JPH04321208A - 真空蒸着装置及び蒸着方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は真空蒸着装置および蒸着
方法に関し、特にるつぼ内で溶融した蒸着材料に電子ビ
ームを照射し、るつぼの上方で円筒ドラム上にて可撓性
帯状支持体を連続移送しながら蒸着材料から蒸発した蒸
発気流の入射角をマスクにて規制する真空蒸着装置およ
び蒸着方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、高分子成形物等の基材上に単金属
、合金等の金属薄膜を形成し、磁気記録媒体、薄膜集積
回路、エネルギー変換装置等を作成する各種の薄膜形成
方法が知られているが、連続して移送される可撓性帯状
支持体（以下、ウエブと言う）上に金属薄膜を生産性良
く形成する形成方法としては、真空蒸着方法が有効であ
る。例えば、従来の磁気記録媒体の製造方法としては、
非磁性支持体上に粉末磁性材料を有機バインダー等と共
に塗布、乾燥せしめて磁性層を形成する塗布型製造方法
が広く使用されてきた。

【０００３】しかしながら、近年に至り、磁気記録媒体
の記憶容量を高めることが強く要望されており、磁気記
録媒体の磁気エネルギーを高め、磁性層を薄層化するこ
とが必要となってきている。そこで、上記の如き粉末磁
性材料を有機バインダー中に分散せしめた磁性塗布液を
非磁性支持体上に塗布、乾燥させる塗布型の磁気記録媒
体に対して、抗磁力Ｈｃや残留磁束密度Ｂｒが大きく磁
性層の厚みを極めて薄くすることができる、非磁性支持
体上に強磁性金属材料からなる金属薄膜を直接被着形成
した強磁性金属薄膜型の磁気記録媒体が使用され始めて
いる。

【０００４】そして、この様な強磁性金属薄膜型の磁気
記録媒体を製造する方法としては、電解メッキや無電解
メッキ等の湿式方法、更に真空蒸着法、スパッタリング
法、イオンプレーテング法、ＣＶＤ法等の乾式方法など
があるが、連続して移送されるウエブ上に磁性層を形成
する方法としては、成膜速度や生産性の点から真空蒸着
法が最も適している。

【０００５】図５に従来の真空蒸着装置２０の概略を示
す。真空容器３２の内部は排気装置３３によって１０−
４Ｔｏｏｒ〜１０−６Ｔｏｏｒの範囲内の圧力に必要に
応じて保持されており、円筒ドラムである冷却キャン２
４の周側面に沿って、送り出しロール２２から送り出さ
れ巻取りロール２３に巻き取られるポリエチレンテレフ
タレート等の高分子材料から成るウエブ３０が、前記冷
却キャン２４の回転と同期して矢印Ａ方向へ移動搬送さ
れるように構成されている。

【０００６】前記冷却キャン２４の下方には蒸発源２１
が配設されており、るつぼ２７内の蒸着材料２８を電子
ビーム３１で加熱、溶融して蒸発蒸気流２９を発生させ
ている。そして、この蒸発蒸気流２９は前記ウエブ３０
に差し向けられ該ウエブ３０上に薄膜を形成する。前記
電子ビーム３１は、所定幅（ウエブ幅程度の幅）を有す
る前記ウエブ３０上に連続的に蒸着を行うため、通常、
ウエブ幅方向に走査しながら前記蒸着材料２８を加熱し
ている。そこで、前記るつぼ２７は少なくともウエブ幅
方向に平行な容器幅を有している。

【０００７】ところで、前記蒸発源２１は、一般に前記
冷却キャン２４の中心軸２６と一致しない位置に配設し
て、成膜結晶構造が前記ウエブ３０上に斜めに形成でき
るようにしている。更に、この様な真空蒸着装置２０に
よって強磁性金属薄膜型の磁気記録媒体を製造しようと
する場合には、強磁性金属材料を加熱、溶融して得られ
た前記蒸発蒸気流２９の一部成分をマスク２５で遮断す
ることにより、前記ウエブ３０上に成膜される磁性層の
抗磁力Ｈｃや角型比ＳＱといった磁気特性が向上するこ
とが知られている。

