JP5781429B2 - 真空蒸着源のためのインジェクター - Google Patents

Description

本発明は、真空蒸着室内の材料の蒸発または昇華を意図する真空蒸着源のためのインジェクターに関するものである。

このような真空蒸着室は、例えばＣＩＧＳ（銅、インジウム、ガリウム、セレン）太陽電池またはＯＬＥＤ（有機発光デバイス）ダイオードの製造に使用される。

この真空蒸着源は、特に水平型トップダウンまたはボトムアップ並行システムにおけるガラスパネルのセレン化のためのセレンの蒸発に使用される。

ＷＯ２００８／０７９２０９公報は、ＯＬＥＤダイオードの製造のための有機材料または無機材料の蒸発を意図した公知の真空蒸着源を開示している。

この真空蒸着源は、真空蒸着システムに取り付け可能な本体を備えている。この本体は、互いに分離可能な第１および第２本体部分を備えている。バルブには、縦長な形状をし、蒸発された材料を拡散するための幾つかの出口オリフィスを有するインジェクターが接続されている。このインジェクターは、その外面に配置された加熱手段に加熱される。

インジェクターが水平型ボトムアップ構造に使用される場合には、複数のノズルはインジェクターの底部に配置される。

各ノズルは、インジェクターの内部と外部に連通した流路を備えている。この流路は、ノズルの上面を介してインジェクターの内部に開口している。

蒸着工程の間、蒸発された材料の一部は、インジェクターの内面に吸着されて、酸化される。温度の変動のために、酸化された材料にクラックが生ずる。酸化された材料の幾つかの破片がインジェクターから剥がれ、ノズルの頂面に落下し、複数のノズルの一部の閉塞を引き起こす。

このノズルの閉塞は、材料によって被覆されるべきパネル上への蒸発された材料の不均一な散布を引き起こす。

ＷＯ２００８／０７９２０９公報

本発明の目的は、酸化された材料によるノズルの閉塞を防止することのできるインジェクターを提供することにある。

この目的のために、前記インジェクターは、縦方向軸を有し、かつ真空蒸着源に接続可能な入口および蒸発された材料を拡散するための少なくとも１つのノズルを備えたインジェクション・ダクトを備え、該ノズルは側面および上面を持つ。

本発明によると、前記ノズルは、該インジェクション・ダクトの外側に開口する主流路およびインジェクション・ダクトの内部を前記主流路に連通する少なくとも１つの横方向供給流路を備え、該横方向供給流路は、酸化された材料による前記ノズルの閉塞を防止するため、ノズルの側面を介して前記インジェクション・ダクトの内部に開口する横方向オリフィスを有する。

本発明は、酸化された材料によるノズルの閉塞を防止するインジェクターを提供する。

ノズルの主流路の上部開口が酸化された材料の破片で覆われている場合、側面供給流路を介して、蒸発された材料を散布できる。

それは、酸化された材料の破片の有無にかかわらず、水平型ボトムアップ並行真空工程室にある太陽電池パネルの表面に蒸発された材料の均一散布を保証することを可能にする。

インジェクターを洗浄する２つの工程の間の間隔が長くなることにより、低コストをもたらす。

インジェクターは、これを洗浄するため真空工程室から離脱されるので、蒸着工程が中断されることが減り、生産性を増加させる。

さまざまな実施形態によると、本発明はまた、単独で、あるいは、技術的に可能な組み合わせのすべてが考えられる、以下の特性と関係がある：
−横方向供給流路の横方向オリフィスは、該ノズルの上面の近傍に位置付けられる；
これは、インジェクターの底で凝縮してしまった材料がノズルに流れ込むのを防止することを可能にする。
−前記ノズルは、該主流路に垂直な２つの横方向供給流路を備え、該主流路と該横方向供給流路は、縦方向軸に垂直である；
−該主流路は、上部開口により該ノズルの上面を介して該インジェクション・ダクトの内部に開口した上方部分を備える；
−該ノズルの上面は、円錐形状またはとがった形状をしている。

この形状は、前記ノズルの上面にとどまる酸化された材料の破片による前記ノズルの主流路の上部開口の閉塞を防止することを可能にする。

本発明の説明は、以下の図により明らかにされる。

本発明の実施例による、インジェクターを立体的に示す。 このインジェクターを縦断面図により示す。 前記インジェクターをＡ−Ａ断面図により示す。 前記インジェクターの細部を縦断面図により示す。

図１および２に示されるように、インジェクターは、第１の真空容積１０を区切るインジェクション・ダクト１を備える。前記インジェクション・ダクト１は、縦方向に伸び、円形断面を持つ管状形状を有する。

