JP2003002778A - 薄膜堆積用分子線セル - Google Patents
薄膜堆積用分子線セルInfo
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- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
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- C30B29/58—Macromolecular compounds
Abstract
(57)【要約】
【課題】 熱伝導率の低い蒸発材料５でも、坩堝１の中
で効率良く伝熱できるようにし、これにより坩堝１の中
での温度勾配を小さくし、蒸発材料５を効率よく蒸発し
て蒸発分子を発生する。 【解決手段】 分子線源セルは、蒸発材料５を加熱する
ことにより、その蒸発材料５を溶融、蒸発して、固体表
面に薄膜を成長させるための蒸発分子を発生するもので
ある。この分子線源セルは、蒸発材料５を収納する坩堝
１と、この坩堝１に収納された前記蒸発材料５を加熱す
る加熱手段とを有し、前記坩堝１に前記蒸発材料５と共
に、熱的、化学的に安定しており、且つ前記蒸発材料５
より熱伝導率の高いパイロリティック・ボロン・ナイト
ライド（ＰＢＮ）からなる伝熱媒体４を収納したもので
ある。
で効率良く伝熱できるようにし、これにより坩堝１の中
での温度勾配を小さくし、蒸発材料５を効率よく蒸発し
て蒸発分子を発生する。 【解決手段】 分子線源セルは、蒸発材料５を加熱する
ことにより、その蒸発材料５を溶融、蒸発して、固体表
面に薄膜を成長させるための蒸発分子を発生するもので
ある。この分子線源セルは、蒸発材料５を収納する坩堝
１と、この坩堝１に収納された前記蒸発材料５を加熱す
る加熱手段とを有し、前記坩堝１に前記蒸発材料５と共
に、熱的、化学的に安定しており、且つ前記蒸発材料５
より熱伝導率の高いパイロリティック・ボロン・ナイト
ライド（ＰＢＮ）からなる伝熱媒体４を収納したもので
ある。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、蒸発材料を加熱す
ることにより、その蒸発材料を溶融、蒸発して、固体表
面に薄膜を成長させるための蒸発分子を発生する薄膜堆
積用分子線源セルに関し、特に熱伝導率の低い有機エレ
クトロルミネッセンス材料等の蒸発に好適な分子線源セ
ルに関する。
ることにより、その蒸発材料を溶融、蒸発して、固体表
面に薄膜を成長させるための蒸発分子を発生する薄膜堆
積用分子線源セルに関し、特に熱伝導率の低い有機エレ
クトロルミネッセンス材料等の蒸発に好適な分子線源セ
ルに関する。
【０００２】
【従来の技術】分子線エピタキシ装置と呼ばれる薄膜堆
積装置は、高真空に減圧可能な真空チャンバ内に半導体
ウエハ等の基板を設置し、所要の温度に加熱すると共
に、この基板の薄膜成長面に向けてクヌードセンセル等
の分子線源セルを設置したものである。この分子線源セ
ルの坩堝に収納した蒸発材料をヒータにより加熱して溶
融、蒸発させ、これにより発生した蒸発分子を前記基板
の薄膜成長面に入射し、その面に薄膜をエピタキシャル
成長させて、蒸発材料の膜を形成する。
積装置は、高真空に減圧可能な真空チャンバ内に半導体
ウエハ等の基板を設置し、所要の温度に加熱すると共
に、この基板の薄膜成長面に向けてクヌードセンセル等
の分子線源セルを設置したものである。この分子線源セ
ルの坩堝に収納した蒸発材料をヒータにより加熱して溶
融、蒸発させ、これにより発生した蒸発分子を前記基板
の薄膜成長面に入射し、その面に薄膜をエピタキシャル
成長させて、蒸発材料の膜を形成する。
【０００３】このような薄膜堆積装置に使用される分子
線源セルは、熱的、化学的に安定性の高い、例えばＰＢ
Ｎ（パイロリティック・ボロン・ナイトライド）等から
なる坩堝の中に蒸発材料を収納し、この蒸発材料を坩堝
の外側に設けた電気ヒータで加熱し、これにより蒸発材
