(57)【要約】【課題】フィラメントを使用せずに薄膜を成膜するプラズマＣＶＤ装置を提供する。【解決手段】本発明に係るプラズマＣＶＤ装置は、チャンバー１と、前記チャンバー内に配置されたリング状のＩＣＰ電極１７，１８と、前記ＩＣＰ電極に電気的に接続された第１の高周波電源７，８と、前記チャンバー内に原料ガスを供給するガス供給機構と、前記チャンバー内を排気する排気機構と、前記チャンバー内に配置され、前記ＩＣＰ電極に対向するように配置されたディスク基板２と、前記ディスク基板に接続された第２の高周波電源６と、前記チャンバー内に配置され、前記ＩＣＰ電極に対向し且つ前記ディスク基板とは逆側に配置されたアース電極と、前記チャンバー内に配置され、前記ＩＣＰ電極と前記ディスク基板との間の空間を囲むように設けられたプラズマウォール２４，２５と、を具備し、前記プラズマウォールがフロート電位とされていることを特徴とする。【選択図】        図１
2010013675.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
チャンバーと、
前記チャンバー内に配置されたリング状電極と、
前記リング状電極に電気的に接続された第１の高周波電源と、
前記チャンバー内に原料ガスを供給するガス供給機構と、
前記チャンバー内を排気する排気機構と、
前記チャンバー内に配置され、前記リング状電極に対向するように配置された被成膜基板と、
前記被成膜基板に電気的に接続された第２の高周波電源又はＤＣ電源と、
前記チャンバー内に配置され、前記リング状電極に対向し且つ前記被成膜基板とは逆側に配置されたアース電極と、
前記チャンバー内に配置され、前記リング状電極と前記被成膜基板との間の空間を囲むように設けられたプラズマウォールと、
を具備し、
前記プラズマウォールがフロート電位とされていることを特徴とするプラズマＣＶＤ装置。
【請求項２】
請求項１において、前記リング状電極と前記アース電極との間に配置されたマグネットをさらに具備することを特徴とするプラズマＣＶＤ装置。
【請求項３】
請求項１又は２において、前記リング状電極は、そのリング内面が該リング状電極の隣の前記チャンバーの内面とほぼ同一面になるように配置されていることを特徴とするプラズマＣＶＤ装置。
【請求項４】
請求項１乃至３のいずれか一項において、前記リング状電極とそのリング外面と対向する前記チャンバーの内面との間隔は５ｍｍ以下であることを特徴とするプラズマＣＶＤ装置。
【請求項５】
請求項１乃至４のいずれか一項において、前記ガス供給機構によって前記チャンバー内にガスを供給する経路の最大経路幅は５ｍｍ以下であり、前記経路はアース電位とされていることを特徴とするプラズマＣＶＤ装置。
【請求項６】
請求項１乃至５のいずれか一項において、前記第２の高周波電源から出力される周波数は前記第１の高周波電源から出力される周波数より低いことを特徴とするプラズマＣＶＤ装置。
【請求項７】
請求項１乃至６のいずれか一項において、前記第１の高周波電源は１ＭＨｚ〜２７ＭＨｚの周波数を有し、前記第２の高周波電源は１００〜５００ｋＨｚ以下の周波数を有することを特徴とするプラズマＣＶＤ装置。
【請求項８】
請求項１乃至７のいずれか一項において、前記アース電極を加熱する加熱手段をさらに具備することを特徴とするプラズマＣＶＤ装置。
【請求項９】
請求項８において、前記ガス供給機構によって前記チャンバー内に供給されるガスは前記加熱手段によって加熱されることを特徴とするプラズマＣＶＤ装置。
【請求項１０】
請求項８又は９において、前記アース電極は前記加熱手段によって３００〜５００℃の温度に加熱されることを特徴とするプラズマＣＶＤ装置。
【請求項１１】
請求項１乃至１０のいずれか一項において、前記ガス供給機構によって前記チャンバー内に供給される供給口は、前記アース電極を囲むリング形状とされていることを特徴とするプラズマＣＶＤ装置。
【請求項１２】
請求項１乃至１１のいずれか一項において、前記アース電極は複数のアース電極からなり、前記複数のアース電極が互いに対向する間隔が５ｍｍ以下であることを特徴とするプラズマＣＶＤ装置。
【請求項１３】
請求項１乃至１２のいずれか一項に記載のプラズマＣＶＤ装置を用いた薄膜の製造方法において、
前記チャンバー内に被成膜基板を配置し、
前記リング状電極と前記アース電極との間の放電によって前記原料ガスをプラズマ状態とすることにより、前記被成膜基板の表面に薄膜を形成することを特徴とする薄膜の製造方法。
【請求項１４】
請求項１３において、前記薄膜は炭素又は珪素が主成分であることを特徴とする薄膜の製造方法。
【請求項１５】
請求項１乃至１２のいずれか一項に記載のプラズマＣＶＤ装置を用いた磁気記録媒体の製造方法において、
非磁性基板上に少なくとも磁性層を形成した被成膜基板を前記チャンバー内に配置し、
