成膜方法及び成膜装置
【課題】アークをプラズマ源とし、成膜面に付着するマクロパーティクル数を低減しつつ、高い成膜レートで良質な薄膜を形成できる成膜装置及び成膜方法を提供する。
【解決手段】プラズマ発生部１０で発生しプラズマ分離部２０に進入したプラズマは、斜め磁場発生コイル２３の磁場により進行方向が曲げられ、プラズマ輸送部４０を介して成膜チャンバ５０内に入る。一方、アーク放電にともなって発生したマクロパーティクルは、磁場の影響を殆ど受けないためプラズマ分離部２０を直進してパーティクルトラップ部３０で捕捉される。プラズマ輸送部４０は、プラズマの流路に沿って相互に電気的に絶縁された２つの電場フィルタ部４０ａ，４０ｂに分割されている。プラズマ分離部２０側の電場フィルタ部４０ａには例えば−２０Ｖの電圧が印加され、成膜チャンバ５０側の電場フィルタ部４０ｂには例えば−５Ｖの電圧が印加される。
【解決手段】プラズマ発生部１０で発生しプラズマ分離部２０に進入したプラズマは、斜め磁場発生コイル２３の磁場により進行方向が曲げられ、プラズマ輸送部４０を介して成膜チャンバ５０内に入る。一方、アーク放電にともなって発生したマクロパーティクルは、磁場の影響を殆ど受けないためプラズマ分離部２０を直進してパーティクルトラップ部３０で捕捉される。プラズマ輸送部４０は、プラズマの流路に沿って相互に電気的に絶縁された２つの電場フィルタ部４０ａ，４０ｂに分割されている。プラズマ分離部２０側の電場フィルタ部４０ａには例えば−２０Ｖの電圧が印加され、成膜チャンバ５０側の電場フィルタ部４０ｂには例えば−５Ｖの電圧が印加される。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、磁気記録装置に使用される磁気記録媒体の表面や磁気ヘッドの先端を保護する保護膜の形成に好適な成膜方法及び成膜装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、磁気記録装置（ハードディスクドライブ）は、コンピュータだけでなく、ハードディスクビデオレコーダ等の映像記録機器や携帯型音楽再生装置等にも使用されるようになった。それにともない、磁気記録装置のより一層の小型化及び大容量化が要求されている。
【０００３】
磁気記録装置では、高速で回転する円盤状の磁気記録媒体（磁気ディスク）の記録層を磁気ヘッドで磁化することによりデータを記録する。記録層の上には、記録層を物理的及び化学的な損傷から保護するために保護膜が設けられている。通常、磁気記録媒体の保護膜としては、ＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）法により形成したダイヤモンドライクカーボン膜（Diamond-Like-Carbon；以下、「ＤＬＣ膜」という）が用いられている。
【０００４】
近年、磁気記録媒体の記録密度のより一層の向上が望まれている。そのためには、磁気記録媒体の記録層と磁気ヘッドとの距離（磁気スペーシング）を縮めることが必須であり、保護膜のより一層の薄膜化が要求されている。
【０００５】
現状、磁気記録媒体の表面の保護膜として形成されるＤＬＣ膜の厚さは４ｎｍ程度であり、前述したようにＣＶＤ法により形成されている。しかしながら、ＣＶＤ法では、膜厚が４ｎｍ以下のＤＬＣ膜を形成しようとすると、膜厚のばらつきが大きくなって保護膜の信頼性が低下する。そこで、近年、アークをプラズマ源としたＦＣＡ（Filtered Cathodic Arc）法を用いて磁気記録媒体の表面にＤＬＣ膜を形成することが提案されている。ＦＣＡ法により形成されたＤＬＣ膜では、ｓｐ2結合成分に対するｓｐ3結合成分の比率が高いため、ＣＶＤ法により形成されたＤＬＣ膜に比べて硬度が高くなる。また、ＦＣＡ法では、ＣＶＤ法に比べてＤＬＣ膜の被覆性が優れており、ＤＬＣ膜の厚さを３．５ｎｍ又はそれ以下にしても保護膜としての信頼性を損なうことはない。以下、ＦＣＡ法により成膜する装置をＦＣＡ成膜装置という。
【０００６】
ところで、ＦＣＡ法では、アークをプラズマ源としているため、マクロパーティクル（直径が０．０１〜数百μｍの微粒子）の発生を抑えることが困難である。このため、保護膜形成時にマクロパーティクルが磁気記録媒体の表面に付着してしまう。このようにしてマクロパーティクルが付着した磁気記録媒体を磁気記録装置に使用すると、データの記録時又は再生時に磁気ヘッドがマクロパーティクルに接触し、磁気ヘッドが破損するおそれがある。
【０００７】
そこで、保護膜（ＤＬＣ膜）を形成した後、研磨等によりマクロパーティクルを除去することも考えられる。しかし、保護膜に付着したマクロパーティクルを研磨により除去すると、研磨中に保護膜から離脱したマクロパーティクルが保護膜をこすって疵を付けたり、マクロパーティクルが離脱した跡にくぼみが発生するため、保護膜としての信頼性が著しく低下する。
【０００８】
上記の問題を解消すべく、例えば斜め磁場発生用コイルで発生した斜め方向の磁場（磁場フィルタ）によりプラズマの進行方向を曲げてプラズマとマクロパーティクルとを分離するＦＣＡ成膜装置が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２００２−２５７９４号公報
【特許文献２】特開２００５−７２１７５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら、上述した磁場フィルタを用いたＦＣＡ成膜装置は、成膜面に付着するマクロパーティクル数を低減することはできるものの、成膜レートが減少してしまう。このため、保護膜の形成に時間がかかり、製品コストが上昇する原因となる。
【００１１】
以上から、アークをプラズマ源とし、成膜面に付着するマクロパーティクル数を低減しつつ、高い成膜レートで良質な薄膜を形成することができる成膜方法及び成膜装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
一観点によれば、アーク放電によりプラズマを発生するプラズマ発生部と、前記プラズマ発生部に接続するプラズマ分離部と、前記プラズマ分離部に接続するパーティクルトラップ部と、基体が載置される成膜チャンバと、プラズマの流路に沿って配置された複数の電場フィルタ部を備え、前記プラズマ分離部と前記成膜チャンバとの間を接続するプラズマ輸送部とを有する成膜装置を用いた成膜方法であって、前記プラズマ発生部でプラズマを発生する工程と、前記プラズマ発生部で発生したプラズマを前記プラズマ分離部に流入させ、該プラズマ分離部において前記プラズマの流路に磁場を印加してプラズマの進行方向を曲げ、前記パーティクルトラップ部に向かうマクロパーティクルと前記成膜チャンバに向かうプラズマとに分離する工程と、前記プラズマ輸送部において、前記複数の電場フィルタ部のうち前記プラズマ分離部に最も近い電場フィルタ部に負の電圧であって他の電場フィルタ部に印加する電圧よりも低い電圧を印加しつつ前記プラズマを前記成膜チャンバまで輸送する工程と、前記成膜チャンバ内において前記プラズマ中に含まれるイオンを前記基体上に付着させて膜を形成する工程とを有する成膜方法が提供される。
