JP2023541654A - 蒸発装置、蒸着装置、及び蒸発方法 - Google Patents

Abstract

特にリチウムなどの反応性材料を蒸発させるための、蒸発装置（１００）が提供される。蒸発装置は、液体材料（１０５）を蒸発させるための蒸発るつぼ（１１０）と、液体材料（１０５）を蒸発るつぼ（１１０）に供給するための材料導管（１２０）と、材料導管（１２０）内の液体材料（１０５）の一部を冷却デバイス（１５２）で固化させることにより材料導管（１２０）を閉鎖するように（１５０）構成されたバルブ（１５０）と、を含む。バルブ（１５０）は、冷却ガス（１０６）のための冷却ガス供給部（１５４）を含んでもよく、冷却デバイス（１５２）は、冷却ガス（１０６）で液体材料（１０５）を冷却するよう構成されてもよい。さらに、基板をコーティングするための蒸着装置（２００）、及び蒸着方法について説明される。【選択図】図１

Description

［０００１］本開示の実施態様は、真空チャンバ内での熱蒸発による基板コーティングに関する。実施態様は、特に、アルカリ金属又はアルカリ土類金属、例えばリチウムなどの反応性材料を蒸発させることによる基板コーティングに関する。具体的には、実施態様は、液体材料を蒸発させるための蒸発装置、蒸発装置を備えた蒸着装置、及び蒸発方法に関する。

［０００２］基板上に層を堆積させるための様々な技法、例えば、化学気相堆積（ＣＶＤ）及び物理的気相堆積（ＰＶＤ）が知られている。速い堆積速度で基板をコーティングするために、熱蒸発がＰＶＤプロセスとして使用され得る。熱蒸発のために、ソース材料は、加熱及び蒸発されて蒸気を発生させ、これは基板上に向けて基板をコーティングする。速い堆積速度を達成するための温度は、ソース材料の物理的特性、例えば、温度の関数としての蒸気圧、及び基板の物理的限界、例えば、融点に依存する。

［０００３］例えば、基板上に堆積されるソース材料は、蒸発るつぼ内で加熱されて、高い蒸気圧で蒸気を生成する。蒸気は、蒸発るつぼから、複数のノズルを有する加熱蒸気分配器へと流れることができる。蒸気は、複数のノズルによって、真空チャンバ内に設けられた基板の表面上に向けられ、基板上にコーティングを堆積させることができる。

［０００４］現代の薄膜リチウム電池は、リチウムコーティングを含み得る。リチウムコーティングは、例えば、蒸気の状態にあるリチウムを基板上に堆積することによって形成される。リチウムは反応性が高いため、このような蒸着システムを安全上の問題のリスクを伴うことなく操作及び維持するためには、複数の対策に取り組むことが必要となる。

［０００５］アルカリ金属及びアルカリ土類金属について、このような堆積方法は、大容量で低コストの製造にはさほど適していないが、これは、この方法が、大容量生産に拡大しつつこのような材料の高い反応性を管理する際に、重大な課題に直面するためである。これは、均一に堆積した純粋なリチウムの製造に、課題をもたらす。リチウムは、高エネルギー密度の電池又は蓄電器、すなわち一次電池及び二次電池の製造に適しているため、特に注目されている。しかし、リチウムは反応性が高いため、真空システム内でのリチウムの搬送、溶融、及び蒸発、流量の制御、関連部品の洗浄及びサービスなど、取り扱いが困難である。

［０００６］リチウムの蒸発方法はまた、例えばメンテナンス又は他の蒸発休止のために、蒸発プロセスを迅速に停止又は中断することが困難であり、蒸着装置内に残ったリチウムが他の材料と化学的に反応するリスクを伴う場合があるため、困難である。具体的には、一般的な閉鎖バルブは、液体リチウムのような反応性の高い高温材料の供給を制御又は中断するのに適していない場合がある。

［０００７］上記の観点から、改良された蒸発装置、改良された蒸着装置、及び改良された蒸発方法であって、リチウムのような反応性材料の蒸発にも適しており、より低い安全リスクで、そのような装置のより容易なメンテナンス及びサービスを容易にする、改良された蒸発装置、改良された蒸着装置、及び改良された蒸発方法を提供することは有益である。

［０００８］上記に照らして、独立請求項に係る、蒸発装置、蒸着装置、及び蒸発方法が提供される。本開示のさらなる態様、利点及び特徴は、明細書、及び添付の図面から明らかとなる。

［０００９］一態様によれば、蒸発装置が提供される。蒸発装置は、液体材料を蒸発させるための蒸発るつぼと、液体材料を蒸発るつぼに供給するための材料導管と、材料導管内の液体材料の一部を冷却デバイスで固化させることにより材料導管を閉鎖するように構成されたバルブと、を含む。

［００１０］いくつかの実施態様では、バルブは、冷却ガス、特に不活性ガスを冷却デバイスに誘導するための冷却ガス供給装置を含み、冷却デバイスは、冷却ガスで液体材料を冷却するように構成される。特に、冷却デバイスは、液体材料を凍結させるため、すなわち液体材料の状態を液体から固体に変換するために、液体材料の熱を冷却ガスに伝達させるための熱交換器であり得る。したがって、バルブは、凍結バルブとも称され得る。具体的には、バルブは、冷却ガス凍結バルブであり得る。

［００１１］一態様によれば、蒸発装置が提供される。蒸発装置は、蒸発るつぼと、蒸発るつぼに接続された材料導管と、材料導管を冷却ガス、特に希ガス、より詳細にはアルゴンで冷却することによって材料導管を閉鎖するように構成されたバルブと、を含む。

［００１２］一態様では、基板をコーティングするための蒸着装置が提供される。蒸着装置は、本明細書に記載の実施態様のいずれかによる蒸発装置を含む。蒸着装置は、蒸発るつぼで蒸発した材料を基板に向けて導くための複数のノズルを有する蒸気分配器と、基板を蒸気分配器を通過して移動させるための移動可能な基板支持体、特にコーティングドラムと、をさらに含む。

［００１３］一態様によれば、蒸発方法が提供される。蒸発方法は、液体材料を材料導管に通して蒸発るつぼに誘導することと、蒸発るつぼ内で液体材料を蒸発させることと、材料導管内の液体材料の一部を固化させることにより材料導管を閉鎖することとを含む。

［００１４］液体材料の一部は、冷却ガス、特にアルゴンのような希ガスで冷却して固化され得る。

［００１５］一態様によれば、特にリチウム電池のアノードを含む、コーティングされた基板を製造する方法が提供される。本方法は、蒸着装置、特に本明細書に記載の実施態様のいずれかによる蒸着装置において、基板を搬送することを含む。基板は、真空チャンバ内で回転コーティングドラム上に支持されるフレキシブル基板であり得る。本方法はさらに、液体材料を材料導管に通して蒸発るつぼに誘導することと、蒸発るつぼ内で液体材料を蒸発させることと、蒸発材料を蒸発るつぼから蒸気導管に通して蒸気分配器に誘導することと、基板をコーティングするために、蒸発材料を蒸気分配器から複数の蒸気ノズルに通して基板に向かって導くこととを含む。材料導管及び蒸気導管の少なくとも一方は、液体材料及び／又は蒸気が固化してそれぞれの導管を詰まらせるように、冷却ガスでの冷却を通じて閉鎖され得る。

