(57)【要約】【課題】基板面上の一端から他端に向かう各位置に対する成膜量の分布に規則的な勾配を有する良質な傾斜組成膜を提供する。【解決手段】本発明の傾斜組成膜は、複数の原材料各々を蒸発させる複数の蒸発源１，４とこれらに対向するように配置した１つの基板３との間に複数の原材料から蒸発した蒸気それぞれの一部を遮断する機能を有する１個又は複数個の遮蔽部材２を設置し、複数の蒸発源それぞれにおいて蒸発させた複数の原材料の蒸気それぞれの遮蔽部材により遮断されない残部の蒸気を基板面上に付着させることにより得た連続的に組成分布が変化する傾斜組成膜を特徴とする。【選択図】　　　図２
2004010962.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板面上に成膜した１つの原材料物質又は複数の原材料物質の傾斜組成膜であって、少なくとも１つの原材料の物質の存在量が当該基板面上の少なくとも１方向で連続的に変化する傾斜組成を有することを特徴とする傾斜組成膜。
【請求項２】
基板面上に成膜した複数の原材料物質の傾斜組成膜であって、前記複数の原材料物質のうちの少なくとも２者間の存在量の割合が当該基板面上の少なくとも１方向で連続的に変化する傾斜組成を有することを特徴とする傾斜組成膜。
【請求項３】
１つ又は複数の蒸発源において１つ又は複数の原材料を蒸発させ、前記１つ又は複数の蒸発源から基板面上の対象領域の各位置に対して前記原材料の蒸気の到達量に規則的な勾配を持つようにして当該原材料の物質を成膜することを特徴とする傾斜組成膜の成膜方法。
【請求項４】
原材料を蒸発させる１つの蒸発源とこれと対向するように配置した１つの基板との間に、前記原材料から蒸発した蒸気のうちの一部の移動を遮断する機能を有する遮蔽部材を設置し、前記１つの蒸発源において蒸発させた原材料の蒸気のうち前記遮蔽部材により遮断されない残部の蒸気を前記基板面上に付着させることを特徴とする傾斜組成膜の成膜方法。
【請求項５】
前記蒸発源と遮蔽部材との間隙をｘ、前記遮蔽部材と基板との間隙をｙとした場合に、ｘ／（ｘ＋ｙ）＝０．１〜０．９なる条件を満たす前記蒸発源と基板との間に前記遮蔽部材を設置し、前記蒸発源の原材料を前記基板面上に付着させることにより成膜することを特徴とする請求項４に記載の傾斜組成膜の成膜方法。
【請求項６】
複数の原材料各々を蒸発させる複数の蒸発源とこれらに対向するように配置した１つの基板の間に、前記複数の原材料から蒸発した蒸気それぞれの一部を遮断する機能を有する１個又は複数個の遮蔽部材を設置し、前記複数の蒸発源それぞれにおいて蒸発させた複数の原材料の蒸気それぞれの前記遮蔽部材により遮断されない残部の蒸気を前記基板面上に付着させることにより成膜することを特徴とする傾斜組成膜の成膜方法。
【請求項７】
前記蒸発源と遮蔽部材との間隙をｘ、前記遮蔽部材と基板との間隙をｙとした場合に、ｘ／（ｘ＋ｙ）＝０．１〜０．９なる条件を満たす前記蒸発源と基板との間に前記遮蔽部材を設置し、前記蒸発源の原材料を前記基板面上に付着させることにより成膜することを特徴とする請求項６に記載の傾斜組成膜の成膜方法。
【請求項８】
第１の原材料を蒸発させる第１の蒸発源と、第２の原材料を蒸発させる第２の蒸発源と、これらと対向するように配置した基板とを備えた成膜装置を使用して、
前記第１の蒸発源と基板との間に、前記原材料から蒸発した蒸気の一部を遮断させるための遮蔽部材を設置し、前記第１の蒸発源によって蒸発させた原材料の蒸気のうち当該遮蔽部材によって遮断されない残部の蒸気を前記基板面上に誘導し、前記基板面上の少なくとも１方向での成膜量に勾配を持たせて成膜する工程（Ａ）と、第２の原材料を蒸発させる第２の蒸発源を前記遮蔽部材の設置効果の現れない位置に設置し、前記第２の原材料の蒸気を前記基板面上に誘導し、前記基板面上の全方向に均一な存在量で成膜する工程（Ｂ）とを、そのいずれかを先にして相前後して実施することにより、前記基板面の少なくもと１方向で前記第１の原材料物質の存在割合が連続的に変化する傾斜組成膜を成膜することを特徴とする傾斜組成膜の成膜方法。
【請求項９】
第１の原材料を蒸発させる第１の蒸発源と、第２の原材料を蒸発させる第２の蒸発源と、これらと対向するように配置した基板とを備えた成膜装置を使用して、
前記第１の蒸発源と基板との間に、前記原材料から蒸発した蒸気の一部を遮断させるための遮蔽部材を設置し、前記第１の蒸発源によって蒸発させた原材料の蒸気のうち当該遮蔽部材によって遮断されない残部の蒸気を前記基板面上に誘導し、前記基板面上の少なくとも１方向での成膜量に勾配を持たせて成膜する工程（Ａ）と、第２の原材料を蒸発させる第２の蒸発源を前記遮蔽部材の設置効果の現れない位置に設置し、前記第２の原材料の蒸気を前記基板面上に誘導し、前記基板面上の全方向に均一な存在量で成膜する工程（Ｂ）とを同時に実施することにより、前記基板面上の成膜量に対して、基板面に直角な方向の組成分布と当該基板面に平行な少なくとも１方向の組成分布との両者に規則的な勾配を有する傾斜組成膜を成膜することを特徴とする傾斜組成膜の成膜方法。
【請求項１０】
前記蒸発源は、線状、棒状、板状、舟状のいずれかの形状を持ち、かつ線状又は棒状の場合にはその直径に対して２倍以上の長さを持つ細長い形状の蒸発孔を備え、板状又は舟状の場合にはその幅に対して２倍以上の長さを持つ細長い形状の蒸発孔を備えたものを用いて成膜することを特徴とする請求項３〜９のいずれかに記載の傾斜組成膜の成膜方法。
【請求項１１】
前記蒸発源とこれに対応する遮蔽部材とは対を成すよう配置し、当該蒸発源の長手方向と遮蔽部材の端面がなす辺が作る直線方向とは、立面図上で１２０度〜６０度の角度、好ましくは９０度の角度で交差するように配置した成膜装置を用いて成膜することを特徴とする請求項１０に記載の傾斜組成膜の成膜方法。
【請求項１２】
前記遮蔽部材の端面は、最大１０μｍ以下、好ましくは０．１μｍの粗度の蒸気通過面とし、規則的な勾配を持たせたものを用いて成膜することを特徴とする請求項３〜１１のいずれかに記載の傾斜組成膜の成膜方法。
【請求項１３】
前記蒸発源と遮蔽部材と基板とを備え、１個の蒸発源に対応する１個又は複数個の遮蔽部材、複数個の蒸発源の各蒸発源に対応する複数個の遮蔽部材とを備えた成膜装置を用いて成膜することを特徴とする請求項３〜１２のいずれかに記載の傾斜組成膜の成膜方法。
【請求項１４】
真空蒸着法又はスパッタ法により成膜することを特徴とする請求項３〜１３のいずれかに記載の傾斜組成膜の成膜方法。
