JPH10298758A

JPH10298758A - 薄膜製造方法及び装置

Info

Publication number: JPH10298758A
Application number: JP10923097A
Authority: JP
Inventors: Noriyuki Kitaori; 典之北折; Osamu Yoshida; 修吉田; Hirohide Mizunoya; 博英水野谷; Katsumi Endo; 克巳遠藤; Takeshi Miyamura; 猛史宮村
Original assignee: Kao Corp
Current assignee: Kao Corp
Priority date: 1997-04-25
Filing date: 1997-04-25
Publication date: 1998-11-10

Abstract

(57)【要約】【課題】真空で走行されるベースフィルムにシワが発
生するのを防止し、かくして一定な膜厚で薄膜を製造す
ることを可能にする方法及び装置の提供。【解決手段】ベースフィルム111を真空中で走行さ
せ、成膜領域103の前後何れか若しくは双方において、
ベースフィルムを電極112を用いた気体放電によるプラ
ズマに接触させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、真空中でベースフ
ィルムに成膜を行う薄膜の製造方法及び装置に関し、よ
り詳しくは、成膜時にベースフィルムにシワが発生する
ことを防止可能な薄膜製造方法及び装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】薄膜を製造するに際しては、得られる薄
膜の特性が一様であることが一般に要求される。例えば
磁気テープの場合には、規格が同じ磁気記録媒体や、ロ
ットの同じ磁気テープにおいては、常に磁気的、電気的
その他の特性が一様であることが求められる。即ち磁気
テープは、一般にベースフィルムの上に磁性層を含む１
以上の層を成膜することにより形成されているが、それ
ぞれの層の状態により全体としての磁気テープの特性が
左右されないこと、従って各層がそれぞれ一様に成膜さ
れ、例えば層を構成する物質が組成のゆらぎを持たない
ことや層を構成する膜の厚みが一定であることが必要で
ある。特に、一定の膜厚を有するようにすることは、製
造上極めて重要である。

【０００３】一方、磁気テープのような工業化された薄
膜製品においては、より高い生産性を達成することも重
要なことである。そのためには、磁気テープの各層の成
膜速度を増大させることが必要であり、成膜時のベース
フィルムの走行速度は技術の進歩と共に増大する傾向に
ある。近年では、磁気テープに対する高密度記録化や小
型化に対する要求から、高品位の膜を得ることのできる
真空成膜法によって磁性層あるいはバックコート層、保
護層等を形成する場合も多く見られるが、成膜速度を上
げるためにベースフィルムの走行速度を増大させると、
ベースフィルムにシワが発生し、一様な膜厚が得られな
いという問題があった。

【０００４】また近年は、磁気テープに対する高密度記
録化や小型化に対する要求がますます強くなってきてい
るが、それに伴って磁気テープ全体の一層の薄帯化が進
んでいる。例えば磁気記録テープのベースフィルムとし
ては、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）などのプ
ラスチックフィルムが使用されるが、その厚みはＶＨＳ
型のビデオテープでは15.0μm程度、８mmビデオテープ
では9.0μm程度、ＤＶＣでは6.3μm程度であったのが、
最近では4.5μm或いはそれ以下といった極めて薄いベー
スフィルムの採用も検討されている。このようにベース
フィルム自体の薄帯化が進むことにより、上記のような
シワはより発生しやすくなってきており、それによる問
題点も顕在化するに至っている。

【０００５】こうした問題に対処するため、本発明者ら
は先に、真空蒸着装置においてベースフィルムのシワに
起因する成膜ムラの問題を解決し、良質の磁気記録媒体
を得ることを目的として、幾つかの提案を行っている。
例えば特開平７−98866号では、冷却キャンロールにベ
ースフィルムの走行方向と直交するように設けた溝の中
に凸状の突起部を配設し、ベースフィルムに当接させて
シワを除去することを提案した。しかしながらこれは物
理的な力によりシワを除去するため、極めて薄いベース
フィルムに対しては最適でない場合もあり得る。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】本発明者らの知見によ
れば、真空中で絶縁体であるベースフィルムを高速走行
させると、走行装置とベースフィルムとの摩擦によりベ
ースフィルム上に帯電が起こる。またベースフィルムを
巻き出しロールから高速で巻き出すと、巻き出し直後の
ベースフィルム上にも帯電が見られる。これらの帯電は
一般に不均一に分布し、それによってベースフィルムに
シワを発生させるものと推測される。ベースフィルムに
シワが発生すると、そのシワの個所に成膜材料がシワを
転写するように成膜されるため、成膜ムラが生じ、不均
一な膜厚の原因となると考えられる。

