JPH05311427A - 薄膜形成装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 薄膜を利用する製品に薄膜を加工する薄膜形
成装置において、製造を重ねても、表面に凹凸を発生さ
せ表面品質を低下させない薄膜形成装置を供する。 【構成】 薄膜を形成する装置の真空容器が基板材料を
保持する機構のおかれたフィルム室１９と蒸発源のター
ゲット１５のおかれたターゲット室１８により構成さ
れ、各々独立して排気できるよう、両室の間はゲートバ
ルブ２０によって仕切られた薄膜形成装置で、ターゲッ
ト室１８又はフィルム室１９にその配置位置を移動でき
る移動防着板２３が設けられたことを特徴とする薄膜形
成装置。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】真空を利用して薄膜を形成する薄
膜形成装置の構成に関する。

【０００２】

【従来の技術】真空技術の発達と共に、真空を利用した
薄膜の応用が、各方面で研究されている。例えばその一
つとして、パーソナル・コンピュータ等の外部記憶装置
に用いられる、フロッピーディスク型磁気記録装置の媒
体の製造への応用がある。従来フロッピーディスクの磁
性層は、粉状の磁性材料を非磁性材料のバインダと呼ば
れる糊でフィルム上に塗布して製造するため、磁気記録
を担う磁性材料が磁性層内で非連続的に存在していた。
その後、このフロッピーディスクの磁性層を、真空を利
用して磁性体を直接蒸着やスパッタリングの方法により
フィルム等の上に磁性層として形成し、磁性層が磁性材
料のみで形成された、いわゆる連続媒体が実用化されて
いる。この磁性層では磁性体の間に非磁性材料がなくな
るため、より高密度の磁気記録が可能な媒体が得られる
ので、記憶装置の小型化、大容量化ができる。高密度磁
気記録が可能なフロッピーディスクに要求される特性と
しては、磁性層の磁気特性はもちろんのこと、その他
に、耐久性とトラック品質がある。これら各特性の中
で、磁気特性は、磁性膜の組成と作製温度などの作製条
件により、制御されている。又、耐久性は、保護膜の形
成や潤滑材の塗布などによっても向上するが、磁性膜の
緻密さやフィルムとの密着性等、いわゆる膜強度が基本
的な要因となる。さらに、トラック品質としての磁気記
録再生信号のモジュレーションやミッシングパルスなど
は、媒体のカールやうねり、その表面性等が重要な要因
としてあげられるが、磁気記録密度が高密度化するに従
い、媒体上の磁気記録信号が短くなるため、特に媒体の
表面性が重要な要因となる。

【０００３】真空を利用した磁気記録媒体の製造方法に
は、真空蒸着法、イオンプレーティング法、スパッタ法
等の方法があるが、これれらの中で、スパッタ法は、他
の方法に比べ、より緻密な膜構造の磁性膜が形成できる
ため、膜強度が強い、耐久性の優れた高性能の磁気記録
媒体ができると期待され、広く利用されている。一方、
トラック品質は、媒体の表面性が大きな要因となるが、
表面性を決定する大きな要因として、フィルム自体の表
面性の他に、製造工程中に発生又は侵入する塵埃の存在
が問題となる。即ち、理想的な表面性をもつフィルムを
使用しても、製造工程中に塵埃があると、図５（ａ）に
示すように、その塵埃１がフィルム２とフィルム２を搬
送する搬送機構３との間に巻き込まれてフィルム２を変
形して表面に凹凸を発生させたり、図５（ｂ）に示すよ
うに、塵埃１がフィルム２に付着した状態で磁性膜４が
形成されて磁性膜表面に突起を発生させたりして、表面
性を悪化させる。これらの塵埃は、真空装置の外部から
侵入するものと真空装置の内部で発生するものがある。

【０００４】真空装置の外部から侵入する塵埃は、真空
装置を大気にさらすときに侵入するものであるから、真
空装置がおかれる部屋のクリーンルーム化することによ
り対処している。一方、真空装置内部で発生する塵埃
は、防着板に付着したスパッタ膜が剥離して発生するも
のが多いことが広く知られている。即ち、図２に示すよ
うに真空中でフィルム２上にスパッタ膜５を形成する際
に、ターゲット６から飛び出すスパッタ原子７がすべて
フィルム２に到達するわけではない。このフィルム２以
外の部分に飛来するスパッタ原子７が搬送機構などに付
着して悪影響を与えることを防止する為に防着板８が設
けられている。この防着板８には、スパッタを長時間行
うと、スパッタ膜９が厚く付着する。防着板８に付着し
たスパッタ膜９は付着力が弱く、防着板８とは熱膨張が
異なるため、剥離が生じ易い。この剥離したスパッタ膜
９が、フィルム２の交換時に、真空装置を吸排気するた
め、空気の流れに乗って舞い上がり内部機構等、特に搬
送機構に付着し、障害となる。

