JPH05339708A

JPH05339708A - 真空蒸着用材料

Info

Publication number: JPH05339708A
Application number: JP15201492A
Authority: JP
Inventors: Yoshiharu Morihara; 芳治森原; Yoshio Yamaoka; 吉雄山岡
Original assignee: Toyobo Co Ltd
Current assignee: Toyobo Co Ltd
Priority date: 1992-06-11
Filing date: 1992-06-11
Publication date: 1993-12-21
Anticipated expiration: 2017-11-11
Also published as: JP3343938B2

Abstract

(57)【要約】【目的】蒸着時に材料の飛散や高温での飛沫の発生が
なく、厚み、組成の均一な膜が得られる真空蒸着用材料
を提供することにある。【構成】真空蒸着用材として、発泡多孔質構造を有す
るものを用いることによって、良好に真空蒸着すること
ができる。見かけ比重が原材料よりも５〜６０％小さい
ものが好ましい。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、真空蒸着用材料に関す
るものである。

【０００２】

【従来の技術】真空蒸着は、るつぼ等にはいった材料を
真空中で加熱、蒸発させることで基板に付着させ、薄膜
を作製する方法で、スパッタ−法、ＣＶＤ法と共に代表
的な薄膜作製方法の一つである。これらを用いて作製さ
れた薄膜はよく知られているように電子、情報、光学の
分野をはじめ様々な用途に用いられている。この中で、
例えば、高分子フィルムの上にアルミニウム、銀、銅等
の金属薄膜、或は、ＳｉＯ、ＳｉＯ₂ 、ＩＴＯ等の酸化
物薄膜を蒸着したものは、様々なものの包装用材料、透
明導電膜フィルム、熱線反射フィルム、ガスバリアフィ
ルム等にも実用化されている。

【０００３】このような蒸着用材料としては、金属、半
導体や、酸化物、硫化物、ハロゲン化物等の無機化合物
等があり、その形状も、粉体、粉末、粒状、棒状、板
状、ワイヤー等様々のものがある。又、その加熱法も、
抵抗加熱、高周波誘導加熱、電子ビーム（ＥＢ）加熱、
レーザービーム加熱等、様々な方法が用いられている。

【０００４】

【発明が解決しようとしている課題】一般に蒸着法は、
スパッタ−法、ＣＶＤ法に比べ、製膜速度が高くとれる
ものの、組成、膜厚制御が難しいという特徴がある。こ
の中で製膜速度は、コストに直接影響する非常に重要な
要素であり、スピ−ドアップは、常に大きな課題であ
る。例えば、電子ビ−ム加熱の場合、加熱パワ−を上げ
れば、製膜速度は大きくなるものの、ある値以上では、
材料の飛散や溶融材料の飛沫が大きくなり、それ以上パ
ワ−をあげることは難しい上限値が現れ、製膜速度は制
限される。

【０００５】一方、組成、膜厚制御の面では、熱の拡
散、荷電ビーム加熱の場合の帯電等により、材料の飛散
や高温での飛沫が発生し、膜厚、組成の均一な膜が得ら
れにくいという問題がある。また、被膜材料がプラスチ
ックのような耐熱性のない材料の場合には、この飛沫に
より、基板が溶け、微少な穴や欠陥が発生する場合があ
る。更に、蒸着源材料に付着、及び、混入している不純
物から多量のガスが放出され、真空圧が上昇し、得られ
る膜特性が悪いという問題があった。このようなこと
は、高周波誘導加熱、抵抗加熱等の他の蒸着法において
も程度の差はあるものの見られ蒸着時の飛沫、スプラッ
シュ発生の少ない蒸着材料が望まれていた。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明は、蒸着特性、特
に飛沫、スプラッシュが起こりにくく、高い成膜速度を
得ることのできる蒸着材料を提供せんとするものであ
る。すなわち、本発明は、発泡多孔質構造を有すること
を特徴とする真空蒸着材料であり、また、原材料の比重
よりも見かけ比重が５〜６０％小さい値を持つ発泡多孔
質構造を有することを特徴とする真空蒸着用材料であ
り、また、少なくとも１種類以上の物質の粉末を混合
し、作製した発泡多孔質構造を有することを特徴とする
真空蒸着用材料である。

