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(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】
(24)【登録日】2023-11-13
(45)【発行日】2023-11-21
(54)【発明の名称】カーボン膜の成膜方法
(51)【国際特許分類】
C23C 14/06 20060101AFI20231114BHJP
C23C 14/34 20060101ALI20231114BHJP
【ＦＩ】
C23C14/06 F
C23C14/34 U
【請求項の数】
9
(21)【出願番号】P 2019102698
(22)【出願日】2019-05-31
(65)【公開番号】P2020196915
(43)【公開日】2020-12-10
【審査請求日】2022-02-24
(73)【特許権者】
【識別番号】000231464
【氏名又は名称】株式会社アルバック
(74)【代理人】
【識別番号】100141139
【弁理士】
【氏名又は名称】及川 周
(74)【代理人】
【識別番号】100134359
【弁理士】
【氏名又は名称】勝俣 智夫
(74)【代理人】
【識別番号】100192773
【弁理士】
【氏名又は名称】土屋 亮
(72)【発明者】
【氏名】小野田 淳吾
(72)【発明者】
【氏名】赤松 泰彦
【審査官】今井 淳一
(56)【参考文献】
【文献】特開２００６－１９９９８９（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２００４－１５６０５７（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１１－１１４０４５（ＪＰ，Ａ）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｃ２３Ｃ １４／０６
Ｃ２３Ｃ １４／３４
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
スパッタ法を用いたカーボン膜の成膜方法であって、炭素（Ｃ）を含むターゲットを用い、非成膜時には前記ターゲットのスパッタ面に対して非平行の位置に被処理体の一面を配し、かつ、成膜時には前記ターゲットのスパッタ面に対して前記被処理体の一面が移動するように前記被処理体を保持して、
前記被処理体の一面上に炭素（Ｃ）を含む被膜を形成する際に、
前記被処理体側から見た、前記ターゲットのスパッタ面の露呈領域を制限する手段Ｚであって、前記ターゲットの表面（スパッタ面）の上空において、前記露呈領域を形成するために所望の開口部を有する構造体（チムニ－）を用い、
前記手段Ｚには、接地配線が接続されるとともに、前記ターゲット近傍にプロセスガスを供給するガススリットが設けられ、
前記スパッタ法が、前記ターゲットのスパッタ面の前方を、前記被処理体が通過する方式であることを特徴とするカーボン膜の成膜方法。
【請求項2】
スパッタ法を用いたカーボン膜の成膜方法であって、炭素（Ｃ）を含むターゲットを用い、非成膜時には前記ターゲットのスパッタ面に対して非平行の位置に被処理体の一面を配し、かつ、成膜時には前記ターゲットのスパッタ面に対して前記被処理体の一面が移動するように前記被処理体を保持して、
前記被処理体の一面上に炭素（Ｃ）を含む被膜を形成する際に、
前記被処理体側から見た、前記ターゲットのスパッタ面の露呈領域を制限する手段Ｚであって、前記ターゲットの表面（スパッタ面）の上空において、前記露呈領域を形成するために所望の開口部を有する構造体（チムニ－）を用い、
前記ターゲットおよび前記構造体を側方から見た場合において、
前記ターゲットの裏面に配置された磁気回路により生じる磁場ベクトルの該ターゲットの表面において垂直成分Ｂ⊥が０（ゼロ）となる位置をＡ、前記構造体（チムニ－）の開口端の位置をＢ、前記ターゲットの表面または該ターゲットの表面から延長した線に対して前記位置Ｂから垂線を引いて交差する位置をＣ、と定義した場合、
前記Ｂと前記Ｃを結ぶ線分ＢＣの長さを前記Ａと前記Ｃを結ぶ線分ＡＣの長さで除した値が１．２５以上となる範囲を満たすように前記開口部を構成することを特徴とするカーボン膜の成膜方法。
【請求項3】
スパッタ法を用いたカーボン膜の成膜方法であって、炭素（Ｃ）を含むターゲットを用い、非成膜時には前記ターゲットのスパッタ面に対して非平行の位置に被処理体の一面を配し、かつ、成膜時には前記ターゲットのスパッタ面に対して前記被処理体の一面が移動するように前記被処理体を保持して、
前記被処理体の一面上に炭素（Ｃ）を含む被膜を形成する際に、
前記被処理体側から見た、前記ターゲットのスパッタ面の露呈領域を制限する手段Ｚであって、前記ターゲットの表面（スパッタ面）の上空において、前記露呈領域を形成するために所望の開口部を有する構造体（チムニ－）を用い、
前記ターゲットおよび前記構造体を側方から見た場合において、
前記ターゲットの裏面に配置された磁気回路により生じる磁場ベクトルの該ターゲットの表面において垂直成分Ｂ⊥が０（ゼロ）となる位置をＡ、前記構造体（チムニ－）の開口端の位置をＢ、前記ターゲットの表面または該ターゲットの表面から延長した線に対して前記位置Ｂから垂線を引いて交差する位置をＣ、と定義した場合、
前記Ｂと前記Ｃを結ぶ線分ＢＣの長さを前記Ａと前記Ｃを結ぶ線分ＡＣの長さで除した値が１．２５を下回る範囲を満たすように前記開口部を構成することを特徴とするカーボン膜の成膜方法。
【請求項4】
前記スパッタ法が、前記ターゲットのスパッタ面の前方を、前記被処理体が通過する方式であることを特徴とする請求項２に記載のカーボン膜の成膜方法。
【請求項5】
前記スパッタ法が、前記ターゲットのスパッタ面の前方を、前記被処理体が通過する方式であることを特徴とする請求項３に記載のカーボン膜の成膜方法。
【請求項6】
前記ターゲットおよび前記構造体を側方から見た場合において、前記ターゲットの裏面に配置された磁気回路により生じる磁場ベクトルの該ターゲットの表面において垂直成分Ｂ⊥が０（ゼロ）となる位置をＡ、前記構造体（チムニ－）の開口端の位置をＢ、前記ターゲットの表面または該ターゲットの表面から延長した線に対して前記位置Ｂから垂線を引いて交差する位置をＣ、と定義した場合、
