TW202307235A - 蒸發源冷卻機構 - Google Patents

Abstract

提供了一種用於反應性沉積的方法、系統、及蒸發源。該系統包括沉積表面，該沉積表面可操作用於將材料沉積到在沉積表面上提供的基板上。該系統進一步包括蒸發源，該蒸發源經定位用於將材料沉積到基板上。該蒸發源包括坩堝。該坩堝包括基底及至少一個側壁，該至少一個側壁從基底向上延伸並且限定坩堝的內部區域。該蒸發源進一步包括冷卻機構。該冷卻機構包括圓柱冷卻套，該圓柱冷卻套圍繞該至少一個側壁的外表面，與此同時使基底的底表面暴露，其中冷卻間隙限定在坩堝的至少一個側壁的外表面與圓柱冷卻套的側壁的內表面之間。

Description

蒸發源冷卻機構

本揭露大體係關於用於為反應性沉積製程、反應性沉積設備、及反應性沉積方法提供氣體的蒸發系統。更特定言之，本揭露大體係關於包括用於快速冷卻坩堝的冷卻機構的蒸發系統及快速冷卻坩堝的方法。

撓性基板（諸如塑膠膜或箔）的處理在包裝工業、半導體工業及其他工業中係非常需要的。處理可包括用選擇的材料（諸如金屬）塗佈撓性基板。此等塗層的經濟生產頻繁地受到產品所需的厚度均勻性、塗佈材料的反應性、塗佈材料的成本、及塗佈材料的沉積速率的限制。大多數要求高的應用通常涉及在真空腔室中發生沉積以精確控制塗層厚度及最佳光學性質。真空塗佈設備的高資本成本需要用於大規模商業應用的塗佈區域的高生產量。每單位時間的塗佈區域通常與塗佈的基板寬度及塗佈材料的真空沉積速率成比例。

可以利用大真空腔室的製程具有巨大的經濟優勢。真空塗佈腔室、基板處理及處置設備、及泵送能力的成本增加小於與腔室大小成線性比例；由此，用於固定沉積速率及塗層設計的最經濟製程將利用可用的最大基板。較大基板可以通常在塗佈製程完成之後製造為離散的部件。在由連續卷材製造產品的情況下，卷材經分割或片材切割為最終產品尺寸或適用於後續製造操作的較窄卷材。

所使用的一種技術係熱蒸發。當源材料在真空腔室內的開口坩堝中加熱時，當溫度達到使得來自源的蒸氣通量足以在較冷的基板上冷凝時，熱蒸發容易發生。源材料可以藉由加熱坩堝來間接加熱，或藉由導引至由坩堝限定的源材料中的高電流電子束來直接加熱。熱蒸發通常在高溫下發生。因此，若需要，可以很難快速冷卻蒸發源。用於冷卻蒸發源的一種方法係經由輻射冷卻。然而，輻射冷卻通常係非常慢的，此可以導致顯著的腔室停機時間及擁有成本的增加。

因此，需要用於快速冷卻蒸發源的方法及系統。

本揭露大體係關於用於為反應性沉積製程、反應性沉積設備、及反應性沉積方法提供氣體的蒸發系統。更特定言之，本揭露大體係關於包括用於快速冷卻坩堝的冷卻機構的蒸發系統及快速冷卻坩堝的方法。

在一個態樣中，提供了一種蒸發源。蒸發源包括坩堝。坩堝包括基底及至少一個側壁，該至少一個側壁從基底向上延伸並且限定坩堝的內部區域。蒸發源進一步包括冷卻機構。該冷卻機構包括圓柱冷卻套，該圓柱冷卻套圍繞至少一個側壁的外表面，與此同時使基底的底表面暴露，其中冷卻間隙限定在坩堝的至少一個側壁的外表面與圓柱冷卻套的側壁的內表面之間。

實施方式可包括下列的一或多者。蒸發源進一步包括複數個擋板，每個擋板跨冷卻間隙從至少一個側壁的外表面延伸到圓柱冷卻套的側壁的內表面。冷卻間隙係從約1毫米至約4毫米。冷卻間隙係從約3毫米至約4毫米。圓柱冷卻套具有可操作以將冷卻劑流體遞送到冷卻間隙的冷卻劑入口及可操作以從冷卻間隙移除冷卻劑流體的冷卻劑出口。蒸發源進一步包括與冷卻劑入口流體耦接的冷卻劑流體入口管及與冷卻劑出口流體耦接的冷卻劑流體出口管。冷卻劑流體選自惰性氣體、清潔乾燥空氣、及油。惰性氣體選自氬氣及氮氣。針對涉及反應性氣體的一些製程，可以使用氬氣及氮氣。針對涉及非反應性氣體的一些製程，可以使用清潔乾燥空氣。擋板彼此隔開以在坩堝的至少一個側壁的外表面周圍提供冷卻劑流體的均勻流動。熱電偶與圓柱冷卻套耦接並且經定位以量測穿過冷卻間隙流動的冷卻劑流體的溫度及坩堝的溫度中的至少一者。圓柱冷卻套包含鋁、不鏽鋼、鉬、其合金、或其組合。

在另一態樣中，提供了一種用於反應性沉積的系統。該系統包括沉積表面，該沉積表面可操作用於將材料沉積到在沉積表面上提供的基板上。該系統進一步包括蒸發源，該蒸發源經定位為將材料沉積到基板上。該蒸發源包括坩堝。該坩堝包括基底及至少一個側壁，該至少一個側壁從基底向上延伸並且限定該坩堝的內部區域。該蒸發源進一步包括冷卻機構。該冷卻機構包括圓柱冷卻套，該圓柱冷卻套圍繞至少一個側壁的外表面，與此同時使基底的底表面暴露，其中冷卻間隙限定在坩堝的至少一個側壁的外表面與圓柱冷卻套的側壁的內表面之間。

