JPH05182196A

JPH05182196A - 薄膜形成方法及びその装置と真空蒸着用るつぼ

Info

Publication number: JPH05182196A
Application number: JP35987391A
Authority: JP
Inventors: Yuichi Arizaka; 裕一蟻坂; Kenichi Sato; 研一佐藤; Kazunobu Chiba; 一信千葉
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 1991-12-27
Filing date: 1991-12-27
Publication date: 1993-07-23

Abstract

(57)【要約】【構成】真空蒸着用のるつぼ300 の内容積305 の底部側
の横断面積を上部開口側の横断面積よりも大きくした真
空蒸着方法と装置、及びるつぼ。また、蒸発源を振動さ
せたこと。【効果】蒸発レートの安定性を確保することができるの
で、得られた蒸着膜の膜質は良好であり、かつ連続蒸着
量も多くなる。また、インゴットチャージ量を増やせ、
上記の連続蒸着量の増大と相俟って生産効率を向上させ
ることができる。更に、蒸発量の差は実質的に生じず、
蒸発量を場所的に平均化して蒸気分布を改善することが
できるので、得られた蒸着膜の膜厚分布が小さくなり、
製品のばらつきが減少する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は薄膜形成方法及びその装
置と真空蒸着用るつぼに関し、例えば蒸着テープ等の金
属磁性薄膜を形成する際に好適な方法及びその装置と真
空蒸着るつぼに関するものである。

【０００２】

【従来技術】ビデオテープレコーダにおいては、高密度
記録化による画質の向上が進められており、これに対応
すべく、例えば８ミリＶＴＲ用の磁気記録媒体として金
属磁性薄膜を磁性層とする、いわゆる蒸着テープが実用
化されている。

【０００３】蒸着テープは、これまで広く用いられてき
た塗布型の磁気テープに比べて磁気特性に優れ、また磁
性層の厚さも薄いことから、電磁変換特性の点で塗布型
の磁気テープを上回る性能を発揮するものと期待されて
いる。

【０００４】こうした蒸着テープにおいて、金属磁性薄
膜を形成するには例えば図10に示す真空蒸着装置が使用
される。

【０００５】この真空蒸着装置は、中央部に配設された
基板案内兼クーリング用のキャン87と間仕切り板82で区
切られた真空槽81ａ、81ｂとを有し、各真空槽81ａ、81
ｂにそれぞれ真空排気系83ａ、83ｂが接続されてなるも
のである。

【０００６】また、一方の真空槽81ａには、ベースフィ
ルムＢの供給ロール84及び巻き取りロール85が設けられ
ており、さらにはベースフィルムＢを上記クーリングキ
ャン87に沿わせて走行させるためのガイドロール86ａ、
86ｂが設置されている。

【０００７】下方の真空槽81ｂには蒸発源188 が設置さ
れており、クーリングキャン87の近傍位置には、蒸発金
属の入射角を規制するための遮蔽板190 や、蒸着粒子を
細かくして安定に蒸着させるための酸素ガスの導入パイ
プ191 が設けられている。蒸発源188 は、鉄、コバル
ト、ニッケルの単体金属、Co−Ni系合金等の合金、さら
には他の元素との混合物等が使用可能である。図中の19
3 は予備加熱ヒータである。

【０００８】従って、上記クーリングキャン87に沿って
ベースフィルムＢを走行させるとともに、蒸発源188 を
電子銃192 からの電子ビーム189 によって加熱蒸発せし
めることで、ベースフィルム上に金属磁性薄膜が斜め蒸
着される。θmin はベースフィルムに対する蒸発金属の
入射角（最小値）を示し、45〜90°とされる。

【０００９】上記した蒸発源188 を収容するためのるつ
ぼ200 の内容積205 においては、図11に明示するよう
に、その縦断面が逆台形状をなし、下底201 の長さl₀よ
りも上底202 の長さL₀の方が長くなっている。従って、
内容積の長さＡが高さｈ方向で一定であるために、この
るつぼ200 はその上部開口203 から底部204 へ横断面積
が減少している。

