JP2024503401A - 液化された材料を提供するための装置、液化された材料を供給するための、供給システム及び方法 - Google Patents

液化された材料を提供するための装置、液化された材料を供給するための、供給システム及び方法 Download PDF

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Abstract

蒸着装置が提供される。蒸着装置は、液化された材料を提供するタンクと、変更可能な第1の容積を有する第1のユニットとを含み、当該第1のユニットは、第1のアクチュエータを備え、タンクと流体連通する第1のラインを有する。蒸着装置はさらに、変更可能な第2の容積を有する第2のユニットを含み、当該第2のユニットは、第2のアクチュエータを備え、タンクと流体連通する第2のラインを有する。蒸着装置は、第1のユニット及び第2のユニットと流体連通する蒸発配置構成を含む。第1のアクチュエータ及び第2のアクチュエータは、液化された材料を蒸発配置構成に提供するため、変更可能な第1の容積及び変更可能な第2の容積に交互に力をもたらすように構成されている。【選択図】図1

Description

[0001]本開示の実施形態は、アルカリ金属又はアルカリ土類金属、例えばリチウムの堆積及び蒸着に関する。本開示の実施形態は特に、堆積装置、及び提供された材料を供給するための方法に関する。これらは具体的には、蒸着装置、液化された材料を蒸発配置構成に提供するための供給システム、及び液化された材料を供給する方法に関する。
[0002]基板上に堆積させるための様々な技術、例えば、化学気相成長(CVD)及び物理気相成長(PVD)が知られている。高い堆積速度で堆積させるためには、熱蒸着がPVDプロセスとして使用され得る。熱蒸着の場合、原材料を加熱して、例えば基板上に堆積させることが可能な蒸気を生成させる。加熱された原材料の温度を上げると、蒸気濃度が上昇し、高い堆積速度を促進させることができる。高い堆積速度を達成するための温度は、温度の関数としての原材料の物理的特性(例えば蒸気圧)と、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原材料をタンク内で加熱して、高い蒸気圧で蒸気が生成され得る。蒸気はタンクから、加熱されたマニホールド内のコーティング容積へと輸送され得る。原材料の蒸気は、加熱されたマニホールドからコーティング容積内、例えば真空チャンバ内の基板上に分配することができる。
[0004]近年の薄膜リチウム電池は、リチウム層を含み得る。リチウム層は例えば、基板上に蒸気状態でリチウムを堆積させることにより、形成される。リチウムは反応性が高いため、このような堆積システムを動作及び維持するためには、複数の措置に対処する必要がある。
[0005]アルカリ金属及び/又はアルカリ土類金属の場合、一部の配置構成は、大容量で低コストの製造にあまり適していない。大容量製造にスケーリングしながら、材料の高反応性を管理する上で、この方法は重大な問題を有するからである。これにより、均一に堆積された純粋なリチウムを製造する上での課題が提示される。反応性の高い材料、特にリチウムは、周囲環境(例えばガス)、材料などと反応して、容易に酸化され得る。リチウムは、よりエネルギー密度の高い電池及び蓄電池、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、リチウムは特に興味深い。
[0006]リチウム、及び他のアルカリ金属又はアルカリ土類金属のための一般的な堆積システムはそれぞれ、スパッタ源又は従来の蒸発源及びそれらの操作方法を利用することができる。リチウムのためのスパッタリング法は、リチウムの反応性が原因で、特にコスト及び製造可能性の点で困難である。高い反応性は第一に、ターゲット(スパッタリングに必要な構成要素)の製造に影響を与え、第二に、結果として得られるターゲットの取り扱いに影響を与える。リチウムの融点は183℃と比較的低いので、融点が高出力密度スパッタリングレジームに対して、また高体積及び低コスト製造のためのより柔軟なレジームに対して制限を課すため、堆積速度も制限され得る。言い換えると、リチウムの融点が低いことにより、適用可能な最大出力が制限され、そのため、達成可能な最大堆積速度が制限されるということである。
[0007]上記に鑑み、新規な堆積装置、特に蒸発材料の提供を制御するための蒸着装置及び方法を有することが、有利である。
[0008]上記に鑑み、独立請求項に記載の蒸着装置、蒸発配置構成に液化された材料を提供するための供給システム、及び液化された材料を供給するための方法が提供される。本開示のさらなる態様、利点及び特徴は、明細書及び添付図面から明らかである。
[0009]一実施形態によれば、蒸着装置が提供される。この蒸着装置は、液化された材料を提供するためのタンクと、変更可能な第1の容積を有する第1のユニットとを備え、当該第1のユニットは、第1のアクチュエータと、タンクと流体連通する第1のラインとを含む。この蒸着装置はさらに、変更可能な第2の容積を有する第2のユニットを含み、当該第2のユニットは、第2のアクチュエータと、タンクと流体連通する第2のラインとを含む。この蒸着装置はさらに、蒸発配置構成を備え、当該蒸発配置構成は、第1のユニット及び第2のユニットと流体連通している。第1のアクチュエータ及び第2のアクチュエータは、液化された材料を蒸発配置構成に提供するため、変更可能な第1の容積及び変更可能な第2の容積に交互に力をもたらすように構成されている。
[0010]一実施形態によれば、液化された材料を蒸発配置構成に提供するための供給システムが提供される。この供給システムは、変更可能な第1の容積を有するとともに第1のアクチュエータを備える、第1のユニット、及び変更可能な第2の容積を有するとともに第2のアクチュエータを備える、第2のユニットを含む。第1のアクチュエータ及び第2のアクチュエータは、液化された材料を蒸発配置構成に提供するための第1の容積及び第2の容積を交互に変化させるための第1のユニット及び第2のユニットに、交互に力をもたらすように構成されている。
