JP6026263B2

JP6026263B2 - プラズマｃｖｄ装置、真空処理装置

Info

Publication number: JP6026263B2
Application number: JP2012278183A
Authority: JP
Inventors: 弘士薬師神; 雅弘芝本; 和人山中; 祥悟平松; 晋狩野
Original assignee: Canon Anelva Corp
Current assignee: Canon Anelva Corp
Priority date: 2012-12-20
Filing date: 2012-12-20
Publication date: 2016-11-16
Anticipated expiration: 2032-12-20
Also published as: US10626494B2; US20140174355A1; JP2014122376A

Description

本発明はプラズマＣＶＤ装置及び真空処理装置に係り、特に、磁気記録媒体のカーボン保護膜を作成するプラズマＣＶＤ装置及びプラズマ処理装置を用いる真空処理装置に関する。

ハードディスクドライブなどの記録装置に対する大容量化のニーズは高く、磁気記録媒体の面記録密度の増加が望まれている。磁気記録媒体の記録密度は、磁気記録媒体の磁性膜の特性（保磁力、膜厚等）、磁気ヘッドの特性（周波数特性、ギャップ長等）及び磁気記録媒体の磁性膜と磁気ヘッド間の磁気的隙間等に依存している。そのため、たとえば磁気記録媒体の保護膜の膜厚低減により磁気的隙間の狭小化や磁気記録媒体の磁化反転を小さくして媒体ノイズを低減することで記録密度を増加させることができる。

現在、ハードディスクドライブにおける記録再生方式として、垂直磁気記録方式が主流となっている。垂直磁気記録方式に用いる磁気記録媒体は、ガラス基板やアルミニウムにニッケルリンメッキを施した剛性の非磁性基板上に、密着層、軟磁性層、中間層、磁気記録層といった多層膜を有して構成されている。そして、磁気記録層上には、磁性膜（磁気記録層）を磁気ヘッドによる摺動および腐食から保護するダイヤモンドライクカーボン(ＤｉａｍｏｎｄＬｉｋｅＣａｒｂｏｎ，ＤＬＣ)保護膜が形成されている。ＤＬＣ保護膜の膜厚は５ｎｍ以下まで薄膜化されている。ＤＬＣ保護膜上には、磁気ヘッドと磁気記録媒体の摩擦を低減するフルオロカーボン系液体潤滑剤が塗布されている。

ＤＬＣ保護膜は、炭化水素ガスを用いたプラズマによる化学的気相成長法（ＣｈｅｍｉｃａｌＶａｐｏｒＤｅｐｏｓｉｔｉｏｎ，ＣＶＤ）を用いて形成する方法が知られている。すなわちＤＬＣ保護膜は、磁気記録層の形成された基板に負の電圧を印加して、炭化水素のプラスイオンを基板に引き寄せてＣＶＤ成膜を行うことで得られる。

特許文献１，２には、熱フィラメントプラズマＣＶＤ装置が開示されている。しかしながら、特許文献１，２に開示された技術では、フィラメントが切れ易く、フィラメント交換をその度に行わなければならないという不都合がある。また、フィラメントを使用しないＤＬＣ保護膜の形成装置に対してもさまざまな試みがなされている。例えば、特許文献３では、高周波プラズマによるＣＶＤ法によりＤＬＣ保護膜を形成する方法が開示されている。しかしながら、特許文献３に開示された技術は、連続してＤＬＣ膜を成膜すると、自己バイアス効果により高周波印加電極に内部応力の高い硬質ＤＬＣ膜が堆積する。硬質ＤＬＣ膜は内部応力が高く剥離しやすいため、メンテナンス間隔が短いという不都合がある。

特許第３２９９７２１号公報特許第３５４７２０２号公報特開２００５−２３４０３号公報特許第４２６８２３４号公報特許第４５６７８６７号公報

堆積したＤＬＣ膜の剥離を防ぐための試みも知られている。例えば、特許文献４では、保護膜を形成する室内に堆積したＤＬＣ膜を定期的に酸素プラズマのクリーニングにより除去する技術が開示されている。また、特許文献５では、保護膜中へのカーボン以外の不純物混入を防ぐ目的で、酸素プラズマによるクリーニングによりＤＬＣ膜を除去することに加えて放電電極の表面がカーボンである技術が開示されている。しかしながら、これらの技術では、プラズマクリーニングで使用する酸素ガスの磁性層表面への汚染を原因とする記録再生特性の低下を防ぐ必要がある。

本発明は上述した従来の課題を鑑みてなされたものであり、その目的は、耐食性に優れたＤＬＣ保護膜を形成でき、ランニングコストが低廉なプラズマＣＶＤ装置を提供することにある。他の目的としては、保護膜形成室内に堆積したＤＬＣ膜を除去するための酸素クリーニングプロセスが不要、且つ保護膜形成室内に発生するパーティクルを防止するプラズマＣＶＤ装置を提供することである。

本発明のプラズマＣＶＤ装置は、真空容器と、前記真空容器内にプロセスガスを導入するガス導入部と、前記真空容器内の所定位置に搬送された基板に対向する位置に放電面を有する放電電極部と、前記所定位置に搬送された基板と前記放電面との間にプラズマを形成するプラズマ形成部と、前記放電面の裏側に設けられ、一つの極性の磁極を前記放電面に向けて設けられた環状の第１磁石及び前記第１磁石に対し逆の極性の磁極を前記放電面に向けて、前記第１磁石の外側を取り囲むように設けられた第２磁石を有する磁石ユニットと、前記放電面と平行に設けられ、前記放電面のうち、前記磁石ユニットに対向する領域を取り囲むように覆うマスク部と、前記第１磁石が設けられる領域の内側に対向する領域を覆う第２マスク部とを備え、前記マスク部及び前記第２マスク部はいずれも、接地電位若しくはフローティング電位であることを特徴とする。また本発明の真空処理装置は、上述のプラズマＣＶＤ装置により保護膜を作製することを特徴とする。

