CN111542645A - 成膜方法及成膜装置 - Google Patents

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Abstract

一种成膜方法，在靶材的附近配置撞击器的放电部而诱发电弧放电，利用由此产生的等离子体在基板上形成膜，其中，包括：变更工序，将通过所述撞击器诱发电弧放电的位置在所述靶材的设定的区域中进行变更；成膜工序，利用通过在所述位置引起电弧放电而产生的等离子体，在基板上形成膜；以及缩小工序，根据所述靶材的使用而缩小所述区域。

Description

成膜方法及成膜装置
技术领域
本发明涉及成膜方法及成膜装置。
背景技术
已存在一种成膜装置，将由等离子体产生部产生的等离子体输送至处理室，在处理室通过等离子体在基板上形成膜。作为成膜装置的一例，能够例举一种真空电弧成膜装置，将在等离子体产生部在阴极靶材与阳极之间通过真空电弧放电而产生的等离子体输送至处理室，在处理室将膜形成于基板。真空电弧成膜装置例如在形成ta-C(四面体非晶碳)膜作为硬盘驱动器的磁性记录介质的表面保护膜的方面有用。另外，真空电弧成膜装置在将包含Ti、Cr等金属元素的硬质膜形成于机械零件或切削工具等的表面的方面有用。
在专利文献1及专利文献2公开的真空电弧成膜法中，使靶材为阴极，在靶材与配置于靶材的附近的阳极之间产生电弧放电从而形成膜。电弧放电能够通过使连接于阳极部的撞击器接近或接触靶材而诱发。
在这样的真空电弧成膜法中，一般而言，在圆柱形状的靶材的上表面的中央部的附近配置撞击器的放电部(前端部)。在靶材的表面上的撞击器的放电部接近或接触的位置(电弧放电产生的位置)形成电弧点。在电弧点，靶材可能被刨削而形成凹坑。当靶材的表面被局部刨削而形成深的凹坑时，电弧放电变得不稳定，结果，成膜速度降低，或发生电弧放电消弧。因此，在专利文献2中，提出了一种成膜装置，若靶材的表面的凹坑变大一定程度，则用磨器等刨削靶材的表面从而使其平坦化。
然而，刨削靶材的表面会将能够用作靶材的部分除去，因此，靶材的利用效率降低。另外，在专利文献1及专利文献2的技术中，需要将刨削靶材的表面的工序纳入成膜工序之间，因此生产性会降低。并且，靶材的刨屑可能会进入到使靶材旋转的旋转装置的驱动部，成为旋转装置的故障的原因。对于这样的问题，在专利文献3中，记载了一种成膜装置，能够在不用磨器等刨削靶材的情况下，连续进行成膜。具体而言，在专利文献3中记载了一种使撞击器接近或接触圆柱形状的靶材的绕旋转轴的侧面的结构，其中，使靶材转动以使靶材的侧面上的撞击器(的前端部)相向的位置变更。
在先技术文献
专利文献
专利文献1：国际公开第96/26531号
专利文献2：日本特开2009-242929号公报
专利文献3：国际公开第2015-140858号
发明内容
发明所要解决的课题
当在靶材的端部形成电弧点时，电弧点的位置不稳定，成膜速度可能变得不均匀，或可能发生电弧放电消弧。因此，可在靶材的端部以外的部分形成电弧点。然而，若以在靶材的端部以外的部分形成电弧点的方式持续使用靶材，则可能在端部与端部以外的部分之间形成大的高度差。关于该高度差，与端部同样，电弧点的位置不稳定，成膜速度可能变得不均匀，或可能发生电弧放电消弧。
本发明是以认识上述的课题为契机而完成的，目的在于提供一种对于更有效地利用靶材而言有利的技术。
用于解决课题的手段
本发明的第1方案为一种成膜方法，在靶材的附近配置撞击器的放电部而诱发电弧放电，利用由此产生的等离子体在基板上形成膜，其中，上述成膜方法包括：变更工序，将通过上述撞击器诱发电弧放电的位置在上述靶材的设定的区域中进行变更；成膜工序，利用通过在上述位置引起电弧放电而产生的等离子体，在基板上形成膜；以及缩小工序，根据上述靶材的使用而缩小上述区域。
本发明的第2方案为一种成膜装置，在靶材的附近配置撞击器的放电部而诱发电弧放电，利用由此产生的等离子体在基板上形成膜，其中，上述成膜装置具备：变更机构，其变更通过上述撞击器诱发电弧放电的位置；以及控制部，其控制上述变更机构以使上述位置在上述靶材的设定的区域中变更；上述控制部根据上述靶材的使用而阶段性地缩小上述区域。
发明的效果
根据本发明，提供一种对于更有效地利用靶材而言有利的技术。
附图说明
图1是表示本发明的一实施方式的真空处理装置的结构的概略俯视图。
图2是表示图1所示的处理装置中的载体的结构的概略图。
图3是表示成膜装置的结构的一例的概略图。
图4是图3所示的成膜装置的等离子体产生部的放大主视图。
图5是图3所示的成膜装置的等离子体产生部的放大仰视图。
图6是图4所示的来源部的A-A向视图。
图7是图5所示的来源部的B-B向视图。
图8是表示控制成膜装置的动作的系统结构的图。
图9A、图9B、图9C、图9D、图9E、图9F是与在基板上形成膜的成膜动作一起说明在设定的撞击范围(设定的区域)中变更通过撞击器诱发电弧放电的位置(撞击位置)的动作的图。
图10A、图10B、图10C、图10D、图10E是对变更工序、成膜工序及缩小工序进行说明的图。
图11A、图11B、图11C、图11D是例示第1撞击范围中的撞击位置的变更的图。
图12A、图12B、图12C、图12D是例示第2撞击范围中的撞击位置的变更的图。
图13A、图13B、图13C、图13D是例示第3撞击范围中的撞击位置的变更的图。
具体实施方式
以下，参照附图对本发明通过其例示性的实施方式进行说明。
