に従う、磁力線によって特徴付けられる閉じ込め磁場を提供するように配置され得る。これは、堆積ゾーン２３０全体にわたるプラズマ６２０のより均一な分布を可能にし得、これは、結果として、材料蒸気２１０とプラズマ６２０との間のより均一な相互作用を可能にし得、堆積材料５１０を生成し、基板上の堆積材料５１０のより均一な堆積を可能にし得る。

いくつかの例では、図６に示されるように、プラズマ源６１０は、第１の閉じ込め素子６０２ａ、６０２ｂおよび第２の閉じ込め素子６０３ａ、６０３ｂを備え得る。プラズマ源６１０は、堆積ゾーン２３０内にプラズマ６２０を閉じ込めるように、堆積ゾーン２３０が第１の閉じ込め素子６０２ａ、６０２ｂと第２の閉じ込め素子６０３ａ、６０３ｂとの間にあるように構成され得る。例えば、第１および第２の閉じ込め素子６０２ａ、６０２ｂ、６０３ａ、６０３ｂは、磁性素子であり得る。第１および第２の閉じ込め素子６０２ａ、６０２ｂ、６０３ａ、６０３ｂは、プラズマ６２０をアンテナ６０１ａ、６０１ｂから堆積ゾーン２３０内に閉じ込める（すなわち、プラズマ６２０を堆積ゾーン２３０の一側面ともう一方との間に閉じ込める）閉じ込め磁場を共に提供するように配置され得る。例えば、第１および第２の閉じ込め素子６０２ａ、６０２ｂ、６０３ａ、６０３ｂは、比較的高い磁場強度の領域が第１および第２の閉じ込め素子６０２ａ、６０２ｂ、６０３ａ、６０３ｂの間に提供されるように配置され得る。比較的高い磁場強度の領域は、堆積ゾーン２３０を通って延在し得る。第１および第２の閉じ込め素子６０２ａ、６０２ｂ、６０３ａ、６０３ｂによって生成される閉じ込め磁場は、少なくとも堆積ゾーン２３０において、基板支持体および／またはるつぼ装置の経路に実質的に平行な経路に従う磁力線によって特徴付けられ得る。これは、堆積ゾーン２３０全体にわたるプラズマ６２０のより均一な分布を可能にし得、これは、結果として、材料蒸気２１０とプラズマ６２０との間のより均一な相互作用を可能にし得、堆積材料５１０を生成し、基板上の堆積材料５１０のより均一な堆積を可能にし得る。

いくつかの例では、第１および第２の閉じ込め素子６０２ａ、６０２ｂ、６０３ａ、６０３ｂのうちの少なくとも１つは、閉じ込め磁場を提供するように制御可能な電磁石であり得る。例えば、第１および第２の閉じ込め素子６０２ａ、６０２ｂ、６０３ａ、６０３ｂの一方または両方は、電磁石であり得る。プラズマ源６１０は、１つ以上の電磁石によって提供される磁場の強度を制御するように配置されたコントローラ（図示せず）を備え得る。これにより、例えば、閉じ込め磁場を特徴付ける磁力線の配置を制御するなど、閉じ込め磁場を制御することが可能になり得る。これによって、誘導るつぼ装置と基板支持体との間のプラズマ密度の調整が可能になり得、したがって、基板上への堆積材料の堆積に対する制御の改善が可能になり得る。これによって、堆積システムの操作の自由度が向上し得る。

いくつかの例では、第１および第２の閉じ込め素子６０２ａ、６０２ｂ、６０３ａ、６０３ｂのうちの少なくとも１つは、プラズマ６２０がるつぼ内の材料に衝突するかまたは物理的に接触するように、配置され得る。例えば、プラズマ６２０は、るつぼ内の材料の表面またはメニスカスに物理的に接触するように配置され得る。

いくつかの例では、第１および第２の閉じ込め素子６０２ａ、６０２ｂ、６０３ａ、６０３ｂのうちの少なくとも１つは、プラズマ６２０が誘導るつぼ装置に実質的に存在しないように配置され得る。そのような構成は、プラズマ６２０がるつぼ内の材料に衝突または物理的に接触することを回避するように構成され得る。さらに、プラズマ６２０を誘導るつぼ装置から実質的に離して配置することによって、プラズマ６２０によるるつぼへの損傷が低減される。例えば、プラズマ６２０は、誘導るつぼ装置から１ミリメートルから１メートル、あるいはそれより大きい距離で離間するように配置される。

いくつかの例では、第１および第２の閉じ込め素子６０２ａ、６０２ｂ、６０３ａ、６０３ｂのうちの少なくとも１つは、ソレノイドによって提供され得る。各ソレノイドは、１つ以上のコイルを備え得、使用時にそれを通してまたは介してプラズマ６２０が閉じ込められるか、さもなければ通過し得る開口部を画定し得る。

