JPH0885876A - 高周波プラズマ化学蒸着装置、及び円形基板上にコーティング層を形成する方法 - Google Patents
高周波プラズマ化学蒸着装置、及び円形基板上にコーティング層を形成する方法Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 本発明は、電源電極と接地電極を一対とし
て、それぞれ高周波電源が供給されるようにこれを多数
設けて、均一なコーティング層の形成が容易にできるよ
うにした、一度に多量の円形基板上にコーティング層を
形成するための装置及びその方法を提供する。 【解決手段】 反応器（２０−１）内に円形基板を積載
し得る複数の基板支持台（１１ｂ）を有しており、これ
ら支持台は各々異なった高周波電源（Ｓ１−Ｓ６）と電
気的に連結しており、すべての高周波電源は制御器（２
１）により、一定電力を供給するよう制御されている、
高周波プラズマ化学蒸着装置。
て、それぞれ高周波電源が供給されるようにこれを多数
設けて、均一なコーティング層の形成が容易にできるよ
うにした、一度に多量の円形基板上にコーティング層を
形成するための装置及びその方法を提供する。 【解決手段】 反応器（２０−１）内に円形基板を積載
し得る複数の基板支持台（１１ｂ）を有しており、これ
ら支持台は各々異なった高周波電源（Ｓ１−Ｓ６）と電
気的に連結しており、すべての高周波電源は制御器（２
１）により、一定電力を供給するよう制御されている、
高周波プラズマ化学蒸着装置。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、高周波プラズマ化
学蒸着法（high-frequency plasma chemical vapour de
position）を利用して、円形基板上にコーティング層を
形成させる技術に関するものであり、より詳しくは、電
源電極と接地電極を一対としてこれを多数設置し、それ
ぞれに均一な高周波電源を供給して均一のコーティング
層の形成を容易にした高周波プラズマ蒸着装置に関する
ものである。
学蒸着法（high-frequency plasma chemical vapour de
position）を利用して、円形基板上にコーティング層を
形成させる技術に関するものであり、より詳しくは、電
源電極と接地電極を一対としてこれを多数設置し、それ
ぞれに均一な高周波電源を供給して均一のコーティング
層の形成を容易にした高周波プラズマ蒸着装置に関する
ものである。
【０００２】
【従来の技術】近年、ＶＴＲヘッドドラムの耐磨耗性と
潤滑性を増進させる技術に対する研究が活発に行われて
おり、たとえば、化学技術処報告書ＢＳＵ１３４−４９
４３−１にダイヤモンド状カーボンフィルムをＶＴＲヘ
ッドドラムにコーティングすることによって、ドラムの
耐磨耗性と潤滑性を増進させると同時にＶＴＲテープの
損傷を抑制する方法が提示されている。ダイヤモンド状
カーボンフィルムの被覆技術としては、プラズマ化学蒸
着法、スパッタリング、イオンビーム合成、レーザアブ
レション（laser ablation）による方法の、大きく４種
類に分けることができる。
潤滑性を増進させる技術に対する研究が活発に行われて
おり、たとえば、化学技術処報告書ＢＳＵ１３４−４９
４３−１にダイヤモンド状カーボンフィルムをＶＴＲヘ
ッドドラムにコーティングすることによって、ドラムの
耐磨耗性と潤滑性を増進させると同時にＶＴＲテープの
損傷を抑制する方法が提示されている。ダイヤモンド状
カーボンフィルムの被覆技術としては、プラズマ化学蒸
着法、スパッタリング、イオンビーム合成、レーザアブ
レション（laser ablation）による方法の、大きく４種
類に分けることができる。
【０００３】李光烈（イグァンリョル）と殷光勇（ウン
グァンヨン）が韓国金属学会会報、６（４）、３４５
（１９９３）に発表した論文によると、これらの方法中
プラズマ化学蒸着法は、複雑な形態の基板への蒸着が容
易であり、装置が簡単であるため、高い熟練度は要求さ
れず、高い真空度が要求されず、メタンガスを主な炭素
源として使用するため、低い生産費で蒸着が可能である
という特徴を有しているので、実用化の観点からメリッ
トが多い。
グァンヨン）が韓国金属学会会報、６（４）、３４５
（１９９３）に発表した論文によると、これらの方法中
プラズマ化学蒸着法は、複雑な形態の基板への蒸着が容
易であり、装置が簡単であるため、高い熟練度は要求さ
れず、高い真空度が要求されず、メタンガスを主な炭素
源として使用するため、低い生産費で蒸着が可能である
という特徴を有しているので、実用化の観点からメリッ
トが多い。
【０００４】前記李光烈と殷光勇の論文によると、ダイ
ヤモンド状カーボンフィルムは、可視光線領域で光透過
性を有しているため、光干渉による色がフィルムの厚さ
に従って変わる。したがって、ＶＴＲヘッドドラムにダ
イヤモンド状カーボンフィルムを被覆して同一色相のコ
ーティングドラムを生産するためには、ドラム外周面の
蒸着速度及びドラム間の蒸着速度の均一性が非常に重要
となる。
ヤモンド状カーボンフィルムは、可視光線領域で光透過
性を有しているため、光干渉による色がフィルムの厚さ
に従って変わる。したがって、ＶＴＲヘッドドラムにダ
