JP2002280258A - 積層体の製造方法および製造装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 電気的な容量バラツキが少なく、コンデンサ
として使用した場合には、小型化・高容量化を安定して
実現できる積層体の製造装置を提供する。 【解決手段】 誘電体層および金属薄層が積層された積
層体の製造装置は、真空槽（５）内において、誘電体層
表面処理手段（９）を有する誘電体層形成手段（２、
８）および金属薄層パターン設定手段（３）を有する金
属薄層形成手段（４）を含み、金属薄層の形成状態を光
学的に観察する手段（７）を更に含む。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、少なくとも１つの
誘電体層とその両側に位置する少なくとも２つの金属薄
層（または金属薄膜）パターンとからなる積層体の製造
方法およびそのための装置に関する。そのような積層体
は、例えばコンデンサ等の電子部品の製造に好適に使用
できる。

【０００２】

【従来の技術】今日の電子部品に対する小型化、高性能
化に対する要求はますます厳しさを増す一方であり、コ
ンデンサに対しても例外ではない。コンデンサの容量
は、誘電体層の誘電率が同一であれば、誘電体の両側に
位置して対向する電極の面積に比例し、誘電体層の厚み
に反比例する。従って、コンデンサを小型化しつつ、そ
の容量を維持もしくは増大させるためには、誘電体層の
厚みを薄くし、また、容量発生部分の電極の有効面積を
増大させることが有効な手段である。

【０００３】コンデンサのような電子部品を製造するた
めに使用される誘電体層と金属薄層パターンとからなる
積層体としては、例えばフィルムコンデンサ用の積層体
が知られている。これは、ポリエステル（PEN、PET
等）、ポリオレフィン（PP等）、ポリフェニレンサルフ
ァイド（PPS）等の樹脂フイルム上にアルミニウム等の
金属薄層パターンを真空蒸着法、スパッタ等で積層した
金属化フィルムを、積層または巻回してなるものであ
る。

【０００４】樹脂フイルムの厚みに関しては、その製造
工程上、もしくはその後のフイルムの取り扱い性、加工
性等の制約から、その薄層化には限界がある。現在使用
されているフイルムコンデンサ用のフイルムの厚みはせ
いぜい１．２μｍ程度までである。従って、コンデンサ
の容量を更に増大させるためには、電極として機能し、
金属薄層パターンを構成する金属薄層の有効面積を増大
させること、即ち、積層または巻回数を増大させる必要
がある。しかしながら、このことはコンデンサの小型化
の要求に反する。即ち、フイルムコンデンサでは、小型
化と高容量化を高次元で両立することは限界に達してい
るのが現状である。

【０００５】一方、誘電体層と金属薄層パターンとから
なる積層体の製造に関し、上述のフィルムコンデンサの
製造方法とは全く異なる方法により得られる、誘電体層
の厚みを１μｍ程度にしたコンデンサ用積層体が提案さ
れている（米国特許明細書第5,125,138号参照）。この
方法では、誘電体層は塗布したモノマーを重合すること
によって樹脂層として形成され、従来の積層型フィルム
コンデンサ用積層体と同様に、誘電体層と金属薄層パタ
ーンとを順次積層した積層構成をとりながら、これらを
１０００層程度以上積層し、数ｍｍ程度の厚さとなって
いる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】本発明者らの検討によ
れば、コンデンサのチップサイズの小型化が進む中、そ
の容量のバラツキによる不良発生が問題となっているこ
とが判った。更に詳細に検討すると、コンデンサの容量
を決定する要因である誘電体層の両側の対向する電極の
面積が小さくなっているので、コンデンサの製造工程に
おける電極形成の精度のバラツキが容量のバラツキの大
きな原因の１つとなり得ることが判った。

【０００７】このような電極形成の精度に関する問題
は、誘電体層と電極として機能する金属薄層により構成
される金属薄層パターンとを順次積層することによって
製造するコンデンサの場合、小型化および高容量化を達
成するためには、避けて通ることができない。電極とし
て機能する金属薄層により構成される金属薄層パターン
をフィルム上に形成してこれを巻き取って積層するフィ
ルムコンデンサでは巻き取り位置の制御により調整が可
能であるが、この方法は必ずしも満足できるものではな
い。また、上述の米国特許明細書に記載された方法によ
って、誘電体層と金属薄層パターンを積層する場合に
は、そのような巻き取り位置による制御を適用すること
ができない。この方法において、金属薄層パターンは、
一般的には帯状の形態の複数の金属薄層により構成さ
れ、これらが１つの誘電体層上の所定の箇所に所定の間
隔を隔てて存在するように配列されるものである。これ
らの金属薄層は、細いまたは小さい金属薄層部によって
相互に接続されていても、あるいはそうでなくてもよ
い。特に問題となるのは、誘電体層上に形成する金属薄
層が所定の金属薄層パターンで所定の位置に形成される
か否かである。特に、形成された金属薄層パターンにお
いて上記間隔（一般的に「マージン幅」と呼ばれる）が
所定通りになっているか否かが問題となる。

【０００８】そこで、本発明の課題は、コンデンサを製
造するために使用した場合には、電気的な容量バラツキ
が少なく、小型化および高容量化を安定して実現できる
積層体の新たな製造方法およびそのための装置を提供す
ることにある。本発明の更に別の課題は、そのような積
層体から製造されるコンデンサを提供することにある。
従って、本発明の課題は、誘電体層上にマージン幅を規
定するように金属薄層パターンを形成するに際して、マ
ージン幅の精度をより向上させることにあるとも言え
る。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明は、真空雰囲気に
おいて、誘電体層を形成する工程と、形成した誘電体層
上に金属薄層パターンを形成する工程とを含む、誘電体
層および金属薄層パターンを積層することによって積層
体を製造する方法において、金属薄層パターンの形成状
態を光学的に観察することを特徴とする積層体の製造方
法を提供する。誘電体層を形成する工程は、形成した誘
電体層の表面を処理することを含んでよい。また、金属
薄層パターンを形成する工程は、その前に、誘電体層上
に形成すべき金属薄層パターンを予め設定することを含
む。