前記チャンバー内で前記リング状電極と前記アース電極との間の放電により前記原料ガスをプラズマ状態とし、このプラズマを前記被成膜基板の表面に加速衝突させて炭素が主成分である保護層を形成することを特徴とする磁気記録媒体の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、プラズマＣＶＤ装置、薄膜の製造方法及び磁気記録媒体の製造方法に係わり、特に、フィラメントを使用することなく薄膜を成膜できるプラズマＣＶＤ装置、このプラズマＣＶＤ装置を用いた薄膜の製造方法及び磁気記録媒体の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来のプラズマＣＶＤ(chemical vapor deposition)装置の一例には熱フィラメント−プラズマＣＶＤ（Ｆ−ｐＣＶＤ）装置が挙げられる。このプラズマＣＶＤ装置は、成膜室内で真空条件下に加熱されたフィラメント状のカソードとアノードとの間の放電により成膜原料ガスをプラズマ状態とし、そして、マイナス電位により上記のプラズマを基板表面に加速衝突させて成膜する装置である。カソード及びアノードは、共に金属で構成されるが、特にフィラメント状のカソードにはタンタルの金属が使用される。本装置によれば、炭素（Ｃ）膜などの成膜が可能である（例えば特許文献１参照）。
【０００３】
【特許文献１】特許３２９９７２１（図１）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、上記従来のプラズマＣＶＤ装置では、フィラメント状のカソードを２４００℃以上に加熱して熱電子を発生させて使用するため、短期間でフィラメントが切れてしまい、寿命が非常に短い。例えば、１回１回大気に開放して装置を使用するバッチ式の場合は２〜３バッチでフィラメントが切れてしまう。また、チャンバー内を常に真空状態にしてフィラメントを連続点燈するロードロック式の場合でも５日間程度でフィラメントが切れてしまう。
【０００５】
上述したようにフィラメントが切れ易いという問題があるため、成膜中にフィラメントが切れてしまうこともあり、この場合は製品がすべて不良になってしまう。そして、次の成膜処理を行うには、チャンバー内の真空を破ってフィラメントを交換する必要があるが、フィラメントから熱電子が十分に発生するようになるには、１時間程度フィラメントを点燈させるエージング処理を行う必要がある。このようにフィラメントが切れ易く、また一度フィラメントが切れると、次の成膜処理を行うまでに時間がかかるという問題があった。
【０００６】
また、上記従来のプラズマＣＶＤ装置でＤＬＣ膜やＳｉＯ２膜を成膜する場合、チャンバー内にＯ２やＣＦ４を導入してプラズマクリーニングを行う必要が生じるが、このプラズマクリーニングを行うとフィラメント状のカソード電極の表面が酸化やフッ化されてしまい、フィラメントが切れてカソード電極が使用できなくなってしまう。従って、Ｏ２やＣＦ４を用いたプラズマクリーニングを行うことができなかった。
【０００７】
本発明は上記のような事情を考慮してなされたものであり、その目的は、フィラメントを使用することなく薄膜を成膜できるプラズマＣＶＤ装置、薄膜の製造方法及び磁気記録媒体の製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するため、本発明に係るプラズマＣＶＤ装置は、チャンバーと、
前記チャンバー内に配置されたリング状電極と、
前記リング状電極に電気的に接続された第１の高周波電源と、
前記チャンバー内に原料ガスを供給するガス供給機構と、
前記チャンバー内を排気する排気機構と、
前記チャンバー内に配置され、前記リング状電極に対向するように配置された被成膜基板と、
前記被成膜基板に電気的に接続された第２の高周波電源又はＤＣ電源と、
前記チャンバー内に配置され、前記リング状電極に対向し且つ前記被成膜基板とは逆側に配置されたアース電極と、
前記チャンバー内に配置され、前記リング状電極と前記被成膜基板との間の空間を囲むように設けられたプラズマウォールと、
を具備し、
前記プラズマウォールがフロート電位とされていることを特徴とする。
なお、前記リング状電極はＩＣＰ電極であることが好ましい。
【０００９】
また、本発明に係るプラズマＣＶＤ装置において、前記リング状電極と前記アース電極との間に配置されたマグネットをさらに具備することも可能である。前記マグネットはリング形状であることが好ましい。
【００１０】
また、本発明に係るプラズマＣＶＤ装置において、前記リング状電極は、そのリング内面が該リング状電極の隣の前記チャンバーの内面とほぼ同一面になるように配置されていることが好ましい。
また、本発明に係るプラズマＣＶＤ装置において、前記リング状電極とそのリング外面と対向する前記チャンバーの内面との間隔は５ｍｍ以下であることが好ましい。
【００１１】
また、本発明に係るプラズマＣＶＤ装置において、前記ガス供給機構によって前記チャンバー内にガスを供給する経路の最大経路幅は５ｍｍ以下であり、前記経路はアース電位とされていることが好ましい。
【００１２】
また、本発明に係るプラズマＣＶＤ装置において、前記第２の高周波電源から出力される周波数は前記第１の高周波電源から出力される周波数より低いことが好ましい。
また、本発明に係るプラズマＣＶＤ装置において、前記第１の高周波電源は１ＭＨｚ〜２７ＭＨｚの周波数を有し、前記第２の高周波電源は１００〜５００ｋＨｚ以下の周波数を有することが好ましい。
【００１３】
また、本発明に係るプラズマＣＶＤ装置において、前記アース電極を加熱する加熱手段をさらに具備することも可能である。また、前記アース電極は前記加熱手段によって３００〜５００℃の温度に加熱されることが好ましい。
