JPH0377873B2 - - Google Patents

Description

請求の範囲 １ 周面に沿つてヒータ３を具え、蒸気の一定方
向の流れを形成する手段と連通した坩堝１内に蒸
発物質２を入れて、真空中でフイルム蒸着を行う
ための蒸発器であつて、蒸気の一定方向の流れを
形成するための前記手段が、その中央を横断する
水平面を対称面とする上下対称的な形状を有する
筒４として構成され、該筒４の下半分の部分が前
記ヒータに取り囲まれた前記坩堝１内に挿入され
た状態で固定されて使用されることを特徴とする
蒸発器。

２ 前記筒４は長さ方向に断面が変化しているこ
とを特徴とする請求の範囲第１項に記載された蒸
発器。

３ 前記筒４の中央部には少なく共一つの環状凹
所１４が設けられていることを特徴とする請求の
範囲第１項又は第２項に記載された蒸発器。

４ 前記筒４内に、一定方向蒸気流７の強度の分
布を補正するための手段を具えていることを特徴
とする請求の範囲第１項から第３項までのいずれ
か１項に記載された蒸発器。

５ 前記蒸気流強度分布補正手段が、前記筒４の
対称面５内に孔１６を有し、該筒４内に取り付け
られている隔壁１５として構成されていることを
特徴とする請求の範囲第４項に記載された蒸発
器。

６ 前記蒸気流強度分布補正手段が、前記主隔壁
１５と実質的に同一な、孔１６を有する補助隔壁
２０を具え、これらの隔壁１５，２０は互いに離
れて配置され且つ前記孔１６の周囲において互い
に結合され、一方、前記筒４は互いに離れた二つ
の同一部分１７，１８で作られ、又該筒４は、筒
４の対応する前記部分１７，１８にそれぞれ強固
に結合された前記隔壁１５，２０を収容している
ことを特徴とする請求の範囲第５項に記載された
蒸発器。

７ 隔壁１５の孔１６は小径端で互いに結合され
た二つの円錐台２４，２５の形に構成されている
ことを特徴とする請求の範囲第５項に記載された
蒸発器。

８ 蒸気流の強度の分布を補正するための前記手
段が、環状孔３０，３１を有し、対称面５から等
距離にある前記筒４の端部に取り付けられた二つ
の同一の隔壁２８，２９として構成されているこ
とを特徴とする請求の範囲第４項に記載された蒸
発器。

９ 前記蒸気流強度分布補正手段が、複数の孔３
９を有する隔壁３８として構成され、該孔の幾何
学的軸４０が相互に、又前記筒４の幾何学的軸４
１に対して所定の角度をなして配置され、前記隔
壁３８は前記筒４の内側にその対称面５内に取り
付けられていることを特徴とする請求の範囲第４
項に記載された蒸発器。

１０ 蒸発器が前記筒４の内側に設置された一定
方向に向かう蒸気流７の形状を補正する手段を具
えていることを特徴とする請求の範囲第１項から
第９項までのいずれか１項に記載された蒸発器。

１１ 前記蒸気流７の形状を補正する手段は、蒸
着されるフイルムの形状をした孔４５，４６を有
する二つの同一な隔壁４３，４４として構成さ
れ、該隔壁は前記筒４の端部に筒の対称面５から
等距離だけ離れて設置されていることを特徴とす
る請求の範囲第１０項に記載された蒸発器。

１２ 前記蒸気流７の形状を補正する手段は、断
面輪郭が蒸着されるフイルムの形状をした切り欠
き４８を有する同一ノズル４７として構成され、
該ノズル４７は筒４の対称面５から等距離だけ離
れて前記筒の端部に取り付けられていることを特
徴とする請求の範囲第１０項に記載された蒸発
器。

１３ 少なくとも筒４の中央部分は蒸発物質によ
つて濡れることのできるコーテイング５０を有す
ることを特徴とする請求の範囲第１項から第３項
までのいずれか１項に記載された蒸発器。

１４ 蒸発器の各隔壁１５，２０，２８，２９，
３８，４３，４４は蒸発物質によつて濡れること
のできるコーテイング５０を有することを特徴と
する請求の範囲第５、６、７、８、９又は１１項
のいずれか１項に記載された蒸発器。

１５ 蒸発器は、坩堝１の内側に壁との間に空〓
５２を保つて設置された多孔質のインサート５３
を有することが望ましく、このインサート５３は
蒸発物質２を収容し、その孔の全容積は蒸発物質
の容積より大きいことを特徴とする請求の範囲第
１項から第１４項までのいずれか１項に記載され
た蒸発器。

発明の分野 本発明は広義には表面にコーテイングを施す技
術に関し、更に詳しくはフイルムの真空蒸着用蒸
発器に関する。

発明の背景 フイルムの真空蒸着用蒸発器に課せられた主た
る要求は、蒸発物質の再蒸発を保証することによ
つて、蒸発物質が基体上に蒸着するのに失敗して
無駄になるのを避けることと、基体の表面に蒸着
せしめられる物質の広い範囲にわたつて、フイル
ム厚さの均一性を保証することにある。

基体を蒸発器からかなりの距離隔てることによ
つて、フイルムはより均一に蒸着することがで
き、一方、蒸発物質の損失を減らすには、基体上
に降りそこなつた気化した蒸発物質を回収するこ
とによつて可能である。

一例として、基体上に衝突し損なつた蒸発物質
を回収するためのチヤンバ内に収容された基体
と、同じチヤンバ内にこれから離れて設置された
坩堝からなる、基体上に金属フイルムの真空蒸着
を行うための装置が知られている。真空蒸着の工
程が終了すると、このチヤンバの壁に堆積した蒸
発物質は、ここから除去され、再蒸発のために坩
堝内に再び装填される。しかし、この装置に固有
の欠点は、坩堝と基体との距離がチヤンバの寸法
によつて限定されるので、蒸着フイルムの厚さが
均一になることである。その上、再使用のために
チヤンバの壁から掻き落とされた蒸発物質が、外
部の不純物によつて汚染される。このような不純
物の源の中には、チヤンバの壁の清掃の際に堆積
した蒸発物質と混合したチヤンバの物質と、基体
が坩堝から離れているためにかなりの広さのチヤ
ンバの壁上に凝縮する傾向にある真空チヤンバの
残留ガスとがある。もう一つの欠点は、チヤンバ
の清掃に要する多大の労力である。

