(57)【要約】【課題】パーティクルの数が極めて少ない良質の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においてアーク放電にともなって発生したプラズマは、プラズマ分離部２０において斜め磁場により進行方向が曲げられ、パーティクルトラップ３０に直進するパーティクルと分離される。そして、プラズマ移送部４０を介して成膜チャンバ５０に入り、基板５１上に膜を形成する。プラズマ移送部４０の少なくとも一部には、接地電圧に対し５〜１５Ｖ低い電圧が印加される。この負の電圧により、正に帯電したパーティクルがプラズマと分離され、プラズマ移送部４０に設けられたフィン４３２、防着板４４２ａ，４４２ｂ及び筐体壁面に捕捉される。【選択図】図１
2010013709.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
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、
基体が配置される成膜チャンバと、
前記プラズマ発生部で発生したプラズマを前記成膜チャンバに移送するプラズマ移送部とを有し、
前記プラズマ移送部の少なくとも一部が前記プラズマ発生部及び前記成膜チャンバと電気的に分離され、接地電圧に対し負の電圧が印加されることを特徴とする成膜装置。
【請求項２】
前記負の電圧が、−５Ｖから−１５Ｖまでの間の電圧であることを特徴とする請求項１に記載の成膜装置。
【請求項３】
前記プラズマ移送部の筐体外周に、前記プラズマ移送部内のプラズマの移送経路を湾曲させる磁場を発生するコイルが設けられていることを特徴とする請求項１に記載の成膜装置。
【請求項４】
前記プラズマ移送部の前記コイルが設けられた部分が、前記プラズマ移送部の他の部分よりも太径に形成されていることを特徴とする請求項３に記載の成膜装置。
【請求項５】
前記プラズマ移送部が、前記プラズマ発生部側の負電圧印加部と前記成膜チャンバ側の連絡部とに区画され、前記負電圧印加部のみに前記負の電圧が印加されることを特徴とする請求項１に記載の成膜装置。
【請求項６】
前記プラズマ発生部と前記プラズマ移送部との間に、磁場によりプラズマとパーティクルとを分離するパーティクル分離部を有することを特徴とする請求項１に記載の成膜装置。
【請求項７】
プラズマ発生部において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工程と、
前記プラズマ発生部で発生したプラズマをプラズマ移送部を介して成膜チャンバに移送する工程と、
前記成膜チャンバ内においてプラズマ中に含まれるイオンを基体上に付着させて膜を形成する工程とを有し、
前記プラズマ移送部の少なくとも一部を前記プラズマ発生部及び前記成膜チャンバから電気的に分離した状態にして、接地電圧に対し負の電圧を印加することを特徴とする成膜方法。
【請求項８】
前記ターゲットとして、グラファイトを用いることを特徴とする請求項７に記載の成膜方法。
【請求項９】
前記負の電圧が、−５Ｖから−１５Ｖまでの間の電圧であることを特徴とする請求項７に記載の成膜方法。
【請求項１０】
プラズマ発生部、プラズマ移送部及び成膜チャンバを有する成膜装置を用いて磁気記録媒体を製造する磁気記録媒体の製造方法であって、
磁性膜が形成された基板を前記成膜チャンバ内に配置し、
前記プラズマ発生部において、炭素を含む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し、
前記プラズマ移送部の少なくとも一部に負の電圧を印加しつつ、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移送部を介して前記成膜チャンバに移送し、
前記プラズマに含まれる炭素を前記基板の上に堆積させてカーボン膜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、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装置及び成膜方法に関する。
【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、コンピュータ等の情報機器だけでなく、ハードディスクビデオレコーダ等にも使用されるようになった。
【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）の記録層を記録素子（書き込みヘッド）で磁化することによりデータを記録する。磁気記録媒体に記録されたデータは、再生素子（読み取りヘッド）により読み取り、電気信号に変換して出力される。
【０００４】
