JPH08311640A - 蒸着物質収納坩堝 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【構成】 電子ビームを利用した蒸発源本体に載置され
る蒸着物質収納坩堝であって、前記坩堝がホウ化ジルコ
ニウム、ホウ化クロム、ホウ化ハフニウム、ホウ化タン
タル、炭化チタン、炭化ジルコニウム、炭化クロムから
なる群から選ばれた少なくとも１種の化合物と、窒化ア
ルミニウムと、窒化ホウ素を含む混合物からなる蒸着物
質収納坩堝。 【効果】 本発明の蒸着物質収納坩堝は、断熱効果、加
熱効率に優れているため、大きな蒸発速度で蒸着物質を
蒸発させることができ、断熱性付与のために該坩堝を厚
膜にすることなく、蒸発源の容量低下を防止することが
できる。耐熱衝撃性に優れているため、高寿命化が図
れ、成膜中の坩堝破損時の作業中断による生産効率の低
下を防止することができる。融点又は昇華する温度が高
い物質を用いているため、蒸着物質中に不純物が混入す
ることを防止することができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、蒸着物質収納坩堝に関
し、より詳細には、電子ビームを利用する蒸発源に用い
られる蒸着物質収納坩堝であって、特に高融点金属の真
空蒸着に用いて高寿命を発揮する坩堝に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、真空蒸着法を利用したＰＶＤ法が
工業的に広く普及している。この方法において、融点の
高い物質、例えば、ホウ素等を原料として用いる場合、
容易に温度を上昇させることができる電子ビームを利用
した蒸発源を用いることが多く、原料物質は、銅製のハ
ースライナーに納められて加熱・気化される。しかし、
この方法においては、電子ビームにより銅製のハースラ
イナー自体が溶解しないように、ハースライナーの収納
部表面に水冷用のパイプを通すことにより、水冷しなが
ら使用される。従って、ハースライナー中に直接原料を
入れて加熱・気化させると、原料を加熱させるための熱
が銅製のハースライナーに逃げてしまい、熱効率が悪く
なるという欠点がある。また、銅の融点は比較的低いた
め水冷しているにもかかわらずハースライナーの一部が
溶解して原料中に不純物として混入されてしまうという
欠点がある。

【０００３】これに対して、蒸着物質を効率よく加熱す
るために、または不純物の混入を防止するために、さら
に蒸着物質の交換を容易にするため等から、銅製のハー
スライナー中に、断熱性を有し、不純物として混入され
にくい材料からなる坩堝（以下蒸着物質収納坩堝と称
す）を収納し、その中に蒸着物質を納めて使用する場合
がある。この場合に用いられる蒸着物質収納坩堝は、例
えば、タングステンやモリブデンという高融点金属、窒
化ホウ素とホウ化チタンとからなる焼結体又は炭素材料
等から形成されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上述したよう
な材料で形成された蒸着物質収納坩堝は、以下のような
欠点がある。 蒸着物質収納坩堝が、タングステンやモリブデンとい
う高融点金属からなる場合、蒸着物質収納坩堝の熱伝導
率が大きいため、蒸着物質収納坩堝を収納するハースラ
イナーの冷却がこの蒸着物質収納坩堝自体にも伝わり、
加熱・気化させるための熱効率が悪くなる。 蒸着物質収納坩堝が、窒化ホウ素とホウ化チタンとか
らなる焼結体の場合、蒸着物質として高融点の物質を用
いると、蒸着物質収納坩堝を収納するハースライナーは
水冷されているため、蒸着物質収納坩堝に生じる熱勾配
が大きくなり、その熱衝撃のため破壊が生じ、寿命が短
くなる。 蒸着物質収納坩堝が、炭素からなる場合、蒸着物質と
反応しやすく、原料中に不純物が混入しやすくなる。

【０００５】本発明は前記課題に鑑みてなされたもので
あり、電子ビームを用いた蒸発源において使用する場合
にも、断熱性を有し、原料中に不純物を混入させ難い蒸
着物質収納坩堝を提供することを目的としたものであ
る。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明によれば、電子ビ
ームを利用した蒸発源本体に載置される蒸着物質収納坩
堝であって、前記坩堝がホウ化ジルコニウム、ホウ化ク
ロム、ホウ化ハフニウム、ホウ化タンタル、炭化チタ
ン、炭化ジルコニウム、炭化クロムからなる群から選ば
れた少なくとも１種の化合物と、窒化アルミニウムと、
窒化ホウ素とを含む混合物からなる蒸着物質収納坩堝が
提供される。

