JPH09227234A

JPH09227234A - Ｎｉ金属蒸着用ルツボ

Info

Publication number: JPH09227234A
Application number: JP8060184A
Authority: JP
Inventors: Toshiyuki Suzuki; 利幸鈴木; Shigeki Niwa; 茂樹丹羽; Yutaka Okada; 裕岡田; Taiji Okiyama; 泰治沖山
Original assignee: Toshiba Ceramics Co Ltd
Current assignee: Coorstek KK
Priority date: 1996-02-22
Filing date: 1996-02-22
Publication date: 1997-09-02

Abstract

(57)【要約】【課題】Ｎｉ金属等の蒸着膜を得る目的で用いられる
高耐食性で、且つ、高導電性の優れた特性を併有するＮ
ｉ金属蒸着用ルツボの提供。【解決手段】二ホウ化チタン（ＴｉＢ₂ ）８０〜９５
重量％、ホウ化クロム（ＣｒＢ）２．５〜１７．５重量
％、炭化チタン（ＴｉＣ）２．５〜１７．５重量％を含
有してなり、且つ、比抵抗が１〜８×１０^-5Ω・ｃｍで
ある複合セラミックスにより形成されることを特徴とす
るＮｉ金属蒸着用ルツボ。前記セラミックスが、開気孔
率が５％以下で、且つ、閉気孔率が５〜１５％であるこ
とが好ましい。本発明のＮｉ金属蒸着用ルツボは、複合
セラミックスを構成する所定の原材料をルツボ形状に成
形し、常圧焼結して製造することができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はＮｉ（ニッケル）金
属蒸着用ルツボに関し、詳しくは電子産業及び光学産業
用に使われる高品位のＮｉ金属単体またはＮｉを主成分
とするＮｉ合金の蒸着膜を得る目的で、電子ビーム蒸着
装置、プラズマ蒸着装置等に用いられる高耐食性で、且
つ、高導電特性を併有するＮｉ金属蒸着用ルツボに関す
る。

【０００２】

【従来の技術】電子産業及び光学産業の分野においては
各種の薄膜が多用されているが、形成される薄膜の性状
によって得られる製品の最終的特性が大きく影響される
ことから、現在、薄膜形成技術の開発が活発に行われて
いる。代表的な化学蒸着による薄膜形成方法として電子
ビーム蒸着法及びプラズマ蒸着法がある。電子ビーム蒸
着法は、真空中で蒸着材を電子ビ−ムにより加熱し蒸発
させて基板上に凝縮する方法である。また、プラズマ蒸
着法は、真空中で電場を加えて放電させてプラズマを形
成し、蒸着材からイオンやラジカルを発生させ生成物を
基板上に堆積させる方法である。これらの方法によりＮ
ｉ金属単体またはＮｉを主成分とするＮｉ合金の薄膜を
生成するためには、電子ビームまたはプラズマ照射によ
り原材料であるＮｉ金属またはＮｉ合金を加熱溶融させ
て蒸発させる必要があり、そのため溶融金属を保持する
蒸着用ルツボが用いられている。

【０００３】上記の電子ビームまたはプラズマ照射に用
いられる蒸着用ルツボは、導電性に優れることが要求さ
れる。非導電性や低導電性であると、電子ビームまたは
プラズマ照射によりルツボ内に保持される蒸着用溶融金
属が荷電し、円滑に蒸発できなくなるためである。ルツ
ボ内の溶融金属の帯電を防止するために、比抵抗は数百
μΩ・ｃｍ以下の材料を用いてルツボを作製するのが望
ましいとされており、Ｎｉ金属蒸着用ルツボ材には、一
般に、黒鉛、Ｗ（タングステン）、Ｍｏ（モリブデ
ン）、Ｔａ（タンタル）等の高融点で、導電性の金属を
主成分とした金属材料が用いられている。しかし、これ
らの金属材料は、溶融Ｎｉに対する耐食性が低いため問
題となっている。例えば、黒鉛製ルツボを用いた場合
は、ルツボ内に溶解保持されるＮｉ金属単体またはＮｉ
を主成分とするＮｉ合金（以下、単にＮｉ金属等とす
る）中にルツボから炭素が大量に溶出し、Ｎｉ金属等中
に含まれるＣｒ、Ｍｏ、Ｆｅ、Ｃｕ、Ｔｉ等不純物（以
下、単にＣｒ等不純物とする）と反応して金属炭化物が
生成され、純度が低下するおそれがあり、一方、黒鉛ル
ツボ中には逆にＮｉ金属等中に含まれるＣｒ等不純物が
浸潤し組成が変化するため、昇温や冷却時にルツボが割
れることもあった。また、Ｗ、Ｍｏ、Ｔａ等を主成分と
したルツボでも、Ｎｉ金属等中に含まれるＣｒ等不純物
とルツボの構成材料Ｗ、Ｍｏ、Ｔａ等とが反応して合金
を生成し易く、黒鉛製ルツボと同様に耐食性に問題があ
った。

