JPS5913071A

JPS5913071A - スパツタリング装置

Info

Publication number: JPS5913071A
Application number: JP11954982A
Authority: JP
Inventors: Tomoshiro Shioda; 潮田　友四郎
Original assignee: Tokuda Seisakusho Co Ltd
Current assignee: Tokuda Seisakusho Co Ltd
Priority date: 1982-07-09
Filing date: 1982-07-09
Publication date: 1984-01-23

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】〔発明の技術分野〕本発明は、フィルム状基体の両面に機能薄膜、としての
ス・フッタ薄膜を連続的に形成するスパッタリング装置
に関する。

〔発明の背景技術およびその問題点〕

近年、記録媒体層がスフ４ツタ薄膜によって形成された
磁気記録媒体が出現している。スパッタ薄膜は、通常、
低圧の不活性ガス中でグロー放電を行なわせ、この放電
によって生じた陽イオンをターグツ）Ｋ衝突させ、この
衝突によってターゲットからたたき出された金属微粒子
を所定の支持基体の表面に付着させることによって形成
される１したがって、ターグツ）として磁気記録性に富
んだ材料を選択すれば、良好な記録媒体層を形成するこ
とができる。

ところで、最近では、フィルム状基体の両面にス・ｆツ
タ薄膜で形成された記録媒体層を有する磁気記録媒体の
出現が望まれ、この磁気記録媒体を製造し得るスフ４ツ
タリング装置の提案も幾つがなされている。

スパッタリングによって形成された磁気記録媒体層の磁
気的特性の均一性は、スフ４ツタリング時における不活
性ガス圧力、基体とターゲットとの間の距離、ス・量ツ
タ速度、基体温度等によって左右され、このうち、基体
とターゲットの間の距離および基体温度を一定に保つこ
とは重要である。

このような点を考慮に入れると、フィルム状基体の両面
にスパッタ薄膜を連続的に形成するにはワークロールに
よってフィルム状基体を保持させる方式が何かと有利で
ある。すなわち、内部を通流する冷媒によって冷却され
、かつ回転駆動されるワークロールの外周面に沿わせて
フィルム状基体を移送させるとともに上記フィルム状基
体の上記ワークロールの外周面に接触している部分の表
面にスパッタ薄膜を連続的に形成するようにする。この
ようにすると、フィルム状基体がワークロールに接触し
ている時間を長くでき、これによって基体を良好に冷却
できるとともにワークロールによって基体とターダット
との間の距離を常に一定に保つことができる。このよう
に、ワークロールの使用によって、基体を冷却しながら
、しかも基体とス・９．夕涼との間の間隔を一定に保っ
て基体の両面にス・母、り薄膜を形成することができる
。

しかし、これだけでは、通常、良質のスノヤ。

夕薄膜を形成することができない。すなわち、一般に、
基体には、不純ガスが付着あるいは含まれている。この
不純がスは薄膜の密着性を悪くする。したがって、簡単
な手段で脱ガス処理が行なえるス・９ツタリング装置の
出現が望まれている。

〔発明の目的〕

本発明は、上述した要望を満すことができ、もって、基
体への密着性に勝れたス・臂ツタ薄膜を基体の両面に亘
って形成でき、しかも装置としての操作性に勝れたスパ
ッタリング装置を提供することを目的としている。

〔発明の概要〕

本発明に係るス・量、タリング装置は、各ワークロール
を選択的に加熱、冷却する手段を備えていることを特徴
としている。

〔発明の効果〕

上記構成であると、各ワークロールを加熱している状態
で各ワークロールの外周面に沿わせてフィルム状基体を
走行させ、これによって基体を加熱して脱がス処理を行
ない、次にワークロールを冷却した状態でフィルム状基
体を走行させて、基体を冷却しなからスフ４ツタ薄膜形
成工程を実行できる。したがって、基体の表面へ密着性
よくス・母、夕薄膜を形成することができる。そして、
上記した脱がス処理およびこれに続くスル４ツタ薄膜工
程を１つの真空容器内において、フィルム状基体を出し
入れすることなく実行できるので、装置としての操作性
を向上させることができる。

