JP2002088479A - 薄膜形成装置 - Google Patents

薄膜形成装置

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JP2002088479A
JP2002088479A JP2000280404A JP2000280404A JP2002088479A JP 2002088479 A JP2002088479 A JP 2002088479A JP 2000280404 A JP2000280404 A JP 2000280404A JP 2000280404 A JP2000280404 A JP 2000280404A JP 2002088479 A JP2002088479 A JP 2002088479A
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JP
Japan
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discharge region
substrate
plasma discharge
resonator
plasma
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JP2000280404A
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Yoshio Takami
芳夫 高見
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Shimadzu Corp
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Shimadzu Corp
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 絶縁物基板に対して良好なDLC膜を両面同
時形成する。 【解決手段】 電圧印加装置31よって真空チャンバ1
0とマイクロ波共振器21とに電圧を加えることによ
り、マイクロ波共振器21内に生成された第1プラズマ
放電領域51に対して真空チャンバ10内に形成された
第2プラズマ放電領域52をプラスにし、第1プラズマ
放電領域51で生成された電子を第2プラズマ放電領域
52に引き込み、この電子と第2プラズマ放電領域52
でのイオン化により生成した炭化水素のプラスのイオン
とを絶縁物基板41に供給して、フローティング状態で
保持される絶縁物基板41を所定の電位に安定させてそ
の両面にDLC膜を形成する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】この発明は、良好なDLC膜
(ダイアモンド状薄膜)を形成するのに好適な薄膜形成
装置に関する。
【0002】
【従来の技術】磁気ディスク基板や光磁気ディスク基板
等のディスク基板はその表面に保護膜が形成される。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基
板は、通常、ガラスやアルミニウム等のディスク基板の
表面にクロム等の下地層(配向層)を成膜した後、コバ
ルト等の磁性層を成膜し、さらにその上に保護膜を設け
て作られる。また、光磁気ディスク基板は、プラスチッ
クのディスク基板の表面にSiN層を設けた後磁性層
(反射層)を設け、さらにSiN層を設けた後最後に保
護膜を成膜して作られる。この保護膜として、耐腐食性
および耐摩耗性に優れた炭素系薄膜であるDLC膜が用
いられる。
【0003】このDLC膜を成膜する装置としては、従
来より、ECR−CVD装置が知られている。これは、
ECR(電子サイクロトロン共鳴)放電により炭素系分
子をプラズマ化し、そのECRの発散磁場により広がる
イオン雰囲気中に基板を配置し、この基板にバイアス電
圧を印加してイオンを吸着させるものである。ガラス等
の絶縁物基板にDLC膜を形成する場合には、その基板
にRF電極を容量性結合してRFバイアスを印加する。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
DLC成膜用ECR−CVD装置では、絶縁物基板の電
位が安定せず、良好なDLC膜を形成することが難しい
という問題があった。すなわち、良好なDLC膜を形成
するには、絶縁物基板の電位を−100eV以下とする
ことが必要であるが、これが難しかった。また、基板と
RF電極とを容量性結合させるため、両面同時成膜が原
理的にできない、という問題もあった。
【0005】この発明は、上記に鑑み、絶縁物基板の電
位を−100eV以下に安定的に保ち、これにより良好
なDLC膜を形成することができるように改善した、薄
膜形成装置を提供することを目的とする。
【0006】また、この発明の第2の目的は、絶縁物基
板に対して良好なDLC膜を両面同時形成することがで
きるように改善した、薄膜形成装置を提供することにあ
る。
【0007】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め、請求項1記載の発明による薄膜形成装置において
は、円筒形マイクロ波共振器と、該共振器の軸に沿って
磁場を発生させる磁場発生器と、該共振器内にマイクロ
波を導入する導波管とからなり、該共振器内に第1の放
電領域を形成する手段と、該第1の放電領域に対して正
の電位が与えられて第1の放電領域から電子を引き出す
第2の放電領域を形成する手段と、第1の放電領域内に
少なくとも不活性ガスを、第2の放電領域内に少なくと
も炭化水素ガスを、それぞれ導入する手段と、第2の放
電領域から離間しない位置において第1の放電領域に対
