(57)【要約】【課題】負電圧印加端子部材に接続されている配線等への表面波の伝搬を抑制し、エネルギーの無駄な消費を抑えることができる成膜装置を提供する。【解決手段】導電性を有する被加工材料の処理表面に沿ってプラズマを生成させるためのマイクロ波を供給するマイクロ波供給部と、被加工材料の処理表面に沿うシース層を拡大させる負のバイアス電圧を被加工材料に印加する負電圧印加部と、マイクロ波供給部から供給されるマイクロ波を拡大されたシース層へ伝搬させるマイクロ波供給口と、マイクロ波供給口に対して被加工材料の少なくとも一部を挟む位置に設けられ、負電圧印加部によって印加される負のバイアス電圧を被加工材料に印加させる負電圧印加端子部材と、負電圧印加端子部材の外周部からシース層のシース厚さ方向に突出して設けられ、シース層内を伝搬するマイクロ波に対して反射能を有する表面波制御部材と、を備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
導電性を有する被加工材料の処理表面に沿ってプラズマを生成させるためのマイクロ波を供給するマイクロ波供給部と、
前記被加工材料の処理表面に沿うシース層を拡大させる負のバイアス電圧を前記被加工材料に印加する負電圧印加部と、
前記マイクロ波供給部から供給されるマイクロ波を拡大された前記シース層へ伝搬させるマイクロ波供給口と、
前記マイクロ波供給口に対して前記被加工材料の少なくとも一部を挟む位置に設けられ、前記負電圧印加部によって印加される負のバイアス電圧を前記被加工材料に印加させる負電圧印加端子部材と、
前記負電圧印加端子部材の外周部から前記シース層のシース厚さ方向に突出して設けられ、前記シース層内を伝搬する前記マイクロ波に対して反射能又は吸収能を有する表面波制御部材と、
を備えることを特徴とする成膜装置。
【請求項２】
前記表面波制御部材は、前記シース層よりもシース厚さ方向外側へ突出するように設けられていることを特徴とする請求項１に記載の成膜装置。
【請求項３】
前記表面波制御部材は、前記シース層内を伝搬する前記マイクロ波に対して反射能を有し、且つ、前記マイクロ波が前記シース層内を伝搬する伝搬方向に移動可能に設けられていることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の成膜装置。
【請求項４】
前記表面波制御部材は、前記マイクロ波供給部によるマイクロ波の供給中に移動可能に設けられていることを特徴とする請求項３に記載の成膜装置。
【請求項５】
前記表面波制御部材は、前記シース層内を伝搬する前記マイクロ波によって生成される表面波の少なくとも１／４波長の距離を移動可能に設けられていることを特徴とする請求項４に記載の成膜装置。
【請求項６】
前記マイクロ波供給部にインピーダンスを整合するインピーダンス整合部を備え、
前記インピーダンス整合部は、前記表面波制御部材の移動に連動して前記マイクロ波のインピーダンスを整合することを特徴とする請求項３乃至請求項５のいずれかに記載の成膜装置。
【請求項７】
前記負電圧印加端子部材は、前記被加工材料との接点部を除き、前記プラズマに晒される可能性がある少なくとも前記表面波制御部材よりも前記被加工材料側の部分において、誘電体、又は、モリブデンとタングステンとシリコンとの少なくともいずれか１つを含む材料、若しくは、モリブデンとタングステンとシリコンとの少なくともいずれか１つの化合物を含む材料で被覆された領域を有することを特徴とする請求項１乃至請求項６のいずれかに記載の成膜装置。
【請求項８】
誘電体で形成されて、前記表面波制御部材と前記負電圧印加端子部材との間に介在する介在物を備えたことを特徴とする請求項１乃至請求項７のいずれかに記載の成膜装置。
【請求項９】
前記負電圧印加端子部材の前記被加工材料との接点部が設けられた接点側端面部と、前記被加工材料の前記接点部が接触する印加側端面部との間には、前記シース層のシース厚さよりも小さい距離の隙間が形成されていることを特徴とする請求項１乃至請求項８のいずれかに記載の成膜装置。
【請求項１０】
前記負電圧印加端子部材は、前記シース層内を前記マイクロ波が表面波として伝搬する伝搬方向において、前記被加工材料に対して連続部を形成する形状を有することを特徴とする請求項１乃至請求項９のいずれかに記載の成膜装置。
【請求項１１】
前記負電圧印加端子部材は、前記被加工材料との間に、前記シース層のシース厚さ方向において、前記負電圧印加端子部材の断面形状と前記被加工材料の断面形状との間の大きさの断面形状に形成された連結部を有することを特徴とする請求項１乃至請求項１０のいずれかに記載の成膜装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、プラズマを用い、鋼材等の導電性を有する被加工材料の表面に皮膜を形成するための成膜装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来より、プラズマを用い、鋼材等の導電性を有する被加工材料の表面に皮膜を形成するための成膜装置に関し種々提案されている。
例えば、上述した被加工材料の表面にダイヤモンドライクカーボン（以下、「ＤＬＣ」という。）成膜処理する技術が特許文献１等により知られている。
【０００３】
この特許文献１に開示された技術では、プラズマ生成装置がマイクロ波供給口である石英窓を通して処理容器内の被加工材料に向けマイクロ波を供給することにより、石英窓内面の周辺領域にプラズマが生成される。被加工材料は例えば棒状であり、石英窓内面から処理容器内に突出するように配置され、生成されたプラズマに覆われた被加工材料の石英窓内面の周辺部分にはシース層が生成される。続いて、マイクロ波の供給中に、プラズマ生成装置が被加工材料へ負のバイアス電圧を印加する。
【０００４】
この結果、被加工材料の表面に生成されたシース層は被加工材料の表面に沿って拡大する。また同時に、供給されたマイクロ波は、この拡大されたシース層に沿って高エネルギー密度の表面波として伝搬する。このとき、高エネルギー密度の表面波により石英窓内面周辺から離れた被加工材料の表面にもプラズマが生成され、シース層も生成される。この新たに生成されたシース層も負のバイアス電圧によって拡大され、この拡大されたシース層に沿ってマイクロ波が高エネルギー密度の表面波としてさらに伝搬する。これにより、被加工材料の石英窓周辺から離れた部分へ、すなわち、被加工材料の石英窓側の一端から処理容器内に突出した他端へとプラズマが伸長する。この結果、原料ガスが表面波によってプラズマ励起されて高密度プラズマとなり、被加工材料の表面全体にＤＬＣ成膜処理される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００４−４７２０７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、前記した特許文献１に開示された技術では、被加工材料から負のバイアス電圧を印加する負電圧印加端子へ高エネルギー密度の表面波が伝搬し、更に、負電圧印加端子及び負電圧印加端子に接続されている配線等の意図しない部分にまで表面波が伝搬する可能性がある。この結果、エネルギーが無駄に消費される虞がある。
【０００７】
そこで、本発明は、上述した問題点を解決するためになされたものであり、負電圧印加端子部材に接続されている配線等への表面波の伝搬を抑制し、エネルギーの無駄な消費を抑えることができる成膜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】
【０００８】