〔発明の実施例〕

以下、本発明の一実施例を図面を参照しながら説明する
。なお、この実施例は、高分子フィルムの両面に磁気記
録媒体層を形成する装置に本発明を適用した例である。

第１図において、図中１は、たとえば金属材製の真空容
器であり、この真空容器１は、軸心線が重力方向に対し
て直交するように配置された円筒部２と、この円筒部２
の両端開口部を気密に蓋する蓋体ｓｈ　、ｓｂｃ但し３
ｈは図示せＬ）とで構成されている。そして、円筒部２
に５− は図示しない排気系に通じる排気口４と、同じく図示し
々い不活性ガス供給系に通じるガス導入口５とが形成さ
れている。なお、前記蓋体３ｂは選択的に開閉できる構
造に形成されている。

しかして、真空容器１内には、この真空容器１内におい
て、フィルム状基体Ｐを前記円筒部２の軸心線に対して
直交する進路で、かつ下から上へとコ字状の経路で案内
走行させる案内機構１１が設けられている。この案内機
構１１は真空容器１内の上下２分割仮想線よシ下方に図
中左方から右方に亘って配置された供給リール１２およ
びワークロール１３．１４と、上下２分割仮想線より上
方に図中右方から左方に亘って配置されたワークロール
１５．１６および巻取リール１７と、これらの間にそれ
ぞれ配置されたフリーロール１８とで構成されている。

これらフリーロール１８．ワークロール１３．１４１５
．１６．供給リール１２および巻取り−ル１７は、それ
ぞれ、その軸心線が前記円筒部２の軸心線と平行するよ
うに配置されている。そ６一、して、供給リール１２から巻戻されたフィルム状基体
Ｐは、ワークロール１３，１４，１５゜１６、の順に各
ワークロールの外周面に沿い、かつ各ワークロール毎に
その最下面位置において折り返す関係に案内され、最終
的に巻取り一ル１７に巻取られるように案内される。

上記供給リール１２および巻取リール１７には、それぞ
れ駆動軸（図示せず）が連結されており、これら駆動軸
は、蓋体３ａを上記蓋体３ａとの間が絶縁された状態で
気密にかつ回転自在に貫通して、第２図にそれぞれ息な
付して示す直流分巻形のモータ１２＆、１７＆の回転軸
に連結されている。また、前記ワークロール１３゜１４
ｅ１５，１６は、それぞれ二重筒状に形成されておシ、
これらワークロール１３．１４゜１５、ｘ６には、それ
ぞれ二重筒状に形成された駆動軸が対応する空間どうし
を連通させた状態に連結されている。そして二重筒状に
形成された各駆動軸は、蓋体３ａを上記蓋体３ａとの間
が絶縁された状態で気密Ｋかっ回転自在に貫通して第２
図にそれぞれ息を付して示す直流分巻形のモータＩ　Ｊ
　ａ　ｐ　１４　＊　ｔ　１５鼻、１６ａの回転軸に連
結されてｂる。なお、二重筒状に形成された上記各駆動
軸の真空容器１外に位置する部分には、それぞれ、上記
駆動軸の中央部に存在する空間を通してワークロールの
中央部に存在する空間に熱媒体を送り込み、この熱媒体
をワークロール内の外側空間および駆動軸内の外側空間
を介して外部へ排出させるロータリジヨイント機構が設
けてあり、これらロータリジヨイント機構はそれぞれ高
温液体源および低温液体源に選択的に接続されるように
なっている。

しかして、前記真空容器１内には、各ワークロール１３
．１４．１５．１６の外周面に２個づつ対向する関係に
合計８個のスパッタ源２１゜２２、・・・２８が配置さ
れている。これらスパッタ源２１，２２．・・・２８は
、それぞれ円板状に形成されたターゲットの外側にこれ
と同心円状にリング状の陽極を上記ターゲットとは絶縁
させて配置するとともにターゲットの背面に一方の磁極
面が接触するように永久磁石を配置したマグネトロン形
の平板状構造に形成されている。

そして、各スフ４ツタ源ｚ１．２２．・・・２８は、　
−各ワークロール１３．１４，１５．１６の外周面に対
し、各ワークロールの軸心線を通る水平線より下方で、
かつ上記軸心線を通る垂直線を基準にし、この垂直線と
ターｆツ）の軸心線との間の開き角−が３０〜６０度の
範囲で斜下方から対面する関係にそれぞれ設けられてい
る。