【請求項１５】
真空雰囲気中もしくは酸素雰囲気中、窒素雰囲気中、アルゴン雰囲気中で成膜することを特徴とする請求項３〜１４のいずれかに記載の傾斜組成膜の成膜方法。
【請求項１６】
前記蒸発源を抵抗加熱、電子衝撃加熱、レーザ加熱、アーク加熱のいずれかで加熱して原材料を蒸発させることを特徴とする請求項３〜１５のいずれかに記載の傾斜組成膜の成膜方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、傾斜組成膜及び傾斜組成膜の成膜方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、一端から他端に向かって組成分布が変化する傾斜組成合金は、通常、目標組成を持つ複数個の合金をあらかじめ用意し、これらの組成比率の順に厚さ方向に張り合わせて焼結一体化することにより得ていて、この方法で得られる傾斜組成合金は、張り含わせた方向の組成分布に傾斜組成を有している。この方法で得られた傾斜組成合金は、例えば応力緩和を要する部品として活用されている（従来技術１）。
【０００３】
また、１つの物質を蒸発させると、その物質の蒸気は空間のあらゆる方向に飛び出す性質を有している。この性質を利用して蒸発源の上部に基板を設置し、その基板で物質蒸気を受け止めるようにすれば、基板の表面上には円状や楕円状に模様を描きながら蒸気が付着するので、基板面に平行な方向に膜厚が傾斜した成膜量傾斜膜を製造することができる（従来技術２）。
【０００４】
さらに、上記性質を利用して、図１１に示すように、複数の原材料を複数の蒸発源１Ａ，１Ｂ，１Ｃに別々に収容して同時に加熱し、これを蒸発源の上部に設置した基板３で受け止めるようにすれば、基板面上の成膜量は基板面に平行な方向に組成分布が傾斜した傾斜組成合金膜を製造することができる（従来技術３）。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、従来技術１の焼結一体化して得られる傾斜組成合金では、組成分布が段階的組成変化となるのが避けられず、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積層しなくてはならず、実用性に乏しい。
【０００６】
また、従来技術２で得られる成膜量傾斜膜では、基板面上の位置による成膜厚さの変化には連続性があるものの、所定の定まった尺度で分布するのではなく、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状態図的分布は得られず、やはり実用性に乏しい。
【０００７】
また、従来技術３で得られる傾斜組成合金膜では、基板面上の成膜量が基板面に平行な方向で組成分布が傾斜しているものの、所定の定まった尺度で分布するのではなく、やはり化学、金属、セラミックス分野で常用されているような良質な状態図的分布は得られず、実用性に乏しい。
【０００８】
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、基板面上の一端から他端に向かう各位置（「所定位置」と称している）に対する成膜量の分布が連続的に変化する良質な傾斜組成膜及びそのような良質な傾斜組成膜が成膜できる傾斜組成膜の成膜方法を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明の傾斜組成膜は、基板面上に成膜した１つの原材料物質又は複数の原材料物質の傾斜組成膜であって、少なくとも１つの原材料の物質の存在量が当該基板面上の少なくとも１方向で連続的に変化する傾斜組成を有することを特徴とするものである。
【００１０】
請求項２の発明の傾斜組成膜は、基板面上に成膜した複数の原材料物質の傾斜組成膜であって、前記複数の原材料物質のうちの少なくとも２者間の存在量の割合が当該基板面上の少なくとも１方向で連続的に変化する傾斜組成を有することを特徴とするものである。
【００１１】
請求項３の発明の傾斜組成膜の成膜方法は、１つ又は複数の蒸発源において１つ又は複数の原材料を蒸発させ、前記１つ又は複数の蒸発源から基板面上の対象領域の各位置に対して前記原材料の蒸気の到達量に規則的な勾配を持つようにして当該原材料の物質を成膜することを特徴とするものである。
【００１２】
請求項４の発明の傾斜組成膜の成膜方法は、原材料を蒸発させる１つの蒸発源とこれと対向するように配置した１つの基板との間に、前記原材料から蒸発した蒸気のうちの一部の移動を遮断する機能を有する遮蔽部材を設置し、前記１つの蒸発源において蒸発させた原材料の蒸気のうち前記遮蔽部材により遮断されない残部の蒸気を前記基板面上に付着させることを特徴とするものである。
【００１３】
請求項５の発明は、請求項４の傾斜組成膜の成膜方法において、前記蒸発源と遮蔽部材との間隙をｘ、前記遮蔽部材と基板との間隙をｙとした場合に、ｘ／（ｘ＋ｙ）＝０．１〜０．９なる条件を満たす前記蒸発源と基板との間に前記遮蔽部材を設置し、前記蒸発源の原材料を前記基板面上に付着させることにより成膜することを特徴とするものである。
【００１４】
請求項６の発明の傾斜組成膜の成膜方法は、複数の原材料各々を蒸発させる複数の蒸発源とこれらに対向するように配置した１つの基板との間に前記複数の原材料から蒸発した蒸気それぞれの一部を遮断する機能を有する１個又は複数個の遮蔽部材を設置し、前記複数の蒸発源それぞれにおいて蒸発させた複数の原材料の蒸気それぞれの前記遮蔽部材により遮断されない残部の蒸気を前記基板面上に付着させることにより成膜することを特徴とするものである。
【００１５】
請求項７の発明は、請求項６の傾斜組成膜の成膜方法において、前記蒸発源と遮蔽部材との間隙をｘ、前記遮蔽部材と基板との間隙をｙとした場合に、ｘ／（ｘ＋ｙ）＝０．１〜０．９なる条件を満たす前記蒸発源と基板との間に前記遮蔽部材を設置し、前記蒸発源の原材料を前記基板面上に付着させることにより成膜することを特徴とするものである。
【００１６】
