(57)【要約】【課題】磁気記録におけるフライトハイトを小さくする保護膜を磁気ヘッド上に形成する複合成膜装置および保護膜形成方法を提供する。【解決手段】複合成膜装置１は、磁気ヘッドが配列して成る基板１００の被保護面を所定深さ除去する前処理工程であるイオンビームエッチング専用の処理室１０と、前処理が施された面に緩衝膜を形成する緩衝膜形成工程であるマグネトロンスパッタ蒸着専用の処理室３０と、緩衝膜が形成された面に保護膜を形成する保護膜形成工程である電子サイクロトロン共鳴プラズマ化学気相成長専用の処理室４０と、開閉手段５，６，７を介して処理室１０，３０，４０にそれぞれ連通し、基板１００の受け渡しを行う準備室３とを備える【選択図】  図１
2005018844.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
磁気ヘッドの被保護面に所定角度でイオンビームを照射させて該被保護面を所定深さ除去する前処理工程であるイオンビームエッチング専用の処理室と、前記前処理が施された面に緩衝膜を形成する緩衝膜形成工程であるマグネトロンスパッタ蒸着専用の処理室と、前記緩衝膜が形成された面に保護膜を形成する保護膜形成工程である電子サイクロトロン共鳴プラズマ化学気相成長専用の処理室と、開閉手段を介して前記３つの処理室に連通し、被処理物の受け渡しを行う準備室とを備えることを特徴とする複合成膜装置。
【請求項２】
磁気ヘッドの被保護面に所定角度でイオンビームを照射させて該被保護面を所定深さ除去する前処理工程であるイオンビームエッチング専用の処理室と、前記前処理が施された面に緩衝膜を形成する緩衝膜形成工程であるマグネトロンスパッタ蒸着専用の処理室と、前記緩衝膜が形成された面に保護膜を形成する保護膜形成工程である陰極アーク放電蒸着専用の処理室と、開閉手段を介して前記３つの処理室に連通し、被処理物の受け渡しを行う準備室とを備えることを特徴とする複合成膜装置。
【請求項３】
請求項１または２に記載の複合成膜装置において、
前記イオンビームエッチングを行う装置は、正電位の第１グリッドと負電位の第２グリッドとを有するイオン引き出し用電極と、プラズマ生成領域の電子に対する前記第２グリッドとの電位の影響を除去すると共に、前記プラズマ生成領域とプラズマ生成領域外とを連通する連通部とをイオン源に備えたことを特徴とする複合成膜装置。
【請求項４】
請求項１または２に記載の複合成膜装置において、
前記イオンビームエッチングを行う装置は、プラズマ密度分布を調整するための誘電体ブロックをプラズマ生成部に配設したことを特徴とする複合成膜装置。
【請求項５】
請求項１または２に記載の複合成膜装置において、
前記イオンビームエッチングを行う装置は、プラズマ生成室に突出し、該プラズマ生成室と外部とを隔てる電気絶縁性隔壁と、前記電気絶縁性隔壁の外側凹部に配設した励起コイルとを有する高周波誘導結合プラズマ源を備えたことを特徴とする複合成膜装置。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれかに記載の複合成膜装置において、
前記緩衝膜はシリコン膜であり、前記保護膜は炭素膜であることを特徴とする複合成膜装置。
【請求項７】
請求項６に記載の複合成膜装置において、
前記シリコン膜はアモルファスシリコン膜であり、前記炭素膜はＤＬＣ膜またはｔａ−Ｃ膜であることを特徴とする複合成膜装置。
【請求項８】
請求項１または３〜７のいずれかに記載の複合成膜装置を用いて、イオンビームエッチング、マグネトロンスパッタ蒸着、電子サイクロトロン共鳴プラズマ化学気相成長の工程順に行うことを特徴とする磁気ヘッドの保護膜形成方法。
【請求項９】
請求項２〜７のいずれかに記載の複合成膜装置を用いて、イオンビームエッチング、マグネトロンスパッタ蒸着、陰極アーク放電蒸着の工程順に行うことを特徴とする磁気ヘッドの保護膜形成方法。
【請求項１０】
請求項８または９に記載の磁気ヘッドの保護膜形成方法で作製されたことを特徴とする磁気ヘッド。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、磁気ヘッドの保護膜形成方法およびその保護膜形成に適した成膜装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