【０００７】本発明における真空蒸着法とは、抵抗加
熱、高周波誘導加熱、電子線加熱、レーザ−加熱等によ
り、るつぼに入った材料を加熱、蒸発させて、基板に付
着させる方法である。この時、真空槽内に水素、酸素、
水蒸気等の反応性ガスを導入し、例えば、酸化反応をさ
せる反応性蒸着等の特殊な蒸着も含まれる。本発明にお
ける材料組成としては、非金属元素（Ｂ、Ｃ、Ｓｉ、
Ｐ、Ｓ、Ｇｅ、Ａｓ、Ｓｅ等）、金属元素（Ｎａ、Ｍ
ｇ、Ａ、ｋ、Ｃａ、Ｓｃ、Ｔｉ、Ｖ、Ｓｂ、Ｃｒ、Ｍ
ｎ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｚｎ、Ｇａ、Ｙ、Ｚｒ、
Ｎｂ、Ｍｏ、Ａｇ、Ｃｄ、Ｉｎ、Ｓｎ、Ｔａ、Ｗ、Ａ
ｕ、Ｐｂ等）や希土類元素（Ｎｄ、Ｓｍ、Ｇｄ、Ｔｂ
等）の単体、化合物、混合物等、真空蒸着が可能なもの
であれば、特に限定されない。例えば、化合物として
は、Ａｌ₂ Ｏ₃ 、Ｂ₂ Ｏ₃ 、ＢａＯ、Ｂｉ₂ Ｏ₃ 、Ｃａ
Ｏ、ＣｅＯ₂ 、Ｃｒ₂ Ｏ₃ 、Ｆｅ₃ Ｏ₄ 、Ｉｎ₂ Ｏ₃ 、
ＭｇＯ、ＭｎＯ、ＭｏＯ ₃ 、Ｎａ₂ Ｏ、Ｎｄ₂ Ｏ₃ 、
ＮｉＯ、ＰｂＯ、Ｓｂ₂ Ｏ₃ 、ＳｉＯ、ＳｉＯ₂、Ｔｉ
Ｏ₂ 、Ｔｌ₂ Ｏ₃ 、Ｖ₂ Ｏ₅ 、ＷＯ₃ 、ＺｎＯ₂ 等の酸
化物、ＭｎＳ、ＰｂＳ、ＳｎＳ、ＺｎＳ、ＣｄＳｅ、Ｉ
ｎＳｅ、ＳｂＳｅ、ＳｉＴｅ、ＳｎＴｅ等の硫化物、テ
ルル化物、セレン化物、ＡｇＣｌ、ＣｏＣｌ₂ 、ＣｒＣ
ｌ₂ 、ＦｅＣｌ₂ 、ＫＣｌ、ＮａＣｌ、、ＡｌＦ₃ 、Ｃ
ａＦ₂ 、ＣｅＦ₃ 、ＣＳＦ、ＮａＦ、ＣｏＢｒ₂ 、Ｃｓ
Ｂｒ、ＭｇＢｒ、ＮｉＢｒ、ＮａＩ、ＫＩ、ＣｕＩ等の
ハロゲン化物等であり、これらを単数或いは複数用いて
もよい。本発明でいう発泡多孔質構造とは、細かい空孔
を多量に含んだ構造であり、この空孔は発泡工程により
生じさせたものをいい、天然に産出するものは、含まれ
ない。本発明の発泡多孔質構造の空孔の大きさとして
は、０．１μｍ程度〜十数ｍｍ程度であり、蒸着効率と
発明の効果を考えると、１μｍ程度〜数ｍｍ程度が好ま
しい。

【０００８】また、空孔率を原料の比重との変化率で示
すと、見かけ比重が、５〜６０％小さい値をもつものが
好ましい。すなわち、見かけ比重が原材料の比重より６
０％以上小さい場合には、蒸着時の材料の消耗が激し過
ぎ、材料供給を頻繁におこなわなければならないという
問題が出てくる。又、見かけ比重が、原材料の比重より
５％以下しか小さくない場合には、本発明の効果が余り
期待できない。

