JP6055575B2 - 真空処理装置及び真空処理方法 - Google Patents

Description

本発明は、表面保護層の処理に適した真空処理装置、及び表面保護層の真空処理方法に係り、特に磁気記録媒体の表面保護層の真空処理方法及び表面保護層の処理に適した真空処理装置に関する。

ハードディスクドライブの磁気記録媒体の表層には、磁気記録層を保護するための表面保護層が形成されている。表面保護層にはＤＬＣ（ダイヤモンドライクカーボン）が好適とされ、スパッタリング法や化学的気相成長法（ＣＶＤ法）で形成された保護層が適用されている。磁気記録層と磁気ヘッドの磁気的隙間の狭小化により、記録密度を増大させることができるため、表面保護層の薄膜化が必要となる。そのため、極薄膜でも耐久性が満足できる保護膜が要求されており、表面保護層として、従来よりも耐久性および耐食性に優れたｔａ−Ｃ（テトラヘドラル・アモルファスカーボン）膜を用いることが検討されている。ｔａ−Ｃ膜は炭素イオンによる物理的蒸着法で成膜される。例えば、特許文献１に示すような真空アーク成膜装置が用いられる。

真空アーク成膜装置により形成されたｔａ−Ｃ膜の最表面には、ｓｐ^３結合比率が低く、硬さの低い層が生じることが知られている。表面保護層を薄くすると、膜全体の厚さに占める硬さの低い層の厚さの割合が高くなるので、ｔａ−Ｃ膜本来の特性が損なわれる。表面保護層をさらに薄くするためには、表面のｓｐ^３結合比率が低い層を除去することが望ましい。例えば特許文献２には、保護層を薄くするために、イオンビームを用いて表層を除去する技術が開示されている。

米国特許第６０３１２３９号明細書 特開２００７−２６５０６号公報

磁気記録媒体の製造工程では、表面保護層形成後にフルオロカーボン系液体潤滑剤が塗布されているが、特許文献１の技術は、処理後の基板表面に存在するダングリングボンドにより表面エネルギが均一になりにくい。そのため潤滑剤塗布後の表面状態の均一性が十分でない。また、ハードディスクドライブの記録密度の増加には表面を平坦にすることが望ましいが、アルゴンイオンを用いてエッチングを行うと、基板の表面粗さが増加する傾向がある。

本発明の目的は、真空アーク成膜装置により形成されたｔａ−Ｃ膜の最表層を最適化する表面処理方法、および、このような表面処理に適した真空処理装置を提供することにある。本発明の他の目的は、処理後の基板の表面が平坦にできる表面処理方法、および、このような表面処理に適した真空処理装置を提供することにある。

本発明に係る真空処理装置は、基板にｔａ−Ｃ膜からなる表面保護層を形成するｔａ−Ｃ膜形成装置と、前記表面保護層にラジカルを反応させるラジカル処理を行うラジカル処理装置と、前記基板を大気に曝すことなく前記ｔａ−Ｃ膜形成装置から前記ラジカル処理装置に搬送する搬送装置と、を備え、前記ラジカル処理装置は、内部に前記基板が配置されるラジカル処理チャンバと、プロセスガスからラジカルを発生させるラジカル発生部と、前記ラジカル発生部で発生した前記ラジカルを前記ラジカル処理チャンバに導入するラジカル導入部と、を備えることを特徴とする。

或いは、本発明に係る真空処理方法は、基板にｔａ−Ｃ膜からなる表面保護層を形成するｔａ−Ｃ膜形成装置と、前記表面保護層にラジカルを反応させるラジカル処理を行うラジカル処理装置と、前記基板を大気に曝すことなく前記ｔａ−Ｃ膜形成装置から前記ラジカル処理装置に搬送する搬送装置と、を備え、前記ラジカル処理装置は、内部に前記基板が配置されるラジカル処理チャンバと、プロセスガスからラジカルを発生させるラジカル発生部と、前記ラジカル発生部で発生した前記ラジカルを前記ラジカル処理チャンバに導入するラジカル導入部と、を備える真空処理装置における真空処理方法であって、前記真空処理方法は、基板上に形成された前記磁気記録層を保護する表面保護層を有する磁気記録媒体の真空処理方法であって、前記磁気記録層の上にｔａ−Ｃ膜を形成するｔａ−Ｃ膜形成工程と、前記ｔａ−Ｃ膜が形成された基板を搬送する搬送工程と、プロセスガスを励起してラジカルを発生させるラジカル発生工程と、前記ｔａ−Ｃ膜の表面に前記ラジカルを照射するラジカル処理工程と、を有することを特徴とする。