【００１０】こうしたるつぼでは、特にバッヂ式蒸着
（セット後にインゴットを供給できない方式）においては次の如き欠点がある。(1) 蒸着が進
むにつれて蒸発源188 の液面が下がってくるが、これに
伴なって液面の面積が減少し、蒸発源の熱容量が小さく
なるため、蒸発レートが不安定となり易い。この結果、
得られた蒸着膜の膜質が劣化したり、或いは連続蒸着量
が減少してしまう。

【００１１】(2) 開口部203 の大きさが決まると、ほぼ
内容積も決まり、インゴットのチャージ量が限られてし
まう。

【００１２】(3) 上記のことから、生産効率が劣化する
が、これを防止するためにるつぼ全体を大きくすること
も考えられるが、蒸気分布が拡がるので、蒸着膜の配向
性が劣化したり、膜質も悪くなってしまう。

【００１３】他方、上記した真空蒸着装置においては、
静止したるつぼ200 に対して、電子銃192 から出射され
る電子ビーム189 は図示したＸ方向（るつぼ幅方向）及
びＹ方向（るつぼ長さ方向）に振動させて照射し、蒸発
源を蒸発させている。

【００１４】このため、蒸発源188 のうち、電子ビーム
189 が強く照射される部分は蒸発量が相対的に多くな
り、これが蒸着膜の膜厚を不均一にする原因となる。例
えば、るつぼ長さ方向（Ｙ方向）でみたとき、チャンネ
ル（磁気テープのスリット幅にベースフィルムをカット
した単位での幅方向の順番）による膜厚の違いが約７％
にもなることがある。

【００１５】

【発明の目的】本発明の目的は、真空蒸着で薄膜を形成
するに際し、蒸着膜の膜状態（膜質や膜厚）を均一化
し、かつ蒸発源のチャージ量や連続蒸着量も増やして生
産効率を向上させることにある。

【００１６】

【発明の構成】即ち、本発明は真空蒸着によって支持体
上に薄膜を形成するに際し、蒸発源を収容するためのる
つぼの内容積において、その底部側の横断面積を上部開
口側の横断面積よりも大きくする薄膜形成方法に係るも
のである。

【００１７】また、本発明は、真空蒸着によって支持体
上に薄膜を形成するに際し、蒸発源を振動させる薄膜形
成方法も提供するものである。この場合、蒸発源を加熱
するための電子ビームを振動させることが望ましい。

【００１８】また、上記のうち、第１の方法を実施する
には、真空蒸着によって支持体上に薄膜を形成するのに
用いられ、蒸発源を収容するためのるつぼを有し、この
るつぼの内容積において、その底部側の横断面積が上部
開口側の横断面積よりも大である薄膜形成装置、及びそ
のるつぼを使用することが望ましい。

【００１９】上記した第２の方法を実施するには、真空
蒸着によって支持体上に薄膜を形成するのに用いられ、
蒸発源を収容するためのるつぼを有し、前記蒸発源を振
動させる手段を有する薄膜形成装置、及び前記振動手段
を付設したるつぼを使用することが望ましい。この装置
では、蒸発源を加熱するための電子ビームを振動させな
がら出射する電子銃と、蒸発源を振動させるためにその
周囲に配置された振動発生手段（例えば超音波発生器）
とが設けられるのがよい。

【００２０】上記の各方法、装置及びるつぼにより、非
磁性支持体上に金属磁性薄膜を形成して磁気記録媒体を
製造することができる。

【００２１】

【実施例】以下、本発明の実施例を説明する。

【００２２】図１は蒸着テープ用の金属磁性薄膜を連続
蒸着によって形成するための真空蒸着装置を示すもので
あるが、蒸発源を収容するためのるつぼの部分を除けば
図10に示した装置と同様であるので、共通部分には共通
符号を付して説明を省略することがある。

【００２３】本実施例の真空蒸着装置によれば、るつぼ
300 の内容積305 において、図２に明示するように、そ
の縦断面が台形状をなしている。そして、この台形にお
いては、一方の脚306 を斜めに傾斜させ、他方の脚307
を垂直にすると共に、下底301 の長さl₁を上底302 の長
さL₁よりも長くしている（但し、るつぼ長Ａは高さ方向
ｈにおいて一定）。