請求項８の発明の傾斜組成膜の成膜方法は、第１の原材料を蒸発させる第１の蒸発源と、第２の原材料を蒸発させる第２の蒸発源と、これらと対向するように配置した基板とを備えた成膜装置を使用して、前記第１の蒸発源と基板との間に、前記原材料から蒸発した蒸気の一部を遮断させるための遮蔽部材を設置し、前記第１の蒸発源によって蒸発させた原材料の蒸気のうち当該遮蔽部材によって遮断されない残部の蒸気を前記基板面上に誘導し、前記基板面上の少なくとも１方向での成膜量に勾配を持たせて成膜する工程（Ａ）と、第２の原材料を蒸発させる第２の蒸発源を前記遮蔽部材の設置効果の現れない位置に設置し、前記第２の原材料の蒸気を前記基板面上に誘導し、前記基板面上の全方向に均一な存在量で成膜する工程（Ｂ）とを、そのいずれかを先にして相前後して実施することにより、前記基板面の少なくもと１方向で前記第１の原材料物質の存在割合が連続的に変化する傾斜組成膜を成膜することを特徴とするものである。
【００１７】
請求項９の発明の傾斜組成膜の成膜方法は、第１の原材料を蒸発させる第１の蒸発源と、第２の原材料を蒸発させる第２の蒸発源と、これらと対向するように配置した基板とを備えた成膜装置を使用して、前記第１の蒸発源と基板との間に、前記原材料から蒸発した蒸気の一部を遮断させるための遮蔽部材を設置し、前記第１の蒸発源によって蒸発させた原材料の蒸気のうち当該遮蔽部材によって遮断されない残部の蒸気を前記基板面上に誘導し、前記基板面上の少なくとも１方向での成膜量に勾配を持たせて成膜する工程（Ａ）と、第２の原材料を蒸発させる第２の蒸発源を前記遮蔽部材の設置効果の現れない位置に設置し、前記第２の原材料の蒸気を前記基板面上に誘導し、前記基板面上の全方向に均一な存在量で成膜する工程（Ｂ）とを同時に実施することにより、前記基板面上の成膜量に対して、基板面に直角な方向の組成分布と当該基板面に平行な少なくとも１方向の組成分布との両者に規則的な勾配を有する傾斜組成膜を成膜することを特徴とするものである。
【００１８】
請求項１０の発明は、請求項３〜９の傾斜組成膜の成膜方法において、前記蒸発源は、線状、棒状、板状、舟状のいずれかの形状を持ち、かつ線状又は棒状の場合にはその直径に対して２倍以上の長さを持つ細長い形状の蒸発孔を備え、板状又は舟状の場合にはその幅に対して２倍以上の長さを持つ細長い形状の蒸発孔を備えたものを用いて成膜することを特徴とするものである。
【００１９】
請求項１１の発明は、請求項１０の傾斜組成膜の成膜方法において、前記蒸発源とこれに対応する遮蔽部材とは対を成すよう配置し、当該蒸発源の長手方向と遮蔽部材の端面がなす辺が作る直線方向とは、立面図上で１２０度〜６０度の角度、好ましくは９０度の角度で交差するように配置した成膜装置を用いて成膜することを特徴とするものである。
【００２０】
請求項１２の発明は、請求項３〜１１の傾斜組成膜の成膜方法において、前記遮蔽部材の端面は、最大１０μｍ以下、好ましくは０．１μｍの粗度の蒸気通過面とし、規則的な勾配を持たせたものを用いて成膜することを特徴とするものである。
【００２１】
請求項１３の発明は、請求項３〜１２の傾斜組成膜の成膜方法において、前記蒸発源と遮蔽部材と基板とを備え、１個の蒸発源に対応する１個又は複数個の遮蔽部材、複数個の蒸発源の各蒸発源に対応する複数個の遮蔽部材とを備えた成膜装置を用いて成膜することにより得た、前記基板面上での所定位置に対する成膜量に規則的な勾配を有することを特徴とするものである。
【００２２】
請求項１４の発明は、請求項３〜１３の傾斜組成膜の成膜方法において、真空蒸着法又はスパッタ法により成膜することを特徴とするものである。
【００２３】
請求項１５の発明は、請求項３〜１４の傾斜組成膜の成膜方法において、真空雰囲気中もしくは酸素雰囲気中、窒素雰囲気中、アルゴン雰囲気中で成膜することを特徴とするものである。
【００２４】
請求項１６の発明は、請求項３〜１５の傾斜組成膜の成膜方法において、前記蒸発源を抵抗加熱、電子衝撃加熱、レーザ加熱、アーク加熱のいずれかで加熱して原材料を蒸発させることを特徴とするものである。
【００２５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図に基づいて詳説する。
【００２６】
本発明の傾斜組成膜は、原材料を蒸発させる１つ又は複数の蒸発源から、基板面上の対象領域の各位置への物質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得られた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のことである。
【００２７】
図１は、本発明の第１の実施の形態の傾斜組成膜の成膜に用いる成膜装置と、それによって成膜される傾斜組成膜の傾斜組成を模式的に示している。この成膜装置は、被蒸発物の原材料を収納した蒸発源１を細長い形状とし、その蒸発源１の上方における蒸発源１からの蒸気の一部を遮蔽しながら残部の蒸気をさらに上方に誘導する位置に遮蔽板２を設置し、この遮蔽板２の上方の基板３の対向面に蒸発原１からの蒸気を付着させる構成である。
【００２８】
蒸発源１は、線状、棒状、板状、舟状のいずれかの形状を持ち、かつ線状又は棒状の場合にはその直径に対して２倍以上の長さを持つ細長い形状の蒸発孔を備え、板状又は舟状の場合にはその幅に対して２倍以上の長さを持つ細長い形状の蒸発孔を備えたものを用いる。
【００２９】
遮蔽板２は、原材料の蒸気の一部を通り過ごさせる端面の表面粗さを最大１２μｍ以下、好ましくは０．１μｍの粗度に制御した上で、細長い形状の蒸発源１の長手方向と遮蔽板２の前記端面がなす辺の作る直線の方向とを、立面図上で特に６０度〜１２０度以内の角度で交差するように、好ましくは直交するように配置している。
【００３０】
上記の構成の成膜装置では、蒸発源１においた原材料を加熱して蒸発させ、基板３の対向面に付着させることにより、遮蔽板２の遮蔽効果によって、蒸発源１と遮蔽板２とを結ぶ線の上方に設置した基板面上での所定位置に対する成膜量の分布に規則的な勾配を持った傾斜組成膜が形成される。このときの基板面上の傾斜組成膜形成のメカニズムは、次の通りである。
【００３１】
（イ）図１において、蒸発源１の蒸発点ｂから蒸発した原材料の蒸気は、遮蔽板２の端面ｇと結ばれるｂ−ｇ線の延長線が基板３と交わる交点ｓに到達し、蒸発源１の一端の蒸発点ａから蒸発した蒸気と重畳するように付着する。
【００３２】
（ロ）蒸発源１の蒸発点ｃからの蒸気は、遮蔽板２の端面ｇと結ばれるｃ−ｇ線の延長線が基板３と交わる交点ｒに到達し、蒸発点ａや蒸発点ｂから蒸発した蒸気とを重畳するように付着する。
【００３３】
（ハ）蒸発源１の一端の蒸発点ａから蒸発した蒸気は、一部は遮蔽板２に遮蔽されるが、その大部分は基板３に到着し、遮蔽板２の端面ｇと結ばれるａ−ｇ線の延長線が基板３と交わる交点ｔに到達する。しかし図１において、基板３との交点ｔのわずか右側は、蒸発した蒸気が全く到達しない部分となる。つまり、この交点ｔが蒸発源１からの蒸気の到達する領域の境界点となる。