1982年８月19日に公開された日本特許出願第57
−134555号（国際分類C23C13／00、13／08）に
開示された真空蒸着装置に提案された、回収チヤ
ンバの壁に凝縮した物質の再蒸発によれば、チヤ
ンバの清掃作業は少ない労働力で行うことができ
る。この装置は、真空中に坩堝型の蒸発源と、そ
の上方に配置された真空回収チヤンバとからな
り、該チヤンバは基体の方へ移行する蒸発物質の
流れを封入する。この回収チヤンバは坩堝内の蒸
発物質の温度か、回収チヤンバの壁に堆積した物
質を再蒸発させるのに充分な高さの温度まで加熱
することができる。従つて、基体に衝突しなかつ
た蒸発物質は、回収チヤンバの壁の上に凝縮し、
この壁の高温のためにそこから再蒸発する傾向に
ある。

この装置は、回収チヤンバが高温に加熱されて
いるためと、坩堝から基体までの長い距離によつ
て決定される大きなサイズのために、回収チヤン
バからガスが過剰に解放されるので、蒸着される
フイルムの高純度をも保証することができない。
同じ理由で、回収チヤンバから放射される熱によ
つて、基体も同じように限度以上に加熱される。
更に又、坩堝、回収チヤンバ及び基体間の空隙を
通つて、かなりの蒸発物質が逸脱して損失とな
る。

蒸発物質の損失は、回収チヤンバの温度を下げ
ることによつて少なくし得る。付随する利点は基
体の目立つた加熱が減少することである。これら
の利点は、真空フイルム蒸着のための液相での再
生装置（1982年９月25日公開の日本特許出願57−
155368号、国際分類C23c13／00、13／08参照）
によつて実現されている。この装置は、蒸発物質
を入れる坩堝と、その上方に設けられた基体の方
へ向かう蒸気流を囲む回収チヤンバとからなつて
いる。チヤンバの下縁は坩堝の内部の上部領域を
占めている。フイルムの堆積の際、蒸気回収チヤ
ンバは蒸発物質の溶解点よりも低くない温度に加
熱され、一方、回収チヤンバ内に凝縮した液相の
蒸発物質は、その壁を流れ下つて坩堝内に帰る。
しかし、真空フイルム蒸着に使用される蒸発物質
の殆どは、溶融点における蒸気圧で激しい蒸発を
もたらすので、このような液相再生は広い範囲の
蒸発物質に対してかなりの損失をもたらす。この
ように、この装置においても蒸気は坩堝、回収チ
ヤンバ、及び基体の間の空隙から逸脱する傾向を
有する。その上、蒸発物質の液相温度によつて決
まる回収チヤンバの高温は、ガス抜けと基体の望
ましくない加熱を生じる。

蒸発物質の損失は、坩堝と蒸気回収チヤンバと
の間の空隙を無くすことによつて更に小さくする
ことができ、同様にフイルム蒸着の際の蒸気回収
チヤンバの温度を蒸着物質の溶解点以下の温度ま
で大幅に下げることによつても小さくすることが
できる。

回収チヤンバの壁上に凝縮した蒸発物質は、そ
の溶解点以上の温度まで周期的に昇温することに
よつて、流下する。付随する有利な効果として
は、蒸気回収チヤンバの壁からのガスの解放が減
少することと、基体の温度が低下することであ
る。これらの利点は、1978年11月14日発行の米国
特許第4125086号（国際分類C23C13／08）に開示
された金属フイルムの真空蒸着装置において実現
されている。この装置は、蒸発物質を収容するア
ルミナ製の坩堝を具え、該蒸発物質内には蒸気通
路用の孔を側壁に有するタングステン製の筒が埋
入されている。この孔に対面して蒸気の一部を通
過させ、基体の上に蒸着させるためのもう一つの
孔が配設されている。残りの蒸気は孔に隣接する
坩堝の壁上に蒸着する。この場合、坩堝の壁は蒸
気流を一定方向に向ける手段としての機能を有す
る。この装置は坩堝と筒を加熱するための独立し
たヒータを有する。筒の温度は、蒸発物質を蒸発
させ、これを孔から脱出させることを保証するの
に充分な高レベルに維持されている。坩堝の温度
は壁に凝縮した蒸発物質が流下し、筒内に入り、
そして蒸発するように周期的に上昇せしめられ
る。

しかし、金等の金属の蒸着する際、タングステ
ン成分がそれによつて濡らされ、両者間に機械的
結合を生ずる。金とタングステンとの異なる熱膨
張係数のために、数回の加熱サイクルの後にタン
グステン筒の損傷が生ずる。その上、金はタング
ステンのシールの間を通過して漏洩し、装置を作
動不能にする傾向がある。

筒の損傷及びシールからの蒸発物質の漏洩は、
装置を蒸発物質によつて洩れない物質で作ること
によつて防止可能である。1983年11月１日発行の
米国特許第4412508号（国際分類C23C13／08）に
は、基体上にフイルムの真空蒸着を行う蒸発器の
一例が開示されている。この蒸発器は円筒形のグ
ラフアイト製ハウジングと該ハウジングを二つの
平行なチヤンバに分割する区画部材とを有する。
この一つのチヤンバ、特に照準チヤンバは蒸気流
を基体上に蒸着させるように案内する手段として
の機能を有し、その側壁に蒸発物質の流れを基体
上に衝突させるための孔を有している。他方の蒸
発チヤンバは、同軸にグラフアイト製の筒を具
え、該筒の側壁にも照準チヤンバの孔と一線上に
並んだ蒸気通路用の孔が設けられている。この線
はハウジングの軸に直角である。照準チヤンバの
下端は液状の蒸発物質を搬送するための通路によ
つて蒸発チヤンバに連通している坩堝を形成し、
前記筒内を高温に維持するために筒には電流が流
されているので、該蒸発チヤンバ内で液状物質は
タングステンの芯に沿つて降下する。蒸気は筒の
孔を通過した後、照準チヤンバに入り、そこで蒸
気の一部は照準孔を通過して基体に衝突し、一
方、残りの蒸気は照準チヤンバの壁に凝縮する。
このチヤンバは別個のヒータによつて周期的に加
熱され、液状の金属が芯の方へ流れることを保証
する。