磁気記録装置では、磁気記録媒体に対するデータの記録や再生は磁気ヘッドを用いて行われる。例えば、磁気ディスクにデータを記録するＨＤ磁気記録装置では、データの記録／再生を行う時（アクセス時）には磁気ヘッドをディスク面から所定の間隔だけ浮上させ、非アクセス時には磁気ヘッドをディスク面に着地させるＣＳＳ（Ｃｏｎｔａｃｔ  Ｓｔａｒｔ  ａｎｄ  Ｓｔｏｐ）機構が一般的に用いられている。
【０００３】
上述したように、磁気ヘッドは、非アクセス時にディスク表面から衝撃を受けると共に、大気中の水分等による腐食作用も受けるため、磁気ヘッドの保護膜には耐摩耗性と耐腐食性が要求される。更に、記録密度の向上にともなって、磁気ヘッドの電極と磁気ディスクの記録層との距離（フライトハイト）を小さくするために保護膜の厚さをより薄くすることが要求されている。
【０００４】
一般に、磁気ヘッドの保護膜は、（１）ヘッド本体の成膜面のクリーニングを行う前処理工程、（２）アモルファスシリコン膜を形成する緩衝膜形成工程、（３）ＤＬＣ膜を形成する保護膜形成工程から成る製造工程により製造されている。そして、上記３つの工程ををそれぞれ独立した３つの処理室で行う複合成膜装置が知られている。この装置では、前処理工程としてスパッタエッチング、緩衝膜形成工程としてスパッタ蒸着、保護膜形成工程として電子サイクロトロン共鳴プラズマ化学気相成長または陰極アーク放電蒸着が行われている（例えば、特許文献１参照）。
【０００５】
【特許文献１】
特開２００１−１９５７１７号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述した前処理工程としてスパッタエッチングを用いると、次のような問題がある。磁気ヘッド本体の保護膜を形成しようとする被保護面には、軟らかい電極金属、例えばパーマロイと硬い母材、例えばアルチック（Ａｌ２Ｏ３ＴｉＣ）が存在するため、エッチング速度に差異を生ずる。すなわち、パーマロイのみが深くエッチングされ、被保護面から後退する。その結果、フライトハイトは、大きくなり、高記録密度が達成できなくなる。
【０００７】
本発明は、磁気記録におけるフライトハイトを小さくする保護膜を磁気ヘッド上に形成する複合成膜装置および保護膜形成方法を提供するものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
（１）請求項１の複合成膜装置は、磁気ヘッドの被保護面に所定角度でイオンビームを照射させて該被保護面を所定深さ除去する前処理工程であるイオンビームエッチング専用の処理室と、前処理が施された面に緩衝膜を形成する緩衝膜形成工程であるマグネトロンスパッタ蒸着専用の処理室と、緩衝膜が形成された面に保護膜を形成する保護膜形成工程である電子サイクロトロン共鳴プラズマ化学気相成長専用の処理室と、開閉手段を介して前記３つの処理室に連通し、被処理物の受け渡しを行う準備室とを備えることを特徴とする。
【０００９】
（２）請求項２の複合成膜装置は、磁気ヘッドの被保護面に所定角度でイオンビームを照射させて該被保護面を所定深さ除去する前処理工程であるイオンビームエッチング専用の処理室と、前処理が施された面に緩衝膜を形成する緩衝膜形成工程であるマグネトロンスパッタ蒸着専用の処理室と、緩衝膜が形成された面に保護膜を形成する保護膜形成工程である陰極アーク放電蒸着専用の処理室と、開閉手段を介して前記３つの処理室に連通し、被処理物の受け渡しを行う準備室とを備えることを特徴とする。
【００１０】
（３）請求項１または２の複合成膜装置では、イオンビームエッチング装置は、正電位の第１グリッドと負電位の第２グリッドとを有するイオン引き出し用電極と、プラズマ生成領域の電子に対する第２グリッドとの電位の影響を除去すると共に、プラズマ生成領域とプラズマ生成領域外とを連通する連通部とをイオン源に備えたことが好ましい。また、イオンビームエッチング装置は、プラズマ密度分布を調整するための誘電体ブロックをプラズマ生成部に配設してもよいし、プラズマ生成室に突出し、該プラズマ生成室と外部とを隔てる電気絶縁性隔壁と、電気絶縁性隔壁の外側凹部に配設した励起コイルとを有する高周波誘導結合プラズマ源を備えてもよい。