【００２４】このように、るつぼ内容積の横断面でみる
と、下底301 の底部304 の面積が上底302 の上部開口30
3 の面積よりも大となっており、上方から下方へ向かっ
て横断面積が拡大されているので上部開口303 の大きさ
を従来例と同じにしても、次のような顕著な作用効果を
奏することができる。

【００２５】（Ａ）蒸着が進むにつれて蒸発源188 の液
面の面積が拡大されるため、蒸発源の熱容量の低下を抑
えることができ、これによって蒸発レートの安定性を確
保することができる。従って、得られた蒸着膜の膜質は
良好であり、かつ連続蒸着量も多くなる。

【００２６】（Ｂ）上部開口303 は従来と同じ面積であ
っても、るつぼ内容積自体が大きくなっているので、イ
ンゴットのチャージ量を増やせ、上記の連続蒸着量の増
大と相俟って生産効率を向上させることができる。

【００２７】（Ｃ）そして、るつぼ300 においては、上
部開口303 の面積を変えずにすみ、またるつぼ全体のサ
イズも変わらないため、蒸気分布は蒸着膜の配向性及び
膜質を良好に維持できる範囲に限定できる。

【００２８】図３〜図５は、るつぼ300 の内容積305 の
形状を変更した例を示すものである。

【００２９】図３の例では、内容積305 の縦断面形状を
台形としているが、その両脚306 、307 を共に傾斜させ
ている（例えば、互いに線対称に傾斜させている）。こ
の場合も、上底の長さL₂よりも下底の長さl₂が大きくな
っている。

【００３０】図３に示す例の場合、図２の例に比べてL₂
＝L₁としたときにはl₂＞l₁となり、内容積を一層拡大で
き、蒸発面の面積もより大きくすることができる。

【００３１】図４に示す例は、図３の例を変形したもの
であって、図３の下底301 を２分し、互いに逆に傾斜し
た一対の傾斜辺301a、301bとし、中央位置に最深部301c
をるつぼ長さ方向に沿って直線状に形成している。

【００３２】従って、図４の例では、基本的には図３の
例と同様に、るつぼ内容積において上部開口303 又は上
部開口側の横断面積に比べて、底部側（図３に示した下
底301 の位置を一点鎖線で示したが、この位置に下降す
る方向の側、若しくはその位置の近傍を「底部側」と称
する）の横断面積の方が大きくなっている。但し、最深
部301cに向っては逆に横断面積が小さくなっている。

【００３３】上記のことから、図４の例でも、上述した
例と同等の作用効果を得ることができる。しかも、底部
を更に傾斜辺301a、301bによって下方へ傾斜させている
ので、その分だけ図３に比べると内容積を大きくするこ
とができる。

【００３４】図５の例は、るつぼ形状をかなり変形した
ものであって、内容積305 をほぼ円錐台状とし、更にそ
の底部304 は下方へ例えば曲線状に膨出させている。

【００３５】従って、図５の例は、上述した各例とはる
つぼ内容積の形状が大幅に異なるものの、上部開口303
から底部304 へ向けて横断面積が拡大されている点では
同様であって、蒸発レートの安定化、内容積の拡大等と
いった優れた作用効果は得ることができる。そして、上
部開口303 が円形であることから、蒸着領域もほぼ円形
状とすることができる。

【００３６】上述した例を一般化し、図６について説明
すると、るつぼ内容積の上底長さをＬ、下底長さをｌと
したとき（幅は同じ：Ａ＝ａ）、本発明に基づいて、とすべきであるが、とするのが望ましい。

【００３７】上記において、Ｌ／ｌのｌが小さくなるに
伴って上部開口の周壁（端部）が機械的に弱くなる傾向
があり、るつぼの寿命が短かくなるので、この観点から
もＬ／ｌ＜１とすべきである。但し、あまりｌが大きく
なると、るつぼ自体（特に下部）のサイズが大となるか
或いは上部開口を小さくしなければならず、この点から
０．１≦Ｌ／ｌ＜１、更には０．３≦Ｌ／ｌ＜１とする
のがよい。

