JPH05339715A

JPH05339715A - 真空蒸着方法

Info

Publication number: JPH05339715A
Application number: JP17503792A
Authority: JP
Inventors: Mitsuru Takai; 充高井; Koji Kobayashi; 康二小林; Shunichi Yamanaka; 俊一山中; Toshiyuki Otsuka; 俊幸大塚
Original assignee: TDK Corp
Current assignee: TDK Corp
Priority date: 1992-06-10
Filing date: 1992-06-10
Publication date: 1993-12-21

Abstract

(57)【要約】【目的】電子ビームのエネルギーを増大させて蒸着す
べき金属の溶解温度を向上させる。【構成】蒸発すべき金属を収容する細長いるつぼ、及
び前記るつぼ内にへ向けて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、前記電子銃を実効電力１２０〜２４０
ｋＷ以上が得られるような実電力で駆動し、前記電子銃
が放出する電子ビームの軸線を前記細長いるつぼの中心
と前記開口の中心を結ぶ軸線とを９０度以上に交差して
配置し、前記電子ビームを磁界により９０度以上偏向し
て前記るつぼ内に結像させることを特徴とする。

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て
溶解これを溶解させ、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３−３
８３４０号、特開昭５９−１７８６２６、特開平３−１
２６８２３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】

【発明が解決すべき課題】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（３０ｋ
Ｖ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、１００〜１５０ｋＷ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）。した
がって、本発明の目的は、更に大きい実効電力で電子銃
を駆動することを可能とし、それにより基体への接着強
度を向上させ、耐久性を増大させることにある。

【０００５】

【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、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１
５０〜３００ｋＷ（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特徴と
する、蒸着方法を提供する。

【０００６】本発明により大きい実効電力が得られる理
由は明らかでないが、電子ビームを約９０度以上に偏向
させてるつぼに入射させたことにより電子同士の反発が
弱まったためと思われる。

【０００７】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。本発明によると、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
よりも高速度のでき、生産性を上げることができる。

【０００８】本発明に従って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。したがってこれを防止するため
に、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（ｋＷ）、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または
マスクのうちの前記るつぼ側にある部材の最近接点まで
の距離をｄ（ｍ）としたとき、Ｐ／（Ｓ・ｄ）＜１１０
３０（Ｗ／ｍ³ ）であるように定める。これによりシャ
ッターまたはマスクに付着した蒸着金属はしたたり落ち
ることがなくなる。

【０００９】本発明に従って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が、滴り
落ちる液滴が元のるつぼに戻れば良いので、蒸発すべき
金属がＣｏまたはＣｏ合金の場合には、電子銃の実効出
力をＰ（ｋＷ）、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またはマスクのうちの前記る
つぼ側にある部材の最近接点までの距離をｄ（ｍ）、る
つぼの中心線から測ったるつぼの幅をＤ（ｍ）としたと
き、Ｐ／（Ｓ・ｄ）＞１１０３０（Ｗ／ｍ³ ）が満足さ
れるならば、るつぼの幅Ｄをシャッターまたはマスクの
うちの前記るつぼ側にある部材の面の液滴が直接前記る
つぼに戻り得るように定める。

【００１０】同様に、本発明に従って電子銃を大電力化
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
が、滴り落ちる液滴が元のるつぼに戻れば良いので、蒸
発すべき金属がＣｏまたはＣｏ合金である場合には、電
子銃の実効出力をＰ（ｋＷ）、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またはマスクの
うちの、るつぼ側にある部材の最近接点までの距離をｄ
（ｍ）としたとき、滴り落ちの生じる条件のうち、１８
０００（Ｗ／ｍ³ ）＞Ｐ／（Ｓ・ｄ）＞１１０３０（Ｗ
／ｍ³ ）が満足されるならば、るつぼの縁部からシャッ
ターまたはマスクのうちの前記るつぼ側にある部材の面
の液滴が落ちる箇所まで傾斜ブロックを設けて前記るつ
ぼからの輻射熱で該液滴が前記るつぼに戻り得るように
する。

【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、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。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。