【００３４】
（ニ）蒸発源１の他端の蒸発点ｄから蒸発した蒸気は、その大部分が遮蔽板２に遮蔽されるが、蒸気の一部は、遮蔽板２の端面ｇと蒸発源１の他端の蒸発点ｄとを結ぶｄ−ｇ線の延長線が基板３と交わる交点ｑに到達する。したがって、図１において、交点ｑから右側は、蒸発源１のあらゆる蒸発点ｄ，ｃ，ｂ，ａからの蒸気のすべてが重畳して到達する領域となる。
【００３５】
上の蒸発源１、遮蔽板２及び基板３から構成される成膜装置では、蒸発源１を細長い形状とすることによって基板３の面上に到達する蒸気量にムラのない勾配を持たせ、遮蔽板２の遮蔽効果と相俟って規則的な勾配を持つ傾斜組成膜を基板面上に成膜することができる。
【００３６】
また、蒸発源１、遮蔽板２及び基板３より構成される成膜装置では、遮蔽板２の端面の蒸気通過面を最大１０μｍ以下、好ましくは０．１μｍの粗度に制御することが重要である。これによって、基板３の表面に到達する蒸気量に一層スムーズな勾配を持たせることができる。
【００３７】
さらに、上記の成膜装置では、蒸発源１の長手方向と遮蔽板２の端面がなす辺の方向とを、立体図的に見たときに６０度〜１２０度の角度で交差するように、好ましくは直交するように配置することも重要であり、これによって、基板３の面上の所定位置に対する成膜量の分布に規則的な勾配を持たせることができるからである。なお、ここにおいて、基板３から下方を見た場合、蒸発源１の長手方向と遮蔽板２とは交差して見える。この場合の交差して見える角度を、立体図的に定めた角度として定義した。
【００３８】
加えて、本実施の態様の傾斜組成膜の成膜に用いる成膜装置は、原材料を蒸発させる１つの蒸発源１と、これと対向するように配置した基板３との間に、蒸発源１から蒸発した蒸気のうちの一部を遮断させる機能を有する遮蔽板２を設置し、この遮蔽板２の設置効果によって、遮断されない残部の蒸発を基板３の面上の所定位置に誘導し、基板３の面上で蒸発源１と基板３とを結ぶ軸に対してほぼ直角の方向での成膜量に規則的な勾配を持たせて傾斜組成膜を形成することができる。
【００３９】
すなわち、図１において、蒸発源１と遮蔽板２との間隔をｘ、遮蔽板２と基板３との間隔をｙとした時、ｘ／（ｘ＋ｙ）＝０．１〜０．９で定まる立体的空間の所定位置に遮蔽板２を配置することによって、基板面上での所定位置に対する成膜量の分布に、規則的な勾配を持たせることができる。
【００４０】
上記の成膜装置を用いて傾斜組成膜を成膜する場合、用途や目的に応じて真空蒸着法又はスパッタ法のいずれを採用することもできる。同様に、真空雰囲気中もしくは酸素雰囲気中、窒素雰囲気中、アルゴン雰囲気中のいずれかの雰囲気中で成膜することができる。さらに、蒸発源１の原材料の加熱も、用途や目的に応じて、抵抗加熱、電子衝撃加熱、レーザ加熱、アーク加熱のいずれを採用することもできる。これらは、以下の各実施の形態においても同様である。
【００４１】
本発明の第２の実施の形態の傾斜組成膜及びその成膜方法について、図２を用いて説明する。図２は、本発明の第２の実施の形態の傾斜組成膜を成膜するための成膜装置を示している。この成膜装置には、原材料を蒸発させる複数の蒸発源、例えば第１と第２の蒸発源１，４が設置してある。そして、これらと対向するように基板３を配置し、これら複数の蒸発源１，４と基板３とで形成される立体的空間の所定位置に、蒸発源１，４から蒸発した蒸気のうちの一部を遮断させる機能を有する単一の遮蔽板２を設置している。
【００４２】
この成膜装置では、遮蔽板２の遮蔽効果によって、遮断されない残部の蒸気を基板３の面上の所定位置に誘導し、基板３の面上で蒸発源１，４と基板３とを結ぶ軸に対してほぼ直角の方向での成膜量が、面方向に２種以上の物質の割合に規則的な勾配を持たせた傾斜組成膜を形成することができる。
【００４３】
なお、図３に示した第３の実施の形態の傾斜組成膜の成膜に用いる成膜装置のように、２個の蒸発源１，４に対して、２個の遮蔽板２Ａ，２Ｂを設置することもできる。この図３に示した成膜装置では、原材料を蒸発させる複数の蒸発源１，４を設置し、これらと対向するように基板３を配置し、蒸発源１，４と基板３とで形成される立体的空間の所定位置に、蒸発源１，４それぞれから蒸発した蒸気のうちの一部を遮断させる機能を有する２個の遮蔽板２Ａ，２Ｂを設置し、この遮蔽板２Ａ，２Ｂの設置効果によって、遮蔽板によって遮断されない残部の蒸気を基板３の面上の所定位置に誘導し、付着させる。
【００４４】
この図３に示した成膜装置では、基板３の面上で蒸発源１，４と基板３とを結ぶ軸に対してほぼ直角の方向での成膜量が、面方向に２種以上の物質の割合に規則的な勾配を持った傾斜組成膜を成膜することができる。
【００４５】
図２に示した成膜装置で成膜した第２の実施の形態の傾斜組成膜と、図３に示した成膜装置で成膜した第３の実施の形態の傾斜組成膜とでは、基板３の面上での付着物質の組成割合の０％、１００％の位置関係が逆転するが、傾斜組成膜としては同一である。
【００４６】
次に、本発明の第４の実施の形態の傾斜組成膜とその成膜方法について説明する。図４は第４の実施の形態の傾斜組成膜を成膜するための成膜装置を示している。この成膜装置では、原材料を蒸発させる主たる蒸発源１と、これと対向するように配置した基板３とを備えた成膜装置を使用して、主たる蒸発源１と基板３とで形成される立体的空間の所定位置に、主たる蒸発源１の原材料から蒸発した蒸気の一部を遮断させるための遮蔽板２を設置し、その設置効果によって、遮断されない残部の蒸気を基板３の面上の所定位置に誘導し、蒸発源１と基板３とを結ぶ軸方向とほぼ直角な方向での成膜量に勾配を持たせる工程（Ａ）と、別の原材料を蒸発させる補助の蒸発源５を用意し、この補助の蒸発源５を遮蔽板２の設置効果の現れない位置に設置し、補助の蒸発源５内の別の原材料の蒸気を基板３の面上の所定位置に誘導し、基板面上での蒸発源５の長手方向に平行な方向での成膜量を一様にする工程（Ｂ）を実施することにより、基板３の表面の成膜量に対して、基板３の面に平行な方向の組成分布に規則的な勾配を持つ２次元傾斜組成膜を形成する。なお、工程（Ａ）と工程（Ｂ）とはいずれを先に実施することもできる。
【００４７】