本発明の表面処理方法によれば、表面保護層本来の特性を損なわずに、ｓｐ^３結合比率が低い層を除去できる。また、表面処理後の表面の化学的性質を望ましいものにすることができる。あるいは、本発明の表面処理方法によれば表面に新たな機能を付与することができる。本発明の表面処理方法はラジカルを用いて化学的にエッチングするため、表層の除去による表面粗さの増加を防ぐことができる。本発明の方法の実施の際には必ずしも基板ステージを回転させる必要がないため安価な装置を使用することができる。本発明の方法をインライン製造装置で実施する場合は、基板搬送時のラジカル処理装置からｔａ−Ｃ室へのガス流入によるクロスコンタミネーションを低減できる。

本発明のその他の特徴及び利点は、添付図面を参照とした以下の説明により明らかになるであろう。なお、添付図面においては、同じ若しくは同様の構成には、同じ参照番号を付す。

添付図面は明細書に含まれ、その一部を構成し、本発明の実施の形態を示し、その記述と共に本発明の原理を説明するために用いられる。
本願発明の第１実施形態に係る真空処理装置の平面図である。 本願発明の第１実施形態に係るｔａ−Ｃ膜形成室の概略図である。 本願発明の第１実施形態に係る搬送キャリアの概略図である。 本願発明の第１実施形態に係る表面処理装置の上面図である。 本願発明の第２実施形態に係るアンロードチャンバの側面図である 本願発明の第３実施形態に係る真空処理装置の平面図である。 本願発明の第１実施例の表面処理方法によって作製した膜の断面図である。 本願発明の第２実施例の表面処理方法によって作製した膜の断面図である。

以下、図面を参照して、本発明の好適な実施形態を詳しく説明する。ただし、この実施の形態に記載されている構成要素はあくまで例示である。本発明の技術的範囲は、特許請求の範囲によって確定されるのであって、以下の個別の実施形態によって限定されるわけではない。以下に、本発明の成膜装置を、真空アーク成膜法（Ｖａｃｕｕｍ Ａｒｃ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）を用いて被処理物としての基板に保護層を形成する成膜装置に適用した実施形態について説明する。

（第１実施形態）
まず、本発明に用いる真空処理装置について図１乃至４を用いて説明する。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。本実施形態の真空処理装置はインライン式の成膜装置である。本実施形態の真空処理装置は、複数のチャンバ１１１〜１３１が矩形の無端状に連結されている。各チャンバ１１１〜１３１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。それぞれのチャンバには、キャリア１０に基板が搭載された状態で、隣り合うチャンバ間で搬送できる搬送装置が一体に構成されている。

各チャンバ１１１〜１３１はゲートバルブを介して無端状に連結されている。連結された各チャンバ１１１〜１３１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１１６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は中心部分に開口（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り、磁気記録媒体としての使用に適したものである。

成膜装置内での基板の処理手順について説明する。まず、ロードロックチャンバ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１１７に移動して、基板１に密着層が形成される。最初のキャリア１０が密着層形成室１１７に配置されているときに、次のキャリア１０へ、２枚の未処理の基板１の搭載動作が行われる。その後、次のキャリア１０は密着層形成室１１７に移動し、基板１に密着層が形成され、ロードロックチャンバ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。１タクトタイムが経過する毎に、各キャリア１０はチャンバ１１７〜１３１を１ずつ移動しながら、順次所定の処理がなされる。

チャンバ１１７〜１３１は各種処理を行う処理室である。処理室の具体例としては、基板１に密着層を形成する密着層形成室１１７、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１１８、１１９、１２０、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１２１、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１２３、１２４、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１２６、１２７、１２８、磁性膜の上にｔａ−Ｃ膜からなる表面保護層を形成するｔａ−Ｃ膜形成チャンバ１２９、ｔａ−Ｃ膜の表面をラジカル処理するラジカル処理チャンバ１３０（ラジカル処理装置）が挙げられる。また、矩形の閉ループ状に接続された真空処理装置の４つの角の部分に位置するチャンバ１１２、１１３、１１４、１１５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チャンバである。チャンバ１３１はキャリアに付着した堆積物を除去するアッシング処理室である。上述しなかった他の処理室は、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などとして構成されうる。