前記Ｂと前記Ｃを結ぶ線分ＢＣの長さを前記Ａと前記Ｃを結ぶ線分ＡＣの長さで除した値が１．２５以上となる範囲を満たすように前記開口部を構成することを特徴とする請求項１に記載のカーボン膜の成膜方法。
【請求項7】
前記被膜の膜密度［ｇ／ｃｍ３］を２．０４以上２．３１以下の範囲内で制御することを特徴とする請求項２、請求項４または請求項６の何れか一項に記載のカーボン膜の成膜方法。
【請求項8】
前記ターゲットおよび前記構造体を側方から見た場合において、前記ターゲットの裏面に配置された磁気回路により生じる磁場ベクトルの該ターゲットの表面において垂直成分Ｂ⊥が０（ゼロ）となる位置をＡ、前記構造体（チムニ－）の開口端の位置をＢ、前記ターゲットの表面または該ターゲットの表面から延長した線に対して前記位置Ｂから垂線を引いて交差する位置をＣ、と定義した場合、
前記Ｂと前記Ｃを結ぶ線分ＢＣの長さを前記Ａと前記Ｃを結ぶ線分ＡＣの長さで除した値が１．２５を下回る範囲を満たすように前記開口部を構成することを特徴とする請求項１に記載のカーボン膜の成膜方法。
【請求項9】
前記被膜の密度［ｇ／ｃｍ３］を１．７７以上２．０４未満の範囲内で制御することを特徴とする請求項３、請求項５または請求項８の何れか一項に記載のカーボン膜の成膜方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、カーボン膜の成膜方法に係る。より詳細には、成膜手法によって膜硬度や膜密度を制御可能な、カーボン膜の成膜方法に関する。
【背景技術】
【0002】
従来、図９に示すように、３種類に大別されるカーボン（ダイヤモンド、ＤＬＣ、グラファイト）が知られている（非特許文献１）。
ダイヤモンド（Diamond）は、ＳＰ３構造のみからなり、膜密度（3.5g/cm３）や膜硬度
（Hv9000-10000）が最も高い特性を有する。一方、グラファイト膜（Graphite film）は、ＳＰ２構造のみからなり、膜密度（2.3g/cm３）であり、膜硬度は極めて小さい特性を有する。
ダイヤモンド（Diamond）は、ＳＰ３構造のみからなり、膜密度（3.5g/cm３）や膜硬度
（Hv9000-10000）が最も高い特性を有する。一方、グラファイト膜（Graphite film）は、ＳＰ２構造のみからなり、膜密度（2.3g/cm３）であり、膜硬度は極めて小さい特性を有する。
【0003】
これに対して、ダイヤモンドとグラファイトとの間に位置する特性を備えるカーボンが、ダイヤモンドライクカーボン（ＤＬＣ：diamond-like carbon）である。
ＤＬＣは、ＳＰ３構造とＳＰ２構造が複雑に混じり合って構成されている。ＤＬＣは、水素含有ＤＬＣと水素フリーＤＬＣとに大別される。いずれもＳＰ２構造とＳＰ３構造が混在した結晶構造をとるが、前者（水素含有ＤＬＣ）に比べて、後者（水素フリーＤＬＣ）の方が、膜密度および膜硬度が高く、ダイヤモンドに近い特性を有する。つまり、ＤＬＣは、水素含有量の多少と、含まれる結晶質の電子軌道がダイヤモンド寄りかグラファイト寄りかによって、その性質が変化する。
ＤＬＣは、ＳＰ３構造とＳＰ２構造が複雑に混じり合って構成されている。ＤＬＣは、水素含有ＤＬＣと水素フリーＤＬＣとに大別される。いずれもＳＰ２構造とＳＰ３構造が混在した結晶構造をとるが、前者（水素含有ＤＬＣ）に比べて、後者（水素フリーＤＬＣ）の方が、膜密度および膜硬度が高く、ダイヤモンドに近い特性を有する。つまり、ＤＬＣは、水素含有量の多少と、含まれる結晶質の電子軌道がダイヤモンド寄りかグラファイト寄りかによって、その性質が変化する。
【0004】
図１０は、ＳＰ３／ＳＰ２／Ｈの比率を基にしたＤＬＣ組成の概念図として提案された３元相関図（非特許文献２）に、各種ＤＬＣの領域を追記した図である。図１０において、「ｔａ－Ｃ」はテトラヘドラルアモルファスカーボンを、「ａ－Ｃ」はアモルファスカーボンを、各々表している。「ｔａ－Ｃ：Ｈ」は水素化テトラヘドラルアモルファスカーボンを、「ａ－Ｃ：Ｈ」は水素化アモルファスカーボンを、各々表している。
【0005】
ＤＬＣからなる薄膜（以下、ＤＬＣ膜と呼称する）の製法としては、プラズマＣＶＤ法またはＰＶＤ法が一般的に用いられる。
プラズマＣＶＤ法は、原料として炭化水素ガスを用いてＤＬＣ膜を形成する。原料に水素が含まれているため、形成されるＤＬＣ膜は必ず水素を含むもの（水素含有ＤＬＣ）となる。
これに対して、スパッタ法に代表されるＰＶＤ法は、原料である黒鉛（Ｃ）からなるターゲットを用い、真空中で、このターゲットから飛び散った炭素原子を被処理体上に付着させて成膜が行われる。このため、スパッタ法によれば水素フリーＤＬＣ膜を形成することができる。図１１ａ及び図１１Ｂに示すように、スパッタ粒子Ｒの飛翔方向を規制するために構造体（チムニー）１０が配置されることについては知られていた。符号Ｄはスパッタ粒子Ｒの飛翔方向、符号Ｗは被処理体、符号cは被処理体の進行方向を表す。
プラズマＣＶＤ法は、原料として炭化水素ガスを用いてＤＬＣ膜を形成する。原料に水素が含まれているため、形成されるＤＬＣ膜は必ず水素を含むもの（水素含有ＤＬＣ）となる。
これに対して、スパッタ法に代表されるＰＶＤ法は、原料である黒鉛（Ｃ）からなるターゲットを用い、真空中で、このターゲットから飛び散った炭素原子を被処理体上に付着させて成膜が行われる。このため、スパッタ法によれば水素フリーＤＬＣ膜を形成することができる。図１１ａ及び図１１Ｂに示すように、スパッタ粒子Ｒの飛翔方向を規制するために構造体（チムニー）１０が配置されることについては知られていた。符号Ｄはスパッタ粒子Ｒの飛翔方向、符号Ｗは被処理体、符号cは被処理体の進行方向を表す。
【0006】
ゆえに、膜密度および膜硬度が高く、ダイヤモンドに近い特性を有する水素フリーＤＬＣ膜（以下では、単に「カーボン膜」と呼称する）の研究・開発が、各研究機関において進められている。ところが、カーボン膜の膜硬度や膜密度を制御する方法については、明確な手法は確立されていなかった。
このため、カーボン膜をスパッタ法により形成する際に、膜硬度や膜密度を制御可能な、カーボン膜の成膜方法の開発が期待されていた。
