JP5997417B1 - 真空アーク成膜装置および成膜方法 - Google Patents

Abstract

アーク放電を用いて基板上にｔａ−Ｃ膜を形成する真空アーク成膜装置は、ターゲット部を保持する保持部と、前記ターゲット部から放出された電子が流入するアノード部と、前記ターゲット部と前記アノード部との間に、アーク放電によってプラズマを発生させる電流を供給する電源とを有し、前記アーク放電の際に前記電源が供給する電流は、直流電流に、１４０Ｈｚ以下のパルス周波数のパルス電流を重畳したものである。

Description

本発明は、真空アーク成膜装置および保護層の成膜方法に係り、特に磁気記録媒体の表面保護層の形成に適した真空アーク成膜装置および表面保護層の成膜方法に関する。

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との間の磁気的隙間の狭小化によって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。

真空アーク成膜装置を用いてｔａ−Ｃ膜を形成する場合、陰極ターゲットとして炭素を用いることが知られている。アーク放電時には陰極ターゲット表面に形成されるアークスポット（陰極点）からは炭素イオン（陰極材料のイオン）の他にパーティクル（陰極材料微粒子）が放出される。このパーティクルが基板表面に付着すると薄膜の均一性が低下する。基板へのパーティクル付着を防ぐ方法として、例えば特許文献１では、湾曲した輸送用磁場フィルタの内壁部分にパーティクルを除去するためのバッフルを備えることが開示されている。

ＷＯ９６／２６５３１

輸送用磁場フィルタ内に流入したパーティクルのうち、バッフルで除去されないものは基板処理チャンバ内に放出され、被処理基板へ付着するおそれがある。

本発明の目的は、真空アーク成膜装置を用いた基板へのパーティクル付着を低減できる膜の成膜方法、および、真空アーク成膜装置を提供することにある。本発明の他の目的は、耐食性に優れた緻密な膜を形成できる膜成膜方法、および、真空アーク成膜装置を提供することにある。

本発明の第１の側面に係る真空アーク成膜装置は、アーク放電を用いて基板上にｔａ−Ｃ膜を形成する真空アーク成膜装置であって、ターゲットが配置されるターゲット部と、前記ターゲット部から放出された電子が流入するアノード部と、前記ターゲット部と前記アノード部との間にアーク放電によってプラズマを発生させる電流を供給する電源と、を有し、前記アーク放電の際に前記電源が供給する電流は、直流電流に、１４０Ｈｚ以下のパルス周波数のパルス電流を重畳したものである。

本発明の第２の側面に係る成膜方法は、ターゲットとアノード部の間に電流を供給して生じさせたアーク放電を用いて、基板上にｔａ−Ｃ膜を形成する成膜方法であって、前記アーク放電の際に前記電流は、直流電流に、１４０Ｈｚ以下のパルス周波数のパルス電流を重畳したものである。

本発明の第３の側面に係る真空アーク成膜装置は、アーク放電を用いて基板上に膜を形成する真空アーク成膜装置であって、ターゲット部を保持する保持部と、前記ターゲット部から放出された電子が流入するアノード部と、前記ターゲット部と前記アノード部との間に、アーク放電によってプラズマを発生させる電流を供給する電源と、を有し、前記電源は、前記アーク放電を開始させるときは、直流電流にパルス電流を重畳してなる直流パルス電流を前記ターゲット部と前記アノード部との間に供給し、その後、前記直流パルス電流の最大値よりも小さい最大値を有する電流を前記ターゲット部と前記アノード部との間に供給する。

本発明の第４の側面に係る成膜方法は、ターゲット部とアノード部の間に電流を供給して生じさせたアーク放電を用いて基板上に膜を形成する成膜方法であって、前記アーク放電を開始させるときは、直流電流にパルス電流を重畳してなる直流パルス電流を前記ターゲット部と前記アノード部との間に供給し、その後、前記直流パルス電流の最大値よりも小さい最大値を有する電流を前記ターゲット部と前記アノード部との間に供給する。