【００１０】更に、本発明は、真空槽内において、誘電
体層形成手段および金属薄層パターン形成手段を含む、
誘電体層および金属薄層パターンが積層された積層体の
製造装置であって、金属薄層パターンの形成状態を光学
的に観察する手段を更に含むことを特徴とする積層体の
製造装置を提供する。真空槽内において、誘電体層形成
手段は、形成した誘電体層の表面を処理する誘電体層表
面処理手段を含んでよく、また、金属薄層パターン形成
手段は、金属薄層パターンを形成する前に、形成すべき
金属薄層パターンを設定する手段を含む。

【００１１】本発明において、積層体とは、少なくとも
１つの誘電体層と少なくとも１つの金属薄膜パターンが
交互に積層されたものであり、最外層は、誘電体層であ
っても、金属薄膜パターンであってもよい。尚、誘電体
層上に金属薄層パターンが積層されている状態は、特に
限定されるものではなく、積層体の目的に応じて、誘電
体層の全体上にわたって金属薄膜パターンが存在して
も、あるいはそうでなくてもよく、通常、誘電体層の一
部分、好ましくは大部分上で金属薄層パターンが存在す
る。従って、例えば、誘電体層の表面上に形成される金
属薄層パターンは、上述のマージン幅と呼ばれる間隔を
隔てて存在する複数の帯状物または矩形物の形態の金属
薄層が配列されたものであってよく、あるいは単一の矩
形の形態であって誘電体層の縁から必要な幅だけセット
バックした形態であってもよい（誘電体層の縁からのマ
ージン幅を有すると考えることができる）。一般に、誘
電体層の表面の内、金属薄層パターンが存在しない部分
は非常に小さく、従って、マージン幅も非常に小さい。
従って、誘電体層の表面の内、金属薄層パターンが存在
しない部分は、誘電体層の表面が露出したままの状態で
ある。金属薄層パターンを形成した後、次の誘電体層を
形成する場合には、金属薄層パターンおよび露出してい
る誘電体層の上に次の誘電体層が積層される。

【００１２】本発明において、金属薄層パターンの形成
状態を光学的に観察するが、この観察は非接触状態で実
施する。このような光学的な観察は、製造過程にある積
層体（積層されつつある状態、即ち、途中のものを含
む）の表面に光を照射して積層体表面を光学的に観察す
る、即ち、表面からの反射光を計測することによって実
施するのが好ましい。具体的には積層体表面の光学的反
射率の差または光学的干渉による色の差を計測すること
によって観察を実施する。例えば、光学的反射率の差ま
たは光学的干渉による色の差を認識できるカメラを用い
て積層体の表面を観察して、その観察により得られるデ
ータを処理して、光学的反射率の差または光学的干渉に
よる色の差を反映した積層体の表面画像を得、マージン
幅が所定通り形成されているかを判断できる。

【００１３】このように金属薄層パターンの形成状態を
光学的に観察することによって、金属薄層パターンが所
定のように形成されているか否かを確認し、形成状態が
許容範囲内に無い時、例えば、次の金属薄層パターンの
形成条件を変更して、次の金属薄層パターンが所定のよ
うに形成されるように調整し、場合によっては、積層体
の製造を停止する。別の場合において、金属薄層パター
ンの形成状態の観察に基づいて、現在の製造条件のまま
放置しておけば、そのうちに許容範囲から外れる傾向が
あると認められる時、そのような傾向が無くなるよう
に、次の金属薄層パターンの形成条件を変更してよい。
勿論、順調に形成されていると判断された場合には、そ
のままの状態で製造を継続する。

【００１４】更に、本発明は、上述のような積層体の製
造方法により製造された積層体を用いて製造されるコン
デンサ、特にチップコンデンサを提供する。本発明は、
上述のような積層体製造装置を用いて製造された積層体
を用いて製造されるコンデンサ、特にチップコンデンサ
を提供する。また、本発明は、上述のような積層体製造
装置を用いて上述のような積層体の製造方法により製造
された積層体を用いて製造されるコンデンサ、特にチッ
プコンデンサを提供する。

【００１５】本発明の積層体の製造方法または製造装置
において、金属薄層パターンの形成状態を光学的に観察
することまたは観察する手段を除いた他の特徴は、所定
の真空雰囲気において（例えば真空槽内にて）誘電体層
および金属薄層パターンを積層することによって積層体
を製造するものであって、誘電体層をモノマーを重合す
ることにより形成する、実質的に知られている方法およ
び装置と実質的に同じであってよい。そのような方法お
よび装置は、上述の米国特許明細書以外に、例えば精密
工学会誌（Vol.66，No.8，2000，第1181〜1184頁）、特
開平2000-124061号公報および特開平2000-195752号公報
等に開示されており、この引用によって本明細書は、こ
れらの開示内容を明細書の一部として含む。