實施方式可包括下列的一或多者。沉積表面係塗佈滾筒的表面。蒸發源進一步包括複數個擋板，每個擋板跨冷卻間隙從至少一個側壁的外表面延伸到圓柱冷卻套的側壁的內表面。冷卻間隙係從約1毫米至約4毫米。冷卻間隙係從約3毫米至約4毫米。圓柱冷卻套具有可操作以將冷卻劑流體遞送到冷卻間隙的冷卻劑入口及可操作以從冷卻間隙移除冷卻劑流體的冷卻劑出口。蒸發源進一步包括與冷卻劑入口流體耦接的冷卻劑流體入口管及與冷卻劑出口流體耦接的冷卻劑流體出口管。冷卻劑流體選自惰性氣體、清潔乾燥空氣、及油。惰性氣體選自氬氣及氮氣。擋板彼此隔開以在坩堝的至少一個側壁的外表面周圍提供冷卻劑流體的均勻流動。熱電偶與圓柱冷卻套耦接並且經定位以量測穿過冷卻間隙流動的冷卻劑流體的溫度及坩堝的溫度中的至少一者。圓柱冷卻套包含鋁、不鏽鋼、鉬、其合金、或其組合。

在又一態樣中，提供了一種操作蒸發設備的方法。方法包括加熱含有待沉積的材料的坩堝。坩堝包括基底及至少一個側壁，該至少一個側壁從基底向上延伸並且限定坩堝的內部區域，內部區域固持待沉積的材料。圓柱冷卻套圍繞至少一個側壁的外表面，與此同時使基底的底表面暴露，其中冷卻間隙限定在坩堝的至少一個側壁的外表面與圓柱冷卻套的側壁的內表面之間。方法進一步包括藉由使冷卻劑流體穿過冷卻間隙流動來冷卻坩堝。

實施方式可包括下列的一或多這。冷卻間隙係從約1毫米至約4毫米。冷卻間隙係從約3毫米至約4毫米。冷卻劑流體選自惰性氣體、清潔乾燥空氣、及油。冷卻劑流體係選自氬氣及氮氣的惰性氣體。待沉積的材料係金屬或金屬合金。

在另一態樣中，一種非暫時性電腦可讀取媒體上儲存有指令，該等指令當由處理器執行時導致製程執行上文設備及/或方法的操作。

現將詳細參考本揭露的各個實施方式，其一或多個實例在圖式中圖示。在圖式的以下描述中，相同的元件符號指代相同的部件。通常，僅描述了關於獨立實施方式的差異。每個實例藉由解釋本揭露的方式提供並且不意欲為限制本揭露。另外，圖示或描述為一個實施方式的部分的特徵可以用於其他實施方式或與其他實施方式結合使用以產生又一實施方式。描述意欲包括此種修改及變化。

在諸圖中圖示的眾多細節、尺寸、角度及其他特徵僅僅說明特定實施方式。由此，其他實施方式可以具有其他細節、部件、尺寸、角度及特徵，而不脫離本揭露的精神或範疇。此外，本揭露的進一步實施方式可以在沒有下文描述的若干細節的情況下實踐。

根據一些實施方式，提供了用於在基板上（例如，在撓性基板上）沉積層的蒸發製程及蒸發設備。因此，撓性基板可以被認為尤其包括膜、箔、卷材、塑膠材料、金屬或其他材料的條帶。通常，術語「卷材」、「箔」、「條帶」、「基板」及類似者同義地使用。根據一些實施方式，可以提供根據本文描述的實施方式的用於蒸發製程的部件、用於蒸發製程的設備及蒸發製程，用於上文描述的撓性基板。然而，其等亦可以結合非撓性基板（諸如玻璃基板或類似者）提供，該等非撓性基板經受來自蒸發源的反應性沉積製程。

用於陽極預鋰化及固體金屬陽極保護的真空卷材塗佈涉及在雙面塗佈及壓延合金類型的石墨陽極及集電器（例如，六微米或更厚的銅箔、鎳箔、或金屬化塑膠卷材）上的厚（三至二十微米）金屬（例如，鋰）沉積。一種用於沉積的技術係熱蒸發。當源材料在真空腔室內的開口坩堝中加熱時，當溫度達到使得來自源的蒸氣通量足以在較冷的基板上冷凝時，熱蒸發容易發生。源材料可以藉由加熱坩堝來間接加熱，或藉由導引至由坩堝限定的源材料中的高電流電子束來直接加熱。

熱蒸發通常在高溫下發生並且可能難以快速冷卻蒸發源（若需要），例如，當卷材歸因於高熱負荷或冷凝能量而撕裂時如此。用於冷卻蒸發源的一種方法係經由輻射冷卻。然而，輻射冷卻通常係非常慢的，此可以導致顯著的腔室停機時間及擁有成本的增加。因此，具有用於在完成沉積製程之後快速冷卻坩堝的系統及方法將係有利的。

本揭露的實施方式提供了用於坩堝的整合冷卻機構。整合冷卻機構可以快速冷卻蒸發器，例如，從約攝氏750度至約攝氏300度的溫度，用於在卷材撕裂的情況或期望立即停止卷材的任何其他情況下減少非所要蒸發。整合冷卻結構可以在坩堝的外側上定位，從而允許在完成製程之後快速冷卻坩堝。在坩堝的周邊上整合冷卻通道允許使用例如清潔乾燥空氣(clean dray air; CDA)、惰性氣體（例如，氬氣）、及/或油用於冷卻的冷卻選項。特定而言，當蒸發的金屬或金屬合金在大氣條件下係反應性的或若真空洩漏在系統中出現，使用氬氣或其他惰性氣體冷卻。

本揭露的實施方式可以包括以下優點的一或多個。藉由本揭露的冷卻機構提供的快速冷卻避免基板材料的過度浪費。藉由本揭露的冷卻機構提供的快速冷卻避免源材料的過度浪費。藉由本揭露本揭露的冷卻機構提供的快速冷卻有助於防止當蒸發器係熱的（例如，從約攝氏100度到約攝氏1,000度）的情況下的失控情況或在存在氧的情況下的反應性蒸發材料的反應。

