(57)【要約】【課題】良好なＤＬＣ膜を形成することができる成膜装置及び成膜方法を提供する。【解決手段】プラズマ発生部において発生したマクロパーティクルには、ドロップレットとよばれる液状の飛沫の他に固体状のものも含まれている。固体状のマクロパーティクルは湾曲部の内面に衝突しても、そこに付着しにくく、反射されて基板１１に向かってくる。ところが、湾曲部とチャンバ６との間に、表面に多孔質膜が設けられたフィルタ板５が設置されているので、基板１１に向かってきた固体状のマクロパーティクルは、多孔質膜の空隙に入り込み、その内部で衝突を繰り返す。この結果、固体状のマクロパーティクルの多くは運動エネルギを消失し、多孔質膜に捕獲され、基板１１まで到達することができない。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
成膜対象物が載置されるチャンバと、
プラズマ発生手段と、
前記プラズマ発生手段により発生させられたプラズマを前記チャンバまで輸送するプラズマ輸送手段と、
前記プラズマ輸送手段内に設けられ、前記プラズマ中に混入しているマクロパーティクルを除去するフィルタ部材と、
を有し、
前記フィルタ部材の表面の少なくとも一部に多孔質材が設けられていることを特徴とする成膜装置。
【請求項２】
前記プラズマ発生手段は、グラファイトカーボンをターゲットとしてアーク放電により前記プラズマを発生させ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】
前記フィルタ部材の形状は、表面から裏面まで貫く孔が設けられた板状であることを特徴とする請求項１又は２に記載の成膜装置。
【請求項４】
前記フィルタ部材の形状は、円錐台の側面に倣った形状であることを特徴とする請求項１又は２に記載の成膜装置。
【請求項５】
プラズマを発生させる工程と、
前記プラズマを成膜対象物が載置されたチャンバまで輸送する工程と、
を有し、
前記プラズマを輸送する工程は、
表面の少なくとも一部に多孔質材が設けられたフィルタ部材を用いて、前記プラズマ中に混入しているマクロパーティクルを除去する工程を有することを特徴とする成膜方法。
【請求項６】
前記プラズマを発生させる工程において、グラファイトカーボンをターゲットとしてアーク放電により前記プラズマを発生させることを特徴とする請求項５に記載の成膜方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、磁気記録媒体の保護層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】
ハードディスクドライブ（ＨＤＤ）に用いられている磁気記録媒体の表面には、主にＤＬＣ（ダイヤモンド・ライク・カーボン）からなる保護層が形成されている。この保護層は、磁気記録層の物理的及び化学的な保護のために設けられている。そして、ＤＬＣ膜は主にＣＶＤ法により形成されている。この方法では、十分な被覆率及び硬度を得るためには、少なくとも４ｎｍ以上の膜を形成する必要があると考えられている。
【０００３】
その一方で、ＨＤＤの基本性能である記録密度を向上させるためには、磁気記録媒体の磁気記録層と磁気ヘッドとの距離（磁気スペーシング）を縮めることが重要である。従って、保護層には薄膜化が要求されている。
【０００４】
そこで、近年、薄いＤＬＣ膜を形成するために、アークをプラズマ源とした成膜方法であるＦＣＡ（フィルタード・カソーディック・アーク）法が注目されてきている。ＦＣＡ法により形成されたＤＬＣ膜では、ｓｐ２成分に対するｓｐ３成分の比率が高くなる。このため、硬くて丈夫なＤＬＣ膜が得られると共に、被覆率も向上する。従って、ＤＬＣ膜の厚さが３．５ｎｍ以下であっても、十分な硬度及び被覆率を得ることができる。
【０００５】