イヤモンド状カーボンフィルムを被覆して同一色相のコ
ーティングドラムを生産するためには、ドラム外周面の
蒸着速度及びドラム間の蒸着速度の均一性が非常に重要
となる。
【０００５】外周面上のフィルム層を均一にするための
技術として、円形ドラムを基板支持体上に積層して高周
波電源を印加し、その積層ドラムの同心円上に接地電極
を設けることによって、ドラムの周囲にシリンダ形プラ
ズマを形成させてダイヤモンド状カーボンフィルムを被
覆する技術が、本発明の発明者により発明され、本発明
の出願人より特許出願された「ダイヤモンド状硬質カー
ボンフィルムが二重コーティングされたＶＴＲヘッドド
ラムとそのコーティング層の形成方法及び装置」という
韓国特許出願第９４−１８０５９号に示されている。こ
の蒸着技術は、ドラムの外周面上に非常に均一なプラズ
マを発生させるので、外周面上の均一性を図るためにド
ラムを回転させる等、別途の操作が必要でないため、簡
単な装置により均一な蒸着が可能であるという特徴を有
している。
技術として、円形ドラムを基板支持体上に積層して高周
波電源を印加し、その積層ドラムの同心円上に接地電極
を設けることによって、ドラムの周囲にシリンダ形プラ
ズマを形成させてダイヤモンド状カーボンフィルムを被
覆する技術が、本発明の発明者により発明され、本発明
の出願人より特許出願された「ダイヤモンド状硬質カー
ボンフィルムが二重コーティングされたＶＴＲヘッドド
ラムとそのコーティング層の形成方法及び装置」という
韓国特許出願第９４−１８０５９号に示されている。こ
の蒸着技術は、ドラムの外周面上に非常に均一なプラズ
マを発生させるので、外周面上の均一性を図るためにド
ラムを回転させる等、別途の操作が必要でないため、簡
単な装置により均一な蒸着が可能であるという特徴を有
している。
【０００６】図１に、前記特許出願による単一電極を利
用した高周波プラズマ化学蒸着装置（１０）の一実施例
が示されている。この装置（１０）は、大きく分けて反
応器（１０−１）、電源供給系（１０−２）、ガス供給
系（１０−３）及び圧力調節系（１０−４）からなる。
真空状態の反応器（１０−１）は、中央に電源と電気的
に連結した電極（１ａ）が配置され、ＶＴＲヘッドドラ
ムがその上に積層された良導体の基板支持台（１ｂ）
が、電極（１ａ）に電気的に付着されて電源電極（１）
が形成されている。円形ドラムの外周面から１〜１０cm
離れている同心円上に、円形のシールド形態の接地電極
（３）が配置されている。反応器（１０−１）には、電
極（ａ）に電力を供給し、電気的特性を測定する電源供
給系（１０−２）、原料ガスの導入のためのガス供給系
（１０−３）、かつ真空状態の維持と圧力調節のための
圧力調節系（１０−４）が連結されている。基板支持台
（１ｂ）とドラムはいずれも良導体からなっているの
で、電源供給系（１０−２）を通じて電源電極（１）に
電力が供給されて、反応器（１０−１）内に原料ガスが
導入されると、接地電極（３）と積層されたヘッドドラ
ムの外周面の間で原料ガスのプラズマが発生し、このプ
ラズマにより分解された原料ガスがダイヤモンド状カー
ボンフィルムの形態でヘッドドラムの基板表面に蒸着さ
れるようになっている。
用した高周波プラズマ化学蒸着装置（１０）の一実施例
が示されている。この装置（１０）は、大きく分けて反
応器（１０−１）、電源供給系（１０−２）、ガス供給
系（１０−３）及び圧力調節系（１０−４）からなる。
真空状態の反応器（１０−１）は、中央に電源と電気的
に連結した電極（１ａ）が配置され、ＶＴＲヘッドドラ
ムがその上に積層された良導体の基板支持台（１ｂ）
が、電極（１ａ）に電気的に付着されて電源電極（１）
が形成されている。円形ドラムの外周面から１〜１０cm
離れている同心円上に、円形のシールド形態の接地電極
（３）が配置されている。反応器（１０−１）には、電
極（ａ）に電力を供給し、電気的特性を測定する電源供
給系（１０−２）、原料ガスの導入のためのガス供給系
（１０−３）、かつ真空状態の維持と圧力調節のための
圧力調節系（１０−４）が連結されている。基板支持台
（１ｂ）とドラムはいずれも良導体からなっているの
で、電源供給系（１０−２）を通じて電源電極（１）に
電力が供給されて、反応器（１０−１）内に原料ガスが
導入されると、接地電極（３）と積層されたヘッドドラ
ムの外周面の間で原料ガスのプラズマが発生し、このプ
ラズマにより分解された原料ガスがダイヤモンド状カー
ボンフィルムの形態でヘッドドラムの基板表面に蒸着さ
れるようになっている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】しかし、単一電極を使
用する前記蒸着装置を利用して一度に多くのドラムにコ
ーティングするためには、ドラムの積層量を増加させな
ければならず、したがって、非常に長い電極が要求され
る。このような場合、次のような問題が生ずる。第１
に、大電力が一つの電極に印加されることによって、電
極の温度が急激に上昇することより、真空シーリング
（sealing)に問題が発生することになり、電極の近くに
積層されたドラムが変形する。第２に、ＶＴＲヘッドド
ラムの形態のために、冷却水の循環による、基板支持体
