(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
真空チャンバ内で搬送軸と巻取軸との間に配置され、表面に沿って厚さ０．３ｍｍ以下の処理すべきフィルム基板の走行する少なくとも一つのメインローラーを有し、各メインローラーの周囲表面に対向して複数のカソード組立体を間隔をおいて設け、各カソード組立体が異なる材質のターゲット及び外部へのスパッタリングのプラズマ干渉を防止するように構成した防着板を備え、各メインローラーを冷媒により冷却してフィルム基板を低温成膜するように構成し、またそれぞれのカソード組立体で画定された成膜区域で成膜された膜の膜厚を制御する光学モニターを隣接したカソード組立体間に設け、各光学モニターがカソード組立体における防着板でシールドされ、かつ金属円筒体及び筒状メッシュでシールドされたプローブを備えていることを特徴とするディスク型記憶媒体用フィルム基板の巻取り式スパッタリング装置。
【請求項２】
真空チャンバ内で搬送軸と巻取軸との間に配置され、表面に沿って厚さ０．３ｍｍ以下の処理すべきフィルム基板の走行する少なくとも一つのメインローラーと、各メインローラーの周囲表面に対向して間隔をおいて設けた複数のカソード組立体とを有するフィルム基板の巻取り式スパッタリング装置を用い、各メインローラーを、温度制御される冷媒により冷却してフィルム基板上に異なる材質の膜を順次低温成膜し、各膜の成膜時に、隣接したカソード組立体間にスパッタリングのプラズマ干渉がないように設けた光学モニターを用いてフィルム基板からの反射光量の変化を検出して膜厚を光干渉による反射光量の差で制御することを特徴とするディスク型記憶媒体用フィルム基板の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、相変化、光磁気等のディスクや相変化、磁気記録媒体のようなディスク型記憶媒体用フィルム基板の巻取り式スパッタリング装置及びこの装置を用いたディスク型記憶媒体用フィルム基板の製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来の書き換え型または相変化型光ディスク、光磁気ディスクは、厚さ１．２ｍｍから０．６ｍｍの基板を添付図面の図７及び図８に示す枚葉式のスパッタリング装置で一枚ずつスパッタリング成膜するか又は図９及び図１０に示すバッチ式のスパッタリング装置で複数枚同時処理によってスパッタリング成膜してきた。
【０００３】
図７及び図８示すスパッタリング装置は、搬送室Ａを囲んで複数のスパッタ室Ｂを備えている。各スパッタ室Ｂには、図８に拡大して示すように、基板ホルダーＣとカソード電極Ｄが対向して配置され、基板ホルダーＣ上に処理すべき基板Ｅが装着され、その上にマスクＦが装着される。一方、カソード電極Ｄは電源Ｇに接続され、カソード電極Ｄの裏側には磁気回路Ｈが装着され、またカソード電極Ｄの表側にはターゲットＩが装着される。なお、Ｊはアースシールドである。
【０００４】
図９に示す従来型の装置では円形の自公転式スパッタリング装置トレイＫが使用され，このトレイＫに複数の基板ホルダーＬが設けられている。また図１０に示す従来型の装置は長方形の通過式スパッタリング装置トレイＭが使用され、このトレイＭに複数の基板ホルダーＮが設けられている。
また、図７〜図１０に示す従来の装置では、スパッタリングは断続的放電によって行われ、成膜後も数秒から数分の時間で定期的に搬出される。そのため、製品としての評価も早くでき、評価結果はスパッタ装置にフィードバックできていた。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
近年ディスク媒体の高密度化に伴い、コマ収差の問題からディスク基板の薄型化が提案されてきている。しかし、基板であるポリカーボネイトやプラスチック系基板においては０．３ｍｍ以下の薄型基板では基板自体の熱容量が小さいため２層から１０層程度積層される、光ディスクまたは磁気ディスクのような構成を短時間でスパッタ成膜すると基板自体が溶けてしまう問題がある。
【０００６】
そのため、厚さ０．３ｍｍ以下のプラスチック系フィルム基板の成膜には成膜と冷却が同時に行える巻取り式スパッタが有効であると考えられるが事例がなく、また積層構造のディスク構造を作製する場合、巻取り式のスパッタリング装置は基板を数百メートル、数キロメートル一括に仕込んでいるため、全基板成膜終了後に特性確認しているか、成膜中に膜厚モニター等で管理している。しかし、光ディスクのような薄膜の積層構成では、従来の水晶振動子型ようなの膜厚モニターで薄膜を制御することは困難である。また、水晶振動子のような測定原理ではスパッタなどカソード近傍で測定を行わなければならず、構造的にも複雑であった。