[0011]一実施形態によれば、液化された材料を供給するための方法が提供される。この方法は、タンク内で材料を液化すること;液化された材料をタンクから、変更可能な第1の容積を有する第1のユニットへと、及び変更可能な第2の容積を有する第2のユニットへと、提供すること;液化された材料を第1のユニットから蒸発配置構成に向かって輸送する第1の力をもたらす第1のアクチュエータにより、変更可能な第1の容積に作用を及ぼすこと;液化された材料を第2のユニットから蒸発配置構成に向かって輸送する第3の力をもたらす第2のアクチュエータにより、変更可能な第2の容積に作用を及ぼし、第1の力よりも小さい第2の力をもたらす第1のアクチュエータにより、変更可能な第1の容積に作用を及ぼすこと;並びに第3の力よりも小さい第4の力をもたらす第2のアクチュエータにより、変更可能な第2の容積に作用を及ぼすこと、を含む。
[0012]複数の実施形態はまた、開示された方法を実施するための装置を対象としており、記載されたそれぞれの方法態様を実施するための装置部品を含む。これらの方法態様は、ハードウェアコンポーネントによって、適切なソフトウェアによりプログラムされたコンピュータによって、2つの任意の組み合わせによって、又は任意の他の方法で行うことができる。さらに、本開示による実施形態は、記載された装置を操作するための方法にも向けられている。これは、装置のあらゆる機能を実行するための方法態様を含む。
[0013]上述の本開示の特徴を詳細に理解可能なように、先に簡潔に要約した、本開示のより具体的な説明については、実施形態を参照することができる。添付図面は、本開示の実施形態に関連し、以下のとおりである。
本明細書に記載された実施形態による蒸着装置を示す。 本明細書に記載された実施形態による蒸着装置を示す。 本明細書に記載された実施形態による蒸着装置を示す。 本明細書に記載された実施形態による方法のフロー図を示す。
[0014]以下、本開示の様々な実施形態について詳細に参照して、当該実施形態の1つ以上の例が図に示される。以下の図面の説明において、同一の参照番号は同一の構成要素を指す。一般的には、個々の実施形態に関する相違点のみが説明される。各例は、本開示をするために提供されるものであり、本開示の限定を意図するものではない。さらに、1つの実施形態の一部として図示又は説明される特徴は、他の実施形態で、又は他の実施形態と組み合わせて使用して、さらなる実施形態をもたらし得る。本明細書は、このような変形及び変形例を含むことが意図されている。
[0015]以下の図面の説明において、同一の参照番号は、同一又は類似の構成要素を指す。一般的には、個々の実施形態に関する相違点のみが説明される。別段の定めがない限り、ある部分又は態様の説明は、別の実施形態における対応する部分又は態様にも同様に適用される。
[0016]以下では、蒸発させる材料としてのリチウムについて、1又は複数の蒸発概念を説明する。いくつかの実施形態(本明細書に記載された他の実施形態と組み合わせ可能)によれば、蒸発概念はまた、他の材料に適用され得る。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も適用され得る。さらに、蒸発概念は、ロールツーロールコーターで数ミクロン以上の層厚をもたらす非常に高い堆積速度のために、有利に使用され得る。
[0017]アルカリ金属又はアルカリ土類金属、例えばリチウムの蒸発のために、蒸発させて基板上に堆積されるべき材料は有利には、蒸発前に液化される。液化された材料を蒸発配置構成へと導くことは、導管を通じて材料を蒸発器へと押圧するため、液化された材料に力を加えるために加圧された不活性ガスの使用を含み得る。典型的には、流量計を含むバルブが、液化された材料の流量、ひいては結果として生じる蒸発速度を制御するために使用される。しかしながら、蒸発させる材料の提供をガス圧により調節すると不正確になることがあり、材料提供の中断につながることがあり、ひいては非効率的な蒸発プロセスにつながり得る。
[0018]上記に鑑みると、改善された材料提供は、蒸発効率、システムメンテナンス、及び処理された基板の歩留まりに関して有利である。
[0019]いくつかの実施形態によれば、材料、特にアルカリ金属若しくはアルカリ土類金属を蒸発させる方法、又は当該材料を蒸発させるための装置が、提供される。材料を提供するように構成されたタンクが、提供される。タンクは、第1の区画に設けられ得る。液化された材料を提供するために材料を加熱するように構成された加熱配置構成が、提供される。タンクはさらに、液化された材料を得るために材料を加熱するように構成され得る。タンクは、材料を加熱するための加熱アセンブリを含み得る。
[0020]タンクは、タンク内のガスの入口のために構成されたガス入口を含むことができ、ここで、特にガスの圧力制御をもたらすことができる。このガスは例えば、アルゴンなどの不活性ガスであり得る。液化された材料をフラッシュ蒸発させるように構成された蒸発ゾーンが、第2の区画に設けられ得る。タンクと蒸発ゾーンとの間に流体連通をもたらすライン又は導管が、設けてられ得る。ライン又は導管内の液体材料の流量により、堆積速度が規定される。流速は、本開示の実施形態に従って調整可能である。いくつかの実施形態(本明細書に記載された他の実施形態と組み合わせ可能)によれば、蒸発ゾーンがるつぼ内に設けられ得る。るつぼは、蒸発配置構成、特に複数のノズル(例えばノズルの1次元アレイ又はノズルの2次元アレイ)を有する蒸発配置構成に含まれ得る。
[0021]図1は、蒸着装置100を示す。蒸着装置は、破線101で示される第1の区画を含み得る。第1の区画は、蒸発させる材料の溶融温度以上の温度を維持するように構成され得る。例えばリチウムの場合、第1の区画の第1の温度は、190℃以上、例えば220℃以上、さらなる例としては250℃以上であり得る。大気条件は、第1の区画に設けられ得る。いくつかの実施形態(本明細書に記載された他の実施形態と組み合わせ可能)によれば、大気条件は、2%以下、例えば1%以下、又はさらに0.5%以下の相対湿度で提供され得る。よって第1の区画は、除湿器、特に上述の相対湿度を提供するように構成された除湿器を含み得る。第1の区画における湿度を低下させることは、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、例えばリチウムを蒸発させるために特に有利であり得る。
