JPH0941150A

JPH0941150A - 薄膜の形成方法

Info

Publication number: JPH0941150A
Application number: JP7199937A
Authority: JP
Inventors: Junko Ishikawa; 准子石川; Noriyuki Kitaori; 典之北折; Osamu Yoshida; 修吉田; Katsumi Sasaki; 克己佐々木
Original assignee: Kao Corp
Current assignee: Kao Corp
Priority date: 1995-08-04
Filing date: 1995-08-04
Publication date: 1997-02-10

Abstract

(57)【要約】【課題】基材上にダイヤモンドライクカーボン薄膜等
の薄膜を形成する際に、液状或いは固体の化合物をソー
スとして用いることができ、また形成された薄膜と基材
との結着性が良好な薄膜を形成する方法を提供する。【解決手段】基材上に薄膜の原料となる化合物を基材
上に塗布した後、前記基板上で前記化合物の活性種を、
例えば前記基材をマイクロ波と磁界がなす共鳴点を通過
させる等の方法により生じせしめ、該活性種から誘導さ
れる薄膜を前記基板上に形成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、 ECRプラズマCVD
法により、炭素薄膜等の各種薄膜を基材上に形成する方
法に関する。

【０００２】

【従来の技術】Si等の金属薄膜やダイヤモンドライクカ
ーボン等の炭素薄膜を基材上に形成する手法として、EC
R(Electron Cycrotoron Resonance:電子サイクロトロン
共鳴)プラズマCVD による方法が知られている。この EC
RプラズマCVD 法は、高真空中で原料ガスにマイクロ波
を印加してガスをプラズマ化し、目的物（基材上）に薄
膜を形成する方法である。

【０００３】ECRプラズマCVD 法は放電エネルギーによ
り反応が促進されるため、熱CVD 法（常圧CVD 法、減圧
CVD 法）に比べ比較的低温で各種薄膜の生成が可能であ
り、例えば、半導体素子分野におけるSi含有薄膜の形
成、蒸着型磁気記録媒体の保護層としての炭素薄膜の形
成等において、より有利な方法として注目されている。
従来の ECRプラズマCVD 法は、例えば図２に示すような
装置により行われる。図２中、21は真空容器、22は冷却
キャン、23はフィルム、24は ECR用電磁石、25はプラズ
マ励起室、26は矩形導波管、27はマイクロ波電源、28は
石英製窓、29はパワーモニター、30はアイソレーター、
31はスリースタブチューナー、32はガス流量コントロー
ラー、33はターボ分子ポンプ、34はメカニカルブースタ
ーポンプ、35はロータリーポンプであり、Ａはマイクロ
波、Ｂは原料ガスである。

【０００４】図２の装置は、蒸着型磁気記録媒体の保護
層としての炭素薄膜を形成する装置の一例であり、真空
容器21内で冷却キャン上22を走行する磁性層が形成され
たフィルム23の磁性層上に炭素薄膜が形成される。図２
においては、 ECR用電磁石（コイル）24によりプラズマ
励起室25から真空容器21の方向に発散磁界が形成され
る。プラズマ励起室25に接続された矩形導波管26によっ
て導かれた2.45GHz のマイクロ波（図中Ａ）は、石英製
窓28を通してプラズマ励起室25に導入される。プラズマ
励起室25に導入された反応ガス（図中Ｂ）はマイクロ波
のエネルギーを吸収して高密度、高活性なプラズマが発
生する。コイル24により生じた発散磁界により、プラズ
マ中のイオンは真空容器21方向へと引き出され、真空容
器21内のフィルム23に向けて照射され、フィルム23の磁
性層表面に付着して薄膜が形成される。

