JPH10298749A - 薄膜形成装置 - Google Patents

薄膜形成装置

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Abstract

(57)【要約】 【課題】 基板両面における成膜を効率よく行う。 【解決手段】 一つの真空チャンバ１１の中央に基板１
３を配置し、仕切り板１７で真空チャンバ１１を分離す
るとともに、真空チャンバ１１の両側にＥＣＲプラズマ
発生用キャビティ２１、２１を配置し、かつ真空チャン
バ１１内において、基板１３の両側にターゲット１４、
１４をそれぞれ配置することにより、チャンバ１１内の
基板１３の両側で、ＥＣＲプラズマ形成、イオンのター
ゲット１４、１４への衝突および原子の弾き出しを生じ
させて、基板１３の両面でスパッタ成膜を行う。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、薄膜形成装置に
関し、とくに、ＥＣＲ（電子サイクロトロン共鳴）プラ
ズマを利用してスパッタを行うＥＣＲスパッタ薄膜形成
装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来より、ハードディスク記録装置の記
録媒体である磁気ディスクの製造等にＥＣＲスパッタ薄
膜形成装置が用いられている。すなわち、ガラス等の基
板の表面に磁性層をなす金属層を形成するのにこのＥＣ
Ｒスパッタ薄膜形成装置が用いられる。このＥＣＲスパ
ッタ薄膜形成装置は、真空チャンバ内にターゲットを配
置しておき、一方、この真空チャンバにＥＣＲプラズマ
発生用キャビティを連結し、このＥＣＲプラズマの電離
作用により不活性ガスをイオン化し、そのイオンをター
ゲットに衝突させて、原子を弾き出し、このターゲット
材の原子を真空チャンバ内に配置した基板表面に付着さ
せる、というものである。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
ＥＣＲスパッタ薄膜形成装置では、基板の片面にしか成
膜できず、そのため、とくに基板の両面に成膜する必要
のある場合には、片面ずつ２度の成膜プロセスを行わな
くてはならなくて、基板を裏返したりする操作・時間も
含めて、機構が複雑、操作が煩雑、時間がかかってスル
ープットが悪い、等々の問題があった。
【０００４】この発明は、上記に鑑み、基板の両面に同
時に成膜することができるようにしてスループットの改
善を図った、ＥＣＲスパッタ薄膜形成装置を提供するこ
とを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め、請求項１記載の発明による薄膜形成装置において
は、一つの真空チャンバと、該真空チャンバを挟んで対
向配置された二つのＥＣＲプラズマ発生手段と、上記真
空チャンバ内に所定の磁界を発生させる磁界発生手段
と、不活性ガスを上記真空チャンバ内に導入するガス導
入手段と、上記真空チャンバ内において、基板を挟むよ
うに配置されたターゲットと、上記ターゲットおよび基
板に負の電圧を印加する電圧印加手段とが備えられるこ
とが特徴となっている。
【０００６】二つのＥＣＲプラズマ発生手段が真空チャ
ンバを挟んで対向配置されており、チャンバ内には所定
の磁界が形成されているため、両側からプラズマがチャ
ンバ内にまで引き出される。そして、ターゲットが基板
を挟むように配置されているため、これらのターゲット
に不活性ガスのイオンが衝突させられて、ターゲットの
材質の原子が弾き出され、基板の両面に同時に付着する
ことになる。
【０００７】この場合、請求項２記載のように、二つの
ＥＣＲプラズマ発生手段に対して、別個のマイクロ波源
からのマイクロ波を、それらの偏波面が直交するように
してそれぞれに対向入射させるようにすれば、励起用の
マイクロ波が相互に干渉することを効果的に防ぐことが
でき、両方のプラズマを安定に発生させることができ
る。そのため、安定な成膜を行うことができ、膜質（硬
度、密着性等）や膜厚の均一性を良好にしながら、両面
での成膜を行うことができる。
【０００８】
