JPH0987088A - クラッキングセル - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 Ｋセル部からの原料物質蒸気の漏れを抑え、
Ｋセル部の着脱を容易に行えるようにすること。 【解決手段】 Ｋセル部２のるつぼ１０からの蒸気は導
入パイプ１７によってクラッキング部に供給される。導
入パイプはるつぼの上部を被うキャップ１８に結合して
いる。るつぼはサポート部材３９を介してスプリング４
１の力によって上に持ち上げられ、るつぼの上部をキャ
ップに押し当て、蒸気がもれるのを抑える。るつぼの鍔
部１０ａと、るつぼの周囲にある熱反射板１２の上部側
面に断面逆Ｌ字状のるつぼ係止用リング４２が係合し、
Ｋセル部をクラッキングセル本体に装着するとき、スプ
リングによって持ち上げられているるつぼと熱反射板と
の位置関係がずれるのを防ぐ。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、分子線エピタキシ
ー装置に用いるクラッキングセルに係り、Ｋセル部の着
脱を容易にし、Ｋセル部とクラッキング部との結合部で
原料物質蒸気の漏れを防止したクラッキングセルに関す
る。

【０００２】

【従来の技術】分子線エピタキシー（ＭＢＥ）装置で
は、分子線源のＫセル（クヌードセンセル）で成膜原料
物質を蒸発させているが、Ａｓ，Ｐ等の物質の場合、Ｋ
セルのるつぼから得られる４価のＡｓ，Ｐの蒸気、蒸発
気体を更に単分子状にクラッキングするクラッキングセ
ルが用いられている。図３は、かかるクラッキングセル
の一例を示す断面構成図である。クラッキングセル１は
Ｋセル部２とクラッキング部３を有する。Ｋセル部はＫ
セル用フランジ４に対して組み立てられており、クラッ
キング部は成膜チャンバのセル用ポートに取り付けられ
るチャンバ取付け用フランジ５に組み立て、同フランジ
に溶接して取り付けたＫセル部収納ケース６の下端のフ
ランジ７にＫセル用フランジ４は締結される。

【０００３】Ｋセル部２のベース８は支柱９によってＫ
セル用フランジ４に取り付けられており、ベース８の上
のるつぼ１０の周囲には加熱用ヒータ１１と熱反射板１
２があり、るつぼの底部側にも熱反射板１３が設けられ
ている。るつぼ１０の底部には温度検出用の熱電対１４
が接触しており、同熱電対のリード線と加熱用ヒータ１
１のリード線はＫセル用フランジ４に取り付けたフィー
ドスルー端子１５，１６に接続されている。

【０００４】るつぼ１０からの原料物質の蒸気は導入パ
イプ１７によってクラッキング部３に供給される。るつ
ぼ１０の上部、すなわちるつぼの開口部と鍔部１０ａに
はキャップ１８が被（かぶ）さっており、同キャップの
中央の結合管路部１８ａに導入パイプ１７が嵌合してい
る。クラッキング部３のベース１９は中間支持盤２０に
対して支柱２１によって取り付けられており、中間支持
盤はチャンバ取付け用フランジ５に支柱２２を用いて取
り付けられている。

【０００５】導入パイプ１７に結合し、原料物質の蒸気
が導入されるクラッキング部材２３にはじゃま板２４が
適数段に分かれて入っており、これらのじゃま板には孔
２４ａが光学的にみて直線状に位置しないように設けら
れている。クラッキング部材２３の周囲にも加熱用ヒー
タ２５、熱反射板２６があり、同部材の底部にも熱反射
板２７が配置されている。導入パイプ１７によってクラ
ッキング部材２３内に導入された原料物質の蒸気、蒸発
気体はじゃま板２４に当たって熱エネルギーが与えら
れ、単分子状にクラッキングされる。クラッキング部材
２３の温度を検出する熱電対２８のリード線と加熱用ヒ
ータ２５のリード線はＫセル部収納ケース６の側面部の
ポートに取り付けたフィードスルー端子２９、３０に接
続されている。

