(57)【要約】【課題】基板の広範囲において均一な厚みを有する、高硬度で緻密な炭素膜を形成することができる炭素膜の形成装置を提供する。【解決手段】本発明の炭素膜の形成装置１０は、イオンビーム蒸着法を用いた成膜装置であり、減圧可能な、側壁を有する成膜室１０１と、成膜室１０１内で基板Ｄを保持可能なホルダ１０２と、成膜室１０１内に炭素を含む原料の気体Ｇを導入する導入管１０３と、ホルダ１０２に保持される基板Ｄに向けてイオンビームを照射するイオン源１０４と、成膜室１０１の外であって、イオン源１０４の中心とホルダ１０２に保持されたときの基板Ｄの中心にあたる位置Ｄ０とを結ぶ中心軸Ｃ上の、イオン源１０４の背後に配置されて、その中心軸Ｃに対して回転駆動可能な第１マグネット１０９ａと、を備え、第１マグネット１０９ａは、中心軸Ｃに対して偏心して配置されていることを特徴とする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
減圧可能な、側壁を有する成膜室と、
前記成膜室内で基板を保持可能なホルダと、
前記成膜室内に炭素を含む原料の気体を導入する導入管と、
前記ホルダに保持される前記基板に向けてイオンビームを照射するイオン源と、
前記成膜室外であって、前記イオン源の中心と前記ホルダに保持されたときの前記基板の中心にあたる位置とを結ぶ中心軸上の、前記イオン源の背後に配置されて、その中心軸に対して回転駆動可能な第１マグネットと、を備え、
前記第１マグネットは、前記中心軸に対して偏心して設置されていることを特徴とする炭素膜の形成装置。
【請求項２】
減圧可能な、側壁を有する成膜室と、
前記成膜室内で基板を保持可能なホルダと、
前記成膜室内に炭素を含む原料の気体を導入する導入管と、
前記ホルダに保持される前記基板に向けてイオンビームを照射するイオン源と、
前記成膜室の前記側壁の外周囲に配置され、前記イオン源の中心と前記ホルダに保持されたときの前記基板の中心にあたる位置とを結ぶ中心軸に対して回転駆動可能な第２マグネットと、を備え、
前記第２マグネットは、前記中心軸に対して偏心して設置されていることを特徴とする炭素膜の形成装置。
【請求項３】
減圧可能な、側壁を有する成膜室と、
前記成膜室内で基板を保持可能なホルダと、
前記成膜室内に炭素を含む原料の気体を導入する導入管と、
前記ホルダに保持される前記基板に向けてイオンビームを照射するイオン源と、
前記成膜室外であって、前記イオン源の中心と前記ホルダに保持されたときの前記基板の中心にあたる位置とを結ぶ中心軸上の、前記イオン源の背後に配置されて、その中心軸に対して回転駆動可能な第１マグネットと、
前記成膜室の前記側壁の外周囲に配置され、前記中心軸に対して回転駆動可能な第２マグネットと、を備え、
前記第１マグネット及び第２マグネットは、前記中心軸に対して偏心して設置されていることを特徴とする炭素膜の形成装置。
【請求項４】
減圧可能な、側壁を有する成膜室と、
前記成膜室内で基板を保持可能なホルダと、
前記成膜室内に炭素を含む原料の気体を導入する導入管と、
前記ホルダに保持される前記基板に向けてイオンビームを照射するイオン源と、
前記成膜室外であって、前記イオン源の中心と前記ホルダに保持されたときの前記基板の中心にあたる位置とを結ぶ中心軸上の、前記イオン源の背後に配置されて、その中心軸に対して回転駆動可能な第１マグネットと、を備え、
前記第１マグネットは、前記中心軸に対して傾斜して設置されていることを特徴とする炭素膜の形成装置。
【請求項５】
減圧可能な、側壁を有する成膜室と、
前記成膜室内で基板を保持可能なホルダと、
前記成膜室内に炭素を含む原料の気体を導入する導入管と、
前記ホルダに保持される前記基板に向けてイオンビームを照射するイオン源と、前記成膜室の前記側壁の外周囲に配置され、前記イオン源の中心と前記ホルダに保持されたときの前記基板の中心にあたる位置とを結ぶ中心軸に対して回転駆動可能な第２マグネットと、備え、
前記第２マグネットは、前記中心軸に対して傾斜して設置されていることを特徴とする炭素膜の形成装置。
【請求項６】
減圧可能な、側壁を有する成膜室と、
前記成膜室内で基板を保持可能なホルダと、
前記成膜室内に炭素を含む原料の気体を導入する導入管と、
前記ホルダに保持される前記基板に向けてイオンビームを照射するイオン源と、
前記成膜室外であって、前記イオン源の中心と前記ホルダに保持されたときの前記基板の中心にあたる位置とを結ぶ中心軸上の、前記イオン源の背後に配置されて、その中心軸に対して回転駆動可能な第１マグネットと、
前記成膜室の前記側壁の外周囲に配置され、前記中心軸に対して回転駆動可能な第２マグネットと、を備え、
前記第１マグネット及び第２マグネットは、前記中心軸に対して傾斜して設置されていることを特徴とする炭素膜の形成装置。
【請求項７】
減圧した成膜室内に炭素を含む原料の気体を導入し、この気体をイオン源においてイオン化し、このイオン化した気体を加速して基板の表面に照射することによって、基板の表面に炭素膜を形成する炭素膜の形成方法であって、
前記原料の気体をイオン化する領域の背後にマグネットを配置し、そのマグネットを、前記イオン源の中心と前記基板の中心とを結ぶ中心軸に対して偏心させた状態で、周方向に回転させながら、前記炭素膜の形成を行うことを特徴とする炭素膜の形成方法。
【請求項８】
減圧した成膜室内に炭素を含む原料の気体を導入し、この気体をイオン源においてイオン化し、このイオン化した気体を加速して基板の表面に照射することによって、基板の表面に炭素膜を形成する炭素膜の形成方法であって、
前記イオン化した気体を加速する領域の周囲にマグネットを配置し、そのマグネットを、前記イオン源の中心と前記基板の中心とを結ぶ中心軸に対して偏心させた状態で、周方向に回転させながら、前記炭素膜の形成を行うことを特徴とする炭素膜の形成方法。
【請求項９】
減圧した成膜室内に炭素を含む原料の気体を導入し、この気体をイオン源においてイオン化し、このイオン化した気体を加速して基板の表面に照射することによって、基板の表面に炭素膜を形成する炭素膜の形成方法であって、
前記原料の気体をイオン化する領域の背後と、前記イオン化した気体を加速する領域の周囲とにそれぞれマグネットを配置し、それらのマグネットを、前記イオン源の中心と前記基板の中心とを結ぶ中心軸に対して偏心させた状態で、周方向に回転させながら、前記炭素膜の形成を行うことを特徴とする炭素膜の形成方法。
【請求項１０】
減圧した成膜室内に炭素を含む原料の気体を導入し、この気体を通電により加熱されたフィラメント状のカソード電極と、その周囲に設けられたアノード電極との間で放電によりイオン化し、このイオン化した気体を加速して基板の表面に照射することによって、基板の表面に炭素膜を形成する炭素膜の形成方法であって、
前記原料の気体をイオン化する領域の背後にマグネットを配置し、そのマグネットを、前記イオン源の中心と前記基板の中心とを結ぶ中心軸に対して傾斜させた状態で、周方向に回転させながら、前記炭素膜の形成を行うことを特徴とする炭素膜の形成方法。
【請求項１１】
減圧した成膜室内に炭素を含む原料の気体を導入し、この気体を通電により加熱されたフィラメント状のカソード電極と、その周囲に設けられたアノード電極との間で放電によりイオン化し、このイオン化した気体を加速して基板の表面に照射することによって、基板の表面に炭素膜を形成する炭素膜の形成方法であって、
前記イオン化した気体を加速する領域の周囲にマグネットを配置し、そのマグネットを、前記イオン源の中心と前記基板の中心とを結ぶ中心軸に対して傾斜させた状態で、周方向に回転させながら、前記炭素膜の形成を行うことを特徴とする炭素膜の形成方法。
【請求項１２】
減圧した成膜室内に炭素を含む原料の気体を導入し、この気体を通電により加熱されたフィラメント状のカソード電極と、その周囲に設けられたアノード電極との間で放電によりイオン化し、このイオン化した気体を加速して基板の表面に照射することによって、基板の表面に炭素膜を形成する炭素膜の形成方法であって、
前記原料の気体をイオン化する領域の背後と、前記イオン化した気体を加速する領域の周囲とにそれぞれマグネットを配置し、それらのマグネットを、前記イオン源の中心と前記基板の中心とを結ぶ中心軸に対して傾斜させた状態で、周方向に回転させながら、前記炭素膜の形成を行うことを特徴とする炭素膜の形成方法。
【請求項１３】
請求項７〜１２のいずれか一項に記載の炭素膜の形成方法を用いて、少なくとも磁性層が形成された非磁性基板の上に炭素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、炭素膜の形成装置、炭素膜の形成方法、及び、磁気記録媒体の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、ハードディスクドライブ（ＨＤＤ）等に用いられる磁気記録媒体の分野では、記録密度の向上が著しく、最近では記録密度が１年間で１．５倍程度と、驚異的な速度で伸び続けている。このような記録密度の向上を支える技術は多岐にわたるが、キーテクノロジーの一つとして、磁気ヘッドと磁気記録媒体との間における摺動特性の制御技術を挙げることができる。
【０００３】
磁気記録媒体の保護膜としては、様々な材質からなるものが提案されているが、成膜性や耐久性等の総合的な見地から、主に炭素膜が採用されている。また、この炭素膜の硬度、密度、動摩擦係数、緻密性等は、磁気記録媒体のＣＳＳ（接触起動停止）特性、あるいは耐コロージョン特性に如実に反映されるため、非常に重要である。
【０００４】
一方、磁気記録媒体の記録密度の向上を図るためには、磁気ヘッドの飛行高さ（フライングハイト）の低減、媒体回転数の増加等を行うことが好ましい。したがって、磁気記録媒体の表面に形成される保護膜には、磁気ヘッドの偶発的な接触等に対応するため、より高い摺動耐久性や平坦性が要求されるようになってきている。加えて、磁気記録媒体と磁気ヘッドとのスペーシングロスを低減して記録密度を高めるためには、保護膜の厚さをできるだけ薄く、例えば３０Å以下の膜厚にすることが要求されるようになってきており、平滑性は勿論のこと、薄く、緻密で且つ強靭な保護膜が強く求められている。