第1圖圖示了根據本揭露的一或多個實施方式的蒸發系統100的示意性側視圖，該蒸發系統具有包括冷卻機構130的蒸發源120。蒸發系統100可以係藉由Applied Materials製造並且適用於根據本文描述的實施方式製造含有金屬的膜堆疊的SMARTWEB®系統。在一個實例中，蒸發系統100可以用於製造含鋰陽極，並且特別地用於含鋰陽極的膜堆疊。蒸發系統100包括限定共用處理環境104的腔室主體102，其中可以執行用於製造含鋰陽極的一些或所有處理行動。在一個實例中，共用處理環境104可操作為真空環境。在另一實例中，共用處理環境104可操作為惰性氣體環境。在一些實例中，共用處理環境104可以維持在1x10 ^-3mbar或更低的處理壓力下，例如1x10 ^-4mbar或更低。

蒸發系統100經構造為卷到卷系統，包括用於供應連續撓性基板108的退繞捲筒106、其上方處理連續撓性基板108的塗佈滾筒110、及用於收集連續撓性基板的捲繞捲筒112。塗佈滾筒110包括沉積表面111，連續撓性基板108在其上方行進，同時將材料沉積到連續撓性基板108上。蒸發系統100可以進一步包括在退繞捲筒106、塗佈滾筒110、及捲繞捲筒112之間定位的一或多個輔助傳遞捲筒114、116。根據一個態樣，一或多個輔助傳遞捲筒114、116、退繞捲筒106、塗佈滾筒110、及捲繞捲筒112中的至少一者可以藉由馬達驅動並且旋轉。儘管將退繞捲筒106、塗佈滾筒110、及捲繞捲筒112圖示為在共用處理環境104中定位，應當理解，退繞捲筒106及捲繞捲筒112可以在分離的腔室或模組中定位，例如，退繞捲筒106的至少一者可以在退繞模組中定位，塗佈滾筒110可以在處理模組中定位，並且捲繞捲筒112可以在退繞模組中定位。

退繞捲筒106、塗佈滾筒110、及捲繞捲筒112可以係獨立溫度受控的。例如，退繞捲筒106、塗佈滾筒110、及捲繞捲筒112可以使用在每個捲筒內定位的內部熱源或外部熱源來獨立地加熱。

蒸發系統100進一步包括蒸發源120，該蒸發源包括冷卻機構130。蒸發源120及冷卻機構均將參考第2圖更詳細描述。蒸發源120經定位以對連續撓性基板108或材料卷材執行一個處理操作。在一個實例中，如第1圖中描繪，蒸發源120在塗佈滾筒110周圍徑向設置。此外，預期不同於徑向的佈置。在一個實施方式中，蒸發源係鋰(Li)源。另外，蒸發源亦可以係兩種或多種金屬的合金。待沉積的材料可以在坩堝中提供。待沉積的材料可以例如藉由熱蒸發技術來蒸發。

在操作中，蒸發源120發射蒸發材料122的羽流，將該羽流拉到連續撓性基板108，其中沉積材料的膜在連續撓性基板108上形成。

此外，儘管圖示了單個蒸發源（蒸發源120），應當理解，蒸發系統100可以進一步包括一或多個額外沉積源。例如，如本文描述的一或多個沉積源包括電子束源及額外源，該等額外源可以選自CVD源、PECVD源、及各種PVD源的群組。示例性PVD源包括濺射源、電子束蒸發源、及熱蒸發源。

在一些實施方式中，蒸發源120在子腔室（未圖示）中定位。子腔室可以隔離蒸發源120與共用處理環境104。子腔室可以包括根據本揭露的實施方式的使蒸發系統100能夠沉積含有金屬的膜堆疊的任何適宜的結構、配置、佈置、及/或部件。例如，但不限於，子腔室可包括適宜沉積系統，包括塗佈源、電源、獨立壓力控制、沉積控制系統、及溫度控制。在一些實施方式中，為子腔室提供獨立氣體供應器。

在一些實施方式中，蒸發系統100經配置為處理連續撓性基板108的兩側。例如，類似於蒸發源120的額外蒸發源可以經定位以處理連續撓性基板108的相對側面。儘管蒸發系統100經配置為處理水平定向的連續撓性基板108，蒸發系統100可以經配置為處理在不同定向中定位的基板，例如，連續撓性基板108可以垂直定向。在一些實施方式中，連續撓性基板108係撓性導電基板。在一些實施方式中，連續撓性基板108包括其上形成有一或多個層的導電基板。在一些實施方式中，導電基板係銅基板。

蒸發系統100進一步包括氣體面板150。氣體面板150使用一或多個導管（未圖示）以將處理氣體遞送到蒸發系統100。氣體面板150可以包括質量流量控制器及關斷閥，用於控制針對供應到蒸發系統100的每種獨立氣體的氣體壓力及流動速率。

蒸發系統100進一步包括可操作以控制蒸發系統100的各個態樣的系統控制器160。系統控制器160促進蒸發系統100的控制及自動化並且可以包括中央處理單元(central processing unit; CPU)、記憶體、及支援電路（或I/O）。軟體指令及資料可以在記憶體內編碼及儲存用於指示CPU。系統控制器160可以與蒸發系統100的一或多個部件通訊，例如，經由系統匯流排。可藉由系統控制器160讀取的程式（例如，電腦指令）決定哪些任務可在基板上執行。在一些態樣中，程式係可藉由系統控制器160讀取的軟體，該系統控制器可以包括用於監控腔室條件、控制蒸發源120、及冷卻機構130的代碼。儘管圖示了單個系統控制器（系統控制器160），應當瞭解，多個系統控制器可以與本文描述的態樣一起使用。

第2圖圖示了根據本揭露的一或多個實施方式的包括冷卻機構130的蒸發源120的一個實例的示意性橫截面圖。蒸發源120包括與冷卻機構130耦接的坩堝210，冷卻機構130經定位以快速冷卻坩堝210。坩堝210與蒸發器主體260流體耦接。蒸發器主體260可操作以遞送蒸發的材料用於沉積。坩堝210可以經由凸緣230與蒸發器主體260流體耦接。坩堝210可移除且相對於凸緣230可調節地定位。因此，坩堝210可以經由凸緣230從蒸發器主體260移除。

