Brevet FR2593344A1 — publié le 19870724

SOURCE DE FAISCEAUX MOLECULAIRES La présente invention est relative à une source de vaporisation pour évaporation sous vide destinée à servir dans un appareil pour épitaxie par faisceau moléculaire, etc. Comme présenté dans le brevet des E.U.A. n 4 137 865; la structure fondamentale d'une source de vaporisation pour évaporation sous vide possède une construction dans la- quelle un creuset qui contient une substance de source qui est du métal en fusion est soutenu latéralement par un support, une source de chauffage telle qu'un moyen de chauffage par effet Joule ou un moyen de chauffage par induction à haute tréquence est disposée autour du creu- set, et des plaques formant écrans contre le rayonnement de chaleur sont placées autour de la source de chauffage et sous celle-ci et sont entourées par une paroi exté- rieure. Dans la source de vaporisation pour évaporation sous vide ainsi construite, la substance de source chauffée par la source de chauffage prend la forme de faisceaux moléculaires dont certains s'échappent directement par l'ouverture du creuset qui est un orifice d'éjection et dont les autres adhèrent à la surface de la paroi du creuset et se vaporisent de nouveau depuis celle-ci. A cette occasion, dans le cas o la température de la sur- face de la paroi du creuset est inférieure au point de vaporisation de la substance de source, cette substance de source adhère et se dépose sur la surface de la paroi du creuset. Quand la substance de source qui a adhéré sur la surface de la paroi tombe, le phénomène de col- lision dans lequel la substance de source s'échappe sous forme de particules se produit. Si des grains adhèrent à une couche mince évaporée, ils constituent la cause des défauts de la couche mince. La présente invention a été réalisée compte tenu du problème de la technique antérieure, et elle vise à réa- liser une source de vaporisation pour évaporation sous vide dans laquelle une chute de température perceptible à l'orifice d'un creuset est supprimée par cette source pour obtenir une répartition uniforme de la température dans le creuset afin d'éliminer le phénomène de collision et de rendre uniformes les quantités de faisceaux molécu- laires soumises à des à-coups, grâce à quoi la qualité de la couche mince évaporée peut être améliorée. L'invention sera décrite en regard des dessins annexés, sur lesquels: la Fig. 1 est une vue en coupe verticale des parties essentielles de la première forme de réalisation de la présente invention; la Fig. 2 est une vue en perspective de la première forme de réalisation; la Fig. 3 est une vue en coupe verticale des parties essentielles de la deuxième forme de réalisation de la présente invention; la Fig. 4 est une vue partielle agrandie de la deu- xième forme de réalisation; la Fig. 5 est un schéma étalé d'un dispositif de chauf- fage à utiliser dans la deuxième forme de réalisation; la Fig. 6 est une vue en coupe verticale des parties essentielles de la troisième forme de réalisation de la présente invention; la Fig. 7 est une vue en coupe selon la ligne VII-VII indiquée sur la Fig. 6; la Fig. 8 est un schéma étalé d'un dispositif de chauffage à utiliser dans la troisième forme de réali- sation; et la Fig. 9 est une vue en coupe de la quatrième forme de réalisation de la présente invention. La présente invention sera décrite ci-après en réfé- rence à certains des dessins (Figures 1 à 4 et Figures 7 et 8) illustratifs de formes de réalisation. Dans une source de vaporisation pour évaporation sous vide dans laquelle un dispositif de chauffage est disposé autour d'un creuset 2 contenant un métal à vaporiser, un dispositif de chauffage 12 (22, 32) est formé de par- ties rectilignes et de parties extrêmes en forme de U qui se répètent de façon continue à intervalles égaux, les parties rectilignes sont agencées de façon à s'étendre dans le sens vertical du creuset, et les parties extrêmes supérieures 12A en forme de U du dispositif de chauffage sont pliées radialement vers l'extérieur à des positions localisées sur le pourtour externe de l'ouverture 2A du creuset (cf. Figures 1 et 2). En outre, les parties en U du dispositif de chauffage pliées radialement vers l'extérieur à des positionsloca- lisées sur le pourtour externe de l'ouverture 2A du creu- set sont rabattues vers le bas afin d'entourer doublement le pourtour