特許 6005536 アーク蒸発源を備えたプラズマＣＶＤ装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6005536

(24)【登録日】2016年9月16日

(45)【発行日】2016年10月12日

(54)【発明の名称】アーク蒸発源を備えたプラズマＣＶＤ装置

(51)【国際特許分類】

   C23C 16/06 20060101AFI20160929BHJP

   C23C 16/22 20060101ALI20160929BHJP

   C23C 16/509 20060101ALI20160929BHJP

   C23C 14/24 20060101ALI20160929BHJP

【ＦＩ】

   C23C16/06

   C23C16/22

   C23C16/509

   C23C14/24 F

【請求項の数】8

【全頁数】18

(21)【出願番号】特願2013-12266(P2013-12266)

(22)【出願日】2013年1月25日

(65)【公開番号】特開2014-141724(P2014-141724A)

(43)【公開日】2014年8月7日

【審査請求日】2015年9月1日

(73)【特許権者】

【識別番号】000001199

【氏名又は名称】株式会社神戸製鋼所

(74)【代理人】

【識別番号】100061745

【弁理士】

【氏名又は名称】安田 敏雄

(74)【代理人】

【識別番号】100120341

【弁理士】

【氏名又は名称】安田 幹雄

(72)【発明者】

【氏名】玉垣 浩

(72)【発明者】

【氏名】芳賀 潤二

【審査官】 吉野 涼

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００４−１９００８２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０１−１００２５９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０３−１１５５６１（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｃ２３Ｃ １６／００〜１６／５６

Ｃ２３Ｃ １４／００〜１４／５８

ＪＳＴＰｌｕｓ／ＪＳＴ７５８０（ＪＤｒｅａｍＩＩＩ）

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

真空チャンバと、前記真空チャンバ内を真空排気する真空排気手段と、前記真空チャンバ内で成膜対象である基材を保持する保持部と、成膜ガスを含むプロセスガスを前記真空チャンバ内に供給するガス供給部と、前記基材周辺にグロー放電プラズマを生成させる電力を供給するプラズマ発生電源と、アーク蒸発源とを備え、プラズマＣＶＤ法により前記基材に皮膜を形成するプラズマＣＶＤ装置であって、
前記アーク蒸発源は、
アーク放電プラズマにより金属元素を蒸発する蒸発源と、
前記蒸発源と前記基材との間に設けられ、前記蒸発源周辺をグロー放電プラズマからの影響を受けないように覆う区画部材とを備え、
前記区画部材には蒸気開口部が設けられていて、
前記区画部材が前記アーク蒸発源の陽極として作用することを特徴とするプラズマＣＶＤ装置。

【請求項2】

真空チャンバと、前記真空チャンバ内を真空排気する真空排気手段と、前記真空チャンバ内で成膜対象である基材を保持する保持部と、成膜ガスを含むプロセスガスを前記真空チャンバ内に供給するガス供給部と、前記基材周辺にグロー放電プラズマを生成させる電力を供給するプラズマ発生電源と、アーク蒸発源とを備え、プラズマＣＶＤ法により前記基材に皮膜を形成するプラズマＣＶＤ装置であって、
前記アーク蒸発源は、
アーク放電プラズマにより金属元素を蒸発する蒸発源と、
前記蒸発源と前記基材との間に設けられ、前記蒸発源周辺をグロー放電プラズマからの影響を受けないように覆う区画部材とを備え、
前記区画部材には蒸気開口部が設けられていて、
前記蒸気開口部には、グロー放電プラズマとアーク放電プラズマとを遮断する磁場が形成されていることを特徴とするプラズマＣＶＤ装置。

【請求項3】

前記区画部材により区画された空間には、前記成膜ガスとは別の種類のガスが供給されることを特徴とする、請求項１又は２に記載のプラズマＣＶＤ装置。

【請求項4】

前記ガスは、不活性ガスであることを特徴とする、請求項３に記載のプラズマＣＶＤ装置。

【請求項5】

前記ガスは、前記アーク蒸発源の蒸発材料と化合したときに絶縁性の化合物を生成しないガスであることを特徴とする、請求項３に記載のプラズマＣＶＤ装置。

【請求項6】

前記磁場の磁束密度は、１ｍＴ〜１０ｍＴであることを特徴とする、請求項２に記載のプラズマＣＶＤ装置。

【請求項7】

前記磁場は、前記アーク蒸発源で発生するアークスポットを走査するための磁場の形成手段によって、形成されることを特徴とする、請求項２または請求項６に記載のプラズマＣＶＤ装置。

【請求項8】

前記区画部材の少なくとも一部は、前記磁場の形成手段における磁気回路を構成することを特徴とする、請求項７に記載のプラズマＣＶＤ装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、基材にＣＶＤ皮膜を形成するプラズマＣＶＤ法により保護膜を形成する装置に関し、特に、金属元素を蒸発させてＣＶＤ皮膜に混入させるアーク蒸発源を備え、十分な金属添加量で長時間に亘り安定的な成膜が可能なプラズマＣＶＤ装置に関する。

【背景技術】

【0002】

ピストンリングのような自動車のエンジン部品などには、良好な耐摩耗性、耐熱性、耐焼付き性等が求められる。そのため、これら機械部品には、ＤＬＣ（Diamond-Like-Carbon）のような耐摩耗性コーティングがプラズマＣＶＤ法を用いて施される。
ところで、上述した基材にプラズマＣＶＤ法を施す際は、生産性を考えて真空チャンバ内に多数の基材を収容して一度に処理を行うのが好ましい。このように多数の基材を一度に処理する場合には、それぞれの基材に形成される皮膜の厚さや膜質を基材同士で均一にしなくてはならないので、従来のプラズマＣＶＤ装置では、基材をテーブル上に並べて自公転させた状態で成膜処理する方法が採用されている。

【0003】

また、このような成膜処理を行うにあたって、皮膜の特性を改良する目的で、スパッタ蒸発源やアーク蒸発源から金属元素を蒸発させて、ＣＶＤの皮膜に混入させることが行なわれる。
たとえば、特許文献１は、耐摩耗性、密着性及び耐焼き付き性に優れ、摩擦係数を低減させた非晶質炭素被膜を形成する方法、及びこの非晶質炭素被膜を表面に有し、十分な摩擦抵抗の低減を図り、特に内燃機関においては燃費を向上することができる非晶質炭素被覆摺動部品を提供することを目的として、真空槽内に固体カーボンターゲットと、ＩＶａ、Ｖａ、ＶＩａ族及びＳｉから選ばれた少なくとも１種の添加金属からなる金属ターゲットとを配置し、これらのターゲットをスパッタリングしながら、同時に炭化水素ガスと不活性ガスを真空槽内に導入することにより、基材上に添加金属と炭素と水素とからなる非晶質炭素被膜を形成する装置が開示されている。