【００１１】
（４）請求項１〜５の複合成膜装置において、緩衝膜はシリコン膜であり、保護膜は炭素膜であることが好ましい。特に、シリコン膜はアモルファスシリコン膜であり、炭素膜はＤＬＣ膜またはｔａ−Ｃ膜であることが好ましい。
【００１２】
（５）請求項８の磁気ヘッドの保護膜形成方法は、請求項１または３〜７の複合成膜装置を用いて、イオンビームエッチング、マグネトロンスパッタ蒸着、電子サイクロトロン共鳴プラズマ化学気相成長の工程順に行うことを特徴とする。
（６）請求項９の磁気ヘッドの保護膜形成方法は、請求項２〜７の複合成膜装置を用いて、イオンビームエッチング、マグネトロンスパッタ蒸着、陰極アーク放電蒸着の工程順に行うことを特徴とする。
（７）請求項１０の磁気ヘッドは、請求項８または９の保護膜形成方法で作製されたことを特徴とする。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、図を参照して本発明の実施の形態を説明する。図１は、本発明の実施の形態による複合成膜装置の概略構成図である。
【００１４】
図１に示すように、複合成膜装置１は、複数の磁気ヘッドが配列して成る基板１００を出し入れするカセット室２、基板１００の受け渡しをする搬送室３、イオンビームエッチング（以下、ＩＢＥと略称する）を行うＩＢＥ装置１０、マグネトロンスパッタ蒸着（以下、ＭＳＤと略称する）を行うＭＳＤ装置３０および電子サイクロトロン共鳴プラズマ化学気相成長（以下、ＥＣＲ−ＣＶＤと略称する）を行うＥＣＲ−ＣＶＤ装置４０から構成される。搬送室３は、ＩＢＥ装置１０、ＭＳＤ装置３０、ＥＣＲ−ＣＶＤ装置４０に対しそれぞれゲート５，６，７を介して連結されている。搬送室３内の基板１００は、運搬機構４により、各装置へ搬送され、各装置内の基板１００は、運搬機構４により、搬送室３へ搬入される。
【００１５】
本実施の形態では、複合成膜装置１は、磁気ヘッドの保護膜形成に用いられる。保護膜形成前の基板１００の保護膜形成面（被保護面）には、電極金属、母材等が露出している。複合成膜装置１は、１処理を１室で行うので、処理室間の相互汚染を防止できる。また、基板１００は、処理途中で大気中に出すことがなく、連続して処理されるので基板１００自体の酸化、ゴミの付着等が防止できる。
【００１６】
先ず、基板１００は、搬送室３からＩＢＥ装置１０に移送され、ＩＢＥ装置１０で被保護面に対してエッチング処理が施される。エッチング処理により、基板１００の表面は、２０ｎｍの深さだけ除去され、アモルファスシリコン膜の成膜前のクリーニングを行う。図２に示すように、ＩＢＥ装置１０は、イオン源１１とエッチング処理が行われるプロセスチャンバ１２とを備えている。イオン源１１は、プラズマ生成手段であるプラズマ源１３に、イオン引き出し用電極１８を設けたものである。
【００１７】
プラズマ源１３には、高周波誘導結合によりプラズマを生成する高周波誘導結合プラズマ源が用いられている。プラズマ源１３のプラズマチャンバ１９には高周波導入窓１４が設けられており、高周波導入窓１４の外側に高周波を発生する平面型励起コイル１５が配設されている。励起コイル１５には１３．５６ＭＨｚの高周波電流を供給するＲＦ電源１６が接続されている。高周波導入窓１４は石英やセラミックス等の誘電体材料が用いられる。なお、図示していないが、励起コイル１５とＲＦ電源１６との間には、インピーダンスマッチングをとるためのマッチング回路が設けられる。
【００１８】
プラズマチャンバ１９には、プラズマ生成用のガスがガス供給源１７から導入される。本実施の形態では、アルゴンガスを用いる場合を例に説明する。また、プラズマチャンバ１９の開口部にはイオン引き出し用電極１８を構成するグリッド１８ａ、グリッド１８ｂ、グリッド１８ｃが設けられている。グリッド１８ａにはグリッド電源２０ａにより正の電位Ｖ１が与えられ、グリッド１８ｂにはグリッド電源２０ｂにより負の電位（−Ｖ２）が与えられる。また、グリッド１８ｃはアース電位Ｖｇとされる。なお、プラズマチャンバ１９もグリッド１８ａと同電位（Ｖ１）とされている。