以上説明したように、本発明のプラズマＣＶＤ装置によれば、酸素プラズマクリーニングによるＤＬＣ膜除去プロセスを行わなくてもＤＬＣ膜剥離による保護膜形成室内でのパーティクル発生を防止できる。従って、酸素クリーニングガスによる磁性膜の表面汚染により、記録再生特性が低下するおそれがない。また、放電電極はカーボン製であるため保護膜中へのカーボン以外の不純物の混入を低減できる。

本願発明の実施形態に係る磁気記録媒体成膜装置の概略構成を示す平面図である。図１に示す保護膜形成室の構成を説明する側面断面概略図である。本発明の真空処理装置で成膜された垂直磁気記録媒体の層構成を示す断面図である。実施例１の保護膜形成室の部分断面概略図である。図４のＡ方向からの非エロージョン部マスクの概略図である。実施例２の保護膜形成室の部分断面概略図である。図６のＢ方向からの非エロージョン部マスクの概略図である。実施例３の保護膜形成室の部分断面概略図である。

以下、図面を参照して本願発明の実施の形態について詳細に説明する。なお、本発明は、以下の実施形態に限定されるものではなく、その要旨を変更しない範囲で適宜変更して実施することができる。

図１は、本実施形態に係る真空処理装置を示す平面図である。本実施形態の成膜装置はインライン式の装置である。インライン式とは、連結された複数のチャンバを経由して基板が搬送される形式の装置をいう。本実施形態の成膜装置は、複数のチャンバ１１１〜１３０が方形に無端状に連結されている。各チャンバ１１１〜１３０は、専用又は兼用の排気系によって排気される真空容器である。

各チャンバ１１１〜１３０はゲートバルブを介して連結されている。各チャンバ１１１〜１３０にはゲートバルブを介してキャリア１０を搬送できる搬送装置が設けられている。搬送装置は、キャリア１０を垂直姿勢で搬送する搬送路を有している。基板１は、キャリア１０に搭載されて図１中不図示の搬送路に沿って搬送されるようになっている。チャンバ１１１は、キャリア１０への基板１の搭載を行うロードロック室である。チャンバ１３０は、キャリア１０からの基板１の回収を行うアンロードロック室である。なお、基板１は、中心部分に孔（内周孔部）を有する金属製若しくはガラス製の円板状部材である。

チャンバ１１３〜１２９は各種処理を行う処理室である。具体的には、基板１に密着層を形成する密着層形成室１１３と、密着層が形成された基板１に軟磁性層を形成する軟磁性層形成室１１４、１１５、１１７と、軟磁性層の形成された基板１にシード層を形成するシード層形成室１１９と、シード層が形成された基板１に中間層を形成する中間層形成室１２０、１２１と中間層が形成された基板１に磁性膜を形成する磁性膜形成室１２４、１２５と、磁性膜の上に保護膜を形成する保護膜形成室１２８である。また、方形の角の部分のチャンバ１１２、１１６、１２３、１２７は、基板１の搬送方向を９０度転換する方向転換装置を備えた方向転換室である。

密着層形成室１１３、軟磁性層形成室１１４、１１５、１１７、シード層形成室１１９、中間層形成室１２０、１２１、磁気記録層形成室１２４、１２５の構成を説明する。密着層形成室１１３、軟磁性層形成室１１４、１１５、１１７、シード層形成室１１９、中間層形成室１２０、１２１、磁気記録層形成室１２４、１２５は、いずれもＤＣマグネトロンスパッタリングプロセスにより、密着層、軟磁性層、シード層、中間層、磁気記録層を基板に成膜するようになっている。各形成室は、ターゲット材質が異なるが基本的には同じ構成である。一例として、磁性膜形成室１２４の構成を説明する。

磁性膜形成室１２４は、排気系と、プロセスガスを導入するガス導入系と、内部の空間に被スパッタ面を露出させて設けたターゲットと、放電用の電圧をカソード電極（ターゲット）に印加する電源と、ターゲットの背後に設けられた磁石装置とを有して構成されている。磁性膜形成室１２４は、キャリア１０（基板１）を基準として左右が対称であり、キャリア１０に保持された基板１の両面に同時に成膜できる。プロセスガスを導入しながら排気系によって磁性膜形成室１２４内を所定の圧力に保ち、この状態で電源部から電力を印加する。この結果、放電が生じてターゲットがスパッタされ、スパッタされたターゲット材料が基板１に達して基板１の表面に所定の磁性膜が形成される。なお、図１は、上記で説明しなかった処理室も描かれている。これらの処理室は、基板１を冷却する基板冷却室や、基板１を持ち替える基板持替室である。

キャリア１０は、２枚の基板１を同時に保持することができる。キャリア１０は、基板を保持するＮｉ合金製のホルダーと、ホルダーを支持して搬送路上を移動するスライダとを有している。キャリア１０は垂直姿勢で搬送路上を移動することができる。ホルダーに設けられた複数の部材（板ばね）で基板１の外周部の数カ所を支持できるため、基板１の成膜面を遮ることなくターゲットに対向した姿勢で基板１を保持できる。

