JPH11140644A - 薄膜製造装置及び製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 真空槽内で強磁性金属薄膜が形成される非磁
性支持体を搬送するエンドレスベルトの高耐久化と、高
速製膜が可能な薄膜製造装置を提供すること。 【解決手段】 真空槽内で強磁性金属薄膜が形成される
非磁性支持体を搬送するエンドレスベルトにおいて、非
磁性支持体が搬送される面の反対の面と温度調整ローラ
の表面粗さを規定し、動摩擦係数を制御することにより
エンドレスベルトの安定走行を確保し、エンドレスベル
トの耐久性を向上させると共に、高速製膜を可能に出
来、生産性の高い薄膜製造装置を実現できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、テープ、ディスク
等の記録媒体や包装、装飾用の薄膜形成材料を制作する
のに必要な真空蒸着、イオンプレーティング等の薄膜製
造装置及び製造方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年の磁気記録分野においては、高記録
密度化、小型化とともに省資源、低コスト化などの時代
要請があり薄膜磁性層を持つ高密度磁気記録媒体の応用
範囲が広がっている。現在、高密度磁気記録媒体の製法
の一つとして、円筒冷却キャンにポリエステルフィルム
やポリアミド、ポリイミドフィルム等の非磁性支持体を
沿わせて酸素ガスを供給する方法がある。

【０００３】しかし、この方式では、蒸発した磁性材料
のごく一部しか非磁性支持体上に付着させることができ
ず、省資源、高生産性の観点から蒸発物の付着効率を改
善する方法として、非磁性支持体を円筒冷却キャンでな
くエンドレスベルト状の回転支持体により搬送する方式
が試みられてきた。

【０００４】以下に従来の薄膜形成装置について説明す
る。図１は薄膜形成装置の構成を示し、特開平６−１４
５９８２号公報、特開平６−２３１４５７号公報に開示
されている。

【０００５】図１において、１はポリエステル等の非磁
性支持体、１２、１３は一定の温度に制御された冷却ロ
ーラ、１１はエンドレスベルト、５は耐火容器、６は金
属磁性材料、８は蒸気流、７は加速電子ビーム、９は入
射角制限マスクである。

【０００６】以上のように構成された薄膜形成装置につ
いて、以下その動作について説明する。まず、加速され
た電子ビーム７により金属磁性材料６を加熱し蒸気流８
を生じせしめる。この蒸気流は磁気テープの製造時によ
く用いられる非磁性支持体１への入射角度を限定するマ
スク９により一部さえぎられ移動する非磁性支持体１に
付着する。非磁性支持体１は金属磁性材料６の輻射熱及
び蒸気流８の持つ熱によって耐熱温度以上に温度上昇し
ないようにエンドレスベルト１１に沿わせることにより
冷却し、更に、エンドレスベルトを冷却ローラ１２、１
３に密着させることにより冷却させる。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の構成では、製膜効率を向上させるためエンドレスベ
ルトを高速走行させる必要があり、また、このエンドレ
スベルトが不安定な走行を行うと冷却ローラによる冷却
効率が低下して、蒸着時の輻射熱及び蒸気流の持つ熱に
よってベルト表面の温度が上昇し、エンドレスベルトが
高温となって劣下変形するため、このエンドレスベルト
の耐久性が問題となっていた。加えて、同じ理由から非
磁性支持体が熱負けしてしまう問題が発生する。

【０００８】本発明は、上記従来の薄膜製造装置が有す
る課題を解決しようとするもので、高付着効率を実現す
るために高速走行するエンドレスベルトの高耐久化及
び、このときエンドレスベルトにより搬送される非磁性
支持体の熱負け防止を目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】この課題を解決するため
に、本発明の薄膜形成装置は、真空槽内で強磁性金属薄
膜が形成される非磁性支持体を搬送するエンドレスベル
トの裏面（非磁性支持体が搬送される面と逆の面）と温
度調整ローラの表面粗さを確立し、摩擦係数を制御する
ことにより、エンドレスベルトが安定した走行を示すも
のである。

【００１０】本発明に係る薄膜形成装置のエンドレスベ
ルトは安定した走行を行うため、蒸着時の輻射熱及び蒸
気流の持つ熱によるベルト表面の温度上昇が抑えられ、
高い耐久性を示す。なおかつ、その安定した走行から、
エンドレスベルトにより搬送される非磁性支持体の熱負
けが抑制される。