坩堝210包括能夠固持沉積材料的單塊限制孔口容器。參見第2圖，坩堝210包括基底212、圓柱主體部分214、圓錐部分216、及第二圓柱部分218。圓柱主體部分214包括從基底212向上延伸的至少一個側壁215。基底212具有底表面213。基底212及圓柱主體部分214限定內部區域222。內部區域222可操作為用於固持待沉積的材料224。材料224的實例包括鹼金屬（例如，鋰及鈉）、鎂、鋅、鎘、鋁、鎵、銦、鉈、硒、錫、鉛、銻、鉍、鍗、鹼土金屬、銀、或其組合。在一個實例中，材料包括鋰、硒、或鈉。

坩堝210可以由具有高導熱性的材料形成，諸如鉬、石墨、不鏽鋼、或氮化硼。在一個實例中，坩堝210由熱解氮化硼構成。例如，熱解氮化硼通常係惰性的，可以承受高溫，通常係清潔的，並且不會給真空環境帶來不希望的雜質，通常對某些波長的紅外輻射係透明的，並且可以製造為複雜形狀。

蒸發源120進一步包括冷卻機構130。冷卻機構130可操作為快速冷卻坩堝210。冷卻機構130包括圓柱冷卻套232或冷卻杯。圓柱冷卻套232圍繞至少一個側壁215的外表面234同時使基底212的底表面213暴露出。圓柱冷卻套232可以由鋁、不鏽鋼、鉬、其合金、或其組合構成。

冷卻間隙240限定在坩堝210的至少一個側壁215的外表面234與圓柱冷卻套232的內表面242之間。冷卻間隙240為冷卻劑流體提供流動路徑以接觸坩堝210的外表面234，用於快速冷卻坩堝210。在一個實例中，冷卻間隙240係從約1毫米至約6毫米。在另一實例中，冷卻間隙240係從約1毫米至約4毫米。在又一實例中，冷卻間隙240係從約1毫米至約2毫米。

在一些實施方式中，蒸發源120進一步包括經定位為量測流過冷卻間隙240的冷卻劑流體的溫度的溫度量測裝置270。溫度量測裝置可以係無接觸高溫計或熱電偶。

在一些實施方式中，如第3A圖至第3B圖所示，冷卻機構130進一步包括複數個擋板310。每個擋板310跨冷卻間隙240從至少一個側壁215的外表面234延伸到圓柱冷卻套232的內表面242。

在一些實施方式中，圓柱冷卻套232具有可操作以將冷卻劑流體遞送到冷卻間隙240的冷卻劑入口244。圓柱冷卻套232進一步具有可操作以從冷卻間隙240移除冷卻劑流體的冷卻劑出口246。冷卻劑入口244及冷卻劑出口246可以與冷卻迴路250流體耦接，用於將冷卻劑流體供應到冷卻間隙240。冷卻迴路250包括流體耦接冷卻劑源254與冷卻劑入口244的冷卻劑流體入口管線252。冷卻迴路250進一步包括與冷卻劑出口246流體耦接的冷卻劑流體出口管線256。冷卻劑流體出口管線256可以與返回貯槽258流體耦接用於收集已使用的冷卻劑流體。冷卻迴路250可以包括熱交換器262，用於在將冷卻劑返回到冷卻劑源254之前從加熱的冷卻劑流體移除熱。

在操作中，冷卻劑流體可以穿過冷卻劑流體入口管線252從冷卻劑源254導引至冷卻間隙240，該冷卻間隙橫穿坩堝210的圓柱主體部分214的外表面234以從坩堝210移除熱。加熱的冷卻液體可以從冷卻間隙240穿過冷卻劑流體出口管線256導引至返回貯槽258中。加熱的冷卻液體可穿過熱交換器262導引以在將冷卻劑返回到冷卻劑源254之前從加熱的冷卻液體移除熱。應當理解，第2圖中描繪的冷卻迴路250僅係示例性的，並且可以使用其他冷卻迴路設計。在一些實例中，冷卻迴路250具有用於供應及返回貯槽的功能的貯槽。在其他實例中，冷卻迴路250包括冷卻劑源254及冷卻劑流體入口管線252。

在一些實施方式中，圓柱冷卻套232可操作以控制坩堝210的溫度。圓柱冷卻套232可以圍繞坩堝210並且與坩堝210熱連接。在另一實例中，圓柱冷卻套232經配置為雙壁圓柱結構，在壁之間限定通路或冷卻通道，用於引導加熱或冷卻的液體。溫度量測裝置270可以耦接到圓柱冷卻套232及/或坩堝210的至少一者以向控制器（例如，系統控制器160）提供反饋。可以提供流動控制機構，用於基於經由反饋從溫度量測裝置270接收的溫度讀數來改變穿過圓柱冷卻套232的加熱或冷卻的液體的流動速率。其他溫度控制源可以與坩堝210一起使用。例如，電阻式加熱器可以與用於控制坩堝210的溫度的坩堝210熱耦接或熱接觸。

第3A圖圖示了根據本揭露的一或多個實施方式的包括冷卻機構130的蒸發源300的另一實例的透視圖。第3B圖圖示了根據本揭露的一或多個實施方式的包括冷卻機構130的第3A圖的蒸發源300的橫截面圖。蒸發源300類似於蒸發源120。蒸發源300進一步包括跨冷卻間隙延伸的複數個擋板。

如第3B圖所示，冷卻機構130進一步包括複數個擋板310a-310d（共同為310）。每個擋板310跨冷卻間隙240從至少一個側壁215的外表面234延伸到圓柱冷卻套232的內表面242。擋板310有助於控制冷卻劑的流動速率並且亦提供坩堝的均勻冷卻。應當理解，儘管圖示了四個擋板，可以使用任何適宜數量的擋板，取決於選擇的冷卻劑流動速率及坩堝210的冷卻時間。

第4圖圖示了根據本揭露的一或多個實施方式的總結控制坩堝溫度的方法的一個實施方式的製程流程圖400。在製程流程圖400中描繪的方法可以使用蒸發源200、300對第1圖中描繪的蒸發系統100執行。於操作410，加熱坩堝（例如，坩堝210）以蒸發待在基板（例如，連續撓性基板108）上沉積的材料。於操作420，坩堝藉由使冷卻劑流過圓柱冷卻套（例如，圓柱冷卻套232）來冷卻。 實例

