(57)【要約】【課題】  シリコン基板等の基板上に効率よく硬質炭素膜を製造する方法を提供すること。【解決手段】  本発明によって提供される硬質炭素膜の製造方法は、反応容器２内に被処理材３を配置する工程と、前記反応容器内に配置された被処理材３の裏面に磁石１５ａ１５ｂを配置し、該被処理材３の表面側とその近傍に局部的に磁場を形成する工程と、前記反応容器２内に原料ガスを導入するとともに、該反応容器２内においてプラズマを発生させる工程を包含する。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
プラズマＣＶＤ法に基づいて被処理材の表面に硬質炭素膜を製造する方法であって、以下の工程：
反応容器内に被処理材を配置する工程；
前記反応容器内に配置された被処理材の裏面側に磁石を配置し、該被処理材の表面側とその近傍に局部的に磁場を形成する工程；および
前記反応容器内に原料ガスを導入すると共に、該容器内においてプラズマを発生させる工程；
を包含する方法。
【請求項２】
前記反応容器に高周波電力を供給することによって該容器内にプラズマを発生させるとともに、該高周波電力が印可される電極上に前記被処理材を配置する、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記反応容器内に配置された被処理材の表面上に磁力線ループが形成されるように、前記磁石を配置する、請求項１又は２に記載の方法。
【請求項４】
原料ガスを導入し得る反応容器と、
前記容器内においてプラズマを発生させるプラズマ発生手段と、
前記容器内において被処理材の表面に原料ガス由来の生成物が蒸着され得るように該被処理材を配置する配置部と、
該配置部に配置された被処理材の裏面側に設けられた一又は二以上の磁石であって、該被処理材の表面側とその近傍に局部的に磁場を形成する磁石と、
を備えるプラズマＣＶＤ装置。
【請求項５】
前記プラズマ発生手段は、前記反応容器内に高周波電力を供給するように構成されており、前記配置部は、高周波電力が印可される電極を備える、請求項４に記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、プラズマＣＶＤ法に基づいて硬質炭素膜を製造する方法と、その製造に使用され得るプラズマＣＶＤ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
いわゆるダイヤモンド・ライク・カーボン等の硬質炭素膜は、例えば高硬度、低摩擦係数、平滑性、化学的に不活性といった優れた膜特性を有する。このことから、基材の耐摩耗性、摺動性、耐腐食性等を向上させる目的で種々の用途に使用される。
硬質炭素膜を基材（被処理材）表面に製造（成膜）する方法としては、スパッタリング法、イオンプレーティング法、プラズマＣＶＤ法などが実用化されている。特にプラズマＣＶＤ法は比較的広い面積に成膜することが可能であり、樹脂成形体のような絶縁体から成る基材にも硬質炭素膜のコーティングが可能である。かかるプラズマＣＶＤ法を使用した硬質炭素膜の製造に、種々のプラズマＣＶＤ装置が利用されている。
例えば、特許文献１には、プラズマＣＶＤ法の一種である電子サイクロトロン共鳴を利用したＥＣＲプラズマＣＶＤ法によって硬質炭素膜を製造する方法が記載されている。
【０００３】
【特許文献１】特開２００２−２０８７０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、プラズマＣＶＤ法による硬質炭素膜の成膜は、他の方法に比べて成膜速度が遅い。このため、より効率よく基材上に硬質炭素膜を形成し得るプラズマＣＶＤ法に基づく成膜方法の開発が求められている。
本発明は、かかる要求に応えるべく創出されたものであり、基材上に効率よく硬質炭素膜を形成（製造）する方法と該方法を好適に実施し得るプラズマＣＶＤ装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記課題を解決するため、本発明者は鋭意検討の結果、プラズマが磁場により収束する性質に着目し、この特性を従来とは異なるアプローチで利用し、以下に説明する種々の発明を完成するに至った。