このため、カーボン膜をスパッタ法により形成する際に、膜硬度や膜密度を制御可能な、カーボン膜の成膜方法の開発が期待されていた。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【0007】
【文献】電子材料、１，６３（１９９９）
【文献】A.C.Ferrari and J.Robertson,"Interpretation of Raman spectra of disordered and amorphous carbon",PHYSICAL REVIEW B Vol.61(20)(2000)p.14095
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0008】
本発明は、このような従来の実情に鑑みて考案されたものであり、カーボン膜をスパッタ法により形成する際に、膜硬度や膜密度を制御可能な、カーボン膜の成膜方法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】
【0009】
本発明の請求項１に記載のカーボン膜の成膜方法は、スパッタ法を用いたカーボン膜の成膜方法であって、炭素（Ｃ）を含むターゲットを用い、非成膜時には前記ターゲットのスパッタ面に対して非平行の位置に被処理体の一面を配し、かつ、成膜時には前記ターゲットのスパッタ面に対して前記被処理体の一面が移動するように前記被処理体を保持して、前記被処理体の一面上に炭素（Ｃ）を含む被膜を形成する際に、前記被処理体側から見た、前記ターゲットのスパッタ面の露呈領域を制限する手段Ｚであって、前記ターゲットの表面（スパッタ面）の上空において、前記露呈領域を形成するために所望の開口部を有する構造体（チムニ－）を用い、前記手段Ｚには、接地配線が接続されるとともに、前記ターゲット近傍にプロセスガスを供給するガススリットが設けられ、前記スパッタ法が、前記ターゲットのスパッタ面の前方を、前記被処理体が通過する方式であることを特徴とする。
本発明の請求項２に記載のカーボン膜の成膜方法は、スパッタ法を用いたカーボン膜の成膜方法であって、炭素（Ｃ）を含むターゲットを用い、非成膜時には前記ターゲットのスパッタ面に対して非平行の位置に被処理体の一面を配し、かつ、成膜時には前記ターゲットのスパッタ面に対して前記被処理体の一面が移動するように前記被処理体を保持して、前記被処理体の一面上に炭素（Ｃ）を含む被膜を形成する際に、前記被処理体側から見た、前記ターゲットのスパッタ面の露呈領域を制限する手段Ｚであって、前記ターゲットの表面（スパッタ面）の上空において、前記露呈領域を形成するために所望の開口部を有する構造体（チムニ－）を用い、前記ターゲットおよび前記構造体を側方から見た場合において、前記ターゲットの裏面に配置された磁気回路により生じる磁場ベクトルの該ターゲットの表面において垂直成分Ｂ⊥が０（ゼロ）となる位置をＡ、前記構造体（チムニ－）の開口端の位置をＢ、前記ターゲットの表面または該ターゲットの表面から延長した線に対して前記位置Ｂから垂線を引いて交差する位置をＣ、と定義した場合、前記Ｂと前記Ｃを結ぶ線分ＢＣの長さを前記Ａと前記Ｃを結ぶ線分ＡＣの長さで除した値が１．２５以上となる範囲を満たすように前記開口部を構成することを特徴とする。
本発明の請求項３に記載のカーボン膜の成膜方法は、スパッタ法を用いたカーボン膜の成膜方法であって、炭素（Ｃ）を含むターゲットを用い、非成膜時には前記ターゲットのスパッタ面に対して非平行の位置に被処理体の一面を配し、かつ、成膜時には前記ターゲットのスパッタ面に対して前記被処理体の一面が移動するように前記被処理体を保持して、前記被処理体の一面上に炭素（Ｃ）を含む被膜を形成する際に、前記被処理体側から見た、前記ターゲットのスパッタ面の露呈領域を制限する手段Ｚであって、前記ターゲットの表面（スパッタ面）の上空において、前記露呈領域を形成するために所望の開口部を有する構造体（チムニ－）を用い、前記ターゲットおよび前記構造体を側方から見た場合において、前記ターゲットの裏面に配置された磁気回路により生じる磁場ベクトルの該ターゲットの表面において垂直成分Ｂ⊥が０（ゼロ）となる位置をＡ、前記構造体（チムニ－）の開口端の位置をＢ、前記ターゲットの表面または該ターゲットの表面から延長した線に対して前記位置Ｂから垂線を引いて交差する位置をＣ、と定義した場合、前記Ｂと前記Ｃを結ぶ線分ＢＣの長さを前記Ａと前記Ｃを結ぶ線分ＡＣの長さで除した値が１．２５を下回る範囲を満たすように前記開口部を構成することを特徴とする。
本発明の請求項４、５に記載のカーボン膜の成膜方法は、請求項２、３それぞれにおいて、前記スパッタ法が、前記ターゲットのスパッタ面の前方を、前記被処理体が通過する方式であることを特徴とする。
本発明の請求項２に記載のカーボン膜の成膜方法は、スパッタ法を用いたカーボン膜の成膜方法であって、炭素（Ｃ）を含むターゲットを用い、非成膜時には前記ターゲットのスパッタ面に対して非平行の位置に被処理体の一面を配し、かつ、成膜時には前記ターゲットのスパッタ面に対して前記被処理体の一面が移動するように前記被処理体を保持して、前記被処理体の一面上に炭素（Ｃ）を含む被膜を形成する際に、前記被処理体側から見た、前記ターゲットのスパッタ面の露呈領域を制限する手段Ｚであって、前記ターゲットの表面（スパッタ面）の上空において、前記露呈領域を形成するために所望の開口部を有する構造体（チムニ－）を用い、前記ターゲットおよび前記構造体を側方から見た場合において、前記ターゲットの裏面に配置された磁気回路により生じる磁場ベクトルの該ターゲットの表面において垂直成分Ｂ⊥が０（ゼロ）となる位置をＡ、前記構造体（チムニ－）の開口端の位置をＢ、前記ターゲットの表面または該ターゲットの表面から延長した線に対して前記位置Ｂから垂線を引いて交差する位置をＣ、と定義した場合、前記Ｂと前記Ｃを結ぶ線分ＢＣの長さを前記Ａと前記Ｃを結ぶ線分ＡＣの長さで除した値が１．２５以上となる範囲を満たすように前記開口部を構成することを特徴とする。