ｔａ−Ｃ膜形成チャンバ１２９の概略図を図２に示す。図２を用いて本実施形態のｔａ−Ｃ膜形成チャンバ１２９について説明する。ｔａ−Ｃ膜形成チャンバ１２９は、プロセスチャンバ２０１と、プロセスチャンバ２０１と内部が連通するように連結されたフィルタ部２１０と、フィルタ部２１０に内部で連通されるように連結されたソース部２２０を有する。プロセスチャンバ２０１内には、基板１を搭載したキャリア１０を所定位置に移動できる搬送装置２０２が設けられている。

フィルタ部２１０は電子及びカーボンイオンを基板１に向けて輸送する通路であり、フィルタ部２１０を囲むようにフィルタコイル２１２や永久磁石等の磁場形成手段が設けられている。磁場形成手段は電子、およびイオンを輸送するための磁場を形成する。本実施形態の磁場形成手段は、フィルタ部２１０の外側（大気側）に設けられているが内部（真空側）にも配置されうる。

ソース部２２０は、電子及びカーボンイオンを生成するための陰極ターゲット部２４０と、アノード電極を備える陽極アノード部２３０を有している。陽極アノード部２３０と陰極ターゲット部２４０間での電子電流もしくはイオン電流を維持することにより、アーク放電を維持する。本実施形態の陰極ターゲット部２４０にはカーボン製のターゲットが搭載される。また、本実施形態ではｔａ−Ｃ膜を真空アーク放電を用いた装置で形成したがｔａ−Ｃ膜はスパッタリングプロセスで形成してもよい。

図３にキャリアの概略を示す。キャリア１０は２枚の基板１を同時に搭載することができる。キャリア１０は、基板１を保持する金属製のホルダー４０１を２つと、ホルダー４０１を支持して搬送路上を移動するスライダ４０２とを有している。ホルダー４０１に設けられた複数の弾性部材（板ばね）４０３で基板１の外周部の数カ所を支持できるため、基板１の表裏の成膜面を遮ることなくターゲットに対向した姿勢で保持できる。

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４０２は永久磁石４０４が設けられている。回転する磁気ネジのらせん状の磁場をスライダ４０２の永久磁石４０４と磁気結合させた状態で、磁気ねじを回転させるとスライダ４０２（キャリア１０）を従動ローラに沿って移動させることができる。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。

ラジカル処理チャンバ１３０などのチャンバは、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、導電性の弾性部材（板ばね）４０３を介してホルダー４０１と電気的に接続されている。弾性部材４０３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３０２若しくはアースに接続された電極をホルダー４０１に接触させる装置である。ホルダー４０１は接地電位でもよい。また、ホルダー４０１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した電源を用いて各種の電力を印加してもよい。

図４はラジカル処理装置１３０（表面処理装置）を上方から見た模式図である。図４を用いて本実施形態のラジカル処理装置１３０について説明する。ラジカル処理装置１３０は、基板処理チャンバ３００（ラジカル処理容器）、ラジカル源３２０、基板処理チャンバ３００とラジカル源３２０の間に基板処理チャンバ３００とラジカル源３２０を連結するラジカル導入路３０９（ラジカル導入部）を備えている。ラジカル導入路３０９は基板処理チャンバ３００へのラジカル流量を調整する流量調整部３０８を有する。基板処理チャンバ３００は、キャリア１０（基板１）を基準として左右対称の構成を備えており、ラジカル源３２０とラジカル導入路３０９も左右にそれぞれ設けられている。そのため、キャリア１０に保持された２つの基板１の両面に同時に処理できる。キャリア１０を介して基板１を中央の所定位置に保持できるように搬送装置が設けられている。排気系３０１は、基板処理チャンバ３００内を真空排気できるターボ分子ポンプ等の真空ポンプである。

ラジカル源３２０は、プロセスガスを導入するガス導入部３０３と、ラジカルを生成するラジカル発生手段３０４と、ラジカル発生手段３０４に電力を投入してラジカルを発生するラジカル発生部３０５と、ラジカル発生部３０５とラジカル発生部３０５からラジカル導入路３０９へのラジカルの流入を制御するバルブ３０７を備えている。発生したラジカルがラジカル導入路３０９を通って導入され、基板処理チャンバ３００に導入される。