前記目的を達成するため請求項１に係る成膜装置は、導電性を有する被加工材料の処理表面に沿ってプラズマを生成させるためのマイクロ波を供給するマイクロ波供給部と、前記被加工材料の処理表面に沿うシース層を拡大させる負のバイアス電圧を前記被加工材料に印加する負電圧印加部と、前記マイクロ波供給部から供給されるマイクロ波を拡大された前記シース層へ伝搬させるマイクロ波供給口と、前記マイクロ波供給口に対して前記被加工材料の少なくとも一部を挟む位置に設けられ、前記負電圧印加部によって印加される負のバイアス電圧を前記被加工材料に印加させる負電圧印加端子部材と、前記負電圧印加端子部材の外周部から前記シース層のシース厚さ方向に突出して設けられ、前記シース層内を伝搬する前記マイクロ波に対して反射能又は吸収能を有する表面波制御部材と、を備えることを特徴とする。
【０００９】
また、請求項２に係る成膜装置は、請求項１に記載の成膜装置において、前記表面波制御部材は、前記シース層よりもシース厚さ方向外側へ突出するように設けられていることを特徴とする。
【００１０】
また、請求項３に係る成膜装置は、請求項１又は請求項２に記載の成膜装置において、前記表面波制御部材は、前記シース層内を伝搬する前記マイクロ波に対して反射能を有し、且つ、前記マイクロ波が前記シース層内を伝搬する伝搬方向に移動可能に設けられていることを特徴とする。
【００１１】
また、請求項４に係る成膜装置は、請求項３に記載の成膜装置において、前記表面波制御部材は、前記マイクロ波供給部によるマイクロ波の供給中に移動可能に設けられていることを特徴とする。
【００１２】
また、請求項５に係る成膜装置は、請求項４に記載の成膜装置において、前記表面波制御部材は、前記シース層内を伝搬する前記マイクロ波によって生成される表面波の少なくとも１／４波長の距離を移動可能に設けられていることを特徴とする。
【００１３】
また、請求項６に係る成膜装置は、請求項３乃至請求項５のいずれかに記載の成膜装置において、前記マイクロ波供給部にインピーダンスを整合するインピーダンス整合部を備え、前記インピーダンス整合部は、前記表面波制御部材の移動に連動して前記マイクロ波のインピーダンスを整合することを特徴とする。
【００１４】
また、請求項７に係る成膜装置は、請求項１乃至請求項６のいずれかに記載の成膜装置において、前記負電圧印加端子部材は、前記被加工材料との接点部を除き、前記プラズマに晒される可能性がある少なくとも前記表面波制御部材よりも前記被加工材料側の部分において、誘電体、又は、モリブデンとタングステンとシリコンとの少なくともいずれか１つを含む材料、若しくは、モリブデンとタングステンとシリコンとのうちの少なくともいずれか１つの化合物を含む材料で被覆された領域を有することを特徴とする。
【００１５】
また、請求項８に係る成膜装置は、請求項１乃至請求項７のいずれかに記載の成膜装置において、誘電体で形成されて、前記表面波制御部材と前記負電圧印加端子部材との間に介在する介在物を備えたことを特徴とする。
【００１６】
また、請求項９に係る成膜装置は、請求項１乃至請求項８のいずれかに記載の成膜装置において、前記負電圧印加端子部材の前記被加工材料との接点部が設けられた接点側端面部と、前記被加工材料の前記接点部が接触する印加側端面部との間には、前記シース層のシース厚さよりも小さい距離の隙間が形成されていることを特徴とする。
【００１７】
また、請求項１０に係る成膜装置は、請求項１乃至請求項９のいずれかに記載の成膜装置において、前記負電圧印加端子部材は、前記シース層内を前記マイクロ波が表面波として伝搬する伝搬方向において、前記被加工材料に対して連続部を形成する形状を有することを特徴とする。
【００１８】
更に、請求項１１に係る成膜装置は、請求項１乃至請求項１０のいずれかに記載の成膜装置において、前記負電圧印加端子部材は、前記被加工材料との間に、前記シース層のシース厚さ方向において、前記負電圧印加端子部材の断面形状と前記被加工材料の断面形状との間の大きさの断面形状に形成された連結部を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１９】
請求項１に係る成膜装置では、負電圧印加端子部材の外周部からシース層のシース厚さ方向に突出するように設けられた表面波制御部材は、シース層内を高エネルギー密度の表面波として伝搬するマイクロ波を反射又は吸収する。これにより、表面波は表面波制御部材によって反射又は吸収されるため、負電圧印加端子部材に設けられた表面波制御部材から負電圧印加部側へ、つまり、意図しない部分への表面波の進行を抑制することができる。従って、負電圧印加端子部材に接続されている配線等への表面波の伝搬を抑制し、エネルギーの無駄な消費を抑えることができる。
【００２０】
表面波制御部材がシース層内を伝搬するマイクロ波に対して反射能を有する場合は、表面波制御部材によって表面波がマイクロ波供給方向に対して反対方向へ反射され、その反射波によってもプラズマが生成されるため、プラズマ密度が高くなる。この結果、被加工材料の処理表面に皮膜を成膜する成膜時間を短縮して、エネルギーの無駄な消費を低減することができる。
【００２１】
表面波制御部材がシース層内を伝搬するマイクロ波に対して吸収能を有する場合は、表面波制御部材の手前でシース層が途切れる。このため、このシース層の途切れた箇所で表面波の一部がマイクロ波供給方向に対して反対方向へ反射され、その反射波によってもプラズマが生成され、プラズマ密度が高くなる。この結果、被加工材料の処理表面に皮膜を成膜する成膜時間を短縮して、エネルギーの無駄な消費を低減することができる。
【００２２】
また、請求項２に係る成膜装置では、表面波制御部材は、シース層よりもシース厚さ方向外側へ突出するように設けられている。これにより、負電圧印加端子部材に設けられた表面波制御部材から負電圧印加部側へのシース層内を伝搬する表面波の進行を確実に抑制することができる。従って、負電圧印加端子部材に接続されている配線等への表面波の伝搬を確実に抑制し、エネルギーの消費を低減することができる。
【００２３】
また、請求項３に係る成膜装置では、表面波制御部材をマイクロ波がシース層内を伝搬する伝搬方向に移動させることによって、マイクロ波の表面波制御部材によって反射される反射位置が変化する。これにより、表面波制御部材から負電圧印加部側への表面波の進行を抑制し、エネルギーの無駄な消費を抑えることができる。更に、シース層内を高エネルギー密度の表面波として伝搬するマイクロ波によって生成される定在波の分布を変化させて、マイクロ波がシース層内を伝搬する伝搬方向に対する被加工材料の処理表面周囲のプラズマ密度の分布を変化させることができ、被加工材料に合わせて成膜することができる。
【００２４】
また、請求項４に係る成膜装置では、マイクロ波供給部によるマイクロ波の供給中に、表面波制御部材をマイクロ波がシース層内を伝搬する伝搬方向に移動させることによって、マイクロ波の反射される反射位置が、マイクロ波の供給中に変化する。これにより、シース層内を高エネルギー密度の表面波として伝搬するマイクロ波によって生成される定在波の分布を成膜時間全体において均一化することができる。従って、表面波によってプラズマ励起された原料ガスの高密度プラズマのマイクロ波がシース層内を伝搬する伝搬方向に対する被加工材料の処理表面周囲のプラズマ密度の分布を成膜時間全体において均一化することができ、被加工材料の表面に形成された皮膜の膜厚分布のバラツキを抑制することができる。
【００２５】
また、請求項５に係る成膜装置では、マイクロ波の供給中に、表面波制御部材はマイクロ波によって生成される表面波の少なくとも１／４波長の距離を移動する。これにより、表面波によって生成される定在波の分布を表面波の少なくとも１／４波長の範囲内で変化させることが可能となる。従って、シース層内を高エネルギー密度の表面波として伝搬するマイクロ波によって生成される定在波の分布を成膜時間全体において更に均一化することができ、被加工材料の表面に形成された皮膜の膜厚分布のバラツキを更に抑制することができる。
【００２６】
また、請求項６に係る成膜装置では、インピーダンス整合部は、表面波制御部材の移動に連動してマイクロ波のインピーダンスを整合する。これにより、マイクロ波の出力を安定化させて効率よくマイクロ波を供給することができると共に、簡易な構成で被加工材料の表面に形成された皮膜の膜厚分布のバラツキを抑制することができる。
