JPS6256567A - 金属薄膜の製造方法 - 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】 産業上の利用分野 本発明は、高分子材料より成る基板上に金属薄膜を形成
する金属ａＷｉの製造方法に関するものである。

従来の技術 連続的に金属薄膜を製造する方法として、金属製円筒状
キャンの周面に沿って走行しつつある高分子基板上に真
空蒸着法（スパッタ法、イオンブレーティング法等を含
む）によって金属［を形成づ′る方法がある。このよう
な方法で高分子基板状に金属１９膜を形成する際に、金
属薄膜の膜厚が薄く数１００Å以下の場合には安定した
金Ｒ薄膜が形成されるが、膜厚が数１００Å以上の金属
薄膜を数１００人／秒以上の高堆積速度で形成する場合
には、蒸発源からの輻射熱や蒸発原子の凝縮熱等の原因
により、基板の熱変形や熱分解を生じ、いわゆる熱９【
）を生じて、安定した金属薄膜を形成することができな
い。従って数１００Ａ以上の膜厚の金属薄膜を形成する
際には、これらの熱的ダメージを避けるために、何らか
の対策を取らなくてはならない。無負けを防止するため
には、基板を円筒状キャンの周面に強くはりつけて、基
板の受けた熱を効率的に円筒状キャン本体に逃がすこと
が必要である。基板をはりつけるひとつの方法としては
、基板上に形成した金属薄膜と円筒状キャンとの間に電
位差を設け、その間に働く静電引力を利用する方法があ
る。この方法によれば、絶縁性高分子基板上に金属薄膜
を単層あるいは多層に形成することが可能である。

発明が解決しようとする問題点 静電引力を利用して基板を金属製円筒状キャンの周面に
はりつける際、基板に関係した問題を生じる。まず、基
板の絶縁耐力に関係した問題について説明する。高分子
材料の絶縁耐力は一般的には１０にｖ／ｌｌｌ〜３００
Ｋｖ／ｌ１１Ｍテあり、ポリカーボネー１’ト、ポリエ
チレンテレフタレート、ポリイミド等が高絶縁材料とし
て知られている。しかしこれら高絶縁耐力材料より成る
基板でも、その基板の薄膜化に伴い実質的な８緑耐力は
低下するａまた、基板の製造プロセスに起因する、膜厚
の不均一性やピンホールといった膜欠陥によっても絶縁
耐力は劣下あるいは消失する。更に高分子材料の絶縁耐
力は温度上昇によって低くなるのが一般的であり、室温
から１００℃の上昇て３分の１に低くなる場合もある。

真空蒸着法により基板トに金属薄膜を形成する際には、
不可避的に基板の温度が上昇する。

また、必要に応じて金属薄膜形成時に基板を加熱する場
合もある。したがって、温度特性が問題どなる。従来の
方法によって以上のような問題を有する基板上に金属薄
膜を形成する際は、金属薄膜と円筒状キセノとの間で放
電や導通を生じ、基板がＩＩ（Ｉしたり無負けするばか
りでなく、円筒状キャンの周面もＩｌｌするといった問
題があった。次に基板の電気抵抗に関係した問題につい
て説明する。一般に、高分子材料の電気抵抗率は１０旬
Ω・ａ１〜１０′Ω・αであり、絶縁体としで扱われて
いる。しかし、高分子材料の電気抵抗率は、絶縁耐力と
同様に、温度によって急激に変化することが知られてい
る。室温から１００°Ｃの上昇で１０１３Ω・−σから
１０１１Ω・ｃｍに減少する場合もある。一方、最近で
は導電性高分子材料の開発によって、電気抵抗率が１０
８Ω・ｃｔｒ〜１０−４Ω・ｃｍのものが１４られてＪ
５す、これらは帯電防止の面から非常に優れた基板材料
である。従来の方法によって、以上のような温度上昇で
導電性となる材料や導電性を特徴とする材料より成る基
板を静電引力で円筒状キ↑・ンの周面にはりつけること
は困難であり、基板の無負けなしに金属）埠ｌｌＱを形
成することは困難であつ　Ｉこ　。

問題点を解決するための手段 上記問題点を解決するため、本弁明の金属薄膜の製造方
法は、金属製の円筒状キャンの周面に沿って走行しつつ
ある高分子材料から成る基板上に、真空蒸着法によって
金属薄膜を形成するに際して、前記円筒状キャンとして
周面が絶縁体で被覆されたものを用い、前記基板上に形
成された前記金属薄膜と前記円筒状キャンとの間に電位
差を付与するものである。