ガス導入部３０３は、ガスボンベ等のガス供給源、ガス供給源から供給されるガス導入量をコントロールするマスフローコントローラ（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。ラジカル発生手段３０４はラジカルを生成する手段である。ラジカル発生部３０５はラジカル発生手段３０４を備えたものであり、導入されたプロセスガスに電力を投入してラジカルを発生する。ラジカル発生部３０５はラジカル導入路３０９を介して基板処理チャンバ３００に接続され、ラジカル導入路３０９を介してラジカルを基板処理チャンバ３００内に導入できる。ラジカル導入路３０９にはガス流量を調整するＭＦＣやオリフィスなどから構成された流量調整部３０８が設けられている。

ガス整流板３１０は、基板処理チャンバ３００内で所定位置に配置された基板１に対して平行に設けられた一対の板状部材であり、ラジカルを基板１の成膜面に対して均一に照射するために多数のガス噴き出し口を有している。本実施形態のガス整流板３１０は、均等間隔若しくは基板内孔の対向面にガス噴き出し口が設けられたものを用いたが、ガス整流板３１０は、環状に均等間隔に配置されたガス噴き出し口を有するものでもよい。また、ガス整流板３１０は一対に限らず、１枚、もしくは３枚以上設けてもよい。基板処理部３０６は、基板処理チャンバ３００内において、ガス整流板３１０と基板１の間の空間である。基板処理部３０６内で、ガス整流板３１０を介して導入されたラジカルにより基板１の表面に形成されたｔａ−Ｃ膜の表層に処理（ラジカル処理）がされる。

ラジカル発生手段３０４は、紫外光励起もしくはプラズマ励起を用いてプラズマを生成する手段である。紫外光励起源としては、例えば、エキシマランプ、キセノンランプが用いられる。プラズマ励起を用いた場合、高周波プラズマ、直流プラズマ源のいかなるプラズマ源も適用可能である。紫外光励起とプラズマ励起を併用してラジカル発生手段３０４を構成してもよい。

ラジカル処理チャンバ１３０はラジカル発生部３０５を複数備えている。複数のラジカル発生部３０５から同時にラジカルを供給してもよいし、１つずつ交互にラジカルを供給するようにしてもよい。交互にラジカルを供給する場合は、１タクトタイム終了後に、次の基板処理に対して直前のプロセスで使用していないラジカル発生部３０５から基板処理チャンバにラジカルを供給するとよい。こうすると、ラジカルを安定して供給できるため生産性の向上を図れる。

ラジカル処理装置１３０を使用した表面処理工程について詳細に説明する。プロセスガスをラジカル処理装置１３０のラジカル発生部３０５にガス導入部３０３を介して所定の流量で導入する。プロセスガスとしては、酸素ガス（Ｏ_２ガス）または水素ガス（Ｈ_２ガス）もしくはそれらを含んだ混合ガスを用いることができる。あるいは、プロセスガスとして、窒素あるいはＮＯ、Ｎ_２Ｏ、ＮＨ_３のうち少なくとも１つを混合した混合ガスやＣＦ_４、Ｃ_２Ｆ_６、Ｃ_３Ｆ_８等を用いることもできる。ラジカル発生手段３０４に所望の電力を投入し、ラジカル発生部３０５に導入したプロセスガスを解離及び励起してラジカル発生部３０５にてラジカルを発生させる。

発生したラジカルは、導入ガスと共にラジカル導入路３０９を通過して、基板１が配置される基板処理部３０６へ導入される。この導入中、ラジカル導入路３０９に設けられた流量調整部３０８により、所望の流量に調整される。所定の流量に調整されたラジカルは、基板処理チャンバ３００内に導入される。そして、ラジカルが基板処理部３０６の所定位置に搬送された基板１に照射されてｔａ−Ｃ膜の表層と反応してラジカル処理が行われる。ラジカル処理された基板をラジカル処理装置１３０から排出する。

