(57)【要約】【課題】被成膜物の表面近傍での磁場の拡散を抑制し被成膜物の表面近傍に所定の磁場を確保し、表面近傍に到達するプラズマ粒子量を増加させることによって成膜速度を向上させる成膜装置を提供する。【解決手段】成膜チャンバの側面に一組以上のプラズマ進行管が接続されており、該プラズマ進行管の進行方向に対し被成膜物が垂直に配置されており、プラズマ源より発生したプラズマ粒子が被成膜物の表面に照射されることによって被成膜物の表面に薄膜が形成される。前記プラズマ進行管は、接続されている成膜チャンバより内部に配置されている被成膜物に向かって延出する内部プラズマ導出管に連接され、当該内部プラズマ導出管の外周に内部プラズマ制御用コイルが配置されている。【選択図】図４
2011117072.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
プラズマ源よりアーク放電により発生したプラズマ粒子を成膜チャンバ内に配置された被成膜物の表面に堆積させる成膜装置であって、該成膜チャンバの側面に一組以上のプラズマ進行管が接続されており、該プラズマ進行管の進行方向に対し被成膜物が垂直に配置されており、プラズマ源より発生したプラズマ粒子が被成膜物の表面に照射されることによって被成膜物の表面に薄膜が形成されることを特徴とする成膜装置。
【請求項２】
前記一組のプラズマ進行管が、成膜チャンバ内に配置された被成膜物を介して対向するように接続されていることを特徴とする請求項１記載の成膜装置。
【請求項３】
前記一組のプラズマ進行管が、成膜チャンバの同一側面に隣り合わせで接続されていることを特徴とする請求項１記載の成膜装置。
【請求項４】
前記一組のプラズマ進行管が、成膜チャンバの対向側面に被成膜物を中心点として対角線上に接続されていることを特徴とする請求項１記載の成膜装置。
【請求項５】
プラズマ源よりアーク放電により発生したプラズマ粒子を成膜チャンバ内に配置された被成膜物の表面に堆積させる成膜装置であって、該成膜チャンバの側面にプラズマ進行管が接続されており、該プラズマ進行管の進行方向に対し被成膜物が垂直に配置されており、前記プラズマ進行管が接続されている成膜チャンバ内に配置されている被成膜物に向かって成膜チャンバの周面より内部方向へ延出する内部プラズマ導出管に連接されており、当該内部プラズマ導出管の外周には内部プラズマ制御用コイルが配置され、プラズマ源より発生したプラズマ粒子が被成膜物の表面に照射されることによって被成膜物の表面に薄膜が形成されることを特徴とする成膜装置。
【請求項６】
前記プラズマ進行管が成膜チャンバの側面に一組以上接続されており、前記一組のプラズマ進行管が接続されている成膜チャンバ内に配置されている被成膜物に向かって成膜チャンバの周面より内部方向へ延出する内部プラズマ導出管に連接されており、当該内部プラズマ導出管の外周に内部プラズマ制御用コイルが配置されていることを特徴とする請求項５に記載された成膜装置。
【請求項７】
前記内部プラズマ導出管が、成膜チャンバの周面に設けられた凹部に配置され、内部プラズマ導出管の外周面と成膜チャンバに設けられた凹部の内周面との間に空間を設け、該空間であって内部プラズマ導出管の外周に内部プラズマ制御用コイルを配置することを特徴とする請求項５又は６に記載された成膜装置。
【請求項８】
前記内部プラズマ導出管が被成膜物を介して対向するように一組接続されており、一の内部プラズマ導出管の外周に配置された内部プラズマ制御用コイルに電流を印加し被成膜物の表面にプラズマ粒子を照射すると共に、他の内部プラズマ導出管の外周に配置された内部プラズマ制御用コイルに電流を印加し被成膜物の表面にプラズマ粒子を照射するか又は一の内部プラズマ導出管から照射されたプラズマ粒子を引き出すように切替可能に制御されていることを特徴とする請求項５乃至７のいずれか一に記載された成膜装置。
【請求項９】
前記一の内部プラズマ導出管の外周に配置された内部プラズマ制御用コイルと他の内部プラズマ導出管の外周に配置された内部プラズマ制御用コイルに電圧を印加し、両方のプラズマ制御用コイルに印加される波形が正弦波、方形波、又は三角波のいずれかであり、両方のプラズマ制御用コイルにおける位相を０°から１８０°の範囲で変化させることにより成膜速度の低下を抑制することを特徴とする請求項５乃至７のいずれか一に記載された成膜装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、プラズマ源よりアーク放電により発生したプラズマ粒子を成膜チャンバ内に配置された被成膜物の表面に堆積させる薄膜生成装置であって、特にＦＣＡ（Filtered Cathodic Arc）法におけるハードディスクメディア用のカーボン保護膜に代表されるもの及び他の被成膜物への成膜速度を向上させる成膜装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、プラズマ粒子を基材表面に堆積させて薄膜を形成する方法として、ＰＣＶＤ（Plasma Chemical Vapor Deposition）法によってＤＬＣ（Diamond-Like Carbon）膜を形成する方法が知られていた。