(57)【要約】【課題】平坦性、均質性に優れた膜が得られる成膜方法と成膜装置とを提供する。【解決手段】アーク放電により、ターゲットからターゲット材料を蒸発させ、基板上に堆積させるに際し、アーク放電中にターゲットを冷却し、ターゲットの放電部の回転速度の接線方向成分が５ｍｍ／秒以上になるようにターゲットを回転させる。【選択図】  なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
アーク放電により、ターゲットからターゲット材料を蒸発させ、基板上に堆積させる成膜方法において、アーク放電中にターゲットを回転させる成膜方法。
【請求項２】
前記ターゲット材料が炭素であり、ターゲットの放電部の回転速度の接線方向成分が５ｍｍ／秒以上である、請求項１に記載の成膜方法。
【請求項３】
前記ターゲットがアーク放電中に冷却される、請求項１または２に記載の成膜方法。
【請求項４】
前記堆積により磁気ディスク保護膜を作製する、請求項１〜３のいずれかに記載の成膜方法。
【請求項５】
アーク放電により、ターゲットからターゲット材料を蒸発させ、基板上に堆積させる成膜装置において、
当該ターゲット材料が炭素であり、
アーク放電中に、当該ターゲットを冷却し、ターゲットの放電部の回転速度の接線方向成分が５ｍｍ／秒以上になるようにターゲットを回転させる、
成膜装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、アーク放電により、ターゲットからターゲット材料を蒸発させ、基板上に堆積させる成膜方法（Ｆｉｌｔｅｒｅｄ  Ｃａｔｈｏｄｉｃ  Ａｒｃ法またはＦｉ１ｔｅｒｅｄ  Ｃａｔｈｏｄｉｃ  Ｖａｃｕｕｍ  Ａｒｃ法、以下本明細書ではＦＣＡ法と略称する場合がある）およびその装置（以下本明細書ではＦＣＡ装置と略称する場合がある）に関するものである（たとえば、非特許文献１参照。）。
【０００２】
【従来の技術】
情報記録装置であるヘッドの浮上を伴う磁気記録装置（いわゆるハードディスクドライブ）の高記録密度化への要求に応えるためには、ハードディスク等の磁気記録媒体の磁性層と磁気ヘッド記録部間の間隔であるマグネチックスペーシングを小さくしなければならない。
【０００３】
そのため、図１に示すような構成を持つディスクの保護膜には、薄膜化、高硬度化が要求されている。図１において、記録媒体は、Ａｌやガラス等の基板１上に、Ｎｉ−Ｐ層２、下地層３、磁性層４、保護膜層５、潤滑剤層６が積層された構造を有している。下地層３はたとえばＣｒ系材料、磁性層４はＣｏ系材料で構成されている場合が多い。この図から分かるように、マグネチックスペーシングを小さくするには、保護膜層５の薄膜化が有効であるが、薄くなった分、保護膜には、高い硬度が要求されることになるのである。
【０００４】
これらの保護膜には、従来、スパッタ法やＣＶＤによる、ダイヤモンドライクカーボン（以下、ＤＬＣと略称する）膜が利用されているが、今後の一層の薄膜化への要求には硬度が充分ではなく、対応できないと考えられている。
【０００５】
このようなきわめて硬度の高いＤＬＣ膜へのニーズに応える方法としてＦＣＡ法がある。この方法は、一般的には、炭素をカソードとして使用し、この炭素をターゲットとしてアーク放電により、プラズマ状粒子を発生させ、質量分析器の磁気偏向器の機能を利用し、プラスのプラズマ状カーボン粒子だけを選択して基板に照射させる方法である。
【０００６】
この方法では、放電点温度が１万℃以上にものぼ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・昇華させることができる。また、炭素のみにより成膜されるため、膜中に水素を含まず、従って硬度低下の原因であるＣ−Ｈ結合が無く、Ｃ−Ｃのｓｐ３結合に富んだ高硬度のＤＬＣ膜が得られる。
【０００７】
しかしながら、この方法を実行する装置では、粒径の大きな炭素粒子が基板上に堆積され、膜の平坦性、均質性が失われるという問題が指摘されている。
【０００８】
【非特許文献１】
「ジャーナルオブアプライドフィジックス（Ｊｏｕｒｎａｌ  ｏｆ  Ａｐｐｌｉｅｄ  Ｐｈｙｓｉｃｓ）」，２００１年，第４０巻，ｐ．７７７−７８２