なお、本実施形態のようなインライン式の真空処理装置装置（図１参照）では、基板１の搬送時に隣接処理チャンバ間に圧力差がある場合、ゲートバルブを開放したときに、圧力が高いチャンバから低い処理室に向かってガスが流入する。本発明のｔａ−Ｃ膜形成プロセスはプロセスガスを使用しないため、ｔａ−Ｃ膜形成室１２９の圧力は隣接室より低く、隣接室からガスが流入するおそれがある。そして、ｔａ−Ｃ膜形成室１２９に隣接室からのガスが残存した状態でｔａ−Ｃ膜形成プロセスを行うと膜中にガス成分が混入し、所望の膜質を得ることができない。このため、ｔａ−Ｃ膜形成室１２９に隣接した処理室のプロセスガスを十分排気した後にキャリア搬送を行う、若しくはｔａ−Ｃ膜形成室１２９に流入したガスを十分排気した後にｔａ−Ｃ膜の形成を行うことが望ましい。

ラジカル処理装置１３０は、ラジカル発生部３０５と基板処理部３０６が分かれていることから、基板処理部３０６の圧力の必要以上の上昇を抑えることができる。ラジカル発生部３０５と基板処理部３０６が分かれているので、基板処理チャンバ３００には所定流量に調整されたガス（ラジカル）導入となり、ガスの導入量が少なくなるためである。このような構造としたことにより、基板１の搬送時にラジカル処理装置１３０からｔａ−Ｃ膜形成チャンバ１２９へのプロセスガスの流入をさらに低減できる。

（第２実施形態）
上述の第１実施形態ではラジカル処理装置１３０でラジカル処理を行う構成例について説明したが、ラジカル処理をアンロードチャンバで行ってもよい。ラジカル処理をアンロードチャンバで行う構成例について第２実施形態として以下に説明する。本実施形態は、第１実施形態のラジカル処理装置１３０で行ったラジカル処理をアンロードチャンバ５１６内で行う構成である。図１の真空処理装置と比べると、本実施形態の真空処理装置は、第１実施形態のアンロードチャンバ１１６を表面処理が可能なアンロードチャンバ５１６に交換し、ラジカル処理装置１３０を備えない、もしくはラジカル処理装置１３０の位置で異なる処理を行う構成となる。すなわち、本実施形態のアンロードチャンバ５１６ａは、第１実施形態のラジカル処理チャンバ３００に相当する。なお、本実施形態の説明において、第１実施形態と同様の構成については同じ符号を付してその詳細な説明を省略する。

本実施形態のラジカル処理装置はアンロードチャンバ５１６と一体に構成されているが、これは、アンロードチャンバ５１６内にラジカル処理装置を組み込んだ構成の他にも、アンロードチャンバとラジカル処理装置を隣接させた構成も含むものである。例えば、ラジカル処理装置をアンロードチャンバの基板排出側に取り付ける構成はアンロードチャンバ５１６と同様のものであり、本実施形態と同じ効果が期待できる。

図５は、本実施形態のアンロードチャンバ５１６の側面図である。アンロードチャンバ５１６は、基板１をキャリア１０から取り外すアンロードチャンバ５１６ｂと、取り外した基板を収容するアンロードチャンバ５１６ｃと、基板１に表面処理を実施した後、基板１を大気側に搬出するアンロードチャンバ５１６ａから構成されている。アンロードチャンバ５１６ａとアンロードチャンバ５１６ｃはゲートバルブを介して接続されている。排気装置５０１、５１１はそれぞれアンロードチャンバ５１６ａ、アンロードチャンバ５１６ｃに接続されている。アンロードチャンバ５１６ａ、アンロードチャンバ５１６ｃのそれぞれは、基板１を複数収容できるカセット５０２（基板収納部材）を備えている。排気装置５０１、５１１は、ターボ分子ポンプ等の真空ポンプを備えている。

アンロードチャンバ５１６ａは、流量調整部３０８を介してラジカル源３２０に接続されている。ラジカル源３２０は、プロセスガスを導入するガス導入部３０３と、ラジカルを生成するラジカル発生手段３０４、ラジカル発生手段３０４に電力を投入してラジカルを発生するラジカル発生部３０５、所定位置に搬送された基板１をラジカル処理する基板処理部３０６、ラジカル発生部３０５から発生したラジカルを基板処理部３０６に導入するラジカル導入路（ラジカル導入部）、ラジカル発生部３０５からラジカル導入路へのラジカルの流入を制御するバルブ３０７を備えている。また、流量調整部３０８はラジカル源３２０からアンロードチャンバ５１６ａに導入されるラジカルの流量を調整する部材である。すなわち、本実施形態のアンロードチャンバ５１６ａと流量調整部３０８とラジカル源３２０を合わせたものが、第１実施形態のラジカル処理装置１３０に相当する。

