JP2005068510A - 傾斜組成膜製造装置 - Google Patents

Abstract

【課題】基板面上に膜厚が一定の比率で連続的に変化し規則的な勾配を持つ傾斜組成膜を形成可能にする。
【解決手段】蒸発源１００と基板３００との間に遮蔽板２００を設置するとともに、蒸発源１００の一端１ａと遮蔽板２００の蒸気誘導端面Ｘ１Ｘ２とを結ぶ延長線が基板３００の基板面Ｎ１Ｍ１Ｍ２Ｎ２となす蒸気衝突角度と、蒸発源１００の他端１ｂと遮蔽板２００の蒸気誘導端面Ｘ１Ｘ２とを結ぶ延長線が基板面Ｎ１Ｍ１Ｍ２Ｎ２となす蒸気衝突角度がそれぞれ７５度〜１０５度の範囲となるように蒸発源１００、遮蔽板２００、基板３００の位置を調節する。
【選択図】図１

Description

本発明は、蒸発源からの蒸気を基板の表面で受け止める際に、蒸発源と基板との間に配置した遮蔽板の遮蔽効果によって基板の表面に傾斜組成膜を形成するようにした傾斜組成膜製造装置に関し、特に傾斜組成膜の膜厚を一定の比率で連続的に変化させ規則的な勾配を持たせるための技術に関する。

一般に、傾斜組成合金は、目標組成を持つ複数個の合金をあらかじめ用意し、これらを組成比率の順に張り合わせて焼結一体化し、張り合わせた方向の組成分布に傾斜を持たせることによって製造することができる。このような傾斜組成合金は、近年では例えば遮熱材料、応力緩和を要する部品、接合性向上を要する接合などで多く活用されている。傾斜組成合金の製造装置としては、均熱の加熱部分を持った通常の焼結炉装置が用いられる（例えば非特許文献１参照）。

蒸発源において物質（被蒸発材料）を蒸発させると、蒸発したその物質の蒸気は空間のあらゆる方向に飛び出すという性質がある。この性質を利用して、蒸発源の上部に基板を設置し、蒸発源からの蒸気をこの基板の表面で受け止めるようにすると、基板面には、蒸気が円状や楕円状に近似した模様を描きながら付着して膜が形成される。このようにすることで、基板面上に膜厚を無秩序に傾斜させた傾斜組成膜を製造することができる。この場合の傾斜組成膜の製造装置としては、真空容器の中に蒸発源と基板を内蔵した通常の真空蒸着装置を用いることができる（例えば非特許文献２参照）。

物質の上記性質を利用して、図１７に示すように、複数の蒸発源１０ａ，１０ｂ，１０ｃに異なる被蒸発材料を別々に収納し、これらを同時に蒸発させ、各蒸発源からの蒸気を重畳させて基板３０の表面で受け止めることにより、基板面上に組成分布を無秩序に傾斜させた傾斜組成合金膜を製造することができる。この場合の傾斜組成合金膜の製造装置としても、真空容器の中に蒸発源と基板を内蔵した通常の真空蒸着装置を用いることができる（例えば非特許文献２参照）。
社団法人未踏科学技術協会、傾斜機能材料研究会偏集「傾斜機能材料」工業調査会発行、１９９３年２月１０日発行、第２頁、図１．１、第５０頁、図２．２７、第５１頁、写真２．４。 日刊工業新聞社、金持徹編集「真空技術ハンドブック」１９９０年３月３１日発行、第４９９頁、６．１．２蒸着装置と蒸着法、第５００頁、図６．１．２真空蒸着装置の基本構成。

しかしながら、非特許文献１のように焼結一体化して得た傾斜組成合金では、組成分布が連続的ではなく段階的に変化することになる。この状態では化学、金属、セラミックス材料分野で常用されているような良質な組成分布は得られない。これを是正するためには天文学的な個数の合金をあらかじめ用意して積層しなければならず、実用性に乏しい。

非特許文献２のような真空蒸着技術を使用した場合には、基板面上の傾斜組成膜の組成分布は連続的な変化を持つこととなるが、その組成分布は無秩序であり、やはり化学、金属、セラミックス材料分野で常用されているような良質な組成分布は得られず、実用性に乏しい。なお、非特許文献２の図６．１．２は、真空蒸着装置の基本的な構成を示すものであり、同文献には、より良質な成膜を得るための技術については記載されていない。

本発明は、このような従来技術の課題を解決するためになされたものであり、その目的とするところは、基板面上に膜厚が一定の比率で連続的に変化し規則的な勾配を持つ傾斜組成膜を形成し得る傾斜組成膜製造装置を提供することにある。

第１の本発明に係る傾斜組成膜製造装置は、被蒸発材料を備えた蒸発源と、前記蒸発源に対向して配置された基板と、前記蒸発源と前記基板との間に配置され、前記被蒸発材料から蒸発した蒸気の一部を遮蔽するための遮蔽面とその蒸気の残部を基板面上の所定位置に誘導するための蒸気誘導端面を備えた遮蔽板と、を有し、前記蒸発源の一端と前記遮蔽板の蒸気誘導端面とを結ぶ延長線が前記基板面となす蒸気衝突角度と、前記蒸発源の他端と前記遮蔽板の蒸気誘導端面とを結ぶ延長線が前記基板面となす蒸気衝突角度がそれぞれ７５度〜１０５度の範囲となるように前記基板、前記遮蔽板、前記蒸発源の位置を調節したことを特徴とする。

本発明にあっては、蒸発源と基板との間に遮蔽板を配置することによって、遮蔽板の蒸気誘導端面が、遮蔽面により遮蔽されなかった蒸気の残部を基板面上の所定位置に誘導して成膜量分布に傾斜を与えるようにしている。これと共に、蒸発源の一端と蒸気誘導端面とを結ぶ延長線が基板面となす蒸気衝突角度と、蒸発源の他端と蒸気誘導端面とを結ぶ延長線が基板面となす蒸気衝突角度がそれぞれ７５度〜１０５度の範囲となるようにしたことで、成膜厚さの均一性を確保する上で相乗効果が得られ、基板面上における中心部と周辺部とでの成膜厚さの違いが一定範囲内に制限されるようにしている。

第２の本発明に係る傾斜組成膜製造装置は、被蒸発材料を備えた第１蒸発源および第２蒸発源と、前記各蒸発源に対向して配置された基板と、前記各蒸発源と前記基板との間に配置され、前記被蒸発材料から蒸発した蒸気の一部を遮蔽するための遮蔽面とその蒸気の残部を基板面上の所定位置に誘導するための第１蒸気誘導端面および第２蒸気誘導端面を備えた遮蔽板と、を有し、第１蒸発源の一端と前記遮蔽板の第１蒸気誘導端面とを結ぶ延長線が前記基板面に交差する交点と、第１蒸発源の他端と前記遮蔽板の第２蒸気誘導端面とを結ぶ延長線が前記基板面に交差する交点とが一致し、かつ各延長線が前記基板面となす蒸気衝突角度がそれぞれ７５度〜１０５度の範囲になるとともに、第２蒸発源の一端と前記遮蔽板の第１蒸気誘導端面とを結ぶ延長線が前記基板面に交差する交点と、第２蒸発源の他端と前記遮蔽板の第２蒸気誘導端面とを結ぶ延長線が前記基板面に交差する交点とが一致し、かつ各延長線が前記基板面となす蒸気衝突角度がそれぞれ７５度〜１０５度の範囲となるように前記基板、前記遮蔽板、第１蒸発源、第２蒸発源の位置を調節したことを特徴とする。

本発明にあっては、２成分系の傾斜組成膜の形成においても、基板面の一端から他端へ向かう各位置における成膜厚さが連続的に変化すると共に、第１蒸発源の一端からの蒸気と他端からの蒸気、第２蒸発源の一端からの蒸気と他端からの蒸気の全てについての蒸気衝突角度が７５度〜１０５度の範囲となるようにしたことで、基板面上における中心部と周辺部とでの成膜厚さの違いが一定範囲内に制限されるようにしている。

第３の本発明に係る傾斜組成膜製造装置は、被蒸発材料を備えた第１蒸発源、第２蒸発源、第３蒸発源と、前記各蒸発源に対向して配置された基板と、前記各蒸発源と前記基板との間に配置され、前記被蒸発材料から蒸発した蒸気の一部を遮蔽するための遮蔽面とその蒸気の残部を基板面上の所定位置に誘導するための第１蒸気誘導端面、第２蒸気誘導端面、第３蒸気誘導端面を備えた遮蔽板と、を有し、第１蒸発源の一端と前記遮蔽板の第１蒸気誘導端面とを結ぶ延長線が前記基板面となす蒸気衝突角度と、第１蒸発源の他端と前記遮蔽板の第１蒸気誘導端面とを結ぶ延長線が前記基板面となす蒸気衝突角度がそれぞれ７５度〜１０５度の範囲となり、第２蒸発源の一端と前記遮蔽板の第２蒸気誘導端面とを結ぶ延長線が前記基板面となす蒸気衝突角度と、第２蒸発源の他端と前記遮蔽板の第２蒸気誘導端面とを結ぶ延長線が前記基板面となす蒸気衝突角度がそれぞれ７５度〜１０５度の範囲となり、第３蒸発源の一端と前記遮蔽板の第３蒸気誘導端面とを結ぶ延長線が前記基板面となす蒸気衝突角度と、第３蒸発源の他端と前記遮蔽板の第３蒸気誘導端面とを結ぶ延長線が前記基板面となす蒸気衝突角度がそれぞれ７５度〜１０５度の範囲となるように前記基板、前記遮蔽板、第１蒸発源、第２蒸発源、第３蒸発源の位置を調節したことを特徴とする。