【０００９】発泡多孔質構造を作製する方法としては、
特に限定されないが、例えば次のような方法が考えられ
る。原料として、粉末を用い、必要に応じ、発泡剤、溶
剤を混合して、発泡させ、これを乾燥、焼結する。この
時の発泡材料としては、ＣａＣＯ₃ 、カ−ボン等がある
が、系によっては、発泡材料の添加を必要としないもの
もある。溶剤としても、本発明の目的を達成しえるもの
であれば制限がなく、塩酸、硫酸、酢酸等の酸性溶剤、
水酸化ナトリウム、水酸化カルシウム等の塩基性溶剤、
或は、水、アルコール等の中性溶剤等何でもよい。

【００１０】発泡メカニズムの一例としては、発泡剤自
身、或いは、溶剤と原料等が化学反応をおこし、ガスを
発生、原料中に気泡を作ることによって、原料を多孔質
材料にできる。また、減圧中等での加熱、加圧等の処理
によって、原料中に含まれる気体が膨張することによっ
ても、多孔質にできる場合がある。この時の発生ガスと
しては、水素、酸素、窒素、二酸化炭素、水蒸気等、工
程中にガス状態等になり、原料内に気泡を多数発生する
ものなら特に制限はない。また、他のメカニズムによっ
て気泡、水泡等を発生させ多孔質材料を作ることも含ま
れる。この発泡工程の速度をコントロールするために、
加熱、冷却、加圧、覚伴等の処理を施してもよい。

【００１１】上記のように、化学反応によるガス発生等
で、多孔質材料を作製する場合、原材料を粉末とする方
が発泡工程を速やかに行うことができる。ここでいう粉
末とは、粒径で２〜３μｍ程度以下で、これより大きい
場合には粉砕工程をいれる方が望ましい場合がある。発
泡させることは、見かけ上の体積が増し、一見材料の消
費が多くなるように見えるが、飛沫を押さえる効果が大
きく、パワ−アップの効果は大きい。蒸着材料を発泡多
孔質体にする効果は、ＥＢなどの荷電ビ−ムによる加熱
の場合特に顕著であり、蒸着材料の破片等の飛散、スプ
ラッシュが少なくなることで、ビ−ムの出力を高め、蒸
着速度を格段に高くすることが可能になる。これは、蒸
着材料が多孔質であるとビ−ムの照射による熱が速やか
に逃げてしまうことによるものと考えられる。

【００１２】次に実施例をあげて本発明を説明する。実施例実施例１ＳｉおよびＳｉＯ₂ の粉末を４５：５５ｗｔ％で混合し
た粉末材料２５０ｇに、濃度０．１％のＮａＯＨ水溶液
５０ｃｃを加え、撹拌、粘度状とした。この時発泡速度
をコントロ−ルするため、５℃とし、発泡が終わったの
ちに、２００℃で５時間乾燥、１３００℃で６０分間焼
結させて蒸着材料を作った。製造した蒸着材料は、前記
粉末原材料の比重に対して７０％の見掛け比重を有する
多孔質な構造であった。

【００１３】比較例１−１ＳｉおよびＳｉＯ₂ の粉末を４５：５５ｗｔ％で、混合
した粉末材料にエチルシリケート（Ｓｉ（ＯＣ₂ Ｈ₅ ）
₄ ）を２：１の割合で混合したもの２５０ｇに対して、
無水アルコール８０ｃｃを加えて、撹拌、粘度状とし
た。これを２００℃で５時間乾燥させた後、１３００℃
で６０分間焼結させて蒸着材料を製作した。製作した蒸
着材料は、粉末原材料の比重に対して９９％の見掛け比
重を有するほとんど緻密な構造であった。比較例１−２ＳｉおよびＳｉＯ₂ の１〜２ｍｍ程度の粒状材料を４
５：５５ｗｔ％で混合して用いた。

【００１４】実施例２Ｔｉ、ＴｉＯ₂ の粉末を５０：５０ｗｔ％で混合した粉
末材料２００ｇに、塩酸を水に対して０．０５ｗｔ％混
合した液を８０ｃｃ加えて、撹袢し粘度状とした。この
時、発泡速度をコントロ−ルするために、４０℃とし、
発泡が終わったのちに、２００℃で３時間乾燥させた
後、１３００℃で６０分間焼結させて蒸着材料を作っ
た。製作した蒸着材料は、前記Ｔｉ、ＴｉＯ₂ にて構成
される粉末原材料の比重に対して６５％の比重を有する
多孔質な構造であった。