本発明の請求項３に記載のカーボン膜の成膜方法は、スパッタ法を用いたカーボン膜の成膜方法であって、炭素（Ｃ）を含むターゲットを用い、非成膜時には前記ターゲットのスパッタ面に対して非平行の位置に被処理体の一面を配し、かつ、成膜時には前記ターゲットのスパッタ面に対して前記被処理体の一面が移動するように前記被処理体を保持して、前記被処理体の一面上に炭素（Ｃ）を含む被膜を形成する際に、前記被処理体側から見た、前記ターゲットのスパッタ面の露呈領域を制限する手段Ｚであって、前記ターゲットの表面（スパッタ面）の上空において、前記露呈領域を形成するために所望の開口部を有する構造体（チムニ－）を用い、前記ターゲットおよび前記構造体を側方から見た場合において、前記ターゲットの裏面に配置された磁気回路により生じる磁場ベクトルの該ターゲットの表面において垂直成分Ｂ⊥が０（ゼロ）となる位置をＡ、前記構造体（チムニ－）の開口端の位置をＢ、前記ターゲットの表面または該ターゲットの表面から延長した線に対して前記位置Ｂから垂線を引いて交差する位置をＣ、と定義した場合、前記Ｂと前記Ｃを結ぶ線分ＢＣの長さを前記Ａと前記Ｃを結ぶ線分ＡＣの長さで除した値が１．２５を下回る範囲を満たすように前記開口部を構成することを特徴とする。
本発明の請求項４、５に記載のカーボン膜の成膜方法は、請求項２、３それぞれにおいて、前記スパッタ法が、前記ターゲットのスパッタ面の前方を、前記被処理体が通過する方式であることを特徴とする。
【0010】
本発明の請求項６に記載のカーボン膜の成膜方法は、請求項１において、前記ターゲットおよび前記構造体を側方から見た場合において、前記ターゲットの裏面に配置された磁気回路により生じる磁場ベクトルの該ターゲットの表面において垂直成分Ｂ⊥が０（ゼロ）となる位置をＡ、前記構造体（チムニ－）の開口端の位置をＢ、前記ターゲットの表面または該ターゲットの表面から延長した線に対して前記位置Ｂから垂線を引いて交差する位置をＣ、と定義した場合、前記Ｂと前記Ｃを結ぶ線分ＢＣの長さを前記Ａと前記Ｃを結ぶ線分ＡＣの長さで除した値が１．２５以上となる範囲を満たすように前記開口端を構成することを特徴とする。
本発明の請求項７に記載のカーボン膜の成膜方法は、請求項２、請求項４または請求項６の何れか一項において、前記被膜の密度［ｇ／ｃｍ３］を２．０４以上２．３１以下の範囲内で制御することを特徴とする。
本発明の請求項７に記載のカーボン膜の成膜方法は、請求項２、請求項４または請求項６の何れか一項において、前記被膜の密度［ｇ／ｃｍ３］を２．０４以上２．３１以下の範囲内で制御することを特徴とする。
【0011】
本発明の請求項８に記載のカーボン膜の成膜方法は、請求項１において、前記ターゲットおよび前記構造体を側方から見た場合において、前記ターゲットの裏面に配置された磁気回路により生じる磁場ベクトルの該ターゲットの表面において垂直成分Ｂ⊥が０（ゼロ）となる位置をＡ、前記構造体（チムニ－）の開口端の位置をＢ、前記ターゲットの表面または該ターゲットの表面から延長した線に対して前記位置Ｂから垂線を引いて交差する位置をＣ、と定義した場合、前記Ｂと前記Ｃを結ぶ線分ＢＣの長さを前記Ａと前記Ｃを結ぶ線分ＡＣの長さで除した値が１．２５を下回る範囲を満たすように前記開口端を構成することを特徴とする。
本発明の請求項９に記載のカーボン膜の成膜方法は、請求項３、請求項５または請求項８の何れか一項において、前記被膜の密度［ｇ／ｃｍ３］を１．７７以上２．０４未満の範囲内で制御することを特徴とする。
本発明の請求項９に記載のカーボン膜の成膜方法は、請求項３、請求項５または請求項８の何れか一項において、前記被膜の密度［ｇ／ｃｍ３］を１．７７以上２．０４未満の範囲内で制御することを特徴とする。
【発明の効果】
【0012】
請求項１～３に記載の発明は、スパッタ法により炭素（Ｃ）を含むターゲットを用いて被処理体の一面上に炭素（Ｃ）を含む被膜を形成する。
その際に、非成膜時には前記ターゲットのスパッタ面に対して非平行の位置に被処理体の一面を配し、かつ、成膜時には前記ターゲットのスパッタ面に対して前記被処理体の一面が移動するように前記被処理体を保持する。
成膜時には、前記被処理体側から見た、前記ターゲットのスパッタ面の露呈領域を制限する手段Ｚを用いる。
これにより、手段Ｚによって制限されたスパッタ粒子は被処理体の一面上に到達できず、手段Ｚによって制限されることが無かったスパッタ粒子のみが被処理体の一面上に堆積される。手段Ｚにおいて、ターゲットのスパッタ面の露呈領域を制限する度合い調整することにより、形成されたカーボン膜の膜硬度や膜密度を制御可能な、カーボン膜の成膜方法が得られる。
その際に、非成膜時には前記ターゲットのスパッタ面に対して非平行の位置に被処理体の一面を配し、かつ、成膜時には前記ターゲットのスパッタ面に対して前記被処理体の一面が移動するように前記被処理体を保持する。
成膜時には、前記被処理体側から見た、前記ターゲットのスパッタ面の露呈領域を制限する手段Ｚを用いる。
これにより、手段Ｚによって制限されたスパッタ粒子は被処理体の一面上に到達できず、手段Ｚによって制限されることが無かったスパッタ粒子のみが被処理体の一面上に堆積される。手段Ｚにおいて、ターゲットのスパッタ面の露呈領域を制限する度合い調整することにより、形成されたカーボン膜の膜硬度や膜密度を制御可能な、カーボン膜の成膜方法が得られる。
【図面の簡単な説明】
【0013】
【図1】本発明に係るカーボン膜の成膜方法に用いる成膜装置の一例を示す模式図。
【図3】ターゲットと構造体（チムニ－）との関係を示す断面図。
【図4】構造体（チムニ－）の開口と膜密度との関係を示すグラフ。
【図5】構造体（チムニ－）の開口と膜硬度との関係を示すグラフ。
【図6】構造体（チムニ－）の開口と成膜速度との関係を示すグラフ。
【図7】実験例１～５のカーボン膜におけるＸＲＲの臨界角を示すグラフ。
【図8A】実験例１のカーボン膜におけるＸＲＲ解析結果を示すグラフ。
【図8B】実験例２のカーボン膜におけるＸＲＲ解析結果を示すグラフ。
【図8C】実験例３のカーボン膜におけるＸＲＲ解析結果を示すグラフ。
【図8D】実験例４のカーボン膜におけるＸＲＲ解析結果を示すグラフ。
【図8E】実験例５のカーボン膜におけるＸＲＲ解析結果を示すグラフ。
【図9】３種類に大別されるカーボンの説明図。
【図10】ＳＰ３／ＳＰ２／Ｈの比率を基にしたＤＬＣ組成の概念図（３元相関図）に各種ＤＬＣの領域を追記した図。
【図11A】スパッタ粒子の飛翔方向を規制する構造体を備えた場合を示す模式図。
