(57)【要約】【課題】  蒸発面での溝形成の程度及びパターンを緩和することによって蒸着ボートの有効寿命をさらに延ばす。【解決手段】  向上した有効寿命及び耐食性を有する金属蒸発用の耐火性容器であって、容器の蒸発面は底面に形成された複数の溝を有する。かかる溝は、１．２ｍｍ以上の深さ、１．７５ｍｍ以上の幅、又は隣接する溝間（又は隣接する溝の中心間）で２．２ｍｍ以上の間隔、或いはこれらの組合せを有している。【選択図】    図１
2007138276.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
溶融金属に接触する蒸発面を有し、耐火性ボートの長軸に平行な導電方向を有し、蒸発面に複数の溝を有する金属蒸発用の耐火性容器であって、複数の溝の各々が１．２ｍｍ以上の深さ、１．７５ｍｍ以上の幅及び２．２ｍｍ以上の間隔の１以上を有し、２以上の溝が２０％以上の長さについて耐火性ボートの導電方向と１０〜１７０度の角をなしていることを特徴とする耐火性容器。
【請求項２】
溶融金属に接触する蒸発面を有し、耐火性ボートの長軸に平行な導電方向を有し、蒸発面に複数の溝を有する金属蒸発用の耐火性容器であって、
複数の溝の各々が１．２ｍｍ以上の深さ及び１．７５ｍｍ以上の幅の１以上を有し、
溶融金属に接触する蒸発面の少なくとも一部が少なくとも非導電性組成物を含む層で被覆されている、耐火性容器。
【請求項３】
２以上の溝が２５％以上の長さについて耐火性ボートの導電方向と１０〜１７０度の角をなしている、請求項１又は請求項２記載の耐火性容器。
【請求項４】
２以上の溝が５０％以上の長さについて耐火性ボートの導電方向と１０〜１７０度の角をなしている、請求項１乃至請求項３のいずれか１項記載の耐火性容器。
【請求項５】
１以上の溝が耐火性ボートの導電方向に対して垂直であり、溶融金属に接触する蒸発面の一端に位置している、請求項１乃至請求項４のいずれか１項記載の耐火性容器。
【請求項６】
複数の溝の２以上が相互に連絡している、請求項１乃至請求項５のいずれか１項記載の耐火性容器。
【請求項７】
複数の溝が２．５ｍｍ以上の間隔で離隔している、請求項１乃至請求項６のいずれか１項記載の耐火性容器。
【請求項８】
複数の溝が１．５ｍｍ以上の深さを有する、請求項１乃至請求項７のいずれか１項記載の耐火性容器。
【請求項９】
複数の溝が２ｍｍ以上の幅を有する、請求項１乃至請求項９のいずれか１項記載の耐火性容器。
【請求項１０】
複数の溝が、２以上の相互に連絡した溝と、耐火性ボートの導電方向と１０〜１７０度の角をなす２以上の溝とを含んでいる、請求項１乃至請求項９のいずれか１項記載の耐火性容器。
【請求項１１】
溶融金属に接触する蒸発面の少なくとも一部が濡れ向上層及び耐食層の１以上で被覆されており、前記１以上の層が酸化物、窒化物、ホウ化物、炭化物、ケイ化物、これらの誘導体、及びこれらの混合物からなる群の１種以上を含んでいる、請求項１乃至請求項１０のいずれか１項記載の耐火性容器。
【請求項１２】
１以上の層が、ホウ化物、炭化物、窒化物、酸化物、ケイ化物及びこれらの混合物の１種以上を含む非導電性組成物である、請求項１乃至請求項１１のいずれか１項記載の耐火性容器。
【請求項１３】
層が、遷移金属、高融点金属、希土類金属又はアルカリ土類金属の窒化物の１種以上を含んでいる、請求項１乃至請求項１１のいずれか１項記載の耐火性容器。
【請求項１４】
層が、ＣａＯ、ＭｇＯ、ＳｉＯ２、ＺｒＯ２、Ｂ２Ｏ３、Ａｌ２Ｏ３、ＴｉＯ２、酸化ハフニウム、Ｙ２Ｏ３、ＹＡＧ（Ａｌ５Ｙ３Ｏ１２）、ＹＡＰ（ＡｌＹＯ３）、ＹＡＭ（Ａｌ２Ｙ４Ｏ７）、窒化カルシウム、ＴｉＮ、ＢＮ、ＡｌＮ、Ｓｉ３Ｎ４、金属アルコキシド、ケイ素アルコキシド、アルミナ溶液、シリカ溶液、これらの化合物、これらの誘導体、及びこれらの混合物からなる群の１種以上を含んでいる、請求項１乃至請求項１１のいずれか１項記載の耐火性容器。
【請求項１５】
複数の溝が濡れ向上層及び耐食層の１以上で被覆されている、請求項１乃至請求項１０のいずれか１項記載の耐火性容器。
【請求項１６】
１以上の層が、ホウ化物、炭化物、窒化物、酸化物、ケイ化物、これらの化合物、これらの誘導体、及びこれらの混合物の１種以上を含む非導電性組成物である、請求項１３記載の耐火性容器。
【請求項１７】
１以上の層が、ＢＮ、ＡｌＮ、ホウ化鉄、ＴｉＢ２、ＺｒＢ２、ＴｉＣ、ＺｒＣ、ＨｆＣ、ＶＣ、ＮｂＣ、ＴａＣ、Ｃｒ３Ｃ２、Ｍｏ２Ｃ、ＷＣ、金属アルコキシド、ケイ素アルコキシド、アルミナ溶液、シリカ溶液、これの化合物、これらの誘導体、及びこれらの混合物の１種以上からなる、請求項１３又は請求項１４記載の耐火性容器。
【請求項１８】
複数の溝が、ＢＮ、ＡｌＮ、ＳｉＮ並びにこれらの混合物及び誘導体の１種以上を含む１以上の層で被覆されている、請求項１乃至請求項１０のいずれか１項記載の耐火性容器。
【請求項１９】