本発明にあっては、３成分系の傾斜組成膜の形成においても、基板面の一端から他端へ向かう各位置における成膜厚さが連続的に変化すると共に、第１蒸発源の一端からの蒸気と他端からの蒸気、第２蒸発源の一端からの蒸気と他端からの蒸気、第３蒸発源の一端からの蒸気と他端からの蒸気の全てについての蒸気衝突角度が７５度〜１０５度の範囲となるようにしたことで、基板面上における中心部と周辺部とでの成膜厚さの違いが一定範囲内に制限されるようにしている。

本発明によれば、基板面上の一端から他端に向かう各位置における成膜厚さが一定の比率で連続的に変化し規則的な勾配を持つ良質な傾斜組成膜を形成することができる。

［第１の実施の形態］
（傾斜組成膜製造装置の基本構成）
本実施の形態における傾斜組成膜製造装置は、蒸発源に収納された被蒸発材料を蒸発させ、基板面上の対象位置への蒸気の到達量に規則的な勾配を持たせて成膜することにより、基板面上の少なくとも１方向において傾斜組成を有する薄膜若しくはそれと同等の傾斜組成を有する薄膜を得るための成膜室装置と、被蒸発材料を蒸発させるための加熱装置と、成膜室装置内部の雰囲気の圧力を調整するための排気装置とを備え、これら成膜室装置と加熱装置と排気装置とが気密性を持ってステンレス部材で連結された構成である。

図１は、成膜室装置の構成を模式的に示した側面図である。ここでは、被蒸発材料が１成分の場合の傾斜組成膜製造装置について説明する。同図の成膜室装置では、被蒸発材料を収納した蒸発源１００を細長形状とする。蒸発源１００の一端は１ａ、他端は１ｂとする。蒸発源１００に対向して基板３００を配置し、蒸発源１００と基板３００との間に遮蔽板２００を配置する。

図２に示すように、遮蔽板２００は、頂点をＸ１，Ｙ１，Ｙ２，Ｘ２とする四角形状であり、被蒸発材料から蒸発した蒸気の一部を遮蔽するための遮蔽面とその蒸気の残部を上方の基板面上の所定位置に誘導するための蒸気誘導端面を備える。ここでは、遮蔽面をＸ１Ｙ１Ｙ２Ｘ２で示し、蒸気誘導端面をＸ１Ｘ２で示す。

図３に示すように、基板３００は、頂点をＮ１，Ｍ１，Ｍ２，Ｎ２とする四角形状であり、遮蔽板２００によって遮蔽されなかった蒸気を付着させるための基板面を備える。ここでは、基板面をＮ１Ｍ１Ｍ２Ｎ２と示す。

細長状の蒸発源１００と遮蔽板２００の遮蔽面Ｘ１Ｙ１Ｙ２Ｘ２は、平行となるようにそれぞれ配置される。また、遮蔽板２００の遮蔽面Ｘ１Ｙ１Ｙ２Ｘ２と基板３００の基板面Ｎ１Ｍ１Ｍ２Ｎ２も平行となるようにそれぞれ配置される。

（傾斜組成膜の成膜原理）
上記構成の傾斜組成膜製造装置では、加熱装置によって蒸発源１００内に収納された被蒸発材料を加熱して蒸発させ、遮蔽板２００の遮蔽面Ｘ１Ｙ１Ｙ２Ｘ２により蒸気の一部を遮蔽するとともに、遮蔽板２００の蒸気誘導端面Ｘ１Ｘ２によって蒸気の残部を基板３００の基板面Ｎ１Ｍ１Ｍ２Ｎ２上の所定位置に誘導し付着させ、成膜厚さの分布に規則的な勾配を持った傾斜組成膜を形成する。以下、図１を用いてより詳細に説明する。

蒸発源１００の一端１ａから蒸発した蒸気は、一部は遮蔽面Ｘ１Ｙ１Ｙ２Ｘ２に遮蔽されるが、残りの大部分は基板面Ｎ１Ｍ１Ｍ２Ｎ２に到達する。この場合、その蒸気は、遮蔽板２００の蒸気誘導端面Ｘ１Ｘ２と蒸発源１００の一端１ａとを結ぶ延長線と基板面Ｎ１Ｍ１Ｍ２Ｎ２とが交差するイ点に到達する。図１に示す蒸発源１００の一端１ａの僅か左側から蒸発した蒸気は、基板面Ｎ１Ｍ１Ｍ２Ｎ２のイ点の僅か右側に到達し、基板面Ｎ１Ｍ１Ｍ２Ｎ２上のイ点より左側は、蒸発した蒸気が全く到達しない部分となる。すなわち、イ点が、蒸気が到達する領域と蒸気が到達しない領域との境界の点となる。

一方、蒸発源１００の他端１ｂから蒸発した蒸気は、基板面Ｎ１Ｍ１Ｍ２Ｎ２のロ点に到達する。蒸発源１００の他端１ｂの僅か右側から蒸発した蒸気は、ロ点の僅か左側に到達する。すなわち、ロ点が、蒸気が到達する領域と蒸気が到達しない領域との境界の点となる。

蒸発源１００を移動して、同図に示すように蒸発源の一端を２ａ、他端を２ｂの位置とした場合や、蒸発源の一端を３ａ、他端を３ｂの位置とした場合、蒸発源の一端を４ａ、他端を４ｂの位置とした場合においても同様である。

このような構成においては、蒸発源１００は、特に細長状とすると、基板面Ｎ１Ｍ１Ｍ２Ｎ２上に到達する蒸気量にスム−ズな勾配を持たせることができ、遮蔽板２００による遮蔽効果と相俟って、規則的な勾配を持たせるのに好ましい。

しかし、このままでは、基板面Ｎ１Ｍ１Ｍ２Ｎ２への蒸気の衝突角度が基板面の中央部と周辺部とで相違することに起因して、基板面上の成膜量は基板面の中央部が多く、基板面の周辺部が少なくなる傾向があり、良質な成膜組成分布は得られない。

そこで、本実施の形態では、蒸発源１００の一端１ａおよび他端１ｂからの蒸気が基板面Ｎ１Ｍ１Ｍ２Ｎ２に衝突する際の交点イおよび交点ロにおける蒸気衝突角度がそれぞれ７５度〜１０５度（実質的には９０度プラス・マイナス１５度）の範囲となるようにすることで、基板面Ｎ１Ｍ１Ｍ２Ｎ２上の特に中心部と周辺部とでの成膜量の違いを一定範囲内に抑制し、良質な成膜組成分布が得られるようにする。

具体的には、蒸発源１００の一端１ａと遮蔽板２００の蒸気誘導端面Ｘ１Ｘ２とを結ぶ延長線と基板面Ｎ１Ｍ１Ｍ２Ｎ２とが交点イでなす蒸気衝突角度が７５度〜１０５度の範囲になるようにするとともに、蒸発源１００の他端１ｂと遮蔽板２００の蒸気誘導端面Ｘ１Ｘ２とを結ぶ延長線と基板面Ｎ１Ｍ１Ｍ２Ｎ２とが交点ロでなす蒸気衝突角度が７５度〜１０５度の範囲となるように、蒸発源１００、遮蔽板２００、基板３００の相対位置を調節する。

基板面Ｎ１Ｍ１Ｍ２Ｎ２への蒸気衝突角度を７５度〜１０５度の範囲とするのは、後述するように、蒸気衝突角度が７５度未満では、傾斜組成膜の成膜量（成膜厚さ）が、理想状態と比べて約９０％以下に低下し（成膜量が小となる）、良質の成膜状態とはならないからである。蒸気衝突角が６０度にまで低下すると、理想状態と比べて更に小さく７５％程度に低下し（成膜量が更に小となる）、一層良質の成膜状態とはならない。蒸気衝突角が３０度にまで低下すると、理想状態と比べて更に小さい２５％程度に小となり（成膜量が更に小となる）、一層良質の成膜状態とはならない。

一方、基板面Ｎ１Ｍ１Ｍ２Ｎ２への蒸気衝突角度が１０５度を越えた場合も、成膜量（成膜厚さ）は、理想状態と比べて約９０％以下に低下し（成膜量が小となる）、同様に良質の成膜状態とはならない。蒸気衝突角度が１２０度となると、理想状態と比べて更に小さく７５％程度に低下し（成膜量が更に小）となり一層良質の成膜状態とはならない。蒸気衝突角度が１５０度となると、理想状態と比べて更に小さく２５％程度に低下し（成膜量が更に小）、一層良質の成膜状態とはならない。