【００１６】本発明の特に好ましい態様の積層体の製造
方法は、基体としての断面円形または多角形の回転ドラ
ムの周囲で誘電体層および金属薄層パターンを積層す
る。この方法では、回転ドラム（例えばキャンローラ）
が１回転する間に、誘電体層を形成し、必要に応じて誘
電体層の表面を処理し、その上に所定の金属薄層パター
ン（従って、誘電体層の一部分の上には金属薄層パター
ンが形成されない）を形成する。回転ドラムのその次の
１回転の間、金属薄層パターンと、金属薄層パターンが
形成されていない（即ち、露出している）誘電体層との
上に新たに誘電体層が形成され、その後、新たな誘電体
層の上に所定の金属薄層パターンが形成される。このよ
うに、誘電体層および金属薄層パターンを交互に形成し
て、所定の層数の誘電体層および金属薄層パターンを重
ねた積層体が製造される。

【００１７】本発明の特に好ましい態様の積層体の製造
装置では、真空槽内に断面円形または多角形の回転ドラ
ムを有し、この回転ドラムの周囲に、誘電体層表面処理
手段を有する誘電体層形成手段、金属薄層パターン設定
手段を有する金属薄層パターン形成手段が配置されてお
り、本発明の製造装置は、金属薄層パターンの形成状態
を光学的に観察する手段（「光学的観察手段」とも呼
ぶ）を更に有する。

【００１８】特に好ましい態様では、光学的観察手段
は、金属薄層パターン形成手段と誘電体層形成手段との
間に配置されている。このような装置を用いて、回転ド
ラムが１回転する間に、誘電体層形成手段により誘電体
層を形成し、その後、誘電体層表面処理手段によって誘
電体層の表面を処理して、金属薄層パターン設定手段お
よび金属薄層パターン形成手段を用いて、表面処理した
誘電体層の上に所定の金属薄層パターンを形成する（従
って、誘電体層の一部分の上には金属薄層が形成されな
い）。回転ドラムのその次の１回転の間、同様にして、
誘電体層を、次に、所定の金属薄層パターンを形成す
る。このように、誘電体層および金属薄層パターンを交
互に形成して、所定の層数の誘電体層および金属薄層パ
ターンを重ねて積層体を製造する。

【００１９】

【発明の実施の形態】以下に、本発明の積層体の製造方
法および製造装置を、積層型フィルムコンデンサの場合
を例として、具体的に説明する。図１は、本発明に基づ
いて積層体を製造する製造装置の１つの具体的態様を模
式的に示した概略図である。本発明の方法は、この製造
装置を用いて好適に実施できる。

【００２０】図１に示した態様では、製造装置２０は、
真空槽５内に配置された、円形断面を有する回転ドラム
として機能するキャンローラ１を有する。このキャンロ
ーラ１は、一定の角速度又は周速度で、図中の矢印方向
に中心軸Ｏの回りで回転する。このようなキャンローラ
の表面上に誘電体層および金属薄層パターンを交互に形
成することによって、これらが積層された積層体が形成
される。

【００２１】キャンローラ１の下部に金属薄層パターン
形成手段として機能する金属蒸着源４が配置され、ここ
から金属を蒸発させてキャンローラ１（またはその上に
形成されつつある積層体の誘電体層）の表面上に蒸着し
て各々が金属電極として機能する複数の金属薄層により
構成される金属薄層パターンを形成し、これにより金属
薄層パターンを形成する工程を実施する。金属薄層パタ
ーンの形成に際して、キャンローラ１またはその上に形
成された誘電体層の所定の箇所のみに金属薄層パターン
が蒸着する、即ち、所定の金属薄層パターンで蒸着する
ように、金属を蒸着する前に、蒸着すべき表面部分以外
の部分にパターニング材料を塗布し、これにより金属薄
層パターンを設定することを実施する。このようにパタ
ーニング材料を塗布して所定の金属薄層パターンを設定
する手段を金属薄層形成手段は有し、そのような金属薄
層パターンを設定する手段として金属薄層パターニング
装置３が、キャンローラ１の回転方向で金属蒸発源４の
上流に配置されている。

【００２２】また、キャンローラ１の回転方向下流側
に、樹脂モノマー蒸発源２およびモノマー重合装置８が
この順で配置され、これらが誘電体層形成手段として機
能し、これによって、蒸着により形成された金属薄層パ
ターン上（および金属薄層パターンが形成されていな
い、既に形成されている誘電体層が露出した部分上）に
次の誘電体層として機能する樹脂層を形成し、これによ
り誘電体層を形成する工程を実施する。尚、積層体製造
装置は、キャンローラ１の回転方向でモノマー重合装置
８の下流に誘電体層表面処理手段として誘電体処理装置
９を誘電体形成手段が有して成るのが好ましく（形成さ
れる誘電体層およびその上に形成する金属薄層パターン
に応じて省略してもよい）、これを用いて誘電体層の表
面を処理する。これによって、形成された誘電体層の表
面状態を金属の蒸着に好適なものとできる。

【００２３】そして、金属薄層パターンの形成状態の観
察を、金属薄層パターンを形成する工程と次の誘電体層
を形成する工程との間で実施する。具体的には、金属薄
層パターン形成手段とその下流の誘電体層形成手段との
間に、より具体的には、金属蒸発源４と樹脂モノマー蒸
発源２との間に、金属薄層パターンの形成状態を光学的
に観察する装置（光学的観察手段）７が配置され、これ
によって金属薄層パターンの形成状態を光学的に観察す
ることを実施する。この金属薄層パターンの形成状態を
光学的に観察することは、積層体の製造方法における上
述のシーケンス（即ち、金属薄層パターンを形成する工
程および誘電体層を形成する工程を繰り返すシーケン
ス）においていずれの時点に於いて実施してもよいが、
金属薄層パターンの形成と誘電体層の形成との間で実施
するのが特に好ましい。