搬送装置は搬送路に沿って並べられた多数の従動ローラと、磁気結合方式により動力を真空側に導入する磁気ネジを備えている。キャリア１０のスライダは永久磁石を備えており、スライダの永久磁石と回転する磁気ネジとを磁気結合することで、スライダ（キャリア１０）を従動ローラに沿って移動させる。なお、キャリア１０及び搬送装置の構成としては特開平８−２７４１４２号公報に開示された構成を採用しうる。もちろん、リニアモータやラックアンドピニオンを用いた搬送装置を用いてもよい。

成膜装置内での基板の処理手順について説明する。まず、ロードロック室１１１内で未処理の２枚の基板１が最初のキャリア１０に搭載される。このキャリア１０は密着層形成室１１３に移動して、基板１に密着層が形成される。この際、次のキャリア１０への２枚の未処理の基板１の搭載動作が行われる。１タクトタイムが経過すると、キャリア１０は軟磁性層形成室１１４に移動し、基板１に軟磁性層が形成される。この際、次のキャリア１０は密着層形成室１１３に移動し、基板１に密着層が形成され、ロードロック室１１１内でさらに次のキャリア１０への基板１の搭載動作が行われる。

このようにして、タクトタイム毎にキャリア１０が隣のチャンバに搬送され、密着層、軟磁性層、シード層、中間層、磁気記録層、保護膜の形成が順次行われる。密着層は密着層形成室１１３、軟磁性層は軟磁性層形成室１１４、１１５、１１７、シード層はシード層形成室１１９、中間層は中間層形成室１２０、１２１、磁気記録層は磁気記録層形成室１２４、１２５でＤＣマグネトロンスパッタリングプロセスによって成膜される。保護膜は、ＤＬＣ膜であり、保護膜形成室１２８でＣＶＤプロセスによって成膜される。そして、保護膜形成の後、キャリア１０はアンロードロックチャンバー１３０に達し、このキャリア１０から処理済みの２枚の基板１の回収動作が行われる。

図２はキャリア１０の移動方向から見た保護膜形成室１２８の断面概略図である。図２を用いて本実施形態の成膜装置の保護膜形成室１２８（保護膜形成装置、又はプラズマＣＶＤ装置）について説明する。保護膜形成室１２８は、排気系８１と接続された真空容器（チャンバ）であり、キャリア１０に保持された２つの基板１の両面に同時に成膜できる。この保護膜形成装置１２８の中央にはキャリア１０を介して基板１が所定位置に保持されている。基板１は、上述の搬送装置で保護膜形成室１２８内を移動するキャリア１０に保持されている。保護膜形成室１２８はキャリア１０（基板１）を基準として水平方向に対称の構成を備えている。排気系８１は、ターボ分子ポンプ等の真空ポンプを備えており、保護膜形成室１２８内を真空排気できる。

保護膜形成室１２８は、基板１の電位を変更する電圧印加手段を備えている。キャリア１０のホルダーに保持された基板１は、爪（板ばね）を介してホルダーと電気的に接続されており、ホルダーは放電電極８３１（放電電極部）から絶縁されているため、ホルダーの電位を変更することで基板１の電位を変更することができる。電圧印加手段は、基板電圧印加電源８３４若しくはアースに接続された電極をホルダーに接触させる装置である。ホルダーに印加する電位としては、接地電位のほかに、直流電源、パルス電源または高周波電源などから適宜選択できる。

保護膜形成室１２８は、原料ガスを含むプロセスガスを導入するガス導入部８２（ガス導入装置）と、導入されたプロセスガスにエネルギーを与えて基板１と放電電極８３１の放電面の間に電力を印加してプラズマを形成するプラズマ形成部８３（電源部）を備えている。ガス導入系８２は、プロセスガスとして、炭化水素ガスまたは炭化水素及びＡｒ、Ｎｅ、Ｋｒ、Ｘｅ、水素、窒素ガスの混合ガスを所定の流量で導入できる。ガス導入系８２は、ガスボンベなどのガス供給源、ガス供給源から供給されるガスの導入量をコントロールするマスフローコントローラー（ＭＦＣ）、真空容器内にガスを導入するガス導入部材、及びこれらの部材の間でガスを流通させるガス管を有している。本実施形態では、後述する支持体８４１がガス導入部材を兼ねている。

プラズマ形成手段８３は、導入されたプロセスガスに高周波放電を生じさせてプラズマを形成する。プラズマ形成手段８３は、保護膜形成室１２８内に設けられた放電電極８３１、放電電極８３１に整合器８３２を介して高周波電力を供給する放電用電源８３３を主要な構成要素として備えている。放電電極８３１は、絶縁ブロック８３６を介して保護膜形成室１２８に気密に接続されている。放電用電源８３３は、例えば、１３．５６ＭＨｚの高周波電力を放電電極８３１に供給できる。

放電電極８３１は、内側が金属製で、チャンバ内に露出し基板と対向する表面（放電面）はカーボンから構成され、放電電極８３１の内部には永久磁石８３５（磁石ユニット）が設けられている。放電電極８３１の周囲には、放電電極８３１を取り囲む接地電位のシールド８３７と、放電電極８３１の基板側を覆う接地電位の非エロージョン部マスク８３８（マスク部）が、放電面と平行に設けられている。なお、永久磁石８３５は放電電極８３１の表面（放電面）に局所的に磁界を発生させる構成であり、放電電極８３１の放電面の裏側（基板の逆側）にあればよい。例えば、永久磁石８３５を放電電極８３１の背面に設けてもよい。