【発明の効果】
【００１３】
上記一観点によれば、プラズマの流路に沿って配置された複数の電場フィルタ部を備えたプラズマ輸送部を通って、成膜チャンバにプラズマが輸送される。プラズマ分離部に最も近い電場フィルタ部には負の電圧であって他の電場フィルタ部に印加される電圧よりも低い電圧が印加される。これにより、プラズマ輸送部に進入した正に帯電したマクロパーティクルが電場フィルタ部に引き付けられて、プラズマ中からマクロパーティクルが除去される。
【００１４】
また、プラズマ分離部に最も近い電場フィルタ部には負の電圧であって他の電場フィルタ部に印加される電圧よりも低い電圧が印加されるため、後述するようにプラズマ中のイオンが加速される。これにより、基体上にイオンが堆積する速度、すなわち成膜レートが向上する。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】図１は、実施の形態に係る成膜装置を示す模式図である。
【図２】図２は、同じくその成膜装置の輸送部を示す模式図である。
【図３】図３は、実施例２の成膜方法におけるプラズマ輸送部の模式図である。
【図４】図４は、第１及び第２電場フィルタ部の電位差と成膜レートとの関係を示す図である。
【図５】図５は、比較例２〜４の成膜方法におけるプラズマ輸送部の模式図である。
【図６】図６は、実施例１，２及び比較例１〜４の成膜レート及びマクロパーティクル数をまとめて示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、実施形態について、添付の図面を参照して説明する。
【００１７】
（成膜装置）
図１は、実施形態に係る成膜装置（ＦＣＡ成膜装置）を示す模式図である。この図１に示すように、本実施形態に係る成膜装置は、プラズマ発生部１０と、プラズマ分離部２０と、パーティクルトラップ部３０と、プラズマ輸送部４０と、成膜チャンバ５０とを有している。プラズマ発生部１０、プラズマ分離部２０及びパーティクルトラップ部３０はいずれも筒状に形成され、プラズマ発生部１０、プラズマ分離部２０及びパーティクルトラップ部３０の順で直線上に配置されて連結されている。
【００１８】
プラズマ輸送部４０も筒状に形成されており、その一端側がプラズマ分離部２０にほぼ垂直に接続され、他端側が成膜チャンバ５０に接続されている。成膜チャンバ５０内には、成膜すべき基板（基体）５１が載置されるステージ（図示せず）が設けられている。
【００１９】
以下、成膜装置の各部についてより詳細に説明する。プラズマ発生部１０の筐体下端部には絶縁板１１が配置されており、この絶縁板１１の上にはターゲット（カソード）１２が配置されている。また、プラズマ発生部１０の筐体下端部の外側にはカソードコイル１４が設けられており、筐体の内壁面にはアノード１３が設けられている。成膜時には、電源（図示せず）からターゲット（カソード）１２とアノード１３との間に所定の電圧が印加されてアーク放電が発生し、ターゲット１２の表面上方にプラズマが生成される。また、電源からカソードコイル１４に所定の電流が供給され、カソードコイル１４からアーク放電を安定化させる磁場が発生する。
【００２０】
ターゲット１２は、その構成分子が蒸発してプラズマ中に成膜材料を供給するので、成膜材料を含むもので形成されていることが必要である。本実施形態では、基板５１上にＤＬＣ膜を形成するので、ターゲット１２としてカーボングラファイトを使用する。なお、プラズマ発生部１０には、アーク放電のトリガとなる電圧を印加するためのトリガ電極等が存在するが、図１ではそれらの図示を省略している。また、プラズマ発生部１０には、必要に応じてプラズマ発生部１０内に反応性ガス又は不活性ガスを供給するガス供給口（図示せず）が設けられている。
【００２１】
プラズマ分離部２０は、図１に示すようにプラズマ発生部１０よりも細径に形成されている。また、プラズマ発生部１０とプラズマ分離部２０との境界部分には、絶縁部材２１が設けられている。この絶縁部材２１により、プラズマ発生部１０とプラズマ分離部２０との間が電気的に分離されている。
【００２２】
プラズマ分離部２０の筐体の外周には、プラズマ発生部１０で発生したプラズマを筐体中心部に収束させつつ所定の方向に移動させるための磁場を発生するガイドコイル２２ａ，２２ｂが設けられている。また、パーティクルトラップ部３０とプラズマ輸送部４０との分岐部には、プラズマの進行方向をほぼ９０°曲げる磁場（以下、「斜め磁場」という）を発生する斜め磁場発生コイル２３が設けられている。
【００２３】
パーティクルトラップ部３０には、プラズマ発生部１０で発生したマクロパーティクルがプラズマ分離部２０の斜め磁場の影響を殆ど受けることなく直進して進入する。パーティクルトラップ部３０の上端部には、マクロパーティクルを捕捉する複数の傾斜板からなるパーティクル捕捉部材３１が配置されている。
【００２４】
プラズマ輸送部４０は、プラズマ分離部２０側の第１電場フィルタ部４０ａと、成膜チャンバ５０側の第２電場フィルタ部４０ｂとを有している。プラズマ分離部２０と第１電場フィルタ４０ａとの間、第１電場フィルタ４０ａと第２電場フィルタ４０ｂとの間、及び第２電場フィルタ４０ｂと成膜チャンバ５０との間は、それぞれ絶縁部材４３により電気的に分離されている。また、第１電場フィルタ４０ａ及び第２電場フィルタ４０ｂの内壁面には、プラズマ輸送部４０内に進入したマクロパーティクルを捕捉するための複数の傾斜板からなるパーティクル捕捉部材４２が設けられている。
【００２５】
プラズマ輸送部４０の外周には、プラズマ分離部２０で分離されたプラズマを筐体中心部に収束させつつ成膜チャンバ５０側に移動させる磁場を発生するガイドコイル４１が設けられている。なお、図１では第２電場フィルタ部４０ｂの周囲にガイドコイル４１が設けられているが、第１電場フィルタ４０ａ側にガイドコイル４１が設けられていてもよい。また、第１電場フィルタ部４０ａ及び第２電場フィルタ部４０ｂの両方にガイドコイル４１が設けられていてもよい。
【００２６】
図２に示すように、第１電場フィルタ部４０ａには電源４４ａから負の第１の電圧が印加され、第２電場フィルタ部４４ｂには電源４４ｂから第１の電圧よりも電位が高い第２の電圧が印加される。第１の電圧は負であることが必要であるが、第２の電圧は負でもよく、正でもよい。但し、第１の電圧と第２の電圧との電位差は１０Ｖ以上あることが好ましい。また、第２の電圧は＋５Ｖ以下であることが好ましい。ここでは、第１の電圧を−２０Ｖ、第２の電圧を−５Ｖとする。
【００２７】
成膜チャンバ５０には、前述したように基板５１が載置されるステージ（図示せず）が設けられている。基板５１は、その表面（成膜面）をプラズマが流入する方向に向けて配置される。なお、ステージには基板５１をプラズマ流入方向に対し傾斜させる機構や基板５１を回転させる機構が設けられていてもよい。また、成膜チャンバ５０には真空装置（図示せず）が接続されており、この真空装置により成膜装置の内部空間を所定の圧力に維持することができる。基板５１としては、予め記録層（磁性層）が形成された磁気記録媒体用基板や、記録素子及び再生素子（ＭＲ素子等）が形成された磁気ヘッド用基板等を用いることができる。