【００２７】
また、請求項７に係る成膜装置では、負電圧印加端子部材の少なくとも表面波制御部材よりも被加工材料側の部分は、誘電体、又は、モリブデンとタングステンとシリコンとの少なくともいずれか１つを含む材料、若しくは、モリブデンとタングステンとシリコンとのうちの少なくともいずれか１つの化合物を含む材料で被覆されている。これにより、負電圧印加端子部材の高密度プラズマによる劣化を抑止することができる。
【００２８】
また、請求項８に係る成膜装置では、表面波制御部材と負電圧印加端子部材との間に誘電体で形成された介在物が設けられている。これにより、介在物によってシース層内を伝搬する表面波をより反射することができる。また、表面波制御部材への負のバイアス電圧の印加を低減し、表面波制御部材周辺におけるシース層の拡大を低減できる。従って、負電圧印加端子部材に設けられた表面波制御部材から負電圧印加部側への表面波の進行を抑制し、エネルギーの消費を更に低減することができる。
【００２９】
また、請求項９に係る成膜装置では、連結部を含む負電圧印加端子部材の接点部は、負電圧印加端子部材の接点側端面部から、被加工材料の周囲及び負電圧印加端子部材の周囲に形成されるシース層のシース厚さよりも小さい距離だけ突出して形成されている。これにより、負電圧印加端子部材の接点部を被加工材料の印加側端面部に確実に接触させることができ、負電圧印加端子部材の接点部と被加工材料との導通不良を抑止することができる。また、負電圧印加端子部材の接点側端面部と被加工材料の印加側端面部がプラズマに晒されることを防止でき、負電圧印加端子部材の接点部の劣化を抑止することができる。
【００３０】
また、請求項１０に係る成膜装置では、負電圧印加端子部材は、被加工材料に対して連続部を形成する形状を有している。これにより、シース層内を表面波として伝搬するマイクロ波の不連続部による反射を無くして、表面波を表面波制御部材で反射又は吸収することができる。従って、被加工材料に合わせて皮膜を形成することができる。
【００３１】
更に、請求項１１に係る成膜装置では、負電圧印加端子部材の断面形状と被加工材料の断面形状との大きさが異なっても、連結部を介して負電圧印加端子部材と被加工材料との各端部を連続的に繋ぐことが可能となる。これにより、表面波として伝搬するマイクロ波の不連続部による反射を無くして、表面波を表面波制御部材で反射又は吸収することができる。従って、被加工材料に合わせて皮膜を形成することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】本実施形態に係る成膜装置の概略構成を示す説明図である。
【図２】マイクロ波パルスの波形、及び負のバイアス電圧パルスの波形の模式図である。
【図３】負のバイアス電圧を一定電圧にしたときにおけるプラズマの電子密度とシース層のシース厚さの解析結果の一例を示す図である。
【図４】プラズマ電子密度１０12ｃｍ-3におけるシース層のシース厚さと表面波の波長の解析結果の一例を示す図である。
【図５】表面波制御部材における表面波の反射を説明する説明図である。
【図６】表面波制御部材の移動に対する表面波の定在波分布の変化を説明する説明図である。
【図７】他の実施形態１に係る成膜装置の負電圧印加端子の接点部の一例を示す図である。
【図８】他の実施形態２に係る成膜装置の連結部の一例を示す図である。
【図９】他の実施形態３に係る成膜装置の表面波制御部材の取付状態の一例を示す図である。
【図１０】他の実施形態４に係る成膜装置の負電圧印加端子の接点部の一例を示す図である。
【図１１】他の実施形態５に係る成膜装置の負電圧印加端子の接点部の一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００３３】
以下、本発明に係る成膜装置について具体化した一実施形態に基づき図面を参照しつつ詳細に説明する。先ず、本実施形態に係る成膜装置１の概略構成について図１及び図５に基づいて説明する。
【００３４】
図１に示すように、本実施形態に係る成膜装置１は、処理容器２、真空ポンプ３、ガス供給部５、及び制御部６等から構成されている。処理容器２は、ステンレス等の金属製であって、気密構造の処理容器である。真空ポンプ３は、圧力調整バルブ７を介して処理容器２の内部を真空排気可能なポンプである。処理容器２の内部には、成膜対象である導電性を有する被加工材料８が、ステンレス等で形成された導電性を有する保持具９により保持されている。
【００３５】
被加工材料８の材質は、導電性を有していれば、特に限定されるものではないが、本実施形態では低温焼戻し鋼である。ここで低温焼戻し鋼とは、ＪＩＳ  Ｇ４０５１（機械構造用炭素鋼鋼材）、Ｇ４４０１（炭素工具鋼鋼材）、Ｇ４４−４（合金工具用鋼材）、又はマルエージング鋼材などの材料である。被加工材料は、低温焼戻し鋼以外にも、セラミック、または樹脂に導電性の材料がコーティングされているものでもよい。
【００３６】
ガス供給部５は、処理容器２の内部に成膜用の原料ガスと不活性ガスとを供給する。具体的には、Ｈｅ、Ｎｅ、Ａｒ、Ｋｒ、またはＸｅなどの不活性ガスとＣＨ4、Ｃ2Ｈ2、又はＴＭＳ（テトラメチルシラン）等の原料ガスとが供給される。本実施形態では、ＣＨ4、およびＴＭＳの原料ガスにより被加工材料８がＤＬＣ成膜処理されるとして説明する。
【００３７】
また、ガス供給部５から供給される原料ガス、および不活性ガスの流量、および圧力が制御部６を介して制御されてもよいし、作業者により制御されてもよい。また、原料ガスは、アルキン、アルケン、アルカン、芳香族化合物などのＣＨ結合を有する化合物、または炭素が含まれる化合物が含まれるガスであればよい。また、Ｈ2が原料ガスに含まれてもよい。
【００３８】
処理容器２の内部に保持された被加工材料８に対してＤＬＣ成膜処理を行うためのプラズマが発生される。このプラズマは、マイクロ波パルス制御部１１、マイクロ波発振器１２、マイクロ波電源１３、負電圧電源１５、及び負電圧パルス発生部１６により発生される。本実施形態では、特開２００４−４７２０７号公報に開示された方法（以下、「ＭＶＰ法（Ｍｉｃｒｏｗａｖｅ  Ｖｏｌｔａｇｅ  ｃｏｕｐｌｅｄ  Ｐｌａｓｍａ法）」という。）により表面波励起プラズマが発生されるとして説明する。以降の記載では、ＭＶＰ法を説明する。
【００３９】
マイクロ波パルス制御部１１は制御部６の指示に従い、パルス信号を発振し、この発振したパルス信号をマイクロ波発振器１２へ供給する。マイクロ波発振器１２は、マイクロ波パルス制御部１１からのパルス信号に従って、マイクロ波パルスを発生する。マイクロ波電源１３は、制御部６の指示従い、指示された出力で２．４５ＧＨｚのマイクロ波を発振するマイクロ波発振器１２へ電力供給する。つまり、マイクロ波発振器１２は、２．４５ＧＨｚのマイクロ波をマイクロ波パルス制御部１１からのパルス信号に従って、パルス状のマイクロ波パルスで後述するアイソレータ１７に供給する。
【００４０】
そして、パルス状のマイクロ波パルスは、マイクロ波発振器１２からアイソレータ１７、反射エネルギー検出部１８Ａ、チューナー１８、導波管１９、導波管１９から図示されない同軸導波管変換器を介して突設された同軸導波管２１、及び石英などのマイクロ波を透過する誘電体等からなるマイクロ波供給口２２を経由し、保持具９及び被加工材料８の処理表面に供給される。アイソレータ１７は、マイクロ波の反射波がマイクロ波発振器１２へ戻ることを防ぐものである。チューナー１８は、反射エネルギー検出部１８Ａで検出した導波管１９内を反射してくるマイクロ波の位相と大きさに基づいてマイクロ波の反射波が最小になるようにチューナー１８前後のインピーダンスを整合をするものである。
【００４１】
