(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
被処理基板の両面にＤＬＣ膜を成膜するプラズマＣＶＤ装置であって、
被処理基板に成膜処理を施すためのチャンバーと、
このチャンバー内に原料ガスを導入するガス導入部と、
チャンバー内に配置され、被処理基板の一方の主面に対向する位置に形成された第１のアノードと、
第１のアノードに接続された第１の直流電源と、
第１のアノードの近傍に配置された第１のフィラメントと、
第１のフィラメントに接続された第１の交流電源と、
第１の直流電源と第１の交流電源に対して共通に接続された第１のダイオードと、
第１のダイオードに接続された接地電位と、
チャンバー内に配置され、被処理基板の他方の主面に対向する位置に形成された第２のアノードと、
第２のアノードに接続された第２の直流電源と、
第２のアノードの近傍に配置された第２のフィラメントと、
第２のフィラメントに接続された第２の交流電源と、
第２の直流電源と第２の交流電源に対して共通に接続された第２のダイオードと、
第２のダイオードに接続された接地電位と、
被処理基板に接続された第３の直流電源と、
を具備し、
第１のダイオードは、接地電位から第１の直流電源及び第１の交流電源の側に向けて順方向となるように接続されており、
第２のダイオードは、接地電位から第２の直流電源及び第２の交流電源の側に向けて順方向となるように接続されていることを特徴とするプラズマＣＶＤ装置。
【請求項２】
被処理基板の両面にＤＬＣ膜を成膜するプラズマＣＶＤ装置であって、
被処理基板に成膜処理を施すためのチャンバーと、
このチャンバー内に配置され、被処理基板の一方の主面に対向する位置に形成された第１の熱電子発生部と、
第１の熱電子発生部に接続された第１のダイオードと、
チャンバー内に配置され、被処理基板の他方の主面に対向する位置に形成された第２の熱電子発生部と、
第２の熱電子発生部に接続された第２のダイオードと、
チャンバー内に原料ガスを導入するガス導入部と、
を具備し、
第１のダイオードは、上記原料ガスと第２の熱電子発生部で発生した熱電子が衝突して発生するプラズマ中の第２の荷電粒子が第１の熱電子発生部に流入するのを抑制するものであり、
第２のダイオードは、上記原料ガスと第１の熱電子発生部で発生した熱電子が衝突して発生するプラズマ中の第１の荷電粒子が第２の熱電子発生部に流入するのを抑制するものであることを特徴とするプラズマＣＶＤ装置。
【請求項３】
上記第１の熱電子発生部は、熱電子を発生させる第１のフィラメントと、熱電子を引き付ける第１のアノードと、からなり、第１のフィラメントは第１の交流電源に接続され、第１のアノードは第１の直流電源に接続されており、
上記第２の熱電子発生部は、熱電子を発生させる第２のフィラメントと、熱電子を引き付ける第２のアノードと、からなり、第２のフィラメントは第２の交流電源に接続され、第２のアノードは第２の直流電源に接続されており、
第１の荷電粒子を被処理基板の一方の主面に引き付けると共に第２の荷電粒子を被処理基板の他方の主面に引き付けることにより、被処理基板の両面にＤＬＣ膜を成膜することを特徴とする請求項２記載のプラズマＣＶＤ装置。
【請求項４】
上記第１のダイオードは、第１のフィラメントと第１のアノードに対して共通に接続されており、上記第２のダイオードは、第２のフィラメントと第２のアノードに対して共通に接続されていることを特徴とする請求項３記載のプラズマＣＶＤ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、被処理基板の両面にＤＬＣ膜を成膜するプラズマＣＶＤ装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
プラズマＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）装置は、熱フィラメントによる直流放電を用いて、ハードディスクなどの被処理基板に保護膜としてのＤＬＣ（Diamond Like Carbon）膜を成膜する装置である。プラズマＣＶＤは、真空中での放電により成膜原料ガスをプラズマ状態とし、イオン化物質の分子をマイナス電位により加速し、加工対象の被処理基板の表面に付着させて薄膜を形成する技術である。
【０００３】