しかしながら、ＦＣＡ法には、マクロパーティクルが多いという欠点がある。これは、ＦＣＡ法ではアークをプラズマ源としており、マクロパーティクルの発生を抑えることが困難だからである。マクロパーティクルが表面に付着した磁気記録媒体が組み込まれたＨＤＤでは、ヘッドのクラッシュが生じやすい。また、付着したマクロパーティクルを研磨等で取り除くことも考えられるが、この場合には、その部分が欠陥となり、腐食及び磨耗から磁気記録層を保護することが困難になる。
【０００６】
このため、ＦＣＡ法の実用化のために、マクロパーティクルを除去する技術について検討されている。例えば、プラズマ流の経路を電磁的に曲げることにより、電気的に中性なマクロパーティクルを幾何的にフィルタリングする技術が挙げられる。また、特許文献１には、プラズマ流の経路にバッフル構造のリブが設けられた装置が開示されている。しかし、これらの技術によっても、基板へのマクロパーティクルの付着を十分に抑制することはできない。
【０００７】
【特許文献１】特開２００４−２４４６６７号公報
【特許文献２】特開２００５−５４２３０号公報
【特許文献３】特開２００２−２５７９４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明の目的は、良好なＤＬＣ膜を形成することができる成膜装置及び成膜方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本願発明者は、上記課題を解決すべく、鋭意検討を重ねた結果、以下に示す発明の諸態様に想到した。
【００１０】
本発明に係る成膜装置には、成膜対象物が載置されるチャンバと、プラズマ発生手段と、前記プラズマ発生手段により発生させられたプラズマを前記チャンバまで輸送するプラズマ輸送手段と、前記プラズマ輸送手段内に設けられ、前記プラズマ中に混入しているマクロパーティクルを除去するフィルタ部材と、が設けられている。そして、前記フィルタ部材の表面の少なくとも一部に多孔質材が設けられている。
【００１１】
本発明に係る成膜方法では、プラズマを発生させ、その後、前記プラズマを成膜対象物が載置されたチャンバまで輸送する。そして、前記プラズマを輸送する際に、表面の少なくとも一部に多孔質材が設けられたフィルタ部材を用いて、前記プラズマ中に混入しているマクロパーティクルを除去する。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、ＦＣＡ法を採用してもマクロパーティクルの成膜対象物までの到達を著しく抑制することができる。従って、ＤＬＣ膜を磁気記録媒体の形成する場合には、硬度及び被覆率が高く、薄い膜を得ることができ、記録密度を向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、本発明の実施形態について、添付の図面を参照して具体的に説明する。図１は、本発明の実施形態に係るＦＣＡ成膜装置の構造を示す断面図である。
【００１４】
本実施形態には、アークを発生源としてプラズマ２を発生するプラズマ発生部１が設けられている。プラズマ発生部１に内径が３００ｍｍ程度のプラズマ輸送管３が繋げられている。プラズマ輸送管３には、プラズマ発生部１側の弓状に約９０°湾曲した湾曲部と、他端側の直線部とが設けられている。プラズマ輸送管３の湾曲部の周囲にコイル４が巻き付けられている。また、プラズマ輸送管３の直線部の内部には、複数の円環状のフィルタ板５が設けられている。そして、プラズマ輸送管３の他端（直線部側の端部）に、磁気記録層等が形成された基板１１が成膜対象物として設置されるチャンバ６が繋がれている。
【００１５】
次に、フィルタ板５について説明する。図２Ａは、フィルタ板５を示す平面図であり、図２Ｂは、フィルタ板５を示す断面図である。なお、図２Ｂは、図２Ａ中のＩ−Ｉ線に沿った断面図である。フィルタ板５には、ステンレス板５ｂが設けられており、その両面にステンレス製の多孔質膜５ａが固定されている。ステンレス板５ｂの厚さは、例えば３ｍｍ程度であり、多孔質膜５ａの厚さは、例えば１ｍｍ程度である。また、例えば、フィルタ板５の外径は３００ｍｍ程度であり、内径は１００ｍｍ程度である。更に、例えば、多孔質膜５ａのメッシュは１００μｍ程度であり、空隙率は９９％程度である。図３に、多孔質膜５ａの顕微鏡写真を示す。