この装置は金によつて濡らされることのない物
質、特にグラフアイトによつて作られているの
で、金の蒸着にこの装置が使用される際にも耐用
時間が長いと云う特長がある。

フイルム蒸着の際、通常実用されている蒸着速
度を得るように筒の小径孔（約0.5mm）から蒸気
を吹き出すための条件下においては、流れが濃密
又は濃密に近くなる。従つて、蒸気流強度分布は
吹き出し条件に応じて、孔の中心線との角度のコ
サインよりむしろコサインの高次の乗べきに従つ
て変化する。従つて、蒸着したフイルムは非常に
不均一な厚さとなり、基体の表面積が大きい程そ
の傾向が強い。

更に、フイルム蒸着に使用される殆どの物質は
溶解点において充分に激しく蒸発するので、例え
短時間でも照準チヤンバの温度が溶解点以上に上
昇すると、照準孔を通過する蒸気の方向性が不足
し、蒸発物質の損失が増加する。

種々の参考文献によれば、フイルム蒸着に広く
実用されている71種の蒸発物質が知られている
（“隔壁技術ハンドブツク”、１−37、１−38、１
−66、１−68頁、レオン．マイセル、ラインハ
ルト グランス編、ニユーヨーク、マグロウヒル
社、1970年発行参照）。その中で、23種だけが溶
解点で10Torr以下の蒸気圧を有している。
10Torrにおいて物質は既に激しく蒸発すること
に留意すべきである（１−36頁参照）。これはフ
イルム蒸着用の他の48種の物質の損失は相当のも
のであることを意味する。又、クローム、砒素、
或る種の酸化物及びテルル化物は、溶解点におい
て数十、数百Torr又はそれ以上に達する蒸気圧
となる特長を有し、これらの物質を液状再生用に
利用することはできない。

前述の米国特許に開示されているように、蒸発
チヤンバ内の筒の最適直径は1.56mmであることも
考慮しなければならない。筒の直径が大きい場
合、該筒に加えられる熱は坩堝と照準チヤンバの
温度を過剰に上昇せしめ、蒸発物質の多大の損失
をもたらす。逆に、そのような直径の筒は、厚み
の薄いフイルムしか生じない無視し得る程度の量
の蒸発物質しか維持できず、照準チヤンバ内の物
質は後で筒に連続的に戻されるために液体に変換
される必要がある。この結果、照準チヤンバを蒸
発物質の溶解点以上の温度に上昇させるために
は、頻繁に、各蒸着サイクルの終了の度に、加熱
が行われなければならない。もつと厚いフイルム
を蒸着させる場合には、蒸着工程の全体にわたつ
て照準チヤンバの温度を蒸発物質の溶解点以上に
連続的に維持する必要がある。例えば、照準チヤ
ンバ内の圧力が10Torrであれば、照準孔からの
無方向吹き出しによる照準チヤンバ内で蒸発した
蒸発物質損失は、70％にも達する。

その上、安定した蒸着速度を得るために、筒内
に封入された芯の端は坩堝の底部全体を占める蒸
発物質内に埋入される必要があり、このことは蒸
発物質の封入量を増大させる。それ故、初期に封
入される蒸発物質の最小量は数十グラムに達す
る。これは不当に高い費用をもたらす。なぜなら
ば、実際に蒸発する量よりも遥かに多量の貴重な
且つ高価な物質を必要とし、又装置の正常な機能
を維持するためには、坩堝内にもバイパス管路に
も蒸発物質が連続的に存在しなければならないか
らである。

上述の装置は、蒸発及び照準チヤンバの温度を
正確に維持するために二つの別個のヒータを具え
ている。さもなければ、例えば、照準チヤンバの
温度を正確に維持することに失敗した場合には、
該チヤンバ内の蒸発物質を再使用のために蒸発チ
ヤンバに回収する際に、該物質の損失が増大す
る。二つのヒータの必要性と、それに伴う二つの
温度制御システムの必要性のために、上述の装置
の操作は非常に複雑なものとなる。

発明の概要 本発明は、フイルムの真空蒸着のための蒸発器
であつて、基体上に衝突しなかつた蒸発物質を再
蒸発のために回収する際の損失を防止し、広い範
囲の蒸発物質を用いて大きな表面積の基体上に均
一に分布したフイルム厚さを保証する蒸気の一定
方向の流れを形成する手段を有する蒸発器を提供
することを目的とする。

本発明の目的は、ヒータを具え、蒸気の一定方
向の流れを形成する手段と連通した坩堝内に蒸発
物質を入れて、真空中でフイルム蒸着を行うため
の蒸発器であつて、蒸気の一定方向の流れを形成
するための前記手段が横断対称面を有する筒とし
て構成され、該筒の一端が前記坩堝に取り付けら
れていることを特徴とする蒸発器によつて達成さ
れる。

前記筒は長さ方向に断面が変化していることが
好ましい。

筒の中央部に少なくとも一つの環状くぼみが設
けられていることが望ましい。

前記蒸発器は一定方向蒸気流の強度の分布を補
正するための手段を具えていることが望ましい。

前記補正手段が、前記筒の対称面内に孔を有
し、該筒内に取り付けられている隔壁として構成
されていることが好ましい。

前記補正手段が、前記主隔壁と実質的に同一
な、孔を有する補助隔壁を具え、これらの隔壁は
互いに離れて配置され且つ前記孔の周囲において
互いに結合され、一方、前記筒は互いに離れた二
つの同一部分で作られ、又該筒は、筒の対応する
前記部分にそれぞれ強固に結合された前記隔壁を
収容していることが望ましい。

隔壁の孔は小径端で互いに結合された二つの円
錐台の形に構成されていることが望ましい。

蒸気流を強度の分布を補正するための前記手段
が、環状孔を有し、対称面から等距離にある前記
筒の端部に取り付けられた二つの同一の隔壁とし
て構成されていることが望ましい。

前記補正手段が、複数の孔を有する隔壁として
構成され、該孔の幾何学的軸が相互に、又前記筒
の幾何学的軸に対して所定の角度をなして配置さ
れ、前記隔壁は前記筒の内側にその対称面内に取
り付けられていることが望ましい。