料を溶融、蒸発させ、蒸発分子を発生させるものであ
る。
線源セルは、熱的、化学的に安定性の高い、例えばＰＢ
Ｎ（パイロリティック・ボロン・ナイトライド）等から
なる坩堝の中に蒸発材料を収納し、この蒸発材料を坩堝
の外側に設けた電気ヒータで加熱し、これにより蒸発材
料を溶融、蒸発させ、蒸発分子を発生させるものであ
る。
【０００４】近年、ディスプレイや光通信等の分野で、
有機エレクトロルミネッセンス素子（有機ＥＬ素子）の
研究、開発が進められている。この有機ＥＬ素子は、Ｅ
Ｌ発光能を有する有機低分子または有機高分子材料で発
光層を形成した素子であり、自己発光型の素子としてそ
の特性が注目されている。例えばその基本的な構造は、
ホール注入電極上にトリフェニルジアミン（ＴＰＤ）等
のホール輸送材料の膜を形成し、この上にアルミキノリ
ノール錯体（Ａｌｑ3） 等の蛍光物質を発光層として積
層し、さらにＭｇ、Ｌｉ、Ｃｓ等の仕事関数の小さな金
属電極を電子注入電極として形成したものである。
有機エレクトロルミネッセンス素子（有機ＥＬ素子）の
研究、開発が進められている。この有機ＥＬ素子は、Ｅ
Ｌ発光能を有する有機低分子または有機高分子材料で発
光層を形成した素子であり、自己発光型の素子としてそ
の特性が注目されている。例えばその基本的な構造は、
ホール注入電極上にトリフェニルジアミン（ＴＰＤ）等
のホール輸送材料の膜を形成し、この上にアルミキノリ
ノール錯体（Ａｌｑ3） 等の蛍光物質を発光層として積
層し、さらにＭｇ、Ｌｉ、Ｃｓ等の仕事関数の小さな金
属電極を電子注入電極として形成したものである。
【０００５】
【発明が解決しようとしている課題】前記のような有機
ＥＬを形成する各層は、前述のような薄膜堆積装置を使
用して形成される。ところが、特に有機ＥＬ膜を形成す
るための有機ＥＬ材料は、融点が低く、しかも熱伝導率
が低い。このため、前述のような分子線源セルで加熱、
蒸発しようとすると、ヒータで加熱される坩堝の周壁に
近い周囲の部分では、蒸発に必要な所要の温度が得られ
ても、坩堝の中央側で温度が極端に低くなり、蒸発温度
に満たない状態となる。
ＥＬを形成する各層は、前述のような薄膜堆積装置を使
用して形成される。ところが、特に有機ＥＬ膜を形成す
るための有機ＥＬ材料は、融点が低く、しかも熱伝導率
が低い。このため、前述のような分子線源セルで加熱、
蒸発しようとすると、ヒータで加熱される坩堝の周壁に
近い周囲の部分では、蒸発に必要な所要の温度が得られ
ても、坩堝の中央側で温度が極端に低くなり、蒸発温度
に満たない状態となる。
【０００６】このような状態では、坩堝に収納された蒸
発材料のうち、坩堝の周壁に近い周囲の部分のみが蒸発
され、坩堝の中央部にある蒸発材料が蒸発されずに残っ
てしまう。そのため、材料の歩留まりが悪いだけでな
く、温度の不均一性による膜の欠陥等が生じやすい。
発材料のうち、坩堝の周壁に近い周囲の部分のみが蒸発
され、坩堝の中央部にある蒸発材料が蒸発されずに残っ
てしまう。そのため、材料の歩留まりが悪いだけでな
く、温度の不均一性による膜の欠陥等が生じやすい。
【０００７】本発明は、このような従来の分子線源セル
における課題に鑑み、有機ＥＬ材料のような熱伝導率の
低い蒸発材料でも、坩堝の中で効率良く伝熱できるよう
にし、これにより坩堝の中での温度勾配を小さくし、蒸
発材料を効率よく蒸発して蒸発分子を発生することがで
きるようにすることを目的とする。
における課題に鑑み、有機ＥＬ材料のような熱伝導率の
低い蒸発材料でも、坩堝の中で効率良く伝熱できるよう
にし、これにより坩堝の中での温度勾配を小さくし、蒸
発材料を効率よく蒸発して蒸発分子を発生することがで
きるようにすることを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】前記の目的を達成するた
め、本発明では、坩堝１に蒸発材料５だけを収納するこ
となく、化学的、熱的に安定しており、且つその蒸発材
料５より熱伝導率の高い伝熱媒体４を収納したものであ