【０００７】大気中での帯電については、帯電した物体
に除電テープあるいは除電棒を近接させることにより電
荷を取り除く技術が公知である。しかしながらこうした
大気中の除電技術は、真空成膜に対しては適用すること
ができない。

【０００８】そこで本発明は、真空中でベースフィルム
を走行させる際に、ベースフィルムが帯電することによ
り生ずる問題を解決し、それによってベースフィルムに
シワが発生するのを防ぎ、ひいては一様な膜厚で成膜を
高速で行うことのできる薄膜製造方法及び装置を提供す
ることを課題としている。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明者らは、上記の課
題を解決するために鋭意検討の結果、成膜ムラの原因と
なるベースフィルムのシワの発生を効果的に防ぐ方法を
見出した。すなわち本発明者らは、帯電したベースフィ
ルムをプラズマに接触させることにより、ベースフィル
ム上の電荷を効果的に取り除くことができることを見出
し、本発明を完成するに至った。

【００１０】しかして本発明は、成膜領域を介して真空
中でベースフィルムを走行させることにより薄膜を製造
するための方法において、成膜領域の前及び／又は後で
ベースフィルムをプラズマに接触させることを特徴とす
るものである。

【００１１】

【発明の実施の形態】本発明によれば、ベースフィルム
は成膜領域の前及び／又は後で、即ちベースフィルムの
走行方向に沿って成膜領域の上流側及び／又は下流側
で、プラズマに接触される。ここで成膜領域とは、ベー
スフィルムに対して薄膜、例えば磁性層やダイヤモンド
ライクカーボン層などを、真空蒸着やスパッタリング、
プラズマＣＶＤなどの成膜手段により形成する領域を意
味する。成膜がプラズマを利用して行われる場合にベー
スフィルムが成膜領域でプラズマと接触したとしても、
それは本発明で意図するプラズマとの接触ではない。成
膜領域の前及び／又は後でのプラズマとの接触は、ベー
スフィルム上から電荷を取り除くことにより、帯電に起
因するベースフィルムのシワを防止することを目的とし
たものであるから、成膜領域前後のどの個所で接触させ
るかは、実際のベースフィルムの走行系を考慮し、この
目的に最も合致するように選択して行うことができる。
しかし一般には、ベースフィルムは真空中で巻き出しロ
ールから巻き取りロールへと走行されるものであり、プ
ラズマとの接触は、巻き出しロール及び／又は巻き取り
ロールの近傍において行われることが好ましい。特に、
巻き出し直後の帯電を除去する観点からは、巻き出しロ
ールの全体をプラズマ中に入れることが簡便であり、ま
た効果も大きい。また走行後に巻き取る際のシワの発生
を抑制するために、巻き取りロールの全体をプラズマ中
に入れる構成も好ましいものである。

【００１２】本発明におけるプラズマの発生は、公知の
方法を用いて行うことができる。プラズマを発生させる
方法としては、例えば熱フィラメントを利用する方法、
直流電圧を印加する方法、高周波を利用する方法、マイ
クロ波を利用する方法、電子サイクロトロン共鳴を利用
する方法等をあげることができる。しかしプラズマの安
定性や装置の簡便さからは、希薄気体に対して直流電圧
を印加してプラズマを得る気体放電が好ましい。このよ
うな場合は、プラズマとベースフィルムを接触させるこ
とを望む個所に電極を配置し、そこに適当な気体を流せ
ばよい。より具体的な例としては、巻き出しロール及び
／又は巻き取りロールを成膜領域とは別個に区画した１
又は２の領域内に配置し、その領域でプラズマを生成す
る。こうした領域は、独立に真空排気やガス導入を行う
ことができるようにすることができる。またプラズマを
発生させる際の電極の位置や電極間距離、印加する電圧
・電流等の諸条件は、プラズマを発生させる領域の容量
・形状や使用する気体の種類、気体の流量、ベースフィ
ルムの材質、ベースフィルムの走行速度等により適宜決
定される。

