JP3103676B2 - 真空蒸着方法 - Google Patents

真空蒸着方法

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JP3103676B2 JP04194526A JP19452692A JP3103676B2 JP 3103676 B2 JP3103676 B2 JP 3103676B2 JP 04194526 A JP04194526 A JP 04194526A JP 19452692 A JP19452692 A JP 19452692A JP 3103676 B2 JP3103676 B2 JP 3103676B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は金属の蒸着方法に関し、
特にCoまたはCo合金の蒸着方法に関する。
【0002】
【従来の技術】真空室内において、電子銃から電子ビー
ムを発生させ、これをレンズにより絞ってスポットと
し、るつぼ内に収容された蒸発すべき金属に衝突させ
れを溶解させ、溶解した高温度金属から金属蒸気を蒸
発させて基体に蒸着させる方法が行われている。このよ
うな技術は特公平3−41897号、特公平3−383
40号、特開昭59−178626、特開平3−126
823号等に記載されている。
【0003】このような電子銃を使用する真空蒸着装置
では、電子銃から出た高エネルギー電子ビームをるつぼ
に向けて直進させる。るつぼは通常基体の幅方向に細長
く延びた長方形をしており、電子ビームはるつぼの金属
表面をほぼ均一に加熱する目的で偏向磁界または電界の
作用下にるつぼの長さ方向に走査される。例えば、斜め
配向型の蒸着金属磁気記録媒体を製造する場合には、C
oまたはCo合金金属を数十cmの長さの高純度マグネ
シア(MgO)製のるつぼ(ボート)に収容し、電子銃
から最大30kV程度の加速電圧で電子ビームをるつぼ
に向けて直進させて金属に衝突させる。その際に、電子
ビームをるつぼの長さ方向に(場合により更に幅方向に
も)走査させて金属を均一に加熱する。
【0004】このような従来の蒸着方法では、蒸着金属
の基体への十分な接着強度が確保できず、十分な耐久性
のある蒸着膜を提供できない。その原因は、電子ビーム
の電力を約120〜150kW(30kVで4〜5A程
度)以上にすると、溶融金属表面から金属蒸気と共に飛
び出す電子と電子銃からの電子が互いに反発して電子の
収束ができず、実効電力を約100kW以上には出来
ず、蒸気速度を十分に向上させることができなかったか
らである。なおここに実効電力とは蒸発速度が電子銃の
電力に依存して変化する範囲の電力である(例えば、1
00〜150kW加えても蒸発速度が変化しない場合、
最大実効電力は100kWである)。
【0005】この問題は、蒸発すべき金属を収容する細
長いるつぼ、及び前記るつぼ内に指向する電子ビームを
発生させるための電子銃を具備した真空蒸着装置を使用
した蒸着方法において、前記電子銃を150〜300k
W(実効電力120〜240kW)で駆動し、前記電子
銃が放出する電子ビームの軸線を前記長方形るつぼの中
心と前記開口の中心を結ぶ軸線とをほぼ直角に交差して
配置し、前記電子ビームを磁界によりほぼ直角に偏向し
て前記るつぼ内に結像させることにより解決できる。
【0006】このような装置は、より具体的には、蒸発
すべき金属を収容する細長いるつぼ、前記るつぼ内に指
向する電子ビームを発生させるための電子銃、前記るつ
ぼに対向して設けられた回転ドラム、前記回転ドラムの
面に沿ってプラスチック基体を送るための供給及び巻取
り手段、前記回転ドラムの面に沿って設けられ一部が前
記るつぼに対向した開口を有するマスク、及び前記マス
クを開閉するためのシャッタ部材よりなる真空蒸着装置
において実現できる。このような蒸着装置は、例えばC
oまたはCo合金をポリエステル(PET等)に斜め蒸