磁気記録媒体の記録層は、磁気特性が良好なコバルト合金により形成される。しかし、そのようなコバルト合金は耐久性及び耐食性が十分でなく、磁気ヘッドとの接触や摺動による摩擦又は摩耗、湿気吸着による腐食等により特性の劣化や機械的又は化学的な損傷が生じやすい。このため、記録層の上に保護膜を形成し、更にその上に潤滑剤を塗布して、耐久性及び耐食性を確保している。
【０００５】
従来、磁気記録媒体の保護膜は、酸化シリコン（ＳｉＯ2）、窒化シリコン（ＳｉＮｘ）又は酸化アルミニウム（Ａｌ2Ｏ3）等により形成されていた。しかし、耐熱性、耐食性及び耐摩耗性がより優れていることから、カーボン保護膜（炭素を主成分とする保護膜）が使用されるようになった。カーボン保護膜は、スパッタリング法又はＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）法により形成することができる。
【０００６】
近年、磁気記録装置のより一層の大容量化のため、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）の短縮化が図られ、カーボン保護膜も一層の薄膜化が要求されている。
【０００７】
現状、ＣＶＤ法により形成されるカーボン保護膜の厚さは４ｎｍが限度である。カーボン保護膜の厚さを例えば３ｎｍ又はそれ以下にすると、十分な耐久性及び耐食性を確保することができないからである。そこで、アークをプラズマ源としたＦＣＡ（Filtered Cathodic Arc）法を用いてカーボン保護膜を形成することが提案されている。
【０００８】
ＦＣＡ法の利点は、放電点温度が１００００℃以上になるアーク放電を利用しているため、耐熱性の高い炭素でも容易に溶融又は昇華させることができることにある。そのため、ＣＶＤ法と異なり、炭素のみを材料とした成膜が可能である。
【０００９】
更に、ＦＣＡ法により形成したカーボン保護膜は、ｓｐ3結合成分の比率が高いため、ＣＶＤ法により形成したカーボン保護膜に比べて密度が高く、高硬度となる。本願発明者は、ＦＣＡ法で形成した厚さ２ｎｍのカーボン保護膜は、ＣＶＤ法で形成した厚さ４ｎｍのカーボン保護膜と同等以上の耐久性を有することを確認している。以下、ＦＣＡ法により成膜する装置をＦＣＡ成膜装置という。
【００１０】
ところで、ＦＣＡ法では、アーク放電によりプラズマを発生させるため、カーボン保護膜を形成する場合、カーボンのパーティクル（直径が０．０１〜数百μｍ程度の微粒子：マクロパーティクルともいう）の発生を抑えることが困難である。そのため、保護膜形成時にパーティクルが磁気記録媒体の表面に付着してしまう。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パーティクルに接触して損傷を受けたり、磁気記録媒体からパーティクルが離脱してその跡に空隙が発生し、耐久性及び耐食性の低下の原因となる。
【００１１】
特許文献１〜５には、プラズマとパーティクルとを分離する機構を備えたＦＣＡ装置が提案されている。また、非特許文献１にはプラズマとパーティクルとを分離する磁場フィルタの構造を改良したＦＣＡ成膜装置が提案されている。
【００１２】
非特許文献１のＦＣＡ成膜装置に使用される磁場フィルタはＴ型フィルタと呼ばれる。このＴ型フィルタを有するＦＣＡ成膜装置で成膜したカーボン保護膜は、耐久性を維持しつつ、従来比でパーティクルを１／１００程度まで削減することができる。
【特許文献１】特開２００５−２１６５７５号公報
【特許文献２】特開２００２−８８９３号公報
【特許文献３】特開２００５−１５８０９２号公報
【特許文献４】特開２００３−１６０８５８号公報
【特許文献５】特許第３８６０９５４号公報
【非特許文献１】Takigawa et al. Surface and Coatings Technology 163-164,368 (2003)
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
上述したＦＣＡ成膜装置では、磁場フィルタによりプラズマと電気的に中性なパーティクルとを分離している。しかし、アーク放電では、帯電したパーティクルも発生する。この帯電したパーティクルの一部は磁場フィルタにより進行方向が曲げられてプラズマと同じ方向に移動し、試料表面に付着してしまう。そのため、パーティクルの数が極めて少ない良質の薄膜を形成することが困難である。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明の一態様によれば、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、基体が配置される成膜チャンバと、前記プラズマ発生部で発生したプラズマを前記成膜チャンバに移送するプラズマ移送部とを有し、前記プラズマ移送部の少なくとも一部が前記プラズマ発生部及び前記成膜チャンバと電気的に分離され、接地電圧に対し負の電圧が印加される成膜装置が提供される。
