JPH04358067A - 薄膜製造方法及び薄膜製造装置 - 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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、長尺フィルムに薄膜を
形成するための薄膜製造方法及び薄膜製造装置に関する
ものである。

【０００２】

【従来の技術】従来から、長尺の高分子フィルムへ薄膜
を形成して、コンデンサや磁気記録テープ、透明導電性
シート等の素材となる機能性フィルムやまたは装飾用フ
ィルムを作成するには、例えば、薄膜ハンドブック（日
本学術振興会、薄膜第１３１委員会編、３編、４２、オ
ーム社刊）に示されているような巻き取り式蒸着装置が
用いられる。

【０００３】その概要を図４において説明する。この図
４は主要部のみを示し、構造物を収納する真空チャンバ
、中間ローラ等は、省略してある。

【０００４】長尺の高分子フィルム１は、供給ロール２
から巻き出されて、矢印１６の方向に回転する円筒状キ
ャン３に、中間ローラ４、５によって所要巻付け角度θ
巻き付けられキャン３の回転にともなって、駆動されて
走行し、巻取りロール６に巻き取られる。

【０００５】蒸発源は、坩堝８と蒸着材料７及び例えば
公知の電子ビーム９を発生させる電子ビーム発生装置１
１から構成され、坩堝８に収容された蒸着材料７は、電
子ビーム９により加熱され蒸発し、その蒸気１３の一部
はマスク１０の開口部３９を通ってキャン３に巻き付け
られたフィルム１のおもて面に付着し、薄膜１４を形成
する。ここで、キャン３は例えば、公知の熱媒体の循環
による温度制御により所要の温度に制御されている。

【０００６】この構成で、Ｃｏ−Ｃｒから成る垂直磁気
記録媒体をポリイミドフィルム上に形成する場合には、
媒体を垂直配向させるためにはフィルム１を約２５０℃
に加熱する必要がある。ここでは、フィルム１を約２５
０℃に加熱されたキャン３の外周面に巻き付け走行させ
ると同時に、次のような方法でフィルム１を強く貼り付
けることで、フィルム１を加熱し、また蒸着時にフィル
ム１の受けた熱を効率よくキャン３に逃している。

【０００７】図４に示すものは、Ｃｏ−Ｃｒ磁性薄膜の
ような導電性の薄膜を形成する場合に適用できる貼り付
け方法で、フィルム１上に形成した薄膜１４に接触した
フリーローラ５を介して、直流電源１５により膜１４と
接地されたキャン３との間に電圧をかけ、膜１４とキャ
ン３との間に働く静電引力で、フィルム１をキャン３に
強く貼り付かせてある。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】上記の貼り付け方法に
よれば、フィルム１にピンホールなどの欠陥部分があっ
た場合には、その部分でキャン３と膜１４との間で放電
が生じ、両者が短絡して、キャン３と膜１４間の電圧は
ほとんど０になり、フィルム１はキャン３に十分に貼り
付かなくなる。その結果、フィルム１は、蒸着時に受け
た熱を十分にキャン３に逃す事ができず、その熱により
変形したり、最悪の場合には穴あきや破断を生じる。さ
らには、その部分が巻き取られた際巻き取りロール６上
でしわとなるため、その上に巻き取られたフィルム１に
も順次巻きじわが生じ、フィルム１の大部分が変形し、
製品とならず著しい歩留りの低下を引き起こすものであ
った。

【０００９】しかも、フィルム１のおもて面に導電性の
低い膜あるいは層が形成されている場合にはキャン３と
の間に静電引力を発生させることができないため、この
貼り付け方法は用いることはできない。

【００１０】また、誘電率の低いフィルム１の場合にも
、十分な貼付け力を得るためにはキャン３と膜１４の間
に高電圧かける必要があり、前述のように放電が生じや
すいくなるため、適用できなかった。同様に、加熱され
た状態でＣｏ−Ｃｒ膜が形成されたフィルム１は、誘電
率が低下するため、その膜上にさらに磁性薄膜を形成す
る場合にも、適用できなかった。