この図４に示した成膜装置により得られる第４の実施の形態の２次元傾斜組成膜は、遮蔽板２の設置効果の現れない位置に、別の原材料を蒸発させる補助の蒸発源５を設置し、工程（Ａ）で得た規則的な勾配を持った傾斜組成膜の上面又は下面に別の原材料の蒸気を被覆させた２次元傾斜構造の組成膜である。
【００４８】
次に、本発明の第５の実施の形態の傾斜組成膜及びその成膜方法について説明する。図５に示す成膜装置は第５の実施の形態の傾斜組成膜を成膜するためのものであり、図２又は図３に示した成膜装置に対して、さらに、遮蔽板の設置効果の現れない位置に補助の蒸発源５を設置した構成である。この成膜装置による傾斜組成膜の成膜方法は、次の通りである。
【００４９】
第２の実施の形態の場合と同様に、第１の蒸発源１から蒸発した原材料の蒸気と第２の蒸発源２から蒸発した別の原材料の蒸気とを基板３の面上の所定位置に誘導し、基板３の面上で蒸発源１，４と基板３とを結ぶ軸に対してほぼ直角の方向での成膜量を一定にし、かつ面方向に２種以上の物質の割合に規則的な勾配を持った傾斜組成膜を形成する工程（Ａ）と、これらとはさらに別の原材料を蒸発させる補助の蒸発源５からの蒸気を基板３の面上の所定位置に誘導し、基板３の面上の傾斜組成膜の上又は下に一定の成膜量（成膜の厚さ）の膜を形成する工程（Ｂ）を実施する。この実施の形態でも、工程（Ａ）と工程（Ｂ）とはいずれを先に実施することもできる。
【００５０】
この図５に示す成膜装置を用いて得られる第５の実施の形態の傾斜組成膜は、基板３の面上で蒸発源１，４それぞれの長手方向に平行な方向それぞれでの２種以上の物質の組成割合が連続的に変化する傾斜組成である上に、さらに別の原材料の蒸気を被覆させた若しくは下層とした２次元傾斜構造の組成膜である。
【００５１】
これらの第４及び第５の実施の形態の傾斜組成膜では、蒸発源１（及び蒸発源２）による傾斜組成膜の上を覆うように成膜する場合、特に、補助の蒸発源５に収納した材料として耐環境性に安定なものを用いるならば、内部の蒸発源１（及び蒸発源２）による成膜を耐環境的に、また機械的に保護するのに利用することができる。一方、上記とは逆に、先に補助の蒸発源５の原材料を蒸発させ、後から蒸発源１（及び蒸発源２）を蒸発させれば、補助の蒸発源５の材料を基板とする形で、蒸発源１（及び蒸発源２）による傾斜組成膜を得ることができ、基板３との付着性の劣る傾斜組成膜の場合の対策として有効である。
【００５２】
次に、本発明の第６、第７の実施の形態の傾斜組成膜及びその成膜方法について説明する。図４又は図５に示した成膜装置を用いて、前述の工程（Ａ）と、工程（Ｂ）とを同時に実施することによって、傾斜組成薄膜を得る。
【００５３】
こうして得られた第６、第７の実施の形態の傾斜組成薄膜は、基板３の表面の成膜量に対して、基板面に直角な方向の組成分布と基板面に平行な方向の組成分布の両方で規則的な組成勾配を持ち、かつ、さらに別の原材料が一定量ずつ混在する３次元傾斜組成膜である。
【００５４】
このように、蒸発源１（及び蒸発源２）からの成膜動作と同時に補助の蒸発源５の原材料をも蒸発させれば、蒸発源１（及び蒸発源２）と蒸発源５に収納した材料との混合膜が得られる。これによって、基板面上の起点からの距離に対する成膜量の分布を拡大して成膜することができ、その結果、多元合金の成膜量の分布に対応した材料物性を詳細に調査するのに有効に活用することができる。
【００５５】
次に、本発明の第８の実施の形態の傾斜組成膜及びその成膜方法について説明する。図６に示す成膜装置は、図３に示した第２の実施の形態の傾斜組成膜を成膜する成膜装置に対して、基板３を２倍の寸法のものにし、中心を軸に回転させる構成にしたものであり、この成膜装置を用いて第８の実施の形態の傾斜組成膜を成膜する。
【００５６】
図６に示した成膜装置では、基板３の中心を軸に回転させながら第１の蒸発源１、第２の蒸発源４それぞれから原材料を蒸発させて蒸気を基板３の表面に付着させることにより、基板３の回転面全面に均一な膜厚ながら、中心側には第１の蒸発源１からの蒸気が多く成膜され、外周側には第２の蒸発源からの蒸気が多く成膜され、円状の傾斜組成膜が基板３の面上に形成できる。
【００５７】
次に、本発明の第９の実施の形態の傾斜組成膜及びその成膜方法について説明する。図７に示すように３個の蒸発源、すなわち蒸発源１（２１）、蒸発源２（２２）、蒸発源３（２３）を約１２０度ずつの間隔にスター状に設置し、あるいは図８に示すように３個の蒸発源、蒸発源１（２１）、蒸発源２（２２）、蒸発源３（２３）を約６０度ずつの間隔にデルタ状に設置し、これら３個の蒸発源の上方に遮蔽板２４を設置し、その上方に基板２５を配置した成膜装置を構成する。ただし、２４は各蒸発源に設けた蒸気通過用のスリット、３１は遮蔽板３に設けた蒸気通過孔である。また、ｘとｙの比率をｘ／（ｘ＋ｙ）＝０．１〜０．９の範囲に設置する。
【００５８】
これらの構成の成膜装置に用いて、３個の蒸発源１（２１）、蒸発源２（２２）、蒸発源３（２３）をほぼ同時に蒸発させることにより、基板面上には、規則的な組成分布を持つ３成分傾斜組成膜を得ることができる。
【００５９】
なお、以上の実施の形態において、蒸発源に収納する原材料としては、Ｃｕ，Ｎｉなどの金属、ＮｉＡｌなどの金属間化合物が代表的な物質であるが、蒸気化又は昇華が可能な材料であれば、材質には関係なく、遮蔽板の設置効果が発揮され基板面上には規則的な組成分布を持つ傾斜組成膜を得ることができる。
【００６０】
また、蒸発源の材質としてＷ，Ｍｏが好ましいが、その他にも、Ｔａ，Ｎｂ，Ｔｉ，Ｎｉ−Ｃｒ−Ａｌ合金、ＷＣ−Ｃｏなどの炭化物、ＡｌＮなどの窒化物も有効である。
【００６１】
蒸発源を蒸発させる加熱手段には、真空中でのＷの抵抗加熱を使用した例について示したが、Ｍｏ，Ｔａなども利用できる。条件は、被蒸発材料を蒸発させるだけの加熱能力があればよく、抵抗加熱、電子衝撃加熱、レーザ加熱、アーク加熱のいずれかを選択できる。
【００６２】
遮蔽板の材質としてはステンレスを利用するのが好ましいが、Ｎｉ，Ｔａ，Ｆｅなども利用できる。条件は、通過時の蒸気によって溶融しない融点を有することと、形状を維持できる程度の機械的特性、低いガス放出特性を有することである。
【００６３】
基板の材質としてはガラスを使用するのが好ましいが、石英、ステンレスも利用できる。条件は、表面の平滑化が可能な材料である。
【００６４】
【実施例】
＜実施例１〜３、比較例１，２＞
