JP2007023364A - 蒸着装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 ルツボ６内の蒸着材料５の蒸気１０や、電子ビーム８でイオン化されたイオン１３が、電子銃７に到達することを防止した蒸着装置を提供する。
【解決手段】 被蒸着物である高分子フィルム１が巻き付けられた冷却キャン２の斜め下方に蒸着材料５を配設し、該蒸着材料５の斜め上方に、垂下方向にビーム照射する電子銃７を配設し、該電子銃７の斜め下方であり、電子銃７と蒸着材料５の略中間高さ位置に偏向器１９を配設し、電子銃７および蒸着材料５を直線で結ぶ経路を遮蔽する遮蔽板２１と、偏向器１９および蒸着材料５を直線で結ぶ経路を遮蔽する遮蔽板２２とを配設する。偏向器１９の偏向により、電子ビーム８は、蒸気発生濃度が薄く、電子ビーム散乱の発生度合いが小さい、蒸着材料５の横方向から照射することができる。また蒸気１０は遮蔽板２１、２２により遮蔽され、電子銃７および偏向器１９にダメージを与えない。
【選択図】 図１

Description

本発明は、例えば高分子フィルム上に磁性層を有する磁気記録媒体の製造装置に係り、特に電子ビーム蒸着法による蒸着装置に関する。

磁性層を高分子フィルム上に成膜する手法として、電子ビーム蒸着法が広く知られている。この電子ビーム蒸着法は、ルツボ内の材料に電子銃から電子ビームを照射、加熱して材料を蒸気化し、基盤である高分子フィルムに成膜する。このとき発生する蒸気は目的の基盤だけではなく、材料の上面で遮蔽の無い部分全てに飛散、付着する。

この電子ビーム蒸着法で使用される電子銃の問題点は、以下の事項があげられる。
（１）電子銃の異常放電によるビーム停止。
（２）電子銃内部のカソード、フィラメント等の汚れ・消耗。
（３）電子銃の内部の収束レンズ、ＸＹ偏向レンズの経時的な磁界変動、制御性の悪化。

これらの原因の1つで最も大きなものに、電子銃内に蒸着材料が飛散、付着し、付着物（汚れ）となる事がある。これは、前記した蒸気が高分子フィルム以外の部分へも飛散、付着する事で発生していた。また、蒸気、電子ビームによりイオン化したイオンが電子銃内に入り込む事でも発生している。

この原因を排除する為に従来の蒸着装置は、例えば図２、図３に示すように、電子銃とルツボ（蒸着材料）の間に偏向器（磁石、コイル等）を設け、磁界によってビームを偏向し、蒸着材料の蒸気・イオンが直接電子銃に入り込まない様に工夫している。

図２、図３は真空室内に配設される蒸着装置の構成を示しており、高分子フィルム１は冷却キャン２に巻き付けられて送りロール３から巻き取りロール４側へ搬送される。冷却キャン２の下方であって該冷却キャン２の中心から水平方向に所定距離外周側にずれた部位には、例えばコバルト等の蒸着材料（蒸着源）５を収容したルツボ６が配設されている。

７はルツボ６内の蒸着材料５に電子ビーム８を照射して加熱する電子銃である。９，９ａ，９ｂは電子ビーム８を偏向する（曲げる）偏向器であり、電磁石又は永久磁石等から成る。

１０は電子ビーム８の照射により発生する蒸気であり、１１は、蒸着材料５側に対向する冷却キャン２の外周部位に配設され、前記蒸気１０が目的以外の部位へ飛散するのを防止する遮蔽板である。

図２、図３の装置において、送りロール３から供給される高分子フィルム１を冷却キャン２に沿わせて連続的に走行させながらルツボ６内の蒸着材料５から発生する蒸気１０（蒸発原子）を高分子フィルム１に被着させ、連続的に磁性層として形成する。

尚図２、図３において遮蔽板１１に沿って設けられる、蒸気１０の入射角を規制するためのシャッターは図示省略している。

尚、従来の電子ビーム蒸着法による蒸着装置は、例えば下記特許文献１に記載のものが提案されていた。
特開平６−５２５３７号公報

図２は、１個の偏向器９を、ルツボ６に対して、水平方向一方側に配設するとともに水平方向他方側に電子銃７を配設し、電子ビーム８を９０°偏向させる９０°偏向タイプの蒸着装置である。

また図３は、２個の偏向器９ａ，９ｂを、ルツボ６に対して水平方向両側に各々配設するとともに、ルツボ６の垂下方向側に電子銃７を配設し、電子ビーム８を２７０°（９０°を３回）偏向させる２７０°偏向タイプの蒸着装置である。