【００１９】
本実施の形態では、イオン引き出し用電極１８に導電性材料からなるエレクトロンポート２１を設けた。エレクトロンポート２１はグリッド１８ａに設けられていて、グリッド１８ａと同電位（Ｖ１）となっている。エレクトロンポート２１の詳細については後述する。
【００２０】
プロセスチャンバ１２には基板ホルダ２３が設けられており、エッチング対象である基板１００は基板ホルダ２３に保持されている。基板ホルダ２３は、Ｒ１に示すようにチルト可能であり、Ｒ２に示すように回転可能に構成されている。また、排気ポート１２ａに接続された真空ポンプ（不図示）によってプロセスチャンバ１２内を真空排気することができる。
【００２１】
プラズマチャンバ１９にアルゴンガスを導入するとともに、励起コイル１５で発生させた高周波を高周波導入窓１４からプラズマチャンバ１９内に導入すると、アルゴン原子から電子が分離されて、アルゴンイオンＡｒ＋と電子ｅとを含むプラズマが生成される。アルゴンイオンＡｒ＋は正電位のグリッド１８ａと負電位のグリッド１８ｂとの間の電界によって加速され、その後、グリッド１８ｂとアース電位のグリッド１８ｃとの間で減速される。最終的には、グリッド１８ａとグリッド１８ｃとの電位差に相当するエネルギーを有するイオンビームＩＢが形成される。
【００２２】
加速されたアルゴンイオンＡｒ＋は基板１００に入射して、基板表面をエッチングする。基板１００が導電性材料の場合には、基板１００に入射したアルゴンイオンＡｒ＋の正電荷は基板１００から接地された基板ホルダ２３へと流れるが、基板１００がＳｉＯ２のような絶縁性材料の場合には、図示のように、基板表面に正電荷が蓄積され基板電位が上昇する。一方、グリッド１８ａとグリッド１８ｂとの間の電界は、負に帯電した電子ｅに対してはプロセスチャンバ１２に漏れ出るのを阻止する働きをする。
【００２３】
しかしながら、エレクトロンポート２１の部分においては、図示のように、グリッド１８ａと同電位である管状部がグリッド１８ｃの部分まで延びている。そのため、グリッド１８ｂの影響が管状部の内部に及ばず、管状部の内部空間はほぼ等電位となっていて電子ｅの移動を阻止するような電界はなく、電子ｅは容易にプロセスチャンバ１２側に移動することが可能となる。そして、基板１００が正に帯電すると、電子ｅは正電荷のある方向に容易に移動できるため、プラズマチャンバ１９内の電子ｅがエレクトロンポート２１から基板１００方向へと引き出されて基板１００に入射することになる。
【００２４】
また、基板１００に正電荷が蓄積されていなければ、電子ｅはエレクトロンポート２１を介して引き出されることはない。このように、基板１００に蓄積された正電荷量に見合った電子ｅがプラズマチャンバ１９からエレクトロンポート２１を介して基板１００に入射し、基板１００の正電荷が中和されることになる。
【００２５】
上述したように、イオン引き出し用電極１８にエレクトロンポート２１を設けたことにより、電子ｅのプロセスチャンバ側への移動を阻止しているグリッド１８ｂの影響を遮断することができる。その結果、正に帯電した基板１００方向にプラズマ中の電子ｅが移動して基板１００の正電荷が中和され、アルゴンイオンＡｒ＋によるエッチング効果を維持することができる。
【００２６】
また、基板１００に入射する電子ｅの量は、基板１００の帯電量に相応して自動的に決まるため、電子入射量が少なすぎたり逆に多すぎるというような不都合が生じることがなく、煩わしい調整等を必要としない。さらに、アルゴンイオンＡｒ＋に比べて電子ｅの移動度ははるかに速いため、基板１００に正電荷が帯電すると速やかに電子ｅによる中和が行われる。
【００２７】
すなわち、イオン引き出し用電極１８にエレクトロンポート２１を設けるだけで良いので、従来のような熱電子放出用ヒータや別のプラズマ源を設ける方法に比べてコストアップを大きく低減することができる。
【００２８】
次に、ＩＢＥ装置を用いた基板１００のエッチング特性を説明する。図８（ａ）は、ＩＢＥ装置を用いてエッチングを行った基板１００の状態を模式的に示す部分断面図である。図８（ｂ）は、エッチング後の基板１００にアモルファスシリコン膜１０３とＤＬＣ膜１０４を形成した状態を模式的に示す部分断面図である。
