JPS61186471A - 真空蒸着装置及び蒸着原料用坩堝 - 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】 イ、産業上の利用分野 この発明は各種の真空蒸着装置の原料坩堝の支持構造あ
るいは坩堝自身の構造の改良に関するものである。

ロ、従来技術 真空蒸着においては真空容器の中に被蒸着体（基板）を
配置し、他方に蒸着原料を入れた坩堝を配置して該原料
を加熱蒸発しての基板の表面に蒸着する。例えば従来の
クラスターイオンビーム蒸着装置は、第４図に示すよう
に、真空容器ｆ１＋内に基板ホールダー（２）に取り付
けた基板（３）を配置し、反対側には蒸着原料（５）を
入れた坩堝（４）を置く。坩堝（４）の外側に坩堝加熱
ヒーター（６）が配置されている。蒸着の際には真空容
器（６）内を真空とし坩堝加熱ヒーター（６）によって
坩堝内の蒸着原料を加熱すると原料の蒸気は坩堝の上部
の噴射ノズル（１０）から噴出してイオン化フィラメン
ト８）及びグリッド（７）によってイオン化されて引き
出し電極（９）によって加速さね、図面の蒸発物質飛跡
（１１）のように流れて基板（２）に衝突して付着し表
面に蒸着される。

このような構造は他の真空蒸着装置、イオン蒸着装置、
ＭＢＥ（分子線エピタキシ）装置等も同様であり、クヌ
ードセンセルを坩堝として用いた場合にも同様である。

ハ１発明が解決しようとする問題点 ところが前記装置では真空蒸着作業中に坩堝中の原料の
残量を外部から判定できない。通常真空容器には「のぞ
き窓」がもうけられているが、一般に坩堝は高温に耐え
る必要があるのでタンタル（Ｔａ）、タングステン（Ｗ
）、モリブデン（Ｍｏ）　。

グラフアイＩ−（Ｃ，）等で造られており不透明であり
、且つ坩堝の周囲は坩堝加熱ヒーターによって覆われて
いるので坩堝内を観察することはできない。

特にクヌードセンセルのように噴出口が小さい場合には
観察は不可能である。

そのため蒸着中に所要の厚みに膜を形成しないうちに原
料切れをおこし易い欠点がある。また例えばクラスター
イオンビーム蒸着装置では、第５図に示すように、坩堝
本体（１２）に坩堝蓋（Ｉ３）をネジ部（１４）で締め
付けた形の坩堝（４）を使用するが、坩堝内面やネジ部
にも蒸着物質が付着しているので蒸着作業終了後に坩堝
を取り出した場合に坩堝内に蒸着原料か残留していると
坩堝蓋と坩堝本体がネジ部で固着して坩堝蓋を外すこと
ができず、従って次の作業のための原料の補充ができな
くなる欠点かある。

二１問題点を解決するための手段 この発明は真空室内もしくは坩堝自身に重量計をもうけ
て坩堝内に残留する蒸着物質の量を外部から６（チ定可
能とすることによって前記欠点を解消した真空蒸着装置
あるいは蒸着原料用坩堝構造である。

以下図面を用いて本発明を説明する。

第１図は本発明の一実施例を示す図面であり、図中の符
号は第４図のものと同じである。本発明においては坩堝
（４）を支持する支持柱Ｑ　ｇ）　（１９）の間に圧力
センサー（１５）がもうけられている。圧力センサー（
１５）の信号はリード線（１Ｇ）によって真空室外に導
かれて重量計（１７１によってるいぼ重量が測定される
。

圧力センサー（１５）は通常のブロック式ロードセルで
も良いし、例えばダイヤフラムを用いて変位を静電容量
により測定する静電容量式のもの、或いはＵ字型バネを
用いたもの等いずれでも良い。但し測定の精度は±０．
１ｙ以下の精度が必要である。

この装置を用いると蒸着前に蒸着物質の入った坩堝の重
さを測定しておくと作業中に坩堝内の蒸着物質の残量を
測定することができ、また蒸着物質が完全に蒸発したこ
とを確認することができる。

第２図は本発明の他の実施例を示すもので、真空室内の
坩堝支持柱（２０）を真空室の底板を貫通して外部に突
出させてその下部に重量計（１７）をもうけたものであ
る。この装置によっても上記と同様の効果を有せしめる
ことができる。

第３図は更に他の実施例を示すもので、坩堝の底部に圧
力センサー（１５）を取り付け、そのリード線（１６）
の先端にプラグをもうけたもので、坩堝を真空室内に置
いた後、真空室の壁に設けたソケットにプラグを嵌め込
み外部にある重量計に連結することによって坩堝の重量
を測定できるようにしたものである。圧力センサー（Ｉ
５）の代わりに坩堝の底部に支持柱をもうけて第２図の
ように支持柱の先端を真空室の外部に突出させ重量計に
当てて重量を測定しても良い。

