JP3446356B2 - 薄膜の製造方法及び製造装置 - Google Patents
薄膜の製造方法及び製造装置Info
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は薄膜の製造方法及び製造
装置に関する。
装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】現代社会に於て薄膜の果たす役割は非常
に広範囲であり、日常生活の様々な部分において薄膜が
利用されている。これらの中でも包装紙、磁気テ−プ、
コンデンサ等の用途においては、高速大量生産に有利な
連続巻取り真空蒸着が行われている。即ち（図２）のよ
うに長尺の基板が円筒状キャンの周面に沿って走行中に
電子ビーム蒸着を行うことによってテ−プ状薄膜の量産
が出来る。蒸発材料と基板材料を形成する薄膜の目的に
合わせて選ぶと同時に、必要に応じて真空槽内に反応ガ
スを導入することや、基板に電位を設けた状態で薄膜を
形成することによってによって所望の特性を持った薄膜
を形成することが出来る。
に広範囲であり、日常生活の様々な部分において薄膜が
利用されている。これらの中でも包装紙、磁気テ−プ、
コンデンサ等の用途においては、高速大量生産に有利な
連続巻取り真空蒸着が行われている。即ち（図２）のよ
うに長尺の基板が円筒状キャンの周面に沿って走行中に
電子ビーム蒸着を行うことによってテ−プ状薄膜の量産
が出来る。蒸発材料と基板材料を形成する薄膜の目的に
合わせて選ぶと同時に、必要に応じて真空槽内に反応ガ
スを導入することや、基板に電位を設けた状態で薄膜を
形成することによってによって所望の特性を持った薄膜
を形成することが出来る。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】上述のように、連続巻
取り蒸着は薄膜の量産に適した方法ではあるが、安定し
た特性の薄膜を長尺にわたって得るために解決すべき問
題がある。即ち蒸着時間の経過に伴い、蒸発源の内壁に
蒸着物が堆積し、この堆積物が時折再溶融して蒸発源内
に逆流する。この逆流現象が起きると、瞬間的に蒸発源
溶湯面の温度が低下し、蒸発量が急落する。これによっ
て長尺の蒸着中に時折、膜厚の薄い部分が発生してしま
うので対策が必要であった。
取り蒸着は薄膜の量産に適した方法ではあるが、安定し
た特性の薄膜を長尺にわたって得るために解決すべき問
題がある。即ち蒸着時間の経過に伴い、蒸発源の内壁に
蒸着物が堆積し、この堆積物が時折再溶融して蒸発源内
に逆流する。この逆流現象が起きると、瞬間的に蒸発源
溶湯面の温度が低下し、蒸発量が急落する。これによっ
て長尺の蒸着中に時折、膜厚の薄い部分が発生してしま
うので対策が必要であった。
【０００４】
【課題を解決するための手段】この課題を解決するため
本発明は、真空中で移動する長尺の基板上に電子ビーム
蒸着法によって薄膜を形成する薄膜の製造方法におい
て、蒸発源に照射する電子ビームを前記蒸発源の蒸発面
上で前記基板の幅方向に平行に第１の走査をするととも
に、前記電子ビームを前記蒸発面上で前記第１の走査の
方向に直交する第２の方向にも走査することによって、
前記蒸発面上における主な蒸発領域の中心を前記基板の
幅方向に平行な２本の線分上とせしめ、かつ前記基板の
幅方向に平行な前記第１の走査幅を前記基板上への前記
薄膜の形成幅よりも大きくし、前記第１の走査幅と前記
基板上への前記薄膜の形成幅の差の１／２が前記２本の
線分の間隔よりも大きいことを特徴とするもの及び、真
空中で移動する長尺の基板上に電子ビーム蒸着法によっ
て薄膜を形成する薄膜の製造方法において、蒸発源に照
射する電子ビームを前記蒸発源の蒸発面上で前記基板の
幅方向に平行に第１の走査をするとともに、前記電子ビ
ームを前記蒸発面上で前記第１の走査の両側で前記第１
の走査に平行かつ分離した位置でも走査することによっ
て、前記蒸発面上における主な蒸発領域の中心を前記基
板の幅方向に平行な３本の線分上とせしめ、かつ前記蒸
発領域の中心である前記３本の線分の内、中央の線分を
中心とする蒸発領域からの蒸発量が他の２本の線分を中
心とする蒸発領域からの蒸発量のいずれよりも多い事を
特徴とするもの及び、真空中で移動する長尺の基板上に
電子ビーム蒸着法によって薄膜を形成する薄膜の製造方
法において、蒸発源の蒸発面に照射する電子ビームの走
査軌跡が閉じた軌跡を描き、かつ前記薄膜の形成幅方向
に走査する前記電子ビームの走査幅を前記薄膜の形成幅
より大きくすることを特徴とするもの及び、真空中で移
動する長尺の基板上に電子ビーム蒸着法によって薄膜を
形成する薄膜の製造装置において、蒸発源に照射する電
子ビームを前記蒸発源の蒸発面上で走査する回路として
前記基板の幅方向に平行な第１の走査をする為の、第１
の走査回路と、前記電子ビームを前記蒸発面上で前記第
１の走査の方向に直交する第２の方向にも走査する為の
第２の走査回路を有し、かつ前記第１の走査回路が矩形
波以外の波形を発生すると共に前記第２の走査回路が略
矩形波を発生し、かつ前記蒸発源の蒸発面上での第１の
走査回路による走査振幅が、蒸着幅よりも、第２の走査