図６に示されるように、第１および第２のソレノイド閉じ込め素子６０２ａ、６０２ｂ、６０３ａ、６０３ｂがあり得、その間に堆積ゾーン２３０が配置される。プラズマ６２０は、アンテナ６０１ａ、６０１ｂから、第１のソレノイド閉じ込め素子６０２ａ、６０２ｂを通って、堆積ゾーン２３０に、ならびに第２のソレノイド閉じ込め素子６０３ａ、６０３ｂに向かっておよびそれらを通って、通過し得る。第１のソレノイド閉じ込め素子６０２ａ、６０２ｂは、断面で示され、第１のソレノイド閉じ込め素子の２つの部分（例えば、６０２ａおよび６０２ｂ）を示す。同様に、第２のソレノイド閉じ込め素子６０３ａ、６０３ｂが断面で示され、第２のソレノイド閉じ込め素子６０３ａ、６０３ｂの２つの部分（例えば、６０３ａおよび６０３ｂ）を示す。第２のソレノイド閉じ込め素子６０３ａ、６０３ｂは、上記の第１のソレノイド閉じ込め素子６０２ａ、６０２ｂの特徴のいずれかまたはそれらの組み合わせを有し得る。

上記のように、材料蒸気２１０は、少なくとも部分的に、プラズマ６２０を通して伝達され得る。プラズマ６２０を通した材料蒸気２１０の伝達は、基板上に堆積するための堆積材料５１０を生成し得る。

いくつかの例では、プラズマ６２０を介した材料蒸気２１０の伝達は、材料蒸気２１０がプラズマ６２０と相互作用することを可能にし得る。より具体的には、材料蒸気２１０は、プラズマ６２０のイオン化ガスと相互作用し得る。材料蒸気２１０とプラズマ６２０のイオン化ガスとの相互作用は、堆積材料５１０が生成されるように、材料蒸気２１０の特性を変化させまたは変更し得る。言い換えると、材料蒸気２１０は、プラズマ６２０と相互作用し、プロセス中の材料蒸気２１０の特性を変化させて、結果として生じる材料を生成し、これは、堆積材料５１０と呼ばれ得る。

いくつかの例では、材料蒸気２１０は、プラズマ６２０のイオン化ガスと相互作用し、その結果、材料蒸気２１０の蒸気流束が変更される。したがって、得られる堆積材料５１０は、変更された蒸気流束を有し得る。例えば、誘導るつぼ装置によって生成された材料蒸気２１０の蒸気流束は、堆積ゾーン２３０にわたって実質的に一定ではない場合があり得る。例えば、材料蒸気２１０の密度がより高いまたはより低い領域があり得る。材料蒸気２１０を、プラズマ６２０を通して伝達し、こうして材料蒸気２１０をプラズマ６２０内のイオン化ガスと相互作用させることによって、材料蒸気２１０の蒸気流束の変動を低減し得る。

いくつかの例では、材料蒸気２１０は、プラズマ６２０のイオン化ガスと相互作用し、その結果、材料蒸気２１０の化学的特性が変更される。したがって、得られる堆積材料５１０は、材料蒸気２１０の化学的特性とは異なる化学的特性を有し得る。

例えば、材料蒸気２１０とガス（例えば、プラズマのイオン化ガスおよび／または堆積チャンバー内の別のガス）との間の１つ以上の反応は、堆積材料５１０を生成し得る。このような反応プロセスは、反応性堆積プロセスと呼ばれ得る。

いくつかの例では、堆積チャンバーに注入され得る堆積チャンバー内のガスは、誘導るつぼ装置からの材料蒸気２１０と化学的に反応し得る１つ以上の化学元素および／または分子を含み得る。結果として、材料蒸気２１０および元素および／または分子は、化学的に反応して、１つ以上の堆積材料５１０を生成し得る。次に、堆積材料５１０は、反応性堆積プロセスの一部として使用され得る。例えば、堆積材料５１０は、基板上に堆積され得る。

いくつかの例では、材料蒸気２１０は、前駆体材料であるか、または前駆体材料を備え得、その結果、プラズマのイオン化ガスおよび／または堆積チャンバー内の別のガスとの反応が、例えばエネルギー貯蔵装置の生成のために、堆積材料を生成し得る。

例えば、エネルギー貯蔵装置の製造のために、材料蒸気２１０は、エネルギー貯蔵装置のカソード層のための前駆体材料であり得るか、または前駆体材料を備え得る。前駆体材料との反応が起こり得、例えば、リチウムコバルト酸化物、リチウム鉄リン酸塩またはアルカリ金属多硫化塩などのリチウムイオンを貯蔵するのに適した堆積材料などの、カソード層に適した堆積材料を生成する。

加えてまたは代わりに、材料蒸気２１０は、エネルギー貯蔵装置のアノード層のための前駆体材料であり得るか、またはそれを備え得る。前駆体材料との反応が起こり得、例えば、リチウム金属、グラファイト、シリコン、またはインジウムスズ酸化物を備える堆積材料などの、アノード層に適した堆積材料を生成する。

加えてまたは代わりに、材料蒸気２１０は、エネルギー貯蔵装置の電解質層のための前駆体材料であり得るか、またはそれを備え得る。前駆体材料との反応が起こり得、例えば、リチウムリン酸窒化物（ＬｉＰＯＮ）などの、イオン伝導性であるが、電気絶縁体でもある材料などの、電解質層に適した堆積材料を生成する。例えば、材料蒸気２１０は、例えばプラズマおよび／または堆積チャンバー内の窒素ガスとの反応を介して、基板上にＬｉＰＯＮを堆積するための前駆体材料として、ＬｉＰＯであるか、またはそれを備え得る。

プラズマ６２０の特性を制御することによって、堆積材料５１０の特性を制御することが可能になり得る。例えば、プラズマ６２０のイオン化ガスの特性を制御することによって、材料蒸気２１０とプラズマ６２０のイオン化ガスとの間の反応を制御することが可能になり得る。したがって、得られる堆積材料５１０の特性もまた、制御され得る。

