JPH08296037A

JPH08296037A - 蒸着装置

Info

Publication number: JPH08296037A
Application number: JP9875495A
Authority: JP
Inventors: Hidetoshi Honda; 秀利本多; Taizo Suzuki; 耐三鈴木
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 1995-04-24
Filing date: 1995-04-24
Publication date: 1996-11-12

Abstract

(57)【要約】【構成】蒸着装置において、電子ビーム銃１２を１０
０ｍｍ当たりに１０台以上配し、各電子ビーム銃１２の
照射位置を機械的に固定する。【効果】１台の電子ビーム銃にブレークダウンが生じ
ても蒸着が中断することがなく蒸着の中断による膜厚ム
ラが抑えられる。また、電子ビーム銃の照射位置をスキ
ャニング装置によって制御しないので、スキャニング装
置の制御異常による異常放射によって蒸着膜に不純物が
混入するのが回避される。したがって、このような蒸着
装置で磁気記録媒体の磁性層を蒸着形成すると、ドロッ
プアウト数が少なく、特性の均一な磁気記録媒体が製造
されることになる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、蒸着装置に関し、特に
蒸着源に電子ビームを照射する電子ビーム照射手段の改
良に関する。

【０００２】

【従来の技術】例えば、ビデオテープレコーダ等の分野
においては、高画質化を図るために、高密度記録化が一
層強く要求されており、これに対応する磁気記録媒体と
して、金属、或いはＣｏ−Ｎｉ合金、Ｃｏ−Ｃｒ合金、
Ｃｏ−Ｏ等の合金材料からなる強磁性材料をメッキや真
空薄膜形成手段（真空蒸着法やスパッタリング法、イオ
ンプレーティング法等）によってポリエステルフィルム
やポリアミド、ポリイミドフィルム等の非磁性支持体上
に直接被着せしめて磁性層を形成する、いわゆる金属薄
膜型の磁気記録媒体が提案され注目を集めている。

【０００３】この金属薄膜型の磁気記録媒体は、抗磁力
や角形比等に優れ、磁性層の厚みを極めて薄くできる
為、記録減磁や再生時の厚み損失が著しく小さく短波長
での電磁変換特性に優れるばかりでなく、磁性層中に非
磁性材であるバインダーを混入する必要がないため磁性
材料の充填密度を高めることができる等、数々の利点を
有している。即ち、この金属薄膜型の磁気記録媒体は、
磁気特性的な優位さ故に高密度磁気記録の主流になると
考えられる。

【０００４】かかる金属薄膜型の磁気記録媒体におい
て、磁性層となる金属磁性薄膜を形成する手段として
は、例えば蒸着法が挙げられる。この蒸着法は、非磁性
支持体を走行させながら支持する円筒状の冷却キャン
と、ルツボに収容された蒸着源となる強磁性材料、及び
蒸着源を蒸発させる電子ビーム銃とが、それぞれ真空槽
内の所定の位置に配置されて構成される蒸着装置を用い
て行われる。

【０００５】この蒸着装置では、電子ビーム銃から放出
される電子ビームが蒸着源となる金属磁性材料に照射さ
れ当該金属磁性材料を蒸発せしめる。そして、蒸発せし
められた金属磁性材料は非磁性支持体上に被着され蒸着
膜として形成される。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】ところで、このような
蒸着装置では、電子ビーム銃は通常１台のみが用いら
れ、図１０に示すように、この電子ビーム銃から放出さ
れる電子ビームＸの焦点位置をスキャニング装置４１に
よって制御しながら蒸着源３６全体に電子ビームＸを照
射するようにしている。なお、このスキャニング装置４
１は、例えば電磁石を使用して時間的に磁界を変動させ
ることで電子ビームＸの焦点位置を制御するものであ
る。

【０００７】しかし、１台のみの電子ビーム銃では、真
空槽内を浮遊する微粒子の影響によって、電子を発生さ
せるフィラメントが瞬間的に接地された状態（いわゆる
ブレークダウン現象）になったときに、蒸着が一時的に
中断されてしまうことになる。蒸着が一次的に中断され
ると、膜厚にムラが生じ、膜厚の不均一な蒸着膜が形成
されてしまう。

