JPH0773454A - カーボン保護膜製造方法及びプラズマ処理装置 - Google Patents

カーボン保護膜製造方法及びプラズマ処理装置

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JPH0773454A
JPH0773454A JP5217193A JP21719393A JPH0773454A JP H0773454 A JPH0773454 A JP H0773454A JP 5217193 A JP5217193 A JP 5217193A JP 21719393 A JP21719393 A JP 21719393A JP H0773454 A JPH0773454 A JP H0773454A
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JP
Japan
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film
plasma
plasma processing
processing apparatus
protective film
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JP5217193A
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English (en)
Inventor
Hiroshi Inaba
宏 稲葉
Yuichi Kokado
雄一 小角
Hiroshi Matsumoto
洋 松本
Shigehiko Fujimaki
成彦 藤巻
Makoto Kito
諒 鬼頭
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【目的】プラズマCVD法において、プラズマ中の負イ
オン活性種を選択的に用いて成膜する方法を提供するこ
と。 【構成】高周波電源を用いてプラズマが生成させている
とき、正の直流バイアス電圧を、高周波電源の出力に重
畳させるプラズマ処理装置。 【効果】本発明によれば、高硬度なカーボン膜を成膜可
能である。そのため、磁気記録媒体においてはカーボン
膜厚を薄膜化できリード/ライト特性の向上と、高記録
密度化対応した成膜が可能となる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は高硬質なアモルファスカ
ーボン保護膜を有する磁気記録媒体と、そのの製造方法
及び製造装置に関する。
【0002】
【従来の技術】プラズマ処理装置を用いた被処理基板へ
の薄膜形成技術は、スパッタ、CVD技術等を用いて磁
気ディスクや光ディスクにおける薄膜形成に広く用いら
れている。
【0003】特に、高周波プラズマCVDにおいては、
公開特許公報昭62−83471号に開示されている様
に高エネルギーイオンによるエッチングやイオンアシス
ト成膜を行う方法が公知であり、リアクティブイオンエ
ッチングや高硬度カーボン膜の成膜が行われている。
【0004】しかしながら、被処理基板上における成膜
過程については学術的にも不明瞭な点が多く、被処理基
板にアタックするイオン活性種と成膜される膜質との関
係は明らかでない。通常のプラズマCVD処理は、被処
理基板を接地側電極上あるいは高周波を印加する側の電
極上のいずれかで処理を行うが、この場合、中性ラジカ
ル粒子とシースによって加速される正イオンによって成
膜処理が行なわれていると考えられている。例えばCH
4ガスを用いたプラズマCVD処理におけるイオンエネ
ルギーアナライザの測定結果からは、中性ラジカル粒子
と主イオン成分としては、CH3+イオン,C25+イ
オンのスペクトルが最も強度が高く観測され、正イオン
を主とした成膜が行なわれていることが確認できる。
【0005】この際、膜の硬質化を促すため膜表面から
の脱水素化を行なうが、これを行う方法として、より大
きな電位で加速したイオンを膜表面に打ち込んでいた。
しかしながら図1に示すように、膜表面では脱水素化に
ともない二重結合の生成される割合も高くなるため、膜
質をグラファイト化する原因ともなった。つまり、膜を
構成する分子内におけるHの絶体量が多いため、脱水素
化に伴う二重結合の増加が発生し、H量の少ないC単結
合主体の膜ができにくい状況にあった。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】前記したように従来の
プラズマCVD技術においては、成膜時に用いられる主
なイオン活性種が、H原子を多く含む正イオンであり、
H量の少ないC単結合主体の膜ができにくい状況にあっ
た。
【0007】本発明においては、H原子を多く含まない
イオン活性種であるC~、CH~といった負イオンを選択
的に用いた成膜を行うことで、H量の少ないC単結合主
体の膜を得、成膜された膜質についてのラマンスペクト
ルから定量的、かつ総合的に促え、高硬度保護膜を有す
る磁気記録媒体を得ることを目的とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】本発明は上記目的を達成
するために、イオンプラズマ処理装置における被処理基
板保持部分に正の直流バイアスを印加する機構を備え付
けることで負イオンを基板表面に引き寄せ、選択的にこ
れを用いて成膜を行った。
【0009】具体的には、反応ガスとしてCH4ガスを
用いた場合、負イオン化してプラズマ中に存在すると確
認できるものはC~あるいはCH~であり、C原子1個当
たりに付属する水素原子数は、従来のイオン選択を行わ
ないプラズマCVDにおいて主イオン成分であったCH
3+イオン、C25+イオンに比較して1/2以下とな
る。つまり図2に示すように、負イオンを用いた成膜方
法を用いると膜中に含まれる水素の絶対量が少なくな
る。
【0010】従って、膜中における単位体積当たりの水
素量が従来の正イオンを用いた場合得られる場合より少
なくすることが可能となる。このことは、二重結合の生
成を抑制することになり結果的には、H量の少ないC単
結合主体の膜を得る事が出来る。
【0011】
【作用】本発明によると、負イオンのみで成膜されたカ
ーボン保護膜のラマンスペクトルは、1520cm~1以下
に一つだけピークをもつ特性を示すようになる。これ
は、従来の正イオンを用いた成膜で得られるアモルファ
ス的な構造を持つ膜に比較し、水素及び、二重結合が膜
中からより減少することにより、C単結合によりダイヤ
