KR20160095091A - 증착 배열체, 증착 장치 및 그의 동작 방법들 - Google Patents

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Abstract

알칼리 금속 또는 알칼리 토금속을 포함하는 재료의 증발을 위한 그리고 기판 상에서의 재료의 증착을 위한 증착 배열체가 설명된다. 증착 배열체는 재료를 액화하도록 구성된 제 1 챔버 ― 제 1 챔버는 제 1 챔버에서의 가스의 유입구로 구성된 가스 유입구를 포함함 ―, 액화된 재료를 증발시키도록 구성된 증발 구역, 액화된 재료를 위한, 제 1 챔버와 증발 구역 사이의 유체 연통을 제공하는 라인 ― 라인은, 라인의 유동 저항을 정의하는 제 1 부분을 포함함 ―, 상기 유동 저항을 갖는 라인을 통하는 액화된 재료의 유량을 제어하기 위해 제 1 챔버에서의 가스의 유량을 제어하도록 구성된 밸브, 및 증발된 재료를 기판을 향하여 지향시키기 위한 하나 또는 그 초과의 배출구들을 포함한다.

Description

증착 배열체, 증착 장치 및 그의 동작 방법들{DEPOSITING ARRANGEMENT, DEPOSITION APPARATUS AND METHODS OF OPERATION THEREOF}
[0001] 본 개시물의 실시예들은, 알칼리(alkali) 금속들 또는 알칼리 토금속들(alkaline earth metals), 이를테면 리튬의 증착 및 증발(evaporation)에 관한 것이다. 본 개시물의 실시예들은 특히, 증발된(vaporized) 재료의 제어를 위한, 증발 배열체들, 증착 장치들, 및 이들의 작동 방법들에 관한 것이다. 구체적으로, 본 발명의 실시예들은, 알칼리 금속 또는 알칼리 토금속을 포함하는 재료의 증발을 위한 그리고 기판 상에서의 재료의 증착을 위한 증착 배열체, 알칼리 금속 또는 알칼리 토금속을 포함하는 재료의 증발을 위한 그리고 기판 상에서의 재료의 증착을 위한 증착 장치, 및 알칼리 금속 또는 알칼리 토금속, 특히 금속성 리튬을 포함하는 재료를 증발시키는 방법에 관한 것이다.
[0002] 현대의 박막 리튬 배터리들은 일반적으로, 진공 챔버 내에서 생성되며, 리튬 층을 포함하여 몇 개의(several) 층들이 기판에 제공된다. 리튬 층은, 예를 들어, 기판 상에 증기 상태로 리튬을 증착하는 것을 통하여 형성된다. 리튬은 고 반응성이기 때문에, 그러한 증착 시스템들을 작동시키고 유지보수하기 위해 복수의 방안들(measures)이 다루어질(addressed) 필요가 있다. 예를 들어, 진공 챔버를 개방시킨 후, 주변 공기의 산화 증기들, 특히 H2O에 대한 노출 및 직원과의 접촉이 최소화되어야 한다.
[0003] 또한, 고 증착 레이트들(rates) 및 증가된 균일성을 갖는 증발이 요구된다. 많은 타입들의 박막 증착 시스템들이 이전에 사용되었다(deployed). 그리고 알칼리 금속들 및/또는 알칼리 토금속들에 대해, 박막 증착 시스템들의 일부 전형적인 배열체들이 적용되어 왔다. 그러나, 이러한 전형적인 배열체들은, 고 용적 생산으로 스케일링(scaling)되면서, 방법들이 재료들의 높은 반응성을 관리하는데 심각한 난제들을 가지기 때문에, 고 용적 및 저가 제조에 대해 그렇게 다루기가 쉽지(amenable) 않다. 이는 균일하게 증착된 순수한 리튬을 생성하는데 심각한 난제들을 야기한다. 널리 알려진 바와 같이, 이러한 타입들의 재료들, 특히 리튬은 주변 환경들, 예를 들어, 가스들, 재료들, 등과 반응하여 쉽게 산화될 수 있다. 그에 따라, 리튬은, 더 높은 에너지 밀도의 베터리들 및 어큐물레이터들(accumulators)의 생산에 적합하기 때문에, 특히 관심 대상이다.
[0004] 리튬, 및 다른 알칼리 금속들 또는 알칼리 토금속들을 위한 일반적인 증착 시스템들은 각각, 스퍼터링 소스들 또는 종래의 증발 소스들 및 이들의 작동 방법들을 활용한다. 리튬에 대한 스퍼터링 방법들은, 리튬의 반응성을 고려할 때, 특히 비용 및 제조가능성(manufacturability)에 관하여 도전적이다(challenging). 고 반응성은 처음에는, 스퍼터링에 필요한 컴포넌트인 타겟의 제조에 영향을 미치며, 다음으로는 결과로 초래된 타겟들의 핸들링에 영향을 미친다. 그에 따라, 주변 공기와의 반응으로부터 타겟 재료가 보호될 필요가 있기 때문에, 비-반응성 타겟들에 비해, 수송, 설치, 예방 유지보수, 등이 더 어렵다. 타겟 활용이 전형적으로 100%가 아니기 때문에, 타겟 상에서 소모된 재료를 처리(dispose)하는 것으로부터 다른 난제가 비롯된다. 따라서, 안전한 처리(disposal)를 위해, 사용자가 잔류 재료들을 중화시키거나 반응시킬 필요가 있다. 또한 추가로 그리고 더 중요하게, 리튬의 용융점이 183℃로 비교적 낮기 때문에, 증착 레이트가 또한 제한될 수 있는데, 이는 용융점이 고 전력 밀도 스퍼터링 체계(high power density sputtering regime), 높은 용적 및 더 저 비용의 제조를 위한 더 다루기 쉬운 체계를 제한하기 때문이다. 다시 말해서, 리튬의 낮은 용융점은, 인가될 수 있는 최대 전력을, 그리고 따라서, 달성될 수 있는 최대 증착 레이트를 제한한다.
[0005] 통상적인 증발 시스템들에서, 액체 리튬 유동(liquid lithium flow)은 기계적으로 작동하는(mechanically working) 밸브들에 의해 제어된다. 리튬의 고 반응성때문에, 밸브를 차단할(block) 수 있고 이러한 밸브들의 적절한 동작을 방해할 수 있는 슬러그/입자들(slug/particles)(예를 들어, 리튬 산화물들(oxides) 또는 수산화물들(hydroxides))의 형성을 회피하기 어렵다. 게다가, 액체 리튬과 접촉하게 되는, 밸브의 파트들(parts)은, 적어도 얼마 동안 액체 리튬을 견디는(resist) 스테인리스 스틸 또는 몰리브덴으로 구성될 필요가 있다. 그러나, 폴리머들 또는 세라믹들은 사용될 수 없는데, 이는, 리튬이 그러한 재료들을 부식시키기 때문이다.
[0006] 상기 내용을 고려하여, 당업계의 문제들 중 적어도 일부를 극복하는, 증발된 재료의 제어를 위한, 새로운 증착 배열체들, 증착 장치들, 및 그의 동작 방법들이 필요하다.
[0007] 상기 내용을 고려하여, 증착 배열체, 증착 장치 및 증발 방법이 제공된다. 본 개시물의 추가의 양태들, 장점들 및 특징들은, 청구항들, 상세한 설명, 및 첨부 도면들로부터 명백하다.
[0008] 일 실시예에 따르면, 알칼리 금속 또는 알칼리 토금속을 포함하는 재료의 증발을 위한 그리고 기판 상에서의 재료의 증착을 위한 증착 배열체가 제공된다. 증착 배열체는 재료를 액화하도록(liquefying) 구성된 제 1 챔버 ― 제 1 챔버는 제 1 챔버에서의 가스의 유입구로 구성된 가스 유입구를 포함함 ―, 액화된 재료를 증발시키도록 구성된 증발 구역, 액화된 재료를 위한, 제 1 챔버와 증발 구역 사이의 유체 연통(fluid communication)을 제공하는 라인 ― 라인은, 라인의 유동 저항(flow resistance)을 정의하는 제 1 부분을 포함함 ―, 상기 유동 저항을 갖는 라인을 통하는 액화된 재료의 유량을 제어하기 위해 제 1 챔버에서의 가스의 유량을 제어하도록 구성된 밸브, 및 증발된 재료를 기판을 향하여 지향시키기 위한 하나 또는 그 초과의 배출구들을 포함한다.
[0009] 다른 실시예에 따르면, 알칼리 금속 또는 알칼리 토금속을 포함하는 재료의 증발을 위한 그리고 기판 상에서의 재료의 증착을 위한 증착 장치가 제공된다. 장치는, 장치 내의 기판 상에 재료를 증착하기 위한 진공 챔버, 및 증착 배열체를 포함한다. 증착 배열체는 재료를 액화하도록(liquefying) 구성된 제 1 챔버 ― 제 1 챔버는 제 1 챔버에서의 가스의 유입구로 구성된 가스 유입구를 포함함 ―, 액화된 재료를 증발시키도록 구성된 증발 구역, 액화된 재료를 위한, 제 1 챔버와 증발 구역 사이의 유체 연통(fluid communication)을 제공하는 라인 ― 라인은, 라인의 유동 저항(flow resistance)을 정의하는 제 1 부분을 포함함 ―, 상기 유동 저항을 갖는 라인을 통하는 액화된 재료의 유량을 제어하기 위해 제 1 챔버에서의 가스의 유량을 제어하도록 구성된 밸브, 및 증발된 재료를 기판을 향하여 지향시키기 위한 하나 또는 그 초과의 배출구들을 포함한다.
[0010] 추가의 실시예에 따르면, 알칼리 금속 또는 알칼리 토금속, 특히 금속성 리튬을 포함하는 재료를 증발시키는 방법이 제공된다. 방법은, 제 1 챔버에서 재료를 액화하는 단계, 액화된 재료를 제 1 챔버로부터 라인 ― 라인은, 라인의 유동 저항을 정의하는 제 1 부분을 포함함 ― 을 통해 증발 구역으로 안내하는 단계, 상기 유동 저항을 갖는 라인을 통하는 액화된 재료의 유량을 제어하기 위해, 제 1 챔버에서의 가스의 유량을 제어하는 단계, 증발 구역에서 재료를 증발시키는 단계, 및 재료의 증기를 기판 상에 지향시키는 단계를 포함한다.