提供以下非限制性實例以進一步說明本文描述的實施方式。然而，實例不意欲為總括式的，並且不意欲限制本文描述的實施方式的範疇。

在一個實例中，在反應性材料沉積期間，將塗佈滾筒（例如，塗佈滾筒110）維持在攝氏10度或更低的溫度下，該塗佈滾筒用作散熱片。在處理期間將蒸發器主體（例如，蒸發器主體260）維持在約攝氏700度或更高的溫度下。並且在處理期間將坩堝（例如，坩堝210）維持在約攝氏700度或更高的溫度下，且周圍環境係約攝氏300度。執行各種模型化以基於在一個小時內將坩堝冷卻到攝氏150度來決定冷卻間隙的大小、冷卻劑流體的流動速率、及在冷卻間隙內的壓力。一些硬體及處理參數在表I中描繪： 表I

間隙	流動	氬氣基底壓力
4 mm	50 SLM	760 torr
2 mm	50 SLM	760 torr
1 mm	50 SLM	760 torr
1 mm	100 SLM	760 torr
1 mm	50 SLM	100 torr

第5圖圖示了僅涉及輻射冷卻的坩堝冷卻的時間相對溫度的曲線500。冷卻曲線510表示實驗資料的冷卻速率並且冷卻曲線520表示模型化資料的冷卻速率。在第5圖中描繪的冷卻曲線510、520係基於假設僅輻射損失。蒸發器主體向大約攝氏10度的冷塗佈滾筒輻射損失熱，並且坩堝冷卻到約攝氏300度的環境溫度。

第6圖圖示了根據本揭露的一或多個實施方式的用於基於冷卻間隙大小的坩堝冷卻的時間相對溫度的曲線600。針對760 torr的冷卻間隙壓力及50 SLM的氬氣流動速率模型化各種冷卻間隙大小（1 mm、2 mm、及4 mm）。冷卻曲線610表示針對4 mm的冷卻間隙的冷卻速率。冷卻曲線620表示針對2 mm的冷卻間隙的冷卻速率。冷卻曲線630表示針對1 mm的冷卻間隙的冷卻速率。

第7圖圖示了根據本揭露的一或多個實施方式的基於變化的氬氣流動速率的坩堝冷卻的時間相對溫度的曲線700。各種氬氣流動速率（50 SLM及100 SLM）針對760 torr的冷卻間隙壓力及1 mm的冷卻間隙大小模型化。冷卻曲線710表示針對50 SLM的氬氣流動速率的冷卻速率。冷卻曲線720表示針對100 SLM的氬氣流動速率的冷卻速率。

第8圖圖示了根據本揭露的一或多個實施方式的基於冷卻間隙中的變化壓力的坩堝冷卻的時間相對溫度的曲線800。各種冷卻間隙壓力（760 torr及100 torr）針對50 SLM的氬氣流動速率及1 mm的冷卻間隙大小模型化。冷卻曲線810表示針對760 torr的冷卻間隙壓力的冷卻速率。冷卻曲線820表示100 torr的冷卻間隙壓力。

第9圖圖示了根據本揭露的一或多個實施方式的基於冷卻間隙的變化壓力、流動速率、大小的坩堝冷卻的時間相對溫度的曲線900。模型化各種冷卻間隙壓力（760 torr及100 torr）、氬氣流動速率（50 SLM及100 SLM）、及冷卻間隙大小（1 mm、2 mm、及4 mm）。冷卻曲線910表示針對在習知技術中使用的輻射冷卻的冷卻速率（比較實例）。冷卻曲線920表示針對760 torr的冷卻間隙壓力、50 SLM的氬氣流動速率、及4 mm的冷卻間隙大小的冷卻速率。冷卻曲線930表示針對760 torr的冷卻間隙壓力、50 SLM的氬氣流動速率、及2 mm的冷卻間隙大小的冷卻速率。冷卻曲線940表示針對760 torr的冷卻間隙壓力、50 SLM的氬氣流動速率、及1 mm的冷卻間隙大小的冷卻速率。冷卻曲線950表示針對760 torr的冷卻間隙壓力、100 SLM的氬氣流動速率、及1 mm的冷卻間隙大小的冷卻速率。冷卻曲線960表示針對100 torr的冷卻間隙壓力、50 SLM的氬氣流動速率、及1 mm的冷卻間隙大小的冷卻速率。

第10圖圖示了根據本揭露的一或多個實施方式的在沒有氬氣流動的情況下的冷卻蒸發器主體的時間（小時）相對溫度的曲線1000。蒸發器主體的冷卻速率在沒有氬氣流動的情況下模型化。冷卻曲線1010、1020、1030、1040、及1050指針對跨蒸發器主體的五個不同熱電偶的冷卻速率。資料指示蒸發器主體在約36小時內從約775℃冷卻到約60℃或更低。資料亦指示在約12小時內蒸發器主體可以冷卻超過三分之二（從775℃至約200℃）。

第11圖圖示了根據本揭露的一或多個實施方式的用於在具有氬氣流動的情況下的冷卻蒸發器主體的時間（小時）相對溫度的曲線1100。蒸發器主體的冷卻速率針對100 SLM的氬氣流動速率模型化。冷卻曲線1130、1135、1140、1145、及1150表示使用跨蒸發器主體的各個熱電偶的蒸發器主體的冷卻速率。資料指示本文描述的設備及系統的各個元件可以快速地冷卻。

第12圖圖示了根據本揭露的一或多個實施方式的用於在具有氬氣流動的情況下的熱屏蔽件冷卻的時間（小時）相對溫度的曲線1200。熱屏蔽件的冷卻速率針對100 SLM的氬氣流動速率模型化。冷卻曲線1205、1210、及1215表示熱屏蔽件的不同區域的冷卻速率。習知技術通常需要超過48小時來用於熱屏蔽件冷卻到約65℃或更低的溫度。相比之下，並且如藉由第12圖中的資料所示，本文描述的實施例可以使熱屏蔽件能夠在約12小時或更短內冷卻。 實施例清單