【０００６】図４はＫセル部からクラッキング部への蒸
発材料供給機構部についての他の従来例の断面構成図で
ある。Ｋセル部のるつぼ１０の開口部と鍔部１０ａには
キャップ３１が被せてあり、るつぼの周りを囲むキャッ
プの円筒部３１ａの下端は図３におけるベース８に取り
付けられている。るつぼ１０とキャップの円筒部３１ａ
の間には図示省略した加熱用ヒータ、熱反射板が設けら
れており、キャップ３１の周囲に図３におけるＫセル部
収納ケース６が位置する。るつぼ１０からクラッキング
部３に材料蒸気を供給する導入パイプは上下二つの導入
パイプ１７ａ，１７ｂに分かれており、両パイプは円錐
面３２で接触している。下端に鍔部を有する下側の導入
パイプ１７ｂはキャップ３１の中央の開口部に嵌合し、
同パイプに取り付けたストッパ３３とキャップ３１の上
面との間に上下二つの導入パイプ１７ａ，１７ｂを接触
結合させるスプリング３４が配置されている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】ところで、図３に示し
たクラッキングセル１にあっては、材料（原料物質）を
Ｋセル部２のるつぼ１０に補給するとき、Ｋセル用フラ
ンジ４を外してＫセル部を引出す。キャップ１８はＫセ
ル部についており、キャップの管路結合部１８ａと導入
パイプ１７の嵌合が外れる。キャップ１８を外してるつ
ぼ１０に材料を入れ、再びキャップ１８を被せて導入パ
イプ１７を介してクラッキング部３にドッキングさせる
わけであるが、キャップ１８と導入パイプ１７との取り
合い、位置関係が問題であり、少しでも傾けると管路結
合部１８ａに導入パイプが入らない。入りやすくするた
めに、管路結合部１８ａと導入パイプ１７のクリアラン
スを大きく取ると、るつぼ１０を加熱したとき、両者の
隙間から原料物質蒸気が漏れてしまう。

【０００８】また、図４に示した従来例にあっては、上
下二つの導入パイプ１７ａ，１７ｂはスプリング３４に
よって密接に接触しており、この接触部分からの原料物
質蒸気の漏れは無視できるが、下側の導入パイプ１７ｂ
の上方向変位は上側の導入パイプ１７ａの下端位置で規
制されているから、キャップ３１の中央の開口部と下側
の導入パイプ１７ｂの鍔部近傍との間に隙間３５が出来
てしまい、原料物質蒸気の漏れが生ずる。

【０００９】本発明は、Ｋセル部の着脱を容易にし、Ｋ
セル部とクラッキング部との結合部での蒸発材料の漏れ
を防止できるクラッキングセルの提供を目的とするもの
である。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明は、原料物質蒸発
用のるつぼを有するＫセル部と、このＫセル部からの原
料物質蒸気が導入パイプを介して供給されるクラッキン
グ部を有するクラッキングセルにおいて、前記導入パイ
プを介して前記クラッキング部側に取り付けられ、前記
Ｋセル部のるつぼの上部を被うキャップと、前記るつぼ
を持ち上げ、るつぼの上部を前記キャップに押し当てる
スプリングとを備えてなることを主たる特徴とするもの
である。

【００１１】さらに本発明は、周囲に熱反射板が配置さ
れている原料物質蒸発用のるつぼを有するＫセル部と、
このＫセル部からの原料物質蒸気が導入パイプを介して
供給されるクラッキング部を有するクラッキングセルに
おいて、前記Ｋセル部におけるるつぼの鍔部と熱反射板
の上部側面に係合する断面逆Ｌ字状のるつぼ係止用リン
グと、前記導入パイプに結合されて前記クラッキング部
側に取り付けられ、前記るつぼ係止用リングを介して前
記Ｋセル部のるつぼの上部を被うキャップと、前記るつ
ぼを持ち上げ、るつぼの上部を前記キャップに押し当て
るスプリングとを備えてなることを特徴とする。

【００１２】

【発明の実施の形態】Ｋセル部からクラッキング部に原
料物質蒸気を供給する導入パイプは、クラッキング部に
取り付けられている。Ｋセル部のるつぼの上部を被うキ
ャップは溶接により導入パイプに結合し、同キャップは
導入パイプを介してクラッキング部側に取り付けられて
いる。これにより、クラッキングセルからＫセル部を取
り外したとき、キャップはクラッキングセル本体側に残
る。Ｋセル部のるつぼは底部に作用するスプリングによ
って下から持ち上げられている。