蒸発器は前記筒の内側に設置された一定方向に
向かう蒸気流の形状を補正する手段を具えている
ことが望ましい。

前記蒸気流の形状を補正する手段は、蒸着され
るフイルムの形状をした孔を有する二つの同一な
隔壁として構成され、該隔壁は前記筒の端部に取
り付けられ、且つ筒の対称面から等距離だけ離れ
て設置されていることが好ましい。

前記蒸気流の形状を補正する手段は、断面輪郭
が蒸着されるフイルムの形状をした切り欠きを有
する同一ノズルとして構成され、該ノズルは筒の
対称面から等距離だけ離れて前記筒の端部に取り
付けられていることが望ましい。

少なくとも筒の中央部分は蒸発物質によつて濡
れることのできるコーテイングを有することが好
ましい。

蒸発器の各隔壁は蒸発物質によつて濡れること
のできるコーテイングを有することが好ましい。

蒸発器は、坩堝の内側に壁との間に空隙を保つ
て設置された多孔性のインサートを有することが
望ましく、このインサートは蒸発物質を収容し、
その孔の全容積は蒸発物質の容積より大きいこと
が好ましい。

前述の如く、本発明の蒸発器は基体と衝突しな
かつた蒸発物質を再使用のために回収する際の蒸
発物質の損失を少なくし、より均一なフイルム厚
さの蒸着を保証し、種々の形状、寸法の基体上へ
の蒸着に関する蒸発物質の損失を減少させ、そし
て隔壁技術に実用されるすべての蒸発物質の使用
を可能にする。その上、この提案された蒸発器は
数十グラムの大量の蒸発物質を全部蒸発させるも
のから、１mg以下のオーダの単一フイルムの蒸着
に必要な最小量の蒸発までの広い坩堝負荷の範囲
にわたつて用いられる。この蒸発器は構造的に簡
単であり、製造、操作が容易であり、改変を行う
ことなしに自動制御ユニツトを含むすべての真空
発生ユニツトと組み合わせることによつて、静止
及び運動する基体のいずれにも同様に蒸着を行う
ことができる。

【図面の簡単な説明】

本発明は、添付の図面を参照して、特定の実施
例に基づいて更に詳細に説明されるであろう。

第１図は、本発明にかかる真空フイルム蒸着用
蒸発器の部分側断面図、 第２図は、断面が変化している筒を有する本発
明にかかる蒸発器の坩堝、 第３図は、筒の対称面内に設けられた隔壁を有
する第２図と同様の図、 第４図は、主隔壁に孔の周囲において結合され
た補助隔壁と、遮熱板を有する第３図と同様の
図、 第５図は、隔壁内の特殊形状の孔、遮熱板、及
び筒端に取り付けられた補助隔壁を有する第３図
と同様の図、 第６図は、筒端に環状の孔を有する隔壁を具え
た本発明にかかる蒸発器の変形、 第７図は、基体の中心に関して、第６図の蒸発
器の有効放射表面の輪郭、 第８図は、基体の縁部に関して、第７図に示し
たのと同じ図、 第９図は、隔壁の内部を確保するための支持部
材を有する第６図と同様の図、 第１０図は、第９図を上から見た図、 第１１図は、複数の孔を具えた隔壁を有する第
３図と同様の図、 第１２図は、第１１図に示す隔壁の孔の拡大軸
測投象図、 第１３図は、特殊形状の切り欠きを有する筒の
一部の軸測投象図、 第１４図は、多孔性インサートを具えた坩堝の
長手方向断面図である。

発明の実施の好適モード 第１図において、本発明にかかる真空中で薄い
フイルムを蒸着するための蒸発器は、ヒータ３に
よつて作られた加熱域内に置かれた、蒸発物質２
を入れた坩堝１を具え、該坩堝１は、一端で坩堝
１に取り付けられ且つ横方向の対称面５を有する
筒４として構成された蒸発物質の蒸気の一定方向
の流れを形成するための手段に連通している。前
記筒４の上方には、筒４から脱出する蒸発物質蒸
気の一定方向流７（矢印で示す）の進行経路を塞
いでいる基体６が設置されている。前記加熱域を
占める筒４の下部高温部は、蒸発物質２の気化温
度に等しい温度まで熱せられている。筒４の上部
の温度は、そこが加熱域の外にあり、又そこが熱
を放散するので、蒸発物質２の溶解点より低い。
この筒４の低温部においては、基体６上に衝突で
きない蒸気流の周辺領域８は、固相に凝縮する傾
向にある。筒４の高低両部分の間の狭い過渡域に
おいて蒸気は液相に凝縮し、この液相は堆積の過
程において筒の高温部に流れて再蒸発する。

上述のように、筒４は横方向の対称面５を有す
るので、繰り返される蒸発のために筒４内に凝縮
した物質を回復させるために、筒の一端と他端と
を交互に坩堝内に嵌めることができる。

蒸発器内の熱損失を防止するために、モリブデ
ン等で作られた遮熱スクリーン９がヒータ３を包
んで設けられている。

坩堝１、筒４、及びヒータ３はグラフアイト等
で作られている。ここで述べる例においては、ヒ
ータ３は、ヒータの下方に設けられた遮熱シール
ド１０及び電流供給用端子１１と一体的に作られ
ている。これらの端子１１は、クランプ１３によ
つて蒸発器を真空発生ユニツト（図示しない）の
入口１２上に直接固定するのにも用いられる。

第４図においては、蒸気流の脱出角度を増加さ
せるために、筒４はその長さ方向に沿つて変化す
る断面を有し、特に小径端が相互に対面する円錐
台の形状をなす二つの部分からなつている。この
ことによつて、相当の表面積を有する基体上に均
一な厚さのフイルムを蒸着させることが可能にな
る。

筒４は坩堝２に螺合によつて取り付けられるこ
とができる。このような構成例は高速度の蒸着
（例えば１秒当たり数百オングストロームの）を
行うのに好適である。なぜならば、さもないと筒
４は蒸着される物質の蒸気圧によつて坩堝１から
押し出されてしまうからである。

別の例としては、筒４の断面積が端部において
最小となるものも可能である。この構成例におい
ては、筒４は面５に関して対称でなければならな
い。

筒４の中央部での温度勾配を改善するために、
少なくとも一つの環状凹所１４が設けられている
（第１図及び第２図）。筒４の中央部における温度
勾配の増加は、高低両温度部間の過渡域の長さを
短縮する。それに伴つて、過渡域の長さは凹所１
４の長さよりも短くなるであろう。筒４がグラフ
アイト又は耐火性金属等の高熱伝導性物質で作ら
れている場合には、凹所１４の設置は不可欠であ
る。

