(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
一つの真空チャンバと、該真空チャンバを挟んで対向配置された二つのECRプラズマ発生手段と、上記チャンバ内に所定の磁界を発生させる磁界発生手段と、不活性ガスを上記真空チャンバ内に導入するガス導入手段と、上記真空チャンバ内において、基板を挟むように配置されたターゲットと、上記ターゲットおよび基板に負の電圧を印加する電圧印加手段とを備え、前記二つのECRプラズマ発生手段は、別個のマイクロ波源からのマイクロ波が、それらの偏波面が直交するようにしてそれぞれに対向入射させられていることを特徴とする薄膜形成装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、薄膜形成装置に関し、とくに、ＥＣＲ（電子サイクロトロン共鳴）プラズマを利用してスパッタを行うＥＣＲスパッタ薄膜形成装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、ハードディスク記録装置の記録媒体である磁気ディスクの製造等にＥＣＲスパッタ薄膜形成装置が用いられている。すなわち、ガラス等の基板の表面に磁性層をなす金属層を形成するのにこのＥＣＲスパッタ薄膜形成装置が用いられる。このＥＣＲスパッタ薄膜形成装置は、真空チャンバ内にターゲットを配置しておき、一方、この真空チャンバにＥＣＲプラズマ発生用キャビティを連結し、このＥＣＲプラズマの電離作用により不活性ガスをイオン化し、そのイオンをターゲットに衝突させて、原子を弾き出し、このターゲット材の原子を真空チャンバ内に配置した基板表面に付着させる、というものである。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来のＥＣＲスパッタ薄膜形成装置では、基板の片面にしか成膜できず、そのため、とくに基板の両面に成膜する必要のある場合には、片面ずつ２度の成膜プロセスを行わなくてはならなくて、基板を裏返したりする操作・時間も含めて、機構が複雑、操作が煩雑、時間がかかってスループットが悪い、等々の問題があった。
【０００４】
この発明は、上記に鑑み、基板の両面に同時に成膜することができるようにしてスループットの改善を図った、ＥＣＲスパッタ薄膜形成装置を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するため、本発明による薄膜形成装置においては、一つの真空チャンバと、該真空チャンバを挟んで対向配置された二つのECRプラズマ発生手段と、上記真空チャンバ内に所定の磁界を発生させる磁界発生手段と、不活性ガスを上記真空チャンバ内に導入するガス導入手段と、上記真空チャンバ内において、基板を挟むように配置されたターゲットと、上記ターゲットおよび基板に負の電圧を印加する電圧印加手段とが備えられることが特徴となっている。
【０００６】
二つのＥＣＲプラズマ発生手段が真空チャンバを挟んで対向配置されており、チャンバ内には所定の磁界が形成されているため、両側からプラズマがチャンバ内にまで引き出される。そして、ターゲットが基板を挟むように配置されているため、これらのターゲットに不活性ガスのイオンが衝突させられて、ターゲットの材質の原子が弾き出され、基板の両面に同時に付着することになる。
【０００７】
この場合、二つのECRプラズマ発生手段に対して、別個のマイクロ波源からのマイクロ波を、それらの偏波面が直交するようにしてそれぞれに対向入射させるようにすれば、励起用のマイクロ波が相互に干渉することを効果的に防ぐことができ、両方のプラズマを安定に発生させることができる。そのため、安定な成膜を行うことができ、膜質（硬度、密着性等）や膜厚の均一性を良好にしながら、両面での成膜を行うことができる。
【０００８】
【発明の実施の形態】
つぎに、この発明の実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。図１はこの発明にかかる薄膜形成装置を模式的に示すブロック図で、この薄膜形成装置は基板１３の表裏両面に同時に成膜できるようにしたＥＣＲスパッタ成膜装置である。ここでは、ハードディスク記録装置の磁気ディスクを製造するものとして説明する。
【０００９】
真空チャンバ１１は図示しない排気系により真空に排気されており、その中央に、薄膜を形成しようとする基板１３を配置し、この基板１３を挟むようにターゲット１４を対向配置する。この基板１３は真空チャンバ１１の側面に設けられたロードロック室１２を介して真空チャンバ１１内に搬入され、且つこれから搬出される。
【００１０】
基板１３とターゲット１４には電圧印加装置１５により高周波電圧が印加されて負のセルフバイアス電圧が発生するようにされ、あるいは負の直流電圧が印加されるようになっている。真空チャンバ１１には、その中にアルゴンガスを導入するための、ボンベおよび制御バルブ等からなるガス導入系１６が接続されている。そして、真空チャンバ１１の両側面（図では左右）の窓に、キャビティ２１、２１が連結されている（二つのキャビティ２１、２１が真空チャンバ１１を挟むように配置される）。これらのキャビティ２１、２１のそれぞれには、マイクロ波を導入するための導波管２２が取り付けられ、且つその周囲にマグネットコイル２３、２４が設けられており、このキャビティ２１、２１内でそれぞれＥＣＲプラズマが発生するようにされている。
【００１１】
すなわち、導波管２２により２．４５ＧＨｚのマイクロ波をキャビティ２１内に導入し、同時にマグネットコイル２３、２４によりＥＣＲ条件の８７５ガウスの磁束密度を形成することにより、ＥＣＲを発生させて活性なＥＣＲプラズマを形成する。このＥＣＲプラズマは、マグネットコイル２３、２４により真空チャンバ１１内に形成されたミラー磁場あるいはカスプ磁場等の適宜な磁場により、キャビティ２１と真空チャンバ１１との境界の窓を介して真空チャンバ１１内に引き出される。
