(57)【要約】【課題】プラズマビーム径以上の基板全面の領域に渡り均一に膜を形成すること。【解決手段】陰極物質のプラズマビーム７０を成膜基板３１まで導いて膜を形成する真空アーク蒸着処理において、外部の制御装置１００からの制御信号１０１に基づいて、磁場を印加してプラズマビーム７０を走査し、成膜基板３１の基板面内に描くビームの軌跡が回転対称となるようにした。【選択図】　　　　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
成膜原料を陰極としてアーク放電によって陰極物質プラズマを発生し、該陰極物質プラズマを磁気フィルターの磁場によって陰極物質プラズマビームとして誘導し、該陰極物質プラズマビームを成膜基板に照射することによって基板表面に膜を形成する真空アーク蒸着装置であって、
前記陰極物質プラズマビームの進行方向と、前記成膜基板の位置のうち、少なくともいずれかを、該基板表面の径方向に相対的に変化させる照射位置可変手段と、
前記陰極物質プラズマビームの照射位置が前記成膜基板面内で回転対称な位置となり、かつ、該陰極物質プラズマビーム径以上の基板面の領域に均一な膜が形成されるように、前記照射位置可変手段を駆動制御する制御信号を生成する駆動制御手段と
を具えたことを特徴とする真空アーク蒸着装置。
【請求項２】
前記照射位置可変手段は、前記陰極物質プラズマビームの進行方向を前記基板表面の径方向に変化させる磁場発生装置からなり、
前記駆動制御手段は、前記磁場発生装置に通電する信号の振幅、周波数、位相の少なくともいずれかを変化させる制御信号を生成することを特徴とする請求項１記載の真空アーク蒸着装置。
【請求項３】
前記磁場発生装置は、前記陰極物質プラズマビームの進行方向に対して垂直、かつ、互いに直交する２方向の磁場を発生することを特徴とする請求項２記載の真空アーク蒸着装置。
【請求項４】
前記照射位置可変手段は、前記成膜基板の位置を該基板表面の径方向に変化させる基板移動装置からなり、
前記駆動制御手段は、前記基板移動装置に印加する信号の振幅、周波数、位相の少なくともいずれかを変化させる制御信号を生成することを特徴とする請求項１記載の真空アーク蒸着装置。
【請求項５】
前記基板移動装置は、前記成膜基板の基板表面の径方向に、互いに直交する２方向の変位を発生することを特徴とする請求項４記載の真空アーク蒸着装置。
【請求項６】
前記駆動制御手段によって生成される２方向成分（ｘ，ｙ）からなる前記制御信号は、
該制御信号の振幅（Ｂｘ，Ｂｙ）、周波数（Ｃｘ，Ｃｙ），（Ｅｘ，Ｅｙ）、位相（Ｄｘ，Ｄｙ），（Ｆｘ，Ｆｙ）、定数（Ａｘ，Ａｙ），（Ｇｘ，Ｇｙ）、時間ｔとそれぞれするとき、
ｘ＝｛Ａｘ＋Ｂｘ・ｓｉｎ（２π・Ｃｘ・ｔ＋Ｄｘ）｝・ｓｉｎ（２π・Ｅｘ・ｔ＋Ｆｘ）＋Ｇｘ
ｙ＝｛Ａｙ＋Ｂｙ・ｓｉｎ（２π・Ｃｙ・ｔ＋Ｄｙ）｝・ｓｉｎ（２π・Ｅｙ・ｔ＋Ｆｙ）＋Ｇｙ
で表されることを特徴とする請求項１ないし５のいずれかに記載の真空アーク蒸着装置。
【請求項７】
前記制御信号は、
Ｅｙ／Ｅｘ＝１
（５π／１２）≦｜Ｆｙ−Ｆｘ｜≦（７π／１２）
の条件を満たすことを特徴とする請求項６記載の真空アーク蒸着装置。
【請求項８】
前記制御信号は、
Ｃｙ／Ｃｘ＝１
０≦｜Ｄｙ−Ｄｘ｜≦（π／６）
の条件を満たすことを特徴とする請求項７記載の真空アーク蒸着装置。
【請求項９】
前記制御信号は、
成膜時間をＴとしたときに、｜Ｅｘ｜・Ｔ≧１０
の条件を満たすことを特徴とする請求項７記載の真空アーク蒸着装置。
【請求項１０】
前記制御信号の前記（Ｇｘ，Ｇｙ）は、
前記陰極物質プラズマビームが前記成膜基板面内に描く回転対称な軌跡の中心を、該成膜基板の中心に一致させた値であることを特徴とする請求項６ないし９のいずれかに記載の真空アーク蒸着装置。
【請求項１１】
前記成膜原料は、炭素であることを特徴とする請求項１ないし１０のいずれかに記載の真空アーク蒸着装置。
【請求項１２】
前記成膜基板に形成された膜は、磁気記録媒体保護膜であることを特徴とする請求項１ないし１１のいずれかに記載の真空アーク蒸着装置。
【請求項１３】
成膜原料を陰極としてアーク放電によって陰極物質プラズマを発生し、該陰極物質プラズマを磁気フィルターの磁場によって陰極物質プラズマビームとして誘導し、該陰極物質プラズマビームを成膜基板に照射することによって基板表面に膜を形成する真空アーク蒸着方法であって、
前記陰極物質プラズマビームの進行方向と、前記成膜基板の位置のうち、少なくともいずれかを、該基板表面の径方向に相対的に変化させる照射位置可変工程と、
前記陰極物質プラズマビームの照射位置が前記成膜基板面内で回転対称な位置となり、かつ、該陰極物質プラズマビーム径以上の基板面の領域に均一な膜が形成されるように、前記照射位置可変工程による可変処理を駆動制御する制御信号を生成する駆動制御工程と
