JP2009155694A - Film deposition apparatus, film deposition method, manufacturing method of magnetic recording medium, and manufacturing method of magnetic recording device - Google Patents

Film deposition apparatus, film deposition method, manufacturing method of magnetic recording medium, and manufacturing method of magnetic recording device Download PDF

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a film deposition apparatus and a film deposition method capable of reliably eliminating droplets with a relatively simple constitution, and a manufacturing method of a magnetic recording medium, and a manufacturing method of a magnetic recording device. <P>SOLUTION: A cathode electrode 21 consisting of graphite is arranged on the inner side of a cylindrical anode electrode 24 consisting of graphite. The power is supplied from a power source 26 between the anode electrode 24 and the cathode electrode 21, and plasma containing carbon ions is generated around the cathode electrode 21 by generating the arc discharge. The plasma goes out via an aperture formed in the anode electrode 24, its advancing direction is bent by the magnetic field by a coil 25, and the plasma is conveyed to a substrate. Carbon ions in the plasma are deposited on a surface of the substrate to form a DLC membrane. On the other hand, droplets generated by the arc discharge are hardly affected by the magnetic field, and scattered in the direction independent from the plasma conveying direction to avoid deposition on the DLC membrane. <P>COPYRIGHT: (C)2009,JPO&INPIT

Description

本発明は、磁気記録装置に使用される磁気記録媒体の表面や磁気ヘッドの先端を保護する保護膜の形成に好適な成膜装置及び成膜方法並びに磁気記録媒体の製造方法及び磁気記録装置の製造方法に関する。   The present invention relates to a film forming apparatus and a film forming method suitable for forming a protective film for protecting the surface of a magnetic recording medium used in a magnetic recording apparatus and the tip of a magnetic head, a method for manufacturing a magnetic recording medium, and a magnetic recording apparatus. It relates to a manufacturing method.

近年、磁気記録装置(ハードディスクドライブ)は、コンピュータだけでなく、ハードディスクビデオレコーダ等の映像記録機器や携帯型音楽再生装置等にも使用されるようになった。   In recent years, magnetic recording devices (hard disk drives) have come to be used not only for computers but also for video recording devices such as hard disk video recorders, portable music playback devices, and the like.

磁気記録装置では、高速で回転する円盤状の磁気記録媒体(磁気ディスク)の記録層を磁気ヘッドで磁化することによりデータを記録する。記録層の上には、記録層を物理的及び化学的な損傷から保護するために保護膜が設けられている。通常、磁気記録媒体の保護膜としては、スパッタ法やCVD(Chemical Vapor Deposition)法により形成したダイヤモンドライクカーボン膜(Diamond-Like-Carbon;以下、「DLC膜」という)が用いられている。   In a magnetic recording apparatus, data is recorded by magnetizing a recording layer of a disk-shaped magnetic recording medium (magnetic disk) rotating at high speed with a magnetic head. A protective film is provided on the recording layer in order to protect the recording layer from physical and chemical damage. Usually, a diamond-like carbon film (hereinafter referred to as “DLC film”) formed by sputtering or CVD (Chemical Vapor Deposition) is used as a protective film of a magnetic recording medium.

近年、磁気記録媒体の記録密度のより一層の向上が望まれている。そのためには、磁気記録媒体の記録層と磁気ヘッドとの間の距離(マグネティックスペーシング)を縮めることが必須であり、保護膜のより一層の薄膜化が要求されている。現状、磁気記録媒体の表面の保護膜として使用されるDLC膜は、前述したようにスパッタ法やCVD法により形成されている。しかし、スパッタ法やCVD法により形成されたDLC膜は、薄膜化した場合に硬度が不足すると考えられており、より硬度が高いDLC膜を形成できる成膜方法が要望されている。   In recent years, further improvement in the recording density of magnetic recording media has been desired. For this purpose, it is essential to reduce the distance (magnetic spacing) between the recording layer of the magnetic recording medium and the magnetic head, and a further reduction in the thickness of the protective film is required. Currently, a DLC film used as a protective film on the surface of a magnetic recording medium is formed by sputtering or CVD as described above. However, a DLC film formed by sputtering or CVD is considered to have insufficient hardness when thinned, and a film forming method capable of forming a DLC film with higher hardness is desired.

そこで、近年、アークをプラズマ源としたFCA(Filtered Cathodic Arc)法を用いて磁気記録媒体の表面にDLC膜を形成することが提案されている。FCA法によりDLC膜を形成する場合は、炭素からなるカソード電極(ターゲット)を用いてアーク放電により炭素イオンを含むプラズマを発生させ、この炭素イオンを磁気記録媒体の表面に付着させる。   Therefore, in recent years, it has been proposed to form a DLC film on the surface of a magnetic recording medium using an FCA (Filtered Cathodic Arc) method using an arc as a plasma source. When a DLC film is formed by the FCA method, plasma containing carbon ions is generated by arc discharge using a cathode electrode (target) made of carbon, and the carbon ions are attached to the surface of the magnetic recording medium.