[0011] 본 개시물의 상기 열거된 특징들이 상세히 이해될 수 있는 방식으로, 앞서 간략히 요약된 본 개시물의 더 구체적인 설명이 실시예들을 참조로 하여 이루어질 수 있다. 첨부 도면들은 본 개시물의 실시예들에 관한 것이며 이하에서 설명된다.
도 1은, 본원에서 설명되는 실시예들에 따른, 알칼리 금속들 또는 알칼리 토금속들, 예컨대 리튬의 증발을 위한 증착 배열체의 개략도를 도시한다.
도 2는, 본원에서 설명되는 추가적인 실시예들에 따른, 알칼리 금속들 또는 알칼리 토금속들, 예컨대 리튬의 증발을 위한 다른 증착 배열체의 개략도를 도시한다.
도 3은, 본원에서 설명되는 추가적인 실시예들에 따른, 알칼리 금속들 또는 알칼리 토금속들, 예컨대 리튬의 증발을 위한 또다른 증착 배열체의 개략도를 도시한다.
도 4는, 본원에서 설명되는 더 추가적인 실시예들에 따른, 알칼리 금속들 또는 알칼리 토금속들, 예컨대 리튬의 증발을 위한 증착 배열체 및 장치의 개략도를 도시한다.
도 5는, 본원에서 설명되는 더 추가적인 실시예들에 따른, 알칼리 금속들 또는 알칼리 토금속들, 예컨대 리튬의 증발을 위한 또다른 증착 배열체 및 장치의 개략도를 도시한다. 그리고,
도 6은, 본원에서 설명되는 실시예들에 따른 증발 방법의 흐름도를 도시한다.
[0012] 이제, 본 개시물의 여러가지 실시예들에 대한 참조가 상세히 이루어질 것이며, 실시예들 중 하나 또는 그 초과의 예들이 도면들에 예시된다. 도면들에 대한 하기의 설명 내에서, 동일한 참조 번호들은 동일한 컴포넌트들을 나타낸다. 일반적으로, 개별적인 실시예들에 대한 차이점들만이 설명된다. 각각의 예는 본 개시물에 대한 설명으로서 제공되며, 본 개시물에 대한 제한으로서 의미되지 않는다. 또한, 일 실시예의 일부분으로서 예시되거나 설명되는 특징들은, 또 다른 실시예를 산출(yield)하기 위해, 다른 실시예들에 대해 또는 다른 실시예들과 함께 사용될 수 있다. 상세한 설명은 그러한 변형예들 및 변화들을 포함하는 것으로 의도된다.
[0013] 본원에서 종종 리튬 금속을 참조하더라도, 또한, 고 반응성인 다른 알칼리 또는 알칼리 토금속들이, 본원에서 설명되는 배열체들로부터 이익을 얻을 수 있음이 이해된다. 특히 알칼리 금속들이 사용될 수 있고, 배열체들 및 장치들은 알칼리 금속들을 위해 구성될 수 있다. 따라서, 또한, 나트륨(sodium), 칼륨(potassium), 루비듐(rubidium) 또는 세슘(cesium)은, 원하는 애플리케이션들을 위해 증발될 수 있다. 그렇지만, 리튬의 활용 및 리튬을 위한 구성은 전형적인 실시예이다. 리튬은 몇몇 다른 알칼리 또는 알칼리 토금속들과 비교하여 더욱 더 반응성이고, 복수의 애플리케이션들을 위해 사용될 수 있다.
[0014] 도 1은, 알칼리 및 알칼리 토금속들, 특히 리튬의 증발을 위한 증착 배열체(100)를 도시한다. 본원에서 설명되는 다른 실시예들과 결합될 수 있는 일 실시예에 따르면, 알칼리 금속 또는 알칼리 토금속을 포함하는 재료의 증발을 위한 그리고 기판(4) 상에서의 재료의 증착을 위한 증착 배열체(100)는, 재료를 액화시키도록 구성된 제 1 챔버(110)를 포함하고, 제 1 챔버(110)는 제 1 챔버(110)에서의 가스의 유입구로 구성된 가스 유입구(130)를 포함한다. 액화된 재료를 증발시키도록 구성된 증발 구역(114)이 제공된다. 액화된 재료를 위한, 제 1 챔버(110)와 증발 구역(114) 사이의 유체 연통을 제공하는 라인(120)이 제공되고, 라인은, 라인의 유동 저항을 정의하는 제 1 부분을 포함한다. 밸브(140)는, 상기 유동 저항을 갖는 라인(120)을 통하는 액화된 재료의 유량을 제어하기 위해, 제 1 챔버(110)에서의 가스의 유량을 제어하도록 구성되고, 하나 또는 그 초과의 배출구들(116)은 증발된 재료를 기판(4)을 향해 지향시키도록 구성된다.
[0015] 본원에서 사용되는 바와 같은 "유동 저항"이라는 용어는, 압력에 따른, 그리고 특히 제 1 챔버(110)에서의 가스 압력에 따른, 라인(120)을 통하는 액화된 재료의 유량을 정의할 수 있거나 그러한 유량에 영향을 줄 수 있다. 다시 말해서, 라인(120)을 통하는 액화된 재료의 유량은 라인(120)의 유동 저항 및 제 1 챔버(110)에서의 가스 압력에 따를 수 있다. 유동 저항은, 라인(120), 그리고 특히 라인(120)의 제 1 부분의 단면적, 액화된 재료의 온도 및 점도(viscosity) 중 적어도 하나에 의해 결정될 수 있다.
[0016] 몇몇 실시예들에 따르면, 리튬 증발기(evaporator)는 2개의 파트들을 포함한다: 첫째로, 대기압(atmospheric pressure) 또는 다른 제 1 압력에 위치된 시스템을 포함하고, 시스템은, 리튬이 용융되는 컨테이너, 및 필요한 리튬을 증발 구역 내에 제공하는 투입 메커니즘(dosing mechanism)을 가지며, 증발 구역은 진공 챔버에 로케이팅될 수 있다. 둘째로, 리튬 증기를 기판 상에 분배하는, 진공 챔버 내부의 증기 분배(vapor distribution) 시스템을 포함한다. 통상적인 시스템들은 기계적으로 작동하는 밸브를 사용하는데, 그러한 밸브는 입자들에 의해 차단되기 쉽다. 본원에서 설명되는 실시예들에 따르면, 이러한 기계적으로 작동하는 밸브는, 라인의 유동 저항을 정의하는 제 1 부분, 예컨대, 모세관(capillary tube), 오리피스(orifice) 또는 개구(aperture)를 포함하는 라인에 의해 대체된다. 증착 레이트 제어는, 리튬이 용융되는 컨테이서에서, 정의된, 제어된 가스(예를 들어, 아르곤) 압력을 적용하는 것에 의해 실현되며, 정의된 유동 저항을 갖는 라인에 의해 보조될(assisted) 수 있거나 지원될(supported) 수 있다.
[0017] 이제 도 1을 참조하면, 증착될 재료를 수용하기 위한 제 1 챔버 또는 탱크(110)가 제공된다. 전형적으로, 배열체(100)에서 증발될 재료, 즉 알칼리 금속 또는 알칼리 토금속, 예를 들어, 리튬이 비-반응성 분위기(atmosphere) 하에서 제 1 챔버(110) 내에 제공될 수 있도록, 제 1 챔버(110)가 제공된다. 예를 들어, 비-반응성 분위기는, 전형적으로 고 반응성인 증발될 재료의 반응을 방지하기에 적합한, 아르곤 또는 다른 불활성 가스일 수 있다. 몇몇 실시예들에서, 제 1 챔버(110)는 용융점 위의 온도로, 예를 들어, 증착될 재료의 용융점 위로 5℃ 내지 100℃, 예를 들어, 20℃ 내지 60℃(예를 들어, 20℃ 또는 40℃)의 온도로 재료를 가열하도록 구성된다.
[0018] 증착될 재료는, 액화된 재료를 증발시키도록 구성된 증발 구역(114)을 향하여 운송된다. 운송은 라인(120)을 통해 일어나고, 라인은, 액화된 재료를 위한, 제 1 챔버(110)와 증발 구역(114) 사이의 유체 연통을 제공한다. 라인(120)은 라인(120)의 유동 저항을 정의하는 제 1 부분을 포함한다. 특히, 제 1 부분은, 라인(120)을 통하는 액화된 재료의 유량을 제어하는 것을 보조하기 위해, 액화된 재료에 대한 유동 저항을 정의할 수 있다. 전형적인 실시예들에서, 제 1 부분은 정의된 온도 및/또는 점도를 갖는 특정한 액화된 재료, 예를 들어, 리튬에 대한 유동 저항을 정의하도록 구성된다. 전형적인 실시예들에서, 제 1 부분은, 특히, 증착 배열체의 동작 동안이 아닐 때, 수정될 수 없는 단면적을 갖는다. 따라서, 유량은 제 1 부분의 단면에 의해 정의될 수 있으며, 라인(120)을 통하는 액화된 재료의 유량을 정의하거나 제어하기 위해 밸브들 또는 다른 이동 가능한 또는 조정 가능한 디바이스들이 라인(120)에서 사용되지 않는다.
[0019] 본원에서 설명되는 다른 실시예들과 결합될 수 있는 전형적인 실시예들에서, 제 1 부분은 개구 또는 오리피스(예를 들어, 도 2의 참조 번호 121을 참고)를 포함한다. 예로서, 제 1 부분은 라인(120)의 직경을 포함할 수 있거나, 라인(120)의 직경의 축소일 수 있다. 제 1 부분, 예를 들어, 오리피스를 제공함으로써, 특히 제 1 챔버(110)에서의 가스 압력에 따른, 라인(120)을 통하는 액화된 재료의 유량의 조정 또는 (사전)정의((pre)definition)가 달성될 수 있다.