【０００４】これら上記したような問題により、従来か
ら耐食性等を改善するためＮｉ蒸着用ルツボの材質につ
いて種々検討され、提案されている。例えば、特開平４
−１５７１８１号公報では、黒鉛製ルツボに耐食性材料
であるＴｉＢ₂ 等の二ホウ化物でコーティングしたルツ
ボが提案されている。しかし、この二ホウ化物コーティ
ング黒鉛ルツボを用いて電子ビーム蒸着またはプラズマ
蒸着で蒸着試験を繰返し行うと、蒸着装置での昇温また
は冷却速度が非常に速いため、熱膨張差によりコーティ
ング層二ホウ化物が剥離するおそれがある。また、Ａｌ
₂ Ｏ₃ 、ＢＮ、Ｓｉ₃ Ｎ₄ や、特公昭５７−３６２７号
公報で提案されるＭｇＯ等を主成分としたルツボは、上
記の黒鉛、Ｗ、ＭｏまたはＴａ等の高融点金属と比較す
ると耐食性に優れるが、絶縁性であるためルツボ内の蒸
着金属及び蒸着装置をアース処理する必要があり大量生
産用としては実用的でない。また、Ａｌ₂ Ｏ₃ やＭｇＯ
を主成分とするルツボは、耐熱衝撃性が低く、蒸着操作
時にルツボの割れが生じ易く問題となっていた。更にま
た、金属蒸着容器用の材料として、特公昭５２−９６９
０号公報にはＢＮ−ＴｉＢ₂ −ＴｉＮの三成分系材料の
製造方法が提案され、特公昭５８−２２６０号公報には
ＢＮ−ＴｉＢ₂ −ＡｌＮを主成分とした材料及び製造方
法が提案されている。これらは、ＴｉＢ₂ やＴｉＮ等の
導電性材料と、ＢＮやＡｌＮ等の絶縁性材料とを組合せ
て耐食性を改善している。しかし、ＢＮ−ＴｉＢ₂ −Ｔ
ｉＮ及びＢＮ−ＴｉＢ₂ −ＡｌＮの三成分系材料は、比
抵抗が数千μΩ・ｃｍのものが一般的であり、電子ビー
ム蒸着法またはプラズマ蒸着法で、Ｎｉ金属またはＮｉ
合金を蒸着させる場合、帯電性し易く蒸着が安定しない
おそれがある。また、これらの三成分系材料は、上記の
ように導電性材料と絶縁性材料から形成されているた
め、比抵抗のばらつきが多く、電子ビームやプラズマ放
電が安定しない。そのため安定して蒸着できないことも
あり、また、局部加熱され易く、割れ易い問題もあっ
た。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】上記したように、金属
蒸着用のルツボについては材料面から種々検討がなされ
てきたが、耐食性と導電性の両方の特性を満足できるも
のはなく、いずれも工業的実用化のためには問題を有し
ている。また、上記の各種材料を用いてルツボを製造す
る場合は、一般にホットプレス法を用いて焼結を行わね
ばならないため、円筒形状等の単純形状のものしか作製
できず、焼結後にダイヤモンド砥石等を用いる焼結体加
工が必要となるため、コストが嵩むばかりか、得られる
蒸着用ルツボには加工時の残留応力及びマイクロクラッ
クが残存し易く、使用中ルツボが割れる原因にもなって
いた。一方、出願人は、特開平６−２２１７６８号公報
及び特開平１−２７８９５６号公報で、ＴｉＢ₂ を主成
分とする溶融金属用耐火物を提案した。発明者らは、こ
の耐火物、特に後者のＴｉＢ₂ −金属ホウ化物−炭化チ
タンからなる溶融金属用耐火物をＮｉ蒸着用ルツボに適
用するべく鋭意検討した。その結果、上記三成分の配合
比率を特定することにより、比抵抗を所定とすることが
でき、上記のＮｉ蒸着用ルツボの問題点を解消し、工業
的実用性に富み、特に、耐食性及び導電性の双方を満足
するものが得られること、また、従来の材料とは異なり
ホットプレス焼結する必要がなく、常圧焼結法によりル
ツボ形状を形成することができるため、残存応力やマイ
クロクラックの問題も解消できることを見出し本発明を
完成した。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明によれば、二ホウ
化チタン（ＴｉＢ₂ ）８０〜９５重量％、ホウ化クロム
（ＣｒＢ）２．５〜１７．５重量％、炭化チタン（Ｔｉ
Ｃ）２．５〜１７．５重量％を含有してなり、且つ、比
抵抗が１〜８×１０^-5Ω・ｃｍである複合セラミックス
により形成されることを特徴とするＮｉ金属蒸着用ルツ
ボが提供される。本発明のＮｉ蒸着用ルツボにおいて、
前記セラミックスが、開気孔率が５％以下で、且つ、閉
気孔率が５〜１５％であることが好ましい。また、本発
明のルツボは、前記セラミックスを構成する所定の原材
料をルツボ形状に成形して常圧焼結して得ることができ
る。