FCA法では、炭素イオンを堆積させてDLC膜を形成するため、硬度低下の原因となるC−H結合がなく、sp3結合に富んだ高硬度のDLC膜が得られる。また、FCA法では、CVD法に比べてDLC膜の被覆性が優れており、DLC膜の厚さを例えば3.5nm又はそれ以下にしても保護膜としての信頼性を損なうことはない。以下、FCA法により成膜する装置をFCA成膜装置という。 In the FCA method, since a DLC film is formed by depositing carbon ions, a high-hardness DLC film rich in sp 3 bonds and free of C—H bonds that cause a decrease in hardness can be obtained. In addition, the FCA method has better DLC film coverage than the CVD method, and even if the thickness of the DLC film is, for example, 3.5 nm or less, the reliability as a protective film is not impaired. Hereinafter, an apparatus for forming a film by the FCA method is referred to as an FCA film forming apparatus.

ところで、FCA法によるDLC膜の形成プロセスを安定して行うためには、放電点における炭素の蒸発量を精密に制御する必要がある。しかし、放電点での炭素蒸発量の制御は事実上不可能であり、アーク放電によりカソード電極の表面温度が急激に上昇してカソード電極の表面が部分的に破壊され、粒径の大きな粒子(グラファイト粒子)が発生する。このような粒子はドロップレットと呼ばれている。ドロップレットが磁気記録媒体の表面に付着すると、磁気ヘッドとドロップレットとが衝突してヘッドクラッシュが発生したり、保護膜が破壊されて記録層が損傷を受けるというような障害が発生する。   By the way, in order to stably perform the DLC film formation process by the FCA method, it is necessary to precisely control the amount of carbon evaporation at the discharge point. However, it is virtually impossible to control the amount of carbon evaporation at the discharge point. The surface temperature of the cathode electrode suddenly rises due to arc discharge, and the surface of the cathode electrode is partially destroyed. Graphite particles) are generated. Such particles are called droplets. When the droplets adhere to the surface of the magnetic recording medium, the magnetic head and the droplet collide with each other to cause a head crash, or the protective film is destroyed and the recording layer is damaged.

一般的なFCA装置には、例えば特許文献1に記載されているように磁気偏向型質量分析器が設けられており、この質量分析器により成膜材料のイオンを含むプラズマとドロップレットとを分離し、プラズマだけを基板上に搬送して膜を形成する。   A general FCA apparatus is provided with a magnetic deflection type mass analyzer as described in, for example, Patent Document 1, and the mass analyzer separates plasma containing ions of a film forming material from droplets. Then, only the plasma is transferred onto the substrate to form a film.

その他、本発明に関係すると思われる従来技術として、特許文献2及び非特許文献1がある。特許文献2には、棒状のカソード電極の周囲に筒状のアノード電極を配置した構造の薄膜形成装置(FAC成膜装置)が記載されている。この薄膜形成装置では、アーク放電により発生した液滴をアノード電極により捕捉するとともに、アーク放電により発生したプラズマをアノード電極の中心軸方向に移動させて基板上に薄膜を形成する。非特許文献1には、DLC膜中に局所的にグラファイトの粒子が存在すると、膜の光学ギャップが減少することが記載されている。
特開2002−8893号公報 特許第2857743号公報 K. B. K. Teo et al. "Effect of graphitic inclusions on the optical gap of tetrahedral amorphous carbon films" JOURNAL OF APPLIED PHYSICS vol.89, No.7,3706-3710, APRIL 2001
In addition, there exist patent document 2 and nonpatent literature 1 as a prior art considered to be related to this invention. Patent Document 2 describes a thin film forming apparatus (FAC film forming apparatus) having a structure in which a cylindrical anode electrode is disposed around a rod-shaped cathode electrode. In this thin film forming apparatus, droplets generated by arc discharge are captured by the anode electrode, and plasma generated by arc discharge is moved in the central axis direction of the anode electrode to form a thin film on the substrate. Non-Patent Document 1 describes that the optical gap of the film is reduced when graphite particles are locally present in the DLC film.
JP 2002-8893 A Japanese Patent No. 2857743 KBK Teo et al. "Effect of graphitic inclusions on the optical gap of tetrahedral amorphous carbon films" JOURNAL OF APPLIED PHYSICS vol.89, No.7,3706-3710, APRIL 2001

従来の一般的なFCA装置では、上述したように質量分析器を用いてプラズマとドロップレットとを分離している。しかし、DLC膜を形成する場合は、ドロップレットが装置内壁に反射するなどして基板表面に到達してしまうことが多く、ドロップレットのないDLC膜を安定して形成することは困難である。質量分析器を多段に配置してドロップレットをより完全に除去することも可能ではあるが、その場合は装置が複雑かつ大型化するとともに、成膜速度も低下するという問題が発生する。   In a conventional general FCA apparatus, plasma and droplets are separated using a mass analyzer as described above. However, when the DLC film is formed, the droplets often reach the substrate surface due to reflection on the inner wall of the apparatus, and it is difficult to stably form the DLC film without the droplets. Although it is possible to dispose the droplets more completely by arranging the mass analyzers in multiple stages, in this case, there arises a problem that the apparatus becomes complicated and large, and the film forming speed is also reduced.