このような方法によって金属イオンや非金属イオンを含むプラズマ粒子を利用して形成された膜は、耐磨耗性・耐食性に優れるため、上記の方法は基材表面の保護膜形成、特に導電性膜の形成に有用である。特に、カーボンプラズマを利用した炭素膜は、ダイヤモンド構造とグラファイト構造のアモルファスからなるＤＬＣ膜を形成するものとして有用であった。
また近年では、ＦＣＡ法によって基材表面に超極薄の保護膜を形成する方法も開発されている（特許文献１〜３）。
【０００３】
さらに金属イオンや非金属イオンを含むプラズマ粒子を発生する方法として、真空アークプラズマ法が知られている。真空アークプラズマ法は、プラズマ源において陰極と陽極の間にアーク放電を生起し、陰極表面上に存在する陰極点から陰極材料を蒸発させて、この陰極蒸発物質により形成されるプラズマ粒子を利用するものである。
【０００４】
図１２は、このような真空アークプラズマ法に用いられる従来の成膜装置の一例を示す概念図である。図１２に示す如くプラズマ源Ａより発生したプラズマ粒子を供給するために成膜チャンバ１の側面に１台のプラズマ進行管１０ａ，１０ｂが接続されている。かかるプラズマ進行管の上流側１０ａの外周にはプラズマ照射用コイル３が設けられている。なお、符号８は冷却水口であり、符号９は冷却水溝である。このような構成においては、一回の成膜工程において成膜チャンバ１内に設置された被成膜物２であるディスクの片面のみにプラズマ粒子を成膜することしかできなかった。
【０００５】
図１３は、プラズマ照射用コイル１２に電流を流した際に形成される磁場に関し、磁力線１１を用いて説明する概略図である。
図１３に示す如く、コイル１２に電流を流したときに形成される磁場は、磁力線１１がコイル１２の外周を回るように分布し、コイル１２に近いほど磁束密度が高くなる。
【０００６】
そのため、従来の成膜装置において成膜速度を向上させるためには、図１２に示す如く被成膜物２に対しプラズマ経路であるプラズマ進行管の下流側１０ｂの外周にプラズマ引出用コイル４を配設し、磁力線１１に沿ってプラズマ粒子を引き出す様に磁場を形成することが考えられる。下流側のプラズマ進行管１０ｂの外周にプラズマ引出用コイル４を配設することによって、磁力線１１はコイルの配置されていない成膜チャンバ１内で図１３に示す如くコイル１２の周りを回らずに、プラズマ引出用コイルの形成する磁場に引き込まれるように供給されると考えられる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特許第３９９８０９７号公報
【特許文献２】特開２００８−９１１８４号公報
【特許文献３】特開２００６−２７４２９４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
プラズマ源よりアーク放電により発生したプラズマ粒子を成膜チャンバ内に配置された被成膜物の表面に堆積させる方法として、より成膜速度の向上が求められている。
本発明は、上記問題点に照らして、被成膜物の表面近傍での磁場の拡散を抑制することによって、被成膜物の表面近傍に到達するプラズマ粒子量を増加させることによって成膜速度を向上させる成膜装置を提供することを目的とする。
また、被成膜物として磁気記憶媒体が挙げられる。かかる磁気記憶媒体はディスク両面に磁気記録層があるため、両面に保護膜を成膜する必要がある。そこで、一組のプラズマ進行管を成膜チャンバ内に配置された被成膜物を介して対向するように接続する装置構成が検討される。
【０００９】
しかし、プラズマ源からの磁力線が向かい合うように配置されると、プラズマ引出用コイルが対向するプラズマ源のプラズマ照射用のコイルとなるために、成膜速度はかえって低下するという問題点が挙げられる。
【００１０】
すなわち、図１４に示す如く成膜チャンバ１にプラズマ進行管の外周に設置されたプラズマ照射用コイル３と対抗側プラズマ照射用コイル６を向かい合わせに配置することにより、プラズマ源Ａ，Ｂより発生したプラズマ粒子は成膜チャンバ１内に供給される。その結果、被成膜物２付近で磁場の干渉が起こり、被成膜物２を境界として磁力線１１が衝突するように対称の磁場が形成されるという問題点が発生する。