【００２８】
（成膜方法）
以下、上述の構造を有する本実施形態に係る成膜装置を使用したＤＬＣ膜の成膜方法について説明する。
【００２９】
基板５１上にＤＬＣ膜を形成する場合、カソードとしてカーボングラファイトターゲットを使用する。そして、真空装置を稼働させて成膜装置内の圧力を１０-5Ｐａ〜１０-3Ｐａに維持する。また、例えばアーク電流が６０Ａ、アーク電圧が３０Ｖ、カソードコイル電流が１０Ａの条件でプラズマを発生させる。
【００３０】
プラズマ発生部１０で発生したプラズマは、プラズマ分離部２０に進入し、ガイドコイル２２ａ，２２ｂが発生する磁場により分岐部に移動する。そして、斜め磁場発生コイル２３が発生する斜め磁場により急激に進行方向が曲げられ、プラズマ輸送部４０に進入する。図１中の矢印Ａは、斜め磁場発生コイル２３が発生する斜め磁場により成膜チャンバ５０側に進行方向が曲げられたプラズマの移動方向を示している。
【００３１】
一方、プラズマ発生部１０においてアーク放電により発生したマクロパーティクルは、電荷をもたない又は重量に対して極めて小さい電荷しかもたないため、ガイドコイル２２ａ，２２ｂ及び斜め磁場発生コイル２３が発生する磁場の影響を殆ど受けずに直進する。そして、パーティクルトラップ部３０において、パーティクル捕捉部材３１に捕捉される。図１中の矢印Ｂは、マクロパーティクルの移動方向を示している。
【００３２】
マクロパーティクルのうち電荷を有するものの一部は、斜め磁場発生コイル２３で発生する斜め磁場により進行方向が曲げられてプラズマ輸送部４０に進入する。また、プラズマ発生部１０やプラズマ分離部２０の筺体壁面で反射したマクロパーティクルの一部も、プラズマ輸送部４０に進入する。
【００３３】
プラズマ輸送部４０に進入したプラズマは、ガイドコイル４１により成膜チャンバ５０に輸送される。このプラズマ輸送部４０では、負電圧が印加された第１電場フィルタ部４０ａ及び第２電場フィルタ部４０ｂにより、正に帯電したマクロパーティクルが引きつけられてパーティクル捕捉部材４２に捕捉される。また、筺体壁面を反射しながら成膜チャンバ５０方向に移動するマクロパーティクルも、パーティクル捕捉部材４２により捕捉される。
【００３４】
このようにして、プラズマ輸送部４０に進入したマクロパーティクルの大部分は、プラズマ輸送部４０の内面に設けられたパーティクル捕捉部材４２に捕捉される。
【００３５】
一方、プラズマ輸送部４０に進入したプラズマは、第１電場フィルタ４０ａ及び第２電場フィルタ４０ｂに印加される電圧により加速され、ガイドコイル４１が発生する磁場により案内されて、成膜チャンバ５０内に移動する。そして、基板５１の表面上にプラズマ中に含まれるカーボンが堆積して、ＤＬＣ膜が形成される。
【００３６】
このようにして、基板５１の表面上にマクロパーティクルをほとんど含まない高品質のＤＬＣ膜を形成することができる。磁気記録媒体又は磁気ヘッドの保護膜としてＤＬＣ膜を形成する場合は、磁気スペーシングを小さくするために、ＤＬＣ膜の膜厚を３．５ｎｍ以下とすることが好ましい。
【００３７】
（実験）
以下に、第１電場フィルタ部４０ａ及び第２電場フィルタ部４０ｂに印加する電圧とＤＬＣ膜の成膜レートとの関係を調べた結果について説明する。
【００３８】
まず、直径が２．５インチ（約６５ｍｍ）のアルミニウム合金からなる複数の基板を用意した。そして、これらの基板の上に、スパッタリング法によりＣｒ合金からなる厚さが２０ｎｍの下地膜と、厚さが３ｎｍのＣｏＣｒＰｔＴａ合金（Ｃｏ：６７％、Ｃｒ：２０％、Ｐｔ：１０％、Ｔａ：３％）と厚さが１０ｎｍのＣｏＣｒＰｔＢ合金膜（Ｃｏ：６０％、Ｃｒ：２５％、Ｐｔ：１４％、Ｂ：６％）を含む多層膜とを順次形成した。
【００３９】
次に、ターゲットとしてカーボングラファイトを用いて、基板上（Ｃｏ金属膜上）にＤＬＣ膜を約３．０ｎｍの厚さに形成した。このとき、プラズマ輸送部４０の第１電場フィルタ部４０ａには−２０Ｖの電圧を印加し、第２電場フィルタ部４０ｂに印加する電圧は、−２０Ｖ、−１５Ｖ、−１２Ｖ、−１０Ｖ、−５Ｖ、０Ｖ（接地電位）及び＋５Ｖと変化させた。なお、アーク電流は６０Ａ、アーク電圧は３０Ｖ、カソードコイル電流は１０Ａである。
【００４０】
図４は、横軸に第１電場フィルタ部４０ａに印加する電圧と第２電場フィルタ部４０ｂに印加する電圧との電位差をとり、縦軸に成膜レートをとって、両者の関係を示す図である。この図４から、第１電場フィルタ部４０ａと第２電場フィルタ部４０ｂとの電位差を１０Ｖ以上とすることにより、成膜レートを０．１９ｎｍ／ｓｅc以上と高くすることができることがわかる。また、図４から、第１電場フィルタ部４０ａと第２電場フィルタ部４０ｂとの電位差を２０Ｖ以上としても、成膜レートはほとんど変化しないことがわかる。
【００４１】
第１電場フィルタ４０ａに印加する電圧は、正に帯電したマクロパーティクルを除去するという観点から、負であることが必要である。第１電場フィルタ４０ａと第２電場フィルタ４０ｂとの間に１０Ｖ以上の電位差を与えることにより成膜レートが向上する原因は明らかではないものの、以下のように考えることができる。
【００４２】
すなわち、プラズマ輸送路４０中に進入したプラズマ中には、電子とカーボンイオンとが含まれている。第２電場フィルタ部４０ｂに第１電場フィルタ部４０ａよりも高い電圧を印加すると、プラズマ中の電子は第１電場フィルタ部４０ａと第２電場フィルタ部４０ｂとの電位差により加速される。この電子の移動に追従してカーボンイオンも加速され、単位時間当たりに成膜チャンバ５０に到達するカーボンイオンの量が多くなる。その結果、ＤＬＣ膜の成膜レートが高くなると考えられる。
【００４３】
（実施例）
以下、実施形態の成膜方法により実際にＤＬＣ膜を形成して成膜レートとマクロパーティクル数とを調べた結果について、比較例と比較して説明する。なお、以下の実施例１，２及び比較例１〜４において、成膜時のアーク電流、アーク電圧及び圧力等の条件は、前述の実験時の条件と同じである。
【００４４】
基板として、直径が２．５インチ（約６５ｍｍ）のアルミニウム合金板の上に下地層（Ｃｒ）及びＣｏ合金層を形成した円板を用意した。そして、実施例１として、図１に示す成膜装置を使用し、図２に示すように第１電場フィルタ部４０ａ及び第２電場フィルタ部４０ｂにいずれも負の電圧を印加してＤＬＣ膜を形成した。すなわち、第１電場フィルタ４０ａに印加する電圧（電源４４ａの電圧）を−２０Ｖ、第２電場フィルタ４０ｂに印加する電圧（電源４４ｂの電圧）を−５Ｖとして、基板上にＤＬＣ膜を約３ｎｍの厚さに形成した。
【００４５】