なお、特許文献2に開示された薄膜形成装置では、アノード電極が筒状に形成されているだけであるので、カソード電極から基板方向に飛び出したドロップレットを遮るものがなく、基板上に形成された膜にドロップレットが付着することが考えられる。また、特許文献2に開示された薄膜形成装置は、アーク放電により発生した液滴をアノード電極に付着させて捕捉するものであるので、DLC膜の形成には適していないと考えられる。すなわち、DLC膜の形成時に発生するドロップレットは液滴ではないので、アノード電極で反射してしまい、アノード電極でドロップレットを捕捉することは困難である。   In the thin film forming apparatus disclosed in Patent Document 2, since the anode electrode is only formed in a cylindrical shape, there is nothing to block the droplet protruding from the cathode electrode toward the substrate, and the anode electrode is formed on the substrate. It is considered that droplets adhere to the film. In addition, the thin film forming apparatus disclosed in Patent Document 2 is intended to attach and capture droplets generated by arc discharge on the anode electrode, and is therefore not suitable for forming a DLC film. That is, since the droplet generated when the DLC film is formed is not a droplet, it is reflected by the anode electrode, and it is difficult to capture the droplet by the anode electrode.

本発明の目的は、比較的簡単な構成でドロップレットをより確実に排除することができる成膜装置及び成膜方法並びに磁気記録媒体の製造方法及び磁気記録装置の製造方法を提供することである。   An object of the present invention is to provide a film forming apparatus and a film forming method, a magnetic recording medium manufacturing method, and a magnetic recording apparatus manufacturing method capable of more reliably eliminating droplets with a relatively simple configuration. .

本発明の一観点によれば、基材が配置される基材配置部と、前記基材配置部から離隔して配置され、周面に開口部が設けられた筒状のアノード電極と、前記アノード電極の内側に配置されるカソード電極と、前記アノード電極と前記カソード電極との間に電圧を印加してアーク放電を発生させ、前記カソード電極の周囲にプラズマを生成する電源と、前記アノード電極の開口部を介して前記アノード電極の外側に出た前記プラズマの進行方向を磁場により曲げ、前記プラズマを前記基材配置部に向けて搬送する磁場発生部とを有する成膜装置が提供される。   According to one aspect of the present invention, a base material placement portion on which a base material is placed, a cylindrical anode electrode that is placed away from the base material placement portion and has an opening on a peripheral surface, and A cathode electrode disposed inside the anode electrode, a power source for generating arc discharge by applying a voltage between the anode electrode and the cathode electrode, and generating plasma around the cathode electrode; and the anode electrode A film forming apparatus is provided that includes a magnetic field generating unit that bends the traveling direction of the plasma that has exited the anode electrode through the opening of the anode by a magnetic field and conveys the plasma toward the substrate placement unit. .

また、本発明の他の観点によれば、基材の面上にプラズマ中に含まれるイオンを堆積させて膜を形成する成膜方法において、周面に開口部が設けられた筒状のアノード電極の内側にカソード電極を配置し、前記アノード電極と前記カソード電極との間に電力を供給してアーク放電を発生させ、前記カソード電極の周囲にプラズマを生成する工程と、前記アノード電極の開口部から出た前記プラズマの進行方向を磁場により曲げて前記基材側に搬送する工程とを有する成膜方法が提供される。   According to another aspect of the present invention, in a film forming method for forming a film by depositing ions contained in plasma on a surface of a base material, a cylindrical anode having an opening on a peripheral surface A step of arranging a cathode electrode inside the electrode, supplying electric power between the anode electrode and the cathode electrode to generate an arc discharge, and generating plasma around the cathode electrode; and opening the anode electrode And a step of bending the direction of travel of the plasma emitted from the part by a magnetic field and transporting the plasma to the substrate side.

本発明においては、周面に開口部が設けられたアノード電極と、該アノード電極の内側に配置されるカソード電極との間に電圧を印加してアーク放電を発生させ、カソード電極の周囲にプラズマを生成する。このプラズマ中には、カソード電極を構成する材料のイオンが含まれる。例えばカソード電極が炭素により構成されている場合は、プラズマ中に炭素イオンが含まれる。   In the present invention, a voltage is applied between an anode electrode having an opening on the peripheral surface and a cathode electrode disposed inside the anode electrode to generate arc discharge, and plasma is generated around the cathode electrode. Is generated. This plasma contains ions of the material constituting the cathode electrode. For example, when the cathode electrode is made of carbon, carbon ions are contained in the plasma.

カソード電極の周囲に発生したプラズマは、アノード電極に設けられた開口部を通ってアノード電極の外側に出て、磁場発生部により発生された磁場により進行方向が曲げられ、基材まで搬送される。そして、プラズマ中のイオンが基材の面上に堆積して膜が形成される。例えばプラズマ中に炭素イオンが含まれている場合は、基材の面上にDLC膜が形成される。   The plasma generated around the cathode electrode passes through the opening provided in the anode electrode, exits the anode electrode, is bent in the traveling direction by the magnetic field generated by the magnetic field generation unit, and is transported to the substrate. . And the ion in plasma accumulates on the surface of a base material, and a film | membrane is formed. For example, when carbon ions are contained in the plasma, a DLC film is formed on the surface of the substrate.