【０００８】そこで、比較的出力の小さい電子ビーム銃
を２〜９台程度用い、この複数の電子ビーム銃によって
蒸着源を蒸発させるようにした装置構成も提案されてい
る。複数の電子ビーム銃を用いると、１台の電子ビーム
銃にブレークダウン現象が生じても他の電子ビーム銃で
ビーム照射が補われるので、蒸着の中断は回避できるこ
とになる。

【０００９】しかし、上述のビームスキャナによる電子
ビームの焦点制御は、電子ビーム数が多くなるとその精
度が非常に低くなる。このため、制御異常が起こって電
子ビームがルツボ等の周辺部材に照射され、異常放射が
生じるといった問題が生じている。例えば、磁気記録媒
体の磁性層を形成するに際して、このような異常放射が
生じると、異常放射によって被着された異物がドロップ
アウトの原因になる。

【００１０】そこで、本発明はこのような従来の実情に
鑑みて提案されたものであり、ブレークダウンや異常放
射の影響を受けることなく蒸着が行われ、膜厚の均一な
蒸着膜が形成できる蒸着装置を提供することを目的とす
る。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上述の目的を達成するた
めに本発明の蒸着装置は、蒸着源と、この蒸着源に電子
ビームを照射する電子ビーム照射手段よりなり、上記電
子ビーム照射手段は、１００ｍｍ当たりに１０台以上の
電子ビーム銃を有し、各電子ビーム銃は照射位置が機械
的に固定されていることを特徴とするものである。

【００１２】この蒸着装置では、例えば強磁性材料を蒸
着源に用いることで金属薄膜型の磁気記録媒体の磁性層
が形成される。

【００１３】

【作用】本発明の蒸着装置では、電子ビーム銃が１００
ｍｍ当たり１０台以上配置され、それぞれの照射位置が
機械的に固定されている。

【００１４】このような蒸着装置では、複数の電子ビー
ム銃を有していることから、１台の電子ビーム銃１２に
ブレークダウンが生じた場合でも、他の電子ビーム銃に
よってビーム照射が補われ、全体に与える影響は設置台
数分の一以下である。したがって、それによって蒸着が
中断してしまうことがなく、蒸着の中断による膜厚変動
が抑えられる。

【００１５】また、このように電子ビーム銃１２が非常
に高密度に配置されていると、電子ビームの焦点位置を
スキャニング装置によって制御しなくとも蒸着源にムラ
なく電子ビームが照射される。このため、スキャニング
装置が不要であり、スキャニング装置の制御異常によっ
てルツボ等に電子ビームが異常放射され、それによって
不純物が蒸着膜に混入するのが回避され、膜質の良好な
蒸着膜が形成される。

【００１６】

【実施例】以下、本発明を具体的な実施例により説明す
るが、本発明がこの実施例に限定されるものでないこと
は言うまでもない。

【００１７】先ず、本実施例において、磁性層を形成す
る際に使用した真空蒸着装置の構成について説明する。

【００１８】この真空蒸着装置は、図１に示すように、
内部が所定の真空度に保たれた真空槽１内において、被
処理体であるテープ状の非磁性支持体８が、図１中の反
時計回り方向に定速回転する送りロール９から反時計回
り方向に定速回転する巻き取りロール１０に向かって順
次走行するようになされている。

【００１９】これら送りロール９側から巻き取りロール
１０側に亘って上記非磁性支持体８が走行する中途部に
は、該非磁性支持体８を図１中左方に引き出すように設
けられるとともに、上記各ロール９，１０の径よりも大
径となされたクーリングキャン７が図１中時計回り方向
に定速回転するように設けられている。

【００２０】これら送りロール９、巻き取りロール１０
及びクーリングキャン７は、それぞれ上記非磁性支持体
８の幅と略同じ長さからなる円筒状をなすものである。

【００２１】従って、この真空蒸着装置においては、上
記非磁性支持体８が、上記送りロール９から順次送り出
され、上記クーリングキャン７の外周面に沿って通過
し、更に上記巻き取りロール１０に巻き取られていくよ
うになされている。