本発明の成膜方法によれば、アーク放電時のパーティクル発生を抑制でき、基板へのパーティクル付着を低減できる。また、成膜速度は低下しないため生産性が低下することがない。本発明の成膜方法は基板へのパーティクル付着が低減するため緻密で耐食性に優れた膜を形成することができる。

本発明の一実施形態に係る真空処理装置の平面図である。 図１の真空処理装置で用いる搬送キャリアの概略図である。 本発明の一実施形態に係る真空アーク成膜装置の概略図である。 図３の真空アーク成膜装置のアーク電流の供給方法を示す配線図である。 図４のアーク電源から出力される電流波形の一例を示す図である。 アーク電流のパルス周波数と被処理基板に付着したパーティクル数の関係を示す図である。 アーク電流のパルス周波数と被処理基板へのｔａ−Ｃ膜の成膜速度の関係を示す図である。

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ｔａ−Ｃ膜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。

まず、本発明の一実施形態の真空処理装置について図１乃至５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がゲートバルブを介して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１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。

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うる。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。基板１は磁気記録媒体としての使用に適したものであり、例えば、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、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つずつ移動しながら、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、軟磁性層が形成された基板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１２５、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膜形成室１２９、ｔａ−Ｃ膜の表面を処理する表面処理室１３０が挙げられる。また、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。なお、ｔａ−Ｃ膜の表面を処理しない場合は表面処理室１３０は備えない。

図２にキャリア１０の概略を示す。キャリア１０は２枚の基板１が同時に搭載されうる。キャリア１０は、基板１を保持する金属製のホルダー２０１を２つと、ホルダー２０１を支持して搬送路上を移動するスライダ２０２とを有している。ホルダー２０１に設けられた複数の弾性部材（板ばね）２０３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３０３（図３参照）を備えている。キャリア１０のスライダ２０２には永久磁石２０４が設けられている。回転する磁気ネジ３０３のらせん状の磁場をスライダ２０２の永久磁石２０４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２０２（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。

ｔａ−Ｃ膜形成室１２９は、基板１の電位を変更する電圧印加部を備えている。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）２０３を介してホルダー２０１と電気的に接続されている。弾性部材２０３の電位を変更することで基板１の電位を変更できる。電圧印加部は、基板電圧印加電源３０２（図３参照）、もしくはアースに接続された電極を、ホルダー２０１に接触させる装置である。ホルダー２０１は接地電位でもよい。また、ホルダー２０１には、直流電源、パルス電源または高周波電源などから選択される電源を用いて各種の電力を印加してもよい。

図３は真空アーク成膜装置の概略図である。図３を用いて本実施形態の真空アーク成膜装置について説明する。真空アーク成膜装置は、ｔａ−Ｃ膜形成室１２９と、ｔａ−Ｃ膜形成室１２９に対して内部が連通するように連結されたフィルタ部３１０と、フィルタ部３１０に対して内部が連通するように連結されたソース部３２０を有する。ｔａ−Ｃ膜形成室１２９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（例えば磁気ネジ３０３）が設けられている。排気系３０１は、ｔａ−Ｃ膜形成室１２９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。

フィルタ部３１０は電子および炭素イオンを基板１に向けて輸送する通路であり、フィルタ部３１０を囲むようにフィルタコイル３１２や永久磁石等の磁場形成部が設けられている。また、フィルタ部３１０の内部（真空側）にはバッフル（不図示）が設けられている。磁場形成部は電子、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部は、フィルタ部３１０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。

フィルタ部３１０の形状は、電子および炭素イオンを輸送する磁場形成部を有するものであれば特に限定されない。本実施形態のフィルタ部３１０は、二次元的に湾曲されたシングルベンド型を用いたが、直線型やダブルベンド型、または三次元的に湾曲されたものにも適用できる。ビーム走査用磁場コイル３６０は、フィルタコイル３１２の外側に配置され、電子および炭素イオンを偏向走査するための磁場形成部である。この偏向走査は、基板１に対して均一に炭素イオンを照射するためである。ソース部３２０は、炭素イオン発生部であり、電子および炭素イオンを生成するためのカソードターゲット部３４０と、アノード電極を備えるアノード部３３０と、可動アノード電極３３１と、安定化コイル３５０を有する。

