JP3627284B2 - プラズマcvd装置 - Google Patents
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Description
【産業上の利用分野】
本発明は、例えば磁気記録媒体の保護膜を形成するのに使用されるプラズマCVD装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来より、高密度磁気記録化に対応可能な磁気記録媒体としては、Co−Ni合金、Co−Cr合金、Co−O等の金属磁性材料を、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した、いわゆる金属磁性薄膜型の磁気記録媒体が知られている。
【0003】
この金属磁性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。このような磁気特性的な優位さ故に、上記金属磁性薄膜型の磁気記録媒体は、高密度磁気記録の主流になりつつある。
【0004】
さらに、金属磁性薄膜型の磁気記録媒体としては、電磁変換特性を一層向上させ、より大きな出力を確保するために、金属磁性材料を斜め方向から蒸着することで磁性層が形成される、いわゆる斜方蒸着タイプの磁気記録媒体も提案され実用化されている。
【0005】
ところで、磁気記録媒体では、ますます高密度記録化が進行しており、それに対応すべくスペーシング損失を少なくするため、媒体表面は平滑化される傾向にある。しかし、媒体表面の平滑化が進むと、それに伴いヘッドと媒体間の摩擦力が増大し、媒体に生ずる剪断応力が大きくなる。したがって、磁気記録媒体には、より大きな摺動耐久性が要求されるようになる。
【0006】
そこで、媒体に摺動耐久性を付与する手法として、磁性層の表面に保護膜を形成する技術が検討されている。
【0007】
この保護膜としては、例えばカーボン膜や石英(SiO2 )膜、ジルコニア(ZrO2 )膜等が知られている。これらの材料膜は、ハードディスクにおいて既に使用されているものである。そして、さらに最近では、カーボン膜のうちでも特に、ダイヤモンド構造を有する硬質カーボン膜(いわゆるダイヤモンドライクカーボン膜)が、保護膜として有力視されており、今後広く利用されるものと考えられる。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、硬質カーボン保護膜を成膜する方法としては、スパッタリング法あるいはプラズマCVD法等が挙げられる。
【0009】
このうち、スパッタリング法では、Ar等のパッタガスを、電場や磁場を利用して電離(プラズマ化)し、加速することでターゲット表面に衝突させる。プラズマ粒子が衝突したターゲットからはターゲット原子がはじき出され、このはじき出された原子が被処理体上に堆積することでスパッタ膜が形成される。
【0010】
しかし、このスパッタリング法によって、硬質カーボン膜を形成した場合、膜形成速度が一般に遅く、工業的見地から見たときに生産性に劣る。
【0011】
一方、プラズマCVD法では、膜の原料となる原料ガスを、電場で発生したプラズマのエネルギーによって分解あるいは合成等の化学反応を起こさせる。この化学反応の結果生成された反応物は被処理体上に堆積し、CVD膜が形成される。
【0012】
このプラズマCVD法は、スパッタリング法に比べて膜形成速度が速い。このため、上述の硬質カーボン保護膜の成膜手段として期待されるものである。
【0013】
このようなプラズマCVD法で硬質カーボン保護膜を成膜する場合、具体的には、図3に示すようなプラズマCVD装置が用いられる。
【0014】
すなわち、このプラズマCVD装置は、真空チャンバ内に、円筒状の対向電極21、反応管22及び反応管22の中途部に取り付けられた放電電極23を有して構成される。上記反応管22はその一端22aが真空チャンバの底部を貫通しており、この一端22aから原料ガスが反応管22内に導入されるようになっている。また、上記対向電極21と放電電極23とは互いに対向して平行配置され、この電極21,23間にプラズマが発生するようになっている。
【0015】
このようなプラズマCVD装置では、CVD膜が成膜される被処理体24は上記円筒型の対向電極21に沿って連続走行させられる。この連続走行している被処理体24が、放電電極23との対向位置に来たときに、プラズマによって生成された原料ガスの反応生成物が被着堆積し、CVD膜が連続的に成膜されることになる。
【0016】