【０００５】
また、上述した磁気記録媒体の保護膜に用いられる炭素膜は、スパッタリング法やＣＶＤ法、イオンビーム蒸着法等によって形成される。このうち、スパッタリング法で形成した炭素膜は、例えば１００Å以下の膜厚とした場合に、その耐久性が不十分となることがある。一方、ＣＶＤ法で形成した炭素膜は、その表面の平滑性が低く、膜厚を薄くした場合に、磁気記録媒体の表面の被覆率が低下して、磁気記録媒体のコロージョンが発生する場合がある。一方、イオンビーム蒸着法は、上述したスパッタリング法やＣＶＤ法に比べて、高硬度で平滑性が高く、緻密な炭素膜を形成することが可能である。
【０００６】
イオンビーム蒸着法による炭素膜の形成方法としては、例えば、真空雰囲気下の成膜室内で、加熱されたフィラメント状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、これをマイナス電位の基板表面に加速衝突させることにより、硬度の高い炭素膜を安定して成膜する方法が提案されている（特許文献１参照）。
【０００７】
炭素イオン源の周囲にマグネットを配置し、このマグネットを周方向に回転させることによって高硬度で緻密な炭素膜を均一な厚みで形成する方法が提案されている（特許文献２参照）。
なお、イオン源の周囲及び裏側にマグネットが配置された構成が知られている（特許文献３参照）。特許文献３に開示された発明は、マグネットは回転可能ではなく、固定して設置された構成である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２０００−２２６６５９号公報
【特許文献２】特開２０１１−６５７１４号公報
【特許文献３】特開平６−１７６８８８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
ところで、磁気記録媒体の記録密度を更に向上させるためには、上述した炭素膜を今まで以上に薄膜化することが求められる。しかしながら、磁気記録媒体の耐摩耗性や耐コロージョン性を確保するためには、磁気記録媒体の表面に形成された炭素膜の最も薄い部分を基準に膜厚の管理を行う必要がある。このため、磁気記録媒体の表面に形成された炭素膜が面内で膜厚分布を有すると、炭素膜の薄膜化が難しくなる。特に、上記特許文献１に記載された方法では、炭素ガスの励起源であるフィラメントの形状が横又は縦方向に長さを有しているため、基板表面に析出する炭素膜にフィラメントの形状に依存する膜厚分布が生じることになる。
特許文献２に記載された方法では、高硬度で緻密な炭素膜を、基板の広範囲で均一な厚みで形成することが可能となったが、基板の内周、外周近傍ではその間の均一な厚みからは大きくずれていた。
【００１０】
本発明は、かかる事情に鑑みてなされたものであり、基板の広範囲において均一な厚みを有する、高硬度で緻密な炭素膜を形成することができる炭素膜の形成装置を提供することを目的とする。
また、本発明は、基板の広範囲において均一な厚みを有する、高硬度で緻密な炭素膜を形成することができる炭素膜の形成方法を提供することを目的とする。
また、本発明は、基板の広範囲において均一な厚みを有する、高硬度で緻密な炭素膜を磁気記録媒体の保護層に用いることによって、耐摩耗性、耐コロージョン性に優れた磁気記録媒体を得ることを可能とした磁気記録媒体の製造方法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】
【００１１】
上記の目的を達成するために、本発明は以下の構成を採用した。
（１）減圧可能な、側壁を有する成膜室と、前記成膜室内で基板を保持可能なホルダと、前記成膜室内に炭素を含む原料の気体を導入する導入管と、前記ホルダに保持される前記基板に向けてイオンビームを照射するイオン源と、前記成膜室外であって、前記イオン源の中心と前記ホルダに保持されたときの前記基板の中心にあたる位置とを結ぶ中心軸上の、前記イオン源の背後に配置されて、その中心軸に対して回転駆動可能な第１マグネットと、を備え、前記第１マグネットは、前記中心軸に対して偏心して設置されていることを特徴とする炭素膜の形成装置。
（２）減圧可能な、側壁を有する成膜室と、前記成膜室内で基板を保持可能なホルダと、前記成膜室内に炭素を含む原料の気体を導入する導入管と、前記ホルダに保持される前記基板に向けてイオンビームを照射するイオン源と、前記成膜室の前記側壁の外周囲に配置され、前記イオン源の中心と前記ホルダに保持されたときの前記基板の中心にあたる位置とを結ぶ中心軸に対して回転駆動可能な第２マグネットと、を備え、前記第２マグネットは、前記中心軸に対して偏心して設置されていることを特徴とする炭素膜の形成装置。
（３）減圧可能な、側壁を有する成膜室と、前記成膜室内で基板を保持可能なホルダと、前記成膜室内に炭素を含む原料の気体を導入する導入管と、前記ホルダに保持される前記基板に向けてイオンビームを照射するイオン源と、前記成膜室外であって、前記イオン源の中心と前記ホルダに保持されたときの前記基板の中心にあたる位置とを結ぶ中心軸上の、前記イオン源の背後に配置されて、その中心軸に対して回転駆動可能な第１マグネットと、前記成膜室の前記側壁の外周囲に配置され、前記中心軸に対して回転駆動可能な第２マグネットと、を備え、前記第１マグネット及び第２マグネットは、前記中心軸に対して偏心して設置されていることを特徴とする炭素膜の形成装置。
（４）減圧可能な、側壁を有する成膜室と、前記成膜室内で基板を保持可能なホルダと、前記成膜室内に炭素を含む原料の気体を導入する導入管と、前記ホルダに保持される前記基板に向けてイオンビームを照射するイオン源と、前記成膜室外であって、前記イオン源の中心と前記ホルダに保持されたときの前記基板の中心にあたる位置とを結ぶ中心軸上の、前記イオン源の背後に配置されて、その中心軸に対して回転駆動可能な第１マグネットと、を備え、前記第１マグネットは、前記中心軸に対して傾斜して設置されていることを特徴とする炭素膜の形成装置。
（５）減圧可能な、側壁を有する成膜室と、前記成膜室内で基板を保持可能なホルダと、前記成膜室内に炭素を含む原料の気体を導入する導入管と、前記ホルダに保持される前記基板に向けてイオンビームを照射するイオン源と、前記成膜室の前記側壁の外周囲に配置され、前記イオン源の中心と前記ホルダに保持されたときの前記基板の中心にあたる位置とを結ぶ中心軸に対して回転駆動可能な第２マグネットと、備え、前記第２マグネットは、前記中心軸に対して傾斜して設置されていることを特徴とする炭素膜の形成装置。
（６）減圧可能な、側壁を有する成膜室と、前記成膜室内で基板を保持可能なホルダと、前記成膜室内に炭素を含む原料の気体を導入する導入管と、前記ホルダに保持される前記基板に向けてイオンビームを照射するイオン源と、前記成膜室外であって、前記イオン源の中心と前記ホルダに保持されたときの前記基板の中心にあたる位置とを結ぶ中心軸上の、前記イオン源の背後に配置されて、その中心軸に対して回転駆動可能な第１マグネットと、前記成膜室の前記側壁の外周囲に配置され、前記中心軸に対して回転駆動可能な第２マグネットと、を備え、前記第１マグネット及び第２マグネットは、前記中心軸に対して傾斜して設置されていることを特徴とする炭素膜の形成装置。
（７）減圧した成膜室内に炭素を含む原料の気体を導入し、この気体をイオン源においてイオン化し、このイオン化した気体を加速して基板の表面に照射することによって、基板の表面に炭素膜を形成する炭素膜の形成方法であって、前記原料の気体をイオン化する領域の背後にマグネットを配置し、そのマグネットを、前記イオン源の中心と前記基板の中心とを結ぶ中心軸に対して偏心させた状態で、周方向に回転させながら、前記炭素膜の形成を行うことを特徴とする炭素膜の形成方法。
（８）減圧した成膜室内に炭素を含む原料の気体を導入し、この気体をイオン源においてイオン化し、このイオン化した気体を加速して基板の表面に照射することによって、基板の表面に炭素膜を形成する炭素膜の形成方法であって、前記イオン化した気体を加速する領域の周囲にマグネットを配置し、そのマグネットを、前記イオン源の中心と前記基板の中心とを結ぶ中心軸に対して偏心させた状態で、周方向に回転させながら、前記炭素膜の形成を行うことを特徴とする炭素膜の形成方法。
（９）減圧した成膜室内に炭素を含む原料の気体を導入し、この気体をイオン源においてイオン化し、このイオン化した気体を加速して基板の表面に照射することによって、基板の表面に炭素膜を形成する炭素膜の形成方法であって、前記原料の気体をイオン化する領域の背後と、前記イオン化した気体を加速する領域の周囲とにそれぞれマグネットを配置し、それらのマグネットを、前記イオン源の中心と前記基板の中心とを結ぶ中心軸に対して偏心させた状態で、周方向に回転させながら、前記炭素膜の形成を行うことを特徴とする炭素膜の形成方法。
（１０）減圧した成膜室内に炭素を含む原料の気体を導入し、この気体を通電により加熱されたフィラメント状のカソード電極と、その周囲に設けられたアノード電極との間で放電によりイオン化し、このイオン化した気体を加速して基板の表面に照射することによって、基板の表面に炭素膜を形成する炭素膜の形成方法であって、前記原料の気体をイオン化する領域の背後にマグネットを配置し、そのマグネットを、前記イオン源の中心と前記基板の中心とを結ぶ中心軸に対して傾斜させた状態で、周方向に回転させながら、前記炭素膜の形成を行うことを特徴とする炭素膜の形成方法。
（１１）減圧した成膜室内に炭素を含む原料の気体を導入し、この気体を通電により加熱されたフィラメント状のカソード電極と、その周囲に設けられたアノード電極との間で放電によりイオン化し、このイオン化した気体を加速して基板の表面に照射することによって、基板の表面に炭素膜を形成する炭素膜の形成方法であって、前記イオン化した気体を加速する領域の周囲にマグネットを配置し、そのマグネットを、前記イオン源の中心と前記基板の中心とを結ぶ中心軸に対して傾斜させた状態で、周方向に回転させながら、前記炭素膜の形成を行うことを特徴とする炭素膜の形成方法。