【００１４】
また、本発明に係るプラズマＣＶＤ装置おいて、前記ガス供給機構によって前記チャンバー内に供給されるガスは前記加熱手段によって加熱されることが好ましい。
【００１５】
また、本発明に係るプラズマＣＶＤ装置において、前記ガス供給機構によって前記チャンバー内に供給される供給口は、前記アース電極を囲むリング形状とされていることが好ましい。
【００１６】
また、本発明に係るプラズマＣＶＤ装置において、前記アース電極は複数のアース電極からなり、前記複数のアース電極が互いに対向する間隔が５ｍｍ以下であることも可能である。
【００１７】
本発明に係る薄膜の製造方法は、前述したいずれかのプラズマＣＶＤ装置を用いた薄膜の製造方法において、
前記チャンバー内に被成膜基板を配置し、
前記リング状電極と前記アース電極との間の放電によって前記原料ガスをプラズマ状態とすることにより、前記被成膜基板の表面に薄膜を形成することを特徴とする。
【００１８】
また、本発明に係る薄膜の製造方法において、前記薄膜は炭素又は珪素が主成分であることが好ましい。
【００１９】
本発明に係る磁気記録媒体の製造方法は、前述したいずれかのプラズマＣＶＤ装置を用いた磁気記録媒体の製造方法において、
非磁性基板上に少なくとも磁性層を形成した被成膜基板を前記チャンバー内に配置し、
前記チャンバー内で前記リング状電極と前記アース電極との間の放電により前記原料ガスをプラズマ状態とし、このプラズマを前記被成膜基板の表面に加速衝突させて炭素が主成分である保護層を形成することを特徴とする。
【発明の効果】
【００２０】
以上説明したように本発明によれば、フィラメントを使用することなく薄膜を成膜できるプラズマＣＶＤ装置、薄膜の製造方法及び磁気記録媒体の製造方法を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。
（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１によるプラズマＣＶＤ装置の全体構成を示す模式図である。図２は、図１に示すチャンバー１の左側半分を拡大した断面図である。図３は、図１に示すＩＣＰ電極（１ターンコイル）の斜視図である。図４は、図１に示すガス吐出リング及びヒータの断面図である。図５は、図１に示すマグネットの断面図である。図６は、図１に示すＩＣＰ電極の断面図である。
【００２２】
図１に示すように、プラズマＣＶＤ装置は、被成膜基板（ディスク基板）２の両面に同時に成膜可能な装置である。この装置はチャンバー１を有しており、このチャンバー１の中央にはディスク基板２が保持されている。プラズマＣＶＤ装置は、ディスク基板２の左右が対称の構成を備えている。
【００２３】
ディスク基板２はスイッチ２１を介してマッチングボックス３に電気的に接続されており、また、ディスク基板２はスイッチ２１を介してＤＣ電源９に電気的に接続されている。マッチングボックス３はＲＦ加速電源６に電気的に接続されている。ＲＦ加速電源６には５００ｋＨｚ以下の低い周波数の電源を用いるのが好ましい。これにより、被成膜基板２の周囲に放電が広がらないようにすることができる。本実施の形態では、周波数が２５０ｋＨｚで５００ＷのＲＦ加速電源６を用いる。
【００２４】
チャンバー１の中央には、チャンバー１内を真空排気する真空排気機構が接続されている。この真空排気機構は、チャンバー１に繋げられたターボ分子ポンプ１０と、ターボ分子ポンプ１０に繋げられたドライポンプ１１、チャンバー１とターボ分子ポンプ１０との間に配置されたバルブ１２と、ターボ分子ポンプ１０とドライポンプ１１との間に配置されたバルブ１４と、バルブ１２とチャンバー１との間に配置された真空計１６とを有している。
【００２５】
プラズマＣＶＤ装置は図２、図３及び図６に示すようにリング形状のＩＣＰ電極（カソード電極）１７を有しており、このＩＣＰ電極１７はディスク基板２の一方の主面に対向する側（図１の左側）に配置されている。ＩＣＰ電極１７は、そのリング内面がＩＣＰ電極１７の隣のチャンバー１の内面とほぼ同一面になるように配置されている。これにより、ＩＣＰ電極１７にパーティクルゲットシート（例えば銅シート）を容易に貼り付けることができ、その結果、ＩＣＰ電極にＣＶＤ膜が付着するのを抑制でき、メンテナンスが容易になる。このＩＣＰ電極１７の外観形状は図３に示すような１ターンコイルのリング形状である。また、図６に示すように、ＩＣＰ電極１７とチャンバー１の内面との間隔１７ａは５ｍｍ以下（好ましくは３ｍｍ以下、より好ましくは２ｍｍ以下）である。このように５ｍｍ以下の間隔とする理由は、５ｍｍ以下の隙間には異常放電が起こらずＣＶＤ膜が付着しないため、その隙間のチャンバー１の内面にＣＶＤ膜が付着することを防止できるからである。
また、同様に、ディスク基板２の他方の主面に対向する側（図１の右側）には前記ＩＣＰ電極１７と同様のＩＣＰ電極１８が配置されている。
【００２６】
ＩＣＰ電極１７，１８それぞれの出力端Ａはマッチングボックス（ＭＢ）４，５を介してＲＦプラズマ電源７，８に電気的に接続されており、ＩＣＰ電極１７，１８それぞれの出力端Ｂは可変コンデンサ（図示せず）を介してアース電源（図示せず）に電気的に接続されている。ＲＦプラズマ電源７，８それぞれには１ＭＨｚ〜２７ＭＨｚの周波数の高周波電源を用いるのが好ましい。これにより、イオン化した原料ガスを拡散しやすくすることができる。なお、本実施の形態では、１３．５６ＭＨｚの周波数で５００Ｗの高周波電源を用いている。