図２に示した成膜装置を用い、真空容器中（真空度１０−４Ｐａ）に厚さ０．８ｍｍで、幅Ｌ＝５ｍｍ、長さＷ＝１００ｍｍのＷ（タングステン）製の蒸発源１と、同じ幅５ｍｍ、長さ１００ｍｍの蒸発源４とを設置した（幅Ｗと長さＬとの比率（Ｌ／Ｗ）値＝２０）。これらと対向するように、縦２５０ｍｍ、横３２０ｍｍ、厚さ１ｍｍのガラス板製の基板３を設置した。次に、蒸発源１と蒸発源４と基板３とで形成される立体的空間の所定位置に、ステンレス製の遮蔽板２を設置した。
【００６５】
なお、ここでは幅５ｍｍ、長さ１００ｍｍのボート状の蒸発源１を使用したが、蒸発源１の上面でほぼ接する位置に、この幅５ｍｍ、長さ１００ｍｍの大きさの蒸発孔を持つ板を配置しても同等であり、かつその場合には、蒸発源１の長さは幅５ｍｍ、長さ１００ｍｍよりも大きい蒸発源を使用することができると共に、基板３上の組成成膜の勾配はよりシャープな組成分布とすることができる。また、蒸発源１は例えば直径１ｍｍのＷ棒（Ｍｏ、Ｔａ、Ｎｂ、Ｎｉ−Ｃｒ−ＡＩ棒）を使用することもできる。金属以外でも炭化物系、窒化物系であっても同様に利用できる。
【００６６】
蒸発源１の長手方向と遮蔽板２の端面がなす辺の方向とが、立体図的に作る角度は９０度とした。さらに、遮蔽板２の蒸気が通過する端面部分の表面粗さは１．５μｍに一定とした。
【００６７】
上記の一定の条件の下で、立体的空間の所定位置である蒸発源１と遮蔽板２との間隙ｘと、遮蔽板２と基板３との間隙ｙとの効果的位置を確認した。
【００６８】
図９の表１に示したように、この遮蔽板２を設置する立体的空間の所定位置として、ｘ＝０．０１ｍｍ、ｙ＝９９．９ｍｍ（比較例１）。ｘ＝１０ｍｍ、ｙ＝９０ｍｍ（実施例１）。ｘ＝５０ｍｍ、ｙ＝５０ｍｍ（実施例２）。ｘ＝９０ｍｍ、ｙ＝１０ｍｍ（実施例３）。ｘ＝９９．９ｍｍ、ｙ＝０．０１ｍｍ（比較例２）とした。したがって、これらのｘとｙとの比率であるｘ／（ｘ＋ｙ）の値は、おのおの０．０００１、０．９、０．５、０．１、０．９９９である。
【００６９】
［蒸発条件］図２の成膜装置において、Ｃｕを載置した蒸発源１に５Ｖ、８５０Ａの電力を投入し、Ｎｉを載置した蒸発源４には９Ｖ、１１００Ａの電力を投入して、これらを約４５秒間ほぼ同時に蒸発させ、基板３の表面上にＣｕ−Ｎｉ合金を成膜した。
【００７０】
［評価条件］ｘ＝５０ｍｍ、ｙ＝５０ｍｍとした実施例２の成膜を代表試料として、基板面上の一端から他端に向かってのＣｕとＮｉの組成分布をＸ線分析評価し、ＣｕとＮｉの合計厚さ分布をエリプソメータで評価した。ここで実施例２の成膜を代表試料とした理由は、ｘとｙとが同じ値であるため、蒸発源１の有効長さである１００ｍｍが、そのまま基板面上にほぼ１００ｍｍの間に付着され、かつその間に０％から１００％が存在すると予想されるためである。基板３の表面上で、実施例１では拡大した成膜が得られ、実施例３では縮小した成膜が得られた（評価１）。
【００７１】
縦２５０ｍｍ、横３２０ｍｍのガラス板製の基板３の表面の端部から１１０ｍｍだけ中央によった位置を起点と定める。起点から５〜１０ｍｍ毎にＣｕの強度、Ｎｉの強度をＸ線の加速電圧１５ｋＶで、６０秒間の積算値を計測した（評価２）。
【００７２】
直径１．０ｍｍのＰｔ−Ｉｒ合金の先端を、曲率半径５ｍｍに加工し、これを電極として、これに５ｇｒの荷重を与え、基板３の端部からの各測定地点（ｉ）〜（ｘｉ）における極微小面積領域の抵抗を測定し、純Ｃｕに相当する部分の測定値を１．０としたときの相対値で整理した。なお、測定試料は、成膜のままのものと成膜後６００℃×１０分の熱処理を与えたものとの両方について測定した（評価３）。
【００７３】
［評価結果１］（ｉ）基板端部から５５ｍｍの点のＣｕ値は８〜１８（カウント／６０秒）、（ｉｉ）同１１０ｍｍの点のＣｕ値は８〜１７（カウント／６０秒）を示し、両数値は同等の値を示した。基板３の表面上でＣｕ成膜の全く蒸着されていない部分について同じ条件でＣｕの強度を測定すると、１６〜１９（カウント／６０秒）であった。このことから、基板３の端部から５５ｍｍの（ｉ）点のＣｕ値である８〜１８（カウント／６０秒）、１１０ｍｍの点のＣｕ値である８〜１７（カウント／６０秒）は、ほぼ同じ値であり、Ｃｕゼロの部分と考えられる。そこでこの場所を起点とした。
【００７４】
そして、起点からの距離が、（ｉｉｉ）５ｍｍ、（ｉｖ）１５ｍｍ、（ｖ）２５ｍｍ、（ｖｉ）５０ｍｍ、（ｖｉｉ）７５ｍｍ、（ｖｉｉｉ）９５ｍｍ、（ｉｘ）１００ｍｍ、（ｘ）１２５ｍｍ、（ｘｉ）１９０ｍｍの各地点のＣｕ値をカウントした。カウント結果では、（ｉｉｉ）の地点で４７１０（カウント／６０秒）、（ｉｖ）の地点で１４３２０、（ｖ）の地点で２３４１０、（ｖｉ）の地点で４７７９０、（ｖｉｉ）の地点で７１８２０、（ｖｉｉｉ）の地点で９０８００、（ｉｘ）の地点で９５３１０、（ｘ）の地点で９５２８０、（ｘｉ）の地点で９５４１０（カウント／６０秒）を示した。すなわち起点からの距離に対するＣｕ値が、ほぼ直線的な勾配を持って増加していることが確認できた。
【００７５】
（ｉ）の基板端部から５５ｍｍの点のＮｉ値は１４２８８０（カウント／６０秒）、（ｉｉ）の同１１０ｍｍの点のＮｉ値は１４２７８０（カウント／６０秒）を示し、両数値はほぼ同等の値を示した。基板３の表面でＮｉ成膜のみの部分（Ｎｉが１００％蒸着された部分）のＮｉの強度を同じ条件で測定すると、１４２８３０〜１４２９１０（カウント／６０秒）であった。このことから、基板３の端部から５５ｍｍの（ｉ）点のＮｉ値である１４２８８０（カウント／６０秒）、１１０ｍｍの（ｉｉ）点のＮｉ値である１４２７８０（カウント／６０秒）は、ほぼ同じ値であり、Ｎｉが１００％の部分と考えられる。そこで、この場所を起点とした。
【００７６】
そして起点からの距離が、（ｉｉｉ）５ｍｍ、（ｉｖ）１５ｍｍ、（ｖ）２５ｍｍ、（ｖｉ）５０ｍｍ、（ｖｉｉ）７５ｍｍ、（ｖｉｉｉ）９５ｍｍ、（ｉｘ）１００ｍｍ、（ｘ）１２５ｍｍ、（ｘｉ）１９０ｍｍの各地点のＮｉ値をカウントした。カウント結果では、（ｉｉｉ）の地点で１３５５５０（カウント／６０秒）、（ｉｖ）の地点で１２２５２０、（ｖ）の地点で１０７１１０、（ｖｉ）の地点で７１４１０、（ｖｉｉ）の地点で３５７５０、（ｖｉｉｉ）の地点で７０９０、（ｉｘ）の地点で１６〜２３、（ｘ）の地点で１８〜２５、（ｘｉ）の地点で１７〜２４を示した。すなわち起点からの距離に対するＮｉ値が、ほぼ直線的な勾配を持って減少していることが確認できた。
【００７７】
［評価結果２］基板３の端部からの各測定地点（ｉ）〜（ｘｉ）における成膜厚さ（Ｃｕ＋Ｎｉの合計に相当）を測定すると、図１０の表２に示したように、４２１０〜４３８０（オングストローム）の範囲でほぼ一定の厚さであることを示している。