【0004】

一方、特許文献２には、炭素を含む炭素含有ガスと希ガスとを主成分とする雰囲気ガスを供給しつつ、その雰囲気ガス中でアーク放電を行うことにより金属ターゲットを蒸発してイオン化し、金属原子のイオンおよび炭素含有分子のイオンやラジカルを負の電圧を印加した被処理体に供給して成膜する方法が開示されている。その際、環状の電磁石によってターゲットの蒸発面Ｓにほぼ直交して前方に発散ないし平行に進行する磁力線を形成し、この磁力線によって被処理体Ｗの近傍付近で雰囲気ガスのプラズマ化を促進し、希ガスイオンによるスパッタエッチングを行いつつ成膜する。希ガス流量：炭素含有ガス流量は１：９〜９：１が望ましい。また、このときの被処理体に印加するバイアス電圧は、アース電位に対して−５０Ｖ〜−５００Ｖが望ましいとされている。

【0005】

さらに、特許文献３には、固体カーボンターゲットを使用せず、金属ターゲットのみをアーク放電で昇華させつつ炭化水素ガスを導入し、金属及び炭化水素をイオン化して基材上に形成されたことを特徴とする金属複合ダイヤモンドライクカーボン（ＤＬＣ）皮膜の形成手段を開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0006】

【特許文献1】特開２００３−２４７０６０号公報

【特許文献2】特開２００１−１７２７６３号公報

【特許文献3】特開２００７−１００１８９号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0007】

しかしながら、特許文献１に開示された装置でＤＬＣ被膜を成膜しつつ、金属元素をスパッタ蒸発源から添加しようとする場合、皮膜形成時に導入するプロセスガス中の炭化水素ガスの量が制約される。これは、スパッタ蒸発源もグロー放電を発生させる装置であり、一定量以上の成膜ガスが導入された雰囲気下でスパッタ蒸発源を作動させると、スパッタ蒸発源のターゲット上でプラズマＣＶＤによる皮膜形成が起こり、金属のスパッタ蒸発ができなくなってしまう。このため、皮膜の原料である炭化水素の供給量が制約され、プラズマＣＶＤによる皮膜形成の速度も制約され、高速の成膜ができない。

【0008】

一方、特許文献２および特許文献３に開示された装置によると、上述のようなスパッタ蒸発源のターゲット表面でのＣＶＤ成膜が起こる問題は発生しない。これは、特許文献２および特許文献３に開示された装置は、いずれも真空アーク放電現象を用いたアーク蒸発源を用いて金属を蒸発させているためである。アーク蒸発源は低電圧で作動するため、アーク蒸発源を作動させてもグロー放電は発生せず、したがって、蒸発源の表面でプラズマＣＶＤによる皮膜形成は発生しない。このため、成膜ガスの圧力に特許文献１に開示された装置のような制約は生じず、原理的に成膜速度を制約する要素はない。

【0009】

このようにスパッタ蒸発源で発生する問題をアーク蒸発源は備えない一方、特許文献２および特許文献３に開示された装置はいずれもアーク蒸発源で生成するプラズマを使って皮膜の原料である成膜ガス（炭化水素ガス）を活性化している。このため、以下のような問題が生じる。
プラズマＣＶＤのための成膜ガスの活性化は、アーク放電プラズマでにより行なわれるので、その程度（すなわちＣＶＤの成膜速度）は、アーク蒸発源に投入する電力の影響を強く受ける。一方、アーク蒸発源の蒸発量も同様に投入する電力とおよそ比例関係にある。このため、ＣＶＤ皮膜に対するアーク蒸発源の蒸気からの金属添加量の制御には制約がある。

【0010】

さらに、アーク蒸発源のプラズマは、基材周辺に到達することになるので、チャンバ全体にプラズマが及ぶ。この結果として、アーク蒸発源の陽極として動作するチャンバ内面にもＣＶＤ皮膜が形成される。ＤＬＣ成膜の場合、形成される皮膜は絶縁性であり、チャンバに堆積する絶縁性の皮膜がアーク放電の安定性を損なってしまい長時間の安定的な成膜が困難になる。

【0011】

本発明は、上述の問題に鑑みてなされたものであり、基材にＣＶＤ皮膜を形成するプラズマＣＶＤ法により保護膜を形成する装置であって、金属元素を蒸発させてＣＶＤ皮膜に混入させるアーク蒸発源を備え、十分な金属添加量で長時間に亘り安定的な成膜が可能なプラズマ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】

【0012】

上述した課題を解決するため、本発明の保護膜の形成方法は以下の技術的手段を講じている。
即ち、本発明に係るプラズマＣＶＤ装置は、真空チャンバと、前記真空チャンバ内を真空排気する真空排気手段と、前記真空チャンバ内で成膜対象である基材を保持する保持部と、成膜ガスを含むプロセスガスを前記真空チャンバ内に供給するガス供給部と、前記基材周辺にグロー放電プラズマを生成させる電力を供給するプラズマ発生電源と、アーク蒸発源とを備え、プラズマＣＶＤ法により前記基材に皮膜を形成する装置である。このプラズマＣＶＤ装置におけるアーク蒸発源は、アーク放電プラズマにより金属元素を蒸発する蒸発源と、前記蒸発源と前記基材との間に設けられ、前記蒸発源周辺をグロー放電プラズマからの影響を受けないように覆う区画部材とを備え、前記区画部材には蒸気開口部が設けられていることを特徴とする。

【0013】

好ましくは、前記区画部材が前記アーク蒸発源の陽極として作用するように構成することができる。
さらに好ましくは、前記区画部材により区画された空間には、前記成膜ガスとは別の種類のガスが供給されるように構成することができる。さらに好ましくは、前記ガスは、不活性ガスであるように構成することができる。さらに好ましくは、前記ガスは、前記アーク蒸発源の蒸発材料と化合したときに絶縁性の化合物を生成しないガスであるように構成することができる。

【0014】

さらに好ましくは、前記蒸気開口部には、グロー放電プラズマとアーク放電プラズマとを遮断する磁場が形成されているように構成することができる。さらに好ましくは、前記磁場の磁束密度は、１ｍＴ〜１０ｍＴであるように構成することができる。
さらに好ましくは、前記磁場は、前記アーク蒸発源で発生するアークスポットを走査するための磁場の形成手段によって、形成されるように構成することができる。

