JP3391245B2 - 薄膜形成装置 - Google Patents
薄膜形成装置Info
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- H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
- H01J37/32—Gas-filled discharge tubes
- H01J37/32009—Arrangements for generation of plasma specially adapted for examination or treatment of objects, e.g. plasma sources
- H01J37/32192—Microwave generated discharge
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- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
- C23C16/44—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating
- C23C16/50—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating using electric discharges
- C23C16/511—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating using electric discharges using microwave discharges
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- H01J37/32—Gas-filled discharge tubes
- H01J37/32431—Constructional details of the reactor
- H01J37/3266—Magnetic control means
- H01J37/32678—Electron cyclotron resonance
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Description
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、薄膜形成装置に
関し、とくに、ハードディスク記録装置の記録媒体であ
る磁気ディスクの製造プロセスで使用するのに好適な、
プラズマＣＶＤによる薄膜形成装置に関する。 【０００２】 【従来の技術】ハードディスク記録装置の磁気ディスク
は、通常、ガラス等のディスクの表面に磁性層を成膜
し、さらにその上に保護層を設けて作られる。この保護
層として、プラズマＣＶＤによる薄膜形成装置を用いる
ことによって、炭素系膜をディスクの両面に同時に成膜
している。なお、この炭素系膜はアモルファス状の炭素
薄膜であり、プラズマＣＶＤにより形成した炭素系膜は
非常に硬度が高く、薄膜として耐摩耗性・耐腐食性・耐
剥離性・耐電圧特性・耐絶縁性に優れ、磁気ディスクの
保護膜として最適なものである。また、プラズマＣＶＤ
において基板へ印加するバイアス電圧により、膜硬さを
制御することができる。 【０００３】 【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
プラズマＣＶＤによる薄膜形成装置では、基板へバイア
スを印加すると、負の電荷がチャージアップすることが
あり、その結果、異常放電を引き起こし、チャンバ壁か
らパーティクルが発生して基板へ付着する問題や基板表
面での剥離が発生するという問題がある。 【０００４】この発明は、上記に鑑み、基板へ印加する
バイアス電圧を最適化することにより安定なプラズマを
形成して異常放電を引き起こさないように改善した、薄
膜形成装置を提供することを目的とする。 【０００５】 【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め、この発明による薄膜形成装置においては、薄膜を形
成すべき基板が配置される真空チャンバと、該真空チャ
ンバに連結されたＥＣＲプラズマ発生手段と、上記チャ
ンバ内に所定の磁界を発生させる磁界発生手段と、不活
性ガスおよび反応ガスを上記真空チャンバに導入するガ
ス導入手段と、上記真空チャンバ内の基板に、負荷電流
値が極小になる周波数として求められた周波数の高周波
パルスを重畳した負の直流電圧を印加する電圧印加手段
とが備えられることが特徴となっている。 【０００６】薄膜を形成すべき基板に、高周波パルスを
重畳した負の直流電圧を印加すると、基板が定常的に負
になるのではなく、瞬間的に電圧が正の値をもつため、
そのとき電子を瞬間的に引き込み、最表面を負に帯電さ