[0020] 전형적인 실시예들에서, 제 1 부분은, 0.01 내지 0.5 mm, 0.01 내지 0.1 mm, 그리고 특히 0.05 mm의 최소 직경을 갖는 오리피스를 포함하거나, 그러한 오리피스이다. 예로서, 라인(120)은 1 내지 10 mm, 2 내지 6 mm, 그리고 특히 4 mm의 직경을 갖고, 오리피스는 0.01 내지 0.5 mm, 0.01 내지 0.1 mm, 그리고 특히 0.05 mm의 최소 직경을 갖는다. 전형적인 구현예들에서, 라인(120)은 4 mm의 직경을 갖고, 오리피스는 0.05 mm의 최소 직경을 갖는다. 몇몇 실시예들에 따르면, 오리피스는 라인(120)의 직경의 계단부(step)(예를 들어, 경부(neck))이거나, 또는 라인(120)의 연속적으로 감소하는 직경에 의해, 예를 들어, 상기 라인(120)의 섹션에 걸쳐서 형성된다.
[0021] 본원에서 설명되는 다른 실시예들과 결합될 수 있는 몇몇 실시예들에 따르면, 제 1 부분은 모세관을 포함하거나, 모세관이다. 전형적인 실시예들에서, 제 1 부분, 예를 들어, 모세관은 1 내지 5 mm, 2 내지 4 mm, 그리고 특히 2 mm의 직경을 갖는다. 예로서, 라인(120)은 1 내지 10 mm, 2 내지 8 mm, 그리고 특히 6 mm의 직경을 갖고, 제 1 부분은 1 내지 5 mm, 2 내지 4 mm, 그리고 특히 2 mm의 최소 직경을 갖는다. 전형적인 구현예들에서, 라인(120)은 6 mm의 직경을 갖고, 제 1 부분은 4 mm의 직경을 갖는다. 몇몇 실시예들에서, 라인(120)은 모세관이다. 예로서, 제 1 챔버(110)로부터 증발 구역(114)으로 연장되는 라인(120), 그리고 특히 전체 라인(120)은, 모세관이다. 이에 의해, 액화된 재료에 대한 유동 저항은, 라인(120)을 통하는 액화된 재료의 유량을 제어하는 것을 보조하도록 정의될 수 있다.
[0022] 본원에서 설명되는 다른 실시예들과 결합될 수 있는 몇몇 실시예들에 따르면, 라인 또는 도관(120)은, 예를 들어, 샤워헤드 내의 또는 근처의 증발 구역(114)에 액체 알칼리 또는 알칼리 토금속이 제공될 수 있도록, 가열되도록 구성될 수 있다.
[0023] 몇몇 실시예들에 따르면, 증발 구역(114)에서의 액화된 재료의 증발(vaporizing)은 상기 증발 구역(114)에 또는 근처에 제공되는 가열 유닛(118)에 의해 보조된다. 하나 또는 그 초과의 배출구들(116), 예를 들어, 노즐들은, 증발된 재료를 기판(4)을 향하여 지향시키도록 구성된다. 몇몇 실시예들에 따르면, 증기 분배 샤워헤드(112)는 하나 또는 그 초과의 배출구들(116)을 포함한다. 전형적인 실시예들에서, 증기 분배 샤워헤드(112)는 선형(linear) 증기 분배 샤워헤드이다.
[0024] 도 1에 도시된 바와 같이, 액체 재료는 재료 피드 시스템(material feed system)에서 제 1 챔버(110)로부터 라인 또는 도관(120)을 통해 증발 구역(114)으로 안내된다. 증발 구역(114)에 액체 재료를 제공하기 전에, 재료를 더 높은 온도들로 가열하기 위해, 예를 들어, 샤워헤드(112) 근처에 가열 유닛(118)이 제공될 수 있다. 재료는 증발 구역(114)에서 증발된다. 재료는 샤워헤드(112)에서 분배되고, 하나 또는 그 초과의 배출구들(116)을 통해 기판(4)을 향하여 지향된다.
[0025] 본원에서 설명되는 다른 실시예들과 결합될 수 있는 몇몇 실시예들에 따르면, 제 1 챔버(110)는, 제 1 챔버(110)에서의 가스의 유입구로 구성된 가스 유입구(130)를 포함한다. 가스는, 제 1 챔버(110)에서 비-반응성 분위기를 제공하는 상기-언급된 가스, 특히, 전형적으로 고 반응성인 증발될 재료의 반응을 방지하기에 적합한, 아르곤 또는 다른 불활성 가스일 수 있다.
[0026] 전형적인 실시예들에서, 밸브(140)는, 유동 저항을 갖는 라인(120)을 통하는 액화된 재료의 유량을 제어하기 위해, 제 1 챔버(110)에서의 가스의 유량을 제어하도록 구성된다. 따라서, 라인(120)을 통하는 액화된 재료의 유량의 제어 그리고 그에 의한, 기판(4) 상에서의 증발된 재료의 증착 레이트는, 제 1 챔버(110)에서, 제어된 가스(예를 들어, 아르곤) 압력을 제공하거나 적용하는 것에 의해 실현된다. 상기 설명된 바와 같이, 전형적인 실시예들에서, 유량 제어는 라인(120)의 정의된 유동 저항에 의해 추가적으로 보조될 수 있다. 이에 의해, 라인(120)을 통하는 액화된 재료의 유량 그리고 그에 의한, 기판(4) 상에서의 증발된 재료의 증착 레이트의 더욱 더 정확한 제어가 제공된다.
[0027] 도 2는, 본원에서 설명되는 추가적인 실시예들에 따른, 알칼리 금속들 또는 알칼리 토금속들, 예컨대 리튬의 증발을 위한 다른 증착 배열체의 개략도를 도시한다. 도 2의 증착 배열체는 도 1과 관련하여 상기 설명된 배열체와 유사하며, 추가적인 엘리먼트들 또는 컴포넌트들이 제공되고, 이하에서 설명될 것이다.
[0028] 몇몇 실시예들에 따르면, 배열체(100)는 밸브(140)에 연결된 제어기(150)를 포함하고, 제어기(150)는, 제 1 챔버(110) 내로의 가스의 유량을 조정하기 위해, 밸브(140)를 제어하도록 구성된다. 제 1 챔버(110)에서의 가스의 유량을 제어하는 것에 의해, 제 1 챔버(110)에서의 가스 압력 그리고 그에 의한, 라인(120)을 통하는 액화된 재료의 유량이 제어될 수 있다. 전형적인 실시예들에서, 제어기(150)는, 기판(4) 상에서의 증기의 증착 레이트의 제어를 위해, 제 1 챔버(110)에서의 가스의 유량을 조정하도록 구성된다. 이는, 제 1 챔버(110)와 증발 구역(114) 사이의 유체 연결에 제공되는 기계적으로 작동하는 밸브에 대한 필요 없이, 기판(4) 상에서의 증발된 재료의 증착 레이트의 제어를 허용한다.
[0029] 본원에서 개시되는 다른 실시예들과 결합될 수 있는 전형적인 실시예들에서, (예를 들어, 도 4에 도시된 바와 같은 증착 레이트 모니터 시스템에 의해 측정된) 증착 레이트의 측정 결과에 대응하는 신호가 제어기(150)에 피딩될 수 있고, 그러면 제어기(150)는 증착 레이트 측정 디바이스로부터 수신된 신호에 기초하여 밸브(140)를 제어할 수 있다. 예를 들어, PID 제어기(proportional-integral-derivative controller)가 사용될 수 있다. PID 제어기는 신호 라인을 통해서 신호를 수신할 수 있고 선택적으로, 공칭의 층 두께 값, 또는 원하는 증착 레이트와 상관되는 다른 값을 더 수신하고 그리고/또는 저장할 수 있다. 따라서, 본원에서 설명되는 다른 실시예들과 결합될 수 있는 몇몇 실시예들에 따르면, 밸브(140)를 제어하기 위해 피드백 제어기가 제공된다. 이에 의해, 제 1 챔버(110) 내로의 가스의 유량의 폐쇄 루프 제어가 제공될 수 있다. 따라서, 증착 레이트 및/또는 증착 균일성의 단순화된 제어가 제공될 수 있다.
[0030] 본원에서 설명되는 다른 실시예들과 결합될 수 있는 몇몇 실시예들에 따르면, 제 1 챔버(110)는, 제어기(150)와 통신할 수 있는 압력 게이지(141)를 더 갖는다. 전형적인 실시예들에서, 밸브(140)를 통한 가스 유동은, (예를 들어, 압력 게이지(141)에 의해 측정되는) 정의된 압력 그리고 이에 의한, 기판(4) 상에서의 증발된 재료의 정의된 증착 레이트를 얻도록 제어될 수 있거나 조정될 수 있다. 전형적인 실시예들에서, 제 1 챔버에서의 가스 압력은 1 내지 1500 mbar의 범위, 그리고 특히 400 내지 600 mbar의 범위에 있다.
[0031] 본원에서 설명되는 다른 실시예들과 결합될 수 있는 전형적인 실시예들에서, 라인(120)은, 라인(120)의 유동 저항을 정의하는 제 1 부분을 포함한다. 특히, 제 1 부분은, 라인(120)을 통하는 액화된 재료의 유량의 제어를 보조하기 위해, 액화된 재료에 대한 유동 저항을 정의할 수 있다. 전형적인 실시예들에서, 제 1 부분은, 정의된 온도 및/또는 점도를 갖는 특정한 액화된 재료, 예를 들어, 리튬에 대한 유동 저항을 정의하도록 구성된다.
[0032] 본원에서 설명되는 다른 실시예들과 결합될 수 있는 전형적인 실시예들에서, 제 1 부분은 오리피스(121)를 포함한다. 예로서, 오리피스(121)는 라인(120)의 직경을 포함할 수 있거나, 라인(120)의 직경의 축소일 수 있다. 오리피스(121)를 제공함으로써, 특히 제 1 챔버(110)에서의 가스 압력에 따른, 라인(120)을 통하는 액화된 재료의 유량의 조정 또는 (사전)정의가 달성될 수 있다. 전형적인 실시예들에서, 오리피스(121)는, 0.01 내지 0.5 mm, 0.01 내지 0.1 mm, 그리고 특히 0.05 mm의 최소 직경을 갖는다. 예로서, 라인(120)은 1 내지 10 mm, 2 내지 6 mm, 그리고 특히 4 mm의 직경을 갖고, 오리피스(121)는 0.01 내지 0.5 mm, 0.01 내지 0.1 mm, 그리고 특히 0.05 mm의 최소 직경을 갖는다. 몇몇 실시예들에 따르면, 오리피스(121)는 라인(120)의 직경의 계단부(예를 들어, 경부)에 의해 형성되거나, 또는 라인(120)의 연속적으로 감소하는 직경에 의해, 예를 들어, 상기 라인(120)의 섹션에 걸쳐서 형성된다.