【００１１】
本発明者は、形成された磁場は被成膜物２を避けるように分布し、磁力線１１に沿って供給されるプラズマ粒子も被成膜物２を避けることから、被成膜物２の表面に到達するプラズマ量が結果的に減少し、成膜速度が低下する原因となっていることを見出した。
そのため本発明は、上記問題点に照らして、被成膜物の表面近傍での磁場の拡散を抑制し被成膜物の表面近傍に所定の磁場を確保し、被成膜物の両面近傍に到達するプラズマ粒子量を増加させることによって成膜速度を向上させる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】
本発明者は、上記課題を解決するために以下の構成を採用した。
（１）プラズマ源よりアーク放電により発生したプラズマ粒子を成膜チャンバ内に配置された被成膜物の表面に堆積させる成膜装置であって、該成膜チャンバの側面に一組以上のプラズマ進行管が接続されており、該プラズマ進行管の進行方向に対し被成膜物が垂直に配置されており、プラズマ源より発生したプラズマ粒子が被成膜物の表面に照射されることによって被成膜物の表面に薄膜が形成されることを特徴とする成膜装置である。
【００１３】
（２）前記一組のプラズマ進行管が、成膜チャンバ内に配置された被成膜物を介して対向するように接続されていることを特徴とする上記（１）記載の成膜装置である。
（３）前記一組のプラズマ進行管が、成膜チャンバの同一側面に隣り合わせで接続されていることを特徴とする上記（１）記載の成膜装置である。
（４）前記一組のプラズマ進行管が、成膜チャンバの対向側面に被成膜物を中心線として対角線上に接続されていることを特徴とする上記（１）記載の成膜装置である。
【００１４】
（５）プラズマ源よりアーク放電により発生したプラズマ粒子を成膜チャンバ内に配置された被成膜物の表面に堆積させる成膜装置であって、該成膜チャンバの側面にプラズマ進行管が接続されており、該プラズマ進行管の進行方向に対し被成膜物が垂直に配置されており、前記プラズマ進行管が接続されている成膜チャンバ内に配置されている被成膜物に向かって成膜チャンバの周面より内部方向へ延出する内部プラズマ導出管に連接されており、当該内部プラズマ導出管の外周には内部プラズマ制御用コイルが配置され、プラズマ源より発生したプラズマ粒子が被成膜物の表面に照射されることによって被成膜物の表面に薄膜が形成されることを特徴とする成膜装置である。
【００１５】
（６）前記プラズマ進行管が成膜チャンバの側面に一組以上接続されており、前記一組のプラズマ進行管が接続されている成膜チャンバ内に配置されている被成膜物に向かって成膜チャンバの周面より内部方向へ延出する内部プラズマ導出管に連接されており、当該内部プラズマ導出管の外周に内部プラズマ制御用コイルが配置されていることを特徴とする上記（５）に記載された成膜装置である。
（７）前記内部プラズマ導出管が、成膜チャンバの周面に設けられた凹部に配置され、内部プラズマ導出管の外周面と成膜チャンバに設けられた凹部の内周面との間に空間を設け、該空間であって内部プラズマ導出管の外周に内部プラズマ制御用コイルを配置することを特徴とする上記（５）又は（６）に記載された成膜装置である。
【００１６】
（８）前記内部プラズマ導出管が被成膜物を介して対向するように一組接続されており、一の内部プラズマ導出管の外周に配置された内部プラズマ制御用コイルに電流を印加し被成膜物の表面にプラズマ粒子を照射すると共に、他の内部プラズマ導出管の外周に配置された内部プラズマ制御用コイルに電流を印加し被成膜物の表面にプラズマ粒子を照射するか又は一の内部プラズマ導出管から照射されたプラズマ粒子を引き出すように切替可能に制御されていることを特徴とする上記（５）乃至（７）のいずれか一に記載された成膜装置である。
【００１７】
（９）前記一の内部プラズマ導出管の外周に配置された内部プラズマ制御用コイルと他の内部プラズマ導出管の外周に配置された内部プラズマ制御用コイルに電圧を印加し、両方のプラズマ制御用コイルに印加される波形が正弦波、方形波、又は三角波のいずれかであり、両方のプラズマ制御用コイルにおける位相を０°から１８０°の範囲で変化させることにより成膜速度の低下を抑制することを特徴とする上記（５）乃至（７）のいずれか一に記載された成膜装置である。
前記成膜装置における磁束密度は、例えば、前記成膜チャンバ内に配置された被成膜物の表面から３０ｍｍ以内において２〜１０ｍＴの磁場を確保することが可能である。
【発明の効果】
【００１８】