る。これにより、ヒータ３の熱を前記の伝熱媒体４を介
して坩堝１の内部にまで伝熱し、坩堝１の内部の蒸発材
料５をも効率的に蒸発できるようにした。
め、本発明では、坩堝１に蒸発材料５だけを収納するこ
となく、化学的、熱的に安定しており、且つその蒸発材
料５より熱伝導率の高い伝熱媒体４を収納したものであ
る。これにより、ヒータ３の熱を前記の伝熱媒体４を介
して坩堝１の内部にまで伝熱し、坩堝１の内部の蒸発材
料５をも効率的に蒸発できるようにした。
【０００９】すなわち、本発明による分子線源セルは、
蒸発材料５を加熱することにより、その蒸発材料５を溶
融、蒸発して、固体表面に薄膜を成長させるための蒸発
分子を発生するものであって、蒸発材料５を収納する坩
堝１と、この坩堝１に収納された前記蒸発材料５を加熱
する加熱手段とを有し、前記坩堝１に前記蒸発材料５と
共に、熱的、化学的に安定しており、且つ前記蒸発材料
５より熱伝導率の高い伝熱媒体４を収納したものであ
る。例えば、伝熱媒体４としては、パイロリティック・
ボロン・ナイトライド（ＰＢＮ）、シリコンカーバイ
ト、窒化アルミニウム等の高熱伝導材料からなるものが
例示される。
蒸発材料５を加熱することにより、その蒸発材料５を溶
融、蒸発して、固体表面に薄膜を成長させるための蒸発
分子を発生するものであって、蒸発材料５を収納する坩
堝１と、この坩堝１に収納された前記蒸発材料５を加熱
する加熱手段とを有し、前記坩堝１に前記蒸発材料５と
共に、熱的、化学的に安定しており、且つ前記蒸発材料
５より熱伝導率の高い伝熱媒体４を収納したものであ
る。例えば、伝熱媒体４としては、パイロリティック・
ボロン・ナイトライド（ＰＢＮ）、シリコンカーバイ
ト、窒化アルミニウム等の高熱伝導材料からなるものが
例示される。
【００１０】前記のような分子線源セルにおいて、蒸発
材料５は熱伝導率が低く、ヒータ３の熱が十分伝熱でき
ない場合であっても、伝熱媒体４がヒータ３の熱を伝熱
し、坩堝１の内部まで熱を伝える。このため、坩堝１の
周壁近くと中央部との温度差が小さくなり、坩堝１の内
部の蒸発材料５をも容易に蒸発させることができる。
材料５は熱伝導率が低く、ヒータ３の熱が十分伝熱でき
ない場合であっても、伝熱媒体４がヒータ３の熱を伝熱
し、坩堝１の内部まで熱を伝える。このため、坩堝１の
周壁近くと中央部との温度差が小さくなり、坩堝１の内
部の蒸発材料５をも容易に蒸発させることができる。
【００１１】他方、パイロリティック・ボロン・ナイト
ライド、シリコンカーバイト、窒化アルミニウム等の高
熱伝導材料からなる伝熱媒体４は、熱的、化学的に安定
しており、ヒータ１による加熱では蒸発したり分解しな
いため、発生する蒸発分子に混じって膜の組成に影響を
与えるようなことは無い。従って、目的の材料の成膜に
支障を来すことはない。
ライド、シリコンカーバイト、窒化アルミニウム等の高
熱伝導材料からなる伝熱媒体４は、熱的、化学的に安定
しており、ヒータ１による加熱では蒸発したり分解しな
いため、発生する蒸発分子に混じって膜の組成に影響を
与えるようなことは無い。従って、目的の材料の成膜に
支障を来すことはない。
【００１２】
【発明の実施の形態】次に、図面を参照しながら、本発
明の実施の形態について、具体的且つ詳細に説明する。
図１に本発明の一実施形態による分子線源セルの概略を
示す。この図に示すように、上端に蒸気放出口２を有す
る坩堝１が設置され、この坩堝１の周囲にその内部の蒸
発材料５を加熱するためのヒータ３が設けられている。
坩堝１は、熱的、化学的に安定した材料で形成され、例
えば前述のようなＰＢＮで作られている。図示の坩堝１
は、蒸気放出口２の部分が括れていて狭くなっており、
その上端側側が次第に太くなるようなテーパが形成され
たホーン状のドラフト部１１が形成されている。後述す
る伝熱媒体４と蒸発材料５を収納する坩堝１の蒸気放出
口２より下の本体部分は、円筒形である。
明の実施の形態について、具体的且つ詳細に説明する。