【０００７】
そこで、本発明は、従来技術では対応できないフィルム基板の低温成膜を実施できるディスク型記憶媒体用フィルム基板の巻取り式スパッタリング装置及びこの装置を用いたディスク型記憶媒体用フィルム基板の製造方法を提供することを目的としている。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために、本発明の第１の発明によるディスク型記憶媒体用フィルム基板の巻取り式スパッタリング装置は、真空チャンバ内で搬送軸と巻取軸との間に配置され、表面に沿って厚さ０．３ｍｍ以下の処理すべきフィルム基板の走行する少なくとも一つのメインローラーを有し、各メインローラーの周囲表面に対向して複数のカソード組立体を間隔をおいて設け、各カソード組立体が異なる材質のターゲット及び外部へのスパッタリングのプラズマ干渉を防止するように構成した防着板を備え、各メインローラーを冷媒により冷却してフィルム基板を低温成膜するように構成し、またそれぞれのカソード組立体で画定された成膜区域で成膜された膜の膜厚を制御する光学モニターを隣接したカソード組立体間に設け、各光学モニターがカソード組立体における防着板でシールドされ、かつ金属円筒体及び筒状メッシュでシールドされたプローブを備えていることを特徴としている。
【００１１】
代りに、各光学モニターは、カソード組立体から離れた位置に設けられ得る。
【００１２】
また、本発明の第２の発明によるディスク型記憶媒体用フィルム基板の製造方法は、真空チャンバ内で搬送軸と巻取軸との間に配置され、表面に沿って厚さ０．３ｍｍ以下の処理すべきフィルム基板の走行する少なくとも一つのメインローラーと、各メインローラーの周囲表面に対向して間隔をおいて設けた複数のカソード組立体とを有するフィルム基板の巻取り式スパッタリング装置を用い、各メインローラーを、温度制御される冷媒により冷却してフィルム基板上に異なる材質の膜を順次低温成膜し、各膜の成膜時に、隣接したカソード組立体間にスパッタリングのプラズマ干渉がないように設けた光学モニターを用いてフィルム基板からの反射光量の変化を検出して膜厚を光干渉による反射光量の差で制御することを特徴としている。
【００１３】
冷媒は好ましくは１５℃〜−１５℃の範囲で温度制御され得る。
【００１４】
本発明のディスク型記憶媒体用フィルム基板の製造方法においては、各メインローラーを冷媒により冷却してフィルム基板上に異なる材質の膜を順次低温成膜し、各膜の成膜時に光学センサーを用いてフィルム基板からの反射光量の変化を検出して膜厚を光干渉による反射光量の差で制御するようにされ得る。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下添付図面の図１〜図６を参照して本発明の実施の形態について説明する。図１には、本発明の一実施の形態によるディスク型記憶媒体用フィルム基板の巻取り式スパッタリング装置の全体構成を概略的に示す。図１において、１は真空チャンバで、図示していない真空ポンプに接続される排気口１ａ及びプラズマ発生用ガスの導入口１ｂを備えている。真空チャンバ１内には、搬送軸２、第１のメインローラー３、中間ローラー４、第２のメインローラー５、巻取軸６が図示したように配列されている。第１のメインローラー３及び第２のメインローラー５の内部には点線矢印７、８で示すように冷却水のような冷媒が循環される。使用する冷媒は１５℃〜−１５℃の範囲で温度制御可能である。
【００１６】
また、第１のメインローラー３及び第２のメインローラー５の周囲表面に対向して間隔をおいてカソード組立体９が三つずつ設けられ、これらのカソード組立体９のカソード本体は電源装置１０に接続されている。また図１において１１は光学モニターであり、それぞれコンピューター１２に接続されている。このコンピューター１２は電源装置１０に接続され、カソード組立体９の動作を制御できるようにされている。また１３は、搬送軸２から第１のメインローラー３、中間ローラー４及び第２のメインローラー５を通って巻取軸６に巻取られるフィルム基板である。
【００１７】
図２には、図１のスパッタリング装置におけるメインローラー３（５）とカソード組立体９と光学モニター１１との関連構成を例示している。