【０００５】この、真空装置内部で発生する塵埃の対策
としては、フィルムの交換などの際に真空装置内部の徹
底したクリーニングが行われていたが、この方法では装
置の停止時間が長くなる。このため、真空装置内部を、
ターゲットと防着板がおかれるターゲット室とそのほか
の内部機構がおかれるフィルム室の２つに分けてその間
にゲードバルブを設け、フィルムの交換などで真空装置
に大気を導入する際にはゲートバルブを閉じ、ターゲッ
トと防着板は真空状態に保つことにより、空気の流れが
防着板上のスパッタ膜を舞あげることを防止する様に改
善されている。

【０００６】従って、従来の装置構成は、図３に示すよ
うに、フィルム２が送り出しロール１０からガイドロー
ル１１等を介して、キャン１２に搬送される。キャン１
２に送られたフィルム２は、キャン１２上でスパッタ膜
が形成された後、ガイドロール１３などを介して巻き取
りロール１４に巻き取られる。キャン１２上でフィルム
２にスパッタ膜を形成するターゲット１５の回りには、
フィルム２以外の部分にスパッタ原子７が付着して悪影
響を及ぼすことを防止するために、防着板１７が設けら
れている。ターゲット１５と防着板１７はターゲット室
１８に設けられ、さきに述べたように、フィルム２、キ
ャン１２、ガイドロール１３、巻き取りロール１４、送
り出しロール１０などの基板材料や搬送機構はフィルム
室１９に設けられている。ターゲット室１８とフィルム
室１９の間には、ゲートバルブ２０が設けられており、
フィルム２の交換などの際には、フィルム室１９とター
ゲット室１８との間を閉じ、ターゲット１５と防着板１
７は真空に保たれる。防着板１７とキャン１２との間に
は、前述のゲートバルブ２０が入る隙間２１がある。こ
の隙間２１からスパッタ原子が漏れることを防止するた
めに、防着板１７の開口部は光学的に閉じた構造になっ
ている。即ち、キャン１２上のフィルム２と防着板１７
の間にはゲートバルブ２０に相当する距離はあるが、タ
ーゲット１５から見るとキャン１２上のフィルム２と防
着板１７しか見えない配置になっている。以上のような
構成の装置で、フィルム上に磁性膜を形成した後、必要
に応じフィルムの裏面にも同様に磁性膜を形成し、その
後、打ち抜き、潤滑材の塗布工程などを経て、フロッピ
ーディスクとなる。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】以上のようにしてフロ
ッピーディスクを製造した場合、製造を重ねるうちに、
フロッピーディスク上に凹凸が発生するようになるとい
う問題がある。従来の装置によりフロッピーディスクを
作成した場合の凹凸の発生状況を表１に示す。

【０００８】

【表１】

【０００９】表１からわかるように、フィルム自体に存
在する凹凸の数や、装置でスパッタを最初に行った時の
凹凸の数に比べ、装置でスパッタをしばらく行った後の
フロッピーディスク上の凹凸の数が非常に多くなってい
る。この凹凸の増加は、十分に管理されたキャンやガイ
ドロールにおいてはキャンやガイドが変わってもこの傾
向は変わらず、キャンやガイドロールの品質以外の要因
により起こっている。従来の薄膜形成装置では、製造を
重ねると、フロッピーディスク上に凹凸が発生するた
め、ミッシングエラーが発生してトラック品質が低下す
るという問題点があり、従って、本考案の課題は、フロ
ッピーディスク等の薄膜を利用する製品を作る薄膜形成
装置において製造を重ねても表面に凹凸が発生して表面
性を悪化させることなく、フロッピーディスク等の製造
にあっては、製造を重ねてもトラック品質を良好に保て
る薄膜形成装置を供することにある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】以上の課題の解決のた
め、発明者らは鋭意検討の結果、凹凸の発生原因が防着
板とキャンとの隙間にあることを見いだした。即ち、図
４に示すように、防着板１７とキャン１２との間の隙間
２１から、スパッタの反射原子２２などがフィルム室１
９側やゲートバルブ２０上に堆積し、スパッタ膜を形成
する。フィルム室側にスパッタ膜が形成されていると、
さきに説明したように、フィルム２の交換などでフィル
ム室１９に大気を導入したときなどに空気の流れで剥離
し、舞い上がり塵埃となり、クリーニングしても、十分
に除ききれず凹凸の原因となっていた。従って、凹凸の
発生を防止するためには、スパッタの反射原子２２など
がフィルム室１９やゲートバルブ２０上に洩れないよう
にキャン１２と防着板１７の間の隙間を狭くする必要が
あり、フィルム室１９又はターゲット室１８に設けた防
着板１７を移動できるよう構成し、薄膜形成時には防着
板により、ターゲット１５とキャン１２の間を隙間な
く、防着板で覆える構造の薄膜形成装置がよいことがわ
かった。