を具えたことを特徴とする真空アーク蒸着方法。
【請求項１４】
前記照射位置可変工程は、磁場発生装置によって前記陰極物質プラズマビームの進行方向を前記基板表面の径方向に変化させ、
前記駆動制御工程は、前記磁場発生装置に通電する信号の振幅、周波数、位相の少なくともいずれかを変化させる制御信号を生成することを特徴とする請求項１３記載の真空アーク蒸着方法。
【請求項１５】
前記磁場発生装置は、前記陰極物質プラズマビームの進行方向に対して垂直、かつ、互いに直交する２方向の磁場を発生することを特徴とする請求項１４記載の真空アーク蒸着方法。
【請求項１６】
前記照射位置可変工程は、基板移動装置によって前記成膜基板の位置を該基板表面の径方向に変化させ、
前記駆動制御工程は、前記基板移動装置に印加する信号の振幅、周波数、位相の少なくともいずれかを変化させる制御信号を生成することを特徴とする請求項１３記載の真空アーク蒸着方法。
【請求項１７】
前記基板移動装置は、前記成膜基板の基板表面の径方向に、互いに直交する２方向の変位を発生することを特徴とする請求項１６記載の真空アーク蒸着方法。
【請求項１８】
前記駆動制御手段によって生成される２方向成分（ｘ，ｙ）からなる前記制御信号は、
該制御信号の振幅（Ｂｘ，Ｂｙ）、周波数（Ｃｘ，Ｃｙ），（Ｅｘ，Ｅｙ）、位相（Ｄｘ，Ｄｙ），（Ｆｘ，Ｆｙ）、定数（Ａｘ，Ａｙ），（Ｇｘ，Ｇｙ）、時間ｔとそれぞれするとき、
ｘ＝｛Ａｘ＋Ｂｘ・ｓｉｎ（２π・Ｃｘ・ｔ＋Ｄｘ）｝・ｓｉｎ（２π・Ｅｘ・ｔ＋Ｆｘ）＋Ｇｘ
ｙ＝｛Ａｙ＋Ｂｙ・ｓｉｎ（２π・Ｃｙ・ｔ＋Ｄｙ）｝・ｓｉｎ（２π・Ｅｙ・ｔ＋Ｆｙ）＋Ｇｙ
で表されることを特徴とする請求項１３ないし１７のいずれかに記載の真空アーク蒸着方法。
【請求項１９】
前記制御信号は、
Ｅｙ／Ｅｘ＝１
（５π／１２）≦｜Ｆｙ−Ｆｘ｜≦（７π／１２）
の条件を満たすことを特徴とする請求項１８記載の真空アーク蒸着方法。
【請求項２０】
前記制御信号は、
Ｃｙ／Ｃｘ＝１
０≦｜Ｄｙ−Ｄｘ｜≦（π／６）
の条件を満たすことを特徴とする請求項１９記載の真空アーク蒸着方法。
【請求項２１】
前記制御信号は、
成膜時間をＴとしたときに、｜Ｅｘ｜・Ｔ≧１０
の条件を満たすことを特徴とする請求項１９記載の真空アーク蒸着方法。
【請求項２２】
前記制御信号の前記（Ｇｘ，Ｇｙ）は、
前記陰極物質プラズマビームが前記成膜基板面内に描く回転対称な軌跡の中心を、該成膜基板の中心に一致させた値であることを特徴とする請求項１８ないし２１のいずれかに記載の真空アーク蒸着方法。
【請求項２３】
前記成膜原料は、炭素であることを特徴とする請求項１３ないし２２のいずれかに記載の真空アーク蒸着方法。
【請求項２４】
前記成膜基板に形成された膜は、磁気記録媒体保護膜であることを特徴とする請求項１３ないし２３のいずれかに記載の真空アーク蒸着方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、耐摺動部材又は耐摩耗部材のコーティングに用いられる硬質被膜を形成する方法や、該硬質被膜および該硬質被膜を保護膜として有する磁気記録媒体を作製することが可能な、真空アーク蒸着装置、および、真空アーク蒸着方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
耐摺動部材又は耐摩耗部材のコーティングに用いられる硬質被膜のうち、カーボンを用いたものとして、ＤＬＣ（ダイヤモンド・ライク・カーボン）膜がある。ＤＬＣ膜は、表面平滑性に優れ、硬さも大きいことから、表面被膜として適しているといえる。
【０００３】
そのような硬質被膜を形成するために、スパッタリング法、プラズマＣＶＤ法、真空アーク蒸着法が用いられてきている。
【０００４】
図８は、従来の真空アーク蒸着装置の１例である、フィルタード・カソーディック・アーク（ＦＣＡ）蒸着装置の構成例を示す。なお、図番は、後述する図１の装置と同一符号を付す。
【０００５】
この蒸着装置においては、アーク源で発生させた陰極物質プラズマを、１／４円弧状に湾曲した磁気フィルターを用いて被成膜基板まで陰極物質プラズマビームとして誘導し、被成膜基板上に陰極物質イオンから膜を形成する。
【０００６】
この真空アーク蒸着装置において陰極物質として炭素（グラファイト）を用いた場合、形成される膜は水素を含まずｓｐ３結合炭素に富んだ硬さの大きいテトラヘドラル・アモルファス・カーボンになることが知られている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の蒸着方法では、膜を形成できる領域はプラズマビーム径によって制限され、プラズマビーム径以上の領域への成膜はできなかった。
