JPS59141210A - 真空蒸着装置 - 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】 本発明は真空蒸着等に使用する蒸着装置、特に電子ビー
ム等のエネルギービームによって蒸発源を加熱蒸発させ
る蒸着装置の改良に関するものである。

近年、記録すべき情報量の増加に伴い高密度磁気記録に
対する要求が一段と強まるに至り、従来のバインダー型
磁性液を可撓性支持体上に塗布、乾燥させる塗布型製造
方式に代わり、真空蒸着、スパッタリング、イオンブレ
ーティング、等の方法によりバインダーを使用せずに前
記支持体上に強磁性金属薄膜を層設する所謂非塗布型の
製造装置が、種々研究され、実用化のだめの諸提案がな
されつつある。

これら非塗布型製造装置の内でも磁性金属の蒸発ビーム
を支持体表面に対し斜めに入射させて蒸着させる斜方入
射真空蒸着装置は、処理工程なども比較的コンパクトで
あると同時に、良好な磁気特性を有した薄膜が得られる
ため実用的である。

この斜方入射真空蒸着装置は一般に、前記支持体を前記
蒸発源上方で直線状あるいはシリンダー状キャンの外周
面に沿って曲線状に移動せしめ、前記蒸発源における極
めて限られた斜方入射角の蒸発金属流によって前記支持
体表面に強磁性金属薄膜を一度に指定厚さまで蒸着する
ことを特徴とするものであるが、前記支持体表面と蒸発
金属流が相対的に斜めに位置しているので、前記入射角
が零（支持体表面に対し直角に入射するもの。）である
ものと比較しその蒸着膜厚は余弦（Ｃｏ５１ｎｅ　）倍
となり、前記入射角が大きくなるに従って蒸着効率が著
しく低下することは避けられず、又、前記支持体と蒸発
源との幾何学的配置からその入射角が犬になると、前記
支持体と蒸発源間の距離が犬となるので、蒸着効率は一
層低下するものであった。又、蒸着膜の磁気特性、特に
抗磁力などは入射角に依存（参考文献：　５ｃｈｕｅｄ
ｅ：Ｊ、Ａ、　ｐ、　３５　２５５８（１９６４）　）
するので、入射角はできるだけ狭い範囲で一定に保つこ
とが必要とされていた。このため、通常は前記支持体と
蒸発源の間にシールド板などを設け、所望の入射角以外
の蒸気流を排除しているが、このシールド板を設けたこ
とにより蒸着効率はさらに低下する。

この蒸着効率の低下は、比較的高価な非鉄金属例えばＣ
ｏ、Ｃｏ−Ｎｉ、Ｃｏ−Ｎｉ−Ｃｒなどを使用する場合
、大幅なコストダウンを図ることに支障を来たし、実用
化上解決すべき重要な課題であった。

このように従来装置における低い蒸着効率を改善するた
めに、蒸発源の容器であるルツボの側壁を高（して蒸気
流の分布を規制した装置が提案されているが、この装置
ではルツボの内側壁の上部に冷却された金属が堆積し、
蒸着の継続が困難となる。

又、蒸着材料の融点以上の高温に加熱した反射壁をルツ
ボの上方に設け、不要の蒸気流をこの反射壁により反射
させて所望の入射角にして、蒸着効率を上げる装置も提
案されている（特開昭５７−１５５３６８号）が、この
装置によっては広い面積にわたり高温部分が形成される
ため、この高温部分からの輻射熱が装置内の他部材を加
熱し、悪影響を及ぼすという問題がある。

本発明は上記事情に鑑み−こなされたものであり、斜方
入射真空蒸着装置において磁性材料の支持体への蒸着効
率の改善を目的とするものである。

本発明の真空蒸着装置は、電子ビームなどのエネルギー
ビーム照射による加熱によって　、金属蒸気流をフィル
ムベースなどの支持体に蒸着せしめる金属蒸発源の前記
ビーム照射位置の直下に、前記蒸発源の溶湯の深さを部
分的に浅くしてこの照射位置への溶湯の流入を妨げる部
材を設けて成ることを特徴とするものである。

本発明の真空蒸着装置によって蒸発源へのエネルギービ
ーム照射を開始するとこのビーム照射位置のみ強（加熱
され、この部分の蒸発源が蒸発してこの部分の溶湯面が
低下する。

一方、このビーム照射部分に隣接する部分の溶湯はビー
ム照射部分の溶湯に比べて温度が低いために比較的粘度
が高い。また、本発明の装置によればビーム照射部分の
深さを浅くして、溶湯が隣接部分からこのビーム照射部
分へ流入する時の抵抗を高くしているから、この照射部
分に隣接する部分の溶湯が溶湯面の低下したビーム照射
部分に容易に流入せず、したがって照射部分の溶湯面が
低下する。また、エネルギービームは支持体の幅方向に
蒸発源上を走査しており、結局溶湯面は支持体の幅方向
に軸を有する凹面を呈する。これにより、蒸気流の分布
は曲面の曲率の中心方向に集中し支持体上への蒸着効率
を高めることができる。