【００１３】Ｋセル部をクラッキングセル本体に装着す
ると、るつぼの上部がキャップに押し当てられ、この状
態はスプリングの力で常に保たれる。キャップにるつぼ
の上部が押し当てられていることにより、原料物質蒸気
が漏れるのを防止することができる。そして、キャップ
にるつぼの上部を押し当てればよいから、るつぼのキャ
ップに対する押し当て位置について厳密さを要せず、Ｋ
セル部のクラッキングセル本体への装着は容易に行え
る。

【００１４】Ｋセル部におけるるつぼの鍔部と熱反射板
の上部側面は、断面逆Ｌ字状のるつぼ係止用リングで係
止されている。これにより、Ｋセル部をクラッキングセ
ル本体に装着するまで、るつぼがスプリングによって持
ち上げられて、るつぼの鍔部が周囲の熱反射板の上端部
から離れていても、るつぼの鍔部が熱反射板の上端部の
上に位置させることができ、るつぼの上部をるつぼ係止
用リングを介して所要の位置にキャップに押し当てるこ
とができる。

【００１５】

【実施例】本発明の実施例について図面を参照して説明
する。図１は実施例の要部の断面構成図であり、図３，
図４と同一符号は同一もしくは同等部分を示す。るつぼ
１０からの原料物質蒸気は導入パイプ１７によってクラ
ッキング部３に供給され、同パイプはクラッキングのク
ラッキング部材（図３における符号２３）に結合されて
いる。るつぼ１０の上部、すなわちるつぼの開口と鍔部
１０ａを被うキャップ１８は中央の結合管路部１８ａを
有し、この結合管路部に導入パイプ１７が溶接により一
体的に取り付けられており、キャップは導入パイプを介
してクラッキング部側に取り付けられている。

【００１６】Ｋセル部２はＫセル用フランジ４に対して
組み立てられており、同フランジは図３におけるクラッ
キング部が組み立てられているチャンバ取付け用フラン
ジ５から下方に伸びているＫセル部収納ケース６のフラ
ンジ７に締結される。Ｋセル部２のベース８は支柱９₁
によって中間支持盤３６に取付け、同支持盤は支柱９₂
によってＫセル用フランジ４に取り付けられている。ベ
ース８の上のるつぼ１０の周囲には加熱用ヒータ１１と
熱反射板１２があり、るつぼの底部側にも熱反射板１３
が設けられている。るつぼ１０の温度検出用の熱電対１
４は、熱電対組立体に取り付けたストッパリング３７と
中間支持盤３６の間に介在させたスプリング３８によっ
てるつぼの底部に弾性接触している。熱電対１４のリー
ド線と加熱用ヒータ１１のリード線はＫセル用フランジ
４に取り付けられているフィードスルー端子（図示省
略）に接続されている。

【００１７】るつぼ１０の底部はサポート部材３９で支
えられており、同サポート部材の軸部３９ａはベース８
に設けた孔を貫通して中間支持盤３６の近くまで延びて
いる。サポート部材３９の軸部３９ａにはストッパリン
グ４０が取り付けられており、このストッパリングと中
間支持盤３６との間にスプリング４１が設けられてい
る。これにより、るつぼ１０はスプリング力によって上
方に持ち上げられ、るつぼの上部である開口部と鍔部１
０ａはキャップ１８に押し当てられている。このキャッ
プ１８へのるつぼ１０の押し当てにより、原料物質蒸気
の漏れは抑えられ、押し当て位置について厳密さを要し
ないから、Ｋセル部２のクラッキングセル本体への装着
は容易に行える。

【００１８】るつぼ１０はスプリング４１によって持ち
上げられているから、Ｋセル用フランジ４を図３におけ
るＫセル部収納ケース６の下端のフランジ７に取付け、
るつぼの上部をキャップ１８に押し当てるまで、るつぼ
の上部は周囲の熱反射板１２の上端部から離れ、浮き上
がり、るつぼ１０と熱反射板１２との位置関係がずれる
恐れがある。