モンド構造をとる成分が増加したためと考えられる。ま
た、本スペクトルは二重結合の伸縮結合振動に対応する
ラマンスペクトル成分1580cm~1のピークがないこと
からも確認できる。また、ひとつのピークしか得られな
いことよりクラスタサイズの小さい同じ構造をもつ成分
で形成されていることも予想できる。
【0012】
【実施例】次に、本発明の実施例について説明する。
【0013】図3は本発明のディスク基板用プラズマ処
理装置の一実施例の構成を示す。
【0014】本発明によるプラズマ処理装置は少なくと
も、大気圧以下の圧力に排気可能で、かつ、高電圧を印
加しプラズマを発生させるための真空槽兼電極1と、被
処理ディスク基板2とこれを保持し、かつ直流正電圧を
印加する第3電極3と印加するための直流正電圧印加装
置4とチョークコイル9と、前記電極1に高周波電力を
印加するための高周波電源5とブロッキングコンデンサ
10と電極間を絶縁するための絶縁材11と、ガス状物
質をプラズマ発生領域に導入するためのガス導入機構6
と、真空槽兼電極1内部を大気圧以下に保持するための
排気機構7と、真空槽兼電極1と排気機構7とを仕切る
バルブ8とから構成される。
【0015】本装置において、反応ガスとしてCH4
スを導入し、圧力が6.7Pa一定となるように流量と
排気速度を調節した。その後、周波数13.56MHz
の高電圧を印加し、プラズマを発生させた。実効電力は
2kWであった。
【0016】その後、正の直流電圧400Vを被処理デ
ィスク基板2に印加した状態とした。この状態で成膜を
行った結果、成膜されたラマンのデータを図4(a)に
示す。ここで、ラマンスペクトルは、1520cm~1当た
りにピークを持つ特性が得られた。なお、参考のため
に、従来の方法と等価である直流バイアスを0Vとし
て、チョークコイルを外した場合に得られたラマンのデ
ータも図4中の(b)に示している。この比較より明ら
かにピーク位置がシフトしていることが分かる。
【0017】次に直流バイアス電圧を増加させイオン活
性種のエネルギーを増加させた場合の膜中におけるHの
割合(Hydrogen Forward Scattering法によって水素量
を測定)と、ラマンのピーク位置との関係を図5に示
す。本図からは、正、負のイオンいずれを用いた場合に
おいても、エネルギーの増加(直流バイアス値の増加)
により膜中のH量の割合は減少の傾向を示した。一方、
ラマンスペクトルのピーク波長位置はエネルギーの増加
に伴い、ピーク位置が高波数側にシフトしていく傾向が
見られた。一般に、高波数側にラマンのピークがシフト
することは、膜質のグラファイト化を意味しC=C結合
を持つ炭素のクラスター増加を意味する。従って、膜中
のHの割合を低く、かつ二重結合C=Cを低く抑えるた
めの最良点としては両特性曲線の交点が選択される。そ
こで、正イオンを用いた場合と負イオンを用いた場合の
特性曲線の最良点について比較を行った。ここで、膜中
の水素量は、負イオンを用いた場合の方が絶対値として
1/2以下程度であった。ラマンのピーク位置に関して
は、負イオンを用いて成膜した膜は、いずれのイオン活
性種エネルギーに対しても正イオンを用いた場合より低
波長側にピークをもちえることが確認できた。
【0018】次に、膜硬度とイオン活性種のエネルギー
との関係についても図6に示している。ここで、正イオ
ンと負イオンの特性は、それぞれ、図5中のH特性曲線
とラマンピーク特性曲線の交点におけるイオンのエネル
ギー値をピークとした膜硬度特性曲線が得られた。膜硬
度の絶対値としては負イオンを用いた場合の方が、正イ
オンを用いたときに得られる膜より1500Hv高いビ
ッカス硬度4500Hvが得られた。
【0019】また、本発明の高硬質膜を磁気記録媒体の
保護膜として用いると、従来の正イオンを用いた保護膜
では膜厚20nmで得られた耐摺動性、耐摩耗性が、本
発明の負イオンを用いて形成した保護膜では膜厚10n
mで同様な結果が得られた。
【0020】第2の実施例としては、図3の装置で反応
ガスにCF4ガスを用いて実験を行った。CF4ガスによ
って作られるF~を主な成分とした負イオンを用いたC
膜の成膜においては、正イオンCF3+イオン、CF2
イオンを用いたフッ素系C膜中のF含有量と比較して、
より低いF含有量となるため図8に示すようなC原子に
よる立体障害が発生しやすく、より硬度の高い安定した
膜が得られた。尚、図7には、正イオンCF3+イオ
ン、CF2+イオンを用いて得られる膜構造を示してい
る。
【0021】次に、本発明による高硬度保護膜を有する
磁気記録媒体の断面図を図9に示している。ここでは、
保護膜13として採用している。
【0022】
【発明の効果】本発明によれば、高硬度なカーボン膜を
成膜可能である。そのため、磁気記録媒体においてはカ
ーボン膜厚を薄膜化できリード/ライト特性の向上と、
高記録密度化対応した成膜が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】反応ガスCH4ガスにおける正イオンを主体と
した場合の成膜過程を示す図である。
【図2】反応ガスCH4ガスにおける負イオンを主体と
した場合の成膜過程を示す図である。
【図3】プラズマ処理装置の一実施例の基本構成を示す
図である。
【図4】本発明により得られた膜のラマンスペクトル特
性を示す図である。
【図5】イオン活性種エネルギーと膜中のHの割合、ラ
マンピーク波長の関係を示す図である。
【図6】イオン活性種エネルギーと膜硬度の関係を示す
図である。
【図7】反応ガスCF4ガスにおける正イオンを主体と
した場合の膜構造を示す図である。
【図8】反応ガスCF4ガスにおける負イオンを主体と
した場合の膜構造を示す図である。
【図9】磁気ディスクの断面概略図を示す図である。
【符号の説明】
1…真空槽兼電極、 2…被処理ディスク基板、 3…第3電極兼基板ホルダー、 4…直流電源、 5…高周波電源、 6…ガス導入機構、 7…排気機構、 8…仕切り弁、 9…チョークコイル、 10…ブロッキングコンデンサ、 11…絶縁部材、 12…潤滑膜、 13…保護膜、 14…磁性膜、 15…Cr下地膜、 16…Ni−Pメッキ、 17…アルミ基板。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 藤巻 成彦 神奈川県横浜市戸塚区吉田町292番地株式 会社日立製作所生産技術研究所内 (72)発明者 鬼頭 諒 神奈川県横浜市戸塚区吉田町292番地株式 会社日立製作所生産技術研究所内

