JPH10310867A - 薄膜形成装置およびこれを用いた薄膜形成方法 - Google Patents

薄膜形成装置およびこれを用いた薄膜形成方法

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JPH10310867A
JPH10310867A JP9118395A JP11839597A JPH10310867A JP H10310867 A JPH10310867 A JP H10310867A JP 9118395 A JP9118395 A JP 9118395A JP 11839597 A JP11839597 A JP 11839597A JP H10310867 A JPH10310867 A JP H10310867A
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film forming
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Ryoichi Hiratsuka
亮一 平塚
Takahiro Kawana
隆宏 川名
Seiichi Onodera
誠一 小野寺
Yuka Itou
由佳 伊藤
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 プラズマCVD法等の薄膜形成装置におい
て、膜質に優れ、また成膜速度が大きく生産性に優れた
薄膜を得るための薄膜形成装置を提供する。およびそれ
を用いた薄膜形成方法と得られる薄膜を提供する。 【解決手段】 プラズマCVD装置15において、プラ
ズマを発生させる電極6とガス導入口11との間に触媒
電極9、および触媒電極用電源10を配設する。かかる
プラズマCVD装置により、触媒電極によりガスを活性
化しつつ、プラズマ反応による薄膜形成工程を促進す
る。 【効果】 上記の薄膜形成装置を、磁気テープの保護層
または磁気ヘッドの保護層の形成に適用すれば、形成さ
れる薄膜の膜質および膜形成速度の向上が計れる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明はプラズマ反応を利用
した薄膜形成装置および薄膜形成方法に関し、さらに詳
しくは、形成される薄膜の膜質、成膜速度に特徴を有す
る薄膜形成装置および薄膜形成方法に関する。
【0002】
【従来の技術】薄膜形成装置および薄膜形成方法を応用
した分野のうち情報記録の領域では、特に情報記録媒体
に用いられる、磁気テープ、磁気ディスク等の磁気記録
媒体上に形成される保護層、または磁気ヘッド上の保護
層がある。これらの保護層では、保護層を形成する工程
の高スループット化とともに、これにより形成された保
護層の高耐摩耗性が求められている。以下、薄膜形成装
置および薄膜形成方法を磁気テープに適用した例につい
て説明する。
【0003】従来より、磁気記録媒体としては、非磁性
支持体上に酸化物磁性粉末あるいは合金磁性粉末等の粉
末磁性材料を塩化ビニール−酢酸ビニール系共重合体、
ポリエステル樹脂、ウレタン樹脂、ポリウレタン樹脂等
の有機バインダー中に分散せしめた磁性塗料を塗布、乾
燥することにより作成される塗布型の磁気記録媒体が広
く使用されている。
【0004】これに対して、高密度磁気記録への要求の
高まりと共に、Co−Ni合金,Co−Cr合金,Co
−O等の金属磁性材料を、メッキや、真空薄膜形成手段
(真空蒸着法、スパッタリング法、イオンプレーティン
グ法等)によってポリエステルフイルムや、ポリアミ
ド、ポリイミドフイルム等の非磁性体上に直接被着し
た、いわゆる金属薄膜型磁気記録層を有する磁気記録媒
体が提案され注目を集めている。
【0005】ところで、近年金属薄膜型磁気記録層から
なるいわゆる蒸着テープと呼ばれる磁気テープは、デジ
タルビデオカセットレコーダー等の用途や、AIT(ソ
ニー社商品名:Advanced Intellige
nce Tape)等のデータストリーマー用途等への
利用の広がりを見せており、この中で磁気テープの薄膜
特性および薄膜形成工程等の実用特性の向上が切に望ま
れている。
【0006】以下に、金属薄膜型磁気記録層を有する磁
気テープの一例について、概略断面図である図2を参照
