JPH08225926A - ダイヤモンドコーティングが施されたるつぼ並びに該るつぼを用いる蒸着または堆積方法及びその装置 - Google Patents
ダイヤモンドコーティングが施されたるつぼ並びに該るつぼを用いる蒸着または堆積方法及びその装置Info
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Abstract
化及び膨張によるPBN製るつぼのダメージを低減す
る。 【解決手段】 特に分子線エピタキシによるアルミニウ
ムの真空蒸着用に設計されてはいるがそれに限定されな
い熱分解性窒化ボロン製るつぼは、端部が開状態である
中空の本体10とそれに一体的に形成された支持フラン
ジ12とを有する。中空の本体10と支持フランジ12
とは、熱分解性窒化ボロンにより形成されている。るつ
ぼの内表面は、中空の本体10をアルミニウムによるダ
メージから保護するように、ダイヤモンドコーティング
14により被覆されている。
Description
に、ダイヤモンドコーティングが施されたるつぼ並びに
該るつぼを用いる蒸着または堆積方法及びその装置に関
する。
物を収容するために、産業界および実験室において広く
用いられている。一般に、融解物の温度に耐えること、
および比較的不活性であることが、るつぼの必要条件で
ある。るつぼは、様々な材料、例えば、プラチナなどの
金属、磁器などのセラミック、そしてグラファイト、窒
化シリコン、および窒化ボロンなどの他の比較的不活性
且つ耐熱性を有する材料から形成され得る。
合、るつぼの構成材料が融解物を汚染しないことが最も
重要である。この一例として、日立による特開平1−249
691号公報(WPIAccession第89-3353853号)は、酸化
イットリウムなどの酸化希土類金属、酸化銅、炭酸バリ
ウム、およびフラックスからなる原料から、液相におい
て超電導薄膜をエピタキシャル成長させる工程を開示し
ている。この原料を、金属酸化物製るつぼ内で融解して
融解物を生成し、該融解物中に基板を浸漬する。これに
より、定温浸漬エピタキシャル法により超電導薄膜を形
成する。しかし、このような融解物は特に金属酸化物に
汚染され易く、そのことが薄膜の超電導特性に悪影響を
与える。上記公報は、原料の融解物の、酸化物による汚
染を防ぐために、酸化物製るつぼにダイヤモンドコーテ
ィングを施すことを提案している。
タキシの分野では、るつぼの設計に対して全く異なるア
プローチがなされている。この分野では、分子線エピタ
キシ(MBE)によって加熱により蒸着すべき高純度材
料を収容するるつぼの構成材料として、熱分解性窒化ボ
ロン(PBN)を用いることが知られている。PBN
は、六角形の層状構造を有しており、比較的不活性であ
り、且つ温度が上昇しても蒸気の発生量が少ないために
用いられる。アルミニウムは、分子線エピタキシにより
堆積される材料として一般に用いられる材料である。
ぼをアルミニウムと共に用いると、最終的には両方を廃
棄しなければならない。これは、るつぼを交換する費用
がかかること以外に、大幅な「ダウンタイム」(作業の
中断)を引き起こす。アルミニウムの固化が起こる程度
までPBN製るつぼが冷却されると、ダメージが起こり
得る。窒化ボロン製るつぼ内に十分な体積のアルミニウ
ムがあれば、アルミニウムの固化および膨張は、PBN
の剥離を招きるつぼにダメージを与える。るつぼを再加
熱すると、クラックが発生し、それにより融解アルミニ
ウムが漏れる。その結果、まわりのヒータがダメージを
受ける。この問題を軽減するために、割り込み不能電源
を用いて、電力がカットされてもるつぼ内のアルミニウ
ムは常に融解状態であることを保証するようにすること
が知られている。しかし、割り込み不能電源は、高価且
つ大規模であり、メンテナンスを必要とする。
であり、その目的とするところは、割り込み不能電源を
必要とせず、内容物の固化及び膨張によるPBN製るつ
ぼのダメージを低減することにある。
性窒化ボロンにより形成された中空の本体を有するるつ
ぼが提供され、該るつぼは、該中空の本体の内壁ライニ
ングとしてダイヤモンドコーティングが施されたことを
特徴とし、それにより上記目的が達成される。ダイヤモ
ンドとボロンとは、互いに近い熱膨張係数を有する。ダ
イヤモンドは、電気的絶縁性であると共に、熱伝導率が
高いという利点を有する。
ンドコーティングが、約10〜50μmの厚みを有す