【図11B】スパッタ粒子の飛翔方向を規制する構造体を備えない場合を示す模式図。
【発明を実施するための形態】
【0014】
以下、本発明に係る成膜装置および構造体（チムニー）の一実施形態を、図面に基づいて説明する。以下では、「被処理体側から見た、ターゲットのスパッタ面の露呈領域を制限する手段Ｚ」として、構造体（チムニー）を例として詳述する。本発明における手段Ｚは、ターゲットのスパッタ面の露呈領域を制限する機能さえ備えていれば、構造体はチムニーに限定されるものではない。
なお、本実施形態は、発明の趣旨をより良く理解させるために具体的に説明するものであり、特に指定のない限り、本発明を限定するものではない。
図１は、本発明に係るカーボン膜の成膜方法に用いる成膜装置の一例を示す模式図であり、成膜装置の概略構成を表している。図１において、符号１は成膜装置である。
なお、本実施形態は、発明の趣旨をより良く理解させるために具体的に説明するものであり、特に指定のない限り、本発明を限定するものではない。
図１は、本発明に係るカーボン膜の成膜方法に用いる成膜装置の一例を示す模式図であり、成膜装置の概略構成を表している。図１において、符号１は成膜装置である。
【0015】
図１に示した成膜装置（スパッタ装置）１は、インターバック式のスパッタ装置であり、図示しないが、たとえば無アルカリガラス基板等とされる基板（またはキャリア）を搬入／搬出するための仕込／取出室２と、基板上にカーボン膜からなる被膜をスパッタ法により形成するための内部空間を有する成膜室（真空槽）３とを備えている。
【0016】
仕込／取出室２には、この室内を粗真空引きするロータリーポンプ等の粗引き排気手段４が設けられ、この室内には、基板Ｗａ（Ｗ）を保持・搬送するための基板トレイ５が移動可能に配置されている。成膜装置１は、基板トレイ５を移動可能とする手段（不図示）を備えており、以下に説明する移動（矢印ａ～ｄ）が可能とされている。
【0017】
仕込／取出室２から成膜室３への基板Ｗａ（Ｗ）の移動（矢印ａの方向）は、ドアバルブＤＶを開閉動作させることにより行われる。
成膜室３へ移動された基板Ｗｂ（Ｗ）は、成膜室３の内部空間において、最も右側に設けられた加熱ゾーンまで移動される。加熱ゾーンには、基板Ｗ（Ｗｄ）を加熱するためのヒータ１１（１１Ａ、１１Ｂ）が設けられており、基板の両面から熱処理することが可能とされている。
本発明において、「非成膜時には前記ターゲットのスパッタ面に対して非平行の位置に被処理体［基板Ｗｂ（Ｗ）］の一面を配した状態」とは、基板Ｗｄ（Ｗ）を加熱ゾーンに移動した状態であり、ターゲットによって成膜可能領域Ｒ（図２）から外れた位置にあることを意味する。成膜可能領域Ｒは、本発明における「露呈領域」でもある。
成膜室３へ移動された基板Ｗｂ（Ｗ）は、成膜室３の内部空間において、最も右側に設けられた加熱ゾーンまで移動される。加熱ゾーンには、基板Ｗ（Ｗｄ）を加熱するためのヒータ１１（１１Ａ、１１Ｂ）が設けられており、基板の両面から熱処理することが可能とされている。
本発明において、「非成膜時には前記ターゲットのスパッタ面に対して非平行の位置に被処理体［基板Ｗｂ（Ｗ）］の一面を配した状態」とは、基板Ｗｄ（Ｗ）を加熱ゾーンに移動した状態であり、ターゲットによって成膜可能領域Ｒ（図２）から外れた位置にあることを意味する。成膜可能領域Ｒは、本発明における「露呈領域」でもある。
【0018】
成膜室３には、ターゲットを保持するバッキングプレート６に負電位のスパッタ電圧を印加する電源７、成膜室３の内部空間にプロセスガスを導入するガス導入手段８、成膜室３の内部空間を高真空引きするターボ分子ポンプ等の高真空排気手段９、が設けられている。
【0019】
加熱ゾーンから加熱処理された基板Ｗ（Ｗｄ）を移動（矢印ｄの方向）させて、ターゲットを保持するバッキングプレート６の上空を右から左へ向けて、加熱処理された基板Ｗ（Ｗｃ）を通過させる（矢印ａの方向）。その際、スパッタリング状態にあるターゲットからスパッタ粒子が基板Ｗ（Ｗｃ）の一面（図１では下面）上に堆積し、所望の被膜が形成される。
本発明において、「成膜時には前記ターゲットのスパッタ面に対して前記被処理体の一面が移動するように前記被処理体を保持する」とは、加熱ゾーンから加熱処理された基板Ｗ（Ｗｄ）を移動（矢印ｄの方向）させて、ターゲットを保持するバッキングプレート６の上空を右から左へ向けて、加熱処理された基板Ｗ（Ｗｃ）を通過させる（矢印ａの方向）ことを意味する。つまり、被処理体が、ターゲットによって成膜可能領域Ｒ（ずなわち、露呈領域）を通過している間に、基板Ｗ（Ｗｃ）の一面（図１では下面）上に所望の被膜が形成される。
本発明において、「成膜時には前記ターゲットのスパッタ面に対して前記被処理体の一面が移動するように前記被処理体を保持する」とは、加熱ゾーンから加熱処理された基板Ｗ（Ｗｄ）を移動（矢印ｄの方向）させて、ターゲットを保持するバッキングプレート６の上空を右から左へ向けて、加熱処理された基板Ｗ（Ｗｃ）を通過させる（矢印ａの方向）ことを意味する。つまり、被処理体が、ターゲットによって成膜可能領域Ｒ（ずなわち、露呈領域）を通過している間に、基板Ｗ（Ｗｃ）の一面（図１では下面）上に所望の被膜が形成される。
【0020】
図２は、図１の成膜装置における要部を拡大して示す断面図である。
図２において、符号１３がバッキングプレート（図１の符号６に相当する）であり、符号１４がバッキングプレート１３に載置されたターゲットを表している。符号Ｍ１～Ｍ３は、バッキングプレート１３の背面側に配置された磁石を表している。
図２において、符号１３がバッキングプレート（図１の符号６に相当する）であり、符号１４がバッキングプレート１３に載置されたターゲットを表している。符号Ｍ１～Ｍ３は、バッキングプレート１３の背面側に配置された磁石を表している。
【0021】
成膜室３の内部空間において、バッキングプレート１３、ターゲット１４、磁石Ｍ１～Ｍ３は、絶縁体１２に載置された状態にある。バッキングプレート１３には、基板Ｗｃを通過させる軌道（矢印ｃの方向）に対して略平行に対面するように、ターゲット１４のスパッタ面が配置される。これにより、ターゲット１４のスパッタ面１４ｓｐの前方空間を基板Ｗｃが通過可能とするように構成されている。ここで、前方空間とは、図２において、ターゲット１４のスパッタ面１４ｓｐと、通過する基板Ｗｃの一面（図１では下面）とによって挟まれた空間を意味する。