【００１１】本発明に適用される薄膜形成装置により製
造される磁気記録媒体としては、非磁性支持体上に強磁
性金属薄膜が磁性層として形成される、いわゆる金属磁
性薄膜型の磁気記録媒体が挙げられる。

【００１２】上記強磁性金属薄膜を構成する強磁性金属
材料としては、一般的に使用されているものであればい
ずれでも良い。例示すれば、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ等の強磁
性金属、Ｆｅ−Ｃｏ、Ｃｏ−Ｎｉ、Ｆｅ−Ｃｏ−Ｎｉ、
Ｆｅ−Ｃｕ、Ｃｏ−Ｃｕ、Ｃｂ−Ａｕ、Ｃｏ−Ｐｔ、Ｍ
ｎ−Ｂｉ、Ｍｎ−Ａｌ、Ｆｅ−Ｃｒ、Ｃｏ−Ｃｒ、Ｎｉ
−Ｃｒ、Ｆｅ−Ｃｏ−Ｃｒ、Ｃｏ−Ｎｉ−Ｃｒ、Ｆｅ−
Ｃｏ−Ｎｉ−Ｃｒ等の強磁性合金が挙げられる。これら
の単層膜であってもよいし多層膜であっても良い。金属
磁性薄膜形成の手段としては、真空中で強磁性材料を加
熱蒸発させ非磁性支持体上に沈着させる真空蒸着法や、
強磁性金属材料を放電中で行うイオンプレーティング法
など、いわゆるＰＶＤ技術によれば良い。なかでも磁気
テープの製造方法として用いられ、蒸着効率や熱負荷が
問題となるＣｏ系金属およびＦｅ系金属の斜方蒸着に適
している。

【００１３】上記非磁性支持体としては、通常磁気記録
媒体の基盤として使用されるものであればいずれでも良
い。たとえばポリエチレンテレフタレート、ポレエチレ
ン−２、６−ナフタレート等のポリエステル樹脂や芳香
族ポリアミドフィルム、ポリイミド樹脂フィルム等が挙
げられる。

【００１４】本発明において製造された磁気記録媒体
は、必要に応じて、上記非磁性支持体上に下塗り層を形
成する工程やバックコート層、フロントコート層等を形
成する工程が加えられても良い。この場合、下塗り層、
バックコート層、フロントコート層等の製膜条件は、通
常この種の磁気記録媒体に適用されるものであれば、特
に限定しない。

【００１５】

【発明の実施の形態】以下本発明の実施の形態につい
て、図面を参照しながら説明する。

【００１６】（実施の形態１）図１は薄膜形成装置の構
造を示すものである。図１示すように、排気口２から排
気されて内部が真空状態となさてた真空室１５内に、図
中の反時計回り方向に定速回転する送り出しロール３
と、巻き取りロール４とが設けられ、これら送り出しロ
ール３から巻き取りロール４に非磁性支持体１が走行す
るように構成されている。

【００１７】これら送り出しロール３から巻き取りロー
ル４側に非磁性支持体１が走行する間には、時計回り方
向に回転するエンドレスベルト１１が設けられている。
このエンドレスベルトとしてはステンレス、チタン、モ
リブデン、銅−チタン等の金属が挙げられるが、これら
に限定されるものではなく、その厚みは０．１〜１．０
ｍｍが好ましい。

【００１８】例えば、その厚みが０．１ｍｍ以下の場
合、蒸着時の輻射熱及び蒸気流の持つ熱によってベルト
表面の温度が上昇し、エンドレスベルトが高温となって
劣下変形するため、このエンドレスベルトの耐久時間が
短くなる。逆にその厚みが１．０ｍｍ以上の場合、温度
調整ローラ１２，１３によるエンドレスベルトの冷却効
率が低下し、ベルト上を走行する非磁性支持体が熱負け
をするため、高速蒸着が不可能となる。１２、１３は温
度調整ローラで、上記エンドレスベルト１１、非磁性支
持体１の温度上昇による変形等を抑制し得るようになさ
れている。その数は２個に限定されるものではない。

【００１９】そして特に、本発明の薄膜形成装置におい
ては、エンドレスベルト１１の裏面（非磁性支持体１が
走行する面と反対の面）の表面粗さが０．１ｓ〜２．０
ｓであり、エンドレスベルト１１を冷却する温度調整ロ
ーラ１２、１３の表面粗さが０．１ｓ〜２．０ｓである
ことを特徴とする。