前記インジェクション・ダクト１は、真空蒸着源に接続可能な入口２および蒸発された材料を真空蒸着室（図示せず）に拡散するための少なくとも１つのノズル３を備える。

図４の実施例では、前記インジェクション・ダクト１は、縦方向軸１１に従って、等間隔で一列に並べられた複数のノズル３を備える。

好ましくは、前記ノズル３は、該ノズル３が支えられるブロックを形成する直線ノズルアセンブリ１２に組み込まれている。

それぞれのノズル３は、インジェクション・ダクト１の外側に開口する主流路６と、前記インジェクション・ダクトを前記主流路６に連通する少なくとも１つの横方向供給流路７を備える。

前記横方向供給流路７は、インジェクション・ダクト１の第１の真空容積１０の内部にノズル３の側面４を介して開口する横方向オリフィス８を有する。このオリフィス８の横方向への位置調整は、酸化された材料によるノズル３の閉塞を防止するためにある。

好ましくは、前記主流路６および前記横方向供給流路７は、円形断面を有する。該断面は卵形のように違っていてもよい。

前記主流路６および前記横方向供給流路７の直径は、同一または異なっていてもよい。

好ましくは、前記主流路６の直径は、前記横方向供給流路７の直径より大きい。
各主流路６の直径は、異なっていてもよい。
前記横方向供給流路７は、前記主流路６から上流に位置する。

インジェクターの第１の真空容積１０の気相にある材料は、前記横方向供給流路７次いで前記主流路６を通過し、真空工程室の中へ散布される。

図１から４の実施例において、各ノズル３は、主流路６に対し反対に位置し、主流路６および縦方向軸１１に垂直である２つの横方向流路７を備えている。前記主流路６は前記縦方向軸１１に垂直である。

他の構造も可能である。たとえば、前記主流路６は、前記縦方向軸１１に対し傾いていてもよい。主流路６はすべて、整列していてもしていなくてもよい。

あるいは、前記横方向供給流路７は、前記主流路６に垂直とは異なる方向に配向されていてもよい。

前記横方向供給流路７と前記主流路６を整列させ、前記縦方向軸１１に対し傾く固有の流路を形成してもよい。

あるいは、各ノズル３が、２つ以上の横方向供給流路７を備えていてもよい。

好ましくは、前記横方向供給流路７の前記横方向オリフィス８は、前記ノズル３の上面５の近傍に位置している。

可能性のある実施形態では、前記主流路６は、インジェクション・ダクト１の内部にノズル３の上面５を介して開口する上部開口２９を有する上方部分９を備える。

あるいは、前記主流路６は、前記インジェクターに開口しない。

可能性のある実施形態では、前記ノズル３の前記上面５は、円錐形状をしているか、傾いている。
前記ノズル３の前記上面５は、角度を形成するために連結された２つの斜面を備えていてもよい。

インジェクション・ダクト１は、直径の大きい第１の部分１３ａと直径の小さい第２の部分１３ｂを備える。

前記ノズルアセンブリ１２は、前記第１の部分１３ａに位置する。

前記インジェクション・ダクト１の前記第１の部分１３ａと前記第２の部分１３ｂは、円錐部分１４で連結している。

前記インジェクター１は、前記インジェクション・ダクト１の壁を囲む加熱装置１５、１５’を備える。

前記インジェクター１は、前記インジェクション・ダクト１を少なくとも部分的に囲む付加壁１６を備える。前記付加壁１６と前記インジェクション・ダクト１は、第１の真空容積１０と前記インジェクター１の外側とは区別できる、密閉して分離される第２の真空容積１７を画定する。

前記加熱装置１５、１５’は、前記第２の真空容積１７内に位置し、前記加熱装置１５、１５’と蒸発された材料との接触を防ぐ。

前記第２の真空容積１７における圧力は、１０^−２トール〜１０^−４トールで構成され、好ましくは、１０^−３で構成される。

前記第１の真空容積１０の圧力は、１０^−６に達し得る。

前記加熱装置１５、１５’はコネクタ１８により給電される。前記インジェクター１は、前記加熱装置１５、１５’の温度を管理する温度センサー１９を備える。

前記付加壁１６は、前記インジェクション・ダクト１が組み込まれる追加の覆いを形成する。その追加の覆いは管状形状である。

前記付加壁１６は、ノズルアセンブリ１２の前に開口部２０を備えていてもよい。前記ノズル３は前記付加壁１６を通して現れる。

図３に示すように、各ノズル３は、前記インジェクション・ダクト１の内側面から突き出る上部２６と、前記インジェクション・ダクト１の外面から突き出る下部２７を備える。前記下部２７は、インジェクション・ダクト１と前記付加壁１６の間に位置し、カートリッジのような加熱素子２８に囲まれている。