［００１６］実施態様は、開示される方法を実施するための装置も対象としており、説明されている各方法の態様を実施するための装置部分を含む。これらの方法の態様は、ハードウェア構成要素を用いて、適切なソフトウェアによってプログラミングされたコンピュータを用いて、これらの２つの任意の組み合わせによって、又はそれ以外の任意の態様で、実施され得る。さらに、本開示による実施態様は、説明されている装置及び製品を製造するための方法、並びに説明されている装置を動作させるための方法も対象とする。記載される実施態様は、説明されている装置のあらゆる機能を実施するための方法態様を含む。

［００１７］本開示の上記の特徴を詳細に理解することができるように、実施態様を参照することによって、上で簡単に概説した本開示のより具体的な説明を得ることができる。添付の図面は、本開示の実施態様に関し、以下において説明される。

本開示の実施態様による蒸発装置の概略図を示す。 本開示の実施態様による蒸発装置の凍結バルブの概略図を示す。 本開示の実施態様による蒸着装置の概略図を示す。 本開示の実施態様による蒸発方法を示すフロー図を示す。

［００１８］本開示の様々な実施態様について、これより詳細に参照する。これらの実施態様の１つ又は複数の実施例は、図面に示されている。図面についての以下の説明において、同じ参照番号は同じ構成要素を表す。個々の実施態様に関する相違点のみが説明されている。各実施例は、本開示の説明のために提供されており、本開示を限定することを意図するものではない。さらに、１つの実施態様の一部として図示又は説明された特徴は、さらに別の実施態様を創出するために、他の実施態様で使用され得るか又は他の実施態様と併せて使用され得る。説明は、そのような修正及び変形を含むことが意図される。別段の指定がない限り、一実施態様における一部分又は一態様の説明は、別の実施態様における、対応する部分又は態様にも同様に当てはまる。

［００１９］本開示の実施態様によれば、真空チャンバ内での蒸発によるコーティングのための装置及び方法が提供される。蒸発によって基板をソース材料でコーティングする場合、ソース材料は、蒸発装置の内部、例えば蒸発装置の蒸発るつぼの内部で、ソース材料の蒸発温度を超えて加熱され得る。その後、蒸発材料は、蒸気分配器において、蒸発材料を基板に向けて導くための複数のノズルに向かって誘導され得る。材料コーティングは、基板上に堆積され得る。いくつかの実施態様では、基板は、フレキシブル基板、例えばウェブ又は箔であってもよい。

［００２０］図１は、本明細書に記載された実施態様による蒸発装置１００を示す。蒸発装置１００は、液体材料１０５を蒸発させるための蒸発るつぼ１１０と、液体材料を蒸発るつぼ１１０に供給するための材料導管１２０とを含む。したがって、蒸発するソース材料は、液体状態で、すなわちソース材料の融点温度を超える温度で、蒸発るつぼ１１０に供給され得る。例えば、ソース材料は、材料加熱器１０２で加熱されて固体状態から液体状態に変化し、その後、材料導管１２０を通じて蒸発るつぼ１１０に向かって誘導され得る。材料導管１２０は、管、例えば、適切な金属、例えば、鋼又はチタンで作製された管であり得る。材料導管１２０は、液体材料１０５が、材料導管１２０内を加熱可能な閉鎖体又はチャンバ１０１を通って蒸発るつぼ１１０に向かって流れるときに液体状態のままであるように、高温に加熱することができる加熱可能な閉鎖体又はチャンバ１０１を通って延び得る。

［００２１］液体材料１０５は、蒸発るつぼ１１０内で液体材料の蒸発温度を超える温度まで加熱され得る。液体材料１０５は、蒸発るつぼ内で蒸発して、蒸発材料１０７を形成する。蒸発材料１０７は、蒸発材料１０７をコーティングされる基板に向けて導くための複数のノズル２２０を有する蒸気分配器２１０中に蒸気導管２０６を通って誘導され得る。

［００２２］以下では、蒸発するソース材料としてのリチウムについて、１つ又は複数の蒸発概念を説明する。本明細書に記載の他の実施態様と組み合わせることができるいくつかの実施態様によれば、蒸発概念はまた、他のソース材料に適用可能であり得る。特に、蒸発概念は、反応性の高い材料、例えば、アルカリ金属又はアルカリ土類金属に適用可能であり得る。さらに、蒸発概念は、特にロールツーロールコーティング装置（「Ｒ２Ｒコータ」）において、数ミクロン以上の基板上の層厚をもたらす高い蒸着速度に有益に使用され得る。

［００２３］いくつかの実施態様では、蒸発装置１００はフラッシュ蒸発用に構成されている。特に、蒸発るつぼ１１０は、フラッシュ蒸発用に構成されていてもよく、蒸発した材料の所定の量での蒸発るつぼの充填高さに関して、自己調節可能であり得る。代替的又は追加的に、液体材料の流れを測定するための流量計が材料導管１２０に接続されてもよく、且つ／又は、調整要素を有する調整バルブが材料導管に設けられてもよい（図１では図示せず）。

［００２４］フラッシュ蒸発器では、蒸発るつぼには少量の液体材料しかなく、非常に短時間で蒸発する（「フラッシュ蒸発」）。液体材料１０５は、特に小さな流量で、例えばドージングポンプによって、材料導管を通ってるつぼ中に連続的に供給され得る。フラッシュ蒸発の場合、蒸発速度は、蒸発るつぼに供給される液体材料の量、例えば、ドージングポンプによって提供される液体材料の量及び／又は蒸発るつぼ中への液体材料の流量によって、制御され得る。蒸発速度は、蒸発るつぼの温度によって制御されない場合がある。

［００２５］他の実施態様では、蒸発るつぼ１１０は、蒸発するべきより大量の液体材料を収容することができるるつぼであり得る。ここでは、蒸発速度は（また）、蒸発るつぼ内の温度を調整することによって制御され得る。液体材料は、材料導管１２０を通って蒸発るつぼ１１０に連続的に又は間隔をおいて、例えば蒸発るつぼ内の液体材料が所定量未満になったときに供給され得る。いずれにせよ、材料の高い反応性の観点から、蒸発るつぼに一度に少量の液体材料を入れることが有益であり得る。