在图1中，示意性示出了本发明的一实施方式的真空处理装置VP的结构。真空处理装置VP可构成为串接式的成膜装置。真空处理装置VP具有如下结构：多个处理室111～131经由闸阀而连结成矩形的环状。处理室111～131是通过专用或兼用的排气系统而排气的真空容器。在处理室111～131中装入搬送装置CNV，该搬送装置CNV搬送对基板1进行保持的载体10(参照图3)。
搬送装置CNV具有搬送路径，在该搬送路径中将载体10在由该载体保持的基板1的主面维持为与水平面垂直的姿势下进行搬送。处理室111是用于进行将基板1安装于载体10的处理的载锁(load lock)室。处理室116是用于进行将基板1从载体10卸除的处理的卸锁(unload lock)室。基板1是例如适于作为磁性记录介质使用的基板，例如可以为在中心部分具有开口(内周孔部)的金属制或玻璃制的圆板状构件。其中，基板1的形状及材料不限定于特定的形状及材料。
对真空处理装置VP中的基板的处理步骤进行说明。首先，在处理室(载锁室)111内第1基板1被安装于第1载体10。第1载体10移动至处理室(密接层形成室)117，在第1基板1形成密接层。在第1载体10配置于处理室(密接层形成室)117时，在第2载体10安装第2基板1。之后，第2载体10移动至处理室(密接层形成室)117，在第2基板1形成密接层，在处理室(载锁室)111内在第3载体10安装第3基板1。各载体10一边逐个在处理室117～131移动，一边在处理室117～131中分别对基板1进行处理。
处理室117～131是对基板1进行处理的处理室。处理室117～128例如可以为形成密接层、软磁性层、晶种层、中间层、磁性层等的膜的成膜装置的处理室。处理室129例如可以为形成由ta-C膜构成的表面保护层的等离子体处理装置的处理室。处理室130例如可以为对在处理室129内形成的ta-C膜的表面进行处理的处理装置的腔室。处理室112～115是具备将基板1的搬送方向转换90度的方向转换装置的处理室。处理室131是将附着于载体10的堆积物除去的灰化处理室。通过真空处理装置VP，例如能够获得在基板1之上依次形成有密接层、下部软磁性层、晶种层、中间层、磁性记录层、ta-C膜的构造。
在图2中，示出了载体10的结构例。载体10例如能够同时保持2个基板1。载体10例如可包括：分别保持基板1的2个金属制的保持器201、支承2个保持器201并在搬送路径上移动的滑块202。在滑块202设置有用于使搬送装置CNV驱动滑块202的永久磁铁204。保持器201在不覆盖基板1的表背面的成膜区域的情况下，通过多个导电性的弹性构件(板簧)203把持基板1的外周部的数处。
在图3中，示意性示出了具有处理室129的成膜装置300的结构及搬送装置CNV的结构。搬送装置CNV包括沿着搬送路径排列的多个从动辊(未图示)以及驱动载体10的磁力丝杠(magnetic screw)303。磁力丝杠303被驱动旋转，从而设置有永久磁铁204的滑块202(载体10)被沿着搬送路径驱动。通过电源309经由导电性的弹性构件203向由载体10的保持器201保持的基板1施加电压。或者，由保持器201保持的基板1可经由导电性的弹性构件203而接地。可向保持器201施加直流电压、脉冲电压或高频电压。
成膜装置300例如可构成为通过真空电弧成膜法(Vacuum Arc Deposition)在基板1上形成ta-C膜，但这仅为一例。成膜装置300也可以通过其他方式产生等离子体。成膜装置300可具备处理基板的处理室129、产生等离子体的等离子体产生部306、以及将由等离子体产生部306产生的等离子体输送至处理室129的输送部304。另外，成膜装置300可具备产生以通过等离子体扫描基板1的方式使该等离子体旋转的磁场的扫描磁场产生部SCL、以及将处理室129排气的涡轮分子泵等真空泵(未图示)。在该例中，处理室129构成在基板1上形成ta-C膜的成膜室。在图3中，仅示出了1组输送部304及等离子体产生部306，但也可以在处理室129的两侧各具备一组输送部304及等离子体产生部306(即，具备2组输送部304及等离子体产生部306)。此外，在使用搭载2个基板的载体的情况下，也可以使用4组输送部304及等离子体产生部306，以便能够同时处理2个基板的两面。
如图3示意性所示，输送部304可以为二维地弯曲的单弯型的输送管，但也可以为直线型、双弯型或三维地弯曲的输送管。滤波线圈FCL可以包括配置在输送部304的内侧(真空侧)的磁场产生部。滤波线圈FCL将输送等离子体(电子及离子)的磁场形成在输送部304中。在输送部304中，可配置多个挡板。
在该例中，等离子体产生部306通过真空电弧放电而产生等离子体，但也可以通过其他方式产生等离子体。等离子体产生部306具有离子产生部310和靶材驱动部312。离子产生部310可包括：其内部与输送部304连通的腔室314、用于生成电子及离子的阴极即靶材TG、阳极电极、以及撞击器320。离子产生部310可包括保持(载置)靶材TG的靶材保持器318和稳定化线圈ACL。撞击器320是用于在靶材TG与阳极316之间使电弧放电产生(即，点燃放电)的构件。靶材驱动部(变更机构)312如后所述可包括旋转部322和移动部324。
靶材TG是离子供给源。在该例中，靶材TG是用于形成ta-C膜的石墨靶材，但靶材TG可以由与要形成于基板1的膜相应的材料(例如，氮化钛、氧化钛、氮化铬、氧化铬、氮化铝、氧化铝、氮化锌、氧化锌、氮化铜或氧化铜、或者它们的合金)构成。另外，靶材TG在本实施方式中具有圆柱形状，但也可以为其他形状，例如圆筒形状、多边形的柱状。旋转部322在使具有圆柱形状的靶材的中心轴与旋转轴RA一致而在水平方向上支承靶材的状态下，使靶材绕旋转轴RA旋转或转动。另外，移动部324使靶材沿着旋转轴RA(靶材的中心轴)移动(进退)。