【００１５】
また、本発明の他の一態様によれば、プラズマ発生部において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工程と、前記プラズマ発生部で発生したプラズマをプラズマ移送部を介して成膜チャンバに移送する工程と、前記成膜チャンバ内においてプラズマ中に含まれるイオンを基体上に付着させて膜を形成する工程とを有し、前記プラズマ移送部の少なくとも一部を前記プラズマ発生部及び前記成膜チャンバから電気的に分離した状態にして、接地電圧に対し負の電圧を印加する成膜方法が提供される。
【発明の効果】
【００１６】
アーク放電によりプラズマを発生させる成膜装置では、プラズマの発生にともなって正に帯電したパーティクルが発生する。本発明の一態様に係る成膜装置及び成膜方法では、プラズマ移送部の少なくとも一部に負の電圧を印加し、質量の差を利用してプラズマとパーティクルとを分離する。プラズマから分離されたパーティクルは、プラズマ移送部の壁面等に捕捉され、成膜チャンバ側に進入することが防止される。その結果、パーティクルの数が極めて少ない良質の薄膜を形成できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、本発明の実施形態について、添付の図面を参照して説明する。
【００１８】
（第１の実施形態）
図１は、本発明の第１の実施形態に係る成膜装置の構造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、プラズマ移送部４０と、成膜チャンバ５０とを有している。これらのプラズマ発生部１０、プラズマ分離部２０、パーティクルトラップ部３０、プラズマ移送部４０及び成膜チャンバ５０の筐体は、主にステンレス等の金属により形成されている。
【００１９】
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、下からプラズマ発生部１０、プラズマ分離部２０及びパーティクルトラップ部３０の順で直線状に配置されて連結されている。
【００２０】
プラズマ移送部４０も筒状に形成されており、その一方の端部がプラズマ分離部２０にほぼ垂直に接続され、他方の端部が成膜チャンバ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が配置されるステージ５２が設けられている。
【００２１】
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が配置される。また、プラズマ発生部１０の筐体の下端部の外周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、アーク放電を安定化させる磁場が発生する。
【００２２】
ターゲット１２は、その成分がアーク放電により蒸発することによりプラズマ中に成膜材料のイオンを供給するので、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上にカーボン保護膜を形成するので、ターゲット１２として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（図示せず）が設けられている。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が供給される。
【００２３】
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リング２１が設けられている。この絶縁リング２１により、プラズマ発生部１０の筐体とプラズマ分離部２０の筐体とが電気的に分離されている。絶縁リング２１は、例えば絶縁性が優れているフッ素樹脂により形成されている。
【００２４】
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、プラズマ分離部２０とプラズマ移送部４０との接続部近傍には、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。
【００２５】
パーティクルトラップ部３０には、プラズマ発生部１０で発生したパーティクルがプラズマ分離部２０の磁場の影響をほとん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、パーティクルを横方向に反射する反射板３１と、反射板３１により反射されたパーティクルを捕捉するパーティクル捕捉部３２とが設けられている。パーティクル捕捉部３２には、複数のフィン３３が筐体内面に対し斜めに配置されている。パーティクル捕捉部３２に進入したパーティクルは、これらのフィン３３により何度も反射されて運動エネルギーを消耗し、最終的にフィン３３又は筐体壁面に捕捉される。