図２、図３の蒸着装置は、蒸気１０や、電子ビーム８によりイオン化したイオンが直接電子銃７に入り込むことは避けられるが、蒸気１０が、偏向器９，９ａ，９ｂおよびその近傍に付着するため、偏向用の磁界が乱れ、電子ビーム８の経路が大きく変わってしまうという問題点があった。

また例えば、図４、図５に示すように偏向器を用いずに、比較的付着物の少ない電子銃７の先端部により、１０°程の極小さな偏向角（θ）でビーム偏向し蒸着材料５に照射する方式の蒸着装置が用いられていた。図４、図５において図２、図３と同一部分は同一符号をもって示している。

図４、図５に示す蒸着装置は、電子ビーム８の照射により発生する蒸気１０が電子銃７内に飛散し付着物１２として付着する欠点があった。

また前記蒸気１０は、電子ビーム８との衝突により「プラス」に帯電されてイオン化し、該イオン１３が電子銃７内に逆流する。このため電子銃７内部のカソード１４、フィラメント１５、イオンコレクター（図示省略）等の汚れ、ダメージ、ビーム停止等のＮＧが生じる。尚図５（ｂ）の１６は集束レンズ、１７はＸＹ偏向レンズである。

さらに、効率よく、電磁変換特性の高いカラム形成を行うには蒸着材料５に電子ビーム８の焦点を合わせ、蒸発させる必要が有る事が知られている。しかし、蒸着の効率を上げる為に電子ビーム８の電流量を大きくすると、蒸気１０との干渉、電子ビーム８自身の反発により、電子ビーム８のフォーカスが悪くなっていた。

本発明は上記の点に鑑みてなされたものでその目的は、蒸着材料の蒸気や、電子ビームでイオン化されたイオンが電子銃に到達することを防止するとともに、電子ビームの焦点ぼけを改善した蒸着装置を提供することにある。

上記課題を解決するための本発明の蒸着装置は、蒸着源と、前記蒸着源側に電子ビームを発する電子銃と、前記電子銃および蒸着源間を直線で結ぶ経路を遮蔽する第１の遮蔽手段と、前記電子銃から発射された電子ビームを、磁界によって偏向して前記第１の遮蔽手段を迂回し、且つ前記蒸着源を通る垂線に対して所定角度を有する入射角で該蒸着源に導く偏向手段とを備えたことを特徴としている。

また前記偏向手段および蒸着源間を直線で結ぶ経路を遮蔽する第２の遮蔽手段を備えたことを特徴としている。

また前記偏向手段は、前記電子ビームの焦点を前記蒸着源に合わせることを特徴としている。

これらの構成において、前記電子ビームが蒸着源に導かれると、蒸着源の、例えばコバルトなどの蒸着材料が加熱、気化され蒸気が発生し、該発生蒸気中に例えば高分子フィルムなどの被蒸着物を通過させることにより、蒸着が行われる。

この際、前記蒸着源から気化した発生蒸気は周囲に飛散するが、該飛散蒸気は、第１の遮蔽手段により遮蔽されるため電子銃には進入せず、また第２の遮蔽手段により遮蔽されるため偏向手段には進入しない。これによって、電子銃、偏向手段に前記蒸気（蒸着材料）が付着することが防止される。したがって磁界の変化、電子ビーム経路（偏向）の変化を極めて少なくすることができる。

また、前記蒸着源からの発生蒸気は、電子ビームとの衝突により「プラス」に帯電されてイオン化し、該イオンが電子銃側に逆流するが、電子ビームの電子と前記帯電されたイオンの質量が異なることから、偏向手段による電子ビームの偏向量よりも前記イオンの偏向量の方が小さいため、前記イオンの逆流経路は電子ビームの進行経路と一致せず、前記イオンは電子銃に到達しない。このため電子銃がイオンによって損傷することはなく、ビーム停止等のＮＧ発生が防止され、また電子銃内部のカソード、フィラメント等の構成部品の寿命を長くすることができる。

また、電子ビーム照射により蒸着源から発生する蒸気（蒸着材料）は蒸着源から上方向（蒸着源を通る垂線方向）には発生濃度が濃く、横方向には発生濃度が薄い。そして電子ビームの散乱は、高濃度蒸気中ではげしく起こり、低濃度蒸気中では少ない。本発明における電子ビームは、蒸着源を通る垂線に対して所定角度をもった入射角度で（すなわち蒸気発生濃度の低い横方向から）蒸着源に導かれるので、ビームの散乱は極めて少なく、焦点がぼけることは防止される。これによって蒸着効率が向上する。