本発明は、プラズマＣＶＤ法に基づいて被処理材（基材）の表面に硬質炭素膜を製造する方法を提供する。この方法は、反応容器内に被処理材を配置する工程と、前記反応容器内に配置された被処理材の裏面側（すなわち炭素膜形成面とは反対の面側）に磁石を配置し、該被処理材の表面側とその近傍に局部的に磁場を形成する工程と、前記反応容器内に原料ガスを導入すると共に該容器内においてプラズマを発生させる工程とを包含する。
【０００６】
ここで「硬質炭素膜」とは、プラズマＣＶＤ法によって作製可能な硬さを有する炭素膜をいい、特定の硬さのものに限定されない。典型的には天然ダイヤモンドと同様に炭素のｓｐ３結合を有し、部分的にグラファイトと同様に炭素のｓｐ２結合を有する。一般にダイヤモンド・ライク・カーボン（ＤＬＣ）と呼ばれる炭素質の膜はここでいう硬質炭素膜に包含される典型例である。
ここで開示される方法では、被処理材の裏面側（炭素膜形成面の反対側）に磁石を配置し、該磁石を構成要素とする磁気回路の形成によって被処理材の表面側とその近傍に局部的に強い磁場が形成される。これに伴い被処理材表面近傍において原料ガス由来のプラズマ密度を局部的に上昇させ得、結果、硬質炭素膜の成膜速度を向上させることができる。
【０００７】
好ましくは、前記反応容器に高周波電力を供給することによって該反応容器内にプラズマを発生させる。そして、該高周波電力が印可される電極上に前記被処理材を配置する。
ここで「高周波電力」とは、高周波電源によって供給される電力であってプラズマを発生させ得る典型的には周波数：１〜１００ＭＨｚの電力をいう。例えば１３．５６ＭＨｚ、２７．１２ＭＨｚ、或いは４０．６８ＭＨｚの高周波電力が挙げられる。
かかる構成の方法によると、高周波電力の利用によって効率よく被処理材の表面近傍に高密度にプラズマを発生させることができる。
【０００８】
また、ここで開示される方法として特に好ましくは、前記反応容器内に配置された被処理材の表面上に磁力線ループが形成されるように、前記磁石を配置する。これにより、被処理材の表面近傍にプラズマを閉じこめ、効率よく硬質炭素膜を形成することができる。例えば、好ましい一態様として、前記磁石は、前記被処理材に少なくとも一つのＳ極と少なくとも一つのＮ極とが向けられた状態で該被処理材の裏面側に配置されることを特徴とする方法が挙げられる。
【０００９】
また、本発明はここで開示される方法を好適に実施し得るプラズマＣＶＤ装置を提供する。この装置は、原料ガスを導入し得る反応容器と、前記容器内においてプラズマを発生させるプラズマ発生手段と、前記容器内において被処理材の表面に原料ガス由来の生成物が蒸着され得るように該被処理材を配置する配置部と、該配置部に配置された被処理材の裏面側に設けられた一又は二以上の磁石であって、該被処理材の表面側とその近傍に局部的に磁場を形成する磁石とを備える。
かかる構成のプラズマＣＶＤ装置によると、ここで開示される硬質炭素膜の製造方法を好適に実施し得る。
好ましくは、前記プラズマ発生手段は、前記反応容器内に高周波電力を供給するように構成されており、前記配置部は、高周波電力が印可される電極を備える。かかる構成によって効率よく被処理材の表面に硬質炭素膜を形成（製造）することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。なお、本明細書において特に言及している内容以外の技術的事項であって本発明の実施に必要な事項は、従来技術に基づく当業者の設計事項として把握され得る。本発明は、本明細書によって開示されている技術内容と当該分野における技術常識とに基づいて実施することができる。
【００１１】
本発明の硬質炭素膜製造方法は、プラズマＣＶＤを実施する反応容器内に被処理材を配置し、更には該被処理材の裏面側に磁石を配置して該被処理材の表面側とその近傍に局部的に磁場を形成し、かかる状態で反応容器内に原料ガスを導入すると共に該容器内においてプラズマを発生させて硬質炭素膜を効率よく製造する方法である。これらのことが実現される限りにおいて、プラズマＣＶＤ法を行うに必要な種々のプロセスを種々の公知の材料、装置等を用いて行うことができる。