の冷却が不可能であるため、積層されたドラムの間に非
常に大きな温度勾配が存在することになり、各位置によ
り合成されるフィルムの特性が大きく変わることにな
る。第３に、電極の長さ方向でのプラズマの均一な発生
が困難であり、長さ方向に原料ガスの分布の差異が著し
くなり、プラズマの組成に差異が生ずることになる。第
４に、外周面上で均一なプラズマを形成するためには、
接地電極とヘッドドラム外周面の間の距離が一定でなけ
ればならないが、電極が長くなる程真円の形状を有する
接地電極の製作が困難になる。第５に、基板支持台が長
いためドラムの装着が面倒である。
用する前記蒸着装置を利用して一度に多くのドラムにコ
ーティングするためには、ドラムの積層量を増加させな
ければならず、したがって、非常に長い電極が要求され
る。このような場合、次のような問題が生ずる。第１
に、大電力が一つの電極に印加されることによって、電
極の温度が急激に上昇することより、真空シーリング
（sealing)に問題が発生することになり、電極の近くに
積層されたドラムが変形する。第２に、ＶＴＲヘッドド
ラムの形態のために、冷却水の循環による、基板支持体
の冷却が不可能であるため、積層されたドラムの間に非
常に大きな温度勾配が存在することになり、各位置によ
り合成されるフィルムの特性が大きく変わることにな
る。第３に、電極の長さ方向でのプラズマの均一な発生
が困難であり、長さ方向に原料ガスの分布の差異が著し
くなり、プラズマの組成に差異が生ずることになる。第
４に、外周面上で均一なプラズマを形成するためには、
接地電極とヘッドドラム外周面の間の距離が一定でなけ
ればならないが、電極が長くなる程真円の形状を有する
接地電極の製作が困難になる。第５に、基板支持台が長
いためドラムの装着が面倒である。
【０００８】したがって、単一電極を利用した上記蒸着
装置（１０）を利用して大量コーティングを行う場合に
は、ヘッドドラムが損傷する恐れがあり、蒸着速度の均
一性を維持するのが困難で均一な厚さでコーティングす
ることができないので、単一電極を有する前記蒸着装置
は大量生産体制に不適合であり、商業的な実用化に問題
がある。
装置（１０）を利用して大量コーティングを行う場合に
は、ヘッドドラムが損傷する恐れがあり、蒸着速度の均
一性を維持するのが困難で均一な厚さでコーティングす
ることができないので、単一電極を有する前記蒸着装置
は大量生産体制に不適合であり、商業的な実用化に問題
がある。
【０００９】したがって、本発明の目的は、蒸着速度の
均一性を低下させずに、円形基板を容易に大量コーティ
ングすることができるプラズマ化学蒸着法を利用した装
置を提供することである。
均一性を低下させずに、円形基板を容易に大量コーティ
ングすることができるプラズマ化学蒸着法を利用した装
置を提供することである。
【００１０】具体的には、本発明の目的は、単一電極を
利用したプラズマ化学蒸着装置を使用して大量コーティ
ングを行う場合に生ずる問題点を解決して、コーティン
グされるドラム外周面すべて及びすべてのドラム間で、
均一な合成速度で多数のドラムを大量コーティングする
ことができる、各々別々の高周波電源に連結した複数の
電源電極を含む多電極構造の、プラズマ化学蒸着法を利
用した大容量の蒸着装置を提供することである。また、
本発明の他の目的は、一度に多量の円形基板を均一にコ
ーティングする方法を提供することである。
利用したプラズマ化学蒸着装置を使用して大量コーティ
ングを行う場合に生ずる問題点を解決して、コーティン
グされるドラム外周面すべて及びすべてのドラム間で、
均一な合成速度で多数のドラムを大量コーティングする
ことができる、各々別々の高周波電源に連結した複数の
電源電極を含む多電極構造の、プラズマ化学蒸着法を利
用した大容量の蒸着装置を提供することである。また、
本発明の他の目的は、一度に多量の円形基板を均一にコ
ーティングする方法を提供することである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】本発明の装置は、プラズ
マ状態の原料ガスを円形基板の外周面に施して該外周面
にコーティング層を形成させる高周波プラズマ化学蒸着
法であって、上記操作をその中で行う反応器と、原料ガ
スをプラズマ化する電力を供給する電源供給系と、原料
ガスを反応器に導入するガス供給系と、反応器内の圧力
を調節のための圧力調節系とを含む装置において、電源
供給系が、複数の高周波電源及びそれら複数の高周波電
源を制御する制御器を含み、反応器が、互いに異なる高
周波電源にそれぞれ電気的に連結した複数の電極と、該
複数の電極と電気的に連結した良導体からなる、コーテ
ィングされる円形基板が積層可能な、複数の基板支持台
と、該電極及び基板支持台を反応器から絶縁するための
絶縁体と、基板支持台上に円形基板を積層した場合に、
該円形基板の外周面から所定の距離をおいて同心円状に
配置され、反応器と電気的に連結した円形の接地電極と
を含むことを特徴とする装置である。また、本発明の方
法は、高周波プラズマ化学蒸着法を利用して、円形基板
の外周面上にコーティング層を形成する方法において、
コーティングされる円形基板を複数の基板支持台上に積
層し、これらを電極に付着させる工程；反応系内を所定