作用 上記方法によれば、金ＦＡ製の円筒状キキ・ンの周面を
絶縁体にて被覆し、基板上に形成された金属薄膜と円筒
状キャンとの間に電位差を付与したので、基板の絶縁耐
力が低い場合や、基板にピンホールがある場合、あるい
は基板の電気抵抗率が低い場合でも、容易にかつ安定に
基板を円筒状キャンの周面にはりつけることが可能であ
り、無負（）のない金属薄膜を長尺にわたって安定にか
つ均一に製造することができる。

実施例 以下、本発明の実施例を第１図〜第４図に基づいて説明
する。

第１図は本発明の一実施例における金属薄膜の製造方法
に用いる真空蒸着装置の内部構造の概略構成図で、高分
子材料より成る基板１は、供給ロール２より巻き出され
、フリーローラー３を経て、周面が絶縁体にて被覆され
ている金属製の円筒状キャン４の周面に沿って矢印の向
きに走行する。

この基板１上に蒸着源５によって金属Ｊヤ膜が形成され
る。基板１上に形成された金属源膜は、金属製フリーロ
ーラー６を経て巻ぎ取りロール７に巻き取られる。金属
製フリーローラー６と円筒状キャン４どの間に電源８に
より電圧が印加８れている。電源８は直流電源を表示し
ているが、交流電源でも良い。金属製フリーローラー６
を介して基板１上の金Ｂ薄膜と円筒状キＸ・ン４との間
に電位差を設け、４ｇ板１の金属薄膜の形成されている
部分を円筒状キ１戸ン４の周面にはりつかせる。

円筒状キャン４の周面を被覆ツーる絶縁体について説明
する。この絶縁体被覆はふたつの禎さをもっており、絶
縁体はそれらに適した性質が必要である。ひとつは放電
防止である。基板１の絶縁耐力が低い場合は絶縁耐力を
補い、基板１にピンホールがある場合は導通及び放電を
防ぐという、比較的小面積の範囲での働ぎである。従っ
て、絶縁体被覆の実質的な絶縁耐力が印加電圧よりも高
いことが当然必要である。もうひとつは漏電防止である
。基板１がｙ４電性を有”Ｊ　Ｚ）　８３合、電流が基
板１を通じて円筒状キャン４に流れると、基板１のはり
つきが不充分となる。また、この状態で基板１のはりつ
きを充分にするためには、入電流が必要となり、大変不
都合である。これを防ぐため（・：は、全漏電流を極力
小さくすることが必要であり、かつ、円筒状キャン４の
周面の絶縁体の面抵抗を基板の面抵抗の１００倍あるい
は１０００倍以Ｊ−とできるだけ大きくする必要がある
。

絶縁体被覆は円筒状キャン４の周面を形成するものであ
るから、電気的、機械的性質が熱的に安定なものであり
、かつ平面を平滑に加工可能なものであることが必要で
ある。具体的には、５ｉ０２　。

＾１２０３　、　Ｈｇｏあるいはそれらの混合物等が一
般的であるが、これに限るものではない。円筒状キャン
４の周面の絶縁体被覆の方法としては、溶射あるいは反
応蒸袢による方法がよく知られているが、いかなる方法
でもよい。反応蒸着法によれば、あらかじめ円筒状キャ
ン４の周面を超鏡面仕上げしておけば、緻密で表面性の
良い絶縁体を得ることが可能である。、溶射による場合
は、仕上げの研磨を行えば、使用可能である。適した絶
縁体の厚ざについては、下記の具体実施例で説明りる。

高分子材料より成る基板１が金属薄膜形成にＪブいても
絶、縁体（電気抵抗帯が１０”Ω・ｃｍ以上〉である場
合は、基板１が帯電するので、対策が必要である。供給
ロール２から巻き出される時のはく離帯電、円筒状キャ
ル４の周面やフリーローラー３との接触による帯電、更
に蒸ざで源５からの二次電子等により帯電し、基板１の
走行が不安定になる。この様な場合は、第２図に示すよ
うに、円筒状キャン４の周面１を走行する基板１トに金
属薄膜を形成−する一方、同時に円筒状＝１ヤン１の周
面に除電処理装置９により除電処理を施Ｊ０この除電処
理装置９は、円筒状キャン４の基板１が走行していない
周面部分、づなわら、すてにその上に金属薄膜が形成さ
れている基板１が円筒状キャン４から離れるところから
、金属源膜が未形成である基板１が円筒状キャン４と接
しはシシめるところまでの周面部分に設置しである。除
電処理の範囲は広い程良く、基板１が円筒状キｔ７ン４
の周面と接しはじめる部分あるいは離れはじめる部分に
まで効果が及ぶことが望ましい。除電処理は、金属薄膜
形成に影響がな（］ればいかなる方法でも良い。大気中
でよく用いられる除電ブラシ等は真空中ではほとんど効
果がない。真空中の除電処理としては、気体を導入して
のグロー放電処理が適している。グロー放電の形式とし
ては、直流、交流、高周波、マスクロ波、マグネトロン
型等仲々あるが、これらのずれでも良い。グロー放電を
生じさせるために真空槽内に導入する気体としでは、Ａ
ｒ。