例えば、プラズマおよび／または堆積ゾーン２３０内のガスの濃度を制御することは、誘導るつぼ装置および／または基板上への結晶性堆積材料の堆積の結晶構造（例えば、結晶化度）によって生成されるガスと材料蒸気との間の反応速度を制御するために使用され得る。一例では、プラズマおよび／または堆積ゾーン２３０内の窒素ガスの濃度を制御することによって、ＬｉＰＯ材料蒸気と窒素ガスとの間の反応速度を制御して、ＬｉＰＯＮ堆積材料を生成し得る。電解質材料ＬｉＰＯＮは、固体電解質層を形成する結晶構造を有する。結晶構造は、二次元または三次元の格子として配置され得る原子の規則正しい配置を備えた規則的な構造を有し得る。ＬｉＰＯＮ堆積材料の生成速度は、窒素ガスの濃度を制御することによって制御され得る。さらに、ＬｉＰＯＮ堆積材料の結晶構造は、制御され得る。別の例では、プラズマおよび／または堆積ゾーン２３０内の酸素ガスの濃度を制御することによって、リチウムおよび／またはコバルト（前駆体）材料蒸気と酸素ガスとの間の反応速度を制御して、コバルト酸リチウム（ＬｉＣｏＯ）堆積材料を生成し得る。例えば、材料蒸気は、前駆体材料が堆積材料を生成する化学反応に関与するように、前駆体材料として使用するためのリチウムおよび／またはコバルトであり得るか、またはそれらを備え得る。誘導るつぼ装置によって前駆体材料を加熱すると、リチウムおよび／またはコバルト材料の蒸気が生成される。リチウムおよび／またはコバルト材料蒸気とプラズマおよび／または堆積ゾーン内の酸素ガスとの相互作用は、リチウムコバルト酸化物（ＬｉＣｏＯ）堆積材料を生成し得る。反応性堆積プロセスを実行する能力は、基板上に堆積するための多種多様な堆積材料を生成する可能性を提供する。

図７は、プラズマ生成システム７００の概略図である。図１から６の対応する特徴と類似の図７の特徴には、同じ参照番号が付けられる。特段の指示がない限り、対応する説明が適用される。

図７の例のプラズマ生成システム７００は、図６のものと類似であるが、誘導るつぼ装置（図示せず）と基板支持体（図示せず）との間に少なくとも１つのガス７０２ａ、７０２ｂ、７０２ｃを提供するように構成されたガス供給システム７０１ａ、７０１ｂ、７０１ｃをさらに備える。

図７のガス供給システム７０１ａ、７０１ｂ、７０１ｃは、プラズマ６２０を通して第１のガス７０２ａを提供するための第１のガス入口７０１ａを備える。第１のガス入口７０１ａが第１のガス７０２ａを提供するように構成されるとき、プラズマ６２０のイオン化ガスは、第１のガス７０２ａのイオン化形態を含み得る。したがって、材料蒸気２１０の材料は、プラズマ６１０のイオン化された第１のガス７０２ａと相互作用（および反応）され得る。

いくつかの例では、第１のガス入口７０１ａは、第１のガス７０２ａがプラズマ６２０を通して提供されるように、堆積システム内に配置され得、例えば、第１のガス７０２ａは、プラズマ６２０に伝達される。したがって、第１のガス７０２ａは、プラズマ６２０内でイオン化されて、第１のガス７０２ａのイオン化された形態を生成し得る。

ガス供給システム７０１ａ、７０１ｂ、７０１ｃは、第２のガス入口７０１ｂをさらに備え得、プラズマ６２０と誘導るつぼ装置との間に第２のガス７０２ｂを提供する。第２のガス入口７０１ｂが第２のガス７０２ｂを提供するように構成されるとき、堆積ゾーン２３０内のガスの少なくとも一部は、第２のガス７０２ｂを含み得る。したがって、材料蒸気２１０の材料は、第２のガス７０２ｂと相互作用（および反応）し得る。

いくつかの例では、第２のガス入口７０１ｂは、第２のガス７０２ｂが誘導るつぼ装置の上方およびプラズマ６２０の下方に提供されるように、堆積システム内に配置され得る。そのような構成では、誘導るつぼ装置によって生成され方向２２０に移動する材料蒸気２１０は、最初に第２のガス７０２ｂを伝達し、次にプラズマ６２０を伝達する。第２のガス７０２ｂを通した材料蒸気２１０の伝達は、材料蒸気２１０を第２のガス７０２ｂと相互作用させ得る。さらに、プラズマ６２０を通した材料蒸気２１０の伝達は、材料蒸気２１０をプラズマ６２０と相互作用させ得る。そのような相互作用は、少なくとも部分的に、堆積材料５２０を生成し得る。いくつかの例では、材料蒸気２１０のすべてが第２のガス７０２ｂおよび／またはプラズマ６２０と相互作用するわけではない。結果として、堆積材料５２０は、少なくとも部分的に、材料蒸気２１０を含み得る。

ガス供給システム７０１ａ、７０１ｂ、７０１ｃは、第３のガス入口７０１ｃをさらに備え得、プラズマ６２０と基板支持体との間に第３のガス７０２ｃを提供する。第３のガス入口７０１ｃが第３のガス７０２ｃを提供するように構成されるとき、堆積ゾーン２３０内のガスの少なくとも一部は、第３のガス７０２ｂを含み得る。したがって、材料蒸気２１０の材料および／または堆積材料５１０の材料は、第３のガス７０２ｃと相互作用（および反応）され得る。