して説明する。磁気テープ20は、ポリエステルフィル
ム等の非磁性支持体21に、金属薄膜型磁気記録層23
が、スパッタリング等の薄膜形成法で形成される。さら
に、必要に応じて、硬質カーボン系保護層24、潤滑剤
層25、下塗り層22およびバックコート層26から形
成される。
【0007】この金属薄膜型磁気記録層を有する磁気記
録媒体は、塗布型の磁気記録媒体と異なり、磁気記録層
中に非磁性材であるバインダーを混入する必要がなく、
磁性材料の充填密度を高めることができるので、抗磁力
や、角型比等に優れ、記録減磁や、再生時の厚み損失が
著しく小さく短波長での電磁変換特性に優れる等多くの
利点を有している。即ち、金属薄膜型磁気記録層を有す
る磁気記録媒体は、磁気特性的な優位さの故に、高密度
磁気記録の主流になるものと考えられる。
【0008】さらに、この種の磁気記録媒体の電磁変換
特性を向上させ、より大きな出力を得ることができるよ
うにするために、前記磁気記録媒体の磁気記録層を形成
する場合、磁気記録層を斜めに蒸着するいわゆる斜方蒸
着法が実用化されている。
【0009】一方、今後更なる高密度化の流れからスペ
ーシング損失を少なくする為に、磁気記録媒体表面は平
滑化される傾向にある。しかしながら、これは磁気ヘッ
ドと磁気記録媒体間の摩擦力の増大を招くとともに、磁
気記録媒体に生ずる応力を大とする。
【0010】このような背景から、磁気ヘッドと磁気記
録媒体間の摩擦係数を小さくするとともに耐摩耗性を大
きくする目的で、磁気記録媒体の磁気記録層の表面に保
護層が形成されている。
【0011】このような保護層としては、カーボン膜、
石英(SiO2 )膜、ジルコニア((ZrO2 )膜等が
検討され、磁気ディスクにおいては、すでに実用化され
生産されているものもある。特に、近年では保護層を形
成する材料としてさらに硬度の大きいダイアモンドライ
クカーボン(Diamond Like Carbo
n)膜(以下、DLC膜と略記する。)等の膜形成も行
われており、今後主流となると思われる。
【0012】このような、硬質カーボン系保護層24等
の薄膜形成装置としては、スパッタリング装置またはプ
ラズマCVD装置が多く用いられているが、以下にその
成膜装置および成膜方法について説明する。
【0013】スパッタリング装置では、まず、電場や磁
場を利用して、Arガス等の不活性ガスの電離(プラズ
マ化)を行う。更に、電離されたArイオンを加速する
ことにより、その運動エネルギーによりターゲットの原
子をはじき出す。そして、そのはじき出された原子が対
向する基板上に堆積し、目的とする膜を形成する物理的
工程を有する。この工程による薄膜の形成速度は一般に
遅く工業的には生産性に問題を残すものであり、以下に
述べるプラズマCVD装置による方が優れている。
【0014】プラズマCVD(Chemical Va
por Deposition)装置では、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、および結合等の化学反応を
起こさせ、薄膜を形成する工程を有する。また、このプ
ラズマCVD装置におけるプラズマ発生源として、DC
放電やRF放電が一般的であるが、ECR(Elect
ron Cyclotron Resonance)等
を利用した方式の検討もなされている。これらの放電方
式はそれぞれ利点および欠点を有しており、工業的見地
から述べるとDC放電を用いるものが、生産装置も簡便
であり生産が容易である。
【0015】しかし、このDC放電は他方式に比べてプ
ラズマ密度が低いこともあり、成膜速度が小さく膜質特
性も不充分である。このようなプラズマCVD装置によ
る薄膜形成は広く行われているが、膜質のさらなる改善
およびより生産性の上がる成膜速度の向上が切に望まれ
ている。
【0016】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、このような
技術的な背景のもとに提案するものであり、膜質および
成膜速度などの実用特性に優れる薄膜形成装置およびそ
れを用いた薄膜形成方法、さらにはそれにより形成され
る薄膜を提供することをその課題とする。
【0017】
【課題を解決するための手段】本発明の薄膜形成装置、