前記ノズル３の上部２６は、前記インジェクション・ダクト１の第１の真空容積１０中に位置し、２つの前記横方向供給流路７を備える。

前記主流路６は、前記ノズル３を垂直に貫通している。前記主流路６は、前記付加壁１６を介し、前記インジェクターの外側に開口する。

前記付加壁１６は、前記インジェクション・ダクト１の入口２の近傍まで伸びる。

前記付加壁１６は、前記インジェクター１の入口２とノズル３との間に位置する中間部２１を有する。

前記中間部２１は、前記インジェクション・ダクト１を囲む少なくとも１つのベロー２２、２２’を含有する。前記ベローは、インジェクション・ダクト１が加熱されたとき、前記インジェクション・ダクト１の縦方向膨張を相殺するため伸延することができる。

前記インジェクション・ダクトは、例えば、４５０℃から５５０℃の間の温度で加熱される。

好ましくは、前記中間部２１は、金属製の２つのベロー２２、２２’を備える。

前記中間部２１は、部分的に前記インジェクション・ダクト１の第２の部分１３ｂを囲む。前記中間部２１は、前記インジェクション・ダクトの入口２の近くに位置する。

前記加熱装置１５、１５’は、少なくとも前記中間部２１までのインジェクション・ダクト１の第１の部分１３ａを囲む第１の加熱手段１５を有する。
前記第１の加熱手段１５は、前記付加壁１６に沿って配置され、縦方向に配置されるいくつかのカートリッジを備えてもよい。

前記加熱装置１５、１５’は、前記インジェクション・ダクト１の第２の部分１３ｂを囲む第２の加熱手段１５’を有する。
前記第２の加熱手段１５’は、前記インジェクション・ダクト１の入口２から円錐部分１４まで伸びる。

前記中間部２１は、該中間部２１を真空蒸着源に連結する第１のフランジ２３と、前記中間部２１を真空蒸着室に連結する第２のフランジ２４を備える。前記第１のフランジ２３と前記第２のフランジ２４は、向かい合って配置される。各フランジは、前記中間部２１の壁と一体になったプレートを備える。

前記第１と第２のベロー２２、２２’は、温度の機能で変動する前記インジェクション・ダクト１の長さに従って、前記インジェクション・ダクト１に沿って縦方向に伸張および圧縮することができる。

前記インジェクターは、前記加熱装置１５、１５’を保護する絶縁素子２５を備える。

前記インジェクターは、３００℃から５００℃の間の温度で加熱されるとき、１０^−３トールよりも高い蒸気圧を有する材料を散布するのに使用される。

好ましくは、前記材料は、例えば、セレニウムか蛍光体である。

例えば、前記蒸着室の内部に設置される前記インジェクターの部分は、２２００から２６００ｍｍの長さを有し、該インジェクターは、全長３０００から３５００ｍｍ、直径１００から１３０ｍｍ、長さ５００から１８００ｍｍに沿って配置される少なくとも１００個のノズルを有してもよい。

Claims (5)

1. 縦方向軸（１１）を有し、かつ真空蒸着源に接続可能な入口（２）および蒸発された材料を拡散するための少なくとも１つのノズル（３）を備えたインジェクション・ダクト（１）を備え、このノズル（３）が側面（４）および上面（５）を持っている
   真空蒸着源のためのインジェクターにおいて、
   前記ノズル（３）は、インジェクション・ダクト（１）の外側に開口した主流路（６）およびインジェクション・ダクト（１）の内部を前記主流路（６）に連通する少なくとも１つの横方向供給流路（７）を備え、この横方向供給流路（７）が、酸化された材料による前記ノズル（３）の閉塞を防止するため、ノズル（３）の側面（４）を介して前記インジェクション・ダクト（１）の内部に開口する横方向オリフィス（８）を有することを特徴とする真空蒸着源のためのインジェクター。
2. 前記横方向供給流路（７）の横方向オリフィス（８）は、前記ノズル（３）の上面（５）の近傍に位置していることを特徴とする請求項１に記載の真空蒸着源のためのインジェクター。
3. 前記ノズル（３）は、前記主流路（６）に垂直な２つの横方向供給流路（７）を備え、前記主流路（６）と２つの横方向供給流路（７）が前記縦方向軸（１１）に垂直であることを特徴とする請求項１または２に記載の真空蒸着源のためのインジェクター。
4. 前記主流路（６）は、前記ノズル（３）の上面（５）を介して前記インジェクション・ダクト（１）の内部に開口した上部開口（２９）を有する上方部分（９）を備えている請求項１〜３のいずれか１項に記載の真空蒸着源のためのインジェクター。
5. 前記ノズル（３）の上面（５）が、円錐形状またはとがった形状をしていることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の真空蒸着源のためのインジェクター。