JPH02230645A

JPH02230645A - 蒸発源

Info

Publication number: JPH02230645A
Application number: JP5057989A
Authority: JP
Inventors: Koji Matsunaga; 幸二松永
Original assignee: Nissin Electric Co Ltd
Current assignee: Nissin Electric Co Ltd
Priority date: 1989-03-02
Filing date: 1989-03-02
Publication date: 1990-09-13

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】（７）技術分野この発明は、常温で固体又は液体である物質を蒸発させ
るための蒸発源に関する。

イオン注入装置、イオン照射装置、イオン蒸着装置など
には、イオン源が必要である。

従来、イオン源でイオン化される物質は、常温で気体に
なるものを用いていた。気体物質をイオン源チャンバに
導入して、アーク放電、グロー放電、或はマイクロ波放
電などによって励起し、気体をイオンと、電子及び中性
活性種にしていた。

このような気体物質として、Ｈ２、０２、Ａｒ，Ｎｅな
どの単一成分ガス、ＣＦ４、ＣＣｌ２Ｆ４などのハロゲ
ン系ガス、Ｓ　ｘＨ４、ＰＨ３、ＣＯ，ＣＯ２などの水
素化物、酸化物ガスなどがある。気体でもれば、どのよ
うなものでも、イオン化することは可能である。

常温で気体であるので、真空チャンパの中にこれら気体
を導入し、放電で励起できるからである。

励起が可能であるため、遊離した電子が或る程度の平均
自由行程を持たなければならない。液体、固体では電子
が自由に走行できないので、プラズマ励起することがで
きない。

（イ）従来技術常温で固体又は液体である元素のものをイオン化する場
合、たとえば、金属イオンを作るときには、この金属を
含む化合物で気体である甑のを原料ガスとしてイオン源
に導き、これをイオン化する。Ｓｉのイオンを得るため
には、Ｓ　Ｉ　Ｈ４ガスを原料として、これをイオン化
して、Ｓｉ＋を得る、という具合である。

しかし、どのような物質でも、常温で気体になる化合物
を作るとは限らない。

そこで、常温で固体或は液体であるものをイオン化する
イオン源が必要になるであろう。

常温で固体又は液体であるものをイオン化するには、ま
ず固体、液体原料を加熱して蒸発させ、気体にすればよ
い。気体になれば、これをイオン源チャンバに導いて、
放電によってこれをプラズマ化することができる。

そこで、本発明者らは、第２図に示すような蒸発源を考
えた。これは、固体又は液体原料を加熱して蒸発させる
機構である。

イオン源チャンバ１の下方に、オーブンチャンバ２が設
けられ、これらは連絡管部１６によって接続されている
。オーブンチャンバ２の中にオーブン３が収容されてい
る。オーブン３は開蓋することができ、内部に固体又は
液体の試料６を入れる。オーブンチャンバ２の内部で、
オーブン３の外部にヒータγがある。電流導入端子８を
介し、ヒータ７に電流を流すことができる。

オーブン３の蓋の上には導入管４が上方に向って取付け
られる。導入管４の上端は拡開されたバツフル５となっ
ている。

ヒータ７に通電すると、オーブン３の中の試料６が加熱
される。適当な温度に到達すると、試料が蒸発を始める
。気体となった試料が導入管４、バツフル５を通り、イ
オン源チャンバ１に導入される。イオン源チャンパ１で
は、放電のための電極（図示せず）或はマイクロ波導入
窓などがあり、これら励起エネルギー源の作用によって
、気体である試料がプラズマ化される。