向するように基板を保持する手段とが備えられることが
特徴となっている。
【0008】共振器内に導波管によりマイクロ波が導入
され、その内部に磁場が形成されることにより、ECR
放電が生じる。この第1の放電領域には不活性ガスが導
入されるので、ECRプラズマの電離作用により電子が
電離する。一方、第2の放電領域は、第1の放電領域に
対して正の電位が与えられているので、第1の放電領域
から電子が引き出されることになる。第2の放電領域に
は炭化水素ガスが導入されており、電子密度の高いプラ
ズマ中でプラスの炭素イオン、水素イオンおよび炭化水
素イオンが生成する。また、基板は第2の放電領域から
離間しない位置、つまり第2の放電領域内の位置か第2
の放電領域に接する位置において第1の放電領域に対向
するように保持されているので、第1の放電領域から第
2の放電領域へと流れ込む電子流が直接この基板に当
る。この電子により基板は負の電位となる。そのため、
負電位となった基板に上記のプラスの炭素イオン、水素
イオンおよび炭化水素イオンが付着する。こうして基板
に供給されるプラス・イオンと電子とのバランスにより
基板を−100eV以下の電位に安定的に保つことがで
きるため、良好なDLC膜を形成することができる。
【0009】請求項2記載の発明による薄膜形成装置に
おいては、上記の第1の放電領域と第2の放電領域とが
基板に対して対称な位置に形成されるよう、上記の第1
の放電領域形成手段および第2の放電領域形成手段の組
み合わせが1対備えられていることが特徴となってい
る。
【0010】第1の放電領域形成手段および第2の放電
領域形成手段の組み合わせが1対設けられて、第1の放
電領域と第2の放電領域とが基板に対して対称な位置に
形成されるので、基板に対する両面同時成膜が可能とな
る。すなわち、絶縁物基板に成膜する際に、この基板の
裏面にRF電極を近接させて作った容量性結合を介して
バイアス電位を与える必要がないので、裏面についても
RF電極等の障害物を配置しないで済み、両面での成膜
を同時に行うことができる。
【0011】
【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に示す
ように、真空チャンバ10にはガス排気系11が設けら
れており、これによりその内部が真空に排気される。ま
た、この真空チャンバ10にはアルゴンガス(あるいは
KrガスやXeガスなどの希ガスまたは窒素ガスなどの
不活性ガス)やCnHmガス(炭化水素ガス)を導入す
るガス導入系12が設けられている。
【0012】この真空チャンバ10には、その両端に、
ECRプラズマ生成装置20がそれぞれ連結されてい
る。この1対のECRプラズマ生成装置20は、基板4
1に対して対称な位置に配置されるが、同一構成となっ
ているため、対応する部分に対応する番号を付してい
る。このECRプラズマ生成装置20は真空チャンバ1
0に連なる円筒形マイクロ波共振器21内にECRプラ
ズマを生成するものである。マイクロ波共振器21の周
囲にはマグネットコイル22、23が設けられ、これら
のコイル22、23によって共振器21の軸に沿って磁
場が発生させられる。さらに、マイクロ波を導入する導
波管24がガラス板25等の誘電体板を介してマイクロ
波共振器21に取り付けられる。そして、ガス導入系2
6によってアルゴンガス(あるいはKrガスやXeガス
などの希ガスまたは窒素ガスなどの不活性ガス)が導入
される。
【0013】マイクロ波共振器21および真空チャンバ
10は、導電性金属によって形成されるが、互いに絶縁
状態となるようにして連結され、電圧印加装置31によ
って印加されることにより、真空チャンバ10が共振器
21に対して正の電位となるようにされる。
【0014】真空チャンバ10の中央部には、両面にお
いてDLC膜を形成する絶縁物基板41がホルダ42に
よって保持される。電気的には、この基板41はフロー
ティング状態で保持される。
【0015】導波管24によって共振器21内に2.4
5GHzのマイクロ波が導入され、同時にマグネットコ
イル22、23により共振器21の軸に沿う磁場が形成
されると、ECRが発生し、活性なECRプラズマが生
成される。マグネットコイル22、23により真空チャ
ンバ10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、ECRプラズマが真空チャンバ
10内に引き出される。こうして、共振器21内に第1
のプラズマ放電領域51が、真空チャンバ10内に第2
のプラズマ放電領域52が形成される。中央の基板41
はこれらの対称的に形成された1対の第2の放電領域5
2、52に挟まれるような位置に置かれることになる
が、基板41がこれらの放電領域52、52から離間す
ることがないように、つまり放電領域52、52内に含
まれるかこれらの放電領域52、52に接するように、
基板41と放電領域52、52の位置関係が定められ
る。
【0016】第1のプラズマ放電領域51にはアルゴン
ガスが導入されているので、これがECRプラズマによ
って電離し、電子が生成する。こうして第1プラズマ放
電領域51は電子源となり、そこで生成した電子は、第
1、第2プラズマ放電領域間の電位差により、正電位と
なっている第2プラズマ放電領域52へと引き込まれ
る。第2のプラズマ放電領域に引き込まれた電子は、こ
の第1、第2プラズマ放電領域間の電位差によって定ま
ったエネルギーを持つ。このエネルギーを持った電子
が、第2プラズマ放電領域52に導入された炭化水素ガ
スをイオン化する。これにより、第2プラズマ放電領域
52において高密度のプラズマが発生し、プラスの炭素
イオン、水素イオンおよび炭化水素イオンが生成する。
【0017】基板41は、第2プラズマ放電領域52に