８２　、　Ｃｏ２等が金属薄膜に及ぼｌ影響が小ざいの
で好ましい。気体を導入してグロー放電処理を筋しなが
らＭ召するためには、放電処理部と蒸着部とを分離して
差圧を設ける必要がある３、第３図にひとつの例を示ｔ
。第３図は真２蒸谷装置の厩裕全体構成図で、第２図に
示した構成安木り天真′空恰１０の内部に収納されてい
る４、グロー放電処狸部と蒸着部との間に差圧を設ける
ために、しさり板１１が設けられており、各部の圧力を
別々に制御・１−るために、各々専用の真空ポンプ１２
．＋３が説けらている。ガスを除電％Ｊｆ！ｌ！装置９
１−なわちグ［］−敢電電極近代に導入し、グロー放電
させるわｃ−＋　’ｒある。

次に具体的な実施例について説明する。

［具体実施例１１ この具体実施例は、除電処理としてのグロー放電’３！
ｌｋ３！Ｉ！の効果を示づ−とともに、円筒状キャン４
の周面を被覆する絶縁体の厚さの適性値を示ザものであ
る。第３図に示されるような真空蓋′４装置にて、膜厚
が１０μｍ、２０μｍ、５０μｍの絶縁性ポリイミドフ
ィルム上に膜厚３０００人のＣｏ−Ｃｒ垂直磁化膜を形
成した。円筒状キ↑・ン４の周面には反応蒸着によった
＾１２０３を形成した。絶縁性ポリイミドフィルムは、
３００℃で電気抵抗率は１０１Ω・ＣＩｌ！以上Ｃ以下
、除電処理が必要であった。除電処理を施さなかった場
合は、円筒状キャン４の周面上で基板１にしわが入り、
しかし周面からのはく離が清らかでなく、金属薄膜に傷
が入った。又、金属薄膜と金属製フリーローラー６との
接触が不安定となり、基板１が熱負けした。そこでグロ
ー放雷処理を施した。グロー放電用電源として３．６Ｈ
１ｌｚの１筋周波電源を用いた。グロー放雷を発生させ
るために、グローｈＩｉ電電極の近代にＡｒ＠導入し、
真空度を０．０１Ｔｏｒｒとした。蒸着部の真空度は８
×１０づＴｏｒｒとした。この結果、各膜厚の絶縁性ポ
リイミドフィルムは極めて安定に走行し、長尺にわたっ
て安定にかつしわのない均一なＣｏ−Ｃｒ垂直磁化膜が
得られた。形成したＡｌ１０３の膜厚は、０．５μｒｏ
１１．ｃｚｎ０μＩｌ、３０μｉ、５０μｎ、７０μｎ
、９０μｍ。

１２０μｌ、　１５０　μＩｎ及び１８０μｌで・ある
。Ａｌ１０　。

の膜厚の薄い順に３種の基板上にＣｏ−Ｃｒ垂直磁化膜
を形成していった。ま＜　Ｏ，Ｓμｍの＾１２０３を形
成し、基板１を走行させてＣｏ−Ｃｒ垂直磁化膜を形成
する。その後、基板１を取り除いて再びＡ１２０３を厚
さ　１μｍになるまで形成し、基板１を走行させ、Ｃｏ
−Ｃｒ垂直磁化膜を形成する。この方法で順次行った。

この間、円筒状キレン４の周面温度は２５０℃一定とし
た。得られたＣｏ−Ｃｒ垂直磁化膜の特性の評価から、
Ａｌ１０３の適した膜厚の範囲を求めた。評価したＣｏ
−Ｃｒ垂直磁化膜の特性は、基板１の熱負けに敏感なＣ
軸の膜面に垂直な方向の配向性である。配向性は、通常
用いられるＸ線回折手法であるロッキング曲線の測定か
ら評価した。すなわちｆ００２’）面のロッキング曲線
の半値幅〈以下「Δθ切」と記′？ｌ）が小さい程、Ｃ
軸の配向度が高いわＣプである。基板１が熱負は覆ると
、配向性が悪くなり、Δθ団は２０度以上にもなる。そ
こでこの具体実施例では、Δθ圏を基板１の熱負けの目
安とし、２０１ｉＪス上を熱負けとした。