（１２）減圧した成膜室内に炭素を含む原料の気体を導入し、この気体を通電により加熱されたフィラメント状のカソード電極と、その周囲に設けられたアノード電極との間で放電によりイオン化し、このイオン化した気体を加速して基板の表面に照射することによって、基板の表面に炭素膜を形成する炭素膜の形成方法であって、前記原料の気体をイオン化する領域の背後と、前記イオン化した気体を加速する領域の周囲とにそれぞれマグネットを配置し、それらのマグネットを、前記イオン源の中心と前記基板の中心とを結ぶ中心軸に対して傾斜させた状態で、周方向に回転させながら、前記炭素膜の形成を行うことを特徴とする炭素膜の形成方法。
（１３）（７）〜（１２）のいずれか一つに記載の炭素膜の形成方法を用いて、少なくとも磁性層が形成された非磁性基板の上に炭素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。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、基板の広範囲において均一な厚みを有する、高硬度で緻密な炭素膜を形成することができる炭素膜の形成装置を提供できる。
また、本発明によれば、基板の広範囲において均一な厚みを有する、高硬度で緻密な炭素膜を形成することができる炭素膜の形成方法を提供できる。
また、本発明によれば、基板の広範囲において均一な厚みを有する、高硬度で緻密な炭素膜を磁気記録媒体の保護層に用いることによって、耐摩耗性、耐コロージョン性に優れた磁気記録媒体を得ることを可能とした磁気記録媒体の製造方法を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の第１実施形態を適用した炭素膜の形成装置を模式的に示す概略構成図である。
【図２】本発明の第２実施形態を適用した炭素膜の形成装置を模式的に示す概略構成図である。
【図３】マグネットが印加する磁場とその磁力線の方向を示す模式図である。
【図４】本発明の第３実施形態を適用した炭素膜の形成装置を模式的に示す概略構成図である。
【図５】マグネットが中心軸に対して偏心や傾斜をしていない炭素膜の形成装置を模式的に示す概略構成図である。
【図６】本発明の第４実施形態を適用した炭素膜の形成装置を模式的に示す概略構成図である。
【図７】本発明の第５実施形態を適用した炭素膜の形成装置を模式的に示す概略構成図である。
【図８】本発明の第６実施形態を適用した炭素膜の形成装置を模式的に示す概略構成図である。
【図９】本発明を適用して製造される磁気記録媒体の一例を示す断面図である。
【図１０】本発明を適用して製造される磁気記録媒体の他の例を示す断面図である。
【図１１】磁気記録再生装置の一例を示す断面図である。
【図１２】本発明を適用したインライン式成膜装置の構成を示す平面図である。
【図１３】本発明を適用したインライン式成膜装置のキャリアを示す側面図である。
【図１４】図１３に示すキャリアを拡大して示す側面図である。
【図１５】（ａ）は実施例１、２及び比較例１、２の基体について、半径方向の炭素膜の膜厚分布を示すグラフであり、（ｂ）は（ａ）の結果を半径位置が２１ｍｍにおける膜厚で規格化したものである。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。なお、以下の説明で用いる図面は、特徴をわかりやすくするために便宜上特徴となる部分を拡大して示している場合があり、各構成要素の寸法比率などは実際と同じであるとは限らない。また、以下の説明において例示される材料、寸法等は一例であって、本発明はそれらに限定されるものではなく、その要旨を変更しない範囲で適宜変更して実施することが可能である。
【００１５】
〔炭素膜の形成装置〕
（第１実施形態）
先ず、本発明を適用した炭素膜の形成装置について説明する。
図１は、本発明の第１実施形態を適用した炭素膜の形成装置を模式的に示す概略構成図である。
図１に示す炭素膜の形成装置１０は、イオンビーム蒸着法を用いた成膜装置であり、減圧可能な、側壁を有する成膜室１０１と、成膜室１０１内で基板Ｄを保持可能なホルダ１０２と、成膜室１０１内に炭素を含む原料の気体Ｇを導入する導入管１０３と、ホルダ１０２に保持される基板Ｄに向けてイオンビームを照射するイオン源１０４と、成膜室１０１の外であって、イオン源１０４の中心とホルダ１０２に保持されたときの基板Ｄの中心にあたる位置Ｄ０とを結ぶ中心軸Ｃ上の、イオン源１０４の背後に配置されて、その中心軸Ｃに対して回転駆動可能な第１マグネット１０９ａと、を備え、第１マグネット１０９ａは、中心軸Ｃに対して偏心して配置されて概略構成されている。
ここで、中心軸Ｃは、イオンビームの照射方向（イオンビームの中心部が進む方向）に一致する。成膜室の中心軸に対してイオン源が対称に配置する場合には、中心軸Ｃは成膜室の中心軸に一致する。
【００１６】
また、図１に示す炭素膜の形成装置は、カソード電極１０４を通電により加熱する第１の電源１０６と、カソード電極１０４ａとアノード電極１０４ｂとの間で放電を生じさせる第２の電源１０７と、カソード電極１０４ａ又はアノード電極１０４ｂと基板Ｄとの間に電位差を与える第３の電源１０８とを備えている。
図１に示すイオン源１０４は、フィラメント状のカソード電極１０４ａと、カソード電極１０４の周囲に配置されたアノード電極１０４ｂとを備えている。
図１においては、ホルダ１０２に基板Ｄが保持された状態を示している。
側壁は円筒状であることが好ましいが、円筒状には限定されない。
【００１７】
成膜室１０１は、チャンバ壁１０１ａによって気密に構成されると共に、真空ポンプ（図示せず）に接続された排気管１１０を通じて内部を減圧排気することが可能となっている。
【００１８】
第１の電源１０６は、カソード電極１０４ａに接続された交流電源であり、炭素膜の成膜時にカソード電極１０４ａに電力を供給する。また、第１の電源１０６には、交流電源に限らず、直流電源を用いてもよい。
【００１９】
第２の電源１０７は、−電極側がカソード電極１０４ａに、＋電極側がアノード電極１０４ｂに接続された直流電源であり、炭素膜の成膜時にカソード電極１０４ａとアノード電極１０４ｂとの間で放電を生じさせる。
【００２０】
第３の電源１０８は、＋電極側がアノード電極１０４ｂに、−電極側がホルダ１０２に接続された直流電源であり、炭素膜の成膜時にアノード電極１０４ｂとホルダ１０２に保持された基板Ｄとの間に電位差を付与する。また、第３の電源１０８は、＋電極側がカソード電極１０４ａに接続された構成としてもよい。
【００２１】
第１マグネット１０９ａは、永久磁石又は電磁石からなる。第１マグネット１０９ａは、中心軸Ｃに平行な軸に対して対称性を有すると共に、中心軸Ｃに平行な方向の磁場を形成可能な構成となっている。中心軸Ｃに平行な方向に対して対称性を有する構成とは例えば、円柱ブロック状の磁石（中心軸Ｃに平行な軸に対して回転対称）や、正方形断面の直方体ブロック状の磁石（中心軸Ｃに平行な軸に対して４回対称）が挙げられる。第１マグネット１０９ａは、中心軸Ｃに対して偏心した状態（第１マグネットが中心軸Ｃに平行な方向に対して対称性を有する構成の場合には、中心軸Ｃに対して、第１マグネットの中心軸（回転対称軸）が平行にずれた状態）で、成膜室１０１の第１端部１０１ｂ近傍であって、中心軸Ｃ上の、イオン源１０４の背後（裏側）に配置されている。第１マグネット１０９ａは偏心した状態で、駆動モータ（図示せず）によって、その中心軸Ｃに対して回転駆動することが可能となっている。また、第１マグネット１０９ａとして永久磁石を用いる場合には、強い磁場を発生させることができる焼結磁石を用いることが好ましい。
中心軸Ｃから偏心軸までの偏心距離は、例えば、実施例で示したサイズの炭素膜の形成装置の場合には、２〜２０ｍｍであることが好ましい。２ｍｍ未満では、第１マグネットを偏心させたことによる技術的効果が不十分となるからであり、２０ｍｍを超えると、イオン領域におけるプラズマが不安定になり、形成する炭素膜の膜質が悪化する虞があるからであり、またマグネットの高速回転が難しくなるからである。
第１マグネット１０９ａの回転数は、例えば５０〜２０００ｒｐｍの範囲に設定することが好ましい。
【００２２】
本発明でいう第１マグネット１０９ａの回転とは、第１マグネット１０９ａを３６０°の角度を超えて一方向に連続回転させることに加え、３６０°未満の角度で、往復回転（揺動）させる場合も含む。例えば、上記第１マグネット１０９ａとして、回転の中心軸に対して等間隔で平行に複数の棒磁石を配置した場合、その棒磁石の最短の間隔が中心軸に対してＸ°を為す場合、往復回転（揺動）させる角度範囲をＸ°とすれば、成膜室１０１内で発生する磁界を均一なものとすることが可能である。また、電磁石を用いる場合は、電力を供給する必要があるため、１８０°以上３６０°未満の角度で往復回転させることが好ましい。
【００２３】
本発明では、基板Ｄのサイズにもよるが、外径３．５インチの円盤状の基板に炭素膜を成膜する場合、第１の電源１０６については、電圧を１０〜１００Ｖの範囲、電流を直流又は交流で５〜５０Ａの範囲に設定することが好ましく、第２の電源１０７については、電圧を５０〜３００Ｖの範囲、電流を１０〜５０００ｍＡの範囲に設定することが好ましく、第３の電源１０８については、電圧を３０〜５００Ｖの範囲、電流を１０〜２００ｍＡの範囲に設定することが好ましい。
【００２４】
以上のような構成を有する炭素膜の形成装置を用いて、基板Ｄの表面に炭素膜を形成する際は、排気管１１０を通じて減圧された成膜室１０１の内部に、導入管１０３を通じて炭素を含む原料の気体Ｇを導入する。この原料の気体Ｇは、第１の電源１０６からの電力の供給により加熱されたカソード電極１０４ａの熱プラズマと、第２の電源１０７に接続されたカソード電極１０４ａとアノード電極１０４ｂとの間で放電により発生したプラズマとによって励起分解されてイオン化した気体（炭素イオン）となる。そして、このプラズマ中で励起された炭素イオンは、第３の電源１０８によりマイナス電位とされた基板Ｄに向かって加速しながら、この基板Ｄの表面に衝突することになる。