【００１２】
本発明の硬質炭素膜製造方法に適用できる被処理材は、プラズマＣＶＤによって炭素膜が形成可能な被処理材であって裏面側に磁石を配置した際に表面側に好適な磁場が形成され得る材質・形状のものであれば特に制限なく用いることができる。例えば、シリコン基板その他の金属製基材、或いはアルミナ基板その他のセラミック製基材が被処理材として好ましく用いることができる。非磁性材料や軟磁性材料（例えばアモルファス金属から成る基材）が被処理材として好適に使用し得る。
【００１３】
本発明の硬質炭素膜製造方法に使用する原料ガスとしては、グロー放電等によってプラズマ励起され、種々の被処理材の表面に炭素膜を形成（蒸着）させ得る組成のガスを特に制限なく使用することができる。例えば、メタン、エタン、プロパン等の飽和脂肪族炭化水素、或いはエチレン、アセチレン、プロピレン等の不飽和脂肪族炭化水素、或いはベンゼン、トルエン、ナフタレン等の芳香族炭化水素から成る単体ガス、又はそれらを構成要素とする混合ガスを使用することができる。或いは、これら炭素源ガスに、水素、窒素、酸素若しくはアルゴンの単体又はこれらの混合ガスを添加したものであってもよい。
これら原料ガスの容器内への供給方法（手段）は、従来のプラズマＣＶＤ法と同様でよく、典型的には真空ポンプ等で減圧状態となった反応容器内に所定のガス圧で原料ガスを供給する。例えば、好ましくは、原料ガス供給前に容器内を１．０×１０−２Ｐａ以下（例えば５〜６×１０−３Ｐａ）程度になるまで減圧した後に、容器内が１〜１００Ｐａ、好ましくは５〜５０Ｐａ（例えば１５〜２５Ｐａ）程度の低圧条件となるように原料ガスを容器内に供給する。
【００１４】
そして原料ガスよりプラズマを発生させ、容器内に配置した被処理材（例えばシリコン基板）の表面に原料ガス分解物（炭素イオン等）を蒸着させることによって、ＤＬＣ等の硬質炭素膜を製造（成膜）することができる。
プラズマ発生手段としては高周波電力やマイクロ波の付与が挙げられるが、特に高周波電力の利用が好ましい。高周波電力を利用することによって比較的低い温度条件下（典型的には２００℃以下）で効率よく硬質炭素膜を成膜することができる。典型的には、反応容器に装備した二つの電極（アノード、カソード）間に高周波電力を供給することによって容器内にグロー放電を生じさせ、該グロー放電によって原料ガスを分解し、プラズマを発生させることができる。例えばアノード及びカソード間に１〜１００ＭＨｚ程度の高周波（例えば１３．５６ＭＨｚ）を典型的には１０Ｗ〜５０ｋＷ（例えば１０Ｗ〜１０００Ｗ、好ましくは１００Ｗ〜５００Ｗ）程度の電力で印加するとよい。
【００１５】
本発明の硬質炭素膜製造方法では、容器内に配置した被処理材の裏面側に磁石を配置して適当な磁気回路を形成し、それによって被処理材表面側に局部的な磁場を形成する。この目的を実現し得る限り、使用する磁石の種類や形状に限定はなく、ＣＶＤ用反応容器の形状（特に被処理材の配置部の形状）や大きさによって異なり得る。電磁石又は永久磁石の使用が挙げられるが、永久磁石の使用が好ましい。
また、被処理材の表面側に磁力線ループが形成されるように磁気回路を構成することが好ましい。例えば、被処理材に向けられたＮ極とＳ極を相互に適当な間隔を設けて該被処理材近くに配置することによって、被処理材表面側に磁力線ループが形成され、プラズマ閉じこめに好適なクローズドな磁場領域を形成することができる。
この場合において形成する磁場の強さ（磁束密度）は特に限定されないが、被処理材と平行（パラレル）な関係にある磁束密度（Ｂｐａｒａｌｌｅｌ）として少なくとも０．００５Ｔ（テスラ）又はそれ以上あることが望ましく、例えば０．０１〜０．２Ｔ程度が好ましい。特に０．０３〜０．１Ｔ程度の磁束密度（Ｂｐａｒａｌｌｅｌ）が硬質炭素膜を製造するのに好ましい。
【００１６】
本発明の実施にあたっては、被処理材の裏面側に設ける磁気回路（すなわち磁石）は移動可能に構成することが好ましい。これによって、被処理材表面側の所定の部分の磁場の強さを変動させることができる。或いは、所定の強さの磁場が形成されている領域を被処理材の面方向に移動させることができる。
