(57)【要約】【課題】薄層のＤＬＣ膜を均一に、かつ低コストで成膜する。【解決手段】反応管３８に、成膜用ガスを供給するガス供給口３９と、磁場を発生させる磁場印加コイル４６と、放電電極４０、ＤＣ電極４３、及びＲＦ電極４４よりなる放電手段１１０とが設けられてなる構成の成膜源１００を具備し、放電電極１１０、ＤＣ電極４３、ＲＦ電極４４のうちの任意のものを単独で、あるいはこれらを任意に組み合わせて用いることにより、プラズマを発生させるようになされているプラズマＣＶＤ装置を提供する。【選択図】      図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
被処理体にプラズマＣＶＤ法により薄膜を形成するプラズマＣＶＤ装置であって、
反応管に、成膜用ガスを供給するガス供給口と、磁場を発生させる磁場印加コイルと、放電電極、ＤＣ電極、及びＲＦ電極よりなる放電手段とが設けられてなる構成の成膜源を具備し、
上記放電電極、上記ＤＣ電極、上記ＲＦ電極のうちの任意のものを単独で、あるいはこれらを任意に組み合わせて用いることにより、プラズマを発生させるようになされていることを特徴とするプラズマＣＶＤ装置。
【請求項２】
上記ＤＣ電極は上記放電電極に接触するように配設されてなり、
ＤＣ放電方式及び磁場印加方式によりプラズマを発生させるようになされていることを特徴とする請求項１に記載のプラズマＣＶＤ装置。
【請求項３】
上記ＤＣ電極と上記ＲＦ電極とが上記放電電極に非接触状態に配設されてなり、
ＤＣ方式及びＲＦ方式により、プラズマを発生させるようになされていることを特徴とする請求項１に記載のプラズマＣＶＤ装置。
【請求項４】
上記ＤＣ電極と上記ＲＦ電極とが上記放電電極に非接触状態に配設されてなり、
ＤＣ方式、ＲＦ方式、及び磁場印加方式によりプラズマを発生させるようになされていることを特徴とする請求項１に記載のプラズマＣＶＤ装置。
【請求項５】
上記放電電極は、メッシュ状構造を有していることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載のプラズマＣＶＤ装置。
【請求項６】
上記磁場印加コイルは、上記反応管の、上記被処理体対向方向において、上下可動となされていることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか一項に記載のプラズマＣＶＤ装置。
【請求項７】
反応管に、成膜用ガスを供給するガス供給口と、磁場印加コイルと、放電電極、ＤＣ電極、及びＲＦ電極よりなる放電手段とが設けられてなる構成の成膜源を具備し、
上記放電電極、上記ＤＣ電極、上記ＲＦ電極のうちの任意のものを単独で、あるいはこれらを任意に組み合わせて用いることによりプラズマを発生させるようになされているプラズマＣＶＤ装置を用いて、
ＤＣ方式、ＲＦ方式、及び磁場印加方式のうちの、少なくともいずれか、あるいはこれらを任意に組み合わせてプラズマ放電を行うことを特徴とする成膜方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、被処理体上にプラズマＣＶＤ法により薄膜形成を行うプラズマＣＶＤ装置に係る。
【０００２】
【従来の技術】
薄膜形成工程の例として磁気テープ等の磁気記録媒体を製造する工程が挙げられるが、これにおいては、例えばプラスチックフィルムよりなる非磁性支持体上に磁性金属膜を蒸着させ、磁性金属膜上にカーボン膜等よりなる硬質の保護層が形成され、その後最表面にパーフルオロポリエーテル等よりなる潤滑剤層が形成される。
【０００３】
上述したような蒸着テープの作製工程における、特に保護層の成膜工程においては、従来、例えばダイヤモンドライクカーボン膜（以下ＤＬＣ膜と略称する）を形成するプラズマＣＶＤ法が適用されている。