【００１９】るつぼ係止用リング４２は断面逆がＬ字状
のリングで、上面の水平部分４２ａはるつぼ１０の鍔部
１０ａの上面に、そして垂直の円筒部分４２ｂは熱反射
板１２の上部側面に係合する。これに伴い、図２に示す
ように、Ｋセル部２をクラッキングセル本体に装着する
まで、るつぼ１０がスプリング４１によって持ち上げら
れて、るつぼの鍔部が周囲の熱反射板の上端部から離れ
ていても、るつぼの鍔部が熱反射板の上端部の上に位置
させることができる。

【００２０】Ｋセル用フランジ４をＫセル部収納ケース
６の下端のフランジ７に取付けると、るつぼ１０の鍔部
１０ａの上面はるつぼ係止用リング４２の水平部分４２
ａを介してキャップ１８に押し当てられる。るつぼ係止
用リング４２はタンタル材を絞り加工して作製した厚さ
０．１ｍｍ程度のものであり、図１，図２では熱反射板
１２より厚く示しているが、熱反射板と同様極めて薄
く、るつぼ係止用リング４２を介し、るつぼのキャップ
１８への押し当てにより、原料物質蒸気の漏れは充分に
抑えることができる。

【００２１】

【発明の効果】本発明は、以上説明したように、Ｋセル
部のるつぼの上部を被うキャップは導入パイプを介して
クラッキング部側に取り付け、Ｋセル部のるつぼは底部
に当接するスプリングによって下から持ち上げられてい
ることにより、Ｋセル部をクラッキングセル本体に装着
すると、るつぼの上部がキャップに押し当てられ、この
状態はスプリングの力で常に保たれるから、るつぼとキ
ャップ間で原料物質蒸気が漏れるのを防止することがで
きると共に、押し当て位置についても厳密さを要しない
から、Ｋセル部のクラッキングセル本体への装着を容易
に行うことができる。

【００２２】Ｋセル部におけるるつぼの鍔部と熱反射板
の上部側面は、断面逆Ｌ字状のるつぼ係止用リングで係
止されているから、Ｋセル部をクラッキングセル本体に
装着するまで、るつぼがスプリングによって持ち上げら
れ、るつぼの鍔部が周囲の熱反射板の上端部から離れて
いても、るつぼの鍔部が熱反射板の上端部の上に位置さ
せることができ、キャップの所要の位置にるつぼの上部
を押し当てることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例要部の断面構成図である。

【図２】実施例における、るつぼ係止用リングの機能説
明図である。

【図３】従来のクラッキングセルの一例についての断面
構成図である。

【図４】他の従来例におけるＫセル部からクラッキング
部への蒸発材料の供給機構部の断面構成図である。

【符号の説明】

１ クラッキングセル ２ Ｋセル部 ３ クラッキング部 ４ Ｋセル用フランジ １０ るつぼ １７ （クラッキング部への原料物質蒸気）導入パイプ １８ キャップ ３９ サポート部材 ４１ スプリング ４２ るつぼ係止用リング

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 原料物質蒸発用のるつぼを有するＫセル
   部と、このＫセル部からの原料物質蒸気が導入パイプを
   介して供給されるクラッキング部を有するクラッキング
   セルにおいて、前記導入パイプを介して前記クラッキン
   グ部側に取り付けられ、前記Ｋセル部のるつぼの上部を
   被うキャップと、前記るつぼを持ち上げ、るつぼの上部
   を前記キャップに押し当てるスプリングとを備えてなる
   ことを特徴とするクラッキングセル。
2. 【請求項２】 周囲に熱反射板が配置されている原料物
   質蒸発用のるつぼを有するＫセル部と、このＫセル部か
   らの原料物質蒸気が導入パイプを介して供給されるクラ
   ッキング部を有するクラッキングセルにおいて、前記Ｋ
   セル部におけるるつぼの鍔部と熱反射板の上部側面に係
   合する断面逆Ｌ字状のるつぼ係止用リングと、前記導入
   パイプに結合されて前記クラッキング部側に取り付けら
   れ、前記るつぼ係止用リングを介して前記Ｋセル部のる
   つぼの上部を被うキャップと、前記るつぼを持ち上げ、
   るつぼの上部を前記キャップに押し当てるスプリングと
   を備えてなることを特徴とするクラッキングセル。