JPH0343229Y2 - - Google Patents
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- JPH0343229Y2 JPH0343229Y2 JP3189787U JP3189787U JPH0343229Y2 JP H0343229 Y2 JPH0343229 Y2 JP H0343229Y2 JP 3189787 U JP3189787 U JP 3189787U JP 3189787 U JP3189787 U JP 3189787U JP H0343229 Y2 JPH0343229 Y2 JP H0343229Y2
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- crucible
- lid
- graphite
- outer crucible
- inner crucible
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Description
【考案の詳細な説明】
Ａ 産業上の利用分野
本考案は、特にエレクトロルミネセンス（以下
本明細書においてはELと略記する。）素子に使用
される蛍光体材料を製造するための蛍光体薄膜の
製造装置で使用され坩堝構造に関する。
本明細書においてはELと略記する。）素子に使用
される蛍光体材料を製造するための蛍光体薄膜の
製造装置で使用され坩堝構造に関する。
Ｂ 考案の概要
活性物質を含まない硫化亜鉛系の焼結体を蒸発
源材料とし、イオン・クラスタ・ビーム（以下本
明細書においてはICBと略記する。）法を用いて
蒸発させ、同時に活性物質を蒸発させ、基板上に
活性物質をふくむ蛍光体薄膜を形成する蛍光体薄
膜の製造装置で使用されるのに好適な坩堝構造が
開示される。上記の活性物質の蒸発法として、温
度制御により蒸発速度を制御できるような抵抗加
熱、または電子ビーム加熱、もしくはイオンビー
ムスパツタ法が使用される。
源材料とし、イオン・クラスタ・ビーム（以下本
明細書においてはICBと略記する。）法を用いて
蒸発させ、同時に活性物質を蒸発させ、基板上に
活性物質をふくむ蛍光体薄膜を形成する蛍光体薄
膜の製造装置で使用されるのに好適な坩堝構造が
開示される。上記の活性物質の蒸発法として、温
度制御により蒸発速度を制御できるような抵抗加
熱、または電子ビーム加熱、もしくはイオンビー
ムスパツタ法が使用される。
活性物質は、Mn，Cu，Ag，Tb，Dy，Er，
Pr，Sm，Ho，Tmの単体原子、またはこれらの
酸化物もしくはハロゲン化物、またはそれらの混
合物である。硫化亜鉛系の蒸発材料は、ZnS，
CdS，ZnSe，CaS，SrSまたはそれ等の混晶から
なる焼結体、もしくは高圧熔融により得られた結
晶のいずれかよりなる。
Pr，Sm，Ho，Tmの単体原子、またはこれらの
酸化物もしくはハロゲン化物、またはそれらの混
合物である。硫化亜鉛系の蒸発材料は、ZnS，
CdS，ZnSe，CaS，SrSまたはそれ等の混晶から
なる焼結体、もしくは高圧熔融により得られた結
晶のいずれかよりなる。
上記ICB法において使用される坩堝は、内側に
BNで作られた内坩堝本体と、中央に噴出孔を有
する内坩堝蓋を有し、その外側にグラフアイトで
作られた導電性の外坩堝本体と外坩堝蓋から成る
外坩堝を有する構造となつている。
BNで作られた内坩堝本体と、中央に噴出孔を有
する内坩堝蓋を有し、その外側にグラフアイトで
作られた導電性の外坩堝本体と外坩堝蓋から成る
外坩堝を有する構造となつている。
Ｃ 従来の技術
従来、EL素子における蛍光体は、Mn等の活性
物質の目的量混入し、焼結した材料を蒸発源とし
て使用し、電子ビーム（以下本明細書においては
EBと略記する。）蒸発を使用して作成されてい
た。EB蒸着はフラツシユ蒸着に類似するため、
蒸発材料の組成比はあまり変化しないとの主張が
あつた。しかしながら、実際には、例えば、ZnS
とMnの蒸気圧の差により、組成比が徐々に変化
し、膜中において、Mn濃度に勾配ができるのが
現実である。
物質の目的量混入し、焼結した材料を蒸発源とし
て使用し、電子ビーム（以下本明細書においては