稳定化线圈ACL配置在靶材TG的放电面侧(输送部304侧)的相反侧，形成用于使电弧放电稳定的磁场。稳定化线圈ACL所产生的磁场与滤波线圈FCL所产生的输送磁场成为会切磁场(相互反向)。通过该会切磁场，能够控制电弧点的动作，并且在靶材TG与阳极316之间确保低负载的电流路径，使电弧放电稳定化。也可以设置永久磁铁来代替稳定化线圈ACL。通过电弧放电而生成的包含碳离子的等离子体沿着输送部304中的输送磁场输送至处理室129，在配置于处理室129中的基板1上形成ta-C膜。也可以向等离子体产生部306供给氩等惰性气体及/或氮气的活性气体来作为处理气体。
参照图4～图7，详细说明成膜装置300的结构。图4是等离子体产生部306的放大主视图，图5是等离子体产生部306的放大仰视图。图6是图4所示的等离子体产生部306的A-A向视图，图7是图5所示的等离子体产生部306的B-B向视图。
稳定化线圈ACL设置在圆管状构件的外侧，配置在靶材TG的放电面侧(输送部304侧)的相反侧的腔室314的外侧(大气侧)，其一端与腔室314连接。在本实施方式中，设置有稳定化线圈ACL的圆管状构件的内部与腔室314连通，维持为真空。腔室314其内部能够真空排气，收容靶材TG及其周围的构成要素，即收容靶材TG、阳极316及撞击器320。阳极316例如可具有筒形状，但阳极316的形状只要不遮挡电子及碳离子向输送部304的输送，则没有特别限定。阳极316可由石墨材料构成，但阳极316的材料只要是不会因由电弧放电产生的等离子体而熔融并具有导电性的材料即可。
撞击器320是用于在靶材TG与阳极316之间诱发电弧放电的电极。能够将退避到阳极316的外侧的撞击器320朝向靶材TG驱动而使其与靶材TG电接触，使电弧电流从撞击器320流入靶材TG。在该状态下将撞击器320从靶材TG分离，从而能够产生电弧放电。而且，通过维持在阳极316与靶材TG之间的电子电流或离子电流，能够维持电弧放电。通过电弧放电，使得碳离子及电子从靶材TG放出，生成包含碳离子及电子的等离子体。撞击器320与阳极316电连接。
撞击器320具有放电部320a(前端部)，放电部320a与阳极316电连接。能够通过驱动撞击器320转动而使放电部320a配置在靶材TG的外周面TG0的附近。在此，靶材TG的外周面TG0是指靶材TG的绕旋转轴RA(绕旋转轴)的侧面。另外，在靶材TG的外周面TG0的附近配置有放电部320a的状态是能够在靶材TG的外周面TG0与放电部320a之间诱发电弧放电的状态。换言之，撞击器320设置为通过被驱动转动而使放电部320a与靶材TG的外周面TG0成为接触状态。靶材TG的外周面TG0与撞击器320的放电部320a为接触状态并非仅意味着撞击器320的放电部320a与外周面TG0物理性地接触。靶材TG的外周面TG0与撞击器320的放电部320a为接触状态也意味着撞击器320的放电部320a接近外周面TG0而电接触。换言之，靶材TG的外周面TG0与撞击器320的放电部320a为接触状态也意味着撞击器320的放电部320a与靶材TG以低电阻导通。
如图6所示，撞击器驱动部326能够驱动撞击器320转动，以成为在靶材TG的外周面TG0的附近配置有撞击器320的放电部320a的状态、以及放电部320a从外周面TG0分离的状态。撞击器驱动部326例如如图4所示可包括：撞击器用马达328、带轮330a及330b、皮带332、马达座334、以及磁性密封件336。撞击器320可经由带轮330a、330b和皮带332而与撞击器用马达328连接。撞击器用马达328固定在设置于腔室314的马达座334，能够使撞击器320转动规定角度(例如，90度左右)。撞击器用马达328设置在大气侧，因此，撞击器驱动部326可经由磁性密封件336，从大气侧向真空侧的撞击器320传递旋转力。另外，在本实施方式中，为了无论撞击器320的转动角度如何都稳定地供给电流，可经由旋转接头(旋转导入器)338供给电力。
靶材TG可由靶材保持器318保持。可在大气侧设置靶材供电端子340，以便能够经由靶材保持器318向靶材TG供给电流。靶材保持器318可固定于轴342的一端。在轴342的另一端，可设置旋转部322。另外，移动部324可设置为使支承旋转部322的底板344移动(进退)。轴342可以为将靶材TG水平支承的构件。另外，轴342可以为用于向靶材TG供给电流的路径的一部分。另外，在轴342的内部，可形成用于供用于冷却靶材TG的冷却水流动的水道。靶材保持器318设置在轴342与靶材TG之间，可具有靶材TG的固定、靶材TG的冷却及电流路径的功能。
靶材驱动部312可包括旋转部322和移动部324。靶材驱动部312可构成对通过撞击器320诱发电弧放电的位置进行变更的变更机构。对旋转部322进行说明。在底板344，可设置轴342的旋转密封部346。另外，在底板344，在大气侧，可固定旋转用马达348。波纹管350设置在腔室314与底板344之间，在其内部配置有轴342。波纹管350的内部与腔室314连通，能够维持为真空。波纹管350根据底板344的移动而伸缩。在支柱352，可固定接头354。可经由接头354，向形成在轴342的内部的水道供给冷却水，另外，从该水道排出冷却水。旋转用马达348可经由带轮356a、356b和皮带358而使轴342旋转。