の圧力にする工程；原料ガスを反応系に供給する工程；
及び複数の基板支持台のそれぞれと１：１で対応する複
数の高周波電源からの電力により、積層された円形基板
の外周面から等距離となる位置で、原料ガスをプラズマ
化する工程；を含む方法である。
マ状態の原料ガスを円形基板の外周面に施して該外周面
にコーティング層を形成させる高周波プラズマ化学蒸着
法であって、上記操作をその中で行う反応器と、原料ガ
スをプラズマ化する電力を供給する電源供給系と、原料
ガスを反応器に導入するガス供給系と、反応器内の圧力
を調節のための圧力調節系とを含む装置において、電源
供給系が、複数の高周波電源及びそれら複数の高周波電
源を制御する制御器を含み、反応器が、互いに異なる高
周波電源にそれぞれ電気的に連結した複数の電極と、該
複数の電極と電気的に連結した良導体からなる、コーテ
ィングされる円形基板が積層可能な、複数の基板支持台
と、該電極及び基板支持台を反応器から絶縁するための
絶縁体と、基板支持台上に円形基板を積層した場合に、
該円形基板の外周面から所定の距離をおいて同心円状に
配置され、反応器と電気的に連結した円形の接地電極と
を含むことを特徴とする装置である。また、本発明の方
法は、高周波プラズマ化学蒸着法を利用して、円形基板
の外周面上にコーティング層を形成する方法において、
コーティングされる円形基板を複数の基板支持台上に積
層し、これらを電極に付着させる工程；反応系内を所定
の圧力にする工程；原料ガスを反応系に供給する工程；
及び複数の基板支持台のそれぞれと１：１で対応する複
数の高周波電源からの電力により、積層された円形基板
の外周面から等距離となる位置で、原料ガスをプラズマ
化する工程；を含む方法である。
【００１２】したがって、本発明の蒸着装置及び方法に
よると、前記電源電極の相互反応が最小になることによ
って、電極の長さを短くし、かつ、一度に多量の、また
は大容量の円形基板をダイヤモンド状カーボンフィルム
で均一にコーティングすることができる。
よると、前記電源電極の相互反応が最小になることによ
って、電極の長さを短くし、かつ、一度に多量の、また
は大容量の円形基板をダイヤモンド状カーボンフィルム
で均一にコーティングすることができる。
【００１３】
【実施例】前述した本発明の特徴及び利点については、
同一部分に同一参照符号を付けた添付図面を参照しなが
ら以下に記述する。
同一部分に同一参照符号を付けた添付図面を参照しなが
ら以下に記述する。
【００１４】本発明の多電極高周波化学蒸着装置（２
０）の一実施例を示している図２及び図３を参照しなが
ら本発明を説明する。なお、図２においては反応器の垂
直構造が、また図３においては反応器（２０−１）の水
平断面が示されている。本発明による蒸着装置も図１に
示されている装置と同様に、主に反応器（２０−１）、
電源供給系（２０−２）、ガス供給系（２０−３）及び
圧力調節系（２０−４）の４部分で構成されている。こ
のうち、ガス供給系（２０−３）と圧力調節系（２０−
４）は、本出願人により１９９４年１月７日付けで既に
出願された「ダイヤモンド状カーボンフィルムの被覆方
法」という韓国特許出願第９４−２０１号に提示された
プラズマＣＶＤ蒸着装置の当該部分と同一である。
０）の一実施例を示している図２及び図３を参照しなが
ら本発明を説明する。なお、図２においては反応器の垂
直構造が、また図３においては反応器（２０−１）の水
平断面が示されている。本発明による蒸着装置も図１に
示されている装置と同様に、主に反応器（２０−１）、
電源供給系（２０−２）、ガス供給系（２０−３）及び
圧力調節系（２０−４）の４部分で構成されている。こ
のうち、ガス供給系（２０−３）と圧力調節系（２０−
４）は、本出願人により１９９４年１月７日付けで既に
出願された「ダイヤモンド状カーボンフィルムの被覆方
法」という韓国特許出願第９４−２０１号に提示された
プラズマＣＶＤ蒸着装置の当該部分と同一である。
【００１５】先ず、反応器（２０−１）において、反応
器（２０−１）の下段には電極（１１ａ）が多数個（ｎ
個）の同一円上に等間隔で配置されており、これらの電
極（１１ａ−１、…１１ａ−ｎ）は絶縁体（１４）によ
り反応器（２０−１）と絶縁されている。以下、説明を
容易にするため、例えばｎを６と仮定して説明する。こ
れらの電極（１１ａ−１、…１１ａ−６）それぞれに基
板支持台（１１ｂ−１、…１１−６）を設けることによ
って、６個の電源電極（１１−１、…１１−６）が構成
される。これらの電源電極（１１−１、…１１−６）そ
れぞれから１〜１０cm離れている同心円上に、反応器
（２０−１）と電気的に連結した６個の接地電極（１３
−１、…１３−６）が配置されて、反応器（２０−１）
を接地する。各々の接地電極（１３）は、ガスの円滑な
移動のために、多数の孔があいているシールド形態を有
している。図３に示されている通り、各接地電極（１
３）の外郭にガス排気口（１５）が等間隔で設置され
る。反応器（２０−１）の中央には、反応器（２０−
１）の上段までガス導入管（１６）が配置され、均一な
ガス供給のためにシャワー器形態のガス供給リング（１
７）がガス導入管（１６）の上部に付着される。
器（２０−１）の下段には電極（１１ａ）が多数個（ｎ
個）の同一円上に等間隔で配置されており、これらの電