また、実施例２として、図１に示す成膜装置を使用し、図３に示すように第１電場フィルタ部４０ａに負の電圧を印加し、第２電場フィルタ部４０ｂに正の電圧を印加してＤＬＣ膜を形成した。すなわち、第１電場フィルタ４０ａに印加する電圧（電源４４ａの電圧）を−２０Ｖ、第２電場フィルタ４０ｂに印加する電圧（電源４４ｂの電圧）を＋５Ｖとして、基板上にＤＬＣ膜を約３ｎｍの厚さに形成した。
【００４６】
一方、比較例１として、図１に示す成膜装置を使用し、第１電場フィルタ４０ａに印加する電圧を＋５Ｖ、第２電場フィルタ４０ｂに印加する電圧を＋２０Ｖとして、基板上にＤＬＣ膜を約３ｎｍの厚さに形成した。
【００４７】
また、比較例２として、図５に示すようにプラズマ輸送部５０が一体的に形成されていること以外は図１に示す成膜装置と同じ構造の成膜装置を使用し、プラズマ輸送部５０（電場フィルタ部４０ｃ）に電源４４ｃから＋１５Ｖの電圧を印加して、基板上にＤＬＣ膜を約３ｎｍの厚さに形成した。
【００４８】
更に、比較例３として、比較例２と同様の成膜装置を使用し、プラズマ輸送部５０（電場フィルタ部４０ｃ）に電源４４ｃから＋４０Ｖの電圧を印加して、基板上にＤＬＣ膜を約３ｎｍの厚さに形成した。
【００４９】
更にまた、比較例４として、比較例２と同様の成膜装置を使用し、プラズマ輸送部５０（電場フィルタ部４０ｃ）に電源４４ｃから−１５Ｖの電圧を印加して、基板上にＤＬＣ膜を約３ｎｍの厚さに形成した。
【００５０】
これらの実施例１，２及び比較例１〜４の基板に対し、成膜時間と平均膜厚との関係を調べ、成膜レートを計算した。なお、平均膜厚の測定は、透過型電子顕微鏡（Transmission Electron Microscope;ＴＥＭ）による断面観察による。また、ＤＬＣ膜の厚さを３．０ｎｍとした場合のマクロパーティクル数を光学表面分析装置（Optical Surface Analyzer；ＯＳＡ）を用いて計測した。これらの結果を、図６にまとめて示す。
【００５１】
図６から、実施例１ではマクロパーティクルの数が７０であり、実施例２ではマクロパーティクルの数が７６であり、いずれもパーティクルの数が少ないことがわかる。また、実施例１の成膜レートは０．２ｎｍ／ｓｅｃ、実施例２の成膜レートは０．２２ｎｍ／ｓｅｃであり、高い成膜レートが得られていることもわかる。なお、２．５インチディスクの場合、成膜面のマクロパーティクルの数は１００個／面以下であればよいとされている。
【００５２】
一方、第１及び第２の電場フィルタ部にいずれも正の電圧を印加した比較例１では、成膜レートは０．２ｎｍ／ｓｅｃと高いものの、マクロパーティクルの数は２００個と多いものであった。
【００５３】
また、一体的に形成されたプラズマ輸送部に＋１５Ｖの電圧を印加した比較例２、及び＋４０Ｖの電圧を印加した比較例３は、いずれも成膜レートは高いものの、パーティクル数も多い。更に、一体的に形成されたプラズマ輸送部に−１５Ｖの電圧を印加した比較例４は、パーティクル数は７０と少ないものの、成膜レートが０．０５ｎｍ／ｓｅｃと極めて遅くなった。
【００５４】
なお、上述した実施形態では基板５１上にＤＬＣ膜を形成する場合について説明したが、これにより本発明に係る成膜装置の用途がＤＬＣ膜の形成に限定されるものではなく、本発明に係る成膜装置は種々の材料からなる膜の形成に使用できることは勿論である。
【００５５】
また、上述した実施形態ではプラズマ輸送部４０に２つの電場フィルタ部（電場フィルタ４０ａ，４０ｂ）が設けられている場合について説明したが、プラズマ輸送部４０に３以上の電場フィルタ部が設けられていてもよい。その場合、プラズマ発生部に最も近い側の電場フィルタ部に最も低い電圧を印加すればよい。
【符号の説明】
【００５６】
１０…プラズマ発生部、１１…絶縁板、１２…ターゲット（カソード）、１３…アノード、１４…カソードコイル、２０…プラズマ分離部、２１…絶縁部材、 ２２ａ，２２ｂ，４１…ガイドコイル、２３…斜め磁場発生コイル、３０…パーティクルトラップ部、３１，４２…パーティクル捕捉部材、４０…プラズマ輸送部、４０ａ〜４４ｃ…電場フィルタ部、４３…絶縁部材、４４ａ〜４４ｃ…電源、５０…成膜チャンバ、５１…基板。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、磁気記録装置に使用される磁気記録媒体の表面や磁気ヘッドの先端を保護する保護膜の形成に好適な成膜方法及び成膜装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、磁気記録装置（ハードディスクドライブ）は、コンピュータだけでなく、ハードディスクビデオレコーダ等の映像記録機器や携帯型音楽再生装置等にも使用されるようになった。それにともない、磁気記録装置のより一層の小型化及び大容量化が要求されている。
【０００３】
磁気記録装置では、高速で回転する円盤状の磁気記録媒体（磁気ディスク）の記録層を磁気ヘッドで磁化することによりデータを記録する。記録層の上には、記録層を物理的及び化学的な損傷から保護するために保護膜が設けられている。通常、磁気記録媒体の保護膜としては、ＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）法により形成したダイヤモンドライクカーボン膜（Diamond-Like-Carbon；以下、「ＤＬＣ膜」という）が用いられている。
【０００４】
近年、磁気記録媒体の記録密度のより一層の向上が望まれている。そのためには、磁気記録媒体の記録層と磁気ヘッドとの距離（磁気スペーシング）を縮めることが必須であり、保護膜のより一層の薄膜化が要求されている。
【０００５】
現状、磁気記録媒体の表面の保護膜として形成されるＤＬＣ膜の厚さは４ｎｍ程度であり、前述したようにＣＶＤ法により形成されている。しかしながら、ＣＶＤ法では、膜厚が４ｎｍ以下のＤＬＣ膜を形成しようとすると、膜厚のばらつきが大きくなって保護膜の信頼性が低下する。そこで、近年、アークをプラズマ源としたＦＣＡ（Filtered Cathodic Arc）法を用いて磁気記録媒体の表面にＤＬＣ膜を形成することが提案されている。ＦＣＡ法により形成されたＤＬＣ膜では、ｓｐ2結合成分に対するｓｐ3結合成分の比率が高いため、ＣＶＤ法により形成されたＤＬＣ膜に比べて硬度が高くなる。また、ＦＣＡ法では、ＣＶＤ法に比べてＤＬＣ膜の被覆性が優れており、ＤＬＣ膜の厚さを３．５ｎｍ又はそれ以下にしても保護膜としての信頼性を損なうことはない。以下、ＦＣＡ法により成膜する装置をＦＣＡ成膜装置という。
【０００６】
ところで、ＦＣＡ法では、アークをプラズマ源としているため、マクロパーティクル（直径が０．０１〜数百μｍの微粒子）の発生を抑えることが困難である。このため、保護膜形成時にマクロパーティクルが磁気記録媒体の表面に付着してしまう。このようにしてマクロパーティクルが付着した磁気記録媒体を磁気記録装置に使用すると、データの記録時又は再生時に磁気ヘッドがマクロパーティクルに接触し、磁気ヘッドが破損するおそれがある。
【０００７】