回路による走査振幅の２倍以上大きい事を特徴とするも
の及び、真空中で移動する長尺の基板上に電子ビーム蒸
着法によって薄膜を形成する薄膜の製造装置において、
蒸発源に照射する電子ビームを前記蒸発源の蒸発面上で
走査する回路として前記基板の幅方向に平行な第１の走
査をする為の第１の走査回路と、前記電子ビームを前記
蒸発面上で前記第１の走査の方向に直交する第２の方向
にも走査する為の第２の走査回路を有し、かつ前記第２
の走査回路が略３値の階段状波形を発生し、かつ前記３
値の階段状波形が、中央値を示す時間が他の２値を示す
時間のいずれよりも長いことを特徴とするもの及び、真
空中で移動する長尺の基板上に電子ビーム蒸着法によっ
て薄膜を形成する薄膜の製造装置において、蒸発源に照
射する電子ビームを前記蒸発源の蒸発面上で走査する回
路として前記基板の幅方向に平行な第１の走査をする為
の第１の走査回路と、前記電子ビームを前記蒸発面上で
前記第１の走査の方向に直交する第２の方向にも走査す
る為の第２の走査回路を有し、かつ前記第１、第２の走
査回路による走査波形の位相を、前記電子ビームが前記
蒸発源の蒸発面に照射する電子ビームの走査軌跡が閉じ
た軌跡を描き、かつ前記薄膜の形成幅方向に走査する前
記電子ビームの走査幅を前記薄膜の形成幅より大きくす
るように制御する事を特徴とするものである。
本発明は、真空中で移動する長尺の基板上に電子ビーム
蒸着法によって薄膜を形成する薄膜の製造方法におい
て、蒸発源に照射する電子ビームを前記蒸発源の蒸発面
上で前記基板の幅方向に平行に第１の走査をするととも
に、前記電子ビームを前記蒸発面上で前記第１の走査の
方向に直交する第２の方向にも走査することによって、
前記蒸発面上における主な蒸発領域の中心を前記基板の
幅方向に平行な２本の線分上とせしめ、かつ前記基板の
幅方向に平行な前記第１の走査幅を前記基板上への前記
薄膜の形成幅よりも大きくし、前記第１の走査幅と前記
基板上への前記薄膜の形成幅の差の１／２が前記２本の
線分の間隔よりも大きいことを特徴とするもの及び、真
空中で移動する長尺の基板上に電子ビーム蒸着法によっ
て薄膜を形成する薄膜の製造方法において、蒸発源に照
射する電子ビームを前記蒸発源の蒸発面上で前記基板の
幅方向に平行に第１の走査をするとともに、前記電子ビ
ームを前記蒸発面上で前記第１の走査の両側で前記第１
の走査に平行かつ分離した位置でも走査することによっ
て、前記蒸発面上における主な蒸発領域の中心を前記基
板の幅方向に平行な３本の線分上とせしめ、かつ前記蒸
発領域の中心である前記３本の線分の内、中央の線分を
中心とする蒸発領域からの蒸発量が他の２本の線分を中
心とする蒸発領域からの蒸発量のいずれよりも多い事を
特徴とするもの及び、真空中で移動する長尺の基板上に
電子ビーム蒸着法によって薄膜を形成する薄膜の製造方
法において、蒸発源の蒸発面に照射する電子ビームの走
査軌跡が閉じた軌跡を描き、かつ前記薄膜の形成幅方向
に走査する前記電子ビームの走査幅を前記薄膜の形成幅
より大きくすることを特徴とするもの及び、真空中で移
動する長尺の基板上に電子ビーム蒸着法によって薄膜を
形成する薄膜の製造装置において、蒸発源に照射する電
子ビームを前記蒸発源の蒸発面上で走査する回路として
前記基板の幅方向に平行な第１の走査をする為の、第１
の走査回路と、前記電子ビームを前記蒸発面上で前記第
１の走査の方向に直交する第２の方向にも走査する為の
第２の走査回路を有し、かつ前記第１の走査回路が矩形
波以外の波形を発生すると共に前記第２の走査回路が略
矩形波を発生し、かつ前記蒸発源の蒸発面上での第１の
走査回路による走査振幅が、蒸着幅よりも、第２の走査
回路による走査振幅の２倍以上大きい事を特徴とするも
の及び、真空中で移動する長尺の基板上に電子ビーム蒸
着法によって薄膜を形成する薄膜の製造装置において、
蒸発源に照射する電子ビームを前記蒸発源の蒸発面上で
走査する回路として前記基板の幅方向に平行な第１の走
査をする為の第１の走査回路と、前記電子ビームを前記
蒸発面上で前記第１の走査の方向に直交する第２の方向
にも走査する為の第２の走査回路を有し、かつ前記第２
の走査回路が略３値の階段状波形を発生し、かつ前記３
値の階段状波形が、中央値を示す時間が他の２値を示す
時間のいずれよりも長いことを特徴とするもの及び、真
空中で移動する長尺の基板上に電子ビーム蒸着法によっ
て薄膜を形成する薄膜の製造装置において、蒸発源に照
射する電子ビームを前記蒸発源の蒸発面上で走査する回
路として前記基板の幅方向に平行な第１の走査をする為
の第１の走査回路と、前記電子ビームを前記蒸発面上で
前記第１の走査の方向に直交する第２の方向にも走査す
る為の第２の走査回路を有し、かつ前記第１、第２の走
査回路による走査波形の位相を、前記電子ビームが前記
蒸発源の蒸発面に照射する電子ビームの走査軌跡が閉じ
た軌跡を描き、かつ前記薄膜の形成幅方向に走査する前
記電子ビームの走査幅を前記薄膜の形成幅より大きくす
るように制御する事を特徴とするものである。
【０００５】
【作用】蒸発源に電子ビームの主な照射領域を基板の幅
方向に平行な２本の線分がその中心となるように２分割