【００２７】
プラズマＣＶＤ装置は図１に示すようにガス吐出リング２８を有しており、このガス吐出リング２８はＩＣＰ電極１７に対してディスク基板２とは逆側に位置するチャンバー１の端に配置されている。このガス吐出リング２８は、図２及び図４に示すように、ガス導入口２８ａと、このガス導入口２８ａと繋げられたリング状経路２８ｂと、このリング状経路２８ｂに繋げられた複数のガス吐出口２８ｃと、これらガス吐出口２８ｃに繋げられたリング状吹き出し口２８ｄとを有している。ガス吐出リング２８はアース電位とされている。また、ガス吐出リング２８にはガス供給機構が接続されている。
【００２８】
リング状経路２８ｂは、その経路幅が５ｍｍ以下（好ましくは３ｍｍ以下、より好ましくは２ｍｍ以下）である。複数のガス吐出口２８ｃは、リング状経路２８ｂに等間隔に配置され、そのリングの径方向に均一にガスを吐出するものである。つまり、ガス供給機構によってガス導入口２８ａから導入されたガスは、リング状経路２８ｂを通って複数のガス吐出口２８ｃからリングの径方向に均一性よく吐出され、この吐出されたガスは均一性良くリング状吹き出し口２８ｄからチャンバー１内に導入されるようになっている。また、リング状経路２８ｂの経路幅を５ｍｍ以下にする理由は、５ｍｍ以下の経路幅のリング状経路には放電が起こらずＣＶＤ膜が付着しないため、ガス吐出リング２８にＣＶＤ膜が付着することを防止できるからである。
【００２９】
また、同様にＩＣＰ電極１８に対してディスク基板２とは逆側に位置するチャンバー１の端には同様の構成のガス吐出リング２９が配置されており、このガス吐出リング２９にはガス供給機構が接続されている。
【００３０】
ガス供給機構は図１に示すように原料ガス供給源３０，３１を有しており、原料ガス供給源３０，３１には液体のＣ６Ｈ５ＣＨ３が入れられている。原料ガス供給源３０，３１は、それを加熱する加熱手段（図示せず）を有している。原料ガス供給源３０，３１はバルブ３２，３３に接続されており、バルブ３２，３３は配管を介してバルブ３４，３５に接続されている。バルブ３４，３５はマスフローコントローラ３６，３７に接続されており、マスフローコントローラ３６，３７はバルブ３８，３９に接続されている。バルブ３８，３９は配管を介してガス吐出リング２８，２９のガス導入口に接続されている。前記加熱手段によってＣ６Ｈ５ＣＨ３が加熱され気化された原料ガスがチャンバー１内に導入される間に冷やされないように、配管にはヒータ３０ａ，３１ａが巻かれている。
【００３１】
また、ガス供給機構は、Ａｒガス源及びＯ２ガス源を有している。Ａｒガス源は配管を介してバルブ４０，４１に接続されており、バルブ４０，４１はマスフローコントローラ４２，４３に接続されている。マスフローコントローラ４２，４３はバルブ４４，４５に接続されており、バルブ４４，４５は配管を介してガス吐出リング２８，２９に接続されている。Ｏ２ガス源は配管を介してバルブ４６，４７に接続されており、バルブ４６，４７はマスフローコントローラ４８，４９に接続されている。マスフローコントローラ４８，４９はバルブ５０，５１に接続されており、バルブ５０，５１は配管を介してガス吐出リング２８，２９のガス導入口に接続されている。
【００３２】
プラズマＣＶＤ装置はヒータ２６，２７を有しており、ヒータ２６，２７はガス吐出リング２８，２９の内側に配置されている。ヒータ２６，２７は、それ自身がアース電極（アノード電極）であるため、加熱されたアース電極となる。また、ヒータ２６，２７はヒータ用電源５２，５３に電気的に接続されており、ヒータ用電源５２，５３は温調計５４，５５に電気的に接続されている。この温調計５４，５５によってアース電極の温度を測定し、その測定結果に基づきヒータ用電源５２，５３によってヒータ２６，２７の加熱力を調整するようになっている。
【００３３】
ディスク基板２にＤＬＣ膜を成膜する場合は、前記アース電極にもＤＬＣ膜が付着する。絶縁体であるＤＬＣ膜が導電体であるアース電極を覆うと、アース電極とＩＣＰ電極１７，１８との間で放電が起こらなくなるし、仮に放電が起きても、ＩＣＰ電極とチャンバーとの間に放電が起きてプラズマが膨らんでしまい、プラズマ密度が低下する。しかし、前記ヒータ２６，２７自身をアース電極とし、そのアース電極を４５０℃以上に加熱することにより、アース電極に付着したＤＬＣ膜を導電体であるグラファイトにすることができ、その結果、アース電極とＩＣＰ電極１７，１８との間で放電を起こさせることができる。つまり、アース電極を４５０℃以上に加熱しながらディスク基板２にＤＬＣ膜を成膜する処理を行うと、アース電極に付着したＤＬＣ膜を常にグラファイトとすることができるため、アース電極とＩＣＰ電極１７，１８との間での放電を長時間連続的に持続させることができる。また、ヒータの近傍にガス吐出リングを配置しているため、ヒータの熱でガスの中の分子が加熱されて化学反応をしやすくされ、その結果、パーティクルを低減することができる。
【００３４】
