JPH03177565A - 蒸発源用坩堝 - Google Patents

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】 産業上の利用分野 本発明は蒸発源用坩堝、特にクラスタイオンビーム蒸着
等に使用されるノズル付き蒸発源用坩堝の改良に関する
。

従来の技術 従来、蒸着材料を加熱蒸発させて蒸着基板に薄膜の作製
を行う真空蒸着、クラスタイオンビーム蒸着等に用いる
蒸着源装置は、第３図に示すような構成をしていた。す
なわち、ノズル１１をその上面部中央に形成した円筒状
の密閉型坩堝（クヌーセンセル）１２と、その坩堝１２
の外側に坩堝工２の側周面と平行に設置されて坩堝１２
の側周面を加熱する電子ボンバード用熱陰極１３から構
成されている。密閉型坩堝１２は黒鉛、タングステン等
の単層構造を有するものが一般的である。電子ボンバー
ド用熱陰極１３はタングステン、タンタル等の線材をコ
イル状に底形したものである。１４は熱陰極１３に電圧
を印加しこれを加熱するための熱陰極加熱用電源、１５
は坩堝１２と熱陰極１３の間に電圧を印加して高温に加
熱した熱陰極１３から熱電子を坩堝１２に衝突させるこ
とにより、坩堝１２を電子ボンバード加熱するための坩
堝加熱用電源である。

前記閉型坩堝１２を用いた場合の製膜プロセスは次のよ
うになる。坩堝１２の内部に蒸着材料５を収容した後、
坩堝１２を設置した真空槽（図示せず）を所定の真空度
に設定し、坩堝１２を電子ボンバード加熱して蒸着材料
５を蒸発させる。

この蒸着材料５の蒸気１６は、真空槽と坩堝１２内部と
の圧力差によりノズル１１から図中矢印方向に噴出し、
この際断熱膨張し過冷却される。このため蒸気１６は凝
縮し、５００から２０００個の原子が互いに緩く結合し
た塊状原子集団のビームすなわちクラスタビームとなっ
て基板（図示せず）に衝突し、蒸着膜が作製される。

発明が解決しようとする課題 前述のように、従来の蒸発源用坩堝では、坩堝１２の側
周面を電子ボンバード用熱陰極１３により一様な熱流束
で加熱するものであった。このため坩堝１２の上部およ
び下部は中央部と同じ熱入力である。しかし、円筒状の
密閉型坩堝１２には円形状の上面および下面が存在する
ため坩堝中央部と比較して上部および下部からの輻射に
よる放熱量は大きくなる。したがって、坩堝１２の軸方
向に沿って温度分布が生じ、坩堝中央部で温度が高く上
部および下部で温度が低下することになる。このため、 （１）坩堝上面部のノズル付近の温度が低下し、蒸発物
が滴状で吹き出すスピッティング状態を生じ易い。その
ため蒸着膜が膜質不良となり、ノズルが閉塞する。

（２）同じ加熱条件でも、坩堝内に収容した蒸着材料の
量すなわち蒸着材料の充填高さによって蒸着材料の温度
が変化し、蒸発速度が一様でなく蒸着速度も変化する。

そのため蒸着の安定性が悪い。

（３）坩堝内に収容した蒸着材料の充填高さが低くなっ
た場合でも蒸着速度を一定に保つためには、坩堝下部の
温度低下を補うため余分に加熱しなければならない。そ
のため加熱効率が悪い。

等の問題点があった。

そこで本発明は前記の課題を解決するために、坩堝の軸
方向に沿った温度分布を一様化することにより、安定し
て高品質の蒸着膜が作製できるとともに、加熱効率がよ
い蒸発源用坩堝を提供することを目的とする。

課題を解決するための手段 本発明による蒸発源用坩堝は、側周面が一様な熱流束で
加熱され、上面部中央にノズルを形成してなる筒状の蒸
発源用坩堝において、坩堝の上部および下部に中央部よ
りも輻射率の低い材料を用いたものである。