【０００７】本発明は上記のように構成され、Ｎｉ蒸着
用ルツボがＴｉＢ₂ を主成分として、ＣｒＢ及びＴｉＣ
を各所定量含有する複合セラミックスにより形成され、
各成分のＴｉＢ₂ 、ＣｒＢ及びＴｉＣが、Ｎｉ金属及び
Ｎｉ金属中の不純物のＣｒ、Ｍｏ等とは非反応性である
ことに加え、主成分のＴｉＢ₂ が高導電性であり、焼結
によりこれら三成分が所定比率で均一に共存することか
ら、従来の蒸着溶融金属用材料では得られなかった耐食
性及び導電性の双方を十分に具備することができ、ルツ
ボ内に安定してＮｉ溶融液を保持し、且つ、均一に所定
の比抵抗を有し、電子ビーム及びプラズマ放電が安定
し、均一に蒸着処理することができる。また、ルツボを
構成する上記三成分含有の複合セラミックスが所定の開
気孔及び閉気孔を有することから、各成分の非反応性と
相俟って著しく耐食性に優れ、耐熱衝撃性にも優れルツ
ボの損傷や割れのおそれもなく、安定した蒸着処理を行
うことができる。

【０００８】

【発明の実施の形態】本発明のＮｉ蒸着用ルツボを構成
する複合セラミックスは、ＴｉＢ₂ 、ＣｒＢ及びＴｉＣ
の三成分を含有し、ＴｉＢ₂ ８０〜９５重量％、ＣｒＢ
２．５〜１７．５重量％、ＴｉＣ２．５〜１７．５重量
％の範囲に調整される。ＴｉＢ₂ の含有量が８０重量％
以下であると、比抵抗が上昇し所定の比抵抗を維持でき
ず、また耐食性も低下するためである。一方、９５重量
％以上であると、常圧焼結法では十分な特性、特にルツ
ボとして十分な強度を得られないためである。ＣｒＢの
含有量が、２．５重量％以下であるとＣｒＢにより耐食
性が低下し、１７．５重量％以上であると比抵抗が大き
くなり導電性が低下するためである。また、ＴｉＣの含
有量が、２．５重量％以下であるとＴｉＣによる耐食
性、高融点の優れた特性が低下し、１７．５重量％以上
であると比抵抗が大きくなり導電性が低下するためであ
る。