として照射すること及び、照射ビームの基板幅方向の走
査幅を、基板走行方向の分割幅に対して一定比以上とす
ることによって熱波動の影響が蒸着幅の範囲内に及ぶの
を防ぐことが出来る。また、同様の効果は、電子ビーム
の主な照射領域を基板の幅方向に平行な３本の線分がそ
の中心となるように３分割とすると共に、中央の照射領
域からの蒸発量が他の２本の線分を中心とする蒸発領域
からの蒸発量のいずれよりも多くする事によって、結晶
配向の乱れ等の、照射領域分割の影響を小さくして得る
ことが出来る。さらに、蒸発源に照射する電子ビーム
を、前記蒸発源の蒸発面上で開口部を有しかつ閉じた軌
跡となるように走査することによって基板の幅方向に平
行な走査幅が比較的小さな状態で、先の２方法と同様の
効果が得られる。
方向に平行な２本の線分がその中心となるように２分割
として照射すること及び、照射ビームの基板幅方向の走
査幅を、基板走行方向の分割幅に対して一定比以上とす
ることによって熱波動の影響が蒸着幅の範囲内に及ぶの
を防ぐことが出来る。また、同様の効果は、電子ビーム
の主な照射領域を基板の幅方向に平行な３本の線分がそ
の中心となるように３分割とすると共に、中央の照射領
域からの蒸発量が他の２本の線分を中心とする蒸発領域
からの蒸発量のいずれよりも多くする事によって、結晶
配向の乱れ等の、照射領域分割の影響を小さくして得る
ことが出来る。さらに、蒸発源に照射する電子ビーム
を、前記蒸発源の蒸発面上で開口部を有しかつ閉じた軌
跡となるように走査することによって基板の幅方向に平
行な走査幅が比較的小さな状態で、先の２方法と同様の
効果が得られる。
【０００６】
【実施例】以下、本発明の実施例について説明する。
（図２）の排気系１によって真空排気された真空槽２の
中で巻き出しロール３から回転方向１２に沿って巻出さ
れた長尺基板４は円筒状キャン５の表面に沿って走行中
に電子ビーム６を照射されている蒸発坩堝７より遮蔽板
９の開口部において蒸着を受けた後に、巻き取りロール
１０に巻きとられる。その際、ガス導入ノズル８から反
応ガスを導入することによって反応蒸着を行うことが出
来る。また、高分子基板とキャンの密着性を高めるため
に、高分子基板をキャンにニップロール１５によって押
し当てた後に、薄膜の形成に先立って密着用電子銃１３
から密着用電子ビーム１４を照射する事も出来る。さら
に、イオン源を用いて基板の表面処理等を行うことが出
来る。ニップロール、密着用電子銃、イオン源は必要の
ない場合には省略出来る。
（図２）の排気系１によって真空排気された真空槽２の
中で巻き出しロール３から回転方向１２に沿って巻出さ
れた長尺基板４は円筒状キャン５の表面に沿って走行中
に電子ビーム６を照射されている蒸発坩堝７より遮蔽板
９の開口部において蒸着を受けた後に、巻き取りロール
１０に巻きとられる。その際、ガス導入ノズル８から反
応ガスを導入することによって反応蒸着を行うことが出
来る。また、高分子基板とキャンの密着性を高めるため
に、高分子基板をキャンにニップロール１５によって押
し当てた後に、薄膜の形成に先立って密着用電子銃１３
から密着用電子ビーム１４を照射する事も出来る。さら
に、イオン源を用いて基板の表面処理等を行うことが出
来る。ニップロール、密着用電子銃、イオン源は必要の
ない場合には省略出来る。
【０００７】薄膜磁気テープにおいて本発明を実施する
ために、高分子基板として３０ｃｍ幅、１０μｍ厚のポ
リエチレンテレフタレートを用い、酸素ガスを反応ガス
として用い、薄膜として層厚２００ｎｍのＣｏーＯ磁性
層を形成した。高分子基板への蒸気入射角は、第１層第
２層共に基板法線から９０度から４０度の範囲とした。
ガス導入ノズルの方向はノズルの延長線が蒸着終端部分
に向かうようにした。円筒状キャンはキャン内部を循環
する常温の冷却水によって冷却した。また、成膜中の蒸
着室の真空度は約５ｘ１０ー5torrである。
ために、高分子基板として３０ｃｍ幅、１０μｍ厚のポ
リエチレンテレフタレートを用い、酸素ガスを反応ガス
として用い、薄膜として層厚２００ｎｍのＣｏーＯ磁性
層を形成した。高分子基板への蒸気入射角は、第１層第
２層共に基板法線から９０度から４０度の範囲とした。
ガス導入ノズルの方向はノズルの延長線が蒸着終端部分
に向かうようにした。円筒状キャンはキャン内部を循環
する常温の冷却水によって冷却した。また、成膜中の蒸
着室の真空度は約５ｘ１０ー5torrである。
【０００８】磁性層の膜厚は、ガイドロ−ラ間に設置し
た透過光式膜厚計を用いて蒸着を行いながら観測した。
透過光式膜厚計は可視光源とＣＤＳ素子を用いて構成し
た。磁性層膜厚のより正確な測定のために振動試料磁力
計を用いて単位面積当りの飽和磁化量も測定した。記録
再生特性の評価は、ＭＩＧヘッドを用い、記録波長０.
５μｍにおけるＣ／Ｎを、市販のビデオ用蒸着テープ
（ＭＥテープ）と相対比較することによって行った。
た透過光式膜厚計を用いて蒸着を行いながら観測した。
透過光式膜厚計は可視光源とＣＤＳ素子を用いて構成し
た。磁性層膜厚のより正確な測定のために振動試料磁力
計を用いて単位面積当りの飽和磁化量も測定した。記録
再生特性の評価は、ＭＩＧヘッドを用い、記録波長０.