マイクロ波供給口２２の上端面２２Ａを除く外周面は、ステンレス等の金属で形成された側面電極２３で被覆されている。側面電極２３は、処理容器２の内側面にネジ止め等によって固定され、電気的に処理容器２に接続されている。マイクロ波供給口２２の中央には同軸導波管２１の中心導体が延長されている。保持具９も中心導体の延長上にあり、マイクロ波供給口２２内では中心導体となる。従って、マイクロ波供給口２２の中心導体と側面電極２３とで同軸導波管として機能する。
【００４２】
このため、マイクロ波供給口２２に供給されたマイクロ波パルスによって、マイクロ波供給口２２の保持具９が設けられた上端面２２Ａ付近にプラズマが生成される。マイクロ波供給口２２の中心導体は真空を保持するため、途中で分断されているが、誘電体とのろう付け等で真空が保持されれば、貫通していてもよい。被加工材料８は、例えば棒状であり、マイクロ波供給口２２の中心導体の延長線上に保持される。保持具９の替わりに被加工材料８の一部がマイクロ波供給口２２内の中心導体となるように保持されてもよい。
【００４３】
また、被加工材料８は、被加工材料８を保持する保持具９からマイクロ波供給口２２に対して処理容器２の内側に向かって突出するように配置されている。また、被加工材料８の先端部には、負のバイアス電圧パルスを印加するための負電圧印加端子２５が、被加工材料８に対して処理容器２の内側に向かって突出するように同軸上に配置され、被加工材料８の先端部に電気的に接続されている。
【００４４】
図１及び図５に示すように、例えば、負電圧印加端子２５は、被加工材料８の外径にほぼ等しい外径の円柱状に形成されている。負電圧印加端子２５は、被加工材料８側の下端面２５Ａに、被加工材料８の上端面８Ａに接触する複数の接点部２６が、所定高さ突出して設けられている。接点部２６は接点部２６を設ける部材の外周面側からより内側に設けることが望ましい。負電圧印加端子２５の外周面には、接点部２６が突出する下端面２５Ａから軸方向所定高さの位置までを除いた外周面に、処理容器２内側の上端部まで雄ねじ部２７が形成されている。
【００４５】
負電圧印加端子２５の下端面２５Ａから雄ねじ部２７までの部分は、所定高さの円柱状に形成され、被加工材料８の上端面８Ａの外周部と、雄ねじ部２７の外周部とを接点部２６を挟んで段差を形成しないように連続的に連結する連結部２８を形成している。この負電圧印加端子２５の被加工材料８に対して反対側の軸方向先端部には、負のバイアス電圧パルスを印加するための負電圧電極２９が電気的に接続されている。接点部２６は、負電圧印加端子２５の軸方向下端面２５Ａに１個突出させて設けるようにしてもよい。
【００４６】
また、略円板状の表面波制御部材３２は、中央部に形成された雌ネジ部３１が、負電圧印加端子２５の雄ねじ部２７に嵌め合わされて、負電圧印加端子２５の軸方向に移動可能に設けられている。この表面波制御部材３２の外周面には、回転軸と平行な複数の直線歯が全周に渡って形成されたギヤ部３３が設けられている。表面波制御部材３２は、本実施形態ではステンレスで形成されているが、アルミ、スチール等の金属、又は、セラミックや石英等の誘電体で形成されていてもよい。つまり、表面波制御部材３２は、後述のように、マイクロ波供給口２２から供給されてシース層内を伝搬するマイクロ波をマイクロ波供給方向に対して反対方向へ反射する反射能を有しているものであればよい。
【００４７】
また、駆動軸３５が、処理容器２内において、負電圧印加端子２５の軸方向に対して平行に配置されて、回転可能に支持されている。駆動軸３５には、負電圧印加端子２５に対向する部分に、雄ねじ部２７の軸方向長さとほぼ同じ長さで、回転軸と平行な複数の直線歯が全周に渡って形成された駆動ギヤ部３５Ａが設けられている。この駆動ギヤ部３５Ａは、表面波制御部材３２の外周部に設けられたギヤ部３３に嵌め合わされている。
【００４８】
この駆動軸３５は、一端側が処理容器２の外側に配設されたステッピングモータ等で構成された回転駆動力源３６に連結されている。回転駆動力源３６は、制御部６の指示に従い、駆動軸３５を回転させることによって、駆動ギヤ部３５Ａに嵌め合わされたギヤ部３３を介して表面波制御部材３２を回転させ、表面波制御部材３２を負電圧印加端子２５の軸方向に所定速度で移動させる。尚、駆動軸３５の外周部にリードスクリューねじを形成し、表面波制御部材３２の外周部に、駆動軸３５のリードスクリューねじに嵌め合わされる雄ねじ部を形成するようにしてもよい。
【００４９】
また、負電圧印加端子２５は、各接点部２６を除くほぼ全体が、セラミック等の誘電体、又は、モリブデンとタングステンとシリコンとの少なくともいずれか１つを含む材料、若しくは、モリブデンとタングステンとシリコンとのうちの少なくともいずれか１つの化合物を含む材料で被覆されている。負電圧印加端子２５は、負電圧電極２９が電気的に接続される部分から接点部２６まで電気的に導通するように形成されている。
【００５０】
尚、負電圧印加端子２５は、各接点部２６を除き、表面波励起プラズマ４５に晒される可能性がある少なくとも表面波制御部材３２よりも被加工材料８側の部分において、セラミック等の誘電体、又は、モリブデンとタングステンとシリコンとの少なくともいずれか１つを含む材料、若しくは、モリブデンとタングステンとシリコンとのうちの少なくともいずれか１つの化合物を含む材料で被覆された領域を有するようにしてもよい。
【００５１】
負電圧電源１５は、制御部６の指示に従い、負電圧パルス発生部１６に負のバイアス電圧を供給する。負電圧パルス発生部１６は、負電圧電源１５から供給された負のバイアス電圧をパルス化する。このパルス化の処理は、負電圧パルス発生部１６が制御部６の指示に従い、負のバイアス電圧パルスの大きさ、周期、又はデューティ比等を制御する処理である。このパルス状の負のバイアス電圧である負のバイアス電圧パルスが、処理容器２の内部に保持された被加工材料８に負電圧電極２９及び負電圧印加端子２５を介して印加される。
【００５２】
即ち、被加工材料８が、金属基材の場合、またはセラミック、または樹脂に導電性の材料がコーティングされた場合であっても、被加工材料８の少なくとも被処理表面全域に負のバイアス電圧パルスが印加される。また、負電圧印加端子２５及び保持具９の表面全域にも被加工材料８を介して負のバイアス電圧パルスが印加される。
【００５３】
後述のように、発生されたマイクロ波パルス、および負のバイアス電圧パルスの少なくとも一部が同一時間に印加されるように制御されることにより表面波励起プラズマ４５が発生される。マイクロ波は２．４５ＧＨｚに限らず、０．３ＧＨｚ〜５０ＧＨｚの周波数であればよい。負電圧電源１５、および負電圧パルス発生部１６が本発明の負電圧印加部の一例である。
【００５４】
マイクロ波パルス制御部１１、マイクロ波発振器１２、マイクロ波電源１３、アイソレータ１７、反射エネルギー検出部１８Ａ、チューナー１８、導波管１９、及び同軸導波管２１が本発明のマイクロ波供給部の一例である。尚、成膜装置１は負電圧電源１５、および負電圧パルス発生部１６を備えたが、正電圧電源、および正電圧パルス発生部を備えても良い。
【００５５】
図１に示すように、制御部６は、不図示のＣＰＵ、ＲＡＭ、ＲＯＭ、ハードディスクドライブ（以下、「ＨＤＤ」という。）、タイマ等を備え、コンピュータから構成される。制御部６は、負電圧電源１５とマイクロ波電源１３に制御信号を出力してマイクロ波パルスの印加電力と負電圧パルスの印加電圧を制御する。制御部６は、負電圧パルス発生部１６及びマイクロ波パルス制御部１１に制御信号を出力することによって、パルス状の負のバイアス電圧パルスの印加タイミング、供給電圧及びマイクロ波発振器１２から発生されるマイクロ波パルスの供給タイミング、及び供給電力を制御する。
【００５６】
また、制御部６は、ガス供給部５に流量制御信号を出力して原料ガス及び不活性ガスの供給を制御する。制御部６は、処理容器２に取り付けられた真空計３７から入力される処理容器２内の圧力を表す圧力信号に基づいて、制御信号を圧力調整バルブ７に出力して、処理容器２内の圧力を制御する。また、制御部６は、回転駆動力源３６に回転制御信号を出力して、マイクロ波の供給中に駆動軸３５を回転駆動させる回転量を制御する。つまり、制御部６は、マイクロ波の供給中に表面波制御部材３２を軸方向に移動させる移動量を制御する。