本揭露尤其提供了以下態樣，其中的每一者可以被認為視情況包括任何替代態樣：

條款1：一種蒸發源，包含： 坩堝，包含： 基底；以及 至少一個側壁，從基底向上延伸並且限定坩堝的內部區域；以及 冷卻機構，包含： 圓柱冷卻套，圍繞至少一個側壁的外表面，與此同時使基底的底表面暴露，其中冷卻間隙限定在坩堝的至少一個側壁的外表面與圓柱冷卻套的側壁的內表面之間。

條款2：如條款1所述的蒸發源，進一步包含複數個擋板，每個擋板跨冷卻間隙從至少一個側壁的外表面延伸到圓柱冷卻套的側壁的內表面。

條款3：如條款1或條款2所述的蒸發源，其中冷卻間隙係從約1毫米至約4毫米。

條款4：如條款1至3中任一項所述的蒸發源，其中冷卻間隙係從約3毫米至約4毫米。

條款5：如條款1至4中任一項所述的蒸發源，其中圓柱冷卻套具有： 冷卻劑入口，可操作以將冷卻劑流體遞送到冷卻間隙；以及 冷卻劑出口，可操作以從冷卻間隙移除冷卻劑流體。

條款6：如條款5所述的蒸發源，進一步包含與冷卻劑入口流體耦接的冷卻劑流體入口管及與冷卻劑出口流體耦接的冷卻劑流體出口管。

條款7：如條款5或條款6所述的蒸發源，其中冷卻劑流體選自惰性氣體、清潔乾燥空氣、及油。

條款8：如條款7所述的蒸發源，其中惰性氣體選自氬氣及氮氣。

條款9：如條款1至8中任一項所述的蒸發源，其中擋板彼此隔開以在坩堝的至少一個側壁的外表面周圍提供冷卻劑流體的均勻流動。

條款10：如條款1至9中任一項所述的蒸發源，進一步包含熱電偶，該熱電偶與圓柱冷卻套耦接並且經定位以量測流過冷卻間隙的冷卻劑流體的溫度及坩堝溫度中的至少一者。

條款11：如條款1至10中任一項所述的蒸發源，其中圓柱冷卻套包含鋁、不鏽鋼、鉬、其合金、或其組合。

條款12：一種用於反應性沉積的系統，包含： 沉積表面，可操作用於將材料沉積到在沉積表面上提供的基板上；以及 蒸發源，經定位為用於將材料沉積到基板上，包含： 坩堝，包含： 基底；以及 至少一個側壁，從基底向上延伸並且限定坩堝的內部區域；以及 冷卻機構，包含： 圓柱冷卻套，圍繞至少一個側壁的外表面，與此同時使基底的底表面暴露出，其中冷卻間隙限定在坩堝的至少一個側壁的外表面與圓柱冷卻套的側壁的內表面之間。

條款13：如條款12所述的系統，其中沉積表面係塗佈滾筒的表面。

條款14：如條款12或條款13所述的系統，進一步包含複數個擋板，每個擋板跨冷卻間隙從至少一個側壁的外表面延伸到圓柱冷卻套的側壁的內表面。

條款15：如條款12至14中任一項所述的系統，其中冷卻間隙係從約1毫米至約4毫米。

條款16：如條款12至15中任一項所述的系統，其中冷卻間隙係從約3毫米至約4毫米。

條款17：如條款12至16中任一項所述的系統，其中圓柱冷卻套具有： 冷卻劑入口，可操作以將冷卻劑流體遞送到冷卻間隙；以及 冷卻劑出口，可操作以從冷卻間隙移除冷卻劑流體。

條款18：如條款17所述的系統，進一步包含與冷卻劑入口流體耦接的冷卻劑流體入口管及與冷卻劑出口流體耦接的冷卻劑流體出口管。

條款19：如條款17或條款18所述的系統，其中冷卻劑流體選自惰性氣體、清潔乾燥空氣、及油。

條款20：如條款17至19中任一項所述的系統，其中惰性氣體選自氬氣及氮氣。

條款21：如條款12至20中任一項所述的系統，其中擋板彼此隔開以在坩堝的至少一個側壁的外表面周圍提供冷卻劑流體的均勻流動。

條款22：如條款12至21中任一項所述的系統，進一步包含熱電偶，該熱電偶與圓柱冷卻套耦接並且經定位以量測流過冷卻間隙的冷卻劑流體的溫度及坩堝溫度中的至少一者。

條款23：如條款12至22中任一項所述的系統，其中圓柱冷卻套包含鋁、不鏽鋼、鉬、其合金、或其組合。

條款24：一種利用如條款12至23中任一項所述的輥對輥氣相沉積系統及/或如條款1至11中任一項所述的蒸發設備在連續撓性基板上沉積材料的方法。

條款25：一種操作蒸發設備的方法，包含： 加熱含有待沉積的材料的坩堝，其中坩堝包含： 基底；以及 從基底向上延伸並且限定坩堝的內部區域的至少一個側壁，內部區域固持待沉積的材料；以及 冷卻機構，包含： 圓柱冷卻套，圍繞至少一個側壁的外表面，與此同時使基底的底表面暴露，其中冷卻間隙限定在坩堝的至少一個側壁的外表面與圓柱冷卻套的側壁的內表面之間；以及 藉由使冷卻劑流體流過冷卻間隙來冷卻坩堝。

條款26：如條款25所述的方法，其中冷卻間隙係從約1毫米至約4毫米。

條款27：如條款26的條款25所述的方法，其中冷卻間隙係從約3毫米至約4毫米。

條款28：如條款25至27中任一項所述的方法，其中冷卻劑流體選自惰性氣體、清潔乾燥空氣、及油。

條款29：如條款25至28中任一項所述的方法，其中冷卻劑流體係選自氬氣及氮氣的惰性氣體。

在本說明書中描述的實施方式及所有功能操作可以在數位電子電路系統中實施，或在電腦軟體、韌體、或硬體中實施，包括在本說明書中揭示的結構構件及其結構等效物、或其等的組合。本文描述的實施方式可以實施為一或多個非暫時性電腦程式產品，亦即，有形地體現在機器可讀取儲存裝置中的一或多個電腦程式，用於藉由資料處理設備執行、或控制資料處理設備的操作，該資料處理設備例如可程式設計處理器、電腦、或多個處理器或電腦。