［００２６］蒸発るつぼ内の材料の蒸発を停止させるために、材料導管は閉鎖バルブで閉鎖されてもよい。例えば、材料導管を通る材料供給を停止することは、メンテナンス目的、清掃目的、及び／又は基板上の材料堆積の一時的な中断若しくは中止のために有益である場合がある。しかし、液体材料用の従来の閉鎖バルブは、反応性の高い材料での材料導管の閉止には適さない場合がある。例えば、従来のバルブの閉鎖要素は、液体材料によって腐食する場合があり、液体材料と、液体材料と接触する場合があるバルブの構成要素との間の化学反応によって、火災又は爆発に至る危険性がある。

［００２７］本明細書に記載の実施態様によれば、蒸発装置１００は、反応性の高い液体材料が材料導管１２０を通って流れる場合でも材料導管１２０を閉鎖するのに適したバルブ１５０を含む。バルブ１５０は、材料導管１２０内の液体材料の一部を冷却デバイス１５２で固化させることにより、材料導管１２０を閉鎖するように構成されている。

［００２８］言い換えれば、バルブ１５０は、材料導管１２０内の液体材料を、液体材料の融点温度未満の温度に冷却するように構成された冷却デバイス１５２を含み、液体材料の一部が固化（又は「凍結」）し、したがって流入する液体材料のための材料導管１２０を詰まらせるようにする。そのため、材料導管１２０内の材料の固化した部分は、固化した材料の上流にある液体材料の栓を構成し、材料導管を塞ぐ。したがって、バルブ１５０は、材料導管を通って流れる液体材料の一部を凍結させることによって材料導管１２０を閉鎖する「凍結バルブ」と称されることがある。

［００２９］凍結バルブは、通常、液体材料を凍結させることによって材料導管内の液体材料の流れを停止させるために液体冷却媒体を使用する。水又は油などの液体冷却媒体は、大きな熱負荷を運び去ることができるため、小さな冷却相互作用エリア内で材料を素早く冷却し凍結させることができるという利点を有する。しかし、液体冷却媒体は、高温環境、特にリチウムのような反応性物質の近傍では、深刻な問題を抱える場合がある。アルカリ金属は、例えば融点を超える高温では、水及びさらには油などの液体と非常に反応しやすく、火災及び爆発の危険性がある。

［００３０］上記のリスクを低減又は回避するために、本明細書に記載の実施態様のバルブ１５０の冷却デバイス１５２は、材料導管１２０内の液体材料の冷却及び凍結のために冷却ガス１０６、特に希ガス、より具体的にはアルゴンを使用し得る。

［００３１］本明細書に記載の他の実施態様と組み合わせることができるいくつかの実施態様では、バルブ１５０は、冷却ガス１０６を冷却デバイス１５２に誘導するための冷却ガス供給部１５４を含み、冷却デバイス１５２は、冷却ガス１０６で液体材料を冷却するように構成されている。特に、冷却デバイス１５２は、液体材料が材料導管１２０内で融点未満の温度まで冷却され、材料導管１２０内で固化するように、液体材料から冷却ガス１０６に熱を伝達するように構成された熱交換器であり得る。

［００３２］いくつかの実施態様では、冷却ガス供給部１５４は、希ガス供給部、特にアルゴン供給部であり得る。アルゴンは、高温環境下でも反応性物質、特にリチウムなどの反応性金属を冷却するのに適した冷却ガスである。希ガスと反応性液体材料との間の化学反応の危険性は低く、あるいは無視できるほどであるため、冷却ガスは、材料導管１２０の近くに、さらには蒸発るつぼ１１０に近い位置に、火災又は爆発の危険なく配置することができる。

［００３３］例えば、冷却ガス供給部１５４は、冷却ガス源、例えばガスシリンダ又は別のガスリザーバ、及び／又は冷却ガスを加熱可能な環境、特に材料導管１２０が配置され得る加熱可能な筐体又はチャンバ１０１に供給するためのガス供給ライン又は管を含み得る。冷却ガス供給部１５４は、材料導管１２０を通って流れる液体材料が冷却ガス１０６で確実に冷却され得るように、材料導管１２０と熱的に接触して配置される冷却デバイス１５２に冷却ガス１０６を供給し得る。

［００３４］いくつかの実施態様では、冷却デバイス１５２は、材料導管１２０内の液体材料を冷却するために材料導管１２０を少なくとも部分的に取り囲む冷却媒体用の冷却通路１５３を有する熱交換器であり得る。冷却通路１５３は、材料導管１２０と熱的に接触していてもよく、材料導管のあるセクションに沿って冷却ガス１０６を誘導するための管を含んでいてもよい。特に、冷却通路１５３は、少なくとも部分的又は全体的に材料導管１２０を取り囲むとともに材料導管１２０のあるセクションに沿って延びる冷却ガス１０６のための管であり得る。例えば、材料導管１２０の長さ方向Ｌにおける冷却通路１５３の延長は、５ｃｍ以上、特に１０ｃｍ以上、及び／又は３０ｃｍ以下であり得る。

［００３５］気体の冷却力は一般に水などの液体の冷却力よりも低いため、冷却ガスで液体材料を冷却することは、冷却液体で液体材料を冷却することに比べて困難である場合がある。以下のいずれかの特徴を有する冷却ガス供給部１５４を設けることで、液体材料、特に液体リチウムを冷却ガスで確実に冷却することが可能になる：冷却ガス供給装置１５４は、（ｉ）２ｂａｒから２０ｂａｒの範囲、特に５ｂａｒから１５ｂａｒ、より具体的には約１０ｂａｒのガス圧力、（ｉｉ）１５ｍ／ｓから５０ｍ／ｓの範囲、特に２０ｍ／ｓから３０ｍ／ｓのガス速度、及び（ｉｉｉ）１０ｓｌｍから５０ｓｌｍ（標準リットル／分）の範囲、特に１５ｓｌｍから２５ｓｍ、例えば約２０ｓｌｍの質量流量のうちの少なくとも１つを有する冷却デバイス１５２の冷却通路１５３を通じて冷却ガス１０６を誘導するよう構成され得る。いくつかの実施態様では、冷却通路を通る冷却ガスの体積流量は、２ｌ／分から５ｌ／分、特に２．５ｌ／分から３ｌ／分であり得る。一例では、冷却ガス（例えば、アルゴン）は、約１０ｂａｒの圧力で、約２．７ｌ／分の体積流量で冷却通路を通って供給され、約２０ｓｌｍの材料導管を通過する冷却ガスの質量流量が得られるようにする。

［００３６］冷却ガス供給部１５４は、冷却通路１５３の上流の位置（冷却ガスと液体材料との間の熱交換が開始する、冷却デバイス１５２の位置）において、１５℃以上１５０℃以下の温度で冷却ガスを冷却通路１５３に供給するように構成され得る。例えば、冷却ガスは、室温で供給され得る。具体的には、冷却ガスは、冷却ガスを室温で冷却デバイスに提供するように構成された冷却ガス供給部によって提供され得る。