極（１１ａ−１、…１１ａ−ｎ）は絶縁体（１４）によ
り反応器（２０−１）と絶縁されている。以下、説明を
容易にするため、例えばｎを６と仮定して説明する。こ
れらの電極（１１ａ−１、…１１ａ−６）それぞれに基
板支持台（１１ｂ−１、…１１−６）を設けることによ
って、６個の電源電極（１１−１、…１１−６）が構成
される。これらの電源電極（１１−１、…１１−６）そ
れぞれから１〜１０cm離れている同心円上に、反応器
（２０−１）と電気的に連結した６個の接地電極（１３
−１、…１３−６）が配置されて、反応器（２０−１）
を接地する。各々の接地電極（１３）は、ガスの円滑な
移動のために、多数の孔があいているシールド形態を有
している。図３に示されている通り、各接地電極（１
３）の外郭にガス排気口（１５）が等間隔で設置され
る。反応器（２０−１）の中央には、反応器（２０−
１）の上段までガス導入管（１６）が配置され、均一な
ガス供給のためにシャワー器形態のガス供給リング（１
７）がガス導入管（１６）の上部に付着される。
【００１６】電源供給系（２０−２）は、図２に示され
ている通り、多数の、例えば６個の高周波電源（Ｓ１−
Ｓ６）及び一つの制御器（２１）を含む。反応器（２０
−１）内の６個の電極（１１ａ）それぞれは、電源供給
系（２０−２）内のそれぞれ異なる６個の高周波電源
（Ｓ１、Ｓ２、…Ｓ６）に独立的に連結されている。こ
れは、６個の電極を一つの電源に連結すると、電極間の
インピーダンスに差がある場合、印加電流が不均一にな
るからである。これら６個の電源（Ｓ１−Ｓ６）は、図
２に示されている通り一つの制御器（２１）に連結され
ているため、高周波電源（Ｓ１−Ｓｎ）から電極（１１
ａ）に印加される電圧及び電流を同時に制御することが
できる。なお、６個の電極間にインピーダンス差が発生
する場合には、高周波電源（Ｓ１−Ｓｎ）それぞれを独
立的に調節してこれを補償することもできる。
ている通り、多数の、例えば６個の高周波電源（Ｓ１−
Ｓ６）及び一つの制御器（２１）を含む。反応器（２０
−１）内の６個の電極（１１ａ）それぞれは、電源供給
系（２０−２）内のそれぞれ異なる６個の高周波電源
（Ｓ１、Ｓ２、…Ｓ６）に独立的に連結されている。こ
れは、６個の電極を一つの電源に連結すると、電極間の
インピーダンスに差がある場合、印加電流が不均一にな
るからである。これら６個の電源（Ｓ１−Ｓ６）は、図
２に示されている通り一つの制御器（２１）に連結され
ているため、高周波電源（Ｓ１−Ｓｎ）から電極（１１
ａ）に印加される電圧及び電流を同時に制御することが
できる。なお、６個の電極間にインピーダンス差が発生
する場合には、高周波電源（Ｓ１−Ｓｎ）それぞれを独
立的に調節してこれを補償することもできる。
【００１７】したがって、本発明によると、一度に多数
のドラムをコーティングする場合にも、多数の電極を設
置することにより、電極を長くする必要がなくなるの
で、電極を長くすることに起因する上記の問題点を解決
することができる。なお、コーティングされる円形基板
に適合するように、多数の電源電極それぞれの中心軸と
同軸をなすシリンダ形の接地電極を使用して、電源電極
と接地電極をそれぞれ対で構成したので、電気的に電極
間の相互反応を最小化することができ、外周面上の蒸着
速度の均一性を確保することができる。また、多数の電
源電極それぞれに高周波電源を一つずつ独立的に連結す
ることによって、各電源電極間のインピーダンス差に影
響を受けず、各電極に同一の大きさの印加電流を提供す
ることができるため、各ドラム間の蒸着速度の均一性も
確保される。したがって、本発明による多電極構造の蒸
着装置によると、大容量のドラムをコーティングし、か
つ、反応器全体で均一な蒸着速度を達成することが容易
である。
のドラムをコーティングする場合にも、多数の電極を設
置することにより、電極を長くする必要がなくなるの
で、電極を長くすることに起因する上記の問題点を解決
することができる。なお、コーティングされる円形基板
に適合するように、多数の電源電極それぞれの中心軸と
同軸をなすシリンダ形の接地電極を使用して、電源電極
と接地電極をそれぞれ対で構成したので、電気的に電極
間の相互反応を最小化することができ、外周面上の蒸着
速度の均一性を確保することができる。また、多数の電
源電極それぞれに高周波電源を一つずつ独立的に連結す
ることによって、各電源電極間のインピーダンス差に影
響を受けず、各電極に同一の大きさの印加電流を提供す
ることができるため、各ドラム間の蒸着速度の均一性も
確保される。したがって、本発明による多電極構造の蒸
着装置によると、大容量のドラムをコーティングし、か
つ、反応器全体で均一な蒸着速度を達成することが容易
である。
【００１８】以上では、本発明による蒸着装置の反応器
内に電極が６個ある実施例について説明したが、これは
単に説明を簡単にするための例であって、これにより本
発明は制限されない。電極の数は必要に応じて増減が可
能であり、したがって、対を成している構成部品の数も
これに対応して増減が可能である。なお、本明細書にお
いては、電極の配置を同一円上に等間隔で設けると説明
したが、これも本発明を具現化した一実施例に過ぎな
い。前述の通り、本発明による蒸着方法は、電源電極