Ａ１で示す線は、エッチング前の母材１０１と電極金属１０２とが形成している表面、すなわち被保護面である。Ａ２で示す線は、ＩＢＥ装置を用いたエッチングによって深さＤだけ除去された後の表面である。
【００２９】
図８（ａ）、（ｂ）に示すＡ２は、母材１０１と電極金属１０２とでエッチング速度が異なるために、実際は、図８（ｃ）に示すＡ３のようになっている。たとえば、母材１０１としてＡｌ２Ｏ３ＴｉＣ、電極金属１０２としてＦｅＮｉ（パーマロイ）を用いると、軟らかい方のパーマロイが深くエッチングされ、Ａ３で示すように段差ｄが生ずる。従って、この段差分だけフライトハイトは大きくなり、高記録密度が達成できなくなる。
【００３０】
また、段差ｄが生じると、アモルファスシリコン膜１０３とＤＬＣ膜１０４の成膜にも問題を生じる。アモルファスシリコン膜１０３とＤＬＣ膜１０４の全膜厚は、非常に薄いので、段差ｄが小さくともステップカバレッジが悪くなり、カバレッジの欠損に由来する微小クラックや残留応力が発生しやすくなる。微小クラックや残留応力の発生は、耐腐食性の劣化を招き、保護膜として望ましくない。
【００３１】
図１０のグラフに示すように、従来法のスパッタエッチング（ＳＥ）では、ＦｅＮｉは、Ａｌ２Ｏ３ＴｉＣに比べてエッチング速度が大きい。ＲＦ電力が２００Ｗでは、ＦｅＮｉは、Ａｌ２Ｏ３ＴｉＣに対してエッチング速度が３倍、ＲＦ電力が３００Ｗでは、３．２倍になっている。
一方、図９のグラフに示すように、本実施の形態によるＩＢＥでは、ＦｅＮｉとＡｌ２Ｏ３ＴｉＣのエッチング速度は、イオンビームに対する基板１００の傾斜角度に大きく影響を受け、傾斜角度が７５°では差が最小となっている。傾斜角度は、前述した基板ホルダ２３をＲ１に示すようにチルトして行われる。イオンビームは指向性を有しているので、傾斜角度によって異種材料のエッチング速度比を調整することができる。その結果、図８（ｃ）に示す段差ｄは非常に小さくなり、アモルファスシリコン膜１０３とＤＬＣ膜１０４の成膜した磁気ヘッド完成品は、フライトハイトを小さくすることができる。また、段差ｄが非常に小さいため、アモルファスシリコン膜１０３とＤＬＣ膜１０４のカバレッジ欠損がなくなり、保護膜としての耐腐食性能が十分に発揮される。
【００３２】
エッチング処理を終了した基板１００は、ゲート５を介して搬送室３に搬送され、さらにゲート５を介してＭＳＤ装置３０へ搬送される。
図３は、アモルファスシリコン膜の成膜に用いられるＤＣ方式のＭＳＤ装置の構成図であり、アモルファスシリコン膜を厚さ０．５ｎｍ形成する。
る。ＭＳＤ装置３０のスパッタ室３７に設けられたターゲットホルダ３９には、Ｓｉターゲット３１が装着される。ターゲットホルダ３９は陰極を構成しており、陽極３２側には基板１００が装着される。基板１００は、被成膜面が図示下方となるように保持されている。
【００３３】
ターゲットホルダ３９には磁石３３が設けられ、Ｓｉターゲット３１にはバイアス電源３４により負のバイアス電圧が印加されている。磁石３３はＳｉターゲット３１の表面付近に平行な磁界を発生させるために設けられたものである。スパッタ室３７内には、プロセスガスとしてアルゴンガス（Ａｒ）が供給される。３５はアルゴンガスのガス供給源であり、ガス供給装置３６のマスフローコントローラ３６ａおよびバルブ３６ｂを介してアルゴンガスが供給される。
【００３４】
成膜の際には、スパッタ室３７内にアルゴンガスを供給するとともに、排気装置３８により真空排気し、スパッタ室３７内を所定のプロセス圧力にしてプラズマが生成される。Ｓｉターゲット３１はプラズマ中のアルゴンイオンによりスパッタされ、スパッタされたＳｉ粒子は、基板１００の被成膜面に堆積してアモルファスシリコン膜を形成する。
【００３５】
アモルファスシリコン膜の成膜処理を終了した基板１００は、ゲート６を介して搬送室３に搬送され、さらにゲート７を介してＥＣＲ−ＣＶＤ装置４０へ搬送される。