[0022]本明細書に記載された任意の他の実施形態と組み合わせ可能な実施形態によれば、蒸発させる材料を提供するためのタンク102が提供される。ガス入口104は、タンクに配置され得る。ガス入口104は、タンク102と流体連通するガス導管を提供し得る。ガス、例えばアルゴンなどの不活性ガスが、タンク102内に配置され得る。タンク内に過圧を発生させるため、ガス入口104に圧力制御をもたらされ得る。タンク内では、蒸発させる材料が液化され得る。蒸発配置構成において堆積される液体材料は、装置を通じて複数のラインにより導かれ得る。タンク102内の過圧により、液体材料を複数のラインを通じて移動させ得る。特に、タンク内の過圧は、供給システム110に液体材料を提供し得る。いくつかの実施形態(本明細書に記載された他の実施形態と組み合わせ可能)によれば、タンク102内の圧力は、蒸発中に一定になるように制御され得る。タンク102内の圧力は、堆積速度の調整に利用しなくてもよい。
[0023]本明細書に記載された他の実施形態と組み合わせ可能ないくつかの実施形態によれば、蒸着装置が、液化された又は液体の材料を得るため、材料に熱をもたらすための加熱配置構成を含む。加熱配置構成は、熱をもたらすように、例えば材料の溶融温度以上の温度を第1の区画101内に提供するように構成され得る。追加的又は代替的に、加熱配置構成は、タンク内の材料に熱をもたらすため、例えば材料の溶融温度以上の温度をもたらすために、タンク102に設けられ得る。
[0024]本明細書に記載された任意の他の実施形態と組み合わせ可能な実施形態によれば、蒸着装置が、供給システム110を含み得る。供給システム110は、第1のユニット及び第2のユニットを含み得る。第1のユニット及び第2のユニットは、蒸発配置構成に所定容積の液体材料を提供するように構成され得る。特に、第1のユニット及び第2のユニットは、蒸発配置構成に液体材料を交互に提供するように構成され得る。
[0025]本明細書に記載された任意の他の実施形態と組み合わせ可能な実施形態によれば、蒸着装置が、変更可能な第1の容積を有するとともに第1のアクチュエータを備える、第1のユニットを含む。第1のユニットは、タンクと流体連通する第1のラインL1を含む。蒸着装置はさらに、変更可能な第2の容積及び第2のアクチュエータを有する、第2のユニットを含む。第2のユニットは、タンクと流体連通する第2のラインL2を含む。第1のラインL1及び第2のラインL2は、装置を通じて液化された材料を導く複数のラインのラインであり得る。第1のユニット及び第2のユニットは、蒸発配置構成と流体連通させるための導管Lを含み得る。複数のラインは、導管Lを含み得る。第1のユニット及び第2のユニットは、供給システム110に含まれ得る。第1のアクチュエータ及び第2のアクチュエータは、液化された材料を蒸発配置構成に提供するための変更可能な第1の容積及び変更可能な第2の容積に、交互に力をもたらすように構成されている。換言すれば、変更可能な第1の容積及び変更可能な第2の容積は、液体材料を蒸発配置構成へと提供するために、交互に変更され得る。
[0026]いくつかの実施形態(本明細書に記載された他の実施形態と組み合わせ可能)によれば、第1の区画101は、第1の区画へのインターフェースに、又は第1の区画の周囲に少なくとも部分的に、断熱部を備え得る。よって、第1の区画内の温度は、蒸発させる材料の溶融温度を上回ってよく、特に常に溶融温度を上回り得る。区画内の1又は複数の構成要素、特に蒸発させる材料と接触する構成要素が、溶融温度を上回って設けられ得る。リチウムなどの材料のブロッキングが回避され得る。例えば、第1のラインL1及び/又は第2のラインL2などの複数のラインには、不良な熱伝導体である材料、例えばステンレス鋼が備えられ得る。例えば導管Lは、第1の区画101へのインターフェースに絶縁体を有し得る。
[0027]本明細書に記載された任意の他の実施形態と組み合わせ可能な実施形態によれば、第1のユニット及び第2のユニットは、例えば導管Lを介して、蒸発配置構成140と流体連通し得る。蒸発配置構成は、第2の区画141に設けられ得る。蒸発配置構成は、るつぼ130、及び当該るつぼと流体連通する囲い142を含み得る。この囲い、すなわち分配囲いは、蒸気分配パイプ又は蒸気分配シャワーヘッドであり得る。蒸気は、囲いの壁内、又は囲いの壁に設けられた複数のノズルを通じて、囲い142から出ることができる。特に、囲い内の圧力は、第2の区画内、例えば真空チャンバ内の圧力と比較して少なくとも一桁(at least one magnitude)大きく、当該第2の区画には、蒸発配置構成が少なくとも部分的に配置され得る。第2の区画141は、処理チャンバであり得る。
[0028]本明細書に記載された任意の他の実施形態と組み合わせ可能な実施形態によれば、第2のチャンバが、ポンプ136を含み得る。ポンプ136は、処理領域のために真空チャンバを少なくとも部分的に排気するために利用される真空ポンプであり得る。複数の実施形態によれば、蒸着装置が、コントローラを含み得る。コントローラは、第1のアクチュエータ、第2のアクチュエータ、第1の動作可能な流量制限装置、第2の動作可能な流量制限装置、第3の動作可能な流量制限装置、及び第4の動作可能な流量制限装置、並びにタンクのガス入口におけるガスの圧力制御を制御するように構成され得る。さらにコントローラは、タンクの補充を制御するように構成され得る。
[0029]本明細書に記載された任意の他の実施形態と組み合わせ可能な実施形態によれば、図2に例示的に示されるように、蒸着装置が、供給システム110を含み得る。供給システム110は、第1のユニット112、及び第2のユニット114を含み得る。供給システム110はさらに、タンク102を含み得る。第1のユニット112は、変更可能な第1の容積116を含み、第2のユニットは、変更可能な第2の容積118を含む。第1の容積及び第2の容積には、タンク102からの液化された材料が備えられ得る。材料は、第1のユニット、すなわち第1の容積に、そして第2のユニット、すなわち第2の容積に、それぞれ第1のラインL1及び第2のラインL2を介して、提供され得る。第1のユニット及び第2のユニット、特に変更可能な第1の容積、変更可能な第2の容積、並びに第1のライン及び第2のライン、並びに第3のライン及び第4のライン、並びに導管Lは、耐腐食性の材料製であってよく、当該材料は例えば、ステンレス鋼、ステンレス鋼合金、及び/又はモリブデンである。