図１に本発明の一実施形態による分子線源セルの概略を
示す。この図に示すように、上端に蒸気放出口２を有す
る坩堝１が設置され、この坩堝１の周囲にその内部の蒸
発材料５を加熱するためのヒータ３が設けられている。
坩堝１は、熱的、化学的に安定した材料で形成され、例
えば前述のようなＰＢＮで作られている。図示の坩堝１
は、蒸気放出口２の部分が括れていて狭くなっており、
その上端側側が次第に太くなるようなテーパが形成され
たホーン状のドラフト部１１が形成されている。後述す
る伝熱媒体４と蒸発材料５を収納する坩堝１の蒸気放出
口２より下の本体部分は、円筒形である。
【００１３】ヒータ３の外側には、そのヒータ３の熱を
坩堝１側に反射するリフレクタ６が設けられている。こ
のリフレクタ６や坩堝１は、フランジ８の上に立設され
ており、このフランジ８を介して図示しない真空チャン
バの下部ポートに取り付けられ、分子線源セルが真空チ
ャンバの内側に設置される。
坩堝１側に反射するリフレクタ６が設けられている。こ
のリフレクタ６や坩堝１は、フランジ８の上に立設され
ており、このフランジ８を介して図示しない真空チャン
バの下部ポートに取り付けられ、分子線源セルが真空チ
ャンバの内側に設置される。
【００１４】坩堝１の底面あるいは周囲には熱電対等の
測温素子７の測温点が当てられ、ヒータ３による坩堝１
の加熱温度が測定され、監視される。さらにフランジ８
には、シャッタ軸１０が軸支され、このシャッタ軸１０
の回転により開閉操作されるシャッタ９が坩堝１の蒸気
放出口２を開閉する。シャッタ９を挟んで坩堝１の蒸気
放出口２と対向するよう、その真上に基板ホルダ１２に
保持された半導体ウエハ、ＩＴＯ等の透明導電膜を形成
したガラス等の基板１３が配置される。
測温素子７の測温点が当てられ、ヒータ３による坩堝１
の加熱温度が測定され、監視される。さらにフランジ８
には、シャッタ軸１０が軸支され、このシャッタ軸１０
の回転により開閉操作されるシャッタ９が坩堝１の蒸気
放出口２を開閉する。シャッタ９を挟んで坩堝１の蒸気
放出口２と対向するよう、その真上に基板ホルダ１２に
保持された半導体ウエハ、ＩＴＯ等の透明導電膜を形成
したガラス等の基板１３が配置される。
【００１５】このような分子線源セルにおいて、その坩
堝１の中には蒸発材料５が収納される。さらに、この坩
堝１には、前記蒸発材料５と共に、粒状の伝熱媒体４が
収納されている。この伝熱媒体４は、熱的、化学的に安
定しており、且つ蒸発材料５より熱伝導率の高いもので
作られる。例えば伝熱媒体４は、坩堝１と同じＰＢＮ、
シリコンカーバイト或いは窒化アルミニウム等の高熱伝
導材料で作られている。
堝１の中には蒸発材料５が収納される。さらに、この坩
堝１には、前記蒸発材料５と共に、粒状の伝熱媒体４が
収納されている。この伝熱媒体４は、熱的、化学的に安
定しており、且つ蒸発材料５より熱伝導率の高いもので
作られる。例えば伝熱媒体４は、坩堝１と同じＰＢＮ、
シリコンカーバイト或いは窒化アルミニウム等の高熱伝
導材料で作られている。
【００１６】この伝熱媒体４は、坩堝１の中でその密度
が均一になるよう分散して坩堝１の中に収納する。蒸発
材料５の熱伝導率が低く、坩堝１の周壁に近い部分と中
央部分とで温度差が大きくなりやすいときは、伝熱媒体
４を坩堝１の中に密に収納する。他方、また蒸発材料５
の熱伝導率がさほど低くなく、坩堝１の周壁に近い部分
と中央部分とで温度差がそれ程大きくならないときは、
伝熱媒体４を坩堝１の中に疎に収納する。伝熱媒体４と
蒸発材料５を坩堝１内に収納する容積比は、７０％：３
０％前後が一般的である。
が均一になるよう分散して坩堝１の中に収納する。蒸発
材料５の熱伝導率が低く、坩堝１の周壁に近い部分と中
央部分とで温度差が大きくなりやすいときは、伝熱媒体
４を坩堝１の中に密に収納する。他方、また蒸発材料５
の熱伝導率がさほど低くなく、坩堝１の周壁に近い部分
と中央部分とで温度差がそれ程大きくならないときは、
伝熱媒体４を坩堝１の中に疎に収納する。伝熱媒体４と