［００３７］液体材料１０５は、材料導管１２０内の冷却デバイス１５２の上流位置で液体金属の融点温度を超える温度を有する液体金属であり得る。液体金属は、約１８３℃の融点温度を有する液体リチウムであり得る（融点温度は圧力に依存し得る）。冷却デバイス１５２の上流の材料導管１２０内の液体リチウムの温度は、２００℃以上、特に３００℃以上、さらには４００℃以上、及び／又は８００℃以下、特に７００℃以下、より具体的には６００℃以下であり得る。

［００３８］本明細書に記載の他の実施態様と組み合わせることができるいくつかの実施態様では、冷却デバイス１５２は、材料導管１２０のあるセクションを取り囲むとともに材料導管１２０と熱接触している冷却通路１５３を有する熱交換器である。

［００３９］冷却通路１５３は、材料導管１２０のあるセクションの周囲に環状に延びてもよい。例えば、冷却通路１５３における冷却ガスの主な流れ方向は、材料導管における液体材料の主な流れ方向に本質的に対応してもよいし、それとは逆であってもよい。

［００４０］いくつかの実施態様では、冷却通路１５３は、図２に概略的に描かれているように、材料導管１２０の周囲に螺旋状に又は渦巻状に延びる。冷却ガスと液体材料との間の冷却相互作用面積は、冷却通路１５３内で所定の冷却ガス速度を提供しながら、材料導管の周囲に冷却通路を螺旋状に拡張することによって増加され得る。

［００４１］いくつかの実施態様では、冷却デバイス１５２と蒸発るつぼ１１０との間の距離Ｄは、５０ｃｍ以下、特に３０ｃｍ以下、さらには２０ｃｍ以下である。したがって、冷却デバイス１５２は、材料導管１２０において、蒸発るつぼ１１０に近い位置に配置され得る。材料導管内の液体材料の一部を固化させることによりバルブ１５０が閉鎖状態に切り替えられる場合、冷却デバイスと蒸発るつぼとの間の材料導管には少量の液体材料しか残らないため、バルブの閉鎖後の装置内の反応性材料の量は低く保たれ得る。これにより、例えばシステムのメンテナンス切れ又はサービス停止の場合における、安全性を向上させることができる。

［００４２］本明細書に記載の他の実施態様と組み合わせることができるいくつかの実施態様では、蒸発装置１００は、材料導管１２０が通って延びる加熱可能な筐体又はチャンバ１０１を含む。任意選択的には、また、蒸発るつぼ１１０、蒸気導管２０６、及び蒸気分配器２１０のうちのいずれかは、前記加熱可能な筐体又はチャンバ１０１の内部に配置され得る。加熱可能な筐体又はチャンバ１０１の内部空間１０３を加熱するために、１つ又は複数の加熱要素が提供され得る。例えば、加熱可能な筐体又はチャンバ１０１の内部空間１０３は、液体材料の融点温度を超える温度、例えば２００℃以上、３００℃以上、さらには４００℃以上の温度に加熱され得る。これにより、液体材料１０５は、材料導管１２０を通って流れ、バルブ１５０が開放状態であるとき、液体材料１０５は液体のままであることが保証される。

［００４３］冷却デバイス１５２は、加熱可能な筐体又はチャンバ１０１の内部の位置、例えば蒸発るつぼ１１０に近い位置において、材料導管１２０に配置され得る。具体的には、冷却デバイス１５２の冷却通路１５３は、加熱可能な筐体又はチャンバ１０１の内部の位置で材料導管１２０を取り囲み得る。したがって、冷却デバイス１５２は、蒸発プロセス中に一般的に高温となる環境、例えば３００℃以上の温度で提供される環境に配置される。他のバルブの種類は、このような高温環境には適さない場合がある。一方、本明細書に記載の凍結バルブ、特に本明細書に記載の冷却ガス凍結バルブは、バルブの閉鎖要素の摩耗のリスクなしに、加熱可能な筐体又はチャンバ１０１の前記高温環境における材料導管に配置され得る。さらに、バルブの閉鎖状態でも、液体材料と直接接触するバルブ構成要素が存在しないため、バルブ構成要素との化学反応の危険性がなく、液体材料と冷却不活性ガスとの化学反応の危険性（もし接触するとしても）は無視できるか、又は反応の危険性は全くない。

［００４４］加熱可能な筐体又はチャンバの高温環境下でも凍結バルブの適切な機能を保証するために、熱絶縁配置１６０が提供され得る。熱絶縁配置１６０は、冷却デバイス１５２と冷却デバイスによって取り囲まれた材料導管のあるセクションを加熱可能な筐体又はチャンバ１０１内の高温環境から熱的に絶縁するために、冷却デバイス１５２を部分的に又は完全に包囲する場合がある。特に、冷却デバイス１５２の冷却通路１５３は、熱絶縁配置１６０によって部分的又は完全に包囲されているか又は取り囲まれている場合がある。

［００４５］さらに、加熱可能な筐体又はチャンバ１０１の内部に配置される冷却ガス供給部１５４の一部は、熱絶縁配置１６０により加熱可能な筐体又はチャンバ１０１の内部空間１０３に対して熱的に絶縁され得る。例えば、冷却ガス供給部１５４の冷却ガス供給管は、熱絶縁要素、例えば、熱シールドによって囲まれていてもよい。

［００４６］いくつかの実施態様では、熱絶縁配置１６０は、冷却デバイス１５２が配置された材料導管１２０のセクション及び冷却デバイス１５２を取り囲む少なくとも１つの熱シールドを含む。特に、熱絶縁配置１６０は、材料導管の周囲に同軸に延びるとともに冷却デバイスを少なくとも部分的に又は完全に包囲し得る２つ以上の管状形状の熱シールドを含み得る。

［００４７］いくつかの実施態様では、蒸発るつぼ１１０は、反応性材料、特にアルカリ金属及びアルカリ土類金属の少なくとも１つ、より具体的にはリチウムを蒸発させるように構成される。

［００４８］本明細書に記載のいくつかの実装形態では、冷却デバイス１５２は、材料導管１２０内の液体材料の少なくとも一部を３００℃以上の第１の温度から１８０℃以下の第２の温度に冷却するように構成され、特に、第１の温度は液体材料の融点温度よりも高く、第２の温度は融点よりも低い。第１の温度は４００℃以上であってもよく、且つ／又は第２の温度は１５０℃以下であってもよい。

［００４９］いくつかの実施態様では、バルブ１５０は、冷却ガスのための冷却媒体回路を含む。ここで、冷却ガスは、液体材料を冷却するために冷却ガス供給部で冷却デバイス１５２に供給され、冷却デバイスの下流の加熱された冷却ガスが再び冷却されて冷却デバイスに再供給される。冷却ガスのための閉鎖冷却回路が設けられてもよい。

［００５０］他の実施態様では（図１に示すように）、冷却ガスは、液体材料を冷却するために冷却ガス供給部１５４で冷却デバイス１５２に供給され、冷却デバイス１５２の下流の加熱された冷却ガスは排気管を通って周囲空気中に放出される。例えば、冷却ガスがアルゴンなどの希ガスである場合、冷却デバイスの下流で冷却ガスを周囲空気中に放出することで、費用対効果が高くコンパクトな閉鎖バルブを提供する。