【００２６】
プラズマ移送部４０には、プラズマ分離部２０でパーティクルと分離されたプラズマが進入する。このプラズマ移送部４０は、負電圧印加部４２と連絡部４６とに区画されている。負電圧印加部４２とプラズマ分離部２０との間、及び負電圧印加部４２と連絡部４６との間にはそれぞれ絶縁リング４１が設けられている。これらの絶縁リング４１も、絶縁リング２１と同様に、フッ素樹脂のように絶縁性が優れている材料により形成されている。負電圧印加部４２は、これらの絶縁リング４１により、プラズマ発生部１０、プラズマ分離部２０及び成膜チャンバ５０と電気的に分離されている。詳細は後述するが、負電圧印加部４２には接地電圧（０Ｖ）に対して５〜１５Ｖ程度低い電圧が印加される。
【００２７】
負電圧印加部４２は、更にプラズマ分離部２０側の入口部４３と、連絡部４６側の出口部４５と、それらの間の中間部４４とに区画されている。入口部４３の外周には、プラズマを収束しつつ成膜チャンバ５０側に移動させるための磁場を発生するガイドコイル４３１が設けられている。また、入口部４３の内側には、入口部４３に進入したパーティクルを捕捉する複数のフィン４３２が筐体内面に対し斜めに配置されている。
【００２８】
中間部４４は、図１に示すように、入口部４３及び出口部４５の径よりも太径に形成されている。また、中間部４４の入口部４３側及び出口部４５側にはそれぞれプラズマの流路を規制する開口部が設けられた防着板（アパーチャ）４４２ａ，４４２ｂが配置されている。但し、防着板４４２ａの開口部が比較的上側に配置されているのに対し、防着板４４２ｂの開口部は比較的下側に配置されている。中間部４４の外周には、プラズマの進行方向を曲げるための磁場を発生するガイドコイル４４１が設けられている。
【００２９】
本実施形態においては、上述したように、中間部４４は入口部４３及び出口部４５よりも太径に形成されている。これは、プラズマの進路を曲げるためにある程度の大きさの空間が必要なためであるが、中間部４４に進入したパーティクルが中間部４４内で反射を繰り返して運動エネルギーが消失し、中間部４４の壁面に吸着されやすくなるという効果もある。
【００３０】
入口部４３及び中間部４４はその中心軸が一致しているが、出口部４５は防着板４４２ｂの開口部の位置から斜め下方に突き出して配置されている。
【００３１】
連絡部４６は、負電圧印加部４２側から成膜チャンバ５０に向けて徐々に径が大きくなるように形成されている。この連絡部４６の内側にも、複数のフィン４６１が配置されている。また、連絡部４６と成膜チャンバ５０との境界部分の外周には、プラズマを収束しつつ成膜チャンバ５０側に移動させるためのガイドコイル４７が設けられている。
【００３２】
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５２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。ステージ５２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。
【００３３】
なお、フィン３３，４３２，４６１及び防着板４４２ａ，４４２ｂには成膜にともなってパーティクルが付着する。パーティクルの付着量が多くなると、何らかの原因によりパーティクルがフィン３３，４３２，４６１又は防着板４４２ａ，４４２ｂから離脱して成膜チャンバ５０側に移動するおそれがある。このため、これらのフィン３３，４３２，４６１及び防着板４４２ａ，４４２ｂは容易に交換可能な構造とし、ある程度使用したら新しいものと交換することが好ましい。負電圧印加部４２の筐体自体を交換可能な構造としてもよい。
【００３４】
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カーボン膜の成膜方法について説明する。
【００３５】
基板５１上にカーボン膜を形成する場合、ターゲット１２として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１２０Ａ、アーク電圧が２５Ｖ、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。プラズマ中には、炭素のイオンが含まれる。
【００３６】