【００２０】１４はテンションローラであり、所定のテ
ンションをかけることにより上記エンドレスベルト１
１、非磁性支持体１が円滑に走行するようになされてい
る。

【００２１】また、上記真空室１５内には、上記エンド
レスベルト１１の下方に耐火容器５が設けられ、この耐
火容器５にＣｏ−Ｎｉ系合金からなる金属磁性材料６が
充填されている。

【００２２】上記エンドレスベルト１１と耐火容器５と
の間にあって該エンドレスベルト１１の近傍には、入射
角制限マスク９が設けられている。この入射角制限マス
ク９は、蒸発せしめられた金属蒸気流８の入射角度を制
限するもので、上記エンドレスベルト１１の外周表面を
走行する非磁性支持体１の所定領域を覆う形で構成さ
れ、この入射角制限マスク９により上記蒸発せしめられ
た金属磁性材料６が上記非磁性支持体１に対して所定の
角度範囲で斜めにされるようになっている。尚、製膜の
際の最低入射角は、この入射角制限マスク９の位置によ
って決まる。このように金属蒸気流８は、入射角制限マ
スク９を配置することにより任意に蒸着入射角を設定で
き、ここでは最低入射角を４５゜とした。

【００２３】さらに、このような蒸着に際し、上記真空
室１５の側壁部を貫通して酸素ガス導入口１０を介して
非磁性支持体１の表面に酸素ガスが供給され、磁気特
性、耐久性及び耐候性の向上が図られている。

【００２４】以下更に本実施例の効果について明確にす
るために具体的に磁気記録媒体を試作し、従来装置で得
られたものと比較を行った結果について述べる。

【００２５】本薄膜形成装置により製造される磁気記録
媒体は、非磁性支持体１上に強磁性金属或いはその合金
の薄膜からなる磁性層が形成されるとともに、この磁性
層と反対側の面にバックコート層が形成される磁気記録
媒体である。

【００２６】すなわち、厚み６μｍ、幅１５０ｍｍ、長
さ２０００ｍのポリエチレンテレフタレートフィルムを
周長２．５ｍ、幅長２００ｍｍ、厚み０．２５ｍｍのス
テンレス製エンドレスベルト１１上に搬送させ、この非
磁性支持体１上にＣｏ８０Ｎｉ２０からなる厚さ０．２
μｍの磁性層を形成した。

【００２７】このとき直径４０ｃｍの温度調整ローラ１
２、直径２０ｃｍの温度調整ローラ１３の温度をそれぞ
れ−２０℃に調整した。入射角度は９０゜から４５゜
で、最小入射角を規制するマスク９の内側から酸素ガス
を導入して製膜した。

【００２８】また本実施の形態では、エンドレスベルト
１１の裏面の表面粗さを０．１ｓ，０．５ｓ，２．０ｓ
とし、温度調整ローラ１２、１３の表面粗さを０．５ｓ
とした。

【００２９】なお、磁性層の上にメタンを原料として炭
素膜を形成するプラズマＣＶＤ法で硬質炭素膜を１０ｎ
ｍ配した。炭素膜の上に更に潤滑剤としてパーフルオロ
ポリエーテルを４ｎｍ溶液塗布法で配した。また、バッ
クコート層の製造は磁性層の形成面とは反対の面に０．
４５μｍの厚みで形成し８ｍｍ幅の磁気テープを試作し
た。

【００３０】比較例として、エンドレスベルト裏面の表
面粗さが０．０３ｓ、０．０５ｓ、５．０ｓであること
以外は、上記薄膜形成装置と同様の条件で磁気テープを
試作した。

【００３１】図２に、本実施の形態による磁性薄膜製造
装置によって磁気テープを試作し続けた場合のエンドレ
スベルトの耐久時間と、このエンドレスベルトを使用す
る場合に可能な限界走行速度を測定し、比較例と併せて
示す。ここで、塗りつぶした黒丸はエンドレスベルトの
耐久時間を示し、白抜きの丸印が蒸着限界走行速度を示
す。

【００３２】この測定結果から、エンドレスベルトの裏
面の表面粗さが０．１ｓ以上２ｓ以下の本実施の形態に
よるエンドレスベルトは１０００時間以上の耐久性を示
し、５０ｍ／ｍｉｎ以上の速度で製膜が可能であること
がわかる。