【０００５】このような ECRプラズマCVD 法において
は、形成しようとする薄膜を形成し得る元素を含む化合
物は、ガス状でプラズマ励起室に供給される。即ち、例
えば炭素薄膜を形成する場合、原料化合物としては、メ
タンのような常温・常圧下でガス状の化合物を用いる
か、或いはベンゼンのような常温・常圧下で液状の化合
物を加熱によりガス化したものが用いられる。原料化合
物をガス状で供給するのは、気体は活性化エネルギーが
高く気相反応が迅速に進行するためであり、また、より
効率良くプラズマを発生できるためである。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】プラズマ励起室に供給
された原料ガスは、共鳴点（電子サイクロトロン共鳴現
象により電子がマイクロ波のエネルギーを最も効率的に
吸収する領域、共振点、ECR点とも呼ばれる）で最も高
密度のプラズマとなるが、その位置と基材との間には距
離があるため、成膜効率が悪くなり、形成された薄膜と
基材との結着性が悪くなる。また、原料ガスを共鳴点に
効率よく供給することは従来の装置では困難であり、原
料ガスの有効な利用は十分に達成されていない。また、
従来の ECRプラズマCVD 法では、原料化合物はガス化可
能なものに限定されるため、例えばカーボン60、ナフタ
リン、アントラセン等のように炭素数が大きく炭素源と
して有効ではあるが、ガス化が非常に困難な化合物は実
用上用いることができなかった。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明者らは上記課題を
解決すべく鋭意研究した結果、基材上に原料化合物を塗
布した後、該基材上で前記化合物の活性種を発生させる
ことにより、原料化合物を液状で使用でき、また、得ら
れた膜と基材との結着性が著しく向上することを見出
し、本発明を完成するに至った。

【０００８】すなわち本発明は、基材上に薄膜を形成す
る方法において、前記薄膜の原料となる化合物を基材に
塗布した後、該基材上で前記化合物の活性種を生じせし
め、該活性種から誘導される薄膜を前記基材上に形成す
ることを特徴とする薄膜の形成方法を提供するものであ
る。本発明は基材上で薄膜の原料化合物（以下、単に原
料化合物という場合もある）の活性種を生じさせるもの
であり、その手段としては、マイクロ波と磁界がなす共
鳴エネルギーによる加速された電子を基材上に塗布され
た化合物に作用させる方法が好適である。この場合、従
来の ECRプラズマCVD 法で用いられる装置と同様の原理
によりマイクロ波と磁界との共鳴エネルギーを得ること
ができる。

【０００９】本発明の方法は、例えば図１に示すような
装置により実施される。図１中、１は真空容器、２はプ
ラズマ励起室、３はコイル、４は塗布ヘッド、５は巻出
ロール、６は巻取ロール、７は基材、８は矩形導波管、
９はマイクロ波電源、10は石英製窓である。また、図１
中、Ａはマイクロ波、Ｅは共鳴点である。

【００１０】本発明においては従来の ECRプラズマCVD
法と同様に、2.45GHz のマイクロ波が導波管８からプラ
ズマ励起室２へと導入され、コイル３により電子サイク
ロトロン共鳴条件を満たす磁界(875G)が印加される。こ
れにより、共鳴点Ｅが発生する。図１では連続的に基材
を走行させて薄膜を形成する方法が示されている。巻出
ロール５から出た基材７には塗布ヘッド４により薄膜の
原料となる化合物が塗布される。原料化合物は液状で供
給されるが、適当な溶媒に溶解させたものを塗布しても
よい。基材７上に原料化合物を塗布する手段としては、
均一且つ迅速に液体を基材上に付着できるものあれば限
定されず、図１のように塗布ヘッドを用いることができ
る。この塗布ヘッドは公知のものでよい。また、超音波
噴霧装置のノズルも塗布手段として好適である。なお、
原料化合物の塗布と共鳴点の通過が同時であると装置が
発熱するため好ましくない。

【００１１】原料化合物が塗布された基材７は速やかに
プラズマ励起室２内の共鳴点Ｅを通過させる。これによ
り基材７上に塗布された原料化合物が活性種となり、目
的とする薄膜が形成される。基材の走行得度は限定され
ないが、目的とする薄膜が効率良く形成されるのに充分
な速度とする必要がある。図１の装置は一例であり、図
示した以外の構成は公知の ECRプラズマCVD 装置に準じ
ることができる。また、本発明の方法は基材を走行させ
ずに、バッチ式で行なうことももちろん可能である。

