JPS5935580Y2 - スパツタリング装置 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 〔考案の技術分野〕 本考案は、フィルム状基体の両面に機能薄膜としてのス
パ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。

〔考案の背景技術およびその問題点〕

近年、記録媒体層がスパッ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
ゲットに衝突させ、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。

したがって、ターゲット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パッタ
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パッタリ
ング装置の提案も幾つかなされている。

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、スパッタリング時における不活性
ガス圧力、基体とスパッタ源との間の距離、スパッタ速
度、基体温度等によって左右され、このうち、基体とス
パッタ源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ワークロールに対向
させて設けたスパッタ源で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スパッ
タ源との間の距離を常に一定に保つことができる。

したがって、複数のワークロールとこれらに対向して設
けられるスパッタ源とによってフィルム状基体の両面に
スパッタ薄膜を形成することができる。

しかしながら、上記のような方式を採用して基体表面に
スパッタ薄膜を形成した場合でも、付着後の薄膜には通
常、コンプレッションが作用するので、このコンプレッ
ションによって薄膜側か凹となるように基体にカールが
生じる。

このカールの程度は、一度に形成した薄膜の厚みが増す
にしたがって加速度的に増加する。

このように、一方の表面へ比較的厚い薄膜を一度に付着
させたことによってカールした基体の他方の面にスパッ
タリングによって比較的厚い薄膜を再び一度に付着させ
た場合には、上記薄膜のコンプレッションによって基体
が平坦に戻るようなことはなく、通常、基体に波打ちが
生じる。

このため、商品価値の低いものしか得られない問題があ
った。

〔考案の目的〕

本考案は、このような事情に鑑みてなされたもので、そ
の目的とするところは、フィルム状基体の保持にワーク
ロールを使用するものにおいて、基体に曲りや波打ちを
起こさせることなく、基体の両面に比較的厚いスパッタ
薄膜を形成できるスパッタリング装置を提供することに
ある。

〔考案の概要〕

本考案に係るスパッタリング装置は、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
リールに至る間に各ワークロールに対向して設けられた
スパッタ源で上記フィルム状基体の両面にスパッタ薄膜
を形成するようにしたものにおいて、前記フィルム状基
体を、この基体の表裏面が前記各ワークロールの外周面
に交互に接触するように案内する案内機構を設けてなる
ことを特徴としている。

〔考案の効果〕

上記構成であると、フィルム状基体は、各ワークロール
の外周面に接触する毎に、その表裏面が反転しながら走
行することになる。

したがって、各ワークロールに対向して設けられたスパ
ッタ源によってフィルム状基体の表裏面に交互に、かつ
徐々にスパッタ薄膜が形成されることになり、ワークロ
ールとスパッタ源とを所定段数設けることによって、最
終的にフィルム状基体の両面に所望の厚みを有したスパ
ッタ薄膜を形成できる。

このように、フィルム状基体の表裏面に交互に、かつ徐
々にスパッタ薄膜を形成しているので、各段で形成され
るスパッタ薄膜のコンプレッションを非常に小さくでき
る。

このため、基体に曲りや、波打ちの生じない状態で所望
のスパッタ薄膜を両面に形成できるものが得られる。

〔考案の実施例〕

以下、本考案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考案を適用した例である。

図において、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３ａ、３ｂ（但し３ｂは図示せ
ず。

）とで構成されている。

そして、蓋体３ａには後述する関係に４つのガス導入口
４ａ、４ｂ、４Ｃ，４ｄが形成されており、また蓋体３
ｂの中央部には排気系に通じる排気口（図示せず）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。

勿論、蓋体３ａ側を選択的に取外せるように構成するこ
ともできる。

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を下から上へと蛇行する経路で案
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内の下部に配置された
供給リール１２と、これより上方に水平方向に配置され
たワークロール１３．１４と、さらに、これより上方に
水平方向に配置されたワークロール１５．１６と、さら
に、これより上方に配置された巻取リール１７と、これ
らの間にそれぞれ配置されたガイドロール１８とで構成
されている。

これらガイドロール１８．ワークロール１３．１４゜１
５、１６．供給リール１２および巻取リール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。

そして、供給り−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の外周面を図中最右面において
折り返すように下から上へと案内された後、ワークロー
ル１４の外周面を図中最左面において折り返すように下
から上へと案内され、続いてワークロール１５の外周面
をワークロール１３の場合と同様に案内され、次にワー
クロール１６の外周面をワークロール１４の場合と同様
に案内されて、最終的に巻取リール１７に巻取られるよ
うに蛇行状態に案内される。

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、それぞれ図示しない直
流分巻形のモータの回転軸に連結されている。

また、前記ワークロール１３、１４．１５．１６は、そ
れぞれ二重筒状に形成されており、これらワークロール
１３．１４．１５．１６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にかつ回転
自在に貫通してそれぞれ図示しない直流分巻形のモータ
の回転軸に連結されている。

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
、たとえば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公知のマグネト
ロン形の平板状構造に形成されている。

そして、スパッタ源２１゜２２はワークロール１３の外
周面で図中右側周面に、スパッタ源２３．２４はワーク
ロール１４の外周面で図中左側周面に、スパッタ源２５
．２６はワークロール１５の外周面で図中右側周面に、
またスパッタ源２７．２８はワークロール１６の外周面
で図中左側周面に、それぞれ各ワークロールの軸心線を
通る水平線を基準にし、この水平線とターゲットの軸心
線との間の開き角θが３０〜６０度の範囲に傾斜して対
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、スパッタ源２１．２２．・・
・２３のターゲットはＣｏ−Ｃｒ合金で形成されている
。