【０００８】
また、基板上の成膜領域内においても、中央部と周辺部とでは、膜厚差が大きかった。
【０００９】
これらの点から、例えば形成する膜を基材の保護膜とする場合、保護できる基材の大きさが限られてしまうという問題や、膜厚の違いから場所によって耐久性・耐食性に差を生じてしまうという問題が発生していた。
【００１０】
そこで、本発明の目的は、プラズマビーム径以上の基板全面の領域に渡り均一に膜を形成することが可能な、真空アーク蒸着装置、および、真空アーク蒸着法を提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明は、成膜原料を陰極としてアーク放電によって陰極物質プラズマを発生し、該陰極物質プラズマを磁気フィルターの磁場によって陰極物質プラズマビームとして誘導し、該陰極物質プラズマビームを成膜基板に照射することによって基板表面に膜を形成する真空アーク蒸着装置であって、前記陰極物質プラズマビームの進行方向と、前記成膜基板の位置のうち、少なくともいずれかを、該基板表面の径方向に相対的に変化させる照射位置可変手段と、前記陰極物質プラズマビームの照射位置が前記成膜基板面内で回転対称な位置となり、かつ、該陰極物質プラズマビーム径以上の基板面の領域に均一な膜が形成されるように、前記照射位置可変手段を駆動制御する制御信号を生成する駆動制御手段とを具えることによって、真空アーク蒸着装置を構成する。
【００１２】
本発明は、成膜原料を陰極としてアーク放電によって陰極物質プラズマを発生し、該陰極物質プラズマを磁気フィルターの磁場によって陰極物質プラズマビームとして誘導し、該陰極物質プラズマビームを成膜基板に照射することによって基板表面に膜を形成する真空アーク蒸着方法であって、前記陰極物質プラズマビームの進行方向と、前記成膜基板の位置のうち、少なくともいずれかを、該基板表面の径方向に相対的に変化させる照射位置可変工程と、前記陰極物質プラズマビームの照射位置が前記成膜基板面内で回転対称な位置となり、かつ、該陰極物質プラズマビーム径以上の基板面の領域に均一な膜が形成されるように、前記照射位置可変工程による可変処理を駆動制御する制御信号を生成する駆動制御工程とを具えることによって、真空アーク蒸着方法を提供する。
【００１３】
ここで、前記照射位置可変工程は、磁場発生装置によって前記陰極物質プラズマビームの進行方向を前記基板表面の径方向に変化させ、前記駆動制御工程は、前記磁場発生装置に通電する信号の振幅、周波数、位相の少なくともいずれかを変化させる制御信号を生成してもよい。
【００１４】
前記磁場発生装置は、前記陰極物質プラズマビームの進行方向に対して垂直、かつ、互いに直交する２方向の磁場を発生してもよい。
【００１５】
前記照射位置可変工程は、基板移動装置によって前記成膜基板の位置を該基板表面の径方向に変化させ、前記駆動制御工程は、前記基板移動装置に印加する信号の振幅、周波数、位相の少なくともいずれかを変化させる制御信号を生成してもよい。
【００１６】
前記基板移動装置は、前記成膜基板の基板表面の径方向に、互いに直交する２方向の変位を発生してもよい。
【００１７】
前記駆動制御手段によって生成される２方向成分（ｘ，ｙ）からなる前記制御信号は、該制御信号の振幅（Ｂｘ，Ｂｙ）、周波数（Ｃｘ，Ｃｙ），（Ｅｘ，Ｅｙ）、位相（Ｄｘ，Ｄｙ），（Ｆｘ，Ｆｙ）、定数（Ａｘ，Ａｙ），（Ｇｘ，Ｇｙ）、時間ｔとそれぞれするとき、
ｘ＝｛Ａｘ＋Ｂｘ・ｓｉｎ（２π・Ｃｘ・ｔ＋Ｄｘ）｝・ｓｉｎ（２π・Ｅｘ・ｔ＋Ｆｘ）＋Ｇｘ
ｙ＝｛Ａｙ＋Ｂｙ・ｓｉｎ（２π・Ｃｙ・ｔ＋Ｄｙ）｝・ｓｉｎ（２π・Ｅｙ・ｔ＋Ｆｙ）＋Ｇｙ
で表してもよい。
【００１８】
前記制御信号は、
Ｅｙ／Ｅｘ＝１
（５π／１２）≦｜Ｆｙ−Ｆｘ｜≦（７π／１２）
の条件を満たすようにしてもよい。
【００１９】
前記制御信号は、Ｃｙ／Ｃｘ＝１、０≦｜Ｄｙ−Ｄｘ｜≦（π／６）の条件を満たすようにしてもよい。
【００２０】
前記制御信号は、成膜時間をＴとしたときに、｜Ｅｘ｜・Ｔ≧１０の条件を満たすようにしてもよい。
【００２１】
前記制御信号の前記（Ｇｘ，Ｇｙ）は、前記陰極物質プラズマビームが前記成膜基板面内に描く回転対称な軌跡の中心を、該成膜基板の中心に一致させた値としてもよい。
【００２２】
前記成膜原料は、炭素としてもよい。
【００２３】
前記成膜基板に形成された膜は、磁気記録媒体保護膜としてもよい。
【００２４】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して、本発明の実施の形態を詳細に説明する。
［第１の例］
本発明の第１の実施の形態を、図１〜図３に基づいて説明する。