せてプラズマイオンを効率よく引き付けることができ
る。ところが、このように高周波パルスを重畳させる
と、そのパルスの周波数によってはプラズマが非常に不
安定になる。そこで、電圧印加手段の負荷電流をモニタ
ーしてその電流値が極小になりプラズマインピーダンス
が極大になる周波数を求めるなどして、プラズマが安定
する最適な周波数を求める。この最適周波数の高周波パ
ルスを重畳した負の直流電圧を、基板に印加することに
より、プラズマを安定化させることができ、異常放電を
引き起こさないで薄膜を形成できる。 【０００７】 【発明の実施の形態】つぎに、この発明の実施の形態に
ついて図面を参照しながら詳細に説明する。図１はこの
発明にかかる薄膜形成装置を模式的に示すブロック図
で、この薄膜形成装置は表裏両面に同時に成膜できるよ
うにしたものである。ここでは、ハードディスク記録装
置の磁気ディスクを製造するものとして説明する。 【０００８】真空チャンバ１１は真空に排気されてお
り、その中に、薄膜を形成しようとする基板１３が配置
される。この基板１３は真空チャンバ１１の側面に設け
られたロードロック室１２を介して真空チャンバ１１内
に搬入され、且つこれから搬出される。真空チャンバ１
１には、その中にアルゴンガスや反応ガスを導入するた
めの、ボンベおよび制御バルブ等からなるガス導入系１
４が接続され、またこれらのガスを排出するためのガス
排出系１５が接続されている。 【０００９】基板１３には、高周波パルスを重畳した負
の直流電圧が電圧印加装置１６によって印加されるよう
になっている。すなわち、電圧印加装置１６には、直流
源１７と、パルス発生装置１８と、掛算器１９とが備え
られており、直流源１７からの負の直流電圧Ｖｄｃに、
掛算器１９において、パルス発生装置１８からの高周波
パルスが掛算されて重畳される。これにより、図２に示
すような波形の負の電圧が基板１３に印加されることに
なる。 【００１０】真空チャンバ１１の両側面（図では左右）
の窓に、キャビティ２１、２１が連結されている。この
キャビティ２１にはマイクロ波を導入するための導波管
２２が取り付けられ、且つその周囲にマグネットコイル
２３、２４が設けられており、このキャビティ２１内で
ＥＣＲ（電子サイクロトロン共鳴）プラズマが発生する
ようにされている。 【００１１】導波管２２から、２．４５ＧＨｚのマイク
ロ波をキャビティ２１内に導入し、同時にマグネットコ
イル２３、２４により磁場を形成すると、ＥＣＲを発生
させて活性なＥＣＲプラズマを形成することができる。
このＥＣＲプラズマは、マグネットコイル２３、２４に
より真空チャンバ１１内に形成されたミラー磁場あるい
はカスプ磁場等の適宜な磁場により真空チャンバ１１内
に引き出される。 【００１２】基板１３の両表面に保護膜を成膜してハー
ドディスク記録装置の磁気ディスクを製造する場合、基
板１３に図２のような波形の負の高電圧を印加し、Ｃｎ
Ｈｍガス（炭化水素ガス）またはＣｎＨｍガスと不活性
ガスとの混合ガスを真空チャンバ１１に導入する。この
ＣｎＨｍガスがＥＣＲプラズマによってイオン化され、
炭素イオンおよび水素イオンが基板１３に付着し薄膜が
される。このようなＥＣＲ−ＣＶＤにより基板１３の両
表面に炭素系膜の成膜がなされる。ここで、基板１３に
負の直流電圧を印加するのではないので、基板１３は定
常的に負になるわけではない。図２に示すように瞬間的
に電圧が正の値をもち、このとき電子を瞬間的に引き込
み、そのため、最表面を負に帯電させてプラズマイオン
を効率よく引き付けることができる。 【００１３】この成膜プロセスにおいて、パルス発生装
置１８からの高周波パルスの周波数はつぎのようにして
定める。パルス発生装置１８の周波数を可変し、このと
き図１に示すように電流計２０を用いて電圧印加装置１
６の負荷電流を統計的にモニターする。すると、２５ｋ
Ｈｚ〜２５０ｋＨｚの範囲では図３に示すように実効電
流が変化する。この実効電流値が極小となる周波数帯は
２個所あるので、その周波数帯ａまたはｂを求める。こ
れらの周波数帯ａ，ｂではプラズマインピーダンスが最
大となっており、このときプラズマが最も安定となるこ
とが確認された。 【００１４】したがって、パルス発生装置１８からの高
周波パルスの周波数をこの周波数帯ａまたはｂに定める
ことにより、安定したプラズマのなかで炭素イオンおよ
び水素イオンを基板１３へ付着して薄膜を形成すること
ができ、異常放電により引き起こされるチャンバ壁から
のパーティクルの発生や、基板表面での剥離を未然に防
ぐことができる。 【００１５】上記は一つの例についての説明であり、こ
の発明は上記の構成に限定されないものであることはも
ちろんである。たとえば、負の直流電圧に所定の周波数
の高周波パルスを重畳した電圧を基板１３に印加する電
圧印加装置１６の具体的な構成などは図示のものに限定
されない。また、ハードディスク記録装置の磁気ディス
クの製造プロセスにおいて保護膜を両面同時に形成する
場合だけでなく、一般の基板１３に対してその他の薄膜