【０００９】本発明の複合セラミックスの各成分は、そ
れぞれＮｉ金属と非反応性であり、且つ、Ｎｉ金属単体
またはＮｉを主成分とするＮｉ合金（以下、単にＮｉ金
属等とする。）中に含まれるＣｒ等の不純物とも非反応
性であり、特に、ＴｉＢ₂ は上記不純物に対し全く不活
性である。このため、ＴｉＢ₂ を主成分とするセラミッ
クスで形成されるルツボは、耐食性に優れ、ルツボ中で
溶融保持されるＮｉ金属等が汚染されることがなく、安
定的に蒸着処理され、所定の均質なＮｉ金属等の蒸着膜
が形成される。また、上記複合セラミックスの三成分の
融点はそれぞれＴｉＢ₂ が２７９０℃、ＣｒＢが２１０
０℃、ＴｉＣが３２５７℃であり、これら三成分から形
成される本発明のセラミックスは金属Ｎｉの融点１４５
５℃より高融点となり、Ｎｉ金属等の溶融液を保持する
ための十分な耐熱性を有する。更に、本発明のセラミッ
クスの主成分であるＴｉＢ₂ は、室温比抵抗が９×１０
^-6Ω・ｃｍであり著しく導電性に優れ、一方、ＣｒＢ及
びＴｉＣはそれぞれ４．６×１０^-5Ω・ｃｍ及び１×１
０^-4Ω・ｃｍであり、ＴｉＢ₂ 、ＣｒＢ及びＴｉＣで形
成される複合セラミックスは、ＴｉＢ₂ 単独の場合より
導電性が低下する。しかし、従来技術のように絶縁材料
を用いた場合に比し、上記のように各成分とも導電性物
質であり、均質な複合セラミックスを形成するため、比
抵抗もルツボ全域においてほぼ１〜８×１０^-5Ω・ｃｍ
であり、導電性に優れ溶融Ｎｉの帯電を防止し、電子ビ
ーム、プラズマに放電性が安定し、Ｎｉ蒸着処理を安定
して行うことができる。

【００１０】本発明の複合セラミックスは、前記特開平
１−２７８９５６号公報で提案された二ホウ化チタンセ
ラミックスと同様に形成することができ、主成分である
ＴｉＢ₂ の粉末と、Ｃｒ（クロム）粉末及びＣ（カーボ
ン）粉末とを所定に配合し焼結して得られる焼結体であ
り、焼結時にＴｉＢ₂ とＣｒ及びＣが反応し、粒界にＣ
ｒＢ及びＴｉＣが形成析出しＴｉＢ₂ 粒子を結合し緻密
化する。このため、本発明の複合セラミックスは、均質
で高強度となる。また、本発明の複合セラミックスは、
主成分のＴｉＢ₂ 粉末に所定量のＣｒ粉末及びＣ粉末を
添加し、更に、最終的に、ＴｉＢ₂ が８０〜９５重量
％、ＣｒＢが２．５〜１７．５重量％及びＴｉＣが２．
５〜１７．５重量％の範囲の組成比率となるように、Ｃ
ｒＢ粉末とＴｉＣ粉末をそれぞれの所要量添加し、焼結
することによっても得ることができる。従来、多成分か
らなる複合セラミックスで十分な機械強度の成形品を得
るためには、ホットプレス成形を行わなければならなか
った。しかし、本発明において、上記の複合セラミック
スにより形成されるＮｉ蒸着用ルツボは、金型成形また
はＣＩＰ成形し、要すれば得られた成形体を加工し、そ
の後、常圧焼結してほぼ所望形状で、且つ、高強度の焼
結成型体を製造することができる。このため焼結体を加
工する必要がなく、従来のホットプレス焼結後の機械加
工によるマイクロクラックや残留応力等の影響を受ける
ことがない。従って、本発明のＮｉ金属蒸着用ルツボは
性能的に優れるばかりでなく、製造コスト的にも工業上
実用性に富むものである。常圧焼結でルツボとして十分
な高強度を達成できるのは、上記の様に原料のＣｒ粉末
及びＣ粉末が焼結時にＴｉＢ₂ と反応し、焼結体が緻密
化されるためである。

【００１１】本発明のＮｉ蒸着用ルツボを形成する複合
セラミックスは、上記した構成成分による耐食性と導電
性の特性を具備すると同時に、更に、開気孔率が５％以
下、且つ、閉気孔率が５〜１５％であるものが好まし
い。開気孔率を５％以下とすることにより、加熱冷却を
繰り返してもＮｉ金属等が気孔内に殆ど浸潤しないた
め、本発明のルツボを構成する複合セラミックスと熱膨
張率大のＮｉ金属等との熱膨張差により割れることがな
く、耐衝撃性に優れる。また、開気孔率が５％を超える
場合は、加熱冷却を繰り返すことにより、Ｎｉ金属等が
気孔内に徐々に浸潤し、複合セラミックスとＮｉ金属等
との熱膨張差によりルツボが割れるおそれがある。一
方、閉気孔率は、本発明の複合セラミックスを調製する
ために用いる常圧焼結において、現時点で５％未満とす
ることは困難であり、また、５〜１５％の閉気孔率であ
ればルツボとしての強度も十分であり、耐熱衝撃性にも
優れ、急激な温度上昇や降下においても損傷することな
いため、安定してＮｉ蒸着処理することができる。閉気
孔率が１５％を超える場合は、特に、強度が低下しルツ
ボとしての使用が困難となる。なお、本発明において、
開気孔とはセラミックスの空隙部分のうち外気に通じて
いる部分をいい、閉気孔とはセラミックスの空隙部分の
うち外気に通じていない部分をいう。