EBと略記する。）蒸発を使用して作成されてい
た。EB蒸着はフラツシユ蒸着に類似するため、
蒸発材料の組成比はあまり変化しないとの主張が
あつた。しかしながら、実際には、例えば、ZnS
とMnの蒸気圧の差により、組成比が徐々に変化
し、膜中において、Mn濃度に勾配ができるのが
現実である。
最近、この欠点を克服するため、活性物質を混
入した蛍光体の焼結材料をターゲツトとして、ス
パツタ法により蛍光膜を作成することも試みられ
ている。しかしながら、スパツタ法により作成さ
れた膜は、一般に結晶粒径が小さいと指摘されて
いる。EL、特にZnS：Mnの発光は、印加電圧に
より加速されたホツトエレクトロンが発光中心を
直接励起するものと解釈されており、電子が十分
に加速されるためには、結晶粒径が大きいほうが
好ましい。実際、近年、ロヒヤ社で原子層エピタ
キシ（以下本明細書においてはALEと略記す
る。）法により成膜されたZnS薄膜は、EBにより
成膜されたものより結晶粒径が４〜５倍も大き
く、そのため、低電圧、高効率が実現されてい
る。
入した蛍光体の焼結材料をターゲツトとして、ス
パツタ法により蛍光膜を作成することも試みられ
ている。しかしながら、スパツタ法により作成さ
れた膜は、一般に結晶粒径が小さいと指摘されて
いる。EL、特にZnS：Mnの発光は、印加電圧に
より加速されたホツトエレクトロンが発光中心を
直接励起するものと解釈されており、電子が十分
に加速されるためには、結晶粒径が大きいほうが
好ましい。実際、近年、ロヒヤ社で原子層エピタ
キシ（以下本明細書においてはALEと略記す
る。）法により成膜されたZnS薄膜は、EBにより
成膜されたものより結晶粒径が４〜５倍も大き
く、そのため、低電圧、高効率が実現されてい
る。
EL用の蛍光膜の作成法としては、前記のALE
の他、最近では有機金属化学蒸着（以下本明細書
においてはMetal Organic−CVDと略記する。）
法を用いた膜も使用され、良好な結果が得られて
いるが、CVDの場合、活性物質の付加が困難で
あり、またその材料も制限されると思われる。
の他、最近では有機金属化学蒸着（以下本明細書
においてはMetal Organic−CVDと略記する。）
法を用いた膜も使用され、良好な結果が得られて
いるが、CVDの場合、活性物質の付加が困難で
あり、またその材料も制限されると思われる。
他方、京大の高木氏によつてICB法が提案され
た。ICB装置は真空装置内を10-6〜10-7Torr程度
の高真空に排気し、蒸発源を１〜２mm程度の小孔
を有する密閉型坩堝とし、坩堝内の蒸発材料の蒸
気圧が数Torrに達するまで坩堝を加熱し、蒸発
物質を小孔から噴出させる。この時、急激な体積
膨脹に伴い断熱膨脹が起り、温度が下がる。この
効果により蒸発原子は500〜2000個から成る、緩
く結合した塊状原子集団（クラスタ）となる。こ
のクラスタが基板に到達する途中で電子衝撃によ
りイオン化される。この場合、クラスタは緩く結
合した集団であり、２個以上の原子がイオン化す
ると、この結合は破壊してしまう。したがつて、
クラスタは常に１価のイオンであると言われてい
る。この時の電子シヤワーによるイオン化率は、
測定の結果、Ｉ＝150mAで10〜15％，300mAで
30〜35％であると言われている。
た。ICB装置は真空装置内を10-6〜10-7Torr程度
の高真空に排気し、蒸発源を１〜２mm程度の小孔
を有する密閉型坩堝とし、坩堝内の蒸発材料の蒸
気圧が数Torrに達するまで坩堝を加熱し、蒸発
物質を小孔から噴出させる。この時、急激な体積
膨脹に伴い断熱膨脹が起り、温度が下がる。この
効果により蒸発原子は500〜2000個から成る、緩
く結合した塊状原子集団（クラスタ）となる。こ
のクラスタが基板に到達する途中で電子衝撃によ
りイオン化される。この場合、クラスタは緩く結
合した集団であり、２個以上の原子がイオン化す
ると、この結合は破壊してしまう。したがつて、
クラスタは常に１価のイオンであると言われてい
る。この時の電子シヤワーによるイオン化率は、
測定の結果、Ｉ＝150mAで10〜15％，300mAで
30〜35％であると言われている。
このイオン化されたクラスタを加速し、基板に
到達させるが、数kVで加速してもクラスタは500