[0030]本明細書に記載された任意の他の実施形態と組み合わせ可能な実施形態によれば、タンク102は、材料をタンクに提供するための充填入口を含み得る。充填入口は、タンクの充填容積を調整するための流量制限装置105、例えばバルブを含み得る。特に、充填入口は、タンク102内で溶融させる原料、すなわち液化させる原料を提供するように構成され得る。よって、液化された材料は、タンクの内部及びタンクから供給システム及び蒸発配置構成に向かって、連続的に提供され得る。
[0031]本明細書に記載された任意の他の実施形態と組み合わせ可能な実施形態によれば、第1のラインは、第1のユニットに向かう液化された材料の第1の流れを調節するための、第1の動作可能な流量制限装置106を含み得る。第2のラインは、第2のユニットに向かう液化された材料の第2の流れを調節するための、第2の動作可能な流量制限装置107を含み得る。タンク内の液化された材料は、液化された材料に力をもたらすことによって、すなわち液化された材料を第1のラインL1及び第2のラインL2へと押圧するために不活性ガスをタンク内に配置することによって、第1のユニット及び第2のユニットに提供され得る。第1の動作可能な流量制限装置106及び第2の動作可能な流量制限装置107を制御することにより、液化された材料が、第1のユニット及び第2のユニットにそれぞれ配置され得る。
[0032]本明細書に記載された任意の他の実施形態と組み合わせ可能な実施形態によれば、第1のユニットは、例えば導管Lを介して、蒸発配置構成を有する第1のユニットの流体連通をもたらす第3のラインL3を含み得る。第3のラインL3は、導管Lに接続され得る。第3のラインL3は、第1のユニット112から、すなわち変更可能な第1の容積116から、蒸発配置構成に向かう材料の流れを制御するための第3の動作可能な流量制限装置108を含み得る。第2のユニットは、例えば導管Lを介して、蒸発配置構成を有する第2のユニットの流体連通をもたらす第4のラインL4を含み得る。第4のラインL4は、導管Lに接続され得る。第4のラインL4は、第2のユニット114から、すなわち変更可能な第2の容積118から、蒸発配置構成に向かう材料の流れを制御する第4の動作可能な流量制限装置109を含み得る。供給システム及び蒸発配置構成は、図3に例示的に示されている。
[0033]本明細書に記載された任意の他の実施形態と組み合わせ可能な実施形態によれば、蒸発配置構成に向かって液化された材料を提供するために、第1の容積116及び第2の容積118が変更され得る。特に、第1の容積及び第2の容積は、蒸発配置構成に向けて材料を提供するために圧縮され得る。追加的又は代替的に、例えば蒸発配置構成に向けた材料の提供を停止するために、第1の容積及び第2の容積がそれぞれ拡張され得る。容積を圧縮することとは、装置の容積を圧縮することとして、又は第1のユニット及び/又は第2のユニットの内部に設けられた材料の容積を圧縮することとして、理解され得る。
[0034]本明細書に記載された任意の他の実施形態と組み合わせ可能な実施形態によれば、第1のユニット112及び第2のユニット114はそれぞれ、第1のアクチュエータ120及び第2のアクチュエータ121を含む。第1のアクチュエータ及び第2のアクチュエータは、液化された材料について規定された容積が蒸発配置構成に提供され得るように、規定された運動を提供し得る。第1のアクチュエータ及び第2のアクチュエータはそれぞれ、モータ122を含み得る。モータ122は、第1のユニット及び/又は第2のユニットのそれぞれに接続され得る。第1のアクチュエータ及び第2のアクチュエータは、リニアモータ、特にモータ駆動スピンドルギア、クランクシャフト及び/又はラックアンドピニオンドライブであり得る。例えば、モータ駆動スピンドルギアの各ターンは、モータ駆動スピンドルギアが操作されるときに蒸発配置構成に提供される液化された材料の所定容積に対応し得る。第1のアクチュエータ及び第2のアクチュエータは、変更可能な第1の容積及び変更可能な第2の容積に交互に力をもたらし、第1の容積及び第2の容積を交互に変更して、液化された材料を蒸発配置構成に提供するように構成され得る。第1のユニット及び/又は第2のユニットから蒸発配置構成に向かう材料の流れは、それぞれ第1のアクチュエータ及び/又は第2のアクチュエータによってもたらされる力を介して、調整され得る。力が大きいほど、蒸発配置構成に向かってより多くの材料が提供され得る。
[0035]有利には、アクチュエータを制御することによって、すなわちアクチュエータにより各ユニットにもたらされる力を制御することによって、材料の流れがより正確に調整され得る。よって、蒸発配置構成に提供される材料の供給、すなわち蒸発配置構成に提供される材料の量の調整を、より容易にすることができ、また改善することができる。さらに有利には、蒸発配置構成に向けた材料の提供は、アクチュエータのそれぞれに逆の力をもたらすことによって瞬時に停止され得る。
[0036]例えば、液化された材料は、タンク102から第1のユニットに提供されてよく、すなわち、第1の動作可能な流量制限装置106が開放されてよく、液化された材料は、タンクから第1のユニットに提供され、第1の容積に配置され得る。その後、第1のアクチュエータは、第1のユニットに、すなわち第1の容積に、第1の容積が変更されるように、例えば縮小又は圧縮されるように、力をもたらし得る。よって、液化された材料は、第3のラインL3に配置されてよく、第3の動作可能な流量制限装置108を開放することによって、蒸発配置構成に向けて提供され得る。材料の流量は、第1のアクチュエータにより第1のユニット又は第1の容積にもたらされる力を制御することによって、すなわち第1のアクチュエータの速度によって、制御され得る。蒸発配置構成に第1のユニットを介して材料を提供しながら、第2の動作可能な流量制限装置107を開放することができ、タンク102から第2のユニット又は第2の容積に、液化された材料が提供され得る。第1の容積がほぼ完全に縮小又は圧縮されると、第1のアクチュエータによって第1のユニット又は1の容積にもたらされる力が少なくなり、すなわち、第1のアクチュエータの速度を減速させることができ、第4の動作可能な流量制限装置109が開放され得る。その後、第2のアクチュエータは、第2のユニットに、すなわち第2の容積に、第2の容積が変更されるように、すなわち縮小又は圧縮されるように、力をもたらし得る。よって、液化された材料は、第4のラインL4に配置されてよく、蒸発配置構成に向かって提供され得る。第3の動作可能な流量制限装置108は、閉鎖され得る。第1の動作可能な流量制限装置106は開放されてよく、第1のユニット又は第1の容積には、タンク102からの材料が提供されてよく、その一方で材料は、第2のユニットにより、蒸発配置構成に提供され得る。