【００１２】本発明の複合セラミックスの気孔率は、上
記した焼結時の緻密化を、原料粉末のＴｉＢ₂ 粉末、Ｃ
ｒ粉末及びＣ粉末、また、必要に応じ添加するＣｒＢ粉
末及びＴｉＣ粉末の純度及び平均粒径や、焼結温度等を
制御することにより調節することができる。本発明の複
合セラミックスを調製するため、原料粉末のＴｉＢ₂粉
末、Ｃｒ粉末、ＣｒＢ粉末及びＴｉＣ粉末として、それ
ぞれ、純度９８％以上で、平均粒径１〜１５μｍ、好ま
しくは１〜１２μｍ、最大粒径３０μｍ、好ましくは２
５μｍのものを用いることが好ましい。また、炭素粉末
としては、例えばカーボンブラックを用いることがで
き、純度９９％以上であり、平均粒径１０〜１００ｎ
ｍ、好ましくは１０〜５０ｎｍ、最大粒径１５０ｎｍ、
好ましくは１００ｎｍのものを用いることが好ましい。
ＴｉＢ₂ 粉末、Ｃｒ粉末、ＣｒＢ粉末及びＴｉＣ粉末の
平均粒径を１〜１５μｍとするのは、それぞれ平均粒径
が１μｍ未満であると、ＴｉＢ₂ 粒子、Ｃｒ粒子、Ｃｒ
Ｂ粉末及びＴｉＣ粉末の表面酸化及び凝集が著しくなり
焼結性が低下するためである。また、ＴｉＢ₂ 粉末、Ｃ
ｒＢ粉末及びＴｉＣ粉末の平均粒径が１５μｍを超える
と、焼結の駆動力が小さくなり焼結性が低下するためで
ある。Ｃｒ粉末の平均粒径が１５μｍを超えると、多く
の亀裂を粒内に有したＣｒＢの粗大粒子が焼結体内に生
成し、焼結体の強度を低下させるためである。更に、Ｃ
粉末の平均粒径を１０〜１００ｎｍとするのは、平均粒
径が１０ｎｍ未満であると炭素粒子の表面酸化及び凝集
が著しくなり焼結性が低下し、一方、平均粒径が１００
ｎｍを超えると焼結の駆動力が小さくなり焼結性が低下
するためである。上記の原料ＴｉＢ₂ 粉末、Ｃｒ粉末、
ＣｒＢ粉末及びＴｉＣ粉の最大粒径を３０μｍとするの
は、最大粒径が３０μｍを超えると焼結の駆動力が小さ
くなり焼結性が低下し、粗大粒子として焼結体内に残存
することとなり、結果として焼結体の強度を低下させる
ことになるためである。また、Ｃ粉末の最大粒径を１５
０ｎｍとするのは、焼結の駆動力が小さくなり焼結性が
低下し、粗大Ｃ粉末として焼結体内に残存することとな
り、結果として焼結体の強度を低下させることになるた
めである。

