JP3529393B2 - 真空蒸着装置 - Google Patents

真空蒸着装置

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【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て
これを溶融させ、溶融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】高エネルギー電子ビー
ムを使用すると蒸着金属の接着製や磁気特性等は改善で
きるが、蒸着時間を長時間化することは困難であり、生
産性を阻害した。その理由は、高エネルギー電子ビーム
を使用すると金属蒸気の蒸発が活発化し、蒸着量が多く
なるため、マスク及びシャッタへの金属付着量が多くな
って厚く堆積し、シャッタの回転が阻害されるからであ
る。そのためシャッタやマスクの交換作業に時間と手間
がかかる。 【0008】したがって、本発明の目的はシャッタ及び
マスクへの金属の付着があるにも拘らず、蒸着作業を長
時間化できる真空蒸着装置を提供することにある。 【0009】 【課題を解決するための手段】本発明は、蒸発すべき金
属を収容する細長いるつぼ、前記るつぼに電子ビームを
指向させて溶融させるための実効電力120〜240k
Wで駆動される電子銃、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
口を有するマスク前記マスクを開閉するためのシャッ
、及び前記電子銃が放出する電子ビームの軸線を前記
細長い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、前記電子ビームを偏向磁界に
よりほぼ直角に曲げる偏向手段よりなる真空蒸着装置に
おいて、前記シャッタは前記ドラムの幅の2倍以上を有
し、前記シャッタはドラムの幅方向に送るための手段を
有することにより、蒸着を長時間化することができる 【0010】 【作用】 本発明の構成によると、回転ロールの幅方向
(回転ロールの軸線方向)にシャッタを広幅に構成した
から、蒸着金属がその下面に付着して限界厚さを越える
直前にシャッタを幅方向に移動させるだけで蒸着を続行
することができる。同様に、前記シャッタを選択的に作
働できる重畳した複数のシャッタ板より構成すると、蒸
着金属がその下面に付着して限界厚さを越える直前にシ
ャッタを他のシャッタに切り替えて蒸着を続行すること
ができる。また、マスクを回転シリンダ状に形成するこ
とにより、蒸着金属がその下面に付着して限界厚さを越
える直前に、マスクを回転させて清浄な面を出すことが
できる。 【0011】 【実施例の説明】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。酸素等のガスを導入するためにガス供
給ノズルをシャッタの13とマスク11の間に配置す
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。回転ドラムの面に沿って
移動する基体フィルムの幅Wは好ましくはるつぼを走査
する電子ビームの走査長lに対して上に述べた関係を有
するようにし、これにより蒸着膜の厚さを基体幅方向に
一定にすることができる。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。本発明ででは電子銃19の電子ビーム21
の放出方向はるつぼ15とマスク11の開口を結ぶ線に
対してほぼ90度をなす方向に電子ビーム21を放出す
る。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Co
−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としたい場合には、最小入射角θmi
n を10°〜60°、好ましくは20°〜50°とす
る。Co合金としては特公平3−41897号等に記載
されたものがある。 【0014】図1の装置の具体的な動作例を挙げると次
の通りである。平均の最小入射角θmin 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300
mm、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(PET)を100〜2
50m/minで走行させ、Co−Ni合金(80:2
0)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)=120〜2
00kWで溶融し、蒸着を行う。電子銃電力を電子銃電
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
膜厚を約1800Å等とする。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。 【0015】実施例1 図2〜3は、シャッタ13が回転ドラム3の2倍以上の
幅を有し、移動手段により回転ドラム3の幅方向(ドラ
ムに軸線方向)に移動させられる様に構成された例を示
す。ドラム3の下面側にはマスク11が配置され、その
下面に近接してシャッタ13がマスク13の開口を開閉
するように配置されている。更にマスクはシールド42
により金属蒸気から保護されている。シャッタ13は図
2に示したようにドラムの幅の倍以上の幅を有するよう
に形成され、アーム36により電磁クラッチ34に結合
され、このクラッチはカラー32に係脱される。このカ
ラーは親ねじ30と結合されている。この親ねじはモー
タ38により駆動される。蒸着作業の開始時のヒートア
ップではクラッチ34の結合状態でモータ38を作働し
てシャッタ13を閉鎖位置にする。蒸着の開始に当た
り、シャッタ13は解放位置に移動させる。蒸着作業の
経過により、シャッタ13の表面への蒸着金属の体積が
進んだらクラッチ34を非結合状態にし、モータ38を
作働してシャッタ13を矢印の方向に移動させ、新しい
面をドラム3のところへ位置付ける。次に、クラッチ3
4をカラーに結合してモータ38を回転すればシャッタ
の開閉ができる。 【0016】 【0017】 【0018】 【発明の効果】本発明の構成によると、蒸着を長時間化
できる。実施例1のように回転ロールの幅方向(回転ロ
ールの軸線方向)にシャッタを広幅に構成したから、蒸
着金属がその下面に付着して限界厚さを越える直前にシ
ャッタを幅方向に移動させるだけで蒸着を続行すること
ができる。同様に、実施例2のように、シャッタを選択
的に作働できる重畳した複数のシャッタ板より構成する
ことにより、蒸着金属がその下面に付着して限界厚さを
越える直前にシャッタを他のシャッタに切り替えて蒸着
を続行することができる。更に実施例3のように、マス
クを回転シリンダ状に形成することにより、蒸着金属が
その下面に付着して限界厚さを越える直前に、マスクを
回転させて清浄な面を出すことができる。
【図面の簡単な説明】 【図1】本発明を実施するための真空蒸着装置を示す側
面図である。 【図2】本発明の第1実施例のシャッタとその関連構造
を示す正面図である。 【図3】本発明の第1実施例のシャッタとその関連構造
を示す側面図である 【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 13’、13” シャッタ板 15 るつぼ 17 原料金属 19 電子銃 21 電子ビーム 23 偏向磁界 42 シールド板
───────────────────────────────────────────────────── 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 濱口 市哉 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62−71029(JP,A) 特開 昭53−26282(JP,A) 特開 昭59−59881(JP,A) 特開 平2−125867(JP,A) 特開 平4−321208(JP,A) 実開 昭60−18530(JP,U) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) C23C 14/00 - 14/58

Claims (1)

  1. (57)【特許請求の範囲】 【請求項1】 蒸発すべき金属を収容する細長いるつ
    ぼ、前記るつぼに電子ビームを指向させて溶融させるた
    めの実効電力120〜240kWで駆動される電子銃、
    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前記
    マスクを開閉するためのシャッタ、及び前記電子銃が放
    出する電子ビームの軸線を前記細長いるつぼの中心と前
    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、前記電子ビームを偏向磁界によりほぼ直角に曲げる
    偏向手段よりなる真空蒸着装置において、前記シャッタ
    は前記ドラムの幅の2倍以上を有し、前記シャッタはド
    ラムの幅方向に送るための送り手段を有する、真空蒸着
    装置。
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