下面，对移动部324进行说明。安装座360可以为固定于腔室314的构件。在安装座360，可经由LM导向件362固定底板344。LM导向件362设置为沿着旋转部322的旋转轴RA(靶材TG的中心轴)使底板344移动。LM导向件362可由滚珠丝杠366及螺母372构成。如图7所示，在安装座360，可固定移动用马达364及滚珠丝杠366。更具体而言，可通过安装于安装座360的第1板368a及第2板368b来支承滚珠丝杠366。移动用马达364可构成为固定于第2板368b，并经由齿轮370a及370b使滚珠丝杠366旋转。另外，底板344可固定于根据滚珠丝杠366的旋转而移动(进退)的螺母372。因此，能够通过移动用马达364的旋转，使安装于底板344的部分移动。在底板344，如上所述，可安装轴342及波纹管350的一端。
图8是表示控制成膜装置300的动作、例如将通过电弧放电从靶材TG产生的离子向基板1照射而在基板1上形成膜的处理相关的动作的系统结构的图。成膜装置300具有控制部802，可将来自上位控制装置801的指令(控制信号)供给至控制部802。控制部802可构成为按照来自上位控制装置801的指令，控制靶材驱动部312(变更机构)、撞击器驱动部326以及电力施加部803。另外，控制部802可构成为将来自靶材驱动部312(变更机构)、撞击器驱动部326以及电力施加部803的信号发送至上位控制装置801。控制部802例如可以由FPGA(Field Programmable Gate Array的缩写)等的PLD(Programmable Logic Device的缩写)、或者ASIC(Application Specific Integrated Circuit的缩写)、或者被置入程序的通用电脑、或者它们的全部或一部分的组合而构成。上位控制装置801可构成为具有控制整个真空处理装置VP的功能，控制例如搬送装置、闸阀、搬送机器人等基板搬送系统、其他处理室的控制系统等。
控制部802可构成为具有运算部802a及存储部802b的装置。运算部802a可对来自靶材驱动部312、撞击器驱动部326及电力施加部803的信号实施运算处理而求出当前值及变化量。存储部802b可存储靶材驱动部312、撞击器驱动部326及电力施加部803的当前值及变化量、控制信息等。另外，存储部802b可构成为根据来自运算部802a的读取信号，将存储的值(靶材驱动部312、撞击器驱动部326及电力施加部803的当前值及变化量等)返回至运算部802a。
靶材驱动部312如上所述可构成为包括旋转部322、移动部324，使靶材TG旋转或转动、或使靶材TG移动(进退)。撞击器驱动部326如上所述能够驱动撞击器320，以成为在靶材TG的外周面TG0的附近配置有撞击器320的放电部320a的状态、以及撞击器320的放电部320a从外周面TG0分离的状态。靶材驱动部312及撞击器驱动部326可包括具备对转动角度等操作量进行检测的传感器(例如，编码器)的马达。换言之，靶材驱动部312及撞击器驱动部326可构成为能够控制操作量(例如，位置、角度)的驱动源。
电力施加部803供给用于在靶材TG与阳极316之间诱发电弧放电的电压(电力)。电力施加部803例如构成为电源，但也可以包括电阻计等传感器。另外，电力施加部803可包括向稳定化线圈ACL供给电力的电源、向滤波线圈FCL供给电力的电源、向扫描磁场产生部SCL供给电力的电源、向输送部304施加偏压的电源等。
撞击器320可在通过靶材驱动部312对靶材TG的驱动完成后，根据来自控制部802的控制信号，由撞击器驱动部326驱动。在通过撞击器驱动部326对撞击器320的驱动完成后(即，在靶材TG的外周面的附近配置了撞击器320的放电部320a后)，电力施加部803向靶材TG与撞击器320之间施加电压。在靶材TG的外周面的附近已配置有撞击器320的放电部320a的判定例如可通过对撞击器320进行驱动(使其转动)的撞击器用马达328的转动速度成为0而进行。另外，该判定可以基于撞击器用马达328的转动开始后的经过时间而进行，也可以基于转矩而进行。
电力施加部803可在从撞击器320的放电部320a配置于靶材TG的外周面的附近的状态至放电部320a从靶材TG的外周面分离为止的期间向靶材TG与撞击器320之间施加电压。具体而言，撞击器320配置于靶材TG的外周面的附近的状态维持规定时间，电力施加部803可在该规定时间内向靶材TG与撞击器320之间施加电压。然后，电力施加部803施加了电压后，撞击器驱动部326使撞击器320退避，靶材TG与撞击器320可分离。通过进行这样的控制，能够使电弧放电稳定地产生。此外，靶材TG在电弧放电结束后，可通过旋转部322转动规定的角度，及/或通过移动部324移动(进退)规定的距离。
成膜装置300可构成为，在使具有圆柱形状的靶材TG的中心轴为水平的状态下支承靶材，在靶材TG的外周面TG0产生电弧放电。成膜装置300能够通过靶材驱动部312使靶材TG转动及/或移动，因此，在靶材TG的外周面TG0的任何位置都能够产生电弧放电。
电弧放电在靶材TG的外周面的附近配置有撞击器320的放电部320a的状态下诱发。此时，在靶材TG的外周面TG0中的产生了电弧放电的部分(相向位置)形成电弧点，该部分被刨削而可形成缺损部。在成膜装置300中，靶材TG被驱动以使通过下个电弧放电形成缺损部或电弧点的位置(通过撞击器320诱发电弧放电的位置(以下，也称为撞击位置))接近已通过电弧放电形成的缺损部。由此，靶材TG被均等地刨削下去，因此，不再需要通过磨器等加工机械对能够用作靶材TG的部分进行刨削。因此，能够一边提高靶材TG的利用效率，一边使电弧放电稳定地产生。另外，在成膜装置300中，不需要在成膜工序之间纳入通过加工机械刨削靶材TG的工序。因此，能够抑制生产能力的降低、以及因靶材TG的刨屑而引起的靶材驱动部312及撞击器驱动部326的故障的产生。另外，能够连续地形成均匀的膜。