[0037]本明細書に記載された任意の他の実施形態と組み合わせ可能な実施形態によれば、上記のような手順が繰り返されてもよく、すなわち、第2のユニット又は第2の容積がほぼ完全に縮小又は圧縮されるとき、第2のアクチュエータによって第2のユニット又は第2の容積にもたらされる力が少なくなり、すなわち、第2のアクチュエータの速度を減速させることができ、第3の動作可能な流量制限装置108が開放され得る。その後、第1のアクチュエータは、第1のユニット又は第1の容積に力をもたらしてよく、当該手順は上記のように繰り返すことができる。タンク102の補充、すなわちタンクへの原料提供は、タンクから第1のユニット及び/又は第2のユニットに材料が提供されない場合に、生じ得る。
[0038]第1のユニット及び第2のユニットの双方、すなわち第1の容積及び第2の容積はいずれも、蒸発配置構成に向かって第1及び第2のユニットのうち1つから材料を提供する前に、タンクから材料が提供され得ることが理解されるべきである。
[0039]本明細書に記載された任意の他の実施形態と組み合わせ可能な実施形態によれば、第1の動作可能な流量制限装置106、第2の動作可能な流量制限装置107、第3の動作可能な流量制限装置108及び第4の動作可能な流量制限装置109は、バルブ、特にボールバルブ又は凍結バルブであり得る。動作可能な流量制限装置は、動作可能な流量制限装置をそれぞれ開放及び/又は閉鎖するためのコントローラによって、制御され得る。
[0040]本明細書に記載された任意の他の実施形態と組み合わせ可能な実施形態によれば、第1のユニット、すなわち第1の容積に力をもたらすこと、又は第2のユニット、すなわち第2の容積に力をもたらすことはそれぞれ、第2のアクチュエータによって第2のユニット又は第2の容積に対して、より小さい力をもたらすことと同時に起こってよく、第1のアクチュエータによって第1のユニット又は第1の容積に対して、より小さい力をもたらすことと同時に起こり得る。よって、第2のユニット若しくは第2の容積の材料がほぼなくなったとき、又は第1のユニット若しくは第1の容積の材料がほぼなくなったときにはそれぞれ、材料の提供が中断されないように、又は材料が連続的に提供され得るように、第1のユニット若しくは第1の容積によって、又は第2のユニット若しくは第2の容積によって、液化された材料が瞬時に提供され得る。
[0041]本明細書に記載された任意の他の実施形態と組み合わせ可能な実施形態によれば、第1のユニットは第1の圧縮装置を含むことができ、第2のユニットは、第2の圧縮装置を含み得る。第1の圧縮装置及び第2の圧縮装置はそれぞれ、第1の容積116及び第2の容積118を含み得る。特に第1の圧縮装置及び第2の圧縮装置は、膜ベローズであり得る。
[0042]本明細書に記載された任意の他の実施形態と組み合わせ可能な実施形態によれば、第1のユニットは、第1の押圧装置を含むことができ、第2のユニットは、第2の押圧装置、特に、第1のユニットの第1の容積及び第2のユニットの第2の容積を減少又は圧縮するためのコンプレッサ及び/又はフォーサを、それぞれ含み得る。押圧装置は、材料を第1の容積及び/又は第2の容積から蒸発配置構成に向かって押し出すように構成され得る。第1のアクチュエータ及び第2のアクチュエータは、第1の押圧装置及び第2の押圧装置の速度又は力を制御する第1の押圧装置及び第2の押圧装置にそれぞれ、接続され得る。
[0043]本明細書に記載された他の任意の実施形態と組み合わせ可能な実施形態によれば、第1のアクチュエータ及び/又は第2のアクチュエータは、第1のユニット、すなわち第1の容積、及び/又は第2のユニット、すなわち第2の容積にそれぞれ逆の力を加え得る。逆の力をもたらすことによって、第1の容積及び/又は第2の容積が拡張され得る。このようにして、第1のユニット及び/若しくは第2のユニット、又は第1の容積及び/若しくは第2の容積の(再)充填が有効化され得る。また、第1のユニット及び/又は第2のユニットに、すなわち第1の容積及び/又は第2の容積に逆の力をもたらすことにより、第1のユニット及び/又は第2のユニットから蒸発配置構成に向かう材料の提供が、停止され得る。複数のライン、特に導管Lにおける毛細管力により、液化された材料を導管の内側の後方へ、すなわち供給システムの方向に移動させることができ、これによって材料の提供が、瞬時に停止され得る。
[0044]いくつかの実施形態(本明細書に記載された他の実施形態と組み合わせ可能)によれば、図3に例示的に示されるように、蒸着装置が提供される。蒸着装置100は、供給システム及び蒸発配置構成を含み得る。供給システムは、第1の区画101に設けられ得る。供給システムは、図2に関して説明したような供給システムであり得る。例えば、蒸着装置は、液化された材料を提供するためのタンク102と、変更可能な第1の容積116を有する第1のユニット112と、変更可能な第2の容積118を有する第2のユニット114とを含み得る。タンクには、充填入口を介して、液化すべき材料が提供され得る。液化すべき材料の提供は、流量制限装置105によって調整され得る。また、タンクは、タンク内に過圧をもたらすためのガス入口104を含み得る。タンクは、第1のラインを介して第1のユニットと流体連通し得る。第1のラインは、第1の動作可能な流量制限装置106を含み得る。また、タンクは、第2のラインを介して第2のユニットと流体連通し得る。第2のラインは、第2の動作可能な流量制限装置107を含み得る。液化された材料は、タンク102内で過圧を確立して液体材料を第1ライン及び/又は第2ラインへと押圧することによって、第1のユニット及び/又は第2のユニットに提供され得る。第1のユニットは、第1の容積116を変更するための第の1アクチュエータ120を含み得る。第1のアクチュエータ120は、モータ122を含み得る。第2のユニットは、第2の容積118を変更するための第2のアクチュエータ121を含み得る。第2のアクチュエータ121は、モータ122を含み得る。第1のアクチュエータ120及び/又は第2のアクチュエータ121はそれぞれ、第1の容積及び/又は第2の容積を変更するように構成され得る。第1の容積及び/又は第2の容積を変更することによって、液体材料は、第1のユニット及び/又は第2のユニットから蒸発配置構成140に向かって提供され得る。蒸着装置は、蒸発配置構成に液体材料を提供するための導管Lを含み得る。第1のユニットは、第3のラインを介して導管Lと流体連通し得る。第3のラインは、第3の動作可能な流量制限装置108を含み得る。また、第2のユニットは、第4のラインを介して導管Lと流体連通し得る。第4のラインは、第4の動作可能な流量制限装置109を含み得る。