以上から、傾斜組成膜の良質な組成分布を得るためには、基板面Ｎ１Ｍ１Ｍ２Ｎ２への蒸気衝突角度を７５度〜１０５度の範囲とすることが最適である。

（蒸発源、遮蔽板、基板の相対的な位置関係）
本実施の形態では、基板面への蒸気衝突角度を７５度〜１０５度の範囲にするとともに、蒸発源１００と遮蔽板２００との距離をＰ、遮蔽板２００と基板３００との距離をＱとしたときのＰ／（Ｐ＋Ｑ）の値が０．１〜０．９の範囲となるように、蒸発源１００、遮蔽板２００、基板３００の位置を調節する。これは、Ｐ／（Ｐ＋Ｑ）の値が０．１よりも小さいと遮蔽板が蒸発源に近すぎ、この値が０．９よりも大きいと遮蔽板が基板に近すぎるため、いずれも良質な傾斜組成膜を形成することができないからである。Ｐ／（Ｐ＋Ｑ）の値を０．１〜０．９の範囲とすることで、基板面上における成膜厚さに連続性があり、かつ基板面の各位置における成膜量（成膜厚さ）が一定の比率で分布することとなる。

したがって、本実施の形態によれば、蒸発源１００と基板３００との間に遮蔽板２００を設置することによって、遮蔽板２００の蒸気誘導端面Ｘ１Ｘ２が遮断されなかった蒸気の残部を基板面上の所定位置に誘導して成膜量分布に傾斜を与えると共に、蒸発源１００の一端１ａと蒸気誘導端面Ｘ１Ｘ２とを結ぶ延長線が基板面Ｎ１Ｍ１Ｍ２Ｎ２となす蒸気衝突角度と、蒸発源１００の他端１ｂと蒸気誘導端面Ｘ１Ｘ２とを結ぶ延長線が基板面Ｎ１Ｍ１Ｍ２Ｎ２となす蒸気衝突角度がそれぞれ７５度〜１０５度の範囲となるようにしたことで、成膜厚さの均一性を確保する上で相乗効果が得られ、基板面上における中心部と周辺部とでの成膜量（成膜厚さ）の違いが一定範囲内に制限されるので、基板面上の一端から他端に向かう各位置における成膜量（成膜厚さ）が一定の比率で連続的に変化し規則的な勾配を持った良質な傾斜組成膜を形成することができる。

本実施の形態によれば、蒸発源１００と遮蔽板２００との距離をＰ、遮蔽板２００と基板３００との距離をＱとしたときのＰ／（Ｐ＋Ｑ）の値が０．１〜０．９の範囲となるように蒸発源１００、遮蔽板２００、基板３００の位置を調節したことで、基板面上での所定位置における成膜量の分布に規則的な勾配を持たせることができ、化学、金属、セラミックス材料分野で常用されているような良質な組成分布が得られ、さらに良質な傾斜組成膜を形成することができる。

［第２の実施の形態］
本実施の形態では、２個の蒸発源、２枚の遮蔽板を備えた２成分系の傾斜成膜製造装置について説明する。

図４の側面図に示すように、本実施の形態における傾斜成膜製造装置は、成膜室装置内に第１蒸発源１１０、第２蒸発源１２０、第１遮蔽板２１０、第２遮蔽板２２０、基板３００を備える。図示しない加熱装置、排気装置の構成については第１の実施の形態と同様である。

図５（ａ）の平面図および同図（ｂ）の断面図に示すように、第１遮蔽板２１０は四角形状であり遮蔽面Ｗ１Ｚ１Ｚ２Ｗ２および第１蒸気誘導端面Ｗ１Ｗ２を備える。第２遮蔽板２２０は同様に遮蔽面Ｙ１Ｘ１Ｘ２Ｙ２および第２蒸気誘導端面Ｘ１Ｘ２を備える。

第１遮蔽板２１０と第２遮蔽板２２０は、第１蒸気誘導端面Ｗ１Ｗ２と第２蒸気誘導端面Ｘ１Ｘ２が対向するように配置される。特に本実施の形態では、第１蒸気誘導端面Ｗ１Ｗ２と第２蒸気誘導端面Ｘ１Ｘ２とが平行となるように配置する。このように配置することで、第１蒸気誘導端面Ｗ１Ｗ２と第２蒸気誘導端面Ｘ１Ｘ２により蒸気通過領域Ｘ１Ｘ２Ｗ１Ｗ２を形成する。

また、第１蒸発源１１０、第２蒸発源１２０、第１遮蔽板２１０の遮蔽面Ｗ１Ｚ１Ｚ２Ｗ２、第２遮蔽板２２０の遮蔽面Ｙ１Ｘ１Ｘ２Ｙ２は平行となるようにそれぞれ配置する。これら遮蔽面Ｗ１Ｚ１Ｚ２Ｗ２、遮蔽面Ｙ１Ｘ１Ｘ２Ｙ２と、基板３００の基板面も平行となるようにそれぞれ配置する。

本傾斜組成膜製造装置における傾斜組成膜の成膜では、まず第１蒸発源１１０の一端１１ａと第１遮蔽板２１０の第１蒸気誘導端面Ｗ１Ｗ２とを結ぶ延長線が基板３００の基板面Ｎ１Ｍ１Ｍ２Ｎ２に交差する交点をリ点としたとき、この延長線と基板面Ｎ１Ｍ１Ｍ２Ｎ２とがリ点でなす蒸気衝突角度が７５度〜１０５度の範囲になるように第１蒸発源１１０、第１遮蔽板２１０、基板３００の位置を調節する。

さらに、第１蒸発源１１０の他端１１ｂと第２遮蔽板２２０の第２蒸気誘導端面Ｘ１Ｘ２とを結ぶ延長線が基板面Ｎ１Ｍ１Ｍ２Ｎ２に交差する交点がリ点に一致し、かつこの延長線と基板面Ｎ１Ｍ１Ｍ２Ｎ２とがリ点でなす蒸気衝突角度が７５度〜１０５度の範囲になるように第１蒸発源１１０、第２遮蔽板２２０、基板３００の位置を調節する。

第２蒸発源１２０については、その一端１２ｃと第１遮蔽板２１０の第１蒸気誘導端面Ｗ１Ｗ２とを結ぶ延長線が基板面Ｎ１Ｍ１Ｍ２Ｎ２に交差する交点をヌとしたとき、この延長線と基板面Ｎ１Ｍ１Ｍ２Ｎ２とがヌ点でなす蒸気衝突角度が７５度〜１０５度の範囲になるように第２蒸発源１２０、第１遮蔽板２１０、基板３００の位置を調節する。

さらに、第２蒸発源１２０の他端１２ｄと第２遮蔽板２２０の第２蒸気誘導端面Ｘ１Ｘ２とを結ぶ延長線が基板面Ｎ１Ｍ１Ｍ２Ｎ２に交差する交点がヌ点に一致し、かつこの延長線と基板面Ｎ１Ｍ１Ｍ２Ｎ２とがヌ点でなす蒸気衝突角度が７５度〜１０５度の範囲となるように、第２蒸発源１２０、第２遮蔽板２２０、基板３００の位置を調節する。

これらの蒸気衝突角度を７５度未満とすると、基板面上の中心部と周辺部とで成膜量に少なくとも１０％を越える差異が見られるようになり、厚さの均一性の観点から良質な成膜とはいえなくなる。蒸気衝突角度が１０５度を越えた場合も同様である。

本傾斜組成膜製造装置では、さらに、第１蒸発源１１０と第１遮蔽板２１０との距離をＰ、第１遮蔽板２１０と基板３００との距離をＱとしたときのＰ／（Ｐ＋Ｑ）の値が０．１〜０．９の範囲となるように、第１蒸発源１１０、第１遮蔽板２１０、基板３００の位置を調節する。第２蒸発源１２０、第２遮蔽板２２０、基板３００の位置についても同様に調節する。

したがって、本実施の形態によれば、第１蒸発源１１０および第２蒸発源１２０と基板３００との間に第１遮蔽板２１０および第２遮蔽板２２０を設置することによって、第１遮蔽板２１０の第１蒸気誘導端面Ｗ１Ｗ２および第２遮蔽板２２０の第２蒸気誘導端面Ｘ１Ｘ２が、遮断されなかった蒸気の残部を基板面上の所定位置に誘導して成膜量分布に傾斜を与える。これと共に、第１蒸発源１１０の一端１１ａからの蒸気と他端１１ｂからの蒸気、第２蒸発源１２０の一端１２ｃからの蒸気と他端１２ｄからの蒸気についての全ての蒸気衝突角度が７５度〜１０５度の範囲となるようにしたことで、成膜厚さの均一性を確保する上で相乗効果が得られ、基板面上における中心部と周辺部とでの成膜量（成膜厚さ）の違いが一定範囲内に制限されるので、基板面上の一端から他端に向かう各位置における成膜厚さが一定の比率で連続的に変化し規則的な勾配を持つ良質な２成分系の傾斜組成膜を形成することができる。