【００１３】上記のように気体放電を用いてプラズマを
発生させる場合は、不活性ガス又は酸化性ガスの内から
選ばれた１以上のガス中で行うことが好ましい。使用さ
れる不活性ガス又は酸化性ガスは特に限定はされない
が、例えば不活性ガスとしては、ヘリウムガス、ネオン
ガス、アルゴンガス等をあげることができ、酸化性ガス
としては、酸素ガス、オゾン等をあげることができる。
またガスは目的に応じて、不活性ガスを２種類以上混合
して用いても、酸化性ガスを２種類以上混合して用いて
も、さらに不活性ガスと酸化性ガスを混合して用いても
かまわない。

【００１４】本発明において成膜領域でベースフィルム
に薄膜を形成する手法は、真空中でベースフィルム上に
膜を形成する真空成膜法であれば特に限定されず、また
膜の種類も問わない。例えばベースフィルム上に磁性層
やバックコート層、保護層等を形成することができる。
真空成膜法は、一般に用いられているＣＶＤ（Chemical
Vapor Deposition）法やＰＶＤ（Physical Vapor Depo
sition）法等公知の方法を適用することができ、形成す
る膜の種類や膜を形成する目的等により適宜適当な方法
が選択される。一例をあげれば、磁性層を金属磁性材料
により形成する場合には真空斜め蒸着法が、又バックコ
ート層を金属もしくは半金属により形成する場合には真
空蒸着法が、ダイヤモンドライクカーボン（ＤＬＣ）に
より保護層を形成する場合にはＥＣＲプラズマＣＶＤ
（電子サイクロトロン共鳴プラズマ化学気相成長）法
が、それぞれ好ましい方法として選択可能である。

【００１５】本発明に使用されるベースフィルムは、一
般に使用されているプラスチックフィルムであれば使用
することができる。使用できるプラスチックフィルムと
しては、例えばポリエチレンテレフタレート（ＰＥ
Ｔ）、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）のようなポ
リエステル；ポリエチレン、ポリプロピレン等のポリオ
レフィン；セルローストリアセテート、セルロースジア
セテート等のセルロース誘導体；ポリカーボネート；ポ
リ塩化ビニル；ポリイミド；芳香族ポリアミド等があげ
られる。しかしベースフィルム上に膜を形成し磁気テー
プを製造する際には、価格の点からはＰＥＴが好まし
い。またその際高密度記録化や小型化等の点からは、ベ
ースフィルムの厚みが７μm以下のものが好んで使用さ
れるであろうが、こうした場合にも本発明によれば、帯
電を防止することによってシワの発生を効果的に防止す
ることができる。

【００１６】図１は、本発明による薄膜製造方法を実現
することのできる、本発明による薄膜製造装置の一例を
示す概略図である。101は真空蒸着法による薄膜の製造
装置を示す。薄膜製造装置101は、装置上部チャンバ102
と、成膜領域を画定する装置下部チャンバ103と、ベー
スフィルム111をプラズマと接触させるための領域104と
からなる。

【００１７】領域104内で、ベースフィルム111はプラズ
マと接触し、それによりベースフィルム111上の電荷が
取り除かれる。この領域104には、ベースフィルム111の
巻き出しロール113と外部の直流電源に接続された電極1
12が設置されている。また不活性ガスや酸化性ガスを導
入するガス導入管と図示されていない真空排気装置が接
続されている。薄膜製造装置上部チャンバ102と下部チ
ャンバ103は、それぞれ独立した図示されない真空排気
装置に接続されている。また下部チャンバ103には、ガ
ス導入管が接続されている。114はベースフィルムの巻
き取りロール、115は冷却キャンロール、120及び121は
ガイドロールである。ベースフィルム111は、巻き出し
ロール113から巻き出され、ガイドロール120、冷却キャ
ンロール115、ガイドロール121を経て、巻き取りロール
114へと走行し、巻き取られる。116は電子銃であり、ル
ツボ117内に収容された蒸着材118に対して電子ビームの
照射を行う。119は防着板である。