【００１３】上記のように平均粒径等を調整したＴｉＢ
₂ 、Ｃｒ及びＣ、必要に応じてＣｒＢ、ＴｉＣの原料粉
末を、目的とする焼結体の複合セラミックスの成分比率
となるように配合する。各原料粉末等を配合した混合粉
末を、要すればボールミル等により湿式粉砕後、必要に
応じて一般的に用いられるバインダーや分散剤を添加し
造粒する。その後、所望のルツボ形状に、通常、２０〜
１５０ＭＰａの圧力で金型成形またはＣＩＰ成形し、更
に要すれば加工した後、アルゴンガス等の不活性雰囲気
中または水素ガス等の非酸化性雰囲気中で常圧焼結す
る。焼結は１７００〜２１００℃、好ましくは１８００
〜２０００℃で行うことが好ましい。焼結温度が１７０
０℃未満では、気孔率が上記範囲から外れるためルツボ
の強度が低下する。また、２１００℃を超えると、生成
したＣｒＢ及び必要に応じて添加されたＣｒＢが熱分解
して所定の複合セラミックスが得られないためである。
なお、本発明のＮｉ蒸着用ルツボは、Ｎｉ金属単体また
はＮｉを主成分とするＮｉ合金を溶融し、蒸着させる目
的で形成されたルツボではあるが、蒸着装置中へ酸素や
窒素等の反応ガスを送り込み、Ｎｉ金属単体またはＮｉ
を主成分としたＮｉ合金を酸化物や窒化物等に変化させ
て蒸着させるルツボとしても利用することができる。ま
た、当然、Ｎｉ以外の成分を主成分とする金属の蒸着用
としても用いることができる。本発明のルツボを形成す
る複合セラミックスは、耐熱衝撃性に優れ、電子ビーム
蒸着やプラズマ蒸着時の急激な温度の昇降変化でのルツ
ボの割れを防止できるが、更に、この複合セラミックス
を電子ビーム蒸着装置等の銅製ハース内に蒸着用ルツボ
を設置する敷板として使用してルツボのライフを向上さ
せることもできる。

【００１４】

【実施例】以下、本発明を実施例に基づき更に詳細に説
明する。但し、本発明は下記実施例により制限されるも
のでない。（ルツボの調製）実施例１〜２ＴｉＢ₂ 粉末（純度９８％以上、平均粒径８．０μｍ、
最大粒径２５μｍ）、Ｃｒ粉末（純度９９％以上、平均
粒径６．０μｍ、最大粒径２０μｍ）、炭素粉末（純度
９９．５％以上、平均粒径３０ｎｍ、最大粒径１２０ｎ
ｍ）、ＣｒＢ粉末（純度９８．５％以上、平均粒径６．
５μｍ、最大粒径２０μｍ）及びＴｉＣ粉末（純度９
８．５％以上、平均粒径５．５μｍ、最大粒径１８μ
ｍ）を、下記反応式（１）で反応が進行するものとし、
得られる焼結体が表１に示したＴｉＢ₂ 、ＣｒＢ及びＴ
ｉＣの組成比率となるように、それぞれの配合量を算出
して配合して混合粉末を得た。なお、実施例１において
は上記ＴｉＢ₂ 、Ｃｒ及びＣの原料粉末のみを配合して
混合粉末を調製し、実施例２においては同様に上記Ｔｉ
Ｂ₂ 、Ｃｒ及びＣを混合し、更に、成分調整のために所
定量のＣｒＢ及びＴｉＣ粉末を添加した。ＴｉＢ₂ ＋Ｃｒ＋Ｃ（＋ＣｒＢ＋ＴｉＣ）→ＴｉＢ₂ ＋ＣｒＢ＋ＴｉＣ (1) 混合粉末をボールミルを用いて湿式粉砕後、所定量のバ
インダ、分散剤を添加し、スプレードライヤを用いて造
粒した。この造粒粉を用いてルツボ成形用金型に充填
し、５０ＭＰａにて加圧成形した。次に、得られた成形
体を脱脂処理してバインダ、分散剤及び滑剤等を加熱除
去した後、アルゴンガス雰囲気中、無加圧状態で１９０
０℃で２時間保持し、ＴｉＢ₂ を主成分とする図１に示
した形状の外径（Ｄ）３０ｍｍφ、内径（ｄ）２４ｍｍ
φ、外底部曲率半径（Ｒ）７ｍｍ、内底部曲率半径
（ｒ）５．５ｍｍのＮｉ金属蒸着用ルツボをそれぞれ３
個ずつ作製した。

【００１５】比較例１平均粒径１８μｍ、最大粒径４２μｍのＴｉＢ₂ 粉末を
使用した以外は、実施例１と全く同様にして表１に示し
た成分組成の３個のルツボを作製した。

【００１６】比較例２平均粒径２２μｍ、最大粒径４５μｍのＣｒ粉末及び平
均粒径５０ｎｍ、最大粒径２００ｎｍのＣ粉末使用した
以外は、比較例１と全く同様にして表１に示した成分組
成の３個のルツボを作製した。