る。
かなる都合のよい方法によっても形成され得る。例え
ば、グラファイト製の型に化学気相成長(CVD)を施
し、次いでCVDにより形成された膜を型から取り外し
て内壁にダイヤモンドコーティングを施すことにより形
成され得る。
した方法によっても形成され得、例えば、CVDまたは
プラズマアシスト型堆積により形成され得る。
は、アルミニウムを蒸着または堆積させるための装置に
用いられるように構成および適用されている。
ンにより形成され、且つ融解または蒸着すべき融解アル
ミニウムを収容するために用いられる中空の本体を有す
るるつぼに対するダメージを防止するための、ダイヤモ
ンドコーティングの使用が提供され、該使用において
は、該ダイヤモンドコーティングが該中空の本体の内壁
ライニングを形成し、それにより上記目的が達成され
る。
ンドコーティングが、約10〜50μmの厚みを有す
る。
堆積させる装置が提供され、該装置が、蒸着または堆積
すべき材料を収容するために用いられるるつぼを有し、
該るつぼが、熱分解性窒化ボロンにより形成される中空
の本体を有し、該中空の本体の内壁ライニングとしてダ
イヤモンドコーティングが施されており、それにより上
記目的が達成される。
は堆積すべき材料はアルミニウムであるが、アルミニウ
ムに限られない。
分子線エピタキシにより堆積するように構成されてい
る。
ンドコーティングが、約10〜50μmの厚みを有して
いる。
堆積させる方法が提供され、該方法は、該蒸着または堆
積される材料を、熱分解性窒化ボロンにより形成される
中空の本体を有するるつぼ内で加熱することを含み、該
中空の本体の内壁ライニングとしてダイヤモンドコーテ
ィングを施すことを特徴とし、それにより上記目的が達
成される。
ルミニウムであるが、アルミニウムに限られない。
ンドコーティングが、約10〜50μmの厚みを有す
る。
イヤモンドでコーティングされた熱分解性窒化ボロン製
中空体によって形成されている。窒化ボロンとダイヤモ
ンドとは互いに近い熱膨張係数を有しており、るつぼの
使用に伴う温度変化によってダイヤモンドコーティング
が剥離することがない。また、ダイヤモンドは優れた機
械特性を有しているので、アルミニウム等の内容物の固
化及び体積膨張によって、破壊されることがない。さら
に、ダイヤモンドは高い熱伝導率を有しているので、ダ
イヤモンドをコーティングすることによってるつぼの熱
伝導性を低下することもない。
する。図1は、本発明によるるつぼの模式図である。
ピタキシシステムの噴散セルに用いられるサイズおよび
形状を有する。るつぼ1は、端部が開状態の中空の本体
10と、それに一体的に形成された支持フランジ12と
を有する。本体10と支持フランジ12とは、それ自体
公知の方法、すなわち、グラファイト製の型にCVDに
より熱分解性窒化ボロンを成長させるという方法で形成
される。
触を防止するために、るつぼ1の内表面をダイヤモンド
コーティング14で被覆する。ダイヤモンドコーティン
グ14は、CVDまたはプラズマアシスト型堆積により
形成されている。本実施態様において、ダイヤモンドコ
ーティング14は、約20μmの厚さを有する。ダイヤ
モンドコーティングの厚さは、約10〜50μmの範囲
が好ましい。ダイヤモンドコーティングの厚さが約10
μm未満では、上記の保護膜としての作用が十分に得ら
れない可能性がある。また、約50μmを越える厚いダ
イヤモンドコーティングを形成するために、余分な時間
と材料コストがかかるので、好ましくない。
的に示した、公知の方法で動作し得る分子線エピタキシ
システム2において、それ自体公知の方法で用いられ得
る。分子線エピタキシシステム2は、エントリーロック
22及びサブリメーションポンプ24を備えた堆積チャ
ンバー20を有する。エピタキシャル成長によって膜が
堆積される基板28を保持するためにチャンバー20内
にマウント26が設けられている。基板28は、エント
リーロック22を介して、チャンバー20内に装着また
は脱着される。チャンバー20内に複数の噴散セル30
が設けられており、それぞれの噴散セル30は基板28
に堆積される材料が入れられたるつぼを有している。こ
の複数の噴散セル30の内の一つはエピタキシャル堆積
される材料の一つであるアルミニウムを含むるつぼ1を
有する。電源(不図示)は、るつぼ内の材料を加熱する
ためのヒーター31に電力を供給する。しかしながら、