［００５１］任意選択的に、蒸発装置は、材料導管内の液体材料の流量を測定するための流量計及び／又は蒸発るつぼ内の蒸発速度を調整するために材料導管を通る液体材料の流れを調節するための調節要素を有する流量バルブをさらに含み得る。

［００５２］図２は、本明細書に記載の実施態様による蒸発装置のバルブ１５０の概略図である。蒸発装置は、上記の説明を参照できるような上に記載する蒸発装置１００のいくつかの特徴又はすべての特徴を含み得るが、ここでは繰り返さない。

［００５３］蒸発装置は、蒸発るつぼ（図２では図示せず）と、蒸発るつぼに接続された、例えば、蒸発るつぼに液体材料１０５を供給するための材料導管１２０、特に材料供給管とを含む。蒸発装置は、冷却ガス１０６で材料導管１２０を冷却することにより、材料導管１２０を閉鎖するように構成されたバルブ１５０をさらに含む。バルブ１５０は、材料導管を通って流れる材料の一部を凍結させることによって材料導管を閉鎖するように構成された凍結バルブであり得る。

［００５４］材料導管１２０は、加熱可能な筐体又はチャンバ１０１を通って蒸発るつぼまで延び得る。例えば、加熱可能な筐体又はチャンバ１０１の内部空間１０３を液体材料の融点を超える温度に加熱するために、複数のヒータ２１２が設けられてもよい。特に、材料導管１２０を通って流れる液体材料１０５はリチウムであってもよく、加熱可能な筐体又はチャンバ１０１は、蒸発プロセス中に２００℃超、特に３００℃超、さらには４００℃以上の温度に加熱され得る。

［００５５］バルブ１５０は、冷却ガス１０６を冷却デバイス１５２に誘導するための冷却ガス供給部１５４を含み得る。冷却デバイス１５２は、材料導管１２０のあるセクションを取り囲み得ると共に材料導管１２０と熱的に接触している冷却通路１５３を有する熱交換器であり得る。熱交換器は、冷却通路１５３において熱を液体材料１０５から冷却ガス１０６に伝達することにより、液体材料１０５を冷却するように構成されていてもよい。

［００５６］いくつかの実施態様では、冷却通路１５３は、材料導管１２０の周囲に螺旋状に延びる。例えば、冷却通路１５３は、材料導管１２０の周囲に延びる３つ以上、又は５つ以上の管巻線を含む。冷却相互作用量は、螺旋状の形状の冷却通路１５３によって増加され得る。冷却ガスが冷却のために使用される場合、冷却ガスは概して冷却液体よりも熱を除去することに関して適していないため、大きな冷却相互作用量及び十分に高いガス流量が有益である。冷却通路と材料導管との間の大きな相互作用量と適切な冷却通路の断面及び配置とが設けられる場合、冷却ガスによる冷却によって液体材料は確実に固化され得る。

［００５７］いくつかの実装形態では、冷却ガスは、液体材料から毎秒２０ジュール以上（冷却電力＝２０Ｗ以上）、特に毎秒３０ジュール以上（冷却電力＝３０Ｗ以上）の熱エネルギーを除去するように構成され得る。いくつかの実施態様では、冷却通路１５３を通って流れる冷却ガス質量流量は、１０ｓｌｍから５０ｓｌｍの範囲、特に約２０ｓｌｍであり得る（２０ｓｌｍは、１０ｂａｒ及び１００℃で約２．７ｌ／分の体積流量に相当する）。いくつかの実施態様では、冷却通路内のガス速度は、１５ｍ／ｓ以上、３０ｍ／ｓ以下であり得る。いくつかの実施態様では、冷却通路の上流のガス温度は、１５℃以上、１５０℃以下であり得る。上記のパラメータ範囲は、液体材料、特にリチウムを、冷却ガス、特にアルゴンで確実に固化させるのに適していることが判明した。

［００５８］いくつかの実施態様では、熱絶縁配置１６０が、冷却デバイス１５２を包囲する。熱絶縁配置１６０は、２つ、３つ、又はそれ以上の熱シールド１６２を含んでもよく、それらは、管状であってもよい、並びに／又は冷却デバイス１５２及び／若しくは冷却ガス供給部１５４を加熱可能な筐体又はチャンバ１０１の（高温）内部空間から熱絶縁するように構成されていてもよい。２つ、３つ又はそれ以上の熱シールド１６２（図２に破線で示す）は、材料導管の周囲に同軸に延びてもよく、冷却デバイスを少なくとも部分的に又は完全に包囲することができる。例えば、同軸上に配置された３つ以上の熱シールドが、材料導管のあるセクションを取り囲んでもよい。

［００５９］冷却ガス供給部１５４の冷却ガス供給管が熱的に絶縁されているとき、冷却ガス供給管が延びる加熱可能な筐体又はチャンバ１０１の高温環境において、冷却ガス１０６が過度に加熱されることを回避することができる。熱絶縁配置１６０が、冷却デバイスが配置された材料導管のあるセクションを包囲するとき、バルブが閉鎖状態にある場合、すなわち、冷却ガスが液体材料を固化するための冷却通路を通って流れる場合、冷却ガスによって固化した材料が加熱可能な筐体又はチャンバ１０１内の高温環境で溶解することを回避することができる。

［００６０］熱絶縁配置１６０、特に２つ、３つ又はそれ以上の熱シールド１６２は、熱絶縁配置１６０上の熱負荷をヒートシンクに向かって伝導的に放散できるように、加熱可能な筐体又はチャンバ１０１外のヒートシンクと熱接触し得る。例えば、熱シールドは、冷却ガス供給部を支持する金属接続部を介して熱を伝導的に放散することができる。

［００６１］いくつかの実施態様では、材料導管１２０の長さ方向Ｌにおける材料導管１２０に沿った熱絶縁配置１６０の長さは、長さ方向Ｌにおける冷却デバイス１５２の長さよりも大きく、例えば５０％以上大きい。例えば、熱絶縁配置１６０は、長さ方向Ｌにおいて、４ｃｍ以上、特に５ｃｍ以上の距離、冷却デバイス１５２の一方又は両方の端部を超えて延び得る。加熱可能な筐体又はチャンバ１０１の高温の内部環境から、冷却デバイスによって取り囲まれた材料導管の冷却可能なセクションへの過度の熱放射は、さらに低減又は回避することができる。

［００６２］本明細書に記載の実施態様によれば、材料導管１２０内の液体材料の一部が固化して材料導管１２０を詰まらせるまで、冷却デバイス１５２の冷却通路１５３を通して冷却ガス１０６を供給することによって、バルブ１５０が開放状態から閉鎖状態に切り替えられる。