【０００４】
プラズマＣＶＤ法においては、電場や磁場を用いて発生させたプラズマのエネルギーを利用して、原料となる気体の分解や合成等の化学反応を起こさせ、膜を形成する化学的プロセスを利用している。このＣＶＤ法において適用されるプラズマ発生源としては、一般的に、ＤＣ放電やＲＦ放電、またはＤＣ電源とＬＦ周波数もしくはＤＣとＲＦ周波数を重畳させて放電させる方式が知られている。
【０００５】
このような従来のプラズマＣＶＤ法の一例として、ＤＣ放電方式によって磁気テープ状の磁気記録媒体の保護層を形成する工程について、プラズマＣＶＤ装置の概略構成断面図である図６を参照して説明する。
なお、この例においては、図７に示すように非磁性支持体１上の一の主面上に磁性層２、保護層３が形成されてなり、他の主面上にバック層５が形成されてなり、最外層に潤滑剤層４を有する構成の磁気テープを作製する際において、磁気テープの保護層としてＤＬＣ膜を形成する工程について説明するものとする。
【０００６】
図６に示す被処理体１１は、図７に示す非磁性支持体１上に磁性層２が成膜された状態のものである。被処理体１１は、真空排気手段１２によって所定の減圧雰囲気に排気された真空層１３の中で、ガイドロール１４に支持されながら巻き出しロール１５から送出され、対向電極であるとともに定速で回転可能な冷却機構を具備したキャンロール１６により巻回支持され、回転駆動されつつ走行しながら巻き取りロール１７に収納される。
【０００７】
一方、キャンロール１６に対向するように設けられた反応管１９においては、ガス導入管２０から炭化水素系の原料ガスが供給され、反応管１９内に設置されたＤＣ電源２２に接続されてなる電極２１を介して例えば５０Ｖ〜２０００ＶのＤＣ電界にてプラズマ化し、分解、結合等の化学反応をして、キャンロール１６周面を走行する被処理体１１の表面にカーボン膜等が成膜される。
【０００８】
ところで上述したようなプラズマＣＶＤ装置１０においては、非磁性支持体１上に形成されている磁性層２の膜厚（容積）により、ＤＣ電源２２から印加する放電電圧値が決定されていた。
すなわち磁性層２を電極として使用しプラズマ放電をしているため、ＤＣ電源２２にて電極２１に電圧を印加すると、電極２１と被処理体１１の磁性層２に電位差が生じ放電電流が発生するようになされている。そのため、磁性層２の膜厚が厚ければ、より大きな放電電流を流すことができ、逆に磁性層２が薄ければ電流を流す容積が減ることとなるので、磁性層２の膜厚に応じて放電電圧の電力が制限されることになる。
【０００９】
一方、磁気テープにおいては、記録容量の向上、高密度記録化、及び収納装置の小型化への要望が高まってきており、小型化しつつ高容量化を実現するためには、磁気テープそのものを薄層化する手段が考えられるが、これに応じて磁性層２も薄層化する必要が生じる。
【００１０】
上述したことから磁性層２を薄層化すると、ＤＣ電源２２により印加する放電電圧の出力が抑制されてしまう。これに対応するためには、ＤＬＣ膜等の保護層３成膜工程において成膜速度を落として保護層３の膜厚を制御することが必要になり、これによって著しく生産性が低下してしまうという問題が生じた。
【００１１】
従来においては、二つの直流電極を具備するプラズマＣＶＤ装置についての提案がなされているが（例えば、特許文献１参照。）、これにおいてもやはり磁性層の膜厚によって電圧の出力が抑制されてしまうので、今後さらなる高記録密度化が進むに従い磁性層が薄層化していくことに鑑みても、未だ充分な成膜速度の向上が実現されていないのが現状である。
【００１２】
【特許文献１】
特開平１０−２３７６６０号公報
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】