【００５７】
［表面波励起プラズマの説明］
通常、表面波励起プラズマを発生させる場合、ある程度以上の電子（イオン）密度におけるプラズマと、これに接する誘電体との界面に沿ってマイクロ波が供給される。供給されたマイクロ波は、この界面に電磁波のエネルギーが集中した状態で表面波として伝播される。その結果、界面に接するプラズマは高エネルギー密度の表面波によって励起され、さらに増幅される。これにより高密度プラズマが生成されて維持される。ただし、この誘電体を導電性材料に換えた場合、導電性材料は表面波の導波路としては機能せず、好ましい表面波の伝播及びプラズマ励起を生ずることはできない。
【００５８】
一方、プラズマに接する物体の表面近傍には、本質的に単一極性の荷電粒子層、いわゆるシース層が形成される。物体が、負のバイアス電圧を加えた導電性を有する被加工材料８の場合、シース層とは電子密度が低い層、すなわち、正極性であって、マイクロ波の周波数帯においてはほぼ比誘電率ε≒１の層である。このため、印加する負のバイアス電圧の絶対値を例えば−１００Ｖの絶対値より大きくすることによりシース層のシース厚さを厚くできる。すなわちシース層が拡大する。このシース層が、プラズマとプラズマに接する物体との界面に表面波を伝播させる誘電体として作用する。
【００５９】
従って、被加工材料８を保持する保持具９の一端に近接して配置されたマイクロ波供給口２２からマイクロ波が供給され、かつ被加工材料８及び保持具９に、負電圧電極２９及び負電圧印加端子２５を介して負のバイアス電圧が印加されると、マイクロ波はシース層とプラズマとの界面に沿って表面波として伝搬する。この結果、負電圧印加端子２５、被加工材料８及び保持具９の表面に沿って表面波に基づく高密度励起プラズマが発生する。この高密度励起プラズマが、上述した表面波励起プラズマ４５である。
【００６０】
このような被加工材料８の表面の近傍での表面波励起による高密度プラズマの電子密度は１０11〜１０12ｃｍ-3に達する。このＭＶＰ法を用いたプラズマＣＶＤによりＤＬＣ成膜処理される場合は、通常の負のバイアス電圧エネルギーのプラズマＣＶＤによりＤＬＣ成膜処理される場合よりも１桁から２桁高い成膜速度３〜３０（ナノｍ／秒）（１時間で１０μｍ）が得られる。この結果、ＭＶＰ法によるプラズマＣＶＤの成膜時間は通常のプラズマＣＶＤの成膜時間の１／１０〜１／１００となる。
【００６１】
ここで、マイクロ波パルスと負のバイアス電圧パルスの印加タイミングの一例について図２に基づいて説明する。
図２に示すように、マイクロ波パルス３８の周期は、Ｔ３（秒）である。マイクロ波パルス３８の１パルス毎の供給時間は、Ｔ２（秒）であり、本実施形態では、Ｔ２はＴ３の約１／２に設定されている。また、負のバイアス電圧パルス３９の周期は、マイクロ波パルス３８の周期と同じ周期で、Ｔ３（秒）である。例えば、マイクロ波パルス３８と負のバイアス電圧パルス３９の周期は、Ｔ３＝２（ミリ秒）である。
【００６２】
負のバイアス電圧パルス３９の印加時間は、（Ｔ２−Ｔ１）（秒）であり、マイクロ波パルス３８の供給時間Ｔ２（秒）の９０％以上の時間に設定されている。そして、負のバイアス電圧パルス３９の印加タイミングは、マイクロ波パルス３８の供給開始タイミングよりもＴ１（秒）だけ遅延するように設定されている。つまり、マイクロ波パルス３８が立ち上がり、電力が安定した後に、負のバイアス電圧パルス３９が印加されるように設定されている。例えば、遅延時間Ｔ１＝８（マイクロ秒）である。各時間Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３（秒）を示す情報は、制御部６のＲＯＭ又はＨＤＤに記憶されている。
【００６３】
次に、負のバイアス電圧を一定電圧にしたときにおける、プラズマの電子密度とシース層のシース厚さとの関係について図３に基づいて説明する。尚、負のバイアス電圧は、０Ｖ、−２００Ｖ、−４００Ｖとし、プラズマ電位を＋３０Ｖとした。従って、プラズマ電位に対する被加工材料８の電位であるシース電位が約−３０Ｖ、約−２３０Ｖ、約−４３０Ｖのそれぞれについてプラズマの電子密度とシース層のシース厚さとを解析した。
【００６４】
図３に示すように、例えば、プラズマの電子密度が５×１０11ｃｍ-3では、負のバイアス電圧が０Ｖの時のシース層のシース厚さは、約０．１ｍｍであり、負のバイアス電圧が−２００Ｖの時のシース層のシース厚さは、約０．５ｍｍであり、負のバイアス電圧が−４００Ｖの時のシース層のシース厚さは、約０．９ｍｍである。また、プラズマの電子密度が１０12ｃｍ-3では、負のバイアス電圧が０Ｖの時のシース層のシース厚さは、約０．０６ｍｍであり、負のバイアス電圧が−２００Ｖの時のシース層のシース厚さは、約０．４ｍｍであり、負のバイアス電圧が−４００Ｖの時のシース層のシース厚さは、約０．６ｍｍである。
【００６５】
従って、プラズマの電子密度が一定の場合には、負のバイアス電圧が大きくなるに従って、シース層のシース厚さは大きくなる。つまり、マイクロ波パルスの出力電力をほぼ一定にしてプラズマの電子密度をほぼ一定にした場合には、負のバイアス電圧を所定電圧で一定に設定することによって、シース層のシース厚さをほぼ所定の厚さに維持することができる。
【００６６】
ここで、プラズマの電子密度が１０12-3における、被加工材料８の表面に形成されたシース層のシース厚さとシース層を伝搬する表面波の波長との関係について図４に基づいて説明する。尚、被加工材料８は、直径１０ｍｍの円柱状に形成されている。
【００６７】
図４に示すように、例えば、シース厚さ約０．４ｍｍのときの表面波の波長は、約３０ｍｍである。また、シース厚さ約０．６ｍｍのときの表面波の波長は、約３９ｍｍである。また、シース厚さ約１．０ｍｍのときの表面波の波長は、約５２ｍｍである。従って、シース層のシース厚さが厚くなるに従って、表面波の波長は長くなる。つまり、シース層のシース厚さをほぼ所定の厚さでほぼ一定に維持することによって、表面波の波長は、シース層の厚さに対応した所定の波長でほぼ一定に維持される。
【００６８】
［表面波の定在波分布］
次に、表面波の定在波分布について図１、図５及び図６に基づいて説明する。
図１及び図５に示すように、負電圧印加端子２５は、連結部２８を介して被加工材料８の上端面８Ａの外周部と接点部２６を挟んで段差を形成しないように連続的に連結されているため、負電圧印加端子２５と被加工材料８の表面に沿ってシース層４２が連続的に形成される。また、負電圧印加端子２５の雄ねじ部２７には、表面波制御部材３２の雌ネジ部３１が嵌め合わされ、軸方向に移動可能に設けられている。尚、図５において、表面波励起プラズマ４５の輪郭は定在波の影響により、実際には、図６に示すように波打つ形状になる。
【００６９】
表面波制御部材３２は、少なくともシース層４２のシース厚さＬ２よりも大きい半径の略円板状、望ましくは、マイクロ波によって生成される表面波励起プラズマ４５のプラズマ領域の外側まで延出されている半径の略円板状に形成されている。また、接点部２６の高さＬ１、つまり、負電圧印加端子２５の接点部２６が設けられた下端面２５Ａと、被加工材料８の接点部２６が接触する上端面８Ａとの間に形成される隙間の高さＬ１は、シース層４２のシース厚さＬ２よりも小さくなるように形成されている。このため、負電圧印加端子２５の下端面２５Ａ、接点部２６及び被加工材料８の上端面８Ａはプラズマに晒されることはない。
【００７０】
そのため、シース層４２内を表面波として伝搬するマイクロ波は、表面波制御部材３２の下面３２Ａでマイクロ波供給方向に対して反対方向へ、つまり、マイクロ波供給口２２の上端面２２Ａ側へ反射される。この反射された表面波は、マイクロ波供給口２２の上端面２２Ａから供給されるマイクロ波による表面波と合成されて、表面波制御部材３２の下面３２Ａ及び表面波制御部材３２の下面３２Ａから表面波波長の１/２波長毎に節を有する定在波を生成する。
