JP3781154B2 - 真空蒸着装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、真空蒸着装置に関しより詳しくは、斜め蒸着式の真空蒸着装置のるつぼ設置位置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
金属薄膜を成膜するために、真空蒸着装置が実用化されている。とくに、金属薄膜型磁気記録媒体（いわゆる蒸着テープ）を製造するために、斜め蒸着式の真空蒸着装置が用いられており、生産に活用されている。最近の記録密度の進歩にともない蒸着テープの需要が増大してきているが、真空中で行うというバッチ式生産のため生産性向上が急務となっている。
【０００３】
このような状況のもと、蒸着効率向上について検討がなされている。たとえば、特公昭６０−１４４０８号では、蒸発源の蒸着面の中心に立てた法線と円筒状キャンの回転軸を一致せずにずらした状態になるように蒸発源を配することが示されている。しかし、るつぼ位置がほぼ入射角３０度の鉛直線下に位置しており、ディジタルビデオ等に求められる電磁変換特性を満足させる高入射角（最小入射角５０〜６０度）での蒸着では非常に材料効率が悪かった。とくに、るつぼ位置をほぼ入射角３０度の鉛直線下に位置し、最小入射角を５０度で蒸着した場合には、蒸着材料の有効に使用される蒸着効率は、およそ５％程度であり、残りの９５％は廃材として回収されていた。また一番成膜レートが高くなる、るつぼ鉛直線上に入射角制御用のシャッター及びマスクが位置するために、長時間蒸着すると堆積した蒸着材料が再溶解し液化して、るつぼ付近に落下する。このため、るつぼ鉛直線上を覆う様な配置の設備では、長時間の蒸着が困難であった。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、高入射角度での蒸着においても、蒸着効率が低下せず、長時間の成膜が可能となる装置を得ることにある。
【０００５】
【発明を解決するための手段】
このような課題は、以下の本発明によって達成される。すなわち本発明は、真空容器内で電子銃により発生した電子ビームにより、蒸着るつぼ内の蒸着材料を蒸発させて、これを被蒸着材料に蒸着させる真空蒸着装置において、蒸着材料を収容するるつぼ位置を、所望の最小入射角と最大入射角のほぼ中央鉛直線下に位置するように設置することを特徴とする真空蒸着装置にある。
【０００６】
また、蒸着材料を収容するるつぼ位置を、所望の最小入射角と最大入射角のほぼ中央鉛直線下に対して、±２０ｍｍ以内に設置することによって課題の解決を容易にすることが可能となる。
【０００７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の具体的構成について、図１の真空蒸着装置を例に用いて詳細に説明する。
【０００８】
図１に示される斜め蒸着装置１０１では、真空槽１１０中において、排気口１０８を経て真空ポンプ（図示せず）に接続されて真空状態に保たれ、この真空槽内で長尺フィルム状の非磁性基体１０２を供給ロール１０３から繰り出し、回転する冷却ドラム１０４の表面に添わせて搬送しながら、遮蔽板（マスク）１９１を用いて蒸着角度を決定し、定置されたるつぼ１０５中の強磁性金属１５０表面に電子銃１０６からの電子ビーム１０６Ｂを照射して斜め蒸着を行なうことにより、前記非磁性基体１０２上に強磁性金属薄膜を形成する。また、金属が溶けるまでの間はシャッター１９３によって非磁性基体への金属の付着を防止する。このような金属の蒸着に際して、ガス供給装置１９４から蒸着金属にガスが幅方向に均一となるように供給される。このようにして強磁性金属薄膜が形成された非磁性基体１０２は、巻き取りロール１０７に巻き取られる。
【０００９】
蒸着材料を収容する、るつぼ位置は、所望の最小入射角と最大入射角のほぼ中央鉛直線下に位置するように設置される。そのとき蒸発源の湯面とドラムの蒸着面との平均距離はほほ一定とする。
【００１０】
蒸発源を点として考えられる場合、ある時間内に蒸発した全質量をＭとすると蒸発源から距離ｒだけ離れ蒸発分子の方向と法線がθだけ傾いた面の単位面積に付着する量ｍは、ｍ＝（ｓ×Ｍｃｏｓθ）／４πｒ²によって求められる。実際には、ｃｏｓθをｃｏｓ²θに近似したほうが、実際の蒸発分子の分布を的確に表現していることがよく知られている。この式から蒸発速度は、るつぼ鉛直線上が最も大きく、水平方向に中心からそれるほど、その蒸発速度は小さくなる。
【００１１】
本発明により、蒸着材料を収容するるつぼ位置を、所望の最小入射角と最大入射角のほぼ中央鉛直線上に位置するように設置することで、最大蒸発速度である、るつぼ鉛直線上の蒸気を有効に使用し、るつぼから蒸発材料を最も効率よくフィルムに被着させること可能になる。
【００１２】
るつぼ位置の上下方向は、なるべく近い方が望ましいが、フィルムに対する熱負荷を防ぐ意味で、最低限２００ｍｍ以上の距離をとることが望ましい。
【００１３】
使用される、るつぼは、固定式でも可動式でも良く、また蒸発材料の金属が溶解した後に、所望の位置に移動させる手段を設けても良い。
【実施例】
以下、本発明の具体的実施例を示し、本発明をさらに詳細に説明する。
【００１４】
図１に示される構成の斜め蒸着装置を用いて、厚さ７μｍのポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）フィルムからなる非磁性基体１０２上に、強磁性金属薄膜を形成した。平均の最小入射角θｍｉｎ．を５０度、るつぼの湯面とドラム１０４の蒸着面の平均距離を約３００ｍｍ、蒸着部の幅を５００ｍｍとした。
【００１５】
（実施例１）
まず、真空槽内を排気し、槽内の圧力を１０^-5Ｔｏｒｒに保った。るつぼには、酸化マグネシウム製のものを用い、電子銃のパワーは１２０ｋＷとした。ガス供給ノズルは幅方向長さで６００ｍｍであり、蒸着時に酸素主成分のガスを供給した。また、蒸着時の目標膜厚は２００ｎｍとして蒸着を行った。
【００１６】
るつぼ位置は、最小入射角５０度と最大入射角のほぼ中央鉛直線下を基準とし、そこから電子銃側にＸｍｍ移動した場合をプラスＸｍｍ、反対方向に移動した場合をマイナスＸｍｍとして表示した。るつぼの湯面１５０中心とドラム１０４の最小入射角位置までの距離は約３００ｍｍ一定になるように保った。
【００１７】
【表１】
るつぼ位置による成膜効率