（１１）と接地電極（１３）を一対にして独立的に考慮
できるようにしたので、ガス供給の均一性さえ確保でき
れば、任意の配置も可能になる。
内に電極が６個ある実施例について説明したが、これは
単に説明を簡単にするための例であって、これにより本
発明は制限されない。電極の数は必要に応じて増減が可
能であり、したがって、対を成している構成部品の数も
これに対応して増減が可能である。なお、本明細書にお
いては、電極の配置を同一円上に等間隔で設けると説明
したが、これも本発明を具現化した一実施例に過ぎな
い。前述の通り、本発明による蒸着方法は、電源電極
（１１）と接地電極（１３）を一対にして独立的に考慮
できるようにしたので、ガス供給の均一性さえ確保でき
れば、任意の配置も可能になる。
【００１９】今まで、本発明をＶＴＲヘッドドラムにダ
イヤモンド状カーボンフィルムをコーティングするため
の装置として説明してきたが、本発明はプラズマＣＶＤ
法を利用したダイヤモンド状カーボンフィルムの被覆に
のみ限るものではない。この他にもプラズマを利用して
円形基板に任意の物質をコーティングする場合にも一般
的に適用することができる。
イヤモンド状カーボンフィルムをコーティングするため
の装置として説明してきたが、本発明はプラズマＣＶＤ
法を利用したダイヤモンド状カーボンフィルムの被覆に
のみ限るものではない。この他にもプラズマを利用して
円形基板に任意の物質をコーティングする場合にも一般
的に適用することができる。
【００２０】ここに、前述の実施例の蒸着装置を利用し
て、例えばヘッドドラムにダイヤモンド状カーボンフィ
ルムを被覆する方法の良好な実施例に関して説明する。
ＶＴＲヘッドドラム上に要求される蒸着を行う前に先
ず、アルゴン（Ａｒ）プラズマを利用してドラムの表面
を洗浄する。洗浄する過程は次の通りである。直径６２
mm、高さ１３mmであるＶＴＲヘッドドラム２４０個を、
長さ７５０mmである基板支持台（１１ｂ）６個に４０個
ずつ積層する。この後、反応器（２０−１）の圧力を１
０-3Torr以下にした後、アルゴン（Ａｒ）を１００sccm
で流入させながら、圧力を０．１乃至１Torr範囲内の所
定値に、望ましくは０．２Torrに固定し、電源制御装置
を調節して高周波電源を印加することによって、アルゴ
ンプラズマを発生させる。
て、例えばヘッドドラムにダイヤモンド状カーボンフィ
ルムを被覆する方法の良好な実施例に関して説明する。
ＶＴＲヘッドドラム上に要求される蒸着を行う前に先
ず、アルゴン（Ａｒ）プラズマを利用してドラムの表面
を洗浄する。洗浄する過程は次の通りである。直径６２
mm、高さ１３mmであるＶＴＲヘッドドラム２４０個を、
長さ７５０mmである基板支持台（１１ｂ）６個に４０個
ずつ積層する。この後、反応器（２０−１）の圧力を１
０-3Torr以下にした後、アルゴン（Ａｒ）を１００sccm
で流入させながら、圧力を０．１乃至１Torr範囲内の所
定値に、望ましくは０．２Torrに固定し、電源制御装置
を調節して高周波電源を印加することによって、アルゴ
ンプラズマを発生させる。
【００２１】かかる方法で洗浄した結果、プラズマ発生
初期には電極毎にドラム表面の状態に差異があって電極
間にプラズマ電流が０．２A 程度の差異を示したが、ア
ルゴンによる洗浄が進行することにより、直ちに均一と
なった。これは各電極に独立した電源を利用することに
よって、各電極のインピーダンス差に従って電流に大き
な差異が見られないため可能になったのである。この
際、各電極には１A の高周波電流が印加され、電極の温
度は１００℃を超えなかった。
初期には電極毎にドラム表面の状態に差異があって電極
間にプラズマ電流が０．２A 程度の差異を示したが、ア
ルゴンによる洗浄が進行することにより、直ちに均一と
なった。これは各電極に独立した電源を利用することに
よって、各電極のインピーダンス差に従って電流に大き
な差異が見られないため可能になったのである。この
際、各電極には１A の高周波電流が印加され、電極の温
度は１００℃を超えなかった。
【００２２】前述の如く洗浄を行った後、純粋の炭化水
素物であるメタンを図２に示した本発明による多電極蒸
着装置（２０）に供給してダイヤモンド状カーボンフィ
ルムをＶＴＲヘッドドラム上に蒸着する。この際、５０
乃至５００sccm範囲のメタンを前述した多電極蒸着装置
（２０）に流入させる。高周波電源の周波数としては１
００kHz から１０MHz に至る広い範囲内の所定値の電源
を使用することが可能であり、かかる高周波電源により
印加可能な電圧は最小限２００V である。各電極にイン
ピーダンスの差が生じる場合には、それぞれに連結した
高周波電源を各々独立的に調節してこれを補償すること
によって、各電極（１１ａ）にはそれぞれ１kwを超過し
ない印加電力を供給することになる。０．１乃至１Torr
範囲内の所定値に固定された圧力下で、プラズマ化学蒸
着法を利用してコーティングを行う。
素物であるメタンを図２に示した本発明による多電極蒸
着装置（２０）に供給してダイヤモンド状カーボンフィ
ルムをＶＴＲヘッドドラム上に蒸着する。この際、５０
乃至５００sccm範囲のメタンを前述した多電極蒸着装置
（２０）に流入させる。高周波電源の周波数としては１