参照图9A～图9F，与在基板上形成膜的成膜动作一起说明在设定的撞击范围(设定的区域)中变更通过撞击器诱发电弧放电的位置(撞击位置)的动作。该动作可通过控制部802对靶材驱动部312及撞击器驱动部326的控制而实现。
首先，如图9A所示，通过靶材驱动部312驱动靶材TG，以使在靶材TG的外周面TG0的位于第1撞击范围(L1R～L1E)的第1端的撞击位置SP(进退方向(X方向)的位置＝L1R、转动角度＝0)，靶材TG与撞击器320的放电部320a成为接触状态。撞击范围是指可使撞击位置移动(变更)的范围。换言之，撞击范围是靶材TG中的设定的区域，能够在该区域中变更撞击位置。撞击位置可根据靶材TG的外周面TG0上的靶材TG的进退方向的位置、及靶材TG的转动角度而特定。
通过撞击器驱动部326驱动撞击器320，在撞击位置SP，靶材TG的外周面TG0与撞击器320的放电部320a成为接触状态，诱发电弧放电。由此，在靶材TG的外周面TG0上的与撞击器320的放电部320a的接触位置(撞击位置SP)形成电弧点，可形成因电弧放电而产生的缺损部CP。另外，在诱发电弧放电后，通过撞击器驱动部326驱动撞击器320，撞击器320的放电部320a从撞击位置SP(进退方向的位置＝L1R、转动角度＝0)分离。该电弧放电为了基板的成膜而被维持，通过因电弧放电而形成的等离子体(离子)在基板上形成膜。在维持该电弧放电的期间，形成于靶材TG的缺损部CP可扩大。
接着，如图9B所示，可通过靶材驱动部312(旋转部322)使靶材TG绕旋转轴RA转动转动角度θ，以使因电弧放电而要形成于靶材TG的外周面TG0的电弧点在外周面TG0移动。然后，通过撞击器驱动部326驱动撞击器320，在撞击位置SP(进退方向的位置＝L1R、转动角度＝θ)，靶材TG的外周面TG0与撞击器320的放电部320a成为接触状态，诱发电弧放电。由此，在靶材TG的外周面TG0上的与撞击器320的放电部320a的接触位置(撞击位置SP)形成电弧点，可因电弧放电形成新的缺损部CP(换言之，缺损部CP可扩大)。另外，在诱发电弧放电后，通过撞击器驱动部326驱动撞击器320，撞击器320的放电部320a从撞击位置SP(进退方向的位置＝L1R、转动角度＝0)分离。该电弧放电为了基板的成膜而被维持，通过因电弧放电而形成的等离子体(离子)在基板上形成膜。在维持该电弧放电的期间，形成于靶材TG的缺损部CP可扩大。
接着，可通过靶材驱动部312(旋转部322)使靶材TG绕旋转轴RA转动转动角度θ，以使因电弧放电而要形成于靶材TG的外周面TG0的电弧点在外周面TG0移动。
如以上这样，重复电弧放电和靶材TG的转动，从而如图9C所示，在靶材TG的外周面TG0的位于第1撞击范围的第1端的撞击位置＝L1R圆周状地形成缺损部CP。在此，在一例中，在撞击位置＝L1R，靶材TG可绕旋转轴RA旋转两圈。
在靶材TG的外周面TG0的位于第1撞击范围的第1端的撞击位置＝L1R圆周状地形成缺损部CP后，如图9D所示，通过靶材驱动部312(移动部324)使靶材TG沿着旋转轴RA在前进方向(+X方向)上移动Xmm。此时，靶材TG可在前进方向上移动Xmm，以使因电弧放电而已产生于靶材TG的圆周状的缺损部CP和因以后的电弧放电而要形成于靶材TG的缺损部CP邻接，或者使其一部分重叠。然后，在撞击位置SP(进退方向上的位置L1R+X、转动角度＝0)，靶材TG的外周面TG0与撞击器320的放电部320a成为接触状态，诱发电弧放电。由此，在撞击位置SP形成电弧点，可通过电弧放电形成新的缺损部CP(缺损部CP可扩大)。另外，在诱发电弧放电后，通过撞击器驱动部326驱动撞击器320，撞击器320的放电部320a从撞击位置SP分离。该电弧放电为了基板的成膜而被维持，通过因电弧放电而形成的等离子体(离子)在基板上形成膜。在维持该电弧放电的期间，形成于靶材TG的缺损部CP可扩大。
接着，可通过靶材驱动部312(旋转部322)使靶材TG绕旋转轴RA转动转动角度θ，以使因电弧放电而要形成于靶材TG的外周面TG0的电弧点在外周面TG0移动。然后，通过撞击器驱动部326驱动撞击器320，在撞击位置SP(进退方向上的位置L1R+X、转动角度＝θ)，靶材TG的外周面TG0与撞击器320的放电部320a成为接触状态，诱发电弧放电。由此，在靶材TG的外周面TG0的与撞击器320的放电部320a的接触位置(撞击位置SP)形成电弧点，可因电弧放电形成新的缺损部CP(换言之，缺损部CP可扩大)。另外，在诱发电弧放电后，通过撞击器驱动部326驱动撞击器320，撞击器320的放电部320a从撞击位置SP(进退方向的位置＝L1R、转动角度＝0)分离。该电弧放电为了基板的成膜而被维持，通过因电弧放电而形成的等离子体(离子)在基板上形成膜。在维持该电弧放电的期间，形成于靶材TG的缺损部CP可扩大。
接着，可通过靶材驱动部312(旋转部322)使靶材TG绕旋转轴RA转动转动角度θ，以使因电弧放电而要形成于靶材TG的外周面TG0的电弧点在外周面TG0移动。
如以上这样，重复电弧放电和靶材TG的转动，从而如图9E所示，在撞击位置＝L1R+X圆周状地形成缺损部CP。在此，在一例中，在撞击位置＝L1R+X，靶材TG可绕旋转轴RA旋转一圈。在此，靶材TG的一圈通过靶材TG的多次的转动而完成。