【００３８】上記の比（Ｌ／ｌ）の範囲は、るつぼ形状
が図４や図５の形状、更には楕円形や円錐状等にも同様
に適用することができる。即ち、図４の場合は一点鎖線
で示した下底301 の長さがｌに相当し、楕円形、円錐台
形（図５）又は円錐状の場合は上部開口の短軸（又は長
軸）又は直径をＬ、底部の短軸（又は長軸）又は直径を
ｌとし、Ｌ／ｌが上記（Ｉ）式の範囲に入るようにす
る。（Ｌ／ｌについて示した上記の望ましい範囲も同様
とする）。

【００３９】次に、上記した薄膜形成の具体的な実験例
を説明する。実施した各処方は以下の通りであった。

【００４０】金属磁性薄膜の形成図１又は図10の連続巻取式の蒸着装置において、10μｍ
厚のポリエチレンテレフタレートベース上に酸素ガス中
で次の条件で斜方蒸着した。

【００４１】蒸発源：Co 100％るつぼ形状：図２、図３、図11のもの真空度：１×10^-4Torr ベースに対する蒸発金属の入射角θmin ：45° 酸素ガス導入量：250cc/分蒸着膜の厚み：2000Å

【００４２】上記に用いた各るつぼについて、内容積を
規定する各寸法は次の通りとした。図２のるつぼ（本例
１）：Ａ＝150mm L₁＝75mm l₁＝87.5mm ｈ＝50mm

【００４３】図３のるつぼ（本例２）：Ａ＝150mm L₂＝75mm l₂＝100mm ｈ＝50mm

【００４４】図11のるつぼ（比較例１）：Ａ＝150mm L₀＝75mm l₀＝50mm ｈ＝50mm

【００４５】従って、各るつぼのＬ／ｌと内容積Ｖは次
の通りとなる。図２のるつぼ：Ｌ／ｌ≒0.86、Ｖ≒6.09×10²cm³ 図３のるつぼ：Ｌ／ｌ＝0.75、Ｖ≒6.56×10²cm³ 図11のるつぼ：Ｌ／ｌ＝1.50、Ｖ≒4.69×10²cm³

【００４６】そして、各るつぼを用いて真空蒸着を行っ
たところ、膜厚2000ÅのCo蒸着膜を形成する際、同じ時
間内に搬送できるベースフィルムＢの搬送長は夫々次の
通りであった。図２のるつぼを使用したとき（本例１）：1300m 図３のるつぼを使用したとき（本例２）：1500m 図11のるつぼを使用したとき（比較例１）：900m

【００４７】即ち、蒸着膜厚を同じにしたときのフィル
ム搬送長は、従来例（比較例１）に比べて本発明に基く
例１ははるかに長くでき、例２では更に向上することが
分かる。このことは、例１、例２では蒸発物質の収容容
積が大幅に増大していることも相俟って、本発明に基づ
いて処理すれば、生産効率が大幅に向上することを示し
ている。

【００４８】なお、上記のCo層からなる磁性層が形成さ
れたベースに、例えばカーボン及びエポキシ系バインダ
ーからなるバックコートと、パーフルオロポリエーテル
からなる潤滑剤のトップコートとを施した後、これを８
mm幅に裁断して磁気テープを作成することができる。

【００４９】図７〜図８は、本発明の他の実施例を示す
ものである。この例でも、蒸着用テープの金属磁性薄膜
を真空蒸着によって形成するものであるが、使用する装
置については図７に示すように図１に示したものと共通
する箇所には共通符号を付して、その説明を省略する。

【００５０】この例で注目すべきことは、るつぼ自体は
図10に示したものと基本的には同一形状ではあるが、こ
のるつぼ200 の周囲に図８に示す如き超音波発生器400
及び401 を付設し、これによって真空蒸着中に蒸発源18
8 をＸ方向（るつぼ幅方向）及びＹ方向（るつぼ長さ方
向）に高速振動させていることである。