【００１１】別の貼り付け方法として、第５図に示すよ
うに、公知の電子ビーム発生発生装置（例えば、電子銃
）により、キャン３に接触し一様に沿った後のフィルム
１のおもて面に電子ビーム９ａを照射し、おもて面を帯
電させ、フィルム１とキャン３との間に働く静電引力で
、フィルム１をキャン３に強く貼り付かせる方法が採ら
れる。

【００１２】しかしこの方法では、フィルム１のおもて
面に磁性薄膜のような導電性の膜が形成された場合、あ
るいはフィルム１自体の表側の表面近傍に導電性の層が
形成されている場合は、その膜あるいは層を通じて電子
が移動しフィルム１を帯電させることができないため、
用いることができなかった。

【００１３】上記のように従来の構成では、おもて面に
導電性の膜や層の有無、あるいは剛性の高低等のフィル
ム形態より、キャン３へのフィルム１の貼り付け方法を
変更する必要が生じあり、製膜の汎用性が低いものであ
った。そして、Ｃｏ−Ｃｒ薄膜の上にさらに磁性層を複
数形成することはできなかった。

【００１４】さらに、上記従来の構成では、Ｃｏ−Ｃｒ
磁性薄膜を形成する場合において、キャン３に近づくフ
ィルム１は、キャン３の輻射等で加熱され剛性が低下し
、キャン３へのフィルム１の幅方向の貼り付き開始位置
ｅが、図７に示すように波状の不均一なものとなり、し
わ３２が発生するという問題があった。このしわは、磁
気記録媒体のように表面性が重要なものおいては、致命
的な欠陥となっていた。同様の問題が、薄手あるいはヤ
ング率の低い即ち剛性の低いフィルム１を使用する場合
においては、加熱の有無にかかわらず生じていた。

【００１５】また、フィルム１がキャン３より剥がれる
際に、第６図中に示す矢印Ａ（矢印Ｂが適当な状態）の
状態のようにフィルム１が折れ曲がって剥がれると、フ
ィルム１上の膜１４に幅方向の割れが生じる。このよう
な欠陥は、磁気記録媒体の様に表面性が重要なものにと
って致命的な欠陥となり、製品にならないため、著しい
歩留まりの低下を生じるものであった。

【００１６】本発明は、かかる点に鑑み、均質で優れた
特性の膜を、欠陥なく長尺に亘って安定に、種々の形態
のフィルム上に形成できる汎用性の高い、また著しく生
産性を向上できる、薄膜の製造方法及び製造装置を提供
することを目的とするものである。

【００１７】

【課題を解決するための手段】そして上記課題を解決す
るため、請求項１記載の発明は、帯電手段により、走行
する長尺フィルムの裏面を帯電させた後、所要の温度に
設定された回転する円筒状キャンの外周に裏面を接触さ
せ、前記キャンに静電引力により貼り付け走行させなが
ら、貼り付いた状態で前記フィルムのおもて面に薄膜を
形成する方法である。

【００１８】請求項２記載の発明は、張力付与手段によ
り、走行する長尺フィルムの幅方向に張力を与えるとと
もに、帯電手段により、前記フィルムの裏面を帯電させ
た後、所要の温度に設定された回転する円筒状キャンの
外周に前記フィルムの裏面を接触させ、前記キャンに静
電引力により貼り付け走行させながら、貼り付いた状態
の前記フィルムのおもて面に薄膜を形成する方法である
。

【００１９】請求項４記載の発明は、長尺フィルムと、
所要の温度に設定された円筒状キャンと、前記キャンに
前記フィルムの裏面を接触させて前記フィルムを走行さ
せる走行手段と、前記フィルムの前記キャンの入り側に
設けられ前記フィルムに幅方向の張力を与える張力付与
手段と、前記フィルムの裏面に荷電粒子を打ち込み前記
フィルムを帯電させて前記キャンに静電引力により貼り
付ける荷電粒子打ち込み手段と、前記キャンに巻き付け
られた前記フィルムに向かって微粒子を飛散させ前記フ
ィルムに薄膜を形成する微粒子発生源とから、薄膜製造
装置を構成するものである。