ホ、実施例 第１図に示すクラスターイオンビーム蒸着装置を用いて
グラファイト坩堝に５ｒＦ２（弗化ストロンチューム）
１０ｙを充填して蒸着実験を行った。

所定の時間蒸着作業を行って真空室を開放して坩堝を取
り出したところ、蒸着量が少なく且つグラファイト坩堝
は付着蒸発物質によってネジ部が固定され坩堝蓋を開く
ことができなかった。坩堝の重量を測定したところ蒸着
原料の内９．６ｙが蒸発し、０．６ｙが坩堝内に残留し
ていることがわかった。

この坩堝を再び蒸着装置にセットして真空室を真空にし
て坩堝を加熱放置した。十分な時間放置した後坩堝を取
り出したところ蒸発物質ＳｒＦは完全に蒸発しており、
蒸着量は完全で坩堝蓋は容易に取り外すことができた。

次に第１図の装置を用いて同様な実験を行ったところ、
坩堝内の蒸発物質の残量が常に分かるため完全に蒸着が
完了した時点を確認することができ、さらに取り出した
坩堝の坩堝蓋は容易に取り外すことができ、原料の補充
も容易に行うことができた。

へ０発明の効果 以上に詳しく説明したように、本発明の蒸着装置或いは
同装置用坩堝を用いると真空蒸着作業中に坩堝内の蒸着
原料の残量が分かるので、蒸着量を管理することができ
る。また蒸着作業中に原料切れを起こす前に原料が無く
なる時点が分かり、それ故適切な時に蒸着作業を終わり
坩堝を交換して完全な蒸着作業をすることができる。即
ち蒸着作業中に原料切れを起こすことがない。また逆に
蒸着中坩堝内の原料が完全に無くなった時を判定するこ
とができ、このようにして取り出した坩堝は坩堝内の蒸
発原料が完全に蒸発しているので坩堝蓋を容易に取り外
すことができ坩堝を破損することがなく且つ次の原料を
容易に補充することができる。

即ち蒸着作業中に原料物質の消費量を測定、監視できる
ので蒸着作業の管理が非常に容易となる利点を有するも
のである。

以上の説明から本発明は一般の真空蒸着装置の外、特に
クラスターイオンビーム蒸着装置、ＭＢＥ装置やクヌー
ドセンセルを用いる蒸着装置に用いることかできること
は勿論である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例の真空蒸着装置を示す断面図、
第２図は他の実施例の坩堝支持部分の部分断面図、第３
図は同坩堝の断面図である。第４図、第５図は従来の真
空蒸着装置及び坩堝の断面図である。 ｔｅｌ　・真空室、　　　　（２）・基板ホールグー、
（３）基板、　　　　　（４）・・蒸着原料用坩堝、（
５）蒸着原料、　　　（６）・・坩堝加熱ヒーター、（
７）　　グリッド、 ｉ８ｉ　　イオン化フィラメント、 （９）゛電極、　　　　　（１０）・・噴射ノズル、（
１１）・、・・蒸発物質飛跡、　（１２）・・・坩堝本
体、θ萄・−坩堝蓋、　　　　（１４）・・・ネジ部、
（Ｉ５）・・・圧力センサー、　（１６）・・・リード
線、（１７）−・・重量計、　　　　（＋８＋（＋９１
（２０）　・・・支持柱。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、真空蒸着装置において、真空室内の蒸着原料を入れ
   た坩堝の重量を蒸着作業中に外部より測定できるように
   したことを特徴とする真空蒸着装置 ２、蒸発原料用坩堝を支持する支持柱に圧力センサーあ
   るいはロードセルをもうけ、該センサーからの信号をリ
   ード線により真空室の外部に取り出して坩堝の重量を測
   定することを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の真
   空蒸着装置 ３、蒸発原料用坩堝を真空室の壁を貫通する柱（棒）を
   有する支持柱で支持し、柱の反対側を重量計に接するこ
   とによって坩堝の重量を測定することを特徴とする特許
   請求の範囲第１項記載の真空蒸着装置 ４、センサー或いは重量計として±０．１ｇ以内の精度
   を有するセンサー或いは重量計を用いることを特徴とす
   る特許請求の範囲第１項乃至第３項いずれかに記載の真
   空蒸着装置 ４、真空蒸着装置がクラスターイオンビーム法、ＭＢＥ
   法、その他クヌードセンセルを用いる真空薄膜蒸着装置
   であることを特徴とする特許請求の範囲第１項乃至第４
   項いずれかに記載の真空蒸着装置 ５、真空蒸着装置の蒸発原料用坩堝において、蒸着作業
   中に坩堝の重量を測定できるようにしたことを特徴とす
   る真空蒸着装置用蒸発原料坩堝 ６、坩堝の底部に圧力センサーをもうけ、該センサーか
   らの信号を真空室の外部に取り出して蒸着作業中に坩堝
   の重量を測定できるようにしたことを特徴とする特許請
   求の範囲第５項記載の真空蒸着装置用蒸発原料坩堝 ７、坩堝の底部に真空室の壁を貫通して重量計に接する
   柱をもうけ、該柱を重量計に接せしめて蒸着作業中に坩
   堝の重量を測定できるようにしたことを特徴とする特許
   請求の範囲第５項記載の真空蒸着装置用蒸発原料坩堝