【００１８】
最小入射角を５０度として成膜した場合、特公昭６０−１４４０８号公報に記載されている、るつぼ位置（最小入射角３０度の鉛直線下）では、蒸着効率（使用量に対しフィルムに成膜された量の比）が５％であった。
【００１９】
これに対し、水平方向に約１５０ｍｍ、上方向に１００ｍｍ移動させ、最小入射角と最大入射角のほぼ中央鉛直線下に位置させた場合、その時の蒸着効率は、約３５％と約７倍に向上した。許容範囲は±２０ｍｍであり、この場合には蒸着効率３０％と蒸着時間２５０分が確保できた。
【００２０】
【発明の効果】
満足すべき電磁変換特性を得ながら、蒸着効率を大幅に改善することが可能になった。また長時間の磁性膜成膜が可能になった。
【図面の簡単な説明】
【図１】蒸着装置を説明するための模式図である。
【図２】本発明と従来技術のるつぼ位置関係を示す図である。
【図３】本発明のるつぼ位置を示す図である。
【図４】従来例のるつぼ位置を示す図である。
【符号の説明】
１０１ 斜め蒸着装置（真空槽）
１０２ 非磁性基体
１０３ 供給ロール
１０４ 冷却ドラム
１０５ るつぼ
１５０ 溶湯
１０６ 電子銃
１０６Ｂ 電子ビーム
１０７ 巻き取りロール
１０８ 排気口
１１０ 真空槽
１９１ 遮蔽板（マスク）
１９３ シャッター
１９４ ガス導入口

Claims (1)

1. 真空容器内において電子銃により発生した電子ビームにより蒸着るつぼ内の蒸着材料を蒸発させ、該蒸着材料を被蒸着材料に蒸着させる真空蒸着装置であって、るつぼの位置を冷却ドラム表面における蒸着角度が最小入射角で蒸着される位置の鉛直線下と最大入射角で蒸着される位置の鉛直線下の間であって、それらの鉛直線の中央に位置するように設置することを特徴とする真空蒸着装置。

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