JP3754380B2 - 薄膜堆積用分子線源セルと薄膜堆積方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、成膜材料を加熱することにより、その成膜材料を昇華または溶融、蒸発して成膜材料の分子を発生し、この成膜材料の分子を固体表面に向けて放出し、その固体表面に分子を堆積させて膜を成長させるのに使用される薄膜堆積用分子線源セルとそれを使用した薄膜堆積方法に関する。
【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成膜材料をヒータにより加熱して昇華または溶融、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、成膜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ＰＢＮ（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成膜材料を収納し、この成膜材料を坩堝の外側に設けた電気ヒータで加熱し、これにより成膜材料を昇華または溶融、蒸発させ、成膜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、ＥＬ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、Ｃａ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】
最近のディスプレイは、大画面化が時代の要請となっている。そのため、前記のような有機ＥＬを使用したディスプレイでも、大面積の基板に有機ＥＬ膜を形成することが要請される。とりわけ、有機ＥＬを使用したディスプレイでは、基板上に均質な有機ＥＬ膜を形成することが要請される。
【０００６】
ところが、有機ＥＬ膜の形成に使用される従来の真空蒸着装置では、一つの坩堝から成膜材料を昇華または蒸発して基板の表面上に分子を発射し、成膜材料を堆積して膜を成長させる方式であるため、大面積の基板上に均質な薄膜を形成することが困難である。
【０００７】
また、このような有機ＥＬ材料は、蒸発源となる材料として粉体状のものが使用され、この粉体状の蒸発源材料を昇華し、その分子を発生させる。ところがこのとき、成膜材料の分子が互いに凝集し、クラスター化して飛散する、いわゆるスピッティング現象を起こしやすい。そして、このクラスター化した分子が成膜しようとする固体の成膜面に向けて飛散し、付着してしまう。この成膜面に付着したクラスターは、膜の不均一性や不連続性を生じさせ、膜の欠陥を生じる原因となる。
【０００８】
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、その第一の目的は、有機エレクトロルミネッセンス材料を大面積の基板上に均質に堆積できるようにすることにある。さらに第二の目的は、スピッティング現象による膜の欠陥が生じないようにすることを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明では、前記の目的を達成するため、前記坩堝５、５ａ、５ｂ、５ｃから蒸発した成膜材料ａ、ｂ、ｃの分子を成膜する固体表面に向けて放出する分子放出口４、４ａ、４ｂ、４ｃを、単一設けるのではなく、複数の分子放出口４、４ａ、４ｂ、４ｃを一列または複数列に並んで設け、成膜材料ａ、ｂ、ｃを固体表面に点状にではなく、同時に帯状または面状に堆積させることが出きるようにした。
【００１０】
また、坩堝５、５ａ、５ｂ、５ｃと分子放出口４、４ａ、４ｂ、４ｃとを直接対向させず、その間にバッファ室９、１０、９ａ、１０ａ、９ｂ、１０ｂ、９ｃ、１０ｃを設けることにより、坩堝５、５ａ、５ｂ、５ｃで発生した成膜材料ａ、ｂ、ｃの分子を、それらバッファ室９、１０、９ａ、１０ａ、９ｂ、１０ｂ、９ｃ、１０ｃを通してから分子放出口４、４ａ、４ｂ、４ｃから固体表面に向けて発射するようにしたものである。
【００１１】
すなわち、本発明による薄膜堆積用分子線源セルは、成膜材料ａ、ｂ、ｃを収納する坩堝５、５ａ、５ｂ、５ｃと、この坩堝５、５ａ、５ｂ、５ｃの中の成膜材料ａ、ｂ、ｃを加熱して昇華または蒸発させる加熱手段と、膜を成膜しようとする固体表面に向けて前記坩堝５、５ａ、５ｂ、５ｃから蒸発した成膜材料ａ、ｂ、ｃの分子を放出する分子放出口４、４ａ、４ｂ、４ｃとを有し、この分子放出口４、４ａ、４ｂ、４ｃが一列または複数列に並んで複数個形成されているものである。
【００１２】
このような薄膜堆積用分子線源セルでは、複数の分子放出口４、４ａ、４ｂ、４ｃから、成膜材料ａ、ｂ、ｃを固体表面に帯状または面状に堆積させることが出来るため、成膜させる固体表面を前記分子放出口４、４ａ、４ｂ、４ｃの列と直交する方向に移動させながら薄膜を堆積させることにより、広い面積に薄膜を効率的に堆積させることが出来るようになる。
【００１３】
さらに、本発明による薄膜堆積用分子線源セルでは、坩堝５、５ａ、５ｂ、５ｃと分子放出口４、４ａ、４ｂ、４ｃとは直接対向しておらず、小部屋である複数のバッファ室９、１０、９ａ、１０ａ、９ｂ、１０ｂ、９ｃ、１０ｃとそれに通じる分子通過孔６、７、６ａ、７ａ、６ｂ、７ｂ、６ｃ、７ｃを介して通じているものである。坩堝５、５ａ、５ｂ、５ｃは、分子通過孔６、６ａ、６ｂ、６ｃを介してバッファ室９、９ａ、９ｂ、９ｃに通じる分子発生室８、８ａ、８ｂ、８ｃに配置されている。そして、これらバッファ室９、１０、９ａ、１０ａ、９ｂ、１０ｂ、９ｃ、１０ｃの分子通過孔６、７、６ａ、７ａ、６ｂ、７ｂ、６ｃ、７ｃが順次異なる方向を向いている。