を形成することも可能であることは言うまでもない。 【００１６】 【発明の効果】以上説明したように、この発明の薄膜形
成装置によれば、ＥＣＲ−ＣＶＤによって成膜を行う場
合に、最適周波数の高周波パルスを重畳した負の直流電
圧を基板に印加するようにして、プラズマの安定化を図
り、これにより異常放電を引き起こさないで薄膜を形成
することができる。とくに、摩耗性・耐腐食性・耐剥離
性・耐電圧特性・耐絶縁性に優れ、磁気ディスクの保護
膜として最適な炭素系膜を効率よく成膜できるため、磁
気ディスクの製造プロセスに用いるのに好適である。
関し、とくに、ハードディスク記録装置の記録媒体であ
る磁気ディスクの製造プロセスで使用するのに好適な、
プラズマＣＶＤによる薄膜形成装置に関する。 【０００２】 【従来の技術】ハードディスク記録装置の磁気ディスク
は、通常、ガラス等のディスクの表面に磁性層を成膜
し、さらにその上に保護層を設けて作られる。この保護
層として、プラズマＣＶＤによる薄膜形成装置を用いる
ことによって、炭素系膜をディスクの両面に同時に成膜
している。なお、この炭素系膜はアモルファス状の炭素
薄膜であり、プラズマＣＶＤにより形成した炭素系膜は
非常に硬度が高く、薄膜として耐摩耗性・耐腐食性・耐
剥離性・耐電圧特性・耐絶縁性に優れ、磁気ディスクの
保護膜として最適なものである。また、プラズマＣＶＤ
において基板へ印加するバイアス電圧により、膜硬さを
制御することができる。 【０００３】 【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
プラズマＣＶＤによる薄膜形成装置では、基板へバイア
スを印加すると、負の電荷がチャージアップすることが
あり、その結果、異常放電を引き起こし、チャンバ壁か
らパーティクルが発生して基板へ付着する問題や基板表
面での剥離が発生するという問題がある。 【０００４】この発明は、上記に鑑み、基板へ印加する
バイアス電圧を最適化することにより安定なプラズマを
形成して異常放電を引き起こさないように改善した、薄
膜形成装置を提供することを目的とする。 【０００５】 【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め、この発明による薄膜形成装置においては、薄膜を形
成すべき基板が配置される真空チャンバと、該真空チャ
ンバに連結されたＥＣＲプラズマ発生手段と、上記チャ
ンバ内に所定の磁界を発生させる磁界発生手段と、不活
性ガスおよび反応ガスを上記真空チャンバに導入するガ
ス導入手段と、上記真空チャンバ内の基板に、負荷電流
値が極小になる周波数として求められた周波数の高周波
パルスを重畳した負の直流電圧を印加する電圧印加手段
とが備えられることが特徴となっている。 【０００６】薄膜を形成すべき基板に、高周波パルスを
重畳した負の直流電圧を印加すると、基板が定常的に負
になるのではなく、瞬間的に電圧が正の値をもつため、
そのとき電子を瞬間的に引き込み、最表面を負に帯電さ
せてプラズマイオンを効率よく引き付けることができ
る。ところが、このように高周波パルスを重畳させる
と、そのパルスの周波数によってはプラズマが非常に不
安定になる。そこで、電圧印加手段の負荷電流をモニタ
ーしてその電流値が極小になりプラズマインピーダンス
が極大になる周波数を求めるなどして、プラズマが安定
する最適な周波数を求める。この最適周波数の高周波パ
ルスを重畳した負の直流電圧を、基板に印加することに
より、プラズマを安定化させることができ、異常放電を
引き起こさないで薄膜を形成できる。 【０００７】 【発明の実施の形態】つぎに、この発明の実施の形態に
ついて図面を参照しながら詳細に説明する。図１はこの
発明にかかる薄膜形成装置を模式的に示すブロック図
で、この薄膜形成装置は表裏両面に同時に成膜できるよ
うにしたものである。ここでは、ハードディスク記録装
置の磁気ディスクを製造するものとして説明する。 【０００８】真空チャンバ１１は真空に排気されてお
り、その中に、薄膜を形成しようとする基板１３が配置
される。この基板１３は真空チャンバ１１の側面に設け
られたロードロック室１２を介して真空チャンバ１１内
に搬入され、且つこれから搬出される。真空チャンバ１
１には、その中にアルゴンガスや反応ガスを導入するた
めの、ボンベおよび制御バルブ等からなるガス導入系１
４が接続され、またこれらのガスを排出するためのガス
排出系１５が接続されている。 【０００９】基板１３には、高周波パルスを重畳した負
の直流電圧が電圧印加装置１６によって印加されるよう
になっている。すなわち、電圧印加装置１６には、直流
源１７と、パルス発生装置１８と、掛算器１９とが備え
られており、直流源１７からの負の直流電圧Ｖｄｃに、
掛算器１９において、パルス発生装置１８からの高周波
パルスが掛算されて重畳される。これにより、図２に示
すような波形の負の電圧が基板１３に印加されることに
なる。 【００１０】真空チャンバ１１の両側面（図では左右）