Claims (8)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】プラズマCVD法において、プラズマ中の
    負イオン活性種を選択的に用いることを特徴とするカー
    ボン保護膜製造方法。
  2. 【請求項2】プラズマCVDにおいて、炭素とふっ素を
    含むガスを原料とし、負イオン活性種を選択的に用いる
    ことを特徴とするカーボン保護膜製造方法。
  3. 【請求項3】請求項1又は2記載のプラズマ処理方法を
    行うため、被処理基板に正の直流バイアス電圧を印加す
    ることを特徴とするプラズマ処理装置。
  4. 【請求項4】請求項3記載のプラズマ処理装置におい
    て、高周波電源を用いてプラズマを生成させていると
    き、正の直流バイアス電圧を、高周波電源の出力に重畳
    させることを特徴とするプラズマ処理装置。
  5. 【請求項5】請求項1又は2記載のプラズマCVD法を
    用いて形成した、ラマンスペクトル(アルゴンレーザー
    励起による)の成分が1520cm~1以下でひとつだけピ
    ークを持つことを特徴とするアモルファスカーボン保護
    膜。
  6. 【請求項6】請求項3又は4記載のプラズマ処理装置を
    含むことを特徴とする磁気ディスク製造装置。
  7. 【請求項7】薄膜磁性体からなる記録膜上に、請求項5
    記載のアモルファスカーボン保護膜を形成したことを特
    徴とする磁気ディスク。
  8. 【請求項8】請求項7記載の磁気ディスクに、磁気ヘッ
    ド、モータ、アーム等を付属させ構成したことを特徴と
    する磁気ディスク装置。
JP5217193A 1993-09-01 1993-09-01 カーボン保護膜製造方法及びプラズマ処理装置 Pending JPH0773454A (ja)

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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0730266A3 (en) * 1995-02-06 1998-07-01 Hitachi, Ltd. Apparatus for plasma-processing a disk substrate and method of manufacturing a magnetic disk
DE19823900C2 (de) * 1997-05-30 2002-05-08 Yazaki Corp Anschlusselement, Verbindungsaufbau zwischen einem Anschlusselement und einem ummantelten Draht und Verfahren zum Verbinden eines Anschlusselements mit einem ummantelten Draht
US6455101B1 (en) 1999-07-28 2002-09-24 Anelva Corporation Method for depositing a protective carbon coating on a data recording disk
US7867579B2 (en) 2007-01-12 2011-01-11 Showa Denko K.K. Method for forming carbon protective film and method for producing magnetic recording medium, magnetic recording medium and magnetic recording/reproducing apparatus
JP2011192325A (ja) * 2010-03-12 2011-09-29 Showa Denko Kk 炭素膜の形成方法、磁気記録媒体、及び磁気記録再生装置

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