本実施の形態によれば、第１蒸発源１１０と第１遮蔽板２１０との距離をＰ、第１遮蔽板２１０と基板３００との距離をＱとしたときのＰ／（Ｐ＋Ｑ）の値が０．１〜０．９の範囲となるように第１蒸発源１１０、第１遮蔽板２１０、基板３００の位置を調節し、また第２蒸発源１２０、第２遮蔽板２２０、基板３００についても同様に位置を調節したことで、基板面上での所定位置における成膜量の分布に規則的な勾配を持たせることができ、化学、金属、セラミックス材料分野で常用されているような良質な組成分布が得られ、さらに良質な傾斜組成膜を形成することができる。

なお、本実施の形態においては、第１遮蔽板２１０の第１蒸気誘導端面Ｗ１Ｗ２と、第２遮蔽板２２０の第２蒸気誘導端面Ｘ１Ｘ２を平行に配置して蒸気通過領域を形成するようにした（距離Ｘ１Ｗ１＝距離Ｘ２Ｗ２）が、これに限られるものではない。例えば基板面上に傾斜組成膜を形成しようとする位置に応じて、第１蒸気誘導端面Ｗ１Ｗ２と第２蒸気誘導端面Ｘ１Ｘ２がハ字型となるように第１遮蔽板２１０と第２遮蔽板２２０を配置してもよい。この場合は、図５（ａ）において、Ｗ２とＸ２の距離、Ｗ１とＸ１の距離のいずれか一方の距離が他方の距離よりも長くなるように配置する（距離Ｘ１Ｗ１＞距離Ｘ２Ｗ２または距離Ｘ１Ｗ１＜距離Ｘ２Ｗ２）。

第１蒸気誘導端面Ｗ１Ｗ２と第２蒸気誘導端面Ｘ１Ｘ２をハ字型に配置する場合には、第１蒸気誘導端面Ｗ１Ｗ２の端Ｗ１と第２蒸気誘導端面Ｘ１Ｘ２の端Ｘ１が接触し（距離Ｘ１Ｗ１＝０）、または第１蒸気誘導端面Ｗ１Ｗ２の端Ｗ２と第２蒸気誘導端面Ｘ１Ｘ２の端Ｘ２が接触するように配置してもよい（距離Ｘ２Ｗ２＝０）。

［第３の実施の形態］
本実施の形態では、２個の蒸発源、１枚の遮蔽板を備えた２成分系の傾斜成膜製造装置について説明する。

図６の側面図に示すように、本実施の形態における傾斜成膜製造装置は、成膜室装置内に第１蒸発源１１０、第２蒸発源１２０、遮蔽板２３０、基板３００を備える。図示しない加熱装置、排気装置の構成については第１の実施の形態と同様である。

第１蒸発源１１０、第２蒸発源１２０は細長形状である。第１蒸発源１１０の一端を１１ａ、他端を１１ｂとし、第２蒸発源１２０の一端を１２ｃ、他端を１２ｄとする。

図７（ａ）の平面図および同図（ｂ）の断面図に示すように、遮蔽板２３０は四角形状であり、頂点Ｘ３，Ｗ３，Ｗ４，Ｘ４で囲まれた遮蔽面Ｘ３Ｗ３Ｗ４Ｘ４と、その外端面に第１蒸気誘導端面Ｗ３Ｗ４、第２蒸気誘導端面Ｘ３Ｘ４を備える。第１蒸気誘導端面Ｗ３Ｗ４と第２蒸気誘導端面Ｘ３Ｘ４は対向しており、特に本実施の形態では、第１蒸気誘導端面Ｗ３Ｗ４と第２蒸気誘導端面Ｘ３Ｘ４とが平行となっている。

本傾斜組成膜製造装置における傾斜組成膜の成膜では、まず第１蒸発源１１０の一端１１ａと遮蔽板２３０の第１蒸気誘導端面Ｗ３Ｗ４とを結ぶ延長線と基板３００の基板面Ｎ１Ｍ１Ｍ２Ｎ２とが交差する交点をリ点とするとき、この延長線と基板面Ｎ１Ｍ１Ｍ２Ｎ２とがリ点でなす蒸気衝突角度が７５度〜１０５度の範囲になるように第１蒸発源１１０、遮蔽板２３０、基板３００の位置を調節する。

さらに、第１蒸発源１１０の他端１１ｂと遮蔽板２３０の第２蒸気誘導端面Ｘ３Ｘ４とを結ぶ延長線が基板面Ｎ１Ｍ１Ｍ２Ｎ２に交差する交点がリ点に一致し、かつこの延長線と基板面Ｎ１Ｍ１Ｍ２Ｎ２とがリ点でなす蒸気衝突角度が７５度〜１０５度の範囲になるように第１蒸発源１１０、遮蔽板２３０、基板３００の位置を調節する。

第２蒸発源１２０については、その一端１２ｃと遮蔽板２３０の第１蒸気誘導端面Ｗ３Ｗ４とを結ぶ延長線が基板面Ｎ１Ｍ１Ｍ２Ｎ２に交差する交点をヌとしたとき、この延長線と基板面Ｎ１Ｍ１Ｍ２Ｎ２とがヌ点でなす蒸気衝突角度が７５度〜１０５度の範囲になるように第２蒸発源１２０、遮蔽板２３０、基板３００の位置を調節する。

さらに、第２蒸発源１２０の他端１２ｄと遮蔽板２３０の第２蒸気誘導端面Ｘ３Ｘ４とを結ぶ延長線が基板面Ｎ１Ｍ１Ｍ２Ｎ２に交差する交点がヌ点に一致し、かつこの延長線と基板面Ｎ１Ｍ１Ｍ２Ｎ２とがヌ点でなす蒸気衝突角度が７５度〜１０５度の範囲となるように、第２蒸発源１２０、遮蔽板２３０、基板３００の位置を調節する。

これらの蒸気衝突角度を７５度未満とすると、基板面上の中心部と周辺部との成膜量に少なくとも１０％を越える差異が見られるようになり、厚さの均一性の観点から良質な成膜とはいえなくなる。蒸気衝突角度が１０５度を越えた場合も同様である。

本傾斜組成膜製造装置では、さらに、第１蒸発源１１０と遮蔽板２３０との距離をＰ、遮蔽板２３０と基板３００との距離をＱとしたときのＰ／（Ｐ＋Ｑ）の値が０．１〜０．９の範囲となるように、第１蒸発源１１０、遮蔽板２３０、基板３００の位置を調節する。第２蒸発源１２０、遮蔽板２３０、基板３００の位置関係についても同様に調節する。

したがって、本実施の形態によれば、第１蒸発源１１０および第２蒸発源１２０と基板３００との間に遮蔽板２３０を配置することによって、遮蔽板２３０の第１蒸気誘導端面Ｗ３Ｗ４および第２蒸気誘導端面Ｘ３Ｘ４が、遮断されなかった蒸気の残部を基板面上の所定位置に誘導して成膜量分布に傾斜を与える。これと共に、第１蒸発源１１０の一端１１ａからの蒸気と他端１１ｂからの蒸気、第２蒸発源１２０の一端１２ｃからの蒸気と他端１２ｄからの蒸気の全てについての蒸気衝突角度が７５度〜１０５度の範囲となるようにしたことで、成膜厚さの均一性を確保する上で相乗効果が得られ、基板面上における中心部と周辺部とでの成膜量（成膜厚さ）の違いが一定範囲内に制限されるので、基板面上の一端から他端に向かう各位置における成膜厚さが一定の比率で連続的に変化し規則的な勾配を持つ良質な２成分系の傾斜組成膜を形成することができる。

本実施の形態によれば、第１蒸発源１１０と遮蔽板２３０との距離をＰ、遮蔽板２３０と基板３００との距離をＱとしたときのＰ／（Ｐ＋Ｑ）の値が０．１〜０．９の範囲となるように第１蒸発源１１０、遮蔽板２３０、基板３００の位置を調節し、また第２蒸発源１２０、遮蔽板２３０、基板３００についても同様に位置を調節したことで、基板面上での所定位置における成膜量の分布に規則的な勾配を持たせることができ、化学、金属、セラミックス材料分野で常用されているような良質な組成分布が得られ、さらに良質な傾斜組成膜を形成することができる。

なお、本実施の形態においては、遮蔽板２３０の外端面を第１蒸気誘導端面Ｗ３Ｗ４、第２蒸気誘導端面Ｘ３Ｘ４としたが、これに限られるものではない。例えば、図７（ａ）（ｂ）に示すように、頂点をＹ３Ｚ３Ｚ４Ｙ４とする四角形状の板の中央部を四角形にくり抜き、このくり抜いた四角形の対向する端面を第１蒸気誘導端面Ｗ３Ｗ４、第２蒸気誘導端面Ｘ３Ｘ４とし、これら第１蒸気誘導端面Ｗ３Ｗ４、第２蒸気誘導端面Ｘ３Ｘ４により蒸気通過領域を形成するようにしてもよい。この場合も上記と同様の効果を得ることができる。