カソード組立体９は、電源装置１０に接続されたカソード本体１４と、このカソード本体１４の裏側にも受けられた磁気回路１５と、カソード本体１４の表面に装着されたターゲット１６と、ターゲット１６の周囲を囲んで設けられたアースシールド１７とを備え、そしてカソード組立体９の周囲にはメインローラー３（５）の表面に向かってのび、スパッター成膜区域を画定する防着板１８が設けられている。
【００１８】
光学モニター１１は、隣接したカソード組立体９における防着板１８の間に画定された隙間にメインローラー３（５）の表面に対して垂直に配置され、そしてプラズマが干渉しないように防着板１８によりで完全に仕切られている。
【００１９】
図３には光学モニター１１の構成を拡大して示し、メインローラー３（５）の表面に垂直に方向決めされた金属円筒体１９内に、メッシュ部材２０で覆われたプローブ２１が配置され、このプローブ２１はコンピューター１２に接続されている。このように各光学モニター１１は隣接したカソード組立体９の間に設置され、スパッタリングのプラズマ干渉がないように隣接したカソード組立体９における防着板によってプラズマをシールドしかつ金属円筒体１９及びメッシュ部材２０でシールドされている。各光学モニター１１のプローブ２１はレーザーの波長が１個以上の測定可能であるように構成されている。
【００２０】
このように構成した図示スパッタリング装置を用いてフィルム基板上に光ディスク媒体の構成膜を成膜する場合について図４を参照しながら説明する。
厚さ０．３ｍｍ以下の処理すべきフイルム基板１３は搬送軸２から第１のメインローラー３、中間ローラー４及び第２のメインローラー５を通って巻取軸６へ走行される。フイルム基板１３は第１のメインローラー３の周囲表面に対向して設けられた最初のカソード組立体９を通過する際に前処理すなわちクリーニングされ、第２のカソード組立体９で画定されたスパッタリング成膜区域に入る。この成膜区域では反射膜２２が形成され、その膜厚は第２のカソード組立体９と第３のカソード組立体９との間に位置した第１の光学モニター１１で監視され、そのデータはコンピューター１２に送られ、コンピューター１２は所望の膜厚となるように第２のカソード組立体９の動作を制御する。こうして反射膜２２の形成されたフイルム基板１３は、第３のカソード組立体９で画定されたスパッタリング成膜区域に入る。この成膜区域では誘電体膜２３が形成され、その膜厚は第３のカソード組立体９と中間ローラー４との間に位置した第２の光学モニター１１で監視される。
【００２１】
その後、フイルム基板１３は、中間ローラー４を通り、第２のメインローラー５の周囲表面に対向して設けられた第４のカソード組立体９を通過する。この第４のカソード組立体９を通過する際にフイルム基板１３の誘電体膜２３上に記録膜２４が形成される。この記録膜２４の膜厚は、第４のカソード組立体９と第５のカソード組立体９との間に位置した第３の光学モニター１１で監視され、コンピューター１２を介して上述のようにして膜厚制御が行われる。その後、フイルム基板１３は、第５のカソード組立体９で画定された成膜区域に入り、記録膜２４上に誘電体膜２５が形成される。この場合も同様に誘電体膜２５の膜厚は後段の第４の光学モニター１１で監視され、コンピューター１２を介して所望の膜厚に制御される。その後、最終のカソード組立体９で画定された成膜区域において保護膜２６が誘電体膜２５上に形成され、その膜厚は第５の光学モニター１１で監視され、コンピューター１２を介して所望の膜厚に制御される。こうして各膜を順次成膜されたフイルム基板１３は巻取軸６に巻取られ、図４に示すような膜構成のフイルム基板が得られる。
【００２２】
以下、図５及び図６を参照して膜厚制御について説明する。
図５において２７はポリカーボネイト基板、２８はマグネトロンスパッタにて成膜したＺｎＳ−ＳｉＯ２膜、２９は同様にして成膜したＡｌ合金膜である。このような膜構成のフィルム基板に対して波長７８０ｎｍのレーザー３０を基板面から入射させてテストした。
【００２３】
図６にはその測定結果を示す。横軸はＺｎＳ−ＳｉＯ２膜２８の膜厚を示し、縦軸は反射光量を示す。ＺｎＳ−ＳｉＯ２膜２８の膜厚により反射光量が変化していることがわかる。このことから反射光量で膜厚を検出することが可能であることが認められる。
【００２４】
ところで，図示実施の形態では、各光学モニターは隣接したカソード組立体間に設けられているが、代りにカソード組立体から離れた位置に設けることもできる。
また、メインローラー、カソード組立体及び光学モニターの数は、成膜すべき層の数に応じて適宜設定することができる。
さらに、本発明は、光ディスク装置以外の金属膜と誘電体との積層構造と２層以上積層している相変化媒体や磁性媒体、光磁気ディスク媒体にも適用できる。