【００２５】
ここで、本実施形態を適用した炭素膜の形成装置では、チャンバの一方の端部１０１ｂの近傍に配置された第１マグネット１０９ａによって、原料の気体Ｇをイオン化する領域又はイオン化した気体を加速する領域（以下、励起空間という）において磁場を印加することができる。
【００２６】
本実施形態を適用した炭素膜の形成装置では、炭素イオンを基板Ｄの表面に加速照射するときに、外部から、第１マグネット１０９ａによる磁場を印加することによって、この基板Ｄの表面に向かって加速照射されるイオンビームのイオン密度を高めることができる。これにより、励起空間内のイオン密度が高められると、この励起空間内の励起力が高められ、より高いエネルギー状態となった炭素イオンを基板Ｄの表面に加速照射することができ、その結果、基板Ｄの表面に硬度が高く緻密性の高い炭素膜を成膜することが可能となる。
【００２７】
本実施形態を適用した炭素膜の形成装置では、励起空間の背後（イオン源に対して基板とは反対側）に配置された第１マグネット１０９ａを偏心した状態で中心軸Ｃに対して回転させる。これによって、励起空間の周囲に偏心しない状態で配置されたマグネット１９ａ、１９ｂを中心軸Ｃに対して回転させる構成（図５参照）に比較して、基板Ｄの表面の径方向の炭素イオンの入射量分布をより均一化して、基板Ｄ表面の内周及び外周の炭素膜の膜厚分布がより均一な基板を作製することができる。
【００２８】
本実施形態の炭素膜の形成装置は、１種類のマグネットを調整するだけなので調整が容易であるという利点があり、また、第１マグネット１０９ａは後述する第２マグネット１０９ｂより小形であるために第２マグネット１０９ｂも回転させやすく、また高速回転性にも優れ、加えて装置の回転機構を容易に構成できるという利点がある。さらに、高速回転が可能になることにより、膜厚の調整がしやすくなるという利点がある。
【００２９】
なお、図１に示す炭素膜の形成装置では、基板Ｄの片面にのみ炭素膜を成膜する構成となっているが、基板Ｄの両面に炭素膜を成膜する構成とすることも可能である。この場合、基板Ｄの片面にのみ炭素膜を成膜する場合と同様の装置構成を、成膜室１０１内の基板Ｄを挟んだ両側に配置すればよい。
【００３０】
（第２実施形態）
図２は、本発明の第２実施形態を適用した炭素膜の形成装置を模式的に示す概略構成図である。
本実施形態の炭素膜の形成装置は、マグネット（第２マグネット１０９ｂ）が成膜室１０１の側壁１０１ａの外周囲に配置されている点において、マグネットが成膜室外であって、中心軸Ｃ上の、イオン源１０４の背後に配置されている第１実施形態の炭素膜の形成装置と異なる。
【００３１】
図２に示す炭素膜の形成装置２０は、イオンビーム蒸着法を用いた成膜装置であり、減圧可能な、側壁を有する成膜室１０１と、成膜室１０１内で基板Ｄを保持可能なホルダ１０２と、成膜室１０１内に炭素を含む原料の気体Ｇを導入する導入管１０３と、ホルダ１０２に保持される基板Ｄに向けてイオンビームを照射するイオン源１０４と、成膜室１０１の側壁１０１ａの外周囲に配置され、イオン源１０４の中心とホルダ１０２に保持されたときの基板の中心にあたる位置Ｄ０とを結ぶ中心軸に対して回転駆動可能な第２マグネット１０９ｂと、を備え、第２マグネット１０９ｂは、中心軸Ｃに対して偏心して配置されて概略構成されている。
成膜室１０１の側壁１０１ａが円筒状である場合には、第２マグネットは円筒状であることが好ましいが、複数の直方体状の磁石（マグネット）によって側壁を囲むように配置された構成としてもよい。
【００３２】
本発明でいう第２マグネット１０９ｂの回転とは、第２マグネット１０９ｂを３６０°の角度を超えて一方向に連続回転させることに加え、３６０°未満の角度で、往復回転（揺動）させる場合も含む。例えば、上記第２マグネット１０９ｂとして、回転の中心軸に対して等間隔で平行に複数の棒磁石を配置した場合、その棒磁石の最短の間隔が中心軸に対してＸ°を為す場合、往復回転（揺動）させる角度範囲をＸ°とすれば、成膜室１０１内で発生する磁界を均一なものとすることが可能である。また、電磁石を用いる場合は、電力を供給する必要があるため、１８０°以上３６０°未満の角度で往復回転させることが好ましい。
【００３３】
第２マグネット１０９ｂは、永久磁石又は電磁石からなる。第２マグネットは、一体に形成されたマグネットに限らず、複数のマグネットを配置して構成されたものを含む。第２マグネット１０９ｂは、中心軸Ｃに対して偏心した状態（中心軸Ｃに対して、第２マグネットの中心軸が平行にずれた状態）で、成膜室１０１のチャンバ壁（側壁）１０１ａの外周囲に配置されている。第２マグネット１０９ｂは偏心した状態で、駆動モータ（図示せず）によって、イオン源１０４の中心とホルダ１０２に保持されたときの基板Ｄの中心にあたる位置とを結ぶ中心軸Ｃに対して周方向に回転駆動することが可能となっている。また、第２マグネット１０９ｂとして永久磁石を用いる場合には、強い磁場を発生させることができる焼結磁石を用いることが好ましい。
中心軸Ｃから偏心軸までの偏心距離は、例えば、実施例で示したサイズの炭素膜の形成装置の場合には、３〜５０ｍｍであることが好ましい。３ｍｍ未満では、第２マグネットを偏心させたことによる技術的効果が不十分となるからであり、５０ｍｍを超えると、イオンの加速領域におけるプラズマが不安定になり、形成する炭素膜の膜質が悪化する虞があるから、またマグネットの高速回転が難しくなるからである。
第２マグネット１０９ｂの回転数は、例えば２０〜２００ｒｐｍの範囲に設定することが好ましい。
【００３４】
なお、本発明では、基板Ｄのサイズにもよるが、外径３．５インチの円盤状の基板に炭素膜を成膜する場合、第１の電源１０６については、電圧を１０〜１００Ｖの範囲、電流を直流又は交流で５〜５０Ａの範囲に設定することが好ましく、第２の電源１０７については、電圧を５０〜３００Ｖの範囲、電流を１０〜５０００ｍＡの範囲に設定することが好ましく、第３の電源１０８については、電圧を３０〜５００Ｖの範囲、電流を１０〜２００ｍＡの範囲に設定することが好ましい。
【００３５】
ここで、本実施形態を適用した炭素膜の形成装置では、チャンバ壁１０１ａの周囲に配置された第２マグネット１０９ｂによって、原料の気体Ｇをイオン化する領域又はイオン化した気体を加速する領域（以下、励起空間という）において磁場を印加することができる。
【００３６】
本実施形態を適用した炭素膜の形成装置では、炭素イオンを基板Ｄの表面に加速照射するときに、外部から、第２マグネット１０９ｂによる磁場を印加することによって、この基板Ｄの表面に向かって加速照射されるイオンビームのイオン密度を高めることができる。これにより、励起空間内のイオン密度が高められると、この励起空間内の励起力が高められ、より高いエネルギー状態となった炭素イオンを基板Ｄの表面に加速照射することができ、その結果、基板Ｄの表面に硬度が高く緻密性の高い炭素膜を成膜することが可能となる。
【００３７】
本実施形態を適用した炭素膜の形成装置では、励起空間の周囲に配置された第２マグネット１０９ｂを偏心した状態で中心軸Ｃに対して回転させる。これによって、励起空間の周囲に偏心しない状態で配置されたマグネット１９ａ、１９ｂを中心軸Ｃに対して回転させる構成（図５参照）に比較して、基板Ｄの表面の径方向の炭素イオンの入射量分布をより均一化して、基板Ｄ表面の内周及び外周の炭素膜の膜厚分布がより均一な基板を作製することができる。
【００３８】
本実施形態では、上述したカソード電極１０４ａ及びアノード電極１０４ｂの周囲に設けた第２マグネット１０９ｂによって成膜室１０１内の励起空間に磁場を印加することができるが、この第２マグネット１０９ｂが印加する磁場とその磁力線の方向については、例えば図３（ａ）〜（ｃ）に示すような構成を採用することができる。
【００３９】
すなわち、図３（ａ）に示す構成（図２に示す場合と同様な構成）では、成膜室１０１のチャンバ壁１０１ａの周囲に、中心軸Ｃに対して偏心した状態でＳ極が基板Ｄ側、Ｎ極がカソード電極１０４ａ側となるように第２マグネット１０９ｂが配置されている。この構成の場合、第２マグネット１０９ｂによって生ずる磁力線Ｍは、成膜室１０１の中心軸からずれた第２マグネットの偏心軸（第２マグネットの偏心軸は第２マグネットの中心軸に相当する。）付近では、イオンビームＢの加速方向とほぼ平行となる。第２マグネット１０９ｂによって形成された磁場の下で、炭素イオンは磁場からローレンツ力を受ける。特に、偏心軸方向から外れた方向に向かう炭素イオンは、その速度成分のうち、イオン源と基板とを結ぶ方向に対して直交する速度成分の運動に対してはローレンツ力によって偏心軸の周りを円運動する。そのため、炭素イオン群は偏心軸に集まり、その偏心軸の周りにそのローレンツ力の大きさに応じた拡がりをもって進む。さらに、成膜室１０１内の磁力線Ｍの方向をこのような方向に設定した状態で第２マグネット１０９ｂを回転させることにより偏心軸が中心軸Ｃに平行なまま円運動するようにすると、円運動する偏心軸の周りに炭素イオンが集中しているために、炭素イオン群の拡がりは偏心している分、大きくなる。このため、第２マグネット１０９ｂを回転させた場合はさせない場合よりも、基板面には炭素イオン群の拡がりに対応した分布で炭素イオンが照射され、炭素イオンビームの基板の径方向の密度分布の均一化を促進することが可能になる。第２マグネット１０９ｂによる磁場の大きさを調整することにより、炭素イオン群の拡がりの程度を調整することができる。炭素イオンビームの基板径方向の密度分布をより均一になるように第２マグネット１０９ｂによる磁場の大きさを調整することができる。
【００４０】
図３（ｂ）に示す構成では、成膜室１０１のチャンバ壁１０１ａの周囲に、Ｓ極がカソード電極１０４ａ側、Ｎ極が基板Ｄ側となるように第２マグネット１０９ｂが配置されている。図３（ｃ）に示す構成では、成膜室１０１のチャンバ壁１０１ａの周囲に、Ｎ極とＳ極との向きを内周側と外周側とで交互に入れ替えた複数の第２マグネット１０９ｂが配置されている。何れの場合も、第２マグネット１０９ｂによって生ずる磁力線Ｍは、偏心軸ではイオンビームＢの加速方向とほぼ平行となり、炭素イオンはこの磁場によるローレンツ力を受ける。そして、図３（ａ）に示す構成と同様に、磁力線Ｍの方向をこのような方向に設定した状態で第２マグネット１０９ｂを回転させることにより、偏心軸が円運動するようにすると、円運動する偏心軸の周りに炭素イオンが集中して進むことになり、イオンビームの基板の径方向の密度分布の均一化を促進する。