externe de l'ouverture 2A du creuset avec les parties pliées du dispositif de chauffage (cf. Figures 3 et 4). En outre, la portion à double agencement des parties pliées du dispositif de chauffage a une structure dans laquelle un dispositif intérieur de chauffage 32B1 et un dispositif extérieur de chauffage 32B2 ne se chevau- chent pas l'un l'autre (cf. Figures 7 et 8). Grâce à la construction ci-dessus, la quantité de chauf- fage produite par le dispositif de chauffage sur le pourtour externe de l'ouverture 2A du creuset est plus grande que la quantité de chauffage produite par le dispositif de chauffage sur le pourtour externe du fond du creuset, si bien qu'il ne se produit pas de chute de température à l'ouverture 2A du creuset. Les formes de réalisation de la présente invention seront maintenant davantage détaillées en référence aux dessins. Les Figures 1 et 2 représentent la première forme de réalisation de la présente invention. Le repère 2 désigne un creuset pour contenir une substance 1 de source qui est du métal en fusion. Un dispositif 12 de chauffage en feuille de métal qui est formé de parties rectilignes et de parties extrêmes en forme de U se répétant de façon continue à intervalles égaux comme représenté sur la Fig. 5 est disposé autour du creuset 2, les parties rectilignes s'étendant verti- calement. Les parties extrêmes supérieures en U 12A du dispositif de chauffage 12 en feuille métallique sont pliées radiaiement vers l'extérieur (sur la Fig. 5, per- pendiculairement à la feuille de papier), et elles s'é- tendent de manière rayonnée le long de la surface infé- rieure d'un rebord 2C formé sur le pourtour externe de l'ouverture 2A du creuset 2. Comme les autres éléments constituant la source de vaporisation pour évaporation sous vide sont les mêmes que dans la structure fondamen- tale de la technique antérieure, on s'abstiendra de les décrire. Il a déjà été expliqué, à propos de la technique an- térieure, que les abords de l'ouverture 2A du creuset 2 ont une température inférieure à celle du reste du creuset 2. A cet égard, il est ordinaire que le creuset 2 soit pourvu du rebord 2C. Cependant, en général, il n'a jusqu'à présent pas été réalisé de creuset 2 pour chauffer spécialement cerebord 2C. De ce fait, la présence du rebord 2C sur le creuset 2 a créé un facteur pour abaisser encore davantage la température aux abords de l'ouverture 2A du creuset. En revanche, selon la pré- sente invention, le dispositif de chauffage 12 est plié au niveau des parties extrêmes supérieures et est disposé le long du rebord 2C, si bien que le rebord 2C peut lui aussi être chauffé pour supprimer la chute de température aux abords de l'ouverture 2A du creuset et pour améliorer la répartition des températures à l'intérieur du creuset 2. Les Figures 3, 4 et 5 représentent la deuxième forme de réalisation de la présente invention. Considérant ces figures, un dispositif de chauffage 22 utilisé pour la deuxième forme de réalisation est formé de la même manière que le dispositif de chauffage 12 de la première forme de réalisation, et les parties extrêmes supérieures en U 22A de celui-ci sont pliées vers l'ex- térieur (perpendiculairement à la feuille de papier sur la Fig. 5) à une position P1 sur la Fig. 1 et sont en outre pliées vers le bas à une position P2, pour créer une structure dans laquelle les parties extrêmes supé- rieures du dispositif de chauffage 22 sont rabattues comme représenté sur la Fig. 4. Ainsi, le dispositif de chauf- fage 22 est agencé de façon à s'étendre le long de la surface inférieure du rebord 2C et à entourer doublement le pourtour extérieur de l'ouverture 2A du creuset. La présente forme de réalisation est plus efficace que la première forme de réalisation pour supprimer la chute de température à l'ouverture 2A du creuset. Les Figures 6, 7 et 8 représentent la troisième forme de réalisation de la présente invention. Un dispositif de chauffage 32 utilisé pour la troi- sième forme de réalisation est un dispositif de chauffage en feuille métallique ayant la même forme que le dispo- sitif de chauffage 22 en feuille métallique utilisé dans la deuxième forme de réalisation, et les parties supérieures en U 32A de celui-ci sont pliées et rabattues, respecti- vement aux positions P3 et P4 de la Fig. 8 (sur la Fig. 8, parallèlement à la feuille de papier). Dans la présente forme, les