[0045]本明細書に記載された任意の他の実施形態と組み合わせ可能な実施形態によれば、蒸発配置構成140は、るつぼ130、及び当該るつぼと流体連通する囲い142を含み得る。蒸発配置構成は、第2の区画141に設けられ得る。蒸発配置構成は、フラッシュ蒸発用に構成され得る。囲い、すなわち分配囲いは、蒸気分配パイプ又は蒸気分配シャワーヘッドであり得る。蒸気は、囲いの壁内に、又は囲いの壁に設けられた複数のノズル142を通って、囲いから出ることができる。特に、囲い内の圧力は、蒸発器が少なくとも部分的に配置されている第2のチャンバ、例えば真空チャンバ内の圧力と比較して、少なくとも一桁大きい。
[0046]本明細書に記載された任意の他の実施形態と組み合わせ可能な実施形態によれば、液化された又は液体の材料は、供給システムから、すなわち第1のユニット及び第2のユニットから、蒸発配置構成に向かって提供され得る。液体材料は、蒸発のためにるつぼ130に提供され得る。るつぼは、液体材料を蒸発させる温度に加熱され得る。るつぼは、電気ヒーターで加熱され得る。例えば、るつぼは、グラファイトヒーターに接続され得る。本明細書において「蒸発温度」とは、原材料が蒸発する複数のノズルの上流のるつぼ内の温度として理解され得る。例えば、リチウムを蒸発させる場合、るつぼ内の蒸発温度は、600℃を超える温度、例えば750℃から850℃に設定され得る。
[0047]本明細書に記載された任意の他の実施形態と組み合わせ可能な実施形態によれば、蒸発させた材料は、るつぼから分配用囲い、例えば囲い142に導かれ得る。蒸発させた材料は、分配囲いから、基板10上に、又は基板10に向かって、複数のノズル144を通って導かれ得る。例えば、基板10は、薄いウェブ又は箔、特にロールツーロール真空蒸着装置の薄いウェブ又は箔であり得る。基板は、蒸発させた材料でコーティングされ得る。蒸発配置構成は、基板上に材料を堆積させるのに適した任意の蒸発配置構成、特に金属、殊にアルカリ土類金属を基板に堆積させるのに適した任意の蒸発配置構成であり得ることが理解されるべきである。蒸発配置構成は、例えば囲いでの材料の凝縮を避けるために、堆積中に蒸発配置構成を加熱するためのさらなる加熱配置構成を含み得ることが、さらに理解されるべきである。さらに、供給システムは、任意の蒸発システム又は材料堆積システムと組み合わせ可能である。
[0048]本明細書に記載された任意の他の実施形態と組み合わせ可能な実施形態によれば、基板に提供される材料、すなわち液化され、供給システムによって提供される材料は、金属、特にリチウム、金属合金、及び他の気化可能な材料などであり得る。さらなる別の実施形態によれば、追加的又は代替的に、材料は、マグネシウム(Mg)、イッテルビウム(YB)及びフッ化リチウム(LiF)を含み得る。本明細書に記載された他の実施形態と組み合わせ可能な実施形態によれば、蒸発配置構成、るつぼ及び/又はノズルの温度は、少なくとも600℃、又は特に600℃と1000℃との間、又は殊に600℃と800℃との間であり得る。本明細書に記載された他の実施形態と組み合わせ可能な実施形態によれば、当該温度は、±10°C以下の偏差を有し得る。
[0049]本明細書に記載された任意の他の実施形態と組み合わせ可能な実施形態によれば、例えばリチウムが、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。また、グラファイトと、ケイ素及び酸化ケイ素のうち少なくとも一方とを含む層が、薄いウェブ又は箔上に提供され得る。ウェブ又は箔はさらに、アノードの接触面となる導電層を含むか、又は当該導電層からなり得る。ウェブ上の層に堆積されたリチウムにより、グラファイトと、ケイ素及び酸化ケイ素のうち少なくとも1つとを含む層のプレリチオ化が、もたらされ得る。
[0050]有利には、液体の又は液化された材料を蒸発配置構成に提供するための供給システムを提供することによって、基材をコーティングするための連続的な材料提供を確保及び改善することができる。材料提供、すなわち蒸発配置構成に提供される材料の流れは、蒸発配置構成における材料の連続的な蒸発を確立可能なように、より正確に調整され得る。さらに、結果として生じる蒸発速度は、正確なやり方で、間接的に調整され得る。さらに有利には、蒸発プロセスは、例えば第2の区画のメンテナンス、例えば処理チャンバのメンテナンスのために、供給システムを介した液体材料の提供を直ちに停止することにより、直ちに停止され得る。よって、機械的圧縮により、蒸発速度が正確に調整され得る。
[0051]さらに有利には、液体材料、例えばリチウムを供給システム内に提供することにより、蒸発配置構成における材料と他の分子(例えば酸素)との反応を、特に材料が蒸発配置構成に入るときに、回避又は防止することができる。こうして、蒸着装置の通気、特に第2の区画の通気、例えば処理チャンバの通気を容易にすることができ、負の副作用のリスクなしに提供することができる。
[0052]本明細書に記載された任意の他の実施形態と組み合わせ可能な実施形態によれば、図4に例示的に示されるように、液化された材料を供給するための方法400が提供される。この方法は、タンク内の材料を液化すること(図4のボックス450で示される)を含む。材料は、液化された材料を提供するために、タンク内で溶融温度以上に加熱され得る。