本明細書では、放電電極８３１上に永久磁石８３５による磁界によりエロージョンが生じる領域、すなわちＤＬＣ膜が堆積しない部分をエロージョンされる領域（エロージョン領域）とし、磁界が弱くＤＬＣ膜が堆積する部分をエロージョンされない領域（非エロージョン領域）とする。エロージョン領域は永久磁石８３５の放電面上に平行磁界が生じるため強いプラズマが生じる箇所であり、非エロージョン領域は放電面上に平行磁界が生じないためプラズマは比較的弱い領域である。

永久磁石８３５は内側に配置された環状の第１磁石と、第１磁石を囲む第２磁石とを備えている。第１磁石は一つの極性の磁極を放電面に向けており、第２磁石は第１磁石とは逆の極性の磁極を放電面に向けている。第１磁石と第２磁石はヨーク（不図示）に固定されて永久磁石を構成している。ヨークの形状は平板のみならず、ヨークの一部が第１磁石と第２磁石の間のスペースを埋めるような凸部を有する構造などであってもよい。

放電電極８３１のエロージョン部は、保護膜形成室１２８内の放電空間に露出されている。非エロージョン部は非エロージョン部マスク８３８（マスク部）で覆われ、保護膜形成室１２８内の放電空間に対して遮蔽されている。非エロージョン部は、永久磁石８３５が配置される領域の外側に対向する放電電極８３１の部分であり、具体的には第２磁石の外側の対向する放電電極８３１の放電面側に生じる。本実施形態では、磁石ユニットに対向する放電面の領域を取り囲むように非エロージョン部マスク８３８は設けられている。言い換えると、少なくとも第２磁石の外縁の外側の対向する放電電極８３１の放電面側を覆うように非エロージョン部マスク８３８は設けられている。第２磁石の内側の縁部分が対向する放電電極８３１の放電面の領域よりも外側を覆う構成でもよい。非エロージョン部マスク８３８は、少なくとも第２磁石の外側の縁部分に対向する位置の放電電極８３１を覆うように構成されている。すなわち、第２電極の外周の直径以下の開口を有している。この開口の大きさや形状は、第２磁石に対向する領域の放電電極８３１に生じる非エロージョン領域の寸法に合わせて決められる。

エロージョン部の面積や形状は、基板１に成膜される保護膜の膜厚分布や成膜レートにより定められる。基板１の内周孔部近傍では膜厚が不均一であり且つ成膜レートが速くなることがあるので、中心のプラズマ密度が低い円環状のプラズマを発生させることが望ましい。永久磁石８３５の配置や形状または露出させるエロージョン部の形状により、円環状のプラズマを発生させることができる。また、この放電電極８３１を覆った接地電位の非エロージョン部マスク８３８と放電電極８３１とは接触しておらず、放電電極８３１上を覆う非エロージョン部マスク８３８との間でプラズマが発生しない程度の隙間であることが好ましい。例えば、放電電極８３１と電極上を覆う非エロージョン部マスク８３８の間隙は３ｍｍ以下が好ましい。

本実施形態では、エロージョン部は円状または円環形状となるが、矩形状の永久磁石（特に第２磁石）を用いれば細長い環状のエロージョン部が生じる。この場合、非エロージョン部マスク８３８は第２磁石の外側に対向する放電電極８３１の基板側を覆うように設けられる。また、多数の永久磁石の磁極を交互に配置した磁石ユニットを備える場合は、それらの永久磁石が配置される領域（磁石ユニットが配置される領域）の内側にエロージョン部が生じるが、この場合も非エロージョン部マスク８３８は永久磁石（磁石ユニット）が配置される領域の外側、すなわち第２磁石の外側に対向する放電面を覆うように設けられる。

放電電極８３１を覆う非エロージョン部マスク８３８は、電極本体を取り囲む接地電位のシールド８３７または放電電極８３１を貫通する電気的に接地された支持体に不図示のネジにて固定される。非エロージョン部マスク８３８としては、ＡｌやＳＵＳ等の金属材料を用いることができる。また、本実施形態のように複数の基板を保持できるキャリア１０を用いた場合、非エロージョン部マスク８３８は複数のエロージョン部を露出させるように構成される。エロージョン部の各々のプラズマを孤立させるとプラズマが偏り、２枚の基板間の膜厚や膜厚分布のばらつきが大きくなるので、放電面上を覆う非エロージョン部マスク８３８の形状は、複数のエロージョン部に発生したプラズマが連続したプラズマとなるようにする。例えば、放電電極８３１上を覆う非エロージョン部マスク８３８の厚さを３５ｍｍ以下とすることが好ましい。

非エロージョン部マスク８３８とキャリア１０との間にプラズマ遮蔽シールド８３９を設けることができる。プラズマ遮蔽シールド８３９はキャリア１０に保持された基板１の最大幅と同程度以上の大きさの開口部を有している。さらに、プラズマ遮蔽シールド８３９と基板キャリア１０とのクリアランスを５ｍｍ以下にすることが好ましい。

非エロージョン部マスク８３８及びプラズマ遮蔽シールド８３９の電位状態は、高周波電圧や負の直流電圧が印加されていない状態であればよく、接地電位に限られない。例えば、フローティング電位や正の直流電圧が印加された状態でも良い。非エロージョン部マスク８３８は、高周波電圧や負の直流電圧が印加されていなければ、シールドに堆積された膜に向かってイオンが加速されないため、内部応力が高く剥離し易いＤＬＣ膜は堆積しない。