【００７１】
例えば、図６（Ａ）に示すように、被加工材料８の周囲の表面波伝搬長（図６中、マイクロ波供給口２２の上端面２２Ａから表面波制御部材３２の下面３２Ａ）がマイクロ波による表面波の波長よりも長い場合、先ず、制御部６は、回転駆動力源３６を介して駆動軸３５を回転駆動して、表面波制御部材３２を被加工材料８の先端部から予め求めた表面波波長の１／４波長離れた位置に移動させる。尚、被加工材料８の先端部から予め求めた表面波波長の１／４波長離れた位置の情報は、制御部６のＲＯＭ又はＨＤＤに記憶されている。
【００７２】
このとき、表面波制御部材３２で反射された表面波は、被加工材料８のほぼ先端部に極大部を有する定在波４３を生成する。そして、表面波励起プラズマ４５のプラズマ密度が、表面波波長の１／２波長毎に節を有する定在波４３の密度分布となる。このため、表面波励起プラズマ４５のプラズマ密度分布は、被加工材料８の先端部、長手方向の複数箇所にプラズマ密度が極大になる極大部が発生し、各極大部間にプラズマ密度が低い節が発生する。
【００７３】
続いて、図６（Ｂ）に示すように、制御部６は、回転駆動力源３６を介して駆動軸３５を回転駆動して、表面波制御部材３２を被加工材料８の先端部から表面波波長の１／２波長離れた負電圧電極２９側の位置に移動させる。つまり、表面波制御部材３２を図６（Ａ）に示す位置から表面波波長の１／４波長離れた負電圧電極２９側の位置に移動させる。このとき、表面波制御部材３２で反射された表面波は、被加工材料８のほぼ先端部に節を有する定在波４６を生成する。
【００７４】
そして、表面波励起プラズマ４５のプラズマ密度が、表面波波長の１／２波長毎に節を有する定在波４６の密度分布となる。このため、表面波励起プラズマ４５のプラズマ密度分布は、被加工材料８の先端部、長手方向の複数箇所にプラズマ密度が低い節が発生し、各節の間にプラズマ密度が極大になる極大部が発生する。尚、チューナー１８は、表面波制御部材３２の移動に連動してマイクロ波のインピーダンスを整合する。
【００７５】
従って、マイクロ波の供給中に、制御部６は、回転駆動力源３６を介して駆動軸３５を回転駆動して、表面波制御部材３２を負電圧印加端子２５の軸方向に表面波波長の１／４波長離れた位置を、つまり、表面波波長の１／４波長の移動距離を所定時間毎に移動するように制御する。例えば、制御部６は、回転駆動力源３６を介して駆動軸３５を回転駆動して、表面波制御部材３２を負電圧印加端子２５の軸方向に表面波波長の１／４波長離れた位置をマイクロ波の供給中に、ほぼ一定速度で移動するように制御する。
【００７６】
これにより、図６に示すように、表面波励起プラズマ４５のプラズマ密度分布が、成膜中において、定在波４３と定在波４６との間で変化するため、被加工材料８の処理表面に形成されるＤＬＣ膜の膜厚、膜硬度等の膜特性の均一化を図ることができる。尚、制御部６は、回転駆動力源３６を介して駆動軸３５を回転駆動して、表面波制御部材３２を負電圧印加端子２５の軸方向に表面波波長の１／４波長以上離れた位置、例えば、１／２波長の整数倍離れた位置をマイクロ波の供給中に、ほぼ一定速度で移動するように制御してもよい。
【００７７】
それにより、表面波励起プラズマ４５のプラズマ密度分布が、被加工材料８の処理表面全体に渡って定在波４３と定在波４６との間を含んで変化するため、被加工材料８の処理表面に形成されるＤＬＣ膜の膜厚、膜硬度等の膜特性の更なる均一化を図ることができる。尚、マイクロ波の供給中の表面波制御部材３２の移動は一方向でも往復でもよいが、往復移動の場合は加速時間、減速時間、停止時間および往復回数を少なくすることが望ましい。若しくは、表面波制御部材３２の移動速度が変動する間はマイクロ波の供給を停止してもよい。
【００７８】
以上詳細に説明した通り、本実施形態に係る成膜装置１では、負電圧印加端子２５の外周部からシース層４２のシース厚さ方向外側へ突出して設けられた表面波制御部材３２は、シース層４２内を高エネルギー密度の表面波として伝搬するマイクロ波を反射する。これにより、表面波は表面波制御部材３２によってマイクロ波供給方向に対して反対方向へ反射されるため、負電圧印加端子２５に設けられた表面波制御部材３２から負電圧電極２９側へ、つまり、意図しない部分への表面波の進行を確実に抑制することができる。従って、負電圧印加端子２５に負電圧電極２９を介して接続されている配線等への表面波の伝搬を確実に抑制し、エネルギーの無駄な消費を低減することができる。
【００７９】
表面波制御部材３２によって表面波がマイクロ波供給方向に対して反対方向へ、つまり、マイクロ波供給口２２の上端面２２Ａ側へ反射され、その反射波によってもプラズマが生成される。このため、表面波励起プラズマ４５のプラズマ密度が高くなる。この結果、被加工材料８の処理表面にＤＬＣ膜を成膜する成膜時間を短縮して、エネルギーの無駄な消費を低減することができる。
【００８０】
また、制御部６は、回転駆動力源３６を介して駆動軸３５を回転駆動して、表面波制御部材３２をマイクロ波がシース層４２内を伝搬する伝搬方向に移動させて、所望の位置に停止させることによって、マイクロ波の反射される反射位置を変化させることができる。これにより、シース層４２内を高エネルギー密度の表面波として伝搬するマイクロ波によって生成される定在波の分布を変化させてプラズマ密度の分布を変化させることができ、被加工材料８に合わせてＤＬＣ膜を成膜することができる。
【００８１】
尚、作業者が処理容器２の側壁に設けられた石英窓４８（図１参照）から被加工材料８の周辺に発生した表面波励起プラズマ４５の状態を確認する。そして、作業者が不図示の操作部を介して、制御部６に対して駆動軸３５を回転駆動して、表面波制御部材３２を所定距離移動させるように指示する指示信号を入力するように構成してもよい。これにより、シース層４２内を高エネルギー密度の表面波として伝搬するマイクロ波によって生成される定在波の分布を変化させてプラズマ密度の分布を変化させることができ、被加工材料８に合わせてＤＬＣ膜を成膜することができる。
【００８２】
また、制御部６は、回転駆動力源３６を介して駆動軸３５を回転駆動して、表面波制御部材３２を負電圧印加端子２５の軸方向に表面波波長の少なくとも１／４波長離れた位置を所定時間毎に一定速度で移動するように制御する。これにより、制御部６は、マイクロ波の反射される反射位置を、マイクロ波の供給中に一定速度で変化させることができ、シース層４２内を高エネルギー密度の表面波として伝搬するマイクロ波によって生成される定在波の分布を均一化することができる。従って、表面波によってプラズマ励起された原料ガスの高密度プラズマのプラズマ密度の分布を均一化することができ、被加工材料８の表面に形成されたＤＬＣ膜の膜厚分布のバラツキを抑制することができる。
【００８３】
また、チューナー１８は、表面波制御部材３２の移動に連動してマイクロ波のインピーダンスを整合する。これにより、マイクロ波の反射を減らし、効率よくマイクロ波を供給することができると共に、簡易な構成で被加工材料８の表面に形成されたＤＬＣ膜の膜厚分布のバラツキを抑制することができる。
【００８４】
また、負電圧印加端子２５の少なくとも表面波制御部材３２よりも被加工材料８側の部分は、誘電体、誘電体、又は、モリブデンとタングステンとシリコンとの少なくともいずれか１つを含む材料、若しくは、モリブデンとタングステンとシリコンとのうちの少なくともいずれか１つの化合物を含む材料で被覆されている。これにより、負電圧印加端子２５の高密度プラズマによる劣化を抑止することができる。
【００８５】