アルミニウムが入れられたるつぼ1にさえ、割り込み不
能電源を用いる必要はない。本発明によるるつぼは、ソ
ース材料としてのアルミニウムと共に用いられていると
きでさえ、室温まで冷却された後、再使用され得る。
えられた後、真空蒸着システムを復帰させる必要性を減
少させることができる。分子線エピタキシのような真空
蒸着システムの場合、修理および復帰のための準備が約
2週間かかり得る。また、熱分解性窒化ボロンの典型的
な費用は、現在約1600米ドルであり、1台の分子線
エピタキシ装置は、典型的には毎年約2つのるつぼを使
用する。本発明によると、ダイヤモンドコーティングに
より、アルミニウム等の内容物の固化及び体積膨張によ
る破壊が防止されるので、内容物を溶融状態に保つため
の割り込み不能電源を必要とせず、冷却後、再び使用す
ることが可能である。また、アルミニウムと窒化ボロン
との反応が防止され、るつぼの寿命を著しく長くするこ
とができる。
を堆積するための分子線エピタキシシステムの模式図で
ある。(b)は、(a)の分子線エピタキシシステムで
用いられる噴散セルの模式図である。
Claims (12)
- 【請求項1】 熱分解性窒化ボロンにより形成された中
空の本体を有するるつぼであって、該中空の本体の内壁
ライニングとしてダイヤモンドコーティングが施され
た、るつぼ。 - 【請求項2】 前記ダイヤモンドコーティングが、約1
0〜50μmの厚みを有する、請求項1に記載のるつ
ぼ。 - 【請求項3】 アルミニウムを蒸着または堆積させるた
めの装置に用いられるように構成および適用された、請
求項1または2に記載のるつぼ。 - 【請求項4】 熱分解性窒化ボロンにより形成され、且
つ融解または蒸着すべき融解アルミニウムを収容するた
めに用いられる中空の本体を有するるつぼに対するダメ
ージを防止するための、ダイヤモンドコーティングの使
用であって、該ダイヤモンドコーティングが該中空の本
体の内壁ライニングを形成する、ダイヤモンドコーティ
ングの使用方法。 - 【請求項5】 前記ダイヤモンドコーティングが、約1
0〜50μmの厚みを有する、請求項4に記載の使用方
法。 - 【請求項6】 材料を蒸着または堆積させる装置であっ
て、該装置が、蒸着または堆積すべき材料を収容するた
めに用いられるるつぼを有し、該るつぼが、熱分解性窒
化ボロンにより形成される中空の本体を有し、該中空の
本体の内壁ライニングとしてダイヤモンドコーティング
が施された、装置。 - 【請求項7】 前記蒸着または堆積すべき材料が、アル
ミニウムである、請求項6に記載の装置。 - 【請求項8】 前記材料が、分子線エピタキシにより堆
積するように構成された、請求項6または7に記載の装
置。 - 【請求項9】 前記ダイヤモンドコーティングが、約1
0〜50μmの厚みを有する、請求項6から8のいずれ
かに記載の装置。 - 【請求項10】 材料を蒸着または堆積させる方法であ
って、該蒸着または堆積される材料を、熱分解性窒化ボ
ロンにより形成される中空の本体を有するるつぼ内で加
熱することを含み、該中空の本体の内壁ライニングとし
てダイヤモンドコーティングを施す、方法。 - 【請求項11】 前記材料が、アルミニウムである、請
求項10に記載の方法。 - 【請求項12】 前記ダイヤモンドコーティングが、約
10〜50μmの厚みを有する、請求項10または11
に記載の方法。
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GB (1) | GB2294532B (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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JPH01249691A (ja) * | 1988-03-30 | 1989-10-04 | Hitachi Ltd | 超電導薄膜製造法 |
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- 1995-10-26 JP JP27858195A patent/JP3907132B2/ja not_active Expired - Fee Related
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