＜装置構成＞
図１は、真空アーク蒸着装置の構成例を示す。
（本体部）
本装置は、本体部１と、駆動制御手段としての制御装置１００とに大別される。本体部１は、アーク源１０と、磁気フィルター２０と、成膜チャンバー３０と、照射位置可変手段としての磁場発生装置４０と、照射位置可変手段としての基板移動装置５０とからなる。
【００２５】
この場合、磁場発生装置４０は、制御装置１００から出力される制御信号１０１によって駆動制御される。同様に、基板移動装置５０も、制御装置１００によって駆動制御されるが、以下に示す本例の説明では、磁場発生装置４０の駆動制御方法について説明する。
【００２６】
なお、制御信号１０１に基づいて、磁場発生装置４０、基板移動装置５０を切替え制御することによって、これら装置４０，５０の片方、又は、両方同時に駆動制御するようにしてもよい。
【００２７】
以下、各部の構成について説明する。
【００２８】
アーク源１０は、直流アーク電源１１（Ｖｏ）に接続されている。このアーク源１０の陰極１２には、純度９９．９９９％、φ３０×３０ｔのグラファイトが用いられている。陰極１２と、陽極１３とは、アーク放電時の加熱を防ぐために、水冷式となっている。
【００２９】
また、陰極１２の表面に接触させて、アーク放電を開始させるためのストライカー１４が設置されている。
【００３０】
磁気フィルター２０は、直径７６ｍｍ、曲率半径３００ｍｍの１／４円弧状ステンレスパイプをコアとして、これに線径２ｍｍのポリエステル被覆銅線を巻いた電磁石コイル２１である。ここで、単位長さ当たりの巻き数は、１０００ターン／ｍとした。
【００３１】
成膜チャンバー３０内には、直径１００ｍｍのＳｉ基板が、成膜基板３１として設置されている。
【００３２】
成膜基板３１の前面側には、陰極物質プラズマビーム（以下、プラズマビーム７０という）の進行方向を、成膜基板３１表面の径方向（ｘ，ｙ）に変化させる磁場発生装置４０が設置されている。この磁場発生装置４０としては、プラズマビーム７０に対して垂直な方向の磁場を発生させるヘルムホルツ状のラスターコイル４１を用いることができる。
【００３３】
このラスターコイル４１は、Ｘ方向ラスターコイル４１ａと、Ｙ方向ラスターコイル４１ｂとからなる。これらラスターコイル４１のコイル形状は、直径は１３０ｍｍ、巻き数は６０ターン、コイル間隔は１４０ｍｍとした。
【００３４】
Ｙ方向ラスターコイル４１ｂは、プラズマビーム７０に対して垂直で、かつ、Ｘ方向ラスターコイル４１ａの磁場と垂直な方向の磁場を発生させる。
【００３５】
また、成膜基板３１の背面側には、成膜基板３１の位置を該基板表面の径方向（ｘ，ｙ）に変化させる基板移動装置５０が配置されている。
【００３６】
（駆動制御部）
図２は、駆動制御部２００の構成例を示す。
駆動制御部２００は、制御装置１００と、走査用電源（Ｘ）１２０，（Ｙ）１２１と、信号波形観察用のオシロスコープ１３０とによって構成される。
【００３７】
制御装置１００は、コントローラ１１１と、信号発生部１１２と、変調部１１３とを基本構成として有し、例えばシンセサイザ等によって構成される。
【００３８】
コントローラ１１１は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等からなり、駆動制御の統括的な処理を実行すると共に、本発明に係る駆動制御用のプログラムを記憶して処理する機能をもつ。
【００３９】
信号発生部１１２は、波形発生器等からなり、正弦波信号等の基本的な信号波形を発生する機能をもつ。
【００４０】
変調部１１３は、可変フィルタ、ミクサ等からなり、駆動制御用の信号成分の内容を決定する機能をもつ。具体的には、後述する（１）式、（２）式で示されるようなＸ，Ｙ成分の制御信号１０１における、振幅、周波数、位相差を適宜決定する。
【００４１】
走査用電源（Ｘ）１２０，（Ｙ）１２１は、入力された制御装置１００からの制御信号１０１を＋，−の極性も含めて可変増幅する機能を有するバイポーラ電源等からなる。そして、その制御信号１０１に基づいて処理された正弦波交流電流が、磁場発生装置４０のＸ方向ラスターコイル４１ａ，Ｙ方向ラスターコイル４１ｂへそれぞれ供給される。
【００４２】
Ｘ方向ラスターコイル４１ａ，Ｙ方向ラスターコイル４１ｂに正弦波交流電流（制御信号１０１）が供給されると、プラズマビーム７０はそれらコイルによって発生した磁場の影響を受け、成膜基板３１の基板面内での照射位置が変わる。この場合、プラズマビーム７０の照射位置は、成膜基板３１の基板面内で回転対称な位置にあり、プラズマビーム径以上の基板面の領域に均一な膜が形成される。
【００４３】
（制御信号）
ここで、制御信号１０１についてさらに説明する。