【０００７】本発明者らは、一般に熱衝撃に対して破損
しやすい性質を有する脆性物質であるセラミックの焼結
体を、上記の組み合わせて使用することにより、優れた
機能を有する蒸着物質収納坩堝を得ることができること
を見い出し本発明に至った。本発明における電子ビーム
を利用した蒸発源は、特にその用途が限定されるもので
はなく、例えば公知の真空蒸着装置等に用いることがで
きる。また、蒸発源としては、原料物質を収納するため
の本発明の蒸着物質収納坩堝を収納することができるハ
ースライナーを有していることが好ましい。

【０００８】本発明における蒸着物質収納坩堝は、ホウ
化ジルコニウム（ＺｒＢ_X ）、ホウ化クロム（Ｃｒ
Ｂ_X ）、ホウ化ハフニウム（ＨｆＢ_X ）、ホウ化タンタ
ル（ＴａＢ_X ）、炭化チタン（ＴｉＣ）、炭化ジルコニ
ウム（ＺｒＣ_X ）、炭化クロム（ＣｒＣ_X ）からなる群
から選ばれた少なくとも１種の化合物と、窒化アルミニ
ウムと、窒化ホウ素とを含む混合物からなる。上記群か
ら選ばれた少なくとも１種又は２種以上の化合物は４０
重量％〜６０重量％、窒化アルミニウムは１５重量％〜
３５重量％、窒化ホウ素は２５重量％〜４５重量％で含
有されているのが好ましい。

【０００９】この蒸着物質収納坩堝の形状は、使用する
蒸発源におけるハースライナーに収納することができる
形状であれば特に限定されるものではない。例えば、坩
堝側面から底部にかけて均一な膜厚を有する鉢型形状、
坩堝側面及び底部はほぼ同様の膜厚を有するが、側面か
ら底部にかけた曲面部のみがやや肉厚に形成された鉢型
形状等が挙げられる。

【００１０】本発明においては、ホウ化ジルコニウム、
ホウ化クロム、ホウ化ハフニウム、ホウ化タンタル、炭
化チタン、炭化ジルコニウム、炭化クロムからなる群か
ら選ばれた少なくとも１種の化合物又は２種以上の化合
物と、窒化アルミニウムと、窒化ホウ素を含む混合物を
前記重量％になるように混合し、焼結させる。焼結にあ
たっては、１８００℃〜２２００℃の温度にて５０ｋｇ
／ｃｍ² 〜３００ｋｇ／ｃｍ² の圧力下で焼結させるこ
とが好ましい。

【００１１】

【作用】本発明の蒸着物質収納坩堝は、断熱効果を有
し、加熱効率に優れているため、蒸着物質を加熱・気化
させる場合に、蒸発速度を大きくするのが容易となると
ともに、断熱性付与のために蒸着物質収納坩堝を厚膜に
形成する必要がなく、蒸発源の容量低下の防止が図られ
ることとなる。また、本発明の蒸着物質収納坩堝は、耐
熱衝撃性に優れているため寿命が長くなる。さらに、本
発明の蒸着物質収納坩堝は、融点又は昇華する温度が高
い物質を用いて製造されているため、高融点金属を蒸着
物質として溶解させた場合にも、坩堝を構成する物質が
溶解することなく、よって蒸着物質中に不純物として混
入することもない。

【００１２】

【実施例】本発明の蒸着物質収納坩堝の実施例を以下に
示す。 実施例１ ＺｒＢ₂ 、ＢＮ、ＡｌＮよりなる粉末を混和し、１９８
０℃にて１８０ｋｇ／ｃｍ² の圧力を加えながら焼結さ
せた。なお、各粉末の混合量は、焼結品の成分としてＺ
ｒＢ₂ が４０重量％、ＢＮが４０重量％、ＡｌＮが２０
重量％となるように配合した。 実施例２ ＴｉＣ、ＢＮ、ＡｌＮよりなる粉末を混和し、１９８０
℃にて１８０ｋｇ／ｃｍ² の圧力を加えながら焼結させ
た。なお、各粉末の混合量は、焼結品の成分としてＴｉ
Ｃが４０重量％、ＢＮが４０重量％、ＡｌＮが２０重量
％となるように配合した。

【００１３】上記実施例１及び２による焼結品を、図１
に示したような鉢型の蒸着物質収納坩堝１に加工した。
この蒸着物質収納坩堝１を、図示されていない真空容器
内における図２に示す蒸発源のハースライナー２に収納
した。本発明による蒸着物質収納坩堝中に蒸着物質とし
てホウ素（純度９９．５％）のペレットを入れ、１×１
０^-6Ｔｏｒｒ以下の真空度に保持した容器内にて、電子
ビームを利用した蒸発源により、ペレットを加熱・気化
させた。