[0033] 본원에서 설명되는 다른 실시예들과 결합될 수 있는 몇몇 실시예들에 따르면, 제 1 부분은 모세관을 포함하거나, 모세관이다. 전형적인 실시예들에서, 제 1 부분, 예를 들어, 모세관은 1 내지 5 mm, 2 내지 4 mm, 그리고 특히 2 mm의 직경을 갖는다. 예로서, 라인(120)은 1 내지 10 mm, 2 내지 8 mm, 그리고 특히 6 mm의 직경을 갖고, 제 1 부분은 1 내지 5 mm, 2 내지 4 mm, 그리고 특히 2 mm의 직경을 갖는다. 몇몇 실시예들에서, 라인(120)은 모세관이다. 예로서, 제 1 챔버(110)로부터 증발 구역(114)으로 연장되는 라인(120), 그리고 특히 전체 라인(120)은, 모세관이다. 이에 의해, 액화된 재료에 대한 유동 저항은, 라인(120)을 통하는 액화된 재료의 유량의 제어를 보조하도록 정의될 수 있다.
[0034] 몇몇 실시예들에 따르면, 증착 배열체(100)는 가스 공급부(134), 예컨대 저장 용기(storage vessel) 또는 가스 탱크를 더 포함한다. 가스 공급부(134)는 아르곤과 같은 가스를 밸브(140)를 통해 제 1 챔버(110)에 공급하도록 구성된다. 본원에서 설명되는 다른 실시예들과 결합될 수 있는 전형적인 실시예들에서, 가스 공급부(134)는 라인(120)에 추가적으로 연결된다. 이에 의해, 라인(120)은, 예를 들어, 증착 프로세스의 완료 이후에 라인(120)에 남아있는 액체 재료를 라인(120)으로부터 제거하기 위해, 가스로 블로잉 아웃될(blown out) 수 있다. 전형적인 실시예들에서, 예를 들어, 액체 재료가 상기 라인(120)을 통해 유동할 때, 가스 공급부(134)와 라인(120) 사이의 연결을 폐쇄하기 위해, 다른 밸브(132)가 제공된다.
[0035] 몇몇 실시예들에 따르면, 추가적인 밸브(131)가 라인(120)에, 가스 공급부(134)와 라인(120)의 연결점과 제 1 챔버(110) 사이에 제공된다. 이에 의해, 연결점과 증발 구역(114) 사이의, 라인(120)의 부분에 대해, 라인(120)의 블로우 아웃이 수행될 수 있다. 따라서, 라인(120)은 (액체) 재료를 제 1 챔버(110)로부터 제거할 필요 없이 세정될 수 있는데, 이는, 제 1 챔버(110)가, 상기의 추가적인 밸브(131)에 의해 차단될(shut off) 수 있기 때문이다.
[0036] 증착 배열체를 동작시키는 방법들에 따르면, 가스 공급부(134)는 핫 아르곤(hot argon)의 소스를 포함할 수 있다. 이에 의해, 예를 들어, 재료 피드 시스템의 부분이 막힌(clogging) 경우, 재료 피드 시스템은 핫 아르곤으로 플러싱될(flushed) 수 있다. 예를 들어, 아르곤은 액체 리튬이 있는 탱크 주위의 안내형 아르곤 튜브들(guided argon tubes)에 의해 가열될 수 있다. 게다가, 동작의 셋팅-업(setting-up) 동안, 재료 피드 시스템은, 리튬 또는 다른 알칼리-금속이 재료 피드 시스템에 제공되기 전에, 시스템에서 산소 및/또는 수분을 갖는 것을 피하기 위해, 아르곤으로 퍼징될(purged) 수 있다.
[0037] 상기 내용을 고려하여, 그리고 본원에서 설명되는 다른 실시예들과 결합될 수 있는 몇몇 실시예들에 따르면, 배열체, 장치, 또는 시스템 내로 증발될 재료를 피딩하기 위한 개별적인 챔버 또는 제 1 챔버 또는 탱크(110)는 교체가능하거나 그리고/또는 재충전 가능할(re-fillable) 수 있다. 전형적으로, 챔버 또는 탱크는, 증발될 재료가 아르곤, 다른 불활성 가스와 같은 보호성 분위기(protective atmosphere) 하에 그리고/또는 진공 조건들 하에 있는 동안 교체가능하고 그리고/또는 재충전될 수 있다.
[0038] 본원에서 설명되는 다른 실시예들과 결합될 수 있는 더 추가적인 실시예들에 따르면, 제 1 챔버(110)는 폐쇄형(closed) 챔버일 수 있다. 전형적으로, 폐쇄형 챔버에는, 챔버를 개방하기 위해 구성된 덮개(lid)가 제공될 수 있다. 용융되고 증발될 재료는, 덮개가 개방되었을 때 재충전될 수 있다. 덮개를 갖는 폐쇄형 챔버는 본질적으로(essentially) 기밀(gas tight)이어야 하며, 이로써, 챔버 내의 정의된 가스 압력이 유지될 수 있다.
[0039] 본원에서 설명되는 바와 같이, 재료 피드 시스템은, 증발 구역을 향해 액체 재료들이 피딩되는, 증착 배열체의 부분을 포함한다. 전형적으로, 재료 피드 시스템은 제 1 챔버, 라인 및 밸브를 포함할 수 있다. 또한, 추가로 재료 피드 시스템은 하나 또는 그 초과의 퍼지 가스 도관들 및/또는 재료 피드 시스템의 온도를 제어하기 위한 엘리먼트들을 포함할 수 있다.
[0040] 본원에서 설명되는 다른 실시예들과 결합될 수 있는 전형적인 실행예들에 따르면, 증발 구역(114)은, 증발을 위한 에너지를 제공하도록 구성된, 챔버, 도가니(crucible), 보트(boat), 또는 표면일 수 있다. 전형적으로, 이러한 구역, 또는 표면은, 예를 들어, 1 ㎠내지 50 ㎠, 예를 들어, 1 ㎠내지 10 ㎠의 범위의 충분한 표면 접촉 영역(surface contact area)을 가져서, 재료를 증발시키기에 충분한 에너지를 제공한다. 그에 따라, 표면 영역은 베이스로부터 하나 또는 그 초과의 핀들이 돌출하는 핀 구조로, 컵과 같은 형상으로, 또는 스푼과 같은 형상으로 제공될 수 있다.
[0041] 몇몇 실행예들에 따르면, 본원에서 이해되는 바와 같은 샤워헤드(112)는, 샤워헤드 내의 압력이 샤워헤드의 외부보다, 예를 들어, 적어도 10배(one order of magnitude) 더 높도록, 개구들을 갖는 엔클로져를 포함할 수 있다.
[0042] 상기 설명된 바와 같이, 도 1 및 2는 증발 배열체들의 개략적인 단면도들을 도시하는데, 여기서, 탱크(110)는 라인(120)을 통해 증발 샤워헤드(112)에 연결된다. 재료, 예를 들어, 리튬은 탱크(110)에서 액화되고, 액화된 재료에 대한 유동 저항을 정의하는 라인(120)을 통해, 액체 형태로 안내되며, 증발되어서 배출구, 예를 들어, 노즐들(116)을 통해 기판(4)을 향하여 안내된다. 라인(120)을 통하는 액화된 재료의 유량은, 제 1 챔버(110) 내로의 가스의 가스 유동을 제어하는 것에 의해 제어되고, 정의된 유동 저항을 갖는 라인(120)에 의해 추가적으로 제어될 수 있다.
[0043] 몇몇 실시예들에 따르면, 기판 또는 기판들은 수직으로 프로세싱될 수 있으며, 즉, 선형 가스 분배 샤워헤드(112)는 챔버 내에 수직으로 배열되며, 도 1 및 2에 예시적으로 도시된 바와 같이, 기판 포지셔너가 수직 프로세싱 위치에 기판(4)을 유지시킨다. 이러한 배열의 한가지 장점은, 프로세싱 동안 생성된 임의의 입자들이 챔버의 바닥을 향해 떨여져서 기판(4)을 오염시키지 않을 것이라는 점이다.
[0044] 그러나, 샤워헤드(112)는 임의로(arbitrarily) 배향될 수 있고, 이로써, 본원에서 설명되는 실시예들에 따른 증착 배열체들은 다른 증착 소스들에 비해 더 유연성 있게 사용될 수 있다. 예를 들어, 하향식(top down) 증발이, 예를 들어, 반도체 프로세싱에서 사용될 수 있거나, 상향식(bottom up) 증발이, 예를 들어, 가요성 기판들에 대해 사용될 수 있거나, 임의의 다른 배향이 사용될 수 있다. 증착에 있어서 방향성의 이러한 유연함은, 독립적인 저장소 및 증착 구역을 갖는 것으로부터 비롯된다.
[0045] 도 1 및 2에 도시된 샤워헤드(112)는 선형 샤워헤드이지만, 다른 형상들의 샤워헤드들이 또한 본 개시물의 범위 이내에 있다. 샤워헤드(112)가 어떤 형상을 가져야 하는지는, 챔버의 타입 및 기판의 형상 둘 모두에 좌우될 것이다. 예를 들어, 반도체 웨이퍼들을 프로세싱할 때와 같이, 원형 기판들을 프로세싱하는 챔버에 대해, 점 소스(point source), 즉 단일 노즐, 또는 원형 샤워헤드가 선택될 수 있다. 대형 직사각형 기판들을 프로세싱하기 위해 직사각형 샤워헤드가 선택될 수 있는 반면, 배치 프로세스들은 또한 그러한 타입들의 샤워헤드 형상들을 더 바람직하게 할 수 있다. 대형 크기의 직사각형 또는 정사각형 기판들의 연속적인 인라인 프로세싱을 위해, 기판이 샤워헤드를 지나갈 때, 기판 위의 프로세스 가스들의 분배를 더 양호하게 제어하기 위해, 선형 샤워헤드가 선택될 수 있다. 그러나, 점 소스 노즐들에 대해, 대면적 기판들 상에 균일한 증착을 달성하기 위해 다수의 점 소스들을 관리하는 것으로부터 난제들이 야기될 수 있는 것을 고려해야 한다. 따라서, 유리하게 선형적인 증기 분배 샤워헤드들은, 특히 인라인 또는 동적인 프로세싱 장치에 대해 사용될 수 있다. 원형, 직사각형, 또는 둘 또는 그 초과의 선형적인 증기 분배 샤워헤드들은, 다양한 형상 및 크기의 기판들의 정적 증착 프로세스들을 위해 사용될 수 있다.