【００１４】本発明の構成によると、電子銃１９を電力
を約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３０
０ｋＷを越えるとがるつぼ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、
本発明による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】本発明によると、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】実施例１図１の装置において、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（ＰＥＴ）を１
００〜２５０ｍ／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、蒸着を行った。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とした。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
るように成膜した。得られた蒸着膜の接着強度をテスト
した。また耐久走行テストを行った。結果は表１に示
す。比較のため電子銃を直進型に変更して同様にテスト
した。電力は１２０ｋＷ以上にしても実効電力を１００
ｋＷ以上にはできなかった。なお、テスト方法は次の通
りである。接着強度の測定は、０℃環境下でのＶＴＲス
チル耐久性時間を測定した。一方、耐久走行テストは２
０℃、６０％ＲＨにて行い、テープに２時間記録した後
再生を繰り返し安定した出力が得られる間の走行回数で
評価した。使用したＶＴＲは共にＳＯＮＹ製８ｍｍＶＴ
Ｒ（ＥＶ−Ｓ３５）であった。

【００１７】

【表１】

【００１８】表１から本発明で得られる接着性、耐久性
が卓越していることが分かる。

【００１９】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、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、（３）垂れ落ちた金属
がるるつぼ内に完全に戻るような回収ブロックを設ける
か、の対策が考えられる。これらを以下順に考察する。

【００２０】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（ｋＷ）、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）＜１１
０３０（ｋＷ／ｍ³ ）であるように定める。これにより
シャッター（またはマスク）に付着した蒸着金属は液滴
化せず、垂れ落ちることがなくなることが分かった。

【００２１】実施例２実施例１において、るつぼの液面の面積Ｓ＝ｗ（幅）×
ｌ（長さ）、距離ｄ及び電力Ｐを変えて実験を行ったと
ころ、上記の関係を満足する時、垂れ落ちが生じなかっ
た。一例として駆動電力４０ｋＶ×３Ａ＝１２０ｋＷ、
ｗ＝０．０８ｍ、ｌ＝０．８ｍ、ｄ＝０．１７ｍの時垂
れ落ちが生じる限界であった。これはＰ／（Ｓ・ｄ）＝
１１０３０（ｋＷ／ｍ³ ）の場合に相当する。

【００２２】上記の関係を超えると、すなわち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、滴り落ちる液滴が元のるつぼに戻れば良い
ので、蒸発すべき金属がＣｏまたはＣｏ合金の場合に
は、電子銃の実効出力をＰ（ｋＷ）、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またはマ
スクのうちの前記るつぼ側にある部材の最近接点までの
距離をｄ（ｍ）、るつぼの長手方向中心線（図１で紙面
に垂直に延びる）から測ったるつぼの幅をＤ（ｍ）とし
たとき、るつぼの幅Ｄをシャッターまたはマスクのうち
の前記るつぼ側にある部材の面の液滴が直接前記るつぼ
に戻り得るように定める。

【００２３】実施例３実施例１において、Ｐ／（Ｓ・ｄ）＞１１０３０（ｋＷ
／ｍ³ ）に電子銃の電流を増大させてた。るつぼの中心
からたれ落ちの生じた最遠水平距離をＤ’とした時、次
の関係があった。電子電流Ｉ＝３．５の時、Ｄ’＝０．０５０ｍ．、Ｉ＝４．０の時、Ｄ’＝０．０６０ｍ、Ｉ＝５．０の時、Ｄ’＝０．０９０ｍｍ。従ってるつぼの中心点からの距離ＤをＤ’に拡張すれば
垂れ落ちた金属はるつぼに戻る。ただしこれに応じて電
子ビームの走査範囲を広げる必要が生じる。

【００２４】しかし、るつぼの幅には限界があるから、
図２に示すように傾斜ブロック２５を付設すれば同様な
効果が得られる。しかし、傾斜ブロックが長過ぎるとる
つぼからの熱が届かなくなる。蒸発すべき金属がＣｏま
たはＣｏ合金であり、またＰ／（Ｓ・ｄ）＞１１０３０
（ｋＷ／ｍ³ ）にが満足されるならば、るつぼの輻射熱
でるつぼ内に戻り得る距離ｋは１８０００（ｋＷ／ｍ
³ ）＞Ｐ／（Ｓ・ｄ）となるような長さとなることがわ
かった。