【００２４】上述の種々の装置（２、３、４、７、８お
よび９）は、真空槽５内でキャンローラ１と対向するよ
うに配置され、キャンローラ１上で形成されつつある積
層体の表面に対して所定の処置を施すことができるよう
になっている。尚、図１において真空槽５は真空ポンプ
６によって所定の真空度で操作できるようになってい
る。

【００２５】キャンローラ１の外周面は平滑に、好まし
くは鏡面状に仕上げられており、好ましくは−２０〜４
０℃、特に好ましくは−１０〜１０℃に冷却できるよう
になっている。キャンローラ１の回転速度は、その直径
に応じて自由に設定できるが、通常１５〜７０ｒｐｍ程
度である。

【００２６】金属蒸着源４は、キャンローラ１表面（ま
たは既に形成されている誘電体層）に向けて金属を蒸発
させ、その上における金属蒸着を可能とするものであ
り、例えばコンデンサに用いる積層体を製造する場合、
金属電極として機能する金属薄層により構成される金属
薄層パターンを形成する。蒸着する金属としては、例え
ばＡｌ、Ｃｕ、Ｚｎ、Ｓｎ、Ａｕ、ＡｇおよびＰｔから
選ばれた少なくとも１種を使用する。コンデンサを製造
する場合では、Ａｌを使用するのが特に好ましい。尚、
蒸着に代えて、スパッタリング法等の他の手段で金属薄
層パターンを形成してもよい。

【００２７】樹脂モノマー蒸発源２は、キャンローラ１
の表面（または直前に形成されている金属薄層パターン
および誘電体層の露出部分）に向けてモノマーを蒸発気
化させるものであり、その上でモノマーが液化して堆積
して、その後、モノマーを重合して誘電体層を形成す
る。使用する樹脂モノマーは、堆積したモノマーが重合
（または架橋もしくは硬化）して誘電体層として機能で
きる樹脂を形成できるものあれば、特に限定されるもの
ではなく、例えばアクリル酸樹脂、メタクリル酸樹脂は
誘電体層として機能できる。コンデンサを製造する場
合、アクリル酸樹脂が特に好ましい。

【００２８】堆積した樹脂モノマーは、モノマー重合装
置８により重合（または架橋もしくは硬化）され、所望
の重合度（または架橋度もしくは硬化度）に達して樹脂
薄膜を形成し、これが誘電体層として機能する。モノマ
ー重合装置としては、使用する樹脂モノマーに応じて、
例えば電子線照射装置又は紫外線照射装置等を用いるこ
とができる。

【００２９】図示した態様では、形成された樹脂薄膜
は、樹脂表面処理装置９により表面処理され、これによ
って、後で形成する金属薄層との接着性が向上する。例
えば、酸素プラズマ処理、アルゴンプラズマ処理等を行
なうことができる。

【００３０】パターニング材料付与装置３は、パターニ
ング材料を誘電体層表面に例えば種々の帯状形態の組み
合わせに付着させる（または塗布する）ことによって形
成すべき金属薄層パターンを予め設定するためのもので
ある。その後の金属蒸着に際して、パターニング材料が
付着した部分には金属薄層パターンが形成されず、逆
に、パターニング材料が付着しない部分には金属薄層パ
ターンが形成されることになるので、その結果、所定の
金属薄層パターンが設定されることになる。このように
金属薄層パターンが形成されない部分が積層体の電気的
絶縁部分となり、コンデンサの場合では、そのような電
気的絶縁部分の特定のある部分がマージン幅部分とな
る。

【００３１】パターニング材料としては、例えばオイル
（具体例としてフッ素系オイル、例えばフォンブリンオ
イル等）が使用できる。パターニング材料の付与手段
は、蒸発気化させたパターニング材料をノズルからキャ
ンローラ１に向かって噴射して誘電体層表面で液化させ
る方式が好ましい。この方式を用いる場合、金属薄層パ
ターンの設定条件は、例えばノズルから噴射するオイル
の温度および／またはノズルと積層体表面との間の距離
を必要に応じて適宜変更することによって、調整でき
る。

【００３２】金属薄層パターンの形成状態を光学的に観
察する手段として機能する光学的観察手段７は、パター
ニング材料が付与された後、金属蒸着源４からキャンロ
ーラ１表面に、好ましくは金属薄層パターンが形成され
た直後の積層体の表面の形成状態を非接触で光学的に観
察する。即ち、製造しつつある積層体の表面に光を照射
し、積層体の表面からの反射光を測定する光学系を用い
て計測する。このような光学的観察手段は、例えばコン
デンサ用の積層体を製造する場合では、金属電極のパタ
ーンの状態の計測装置（後述の実施例における金属電極
パターン状態計測装置）である。

【００３３】形成状態の観察とは、例えば、形成された
金属薄層パターンが形成されるべき所定の位置に所定の
ように形成されているか否かを観察して認識することで
ある。より具体的には、形成された金属薄層パターン
（またはそれを構成する金属薄層）の様子（例えば金属
薄層の縁が直線状になっていないか、欠落部分が存在す
るしないか）および／または形成された金属薄層パター
ン（またはそれを構成する金属薄層）の位置（キャンロ
ーラの所定の外周部分上に形成されているか、キャンロ
ーラの軸方向の所定の箇所に形成されているか等）を、
従って、金属薄層パターン（またはそれを構成する金属
薄層）の形状を計測する。

【００３４】本発明では、金属薄層パターン（またはそ
れを構成する金属薄層）の形状を測定するので、隣接す
る金属薄層同士の間隔、例えばマージン幅を測定でき
る。金属薄層パターン（またはそれを構成する金属薄
層）の形成位置に関しては、例えばキャンローラの回転
とカメラの撮影タイミングを同調させておくことで、絶
対的な形成位置を把握できる。