プラズマ遮蔽シールド８３９により搬送機構側へのプラズマの広がりを防ぐことができる。非エロージョン部マスク８３８とプラズマ遮蔽シールド８３９を備えることで、プラズマを非エロージョン部マスク８３８とプラズマ遮蔽シールド８３９の間の空間（放電空間）に閉じ込めることができる。そのため、保護膜形成室１２８内にＤＬＣ膜が堆積するエリアを狭くでき、パーティクルの発生を一層抑制することができる。ここで、保護膜形成室１２８内の非エロージョン部マスク８３８及びプラズマ遮蔽シールド８３９の表面は、アルミナサンドブラスト、アルミアーク溶射処理の内少なくとも１つで表面処理されていることが好ましく、さらにその表面にエンボス加工されていることが好ましい。これらの表面処理によりＤＬＣ膜の剥離を防いでパーティクルの発生を抑制することができる。

永久磁石８３５は、永久磁石またはこれに加えて永久磁石とヨークを組合せた構成とすることができ、１つ以上の円環形状、楕円形状、多角形状のうち少なくとも１つを有する構成とできる。永久磁石８３５としては、ネオジウム、ＳｍＣｏ等の永久磁石を用いることができる。永久磁石８３５のケースにはステンレス材を用いることができる。本実施形態では、図２のように放電電極８３１の内部に複数の円環状のＳｍＣｏ磁石が不図示のネジで固定されて配置されている。

高周波電力が大きいときは、磁石が加熱されるので磁石を冷却しても良い。特に、キューリー点が低い磁石を用いる場合は、磁石の冷却機構を設けるのが好ましい。冷却機構は、例えば、放電電極８３１内部に冷却水を流して冷却すれば良い。また、磁石ケースを冷却用容器に収納し、容器内部に水等の冷媒を通して冷却してもよい。その場合、冷却用の容器を別途用いず、磁石ケースそのものを上述の容器の構造として冷媒がケース内部を循環できるようにしてもよい。

保護膜形成室１２８において、排気系８１によって所定の圧力まで排気され、ガス導入系８２によってプロセスガスが所定の流量で導入される。本実施形態ではエチレンと水素の混合ガスを導入した。基板１は、キャリア１０に保持された図２に示す位置に停止している。この状態で、放電用電源８３３、放電電極８３１に高周波電圧が与えられる。この結果、対向空間に高周波電界が設定され、プロセスガスに高周波放電が生じてプロセスガスのプラズマが形成される。さらに、成膜中に基板１に電圧印加手段（基板電圧印加電源８３４）により電圧を印加することで基板１にＤＬＣ膜保護膜が形成されるようになっている。

保護膜形成室１２８の放電電極８３１のエロージョン部は、基板１の対向位置に調整された円環形状となるように永久磁石８３５が調整されている。そのため、放電電極８３１の電極上を覆う非エロージョン部マスク８３８は、円環形状のエロージョン部の内側に形成される非エロージョン部を覆う内側マスク（マスク）と、外側の非エロージョン部を覆う外側マスク（第２マスク部）に分割される構成であってもよい。非エロージョン部マスク８３８を内側と外側に分割した構成については第２実施例で詳しく述べる。

本実施形態の特徴について述べる。放電電極８３１の背面に放電電極８３１の表面に局所的に磁界を発生させる永久磁石８３５を設け、永久磁石８３５によって生じる放電電極８３１の非エロージョン部の表面を非エロージョン部マスクで覆う構成は本実施形態の特徴である。加えて、永久磁石８３５によって生じる放電電極８３１のエロージョン部を放電用に保護膜形成室１２８内の放電空間に露出させることは本実施形態の特徴である。露出した放電電極８３１表面へのＤＬＣ膜の堆積レートに比べてエロージョン部のスパッタリングレートを速くすることで露出した放電電極８３１の表面にＤＬＣ膜を堆積しない効果が得られる。

ここで、本実施形態の放電電極８３１上へのＤＬＣ膜の堆積を防止するメカニズムを説明する。放電電極８３１に高周波電圧を印加すると、放電電極８３１には自己バイアス電圧と呼ばれる負の直流電圧が発生する。この自己バイアス電圧によりプラズマ中のイオンが加速されることで、放電電極８３１はイオン衝撃により電極材料がスパッタリングされる。

まず、本実施形態の構成を有さない真空処理装置について述べると、この自己バイアスによるスパッタリングレートに比べてＤＬＣ膜の堆積レートが速いために放電電極の露出した領域にはＤＬＣ膜が堆積する。放電電極に堆積したＤＬＣ膜はイオン衝撃により内部応力の高い硬質のＤＬＣ膜になりうる。この硬質ＤＬＣ膜は、堆積量が増えると剥離し易く、保護膜形成室内にカーボンの微粒子（パーティクル）が生じる。

放電電極の内部に永久磁石を配置し、放電電極表面に局所的な磁界を発生させることで、放電電極表面のスパッタリング効果を強めることができる。エロージョンは平行磁場に対応した部分にできるので、平行磁界を拡大しエロージョン部を広げる磁石が必要であるが、放電電極表面を一様にＤＬＣ膜の堆積レートに比べてスパッタリングレートを速くする永久磁石の構成は、工業的に使用するのは難しい。