そこで、保護膜（ＤＬＣ膜）を形成した後、研磨等によりマクロパーティクルを除去することも考えられる。しかし、保護膜に付着したマクロパーティクルを研磨により除去すると、研磨中に保護膜から離脱したマクロパーティクルが保護膜をこすって疵を付けたり、マクロパーティクルが離脱した跡にくぼみが発生するため、保護膜としての信頼性が著しく低下する。
【０００８】
上記の問題を解消すべく、例えば斜め磁場発生用コイルで発生した斜め方向の磁場（磁場フィルタ）によりプラズマの進行方向を曲げてプラズマとマクロパーティクルとを分離するＦＣＡ成膜装置が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２００２−２５７９４号公報
【特許文献２】特開２００５−７２１７５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら、上述した磁場フィルタを用いたＦＣＡ成膜装置は、成膜面に付着するマクロパーティクル数を低減することはできるものの、成膜レートが減少してしまう。このため、保護膜の形成に時間がかかり、製品コストが上昇する原因となる。
【００１１】
以上から、アークをプラズマ源とし、成膜面に付着するマクロパーティクル数を低減しつつ、高い成膜レートで良質な薄膜を形成することができる成膜方法及び成膜装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
一観点によれば、アーク放電によりプラズマを発生するプラズマ発生部と、前記プラズマ発生部に接続するプラズマ分離部と、前記プラズマ分離部に接続するパーティクルトラップ部と、基体が載置される成膜チャンバと、プラズマの流路に沿って配置された複数の電場フィルタ部を備え、前記プラズマ分離部と前記成膜チャンバとの間を接続するプラズマ輸送部とを有する成膜装置を用いた成膜方法であって、前記プラズマ発生部でプラズマを発生する工程と、前記プラズマ発生部で発生したプラズマを前記プラズマ分離部に流入させ、該プラズマ分離部において前記プラズマの流路に磁場を印加してプラズマの進行方向を曲げ、前記パーティクルトラップ部に向かうマクロパーティクルと前記成膜チャンバに向かうプラズマとに分離する工程と、前記プラズマ輸送部において、前記複数の電場フィルタ部のうち前記プラズマ分離部に最も近い電場フィルタ部に負の電圧であって他の電場フィルタ部に印加する電圧よりも低い電圧を印加しつつ前記プラズマを前記成膜チャンバまで輸送する工程と、前記成膜チャンバ内において前記プラズマ中に含まれるイオンを前記基体上に付着させて膜を形成する工程とを有する成膜方法が提供される。
【発明の効果】
【００１３】
上記一観点によれば、プラズマの流路に沿って配置された複数の電場フィルタ部を備えたプラズマ輸送部を通って、成膜チャンバにプラズマが輸送される。プラズマ分離部に最も近い電場フィルタ部には負の電圧であって他の電場フィルタ部に印加される電圧よりも低い電圧が印加される。これにより、プラズマ輸送部に進入した正に帯電したマクロパーティクルが電場フィルタ部に引き付けられて、プラズマ中からマクロパーティクルが除去される。
【００１４】
また、プラズマ分離部に最も近い電場フィルタ部には負の電圧であって他の電場フィルタ部に印加される電圧よりも低い電圧が印加されるため、後述するようにプラズマ中のイオンが加速される。これにより、基体上にイオンが堆積する速度、すなわち成膜レートが向上する。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】図１は、実施の形態に係る成膜装置を示す模式図である。
【図２】図２は、同じくその成膜装置の輸送部を示す模式図である。
【図３】図３は、実施例２の成膜方法におけるプラズマ輸送部の模式図である。
【図４】図４は、第１及び第２電場フィルタ部の電位差と成膜レートとの関係を示す図である。
【図５】図５は、比較例２〜４の成膜方法におけるプラズマ輸送部の模式図である。
【図６】図６は、実施例１，２及び比較例１〜４の成膜レート及びマクロパーティクル数をまとめて示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、実施形態について、添付の図面を参照して説明する。
【００１７】
（成膜装置）
図１は、実施形態に係る成膜装置（ＦＣＡ成膜装置）を示す模式図である。この図１に示すように、本実施形態に係る成膜装置は、プラズマ発生部１０と、プラズマ分離部２０と、パーティクルトラップ部３０と、プラズマ輸送部４０と、成膜チャンバ５０とを有している。プラズマ発生部１０、プラズマ分離部２０及びパーティクルトラップ部３０はいずれも筒状に形成され、プラズマ発生部１０、プラズマ分離部２０及びパーティクルトラップ部３０の順で直線上に配置されて連結されている。
【００１８】
プラズマ輸送部４０も筒状に形成されており、その一端側がプラズマ分離部２０にほぼ垂直に接続され、他端側が成膜チャンバ５０に接続されている。成膜チャンバ５０内には、成膜すべき基板（基体）５１が載置されるステージ（図示せず）が設けられている。
【００１９】
以下、成膜装置の各部についてより詳細に説明する。プラズマ発生部１０の筐体下端部には絶縁板１１が配置されており、この絶縁板１１の上にはターゲット（カソード）１２が配置されている。また、プラズマ発生部１０の筐体下端部の外側にはカソードコイル１４が設けられており、筐体の内壁面にはアノード１３が設けられている。成膜時には、電源（図示せず）からターゲット（カソード）１２とアノード１３との間に所定の電圧が印加されてアーク放電が発生し、ターゲット１２の表面上方にプラズマが生成される。また、電源からカソードコイル１４に所定の電流が供給され、カソードコイル１４からアーク放電を安定化させる磁場が発生する。
【００２０】
ターゲット１２は、その構成分子が蒸発してプラズマ中に成膜材料を供給するので、成膜材料を含むもので形成されていることが必要である。本実施形態では、基板５１上にＤＬＣ膜を形成するので、ターゲット１２としてカーボングラファイトを使用する。なお、プラズマ発生部１０には、アーク放電のトリガとなる電圧を印加するためのトリガ電極等が存在するが、図１ではそれらの図示を省略している。また、プラズマ発生部１０には、必要に応じてプラズマ発生部１０内に反応性ガス又は不活性ガスを供給するガス供給口（図示せず）が設けられている。
【００２１】
プラズマ分離部２０は、図１に示すようにプラズマ発生部１０よりも細径に形成されている。また、プラズマ発生部１０とプラズマ分離部２０との境界部分には、絶縁部材２１が設けられている。この絶縁部材２１により、プラズマ発生部１０とプラズマ分離部２０との間が電気的に分離されている。
【００２２】
プラズマ分離部２０の筐体の外周には、プラズマ発生部１０で発生したプラズマを筐体中心部に収束させつつ所定の方向に移動させるための磁場を発生するガイドコイル２２ａ，２２ｂが設けられている。また、パーティクルトラップ部３０とプラズマ輸送部４０との分岐部には、プラズマの進行方向をほぼ９０°曲げる磁場（以下、「斜め磁場」という）を発生する斜め磁場発生コイル２３が設けられている。