カソードターゲット部３４０は、カソードであるとともにターゲットでもある。カソードターゲット部３４０は、保持部ＨＵによって保持される。カソードターゲット部３４０は、炭素イオン供給ソースである。カソードターゲット部３４０は、例えば、グラファイトターゲットでありうる。また、カソードターゲット部３４０は、アーク放電時の加熱を防ぐために水冷されうる。アノード部３３０は、カソードターゲット部３４０とは絶縁されている。アノード部３３０の形状は、フィルタ部３１０への電子および炭素イオンの輸送を遮るものでなければ、特に限定されない。本実施形態では、筒状のアノードを用いた。また、アノード部３３０の構成材料は、アーク放電で発生したプラズマによって溶融されず、導電性を有する材料であれば、特定のものに限定されない。アノード部３３０は、例えば、グラファイト材料で構成されうる。

可動アノード電極３３１は、カソードターゲット部３４０とアノード部３３０との間にアーク放電を誘起させるための電極である。アーク放電は、次のような手順で発生させることができる。アノード部３３０の外側に退避していた可動アノード電極３３１をカソードターゲット部３４０に向かって駆動して機械的に接触させる。その後、アーク電流を流入させた状態で引き離す。これにより、アーク放電を発生させることができる。そして、アノード部３３０とカソードターゲット部３４０との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ことができる。

安定化コイル３５０は、カソードターゲット部３４０の放電面側（フィルタ部３１０側）の逆側に配置されたアーク放電を安定させるための磁場形成部である。安定化コイル３５０には、安定化コイル３５０で発生させる磁場とフィルタコイル３１２で発生させる磁場とが互いに逆方向の磁場になるように、電流が供給される。この逆方向の磁場により、アークスポットの挙動を制御するとともに、カソードターゲット部３４０とアノード３３０との間に低負荷な電流経路を確保し、アーク放電を安定化させる。本実施形態では、磁場形成部として電磁コイルを用いたが、安定化コイル３５０を永久磁石で構成してもよい。また、本実施形態では、ソース部３２０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。

図４はアーク電流の供給方法を説明するための模式配線図である。カソードターゲット部３４０は、アーク放電時のアーク電流を供給するアーク電源４１０（定電流制御電源）のマイナス端子に接続されている。アノード部３３０および可動アノード電極３３１は、同電位となるようにアーク電源４１０のプラス端子に接続される。ここで、該プラス端子は、接地電位となっている。アーク電源４１０とカソードターゲット部３４０との間には、電圧および電流を計測する計測器４２０が接続されている。アーク電源４１０は直流電流および直流パルス電流を供給するものである。ここで、アーク電流とは、カソードターゲット部３４０とアノード部３３０との間でアーク放電している際にアーク電源４１０から供給される電流である。直流パルス電流とは、パルス電流が重畳された直流電流である。

図５はアーク電源４１０から出力されカソードターゲット部３４０に供給されるアーク電流の波形の例を示す図である。カソードターゲット部３４０には直流パルス電流がアーク電流として供給される。この電流波形において、電流値が低いベース電流値はＩｂ、ベース電流値Ｉｂに重畳されるパルス電流値はＩｐ−Ｉｂ、パルス電流の周期はＴ、パルス幅はＴ１、パルス周波数はｆ（＝１／Ｔ）、デューティー比はＤ＝Ｔ１／Ｔである。直流パルス電流値はベース電流値Ｉｂにパルス電流値Ｉｐ−Ｉｂが重畳される電流値であるためＩｐである。