【００１２】
そして、このように真空チャンバ１１内の左右の両側でＥＣＲプラズマが形成されるため、これらの相互の干渉を防ぐために中央に仕切り板１７が設けられている。
【００１３】
ハードディスク記録装置の磁気ディスクを製造する場合、基板１３にスパッタによって磁性層を形成するが、ここでは、その下地層として配向層をまず形成した上でその上に磁性層を形成することとする。基板１３としては、ガラスやアルミニウム等を材質とする基板を用いる。ターゲット１４として、配向層および磁性層の材質に合わせて、クロム板のターゲット１４とＣｏ／Ｃｒ合金板のターゲット１４とを、真空チャンバ１１とキャビティ２１との間の窓の周囲に沿うよう交互に数個ずつ円形に配置する。
【００１４】
最初の配向層の成膜プロセスでは、ターゲット１４のうちクロム板のものにのみ負の高電圧を印加するとともに基板１３に負の低電圧を印加し、このときガス導入系１６によってアルゴンガスを真空チャンバ１１に導入する。これによって、ＥＣＲプラズマの電離作用によってイオン化したアルゴンイオンがクロム板のターゲット１４に衝突し、クロム原子が弾き飛ばされて、基板１３に付着する。このような金属スパッタによって基板１３の表面にクロムの配向層の成膜がなされる。
【００１５】
つぎの磁性層の成膜プロセスでは、ターゲット１４のうちのＣｏ／Ｃｒ合金板にのみ負の高電圧を印加するとともに基板１３に負の低電圧を印加する。このとき、アルゴンガスが真空チャンバ１１内に導入され、アルゴンイオンが合金板のターゲット１４に衝突し、その組成に対応する原子が弾き飛ばされて、基板１３に付着する。このような金属スパッタによって基板１３の表面に磁性層の成膜がなされる。
【００１６】
このように、ＥＣＲプラズマが基板１３の両面側で形成されてＥＣＲスパッタによる成膜（配向層および磁性層の）が、基板１３の両面において同時になされる。これによって、成膜時間を短縮し、スループットを向上させることができる。さらに、片面ずつ別工程で成膜する場合に発生する歪みを両面同時成膜により回避可能である。
【００１７】
安定な成膜を行うためにはＥＣＲプラズマを基板１３の両側において安定に形成する必要があるが、ここでは真空チャンバ１１に仕切り板１７を設けて相互の干渉を防いで安定性を高めている。
【００１８】
さらに基板１３の両側におけるＥＣＲプラズマの安定性を高めるため、図２のような構成をとることも望ましい。図２では、マイクロ波を２つのキャビティ２１、２１のそれぞれに導入するための導波管２２、２２を方形導波管として、それらの対向する開口３１、３１（の長手方向）を相互に直交させて、導入マイクロ波の偏波面が直交するようにしている。そして、これらの導波管２２内での反射波を防ぐためにアイソレータ３２、スリースタブチューナ３３を設けている。さらに、２つの導波管２２のそれぞれにマイクロ波を送り込むマイクロ波源は別個のものとしている。このようにマイクロ波源を別個のものとすることによりそれらの周波数・位相が厳密には同じにならないようにすることができ、相互の干渉を防ぐことができる。
【００１９】
このような構成によって、対向して照射されるマイクロ波の相互の干渉を防いで安定にＥＣＲプラズマを形成し、基板１３の両面での安定なＥＣＲスパッタを達成することができる。ＥＣＲプラズマが不安定な状態でＥＣＲスパッタを行うと、硬度や密着性等の膜質の均一性、膜厚の均一性が損なわれるが、ＥＣＲプラズマを安定化させることで膜質・膜厚の均一性を高めることができる。
【００２０】
磁気ディスクの場合、この磁性層の上にさらに、たとえば、ＥＣＲ−ＣＶＤプロセスによりＤＬＣ膜を成膜する。このＤＬＣ膜はダイアモンド状薄膜であり、非常に硬度が高くしかも薄くできて磁気ディスクの保護膜として最適なものである。
【００２１】
なお、上記は発明の実施の一つの形態についての説明であり、この発明は上記の構成に限定されないものであることはもちろんである。たとえば、ターゲット１４の材質等は上記のものに限定されない。用途も、ハードディスク記録装置の磁気ディスクの製造だけでなく、その他の薄膜形成に使用することができる。
【００２２】
【発明の効果】
以上説明したように、この発明の薄膜形成装置によれば、単一の真空チャンバ内でＥＣＲスパッタによる成膜を基板の両面に対して同時に行うことができ、成膜プロセスの時間を短縮でき、スループットの向上を図ることができる。とくにＥＣＲプラズマの安定化を図る場合は、硬度や密着性等の膜質の均一性および膜厚の均一性を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施の形態を示す模式図。
【図２】他の実施形態における導波管部分を示す模式的な斜視図。
【符号の説明】
１１                        真空チャンバ
１２                        ロードロック室
１３                        基板
１４                        ターゲット
１５                        電圧印加装置
１６                        ガス導入系
１７                        仕切り板
２１                        キャビティ
２２                        導波管
２３、２４    マグネットコイル
３１                        導波管開口
３２                        アイソレータ
３３                        スリースタブチューナ
【図１】
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【図２】
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