【００３５】本発明は、金属薄層および誘電体層の光学
的性質は相互に異なることに基づくものであり、本発明
の実施に際して、これらがどのように特有の光学的性質
を有するかを予め確認しておく。そして、そのような光
学的性質に関して製造されつつある積層体の表面を観察
すると、金属薄層パターン（またはそれを構成する金属
薄層）が形成されるべき位置に、金属薄層パターン（ま
たはそれを構成する金属薄層）が実際に形成されている
場合には、金属薄層に特有の光学的性質が観察され、逆
に、金属薄層パターン（またはそれを構成する金属薄
層）が実際に形成されていない場合には、金属薄層と異
なる光学的特性が観察されることになる、即ち、誘電体
層に特有の光学的性質が観察されることになる。従っ
て、表面の光学的性質を観察することによって、金属薄
層が存在するのか、あるいは誘電体層が存在するかを判
断できる。このような光学的性質としては、層表面の光
反射率、層の光干渉特性（例えば層の色相）等を好適に
使用できる。

【００３６】上述のような特有の光学的性質は、金属薄
層と誘電体層との違いだけではなく、各層が適切に形成
されているか否か、いわゆる性状を判断するためにも使
用できる。例えば金属薄層パターンの一部分に欠陥（例
えば不存在部分）がある場合、また、誘電体層の一部分
が気泡などの不純物を含む場合、どのように特有の光学
的特性を有するかを予め調べておけば、そのような特性
が観察された場合には、層の形成の適否を判断できる。
従って、本発明においては、金属薄膜パターンの形成状
態を光学的に観察するに際して、あるいは金属薄膜パタ
ーンの形成状態を光学的に観察する手段によって、積層
体の製造過程において形成される層（誘電体層および／
または金属薄層）の性状を、金属薄膜パターンの形成状
態に加えて、あるいはそれに代えて観察することができ
る。

【００３７】金属薄層パターンは非常に高い精度で形成
する必要があるので、使用する光学系としては、一般的
には精度の上で好ましくは少なくとも５倍程度、例えば
１０倍またはそれ以上の倍率で観察するのが好ましい
が、一般的には例えば２〜１０倍の対物レンズを使用す
る。キャンローラ１は常に回転しており、かつ視野が狭
いため像は高速で流れ易い。従って、正確にパターニン
グ形状および／または各層の性状等を観察するために、
シャッタースピードが１万分の１〜１００万分の１秒で
観察できる（即ち、撮像できる）高速カメラを使用する
のが好ましい。また、照射する光の光源としては演色性
のものがよく、照度の高いもの、例えばメタルハライド
ランプが好ましい。

【００３８】光源とセンサとして機能するカメラの位置
関係は、光源から積層体に光を照射し、積層体からの反
射光を受光できるように設定する。受光量を可及的に多
くするために、積層体に実質的に垂直に（即ち、０°の
入射角で、従って、キャンローラ１の法線方向で）光を
照射し、積層体からそれに対して実質的に垂直に戻って
来る（従って、キャンローラ１の中心から向かって来
る）光を捕らえるのが好ましい。別の態様では、積層体
に対して斜めに（即ち、０°より大きい入射角（例えば
６０°〜８０°）で）光を照射し、積層体から斜めに、
好ましくは同様に大きい反射角で、戻って来る光を捉え
る構成も可能である。

【００３９】誘電体層が透明体である場合、光学系は、
キャンローラ１上に形成された積層体の表面部に光源よ
りハーフミラーを用いて光を法線方向で入射させ（即
ち、ハーフミラーを用いた垂直落射の光源を用い）、表
面での反射光または干渉光を法線方向に配置したカメラ
で捉えることができる構成とするのが好ましい。尚、光
を積層体表面に直接照射して、反射光または干渉光をハ
ーフミラーを介して捕捉することも可能である。誘電体
層が透明または半透明である場合、最外の誘電体層の表
面では、照射された光の一部分が反射され、また、その
誘電体層を透過した光は、誘電体層の直下に金属薄層パ
ターンが位置する場合には金属薄層パターンの表面によ
って、あるいは最外誘電体層の直下に前の回転の時に形
成された誘電体層が存在するときは、最外誘電体層とそ
の下の誘電体層との間の界面にて反射し、これらの反射
光は相互に干渉する。従って、積層体の表面を観察する
と、誘電体層の部分では干渉色が認められ、金属薄層パ
ターンが露出している場合には、照射された光が全部反
射されるので干渉色が認められず、即ち、干渉特性が異
なる。

【００４０】従って、積層体の最外表面に光を照射して
最外表面からの干渉光を観察すると、積層体の最外表面
において、誘電体層が露出している部分では干渉色が観
察され、金属薄層パターンが露出している部分では干渉
色が観察されない。即ち、誘電体層が露出する部分では
干渉が起こり、金属薄層パターンが露出する部分では干
渉が起こらない（あるいは誘電体層が露出する部分では
干渉によって色相が金属薄層パターンが露出する部分と
異なる）ので、積層体の最外表面をカメラで観察する
と、干渉色の有無によって色コントラストを感度よく画
像としてカメラで認識できるので、積層体の最外表面に
おける金属薄層パターン（または誘電体層）の存在およ
びその位置が検知できる。