なお、この実施例の場合、ス・母ツタ源２１．２２゜２
５．２６のターゲットはノ譬−マロイで形成されておシ
、スフ９ツタ源２３，２４，２７．２８のターゲットは
Ｃｏ　−Ｃｒ合金で形成されている。

そして、各ス・量ツタ源３１，２２ｅ・・・２８のター
ｒウドと陽極とは蓋体３ａを気密に貫通して設けられた
図示しないリード線を介してそれぞれ独立的に図示しな
い直流電源の出力端に接続されている。

一方、前記供給リール１２とワークロール１３との間、
ワークロール１３．１４間、ワークロー９− ル１４　ｅ　１５間、ワークロール１５．１６問および
ワークロール１６と巻取リール１７との間には、これら
の間を進行するフィルム状基体Ｐの張力を検出する張力
検出器３１　、３２　、・・・３５が設置されている。

これら張力検出器３１，３２゜・・・３５は、たとえば
張力を機械的な変位に変換し、この変位量を電気信号と
して出力するように構成されている。またワークロール
１３および１６０図中左方には、正転、逆転操作に連動
して各ワークロールに選択的に抑圧接触するピンチロー
ラ３７，３Ｂが設けられている。

しかして、前記各モータ１２ｍ、１３ｍ。

１４１、・・・１７１は、第２図に示すようにサーが制
御回路４１，４２．・・・４６によって独立的に駆動さ
れる。この回路４１．４２．・・・４６は、入力記号と
して導入された設定速度信号とモータに直結された直流
発電機４８で得られた現実の速度信号との偏差が常に零
となるようにモータの速度を制御するように構成されて
いる。そして、上記各サーが制御回路４１．４２・・・
４６１０− の入力端には、速度設定器５１．正転逆転切換器５２お
よび速度補正器５３，５４，５５．５６５７を介して設
定速度信号が導入される。

上記速度補正器ｓｓ、ｓ４．ｓｓ、ｓｅ、５７は、それ
ぞれ張力設定器６ノで与えられた張力信号Ｚ、と各張力
検出器で得られた張力信号ｚｌとの偏差を求める回路６
２と、この回路６２で求められた偏差信号で前記速度設
定器５ノから与えられた設定速度信号を補正する回路６
３とで構成されている。すなわち、ｚｏに対してｚｌが
小さいときには、両者の差に対応した分だけ設定速度信
号を増加させ、また、逆の場合には設定速度信号を減少
させるようにしている。また、回路６３は正転逆転切換
器５２に応動して、増減信号弁の極性を切換えるように
している。

しかして、この実施例の場合には、供給リール１２、各
ワークロール１３，１４．１５．１６および巻取リール
１７を第１図中実線矢印で示すように回転駆動させてフ
ィルム状基体Ｐを走行させている状態を正転とし、との
正転状態においては、モータ１２ｍを制御するサーボ制
御回路４ノに信号源６４から低速度設定信号に対応する
信号を直接導入し、また、モータ１３ｍを制御するサー
が制御回路４２に正転逆転切換器５２を通った設定速度
信号を直接導入し、さらにモータ１４ｈ、１５ｍ、１６
＊、１７＆を制御するサーボ制御回路４３　、４４　、
４５．４６に、上記モータによって駆動されるワークロ
ールおよび巻取リールの位置の直前に位置する張力検出
器の出力が導入される速度補正器を通った信号を設定速
度信号として導入するようにしている。そして、逆転状
態においては、これらの関係を切換えるようにしている
。したがって、第２図に示すように、正転逆転切換器５
２の切換操作に連動して切換わるスイ、チロ６が設けて
あり、この第２図は正転状態を示している。

そして、図中６８は逆転状態時にサーボ制御回路４６に
低速度信号を与える信号源を示している。また、第１図
中７０．１１はス・母ツタ源を保持するホルダを示し、
また、７２は仕切板を示し、７３はスノ４　ｖタリング
によって薄膜が形成される領域を規制するマスクを示し
てｂる。