【００１４】
このような薄膜堆積用分子線源セルでは、成膜材料ａ、ｂ、ｃの昇華または蒸発中に、いわゆるスピッティング現象により、成膜材料ａ、ｂ、ｃの分子が一部クラスター化しても、このクラスターがバッファ室９、１０、９ａ、１０ａ、９ｂ、１０ｂ、９ｃ、１０ｃでトラップされ、分子放出口４、４ａ、４ｂ、４ｃから固体表面側に放出されない。このため、固体表面に成膜材料ａ、ｂ、ｃのクラスター化した分子が付着することがなく、膜に欠陥が生じない。さらに、バッファ室９、１０、９ａ、１０ａ、９ｂ、１０ｂ、９ｃ、１０ｃの分子通過孔６、７、６ａ、７ａ、６ｂ、７ｂ、６ｃ、７ｃが順次異なる方向を向いていることにより、成膜材料ａ、ｂ、ｃのクラスター化した分子をバッファ室９、１０、９ａ、１０ａ、９ｂ、１０ｂ、９ｃ、１０ｃで確実にトラップし、膜の欠陥を確実に防止することが出来る。
【００１６】
また、坩堝５、５ａ、５ｂ、５ｃを配置した分子発生室８、８ａ、８ｂ、８ｃと、成膜材料ａ、ｂ、ｃの分子を放出する分子放出口４、４ａ、４ｂ、４ｃとの間には、バッファ室９、１０、９ａ、１０ａ、９ｂ、１０ｂ、９ｃ、１０ｃがあるため、分子発生室８、８ａ、８ｂ、８ｃ側と分子放出口４、４ａ、４ｂ、４ｃ側とは、緩やかに熱遮断された状態となる。そこで、分子発生室８、８ａ、８ｂ、８ｃ側と分子放出口４、４ａ、４ｂ、４ｃ側とにそれぞれ加熱手段としての別のヒータ３、３ａ、３ｂ、３ｃ、３’、３ａ’、３ｂ’、３ｃ’を設けることにより、その双方の温度設定と制御を各々独立して行える。この点でも欠陥の無い膜を成膜出来る。
【００１７】
さらに、分子放出口４ｂ、４ｃは、成膜材料ｂ、ｃの分子の放出方向を変えることが出来るよう開口部が回転可能とするのが好ましい。こうすることにより、複数の薄膜堆積用分子線源セルを用いて、複数の成膜材料ａ、ｂ、ｃを固体表面に同時に堆積させるときに、分子放出口４ｂ、４ｃの放出方向を適宜調整することにより、複数の成膜材料ａ、ｂ、ｃを固体表面の同じ箇所に堆積させることが可能となる。
【００１８】
【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と図２は、本発明による薄膜堆積用分子線源セルの一実施形態を示す横断平面図と縦断側面図である。
【００１９】
図２から明らかな通り、図１と図２では、分子線源セル２ａ、２ｂ、２ｃが３つ使用されている。中央の分子線源セル２ａは、主成分となる成膜材料ａを固体表面である基板１の成膜面に堆積させるものである。また、その両側の分子線源セル２ｂ、２ｃは、副成分、いわゆるドーパントとなる成膜材料ｂ、ｃを固体表面である基板１の成膜面に堆積させるものである。
【００２０】
何れの分子線源セル２ａ、２ｂ、２ｃも、成膜材料ａ、ｂ、ｃを収納した坩堝５ａ、５ｂ、５ｃが分子発生室８ａ、８ｂ、８ｃに配置されている。この分子発生室８ａ、８ｂ、８ｃの壁面には、坩堝５ａ、５ｂ、５ｃに収納した成膜材料ａ、ｂ、ｃを加熱し、それらを昇華または蒸発させて、成膜材料ａ、ｂ、ｃの分子を発生させる加熱手段である第一のヒータ３ａ、３ｂ、３ｃが設けられている。
【００２１】
坩堝５ａ、５ｂ、５ｃを配置した分子発生室８ａ、８ｂ、８ｃに隣接して小部屋状の第一のバッファ室９ａ、９ｂ、９ｃが設けられ、分子発生室８ａ、８ｂ、８ｃと第一のバッファ室９ａ、９ｂ、９ｃとは、それらを仕切る隔壁に設けた複数の分子通過孔６ａ、６ｂ、６ｃを介して通じている。
【００２２】
さらに、前記第一のバッファ室９ａ、９ｂ、９ｃの中には、もう一つの小部屋状の第二のバッファ室１０ａ、１０ｂ、１０ｃが設けられており、第一のバッファ室９ａ、９ｂ、９ｃと第二のバッファ室１０ａ、１０ｂ、１０ｃとは、それらを仕切る隔壁の両側面にそれぞれ縦に並べて設けられた複数の分子通過孔７ａ、７ｂ、７ｃを介して通じている。
【００２３】
さらに、第二のバッファ室１０ａ、１０ｂ、１０ｃの前面には、縦に並んだ複数の分子放出口４ａ、４ｂ、４ｃが横に向けて設けられている。この分子放出口４ａ、４ｂ、４ｃは、前記分子発生室８ａ、８ｂ、８ｃの中で坩堝５ａ、５ｂ、５ｃから発生し、第一のバッファ室９ａ、９ｂ、９ｃと第二のバッファ室１０ａ、１０ｂ、１０ｃを通って来た成膜材料ａ、ｂ、ｃの分子を基板１の成膜面に向けて発射する開口部である。従って、成膜材料ａ、ｂ、ｃの分子を堆積させる基板１の成膜面は、前記の分子放出口４ａ、４ｂ、４ｃに向けて設置される。
【００２４】
前記の分子放出口４ａ、４ｂ、４ｃの周囲には、それを囲むようにして第二のヒータ３ａ’、３ｂ’、３ｃ’が設けられている。この第二のヒータ３ａ’、３ｂ’、３ｃ’は、分子放出口４ａ、４ｂ、４ｃから放出される成膜材料ａ、ｂ、ｃの分子が再凝固しないように温度を保持するものである。
【００２５】
以上のような構成は、中央の分子線源セル２ａも、またその両側の分子線源セル２ｂ、２ｃも基本的には同様である。但し、主成分となる成膜材料ａを固体表面である基板１の成膜面に堆積させる中央の分子線源セル２ａでは、分子放射口４ａの向きが固定されている。これに対し、副成分、いわゆるドーパントとなる成膜材料ｂ、ｃを固体表面である基板１の成膜面に堆積させる両側の分子線源セル２ｂ、２ｃでは、その分子放射口４ｂ、４ｃが回転し、その分子放射口４ｂ、４ｃの向きが変えられるようになっている。
【００２６】
このような分子線源セルを使用し、基板１の成膜面に有機ＥＬ膜等の薄膜を形成する場合。第一のヒータ３ａ、３ｂ、３ｃを発熱され、坩堝５ａ、５ｂ、５ｃの中の成膜材料ａ、ｂ、ｃを昇華または蒸発させて、成膜材料ａ、ｂ、ｃの分子を発生させる。