直流パルス電流値Ｉｐは、アーク放電を発生させた後に放電維持できる電流値とし、ベース電流値Ｉｂは直流パルス電流Ｉｐより低い電流値とし、発生したアーク放電が消失しない程度の小さな電流値とすることもできる。これは、アーク放電は一旦発生するとアークスポットが一定時間存在しているので、その間はアーク電流値を下げてもアーク放電が消失しにくいからである。アーク放電している間のアーク電圧値は一定であり、この電圧値はアーク放電を発生させる際にアーク電源４１０から供給される電圧値よりも低い値である。アーク電圧値は電極材料で決まる値である。

本実施形態の真空アーク成膜装置を使用したｔａ−Ｃ膜の成膜方法を例示的に説明する。アーク放電を発生させる際には、アノード部３３０の外側に退避していた可動アノード電極３３１をカソードターゲット部３４０に向かって駆動させカソードターゲット部３４０に接触させる。フィルタコイル３１２および安定化コイル３５０には、ソース部３２０内に互いに逆方向の磁場が形成れるように直流電流が供給される。アーク電源４１０からカソードターゲット部３４０に直流パルス電流と所定の電圧が供給され、可動アノード電極３３１をカソードターゲット部３４０から引き離してアーク放電を発生させる。アーク放電が発生すると、カソードターゲット部３４０が炭素材料であるので、アーク放電により炭素イオンを含むプラズマが生成され、これと同時にパーティクルが発生する。一例において、可動アノード電極３３１をカソードターゲット部３４０に接触させた状態（アーク発生させるとき）で、可動アノード電極３３１とカソードターゲット部３４０との間に６５Ｖの電圧が印加され、可動アノード電極３３１をカソードターゲット部３４０から引き離した後（アーク放電が発生した後）に、可動アノード電極３３１とカソードターゲット部３４０との間に、２０−４０Ｖの範囲内で選択された電圧が印加される。

ソース部３２０には磁場が形成されているため、アーク放電によって生成された電子および炭素イオンはフィルタ部３１０に流入し、フィルタコイル３１２で形成された磁場に沿って基板１が配置されるｔａ−Ｃ膜形成室１２９に輸送される。そして、ビーム走査用磁場コイル３６０で走査された炭素イオンがｔａ−Ｃ膜形成室１２９の所定位置に搬送された基板１に均一に照射されてｔａ−Ｃ膜が形成される。ｔａ−Ｃ膜が形成された基板は、ｔａ−Ｃ膜形成室１２９から排出される。本実施形態では、アーク放電発生時にプロセスガスを導入していないが、Ａｒ等の不活性ガスをプロセスガスとして導入することもできる。

アーク放電発生時に生じるパーティクルの一つとして、アークスポットから飛散する微粒子（カソード材料の微粒子）が知られている。微粒子には中性微粒子と電荷を帯びた微粒子があり、いずれもアーク放電発生時にアークスポットから放出されたが蒸発には至らなかった物質である。中性微粒子は電荷が中性の微粒子であり、電荷を帯びた微粒子はマイナスあるいはプラスの電荷を持つ微粒子である。パーティクルの発生を低減するには、この微粒子の発生量を少なくすることが重要である。アーク電源４１０からカソードターゲット部３４０に供給される直流パルス電流Ｉｐの周波数ｆ、デューティー比Ｄ、ベース電流値Ｉｂ、パルス電流値Ｉｐ−Ｉｂ等によって、カソードターゲット部３４０に形成されるアークスポットの加熱状態を制御することができる。パルス電流を重畳しない直流電流のみを供給した場合は、パルス電流を重畳した電流を供給した場合に比べ、カソードターゲット部３４０に形成されるアークスポットの加熱範囲が大きくなる。

一方、直流パルス電流の場合は、瞬間的に加熱されるためカソードターゲット部３４０に形成されるアークスポットの加熱範囲を小さくでき、微粒子の発生を低減することができる。例えば、パルス周波数ｆは１０Ｈｚから１４０Ｈｚの範囲内、デューティー比Ｄは２０％から８０％の範囲内、ベース電流値Ｉｂは１５Ａから１３０Ａの範囲内、直流パルス電流値Ｉｐは２０Ａから１５０Ａの範囲内であることが好ましい。

