JPH0516400B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、分子線エピタキシー装置のような真
空蒸着装置において、蒸発材料を蒸発させる装置
に関する。

［従来の技術］ 従来、この種の真空蒸着装置に使用される蒸発
源装置の形式には、大別して二種あり、電子衝撃
型と抵抗加熱型である。前者は、いわゆるエレク
トロンビームガンに代表されるもので、例えば第
４図において２の符号で示すように、電子銃８を
備え、ここから発射された電子線を磁場による電
磁偏向の手段で坩堝に誘導し、そこの蒸発材料に
照射して、蒸発させる形式のものである。高融点
材料の蒸発に使用される。また、後者は、いわゆ
るクヌードセン型セルに代表されるもので、例え
ば、第４図において、３の符号で示すように、坩
堝９の周囲にヒータ１０を配置し、この加熱によ
つて坩堝の中の材料を加熱、蒸発させる形式のも
のである。

なお、第４図において、１は、真空槽、４は基
板ホルダ、５は、それに装着された基板であり、
真空蒸着により、この表面に薄膜が形成される。
６は、シユラウドと呼ばれる液体窒素等の冷媒を
用いた冷却装置で、蒸発源から発射された特定の
分子を凝着させるのに使用される。

［発明が解決しようとする課題］ このような真空蒸着装置では、真空槽を10^-5〜
10^-12Torrというきわめて真空度の高い雰囲気の
中で真空蒸着を実行しなければならず、そのた
め、真空雰囲気を形成するため、真空槽１の内部
を数百度の温度に加熱した状態で、その中を排気
する、いわゆるベーキングの称する熱処理を併用
した排気、減圧手段がとられる。これまで、真空
蒸着の対象としてきた金属、半導体等は、何れも
このベーキングを行なうための熱処理温度より融
点が高く、蒸発前に真空槽１の中で他の要素と共
にこのベーキング処理を行なうことが可能であつ
た。

ところが、融点が相当低い樹脂等が真空蒸着の
蒸発材料として用いられるようになり、その中に
は前記ベーキング温度はもとより、常温より融点
の低い物質もある。こうした材料を蒸発させるた
めには、前記ベーキング中も蒸発材料を常温以下
の温度に保持し、蒸発を実行するときに、蒸発に
必要な温度に速やかに加熱する手段をとらなけれ
ばならない。

しかし、従来使用されている前記蒸発源装置で
は、比較的融点の低い材料に使用されるクヌード
セン型セルでも、蒸発材料を常温以上の温度に加
熱することはできても、蒸発材料をそれ以下の温
度に冷却し、必要なときに加熱するための機能は
有していない。

そこで本発明は、前記従来の問題点を解決し、
摂氏零下百数十度以下の温度から摂氏数百度の範
囲で温度制御が可能な蒸発源装置を提供すること
を目的とする。

［課題を解決するための手段］ すなわち、前記本発明の目的は、蒸発材料を収
納する坩堝９と、この坩堝９を囲むよう配置され
た加熱手段を備えてなる蒸着装置用クヌードセン
型蒸発源装置において、坩堝９の基部に冷媒容器
１１を設け、同冷媒容器１１に真空系外から液体
窒素等の冷媒を供給する配管１２ａ，１２ｂを接
続し、前記冷媒容器１１に、熱伝導良好な金属線
を筒状に編成した冷却ネツト１３を連結し、坩堝
９の周囲をこの冷却ネツト１３で囲み込むと共
に、その外側に前記加熱手段を配置したことを特
徴とする真空蒸着用クヌードセン型蒸発源装置に
より達成される。

［作用］ 前記本発明による蒸発源装置では、冷媒容器１
１に連結された熱伝導良好な金属線による冷却ネ
ツト１３が、坩堝９の周囲を取り囲んでいおり、
その外側にヒータ１０等の加熱手段が配置されて
いるので、前記冷媒容器１１に供給された冷媒
は、前記冷却ネツト１１を介して坩堝から熱を奪
う。また、加熱手段１０は、熱伝導良好な前記冷
却ネツト１３を介して坩堝９に熱を伝達する。従
つて、加熱、冷却の何れの場合も熱の伝達が円滑
におこなわれ、もつて加熱、冷却による温度制御
が広い範囲で可能となり、しかもその温度変化も
迅速に行い得る。

さらに、坩堝９を冷却ネツト１１が囲むよう形
成されているため、このから坩堝９を引き抜くこ
とによつて簡単に坩堝９をセルから分離し、逆に
上記冷却ネツト１１の坩堝９を嵌め込むことによ
つて、坩堝９を簡便にセツトできる。

［実施例］ 次に、本発明の実施例について、図面を参照し
ながら、詳細に説明する。

坩堝９を嵌め込んで支持するためのリング状の
坩堝ホルダ１４が円筒形のフレーム１５の上端に
設けられている。第２図に示すように、このフレ
ーム１５は、フランジ２２ａ，２２ｂ，２２ｃ、
フランジ２２ａ，２２ｂを連結したタイロツド２
０，２０及びベローズ２１からなるベローフラン
ジ１７の中に収納され、トランスフアーロツド１
６によつて、第２図のおいて上下に駆動される。