筒４が一つの環状凹所１４を有し、そしてそれ
が蒸発物質によつて濡れない物質で作られている
場合には、蒸発物質はこの凹所１４内に集積され
る傾向がある。なぜならば、濡れ難さのために物
質の流下が妨げられ、この領域からの蒸発速度が
凝縮速度より少なくなるからである。凹所１４は
それ自体は、例え坩堝１内に筒４の他端を嵌め込
んだ後であつても、加熱域から離れており、同様
に蒸発物質を集積する。凹所１４に隣接する領域
に集積された蒸発物質は筒４の中央部の熱抵抗を
低下させ、液相過渡域を拡張するので、溶解点の
レベルにおける蒸気圧がかなりあれば、該過渡域
での蒸発物質の蒸発のために余分な損失を生ず
る。この場合、もつと多数のこのような凹所１４
を設ける必要がある。例えば、２本の凹所（図示
しない）を筒４の中央部に設け、上部凹所に到る
までの筒の下部を加熱域内に設ければよく、凝縮
は上部凹所の加熱域とその上方、即ち対称面の上
方領域に限つて発生する。筒の上下変更によつ
て、全凝縮域が加熱域を占め、その上に凝縮した
物質は蒸発せしめられる。

第３図に示された蒸発器も、筒４の内側に該筒
４の対称面５に設けられた、孔１６を有する隔壁
１５として構成された、蒸気の一定方向流７の強
度分布を補正するための手段を具えている。この
例の筒４は、耐火性物質で作られたピン１９によ
つて相互に且つ前記隔壁１５に結合されている二
つの部分１７，１８からなつている。該隔壁１５
は筒４の部１８と共に加熱域を占め、蒸発物質の
蒸発温度まで加熱される。パイプ４の上部１７は
蒸着される物質の溶解点以下の温度を有する。こ
のような筒４の構造においては、液相への凝縮が
生ずる過渡域は存在しない。

第４図に示される蒸発器の例においては、流れ
の強度を補正するための手段は、主隔壁１５と実
質的に同様な孔１６を具えた補助隔壁２０を有す
る。該隔壁１５，２０は間を隔てて分離され、孔
１６の周囲で互いに結合されている。これと共
に、筒４は第３図に示されたものと同じく、互い
に隔てられて隔壁１５，２０を担持する二つの同
じ部分１７，１８を具えている。隔壁１５は筒４
の下部１８に強固に結合され、一方、間壁２０は
筒４の上部１７に結合されている。筒４の中央部
の温度勾配を増加させるための少なくとも一つの
熱シールド２１を隔壁１５，２０の間に設けるこ
とができる。温度勾配の増加を助長するものとし
ては、半径方向における隔壁１５と２０の高い熱
抵抗がある。

隔壁１５と２０は筒４の高熱部１８と低温部１
７の間の過渡域内に存在し、それによつて液相の
蒸発物質は隔壁１５の下面に凝縮し、凝縮した物
質は筒４の下部１８に流下してここで再蒸発す
る。しかし、上述の構造の液相凝縮域は、筒４の
高温部に対面しているので、この域からの蒸発は
余分な損失を生じない。二つの隔壁１５，２０の
間に熱シールド２１を設けるのは、隔壁２０の上
面に固相凝縮を生じさせるためである。孔１６の
軸に対して90°に近い角度で配置された隔壁の表
面への蒸気の供給の強度は低いので、このように
して凝縮した蒸発物質の層の厚さは無視し得る程
度である。隔壁２０の上面に凝縮する蒸発物質の
層が、実質的に隔壁２０の熱抵抗に影響を及ぼさ
ないのは、このような角度のためである。

筒４は、隔壁１５，２０及び熱シールド２１と
同様に、耐火性金属シートで作られ、坩堝１内に
取り付けられるためにグラフアイトリング２２，
２３を具え、これによつて接触部分をシールする
と共に筒４が坩堝１に接着することを防止してい
る。

第５図に示すフイルム蒸着用蒸発器の例のよう
に、筒４内に取り付けられた隔壁１５は、断面形
状が小径端面同士で結合された二つの円錐台２
４，２５の形をした孔１６を有して筒４の対称面
５内に設けられることもできる。この特殊形状の
孔１６は、円筒形の孔に比べて、基体に向かう一
定方向蒸気流の強度をより均一化することができ
る。

熱シールド２６，２７が隔壁１５と筒４の両部
分１７，１８との間に介在している。上部シール
ド２６は、隔壁１５と筒４の上部１７間の圧力差
を増加させるのに役立つ。加熱域を占める隔壁１
５はその側面を通じて加熱されるので、この目的
のために大きな表面積を具えている。

隔壁１５を更に激しく加熱するために、ヒータ
３（第１図）の断面を減少させて加熱域でのエネ
ルギの解放を増加するするようにしてもよい。

フイルム蒸着の如何なる条件下においても、固
相凝縮は常に筒の低温部で起こり、蒸発は高温部
で起こるので、筒４の構成は単一のヒータを用い
ている。この単一ヒータの使用は所定の温度の制
御と維持を簡単化し、蒸発器の構造の複雑性を減
少する。

蒸気流の強度分布を補正するための手段は、そ
れぞれ環状孔３０，３１を具えた内径Ｄ１と外径
Ｄ２を有する二つの実質的に同一の隔壁２８と２
９（第６図）として構成されている。該隔壁２
８，２９は対称面５から等距離にある筒４の両端
に取り付けられている。筒４は隔壁２８，２９と
同じく耐火性金属シートで作られ、これの坩堝１
内への装着を便ならしめるためにグラフアイトリ
ング２２，２３を具えている。

温度分布に関しては、この筒４は第１図のもの
と実質的に同様である。面３２（第６図）の下方
には、筒４の高温部があり、ここから前回の蒸着
サイクルの際凝縮した蒸発物質が蒸発する。従つ
て、面３２における筒４の断面は基体６に衝突す
るべき蒸気流を放射する源を表す。面３２の上方
では、蒸発物質は筒４の壁と隔壁２８上に凝縮し
始める。環状孔３０に限定されて、面３４上に縁
が置かれた隔壁２８の内側表面は蒸気流の一部を
集め、それによつて基体の中心部への蒸着速度を
減少して基体の全表面上に蒸着されたフイルムの
より均一な厚さをもたらす。隔壁２８の外側部分
３５は面３６上に取り付けられている。