上記の例では、アーク放電の発生後、カソードターゲット部３４０とアノード部３３０（可動アノード電極３３１）との間に直流パルス電流を供給し続けているが、これは一例に過ぎず、電流を途中で変更してもよい。例えば、アーク放電発生時には直流パルス電流を供給し、アーク放電が安定した後に直流電流を供給してもよい。アーク放電の安定後に供給される直流電流は、アーク発生が困難な電流値のアーク電流（低アーク電流）である。低アーク電流で放電させるため、微粒子の発生量を減少させ、基板表面に付着するパーティクル数を減らす効果が期待できる。また、成膜最終段に窒素ガスなどの反応性ガスを導入して最表面に薄い窒化層を形成してもよい。低アーク電流とは、アーク放電を発生させることは出来ないが放電を維持できる直流電流のことである。

また、上記の例では、ｔａ−Ｃ膜を形成するが、ｔａ−Ｃ膜に代えて他の膜が形成されてもよい。また、パルス波の周波数は、１４０Ｈｚ以下であることが好ましいが、他の周波数であってもよい。アーク電源４１０は、アーク放電を開始させるときは、直流電流にパルス電流を重畳してなる直流パルス電流をカソードターゲット部３４０とアノード部３３０との間に供給し、その後、該直流パルス電流の最大値よりも小さい最大値を有する電流をカソードターゲット部３４０とアノード部３３０との間に供給するように構成されうる。

上述した真空処理装置を用いたｔａ−Ｃ膜の成膜方法の実施例を以下に説明する。以下の実施例では、上述した実施形態の装置を用いて、基板上に密着層、下部軟磁性層、シード層、中間層、磁気記録層、を順次積層した。次に磁気記録層が形成された基板に表面保護層としてｔａ−Ｃ膜を形成した。

アノード部３３０の外側に退避している可動アノード電極３３１をカソードターゲット部３４０に向かって駆動し、カソードターゲット部３４０に機械的に接触させた。そして、アーク電源４１０からカソードターゲット部３４０に矩形波直流パルス電流を供給した。同時にフィルタコイル３１２および安定化コイル３５０へ直流電流を供給し、ソース部３２０に磁場を形成した。さらにビーム走査用磁場コイル３６０に交流電流を供給した。そして、可動アノード電極３３１をカソードターゲット部３４０から引き離してアーク放電を発生させ、フィルタコイル３１２で形成された磁場で電子および炭素イオンを輸送し、ビーム走査用磁場コイル３６０で形成された偏向用磁場によりビームを走査してｔａ−Ｃ膜形成室１２９に配置された基板１に均一にｔａ−Ｃ膜を形成した。

ここではｔａ−Ｃ膜形成室１２９に配置された基板１の電位は接地電位に対して浮遊電位とした。パルス電流値Ｉｐ-Ｉｂは５０Ａ、ベースアーク電流値Ｉｂは２０Ａ、直流パルス電流値Ｉｐは７０Ａ、デューティー比Ｄは５０％とし、パルス周波数ｆは２０Ｈｚから５００Ｈｚの範囲とした。直流パルス電流で供給される単位時間あたりの平均アーク電流値は４５Ａである。アーク電圧値は３０Ｖであった。作製した磁気記録媒体に対して、単位膜厚あたりのパーティクル数および成膜速度を評価した。磁気記録媒体表面に付着した単位膜厚あたりのパーティクル数は、光学式の表面検査装置（Ｏｐｔｉｃａｌ Ｓｕｒｆａｃｅ Ａｎａｌｙｚｅｒ）によって評価した。膜厚はＸ線反射率測定装置（ＸＲＲ）で定量した。