例えば、固定式の支持台（典型的にはカソード電極）上に被処理材を配置する一方で、該支持台の下側に上下方向及び／又は水平方向に移動可能に磁気回路（磁石）を設けることによって、上記磁場の強さの変動（典型的には被処理材と磁石との距離を異ならせ得る磁気回路（磁石）の上下方向への移動により実現し得る。）、及び／又は、被処理材の面方向への磁場領域の移動（典型的には被処理材裏面側における磁石の相対位置を異ならせ得る磁気回路（磁石）の水平方向への移動により実現し得る。）を行うことができる。
或いは、磁気回路を固定して設ける一方で、被処理材の支持台を移動可能に設けてもよい。例えば、Ｘ軸Ｙ軸方向或いは更にＺ軸方向に移動する従来公知のステージシステムを利用することができる。
【００１７】
次に、ここで開示されるプラズマＣＶＤ法に基づく硬質炭素膜の製造方法を実施し得るプラズマＣＶＤ装置の好適な一実施形態について図面を参照しつつ説明する。但し、本発明の硬質炭素膜製造方法及びプラズマＣＶＤ装置を以下の形態に限定することを意図したものではない。
【００１８】
図１に本実施形態に係るプラズマＣＶＤ装置１の構成を模式的に示す。この装置１は、大まかにいって、反応容器２と、該反応容器２の内部において被処理材３を支持する配置部５と、反応容器２内に高周波電力を供給する電源部１０とから構成されている。
反応容器２は減圧可能な筒状に構成されており、その側壁８の一部には、図示しない種々のガス供給手段（典型的には真空ポンプ）及び原料ガス供給源に接続するガス供給管７が設けられている。さらに側壁８の他の一部には、図示しない種々のガス排出手段（典型的には真空ポンプ）に接続するガス排出管９が設けられている。
また、容器２の側壁８は、上記電源部１０と電気的に接続した構成となっており、本装置１におけるアノードを構成している。かかる側壁８を利用することによってアノードの面積を比較的広く確保することができる。本実施形態におけるアノード（側壁）８の面積は約６０００ｃｍ２である。
【００１９】
配置部５は、プレート状の被処理材３を配置し得る直径約１０ｃｍの円盤状の天板１４と、該天板１４の下面に設けられたケーシング１３とから構成されている。天板１４は上記電源部１０と電気的に接続した構成となっており、本装置１におけるカソードを構成している。かかるカソード（天板）１４の面積は約７８．５ｃｍ２である。すなわち、本実施形態に係る装置１では、ＣＶＤに利用するカソード１４とアノード８のサイズ及び形成位置がいずれも非対称である。このような非対称系の電極（例えば比較的大きな面積のアノードに対してより小さい面積のカソードを使用）を配置することによって、被処理材３の表面近傍への局所的なプラズマ密度の上昇を容易に実現することができる。
【００２０】
一方、ケーシング１３の内部には、永久磁石１５ａ，１５ｂを備えた磁気回路が形成されている。これによって天板（カソード）１４上に配置された被処理材３の表面側とその近傍に局部的な磁場を形成することができる。また、図示されるように、本実施形態では、ケーシング１３内の永久磁石１５ａ，１５ｂのＮ極とＳ極の配置を工夫しており、具体的には、円盤状天板１４の中心部分には、被処理材３の配置される方向にＮ極が向けられた磁石１５ｂが配置されている。他方、被処理材３の配置される方向にＳ極が向けられた環状磁石１５ａが円盤状天板（カソード）１４の円周（外縁）に沿って配置されている。この結果、模式的に図示するように、Ｓ極近傍部分（天板１４の円周部分）からＮ極近傍部分（天板１４の中心部分）への磁力線ループ２３が形成される。このような磁力線ループ２３を伴う磁場の形成によって、高密度の状態でプラズマを閉じこめる空間を被処理材３の表面近傍に形成することができる。図１において符号２５を付して示す部分は、高密度にプラズマが閉じこめられ得る部分（プラズマリング）を模式的に描いたものである。
