[发明专利]一种镁的蒸发方法

说明书

本发明涉及用于锌-镁合金蒸镀的、在真空中显示升华性的镁的蒸发方法。

在镁的蒸发作业中，一直采用与铝、铜等不具有升华性金属同样的电热器和电子束等加热手段。在作业规模很小时，在钼舟或钨舟等上放置镁，对该舟通电，以电阻加热方式使镁蒸发。当镁蒸发量大时，则将镁放入坩锅内，通过对坩锅以电热器或电子束等方式加热使镁蒸发。

然而，镁是在真空中显示升华性的金属，它不经熔融状态而从保持固体状态下直接升华。为此，即便在加热舟或坩锅中加热，随着加热时间的增加，固体状态的镁的形状发生变化，对应于表面积的变化其蒸发速度也发生变化，即使想要改变电热器和电子束的输出功率而使舟和坩锅的温度改变，从而调整蒸发速度时，由于蒸发速度的急剧变化，舟和坩锅的温度赶不上蒸发速度的变化，因此实质上蒸发速度是不可能调节的。

为了精确地控制蒸镀膜厚和蒸镀速度从而使镁的蒸发速度恒定或边控制边使镁蒸发时，也有人使用溅射蒸镀法。由于在溅射蒸镀法中所投入的电力只有10％以下用于蒸发，其能源的利用效率非常低。从此点出发，为了维持镁的高蒸发速度而且使其恒定蒸发，有必要使镁从熔融状态蒸发。

例如，象铝和铜那样的经过熔融状态而蒸发的物质，为了使蒸发材料熔融，其蒸发面积由坩锅等容器的内表面决定，从而使蒸发面积保持恒定。为此，当调整电热器和电子束的输出功率而使容器的温度恒定时，就能使蒸发速度恒定了，也容易以良好控制性使蒸发速度变化。在蒸发镁时，如这样的蒸发形态成为可能，就可期待对其蒸发量进行高精度控制。

本发明就是应这种要求而提出的。

本发明目的在于：提供一种镁的蒸发方法。该方法能使镁在熔融状态下蒸发，高精度地调节镁的蒸发量并且在蒸发速度不变的情况下稳定地进行蒸镀。

本发明另一目的在于：提供一种镁的蒸发方法，该方法能防止发生由聚集和喷溅所致的蒸发膜缺陷，以及提高蒸镀效率。

本发明目的是这样实现的：一种镁的蒸发方法，其中，向蒸发容器内加入镁，所述蒸发容器设有一比较窄的开口部，且在所述开口部的外侧设置有加热到500℃以上的反射板，将蒸发容器内的温度提高到670℃以上，在使镁熔融的同时，使产生的镁蒸汽充满于容器内，用充满在蒸发容器内的镁蒸汽压力，一边抑制镁的升华，一边从蒸发容器的开口部喷出镁蒸汽，并且蒸发容器开口部的面积W₁、蒸发面积W₂、镁的蒸汽压P_Mg、真空度V之间要满足W₁/W₂＜0.6×(P_Mg/V³)及W₁/W₂＜0.04×P_Mg的关系。

将蒸发容器中的镁保持在670℃～770℃之间。从所述开口部到基板之间设有导管，并将此导管加热到500℃以上。

本发明具有良好效果：根据本发明方法使作为蒸发源的镁在熔融状态蒸发，则可进行蒸发速度不变而稳定的蒸镀。又由于使用反射板和导管，可防止聚集和飞溅所致蒸镀膜的缺陷。如使用导管还可直接将镁蒸汽引导到基板，因此，基板的位置可自由选择，并使未蒸镀到基板上的无效镁蒸汽减少，因此，蒸镀效率非常高。当根据镁的蒸发面积、蒸汽压和真空度之间的关系调整蒸发用容器的开口面积时，则可防止氧化膜和反应生成物膜在熔融镁表面上生成以及飞溅的发生，使镁从熔融状态稳定地蒸发。为此，能使蒸发速度不变地稳定地蒸发，高精度地调节镁的蒸发量。

以下结合附图对本发明的实施例进行详细说明。

附图1是按照本发明使镁蒸发时所使用的蒸发容器之一例；

附图2示出具有反射板的蒸发容器；

附图3示出具有导管的蒸发容器；

附图4示出具有内藏整流板的导管的蒸发容器；

附图5示出设有带开口部的导管的蒸发容器；

附图6示出用挡板调节开口部开度的蒸发容器；

附图7示出在真空气氛下蒸发速度的时效变化；

附图8示出在减压氮气氛下蒸发速度的时效变化。

在设有开口部的容器内加入镁，加热使容器内的温度到670℃以上，使镁蒸发，镁的蒸汽充满容器内，使容器内的压力与镁的蒸汽压相等或近似，因此，在镁上与镁蒸汽压相同的压力层就变厚。由于生成这样的层，即使在真空中，镁也不具有升华性，并可在熔融状态下进行蒸发。为了使镁熔融，人们认为在镁上与镁蒸发压相同的压力层厚度需在1mm以上。这样一来，由于使镁从熔融状态蒸发，所以可使蒸发速度不变而稳定地进行。