【００４１】また、積層体の最外表面に光を照射して最
外表面から反射される光の量を測定して光反射率を測定
すると、積層体の最外表面において、誘電体層が露出し
ている部分では反射率が小さく、金属薄層パターンが露
出している部分では反射率が大きい、従って、反射特性
が異なる。即ち、積層体の最外表面をカメラで観察して
反射率を測定すると、反射率の大小によって、積層体の
最外表面における金属薄層パターン（または誘電体層）
の存在およびその位置が検知できる。

【００４２】誘電体が不透明体である場合、キャンロー
ラ１の表面部に光源から大きい入射角で光を入射させ、
積層体表面から散乱する反射光をカメラで捉える構造と
なるように光学系を構成するのが好ましい。積層体の最
外表面において金属薄層パターンが露出している部分で
は表面反射率が高く、その他の部分（即ち、誘電体層が
露出している部分）では表面反射率が低い、従って、反
射特性が異なるので、金属薄層パターンが形成された部
分を感度良く画像として認識することが可能となる。

【００４３】上述のいずれの態様においても、高速度撮
像が可能なカメラによって、製造しつつある積層体の表
面の干渉色、反射率等の光学的特性を測定し、その結果
を画像処理することによって、金属薄層パターンの形状
および／または各層の性状が所定のようになっているか
否か等を効率的に確認でき、その結果に応じて、次の金
属薄層パターン形成を調整することができる。その結
果、例えばコンデンサの製造に際して金属電極間のマー
ジン幅を高精度に計測し、必要に応じて調整することが
可能となる。

【００４４】従って、キャンローラ１の外周面上にて誘
電体層および金属薄層パターン（但し、金属薄層パター
ンは、キャンローラの全周にわたって形成する必要は必
ずしもなく、通常、誘電体層上でキャンローラの軸方向
に沿って少なくとも部分的に延びる一般的に帯状または
矩形の形態（従って、キャンローラの周の一部分に沿っ
て延在する形態）の複数の金属薄層の配列である）を交
互に形成して、所定数の誘電体層の間に所定数の金属薄
層パターンが挟まれた積層体（但し、最外層はその目的
に応じて、誘電体層であっても、金属薄層パターンであ
ってもよい）が形成される。

【００４５】積層体の層数は、その目的に応じて適当に
選択できるが、一般的に１〜１００００層（誘電体層の
数）程度であり、チップコンデンサの製造に用いる場
合、１０００〜１００００層（誘電体層の数）、特に２
０００〜５０００層（誘電体層の数）程度である。この
積層体は、全体として円筒状である。これを半径方向に
分割（例えば、４５°ごとに８分割）して、キャンロー
ラから取り外し、それぞれ加熱・加圧プレスすることに
より平板状の積層体母素子、例えばコンデンサ母素子を
得る。その後、この母素子を所定の寸法に切断すること
によって本発明の積層体から製造される積層体素子が得
られる。この積層体素子は、例えばチップコンデンサと
して使用できる。

【００４６】図２は、図１を参照して説明した本発明の
積層体の製造装置の別の態様を模式的に示した概略図で
ある。図２が図１と異なる点は、金属薄層パターンの形
成状態を光学的に観察する手段として機能する金属薄層
パターン状態計測装置７が計測データ処理装置１０に接
続されており、また、パターニング材料付与装置３に
は、そのパターン設定条件を調整する制御装置１１が接
続されている点である。計測データ処理装置１０は、金
属薄層パターン状態計測装置７から金属薄層パターンの
形成状態の観察データを取り込み、例えば経時的に変化
する傾向等を演算処理して得、その処理結果に応じて、
パターニング材料付与装置３のパターニング材料の付与
条件、従って、パターン設定条件を自動的に変更するこ
とが可能である。即ち、計測データ処理装置１０のデー
タをパターニング材料付与装置３の制御手段１１にフィ
ードバックさせるシステムを構成している。この制御手
段は、パターニング材料付与装置３のオイルの温度およ
び／またはノズルとその噴射対象との距離を制御し、そ
れによって、形成すべき金属薄層パターンの設定条件を
調整する。

【００４７】例えば、オイルをパターニング付与材料と
して使用する場合、ノズルからオイル蒸気を誘電体層表
面に噴射させるが、オイルの噴射強度分布に応じて誘電
体層表面からノズルまでの距離またはオイルの噴射量に
応じてオイル温度を変化させることで、パターニング幅
（従って、マージン幅）を制御することができる。その
結果、同一の生産ロット内での金属蒸着源の経時変化、
異なる生産ロット間のメンテナンス前後で装置状態に変
化等が生じた場合、インプロセスで金属薄層パターンを
構成する金属薄層間の間隔、例えばマージン幅を評価し
て、パターニング材料の付与条件を制御することが可能
である。

【００４８】上述の本発明の装置および方法によれば、
所定の金属薄層パターンを誘電体層上に形成するに際し
て、その精度が向上する。従って、本発明の積層体を用
いてコンデンサのような素子を製造する場合、電気的な
容量バラツキが少なく、小型化・高容量化コンデンサを
より効率的に製造することができる。

【００４９】

【実施例】(実施例１)本発明の製造方法に基づいて図１
に示す装置を用いて積層体を製造した。真空槽５内は２
×１０^−２Ｐａ以下とし、キャンローラ１はその外周面
を５℃に維持した。誘電体層を形成する樹脂モノマーと
してジシクロペンタジエンジメタノールジアクリレート
を用い、これを気化してモノマー蒸発源２よりキャンロ
ーラ１の外周面に堆積させた。また、モノマー重合装置
８として、電子線硬化装置を用い、堆積させた樹脂モノ
マー材料を重合して硬化させて誘電体層を形成した。形
成した誘電体層の厚さは０．３〜０．４μｍであった。