いくつかの例では、第３のガス入口７０１ｃは、第３のガス７０２ｃがプラズマ６２０の上方および基板支持体の下方に提供されるように、堆積システム内に配置され得る。そのような構成では、プラズマ６２０との相互作用によって生成された堆積材料５２０は、第３のガス７０２ｃを通して伝達される。第３のガス７０２ｃを通した堆積材料５２０の伝達は、堆積材料５２０を第３のガス７０２ｃと相互作用させ得る。いくつかの例では、堆積材料５２０のすべてがプラズマ６２０および／または第３のガス７０２ｃと相互作用するわけではない。したがって、堆積材料５２０は、少なくとも部分的に、材料蒸気２１０を含み得る。

堆積材料５１０は、ガス７０２ａ、７０２ｂ、７０２ｃと相互作用する材料蒸気２１０の材料を備え得る。同様に、堆積材料５１０は、プラズマ６２０と相互作用する材料蒸気２１０の材料を備え得る。

図７のガス供給システム７０１ａ、７０１ｂ、７０１ｃは単なる一例にすぎないことを理解されたい。他の堆積システムは、第１、第２および第３のガス入口７０１ａ、７０１ｂ、７０１ｃの任意の組み合わせを含み得る。さらに、第１、第２および第３のガスは、互いに同じであり得、または異なり得る。

図８は、堆積システム８００の概略図である。図１から７の対応する特徴と類似の図８の特徴には、同じ参照番号が付けられる。特段の指示がない限り、対応する説明が適用される。

堆積システム８００は、材料蒸気２１０を生成するように構成された誘導るつぼ装置２００を備える。誘導るつぼ装置２００は、るつぼ２０１を誘導加熱して、るつぼ２０１内に２つ以上の熱ゾーン２０１ａ、２０１ｂを生成するように構成される。堆積システム８００は、基板５０１を支持するように構成された基板支持体５００をさらに備える。さらに、堆積システム８００は、誘導るつぼ装置２００と基板支持体５００との間にプラズマ６２０を生成するように構成されたプラズマ生成システム７００を備える。プラズマ６２０を介した材料蒸気２１０の少なくとも部分的な伝達は、基板５０１上に堆積するための堆積材料５１０を生成する。

誘導るつぼ装置は、材料蒸気の高い生成速度を提供し得るが、より高いまたはより低い密度の材料蒸気の局所領域の問題が生じ得、これは、基板上に堆積された材料の不均一な堆積を引き起こし得る。従来のスパッタ堆積プロセスでのプラズマの使用は、材料蒸気を均一な構造に分解し得、材料蒸気にエネルギーを注入し、反応性堆積のためのガスを提供する。しかしながら、スパッタ堆積プロセスは、材料蒸気の生成の低い生成速度という問題が生じ得る。

本明細書に記載の例では、誘導るつぼ装置２００とプラズマ６２０の組み合わせは、様々な改善を提供し得る。誘導るつぼ装置２００をプラズマ６２０と組み合わせることによって、材料蒸気の高い生成速度は、材料蒸気２１０を均一または均質な密度を有するように変更する能力と組み合わせられ得る。結果として、均一な密度を有する高い速度の堆積材料５１０は、基板５０１上に堆積するために生成され得る。材料蒸気２１０の高い生成速度は、電子ビーム蒸着またはるつぼの抵抗加熱と比較して、堆積システム８００のための比較的低いエネルギーを使用して達成され得る。したがって、るつぼ２０１内の材料２０２を蒸発させて材料蒸気２１０を生成するために、より低いエネルギーが必要である。さらに、誘導るつぼ装置２００の使用は、るつぼ２０１内の材料２０２の蒸発（または気化）速度を制御して電子ビーム蒸着またはプラズマ蒸気蒸着と比較した材料蒸気２１０を生成する能力のために、堆積材料５１０の化学量論の高度な制御を可能にし得る。材料の蒸発速度を制御する能力は、誘導るつぼ装置２００の１つ以上の誘導コイル２０３に印加される電力を制御する能力に起因する。さらに、スパッタ堆積と比較して、るつぼ２０１の形状を構成することによって、材料蒸気２１０のサイズおよび／または形状に対するより高度な制御を提供し得る。さらに、材料蒸気２１０をプラズマ６２０と相互作用させることによって、堆積材料５１０を生成するために、材料蒸気２１０に関連するエネルギーを保持または増加させ得る。したがって、堆積材料５１０は、高エネルギー結晶構造を有する堆積された材料を形成するのに十分なエネルギーで基板上に堆積され得る。高エネルギー堆積材料５１０を生成することによって、追加のプロセスステップから追加のエネルギーを提供する必要性を回避し得る。例えば、プラズマ６１０と材料蒸気２１０との相互作用が結晶構造を生成するために必要な高エネルギー堆積材料５１０を生成するために必要なエネルギーを提供し得るため、堆積プロセスにおけるアニーリングステップの必要性は、回避され得る。

誘導るつぼ装置２００は、るつぼ２０１と、るつぼ２０１の周りに配置された１つ以上の誘導コイル２０３とをさらに備え得る。１つ以上の誘導コイル２０３に電力を印加すると、第１の熱ゾーン２０４は、るつぼ２０１の少なくとも第１の部分に生成され、第２の熱ゾーン２０５は、るつぼ２０１の少なくとも第２の部分に生成される。第１の熱ゾーン２０４の第１の温度は、第２の熱ゾーン２０５の第２の温度とは異なり得る。