プラズマＣＶＤ装置において、フィラメントに２０〜３０Ａ程度の電流を流してフィラメントを赤熱させ、そのフィラメントの近傍に設置したアノードに１０〜２００Ｖ程度のプラスの電圧を印加することにより、フィラメントから発生した熱電子がアノードに流れる。その際、その熱電子と炭化水素系ガスが衝突して発生するプラズマ中の陽イオンの粒子が被処理基板のバイアスによって引き付けられ、被処理基板にＤＬＣ膜が成膜される。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、ハードディスクには両面にＤＬＣ膜を成膜する必要がある。このため、プラズマＣＶＤ装置としてはハードディスクの両面にＤＬＣ膜を同時に成膜できるようなものが望ましい。
【０００５】
そこで、フィラメントによる直流放電を用いて陽イオンの粒子を発生させる手段をチャンバー内の両側に備え、チャンバーの中央にハードディスク（被処理基板）を配置することにより、ハードディスクの両面にＤＬＣ膜を同時に成膜できるようなプラズマＣＶＤ装置が本発明者によって提案されている。このプラズマＣＶＤ装置は、本来、次のように動作させることを考えていた。つまり、ハードディスクの各面のチャンバー内で生成した陽イオンを、被処理基板のバイアスによって引き付け、基板表面に到達して基板電流となる。そして、基板内に流入した陽イオンと同量の電子がフィラメントとアノードに吸収され、安定した放電が持続される。
【０００６】
しかしながら、上述したプラズマＣＶＤ装置のチャンバー構造では、被処理基板の両面を電気的に完全に絶縁又はシールドすることは困難であるので、被処理基板の両面は絶縁又はシールドしていない。このため、被処理基板の両面のチャンバーで生成された荷電粒子の一部が被処理基板の脇を通りぬけて向かい側のフィラメント又はアノードに流入する現象が起こり、系の不安定さを増大させることになる。つまり、被処理基板の両面のプラズマが干渉してしまい、安定したアノード電流、基板電流が得られないので、安定した放電を得ることができない。その結果、成膜速度や膜質にばらつきが生じたり、被処理基板の両面に成膜されたＤＬＣ膜に膜厚差が生じてしまう。
【０００７】
本発明は上記のような事情を考慮してなされたものであり、その目的は、被処理基板の両面を絶縁又はシールドしなくても安定した放電を得ることができるプラズマＣＶＤ装置を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、本発明に係るプラズマＣＶＤ装置は、被処理基板の両面にＤＬＣ膜を成膜するプラズマＣＶＤ装置であって、
被処理基板に成膜処理を施すためのチャンバーと、
このチャンバー内に原料ガスを導入するガス導入部と、
チャンバー内に配置され、被処理基板の一方の主面に対向する位置に形成された第１のアノードと、
第１のアノードに接続された第１の直流電源と、
第１のアノードの近傍に配置された第１のフィラメントと、
第１のフィラメントに接続された第１の交流電源と、
第１の直流電源と第１の交流電源に対して共通に接続された第１のダイオードと、
第１のダイオードに接続された接地電位と、
チャンバー内に配置され、被処理基板の他方の主面に対向する位置に形成された第２のアノードと、
第２のアノードに接続された第２の直流電源と、
第２のアノードの近傍に配置された第２のフィラメントと、
第２のフィラメントに接続された第２の交流電源と、
第２の直流電源と第２の交流電源に対して共通に接続された第２のダイオードと、
第２のダイオードに接続された接地電位と、
被処理基板に接続された第３の直流電源と、
を具備し、
第１のダイオードは、接地電位から第１の直流電源及び第１の交流電源の側に向けて順方向となるように接続されており、
第２のダイオードは、接地電位から第２の直流電源及び第２の交流電源の側に向けて順方向となるように接続されていることを特徴とする。
【０００９】
上記プラズマＣＶＤ装置によれば、第１の直流電源と第１の交流電源に対して共通に第１のダイオードを接続し、第２の直流電源と第２の交流電源に対して共通に第２のダイオードを接続している。このため、成膜時に第１のフィラメントから発生した熱電子が原料ガスに衝突して発生するプラズマ中の荷電粒子が被処理基板の脇を通りぬけて第２のフィラメント又は第２のアノードに流入するのを抑制できる。これと共に、第２のフィラメントから発生した熱電子が原料ガスに衝突して発生するプラズマ中の荷電粒子が被処理基板の脇を通りぬけて第１のフィラメント又は第１のアノードに流入するのを抑制できる。これにより、安定したアノード電流、基板電流を得ることができ、安定した放電を得ることができる。
【００１０】
本発明に係るプラズマＣＶＤ装置は、被処理基板の両面にＤＬＣ膜を成膜するプラズマＣＶＤ装置であって、
被処理基板に成膜処理を施すためのチャンバーと、
このチャンバー内に配置され、被処理基板の一方の主面に対向する位置に形成された第１の熱電子発生部と、
第１の熱電子発生部に接続された第１のダイオードと、
チャンバー内に配置され、被処理基板の他方の主面に対向する位置に形成された第２の熱電子発生部と、