【００２２】また、上記クーリングキャン７の図１中左
下方には、内部に強磁性材料６が充填されたルツボ５が
配設され、さらに上記真空槽１の頭部には、電子ビーム
発生手段２が取り付けられている。

【００２３】この真空蒸着装置では、上記電子ビーム発
生手段２から発生された電子ビームＸが照射されること
により上記るつぼ５内の強磁性材料６が加熱溶融され
る。そして、このるつぼ５より蒸発せしめられた上記強
磁性材料６の蒸気流Ｙは、上記クーリングキャン７の外
周面に沿って走行する非磁性支持体８上に蒸着され、磁
性層として形成されることになる。

【００２４】ここで、上記電子ビーム発生手段２は、例
えば図２に示すように、電子ビーム銃１２が１００ｍｍ
長当たり１０台以上配置されて構成されている。この電
子ビーム発生手段２の各電子ビーム銃１２は、図３に示
すように電子ビーム発生部１３と電子ビーム発生部１３
から放出された電子ビームを磁界によって集束するフォ
ーカス装置３とを有してなる。

【００２５】このような電子ビーム発生手段２では、複
数の電子ビーム銃１２よりなることから、１台の電子ビ
ーム銃１２にブレークダウンが生じた場合でも他の電子
ビーム銃によってビーム照射が補われ、全体に与える影
響は設置台数分の一以下である。したがって、それによ
って蒸着が中断してしまうことがなく、蒸着の中断によ
る膜厚変動が抑えられる。

【００２６】また、電子ビーム銃１２が１００ｍｍ長当
たり１０台以上というように、非常に高密度に配置され
ていることから、電子ビームの焦点位置をスキャニング
装置によって制御しなくとも蒸着源にムラなく電子ビー
ムが照射される。このため、スキャニング装置の制御異
常によってルツボ等に電子銃が照射され、不純物が蒸着
膜に混入するといった不都合が回避され、膜質の良好な
金属磁性薄膜が形成されることになる。

【００２７】なお、この場合、多数の電子ビーム銃１２
を用いて電子ビームを照射することから、各電子ビーム
銃１２の出力は１台の電子ビーム銃を用いる場合の１０
分の１以下とするのが適当である。例えば、電子ビーム
銃を３０台配置した場合には、各電子ビーム銃の出力は
０．５ｋＷ程度である。

【００２８】また、電子ビーム銃１２には、磁界を利用
したフォーカス装置３が内臓されるが、このフォーカス
装置３の磁界発生手段は電磁石、永久磁石のいずれでも
良い。電磁石としては銅線を使用したものが一般的であ
るが、Ｈｅ等で冷却することが可能であればＮｂ−Ｔｉ
等のＮｂ系の超伝導材料やその他の超伝導材料等を線材
とする電磁石を用いるようにしても良い。

【００２９】なお、以上が蒸着装置の基本的な構成であ
るが、この蒸着装置には、さらに、真空槽１を貫通して
酸素ガス導入管を設け、外部から酸素ガスを供給しなが
ら成膜を行うようにしても良い。これにより、得られる
金属磁性薄膜の粒子の微細化が図られ、当該金属磁性薄
膜の磁気特性が制御される。

【００３０】磁性層は、以上のような蒸着装置によって
金属磁性薄膜として成膜される。

【００３１】金属磁性薄膜が成膜される非磁性支持体と
しては、ポリエステル類、ポリオレフィン類、セルロー
ス誘導体、ビニル系樹脂、ポリイミド類、ポリアミド
類、ポリカーボネート等に代表されるような高分子材料
により形成される高分子支持体等が挙げられる。例えば
２μｍ以上の厚みを有するポリイミド製のもの、厚さ３
μｍ以上のポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）製のも
の、或いは厚さ３μｍ以上のポリエチレンテレフタレー
ト（ＰＥＴ）製のもの等がいずれも使用可能である。