そこで本発明においては、磁性層２の膜厚、すなわち磁性層に流せる放電電流に左右されることなく、ＤＬＣ膜等の保護層３を効率良く成膜することのできるプラズマＣＶＤ装置及びこれを用いた成膜方法を提供することとした。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
本発明のプラズマＣＶＤ装置は、被処理体にプラズマＣＶＤ法により薄膜を形成するものであり、反応管に、成膜用ガスを供給するガス供給口と、磁場印加コイルと、放電電極、ＤＣ電極、及びＲＦ電極よりなる放電手段とが設けられてなる構成の成膜源を具備し、放電電極、ＤＣ電極、及びＲＦ電極のうちの任意のものを単独で、あるいはこれらを任意に組み合わせて用いることにより、プラズマを発生させるようになされているものとする。
【００１５】
本発明の成膜方法は、反応管に、成膜用ガスを供給するガス供給口と、磁場印加コイルと、放電電極、ＤＣ電極、及びＲＦ電極よりなる放電手段とが設けられてなる構成の成膜源を具備し、放電電極、ＤＣ電極、及びＲＦ電極のうちの任意のものを単独で、あるいはこれらを任意に組み合わせてプラズマ発生するようになされているプラズマＣＶＤ装置を用い、放電電極、ＤＣ電極、及びＲＦ電極の任意の組み合わせを選定することによってプラズマ放電を行い、成膜を行うものとする。
【００１６】
本発明によれば、被処理体に流すことのできる放電電流に左右されることなく、効率良く成膜が行うことができ、成膜速度の向上、及び生産性の向上が図られる。
【００１７】
また、本発明によれば、被処理体の磁性層の膜厚が薄い場合においても、ＤＣ電源の電圧を上げることなく磁場印可放電方式、ＲＦ重畳放電方式と組み合わせの放電方式にて高速にＤＬＣ膜等の保護層成膜を行うことができる。
【００１８】
また、ＤＣ電源の電圧を固定し、被処理体の磁性層へ直接放電電流の負荷がかからない磁場印可方式やＲＦ重畳方式、及びそれらの組み合わせの放電方式にてプラズマ放電を行うことにより、異常放電（アーク等）を防止することができ、生産性の向上を図ることができる。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明のプラズマＣＶＤ装置及びこれを用いた成膜方法について、図を参照して説明するが本発明は以下の例に限定されるものではない。
【００２０】
先ず、本発明における成膜対象の一例として磁気記録媒体が挙げられるが、磁気記録媒体は、図７に示すように、長尺状の非磁性支持体１上に強磁性金属薄膜よりなる磁性層２、及びカーボン膜よりなる保護層３が形成されてなり、磁性層２の形成面側とは反対側の主面にバック層５が形成され、磁性層側の最表面に潤滑剤層４が形成された構成を有しているものとする。
本発明は、磁気記録媒体の保護層３であるＤＬＣ膜の成膜工程における効率化を図ることを目的とするものであり、作製される磁気記録媒体の各層の構成材料は、従来公知の材料をいずれも適用することができ、特に限定されるものではない。
【００２１】
図１に本発明のプラズマＣＶＤ装置３０の概略構成図を示し、図２にプラズマＣＶＤ装置３０を構成する成膜源１００の概略斜視図を示す。以下図１及び図２を参照して説明する。
プラズマＣＶＤ装置３０においては、排気手段３２によって排気されて略真空状態となされた真空室３３内に、巻き出しロール３４と、巻き取りロール３５とが設けられ、これらの間に被処理体３１が順次走行するようになされている。これら巻き出しロール３４から巻き取りロール３５に向かって被処理体３１が走行する途中には、円筒状の回転可能な対向電極用キャン３６が設けられている。
【００２２】