【００２５】
【発明の効果】
以上説明してきたように、本発明の第１の発明によるディスク型記憶媒体用フィルム基板の巻取り式スパッタリング装置においては、真空チャンバ内で搬送軸と巻取軸との間に配置され、表面に沿って厚さ０．３ｍｍ以下の処理すべきフィルム基板の走行する少なくとも一つのメインローラーを有し、各メインローラーの周囲表面に対向して間隔をおいてカソード組立体を設け、各メインローラーを冷媒により冷却してフィルム基板を低温成膜するように構成しているので、基板自体の熱容量が小さい０．３ｍｍ以下のディスク型記憶媒体用薄型基板でも基板自体が溶けることなしに巻取り式スパッタリングで成膜することができるようになる。
【００２６】
また、それぞれのカソード組立体で画定された成膜区域で成膜された膜の膜厚を制御する光学モニターを設け、フィルム基板からの反射光量の変化を検出して膜厚を制御するように構成しているので、光記録、光磁気記録のように薄膜金属と透明な誘電体膜で構成され、光干渉を利用する媒体の膜厚制御が可能となり、また分光器を利用した制御方式とは異なり１波長以上のレーザーでも簡単に膜厚制御が可能になる。
【００２７】
また、本発明の第２の発明によるディスク型記憶媒体用フィルム基板の製造方法では、真空チャンバ内で搬送軸と巻取軸との間に配置され、表面に沿って厚さ０．３ｍｍ以下の処理すべきフィルム基板の走行する少なくとも一つのメインローラーと、各メインローラーの周囲表面に対向して間隔をおいてカソード組立体とを有するフィルム基板の巻取り式スパッタリング装置を用い、各メインローラーを冷媒により冷却してフィルム基板上に異なる材質の膜を順次低温成膜するように構成したことにより、基板自体の熱容量が小さい０．３ｍｍ以下のディスク型記憶媒体用フィルム基板を巻取り式スパッタリングで成膜することができるようになる。
【００２８】
また、冷媒を１５℃〜−１５℃の範囲で温度制御できるようにしたことにより、種々の材質のフィルム基板を巻取り式スパッタリングで成膜することができるようになる。
【００２９】
さらに、各膜の成膜時に光学モニターを用いてフィルム基板からの反射光量の変化を検出して膜厚を光干渉による反射光量の差で制御するようにしたことにより、光干渉を利用する媒体の膜厚制御を簡単に実施することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態によるディスク型記憶媒体用フィルム基板の巻取り式スパッタリング装置の全体構成を示す概略線図。
【図２】図１のスパッタリング装置におけるメインローラーとカソード組立体と光学モニターとの関連構成を示す拡大概略部分図。
【図３】図１のスパッタリング装置における光学モニターの構成を示す概略拡大図。
【図４】図１のスパッタリング装置を用いてフィルム基板上に成膜した光ディスク媒体の構成膜を示す概略拡大側面図。
【図５】膜厚制御の実験に使用したフィルム基板の膜構成を示す概略拡大側面図。
【図６】図５のフィルム基板で測定した膜厚と反射光量との関係を示すグラフ。
【図７】従来の枚葉式のスパッタリング装置を示す概略線図。
【図８】図７のスパッタリング装置におけるスパッタ室の構成を示す概略拡大線図。
【図９】従来型の装置における円形の自公転式スパッタリング装置トレイを示す概略線図。
【図１０】従来型の装置における長方形の通過式スパッタリング装置トレイを示す概略線図。
【符号の説明】
１  ：真空チャンバ
１ａ：排気口
１ｂ：プラズマ発生用ガスの導入口
２  ：搬送軸
３  ：第１のメインローラー
４  ：中間ローラー
５  ：第２のメインローラー
６  ：巻取軸
７  ：冷媒の循環を示す点線矢印
８  ：冷媒の循環を示す点線矢印
９  ：カソード組立体
１０  ：電源装置
１１：光学モニター
１２：コンピューター
１３：フィルム基板
１４：カソード本体
１５：磁気回路
１６：ターゲット
１７：アースシールド
１８：防着板
１９：金属円筒体
２０：メッシュ部材
２１：プローブ
【図１】
0003878846.tif 000002
【図２】
0003878846.tif 000003
【図３】
0003878846.tif 000004
【図４】
0003878846.tif 000005
【図５】
0003878846.tif 000006
【図６】
0003878846.tif 000007
【図７】
0003878846.tif 000008
【図８】
0003878846.tif 000009
【図９】
0003878846.tif 000010
【図１０】
0003878846.tif 000011