【００２３】
パーティクルトラップ部３０には、プラズマ発生部１０で発生したマクロパーティクルがプラズマ分離部２０の斜め磁場の影響を殆ど受けることなく直進して進入する。パーティクルトラップ部３０の上端部には、マクロパーティクルを捕捉する複数の傾斜板からなるパーティクル捕捉部材３１が配置されている。
【００２４】
プラズマ輸送部４０は、プラズマ分離部２０側の第１電場フィルタ部４０ａと、成膜チャンバ５０側の第２電場フィルタ部４０ｂとを有している。プラズマ分離部２０と第１電場フィルタ４０ａとの間、第１電場フィルタ４０ａと第２電場フィルタ４０ｂとの間、及び第２電場フィルタ４０ｂと成膜チャンバ５０との間は、それぞれ絶縁部材４３により電気的に分離されている。また、第１電場フィルタ４０ａ及び第２電場フィルタ４０ｂの内壁面には、プラズマ輸送部４０内に進入したマクロパーティクルを捕捉するための複数の傾斜板からなるパーティクル捕捉部材４２が設けられている。
【００２５】
プラズマ輸送部４０の外周には、プラズマ分離部２０で分離されたプラズマを筐体中心部に収束させつつ成膜チャンバ５０側に移動させる磁場を発生するガイドコイル４１が設けられている。なお、図１では第２電場フィルタ部４０ｂの周囲にガイドコイル４１が設けられているが、第１電場フィルタ４０ａ側にガイドコイル４１が設けられていてもよい。また、第１電場フィルタ部４０ａ及び第２電場フィルタ部４０ｂの両方にガイドコイル４１が設けられていてもよい。
【００２６】
図２に示すように、第１電場フィルタ部４０ａには電源４４ａから負の第１の電圧が印加され、第２電場フィルタ部４４ｂには電源４４ｂから第１の電圧よりも電位が高い第２の電圧が印加される。第１の電圧は負であることが必要であるが、第２の電圧は負でもよく、正でもよい。但し、第１の電圧と第２の電圧との電位差は１０Ｖ以上あることが好ましい。また、第２の電圧は＋５Ｖ以下であることが好ましい。ここでは、第１の電圧を−２０Ｖ、第２の電圧を−５Ｖとする。
【００２７】
成膜チャンバ５０には、前述したように基板５１が載置されるステージ（図示せず）が設けられている。基板５１は、その表面（成膜面）をプラズマが流入する方向に向けて配置される。なお、ステージには基板５１をプラズマ流入方向に対し傾斜させる機構や基板５１を回転させる機構が設けられていてもよい。また、成膜チャンバ５０には真空装置（図示せず）が接続されており、この真空装置により成膜装置の内部空間を所定の圧力に維持することができる。基板５１としては、予め記録層（磁性層）が形成された磁気記録媒体用基板や、記録素子及び再生素子（ＭＲ素子等）が形成された磁気ヘッド用基板等を用いることができる。
【００２８】
（成膜方法）
以下、上述の構造を有する本実施形態に係る成膜装置を使用したＤＬＣ膜の成膜方法について説明する。
【００２９】
基板５１上にＤＬＣ膜を形成する場合、カソードとしてカーボングラファイトターゲットを使用する。そして、真空装置を稼働させて成膜装置内の圧力を１０-5Ｐａ〜１０-3Ｐａに維持する。また、例えばアーク電流が６０Ａ、アーク電圧が３０Ｖ、カソードコイル電流が１０Ａの条件でプラズマを発生させる。
【００３０】
プラズマ発生部１０で発生したプラズマは、プラズマ分離部２０に進入し、ガイドコイル２２ａ，２２ｂが発生する磁場により分岐部に移動する。そして、斜め磁場発生コイル２３が発生する斜め磁場により急激に進行方向が曲げられ、プラズマ輸送部４０に進入する。図１中の矢印Ａは、斜め磁場発生コイル２３が発生する斜め磁場により成膜チャンバ５０側に進行方向が曲げられたプラズマの移動方向を示している。
【００３１】
一方、プラズマ発生部１０においてアーク放電により発生したマクロパーティクルは、電荷をもたない又は重量に対して極めて小さい電荷しかもたないため、ガイドコイル２２ａ，２２ｂ及び斜め磁場発生コイル２３が発生する磁場の影響を殆ど受けずに直進する。そして、パーティクルトラップ部３０において、パーティクル捕捉部材３１に捕捉される。図１中の矢印Ｂは、マクロパーティクルの移動方向を示している。
【００３２】
マクロパーティクルのうち電荷を有するものの一部は、斜め磁場発生コイル２３で発生する斜め磁場により進行方向が曲げられてプラズマ輸送部４０に進入する。また、プラズマ発生部１０やプラズマ分離部２０の筺体壁面で反射したマクロパーティクルの一部も、プラズマ輸送部４０に進入する。
【００３３】
プラズマ輸送部４０に進入したプラズマは、ガイドコイル４１により成膜チャンバ５０に輸送される。このプラズマ輸送部４０では、負電圧が印加された第１電場フィルタ部４０ａ及び第２電場フィルタ部４０ｂにより、正に帯電したマクロパーティクルが引きつけられてパーティクル捕捉部材４２に捕捉される。また、筺体壁面を反射しながら成膜チャンバ５０方向に移動するマクロパーティクルも、パーティクル捕捉部材４２により捕捉される。
【００３４】
このようにして、プラズマ輸送部４０に進入したマクロパーティクルの大部分は、プラズマ輸送部４０の内面に設けられたパーティクル捕捉部材４２に捕捉される。
【００３５】
一方、プラズマ輸送部４０に進入したプラズマは、第１電場フィルタ４０ａ及び第２電場フィルタ４０ｂに印加される電圧により加速され、ガイドコイル４１が発生する磁場により案内されて、成膜チャンバ５０内に移動する。そして、基板５１の表面上にプラズマ中に含まれるカーボンが堆積して、ＤＬＣ膜が形成される。
【００３６】
このようにして、基板５１の表面上にマクロパーティクルをほとんど含まない高品質のＤＬＣ膜を形成することができる。磁気記録媒体又は磁気ヘッドの保護膜としてＤＬＣ膜を形成する場合は、磁気スペーシングを小さくするために、ＤＬＣ膜の膜厚を３．５ｎｍ以下とすることが好ましい。
【００３７】
（実験）
以下に、第１電場フィルタ部４０ａ及び第２電場フィルタ部４０ｂに印加する電圧とＤＬＣ膜の成膜レートとの関係を調べた結果について説明する。
【００３８】
まず、直径が２．５インチ（約６５ｍｍ）のアルミニウム合金からなる複数の基板を用意した。そして、これらの基板の上に、スパッタリング法によりＣｒ合金からなる厚さが２０ｎｍの下地膜と、厚さが３ｎｍのＣｏＣｒＰｔＴａ合金（Ｃｏ：６７％、Ｃｒ：２０％、Ｐｔ：１０％、Ｔａ：３％）と厚さが１０ｎｍのＣｏＣｒＰｔＢ合金膜（Ｃｏ：６０％、Ｃｒ：２５％、Ｐｔ：１４％、Ｂ：６％）を含む多層膜とを順次形成した。
【００３９】
次に、ターゲットとしてカーボングラファイトを用いて、基板上（Ｃｏ金属膜上）にＤＬＣ膜を約３．０ｎｍの厚さに形成した。このとき、プラズマ輸送部４０の第１電場フィルタ部４０ａには−２０Ｖの電圧を印加し、第２電場フィルタ部４０ｂに印加する電圧は、−２０Ｖ、−１５Ｖ、−１２Ｖ、−１０Ｖ、−５Ｖ、０Ｖ（接地電位）及び＋５Ｖと変化させた。なお、アーク電流は６０Ａ、アーク電圧は３０Ｖ、カソードコイル電流は１０Ａである。
【００４０】