【００７８】
［評価結果３］基板３の端部からの各測定地点（ｉ）〜（ｘｉ）における抵抗値を測定すると、図１０の表２に示したように基板３の端部からの各地点に対応して抵抗変化が見られた。これはブロック状態のＣｕ−Ｎｉ合金の変化と相似した変化である。
【００７９】
以上の評価結果１〜３によって、起点からの距離に対するＣｕの強度が直線的な勾配を持って減少し、これと対応してＮｉの強度が直線的な勾配を持って増加し、しかもその成膜量（成膜厚さ）がほぼ一定であり、これと対応して、電気抵抗も合金が示す変化と同等の変化を示し、成膜におけるＣｕ、Ｎｉの存在割合に面方向に規則的な勾配が見られる傾斜組成膜であることが確認できた。なお、成膜のままのものと成膜後６００℃×１０分に熱処理を与えたものとの間には、測定誤差程度の極く僅かな差異は見られたが、抵抗変化の傾向は全く同等であった。
【００８０】
一方、比較例１では、蒸発源１と遮蔽板２とが過度に近接しているため、遮蔽板２の端面効果が十分に発揮されず、規則的な勾配を持つ良質な成膜状態が得られなかった。この状態は、遮蔽板２を配置しない場合とほぼ同じであった。また、巨大な成膜装置が必要となり、現実的でなくなる上に目的も達成できない。
【００８１】
また、比較例２でも、遮蔽板２と基板３とが過度に近接しているため、やはり遮蔽板２の端面効果がほとんど見られず、規則的な勾配を持つ成膜が得られなかった。この状態は、遮蔽板２を配置しない場合とほぼ同じであった。
【００８２】
これらから、実施例１〜実施例３のように、第１の蒸発源１と第２の蒸発源４と基板３とで形成される立体的空間の所定位置に遮蔽板２を設置することにより、遮蔽板２の設置効果によって基板３の表面上に規則的な勾配を持つ良質な成膜が得られることが確認でき、他方、比較例１、比較例２のように遮蔽板を設置する場合には設置効果が得られないことも確認できた。
【００８３】
［評価結果４］結果１〜２のデータを使用して、各測定区間の成膜量と、起点（ｉｉ）から終点（ｉｘ）までの間の平均成膜量とを比較した。起点（ｉｉ）から終点（ｉｘ）までの間のＣｕの成膜量の平均勾配は、９５３（［カウント／６０秒］／ｍｍ）である。各測定区間の成膜量の勾配は、それぞれ（ｉｉｉ）〜（ｉｉ）間が９４０、（ｉｖ）〜（ｉｉｉ）間が９６１、（ｖ）〜（ｖｉ）間が９０９、（ｖｉ）〜（ｖ）間が９６１、（ｖｉｉ）〜（ｖｉ）間が９６１、（ｖｉｉｉ）〜（ｖｉｉ）間が９４９、（ｉｘ）〜（ｖｉｉｉ）間が９０２、（ｘ）〜（ｉｘ）間が２．０であった。これらの値は、起点（ｉｉ）から終点（ｉｘ）までの間の平均勾配の９５３と近似している。これは規則的な勾配を持って成分が変化していることを示唆するものである。
【００８４】
起点（ｉｉ）から終点（ｉｘ）までの間のＮｉの成膜量の平均勾配は、１４２９（［カウント／６０秒］／ｍｍ）である。各測定区間の成膜量の勾配は、それぞれ、（ｉｉｉ）〜（ｉｉ）間が１４４６、（ｉｖ）〜（ｉｉｉ）間が１４３５、（ｖ）〜（ｉｖ）間が１４０９、（ｖｉ）〜（ｖ）間が１４２８、（ｖｉｉ）〜（ｖｉ）間が１４２６、（ｖｉｉｉ）〜（ｖｉｉ）間が１４３３、（ｉｘ）〜（ｖｉｉｉ）間が１４１４、（ｘ）〜（ｉｘ）間が０．１６、（ｘｉ）〜（ｘ）間が０．０３であった。これらの値は、起点（ｉｉ）から終点（ｉｘ）までの間の平均勾配の１４２９と近似している。これは規則的な勾配を持って成分が変化していることを示唆するものである。
【００８５】
＜実施例４〜７、比較例３，４＞
上記の実施例１〜３では、蒸発源１の幅Ｗと長さＬとの比率Ｌ／Ｗの値を２０に固定としたときに、基板３の表面上の所定位置に対する成膜量の分布に規則的な勾配を持たせた傾斜組成膜について示した。しかし本発明ではＬ／Ｗの値は上記２０に限らず、遮蔽板２の設置効果を得ることができる。
【００８６】
図９の表１に示した他の実施例４〜７では、図２の成膜装置において、遮蔽板２を設置する立体的空間の所定位置を、ｘ＝５０ｍｍ、ｙ＝５０ｍｍに一定とした上で、Ｃｕを載置した第１の蒸発源１には５Ｖ、９００Ａの電力を約６０秒間投入し、Ｎｉを載置した第２の蒸発源４には９Ｖ、１２００Ａの電力を約６０秒間投入して、ほぼ同時に蒸発させ、基板面上にＣｕ−Ｎｉ合金を成膜する。そしてこの各場合に、蒸発源１の幅Ｗは５ｍｍとし、長さＬを１０００ｍｍ，５００ｍｍ，５０ｍｍ，１０ｍｍとすることによって、Ｌ／Ｗの値＝２００，１００，１０，２．０と変えてみた。
【００８７】
［評価結果］基板３の表面上には、起点からの距離に対してＣｕの強度が直線的な勾配を持って減少し、これと対応して、Ｎｉの強度は直線的な勾配を持って増加する傾斜組成膜が得られた。しかもその成膜量（成膜厚さ）はほぼ一定であった。
【００８８】
これに対して、第１の蒸発源１の幅Ｗを５ｍｍ、長さＬを１５００ｍｍとすることによってＬ／Ｗの値＝３００とした比較例３の場合では、基板面上の所定位置に対する成膜量の分布に規則的な勾配を持つ傾斜組成膜は得られなかった。これは、蒸発源１の長さＬが１５００ｍｍに亘って均一に蒸発させることが難しいことが原因となっている。
【００８９】
また、第１の蒸発源１の幅Ｗを５ｍｍ、長さＬを５ｍｍとすることによってＬ／Ｗの値＝１．０とした比較例４の場合では、基板面上の所定位置に対する成膜量の分布に規則的な勾配が見られず、傾斜組成膜が得られなかった。これは、遮蔽板２の端面効果が十分に発揮されないためである。
【００９０】
以上によって、第１の蒸発源１の幅Ｗと長さＬとの比率Ｌ／Ｗの値は、実施例４〜７で示される２００〜２．０の範囲のときに良好な傾斜組成膜を得ることができることが確認できた。
【００９１】
＜実施例８〜１０、比較例５，６＞
上記の実施例１〜７では、蒸発源の長手方向と遮蔽板の端面がなす辺とが立体図的に作る角度を９０度に一定とした時の成膜状態を評価したが、本発明の成膜装置では、９０度に限らなくても傾斜組成膜が得られる。
【００９２】
すなわち、図２の成膜装置において、遮蔽板２を設置する立体的空間の所定位置を、ｘ＝５０ｍｍ、ｙ＝５０ｍｍに一定とした上で、両者の立体図的に作る角度を６０度、１００度、１２０度として成膜し、Ｃｕを載置した第１の蒸発源１に５Ｖ、９００Ａの電力を約６０秒間投入し、Ｎｉを載置した第２の蒸発源４には９Ｖ、１２００Ａの電力を約６０秒間投入してほぼ同時に蒸発させ、基板面上にＣｕ−Ｎｉ合金を成膜した（表１の実施例８〜１０）。
【００９３】