[0053]本明細書に記載された任意の他の実施形態と組み合わせ可能な実施形態によれば、本方法はさらに、液化された材料をタンクから、変更可能な第1の容積を有する第1のユニットに、及び変更可能な第2の容積を有する第2のユニットに提供することを含む(図4のボックス460で示される)。材料は、複数のラインを介して提供され得る。特に、材料は、第1のラインを介して第1のユニットに、及び第2のラインを介して第2のユニットに提供され得る。材料は、第1の変更可能な容積、及び第2の変更可能な容積にそれぞれ、提供され得る。材料は、第1のユニット及び第2のユニットに同時に、又は順次、提供され得る。第1のユニット及び第2のユニットに材料を提供するため、タンク内に不活性ガスを配置することにより、タンク内に過圧が発生し得る。例えばアルゴンが、ガス入口を介してタンク内に提供され得る。過圧は、タンクから第1のユニット及び第2のユニットに提供される材料の量を制御するように制御され得る。複数の実施形態によれば、タンクは、液化すべき材料で連続的に補充され得る。
[0054]本明細書に記載された任意の他の実施形態と組み合わせ可能な実施形態によれば、本方法はさらに、液化された材料を第1のユニットから蒸発配置構成に向かって輸送する第1の力をもたらす第1のアクチュエータにより、変更可能な第1の容積に作用を及ぼすこと(図4のボックス470で示される)を含む。第1の力は、第1のユニットから蒸発配置構成への材料の流量を制御するように修正され得る。例えば、第1の力は、蒸発配置構成により多くの材料をもたらすために、大きてもよく、蒸発配置構成により少ない材料をもたらすために、小さくてもよい。
[0055]本明細書に記載された任意の他の実施形態と組み合わせ可能な実施形態によれば、本方法はさらに、液化された材料を第2のユニットから蒸発配置構成に向かって輸送する第3の力をもたらす第2のアクチュエータを用いて、変更可能な第2の容積に作用を及ぼすこと(図4のボックス480で示される)を含む。第3の力は、第1のユニットから蒸発配置構成への材料の流量を制御するように修正され得る。本方法はさらに、変更可能な第1の容積に対して、第1の力よりも小さい第2の力をもたらす第1のアクチュエータにより、作用を及ぼすことを含む。例えば、変更可能な第2の容積に第3の力をもたらす場合、第1の力よりも小さい第2の力は、変更可能な第1の容積にもたらされ得る。よって、第2のユニットから蒸発配置構成への材料提供を開始すると、第1のユニットから蒸発配置構成に向かう材料の流れが低下し得る、すなわち、第1のユニットから蒸発配置構成に向かって提供される材料が少なくなり、その後、停止され得る。
[0056]本明細書に記載された任意の他の実施形態と組み合わせ可能な実施形態によれば、本方法はさらに、第3の力よりも小さい第4の力をもたらす第2のアクチュエータにより、変更可能な第2の容積に作用を及ぼすこと(図4のボックス490で示される)を含む。また、第4の力を変更可能な第2の容積にもたらす場合、第4の力よりも大きい第1の力が、変更可能な第1の容積に加えられ得る。よって、第2のユニットによって比較的少ない材料が提供される場合、材料は、第1のユニットから蒸発配置構成に提供され得る。第2のユニットから蒸発配置構成に向かって材料の流れが低下してもよく、すなわち、より少ない材料が第2のユニットから蒸発配置構成に向かって提供され、その後停止され得る。
[0057]本明細書に記載された任意の他の実施形態と組み合わせ可能な実施形態によれば、第1の力及び第2の力は、第1のアクチュエータを調節することにより、調節され得る。例えば、第1の力及び第2の力は、第1のアクチュエータの速度を増加させることにより、増加し得る。また、第1の力及び第2の力は、第1のアクチュエータの速度を低下させることにより、低下し得る。同様に、第3の力及び第4の力は、第2のアクチュエータを調整することにより、調整され得る。例えば、第3の力及び第4の力は、第2のアクチュエータの速度を増加させることにより、増加し得る。また、第3の力及び第4の力は、第2のアクチュエータの速度を低下させることにより、低下し得る。よって、蒸発配置構成に向かう材料の流れは、第1のアクチュエータ及び第2のアクチュエータをそれぞれ制御することにより、正確に調整され得る。
[0058]本明細書に記載された任意の他の実施形態と組み合わせ可能な実施形態によれば、本方法はさらに、タンク内の液化された材料に対して、ガス、特に不活性ガスにより作用を及ぼすことを含み得る。よって、第1のユニット及び第2のユニット、すなわち変更可能な第1の容積及び変更可能な第2の容積は、タンク内で液化された材料により再充填され得る。材料が第2のユニットにより、蒸発配置構成に向かって提供される場合、第1のユニット、すなわち変更可能な第1容積が補充されてよく、すなわちタンク内の過圧が提供されてよく、材料が第1のユニットに向かって導かれ得る。材料を導くことは、液化された材料を導き、第1のユニット内、すなわち変更可能な第1の容積内に配置できるようにするための、第1の動作可能な流量制限装置(例えばバルブ)を開放することを含み得る。同様に、材料が第1のユニットにより、蒸発配置構成に向かって提供される場合、第2のユニット、すなわち変更可能な第2の容積が補充され得る。タンク内の過圧が提供されてよく、材料は、第2のユニットに向かって導かれ得る。材料を導くことは、液化された材料を導いて、第2のユニット、すなわち第2の容積内に配置することを可能にするために、第2の動作可能な流量制限装置(例えばバルブ)を開放することを含み得る。
[0059]本明細書に記載された任意の他の実施形態と組み合わせ可能な実施形態によれば、本方法はさらに、液化された材料をタンクから第1のユニットに輸送するため、変更可能な第1の容積に対して、第1の負の力により作用を及ぼすことを含み得る。よって、第1の変更可能な容積を拡張させることができ、液化された材料は、第1のユニットに、すなわち拡張された変更可能な第1の容積に提供され得る。第1の動作可能な流量制限装置は、開放状態であり得る。さらに、本方法は、液化された材料をタンクから第2のユニットに輸送するため、変更可能な第2の容積に対して、第2の負の力により、作用を及ぼすことを含み得る。よって、第2の変更可能な容積を拡張させることができ、液化された材料は、第2のユニットに、すなわち拡張された変更可能な第2の容積に提供され得る。第2の動作可能な流量制限装置は、開放状態であり得る。