【００５１】従って、真空蒸着中に、既述した如くに電
子ビーム189 をＸ方向及びＹ方向に振動させながら蒸発
源を加熱、蒸発させると同時に、蒸発源188 もＸ方向及
びＹ方向に高速振動させることになるから、電子ビーム
189 の振動によるビーム照射位置と非（又は弱）照射位
置とで従来問題となっていた既述の如き蒸発量の差は実
質的に生じず、蒸発量を場所的に平均化して蒸気分布を
改善することができる。この結果、得られた蒸着膜の膜
厚分布が小さくなり、製品のばらつきが減少する。

【００５２】なお、上記の超音波発生器400 、401 は、
るつぼ内の蒸発源188 （即ち、るつぼの内容物）を高速
振動させるために公知のものが使用可能である。この場
合の使用周波数は、電子ビーム189 の振動周波数に対応
して選択でき、またそのエネルギーも適宜選択すればよ
い。例えば、周波数は50kHz 、エネルギーは0.4W/cm²と
する。

【００５３】次に、図７及び図８に示した装置（本例
３）と図10及び図11に示した装置（比較例２）を用いて
上述したと同様の条件下で真空蒸着によりCo蒸着膜を形
成した。但し、本例３では超音波発生器により蒸発源を
高速振動させたが、比較例２では蒸発源は静止させ、電
子ビームのみを振動させた。蒸着膜の膜厚分布につい
て、下記の結果が得られた。

【００５４】 ※40チャンネルはセンターチャンネル、20チャンネルと
60チャンネルは膜厚分布の最も大きい所。

【００５５】この結果から、本発明による例３では比較
例２に比べて膜厚分布が小さく、ほぼ均一な膜厚が得ら
れることが分り、蒸発源の振動の効果が顕著に現れてい
る。

【００５６】上述した例はいずれも、使用したるつぼは
オープン型であるが、それ以外のるつぼにも本発明は適
用できる。図９は、いわゆるクヌートセンセル型のるつ
ぼに本発明を適用した例を示し、上述したるつぼ300 は
図１及び図２に示したと同様に内容積の上底302 よりも
下底301 の長さを長くしているが、更にるつぼ300 の外
側に上部開口（蒸発規制用の開口）403 を設けた外容器
402 が配されている。なお、図中の404 はヒーターラン
プである。

【００５７】このようなタイプのるつぼでも、蒸発面の
面積を蒸着の進行と共に拡大させて熱容量の低下を抑え
ることにより、蒸発量（又は蒸発レート）を安定させ、
より一層膜質を改善でき、かつ生産効率も上げられる。

【００５８】以上、本発明の実施例を説明したが、上述
の実施例は本発明の技術的思想に基いて種々変形が可能
である。

【００５９】例えば、上述したるつぼの断面形状は本発
明の範囲内で様々に変化させてよい。断面形状は直線の
組み合せ（各直線の角度は異なっていてもよい。）や、
曲線、或いは曲線同士、直線と曲線の組み合せ等、様々
であってよい。

【００６０】また、蒸発源の振動手段は、上述の超音波
方式以外でも差し支えない。蒸発源の加熱方式も上述し
たものに限定されない。

【００６１】また、本発明は蒸着テープ等の金属磁性薄
膜に好適であり、上述のCo蒸着膜以外にも、Fe、Ni系、
Co−Ni合金等での蒸着膜の形成も可能である。こうした
金属磁性薄膜に限らず、他の薄膜にも適用してよい。

【００６２】

【発明の作用効果】本発明は上述したように、るつぼの
内容積の底部側の横断面積を上部開口側の横断面積より
も大きくしているので、蒸着が進むにつれて蒸発源の液
面の面積が拡大されるため、蒸発源の熱容量の低下を抑
えることができ、これによって蒸発レートの安定性を確
保することができる。従って、得られた蒸着膜の膜質は
良好であり、かつ連続蒸着量も多くなる。

