JPH0617239A - 真空蒸着における原料金属供給方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 真空蒸着におけるるつぼ内の温度分布をでき
るだけ均一にすること。 【構成】 蒸発すべき金属を収容する細長いるつぼに電
子ビームを指向させて溶融させ、その蒸気を基体に蒸着
させ真空蒸着における原料金属供給方法において、粒状
原料金属を、るつぼの長手方向両端部を含む２か所以上
から供給す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
これを溶融させ、溶融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３−３８３
４０号、特開昭５９−１７８６２６、特開平３−１２６
８２３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】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（３０ｋＶ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、１
００〜１５０ｋＷ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）。

【０００５】この問題は、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１５０〜３００ｋ
Ｗ（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により解決できる。

【０００６】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。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】幅方向にも長さ方向に
も一定の組成及び厚さを有する蒸着膜を製造するには、
蒸着源を構成するるつぼ内の原料金属の全体が一定の温
度に加熱されることが重要である。通常は、るつぼの長
手方向をＸ、幅方向をＹとしたとき、るつぼ中の原料金
属をＸ方向の所定長さにわたって電子ビームで直線状に
走査するとか、Ｘ−Ｙ方向にジグザグに走査する当の各
種の方法を用いる（特公平３−３８３４０号等）。

【０００８】しかし、電子ビームをこのよう走査して
も、原料金属または合金の供給はるつぼの長手方向末端
部に供給されるのため、その部分の近傍は常に他の部分
よりも低温度になり、るつぼ全体の均一な加熱ができな
い。したがって、原料供給部近傍の熱不足が生じてるつ
ぼ内の金属の全体を一様に加熱することはできない。

【０００９】したがって、本発明の目的は電子ビームに
よるほぼ一様な加熱を実現できるような原料金属の供給
方法を提供することにある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明の真空蒸着におけ
る原料金属溶融方法は、蒸発すべき金属を収容する細長
いるつぼに電子ビームを指向させて溶融させ、その蒸気
を基体に蒸着させ真空蒸着における原料金属供給方法に
おいて、粒状原料金属を、少なくともるつぼの長手方向
両端部を含む２か所以上から供給することを特徴とす
る。本発明によると、るつぼの長手方向の端部の冷却作
用が半分以下に低減できるので金属または合金のより均
一な溶融を実施できる。

【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に巻き取られる。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、また回転ドラム
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。酸素等のガスを導入するためにガス供
給ノズルをシャッタの１３とマスク１１の間に配置す
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。回転ドラムの面に沿って
移動する基体フィルムの幅Ｗは好ましくはるつぼを走査
する電子ビームの走査長ｌに対して上に述べた関係を有
するようにし、これにより蒸着膜の厚さを基体幅方向に
一定にすることができる。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。Ｃｏ合金としては特公平３−４１８９７号等に記載
されたものがある。

【００１４】図１の装置の具体的な動作例を挙げると次
の通りである。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３００
ｍｍ、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１００〜２
５０ｍ／ｍｉｎで走行させ、Ｃｏ−Ｎｉ合金（８０：２
０）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）＝１２０〜２
００ｋＷで溶融し、蒸着を行う。電子銃電力を電子銃電
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等とする。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
れるように成膜する。

【００１５】

【実施例の説明】

実施例１ 図２は図１のるつぼ１５の部分を図１の右から見た図で
あり、本発明の実施例に従って、一対のペレット供給装
置３０が使用される。３２は原料金属ペレットを収容し
たホッパーであり、金属製の傾斜した供給路３４を通し
て原料ペレットがるつぼに供給される。供給路３４はペ
レットが途中で止まらないで円滑に供給できるためには
ある程度の傾斜が必要である。供給路３４には特開平３
−１２６８２４号、同３−１２６８２３号等に記載され
た送り装置３３を使用してもよいし、他の任意の送り装
置を使用してもよい。供給路３４はるつぼ１５に近接し
た位置に下方に湾曲する部分３８を有し、滑降するペレ
ットをここに当てて減速し、次いでるつぼ１５に導き、
溶融金属のスプラッシュを防止する。部分３８の下端に
は供給路３４と同様な傾斜の供給路４０が接続されてい
る。

【００１６】実施例２ 図３〜４のように原料ペレットのホッパー３０は一個だ
け設け、供給炉３４を分岐させてるつぼの一端には分岐
路３８を導き、他端には分岐路４０を導き、分岐点には
一定時間間隔で交互に上下動する電磁羽根４０を設け、
電磁コイルにより原料ペレットを交互に送るようにす
る。

【００１７】

【発明の作用効果】図２、図３〜４のいずれの場合にも
原料金属のペレットは細長いるつぼの両端に供給され
る。また一般には更に他の箇所に供給しても良い。この
ように原料ペレットが分散して供給されるためのそれら
を加熱するための熱量がそれぞれ少なくて済むから、温
度分布がほぼ均一に保持できる作用が得られ、ひいては
特性の一定な蒸着金属または合金薄膜を得ることができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明を実施するための真空蒸着装置を示す。

【図２】本発明の粒状原料供給装置を示す。

【図３】供給路の切替え手段を示す断面図である。

【図４】本発明の粒状原料供給装置の他の例を示す。

【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 ３０：ペレット供給装置 ３２：原料金属ペレットを収容したホッパー ３３：送り装置 ３４、３８、４０：供給路 ４２、４４：分岐路 ４６：電磁羽根

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 (72)発明者 宮崎 真司 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 (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 蒸発すべき金属を収容する細長いるつぼ
   に電子ビームを指向させて溶融させ、その蒸気を基体に
   蒸着させ真空蒸着における原料金属供給方法において、
   粒状原料金属を、るつぼの長手方向両端部を含む２か所
   以上から供給することを特徴とする、真空蒸着における
   原料供給方法。
2. 【請求項２】 真空蒸着が、前記細長いるつぼに向けて
   電子ビームを指向させるための実効電力１２０〜２４０
   ｋＷで駆動される電子銃、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
   シャッタよりなる真空蒸着装置において実施されるもの
   である請求項１に記載の原料供給方法。