JPH01208451A - 昇華性物質の蒸発方法とるつぼ - 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］ 本発明は昇華性物質の蒸発に関し、特に蒸着薄膜、超微
粒子を製造するのに適した昇華性物質の。

蒸発方法と昇華性物質蒸発用のるつぼに関する。

［従来の技術］ 物質の気化、蒸発は液体からの他、固体からの昇華があ
る。液体の場合、通常高温になった部分が体積を増し、
上昇し、上表面で蒸発する。真空蒸着では、加熱用フィ
ラメントに流す電流を制御することなどで蒸発量を制御
する。昇華性物質についても同様の蒸発方法を採ってい
る。

第６図に抵抗加熱式真空蒸着に用いられるるつぼの例を
示す、タングステン等の高融点金属のフィラメント２１
がるつぼの骨格を画定し、アルミナ等の化学的に不活性
で耐熱性の物質がフィラメントをコートし、容器を形成
している。アルミナは高温で焼成されている。るつぼは
蒸発物質をどの位ロードするかによって種々の大きさに
作られる。このようなるつぼを真空容器内に設置し、目
的物質をロードし、そのフィラメントに低圧大電流回路
から電流を流すことによって、物質を加熱。

蒸発させる。

［発明が解決しようとする問題点コ 昇華性の物質を通常のるつぼで蒸発させる場合、突沸等
の現象が起き易く、経時的変化が大きい。

蒸発量をモニタし、加熱用電源にフィードバックするこ
とも考えられるが、装置が複雑化する割合に制御性が良
くない。

Ｅ問題点を解決するために行った解析］昇華性物質の蒸
着の場合、物質はるつぼ内で固体のままである。液体で
あれば、るつぼの壁面で加熱され高温になった部分は上
昇し、対流を起こすのでるつぼ内の温度分布は平均化さ
れ、蒸発速度も一定化すると考えられる。ところが、昇
華性物質の場合は、対流によって、混ざり合うことがな
い。

抵抗加熱用フィラメントを埋めこんだるつぼの場合、る
つぼの壁面に接する部分とるつぼ内部とを比較すれば、
壁面に接している部分の方が高温になる。したがって、
昇華性物質の蒸発、昇華はるつぼ壁面でのみ起こる。る
つぼには昇華性物質がロードされているので、下部壁面
で蒸発した蒸気分子はそのまま外部に飛び出すわけには
行かず、閉じ込められる感じになろう、上部に載ってい
る昇華性物質の量が少なく、機械的にもろい場合そこを
破って、蒸発分子が飛び出すことも起ころう。

また、壁面に接した部分が蒸発すると壁面と昇華性物質
との間に隙間ができる。隙間を介して壁面から離れた部
分は輻射でのみ熱せられることになろう、残った昇華性
物質の形が不安定なものとなったときには昇華性物質が
崩れ、昇華性物質が再びるつぼ壁面と接触し、伝導によ
っても加熱されるようになろう、これらの現象は偶発的
で制御することは困誼であろう、突沸が起こるのは昇華
性物質に特有の現象と考えられる。

［問題点を解決するための手段］ 上記問題点を改善するなめ、本発明によれば、複数の小
るつぼから同時に昇華性物質を蒸発させる。

複数の小るつぼの上に開孔を有する共通の蓋部材を設け
てもよい。

［作用］ 小るつぼと昇華性物質の上面が接する面状部分では昇華
性物質が自由に蒸発できるであろう、小るつぼを複数使
用することによってこの自由に蒸発する部分が増加する
。

１つのるつぼの大きさを小さくすることで突沸等の現象
自体は防げなくても、その規模を小さくできる。

さらに、各車るつぼでの蒸発量の変動は独立した事象と
して起きるであろうから、複数個の小るつぼ全体からの
蒸発量の変動としてみると平均化され、一定値に近くな
ろう。

開孔を有する蓋部材を使用すると、外部から見た蒸発源
は開孔のみとなり１．蒸発分子は一旦貯えられ、開孔か
ら蒸発量の変動が低減した昇華性物質の蒸気が発生する
。

［実施例］ 第１図に本発明の１実施例による多連率るつぼを示す、
１本のタングステン線１１の途中で複数個の小るつぼ用
ヒータが形成されている。各ヒータ部はアルミナをコー
トされ焼成されて、小るつぼ１．２，３，４，５，６，
７，８．９を形成している。各車るつぼは底部から上部
に向かうにしたがって広がる断面形状を有している。複
数個の小るつぼは近接配置され１つの面状蒸発源を形成
している。折り返し式に複数個の小るつぼを配置した形
状を示したが１つの円周上に小るつぼが並ぶような配置
にしてもよい。その場合は、各車るつぼが同等の条件と
なるので小るつぼ間の均一性が取りやすい、もちろん他
の配置形状としてもよい、第１図のように内側に配置さ
れる小るつぼと外側に配置される小るつぼがある時は、
ヒータのピッチを調整することなどにより加熱時の各車
るつぼの均一性を上げることができる。