なお、図２に模式的に示すように、天板１４はケーシング１３からみて垂直方向に可逆的に移動されるように設けられている。これにより、被処理材３の表面側に形成される磁場の強度を調整することができる。すなわち、ケーシング１３（すなわち磁石１５ａ，１５ｂ）に天板（カソード）１４を近づけることによって上記磁場の強度を大きくすることができる一方、ケーシング１３から天板１４を離すことによって上記磁場の強度を小さくすることができる。本装置１では、図示しない一般的なＺ軸ステージ機構が設けられており、磁石１５ａ，１５ｂと被処理材３との距離（Ｄ）を３ｍｍ〜１８ｍｍの範囲内で変動させることができる。
【００２１】
次に、本実施形態に係るプラズマＣＶＤ装置１におけるプラズマ発生手段を構成する電源部１０を説明する。図１に示すように、この電源部１０は、上記カソード（天板１４）及びアノード（容器側壁８）と電気的に接続する高周波電源（ＲＦ）１１を主体に種々の素子類を用いて構成されており、電源部１１の出力インピーダンス（ここでは５０Ω）と反応容器２内のプラズマインピーダンスを整合するためのマッチング回路１９及びコンデンサ１８を備えている。高周波電源（ＲＦ）１１は、１３．５６ＭＨｚの周波数の電力を出力し得る。出力値は１０Ｗ〜５００Ｗの範囲で設定することができる。
また、電源部１０は、上記カソード（天板１４）と電気的に接続するインダクタンス２２及び電圧計２１を含む自己バイアス回路２０を備えている。
かかる構成の結果、上記カソード（天板１４）とアノード（容器側壁８）との間（すなわち反応容器２の内部空間）に、所定の値の高周波電力を供給することができる。同時に、所定の値の高周波電力を供給した際の自己バイアス電圧を測定することができる。なお、電源部を構成する高周波電源（ＲＦ）１１、マッチング回路１９、自己バイアス回路２０等の詳細な回路構成（使用素子類）は一般的なプラズマＣＶＤ装置と同様でよく、特に本発明を特徴付けるものではないため、詳細な説明は省略する。
【００２２】
以上の構成のプラズマＣＶＤ装置１を典型的には以下のような条件で使用することによって所定の被処理材表面に硬質炭素膜を製造することができる。
すなわち、先ずカソード（天板）１４上に被処理材３を配置する。そして、減圧条件下の反応容器２内に、外部のガス供給源よりガス供給管７を介して原料ガスを供給する。一方、高周波電源１１からカソード１４に所定の出力で高周波電力を印加する。同時にカソード１４上に配置した被処理材３の表面には自己バイアス電圧が印加される。
而して、反応容器２内の空間にグロー放電が生じ、それによって原料ガス由来のプラズマが発生する。このとき、被処理材３の表面近傍には磁石１５ａ，１５ｂによって局部的に磁場が形成され、容器２内で発生したプラズマを高密度に閉じこめることができる。ところで、本装置１では、図１の磁力線ループ２３に示すような被処理材３（すなわちカソード１４）とパラレルな磁場の影響を受け、自己バイアス電圧値が変化する。具体的には、平行磁場の強度（磁束密度：Ｂｐａｒａｌｌｅｌ）がより強い部分は自己バイアス電圧がより低くなる。これにより、被処理材３表面に印加された自己バイアス電圧が低い部分はプラズマインピーダンスが低下し、プラズマが当該部分において収束し得る。その結果、被処理材３表面の磁場の強い部分の成膜速度は加速され、高い成膜速度で硬質炭素膜を得ることができる。
また、磁石１５ａ，１５ｂと被処理材３との距離（Ｄ）を変更することにより磁束密度（Ｂｐａｒａｌｌｅｌ）を異ならせることによって成膜速度を調整することができる。
【００２３】
＜試験例１＞
被処理材３としてシリコン製の薄い基板（直径約１０ｃｍ）を用いて本プラズマＣＶＤ装置１を利用し、上記磁石１５ａ，１５ｂと被処理材３との距離（Ｄ）を３ｍｍ、６ｍｍ、９ｍｍ、１２ｍｍ、１５ｍｍ及び１８ｍｍに変化させ、各距離のときの被処理材３の表面上に形成される磁場の強さを、平行磁場の強度（磁束密度：Ｂｐａｒａｌｌｅｌ）を指標にして一般的な磁束密度計（テスラメータ）を用いて測定した。
すなわち、被処理材３をカソード１４上に配置した後、テスラメータのホールプローブで被処理材３の表面を走査し、被処理材３の各部分における磁束密度（Ｂｐａｒａｌｌｅｌ）を測定した。結果を図３に示す。図３の横軸は円盤状天板（カソード）１４の中心を０としたときの該中心位置からの半径距離（radial distance：ｍｍ）を示す。図３の縦軸は磁束密度（Ｂｐａｒａｌｌｅｌ：Ｔ）を示す。