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的の一つは、上記のＦＣＡ法において、膜の平坦性、均質性が失われるという問題を解決することである。本発明のさらに他の目的および利点は、以下の説明から明らかになるであろう。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明の一態様によれば、アーク放電により、ターゲットからターゲット材料を蒸発させ、基板上に堆積させる成膜方法において、アーク放電中にターゲットを回転させる成膜方法が提供される。これにより、ＦＣＡ法において、膜の平坦性、均質性が失われるという問題を解決することができる。
【００１１】
ターゲット材料が炭素であり、ターゲットの放電部の回転速度の接線方向成分が５ｍｍ／秒以上であることやターゲットが冷却されていることが好ましい。また、堆積により磁気ディスク保護膜を作製することが好ましい。ＦＣＡ法により、平坦性、均質性に優れた磁気ディスクの保護膜が得られ易くなるからである。
【００１２】
また、本発明の他の一態様によれば、アーク放電により、ターゲットからターゲット材料を蒸発させ、基板上に堆積させる成膜装置において、当該ターゲット材料が炭素であり、アーク放電中に、当該ターゲットを冷却し、ターゲットの放電部の回転速度の接線方向成分が５ｍｍ／秒以上になるようにターゲットを回転させる成膜装置が提供される。
【００１３】
なお、以下に説明する発明の実施の形態や図面の中で、本発明の更なる特徴が明らかにされる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明の実施の形態を図、実施例等を使用して説明する。なお、これらの図、実施例等および説明は本発明を例示するものであり、本発明の範囲を制限するものではない。本発明の趣旨に合致する限り他の実施の形態も本発明の範疇に属し得ることは言うまでもない。
【００１５】
図２は、従来のＦＣＡ装置の一例の断面モデル図である。図２において、成膜対象となる基材２２は真空に保たれたチャンバ２１の中に設置されている。カーボンよりなるターゲット２３は支持台２４上に設置される。ターゲット２３をカソードとし、リング状アノード２６をアノードとして、ストライカー２５の打撃によりアーク放電を開始させ、ターゲット２３とリング状アノード２６との間に持続的なアーク放電を生じさせると、ターゲット材料であるカーボンがプラスのプラズマ状カーボン粒子２８となり、フィルタフィールド（ｆｉｌｔｅｒ  ｆｉｅｌｄ、磁気偏向型フィルタ）２９の作用でチャンバ２１内に導かれ、基材２２にプラズマ状カーボン粒子２８が照射され、基材２２上にＤＬＣ膜が形成される。フィルタフィールド２９の出口にあるスキャニングマグネチックフィールド（ｓｃａｎｎｉｎｇ  ｍａｇｎｅｔｉｃ  ｆｉｅｌｄ、ＸＹ偏向電極とも言う）３０は、基材２２に形成されるプラズマ状カーボン粒子２８の膜の膜厚を均一化する機能を有する。ターゲット２３の様子はサイトグラス２７から目視できる。
【００１６】
フィルタフィールド２９はプラズマ状粒子の軌道を曲げる機能を有し、質量（Ｍ）／荷電量（ｅ）が大きい粒子は、直進性が大きいため、フィルタフィールド２９の壁面に衝突し、捕捉される。この作用により、プラズマ状カーボン粒子２８のうち、塵埃のように粒径の大きなものは、フィルタフィールド２９の壁面に衝突して壁面沈着物となるが、このフィルタフィールド２９の機能は十分とは言えず、先述したように、そのまま基材２２上に照射され、膜の平坦性、均質性が失われる原因になるものがある。
【００１７】
これに対し、本発明に係るＦＣＡ装置を図３に示す。図３において、全体の動作は図２の場合と同様であるが、ターゲット２３が、ステッピングモータ３１により回転し、冷却水系３２により冷却されている点で相違する。
【００１８】
上記した従来技術の問題点は、炭素からなるターゲットを回転させることで解決できる。この理由は、ターゲット自身を回転させることで、カソードとしてのターゲット上の放電点を強制的に移動させることが可能となり、放電点の局在化に伴うターゲットの不均一な溶解を防ぐことができるためであると考えられる。ターゲットの不均一な溶解を防止できる結果、大粒径のプラズマ状カーボン粒子の発生が抑えられ、小粒径のプラズマ状カーボン粒子だけが基材２上に到達することになり、平坦性の高い、均質な膜を得ることができる。この小粒径のプラズマ状カーボン粒子は、具体的には１個のカーボンイオンが理想的であるが、複数個が寄り集まったものの存在も考えられないわけではない。