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２０ａ，２０ｂが発生する磁場によりプラズマ移送部４０との接続部近傍に移動する。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、プラズマ移送部４０に進入する。図１中の破線はプラズマの移動経路を示している。
【００３７】
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パーティクルの大部分は、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ほとんど受けずに直進する。そして、パーティクルトラップ部３０において反射板３１により横方向に反射され、パーティクル捕捉部３２のフィン３３により捕捉される。図１中の矢印Ａは、このようなパーティクルの移動方向を示している。
【００３８】
上述したように、プラズマ発生部１０で発生したパーティクルの大部分はパーティクルトラック部３０内に進入し、パーティクル捕捉部３２のフィン３３で捕捉される。しかし、正の電荷を有するパーティクルのうちの一部は、斜め磁場発生コイル２３が発生する磁場により進行方向が曲げられてプラズマとともにプラズマ移送部４０内に進入する。また、筐体の内面で反射を繰り返すパーティクルの一部も、プラズマ移送部４０内に進入する。これらのパーティクルのうち、筐体の内面で反射を繰り返すパーティクルは、フィン４３２及び防着板４４２ａ，４４２ｂ等により捕捉され、成膜チャンバ５０にはほとんど到達しない。
【００３９】
一方、プラズマとともに負電圧印加部４２内に進入した正の電荷を有するパーティクルは、負電圧印加部４２に負の電圧（−５Ｖ〜−１５Ｖ）が印加されているため、例えば図１中に矢印Ｂで示すようにプラズマから分離されて負電圧印加部４２の壁面に向かい、負電圧印加部４２の壁面及びフィン４３２等に捕捉される。特に、本実施形態では、プラズマ移送部４０におけるプラズマ移送経路が直線状ではなく、複雑に湾曲した形状に設定されているため、ガス状の成膜成分に対し質量が大きいパーティクルがプラズマとともに移動することを防止でき、プラズマとパーティクルとをより確実に分離することができる。
【００４０】
負電圧印加部４２を通過したプラズマは、連絡部４６を通って成膜チャンバ５０内に入り、基板５１上に炭素が堆積してカーボン膜が形成される。連絡部４６の内面にもフィン４６１が設けられており、仮に負電圧印加部４２を通過したパーティクルがあっても、その大部分はフィン４６１により捕捉される。
【００４１】
上述したように、本実施形態においては、筐体内面で反射して成膜チャンバ５０側に移動するパーティクルをフィン４３２，４６１及び防着板４４２ａ，４４２ｂ等により捕捉するとともに、プラズマ移送部４０の一部に負電圧印加部４２を設けて正の電荷を有するパーティクルをプラズマから分離し、フィン４３２、防着板４４２ａ，４４２ｂ及び筐体筐体壁面に捕捉する。これにより、成膜チャンバ５０にパーティクルが進入することをより確実に防止できる。その結果、基板５１上にパーティクルをほとんど含まない高品質、かつ高密度のカーボン膜を形成することができる。
【００４２】
以下、上述した構造の成膜装置を使用してカーボン膜を実際に形成し、パーティクルの付着量を調べた結果について説明する。
【００４３】
上述した構造の成膜装置を使用し、負電圧印加部４２に印加する電圧を−１５Ｖ、−１０Ｖ、−５Ｖ、０Ｖ、＋５Ｖ、＋１０Ｖ、＋１５Ｖとして、試料の上にカーボン膜を形成した。成膜時の条件は、アーク電流が１２０Ａ、アーク電圧が２５Ｖである。
【００４４】
試料としては、直径が２．５インチ（約６４ｍｍ）の磁気記録媒体用ガラス基板を用いた。但し、図２に示すように、基板６１上に磁性体からなる下地層６２及び記録層（Ｃｏ合金層）６３を形成し、その上に上述の成膜装置を使用してカーボン膜６４を３ｎｍの厚さに形成した。ターゲット１２には、グラファイトを用いた。
【００４５】
各試料の上にカーボン膜を形成した後、パーティクルカウンタ（ＣＡＮＤＥＬＡ社製ＯＳＡ−５１００）を用いてパーティクルの数を計測した。図３は、横軸に負電圧印加部４２に印加した電圧をとり、縦軸に基板１枚当たりのパーティクルの数をとって、両者の関係を示す図である。なお、図３中の破線は、一般的なＣＶＤ法により成膜したカーボン膜の２．５インチの基板１枚当たりのパーティクル数（約１００個）を示している。
【００４６】
この図３から、負電圧印加部４２に印加する電圧を−５Ｖ〜−１５Ｖとすると、カーボン膜に付着するパーティクルの数はＣＶＤ法により形成した場合とほぼ同等又はそれ以下になることがわかる。特に、負電圧印加部４２に印加する電圧が−１０Ｖのときは、カーボン膜に付着するパーティクルの数が最も少なかった。なお、図３に示すように、負電圧印加部４２に電圧を印加しない場合（０Ｖの場合）、基板１枚当たりのパーティクル数は約２００個であった。