比較例として、アーク電源４１０からカソードターゲット部３４０にパルス電流を重畳しない直流電流を供給してアーク放電を発生させ、ｔａ−Ｃ膜形成室１２９に配置された基板１にｔａ−Ｃ膜を形成した。このとき実施例の単位時間あたりの平均アーク電流と同じ供給電流とするため、アーク電流値は４５Ａとした。アーク電圧は３０Ｖであった。作製した磁気記録媒体に対して、単位膜厚あたりのパーティクル数および成膜速度を評価した。単位膜厚あたりのパーティクル数は、光学式の表面検査装置（Ｏｐｔｉｃａｌ Ｓｕｒｆａｃｅ Ａｎａｌｙｚｅｒ）によって、磁気記録媒体表面に付着したパーティクル数を評価した。膜厚はＸ線反射率測定装置（ＸＲＲ）で定量した。

図６は実施例および比較例の成膜方法を適用した場合でのアーク電流のパルス周波数と基板に付着した単位膜厚あたりのパーティクル数の関係を示す図である。図６に示すように基板に付着するパーティクル数は、パルス周波数が１４０Ｈｚ以下になると減少し、６０Ｈｚで極小値になることがわかった。また、パルス周波数が１００Ｈｚ以下になると基板に付着するパーティクル数は比較例の約５０％、６０Ｈｚでは基板に付着するパーティクル数は比較例の約２５％に低減できる。

直流パルス電流のパルス周波数を１４０Ｈｚ以下とし、さらにパーティクルを低減する場合には、２０Ｈｚから１００Ｈｚの範囲のパルス周波数とし、より好ましくは５０Ｈｚから７０Ｈｚまでのパルス周波数とすることで基板に付着するパーティクルを低減できることが可能となった。本実施例のｔａ−Ｃ膜形成方法では、アーク電源４１０から直流パルス電流をカソードターゲット部３４０に供給してアーク放電を発生させた。カソードターゲット部３４０に形成されるアークスポットの加熱範囲を小さくすることができるため、アークスポットから飛散する蒸発に至らない陰極材料微粒子の発生を低減することができ、基板に付着するパーティクル数を低減することができる。

図７は実施例および比較例の成膜方法を適用した場合でのアーク電流のパルス周波数と基板へのｔａ−Ｃ膜の成膜速度の関係を示す図である。図７に示すように被処理基板への成膜速度は、比較例と同等の成膜速度を維持することができ、パルス周波数２０Ｈｚから５００Ｈｚの範囲で均一である。

本願は、２０１５年月６月２４日提出の日本国特許出願特願２０１５−１２６１００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。

１ 基板
１０ キャリア
１２９ ｔａ−Ｃ膜形成室
３４０ 陰極ターゲット部
３３０ 陽極アノード部
３３１ 可動アノード電極
３１２ フィルタコイル
３５０ 安定化コイル
３６０ ビーム走査用磁場コイル
４１０ アーク電源

Claims (3)

1. アーク放電を用いて基板上にｔａ−Ｃ膜を形成する真空アーク成膜装置であって、
   ターゲット部を保持する保持部と、
   前記ターゲット部から放出された電子が流入するアノード部と、
   前記ターゲット部と前記アノード部との間に、アーク放電によってプラズマを発生させる電流を供給する電源と、を有し、
   前記アーク放電の際に前記電源が供給する電流は、直流電流に、５０Ｈｚから７０Ｈｚの範囲内のパルス周波数のパルス電流を重畳したものであることを特徴とする真空アーク成膜装置。
2. 請求項１に記載の真空アーク成膜装置を備えている真空処理装置。
3. ターゲット部とアノード部の間に電流を供給して生じさせたアーク放電を用いて、基板上にｔａ−Ｃ膜を形成する成膜方法であって、
   前記アーク放電の際に前記電流は、直流電流に、５０Ｈｚから７０Ｈｚの範囲内のパルス周波数のパルス電流を重畳したものであることを特徴とする成膜方法。

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