なお、本発明の装置によって磁気記録媒体を製造する場
合、磁性薄膜を形成させるための強磁性金属としてはＦ
ｅ、Ｃｏ、Ｎｉ等の金属あるいはＦｅ−Ｃｏ、　Ｆｅ−
Ｎｉ、　Ｃｏ−Ｎｉ、　Ｆｅ　−Ｃｏ−Ｎｉ　　　Ｆｅ
　−Ｒ，ｈ　　　Ｆｅ−ＣＩＪ　　Ｃｏ−Ｃｕ　　　Ｃ
。

−Ａｕ　　Ｃｏ　−Ｙ　　Ｃｏ−Ｌａ　　Ｃｏ−Ｐｒ　
　Ｃｏ　−ＧｄＣｏ　−８ｍ、　　Ｃｏ−Ｐｔ　　Ｎｉ
　−Ｃｕ　　Ｍｎ−Ｂ１　　Ｍｎ−８ｂ、　Ｍｎ−Ａｌ
、　　Ｆｅ−Ｃｒ、　　Ｃｏ−Ｃｒ、　　Ｎｉ　−Ｃｒ
、　Ｆ　ｅ　−Ｃｏ　−Ｃｒ、　Ｆ　ｅ　−Ｃｏ　−Ｎ
　ｉ　−Ｃｒ　等のような強磁性合金が用いられる。磁
性膜の厚さは、磁気記録媒体として充分な出力を与え得
る厚さおよび高密度記録の充分性なえる薄さを必要とす
ることから一般には約０．０２μｍから５．０％ｍ、好
ましくは０．０５μｍから２．０ｐｍである。

又、前記支持体としては、ポリエチレンテレフタレート
、ポリイミド、ポリアミド、ポリ塩化ビニル、三酢酸セ
ルロース、ポリカーボネート、ポリエチレンナフタレー
トのようなプラスチックベース、のようなものが使用で
きる。

以下、本発明の実施例について図面を用いて詳細に説明
する。

第１図は本発明の１実施例を示す側断面図である。例え
ば磁気テープ用の長尺フィルムベース１が送出され、ロ
ール２からクーリングキャン３を経て巻取りワール４に
連続的に送られる。ルツボ５の中には例えばＣｏ−Ｎｉ
合金等の蒸発材料６が収容され、この蒸発材料６は上方
からの電子ビーム７により加熱されて蒸気流８となりク
ーリングキャン３上のフィルムベース１に達して蒸着さ
れ、このフィルムベース１上に蒸着膜を形成する。また
、蒸発材料６とフィルムベース１との間にシールド板９
を設けて不要の蒸気流８′を排除している。

本実施例では、蒸発材料６の溶湯面下で電子ビーム７の
照射位置の直下にルツボ５の底部から延びる突起１０が
配設されている。第２図はこの突起１０を底部に配設し
たルツボ５を示す概略図である。このルツボ５はセラミ
ック製でフィルムベース１の幅方向（矢印Ａ方向）に長
い形状をなしている。また突起１０はルツボ５の底部に
設けられ、上面が溶湯面直下に位置する程度の高さと、
ルツボ５の矢印Ａ方向に対向する両壁面間の距離にほぼ
等しい長さを有する四角ｊｆｔ状のものである。

電子ビーム７は蒸発材料６上をフィルムベース１の幅方
向（矢印入方向）に走査され、これによりこの蒸発材料
６は溶湯状態となり、特にビーム照射部分は沸点まで加
熱されてフィルムベース１の幅方向（矢印Ａ方向）に延
びる蒸気流８を発生する。これにより電子ビーム７の照
射部分の蒸発材料６が減少し蒸発材料６の溶湯面が凹部
を形成する。一方、ビーム照射部分に隣接する部分の溶
湯はビーム照射部分の溶湯に比べて粘度が高く、しかも
突起１０によりビーム照射部分の深さを浅（して、溶湯
が隣接部分からこのビーム照射部分へ流入する時の抵抗
を高（しているから、このビーム照射部分の四部への溶
湯の補給が遅れる。したがって、蒸発材料の蒸発量とこ
の補給量が等しくなる定常状態においては、電子ビーム
７の照射部分の溶湯面が凹面を形成するようになる。

なお、溶湯面から真空中へ放出される蒸気流の分布はｃ
ｏｓθ・ｃｏｓψ（θは蒸気流と溶湯面の法線との角度
、ψは蒸気流と支持体の垂線との角度）に比例すること
が知られている。