１つ以上の誘導コイル２０３は、るつぼの第１の部分の周りに配置された第１の誘導コイルと、るつぼの第２の部分の周りに配置された第２の誘導コイルと、を備え得る。第１の電力は、第１の誘導コイルに印加され得、第２の電力は、第２の誘導コイルに印加され得る。第２の電力は、第１の電力とは異なり得る。

るつぼの第１の部分は、るつぼ２０１の基部とるつぼ２０１の第２の部分との間に配置され得る。１つ以上の誘導コイル２０３に電力を印加すると、第１の熱ゾーン２０４の第１の温度は、誘導るつぼ装置２００によって加熱される材料を溶融させるための第１の温度閾値を満たすかまたは超え得る。加えてまたは代わりに、１つ以上の誘導コイル２０３に電力を印加すると、第２の熱ゾーン２０５の第２の温度は、材料蒸気２１０を生成するために、誘導るつぼ装置２００によって加熱される材料の気化のための第２の温度閾値を満たし得るかまたは超え得る。

プラズマ源６１０は、プラズマ６２０がるつぼ２０１から実質的に存在しないように、誘導るつぼ装置２００と基板支持体５００との間にプラズマ６２０を生成するように構成され得る。

ガス供給システム７０１ａ、７０１ｂ、７０１ｃは、誘導るつぼ装置２００と基板支持体５００との間に少なくとも１つのガス７０２ａ、７０２ｂ、７０２ｃを提供するように構成され得る。

ガス供給システム７０１ａ、７０１ｂ、７０１ｃは、プラズマ６２０を通して第１のガス７０２ｂを提供するための第１のガス入口７０１ａを備え得る。ガス供給システム７０１ａ、７０１ｂ、７０１ｃは、プラズマ６２０と誘導るつぼ装置２００との間に第２のガス７０２ｂを提供するために、第２のガス入口７０１ｂをさらに備え得る。ガス供給システム７０１ａ、７０１ｂ、７０１ｃは、プラズマ６２０と基板支持体５００との間に第３のガス７０２ｃを提供するために、第３のガス入口７０１ｃをさらに備え得る。

ガス供給システム７０１ａ、７０１ｂ、７０１ｃは、少なくとも１つのガス７０２ａ、７０２ｂ、７０２ｃ（総称して参照番号７０２と呼ばれる）が誘導るつぼ装置２００と基板支持体５００との間に提供される速度を制御するようにさらに構成され得る。ガスは、窒素、アルゴン、酸素、アンモニア、窒素酸化物および／またはヘリウムを備え得る。

第１のガス７０２ａ、第２のガス７０２ｂおよび／または第３のガス７０２ｃであり得るガスは、ガス供給システム７０１ａ、７０１ｂ、７０１ｃによって所与の速度で堆積チャンバーに提供され得る。例えば、ガスが堆積チャンバーに供給される速度は、ガス供給システム７０１ａ、７０１ｂ、７０１ｃによって制御され得る。

いくつかの例では、第１の堆積材料５１０を生成するために、ガスが第１の速度で第１の時間に提供され得る。第１の堆積材料５１０の生成は、材料蒸気２１０を少なくとも部分的にガス７０２および／またはプラズマ６２０を通して第１の時間に伝達することによって実行され得る。第１の堆積材料５１０は、ガス７０２の第１の速度に依存する特徴を有し得る。ガス７０２がシステムに供給される速度（例えば、第１の速度）は、第１の堆積材料５１０の特徴を決定し得る。例えば、ガス７０２がシステムに供給される速度が遅い場合、堆積チャンバー内のガス７０２の濃度が低くなり得る。結果として、材料蒸気２１０がガス７０２と相互作用および／または反応する可能性はわずかであり得る。したがって、（材料蒸気２１０およびガス７０２ａとの相互作用から生成される）第１の堆積材料５１０の生成速度は低い場合があり得る。第１の堆積材料５１０は、基板５０１上に堆積され得、第１の堆積された材料の層５０２を生成する。結果として、第１の堆積された材料の層５０２は、ガス７０２がシステムに供給される速度に依存する特徴を有するであろう。

いくつかの例では、ガス７０２は、第２の堆積材料５１０を生成するために、第２の速度で第２の時間に提供され得る。第２の速度は、第１の速度とは異なり得、第２の時間は、第１の時間とは異なり得、例えば、第２の時間は、第１の時間より遅くなり得る。第２の堆積材料５１０の生成は、材料蒸気２１０を少なくとも部分的にガス７０２および／またはプラズマ６２０を通して第２の時間で伝達することによって実行され得る。ガス７０２がシステムに供給される速度（例えば、第２の速度）は、第２の堆積材料５１０の特徴を決定し得る。例えば、ガスがシステムに供給される速度が速い（例えば、第１の速度よりも速い）とき、堆積チャンバー内のガス７０２の濃度が高くなり得る。結果として、材料蒸気２１０がガス７０２と相互作用および／または反応する可能性が高くなり得る。したがって、堆積材料５１０の生成速度（材料蒸気２１０およびガス７０２との相互作用から生成される）は、より高くなり得る（例えば、第１の速度での生成よりも高くなる）。第２の堆積された材料５１０は、基板５０１上に堆積され得、第２の堆積材料の層５０２を生成する。結果として、第２の堆積された材料の層５０２は、ガス７０２がシステムに供給される速度に依存する特徴を有するであろう。