図３に示す結果から明らかなように、被処理材３の表面における平行磁束密度（Ｂｐａｒａｌｌｅｌ）の大きさは、図１に模式的に示したＮ極１５ｂからＳ極１５ａに亘る磁力線ループ２３に同調する。すなわち、平行磁束密度（Ｂｐａｒａｌｌｅｌ：Ｔ）の大きさは同心円状に変化し、磁気回路を構成するＮ極１５ｂとＳ極１５ａの間のほぼ中間に位置する部分で最大の磁束密度を示す。このことは、本プラズマＣＶＤ装置１において、被処理材の裏面側における磁気回路の構成、具体的には、Ｎ極１５ｂとＳ極１５ａの配置を適宜異ならせることによって、平行磁束密度（Ｂｐａｒａｌｌｅｌ：Ｔ）が最大となる位置を被処理材３の表面側（すなわちカソード１４の表面側）の任意の位置に設定できることを意味する。例えば、Ｎ極とＳ極を適当に配置することによって、円盤状天板（カソード）１４の中心部分を平行磁束密度（Ｂｐａｒａｌｌｅｌ：Ｔ）の最大値を示す部分とすることができる。
また、図３に示す結果から明らかなように、磁石１５ａ，１５ｂと被処理材３との距離（Ｄ）を変更することによって、磁束密度の大きさを適当に調節することができる。ここでは、距離（Ｄ）を３ｍｍ〜１８ｍｍ間で変動させることによって、平行磁束密度（Ｂｐａｒａｌｌｅｌ：Ｔ）の最大値を概ね０．０２〜０．０７Ｔの間で調節することができた。
【００２４】
＜試験例２＞
次に、上記試験例１（図３）に示す条件のうち、磁石１５ａ，１５ｂと被処理材３との距離（Ｄ）を３ｍｍに設定して被処理材３の表面に磁場を形成した状態で、実際に被処理材３上に硬質炭素膜（ＤＬＣ膜）を製造した。
すなわち、予め反応容器２内を約６×１０−３Ｐａとなるまで減圧した後、容器内圧が２０Ｐａとなるように原料ガスとしてメタンガスを容器２内に供給した。この状態で、高周波電源（周波数１３．５６ＭＨｚ）１１から出力４００Ｗ又は８０Ｗで高周波電力をカソード１４に印可し、プラズマＣＶＤを行った。所定時間後、この処理を終了し、被処理材３の表面に形成された硬質炭素膜の性状を調べた。なお、比較試験として、磁気回路（すなわち磁石１５ａ，１５ｂ）を取り外した状態で同様のプラズマＣＶＤ（高周波出力：４００Ｗ）を行った。結果を図４に示す。図４は、被処理材３の各表面部分における成膜速度を示している。横軸は、カソード１４の中心を０とし、該中心位置からの半径距離（ｍｍ）を示す。縦軸は炭素膜の成膜（蒸着）速度（deposition rate：ｎｍ／ｍｉｎ）を示す。図中の丸プロットは出力４００Ｗの場合の成膜速度を表し、三角プロットは出力８０Ｗでの成膜速度を表し、四角プロットは比較試験すなわち磁場が形成されていない場合（出力４００Ｗ）の成膜速度を表している。
【００２５】
図４から明らかなように、本発明の製造方法によって、磁場をかけない比較試験に比べて著しく高い速度で硬質炭素膜を製造（成膜）することができた。また、高周波出力が高いほど成膜速度をより向上させ得ることが認められた。具体的には、印加高周波電力４００Ｗの場合において、磁場をかけない比較試験での成膜速度が４７ｎｍ／ｍｉｎであったのに対して、磁場をかけた試験例での成膜速度は最大１０２９ｎｍ／ｍｉｎであった。
また、一般的傾向として、平行磁束密度（Ｂｐａｒａｌｌｅｌ：Ｔ）の高い部分において、より高い成膜速度を実現し得た。このことを確認するべく以下の試験を行った。印加高周波電力を５０Ｗに設定して、上記試験と同様の成膜を行い、平行磁束密度（Ｂｐａｒａｌｌｅｌ：Ｔ）が０．０１５Ｔ、０．０２５Ｔ、０．０３５Ｔ、０．０４５Ｔ、０．０５５Ｔ及び０．０６５Ｔである部位の成膜速度を測定した。結果を図５に示す。横軸に磁束密度、縦軸に成膜速度を示す。図５から明らかなように、一般に平行磁束密度（Ｂｐａｒａｌｌｅｌ：Ｔ）が高いほど硬質炭素膜の成膜速度も高くなることが確認された。
【００２６】
＜試験例３＞
次に、得られた硬質炭素膜の硬度（hardness：ＧＰａ）及び弾性率（elastic modulus：ＧＰａ）を測定した。この試験では、印可する高周波出力を５０Ｗ、１００Ｗ、１５０Ｗ、２００Ｗ、２５０Ｗ、３００Ｗ、３５０Ｗ及び４００Ｗの８通りとした。