さらに、偏向手段によって例えば、電子ビームの進行経路のうち、偏向手段に近い側では磁界が強いため電子ビームを大きく偏向させ、偏向手段より遠い側では磁界が弱いため電子ビームを小さく偏向させることにより、電子ビームの焦点を蒸着源に合わせることができる。これによって蒸着効率が向上する。

本発明によれば、電子銃、偏向手段に、蒸着源から発生した蒸気が付着すること、およびイオン化されたイオンが電子銃に進入することが防止される。このため汚れ、損傷、ビーム停止等の不具合発生が防止されるとともに、偏向手段の磁界の変化、電子ビーム経路（偏向）の変化を少なくすることができ、さらに蒸着装置の構成部品の寿命を長くすることができる。

すなわち、電子銃が受けるダメージを減少し、異常放電を減少し、電子銃内部のカソード・フィラメント・イオンコレクター等の部品の寿命を延ばす事ができる。また、電子銃の清掃、メンテナンス等を軽減して付帯時間を短縮することが可能となり生産性の向上が行える。

また、ビームと蒸気の干渉を防ぎ、且つ蒸着材料上で電子ビームが焦点を結ぶ事から、蒸気を効率よく発生させる事ができ、省電力、商品の低価格を実現できる。

以下、図面を参照しながら本発明の実施の形態を説明するが、本発明は下記の実施形態例に限定されるものではない。図１は真空室内に配設される本実施形態例の蒸着装置を表し、（ａ）は要部の平面構成図、（ｂ）は全体の側面構成図、（ｃ）は蒸気の飛散と付着を説明する要部の側面構成図である。

図１において図２〜図５と同一部分は同一符号をもって示している。図１において、高分子フィルム１は冷却キャン２に巻き付けられて送りロール３から巻き取りロール４側へ搬送される。冷却キャン２の下方であって該冷却キャン２の中心から水平方向に所定距離外周側にずれた部位には、例えばコバルト等の蒸着材料（蒸着源）５を収容したルツボ６が配設されている。

冷却キャン２とルツボ６の間には、図示省略のシャッターとともに蒸気１０の入射角を規制する遮蔽板１１が配設されている。ルツボ６から水平方向に冷却キャン２と反対側に所定距離隔てた部位の上方には、電子ビーム照射方向を垂下方向に設定した電子銃７が配設されている。

電子銃７の水平方向で冷却キャン２と反対側に隣接する部位であって、ルツボ６および電子銃７間の略半分の高さ部位には、電子ビーム８を偏向する、例えば電磁石又は永久磁石等から成る偏向器１９（偏向手段）が配設されている。

電子銃７および蒸着材料５間を直線で結ぶ経路には、該経路を遮蔽する所定幅の遮蔽板（第１の遮蔽手段）２１が配設されている。

前記偏向器１９および蒸着材料５間を直線で結ぶ経路には、該経路を遮蔽する所定幅の遮蔽板（第２の遮蔽手段）２２が配設されている。

上記のように構成された装置において、電子銃７で発生させた電子ビーム８はルツボ６の方向へ直接照射されるのではなく別の方向（垂下方向）へ照射される。照射された電子ビーム８は、偏向器１９で発生させた磁界により偏向されてルツボ６内のコバルトなどの蒸着材料５に導かれ、照射、加熱、気化が行われることによって蒸気１０が発生する。

この蒸気１０の中で冷却キャン２に高分子フィルム１を密着し、蒸気１０の熱やルツボ６、蒸着材料５等からの輻射熱から守りながら、冷却キャン２を回転し蒸気１０の中を通過させることで、高分子フィルム１上に蒸着材料を斜め蒸着し、磁気記録媒体（蒸着テープ）を製造する。

この際、電子銃７で発生させた電子ビーム８は全体が「−」に帯電したビームである為、互いに反発しあって広がりながら垂直に照射される。電子ビーム８は偏向器１９により発生した磁界により偏向され、遮蔽板２１、２２間を通ってルツボ６内の蒸着材料５に照射される。

この時、水平方向に広がった電子ビーム８は、偏向器１９に近い側は磁界が強いため大きく偏向され、遠い側は磁界が弱いため小さく偏向される。この事を利用することによりルツボ６内の蒸着材料５の湯面に電子ビーム８を集光させることができる。この結果、蒸気１０を効率良く発生させることができ、且つ電子ビーム８は横から蒸着材料５の湯面へ進入するので、蒸気１０と電子ビーム８の干渉を軽減することができる。