【００１６】
このように構成された成膜装置では、基板１１に所定の電圧を印加し、プラズマ発生部１においてプラズマ２を発生させ、コイル４に所定の電流を流すと、図１及び図４に示すように、プラズマ２がプラズマ輸送管３内を流れ、フィルタ板５の開口部を通過して基板１１に到達する。このとき、プラズマ発生部１においてグラファイトターゲットを原料として使用していれば、基板１１にＤＬＣ膜が形成される。図４は、第１の実施形態におけるフィルタ板５とプラズマの流れとの関係を示す図である。
【００１７】
プラズマ発生部１において発生したマクロパーティクルには、ドロップレットとよばれる液状の飛沫が含まれているが、これはプラズマ輸送管３の湾曲部の内面に付着し、直線部まで到達することができない。また、マクロパーティクルにはドロップレットの他に固体状のものも含まれている。固体状のマクロパーティクルは湾曲部の内面に衝突しても、そこに付着しにくく、反射されて基板１１に向かってくる。ところが、本実施形態では、湾曲部とチャンバ６との間に、表面に多孔質膜５ａが設けられたフィルタ板５が設置されているので、基板１１に向かってきた固体状のマクロパーティクルは、図５に示すように、多孔質膜５ａの空隙に入り込み、その内部で衝突を繰り返す。この結果、固体状のマクロパーティクルの多くは運動エネルギを消失し、多孔質膜５ａに捕獲され、基板１１まで到達することができない。
【００１８】
このように、本実施形態によれば、ＦＣＡ法により、硬度及び被覆率が高いＤＬＣ膜を、マクロパーティクルの混入を抑制しながら形成することができる。図６に示すように、従来のフィルタ板１０５は主にステンレス板のみから構成されているため、マクロパーティクルがその表面で反射されても、そこでの運動エネルギの消失は僅かであるため、多くのマクロパーティクルが基板１１まで到達している。これに対し、本実施形態では、上述のように、多孔質膜５ａの空隙内でマクロパーティクルの運動エネルギが消失するため、多くのマクロパーティクルは基板１１まで到達することができない。
【００１９】
次に、上述のＦＣＡ成膜装置を用いて磁気記録媒体を製造する方法について説明する。図７は、磁気記録媒体を製造する方法を示す断面図である。
【００２０】
先ず、図７に示すように、基板５１上に下地層５２を形成する。基板５１としては、例えば強化ガラスからなるものを用いる。また、下地層５２としては、例えばＮｉＣｒ層をめっき法により形成する。次に、下地層５２上に、軟磁性裏打ち層５３、中間層５４及び磁気記録層５５を、例えばスパッタリング法により順次形成する。軟磁性裏打ち層５３としては、例えば、ＦｅＣｏＣｒＢ層、Ｒｕ層及びＦｅＣｏＣｒＢ層からなる、所謂ＡＰＳ−ＳＵＬ構造の積層体を形成する。中間層５４としては、例えば、Ｔａ層及びＲｕ層からなる積層体を形成する。磁気記録層５５としては、例えば、ＣｏＣｒＰｔ層の結晶粒がＴｉＯ2膜により分離されたグラニュラ層及びＣｏＣｒＰｔＢ層からなる積層体を形成する。
【００２１】
次いで、同じく図７に示すように、磁気記録層５５上に保護層５６を形成する。保護層５６としては、上述のＦＣＡ成膜装置を使用してＤＬＣ膜を形成する。従って、マクロパーティクルの量が極めて少なく、硬度及び被覆率が高い保護層５６が得られる。保護層５６の厚さは、例えば４ｎｍ未満、好ましくは３．５ｎｍ以下とする。
【００２２】
その後、同じく図７に示すように、保護層５６上に潤滑層５７を形成する。潤滑層５７としては、例えば引き上げ法により潤滑材であるフォンブリン（フッ素樹脂）の層を形成する。
【００２３】
このようにして、磁気記録媒体を形成することができる。
【００２４】
次に、磁気記録媒体を備えた磁気記録装置の一例であるハードディスクドライブについて説明する。図８は、ハードディスクドライブ（ＨＤＤ）の内部の構成を示す図である。
【００２５】