【００２７】
発生した成膜材料ａ、ｂ、ｃの分子は、分子発生室８ａ、８ｂ、８ｃからそれぞれ分子通過孔６ａ、６ｂ、６ｃを通って第一のバッファ室９ａ、９ｂ、９ｃに入る。第一のバッファ室９ａ、９ｂ、９ｃに入った分子は、分子通過孔７ａ、７ｂ、７ｃを通って第二のバッファ室１０ａ、１０ｂ、１０ｃに入る。さらに、第二のバッファ室１０ａ、１０ｂ、１０ｃに入った分子は、分子放出口４ａ、４ｂ、４ｃから基板１の成膜面に向けて放出される。この分子の流れを中央の分子線源セル２ａにおいて矢印で示したが、その両側の分子線源セル２ｂ、２ｃにおいてもその分子の流れは同様である。
【００２８】
このように、分子発生室８ａ、８ｂ、８ｃで発生した成膜材料ａ、ｂ、ｃの分子は、直ちに基板１の成膜面に向けて発射されることなく、分子発生室８ａ、８ｂ、８ｃから第一のバッファ室９ａ、９ｂ、９ｃと第二のバッファ室１０ａ、１０ｂ、１０ｃを経て基板１の成膜面に向けて放出されるため、いわゆるスピッティング減少により坩堝５ａ、５ｂ、５ｃから飛散したクラスター化された分子は、第一のバッファ室９ａ、９ｂ、９ｃと第二のバッファ室１０ａ、１０ｂ、１０ｃで捕捉され、基板１側にには放出されない。
【００２９】
前述のように、坩堝５、５ａ、５ｂ、５ｃを配置した分子発生室８、８ａ、８ｂ、８ｃと、成膜材料ａ、ｂ、ｃの分子を放出する分子放出口４、４ａ、４ｂ、４ｃとの間には、バッファ室９、１０、９ａ、１０ａ、９ｂ、１０ｂ、９ｃ、１０ｃがあるため、分子発生室８、８ａ、８ｂ、８ｃ側と分子放出口４、４ａ、４ｂ、４ｃ側とは、緩やかに熱遮断された状態となる。さらに、分子発生室８、８ａ、８ｂ、８ｃ側と分子放出口４、４ａ、４ｂ、４ｃ側とにそれぞれ別のヒータ３、３’を設けることにより、成膜時のその双方の温度設定と制御を各々独立して行える。
【００３０】
図１と図２に示した実施形態では、中央の分子線源セル２ａから主成分となる成膜材料ａの分子を、その両側の分子線源セル２ｂ、２ｃから副成分となる成膜材料ｂ、ｃの分子を放出し、基板１の成膜面に堆積させる。この場合、図１に示すように、両側の分子線源セル２ｂ、２ｃでは、その分子放射口４ｂ、４ｃの向きを調整し、主成分の分子も副成分の分子も、共に基板１の成膜面の同じ箇所に堆積させるようにする。
【００３１】
また、中央の分子線源セル２ａもその両側の分子線源セル２ｂ、２ｃも、それらの分子放射口４ｂ、４ｃが縦一列に並んでいるため、基板１の成膜面には縦の帯状に成膜材料ａ、ｂ、ｃの分子が被着し、堆積する。このため、図１に矢印で示すように、基板１を移動させることにより、大きな成膜面であっても、均一な薄膜を成膜することが可能となる。
【００３２】
次に、図３と図４により、本発明による薄膜堆積用分子線源セルの他の実施形態について説明する。図３は分子線源セルの縦断正面図であり、図４は同分子線源セルの縦断側面図である。
図１と図２により前述した実施形態では、分子線源セル２、２ａ、２ｂの分子放射口４ａ、４ｂ、４ｃが横に向けて縦一列に配列されている。これに対し、図３と図４に示した実施形態では、分子線源セル２の分子放射口４が上に向けて一列に配列されている。従って、成膜材料ａの分子を堆積する基板１の成膜面は、前記分子放射口４に向けて下向きに配置される。すなわち、図３と図４に示した実施形態は、上部蒸着型の分子線源セルである。
【００３３】
この図３と図４に示した実施形態では、分子線源セル２の分子放射口４が図３において紙面前後方向に、図４において左右に列んで配置されているため、基板１は図３に矢印で示すように、分子放射口４の配列方向と直交する方向に水平に移動させながら成膜される。
【００３４】
それ以外は、図３と図４に示した実施形態も基本的に図１と図２により前述した実施形態と同様である。すなわち、第一のヒータ３、坩堝５、分子発生室８、分子通過孔６、７、バッファ室９、１０、分子放出口４及び第二のヒータ３’を有することで基本的に共通している。また、図３と図４では、分子線源セル４を一つ配置しているが、図１と図２により前述した実施形態と同様に、複数の分子線源セルを配置し、複数の成膜成分の分子を基板１の成膜面に同時に堆積することも出来る。
【００３５】
図５は、図３と図４に示した実施形態の変形である。この分子線源セル２では、第一のバッファ室９を９０゜横に曲げ、第二のバッファ室１０を分子発生室８の横上部に設けている。そしてこの第二のバッファ室９に設けた分子放出口４を横向きに、且つ縦一列に並ぶように開口している。従って、分子放出口４からの成膜材料ａの分子の放出方向は図１と図２により前述した実施形態による分子線源セルと同様である。すなわち、成膜材料ａの分子を堆積する基板１の成膜面は、前記の横向きの分子放射口４に対向させて横向きに配置されると共に、図５において紙面前後方向に移動しながら成膜される。
【００３６】
この図５に示した分子線源セル２のそれ以外の構成は、図３と図４に示した分子線源セル２と同様であり、同じ部分は同じ符号で示してある。またこの場合も、図１と図２により前述した実施形態と同様に、複数の分子線源セルを配置し、複数の成膜成分の分子を基板１の成膜面に同時に堆積することも出来る。
【００３７】
図６と図７は、成膜材料ａの分子の放射方向を下方に変えた実施形態である。図６に示すように、この実施形態では、分子発生室８に別途容器状の坩堝を置かず、分子発生室８の底部を坩堝５とし、そこに成膜材料ａを収納している。また、この実施形態では、単一のヒータ３が用いられ、このヒータ３で分子線源セル２の全体を加熱することにより、前記成膜材料ａを蒸発または昇華させて分子を発生させると共に、放出する分子の再凝固を防止している。