ガス導入部３０３は、ガスボンベ等のガス供給源、ガス供給源から供給されるガス導入量をコントロールする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。ガス整流板５１０は、アンロードチャンバ５１６ａ内のカセット５０２に収納された基板１の上方に設けられた板状部材であり、ガス整流板３１０と同様、ガス（ラジカル）を均一に導入するために多数のガス噴き出し口を有している。本実施形態ではガス整流板５１０を１枚だけ設けているが、複数設けてもよい。

ラジカル導入路３０９とガス整流板５１０を介してラジカルを導入することにより、カセット５０２に収納された所定数の基板１のラジカル処理を同時に行うことができる。本実施形態の真空処理装置によれば、多数の基板１のラジカル処理を同時に行うことができるため、スループットを大幅に向上させることができる。

（第３実施形態）
図６は、本発明の第３実施形態に係る真空処理装置を示す平面図である。本実施形態に係る真空処理装置は、ｔａ−Ｃ膜形成室１２９を、方向転換室１１５とアンロードチャンバ５１６ｂの間に配置されている点で、第２実施形態の真空処理装置と異なっている。ラジカル処理はアンロードチャンバ５１６ａで行うことは第２実施形態と同様である。なお、本実施形態の説明において、第１実施形態と同様の構成については同じ符号を付してその詳細な説明を省略する。

本実施形態に係る真空処理装置にてラジカル処理を行う場合について説明する。まず、ｔａ−Ｃ膜形成室１２９でｔａ−Ｃ膜が形成された基板１をアンロードチャンバ５１６ｂに搬送し、キャリア１０から基板１を取り外し、カセット５０２に収納する。その後、カセット５０２に複数枚収納された時点で、基板載せ換えロボット１５１によりアンロードチャンバ５１６ｂからアンロードチャンバ５１６ａに搬送し、図５に示したアンロードチャンバを使用して、基板１の両面にラジカルを用いたラジカル処理を行う。

本実施形態に係る真空処理装置では、ｔａ−Ｃ膜形成室１２９を、方向転換室１１５と、ラジカル処理装置としてのアンロードチャンバ５１６ｂの間に配置し、表面処理（ラジカル処理）はアンロードチャンバ５１６ａで行う構成とした。このため、ｔａ−Ｃ膜形成室１２９の両側にプロセスガスを使用するチャンバを配置していない。このような配置とすることで、インライン式の製造装置において、基板１の搬送時に隣接室からｔａ−Ｃ膜形成室１２９へのプロセスガスの流入を確実に防ぎ、膜質のよいｔａ−Ｃ膜を高い生産性で連続して形成することができる。

上述した真空処理装置を用いた表面処理の例を実施例１，２として以下に説明する。上述した第１実施形態に示す装置を用いて、基板の上に密着層、下部軟磁性層、シード層、中間層、磁気記録層、表面保護層としてｔａ−Ｃ膜を順次積層した。次に、基板をラジカル処理装置１３０に搬送し、ｔａ−Ｃ膜が形成された基板の両面にラジカルを用いた表面処理を実施した。なお、第２実施形態もしくは第３実施形態の真空処理装置を用いる場合は、ラジカル処理をアンロードチャンバ５１６ａで行う以外は同様の処理が行われる。

（実施例１）
図７は、実施例１に係る表面処理方法である。磁性層６１０上に形成されたｔａ−Ｃ膜６０１の表面には、ｓｐ^３結合比率が低い層６０３が表面近傍、深さ０．５ｎｍ程度まで生じている。図７に示すようにラジカルで表面保護層６０１の一部を除去した後は、表面粗さの増加を伴わずに、ｓｐ^３結合比率が低い層６０３が除去され、ｓｐ^３結合比率が高い層６０２が残り、膜全体に占めるｓｐ^３結合比率が高くなる。基板断面６１２と磁性層６１０の間の層６１１は、密着層、軟磁性層、シード層、中間層の積層体である。密着層の材料としては、ＡｌＴｉ、ＡｌＴａ、ＮｉＴａ、またはＣｏＴｉＡｌ等を用いることができる。軟磁性層の材料としては、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。中間層にはＲｕやＲｕ合金の積層体を用いることができる。