５μｍにおけるＣ／Ｎを、市販のビデオ用蒸着テープ
（ＭＥテープ）と相対比較することによって行った。
【０００９】蒸発源にＭｇＯ坩堝を用い、電子ビームを
（図１）の様に坩堝表面でＸ方向、Ｙ方向の両方に走査
した。（図１）で、Ｘ方向が基板の走行方向で、これに
直交する方向がＹ方向である。Ｘ方向に矩形波または矩
形波に準ずる信号で電子ビームを走査すると共に、Ｙ方
向に三角波、鋸歯状波、正弦波、台形波等で電子ビーム
を走査することによって、（図１）に図示したようにビ
ームの主な照射領域を基板走行方向に略垂直な２本の線
分とすることが出来る。Ｘ方向、Ｙ方向の走査周波数は
両方で極端な干渉が起きない範囲で任意に設定できる。
（図１）の様に坩堝表面でＸ方向、Ｙ方向の両方に走査
した。（図１）で、Ｘ方向が基板の走行方向で、これに
直交する方向がＹ方向である。Ｘ方向に矩形波または矩
形波に準ずる信号で電子ビームを走査すると共に、Ｙ方
向に三角波、鋸歯状波、正弦波、台形波等で電子ビーム
を走査することによって、（図１）に図示したようにビ
ームの主な照射領域を基板走行方向に略垂直な２本の線
分とすることが出来る。Ｘ方向、Ｙ方向の走査周波数は
両方で極端な干渉が起きない範囲で任意に設定できる。
【００１０】Ｙ方向の走査幅を基板上への薄膜の形成幅
よりも大きくし、Ｙ方向の走査幅と基板上への前記薄膜
の形成幅の差の１／２（以後これを走査マージンと呼
ぶ）と、２本の線分の間隔（分離間隔）の関係を変えて
蒸着を行い、基板長手方向の膜厚変動を調べた。走査マ
ージンは基板幅の両側で同じとなるようにした。なお、
（図１）中、ｄは分離間隔、ｍは走査マージン、Ｌは蒸
着幅を示している。
よりも大きくし、Ｙ方向の走査幅と基板上への前記薄膜
の形成幅の差の１／２（以後これを走査マージンと呼
ぶ）と、２本の線分の間隔（分離間隔）の関係を変えて
蒸着を行い、基板長手方向の膜厚変動を調べた。走査マ
ージンは基板幅の両側で同じとなるようにした。なお、
（図１）中、ｄは分離間隔、ｍは走査マージン、Ｌは蒸
着幅を示している。
【００１１】膜厚変動は（図３）で示されるような、透
過光式膜厚形による測定信号を基に、膜厚の変動率で調
べた。受光素子として用いたＣＤＳ素子の有効直径は１
０ｍｍであり、蒸着幅の端部と中央部の２ケ所にＣＤＳ
素子を設置することによって蒸着端部と中央部での膜厚
変動を調べた。なお、予め基板の走行速度を変えて作成
した膜の膜厚を電子顕微鏡で膜破断面観察することによ
って測定し、透過光式膜厚計信号との校正を求め、校正
値を用いて膜厚変動を評価した。また、膜厚変動率は１
時間にわたって連続蒸着を行った際の、最も大きな膜厚
の急変動から３つを選び、その平均値で評価した。
過光式膜厚形による測定信号を基に、膜厚の変動率で調
べた。受光素子として用いたＣＤＳ素子の有効直径は１
０ｍｍであり、蒸着幅の端部と中央部の２ケ所にＣＤＳ
素子を設置することによって蒸着端部と中央部での膜厚
変動を調べた。なお、予め基板の走行速度を変えて作成
した膜の膜厚を電子顕微鏡で膜破断面観察することによ
って測定し、透過光式膜厚計信号との校正を求め、校正
値を用いて膜厚変動を評価した。また、膜厚変動率は１
時間にわたって連続蒸着を行った際の、最も大きな膜厚
の急変動から３つを選び、その平均値で評価した。
【００１２】電子ビームの分離間隔を３ｃｍ及び６ｃｍ
とし、走査マージンを変えて膜厚変動率を調べた。その
結果を（図４）に示す。（図４）には、電子ビームを分
離しない、従来の方法で走査マージンを変えて膜厚変動
率を調べた結果も併せて示している（電子ビームの分離
間隔０ｃｍの場合）。電子ビームの分離間隔と走査マー
ジンは予め蒸発坩堝上にＡｌの薄板を載せて電子ビーム
を実際に照射することによって加熱痕の中心部から求め
た結果を基に設定した。（図４）から分かるように、電
子ビームを分離間隔３ｃｍ及び６ｃｍに分離することに
よって、基板の幅方向中心では膜厚変動が小さく抑えら
れ、電子ビームを分離しない場合の１２％に対して、５
％程度に変動率が低減出来る。この様に、中心部では走
査マージンに関係なく膜厚変動が低減できたが、蒸着端
部では走査マージンの無い場合には膜厚変動率は１０％
となる。しかし、走査マージンを設ける事によって電子
ビーム分離の効果が顕著となり、膜厚変動率を小さくす
ることが出来る。走査マージンの増加に伴う変動率の低
下は、走査マージンが電子ビームの分離間隔と同程度と
なるまで続くので、電子ビーム分離による膜厚変動率の
低減効果を蒸着幅の端部まで得るには走査マージンを電
子ビームの分離幅と同等以上とすることが重要である。
走査マージンを電子ビームの分離幅と同等以上とするこ
とによる膜厚変動の低減の理由は十分明かではないが、
電子ビームの分離によって蒸発坩堝内における溶湯の対
流が、外乱に対して安定な状態となり、走査マージンを
広げることによって蒸発安定な領域が蒸着幅端部直下付
近にまで広がるものと思われる。
とし、走査マージンを変えて膜厚変動率を調べた。その
結果を（図４）に示す。（図４）には、電子ビームを分
離しない、従来の方法で走査マージンを変えて膜厚変動
率を調べた結果も併せて示している（電子ビームの分離
間隔０ｃｍの場合）。電子ビームの分離間隔と走査マー
ジンは予め蒸発坩堝上にＡｌの薄板を載せて電子ビーム
を実際に照射することによって加熱痕の中心部から求め
た結果を基に設定した。（図４）から分かるように、電
子ビームを分離間隔３ｃｍ及び６ｃｍに分離することに
よって、基板の幅方向中心では膜厚変動が小さく抑えら
れ、電子ビームを分離しない場合の１２％に対して、５
％程度に変動率が低減出来る。この様に、中心部では走
査マージンに関係なく膜厚変動が低減できたが、蒸着端
部では走査マージンの無い場合には膜厚変動率は１０％
となる。しかし、走査マージンを設ける事によって電子