イオン源チャンバに於けるプラズマ化作用は、多様な方
法によってなされる。パケット型イオン源、カウフマン
型イオン源，ＥＣＲ型イオン源などがある。

第２図に示すのはフイラメン１・ヒータで加熱している
。この他に、シースヒータをオーブンの外周に巻きつけ
て加熱するという事が考えられる。

（ウ）発明が解決しようとする問題点本発明者は、第２図の装置で、Ｐ　（　ＩＪン）を固体
の状態で試料とし、これをＰの気体とする事に利用した
。

Ｐは極めて低温で昇華Ｉ７やすい気体で、昇華時の蒸気
圧も高い。このため、第２図のような装置でも、これを
気化することができる。

ところが、融点の高い固体を蒸発させるには、第２図の
ような装置では加熱効率が悪く、加熱電源として大容量
なものが必要であることが分った。

これは、ヒータによる加熱が不十分であるからである。

オーブンチャンバ内は真空であるので、対流がない。ヒ
ータ７の熱は輻射によってオーブン３に伝わる。ところ
が、輻射はヒータ７の周囲にほぼ均一に起る。このうち
、一部の熱のみがオーブンの加熱に使われる。大部分の
熱は徒らに浪費され、オーブン加熱に寄与しない。この
ため、オー。ブンの温度が十分に上らない。

（＝−）構　成本発明の蒸発源は、オーブンを内外二重壁構造とし、内
部チャンバにヒータを入れ、外側に試料を入れるように
したものである。ヒータが内部にあるから、輻射熱の大
部分が試料加熱のために使われる。加熱効率がよくなる
。このため、融点の高い物質であっても、蒸気にするこ
とができ“る。

図面によって説明する。

第１図は本発明の蒸発源の一例を示す断面図である。

イオン源チャンバ１の下にオーブンチャンバ２が設けら
れる。オーブンチャンバ２とイオン源チャンバ１とは連
絡管部１６によって連結されている。

オーブンチャンバ２の中には、オープン３がある。これ
は開蓋可能な容器である。容器壁は、ＭＯ、Ｔａ，　Ｗ
など高融点材料で作る。

オーブン３の構造に特徴がある。オープン３は内外二重
容器になっている。内部チャンバ９を外部チャンバ１１
で囲んだものがオーブン３である。

内部チャンバ９には、内蓋１２が開蓋可能に取付けられ
る。外部チャンバ１１には、外蓋１３が開蓋可能に取付
けられる。

内部チャンバ９の中にはヒータ７が設置される。

内部チャンバ９と外部チャンバ１１の間に固体又は液体
の試料６が収容される。

内部チャンバ９の中にヒータγを入れるために、特別な
工夫が要る。

内部チャンバ９の壁面の一部に切欠き部１４を形成し、
ヒータ７のリード線を通す。切欠き部１４に於で、内部
チャンバ壁と外部チャンバ壁とを連絡する切欠き壁１９
が設けられる。

外部チャンバ壁の一部である一重壁１５の部分に穴を穿
ち、導入端子１８を設ける。ここにリード１６を通して
いる。オーブンチャンバ２にモ電流導入端子８を設けて
、リード線を通すようにしている。

また、内外部チャンバ９、１１の底部中央に、内部チャ
ンバ９とオーブンチャンバ２の空間とを連絡するための
開口１γが設けられている。

これは、イオン源チャンバ１、オーブンチャンバ２の内
部を真空に引いた時に、内部チャンバ９をも真空にする
ためのものである。

（３）作　用オーブンチャンバ２を開き、オーブン３の外部チャンバ
１１の外蓋１３を開く。外部チャンバ１１と内部チャン
バ９の間に固体または液体の試料６を入れる。外蓋１３
を閉じる。オーブンチャンバ２も閉じる。

イオン源チャンバ１を真空に引く。イオン源チャンバは
、パケット型イオン源、カウフマン型イオン源、ＥＣＲ
型イオン源など任意である。どのような型式のものであ
ってもよい。型式により、電極の有無、容器の形状、磁
石の配置などが変りる。

たとえば、パケット型イオン源であれば、アーク放電を
起こすための細いカソード電極があり、チャンバの外周
に縦方向の磁場を生ずるコイルがある。カソード電極と
アノードであるチャンバ壁の間にアーク放電を起こす。

ＥＣＲ型イオン源であれば、チャンバ外周に縦方向の磁
場を生ずるコイルがあり、一方の端面から、誘電体窓を
通してマイクロ波が導入されるようになっている。放電
のための電極が存在しない。