【0015】

さらに好ましくは、前記区画部材の少なくとも一部は、前記磁場の形成手段における磁気回路を構成することができる。
本発明にかかるプラズマＣＶＤ装置の最も好ましい形態は、真空チャンバと、前記真空チャンバ内を真空排気する真空排気手段と、前記真空チャンバ内で成膜対象である基材を保持する保持部と、成膜ガスを含むプロセスガスを前記真空チャンバ内に供給するガス供給部と、前記基材周辺にグロー放電プラズマを生成させる電力を供給するプラズマ発生電源と、アーク蒸発源とを備え、プラズマＣＶＤ法により前記基材に皮膜を形成するプラズマＣＶＤ装置であって、前記アーク蒸発源は、アーク放電プラズマにより金属元素を蒸発する蒸発源と、前記蒸発源と前記基材との間に設けられ、前記蒸発源周辺をグロー放電プラズマからの影響を受けないように覆う区画部材とを備え、前記区画部材には蒸気開口部が設けられていて、前記区画部材が前記アーク蒸発源の陽極として作用することを特徴とする。
本発明にかかるプラズマＣＶＤ装置の最も好ましい他の形態は、真空チャンバと、前記真空チャンバ内を真空排気する真空排気手段と、前記真空チャンバ内で成膜対象である基材を保持する保持部と、成膜ガスを含むプロセスガスを前記真空チャンバ内に供給するガス供給部と、前記基材周辺にグロー放電プラズマを生成させる電力を供給するプラズマ発生電源と、アーク蒸発源とを備え、プラズマＣＶＤ法により前記基材に皮膜を形成するプラズマＣＶＤ装置であって、前記アーク蒸発源は、アーク放電プラズマにより金属元素を蒸発する蒸発源と、前記蒸発源と前記基材との間に設けられ、前記蒸発源周辺をグロー放電プラズマからの影響を受けないように覆う区画部材とを備え、前記区画部材には蒸気開口部が設けられていて、前記蒸気開口部には、グロー放電プラズマとアーク放電プラズマとを遮断する磁場が形成されていることを特徴とする。

【発明の効果】

【0016】

本発明に係るプラズマＣＶＤ装置を用いることにより、基材にＣＶＤ皮膜を形成するプラズマＣＶＤ法により保護膜を形成する場合において、金属元素を蒸発させてＣＶＤ皮膜に混入させるアーク蒸発源を備え、十分な金属添加量で長時間に亘り安定的に成膜することが可能になる。

【図面の簡単な説明】

【0017】

【図1】本発明の実施形態に係るプラズマＣＶＤ装置の全体構成を示す斜視図である。

【図2】図１に示すプラズマＣＶＤ装置の上面図である。

【図3】自転テーブルへの基材の設置例を示す図である。

【図4】図１に示すプラズマＣＶＤ装置におけるプラズマ発生電源の出力波形を示す図である。

【図5】図２の詳細図である。

【図6】アーク蒸発源の断面図（その１）である。

【図7】蒸気開口部を説明するための斜視図である。

【図8】アーク蒸発源の断面図（その２）である。

【図9】本発明の実施形態の変形例に係るプラズマＣＶＤ装置の全体構成を示す斜視図である。

【図10】図９に示すプラズマＣＶＤ装置の上面図である。

【発明を実施するための形態】

【0018】

以下、本発明の実施形態に係るプラズマＣＶＤ装置を、図面に基づき詳しく説明する。なお、このプラズマＣＶＤ装置により保護膜が形成される対象は、基材（符号Ｗ（ワークの意味）を付す）であるとする。
＜プラズマＣＶＤ装置：全体構成＞
図１は、本発明のプラズマＣＶＤ装置１の全体構成を示している。

【0019】

このプラズマＣＶＤ装置１は、真空チャンバ２と、真空チャンバ２内を真空排気する真空排気手段（真空ポンプ）３と、成膜対象である基材Ｗを自転する状態で保持する複数の自転テーブル４と、を有している。これら複数の自転テーブル４は公転テーブル５に配備されており、このプラズマＣＶＤ装置１には複数の自転テーブル４が設けられた公転テーブル５を自転テーブル４の回転軸（自転軸Ｐ）と軸心平行な公転軸Ｑ回りに公転させる公転機構８が設けられている。

【0020】

なお、本発明において「基材Ｗが自転する」とは、基材Ｗを貫通する軸Ｐ回りに基材Ｗが回転する（スピンする）ことをいう。また、「基材Ｗが公転する」とは、基材Ｗが自分自身から離れた軸Ｑ回りに回転すること、言い換えれば基材Ｗが軸Ｑの周りを周回することをいう。
また、図２に示すように、上述したプラズマＣＶＤ装置１は、真空チャンバ２内に原料ガスを含むプロセスガスを供給するガス供給部９と、真空チャンバ２内に供給されたプロセスガスにプラズマを発生させるプラズマ発生電源１０とを備えていて、自転テーブル４に保持された基材ＷにプラズマＣＶＤ法を用いて皮膜を形成する構成となっている。また、真空チャンバ２内には、基材Ｗの温度を制御して膜質を調整する加熱ヒータ１７が適宜配備されていても良い。

【0021】

＜プラズマＣＶＤ装置：詳細構成 真空チャンバ＞
真空チャンバ２は、その内部が外部に対して気密可能とされた筺体である。真空チャンバ２の側方にはこの真空チャンバ２内にある気体を外部に排気して真空チャンバ２内を低圧状態（真空状態）にする真空ポンプ（真空排気手段）３が設けられていて、この真空ポンプ３により真空チャンバ２内は真空状態まで減圧可能である。そして、この真空チャンバ２の内部には、複数の基材Ｗが後述する自転テーブル４にそれぞれ保持された状態で収容されている。

【0022】

＜プラズマＣＶＤ装置：詳細構成 基材配備＞
このプラズマＣＶＤ装置１で成膜される基材Ｗは、均一な成膜を可能とするため上下に長尺な円柱状空間内に基材セットＷＳとして配備するとよい。
たとえば、基材Ｗが図３（ａ）に示すようなピストンリングである場合は、そのままでは不均一に成膜される可能性がある。このため、図３（ａ）に示すように基材Ｗを積み重ねた基材セットＷＳとすればよい。この場合において、基材Ｗを積み重ねて基材セットＷＳとしたときに周方向の一部が欠落して完全な円筒にならない場合は、必要に応じてカバー１１で開口部分に蓋をした基材セットＷＳとすることにより、均一な成膜が可能となる。

【0023】

また、成膜しようとする基材Ｗが図３（ｂ）に示すような小型部材（たとえば小さなピストンピン）の場合は、円板１２が上下方向に多段に積み重ねられた設置ジグ１３を用意し、それぞれの円板１２に基材Ｗを配備して基材セットＷＳとして、この基材セットＷＳが円柱状空間内に収まるように配備するとよい。
さらに、基材Ｗが前記以外の形状物である場合であっても、適宜固定用のジグを製作し、ジグと基材が円柱状空間内に収まるようにすればよい。

【0024】

＜プラズマＣＶＤ装置：詳細構成 回転テーブル＞
自転テーブル４は、たとえばその上面が水平となっている円形の載置台である。自転テーブル４は、上下方向を向く回転軸回りに回転自在となっており、上面乃至は上方に配備された基材Ｗを回転軸回りに自転させつつ保持できるようになっている。自転テーブル４へは給電可能な状態となっており、供給された電圧は基材Ｗにも印加される。