【００２０】請求項６記載の発明は、長尺フィルムと、
所要温度に設定された円筒状キャンと、前記キャンに前
記フィルムの裏面を接触させて前記フィルムを走行させ
る走行手段と、前記フィルムの前記キャンの入り側に設
けられ前記フィルムに幅方向の張力を与える張力付与手
段と、前記フィルムの裏面を帯電させて前記キャンに静
電引力により貼り付ける帯電手段と、前記キャンに巻き
付けられた前記フィルムに向かって微粒子を飛散させ前
記フィルムに薄膜を形成する微粒子発生源と、前記フィ
ルムの前記キャンから剥がれる位置を検出する位置検出
手段と、前記位置検出手段により検出される前記剥がれ
る位置が所要の位置となるよう帯電手段を制御する制御
手段とから、薄膜製造装置を構成するものである。

【００２１】請求項８記載の発明は、張力付与手段によ
り、走行する長尺フィルムの幅方向に張力を与えるとと
もに、帯電手段により、前記フィルムの裏面を帯電させ
た後、所要の温度に設定された回転する円筒状キャンの
外周に前記フィルムの裏面を接触させ、前記キャンに静
電引力により貼り付け走行させながら、貼り付いた状態
の前記フィルムのおもて面にＣｏとＣｒを主成分とする
磁性薄膜を形成する方法である。

【００２２】

【作用】請求項１記載の発明は上記方法により、使用す
るフィルムのおもて面に導電性の膜あるいは層の有無や
、ピンホール等のフィルム欠陥の有無にかかわらず、フ
ィルムをキャンに均一に安定して貼り付けて、製膜時に
フィルムが受ける熱を効率よく均一にキャンに逃がしフ
ィルム温度を維持できることにより、長尺に亘り特性の
優れた均一な膜を安定に、前記種々の形態のフィルム上
に形成できる汎用性の高い薄膜の製造方法を提供するこ
とができる。

【００２３】請求項２記載の発明は上記方法により、フ
ィルムに幅方向の張力を与えながら、帯電させキャンに
接触させることで、剛性の低いフィルムを用いた場合で
もキャンに接触時にしわを生じさせることなく、フィル
ムをキャンに均一に安定して貼り付けることにより、長
尺に亘り特性優れた均一で欠陥の無い膜を安定に、種々
の形態のフィルムに形成できる汎用性の高い薄膜の製造
方法を提供することができる。

【００２４】請求項４記載の発明は上記構成で、フィル
ムに幅方向の張力を与えながら、荷電粒子を強制的にフ
ィルムの裏面に打ち込み帯電させキャンに接触させるこ
とで、剛性が低いフィルムにおいても、しわを生じさせ
ることなく、フィルムをキャンに均一に安定して貼り付
けることができ、さらにその貼り付け力を広い範囲に渡
って容易に制御できるため、従来より自由度の高い製膜
が行えるとともに、長尺に亘って特性の優れた均一な膜
を安定に形成できる薄膜製造装置を提供することができ
る。

【００２５】請求項６記載の発明は上記構成で、帯電に
よるフィルムのキャンへの貼り付け力を制御することに
より、キャンからフィルムの剥がれる位置を所要の位置
とすることで、キャンから剥がれる際に、フィルムが過
度に折れ曲がらず、フィルム上の膜に割れや剥離が生じ
ないため、均一で優れた特性の膜を歩留り良く長尺に亘
り安定して形成する薄膜製造装置を提供することができ
る。

【００２６】請求項８の発明は、上記構成で、製膜時に
フィルムを加熱し一定の温度に維持する必要のあるＣｏ
−Ｃｒを主成分とする磁性薄膜を形成する場合において
も、加熱され剛性が低下したフィルムに、しわ等の欠陥
を発生させることなくキャンに均一に沿って貼り付けら
れて、フィルムの温度を均一にできるため、欠陥のない
特性の優れた均一な膜を、長尺に亘り安定して形成でき
る薄膜製造装置を提供することができる。

【００２７】

【実施例】以下、本発明を、真空蒸着法により長尺の高
分子フィルムに薄膜を形成する場合に用いた実施例を、
添付け図面に基づいて説明する。従来例と同一または同
等の機能を有する構成要素には同一番号を付け、詳細な
説明を省略する。