一方、アーク放電に伴って発生したドロップレットは、電荷を有しないか又は質量に比べて極めて小さい電荷しか有しないため、アノード電極の開口部から外に出ても磁場により進行方向が曲げられない(又は、進行方向が少ししか曲げられない)ため、プラズマから分離されてプラズマの進行方向とは関係ない方向に飛散する。これにより、ドロップレットが基材まで届くことがなく、基材の面上に形成される膜にドロップレットが付着することが回避される。   On the other hand, the droplets generated by the arc discharge have no charge or only a very small charge compared to the mass, so that the traveling direction is not bent by the magnetic field even when going out from the opening of the anode electrode. (Or the traveling direction is bent only a little), so that it is separated from the plasma and scattered in a direction unrelated to the traveling direction of the plasma. Thereby, a droplet does not reach a base material and it is avoided that a droplet adheres to the film | membrane formed on the surface of a base material.

以下、本発明の実施形態について、添付の図面を参照して説明する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.

図1は、本発明の実施形態に係る成膜装置の構成を示す模式図である。また、図2(a),(b)はプラズマ発生源を示す断面図、図3は図2(a)のカソード電極及びアノード電極の部分を拡大して示す図である。なお、図2(b)は図2(a)のI−I線の位置における断面を示している。また、本実施形態では、基板(磁気記録媒体)の表面上にDLC膜を形成する場合について説明している。   FIG. 1 is a schematic diagram showing a configuration of a film forming apparatus according to an embodiment of the present invention. 2A and 2B are cross-sectional views showing the plasma generation source, and FIG. 3 is an enlarged view of the cathode electrode and anode electrode portions of FIG. 2A. FIG. 2B shows a cross section taken along the line II in FIG. In this embodiment, a case where a DLC film is formed on the surface of a substrate (magnetic recording medium) is described.

本実施形態の成膜装置は、図1に示すように、基板(磁気記録媒体)10が配置される成膜室11と、プラズマ発生源20が配置されるプラズマ室12と、それらの成膜室11とプラズマ室12とを連結する連結部13とにより構成される。本実施形態では、成膜室11及びプラズマ室12の少なくとも一方が真空装置に接続され、成膜室11及びプラズマ室12内を真空に維持するようになっている。   As shown in FIG. 1, the film forming apparatus of the present embodiment includes a film forming chamber 11 in which a substrate (magnetic recording medium) 10 is disposed, a plasma chamber 12 in which a plasma generation source 20 is disposed, and film formation thereof. It is comprised by the connection part 13 which connects the chamber 11 and the plasma chamber 12. FIG. In the present embodiment, at least one of the film forming chamber 11 and the plasma chamber 12 is connected to a vacuum apparatus, and the inside of the film forming chamber 11 and the plasma chamber 12 is maintained in a vacuum.

プラズマ発生源20により生成された成膜材料(炭素イオン)を含むプラズマは、プラズマ室12から連結部13を通って成膜室11に搬送され、成膜室11内に載置された基板10の表面上に炭素イオンが堆積してDLC膜が形成される。   The plasma containing the film forming material (carbon ions) generated by the plasma generation source 20 is transferred from the plasma chamber 12 through the connecting portion 13 to the film forming chamber 11 and is placed in the film forming chamber 11. Carbon ions are deposited on the surface of the film to form a DLC film.

図2(a),(b)に示すように、プラズマ発生源20は、カソード電極21、絶縁層22、トリガー電極23、アノード電極24及びコイル25により構成されている。カソード電極21はグラファイト(炭素)により棒状に形成されており、その中心軸を成膜室11に向けて配置される。本実施形態では、カソード電極21のうち成膜室11側の部分を先端部、その反対側の部分を後端部と呼ぶ。カソード電極21の直径は、例えば15mmである。   As shown in FIGS. 2A and 2B, the plasma generation source 20 includes a cathode electrode 21, an insulating layer 22, a trigger electrode 23, an anode electrode 24, and a coil 25. The cathode electrode 21 is formed in a rod shape from graphite (carbon), and the central axis thereof is disposed toward the film forming chamber 11. In the present embodiment, a part of the cathode electrode 21 on the film forming chamber 11 side is referred to as a front end part, and a part on the opposite side is referred to as a rear end part. The diameter of the cathode electrode 21 is 15 mm, for example.

絶縁層22は、カソード電極21の後端側の部分を被覆するように形成されている。また、トリガー電極23は絶縁層22を介してカソード電極21の後端側の周囲を被覆するように形成されている。このトリガー電極23も、グラファイト(炭素)により形成されている。   The insulating layer 22 is formed so as to cover the rear end portion of the cathode electrode 21. The trigger electrode 23 is formed so as to cover the periphery of the rear end side of the cathode electrode 21 through the insulating layer 22. The trigger electrode 23 is also made of graphite (carbon).