また、ピンチローラ３７は正転逆転切換器５２の切換操
作に応動して正転のときだけワークロール１３に抑圧接
触するように制御され、また、ピンチローラ３８は逆転
のときだけワークロール１６に抑圧接触するように制御
される。

次に上記のように構成された装置を使ってフィルム状基
体Ｐの両面にノ臂−マロイ属およびｃ。

＝Ｃｒ層からなる二層構造のス・量ツタ薄膜を形成する
場合の使用例を説明する。

まず、真空容器１の蓋体３ｂを開け、フィルム状基体Ｐ
の巻回された巻取リールを第１図に示すようにセットし
、次に、上記巻取リール１７に巻回されている。フィル
ム状基体Ｐを所定の長さ巻戻し、これを第１図に示すよ
うに各フリーロール１８．張力検出器３５，３４．３３
゜３２．３１および各ワークロール１６．１５゜１４．
１３に沿わせた後、その遊端を供給・リール１２に巻き
付け、所定の張力が加わるよう１３− に調整し、蓋体３ｂを閉じる。次に排気系を作動させて
真空容器１内を十分低圧に排気する。

次に、各ワークロール１：Ｉ、ｌ’４，１５．１６の二
重筒状に形成された駆動軸を介して高温液体を各ワーク
ロール１３，１４，１５，１６内に通流し、これによっ
て、各ワークロール１３゜１４．１５．１６の表面温度
を定められた一定の高温度に保持する。次に、正転逆転
切換器５２を逆転側に切換える。この切換えによって、
各スイ、チロ′６は第２図に示す状態とは逆の関係に切
換わる。またピンチローラ３８がフィルム状基体Ｐを介
してワークロール１６に圧接する。

次に、張力設定器６１から所定の張力信号ｚ。

を出力させるとともに速度設定器５１から所定の設定速
度信号を出力させる。この状態で、各サーボ制御回路４
１．４２・・・、４６に始動指令Ｓを与える。

このように始動指令Ｓが与えられると、各サーボ制御回
路４１，４２．４３・・・４６が作動し、モータ１２ｍ
、１３＊ｅ１４亀、・・・１７凰が一１４− 斎に回転を開始する。すなわち、モータ１７色は、信号
源６８の出力信号によって決まる値に低速回転し、また
、モータ１６＆は速度設定器５２の設定速度信号に対応
した速度で回転し、さらにモータ１５ｍ、１４ｈ、１３
＊、１２ｔは速度設定器５２の設定速度信号を速度補正
器５６．５５，５４．５３で補正した信号に対応した速
度で回転する。このため、巻取リール１７、ワークロー
ル１６，１５，１４，１３．および供給リール１２が第
１図に実線矢印で示す方向とは反対方向に回転し、これ
によって、フィルム状基体Ｐは、巻取リール１７から供
給リール１２に徐々に巻取られる。この場合、各ワーク
ロール１３，１４，１５．１６は、前述の如く高温液体
によって高温に保持されているので、これに接触するフ
ィルム状基体Ｐも加熱され、この結果、フィルム状基体
Ｐに付着している不純がスが放出される。すなわち、上
述した動作に上ってフィルム状基体Ｐの前処理が実行さ
れる。なお、巻取リール１７を低速−で回転させるのけ
、慣性によって巻取リール１７が回多過ぎるのを防止す
るためであり、したがって、信号源６８（６４）として
は巻厚の減少に伴なって出力信・号が徐々に増加するも
のが望ましい。しか１−で、上記のように前処理を行な
い、巻厚表示器の指示値からフィルム状基体Ｐの終端が
巻取リール１７を離れる直前に至った時点で各サー？制
御回路４１，４２．・・・４６への始動指令Ｓの供給を
停止し、これによって、巻取リール１７、各ワークロー
ル１６．１５，１４．１３および供給リール１２０回転
を停止させて前処理工程を終了する。この前処理工程に
よってフィルム状基体ＰＫ付着し７ているがスのほとん
どは排気系に移行して除去される。