ビーム分離の効果が顕著となり、膜厚変動率を小さくす
ることが出来る。走査マージンの増加に伴う変動率の低
下は、走査マージンが電子ビームの分離間隔と同程度と
なるまで続くので、電子ビーム分離による膜厚変動率の
低減効果を蒸着幅の端部まで得るには走査マージンを電
子ビームの分離幅と同等以上とすることが重要である。
走査マージンを電子ビームの分離幅と同等以上とするこ
とによる膜厚変動の低減の理由は十分明かではないが、
電子ビームの分離によって蒸発坩堝内における溶湯の対
流が、外乱に対して安定な状態となり、走査マージンを
広げることによって蒸発安定な領域が蒸着幅端部直下付
近にまで広がるものと思われる。
【００１３】次に、本発明の別の実施例について説明す
る。蒸発源に照射する電子ビームを前記蒸発源の蒸発面
上でＹ方向に平行に第１の走査を行い第１の蒸発領域と
すると共に、第１の走査に平行かつ分離して第２、第３
の走査を行うことによって第２、第３の蒸発領域を設け
た。これによって主な蒸発領域はＹ方向の３本の線分上
から行われる。
る。蒸発源に照射する電子ビームを前記蒸発源の蒸発面
上でＹ方向に平行に第１の走査を行い第１の蒸発領域と
すると共に、第１の走査に平行かつ分離して第２、第３
の走査を行うことによって第２、第３の蒸発領域を設け
た。これによって主な蒸発領域はＹ方向の３本の線分上
から行われる。
【００１４】３本の線分上の蒸発領域の分離は（図５）
に示すように、Ｘ方向の走査信号を３値とすることによ
って行える。３本の蒸発領域からの蒸発量の調整は（図
５）に示した走査信号の３値の割当時間によって変える
事が出来る。そこで、中央の蒸発領域に相当する走査信
号の割当時間ｔ１に対する、両側の蒸発領域に相当する
走査信号の割当時間ｔ２の比を変えて薄膜の作製を行っ
た。なお、両側の蒸発領域に相当する走査信号の割当時
間は同じとした。（図６）は、ｔ２／ｔ１を変えたとき
の膜厚変動率と結晶配向の分散を基板幅中央付近で調べ
た結果である。電子ビームの分離間隔は３ｃｍである。
結晶配向の評価は基板の長さ方向を含む面内におけるＸ
線回折を用い、ロッキング曲線の半値幅を測定すること
によって行った。（図６）から分かるように、ｔ２／ｔ
１が１０％未満では膜厚変動率が大きく、電子ビーム分
離の効果は小さい。一方、ｔ２／ｔ１を小さくすること
によってロッキング曲線の半値幅は小さくなり、薄膜の
結晶配向性が向上する。ｔ２／ｔ１が１０％の場合に
は、半値幅の増加を、蒸発領域を分割しない従来例に対
して１０％以内とすることが出来た。電子ビームの分離
間隔が６ｃｍの場合においても、ほぼ同様の上述の結果
が得られた。また、蒸着幅端部においても、走査マージ
ンを分離間隔よりも大きくする事によって、同様の効果
が得られる。従って膜厚変動率を小さく保ち、かつ結晶
配向性の乱れを小さくする必要がある場合には、電子ビ
ームの主な照射領域を基板の幅方向に平行な３本の線分
がその中心となるように３分割とすると共に、中央の照
射領域からの蒸発量が他の２本の線分を中心とする蒸発
領域からの蒸発量のいずれよりも多くする事が有効であ
る。
に示すように、Ｘ方向の走査信号を３値とすることによ
って行える。３本の蒸発領域からの蒸発量の調整は（図
５）に示した走査信号の３値の割当時間によって変える
事が出来る。そこで、中央の蒸発領域に相当する走査信
号の割当時間ｔ１に対する、両側の蒸発領域に相当する
走査信号の割当時間ｔ２の比を変えて薄膜の作製を行っ
た。なお、両側の蒸発領域に相当する走査信号の割当時
間は同じとした。（図６）は、ｔ２／ｔ１を変えたとき
の膜厚変動率と結晶配向の分散を基板幅中央付近で調べ
た結果である。電子ビームの分離間隔は３ｃｍである。
結晶配向の評価は基板の長さ方向を含む面内におけるＸ
線回折を用い、ロッキング曲線の半値幅を測定すること
によって行った。（図６）から分かるように、ｔ２／ｔ
１が１０％未満では膜厚変動率が大きく、電子ビーム分
離の効果は小さい。一方、ｔ２／ｔ１を小さくすること
によってロッキング曲線の半値幅は小さくなり、薄膜の
結晶配向性が向上する。ｔ２／ｔ１が１０％の場合に
は、半値幅の増加を、蒸発領域を分割しない従来例に対
して１０％以内とすることが出来た。電子ビームの分離
間隔が６ｃｍの場合においても、ほぼ同様の上述の結果
が得られた。また、蒸着幅端部においても、走査マージ
ンを分離間隔よりも大きくする事によって、同様の効果
が得られる。従って膜厚変動率を小さく保ち、かつ結晶
配向性の乱れを小さくする必要がある場合には、電子ビ
ームの主な照射領域を基板の幅方向に平行な３本の線分
がその中心となるように３分割とすると共に、中央の照
射領域からの蒸発量が他の２本の線分を中心とする蒸発
領域からの蒸発量のいずれよりも多くする事が有効であ
る。
【００１５】これに対して３本の蒸発領域の内、片端の
蒸発領域に相当する走査信号の割当時間を０とすること
によって、（図７）の様な走査信号とし、（図６）の場
合と同様の方法で膜厚変動率と結晶配向の分散を調べ
た。この様にして割当時間を変えて蒸発領域を２分割し
たときの、膜厚変動率と結晶配向の分散を測定した結果
を（図８）に示す。（図８）から分かる様に、蒸発領域
を３分割した場合に比べて、２分割の場合には膜厚変動
率を小さくするためにｔ２／ｔ１を４０％以上とする必
要がある。一方、ｔ２／ｔ１を小さくすることによって
ロッキング曲線の半値幅は小さくなる。しかしながら、
膜厚変動率を小さくする為に、ｔ２／ｔ１を４０％以上
とすると、蒸発領域を分離しない場合に比べて半値幅は
１．３倍以上となってしまい、膜厚変動の低減と結晶配
向の両立には蒸発領域を３分割する方が有利である。
蒸発領域に相当する走査信号の割当時間を０とすること
によって、（図７）の様な走査信号とし、（図６）の場
合と同様の方法で膜厚変動率と結晶配向の分散を調べ