第１図に示す直列接続型多連率るつぼは、電源電流は１
個の小るつぼの場合と同じで、電ａ電圧が小るつぼの数
だけ増倍されたものになる。その為、たとえば、スライ
ダックのような比較的簡便な低電流高電圧型電源が使え
る。

第２図に本発明の他の実施例による多連率るつぼを示す
、冬季るつぼ１，２，３，４．５，６゜７．８．９は第
１図のもの同様であり、上に説明したように複数個の小
るつぼが互いに近接配置される。電気的には、小るつぼ
の複数の一一夕が並列接続され、電源ライン１２．１３
間に接続される。第１図の直列型多連率るつぼの場合、
小るつぼ間に不均一があると、１部の小るつぼのみが高
温になりやすいが、本実施例の並列接続型多連率るつぼ
はこの点を改良できる。すなわち、一部の小るつぼが他
の小るつぼより高温になろうとすると、ヒータの金属は
温度が高いほど抵抗が高くなるから、その小るつぼのし
−タの抵抗が増加し、電流が制限され、温度を下げるよ
うに働く、このように自動的に冬季るつぼが均一に動作
するような調整がされる。

第２図の多連率るつぼの場合、電流は小るつぼの数だけ
増倍されるので、第３図に示すような低電圧大電流の電
源が駆動に適している。第３図において、商用交流電源
１４にスライダック１５が接続され、スライダック１５
の出力側に低圧トランス１６が接続される。低圧トラン
スの出力に小るつぼ群が接続される。さらに、制御回路
を備えてもよい。

第４図に他の実施例を示す、小るつぼ群１８は第１図ま
たは第２図に示すようなものである。この小るつぼ群１
８の上に開孔１９を有する蓋部材２０が配置されている
。蓋部材２０を第５図に示す。蓋部材２０の内側表面上
には開孔１９を外してヒータ１７が配置されている。第
４図を参照して、小るつぼ群１８から蒸発した昇華性物
質の蒸気は小るつぼ群１８と蓋部材２０との間に貯えら
れる。開孔１９からこの貯えられた昇華性物質の蒸気が
発射される。小るつぼ群と蓋部材の組み合わせがクヌー
センセルと同様な作用を果たす、蓋部材２０の開孔１９
以外の部分に当たった蒸気はヒータ１７による加熱のた
め蓋部材２０に凝固堆積せず、小るつぼ群１８と蓋部材
２０との間に閉じこめられる。蒸気を一旦貯える中間状
態を作ることにより時間的変動が平滑化されると考えら
れる０図には半開放的構成を示したが、小るつぼ群をア
ルミナ板に埋め込むこと、蓋部材と接触させることなど
によりもっと封止効果を高くしてもよい。

［発明の効果コ 複数の小るつぼを同時に使用して昇華性物質を蒸発させ
るため、安定な蒸発源となる部分が増加し、大規模な突
沸等の急激な蒸発増加が制限され、蒸発速度の変動が低
減する。

また、開孔を有する蓋部材を用いることによりさらに変
動を低減できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の１実施例による多連率るつぼを示す上
面の線図、第２図は他の実施例による多連率るつぼを示
す上面の線図１、第３図は電源の回路図、第４図は他の
実施例によるるつぼ構造体を示す正面の線区、第５図は
第４図の蓋部材２０の下面の線図、第６図は従来技術に
よるるつぼの例を示す部分横断面図である。 符号の説明 １．２，３，４，５゜ ６．７，８．９　　　　　小るつぼ １１　　　　　　　　　　フィラメント１２．１３　　
　　　　　電源ライン １５　　　　　　　　　スライダック １６　　　　　　　　　低圧トランス １７　　　　　　　　　ヒータ １８　　　　　　　　　小るつぼ群 １９　　　　　　　　　開孔 ２０　　　　　　　　　蓋部材

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）、複数の小るつぼに昇華性物質を収容し、該複数
   の小るつぼを同時に加熱して昇華性物質を蒸発させるこ
   とを特徴とする昇華性物質の蒸発方法。
2. （２）、特許請求の範囲第１項記載の昇華性物質の蒸発
   方法であって、さらに該複数の小るつぼを開孔を有する
   蓋部材で覆い、複数の小るつぼから蒸発した蒸気が該開
   孔を介して蒸発することを特徴とする昇華性物質の蒸発
   方法。
3. （３）、電気的に接続された複数の抵抗加熱用フィラメ
   ントを有し、各フィラメントが小るつぼ用の空間を画定
   し、化学的に不活性で耐熱性の物質で各フィラメントを
   覆って、複数個の小るつぼを形成したことを特徴とする
   昇華性物質蒸発用るつぼ。
4. （４）、特許請求の範囲第３項記載の昇華性物質蒸発用
   るつぼであって、さらに該複数のるつぼを覆い、開孔を
   有する共通の蓋部材を含むことを特徴とする昇華性物質
   蒸発用るつぼ。