【００２８】図１は、本発明の一実施例における装置の
主要部の概略構成図である。構造物を収納する真空チャ
ンバ、中間ローラ等は、省略してある。

【００２９】供給ロール２より巻出されたフィルム１は
、張力付与手段である公知のエキスパンドローラ１１に
より、幅方向の張力を与えられながら、裏面より帯電手
段である電子打ち込み装置１２により電子を打ち込まれ
帯電し、電気的に接地されているキャン３との間に生じ
る静電引力で、裏面を円筒状のキャン３の外周面に接触
し貼り付けられ走行する。

【００３０】一方、るつぼ８に収容された蒸着材料７は
、電子ビーム９等により加熱されて蒸発し、その蒸気１
３の一部がマスク１０の開口部を通ってキャン３に巻き
付けられたフィルム１のおもて面に付着し薄膜１４を形
成する。膜１４が形成されたフィルム１は、フリーロー
ラ５を経て巻取りロール６に巻き取られる。図示しない
が、長手方向の張力は、供給ロール２及び巻取りロール
６を駆動する各々のモータのトルク、あるいはキャン３
の入側と出側に設けられた中間ローラの回転速度を制御
することにより、フィルム１に与えられる。

【００３１】また、フィルム１の剥がれ位置は、キャン
３出側に設けられた光学式の位置検出器２５により検出
されている。そして、その位置を目標値とするよう、打
ち込む電子ビーム２３を制御手段２４により制御し、フ
ィルム１の貼り付け力を制御している。

【００３２】図２に電子打ち込み装置１２の概略構成図
を示す。フィルム１の幅より長い電子放出部分を持つ線
状フィラメント２０は絶縁材２２ｂに保持され、フィル
ム１に面し電子を放出するための開口部４１（図１参照
）をもつ箱状の陰極１９に取り付けられており、その両
端は、フィラメント加熱用電源１７に接続されるととも
に、どちらかの一端は陰極１９とも接続されている。 陽極２１は接地されており、陰極１９と同様の開口部４
１を持ち、絶縁材２２ａを介して陰極１９を支持すると
ともに、電源１８により陰極１９に対し正の電位をかけ
られている。

【００３３】電源１７により通電され加熱されたフィラ
メント２０から放出された熱電子は、フィラメント２０
あるいは陰極１９と陽極２１の間にかけられた電界によ
り、加速され陽極２１の開口部４１を通り、電子ビーム
２３となりフィルム１に照射され、フィルム１は、表面
だけでなく深部まで電子が打ち込まれ帯電する。このよ
うにフィルム１の深部に打ち込まれた電子は、表面近傍
層の電子より、キャン３との接触等での電荷の受け渡し
で中和されるまでの時間（即ち緩和時間）が長くなるた
め、キャン直径が大きく、またフィルム１の走行速度が
遅い場合等のキャン３にフィルム１が接触してから膜１
５が形成が終わるまでの時間が長くても十分にフィルム
１をキャン３に貼り付けておくことができる。

【００３４】フィルム１の貼り付き力を増加させる場合
には、電子打ち込み装置１２において、加熱電源１７で
フィラメント２０をより加熱し、放出する熱電子の量を
増加させ、フィルム１に帯電した電子の緩和時間を長く
するためには、電子加速用直流電源１８でより電子を加
速し、フィルム１に更に深く電子が打ち込まれるように
する。このように、照射する電子の量と速度を制御する
ことにより、フィルム１がキャン３に貼り付く力と貼り
付いている時間を制御することができる。

【００３５】次にフィルム１のキャン３から剥がれる位
置の制御について図１及び図３を用いて説明する。位置
検出器２５は、図３に示すフィルム１との距離ｄから、
フィルム１がキャン３から剥がれる位置ｓを検出し、制
御装置２４に位置信号ｓを送る。制御装置２４は、位置
信号ｓを目標値ｓ０と比較し、ｓ＞ｓ０であれば、張り
付け力をその差△ｓ（＝ｓ−ｓ０）に相当する張り付け
力だけ減少させるよう電子打ち込み装置１２に制御信号
を送り、貼り付け力を制御することにより、目標値ｓ０
（これに相当するフィルム１と位置検出器２５との距離
はｄ０）となるようすなわち△ｓ＝０となるように、フ
ィルム１の剥がれ位置が制御される。