本発明に係る成膜装置を用いることによって、ＦＣＡ法におけるハードディスクメディア用のカーボン保護膜等の生産効率を向上させることができるとともに、他の分野への応用も可能である。
また本発明に係る成膜装置は、被成膜物付近での磁場の拡散を抑制し被成膜物表面に到達するプラズマ粒子量を増加させることによって成膜速度を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明に係る成膜装置の一実施形態を示す概念平面図である。
【図２】本発明に係る成膜装置の他の実施形態を示す概念平面図である。
【図３】本発明に係る成膜装置の更に他の実施形態を示す概念平面図である。
【図４】本発明に係る成膜装置の一実施形態を示す概念正面図である。
【図５】被成膜物からの距離と磁束密度の関係を示すグラフである。
【００２０】
【図６】内部プラズマ制御用コイルと対向側内部プラズマ制御用コイルに流す電流の経時変化をグラフ化したものである。
【図７】図６のグラフにおける時間Ａでの概念正面図である。
【図８】図６のグラフにおける時間Ｂでの概念正面図である。
【図９】本発明に係る成膜装置の更に他の実施形態を示す概念正面図である。
【図１０】本発明に係る成膜装置の更に他の実施形態を示す概念正面図である。
【図１１】本発明に係る成膜装置の更に他の実施形態を示す概念正面図である。
【図１２】従来の方法に用いられる成膜装置の一例を示す概念正面図である。
【図１３】プラズマ照射用コイルに電流を流した際に形成される磁場について磁力線を用いて説明する概略図である。
【図１４】プラズマ照射用コイルと対向側プラズマ照射用コイルを向かい合わせにすることによる問題点を説明するための概念正面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、本発明に係る成膜装置についての実施形態を図面に則して説明する。以下の実施形態は、本発明に係る成膜装置の例示であって本発明を限定するものではない。
【００２２】
実施形態１
図１は、本発明に係る成膜装置の一実施形態を示す概念平面図である。図１に示す如く、本実施形態１に係る成膜装置は、図示しない四箇所のプラズマ源Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄよりアーク放電により発生したプラズマ粒子を成膜チャンバ１内に配置された二枚の被成膜物２ａ，２ｂの両面に堆積させる構造を有する。前記成膜チャンバ１の側面には二組のプラズマ進行管１０ａ，１０ｂ及び１０ｃ，１０ｄが、成膜チャンバ１内に配置された被成膜物２ａ，２ｂを介して夫々対向するように接続されている点に特徴を有する。
【００２３】
また図１に示す如く、プラズマ進行管１０ａ，１０ｂ，１０ｃ，１０ｄの進行方向に対し被成膜物２ａ，２ｂは夫々プラズマの進行方向に対して垂直に配置されており、プラズマ源Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄより発生したプラズマ粒子がプラズマ進行管１０ａ，１０ｂ，１０ｃ，１０ｄを通って成膜チャンバ１内に供給される。このような構成においては、一回の成膜工程において二体の被成膜物２ａ，２ｂの両面にプラズマ粒子を堆積させることができ、成膜後の被成膜物２ａ，２ｂを矢印方向へ順次送給することによって、ＦＣＡ法におけるハードディスクメディア用のカーボン保護膜の生産効率を飛躍的に向上させることができる。なお、設計上、三組以上のプラズマ進行管を設けることも可能である。
【００２４】
プラズマ源Ａ〜Ｄとしては、周知のプラズマ発生装置を用いることができる。例えば、プラズマ発生部は、陰極（カソード）、陽極（アノード）及びトリガ電極等を有している。前記陰極はプラズマ構成物質の供給源であり、この形状や材料は導電性を有するものを広く用いることができ、例えば、金属単体、合金、無機単体等を単独又は二種以上混合して用いることができる。
【００２５】
プラズマ粒子は、陰極表面上から蒸発した陰極材料によって生成される。プラズマ粒子はプラズマ進行管１０を通って真空中の成膜チャンバ１内に供給される。この際、プラズマ進行管１０の外周にはプラズマ照射用コイル３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄが設けられている。かかるプラズマ照射用コイル３は、プラズマ進行管１０を通るプラズマ粒子を被成膜物２ａ，ｂ表面に誘導する作用を補助している。プラズマ進行管１０には図示しないバイアス電源が接続され、アース棒又はアース板等によって接地されており、プラズマ進行管１０を＋電位に設定したり、−電位に設定することができる。プラズマ進行管１０が＋電位の場合には、プラズマ粒子中の＋プラズマイオンを進行管の下流方向へ押し出すように作用する。一方、プラズマ進行管１０が−電位の場合には、プラズマ粒子中の電子を押し出す作用がある。