【００４１】
また、本実施形態では、強い磁場を発生させるために焼結磁石が好適に用いられるが、第２マグネット１０９ｂに焼結磁石を用いた場合、１つの大きな第２マグネット１０９ｂを製造することが困難なために、第２マグネット１０９ｂをチャンバ壁１０１ａの周囲に複数並べて配置することが行われている。この場合、これらチャンバ壁１０１ａの周囲に配置された複数の第２マグネット１０９ｂによって発生する磁場は、励起空間内において必ずしも一定（対称形）なものとはならない。そこで、本発明では、チャンバ壁１０１ａの周囲に配置された複数の第２マグネット１０９ｂを周方向に回転させることで、励起空間内での磁場分布を均一なものとしている。
【００４２】
さらに、第２マグネット１０９ｂを電磁石によって構成する場合も、電磁石は磁心へのコイルの巻き方によって発生する磁界に分布が生ずるため、このような電磁石で構成された第２マグネット１０９ｂを周方向に回転させることで、励起空間内での磁場分布を均一なものとすることが可能である。
【００４３】
本実施形態の炭素膜の形成装置は、炭素膜の膜厚分布の均一化を図るために、１種類のマグネットを調整するだけなので調整が容易であるという利点がある。
【００４４】
（第３実施形態）
図４は、本発明の第３実施形態を適用した炭素膜の形成装置を模式的に示す概略構成図である。本実施形態の炭素膜の形成装置は、第１マグネット１０９ａ及び第２マグネット１０９ｂの両方を有する点において第１実施形態及び第２実施形態の炭素膜の形成装置と異なる。
【００４５】
図４に示す炭素膜の形成装置３０は、イオンビーム蒸着法を用いた成膜装置であり、減圧可能な、側壁を有する成膜室１０１と、成膜室１０１内で基板Ｄを保持可能なホルダ１０２と、成膜室１０１内に炭素を含む原料の気体Ｇを導入する導入管１０３と、ホルダ１０２に保持される基板Ｄに向けてイオンビームを照射するイオン源１０４と、成膜室１０１の外であって、イオン源１０４の中心とホルダ１０２に保持されたときの基板Ｄの中心にあたる位置Ｄ０とを結ぶ中心軸Ｃ上の、イオン源１０４の背後に配置されて、その中心軸Ｃに対して回転駆動可能な第１マグネット１０９ａと、成膜室１０１の側壁１０１ａの外周囲に配置されて、中心軸Ｃに対して回転駆動可能な第２マグネット１０９ｂとを備え、第１マグネット１０９ａ及び第２マグネット１０９ｂは、中心軸Ｃに対して偏心して配置されて概略構成されている。
【００４６】
本実施形態の炭素膜の形成装置は、イオン源１０４の背後（裏側）に中心軸Ｃに対して偏心した状態で配置された第１マグネット１０９ａと、成膜室１０１の側壁１０１ａの外周囲に、中心軸Ｃに対して偏心した状態で配置された第２マグネット１０９ｂとを備える構成のため、第１マグネット１０９ａ又は第２マグネット１０９ｂが１種類だけの場合に比べて、中心軸Ｃに平行な磁場を強化することが可能となる。そのため、第１マグネット１０９ａ又は第２マグネット１０９ｂが１種類だけの構成よりもイオンビームの基板の径方向の密度分布の均一化をさらに促進することが可能となる。第１マグネット１０９ａの偏心軸（第１マグネットの偏心軸は第１マグネットの中心軸に相当する。）が第２マグネット１０９ｂの偏心軸と一致するときに、偏心軸上に形成される磁場の大きさが最大となる。
【００４７】
第１マグネット１０９ａと第２マグネット１０９ｂとは中心軸Ｃ方向から見て、周方向の同じ角度位置で中心軸Ｃに対して偏心した構成をとることが好ましい。第１マグネット１０９ａと第２マグネット１０９ｂとが周方向の同じ角度位置で中心軸Ｃに対して偏心した構成をとった状態で、両方のマグネットを同じ回転速度で回転させることにより、同じ磁場分布を維持したままその磁場分布が回転することになる。
なお、第１マグネット１０９ａ及び第２マグネット１０９ｂのうち、一方のマグネットだけを回転して用いてよい。第２マグネット１０９ｂを回転させず、第１マグネット１０９ａだけを回転して用いてもよい。第２マグネット１０９ｂに比べ第１マグネット１０９ａの方が小形であるため、第１マグネット１０９ａの方が回転させやすく、また高速回転性にも優れ、加えて装置の回転機構を容易に構成できるからである。さらに、高速回転が可能になることにより、膜厚の調整がしやすくなるという利点がある。
【００４８】
さらに、本実施形態の炭素膜の形成装置は、第１実施形態及び第２実施形態の炭素膜の形成装置に比べて、炭素膜の膜厚分布の均一化を図るために、第１マグネット１０９ａ及び第２マグネット１０９ｂの２種類のマグネットのそれぞれの偏心の大きさや磁力の大きさ等を調整でき、調整の自由度が高いという利点がある。
【００４９】
（第４実施形態）
図６は、本発明の第４実施形態を適用した炭素膜の形成装置を模式的に示す概略構成図である。
第４実施形態に係る炭素膜の形成装置は、図６に示すように、第１マグネット２０９ａが中心軸Ｃに対して傾斜して配置されている点において、第１実施形態の炭素膜の形成装置と異なっている。
【００５０】
図６に示す炭素膜の形成装置４０は、イオンビーム蒸着法を用いた成膜装置であり、減圧可能な、側壁を有する成膜室１０１と、成膜室１０１内で基板Ｄを保持可能なホルダ１０２と、成膜室１０１内に炭素を含む原料の気体Ｇを導入する導入管１０３と、ホルダ１０２に保持される基板Ｄに向けてイオンビームを照射するイオン源１０４と、成膜室１０１の外であって、イオン源１０４の中心とホルダ１０２に保持されたときの基板Ｄの中心にあたる位置Ｄ０とを結ぶ中心軸Ｃ上の、イオン源１０４の背後に配置されて、その中心軸Ｃに対して回転駆動可能な第１マグネット２０９ａと、を備え、第１マグネット２０９ａは、中心軸Ｃに対して傾斜して配置されて概略構成されている。
【００５１】
第１マグネット２０９ａの傾斜角度は、３〜３０°であることが好ましい。３°未満では、マグネットを傾斜させたことによる技術的効果と不十分となるからであり、３０°を超えると、磁場を印加した域におけるプラズマが不安定になり、形成する炭素膜の膜質が悪化する虞があるから、またマグネットの高速回転が難しくなるからである。
【００５２】
第１マグネット２０９ａは中心軸Ｃに対して傾斜しているので、静止状態（回転前）においては第１マグネット２０９ａがその中心軸に沿って形成する磁場の方向（磁力線の方向）は中心軸Ｃに対してその傾斜方向を向いており、イオンビームの照射方向を向いていない。従って、第１マグネット２０９ａを静止状態にしてイオンビームを照射した場合には、基板Ｄの表面の径方向の炭素イオンの入射量分布は偏ったものとなる。しかしながら、この第１マグネット２０９ａを中心軸Ｃに対して回転させることにより、炭素膜形成時間全体で基板Ｄの表面の径方向の炭素イオンの入射量分布は一様にすることが可能となる。これによって、基板Ｄ上の炭素膜の膜厚分布をより均一化することが可能となる。
【００５３】
本実施形態の炭素膜の形成装置は、１種類のマグネットを調整するだけなので調整が容易であるという利点があり、また、第１マグネット２０９ａは後述する第２マグネット２０９ｂより小形であるために第２マグネット２０９ｂも回転させやすく、また高速回転性にも優れ、加えて装置の回転機構を容易に構成できるという利点がある。さらに、高速回転が可能になることにより、膜厚の調整がしやすくなるという利点がある。
【００５４】
（第５実施形態）
図７は、本発明の第５実施形態を適用した炭素膜の形成装置を模式的に示す概略構成図である。
本実施形態の炭素膜の形成装置は、マグネット（第２マグネット２０９ｂ）が成膜室１０１の側壁１０１ａの外周囲に配置されている点において、マグネットが成膜室外であって、中心軸Ｃ上の、イオン源１０４の背後に配置されている第４実施形態の炭素膜の形成装置と異なる。また、本実施形態の炭素膜の形成装置は、マグネット（第２マグネット２０９ｂ）が中心軸Ｃに対して傾斜して配置している点において、マグネット（第２マグネット１０９ｂ）が中心軸Ｃに対して偏心して配置している第２実施形態の炭素膜の形成装置と異なる。
【００５５】
図７に示す炭素膜の形成装置５０は、イオンビーム蒸着法を用いた成膜装置であり、減圧可能な、側壁を有する成膜室１０１と、成膜室１０１内で基板Ｄを保持可能なホルダ１０２と、成膜室１０１内に炭素を含む原料の気体Ｇを導入する導入管１０３と、ホルダ１０２に保持される基板Ｄに向けてイオンビームを照射するイオン源１０４と、成膜室１０１の側壁１０１ａの外周囲に配置され、イオン源１０４の中心とホルダ１０２に保持されたときの基板の中心にあたる位置Ｄ０とを結ぶ中心軸に対して回転駆動可能な第２マグネット２０９ｂと、を備え、第２マグネット２０９ｂは、中心軸Ｃに対して傾斜して配置されて概略構成されている。
【００５６】
第５実施形態の炭素膜の形成装置では、炭素膜の膜厚分布の均一化を図るために、１種類のマグネットを調整するだけなので調整が容易であるという利点がある。
【００５７】
（第６実施形態）
図８は、本発明の第６実施形態を適用した炭素膜の形成装置を模式的に示す概略構成図である。
本実施形態の炭素膜の形成装置は、第１マグネット２０９ａ及び第２マグネット２０９ｂの両方を有する点において第４実施形態及び第５実施形態の炭素膜の形成装置と異なる。また、本実施形態の炭素膜の形成装置は、マグネット（第１マグネット２０９ａ及び第２マグネット２０９ｂ）が中心軸Ｃに対して傾斜して配置している点において、マグネット（第１マグネット１０９ａ及び第２マグネット１０９ｂ）が中心軸Ｃに対して偏心して配置している第３実施形態の炭素膜の形成装置と異なる。
【００５８】