【００３２】成膜される金属磁性薄膜は、Ｆｅ，Ｃｏ，
Ｎｉ等の強磁性金属やＣｏ−Ｎｉ系合金、Ｃｏ−Ｎｉ−
Ｐｔ系合金、Ｆｅ−Ｃｏ−Ｎｉ系合金、Ｆｅ−Ｎｉ−Ｂ
系合金、Ｆｅ−Ｃｏ−Ｂ系合金、Ｆｅ−Ｃｏ−Ｎｉ−Ｂ
系合金等からなる面内磁化記録金属磁性膜や、Ｃｏ−Ｃ
ｒ系合金薄膜、Ｃｏ−Ｏ系薄膜等の垂直磁化記録金属磁
性膜等が挙げられる。

【００３３】特に、面内磁化記録金属磁性膜の場合、予
め被磁性支持体上にＢｉ，Ｓｂ，Ｐｂ，Ｓｎ，Ｇａ，Ｉ
ｎ，Ｓｉ，Ｔｉ等の低融点非磁性材料の下地膜を形成し
ておき、強磁性金属材料を垂直方向から蒸着し、得られ
る金属磁性薄膜中にこれら低融点非磁性材料を拡散せし
め、配向性を解消して面内等方性を確保するとともに、
抗磁力を向上させるようにしても良い。

【００３４】磁性層としては、これら金属磁性薄膜の単
層膜であっても良いし、多層膜であっても良い。

【００３５】また、磁気記録媒体には、さらに必要に応
じて磁性層上にトップコート層を設けたり、非磁性支持
体の磁性層を形成した側とは反対側に面にバックコート
層を設けるようにしても良い。トップコート層は防錆
剤、潤滑剤を磁性層上に塗布することで形成される。ま
た、バックコート層は帯電防止剤と結合剤とを有機溶媒
とともに分散混練させて調製されたバックコート塗料を
非磁性支持対上に塗布乾燥することで形成される。これ
らの材料は従来公知のものがいずれも使用可能である。

【００３６】次に、実際に上記蒸着装置を用いて磁気記
録媒体を作製し、電子ビーム銃の配置数を規制する効果
について検討した。

【００３７】本実施例で作製した磁気テープを図４に示
す。このような構成の磁気テープを以下のようにして作
製した。

【００３８】まず、厚さ７．２μｍのポリエチレンテレ
フタレート（ＰＥＴ）フィルムを用意した。なお、この
非磁性支持体２１の表面には、比較的大きな径を有する
第１の表面突起２５と比較的小さな径を有する第２の表
面突起２６が形成されている。

【００３９】上記第１の表面突起２５は、粒径が９５ｎ
ｍ±１５ｎｍの第１の粒子が非磁性支持体２１内に内添
されることで形成されたものである。ここでは、この第
１の粒子としてＳｉＯ₂粒子を使用し、その密度は２．
０×１０⁴個／ｍｍ²とした。

【００４０】一方、上記第２の表面突起２６は、粒径２
８ｎｍ±５ｎｍなる第２の粒子を、上記非磁性支持体２
１上に分散させ、バインダー樹脂等により定着させるこ
とで形成されたものである。ここでは、この第２の粒子
としてＳｉＯ₂粒子を使用し、その密度は９００×１０
⁴個／ｍｍ²とした。

【００４１】次に、このＰＥＴフィルム上に上記蒸着装
置によってＣｏ−Ｎｉ合金磁性材料を０．５μｍ以下の
膜厚で蒸着形成した。この蒸着装置の電子ビーム照射手
段は、銅線よりなる電磁石をフォーカス装置とする電子
ビーム銃が３０台配置されてなるものである。各電子ビ
ーム銃の出力は０．５ｋＷ、フォーカス装置の電磁石の
中心における発生磁界は０．２５Ｔである。その結果、
金属磁性薄膜が、非磁性支持体の表面突起２５，２６に
よる凹凸が表面形状に反映され、適当な粗度が付与され
たかたちで形成される。