従って、電位を組み合わせることによって磁力線やプラズマ粒子量を調整することが可能となる。例えば、プラズマ進行管１０ａを＋電位に設定すると共にプラズマ進行管１０ｄを−電位に設定することによって、プラズマ粒子をプラズマ源Ａから下流側へ押し出すことができる。
【００２６】
実施形態２
図２は、本発明に係る成膜装置の他の実施形態を示す概念平面図である。図１に示す成膜装置と同じ機能を有する部材については同じ符号を用いる。図２に示す如く、本実施形態２に係る成膜装置は、図示しない二箇所のプラズマ源Ａ，Ｂよりアーク放電により発生したプラズマ粒子を成膜チャンバ１内に配置された被成膜物２ａ，２ｃの片面に堆積させる構造を有する。かかる成膜チャンバ１の同一側面にはプラズマ進行管１０ａ，１０ｂが隣り合わせで接続されている特徴を有する。また各プラズマ進行管１０ａ，１０ｂは、成膜チャンバ１内に配置された被成膜物２ａ，２ｂを介して対向する箇所にプラズマ引出用コイル４ａ，４ｂの配設された下流側のプラズマ管１０ｃ，１０ｄが設けられている。
【００２７】
さらにプラズマ進行管１０ａ，１０ｂの進行方向に対し被成膜物２ａ，２ｂが垂直に配置されており、プラズマ源Ａ，Ｂより発生したプラズマ粒子がプラズマ照射用コイル３ａ，３ｂ及びプラズマ引出用コイル４ａ，４ｂによって、プラズマ進行管１０ａ，１０ｂを通って真空中の成膜チャンバ１内の被成膜物の片面に供給される。ここでプラズマ引出用コイル４ａ，４ｂによって、磁力線に沿ってプラズマ粒子を引き出す為の磁場を形成することができ、より高い成膜速度を確保することができる。
【００２８】
このような構成においては、一回の成膜工程において二体の被成膜物２ａ，２ｂの片面にプラズマ粒子を堆積させることができ、成膜後の被成膜物２ａ，２ｂを矢印方向へ順次送給することによって、ＦＣＡ法におけるハードディスクメディア用のカーボン保護膜の生産効率を飛躍的に向上させることができる。
【００２９】
実施形態３
図３は、本発明に係る成膜装置の更に他の実施形態を示す概念平面図である。図２に示す成膜装置と同じ機能を有する部材については同じ符号を用いる。図３に示す如く、本実施形態３に係る成膜装置は、図示しない二箇所のプラズマ源Ａ，Ｄよりアーク放電により発生したプラズマ粒子を成膜チャンバ１内に配置された被成膜物２ａ，２ｂの片面に堆積させる構造を有する。かかる成膜チャンバ１の側面にはプラズマ進行管１０ｂ，１０ｄが被成膜物を中心線として対角線上に接続されている。また各プラズマ進行管１０ｂ，１０ｄは、成膜チャンバ１内に配置された被成膜物２ａ，２ｂを介して対向する箇所にプラズマ引出用コイル４ａ，４ｃの配設された下流側のプラズマ管１０ａ，１０ｃが設けられている。
【００３０】
下流側のプラズマ管１０ａ，１０ｃにプラズマ引出用コイル４ａ，４ｃを配設することによって、磁力線はコイルの配置されていない真空中の成膜チャンバ１内で図１０に示す如く、コイル１２の周りを回らずに、プラズマ引出用コイル４ａ，４ｃの形成する磁場に引き込まれるように引き出される。
【００３１】
さらにプラズマ進行管１０ｂ，１０ｄに対し被成膜物２ａ，２ｂが垂直に配置されており、プラズマ源Ａ，Ｄより発生したプラズマ粒子がプラズマ照射用コイル３ｂ，３ｄ及びプラズマ引出用コイル４ａ，４ｃによって、プラズマ進行管１０ｂ，１０ｄを通って成膜チャンバ１内の被成膜物２ａ，２ｂの片面に供給される。ここでプラズマ引出用コイル４ａ，４ｃによって、磁力線に沿ってプラズマ粒子を引き出す為の磁場を形成することができ、より高い成膜速度を確保することができる。
【００３２】
このような構成においては、一回の成膜工程において二体の被成膜物２ａ，２ｂの片面にプラズマ粒子を堆積させることができ、成膜後の被成膜物２ａ，２ｂを矢印方向へ順次送給することによって、ＦＣＡ法におけるハードディスクメディア用のカーボン保護膜の生産効率を飛躍的に向上させることができる。
【００３３】
実施形態４
図４は、本発明に係る成膜装置の一実施形態を示す概念正面図である。図１に示す成膜装置と同じ機能を有する部材については同じ符号を用いる。図４に示す如く、本実施形態１に係る成膜装置は、図示しない二箇所のプラズマ源Ａ，Ｂよりアーク放電により発生したプラズマ粒子を成膜チャンバ１内に配置された被成膜物２の両面に堆積させる構造を有する。
【００３４】
かかる成膜チャンバ１の側面には二組のプラズマ進行管１０ａ，１０ｂは、成膜チャンバ１内に配置された被成膜物２を介して対向するように接続され、さらに成膜チャンバ１より内部に配置されている被成膜物２に向かって延出する内部プラズマ導出管２０ａ、２０ｂに連接している。
