JPH11236668A - 薄膜形成装置及び真空蒸着装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 薄膜形成装置、中でも、磁気記録媒体を製造
するのに好適な真空蒸着装置において、防着用部材に無
効蒸気による付着堆積物が成長し、蒸着工程に支障を来
し、連続処理長に限界を与え、装置の稼働率及び生産性
の低下を招くことのない装置を提供する。 【解決手段】 防着用部材の１つ２０が回転キャン１の
外周面に沿って移動する構成とし、付着堆積物が防着用
部材の１箇所で成長することを防止する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、真空槽内で帯状の
基材に連続的に薄膜を形成するための装置、成膜材料を
溶融蒸発させて基材に蒸着することにより薄膜形成する
真空蒸着装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】基材表面に、これとは別種の材料よりな
る薄膜を形成する手段として様々なものが開発されてい
るが、中でも、真空中での蒸着工程は広く普及している
ものである。使用される基材としては、ガラスなど板状
のものもあるが、その他に、高分子フィルムなどのフレ
キシブルな基材の表面に蒸着を施したものが包装材料、
装飾材料、並びに磁気記録媒体などの分野で用いられて
いる。

【０００３】このように高分子フィルムに真空蒸着を施
す場合、基材となるフィルムは通常ロール状に数千〜数
万ｍ巻かれたものを使用し、このロールを真空槽内にセ
ットして、連続して１ロールの蒸着を行う方法がとられ
ている。このとき、基材である高分子フィルムの耐熱性
が十分でない場合は、真空槽内に冷却した円筒状の回転
キャンを配設し、この回転キャンの外周面に蒸着部分の
フィルム基材を密着させることが一般的である。このよ
うな装置においては、冷却された回転キャンに蒸着材料
が付着しないように、フィルム基材のエッジ部分を覆う
必要がある。さらに、このような真空蒸着装置を使用し
て磁気記録媒体を製造する場合には、得られる磁気記録
媒体の電磁変換特性上の要求から、フィルム基材に対し
て、蒸発した飛来粒子の入射角を厳密に規制する必要が
あり（このように入射角を規制して蒸着を行う方法を、
一般に斜方蒸着法と呼ぶ）、いずれの場合にも、不適切
な部分への蒸着を防ぐために蒸着部分近傍領域に覆いを
配設している。このような覆いを、通常、マスク（防着
マスク、防着板、遮蔽板などを含む）、あるいは、総称
して防着用部材と呼ぶ。

【０００４】図２は従来の真空蒸着装置、具体的には、
一例として磁気テープなどの磁気記録媒体を製造するた
めの真空蒸着装置における蒸着部主要部の防着構造を示
した図であり、真空槽内に配設された円筒状の回転キャ
ン１の外周面に基板材料、すなわち、フィルム２が密着
しながら移動する。回転キャン１の下方には磁性材料の
蒸発源、例えば、磁性材料を収容したルツボ３が配設さ
れ、また、回転キャンの蒸着部近傍を覆って防着用部
材、すなわち、マスク４が配設されている。マスク４に
は、フィルム２への蒸着領域を規制するための開口４ａ
が形成されており、例えば、走行系を支持する真空槽内
基準板５に脱着可能に取り付けられている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】上述したような装置に
おいて、長尺のフィルムへ連続して蒸着を行うと、マス
クへの無効蒸気による付着物が次第に増加し、結果的に
は大量の付着物のために蒸着工程に支障をきたすという
問題がある。具体的には、成膜時間の経過とともに付着
堆積物が成長してマスクの開口４ａが狭くなったり、あ
るいは、付着堆積物の塊の落下によるダストの発生、蒸
発源、例えばルツボ３への落下による溶融材料の飛散な
どが発生する。したがって、連続的に蒸着を行うことが
可能な処理長には限界があり、これを解消するために
は、定期的に装置内の真空を解除し、真空槽を解放する
と同時に、蒸発源３の加熱も中断して付着物の除去を行
うか、あるいは、マスク４を取り外し、別途用意した同
一形状のマスクと交換するか、いずれかの手段をとる必
要がある。しかしながら、いずれの場合も、蒸着を再開
するためには、装置内を再び真空引きし、さらにルツボ
３も再加熱する必要があるため、多大な手間と時間を要
し、これによって、装置の稼働率、生産性が著しく低下
するという問題がある。