第２の熱電子発生部に接続された第２のダイオードと、
チャンバー内に原料ガスを導入するガス導入部と、
を具備し、
第１のダイオードは、上記原料ガスと第２の熱電子発生部で発生した熱電子が衝突して発生するプラズマ中の第２の荷電粒子が第１の熱電子発生部に流入するのを抑制するものであり、
第２のダイオードは、上記原料ガスと第１の熱電子発生部で発生した熱電子が衝突して発生するプラズマ中の第１の荷電粒子が第２の熱電子発生部に流入するのを抑制するものであることを特徴とする。
【００１１】
また、本発明に係るプラズマＣＶＤ装置において、上記第１の熱電子発生部は、熱電子を発生させる第１のフィラメントと、熱電子を引き付ける第１のアノードと、からなり、第１のフィラメントは第１の交流電源に接続され、第１のアノードは第１の直流電源に接続されており、
上記第２の熱電子発生部は、熱電子を発生させる第２のフィラメントと、熱電子を引き付ける第２のアノードと、からなり、第２のフィラメントは第２の交流電源に接続され、第２のアノードは第２の直流電源に接続されており、
第１の荷電粒子を被処理基板の一方の主面に引き付けると共に第２の荷電粒子を被処理基板の他方の主面に引き付けることにより、被処理基板の両面にＤＬＣ膜を成膜することが好ましい。
【００１２】
また、本発明に係るプラズマＣＶＤ装置において、上記第１のダイオードは、第１のフィラメントと第１のアノードに対して共通に接続されており、上記第２のダイオードは、第２のフィラメントと第２のアノードに対して共通に接続されていることが好ましい。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の一実施の形態について説明する。
図１は、本発明の実施の形態によるプラズマＣＶＤ装置の構成を示す概略図である。このプラズマＣＶＤ装置は、ハードディスクなどの被処理基板の両面にＤＬＣ膜を成膜する際、放電を安定化させる回路を含むものである。
【００１４】
このプラズマＣＶＤ装置は、熱フィラメントによる直流放電を用いて、被処理基板２にバイアスを印加し、基板２の両面にＤＬＣ保護膜を同時に成膜するものであり、イオンプレーティング法又はイオン化蒸着法と呼ばれる成膜方法を用いている。
【００１５】
プラズマＣＶＤ装置はチャンバー１を有しており、このチャンバー内１の中央部には被処理基板２が配置されている。被処理基板２は第３の直流電源８のマイナス側に接続されており、第３の直流電源８のプラス側は接地電位１１に接続されている。チャンバー１には原料ガスである炭化水素系ガスを導入するガス導入部６，７が設けられている。
【００１６】
炭化水素系ガスとは、少なくとも炭素と水素を含むガスであり、例えば、炭素と水素のみを含む化合物ガス、炭素と水素と酸素を含むガス、炭素、水素、酸素、珪素、窒素、銅、銀などを含むガス、ベンゼン、トルエン、アセチレンなどである。
【００１７】
チャンバー１内には第１及び第２のフィラメント１５，１６が配置されている。第１のフィラメント１５は被処理基板２の一方の主面に対向するように位置しており、第２のフィラメント１６は被処理基板２の他方の主面に対向するように位置している。
【００１８】
チャンバー１内には第１及び第２のアノード１７，１８が配置されている。第１のアノード１７は第１のフィラメント１５の近傍に位置しており、第２のアノード１８は第２のフィラメント１６の近傍に位置している。
【００１９】
チャンバー１の外部にはフィラメント電源としての第１及び第２の交流電源２１，２２が配置されている。第１の交流電源２１は配線を介して第１のフィラメント１５に接続されており、第２の交流電源２２は配線を介して第２のフィラメント１６に接続されている。
【００２０】
また、チャンバー１の外部にはアノード電源としての第１及び第２の直流電源４，５が配置されている。第１の直流電源４のプラス側は配線を介して第１のアノード１７に接続されており、第１の直流電源４のマイナス側は配線を介して第１の交流電源２１に接続されている。第２の直流電源５のプラス側は配線を介して第２のアノード１８に接続されており、第２の直流電源５のマイナス側は配線を介して第２の交流電源２２に接続されている。
【００２１】
第１の直流電源４と第１の交流電源２１は共通のアースラインによって接地電位１２に接続されている。この共通のアースラインには第１のダイオード２３が直列に挿入されている。第１のダイオード２３は、接地電位１２から第１の直流電源４及び第１の交流電源２１の側に向けて順方向となるように（即ち矢印３１〜３４の方向が順方向となるように）配置されている。
【００２２】