【0025】

図１に示すプラズマＣＶＤ装置１の場合、自転テーブル４は全部で６つ配備されている。これら６つの自転テーブル４は、平面視で一つの円の上に並ぶように公転テーブル５の上面に起立状態で配備されている。
公転テーブル５の中心軸（公転軸Ｑ）は上下方向を向き、この軸回りに公転テーブル５は回転する。公転テーブル５の上面には上述したように複数（６つ）の自転テーブル４が、公転テーブル５の公転軸Ｑから等しい距離（半径）となるように且つ公転軸Ｑ回り（周方向）に等間隔を開けて配備されている。この公転テーブル５の下側には、公転テーブル５を公転軸Ｑ回りに回転させる公転機構８が設けられている。

【0026】

公転機構８は、公転テーブル５の下面から公転軸Ｑに沿って下方に向かって伸びる軸部１４と、この軸部１４を駆動回転させる回転駆動部１５とを有している。このように公転機構８を用いて公転軸Ｑ回りに公転テーブル５を回転させれば、基材Ｗが保持された自転テーブル４が公転軸Ｑ回りに公転する。それと同時に、自転テーブル４がその軸心回りに回転する構成とされている故、自転テーブル４に保持された基材Ｗが自転するようになる。

【0027】

係る機構により、基材Ｗを真空チャンバ２内で各自転テーブル４を自転させつつ全体を公転させながら（自公転させながら）成膜させることが可能となる。
なお、隣り合う基材は、回転位相を考慮したり隣接する基材のサイズの調整などで、自公転時に相互に機械干渉しないように適切に設置する。
＜プラズマＣＶＤ装置：詳細構成 ガス供給部＞
一方、図２に示すように、真空チャンバ２内には、真空チャンバ２内に原料ガスを含むプロセスガスを供給するガス供給部９が設けられている。このガス供給部９は、ＣＶＤ皮膜の形成に必要な原料ガスや、成膜をアシストするアシストガスを、ボンベ１６から所定量だけ真空チャンバ２内に供給する構成とされている。

【0028】

プロセスガスとしては、具体的には、金属含有のＤＬＣ（ダイヤモンドライクカーボン、非晶質カーボン膜）などのカーボン系のＣＶＤ皮膜を成膜する場合には、炭化水素（アセチレン、エチレン、メタン、エタン、ベンゼン、トルエンなど）を含む原料ガスに、不活性ガス（アルゴン、ヘリウムなど）の不活性ガスをアシストガスとして加えたものが用いられる。また、金属含有のシリコン酸化物系のＣＶＤ皮膜（ＳｉＯｘ膜、ＳｉＯＣ膜、ＳｉＮｘ膜、ＳｉＣＮ膜）を成膜する場合には、シリコン系有機化合物（モノシラン、ＴＭＳ、ＴＥＯＳ、ＨＭＤＳＯなど）やシランなどシリコン含む原料ガスに、酸素などの反応ガスを加え、さらにアルゴンなどの不活性ガスをアシストガスとして加えたものを用いることができる。

【0029】

また、主たる原料ガスに少量の添加原料ガスを混合させることもある。たとえば、金属含有ＤＬＣ皮膜の形成の際に、炭化水素を主たる原料ガスとして、シリコン系有機化合物ガスを少量添加することにより、ＤＬＣ中にＳｉと金属元素を含む皮膜を形成することができる。
なお、これらの原料ガス、反応ガス及びアシストガスは、使用するガスの種類を適宜組みあわせて用いることができる。

【0030】

また、図２の如く、真空チャンバ２内には、アーク蒸発源（皮膜供給源）６が設けられている。このアーク蒸発源６についての詳細は後述する。
＜プラズマＣＶＤ装置：詳細構成 プラズマ発生電源＞
一方、本発明のプラズマＣＶＤ装置１に備えられたプラズマ発生電源１０は、真空チャンバ２内に供給したプロセスガスにグロー放電を発生させて、プラズマを発生させるために用いるもので、交流の電力を供給する。このプラズマ発生電源１０が供給する交流の電力としては、正弦波の波形に従って電流や電圧が正負に変化する交流だけでなく、パルス状の波形に従って正負に入れ替わる矩形波の交流を用いても良い。また、この交流には、連続した同一極性のパルス群が交互に現れるものや、正弦波の交流に矩形波を重畳したものを用いることもできる。なお、実際のプラズマ発生中の電圧波形は、プラズマ生成の影響によって歪む場合がある。また、プラズマが発生すると交流電圧のゼロレベルがシフトし、各電極の電位を接地電位に対して測定すると、マイナス側電極に印加電圧の８０−９５％が、プラス側電極に印加電圧の５−２０％が加わるのが多く観察される。

【0031】

プラズマ発生電源１０から供給される交流は、その周波数が１ｋＨｚ〜１ＭＨｚ、好ましい。周波数が１ｋＨｚ未満では皮膜のチャージアップが起り易く、１ＭＨｚを超える周波数の電力を自転公転する基材に伝達する機構が難しいからである。さらに電源の入手性等を考慮すると、１０ｋＨｚ〜４００ｋＨｚの範囲とするのがなお好ましい。また、プラズマ発生電源１０から供給される交流の電圧は、波高値でグロー放電の維持に必要な３００〜３０００Ｖが好ましい。さらに、プラズマ発生電源１０から供給される交流の電力は、基材Ｗの表面積によって変動するが、単位面積あたりの電力で０．０５〜５Ｗ／ｃｍ２程度の電力密度であるのが好ましい。

【0032】

ここで、プラズマ発生電源１０から供給される交流の電源波形としては、電源の両極間で測定した波形で、図４（ａ）に示す正弦波状のものが使用できる。実際の運転時の波形はプラズマ生成の影響で歪んだ波形となる。プラズマ中の電子とイオンの移動度の差異が影響して、各極のチャンバに対する電位は、マイナス側が大きく、プラス側が小さくなる。同様に図４（ｂ）に示すパルス状の電圧波形もプラズマ発生電源１０から供給される交流の電源波形として使用できる。これも実際の運転時には歪んだ波形となる場合がある。このようなパルス状の電源は、電圧の高さに加えてパルス幅やそのデューティーの設定も可能であり、プラズマの制御性と言う観点で優れている。さらに、図４（ｃ）に示すように、ひとつのパルスをさらに細かいパルスに分割して供給する方式は、異常放電の抑制等で有効であるので、プラズマ発生電源１０から供給される交流の電源波形として好ましい。