また、負電圧印加端子２５の接点部２６が設けられた下端面２５Ａと、被加工材料８の接点部２６が接触する上端面８Ａとの間には、シース層４２のシース厚さＬ２よりも小さい高さＬ１の隙間が形成されている。これにより、負電圧印加端子２５の接点部２６を被加工材料８の上端面８Ａに確実に接触させることができる。また、負電圧印加端子２５の下端面２５Ａ、接点部２６及び被加工材料８の上端面８Ａがプラズマに晒されることを防止でき、負電圧印加端子２５の接点部２６と被加工材料８との導通不良を抑止することができる。
【００８６】
更に、負電圧印加端子２５は、被加工材料８の上端面８Ａの外周部と、雄ねじ部２７の外周部とを接点部２６を挟んで段差を形成しないように連続的に連結する連結部２８を有している。これにより、シース層４２内を表面波として伝搬するマイクロ波の不連続部による反射を無くして、表面波を表面波制御部材３２で反射することができる。従って、表面波制御部材３２を雄ねじ部２７の軸方向に移動させても、表面波を表面波制御部材３２で反射することができ、被加工材料８の表面に形成されたＤＬＣ膜の膜厚分布のバラツキを抑制することができる。
【００８７】
尚、本発明は前記実施形態に限定されることはなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内で種々の改良、変形が可能であることは勿論である。例えば、以下のようにしてもよい。また、以下の説明において、上記図１乃至図６に示す前記実施形態に係る成膜装置１の構成等と同一符号は、該前記実施形態に係る成膜装置１の構成等と同一あるいは相当部分を示すものである。
【００８８】
［他の第１実施形態］
（Ａ）先ず、他の第１実施形態に係る成膜装置５１について図７に基づいて説明する。
他の第１実施形態に係る成膜装置５１の概略構成は、図１乃至図６に示す成膜装置１の構成とほぼ同じ構成である。
但し、図７に示すように、負電圧印加端子２５の下端面２５Ａから突出する円柱状の接点部２６に替えて、バネ用ステンレス等で形成された薄板状の接点部５２が設けられている点で異なっている。
【００８９】
図７（Ａ）に示すように、薄板状の接点部５２は、一端部が負電圧印加端子２５の下端面２５Ａに折り曲げ可能に取り付けられている。また、この接点部５２の厚さは、シース層４２のシース厚さＬ２よりも小さくなるように形成されている。従って、図７（Ｂ）に示すように、負電圧印加端子２５が被加工材料８の上端面８Ａに載置されて、被加工材料８の上端面８Ａに電気的に接続された場合には、接点部５２は一端部を中心に負電圧印加端子２５の下端面２５Ａ側へ弾性的に折り曲げられ、負電圧印加端子２５と被加工材料８との間に挟まれた状態で配置される。また、負電圧印加端子２５の下端面２５Ａと被加工材料８の上端面８Ａとの間には、シース層４２のシース厚さＬ２よりも小さい高さの隙間が形成される。
【００９０】
これにより、負電圧印加端子２５の接点部５２が、被加工材料８の上端面８Ａを弾性的に押圧するため、接点部５２を被加工材料８の上端面８Ａに確実に接触させて、電気的に接続することができる。また、負電圧印加端子２５の下端面２５Ａ、接点部５２及び被加工材料８の上端面８Ａがプラズマに晒されることを防止でき、負電圧印加端子２５の接点部５２と被加工材料８との導通不良を抑止することができる。
【００９１】
［他の第２実施形態］
（Ｂ）次に、他の第２実施形態に係る成膜装置５５について図８に基づいて説明する。
他の第２実施形態に係る成膜装置５５の概略構成は、図１乃至図６に示す成膜装置１の構成とほぼ同じ構成である。
但し、図８に示すように、負電圧印加端子２５に替えて、負電圧印加端子５６が設けられている。また、被加工材料５７の外径は、図１乃至図６に示す成膜装置１に装着された被加工材料８の外径よりも大きい。尚、図８において、表面波励起プラズマ４５の輪郭は定在波の影響により、実際には、波打つ形状になる。
【００９２】
図８に示すように、負電圧印加端子５６の下端面５６Ａの略中央部には、被加工材料５７の上端面５７Ａに接触する円柱状の接点部５８が、シース層６１のシース厚さよりも小さい高さで突出して設けられている。被加工材料５７の外径は、負電圧印加端子５６の雄ねじ部２７の外径よりも大きい。そのため、負電圧印加端子５６の接点部５８が突出する下端面５６Ａから雄ねじ部２７までの部分は、円錐台に形成され、被加工材料５７の上端面５７Ａの外周部と、雄ねじ部２７の外周部とを段差なく連続的に連結する連結部５９を形成している。
【００９３】
この連結部５９は、下端部が被加工材料５７の外径にほぼ等しい外径で、上端部が雄ねじ部２７の外径にほぼ等しい外径で、外周面が小さな傾斜角θ、例えば、傾斜角θが５度乃至１０度で傾斜する円錐台に形成されている。つまり、連結部５９は、負電圧印加端子５６の雄ねじ部２７の断面形状と、被加工材料５７の断面形状との間の大きさの断面形状に形成されている。
【００９４】
従って、図８に示すように、成膜装置５５の負電圧印加端子５６は、被加工材料５７の先端部に対して、被加工材料５７側の上端面５７Ａから雄ねじ部２７の下端部まで段差なく連続的に連結する連結部５９を有している。これにより、被加工材料５７の外径と雄ねじ部２７の外径とが異なっても、シース層６１内を表面波として伝搬するマイクロ波の不連続部による反射を無くして、表面波を表面波制御部材３２で反射することができる。従って、駆動軸３５を回転駆動して、表面波制御部材３２を雄ねじ部２７の軸方向に移動させても、表面波を表面波制御部材３２で反射することができ、被加工材料５７の処理表面に形成されたＤＬＣ膜の膜厚分布のバラツキを抑制することができる。
【００９５】
［他の第３実施形態］
（Ｃ）次に、他の第３実施形態に係る成膜装置６５について図９に基づいて説明する。
他の第３実施形態に係る成膜装置６５の概略構成は、図１乃至図６に示す成膜装置１の構成とほぼ同じ構成である。
但し、図９に示すように、表面波制御部材３２に替えて、表面波制御部材６６と、表面波制御部材６６と負電圧印加端子２５との間に介在する介在物６７とが設けられている。この表面波制御部材６６は、アルミ、ステンレス又はスチール等の金属で形成されている。介在物６７は、セラミックや石英等の誘電体で形成されている。尚、図９において、表面波励起プラズマ４５の輪郭は定在波の影響により、実際には、波打つ形状になる。
【００９６】
図９に示すように、介在物６７は、略円筒状に形成された本体部６７Ａと、本体部６７Ａの被加工材料８側の端縁部の外周面から全周に渡って半径方向外側へ延出されて正面視リング状に形成されたフランジ部６７Ｂとから構成されている。また、本体部６７Ａの外周部の上端部からフランジ部６７Ｂまでの高さは、表面波制御部材６６の厚さとほぼ同じ高さに形成されている。介在物６７の内周面には、負電圧印加端子２５の雄ねじ部２７に嵌め合わされる雌ネジ部６８が形成されている。
【００９７】
介在物６７のフランジ部６７Ｂは、外周面がシース層４２よりも半径方向外側へ突出するように少なくともシース層４２のシース厚さよりも大きい半径に形成されている。尚、フランジ部６７Ｂは、望ましくは、外周面がマイクロ波によって生成される表面波励起プラズマ４５のプラズマ領域の外側まで延出される半径に形成されているのが好ましい。
【００９８】
また、表面波制御部材６６は、中央部に介在物６７の本体部６７Ａの外径にほぼ等しい内径の貫通孔６６Ａが形成され、介在物６７のフランジ部６７Ｂよりも大きい外径を有する略リング状に形成されている。表面波制御部材６６は、介在物６７の本体部６７Ａの長さとほぼ等しい板厚に形成され、その外周面には、駆動軸３５の駆動ギヤ部３５Ａに嵌め合わされるギヤ部３３が形成されている。
【００９９】
そして、表面波制御部材６６は、貫通孔６６Ａに介在物６７の本体部６７Ａを被加工材料８側から嵌入して、被加工材料８側の端面６６Ｂをフランジ部６７Ｂに当接した状態で、接着剤等によって当該介在物６７に対して相対回転不能に連結されている。尚、介在物６７の本体部６７Ａの外周面にスプラインを形成し、表面波制御部材６６の貫通孔６６Ａの内周面にスプライン溝を形成して、貫通孔６６Ａに本体部６７Ａを圧入することによって、表面波制御部材６６を介在物６７に対して相対回転不能に連結するようにしてもよい。