しかしながら、このようなプラズマCVD装置によって成膜された硬質カーボン膜は耐久性が十分であるとは言えず、厳しい摺動条件下で用いられる媒体の保護膜としては不満が残る。
【0017】
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、良好な膜質を有し、例えば磁気記録媒体の保護膜として用いたときに優れた耐久性を発揮するCVD膜が形成できるプラズマCVD装置を提供することを目的とする。
【0018】
【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、本発明のプラズマCVD装置は、真空チャンバ内に、放電電極と円筒型の対向電極とが対向配置され、上記対向電極の周面に沿って金属磁性薄膜が形成された非磁性支持体を連続走行させながら、上記金属磁性薄膜上に硬質カーボン保護膜を連続的に形成するプラズマCVD装置において、
放電電極は、対向電極に対して、上記金属性薄膜が形成された非磁性支持体の導入される側がその逆側よりも近くなるように配置されていることを特徴とするものである。
【0019】
例えば、上記放電電極は板状に成形され、対向電極に対して、上記金属磁性薄膜が形成された非磁性支持体の導入される側がその逆側よりも近くなるように斜めに配置されていてもよい。また、上記放電電極は、対向電極に対して、上記金属磁性薄膜が形成された非磁性支持体の導入される側がその逆側よりも近くなるような階段状となされていても良い。
【0020】
【作用】
放電電極と円筒型の対向電極とが対向配置され、上記対向電極の周面に沿って金属磁性薄膜が形成された非磁性支持体が連続走行するプラズマCVD装置において、放電電極を、対向電極に対して、上記金属磁性薄膜が形成された非磁性支持体の導入される側がその逆側よりも近くなるような配置にすると、非常に膜質の良好なCVD膜が成膜されるようになる。
【0021】
このようなプラズマCVD装置を用いると、例えば磁気記録媒体の硬質カーボン保護膜が高い硬度で形成され、耐久性に優れた磁気記録媒体が獲得される。
【0022】
【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。なお、本実施例は、本発明のプラズマCVD装置を磁気記録媒体の硬質カーボン保護膜の形成に用いた例である。
【0023】
硬質カーボン保護膜は、非磁性支持体上に形成された磁性層上に形成される。
【0024】
磁性層は、例えば金属磁性材料を、真空薄膜形成技術によって非磁性支持体上に被着させることで形成される金属磁性薄膜である。
【0025】
金属磁性材料としてはFe,Co,Ni等の強磁性金属、Fe−Co,Co−O,Fe−Co−Ni,Fe−Cu,Co−Cu,Co−Au,Co−Pt,Mn−Bi,Mn−Al,Fe−Cr,Co−Cr,Ni−Cr,Fe−Co−Cr,Co−Ni−Cr,Fe−Co−Ni−Cr等の強磁性合金等が挙げられる。
【0026】
金属磁性薄膜としては、これらの単層膜であっても良いし、多層膜であっても良い。
【0027】
また、非磁性支持体と金属磁性薄膜の間、あるいは多層膜の場合には各層間に、付着力の向上、並びに抗磁力の制御等の目的で下地層または中間層を設けても良い。更に、金属磁性薄膜表面近傍が耐食性の改善等のために酸化物となっていても良い。
【0028】
この金属磁性薄膜を形成する真空薄膜形成技術としては、真空下で金属磁性材料を加熱蒸発させ非磁性支持体上に被着せしめる真空蒸着法や、金属磁性材料の蒸発を放電中で行うイオンプレーティング法、アルゴンを主成分とする雰囲気中でグロー放電を起こし生じたアルゴンイオンでターゲット表面の原子をたたき出すスパッタ法等、いわゆるPVD技術がいずれも使用可能である。
【0029】
硬質カーボン保護膜は、このような磁性層上に形成される。
【0030】
ここで、この硬質カーボン保護膜は、ダイヤモンド構造を有するカーボン膜、いわゆるダイヤモンドライクカーボン膜である。すなわち、カーボンには、グラファイト構造を有するもの、ダイヤモンド構造を有するもの等が知られており、ラマン分光スペクトルを測定すると、それぞれに由来するピークが観測される。ここで言うダイヤモンドライクカーボン膜とは、少なくともその一部がダイヤモンド構造を有するもので、ラマン分光スペクトルにおいて前記ダイヤモンド構造に由来するピークが観測されるものである。通常は、グラファイト構造に由来するピークとともに、前記ダイヤモンド構造に由来するピークが現れる。
【0031】
この硬質カーボン保護膜の形成に用いるプラズマCVD装置を図1に示す。
【0032】