および薄膜形成方法は、上述の課題を解決するために提
案するものである。
【0018】本発明の薄膜形成装置は、真空槽中でプラ
ズマを発生させる電極と、真空槽へのガス導入口を備え
た薄膜形成装置において、電極とガス導入口との間に、
触媒電極と、触媒電極用の電源を備えたことを特徴とす
る。
【0019】本発明の薄膜形成方法は、真空槽中でプラ
ズマを発生させる電極と、真空槽へのガス導入口と、電
極とガス導入口との間に触媒電極と、触媒電極用の電源
とを備えた薄膜形成装置を用いて被処理体に薄膜を形成
する工程を有し、プラズマ雰囲気中に触媒電極により加
熱され、活性化された原料ガスを導入する工程を有する
ことを特徴とする。
【0020】また触媒電極の望ましい材料としては、触
媒作用をもつW、Mo、Pt、TaおよびNiCrのう
ち、いずれか1種の金属である。
【0021】本発明の薄膜形成方法は、プラズマ反応を
利用したプラズマCVD法に適用すると有効である。
【0022】また、本発明の薄膜形成方法を、被処理体
が磁気記録媒体または磁気ヘッドであり、被処理体上へ
の保護層薄膜を成膜する工程に適用すると有効である。
【0023】これらの保護層としては、カーボン、DL
C、Al2 3 、SiO2 、ZrO2 、AlN、Al
C、SiC、Si34 、TiC、TiN、BCおよび
BNのいずれかを形成することが望ましい。
【0024】上述した手段による作用を以下に説明す
る。触媒作用を有する触媒電極および触媒電極用電源を
備えた、プラズマ反応を利用した薄膜形成装置によれ
ば、触媒電極により加熱された原料ガスが活性化し、プ
ラズマ雰囲気中での分解および結合反応が促進する。ま
た、このような薄膜形成方法によれば、形成される薄膜
の膜質および成膜速度が向上する。
【0025】
【発明の実施の形態】以下に本発明の実施の形態例につ
き詳細な説明を加える。本発明の実施の形態に関わる薄
膜形成装置について、図1を参照しながら説明する。図
1は本発明の薄膜形成装置の一例として、プラズマCV
D装置を磁気テープの製造装置に適用した例であり、磁
気テープの被処理体ウェブ1に保護層として、DLC膜
を形成するために用いたプラズマCVD成膜装置の概略
断面図である。この被処理体ウェブ1は、真空槽14中
で、回転支持体2に支えられながら、巻きだしロール
3、キャン状の対向電極12、巻き取りロール4の順に
走行する。この場合、DLC薄膜は対向電極12上で形
成される。
【0026】符号5に示すものはDC放電を主とした反
応管であり、この反応管5の内部には、プラズマを発生
させる電極6が組み込まれている。この電極6は、直流
電源7により例えば+500V〜2000Vの電位が加
えられる。電極6としては、ガスを通しやすく、かつ電
界を均一にかけられ、柔軟性に富んだ、金網のような金
属メッシュがよい。この金属は、Cuが代表的だが、導
電性の良好なAu等でも良い。
【0027】さらに、この反応管5のガス導入口側に、
触媒槽8があり、この内部には、触媒作用を有する触媒
電極9が設置されている。この触媒電極9の材料として
は、例えばWあるいはMo材料を選ぶ。触媒電極9は、
触媒槽8中で、炭化水素系ガスとして導入された例えば
エチレンガスに均等に接しながら、そのエチレンガスを
通しやすく、かつ電界を均一にかけられる例えば矩形状
金属板を複数個並べて配列する構造にする。この触媒電
極9には、例えば50Hz100Vの交流電源を触媒電
極用電源10として接続し、加熱することが可能であ
る。
【0028】また、真空槽14には真空排気系13が具
備され、さらにガス導入口11から原料ガスとして例え
ばエチレンガスが導入される。
【0029】次に、本発明を適用した具体的な実施例お
よびこれに対比する比較例について磁気テープを例にと
り、この磁気テープの磁気記録層上に保護層を形成する
工程について以下に説明する。この磁気テープの構造
は、一般的な金属薄膜型磁気テープの構成に準じる。
【0030】本実施例および比較例に使用した磁気テー
プの磁性層の成膜条件は、例えば以下に示すとおりであ
る。
【0031】実施例1 磁気テープの磁気記録層上にDLC膜を形成したときの
プラズマCVD条件は、例えば以下に示した条件を採用