【０００８】近年、記録密度が一段と優れたものとして
、８ミリ・ビデオ蒸着テープを例とする様な金属薄膜型
の磁気テープが使用されるようになってきている。この
８ミリ・ビデオ用の蒸着テープの磁性層は、真空中で斜
方蒸着と称されている成膜法によって成膜される。この
斜方蒸着は、ウエブ上に磁性体粒子を斜めに成長させる
事により、優れた磁気特性を得る事を可能にする。ウエ
ブを円筒ドラム上で斜方蒸着する場合、磁性体の蒸発原
子が前記基体に対して、前述したように所定の入射角に
なる様に適宜るつぼを配置すると共に入射角を規制する
マスクと呼ばれるものを円筒ドラムと蒸発源との間に介
在させる方法が一般にとられている。

【０００９】従来のマスクは、蒸発源のほぼ真上の位置
に取付けられているため、蒸発源から蒸発した磁性体原
子は、ウエブ上よりもむしろマスクに付着堆積する量が
多い。そのため、マスクに付着堆積した磁性体粒子がマ
スク上で大きく成長して本来の入射角を変えてしまった
り、或は成長した磁性体粒子がマスクから剥がれ落ちて
蒸発源に落下してしまい、長時間にわたって良好な条件
で蒸着が出来ないという問題点をもっていた。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】このような問題を解決
するために、従来において例えば、特開昭５８−３２２
３５号、同５８−６４３８２号、同５９−９８３２３号
公報等に幾つかの解決手段が開示されている。しかしな
がら、これらの公報に開示された蒸着装置および蒸着方
法は、その何れも、るつぼと冷却キャンとの間にロール
やベルトのごとき回転構造の手段が蒸発気流を規制する
ものである。したがって、このような構成は装置の複雑
化するだけでなく、真空槽の大型化を招く問題を持って
いた。

【００１１】本発明の課題は、円筒ドラムと蒸発源との
間に介在されたマスクに付着堆積により蒸着粒子の成長
による入射角の変動をなくすこと、蒸着粒子のマスクか
らの剥離による蒸発源への落下等を防止し、長時間にわ
たる安定した蒸着を可能とするでけでなく、装置の複雑
化並びに大型化を回避できる真空蒸着装置および蒸着方
法を提供することにある。

【００１２】

【課題を解決するための手段】本発明に係る上記課題は
、蒸着材料を溶融したるつぼと、前記蒸着材料に電子ビ
ームを照射する電子ビーム発生手段と前記るつぼの上方
で可撓性帯状支持体を連続移送すべく配置された円筒ド
ラムと、該円筒ドラムと前記るつぼとの間に配置されて
前記蒸着材料の蒸発気流の入射角を規制するマスクとを
具備した真空蒸着装置において、前記マスクを前記円筒
ドラムと前記るつぼとが並らんだ方向に沿って直列に複
数設けると共に前記各マスクを前記円筒ドラムの円周方
向に沿って移動自在に設けことを特徴とする真空蒸着装
置によって解決される。

【００１３】本発明に係る同様の課題は、るつぼ内で溶
融した蒸着材料に電子ビームを照射し、前記るつぼの上
方で円筒ドラム上にて可撓性帯状支持体を連続移送しな
がら前記蒸着材料から蒸発した蒸発気流の入射角をマス
クにて規制する蒸着方法において、入射角を規制する前
記マスクを前記円筒ドラムと前記るつぼとが並らんだ方
向に沿って直列に複数設けるとともに、前記各マスクの
うちドラム寄りに位置したマスクを前記蒸発気流に対し
て最もるつぼ寄りに位置したマスクの影に位置するよう
に配置しておき、前記蒸発気流の蒸発時間の経過に伴っ
て、るつぼ側の前記マスクから順次前記蒸発気流の領域
から前記円筒ドラムの円周に沿って後退させることを特
徴とする蒸着方法により解決することができる。

【００１４】

【実施態様】以下、添付図面を参照して本発明の一実施
態様を説明する。図１に示す真空蒸着装置１５は真空槽
１０内に、蒸着材料６を溶融したるつぼ５と、前記蒸着
材料６に電子ビーム３１を照射する電子ビーム銃７と、
前記るつぼ５の上方でウエブ４を連続移送すべく配置さ
れた円筒ドラムである冷却キャン３と、該冷却キャン３
と前記るつぼ５との間に配置されて前記蒸着材料６の蒸
発気流２９の入射角を規制する二つマスク８、９とを具
備している。

【００１５】そして、二つの前記マスクである第一のマ
スク８および第二のマスク９は、前記冷却キャン３と前
記るつぼ５とが並らんだ方向、すなわち、両マスクは略
上下方向に沿って直列に設けれている。また、前記両マ
スク８、９は移動可能に構成されている。