の窓に、キャビティ２１、２１が連結されている。この
キャビティ２１にはマイクロ波を導入するための導波管
２２が取り付けられ、且つその周囲にマグネットコイル
２３、２４が設けられており、このキャビティ２１内で
ＥＣＲ（電子サイクロトロン共鳴）プラズマが発生する
ようにされている。 【００１１】導波管２２から、２．４５ＧＨｚのマイク
ロ波をキャビティ２１内に導入し、同時にマグネットコ
イル２３、２４により磁場を形成すると、ＥＣＲを発生
させて活性なＥＣＲプラズマを形成することができる。
このＥＣＲプラズマは、マグネットコイル２３、２４に
より真空チャンバ１１内に形成されたミラー磁場あるい
はカスプ磁場等の適宜な磁場により真空チャンバ１１内
に引き出される。 【００１２】基板１３の両表面に保護膜を成膜してハー
ドディスク記録装置の磁気ディスクを製造する場合、基
板１３に図２のような波形の負の高電圧を印加し、Ｃｎ
Ｈｍガス（炭化水素ガス）またはＣｎＨｍガスと不活性
ガスとの混合ガスを真空チャンバ１１に導入する。この
ＣｎＨｍガスがＥＣＲプラズマによってイオン化され、
炭素イオンおよび水素イオンが基板１３に付着し薄膜が
される。このようなＥＣＲ−ＣＶＤにより基板１３の両
表面に炭素系膜の成膜がなされる。ここで、基板１３に
負の直流電圧を印加するのではないので、基板１３は定
常的に負になるわけではない。図２に示すように瞬間的
に電圧が正の値をもち、このとき電子を瞬間的に引き込
み、そのため、最表面を負に帯電させてプラズマイオン
を効率よく引き付けることができる。 【００１３】この成膜プロセスにおいて、パルス発生装
置１８からの高周波パルスの周波数はつぎのようにして
定める。パルス発生装置１８の周波数を可変し、このと
き図１に示すように電流計２０を用いて電圧印加装置１
６の負荷電流を統計的にモニターする。すると、２５ｋ
Ｈｚ〜２５０ｋＨｚの範囲では図３に示すように実効電
流が変化する。この実効電流値が極小となる周波数帯は
２個所あるので、その周波数帯ａまたはｂを求める。こ
れらの周波数帯ａ，ｂではプラズマインピーダンスが最
大となっており、このときプラズマが最も安定となるこ
とが確認された。 【００１４】したがって、パルス発生装置１８からの高
周波パルスの周波数をこの周波数帯ａまたはｂに定める
ことにより、安定したプラズマのなかで炭素イオンおよ
び水素イオンを基板１３へ付着して薄膜を形成すること
ができ、異常放電により引き起こされるチャンバ壁から
のパーティクルの発生や、基板表面での剥離を未然に防
ぐことができる。 【００１５】上記は一つの例についての説明であり、こ
の発明は上記の構成に限定されないものであることはも
ちろんである。たとえば、負の直流電圧に所定の周波数
の高周波パルスを重畳した電圧を基板１３に印加する電
圧印加装置１６の具体的な構成などは図示のものに限定
されない。また、ハードディスク記録装置の磁気ディス
クの製造プロセスにおいて保護膜を両面同時に形成する
場合だけでなく、一般の基板１３に対してその他の薄膜
を形成することも可能であることは言うまでもない。 【００１６】 【発明の効果】以上説明したように、この発明の薄膜形
成装置によれば、ＥＣＲ−ＣＶＤによって成膜を行う場
合に、最適周波数の高周波パルスを重畳した負の直流電
圧を基板に印加するようにして、プラズマの安定化を図
り、これにより異常放電を引き起こさないで薄膜を形成
することができる。とくに、摩耗性・耐腐食性・耐剥離
性・耐電圧特性・耐絶縁性に優れ、磁気ディスクの保護
膜として最適な炭素系膜を効率よく成膜できるため、磁
気ディスクの製造プロセスに用いるのに好適である。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明に実施形態にかかる薄膜形成装置を示
すブロック図。 【図２】基板に印加するバイアス電圧波形図。 【図３】パルス周波数と実効負荷電流との関係を示すグ
ラフ。 【符号の説明】 １１ 真空チャンバ １２ ロードロック室 １３ 基板 １４ ガス導入系 １５ ガス排出系 １６ 電圧印加装置 １７ 直流源 １８ パルス発生装置 １９ 掛算器 ２０ 電流計 ２１ キャビティ ２２ 導波管 ２３、２４ マグネットコイル
すブロック図。 【図２】基板に印加するバイアス電圧波形図。 【図３】パルス周波数と実効負荷電流との関係を示すグ
ラフ。 【符号の説明】 １１ 真空チャンバ １２ ロードロック室 １３ 基板 １４ ガス導入系 １５ ガス排出系 １６ 電圧印加装置 １７ 直流源 １８ パルス発生装置 １９ 掛算器 ２０ 電流計 ２１ キャビティ ２２ 導波管 ２３、２４ マグネットコイル
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(56)参考文献 特開 平５−271941（ＪＰ，Ａ)
特開 平４−80368（ＪＰ，Ａ)
特許2538691（ＪＰ，Ｂ２)
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