アノード電極24はその内径がトリガー電極23の外径よりも大きい筒状に形成されており、図2(b)に示すようにカソード電極21に対し同心円状に配置される。このアノード電極24も、グラファイト(炭素)により形成されている。アノード電極24の周面(筒状の部分)はメッシュになっており、図3に示すようにプラズマが通る開口部24aが設けられている。また、アノード電極24の先端側(成膜室側)の端部は遮蔽壁24bで閉塞されており、この遮蔽壁24bによりアーク放電にともなって発生したドロップレッドが成膜室11に直接飛び出さないようにしている。アノード電極24の直径(外径)は、例えば40mmである。   The anode electrode 24 is formed in a cylindrical shape whose inner diameter is larger than the outer diameter of the trigger electrode 23, and is arranged concentrically with the cathode electrode 21 as shown in FIG. The anode electrode 24 is also made of graphite (carbon). The peripheral surface (cylindrical portion) of the anode electrode 24 is meshed, and an opening 24a through which plasma passes is provided as shown in FIG. Further, the end of the anode electrode 24 on the front end side (deposition chamber side) is closed by a shielding wall 24b, and the drop red generated by the arc discharge directly jumps out into the deposition chamber 11 by the shielding wall 24b. I am trying not to. The diameter (outer diameter) of the anode electrode 24 is 40 mm, for example.

図2(a)に示すように、カソード電極21とアノード電極24との間には第1の電源26から直流電圧が印加されるようになっている。また、トリガー電極24とアノード電極24との間には、第2の電源27から高電圧パルス(トリガー電圧)が印加されるようになっている。   As shown in FIG. 2A, a direct current voltage is applied between the cathode electrode 21 and the anode electrode 24 from the first power supply 26. A high voltage pulse (trigger voltage) is applied between the trigger electrode 24 and the anode electrode 24 from the second power source 27.

アノード電極24の周囲には、図2(b)に示すように、複数のコイル25がアノード電極24を中心として放射状に並んで配置されている。これらのコイル25には図示しない電源から直流電力が供給され、アノード電極24の開口部24aを介してアノード電極24の外側に出たプラズマをローレンツ力により成膜室11に向かう方向に搬送する。なお、本実施形態においては、アーク放電電流及びコイル25に供給される電流は個別に調整可能であるものとする。   As shown in FIG. 2B, a plurality of coils 25 are arranged radially around the anode electrode 24 around the anode electrode 24. DC power is supplied to these coils 25 from a power source (not shown), and the plasma that has flowed out of the anode electrode 24 through the opening 24a of the anode electrode 24 is conveyed in the direction toward the film forming chamber 11 by Lorentz force. In the present embodiment, it is assumed that the arc discharge current and the current supplied to the coil 25 can be individually adjusted.

以下、本実施形態の成膜装置の動作について説明する。   Hereinafter, the operation of the film forming apparatus of this embodiment will be described.

まず、真空装置を稼働して成膜室11及びプラズマ室12を減圧し、成膜室11及びプラズマ室12内の圧力を例えば5×10-3Paとする。次に、カソード電極21とアノード電極24との間に第1の電源26から例えば150Vの直流電圧を印加した状態で、トリガー電極23とカソード電極24との間に第2の電源27から例えば波高値が5kVの高電圧パルスを短時間印加する。 First, the vacuum apparatus is operated to depressurize the film forming chamber 11 and the plasma chamber 12, and the pressure in the film forming chamber 11 and the plasma chamber 12 is set to 5 × 10 −3 Pa, for example. Next, for example, a wave is applied from the second power source 27 between the trigger electrode 23 and the cathode electrode 24 with a DC voltage of, for example, 150 V applied from the first power source 26 between the cathode electrode 21 and the anode electrode 24. A high voltage pulse having a high value of 5 kV is applied for a short time.

これにより、カソード電極21とアノード電極24との間に真空アーク放電が開始される。この真空アーク放電により、カソード電極21を構成する炭素が蒸発して、図3に模式的に示すように、カソード電極21の周囲に炭素イオンを含むプラズマ31が発生する。このプラズマ31は、カソード電極21から遠ざかる方向に移動し、アノード電極24の開口部24aを介してアノード電極24の外部に出る。アノード電極24の外部に出たプラズマ31は、コイル25から発生する磁場により成膜室11に向けて搬送される。図3中の矢印はプラズマ31の移動方向を示している。   Thereby, a vacuum arc discharge is started between the cathode electrode 21 and the anode electrode 24. Due to this vacuum arc discharge, carbon constituting the cathode electrode 21 is evaporated, and plasma 31 containing carbon ions is generated around the cathode electrode 21 as schematically shown in FIG. The plasma 31 moves in a direction away from the cathode electrode 21 and exits to the outside of the anode electrode 24 through the opening 24 a of the anode electrode 24. The plasma 31 emitted to the outside of the anode electrode 24 is transported toward the film forming chamber 11 by the magnetic field generated from the coil 25. The arrows in FIG. 3 indicate the moving direction of the plasma 31.