【００３８】
この分子線源セル２では、分子発生室８で発生した成膜材料ａの分子は、分子通過孔６を経て第一のバッファ室９に入る。さらにこの分子は、分子通過孔７を経て第二のバッファ室１０に入る。この点は基本的に前述した実施形態と同様である。これに加え、図６と図７に示した分子線源セル２では、第二のバッファ室１０から、第一のバッファ室９及び分子発生室８を貫通して分子線源セル２の下部から下方に向けて開口した分子放出口４に至る分子通過筒１１が設けられている。従って、成膜材料ａの分子は、前記第二のバッファ室１０から分子通過筒１１を通り、分子放出口４から分子線源セル２の下方に向けて放出される。図７は、分子の放出方向を示したものである。分子放出口４から分子線源セル２の下方に向けて放出された分子は、基板１の上面に被着し、薄膜が堆積する。
【００３９】
図３と図４に示した分子線源セル２、図５に示した分子線源セル２或いは図６と図７に示した分子線セル２のように、本発明による分子線源セルでは、分子を上方に向けて放射したり、横方向に向けて放射したり、或いは下方に向けて放射することが出来るという特徴を有している。
【００４０】
前述した実施形態では、分子の放射方向が異なるものの、何れの分子線源セル２、２ａ、２ｂ、２ｃも、基本的には図８（ａ）に示すように、何れも複数の分子放出口４が一列に並んだ実施形態のものである。これに対し、図８（ｂ）に示すように、分子放出口４を複数列に並べることも出来る。これにより、基板１の広い面積に同時に成膜材料の分子を堆積させることにより、広い面積の成膜面に効率良く薄膜を形成することが可能となる。
【００４１】
【発明の効果】
以上説明した通り、本発明による薄膜堆積用分子線源セルでは、成膜させる固体表面を前記分子放出口４、４ａ、４ｂ、４ｃの列と直交する方向に移動させながら薄膜を堆積させることにより、広い面積に薄膜を効率的に堆積させることが出来るようになる。また、坩堝５、５ａ、５ｂ、５ｃと分子放出口４、４ａ、４ｂ、４ｃとが１つ以上の小部屋であるバッファ室９、１０、９ａ、１０ａ、９ｂ、１０ｂ、９ｃ、１０ｃとそれに通じる分子通過孔６、７、６ａ、７ａ、６ｂ、７ｂ、６ｃ、７ｃを介して通じているため、いわゆるスピッティング現象により、成膜材料ａ、ｂ、ｃのクラスター化した分子が飛散しても、このクラスターが基板１の成膜面に及ばず、欠陥の無い膜を成膜することが出来る。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による薄膜堆積用分子線源セルの一実施形態を示す横断平面図である。
【図２】本発明による薄膜堆積用分子線源セルの図１と同じ実施形態を示す縦断側面図である。
【図３】本発明による薄膜堆積用分子線源セルの他の実施形態を示す縦断正面図である。
【図４】本発明による薄膜堆積用分子線源セルの図３と同じ実施形態を示す縦断側面図である。
【図５】本発明による薄膜堆積用分子線源セルのさらに他の実施形態を示す縦断側面図である。
【図６】本発明による薄膜堆積用分子線源セルの他の実施形態を示す縦断正面図である。
【図７】本発明による薄膜堆積用分子線源セルの図６と同じ実施形態における分子の放射方向を示す側面図である。
【図８】本発明による薄膜堆積用分子線源セルにおける分子放出口の配置の例を示す概略斜視図である。
【符号の説明】
３ 第一のヒータ
３’ 第二のヒータ
４ 分子放出口
４ａ 分子放出口
４ｂ 分子放出口
４ｃ 分子放出口
５ 坩堝
５ａ 坩堝
５ｂ 坩堝
５ｃ 坩堝
６ 分子通過孔
６ａ 分子通過孔
６ｂ 分子通過孔
６ｃ 分子通過孔
７ 分子通過孔
７ａ 分子通過孔
７ｂ 分子通過孔
７ｃ 分子通過孔
８ 分子発生室
８ａ 分子発生室
８ｂ 分子発生室
８ｃ 分子発生室
９ バッファ室
９ａ バッファ室
９ｂ バッファ室
９ｃ バッファ室
１０ バッファ室
１０ａ バッファ室
１０ｂ バッファ室
１０ｃ バッファ室
ａ 成膜材料
ｂ 成膜材料
ｃ 成膜材料
【発明の属する技術分野】
本発明は、成膜材料を加熱することにより、その成膜材料を昇華または溶融、蒸発して成膜材料の分子を発生し、この成膜材料の分子を固体表面に向けて放出し、その固体表面に分子を堆積させて膜を成長させるのに使用される薄膜堆積用分子線源セルとそれを使用した薄膜堆積方法に関する。
【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成膜材料をヒータにより加熱して昇華または溶融、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、成膜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ＰＢＮ（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成膜材料を収納し、この成膜材料を坩堝の外側に設けた電気ヒータで加熱し、これにより成膜材料を昇華または溶融、蒸発させ、成膜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、ＥＬ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、Ｃａ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】