そこで、本実施形態では、スパッタリングレートに比べてＤＬＣ膜の堆積レートが速い部分及び非エロージョン部を電気的に接地された非エロージョン部マスク８３８で覆うことで放電電極８３１にＤＬＣ膜が堆積しないようにしている。なお、非エロージョン部マスク８３８に堆積するＤＬＣ膜は、軟質のＤＬＣ膜であり、内部応力小さく膜の堆積量が増加しても剥離しにくい。従って、本実施形態のように、耐食性や生産性を満足する、最適なエロージョン形状にすることによって、酸素プラズマクリーニングによるＤＬＣ膜除去プロセスを行わなくてもＤＬＣ膜剥離による保護膜形成室内へのパーティクル発生を防止できる。

図３は本実施形態の真空処理装置で製造される磁気記録媒体の断面模式図である。図３を参照して垂直磁気記録媒体３０の層構成を説明する。垂直磁気記録媒体３０は、非磁性基板１の両面に、密着層２、軟磁性層３、シード層４、中間層５、磁気記録層６、７、ＤＬＣ保護膜８が形成されてなり、保護膜８の上に、潤滑膜９が形成されることが好ましい。なお、基板１（非磁性基板）の両面に磁気記録媒体が形成されるため、図３では一方の層のみを示している。

以下、上記磁気記録媒体の保護膜８以外の各層について説明する。基板１としては、ソーダライムガラスの他に、化学強化したアルミノシリケート、ニッケルリンを無電解めっきしたＡｌ−Ｍｇ合金基板、シリコン、硼珪酸ガラス等からなるセラミクス、または、ガラスグレージングを施したセラミックス等からなる非磁性の剛体基板を用いることができる。

密着層２は、ソーダライムガラスからのアルカリ金属の電気化学溶出を防ぐため、またガラスと軟磁性層との密着性を向上するための層で、厚さは任意である。密着層２の材料としては、ＡｌＴｉ、ＡｌＴａ、ＮｉＴａ、またはＣｏＴｉＡｌ等を用いることができる。また、特に用いる必要がなければ省略することもできる。

基板冷却工程は、上部軟磁性層３ｃの形成後ではなく、上部軟磁性層３ｃの形成前、あるいはグラニュラー磁気記録層６の形成前に実施してもよい。さらにこれらのタイミングで複数回の冷却工程を組み合わせてもよい。もちろん、不要であれば省略してもよい。

軟磁性層３は、下部軟磁性層３ａ、反強磁性結合誘発層３ｂ、上部軟磁性層３ｃが積層されて構成されている。軟磁性層３の材料としては、ＦｅＣｏ合金、ＦｅＴａ合金、Ｃｏ合金等とＲｕ合金等との積層体を用いることができる。シード層４の材料としては、ＮｉＷ合金、ＮｉＦｅ合金、ＮｉＴａ合金、ＴａＴｉ合金等を用いることができる。中間層５にはＲｕやＲｕ合金の積層体を用いることができる。

磁気記録層６の材料としては、ＣｏＣｒＰｔ合金等のＣｏＣｒ系合金、ＳｉＯ２等の酸化物系材料を中にＣｏＰｔ等の強磁性粒子をマトリックス状に含ませた材料あるいはこれらの積層体を用いることができる。

図３に示した磁気記録媒体の層構成は一例であり、これ以外の磁気記録媒体を製造できることはもちろんである。本発明の真空処理装置により製造される他の磁気記録媒体としては、例えば、ビットパターン媒体、熱アシスト媒体、マイクロ波アシスト媒体等のエネルギーアシスト型の磁気記録媒体がある。

以下、上記実施形態に属する実施例について説明する。なお、本発明は、以下の実施例に限定されるものではなく、その要旨を変更しない範囲で適宜変更して実施することができる。

（実施例１）
図４に本実施例１の保護膜形成室の構成を示す。図４は、図２の左側半分に相当する領域を拡大したものである。図４の説明では本実施例の構成として特徴のある構成について記載する。図５は図４のＡ方向からの非エロージョン部マスク８３８ａの概略図である。図１にて説明したものと同様の構成については同じ符号を付してその説明を省略する。

保護膜形成室１２８ａの放電電極８３１のエロージョン部は、基板１の対向位置に調整された円形状とした。エロージョン部は直径１４０ｍｍとした。この放電電極８３１を覆う非エロージョン部マスク８３８ａは、電極本体を取り囲む接地電位のシールド８３７に不図示のネジにて固定した。非エロージョン部マスク８３８ａの厚さは１０ｍｍの部材を使用し、放電電極８３１と非エロージョン部マスク８３８ａの間隙は２ｍｍとした。非エロージョン部マスク８３８ａは第２磁石の外縁の外側の対向する放電電極８３１の基板側を覆うように設けられている。本実施例の非エロージョン部マスク８３８ａの開口部の直径は第２磁石の外径とほぼ等しい。

永久磁石８３５ａは、放電電極８３１の水冷されたＣｕ電極の内部に埋め込まれており、電極表面との距離を９ｍｍとした。永久磁石８３５ａは、２重円環形状とし、外側の永久磁石は電極表面側をＮ極、電極背面側をＳ極とし、内側の永久磁石は電極表面側をＳ極、電極背面側をＮ極とした。外側の永久磁石は直径１６２ｍｍ、内側の永久磁石は直径５４ｍｍ、厚さは１０ｍｍとした。永久磁石の材料としてはＳｍＣｏ磁石を用いた。

また、非エロージョン部マスク８３８ａとキャリア１０との間にプラズマ遮蔽シールド８３９ａを設け、その開口部を直径１２０ｍｍとし、さらにそのプラズマ遮蔽シールド８３９ａと基板キャリア１０とのクリアランス（隙間）を５ｍｍ以下とした。非エロージョン部マスク８３８ａ表面は、エンボス加工されており、さらにアルミアーク溶射処理をされている。その他の非エロージョン部マスク（プラズマ遮蔽シールド８３９、シールド８３７）には、アルミナサンドブラストで処理されている。