第４図に各膜厚の基板１及び各電位差におＣブるＣ。

−Ｃｒ垂直磁化膜のＣ軸配向性へ〇５０と絶縁体（＾ｔ
２０３）の厚さとの関係を承り。第４図かられかるよう
に、各膜厚の絶縁性ポリイミドフィルムとし、電位差を
高くしてはりつきを強くしても、Ａｌ１０３の膜厚が１
５０ｆｌｎイ４近でΔθ製が大きくなって′いる。これ
はＡｌ１０３の膜厚が９いために、基板１の１５１だ熱
が効率よく円筒状キャン水体に発散しないために基板１
が熱負けしたものと考えられる。基板１の膜厚が厚い県
会は、基板１白身が蓄熱するために５０匁が大さくなる
ものと考えられる。また、Ａｌ１０３の膜厚が厚くなる
と、Δθ（資）を小凸くづるためには、品い電位差が必
要となることがわかる。以上の結果から、＾１２０３の
厚さが１５０μｍ以下であることが、特性の良いＣｏ−
Ｃｒ垂直磁化膜を得るのに好ましいことがわかる。Ａｌ
１０３の膜厚が０．５μｒａ、　１μｍとＡ９い場合は
、放電することがあったが、印加電斤を数１０Ｖにする
ことで、安定に膜厚１０ＱＯＡ程度のＣｏ−Ｃｒ垂直磁
化膜が得られた。薄くしても充分に高い絶縁耐力を有す
る絶縁被覆がでされば、膜１３０００人程度のＧｏ−Ｃ
ｒ垂直磁化膜を安定に得ることができるのは勿論である
。

し具体実施例２］ 第１図に示されるような貞２蒸着装置にで、膜厚１０μ
ｍの導電性ポリアミドフィルムの１！板１上に膜厚さ２
００ＯＡのバーンロイ膜を形成した。円筒状キャン４の
周面を被覆する絶縁体は、厚さ５０μｍのＡｌ１０３で
反応蒸着によって得た。パーマロイ膜形成時の基板１の
温度は２５ＦＣニ一定とした。この温度でのＡｌ１０３
電気抵抗率は１０１３Ω・ｃｒｎ以上であり、導電性ｉ
ｌζす７ミドフイルムの電気抵抗率は約１０８Ω・ｃｉ
ｎで゛あ一ノた。基板１は帯電なく安定に走行し、パー
マロイ膜と円筒状キｔ・ン４どの間に２００■の電位差
を設けることで、無負けも生じず、パーマロイ膜を・長
尺にわたって安定にかつ均一に形成することができた。

第１図とｒ６１ｇな装置で円筒状キ↑・ン４の周面を絶
縁被覆していない従来の方法では、パーマロイｌｌＱど
円筒状キャン４との抵抗が約０．０２Ωてあり、その間
に有効な電位差を設けることが困難で、基板１が無負す
した。

花明の効果 以上述べたごどく本Ｒ明によれば、基板の絶縁耐力が低
い場合や、基板の電気抵抗率が低い場合、あるいは基板
にピンホールがある場合でも、無負Ｃプのない金属薄膜
を長尺にわたって安定にかつ均一に劃Ｉることがてきる
。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例にＪｊＵる金属薄膜の製造方
法に用いる真空熱着装置の内部の概略構成図、第２図は
本発明の別の実施例にＪ′−３ける金属薄膜の製造方法
に用いる真空蒸着装置の内部の概略構成図、第３図はｌ
ｉｌ貞空Ｍ　ｒｊ装置の概略全体構成図、第４図はＣｏ
−Ｃｒ重面直磁化膜Ｃ軸配向＋！■と、絶縁体の厚さと
の関係の説明図である。 １・・・基板、４・−円節状キ↑・ン、５・・・蒸着源
、８・・・電源、９・・・除電Ｉ２！を狸装置代理人　
　　森　　木　　義　　弘 第７図 １−・蜆臥 ４−円ｙＡｉ尺ｈン ｓ−−一薫、発原 と−１５乗 第２図 、２１５ デー際電処理漉髭 第３図 Ｊ 第４図 Ｃｔｑ） Ｊツーオ喝２イ）辷・ノ零：ｆ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、金属製の円筒状キャンの周面に沿って走行しつつあ
   る高分子材料から成る基板上に、真空蒸着法によって金
   属薄膜を形成するに際して、前記円筒状キャンとして周
   面が絶縁体で被覆されたものを用い、前記基板上に形成
   された前記金属薄膜と前記円筒状キャンとの間に電位差
   を付与する金属薄膜の製造方法。 ２、円筒状キャンの周面に被覆されている絶縁体は、膜
   厚が１５０μｍ以下である特許請求の範囲第１項記載の
   金属薄膜の製造方法。 ３、円筒状キャンの周面で基板の走行していない部分に
   対して除電処理を施す特許請求の範囲第１項または第２
   項記載の金属薄膜の製造方法。 ４、除電処理としてグロー放電処理を用いる特許請求の
   範囲第３項記載の金属薄膜の製造方法。