【0033】

このような周波数、電圧、電力（電力密度）の交流電流を真空チャンバ２内に配備された一対の電極間に作用させれば、グロー放電が電極間に発生し、発生したグロー放電で真空チャンバ２内に供給されたプロセスガスが分解されてプラズマが発生する。そして、プラズマにより分解されたこれらのガス成分が電極表面に堆積することで、ＣＶＤ皮膜の成膜が行われる。つまり、一対の電極のいずれかに基材Ｗを用いれば、基材Ｗの表面にＣＶＤ皮膜を成膜することが可能となる。

【0034】

ところで、図２に示すように、本発明のプラズマＣＶＤ装置１においては、複数の自転テーブル４の半数が、プラズマ発生電源１０の一方極に接続された第１の群１８とされている。併せて、複数の自転テーブル４の残り半数が、プラズマ発生電源１０の他方極に接続された第２の群１９とされている。互いに異なる極性とされた第１の群１８の自転テーブル４に保持された基材Ｗと、第２の群１９の自転テーブル４に保持された基材Ｗとの間にプラズマが発生できる。

【0035】

詳しくは、公転テーブル５に自転テーブル４が全部で６つ配備されている状態においては、図２の「Ａ」で示される第１の群１８の自転テーブル４は全部で３つ、また図２の「Ｂ」で示される第２の群１９の自転テーブル４も全部で３つ存在していて、第１の群１８に属する自転テーブル４の数と第２の群１９に属する自転テーブル４の数とは同数となっている。

【0036】

これらの自転テーブル４については、第１の群１８に属する自転テーブル４の両隣に第２の群１９の自転テーブル４が設けられ、これらの第２の群１９の自転テーブル４のさらに隣に別の第１の群１８に属するある自転テーブル４が設けられている。つまり、第１の群１８に属する自転テーブル４と第２の群１９に属する自転テーブル４とは、公転テーブル５の公転軸Ｑ回りに１つずつ交番に（交互に）並ぶように配備されている。

【0037】

そして、第１の群１８に属する３つの自転テーブル４はいずれも、プラズマ発生電源１０の一方の電極に接続されている。また第２の群１９に属する３つの自転テーブル４はいずれもプラズマ発生電源１０の他方の電極に接続されている。つまり、電圧印加中は、第１の群１８に属する自転テーブル４と、第２の群１９に属する自転テーブル４とは、常に逆の極性となっている。

【0038】

なお、各自転テーブル４を上記した極性とするためには、公転軸Ｑならびに自転軸Ｐにそれぞれブラシ機構（図示略）を設け、このブラシ機構を通じてそれぞれの極性の電圧を印加するとよい。公転軸Ｑ及び自転軸Ｐはベアリング機構を介して回転時自在に保持されているが、このベアリング機構を通じて電圧を印加するようにしてもよい。
また、上述したように、基材Ｗを保持する自転テーブル４および公転テーブル５を備えプラズマ発生電源１０から基材ＷへＡＣ電力を供給する態様について説明したが、基材Ｗを回転保持するか否かに関わらず、基材Ｗへプラズマ発生電源１０から直流電圧、パルス電圧、交流電圧（ＲＦまたはＭＦ領域）を印加しても構わない。このように構成しても、基材Ｗと真空チャンバ２との間でグロー放電が発生して、グロー放電中のプラズマにより成膜ガスが分解され、基材Ｗ上にプラズマＣＶＤによる皮膜が形成可能である。

【0039】

＜プラズマＣＶＤ装置：詳細構成 アーク蒸発源＞
次に、本発明の実施形態に係るプラズマＣＶＤ装置１が備える特徴であるアーク蒸発源６の詳細について説明する。
このプラズマＣＶＤ装置１には、その真空チャンバ２内に、更に区画された領域があり、この領域内にアーク蒸発源６が設置されている。

【0040】

図５に示すように、このアーク蒸発源６は、アーク放電プラズマにより金属元素を蒸発する蒸発源６１と、蒸発源６１と基材Ｗとの間に設けられ、蒸発源６１周辺をグロー放電プラズマからの影響を受けないようにする区画部材６２と、蒸発源６１へ電力を供給するアーク電源６４とを備え、区画部材６２には蒸気開口部６３が設けられている。なお、蒸発源６１の形状は矩形の平板であり、この矩形の平板の周囲を覆うように区画部材６２が設けられている。

【0041】

図６を参照して、さらに詳しくアーク蒸発源６について説明する。この区画部材６２はアーク蒸発源６の陽極としても機能する。アーク蒸発源６に搭載した蒸発材料（ターゲット）６７は陰極として作用し、その表面に生成されるアークスポットからは、放電電流を形成する電子と、蒸発材料の蒸気がイオン化した状態で噴出し、蒸発源６１の前方にアーク放電プラズマを形成する。このプラズマ中の電子は、区画部材６２に流れ込み、区画部材６２は陽極として作用する。なお、アーク蒸発源６の内部には、放電防止シールド６５も設置されている。

【0042】

この区画部材６２には、蒸気開口部６３が設けられており、この蒸気開口部６３を通じてアーク放電により蒸発された金属蒸気が基材Ｗに照射可能であり、グロー放電プラズマで形成されるＣＶＤ皮膜の中に金属が混合した皮膜の形成が可能となる。
一方で、アーク蒸発源６からの金属蒸気の供給に伴いアーク蒸発源６で発生したプラズマはグロー放電の状態に影響を及ぼすが、グロー放電を励起する電力の調整によって（プラズマ発生電源１０からの供給電力を制御することによって）、グロー放電によるプラズマ生成状態は制御可能であり、プラズマＣＶＤの成膜速度に関してはアーク蒸発源６の動作で制限されるものではない。

【0043】

区画部材６２の内部（区画領域内）は、蒸気開口部６３を通じて真空チャンバ２内の基材Ｗの周辺の成膜領域と連通しているが、それ以外は雰囲気を遮断しており、異なるガス雰囲気に制御可能である。特に、区画領域内にＣＶＤ成膜ガスとは別種のガス（非成膜ガス）が供給されると、区画領域内は成膜領域より高圧となり、この高圧の非成膜ガスにより、成膜ガスが区画領域内へ流入することを防止することができる。この非成膜ガスは、好ましくは、不活性ガス（Ａｒ、Ｎｅ、Ｈｅ、Ｋｒ、Ｘｅ等）である。また、反応性のガスであってもアーク蒸発源６の蒸発材料（ターゲット）６７と化合したときに絶縁性の化合物を生成しない、たとえば窒素ガスであっても構わない。

【0044】

このような状態で、アーク蒸発源６を作動させると、区画領域内に成膜ガスが流入してきたとしても、陽極として動作している区画領域内の壁面には導電性を維持した皮膜が形成可能で、従来問題となった放電の安定性を損なう絶縁性の皮膜は堆積せず、安定した操業が可能である。すなわち、アーク蒸発源を備えたプラズマＣＶＤ装置１において、十分な金属添加量で長時間に亘り安定的に成膜することができる。