［００６３］閉鎖状態は、冷却通路１５３を通して冷却ガス１０６を所定の温度、流量、及び／又はガス圧で連続的に供給することによって維持することができる。

［００６４］本明細書に記載の実施態様によれば、バルブ１５０は、冷却通路１５３を通る冷却ガス１０６の供給を停止することによって、閉鎖状態から開放状態へと切り換えられる。加熱可能な筐体又はチャンバ１０１内の高温環境は、材料導管が迅速に、例えば１０秒以下の期間内に、再開放するように、材料導管内の固化材料を溶かすのに十分な熱を提供し得る。特に、固化材料を加熱するための加熱デバイスを追加で設けなくてもよい。むしろ、加熱可能な筐体又はチャンバ１０１を加熱するためにいずれにしても設けられているヒータ２１２は、バルブが開放状態にあるとき、すなわち冷却媒体の供給がないときに、材料導管内の固化材料を溶かすのに十分な熱を提供し得る。

［００６５］本明細書に記載の実施態様によれば、蒸発装置の材料導管を閉鎖するための小型でコスト競争力のある凍結バルブが提供される。このバルブは反応速度が速く、蒸発装置に近い位置で材料導管に取り付けることができる。このバルブは、冷却ガス凍結バルブ、すなわち、冷却ガスを冷却媒体として使用する凍結バルブであり得る。また、冷却ガス凍結バルブは、リチウムなどの高反応性材料を誘導するための材料導管を閉鎖するために使用され得る。液体冷却媒体に関連する潜在的な安全上の危険性は除去される。

［００６６］図３は、本明細書に記載の実施態様による基板１０をコーティングするための蒸着装置２００の概略図である。蒸着装置２００は、本明細書に記載の実施態様のいずれかによる蒸発装置１００を含み、したがって、上記の説明を参照することが可能であり、かかる説明をここでは繰り返さない。

［００６７］蒸着装置２００は、蒸発るつぼ１１０で蒸発した材料を基板に１１０向けて導くための複数のノズル２２０を有する蒸気分配器２１０と、基板１０を蒸気分配器２１０を通過して移動させるための移動可能な基板支持体、特にコーティングドラム２３０と、をさらに含む。

［００６８］蒸着装置２００は、上述した蒸着装置１００に準じて構成され得る複数の蒸着装置、例えば、２つ、３つ、又はそれ以上の蒸着装置を有し得る。図３では、２つのさらなる蒸発装置２６０が概略的に描かれている。複数の蒸発装置は、複数の蒸発装置によって異なるコーティング材料の複数の層又は１つのコーティング材料の１つの厚い層が基板上に堆積され得るように、基板の搬送経路に沿って交互に配置され得る。複数の蒸発装置は、コーティングドラム２３０上に誘導された基板１０が複数の蒸発装置によって続いてコーティングされ得るように、コーティングドラム２３０の周縁に沿って配置され得る。

［００６９］蒸着装置２００は、Ｒ２Ｒコータにおいて、箔のウェブのようなフレキシブル基板をコーティングするように構成され得る。ウェブは、コーティングドラム２３０上のローラーによって誘導され得る。コーティングドラム２３０は、矢印で示すように、回転軸の周囲に回転可能であり、ウェブを蒸発装置の処理領域を通して移動させる。いくつかの実施態様では、フレキシブル基板は、金属箔、特に銅箔を含む。代替的又は追加的に、フレキシブル基板は、グラファイト、ケイ素、及び酸化ケイ素のいずれかを含み得る。

［００７０］蒸発装置及びコーティングドラムは、少なくとも部分的に真空堆積チャンバ（図３では図示せず）内に配置される。蒸発装置の処理領域は、真空堆積チャンバ内にある。

［００７１］本明細書に記載の他の実施態様と組み合わせることができるいくつかの実施態様によれば、蒸発装置１００からコーティングドラム２３０に向かって少なくとも部分的に延びるとともに蒸発装置１００のコーティングウィンドウを画定する加熱可能シールド２５０が提供され得る。加熱可能なシールド２５０は加熱可能であり、加熱可能なシールドが動作温度、例えばいくつかの実施態様では５００℃以上の動作温度、例えば５００℃から６００℃に加熱されたときに、加熱可能なシールド２５０上の蒸気凝縮を低減又は防止することができるようにする。加熱可能なシールド上の蒸気凝縮を防止することは、クリーニングの労力を低減することができるため有益である。さらに、加熱可能なシールド２５０上のコーティングは、加熱可能なシールドによって提供されるコーティングウィンドウの寸法を変更することができる。さらに、加熱可能なシールド上にソース材料が堆積しないとき、ソース材料の利用率は改善され得る。動作温度で提供される加熱可能なシールド２５０に当たる蒸気は、それぞれの蒸気分子が加熱可能なシールド表面ではなく基板表面で終わるように、加熱可能なシールド表面から直ちに再蒸発され得るか又は反射され得る。加熱可能なシールド上への材料堆積は低減又は防止され、クリーニングの労力が低減され得る。

［００７２］本明細書に記載の蒸発るつぼ、蒸着装置、及び蒸発方法は、リチウムを堆積させるために特に有用であり得る。薄膜電池の量産性を改善するために、リチウムが薄いウェブ又は箔に堆積され得る。

［００７３］リチウムは、例えば、電池のアノードを生成するために、薄い銅箔上に堆積され得る。さらに、グラファイト及び／又はケイ素と酸化ケイ素との少なくとも一方を含む層が、薄いウェブ又は箔上に設けられ得る。ウェブ又は箔は、導電層をさらに含み得るか、又はアノードの接触面として機能する導電層からなり得る。ウェブ上の層に堆積したリチウムは、グラファイトと、ケイ素及び酸化ケイ素の少なくとも一方とを含む層のプレリチウム化を提供し得る。

［００７４］大量生産には、高い堆積速度が有益である。しかし、特にロールツーロール堆積プロセスでは、ウェブ又は箔は、非常に薄い。基板上の熱伝達は、蒸発材料の凝縮エネルギーに支配される。さらに、真空プロセスにおける基板からの熱除去は、熱伝導に支配される。したがって、蒸着装置は、基板１０から効果的に熱を除去するように構成されたコーティングドラムを有益に含む。例えば、コーティングドラム２３０は、ドラム表面と基板との間に冷却ガスを提供するように構成されたガスクッションコーティングドラムであり得る。

［００７５］図４は、本明細書に記載の実施態様による蒸発方法を示すためのフロー図である。

［００７６］ボックス４１０では、液体材料が材料導管を通って蒸発るつぼ中に誘導される。液体材料は、反応性材料、例えば、反応性金属であり得る。特に、液体材料は、アルカリ金属又はアルカリ土類金属、特にリチウムであり得る。材料導管を通って誘導される前に、固体ソース材料は、材料加熱器で固体ソース材料の融点を超える温度に加熱されて、液体原料を提供し得る。任意選択的に、液体材料は、ドージングポンプで材料導管を通って圧送され得る。

