JPH0364454A - 蒸気発生源用るつぼ - 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〕 この発明は、真空蒸着やクラスタ・イオンビーム蒸着等
において、アルミニウムなどを加熱蒸発させるのに利用
する蒸気発生源用るつぼに関するものである。

〔従来の技術〕

第３図は例えば特公昭５４−９５９２号公報に示された
従来の蒸気発生源用るつぼを持った薄膜形成装置を示す
断面図であり、図において、４は所定の真空度に保持さ
れた真空槽、５は図示しない真空排気装置に接続されて
おり、真空槽４内の排気を行う排気通路、６は排気通路
５を開閉する真空用バルブ、１は第４図に示すような直
径１ｍｍ〜２ｎｔｎのノズル１ａを有する蓋１ｂ、この
蓋１ｂを内側に嵌合している拡散遮Ｆｔｌ壁１Ｃがそれ
ぞれ設けられたるつぼ、２はるつぼｌ内に収容されてい
るアルミニウム（Ａ］）等の蒸発物質、３はるつぼ１を
保持するためのるつぼ支持棒、７はるつぼ１に熱電子を
照射して、これを加熱する蒸発源加熱用フィラメント、
８は蒸発源加熱用フィラメント７からの輻射熱を遮断す
る熱シールド板、２０はるつぼｌを支持するるつぼ支持
部材、工９は熱シールド板８を支持する絶縁支持部材で
ある。

このるつぼ１、蒸発源加熱用フィラメント７及び熱シー
ルド板８によって、基板上８に蒸着すべき物質の蒸気を
真空槽４内に噴出してクラスタを生成する蒸気発生源９
が構成されている。ＩＯはイオン化用の熱電子１３を放
出する第５図に示すようなイオン化電子放出フィラメン
ト、１１はイオン化電子放出フィラメントから放出され
た熱電子１３を加速する電子引き出し電極、８はイオン
化電子放出フィラメンＩ・１０からの輻射熱を遮断する
熱シールド板である。このイオン化電子放出フィラメン
ト１０．＠手引き出し電極１１及び熱シール１く板８に
よって、蒸気発生源９からのクラスタをイオン化するイ
オン化手段］２が構成されている。２３は熱シール１〜
板８を支持する絶縁支持部材、１４は加速電極であり、
これが電子引き出し電極上↓との間に電圧か印加されて
、イオン化されたクラスタ・イオンを加速し、これをイ
オン化されていない中性クラスタ」５とともに基板］８
に衝突させて薄膜を蒸着させる。２４は加速電極１４を
支持する絶縁支持部材、２２は基板１８を支持する基板
ホルダ、２１は基板ホルダ２２を支持する絶縁支持部材
、］７はクラスタ・イオン上６と中性クラスタ１５とか
らなるクラスタ・ビームである。

次に、動作について説明する。まず、蒸発物質２をるつ
ぼｌ内に充填し、真空排気装置（図示せず）により真空
槽４内を１０−’Ｔｏｒｒ程度の真空度にする。次いて
、蒸発源加熱用フィシメン１〜フに通電して発熱させ、
蒸発源加熱用フィラメント７からの輻射熱をるっぽ１に
照射することにより、又は蒸発源加熱用フィシメンｌ−
７がら放出される熱電子をるつぼ１に衝突させること（
電子衝突）により、るつぼ１内の蒸発物質２を加熱して
蒸発させる。るつぼ１内の蒸発物質２の蒸気圧が０．１
〜１０Ｔｏｒｒになるように昇温すると、ノズル１　ａ
からアルミ蒸気が噴出する。この蒸気はるつぼ」と真空
槽４との圧力差により断熱膨張してクラスタと呼ばれる
多数の原子が緩く結合した塊状原子集団となる。次いで
、電子引き出し電極１１により、クラスタ・ビーム１７
にイオン化電子放出フィラメント１０から放出された熱
電子１３を衝突させ、一部のクラスタを一個の原子がイ
オン化されたクラスタ・イオン１６にする。このクラス
タ・イオン１６は加速電極１４と電子引き出し電極１↓
とにより形成された電界により適度に加速され、イオン
化されていない中性クラスタ１５が、るつぼ１からの噴
出されるときの運動エネルギーで、基板１８に衝突し、
これにより基板上にアルミニラ１１などの蒸発物質の薄
膜が蒸着が形成される。従来、るつぼ１は蒸発物質２で
あるアルミニウムと反応性の弱いＢＮ−ＴｉＢ２複合材
あるいはグラファイト等により形成されており、また−
重構造である。