【００３３】これに対し、エンドレスベルトの裏面の表
面粗さが０．１ｓ未満又は２ｓよりも大きい比較例で
は、１０００時間以上の耐久性を示す領域では蒸着限界
走行速度が５０ｍ／ｍｉｎ未満であり、５０ｍ／ｍｉｎ
以上の速度で製膜が可能な領域では耐久時間が１０００
時間未満であることがわかる。

【００３４】つまり、本実施の形態によるエンドレスベ
ルトは、より安定した走行を行うため、生産性の点から
希望される１０００時間以上の耐久性を示し、かつ、冷
却ローラによるエンドレスベルトの冷却効率が向上する
ため、非磁性支持体の熱負けが抑えられることから、５
０ｍ／ｍｉｎ以上の速度で製膜が可能となった。

【００３５】（実施の形態２）実施の形態２では、エン
ドレスベルト１１の裏面の表面粗さを０．５ｓとし、温
度調整ローラ１２、１３の表面粗さを１．０ｓ、０．５
ｓ、２．０ｓとしたこと以外は、上記実施の形態１と同
様の条件で磁気テープを試作した。

【００３６】比較例として、温度調整ローラ１２、１３
の表面粗さが０．０３ｓ、０．０５ｓ，５．０ｓである
こと以外は、上記実施の形態１と同様の条件で磁気テー
プを試作した。

【００３７】図３に図２と同様、実施の形態２による磁
性薄膜製造装置によって磁気テープを試作し続けた場合
のエンドレスベルトの耐久時間と、このエンドレスベル
トを使用する場合に可能な限界走行速度を測定し、比較
例と併せて示す。

【００３８】この場合も、本実施の形態によるエンドレ
スベルトは比較例と比べ、より安定した走行を行う為、
このエンドレスベルトは１０００時間以上の耐久性を示
し、かつ、５０ｍ／ｍｉｎ以上の速度で製膜が可能とな
った。

【００３９】

【発明の効果】以上のように本発明による薄膜製造装置
は、真空槽内で強磁性金属薄膜が形成される非磁性支持
体を搬送するエンドレスベルトの裏面（非磁性支持体が
搬送される面と逆の面）と温度調整ローラの表面粗さを
最適化することにより、ベルトが安定した走行を示し、
エンドレスベルトの高耐久化と薄膜形成の高速化を実現
できるものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明における真空蒸着装置の構成図

【図２】エンドレスベルト裏面表面粗さの耐久時間／限
界走行速度への影響を示す図

【図３】エンドレスベルト耐久時間／限界走行速度の温
度調整ローラ表面粗さへの依存性を示す図

【符号の説明】

１ 非磁性支持体 ２ 排気口 ３ 巻き出しロール ４ 巻き取りロール ５ 耐火容器 ６ 金属磁性材料 ７ 金属蒸気流 ８ 入射角制限マスク ９ 電子ビーム １０ 酸素ガス導入口 １１ エンドレスベルト １２ 温度調整ローラ １３ 温度調整ローラ １４ テンションローラ １５ 真空槽

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】真空槽内で、薄膜が形成される非磁性支持
   体を搬送するためにエンドレスベルトを使用した薄膜製
   造装置において、非磁性支持体が搬送される面と反対の
   面の表面粗さが０．１ｓ〜２．０ｓの範囲をを満たすこ
   とを特徴とするエンドレスベルトを有した薄膜製造装
   置。
2. 【請求項２】真空槽内で、薄膜が形成される非磁性支持
   体を搬送するためにエンドレスベルトを使用した薄膜製
   造装置において、このエンドレスベルトを冷却するため
   の温度調整ローラの表面粗さが０．１ｓ〜２．０ｓの範
   囲を満たすことを特徴とする薄膜製造装置。
3. 【請求項３】真空槽内で、薄膜が形成される非磁性支持
   体を搬送するためにエンドレスベルト状の回転支持体を
   使用した薄膜製造装置において、この回転支持体の厚み
   が０．１〜１．０ｍｍの範囲を満たすことを特徴とする
   薄膜製造装置。
4. 【請求項４】請求項１記載の装置を用いることを特徴と
   する薄膜の製造方法。
5. 【請求項５】Ｃｏ系金属およびＦｅ系金属を請求項１記
   載の装置を用いて製膜することを特徴とする薄膜の製造
   方法。
6. 【請求項６】Ｃｏ系金属およびＦｅ系金属を斜方蒸着に
   て請求項１記載の装置を用いて製膜することを特徴とす
   る薄膜の製造方法。