最近のディスプレイは、大画面化が時代の要請となっている。そのため、前記のような有機ＥＬを使用したディスプレイでも、大面積の基板に有機ＥＬ膜を形成することが要請される。とりわけ、有機ＥＬを使用したディスプレイでは、基板上に均質な有機ＥＬ膜を形成することが要請される。
【０００６】
ところが、有機ＥＬ膜の形成に使用される従来の真空蒸着装置では、一つの坩堝から成膜材料を昇華または蒸発して基板の表面上に分子を発射し、成膜材料を堆積して膜を成長させる方式であるため、大面積の基板上に均質な薄膜を形成することが困難である。
【０００７】
また、このような有機ＥＬ材料は、蒸発源となる材料として粉体状のものが使用され、この粉体状の蒸発源材料を昇華し、その分子を発生させる。ところがこのとき、成膜材料の分子が互いに凝集し、クラスター化して飛散する、いわゆるスピッティング現象を起こしやすい。そして、このクラスター化した分子が成膜しようとする固体の成膜面に向けて飛散し、付着してしまう。この成膜面に付着したクラスターは、膜の不均一性や不連続性を生じさせ、膜の欠陥を生じる原因となる。
【０００８】
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、その第一の目的は、有機エレクトロルミネッセンス材料を大面積の基板上に均質に堆積できるようにすることにある。さらに第二の目的は、スピッティング現象による膜の欠陥が生じないようにすることを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明では、前記の目的を達成するため、前記坩堝５、５ａ、５ｂ、５ｃから蒸発した成膜材料ａ、ｂ、ｃの分子を成膜する固体表面に向けて放出する分子放出口４、４ａ、４ｂ、４ｃを、単一設けるのではなく、複数の分子放出口４、４ａ、４ｂ、４ｃを一列または複数列に並んで設け、成膜材料ａ、ｂ、ｃを固体表面に点状にではなく、同時に帯状または面状に堆積させることが出きるようにした。
【００１０】
また、坩堝５、５ａ、５ｂ、５ｃと分子放出口４、４ａ、４ｂ、４ｃとを直接対向させず、その間にバッファ室９、１０、９ａ、１０ａ、９ｂ、１０ｂ、９ｃ、１０ｃを設けることにより、坩堝５、５ａ、５ｂ、５ｃで発生した成膜材料ａ、ｂ、ｃの分子を、それらバッファ室９、１０、９ａ、１０ａ、９ｂ、１０ｂ、９ｃ、１０ｃを通してから分子放出口４、４ａ、４ｂ、４ｃから固体表面に向けて発射するようにしたものである。
【００１１】
すなわち、本発明による薄膜堆積用分子線源セルは、成膜材料ａ、ｂ、ｃを収納する坩堝５、５ａ、５ｂ、５ｃと、この坩堝５、５ａ、５ｂ、５ｃの中の成膜材料ａ、ｂ、ｃを加熱して昇華または蒸発させる加熱手段と、膜を成膜しようとする固体表面に向けて前記坩堝５、５ａ、５ｂ、５ｃから蒸発した成膜材料ａ、ｂ、ｃの分子を放出する分子放出口４、４ａ、４ｂ、４ｃとを有し、この分子放出口４、４ａ、４ｂ、４ｃが一列または複数列に並んで複数個形成されているものである。
【００１２】
このような薄膜堆積用分子線源セルでは、複数の分子放出口４、４ａ、４ｂ、４ｃから、成膜材料ａ、ｂ、ｃを固体表面に帯状または面状に堆積させることが出来るため、成膜させる固体表面を前記分子放出口４、４ａ、４ｂ、４ｃの列と直交する方向に移動させながら薄膜を堆積させることにより、広い面積に薄膜を効率的に堆積させることが出来るようになる。
【００１３】
さらに、本発明による薄膜堆積用分子線源セルでは、坩堝５、５ａ、５ｂ、５ｃと分子放出口４、４ａ、４ｂ、４ｃとは直接対向しておらず、小部屋である複数のバッファ室９、１０、９ａ、１０ａ、９ｂ、１０ｂ、９ｃ、１０ｃとそれに通じる分子通過孔６、７、６ａ、７ａ、６ｂ、７ｂ、６ｃ、７ｃを介して通じているものである。坩堝５、５ａ、５ｂ、５ｃは、分子通過孔６、６ａ、６ｂ、６ｃを介してバッファ室９、９ａ、９ｂ、９ｃに通じる分子発生室８、８ａ、８ｂ、８ｃに配置されている。そして、これらバッファ室９、１０、９ａ、１０ａ、９ｂ、１０ｂ、９ｃ、１０ｃの分子通過孔６、７、６ａ、７ａ、６ｂ、７ｂ、６ｃ、７ｃが順次異なる方向を向いている。
【００１４】
このような薄膜堆積用分子線源セルでは、成膜材料ａ、ｂ、ｃの昇華または蒸発中に、いわゆるスピッティング現象により、成膜材料ａ、ｂ、ｃの分子が一部クラスター化しても、このクラスターがバッファ室９、１０、９ａ、１０ａ、９ｂ、１０ｂ、９ｃ、１０ｃでトラップされ、分子放出口４、４ａ、４ｂ、４ｃから固体表面側に放出されない。このため、固体表面に成膜材料ａ、ｂ、ｃのクラスター化した分子が付着することがなく、膜に欠陥が生じない。さらに、バッファ室９、１０、９ａ、１０ａ、９ｂ、１０ｂ、９ｃ、１０ｃの分子通過孔６、７、６ａ、７ａ、６ｂ、７ｂ、６ｃ、７ｃが順次異なる方向を向いていることにより、成膜材料ａ、ｂ、ｃのクラスター化した分子をバッファ室９、１０、９ａ、１０ａ、９ｂ、１０ｂ、９ｃ、１０ｃで確実にトラップし、膜の欠陥を確実に防止することが出来る。
【００１６】
また、坩堝５、５ａ、５ｂ、５ｃを配置した分子発生室８、８ａ、８ｂ、８ｃと、成膜材料ａ、ｂ、ｃの分子を放出する分子放出口４、４ａ、４ｂ、４ｃとの間には、バッファ室９、１０、９ａ、１０ａ、９ｂ、１０ｂ、９ｃ、１０ｃがあるため、分子発生室８、８ａ、８ｂ、８ｃ側と分子放出口４、４ａ、４ｂ、４ｃ側とは、緩やかに熱遮断された状態となる。そこで、分子発生室８、８ａ、８ｂ、８ｃ側と分子放出口４、４ａ、４ｂ、４ｃ側とにそれぞれ加熱手段としての別のヒータ３、３ａ、３ｂ、３ｃ、３’、３ａ’、３ｂ’、３ｃ’を設けることにより、その双方の温度設定と制御を各々独立して行える。この点でも欠陥の無い膜を成膜出来る。