parties rectilignes 32B du dispositif de chauf- fage 32 sont couch6es aux positions des parties pliées P3 et P4 (les courbures étant indiquées par les repères 32B'). Ainsi, le dispositif de chauffage est déporté dans le sens de la périphérie du creuset (latéralement sur la Fig. 8) au niveau des parties rabattues, grâce à quoi les parties rectilignes internes 32B1 et les parties recti- lignes externes 32B2 du dispositif de chauffage ne se chevauchent pas les unes les autres dans le sens radial de celles-ci, comme représenté sur la vue en coupe de la Fig. 7. La troisième forme de réalisation est encore plus efficace pour supprimer la chute de température à l'ou- verture 2A du creuset que ne l'est la deuxième forme de réalisation. En particulier, comme les dispositifs inté- rieur et extérieur de chauffage 32B1 et 32B2 se chevau- chent à peine dans le sens radial, on peut s'attendre à un renforcement du rendement du dispositif de chauffage. La température de l1 surface du dispositif de chauffage peut ainsi être diminuée au point que l'émission de gaz préjudiciables à la qualité de la couche mince et issus de la surface du dispositif de chauffage peut être sup- primée pour améliorer a qualité de la couche mince. La Fig. 9 représente la quatrième forme de réalisation de la présente invention. Alors que chacune des première à troisième formes de réalisation a concerné le creuset 2 à rebord 2C, la présente forme de réalisation s'applique à un creuset 3 sans rebord. La chute de température à l'ouverture 2A du creuset peut aussi être supprimée de telle manière que n'importe lequel des dispositifs de chauffage 12, 22 et 32 utilisés dans les première à troisième formes de réalisation décrites précédemment soit disposé de manière amovible sur le creuset 3 sans rebord. Bien que le dispositif de chauffage en feuille métal- lique sous forme de plaque ait été utilisé dans n'importe laquelle des première à quatrième formes de réalisations, il peut aussi bien être remplacé par un dispositif de chauffage à fil métallique. En outre, bien que les par- ties extrêmes supérieures en U 12A, 22A et 32A des dis- positifs de chauffage soient pliées sensiblement à angle droit dans les première à troisième formes de réalisation, elles peuvent aussi bien être;coudés de manière circulaire. REVENDICATIONS 1. Source de vaporisation pour évaporation sous vide dans laquelle un dispositif de chauffage (12) est disposé autour d'un creuset (2) qui contient un métal à vaporiser, caractérisée en ce que le dispositif de chauf- fage (12) est formé de parties rectilignes et de parties extrêmes en forme de U qui se répètent de façon continue à intervalles égaux, en ce que lesdites parties rectili- gnes sont agencées de façon à s'étendre dans le sens ver- tical du creuset (2), et en ce que les parties en U sont pliées vers l'extérieur à des positions localisées sur le pourtour externe d'une ouverture (2A) du creuset. 2. Source de vaporisation pour évaporation sous vide selon la revendication 1, caractérisée en ce que les parties en U du dispositif de chauffage pliées radia- lement vers l'extérieur à des positions sur le pourtour externe de l'ouverture du creuset sont rabattues vers le bas afin d'entourer doublement le pourtour externe de l'ouverture du creuset avec le dispositif de chauffage. 3. Source de vaporisation pour évaporation sous vide selon la revendication 2, caractérisée en ce que la portion double du dispositif de chauffage comporte un agencement dans lequel les parties rectilignes d'un dispositif intérieur de chauffage et d'un dispositif ex- térieur de chauffage sont décalées les unes par rapport aux autres selon une circonférence. 4. Source de vaporisation pour évaporation sous vide dans laquelle un dispositif de chauffage est disposé autour d'un creuset qui contient un métal à vaporiser, caracté- risée en ce que dispositif de chauffage est formé de par- ties rectilignes et de parties extrêmes en U qui se répè- tent de façon continue à intervalles égaux, en ce que les parties rectilignes sont agencées de manière amovible sur le creuset de façon à s'étendre dans le sens vertical du creuset, et en ce que le dispositif de chauffage est plié vers l'extérieur à des positions localisées sur le pourtour externe du creuset afin d'empêcher la température de diminuer à l'entrée du creuset. 1/2 FIG. 1 FIG. 2 12A' FIG. 3 2A 2C ArKik22A FIG. 4 P1 22A