重复以上的动作直至位于第1撞击范围的第2端的撞击位置＝L1E为止。由此，如图9F所示，可在整个第1撞击范围形成由电弧点产生的缺损部CP。另一方面，在撞击范围的外侧即非撞击范围不产生电弧点，因此，靶材不会被刨削，不会形成缺损部CP。结果，可在第1撞击范围的第1端与非撞击范围的交界、及第1撞击范围的第2端与非撞击范围的交界形成高度差。
在一例中，在第1撞击范围的第2端L1E，靶材TG可绕旋转轴RA旋转两圈。也就是说，在第1撞击范围的第1端L1R、及撞击范围的第2端L1E，靶材TG绕旋转轴RA旋转两圈。另一方面，在除此以外的撞击位置可转一圈。通过这样控制，在各撞击位置SP的电弧放电的产生次数变得相同，能够均等地刨削靶材TG。
在本实施方式的成膜方法中，在撞击范围(设定的区域)中变更撞击位置(通过撞击器诱发电弧放电的位置)的变更工序及成膜工序可一边缩小撞击范围一边重复。换言之，本成膜方法可包括：在撞击范围中变更撞击位置的变更工序、利用通过在该撞击位置引起电弧放电而产生的等离子体在基板上形成膜的成膜工序、以及缩小撞击范围的缩小工序。
在此，可在重复了包括变更工序和至少1次成膜工序的循环后，实施缩小工序，之后重复该循环。在缩小工序中，可缩小撞击范围以使缩小后的撞击范围落入缩小前的撞击范围。在变更工序中，可通过使靶材TG转动而变更撞击位置。在变更工序中，通过使靶材TG在与靶材TG的旋转轴平行的方向上移动而进一步变更撞击位置。
以下，参照图10A～图10E，对本实施方式中的变更工序、成膜工序及缩小工序进行说明。在图10A中，例示了未使用的靶材TG。在将靶材TG固定于靶材保持器318后，如图10B所示，实施在第1撞击范围中变更撞击位置的变更工序，并且在各撞击位置实施成膜工序。之后，可在第1撞击范围的第1端L1R与非撞击范围的交界、及第1撞击范围的第2端L1E与非撞击范围的交界形成高度差。然而，在该交界产生的电弧放电变得不稳定之前，撞击范围从第1撞击范围(L1R～L1E)变更(缩小)为图10C例示的第2撞击范围(L2R～L2E)。
然后，实施在第2撞击范围中变更撞击位置的变更工序，并且在各撞击位置实施成膜工序。之后，可在第2撞击范围的第1端L2R与非撞击范围的交界、及第2撞击范围的第2端L1E与非撞击范围的交界形成高度差。然而，在该交界产生的电弧放电变得不稳定之前，撞击范围从第2撞击范围(L2R～L2E)变更(缩小)为图10D所示的第3撞击范围(L3R～L3E)。然后，实施在第3撞击范围中变更撞击位置的变更工序，并且在各撞击位置实施成膜工序。
这样，在第(n-1)撞击范围(L(n-1)R～L(n-1)E)实施了变更工序及成膜工序后，在撞击范围与非撞击范围的交界产生的电弧放电变得不稳定之前，撞击范围从第(n-1)撞击范围(L(n-1)R～L(n-1)E)变更(缩小)为图10E所示的第n撞击范围(LnR～LnE)。在此，撞击范围从第1撞击范围(L1Rmm～L1Emm)依次变更为第n撞击范围(LnRmm～LnEmm)(n为整数)。另外，撞击范围相对于靶材TG的长度Lmm，L＞L1R～L1E＞L2R～L2E＞L3R～L3E＞····L(n-1)R～L(n-1)E＞LnR～LnE。
根据本实施方式，通过变更工序及缩小工序的实施，使得不论撞击位置如何都能够使电弧放电稳定地产生，因此，能够以稳定的成膜速度连续地形成均匀的膜。另外，在本实施方式中，不需要通过磨器等加工机械刨削靶材TG的处理，因此能够实现装置的小型化、维护成本的减低。
另外，在本实施方式中，可在靶材TG的进退方向上的撞击范围的两端，使靶材TG绕旋转轴RA旋转两圈后使靶材TG在进退方向上移动。另外，可在靶材TG的进退方向上的撞击范围的两端以外，使靶材TG绕旋转轴RA旋转一圈后使靶材TG在进退方向上移动。其中，也可以在撞击范围的整个区域，使作为进退方向上的撞击位置的变更条件的靶材TG的旋转的次数相同。或者，也可以在撞击范围的两端和两端以外，在电弧放电稳定产生的范围适当变更作为进退方向上的撞击位置的变更条件的靶材TG的旋转的次数。例如，作为进退方向上的撞击位置的变更条件的靶材TG的旋转的次数、即圈数优选为1圈至4圈的范围内。
另外，在本实施方式中，在使靶材TG绕旋转轴RA转动后，控制靶材TG的转动及移动，以使靶材TG在进退方向上移动，但并非限定于此。例如，也可以控制靶材TG的转动及移动，以使缺损部CP形成为螺旋状，即，使相向位置的靶材TG的外周面TG0上的电弧点的轨迹成为螺旋状。
另外，在上述的例子中，每次产生电弧放电时变更撞击位置，但也可以每次因电弧点而形成的缺损部的尺寸变得比预先设定的尺寸大时变更撞击位置。换言之，也可以维持撞击位置，直至在靶材TG上因电弧点而形成的缺损部的尺寸变得比预先设定的尺寸大为止。
形成于基板1的膜的成膜速度可根据因电弧放电而形成的电弧点的位置而变动。具体而言，当电弧点存在于阳极316的中心时成膜速度可提升，当电弧点接近阳极316时成膜速度可降低。因此，电弧点优选形成于远离阳极316的位置。因此，在本实施方式中，撞击器驱动部326驱动靶材TG，以使阳极316与接触状态下的撞击器320的放电部320a的位置关系恒定。由此，能够使成膜速度稳定。
以下，例举通过上述的真空处理装置VP的成膜装置300形成ta-C膜的成膜方法的实施例。使用上述的实施方式所示的装置，在基板上依次层叠了密接层、下部软磁性层、晶种层、中间层、磁性记录层。接着在形成有磁性记录层的基板上形成了ta-C膜作为表面保护层。
(实施例1)