本說明書中描述的製程及邏輯流可以藉由一或多個可程式設計處理器執行，該等可程式設計處理器執行一或多個電腦程式以藉由對輸入資料進行操作並且產生輸出來執行功能。製程及邏輯流亦可以藉由專用邏輯電路執行，並且設備亦可以實施為專用邏輯電路，例如，FPGA（現場可程式設計閘陣列）或ASIC（特殊應用積體電路）。

術語「資料處理設備」涵蓋用於處理資料的所有設備、裝置及機器，藉由實例的方式包括可程式設計處理器、電腦、或多個處理器或電腦。除了硬體之外，設備可以包括建立有問題的電腦程式的執行環境的代碼，例如，構成處理器韌體、協定堆疊、資料庫管理系統、作業系統、或其等的一或多個的組合的代碼。適用於執行電腦程式的處理器藉由實例的方式包括通用及專用微處理器、及任何種類的數位電腦的任何一或多個處理器。

適用於儲存電腦程式指令及資料的電腦可讀取媒體包括所有形式的非揮發性記憶體、媒體及記憶體裝置，藉由實例的方式包括半導體記憶體裝置，例如，EPROM、EEPROM、及快閃記憶體裝置；磁碟，例如，內部硬碟或可移除碟；磁光碟；以及CD ROM及DVD-ROM碟。處理器及記憶體可以藉由專用邏輯電路補充或整合到專用邏輯電路中。

當引入本揭露或其示例性態樣或實施方式的元件時，冠詞「一(a)」、「一(an)」、「該(the)」、及「該(said)」意欲表示存在一或多個該等元件。

術語「包含(comprising)」、「包括(including)」、及「具有(having)」意欲為包括性的，並且表示可能存在與所列出的元件不同的額外元件。

儘管上述內容涉及本揭露的實施例，本揭露的其他及進一步實施方式可在不脫離其基本範疇的情況下設計，並且其範疇由以下申請專利範圍決定。

100:蒸發系統 102:腔室主體 104:共用處理環境 106:退繞捲筒 108:連續撓性基板 110:塗佈滾筒 111:沉積表面 112:捲繞捲筒 114:輔助傳遞捲筒 116:輔助傳遞捲筒 120:蒸發源 122:蒸發材料 130:冷卻機構 150:氣體面板 160:系統控制器 210:坩堝 212:基底 213:底表面 214:圓柱主體部分 215:側壁 216:圓錐部分 218:第二圓柱部分 222:內部區域 224:材料 230:凸緣 232:圓柱冷卻套 234:外表面 240:冷卻間隙 242:內表面 244:冷卻劑入口 246:冷卻劑出口 250:冷卻迴路 252:冷卻劑流體入口管線 254:冷卻劑源 256:冷卻劑流體出口管線 258:返回貯槽 260:蒸發器主體 262:熱交換器 270:溫度量測裝置 300:蒸發源 310a:擋板 310b:擋板 310c:擋板 310d:擋板 400:製程流程圖 410:操作 420:操作 500:曲線 510:冷卻曲線 520:冷卻曲線 600:曲線 610:冷卻曲線 620:冷卻曲線 630:冷卻曲線 700:曲線 710:冷卻曲線 720:冷卻曲線 800:曲線 810:冷卻曲線 820:冷卻曲線 900:曲線 910:冷卻曲線 920:冷卻曲線 930:冷卻曲線 940:冷卻曲線 950:冷卻曲線 960:冷卻曲線 1000:曲線 1010:冷卻曲線 1020:冷卻曲線 1030:冷卻曲線 1040:冷卻曲線 1050:冷卻曲線 1100:曲線 1130:冷卻曲線 1135:冷卻曲線 1140:冷卻曲線 1145:冷卻曲線 1150:冷卻曲線 1200:曲線 1205:冷卻曲線 1210:冷卻曲線 1215:冷卻曲線

為了能夠詳細理解本揭露的上述特徵所用方式，可參考實施方式進行對上文簡要概述的實施方式的更特定描述，一些實施方式在附圖中圖示。然而，應注意，附圖僅圖示本揭露的典型實施方式，並且由此不被認為限制其範疇，因為本揭露可允許其他等同有效的實施方式。

第1圖圖示了根據本揭露的一或多個實施方式的蒸發設備的示意性側視圖，該蒸發設備具有包括冷卻機構的蒸發源。

第2圖圖示了根據本揭露的一或多個實施方式的包括冷卻機構的蒸發源的一個實例的示意性橫截面圖。

第3A圖圖示了根據本揭露的一或多個實施方式的包括冷卻機構的蒸發源的另一實例的透視圖。

第3B圖圖示了根據本揭露的一或多個實施方式的包括冷卻機構的第3A圖的蒸發源的橫截面圖。

第4圖圖示了根據本揭露的一或多個實施方式的製程的流程圖。

第5圖圖示了根據比較實例的僅涉及輻射冷卻的坩堝冷卻的時間相對溫度的曲線。

第6圖圖示了根據本揭露的一或多個實施方式的基於冷卻間隙大小的坩堝冷卻的時間相對溫度的曲線。

第7圖圖示了根據本揭露的一或多個實施方式的基於變化的氬氣流動速率的坩堝冷卻的時間相對溫度的曲線。

第8圖圖示了根據本揭露的一或多個實施方式的基於冷卻間隙中的變化壓力的坩堝冷卻的時間相對溫度的曲線。

第9圖圖示了根據本揭露的一或多個實施方式的基於冷卻間隙的變化壓力、流動速率、大小的坩堝冷卻的時間相對溫度的曲線。

第10圖圖示了根據本揭露的一或多個實施方式的在沒有氬氣流動的情況下的蒸發器冷卻的時間相對溫度的曲線。

第11圖圖示了根據本揭露的一或多個實施方式的在具有氬氣流動的情況下的蒸發器冷卻的時間相對溫度的曲線。

第12圖圖示了根據本揭露的一或多個實施方式的在具有氬氣流動的情況下的熱屏蔽件冷卻的時間相對溫度的曲線。

為了便於理解，相同元件符號在可能的情況下已經用於標識圖中共有的相同元件。可以預期，一個實施方式的元件及特徵可有利地併入其他實施方式中，而無需進一步敘述。

國內寄存資訊(請依寄存機構、日期、號碼順序註記) 無 國外寄存資訊(請依寄存國家、機構、日期、號碼順序註記) 無

100:蒸發系統

102:腔室主體

104:共用處理環境

106:退繞捲筒

108:連續撓性基板

110:塗佈滾筒

111:沉積表面

112:捲繞捲筒

114:輔助傳遞捲筒

116:輔助傳遞捲筒

120:蒸發源

122:蒸發材料

130:冷卻機構

150:氣體面板

160:系統控制器

Claims (20)