〔発明が解決しようとする課題〕

従来の薄膜形成装置は以上のように構成されているので
、ＢＮ−ＴｉＢ２複合材又はグラファイト〜からなる蒸
気るつぼ１とアルミニラ１１などの蒸発物質との濡れ性
が大きいこと、及びるつぼ上が通フ；（°の一重構造で
あり、蒸発物質が充填されている部分のるつぼ１の温度
を、るつぼ１の他の部分の温度より常に低く制御するこ
とか困難であることなどによって、蒸発物質２がるつぼ
１の内面をはい」二かり、遂にはノズル１ａよりあふれ
出して、この蒸発物質２の蒸発により蒸気発生源９の動
作が不安）ｊ−になるほか、蒸気発生源９の構成部品と
蒸発物！ｃ′Ｊ２の蒸気５０反応により、蒸気発生源９
のノｆ命劣化を４（１＜　↓・、二の課題かあった。ま
た、るっ４ ぼの１外面を濡らした蒸気が蒸発することにより、クラ
スタ内に単原子が混入し、膜質及び膜厚力布に影響を与
えるなどの課題があった。

この発明は上記のような課題を解消するためになされた
もので、蒸発物質がるつぼ内面をはい上がり、ノズルか
らあふれ出すことを防ぎ、さらに蒸気発生源の動作の安
定性と蒸気発生源の長寿命化を図ることができるととも
に、蒸着膜の膜質及び膜厚分布を一定にできる蒸気発生
源用るつぼを得ることを目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

この発明に係る蒸気発生源用るつぼは、少なくとも内部
の蒸発物質と接触する部分が、その蒸発物質に対し濡れ
性の小さい月料で形成された内側るつぼと、この内側る
つぼを空隙を介して内部に収容する外側るつぼとからａ
或したものである。

〔作用〕

この発明における空隙は、その断熱作用により内側るつ
ぼの温度を外側るつぼの温度に比較して低く保つように
し、濡れ性の小さい材料からなる内側るつぼは、内部の
蒸発物質がるつぼ内面をはい上がって、ノズルからあふ
れ出すのを防止するように機能する。

〔発明の実施例〕

以下、この発明の一実施例を図について説明する。第１
図において、ｌｄはグラフアイ１〜などからなる外側る
つぼで、これには拡散遮蔽壁１ｃが一体に設けられてい
る。↓ｂはその拡散遮蔽壁↓Ｃの内側に嵌合された蓋、
１ａはこの蓋１ｂの中心部に設けらけた蒸発物質を噴出
させるためのノズルである。１ｅは内側るつぼで、外側
るつぼ１ｄの内部に一定の空隙Ｇを介して設置されてい
る。

また、この内側るつぼｌｅ内にはアルミニウムなどの蒸
発物質２が収容され、少なくともこの蒸発物質２と接触
する部分の内側るつぼ１ｅは、蒸発物質２に対して濡れ
性の小さいグラッシーカーボンにより構成されている。

また、かかる構成の蒸気発生源用るつぼは、第２図に示
すように、るつぼ支持棒３などを介して、真空槽４の中
心部に設置される。なお、このほかの第３図及び第４図
に示したものと同一の構成部分には同一符号を付して、
その重複する説明を省略する。

次に、動作について説明する。まず、蒸発物質２を内側
るつぼｌｅ内に充填し、真空排気装置（図示せず）によ
り真空槽４内を排気して、真、空槽４内を１Ｏ−６Ｔｏ
ｒｒ程度の真空度にする。