た。この様にして割当時間を変えて蒸発領域を２分割し
たときの、膜厚変動率と結晶配向の分散を測定した結果
を（図８）に示す。（図８）から分かる様に、蒸発領域
を３分割した場合に比べて、２分割の場合には膜厚変動
率を小さくするためにｔ２／ｔ１を４０％以上とする必
要がある。一方、ｔ２／ｔ１を小さくすることによって
ロッキング曲線の半値幅は小さくなる。しかしながら、
膜厚変動率を小さくする為に、ｔ２／ｔ１を４０％以上
とすると、蒸発領域を分離しない場合に比べて半値幅は
１．３倍以上となってしまい、膜厚変動の低減と結晶配
向の両立には蒸発領域を３分割する方が有利である。
【００１６】次に、本発明の別の実施例について説明す
る。蒸発源に照射する電子ビームを、蒸発源の蒸発面上
で閉じた線で囲まれた走査軌跡形状となるように走査し
た。（図９）はその代表例を模式的に示したものであ
る。走査軌跡形状は、（図９）の様に長方形でもよい
が、楕円形あるいは長方形と楕円形とを組み合わせた形
状でもよい。ここでは、（図９）に示した様な長方形を
描くように電子ビームを走査した場合について述べる。
基板上への薄膜の形成幅を２０ｃｍとすると共に、Ｙ方
向の走査幅を基板上への薄膜の形成幅よりも大きくし、
Ｙ方向の走査幅と基板上への前記薄膜の形成幅の差の１
／２（走査マージン）と、２本の線分の間隔（分離間
隔）の関係を変えて蒸着を行い、基板長手方向の膜厚変
動を調べた。走査マージンは基板幅の両側で同じとなる
ようにした。膜厚変動率は１時間にわたって連続蒸着を
行った際の、最も大きな膜厚の急変動から３つを選び、
その平均値で評価した。基板走行方向の電子ビームの分
離間隔を３ｃｍ及び６ｃｍとし、走査マージンを変えて
膜厚変動率を調べた。その結果を（図１０）に示す。
（図１０）から分かるように、蒸発源に照射する電子ビ
ームを、蒸発源の蒸発面上で閉じた線で囲まれた走査軌
跡形状となるように走査することによって、蒸着幅の端
部での膜厚変動を抑えるための走査マージンを分離間隔
の１／２程度とすることが出来、主な蒸発領域を２本の
線分上とする場合よりも、蒸発坩堝幅を小さく設計する
ことが出来る他、Ｙ方向の偏向コイル電流も小さくする
ことが出来る。
る。蒸発源に照射する電子ビームを、蒸発源の蒸発面上
で閉じた線で囲まれた走査軌跡形状となるように走査し
た。（図９）はその代表例を模式的に示したものであ
る。走査軌跡形状は、（図９）の様に長方形でもよい
が、楕円形あるいは長方形と楕円形とを組み合わせた形
状でもよい。ここでは、（図９）に示した様な長方形を
描くように電子ビームを走査した場合について述べる。
基板上への薄膜の形成幅を２０ｃｍとすると共に、Ｙ方
向の走査幅を基板上への薄膜の形成幅よりも大きくし、
Ｙ方向の走査幅と基板上への前記薄膜の形成幅の差の１
／２（走査マージン）と、２本の線分の間隔（分離間
隔）の関係を変えて蒸着を行い、基板長手方向の膜厚変
動を調べた。走査マージンは基板幅の両側で同じとなる
ようにした。膜厚変動率は１時間にわたって連続蒸着を
行った際の、最も大きな膜厚の急変動から３つを選び、
その平均値で評価した。基板走行方向の電子ビームの分
離間隔を３ｃｍ及び６ｃｍとし、走査マージンを変えて
膜厚変動率を調べた。その結果を（図１０）に示す。
（図１０）から分かるように、蒸発源に照射する電子ビ
ームを、蒸発源の蒸発面上で閉じた線で囲まれた走査軌
跡形状となるように走査することによって、蒸着幅の端
部での膜厚変動を抑えるための走査マージンを分離間隔
の１／２程度とすることが出来、主な蒸発領域を２本の
線分上とする場合よりも、蒸発坩堝幅を小さく設計する
ことが出来る他、Ｙ方向の偏向コイル電流も小さくする
ことが出来る。
【００１７】以上に述べたように、電子ビーム蒸着にお
いて蒸発源からの蒸発領域を分離すると共に、分離間隔
に対応する走査マージンを設定する事によって膜厚の安
定した蒸着を行うことが出来る。更に、蒸着領域を３分
割すると共に、中央の蒸発領域の蒸発速度を両端の蒸発
領域の蒸発速度より大きくすることによって、結晶配向
性の良い蒸着膜を膜厚安定に得ることが出来る。加え
て、蒸発源に照射する電子ビームを、蒸発源の蒸発面上
で開口部を有する閉じた軌跡となるように走査した場合
には分離間隔に対応する走査マージンを小さくしても膜
厚安定な蒸着を行うことが出来る事が分かった。
いて蒸発源からの蒸発領域を分離すると共に、分離間隔
に対応する走査マージンを設定する事によって膜厚の安
定した蒸着を行うことが出来る。更に、蒸着領域を３分
割すると共に、中央の蒸発領域の蒸発速度を両端の蒸発
領域の蒸発速度より大きくすることによって、結晶配向
性の良い蒸着膜を膜厚安定に得ることが出来る。加え
て、蒸発源に照射する電子ビームを、蒸発源の蒸発面上
で開口部を有する閉じた軌跡となるように走査した場合
には分離間隔に対応する走査マージンを小さくしても膜
厚安定な蒸着を行うことが出来る事が分かった。
【００１８】以上の実施例において基板としてポリエチ
レンテレフタレートを用いた場合についてのみ述べた
が、ポリエチレンナフタレート、ポリエステル、ポリア
ミド、ポリイミドその他の高分子基板をはじめとする他
の種々の基板材料も用いることが出来る。さらに、実施
例としては薄膜としてＣｏ−Ｏ磁性層を形成する場合に
ついてのみ述べたが、Ｃｏ−Ｎｉ−Ｏ磁性層を形成する
場合にも同様の結果が得られており、磁性層としてＣｏ
−ＮｉーＯをはじめとする他の酸化物薄膜を用いる場合
にも本発明は有効である。また、酸素以外のガスと金属
材料を用いる反応蒸着の場合、反応蒸着以外の電子ビー
ム蒸着による薄膜の形成、あるいは薄膜の形成に先立っ
て下地層を形成した後に薄膜を形成する場合についても
本発明が有効であることは言うまでもない。即ちＳｉ等
の様々な材料と、酸素等の反応ガスとの反応蒸着や多元
元素と導入ガスの反応蒸着においても本発明を利用でき