【００１６】前記各マスク８、９はその移動方向が前記
冷却キャン３の回転中心Ｃと同じ回転中心を回転移動で
きるように、例えばそれぞれのマスク支持アーム８ａ、
９ａによって保持されている。前記マスク支持アーム８
ａは例えば油圧シリンダ等のマスク駆動手段８ｂにより
、前記マスク支持アーム９ａはマスク駆動手段９ｂによ
り移動可能（矢印Ａ方向およびＢ方向）に構成されてい
る。さらに、前記各マスク８、９は前記蒸発気流２９の
遮蔽部分が前記冷却キャン３に対して同心状に湾曲した
構成である。

【００１７】前記各マスク駆動手段８ｂ、９ｂは、前記
真空槽１０内に設置されている必要はなく、真空槽外に
適宜設けることができる。前記真空槽１０の内部は排気
装置１０によって成膜工程中においては従来と同様に１
０−４Ｔｏｏｒ〜１０−６Ｔｏｏｒの範囲内の圧力に必
要に応じて保持される。前記ウエブ４は成膜工程時に前
記冷却キャン３の周側面に沿って、前記送り出しロール
１から送り出され巻取りロール２に巻き取られる。

【００１８】また、前記るつぼ５内の蒸着材料６は前記
電子ビーム銃７からの電子ビーム３１で加熱され、溶融
して蒸発気流２９を発生する。そして、この蒸発気流２
９は前記ウエブ３０に差し向けられ該ウエブ４上に薄膜
を形成することができる。前記電子ビーム３１は、ウエ
ブ幅方向に走査しながら前記蒸着材料６を加熱している
。前記るつぼ５は、当然、少なくともウエブ幅方向にウ
エブ幅と同程度の容器幅を有している。さらに、前記る
つぼ５は、従来と同様に前記冷却キャン３の中心軸２６
と一致しない位置に配設され、かつ前記各マスク８、９
による前記蒸発気流２９の規制により、成膜結晶構造が
前記ウエブ４上に斜めに形成できるようにしている。

【００１９】このように構成された前記装置１５による
蒸着方法を以下述べる。先ず成膜工程開始する前に、前
記マスク８を図２に示すように入射角を規制する所定の
位置に予めセットしておく。このとき前記マスク９は前
記マスク８の影になるようにセットされている。すなわ
ち、前記蒸発気流２９の前記マスク８の縁部１８によっ
て生じる投影線１７に対して、前記マスク９の縁部１９
の位置が該マスク８の影（図中右側に位置する）になる
ようにセットされている。

【００２０】図２に示すような状態で成膜を続け、所定
の時間経過後において前記縁部１８の輪郭が変化する前
に、前記マスク９の縁部１９を前記投影線１７の所に合
わせるように移動（矢印Ｂ方向）させたのち、前記マス
ク８を後退（矢印Ａ方向へ移動）させる。この動作によ
って前記蒸発気流２９の規制は前記縁部１８から前記縁
部１９へと円滑に交代される。なお、前記各マスク８、
９の成膜規制位置への位置決めは、例えば適当なストッ
パにより正確にできる。すなわち、前記シリンダの如き
駆動手段は位置決めには不適当な駆動系であるが、適当
な突起等のストッパの如き極めて簡単な手段により正確
に位置決めできる。

【００２１】また、前記マスク８の移動軌道上（るつぼ
から右側に離れた位置）に適当なスクレパ１３を配置す
ると共に容器１４を配置することにより、前記マスク８
がＡ方向に移動すると同時に該マスク８の下面に付着堆
積した不要の膜を削り取ると共に前記容器１４内に収納
するようにしてもよい。

【００２２】このように前記蒸発気流２９の蒸発時間の
経過に伴って前記るつぼ５に近い側のマスクと該マスク
の影に置かれていたマスクとを交代させるようにするこ
とにより、前記マスクに不要の膜が付着堆積によりマス
クの大きさやその主要輪郭が変化にともなった蒸着粒子
の成長による入射角の変動をなくすことができる。また
、蒸着粒子のマスクからの剥離による蒸発源への落下等
を防止し、長時間にわたる安定した蒸着を可能とするだ
けでなく、これらの効果を達成するために従来のように
ロールやベルトのごとき回転構造の手段によらずプレー
ト状の部材が前記冷却キャン３の外周面に沿って回動す
るような構成であるので、装置の複雑化の回避とともに
前記真空槽１０の大型化を回避できる。