プラズマＣＶＤ装置は図２に示すように円筒形状のプラズマウォール２４を有しており、プラズマウォール２４はディスク基板２とＩＣＰ電極１７との間に配置されている。このプラズマウォール２４はＩＣＰ電極１７とディスク基板２との間の空間を囲むように設けられている。このプラズマウォール２４はフロート電位に電気的に接続されている。詳細には、図１に示すようにプラズマウォール２４はスイッチ２２を介して接地電位に電気的に接続されており、このスイッチ２２はプラズマウォール２４とアース電源を接続していない状態である。
【００３５】
このようにプラズマウォール２４をフロート電位にすることにより、プラズマウォール２４によってＩＣＰ電極１７とディスク基板２との間において放電が生じるのを抑制できる。従って、ＩＣＰ電極１７とアノード電極との間の放電により発生したイオン化された原料ガスをディスク基板２へ導く際に、プラズマウォール２４にＣＶＤ膜が付着するのを抑制できるし、またプラズマウォール２４にＣＶＤ膜が付着したとしても、プラズマウォール２４から剥がれにくい軟らかいＣＶＤ膜となり、パーティクルを抑制できる。
【００３６】
詳細には、プラズマウォール２４内にはイオンが少ないので、プラズマウォール２４に高密度のＣＶＤ膜が付着するのを抑制できる。また、フロート電位のプラズマウォール２４によってアース電界にイオンがトラップされることなくディスク基板２へイオンが直進できる。また、プラズマウォール２４をアース電位にすると、プラズマウォール内にプラズマが発生してしまうが、プラズマウォールをフロート電位にすることによりプラズマが発生しないようにすることができる。
また、同様に、ディスク基板２とＩＣＰ電極１８との間にプラズマウォール２５が配置されている。
【００３７】
プラズマウォール２４，２５のディスク基板２側の端部には膜厚補正板５６，５７が取り付けられており、この膜厚補正板５６，５７はディスク基板２の両サイドに配置されている。ディスク基板２が円盤状の場合、その外周部は、ＣＶＤ膜が厚く形成される傾向があり、ディスク基板２の両面に同時に成膜する際に左右のプラズマが互いに影響し合う領域となる。膜厚補正板５６，５７は、円盤状のディスク基板２の外周部を覆うようなドーナツ形状を有し、ディスク基板２の全体に亘り、形成されるＣＶＤ膜の厚さを均一にする機能を有する。
【００３８】
プラズマＣＶＤ装置はリング状のマグネット５８，５９を有しており、図１及び図２に示すように、マグネット５８，５９は前記アース電極（ヒータ２６，２７）とＩＣＰ電極１７，１８との間に配置されている。このマグネット５８，５９は、図５に示すようにチャンバー１の外側を覆うリング形状を有している。このマグネット５８，５９により発生する磁場にプラズマを集中させ、それによりプラズマの着火が容易になる。これと共に、マグネット５８，５９により発生する磁場によって高密度のプラズマを発生させることができ、イオン化効率を向上させることができる。
【００３９】
次に、図１のプラズマＣＶＤ装置を用いてディスク基板２にＣＶＤ膜を成膜する方法は次のとおりである。
【００４０】
まず、チャンバー１内にディスク基板２を保持し、真空排気機構によってチャンバー１内を真空排気する。なお、本実施の形態では、被成膜基板としてディスク基板２を用いているが、被成膜基板としてディスク基板に代えて例えばＳｉウエハ、プラスチック基板、各種電子デバイスなどを用いることが可能である。プラスチック基板を用いることができるのは、本装置が低温（例えば１５０℃以下の温度）で成膜できるからである。
【００４１】
次いで、原料ガスをチャンバー１内に供給する。なお、原料ガスとしては、種々の原料ガスを用いることが可能であり、例えば、炭化水素系ガス、珪素化合物ガス及び酸素などを用いることが可能である。珪素化合物ガスとしては、取り扱いの容易で低温での成膜が可能なヘキサメチルジシラザンやヘキサメチルジシロキサン（これらを総称してＨＭＤＳともいう）を用いることが好ましい。
【００４２】
そして、チャンバー１内が所定の圧力になったら、ＩＣＰ電極１７，１８にＲＦプラズマ電源７，８によって１３．５６ＭＨｚの周波数で３００Ｗの高周波電力を供給し、ＲＦ加速電源６によって１００〜５００ｋＨｚ（好ましくは２５０ｋＨｚ）の周波数で５００Ｗの高周波電力を、マッチングボックス３を介してディスク基板２に供給する。これにより、ＩＣＰ電極１７，１８とアノード電極との間で放電が起こり、ＩＣＰ電極１７，１８の近傍でプラズマを発生させる。その結果、原料ガスをイオン化することができる。この際、マグネット５８，５９によってＩＣＰ電極１７，１８の近傍に磁場が発生されているので、この磁場によってプラズマを高密度化することができ、イオン化効率を向上させることができる。このようにしてイオン化された原料ガスをディスク基板２へ導き、ディスク基板２の両面にＣＶＤ膜を成膜することができる。なお、ＲＦ加速電源６に代えてＤＣ加速電源９によってＤＣ電力をディスク基板２に供給しても良い。
【００４３】
このようにして成膜される薄膜は、例えば炭素又は珪素が主成分である膜であり、炭素が主成分である膜の一例としてはＤＬＣ膜が挙げられ、珪素が主成分である膜の一例としてはＳｉＯ２膜が挙げられる。ＳｉＯ２膜を成膜する場合の原料ガスはＨＭＤＳ及び酸素を有する。
【００４４】