成膜チャンバ１内に延出した内部プラズマ導出管２０ａ，２０ｂの外周には内部プラズマ制御用コイル５及び対向側内部プラズマ照射用コイル７が配置されている。
【００３５】
また図４に示す如く、内部プラズマ導出管は、成膜チャンバ１の周面に穴をあけて設置した凹部２１ａ，２１ｂに挿入するように配置され、円筒状の内部プラズマ導出管２０ａ，２０ｂと凹部２１ａ，２１ｂとで丁度二重管の構造となる。そのため、内部プラズマ導出管の外周面と成膜チャンバに設けられた凹部の内周面との間に空間が設けられ、かかる空間であって内部プラズマ導出管２０ａ，２０ｂの外周に内部プラズマ制御用コイル５及び対向側内部プラズマ照射用コイル７が配設される。なお、内管と外管との間に符号８の冷却水口及び符号９の冷却水溝が設けられている。
【００３６】
プラズマ進行管１０ａ，１０ｂの進行方向に対し被成膜物２が垂直に配置されており、プラズマ源Ａ，Ｂより発生したプラズマ粒子がプラズマ照射用コイル３及び対向側プラズマ照射用コイル６によって、プラズマ進行管１０ａ，１０ｂを通って成膜チャンバ１内に供給される。
ここで、本実施形態４に係る成膜装置と、図９に示される従来の装置との被成膜物２付近における磁束密度の相違を計測したところ図５の結果が得られた。
【００３７】
図５の横軸は被成膜物２からの距離（ｍｍ）を示し、縦軸は磁束密度（ｍＴ）を示している。図中、□で示されるグラフは、本実施形態４に係る成膜装置における磁束密度と距離との関係を示すものであり、●は図９に示される従来の装置における磁束密度と距離との関係を示すグラフである。その他のパラメータは以下のとおりである。
【００３８】
プラズマ進行管径：１３５ｍｍ
コイル電流値    ：８Ａ
被成膜物からコイル５，７の端までの距離：３２ｍｍ
図５に示す如く、内部プラズマ照射用コイルが配設された内部プラズマ導出管が設けられた成膜装置では、被対象物からの距離１０ｍｍにおける磁束密度は３．５ｍＴであり、距離３０ｍｍでは９．６ｍＴであり、距離１００ｍｍでは２２．６ｍＴである。
一方、図９に示される従来の成膜装置では、被対象物からの距離１０ｍｍにおける磁束密度は０．４５ｍＴであり、距離３０ｍｍでは１．５ｍＴであり、距離１００ｍｍでは７．２ｍＴである。
【００３９】
本実施形態４に係る成膜装置の如く、内部プラズマ照射用コイル５，７を配置することによって、被成膜物付近の磁場を約５ｍＴにすることができる。対向する内部プラズマ照射用コイル５，７の間隔は６４ｍｍ以上が好ましいが、部材間を調整することによって、被成膜物２表面より３０ｍｍ以内における磁場を２〜１０ｍＴに調整することができる。従来は当業者において被成膜物２付近の磁場を調整するという考え方自体が存在しなかったが、被成膜物２付近の磁場２〜１０ｍＴを装置製造上の管理値とすることによって、成膜速度が飛躍的に向上する成膜装置を製造することができることが理解される。
【００４０】
本実施形態４に係る成膜装置を採用することにより、磁力線１１に沿って運動するプラズマ粒子が被成膜物２を避けることを抑制できることから、内部プラズマ導出管をチャンバ内に連接し、被成膜物の表面近傍に磁場を確保することによって、被成膜物の表面近傍に到達するプラズマ粒子量を増加させ、成膜速度を向上させることができる。
実際に本実施形態４に係る成膜装置を製造し、Ｓｉによって形成された被成膜物の表面に成膜を行った。成膜速度を計測したところ被成膜物の片面当たり０．８ｎｍ／ｓであり、従来型のものに比較して成膜速度が落ちないことが分かった。さらに本実施形態４に係る成膜装置を使用することによって、被成膜物の両面を同時に成膜することができることから、成膜の生産効率を大幅に向上させることができる。
【００４１】
実施形態５
実施形態５は、上記実施形態４に係る成膜装置と同様の構成を有し、さらに一の内部プラズマ導出管の外周に配置された内部プラズマ制御用コイルに電流を印加し被成膜物の表面にプラズマ粒子を照射すると共に、他の内部プラズマ導出管の外周に配置された内部プラズマ制御用コイルに電流を印加しプラズマ粒子を引き出すように切替可能に制御されている点に特徴を有する。
【００４２】
図６は、内部プラズマ制御用コイル５と対向側内部プラズマ制御用コイル７に流す電流の経時変化をグラフ化したものである。内部プラズマ制御用コイル５と対向側内部プラズマ制御用コイル７に流す電流を、それぞれＩ＋Ａｓｉｎ（２πft）、Ｉ−Ａｓｉｎ（２πft）とすることにより位相をずらして磁場の干渉位置をシフトすることができる。
【００４３】