実施例１の真空処理装置を用いた磁気記録媒体の製造方法について説明する。ガラス基板（外径６５ｍｍ、内径１５ｍｍ、厚さ０．８ｍｍ）である基板１の上にＮｉＴａ密着層を５ｎｍ、ＦｅＣｏＴａＺｒ合金下部軟磁性層３ａを２０ｎｍ、Ｒｕ合金反強磁性層３ｂを０．５ｎｍ、ＦｅＣｏＴａＺｒ合金下部軟磁性層３ｃを２０ｎｍ、ＮｉＷシード層４を８ｎｍ、Ｒｕ中間層５を１５ｎｍ、ＣｏＣｒＳｉＯ２合金からなるグラニュラー磁性層１８ｎｍとＣｏＣｒＰｔＢ磁性層７ｎｍの磁気記録層６、７を順次積層した。次に、キャリアに装着された非磁性基板を保護膜形成室に搬送し、この磁性層が形成された非磁性基板の両面にＤＬＣ保護膜８を形成した。上記各層の成膜には、図１に示すインライン装置（真空処理装置）を用いた。所望の膜組成と同じ組成の合金ターゲットを用意し、それをＤＣマグネトロンスパッタリングすることで上記のような合金層を成膜した。

保護膜形成室１２８ａには、ターボ分子ポンプで排気しながら、原料ガスであるエチレンガスを５０ｓｃｃｍ、同時に水素ガスを１５ｓｃｃｍ導入した。上述の実施例１においては、保護膜形成室１２８ａへの導入ガスとして、炭化水素ガスと水素ガスの混合ガスを用いたが、これに限られることはない。炭化水素ガスまたはこれとともにＡｒ、Ｎｅ、Ｋｒ、Ｘｅ、水素、窒素ガスのうち少なくとも１つを混合した混合ガスでもよい。ガスを導入しはじめてから、０．５ｓｅｃ後に放電電極８３１に高周波電力を１０００Ｗ印加して、混合ガスを放電によりプラズマ化する。そして、硬質ＤＬＣ保護膜を形成する為に、基板にバイアス電圧を印加する。基板にバイアス電圧を印加する際には、接地電位及び放電電極８３１から絶縁されたＮｉ合金からなる基板バイアス印加電極を基板端面に接触させることで−２５０Ｖを印加する。基板側へのバイアス電流は基板保持分も含めてトータル０.６Ａ程度である。このプラズマを保持する時間を調節することで、炭素を主成分とし水素と窒素を含有するＤＬＣ保護膜８を３．０ｎｍ形成する。このとき保護膜形成室１２８ａの圧力は１．５Ｐａであった。この後、ＤＬＣ保護膜８が形成された磁気記録媒体を保護膜形成室１２８ａから排出する。

（実施例２）
図６に実施例２の保護膜形成室の構成を示す。図２の左側半分に相当する領域を拡大したものである。図６の説明では本実施例の構成として特徴のある構成について記載する。図７は図６のＢ方向から見た非エロージョン部マスク８３８ｂの概略図である。図１にて説明したものと同様の構成については同じ符号を付してその説明を省略する。保護膜形成室１２８ｂの放電電極８３１のエロージョン部は、基板１の対向位置に調整された円環形状とした。エロージョン部は外側の直径１４０ｍｍ、内側の直径７０ｍｍとした。

この放電電極８３１の電極上を覆う非エロージョン部マスク８３８ｂにおいて、１４０ｍｍより外側の非エロージョン部を覆う外側マスク（マスク８３８ｂ−１）は、非エロージョン部の外側を覆うように外径１４０ｍｍよりやや大きい円形の開口を２つ有する平板である。外側マスク（マスク８３８ｂ−１）は、放電電極８３１を取り囲む接地電位のシールド８３７に不図示にネジにより固定した。また、内径１４０ｍｍより内側の非エロージョン部を覆う内側マスク８３８ｂ−２（第２マスク）は、厚さ２ｍｍ、直径７０ｍｍの円形平板状のシールドとし、放電電極８３１を貫通する電気的に接地された支持体８４１に不図示のネジにて固定した。放電電極８３１を貫通する支持体８４１で非エロージョン部マスク８３８ｂ−２を支持することで、リング状のエロージョン部の内側に非エロージョン部マスク８３８ｂを設ける場合に、エロージョン部の上に配線やシールドを横切らせずに非エロージョン部マスク８３８ｂを固定できる。

支持体８４１は管状部材で形成されており、プロセスガスは支持体の内部を通過して真空容器内に導入される。支持体８４１は放電電極８３１の中心（円環形状のエロージョン部の中心）に配置されているためエロージョン部の各部に均一な圧力でプロセスガスを供給できる。本実施形態の内側シールドは、永久磁石８３５の内側の環状磁石（第１磁石）の内側に対向する放電電極８３１の表面側を少なくとも覆うように設けられている。内側シールドの寸法は、第１磁石に対向する領域の放電電極８３１に生じる非エロージョン領域の寸法に合わせて決定される。例えば、内側シールドの直径は第１磁石の外径以上の直径の円板状でもよい。

（実施例３）
図８に実施例３の保護膜形成室の構成を示す。図２の左側半分に相当する領域を拡大したものである。図８の説明では本実施例の構成として特徴のある構成について記載する。図１にて説明したものと同様の構成については同じ符号を付してその説明を省略する。保護膜形成室１２８ｃの放電電極８３１のエロージョン部は、基板１の対向位置に調整された２重の円環形状とした。エロージョン部の外側の円環の直径１４０ｍｍ、その内側の直径１１０ｍｍ、内側の円環の外円の直径は９０ｍｍ、内円の直径は７０ｍｍとした。