さらに、ｓｐ^３結合比率が低い層６０３がラジカルで除去される際にｓｐ^３結合比率が高い層６０２の最表層にラジカルが照射されるため、ｓｐ^３結合比率が高い層６０２の最表層の表面エネルギを均一に制御することができる。本実施形態の表面処理では、ラジカル発生部３０５が基板処理部３０６とラジカル導入路３０９を介して接続されており、ｔａ−Ｃ膜が直接プラズマまたは紫外光に曝されることがない。そのため、表面処理時にプラズマから飛来する運動エネルギを有したイオンや紫外光によるｔａ−Ｃ膜へのダメージがないため、ｔａ−Ｃ膜が変質し特性を損なうことがない。本実施例でのプロセスガスとしては、酸素ガスまたは水素ガスもしくはそれらを含んだ混合ガスを用いることができる。

（実施例２）
図８は、実施例２に係る表面処理方法である。上述のように、ｔａ−Ｃ膜６０１が形成された表面には、ｓｐ^３結合比率が低い層６０３が形成されている。本実施例では、ラジカル照射によりｓｐ^３結合比率が低い層６０３を改質した表面処理層７０４を形成した。本実施例のラジカル照射では、表面処理層７０４を形成しながらエッチングするため、ｓｐ^３結合比率が低い層６０３より薄い表面処理層７０４を形成できる。表面処理層７０４は、表面のｓｐ^３結合比率が低い層６０３を改質した層であり、ｓｐ^３結合比率が低い層６０３と比べて表面粗さは増加していない。

ここで、実施例２で形成した表面処理層７０４の特性とエッチング速度は、照射するラジカル量、照射時間、プロセスガスの混合比等を選択することで制御できる。例えば、窒化層形成による親水性及び潤滑剤吸着性を改善した特性、あるいはフッ化層形成による撥水性及び離型性を改善した特性を付与した表面処理層７０４にすることができる。ラジカル処理の際に、付与した特性に合わせてラジカルを生成するガス種を選択して、ラジカル発生部３０５に供給する。

表面処理層７０４として窒化層を形成する場合には、プロセスガスとして、窒素あるいはＮＯ、Ｎ_２Ｏ、ＮＨ_３のうち少なくとも１つを混合した混合ガスが用いられる。ここで、表面処理層の特性とエッチング速度は、照射するラジカル量、照射時間、プロセスガスの混合比等を選択することで制御できる。特に、上記のプロセスガスに加えて酸素もしくは水素ガスを添加することで、カーボンのエッチングを促進することが可能である。

表面処理層７０４としてフッ化層を形成する場合には、プロセスガスとして、ＣＦ_４、Ｃ_２Ｆ_６、Ｃ_３Ｆ_８等が用いられる。ここで、表面処理層の特性とエッチング速度は、照射するラジカル量、照射時間、ガス種を選択することで制御できる。ラジカル発生手段３０４に所望の電力を投入し、ラジカル発生部３０５に導入したプロセスガスを解離及び励起してラジカル発生部３０５にてラジカルを発生させる。実施例２のラジカル処理では、極表層の改質（例えば窒化）とエッチングの両方を同時に行うことができるが、選択されたガス種（例えば、純Ｎ_２など）によっては極表面の改質だけを行う処理とすることもできる。

本発明は上記実施の形態に制限されるものではなく、本発明の精神及び範囲から離脱することなく、様々な変更及び変形が可能である。従って、本発明の範囲を公にするために、以下の請求項を添付する。

本願は、２０１４年３月４日提出の日本国特許出願特願２０１４−４１６８５を基礎として優先権を主張するものであり、その記載内容の全てを、ここに援用する。

Claims (12)