上記実施の形態１によれば、従来技術のようにタンタルからなるフィラメント状のカソード電極を用いずにＩＣＰ電極（カソード電極）１７，１８を用いているため、酸素ガスをチャンバー１内に導入してもカソード電極が使用できなくなることを防止できる。従って、酸素ガスを含む原料ガスを使用することが可能となる。また、チャンバー１内に酸素ガスを導入して酸素アッシングによってプラズマクリーニングを行うことも可能となる。これにより、チャンバー１内の汚れを除去することができるため、メンテナンスが容易になる。
【００４５】
また、上記実施の形態１では、マグネット５８，５９をアース電極（ヒータ２６，２７）とＩＣＰ電極１７，１８との間のほぼ中央に配置することにより、本装置のプラズマ発生部にプラズマをトラップでき、プラズマの密度を高くすることができる。これにより、原料ガスのイオン化を高めることができ、例えばＳｉＯ２が生成され易くなる。
【００４６】
また、上記実施の形態１では、ガス吐出リング２８，２９それぞれとディスク基板２との間に位置するチャンバー１の内壁に凹凸を無くしている。このため、ＣＶＤ成膜時のプラズマをより均一化することができる。また、プラズマクリーニングの際に、チャンバー１内に付着したＣＶＤ膜を除去し易くすることができる。
【００４７】
次に、図１に示すプラズマＣＶＤ装置を用いた磁気記録媒体の製造方法について説明する。
【００４８】
まず、非磁性基板上に少なくとも磁性層を形成した被成膜基板を用意し、この被成膜基板をチャンバー１内に配置する。次いで、チャンバー１内でＩＣＰ電極とアース電極との間の放電により原料ガスをプラズマ状態とし、このプラズマを前記被成膜基板の表面に加速衝突させる。これにより、この被成膜基板の表面には炭素が主成分である保護層が形成される。
【００４９】
なお、上記実施の形態１では、アース電極（アノード電極）を加熱するヒータ２６，２７を設けているが、このヒータに加えてアース電極の一部（例えばＯリングに近い場所など）を水などによって冷却する冷却機構をさらに設けても良い。この冷却機構によりアース電極の一部が加熱され過ぎるのを防止できる。
【００５０】
また、上記実施の形態１では、リング状のマグネット５８，５９を配置しているが、このマグネットに加えてマグネットを水などによって冷却する冷却機構をさらに設けても良い。この冷却機構によりマグネットを冷却することで、ＣＶＤ成膜時のマグネットの温度を一定にすることができ、その結果、磁力を安定させることができる。
【００５１】
図７は、本発明の実施の形態２によるプラズマＣＶＤ装置の全体構成を示す模式図であり、図８は、図７に示す隠れアース電極を拡大した断面図であり、図１と同一部分は同一符号を付し、異なる部分についてのみ説明する。
【００５２】
実施の形態１による図１のプラズマＣＶＤ装置はヒータ２６，２７自身をアース電極（アノード電極）とし、ヒータ用電源５２，５３及び温調計５４，５５を有しているが、実施の形態２による図７のプラズマＣＶＤ装置は、ヒータ２６，２７、ヒータ用電源５２，５３及び温調計５４，５５に代えて、隠れアース電極６０，６１を有している（図８参照）。この隠れアース電極６０，６１は、アノード電極（アース電極）２６ａ，２７ａの近傍に配置された１枚以上のアース電極であり、１枚以上のアース電極６０，６１及びアノード電極２６ａ，２７ａはスペーサ６０ａによって互いに５ｍｍ以下（好ましくは３ｍｍ以下、より好ましくは２ｍｍ以下）の間隔で対向して配置されている。このように５ｍｍ以下の間隔で対向して配置する理由は、互いに５ｍｍ以下の間隔で対向する電極面にはＣＶＤ膜が付着しないため、アノード電極と隠れアース電極の全面にＣＶＤ膜が付着することによって放電が停止することを防止でき、常に安定して放電を維持することができるからである。
【００５３】
上記実施の形態２においても実施の形態１と同様の効果を得ることができる。
【００５４】
次に、図１に示すプラズマＣＶＤ装置を用いてＤＬＣ(Diamond Like Carbon)膜を成膜する成膜条件及び成膜結果について説明する。
【００５５】
（成膜条件）
ガス  ：  Ｃ７Ｈ８
ガス流量  ：  ２．８ｓｃｃｍ
外部磁場  ：  １００Ｇ（ガウス）
ＩＣＰ電源  ：  ３００Ｗ
パルスバイアス  ：  ４５０Ｖ
圧力  ：  ０．１５Ｐａ
【００５６】
（成膜結果）
成膜速度  ：  ０．５ｎｍ／分
ヌープ硬度（ＨＫ）  ：  ２９１６（５点の平均値）
ＤＬＣ膜の分布  ：  良い
【００５７】
（ヌープ硬度計測方法）
装置  ：  松沢精機製  微小硬度計  ＤＭＨ−２型
圧子  ：  対稜角  １７２．５°，１３０°  菱形ダイアモンド四角錐圧子
加重  ：  ５ｇ
加重時間  ：  １５秒
計測ポイント  ：  サンプル上任意５点
【００５８】
尚、本発明は上記実施の形態に限定されず、本発明の主旨を逸脱しない範囲内で種々変更して実施することが可能である。例えば、ＲＦプラズマ電源７，８を他のプラズマ電源に変更することも可能であり、他のプラズマ電源としては、マイクロ波用電源、ＤＣ放電用電源、及びそれぞれパルス変調された高周波電源、マイクロ波用電源、ＤＣ放電用電源などが挙げられる。
【００５９】
また、上記実施の形態１，２では、ＩＣＰ電極１７，１８それぞれの出力端Ａをマッチングボックス（ＭＢ）４，５を介してＲＦプラズマ電源７，８に電気的に接続し、ＩＣＰ電極１７，１８それぞれの出力端Ｂを可変コンデンサ（図示せず）を介してアース電源（図示せず）に電気的に接続しているが、この構成を下記の変形例１〜３のように変更して実施しても良い。