［００７７］ボックス４２０では、液体材料は、蒸発るつぼ内で蒸発して、蒸発材料を形成する。特に、液体材料は、蒸発るつぼ内でソース材料の蒸発温度を超える温度まで加熱される。

［００７８］任意選択的に、蒸発るつぼは、液体材料のフラッシュ蒸発のために構成され得る。蒸発るつぼは、１つ又は複数の側壁と、１つ又は複数の側壁の下方のリザーバ部分とを有してよく、リザーバ部分は、第１のサイズの第１の断面及び第１のサイズよりも大きい第２のサイズの、第１の断面の上方の第２の断面を有する。１つ又は複数の側壁及びリザーバ部分は、一体的に形成されてもよく、且つ／又は蒸発るつぼは、少なくとも部分的に鋼、Ｍｏ、Ｔａ、又はそれらの組み合わせで作製されてもよい。

［００７９］ボックス４３０では、蒸発材料は、蒸発るつぼから蒸気導管を通って蒸気分配器に誘導され、真空チャンバ内の基板をコーティングするために蒸気分配器から複数の蒸気ノズルを通って基板に向かって導かれる。基板は、コーティング中に蒸気分配器を通過してコーティングドラム上で移動するフレキシブル基板であり得る。

［００８０］ボックス４４０では、材料導管は、材料導管内の液体材料の一部を、特に冷却媒体による冷却によって、より具体的には冷却ガスによる冷却によって固化することにより、閉鎖される。冷却ガスは、希ガス、特にアルゴンであり得る。蒸発るつぼがフラッシュ蒸発用に構成されているとき、材料導管を閉鎖することでるつぼ内の材料の蒸発を速やかに停止させることができる。

［００８１］特に、ボックス４４０では、冷却媒体は、材料導管のあるセクションを取り囲むとともに材料導管と熱的に接触している冷却デバイスの冷却通路を通って誘導され得る。したがって、材料導管の前記セクションに配置された液体材料の一部が冷却されて固化し、材料導管が固化した材料によって塞がれるようになる。

冷却デバイス内の前記冷却ガスは、（ｉ）冷却通路の上流の位置における１５℃以上１５０℃以下の温度、（ｉｉ）２バールから２０バール範囲のガス圧力、（ｉｉｉ）１５ｍ／ｓから５０ｍ／ｓの範囲のガス速度、及び（ｉｖ）１０ｓｌｍから５０ｓｌｍの範囲、例えば約２０ｓｌｍの質量流量のうちの少なくとも１つを有し得る。

［００８３］ボックス４５０では、冷却通路を通る冷却ガスの供給を停止することにより、材料導管は再開放される。これは、例えば、冷却デバイスが、材料導管が通って延びる加熱可能な筐体又はチャンバの高温環境下に配置されているとき、材料導管内の固化材料の溶融に自動的につながる場合がある。

［００８４］上の実施態様は、凍結バルブ用の冷却媒体として主に冷却ガスに依存する。例えば、別のソース材料、例えば弱反応性又は非反応性のみであるソース材料のための材料導管を閉鎖するために、他の冷却媒体も凍結バルブで使用され得ることに留意されたい。例えば、液体冷却媒体は、一部の反応性材料にさえ適している油であり得る。

［００８５］材料導管は、本明細書では、材料蒸発器に液体材料を供給するための材料供給導管として主に説明される。材料供給部は、蒸発るつぼに接続される別の材料導管、例えば蒸発るつぼから蒸気分配器に蒸発した材料を誘導する蒸気導管であってもよいことに留意されたい。蒸気導管は、本明細書に記載の冷却デバイスを用いて蒸気導管内の蒸発材料を凝縮させることにより閉鎖することができる。

［００８６］特に、本明細書では、以下の実施態様について説明する。
実施態様１．蒸発装置であって、液体材料を蒸発させるための蒸発るつぼと、液体材料を蒸発るつぼ中に供給するための材料導管と、材料導管内の液体材料の一部を冷却デバイスで固化させることにより材料導管を閉鎖するように構成されたバルブと、を含む、蒸発装置。

実施態様２．バルブが、冷却ガスを冷却デバイスに誘導するための冷却ガス供給部をさらに含み、冷却デバイスが、冷却ガスで液体材料を冷却するように構成されている、実施態様１に記載の蒸発装置。

実施態様３．冷却ガス供給部が、希ガス供給部、特にアルゴン供給部である、実施態様２に記載の蒸発装置。

実施態様４．冷却ガス供給部が、以下：（ｉ）２バールから２０バール範囲のガス圧力、（ｉｉ）１５ｍ／ｓから５０ｍ／ｓの範囲のガス速度、及び（ｉｉｉ）１０ｓｌｍから５０ｓｌｍの範囲の質量流量のうちの１つ又は複数を有する冷却デバイスの冷却通路を通って冷却ガスを誘導するように構成されている、実施態様２又は３に記載の蒸発装置。

実施態様５．冷却デバイスが、材料導管のあるセクションを取り囲むとともに材料導管と熱的に接触している冷却通路を含む、実施態様１から４のいずれかに記載の蒸発装置。

実施態様６．冷却通路が、材料導管の周囲に螺旋状に又は渦巻状に延びる、実施態様５に記載の蒸発装置。

実施態様７．冷却デバイスと蒸発るつぼとの距離が２０ｃｍ以下である、実施態様１から６のいずれかに記載の蒸発装置。

実施態様８．材料導管が延びる加熱可能な筐体又はチャンバをさらに含み、冷却デバイスが、加熱可能な筐体又はチャンバ内部の材料導管に配置されている、実施態様１から７のいずれかに記載の蒸発装置。

実施態様９．冷却デバイスと冷却デバイスによって取り囲まれた材料導管のあるセクションを加熱可能な筐体又はチャンバ内部の高温環境から熱的に絶縁するために、冷却デバイスを少なくとも部分的に又は完全に包囲する熱絶縁配置をさらに含む、実施態様８に記載の蒸発装置。

実施態様１０．熱絶縁配置が、材料導管の周囲に同軸に延びる１つ又は複数の熱シールドを含む、実施態様９に記載の蒸発装置。

実施態様１１．蒸発るつぼが、反応性材料、特にリチウムを蒸発させるように構成されている、実施態様１から１０のいずれかに記載の蒸発装置。

実施態様１２．蒸発装置であって、蒸発るつぼと；蒸発るつぼに接続された材料導管と；材料導管を冷却ガスで冷却することによって材料導管を閉鎖するように構成されたバルブと；を含む、蒸発装置。蒸発装置は、任意選択的に、実施態様１から１１のいずれかの特徴のいずれかをさらに含み得る。

実施態様１３．基板をコーティングするための蒸着装置であって、実施態様１から１３のいずれかに記載の蒸発装置；蒸発るつぼで蒸発した材料を基板に向けて導くための複数のノズルを有する蒸気分配器；基板を蒸気分配器を通過して移動させるための移動可能な基板支持体と；を含む、蒸着装置。