第２の直流電源５と第２の交流電源２２は共通のアースラインによって接地電位１３に接続されている。この共通のアースラインには第２のダイオード２４が直列に挿入されている。第２のダイオード２４は、接地電位１３から第２の直流電源５及び第２の交流電源２２の側に向けて順方向となるように（即ち矢印３５〜３８の方向が順方向となるように）配置されている。
【００２３】
次に、上記プラズマＣＶＤ装置の動作について説明する。
まず、ガス導入部６，７から炭化水素系ガスをチャンバー１内に導入し、チャンバー内を所定の圧力に制御する。そして、第１及び第２の交流電源２１，２２により第１及び第２のフィラメント１５，１６に２０〜３０Ａ程度の電流を流してフィラメントを赤熱させ、第１及び第２の直流電源４，５により第１及び第２のアノード１７，１８に１０〜２００Ｖ程度のプラスの電圧を印加する。これにより、第１のフィラメント１５から発生した熱電子が第１のアノード１７に流れ、第２のフィラメント１６から発生した熱電子が第２のアノード１８に流れる。
【００２４】
その際、その熱電子と炭化水素系ガスが衝突して発生するプラズマ中の陽イオンの粒子が、第３の直流電源８によって得られた被処理基板２のマイナス電位のバイアスにより引き付けられる。即ち、第１のフィラメント１５から発生した熱電子が炭化水素系ガスに衝突して発生する荷電粒子を基板２の一方の主面に引き付け、第２のフィラメント１６から発生した熱電子が炭化水素系ガスに衝突して発生する荷電粒子を基板２の他方の主面に引き付ける。これにより、基板２の両面にＤＬＣ膜が成膜される。
【００２５】
つまり、チャンバー１内において被処理基板２の各面で生成した陽イオンを、基板２のバイアスによって引き付け、基板２の表面に到達して基板電流となる。そして、基板内に流入した陽イオンと同量の電子がフィラメント１５，１６とアノード１７，１８に吸収され、安定した放電が持続される。
【００２６】
上記実施の形態によれば、第１の直流電源４と第１の交流電源２１の共通のアースラインに第１のダイオード２３を挿入し、第２の直流電源５と第２の交流電源２２の共通のアースラインに第２のダイオード２４を挿入している。このため、成膜時に第１のフィラメント１５から発生した熱電子が炭化水素系ガスに衝突して発生するプラズマ中の荷電粒子が被処理基板２の脇を通りぬけて第２のフィラメント１６又は第２のアノード１８に流入するのを抑制できる。これと共に、第２のフィラメント１６から発生した熱電子が炭化水素系ガスに衝突して発生するプラズマ中の荷電粒子が被処理基板２の脇を通りぬけて第１のフィラメント１５又は第１のアノード１７に流入するのを抑制できる。つまり、被処理基板２の両面のプラズマが干渉することを抑制することができる。これにより、安定したアノード電流、基板電流を得ることができ、安定した放電を得ることができる。その結果、成膜速度や膜質のばらつきを抑制でき、被処理基板２の両面に成膜されたＤＬＣ膜に膜厚差が生じるのを抑制できる。
【００２７】
尚、本発明は上記実施の形態に限定されず、種々変更して実施することが可能である。例えば、ＤＬＣ膜を成膜する際は、適切な条件を適宜採用することが可能である。また、被処理基板としてハードディスク以外のものを用いることも可能である。
【００２８】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、第１の直流電源と第１の交流電源の共通のアースラインに第１のダイオードを挿入し、第２の直流電源と第２の交流電源の共通のアースラインに第２のダイオードを挿入している。また、他の本発明によれば、原料ガスと第２の熱電子発生部で発生した熱電子が衝突して発生するプラズマ中の第２の荷電粒子が第１の熱電子発生部に流入するのを抑制する第１のダイオードと、原料ガスと第１の熱電子発生部で発生した熱電子が衝突して発生するプラズマ中の第１の荷電粒子が第２の熱電子発生部に流入するのを抑制する第２のダイオードと、を有している。したがって、被処理基板の両面を絶縁又はシールドしなくても安定した放電を得ることができるプラズマＣＶＤ装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態によるプラズマＣＶＤ装置の構成を示す概略図である。
【符号の説明】
１…チャンバー
２…被処理基板（ハードディスク）
４…第１の直流電源（アノード電源）
５…第２の直流電源（アノード電源）
６，７…ガス導入部
８…第３の直流電源
１１〜１３…接地電位
１５…第１のフィラメント
１６…第２のフィラメント
１７…第１のアノード
１８…第２のアノード
２１…第１の交流電源（フィラメント電源）
２２…第２の交流電源（フィラメント電源）
２３…第１のダイオード
２４…第２のダイオード
３１〜３８…矢印
【図１】
0004621345.tif 000002