蒸発面の少なくとも一部が、
ＢＮ、ＡｌＮ、ＴｉＢ２、ＴｉＣ、ＺｒＣ、ＨｆＣ、ＶＣ、ＮｂＣ、ＴａＣ、Ｃｒ３Ｃ２、Ｍｏ２Ｃ、ＷＣ、これらの化合物、これらの誘導体、及びこれらの混合物の１種以上の細粉、並びに
金属アルコキシド及びケイ素アルコキシドの１種以上から選択される酸化物薄膜層
の１以上で被覆されている、請求項１乃至請求項１０のいずれか１項記載の耐火性容器。
【請求項２０】
複数の溝が、
ＢＮ、ＡｌＮ、ＴｉＢ２、ＴｉＣ、ＺｒＣ、ＨｆＣ、ＶＣ、ＮｂＣ、ＴａＣ、Ｃｒ３Ｃ２、Ｍｏ２Ｃ、ＷＣ、これらの化合物、これらの誘導体、及びこれらの混合物の１種以上の細粉、並びに
金属アルコキシド及びケイ素アルコキシドの１種以上から選択される酸化物薄膜層
の１以上で被覆されている、請求項１８記載の耐火性容器。
【請求項２１】
窒化ホウ素又は窒化アルミニウム或いはこれらの混合物約４５〜６５ｗｔ％と、
二ホウ化チタン約３５〜６５ｗｔ％と、
ホウ化物、酸化物、炭化物、窒化物、これらの誘導体、及びこれらの混合物の１種から選択される、金属化合物及び／又はアルカリ金属化合物及び／又はアルカリ土類金属化合物及び／又は遷移金属化合物約０．１０〜約２５ｗｔ％と
から実質的になる、請求項１乃至請求項１９のいずれか１項記載の耐火性容器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、金属の真空蒸着用の改良容器に関する。
【背景技術】
【０００２】
真空蒸着は、金属、ガラス及びプラスチックからなる各種の基体上にアルミニウム、銅、亜鉛及びスズのような金属を被覆するための常法である。金属は、通例、当技術分野で一般に「ボート」又は蒸着ボートといわれる金属製又はセラミック製の容器内で抵抗加熱することで気化される。ボートは減圧室内で電源に接続され、ボートに接触して配置された金属装入物が気化するのに十分な制御作業温度に加熱される。
【０００３】
真空蒸着法では、蒸着ボート内の金属融液を非常に高い温度（多くの場合には、鋳造作業で通例見られる温度より高い、１２００℃以上の温度）に加熱する。これは、金属融液がはるかに攻撃的で腐食性の酸として作用し、蒸着ボートの寿命を縮めることを意味する。加えて、その期間中に加熱、冷却、及び溶融金属への暴露を繰り返しながら運転を行った場合、ボートの寿命はさらに短くなる。
【０００４】
長いボート寿命を得るために重要な一要因は、ボートのキャビティ内のスラグ堆積物の湿潤性である。数時間の運転後に、ボート内の金属パッドルの周縁にスラグが堆積し始まる。スラグは溶融金属と耐火性ボートとの反応の副生物であり、通例は蒸着金属に対して濡れを示さない。それは金属パッドルの広がりを阻止し、したがって作業温度を上昇させ、ボートの有効寿命をさらに短くする。ボート及び／又はスラグ表面の濡れを改善することは、蒸着ボートの平均寿命を延ばすための重要な要因であると考えられる。
【０００５】
ボートの寿命に影響を及ぼす別の要因は、溶融アルミニウムによる腐食に対する抵抗性である。蒸着中、溶融アルミニウムはボートの表面を腐食し、通例はボートの前方から後方に走ると共にボートの深さ方向に貫入する深い溝を生じる。やがて、これらの溝はアルミニウム融液の広がりをもたらし、蒸着基体上における蒸着層の均一性に影響を及ぼす。その上、溝中へのアルミニウムの過度の蓄積のため、溝は液体アルミニウムのスパッターを生じることがある。アルミニウムのスパッターは蒸着基体に穴をあける。蒸着基体に不均一性が見られた時点、又は金属スパッターのためボートに穴が生じた時点で、ボートを交換するのが通例である。したがって、溝の深さを最小限に抑えるか、又は蒸発面での溝の形成を遅らせば、長い有効ボート寿命を得ることができる。
【０００６】
国際公開第２００５／０４９８８１号には、間接的に長いボート寿命をもたらすことができる、湿潤性の向上した蒸着ボートが開示されている。かかるボートは、０．０３〜１ｍｍの深さ、１ｍｍを超える長さ、０．１〜１．５ｍｍの幅及び２．０ｍｍ未満の溝間距離をもった複数の溝を有している。
【０００７】
図２３は、（米国特許第６６４５５７２号に記載されているような）先行技術に従って複数の溝を有する蒸着ボートを示す上面図である。この場合、若干の溝はその長さがボートの導電方向と整列しており、残りの溝は大部分の長さについてボートの導電方向と平行に延びている。
【特許文献１】国際公開第２００５／０４９８８１号パンフレット
【特許文献２】米国特許第６６４５５７２号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