着して斜めの異方性を有する磁気記録媒体を製造するの
に使用できる。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】しかし、電子銃を大電
力化すると、シャッタまたはマスクのうちの前記るつぼ
側にある部材に付着した蒸着金属は液滴となって滴り落
ち、るつぼの外部の各種部材、例えば搬送系等に付着し
て蒸着作業の続行を不可能にする。また、シャッタまた
はマスクのうちの前記るつぼ側にある部材に付着した蒸
着金属の液滴のたれ落ち箇所はランダムに生じる。した
がって、垂れ落ちをまったく生じさせないか、より好ま
しくは垂れ落ち箇所を一部に局限して、垂れ落ちた液滴
がるつぼに帰還するようにすることが望ましい。
【0008】
【課題を解決するための手段】本発明は、真空容器内に
配置された細長いるつぼに蒸着すべき金属を収容し、前
記金属に実効電力120〜240kWで駆動される電子
銃から指向される電子ビームを衝突させて前記金属を蒸
発させ、前記るつぼに対向して設けられた回転ドラムの
面に沿って送られるプラスチック基体に、前記るつぼに
対向した開口を有するマスクを通して前記蒸発させた金
属を蒸着する蒸着方法において、前記マスクを開閉する
ためのシャッタが、前記マスクの前記開口の前記るつぼ
側又は前記回転ドラム側に設けられ、前記シャッタ及び
マスクのうちるつぼ側にあるものを0℃以下の冷媒で冷
した状態で前記蒸着を実行することを特徴とする。こ
のようにすれば、シャッタ等に付着する蒸着金属は冷却
されて垂れ落ちを生じない高粘度になる。
【0009】シャッター等に付着した金属をるつぼに還
流させ得るならば、効率が上がるからより好ましい。こ
れを達成するには、るつぼの上方に相当する部分の冷却
を緩め、その他の部分を0℃以下の冷媒で冷却すれば良
い。
【0010】このようなシャッタ等の冷却は、シャッタ
等の内部または裏面に蛇行する冷媒通路を設けて冷媒を
流すことにより行うことができる。
【0011】
【実施例】以下図面を参照して本発明の実施例を詳しく
説明する。図1は本発明の蒸着装置1を示す。ただし図
示の部分は図示しない真空チャンバーに収容されてお
り、所定の排気装置を有するものとする。3は矢印の方
向(またはその逆方向)に回転する回転ドラムで、蒸着
基体を構成するポリエステル等の基体フィルム5がその
周りにかけ通され、繰り出しロール9から回転ドラム
3の周面を通って巻き取りロール7に巻き取られる。回
転ドラム3に近接して一部が開口したマスク11が設け
てあり、蒸着金属が所定の角度以外ではフィルム5に蒸
着しないようにしている。マスク11の外面(または内
面)に沿ってシャッタ13が設けてあり、蒸着の初期及
び終期に矢印の方向にスライドしてマスク11の開口を
遮蔽することにより不要な蒸着を防止する。マスク11
の開口の寸法は回転ドラム3の軸線方向にはフィルム5
上に所定の蒸着幅が得られるように、また回転ドラムの
周方向にはフィルム上に所定の蒸着角度θが得られるよ
うに選択する。
【0012】マスク11の開口に対向して高純度マグネ
シア(MgO)製等のるつぼ15が配置され、その内部
に蒸着すべき原料金属17が装入されている。るつぼ1
5は必要な蒸着幅を得るのに十分なだけ回転ドラム3の
軸線方向に細長く伸びている。るつぼ15は所定の蒸着
角度θ(マスクの開口内の位置により若干変動する)が
得られるように配置される。るつぼ15に装入した原料
金属17は電子銃19から放出される電子ビーム21に
より加熱される。電子銃19の電子ビーム21の放出は
るつぼ15とマスク11の開口を結ぶ線に対してほぼ9
0度をなす方向に行う。この電子ビームは図示しない適
当なコンデンサレンズ、収束レンズ、及び偏向コイルに
よる磁界23の作用により約90度曲げられると同時に
小スポット状に収束されて原料金属17に衝突する。実
験によると、図1の鎖線位置に配置された従来の直進型