[0046] 본원에서 설명되는 실시예들은, 대면적 기판들 상에서의 증발을 위해, 예를 들어, 일렉트로크로믹 윈도우들 또는 리튬 배터리 제조를 위해 활용될 수 있다. 몇몇 실시예들에 따르면, 대면적 기판들 또는 각각의 캐리어들 ― 캐리어들은 하나 또는 그 초과의 기판들을 가짐 ― 은 적어도 0.67 m²의 크기를 가질 수 있다. 전형적으로, 크기는 약 0.67m² (0.73 × 0.92m - 4.5 세대) 내지 약 8 m², 더 전형적으로 약 2 m²내지 약 9 m²또는 심지어 최대 12 m²일 수 있다. 전형적으로, 본원에서 설명되는 실시예들에 따른, 구조들 및 방법들이 제공되는 기판들 또는 캐리어들은 본원에서 설명되는 바와 같은 대면적 기판들 또는 캐리어들이다. 예를 들어, 대면적 기판 또는 캐리어는, 약 0.67 m²기판들(0.73 × 0.92 m)에 대응하는 4.5 세대, 약 1.4 m²기판들(1.1 m × 1.3 m)에 대응하는 5 세대, 약 4.29 m²기판들(1.95 m × 2.2 m)에 대응하는 7.5 세대, 약 5.7 m²기판들(2.2 m × 2.5 m)에 대응하는 8.5 세대, 또는 심지어, 약 8.7 m²기판들(2.85 m × 3.05 m)에 대응하는 10 세대일 수 있다. 11 세대 및 12 세대와 같이 훨씬 더 큰 세대들 및 대응하는 기판 면적들이 유사하게 구현될 수 있다.
[0047] 본원에서 설명되는 배열체들, 장치들, 시스템들, 방법들 및 프로세스들은 유리 기판들의 코팅을 위해 활용될 수 있다. 그러나, 이들을 이용하면, 예를 들어, 200 mm 또는 300 mm 직경의 실리콘 웨이퍼들과 같은 웨이퍼들을 코팅하는 것이 또한 가능하다. 예를 들어, 기판 캐리어가 하나의 또는 몇 개의 웨이퍼들을 갖추고 있을 수 있다. 증기 분배 샤워헤드, 예를 들어, 증발기 튜브의 길이는, 캐리어 내에 배치된 모든 기판들의, 또는 h의 기판 높이를 갖는, 대면적 기판 상에서 균일한 코팅을 달성하도록 조정될 수 있다. 또한 추가로, 합성 재료 또는 금속으로 된 가요성 기판들이 또한, 본원에서 설명되는 실시예들에 따라 프로세싱될 수 있다. 전형적인 실행예들에 따르면, 기판 포지셔너, 기판 지지부 또는 기판 운반 시스템이 프로세싱 영역 내에 기판을 위치시키고 그리고/또는 프로세싱 영역을 통하여 기판을 이동시키도록 구성되고 제공될 수 있다.
[0048] 본원에서 설명되는 실시예들은, 높은 증착 레이트들로 그리고 감소된 제조 비용으로 얇고 균일한 필름들을 생성하기 위한, 개선된 알칼리 금속, 예를 들어, 리튬, 증착 시스템 및 소스 기술을 제공한다. 증착 소스들, 배열체들, 장치들, 시스템들 및 방법들은, Li과 같은 알칼리 금속들의 균일한 증착을 요구하는 많은 분야들에 적용될 수 있다. 이는 전하 운반 엘리먼트(charge carrying element)로서 리튬을 사용하는 전기화학 디바이스들일 수 있다. 그러한 전기화학 디바이스들의 예들은 일렉트로크로믹 윈도우들 및 디바이스들 그리고 박막 고체 상태 배터리들을 포함한다. 본원에서 설명되는 실시예들은, 알칼리 금속들, 예를 들어, 리튬 금속을 증착하기 위한 기존의 해법들의 비용 및 제조가능성을 상당히 줄인다.
[0049] 도 3은, 본원에서 설명되는 추가적인 실시예들에 따른, 알칼리 금속들 또는 알칼리 토금속들, 예컨대 리튬의 증발을 위한 다른 증착 배열체의 개략도를 도시한다. 도 3의 증착 배열체는 도 1 및 2와 관련하여 상기 설명된 배열체들과 유사하며, 추가적인 엘리먼트들 또는 컴포넌트들이 제공되고, 이하에서 설명될 것이다. 도 2의 증착 배열체와 유사한 증착 배열체가 도 3에 도시되었지만, 도 1의 증착 배열체와 유사한 증착 배열체가 사용될 수 있음이 이해되어야 한다.
[0050] 도 3에 도시된 바와 같이, 하나 또는 그 초과의 배출구들(116) 및 기판(4)이 진공 챔버(160) 내에 제공된다. 하나 또는 그 초과의 배출구들(116)은, 진공 챔버(160) 내에 적어도 부분적으로 제공될 수 있는 샤워헤드(122)의 파트일 수 있다. 전형적인 실시예들에서, 진공 챔버(160)는 10-2 내지 10-7 mbar의 범위, 그리고 특히 10-5 내지 10-6 mbar의 범위의 진공을 제공하도록 구성된다.
[0051] 도 3에 추가적으로 도시된 바와 같이, 적어도 제 1 챔버(110) 및 라인(120)은 분위기 가열식 박스(atmospheric heated box)와 같은 가열식 엔클로져(170) 내에 제공된다. 가열식 엔클로져(170)는 내부에 대기압을 가질 수 있다. 예를 들어, 가열식 엔클로져(170)는 절연될(insulated) 수 있다. 그에 따라, 제 1 챔버(110)뿐 아니라 라인(120)에 대해, 온도-제어되는 환경이 제공될 수 있다. 전형적인 실시예들에 따르면, 온도는, 185℃ 내지 285℃, 예를 들어, 약 230℃ 또는 200℃가 되도록 제어될 수 있다. 리튬 이외의 알칼리 금속들 또는 알칼리 토금속들에 대해, 예를 들어, 칼륨에 대해서 63℃ 또는 그 초과인 용융점에 따라, 다른 온도들이 제공되고 조정될 수 있다. 본원에서 설명되는 다른 실시예들과 결합될 수 있는 전형적인 실시예들에 따르면, 재료들을 액화시키기 위한 온도는, 기판(4) 상에 증착될 재료의 용융점 위로 5℃ 내지 100℃, 예를 들어, 약 50℃로 제공될 수 있다.
[0052] 본원에서 설명되는 다른 실시예들과 결합될 수 있는 몇몇 실시예들에 따르면, 증착 배열체(100)는 진공 챔버(160)와 제 1 챔버(110) 사이의 연결부를 더 포함한다. 연결부는 라인(180), 및 조정 가능한 밸브일 수 있는 밸브(181)를 포함할 수 있다. 밸브(181)는, 라인(180)을 폐쇄 또는 차단하도록, 그리고 이에 의해, 제 1 챔버(110)와 진공 챔버(160) 사이의 연결부를 폐쇄 또는 차단하도록 구성될 수 있다. 이에 의해, 제 1 챔버(110)는 진공 챔버(160)를 통해 진공 배기될(evacuated) 수 있다. 다른 구현예들에서, 제 1 챔버(110)를 진공 배기하기 위해 개별 펌프가 사용될 수 있다.
[0053] 도 4는 증착 배열체(100)가 있는 증착 장치(200)의 개략적인 단면도를 도시한다. 전형적인 실시예들에서, 증착 배열체(100)는 도 1 및 2와 관련하여 상기 설명된 증착 배열체들 중 하나일 수 있다.
[0054] 몇몇 실시예들에 따르면, 알칼리 금속 또는 알칼리 토금속을 포함하는 재료의 증발을 위한 그리고 기판 상에서의 재료의 증착을 위한 증착 장치가 제공된다. 장치는 기판 상에 재료를 증착시키기 위한 진공 챔버, 및 상기 설명된 바와 같은 증착 배열체를 포함한다.
[0055] 증발될 재료, 예를 들어, 리튬이 제공되는 제 1 챔버 또는 탱크(110)가 엔클로져(210)에 포지셔닝된다. 예를 들어, 엔클로져(210)는 절연될 수 있다. 그에 따라, 제 1 챔버(110)뿐 아니라 라인(120)에 대해, 온도 제어되는 환경이 제공될 수 있다. 전형적인 실시예들에 따르면, 온도는, 185℃ 내지 285℃, 예를 들어, 약 230℃ 또는 200℃가 되도록 제어될 수 있다. 리튬 이외의 알칼리 금속들 또는 알칼리 토금속들에 대해, 예를 들어, 칼륨에 대해서 63℃ 또는 그 초과인 용융점에 따라, 다른 온도들이 제공되고 조정될 수 있다. 본원에서 설명되는 다른 실시예들과 결합될 수 있는 전형적인 실시예들에 따르면, 재료들을 액화시키기 위한 온도는, 기판(4) 상에 증착될 재료의 용융점 위로 5℃ 내지 100℃, 예를 들어, 약 50℃로 제공될 수 있다.
[0056] 탱크(110) 및 라인(120)을 포함하는 재료 피드 시스템을 각각의 알칼리 금속의 용융점까지 또는 그 초과로 가열하면, 금속은 용융되거나 액화되며, 정의된 유동 저항을 갖는 라인(120)을 통해, 액체 형태로 유동한다. 도 4에서 엔클로져(210) 내부에 밸브(140)가 제공되지만, 다른 실시예들에서는, 상기 엔클로져(210) 외부에 밸브(140)가 제공될 수 있다. 전형적인 실시예들에 따르면, 엔클로져(210) 내의 엘리먼트들 중 하나 또는 그 초과의 엘리먼트가 개별적으로 가열될 수 있으며 그리고/또는 엔클로져(210)의 내부는 전체적으로 가열될 수 있다. 전형적으로, 벽(211)에 의해 표시된 바와 같은 절연은 가열 에너지의 손실을 감소시키도록 제공될 수 있다. 부가적으로 또는 대안적으로, 엔클로져(210) 내의 개별적인 엘리먼트들은 별도로 절연될 수 있다(도시되지 않음).