【００１２】本発明においては、原料化合物として基材
上に塗布でき、且つ塗布した化合物の活性種を基材上で
発生できるものであれば、いずれの化合物を薄膜の原料
として用いることもできる。例えば、炭素薄膜の場合、
ベンゼン、ナフタリン、アントラセン、カーボン60等が
使用できる。また、ケイ素薄膜の場合、シランカップリ
ング剤として知られている各種含ケイ素化合物を用いる
ことができる。原料化合物は常温、常圧下で液状の場合
はそのまま基材に塗布すればよく、また常温、常圧下で
固体の場合は適当な溶剤（ベンゼン等が好ましい）に溶
解或いは懸濁させて基材に塗布すればよい。また、ワッ
クスのように加熱により液状化するものは加熱しながら
塗布すればよい。

【００１３】従来、ベンゼンをガス化して ECRプラズマ
CVD 法に用いることも行なわれていたが、本発明の方法
は、単にそのような化合物をガス化して供給する必要が
ないだけでなく、マイクロ波と磁界がなす共鳴エネルギ
ーを有効に利用できるため、原料化合物から効率良く薄
膜を得ることができるという利点も有する。

【００１４】

【発明の実施の形態】本発明の方法は、特に基材上に形
成された磁性層上に、炭素を含有する化合物を塗布した
後、該基材を、マイクロ波と磁界がなす共鳴点を通過さ
せ、前記磁性層上で炭素薄膜から成る保護層を形成する
行程を含むことを特徴とする磁気記録媒体の製造方法に
適用できる。即ち、磁性層が形成された支持体を図１の
ような装置にセットし、磁性層上に炭素源となる化合物
又は該化合物を含有する液体、具体的にはベンゼン等を
塗布し、その後共鳴点Ｅを通過させる。これにより磁性
層上のベンゼンの活性種が発生し、次いでこの活性種か
らダイヤモンドライクカーボン薄膜が形成される。磁性
層は、コバルト、鉄、ニッケル等の強磁性金属或いはこ
れらを含有する合金を蒸着させて形成したものが好まし
く、その厚さは1000〜2000Å程度である。また、磁性層
上に塗布する原料化合物の量はその種類により異なる
が、１〜10000 μｇ／cm²程度が好ましい。支持体の走
行速度は、0.1 〜100 ｍ／分程度が好ましい。磁性層上
にダイヤモンドライクカーボン薄膜を形成する場合、そ
の厚さが50〜200 Å程度となるように ECRプラズマCVD
法の条件、原料化合物、走行速度とを選定することが望
ましい。

【００１５】

【実施例】以下に本発明の実施例を説明する。しかしな
がら、本発明はこれらの実施例に限定されるものではな
い。

【００１６】実施例１磁性層（コバルト製、厚さ2000Å）が形成されたＰＥＴ
フィルム（厚さ６μｍ）を図１の装置にセットし、該フ
ィルムの磁性層上にダイヤモンドライクカーボンからな
る保護層を形成した。該装置における諸条件は、マイク
ロ波周波数 2.45GHz、出力 500W とし、コイルにはプラ
ズマ励起室の中心線上で875Gの磁場を発生するように電
流を流した。また、フィルムの走行速度は10ｍ／分とし
た。また、本実施例では、炭素源として液体のベンゼン
を用い、図１における塗布手段として超音波噴霧装置の
ノズルを用い、ベンゼンを霧化してフィルムに塗布し
た。噴霧割合は30ml／分とした。上記の方法により、磁
性層上に厚さ100 Åのダイヤモンドライクカーボン層を
形成した。

【００１７】実施例２実施例１において、図１の装置における塗布手段として
ダイヘッドを用いて実施例１と同様に磁性層上に厚さ 1
00Åのダイヤモンドライクカーボン層を形成した。

【００１８】実施例３実施例１において、図１の装置における塗布手段として
ダイヘッドを用い、また炭素源としてアントラセンの10
重量％ベンゼン溶液を用いて実施例１と同様に磁性層上
に厚さ 100Åのダイヤモンドライクカーボン層を形成し
た。

【００１９】実施例４実施例１において、図１の装置における塗布手段として
ダイヘッドを用い、また炭素源として溶融加熱したパラ
フィンワックスを用いて実施例１と同様に磁性層上に厚
さ 100Åのダイヤモンドライクカーボン層を形成した。
ただし、パラフィンワックスの塗布にあたってはダイヘ
ッドは100 ℃に加熱した。