【００４７】
図４は、本実施形態の成膜装置で形成したカーボン膜（実施例）の膜密度とＣＶＤ法により形成したカーボン膜（比較例）の膜密度の測定結果を示す図である。なお、膜密度は、ラザフォード後方散乱法を用いて測定した。この図４からわかるように、本実施形態の成膜装置で形成したカーボン膜の膜密度は約２．７ｇ／ｃｍ3であり、ＣＶＤ法により形成したカーボン膜の膜密度（約１．７ｇ／ｃｍ3）の約１．５倍以上であった。
【００４８】
これらの実験の結果から、本実施形態の成膜装置により、膜密度が高く、かつパーティクルが極めて少ない高品質のカーボン膜が形成できることが確認された。このカーボン膜を磁気記録媒体又は磁気ヘッドの保護膜として用いることにより、磁気記録媒体又は磁気ヘッドの耐久性を向上させることができる。
【００４９】
なお、上述の実施形態では負電圧印加部４２に印加する電圧を直流電圧としているが、負側にバイアスをかけた交流電圧又はパルス電圧であってもよい。また、本実施形態では負電圧印加部４２の筐体内面に金属が露出しているものとしているが、筐体内面を絶縁膜で覆ってもよい。
【００５０】
更に、上述の実施形態では負電圧印加部４２の全体に負の電圧を印加しているが、例えば防着板４４２ａ，４４２ｂのみに負の電圧を印加するようにしてもよい。なお、連絡部４６にも負の電圧を印加してもよいが、連絡部４６に負の電圧を印加すると成膜チャンバ５０に移動するプラズマの流れを乱すおそれがある。そのため、成膜チャンバ５０に近い部分には負の電圧を印加しないことが好ましい。
【００５１】
負電圧印加部４２の内面は、ブラスト処理（微細な凹凸を形成する処理）を施しておくことが好ましい。これにより、負電圧印加部４２の内面に衝突したパーティクルが乱反射され、成膜チャンバ５０側へのパーティクルの移動が抑制される。
【００５２】
（第２の実施形態）
図５は、本発明の第２の実施形態に係る成膜装置の構造を示す模式図である。図５中の破線はプラズマの移動経路を示している。
【００５３】
図５に示すように、第２の実施形態の成膜装置は、プラズマ発生部７０と、プラズマ分離部８０と、プラズマ移送部９０と、成膜チャンバ１００とを有している。これらのプラズマ発生部７０、プラズマ分離部８０、プラズマ移送部９０及び成膜チャンバ１００の筐体は、主にステンレス等の金属により形成されている。
【００５４】
プラズマ発生部７０には、第１の実施形態と同様に、絶縁板７１と、ターゲット（カソード）７２と、アノード７３と、カソードコイル７４とが設けられている。ターゲット７２とアノード７３との間に所定の電圧を印加することにより、ターゲット７２の上方にプラズマが発生する。また、カソードコイル７４に所定の電流を供給することにより、プラズマを安定化させる磁場が発生する。
【００５５】
プラズマ分離部８０は、ほぼ９０°の角度で円弧状に湾曲した筒からなる。このプラズマ分離部８０とプラズマ発生部７０との境界部分には、フッ素樹脂のように絶縁性が優れている材料により形成された絶縁リング８１が設けられている。プラズマ分離部８０の筐体の外周には、プラズマ発生部７０で発生したプラズマを筐体中心部に収束させつつ成膜チャンバ１００側に移動させるための磁場を発生する複数（図５では２つ）のガイドコイル８２ａ，８２ｂが設けられている。また、プラズマ分離部８０の内側には、プラズマ分離部８０の内面に対し斜めに配置された複数のフィン８３が設けられている。
【００５６】
プラズマ移送部９０は、プラズマ分離部８０側の負電圧印加部９１０と、成膜チャンバ１００側の連絡部９２０とに区画されている。負電圧印加部９１０とプラズマ分離部８０との間、及び負電圧印加部９１０と連絡部９２０との間にはそれぞれ絶縁リング９１が設けられている。これらの絶縁リング９１も、絶縁リング８１と同様にフッ素樹脂等の絶縁性材料により形成されている。負電圧印加部９１０は、これらの絶縁リング９１により、プラズマ分離部８０及び成膜チャンバ１００と電気的に分離されている。第１の実施形態と同様に、負電圧印加部９１０には、接地電圧に対して５〜１５Ｖ程度低い電圧が印加される。
【００５７】
負電圧印加部９１０の入り口側にはプラズマの流路を規制する開口部が設けられた防着板（アパーチャ）９２が設けられている。また、負電圧印加部９１０の内側には、筐体内面に対し斜めに配置された複数のフィン９３が設けられている。
【００５８】
連絡部９２０は、前述したように負電圧印加部９１０と成膜チャンバ１００との間に配置されている。この連絡部９２０の筐体外周には、負電圧印加部９１０を通過したプラズマを成膜チャンバ１００内に移送するための磁場を発生するガイドコイル９４が設けられている。成膜チャンバ１００には、第１の実施形態と同様に、成膜すべき基板１０１が配置されるステージ１０２が設けられている。