このハードディスクドライブ１００のハウジング１０１には、回転軸１０２に装着されて回転する磁気ディスク１０３と、磁気ディスク１０３に対して情報記録及び情報再生を行う磁気ヘッドが搭載されたスライダ１０４と、スライダ１０４を保持するサスペンション１０８と、サスペンション１０８が固着されてアーム軸１０５を中心に磁気ディスク１０３表面に沿って移動するキャリッジアーム１０６と、キャリッジアーム１０６を駆動するアームアクチュエータ１０７とが収容されている。磁気ディスク１０３として、上述の磁気記録媒体が用いられている。
【００２６】
（第２の実施形態）
次に、本発明の第２の実施形態について説明する。図９は、本発明の第２の実施形態におけるフィルタ板１５とプラズマの流れとの関係を示す図である。第２の実施形態では、プラズマ輸送管３の直線部の内部に、フィルタ板５とは形状が異なるフィルタ板１５が設けられている。即ち、第２の実施形態には、円錐台の側面に倣った形状のフィルタ板１５が設けられている。フィルタ板１５の積層構造はフィルタ板５と同様であり、ステンレス板の両面にステンレス製の多孔質膜が固定されている。また、フィルタ板１５の下底円を基準とした板面の傾斜角度αは、例えば３０°である。そして、下底円を基板１１側、上底円側をプラズマ発生部１側に向けてフィルタ板１５が配置されている。他の構成は第１の実施形態と同様である。
【００２７】
このような第２の実施形態によれば、第１の実施形態と同様と、マクロパーティクルが多孔質膜の空隙に捕獲されるだけでなく、フィルタ板１５とプラズマ輸送管３との接触部にも捕獲されやすくなる。このため、基板１１へのマクロパーティクルの到達をより一層抑制することが可能となる。
【００２８】
なお、傾斜角度αが４５°を超えると、マクロパーティクルがフィルタ板１５のプラズマ発生部１側の面に衝突し難くなる。このため、傾斜角度αは４５°以下であることが好ましい。
【００２９】
また、フィルタ部材の形状は板状である必要はなく、他の形状を採用してもよい。また、表面の全体に多孔質材が設けられている必要はなく、一部のみに多孔質材が設けられていてもよい。なお、多孔質材は、少なくともプラズマ流の上流側に位置していることが好ましい。また、フィルタ部材の材料はステンレスに限定されることはなく、Ｃｕ又はＦｅ等が用いられてもよい。
【００３０】
更に、本発明により形成されるＤＬＣ膜は、磁気記録媒体の保護層に限定されない。例えば、磁気ヘッドの保護層としてＤＬＣ膜を形成する際に本発明を用いてもよい。また、半導体装置等の一部にＤＬＣ膜を形成する際に本発明を用いてもよい。
【００３１】
次に、本願発明者等が実際に行った実験の結果について説明する。この実験では、第１の実施形態及び第２の実施形態の各実施形態に倣ったＦＣＡ成膜装置を製造した。フィルタ板５及び１５の間隔はいずれも５０ｍｍとし、これらの数はいずれも８枚とした。また、比較例として、フィルタ板５のステンレス板５ｂのみがフィルタ５の代わりに配置されたＦＣＡ成膜装置も製造した。そして、これらのＦＣＡ成膜装置を用いて、厚さが３．５ｎｍのＤＬＣ膜を形成し、ＤＬＣ膜に含まれているマクロパーティクルの数を、ＯＳＡ（光学表面分析装置）を用いて測定した。なお、ＤＬＣ膜の形成前に、アルミニウム合金基板上に下地層及びＣｏ金属層をスパッタリング法により形成しておいた。また、ＤＬＣ膜の形成に際しては、グラファイトターゲットを原料として用い、アーク電流を６０Ａ、アーク電圧を３０Ｖ、カソードコイル電流を１０Ａとした。また、ＤＬＣ膜の厚さの測定は、ＴＥＭを用いた断面観察により行った。
【００３２】
上述の実験の結果、第１の実施形態に倣ったＦＣＡ成膜装置を使用した場合のマクロパーティクルの数は１８４個であった。また、第２の実施形態に倣ったＦＣＡ成膜装置を使用した場合のマクロパーティクルの数は１２７個であった。一方、比較例のＦＣＡ成膜装置を使用した場合のマクロパーティクルの数は約３３００個であった。つまり、第１の実施形態に倣ったＦＣＡ成膜装置によれば、マクロパーティクルの数を従来の５．６％程度まで減少させることができた。更に、第２の実施形態に倣ったＦＣＡ成膜装置よれば、マクロパーティクルの数を３．８％程度まで減少させることができた。