【発明の実施の形態】つぎに、この発明の実施の形態に
ついて図面を参照しながら詳細に説明する。図１はこの
発明にかかる薄膜形成装置を模式的に示すブロック図
で、この薄膜形成装置は基板１３の表裏両面に同時に成
膜できるようにしたＥＣＲスパッタ成膜装置である。こ
こでは、ハードディスク記録装置の磁気ディスクを製造
するものとして説明する。
【０００９】真空チャンバ１１は図示しない排気系によ
り真空に排気されており、その中央に、薄膜を形成しよ
うとする基板１３を配置し、この基板１３を挟むように
ターゲット１４を対向配置する。この基板１３は真空チ
ャンバ１１の側面に設けられたロードロック室１２を介
して真空チャンバ１１内に搬入され、且つこれから搬出
される。
【００１０】基板１３とターゲット１４には電圧印加装
置１５により高周波電圧が印加されて負のセルフバイア
ス電圧が発生するようにされ、あるいは負の直流電圧が
印加されるようになっている。真空チャンバ１１には、
その中にアルゴンガスを導入するための、ボンベおよび
制御バルブ等からなるガス導入系１６が接続されてい
る。そして、真空チャンバ１１の両側面（図では左右）
の窓に、キャビティ２１、２１が連結されている（二つ
のキャビティ２１、２１が真空チャンバ１１を挟むよう
に配置される）。これらのキャビティ２１、２１のそれ
ぞれには、マイクロ波を導入するための導波管２２が取
り付けられ、且つその周囲にマグネットコイル２３、２
４が設けられており、このキャビティ２１、２１内でそ
れぞれＥＣＲプラズマが発生するようにされている。
【００１１】すなわち、導波管２２により２．４５ＧＨ
ｚのマイクロ波をキャビティ２１内に導入し、同時にマ
グネットコイル２３、２４によりＥＣＲ条件の８７５ガ
ウスの磁束密度を形成することにより、ＥＣＲを発生さ
せて活性なＥＣＲプラズマを形成する。このＥＣＲプラ
ズマは、マグネットコイル２３、２４により真空チャン
バ１１内に形成されたミラー磁場あるいはカスプ磁場等
の適宜な磁場により、キャビティ２１と真空チャンバ１
１との境界の窓を介して真空チャンバ１１内に引き出さ
れる。
【００１２】そして、このように真空チャンバ１１内の
左右の両側でＥＣＲプラズマが形成されるため、これら
の相互の干渉を防ぐために中央に仕切り板１７が設けら
れている。
【００１３】ハードディスク記録装置の磁気ディスクを
製造する場合、基板１３にスパッタによって磁性層を形
成するが、ここでは、その下地層として配向層をまず形
成した上でその上に磁性層を形成することとする。基板
１３としては、ガラスやアルミニウム等を材質とする基
板を用いる。ターゲット１４として、配向層および磁性
層の材質に合わせて、クロム板のターゲット１４とＣｏ
／Ｃｒ合金板のターゲット１４とを、真空チャンバ１１
とキャビティ２１との間の窓の周囲に沿うよう交互に数
個ずつ円形に配置する。
【００１４】最初の配向層の成膜プロセスでは、ターゲ
ット１４のうちクロム板のものにのみ負の高電圧を印加
するとともに基板１３に負の低電圧を印加し、このとき
ガス導入系１６によってアルゴンガスを真空チャンバ１
１に導入する。これによって、ＥＣＲプラズマの電離作
用によってイオン化したアルゴンイオンがクロム板のタ
ーゲット１４に衝突し、クロム原子が弾き飛ばされて、
基板１３に付着する。このような金属スパッタによって
基板１３の表面にクロムの配向層の成膜がなされる。
【００１５】つぎの磁性層の成膜プロセスでは、ターゲ
ット１４のうちのＣｏ／Ｃｒ合金板にのみ負の高電圧を
印加するとともに基板１３に負の低電圧を印加する。こ
のとき、アルゴンガスが真空チャンバ１１内に導入さ
れ、アルゴンイオンが合金板のターゲット１４に衝突
し、その組成に対応する原子が弾き飛ばされて、基板１
３に付着する。このような金属スパッタによって基板１
３の表面に磁性層の成膜がなされる。
【００１６】このように、ＥＣＲプラズマが基板１３の
両面側で形成されてＥＣＲスパッタによる成膜（配向層
および磁性層の）が、基板１３の両面において同時にな
される。これによって、成膜時間を短縮し、スループッ
トを向上させることができる。さらに、片面ずつ別工程