制御信号１０１は、該信号の振幅を（Ｂｘ，Ｂｙ）、周波数を（Ｃｘ，Ｃｙ），（Ｅｘ，Ｅｙ）、位相を（Ｄｘ，Ｄｙ），（Ｆｘ，Ｆｙ）、定数を（Ａｘ，Ａｙ），（Ｇｘ，Ｇｙ）、時間をｔとそれぞれおくと、
ｘ＝｛Ａｘ＋Ｂｘ・ｓｉｎ（２π・Ｃｘ・ｔ＋Ｄｘ）｝・ｓｉｎ（２π・Ｅｘ・ｔ＋Ｆｘ）＋Ｇｘ　　　　　…（１）
ｙ＝｛Ａｙ＋Ｂｙ・ｓｉｎ（２π・Ｃｙ・ｔ＋Ｄｙ）｝・ｓｉｎ（２π・Ｅｙ・ｔ＋Ｆｙ）＋Ｇｙ　　　　　…（２）
で表される２成分（ｘ，ｙ）の信号を出力する。
【００４４】
この制御信号１０１において、
Ｅｙ／Ｅｘ＝１
（５π／１２）≦｜Ｆｙ−Ｆｘ｜≦（７π／１２）
に設定したり、
Ｃｙ／Ｃｘ＝１
０≦｜Ｄｙ−Ｄｘ｜≦（π／６）
に設定して振幅変調の条件を変更してもよい。
【００４５】
また、制御信号１０１において、成膜時間をＴとしたときに、｜Ｅｘ｜・Ｔ≧１０の条件としてもよい。
【００４６】
＜装置動作＞
次に、本装置の動作について説明する。
制御装置１００から出力される制御信号１０１は、上記（１）式、（２）式の信号特性を有している。この信号特性は、振幅、周波数、位相差等の制御因子によって構成されているため、これら制御因子のいずれかを変えることによって、磁場発生装置４０を構成するＸ方向ラスターコイル４１ａ，Ｙ方向ラスターコイル４１ｂに通電される交流電流の値を変化させることができる。この電流変化により、Ｘ，Ｙ方向のコイルに発生する磁界の強さを変えることができるため、この磁界に直交するプラズマビーム７０の進行方向を変えることができる。
【００４７】
すなわち、制御信号１０１（制御因子）→交流電流→磁界の強さ→ビームの進行方向の経路に基づいてビームの基板面への照射位置を変えることができ、これにより、プラズマビーム径以上の領域に均一に膜を形成することが可能となる。
【００４８】
ただし、制御信号１０１の（Ｇｘ，Ｇｙ）は、プラズマビーム７０が成膜基板３１の基板面内に描く回転対称な軌跡の中心を、該成膜基板３１の中心に一致させた値とする。
【００４９】
以下、具体例を挙げて説明する。
（通電：有、振幅：一定、周波数：一定、位相差：一定）
本例では、制御信号１０１に電流を通電させる一方で、振幅、周波数、位相差はいずれも一定とする。
【００５０】
プラズマビーム７０は、磁気フィルター２０の磁場の方向に誘導され、成膜基板３１まで到達している。そこで、外部装置、すなわち、制御装置１００から磁場を印加制御するための制御信号１０１を出力し、ラスターコイル４１（Ｘ方向ラスターコイル４１ａ，Ｙ方向ラスターコイル４１ｂ）に流れる電流量を変えて磁界の強さを制御することによって、磁気フィルター２０の磁場の方向を変え、プラズマビーム７０の進行方向を変えることができる。
【００５１】
（実験例）
ここで、プラズマビーム７０の進行方向制御に関する実験内容について説明する。
【００５２】
これらラスターコイル４１には、共に一定振幅１２Ａ（発生磁場振幅０．００３Ｔ）、周波数Ｅｘ＝Ｅｙ＝１０Ｈｚ（Ｅｙ／Ｅｘ＝１．０）の正弦波電流を位相差Ｆｙ−Ｆｘ＝π／２として通電した。
【００５３】
ストライカー１３を陰極１２に接触させ、アーク放電を開始し、３０秒間成膜を行った。アーク放電中の陰極電圧は−３０Ｖ、放電電流は１２０Ａとした。また、磁気フィルター２０内部磁場は、成膜基板３１に向かう向きで、０．０１Ｔとした。
【００５４】
図３は、エリプソメーターにより測定した、径方向の膜厚分布の測定結果を示す。ここで、横軸は成膜基板３１の基板表面での径方向位置を示し、縦軸は膜厚を示す。膜厚は、最大の膜厚を１として規格化してある。
【００５５】
曲線Ａが、本例の試験結果である。基板表面の膜厚分布は、
膜厚分布＝｛（最大膜厚−最小膜厚）／最大膜厚×１００｝　　…（３）
の式によって算出した。
【００５６】
この測定結果により、直径６５ｍｍの磁気ディスクに相当する半径１０ｍｍから３２．５ｍｍ領域での膜厚分布の値は、１２（％）と良好であった。
【００５７】
以上により、制御装置１００からの制御信号１０１に基づいて、磁場を印加してプラズマビーム７０を走査してそのビームの進行方向を変え、成膜基板３１の基板面内に描く軌跡が回転対称となるようにすることにより、成膜基板３１として例えば磁気記録媒体上に保護膜を均一に成膜することが可能になる。
【００５８】
［第２の例］
本発明の第２の実施の形態を、図１〜図４に基づいて説明する。なお、前述した第１の例と同一部分についてはその説明を省略し、同一符号を付す。
【００５９】
本例は、制御装置１００からの制御信号１０１に基づいて、プラズマビーム７０の進行方向を制御する場合の例であり、基本的な構成は、前述した第１の例の図１および図２の構成と同様である。
（通電：有、位相差：可変）