【００４２】以上のようにして作製されたサンプルテー
プ（実施例テープ）について、先ず金属磁性薄膜の膜厚
の評価を行った。膜厚の評価は、テープの長手方向を１
０００ｍずつ区切り各区画における金属磁性薄膜の最大
厚み、最小厚みを調べるとともに、テープ１０ロールに
ついてそれぞれ最大厚み、最小厚みを調べることで行っ
た。その結果を、表１，表２に示す。

【００４３】また、比較として、電子ビーム銃を１台の
み用い、この電子ビームの焦点位置をスキャニング装置
で制御する蒸着装置によって金属磁性薄膜を形成したサ
ンプルテープ（比較例テープ１）についても同様にして
金属磁性薄膜の膜厚の評価を行った。その結果を実施例
テープの結果と併せて表１，表２に示す。

【００４４】

【表１】

【００４５】

【表２】

【００４６】表１に示すように、１００ｍｍ長当たりに
１０台以上の電子ビーム銃が配置された蒸着装置によっ
て金属磁性薄膜が成膜された実施例テープは、比較例テ
ープ１に比べて、金属磁性薄膜の最大厚みと最小厚みの
差が長手方向の全域に亘って小さい。また、比較例テー
プ１では、５０００ｍ〜６０００ｍにかけてブレークダ
ウンによる膜厚異常が見受けられるが、実施例テープで
はこのような膜厚異常が見られない。

【００４７】また、表２に示すように、ロール全体とし
ても見ても、実施例テープは比較例テープ１に比べて最
大厚みと最小厚みの差が小さい。比較例テープ１では不
良レベルとなるのが４ロールもあるのに対して、実施例
テープでは全て規格レベル内である。

【００４８】このことから、蒸着装置において、電子ビ
ーム銃を１００ｍｍ長当たり１０台以上配置するように
すると、電子ビーム銃のブレークダウンの影響が緩和さ
れ、蒸着膜を均一な膜厚で形成できるようになることが
わかった。

【００４９】次に、上記実施例テープについて、ドロッ
プアウト特性を調べた。

【００５０】ドロップアウトは、Ｈｉ８ビデオデッキ
（ソニー社製，商品名ＥＶ−Ｓ９００）を用いて、白５
０％信号（７ＭＨｚ：λ＝０．５２μｍ相当）を記録再
生し、その際のＲＦ波形からドロップアウトカウンタ
（Ｓｈｉｂａｓｏｋｕ社製，商品名ＶＨ−Ｏ１ＣＺ）を
用いて計測した。なお、ドロップアウトの計測に際し
て、検出スレショルドは−１８ｄＢ、１５μｓとした。
また、データは１分毎に計測されたカウント数を１０分
毎にまとめて記録した。その結果を表３に示す。

【００５１】なお、比較として、電子ビーム銃が５台配
置され、それぞれの電子ビームの焦点をスキャニング装
置で制御する蒸着装置で金属磁性薄膜を形成したサンプ
ルテープ（比較例テープ２）についても、同様にしてド
ロップアウト特性を調べた。その結果を、実施例テープ
の結果と併せて表３に示す。

【００５２】

【表３】

【００５３】表３に示すように、比較例テープ２では、
数十分〜百数十分の範囲でドロップアウトが多発する。
これに対して、実施例テープでは、ドロップアウトが平
均して少ない。

【００５４】さらに、比較例テープ２上のドロップアウ
トが発生した箇所を顕微鏡写真で観察したところ、ドロ
ップアウトの原因物が存在していることが確認された。
そして、さらに金属磁性薄膜の成分分析を行った結果、
金属磁性薄膜の構成成分であるＣｏ−Ｎｉ以外にＦｅが
検出され、これがドロップアウトに原因物となっている
ものと推定された。

【００５５】一方、実施例テープについて同様の調査を
行ったところ、顕微鏡写真上にドロップアウトの原因物
は観察されない。また成分分析を行った結果、大気中に
浮遊する塵の成分であるＳｉが不純物として検出される
が、Ｆｅ等の異常放射が原因であると考えられる不純物
は検出されなかった。

【００５６】この結果から、電子ビームの焦点をスキャ
ニング装置で制御することはドロップアウトの原因物の
形成に繋がり、このような制御をせず、電子ビームの焦
点を固定している本実施例の蒸着装置によればドロップ
アウトの少ない特性の良好な磁気テープが製造できるこ
とがわかった。