【００１９】
このときのターゲット回転速度としては、放電点におけるターゲットの回転速度の接線方向成分が５ｍｍ／秒以上であることが望ましい。５ｍｍ／秒未満であると、大粒径のプラズマ状カーボン粒子が生じやすくなる。なお、回転の方向は時計方向、反時計方向のどちらであってもよく、首振り運動が可能であっても良い。さらに、ターゲットが上下に移動できるようになっていてもよい。上下に移動できるようになっている場合、回転運動と組み合わせれば、放電点がスパイラル状の軌跡を描くことになる。
【００２０】
なお、ターゲットの放電部の回転速度の接線方向成分とは、たとえば、図８の斜視図におけるようにｘ方向に回転しているターゲット２３上の、放電８１が生じている放電点８２について、ターゲット２３の回転速度の接線方向成分を意味する。即ち、図９のようにターゲットを上から見た図で円として描かれる軌跡８３に沿ったターゲット２３の回転速度の接線方向成分Ｙを意味する。
【００２１】
さらに、ターゲットを冷却して放電時のターゲットの温度上昇を抑えることが、放電点におけるターゲットの融解面積を減少させることができるため、平坦性の高い、均質な膜を得るために有用である。特に、上記回転と組み合わせることで、より効率的に、平坦性の高い、均質な膜を得ることができる。
【００２２】
この場合の冷却方法としては、本発明の趣旨に反しない限り、公知のどのような方法を使用することもできる。図４はその一例であり、ターゲット２３内部に内部を二つに仕切られた筒が収納されており、冷却水が導通されている様子を示している。
【００２３】
なお、図５のように、プラズマ状カーボン粒子の照射部を複数持つ装置とすることも可能である。また、上記は、ターゲット材料が炭素である場合について説明したが、本発明はこれに限定されることなく、アーク放電が可能なものならどのような物質でもよい。他の導電性物質、たとえば金属を使用する場合にも適用可能であると考えられる。例として、Ｗ，Ｔｉ等を挙げることができる。
【００２４】
本発明に係る成膜方法や成膜装置は、どのような用途について使用することも可能であるが、特に磁気ディスク保護膜を作製する場合に有用であり、薄膜化、高硬度化が要求される磁気ディスク保護膜の平坦性、均質性を向上させることができる。
【００２５】
【実施例】
次に本発明の実施例および比較例を詳述する。
【００２６】
［実施例１］
図３，４に示したＦＣＡ装置を使用して、５×１０−３Ｐａの成膜室圧力、１２０Ｖの放電電圧、６０Ａの放電電流の条件で放電させて、Ｓｉウエハ上にＤＬＣ膜を６０秒間かけて成膜した。ターゲット回転速度の接線方向成分は４ｍｍ／秒の速度で回転させ、図４の冷却水として２０℃の冷却水を使用した。
【００２７】
成膜した厚さ０．１μｍのＤＬＣ膜について、成膜後のＤＬＣ膜の膜厚、硬度をエリプソメーターで評価した。この結果、硬度は５０ＧＰａ、密度は３．１ｇ／ｃｍ３であった。
【００２８】
また、膜表面の表面欠陥の存在率を光の散乱を利用した表面欠陥評価装置を用いて評価した。図６には、表面欠陥観察装置の観察結果（写真）を示す。図６の写真中、黒く見える部分が表面欠陥である。ここでいう表面欠陥とは、大粒径のカーボン粒子等によって形成されたと思われる膜表面上の突起を意味し、塊状になっていることが多い。
【００２９】
なお、水による冷却を停止すると、表面欠陥の数が多くなることが写真観察から認められた。
【００３０】
［実施例２および比較例１］
ターゲットの回転速度の接線方向成分を種々変更した以外は実施例１と同様にした。
【００３１】
この結果、表面欠陥の面積率との関係を示す図７のとおりとなり、ターゲットの回転がない場合に比べ、本発明に従ってターゲットを回転させることにより、表面欠陥の面積率が急速に低下し、回転の接線方向成分が５ｍｍ／秒以上で表面欠陥がほぼ０となっていることがわかる。なお、表面欠陥の面積率は、たとえば図６で、「黒く見える部分の面積」の「白く見える部分の面積と黒く見える部分の面積との和」に対する百分率を意味する。
【００３２】