〜2000個から成る原子集団であり、原子１個あた
りエネルギは数eV程度となり、真空蒸着（10-2
〜100eV）に較べてやゝ大きく、またスパツタ
（１〜100eV）に比較してやゝ小さい。また、
ICB法の特徴は、加速電圧によりイオン化エネル
ギを自由に制御し、蒸発物質に適したエネルギに
て蒸着が可能であることである。また、基板上に
クラスタが衝突する際にクラスタが分解し、生じ
るミグレーシヨン効果も膜形成に良好な結果を与
える。
到達させるが、数kVで加速してもクラスタは500
〜2000個から成る原子集団であり、原子１個あた
りエネルギは数eV程度となり、真空蒸着（10-2
〜100eV）に較べてやゝ大きく、またスパツタ
（１〜100eV）に比較してやゝ小さい。また、
ICB法の特徴は、加速電圧によりイオン化エネル
ギを自由に制御し、蒸発物質に適したエネルギに
て蒸着が可能であることである。また、基板上に
クラスタが衝突する際にクラスタが分解し、生じ
るミグレーシヨン効果も膜形成に良好な結果を与
える。
以上述べたICBの詳細については、高木氏の解
説（例えば日経エレクトロニクス1981年12月７日
号188頁）並びに論文を参照されたい。特に近年
はその制御性を生かして、Al蒸着等、低温シリ
コンプロセスへの応用も期待されている（セミコ
ンダクタ・ワールド（Semiconductor World）
1985年11月、第48頁）。
説（例えば日経エレクトロニクス1981年12月７日
号188頁）並びに論文を参照されたい。特に近年
はその制御性を生かして、Al蒸着等、低温シリ
コンプロセスへの応用も期待されている（セミコ
ンダクタ・ワールド（Semiconductor World）
1985年11月、第48頁）。
一般にICB法による密閉式坩堝を使用する蒸発
方法においては、坩堝材料の選択が重要である。
特に、ICB法においては、傍熱ヒータに加えて、
高温を得るために坩堝に正の電圧を印加し、電子
衝撃を利用して加熱する。そのため、坩堝材料は
導電体であることが望ましい、耐熱性、加工性や
価格の点から、第２図に示すようなグラフアイト
坩堝が使用される。第２図中、１は坩堝蓋であ
り、２は坩堝本体を示す。しかしながら、本考案
者は、QMSによる残留ガスの測定において、高
温で硫化物から発生するＳとグラフアイトが反応
し、硫化炭素を形成することを見出した。これを
ZnSを蒸発源としたときを例にとつて説明する。
ZnSは、蒸発する際、Zn，S2に分解することは良
く知られている。蒸発したＳは坩堝の高温状態で
残留ガス中の水素と反応し、硫化水素を発生す
る。しかしながら、坩堝を1300℃以上に加熱する
と、硫化物の標準生成自由エネルギの温度依存性
（例えば、L.S.Darken and R.W.Gurry，
Physical Chemistry of Metals，McGraw−
Hill，New York，1953 参照）から理解される
ように、硫化水素を形成するよりも、坩堝表面の
Ｃと反応し、硫化炭素を形成する反応の方が生成
エネルギが小さくなり、反応が起こり易く成る。
実際には、1000℃附近から硫化水素のピークは減
少し、硫化炭素のピークが増加する。生成された
硫化炭素は蒸発源の小孔から、ZnやＳ，S2と同
様の噴出し、膜中に取り込まれ、不純物となり、
好ましくない。
方法においては、坩堝材料の選択が重要である。
特に、ICB法においては、傍熱ヒータに加えて、
高温を得るために坩堝に正の電圧を印加し、電子
衝撃を利用して加熱する。そのため、坩堝材料は
導電体であることが望ましい、耐熱性、加工性や
価格の点から、第２図に示すようなグラフアイト
坩堝が使用される。第２図中、１は坩堝蓋であ
り、２は坩堝本体を示す。しかしながら、本考案
者は、QMSによる残留ガスの測定において、高
温で硫化物から発生するＳとグラフアイトが反応
し、硫化炭素を形成することを見出した。これを
ZnSを蒸発源としたときを例にとつて説明する。
ZnSは、蒸発する際、Zn，S2に分解することは良
く知られている。蒸発したＳは坩堝の高温状態で
残留ガス中の水素と反応し、硫化水素を発生す
る。しかしながら、坩堝を1300℃以上に加熱する
と、硫化物の標準生成自由エネルギの温度依存性