このプラズマCVD装置は、金属磁性薄膜が形成された非磁性支持体1を連続走行させながら、当該金属磁性薄膜上に硬質カーボン保護膜を連続的に形成するようになされたものである。
【0033】
すなわち、このプラズマCVD装置は、頭部に取り付けられた排気系12により内部が所定の真空度に保たれた真空チャンバ13内において、被処理体であるテープ状の非磁性支持体1が、図1中の反時計回り方向に定速回転する巻き出しロール3から反時計回り方向に定速回転する巻き取りロール4に向かって順次走行するようになされている。
【0034】
この非磁性支持体1が上記巻き出しロール3側から巻き取りロール4側に亘って走行する中途部には、該非磁性支持体1を図1中下方に引き出すように設けられるとともに、上記各ロール3,4の径よりも大径となされた対向電極11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。
【0035】
また、これら巻き出しロール3と対向電極11及び該対向電極11と巻き取りロール4間には、ガイドロール2a,2bがそれぞれ配設されており、上記巻き出しロール3と対向電極11及び該対向電極11と巻き取りロール4間を走行する上記非磁性支持体1に適当なテンションを与えつつ、円滑な走行がなされるようになされている。
【0036】
なお、上記巻き出しロール3、巻き取りロール4及び対向電極11は、それぞれ上記非磁性支持体1の幅と略同じ長さからなる円筒状をなすものである。
【0037】
従って、このプラズマCVD装置においては、上記非磁性支持体1が、上記巻き出しロール3から順次送り出され、上記対向電極11の外周面に沿って通過し、更に上記巻き取りロール4に巻き取られていくようになされている。
【0038】
また、上記真空チャンバ13内には、上記対向電極11の下方に反応管5が設けられている。この反応管5は、石英やパイレックスガラス、プラスチック等の絶縁材よりなり、その一方の端部5aが真空チャンバ13の底部を貫通し、この端部5aから原料ガスが当該反応管5内に導入されるようになっている。ここでは、硬質カーボン膜を成膜するため、原料ガスとしてはトルエン等の炭化水素ガスが用いられる。
【0039】
そして、この反応管5内の中途部には、平板状の放電電極8が、上記対向電極11に対して、非磁性支持体1の導入される側がその逆側よりも近くなるように斜めに配置されている。この放電電極8は、外部に配設された直流電源9に接続され、+500〜2000Vの電位が印加されるようになっている。
【0040】
このようなプラズマCVD装置では、この放電電極8に電圧が印加されることで、当該放電電極8と対向電極用キャン11との間にプラズマが発生する。そして、反応管5内に導入された原料ガスは、この生じたプラズマのエネルギーによって分解し、非磁性支持体1上に被着堆積する。
【0041】
ここで、このようなCVDプロセスでは、放電電極8が、対向電極11に対して非磁性支持体1の導入される側がその逆側よりも近くになるように配置されていることにより、非常に膜質の良好な硬質カーボン膜が成膜されることになる。
【0042】
なお、上記放電電極8としては、ガスを透過しやすく、且つ電解を均一にかけることができ、さらに柔軟性が得られることからメッシュ状とされているのが望ましい。その材料としては、例えば銅が代表的であるが、導電性を有する金属であればいずれでも良く、ステンレスや真鍮、金等も使用可能である。
【0043】
また、ここでは平板状の放電電極8が、対向電極11に対して非磁性支持体1の導入される側がその逆側よりも近くなるように斜めに配置されているが、対向電極11に対してこのような位置関係がとれるのであれば、放電電極8の形状、配置はこれに限るものではない。たとえば図2に示すように、階段状の放電電極8を用い、この階段状の放電電極8が、対向電極11に対して非磁性支持体1の導入される側がその逆側よりも近くなるような向きで配置されていても良い。
【0044】
磁気記録媒体には、以上のようにして保護膜が形成されるが、さらに必要に応じて非磁性支持体の磁性層を形成した側とは反対側の面にバックコート層を形成したり、上記非磁性支持体と磁性層の間に下塗り層を形成したり、さらに磁性層上に滑剤層を形成する等、付加的に各種層を形成することはなんら差し支えない。この場合、例えばバックコート層に含まれる非磁性顔料、樹脂結合剤あるいは潤滑剤層に含まれる材料等としては、従来公知のものがいずれも使用可能である。
【0045】
次に、実際に、このような構成を有するプラズマCVD装置を使用して磁性層上に硬質カーボン保護膜を成膜し、耐久性の評価を行った。
【0046】