【００１１】即ち本発明は、薄膜を形成する装置の真空
容器が、薄膜を形成する基板材料を保持する機構がおか
れた室と該薄膜の母材である蒸発源のターゲットがおか
れた室により構成され、各々の室は独立して排気できる
よう、両室の間がゲートバルブによって仕切られ、基板
材料に薄膜を形成する際は該ゲートバルブを開いて基板
上に薄膜を形成する薄膜形成装置において、配置位置を
移動できる移動防着板を蒸発源のターゲットがおかれた
室又は基板材料のおかれた室に設けたことを特徴とする
薄膜形成装置である。

【００１２】

【作用】従来の防着板の他に、移動できる移動防着板を
設けることにより、従来、ゲートバルブの分だけ隙間が
あった部分を、この移動防着板で覆い、反射原子も防着
板により捕集され、真空容器の器壁等の付着力が弱くな
る場所に付着膜が付かないようにできる。このため連続
薄膜製造の後でも、基板材料の出し入れによる塵埃の発
生を抑えられるので、清浄な状態で薄膜が形成できる。

【００１３】

【実施例】以下、本発明の実施例について図面を参照し
比較例と対比して説明する。図１は本発明の一実施例の
薄膜形成装置の構成を概念的に示す断面図である。

【００１４】比較例として、図３に示す従来の薄膜形成
装置を用いて、厚さ５μｍ、幅２５０ｍｍのポリイミド
フィルム上にＲＦマグネトロンスパッタ法により厚さ
０．４μｍのＣｏ−１７．５ｗｔ％Ｃｒ薄膜を形成し
た。この時、防着板１７とキャン１２との間の隙間の距
離は５０ｍｍであった。又、キャン１２の温度は１８５
℃、スパッタ圧力は０．１Ｐａ、導入ガスはＡｒ、投入
電力は５ｋＷとした。

【００１５】実施例として、図１に示す、従来の防着板
１７の外側に移動できる防着板、即ち、移動防着板２３
を設けた構造の薄膜形成装置を用いた。移動防着板２３
は、真空中でターゲット室１８内に設けたレールに乗っ
ており、図示はしないが駆動装置によりラックアンドピ
ニオン方式等で移動できるようにした。移動防着板２３
の移動は、フィルム室１９、ターゲット室１８共に真空
にし、ゲートバルブ２０を開いた後に移動する。移動防
着板２３とキャン１２との隙間は、移動前で８０ｍｍ、
移動後で２ｍｍとなるようにした。スパッタが終了する
と、移動防着板２３は移動前の位置に戻り、ゲートバル
ブ２０を閉じた後に、フィルム室１９に大気を導入し
て、基板材料のフィルムを取り出す。以上、比較例に用
いた薄膜形成装置に移動防着板２３と取り付けた装置に
より、移動防着板を操作する以外は比較例と同じ条件で
ポリイミドフィルム上に薄膜を形成した。