蒸発面での溝形成の程度及びパターンを緩和することで蒸着ボートの有効寿命をさらに延ばすニーズが依然として存在する。本発明者らは、蒸着ボートの溝の深さ及び／又は幅及び／又は間隔を増大させれば、向上した湿潤性を維持しながら蒸発面での溝形成の程度を低下させると共に溝形成パターンを均一化し、それにより先行技術に比べてボートの有効実用寿命を延ばし得ることを見出した。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、溶融金属に接触する蒸発面を有し、耐火性ボートの長軸に平行な導電方向を有し、蒸発面に複数の溝を有する、金属蒸着用の耐火性容器であって、溝の各々が１．２ｍｍ以上の深さ、１．７５ｍｍ以上の幅及び２．２ｍｍ以上の間隔の１以上を有し、複数の溝の２以上が少なくとも一部の長さについて耐火性ボートの導電性方向と１０〜１７０°の角をなしている耐火性容器に関する。
【００１０】
本発明はさらに、溶融金属に接触する蒸発面に複数の溝を設けることで耐火性ボートの実用寿命を延ばすための方法であって、かかる溝が１．２ｍｍ以上の深さ、１．７５ｍｍ以上の幅及び２．２ｍｍ以上の間隔の１以上を有し、複数の溝の２以上が一部の長さについて耐火性ボートの導電性方向と１０〜１７０°の角をなして位置することを含んでなる方法に関する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
本明細書中で使用する「第一の」、「第二の」などの用語は、順序や重要性を表すのではなく、むしろ１つの要素を別の要素から識別するために使用される。また、単数形で記載した用語は数量の限定を表すのではなく、むしろ言及されたものが１以上存在することを表す。さらに、本明細書中に開示されるすべての範囲は端点を含み、独立に結合可能である。
【００１２】
本明細書中で使用する、概略を表す言葉は、関係する基本機能の変化を生じることなしに変動し得る任意の数量表現を修飾するために適用できる。したがって、「約」及び「実質的には」のような用語で修飾された値は、場合によっては明記された厳密な値に限定すべきでないことがある。
【００１３】
本明細書中で使用する「蒸着ボート」という用語は、蒸着用加熱源を表すため、「耐火性ボート」、「蒸発ボート」、「蒸発容器」、「エバポレーターボート」、或いは単に「容器」又は「ボート」と互換的に使用されることがある。
【００１４】
本明細書中で導電方向とは、蒸着ボートの主軸（長軸）に平行な長手方向を意味する。
【００１５】
Ａ．本発明のボートの組成：本発明の蒸着ボートの組成に関しては、一実施形態では、蒸着ボートは、二ホウ化チタン、二ホウ化ジルコニウム、窒化チタン、炭化ケイ素、炭化クロム及びこれらの混合物のような導電性成分と、窒化ホウ素、窒化アルミニウム、窒化ケイ素、希土類金属の窒化物、アルミナ、シリカ、酸化ホウ素、オキシ窒化ホウ素、希土類金属の酸化物、アルカリ土類金属の酸化物、及びこれらの混合物のような非導電性成分とを含んでいる。窒化ホウ素は、六方晶窒化ホウ素又は無定形窒化ホウ素或いはその混合物である。混合材料の組成物は、理論密度の約９０％以上の密度（％ＴＤ）を有している。かかる組成物は、米国特許第３５４４４８６号、同第３９１５９００号、同第４５２８１２０号、同第５６０４１６４号及び米国特許出願公開第２００５−００６５０１５号（その開示内容は援用によって本明細書の内容の一部をなす）を始めとする様々な特許及び刊行物に記載されている。
【００１６】
本発明の一実施形態では、ボートは、ＢＮ１０〜６０ｗｔ％と、元素Ａｌ、Ｓｉ、Ｔｉ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ及びこれらの混合物の窒化物の１種以上０〜６０ｗｔ％と、Ｔｉ、Ｚｒ、Ａｌ、Ｃｒ及びこれらの混合物のホウ化物並びにＳｉ、Ｔｉ及びＣｒの炭化物からなる群から選択される１種以上の電子伝導性物質３０〜７０ｗｔ％との混合材料からなる。一実施形態では、ボートは１０〜６０ｗｔ％のＢＮと、０〜６０％の少なくともＡｌＮ又はＳｉＮと、３０〜７０ｗｔ％の少なくとも二ホウ化チタン、ホウ化ジルコニウム、ホウ化アルミニウム、ホウ化クロム、炭化ケイ素、炭化チタン及び炭化クロムとを含んでいる。
【００１７】
一実施形態では、ボートは、耐火性ホウ化物（主として二ホウ化チタン）と、１種以上の耐火性窒化物（主として窒化ホウ素及び／又は窒化アルミニウム）と、ホウ化物、酸化物、炭化物、窒化物及びこれらの混合物である金属化合物、遷移金属化合物、アルカリ金属化合物及び希土類金属化合物の１種以上約０．１０〜２５ｗｔ％とから実質的になる。
【００１８】