【０００６】また、磁気テープなどの磁気記録媒体の製
造装置においては、電子ビームにより蒸発源を加熱する
方法が用いられ、また、蒸発材料は強磁性材料であるた
め、このような強磁性材料の付着物が時間と共に成長す
ると、電子ビームをコントロールするための磁界に影響
を及ぼし、その結果、電子ビームの位置制御が困難にな
ってしまうという問題がある。したがって、この場合
も、連続的に蒸着を行える処理長、すなわち、連続生産
時間には限界があり、生産コストの上昇を招く結果とな
っている。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明者は、上記の問題
を解消し、生産コストの上昇を招くことなく、装置の稼
働率及び生産性の向上を達成するために種々検討を重ね
た結果、防着用部材の少なくとも１つが移動可能な機構
を備え、このマスクが所定時間毎に移動すれば、付着物
の一箇所での成長を防止することが可能となるとの着想
を得た。

【０００８】すなわち、本発明によれば、真空槽内に円
筒状の回転キャンを備え、この回転キャンの外周面に沿
って移動する帯状の基材に連続的に薄膜を形成する薄膜
形成装置に、前記帯状基材の不要部への付着を防止する
ための防着用部材が配置されるとともに、この防着用部
材の少なくとも１つが前記回転キャンの外周面に沿って
移動する機構を備えたものが提供される。

【０００９】さらには、真空槽内に円筒状の回転キャン
と、この円筒状回転キャンの外周面に沿って移動する帯
状の基材に対向する蒸着材料の蒸発源と、この蒸発源か
ら前記基材に至る前記蒸着材料の蒸気流を部分的に遮断
し不要部への付着を防止するための防着用部材とを備え
た真空蒸着装置に、前記防着用部材の少なくとも１つが
前記回転キャンの外周面に沿って移動する機構を備えた
ものも提供される。

【００１０】上記の各構成において、防着用部材の１つ
が、前記円筒状回転キャンの外周面に対応する湾曲面を
有するとともに、この湾曲面が前記回転キャンの外周面
に沿って回動可能となるように軸支されている構造とす
ることが好ましい。

【００１１】

【発明の実施の形態】本発明は、真空槽内で基材表面に
薄膜を形成する装置として広く利用が可能であるが、な
かでも、真空蒸着装置、さらには、蒸着材料として強磁
性材料を使用する磁気記録媒体の製造装置として特に有
用である。

【００１２】以下、一例として、磁気テープの製造装置
について説明する。図１は、磁気テープの製造工程に使
用される真空蒸着装置の構成の一例であり、図中、図２
と同一の構成要素には同一の符号を付してある。真空槽
内でフィルム２は供給ロール６から巻き出され、ガイド
ロール７〜１１、回転キャン１、及びガイドロール１
２、１３を経て巻取りロール１４に巻取られる。ガイド
ロール１０と１１の間には、フィルム２を帯電させるこ
とにより回転キャンの表面に密着させるための前処理装
置１５が、また、ガイドロール１２の前段にはフィルム
２を除電する後処理装置１６ならびにガイドロール１２
の後段には、フィルム２のシワを取るための後処理装置
１７がそれぞれ配設されている。

【００１３】回転キャン１の外周面には、これを覆って
固定マスク４と回転式マスク２０とから構成される防着
機構が配設されている。固定マスク４としては、従来の
構造のものが使用され、これには蒸着領域を規制するた
めの開口４ａが形成されている。回転式マスク２０は、
例えば、回転キャン１の軸と同軸で、これとは別個に回
転可能な軸１８に脱着自在に取り付けられた複数個、こ
こでは４個のマスクユニット２１〜２４から構成されて
いる。各マスクユニット２１〜２４には固定マスク４の
外周面に沿う湾曲面２１ａ〜２４ａが形成され、これら
の湾曲面２１ａ〜２４ａには、固定マスク４の開口４ａ
に対応して、蒸着領域を規制するための開口２１ｂ〜２
４ｂがそれぞれ形成されている。図に示したように、回
転キャン１の下方に設置された磁性材料を収容したルツ
ボ３から蒸発した材料は回転式マスク２０のマスクユニ
ット２１の開口２１ｂ、及び、固定マスク４の開口４ａ
を経てフィルム２の表面に付着する。なお、図中、符号
１９は蒸発源３から蒸発する材料の図中左方への飛散を
防止するための遮蔽板である。