【００２３】前記実施態様においては、マスクを二つと
したが本発明はこれに限定されるものではなく多数のマ
スクを重ねるように構成できるものである。また、前記
各図においてはマスクをウエブ搬送方向下流側にのみ設
置した構成を図示したが、当然、上流側にもほぼ同様の
構成のマスクを設けることができる。また、前記実施態
様においては、冷却キャン回転中心部分から延びた前記
マスク支持アーム８ａ、９ａにて前記マスク８、９を保
持する構造としたが、本発明はこのような構造に限定せ
ず種々変形可能である。

【００２４】さらにまた、本発明の装置は例えば図４に
示す様に、第１のマスク８は、蒸着作業開始で前記蒸着
材料６を昇温させているときに、不所望な該蒸着材料６
が前記ウエブ４に付着する事を防止するためのシャッタ
として使用する事も可能である。

【００２５】

【発明の効果】以上述べたように、本発明は、入射角を
規制するマスクを前記円筒ドラムと前記るつぼとが並ら
んだ方向に重ねるように直列に複数設けて前記各マスク
のうちドラム寄りに位置したマスクから順に蒸発気流を
規制するようにものである。したがって、前記蒸発気流
の蒸発時間の経過に伴って前記るつぼに近い側のマスク
と該マスクの影に置かれていたマスクとを交代させるこ
とができるので、前記マスクに不要の膜が付着堆積する
ことによる入射角の変動をなくすことができる。また、
蒸着粒子のマスクからの剥離による蒸発源への落下等を
防止し、長時間にわたる安定した蒸着を可能とするだけ
でなく、これらの効果を達成するために従来のようにロ
ールやベルトのごとき回転構造の手段によらずプレート
状の部材が前記冷却キャン３の外周面に沿って回動する
ような構成であるので、装置の複雑化の回避とともに前
記真空槽の大型化を回避できる。

【００２６】

【実施例】以下、実施例により本発明の効果をさらに明
確にすることができる。 （実施例１）本発明の第１実施例として、図１に示す前
記蒸着装置１５により８ミリ・ビデオ蒸着テープの斜方
蒸着を行った。ウエブ４はＰＥＴフィルム・ベース、冷
却キャンの直径は８５０ｍｍ、蒸着材料６としては、磁
性体材料でＣｏ−Ｎｉ合金であり、この磁性体材料を収
納するるつぼ５はマグネシア坩堝を使用した。

【００２７】前記ウエブ４は幅３５０ｍｍ、長さ１０，
０００ｍとした。そして、圧力４×１０−４（Ｔｏｒｒ
）にてウエブ搬送速度を５０（ｍ／ｍｉｎ）で搬送して
、電子銃出力８０（ｋＷ）で前記蒸着材料６を加熱蒸発
させて、膜厚２５００（Å）の膜を蒸着した。蒸着工程
の前半（即ち、ウエブ長：０〜５，０００ｍまで）にお
いては、前記第１のマスク８が、蒸発源から蒸発する磁
性体原子のウエブへの入射角を規制する様に図２に示す
両マスクの位置関係とし、前記第２のマスク９は、前記
ルツボ５から見て前記第１のマスク８の影になる様にし
た。次に、蒸着工程の後半（即ち、ウエブ長：５，００
０〜１０，０００ｍまで）においては、前記第２のマス
ク９により入射角を規制する様に図２に示す両マスクの
位置関係とした。

【００２８】次に、前記蒸着材料６を蒸着した前記ウエ
ブ４のサンプルの各長さ位置における幅方向膜厚分布を
調べたところ、以下表１の結果を得た。 　　　　　　　　表１ 　　　　　　　　─────────────────
───────　　　　　　　　　　ベース長さ位置（
ｍ）　　　　幅方向膜厚分布（％）　　　　　　　　─
───────────────────────　　
　　　　　　　　　　　　　　５００　　　　　　　　
　　　　　　　　±　　２．７　　　　　　　　　　　
　　　４５００　　　　　　　　　　　　　　　　±　
　４．２　　　　　　　　　　　　　　５５００　　　
　　　　　　　　　　　　　±　　３．０　　　　　　
　　　　　　　　９５００　　　　　　　　　　　　　
　　　±　　４．７