【００５０】その後、誘電体層表面処理装置９により、
表面を酸素プラズマ処理した。次に、パターニング材料
付与装置３によって電気絶縁体に相当する部分を構成す
る誘電体層部分にパターニング材料を付与させた。パタ
ーニング材料としてはフッ素系オイルを使用し、これを
気化させてノズル（直径７５μｍ）より噴出させて、幅
１００〜３５０μｍで帯状に誘電体層上に付着させた。

【００５１】次に、金属蒸発源４からアルミニウムを金
属蒸着させた。蒸着厚みは２５ｎｍであり、目標の膜抵
抗を７Ω／□とした。蒸着後、金属電極パターン状態計
測装置７（対物レンズ×５倍、シャッタースピード１０
万分の１秒、光源２５０Ｗメタルハライドランプ）によ
り、光の干渉による色の差を画像認識することで、電極
間のマージン幅を±１０μm以下の精度で計測し、マー
ジン幅が１５０〜３００μｍの規格値に入るように金属
電極パターン状態計測装置７によってマージン幅を測定
し、その結果に基づいてマージン幅が規格値から逸脱す
ると予測される場合には、逸脱しないようにパターニン
グ材料付与装置を調節して逸脱を防止するように経験的
にマニュアルで管理して製造した。

【００５２】以上の操作を、キャンローラ１の回転で約
４０００回繰り返すことにより、約１．３ｍｍの積層体
を形成した。次いで、得られた円筒状の積層体を半径方
向に２０分割して取り外し、加熱化でプレスし平板状の
積層体母素子を得た。これを切断し、従来のフイルムコ
ンデンサで行なわれている工程を通過させることでチッ
プコンデンサを得た。

【００５３】得られたチップコンデンサに関して、電極
間のマージン幅が１５０μｍ以下のチップコンデンサの
場合は、金属電極間の絶縁抵抗値が低下し、電気検査工
程での不良が発生しやすくなった。そして、対向する電
極面積が大きくなるので、容量の規格値以上の電気容量
が発生しやすくなった、また、３００μｍ以上のマージ
ン幅のチップコンデンサの場合は、逆に、対向する電極
面積が小さくなるので、容量の規格値以下の電気容量が
発生しやすくなり、さらに、積層体母素子の切断工程で
金属電極部以外のマージン部を切断しやすくなるため、
端子電極形成時に不良が発生しやすくなった。

【００５４】次に、金属電極パターン状態計測装置７に
より、電極間のマージン幅を計測し、１５０〜３００μ
ｍの規格値に入るように先と同様に管理して製造したチ
ップコンデンサは、積層方向厚み約１．４ｍｍ、奥行
１．６ｍｍ、幅(両外部電極間方向)３．２ｍｍであり、
小形ながら容量は０．４７μＦであった。容量バラツキ
は、マージン幅の計測装置を使用しなかったとき（即
ち、予め製造条件を設定してそのままの条件で製造を終
了する場合）に比べて、約半減することができた。耐電
圧は５０Ｖであった。更に、積層体を分解して蒸着膜の
電気抵抗を４端子法で測定したところ、７±３Ω／□に
なっており、また絶縁抵抗を測定すると、１×１０^１１
Ω以上でありコンデンサとして十分な電気絶縁性が得ら
れた。

【００５５】(実施例２)実施例１と同様に、積層体を製
造した。但し、図２に示す製造装置を用いて、光の干渉
による色の差を画像認識することで、電極間のマージン
幅を画像認識により±１０μｍ以下の精度で計測し、同
じ生産ロット内でのオイル温度およびノズル位置の調整
によるマージン幅の変化度合い（許容範囲外になるか否
かを含む）、また、ロット間でオイル濃度およびノズル
位置以外の外乱によるマージン幅の変化度合いに関する
データを集め、これを計測データ処理装置１０にて演算
処理させて情報を予め得ておいた。このようにして予め
得た情報に基づいて、その後の積層体の製造過程で観察
される、光の干渉による色の差を画像観察データをパタ
ーニング材料付与装置の制御装置１０にて評価して（即
ち、パターン形状状態が許容範囲内であるのか、放置し
ておけば許容範囲外になるのか等を判断して）、その結
果を、制御装置１１を経てパターニング材料付与装置３
にフィードバックさせて、パターニング材料の付与条件
を自動的に変化させた。

【００５６】この時、誘電体層表面からノズル先端まで
の距離は、１５０±１００μｍおよびオイル部の温度は
１５５〜１７０℃の範囲で変化させ、パターニング幅を
制御すると、金属薄層間のマージン幅を安定して１８０
〜２７０μｍすることができた。また、金属蒸着源４の
変動が生じ、蒸着膜の厚みが変動した場合でも、同様に
１８０〜２７０μｍのマージン幅を形成することが可能
であった。

【００５７】以上の操作を、キャンローラ１を回転させ
ることにより約４０００回繰り返すことにより、約１．
３ｍｍの積層体を形成した。次いで、得られた円筒状の
積層体を半径方向に２０分割して取り外し、加熱化でプ
レスし平板状の積層体母素子を得た。これを切断し、従
来のフイルムコンデンサで行なわれている工程を通過さ
せることでチップコンデンサを得た。