さらなる場合では、堆積された材料の特徴は、例えば、第１、第２および／または第３の入口７０１ａ、７０１ｂ、７０１ｃによって、堆積ゾーン２３０で提供される少なくとも２つの異なるガスの相対的な割合に依存し得る。場合によっては、堆積システムは、単なる例にすぎない図８のものよりも多いまたは少ないガス入口を有し得ることを理解されたい。

いくつかの例では、堆積された材料（例えば、第１の堆積された材料および／または第２の堆積された材料）の層５０２は、その特徴を決定するために分析され得る。例えば、堆積された材料の層５０２は、Ｘ線回折、Ｘ線光電子分光法、ラマン分光法、赤外分光法および／または核磁気共鳴分光法などの分光技術によって分析され得るが、これらに限定されない。堆積された材料の層５０２で分光法を実行することによって、例えば、層５０２の厚さまたは深さ、層５０２の均一性または均質性、結晶構造、化学組成および／またはイオン伝導性および活性化エネルギーなどの電気的特性などの、層５０２の特徴に関する分光学的データを提供し得る。分光データは、人の手による介入を必要とせずに、層５０２の１つ以上の特徴を自動的に維持するために、フィードバックループの一部として使用され得る。

例えば、第１の堆積材料の層５０２の分光データの分析後、堆積システムのパラメータ（例えば、材料蒸気の生成速度、１つ以上の誘導コイルに印加される電力、プラズマの密度および／または堆積システムに提供されるガスの速度）は、第１の堆積材料の層５０２の特性を変更するために変更され得る。変更後、第２の堆積材料は、基板上に堆積されて、第２の堆積された材料の層５０２を生成する。結果として、第２の堆積された材料の層５０２の特性は、第１の堆積材料の層５０２の特性とは異なり得る。例えば、堆積プロセスが実行されるにつれて堆積された材料の層５０２の実質的に一定または一貫した特性を維持するために、堆積システムのパラメータは、変更され得、堆積システム内の材料（例えば、るつぼ２０１内の材料２０２、堆積チャンバー内のガス７０２など）は、変化する。

堆積材料の特性（例えば、材料特性、電気的特性および／または化学的特性）は、材料蒸気の生成速度を制御することによって制御され得る。例えば、基板上に堆積された堆積材料の厚さおよび／または密度は、材料蒸気がより高い速度で生成されるときに、より高くなり得る。いくつかの例では、誘導るつぼ内の１つ以上の熱ゾーンの温度を上げると、材料蒸気の生成速度が上がり得る。

いくつかの例では、１つ以上の誘導コイル２０３に印加される電力は、第１および／または第２の熱ゾーン２０４、２０５の温度センサーによる温度測定に少なくとも部分的に基づくフィードバックループによって制御され得る。結果として、第１および／または第２の熱ゾーン２０４、２０５の温度を自動的に制御され得る。したがって、第２の熱ゾーン２０５において、実質的に一定の材料蒸気２１０、または既存のシステムよりも蒸気流束の変動が少ない材料蒸気２１０を達成し得る。結果として、層５０２の１つ以上の特徴（例えば、層５０２の厚さまたは密度、層５０２の均一性または均質性および／または化学組成）は、自動的に制御され得る。

堆積材料の特性（例えば、材料特性、電気的特性および／または化学的特性）は、プラズマの密度を制御することによって制御され得る。例えば、基板上に堆積された堆積材料の均一性または均質性は、プラズマの密度を増加させることによって増加させ得る。いくつかの例では、高密度プラズマを生成することによって、均一または均質な堆積材料を生成するために、材料蒸気がプラズマと相互作用および反応する可能性が高くなる。

いくつかの例では、プラズマ６２０の密度（例えば、プラズマ源６１０によって制御される）は、堆積された材料の層５０２の分光データに少なくとも部分的に基づくフィードバックループによって制御され得る。結果として、層５０２の１つ以上の特徴（例えば、層５０２の厚さまたは密度および／または層５０２の均一性または均質性）は、自動的に制御され得る。

堆積材料の特性（例えば、材料特性、電気的特性および／または化学的特性）は、堆積システムに供給されるガスの速度を制御することによって制御され得る。例えば、堆積材料の生成速度は、より高い速度のガスを提供することによって増加され得、その結果、材料蒸気は、堆積システムにおいて（堆積材料を生成するために）ガスと相互作用する可能性が高くなる。

いくつかの例では、ガス７０２がシステムに供給される速度（例えば、ガス供給システム７０１ａ、７０１ｂ、７０１ｃによって制御される）は、堆積された材料の層５０２についての分光データに少なくとも部分的に基づくフィードバックループによって制御され得る。結果として、層５０２の１つ以上の特徴（例えば、結晶構造および／または化学組成）は、自動的に制御され得る。

堆積材料を基板上に堆積させることは、堆積材料を基板上に実質的に均質に堆積させることを含み得る。基板への材料の堆積は、基板への堆積がほぼ均質であるとき、実質的に均質であると見なされ得る。基板上に堆積された材料の厚さまたは深さが基板全体にわたってほぼ一定であるとき、基板上への堆積はほぼ均質であると見なされ得る。例えば、基板上に堆積された材料の厚さは、測定許容範囲内でほぼ一定であるか、または基板上に堆積された材料の厚さのプラスまたはマイナス１、５または１０パーセント以内の変動であり得る。