この放電電極８３１の電極上を覆う非エロージョン部マスク８３８ｃを３種類に分割した。１４０ｍｍより外側の非エロージョン部を覆う非エロージョン部マスク（マスク）は、電極本体を取り囲む接地電位のシールド８３７に不図示にネジにより固定する。また、内径１４０ｍｍより内側の非エロージョン部マスク８３８ｃ−２（第２マスク）は、放電電極８３１を貫通する電気的に接地された支持体８４１に不図示のネジにて固定した。マスク（８３８ｃ−１）と第２マスク（８３８ｃ−２）の間に第３マスク８３８ｃ−３を備えている。マスク（８３８ｃ−１）と第２マスク（８３８ｃ−２）の構成は上述の第２実施例のマスク８３８ｂ−１、第２マスク８３８ｂ−２と同様である。

第３マスク８３８ｃ−３は、マスク８３８ｃ−１と第２マスク８３８ｃ−２の間の位置（中間位置）に設けられ、この位置に生じる非エロージョン領域を覆うものである。通常は、マスク８３８ｃ−１と第２マスク８３８ｃ−２の間の位置（中間位置）に非エロージョン領域が生じることは少ないが、例えば、第１磁石と第２磁石の間に別の永久磁石やヨークを配置した場合に、この中間位置に非エロージョン領域が生じることがある。最内部の第２マスク（８３８ｃ−２）は円形状であり、その外側の第３マスク（８３８ｃ−３）は円環形状である。支持体８４１は管状部材で形成されており、プロセスガスは支持体の内部を通過して真空容器内に導入される。

（磁気記録媒体の評価）
上述した実施例１〜３の磁気記録媒体に対して、耐食性試験及び金属コンタミネーション測定を行った。耐食性試験は以下の条件で行った。温度７５℃、相対湿度９０％の温湿度環境内に４日間磁気記録媒体を放置する。そして４日後に温湿度環境槽から磁気記録媒体を取り出し、取り出した磁気記録媒体を光学式の表面検査装置（ＯｐｔｉｃａｌＳｕｒｆａｃｅＡｎａｌｙｚｅｒ，ＯＳＡ）によって、磁気記録媒体表面の腐食点を計数した。本試験による腐食点の個数は、概ね１００個以下であれば、ハードディスクドライブ用に用いる磁気記録媒体として十分な耐食性を得られることが経験的に分かっている。この評価の結果を表１に示す。表１よると本発明の製造装置及び製造方法で作製した磁気記録媒体は良好な耐食性であることが確認できた。

保護膜中の金属コンタミネーションの測定には、二次イオン質量分析装置を用い、金属電極の測定結果により規格化した。測定元素は、測定元素は不純物として含まれる代表的な元素であるＭｇ、Ａｌ、Ｆｅとした。これは、保護膜形成室１２８（１２８ａ，１２８ｂ，１２８ｃ）の電極として従来使用していたメタル電極材の構成元素である。この評価の結果を表２に示す。表２によると本発明の製造装置及び製造方法で作製した磁気記録媒体は、金属の不純物が混入していないことが確認できた。

保護膜形成室１３８
基板１
キャリア１０
排気系８１
ガス導入系８２
プラズマ形成手段８３
放電電極８３１
放電用電源８３３
基板電圧印加電源８３４
永久磁石８３５、８３５ａ
シールド８３７
非エロージョン部マスク８３８、８３８ａ、８３８ｂ、８３８ｃ
プラズマ遮蔽シールド８３９

Claims

真空容器と、
前記真空容器内にプロセスガスを導入するガス導入部と、
前記真空容器内の所定位置に搬送された基板に対向する位置に放電面を有する放電電極部と、
前記所定位置に搬送された基板と前記放電面との間にプラズマを形成するプラズマ形成部と、
前記放電面の裏側に設けられ、一つの極性の磁極を前記放電面に向けて設けられた環状の第１磁石及び前記第１磁石に対し逆の極性の磁極を前記放電面に向けて、前記第１磁石の外側を取り囲むように設けられた第２磁石を有する磁石ユニットと、
前記放電面と平行に設けられ、前記放電面のうち、前記磁石ユニットに対向する領域を取り囲むように覆うマスク部と、前記第１磁石が設けられる領域の内側に対向する領域を覆う第２マスク部とを備え、前記マスク部及び前記第２マスク部はいずれも、接地電位若しくはフローティング電位であることを特徴とするプラズマＣＶＤ装置。
前記放電電極部は、少なくとも前記放電面がカーボンで構成されていることを特徴とする請求項１に記載のプラズマＣＶＤ装置。
前記第２マスク部は、前記放電電極を貫通する支持体に支持されることを特徴とする請求項１又は２のいずれか１項に記載のプラズマＣＶＤ装置。
前記真空容器内にプロセスガスを導入するガス導入装置をさらに有し、
前記プロセスガスは、前記支持体の内部を通過して前記真空容器内に導入されることを特徴とする請求項３に記載のプラズマＣＶＤ装置。
基板に磁性膜を形成した後に前記磁性膜の上にカーボンよりなる保護膜を形成する真空処理装置であって、
前記保護膜を請求項１乃至４のいずれか１項に記載のプラズマＣＶＤ装置により形成することを特徴とする真空処理装置。