００kHz から１０MHz に至る広い範囲内の所定値の電源
を使用することが可能であり、かかる高周波電源により
印加可能な電圧は最小限２００V である。各電極にイン
ピーダンスの差が生じる場合には、それぞれに連結した
高周波電源を各々独立的に調節してこれを補償すること
によって、各電極（１１ａ）にはそれぞれ１kwを超過し
ない印加電力を供給することになる。０．１乃至１Torr
範囲内の所定値に固定された圧力下で、プラズマ化学蒸
着法を利用してコーティングを行う。
【００２３】本発明者らは、光干渉によるコーティング
ドラムの色の差を利用してダイヤモンド状カーボンフィ
ルムの厚さを識別することによって本発明の効果を観察
するために、前述の方法により７００V 及び１．３A で
５分間薄いコーティングを行った。その結果、電極間の
電流差は０．１A を超えず、すべてのドラムは赤黄色の
同一色相を有しており、外周面上でも非常に均一な状態
であることを観察することができた。被覆したフィルム
は、典型的なダイヤモンド状カーボンフィルムの組成と
原子結合構造を有しており、硬度は２，０００kgf/mm2
以上であり、ドラムとテープ間の接触摩係数は０．１５
未満の優秀な特性を有していた。なお、本発明による蒸
着方法においては、蒸着中電極の温度も１５０℃を超え
なかった。
ドラムの色の差を利用してダイヤモンド状カーボンフィ
ルムの厚さを識別することによって本発明の効果を観察
するために、前述の方法により７００V 及び１．３A で
５分間薄いコーティングを行った。その結果、電極間の
電流差は０．１A を超えず、すべてのドラムは赤黄色の
同一色相を有しており、外周面上でも非常に均一な状態
であることを観察することができた。被覆したフィルム
は、典型的なダイヤモンド状カーボンフィルムの組成と
原子結合構造を有しており、硬度は２，０００kgf/mm2
以上であり、ドラムとテープ間の接触摩係数は０．１５
未満の優秀な特性を有していた。なお、本発明による蒸
着方法においては、蒸着中電極の温度も１５０℃を超え
なかった。
【００２４】
【発明の効果】前述した実施例からも分かるように、一
度に多くのＶＴＲヘッドドラムに良質のコーティングを
行いながらも、単一電極を使用する蒸着装置を利用して
ＶＴＲヘッドドラムを大量コーティングする場合に、発
生する電極温度の急激な上昇が生じないので、シーリン
グに発生する問題を避けることができる。なお、高周波
電源を一つの制御装置で調節する方式により、各電極に
均一の電流を容易に印加することができ、印加電流に差
が生じる場合にもこれらの電源を個別的に調節すること
によって、各電極に印加される印加電流の大きさを均一
化させることができる。結果的にドラムにコーティング
されるフィルムの厚さを均一にすることができる。
度に多くのＶＴＲヘッドドラムに良質のコーティングを
行いながらも、単一電極を使用する蒸着装置を利用して
ＶＴＲヘッドドラムを大量コーティングする場合に、発
生する電極温度の急激な上昇が生じないので、シーリン
グに発生する問題を避けることができる。なお、高周波
電源を一つの制御装置で調節する方式により、各電極に
均一の電流を容易に印加することができ、印加電流に差
が生じる場合にもこれらの電源を個別的に調節すること
によって、各電極に印加される印加電流の大きさを均一
化させることができる。結果的にドラムにコーティング
されるフィルムの厚さを均一にすることができる。
【００２５】前記実施例のように、蒸着に使用されるガ
スはメタンを使用することが一般的であるが、炭素及び
水素からなる炭化水素物であれば、いずれも使用可能で
ある。今まで良好な実施例に対して詳細に説明したが、
当業者は、特許請求の範囲により特定された本発明の原
理及び背景から外れることなく、本発明を様々な形態で
実施することが可能である。
スはメタンを使用することが一般的であるが、炭素及び
水素からなる炭化水素物であれば、いずれも使用可能で
ある。今まで良好な実施例に対して詳細に説明したが、
当業者は、特許請求の範囲により特定された本発明の原
理及び背景から外れることなく、本発明を様々な形態で
実施することが可能である。
【図１】従来の単一電極高周波プラズマ化学蒸着装置の
垂直断面図である。
垂直断面図である。
【図２】本発明による多電極高周波プラズマ化学蒸着装
置の垂直断面図である。
置の垂直断面図である。
【図３】本発明による多電極高周波プラズマ化学蒸着装
置の反応器の水平断面図である。
置の反応器の水平断面図である。
１１ａ：電極 １１ｂ：基板支持台上の円形基板 １１：電源電極 １３：接地電極 １４：絶縁体 １５：ガス排気口 １６：ガス導入管 １７：ガス供給リング ２０：多電極構造の蒸着装置 ２０−１：反応器 ２０−２：電源供給系 ２０−３：ガス供給系 ２０−４：圧力調節系 ２１：制御器 Ｓ１−Ｓ６：高周波電源
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成７年１１月１４日
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】請求項８
【補正方法】変更
【補正内容】
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００６