した。 導入ガス エチレンガス 反応圧力 40Pa 導入電力 DC1.2kV 触媒用電極 タングステン 触媒用電源 AC50Hz、100V DLC膜厚 8nm
【0032】実施例2 本実施例は、触媒電極にモリブデンを用いた以外は、実
施例1と同様の条件で保護層を形成した。
【0033】比較例1 本比較例は、触媒電極を使用せず、その他の条件は実施
例1と同様の条件で保護層を形成した。
【0034】以上の実施例1〜2、および比較例1の磁
気テープにつき、市販のデジタルビデオカムコーダー
(ソニー社製DVC−700)等を用いて特性を測定し
た。評価項目は、シャトル耐久性、スチル耐久性、摩擦
係数、および錆び特性である。
【0035】シャトル耐久性 再生時間10分間の磁気テープに1回記録した後、40
℃30%RHの環境下で、全長に渡って99回繰り返し
再生させた100pass後の再生出力を、初期出力に
対する劣化の割合で評価する。
【0036】スチル耐久性 磁気テープに記録された信号の再生出力が、−5℃の環
境下で、スチル再生状態のまま保持した状態で、初期出
力に対して、−3dBになる時間で表示する。
【0037】摩擦係数 摩擦係数の測定は、図3に概略を示した測定装置により
行う。ステンレス(SUS304)製のガイドピン(表
面粗度0.1S以下)Dを水平に配置し、この外周面に
角度θにわたって磁気テープPの保護層側を案内させ
る。磁気テープPの一端に、おもりWを係合し、この重
りWによりテンションT1 をかける。磁気テープPの他
端は、一定速度Vで移動する力測定装置Mの検出端に係
合し、ガイドピンDと磁気テープPとの摺動時のテンシ
ョンT2 の測定を行う。このとき下式の関係が成り立
つ。 T2 /T1 =exp(μ・θ) この式により、摩擦係数μは次の式により求められる。 μ=(1/θ)In(T2 /T1 ) 実際の測定は、恒温恒湿度中で、40℃80%RHの雰
囲気で行った。また、W=10gf、θ=90度、V=
20mm/secの条件を用いた。
【0038】錆び特性 温度30℃、相対湿度70%に維持され、更に0.5p
pm濃度のSO2 ガス雰囲気環境に設定された恒温恒湿
槽に、磁気テープ試料を3日間保存する耐環境試験を行
う。測定は、保存前の飽和磁化Msと、保存後の飽和磁
化Ms’の変化量△Msをみる。以下に、計算式を示
す。 △Ms=(Ms’−Ms)/Ms (△Ms(%):飽和磁化の変化量)
【0039】以上の測定方法により測定した実施例1〜
2および比較例1の磁気テープの測定結果を[表1]に
示す。あわせて、それぞれの試料の成膜速度を示す。
【0040】
【表1】
【0041】表1から明らかなように、本発明の薄膜形
成方法によれば、実施例1〜2の磁気テープは、シャト
ル耐久性、スチル耐久性、摩擦係数、錆び特性および成
膜速度のいずれの評価項目においても比較例1の磁気テ
ープに比較して優れた特性を示した。この評価結果によ
り、本発明の薄膜形成装置を用いれば、得られる薄膜の
膜質の改善が計られ、更には膜形成速度の向上も図れる
ことが明らかである。
【0042】以上に本発明の実施の形態例につき詳細な
説明を加えたが、本発明はこれら実施の形態例に何ら限
定されるものではなく、磁気記録媒体としては磁気ディ
スクの磁気記録層への保護層、さらには磁気ヘッドの磁
気記録媒体に対向する摺動面への保護層形成にも適用す
ることができる。
【0043】
【発明の効果】本発明の薄膜形成装置によれば、触媒電
極を用いたプラズマCVD法等の薄膜形成装置におい
て、プラズマ反応を活性化し、薄膜形成工程を促進でき
る。また、このような薄膜形成工程によれば、形成され
る薄膜の膜質および成膜速度を改善できる。また、磁気
記録媒体または磁気ヘッドの保護層として、ダイアモン
ドライクカーボン等を形成した場合、得られる薄膜の耐
摩耗性等の膜質および膜形成速度の向上が計れる。これ
により生産性をあげながら、かつ高信頼性の磁気記録媒
体または磁気ヘッドを提供することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の実施の形態例を示し、プラズマCV
D法による成膜装置の概略断面図である。
【図2】 金属薄膜型磁気記録層を有する磁気テープの
構造を示す概略断面図である。