【００１７】
さらに、分子放出口４ｂ、４ｃは、成膜材料ｂ、ｃの分子の放出方向を変えることが出来るよう開口部が回転可能とするのが好ましい。こうすることにより、複数の薄膜堆積用分子線源セルを用いて、複数の成膜材料ａ、ｂ、ｃを固体表面に同時に堆積させるときに、分子放出口４ｂ、４ｃの放出方向を適宜調整することにより、複数の成膜材料ａ、ｂ、ｃを固体表面の同じ箇所に堆積させることが可能となる。
【００１８】
【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と図２は、本発明による薄膜堆積用分子線源セルの一実施形態を示す横断平面図と縦断側面図である。
【００１９】
図２から明らかな通り、図１と図２では、分子線源セル２ａ、２ｂ、２ｃが３つ使用されている。中央の分子線源セル２ａは、主成分となる成膜材料ａを固体表面である基板１の成膜面に堆積させるものである。また、その両側の分子線源セル２ｂ、２ｃは、副成分、いわゆるドーパントとなる成膜材料ｂ、ｃを固体表面である基板１の成膜面に堆積させるものである。
【００２０】
何れの分子線源セル２ａ、２ｂ、２ｃも、成膜材料ａ、ｂ、ｃを収納した坩堝５ａ、５ｂ、５ｃが分子発生室８ａ、８ｂ、８ｃに配置されている。この分子発生室８ａ、８ｂ、８ｃの壁面には、坩堝５ａ、５ｂ、５ｃに収納した成膜材料ａ、ｂ、ｃを加熱し、それらを昇華または蒸発させて、成膜材料ａ、ｂ、ｃの分子を発生させる加熱手段である第一のヒータ３ａ、３ｂ、３ｃが設けられている。
【００２１】
坩堝５ａ、５ｂ、５ｃを配置した分子発生室８ａ、８ｂ、８ｃに隣接して小部屋状の第一のバッファ室９ａ、９ｂ、９ｃが設けられ、分子発生室８ａ、８ｂ、８ｃと第一のバッファ室９ａ、９ｂ、９ｃとは、それらを仕切る隔壁に設けた複数の分子通過孔６ａ、６ｂ、６ｃを介して通じている。
【００２２】
さらに、前記第一のバッファ室９ａ、９ｂ、９ｃの中には、もう一つの小部屋状の第二のバッファ室１０ａ、１０ｂ、１０ｃが設けられており、第一のバッファ室９ａ、９ｂ、９ｃと第二のバッファ室１０ａ、１０ｂ、１０ｃとは、それらを仕切る隔壁の両側面にそれぞれ縦に並べて設けられた複数の分子通過孔７ａ、７ｂ、７ｃを介して通じている。
【００２３】
さらに、第二のバッファ室１０ａ、１０ｂ、１０ｃの前面には、縦に並んだ複数の分子放出口４ａ、４ｂ、４ｃが横に向けて設けられている。この分子放出口４ａ、４ｂ、４ｃは、前記分子発生室８ａ、８ｂ、８ｃの中で坩堝５ａ、５ｂ、５ｃから発生し、第一のバッファ室９ａ、９ｂ、９ｃと第二のバッファ室１０ａ、１０ｂ、１０ｃを通って来た成膜材料ａ、ｂ、ｃの分子を基板１の成膜面に向けて発射する開口部である。従って、成膜材料ａ、ｂ、ｃの分子を堆積させる基板１の成膜面は、前記の分子放出口４ａ、４ｂ、４ｃに向けて設置される。
【００２４】
前記の分子放出口４ａ、４ｂ、４ｃの周囲には、それを囲むようにして第二のヒータ３ａ’、３ｂ’、３ｃ’が設けられている。この第二のヒータ３ａ’、３ｂ’、３ｃ’は、分子放出口４ａ、４ｂ、４ｃから放出される成膜材料ａ、ｂ、ｃの分子が再凝固しないように温度を保持するものである。
【００２５】
以上のような構成は、中央の分子線源セル２ａも、またその両側の分子線源セル２ｂ、２ｃも基本的には同様である。但し、主成分となる成膜材料ａを固体表面である基板１の成膜面に堆積させる中央の分子線源セル２ａでは、分子放射口４ａの向きが固定されている。これに対し、副成分、いわゆるドーパントとなる成膜材料ｂ、ｃを固体表面である基板１の成膜面に堆積させる両側の分子線源セル２ｂ、２ｃでは、その分子放射口４ｂ、４ｃが回転し、その分子放射口４ｂ、４ｃの向きが変えられるようになっている。
【００２６】
このような分子線源セルを使用し、基板１の成膜面に有機ＥＬ膜等の薄膜を形成する場合。第一のヒータ３ａ、３ｂ、３ｃを発熱され、坩堝５ａ、５ｂ、５ｃの中の成膜材料ａ、ｂ、ｃを昇華または蒸発させて、成膜材料ａ、ｂ、ｃの分子を発生させる。
【００２７】
発生した成膜材料ａ、ｂ、ｃの分子は、分子発生室８ａ、８ｂ、８ｃからそれぞれ分子通過孔６ａ、６ｂ、６ｃを通って第一のバッファ室９ａ、９ｂ、９ｃに入る。第一のバッファ室９ａ、９ｂ、９ｃに入った分子は、分子通過孔７ａ、７ｂ、７ｃを通って第二のバッファ室１０ａ、１０ｂ、１０ｃに入る。さらに、第二のバッファ室１０ａ、１０ｂ、１０ｃに入った分子は、分子放出口４ａ、４ｂ、４ｃから基板１の成膜面に向けて放出される。この分子の流れを中央の分子線源セル２ａにおいて矢印で示したが、その両側の分子線源セル２ｂ、２ｃにおいてもその分子の流れは同様である。
【００２８】
このように、分子発生室８ａ、８ｂ、８ｃで発生した成膜材料ａ、ｂ、ｃの分子は、直ちに基板１の成膜面に向けて発射されることなく、分子発生室８ａ、８ｂ、８ｃから第一のバッファ室９ａ、９ｂ、９ｃと第二のバッファ室１０ａ、１０ｂ、１０ｃを経て基板１の成膜面に向けて放出されるため、いわゆるスピッティング減少により坩堝５ａ、５ｂ、５ｃから飛散したクラスター化された分子は、第一のバッファ室９ａ、９ｂ、９ｃと第二のバッファ室１０ａ、１０ｂ、１０ｃで捕捉され、基板１側にには放出されない。
【００２９】
前述のように、坩堝５、５ａ、５ｂ、５ｃを配置した分子発生室８、８ａ、８ｂ、８ｃと、成膜材料ａ、ｂ、ｃの分子を放出する分子放出口４、４ａ、４ｂ、４ｃとの間には、バッファ室９、１０、９ａ、１０ａ、９ｂ、１０ｂ、９ｃ、１０ｃがあるため、分子発生室８、８ａ、８ｂ、８ｃ側と分子放出口４、４ａ、４ｂ、４ｃ側とは、緩やかに熱遮断された状態となる。さらに、分子発生室８、８ａ、８ｂ、８ｃ側と分子放出口４、４ａ、４ｂ、４ｃ側とにそれぞれ別のヒータ３、３’を設けることにより、成膜時のその双方の温度設定と制御を各々独立して行える。