【0022】
バッキングプレート（カソード電極）１３は、ターゲット１４に対して負電位のスパッタリング電圧を印加する電極の役割を果たす。前述したとおり、バッキングプレート１３は、負電位のスパッタリング電圧を印加する電源７に接続されている。
【0023】
本発明の成膜装置（スパッタ装置）１においては、ターゲット１４の縁部の近傍に、ターゲット１４の上方空間を制限する庇状の遮蔽部を有するチムニー（構造体）１０が配置される。チムニー１０は、電気的にシールド電極として機能する。
チムニー１０は、接地配線Ｇに接続される。チムニー１０は、ターゲット１４が設置された領域よりも外側のバッキングプレート１３の周縁部や他の部分がプラズマガスによってスパッタリングされてしまうのを防ぐ役割も果たす。
チムニー１０は、接地配線Ｇに接続される。チムニー１０は、ターゲット１４が設置された領域よりも外側のバッキングプレート１３の周縁部や他の部分がプラズマガスによってスパッタリングされてしまうのを防ぐ役割も果たす。
【0024】
チムニー１０には、ターゲット１４と対向する位置にある遮蔽部の側壁に開口端１５Ａ、１５Ｂが設けられる。本発明の成膜装置（スパッタ装置）１においては、開口部１５Ａ、１５Ｂの位置を変更することにより、ターゲット１４の表面から飛翔したスパッタ粒子の進行方向を規制する。これにより、ターゲット１４の前方空間を通過する基板Ｗｃに対して、突入するスパッタ粒子の角度を制御可能としている。
【0025】
また、チムニー１０には、ガススリット（不図示）が配置されてもよい。これにより、ガス導入手段８から成膜室３の内部空間へ導入されたプロセスガスは、ターゲット１４の近傍へより積極的に供給可能となる。
【0026】
図３は、ターゲットと構造体（チムニ－）との関係を示す断面図である。
図３において、符号１３はバッキングプレートであり、その上面にはターゲット１４が、その下面には磁気回路を構成する磁石Ｍ１～Ｍ３が配置された状態を表している。チムニー１０を構成する遮蔽部の側壁には開口端１５Ａ（１５）が設けられる。
図３において、符号ＴＣはターゲット１４の幅方向（図３の左右方向）における中心位置である。符号ＴＲはターゲット１４の右半分を、符号ＴＬはターゲット１４の左半分を、それぞれ表している。
本発明では、開口端１５Ａ（１５）の位置（Ｂ１～Ｂ３）を変更し、その作用・効果を検討した。
図３において、符号１３はバッキングプレートであり、その上面にはターゲット１４が、その下面には磁気回路を構成する磁石Ｍ１～Ｍ３が配置された状態を表している。チムニー１０を構成する遮蔽部の側壁には開口端１５Ａ（１５）が設けられる。
図３において、符号ＴＣはターゲット１４の幅方向（図３の左右方向）における中心位置である。符号ＴＲはターゲット１４の右半分を、符号ＴＬはターゲット１４の左半分を、それぞれ表している。
本発明では、開口端１５Ａ（１５）の位置（Ｂ１～Ｂ３）を変更し、その作用・効果を検討した。
【0027】
ターゲット１４の裏面側に存在する磁気回路から発生する磁場ベクトルＢＬ０のターゲット１４の表面側において、垂直成分Ｂ⊥が０（ゼロ）となる箇所βＰから、ターゲット１４の表面に垂線を引き、この垂線がターゲット１４の表面と垂直に交差する箇所を点Ａと定義する。
図３において、符号Ｄは、ターゲット１４の幅方向の中心位置ＴＣと前述した点Ａとの距離を表している。
図３において、符号Ｄは、ターゲット１４の幅方向の中心位置ＴＣと前述した点Ａとの距離を表している。
【0028】
チムニー１０の開口端１５Ａ（１５）に相当する異なる３つの位置を「点Ｂ１、点Ｂ２、点Ｂ３」と定義する。点Ｂ１はターゲット１４と重なる上空の位置にある。点Ｂ２と点Ｂ３はターゲット１４と重ならない上空の位置にあり、点Ｂ２に比べて点Ｂ３はターゲット１４から見て、より離れた外方の位置にある。
【0029】
点Ｂ１、点Ｂ２、点Ｂ３から各々、ターゲット１４の表面またはターゲット１４の表面から延長した線に対して垂線を引き、各垂線がターゲット１４の表面またはターゲット１４の表面から延長した線に交差する箇所を点Ｃ１、点Ｃ２、点Ｃ３と定義する。
【0030】
図３において、線分Ａ－Ｂ１は、点Ａと点Ｂ１とを直線で結んだ線分である。同様に、線分Ａ－Ｂ２は、点Ａと点Ｂ２とを直線で結んだ線分であり、線分Ａ－Ｂ３は、点Ａと点Ｂ３とを直線で結んだ線分である。
また図３において、線分Ｂ１－Ｃ１は、点Ｂ１と点Ｃ１とを直線で結んだ線分である。同様に、線分Ｂ２－Ｃ２は、点Ｂ２と点Ｃ２とを直線で結んだ線分であり、線分Ｂ３－Ｃ３は、点Ｂ３と点Ｃ３とを直線で結んだ線分である。
図３において、符号Ｈは、チムニー１０の高さ位置を表しており、たとえば、線分Ｂ１－Ｃ１の長さに相当する。
また図３において、線分Ｂ１－Ｃ１は、点Ｂ１と点Ｃ１とを直線で結んだ線分である。同様に、線分Ｂ２－Ｃ２は、点Ｂ２と点Ｃ２とを直線で結んだ線分であり、線分Ｂ３－Ｃ３は、点Ｂ３と点Ｃ３とを直線で結んだ線分である。
図３において、符号Ｈは、チムニー１０の高さ位置を表しており、たとえば、線分Ｂ１－Ｃ１の長さに相当する。
【0031】
以下では、チムニー１０の開口端１５Ａ（１５）の位置（Ｂ１～Ｂ３に相当する位置）を制御して、カーボン膜をスパッタ法により形成し、カーボン膜の膜密度、膜硬度、成膜速度（Deposition Rate）について評価した結果について述べる。
以下の実験例では、ターゲット１４の全幅の半分の距離が、６７．５ｍｍのターゲットを用いた。
以下の実験例では、ターゲット１４の全幅の半分の距離が、６７．５ｍｍのターゲットを用いた。
【0032】
（実験例１）
実験例１（ｅｘ１）は、チムニー１０の開口端１５Ａ（１５）の位置が最も内側に存在する場合であり、点ＴＣと点Ｃ１に相当する距離を３０ｍｍとして成膜を行った。チムニー１０の高さ位置Ｈは５０ｍｍとした。
実験例１（ｅｘ１）は、チムニー１０の開口端１５Ａ（１５）の位置が最も内側に存在する場合であり、点ＴＣと点Ｃ１に相当する距離を３０ｍｍとして成膜を行った。チムニー１０の高さ位置Ｈは５０ｍｍとした。
【0033】
（実験例２）