次に、各ワークロールＩ　Ｊ　、　１４　、１５．１６
内への高温液体の通流を停止させ、続いて各ワークロー
ル１３，１４．１５．１６内へ、たとえば−１５℃の低
温液体を通流させる。この低温液体の通流によって各ワ
ークロール１３．１４゜１５、ｘ６の表面は十分低温に
冷却される。

次に、正転逆転切換器５２を操作して正転側。

に切換える。この切′換えによって各スイッチ６６は第
２図の状態に切換わる。また、速度設定器５１および張
力設定器６１の出力をそれぞれ所望の値に設定する。

この状態で各サー？制御器４１ｅ４２ｅ・・・４６に始
動指令Ｓを与える。この結果、供給リール、１２１ワー
クロール１３，１４，１５．１６および巻取リール１７
が第１図中実線矢印で示す方向に回転を開始し、フィル
ム状基体Ｐは、供給リール１２から巻取リール１７側へ
と移行を開始する。次に、ガス導入口５から、たとえば
Ａｒガスを連続的に導入するとともに、この状態で真空
容器１内が、たとえば３〜７　Ｘ　１ｉ０ＹＩ’Ｔｏｒ
ｒの圧力となるように排気系およびＡｒガス供給系を調
整し、続いて各スフ４ツタ源２１．２２・・・２８の陽
極とターゲットとの間に数百デルトの直流電圧を印加す
る。との印加によって陽極とターゲットとの間にグロー
放電が生じ、これによって、よく知られている原理に基
づき、ターグツ１７− トを構成している金属微粒子がたたき出される。

このたたき出された金属微粒子の一部は、ターゲットの
前面をワークロールの外周面に沿って進行するフィルム
状基体Ｐの表面に付着する。

前述め如く、ス・量ツタ源２１．２２のターｒ身トはノ
４−マロイで形成されており、また、スパッタ源２３．
２４のターゲットはＣｏ−Ｃｒ合金で形成されている。

したがって、フィルム状基体Ｐが下段に位置するワーク
ロール１３．１４の外周面に沿って通過する間に、この
フィルム状基体Ｐの一方の表面にパーマロイ層およびＣ
０−Ｃｒ層からなる二層構造のス・やツタ薄膜層が形成
されることになる。そして、フィルム状基体Ｐが上段に
位置するワークロール１５．１６の外周面に沿って進行
するときには、すてにス・母ツタ薄膜層が形成されてい
る面がワークロール１５．１６の外周面に接触する関係
に案内される。したがって、この区間内を通過するとき
にはフィルム状基体Ｐの；出方の表面にパーマロイ層お
よびＣｏ　−Ｃｒ層からなる二層構造のス・９゜１８− 夕薄膜層が形成されることになシ、結局、巻取リール１
７には、フィルム状基体Ｐの両面に二層構造のス・昔ツ
タ薄膜の形成されたものが巻取られることになる。そし
て、上記のようにスＡツタリングが行なわれると、との
スノ千ツタリングによってフィルム状基体Ｐが加熱され
ようとするが、この熱は各ワークロール１３，１４゜１
５．１６を介して各ワークロール内を通流している低温
液体に伝達される。したがって、フィルム状基体Ｐが熱
的な損傷を受けるようなことはない。また、上記熱によ
って万一、フィルム状基体Ｐに伸びが生じた場合には、
次のように動作する。すなわち、上記のようにフィルム
状基体Ｐが伸びると、この伸びは、各ワークロール間を
進行する基体に加わる張力の低下となって表われる。た
とえば今、ワークロール１４と１５との間を進行する基
体の張力が低下すると、この低下は張力検出器３３によ
って検出される。このように、張力検出器３３の出力が
低下すると、第２図に示す速度補正器５５０回路６２の
出力が増加し、この結果、回路６３の出力も増加する。

したがって、サー？制御器４４０入力が増加するのでモ
ータ１５ａの回転速度が増加し、これに伴なってワーク
ロール１５の回転速度が増加する。したがって、張力が
低下した分だけワークロール１５０巻込みが早められる
ので、再び張力が増加することになり、結局、ワークロ
ール１５０回転速度とこのワークロール１５の外周面に
沿って進行するフィルム状基体Ｐの進行速度との相対速
度差がほぼ零となるようにワークロール１５０回転速度
が制御される。このような制御は、他のワークロール１
４．１６および巻取リール１７にっ−ても同様に行なわ
れる。したがって、フィルム状基体Ｐは、各ワークロー
ル１４，１５．１６との間のスリップが常に非常に小さ
い状態で進行することになる。このため、特に、ワーク
ロール１５゜１６の外周面に沿って進行するとき、すで
に形成されているスノ量ツタ薄膜にす如傷等がつく虞れ
がない。また、スリップが増加したときに起こシ易い冷
却性能の低下も発生しない。