【００３０】
図１と図２に示した実施形態では、中央の分子線源セル２ａから主成分となる成膜材料ａの分子を、その両側の分子線源セル２ｂ、２ｃから副成分となる成膜材料ｂ、ｃの分子を放出し、基板１の成膜面に堆積させる。この場合、図１に示すように、両側の分子線源セル２ｂ、２ｃでは、その分子放射口４ｂ、４ｃの向きを調整し、主成分の分子も副成分の分子も、共に基板１の成膜面の同じ箇所に堆積させるようにする。
【００３１】
また、中央の分子線源セル２ａもその両側の分子線源セル２ｂ、２ｃも、それらの分子放射口４ｂ、４ｃが縦一列に並んでいるため、基板１の成膜面には縦の帯状に成膜材料ａ、ｂ、ｃの分子が被着し、堆積する。このため、図１に矢印で示すように、基板１を移動させることにより、大きな成膜面であっても、均一な薄膜を成膜することが可能となる。
【００３２】
次に、図３と図４により、本発明による薄膜堆積用分子線源セルの他の実施形態について説明する。図３は分子線源セルの縦断正面図であり、図４は同分子線源セルの縦断側面図である。
図１と図２により前述した実施形態では、分子線源セル２、２ａ、２ｂの分子放射口４ａ、４ｂ、４ｃが横に向けて縦一列に配列されている。これに対し、図３と図４に示した実施形態では、分子線源セル２の分子放射口４が上に向けて一列に配列されている。従って、成膜材料ａの分子を堆積する基板１の成膜面は、前記分子放射口４に向けて下向きに配置される。すなわち、図３と図４に示した実施形態は、上部蒸着型の分子線源セルである。
【００３３】
この図３と図４に示した実施形態では、分子線源セル２の分子放射口４が図３において紙面前後方向に、図４において左右に列んで配置されているため、基板１は図３に矢印で示すように、分子放射口４の配列方向と直交する方向に水平に移動させながら成膜される。
【００３４】
それ以外は、図３と図４に示した実施形態も基本的に図１と図２により前述した実施形態と同様である。すなわち、第一のヒータ３、坩堝５、分子発生室８、分子通過孔６、７、バッファ室９、１０、分子放出口４及び第二のヒータ３’を有することで基本的に共通している。また、図３と図４では、分子線源セル４を一つ配置しているが、図１と図２により前述した実施形態と同様に、複数の分子線源セルを配置し、複数の成膜成分の分子を基板１の成膜面に同時に堆積することも出来る。
【００３５】
図５は、図３と図４に示した実施形態の変形である。この分子線源セル２では、第一のバッファ室９を９０゜横に曲げ、第二のバッファ室１０を分子発生室８の横上部に設けている。そしてこの第二のバッファ室９に設けた分子放出口４を横向きに、且つ縦一列に並ぶように開口している。従って、分子放出口４からの成膜材料ａの分子の放出方向は図１と図２により前述した実施形態による分子線源セルと同様である。すなわち、成膜材料ａの分子を堆積する基板１の成膜面は、前記の横向きの分子放射口４に対向させて横向きに配置されると共に、図５において紙面前後方向に移動しながら成膜される。
【００３６】
この図５に示した分子線源セル２のそれ以外の構成は、図３と図４に示した分子線源セル２と同様であり、同じ部分は同じ符号で示してある。またこの場合も、図１と図２により前述した実施形態と同様に、複数の分子線源セルを配置し、複数の成膜成分の分子を基板１の成膜面に同時に堆積することも出来る。
【００３７】
図６と図７は、成膜材料ａの分子の放射方向を下方に変えた実施形態である。図６に示すように、この実施形態では、分子発生室８に別途容器状の坩堝を置かず、分子発生室８の底部を坩堝５とし、そこに成膜材料ａを収納している。また、この実施形態では、単一のヒータ３が用いられ、このヒータ３で分子線源セル２の全体を加熱することにより、前記成膜材料ａを蒸発または昇華させて分子を発生させると共に、放出する分子の再凝固を防止している。
【００３８】
この分子線源セル２では、分子発生室８で発生した成膜材料ａの分子は、分子通過孔６を経て第一のバッファ室９に入る。さらにこの分子は、分子通過孔７を経て第二のバッファ室１０に入る。この点は基本的に前述した実施形態と同様である。これに加え、図６と図７に示した分子線源セル２では、第二のバッファ室１０から、第一のバッファ室９及び分子発生室８を貫通して分子線源セル２の下部から下方に向けて開口した分子放出口４に至る分子通過筒１１が設けられている。従って、成膜材料ａの分子は、前記第二のバッファ室１０から分子通過筒１１を通り、分子放出口４から分子線源セル２の下方に向けて放出される。図７は、分子の放出方向を示したものである。分子放出口４から分子線源セル２の下方に向けて放出された分子は、基板１の上面に被着し、薄膜が堆積する。
【００３９】
図３と図４に示した分子線源セル２、図５に示した分子線源セル２或いは図６と図７に示した分子線セル２のように、本発明による分子線源セルでは、分子を上方に向けて放射したり、横方向に向けて放射したり、或いは下方に向けて放射することが出来るという特徴を有している。
【００４０】
前述した実施形態では、分子の放射方向が異なるものの、何れの分子線源セル２、２ａ、２ｂ、２ｃも、基本的には図８（ａ）に示すように、何れも複数の分子放出口４が一列に並んだ実施形態のものである。これに対し、図８（ｂ）に示すように、分子放出口４を複数列に並べることも出来る。これにより、基板１の広い面積に同時に成膜材料の分子を堆積させることにより、広い面積の成膜面に効率良く薄膜を形成することが可能となる。