[0057] 본원에서 설명되는 다른 실시예들과 결합될 수 있는 전형적인 실시예들에 따르면, 재료 피드 시스템 그리고 특히 밸브(140) 및 라인(120)은 액체 리튬의 근본적으로 제어되는 또는 일정한 유량을 제공하도록 구성된다. 특히, 라인(120)은 도 1 및 2와 관련하여 상기 설명된 제 1 부분을 포함한다.
[0058] 전형적인 구현예들에 따르면, 제 1 부분은, 증발 구역을 향하여 본질적으로 일정한 유량을 초래하기에 충분히 작은 직경을 갖는 모세관이다. 이에 의해, 예를 들어, 라인(120)은 1 ㎟ 내지 10 ㎟의 직경을 가질 수 있다. 이에 의해, 직경 및 원하는 유량은 또한, 각각의 프로세싱 구역 및 샤워헤드(112)의 크기에 따를 수 있으며, 이로써, 더 큰 기판을 위한 증착 배열체들은, 더 작은 기판들을 위한 증착 배열체들과 비교하여, 더 큰 라인 직경들(line diameters)을 가질 수 있다.
[0059] 유사한(comparable) 얇은 라인들 또는 도관들에서의 재료의 양은 제한되며 그리고 액체 재료 피드 시스템 및 증발 구역 내의 온도들은 증착 프로세스의 중단(interruption) 동안 유지된다는 점을 고려하여, 증착 배열체(100)는 용이하고 빠르게 스위치 온 및 스위치 오프될 수 있다.
[0060] 본원에서 설명되는 다른 실시예들과 결합될 수 있는 또 다른 실시예들에 따르면, 특히 대면적 기판들 또는 대면적 캐리어들을 위한 샤워헤드가 하나 또는 그 초과의 재료 피드 시스템들을 구비할 수 있다. 그에 따라, 본원에서 설명되는 실시예들에 따른, 제 1 챔버, 라인, 밸브, 및 증발 구역을 갖는 증착 배열체는 하나 또는 그 초과의 재료 피드 시스템들 각각에 대해 제공될 수 있다. 각각의 재료 피드 시스템은 증기 분배 샤워헤드 내에 재료의 증기를 제공하기 위해, 증기 분배 샤워헤드의 원하는 위치에 제공될 수 있다. 예를 들어, 증착 레이트를 증가시키기 위해, 증기 분배 샤워헤드 내로 동일한 재료를 피딩하도록 둘 또는 그 초과의 재료 피드 시스템들이 제공될 수 있다. 또한 추가로, 상이한 재료 피드 시스템들 내에 제공되는 상이한 재료들의 화합물을 증착하기 위해, 증기 분배 샤워헤드 내에 하나 초과의 종류의 재료를 피딩하는 것이 또한 가능하다.
[0061] 도 4에 도시된 바와 같이 그리고 본원에서 설명되는 몇몇 실시예들에 따르면, 금속, 예를 들어, 액체 금속을 진공 챔버(220) 내로 피딩하기 위해, 라인(120)에 대해 진공 피드-스루(피드-스루; 218)가 제공된다. 진공 챔버(220)는 적어도 샤워헤드(112) 및 기판(4)을 수용할 수 있다. 피드-스루(218)는 엔클로져(210) 내의 더 낮은 온도들과 더 높은 증발 구역 온도들 사이의 단열(thermal insulation) 및/또는 엔클로져(210)와 진공 챔버(220) 사이의 진공 분리를 제공할 수 있다. 진공 챔버(220)는 기판(4) 상에 금속을 증착하도록 구성된다.
[0062] 도 4에 도시된 바와 같이, 증기 분배 샤워헤드(112)는 증발 구역(214)에 의해 표시된 바와 같이, 액체 리튬을 증발시키도록 가열된다. 액체 재료는 증기 분배 샤워헤드(112) 내로 안내된다. 증기 분배 샤워헤드(112)는 가열 유닛, 예를 들어, 내측 가열 튜브(240)에 의해 가열된다. 예를 들어, 내측 가열 튜브(240)는 전기 가열 엘리먼트일 수 있으며, 전기 가열 엘리먼트는 연결부들(244)에 의해 전력 공급부(242)에 연결된다. 도 4는 증기 분배 샤워헤드(112)의 절연체(212)를 추가로 도시한다. 이러한 절연체(insulation)는 가열 전력의 감소 및/또는 증기 분배 샤워헤드(112)의 더 균일한 가열의 결과를 가져온다. 부가적인 또는 대안적인 그 변형예들에 따르면, 증기 분배 샤워헤드(112)의 가열은, 복사 가열(radiation heating)에 의해, 가열 램프들, 예를 들어, IR 히터들, 유도 가열, 전기 가열 및 이들의 조합들에 의해, 제공될 수 있다.
[0063] 증기 분배 샤워헤드(112)에 제공된 배출구들, 예를 들어, 노즐들(160)은 리튬의 증기를 기판(4)을 향해 안내하거나 지향시킨다. 전형적인 실시예들에 따르면, 배출구들 또는 노즐들(160)은 또한 증기 분배 샤워헤드(112)의 개구들로서 제공될 수 있다. 또한, 선형 증기 분배 샤워헤드에 대해, 개구들 또는 노즐들(160)의 배열은, 예를 들어, 개구들 또는 노즐들의 하나 또는 그 초과의 라인들일 수 있다. 직사각형 증기 분배 샤워헤드들의 경우, 개구들 또는 노즐들은 직사각형 형상을 따라 직사각형 형상 내에 분배될 수 있다. 원형 증기 분배 샤워헤드들의 경우, 개구들 또는 노즐들(160)은 원형 형상을 따라 원형 형상 내에 분배될 수 있다. 전형적으로, 개구들 또는 노즐들(160)은, 기판(4) 상에서의 증기의 증착이 균일하도록 분배될 수 있다. 그에 따라, 개구들 또는 노즐들(160)은, 전술된 형상들 중 하나를 따라 적어도 부분적으로 균일하게 분배될 수 있다. 그러나, 형상의 둘레(perimeter)에서의 에지 효과들(edge effects)을 보상하기 위해, 개구들 또는 노즐들(160)의 밀도는 증기 분배 샤워헤드(112)의 일부 영역들에서 변화될 수 있다.
[0064] 몇몇 실시예들에 따라, 그리고 도 4에 도시된 바와 같이, 증착 레이트 측정 디바이스(235)가 진공 챔버(220) 내에 제공될 수 있다. 그에 따라, 기판(4) 상에서의 리튬 또는 다른 알칼리 금속의 증착 레이트가 모니터링될 수 있다. 전형적인 실시예들에 따르면, 하나 또는 그 초과의 진동하는 결정들(oscillating crystals)이 두께 측정을 위해 활용될 수 있다. 부가적으로 또는 대안적으로, 샤워헤드(112) 내의 또는 샤워헤드(112)의 개구들 또는 추가의 측정 섹션들에서의 광학 측정 방법들이 증착 레이트를 결정하기 위해 활용될 수 있다. 또 다른 부가적인 또는 대안적인 옵션들에 따르면, 샤워헤드(112) 안쪽의 압력 측정, 기판(4) 상에 증착된 층의 두께 측정, 예를 들어, 층의 와전류 측정과 같은 전도성 측정이 증착 레이트를 결정하기 위해 수행될 수 있다. 증착 레이트와 관련된 신호는, 도 2와 관련하여 상기 설명된 바와 같은 밸브(140)의 제어를 위해 활용될 수 있다.
[0065] 도 4에서 신호 라인(232)에 의해 도시된 바와 같이, 증착 레이트 측정 디바이스(235)의 측정 결과에 대응하는 신호는, 증착 레이트 측정 디바이스(235)로부터 수신된 신호에 따라 밸브(140)를 제어하는 제어기(230)에 피딩될 수 있다. 제어기는, 도 2와 관련하여 상기 설명된 제어기와 유사할 수 있다. 예를 들어, PID 제어기(proportional-integral-derivative 제어기)가 사용될 수 있다. PID 제어기는 신호 라인(232)을 통해 신호를 수신하며, 공칭의 층 두께 값, 또는 원하는 증착 레이트와 상관되는 다른 값을 더 수신할 수 있고 그리고/또는 저장할 수 있다. 따라서, 본원에서 설명되는 다른 실시예들과 결합될 수 있는 몇몇 실시예들에 따르면, 밸브(140)를 제어하기 위해 피드백 제어기가 제공된다. 그에 따라, 제 1 챔버(110) 내로의 가스의 유량 그리고 그에 의한, 라인(120)을 통해 유동하는 액체 재료의 유량에 대한 폐쇄 루프 제어가 제공될 수 있다. 따라서, 증착 레이트 및/또는 증착 균일성의 단순화된 제어가 제공될 수 있다.
[0066] 본원에서 설명되는 다른 실시예들과 결합될 수 있는 전형적인 실시예들에 따르면, 밸브(140)는 제어 밸브, 즉 밸브를 통해 가스의 유량을 제어하기 위한 밸브일 수 있다. 예를 들어, 제어 밸브는, ± 50 g/h 또는 그 미만, 이를테면 ± 0.1 g/h 내지 5 g/h의 정밀도로 유량을 제어하도록 구성될 수 있다.
[0067] 본원에서 설명되는 실시예들에 따라, 증착 레이트의 제어는 간략화되고 더 안정적이다. 제 1 챔버 내로의 가스의 유량을 조정하고 이에 의해, 제 1 챔버에서의 가스 압력을 조정하는 것에 의한, 라인을 통하는 액체 재료의 유량의 제어 때문에, 액화된 재료를 위한, 제 1 챔버와 증발 구역 사이의 유체 연결을 제공하는 라인에서, 기계적으로 작동하는 밸브에 의해 증착을 제어할 필요가 더 이상 없다. 다시 말해서, 예를 들어, 리튬의 고 반응성 때문에 부식 또는 차단(blocking)되는 기계적으로 작동하는 밸브는 요구되지 않는다.