前記ベローフランジ１７の上端のフランジ２２
ａには、フランジ１９ａ，１９ｂ，１９ｃを備え
るロードロツクユニツト１８が連結され、その上
端のフランジ１９ａが真空蒸着を行なうための真
空槽（図示せず）に連結される。そして、前記ト
ランスフアーロツド１６の操作により、坩堝９が
この真空槽に導入または退出させられる。なお、
フランジ１９ｂ，１９ｃは、坩堝９をこの蒸発源
装置に着脱する等の操作を行なうためのもので、
ここにも他のユニツトが結合される。

前記フレーム１５の中にあつて、前記坩堝ホル
ダ１４の下には、窒化硼素等の耐熱性材料からな
るヒータサポート２３が坩堝９を囲むように配置
され、これにヒータ１０が螺旋状に固定されてい
る。このヒータ１０のリード線１０ａは、前記ベ
ローフランジ１７の外に引き出され、電源（図示
せず）に接続される。さらに前記ヒータ１０の外
側には、円筒形の反射筒２４が設けられている。

前記フレーム１５の中にあつて、ヒータ１０の
下には、ステンレス等からなる円筒形の冷媒容器
１１が配置され、これにはベローフランジ１７の
外からその中に液体窒素等の冷媒を供給するため
の供給配管１２ａと、これを排出するための排出
配管１２ｂとが連結されている。

この冷媒容器１１の上端には、円柱形の突起を
上方に突出した熱伝導良好な、例えば無酸素銅等
からなる冷却ブロツク２５が固着され、その前記
突出部に、熱伝導良好な、例えば銅線等を円筒形
に編成した冷却ネツト１３の下端が固着されてい
る。この冷却ネツト１３は、坩堝９の外径に適合
する形状に整えられ、その上端は円周部が坩堝ホ
ルダ１４に固着され、この上端と前記冷却ブロツ
ク２５に固着された前記下端との間が前記ヒータ
１０の内側に配置されている。前記坩堝ホルダ１
４に坩堝９を嵌め込んだとき、前記冷却ネツト１
３が坩堝の外周を密着した状態で取り囲む。

このように、冷却ネツト１３が坩堝９を囲むよ
うに形成されているため、坩堝９を坩堝ホルダ１
４に着脱することによつて直ちに坩堝９の交換が
可能である。すなわち、この交換は、ロードロツ
クユニツト１８の中で簡便に、かつ、すばやく行
なうことができる。２７は、このときに、トラン
スフアーロツド等で坩堝９を保持するための、掛
け具である。

２６は、前記坩堝９の下に挿入された熱電対
で、その測温接点が坩堝９の下端に当てられ、坩
堝９の温度を測定する。この熱電対２６の基準接
点側は、ベローフランジ１８から外側に引き出さ
れ、測定器（図示せず）に引き出される。

第３図は、第１図と第２図に示すような蒸発源
装置を使用して、坩堝９を加熱、冷却したとき、
前記熱電対２６にで示された坩堝９の底部におけ
る時間−温度の変化を示したものである。ここで
は、まず、坩堝９をヒータ１０で加熱した後、ヒ
ータ１０を止めて、冷媒容器１１に冷媒として導
入した液体窒素により冷却した。なおこの場合、
坩堝９には石英硝子製のものを用いた。

この結果から明らかなように、この実施例で
は、坩堝９を−157.3℃から338.0℃の範囲で温度
制御することができた。

［発明の効果］ 以上説明した通り、本発明によれば、蒸発源を
摂氏零下百数十度以下の温度から摂氏数百度の範
囲で温度制御することが可能な蒸発源装置を提供
することができ、もつて、常温あるいはそれより
低い融点を有する蒸発材料に対しても、簡便でか
つ温度の応答の速い蒸発源装置として適用でき
る。また、坩堝９の交換も簡便に行える。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の実施例を示す蒸発源装置の
要部縦断側面図、第２図は、同蒸発源装置の縦断
側面図、第３図は、同実施例による坩堝の時間−
温度変化を示すグラフ、第４図は、真空蒸着装置
の全体を示す概略図である。 ９……坩堝、１０……ヒータ、１１……冷媒容
器、１２ａ，１２ｂ……冷媒を供給する配管、１
３……冷却ネツト。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 蒸発材料を収納する坩堝９と、この坩堝９を
   囲むよう配置された加熱手段を備えてなる蒸着装
   置用クヌードセン型蒸発源装置において、坩堝９
   の基部に冷媒容器１１を設け、同冷媒容器１１に
   真空系外から液体窒素等の冷媒を供給する配管１
   ２ａ，１２ｂを接続し、前記冷媒容器１１に、熱
   伝導良好な金属線を筒状に編成した冷却ネツト１
   ３を連結し、坩堝９の周囲をこの冷却ネツト１３
   で囲み込むと共に、その外側に前記加熱手段を配
   置したことを特徴とする真空蒸着用クヌードセン
   型蒸発源装置。