先ず、厚さ10nmのポリエチレンテレフタレート(PET)からなるベースフィルム上に酸素ガスを導入しながらCo80Ni20(但し、添字は各元素の組成比を表す)単層合金膜を斜め蒸着法により成膜した。成膜条件は、
入射角 : 45〜90゜
導入ガス : 酸素ガス
蒸着時真空度 : 2×10−2Pa
膜厚 : 200nm
である。
【0047】
続いて、このCo80Ni20単層合金膜上に、上記プラズマCVD装置を使用して硬質カーボン保護膜を成膜し、サンプルテープ(実施例テープ)を作製した。なお、プラズマCVD装置は、放電電極が対向電極に対して斜めに配置された図1に示すタイプの装置である。成膜条件は、
導入ガス : トルエン
反応圧力 : 10Pa
投入電力 : 直流1.5kV
膜厚 : 10nm
である。
【0048】
以上のようにして作製されたサンプルテープについて、硬質カーボン保護膜の硬度を測定するとともにシャトル耐久性を調べた。
【0049】
硬質カーボン保護膜の硬度は、NEC社製 商品名MHA400の硬度測定器により測定した。
【0050】
シャトル耐久性は、温度20℃相対湿度60%環境下、8mmVTRデッキ(ソニー社製 商品名EVO9500)を用いて20分間信号記録を行い、その記録信号を99回繰り返し再生し、99回目での再生出力を測定することで評価した。結果は、初期出力に対する相対値をdB表示で表した。これら測定結果を表1に示す。
【0051】
また、比較として、図3に示すように放電電極が対向電極に対して平行に配置された、従来のタイプのCVDプラズマ装置を用いて硬質カーボン保護膜を成膜したサンプルテープ(比較例テープ)についても、同様にして保護膜の硬度及びシャトル耐久性を調べた。その結果も表1に併せて示す。
【0052】
【表1】
【0053】
表1に示すように、放電電極を対向電極に対して斜めに配置したプラズマCVD装置で形成された実施例テープの硬質カーボン保護膜は、放電電極が対向電極に対して平行に配置されたプラズマCVD装置で形成された比較例の硬質カーボン保護膜に比べて硬度が高い。そして、この硬度が高い保護膜が形成された実施例テープは、比較例テープに比べて優れたシャトル耐久性が得られる。
【0054】
このことから、プラズマCVD装置において、放電電極を、対向電極に対して金属磁性薄膜が形成された非磁性支持体の導入される側がその逆側よりも近くなるように斜めに配置すると、膜質に優れたCVD膜が形成できることが確認された。
【0055】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、本発明のプラズマCVD装置では、放電電極が、対向電極に対して、金属磁性薄膜が形成された非磁性支持体の導入される側がその逆側よりも近くなるように配置されているので、良質な膜質のCVD膜を形成することができる。したがって、本発明のプラズマCVD装置によれば、例えば磁気記録媒体の硬質カーボン保護膜が高い硬度で形成でき、耐久性に優れた磁気記録媒体を得ることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明を適用したプラズマCVD装置の一構成例を示す模式図である。
【図2】本発明を適用したプラズマCVD装置の他の構成例を示す模式図である。
【図3】従来のプラズマCVD装置の構成を示す模式図である。
【符号の説明】
1 非磁性支持体(被処理体)
2a,2b ガイドロール
3 巻き出しロール
4 巻き取りロール
5 反応管
8 放電電極
9 直流電源
11 対向電極
12 排気系
13 真空チャンバ
Claims (3)
- 真空チャンバ内に、放電電極と円筒型の対向電極とが対向配置され、上記対向電極の周面に沿って金属磁性薄膜が形成された非磁性支持体を連続走行させながら、上記金属磁性薄膜上に硬質カーボン保護膜を連続的に形成するプラズマCVD装置において、
放電電極は、対向電極に対して、上記金属性薄膜が形成された非磁性支持体の導入される側がその逆側よりも近くなるように配置されていることを特徴とするプラズマCVD装置。 - 平板状の放電電極が、対向電極に対して、上記金属磁性薄膜が形成された非磁性支持体の導入される側がその逆側よりも近くなるように斜めに配置されていることを特徴とする請求項1記載のプラズマCVD装置。
- 放電電極が、対向電極に対して、上記金属磁性薄膜が形成された非磁性支持体の導入される側がその逆側よりも近くなるような階段状となされていることを特徴とする請求項1記載のプラズマCVD装置。
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