図８に示す炭素膜の形成装置６０は、イオンビーム蒸着法を用いた成膜装置であり、減圧可能な、側壁を有する成膜室１０１と、成膜室１０１内で基板Ｄを保持可能なホルダ１０２と、成膜室１０１内に炭素を含む原料の気体Ｇを導入する導入管１０３と、ホルダ１０２に保持される基板Ｄに向けてイオンビームを照射するイオン源１０４と、成膜室１０１の外であって、イオン源１０４の中心とホルダ１０２に保持されたときの基板Ｄの中心にあたる位置Ｄ０とを結ぶ中心軸Ｃ上の、イオン源１０４の背後に配置されて、その中心軸Ｃに対して回転駆動可能な第１マグネット２０９ａと、成膜室１０１の側壁１０１ａの外周囲に配置されて、中心軸Ｃに対して回転駆動可能な第２マグネット１０９ｂとを備え、第１マグネット２０９ａ及び第２マグネット２０９ｂは、中心軸Ｃに対して傾斜して配置されて概略構成されている。
【００５９】
本実施形態の炭素膜の形成装置は、イオン源１０４の背後（裏側）に中心軸Ｃに対して偏心した状態で配置された第２マグネット１０９ａと、成膜室１０１の側壁１０１ａの外周囲に、中心軸Ｃに対して偏心した状態で配置された第２マグネット２０９ｂとを備える構成のため、第１マグネット２０９ａ又は第２マグネット２０９ｂが１種類だけの場合に比べて、中心軸Ｃに平行な磁場を強化することが可能となる。そのため、第１マグネット１０９ａ又は第２マグネット１０９ｂが１種類だけの構成よりもイオンビームの基板の径方向の密度分布の均一化をさらに促進することが可能となる。第１マグネット１０９ａの偏心軸（第１マグネットの偏心軸は第１マグネットの中心軸に相当する。）が第２マグネット１０９ｂの偏心軸と一致するときに、偏心軸上に形成される磁場の大きさが最大となる。
【００６０】
さらに、本実施形態の炭素膜の形成装置は、第４実施形態及び第５実施形態の炭素膜の形成装置に比べて、炭素膜の膜厚分布の均一化を図るために、第１マグネット２０９ａ及び第２マグネット２０９ｂの２種類のマグネットのそれぞれの偏心の大きさや磁力の大きさ等を調整でき、調整の自由度が高いという利点がある。
【００６１】
〔炭素膜の形成方法〕
（第１実施形態）
本発明の第１実施形態に係る炭素膜の形成方法は、減圧した成膜室内に炭素を含む原料の気体を導入し、この気体をイオン源においてイオン化し、このイオン化した気体を加速して基板の表面に照射することによって、基板の表面に炭素膜を形成する炭素膜の形成方法であって、原料の気体をイオン化する領域の背後にマグネットを配置し、そのマグネットを、イオン源の中心と基板の中心とを結ぶ中心軸に対して偏心させた状態で、周方向に回転させながら、炭素膜の形成を行うことを特徴とするものである。
以下の説明において、構成要素に続く符号は図面に記載の符号に相当する。
【００６２】
本発明を適用した炭素膜の形成方法では、炭素を含む原料の気体Ｇとして、例えば炭化水素を含むものを用いることができる。炭化水素としては、低級飽和炭化水素、低級不飽和炭化水素、低級環式炭化水素のうち何れか１種又は２種以上の低炭素炭化水素を用いることが好ましい。なお、ここでいう低級とは、炭素数が１〜１０の場合を指す。
【００６３】
このうち、低級飽和炭化水素としては、メタン、エタン、プロパン、ブタン、オクタン等を用いることができる。一方、低級不飽和炭化水素としては、イソプレン、エチレン、プロピレン、ブチレン、ブタジエン等を用いることができる。一方、低級環式炭化水素としては、ベンゼン、トルエン、キシレン、スチレン、ナフタレン、シクロヘキサン、シクロヘキサジエン等を用いることができる。
【００６４】
本発明において、低級炭化水素を用いることが好ましいとしたのは、炭化水素の炭素数が上記範囲を越えると、導入管１０３から気体として供給することが困難となることに加え、放電時の炭化水素の分解が進行しににくくなり、炭素膜が強度に劣る高分子成分を多く含むものとなるためである。
【００６５】
さらに、本発明では、成膜室１０１内でのプラズマの発生を誘発するため、炭素を含む原料の気体Ｇに、不活性ガスや水素ガスなどを含有させた混合ガス等を用いることが好ましい。この混合ガスにおける炭化水素と不活性ガス等との混合割合は、炭化水素：不活性ガスを２：１〜１：１００（体積比）の範囲に設定することが好ましく、これにより、高硬度の耐久性の高い炭素膜を形成することができる。
【００６６】
本発明では、上述のようなイオンビーム蒸着法を用いた成膜装置を用いて、減圧された成膜室１０１内に炭素を含む原料の気体Ｇを導入し、この原料の気体Ｇを通電により加熱されたフィラメント状のカソード電極１０４ａと、その周囲に設けられたアノード電極１０４ｂとの間で放電によりイオン化し、このイオン化した気体を基板Ｄの表面に加速照射するときに、外部から磁場を印加することによって、基板Ｄの表面に向かって加速照射されるイオン化した気体のイオン密度を高めて、この基板Ｄの表面に高硬度で緻密な炭素膜を形成することが可能である。
【００６７】
本実施形態では、原料の気体をイオン化する領域の背後にマグネットを配置し、そのマグネットを、イオン源の中心と基板の中心とを結ぶ中心軸に対して偏心させた状態で周方向に回転させながら、炭素膜の形成を行うことによって、この励起空間に印加される磁場の分布を均一なものとし、基板Ｄの表面に形成される炭素膜の膜厚分布を安定化させることが可能である。
【００６８】
（第２実施形態）
本発明の第２実施形態に係る炭素膜の形成方法は、減圧した成膜室内に炭素を含む原料の気体を導入し、この気体をイオン源においてイオン化し、このイオン化した気体を加速して基板の表面に照射することによって、基板の表面に炭素膜を形成する炭素膜の形成方法であって、イオン化した気体を加速する領域の周囲にマグネットを配置し、そのマグネットを、イオン源の中心と基板の中心とを結ぶ中心軸に対して偏心させた状態で、周方向に回転させながら、炭素膜の形成を行うことを特徴とするものである。
【００６９】
本実施形態では、イオン化した気体を加速する領域の周囲にマグネットを配置し、そのマグネットを、イオン源の中心と基板の中心とを結ぶ中心軸に対して偏心させた状態で周方向に回転させながら、炭素膜の形成を行うことによって、この励起空間に印加される磁場の分布を均一なものとし、基板Ｄの表面に形成される炭素膜の膜厚分布を安定化させることが可能である。
【００７０】
（第３実施形態）
本発明の第３実施形態に係る炭素膜の形成方法は、減圧した成膜室内に炭素を含む原料の気体を導入し、この気体をイオン源においてイオン化し、このイオン化した気体を加速して基板の表面に照射することによって、基板の表面に炭素膜を形成する炭素膜の形成方法であって、原料の気体をイオン化する領域の背後と、イオン化した気体を加速する領域の周囲とにそれぞれマグネットを配置し、それらのマグネットを、イオン源の中心と基板の中心とを結ぶ中心軸に対して偏心させた状態で、周方向に回転させながら、炭素膜の形成を行うことを特徴とするものである。
【００７１】
本実施形態では、原料の気体をイオン化する領域の背後と、イオン化した気体を加速する領域の周囲とにそれぞれマグネットを配置し、それらのマグネットを、イオン源の中心と基板の中心とを結ぶ中心軸に対して偏心させた状態で周方向に回転させながら、炭素膜の形成を行うことによって、この励起空間に印加される磁場の分布を均一なものとし、基板Ｄの表面に形成される炭素膜の膜厚分布を安定化させることが可能である。
【００７２】
（第４実施形態）
本発明の第４実施形態に係る炭素膜の形成方法は、減圧した成膜室内に炭素を含む原料の気体を導入し、この気体をイオン源においてイオン化し、このイオン化した気体を加速して基板の表面に照射することによって、基板の表面に炭素膜を形成する炭素膜の形成方法であって、原料の気体をイオン化する領域の背後にマグネットを配置し、そのマグネットを、イオン源の中心と基板の中心とを結ぶ中心軸に対して傾斜させた状態で、周方向に回転させながら、炭素膜の形成を行うことを特徴とするものである。
【００７３】
本発明では、原料の気体をイオン化する領域の背後にマグネットを配置し、そのマグネットを、イオン源の中心と基板の中心とを結ぶ中心軸に対して傾斜させた状態で周方向に回転させながら、炭素膜の形成を行うことによって、この励起空間に印加される磁場の分布を均一なものとし、基板Ｄの表面に形成される炭素膜の膜厚分布を安定化させることが可能である。
【００７４】
（第５実施形態）
本発明の第５実施形態に係る炭素膜の形成方法は、減圧した成膜室内に炭素を含む原料の気体を導入し、この気体をイオン源においてイオン化し、このイオン化した気体を加速して基板の表面に照射することによって、基板の表面に炭素膜を形成する炭素膜の形成方法であって、イオン化した気体を加速する領域の周囲にマグネットを配置し、そのマグネットを、イオン源の中心と基板の中心とを結ぶ中心軸に対して傾斜させた状態で、周方向に回転させながら、炭素膜の形成を行うことを特徴とするものである。
【００７５】
本実施形態では、イオン化した気体を加速する領域の周囲にマグネットを配置し、そのマグネットを、イオン源の中心と基板の中心とを結ぶ中心軸に対して傾斜させた状態で周方向に回転させながら、炭素膜の形成を行うことによって、この励起空間に印加される磁場の分布を均一なものとし、基板Ｄの表面に形成される炭素膜の膜厚分布を安定化させることが可能である。
【００７６】
（第６実施形態）
本発明の第６実施形態に係る炭素膜の形成方法は、減圧した成膜室内に炭素を含む原料の気体を導入し、この気体をイオン源においてイオン化し、このイオン化した気体を加速して基板の表面に照射することによって、基板の表面に炭素膜を形成する炭素膜の形成方法であって、原料の気体をイオン化する領域の背後と、イオン化した気体を加速する領域の周囲とにそれぞれマグネットを配置し、それらのマグネットを、イオン源の中心と基板の中心とを結ぶ中心軸に対して傾斜させた状態で、周方向に回転させながら、炭素膜の形成を行うことを特徴とするものである。
【００７７】
本実施形態では、原料の気体をイオン化する領域の背後と、イオン化した気体を加速する領域の周囲とにそれぞれマグネットを配置し、それらのマグネットを、イオン源の中心と基板の中心とを結ぶ中心軸に対して傾斜させた状態で周方向に回転させながら、炭素膜の形成を行うことによって、この励起空間に印加される磁場の分布を均一なものとし、基板Ｄの表面に形成される炭素膜の膜厚分布を安定化させることが可能である。