図７は、図６のグラフにおける時間Ａでの概念正面図である。内部プラズマ制御用コイル５よりも対向側内部プラズマ制御用コイル７の方が低電流であって、このとき磁場は、被成膜物２よりプラズマ源Ｂ方向へシフトした位置で干渉している。
【００４４】
図８は、図６のグラフにおける時間Ｂでの概念正面図である。対向側内部プラズマ制御用コイル７は内部プラズマ制御用コイル５よりも大きな電流が流れている。このとき磁場は、被成膜物２よりプラズマ源Ａ方向へシフトした位置で干渉している。
このように内部プラズマ制御用コイル５と対向側内部プラズマ制御用コイル７に流す電流を交互に印加することによって、成膜速度の低下を抑制することができる。
【００４５】
実施形態６
図９は、本発明に係る成膜装置の他の実施形態を示す概念正面図である。図４に示す成膜装置と同じ機能を有する部材については同じ符号を用いる。図９に示す如く、本実施形態６に係る成膜装置は、図示しない一箇所のプラズマ源よりアーク放電により発生したプラズマ粒子を成膜チャンバ１内に配置された被成膜物２の片面に堆積させる構造を有する。
【００４６】
かかる成膜チャンバ１の側面に接続されたプラズマ進行管１０は、成膜チャンバ１より内部に配置されている被成膜物２に向かって延出する内部プラズマ導出管２０に連接している。
ここで、プラズマ進行管１０の外周にはプラズマ照射用コイル３が配置されている。そして、成膜チャンバ１内に延出した内部プラズマ導出管２０の外周には内部プラズマ照射用コイル７が配置されている。
【００４７】
また図９に示す如く、内部プラズマ導出管２０は、成膜チャンバ１の周面に穴をあけて設置した凹部２１に挿入するように配置され、円筒状の内部プラズマ導出管２０と凹部２１とで二重管の構造を形成している。そのため、内部プラズマ導出管２０の外周面と成膜チャンバ１に設けられた凹部２１の内周面との間に空間が形成され、かかる空間であって内部プラズマ導出管２０の外周に内部プラズマ照射用コイル７が配設される。なお、内管と外管との間に符号８の冷却水口及び符号９の冷却水溝が設けられている。
【００４８】
プラズマ進行管１０の進行方向に対し被成膜物２が垂直に配置されており、プラズマ源より発生したプラズマ粒子１１がプラズマ照射用コイル３及び内部プラズマ照射用コイル７によって、プラズマ進行管１０及び内部プラズマ導出管２０を通って成膜チャンバ１内に供給される。
このような構造を採用することによって、被成膜物２付近での磁場の拡散を抑制することができるため、被成膜物２表面に到達するプラズマ粒子量を大幅に増加させることができる。
【００４９】
実際に本実施形態６に係る成膜装置を製造し、成膜速度を計測したところ被成膜物の片面当たり１．２５ｎｍ／ｓであること分かった。一方、図１２に示す従来の成膜装置を比較のために製造し、成膜速度を計測したところ被成膜物の片面当たり０．８ｎｍ／ｓであった。この実験結果より、本実施形態６に係る成膜装置を使用することによって、被成膜物の成膜速度を大幅に上げることができた。
【００５０】
実施形態７
図１０は、本発明に係る成膜装置の他の実施形態を示す概念正面図である。図４に示す成膜装置と同じ機能を有する部材については同じ符号を用いる。図１０に示す如く、本実施形態７に係る成膜装置は、図示しない一箇所のプラズマ源よりアーク放電により発生したプラズマ粒子を成膜チャンバ１内に配置された被成膜物２の片面に堆積させる構造を有する。
【００５１】
かかる成膜チャンバ１の側面に接続されたプラズマ進行管１０は、成膜チャンバ１より内部に配置されている被成膜物２に向かって延出する内部プラズマ導出管２０ａに連接している。
ここで、プラズマ進行管１０の外周にはプラズマ照射用コイル３が配置されている。そして、成膜チャンバ１内に延出した内部プラズマ導出管２０ａの外周には内部プラズマ照射用コイル７が配置されている。
【００５２】
また図１０に示す如く、内部プラズマ導出管２０ａは、成膜チャンバ１の周面に穴をあけて設置した凹部２１ａに挿入するように配置され、円筒状の内部プラズマ導出管２０ａと凹部２１ａとで二重管の構造を形成している。そのため、内部プラズマ導出管２０ａの外周面と成膜チャンバ１に設けられた凹部２１ａの内周面との間に空間が形成され、かかる空間であって内部プラズマ導出管２０ａの外周に内部プラズマ照射用コイル７が配設される。なお、内管と外管との間に符号８の冷却水口及び符号９の冷却水溝が設けられている。
【００５３】