【００１５】実施例３Ｉｎ金属粉末、Ｉｎ₂ Ｏ₃ 粉末およびＳｎ金属粉末を１
０：８０：１０ｗｔ％で混合した粉末材料２００ｇに対
して、発泡材料として、ＣａＣＯ₃ を０．２ｗｔ％い
れ、溶融、発泡させた。この時の真空圧は、３０Ｔｏｒ
ｒ前後とし、発泡の大きさを調整した。製作した蒸着材
料は、前記Ｉｎ金属、Ｉｎ₂ Ｏ₃ およびＳｎ金属にて構
成されている粉末原材料の比重に対して、８０％の見掛
け比重を有する多孔質構造であった。比較例３Ｉｎ₂ Ｏ₃ およびＳｎＯ2の粉末を９０：１０ｗｔ％で
混合した粉末材料２００ｇに対して、無水アルコール１
００ｃｃを加えて、撹拌し粘度状とした。これを２００
℃で３時間乾燥させた後、８００℃で６０分間焼結させ
て蒸着材料を作った。製作した蒸着材料は、前記Ｉｎ₂
Ｏ₃ およびＳｎＯ₂ にて構成されている粉末原材料の比
重に対して９９％の見掛け比重を有するほとんど緻密な
構造であった。

【００１６】実施例４ＳｉＯ₂ 粉末に対して発泡材料として、カ−ボン粉末を
０．２ｗｔ％混合し、１３００℃で溶融、発泡させた。
この時の真空圧は、１Ｔｏｒｒ前後とし、発泡の大きさ
を調整した。製造した蒸着材料は、前記粉末材料の比重
に対して４５％の見掛け比重を有する多孔質な構造であ
った。比較例３ＳｉＯ₂ の１〜２ｍｍ程度の粒状材料を蒸着材料として
用いる。

【００１７】各種加熱方式の蒸着法により、実施例およ
び比較例で作製した材料によるプラスチックフィルム蒸
着時の、材料の飛散、スプラッシュの状態の観察を行っ
た。蒸着実験を行う前に真空槽内を５×１０^-6Ｔｏｒｒ
以下に排気した。加熱パワ−は、ＥＢ加熱の場合電子ビ
ームの投入電力は１５、３０ｋｗとし、るつぼ、ＥＢガ
ンは冷却水により水冷した。抵抗加熱法は、８ＫＷ、高
周波加熱の場合は、１０ＫＷとした。その結果を表１に
示す。この結果より明かなように出力をあげた場合、比
較例では蒸着材料の粒体状での飛散、あるいは材料の破
片での飛散が激しい。飛散した破片等によって、均一な
膜が得られないばかりでなく、飛沫によってプラスチッ
ク基板が溶け、微少な穴や欠陥が発生し、製品として利
用できない。このため、出力をあげて生産速度を高める
ことができない。これに対し、本発明では出力をあげて
も飛沫が少なく生産速度を高めることができる。

【００１８】

【発明の効果】発泡多孔質構造を有させること、また、
原材料の比重よりも見かけ比重が５〜６０％小さい値を
持つ発泡多孔質構造を有させること、或いは、少なくと
も１種類以上の物質の粉末を混合し、作製した発泡多孔
質構造を有させることによって、蒸着時の飛沫の少な
い、生産速度を高くとれる真空蒸着用材料が得られる。

【００１９】

【表１】

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】発泡多孔質構造を有することを特徴とす
る真空蒸着用材料。
【請求項２】請求項１記載の真空蒸着用材料におい
て、原材料の比重よりも見かけ比重が５〜６０％小さい
値を持つ発泡多孔質構造を有することを特徴とする真空
蒸着用材料。
【請求項３】請求項１及び２記載の真空蒸着用材料に
おいて、少なくとも１種類以上の物質の粉末を混合し、
作製した発泡多孔質構造を有することを特徴とする真空
蒸着用材料。