図４は、横軸に第１電場フィルタ部４０ａに印加する電圧と第２電場フィルタ部４０ｂに印加する電圧との電位差をとり、縦軸に成膜レートをとって、両者の関係を示す図である。この図４から、第１電場フィルタ部４０ａと第２電場フィルタ部４０ｂとの電位差を１０Ｖ以上とすることにより、成膜レートを０．１９ｎｍ／ｓｅc以上と高くすることができることがわかる。また、図４から、第１電場フィルタ部４０ａと第２電場フィルタ部４０ｂとの電位差を２０Ｖ以上としても、成膜レートはほとんど変化しないことがわかる。
【００４１】
第１電場フィルタ４０ａに印加する電圧は、正に帯電したマクロパーティクルを除去するという観点から、負であることが必要である。第１電場フィルタ４０ａと第２電場フィルタ４０ｂとの間に１０Ｖ以上の電位差を与えることにより成膜レートが向上する原因は明らかではないものの、以下のように考えることができる。
【００４２】
すなわち、プラズマ輸送路４０中に進入したプラズマ中には、電子とカーボンイオンとが含まれている。第２電場フィルタ部４０ｂに第１電場フィルタ部４０ａよりも高い電圧を印加すると、プラズマ中の電子は第１電場フィルタ部４０ａと第２電場フィルタ部４０ｂとの電位差により加速される。この電子の移動に追従してカーボンイオンも加速され、単位時間当たりに成膜チャンバ５０に到達するカーボンイオンの量が多くなる。その結果、ＤＬＣ膜の成膜レートが高くなると考えられる。
【００４３】
（実施例）
以下、実施形態の成膜方法により実際にＤＬＣ膜を形成して成膜レートとマクロパーティクル数とを調べた結果について、比較例と比較して説明する。なお、以下の実施例１，２及び比較例１〜４において、成膜時のアーク電流、アーク電圧及び圧力等の条件は、前述の実験時の条件と同じである。
【００４４】
基板として、直径が２．５インチ（約６５ｍｍ）のアルミニウム合金板の上に下地層（Ｃｒ）及びＣｏ合金層を形成した円板を用意した。そして、実施例１として、図１に示す成膜装置を使用し、図２に示すように第１電場フィルタ部４０ａ及び第２電場フィルタ部４０ｂにいずれも負の電圧を印加してＤＬＣ膜を形成した。すなわち、第１電場フィルタ４０ａに印加する電圧（電源４４ａの電圧）を−２０Ｖ、第２電場フィルタ４０ｂに印加する電圧（電源４４ｂの電圧）を−５Ｖとして、基板上にＤＬＣ膜を約３ｎｍの厚さに形成した。
【００４５】
また、実施例２として、図１に示す成膜装置を使用し、図３に示すように第１電場フィルタ部４０ａに負の電圧を印加し、第２電場フィルタ部４０ｂに正の電圧を印加してＤＬＣ膜を形成した。すなわち、第１電場フィルタ４０ａに印加する電圧（電源４４ａの電圧）を−２０Ｖ、第２電場フィルタ４０ｂに印加する電圧（電源４４ｂの電圧）を＋５Ｖとして、基板上にＤＬＣ膜を約３ｎｍの厚さに形成した。
【００４６】
一方、比較例１として、図１に示す成膜装置を使用し、第１電場フィルタ４０ａに印加する電圧を＋５Ｖ、第２電場フィルタ４０ｂに印加する電圧を＋２０Ｖとして、基板上にＤＬＣ膜を約３ｎｍの厚さに形成した。
【００４７】
また、比較例２として、図５に示すようにプラズマ輸送部５０が一体的に形成されていること以外は図１に示す成膜装置と同じ構造の成膜装置を使用し、プラズマ輸送部５０（電場フィルタ部４０ｃ）に電源４４ｃから＋１５Ｖの電圧を印加して、基板上にＤＬＣ膜を約３ｎｍの厚さに形成した。
【００４８】
更に、比較例３として、比較例２と同様の成膜装置を使用し、プラズマ輸送部５０（電場フィルタ部４０ｃ）に電源４４ｃから＋４０Ｖの電圧を印加して、基板上にＤＬＣ膜を約３ｎｍの厚さに形成した。
【００４９】
更にまた、比較例４として、比較例２と同様の成膜装置を使用し、プラズマ輸送部５０（電場フィルタ部４０ｃ）に電源４４ｃから−１５Ｖの電圧を印加して、基板上にＤＬＣ膜を約３ｎｍの厚さに形成した。
【００５０】
これらの実施例１，２及び比較例１〜４の基板に対し、成膜時間と平均膜厚との関係を調べ、成膜レートを計算した。なお、平均膜厚の測定は、透過型電子顕微鏡（Transmission Electron Microscope;ＴＥＭ）による断面観察による。また、ＤＬＣ膜の厚さを３．０ｎｍとした場合のマクロパーティクル数を光学表面分析装置（Optical Surface Analyzer；ＯＳＡ）を用いて計測した。これらの結果を、図６にまとめて示す。
【００５１】
図６から、実施例１ではマクロパーティクルの数が７０であり、実施例２ではマクロパーティクルの数が７６であり、いずれもパーティクルの数が少ないことがわかる。また、実施例１の成膜レートは０．２ｎｍ／ｓｅｃ、実施例２の成膜レートは０．２２ｎｍ／ｓｅｃであり、高い成膜レートが得られていることもわかる。なお、２．５インチディスクの場合、成膜面のマクロパーティクルの数は１００個／面以下であればよいとされている。
【００５２】
一方、第１及び第２の電場フィルタ部にいずれも正の電圧を印加した比較例１では、成膜レートは０．２ｎｍ／ｓｅｃと高いものの、マクロパーティクルの数は２００個と多いものであった。
【００５３】
また、一体的に形成されたプラズマ輸送部に＋１５Ｖの電圧を印加した比較例２、及び＋４０Ｖの電圧を印加した比較例３は、いずれも成膜レートは高いものの、パーティクル数も多い。更に、一体的に形成されたプラズマ輸送部に−１５Ｖの電圧を印加した比較例４は、パーティクル数は７０と少ないものの、成膜レートが０．０５ｎｍ／ｓｅｃと極めて遅くなった。
【００５４】
なお、上述した実施形態では基板５１上にＤＬＣ膜を形成する場合について説明したが、これにより本発明に係る成膜装置の用途がＤＬＣ膜の形成に限定されるものではなく、本発明に係る成膜装置は種々の材料からなる膜の形成に使用できることは勿論である。
【００５５】
また、上述した実施形態ではプラズマ輸送部４０に２つの電場フィルタ部（電場フィルタ４０ａ，４０ｂ）が設けられている場合について説明したが、プラズマ輸送部４０に３以上の電場フィルタ部が設けられていてもよい。その場合、プラズマ発生部に最も近い側の電場フィルタ部に最も低い電圧を印加すればよい。
【符号の説明】
【００５６】
１０…プラズマ発生部、１１…絶縁板、１２…ターゲット（カソード）、１３…アノード、１４…カソードコイル、２０…プラズマ分離部、２１…絶縁部材、 ２２ａ，２２ｂ，４１…ガイドコイル、２３…斜め磁場発生コイル、３０…パーティクルトラップ部、３１，４２…パーティクル捕捉部材、４０…プラズマ輸送部、４０ａ〜４４ｃ…電場フィルタ部、４３…絶縁部材、４４ａ〜４４ｃ…電源、５０…成膜チャンバ、５１…基板。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
アーク放電によりプラズマを発生するプラズマ発生部と、前記プラズマ発生部に接続するプラズマ分離部と、前記プラズマ分離部に接続するパーティクルトラップ部と、基体が載置される成膜チャンバと、プラズマの流路に沿って配置された複数の電場フィルタ部を備え、前記プラズマ分離部と前記成膜チャンバとの間を接続するプラズマ輸送部とを有する成膜装置を用いた成膜方法であって、