【００６３】しかも、るつぼ内容積自体が大きくなって
いるので、インゴットのチャージ量を増やせ、上記の連
続蒸着量の増大と相俟って生産効率を向上させることが
できる。

【００６４】また、真空蒸着中に蒸発源を振動させてい
るので、加熱による蒸発量の差は実質的に生じず、蒸発
量を場所的に平均化して蒸気分布を改善することができ
る。この結果、得られた蒸着膜の膜厚分布が小さくな
り、製品のばらつきが減少する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例による金属磁性薄膜形成用の真
空蒸着装置の概略断面図である。

【図２】同装置に用いたるつぼの内容積を説明するため
の斜視図である。

【図３】同装置に用いた他のるつぼの内容積を説明する
ための斜視図である。

【図４】同装置に用いた他のるつぼの内容積を説明する
ための斜視図である。

【図５】同装置に用いた他のるつぼの内容積を説明する
ための斜視図である。

【図６】同装置に用いたるつぼの内容積を一般的に説明
するための斜視図である。

【図７】本発明の他の実施例による金属磁性薄膜形成用
の真空蒸着装置の概略断面図である。

【図８】同装置に用いたるつぼの平面図である。

【図９】本発明の更に他の実施例による金属磁性薄膜形
成用のるつぼの概略断面図である。

【図10】従来例による金属磁性薄膜形成用の真空蒸着装
置の概略断面図である。

【図11】同装置に用いたるつぼの内容積を説明するため
の斜視図である。

【符号の説明】

81ａ、81ｂ・・・真空槽 82・・・間仕切り板 84・・・供給ロール 85・・・巻き取りロール 87・・・キャン 188・・・蒸発源 189・・・電子ビーム 190・・・遮蔽板 200、300 ・・・るつぼ 201、301 ・・・下底 202、302 ・・・上底 203、303 ・・・上部開口 204、304 ・・・底部 205、305 ・・・内容積 400、401 ・・・超音波発生器Ｂ・・・ベースフィルム（基板）

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】真空蒸着によって支持体上に薄膜を形成
するに際し、蒸発源を収容するためのるつぼの内容積に
おいて、その底部側の横断面積を上部開口側の横断面積
よりも大きくする薄膜形成方法。
【請求項２】真空蒸着によって支持体上に薄膜を形成
するに際し、蒸発源を振動させる薄膜形成方法。
【請求項３】蒸発源を加熱するための電子ビームを振
動させる、請求項２に記載の方法。
【請求項４】非磁性支持体上に金属磁性薄膜を形成し
て磁気記録媒体を製造する、請求項１〜３のいずれかに
記載の方法。
【請求項５】真空蒸着によって支持体上に薄膜を形成
するのに用いられ、蒸発源を収容するためのるつぼを有
し、このるつぼの内容積において、その底部側の横断面
積が上部開口側の横断面積よりも大である薄膜形成装
置。
【請求項６】真空蒸着によって支持体上に薄膜を形成
するのに用いられ、蒸発源を収容するためのるつぼを有
し、前記蒸発源を振動させる手段を有する薄膜形成装
置。
【請求項７】蒸発源を加熱するための電子ビームを振
動させながら出射する電子銃と、蒸発源を振動させるた
めにその周囲に配置された振動発生手段とを有する、請
求項６に記載の装置。
【請求項８】非磁性支持体上に金属磁性薄膜を形成し
て磁気記録媒体を製造する、請求項６又は７に記載の装
置。
【請求項９】真空蒸着によって支持体上に薄膜を形成
するのに用いられ、蒸発源を収容するためのるつぼであ
って、このるつぼの内容積において、その底部側の横断
面積が上部開口側の横断面積よりも大である真空蒸着用
るつぼ。
【請求項10】真空蒸着によって支持体上に薄膜を形成
するのに用いられ、蒸発源を収容するためのるつぼであ
って、振動発生手段が付設された真空蒸着用るつぼ。
【請求項11】非磁性支持体上に金属磁性薄膜を形成し
て磁気記録媒体を製造する際に用いられる、請求項９又
は10に記載のるつぼ。