作用 上記のような溝底によって得られる作用は次の通りであ
る。

高温に加熱された熱陰極の熱輻射と電子ボンバードによ
り坩堝の側周面が一様な熱流束で高温に加熱されており
、坩堝の各面からはその温度と材質に応じた輻射率で熱
が逃げている。坩堝の上部および下部は中央部より放熱
面積が大きく、このため坩堝の上部および下部では中央
部よりも温度低下が大きい。そこで、坩堝の上部および
下部に中央部よりも輻射率の低い材料を用いて坩堝を構
成することにより上部および下部からの熱の逃げが少な
くなる。すなわち、坩堝の熱損失が坩堝の中央部よりも
坩堝の上部および下部で少なくなるため、坩堝上部およ
び下部での温度低下が補償され、坩堝の温度分布が軸方
向に一様となる。

その結果、スピンティング状態が生じにくくなり、高品
質の製膜が可能となる。また、蒸着材料の充填高さにか
かわらず一定の蒸着速度で安定して製膜することが可能
となり、しかも加熱効率がよい。

実施例 以下、本発明による実施例を添付図面に基づいて説明す
る。

第１図は本発明による蒸発源用坩堝の一実施例の縦断面
図である。１は、穴径２ｍｍ程度、長さ２ｎｖ程度のノ
ズル２をその上面部中央に形成した坩堝蓋、３は坩堝底
部、４は円筒状の坩堝本体である。坩堝Ｍ１と坩堝底部
３はタングステンで、坩堝本体４は黒鉛で製作している
。

坩堝蓋１と坩堝底部３は坩堝本体４にねし止めしている
。まず坩堝底部４の下端部内周のめねじ部に坩堝底部３
のおねじ部をねし止めし、蒸着材料５をその内部に収容
し、坩堝蓋１のおねじ部を坩堝本体４の上端部内周のめ
ねじ部にねじ止めして密閉型坩堝Ａとする。

タングステンの輻射率は温度２０００°Ｋにおいて０．
２、黒鉛の輻射率は温度２０００°Ｋにおいて０．８で
ある。このように坩堝蓋１と堝底３の輻射率が坩堝本体
４の輻射率よりも小さいため、坩堝Ｍ１と坩堝底部３か
らの熱の逃げは、坩堝本体４と同じ材質を用いていた場
合よりも少なくなる。そのため、坩堝本体４の軸方向の
温度分布を一様化できる。

その結果、スピッティング状態が生じにくくなり、高品
質の蒸着膜の作製が可能となり、ノズル２が閉塞するこ
ともなくなる。さらに、蒸着材料５の充填高さにかかわ
らず蒸着速度が一定となり、蒸着の安定性を高めること
ができて、加熱効率がよい。

第２図は本発明による蒸発源用坩堝の他の実施例の縦断
面図である。この実施例の構成が第１図の実施例の構成
と異なる点は、坩堝本体８の両端部外周におねじ部を設
け、坩堝Ｍ６と坩堝底部７に設けためねじ部をねし止め
して密閉型坩堝Ｂとする構成にある。つまり、坩堝Ｍ６
と坩堝底部７の輻射率が坩堝本体８の輻射率よりも小さ
くて、坩堝蓋６と坩堝底部７の熱膨張率が坩堝本体８の
熱膨張率よりも小さい場合には、高温状態においても坩
堝本体８の内部と外部で圧力差をしっかりと保つことが
でき、前記第１図の実施例と同様の作用を発揮すること
ができる。

発明の効果 以上のように本発明による蒸発源用坩堝は、側周面が一
様な熱流束で加熱され、上面部中央にノズルを形成して
なる筒状の蒸発源用坩堝において、坩堝の上部および下
部に中央部よりも輻射率の低い材料を用いる構成にして
いるため、坩堝の軸方向に沿った温度分布を一様化する
ことが可能となり、安定して高品質の蒸着膜を作製でき
るとともに、加熱効率をよくすることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の蒸発源用坩堝の縦断面図、
第２図は本発明の他の実施例の蒸発源用坩堝の縦断面図
、第３図は従来の蒸発源用坩堝を使用した蒸発源用装置
の説明図である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）側周面が一様な熱流束で加熱され、上面部中央に
   ノズルを形成してなる筒状の蒸発源用坩堝において、坩
   堝の上部および下部に中央部よりも輻射率の低い材料を
   用いた蒸発源用坩堝。