【００５９】
以下、上述した構造を有する本実施形態に係る成膜装置を使用したカーボン膜の成膜方法について説明する。本実施形態においても、ターゲット７２としてグラファイトを使用するものとする。
【００６０】
成膜装置内の圧力を例えば１０-5Ｐａ〜１０-3Ｐａに維持し、ターゲット７２及びアノード７３間及びカソードコイル７４にそれぞれ所定の電圧又は電流を供給してプラズマを発生させる。
【００６１】
プラズマ発生部７０で発生したプラズマは、プラズマ分離部８０に進入し、ガイドコイル８２ａ，８２ｂが発生する磁場により筐体中心部に収束しつつ、筐体の湾曲に沿って成膜チャンバ１００側に移動する。
【００６２】
一方、プラズマ発生部７０においてアーク放電により発生したパーティクルは、ガイドコイル８１，８２が発生する磁場の影響を受けず（又はほとんど受けず）、筐体内を直進する。これらのパーティクルの大部分は、プラズマ分離部８０の内壁、フィン８３又は負電圧印加部９０の入口部に設けられた防着板９２等により反射を繰り返し、最終的にプラズマ分離部８０の壁面、フィン８３又は負電圧印加部９０の防着板９２に捕捉される。
【００６３】
正の電荷を有するパーティクルの一部は、プラズマとともに移動して防着板９２の開口部を通り、負電圧印加部９１０の筐体内に進入する。しかし、負電圧印加部９１０の筐体には負の電圧が印加されているので、正の電荷を有するパーティクルはプラズマから分離され、負電圧印加部９１０の筐体内に設けられたフィン９３又は筐体壁面に捕捉される。
【００６４】
このようにしてパーティクルが除去されたプラズマが成膜チャンバ１００内に入り、基板１０１上に炭素が堆積してカーボン膜が形成される。
【００６５】
本実施形態においても、プラズマ移送部９０の一部に負電圧印加部９１０を設けて正の電荷を有するパーティクルをプラズマから分離し、フィン９３及び筐体壁面に捕捉する。これにより、成膜チャンバ１００にパーティクルが進入することを防止でき、基板１０１上にパーティクルをほとんど含まない高品質、かつ高密度のカーボン膜を形成することができる。
【００６６】
なお、上述した第１及び第２の実施形態では、いずれも基板上にカーボン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カーボン膜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。
【００６７】
以下、本発明の諸態様を、付記としてまとめて記載する。
【００６８】
（付記１）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、
基体が配置される成膜チャンバと、
前記プラズマ発生部で発生したプラズマを前記成膜チャンバに移送するプラズマ移送部とを有し、
前記プラズマ移送部の少なくとも一部が前記プラズマ発生部及び前記成膜チャンバと電気的に分離され、接地電圧に対し負の電圧が印加されることを特徴とする成膜装置。
【００６９】
（付記２）前記負の電圧が、−５Ｖから−１５Ｖまでの間の電圧であることを特徴とする付記１に記載の成膜装置。
【００７０】
（付記３）前記プラズマ移送部の筐体外周に、前記プラズマ移送部内のプラズマの移送経路を湾曲させる磁場を発生するコイルが設けられていることを特徴とする付記１に記載の成膜装置。
【００７１】
（付記４）前記プラズマ移送部の前記コイルが設けられた部分が、前記プラズマ移送部の他の部分よりも太径に形成されていることを特徴とする付記３に記載の成膜装置。
【００７２】
（付記５）前記プラズマ移送部内に、プラズマの移送経路に対応する開口部が設けられた防着板が配置されていることを特徴とする付記１に記載の成膜装置。
【００７３】
（付記６）前記プラズマ移送部が、前記プラズマ発生部側の負電圧印加部と前記成膜チャンバ側の連絡部とに区画され、前記負電圧印加部のみに前記負の電圧が印加されることを特徴とする付記１に記載の成膜装置。
【００７４】
（付記７）前記連絡部のうち前記成膜チャンバ側の部分が、前記負電圧印加部側の部分よりも太径に形成されていることを特徴とする付記６に記載の成膜装置。
【００７５】
（付記８）前記負電圧印加部が交換可能であることを特徴とする付記６に記載の成膜装置。
【００７６】
（付記９）前記プラズマ移送部の内壁面に複数のフィンが設けられていることを特徴とする付記１に記載の成膜装置。
【００７７】
（付記１０）前記プラズマ発生部と前記プラズマ移送部との間に、磁場によりプラズマとパーティクルとを分離するパーティクル分離部を有することを特徴とする付記１に記載の成膜装置。