次いで、蒸発源加熱用フィラメント７に通電して発熱さ
せ、蒸発源加勢用フィラメント７からの輻射熱を外側る
つぼ１ｄに照射すること、及び蒸発源加熱用フィラメン
ト７から放出される熱電子を外側るつぼｌｄに衝突させ
ること（電子衝突）により、内側るつぼｌｅ内の蒸発物
質２を加熱して蒸発、させる。内側るつぼｌｅ内の蒸発
物質、２の蒸気圧が０．１〜１０　Ｔ　ｏ　ｒ、、、ｒ
程度になるように昇温すると、ノズル１ａからアルミニ
ウム蒸気が噴出する。この蒸気は内側るつぼ１ｅ内と真
空槽４内との圧力差により断熱膨張して、クラスタと呼
。

ばれる多数の原子が緩く結合した塊状原子集団となる。

次いで、電子引き出し電極１１により、クラスタ・ビー
ム１７にイオン化電子放出フイラメ一 シト１０から放出させた熱電子１３を衝突させ、一部の
クラスタを一個の原子がイオン化されたクラスタ・イオ
ン上６にする。このクラスタ・イオン上６は加速電極工
４と電子引き出し電極１１とにより形成された電界によ
り適度に加速され、イオン化されていない中性クラスタ
１５が内側るつぼ１ｅから噴出されるときの運動エネル
ギーで、基板１８に衝突し、これにより基板１８上にア
ルミニウム薄膜が蒸着形成される。また、この発明では
、上記の様にるつぼ１が外側るつぼ１ｄと内側るつぼ１
ｅとの間に空隙を設けた二重構造となっており、また、
内側るつぼ１ｅは蒸発物質２と濡れ性の小さいグラッシ
ーカーボンで構成されている。このため、内側るつぼ１
ｅ内の蒸発物質２を加熱して蒸発させる時に、内側るつ
ぼ１ｅの温度を外側るつぼ１ｄの温度より常に低く保つ
ことができ、蒸発物質２が内側るつぼ１ｅの内面をはい
上がり、ノズル１ａよりあふれ出すことを防げるととも
に、急激な降温時においても、内側るつぼ１ｅが蒸発物
質２との濡れ性が小さいため、内側るつぼ１ｅ内面をは
い上がることはない。

なお、上記実施例では蒸発物質２が金属アルミニウムの
場合を示したが、アルミニウムと同様の反応活性なチタ
ンやシリコンなどを蒸発物質として用いてもよく、上記
実施例と同様の効果を奏する。

また、上記実施例では外側るつぼｌｄをグラファイト、
内側るつぼ１ｅをグラッシーカーボンとした場合を示し
たが、内側るつぼ１ｅは蒸発物質２に対する濡れ性の小
さい高密度グラファイトとじてもよく、上記実施例と同
様の効果を奏する。

さらに、内側るつぼｌｅの蒸発物質２と接触する内面に
、グラッシーカーボンのコーティングを施しても良く、
上記実施例と同様の効果を奏する。

〔発明の効果〕

以上のように、この発明によれば蒸気発生源用るつぼを
外側るつぼと内側るつぼの二重構造とし、外側るつぼと
内側るつぼとの間に空隙を設けるとともに、少なくとも
内側るつぼの蒸発物質と接触する部分を濡れ性の小さい
材料で形成するように０ 構成したので、蒸発物質がるつぼ内面をはい」二かり、
ノズルからあふれ出すのを防止でき、さらに蒸気発生動
作の安定性と蒸気発生諒の長寿命化が図れるとともに、
基板に形成される蒸着膜の膜質及び膜厚分布を一定にで
きるものが得られる効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例による蒸気発生源用るつぼ
を示す概略断面図、第２図はこの発明の蒸気発生源用る
つぼを使用した薄膜形成装置を示す断面図、第３図は従
来の蒸気発生源用るつぼを使用した薄膜形成装置を示す
断面図、第４図は従来の蒸気発生源用るつぼを示す概略
断面図、第５図は第４図に示した薄膜形成装置の主要部
分を示す斜視図である。 ］ｄは外側るつぼ、１ｅは内側るつぼ、Ｇは空隙、２は
蒸発物質。 なお、図中、同一符号は同一、又は相当部分を示す。 １ ：よＱＮ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 少なくとも内部に収容した蒸発物質と接触する部分を、
   この蒸発物質に対し濡れ性の小さい材料で形成した内側
   るつぼと、この内側るつぼを空隙を介して内部に設置す
   る外側るつぼとを備えた蒸気発生源用るつぼ。