图11A～图13D是表示实施例1的靶材驱动控制的一例的图。在各个图中，记载了在靶材TG的各撞击位置使靶材TG绕旋转轴RA旋转的次数即圈数(旋转360度的次数)。图11A～图11D表示第1撞击范围(L1Rmm～L1Emm)中的靶材TG的驱动控制。从撞击位置SP(进退方向的位置L1R、转动角度＝0)开始靶材TG的驱动，在靶材TG的进退方向上的撞击位置＝L1R，使靶材TG绕旋转轴RA旋转两圈(图11A)。之后，通过使靶材TG在前进方向上移动Xmm而变更撞击位置。然后，在靶材TG的进退方向的位置＝L1R+X，使靶材TG绕旋转轴RA旋转一圈后，通过使靶材TG在前进方向上移动Xmm而变更撞击位置。进行这样的动作直至撞击位置到达第1撞击范围的第2端L1E为止(图11B)。接着，在第1撞击范围的第2端L1E，使靶材TG绕旋转轴RA再旋转一圈(图11C)后，使靶材TG在退出方向上移动Xmm。然后，在靶材TG的进退方向的位置L1E-X，使靶材TG绕旋转轴RA旋转一圈后，使靶材TG在退出方向上移动Xmm。从靶材TG进退方向的位置L1E-X到L1R+X为止依次重复此动作，使靶材TG移动至第1撞击范围的L1R+X(图11D)。重复这样的靶材TG的转动动作及进退动作直至通过两次靶材TG进退方向的各撞击位置为止。
图12A～图12D表示第2撞击范围(L2R～L2E)中的靶材TG的驱动控制。在本实施例中，第2撞击范围的第1端L2R是L1R+2X，第2撞击范围的第2端L2E是L1E-2X。在靶材TG的进退方向上的撞击位置＝L2R，使靶材TG绕旋转轴RA旋转两圈(图12A)后，通过使靶材TG在前进方向上移动Xmm而变更撞击位置。然后，在靶材TG的进退方向的位置＝L2R+X，使靶材TG绕旋转轴RA旋转一圈后，通过使靶材TG在前进方向上移动Xmm而变更撞击位置。进行这样的动作直至撞击位置到达第2撞击范围的第2端L2E为止(图12B)。接着，在第2撞击范围的第2端L2E，使靶材TG绕旋转轴RA再旋转一圈(图12C)。之后，使靶材TG在退出方向上移动Xmm。然后，在靶材TG进退方向的位置L2E-X，使靶材TG绕旋转轴RA旋转一圈后，使靶材TG在退出方向上移动Xmm。从靶材TG的进退方向的位置L2E-X到L2R+X为止依次重复此动作，使靶材TG移动至第2撞击范围的L2R+X(图12D)。重复这样的靶材TG的转动动作及进退动作直至通过两次靶材TG的进退方向的各撞击位置为止。
在第2撞击范围中，也与第1撞击范围同样，在撞击范围的两端的位置，使靶材TG绕旋转轴RA旋转两圈(两周)后，使靶材TG在进退方向上移动。在除此以外的靶材TG的进退方向的位置，使靶材TG绕旋转轴RA旋转一圈后，使靶材TG在进退方向上移动。然后，重复此动作直至通过两次靶材TG的进退方向的各撞击位置后，与从第1撞击范围向第2撞击范围的变更时同样地，将撞击范围变更为第3撞击范围(L3R～L3E)。
图13A～图13D表示第3撞击范围(L3R～L3E)中的靶材TG的驱动控制。第3撞击范围的第1端L3R是L2R+2X，第3撞击范围的第2端L3E是L2E-2X。
如上述这样在各个撞击范围进行使靶材TG依次移动的控制，以便每通过两次各靶材TG的进退方向的位置时，使撞击范围单侧各缩小2Xmm，即撞击范围各缩小4Xmm。作为变更撞击范围的条件的靶材TG的旋转的次数例如可基于在使靶材TG旋转一次的期间中的成膜速度的变化而决定。在本实施例中，每通过两次各靶材TG的进退方向的位置时变更撞击范围，但并非限定于此，也可以在电弧放电稳定产生的范围适当变更。并且，也可以按每个撞击范围单独设定通过次数。另外，在本实施例中，将撞击范围单侧各缩小2Xmm，但并非限定于此。
(实施例2)
下面对实施例2进行说明。各撞击范围中的靶材TG的驱动控制与实施例1相同，但在是否变更撞击范围的判定中，利用撞击器320的放电部与靶材TG接触时的撞击器320的转动角度(图6)。将撞击器320的放电部320a与靶材TG接触时的撞击器320的转动角度称为撞击器320的接触转动角度，或仅称为接触转动角度。接触转动角度表示从靶材TG的外周面TG0的位置、换言之从未使用的靶材TG的外周面TG0的位置起的当前的外周面TG0的变化量。在实施例1中，在变更撞击范围时，通过靶材TG的进退方向的各撞击位置的通过次数(旋转的次数＝圈数)进行判定。另一方面，在本实施例中，根据靶材TG与撞击器320的转动角度推定靶材TG的消耗而进行撞击范围的变更。
在本实施例中，每次撞击时进行撞击器320的接触转动角度的测定，根据撞击器320的接触转动角度的变化，判定靶材TG的消耗，变更撞击范围。即，能够根据撞击器320的放电部320接触未使用的靶材TG时的撞击器320的接触转动角度与每次撞击的接触转动角度的差值，实时监控靶材的消耗(靶材形状)。因此，根据本实施例，无论成膜条件如何，都能够高效地利用靶材TG。
为了判定是否变更撞击范围而进行的撞击器320的接触转动角度的测定可在充分远离撞击范围与非撞击范围的交界的位置(撞击范围内的位置)进行。这是因为，在撞击范围与非撞击范围的交界存在高度差，撞击器320的转动角度的偏差因该高度差而变大。另外，例如，判定所使用的撞击器320的接触转动角度可使用在多个撞击位置测定的平均值。作为判定的例子，能够举出在对开始使用后的靶材进行测定的接触转动角度变得比对未使用的靶材进行测定的接触转动角度大1.0°后，从第1撞击范围缩小为第2撞击范围的例子。同样，能够举出在对开始使用后的靶材进行测定的接触转动角度变得比对未使用的靶材TG进行测定的接触转动角度大2.0°后，从第2撞击范围缩小为第3撞击范围的例子。在该例中，以每次撞击器320的接触转动角度变大1.0°时使撞击范围缩小的方式驱动靶材。
靶材TG的驱动可设为与实施例1相同。也就是说，可在撞击范围的两端的位置，使靶材TG绕旋转轴RA旋转两圈后使靶材TG在进退方向上移动。另外，可在除此以外的靶材TG进退方向的位置，使靶材TG绕旋转轴RA旋转一圈后使靶材TG在进退方向上移动。