[0060]本明細書に記載された任意の他の実施形態と組み合わせ可能な実施形態によれば、本方法はさらに、変更可能な第1の容積及び/又は変更可能な第2の容積に対して、負の力により作用を及ぼすとき、第1のユニット又は第2のユニットから蒸発配置構成に向かって、液化された材料の輸送を停止することを含み得る。換言すれば、本方法は、第1のユニットから蒸発配置構成に向かう材料の輸送を停止するため、変更可能な第1の容積に対して、第1の負の力により作用を及ぼすことを含み得る。第1のユニットから蒸発配置構成に向けて提供された材料の流れは、停止され得る。さらに、本方法は、第2のユニットから蒸発配置構成に向かう材料の輸送を停止するため、変更可能な第2の容積に対して、第2の負の力により作用を及ぼすことを含み得る。第2のユニットにより提供される材料の流れは、停止され得る。こうして、第1のユニット及び/又は第2のユニットからの材料提供が、正確に調整され得る。
[0061]上記のことは本開示の実施形態に向けられているが、本開示の他の実施形態及びさらなる実施形態を、これらの基本的な範囲から逸脱することなく考案することができ、その範囲は、以下の特許請求の範囲によって決定される。

Claims (17)

  1. 蒸着装置であって、該蒸着装置は、
    液化された材料を提供するためのタンク、
    変更可能な第1の容積を有する第1のユニットであって、第1のアクチュエータと、タンクと流体連通する第1のラインとを含む、第1のユニット、
    変更可能な第2の容積を有する第2のユニットであって、第2のアクチュエータと、前記タンクと流体連通する第2のラインとを含む、第2のユニット、並びに
    前記第1のユニット及び前記第2のユニットと流体連通する蒸発配置構成、
    を備え、
    前記第1のアクチュエータ及び前記第2のアクチュエータが、前記蒸発配置構成に前記液化された材料を提供するため、前記変更可能な第1の容積及び前記変更可能な第2の容積に交互に力をもたらすように構成されている、蒸着装置。
  2. 前記液化された材料を得るため、前記材料に熱をもたらすための加熱配置構成をさらに備える、請求項1に記載の蒸着装置。
  3. 前記第1のラインは、前記第1のユニットに向かう前記液化された材料の第1の流れを調節するための、第1の動作可能な流量制限装置を備え、前記第2のラインは、前記第2のユニットに向かう前記液化された材料の第2の流れを調節するための、第2の動作可能な流量制限装置を備える、請求項1又は2に記載の蒸着装置。
  4. 前記タンクが、前記液化された材料を前記第1のユニット及び前記第2のユニットに提供するため、前記タンクにガスを提供するためのガス入口を備える、請求項1から3のいずれか一項に記載の蒸着装置。
  5. 前記タンクが、前記タンクに前記材料を提供するための充填入口を備える、請求項1から4のいずれか一項に記載の蒸着装置。
  6. 前記第1のユニットは、第1の圧縮装置を備え、前記第2のユニットは、第2の圧縮装置を備え、特に第1の圧縮装置及び第2の圧縮装置が、膜ベローズである、請求項1から5のいずれか一項に記載の蒸着装置。
  7. 前記第1のユニットが、第1の押圧装置を備え、前記第2のユニットが、第2の押圧装置、特にコンプレッサ及び/又はフォーサを備える、請求項1から5のいずれか一項に記載の蒸着装置。
  8. 前記第1のユニット及び前記第2のユニットが、耐腐食性の材料製である、請求項1から7のいずれか一項に記載の蒸着装置。
  9. 前記第1の動作可能な流量制限装置及び前記第2の動作可能な流量制限装置が、バルブ、特にボールバルブ又は凍結バルブであり得る、請求項3から8のいずれか一項に記載の蒸着装置。
  10. 前記材料が、アルカリ金属又はアルカリ土類金属からなる群から選択される金属である、請求項1から9のいずれか一項に記載の蒸着装置。
  11. 液化された材料を蒸発配置構成に提供するための供給システムであって、該供給システムは、
    変更可能な第1の容積を有するとともに第1のアクチュエータを備える、第1のユニット、
    変更可能な第2の容積を有するとともに第2のアクチュエータを備える、第2のユニット、
    を備え、
    前記第1のアクチュエータ及び前記第2のアクチュエータは、前記第1のユニット及び前記第2のユニットに交互に力をもたらし、前記第1の容積及び前記第2の容積を交互に変更して、前記液化された材料を前記蒸発配置構成に提供するように構成されている、供給システム。
  12. 前記第1のアクチュエータ及び前記第2のアクチュエータは、リニアモータ、特にモータ駆動スピンドルギア、クランクシャフト及び/又はラックアンドピニオンドライブである、請求項11に記載の供給システム。
  13. 液化された材料を供給するための方法であって、該方法は、
    タンク内で材料を液化すること、
    液化された材料を、前記タンクから、変更可能な第1の容積を有する第1のユニットへと、及び変更可能な第2の容積を有する第2のユニットへと、提供すること、
    前記液化された材料を前記第1のユニットから蒸発配置構成に向かって輸送する第1の力をもたらす第1のアクチュエータにより、変更可能な第1の容積に作用を及ぼすこと、
    前記液化された材料を前記第2のユニットから前記蒸発配置構成に向かって輸送する第3の力をもたらす第2のアクチュエータにより、変更可能な第2の容積に作用を及ぼし、前記第1の力よりも小さい第2の力をもたらす前記第1のアクチュエータにより、変更可能な第1の容積に作用を及ぼすこと、並びに
    前記第3の力よりも小さい第4の力をもたらす前記第2のアクチュエータにより、変更可能な第2の容積に作用を及ぼすこと、
    を含む、方法。
  14. 前記第1のユニットから前記蒸発配置構成に向かう材料の輸送を停止するため、前記変更可能な第1の容積に対して、第1の負の力により作用を及ぼすことをさらに含む、請求項13に記載の方法。
  15. 前記第2のユニットから前記蒸発配置構成に向かう材料の輸送を停止するため、前記変更可能な第2の容積に対して、第2の負の力により作用を及ぼすことをさらに含む、請求項13又は14に記載の方法。
  16. 前記液化された材料を前記第1のユニット及び第2のユニットに提供することが、前記タンク内の前記液化された材料に対して、ガス、特に不活性ガスにより作用を及ぼすことを含む、請求項13から15のいずれか一項に記載の方法。
  17. 前記タンクが、液化すべき材料によって連続的に再充填される、請求項13から16のいずれか一項に記載の方法。
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