【００４１】
【発明の効果】
以上説明した通り、本発明による薄膜堆積用分子線源セルでは、成膜させる固体表面を前記分子放出口４、４ａ、４ｂ、４ｃの列と直交する方向に移動させながら薄膜を堆積させることにより、広い面積に薄膜を効率的に堆積させることが出来るようになる。また、坩堝５、５ａ、５ｂ、５ｃと分子放出口４、４ａ、４ｂ、４ｃとが１つ以上の小部屋であるバッファ室９、１０、９ａ、１０ａ、９ｂ、１０ｂ、９ｃ、１０ｃとそれに通じる分子通過孔６、７、６ａ、７ａ、６ｂ、７ｂ、６ｃ、７ｃを介して通じているため、いわゆるスピッティング現象により、成膜材料ａ、ｂ、ｃのクラスター化した分子が飛散しても、このクラスターが基板１の成膜面に及ばず、欠陥の無い膜を成膜することが出来る。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による薄膜堆積用分子線源セルの一実施形態を示す横断平面図である。
【図２】本発明による薄膜堆積用分子線源セルの図１と同じ実施形態を示す縦断側面図である。
【図３】本発明による薄膜堆積用分子線源セルの他の実施形態を示す縦断正面図である。
【図４】本発明による薄膜堆積用分子線源セルの図３と同じ実施形態を示す縦断側面図である。
【図５】本発明による薄膜堆積用分子線源セルのさらに他の実施形態を示す縦断側面図である。
【図６】本発明による薄膜堆積用分子線源セルの他の実施形態を示す縦断正面図である。
【図７】本発明による薄膜堆積用分子線源セルの図６と同じ実施形態における分子の放射方向を示す側面図である。
【図８】本発明による薄膜堆積用分子線源セルにおける分子放出口の配置の例を示す概略斜視図である。
【符号の説明】
３ 第一のヒータ
３’ 第二のヒータ
４ 分子放出口
４ａ 分子放出口
４ｂ 分子放出口
４ｃ 分子放出口
５ 坩堝
５ａ 坩堝
５ｂ 坩堝
５ｃ 坩堝
６ 分子通過孔
６ａ 分子通過孔
６ｂ 分子通過孔
６ｃ 分子通過孔
７ 分子通過孔
７ａ 分子通過孔
７ｂ 分子通過孔
７ｃ 分子通過孔
８ 分子発生室
８ａ 分子発生室
８ｂ 分子発生室
８ｃ 分子発生室
９ バッファ室
９ａ バッファ室
９ｂ バッファ室
９ｃ バッファ室
１０ バッファ室
１０ａ バッファ室
１０ｂ バッファ室
１０ｃ バッファ室
ａ 成膜材料
ｂ 成膜材料
ｃ 成膜材料
Claims (5)
- 成膜材料（ａ）、（ｂ）、（ｃ）を加熱することにより、その成膜材料（ａ）、（ｂ）、（ｃ）を昇華または蒸発して、固体表面に薄膜を成長させるための分子を発生する真空蒸着用分子線源セルにおいて、成膜材料（ａ）、（ｂ）、（ｃ）を収納する坩堝（５）、（５ａ）、（５ｂ）、（５ｃ）と、この坩堝（５）、（５ａ）、（５ｂ）、（５ｃ）の中の成膜材料（ａ）、（ｂ）、（ｃ）を加熱して昇華またたは蒸発させる加熱手段と、成膜材料（ａ）、（ｂ）、（ｃ）の分子を成膜する固体表面に向けて前記坩堝（５）、（５ａ）、（５ｂ）、（５ｃ）から発生した分子を放出する分子放出口（４）、（４ａ）、（４ｂ）、（４ｃ）とを有し、この分子放出口（４）、（４ａ）、（４ｂ）、（４ｃ）が一列または複数列に並んで複数個形成されており、坩堝（５）、（５ａ）、（５ｂ）、（５ｃ）と分子放出口（４）、（４ａ）、（４ｂ）、（４ｃ）との間に分子通過孔（６）、（７）、（６ａ）、（７ａ）、（６ｂ）、（７ｂ）、（６ｃ）、（７ｃ）を介して通じている小部屋である複数のバッファ室（９）、（１０）、（９ａ）、（１０ａ）、（９ｂ）、（１０ｂ）、（９ｃ）、（１０ｃ）を有し、これらバッファ室（９）、（１０）、（９ａ）、（１０ａ）、（９ｂ）、（１０ｂ）、（９ｃ）、（１０ｃ）の分子通過孔（６）、（７）、（６ａ）、（７ａ）、（６ｂ）、（７ｂ）、（６ｃ）、（７ｃ）が順次異なる方向を向いていることを特徴とする薄膜堆積用分子線源セル。
- 分子放出口（４ｂ）、（４ｃ）は、成膜材料（ｂ）、（ｃ）の分子の放出方向を変えることが出来るよう開口部が回転可能となってい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。
- 坩堝（５）、（５ａ）、（５ｂ）、（５ｃ）は、分子通過孔（６）、（６ａ）、（６ｂ）、（６ｃ）を介してバッファ室（９）、（９ａ）、（９ｂ）、（９ｃ）に通じる分子発生室（８）、（８ａ）、（８ｂ）、（８ｃ）に配置されていることを特徴とする請求項１または２に記載の薄膜堆積用分子線源セル。
- 坩堝（５）、（５ａ）、（５ｂ）、（５ｃ）を配置した分子発生室（８）、（８ａ）、（８ｂ）、（８ｃ）側と、成膜材料（ａ）、（ｂ）、（ｃ）の分子を放出する分子放出口（４）、（４ａ）、（４ｂ）、（４ｃ）側とにそれぞれ加熱手段としての別のヒータ（３）、（３ａ）、（３ｂ）、（３ｃ）、（３’）、（３ａ’）、（３ｂ’）、（３ｃ’）を設けたことを特徴とする請求項３に記載の薄膜堆積用分子線源セル。
- 成膜材料（ａ）、（ｂ）、（ｃ）を加熱することにより、その成膜材料（ａ）、（ｂ）、（ｃ）を昇華または蒸発して成膜材料（ａ）、（ｂ）、（ｃ）の分子を発生させ、この分子を固体表面に堆積させることにより、薄膜を成長させる薄膜堆積方法において、前記請求項１〜４の何れかに記載の薄膜堆積用分子線源セルを使用し、成膜させる固体表面を前記分子放出口（４）、（４ａ）、（４ｂ）、（４ｃ）の列と直交する方向に移動させながら分子を堆積させて膜を成膜することを特徴とする薄膜堆積方法。
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