この際、電子ビーム照射により発生する蒸気１０（蒸着材料）は、ルツボ６内の蒸着材料５から上方向（蒸着材料５を通る垂線方向）には発生濃度が濃く、横方向には発生濃度が薄い。そして電子ビーム８の散乱は、高濃度蒸気中ではげしく起こり、低濃度蒸気中では少ない。本発明における電子ビーム８は、蒸着材料５を通る垂線に対して所定角度をもった入射角度で（すなわち蒸気発生濃度の低い横方向から）蒸着材料５に導かれるので、ビームの散乱は極めて少なく、焦点がぼけることは防止される。これによって蒸着効率が向上する。

また、前記蒸着材料５から気化した発生蒸気は周囲に飛散するが、該飛散蒸気は、遮蔽板２１により遮蔽されるため電子銃７には進入せず、また遮蔽板２２により遮蔽されるため偏向器１９には進入しない。このため蒸気飛散エリアは図１（ｃ）の３０に示す範囲となるため、電子銃７、偏向器１９に前記蒸気１０（蒸着材料）が付着することは防止される。したがって磁界の変化、電子ビーム経路（偏向）の変化を極めて少なくすることができる。
また、前記蒸着材料５から発生する蒸気１０は、電子ビーム８との衝突により「プラス」に帯電されてイオン化し、該イオンが電子銃７側に逆流するが、電子ビーム８の電子と前記帯電されたイオンの質量が異なることから、偏向器１９による電子ビーム８の偏向量よりも前記イオンの偏向量の方が小さいため、前記イオンの逆流経路（図１（ｂ）の図示１３）は電子ビームの進行経路（図１（ｂ）の図示８）と一致せず、前記イオン１３は電子銃７に到達しない。このため電子銃７がイオン１３によって損傷することはなく、ビーム停止等のＮＧ発生が防止され、また電子銃内部のカソード、フィラメント等の構成部品の寿命を長くすることができる。

尚、前記被蒸着物は高分子フィルム１に限定されるものではない。また、ルツボ６内に収容された蒸着材料５、遮蔽板２１、２２、電子銃７、偏向器１９の配置は、図１に示す配置関係に配設するに限らず、電子銃７および偏向器１９に蒸気１０およびイオン１３が入り込まない位置であれば他の位置に配設しても良く、また、電子銃７のビーム照射方向、遮蔽板２１、２２の大きさ、偏向器１９の偏向量等も同様に適宜設計変更可能である。

本発明の一実施形態例を表し、（ａ）は要部の平面構成図、（ｂ）は全体の側面構成図、（ｃ）は蒸気の飛散と付着を説明する要部の側面構成図。 従来の９０°ビーム偏向方式の蒸着装置の一例を示す構成図。 従来の２７０°ビーム偏向方式の蒸着装置の一例を示す構成図。 従来の蒸着装置の他の例を示す構成図。 従来の蒸着装置における蒸気の飛散と付着のようすを表し、（ａ）は要部構成図、（ｂ）は電子銃内部の構成図。

符号の説明

１…高分子フィルム、２…冷却キャン、５…蒸着材料（蒸着源）、６…ルツボ、７…電子銃、８…電子ビーム、１０…蒸気、１３…イオン、１９…偏向器（偏向手段）、２１…遮蔽板（第１の遮蔽手段）、２２…遮蔽板（第２の遮蔽手段）、３０…蒸気飛散エリア。

Claims (4)

1. 蒸着源と、
   前記蒸着源側に電子ビームを発する電子銃と、
   前記電子銃および蒸着源間を直線で結ぶ経路を遮蔽する第１の遮蔽手段と、
   前記電子銃から発射された電子ビームを、磁界によって偏向して前記第１の遮蔽手段を迂回し、且つ前記蒸着源を通る垂線に対して所定角度を有する入射角で該蒸着源に導く偏向手段と
   を備えたことを特徴とする蒸着装置。
2. 前記偏向手段および蒸着源間を直線で結ぶ経路を遮蔽する第２の遮蔽手段を備えたことを特徴とする請求項１に記載の蒸着装置。
3. 前記偏向手段は、前記電子ビームの焦点を前記蒸着源に合わせることを特徴とする請求項１に記載の蒸着装置。
4. 前記偏向手段は、前記電子ビームの焦点を前記蒸着源に合わせることを特徴とする請求項２に記載の蒸着装置。
   

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