【図3】 摩擦係数の測定装置の概略を示す図である。
【符号の説明】
1…被処理体ウェブ、2…回転支持体、3…巻きだしロ
ール、4…巻き取りロール、5…反応管、6…電極、7
…直流電源、8…触媒槽、9…触媒電極、10…触媒電
極用電源、11…ガス導入口、12…対向電極、13…
真空排気系、14…真空槽 、15…プラズマCVD装
置、20…磁気テープ、21…非磁性支持体、22…下
塗り層、23…金属薄膜型磁気記録層、24…硬質カー
ボン系保護層、25…潤滑剤層、26…バックコート
層、30…摩擦係数測定装置、P…磁気テープ、D…ガ
イドピン、W…おもり、T1 …テンション、T2 …テン
ション、M…力測定装置、V…速度、θ…角度
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 伊藤 由佳 東京都品川区北品川6丁目7番35号 ソニ ー株式会社内

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 真空槽と、 前記真空槽中でプラズマを発生させる電極と、 前記真空槽へのガス導入口とを備えた薄膜形成装置にお
    いて、 前記電極と前記ガス導入口との間に、触媒電極と、 前記触媒電極用電源とを備えることを特徴とする薄膜形
    成装置。
  2. 【請求項2】 前記触媒電極の材料が、W、Ta、M
    o、PtおよびNiCrのいずれか1種であることを特
    徴とする請求項1に記載の薄膜形成装置。
  3. 【請求項3】 真空槽と、 前記真空槽中でプラズマを発生させる電極と、 前記真空槽へのガス導入口と、 前記電極と前記ガス導入口との間に、触媒電極と、触媒
    電極用電源とを具備した薄膜形成装置を用いて、被処理
    体に薄膜を形成する工程を有する薄膜形成方法におい
    て、 前記薄膜を形成する工程が、前記触媒電極を用いて前記
    ガス導入口より導入されるガスを加熱し、前記ガスを活
    性化する工程を有すること、 を特徴とする薄膜形成方法。
  4. 【請求項4】 前記薄膜を形成する工程が、プラズマC
    VD法であることを特徴とする請求項3の薄膜形成方
    法。
  5. 【請求項5】 前記被処理体が磁気記録媒体であり、 前記薄膜を形成する工程が、前記磁気記録媒体の磁気記
    録層上に保護層を形成する工程であることを特徴とする
    請求項3に記載の薄膜形成方法。
  6. 【請求項6】 前記被処理体が磁気ヘッドであり、 前記薄膜を形成する工程が、前記磁気ヘッドの磁気記録
    媒体に対向する摺動面に保護層を形成する工程であるこ
    とを特徴とする請求項3に記載の薄膜形成方法。
  7. 【請求項7】 前記保護層が、カーボン、ダイアモンド
    ライクカーボン、Al2 3 、SiO2 、ZrO2 、A
    lN、AlC、SiC、Si3 4 、TiC、TiN、
    BCおよびBNのいずれか1種であることを特徴とする
    請求項5または請求項6に記載の薄膜形成方法。
JP9118395A 1997-05-08 1997-05-08 薄膜形成装置およびこれを用いた薄膜形成方法 Abandoned JPH10310867A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7001831B2 (en) 2002-03-12 2006-02-21 Kyocera Corporation Method for depositing a film on a substrate using Cat-PACVD
CN102383107A (zh) * 2010-08-31 2012-03-21 富士胶片株式会社 薄膜沉积装置

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US7001831B2 (en) 2002-03-12 2006-02-21 Kyocera Corporation Method for depositing a film on a substrate using Cat-PACVD
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