1. 一種蒸發源，包含： 一坩堝，包含： 一基底；以及 至少一個側壁，從該基底向上延伸並且限定該坩堝的一內部區域；以及 一冷卻機構，該冷卻機構包含一圓柱冷卻套，該圓柱冷卻套圍繞該至少一個側壁的一外表面，與此同時使該基底的一底表面暴露， 其中一冷卻間隙限定在該坩堝的該至少一個側壁的該外表面與該圓柱冷卻套的一側壁的一內表面之間。
2. 如請求項1所述之蒸發源，進一步包含複數個擋板，每個擋板跨該冷卻間隙從該至少一個側壁的該外表面延伸到該圓柱冷卻套的該側壁的該內表面。
3. 如請求項2所述之蒸發源，其中： 該等擋板彼此隔開以在該坩堝的該至少一個側壁的該外表面周圍提供一冷卻劑流體的均勻流動； 該圓柱冷卻套包含鋁、不鏽鋼、鉬、其合金、或其組合；或 其組合。
4. 如請求項1所述之蒸發源，其中該冷卻間隙係從約1毫米至約4毫米。
5. 如請求項1所述之蒸發源，其中該冷卻間隙係從約3毫米至約4毫米。
6. 如請求項1所述之蒸發源，其中該圓柱冷卻套具有： 一冷卻劑入口，可操作以將一冷卻劑流體遞送到該冷卻間隙；以及 一冷卻劑出口，可操作以從該冷卻間隙移除該冷卻劑流體。
7. 如請求項6所述之蒸發源，進一步包含與該冷卻劑入口流體耦接的一冷卻劑流體入口管及與該冷卻劑出口流體耦接的一冷卻劑流體出口管。
8. 如請求項6所述之蒸發源，其中該冷卻劑流體選自惰性氣體、清潔乾燥空氣、油、或其組合。
9. 如請求項1所述之蒸發源，進一步包含一熱電偶，該熱電偶與該圓柱冷卻套耦接並且經定位以量測流過該冷卻間隙的一冷卻劑流體的一溫度及該坩堝的一溫度中的至少一者。
10. 一種用於反應性沉積的系統，包含： 一沉積表面，可操作用於將一材料沉積到在該沉積表面上提供的一基板上；以及 一蒸發源，經定位用於將該材料沉積到該基板上，包含： 一坩堝，包含： 一基底；以及 至少一個側壁，從該基底向上延伸並且限定該坩堝的一內部區域；以及 一冷卻機構，該冷卻機構包含一圓柱冷卻套，該圓柱冷卻套圍繞該至少一個側壁的一外表面，與此同時使該基底的一底表面暴露， 其中一冷卻間隙限定在該坩堝的該至少一個側壁的該外表面與該圓柱冷卻套的一側壁的一內表面之間。
11. 如請求項10所述之系統，其中該沉積表面係一塗佈滾筒的一表面。
12. 如請求項10所述之系統，進一步包含複數個擋板，每個擋板跨該冷卻間隙從該至少一個側壁的該外表面延伸到該圓柱冷卻套的該側壁的該內表面。
13. 如請求項12所述之系統，其中 該等擋板彼此隔開以在該坩堝的該至少一個側壁的該外表面周圍提供一冷卻劑流體的均勻流動； 該圓柱冷卻套包含鋁、不鏽鋼、鉬、其合金、或其組合；或 其組合。
14. 如請求項10所述之系統，其中該冷卻間隙係從約1毫米至約4毫米。
15. 如請求項10所述之系統，其中該圓柱冷卻套具有： 一冷卻劑入口，可操作以將一冷卻劑流體遞送到該冷卻間隙；以及 一冷卻劑出口，可操作以從該冷卻間隙移除該冷卻劑流體。
16. 如請求項15所述之系統，進一步包含與該冷卻劑入口流體耦接的一冷卻劑流體入口管及與該冷卻劑出口流體耦接的一冷卻劑流體出口管。
17. 如請求項15所述之系統，其中該冷卻劑流體選自氬氣、氮氣、清潔乾燥空氣、及油。
18. 如請求項10所述之系統，進一步包含一熱電偶，該熱電偶與該圓柱冷卻套耦接並且經定位以量測流過該冷卻間隙的一冷卻劑流體的一溫度及該坩堝的一溫度中的至少一者。
19. 一種操作一蒸發設備的方法，包含以下步驟： 加熱含有待沉積的一材料的一坩堝，其中該坩堝包含： 一基底； 至少一個側壁，從該基底向上延伸並且限定該坩堝的一內部區域，該內部區域固持該待沉積的材料；以及 一冷卻機構，包含： 一圓柱冷卻套，圍繞該至少一個側壁的一外表面，與此同時使該基底的一底表面暴露，其中一冷卻間隙限定在該坩堝的該至少一個側壁的該外表面與該圓柱冷卻套的一側壁的一內表面之間；以及 藉由使一冷卻劑流體流過該冷卻間隙來冷卻該坩堝。
20. 如請求項19所述之方法，其中： 該冷卻間隙係從約1毫米至約4毫米； 該冷卻劑流體選自一惰性氣體、清潔乾燥空氣、及油； 該待沉積的材料係一金屬或金屬合金；或 其組合。

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