図４は、ＤＬＣ（ｄｉａｍｏｎｄ−ｌｉｋｅ  ｃａｒｂｏｎ）膜を形成するＥＣＲ−ＣＶＤ装置の構成図であり、ＤＬＣ膜を厚さ１ｎｍ成膜する。ＥＣＲ−ＣＶＤ装置４０は、アモルファスシリコン膜が成膜された基板１００に薄膜を形成する反応室４１、反応室４１にプラズマ流を導入するＥＣＲプラズマ発生部４２、基板１００にバイアス電圧を印加するバイアス電源部４３、反応室４１内に反応ガスを導入する反応ガス導入部４４および装置全体のコントロールを行うとともに成膜条件の制御を行う制御部４５を備えている。
【００３６】
ＥＣＲプラズマ発生部４２は、磁場内にマイクロ波電力を供給して電子サイクロトロン共鳴プラズマを発生し、反応室４１内にプラズマ流を導入する機構である。マイクロ波源４６で発生した２．４５ＧＨｚのマイクロ波を導波管４６ａを介してプラズマ室４７に導入し、マイクロ波放電を発生させる。さらに、コイル４６ｂ，４６ｃによる磁場によってＥＣＲ条件の磁束密度８７５Ｇを形成して電子サイクロトロン共鳴を発生させることにより、活性なＥＣＲプラズマを発生させる。プラズマ室４７内に発生したＥＣＲプラズマは、プラズマ窓４７ａから発散磁界に沿って反応室４１内の基板１００側に移動する。
【００３７】
バイアス電源部４３においては、バイアス電源４３ａがマッチングユニット４３ｂを介して反応室４１内の基板保持機構に接続されており、反応室４１内に配置された基板１００に負のバイアス電圧が印加される。このバイアス電圧は電圧モニタ４３ｃにより測定される。反応ガス導入部４４から反応室４１内に導入された反応ガスは、ＥＣＲによる高密度プラズマ内でイオン化され、上記負バイアス電圧によって基板１００上にＤＬＣ膜が成膜される。ＤＬＣ膜を成膜する場合には、エチレン（Ｃ２Ｈ４）、メタン（ＣＨ４）、プロパン（Ｃ３Ｈ８）等が成膜ガスとして反応ガス導入部４４から供給される。４４ｄは反応室２０内の排気を行う排気ポンプであり、４４ｅは反応室２０内の圧力を測定する圧力計である。
【００３８】
ＥＣＲ−ＣＶＤ装置によるＤＬＣ膜の形成に代えて、陰極アーク放電蒸着装置によるｔａ−Ｃ（ｔｅｔｒａｈｅｄｒａｌ  ａｍｏｒｐｈｏｕｓ  ｃａｒｂｏｎ）膜を形成してもよい。
図５は、陰極アーク放電蒸着装置の一つであるＦＣＶＡ（Ｆｉｌｔｅｒｅｄ  Ｃａｔｈｏｄｉｃ  Ｖａｃｕｕｍ  Ａｒｃ）装置の概念図である。５１は炭素イオン発生源であり、カソード５２とアノード５３との間の真空アーク放電により炭素イオンＣ＋を生じさせる。カソード５２はディスク状の高純度グラファイトから成る。炭素イオン発生源５１で生じた炭素イオンＣ＋は、フィルター５４を通過した後に基板１００上に成膜される。フィルター５４は、電場および磁場を利用して必要とされる炭素イオンのみを通過させるものであり、不必要に大きな炭素粒子や中性の炭素原子はこのフィルター５４によって取り除かれる。
【００３９】
フィルター５４の出口付近には磁気コイル５５が設けられており、磁気コイル５５で炭素イオンビームをスキャンすることにより、基板１００上に形成されるｔａ−Ｃ膜が均一となるようにする。なお、基板１００にはバイアス電圧を印加することができる。基板１００に到達するイオンのエネルギーはこのバイアス電圧に依存しており、バイアス電圧により膜特性を変えることができる。
【００４０】
図６は、ＩＢＥ装置の第１の変形例を示す概略構成図である。ＩＢＥ装置６０は、プラズマ生成部６１と真空チャンバ６２から構成され、真空チャンバ６２内には、エッチング対象である基板１００が配設されている。真空チャンバ６２内の基板１００と対向する位置には、プラズマ生成部６１が取り付けられている。プラズマ生成部６１は、円筒形のプラズマ形成空間を有するプラズマ室６３と、アンテナコイル６４と、高周波電源６５とを備えており、誘導結合プラズマ励起法によりプラズマを生成する。
【００４１】
プラズマ室６３の底面部分はセラミック等を使用した誘電体窓６３ａを具備している。アンテナコイル６４は誘電体窓６３ａの外側に面して設けられており、アンテナコイル６４により形成された高周波磁界は誘電体窓６３ａを通してプラズマ室６３内へ磁界を形成する。プラズマ室６３内には、円筒形状をしたプラズマ分布調整用誘電体ブロック６６が設けられている。プラズマ室６３内にガス供給装置６７からプラズマ生成用ガス（例えばアルゴンガス）を供給してアンテナコイル６４により高周波磁界を形成すると、プラズマ室６３内にプラズマＰが生成される。プラズマ室６３の開口部分にはイオン引き出し用の多孔引出電極、グリッドＧが設けられている。イオンのような荷電粒子はグリッドＧによりプラズマ室６３から引き出され、イオンビーム束ＩＢが加速される。