【００１７】比較例３〜７表１に示した成分組成となるように原料粉末を調整した
以外は、実施例２と全く同様にしてそれぞれルツボを３
個ずつ作製した。

【００１８】（複合セラミックス製ルツボの特性）上記
の実施例及び比較例で得られた各組成のルツボ１個の一
部を粉砕し、粉末Ｘ線回折法により結晶相の同定を行っ
た結果、原料粉末のＣｒ粉末とＣ粉末は認められず、Ｔ
ｉＢ₂ 、ＣｒＢ及びＴｉＣのみが同定された。また、Ｉ
ＣＰ（アルゴンプラズマ発光分光分析）法及び原子吸光
分析法により元素定量分析を行い、その結果を表１に示
した。更に、アルキメデス法により開気孔率を測定し、
オートピクノメータを用いて真比重を測定後、下記式
（２）により閉気孔率を算出し表１に示した。閉気孔率（％）＝１００−かさ比重／真比重×１００（２）得られたルツボの底部より、約直径２０ｍｍφ×３ｍｍ
形状の試料を作製し四探針法抵抗率計（三菱油化（株）
製、商品名：ロレスタＡＰ）を用い、比抵抗Ω・ｃｍを
測定した。その結果を表１に示した。

【００１９】

【表１】

【００２０】（Ｎｉ蒸着試験によるルツボ評価）また、
残りの各ルツボを、図３の模式的断面説明図に示したよ
うな電子ビ−ム蒸着装置の水冷銅製ハース内にそれぞれ
配置し、電圧１０ｋＶ、出力１８ｋＷの条件でＮｉ金属
（純度９９．９９％）をガラス基板上に蒸着する蒸着試
験を繰り返し実施した。蒸着試験後の各ルツボについ
て、下記の評価項目〜についてそれぞれ次のように
して測定した。それらの結果を表２に示した。耐食性：ルツボ内面部とＮｉとの界面との反応につい
て、反射顕微鏡により反応生成物の有無、浸食量及び浸
潤量を確認した。不純物量：蒸着終了後のルツボ内に残存したＮｉ中の
不純物量を酸溶解後に、原子吸光分析法により測定し
た。ライフ：上記の蒸着条件で繰り返し蒸着処理を行い、
ルツボの割れ、またはルツボ材料とＮｉとの反応により
同一条件にて蒸着できなくなった時点をライフエンドと
して、それまでの試験回数で示した。この場合、比較例
２で得られたルツボは２回の蒸着処理を行うことができ
たが、比抵抗が高く蒸着が安定しにくかった。Ｎｉ蒸着膜厚分布：ライフエンド直前の蒸着時におけ
るガラス基板上のＮｉ蒸着膜厚の分布を、超音波探傷装
置を用いて測定し、厚さのばらつきを％で示した。

【００２１】（耐久性試験）また、上記実施例１で得ら
れた各ルツボを上記蒸着試験と同様の電子ビーム蒸着装
置のＣｕ製ハース内に配置し、Ｎｉ金属をルツボ内に投
入しない以外は同一の条件で電子ビームを２０秒間照射
し、照射後１０分間そのままの状態で放置するという操
作をルツボが破損する（割れる）まで繰り返し行った。
その結果、８回までは繰り返し蒸着条件下に耐えた。

【００２２】比較例８〜９図２に示した形状の外径２５ｍｍφ、内径２０ｍｍφ、
高さ２５ｍｍ、底部厚さ５ｍｍの上部開口円筒容器のル
ツボを、従来法と同様にＭｏ及び黒鉛で作製した。上記
実施例１と同様に開気孔率、閉気孔率及び比抵抗を測定
し、表１に示した。また、実施例１と同様に各評価項目
について確認、測定し、その結果を表２に示した。

【００２３】

【表２】

【００２４】蒸着試験後の実施例１、比較例８及び比較
例９のルツボをそれぞれ中央部付近で切断後、研磨・ラ
ップした。その断面を顕微鏡で拡大（×５）観察した拡
大断面図を、それぞれ第４図（ａ）、第４図（ｂ）及び
第４図（ｃ）に示した。この結果、第４図において、本
発明の実施例１のルツボは、殆ど侵食されることなくル
ツボ壁１は当初の形状を保持し、Ｎｉ金属２の浸潤もな
く、内表面にＮｉの沈着が観察される程度であることが
分かる。一方、Ｍｏ製ルツボ及び黒鉛製ルツボは、底部
が侵食されると同時に、ルツボ肉厚内部にＮｉが浸潤し
ていることも分かる。