実験例２（ｅｘ２）は、チムニー１０の開口端１５Ａ（１５）の位置が実験例１に次いで内側に存在する場合であり、点ＴＣと点Ｃ１に相当する距離を５０ｍｍとして成膜を行った。チムニー１０の高さ位置Ｈは５０ｍｍであり、実験例１と同じである。
実験例２（ｅｘ２）は、チムニー１０の開口端１５Ａ（１５）の位置が実験例１に次いで内側に存在する場合であり、点ＴＣと点Ｃ１に相当する距離を５０ｍｍとして成膜を行った。チムニー１０の高さ位置Ｈは５０ｍｍであり、実験例１と同じである。
【0034】
（実験例３）
実験例３（ｅｘ３）は、チムニー１０の開口端１５Ａ（１５）の位置が実験例２に次いで内側に存在する場合であり、点ＴＣと点Ｃ２に相当する距離を７０ｍｍとして成膜を行った。チムニー１０の高さ位置Ｈは５０ｍｍであり、実験例１と同じである。
実験例３（ｅｘ３）は、チムニー１０の開口端１５Ａ（１５）の位置が実験例２に次いで内側に存在する場合であり、点ＴＣと点Ｃ２に相当する距離を７０ｍｍとして成膜を行った。チムニー１０の高さ位置Ｈは５０ｍｍであり、実験例１と同じである。
【0035】
（実験例４）
実験例４（ｅｘ４）は、チムニー１０の開口端１５Ａ（１５）の位置が実験例３に次いで内側に存在する場合であり、点ＴＣと点Ｃ２に相当する距離を１１５ｍｍとして成膜を行った。チムニー１０の高さ位置Ｈは５０ｍｍであり、実験例１と同じである。
実験例４（ｅｘ４）は、チムニー１０の開口端１５Ａ（１５）の位置が実験例３に次いで内側に存在する場合であり、点ＴＣと点Ｃ２に相当する距離を１１５ｍｍとして成膜を行った。チムニー１０の高さ位置Ｈは５０ｍｍであり、実験例１と同じである。
【0036】
（実験例５）
実験例５（ｅｘ５）は、チムニー１０を設置しなかった場合である。
実験例５（ｅｘ５）は、チムニー１０を設置しなかった場合である。
【0037】
上述したチムニー１４の開口端１５Ａ（１５）の位置以外は、スパッタ成膜条件は、以下のとおり一定（所定の範囲）とした。
ターゲット：カーボン（東洋炭素社製、型番：IG-510、板厚［ｍｍ］：６）
プロセスガス：Ａｒ
プロセス（成膜）圧力［Ｐａ］：０．３
被処理体（基板）：ガラス（Corning社製、型番：Eagle XG、板厚［ｍｍ］：０．７）
被処理体（基板）の搬送速度［ｍｍ／ｍｉｎ］：３６～８８
被処理体（基板）の加熱温度［℃］：５２～５７
ターゲット：カーボン（東洋炭素社製、型番：IG-510、板厚［ｍｍ］：６）
プロセスガス：Ａｒ
プロセス（成膜）圧力［Ｐａ］：０．３
被処理体（基板）：ガラス（Corning社製、型番：Eagle XG、板厚［ｍｍ］：０．７）
被処理体（基板）の搬送速度［ｍｍ／ｍｉｎ］：３６～８８
被処理体（基板）の加熱温度［℃］：５２～５７
【0038】
［評価１：膜密度］
図４は、構造体（チムニ－）の開口とカーボン膜の膜密度との関係を示すグラフであり、ここで開口とは点ＴＣと点Ｃ１（または、点Ｃ２、点Ｃ３）との距離を意味する。
図４より、以下の点が明らかとなった。
（ａ１）ｅｘ１～ｅｘ３、ＢＣ／ＡＣ≧１．２５では、膜密度［ｇ／ｃｍ３ ］が２．０４～２．３１の範囲で制御することが可能である。
（ａ２）ｅｘ４～ｅｘ５、ＢＣ／ＡＣ＜１．２５では、膜密度［ｇ／ｃｍ３ ］が１．７７～２．０４の範囲で制御することが可能である。
以上の結果から、構造体（チムニ－）の開口を調整することにより、膜密度が特定の数値範囲で制御できることが確認された。
図４は、構造体（チムニ－）の開口とカーボン膜の膜密度との関係を示すグラフであり、ここで開口とは点ＴＣと点Ｃ１（または、点Ｃ２、点Ｃ３）との距離を意味する。
図４より、以下の点が明らかとなった。
（ａ１）ｅｘ１～ｅｘ３、ＢＣ／ＡＣ≧１．２５では、膜密度［ｇ／ｃｍ３ ］が２．０４～２．３１の範囲で制御することが可能である。
（ａ２）ｅｘ４～ｅｘ５、ＢＣ／ＡＣ＜１．２５では、膜密度［ｇ／ｃｍ３ ］が１．７７～２．０４の範囲で制御することが可能である。
以上の結果から、構造体（チムニ－）の開口を調整することにより、膜密度が特定の数値範囲で制御できることが確認された。
【0039】
［評価２：膜硬度］
図５は、構造体（チムニ－）の開口とカーボン膜の膜硬度との関係を示すグラフであり、ここで開口とは点ＴＣと点Ｃ１（または、点Ｃ２、点Ｃ３）との距離を意味する。
図５より、以下の点が明らかとなった。
（ｂ１）ｅｘ１～ｅｘ３、ＢＣ／ＡＣ≧１．２５では、膜硬度［ＧＰａ］が１２．３～１２．９の範囲で制御することが可能である。
（ｂ２）ｅｘ４～ｅｘ５、ＢＣ／ＡＣ＜１．２５では、膜硬度［ＧＰａ］が１０．５～１２．３の範囲で制御することが可能である。
以上の結果から、構造体（チムニ－）の開口を調整することにより、膜硬度が特定の数値範囲で制御できることが確認された。
図５は、構造体（チムニ－）の開口とカーボン膜の膜硬度との関係を示すグラフであり、ここで開口とは点ＴＣと点Ｃ１（または、点Ｃ２、点Ｃ３）との距離を意味する。
図５より、以下の点が明らかとなった。
（ｂ１）ｅｘ１～ｅｘ３、ＢＣ／ＡＣ≧１．２５では、膜硬度［ＧＰａ］が１２．３～１２．９の範囲で制御することが可能である。
（ｂ２）ｅｘ４～ｅｘ５、ＢＣ／ＡＣ＜１．２５では、膜硬度［ＧＰａ］が１０．５～１２．３の範囲で制御することが可能である。
以上の結果から、構造体（チムニ－）の開口を調整することにより、膜硬度が特定の数値範囲で制御できることが確認された。
【0040】
図４および図５の評価結果より、「請求項４の条件：開口部＠ケースα（膜硬度＆膜密度が大となる領域）」を満たすためには、前記Ｂと前記Ｃを結ぶ線分ＢＣの長さを前記Ａと前記Ｃを結ぶ線分ＡＣの長さで除した値が１．２５以上となる範囲を満たすように前記開口部を構成すればよい。
特に、前記Ｂと前記Ｃを結ぶ線分ＢＣの長さを前記Ａと前記Ｃを結ぶ線分ＡＣの長さで除した値が１．２５以上となる範囲とした場合（ケースαの場合）には、被膜（カーボン膜）の膜密度［ｇ／ｃｍ３］を２．０４以上２．３１以下の範囲内で制御可能である。
また、前記Ｂと前記Ｃを結ぶ線分ＢＣの長さを前記Ａと前記Ｃを結ぶ線分ＡＣの長さで除した値が１．２５以上となる範囲とした場合（ケースαの場合）には、被膜の膜硬度［ＧＰａ］を１２．３以上１２．９以下の範囲内で制御可能である。
