多区坩埚设备制造技术

本发明专利技术涉及一种坩埚设备，包括坩埚和围绕坩埚布置的一个或多个感应线圈。当向一个或多个感应线圈施加电功率时，在坩埚的至少第一部分中产生第一热区，并且在坩埚的至少第二部分中产生第二热区，其中第一热区的第一热特性不同于第二热区的第二热特性。同于第二热区的第二热特性。同于第二热区的第二热特性。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】多区坩埚设备


[0001]本专利技术涉及感应加热材料的方法和设备。
[0002]背景
[0003]包含在坩埚内的材料可以通过感应加热来加热，由此电功率被施加到布置在坩埚周围的一个或多个感应线圈。电功率的施加在材料内或材料周围的传导材料内感应出涡电流，从而加热材料。加热材料可能导致材料熔化和蒸发。希望以有效的方式蒸发材料。

技术实现思路

[0004]根据本专利技术的第一方面，提供了一种坩埚设备，包括坩埚和围绕坩埚布置的一个或多个感应线圈。在向一个或多个感应线圈施加电功率时，在坩埚的至少第一部分中产生第一热区，并且在坩埚的至少第二部分中产生第二热区，其中第一热区的第一热特性不同于第二热区的第二热特性。在坩埚中产生具有不同热特性的第一热区和第二热区可以提供独立控制坩埚中热区的能力。独立控制热区可以允许一个区域，例如第二热区，被配置在较高的温度。在一些实施例中，坩埚设备可以提供一种简单有效的方法，允许坩埚中的材料保持在2000摄氏度以上，而不需要另外的加热系统，例如电子枪系统。这种配置可以提供一种在坩埚中产生材料的高压蒸汽能量的有效方式。
[0005]第一热区可以位于坩埚的基部和坩埚的第二部分之间。第一热特性可以是第一热区的第一温度，第二热特性可以是第二热区的第二温度。第二温度可以高于第一温度。将较低温度的第一热区配置在较高温度的第二热区下方，可以最小化坩埚内包含的材料的喷溅和飞溅。这是因为第一热区中的材料以比第二热区中的材料低的速率加热。
[0006]一个或多个感应线圈可以包括围绕坩埚的第一部分布置的第一感应线圈和围绕坩埚的第二部分布置的第二感应线圈。第一电功率可被施加到第一感应线圈，第二电功率可被施加到第二感应线圈。第一电功率可以不同于第二电功率。向第一和第二感应线圈施加不同的电功率允许坩埚中的第一和第二热区具有不同的热特性，例如不同的温度。独立地控制施加到感应线圈的电功率，并因此独立地控制热区的热特性，可以更好地控制坩埚中材料的加热。
[0007]第一冷却系统可以布置成冷却第一感应线圈。类似地，第二冷却系统可以布置成冷却第二感应线圈。感应线圈的冷却可以防止对感应线圈过加热和损坏。第一冷却系统和/或第二冷却系统可以是水冷系统。使用水冷系统可以提供一种将热能从感应线圈转移走的更有效方法。具有第一冷却系统和第二冷却系统可以允许冷却系统被独立控制。这提供了向第一和第二感应线圈施加不同量的冷却的能力，第一和第二感应线圈本身可能处于不同的温度。
[0008]可以在一个或多个感应线圈和坩埚之间设置绝缘体，这可以抑制或限制热能从坩埚的传递。限制热能从坩埚的传递可以保护感应线圈免受坩埚热量的影响。绝缘体可以是膨胀石墨绝缘材料。耐火材料可以至少部分地布置在一个或多个感应线圈周围。类似地，耐火材料可以限制热能从坩埚的传递，从而保护感应线圈免受坩埚热量的影响。
[0009]坩埚设备可以布置成使得在将电功率施加到一个或多个感应线圈时，引起对坩埚的加热，从而至少部分地加热坩埚内的材料。加热坩埚内的材料可以使材料蒸发，使得材料可以沉积在基底上。
[0010]当坩埚设备在使用中时，控制系统可以布置成接收代表第一热特性或第二热特性中的至少一个的测量的测量数据。控制系统还可以布置成当坩埚设备在使用中时，基于测量数据控制施加到一个或多个感应线圈的电功率。接收第一和/或第二热特性的测量数据可以提供控制施加到感应线圈的电功率的有效方式。测量数据可以用作反馈回路的一部分，以便自动保持第一和/或第二热特性，而不需要人工干预。
[0011]当第一热特性是第一热区的第一温度并且第二热特性是第二热区的第二温度时，温度传感器可以布置成获得测量数据。因此，控制系统能够控制第一和/或第二热区的温度。对于第一热区中的材料，这可以提供保持第一热区的温度的能力，使得坩埚中的材料以期望的速率例如恒定的速率被加热。对于第二热区中的材料，这可以提供保持第二热区的温度的能力，使得坩埚中的材料以期望的速率蒸发，例如恒定的速率。
[0012]当第一热特性是第一热区的第一温度时，控制系统可布置成控制施加到一个或多个感应线圈的电功率，使得第一温度满足或超过当坩埚设备在使用中时用于熔化将由坩埚设备加热的材料的第一温度阈值。
[0013]当第二热特性是第二热区的第二温度时，控制系统可布置成控制施加到一个或多个感应线圈的电功率，使得第二温度满足或超过当坩埚设备在使用中时用于蒸发将由坩埚设备加热的材料的第二温度阈值。