【００５８】得られたチップコンデンサは、積層方向厚
み約１．４ｍｍ、奥行１．６ｍｍ、幅(両外部電極間方
向)３．２ｍｍであり、小形ながら容量は０．４７μＦ
であった。容量バラツキは、素子形状が小さい場合であ
っても、また、メンテナンスやロット間の変動要因が発
生した場合であっても、規格バラツキ範囲内に安定入る
コンデンサを製造することができた。また、耐電圧は５
０Ｖであった。さらに積層体を分解して蒸着膜の電気抵
抗を４端子法で測定したところ、７±３Ω／□になって
おり、また絶縁抵抗を測定すると、１×１０^１１Ω以上
でありコンデンサとして十分な電気絶縁性が得られた。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の第１の実施例の製造装置の模式図で
ある。

【図２】 本発明の第２の実施例の製造装置の模式図で
ある。

【符号の説明】

１ キャンローラ、２ 樹脂モノマー蒸発源、３ パタ
ーニング材料付与装置、４ 金属蒸着源、５ 真空容
器、６ 真空ポンプ、７ 金属薄層パターン状態計測装
置、８ 樹脂モノマー重合装置、９ 誘電体層表面処理
装置、１０ 計測データ処理装置、１１ パターニング
材料付与装置の制御装置、２０ 積層体製造装置。

フロントページの続き (72)発明者 末次 大輔 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 Ｆターム(参考） 5E082 AA01 AB03 EE05 EE23 EE24 EE25 EE26 EE37 FG06 FG34

Claims (17)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 真空雰囲気において、誘電体層を形成す
   る工程と、形成した誘電体層上に金属薄層パターンを形
   成する工程とを含む、誘電体層および金属薄層パターン
   を積層することによって積層体を製造する方法におい
   て、金属薄層パターンの形成状態を光学的に観察するこ
   とを特徴とする積層体の製造方法。
2. 【請求項２】 金属薄層パターンの形成状態の観察は、
   製造過程にある積層体の表面の光学的反射率または光学
   的干渉による色を計測することにより実施することを特
   徴とする請求項１に記載の積層体の製造方法。
3. 【請求項３】 金属薄層パターンの形成状態の観察を、
   金属薄層パターンを形成する工程と次の誘電体層を形成
   する工程との間で実施することを特徴とする請求項１ま
   たは２に記載の積層体の製造方法。
4. 【請求項４】 金属薄層パターンを形成する工程が、金
   属薄層パターンの形成前に、金属薄層パターンを形成し
   ない誘電体層の部分に向かってノズルよりオイルを噴射
   して塗布することを含むことを特徴とする請求項１〜３
   のいずれかに記載の積層体の製造方法。
5. 【請求項５】 金属薄層パターンの形成状態の観察は、
   形成された金属薄層パターンのマージン幅または形成さ
   れた金属薄層パターンの形状を計測することにより実施
   することを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の
   積層体の製造方法。
6. 【請求項６】 金属薄層パターンの形成状態の観察によ
   り得られる金属薄層パターンのマージン幅の計測結果
   を、金属薄層パターンを形成する工程にフィードバック
   して、金属薄層パターンの形成条件を調整することを特
   徴とする請求項５に記載の積層体の製造方法。
7. 【請求項７】 金属薄層パターンの形成条件の調整は、
   ノズルより噴出するオイルの温度および／またはノズル
   位置を制御することにより実施することを特徴とする請
   求項４に従属する請求項６に記載の積層体の製造方法。
8. 【請求項８】 積層体は、チップコンデンサのコンデン
   サ母素子であり、金属薄層パターンはチップコンデンサ
   の電極となる請求項１〜７のいずれかに記載の積層体の
   積層体の製造方法。
9. 【請求項９】 真空槽内において、誘電体層形成手段お
   よび金属薄層パターン形成手段を含む、誘電体層および
   金属薄層パターンが積層された積層体の製造装置であっ
   て、金属薄層パターンの形成状態を光学的に観察する手
   段を更に含むことを特徴とする積層体の製造装置。
10. 【請求項１０】 金属薄層パターンの形成状態を光学的
    に観察する手段が、製造過程の積層体の表面の光学的表
    面反射率または干渉による色を計測するカメラであるこ
    とを特徴とする請求項９に記載の積層体の製造装置。
11. 【請求項１１】 金属薄層パターンの形成状態を光学的
    に観察する手段は、２〜１０倍の対物レンズを有する光
    学系を含むことを特徴とする請求項９または１０に記載
    の積層体の製造装置。
12. 【請求項１２】 金属薄層パターンの形成状態を光学的
    に観察する手段は、積層体表面に光を垂直に照射する光
    源を有し、光学系は、積層体表面から垂直に射出される
    光を捕捉することを特徴とする請求項９〜１１のいずれ
    かに記載の積層体の製造装置。
13. 【請求項１３】 金属薄層パターンの形成状態を光学的
    に観察する手段は、大きい入射角で光を積層体表面に光
    を照射する光源を有し、光学系は、大きい反射角の積層
    体表面からの反射光を捕捉することを特徴とする請求項
    ９〜１１のいずれかに記載の積層体の製造装置。
14. 【請求項１４】 金属薄層パターンの形成状態を光学的
    に観察する手段が、１万分の１〜１００万分の１秒のシ
    ャッタースピードを有するカメラを含むことを特徴とす
    る請求項９〜１３のいずれかに記載の積層体の製造装
    置。
15. 【請求項１５】 誘電体層形成手段は、樹脂モノマー蒸
    発源および樹脂モノマー重合装置を含む請求項９〜１４
    のいずれかに記載の積層体の製造装置。
16. 【請求項１６】 積層体は、チップコンデンサのコンデ
    ンサ母素子であり、金属薄層パターンはチップコンデン
    サの電極となる請求項９〜１５のいずれかに記載の積層
    体の製造装置。
17. 【請求項１７】 請求項８に記載のコンデンサ母素子を
    分割することにより製造されるチップコンデンサ。