JP5164107B2 - プラズマcvd装置、薄膜の製造方法及び磁気記録媒体の製造方法 - Google Patents
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Description
前記チャンバー内に配置されたリング状電極と、
前記リング状電極に電気的に接続された第1の高周波電源と、
前記チャンバー内に原料ガスを供給するガス供給機構と、
前記チャンバー内を排気する排気機構と、
前記チャンバー内に配置され、前記リング状電極に対向するように配置された被成膜基板と、
前記被成膜基板に電気的に接続された第2の高周波電源又はDC電源と、
前記チャンバー内に配置され、前記リング状電極に対向し且つ前記被成膜基板とは逆側に配置されたアース電極と、
前記チャンバー内に配置され、前記リング状電極と前記被成膜基板との間の空間を囲むように設けられたプラズマウォールと、
を具備し、
前記プラズマウォールがフロート電位とされていることを特徴とする。
なお、前記リング状電極はICP電極であることが好ましい。
また、本発明に係るプラズマCVD装置において、前記リング状電極とそのリング外面と対向する前記チャンバーの内面との間隔は5mm以下であることが好ましい。
また、本発明に係るプラズマCVD装置において、前記第1の高周波電源は1MHz〜27MHzの周波数を有し、前記第2の高周波電源は100〜500kHz以下の周波数を有することが好ましい。
前記チャンバー内に被成膜基板を配置し、
前記リング状電極と前記アース電極との間の放電によって前記原料ガスをプラズマ状態とすることにより、前記被成膜基板の表面に薄膜を形成することを特徴とする。
非磁性基板上に少なくとも磁性層を形成した被成膜基板を前記チャンバー内に配置し、
前記チャンバー内で前記リング状電極と前記アース電極との間の放電により前記原料ガスをプラズマ状態とし、このプラズマを前記被成膜基板の表面に加速衝突させて炭素が主成分である保護層を形成することを特徴とする。
(実施の形態1)
図1は、本発明の実施の形態1によるプラズマCVD装置の全体構成を示す模式図である。図2は、図1に示すチャンバー1の左側半分を拡大した断面図である。図3は、図1に示すICP電極(1ターンコイル)の斜視図である。図4は、図1に示すガス吐出リング及びヒータの断面図である。図5は、図1に示すマグネットの断面図である。図6は、図1に示すICP電極の断面図である。
また、同様に、ディスク基板2の他方の主面に対向する側(図1の右側)には前記ICP電極17と同様のICP電極18が配置されている。
また、同様に、ディスク基板2とICP電極18との間にプラズマウォール25が配置されている。
ガス : C7H8
ガス流量 : 2.8sccm
外部磁場 : 100G(ガウス)
ICP電源 : 300W
パルスバイアス : 450V
圧力 : 0.15Pa
成膜速度 : 0.5nm/分
ヌープ硬度(HK) : 2916(5点の平均値)
DLC膜の分布 : 良い
装置 : 松沢精機製 微小硬度計 DMH−2型
圧子 : 対稜角 172.5°,130° 菱形ダイアモンド四角錐圧子
加重 : 5g
加重時間 : 15秒
計測ポイント : サンプル上任意5点
図9は、変形例1を説明するための模式図である。
ICP電極17,18それぞれの出力端Aは、マッチングボックス62を介してICP電源63に電気的に接続されている。また、ICP電極17,18それぞれの出力端Bは、共振コンデンサ64を介して接地電位に接続されている。この共振コンデンサ64は、ICP電源63から出力される高周波電流の周波数及びICP電極17,18のインダクタンスに対して共振条件又は共振条件の許容動作範囲を満たす容量を有している。
(1)ICP電極の浮遊容量が極めて小さく、放電初期に起こる容量結合放電(CCD:capacitive coupling discharge)が殆ど無視でき、誘導結合放電(ICD:inductive coupling discharge)によってプラズマが作られる。このため、プラズマは安定であり、高密度である。
(2)ICP電極と生成プラズマの磁気的結合が強く、上記共振回路のQ値(後述する)は低く、回路定数の許容誤差は緩く、単純な回路であるにも関わらず、回路の動作は安定で、運転が容易である。
ω=2πf=(LC)−1/2 ・・・(1)
C=1/(2πf)2L ・・・(2)
従って、共振条件を達成する共振コンデンサの容量Cは、1/(2πf)2Lに設定する必要がある。
ln2π+lnf=−1/2(lnL+lnC)
両辺の微分を取ると、
δf/f=−1/2(δL/L+δC/C)
両辺の絶対値を取ると、右辺の符号は+になる。
従って、δL/L=δC/C=0.1とすれば、
δf/f=0.1となり、これはQ値10に相当する。
それ故、ICP電極とコンデンサの誤差は最大で10%まで許される。
0.9/(2πf)2L≦C≦1.1/(2πf)2L ・・・(3)