一実施形態では、希土類金属化合物は酸化イットリウムから実質的になる。第二の実施形態では、アルカリ金属化合物は酸化カルシウムから実質的になる。本発明の第三の実施形態では、金属化合物は酸化アルミニウムから実質的になる。第四の実施形態では、遷移金属化合物はホウ化鉄から実質的になる。第五の実施形態では、ボートは、ａ）二ホウ化チタン及び窒化ホウ素、又は二ホウ化チタン、窒化ホウ素及び窒化アルミニウムと、ｂ）モリブデン、タングステン、タンタル及びニオブから選択される金属と、ｃ）ＣａＯ、ＭｇＯ、Ａｌ２Ｏ３、ＴｉＯ３、これらの酸化物の化合物、及びＹ２Ｏ３、ＹＡＧ（Ａｌ５Ｙ３Ｏ１２）、ＹＡＰ（ＡｌＹＯ３）、ＹＡＭ（Ａｌ２Ｙ４Ｏ７）などの希土類酸化物のような酸化物とを含んでいる。一例では、容器ボートは、窒化ホウ素４５〜６５ｗｔ％と、二ホウ化チタン３５〜６５ｗｔ％と、酸化物、炭化物、窒化物及びこれらの混合物のような希土類化合物０．１０〜１０ｗｔ％とから実質的になる。別の例では、容器ボートは１０ｗｔ％以下の窒化アルミニウム、又は酸化カルシウム、酸化アルミニウム、酸化マグネシウム及び二酸化チタンの１種以上をさらに含んでいる。
【００１９】
Ｂ．高密度物体の形成：一実施形態では、耐火性ボートは、各種の成分からなる混合物を成形して５０％以上のＴＤを有する未焼結物体を形成し、次いでこの物体を型圧縮することで製造される。一実施形態では、未焼結物体を約１００〜３００ＭＰａの圧力下で約１４００℃以上の高密度化温度に加熱することで９０％以上のＴＤが得られる。一実施形態では、一様な密度分布及び一様な等方性ミクロ組織を有する高密度物体を得るため、（例えば、オートクレーブ内で）未焼結物体のあらゆる側面に圧力が加えられる。別の実施形態では、未焼結物体に１８００〜２２００℃の温度及び１〜１００ＭＰａの圧力で熱間静水圧圧縮成形が施される。さらに別の実施形態では、０．５〜２００ＭＰａの一軸圧縮成形又は常温静水圧圧縮成形後に熱間圧縮成形が行われる。
【００２０】
一実施形態では、未焼結物体は１０００℃を超える温度での無圧焼結で高密度化される。別の実施形態では、未焼結物体はスリップキャスティング、テープキャスティング、逃散性型鋳造又は遠心鋳造のような方法で形成される。
【００２１】
Ｃ．パターン化上面を有する蒸着ボートの形成：焼結工程後、帯のこ、グラインダーなどの当技術分野で公知の工具を用いる手動手段、或いは放電加工（ＥＤＭ）、放電研削（ＥＤＧ）、レーザー加工、プラズマ加工、超音波加工、サンドブラスチング、水ジェットなどの代替手段を始めとする各種の手段により、高密度物体は適当なボート形状に形成される。一実施形態では、最終蒸着用途に応じた所望の形態（即ち、ボートの寸法、上面へのキャビティ形成、及びボートの上面のパターン化）を実現するため、機械加工は所定の計算機制御パターン（「ＣＮＣ」）に従って行われる。
【００２２】
ボートの一例では、高密度物体は、５０〜２００ｍｍの長さ、１０〜３５ｍｍの幅及び８〜３０ｍｍの奥行又は厚さを有すると共に、長さ４５〜１２０ｍｍ、幅７〜３２ｍｍ、深さ０．５〜４ｍｍのキャビティを有するボートに機械加工される。別の実施形態では、ボートは長さ４１．２７５ｍｍ（１−５／８″）、幅１４．２８７５ｍｍ（９／１６″）及び奥行２６．９８７５ｍｍ（１−１／１６″）の寸法を有する。このボートのキャビティは、３４．９２５ｍｍ（１．３７５″）×１１．１１２５ｍｍ（０．４３７５インチ）×３．１７５ｍｍ（０．１２５インチ）の寸法を有する。
【００２３】
用途に応じ、本発明のボートは図面に示すような各種の形状及び形態を有し得る。一実施形態では、ボートは図１〜２、１５及び１７に示すように長方形の形状及び長方形の横断面を有している。別の実施形態では、ボートは図１３に示すように楕円形の横断面を有し、図１６に示すように逆三角形の横断面を有し、図１４に示すようにＴ形の横断面を有し、図１８に示すように逆Ｕ形又は帽子形の横断面を有し、図１９に示すように逆二等辺台形の横断面を有し、或いは図２０に示すように二等辺台形の横断面を有する。図２１に示すような別の実施形態では、ボートは２つの端部については長方形の横断面を有するが、中央部分は冷却表面積を増大させるために逆二等辺台形をなしている。図２２に示すような別の実施形態では、冷却表面積を増大させる目的のため、ボートは２つの端部については長方形の横断面を有するが、中央部分は二等辺台形の横断面を有している。
【００２４】
本発明の一実施形態では、本発明のボートは平滑面を有し、その上に溝が形成されている。別の実施形態では、ボートは上面に１以上のキャビティを有し、キャビティの表面上に溝が形成されている。別の実施形態では、例えば２種以上の低融点金属を同時に蒸着するため、ボートは表面に複数のキャビティを有している。キャビティは、図１３、１５、１６、１７及び１８に示すように様々な形状、形態及び寸法を有し得る。複数のキャビティを有するボートについては、キャビティは同一の又は相異なる形状、形態及び寸法を有し得る。
【００２５】
一実施形態では、キャビティは図１５に示すような楕円形の横断面を有している。別の実施形態では、キャビティは図１６に示すように逆二等辺台形をなしている。さらに別の実施形態では、キャビティは図１７に示すようにボートキャビティの中心に最大深さを有する弓形をなしている。第四の実施形態では、キャビティは図１３に示すように一定の浅い深さを有している。第五の実施形態では、キャビティは図１８に示すようにボートの厚さに比べて比較的深い。