【００１８】図１の薄膜製造装置によって、ベースフィ
ルム上に磁性層を形成するより具体的な手順は以下の通
りである。薄膜製造装置101の各チャンバ102、103およ
び領域104はそれぞれ公知の方法により真空排気され、
その後必要であればガスが導入され、所定の圧力に保た
れる。領域104内にはアルゴンガス等の不活性ガスが導
入され、外部にある直流電源より電極112に電圧が印加
され、プラズマが発生される。巻き出しロール113より
巻き出されたベースフィルム111はこのプラズマと接触
し、それによりベースフィルム111上の電荷は効果的に
取り除かれる。さらにベースフィルム111は、ガイドロ
ール120、冷却キャンロール115、ガイドロール121を経
て、巻き取りロール114へと走行する。その間キャンロ
ール115上で、電子銃116からの電子ビームの照射により
ルツボ117から蒸発した磁性材118の蒸気が、ガス導入管
からの酸素ガスを吹き付けられながら付着され、膜形成
が行われ、磁性層が形成される。

【００１９】図２は本発明の別の例による薄膜製造装置
201を示す。薄膜製造装置201は、装置上部チャンバ202
と、成膜領域を画定する装置下部チャンバ203とからな
り、ベースフィルム211とプラズマの接触は上部チャン
バ202において行われる。上部チャンバ202には、ベース
フィルム211の巻き出しロール213及び巻き取りロール21
4、並びに外部の直流電源に接続された電極212が設置さ
れている。また不活性ガスや酸化性ガスを導入するガス
導入管が接続されている。薄膜製造装置の上部チャンバ
202と下部チャンバ203は、それぞれ独立した図示されな
い真空排気装置に接続されている。また下部チャンバ20
3には、ＥＣＲプラズマＣＶＤ装置が配置されている。
これは導波管216を介して2.45GHzのマイクロ波を水晶窓
217からプラズマチャンバ内に導入し、マグネットコイ
ル218から875Ｇの磁場を印加してサイクロトロン共鳴を
生じさせ、反応ガスをプラズマ化して冷却キャンロール
215上に導き、薄膜を製造するためのものである。なお2
19及び220はガイドロールである。

【００２０】図２の薄膜製造装置の場合は、上部チャン
バ202内がプラズマ雰囲気とされ、巻き出しロール213と
巻き取りロール214の双方がこのプラズマ雰囲気中に存
在することになる。これによって、ベースフィルム211
はこのプラズマと接触し、それによりベースフィルム21
1上の電荷は効果的に取り除かれる。かくして帯電に起
因するシワの発生が防止され、例えばＤＬＣなどの薄膜
を、下部チャンバ203内ＥＣＲプラズマＣＶＤ装置によ
り好適に成膜することができる。

【００２１】

【実施例】

実施例１図１に示す如きの成膜装置を使用して、長さ2000m、幅1
55mm、厚み６μmのＰＥＴフィルム上にCoを200nm付着さ
せた。電子銃116のパワーは15kW、ＰＥＴフィルムの走
行速度は2.5m／分、薄膜製造装置下部チャンバ103のガ
ス導入管からは酸素ガスを60SCCMで導入した。この時プ
ラズマと接触させるための領域104内の電極112間に、外
部の直流電源より500Vの電圧を印加し、0.4Aの電流を流
した。またこの領域104のガス導入管よりアルゴンガス
を55SCCMで流し、プラズマを発生させた。