電子銃19’に比較して、大幅な電力増大が達成できる
ことが分かった。
【0013】最小入射角度θminは用途により最適角
度は異なるが、特に磁気記録媒体としてCo、またはC
o−Ni合金をポリエチレンテレフタレート等のポリエ
ステル等の基体フィルムに斜め蒸着して、磁化容易方向
を基体に対して斜めにしたい場合には、最小入射角θm
inを10°〜60°、好ましくは20°〜50°とす
る。
【0014】この構成によると、電子銃19を電力
300kWまでの値で駆動した時最大240kW程度の
実効電力が得られることが分かった。なお上限300k
Wを越えるとるつぼ15内の溶融金属が激しく踊り、
均一な蒸着が期待できなくなる。先に述べたように、こ
の値は従来の直進型電子銃(図1に鎖線で表示した電子
銃19’)では到底不可能であった。このため、蒸着膜
の基体への結合力(接着性)が向上し、例えば磁気記録
媒体の磁気ヘッドやガイド部分との接触・摩擦による摩
耗、剥離が減少し、耐久性が向上する。
【0015】上記のように接着性の向上のほか、更に、
プラスチック基体の走行速度を従来の100m/min
程度であったものを、最大250m/minの移動速度
に出来、製造を迅速化できる。
【0016】図1の装置において、平均の最小入射角θ
min を30度、るつぼの液面と回転ドラム3の蒸着面の
平均距離を約300mm、マスクの開口幅を500mm
とし、真空チャンバーを1×10-5Torrに排気し、
厚さ7μmのポリエチレンテレフタレートフィルム(P
ET)を100〜250m/minで走行させ、Co−
Ni合金(80:20)のペレットをるつぼ15に間欠
供給しながら、電子銃19の駆動電力40kV×(3〜
5A)=120〜200kWで溶解し、蒸着を行い、電
子銃電力を一定に保ちながらフィルム搬送速度を調整し
て蒸着膜厚を例えば約1800Åに調整する。また蒸着
時に導入する酸素主成分のガス量も適宜調整して同等の
磁気特性が得られるように成膜する。
【0017】電子銃の電力が増加し、実効電力が大きく
なると、蒸発した金属蒸気は高温度であり、図1にdで
示したようにるつぼに最も近い部分においてシャッタ
(マスクの外面側にあるとき。内側にある時にはマス
ク)の表面に付着し、やがて垂れ落ちを生じることが分
かった。金属液滴がるつぼの外に落ちるとるつぼの支持
構造物、搬送系等に付着してそれらの機能を阻害してし
まう。したがって、(1)垂れ落ちが生じないような条
件で蒸着を行うか、(2)垂れ落ちがるつぼ内に限定さ
れるような条件で蒸着を行うかの対策が考えられる。
【0018】本発明では、図2〜3に示すようにシャッ
タ13の内部に、0℃以下の冷媒冷却することを特徴
とする。すなわち、シャッタ13は2枚の円弧状に湾曲
した金属板の間に金属パイプを入口33、分配管27、
多数の平行な管31、収集管29、出口35の順にめぐ
らす。25はマスク11の開口側のエッジである。冷媒
はシャッタの開口の反対側から開口側に流れてくる間に
温められる。この冷媒による冷却が蒸着金属(磁性薄膜
を形成する場合にはCoまたはCo合金)を凝固させる
に十分な程度であればたれ落ちを防止できる。また、冷
媒の供給温度または供給量を調整するならばシャッタの
開口側のエッジ近傍のみに垂れ落ちを生じるように調整
できる。この調整を垂れ落ちが丁度るつぼ内になるよう
に定めるならば、冷媒をより有効に利用しながら原料金
属回収ができることになり、プロセスの効率が上がる。
【0019】例えば、蒸発すべき金属がCoまたはCo
合金であるばあいには、電子銃の実効出力をP(k
W)、るつぼの液面の表面積をS(m2 )、るつぼの液
面からシャッタ(マスクがるつぼ側にある時はマスク)
の最近接点までの距離をd(m)としたとき、P/(S
・d)>11030では電子銃が大電力化し、シャッタ
(またはマスク)に付着した蒸着金属は液滴となって滴
り落ちるが、本発明によって、冷却を行えば垂れ落ちが