【００１６】以上、比較例と実施例により、各々フィル
ム上に２５０ｍ／ロットの長さにわたり１０ロット繰り
返し薄膜を形成し、終わりの方４ロットから作成したフ
ロッピーディスクの媒体の良品率とその表面の凹凸の個
数を求めた。媒体は、３．５インチフロッピーディスク
とした。この媒体を、１ロット当り２５枚無作意に抽出
し、４ロットの平均で求めた。媒体の良否の判定は、Ｊ
ＩＳ Ｘ ６２２３に準じて行った。但し、記録再生信
号の平均出力の２分の１の４５％以下の再生信号があれ
ば不良とするトラック品質の判定は、１Ｆ信号の周波数
を１ＭＨｚとした。更に、凹凸の測定には、横尻光学社
製のシャドーグラフを用いた。表２に、平均凹凸数と良
品率を示す。又、図６に不良の原因別の内訳を示す。

【００１７】

【表２】

【００１８】表２及び図６からわかるように、比較例に
比べ実施例は、凹凸の数が１６分の１以下と少なくな
り、又、良品率も３６％から８５％に改善されている。
良品率向上の原因は、実施例の装置を用いることにより
凹凸によるトラック品質の低下が大幅になくなったこと
によることがわかる。

【００１９】

【発明の効果】以上述べたように、本発明の薄膜形成装
置によれば、媒体の表面の凹凸が少なくなり、作製した
媒体の不良率が改善されたことがわかる。即ち、長時
間、繰り返し連続して薄膜を形成しても薄膜の表面の凹
凸が増加することのない薄膜形成装置が提供できる。本
発明を、スパッタ法により磁性膜を形成する装置に基づ
いて説明したが、本発明の特徴は、薄膜形成装置に移動
できる防着板を設けることであり、膜の形成方法や膜の
材質に限定されることなく、真空蒸着やイオンプレーテ
ィング法又は他の物質の薄膜においても同等の効果を有
する。又、ターゲットが固定である必要もなく、ターゲ
ットと防着板を一体構造としてターゲットも移動できる
ようにした装置であっても効果は失われない。又、防着
板の数やターゲットの数に限度がないことはいうまでも
ない。更に、本発明の説明は基板材料としてフィルムを
用い、キャン上のフィルムに磁性膜を形成し、製造する
フロッピーディスクが、３．５インチフロッピーディス
クとして説明したが、本発明は、移動する防着板を設け
ることにより塵埃の発生を大幅に低減できるものである
から、基板材料、基板材料の搬送方法や製造する製品に
は制限されずに、様々な応用が考えられる。例えば、基
板材料としてガラスを用いてハードディスク磁気記録媒
体を形成、シリコンウェハーを用いＬＳＩを製造する装
置においても同様の効果を有することは容易に推察でき
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例の薄膜形成装置の構成を概念
的に示す断面図。

【図２】真空装置内で塵埃が発生するメカニズムを説明
する説明図。

【図３】従来の薄膜形成装置の一例の構成を概念的に示
す断面図。

【図４】解決すべき問題点を説明する薄膜形成装置の構
成を概念的に示す断面図。

【図５】フィルム及び磁性膜の表面性を悪化させる状況
を模式的に説明する説明図で、図５（ａ）は、塵埃がフ
ィルムと搬送機構の間に巻き込まれてフィルムを変形
し、フィルムの表面性を悪化させることを説明する図
で、図５（ｂ）は、塵埃がフィルムの表面に付着した状
態で磁性膜が形成され、媒体の表面性を悪化させること
を模式的に示す図。

【図６】本発明の効果を説明する不良原因別のグラフ。

【符号の説明】

１ 塵埃 ２ フィルム ３ 搬送機構 ４ 磁性膜 ５ スパッタ膜 ６ ターゲット ７ スパッタ原子 ８ 防着板 ９ スパッタ膜 １０ 送り出しロール １１ ガイドロール １２ キャン １３ ガイドロール １４ 巻き取りロール １５ ターゲット １６ スパッタ原子 １７ 防着板 １８ ターゲット室 １９ フィルム室 ２０ ゲートバルブ ２１ 隙間 ２２ 反射原子 ２３ 移動防着板

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 薄膜を形成する装置の真空容器が、薄膜
   を形成する基板材料を保持する機構がおかれた室と該薄
   膜の母材である蒸発源のターゲットがおかれた室により
   構成され、各々の室は独立して排気できるよう、両室の
   間がゲートバルブによって仕切られ、基板材料に薄膜を
   形成する際は該ゲートバルブを開いて基板上に薄膜を形
   成する薄膜形成装置において、配置位置を移動できる移
   動防着板を蒸発源のターゲットがおかれた室又は基板材
   料のおかれた室に設けたことを特徴とする薄膜形成装
   置。