【００１４】このような構成の蒸着装置において、蒸着
の開始とともに、冷却された回転キャン１は図中矢線で
示したように時計回りに回転し、回転式マスク２０は当
初図示された位置、すなわち、マスクユニット２１の開
口２１ｂが固定マスク４の開口４ａに対応する位置とな
るようにセットされている。蒸発源３からは加熱された
磁性材料が蒸発し、回転式マスク２０のマスクユニット
２１の開口２１ｂ及び固定マスクの開口４ａを経てフィ
ルム２の表面に到達し薄膜が形成される。蒸着工程が進
むにつれて、マスクユニット２１の湾曲面２１ａの特に
下部２１ａ’の付着堆積物が増加するため、付着堆積物
が所定量となった時点で、あるいは、あらかじめ決めら
れたフィルム処理長毎に、マスクユニット２２が当初の
マスクユニット２１の位置にくるまで回転式マスク２０
を回動させる（図中、矢線で示す反時計回りの方向）。
以下、同様にマスクユニット２３、２４と順次回動させ
て蒸着を行う。

【００１５】上述したように、回転式マスク２０を順次
回動させて、蒸着領域に新たなマスクユニットを配置す
ることにより、付着堆積物が大量となる領域でのマスク
の滞在時間が限られたものになるため、付着物が過度に
成長することが防止される。したがって、従来に比べて
フィルム処理長すなわち連続生産時間を飛躍的に増大す
ることが可能となり、装置の稼働率及び生産性が向上す
る。なお、回転式マスク２０を固定マスク４の上に配設
したことによるフィルムへの成膜工程への影響は、フィ
ルム２の成膜部分がフィルムの幅方向（紙面に垂直な方
向）で僅かに影響を受けたのみであり、磁気テープとし
ての品質には影響はない。さらに、ここでは回転式マス
ク２０は４個のマスクユニットからなる分割型とした場
合について述べたが、ユニットの数は特に限定されるも
のではない。また、回転式マスクを、このような分割型
ではなく、一体型とすることも可能である。しかし、取
り扱いやメンテナンスなどの観点からみると、分割型と
したほうが有利である。

【００１６】＜実施例＞図１に示した装置において、回
転キャン１の直径を１０００ｍｍ、幅を６００ｍｍと
し、フィルム２の幅を５８０ｍｍ、成膜幅を５５０ｍ
ｍ、さらに、蒸発源３すなわちルツボの幅を７００ｍｍ
とした。ルツボ内の磁性材料の溶融、蒸着は、出力３０
０ｋＷ、９０°偏向のピアス型電子銃を用いた。固定マ
スク４及び回転式マスク２０の各ユニット２１〜２４は
すべて厚さ１５ｍｍのステンレス製とした。また、ルツ
ボ近傍には電子ビームの適正な入射に必要な偏向用マグ
ネットを設置した。この装置を用いて以下の各実験を行
った。

【００１７】（実験１）蒸着の基材として厚さ１０μｍ
のＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）フィルムを、
蒸着材料として純コバルトを用い、基材フィルムの走行
速度１００ｍ／ｍｉｎ、成膜厚さ０．２μｍの条件で成
膜した。この初期の条件に沿って材料が蒸発するように
ルツボ上の材料蒸気濃度を原子吸光式モニターで監視
し、蒸発量を一定に保った。このような条件で、固定マ
スクのみを用いて、１５０００ｍの基材フィルム上にコ
バルトを成膜した。この工程における固定マスクへの付
着堆積状況とルツボ内の電子ビームの位置を観察した結
果、連続成膜処理長が約１０５００ｍの時点で電子ビー
ムの位置がルツボ長手エッジ部分で制御することが困難
となった。また、付着堆積物は約１２０００ｍの成膜処
理後に落下してしまい、１２０００〜１５０００ｍの間
は成膜を続行することが不可能となった。以上の結果か
ら、固定マスクのみで品質の良好な磁気テープを製造す
る場合、連続成膜処理長は１０５００〜１２０００ｍと
なり、さらに、危険性や歩留りを考慮すると、連続成膜
処理長は１００００ｍが限度であることが確認された。