含まれるかこれに接する位置に置かれ、かつ第1プラズ
マ放電領域51と対面するように配置されているため、
第1プラズマ放電領域51から放出された電子の流れに
晒されていることになる。この電子流により、電気的に
フローティング状態となっている基板41はマイナスに
帯電し、ー100eV以下となる。その結果、プラスの
炭素イオン、水素イオンおよび炭化水素イオンがこの基
板41に吸着し、良好なDLC膜が形成される。
【0018】このように、第1プラズマ放電漁期51か
ら供給される電子により、基板41の近傍の第2プラズ
マ放電領域52に高密度のプラズマが生成し、そのプラ
ズマポテンシャルは高く、かつ電子密度が高いものとな
る。そのため、基板41に供給されるプラス・イオンと
電子とのバランスによって、フローティング状態の絶縁
物基板41の電位が−100eV以下に安定し、基板4
1に両面において同時に良好なDLC膜を成膜する条件
が満たされる。しかも、基板41にはRFバイアスを与
えるようなことが不要であるため、バイアス電源が不要
であり、製造コストを低減できる。
【0019】なお、ここでは、第1プラズマ放電領域5
1と第2プラズマ放電領域52との間に電位差を持たせ
る構成として、共振器21と真空チャンバ10とに電圧
印加装置31によって電位差を与えるようにしたが、真
空チャンバ10内において共振器21側にグリッドなど
を設けてこれに電圧を印加するように構成することもで
きる。また、電圧印加装置31は、ここでは真空チャン
バ10の電位と共振器21の電位との中間の電位をグラ
ンドにしているが、真空チャンバ10、あるいは共振器
21をグランドにしてもよい。
【0020】また、ここでは、真空チャンバ10内でホ
ルダ42により保持される基板41に対して第1プラズ
マ放電領域51および第2プラズマ放電領域52が対称
に形成されるようECRプラズマ生成装置20などを配
置しているが、対称的な構成の一方側のみとすることに
より、基板41に対する片面成膜を行う構成とすること
もできることは言うまでもないであろう。
【0021】さらに、上の記述は一つの実施形態に関す
るものであって、この発明は上記の記載に限定されるわ
けではなく、具体的な構成などについては種々に変更で
きることはもちろんである。
【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、絶縁物基板に対しても基板を所定の電
位に保って良好なDLC膜を形成することができる。し
かも、そのための構成としては、共振器内の第1プラズ
マ放電領域と真空チャンバ内の第2プラズマ放電領域と
の間に電位差を持たせるという、きわめて簡単な構成で
済み、既存のECR−CVD装置の構成の一部を変更す
るだけで対応可能であるばかりでなく、基板に対してバ
イアスを与えるRFバイアス電源は不要となる。これら
により、良好なDLC膜を形成する薄膜形成装置をより
安価に実現できる。さらに対称的な構成とすることによ
り、絶縁物基板の両面に対するDLC膜の同時成膜もで
きるので、ハードディスク記録装置のディスク基板製造
に好適である。
【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的な断面図。
【符号の説明】
10 真空チャンバ 11 ガス排気系 12、26 ガス導入系 20 ECRプラズマ生成装置 21 マイクロ波共振器 22、23 マグネットコイル 24 導波管 25 ガラス板 31 電圧印加装置 41 絶縁物基板 42 ホルダ 51 第1プラズマ放電領域 52 第2プラズマ放電領域

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 円筒形マイクロ波共振器と、該共振器の
    軸に沿って磁場を発生させる磁場発生器と、該共振器内
    にマイクロ波を導入する導波管とからなり、該共振器内
    に第1の放電領域を形成する手段と、該第1の放電領域
    に対して正の電位が与えられて第1の放電領域から電子
    を引き出す第2の放電領域を形成する手段と、第1の放
    電領域内に少なくとも不活性ガスを、第2の放電領域内
    に少なくとも炭化水素ガスを、それぞれ導入する手段
    と、第2の放電領域から離間しない位置において第1の
    放電領域に対向するように基板を保持する手段とを備え
    ることを特徴とする薄膜形成装置。
  2. 【請求項2】 上記の第1の放電領域と第2の放電領域
    とが基板に対して対称な位置に形成されるよう、上記の
    第1の放電領域形成手段および第2の放電領域形成手段
    の組み合わせを1対備えることを特徴とする請求項1記
    載の薄膜形成装置。
JP2000280404A 2000-09-14 2000-09-14 薄膜形成装置 Pending JP2002088479A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110574500A (zh) * 2018-09-12 2019-12-13 春日电机株式会社 静电消除装置以及等离子体发生装置
US10984989B2 (en) 2018-09-12 2021-04-20 Kasuga Denki, Inc. Charge neutralizer and plasma generator

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CN110574500A (zh) * 2018-09-12 2019-12-13 春日电机株式会社 静电消除装置以及等离子体发生装置
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