この他にも、グロー放電によって気体をプラズマに励起
するものもある。

イオン源チャンバの構造は多様であるので、ここに図示
しない。どのようなイオン源であっても差支えない。

イオン源チャンバ１を真空に引くと、オーブンチャンバ
２の内部も真空｝Ｃなる。さらに、オーブンの内部チャ
ンバ９も真空になる。開口１７によって、内部チャンバ
９とオーブンチャンバ内部とが連通しているからである
。

ヒータ７に通電する。ヒータ熱は輻射により八方に伝達
される。ヒータ７は内部チャンバ９によって囲まれてい
るから、全ての熱はいったん内部チャンバ９を通る。内
部チャンバ９の外側、つまり左右前後と底には試料６が
ある。内部チャンパ９の熱は、試料６に伝わり、これを
加熱し昇温させる。

試料６と内部チャンバ９の接触面積が広いので、効率的
な熱伝導がなされる。

内部チャンバ９の上部と内蓋１２とには試料６が接触し
ていない。しかし、この部分に輻射された熱の全てが無
効になるわけではない。内蓋１２と内部ヂャンバ９の締
結が緊密であれば、内蓋１２の熱の大部分は、熱伝導に
より内部チャンバ９の方へ流れる。これが試料の加熱゛
に寄与する。

内蓋１２の熱の一部が輻射によって逃げ、外蓋１３を加
熱する。この熱の一部は輻射により試料加熱に使われる
。

このように、ヒータの熱は、ほぼ密封された内部チャン
バ９に照射されて、内部チャンバの温度を上昇させ、こ
の熱が試料６に伝わり、試料を加熱させることになる。

内部チャンバを囲むように試料が存在するから、加熱効
率が高い。

試料６が枯渇した時は、オーブンチャンバ２、外蓋１３
を開いて試料を充填する。ヒータ７が断線した時は、外
蓋１３、内蓋１２を開いて、ヒ−タを交換する。

（６）効　果ヒータの熱は、内部チャンパを経て、大部分が試料を加
熱するために使われる。ヒータによる試料の加熱効率が
上昇する。

このため、融点が高くて蒸発、昇華しにくい固体、液体
試料をも、蒸発、昇華させることができる。

従って、イオン源に於ては、イオン化することの゛でき
る物質の種類が多くなる。

イオン注入装置、イオン照射装置、イオン蒸着装置など
のイオン源に付設する蒸発源として最適である。また真
空蒸着装置のオーブンとしても用いる事ができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の蒸発源の一例を示す縦断面図。第２図は本発明者が以前に作った蒸発源の縦断面図。１・・・・・・イオン源チャンバ２・・・・・・オーブンチャンバ３・・・・・・オーブン４・・・・・・導入管５・・・・・・バッフル６・・・・・・試　料７・・・・・・ヒータ８・・・・・・導入端子９・・・・・・内部チャンバ１０・・・・・・　リー　ド線１１・・・・・・外部チャンバ１２・・・・・・内　蓋１３・・・・・・外　蓋１４・・・・・・切欠き部１５・・・・・・一重壁１６・・・・・・リード１７・・・・・・開　口１８・・・・・・導入端子１９・・・・・・切欠き壁発　明　者　　　松　　　永　　　幸　　　二特許出願
人　　日新電機株式会社第図第図む

Claims

【特許請求の範囲】

常温で固体又は液体である試料を真空中で蒸気とする蒸
発源であつて、真空に引くことのできるオーブンチャン
バ２と、オーブンチャンバ２の中に設けられ内外二重構
造となつたオーブン３と、オーブン３の内部に設けられ
試料を加熱するためのヒータ７とよりなり、オーブン３
は内部チヤンバ９と外部チャンバ１１とを具え、内部チ
ャンバ９にはヒータ７があり、外部チャンバ１１と内部
チャンバ９の間には試料６が収容されている事を特徴と
する蒸発源。