具体的には、前述した図１の構成において、制御信号１０１としての正弦波電流の位相差をＦｙ−Ｆｘ＝５π／１２、および７π／１２として成膜を行った。その他の条件については、前述した第１の例と同様である。
【００６０】
図４は、成膜基板３１の基板表面での径方向の膜厚分布の結果を示す。周波数比率Ｅｙ／Ｅｘ＝１．０、位相差Ｆｙ−Ｆｘ＝５π／１２のときの膜厚分布は、１４（％）となる。周波数比率Ｅｙ／Ｅｘ＝１．０、位相差Ｆｙ−Ｆｘ＝７π／１２のときの膜厚分布は、１３（％）となる。
【００６１】
以上の測定により、半径１０ｍｍから３２．５ｍｍ領域での膜厚分布は、いずれも１５（％）以下となり、良好であった。
【００６２】
以下、比較例を挙げて説明する。
（比較例１／通電：無）
図１に示す構成の装置において、ラスターコイル４１（Ｘ方向ラスターコイル４１ａ，Ｙ方向ラスターコイル４１ｂ）に通電しないで成膜を行った。ラスターコイル４１に通電しない点以外については、第１の例と同様の条件である。
【００６３】
図３において、曲線Ｂは、比較例１における径方向の膜厚分布の結果を示す。この曲線Ｂから、プラズマビーム７０は、基板の中央部に集中していることがわかる。半径１０ｍｍから３２．５ｍｍ領域での膜厚分布は、８６％と非常に悪かった。
【００６４】
（比較例２／通電：有、周波数：可変、位相差：可変）
図１の構成例に示す装置において、周波数比率Ｅｙ／Ｅｘ、および位相差Ｆｙ−Ｆｘの条件を種々変えて成膜を行った。その他の条件については、第１の例と同様である。
【００６５】
図４は、成膜基板３１での径方向の膜厚分布３０１の結果を示す。
周波数比率Ｅｙ／Ｅｘ＝１．０，０．９，０．８と変えた。位相差Ｆｙ−Ｆｘ＝π／４、π／３、π／２、２π／３、３π／４と変えた。例えば、周波数比率Ｅｙ／Ｅｘ＝０．９、位相差Ｆｙ−Ｆｘ＝π／２の膜厚分布は、２２（％）となる。
【００６６】
以上の測定により、半径１０ｍｍから３２．５ｍｍ領域での膜厚分布は、それぞれ異なる値が得られたが、第１の例および上記本例の結果に比べて悪かった。
【００６７】
［第３の例］
本発明の第３の実施の形態を、図１〜図３に基づいて説明する。なお、前述した第１の例と同一部分についてはその説明を省略し、同一符号を付す。
【００６８】
本例は、制御装置１００からの制御信号１０１に基づいて、プラズマビーム７０の進行方向を制御する場合の例であり、基本的な構成は、前述した第１の例の図１および図２の構成と同様である。
【００６９】
（通電：有、振幅：可変）
具体的には、前述した図１の構成において、ラスターコイル４１に通電する制御信号１０１としての正弦波電流に振幅変調を加えた条件で成膜を行った。振幅変調を加える以外の条件については、前述した第１の例と同様である。
【００７０】
振幅変調の条件は、Ｘ方向ラスターコイル４１ａ、Ｙ方向ラスターコイル４１ｂ共に、変調振幅３Ａ（発生変調磁場振幅０．０００７５Ｔ）、変調周波数Ｃｘ＝Ｃｙ＝１００．５Ｈｚ（Ｃｙ／Ｃｘ＝１．０）、変調位相差Ｄｙ−Ｄｘ＝０の正弦波とした。
【００７１】
図３において、曲線Ｃは、本例における成膜基板３１での径方向の膜厚分布の結果を示す。
【００７２】
この測定結果により、半径１０ｍｍから３２．５ｍｍ領域における膜厚分布は、５（％）となり、非常に良好であった。
【００７３】
［第４の例］
本発明の第４の実施の形態を、図１〜図２、図５に基づいて説明する。なお、前述した第１の例と同一部分についてはその説明を省略し、同一符号を付す。
【００７４】
本例は、制御装置１００からの制御信号１０１に基づいて、プラズマビーム７０の進行方向を制御する場合の例であり、基本的な構成は、前述した第１の例の図１および図２の構成と同様である。
【００７５】
（通電：有、位相差：可変）
具体的には、前述した図１の構成において、ラスターコイル４１に通電する制御信号１０１としての正弦波電流に位相差を変えた条件で成膜を行った。
【００７６】
図１の構成例に示す装置において、振幅変調の位相差をＤｙ−Ｄｘ＝π／１２、およびπ／６として成膜を行った。その他の条件については、前述した第３の例と同様である。
【００７７】
図５は、成膜基板３１での径方向の膜厚分布３０２の結果を示す。
周波数比率Ｃｙ／Ｃｘ＝１．０、位相差Ｄｙ−Ｄｘ＝π／１２のときの膜厚分布は、７（％）となる。周波数比率Ｃｙ／Ｃｘ＝１．０、位相差Ｄｙ−Ｄｘ＝π／６のときの膜厚分布は、１２（％）となる。
【００７８】
以上の測定結果により、半径１０ｍｍから３２．５ｍｍ領域での膜厚分布は、いずれも１５（％）以下となり、良好であった。
【００７９】
（比較例３／通電：有、周波数：可変、位相差：可変）
図１の構成例に示す装置において、変調周波数比率Ｃｙ／Ｃｘ、および、変調位相差Ｄｙ−Ｄｘの条件を種々変えて成膜を行った。その他の条件については、上記第４の例と同様である。