【００７８】
〔磁気記録媒体の製造方法〕
次に、本発明を適用した磁気記録媒体の製造方法について説明する。
本実施形態では、複数の成膜室の間で成膜対象となる基板を順次搬送させながら成膜処理を行うインライン式成膜装置を用いて、ハードディスク装置に搭載される磁気記録媒体を製造する場合を例に挙げて説明する。
【００７９】
（磁気記録媒体）
本発明を適用して製造される磁気記録媒体は、例えば図９に示すように、非磁性基板８０の両面に、軟磁性層８１、中間層８２、記録磁性層８３及び保護層８４が順次積層された構造を有し、更に最表面に潤滑膜８５が形成されてなる。また、軟磁性層８１、中間層８２及び記録磁性層８３によって磁性層８１０が構成されている。
【００８０】
そして、この磁気記録媒体では、保護層８４として、上記本発明を適用した炭素膜の形成方法を用いて、高硬度で緻密な炭素膜が均一な厚みで形成されている。この場合、磁気記録媒体では、炭素膜の膜厚を薄くすることが可能であり、具体的には炭素膜の膜厚を２ｎｍ程度以下とすることが可能である。
【００８１】
したがって、本発明では、このような磁気記録媒体と磁気ヘッドとの距離を狭く設定することが可能となり、その結果、この磁気記録媒体の記録密度を高めると共に、この磁気記録媒体の耐コロージョン性を高めることが可能である。
【００８２】
以下、上記磁気記録媒体の保護層８４以外の各層について説明する。
非磁性基板８０としては、Ａｌを主成分とした例えばＡｌ−Ｍｇ合金等のＡｌ合金基板や、通常のソーダガラス、アルミノシリケート系ガラス、結晶化ガラス類、シリコン、チタン、セラミックス、各種樹脂からなる基板など、非磁性基板であれば任意のものを用いることができる。
【００８３】
その中でも、Ａｌ合金基板や、結晶化ガラス等のガラス製基板、シリコン基板を用いることが好ましく、また、これら基板の平均表面粗さ（Ｒａ）は、１ｎｍ以下であることが好ましく、さらに好ましくは０．５ｎｍ以下であり、その中でも特に０．１ｎｍ以下であることが好ましい。
【００８４】
磁性層８１０は、面内磁気記録媒体用の面内磁性層でも、垂直磁気記録媒体用の垂直磁性層でもかまわないが、より高い記録密度を実現するためには垂直磁性層が好ましい。また、磁性層８１０は、主としてＣｏを主成分とする合金から形成するのが好ましい。例えば、垂直磁気記録媒体用の磁性層８１０としては、例えば軟磁性のＦｅＣｏ合金（ＦｅＣｏＢ、ＦｅＣｏＳｉＢ、ＦｅＣｏＺｒ、ＦｅＣｏＺｒＢ、ＦｅＣｏＺｒＢＣｕなど）、ＦｅＴａ合金（ＦｅＴａＮ、ＦｅＴａＣなど）、Ｃｏ合金（ＣｏＴａＺｒ、ＣｏＺｒＮＢ、ＣｏＢなど）等からなる軟磁性層８１と、Ｒｕ等からなる中間層８２と、６０Ｃｏ−１５Ｃｒ−１５Ｐｔ合金や７０Ｃｏ−５Ｃｒ−１５Ｐｔ−１０ＳｉＯ２合金からなる記録磁性層８３とを積層したものを利用できる。また、軟磁性層８１と中間層８２との間にＰｔ、Ｐｄ、ＮｉＣｒ、ＮｉＦｅＣｒなどからなる配向制御膜を積層してもよい。一方、面内磁気記録媒体用の磁性層８１０としては、非磁性のＣｒＭｏ下地層と強磁性のＣｏＣｒＰｔＴａ磁性層とを積層したものを利用できる。
【００８５】
磁性層８１０の全体の厚さは、３ｎｍ以上２０ｎｍ以下、好ましくは５ｎｍ以上１５ｎｍ以下とし、磁性層８１０は使用する磁性合金の種類と積層構造に合わせて、十分なヘッド出入力が得られるように形成すればよい。磁性層８１０の膜厚は、再生の際に一定以上の出力を得るにはある程度以上の磁性層の膜厚が必要であり、一方で記録再生特性を表す諸パラメーターは出力の上昇とともに劣化するのが通例であるため、最適な膜厚に設定する必要がある。
【００８６】
潤滑膜８５に用いる潤滑剤としては、パーフルオロエーテル（ＰＦＰＥ）等の弗化系液体潤滑剤、脂肪酸等の固体潤滑剤を用いることができ。通常は１〜４ｎｍの厚さで潤滑層８５を形成する。潤滑剤の塗布方法としては、ディッピング法やスピンコート法など従来公知の方法を使用すればよい。
【００８７】
また、本発明を適用して製造される他の磁気記録媒体としては、例えば図１０に示すように、上記記録磁性層８３に形成された磁気記録パターン８３ａが非磁性領域８３ｂによって分離されてなる、いわゆるディスクリート型の磁気記録媒体であってもよい。
【００８８】
また、ディスクリート型の磁気記録媒体については、磁気記録パターン８３ａが１ビットごとに一定の規則性をもって配置された、いわゆるパターンドメディアや、磁気記録パターン８３ａがトラック状に配置されたメディア、その他、磁気記録パターン８３ａがサーボ信号パターン等を含んでいてもよい。
【００８９】
このようなディスクリート型の磁気記録媒体は、記録磁性層８３の表面にマスク層を設け、このマスク層に覆われていない箇所を反応性プラズマ処理やイオン照射処理等に曝すことによって記録磁性層８３の一部を磁性体から非磁性体に改質し、非磁性領域８３ｂを形成することにより得られる。
【００９０】
（磁気記録再生装置）
また、上記磁気記録媒体を用いた磁気記録再生装置としては、例えば図１１に示すようなハードディスク装置を挙げることができる。このハードディスク装置は、上記磁気記録媒体である磁気ディスク９６と、磁気ディスク９６を回転駆動させる媒体駆動部９７と、磁気ディスク９６に情報を記録再生する磁気ヘッド９８と、ヘッド駆動部９９と、記録再生信号処理系１００とを備えている。そして、磁気再生信号処理系１００は、入力されたデータを処理して記録信号を磁気ヘッド９８に送り、磁気ヘッド９８からの再生信号を処理してデータを出力する。
【００９１】
（インライン式成膜装置）
上記磁気記録媒体を製造する際は、例えば図１２に示すような本発明を適用したインライン式成膜装置（磁気記録媒体の製造装置）を用いて、成膜対象となる非磁性基板８０の両面に、少なくとも軟磁性層８１、中間層８２及び記録磁性層８３からなる磁性層８１０と、保護層８４とを順次積層することによって、保護層８４として高硬度で緻密な炭素膜を備えた上記磁気記録媒体を安定して製造することができる。
【００９２】
具体的に、本発明を適用したインライン式成膜装置は、ロボット台１と、ロボット台１上に截置された基板カセット移載ロボット３と、ロボット台１に隣接する基板供給ロボット室２と、基板供給ロボット室２内に配置された基板供給ロボット３４と、基板供給ロボット室２に隣接する基板取り付け室５２と、キャリア２５を回転させるコーナー室４、７、１４、１７と、各コーナー室４、７、１４、１７の間に配置された処理チャンバ５、６、８〜１３、１５、１６、１８〜２０と、処理チャンバ２０に隣接して配置された基板取り外し室５４と、基板取り外し室５４に隣接して配置された基板取り外しロボット室２２と、基板取り外しロボット室２２内に設置された基板取り外しロボット４９と、これら各室の間で搬送される複数のキャリア２５とを有して概略構成されている。
【００９３】
また、各室２、５２、４〜２０、５４は、隣接する２つの壁部にそれぞれ接続されており、これら各室２、５２、４〜２０、５４の接続部には、ゲートバルブ５５〜７１が設けられ、これらゲートバルブ５５〜７２が閉状態のとき、各室内は、それぞれ独立の密閉空間となる。
【００９４】
また、各室２、５２、４〜２０、５４には、それぞれ真空ポンプ（図示せず）が接続されており、これらの真空ポンプの動作によって減圧状態となされた各室内に、搬送機構（図示せず）によりキャリア２５を順次搬送させながら、各室内において、キャリア２５に装着された非磁性基板８０の両面に、上述した軟磁性層８１、中間層８２及び記録磁性層８３、及び保護層８４を順次成膜することによって、最終的に図９に示す磁気記録媒体が得られるように構成されている。また、各コーナー室４、７、１４、１７は、キャリア２５の移動方向を変更する室であり、その内部にキャリア２５を回転させて次の成膜室に移動させる機構が設けられている。
【００９５】
基板カセット移載ロボット３は、成膜前の非磁性基板８０が収納されたカセットから、基板取り付け室２に非磁性基板８０を供給するとともに、基板取り外し室２２で取り外された成膜後の非磁性基板８０（磁気記録媒体）を取り出す。この基板取り付け・取り外し室２、２２の一側壁には、外部に開放された開口と、この開口を開閉する５１、５５が設けられている。
【００９６】
基板取り付け室５２の内部では、基板供給ロボット３４を用いて成膜前の非磁性基板８０がキャリア２５に装着される。一方、基板取り外し室５４の内部では、基板取り外しロボット４９を用いて、キャリア２５に装着された成膜後の非磁性基板８０（磁気記録媒体）が取り外される。
【００９７】
処理チャンバ５、６、８〜１３、１５、１６、１８〜２０のうち、処理チャンバ５、６、８〜１３、１５、１６によって、上記磁性層８１０を形成するための複数の成膜室が構成されている。これら成膜室は、非磁性基板８０の両面に、上述した軟磁性層８１、中間層８２及び記録磁性層８３を形成する機構を備えている。
【００９８】
一方、処理チャンバ１８〜２０によって保護層８４を形成するための成膜室が構成されている。これら成膜室は、図１に示すイオンビーム蒸着法を用いた成膜装置と同様の装置構成を備え、上記磁性層８１０が形成された非磁性基板８０の表面に、保護層８４として、上述した高硬度で緻密な炭素膜を形成する。
【００９９】
なお、処理チャンバは、図１０に示す磁気記録媒体を製造する場合は、更に、マスク層をパターニングするパターニングチャンバや、記録磁性層８３のうち、パターンニング後のマスク層によって覆われていない箇所に対し、反応性プラズマ処理又はイオン照射処理を行い、記録磁性層８３の一部を磁性体から非磁性体に改質することによって、非磁性領域８３ｂによって分離された磁気記録パターン８３ｂを形成する改質チャンバ、マスク層を除去する除去チャンバを追加した構成とすればよい。
【０１００】
また、各処理チャンバ５、６、８〜１３、１５、１６、１８〜２０には、処理用ガス供給管が設けられ、供給管には、図示しない制御機構によって開閉が制御されるバルブが設けられ、これらバルブ及びポンプ用ゲートバルブを開閉操作することにより、処理用ガス供給管からのガスの供給、チャンバ内の圧力およびガスの排出が制御される。
【０１０１】
