JPH0633226A - 真空蒸着における原料金属供給方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 真空蒸着における長時間蒸着法を提供するこ
と。 【構成】 蒸発すべき金属を収容するるつぼに電子ビー
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、直径２〜６
ｍｍのＣｏまたはＣｏ合金よりなる原料金属ワイヤを、
エアロックを通して真空室内に導入し、案内部材により
湾曲させて、その先端を電子ビームにより溶解させ、る
つぼに連続供給する。

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】真空蒸着には通常原料
金属のペレットを真空室内に収容したホッパーからるつ
ぼに供給して電子ビームにより溶融するとか、インゴッ
トをるつぼに収容して電子ビームで加熱し溶融するなど
の方法が実施されている。しかし、これらのいずれも場
合にも、ある一定量以上の原料金属を供給できないの
で、原料が切れたら装置の真空を一旦破り、次いで原料
を補充し、再度排気し、始動調整し、蒸着工程に移る必
要があり、非能率且つ不経済である。したがって、本発
明の目的は、長時間の連続作業が可能なように、原料を
連続的に供給することである。

【０００８】

【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、直径２〜６ｍｍのＣｏまたはＣ合金の原料金属
ワイヤを、エアロックを通して真空室内に導入しその先
端を電子ビームにより溶解させて前記るつぼに連続供給
することを特徴とする。直径２〜６ｍｍの原料金属ワイ
ヤを使用するのは、これよりも小さい直径であると腰が
弱くてエアロックを通して供給する際に座屈し、円滑な
供給が阻害されるからである。この範囲よりも太いワイ
ヤでは剛性が大き過ぎて湾曲した案内部材を通して供給
することができないからである。原料金属ワイヤはリー
ルに巻いた長尺のワイヤから供給しても良いし、複数の
原料金属棒を端部を突き合わせて溶接しながら供給して
も良い。

【０００９】

【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から図示しな
い別個の真空室であるエアロックを通して真空室内に供
給され、次いで回転ドラム３の周面を通り、更に図示し
ないエアロックを通して外部に出て、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１
１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２５をシャッタの１３とマ
スク１１の間に配置する。

【００１０】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。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。本発明では電子銃１９の電子ビーム２
１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度をなす方向となる。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。

【００１１】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したい場合には、最小入射角θmin
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。

【００１２】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）のワイヤをるつぼ１５に連続供給しながら、電子銃
１９の駆動電力４０ｋＶ×（３〜５Ａ）＝１２０〜２０
０ｋＷ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。

【００１３】実施例 図２は図１の真空蒸着装置の原料供給装置の部分を示
す。原料は図示しないリールから繰り出されるＣｏ、Ｃ
ｏ−Ｎｉ等のＣｏ合金のワイヤ４６、または一定長さの
棒を図示しない溶接機により端部をつき合わせて溶接し
たワイヤ４６であり、図２のように送りローラ４２、４
２によりエアロック３４を経て真空室３０内に送給され
てくる。エアロックは排気口４０を介して真空ポンプに
より排気されており、シール部材３６、３８によりワイ
ヤの周りを気密にシールしている。ワイヤ４６は送りロ
ーラ４２、４２の押圧力によりエアロック３４を通り抜
けた上、管状案内部材４４により曲げられてるつぼ１５
の内部に導かれれる。原料金属ワイヤ４６の先端は電子
ビームにより溶融されてるつぼに入る。ワイヤ４６は所
定の補充量を確保できる速度で送られるから、るつぼ内
には常に一定量の溶融金属が維持される。ワイヤ４６が
ＣｏまたはＣｏ合金からなる時、その直径は２〜６ｍｍ
の範囲の円形断面を有するべきである。２ｍｍ以上にす
る理由は、エアロック３４のシール部３６、３８による
抵抗、及び管状案内部材４４からの抵抗に抗して円滑に
ワイヤ４６を押し入れる剛性が必要なためである。これ
より小径であると座屈を起こす。一方６ｍｍ以上では剛
性が大き過ぎて管状案内部材により湾曲させることがで
きない。

【００１４】また、上記の構成に対応して前述の様に基
体フィルムの供給源を真空室外部に設け、入口及び出口
エアロックを通して基体フィルムを供給する。

【００１５】

【発明の作用効果】本発明によると、原料金属は長時間
にわたって安定に供給されるから、真空蒸着室の真空を
破る必要がなく、生産性を大幅に向上させることができ
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】本発明の原料供給装置を示す。

【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 真空室 ３４ エアロック ３６、３８ シール部材 ４０ 排気口 ４２ 送りローラ ４４ 管状案内部材 ４６ 原料金属ワイヤ

───────────────────────────────────────────────────── 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 濱口 市哉 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 (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 蒸発すべき金属を収容するるつぼに電子
   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、直径２
   〜６ｍｍのＣｏまたはＣｏ合金よりなる原料金属ワイヤ
   を、エアロックを通して真空室内に導入しその先端を電
   子ビームにより溶解させて前記るつぼに連続供給するこ
   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】 原料金属ワイヤは案内部材により湾曲さ
   せてるつぼに導かれる請求項１に記載の原料供給方法。
3. 【請求項３】 原料金属ワイヤは原料金属棒を端部を突
   き合わせて溶接しながら供給される請求項１に記載の原
   料供給方法。