[0014]腔室可以布置在坩埚和坩埚设备的基部之间。如果坩埚破裂，该腔室可以为坩埚设备提供保护。该腔室可用于收集从坩埚中逸出的材料，这可防止材料逸出到沉积室中和/或污染坩埚设备附近的其它部件。
[0015]可以布置第三冷却系统来冷却该腔室。第三冷却系统可以防止或限制热能传递到坩埚设备的基部。
[0016]该坩埚设备可以布置用于蒸发沉积过程。坩埚设备可以提供一种在基底上沉积材料的有效方式。可以达到加热、蒸发和沉积材料的高温。此外，控制施加到一个或多个感应线圈的电功率可用于控制第一和第二热区的热特性，并因此控制材料在基底上的沉积特性。例如，独立控制第一和第二热区的特性的能力可以提供对基底上材料沉积的厚度和/或密度、基底上材料的沉积速率(例如材料的蒸汽通量)、沉积质量(例如材料蒸汽通量的均匀性)等的控制。调节施加到一个或多个感应线圈的电功率可以提供产生用于沉积在基底上的材料的高压蒸汽通量的可能性。
[0017]该坩埚设备可以布置用于制造能量存储装置。能量存储装置的制造可能涉及沉积相对厚的层或膜，而不是薄膜。为了沉积厚膜，具有高度再现性和可控性的沉积源是理想的，例如本专利技术的坩埚设备。
[0018]根据本专利技术的第二方面，提供了一种通过感应加热控制坩埚的热特性的方法。该方法包括向布置在坩埚周围的一个或多个感应线圈施加电功率，以在坩埚的第一部分中产生第一热区，在坩埚的第二部分中产生第二热区，其中第一热区的第一热特性不同于第二热区的第二热特性。在坩埚中产生具有不同热特性的第一热区和第二热区可以提供独立控制坩埚中热区的能力。独立控制热区可以允许一个区域，例如第二热区，被配置在较高的温
度。在一些实施例中，坩埚设备可以提供一种简单有效的方式，允许坩埚中的材料保持在2000摄氏度以上，而不需要另外的加热系统，例如电子枪系统。这种配置可以提供一种在坩埚中产生材料的高压蒸汽通量的有效方式。
[0019]施加到一个或多个感应线圈的电功率可以通过控制施加到一个或多个感应线圈的电流、电压和/或频率来控制。施加到一个或多个感应线圈的电功率可以导致材料在坩埚第一部分中的第一部分熔化和材料在坩埚第二部分中的第二部分蒸发。电功率的施加可以引起坩埚中材料的感应加热，以产生材料的蒸汽。此外，蒸汽可以沉积在基底上。施加电功率使得材料的第一部分熔化，而材料的第二部分是蒸汽，这可以使材料的喷溅和飞溅最小化。这是因为材料的第一部分以比材料的第二部分更低的速率加热。
[0020]控制施加到一个或多个感应线圈的电功率可以提供控制沉积在基本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种坩埚设备，包括：坩埚；和一个或多个感应线圈，围绕坩埚布置，使得在向一个或多个感应线圈施加电功率时，在坩埚的至少第一部分中产生第一热区，并且在坩埚的至少第二部分中产生第二热区，其中，第一热区的第一热特性不同于第二热区的第二热特性。2.根据权利要求1所述的坩埚设备，其中：第一热区位于坩埚的基部和坩埚的第二部分之间；第一热特性是第一热区的第一温度；第二热特性是第二热区的第二温度；和第二温度高于第一温度。3.根据权利要求1或权利要求2所述的坩埚设备，其中，所述一个或多个感应线圈包括：第一感应线圈，围绕坩埚的第一部分布置；和第二感应线圈，围绕坩埚的第二部分布置，使得第一电功率可施加到第一感应线圈，并且不同于第一电功率的第二电功率可施加到第二感应线圈。4.根据权利要求3所述的坩埚设备，包括：第一冷却系统，布置成冷却第一感应线圈；和第二冷却系统，布置成冷却第二感应线圈。5.根据权利要求4所述的坩埚设备，其中，第一冷却系统或第二冷却系统中的至少一个是水冷系统。6.根据前述权利要求中任一项所述的坩埚设备，包括布置在一个或多个感应线圈与坩埚之间的绝缘体。7.根据前述权利要求中任一项所述的坩埚设备，包括至少部分地围绕一个或多个感应线圈布置的耐火材料。8.根据前述权利要求中任一项所述的坩埚设备，其中，所述坩埚设备布置成使得，在向所述一个或多个感应线圈施加电功率时，引起对坩埚的加热，用于至少部分加热所述坩埚内的材料。9.根据前述权利要求中任一项所述的坩埚设备，包括控制系统，该控制系统布置成在使用中：接收代表第一热特性或第二热特性中的至少一个的测量的测量数据；和基于测量数据控制施加到一个或多个感应线圈的电功率。10.根据权利要求9所述的坩埚设备，包括布置成获得测量数据的温度传感器，其中第一热特性是第一热区的第一温度，第二热特性是第二热区的第二温度。11.根据权利要求9或10所述的坩埚设备，其中，所述第一热特性是所述第一热区的第一温度，并且所述控制系统布置成在使用中控制施加到所述一个或多个感应线圈的电功率，使得所述第一温度满足或超过用于在使用中熔化由所述坩埚设备加热的材料的第一温度阈值。12.根据权利要求9至11中任一项所述的坩埚设备，其中，所述第二热特性是所述第二热区的第二温度，并且所述控制系统布置成在使用中控制施加到所述一个或多个感应...

【专利技术属性】
技术研发人员：M伦达尔，
申请(专利权)人：戴森技术有限公司，
类型：发明
国别省市：