で成膜する場合に発生する歪みを両面同時成膜により回
避可能である。
【００１７】安定な成膜を行うためにはＥＣＲプラズマ
を基板１３の両側において安定に形成する必要がある
が、ここでは真空チャンバ１１に仕切り板１７を設けて
相互の干渉を防いで安定性を高めている。
【００１８】さらに基板１３の両側におけるＥＣＲプラ
ズマの安定性を高めるため、図２のような構成をとるこ
とも望ましい。図２では、マイクロ波を２つのキャビテ
ィ２１、２１のそれぞれに導入するための導波管２２、
２２を方形導波管として、それらの対向する開口３１、
３１（の長手方向）を相互に直交させて、導入マイクロ
波の偏波面が直交するようにしている。そして、これら
の導波管２２内での反射波を防ぐためにアイソレータ３
２、スリースタブチューナ３３を設けている。さらに、
２つの導波管２２のそれぞれにマイクロ波を送り込むマ
イクロ波源は別個のものとしている。このようにマイク
ロ波源を別個のものとすることによりそれらの周波数・
位相が厳密には同じにならないようにすることができ、
相互の干渉を防ぐことができる。
【００１９】このような構成によって、対向して照射さ
れるマイクロ波の相互の干渉を防いで安定にＥＣＲプラ
ズマを形成し、基板１３の両面での安定なＥＣＲスパッ
タを達成することができる。ＥＣＲプラズマが不安定な
状態でＥＣＲスパッタを行うと、硬度や密着性等の膜質
の均一性、膜厚の均一性が損なわれるが、ＥＣＲプラズ
マを安定化させることで膜質・膜厚の均一性を高めるこ
とができる。
【００２０】磁気ディスクの場合、この磁性層の上にさ
らに、たとえば、ＥＣＲ−ＣＶＤプロセスによりＤＬＣ
膜を成膜する。このＤＬＣ膜はダイアモンド状薄膜であ
り、非常に硬度が高くしかも薄くできて磁気ディスクの
保護膜として最適なものである。
【００２１】なお、上記は発明の実施の一つの形態につ
いての説明であり、この発明は上記の構成に限定されな
いものであることはもちろんである。たとえば、ターゲ
ット１４の材質等は上記のものに限定されない。用途
も、ハードディスク記録装置の磁気ディスクの製造だけ
でなく、その他の薄膜形成に使用することができる。
【００２２】
【発明の効果】以上説明したように、この発明の薄膜形
成装置によれば、単一の真空チャンバ内でＥＣＲスパッ
タによる成膜を基板の両面に対して同時に行うことがで
き、成膜プロセスの時間を短縮でき、スループットの向
上を図ることができる。とくにＥＣＲプラズマの安定化
を図る場合は、硬度や密着性等の膜質の均一性および膜
厚の均一性を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施の形態を示す模式図。
【図２】他の実施形態における導波管部分を示す模式的
な斜視図。
【符号の説明】
１１ 真空チャンバ １２ ロードロック室 １３ 基板 １４ ターゲット １５ 電圧印加装置 １６ ガス導入系 １７ 仕切り板 ２１ キャビティ ２２ 導波管 ２３、２４ マグネットコイル ３１ 導波管開口 ３２ アイソレータ ３３ スリースタブチューナ

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 一つの真空チャンバと、該真空チャンバ
    を挟んで対向配置された二つのＥＣＲプラズマ発生手段
    と、上記チャンバ内に所定の磁界を発生させる磁界発生
    手段と、不活性ガスを上記真空チャンバ内に導入するガ
    ス導入手段と、上記真空チャンバ内において、基板を挟
    むように配置されたターゲットと、上記ターゲットおよ
    び基板に負の電圧を印加する電圧印加手段とを備えるこ
    とを特徴とする薄膜形成装置。
  2. 【請求項２】 二つのＥＣＲプラズマ発生手段は、別個
    のマイクロ波源からのマイクロ波が、それらの偏波面が
    直交するようにしてそれぞれに対向入射させられている
    ことを特徴とする請求項１記載の薄膜形成装置。
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