【0045】

このようなアーク蒸発源６の基本的な構成に加えて、このプラズマＣＶＤ装置１のアーク蒸発源６は、さらに、以下の構成を備える。
図６に示すように、アーク蒸発源６の内部には、矩形の蒸発源６１に加えて、アーク蒸発源６で生成するアークスポットの動きを制御するための磁場発生機構６６が設置されている。磁場発生機構６６により生成される磁場は、形状は所謂マグネトロンスパッタのレーストラック磁場と類似の形状であるが、磁場の強度は蒸発源６１表面で１０ｍＴ（ミリテスラ）（＝１００ガウス）未満である。このような磁場を形成することにより、図７（ａ）に示すように、蒸発材料（ターゲット）６７の蒸発面でアークスポットは、レーストラック磁場領域を周回運動するように走査される。

【0046】

一方、蒸気開口部６３は、レーストラック磁場領域の前方に設けられる。蒸気開口部６３の形状は、図７（ｂ）に示すように２本の直線部だけとするか、または、図７（ｃ）に示すようにレーストラック状とすると良い。
図８に示すように、蒸気開口部６３を有する区画部材６２は、磁場発生機構６６で発生した磁力線が流れる磁気回路としても作用する。具体的には、磁場発生機構６６の外周部から出る磁力線は、区画部材６２の側壁を通った上で前面へと達し、蒸気開口部６３を通過して前面の中央部から磁場発生機構６６の中央部へと戻るようになる。それ故、磁場発生機構６６によるレーストラック磁場は、蒸気開口部６３の領域まで広がり、蒸気開口部６３において、粒子が出入りする方向に垂直な磁場が形成されることになる。このため、プラズマを構成する電子が蒸気開口部６３を通過しにくくなり、アーク放電とグロー放電との独立性を高める作用を発現する。なお、蒸気開口部６３における磁場の強度としては電子を捕獲可能な数ｍＴ（ミリテスラ）（＝数十ガウス）程度以上あれば十分であり（ここでは１ｍＴ以上あれば十分であるとする）、アーク蒸発源６から発生した金属のイオンを通過できるように、１０ｍＴを超えない方が良い。

【0047】

上述したように、磁場の形成手段（言い換えれば、磁気回路）としてアーク走査用磁場の漏洩要素を用いる態様に代えて、さらに積極的に蒸気開口部６３に磁場を形成する手段を設けても良い。
たとえば、図８に示すように区画部材６２の一部を磁性体で構成して、蒸気開口部６３への磁場形成を補助するようにしても構わない。また、さらに積極的に、区画部材６２の一部に永久磁石を組み込むようにしても構わない。

【0048】

なお、上述した説明は、蒸発源の形状が矩形平板の場合であるが、蒸発源の形状が円形の場合にも、蒸気開口部６３の形状がアークの走査領域に相当するドーナツ状の形状に変更されるだけでその基本的な作用効果は発現する。さらに、アーク蒸発源を円筒回転型の蒸発源とすることも好ましい。このように、アーク蒸発源６の態様については以下のような態様がある。

【0049】

アーク蒸発源６は、円形蒸発源が複数搭載されていても構わないし、アーク蒸発源６は、自転テーブル４または／および公転テーブル５の回転軸（Ｐ軸、Ｑ軸）に平行な長軸をもつ矩形蒸発源であっても構わないし、アーク蒸発源６は、この回転軸（Ｐ軸、Ｑ軸）に平行な回転軸を有する円筒回転型アーク蒸発源であっても構わない。アーク蒸発源６は、円形蒸発源を複数搭載しても構わず、このときは、蒸気開口部６３は蒸発源６１の正面に設けた円形の穴かドーナツ状の穴の形状が好ましい。このようにすると、基材Ｗの高さ方向に均一な金属元素（金属蒸気）を供給することができる。

【0050】

以上をまとめると、アーク蒸発源６として矩形の蒸発源を用いるときは、自転テーブル４または／および公転テーブル５（まとめて回転テーブルと記載）の回転軸（Ｐ軸、Ｑ軸）に平行に長軸を設けると、回転テーブル上の高さ方向の有効な成膜領域を１台の蒸発源で有効にカバーできる。矩形蒸発源を用いるときには、蒸発源内部にレーストラック状磁場を生成する磁場発生機構を設けると良い。蒸気を送出する蒸気開口部６３としては、レーストラック状の開口であってもよいし、レーストラックの直線部に該当する二つの直線状の開口であってもよく、このように構成すると、１台の矩形蒸発源で、回転テーブル上の高さ方向に形成された成膜領域に均一に蒸気を供給できる。さらに、アーク蒸発源としては、所謂ロータリーマグネトロンスパッタカソードと類似の、回転円筒型の蒸発源とすると、蒸発材料の有効な利用という観点で好ましい。

【0051】

＜プラズマＣＶＤ成膜方法＞
上述した構成を備える本発明の実施形態に係るプラズマＣＶＤ装置１を用いたプラズマＣＶＤ成膜方法について説明する。
・基材セット〜真空排気
真空チャンバ２内の回転テーブルに、たとえば図３に示すように、基材Ｗをセットする。基材Ｗをセットしたら、真空チャンバ２内が一旦高真空になるまで、真空ポンプ３により真空チャンバ２内を排気する。
・加熱（オプション）
必要に応じて、真空チャンバ２内の加熱ヒータ１７により、基材Ｗの予備加熱を行なう。このとき、自転テーブル４および公転テーブル５を回転させる。
・イオンボンバード（オプション）
その後、ガス供給部９からＡｒ等の不活性ガスを導入し、必要に応じてＨ_２やＯ_２などのガスも混合し、プラズマ発生電源１０から電力を供給して基材Ｗ間にグロー放電を発生させる。この工程により基材Ｗの表面が清浄化される。このときの圧力雰囲気は、通常は０．１〜１００Ｐａである。

【0052】

また、このイオンボンバード処理を、アーク蒸発源６から供給する金属イオンを照射しながら、基材に５００−１０００Ｖの負の電圧を加えて行なうことも可能である。この処理はメタルイオンボンバードと呼ぶこともある。
・成膜
成膜処理においては、プロセスガス（分解して皮膜を形成する原料ガス、原料ガスと反応して皮膜中に取り込まれる反応ガス、および、プラズマ生成を助ける補助ガスを単独または混合したガス）を、真空チャンバ２内に導入して、プラズマ発生電源１０から電力を供給して基材Ｗの周辺にグロー放電を発生させて、基材Ｗの表面に皮膜を形成する。これと同時に、アーク蒸発源６を作動させて、基材Ｗの表面に形成されるＣＶＤ皮膜中にアーク蒸発源６から蒸発した金属元素を供給する。