蒸発材料５を坩堝１内に収納する容積比は、７０％：３
０％前後が一般的である。
【００１７】このような分子線源セルでは、ヒータ３に
よって坩堝１を加熱すると、坩堝１を介して内部の伝熱
媒体４が加熱され、この伝熱媒体４を介して蒸発材料５
が加熱される。伝熱媒体４は蒸発材料５より熱伝導率が
高いため、蒸発材料５だけでは坩堝１の中央にまで熱が
伝わらない場合でも、この伝熱媒体４により坩堝１の中
央まで熱が伝わり、その坩堝１の中央にある蒸発材料５
も加熱して溶融、蒸発させる。これにより、坩堝１に収
納された蒸発材料５が満遍なく加熱、溶融、蒸発され
る。
よって坩堝１を加熱すると、坩堝１を介して内部の伝熱
媒体４が加熱され、この伝熱媒体４を介して蒸発材料５
が加熱される。伝熱媒体４は蒸発材料５より熱伝導率が
高いため、蒸発材料５だけでは坩堝１の中央にまで熱が
伝わらない場合でも、この伝熱媒体４により坩堝１の中
央まで熱が伝わり、その坩堝１の中央にある蒸発材料５
も加熱して溶融、蒸発させる。これにより、坩堝１に収
納された蒸発材料５が満遍なく加熱、溶融、蒸発され
る。
【００１８】また伝熱媒体４は、坩堝１と同様のＰＢＮ
等のように、熱的、化学的に安定した材料で作られてい
るため、ヒータ３での加熱によって溶融、蒸発すること
はない。従って、坩堝１の蒸気放出口２から放射される
蒸発分子の中に伝熱媒体４を形成する分子が含まれるこ
とはなく、結晶成長する膜の組成に影響を与えない。
等のように、熱的、化学的に安定した材料で作られてい
るため、ヒータ３での加熱によって溶融、蒸発すること
はない。従って、坩堝１の蒸気放出口２から放射される
蒸発分子の中に伝熱媒体４を形成する分子が含まれるこ
とはなく、結晶成長する膜の組成に影響を与えない。
【００１９】なお、蒸発材料５がＥＬ発光能を有する有
機低分子または有機高分子材料である場合、その気化温
度は、銅等の金属等に比べて遙かに低く、大半は２００
℃以下である。他方、耐熱温度も比較的低く、前記のよ
うな有機低分子または有機高分子材料の蒸発には、その
気化温度以上、耐熱温度以下の温度で加熱する必要があ
る。
機低分子または有機高分子材料である場合、その気化温
度は、銅等の金属等に比べて遙かに低く、大半は２００
℃以下である。他方、耐熱温度も比較的低く、前記のよ
うな有機低分子または有機高分子材料の蒸発には、その
気化温度以上、耐熱温度以下の温度で加熱する必要があ
る。
【００２０】伝熱媒体４を介して加熱され、気化した蒸
発材料５は、坩堝１に充填した伝熱媒体４と蒸発材料５
との表面から蒸発し始める。この蒸発により、伝熱媒体
４の間に間隙が生じ、坩堝１の奥で蒸発した蒸気がこの
伝熱媒体４の間隙を通って上昇し、恰も坩堝１に充填し
た伝熱媒体４の表面から蒸発する状態となる。坩堝１内
の伝熱媒体４の容積は７０％前後あるため、蒸発材料５
が蒸発し、蒸発分子として坩堝１から放出されても、坩
堝１内の収納物のレベルはあまり変わらない。そのた
め、前述した見かけの蒸発位置は低下することが無く、
変わらない。また、蒸発材料５が蒸発し、それらが蒸発
分子として坩堝１内から放出されても、坩堝１内には伝
熱媒体４が残っているため、熱容量の減少も小さい。
発材料５は、坩堝１に充填した伝熱媒体４と蒸発材料５
との表面から蒸発し始める。この蒸発により、伝熱媒体
４の間に間隙が生じ、坩堝１の奥で蒸発した蒸気がこの
伝熱媒体４の間隙を通って上昇し、恰も坩堝１に充填し
た伝熱媒体４の表面から蒸発する状態となる。坩堝１内
の伝熱媒体４の容積は７０％前後あるため、蒸発材料５
が蒸発し、蒸発分子として坩堝１から放出されても、坩
堝１内の収納物のレベルはあまり変わらない。そのた
め、前述した見かけの蒸発位置は低下することが無く、
変わらない。また、蒸発材料５が蒸発し、それらが蒸発
分子として坩堝１内から放出されても、坩堝１内には伝
熱媒体４が残っているため、熱容量の減少も小さい。
【００２１】こうして蒸発材料５が溶融し、蒸発するこ
とで発生した蒸発材料５の蒸発分子は、蒸気放出口２か