【００３３】
以下、本発明の諸態様を付記としてまとめて記載する。
【００３４】
（付記１）
成膜対象物が載置されるチャンバと、
プラズマ発生手段と、
前記プラズマ発生手段により発生させられたプラズマを前記チャンバまで輸送するプラズマ輸送手段と、
前記プラズマ輸送手段内に設けられ、前記プラズマ中に混入しているマクロパーティクルを除去するフィルタ部材と、
を有し、
前記フィルタ部材の表面の少なくとも一部に多孔質材が設けられていることを特徴とする成膜装置。
【００３５】
（付記２）
前記プラズマ発生手段は、グラファイトカーボンをターゲットとしてアーク放電により前記プラズマを発生させることを特徴とする付記１に記載の成膜装置。
【００３６】
（付記３）
前記フィルタ部材の形状は、表面から裏面まで貫く孔が設けられた板状であることを特徴とする付記１又は２に記載の成膜装置。
【００３７】
（付記４）
前記フィルタ部材の形状は、円錐台の側面に倣った形状であることを特徴とする付記１又は２に記載の成膜装置。
【００３８】
（付記５）
前記フィルタ部材は、前記円錐台の下底を前記プラズマの流れの下流側、上底を前記プラズマの流れの上流側に向けて配置されていることを特徴とする付記４に記載の成膜装置。
【００３９】
（付記６）
前記円錐台の下底と側面とがなす角度は４５°以下であることを特徴とする付記４又は５に記載の成膜装置。
【００４０】
（付記７）
前記フィルタ部材は、基材を有し、
前記多孔質材は、前記基材の前記プラズマの流れの上流側に固定されていることを特徴とする付記１乃至６のいずれか１項に記載の成膜装置。
【００４１】
（付記８）
プラズマを発生させる工程と、
前記プラズマを成膜対象物が載置されたチャンバまで輸送する工程と、
を有し、
前記プラズマを輸送する工程は、
表面の少なくとも一部に多孔質材が設けられたフィルタ部材を用いて、前記プラズマ中に混入しているマクロパーティクルを除去する工程を有することを特徴とする成膜方法。
【００４２】
（付記９）
前記プラズマを発生させる工程において、グラファイトカーボンをターゲットとしてアーク放電により前記プラズマを発生させることを特徴とする付記８に記載の成膜方法。
【００４３】
（付記１０）
基板上に磁気記録層を形成する工程と、
前記磁気記録層が形成された基板を前記対象物とし、前記磁気記録層上に、付記８又は９に記載の方法により保護層を形成する工程と、
を有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】
【００４４】
【図１】本発明の実施形態に係るＦＣＡ成膜装置の構造を示す断面図である。
【図２Ａ】フィルタ板５を示す平面図である。
【図２Ｂ】フィルタ板５を示す断面図である。
【図３】多孔質膜５ａを示す顕微鏡写真である。
【図４】第１の実施形態におけるフィルタ板５とプラズマの流れとの関係を示す図である。
【図５】第１の実施形態におけるマクロパーティクルの運動を示す図である。
【図６】従来技術におけるマクロパーティクルの運動を示す図である。
【図７】磁気記録媒体を製造する方法を示す断面図である。
【図８】ハードディスクドライブ（ＨＤＤ）の内部の構成を示す図である。
【図９】本発明の第２の実施形態におけるフィルタ板１５とプラズマの流れとの関係を示す図である。
【符号の説明】
【００４５】
１：プラズマ発生部
２：プラズマ
３：プラズマ輸送管
４：コイル
５、１５：フィルタ板
６：チャンバ
１１：基板
【図１】
2008291326.tif 000003
【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
2008291326.tif 000009
【図７】
2008291326.tif 000010
【図８】
2008291326.tif 000011
【図９】
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