第７図と第８図には、第６図におけるＭ点とＮ
点から見た有効放射表面が示されている。この有
効放射表面は、面３２（第６，７，８図）におけ
る筒４（第６図）の断面と面３４と３６（第６，
７，８図）における隔壁２８（第６図）とによつ
て形成されている。

第９図と第１０図は、蒸気の自由流通を許容す
るように小さく作られた支持部材３７によつて、
筒４の端部に隔壁２８（第６図）の内側部分３３
を確保するための一つの可能な方法を示す（図を
判り易くするために隔壁２８の外側部分３５は示
されていない）。隔壁の内側部分３３は、直径Ｄ
１の平らな円板状をなしている。環状孔３０（第
６図）の外径Ｄ２は筒４の内径に等しく、この場
合には、隔壁の外側部分は省略され、筒４の上端
が隔壁の外側部分としての機能を有する。

蒸気流の強度分布を補正するための手段は、多
数の孔３９（第１１図）を具えた隔壁３８として
構成され、該孔の幾何学的軸（第１２図）は相互
に、そして筒４（第１１図）の幾何学的軸に対し
て所定の角度をなして配列され、該隔壁は筒４の
対称面内に取り付けられている。各孔３９（第１
２図）は、点線で示された蒸気放射の強度の角度
的分布４２をもたらす機能を有する。

孔３９の軸４０と筒４の軸４１（第１１図）と
のなす角βの値は、所定方向蒸気流の脱出角α
（第１１図）の範囲内に均一厚さのフイルム蒸着
が可能な、全ての孔３９からの流れの強度分布を
得るように選択される。

一般的には、角β（第１２図）は0°から55°まで
の範囲にあり、孔３９の幾何学的軸４０は、筒４
（第１１図）の幾何学的軸４１に対して異なつた
（図示しない）角βで配置されている。後者の条
件は、55°に近い角β（第１２図）の最大値におい
て、特に好ましい。なぜならば、この場合、全て
の孔３９の軸４０が最大角度βで配置され、筒４
（第１１図）の軸４１と一致する一定方向蒸気流
の強度は、基体６の中心への蒸着厚さが基体する
縁部分へのそれよりも薄くなるように、減少せし
められるからである。孔３９の幾つかの軸４０
（第１２図）を筒４の軸に対して小さい角βで配
置すると、該軸４１と一致する経路で脱出する一
定方向蒸気流の強度が増加し、基体６（第１１
図）の全表面に蒸着するフイルタ厚さを更に均一
化することができる。

角βの最大値を55°以上に増加しても、角αは
実質的に増加しない。

隣接する孔３９の軸間の角γの最大値は、これ
らの軸間を指向する蒸気流強度が減少しないよう
に決められることが望ましい。角βが固定値の場
合、角γは孔３９の数の増加に伴つて減少する。

例えば、角βが45°の場合、角αは30°であり、
筒径20mm、基体までの距離155mmならば、直径200
mmの基体に蒸着させることが可能となる。

蒸発器は、筒４（第５図）の内側に設けられた
同一形状の隔壁４３，４４を有する一定方向蒸気
流の形状を補正する手段をも具えている。前記隔
壁４３，４４は蒸着されるべきフイルムと同じ形
状の孔４５，４６を有する。これらの隔壁４３，
４４は、筒４の対称面５から等距離にある筒４の
両端に取り付けられている。

例えば、長方形の基体６上へ蒸着を行う場合に
は、孔４５，４６はこれに応じた長方形をなして
いる。上方の孔４５から脱出する蒸気流は長方形
断面をなし、基体６上への均一厚さのフイルム蒸
着を保証する。従つて、蒸気流強度は基体６の背
後において急激に低下するので、蒸発物質の損失
は最小になる。

移動する基体６上に蒸着する場合には、孔４５
と４６の形状は基体６の移動経路を考慮して選択
される。これによつて蒸着されるフイルムの形状
が決定される。例えば、回転する基体６（回転軸
は基体６自身を通つていない）上に蒸着する場合
には、孔４５，４６の形状は、蒸着フイルムの厚
さの均一性を保証するために側辺が窪んでいる台
形であることが好ましい。なぜならば、基体６の
中央部は幾分流れの強度の強い領域の下を移動す
るからである。

この蒸気流形状補正手段の別の例としては、筒
４の対称面から等距離にある筒４の両端に固定さ
れた同一形状のノズル４７（第１３図）がある。
該ノズル４７は蒸着されるフイルムの形状に対応
する特殊形状をした切り欠き４８を有する（下部
ノズルは示されていない）。

該切り欠き４８の形状は、３本の案内線、即ち
筒４の軸４１、孔１６の外周及び基体６の外周に
一致するフイルムの外周に沿つて１本の直線を連
続的に動かして得られる面と、ノズル４７の表面
との交差線によつて形成される。

このようなノズル４７を具えた筒４から脱する
一定方向蒸気流は、基体６の面内でその形状に順
応し、それにらつて蒸発物質の損失が少なくな
る。

その上、筒４（第１図）の内面の少なくとも中
央部はには、蒸発物質によつて濡らされることの
できる耐火性物質製のコーテイング５０が設けら
れている。これによつて、凹所１４の近傍の過渡
域から再蒸発のために加熱域内の高温部までの液
相の流れが円滑に行われる。筒４の内面全体が蒸
発物質で濡れることのできる物質によつて被覆さ
れてもよい。このような装置の場合、筒４を取り
替えて内面に堆積した物質を溶融する際に、蒸発
物質は坩堝１まで滴下せずに筒４の表面で蒸発す
る。筒４の内面が濡れ可能な層で被覆されていな
い場合には、筒４の表面に凝縮した蒸発物質の滴
はそこから剥がれて、坩堝１に落下する際に飛び
散り、蒸着したフイルムに傷を生ずる。