ら放出される。シャッタ９を開いた状態では、蒸気放出
口２から放出された蒸発分子が基板１３の表面上に飛来
し、その基板１３の表面上に凝着して薄膜を堆積させ
る。
とで発生した蒸発材料５の蒸発分子は、蒸気放出口２か
ら放出される。シャッタ９を開いた状態では、蒸気放出
口２から放出された蒸発分子が基板１３の表面上に飛来
し、その基板１３の表面上に凝着して薄膜を堆積させ
る。
【００２２】従来の円筒形の坩堝では、蒸発分子の放出
口も円筒形であるため、いわゆる煙突効果により、坩堝
の中心軸付近での蒸発分子の密度が極端に大きくなり、
基板の中央部とその周辺部の膜厚の差が大きくなる。こ
れを改善するため提案された逆円錐形の収納空間を有す
るコニカル形の坩堝では、上広がりのテーパにより蒸発
分子が広がりながら放出されるため、基板表面での膜厚
の不均一性は改善される。しかし、蒸発材料の蒸発が進
と、坩堝内の残りの蒸発材料の容積とその表面の面積が
急激に小さくなる。このため、温度制御や蒸発の制御が
極端に困難になる。
口も円筒形であるため、いわゆる煙突効果により、坩堝
の中心軸付近での蒸発分子の密度が極端に大きくなり、
基板の中央部とその周辺部の膜厚の差が大きくなる。こ
れを改善するため提案された逆円錐形の収納空間を有す
るコニカル形の坩堝では、上広がりのテーパにより蒸発
分子が広がりながら放出されるため、基板表面での膜厚
の不均一性は改善される。しかし、蒸発材料の蒸発が進
と、坩堝内の残りの蒸発材料の容積とその表面の面積が
急激に小さくなる。このため、温度制御や蒸発の制御が
極端に困難になる。
【００２３】これに対し、図１により前述したような坩
堝１では、蒸気放出口２の部分が括れていて狭くなって
おり、その上端の径が次第に大きくなるようなテーパを
有するドラフト部１１が形成されていることにより、蒸
発材料５を蒸発したとき、蒸発分子が図１に二点鎖線で
示すように広がりながら蒸発する。これにより、蒸気放
出口２から放出される蒸発分子の流れが坩堝１の中心軸
と直交する径方向にわたってほぼ均一となり、基板１３
の表面上に均一な膜厚の膜が形成できる。
堝１では、蒸気放出口２の部分が括れていて狭くなって
おり、その上端の径が次第に大きくなるようなテーパを
有するドラフト部１１が形成されていることにより、蒸
発材料５を蒸発したとき、蒸発分子が図１に二点鎖線で
示すように広がりながら蒸発する。これにより、蒸気放
出口２から放出される蒸発分子の流れが坩堝１の中心軸
と直交する径方向にわたってほぼ均一となり、基板１３
の表面上に均一な膜厚の膜が形成できる。
【００２４】しかも、蒸発材料５と伝熱媒体４を充填し
た坩堝１の本体部分は円筒形であるため、コニカル形の
坩堝のような欠点が無い。さらに前述した通り、蒸発材
料５と共に坩堝１に伝熱媒体４を収納したことにより、
蒸発材料５が蒸発し、それらが蒸発分子として坩堝１内
から放出されても、残った坩堝１の収納物の見かけの容
積、つまり坩堝１内の収納物のレベルが低下することが
無く、殆ど変わらない。また、坩堝１内の収納物の熱容
量の変動は極めて小さい。このため、蒸発材料５の加熱
温度の制御は蒸発分子の発生量の制御等が極めて容易で
ある。
た坩堝１の本体部分は円筒形であるため、コニカル形の
坩堝のような欠点が無い。さらに前述した通り、蒸発材
料５と共に坩堝１に伝熱媒体４を収納したことにより、
蒸発材料５が蒸発し、それらが蒸発分子として坩堝１内
から放出されても、残った坩堝１の収納物の見かけの容
積、つまり坩堝１内の収納物のレベルが低下することが
無く、殆ど変わらない。また、坩堝１内の収納物の熱容
量の変動は極めて小さい。このため、蒸発材料５の加熱
温度の制御は蒸発分子の発生量の制御等が極めて容易で
ある。
【００２５】前述の例は、坩堝１の中に蒸発材料５と共
に伝熱媒体４を分散して収納した例である。これに対し
て例えば、図２に示すように、粒状の伝熱媒体４をコア
として、その表面に蒸発材料５を被覆するようにして設
け、これを坩堝１の中に収納してもよい。こうすること