［評価詰果］基板面上には、起点からの距離に対するＣｕの強度が、直線的な勾配を持って減少し、これと対応してＮｉの強度は直線的な勾配を持って増加した傾斜粗成膜を得た。しかもその成膜量（成膜厚さ）はほぼ一定であった（実施例８〜１０）。
【００９４】
これに対して、蒸発源の長手方向と遮蔽板の端面がなす辺とが立体図的に作る角度を１０度及び１７０度とした比較例５，６の場合では、基板面上での所定位置に対する成膜量の分布に規則的な勾配を持たせた傾斜組成膜が得られなかった。これは遮蔽板２の端面効果が十分に発揮されないためである。
【００９５】
以上によって、蒸発源１の長手方向と遮蔽板２の端面がなす辺とは、実施例８〜１０で示される６０度〜１２０度の範囲が好ましいことが確認できた。
【００９６】
＜実施例１１〜１３、比較例７＞
上記の実施例１〜１０では、遮蔽板２の端面（蒸気の通過部分）の表面粗さを１．５μｍに一定としたが、本発明では、端面の表面粗さを１．５μｍに限らなくても良好な成膜を得ることができる。
【００９７】
すなわち、表１の実施例１１〜１３に示したように、遮蔽板２を設置する立体的空間の所定位置を、ｘ＝５０ｍｍ、ｙ＝５０ｍｍに一定とし、蒸発源１の蒸発孔の形状をＬ／Ｗ＝２０に一定とし、蒸発源１の長手方向と遮蔽板２の端面がなす辺との立体図的に作る角度を９０度に一定とした上で、遮蔽板２の端面（蒸気の通過部分）の表面粗さを１２μｍ，６μｍ，０．１μｍにした成膜装置、また、比較例７として表面粗さを３０μｍにした成膜装置により、基板面上にＣｕ−Ｎｉ合金を成膜した。なお、Ｃｕを載置した第１の蒸発源１には５ｖ、８５０Ａの電力を投入し、Ｎｉを載置した第２の蒸発源４には９Ｖ、１１００Ａの電力を投入して、これらを約４５秒間ほぼ同時に蒸発させ、基板３の表面上に蒸着させた。
【００９８】
［評価結果］実施例１１〜１３では、基板面上に、起点からの距離に対するＣｕの強度が直線的な勾配を持って減少し、これと対応してＮｉの強度が直線的な勾配を持って増加する傾斜組成膜を得た。しかもその成膜量（成膜厚さ）はほぼ一定であった。また、基板面上で起点から０ｍｍでのＣｕの成膜量は予定通り０％であり、Ｎｉも予定通り１００％であった。
【００９９】
これに対して、比較例７の場合では、基板面上で起点から０ｍｍ近傍及び１００ｍｍ近傍での成膜量は、本来Ｃｕが０％、Ｎｉが１００％となる筈であるが、前者の成膜量は０．５〜２％、後者では９７．５〜９９．５％にばらついていた。これは、遮蔽板２を通過する際に蒸気が散乱したためと考えられる。
【０１００】
以上の評価によって、遮蔽板２の端面（蒸気の通過部分）の表面粗さは１２μｍ〜０．１μｍが好ましいことが確認できた。なお、電解研磨などによって、表面粗さをさらに平滑化して０．１μｍ以下とした場合でも、加工に対する経費は加わるものの、遮蔽板２の端面効果はさらに十分に発揮され、直線的な勾配を持った傾斜組成膜を得られる。
【０１０１】
【発明の効果】
以上のように本発明の傾斜組成膜によれば、基板面上の少なくとも１方向において原材料の存在量が連続的に変化する傾斜組成を有するので、化学、金属材料、セラミックス材料などで最も基本となる状態図を確保するのに利用することができ、このため新素材の開発に利用することができ、さらには、熱的、機械的応力を緩和した新機能を持つ新素材の開発にも利用することができるなど、多岐に渡り、素材開発の試料として利用することができる。
【０１０２】
また本発明の傾斜組成膜によれば、基板面上の少なくとも１方向において複数種の原材料の存在量の割合が連続的に変化する傾斜組成を有するので、化学、金属材料、セラミックス材料などで最も基本となる状態図を確保するのに利用することができ、このため新素材の開発に利用することができ、さらには、熱的、機械的応力を緩和した新機能を持つ新素材の開発にも利用することができるなど、多岐に渡り、素材開発の試料として利用することができる。
【０１０３】
また本発明の傾斜組成膜の成膜方法によれば、原材料を蒸発させる蒸発源と、これと対向するように配置した基板との間に遮蔽板を設置した成膜装置を用い、この遮蔽板の設置効果によって基板面上に形成された成膜量に規則的な勾配を持つ、上記特長を有する傾斜組成膜を成膜することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態の傾斜組成膜を成膜するための成膜装置の断面図及びそれにより得られた傾斜組成膜の組成分布の説明図。
【図２】本発明の第２の実施の形態の傾斜組成膜を成膜するための成膜装置の断面図及びそれにより得られた傾斜組成膜の組成分布の説明図。
【図３】本発明の第３の実施の形態の傾斜組成膜を成膜するための成膜装置の断面図及びそれにより得られた傾斜組成膜の組成分布の説明図。
【図４】本発明の第４の実施の形態の傾斜組成膜を成膜するための成膜装置の断面図及びそれにより得られた傾斜組成膜の組成分布の説明図。
【図５】本発明の第５の実施の形態の傾斜組成膜を成膜するための成膜装置の断面図及びそれにより得られた傾斜組成膜の組成分布の説明図。
【図６】本発明の第６の実施の形態の傾斜組成膜を成膜するための成膜装置の断面図及びそれにより得られた傾斜組成膜の組成分布の説明図。
【図７】本発明の第９の実施の形態の傾斜組成膜を成膜するための成膜装置の基板の下側から下方を見た平面図。
【図８】本発明の第１０の実施の形態の傾斜組成膜を成膜するための成膜装置の基板の下側から下方を見た平面図。
【図９】本発明の実施例１〜１１の実施条件の表１。
【図１０】本発明の実施例１〜１１の評価結果の表２。
【図１１】従来例の説明図。
【符号の説明】
１　蒸発源
２　遮蔽板
２Ａ，２Ｂ　遮蔽板
３　基板
４　蒸発源
５　補助の蒸発源
２１　蒸発源１
２２　蒸発源２
２３　蒸発源３
２４　スリット
３１　蒸気通過孔
【図１】
2004010962.tif 000003
【図２】
2004010962.tif 000004
【図３】
2004010962.tif 000005
【図４】
2004010962.tif 000006
【図５】
2004010962.tif 000007
【図６】
2004010962.tif 000008
【図７】
2004010962.tif 000009
【図８】
2004010962.tif 000010
【図９】
2004010962.tif 000011
【図１０】
2004010962.tif 000012
【図１１】
2004010962.tif 000013