【００２９】（比較例）次に、従来
方法の実施例として、図１に示す装置において、前記第
１のマスク８を取り除き、前記第２のマスク９のみで、
その他の条件は全く同じ条件にて蒸着を行い、同様に、
前記蒸着材料６の成膜状態についてサンプルの各長さ位
置における幅方向膜厚分布を調べたところ、以下表２の
結果を得た。

【００３０】また、この比較例においては、前記ウエブ
４の処理長さが６，２００ｍの時点で、前記マスク９に
付着堆積した磁性体粒子がマスクからの剥離して蒸発源
へ一部落下して、約１０分間（ベース長で５００ｍ）膜
厚が２０００（Ａ）を下回るトラブルが発生した。

【００３１】 　　　　　　表２ 　　　　　　　　─────────────────
───────　　　　　　　　　　ベース長さ位置（
ｍ）　　　　　　幅方向膜厚分布（％）　　　　　　　
　────────────────────────
　　　　　　　　　　　　　　　　　　５００　　　　
　　　　　　　　　　　　±　　２．６　　　　　　　
　　　　　　　　　４５００　　　　　　　　　　　　
　　　　±　　４．１　　　　　　　　　　　　　　　
　５５００　　　　　　　　　　　　　　　　±　　４
．９　　　　　　　　　　　　　　　　９５００　　　
　　　　　　　　　　　　　±　　９．８

【００３２】
以上の結果から、本発明の実施例は比較例に比べると成
膜分布において及び生産性において優れていることが判
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の真空蒸着装置の一実施態様の概略図で
ある。

【図２】本発明の真空蒸着装置を用いた成膜工程におい
て、前半の成膜工程を示す要部側面図である。

【図３】本発明の真空蒸着装置を用いた成膜工程におい
て、後半の成膜工程を示す要部側面図である。

【図４】本発明の装置の他の使用形態を示した概略側面
図である。

【図５】従来の真空蒸着装置の概略側面図である。

【符号の説明】 １、２２　　　　送り出しロール ２、２３　　　　巻取りロール ３、２４　　　　冷却キャン（円筒ドラム）４　　　　
ウエブ ５　　　　るつぼ ６　　　　蒸着材料 ７　　　　電子ビーム銃 ８　　　　第１のマスク ８ａ、９ａ　　　　マスク支持アーム ８ｂ、９ｂ　　　　駆動手段 ９　　　　第２のマスク １０　　　　真空槽 １１、３３　　　　排気装置 １３　　　　スクレーパ １４　　　　容器 １５、２０　　　　真空蒸着装置 ２９　　　　蒸発気流 ３１　　　　電子ビーム

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　蒸着材料を溶融したるつぼと、前記蒸
   着材料に電子ビームを照射する電子ビーム発生手段と前
   記るつぼの上方で可撓性帯状支持体を連続移送すべく配
   置された円筒ドラムと、該円筒ドラムと前記るつぼとの
   間に配置されて前記蒸着材料の蒸発気流の入射角を規制
   するマスクとを具備した真空蒸着装置において、前記マ
   スクを前記円筒ドラムと前記るつぼとが並らんだ方向に
   沿って直列に複数設けると共に前記各マスクを前記円筒
   ドラムの円周方向に沿って移動自在に設けことを特徴と
   する真空蒸着装置。
2. 【請求項２】　　前記各マスクはその移動方向が前記円
   筒ドラムの回転中心とほぼ同じ回転中心を有した支持部
   材に保持され、且つ前記蒸発気流の遮蔽部分が前記円筒
   ドラムに対して同心状に湾曲したプレート部材から構成
   されたことを特徴とする請求項１の真空蒸着装置。
3. 【請求項３】　　るつぼ内で溶融した蒸着材料に電子ビ
   ームを照射し、前記るつぼの上方で円筒ドラム上にて可
   撓性帯状支持体を連続移送しながら前記蒸着材料から蒸
   発した蒸発気流の入射角をマスクにて規制する蒸着方法
   において、入射角を規制する前記マスクを前記円筒ドラ
   ムと前記るつぼとが並らんだ方向に沿って直列に複数設
   けるとともに、前記各マスクのうちドラム寄りに位置し
   たマスクを前記蒸発気流に対して最もるつぼ寄りに位置
   したマスクの影に位置するように配置しておき、前記蒸
   発気流の蒸発時間の経過に伴って、るつぼ側の前記マス
   クから順次前記蒸発気流の領域から前記円筒ドラムの円
   周に沿って後退させることを特徴とする蒸着方法。