また、本実施の形態においては、遮蔽板２３０の第１蒸気誘導端面Ｗ１Ｗ２と、第２蒸気誘導端面Ｘ１Ｘ２を平行に配置したが、これに限られるものではない。基板面上に傾斜組成膜を形成しようとする位置に応じて、例えば第１蒸気誘導端面Ｗ１Ｗ２と第２蒸気誘導端面Ｘ１Ｘ２がハ字型となるように遮蔽板の形状を定めてもよい。この場合は、図７（ａ）において、第１蒸気誘導端面Ｗ３Ｗ４の端Ｗ３と第２蒸気誘導端面Ｘ３Ｘ４の端Ｘ３の距離、第１蒸気誘導端面Ｗ３Ｗ４の端Ｗ４と第２蒸気誘導端面Ｘ３Ｘ４の端Ｘ４の距離のいずれか一方の距離が他方の距離よりも長くなるようにする。

また、第１蒸気誘導端面Ｗ３Ｗ４と第２蒸気誘導端面Ｘ３Ｘ４をハ字型に配置する場合には、第１蒸気誘導端面Ｗ３Ｗ４の端Ｗ３と第２蒸気誘導端面Ｘ３Ｘ４の端Ｘ３が接触し、又は第１蒸気誘導端面Ｗ３Ｗ４の端Ｗ４と第２蒸気誘導端面Ｘ３Ｘ４の端Ｘ４が接触するようにしてもよい。

［第４の実施の形態］
本実施の形態では、２個の蒸発源、１枚の遮蔽板を備えた２成分系の傾斜成膜製造装置の別の例について説明する。

図８の平面図に示すように、本実施の形態における傾斜成膜製造装置は、成膜室装置内に第１蒸発源１１０、第２蒸発源１２０、遮蔽板２２０、基板３００（図示せず）を備える。第１蒸発源１１０、第２蒸発源１２０は細長形状である。第１蒸発源１１０の一端を１１ａ、他端を１１ｂとし、第２蒸発源１２０の一端を１２ｃ、他端を１２ｄとする。図示しない基板３００、加熱装置、排気装置の構成については第２の実施の形態と同様である。

本実施の形態では、第１蒸発源１１０、遮蔽板２２０、基板３００の基本的な位置関係については、第２の実施の形態において図４を用いて説明したものと同様であるが、本傾斜成膜製造装置は、図８に示すように第２蒸発源１２０が遮蔽板２２０の蒸気誘導端面Ｘ１Ｘ２に平行になるように第１蒸発源１１０と第２蒸発源１２０をＴ字型に配置した構成である。

本傾斜組成膜製造装置における傾斜組成膜の成膜では、まず第１蒸発源１１０の一端１１ａと遮蔽板２３０の蒸気誘導端面Ｘ１Ｘ２とを結ぶ延長線と基板３００の基板面Ｎ１Ｍ１Ｍ２Ｎ２とが交差する交点と、第１蒸発源１１０の他端１１ｂと遮蔽板２３０の蒸気誘導端面Ｘ１Ｘ２とを結ぶ延長線と基板３００の基板面Ｎ１Ｍ１Ｍ２Ｎ２とが交差する交点とが一致し、かつ各延長線が基板面Ｎ１Ｍ１Ｍ２Ｎ２となす蒸気衝突角度が７５度〜１０５度の範囲になるように、第１蒸発源１１０、遮蔽板２２０、基板３００の位置を調節する。これにより、基板面Ｎ１Ｍ１Ｍ２Ｎ２上に規則的な勾配をもつ傾斜組成膜を形成する。

この一方、第２蒸発源１２０からの蒸気は、遮蔽板２３０の蒸気誘導端面Ｘ１Ｘ２による誘導作用を受けることがないので、基板面Ｎ１Ｍ１Ｍ２Ｎ２上に傾斜組成膜ではなく厚さが均一で勾配のない組成膜を形成することになる。

このように、第１蒸発源１１０からの蒸気と第２蒸発源１２０からの蒸気との合成によって擬似２成分系の傾斜組成膜を形成する。第１蒸発源１１０と第２蒸発源１２０のいずれを先に蒸発させるか、あるいは同時に蒸発させるかは、適宜選択するものとする。

したがって、本実施の形態によれば、第１蒸発源１１０の一端１１ａからの蒸気と他端１１ｂからの蒸気についての基板面に対する蒸気衝突角度が７５度〜１０５度の範囲となるように、第１蒸発源１１０、遮蔽板２２０、基板３００の位置を調節したことで、基板面上における中心部と周辺部とでの成膜量（成膜厚さ）の違いが一定範囲内に制限され、また蒸気誘導端面Ｘ１Ｘ２に対して平行となるように第１蒸発源１１０に対して第２蒸発源１２０をＴ字型に配置したことで、基板面Ｎ１Ｍ１Ｍ２Ｎ２上に厚さが均一で勾配のない組成膜が形成され、これらの合成によって基板面上の一端から他端に向かう各位置における成膜厚さが一定の比率で連続的に変化し規則的な勾配を持つ良質な擬似２成分系の傾斜組成膜を形成することができる。

［第５の実施の形態］
本実施の形態では、３個の蒸発源、１枚の遮蔽板を備えた３成分系の傾斜成膜製造装置について説明する。

図９の配置図に示すように、本実施の形態における傾斜成膜製造装置は、成膜室装置内に第１蒸発源１３０、第２蒸発源１４０、第３蒸発源１５０、遮蔽板２４０、基板３００を備える。図示しない加熱装置、排気装置の構成については第１の実施の形態と同様である。

図１０（ａ）の平面図および同図（ｂ）の断面図に示すように、遮蔽板２４０は三角形状であり遮蔽面Ｋ１Ｋ２Ｋ３と、その外端面に第１蒸気誘導端面Ｋ１Ｋ２、第２蒸気誘導端面Ｋ２Ｋ３、第３蒸気誘導端面Ｋ３Ｋ１を備える。

図１１の平面図に示すように、第１蒸発源１３０の一端を１１１ａ、他端を１１１ｂとし、第２蒸発源１４０の一端を１１２ｃ、他端を１１２ｄとし、第３蒸発源１５０の一端を１１３ｅ、他端を１１３ｆとする。一例として、第１蒸発源１３０、第２蒸発源１４０、第３蒸発源１５０は、Ｙ字型に配置するものとする。すなわち、第１蒸発源１３０の他端１１１ｂ、第２蒸発源１４０の他端１１２ｄ、第３蒸発源１５０の他端１１３ｆを接触させた状態で、各蒸発源をそれぞれ１２０度の間隔をおいて配置する。このような配置をして遮蔽板２４０を正三角形とすることにより、基板面上の成膜の状態を正三角形とすることができる。

図１２（ａ）の平面図および同図（ｂ）の断面図に示すように、基板３００は四角形状である。なお、同図（ａ）においては遮蔽板２４０、蒸発源１３０，１４０，１５０を破線で示してある。

本傾斜組成膜製造装置における傾斜組成膜の成膜では、まず第１蒸発源１３０の一端１１１ａと遮蔽板２４０の第１蒸気誘導端面Ｋ１Ｋ２とを結ぶ延長線が基板３００の基板面に交差する交点をレ、ソとしたとき、交点レ、ソを通る各延長線と基板面とのなす蒸気衝突角度が７５度〜１０５度の範囲となるように、基板３００、遮蔽板２４０、第１蒸発源１３０の位置を調節する。

さらに第１蒸発源１３０の他端１１１ｂと遮蔽板２４０の第１蒸気誘導端面Ｋ１Ｋ２とを結ぶ延長線が基板３００の基板面に交差する交点をヨ、タとしたとき、交点ヨ、タを通る各延長線と基板面とのなす蒸気衝突角度が７５度〜１０５度の範囲となるように、基板３００、遮蔽板２４０、第１蒸発源１３０の位置を調節する。

このように調節することで、基板面上の直線レソ上では第１蒸発源１３０からの蒸気の成分が０％となり、基板面上の直線ヨタ上では第１蒸発源１３０からの蒸気の成分が１００％となる。これによって、基板面上には第１蒸発源１３０からの蒸気の組成が傾斜した傾斜組成膜が形成される。

第２蒸発源１４０については、その一端１１２ｃと遮蔽板２４０の第２蒸気誘導端面Ｋ２Ｋ３とを結ぶ延長線が基板３００の基板面に交差する交点をラ、ナとしたとき、交点ラ、ナを通る各延長線と基板面とがなす蒸気衝突角度が７５度〜１０５度の範囲となるように、基板３００、遮蔽板２４０、第２蒸発源１４０の位置を調節する。

さらに第２蒸発源１４０の他端１１２ｄと遮蔽板２４０の第２蒸気誘導端面Ｋ２Ｋ３とを結ぶ延長線が基板３００の基板面と交差する交点をネ、ツとしたとき、交点ネ、ツを通る各延長線と基板面とがなす蒸気衝突角度が７５度〜１０５度の範囲となるように、基板３００、遮蔽板２４０、第２蒸発源１４０の位置を調節する。