る他、例えば液晶配向膜、透明電極膜、コンデンサの形
成などにおいて、本発明を適用することにより、従来の
電子ビーム蒸着では得られなかった特性の安定化が期待
される。
レンテレフタレートを用いた場合についてのみ述べた
が、ポリエチレンナフタレート、ポリエステル、ポリア
ミド、ポリイミドその他の高分子基板をはじめとする他
の種々の基板材料も用いることが出来る。さらに、実施
例としては薄膜としてＣｏ−Ｏ磁性層を形成する場合に
ついてのみ述べたが、Ｃｏ−Ｎｉ−Ｏ磁性層を形成する
場合にも同様の結果が得られており、磁性層としてＣｏ
−ＮｉーＯをはじめとする他の酸化物薄膜を用いる場合
にも本発明は有効である。また、酸素以外のガスと金属
材料を用いる反応蒸着の場合、反応蒸着以外の電子ビー
ム蒸着による薄膜の形成、あるいは薄膜の形成に先立っ
て下地層を形成した後に薄膜を形成する場合についても
本発明が有効であることは言うまでもない。即ちＳｉ等
の様々な材料と、酸素等の反応ガスとの反応蒸着や多元
元素と導入ガスの反応蒸着においても本発明を利用でき
る他、例えば液晶配向膜、透明電極膜、コンデンサの形
成などにおいて、本発明を適用することにより、従来の
電子ビーム蒸着では得られなかった特性の安定化が期待
される。
【００１９】また、蒸着の入射角についても、（図２）
の様に高入射角から低入射角へ変化する連続蒸着の他、
低入射角から高入射角へ変化する場合や、垂直入射部分
を中心とした連続蒸着においても本発明は有効である。
更に、蒸発速度を安定に保つことが出来るという利点
は、基板の静止した蒸着や基板を回転させて行う蒸着な
ど、連続蒸着以外の蒸着においても有効である。
の様に高入射角から低入射角へ変化する連続蒸着の他、
低入射角から高入射角へ変化する場合や、垂直入射部分
を中心とした連続蒸着においても本発明は有効である。
更に、蒸発速度を安定に保つことが出来るという利点
は、基板の静止した蒸着や基板を回転させて行う蒸着な
ど、連続蒸着以外の蒸着においても有効である。
【００２０】
【発明の効果】以上の様に本発明の薄膜の製造方法及び
製造装置によれば電子ビーム蒸着が蒸発速度安定に行わ
れるので、優れた特性の薄膜を膜厚安定に得ることが出
来る。
製造装置によれば電子ビーム蒸着が蒸発速度安定に行わ
れるので、優れた特性の薄膜を膜厚安定に得ることが出
来る。
【図１】本発明の薄膜の製造方法における電子ビームの
走査方法の一例を示す図
走査方法の一例を示す図
【図２】連続蒸着法による薄膜の製造方法の一例を示す
図
図
【図３】透過光式膜厚計の測定信号の一例を示す図
【図４】電子ビームの分離間隔と、走査マージンを変え
た時の膜厚変動率を示す図
た時の膜厚変動率を示す図
【図５】蒸発領域を３分割するための走査信号の一例を
示す図
示す図
【図６】３分割した蒸発領域に相当する走査信号の割当
時間を変えたときの膜厚変動率と結晶配向の分散の関係
を示す図
時間を変えたときの膜厚変動率と結晶配向の分散の関係
を示す図
【図７】２分割した蒸発領域に相当する走査信号の割当
時間を変える為の走査信号の一例を示す図
時間を変える為の走査信号の一例を示す図
【図８】２分割した蒸発領域に相当する走査信号の割当
時間を変えたときの膜厚変動率と結晶配向の分散の関係
を示す図
時間を変えたときの膜厚変動率と結晶配向の分散の関係
を示す図
【図９】蒸発源に照射する電子ビームを、蒸発源の蒸発
面上で開口部を有しかつ閉じた軌跡となるように走査し
た場合の代表例を模式的に示した図
面上で開口部を有しかつ閉じた軌跡となるように走査し
た場合の代表例を模式的に示した図
【図１０】蒸発源に照射する電子ビームを、蒸発源の蒸
発面上で開口部を有しかつ閉じた軌跡となるように走査
し、電子ビームの分離間隔と、走査マージンを変えた時
の膜厚変動率を示す図
発面上で開口部を有しかつ閉じた軌跡となるように走査
し、電子ビームの分離間隔と、走査マージンを変えた時
の膜厚変動率を示す図
１ 排気系
２ 真空槽
３ 巻き出しロール
４ 長尺基板
５ キャン
６ 電子ビーム
７ 蒸発坩堝
８ ガス導入ノズル
９ 遮蔽板
１０ 巻き取りロール
１１ ガイドロール
１２ 回転方向
１３ 密着用電子銃
１４ 密着用電子ビーム
１５ ニップロール
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(56)参考文献 特開 平１−105330（ＪＰ，Ａ)
特開 平４−128368（ＪＰ，Ａ)
特開 平４−289170（ＪＰ，Ａ)
特開 平５−106043（ＪＰ，Ａ)
特公 平５−24616（ＪＰ，Ｂ２)
実公 平３−22900（ＪＰ，Ｙ２)
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
C23C 14/00 - 14/58
G11B 5/85
H01B 13/00
Claims (12)
- 【請求項１】真空中で移動する長尺の基板上に電子ビー
ム蒸着法によって薄膜を形成する薄膜の製造方法におい
て、蒸発源に照射する電子ビームを前記蒸発源の蒸発面
上で前記基板の幅方向に平行に第１の走査をするととも
に、前記電子ビームを前記蒸発面上で前記第１の走査の
方向に直交する第２の方向にも走査することによって、
前記蒸発面上における主な蒸発領域の中心を前記基板の
幅方向に平行な２本の線分上とせしめ、かつ前記基板の
幅方向に平行な前記第１の走査幅を前記基板上への前記
薄膜の形成幅よりも大きくし、前記第１の走査幅と前記
基板上への前記薄膜の形成幅の差の１／２が前記２本の
線分の間隔よりも大きいことを特徴とする薄膜の製造方
法。 - 【請求項２】２本の線分の間隔が３ｃｍ以上である事を
特徴とする請求項１記載の薄膜の製造方法。 - 【請求項３】薄膜が少なくともＣｏとＯ、またはＣｏと
ＮｉとＯを主成分として含む磁気記録媒体であることを