C23C 14/00 - 14/58
C23C 16/00 - 16/56
B01J 19/08
Claims (1)
- (57)【特許請求の範囲】 【請求項１】 薄膜を形成すべき基板が配置される真空
チャンバと、該真空チャンバに連結されたＥＣＲプラズ
マ発生手段と、上記チャンバ内に所定の磁界を発生させ
る磁界発生手段と、不活性ガスおよび反応ガスを上記真
空チャンバに導入するガス導入手段と、上記真空チャン
バ内の基板に、負荷電流値が極小になる周波数として求
められた周波数の高周波パルスを重畳した負の直流電圧
を印加する電圧印加手段とを備えることを特徴とする薄
膜形成装置。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP36953597A JP3391245B2 (ja) | 1997-12-30 | 1997-12-30 | 薄膜形成装置 |
| US09/019,769 US6060131A (en) | 1997-12-30 | 1998-02-06 | Method of forming a thin film by plasma chemical vapor deposition |
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP36953597A JP3391245B2 (ja) | 1997-12-30 | 1997-12-30 | 薄膜形成装置 |
| US09/019,769 US6060131A (en) | 1997-12-30 | 1998-02-06 | Method of forming a thin film by plasma chemical vapor deposition |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11193469A JPH11193469A (ja) | 1999-07-21 |
| JP3391245B2 true JP3391245B2 (ja) | 2003-03-31 |
Family
ID=26582120
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP36953597A Expired - Fee Related JP3391245B2 (ja) | 1997-12-30 | 1997-12-30 | 薄膜形成装置 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6060131A (ja) |
| JP (1) | JP3391245B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR2836157B1 (fr) * | 2002-02-19 | 2004-04-09 | Usinor | Procede de nettoyage de la surface d'un materiau enduit d'une susbstance organique, generateur et dispositif de mise en oeuvre |
| EP2243858B1 (en) * | 2008-02-12 | 2015-04-29 | iMott Inc. | Diamond-like carbon film forming apparatus and method for forming diamond-like carbon film |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4970435A (en) * | 1987-12-09 | 1990-11-13 | Tel Sagami Limited | Plasma processing apparatus |
| EP0395415B1 (en) * | 1989-04-27 | 1995-03-15 | Fujitsu Limited | Apparatus for and method of processing a semiconductor device using microwave-generated plasma |
-
1997
- 1997-12-30 JP JP36953597A patent/JP3391245B2/ja not_active Expired - Fee Related
-
1998
- 1998-02-06 US US09/019,769 patent/US6060131A/en not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH11193469A (ja) | 1999-07-21 |
| US6060131A (en) | 2000-05-09 |
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