【００３６】したがって、上記構成によれば、フィルム
１がおもて面に導電性の膜あるいは層を有する場合や、
さらにはピンホール欠陥を有する場合等、種々の形態の
フィルムをキャンに均一に安定して貼り付けることがで
きるため、従来に比べ格段に欠陥の少なく、、また汎用
性の高い製膜を行うことができる。

【００３７】さらに、フィルム１に幅方向の張力を与え
ながら帯電させキャン３に接触させることで、剛性の低
いフィルム１を使用する場合や、強く帯電されフィルム
１の貼り付け力が強い場合でも、キャン３との接触位置
がほとんど均一となりしわを生じさせることがなく、安
定した製膜を行うことができる。

【００３８】また、特にＣｏ−Ｃｒを主成分とする磁性
薄膜を形成する場合には、フィルム１がキャン３あるい
はフィラメント１９の輻射等により加熱され剛性が低下
しても、しわなど発生させずにキャン３に貼り付けるこ
とができる。また、貼り付いたフィルム１は、キャン３
の温度に加熱され均一に維持されるため、特性の均一で
安定した磁性薄膜を形成することができる。

【００３９】尚、キャン３へのフィルム１の貼り付け力
が比較的強くなくても良い場合には、図示しないが、次
のような方法でフィルム１を帯電させキャン３に貼り付
けても良い。すなわち絶縁部材を表面に設けられたロー
ル等にフィルム１の裏面を接触または滑らせることによ
り帯電させる方法、あるいは公知のコロナ放電やグロー
放電により帯電させる方法を用いても良い。

【００４０】尚、上記例では、荷電粒子である電子をフ
ィルムに打ち込む方法を示したが、公知のイオン打ち込
み装置（例えば、カウフマン型イオン銃）により、荷電
粒子であるイオンを打ち込む方法でも良いことはいうま
でもない。

【００４１】尚、陽極２１の電子放出口からフィルム１
に向かって飛び出した電子に、フィルム１の移動方向と
平行な方向に交番磁界をかける手段を設け、フィルム１
の幅方向に電子ビーム２３を高速にスキャンすることに
より、フィラメント２０の放出部分の長さを、フィルム
１の幅より短くする事ができる。また、放出電子量を増
加させるためには、フィラメト２０の形状を、波状やコ
イル状等とし、フィラメント２０の電子放出面積を増や
すと良い。

【００４２】尚、フィルム１の剛性が高い場合や、比較
的弱く帯電され貼り付け力が弱い場合には、キャン３と
の接触位置は均一になり易くしわも発生しにくいため、
上記のように幅方向の張力を与えなくても良いことはい
うまでもない。

【００４３】尚、実施例では、薄膜の形成に蒸着法を用
いたが、スパッター法等を用いても良いことはいうまで
もない。

【００４４】尚、位置検出器は、フィルムや形成される
膜の種類により、公知の静電容量型あるいは渦電流型の
距離検出器等を用いることもできることはいうまでもな
い。

【００４５】

【発明の効果】本発明によれば、使用するフィルムが種
々の形態であっても、キャンに均一に安定して貼り付け
ることができ、しわや熱によるフィルム欠陥を防止でき
る。

【００４６】また、フィルムがキャンから剥がれる位置
を所要の位置に制御することで、フィルムが剥がれる際
に極端に折れ曲がることがないので、膜に割れ等の欠陥
を防止できる。

【００４７】したがって、種々の形態のフィルムの使用
に対応できる汎用性の高い製膜を実現できるとともに、
長尺に亘り特性の優れた均一な膜を安定に形成できるた
め、生産性の高い薄膜の製造を実現できる。

【００４８】また、ＣｏとＣｒを主成分にもつ磁性薄膜
の形成においては、しわなく均一にキャンに沿わせて貼
り付け、フィルムの加熱およびその温度の維持を行うこ
とができるため、表面欠陥がなく、優れた記録再生特性
をもつ磁気記録媒体を長尺に亘り安定して製造すること
ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の薄膜製造装置の一実施例を示す構成図