【００５７】以上のように電子ビームの焦点を制御しな
い方が、ドロップアウトの原因物の形成を抑える上では
有利である。しかし、電子ビームの焦点位置が固定され
ていると、テープ幅方向での膜厚ムラが発生することが
懸念される。そこで、ここでは電子ビーム銃の必要設置
台数を、テープ幅方向での膜厚ムラに着目して検討し
た。

【００５８】調査は、１００ｍｍ長当たりの電子ビーム
銃の配置数を３台、５台、７台、１０台及び１５台と変
化させ、それぞれの場合で形成された金属磁性薄膜の幅
方向での膜厚分布を調べることで行った。

【００５９】膜厚変化については、照射パワーも影響し
ており、一般的傾向としては、照射パワーが小さい方が
厚みムラが発生しにくい傾向がある。但し、極端に該照
射パワーを落とすことは、蒸着レートの低下につなが
る。したがって、照射パワーは１μｍ・ｍ²／分以上の
蒸着レートが得られ、且つ最もムラが少なくなるような
値に設定した。この結果を図５〜図９に示す。

【００６０】図５〜図９に示すように、１００ｍｍ当た
りの電子ビーム銃の設置台数を１０台以上としないと、
実用的に平坦な膜にならないことが判った。

【００６１】なお、上記電子ビーム銃の設置台数は、理
論的には１０台以上であれば何台あってもよいと考えら
れ、取り付けるスペースの許す限り多数使用されること
が望ましい。

【００６２】

【発明の効果】以上の説明からも明らかなように、本発
明の蒸着装置では、１００ｍｍ当たりに１０台以上の電
子ビーム銃を有し、各電子ビーム銃の照射位置が機械的
に固定されているので、１台の電子ビーム銃にブレーク
ダウンが生じても蒸着が中断することがなく蒸着の中断
による膜厚ムラが抑えられる。また、電子ビーム銃の照
射位置をスキャニング装置によって制御しないので、ス
キャニング装置の制御異常による異常放射によって蒸着
膜に不純物が混入するのが回避される。したがって、こ
のような蒸着装置で磁気記録媒体の磁性層を蒸着形成す
ると、ドロップアウト数が少なく、特性の均一な磁気記
録媒体が製造されることになる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明を適用した蒸着装置の一構成例を示す模
式図である。

【図２】電子ビーム発生手段の１構成例を示す斜視図で
ある。

【図３】電子ビーム発生手段に内蔵された電子ビーム銃
を示す模式図である。

【図４】上記蒸着装置によって磁性層が形成された磁気
記録媒体を示す断面図である。

【図５】電子ビーム銃を３台設置した場合の磁性層の膜
厚分布を示す特性図である。

【図６】電子ビーム銃を５台設置した場合の磁性層の膜
厚分布を示す特性図である。

【図７】電子ビーム銃を７台設置した場合の磁性層の膜
厚分布を示す特性図である。

【図８】電子ビーム銃を１０台設置した場合の磁性層の
膜厚分布を示す特性図である。

【図９】電子ビーム銃を１５台設置した場合の磁性層の
膜厚分布を示す特性図である。

【図１０】電子ビームのスキャニングの様子を示す斜視
図である。

【符号の説明】

１真空槽２電子ビーム発生装置３フォーカス装置４スキャンニング装置５るつぼ６強磁性材料７クーリングキャン８被磁性支持体９送りロール１０巻き取りロール

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】蒸着源と、この蒸着源に電子ビームを照
射する電子ビーム照射手段を有してなる蒸着装置におい
て、上記電子ビーム照射手段は、１００ｍｍ当たりに１０台
以上の電子ビーム銃を有し、各電子ビーム銃は照射位置
が機械的に固定されていることを特徴とする蒸着装置。
【請求項２】蒸着源が強磁性材料であり、金属薄膜型
の磁気記録媒体の磁性層が蒸着形成される請求項１記載
の蒸着装置。