[0068] 본원에서 설명되는 다른 실시예들과 결합될 수 있는 전형적인 실시예들에 따르면, 알칼리 금속들 또는 알칼리 토금속들, 전형적으로 금속성 리튬의 증발을 위한 증착 배열체, 그러한 증착 배열체들을 포함하는 장치들, 및 이들을 작동시키는 방법들은, 금속성 리튬 (또는 다른 알칼리 금속들) 증착이 요구되는 프로세스들을 위해 활용될 수 있다. 예를 들어, 이는 전기화학 디바이스들, 이를테면 일렉트로크로믹 윈도우들 및 박막 배터리들, OLED 디바이스 제조 중의 리튬 증착, 등일 수 있다.
[0069] 도 5는 증착 배열체가 있는 증착 장치(600)의 부분들의 개략적인 단면도를 도시한다. 증착 배열체는 도 1 내지 3에서 도시된 증착 배열체들과 유사할 수 있다. 증발될 재료, 예를 들어, 리튬이 제공되는 제 1 챔버 또는 탱크(110)는 엔클로져(650)에 포지셔닝되고, 이는 결과적으로, 몇몇 실시예들에 따르면, 하우징(610) 내부에 포지셔닝된다. 예를 들어, 엔클로져(650)는 절연될 수 있다. 그에 따라, 적어도 제 1 챔버(110) 및 라인(120)에 대해, 온도 제어되는 환경이 제공될 수 있다. 전형적인 실시예들에 따르면, 온도는, 185℃ 내지 250℃, 예를 들어, 약 200℃가 되도록 제어될 수 있다. 리튬 이외의 알칼리 금속들 또는 알칼리 토금속들에 대해, 예를 들어, 칼륨에 대해서 63℃ 또는 그 초과인 용융점에 따라, 다른 온도들이 제공되고 조정될 수 있다. 본원에서 설명되는 다른 실시예들과 결합될 수 있는 전형적인 실시예들에 따르면, 재료들을 액화시키기 위한 온도는, 기판 상에 증착될 재료의 용융점 위로 5℃ 내지 100℃로 제공될 수 있다.
[0070] 도 5에 도시된 바와 같이, 제 1 챔버(110)는, 엔클로져(650)의 개구부에 의해 노출될 수 있는 플랜지(680)를 갖는다. 플랜지(680)는 제 1 챔버(110)에서의 재료의 재충전을 허용한다. 전형적인 실시예들에 따르면, 재충전 절차는 보호성 분위기, 예를 들어, 아르곤 분위기 하에서 제공될 수 있다.
[0071] 본원에서 설명되는 다른 실시예들과 결합될 수 있는 전형적인 실시예들에 따르면, 제 1 챔버(110)의 가열되는 부분에서 재료를 용융시키기 위해, 제 1 챔버(110)에는 가열 시스템(615)이 완전히 또는 부분적으로 제공될 수 있다. 제 1 챔버(110)는 샤워헤드(112)와 유체 연통된다. 유체 연통은 라인(120)에 의해 제공된다. 라인(120)의 하류에는, 증기 분배 샤워헤드(112)가 제공된다. 더 추가적인 실시예들에 따르면, 제 1 챔버(110)의 가열은 또한, 상기 설명된 바와 같이, 엔클로져(650)의 가열에 의해 제공될 수 있다.
[0072] 엔클로져(650)의 가열 시에, 적어도 제 1 챔버 또는 탱크(110) 및 라인(120)은 각각의 알칼리 금속의 용융점까지 가열되고, 금속은 용융되거나 액화되며, 액체 형태로 라인(120)을 통해 유동한다. 전형적인 실시예들에 따르면, 부가적으로, 팬(fan; 620)과 같은 가스 순환 유닛이 제공되고, 이는 제어기(622)에 의해 제어될 수 있다. 예를 들어, 제어기(622)는 하우징(610)의 외부에 제공될 수 있다. 팬(620)은 엔클로져(650) 내부에서의 가스 순환을 허용한다. 이에 의해, 균일한 분위기가 엔클로져(650) 내부에 제공될 수 있다.
[0073] 본원에서 설명되는 다른 실시예들과 결합될 수 있는 전형적인 실시예들에 따르면, 엔클로져(650)는 대기압, 및 증발될 재료의 용융점의 살짝 위의 온도, 예를 들어, 200℃에 있다. 일 구현예에 따르면, 반응성 재료는, 상기 설명된 바와 같은 보호성 분위기 하에 있는 재료 피드 및 조절 시스템 내부에 있기 때문에, 엔클로져(650)에서의 가스는 공기일 수 있다. 더 추가적인 구현예에 따르면, 심지어, 반응성 가스들의 용융될 재료와의 접촉을 더 잘 회피하기 위해, 아르곤과 같은 보호성 가스는 또한, 엔클로져(650)에 제공될 수 있다.
[0074] 본원에서 설명되는 다른 실시예들과 결합될 수 있는 더 추가적인 실시예들에 따르면, 제 1 챔버(110), 유동 저항을 갖는 라인(120), 및 밸브(140)를 포함하는 재료 피드 시스템은 퍼지 밸브(640) 및 퍼지 도관(642)을 더 포함할 수 있다. 퍼지 도관(642) 그리고 따라서, 퍼지 밸브(640)는, 예를 들어, 제 1 챔버(110)를 향하는(facing), 플랜지(680)의 부분과 연결된다. 퍼지 도관(642)은 부가적으로 또는 대안적으로 제 1 챔버(110) 또는 라인(120)에 제공될 수 있다. 예를 들어, 라인(120)은, 도 2에 도시되고 상기 설명된 블로우 아웃 배열체와 유사하게, 퍼지 도관(642)에 연결될 수 있다. 더 추가적인 수정들에 따르면, 퍼지 도관(642)은 또한, 복수의 퍼지 도관들이 재료 피드 시스템에 연결된 퍼지 도관 배열체로서 제공될 수 있다. 그러나, 전형적으로, 퍼지 도관(642)은 적어도 재료 피드 시스템의 상류 단부(upstream end)에 제공된다. 증착 배열체를 동작시키는 방법들에 따르면, 퍼지 밸브(642)는 핫 아르곤의 소스와 연결될 수 있다. 이에 의해, 예를 들어, 재료 피드 시스템의 부분이 막힌 경우, 재료 피드 시스템은 핫 아르곤으로 플러싱될 수 있다. 예를 들어, 아르곤은 액체 리튬이 있는 탱크 주위의 안내형 아르곤 튜브들에 의해 가열될 수 있다. 게다가, 동작의 셋팅-업 동안, 재료 피드 시스템은, 리튬 또는 다른 알칼리-금속이 재료 피드 시스템에 제공되기 전에, 시스템에서 산소 및/또는 수분을 갖는 것을 피하기 위해, 아르곤으로 퍼징될 수 있다.
[0075] 도 5에 도시된 바와 같이, 밸브(140)는 가스 유입구(130)를 통해 탱크(110)에 연결된다. 도 5에 도시된 바와 같이, 그리고 본원에서 설명되는 몇몇 실시예들에 따르면, 금속, 예를 들어, 액체 금속을, 샤워헤드(112)를 하우징하는 챔버 부분 내에 피딩하기 위해, 진공 피드-스루(218)가 라인(120)에 대해 제공된다. 선택적으로 제공될 수 있는 전형적인 구현예들에 따르면, 피드-스루의 하류의, 엔클로져(650)로부터, 샤워헤드(112)를 하우징하는 챔버 부분까지의 도관 부분은 가열 유닛(618)에 의해 가열된다. 이에 의해, 엔클로져(650)의 하류의, 증착 배열체의 부분들은, 엔클로져(650)에 배치된, 증착 배열체의 부분들과 비교하여, 더 높은 온도들로 가열될 수 있다.
[0076] 샤워헤드(112)를 하우징하는 챔버 부분은 플랜지(604)를 통해 진공 챔버에 연결될 수 있다. 또한 도 5에 도시된 바와 같이, 증발 구역(114)에 의해 표시된 것처럼, 액체 리튬을 증발시키기 위해, 증기 분배 샤워헤드(112)에 인접하여 또는 증기 분배 샤워헤드(112)에서, 증발 표면이 가열된다. 증발 구역(114)에서 증발된 재료는 증기 분배 샤워헤드(112) 내로 안내되고 그리고/또는 증기 분배 샤워헤드(112)에서 분배된다.
[0077] 본원에서 설명되는 다른 실시예들과 결합될 수 있는 전형적인 구현예들에 따르면, 증발 구역(114)은, 증발을 위한 에너지를 제공하도록 구성된, 챔버, 도가니(crucible), 보트(boat), 또는 표면일 수 있다. 전형적으로, 구역 또는 표면은, 재료를 증발시키기에 충분한 에너지를 제공하기 위해, 충분한, 예를 들어, 1 ㎠ 내지 10 ㎠의 범위의 접촉 표면적(surface contact area)을 갖는다. 이에 의해, 액체 재료는 구역 내로 또는 표면 상에 계속해서 피딩되고, 액체 재료가 표면에 닿으면(hit), 증발된다. 상기 언급된 가열 유닛(618)은, 증발 구역(114)을 향하는 액체 재료의 온도를 계속해서 증가시키도록 구성될 수 있다.
[0078] 증기 분배 샤워헤드(112)는 가열 유닛, 예를 들어, 내측 가열 튜브(240)에 의해 가열되고, 가열 유닛의 추가적인 세부 사항들, 양태들, 특징들 및 부가적인 또는 대안적인 구현예는, 본원에서 설명되는 다른 실시예들에서 설명된다. 전형적으로, 증기 분배 샤워헤드(112)의 단열을 위해, 샤워헤드(112)에는 절연체(212)가 제공된다. 증기 분배 샤워헤드(112)에 제공되는 배출구들, 예를 들어, 노즐들(116)은, 예를 들어, 리튬의 증기를 기판을 향하여 안내하거나 지향시킨다. 전형적인 실시예들에 따르면, 배출구들 또는 노즐들(116)은 본원에서 참조되는 다른 실시예들과 관련하여 설명된 바와 같이 제공될 수 있다.