前記プラズマ発生部でプラズマを発生する工程と、
前記プラズマ発生部で発生したプラズマを前記プラズマ分離部に流入させ、該プラズマ分離部において前記プラズマの流路に磁場を印加してプラズマの進行方向を曲げ、前記パーティクルトラップ部に向かうマクロパーティクルと前記成膜チャンバに向かうプラズマとに分離する工程と、
前記プラズマ輸送部において、前記複数の電場フィルタ部のうち前記プラズマ分離部に最も近い電場フィルタ部に負の電圧であって他の電場フィルタ部に印加する電圧よりも低い電圧を印加しつつ前記プラズマを前記成膜チャンバまで輸送する工程と、
前記成膜チャンバ内において前記プラズマ中に含まれるイオンを前記基体上に付着させて膜を形成する工程と
を有することを特徴とする成膜方法。
【請求項２】
前記複数の電場フィルタ部のうち前記プラズマ分離部に最も近い電場フィルタ部に印加する電圧が−１５Ｖ以下であることを特徴とする請求項１に記載の成膜方法。
【請求項３】
前記複数の電場フィルタ部のうち前記プラズマ分離部から最も遠い電場フィルタ部に印加する電圧を、前記複数の電場フィルタ部のうち前記プラズマ分離部に最も近い電場フィルタ部に印加する電圧よりも１０Ｖ以上高い電圧とすることを特徴とする請求項１又は２に記載の成膜方法。
【請求項４】
前記基体上にダイヤモンドライクカーボン膜を成膜することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の成膜方法。
【請求項５】
前記複数の電場フィルタ部のうち前記プラズマ分離部から最も遠い電場フィルタ部に印加する電圧を＋５Ｖ以下とすることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の成膜方法。
【請求項６】
ターゲットとアノードとの間にアーク放電を発生させてプラズマを生成するプラズマ発生部と、
前記プラズマ発生部から進入したプラズマの流路を磁場により曲げてプラズマとマクロパーティクルとを分離するプラズマ分離部と、
前記プラズマ分離部で分離された前記マクロパーティクルを捕捉するパーティクルトラップ部と、
基体が配置され、前記プラズマ分離部で分離されたプラズマ中に含まれるイオンを前記基体上に付着させて膜を形成する成膜チャンバと、
前記プラズマ分離部で分離されたプラズマを前記成膜チャンバに輸送するプラズマ輸送部と、
前記プラズマ輸送部に電圧を印加する電源とを備え、
前記プラズマ輸送部は前記プラズマの流路に沿って配置された複数の電場フィルタ部を備え、前記電源は前記複数の電場フィルタ部のうち前記プラズマ発生部に最も近い電場フィルタ部に負の電圧であって他の電場フィルタ部に印加する電圧よりも低い電圧を印加することを特徴とする成膜装置。
【請求項１】
アーク放電によりプラズマを発生するプラズマ発生部と、前記プラズマ発生部に接続するプラズマ分離部と、前記プラズマ分離部に接続するパーティクルトラップ部と、基体が載置される成膜チャンバと、プラズマの流路に沿って配置された複数の電場フィルタ部を備え、前記プラズマ分離部と前記成膜チャンバとの間を接続するプラズマ輸送部とを有する成膜装置を用いた成膜方法であって、
前記プラズマ発生部でプラズマを発生する工程と、
前記プラズマ発生部で発生したプラズマを前記プラズマ分離部に流入させ、該プラズマ分離部において前記プラズマの流路に磁場を印加してプラズマの進行方向を曲げ、前記パーティクルトラップ部に向かうマクロパーティクルと前記成膜チャンバに向かうプラズマとに分離する工程と、
前記プラズマ輸送部において、前記複数の電場フィルタ部のうち前記プラズマ分離部に最も近い電場フィルタ部に負の電圧であって他の電場フィルタ部に印加する電圧よりも低い電圧を印加しつつ前記プラズマを前記成膜チャンバまで輸送する工程と、
前記成膜チャンバ内において前記プラズマ中に含まれるイオンを前記基体上に付着させて膜を形成する工程と
を有することを特徴とする成膜方法。
【請求項２】
前記複数の電場フィルタ部のうち前記プラズマ分離部に最も近い電場フィルタ部に印加する電圧が−１５Ｖ以下であることを特徴とする請求項１に記載の成膜方法。
【請求項３】
前記複数の電場フィルタ部のうち前記プラズマ分離部から最も遠い電場フィルタ部に印加する電圧を、前記複数の電場フィルタ部のうち前記プラズマ分離部に最も近い電場フィルタ部に印加する電圧よりも１０Ｖ以上高い電圧とすることを特徴とする請求項１又は２に記載の成膜方法。
【請求項４】
前記基体上にダイヤモンドライクカーボン膜を成膜することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の成膜方法。
【請求項５】
前記複数の電場フィルタ部のうち前記プラズマ分離部から最も遠い電場フィルタ部に印加する電圧を＋５Ｖ以下とすることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の成膜方法。
【請求項６】
ターゲットとアノードとの間にアーク放電を発生させてプラズマを生成するプラズマ発生部と、
前記プラズマ発生部から進入したプラズマの流路を磁場により曲げてプラズマとマクロパーティクルとを分離するプラズマ分離部と、
前記プラズマ分離部で分離された前記マクロパーティクルを捕捉するパーティクルトラップ部と、
基体が配置され、前記プラズマ分離部で分離されたプラズマ中に含まれるイオンを前記基体上に付着させて膜を形成する成膜チャンバと、
前記プラズマ分離部で分離されたプラズマを前記成膜チャンバに輸送するプラズマ輸送部と、
前記プラズマ輸送部に電圧を印加する電源とを備え、
前記プラズマ輸送部は前記プラズマの流路に沿って配置された複数の電場フィルタ部を備え、前記電源は前記複数の電場フィルタ部のうち前記プラズマ発生部に最も近い電場フィルタ部に負の電圧であって他の電場フィルタ部に印加する電圧よりも低い電圧を印加することを特徴とする成膜装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２０１０−２６１０５９（Ｐ２０１０−２６１０５９Ａ）
【公開日】平成２２年１１月１８日（２０１０．１１．１８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−１１０７６３（Ｐ２００９−１１０７６３）
【出願日】平成２１年４月３０日（２００９．４．３０）
【出願人】（０００００５２２３）富士通株式会社 (25,993)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年１１月１８日（２０１０．１１．１８）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年４月３０日（２００９．４．３０）
【出願人】（０００００５２２３）富士通株式会社 (25,993)
【Ｆターム（参考）】
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