【００２６】
一実施形態では、（溶融金属を蒸発させるための）ボートのキャビティ及び／又は上面は、濡れ向上被膜及び／又は耐食被膜として機能する層で被覆される。かかる被膜は、はけ塗装、はけ塗り、吹付け、ロール塗り、浸し塗りなどで施工できる。かかる被膜は、米国特許第６６４５５７２号に開示されているような導電性成分組成物からなるか、或いはＣａＯ、ＭｇＯ、ＳｉＯ２、ＺｒＯ２、Ｂ２Ｏ３、Ａｌ２Ｏ３、ＴｉＯ２、酸化ハフニウム、これらの酸化物の化合物、及びＹ２Ｏ３、ＹＡＧ（Ａｌ５Ｙ３Ｏ１２）、ＹＡＰ（ＡｌＹＯ３）、ＹＡＭ（Ａｌ２Ｙ４Ｏ７）などの希土類金属酸化物のような酸化物、又はＴｉＮ、ＢＮ、ＡｌＮ、Ｓｉ３Ｎ４及びこれらの混合物のような窒化物、又は金属アルコキシド、ケイ素アルコキシド、アルミナ溶液及びシリカ溶液の１種である化合物から選択される非導電性組成物からなり得る。非導電性組成物とは、室温で１５００マイクロオーム−ｃｍを超える抵抗率を有し、作業温度で４５００マイクロオーム−ｃｍを超える抵抗率を有する組成物を意味する。
【００２７】
一実施形態では、被膜は、酸化物、窒化物、ホウ化物、炭化物、ケイ化物及びこれらの混合物の１種以上からなる非導電性組成物である。別の実施形態では、被膜は、ＢＮ、ＡｌＮ、ホウ化鉄、ＴｉＢ２、ＴｉＣ、ＺｒＣ、ＨｆＣ、ＶＣ、ＮｂＣ、ＴａＣ、Ｃｒ３Ｃ２、Ｍｏ２Ｃ、ＷＣ（これらの化合物、誘導体及び混合物を含む）の１種以上の細粉を水、アセトン、アルミナゾルなどに懸濁した懸濁液からなる。第三の実施形態では、非導電性被膜は、Ｇｅｎｅｒａｌ  Ｅｌｅｃｔｒｉｃ社及びＺｙｐ  Ｃｏａｔｉｎｇｓ社のような供給源から商業的に入手できるＢＮペイントである。第四の実施形態では、導電性被膜は、グリセロールを結合剤としたＴｉＢ２粉末のペーストからなる。第五の実施形態では、ＴｉＢ２粉末をボートの表面上に散布し、次いでＹＡＧレーザーで照射する。
【００２８】
別の実施形態では、被膜は金属アルコキシド及びケイ素アルコキシドから選択される酸化物薄膜層である。第二の実施形態では、被膜層はアルミナゾル（ベーマイトアルミナコロイド溶液）或いはシリカゾル（例えば、テトラエトキシシランＴＥＯＳ又はテトラメトキシシランＴＭＯＳ）からなる。第四の実施形態では、被膜はＴｉＣ及びアルミナゾルの混合物である。
【００２９】
本発明のボートは、図１〜１２に示すようにボート表面又はボートキャビティに形成された複数の溝を含んでいる。かかる溝は、別々の溝として独立していてもよく（例えば、図５、６、７、９及び１０中の平行溝）、相互に連絡していてもよく（図１、２及び８を参照されたい）、或いは表面上で独立した溝と相互に連絡した溝との組合せをなしていてもよい（図１１及び１２）。
【００３０】
本明細書中で定義される通り、「溝」とはキャビティの１つの寸法（幅又は長さ）を横切って延びる流路である。例えば、直線状又は曲線状の流路或いはキャビティ表面上で自己終結する流路であって、ランダムな幾何学的形状を有するものもあれば、円形（図１２）、正方形、長方形、三角形、ダイヤモンド形（図１１）、楕円形などの形状を有するものもある。かかる溝は、グラインダーやドリルの使用のような公知の自動又は手動機械的手段、放電加工（ＥＤＭ）、放電研削（ＥＤＧ）、レーザー加工、プラズマ加工、超音波加工、サンドブラスチング、水ジェットなどより、ボート表面又はキャビティ表面に形成される。
【００３１】
一実施形態では、溝は図１２に示すように円形である。別の実施形態では、溝は図５、６、８及び９に示すようなランダムな幾何学的形状を有する。第三の実施形態では、溝は図１〜４、７及び１０に示すように直線をなしている。第四の実施形態では、溝は図６に示すようにランダムな線をなしている。第五の実施形態では、溝は導電方向に平行でない方向に沿って形成される（即ち、ボートの主軸と整列していない）。第六の実施形態では、５０％以上の溝が互いに交差している。第七の実施形態では、図５及び６に示すように溝は全く交差していない。
【００３２】
一実施形態では、図７に示すように、溝は少なくとも一部の長さについて導電方向（ボートの長軸）と１０〜１７０度の角をなしている。「少なくとも一部の長さ」とは、溝の長さの２０％以上を意味する。別の実施形態では、溝の長さの４０％以上が導電方向と１０〜１７０度の角をなしている。
【００３３】
別の実施形態では、図１０に示すように、溝は導電方向と２０〜１６０度の角をなしている。第三の実施形態では、図８に示すように、溝の１０％以上が導電方向と１０〜１７０度の角をなしている。第四の実施形態では、図８に示すように、溝の５０％以上が導電方向と１０〜１７０度の角をなしている。
【００３４】
一実施形態では、溝は図８に示すように相互に連絡している。別の実施形態では、図１１〜１２に示すように、２５％以上の溝が相互に連絡している。