一方、アーク放電により発生したドロップレットも、アノード電極24の開口部24aを介してアノード電極24の外側に出る。しかし、ドロップレットは電荷をもたないか、又は質量に比べて小さい電荷しかもたないため、コイル25の磁場では殆ど進行方向が変化せず、成膜室11とは無関係な方向に飛散する。そして、最終的にプラズマ室12の内壁面(ドロップレット補足部材)により捕捉される。   On the other hand, the droplet generated by the arc discharge also goes out of the anode electrode 24 through the opening 24 a of the anode electrode 24. However, since the droplets have no charge or only a small charge compared to the mass, the traveling direction hardly changes in the magnetic field of the coil 25 and scatters in a direction unrelated to the film forming chamber 11. And finally, it is captured by the inner wall surface (droplet supplement member) of the plasma chamber 12.

コイル25により生成される磁場の強度を適切に調整することで、成膜に必要なプラズマ粒子(炭素イオン)の軌道を大きく曲げて成膜室11に搬送し、かつドロップレットをプラズマ室12の壁面で捕捉することが可能になる。   By appropriately adjusting the intensity of the magnetic field generated by the coil 25, the trajectory of plasma particles (carbon ions) necessary for film formation is greatly bent and conveyed to the film formation chamber 11, and the droplets are stored in the plasma chamber 12. It becomes possible to capture on the wall.

また、アーク放電にともなってカソード電極21から成膜室11方向に放出されたドロップレットは、アノード電極24の遮蔽壁24bにより遮蔽され、成膜室11に向かうことが阻止される。   Further, the droplets discharged from the cathode electrode 21 toward the film forming chamber 11 along with the arc discharge are shielded by the shielding wall 24b of the anode electrode 24 and are prevented from moving toward the film forming chamber 11.

このようにして、ドロップレットを含まないプラズマが成膜室11に搬送され、成膜室11内に載置された基板10の表面上にドロップレットを殆ど含まない高硬度のDLC膜が形成される。   In this way, plasma containing no droplets is transferred to the film forming chamber 11, and a high-hardness DLC film containing almost no droplets is formed on the surface of the substrate 10 placed in the film forming chamber 11. The

本実施形態によれば、ドロップレットのない高硬度のDLC膜を基板(磁気記録媒体)の表面に安定的に形成することができる。これにより、磁気記録媒体及びその磁気記録媒体を使用した磁気記録装置の信頼性を大幅に向上させることができる。また、本実施形態に係る成膜装置は、比較的簡単な構造であり、装置の複雑化、大型化及び高コスト化が回避される。   According to the present embodiment, a high-hardness DLC film without droplets can be stably formed on the surface of the substrate (magnetic recording medium). Thereby, the reliability of the magnetic recording medium and the magnetic recording apparatus using the magnetic recording medium can be greatly improved. Further, the film forming apparatus according to the present embodiment has a relatively simple structure, and avoids complication, enlargement, and cost increase of the apparatus.

なお、本実施形態においてはプラズマ発生源20で発生したプラズマを成膜室11に直接搬送しているが、プラズマ発生源20と成膜室11との間に磁場や障壁物等により実現されるフィルターを配置し、ドロップレットをより確実に除去するようにしてもよい。   In the present embodiment, the plasma generated by the plasma generation source 20 is directly transferred to the film formation chamber 11, but is realized by a magnetic field or a barrier between the plasma generation source 20 and the film formation chamber 11. A filter may be arranged to remove the droplets more reliably.

また、本実施形態ではトリガー電極23及びアノード電極24がグラファイト(炭素)により形成されているものとしているが、トリガー電極23又はアノード電極24としてグラファイト以外の材料からなるものを使用してもよい。但し、DLC膜の純度を高くするという観点から、上述したようにトリガー電極23及びアノード電極24がいずれもグラファイト(炭素)により形成されていることが好ましい。   In the present embodiment, the trigger electrode 23 and the anode electrode 24 are made of graphite (carbon). However, the trigger electrode 23 or the anode electrode 24 may be made of a material other than graphite. However, from the viewpoint of increasing the purity of the DLC film, it is preferable that both the trigger electrode 23 and the anode electrode 24 are formed of graphite (carbon) as described above.

更に、本実施形態ではコイル25から発生する磁場によりプラズマを成膜室11に搬送しているが、コイル25に変えて永久磁石を使用してもよい。   Further, in the present embodiment, plasma is transferred to the film forming chamber 11 by a magnetic field generated from the coil 25, but a permanent magnet may be used instead of the coil 25.

以下、図1,図2に示す構造の本実施形態の装置を使用して実際にDLC膜を形成し、ドロップレットの有無とDLC膜の硬度とを調べた結果について説明する。   Hereinafter, the results of actually forming a DLC film using the apparatus of the present embodiment having the structure shown in FIGS. 1 and 2 and examining the presence or absence of droplets and the hardness of the DLC film will be described.

Teoらの文献(非特許文献1)によれば、DLC膜中にグラファイトの粒子が局所的に存在すると、DLC膜の光学ギャップが減少する。これは、光学ギャップの大きさを測定することで、DLC膜にドロップレットが付着しているか否かを判定できることを意味している。   According to Teo et al. (Non-Patent Document 1), when graphite particles are locally present in the DLC film, the optical gap of the DLC film decreases. This means that it is possible to determine whether or not droplets are attached to the DLC film by measuring the size of the optical gap.