被処理体３１は、巻き出しロール３４から順次送り出され、対向電極用キャン３６の周面を通過し、巻き取りロール３５に巻き取られるようになされている。なお、巻き出しロール３４と対向電極用キャン３６との間、及び対向電極用キャン３６と巻き取りロール３５との間には、それぞれガイドロール３７が配置され、被処理体３１に所定のテンションをかけ、円滑に走行するようになされている。
【００２３】
対向電極用キャン３６の周面に走行する被処理体３１に対向するようにして図２に示す成膜源１００が設けられており、この成膜源１００は、例えばパイレックス（登録商標）ガラス、プラスチック等よりなる反応管３８に、成膜用ガスを供給するガス供給口３９と、磁場印加コイル４６と、放電電極４０、ＤＣ電極４３、及びＲＦ電極４４よりなる放電手段１１０とが設けられてなる構成を有している。
【００２４】
放電電極４０は、例えば成膜ガスが容易に通過可能で、かつ電界を均一に掛けられ、柔軟性に富んだ平板金網状の金属メッシュが導電体ブロック６２にはめ込まれてなる構成を有するものとし、導電性材料である銅や金等によって形成されているものとする。
【００２５】
また、導電体ブロック６１の一主面には、例えばポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）よりなる絶縁体ブロック６１が配設されてなり、この絶縁体ブロック６１を貫通してＤＣ電極４３及びＲＦ電極４４が設けられている。
【００２６】
図３に、放電電極４０、ＲＦ電極４４、及びＤＣ電極４３の配置状態を示す模式的概略図を示す。
図３に示すように、ＤＣ電極４３は、絶縁体ブロック６１を貫通し、放電電極４０に対して接触あるいは非接触状態のいずれも選択できるようになされており、図１に示すように外部に設けられ、ＤＣ電源供給用端子５１に接続されてなるＤＣ電源４１により、放電電極４０に対して電力供給を行うようになされている。
なお、ＤＣ電源４１と放電電極４０との間には、ＲＦカットフィルター４５が設けられており、ＤＣ電源４１へのＲＦの流れ込みが回避されるようになされている。
【００２７】
ＲＦ電極４４は、図３に示すように、絶縁体ブロック６１を貫通し、かつ連通するパイプ状構造を有しており、放電電極４０に対して非接触状態に設けられている。また、ＲＦ電極４４のパイプ内には、所定の冷媒が矢印Ａ方向からＢ方向に流れるようになされ、ＲＦ電力供給による熱負荷の低減化が図られている。ＲＦ電極４４は、図１に示すように外部に設けられたＲＦ電源４２により電力供給がなされ、例えば１ｋＷ程度のＲＦ供給が実現できる。
【００２８】
磁場印加コイル４６は、図１に示すように、外部に設けられた磁場印加電源４７に接続されてなり、磁場発生のために必要な電力供給を受けるようになされている。
【００２９】
図４に成膜源１００の概略側面図を示す。
図４に示すように、磁場印加コイル４６は、磁場印加コイルブラケット４８上に設置されてなり、磁場印加コイルブラケット４８は、磁場印加コイル移動ハンドル４９を備える移動手段５０と接続されてなり、磁場印加コイル移動ハンドル４９を操作することによって、磁場印加コイル４６を反応管３８の上下方向可動となされ、所望の位置に設置することができるようになされている。
【００３０】
図１〜図４に示して説明した本発明のプラズマＣＶＤ装置３０を用いて、被処理体３１にＤＬＣ膜を成膜する工程の一例について説明する。
反応管３８にガス供給口３９から所定の成膜用ガス例えば炭化水素ガスを導入し、反応管３８に配設されたＤＣ電極４３にＤＣ電源４１から所定の電圧、例えば５０Ｖ〜２０００Ｖを印加し、ＤＣ電界にてプラズマ放電を行う。
同時に磁場印加コイル４６に磁場印加電源４７から例えば１０Ａ〜１００Ａの電流を流し、反応管３８を取り囲むように磁場を発生させ、プラズマ密度を上げプラズマ放電の補助、すなわちプラズマ活性化を行う。
【００３１】