【００８０】
図５は、成膜基板３１での径方向の膜厚分布３０２の結果を示す。
周波数比率Ｅｙ／Ｅｘ＝１．０，０．９，０．８と変えた。位相差Ｄｙ−Ｄｘ＝０、π／４、π／３と変えた。例えば、周波数比率Ｅｙ／Ｅｘ＝０．９、位相差Ｄｙ−Ｄｘ＝０の膜厚分布は、２３（％）となる。
【００８１】
以上の測定結果により、半径１０ｍｍから３２．５ｍｍ領域での膜厚分布は、それぞれ異なる値が得られたが、第３の例および第４の例の測定結果に比べて悪かった。
【００８２】
［第５の例］
本発明の第５の実施の形態を、図１〜図２、図６に基づいて説明する。なお、前述した第１の例と同一部分についてはその説明を省略し、同一符号を付す。
【００８３】
本例は、制御装置１００からの制御信号１０１に基づいて、プラズマビーム７０の進行方向を制御する場合の例であり、基本的な構成は、前述した第１の例の図１および図２の構成と同様である。
【００８４】
（通電：有、成膜時間：可変、総回転数：可変）
具体的には、前述した図１の構成において、ラスターコイル４１に通電する制御信号１０１としての正弦波電流の周波数をＥｘ＝Ｅｙ＝１Ｈｚ（Ｅｙ／Ｅｘ＝１．０）、成膜基板３１に対する成膜時間をＴ＝１０．５、２０．５、…、１００．５秒として、総回転数｜Ｅｘ｜・Ｔを変えて成膜を行った。その他の条件については、前述した第１の例と同様である。
【００８５】
図６は、周方向の膜厚分布３０３｛（最大膜厚−最小膜厚）／最大膜厚×１００、半径方向は２０ｍｍ位置｝の結果を示す。
【００８６】
この測定結果により、総回転数が１０（回）以上では、膜厚分布は１５（％）以下となり、良好であった。
【００８７】
（比較例４／通電：有、成膜時間：可変、総回転数：１０未満）
図１の構成例に示す装置において、周波数をＥｘ＝Ｅｙ＝１Ｈｚ（Ｅｙ／Ｅｘ
＝１．０）、成膜時間をＴ＝２．５、５．５秒として成膜を行った。その他の条件については、前述した第１の例と同様である。
【００８８】
図６は、周方向の膜厚分布３０３｛（最大膜厚−最小膜厚）／最大膜厚×１００、半径方向は２０ｍｍ位置｝の結果を示す。膜厚分布は、総回転数が２．５では３３（％）、総回転数が５．５では１７（％）となる。
【００８９】
この測定結果により、本条件である総回転数が１０未満では、膜厚分布は、上記第５の例に比べて悪かった。
【００９０】
［第６の例］
本発明の第６の実施の形態を、図１〜図２に基づいて説明する。なお、前述した第１の例と同一部分についてはその説明を省略し、同一符号を付す。
【００９１】
本例は、制御装置１００からの制御信号１０１に基づいて、プラズマビーム７０の進行方向を制御する場合の例であり、基本的な構成は、前述した第１の例の図１および図２の構成と同様である。
【００９２】
（通電：有、Ｘ方向へのずれ補正）
具体的には、前述した図１の構成において、プラズマビーム７０の中心が成膜基板３１の中心に対してずれてしまっている場合には、以下に述べるようにオフセット磁場を用いて成膜を行うことが可能である。
【００９３】
すなわち、プラズマビーム７０の中心が成膜基板３１の中心に対して、Ｘ方向にマイナス１０ｍｍずれている場合、前述した第１の例の条件に加えて、Ｘ方向ラスターコイル４１ａにオフセットＤＣ電流３Ａ（発生オフセット磁場０．０００７５Ｔ）を加算して成膜したところ、第１の例の測定結果と同様の膜厚分布が得られた。
【００９４】
また、Ｘ方向ラスターコイル４１ａとは別個に、オフセット磁場印加専用のコイル（図示せず）を近接配設し、所定のオフセット磁場を印加した場合においても、第１の例と同様の膜厚分布を得ることができた。
【００９５】
以上説明した第１の例〜第６の例では、制御装置１００からの制御信号１０１に基づいて磁場発生装置４０のラスターコイル４１を駆動制御することによって、プラズマビーム７０の進行方向を制御する例について説明した。以下の例では、磁場発生装置４０に代わって基板移動装置５０を、制御装置１００からの制御信号１０１に基づいて駆動制御する例について説明する。
【００９６】
［第７の例］
本発明の第７の実施の形態を、図１〜図２、図７に基づいて説明する。なお、前述した第１の例と同一部分についてはその説明を省略し、同一符号を付す。
【００９７】
本例は、制御装置１００からの制御信号１０１に基づいて、成膜基板３１をプラズマビーム７０の進行方向に対して直交する方向のＸ，Ｙ方向へ移動制御する場合の例である。装置の本体部の基本的な構成は、前述した第１の例の図１の構成と同様であり、ここでは、駆動制御部２００および基板移動装置５０の構成について説明する。
【００９８】