そこで、実施例として、本実施形態に係る成膜装置を使用してMgF2基板上にDLC膜を30nmの厚さに形成し、そのDLC膜の可視吸収スペクトルをスペクトロメーター(日立製作所製U3200スペクトロフォトメーター)で透過法により測定し、吸光計数(α(E))と光エネルギー(E)とをTaucプロット((α(E)E)1/2vs.E)して、プロットの傾きと切片とから光学ギャップを算出した。その結果、本実施形態に係る成膜装置により形成したDLC膜の光学ギャップは3.65eVであった。なお、成膜条件は下記表1の通りである。 Therefore, as an example, a DLC film having a thickness of 30 nm is formed on an MgF 2 substrate using the film forming apparatus according to the present embodiment, and the visible absorption spectrum of the DLC film is measured by a spectrometer (U3200 Spectroscope manufactured by Hitachi, Ltd.). Measured by the transmission method with a photometer), the absorbance count (α (E)) and the light energy (E) are Tauc plot ((α (E) E) 1/2 vs. E), and the slope and intercept of the plot From these, the optical gap was calculated. As a result, the optical gap of the DLC film formed by the film forming apparatus according to the present embodiment was 3.65 eV. The film forming conditions are as shown in Table 1 below.

Figure 2009155694
また、本実施形態に係る成膜装置を使用して、Si基板上にDLC膜を30nmの厚さに形成し、そのDLC膜の硬度をHysitron社製のTriboscopeにより測定した。その結果、DLC膜の硬度は47GPaであった。
Figure 2009155694
In addition, a DLC film having a thickness of 30 nm was formed on a Si substrate using the film forming apparatus according to the present embodiment, and the hardness of the DLC film was measured with a Triboscope manufactured by Hysitron. As a result, the hardness of the DLC film was 47 GPa.

一方、比較例として、一般的なFCVA(Filtered Cathodic Vacuum Arc)法により、MgF2基板及びSi基板の上にDLC膜を形成し、光学ギャップ及び硬度を測定した。但し、成膜室の圧力は5×10-3Pa、放電電圧は120V、放電電流は60Aとした。その結果、比較例のDLC膜の光学ギャップは2.8eVであり、硬度は49GPaであった。 On the other hand, as a comparative example, a DLC film was formed on an MgF 2 substrate and an Si substrate by a general FCVA (Filtered Cathodic Vacuum Arc) method, and an optical gap and hardness were measured. However, the pressure in the film forming chamber was 5 × 10 −3 Pa, the discharge voltage was 120 V, and the discharge current was 60 A. As a result, the optical gap of the DLC film of the comparative example was 2.8 eV, and the hardness was 49 GPa.

Teoらの文献(非特許文献1)から、光学ギャップが2.8eVの場合はドロップレットが比較的多く、光学ギャップが3.6eVの場合はドロップレットが極めて少ないことがわかる。これらの実施例及び比較例の光学ギャップ及び硬度の測定結果から、本実施形態に係る成膜装置により形成したDLC膜は、十分に高い硬度を有し、かつドロップレット(グラファイト粒子)が含まれていないことが確認された。   From Teo et al. (Non-Patent Document 1), it can be seen that when the optical gap is 2.8 eV, the number of droplets is relatively large, and when the optical gap is 3.6 eV, the number of droplets is extremely small. From the measurement results of the optical gap and hardness of these examples and comparative examples, the DLC film formed by the film forming apparatus according to this embodiment has a sufficiently high hardness and includes droplets (graphite particles). Not confirmed.

なお、上述した実施形態では本発明を磁気記録媒体の表面のDLC膜(保護膜)の形成に適用した場合について説明したが、これにより本発明が磁気記録媒体の保護膜の形成に限定されるものでないことは勿論である。例えば、本発明を磁気ヘッドの保護膜(DLC膜)の形成に適用してもよく、DLC膜以外の膜の形成に適用してもよい。   In the above-described embodiment, the case where the present invention is applied to the formation of the DLC film (protective film) on the surface of the magnetic recording medium has been described. However, the present invention is limited to the formation of the protective film of the magnetic recording medium. Of course, it is not a thing. For example, the present invention may be applied to the formation of a protective film (DLC film) for a magnetic head, or may be applied to the formation of a film other than a DLC film.

図1は、本発明の実施形態に係る成膜装置の構成を示す模式図である。FIG. 1 is a schematic diagram showing a configuration of a film forming apparatus according to an embodiment of the present invention. 図2(a),(b)は、実施形態に係る成膜装置のプラズマ発生源を示す断面図である。2A and 2B are cross-sectional views showing a plasma generation source of the film forming apparatus according to the embodiment. 図3は、図2(a)のカソード電極及びアノード電極の部分を拡大して示す図である。FIG. 3 is an enlarged view of the cathode electrode and anode electrode portions of FIG.

符号の説明Explanation of symbols

10…基板(磁気記録媒体)、
11…成膜室、
12…プラズマ室、
20…プラズマ発生源、
21…カソード電極、
22…絶縁層、
23…トリガー電極、
24…アノード電極、
25…コイル、
26…第1の電源、
27…第2の電源。
10 ... Substrate (magnetic recording medium),
11 ... deposition chamber,
12 ... Plasma chamber
20 ... Plasma generation source,
21 ... cathode electrode,
22: Insulating layer,
23 ... trigger electrode,
24 ... Anode electrode,
25 ... Coil,
26. First power source,
27: Second power source.