上述のように磁場を発生させるために磁場印加コイル４６に流す電流は、被処理体３１の磁性層２を電極として使用しないものである。よってプラズマＣＶＤ装置３０においては、磁性層２に流す放電電流に影響されることなく、プラズマの制御が可能となるので、成膜速度の向上を図ることができる。
【００３２】
さらに、反応管３８に配設されたＲＦ電極４４にＲＦ電源４２から所定のＲＦ電力、例えば１００Ｗ〜３０００ＷのＲＦ電力を供給し、ＲＦ電極４４から放電電極４０に対して非接触状態にて電力供給を行う。
【００３３】
上述のようなＲＦ電力の供給は、被処理体３１の磁性層２を電極として使用しないものである。よって磁性層２の膜厚には影響されることなく、より高い電力を供給することによって、成膜速度の向上を図ることができる。
【００３４】
本発明のプラズマＣＶＤ装置３０においては、ＤＣ電源４１、磁場印加電源４７、ＲＦ電源４２は、全て同時に稼動させることも可能であり、これらの電源を単独で、あるいは任意の電源を組み合わせて稼動させてプラズマ放電を行うようにしてもよい。
【００３５】
【実施例】
下記においては、プラスチックフィルム上に磁性層を形成した蒸着テープ上にＤＬＣ膜を形成する場合に、ＤＣ放電方式、ＲＦ放電方式、磁場印加放電方式、ＤＣ＋ＲＦ重畳放電方式、ＤＣ＋ＲＦ＋磁場印加放電方式の５種類の放電方式を行ったそれぞれのサンプルについて、供給ガス、ガス流量、及びガス圧力は同じ条件として成膜を行ったときの成膜速度の検証を行った。
【００３６】
〔サンプル１〕
図１に示すプラズマＣＶＤ装置３０において、ＤＣ電極４３を放電電極４０に接触させ、ＤＣ電源４１のみを稼動させてＤＣ放電方式により電圧１２００Ｖを印加しＤＬＣ膜の形成を行った。
膜厚１０ｎｍのＤＬＣ膜を形成するためには、成膜速度は、テープ長尺方向で４ｍ／ｍｉｎとすることが必要であった。
【００３７】
〔サンプル２〕
図１に示すプラズマＣＶＤ装置３０において、ＲＦ電源４２のみを稼動させてＲＦ放電方式によりＲＦ電力２０００Ｗ（ＲＦ周波数１３．５６ＭＨｚ）として電力供給を行いＤＬＣ膜の形成を行った。
サンプル１の成膜時間と同一の時間で膜厚１５ｎｍのＤＬＣ膜が得られたことから、膜厚１０ｎｍのＤＬＣ膜を形成するための成膜速度は、上記ＤＣ放電方式の１．５倍の６．０ｍ／ｍｉｎとなることがわかった。
【００３８】
〔サンプル３〕
図１に示すプラズマＣＶＤ装置３０において、ＤＣ電極４３を放電電極４０に、電気的に接触させ、ＤＣ電源４１を稼動させてＤＣ放電方式により電圧１２００Ｖを印加した。また、同時に磁場印加電源４７を稼動させて磁場印加電流５０Ａを供給しＤＬＣ膜の形成を行った。
サンプル１と同一の時間で、膜厚１６ｎｍのＤＬＣ膜が得られたことから、成膜速度はＤＣ放電方式の１．６倍の６．４ｍ／ｍｉｎの成膜速度となることがわかった。
【００３９】
〔サンプル４〕
図１に示すプラズマＣＶＤ装置３０において、ＤＣ電極４３を放電電極４０に対して非接触状態し、ＤＣ放電方式＋ＲＦ放電方式の重畳放電方式において成膜を行った。
ＤＣ放電方式において電圧１２００Ｖを印加し、ＤＣ電圧にＲＦ電力１０００Ｗ（ＲＦ周波数１３．５６ＭＨｚ）を重畳した。
サンプル１と同一の時間で、膜厚１８ｎｍのＤＬＣ膜が得られたことから、成膜速度はＤＣ放電方式の１．８倍、７．２ｍ／ｍｉｎとなることがわかった。
【００４０】
〔サンプル５〕
図１に示すプラズマＣＶＤ装置３０において、ＤＣ電極４３を放電電極４０に対して非接触状態とし、ＤＣ放電方式＋ＲＦ放電方式＋磁場印加放電方式の重畳放電方式にて成膜を行った。
ＤＣ電圧１２００Ｖ、ＲＦ電力５００Ｗ（ＲＦ周波数１３．５６ＭＨｚ）、磁場印加電流３０Ａの組み合わせによりＤＬＣ膜の成膜を行ったところ、サンプル１と同一の時間で、膜厚２０ｎｍが得られたことから、成膜速度はＤＣ放電方式の２倍、８ｍ／ｍｉｎとなることがわかった。
【００４１】