なお、回転の接線方向成分が５ｍｍ／秒以上で作製した膜は欠陥がなく、磁気ディスク保護膜として適していることが示された。
【００３３】
なお、上記に開示した内容から、下記の付記に示した発明が導き出せる。
【００３４】
（付記１）  アーク放電により、ターゲットからターゲット材料を蒸発させ、基板上に堆積させる成膜方法において、アーク放電中にターゲットを回転させる成膜方法。
【００３５】
（付記２）  前記ターゲット材料が導電性物質である、付記１に記載の成膜方法。
【００３６】
（付記３）  前記ターゲット材料が炭素または金属である、付記１に記載の成膜方法。
【００３７】
（付記４）  前記ターゲット材料が炭素であり、ターゲットの放電部の回転速度の接線方向成分が５ｍｍ／秒以上である、付記１に記載の成膜方法。
【００３８】
（付記５）  前記ターゲットがアーク放電中に冷却される、付記１〜４のいずれかに記載の成膜方法。
【００３９】
（付記６）  前記堆積により磁気ディスク保護膜を作製する、付記１〜５のいずれかに記載の成膜方法。
【００４０】
（付記７）  アーク放電により、ターゲットからターゲット材料を蒸発させ、基板上に堆積させる成膜装置において、アーク放電中にターゲットを回転させる成膜装置。
【００４１】
（付記８）  前記ターゲット材料が導電性物質である、付記７に記載の成膜装置。
【００４２】
（付記９）  前記ターゲット材料が炭素または金属である、付記７に記載の成膜装置。
【００４３】
（付記１０）  前記導電性物質が炭素であり、ターゲットの放電部の回転速度の接線方向成分が５ｍｍ／秒以上である、付記７に記載の成膜装置。
【００４４】
（付記１１）  前記ターゲットが冷却される、付記７〜１０のいずれかに記載の成膜装置。
【００４５】
（付記１２）  前記堆積により磁気ディスク保護膜を作製する、付記７〜１１のいずれかに記載の成膜装置。
【００４６】
（付記１３）  アーク放電により、ターゲットからターゲット材料を蒸発させ、基板上に堆積させる成膜装置において、
当該ターゲット材料が炭素であり、
アーク放電中に、当該ターゲットを冷却し、ターゲットの放電部の回転速度の接線方向成分が５ｍｍ／秒以上になるようにターゲットを回転させる、
成膜装置。
【００４７】
【発明の効果】
上記のＦＣＡ法により、平坦性、均質性に優れた膜、たとえば平坦性、均質性に優れたＤＬＣ膜を得ることができる。このＤＬＣ膜は、磁気ディスク保護膜として有用である。
【図面の簡単な説明】
【図１】磁気記録媒体の断面構造を示すモデル図である。
【図２】従来のＦＣＡ装置の一例の断面モデル図である。
【図３】本発明に係るＦＣＡ装置の一例の断面モデル図である。
【図４】ターゲット内部の冷却系の様子を示す断面モデル図である。
【図５】プラズマ状カーボン粒子の照射部を二つ持つＦＣＡ装置の一例の断面モデル図である。
【図６】表面欠陥の観察結果を示す写真である。
【図７】ターゲットの放電部の回転速度（接線方向成分）と表面欠陥の面積率との関係を示す図である。
【図８】ターゲットの放電部の回転速度の接線方向成分を説明する斜視モデル図である。
【図９】ターゲットの放電部の回転速度の接線方向成分を説明するための、ターゲットを上から見たモデル図である。
【符号の説明】
１    基板
２    Ｎｉ−Ｐめっき層
３    下地層
４    磁性層
５    保護膜層
６    潤滑剤層
２１  チャンバ
２２  基材
２３  ターゲット
２４  支持台
２５  ストライカー
２６  リング状アノード
２７  サイトグラス
２８  プラスのプラズマ状カーボン粒子
２９  フィルタフィールド
３０  スキャニングマグネチックフィールド
３１  ステッピングモータ
３２  冷却水系
８１  放電
８２  放電点
８３  放電点の軌跡
【図１】
2004162084.tif 000002
【図２】
2004162084.tif 000003
【図３】
2004162084.tif 000004
【図４】
2004162084.tif 000005
【図５】
2004162084.tif 000006
【図６】
2004162084.tif 000007
【図７】
2004162084.tif 000008
【図８】
2004162084.tif 000009
【図９】
2004162084.tif 000010