【００２２】実施例２図２に示す如きＥＣＲプラズマＣＶＤ装置を配置した薄
膜製造装置を使用して、長さ2000m、幅155mm、厚み７μ
mのＰＥＴフィルム上にＤＬＣ膜を50nm成膜した。ＥＣ
Ｒのパワーは600W、ＰＥＴフィルムの走行速度は８m／
分、反応ガスはベンゼンガスとし、流量は50SCCMとし
た。この時上部チャンバ202内の電極212間に、外部の直
流電源より600Vの電圧を印加し、0.5Aの電流を流した。
またこのチャンバ202のガス導入管より酸素ガスを60SCC
Mで流し、プラズマを発生させた。

【００２３】比較例１巻き出しロール部にプラズマを発生させずに、他の条件
は実施例１と同様にして、Co膜の成膜を行った。

【００２４】比較例２巻き出しロール部と巻き取りロール部にプラズマを発生
させずに、他の条件は実施例２と同様にして、ＤＬＣ膜
の成膜を行った。

【００２５】評価実施例及び比較例によりベースフィルム上に膜を形成し
たテープに対して、成膜層の厚みの測定と、幅10cm当た
りのシワの本数の目視観察を行い、それにより評価を行
った。結果を表１に示す。

【００２６】

【表１】

【００２７】

【発明の効果】以上のように本発明によれば、プラズマ
に接触させてベースフィルムを除電することにより、ベ
ースフィルム上の電荷を効率的に取り除くことができ、
それによりベースフィルムにシワが発生するのを防ぐこ
とができる。かくして製造される薄膜の膜厚を一様なも
のとし、生産性の向上に資することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による薄膜製造装置の一例を示す概略図
である。

【図２】本発明による薄膜製造装置の別の例を示す概略
図である。

【符号の説明】

101：薄膜製造装置 201：ＥＣＲプラズ
マＣＶＤ装置 102：上部チャンバ 202：上部チャンバ 103：下部チャンバ 203：下部チャンバ 104：プラズマ接触領域 216：導波管 111、211：ベースフィルム 217：水晶窓 112、212：電極 218：マグネットコ
イル 113、213：巻き出しロール 114、214：巻き取りロール 115、215：キャンロール 116：電子銃 117：ルツボ 118：蒸着材 119：防着板 120、121、219、220：ガイドロール

フロントページの続き (72)発明者遠藤克巳栃木県芳賀郡市貝町赤羽2606 花王株式会社研究所内 (72)発明者宮村猛史栃木県芳賀郡市貝町赤羽2606 花王株式会社研究所内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】成膜領域を介して真空中でベースフィル
ムを走行させることにより薄膜を製造するための方法で
あって、前記成膜領域の前及び／又は後で前記ベースフ
ィルムをプラズマに接触させることを特徴とする、薄膜
製造方法。
【請求項２】前記巻き出しロール及び／又は前記巻き
取りロールの全体が前記プラズマ中に入れられることを
特徴とする請求項１の薄膜製造方法。
【請求項３】前記プラズマが、不活性ガス又は酸化性
ガスの内から選ばれる１以上のガス中での気体放電によ
り得られることを特徴とする請求項１又は２の薄膜製造
方法。
【請求項４】前記ベースフィルムの厚みが７μm以下
であることを特徴とする請求項１〜３の何れか１の薄膜
製造方法。
【請求項５】成膜領域を介して真空中でベースフィル
ムを走行させる手段と、前記成膜領域内で前記ベースフ
ィルム上に成膜を行う手段と、前記成膜領域外で前記ベ
ースフィルムに接触するプラズマを発生する手段とを有
することを特徴とする、薄膜製造装置。
【請求項６】前記巻き出しロール及び／又は前記巻き
取りロールの全体が、前記プラズマを発生する手段によ
り発生されるプラズマ中に存在することを特徴とする、
請求項５の薄膜製造装置。
【請求項７】前記プラズマを発生させる手段が、不活
性ガス又は酸化性ガスの内から選ばれる１以上のガス中
で気体放電を行う手段であることを特徴とする請求項５
又は６の薄膜製造装置。
【請求項８】前記ベースフィルムの厚みが７μm以下
であることを特徴とする請求項５〜７の何れか１の薄膜
製造装置。