さらに、基板上に堆積材料を堆積することは、基板上に結晶構造を有する堆積材料を堆積することを含み得る。例えば、堆積プロセスを使用して、ＬｉＰＯＮなどの電解質層を基板上に堆積させ得る。いくつかの例では、電解質材料ＬｉＰＯＮは、プラズマおよび／または堆積チャンバー内でのＬｉＰＯ材料蒸気と窒素ガスとの反応から生成され得る。上記のように、窒素ガスが堆積チャンバーに供給される速度を制御することは、ガス供給システム７０１ａ、７０１ｂ、７０１ｃによって制御され得る。結果として、例えば、ＬｉＰＯＮ堆積材料の生成速度またはＬｉＰＯＮ堆積材料自体の構造など、ＬｉＰＯＮ堆積材料の結晶構造の特徴は、ガス供給システム７０１ａ、７０１ｂ、７０１ｃによって制御され得る。

堆積システム８００は、プラズマ６２０を通して少なくとも部分的に材料蒸気２１０を伝達するように構成され得る。さらに、堆積システム８００は、材料蒸気２１０を少なくとも部分的にガス７０２を通して伝達して、材料蒸気２１０の材料を少なくとも１つのガス７０２および／またはプラズマ６２０と相互作用させて堆積材料５１０を生成するように構成され得る。

堆積システム８００は、エネルギー貯蔵装置の製造に使用するために配置され得る。例えば、堆積材料５１０は、エネルギー貯蔵装置の電極層または電解質層のための材料を備え得る。

図９は、基板上に堆積材料を堆積するための方法を示すフロー図である。この方法は、上記のシステムを使用して実施され得る。

フロー図９００のブロック９１０では、誘導るつぼ装置は、誘導るつぼ装置内に収容される材料を加熱して材料蒸気を生成するために２つ以上の熱ゾーンを生成するために誘導加熱される。

フロー図９００のブロック９２０では、プラズマは、誘導るつぼ装置と基板との間に生成される。

フロー図９００のブロック９３０では、材料蒸気は、少なくとも部分的にプラズマを伝達して、堆積材料を生成する。

フロー図９００のブロック９４０では、堆積材料が基板上に堆積される。

上記の例は、例示的な例として理解されたい。さらなる例が想定される。任意の１つの例に関連して説明される任意の特徴は、単独で、または説明される他の特徴と組み合わせて使用され得、他の任意の例の１つ以上の特徴または他の例の任意の組み合わせと組み合わせて使用され得ることを理解されたい。さらに、上記に記載されていない均等物および変更もまた、添付の特許請求の範囲から逸脱することなく使用され得る。

Claims (25)