1. 基板にｔａ−Ｃ膜からなる表面保護層を形成するｔａ−Ｃ膜形成装置と、
   前記表面保護層にラジカルを反応させるラジカル処理を行うラジカル処理装置と、
   前記基板を大気に曝すことなく前記ｔａ−Ｃ膜形成装置から前記ラジカル処理装置に搬送する搬送装置と、を備え、
   前記ラジカル処理装置は、
   内部に前記基板が配置されるラジカル処理チャンバと、
   プロセスガスからラジカルを発生させるラジカル発生部と、
   前記ラジカル発生部で発生した前記ラジカルを前記ラジカル処理チャンバに導入するラジカル導入部と、を備えることを特徴とする真空処理装置。
2. 前記真空処理装置は、前記基板にそれぞれ所定の処理を行う複数のチャンバが矩形の無端状に連結されており、
   前記複数のチャンバは、前記基板の搬送方向を転換するために前記矩形の角の位置に配置された方向転換チャンバと、前記ｔａ−Ｃ膜形成装置を備えるｔａ−Ｃ膜形成チャンバと、前記ラジカル処理装置を備えるラジカル処理チャンバとを含み、
   前記基板の搬送方向に向かって、前記方向転換チャンバ、前記ｔａ−Ｃ膜形成チャンバ、前記ラジカル処理チャンバの順番で配置されていることを特徴とする請求項１に記載の真空処理装置。
3. 前記真空処理装置は、前記基板にそれぞれ所定の処理を行う複数のチャンバが矩形の無端状に連結されており、
   前記複数のチャンバは、前記基板の搬送方向を転換するために前記矩形の角の位置に配置された方向転換チャンバと、前記真空処理装置に前記基板を供給するロードロックチャンバと、前記真空処理装置から前記基板を排出するアンロードチャンバと、前記ｔａ−Ｃ膜形成装置を備えるｔａ−Ｃ膜形成チャンバと、前記ラジカル処理装置とを含み、
   前記ラジカル処理装置は、前記アンロードチャンバと一体に構成されていることを特徴とする請求項１に記載の真空処理装置。
4. 前記ラジカル処理装置は、ラジカル処理容器に前記基板を複数収容するカセットを備えていることを特徴とする請求項３に記載の真空処理装置。
5. 前記搬送装置は、前記ラジカル処理装置および前記ｔａ−Ｃ膜形成装置に一体に構成されていることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の真空処理装置。
6. 前記プロセスガスは、Ｏ_２ガス若しくはＨ_２ガスの少なくとも１つを含んでいることを特徴とする請求項１に記載の真空処理装置。
7. 前記プロセスガスは、Ｎ_２、ＮＯ、Ｎ_２Ｏ、ＮＨ_３のうち少なくとも１つを含んでいることを特徴とした請求項１に記載の真空処理装置。
8. 前記プロセスガスは、ＣＦ_４、Ｃ_２Ｆ_６、Ｃ_３Ｆ_８のうち少なくとも１つを含んでいることを特徴とする請求項１に記載の真空処理装置。
9. 基板にｔａ−Ｃ膜からなる表面保護層を形成するｔａ−Ｃ膜形成装置と、前記表面保護層にラジカルを反応させるラジカル処理を行うラジカル処理装置と、前記基板を大気に曝すことなく前記ｔａ−Ｃ膜形成装置から前記ラジカル処理装置に搬送する搬送装置と、を備え、前記ラジカル処理装置は、内部に前記基板が配置されるラジカル処理チャンバと、プロセスガスからラジカルを発生させるラジカル発生部と、前記ラジカル発生部で発生した前記ラジカルを前記ラジカル処理チャンバに導入するラジカル導入部と、を備える真空処理装置における真空処理方法であって、前記真空処理方法は、基板に形成された磁気記録層を保護する表面保護層を有する磁気記録媒体の真空処理方法であって、
   前記磁気記録層の上にｔａ−Ｃ膜を形成するｔａ−Ｃ膜形成工程と、
   前記ｔａ−Ｃ膜が形成された基板を搬送する搬送工程と、
   プロセスガスを励起してラジカルを発生させるラジカル発生工程と、
   前記ｔａ−Ｃ膜の表面に前記ラジカルを照射するラジカル処理工程と、
   を有することを特徴とする真空処理方法。
10. 前記プロセスガスは、Ｏ_２ガス若しくはＨ_２ガスの少なくとも１つを含んでいることを特徴とする請求項９に記載の真空処理方法。
11. 前記プロセスガスは、Ｎ_２、ＮＯ、Ｎ_２Ｏ、ＮＨ_３のうち少なくとも１つを含んでいることを特徴とする請求項９に記載の真空処理方法。
12. 前記プロセスガスは、ＣＦ_４、Ｃ_２Ｆ_６、Ｃ_３Ｆ_８のうち少なくとも１つを含んでいることを特徴とする請求項９に記載の真空処理方法。