【００４２】
プラズマ生成部６１では、アンテナコイル６４のコイル中心とほぼ同軸となるように円筒状誘電体ブロック６６が配設されている。このとき、プラズマＰは、誘電体ブロック６６の内部空間を含む誘電体ブロック占有領域に侵入することができない。その結果、プラズマＰは、誘電体ブロック６６を避けるように分布し、この場合、その分布形状はドーナツ形状となる。イオンビーム束ＩＢの密度分布を示すイオン電流値の分布とプラズマＰの密度分布との間には相関関係があり、プラズマ密度分布が図６に示すようなコイル中心を軸とするドーナツ形状である場合には、プラズマＰから引き出されたイオンビーム束ＩＢのイオン電流値は、コイル中心を凹とする２山のような分布となる。誘電体ブロック６６をプラズマＰ中で移動させることにより、電流値分布状態を自由に変更することができる。
このようなエッチング処理により、基板１００の表面は、２０ｎｍの深さだけ除去され、アモルファスシリコン膜の成膜前のクリーニングが終了する。
【００４３】
図７は、ＩＢＥ装置の第２の変形例を示す概略構成図である。ＩＢＥ装置７０は、プロセスチャンバＰＣ内には基板１００が装着されるステージ７１が設けられている。プロセスチャンバＰＣのステージ７１に対向する位置には、高周波誘導結合プラズマ源７２が設けられている。エッチング処理時にプロセスチャンバＰＣ内が真空ポンプＶＰに真空排気されると、高周波誘導結合プラズマ源７２のプラズマ生成チャンバ７３内も真空排気されて減圧状態となる。
【００４４】
プラズマ生成チャンバ７３の中央部分には、プラズマ生成チャンバ７３内に突出する突出部７３ａが設けられている。突出部７３ａの外側に形成される凹部内には、プラズマ生成チャンバ７３内に交流磁場Ｍを形成する励起コイル７４が収納されている。突出部７３ａはガラスやセラミックス等の絶縁体で形成されており、励起コイル７４で形成された交流磁場をプラズマ生成チャンバ７３内に導入するための高周波導入窓としても機能している。励起コイル７４はソレノイド型のコイルであり、整合器７５を介してＲＦ電源７６が接続されている。なお、本実施の形態では、励起コイル７４はソレノイド型コイルとしたが、例えば、１ターンの平面型コイルとしても良い。
【００４５】
ＲＦ電源７６の周波数としては、経済性を考慮して１ＭＨｚ〜１００ＭＨｚ程度が用いられるが、本実施の形態では１３．５６ＭＨｚの高周波電源が使用される。整合器７５にはインピーダンス整合用のキャパシタが設けられており、このキャパシタのキャパシタンスを調整することにより整合条件の調整を行うことができる。プラズマを生成する際には、ガス供給源７７からアルゴンガス等がプラズマ生成チャンバ７３内に導入される。
【００４６】
プラズマ生成チャンバ７３の外周囲には、プラズマ生成チャンバ７３内に静磁場を形成するためのリング状マグネット７８ａ，７８ｂが設けられている。マグネット７８ａ，７８ｂを電磁石で構成したが、永久磁石により構成しても良い。
各マグネット７８ａ，７８ｂにより形成される磁場は、カスプ磁場である。励起コイル７４に上述したような高周波電圧を印加すると誘導結合によりアルゴンガスが励起され、プラズマ生成チャンバ７３と突出部７３ａとの間のリング状空間にアルゴンイオンを含むプラズマＰ１が生成される。プラズマＰ１中の電子はカスプ磁場によりトラップされ、それによりプラズマの生成が促進されプラズマＰ１を効率良く形成することができる。
【００４７】
プラズマ生成チャンバ７３の開口部には、生成されたプラズマＰ１からアルゴンイオンを引き出すためのグリッドＧ１，Ｇ２およびＧ３が設けられている。各グリッドＧ１〜Ｇ３には、グリッド電源７９によりグリッド電圧がそれぞれ印加されている。例えば、グリッドＧ１には８００Ｖ、グリッドＧ２には−４００Ｖの電圧がそれぞれ印加され、グリッドＧ３はアースされて電位＝０Ｖとなっている。このような電圧を各グリッドＧ１〜Ｇ３に印加することにより、プラズマ源７２からアルゴンイオンのイオンビームＩＢが図示上方に引き出され、基板１００上にイオンビームＩＢが照射される。