各隔壁１５（第３，４，５図）、２０（第４
図）、２８及び２９（第６図）、３８（第１１図）、
４３（第５図）及び４４は、蒸発物質によつて濡
らされることのできる物質５０（第３図にのみ示
す）で被覆されてもよい。例えば、隔壁１５（第
４図）と２０が蒸発物質によつて濡れ可能なコー
テイングを持つている場合には、下部隔壁１５か
ら筒４の下方部分１８までの液相流下が非常に円
滑になる。この点の証明は次のように行われる。
銀の蒸着のためにモリブデン又はタングステン製
の隔壁１５と２０がニオブによつて被覆される。
隔壁４３（第５図）と４４が蒸発物質に濡れる物
質で被覆される場合、これらの隔壁上に凝縮した
蒸発物質はそれが溶解した後もその上に保持され
たままであり、坩堝１に落下して飛沫を生ずるこ
とがなくなる。蒸発物質で濡れ可能なコーテイン
グ５０を有する隔壁１５（第３図）を設けること
によつて、隔壁１５上に凝縮した蒸発物質の滴が
蒸発温度まで加熱されない場合とか、滴を加熱す
る過程において、隔壁の実質的な質量のために、
滴の昇温速度が坩堝内で加熱されている蒸発物質
のそれよりも遅い場合に、該滴の蒸気流による剥
がれ落ちや搬送の可能性が無くなる。

坩堝１内に設置された筒４は坩堝の流通断面を
減少させると共に、飽和蒸気に達するまでの蒸気
圧を与える。このことは蒸発工程を変化させ、飛
沫が蒸着するべき物質の流れに入る可能性を増加
させる。更に筒４内での蒸気流の断面減少は、蒸
着速度にも影響を与えるので、所望のフイルム蒸
着速度を維持するためには坩堝１の温度を上げな
ければならず、これによつて飛沫発生の可能性が
再び増加する。この欠点を解決するために、坩堝
の壁に対して空間を隔てて坩堝１内の支持部材５
１に取り付けられた多孔性インサート５３（第１
４図）に具えた蒸発器が提案されている。このイ
ンサート内の空隙には、蒸着される蒸発物質の量
に等しいか、それよりも多い蒸発物質が充満され
ている。蒸発物質を収容するための凹所５４がイ
ンサート５３内に設けられている。溶融した蒸発
物質はインサート５３の空隙を占有し、飛沫を生
じる可能性のある蒸発物質の厚い層と形成を防止
する。

このインサート５３の採用によつて、蒸発物質
はインサートの空隙の全表面に薄い層となつて含
まれ、蒸着されるべき蒸発物質は毛管作用と濡れ
によつてそこを占有する。このような広い蒸発表
面は、フイルム蒸着の速度を増加させるためにも
役立ち、この目的のためにインサート５３は粒状
セラミツクスで作られることが好ましい。

本発明のフイルムの真空蒸着用蒸発器は次のよ
うに用いられる。

蒸着されるべき物質、即ち蒸発物質２（第１
図）は、筒４を外した状態で坩堝１内に装填さ
れ、その後で筒４は坩堝１上に嵌められる。基体
６を設置した後、真空チヤンバ（図示しない）内
に低圧の作業環境が作られる。次いでヒータ３が
通電され、蒸発物質２は蒸発点まで昇温される。
蒸気は筒４に入つて一定方向流７となり、基体６
に衝突する。基体６に達しなかつた蒸気の一部
は、筒４の低温部上に凝縮する。

所定厚さのフイルムが基体６上に蒸着した後、
ヒータ３は通電を中止される。そして必要に応じ
て、坩堝１に蒸発物質を補給した後、筒４は上下
逆にされて基体６に達しなかつた蒸発物質の堆積
した方の端部を下にして、坩堝１に嵌められる。
この蒸発物質は次の蒸着サイクルにおいて、坩堝
１内の物質と同様に使用される。

変化する断面を有する筒４（第２図）を具えた
蒸発器も実質的に同じように作動する。この装置
によれば、流れの大きな脱出角度が保証され、大
きな表面積の基体を被覆することが可能である。
しかし、蒸着作業が長引いた場合、凹所１４の上
方の筒４の低温部に凝縮する蒸発物質の層のため
に、筒４の断面積が減少し、蒸気流の形状に好ま
しくない変化を生じる。そこで、このような筒４
は薄いフイルムの蒸着に用いることが有利であ
る。

筒４の対称面内に設置された、孔１６を有する
隔壁１５（第３図）を具えた蒸発器も同じように
作動する。蒸発物質の一定方向流の脱出角度は、
孔１６と筒４の直径の比と、筒４の長さとによつ
て決定される。第３図に示す蒸発器においては、
孔１６の直径を広い範囲で変えることができる
（さもなければ別の隔壁を使用する）。これによつ
て、孔１６から脱出する蒸気流の強度のコサイン
分布を得ることができ、筒４内に隔壁を有しない
蒸発器（第１，２図）の場合に比し、基体上への
より均一な厚さのフイルム蒸着を与える。

その上、凝縮する蒸気は筒４の上方部分１７
（第３図）の内面に固相でのみ堆積する。このた
め、実用上、全ての物質、特に溶解した後の蒸気
圧が大気圧を越える大部分の硫化物等の、固相か
ら蒸発する物質のフイルムを蒸着させることを可
能にする。

更に、筒４の上方部分１７における凝縮域は、
孔１６から取り外されるので、例え数十μｍの厚
さのフイルムが堆積した場合であつても、その上
に形成される蒸発物質の層は、基体に衝突する蒸
気流の強度の分布に目立つた影響を及ぼさない。

第４図に示す蒸発器も同じように作動する。蒸
気流強度を補正する手段は、主たる隔壁１５と同
じ構造を有し、孔１６の周囲においてこれと接続
されている補助隔壁２０を具えている。筒４の上
方部分１７と隔壁２０の殆ど全上面に固相の堆積
が起こる。液相の蒸発物質は隔壁１５の下側に凝
縮し、筒４の下方部分１８へ流下してそこで蒸発
する。

このような筒４を具えた蒸発器は、第３図の蒸
発器よりも適用し得る蒸発物質の範囲は狭いけれ
ども、これと同様の効果的な蒸気流強度を保証す
る。しかし、第４図に示す筒４は構造的に簡単で
あり、例えばグラフアイト等で一つのユニツトと
して製造される。その他の利点は、第３図に示す
筒構造４に使用された細いピン１９等の結合手段
を要しないことである。