【００１８】（実験２）別途用意した新しい固定マスク
を上記の装置に取り付けるとともに、４個のユニットか
ら構成された回転式マスクをその上に取り付けて、実験
１と同様の条件で成膜を行った。基材フィルムは５００
００ｍの長さのものをセットし、成膜処理長１００００
ｍ毎に回転式マスクを回動させて次のマスクユニットの
開口が適正な位置にくるように調整した。連続処理長４
００００ｍ以降は固定マスクのみを使用し、５００００
ｍの全域にわたって、付着堆積物の落下などの問題もな
く連続して成膜することが可能であった。また、電子ビ
ームの位置制御も不能になることは全くなかった。

【００１９】これらの結果から、本発明の回転式マスク
を固定マスクと併用した蒸着装置では、固定マスクのみ
の従来の蒸着装置に比べて、基材の連続処理長を約５倍
に伸ばすことが可能となり、連続処理時間が大幅に増大
するため、装置の稼働率及び生産性が飛躍的に向上する
ことが確認された。

【００２０】

【発明の効果】以上詳細に説明したとおり、本発明によ
れば、移動可能な防着用部材を使用することにより連続
的に成膜を行う処理長すなわち、連続生産時間を飛躍的
に増大することができるため装置の稼働率と生産性を大
幅に向上させることが可能となる。特に、フィルム上に
磁性材料を蒸着する、磁気記録媒体の製造装置に応用す
ることにより、高品質の記録媒体を効率良く生産するこ
とができるため、製造コストの低減に極めて有効であ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の薄膜形成装置の一例である真空蒸着装
置の構成を示した概念図である。

【図２】従来の真空蒸着装置における防着構造を説明す
るための要部斜視図である。

【符号の説明】

１ 回転キャン ２ 帯状の基材（フィルム） ３ 蒸発源（ルツボ） ４ 固定マスク ４ａ 開口 ５ 真空槽内基準板 ６ 供給ロール ７〜１３ ガイドロール １４ 巻取りロール １５ 前処理装置 １６、１７ 後処理装置 １８ 軸 １９ 遮蔽板 ２０ 回転式マスク ２１〜２４ マスクユニット ２１ｂ〜２４ｂ 開口

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 真空槽内に円筒状の回転キャンを備え、
   この回転キャンの外周面に沿って移動する帯状の基材に
   連続的に薄膜を形成する薄膜形成装置において、前記帯
   状基材の不要部への付着を防止するための防着用部材が
   配置されるとともに、この防着用部材の少なくとも１つ
   が前記回転キャンの外周面に沿って移動する機構を備え
   たことを特徴とする薄膜形成装置。
2. 【請求項２】 前記防着用部材が、前記円筒状回転キャ
   ンの外周面に対応する湾曲面を有するとともに、この湾
   曲面が前記回転キャンの外周面に沿って回動可能となる
   ように軸支されている請求項１記載の薄膜形成装置。
3. 【請求項３】 真空槽内に円筒状の回転キャンと、この
   円筒状回転キャンの外周面に沿って移動する帯状の基材
   に対向する蒸着材料の蒸発源と、この蒸発源から前記基
   材に至る前記蒸着材料の蒸気流を部分的に遮断し不要部
   への付着を防止するための防着用部材とを備えた真空蒸
   着装置において、前記防着用部材の少なくとも１つが前
   記回転キャンの外周面に沿って移動する機構を備えたこ
   とを特徴とする真空蒸着装置。
4. 【請求項４】 前記防着用部材が、前記円筒状回転キャ
   ンの外周面に対応する湾曲面を有するとともに、この湾
   曲面が前記回転キャンの外周面に沿って回動可能となる
   ように軸支されている請求項３記載の真空蒸着装置。