（例えば、L.S.Darken and R.W.Gurry，
Physical Chemistry of Metals，McGraw−
Hill，New York，1953 参照）から理解される
ように、硫化水素を形成するよりも、坩堝表面の
Ｃと反応し、硫化炭素を形成する反応の方が生成
エネルギが小さくなり、反応が起こり易く成る。
実際には、1000℃附近から硫化水素のピークは減
少し、硫化炭素のピークが増加する。生成された
硫化炭素は蒸発源の小孔から、ZnやＳ，S2と同
様の噴出し、膜中に取り込まれ、不純物となり、
好ましくない。
Ｄ 考案が解決しようとする問題点
本考案の目的は、上記硫化炭素の発生を抑える
坩堝構造を提供することである。
坩堝構造を提供することである。
Ｅ 問題点を解決するための手段
上記目的を達成するために、本考案による坩堝
構造は、内側にBNで作られた内坩堝本体と、中
央に噴出孔を有する内坩堝蓋を有し、その外側に
導電性の外坩堝本体と外坩堝蓋から成ることを要
旨とする。
構造は、内側にBNで作られた内坩堝本体と、中
央に噴出孔を有する内坩堝蓋を有し、その外側に
導電性の外坩堝本体と外坩堝蓋から成ることを要
旨とする。
本考案の有利な実施の態様においては、上記内
坩堝は、PBNで作られ、蒸発材をいれるための
本体と、該本体に嵌合し、中央に蒸気が噴出する
ための孔を有する、同様にPBNで作られた蓋か
ら成り、上記外坩堝は、グラフアイトで作られ、
上記内坩堝を納めるための本体と、該本体にねじ
結合され、中央に孔を有する、同様にグラフアイ
トで作られた蓋から成る。
坩堝は、PBNで作られ、蒸発材をいれるための
本体と、該本体に嵌合し、中央に蒸気が噴出する
ための孔を有する、同様にPBNで作られた蓋か
ら成り、上記外坩堝は、グラフアイトで作られ、
上記内坩堝を納めるための本体と、該本体にねじ
結合され、中央に孔を有する、同様にグラフアイ
トで作られた蓋から成る。
Ｆ 作用
本考案者は、ICB法を用い、活性物質を含まな
い蛍光体材料を蒸発源とし、他の蒸発源から活性
物質を同時に蒸発させ、基板表面にて、活性物質
を含む蛍光体薄膜を製造する方法を発明し（特願
昭62−34345号として出願）、これにより膜質の優
れた膜が得られることを示した。
い蛍光体材料を蒸発源とし、他の蒸発源から活性
物質を同時に蒸発させ、基板表面にて、活性物質
を含む蛍光体薄膜を製造する方法を発明し（特願
昭62−34345号として出願）、これにより膜質の優
れた膜が得られることを示した。
その際使用される坩堝として、本考案者は、内
側はBN、外側はグラフアイトで作られた２重構
造の坩堝を考案した。BNはＳと反応しないか
ら、従来のように汚染が発生することがなく、
又、導電性部材としてグラフアイトを用いた場合
はグラフアイトは高い伝導性を持つているので、
電子衝撃が可能である。
側はBN、外側はグラフアイトで作られた２重構
造の坩堝を考案した。BNはＳと反応しないか
ら、従来のように汚染が発生することがなく、
又、導電性部材としてグラフアイトを用いた場合
はグラフアイトは高い伝導性を持つているので、
電子衝撃が可能である。
Ｇ 実施例
以下に、図面を参照しながら、実施例を用いて
本考案を一層詳細に説明するが、それらは例示に
過ぎず、本考案の枠を越えることなしにいろいろ
な変形や改良があり得ることは勿論である。
本考案を一層詳細に説明するが、それらは例示に
過ぎず、本考案の枠を越えることなしにいろいろ
な変形や改良があり得ることは勿論である。
第１図は本考案による坩堝の断面図である。坩
堝は２重構造となつており、内部にBN（ボロン
ナイトライド）よりなる内坩堝本体４および該内
坩堝本体の上体に嵌合するように嵌着され、中央
に噴出子３０を有する内坩堝蓋３がある。その外
部に導電性を得るためグラフアイトで作られた外
側坩堝本体２と外側坩堝蓋１からなる外坩堝を有
する。この外坩堝蓋１は内坩堝蓋３の上に孔１ａ
が設けられており、上記外坩堝本体２にねじ結合
される。
堝は２重構造となつており、内部にBN（ボロン
ナイトライド）よりなる内坩堝本体４および該内
坩堝本体の上体に嵌合するように嵌着され、中央
に噴出子３０を有する内坩堝蓋３がある。その外