さらにプラズマ進行管１０及び内部プラズマ導出管２０ａと被成膜物２を介して対向する側には、内部プラズマ導出管２０ｂが設置されている。内部プラズマ導出管２０ｂは、成膜チャンバ１の周面に穴をあけて設置した凹部２１ｂに挿入するように配置され、円筒状の内部プラズマ導出管２０ｂと凹部２１ｂとで二重管の構造を形成している。内部プラズマ導出管２０ｂの外周面と成膜チャンバ１に設けられた凹部２１ｂの内周面との間に空間が形成され、かかる空間であって内部プラズマ導出管２０ｂの外周に対向側プラズマ引出用コイル６が配設される。なお、内部プラズマ導出管２０ｂの外端部はチャンバ壁１５に接続されている。
【００５４】
そして、プラズマ進行管１０の進行方向に対し被成膜物２が垂直に配置されており、プラズマ源より発生したプラズマ粒子１１がプラズマ照射用コイル３及び内部プラズマ照射用コイル７によって、プラズマ進行管１０及び内部プラズマ導出管２０ａを通って成膜チャンバ１内に供給される。この際、対向側プラズマ引出用コイル６の作用によって、内部プラズマ導出管２０ｂ側へプラズマ粒子を引き出す方向に制御される。
このような構造を採用することによって、被成膜物２付近での磁場の拡散を抑制することができるため、被成膜物２表面に到達するプラズマ粒子量を大幅に増加させることができる。
実際に本実施形態７に係る成膜装置を製造し、成膜速度を計測したところ被成膜物の片面当たり１．５０ｎｍ／ｓであることが分かった。前述の如く、図１２に示す従来の成膜装置における成膜速度０．８ｎｍ／ｓなので、本実施形態７に係る成膜装置を使用することによって、被成膜物の成膜速度を大幅に上げることができることが分かった。
【００５５】
実施形態８
図１１は、本発明に係る成膜装置の他の実施形態を示す概念正面図である。図４に示す成膜装置と同じ機能を有する部材については同じ符号を用いる。図１１に示す如く、本実施形態８に係る成膜装置は、図示しない一箇所のプラズマ源よりアーク放電により発生したプラズマ粒子１１を成膜チャンバ１内に配置された被成膜物２の片面に堆積させる構造を有する。
【００５６】
かかる成膜チャンバ１の側面に接続されたプラズマ進行管１０ａは、成膜チャンバ１より内部に配置されている被成膜物２に向かって延出する内部プラズマ導出管２０に連接している。
ここで、プラズマ進行管１０ａの外周にはプラズマ照射用コイル３が配置されている。そして、成膜チャンバ１内に延出した内部プラズマ導出管２０の外周には内部プラズマ照射用コイル７が配置されている。
【００５７】
また図１１に示す如く、内部プラズマ導出管２０は、成膜チャンバ１の周面に穴をあけて設置した凹部２１に挿入するように配置され、円筒状の内部プラズマ導出管２０と凹部２１とで二重管の構造を形成している。そのため、内部プラズマ導出管２０の外周面と成膜チャンバ１に設けられた凹部２１の内周面との間に空間が形成され、かかる空間であって内部プラズマ導出管２０の外周に内部プラズマ照射用コイル７が配設される。なお、内管と外管との間に符号８の冷却水口及び符号９の冷却水溝が設けられている。
【００５８】
プラズマ進行管１０ａの進行方向に対し被成膜物２が垂直に配置されており、プラズマ源より発生したプラズマ粒子１１が内部プラズマ照射用コイル７及びプラズマ進行管１０ｂの外周に配置されているプラズマ引出用コイル４によって、プラズマ進行管１０ａ及び内部プラズマ導出管２０を通って成膜チャンバ１内に供給される。
このような構造を採用することによって、被成膜物２付近での磁場の拡散を抑制することができるため、被成膜物２表面に到達するプラズマ粒子量を大幅に増加させることができる。
【産業上の利用可能性】
【００５９】
本発明は、プラズマ源よりアーク放電により発生したプラズマ粒子を成膜チャンバ内に配置された被成膜物の表面に堆積させる産業分野に有用であって、特にＦＣＡ法におけるハードディスクメディア用のカーボン保護膜における産業分野に利用可能である。
【符号の説明】
【００６０】
１    成膜チャンバ
２ａ，２ｂ  被成膜物
３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄ  プラズマ照射用コイル
４ａ，４ｂ  プラズマ引出用コイル
５    内部プラズマ制御用コイル
７    対向側内部プラズマ照射用コイル
１０ａ，１０ｂ，１０ｃ，１０ｄ  プラズマ進行管
１１    磁力線  ２０ａ，２０ｂ  内部プラズマ導出管
２１ａ、２１ｂ  凹部
Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ  プラズマ源
【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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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