このため凹面から放出される蒸気流は凹面の曲率の中心
方向に集中するような分布となる。

ところで、斜方入射真空蒸着装置においては、支持体に
対する入射角と磁気特性、特に抗磁力は密接な関係があ
り、特に入射角の小さい成分が混入すると磁性膜の抗磁
力を下げることになるためシールド板９により所望の入
射角以外の蒸気流８′を遮蔽している。このためルツボ
５より蒸発させた金属蒸発流のうち支持体上に有効に蒸
着される割合、すなわち蒸着効率が非常に低下する。ち
なみに、本発明者等の実験によれば、コバルト８０％、
ニッケル２０％のＣｏ−Ｎｉ合金を蒸発材料として使用
し、１５μｍ厚さのポリエステルベースフィルムを支持
体として使用し、蒸発流の入射角を３０°に規制して蒸
着を行ない、磁性層厚さ１５００Ａ、抗磁力１０５００
ｅ　、Ｂ）ｌカーブの角型比０．９３の磁性薄膜を得る
時の蒸着効率は５％であった。

ところが本実施例においてはビーム照射部分の溶湯面を
上述したように凹面に形成しており、しかもこの凹面の
曲率の中心付近にフィルムベース１を配設しているから
、従来よりも大幅に蒸着効率を向上させることができる
。上述した実験と同様の条件で本実施例を使用して行な
った実験によれば蒸着効率を９％に向上させることがで
きた。ところで、磁気記録材料として好適なコバルトを
主成分とする合金（Ｃｏ、Ｃｏ−Ｎｉ、Ｃｏ−Ｎｉ−Ｃ
ｒ等）は非常に高価であるため、磁気記録媒体、例えば
蒸着型ビデオテープのコスト全体のうちコバルト合金の
コストが占める割合が大きい。

ところが、本実施例によれば上述したように蒸着効率を
大幅に向上させることができるので、磁気記録媒体全体
のコストを大幅に引下げることかできる。

第３図は他の実施例を示すルツボの概略図である。この
実施例のルツボ５ａはフィルムベース１の幅方向（矢印
Ｂ方向）に長い直方体形状をなしており、フィルムベー
ス１の幅方向（矢印Ｂ方向）に対向する両壁に支持され
ビーム照射位置直下の溶湯面内に位置するような柱状部
材１０ａを有している。この実施例によっても第２図に
示す実施例とほぼ同様の効果を得ることができる。

第４図は支持体がディスクである時に使用するルツボを
示す概略図である。ルツボ５ｂ底部に設けられた突起１
０ｂは円柱状で、突起１０ｂの円形状の上面が電子ビー
ム照射位置の溶湯面直下に位置するように配されている
。この実施例を使用して電子ビーム照射を開始するとこ
の照射部分の溶湯面は椀状の凹面となり、ここからの金
属蒸気流はこの凹面の曲率の中心方向に集中した分布を
なす。これによりこの曲率の中心付近に中心を配したデ
ィスクへの蒸着効率を向上させることができる。なお、
この場合ディスクはこの蒸気流に対して傾斜して配され
ているので、蒸着期間中はこのディスク自体を回転させ
てディスク表面の蒸着膜の厚さを均一にすることが望ま
しい。

なお、この装置のチェンバー（真空室）はロータリーポ
ンプによって荒引きし、ブースターポンプなどにより１
０−４〜１０−５Ｔｏｒｒ　　程度の圧力に保持してお
く必要がある。

以上詳細に説明したように、本発明の真空蒸着装置は金
属蒸発源のビーム照射位置の直下に、溶湯の深さを浅く
してこの照射部分への溶湯の流入を妨げる部材を設けて
おり、これによりビーム照射部分の溶湯面を凹面となる
ようにして金属蒸気流が支持体の方向に集中するように
しているから、支持体表面への金属蒸着効率を向上させ
ることができる。また、蒸着効率を向上させることによ
り磁気記録媒体全体のコストを大幅に低減させることが
でき、実用的価値は極めて高い。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の１実施例を示す概略図、第２図は第１
図のルツボを示す拡大図、第３図および第４図はルツボ
の他の実施例を示す概略図である。 ■・・・支持体（フィルムベース） ３・・・クーリングキャン ５　　　５ａ　　・・・　ル　ツ　ボ ロ・・・蒸発源 ７・・・電子ビーム ８・・・金属蒸気流 １０・・・突　起 １０ａ・・・柱状部材 一１５＝ ！ ４３−

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）減圧下で蒸発源をエネルギービームにより加熱し
   て得られた金属蒸気流を非磁性支持体の表面に蒸着して
   磁性金属薄膜を形成する真空蒸着装置において、 前記金属蒸発源の前記ビームの照射位置の直下に、前記
   蒸発源の溶湯の深さを部分的に浅くした部材を設けて成
   ることを特徴とする真空蒸着装置。
2. （２）前記部材が前記蒸発源の容器の底部に設けられ、
   上面を有し、前記支持体の幅方向に一様に延びる突起で
   あることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の真空
   蒸着装置。
3. （３）前記部材が前記蒸発源の容器の前記支持体の幅方
   向の対向する両壁に支持された柱状部材であることを特
   徴とする特許請求の範囲第１項記載の真空蒸着装置。
4. （４）前記部材が、前記蒸発源の容器の底部に設けられ
   上面がほぼ円形状の突起であることを特徴とする特許請
   求の範囲第１項記載の真空蒸着装置。