特徴とする請求項１または２記載の薄膜の製造方法。 - 【請求項４】真空中で移動する長尺の基板上に電子ビー
ム蒸着法によって薄膜を形成する薄膜の製造方法におい
て、蒸発源に照射する電子ビームを前記蒸発源の蒸発面
上で前記基板の幅方向に平行に第１の走査をするととも
に、前記電子ビームを前記蒸発面上で前記第１の走査の
両側で前記第１の走査に平行かつ分離した位置でも走査
することによって、前記蒸発面上における主な蒸発領域
の中心を前記基板の幅方向に平行な３本の線分上とせし
め、かつ前記蒸発領域の中心である前記３本の線分の
内、中央の線分を中心とする蒸発領域からの蒸発量が他
の２本の線分を中心とする蒸発領域からの蒸発量のいず
れよりも多い事を特徴とする薄膜の製造方法。 - 【請求項５】３本の線分の間隔が各々３ｃｍ以上である
事を特徴とする請求項４記載の薄膜の製造方法。 - 【請求項６】薄膜が少なくともＣｏとＯ、またはＣｏと
ＮｉとＯを主成分として含む磁気記録媒体であることを
特徴とする請求項４または５記載の薄膜の製造方法。 - 【請求項７】真空中で移動する長尺の基板上に電子ビー
ム蒸着法によって薄膜を形成する薄膜の製造方法におい
て、蒸発源の蒸発面に照射する電子ビームの走査軌跡が
閉じた軌跡を描き、かつ前記薄膜の形成幅方向に走査す
る前記電子ビームの走査幅を前記薄膜の形成幅より大き
くすることを特徴とする薄膜の製造方法。 - 【請求項８】基板の移動方向における開口幅が３ｃｍ以
上である請求項７に記載の薄膜の製造方法。 - 【請求項９】薄膜が少なくともＣｏとＯ、またはＣｏと
ＮｉとＯを主成分として含む磁気記録媒体であることを
特徴とする請求項７または８記載の薄膜の製造方法。 - 【請求項１０】真空中で移動する長尺の基板上に電子ビ
ーム蒸着法によって薄膜を形成する薄膜の製造装置にお
いて、蒸発源に照射する電子ビームを前記蒸発源の蒸発
面上で走査する回路として前記基板の幅方向に平行な第
１の走査をする為の、第１の走査回路と、前記電子ビー
ムを前記蒸発面上で前記第１の走査の方向に直交する第
２の方向にも走査する為の第２の走査回路を有し、かつ
前記第１の走査回路が矩形波以外の波形を発生すると共
に前記第２の走査回路が略矩形波着幅よりも、第２の走
査回路による走査振幅の２倍以上大きい事を特徴とする
薄膜の製造装置。 - 【請求項１１】真空中で移動する長尺の基板上に電子ビ
ーム蒸着法によって薄膜を形成する薄膜の製造装置にお
いて、蒸発源に照射する電子ビームを前記蒸発源の蒸発
面上で走査する回路として前記基板の幅方向に平行な第
１の走査をする為の第１の走査回路と、前記電子ビーム
を前記蒸発面上で前記第１の走査の方向に直交する第２
の方向にも走査する為の第２の走査回路を有し、かつ前
記第２の走査回路が略３値の階段状波形を発生し、かつ
前記３値の階段状波形が、中央値を示す時間が他の２値
を示す時間のいずれよりも長いことを特徴とする薄膜の
製造装置。 - 【請求項１２】真空中で移動する長尺の基板上に電子ビ
ーム蒸着法によって薄膜を形成する薄膜の製造装置にお
いて、蒸発源の蒸発面に照射する電子ビームを前記蒸発
源の蒸発面上で走査する回路として前記基板の幅方向に
平行な第１の走査をする為の第１の走査回路と、前記電
子ビームを前記蒸発面上で前記第１の走査の方向に直交
する第２の方向にも走査する為の第２の走査回路を有
し、かつ前記第１、第２の走査回路による走査波形の位
相を、前記電子ビームが前記蒸発源の蒸発面に照射する
電子ビームの走査軌跡が閉じた軌跡を描き、かつ前記薄
膜の形成幅方向に走査する前記電子ビームの走査幅を前
記薄膜の形成幅より大きくするように制御する事を特徴
とする薄膜の製造装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP32027394A JP3446356B2 (ja) | 1994-12-22 | 1994-12-22 | 薄膜の製造方法及び製造装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP32027394A JP3446356B2 (ja) | 1994-12-22 | 1994-12-22 | 薄膜の製造方法及び製造装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08176806A JPH08176806A (ja) | 1996-07-09 |
| JP3446356B2 true JP3446356B2 (ja) | 2003-09-16 |
Family
ID=18119668
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP32027394A Expired - Fee Related JP3446356B2 (ja) | 1994-12-22 | 1994-12-22 | 薄膜の製造方法及び製造装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3446356B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0778525A (ja) * | 1993-09-07 | 1995-03-20 | Hitachi Ltd | 透明導電膜用材料とそれを用いた透明導電膜の製法 |
-
1994
- 1994-12-22 JP JP32027394A patent/JP3446356B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH08176806A (ja) | 1996-07-09 |
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