【００６０】
（変形例１）
図９は、変形例１を説明するための模式図である。
ＩＣＰ電極１７，１８それぞれの出力端Ａは、マッチングボックス６２を介してＩＣＰ電源６３に電気的に接続されている。また、ＩＣＰ電極１７，１８それぞれの出力端Ｂは、共振コンデンサ６４を介して接地電位に接続されている。この共振コンデンサ６４は、ＩＣＰ電源６３から出力される高周波電流の周波数及びＩＣＰ電極１７，１８のインダクタンスに対して共振条件又は共振条件の許容動作範囲を満たす容量を有している。
【００６１】
つまり、ＩＣＰ電源６３によって、例えば、周波数が１３．５６ＭＨｚの高周波電流を、マッチングボックス６２を介してＩＣＰ電極に供給すると、共振条件でＩＣＰ電極に高周波電流が流れるため、その高周波電流が前記周波数の場合の最大電流となる。このような最大高周波電流がＩＣＰ電極を流すことにより、ＩＣＰ電極から大きな磁場を発生させ、この磁場によってＩＣＰ電極の内側に大きな電界を発生させる。その結果、ＩＣＰ電極の内側及びその近傍に原料ガスの誘導結合プラズマを極めて高密度で発生させることができる。
【００６２】
換言すれば、第１の変形例の重要な特徴としては、ＩＣＰ電極と直列に共振コンデンサを接続し、使用周波数で共振するようにそれらの定数（ＩＣＰ電極のインダクタンス、高周波電流の周波数、共振コンデンサの容量）を選択した共振回路（ＩＣＰ回路）を構成するため、下記（１）、（２）のような工学的な利点を有する。
（１）ＩＣＰ電極の浮遊容量が極めて小さく、放電初期に起こる容量結合放電（ＣＣＤ：capacitive coupling discharge）が殆ど無視でき、誘導結合放電（ＩＣＤ：inductive coupling discharge）によってプラズマが作られる。このため、プラズマは安定であり、高密度である。
（２）ＩＣＰ電極と生成プラズマの磁気的結合が強く、上記共振回路のＱ値（後述する）は低く、回路定数の許容誤差は緩く、単純な回路であるにも関わらず、回路の動作は安定で、運転が容易である。
【００６３】
なお、共振コンデンサの容量を共振条件の許容動作範囲に設定している場合は、ＩＣＰ電極に高周波電流を供給した際、共振条件に近い条件でＩＣＰ電極に高周波電流が流れるため、その高周波電流が最大電流に近い電流となる。従って、この場合もＩＣＰ電極の内側及びその近傍に原料ガスの誘導結合プラズマを高密度で発生させることができる。以下に共振条件及び共振条件の許容動作範囲について説明する。
【００６４】
共振条件を達成するには、ＩＣＰ電源６３の周波数をｆ（単位：Ｈｚ）とし、ＩＣＰ電極のインダクタンスをＬ（単位：Ｈ（ヘンリー））とし、共振コンデンサの容量をＣ（単位：Ｆ（farad））とした場合、下記式（１）が成立する必要がある。
ω＝２πｆ＝（ＬＣ）−１／２      ・・・（１）
【００６５】
上記式（１）より、下記式（２）が成り立つ。
Ｃ＝１／（２πｆ）２Ｌ      ・・・（２）
従って、共振条件を達成する共振コンデンサの容量Ｃは、１／（２πｆ）２Ｌに設定する必要がある。
【００６６】
上記式（１）について、両辺の自然対数を取ると、
ｌｎ２π＋ｌｎｆ＝−１／２（ｌｎＬ＋ｌｎＣ）
両辺の微分を取ると、
δｆ／ｆ＝−１／２（δＬ／Ｌ＋δＣ／Ｃ）
両辺の絶対値を取ると、右辺の符号は＋になる。
従って、δＬ／Ｌ＝δＣ／Ｃ＝０．１とすれば、
δｆ／ｆ＝０．１となり、これはＱ値１０に相当する。
それ故、ＩＣＰ電極とコンデンサの誤差は最大で１０％まで許される。
【００６７】
上記計算のように、ＩＣＰ電極とプラズマの結合を十分に良くすれば、ＩＣＰ電極のインダクタンスの誤差と共振コンデンサの容量の誤差は十分大きくとることができると考えられ、両者を合わせて１０％程度の誤差は許容できると考えられる。そこで、１０％の誤差をＩＣＰ電極と共振コンデンサ６４の誤差に等配分すれば、共振コンデンサの誤差は１０％許容できると考えられる。従って、共振コンデンサ６４の容量Ｃは下記式（３）の範囲に設定することも可能であり、より好ましくは、下記式（４）の範囲に設定することである。
０．９／（２πｆ）２Ｌ≦Ｃ≦１．１／（２πｆ）２Ｌ      ・・・（３）
０．９５／（２πｆ）２Ｌ≦Ｃ≦１．０５／（２πｆ）２Ｌ      ・・・（４）
【００６８】
上記式（２）及び（４）に具体例を入れて説明する。例えば、ｆ＝１３．５６ＭＨｚ、Ｌ＝１μＨとすると、下記に示すように、共振コンデンサの容量は１３１．１ｐＦ以上１４４．９ｐＦ以下の範囲とすることが好ましく、より好ましい共振コンデンサの容量は１３８ｐＦであり、このような共振コンデンサの入手は容易である。
Ｃ＝１／（６．２８×１３．５６×Ｅ６）２×１×Ｅ−６
＝１．３８×１０−１０（farad）
＝１３８ｐＦ
Ｃ（下限値）＝１３８×０．９５
＝１３１．１ｐＦ
Ｃ（上限値）＝１３８×１．０５
＝１４４．９ｐＦ
【００６９】
上記変形例１によれば、ＩＣＰ電源６３の周波数をｆとし、ＩＣＰ電極のインダクタンスをＬとした場合、共振コンデンサの容量Ｃを、１／（２πｆ）２Ｌとするか、又は０．９／（２πｆ）２Ｌ≦Ｃ≦１．１／（２πｆ）２Ｌの範囲とする。これにより、高周波電流をＩＣＰ電極に供給した際に共振を起こさせることができ、それによって高周波電流値が最大に近くなり、高密度の誘導結合プラズマを安定的に発生させることができる。