【0053】

ここで、プロセスガスとアーク蒸発源の蒸発材料は、基材Ｗの表面に形成しようとする皮膜により異なる。たとえば、金属含有の非晶質炭素膜（メタル含有ＤＬＣ膜）を形成する場合は、プロセスガスの中の成膜ガスとして炭化水素ガス、より具体的には、アセチレン、メタン、エタン、エチレン、ベンゼン、トルエン等の炭化水素ガスを用いるのが良い。プロセスガスには、必要に応じて、放電を補助する補助ガス、具体的にはＡｒ、Ｈｅ、Ｎｅ、Ｋｒ、Ｘｅ、Ｈ_２などを混合させ、プラズマの状態を変化させるのも良い。アーク蒸発源の蒸発材は金属であり、具体的にはＴｉ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｗ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｖ、Ｃｕなどが好ましい。形成される皮膜は金属含有非晶質炭素皮膜である。
また別の皮膜を形成する方法としては、プロセスガス中のは成膜ガスとして炭化水素ガスに加えてSiの有機化合物含有ガス、具体的にはＴＭＳ（テトラメチルシラン）、ＨＭＤＳＮ、ＨＭＤＳＯ、ＴＭＤＳＯ、ＴＥＯＳなどを含み、また、必要に応じて、放電を補助する補助ガス、具体的にはＡｒ、Ｈｅ、Ｎｅ、Ｋｒ、Ｘｅ、Ｈ_２などを混合させ、アーク蒸発源の蒸発材はＴｉ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｗ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｖ、Ｃｕなど金属であり、形成される皮膜はＳｉと金属含有非晶質炭素皮膜である。

【0054】

たとえば、ＳｉＯｘのようなシリコン酸化物系の皮膜金属を含有した皮膜を形成する場合には、Ｓｉの有機化合物含有ガス、具体的にはＴＭＳ（テトラメチルシラン）、ＨＭＤＳＮ、ＨＭＤＳＯ、ＴＭＤＳＯ、ＴＥＯＳなどを含み、反応ガスとして、酸素を混合させ、また、必要に応じて、放電を補助する補助ガス、具体的にはＡｒ、Ｈｅ、Ｎｅ、Ｋｒ、Ｘｅ、Ｈ_２などを混合させ、アーク蒸発源の蒸発材はＴｉ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｗ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｖ、Ｃｕ、Ａｇ、Ａｕ、Ｐｔなど金属を混合させることによって、SiOx系の透明皮膜に金属元素を分散させた皮膜の形成も可能である。

【0055】

成膜時の圧力は、皮膜の種類によって好適な値は異なるが、０．１Ｐａ〜１０Ｐａ程度の圧力が好ましい。ガスの成分にもよるが、０．１Ｐａ未満では安定なグロー放電の発生が難しく、成膜速度はガス圧に依存するため、１Ｐａ以上の圧力がより好ましい。１０Ｐａを超える圧力では圧力が高すぎてアーク蒸発源から供給される金属元素が基材Ｗにまで到達しにくくなる点で好ましくない。

【0056】

プラズマ発生電源１０から供給される電力は、電圧をグロー放電の維持に必要な１００Ｖ〜１５００Ｖの間の電圧（両極間の電圧の波高値）となる。プラズマ発生電源１０の出力電力は基材Ｗの表面積によって変動し、単位面積あたりの電力では０．０１〜１Ｗ／ｃｍ^２程度の電力密度であるのが好ましい。
各アーク蒸発源の放電電流は、アーク蒸発源に取り付けた蒸発材料により異なるが、数十〜数百アンペア程度であり、必要とする金属元素の混入量およびアーク蒸発源の安定性により決定する。
・大気開放〜取り出し
皮膜形成が終わったら、アーク放電を停止し、プラズマ発生電源１０の出力を停止し、ガス供給部９からのプロセスガスの導入を停止し、成膜を終了する。基材Ｗの温度が高い場合には、必要に応じて基材Ｗの温度低下を待ち、真空チャンバ２内を大気に開放し、基材Ｗを取外す。

【0057】

＜実施形態に係るプラズマＣＶＤ装置の作用効果＞
以上のようにして、本発明の実施形態に係るプラズマＣＶＤ装置において、アーク蒸発源は、アーク放電プラズマにより金属元素を蒸発する蒸発源と、蒸発源と基材との間に設けられ、蒸発源周辺をグロー放電プラズマからの影響を受けないようにする区画部材とを備え、区画部材には蒸気開口部が設けるように構成した。このように構成したので、プラズマＣＶＤ皮膜を成膜するためのグロー放電生成の強度を、プラズマ発生電源の出力の設定により調整可能である。このため、ＣＶＤ皮膜の成膜速度は、添加元素を供給するためのアーク蒸発源の運転状態の影響は受けるが、その中で、グロー放電の強度を調整することによって成膜速度の向上や抑制が可能になる。加えて、アーク放電プラズマは、アーク蒸発源周辺の区画領域に限定され、グロー放電領域とはある程度離隔された雰囲気となり、グロー放電領域の影響を抑制することができる。このため、十分な金属添加量で長時間に亘り安定的に成膜することが可能になる。

【0058】

さらに、プラズマＣＶＤ装置において、区画部材がアーク蒸発源の陽極として作用するように構成した。このように構成したので、区画領域の内面はアーク放電の陽極として作動するが、グロー放電領域からの成膜ガスの流入は抑制されているため、絶縁性の皮膜の成長は起こりにくく、プラズマＣＶＤ装置を安定的に動作させることができる。
さらに、区画部材により区画された空間には、成膜ガスとは別の種類のガスが供給されるように構成した。また、このガスは、不活性ガスであるように構成した。また、このガスは、アーク蒸発源の蒸発材料と化合したときに絶縁性の化合物を生成しないガスであるように構成した。このように構成したので、区画領域には、ＣＶＤ成膜ガスとは別種のガス（非成膜ガス）が供給され、この非成膜ガスが成膜ガスの区画領域への流入を防止するので、アーク放電の陽極の表面の導電性を安定的に維持することになる。これは、蒸気開口部から流出する成膜ガスの区画領域への流入を、外部から流入する非成膜ガスが抑制するためである。供給される非成膜ガスは、好ましくは、不活性ガス（Ａｒ、Ｎｅ、Ｈｅ、Ｋｒ、Ｘｅ等）である。また、反応性のガスであってもアーク蒸発源の蒸発材料と化合したときに絶縁性の化合物を作らないガスとすることによりアーク放電の安定性を損なわない。アーク蒸発源の金属として、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｗ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｖ、Ｃｕなどであれば、窒素ガスと化合しても絶縁性の化合物を生成しないので、非成膜ガスとして窒素ガスも供給可能である。