[0079] 도 6은 알칼리 금속 또는 알칼리 토금속, 특히 금속성 리튬을 포함하는 재료를 증발시키는 방법들(500)의 실시예들을 예시하는 흐름도를 도시한다. 방법(500)은 참조 번호 502에 의해 표시된 바와 같이, 제 1 챔버 내에서 재료를 액화시키는 단계를 포함한다. 단계(504)에서, 액화된 재료는 제 1 챔버로부터 라인을 통해 증발 구역으로 안내되는데, 라인은 라인의 유동 저항을 정의하는 제 1 부분을 포함한다. 단계(506)에서, 유동 저항을 갖는 라인을 통하는 액화된 재료의 유량을 제어하기 위해, 제 1 챔버에서의 가스의 유량이 제어된다. 단계(508)에서 재료는 증발 구역에서 증발되고, 단계(510)에서 재료의 증기는 기판 상으로 지향된다.
[0080] 전형적인 실시예들에 따르면, 증발 단계(506)는 특히, 600℃ 또는 그 초과의 온도들에서 순간적 증발(flash evaporation)에 의해 제공될 수 있다. 예를 들어, 온도는 800℃ 또는 그 초과일 수 있다. 또한, 단계(506) 전에, 즉, 단계(502 및 504)에서, 액화된 재료는, 증착될 재료의 용융점 위로 5℃ 내지 30℃, 60℃ 또는 100℃의 온도로, 예를 들어, 금속성 리튬의 경우, 190℃ 내지 290℃의 온도로 유지된다.
[0081] 본원에서 설명되는 다른 실시예들과 결합될 수 있는 또 다른 실시예들에 따르면, 라인을 통하는 액화된 재료의 유량을 조정하기 위한 밸브의 제어를 위해, 폐쇄 루프 제어가 제공될 수 있다. 밸브의 폐쇄 루프 제어는, 단지 밸브를 통하는 가스의 유량만이 제어될 필요가 있기 때문에, 일반 리튬 증발기들에 비해 단순화될 수 있다. 피드백 제어를 위한 신호는 그에 따라: 증기 증착을 위한 진공 챔버 내의 증착 레이트 모니터, 제 2 챔버에 액화된 재료를 안내하기 위한 시스템에서의, 질량 유동 제어기와 같은 유동 계량기, 와전류 측정과 같은 층 두께 측정, 샤워헤드에서의 증기 압력 측정, 및 이들의 조합들로 이루어진 그룹으로부터 선택될 수 있다.
[0082] 본원에서 설명되는 실시예들에 따르면, 증착 레이트의 제어는 간략화되고 더 안정적이다. 밸브를 통한 가스의 유량의 제어 때문에 그리고 정의된 유동 저항을 갖는 라인을 제공하는 것에 의해, 제 1 챔버와 증발 구역 사이에 유체 연통하는 기계적으로 작동하는 밸브를 제공할 필요가 더 이상 없다.
[0083] 상기 내용을 고려하여, 특히, 리튬과 같은 고 반응성 재료들에 견디는 기계적으로 작동하는 밸브가 제공될 필요가 없기 때문에, 본원에서 설명되는 실시예들에 대한 하드웨어 요건이 또한 감소될 것이다. 증착 레이트 제어는, 리튬이 용융되는 컨테이너에서, 정의된, 제어된 가스(예를 들어, 아르곤) 압력을 적용하는 것에 의해 실현되며, 제 1 챔버와 증발 구역을 연결하는 라인에 의해 제공되는 정의된 유동 저항에 의해 보조될 수 있다.
[0084] 전술한 내용은 본 개시물의 실시예들에 관한 것이지만, 본 개시물의 다른 그리고 추가의 실시예들은 본 개시물의 기본 범위로부터 벗어나지 않고 안출될 수 있으며, 본 개시물의 범위는 이하의 청구항들에 의해 결정된다.

Claims (15)

  1. 알칼리 금속(alkali metal) 또는 알칼리 토금속(alkaline earth metal)을 포함하는 재료의 증발(evaporation)을 위한 그리고 기판 상에서의 재료의 증착을 위한 증착 배열체(depositing arrangement)로서,
    재료를 액화하도록(liquefying) 구성된 제 1 챔버 ― 상기 제 1 챔버는 상기 제 1 챔버에서의 가스의 유입구로 구성된 가스 유입구를 포함함 ―;
    액화된 재료를 증발시키도록 구성된 증발 구역;
    상기 액화된 재료를 위한, 상기 제 1 챔버와 상기 증발 구역 사이의 유체 연통(fluid communication)을 제공하는 라인 ― 상기 라인은, 상기 라인의 유동 저항(flow resistance)을 정의하는 제 1 부분을 포함함 ―;
    상기 유동 저항을 갖는 라인을 통하는 상기 액화된 재료의 유량을 제어하기 위해 상기 제 1 챔버에서의 가스의 유량을 제어하도록 구성된 밸브; 및
    증발된 재료를 상기 기판을 향하여 지향시키기 위한 하나 또는 그 초과의 배출구들을 포함하는,
    알칼리 금속 또는 알칼리 토금속을 포함하는 재료의 증발을 위한 그리고 기판 상에서의 재료의 증착을 위한 증착 배열체.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 부분은, 특히 상기 증착 배열체의 동작 동안이 아닐 때, 수정될 수 없는 단면적을 갖는,
    알칼리 금속 또는 알칼리 토금속을 포함하는 재료의 증발을 위한 그리고 기판 상에서의 재료의 증착을 위한 증착 배열체.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 밸브에 연결되는 제어기를 더 포함하고, 상기 제어기는 상기 제 1 챔버에서의 가스의 유량을 조정하기 위해 상기 밸브를 제어하도록 구성되는,
    알칼리 금속 또는 알칼리 토금속을 포함하는 재료의 증발을 위한 그리고 기판 상에서의 재료의 증착을 위한 증착 배열체.
  4. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 밸브에 연결되는 제어기를 더 포함하고, 상기 제어기는, 상기 기판 상에서의 증기의 증착 레이트(deposition rate)의 제어를 위해, 상기 제 1 챔버에서의 가스의 유량을 조정하도록 구성되는,
    알칼리 금속 또는 알칼리 토금속을 포함하는 재료의 증발을 위한 그리고 기판 상에서의 재료의 증착을 위한 증착 배열체.
  5. 제 3 항 또는 제 4 항에 있어서,
    상기 제어기는 비례-적분-미분 제어기(proportional-integral-derivative controller)인,
    알칼리 금속 또는 알칼리 토금속을 포함하는 재료의 증발을 위한 그리고 기판 상에서의 재료의 증착을 위한 증착 배열체.
  6. 제 3 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제어기는 증착 레이트 모니터 시스템의 신호를 수신하도록 구성된 신호 입력부를 포함하는,
    알칼리 금속 또는 알칼리 토금속을 포함하는 재료의 증발을 위한 그리고 기판 상에서의 재료의 증착을 위한 증착 배열체.
  7. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제 1 챔버는 압력 게이지(pressure gauge)를 더 포함하는,
    알칼리 금속 또는 알칼리 토금속을 포함하는 재료의 증발을 위한 그리고 기판 상에서의 재료의 증착을 위한 증착 배열체.
  8. 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제 1 부분은 오리피스(orifice)를 포함하는,
    알칼리 금속 또는 알칼리 토금속을 포함하는 재료의 증발을 위한 그리고 기판 상에서의 재료의 증착을 위한 증착 배열체.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 오리피스는 0.01 내지 0.5mm, 0.01 내지 0.1mm, 그리고 특히 0.05mm의 최소 직경을 갖는,
    알칼리 금속 또는 알칼리 토금속을 포함하는 재료의 증발을 위한 그리고 기판 상에서의 재료의 증착을 위한 증착 배열체.
  10. 제 1 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 가스는 아르곤인,
    알칼리 금속 또는 알칼리 토금속을 포함하는 재료의 증발을 위한 그리고 기판 상에서의 재료의 증착을 위한 증착 배열체.
  11. 제 1 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 있어서,
    하나 또는 그 초과의 배출구들을 포함하는 증기 분배 샤워헤드(vapor distribution showerhead)를 더 포함하고, 특히, 상기 증기 분배 샤워헤드는 선형(linear) 증기 분배 샤워헤드인,
    알칼리 금속 또는 알칼리 토금속을 포함하는 재료의 증발을 위한 그리고 기판 상에서의 재료의 증착을 위한 증착 배열체.
  12. 제 1 항 내지 제 11 항 중 어느 한 항에 있어서,
    적어도 상기 제 1 챔버 및 상기 밸브를 하우징하기(housing) 위한 엔클로져(enclosure)를 더 포함하고, 상기 엔클로져는 보호성 분위기(protective atmosphere) 하에서의 상기 제 1 챔버의 교환(exchange)을 위해 구성되는,
    알칼리 금속 또는 알칼리 토금속을 포함하는 재료의 증발을 위한 그리고 기판 상에서의 재료의 증착을 위한 증착 배열체.
  13. 알칼리 금속 또는 알칼리 토금속을 포함하는 재료의 증발을 위한 그리고 기판 상에서의 재료의 증착을 위한 증착 장치로서,
    상기 장치는,
    상기 기판 상에 재료를 증착시키기 위한 진공 챔버; 및
    제 1 항 내지 제 12 항 중 어느 한 항에 따른 배열체를 포함하는,
    알칼리 금속 또는 알칼리 토금속을 포함하는 재료의 증발을 위한 그리고 기판 상에서의 재료의 증착을 위한 증착 장치.
  14. 알칼리 금속 또는 알칼리 토금속을 포함하는 재료를 증발시키는 방법으로서,
    제 1 챔버에서 재료를 액화하는 단계;
    액화된 재료를 상기 제 1 챔버로부터 라인 ― 상기 라인은, 상기 라인의 유동 저항을 정의하는 제 1 부분을 포함함 ― 을 통해 증발 구역으로 안내하는 단계;
    상기 유동 저항을 갖는 라인을 통하는 상기 액화된 재료의 유량을 제어하기 위해, 상기 제 1 챔버에서의 가스의 유량을 제어하는 단계;
    상기 증발 구역에서 상기 재료를 증발시키는 단계; 및
    상기 재료의 증기를 기판 상에 지향시키는 단계를 포함하는,
    알칼리 금속 또는 알칼리 토금속을 포함하는 재료를 증발시키는 방법.
  15. 제 14 항에 있어서,
    상기 라인을 통하는 상기 액화된 재료의 유량을 조정하기 위한 밸브의 제어를 위한 폐쇄 루프 제어(closed loop control)를 더 포함하는,
    알칼리 금속 또는 알칼리 토금속을 포함하는 재료를 증발시키는 방법.
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