【００４８】
図７に示したプラズマ源７２では、プラズマ生成チャンバ７３内に絶縁体の突出部７３ａが突出しているので、突出部７３ａが占有する領域にはプラズマＰ１は侵入することができない。その結果、プラズマＰ１は突出部７３ａを避けるように、突出部７３ａとプラズマ生成チャンバ７３との間にリング状に分布することになる。
このようなエッチング処理により、基板１００の表面は、２０ｎｍの深さだけ除去され、アモルファスシリコン膜の成膜前のクリーニングが終了する。
【００４９】
最後に、本実施の形態の複合成膜装置１により形成したアモルファスシリコン膜と炭素膜の膜質について具体的に述べる。
図１１は、ＭＳＤ装置３０を用いて成膜したアモルファスシリコン膜の分光特性を表すグラフであり、縦軸は屈折率ｎ、横軸は波長である。
図１２は、ＭＳＤ装置３０を用いて成膜したアモルファスシリコン膜の分光特性を表すグラフであり、縦軸は吸収係数ｋ、横軸は波長である。屈折率ｎや吸収係数ｋは、アモルファスシリコン膜の膜質指標として利用できる。
【００５０】
図１３は、ＥＣＲ−ＣＶＤ装置およびＦＣＶＡ装置を用いて成膜した炭素膜のラマン分光特性を表すグラフであり、縦軸は信号強度、横軸は波数である。図１３（ａ）は、ＥＣＲ−ＣＶＤ装置、図１３（ｂ）は、ＦＣＶＡ装置を用いた場合である。スペクトルをピーク分離解析することで、ダイヤモンド構造に由来する成分（図中、Ｄで表示）とグラファイト構造に由来する成分（図中、Ｇで表示）を同定し、ピーク領域の面積比、すなわちＡｒｅａ（Ｄ／Ｇ）を求めた。ＥＣＲ−ＣＶＤ装置による炭素膜は、Ａｒｅａ（Ｄ／Ｇ）が０．４８、ＦＣＶＡ装置による炭素膜は、Ａｒｅａ（Ｄ／Ｇ）が０．３４であった。Ａｒｅａ（Ｄ／Ｇ）は、炭素膜の膜質指標として利用できる。
【００５１】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、ＩＢＥを用いて基板を所定の傾斜角度にすることにより、母材と電極金属との間の段差を小さくできるので、磁気記録におけるフライトハイトを小さくする保護膜を磁気ヘッド上に形成することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態による複合成膜装置の概略構成図である。
【図２】本発明の実施の形態によるイオンビームエッチング装置の構成図である。
【図３】マグネトロンスパッタ蒸着装置の構成図である。
【図４】電子サイクロトロン共鳴プラズマ化学気相成長装置の構成図である。
【図５】陰極アーク放電蒸着装置の構成図である。
【図６】本発明の実施の形態によるイオンビームエッチング装置の第１の変形例を示す構成図である。
【図７】本発明の実施の形態によるイオンビームエッチング装置の第２の変形例を示す構成図である。
【図８】磁気ヘッドの部分断面図である。
【図９】本発明の実施の形態によるイオンビームエッチング装置を用いたときのエッチング性能を示すグラフである。
【図１０】従来のスパッタエッチング装置を用いたときのエッチング性能を示すグラフである。
【図１１】本発明の実施の形態によるマグネトロンスパッタ蒸着装置で成膜したアモルファスシリコン膜の屈折率の分光特性を表すグラフである。
【図１２】本発明の実施の形態によるマグネトロンスパッタ蒸着装置で成膜したアモルファスシリコン膜の吸収係数の分光特性を表すグラフである。
【図１３】本発明の実施の形態によるＥＣＲ−ＣＶＤ装置およびＦＣＶＡ装置で成膜した炭素膜のラマン分光特性を表すグラフである。
【符号の説明】
１：複合成膜装置
２：カセット室
３：搬送室
１０、６０、７０：イオンビームエッチング装置
３０：マグネトロンスパッタ蒸着装置
４０：電子サイクロトロン共鳴プラズマ化学気相成長装置
５０：ＦＣＶＡ装置
１００：基板（磁気ヘッド）
１０１：母材
１０２：電極金属
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【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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