特に、前記Ｂと前記Ｃを結ぶ線分ＢＣの長さを前記Ａと前記Ｃを結ぶ線分ＡＣの長さで除した値が１．２５以上となる範囲とした場合（ケースαの場合）には、被膜（カーボン膜）の膜密度［ｇ／ｃｍ３］を２．０４以上２．３１以下の範囲内で制御可能である。
また、前記Ｂと前記Ｃを結ぶ線分ＢＣの長さを前記Ａと前記Ｃを結ぶ線分ＡＣの長さで除した値が１．２５以上となる範囲とした場合（ケースαの場合）には、被膜の膜硬度［ＧＰａ］を１２．３以上１２．９以下の範囲内で制御可能である。
【0041】
図４および図５の評価結果より、「請求項７の条件：開口部＠ケースβ（膜硬度＆膜密度が小となる領域）」を満たすためには、前記Ｂと前記Ｃを結ぶ線分ＢＣの長さを前記Ａと前記Ｃを結ぶ線分ＡＣの長さで除した値が１．２５を下回る範囲を満たすように前記開口部を構成すればよい。
特に、前記Ｂと前記Ｃを結ぶ線分ＢＣの長さを前記Ａと前記Ｃを結ぶ線分ＡＣの長さで除した値が１．２５を下回る範囲とした場合（ケースβの場合）には、被膜（カーボン膜）の膜密度［ｇ／ｃｍ３］を１．７７以上２．０４未満の範囲内で制御可能である。
また、前記Ｂと前記Ｃを結ぶ線分ＢＣの長さを前記Ａと前記Ｃを結ぶ線分ＡＣの長さで除した値が１．２５を下回る範囲とした場合（ケースβの場合）には、被膜の膜硬度［ＧＰａ］を１０．５以上１２．３未満の範囲内で制御可能である。
特に、前記Ｂと前記Ｃを結ぶ線分ＢＣの長さを前記Ａと前記Ｃを結ぶ線分ＡＣの長さで除した値が１．２５を下回る範囲とした場合（ケースβの場合）には、被膜（カーボン膜）の膜密度［ｇ／ｃｍ３］を１．７７以上２．０４未満の範囲内で制御可能である。
また、前記Ｂと前記Ｃを結ぶ線分ＢＣの長さを前記Ａと前記Ｃを結ぶ線分ＡＣの長さで除した値が１．２５を下回る範囲とした場合（ケースβの場合）には、被膜の膜硬度［ＧＰａ］を１０．５以上１２．３未満の範囲内で制御可能である。
【0042】
また、図４および図５の評価結果より、「請求項７の条件：開口部＠ケースβ（膜硬度＆膜密度が小となる領域）」を満たすためには、前記Ｂと前記Ｃを結ぶ線分ＢＣの長さを前記Ａと前記Ｃを結ぶ線分ＡＣの長さで除した値が１．２５を下回る範囲を満たすように前記開口部を構成すればよいことが分かった。
【0043】
［評価３：成膜速度（Deposition Rate）］
図６は、構造体（チムニ－）の開口と成膜速度（Deposition Rate）との関係を示すグラフであり、ここで開口とは点ＴＣと点Ｃ１（または、点Ｃ２、点Ｃ３）との距離を意味する。
図６より、ＢＣ／ＡＣの値が小さいほど、成膜速度が上昇することが分かった。
以上の結果から、構造体（チムニ－）の開口を調整することにより、成膜速度を調整できることが確認された。
図６は、構造体（チムニ－）の開口と成膜速度（Deposition Rate）との関係を示すグラフであり、ここで開口とは点ＴＣと点Ｃ１（または、点Ｃ２、点Ｃ３）との距離を意味する。
図６より、ＢＣ／ＡＣの値が小さいほど、成膜速度が上昇することが分かった。
以上の結果から、構造体（チムニ－）の開口を調整することにより、成膜速度を調整できることが確認された。
【0044】
図７は、実験例１～５において形成したカーボン膜におけるＸＲＲの臨界角を示すグラフである。図７のグラフでは、たとえば、実験例１で形成したカーボン膜の評価プロファイルに符号ｅｘ１と付けて表している。実験例２～５についても、同様に表示した。
図７より、ＢＣ／ＡＣの値が異なることで、ＸＲＲの臨界角が変化していることが分かる。
以上の結果から、構造体（チムニ－）の開口を調整することにより、ＸＲＲの臨界角を変化させることができることが確認された。
図７より、ＢＣ／ＡＣの値が異なることで、ＸＲＲの臨界角が変化していることが分かる。
以上の結果から、構造体（チムニ－）の開口を調整することにより、ＸＲＲの臨界角を変化させることができることが確認された。
【0045】
図８Ａ～図８Ｅは各々、実験例１～実験例５のカーボン膜におけるＸＲＲ解析結果を示すグラフである。
図８Ａ～図８Ｅより、ＸＲＲの解析結果と測定結果が一致していることが分かる。ゆえに、解析の結果から得られた膜密度、膜厚、表面粗さの数値に妥当性がある。
以上の結果から、構造体（チムニ－）の開口を調整することにより、臨界角が変化しても解析することができ、膜密度の数値に信頼性があることが確認された。
図８Ａ～図８Ｅより、ＸＲＲの解析結果と測定結果が一致していることが分かる。ゆえに、解析の結果から得られた膜密度、膜厚、表面粗さの数値に妥当性がある。
以上の結果から、構造体（チムニ－）の開口を調整することにより、臨界角が変化しても解析することができ、膜密度の数値に信頼性があることが確認された。
【0046】
なお、上記の実験例では、ターゲットとして「カーボン（東洋炭素社製、型番：IG-510）」を用いて詳述したが、本発明は、この特定のターゲットに限定されるものではない。本発明の課題は、特定のターゲットに依存するものではない。
【0047】
したがって、本発明は、カーボン膜をスパッタ法により形成する際に、膜硬度や膜密度を制御可能な、カーボン膜の成膜方法の提供に貢献する。本発明は、各種のデバイスにおいて要求される膜特性（膜硬度や膜密度）や製造条件（成膜速度）に適合するカーボン膜の安定した作製に対応可能である。
【産業上の利用可能性】
【0048】
本発明に係るカーボン膜の成膜方法は、基材の表面硬質膜や、バリア膜などに広く適用可能である。
【符号の説明】
【0049】
ａ～ｄ 基板トレイの移動方向、ＤＶ ドアバルブ、Ｇ 接地配線、Ｍ１、Ｍ２、Ｍ３磁石、Ｒ 成膜可能領域（露呈領域）、Ｗａ、Ｗｂ、Ｗｃ、Ｗｄ（Ｗ） 基板、１ 成膜装置（スパッタ装置）、２ 仕込／取出室、３ 成膜室（真空槽）、４ 粗引き排気手段、５ 基板トレイ、６ バッキングプレート、７ 電源、８ ガス導入手段、９ 高真空排気手段、１０Ａ、１０Ｂ（１０） チムニー（構造体）、１１Ａ、１１Ｂ（１１） ヒータ、１２ 絶縁体、１３ バッキングプレート（カソード電極）、１４ ターゲット、１４ｓｐ スパッタ面、１５Ａ、１５Ｂ（１５） 開口端。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8A】
【図8B】
【図8C】
【図8D】
【図8E】
【図9】
【図10】
【図11A】
【図11B】