1. 堆積システムであって、
   材料蒸気を生成するように構成された誘導るつぼ装置であって、ここで、使用中、前記誘導るつぼ装置は、るつぼを誘導加熱して、前記るつぼ内に２つ以上の熱ゾーンを生成するように構成される、材料蒸気を生成するように構成された誘導るつぼ装置と、
   基板を支持するように構成された基板支持体と、
   前記誘導るつぼ装置と前記基板支持体との間にプラズマを生成し、その結果、前記プラズマを少なくとも部分的に通して前記材料蒸気の伝達が、前記基板上に堆積するための堆積材料を生成するように構成されたプラズマ源と、
   を備える、堆積システム。
2. 前記誘導るつぼ装置は、
   前記るつぼと、
   前記るつぼの周りに配置された１つ以上の誘導コイルであって、前記１つ以上の誘導コイルに電力を印加すると、第１の熱ゾーンが前記るつぼの少なくとも第１の部分に生成され、第２の熱ゾーンが前記るつぼの少なくとも第２の部分に生成されるように、前記るつぼの周りに配置された１つ以上の誘導コイルと、を備え、
   ここで、前記第１の熱ゾーンの第１の温度は、前記第２の熱ゾーンの第２の温度とは異なる、
   請求項１に記載の堆積システム。
3. 前記１つ以上の誘導コイルは、
   前記るつぼの前記第１の部分の周りに配置された第１の誘導コイルと、
   前記るつぼの前記第２の部分の周りに配置された第２の誘導コイルであって、第１の電力が前記第１の誘導コイルに印加可能であり、前記第１の電力とは異なる第２の電力が前記第２の誘導コイルに印加可能であるように、前記るつぼの前記第２の部分の周りに配置された第２の誘導コイルと、
   を備える、請求項２に記載の堆積システム。
4. 前記るつぼの前記第１の部分は、前記るつぼの基部と前記るつぼの前記第２の部分との間に配置され、前記１つ以上の誘導コイルに電力を印加すると、
   前記第１の熱ゾーンの第１の温度は、使用中に、前記誘導るつぼ装置によって加熱される材料を溶融させるための第１の温度閾値を満たすかもしくは超える、または、
   前記第２の熱ゾーンの第２の温度は、使用中に、誘導るつぼ装置によって加熱されて前記材料蒸気を生成する材料の気化のための第２の温度閾値を満たすかもしくは超える、のうちの少なくとも１つである、
   請求項２または３に記載の堆積システム。
5. 前記プラズマ源は、前記プラズマが前記るつぼに実質的に存在しないように、前記誘導るつぼ装置と前記基板支持体との間に前記プラズマを生成するように構成される、請求項１から４のいずれか一項に記載の堆積システム。
6. 前記誘導るつぼ装置と前記基板支持体との間に少なくとも１つのガスを提供するように構成されたガス供給システムを備える、請求項１から５のいずれか一項に記載の堆積システム。
7. 前記ガス供給システムは、
   使用中に、前記プラズマを通して第１のガスを提供するための第１のガス入口、
   使用中に、前記プラズマと前記誘導るつぼ装置との間に第２のガスを提供するための第２のガス入口、または、
   使用中に、前記プラズマと前記基板支持体との間に第３のガスを提供するための第３のガス入口、
   のうちの少なくとも１つを備える、請求項６に記載の堆積システム。
8. 前記ガス供給システムは、前記誘導るつぼ装置と前記基板支持体との間に少なくとも１つのガスが提供される速度を制御するように構成される、請求項６または請求項７に記載の堆積システム。
9. 前記堆積システムは、使用中に、前記材料蒸気の材料を少なくとも１つのガスおよび／またはプラズマと相互作用させて前記堆積材料を生成するために、前記材料蒸気を少なくとも部分的にプラズマを通しておよび少なくとも部分的にガスを通して伝達するように構成される、請求項６から８のいずれか一項に記載の堆積システム。
10. 前記堆積システムは、エネルギー貯蔵装置の製造に使用するために配置される、請求項１から９のいずれかに記載の堆積システム。
11. 誘導るつぼ装置を誘導加熱して２つ以上の熱ゾーンを生成し、前記誘導るつぼ装置に収容される材料を加熱して材料蒸気を生成することと、
    前記誘導るつぼ装置と基板との間にプラズマを生成することと、
    前記材料蒸気を少なくとも部分的にプラズマを通して伝達して、堆積材料を生成することと、
    前記基板上に前記堆積材料を堆積させることと、
    を含む、方法。
12. 前記誘導るつぼ装置を誘導加熱することは、
    前記誘導るつぼ装置のるつぼの周りに配置された１つ以上の誘導コイルに電力を印加して、前記るつぼの第１の部分に第１の熱ゾーンを生成し、前記るつぼの第２の部分に第２の熱ゾーンを生成することと、を含み、
    ここで、前記第１の熱ゾーンの第１の温度は、前記第２の熱ゾーンの第２の温度とは異なる、
    請求項１１に記載の方法。
13. 前記るつぼの前記第１の部分は、前記るつぼの基部と前記るつぼの前記第２の部分との間に配置され、前記誘導るつぼ装置を誘導加熱することは、前記第１の温度および前記第２の温度を、
    前記るつぼの前記第１の部分において前記材料の第１の部分を溶融させることと、
    前記るつぼの前記第２の部分において前記材料の第２の部分を気化させて、材料の蒸気を生成することと、
    のうちの少なくとも１つに構成することをさらに含む、請求項１２に記載の方法。
14. 前記プラズマは、前記誘導るつぼ装置に実質的に存在しない、請求項１１から１３のいずれか一項に記載の方法。
15. 前記誘導るつぼ装置と前記基板との間に少なくとも１つのガスを提供することを含む、請求項１１から１４のいずれか一項に記載の方法。
16. 前記堆積材料を生成することは、少なくとも１つのガスおよび／またはプラズマと相互作用する前記材料蒸気の前記材料を含む、請求項１５に記載の方法。
17. 第１の速度で第１の時間に、前記材料蒸気が少なくとも部分的に前記プラズマおよび少なくとも部分的に前記ガスを通して伝達することによって、第１の時間で第１の堆積材料として前記堆積材料を生成する、および、
    前記第１の速度とは異なる第２の速度で、前記第１の時間とは異なる第２の時間に、前記材料蒸気が少なくとも部分的に前記プラズマおよび少なくとも部分的に前記ガスを通して伝達することによって、第２の時間で第２の堆積材料として前記第１の堆積材料を生成する、
    少なくとも１つのガスのうちの、１つのガスを提供することを含む、請求項１５または請求項１６に記載の方法。
18. 前記第１の堆積材料は、前記第２の堆積材料とは異なる化学組成を有する、請求項１７に記載の方法。
19. 前記少なくとも１つのガスは、窒素、アルゴン、酸素、アンモニア、窒素酸化物および／またはヘリウムを含む、請求項１５から１８のいずれか一項に記載の方法。
20. 前記基板上に堆積された前記堆積材料の結晶化度を制御するために、少なくとも１つのガスのうちの１つのガスを提供する速度を制御することを含む、請求項１５から１９のいずれか一項に記載の方法。
21. 前記堆積材料の材料特性を制御するために、前記材料蒸気の生成速度または前記プラズマの密度のうちの少なくとも１つを制御することを含む、請求項１１から２０のいずれか一項に記載の方法。
22. 前記堆積材料を前記基板上に堆積することは、前記堆積材料を前記基板上に実質的に均質に堆積することを含む、請求項１１から２１のいずれか一項に記載の方法。
23. 前記基板上に前記堆積材料を堆積することは、前記基板上に結晶構造を有する前記堆積材料を堆積することを含む、請求項１１から２２のいずれか一項に記載の方法。
24. 前記基板上に堆積された前記堆積材料は、エネルギー貯蔵装置の電極層または電解質層のための材料を含む、請求項１１から２３のいずれか一項に記載の方法。
25. 請求項１１から２４のいずれか一項に記載の方法に従って製造されたエネルギー貯蔵装置。
    

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