Claims (8)

基材が配置される基材配置部と、
前記基材配置部から離隔して配置され、周面に開口部が設けられた筒状のアノード電極と、
前記アノード電極の内側に配置されるカソード電極と、
前記アノード電極と前記カソード電極との間に電圧を印加してアーク放電を発生させ、前記カソード電極の周囲にプラズマを生成する電源と、
前記アノード電極の開口部を介して前記アノード電極の外側に出た前記プラズマの進行方向を磁場により曲げ、前記プラズマを前記基材配置部に向けて搬送する磁場発生部と
を有することを特徴とする成膜装置。
A base material placement part on which the base material is placed;
A cylindrical anode electrode disposed apart from the base material placement portion and provided with an opening on the peripheral surface;
A cathode electrode disposed inside the anode electrode;
A voltage is applied between the anode electrode and the cathode electrode to generate an arc discharge, and a power source that generates plasma around the cathode electrode;
A magnetic field generating unit configured to bend the traveling direction of the plasma emitted outside the anode electrode through the opening of the anode electrode by a magnetic field and transport the plasma toward the base material arrangement unit. A film forming apparatus.
前記アノード電極はその中心軸を前記基材配置部に向けて配置され、前記アノード電極の前記基材配置部側の端部が閉塞されていることを特徴とする請求項1に記載の成膜装置。   2. The film formation according to claim 1, wherein the anode electrode is disposed with a central axis thereof facing the substrate placement portion, and an end portion of the anode electrode on the substrate placement portion side is closed. apparatus. 前記磁場発生部が、前記アノード電極を中心として放射状に配置された複数のコイルにより構成されることを特徴とする請求項1に記載の成膜装置。   The film forming apparatus according to claim 1, wherein the magnetic field generation unit includes a plurality of coils arranged radially around the anode electrode. 前記カソード電極が炭素により形成されていることを特徴とする請求項1乃至3のいずれか1項に記載の成膜装置。   The film forming apparatus according to claim 1, wherein the cathode electrode is made of carbon. 基材の面上にプラズマ中に含まれるイオンを堆積させて膜を形成する成膜方法において、
周面に開口部が設けられた筒状のアノード電極の内側にカソード電極を配置し、前記アノード電極と前記カソード電極との間に電力を供給してアーク放電を発生させ、前記カソード電極の周囲にプラズマを生成する工程と、
前記アノード電極の開口部から出た前記プラズマの進行方向を磁場により曲げて前記基材側に搬送する工程とを有することを特徴とする成膜方法。
In a film forming method for forming a film by depositing ions contained in plasma on a surface of a substrate,
A cathode electrode is arranged inside a cylindrical anode electrode having an opening in the peripheral surface, and electric power is supplied between the anode electrode and the cathode electrode to generate an arc discharge. A step of generating plasma,
And a step of bending the traveling direction of the plasma emitted from the opening of the anode electrode by a magnetic field and transporting the plasma to the substrate side.
前記カソード電極としてグラファイトを使用し、前記基材の面上にダイヤモンドライクカーボン膜を形成することを特徴とする請求項5に記載の成膜方法。   6. The film forming method according to claim 5, wherein graphite is used as the cathode electrode, and a diamond-like carbon film is formed on the surface of the substrate. 周囲に開口部が設けられた筒状のアノード電極と該アノード電極の内側に配置されたカソード電極との間に電力を供給してアーク放電を発生させ、前記カソード電極の周囲にプラズマを生成し、
前記アノード電極の開口部から出た前記プラズマの進行方向を磁場により曲げて、該プラズマに含まれるイオンを磁気記録媒体上に堆積する工程を有することを特徴とする磁気記録媒体の製造方法。
Electric power is supplied between a cylindrical anode electrode having an opening around the cathode electrode and a cathode electrode arranged inside the anode electrode to generate arc discharge, and plasma is generated around the cathode electrode. ,
A method for producing a magnetic recording medium, comprising: bending a traveling direction of the plasma emitted from the opening of the anode electrode by a magnetic field and depositing ions contained in the plasma on the magnetic recording medium.
周囲に開口部が設けられた筒状のアノード電極と該アノード電極の内側に配置されたカソード電極との間に電力を供給してアーク放電を発生させ、前記カソード電極の周囲にプラズマを生成し、
前記アノード電極の開口部から出た前記プラズマの進行方向を磁場により曲げて、該プラズマに含まれるイオンを磁気記録媒体上に堆積する工程を有することを特徴とする磁気記録装置の製造方法。
Electric power is supplied between a cylindrical anode electrode having an opening around the cathode electrode and a cathode electrode arranged inside the anode electrode to generate arc discharge, and plasma is generated around the cathode electrode. ,
A method for manufacturing a magnetic recording apparatus, comprising: a step of bending a plasma traveling direction from an opening of the anode electrode by a magnetic field and depositing ions contained in the plasma on a magnetic recording medium.
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