【００７０】
（変形例２）
図１０は、変形例２を説明するための模式図である。
変形例２は、変形例１の共振コンデンサに代えて、可変コンデンサ６５を取り付け、ＩＣＰ電極１７，１８を流れる高周波電流を測定する電流計６６を追加した構成となっている。
【００７１】
詳細には、ＩＣＰ電極の出力端Ｂには可変コンデンサ６５が接続されており、この可変コンデンサ６５には電流計６６が接続されており、この電流計６６は接地電位に接続されている。電流計６６で測定されたＩＣＰ電極１７，１８に流れる高周波電流の値は可変コンデンサ６５にフィードバックされるようになっており、図示せぬ制御部によって可変コンデンサ６５は次のように制御される。
【００７２】
チャンバー１内に原料ガスを導入し、ＩＣＰ電極に高周波電流を供給し、共振条件又は共振条件の許容動作範囲内でガスの誘導結合プラズマを発生させてＣＶＤ成膜処理を行っていると、チャンバー１内の圧力や原料ガスの種類などの条件によっては、ＩＣＰ電極とその周囲の雰囲気との結合状態が密になり、ＩＣＰ電極の周囲のガスなどのインダクタンスを含むＩＣＰ電極の等価インダクタンスが変動することがある。この場合、共振条件も変動してしまう。そこで、処理中のＩＣＰ電極に流れる電流値を電流計６６によって測定し、この測定した電流値から共振条件のずれを検出し、その検出結果を可変コンデンサ６５にフィードバックして共振条件に近づけるように可変コンデンサ６５の容量を調整する。これにより、共振条件又は共振条件の許容動作範囲内から外れることを防止し、より安定的に高密度なプラズマ処理を行うことができる。
【００７３】
（変形例３）
図１１は、変形例３を説明するための模式図である。
ＩＣＰ電極１７，１８にはマッチングボックス６７が並列に接続されている。また、ＩＣＰ電極には高周波電圧を印加するＩＣＰ電源６８が並列に接続されている。また、ＩＣＰ電極には共振コンデンサ６９が並列に接続されている。また、ＩＣＰ電極には電圧計７０が並列に接続されている。前記共振コンデンサ６９は、ＩＣＰ電源６８から出力される高周波電圧の周波数及びＩＣＰ電極のインダクタンスに対して共振条件又は共振条件の許容動作範囲を満たす容量を有している。
【００７４】
つまり、ＩＣＰ電源６８によって、例えば、周波数が１３．５６ＭＨｚの高周波電圧を、マッチングボックス６７を介してＩＣＰ電極１７，１８に供給すると、共振条件でＩＣＰ電極に高周波電圧が流れるため、その高周波電圧が前記周波数の場合の最大電圧となる。このような最大高周波電圧がＩＣＰ電極に印加されることにより、ＩＣＰ電極から大きな磁場を発生させ、この磁場によってＩＣＰ電極の内側に大きな電界を発生させる。その結果、ＩＣＰ電極の内側及びその近傍に原料ガスの誘導結合プラズマを極めて高密度で発生させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００７５】
【図１】本発明の実施の形態１によるプラズマＣＶＤ装置の全体構成を示す模式図である。
【図２】図１に示すチャンバー１の左側半分を拡大した断面図である。
【図３】図１に示すＩＣＰ電極（１ターンコイル）の斜視図である。
【図４】図１に示すガス吐出リング及びヒータの断面図である。
【図５】図１に示すマグネットの断面図である。
【図６】図１に示すＩＣＰ電極の断面図である。
【図７】本発明の実施の形態２によるプラズマＣＶＤ装置の全体構成を示す模式図である。
【図８】図７に示す隠れアース電極を拡大した断面図である。
【図９】変形例１を説明するための模式図である。
【図１０】変形例２を説明するための模式図である。
【図１１】変形例３を説明するための模式図である。
【符号の説明】
【００７６】
１…チャンバー、２…ディスク基板、３〜５…マッチングボックス、６…ＲＦ加速電源、７，８…ＲＦプラズマ電源、９…ＤＣ加速電源、１０…ＴＭＰ、１１…ドライポンプ、１２，１４…バルブ、１６…真空計、１７，１８…ＩＣＰ電極、２１〜２３…スイッチ、２４，２５…プラズマウォール、２６，２７…ヒータ、２８，２９…ガス吐出リング、３０，３１…原料ガス供給源、３２〜３５，３８〜４１，４４〜４７，５０，５１…バルブ、３６，３７，４２，４３，４８，４９…マスフローコントローラ、５２，５３…ヒータ用電源サイリスタ、５４，５５…温調計、５６，５７…膜厚補正板、５８，５９…マグネット、６０，６１…隠れアース電極、６０ａ…スペーサ、６２，６７…マッチングボックス、６３，６８…ＩＣＰ電源、６４，６９…共振コンデンサ、６５…可変コンデンサ、６６…電流計、７０…電圧計
【図１】
2010013675.tif 000003
【図２】
2010013675.tif 000004
【図３】
2010013675.tif 000005
【図４】
2010013675.tif 000006
【図５】
2010013675.tif 000007
【図６】
2010013675.tif 000008
【図７】
2010013675.tif 000009
【図８】
2010013675.tif 000010
【図９】
2010013675.tif 000011
【図１０】
2010013675.tif 000012
【図１１】
2010013675.tif 000013