【００２５】実施例４実施例１において、Ｐ／（Ｓ・ｄ）＞１１０３０に電子
銃の電流を増大させてた。傾斜ブロックの長さを０．１
０ｍとして、たれ落ちた金属が固化しないで自然にるつ
ぼに戻り得る最遠水平距離をｋ’とした時、次の関係が
あった。電子電流Ｉ＝３．５の時、ｋ’＝０．０５０ｍ、Ｉ＝４．０の時、ｋ’＝０．０６０ｍ、Ｉ＝５．０の時、ｋ’＝０．０８０ｍ。従ってる傾斜ブロックの長さｋ＝ｋ’に設定するなら
ば、垂れ落ちた金属はるつぼに戻る。この場合には、電
子ビームの走査範囲は広げる必要がない。

【００２６】

【発明の効果】以上のように、本発明によると、電子銃
の電力を増大しても電子ビームの高度な収束が達成さ
れ、実効電力が増大して品質の良い金属製膜、特にＣｏ
及び／又はＮ蒸着膜を得ることができる。更に、各部材
と電子銃の電力の相互関係を調整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】蒸着金属の垂れ落ちを回収する傾斜ブロックを
有するるつぼの実施例である。

【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傾斜ブロック

───────────────────────────────────────────────────── 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

Claims

【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、及び前記るつぼ内にへ向けて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、前記電子銃を実効電力１２０〜
２４０ｋＷ以上が得られるような実電力で駆動し、前記
電子銃が放出する電子ビームの軸線を前記細長いるつぼ
の中心と前記開口の中心を結ぶ軸線とを９０度以上に交
差して配置し、前記電子ビームを磁界により９０度以上
偏向して前記るつぼ内に結像させることを特徴とする、
蒸着方法。
【請求項２】真空蒸着装置が、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、請求項１に記載の蒸着方法。
【請求項３】プラスチック基体の走行速度が１００ｍ
／ｍｉｎ以上である請求項２に記載の蒸着方法。
【請求項４】蒸発すべき金属がＣｏまたはＣｏ合金で
あり、電子銃の実効出力をＰ（ｋＷ）、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または
マスクのうちの前記るつぼ側にある部材の最近接点まで
の距離をｄ（ｍ）としたとき、Ｐ／（Ｓ・ｄ）＜１１０
３０（ｋＷ／ｍ³ ）であるように定めたことを特徴とす
る請求項２に記載の蒸着方法。
【請求項５】蒸発すべき金属がＣｏまたはＣｏ合金で
あり、電子銃の実効出力をＰ（ｋＷ）、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または
マスクのうちの前記るつぼ側にある部材の最近接点まで
の距離をｄ（ｍ）、るつぼの中心線から測ったるつぼの
幅をＤ（ｍ）としたとき、Ｐ／（Ｓ・ｄ）＞１１０３０
（ｋＷ／ｍ³ ）でが満足されるならば、るつぼの幅Ｄを
シャッターまたはマスクのうちの前記るつぼ側にある部
材の面の液滴が直接前記るつぼに戻り得るように定める
ことを特徴とする請求項２に記載の蒸着方法。
【請求項６】蒸発すべき金属がＣｏまたはＣｏ合金で
あり、電子銃の実効出力をＰ（ｋＷ）、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または
マスクのうちの、るつぼ側にある部材の最近接点までの
距離をｄ（ｍ）としたとき、１８０００（Ｗ／ｍ³ ）＞
Ｐ／（Ｓ・ｄ）＞１１０３０（Ｗ／ｍ³）が満足される
ならば、るつぼの縁部からシャッターまたはマスクのう
ちの前記るつぼ側にある部材の面の液滴が落ちる箇所ま
で傾斜ブロックを設けて前記るつぼからの輻射熱で該液
滴が前記るつぼに戻り得るようにしたことを特徴とする
請求項２に記載の蒸着方法。