生じないかあるいは、垂れ落ちをるつぼ内に局限でき
る。
【0020】
【発明の効果】以上のように、本発明によると、シャッ
タまたはマスクのうちるつぼ側のものを0℃以下の冷媒
により冷却することにより蒸着金属がマスク等に付着す
ることによる垂れ落ちを防止でき、あるいは垂れ落ちが
生じても確実にるつぼ内に回収することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明を実施するための蒸着装置の実施例を示
す図である。
【図2】本発明のシャッタを示す平面図である。
【図3】本発明のシャッタを示す正面図である。
【符号の説明】
1:蒸着装置 3:回転ドラム 5:基体フィルム 7:巻き取りロール 9:繰り出しロール 11:マスク 13:シャッタ 15:るつぼ 17:原料金属 19:電子銃 21:電子ビーム 23:偏向磁界 25:エッジ 27、31、29:冷却管 33:入口 35:出口
フロントページの続き (72)発明者 大塚 俊幸 東京都中央区日本橋一丁目13番1号ティ ーディーケイ株式会社内 (72)発明者 宮崎 真司 東京都中央区日本橋一丁目13番1号ティ ーディーケイ株式会社内 (56)参考文献 特開 昭62−17176(JP,A) 特開 平1−263263(JP,A) 特開 昭62−71029(JP,A) 特開 昭62−185871(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) C23C 14/00 - 14/58

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 真空容器内に配置された細長いるつぼに
    蒸着すべき金属を収容し、前記金属に実効電力120〜
    240kWで駆動される電子銃から指向される電子ビー
    ムを衝突させて前記金属を蒸発させ、前記るつぼに対向
    して設けられた回転ドラムの面に沿って送られるプラス
    チック基体に、前記るつぼに対向した開口を有するマス
    クを通して前記蒸発させた金属を蒸着する蒸着方法にお
    いて、前記マスクを開閉するためのシャッタが、前記マ
    スクの前記開口の前記るつぼ側又は前記回転ドラム側に
    設けられ、前記シャッタ及びマスクのうちるつぼ側にあ
    るものを0℃以下の冷媒で冷却した状態で前記蒸着を実
    することを特徴とする、真空蒸着方法。
  2. 【請求項2】 冷却はシャッタまたはマスクの内部に設
    けた蛇行通路に冷媒を流すことにより行われる請求項1
    に記載の真空蒸着方法。
  3. 【請求項3】 真空容器内に配置された細長いるつぼに
    蒸着すべき金属を収容し、前記金属に実効電力120〜
    240kWで駆動される電子銃から指向される電子ビー
    ムを衝突させて前記金属を蒸発させ、前記るつぼに対向
    して設けられた回転ドラムの面に沿って送られるプラス
    チック基体に、前記るつぼに対向した開口を有するマス
    クを通して前記蒸発させた金属を蒸着する蒸着方法にお
    いて、前記マスクを開閉するためのシャッタが、前記マ
    スクの前記開口の前記るつぼ側又は前記回転ドラム側に
    設けられ、前記シャッタ及びマスクのうちるつぼ側にあ
    るものを、前記るつぼの上方に位置した部分を除いて0
    ℃以下の冷媒で冷却した状態で前記蒸着を実行すること
    を特徴とする、真空蒸着方法。
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JP5248001B2 (ja) * 2006-09-13 2013-07-31 株式会社ミツバ 真空成膜装置および真空成膜方法
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