【００３５】
一実施形態では、溝のみが、溶融金属と接触したボート表面を被覆するために前述したような濡れ向上被膜層及び／又は耐食被膜層（例えば、導電性組成物又は非導電性組成物）で被覆又は充填される。非導電性組成物とは、室温で１５００μΩ−ｃｍを超える抵抗率を有し、作業温度で４５００μΩ−ｃｍを超える抵抗率を有する組成物を意味する。
【００３６】
その例には、ＢＮ、ＡｌＮ、ＴｉＢ２、ＴｉＣ、ＺｒＣ、ＨｆＣ、ＶＣ、ＮｂＣ、ＴａＣ、Ｃｒ３Ｃ２、Ｍｏ２Ｃ、ＷＣ、これらの誘導体及び混合物、金属アルコキシド、ケイ素アルコキシド及びこれらの混合物があり、これらははけ塗装、はけ塗り、吹付け、ロール塗り、浸し塗りなどで溝上に施工される。
【００３７】
本発明者らは、溝の深さを最小にするか、或いは蒸発面での溝の形成を抑制することで、即ち、複数の溝の各々がａ）１．２ｍｍ以上の深さ、ｂ）１．７５ｍｍ以上の幅及びｃ）２．２ｍｍ以上の間隔の１以上を有すると規定することで、意外にもボート寿命を延ばし得ることを見出した。
【００３８】
一実施形態では、本発明のボートは１．２ｍｍ以上の深さ及び１．７５ｍｍ以上の幅をもった溝を有するものとして特徴づけられる。別の実施形態では、溝は１．５〜５ｍｍの範囲内の深さを有する。第二の実施形態では、１．５ｍｍ以上の深さを有する。第三の実施形態では、２ｍｍ以上の深さを有する。
【００３９】
一実施形態では、本発明のボートは１．０ｍｍの深さ、１ｍｍの幅及び２．５ｍｍの間隔を有する。別の実施形態では、ボートは、図１〜４に示すように（ランダムな線状又は直線状の溝について）隣接する溝同士が１ｍｍ（０．０３９″）以上離隔していることを特徴とする。別の実施形態では、深さ１．５ｍｍの溝が２ｍｍ（０．０７９″）以上離隔している。別の実施形態では、深さ１ｍｍの溝が２．５ｍｍ以上離隔している。さらに別の実施形態では、円形、三角形、正方形、長方形又は楕円形の形状を有する深さ１．２ｍｍの隣接溝の中心が１ｍｍ以上離隔している。
【００４０】
一実施形態では、溶融金属の湿潤性を高めるため、溝は不均等な深さを有する。例えば、ボートのキャビティの中心での溝はボートの縁端付近での溝より深い。一実施形態では、溝は５０％以上の深さの差を有する。即ち、最も深い溝は最も浅い溝より５０％以上深い。
【実施例】
【００４１】
以下、本発明を例証するために実施例を示すが、これらは本発明の技術的範囲を限定するものではない。
【００４２】
例１〜４
いずれの例でも、ＧＥ  Ａｄｖａｎｃｅｄ  Ｃｅｒａｍｉｃｓ社（ストロングヴィル、米国オハイオ州）から「ＶａｐｏｒＳｔａｒ」の商品名で商業的に入手できるエバポレーターボートを使用した。かかるボートを、幅３０ｍｍ、厚さ１０ｍｍ及び長さ１５０ｍｍの総合寸法を有するように機械加工した。溝がボートの長軸と４５度の角をなして相互に連絡したパターンをなすようにして、ボートの表面に様々な寸法の溝を機械加工した。溝は、下記の寸法を有するようにして、サンドブラスト技術を用いて機械加工した。
【００４３】
【表１】
2007138276.tif 000003
図１〜２は例３〜４における本発明のボートの斜視図であり、図３〜４はその上面図である。例１及び２は、先行技術の溝付きボートを例示する比較例である。図２４（ａ）〜２７（ａ）は、蒸着前における例１〜４のボートの溝付き部分の上面図を示す写真である。
【００４４】
これらの例で製造した蒸発ボートを約１×１０−４ミリバールの減圧室内で試験した。直接に電流を流してボートを加熱し、直接加熱で１５００℃の温度にした。溝付きパターン中央領域付近にアルミニウム線を供給することで、蒸着用のアルミニウムを連続的に供給した。線供給量は、１時間ずつ８つの期間（８時間の全蒸着時間）について毎分９．５グラムであった。１時間ずつの蒸着期間の間には、ボートを冷却し、軟質プラスチックの剛毛ブラシで軽くブラシ掛けした。このブラシ掛けは、実際の用途での基体ロール交換中におけるボートの典型的な冷却、通気及び清掃を模擬するものであった。蒸着中、ボート温度は、ボートの蒸発面全体にわたる溶融アルミニウムの一様な広がり及び蒸発を維持するように制御した。
【００４５】
試験の進行中、アルミニウムの広がりは安定であり、すべてのボートについて一定していた。アルミニウムは、本発明の実施例３〜４では軽度で一様な溝形成をもたらすのに比べ、比較例１〜２のボートでは一層激しい長手方向の溝形成をもたらすことが認められた。８時間の蒸着後、ボートの写真を撮影すると共に、ドロップゲージを用いて溝の最も深い箇所を測定した。
【００４６】
表２中で、「試験後の最小厚さ」は、８時間の蒸着期間後における最も深い溝形成箇所でのボートの厚さである。「試験後の最大摩耗深さ」は、最初に機械加工した溝の底面からの摩耗深さ、即ち初期最小厚さから蒸着後の厚さを引いた値である。「初期厚さの％としての摩耗深さ」は、初期最小厚さに対する「試験後の最大摩耗深さ」の百分率として計算される。