【００７８】
（付記１１）更に、前記パーティクル分離部で分離されたパーティクルを捕捉するパーティクルトラップ部を有することを特徴とする付記１０に記載の成膜装置。
【００７９】
（付記１２）プラズマ発生部において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工程と、
前記プラズマ発生部で発生したプラズマをプラズマ移送部を介して成膜チャンバに移送する工程と、
前記成膜チャンバ内においてプラズマ中に含まれるイオンを基体上に付着させて膜を形成する工程とを有し、
前記プラズマ移送部の少なくとも一部を前記プラズマ発生部及び前記成膜チャンバから電気的に分離した状態にして、接地電圧に対し負の電圧を印加することを特徴とする成膜方法。
【００８０】
（付記１３）前記ターゲットとして、グラファイトを用いることを特徴とする付記１２に記載の成膜方法。
【００８１】
（付記１４）前記基体が、磁気記録媒体用基板又は磁気ヘッド形成用基板であることを特徴とする付記１２に記載の成膜方法。
【００８２】
（付記１５）前記負の電圧が、−５Ｖから−１５Ｖまでの間の電圧であることを特徴とする付記１２に記載の成膜方法。
【００８３】
（付記１６）前記負の電圧が、負にバイアスされた交流電圧又はパルス電圧であることを特徴とする付記１２に記載の成膜方法。
【００８４】
（付記１７）前記プラズマ移送部を通るプラズマに対し、プラズマの移送経路を湾曲させる磁場を印加することを特徴とする付記１２に記載の成膜方法。
【００８５】
（付記１８）前記プラズマ移送部内に、プラズマの移送経路に対応する開口部が設けられた防着板を配置することを特徴とする付記１２に記載の成膜方法。
【００８６】
（付記１９）前記プラズマ移送部を、前記プラズマ発生部側の負電圧印加部と前記成膜チャンバ側の連絡部とに区画し、前記負電圧印加部のみに前記負の電圧を印加することを特徴とする付記１２に記載の成膜方法。
【００８７】
（付記２０）プラズマ発生部、プラズマ移送部及び成膜チャンバを有する成膜装置を用いて磁気記録媒体を製造する磁気記録媒体の製造方法であって、
磁性膜が形成された基板を前記成膜チャンバ内に配置し、
前記プラズマ発生部において、炭素を含む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し、
前記プラズマ移送部の少なくとも一部に負の電圧を印加しつつ、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移送部を介して前記成膜チャンバに移送し、
前記プラズマに含まれる炭素を前記基板の上に堆積させてカーボン膜を形成することを特徴とする磁気記録媒体の製造方法。
【図面の簡単な説明】
【００８８】
【図１】図１は、第１の実施形態に係る成膜装置の構造を示す模式図である。
【図２】図２は、試料の一例を示す模式断面図である。
【図３】図３は、負電圧印加部に印加した電圧と基板１枚当たりのパーティクルの数との関係を示す図である。
【図４】図４は、実施形態の成膜装置で形成したカーボン膜（実施例）の膜密度とＣＶＤ法により形成したカーボン膜（比較例）の膜密度の測定結果を示す図である。
【図５】図５は、第２の実施形態に係る成膜装置の構造を示す模式図である。
【符号の説明】
【００８９】
１０…プラズマ発生部、１１…絶縁板、１２…ターゲット、１３…アノード、１４…カソードコイル、２０…プラズマ分離部、２１…絶縁リング、２２ａ，２２ｂ…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…反射板、３２…パーティクル捕捉部、３３…フィン、４０…プラズマ移送部、４１…絶縁リング、４２…負電圧印加部、４３…入口部、４３１…ガイドコイル、４３２…フィン、４４…中間部、４４１…ガイドコイル、４４２ａ，４４２ｂ…防着板、４５…出口部、４６…連絡部、４６１…フィン、４７…ガイドコイル、５０…成膜チャンバ、５１…基板（基体）、５２…ステージ、６１…基板、６２…下地層、６３…記録層、６４…カーボン膜、７０…プラズマ発生部、７１…絶縁板、７２…ターゲット、７３…アノード、７４…カソードコイル、８０…プラズマ分離部、８１…絶縁リング、８２ａ，８２ｂ…ガイドコイル、８３…フィン、９０…プラズマ移送部、９１…絶縁リング、９１０…負電圧印加部、９２…防着板、９２０…連絡部、９３…フィン、９４…ガイドコイル、１００…成膜チャンバ、１０１…基板（基体）、１０２…ステージ。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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