【図２】同実施例装置における電子打ち込み装置の構成
を示す斜視図

【図３】同実施例装置におけるフィルムの剥がれ位置検
出の説明図

【図４】従来の薄膜製造装置の概略構成図

【図５】従来
の他の薄膜製造装置の概略構成図

【図６】従来の薄膜製
造装置におけるフィルムの剥がれ位置の説明図

【図７】従来の薄膜製造におけるしわの発生の説明図

【符号の説明】

１　　フィルム ２　　供給ロール ３　　キャン ６　　巻き取りロール １１　　エキスパンドロール １２　　電子打ち込み装置 ２４　　制御装置 ２５　　位置検出器

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　帯電手段により、走行する長尺フィル
   ムの裏面を帯電させた後、所要の温度に設定された回転
   する円筒状キャンの外周に裏面を接触させ、前記キャン
   に静電引力により貼り付け走行させながら、貼り付いた
   状態で前記フィルムのおもて面に薄膜を形成することを
   特徴とする薄膜製造方法。
2. 【請求項２】　　張力付与手段により、走行する長尺フ
   ィルムの幅方向に張力を与えるとともに、帯電手段によ
   り、前記フィルムの裏面を帯電させた後、所要の温度に
   設定された回転する円筒状キャンの外周に前記フィルム
   の裏面を接触させ、前記キャンに静電引力により貼り付
   け走行させながら、貼り付いた状態の前記フィルムのお
   もて面に薄膜を形成することを特徴とする薄膜製造方法
   。
3. 【請求項３】　　キャンに接触する前のフィルムが、お
   もて面に導電性を有する膜あるいは層が形成されている
   ことを特徴とする請求項１または２記載の薄膜製造方法
   。
4. 【請求項４】　　長尺フィルムと、所要の温度に設定さ
   れた円筒状キャンと、前記キャンに前記フィルムの裏面
   を接触させて前記フィルムを走行させる走行手段と、前
   記フィルムの前記キャンの入り側に設けられ前記フィル
   ムに幅方向の張力を与える張力付与手段と、前記キャン
   の間にある前記フィルムの裏面に荷電粒子を打ち込み前
   記フィルムを帯電させて前記キャンに静電引力により貼
   り付ける荷電粒子打ち込み手段と、前記キャンに巻き付
   けられた前記フィルムに向かって微粒子を飛散させ前記
   フィルムに薄膜を形成する微粒子発生源を具備する薄膜
   製造装置。
5. 【請求項５】　　荷電粒子打ち込み手段が、電子を打ち
   込む手段により構成されたことを特徴とする請求項４記
   載の薄膜製造装置。
6. 【請求項６】　　長尺フィルムと、所要温度に設定され
   た円筒状キャンと、前記キャンに前記フィルムの裏面を
   接触させて前記フィルムを走行させる走行手段と、前記
   フィルムの前記キャンの入り側に設けられ前記フィルム
   に幅方向の張力を与える張力付与手段と、前記フィルム
   の裏面を帯電させて前記キャンに静電引力により貼り付
   ける帯電手段と、前記キャンに巻き付けられた前記フィ
   ルムに向かって微粒子を飛散させ前記フィルムに薄膜を
   形成する微粒子発生源と、前記フィルムの前記キャンか
   ら剥がれる位置を検出する位置検出手段と、前記位置検
   出手段により検出される前記剥がれる位置が所要の位置
   となるよう帯電手段を制御する制御手段を具備する薄膜
   製造装置。
7. 【請求項７】　　キャンに接触する前のフィルムが、お
   もて面に導電性を有する膜あるいは層が形成されている
   ことを特徴とする請求項４乃至６記載の薄膜製造装置。
8. 【請求項８】　　張力付与手段により、走行する長尺フ
   ィルムの幅方向に張力を与えるとともに、帯電手段によ
   り、少なくとも前記張力が付与される位置よりも上流位
   置と前記キャンの間にあるフィルムの裏面を帯電させた
   後、所要の温度に設定された回転する円筒状キャンの外
   周に前記フィルムの裏面を接触させ、前記キャンに静電
   引力により貼り付け走行させながら、貼り付いた状態の
   前記フィルムのおもて面にＣｏとＣｒを主成分とする磁
   性薄膜を形成することを特徴とする薄膜製造方法。