【００４７】
【表２】
2007138276.tif 000004
図２４（ｂ）〜２７（ｂ）は、８時間の蒸着後における例１〜４のボートの上面図を示す写真である。写真に見られる通り、本発明のボートはかなり良い状態に維持されていて、軽度で一様な溝形成はボートに追加の寿命が残されていることを示し、さらに４時間以上にわたり使用可能であると予想される。先行技術の溝寸法を有する蒸着ボートは、写真に見られるように急速に腐食され、一部の溝はボートの長手方向に沿って深く貫入している。
【００４８】
例５〜８
これらの例でも、ＧＥ  Ａｄｖａｎｃｅｄ  Ｃｅｒａｍｉｃｓ社（ストロングヴィル、米国オハイオ州）から「ＶａｐｏｒＳｔａｒ」の商品名で商業的に入手できるエバポレーターボートを使用した。かかるボートを、１０ｍｍ×４０ｍｍ×１３２ｍｍの総合寸法を有するように機械加工した。
【００４９】
図２９（ａ）、３０（ａ）及び３１（ａ）のボートの上面は、３２０番のサンドペーパーを用いて水研ぎした。図２８（ａ）のボートの上面には、標準砥石車で研削することで深さ０．２５ｍｍの研削キャビティを形成した。図３０（ａ）のボートの上面には、Ｄｒｅｍｅｌ工具を用いて幅約１ｍｍ、深さ１ｍｍ、間隔約４ｍｍの溝を手動で機械加工することで、導電方向と約４５°の角をなす交差パターンを形成した。図３１（ａ）のボートの上面には、Ｄｒｅｍｅｌ工具を用いて溝を手動で機械加工することで、深さ約１ｍｍ、幅１ｍｍ、間隔３ｍｍの縦溝を有する先行技術の溝パターンを形成した。
【００５０】
例１〜４と同様なアルミニウム蒸着条件下で、５時間にわたりボートを試験した。図３１（ｂ）に示す通り、縦溝を有する先行技術のボートには長さ方向に沿って深い溝が生じた。図２８（ｂ）及び２９（ｂ）に示す通り、最初に研削キャビティ又は平滑面を有する先行技術のボートにも深い溝が生じた。図３０（ｂ）は、（十字形パターン及び広い間隔を有する）本発明のボートにおける溝はそれほど深くなく、十字形パターンに沿いながらボートの表面全体にわたり一様に広がっていることを示している。さらに、先行技術のボート（図２８ｂ、２９ｂ及び３１ｂ）に比べ、図３０（ｂ）に示す本発明のボートの表面では、５時間の使用中におけるパッドル形状は一様に広がった状態に保たれることも認められた。
【００５１】
実施例９
ＧＥ  Ａｄｖａｎｃｅｄ  Ｃｅｒａｍｉｃｓ社（ストロングヴィル、米国オハイオ州）から「ＶａｐｏｒＳｔａｒ」の商品名で商業的に入手できるエバポレーターボートを使用した。かかるボートを、１０ｍｍ×４０ｍｍ×１３２ｍｍの総合寸法を有するように機械加工すると共に、例４のボートと同一の寸法（即ち、１ｍｍの太さ、０．９ｍｍの深さ及び５ｍｍの間隔）を有する溝を形成した。溶融金属に接触する蒸発面及び溝を含め、ボート表面を窒化ホウ素（ＢＮ）ペイントで被覆した。ＢＮ被覆用ペイントは、Ｇｅｎｅｒａｌ  Ｅｌｅｃｔｒｉｃ社（米国オハイオ州ストロングヴィル）及びＺｙｐ  Ｃｏａｔｉｎｇｓ社（米国テネシー州オークリッジ）を始めとする供給源から商業的に入手できる（例えば、ＧＥ社からの水性ＢＮ、又はＺｙｐ社からのＢＮ  Ｌｕｂｒｉｃｏａｔ（登録商標）Ｂｌｕｅ）。
【００５２】
例４と同様なアルミニウム蒸着条件下でボートを試験した。ボートはかなり良い状態に維持されていて、８時間後における例４のボートと比較しても、軽微で一様な溝形成を示した。試験は全部で１７時間にわたって継続され、被膜が溝付きボートの寿命を実質的に延ばすことを示した。
【００５３】
以上の説明では、実施例を用いることで、最良の形態を含めて本発明を開示すると共に、すべての当業者が本発明を実施し使用することを可能にする。本発明の特許可能範囲は、特許請求の範囲で定義されていると共に、当業者に想起される他の実施例も包含し得る。かかる他の実施例は、特許請求の範囲中の言葉そのものと異ならない構造要素を有するならば、或いは特許請求の範囲中の言葉そのものと実質的な違いのない同等な構造要素を含むならば、特許請求の範囲内に包含されるものと想定される。
【００５４】
本明細書中に引用したすべての文献の開示内容は、援用によって本明細書の内容の一部をなす。
【図面の簡単な説明】
【００５５】
【図１】本発明の蒸着ボートの一実施形態の斜視図である。
【図２】交差する溝同士が比較的離れて配置されている本発明の第二の実施形態を示す斜視図である。
【図３】図１の蒸着ボートの上部蒸発面図である。
【図４】図２の蒸着ボートの上部蒸発面図である。
【図５】本発明のボートの様々な実施形態を示す上面図である。
【図６】本発明のボートの様々な実施形態を示す上面図である。
【図７】本発明のボートの様々な実施形態を示す上面図である。
【図８】本発明のボートの様々な実施形態を示す上面図である。