如上所述，可根据撞击器的转动角度，使撞击范围阶段性地缩小，以使撞击范围单侧各缩小2X，即撞击范围各缩小4X。作为缩小撞击范围的条件的撞击器320的接触转动角度例如可基于相对于撞击器320的接触转动角度的成膜速度的变化或电弧放电的稳定性相关的数据而设置。在本实施例中，可每次撞击器320的接触转动角度变大1.0°时变更撞击范围，但并非限定于此，也可以在电弧放电稳定产生的范围适当变更。并且，也能够按每个撞击范围单独设定撞击器320的接触转动角度(例如，从对未使用的靶材TG进行测定的撞击器320的转动角度起的变化量)。另外，在本实施例中，将撞击范围单侧各缩小2Xmm，但并非限定于此。
(实施例3)
作为实施例3，是否变更撞击范围的判定基于输送的等离子体量而进行。本实施例能够获得与实施例1及实施例2同样的效果。在此，输送的等离子体量可基于流入输送部304的电流的累计值而评价。等离子体量与形成于基板的膜的厚度具有相关关系，每单位时间的等离子体量越多则成膜速度越快。另外，各撞击范围中的靶材TG的驱动控制与实施例1、2相同。
在本实施例中，在向输送部304施加了正的偏压的状态下，对流入输送部304的电流值进行测量并进行累计，从而判定靶材TG的消耗，使撞击范围变更。在此，流入输送部304的电流值相当于等离子体量。即，将紧接着未使用的靶材的使用开始后或紧接着撞击范围的变更后的累计电流值、与到达靶材TG的进退方向上的撞击范围的两端部时的累计电流值进行比较。由此，能够实时监控因在撞击范围与非撞击范围的交界形成的高度差而引起的成膜速度的降低。与实施例2同样，能够根据成膜条件而高效地利用靶材TG。例如，在撞击范围的端部的累计电流值相对于紧接着未使用的靶材的使用开始后或紧接着撞击范围的变更后的累计电流值的比率达到0.85以下后，将撞击范围从第1撞击范围变更为第2撞击范围、从第2撞击范围变更为第3撞击范围。
如上述这样根据紧接着未使用的靶材的使用开始后或紧接着撞击范围的变更后的累计电流量和在靶材TG的进退方向上的撞击范围的端部的累计电流值，使靶材移动以使撞击范围单侧各缩小2Xmm，即撞击范围各缩小4Xmm。根据本实施例，能够实时监控由输送部304输送的等离子体量，因此，能够在不进行如实施例1及实施例2那样的事前的数据获取的情况下，每当因形成于撞击范围与非撞击范围的高度差而使由输送部304输送的等离子体量减少时变更撞击范围。在本实施例中，在上述比率达到0.85以下后变更撞击范围，但并非限定于此，也可以在电弧放电稳定产生的范围适当变更。并且，也能够单独设定上述比率。另外，在本实施例中，将撞击范围单侧各缩小2Xmm，但并非限定于此。
以上，对本发明的优选实施方式进行说明，但本发明不限定在这些实施方式，能够在其要旨的范围内进行各种的变化及变更。
附图标记说明
1：基板，10：载体，129：处理室，304：输送部，310：离子产生部，312：靶材驱动部，316：阳极，318：靶材保持器，320：撞击器，320a：放电部，322：旋转部，324：移动部，326：撞击器驱动部，801：上位控制装置，802：控制部，803：电力施加部，TG：靶材，TG0：靶材的外周面，RA：旋转轴，FCL：滤波线圈，ACL：稳定化线圈，SCL：扫描磁场产生部。

Claims (10)

1.一种成膜方法，在靶材的附近配置撞击器的放电部而诱发电弧放电，利用由此产生的等离子体在基板上形成膜，其特征在于，所述成膜方法包括：
变更工序，将通过所述撞击器诱发电弧放电的位置在所述靶材的设定的区域中进行变更；
成膜工序，利用通过在所述位置引起电弧放电而产生的等离子体，在基板上形成膜；以及
缩小工序，根据所述靶材的使用而缩小所述区域。
2.根据权利要求1所述的成膜方法，其特征在于，
在重复了包括所述变更工序和至少1次所述成膜工序的循环后，实施所述缩小工序，之后重复所述循环。
3.根据权利要求1或2所述的成膜方法，其特征在于，
在所述缩小工序中，缩小所述区域以使缩小后的所述区域落入缩小前的所述区域。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的成膜方法，其特征在于，
在所述变更工序中，通过使所述靶材转动而变更所述位置。
5.根据权利要求4所述的成膜方法，其特征在于，
在所述变更工序中，通过使所述靶材在与所述靶材的旋转轴平行的方向上移动而进一步变更所述位置。
6.根据权利要求5所述的成膜方法，其特征在于，
在所述缩小工序中，在所述方向上缩小所述区域。
7.根据权利要求5或6所述的成膜方法，其特征在于，
在所述变更工序中，根据通过在所述方向上的所述靶材的位置固定的状态下使所述靶材转动多次而使所述靶材旋转的次数，变更所述方向上的所述靶材的位置。
8.根据权利要求5或6所述的成膜方法，其特征在于，
在所述变更工序中，根据所述放电部与所述靶材接触时的所述撞击器的转动角度，变更所述方向上的所述靶材的位置。
9.根据权利要求5或6所述的成膜方法，其特征在于，
在所述变更工序中，根据输送的等离子体量而变更所述方向上的所述靶材的位置。
10.一种成膜装置，在靶材的附近配置撞击器的放电部而诱发电弧放电，利用由此产生的等离子体在基板上形成膜，其特征在于，所述成膜装置具备：
变更机构，其变更通过所述撞击器诱发电弧放电的位置；以及
控制部，其控制所述变更机构以使所述位置在所述靶材的设定的区域中变更，
所述控制部根据所述靶材的使用而阶段性地缩小所述区域。
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