により、ヒータ３で坩堝１を介して蒸発材料５を加熱し
たとき、コアとなる伝熱媒体４も同時に加熱されるの
で、坩堝１内部の温度分布が均一化され、その内部の蒸
発材料５を満遍なく加熱し、溶融して蒸発することがで
きる。
に伝熱媒体４を分散して収納した例である。これに対し
て例えば、図２に示すように、粒状の伝熱媒体４をコア
として、その表面に蒸発材料５を被覆するようにして設
け、これを坩堝１の中に収納してもよい。こうすること
により、ヒータ３で坩堝１を介して蒸発材料５を加熱し
たとき、コアとなる伝熱媒体４も同時に加熱されるの
で、坩堝１内部の温度分布が均一化され、その内部の蒸
発材料５を満遍なく加熱し、溶融して蒸発することがで
きる。
【００２６】次に、図３に示した本発明の他の実施形態
による分子線源セルについて説明すると、この分子線源
セルでも、坩堝１の括れた蒸気放出口２の先に上端にい
くに従って内径が大きくなるようなテーパを有するドラ
フト部１１を形成している。しかしこのドラフト部１１
を、前述の図１の実施形態のものより長く、且つそのテ
ーパを緩く形成している。このようなドラフト部１１に
より、蒸気放出口２から放出された蒸発分子に指向性が
与えられ、限られた方向において密度が均一な蒸発分子
の流れが形成される。これにより、基板上の限られた成
膜面に効率良く、且つ均一に薄膜を成長させることがで
きる。
による分子線源セルについて説明すると、この分子線源
セルでも、坩堝１の括れた蒸気放出口２の先に上端にい
くに従って内径が大きくなるようなテーパを有するドラ
フト部１１を形成している。しかしこのドラフト部１１
を、前述の図１の実施形態のものより長く、且つそのテ
ーパを緩く形成している。このようなドラフト部１１に
より、蒸気放出口２から放出された蒸発分子に指向性が
与えられ、限られた方向において密度が均一な蒸発分子
の流れが形成される。これにより、基板上の限られた成
膜面に効率良く、且つ均一に薄膜を成長させることがで
きる。
【００２７】
【発明の効果】以上説明した通り、本発明による分子線
源セルでは、熱伝導率が低い蒸発材料５でも、坩堝１内
で均一な温度分布に加熱して溶融、蒸発することができ
るので、蒸発材料５を歩留まりよく蒸発して固体の表面
に結晶成長させることができる。これにより、材料の使
用効率を高めることができるだけでなく、蒸発材料５の
温度ムラがなくなり、結晶成長により形成された膜の品
質を高めることができる。
源セルでは、熱伝導率が低い蒸発材料５でも、坩堝１内
で均一な温度分布に加熱して溶融、蒸発することができ
るので、蒸発材料５を歩留まりよく蒸発して固体の表面
に結晶成長させることができる。これにより、材料の使
用効率を高めることができるだけでなく、蒸発材料５の
温度ムラがなくなり、結晶成長により形成された膜の品
質を高めることができる。
【図１】本発明の一実施形態による分子線源セルを示す
概略縦断側面図である。
概略縦断側面図である。
【図２】同分子線源セルの坩堝に収納する蒸発材料と伝
熱媒体の形態の例を示す断面図である。
熱媒体の形態の例を示す断面図である。
【図３】本発明の他の実施形態による分子線源セルを示
す概略縦断側面図である。
す概略縦断側面図である。
１ 坩堝
３ ヒータ
４ 伝熱媒体
５ 蒸発材料
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(72)発明者 水上 時雄
神奈川県藤沢市桐原町３番地 株式会社ア
イメス内
(72)発明者 齋藤 建勇
茨城県ひたちなか市勝倉1316番地３ 株式
会社日本ビーテック内
(72)発明者 城戸 淳二
奈良県北葛城郡広陵町馬見北９−４−３
Ｆターム(参考） 4G077 AA03 BF00 DA07 EG01 HA20
SC12
5F103 AA04 BB04 DD25 LL01 RR01
Claims (2)
- 【請求項１】 蒸発材料（５）を加熱することにより、
その蒸発材料（５）を溶融、蒸発して、固体表面に薄膜