【０１００】
従って、制御部６は、回転駆動力源３６を介して駆動軸３５を回転駆動して、表面波制御部材６６及び介在物６７を回転させて、表面波制御部材６６及び介在物６７を負電圧印加端子２５の軸方向上下に移動させることができる。また、表面波制御部材６６と負電圧印加端子２５との間に誘電体で形成された介在物６７を設けることにより、介在物６７によってシース層４２内を伝搬する表面波をマイクロ波供給方向に対して反対方向へ、つまり、マイクロ波供給口２２の上端面２２Ａ側へ反射することができる。
【０１０１】
また、表面波制御部材６６への負のバイアス電圧パルスの印加を防止し、表面波制御部材６６の周辺におけるシース層の拡大を防止できる。従って、負電圧印加端子２５に設けられた表面波制御部材６６から負電圧電極２９側への表面波の進行を抑制し、エネルギーを更に低減することができる。
【０１０２】
［他の第４実施形態］
（Ｄ）次に、他の第４実施形態に係る成膜装置７１について図１０に基づいて説明する。
他の第４実施形態に係る成膜装置７１の概略構成は、図１乃至図６に示す成膜装置１の構成とほぼ同じ構成である。
但し、図１０（Ａ）に示すように、負電圧印加端子２５は、連結部２８の被加工材料８側端面から、連結部２８の外径よりも小さい外径で軸方向に所定高さ突出する突出部２８Ａが同軸に形成されている。
【０１０３】
また、連結部２８の被加工材料８側の端面には、連結部２８とほぼ同じ外径の円筒状で、突出部２８Ａよりも長い保護用筒７２が、突出部２８Ａの周囲を囲むように同軸に取り付けられている。この保護用筒７２は、セラミック等の誘電体で形成されている。また、保護用筒７２の内側には、一端が突出部２８Ａの被加工材料８側の端面に取り付けられた圧縮コイルバネ７３と、圧縮コイルバネ７３の他端が取り付けられた円柱状の接点部７５とが同軸上に配置されている。
【０１０４】
接点部７５の外径は、突出部２８Ａの外径とほぼ同じ外径に形成されている。また、接点部７５は、保護用筒７２から軸方向外側へ少し突出するように配置されると共に、圧縮コイルバネ７３を圧縮して保護用筒７２内に収納可能に設けられている。従って、図１０（Ｂ）に示すように、負電圧印加端子２５が被加工材料８の先端部に載置された場合には、保護用筒７２の下端面７２Ａが被加工材料８の上端面８Ａに当接され、同軸上に配置される。また、接点部７５は、被加工材料８の上端面８Ａによって圧縮コイルバネ７３の付勢力に抗して、保護用筒７２内に収納される。
【０１０５】
これにより、負電圧印加端子２５の接点部７５を被加工材料８の上端面８Ａに確実に接触させて、電気的に接続することができる。また、負電圧印加端子２５を被加工材料８の先端部に載置した場合には、突出部２８Ａ、圧縮コイルバネ７３及び接点部７５は、誘電体で形成された保護用筒７２内に収納されると共に、被加工材料８の上端面８Ａは保護用筒７２の下端部で覆われる。このため、突出部２８Ａ、圧縮コイルバネ７３及び接点部７５と、被加工材料８の上端面８Ａがプラズマに晒されることを防止でき、負電圧印加端子２５の接点部７５と被加工材料８との導通不良を抑止することができる。また、被加工材料８の表面のシース層を伝搬してきた表面波は引き続き誘電体で形成された保護用筒７２の表面とプラズマとの界面を表面波として伝搬するので、被加工材料８の上端面８Ａでの反射を抑圧することができる。
【０１０６】
［他の第５実施形態］
（Ｅ）次に、他の第５実施形態に係る成膜装置７８について図１１に基づいて説明する。
他の第５実施形態に係る成膜装置７８の概略構成は、図１乃至図６に示す成膜装置１の構成とほぼ同じ構成である。
但し、図１１に示すように、負電圧印加端子２５は、連結部２８の被加工材料８側の下端面２５Ａから軸方向内側に所定内径の軸孔２８Ｃが、所定深さで同軸に形成されている。また、軸孔２８Ｃの被加工材料８側端縁部の内周面には、円柱状の接点部２６に替えて、バネ用ステンレス等で形成された薄板状の接点部８１が設けられている点で異なっている。
【０１０７】
図１１（Ａ）に示すように、薄板状の接点部８１は、一端側が軸孔２８Ｃの被加工材料８側端縁部の内周面に取り付けられ、他端側が軸孔２８Ｃよりも軸方向斜め外側へ突出するように傾斜している。接点部８１の傾斜部分の長さは、軸孔２８Ｃの内径よりも小さくなるように形成されている。従って、図１１（Ｂ）に示すように、負電圧印加端子２５が被加工材料８の上端面８Ａに載置された場合には、連結部２８の下端面２５Ａが被加工材料８の上端面８Ａに当接され、同軸上に配置される。また、接点部８１は、被加工材料８の上端面８Ａによって軸孔２８Ｃ内へ弾性的に折り曲げられて軸孔２８Ｃ内に収納されると共に、被加工材料８の上端面８Ａを弾性的に押圧する。
【０１０８】
これにより、負電圧印加端子２５の接点部８１が、被加工材料８の上端面８Ａを弾性的に押圧するため、接点部８１を被加工材料８の印加側端面部に確実に接触させて、電気的に接続することができる。また、負電圧印加端子２５を被加工材料８の上端面８Ａに載置した場合には、接点部８１は軸孔２８Ｃ内に収納されると共に、被加工材料８の上端面８Ａは連結部２８の下端面２５Ａで覆われる。このため、接点部８１及び被加工材料８の上端面８Ａがプラズマに晒されることを防止でき、負電圧印加端子２５の接点部８１と被加工材料８との導通不良を抑止することができる。
【０１０９】
［他の第６実施形態］
（Ｆ）例えば、図１乃至図６に示す成膜装置１の表面波制御部材３２をフェライト等で形成して、表面波制御部材３２がマイクロ波を吸収する吸収能を有するようにしてもよい。従って、負電圧印加端子２５の外周部からシース層４２のシース厚さ方向に突出するように設けられた表面波制御部材３２は、シース層４２内を高エネルギー密度の表面波として伝搬するマイクロ波を吸収する。
【０１１０】
これにより、表面波は表面波制御部材３２によって吸収されるため、負電圧印加端子２５に設けられた表面波制御部材３２から負電圧電極２９側への表面波の進行を抑制することができる。従って、負電圧印加端子２５の負電圧電極２９に接続されている配線等への表面波の伝搬を抑制し、負電圧電極２９側に接続されている部材がプラズマに晒されることを防止することができる。
【０１１１】
表面波制御部材３２がシース層４２内を伝搬するマイクロ波に対して吸収能を有する場合は、表面波制御部材３２の手前でシース層４２が途切れる。このため、このシース層４２の途切れた箇所で表面波の一部がマイクロ波供給方向に対して反対方向へ、つまり、マイクロ波供給口２２の上端面２２Ａ側へ反射され、その反射波によってもプラズマが生成される。このため、表面波励起プラズマ４５のプラズマ密度が高くなる。この結果、被加工材料８の処理表面にＤＬＣ膜を成膜する成膜時間を短縮して、エネルギーの無駄な消費を低減することができる。
【符号の説明】
【０１１２】
１、５１、５５、６５、７１、７８      成膜装置
６      制御部
８、５７      被加工材料
９      保持具
１１      マイクロ波パルス制御部
１２      マイクロ波発信器
１３      マイクロ波電源
１５      負電圧電源
１６      負電圧パルス発生部
１７      アイソレータ
１８      チューナー
２２      マイクロ波供給口
２５、５６      負電圧印加端子
２６、５２、５８、７５、８１      接点部
２８、５９      連結部
２９      負電圧電極
３２、６６      表面波制御部材
３５      リードスクリュー
３６      回転駆動力源
４２、６１      シース層
４５      表面波励起プラズマ
４３、４６      定在波
６７      介在物
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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