0.95/(2πf)2L≦C≦1.05/(2πf)2L ・・・(4)
C=1/(6.28×13.56×E6)2×1×E−6
=1.38×10−10(farad)
=138pF
C(下限値)=138×0.95
=131.1pF
C(上限値)=138×1.05
=144.9pF
図10は、変形例2を説明するための模式図である。
変形例2は、変形例1の共振コンデンサに代えて、可変コンデンサ65を取り付け、ICP電極17,18を流れる高周波電流を測定する電流計66を追加した構成となっている。
図11は、変形例3を説明するための模式図である。
ICP電極17,18にはマッチングボックス67が並列に接続されている。また、ICP電極には高周波電圧を印加するICP電源68が並列に接続されている。また、ICP電極には共振コンデンサ69が並列に接続されている。また、ICP電極には電圧計70が並列に接続されている。前記共振コンデンサ69は、ICP電源68から出力される高周波電圧の周波数及びICP電極のインダクタンスに対して共振条件又は共振条件の許容動作範囲を満たす容量を有している。
Claims (14)
- チャンバーと、
前記チャンバー内に配置されたリング状電極と、
前記リング状電極に電気的に接続された第1の高周波電源と、
前記チャンバー内に原料ガスを供給するガス供給機構と、
前記チャンバー内を排気する排気機構と、
前記チャンバー内に配置され、前記リング状電極に対向するように配置された被成膜基板と、
前記被成膜基板に電気的に接続された第2の高周波電源又はDC電源と、
前記チャンバー内に配置され、前記リング状電極に対向し且つ前記被成膜基板とは逆側に配置されたアース電極と、
前記チャンバー内に配置され、前記リング状電極と前記被成膜基板との間の空間を囲むように設けられたプラズマウォールと、
前記リング状電極と前記アース電極との間に配置されたマグネットと、
を具備し、
前記プラズマウォールがフロート電位とされていることを特徴とするプラズマCVD装置。 - 請求項1において、前記リング状電極は、そのリング内面が該リング状電極の隣の前記チャンバーの内面とほぼ同一面になるように配置されていることを特徴とするプラズマCVD装置。
- 請求項1又は2において、前記リング状電極とそのリング外面と対向する前記チャンバーの内面との間隔は5mm以下であることを特徴とするプラズマCVD装置。
- 請求項1乃至3のいずれか一項において、前記ガス供給機構によって前記チャンバー内にガスを供給する経路の最大経路幅は5mm以下であり、前記経路はアース電位とされていることを特徴とするプラズマCVD装置。
- 請求項1乃至4のいずれか一項において、前記第2の高周波電源から出力される周波数は前記第1の高周波電源から出力される周波数より低いことを特徴とするプラズマCVD装置。
- 請求項1乃至5のいずれか一項において、前記第1の高周波電源は1MHz〜27MHzの周波数を有し、前記第2の高周波電源は100〜500kHz以下の周波数を有することを特徴とするプラズマCVD装置。
- 請求項1乃至6のいずれか一項において、前記アース電極を加熱する加熱手段をさらに具備することを特徴とするプラズマCVD装置。
- 請求項7において、前記ガス供給機構によって前記チャンバー内に供給されるガスは前記加熱手段によって加熱されることを特徴とするプラズマCVD装置。
- 請求項7又は8において、前記アース電極は前記加熱手段によって300〜500℃の温度に加熱されることを特徴とするプラズマCVD装置。
- 請求項1乃至9のいずれか一項において、前記ガス供給機構によって前記チャンバー内に供給される供給口は、前記アース電極を囲むリング形状とされていることを特徴とするプラズマCVD装置。
- 請求項1乃至10のいずれか一項において、前記アース電極は複数のアース電極からなり、前記複数のアース電極が互いに対向する間隔が5mm以下であることを特徴とするプラズマCVD装置。
- 請求項1乃至11のいずれか一項に記載のプラズマCVD装置を用いた薄膜の製造方法において、
前記チャンバー内に被成膜基板を配置し、
前記リング状電極と前記アース電極との間の放電によって前記原料ガスをプラズマ状態とすることにより、前記被成膜基板の表面に薄膜を形成することを特徴とする薄膜の製造方法。 - 請求項12において、前記薄膜は炭素又は珪素が主成分であることを特徴とする薄膜の製造方法。
- 請求項1乃至11のいずれか一項に記載のプラズマCVD装置を用いた磁気記録媒体の製造方法において、
非磁性基板上に少なくとも磁性層を形成した被成膜基板を前記チャンバー内に配置し、
前記チャンバー内で前記リング状電極と前記アース電極との間の放電により前記原料ガスをプラズマ状態とし、このプラズマを前記被成膜基板の表面に加速衝突させて炭素が主成分である保護層を形成することを特徴とする磁気記録媒体の製造方法。
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