部に導電性を得るためグラフアイトで作られた外
側坩堝本体２と外側坩堝蓋１からなる外坩堝を有
する。この外坩堝蓋１は内坩堝蓋３の上に孔１ａ
が設けられており、上記外坩堝本体２にねじ結合
される。
本実施例においては、BNとしてPBN（熱分解
ボロンナイトライド）を使用しているが、これに
限定されることはなく、焼結形のBNも使用でき
る。蒸発した硫黄は外坩堝の表面でＣと反応し、
やはり硫化炭素を形成するが、噴出孔から直接基
板に入射することはなく、Ｃの汚染はかなり軽減
される。
ボロンナイトライド）を使用しているが、これに
限定されることはなく、焼結形のBNも使用でき
る。蒸発した硫黄は外坩堝の表面でＣと反応し、
やはり硫化炭素を形成するが、噴出孔から直接基
板に入射することはなく、Ｃの汚染はかなり軽減
される。
Ｈ 考案の効果
以上説明した通り、本考案によれば、Ｃによる
汚染が少ない良好な蛍光体薄膜を得ることができ
る。
汚染が少ない良好な蛍光体薄膜を得ることができ
る。
第１図は本考案による坩堝の断面図、第２図は
従来の坩堝の断面図である。 １……外坩堝蓋、２……外坩堝本体、３……内
坩堝蓋、４……内坩堝本体。
従来の坩堝の断面図である。 １……外坩堝蓋、２……外坩堝本体、３……内
坩堝蓋、４……内坩堝本体。
Claims (1)
- 【実用新案登録請求の範囲】 １ BNから成る内坩堝、及び該内坩堝の周囲を
覆う導電性の外坩堝から成る本体と、 上記内坩堝に装着し、中央に噴出孔を有し、
BNから成る内坩堝蓋と、 上記内坩堝蓋に当接可能に上記外坩堝に装着
される導電性の外坩堝蓋と、から成ることを特
徴とする坩堝構造。 ２ 上記外坩堝と上記外坩堝蓋とが、ねじ結合さ
れ、上記外坩堝蓋には上記内坩堝蓋の噴出孔上
に孔が形成されていることを特徴とする実用新
案登録請求の範囲第１項記載の坩堝構造。 ３ 上記外坩堝、及び外坩堝蓋がグラフアイトか
ら成るとともに、内坩堝、及び内坩堝蓋が
PBNから成ることを特徴とする実用新案登録
請求の範囲第１項記載の坩堝構造。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3189787U JPH0343229Y2 (ja) | 1987-03-06 | 1987-03-06 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3189787U JPH0343229Y2 (ja) | 1987-03-06 | 1987-03-06 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63139497U JPS63139497U (ja) | 1988-09-13 |
| JPH0343229Y2 true JPH0343229Y2 (ja) | 1991-09-10 |
Family
ID=30838055
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3189787U Expired JPH0343229Y2 (ja) | 1987-03-06 | 1987-03-06 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0343229Y2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100375341B1 (ko) * | 2000-08-18 | 2003-03-10 | 대백신소재주식회사 | 흑연화 처리용 도가니 |
| JP7291197B2 (ja) * | 2021-07-15 | 2023-06-14 | キヤノントッキ株式会社 | 成膜装置、成膜方法及び蒸発源ユニット |
-
1987
- 1987-03-06 JP JP3189787U patent/JPH0343229Y2/ja not_active Expired
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS63139497U (ja) | 1988-09-13 |
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