すなわち、磁石１５ａ，１５ｂと被処理材３との距離（Ｄ）を３ｍｍに設定して上記試験例と同様のプラズマＣＶＤを行った。被処理材表面の平行磁束密度が０．０６５Ｔである部位の硬度及び弾性率をナノインデンテーション法により測定した。結果を図６に示す。横軸に高周波出力値（Ｗ）を示し、左縦軸に硬度（ＧＰａ）、右縦軸に弾性率（ＧＰａ）を示す。図中の四角プロットは硬度を表し、三角プロットは弾性率を表している。
図６に示すように、高周波電力値に拘わらず、得られた炭素膜の硬度及び弾性率はいずれも高い値を示した。特に電力が５０〜３００Ｗの場合に高い硬度及び弾性率を示した。電力値が１５０〜２５０Ｗである場合が更に好ましく、特に２００Ｗでは、硬度が１６．２ＧＰａ、弾性率が１２１．６ＧＰａであった。一方、入力高周波電力値が４００Ｗの場合、成膜速度は最速であり、単位時間あたりでもっとも厚い硬質炭素膜が得られたが、応力特性はわずかに低下した。これは、高エネルギー付与によるイオン衝突の増大によって、炭素膜中のｓｐ２結合が増大したことが影響していると考えられる。従って、応力特性（硬度、弾性率）に優れる硬質炭素膜（典型的にはＤＬＣ膜）を製造するには、５０〜３００Ｗの入力高周波電力が好ましく、１００〜２５０Ｗが特に好ましい。
【００２７】
＜試験例４＞
上記試験例３において印可高周波電力が５０Ｗ、２００Ｗ、４００Ｗで製造した硬質炭素膜表面を原子間力顕微鏡で観察し、表面粗さを示す指標値である二乗平均平方根偏差（ＲＭＳ値）を計算した。その結果、該個所におけるＲＭＳ値は５０Ｗが８．４１ｎｍ、２００Ｗが３．３４ｎｍ、４００Ｗが１．６９ｎｍであった。これらＲＭＳ値から、印可高周波電力が高いほど硬質炭素膜の平滑性が向上することがわかる。
本開示による方法で平滑性が良好な硬質炭素膜を製造するには、より高い印可高周波電力で実施するのが好ましく、例えばここに示した例では、３００〜４００Ｗで実施したものが好ましい。
【００２８】
以上、本発明の具体例を詳細に説明したが、これらは例示にすぎず、特許請求の範囲を限定するものではない。特許請求の範囲に記載の技術には、以上に例示した具体例を様々に変形、変更したものが含まれる。
また、本明細書または図面に説明した技術要素は、単独であるいは各種の組み合わせによって技術的有用性を発揮するものであり、出願時請求項記載の組み合わせに限定されるものではない。また、本明細書または図面に例示した技術は複数目的を同時に達成するものであり、そのうちの一つの目的を達成すること自体で技術的有用性を持つものである。  
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】本発明のプラズマＣＶＤ装置の一例を示す模式図である。
【図２】図１の要部を拡大して示す模式図である。
【図３】カソード（被処理材）表面の半径距離と平行磁束密度との関係を示すグラフである。
【図４】カソード（被処理材）表面の半径距離と被処理材表面における硬質炭素膜の成膜速度との関係を示すグラフである。
【図５】平行磁束密度と被処理材表面における硬質炭素膜の成膜速度との関係を示すグラフである。
【図６】平行磁束密度が０．０６５Ｔの部位における印加高周波電力と硬度及び弾性率との関係を示すグラフである。
【符号の説明】
【００３０】
１  プラズマＣＶＤ装置
２  反応容器
３  被処理材（シリコン基板）
５  配置部
８  側壁（アノード）
１０  電源部
１１  高周波電源
１４  カソード
１５ａ，１５ｂ  磁石
２３  磁力線ループ
２５  プラズマの高密度領域（プラズマリング）
【図１】
2006057132.tif 000003
【図２】
2006057132.tif 000004
【図３】
2006057132.tif 000005
【図４】
2006057132.tif 000006
【図５】
2006057132.tif 000007
【図６】
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