を成長させるための蒸発分子を発生する真空蒸着用分子
線源セルにおいて、蒸発材料（５）を収納する坩堝
（１）と、この坩堝（１）に収納された前記蒸発材料
（５）を加熱する加熱手段とを有し、前記坩堝（１）に
前記蒸発材料（５）と共に、熱的、化学的に安定してお
り、且つ前記蒸発材料（５）より熱伝導率の高い伝熱媒
体（４）を収納したことを特徴とする薄膜堆積用分子線
源セル。 - 【請求項２】 伝熱媒体（４）がパイロリティック・ボ
ロン・ナイトライド、シリコンカーバイト、窒化アルミ
ニウム等の高熱伝導材料からなることを特徴とする請求
項１に記載の薄膜堆積用分子線源セル。
Priority Applications (6)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001192261A JP2003002778A (ja) | 2001-06-26 | 2001-06-26 | 薄膜堆積用分子線セル |
| US10/161,248 US20020197418A1 (en) | 2001-06-26 | 2002-05-31 | Molecular beam epitaxy effusion cell for use in vacuum thin film deposition and a method therefor |
| TW91112943A TW574408B (en) | 2001-06-26 | 2002-06-13 | A molecular beam epitaxy effusion cell for use in vacuum thin film deposition and a method therefor |
| KR1020020035710A KR100951493B1 (ko) | 2001-06-26 | 2002-06-25 | 진공 박막 증착용 분자빔 에피탁시 발사셀과 방법 |
| CNB021249237A CN100513629C (zh) | 2001-06-26 | 2002-06-26 | 薄膜沉积用分子束源装置和分子束沉积薄膜的方法 |
| HK03105011.1A HK1052728B (zh) | 2001-06-26 | 2003-07-11 | 薄膜沉積用分子束源裝置和分子束沉積薄膜的方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001192261A JP2003002778A (ja) | 2001-06-26 | 2001-06-26 | 薄膜堆積用分子線セル |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003002778A true JP2003002778A (ja) | 2003-01-08 |
Family
ID=19030738
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001192261A Pending JP2003002778A (ja) | 2001-06-26 | 2001-06-26 | 薄膜堆積用分子線セル |
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| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US20020197418A1 (ja) |
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| KR (1) | KR100951493B1 (ja) |
| CN (1) | CN100513629C (ja) |
| HK (1) | HK1052728B (ja) |
| TW (1) | TW574408B (ja) |
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