【図９】本発明のボートの様々な実施形態を示す上面図である。
【図１０】本発明のボートの様々な実施形態を示す上面図である。
【図１１】本発明のボートの様々な実施形態を示す上面図である。
【図１２】本発明のボートの様々な実施形態を示す上面図である。
【図１３】本発明のボートの様々な形状を示す斜視図である。
【図１４】本発明のボートの様々な形状を示す斜視図である。
【図１５】本発明のボートの様々な形状を示す斜視図である。
【図１６】本発明のボートの様々な形状を示す斜視図である。
【図１７】本発明のボートの様々な形状を示す斜視図である。
【図１８】本発明のボートの様々な形状を示す斜視図である。
【図１９】本発明のボートの様々な形状を示す斜視図である。
【図２０】本発明のボートの様々な形状を示す斜視図である。
【図２１】本発明のボートの様々な形状を示す斜視図である。
【図２２】本発明のボートの様々な形状を示す斜視図である。
【図２３】先行技術の蒸着ボートを示す上面図である。
【図２４ａ】比較用ボートの溝パターンを示す写真である。
【図２４ｂ】８時間の蒸着後における比較用ボートの溝パターンを示す写真である。
【図２５ａ】比較用ボートの溝パターンを示す写真である。
【図２５ｂ】８時間の蒸着後における比較用ボートの溝パターンを示す写真である。
【図２６ａ】本発明のボートの溝パターンを示す写真である。
【図２６ｂ】８時間の蒸着後における本発明のボートの溝パターンを示す写真である。
【図２７ａ】本発明のボートの溝パターンを示す写真である。
【図２７ｂ】８時間の蒸着後における本発明のボートの溝パターンを示す写真である。
【図２８ａ】蒸着前における（縦溝を有する）比較用ボートのパターンを示す写真である。
【図２８ｂ】５時間の蒸着後における図２８ａのボートの写真である。
【図２９ａ】蒸着前における（溝のない）比較用ボートのパターンを示す写真である。
【図２９ｂ】５時間の蒸着後における図２９ａのボートの写真である。
【図３０ａ】蒸着前における本発明のボートのパターンを示す写真である。
【図３０ｂ】５時間の蒸着後における図３０ａのボートの写真である。
【図３１ａ】蒸着前における（縦溝を有する）比較用ボートのパターンを示す写真である。
【図３１ｂ】５時間の蒸着後における図３１ａのボートの写真である。
【図１】
2007138276.tif 000005
【図２】
2007138276.tif 000006
【図３】
2007138276.tif 000007
【図４】
2007138276.tif 000008
【図５】
2007138276.tif 000009
【図６】
2007138276.tif 000010
【図７】
2007138276.tif 000011
【図８】
2007138276.tif 000012
【図９】
2007138276.tif 000013
【図１０】
2007138276.tif 000014
【図１１】
2007138276.tif 000015
【図１２】
2007138276.tif 000016
【図１３】
2007138276.tif 000017
【図１４】
2007138276.tif 000018
【図１５】
2007138276.tif 000019
【図１６】
2007138276.tif 000020
【図１７】
2007138276.tif 000021
【図１８】
2007138276.tif 000022
【図１９】
2007138276.tif 000023
【図２０】
2007138276.tif 000024
【図２１】
2007138276.tif 000025
【図２２】
2007138276.tif 000026
【図２３】
2007138276.tif 000027
【図２４ａ】
2007138276.tif 000028
【図２４ｂ】
2007138276.tif 000029
【図２５ａ】
2007138276.tif 000030
【図２５ｂ】
2007138276.tif 000031
【図２６ａ】
2007138276.tif 000032
【図２６ｂ】
2007138276.tif 000033
【図２７ａ】
2007138276.tif 000034
【図２７ｂ】
2007138276.tif 000035
【図２８ａ】
2007138276.tif 000036
【図２８ｂ】
2007138276.tif 000037
【図２９ａ】
2007138276.tif 000038
【図２９ｂ】
2007138276.tif 000039
【図３０ａ】
2007138276.tif 000040
【図３０ｂ】
2007138276.tif 000041
【図３１ａ】
2007138276.tif 000042
【図３１ｂ】
2007138276.tif 000043
【外国語明細書】
2007138276000001.pdf