【００２５】比較例１０〜１２実施例１と同一の形状に、９９％以上の高純度品で且つ
理論密度比９８％以上のＡｌ₂ Ｏ₃ 、９９％以上の高純
度品で且つ理論密度比９８％以上のＭｇＯ及び前記特公
昭５８−２２６０号公報で提案されたＢＮ−ＴｉＢ₂ −
ＡｌＮ材（ＢＮ（窒化ホウ素）４５重量％、ＴｉＢ₂ ４
５重量％、ＡｌＮ（窒化アルミニウム）１０重量％にな
るようにホットプレス法を用いて作製）でそれぞれルツ
ボを作製し、上記実施例１のルツボの耐久性試験と同様
に耐久性について試験した。その結果を表２に示した。
なお、これら３種類のルツボとＣｕ製ハース間はＷ製の
直径１ｍｍφの細線を用いてアース処理した。

【００２６】上記実施例及び比較例から明らかなよう
に、本発明のＴｉＢ₂ を主成分としたＮｉ蒸着用ルツボ
は、導電性がよく、且つ耐熱衝撃性及び耐食性にも優
れ、Ｎｉ蒸着に用いた場合にばらつきのないＮｉ蒸着膜
が得られることが分かる。また、耐久性も高く、電子ビ
ーム等の厳しい条件下においても繰り返し使用できるこ
とが分かる。一方、ＴｉＢ₂ 系セラミックスであって
も、本発明の複合セラミックス組成と異なる場合には、
強度不足や、比抵抗が高くなり、ライフが短くなった
り、膜厚の分布が不均一または浸潤によりライフが低下
することが分かる。また、従来法によるルツボは得られ
るＮｉ蒸着膜の均一性が低く、また、侵食され耐久性が
低いことが分かる。

【００２７】

【発明の効果】本発明のＴｉＢ₂ を主成分とした複合セ
ラミックスにより形成されるＮｉ蒸着用ルツボは、導電
性に優れているためルツボ内に溶融保持するＮｉまたは
Ｎｉを主成分とするＮｉ合金が帯電することがなく、ま
た、溶融Ｎｉ金属等に対する耐食性に優れ、且つ高耐熱
衝撃性であり、安定したＮｉ蒸着処理を行うことがで
き、形成されるＮｉ蒸着膜も均一で良好なものとなる。
また、本発明のＮｉ蒸着用ルツボは常圧焼結法で所望形
状に安価に製造でき、また、従来のものに比し、高寿命
化が可能であり、優れた蒸着膜も提供でき、工業的に極
めて有用である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例で使用したＮｉ蒸着用ルツボの
断面説明図

【図２】本発明の比較例で使用したルツボの断面説明図

【図３】本発明の実施例で使用した電子ビ−ム蒸着装置
の水冷銅製ハース電子ビーム装置の模式的断面説明図

【図４】本発明の実施例及び比較例のＮｉ蒸着試験によ
るルツボ評価に用いた後の各ルツボの断面拡大図（×
５）であり、（ａ）は本発明の複合セラミックス製ルツボ断面拡大図（ｂ）はＭｏ製ルツボ断面の拡大図（ｃ）は黒鉛製ルツボ断面の拡大図

【符号の説明】

１ルツボ壁２Ｎｉ金属

フロントページの続き (72)発明者沖山泰治愛知県刈谷市小垣江南藤１番地東芝セラミックス株式会社刈谷製造所内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】二ホウ化チタン（ＴｉＢ₂ ）８０〜９５
重量％、ホウ化クロム（ＣｒＢ）２．５〜１７．５重量
％、炭化チタン（ＴｉＣ）２．５〜１７．５重量％を含
有してなり、且つ、比抵抗が１〜８×１０^-5Ω・ｃｍで
ある複合セラミックスにより形成されることを特徴とす
るＮｉ金属蒸着用ルツボ。
【請求項２】前記セラミックスが、開気孔率が５％以
下で、且つ、閉気孔率が５〜１５％である請求項１記載
のＮｉ金属蒸着用ルツボ。
【請求項３】前記セラミックスを構成する所定の原材
料をルツボ形状に成形し、常圧焼結してなる請求項１ま
たは２記載のＮｉ金属蒸着用ルツボ。