そして、この場合には、特に、各ワークロール１３．１
４，１５．１６を選択的に、加熱、冷却できるようにし
ているので、これらワークロールを使って脱ガス処理も
行なえ、装置としての使い易さを向上させることができ
るとともに密着性に勝れたス・皆ツタ薄膜を形成でき、
結局、前述した効果が得られる。

なお、上述した実施例では、いわゆる張力制御装置を複
数の張力検出器と、これら検出器の出力に基いて各ワー
クロール駆動モータの設定速度を補正する複数の速度補
正器とで構成しているが、これに限られるものではない
。すなわち、各ワークロールを駆動するモータの電流を
検出器で検出し、これら検出器の出力に応じて各モータ
の速度補正を行なうようにしてもよい。

また、フィルム状基体の伸び量が予め判明しているとき
には、各モータの設定速度に予め差を設けるようにして
もよい。また、各ワークロール間に、これらの間を進行
するフィルム状基体＝２１− に一定荷重を加える重シ式荷重器を設けるようにしても
よい。さらに、前処理時に、各ワークロールとたとえば
真空容器との間に電圧を印加して各ワークロール付近に
プラズマを発生させ、このプラズマによってフィルム状
基体の表面を活性化させ、これによって脱がスと付着性
の向上化とを図るようにしてもよい。この場合、ス・母
ツタ源とフィルム状基体との間にシャッタを設け、スパ
ッタ源に不純物が付着するのを防止するようにしてもよ
い。また上述した実施例は　　・二層構造のス・やツタ
薄膜形成用のも（に本発明を適用した例であるが、一層
構造形成用のものにも適用できることは勿論である。ま
た各マスクを冷却する手段を設けてもよい。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例に係るス・母ツタリド・・真
空容器、１２・・・供給リール、１７・・・巻取リ　−
ル、　１３，１４．１５，１６　・・・ワークローへ２
２− １８・・・フリーロール、２１．２２，２３゜２４，２
５．２６，２ン、２８・・・スノｆツタ源−３１，３２
，３３，３４，３５・・・張力検出器、５３．５４．５
５．５６．５７・・・速度補正器、Ｐ・・・フィルム状
基体。出願人代理人　　弁理士　鈴　江　武　彦−２３工゛特許庁長官　若杉和夫　　殿特題昭５７−１１９５４９号事件との関係　特許出願人株式会社　捻出製作所４、代理人５、自発補正６、補正の対象明細書全文特許庁長官　　若　杉　和　夫　殿、　　　−願昭５７−１１９５４９号２：　発明４称３１．工、、、二パ″”′１事件と１の関係　特許出願人株式会社徳田製作所４、代理人６、補正の対象明細書７、補正の内容（１１明細書（昭和５７年８月１６日付提出の手続補正
書に添付された浄書明細書、以下同じ。）の第８貞１７
行目に「それぞれ円板状に」とあるのを［それぞれ、た
とえば円板状に」と訂正する。（２１明細書の第１７頁１４行目に「３〜７×１０　　
　ＴｏｒｒＪとあるのＺｒ３〜７ｘｌＯ−”’ｌ’ｏｒ
ｒＪと訂正する。２− ４２９−

Claims

【特許請求の範囲】

供給リールから巻戻されたフィルム状基体を複数のワー
クロールの外周面に順次沿わせて移送させた後に巻取リ
ールで巻取るとともに上記フィルム状基体が上記供給リ
ールから上記巻取リールに至る間に上記フィルム状基体
の両面にスノ、り薄膜を形成するようにしたスフ４ツタ
リング装置において、前記各ワークロールを選択的に加
熱、冷却する手段を設けてなることを特徴とするスノぐ
ツタリング装置。