第５図の蒸発器は第３図のものと同じように作
動する。差異は、特殊形状の孔１６（第５図）を
通過する際、流体力学の法則によつて蒸気流が加
速されて音速に達することである。その上、この
蒸発器は蒸気流強度の分布が均一な特長を有す
る。

上部熱シールド２６は隔壁１５と筒の上方部分
１７との間の温度差を増加させることにあり、こ
れは金等の高蒸発温度の物質を蒸着させるのに重
要な点である。下部熱シールド２７は、筒４が反
対端から坩堝１内に嵌め込まれた後においてのみ
機能する。

上部隔壁４３は、蒸着されるべきフイルムの形
状に従つた形状を有する孔４５を具え、この孔は
一定方向蒸気流の断面を基体６の形に対応させる
ように補正する。この蒸発器は蒸発物質を隔壁４
３と筒４の上方部分１７に固相で凝縮させる。同
時に、下部隔壁４４及び筒４の下方部分１８上に
凝縮した蒸発物質は再蒸発せしめられる。筒４の
他端を坩堝１内に置き換えた後、隔壁４３と筒４
の部分１７とは加熱域内の低い位置を占め、その
上に凝縮した蒸発物質を蒸発させる。

第６図の蒸発器も叙上のように作動する。筒４
はその両端に、それぞれ環状孔３０と３１を有す
る隔壁２８と２９を取り付けられている。上部隔
壁２８は、第５図の隔壁４３のように、いくらか
の蒸発物質を収集し、筒４（第６図）を坩堝１内
に逆向きに挿入した後に加熱域を占有し、その上
に凝縮された蒸発物質を蒸発する。この蒸発器
は、隔壁２８（第６図）の形状と配置によつて、
基体６の表面領域を通過する蒸発物質流の強度分
布の補正を可能にする。

第７図のハツチング部分S₀は、基体６の中心Ｍ
点（第６図）から見た有効放射表面を表す。基体
６の中心におけるフイルム蒸着の速度は、この領
域S₀の面積に比例している。

放射源（第７図の輪郭３２）のかなりの部分
は、隔壁２８の内側部分３３（第７図の輪郭３
４）の影になつている。基体６の縁の部分におけ
る点Ｎに対する有効放射表面は第８図の面積S₀で
描かれている。放射源（輪郭３２）は隔壁２８の
外側部分３５（第６図）（第８図の輪郭３６）の
影となり始め、この影の面積はS₁（第８図）で示
されている。しかし、放射源の影の面積は隔壁２
８の内側部分３３（第６図）によつて同時にS₂だ
け減らされる。筒４と隔壁２８の寸法の関係を適
当に選択することによつて、基体の中央部と縁部
に対する有効放射面積を等しくできるだけでな
く、基体の縁部に対する余白部分を提供し、放射
源の自然コサイン法則を補償して均一な厚さのフ
イルム蒸着を保証することも可能である。

隔壁２８と２９の中心に孔（図示しない）を設
け、基体６における有効放射表面の面積を変化さ
せる法則を、コサインに反比例する法則に益々近
づけることもできる。このことによつて、蒸着フ
イルムの厚さを更に均一にすることができる。

第９図、１０図に示した、筒４の両端に環状ス
ロツトを有する隔壁を具えた蒸発器の変形も今ま
で述べたものと実質的に同様に作動する。この変
形においては、面３６が、隔壁の外側部分として
機能する筒４の上端面の高さにある。環状孔３０
は第６図に示されたものと同様に配置され、有効
放射面の変化の性格は第７，８図について述べた
ものと同じである。支持部材３７（第９，１０
図）は蒸発物質の自由な流れを阻害しない。

第１１図においては、蒸発器の筒４に、多数の
孔３９を有する隔壁３８が固定されている。蒸発
物質の固相で筒４の上方部分１７に凝縮する。加
熱域を占有する隔壁３８は蒸発温度まで加熱され
ているので、蒸発物質はその上に全く凝縮せず、
蒸着されるべき物質の蒸気は隔壁３８の孔３９を
自由に通過する。これらの孔３９は筒４の軸４１
に対して角β（第１２図）で配列されているので、
該孔３９は蒸発物質をその幾何学的軸４０に沿つ
て導き、高度に均一な強度の蒸気流を形成して基
体上に蒸着させる。

特殊形状の切り欠き４８を有するノズル４７を
具えた第１３図に提案された蒸発器は、基体上に
蒸着されるフイルムの形状に応じた形の孔４５，
４６を有する隔壁４３と４４を筒４の両端に具え
た第５図の装置と実質的に同じ作用を有する。特
殊形状の切り欠き４８を具えたノズル４７（第１
３図）は、蒸発物質の一定方向流の断面輪郭を基
体上に蒸着されるフイルムの形状に従うように修
正する。このノズル４７は筒４の等直径における
フイルム形状に対応する形をした孔４５を有する
隔壁４３（第５図）と比べて、基体の外での蒸気
流強度の急激な低下を保証する。

第１４図に提案された蒸発器は次のように作動
する。

蒸着物質は多孔質インサート５３の凹所５４内
に充填される。真空チヤンバ内に所定の低圧が作
られてから、多孔質インサート５３を具えた坩堝
は該坩堝を占有した蒸発物質と共に加熱され、蒸
発物質は溶解してインサート５３の開放された空
隙内に侵入する。インサート５３の空隙の容積は
装填された物質の容積に等しいか、又はこれより
も大きいので、蒸発物質はインサート５３の空隙
を占有し、蒸発するに従つてインサートの表面に
上昇する。このようにして蒸発した物質は筒４に
沿つて強制的に基体の方へ向けられる。この多孔
質インサート５３は大きな蒸発表面を提供し、そ
の結果、少ない量の蒸発物質でより安定したフイ
ルム蒸着速度を得ることができる。

その上、インサート５３の全表面から均一に蒸
発するばかりでなく、蒸発物質は均一な断面強度
を有する流れを形成し、これによつて均等に分布
した筒からの脱出流を保証する。

産業上の利用性 本発明の金、プラチナ、銀、パラジユウム等の
貴金属フイルムの真空蒸着用の蒸発器は、例えば
IC回路、UHF回線、種々の電子部品の金属鍍金、
プリント回路及びテープの製造、及び光学的コー
テイングを行うエレクトロニクス、光、音響、通
信及び電気工学の分野に利用することができる。