そして、各スパッタ源２１．２２．・・・２８のターゲ
ットと陽極とは蓋体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タ状基体Ｐの張力を検出する
張力検出器３１．３２が設置されている。

これら張力検出器３１．３２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
ように構成されており、供給り−ル１２および巻取リー
ル１７でフィルム状基体Ｐを巻取るときに張力を一定と
するための制御に供される。

また、ワークロール１３および１６の周面近傍には、正
転、逆転操作に連動して各ワークロールに選択的に押圧
接触するバンチローラ３７．３８が設けられている。

しかして、前記ガス導入口４ａ、 ４ｂ、 ４Ｃ。

４ｄは各スパッタ源が位置する部分のガス分圧を等しく
するため各ワークロールに対して２個ずつ設けられたス
パッタ源の中間位置に設けられている。

なお、図中４０はスパッタ源を保持するホルダを示し、
また、４１は仕切板を示し、４２はスパッタリングによ
って薄膜が形成される領域を規制するとともに隣接する
スパッタ源間の干渉を防止するマスクを示している。

また、ピンチローラ３７は各モータを正転側（図の場合
）に切換操作したときだけワークロール１３に押圧接触
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に押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つさフィルム状
基体Ｐの両面にＣｏ−Ｃｒのスパッ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１７を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、これを図に示すように各
ガイドロール１８、張力検出器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１３．１４．１５．１６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。

次に供給リール１２、巻取リール１７、ワークロール１
３．１４．１５．１６に連結された各モータを逆転始動
させる。

この結果、巻取り−ル１７、ワークロール１６．１５．
１４．１３および供給リール１２が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、巻取り−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ガスが放出
される。

すなわち、上述した動作によってフィルム状基体Ｐの前
処理が実行される。

しかして、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モータを停止させる。

これによって巻取リール１７、各ワークロール１６、１
５．１４．１３および供給リール１２の回転を停止させ
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Ｐに付着してい
るガ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１３．１４．１５．１６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°Ｃ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
．１５．１６の表面は十分低温に冷却される。

次に、各モータを正転始動させる。

この結果、供給リール１２、ワークロール１３．１４．
１５．１６および巻取リール１７が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４ａ、４ｂ、４Ｃ，４ｄ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
空容器内が、たとえば３〜７×１Ｏ−３ＴＯｒｒ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
いて各スパッタ源２１．２２・・・２８の陽極とターゲ
ットとの間に数百ボルトの直流電圧を印加する。

こ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
、ターゲッ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。

この場合、フィルム状基体Ｐがワークロール１３の外周
面に沿って通過するとき、上記基体Ｐの一方の表面にあ
る厚さのＣ。

−Ｃｒ薄膜が形成され、続いてワークロール１４の外周
面に沿って通過するときに上記基体Ｐの他方の表面にあ
る厚さのｃｏ−Ｃｒ薄膜が形成され、以下同様にワーク
ロール１５，１６の外周面に沿って通過する毎に巨体Ｐ
の両面に交互に膜厚が徐々に増加するようにＣｏ−Ｃｒ
薄膜が形成される。

したがって、今、各スパッタ源のスパッタリングパワー
を所望に設定しておけば巻取り−ル１７にはフィルム状
基体Ｐの両面に所望厚のＣｏ−Ｃｒ薄膜の形成されたも
のが巻取られることになる。

そして、上記のようにスパッタリングが行なわれると、
このスパッ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、
１４．１５．１６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。

そして、この場合には、特に、フィルム状基体Ｐの両面
に交互にスパッタ薄膜を形成し、最終的に両面に所望厚
のスパッタ薄膜を形成するようにしているので、いわゆ
る各段で形成する薄膜の膜厚を非常に薄くしても何ら支
障がない。

このように、各段で形成する薄膜の膜厚を薄くできるの
で、これら各段で形成された薄膜のコンプレッションを
非常に小さくできる。

それに加え基体Ｐの両面に交互に、かつ徐々に薄膜を形
成するようにしているので、コンプレッションを打消す
ことができる。

したがって、基体Ｐに曲りや、波釘などの生じる虞れが
なく、結局、所望厚のスパッタ薄膜を両面にもった高品
質のものを製造することができる。

なお、本考案は種々変形できる。

たとえば前処理時に、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、これによって脱ガスと付着性の向上
化とを図るようにしてもよい。

この場合、スパッタ源とフィルム状基体との間にシャツ
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、上述した実施例は一層構造のスパッタ薄膜形成用
のものに本考案を適用した例であるが、二層構造形成用
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】

図は本考案の一実施例に係るスパッタリング装置におけ
る要部の模式的縦断面図である。 １・・・真空容器、１２・・・供給リール、１７・・・
巻取リール、１３．１４．１５．１６・・・ワークロー
ル、１８・・・ガイドロール、２１．２２．２３．２４
．２５．２６．２７．２８・・・スパッタ源、Ｐ・・・
フィルム状基体。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 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各ワークロールに対
   向して設けられたスパッタ源で上記フィルム状基体の両
   面にスパッタ薄膜を形成するようにしたスパッタリング
   装置において、前記フィルム状基体を、この基体の表裏
   面が前記各ワークロールの外周面に交互に接触するよう
   に案内する案内機構を設けてなることを特徴とするスパ
   ッタリング装置。