【００２０】実施例５実施例１において、原料化合物としてシランカップリン
グ剤（A-153 日本ユニカー (株) ）を用いて実施例１と
同様に磁性層上に厚さ 100Åのケイ素からなる保護層を
形成した。

【００２１】比較例１磁性層（コバルト製、厚さ2000Å）が形成されたＰＥＴ
フィルム（厚さ６μｍ）を図２の装置にセットし、従来
のECRプラズマCVD法により磁性層上に厚さ100Åのダイ
ヤモンドライクカーボン層を形成した。ただし、炭素源
はベンゼンを用い、これをガス化してプラズマ励起室に
導入した。

【００２２】比較例２比較例１において、炭素源としてメタンガスを用いた以
外は比較例１と同様にして従来の ECRプラズマCVD 法に
より磁性層上に厚さ 100Åのダイヤモンドライクカーボ
ン層を形成した。

【００２３】＜性能評価＞上記実施例１〜５及び比較例
１〜２により得られた薄膜が形成されたフィルムの磁性
層と反対の面にAlを蒸着してなる厚さ5000Åのバックコ
ート層を形成した。更に磁性層上に常法により厚さ20Å
のパーフルオロポリエーテルからなる潤滑剤層を形成し
た。得られたフィルムを８mm巾に裁断し、カセットケー
スにローディングし８mmカセットテープを得た。この８
mmカセットテープについてスチル耐久性及びスクラッチ
強度を以下の方法で評価した。その結果を表１に示す。＜スチル耐久性＞８mmカセットテープを市販の８mmＶＴ
Ｒにセットし、20℃／50％（温度／湿度）の条件下で出
力が３ｄＢ低下するまでのスチルモード時間を測定し
た。このスチルモード時間が長いほど保護層と磁性層と
の結着性が良好であることを意味する。＜スクラッチ強度＞(株) レスカ製のスクラッチ試験機
CSR-02 を用い、先端が 5.0μｍの圧子を61.6mN／mmの
荷重をかけ、10.0μｍ／秒の速さで走引した時に、膜が
破壊するまでの荷重を測定し、５回測定の平均値を求め
た。

【００２４】

【表１】

【００２５】

【発明の効果】本発明によれば、液状化合物をそのまま
薄膜の原料として用いることができ、しかも、例えば E
CRプラズマCVD 法のようにマイクロ波と磁界のエネルギ
ーにより活性種を発生させる場合でも共鳴エネルギーを
有効に利用できるため、薄膜が効率良く形成され、基材
と薄膜の結着性も向上する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に使用される薄膜形成装置の一例を示す
略図

【図２】従来の薄膜形成装置の一例を示す略図

【符号の説明】

１真空容器２プラズマ励起室３コイル４塗布ヘッド７基材Ａマイクロ波Ｅ共鳴点

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号庁内整理番号ＦＩ技術表示箇所Ｈ０５Ｈ 1/46 9216−2ＧＨ０５Ｈ 1/46 Ｃ (72)発明者佐々木克己栃木県芳賀郡市貝町赤羽2606 花王株式会社研究所内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】基材上に薄膜を形成する方法において、
前記薄膜の原料となる化合物を基材に塗布した後、該基
材上で前記化合物の活性種を生じせしめ、該活性種から
誘導される薄膜を前記基材上に形成することを特徴とす
る薄膜の形成方法。
【請求項２】前記化合物の活性種を、マイクロ波と磁
界がなす共鳴エネルギーによる加速された電子により生
じせしめる請求項１記載の薄膜の形成方法。
【請求項３】前記薄膜が炭素薄膜であり、原料化合物
がベンゼン、ナフタレン及びアントラセンから選ばれる
１種以上である請求項１記載の薄膜の形成方法。
【請求項４】基材上に形成された磁性層上に、炭素を
含有する化合物を塗布した後、該基材を、マイクロ波と
磁界がなす共鳴点を通過させ、前記磁性層上で炭素薄膜
から成る保護層を形成する行程を含むことを特徴とする
磁気記録媒体の製造方法。
【請求項５】前記炭素を含有する化合物が、ベンゼ
ン、ナフタレン及びアントラセンから選ばれる１種以上
である請求項４記載の磁気記録媒体の製造方法。