実施態様１４．蒸発方法であって、液体材料を材料導管に通して蒸発るつぼに誘導することと；蒸発るつぼ内で液体材料を蒸発させることと；材料導管内の液体材料の一部を固化させることにより材料導管を閉鎖することと；を含む、方法。

実施態様１５．液体材料の一部が、冷却ガスで冷却することにより固化される、実施態様１４に記載の方法。

実施態様１６．冷却ガスがアルゴンである、実施態様１５に記載の方法。

実施態様１７．冷却ガスが、材料導管のあるセクションを取り囲む冷却デバイスの冷却通路を通って誘導される、実施態様１５又は１６に記載の方法。

実施態様１８．冷却デバイス内の冷却ガスが、（ｉ）冷却通路の上流の位置における１５℃以上１５０℃以下の温度、（ｉｉ）２バールから２０バール範囲のガス圧力、（ｉｉｉ）１５ｍ／ｓから５０ｍ／ｓの範囲のガス速度、及び（ｉｖ）１０ｓｌｍから５０ｓｌｍの範囲の質量流量のうちの少なくとも１つを有する、実施態様１７に記載の方法。

実施態様１９．冷却通路を通る冷却ガスの供給を停止することによって材料導管を再開放することをさらに含む、実施態様１７又は１８に記載の方法。

実施態様２０．液体材料がアルカリ金属又はアルカリ土類金属である、実施態様１４から１９のいずれかに記載の方法。

実施態様２１．蒸発材料を蒸発るつぼから蒸気分配器中に誘導することと；真空チャンバ内で基板をコーティングするために、蒸発材料を蒸気分配器から複数の蒸気ノズルに通して基板に向かって導くことと；をさらに含む、実施態様１４から２０のいずれかに記載の方法。

［００８７］以上の説明は実施態様を対象としているが、本開示の基本的な範囲を逸脱せずに他の実施態様及び更なる実施態様を考案してもよく、本開示の範囲は、添付の特許請求の範囲によって定められる。

Claims (20)

1. 蒸発装置であって、
   液体材料を蒸発させるための蒸発るつぼと、
   前記液体材料を前記蒸発るつぼ中に供給するための材料導管と、
   前記材料導管内の前記液体材料の一部を冷却デバイスで固化させることにより前記材料導管を閉鎖するように構成されたバルブと、
   を含む、蒸発装置。
2. 前記バルブが、冷却ガスを前記冷却デバイスに誘導するための冷却ガス供給部をさらに含み、前記冷却デバイスが、前記冷却ガスで前記液体材料を冷却するように構成されている、請求項１に記載の蒸発装置。
3. 前記冷却ガス供給部が、希ガス供給部、特にアルゴン供給部である、請求項２に記載の蒸発装置。
4. 前記冷却ガス供給部が、（ｉ）２バールから２０バール範囲のガス圧力、（ｉｉ）１５ｍ／ｓから５０ｍ／ｓの範囲のガス速度、及び（ｉｉｉ）１０ｓｌｍから５０ｓｌｍの範囲の質量流量のうちの１つ又は複数を有する前記冷却デバイスの冷却通路を通して前記冷却ガスを誘導するように構成されている、請求項２に記載の蒸発装置。
5. 前記冷却デバイスが、前記材料導管のあるセクションを取り囲むとともに前記材料導管と熱的に接触している冷却通路を含む、請求項１に記載の蒸発装置。
6. 前記冷却通路が、前記材料導管の周囲に螺旋状に又は渦巻状に延びる、請求項５に記載の蒸発装置。
7. 前記冷却デバイスと前記蒸発るつぼとの間の距離が２０ｃｍ以下である、請求項１から６のいずれか一項に記載の蒸発装置。
8. 加熱可能な筐体又はチャンバであって、前記材料導管がそれらを通って延びている、筐体又はチャンバをさらに含み、前記冷却デバイスが、前記加熱可能な筐体又はチャンバ内部の前記材料導管に配置されている、請求項１から６のいずれか一項に記載の蒸発装置。
9. 前記冷却デバイスと前記冷却デバイスによって取り囲まれた前記材料導管のあるセクションを前記加熱可能な筐体又はチャンバ内部の高温環境から熱的に絶縁するために、前記冷却デバイスを少なくとも部分的に又は完全に包囲する熱絶縁配置をさらに含む、請求項８に記載の蒸発装置。
10. 前記熱絶縁配置が、前記材料導管の周囲に同軸に延びる１つ又は複数の熱シールドを含む、請求項９に記載の蒸発装置。
11. 前記蒸発るつぼが、反応性材料、特にリチウムを蒸発させるように構成されている、請求項１から６のいずれか一項に記載の蒸発装置。
12. 蒸発装置であって、
    蒸発るつぼと、
    前記蒸発るつぼに接続された材料導管と、
    前記材料導管を冷却ガスで冷却することによって前記材料導管を閉鎖するように構成されたバルブと、
    を含む、蒸発装置。
13. 基板をコーティングするための蒸着装置であって、
    請求項１から６のいずれか一項に記載の蒸発装置と、
    蒸発るつぼで蒸発した材料を前記基板に向けて導くための複数のノズルを有する蒸気分配器と、
    前記基板を前記蒸気分配器を通過して移動させるための移動可能な基板支持体と、
    を含む、蒸着装置。
14. 蒸発方法であって、
    液体材料を材料導管に通して蒸発るつぼ中に誘導することと、
    前記蒸発るつぼ内で前記液体材料を蒸発させることと、
    前記材料導管内の前記液体材料の一部を固化させることにより前記材料導管を閉鎖することと、
    を含む、方法。
15. 前記液体材料の前記一部が、冷却ガスで冷却することにより固化される、請求項１４に記載の方法。
16. 前記冷却ガスが、前記材料導管のあるセクションを取り囲む冷却デバイスの冷却通路を通って誘導される、請求項１５に記載の方法。
17. 前記冷却デバイス内の前記冷却ガスが、（ｉ）前記冷却通路の上流の位置における１５℃以上１５０℃以下の温度、（ｉｉ）２バールから２０バールの範囲のガス圧力、（ｉｉｉ）１５ｍ／ｓから５０ｍ／ｓの範囲のガス速度、及び（ｉｖ）１０ｓｌｍから５０ｓｌｍの範囲の質量流量のうちの少なくとも１つを有する、請求項１６に記載の方法。
18. 前記冷却通路を通る前記冷却ガスの供給を停止することによって前記材料導管を再開放することをさらに含む、請求項１６に記載の方法。
19. 前記液体材料がアルカリ金属又はアルカリ土類金属である、請求項１４から１８のいずれか一項に記載の方法。
20. 蒸発材料を前記蒸発るつぼから蒸気分配器中に誘導することと；
    真空チャンバ内で基板をコーティングするために、前記蒸発材料を前記蒸気分配器から複数の蒸気ノズルに通して前記基板に向かって導くことと；
    をさらに含む、請求項１４から１８のいずれか一項に記載の方法。

Images