下記表１に、上記サンプル１〜５の成膜条件及び成膜速度測定結果を示し、図５に、上記サンプル１〜５の成膜速度を放電方式別に比較したグラフを示す。
なお、各サンプルの測定においては、ラマン分光計を使用し、測定結果より膜厚に関係する指標値のＤ＋Ｇ値のみ抽出した。
【００４２】
【表１】
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【００４３】
表１及び図５から明らかなように、従来適用されていたＤＣ放電方式のみによりＤＬＣ膜の形成を行っていた場合と比較すると、本発明のプラズマＣＶＤ装置を用いてＤＣ放電方式、ＲＦ放電方式、及び磁場印加放電方式を任意に選定し、あるいは組み合わせて適用することによって、磁性層を薄層とさせた場合においても効率良くＤＬＣ膜の形成を行うことができた。
【００４４】
また、放電方式を組み合わせたＤＣ＋ＲＦ重畳放電方式、ＤＣ＋ＲＦ＋磁場印加放電方式においては、成膜速度を飛躍的に向上させることができ、複数の放電方式にてＤＬＣ膜等を薄膜形成する方法が確立され、成膜工程の効率の向上を図ることができた。
【００４５】
【発明の効果】
本発明のプラズマＣＶＤ装置によれば、ＤＣ放電方式、ＲＦ放電方式、磁場印加放電方式のうち、任意の放電方式を選定し、あるいはこれらを任意に組み合わせて成膜を行うことができ、磁性層を極めて薄層にした場合においても、極めて効率良くＤＬＣ膜等の成膜を行うことができ、磁気テープ等の生産性が格段に向上された。
【００４６】
また、ＤＣ電源の電圧を上げることなく磁場印可放電方式、ＲＦ重畳放電方式及びそれらの組み合わせの放電方式により高速にＤＬＣ膜の成膜を行うことができた。
【００４７】
また、ＤＣ電源の電圧を固定し、被処理体の磁性層へ直接放電電流の負荷がかからない磁場印可方式やＲＦ重畳方式及びそれらの組み合わせの放電方式にてプラズマ放電を行うことにより、異常放電（アーク等）を防止することができ、生産性向上が実現できた。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のプラズマＣＶＤ装置の概略構成図を示す。
【図２】本発明のプラズマＣＶＤ装置を構成する成膜源の概略斜視図を示す。
【図３】本発明のプラズマＣＶＤ装置を構成する成膜源の模式的概略平面図を示す。
【図４】本発明のプラズマＣＶＤ装置を構成する成膜源の概略側面図を示す。
【図５】放電方式別の成膜テスト結果を示す。
【図６】磁気記録媒体の概略断面図を示す。
【図７】従来のプラズマＣＶＤ装置の一例の概略構成図を示す。
【符号の説明】
１……非磁性支持体、２……磁性層、３……保護層、４……バック層、５……潤滑剤層、１０……プラズマＣＶＤ装置、１１……被処理体、１２……真空排気手段、１３……真空室、１４……ガイドロール、１５……巻き出しロール、１６……キャンロール、１７……巻き取りロール、１９……反応管、２０……ガス導入管、２１……電極、２２……ＤＣ電源、３０……プラズマＣＶＤ装置、３１……被処理体、３２……排気手段、３３……真空室、３４……巻き出しロール、３５……巻き取りロール、３６……対向電極用キャン、３８……反応管、３９……ガス供給口、４０……放電電極、４１……ＤＣ電源、４２……ＲＦ電源、４３……ＤＣ電極、４４……ＲＦ電極、４５……ＲＦカットフィルター、４６……磁場印加コイル、４７……磁場印加電源、４９……磁場印加コイル移動ハンドル、５１……ＤＣ電源供給用端子、６１……絶縁体ブロック、６２……導電体ブロック、１００……成膜源、１１０……電力供給手段
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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