【0059】

さらに、蒸気開口部には、グロー放電プラズマとアーク放電プラズマとを遮断する磁場が形成されているように構成した。また、磁場の磁束密度は、１ｍＴ〜１０ｍＴであるように構成した。このように構成したので、蒸気射出用の蒸気開口部には、グロー放電プラズマとアーク放電プラズマとを遮断する形状の磁場が形成される。具体的には、蒸気開口部を粒子が出入りする方向に垂直な磁場が形成される。このように磁場が形成されると、プラズマを構成する電子が蒸気開口部を通過しにくくなり、アーク放電とグロー放電との独立性を高める作用を発現する。磁場の強度としては、電子を捕獲可能な１ｍＴ程度以上あれば十分であり、一方でアーク蒸発源から発生した金属のイオンを通過できるように、１０ｍＴ未満が好ましい。

【0060】

さらに、磁場は、アーク蒸発源で発生するアークスポットを走査するための磁場の形成手段（磁場発生機構）によって、形成されるように構成した。このように構成したので、アーク蒸発源のアークスポット走査用のレーストラック状磁場の漏洩磁場が、蒸気開口部に作用して、ひとつの磁場発生機構により２つの作用効果（アークスポット走査、蒸気開口部に遮断磁場形成）を発現することができる。アークスポットを走査するレーストラックの正面に位置する場所に蒸気開口部を設けると、磁場の形成の観点と蒸発した金属蒸気の効果的な送出のために有効である。

【0061】

さらに、区画部材の少なくとも一部は、磁場の形成手段における磁気回路を構成するようにした。このように、区画部材の内部に設置された磁石や磁気回路により磁場を形成することで、アーク放電とグロー放電との独立性を高める作用をより発現することができる。
＜変形例＞
図９および図１０を参照して、本発明の実施形態の変形例について説明する。なお、この変形例に係るプラズマＣＶＤ装置２１は、上述した実施形態に係るプラズマＣＶＤ装置１と、基材Ｗの保持状態が異なる。それ以外は、上述した実施形態と同じであるので、上述した説明と重複する部分についてはここでは繰り返さない。

【0062】

このプラズマＣＶＤ装置２１においては、成膜対象である基材Ｗを自転する状態で保持する複数（ここでは４個）の自転テーブル４が２個の公転テーブル５上に設けられている点で上述した実施形態に係るプラズマＣＶＤ装置１と異なる。以下、このプラズマＣＶＤ装置２１の構成について詳述する。
このプラズマＣＶＤ装置２１は、真空チャンバ２２と、真空チャンバ２２内を真空排気する真空排気手段３と、成膜対象である基材Ｗを自転する状態で保持する複数（ここでは４個）の自転テーブル４と、を有している。これら複数の自転テーブル４は公転テーブル５に配備されており、このプラズマＣＶＤ装置２１には複数の自転テーブル４が設けられた公転テーブル５を自転テーブル４の回転軸（自転軸Ｐ）と軸心平行な公転軸Ｑ回りに公転させる公転機構８が設けられている。そして、このプラズマＣＶＤ装置２１は、複数（ここでは２個）の公転テーブル５が、プラズマＣＶＤ装置２１の中心線に対して対称に配置されている。また、真空排気手段３は、この中心線上に設けられている。ここで、公転テーブル５の数は、プラズマＣＶＤ装置２１の中心線に対して対称になるように配置されていれば、特に限定されるものではない。１個の公転テーブル５あたりに配備される自転テーブル４の数は、特に限定されるものではないが、異なる公転テーブル５であっても同じ数になるように配置されていることが望ましい。さらに、複数の自転テーブル４の各々は、公転テーブル５の公転軸から等しい半径で且つ公転軸回りに等間隔となるように配備されている。

【0063】

なお、本発明において「基材Ｗが自転する」とは、基材Ｗを貫通する軸Ｐ回りに基材Ｗが回転する（スピンする）ことをいう。また、「基材Ｗが公転する」とは、基材Ｗが自分自身から離れた軸Ｑ回りに回転すること、言い換えれば基材Ｗが軸Ｑの周りを周回することをいう。また、基材Ｗの自転方向及び公転方向は、図９及び図１０に示す通りであって、プラズマＣＶＤ装置２１の中心線に対して対称になるように設定されている。ただし、これは一例であって、図示した自転方向及び公転方向に限定されるものではない。

【0064】

また、図１０に示すように、上述したプラズマＣＶＤ装置２１は、真空チャンバ２２内に原料ガスを供給するガス供給部９と、真空チャンバ２２内に供給されたプロセスガスにプラズマを発生させるプラズマ発生電源１０とを備えていて、自転テーブル４に保持された基材ＷにプラズマＣＶＤ法を用いて皮膜を形成する構成となっている。
ここで、隣り合う基材Ｗは、回転位相を考慮したり隣接する基材Ｗのサイズの調整などで、自公転時に相互に機械干渉しないように適切に設置する。さらに、公転テーブル５Ａ及び公転テーブル５Ｂについても、公転時に相互に機械干渉しないように適切に設置する。

【0065】

なお、成膜処理において、プロセスガスを、真空チャンバ２２内に導入して、プラズマ発生電源１０から電力を供給して基材Ｗの周辺にグロー放電を発生させて、基材Ｗの表面に皮膜を形成する。これと同時に、アーク蒸発源６を作動させて、基材Ｗの表面に形成されるＣＶＤ皮膜中にアーク蒸発源６から蒸発した金属元素を供給する点は、上述した実施形態と同じであって、そのアーク蒸発源６の構成も同じである。このため、十分な金属添加量で長時間に亘り安定的に成膜することが可能になる。

【0066】

ところで、本発明は上述した各実施形態に限定されるものではなく、発明の本質を変更しない範囲で各部材の形状、構造、材質、組み合わせなどを適宜変更可能である。また、今回開示された実施形態において、明示的に開示されていない事項、たとえば、運転条件や操業条件、各種パラメータ、構成物の寸法、重量、体積などは、当業者が通常実施する範囲を逸脱するものではなく、通常の当業者であれば、容易に想定することが可能な事項を採用している。

【符号の説明】

【0067】

１ プラズマＣＶＤ装置
２ 真空チャンバ
３ 真空排気手段（真空ポンプ）
４ 自転テーブル
５ 回転テーブル
６ アーク蒸発源
８ 公転機構
９ ガス供給部
１０ プラズマ発生電源
１１ カバー部材
１２ 円板
１３ 設置ジグ
１４ 軸部
１５ 回転駆動部
１６ ボンベ
１７ 加熱ヒータ
１８ 第１の群
１９ 第２の群
６１ 蒸発源
６２ 区画部材
６３ 蒸気開口部
６４ アーク電源
６５ 放電防止シールド
６６ 磁気回路
６７ ターゲット（蒸発材料）
Ｐ 自転軸
Ｑ 回転軸（公転軸）
Ｗ 基材
ＷＳ 基材セット
ＷＨ 基材ホルダー

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図9】

【図10】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】