【００１４】この際、１０ｋＶで１００ｍＡの電流を電
子ビームのフィラメントに流すことによって、この電子
ビームにより蒸発するホウ素ペレットの蒸発速度が０．
５ｎｍ／秒になるように、ホウ素ペレットを溶解させ
た。そしてＳＵＳ３０４よりなる基体上に１μｍの膜厚
のホウ素膜を形成し、その後電子ビームによる加熱を止
めた。この作業を５回繰り返し行ったが、本発明による
蒸着物質収納坩堝は使用中破損することがなかった。

【００１５】また、作製された膜をＸ線光電子分光（Ｘ
ＰＳ）法により分析したところ、Ａｌ、Ｚｒ、Ｃ、Ｔｉ
のような不純物は検出されなかった。 比較例１ 実施例１と同様にして、図１と同様の形状をしたＭｏの
蒸着物質収納坩堝を使用してホウ素を加熱・気化させ
た。この際、０．５ｎｍ／秒の蒸発速度を得るためには
１０ｋＶで３００ｍＡの電流が必要であった。

【００１６】なお、その他の条件は実施例１と同様であ
った。 比較例２ 実施例１と同様にして、図１の形状をしたＺｒＢ_X が６
０％、ＢＮが４０％よりなる蒸着物質収納坩堝を使用し
てホウ素を加熱・気化させた。この際、１００ｍＡで
０．５ｎｍ／秒の蒸発速度が得られたものの、ホウ素を
加熱・気化させている間に蒸着物質収納坩堝が破損し、
２回以上同じ作業を繰り返すことができなかった。

【００１７】なお、その他の条件は実施例１と同様であ
った。

【００１８】

【発明の効果】本発明によれば、電子ビームを利用した
蒸発源本体に載置される蒸着物質収納坩堝であって、前
記坩堝がホウ化ジルコニウム、ホウ化クロム、ホウ化ハ
フニウム、ホウ化タンタル、炭化チタン、炭化ジルコニ
ウム、炭化クロムからなる群から選ばれた少なくとも１
種の化合物と、窒化アルミニウムと、窒化ホウ素を含む
混合物からなるので、断熱効果を有し、加熱効率に優れ
た性質を示す。よって、大きな蒸発速度で蒸着物質を蒸
発させることができるとともに、断熱性付与のために蒸
着物質収納坩堝を厚膜に形成する必要がなく、蒸発源の
容量低下の防止を図ることができる。

【００１９】また、耐熱衝撃性に優れているため、寿命
の長い蒸着物質収納坩堝を得ることができ、成膜中にお
ける該坩堝の破損による作業の中断を防止することがで
きる。よって、蒸着物質収納坩堝にかかるコストの低減
及び生産効率の低下を防止することができる。さらに、
融点又は昇華する温度が高い物質を用いて製造されてい
るため、高融点金属を蒸着物質として溶解した場合に
も、坩堝を構成する物質が溶解することがなく、蒸着物
質中に不純物が混入することを防止することができる。

【００２０】従って、蒸着作業の効率向上と坩堝の高寿
命化とによるコストダウンを実現することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の蒸着物質収納坩堝の実施例を示す要部
の概略断面図である。

【図２】本発明の蒸着物質収納坩堝を使用する際のハー
スライナーへの収納を説明するための概略図である。

【符号の説明】

１ 蒸着物質収納坩堝 ２ ハースライナー

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 電子ビームを利用した蒸発源本体に載置
   される蒸着物質収納坩堝であって、前記坩堝がホウ化ジ
   ルコニウム、ホウ化クロム、ホウ化ハフニウム、ホウ化
   タンタル、炭化チタン、炭化ジルコニウム、炭化クロム
   からなる群から選ばれた少なくとも１種の化合物と、窒
   化アルミニウムと、窒化ホウ素とを含む混合物からなる
   ことを特徴とする蒸着物質収納坩堝。
2. 【請求項２】 ホウ化ジルコニウム、ホウ化クロム、ホ
   ウ化ハフニウム、ホウ化タンタル、炭化チタン、炭化ジ
   ルコニウム、炭化クロムからなる群から選ばれた化合物
   が４０重量％〜６０重量％、窒化アルミニウムが１５重
   量％〜３５重量％、窒化ホウ素が２５重量％〜４５重量
   ％で含有される請求項１記載の蒸着物質収納坩堝。
3. 【請求項３】 蒸着物質収納坩堝が、蒸発源を構成する
   ハースライナーに収納されるものである請求項１又は２
   記載の蒸着物質収納坩堝。