このように調節することで、基板面上の直線ラナ上では第２蒸発源１４０からの蒸気の成分が０％となり、基板面上の直線ネツ上では第２蒸発源１４０からの蒸気の成分が１００％となる。これによって、基板面上には第２蒸発源１４０からの蒸気の組成が傾斜した傾斜組成膜が形成される。
第３蒸発源１５０については、その一端１１３ｅと遮蔽板２４０の第３蒸気誘導端面Ｋ３Ｋ１とを結ぶ延長線が基板３００の基板面と交差する交点をム、ウとしたとき、交点ム、ウを通る各延長線と基板面とがなす蒸気衝突角度が７５度〜１０５度の範囲となるように、基板３００、遮蔽板２４０、第３蒸発源１５０の位置を調節する。

さらに第３蒸発源１５０の他端１１３ｆと遮蔽板２４０の第３蒸気誘導端面Ｋ３Ｋ１とを結ぶ延長線が基板３００の基板面と交差する交点をオ、クとしたとき、交点オ、クを通る各延長線と基板面とがなす蒸気衝突角度が７５度〜１０５度の範囲となるように、基板３００、遮蔽板２４０、第３蒸発源１５０の位置を調節する。

このように調節することで、基板面上の直線ムウ上では第３蒸発源１５０からの蒸気の成分が１００％となり、基板面上の直線オク上では第３蒸発源１５０からの蒸気の成分が０％となる。これによって、基板面上には第３蒸発源１５０からの蒸気の組成が傾斜した傾斜組成膜が形成される。
これらの蒸気衝突角度を７５度未満とすると、基板面上の中心部と周辺部との成膜量に少なくとも１０％を越える差異が見られるようになり、厚さの均一性の観点から良質な成膜とはいえなくなる。蒸気衝突角度が１０５度を越えた場合も同様である。

本傾斜組成膜製造装置では、さらに、各蒸発源１３０，１４０，１５０と遮蔽板２４０との距離をＰ、遮蔽板２４０と基板３００との距離をＱとしたときのＰ／（Ｐ＋Ｑ）の値が０．１〜０．９の範囲となるように、第１蒸発源１３０、第２蒸発源１４０、第３蒸発源１５０、遮蔽板２４０、基板３００の位置を調節する。

第１蒸発源１３０、第２蒸発源１４０、第３蒸発源１５０のいずれを先に蒸発させるか、あるいは同時に蒸発させるかといった蒸発の順序については適宜選択するものとする。

したがって、本実施の形態によれば、各蒸発源１３０，１４０，１５０と基板３００との間に遮蔽板２４０を配置することによって、遮蔽板２４０の第１蒸気誘導端面Ｋ１Ｋ２、第２蒸気誘導端面Ｋ２Ｋ３、第３蒸気誘導端面Ｋ３Ｋ１が、遮断されなかった蒸気の残部を基板面上の所定位置に誘導して成膜量分布に傾斜を与える。これと共に、第１蒸発源１３０の一端１１１ａからの蒸気と他端１１１ｂからの蒸気、第２蒸発源１４０の一端１１２ｃからの蒸気と他端１１２ｄからの蒸気、第３蒸発源１５０の一端１１３ｅからの蒸気と他端１１３ｆからの蒸気の全てについての蒸気衝突角度が７５度〜１０５度の範囲となるようにしたことで、成膜厚さの均一性を確保する上で相乗効果が得られ、基板面上における中心部と周辺部とでの成膜量（成膜厚さ）の違いが一定範囲内に制限されるので、基板面上の一端から他端に向かう各位置における成膜厚さが一定の比率で連続的に変化し規則的な勾配を持つ良質な３成分系の傾斜組成膜を形成することができる。

本実施の形態によれば、各蒸発源１３０，１４０，１５０と遮蔽板２４０との距離をＰ、遮蔽板２４０と基板３００との距離をＱとしたときのＰ／（Ｐ＋Ｑ）の値が０．１〜０．９の範囲となるように第１蒸発源１３０、第２蒸発源１４０、第３蒸発源１５０、遮蔽板２４０、基板３００の位置を調節したことで、基板面上での所定位置における成膜量の分布に規則的な勾配を持たせることができ、化学、金属、セラミックス材料分野で常用されているような良質な組成分布が得られ、さらに良質な傾斜組成膜を形成することができる。

なお、本実施の形態においては、３個の蒸発源１３０，１４０，１５０をＹ字型に配置することとしたが、これに限られるものではない。基板面上に形成しようとする傾斜組成膜の形状に応じて、例えば川字型に配置するようにしてもよい。

［第６の実施の形態］
本実施の形態では、３個の蒸発源、１枚の遮蔽板を備えた３成分系の傾斜成膜製造装置の別の例について説明する。

図１３の配置図に示すように、本実施の形態における傾斜成膜製造装置は、成膜室装置内に第１蒸発源１３０、第２蒸発源１４０、第３蒸発源１５０、遮蔽板２５０、基板３００を備える。図示しない加熱装置、排気装置の構成については第１の実施の形態と同様である。

図１４（ａ）の平面図および同図（ｂ）の断面図に示すように、遮蔽板２５０は四角形状であり、その中央部に三角形状の穴がくり抜かれている。このくり抜かれた三角形の各端面を第１蒸気誘導端面Ｋ１Ｋ２、第２蒸気誘導端面Ｋ２Ｋ３、第３蒸気誘導端面Ｋ３Ｋ１とし、これら第１蒸気誘導端面Ｋ１Ｋ２、第２蒸気誘導端面Ｋ２Ｋ３、第３蒸気誘導端面Ｋ３Ｋ１により蒸気通過領域を形成する。なお、同図では、各蒸発源１３０，１４０，１５０については破線で、基板３００については鎖線で示してある。

本実施の形態でも、第１蒸発源１３０の一端を１１１ａ、他端を１１１ｂとし、第２蒸発源１４０の一端を１１２ｃ、他端を１１２ｄとし、第３蒸発源１５０の一端を１１３ｅ、他端を１１３ｆとする。一例として、第１蒸発源１３０の他端１１１ｂ、第２蒸発源１４０の他端１１２ｄ、第３蒸発源１５０の他端１１３ｆを接触させた状態で、各蒸発源をそれぞれ１２０度の間隔をおいてＹ字型に配置する。

本傾斜組成膜製造装置における傾斜組成膜の成膜では、くり抜いた三角形Ｋ１Ｋ２Ｋ３と相似形状の組成分布を基板面上に得ることができる。

まず、第１蒸発源１３０の一端１１１ａと遮蔽板２５０の第１蒸気誘導端面Ｋ１Ｋ２とを結ぶ延長線が基板３００の基板面に交差する交点をレ、ソとしたとき、交点レ、ソを通る各延長線と基板面とのなす蒸気衝突角度が７５度〜１０５度の範囲となるように、基板３００、遮蔽板２４０、第１蒸発源１３０の位置を調節する。

さらに第１蒸発源１３０の他端１１１ｂと遮蔽板２５０の第１蒸気誘導端面Ｋ１Ｋ２とを結ぶ延長線が基板３００の基板面に交差する交点をヨ、タとしたとき、交点ヨ、タを通る各延長線と基板面とのなす蒸気衝突角度が７５度〜１０５度の範囲となるように、基板３００、遮蔽板２４０、第１蒸発源１３０の位置を調節する。

このように調節することで、基板面上の直線レソ上では第１蒸発源１３０からの蒸気の成分が１００％となり、基板面上の直線ヨタ上では第１蒸発源１３０からの蒸気の成分が０％となる。これによって、基板面上には第１蒸発源１３０からの蒸気の組成が傾斜した傾斜組成膜が形成される。なお、図９においては、直線レソ上では０％、直線ヨタ上では１００％となっており、本実施形態とは組成分布が逆になっている。

第２蒸発源１４０については、その一端１１２ｃと遮蔽板２５０の第２蒸気誘導端面Ｋ２Ｋ３とを結ぶ延長線が基板３００の基板面に交差する交点をラ、ナとしたとき、交点ラ、ナを通る各延長線と基板面とがなす蒸気衝突角度が７５度〜１０５度の範囲となるように、基板３００、遮蔽板２５０、第２蒸発源１４０の位置を調節する。

さらに第２蒸発源１４０の他端１１２ｄと遮蔽板２５０の第２蒸気誘導端面Ｋ２Ｋ３とを結ぶ延長線が基板３００の基板面と交差する交点をネ、ツとしたとき、交点ネ、ツを通る各延長線と基板面とがなす蒸気衝突角度が７５度〜１０５度の範囲となるように、基板３００、遮蔽板２５０、第２蒸発源１４０の位置を調節する。

このように調節することで、基板面上の直線ラナ上では第２蒸発源１４０からの蒸気の成分が１００％となり、基板面上の直線ネツ上では第２蒸発源１４０からの蒸気の成分が０％となる。これによって、基板面上には第２蒸発源１４０からの蒸気の組成が傾斜した傾斜組成膜が形成される。なお、図９においては、直線ラナ上では０％、直線ネツ上では１００％となっており、本実施形態とは組成分布が逆になっている。