駆動制御部２００は、制御装置１００と、モータ駆動用の駆動電源（Ｘ）１５０，（Ｙ）１５１とから構成される。制御装置１００は、前述した第１の例の図２で説明した制御装置１００と同様な構成である。駆動電源（Ｘ）１５０，（Ｙ）１５１は、それぞれ、基板移動装置５０に接続されている。基板移動装置５０は、成膜基板３１を保持する基板ホルダ５２と、この基板ホルダ５２をＸ，Ｙ方向へ移動させるステッピングモータ等からなる駆動モータ５１とから構成される。
【００９９】
Ｘ，Ｙ方向における正又は負方向への移動は、モータ端子の極性（＋，−）を変えることによって行うことができるが、その極性の切替えの時期は、制御装置１００から出力される制御信号１０１の値が時系列的に観察して、増加傾向から減少傾向への変化か或いは減少傾向から増加傾向への変化かを判断することによって容易に実行できる。
【０１００】
以下、具体例を挙げて説明する。
【０１０１】
前述した図１の構成例に示す装置において、成膜基板３１を基板面内でＸ方向、Ｙ方向に動かすための駆動モータ（Ｘ），（Ｙ）５１を基板ホルダ５２に取り付ける。そして、駆動モータ５１には、駆動電源１５０，１５１を接続し、制御装置１００から駆動電源１５０，１５１に制御信号１０１を入力することにより、基板中心を基板面内の任意の位置（Ｘ，Ｙ）に移動できるようにした。
【０１０２】
基板中心位置（Ｘ，Ｙ）を、
Ｘ＝｛Ａｘ＋Ｂｘ・ｓｉｎ（２π・Ｃｘ・ｔ＋Ｄｘ）｝・ｓｉｎ（２π・Ｅｘ・ｔ＋Ｆｘ）＋Ｇｘ　　　…（４）
Ｙ＝｛Ａｙ＋Ｂｙ・ｓｉｎ（２π・Ｃｙ・ｔ＋Ｄｙ）｝・ｓｉｎ（２π・Ｅｙ・ｔ＋Ｆｙ）＋Ｇｙ　　　…（５）
で表される式において、共に一定振幅Ａｘ＝Ａｙ＝２０ｍｍ、周波数Ｅｘ＝Ｅｙ＝１０Ｈｚ（Ｅｙ／Ｅｘ＝１．０）、位相差Ｆｙ−Ｆｘ＝π／２で駆動させた。その他の条件については、第１の例と同様である。
【０１０３】
以上の測定結果により、半径１０ｍｍから３２．５ｍｍ領域での膜厚分布は、１２（％）と良好であった。
【０１０４】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、陰極物質プラズマビームを成膜基板まで導いて膜を形成する真空アーク蒸着処理において、外部の制御装置からの制御信号に基づいて、磁場を印加してプラズマビームを走査し、成膜基板面内に描くビームの軌跡が回転対称となるようにしたので、プラズマビーム径以上の基板全面の領域に渡って均一に膜を形成することでき、これにより、磁気記録媒体上に保護膜を均一に成膜することができる。
【０１０５】
また、本発明によれば、陰極物質プラズマビームを成膜基板まで導いて膜を形成する真空アーク蒸着処理において、外部の制御装置からの制御信号に基づいて、成膜基板を移動してプラズマビームを走査し、該基板面内に描くビームの軌跡が回転対称となるようにしたので、プラズマビーム径以上の基板全面の領域に渡って均一に膜を形成することでき、これにより、磁気記録媒体上に保護膜を均一に成膜することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１ないし第７の実施の形態である、真空アーク蒸着装置の基本構成を示す構成図である。
【図２】真空アーク蒸着装置における磁場発生用の駆動制御部の構成を示すブロック図である。
【図３】成膜基板の径方向の膜厚分布を示す説明図である。
【図４】周波数比率と位相差を変化させた場合の径方向の膜厚分布を示す説明図である。
【図５】変調周波数比率と変調位相差を変化させた場合の径方向の膜厚分布を示す説明図である。
【図６】総回転数を変化させた場合の周方向の膜厚分布を示す説明図である。
【図７】真空アーク蒸着装置における基板位置移動用の駆動制御部の構成を示すブロック図である。
【図８】従来の真空アーク蒸着装置を示す構成図である。
【符号の説明】
１　本体部
１０　アーク源
１１　直流アーク電源
１２　陰極
１３　陽極
２０　磁気フィルター
２１　電磁石コイル
３０　成膜チャンバー
３１　成膜基板
４０　磁場発生装置
４１　ラスターコイル
４１ａ　Ｘ方向ラスターコイル
４１ｂ　Ｙ方向ラスターコイル
５０　基板移動装置
５１　駆動モータ
５２　基板ホルダ
１００　制御装置
１０１　制御信号
１１１　コントローラ
１１２　信号発生部
１１３　変調部
１２０，１２１　走査用電源
１５０，１５１　駆動電源
【図１】
2004060019.tif 000003
【図２】
2004060019.tif 000004
【図３】
2004060019.tif 000005
【図４】
2004060019.tif 000006
【図５】
2004060019.tif 000007
【図６】
2004060019.tif 000008
【図７】
2004060019.tif 000009
【図８】
2004060019.tif 000010