【補正方法】変更
【補正内容】
【０００６】図１に、前記特許出願による単一電極を利
用した高周波プラズマ化学蒸着装置（１０）の一実施例
が示されている。この装置（１０）は、大きく分けて反
応器（１０−１）、電源供給系（１０−２）、ガス供給
系（１０−３）及び圧力調節系（１０−４）からなる。
真空状態の反応器（１０−１）は、中央に電源と電気的
に連結した電極（１ａ）が配置され、ＶＴＲヘッドドラ
ムがその上に積層された良導体の基板支持台（１ｂ）
が、電極（１ａ）に電気的に付着されて電源電極（１）
が形成されている。円形ドラムの外周面から１〜１０cm
離れている同心円上に、円形のシールド形態の接地電極
（３）が配置されている。反応器（１０−１）には、電
極（１ａ）に電力を供給し、電気的特性を測定する電源
供給系（１０−２）、原料ガスの導入のためのガス供給
系（１０−３）、かつ真空状態の維持と圧力調節のため
の圧力調節系（１０−４）が連結されている。基板支持
台（１ｂ）とドラムはいずれも良導体からなっているの
で、電源供給系（１０−２）を通じて電源電極（１）に
電力が供給されて、反応器（１０−１）内に原料ガスが
導入されると、接地電極（３）と積層されたヘッドドラ
ムの外周面の間で原料ガスのプラズマが発生し、このプ
ラズマにより分解された原料ガスがダイヤモンド状カー
ボンフィルムの形態でヘッドドラムの基板表面に蒸着さ
れるようになっている。
用した高周波プラズマ化学蒸着装置（１０）の一実施例
が示されている。この装置（１０）は、大きく分けて反
応器（１０−１）、電源供給系（１０−２）、ガス供給
系（１０−３）及び圧力調節系（１０−４）からなる。
真空状態の反応器（１０−１）は、中央に電源と電気的
に連結した電極（１ａ）が配置され、ＶＴＲヘッドドラ
ムがその上に積層された良導体の基板支持台（１ｂ）
が、電極（１ａ）に電気的に付着されて電源電極（１）
が形成されている。円形ドラムの外周面から１〜１０cm
離れている同心円上に、円形のシールド形態の接地電極
（３）が配置されている。反応器（１０−１）には、電
極（１ａ）に電力を供給し、電気的特性を測定する電源
供給系（１０−２）、原料ガスの導入のためのガス供給
系（１０−３）、かつ真空状態の維持と圧力調節のため
の圧力調節系（１０−４）が連結されている。基板支持
台（１ｂ）とドラムはいずれも良導体からなっているの
で、電源供給系（１０−２）を通じて電源電極（１）に
電力が供給されて、反応器（１０−１）内に原料ガスが
導入されると、接地電極（３）と積層されたヘッドドラ
ムの外周面の間で原料ガスのプラズマが発生し、このプ
ラズマにより分解された原料ガスがダイヤモンド状カー
ボンフィルムの形態でヘッドドラムの基板表面に蒸着さ
れるようになっている。
Claims (8)
- 【請求項１】 プラズマ状態の原料ガスを円形基板の外
周面に施して該外周面にコーティング層を形成させる高
周波プラズマ化学蒸着法であって、 上記操作をその中で行う反応器と、原料ガスをプラズマ
化する電力を供給する電源供給系と、原料ガスを反応器
に導入するガス供給系と、反応器内の圧力を調節のため
の圧力調節系とを含む装置において、 電源供給系が、複数の高周波電源及びそれら複数の高周
波電源を制御する制御器を含み、 反応器が、互いに異なる高周波電源にそれぞれ電気的に
連結した複数の電極と、該複数の電極と電気的に連結し
た良導体からなる、コーティングされる円形基板が積層
可能な、複数の基板支持台と、該電極及び基板支持台を
反応器から絶縁するための絶縁体と、基板支持台上に円
形基板を積層した場合に、該円形基板の外周面から所定
の距離をおいて同心円状に配置され、反応器と電気的に
連結した円形の接地電極とを含むことを特徴とする装
置。 - 【請求項２】 反応器が、接地電極の外郭に等間隔で設
置されたガス排気口と、ガス供給系から反応器に原料ガ
スを導入するために反応器の上下方向に伸びたガス導入
管と、均一にガスを供給するためのガス供給手段とを更
に含む、請求項１記載の装置。 - 【請求項３】 ガス供給手段が、ガスを反応器内に均一
に供給することができるリング形態である、請求項２記
載の装置。 - 【請求項４】 接地電極が、シールド形態である、請求
項１記載の装置。 - 【請求項５】 所定の距離が、１〜１０cmである、請求
項１乃至４のいずれか１項記載の装置。 - 【請求項６】 高周波プラズマ化学蒸着法を利用して、
円形基板の外周面上にコーティング層を形成する方法に
おいて、 コーティングされる円形基板を複数の基板支持台上に積
層し、これらを電極に付着させる工程；反応系内を所定
の圧力にする工程；原料ガスを反応系に供給する工程；
及び複数の基板支持台のそれぞれと１：１で対応する複
数の高周波電源からの電力により、積層された円形基板
の外周面から等距離となる位置で、原料ガスをプラズマ
化する工程；を含む方法。 - 【請求項７】 高周波電源の周波数が、１００kHz 乃至
１０MHz である、請求項６記載の方法。 - 【請求項８】 所定の圧力が、０．１Torr乃至１Torrで
ある、請求項６記載の装置。
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