第３蒸発源１５０については、その一端１１３ｅと遮蔽板２５０の第３蒸気誘導端面Ｋ３Ｋ１とを結ぶ延長線が基板３００の基板面と交差する交点をム、ウとしたとき、交点ム、ウを通る各延長線と基板面とがなす蒸気衝突角度が７５度〜１０５度の範囲となるように、基板３００、遮蔽板２５０、第３蒸発源１５０の位置を調節する。

さらに第３蒸発源１５０の他端１１３ｆと遮蔽板２５０の第３蒸気誘導端面Ｋ３Ｋ１とを結ぶ延長線が基板３００の基板面と交差する交点をオ、クとしたとき、交点オ、クを通る各延長線と基板面とがなす蒸気衝突角度が７５度〜１０５度の範囲となるように、基板３００、遮蔽板２５０、第３蒸発源１５０の位置を調節する。

このように調節することで、基板面上の直線ムウ上では第３蒸発源１５０からの蒸気の成分が０％となり、基板面上の直線オク上では第３蒸発源１５０からの蒸気の成分が１００％となる。これによって、基板面上には第３蒸発源１５０からの蒸気の組成が傾斜した傾斜組成膜が形成される。なお、図９においては、直線ムウ上では１００％、直線オク上では０％となっており、本実施形態とは組成分布が逆になっている。

これらの蒸気衝突角度を７５度未満とすると、基板面上の中心部と端部との成膜量に少なくとも１０％を越える差異が見られるようになり、厚さの均一性の観点から良質な成膜とはいえなくなる。蒸気衝突角度が１０５度を越えた場合も同様である。

本傾斜組成膜製造装置では、さらに、各蒸発源１３０，１４０，１５０と遮蔽板２５０との距離をＰ、遮蔽板２５０と基板３００との距離をＱとしたときのＰ／（Ｐ＋Ｑ）の値が０．１〜０．９の範囲となるように、第１蒸発源１３０、第２蒸発源１４０、第３蒸発源１５０、遮蔽板２５０、基板３００の位置を調節する。

第１蒸発源１３０、第２蒸発源１４０、第３蒸発源１５０のいずれを先に蒸発させるか、あるいは同時に蒸発させるかといった蒸発の順序については適宜選択するものとする。

したがって、本実施の形態によれば、各蒸発源１３０，１４０，１５０と基板３００との間に遮蔽板２５０を配置することによって、遮蔽板２５０の第１蒸気誘導端面Ｋ１Ｋ２、第２蒸気誘導端面Ｋ２Ｋ３、第３蒸気誘導端面Ｋ３Ｋ１が、遮蔽面により遮断されなかった蒸気の残部を基板面上の所定位置に誘導して成膜量分布に傾斜を与える。これと共に、第１蒸発源１３０の一端１１１ａからの蒸気と他端１１１ｂからの蒸気、第２蒸発源１４０の一端１１２ｃからの蒸気と他端１１２ｄからの蒸気、第３蒸発源１５０の一端１１３ｅからの蒸気と他端１１３ｆからの蒸気の全てについての蒸気衝突角度が７５度〜１０５度の範囲となるようにしたことで、成膜厚さの均一性を確保する上で相乗効果が得られ、基板面上における中心部と周辺部とでの成膜量（成膜厚さ）の違いが一定範囲内に制限されるので、基板面上の一端から他端に向かう各位置における成膜厚さが一定の比率で連続的に変化し規則的な勾配を持つ良質な３成分系の傾斜組成膜を形成することができる。

本実施の形態によれば、各蒸発源１３０，１４０，１５０と遮蔽板２５０との距離をＰ、遮蔽板２５０と基板３００との距離をＱとしたときのＰ／（Ｐ＋Ｑ）の値が０．１〜０．９の範囲となるように第１蒸発源１３０、第２蒸発源１４０、第３蒸発源１５０、遮蔽板２５０、基板３００の位置を調節したことで、基板面上での所定位置における成膜量の分布に規則的な勾配を持たせることができ、化学、金属、セラミックス材料分野で常用されているような良質な組成分布が得られ、さらに良質な傾斜組成膜を形成することができる。

なお、本実施の形態においては、３個の蒸発源１３０，１４０，１５０をＹ字型に配置することとしたが、これに限られるものではない。例えば川字型に配置するようにしてもよい。

以下、より具体的な実施例、および効果を比較するための比較例について説明する。各実施例および各比較例に用いる傾斜組成膜製造装置の基本的な構成は、第１の実施の形態で説明したものと同様である。ここでは、蒸発源１００、遮蔽板２００、基板３００を後述する位置に内蔵した直径８００ｍｍ、高さ８００ｍｍのステンレス製の成膜室装置と、高真空拡散ポンプを備えた主排気系、油回転ポンプを備えた補助排気系、粗引き排気系などからなる雰囲気の圧力を調整するための排気装置とを、配管用ステンレス鋼板によって気密に接続し、この排気装置が接続された成膜室装置と、蒸発源における被蒸発材料を蒸発させるための加熱装置とを気密に接続した構成とした。

蒸発源１００としては、直径が１ｍｍ、長さが１５ｍｍのタングステン製の棒に、例えば直径０．３ｍｍの銅線（Ｃｕ線）を複数層に渡って均一に巻き付けたものを用いた。タングステン棒の一端を１ａ、他端を１ｂとする。

遮蔽板２００としては、蒸気誘導端面Ｘ１Ｘ２の表面粗さを１．５μｍにしたステンレス製のものを用いた。

基板３００としては、縦２５０ｍｍ、横３２０ｍｍ、厚さ１ｍｍのガラス製のものを用いた。

図１５の側面図に示すように、基板３００の基板面上の任意点アと蒸発源１００の一端１ａとを結ぶ鉛直線をアキとする。点キは、蒸発源１００の一端１ａに一致した点である。遮蔽板２００の遮蔽面Ｘ１Ｙ１Ｙ２Ｘ２を延長した平面が鉛直線アキに垂直に交わる点を点サとする。

蒸発源１００と遮蔽板２００との距離Ｐを５０ｍｍ、遮蔽板２００と基板３００との距離Ｑを５０ｍｍとした。これにより、Ｐ／（Ｐ＋Ｑ）の値は０．５となる。

各実施例、各比較例では、遮蔽板２００の蒸気誘導端面Ｘ１Ｘ２と鉛直線アキとの距離Ｌ（同図のＸ１と点サとの距離）を変えて基板面に対する蒸気衝突角度を変えたときのそれぞれについて、蒸発源１００に１０００Ａの電流を約６０秒間流し、Ｃｕを蒸発させて成膜したときの基板面に対する蒸気衝突角度を測定し、また基板面上におけるＣｕの成膜厚さをエリプソメータによって測定した。

図１６は、測定の条件と結果をまとめた表である。距離Ｌについて、実施例１、実施例３では１５ｍｍとし、実施例２では０ｍｍとした。また、比較例１では９６ｍｍ、比較例２では５０ｍｍ、比較例３では３０ｍｍ、比較例４では２９ｍｍ、比較例５では５０ｍｍ、比較例６では９５ｍｍとした。

実施例２の蒸気衝突角度は８８〜９２度、実施例１、実施例３の蒸気衝突角度はそれぞれ１０３〜１０５度、７５〜７６度であった。これらの成膜状態を観察すると、成膜厚さは、実施例２を１００％としたときに実施例１で９０．１％、実施例３で９０．５％であり、成膜厚さの変化としてはいずれも１０％未満の違いであり、実施例１乃至３については均一性の高い良質の成膜分布が得られた。

一方、比較例１乃至６は、いずれも蒸気衝突角度が７５〜１０５度の範囲になく、成膜の相対厚さは、距離Ｌが長くなるに伴い、比較例３で７０．４％、比較例２で３９．６％、
比較例１で２４．５％まで低下し、比較例４で７１．４％、比較例５で４０．９％、比較例６で２３．９％まで低下し、均一性の高い良質の成膜分布は得られなかった。

これらの結果から、実施例１乃至３の場合では、遮蔽板２００による蒸気誘導効果と蒸気衝突角度の制御効果が明確に表れ、基板面上のＣｕ厚さの分布は約９０％以内の変動となり、良質の成膜状態を保持することが確認された。
これに対して比較例１乃至６の場合では、均一な厚さの成膜は得られなかった。これにより、蒸気衝突角度が７５度未満あるいは１０５度を超えた場合には、成膜量（成膜厚さ）が、理想状態と比べて約９０％以下に低下し（成膜量が小となる）、良質の成膜状態とはならないことが確認された。

なお、遮蔽板がない場合には、蒸気衝突角度のみを制御しても、組成に十分な傾斜を与えらず、良質の傾斜組成膜の分布は得られない。

また、実施例１乃至３、比較例１乃至６では単成分の例を示したが、多元系の場合でも、同様の操作で遮蔽板の配置と蒸気衝突角度を制御する事によって、良質の多元系傾斜組成膜の分布を得ることができる。