キャリア２５は、図１３及び図１４に示すように、支持台２６と、支持台２６の上面に設けられた複数の基板装着部２７とを有している。なお、本実施形態では、基板装着部２７を２基搭載した構成のため、これら基板装着部２７に装着される２枚の非磁性基板８０を、それぞれ第１成膜用基板２３及び第２成膜用基板２４として扱うものとする。
【０１０２】
基板装着部２７は、第１及び第２成膜用基板２３，２４の厚さの１〜数倍程度の厚さを有する板体２８に、これら成膜用基板２３、２４の外周より若干大径となされた円形状の貫通穴２９が形成されて構成され、貫通穴２９の周囲には、該貫通穴２９の内側に向かって突出する複数の支持部材３０が設けられている。この基板装着部２７には、貫通穴２９の内部に第１及び第２成膜用基板２３、２４が嵌め込まれ、その縁部に支持部材３０が係合することによって、これら成膜用基板２３、２４が縦置き（基板２３，２４の主面が重力方向と平行となる状態）に保持される。すなわち、この基板装着部２７は、キャリア２５に装着された第１及び第２成膜用基板２３、２４の主面が支持台２６の上面に対して略直交し、且つ、略同一面上となるように、支持台２６の上面に並列して設けられている。
【０１０３】
また、上述した処理チャンバ５、６、８〜１３、１５、１６、１８〜２０には、キャリア２５を挟んだ両側に２つの処理装置がある。この場合、例えば、図１３中の実線で示す第１処理位置にキャリア２５が停止した状態において、このキャリア２５の左側の第１成膜用基板２３に対して成膜処理等を行い、その後、キャリア２５が図１３中の破線で示す第２処理位置に移動し、この第２処理位置にキャリア２５が停止した状態において、キャリア２５の右側の第２成膜用基板２４に対して成膜処理等を行うことができる。
【０１０４】
なお、キャリア２５を挟んだ両側に、それぞれ第１及び第２成膜用基板２３、２４に対向した４つの処理装置がある場合は、キャリア２５の移動は不要となり、キャリア２５に保持された第１及び第２成膜用基板２３、２４に対して同時に成膜処理等を行うことができる。
【０１０５】
成膜後は、第１及び第２成膜用基板２３、２４をキャリア２５から取り外す。
【実施例】
【０１０６】
以下、実施例により本発明の効果をより明らかなものとする。なお、本発明は、以下の実施例に限定されるものではなく、その要旨を変更しない範囲で適宜変更して実施することができる。
【０１０７】
（実施例１）
実施例１では、本発明の第１実施形態の炭素膜の形成装置、第１実施形態の炭素膜の形成方法、及び、本発明の磁気記録媒体の製造方法を用いて、磁気記録媒体のうち、炭素膜（保護膜）まで形成した基体を作製した。
先ず、非磁性基板としてＮｉＰめっきが施されたアルミニウム基板を用意した。次に、図１２に示すインライン式成膜装置を用いて、Ａ５０５２アルミ合金製のキャリアに装着された非磁性基板の両面に、膜厚６０ｎｍのＦｅＣｏＢからなる軟磁性層と、膜厚１０ｎｍのＲｕからなる中間層と、膜厚１５ｎｍの７０Ｃｏ−５Ｃｒ−１５Ｐｔ−１０ＳｉＯ２合金からなる記録磁性層とを順次積層することによって磁性層を形成した。次に、キャリアに装着された非磁性基板を図１に示す成膜装置と同様の装置構成を備える処理チャンバに搬送し、この磁性層が形成された非磁性基板の両面に炭素膜からなる保護層を形成した。
【０１０８】
具体的に、処理チャンバは、外径が１８０ｍｍ、長さが２５０ｍｍの円筒形状を有し、この処理チャンバを構成するチャンバ壁の材質はＳＵＳ３０４である。処理チャンバ内には、長さ約３０ｍｍのタンタルからなるコイル状のカソード電極と、カソード電極の周囲を囲む円筒状のアノード電極とが設けられている。アノード電極は、材質がＳＵＳ３０４であり、外径が１４０ｍｍ、長さが４０ｍｍである。また、カソード電極と非磁性基板との距離は１６０ｍｍとした。チャンバ外であって、タンタルからなるコイル状のカソード電極の後方４０ｍｍの位置に第１マグネットを配置した。第１マグネットは、３０ｍｍφで長さ４０ｍｍのＮｄＦｅ系の焼結棒磁石であった。ＮｄＦｅ系の焼結棒磁石には、残留磁束密度が１．３Ｔのものを用いた。第１マグネットは、その中心軸（偏心軸）がイオン源の中心と基板の中心とを結ぶ中心軸に対して５ｍｍ偏心するように設置し、そして、炭素膜の成膜中は、第１マグネットを１０００ｒｐｍで回転させた。
【０１０９】
原料ガスについては、ガス化したトルエンを用いた。そして、炭素膜の成膜条件については、ガス流量を２．９ＳＣＣＭ、反応圧力を０．２Ｐａとし、カソード電力を２２５Ｗ（ＡＣ２２．５Ｖ、１０Ａ）、カソード電極とアノード電極間の電圧を７５Ｖ、電流を１６５０ｍＡ、イオンの加速電圧を２００Ｖ、１８０ｍＡ、成膜時間を１．５秒、成膜する炭素膜の膜厚を１．９ｎｍとした。
【０１１０】
（実施例２）
実施例２では、本発明の第４実施形態の炭素膜の形成装置、第４実施形態の炭素膜の形成方法、及び、本発明の磁気記録媒体の製造方法を用いて、磁気記録媒体のうち、炭素膜（保護膜）まで形成した基体を作製した。
【０１１１】
実施例２では図６に示す炭素膜の形成装置を使用し、第１マグネットはイオン源の中心と基板の中心とを結ぶ中心軸に対して７°傾斜して設置し、その他は、実施例１と同じ条件で基体を作製した。
【０１１２】
（実施例３）
実施例３では、実施例２において、さらに第２マグネットを設けた。
第２マグネットは、内径が２００ｍｍ、長さが４０ｍｍの円筒状となるように、１０ｍｍ角で長さ４０ｍｍのＮｄＦｅ系の焼結棒磁石を等間隔で平行に２０本を配置して構成した。ＮｄＦｅ系の焼結棒磁石には、残留磁束密度が１．３Ｔのものを用いた。さらに、第２マグネットは、各焼結棒磁石のＳ極が基板側、Ｎ極がカソード電極側となるように配置すると共に、その第２マグネットの中心軸（偏心軸）がイオン源の中心と基板の中心とを結ぶ中心軸に対して１０ｍｍ偏心するようにチャンバ壁の周囲に設置した。そして、炭素膜の成膜中は、第２マグネットを１００ｒｐｍで回転させた。
【０１１３】
（比較例１）
比較例１では、実施例１で用いた第１マグネットと同じマグネットを、偏心させずに、マグネットの中心軸をイオン源の中心と基板の中心とを結ぶ中心軸と一致させた炭素膜の形成装置を用い、そのマグネットを回転させずに基体を作製した。
その他は、実施例１と同じ条件で基体を作製した。
【０１１４】
（比較例２）
比較例２では、実施例１で用いた第１マグネットに相当するマグネットを有さない炭素膜の形成装置を用いて基体を作製した。
その他は、実施例１と同じ条件で基体を作製した。
【０１１５】
（比較例３）
比較例３では、実施例１で用いた第１マグネットと同じマグネットを、偏心させずに、マグネットの中心軸をイオン源の中心と基板の中心とを結ぶ中心軸と一致させた炭素膜の形成装置を用い、そのマグネットを炭素膜の成膜中は１０００ｒｐｍで回転させて基体を作製した。
その他は、実施例１と同じ条件とした。
【０１１６】
（炭素膜の膜厚分布の評価）
図１５（ａ）に、実施例１、２及び比較例１、２の基体について、半径方向の炭素膜の膜厚分布を示すグラフである。横軸は、基体の中心から半径方向の距離（以下「半径位置」という）を示すものであり、半径位置１１ｍｍは内周、半径位置３１ｍｍは外周の位置を示す。縦軸は各半径位置における膜厚を示す。図１５（ｂ）は、膜厚について半径位置が２１ｍｍにおける膜厚で規格化したものであって、横軸は半径位置であり、縦軸は半径位置２１ｍｍにおける膜厚に対する各半径位置での膜厚の比を示す。
図１５（ａ）及び（ｂ）において、Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄはそれぞれ、実施例１、２、比較例１、２の基体のそれぞれに対応する。
【０１１７】
図１５に示すように、実施例１では、半径位置１３ｍｍ〜３１ｍｍの範囲で膜厚のばらつきが１．５Å程度しかなく、広い範囲で均一な膜厚となっていた。実施例２では、半径位置１３ｍｍ〜３１ｍｍの範囲で膜厚のばらつきが１Å程度しかなく、実施例１よりもさらに広い範囲で均一な膜厚となっていた。
一方、比較例１及び２は共に、半径位置１３ｍｍ〜３１ｍｍの範囲で膜厚のばらつきが３Å程度あり、これは実施例１の３倍、実施例２の２倍の膜厚のばらつきであった。なお、比較例１では、半径位置２７ｍｍあたりで膜厚が一旦厚くなり、半径位置１３ｍｍ〜２８ｍｍの範囲に限れば、膜厚のばらつき１．５Å程度であった。これに対して比較例２では、ほぼ単調に外周に近づくほど膜厚が薄くなり、半径位置１３ｍｍ〜２６ｍｍの範囲でも膜厚のばらつきが２．０Å程度あった。
以上の通り、外周近傍において、実施例１及び２の膜厚分布のばらつきが比較例１及び２に比べて顕著に低減していた。
【０１１８】
また、図１５によれば、低減の程度は外周近傍に比べて小さいものの、内周近傍においても、実施例１及び２の膜厚分布のばらつきが比較例１及び２に比べて低減していた。
また、実施例３においては、実施例２に比べ、半径位置１３ｍｍ〜３１ｍｍの範囲での膜厚のばらつきが更に５％低減した。
また、比較例３においては、半径位置１３ｍｍ〜３１ｍｍの範囲での膜厚のばらつきに比較例１との差異がみられなかった。
【産業上の利用可能性】
【０１１９】
本発明によれば、高硬度で緻密な炭素膜の厚みの均一性が向上された炭素膜の形成装置、炭素膜の形成方法、及び、磁気記録媒体の製造方法を提供できる。
【符号の説明】
【０１２０】
１０、２０、３０、４０、５０、６０  炭素膜の形成装置  
１０１  成膜室
１０２  ホルダ
１０３  導入管
１０４  イオン源
１０９ａ、２０９ａ  第１マグネット
１０９ｂ、２０９ｂ  第２マグネット
Ｄ  基板
【図１】
2015127450.tif 000003
【図２】
2015127450.tif 000004
【図３】
2015127450.tif 000005
【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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【図１５】
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