第１の実施形態の傾斜組成膜製造装置における成膜室装置の構成を模式的に示す側面図である。 同図（ａ）は第１の実施形態における遮蔽板の構成を示す平面図であり、同図（ｂ）はその断面図であり、同図（ｃ）はその側面図である。 同図（ａ）は第１の実施形態における基板の構成を示す平面図であり、同図（ｂ）はその断面図であり、同図（ｃ）はその側面図である。 第２の実施形態の傾斜組成膜製造装置における成膜室装置の構成を模式的に示す側面図である。 同図（ａ）は第２の実施形態における遮蔽板の構成を示す平面図であり、同図（ｂ）はその断面図である。 第３の実施形態の傾斜組成膜製造装置における成膜室装置の構成を模式的に示す側面図である。 同図（ａ）は第３の実施形態における遮蔽板の構成を示す平面図であり、同図（ｂ）はその断面図である。 第４の実施形態の傾斜組成膜製造装置における遮蔽板と蒸発源の位置関係を示す平面図である。 第５の実施形態の傾斜組成膜製造装置における基板、遮蔽板、蒸発源の位置関係を模式的に示す配置図である。 同図（ａ）は第５の実施形態における遮蔽板の構成を示す平面図であり、同図（ｂ）はその断面図である。 第５の実施形態における３個の蒸発源の位置関係を示す平面図である。 同図（ａ）は第５の実施形態における基板の構成を示す平面図であり、同図（ｂ）はその断面図である。 第６の実施形態の傾斜組成膜製造装置における基板、遮蔽板、蒸発源の位置関係を模式的に示す配置図である。 同図（ａ）は第６の実施形態における遮蔽板の構成を示す平面図であり、同図（ｂ）はその断面図である。 実施例の傾斜組成膜製造装置における成膜室装置の構成を模式的に示す側面図である。 実施例および比較例について測定条件、測定結果、成膜厚さの判定をまとめた表である。 従来の傾斜組成膜製造装置の構成を示す斜視図である。

符号の説明

１００，１１０，１２０，１３０，１４０，１５０…蒸発源
２００，２１０，２２０，２３０，２４０，２５０…遮蔽板
３００…基板

Claims (16)

1. 被蒸発材料を備えた蒸発源と、
   前記蒸発源に対向して配置された基板と、
   前記蒸発源と前記基板との間に配置され、前記被蒸発材料から蒸発した蒸気の一部を遮蔽するための遮蔽面とその蒸気の残部を基板面上の所定位置に誘導するための蒸気誘導端面を備えた遮蔽板と、を有し、
   前記蒸発源の一端と前記遮蔽板の蒸気誘導端面とを結ぶ延長線が前記基板面となす蒸気衝突角度と、前記蒸発源の他端と前記遮蔽板の蒸気誘導端面とを結ぶ延長線が前記基板面となす蒸気衝突角度がそれぞれ７５度〜１０５度の範囲となるように前記基板、前記遮蔽板、前記蒸発源の位置を調節したことを特徴とする傾斜組成膜製造装置。
2. 被蒸発材料を備えた第１蒸発源および第２蒸発源と、
   前記各蒸発源に対向して配置された基板と、
   前記各蒸発源と前記基板との間に配置され、前記被蒸発材料から蒸発した蒸気の一部を遮蔽するための遮蔽面とその蒸気の残部を基板面上の所定位置に誘導するための第１蒸気誘導端面および第２蒸気誘導端面を備えた遮蔽板と、を有し、
   第１蒸発源の一端と前記遮蔽板の第１蒸気誘導端面とを結ぶ延長線が前記基板面に交差する交点と、第１蒸発源の他端と前記遮蔽板の第２蒸気誘導端面とを結ぶ延長線が前記基板面に交差する交点とが一致し、かつ各延長線が前記基板面となす蒸気衝突角度がそれぞれ７５度〜１０５度の範囲になるとともに、
   第２蒸発源の一端と前記遮蔽板の第１蒸気誘導端面とを結ぶ延長線が前記基板面に交差する交点と、第２蒸発源の他端と前記遮蔽板の第２蒸気誘導端面とを結ぶ延長線が前記基板面に交差する交点とが一致し、かつ各延長線が前記基板面となす蒸気衝突角度がそれぞれ７５度〜１０５度の範囲となるように前記基板、前記遮蔽板、第１蒸発源、第２蒸発源の位置を調節したことを特徴とする傾斜組成膜製造装置。
3. 被蒸発材料を備えた第１蒸発源、第２蒸発源、第３蒸発源と、
   前記各蒸発源に対向して配置された基板と、
   前記各蒸発源と前記基板との間に配置され、前記被蒸発材料から蒸発した蒸気の一部を遮蔽するための遮蔽面とその蒸気の残部を基板面上の所定位置に誘導するための第１蒸気誘導端面、第２蒸気誘導端面、第３蒸気誘導端面を備えた遮蔽板と、を有し、
   第１蒸発源の一端と前記遮蔽板の第１蒸気誘導端面とを結ぶ延長線が前記基板面となす蒸気衝突角度と、第１蒸発源の他端と前記遮蔽板の第１蒸気誘導端面とを結ぶ延長線が前記基板面となす蒸気衝突角度がそれぞれ７５度〜１０５度の範囲となり、
   第２蒸発源の一端と前記遮蔽板の第２蒸気誘導端面とを結ぶ延長線が前記基板面となす蒸気衝突角度と、第２蒸発源の他端と前記遮蔽板の第２蒸気誘導端面とを結ぶ延長線が前記基板面となす蒸気衝突角度がそれぞれ７５度〜１０５度の範囲となり、
   第３蒸発源の一端と前記遮蔽板の第３蒸気誘導端面とを結ぶ延長線が前記基板面となす蒸気衝突角度と、第３蒸発源の他端と前記遮蔽板の第３蒸気誘導端面とを結ぶ延長線が前記基板面となす蒸気衝突角度がそれぞれ７５度〜１０５度の範囲となるように前記基板、前記遮蔽板、第１蒸発源、第２蒸発源、第３蒸発源の位置を調節したことを特徴とする傾斜組成膜製造装置。
4. 前記遮蔽板は、第１蒸気誘導端面を備えた第１遮蔽板と、第２蒸気誘導端面を備えた第２遮蔽板からなることを特徴とする請求項２記載の傾斜組成膜製造装置。
5. 前記遮蔽板は、外端面に第１蒸気誘導端面と第２蒸気誘導端面を対向して備えた四角形状であることを特徴とする請求項２記載の傾斜組成膜製造装置。
6. 前記遮蔽板は、第１蒸気誘導端面と第２蒸気誘導端面を対向して備えた四角形状の穴が設けられた板であることを特徴とする請求項２記載の傾斜組成膜製造装置。
7. 第１蒸気誘導端面と第２蒸気誘導端面を平行に配置したことを特徴とする請求項２、４乃至６のいずれかに記載の傾斜組成膜製造装置。
8. 第１蒸気誘導端面と第２蒸気誘導端面をハ字型に配置したことを特徴とする請求項２、４乃至６のいずれかに記載の傾斜組成膜製造装置。
9. 第１蒸気誘導端面の一端と第２蒸気誘導端面の一端を接触させた状態で第１蒸気誘導端面と第２蒸気誘導端面をハ字型に配置したことを特徴とする請求項２、４乃至６のいずれかに記載の傾斜組成膜製造装置。
10. 前記蒸発源による第１蒸発源とは別の細長状の第２蒸発源を有し、
    第２蒸発源が前記遮蔽板の蒸気誘導端面に平行になるように第１蒸発源と第２蒸発源をＴ字型に配置したことを特徴とする請求項１記載の傾斜組成膜製造装置。
11. 前記遮蔽板は、第１蒸気誘導端面、第２蒸気誘導端面、第３蒸気誘導端面を備えた三角形状であることを特徴とする請求項３記載の傾斜組成膜製造装置。
12. 前記遮蔽板は、第１蒸気誘導端面、第２蒸気誘導端面、第３蒸気誘導端面を備えた三角形状の穴が設けられた板であることを特徴とする請求項３記載の傾斜組成膜製造装置。
13. 第１蒸発源、第２蒸発源、第３蒸発源をＹ字形に配置したことを特徴とする請求項３記載の傾斜組成膜製造装置。
14. 前記蒸発源と前記遮蔽板との距離をＰ、前記遮蔽板と前記基板との距離をＱとしたときのＰ／（Ｐ＋Ｑ）の値が０．１〜０．９の範囲となるように前記基板、前記遮蔽板、前記蒸発源の位置を調節したことを特徴とする請求項１乃至１３のいずれかに記載の傾斜組成膜製造装置。
15. 前記遮蔽板の遮蔽面と前記蒸発源を平行に配置したことを特徴とする請求項１乃至１４のいずれかに記載の傾斜組成膜製造装置。
16. 前記遮蔽板の遮蔽面と前記基板の基板面を平行に配置したことを特徴とする請求項１乃至１５のいずれかに記載の傾斜組成膜製造装置。
    

Images