(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
筒状の導電性ワークの両端を封止する、絶縁体からなる第１及び第２の有底筒状の封止部材と、該第１の封止部材を介して該ワークの内部を減圧する減圧手段と、該ワークにバイアス電圧を印加する電源と、該第２の封止部材を介して該ワークの内部に炭化水素を含む原料ガスを供給する原料ガス供給手段と、該第１及び第２の封止部材のうち少なくとも該第２の封止部材に装着される第１の陽極とを備えるプラズマＣＶＤ装置の炭素被膜クリーニング方法であって、
該ワークを筒状の導電性ダミーワークに交換したときに、該第２の封止部材を介して該ダミーワークの内部に酸素ガスを供給する酸素ガス供給手段と、
該酸素ガス供給手段から供給される酸素ガスに対して、該第２の封止部材の該第１の陽極よりも上流側に配置された第２の陽極とを設け、
該ワークの両端を該第１及び第２の封止部材により封止し、該減圧手段により所定の真空度に減圧された該ワークの内部に該原料ガス供給手段により原料ガスを供給しつつ、該ワークを該第１の陽極又は該第２の陽極に対する第１の陰極として該電源よりバイアス電圧を印加することにより、該ワークの内部に該原料ガスのプラズマを発生させて該ワークの内表面に炭素被膜を形成する工程と、
内表面に該炭素被膜が形成されたワークを筒状の導電性ダミーワークと交換し、該減圧手段により該ダミーワークの内部を所定の真空度に減圧して、該酸素ガス供給手段により該ダミーワークの内部に酸素ガスを供給しつつ、該第２の陽極又は該第１の陽極と該第２の陽極との両方に所定電圧を印加する一方、該ダミーワークを該第１の陽極又は該第２の陽極に対する第１の陰極として該電源よりバイアス電圧を印加することにより、該ダミーワークの内部に酸素プラズマを発生させる工程と、
該酸素プラズマにより、該プラズマＣＶＤ装置の各部に形成された炭素被膜を分解して除去する工程とを備えることを特徴とする炭素被膜クリーニング方法。
【請求項２】
請求項１記載の炭素被膜クリーニング方法において、前記ダミーワークとして、次に処理を行うワークを用いることを特徴とする炭素被膜クリーニング方法。
【請求項３】
筒状の導電性ワークの両端を封止する、絶縁体からなる第１及び第２の有底筒状の封止部材と、
該第１の封止部材を介して該ワークの内部を減圧する減圧手段と、
該第２の封止部材を介して該ワークの内部に炭化水素を含む原料ガスを供給する原料ガス供給手段と、
該第１及び第２の封止部材のうち少なくとも該第２の封止部材に装着される第１の陽極と、
該ワークを筒状の導電性ダミーワークに交換したときに該第２の封止部材を介して該ダミーワークの内部に酸素ガスを供給する酸素ガス供給手段と、
該酸素ガス供給手段から供給される酸素ガスに対して、該第２の封止部材の前記第１の陽極よりも上流側に配置された第２の陽極と、
該ワーク又は該ダミーワークを、該第１の陽極又は該第２の陽極に対する第１の陰極として、バイアス電圧を印加する電源とを備えることを特徴とするプラズマＣＶＤ装置。
【請求項４】
請求項３記載の装置において、前記酸素ガス供給手段から供給される酸素ガスの上流側に、前記電源によりバイアス電圧が印加される第２の陰極を備えることを特徴とする装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、炭素被膜クリーニング方法及び装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、潤滑油中で用いられるシリンダブロック、ピストン等の摺動部材では、エネルギー消費量の低下等のために機械的損失を低減する必要がある。そこで、前記摺動部材を低摩擦化することが検討されている。【０００３】
例えば、前記摺動部材を低摩擦化するために、該摺動部材の表面にダイアモンドライクカーボン被膜（以下、ＤＬＣ被膜と略記することがある）等の炭素被膜を設けた炭素被覆摺動部材が知られている（例えば、特許文献１，２参照）。【０００４】
前記炭素被覆摺動部材は、例えば、プラズマＣＶＤ装置により製造することができる。前記プラズマＣＶＤ装置では、所定の真空度に維持された導電性摺動部材等のワークの内部に原料ガスを供給しつつ、該ワークを陰極として負のバイアス電圧を印加する。このようにすると、前記プラズマＣＶＤ装置に設けられた陽極と、前記陰極としてのワークとの間に電位差が生じ、放電が起きる。そして、前記放電により、前記ワークの内部に前記原料ガスのプラズマを発生させることができる。【０００５】
ここで、前記原料ガスとしてアセチレン等の炭化水素ガスを用いることにより、前記ワークの内部に主として炭素プラズマを発生させることができる。この結果、前記炭素プラズマにより、前記ワークの内表面に炭素等を堆積させ、例えば前記ＤＬＣ被膜等の炭素被膜を形成することができる（例えば、特許文献３参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特許第３５５５８４４号公報
【特許文献２】特許第４９７３９７１号公報
【特許文献３】特許第５０４３６５７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、前記プラズマＣＶＤ装置では前記ワークの内表面のみならず、装置の各部にも炭素等が堆積して炭素被膜が形成され、装置の作動の障害となったりコンタミの原因となったりするため、該炭素被膜を定期的にクリーニングすることが望まれる。【０００８】
本発明は、かかる事情に鑑み、前記プラズマＣＶＤ装置の各部に形成される前記炭素被膜をクリーニングすることができる炭素被膜クリーニング方法及び、該方法に用いられるプラズマ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】
【０００９】
かかる目的を達成するために、本発明の炭素被膜クリーニング方法は、筒状の導電性ワークの両端を封止する、絶縁体からなる第１及び第２の有底筒状の封止部材と、該第１の封止部材を介して該ワークの内部を減圧する減圧手段と、該ワークにバイアス電圧を印加する電源と、該第２の封止部材を介して該ワークの内部に炭化水素を含む原料ガスを供給する原料ガス供給手段と、該第１及び第２の封止部材のうち少なくとも該第２の封止部材に装着される第１の陽極とを備えるプラズマＣＶＤ装置の炭素被膜クリーニング方法であって、該ワークを筒状の導電性ダミーワークに交換したときに、該第２の封止部材を介して該ダミーワークの内部に酸素ガスを供給する酸素ガス供給手段と、該酸素ガス供給手段から供給される酸素ガスに対して、該第２の封止部材の該第１の陽極よりも上流側に配置された第２の陽極とを設け、該ワークの両端を該第１及び第２の封止部材により封止し、該減圧手段により所定の真空度に減圧された該ワークの内部に該原料ガス供給手段により原料ガスを供給しつつ、該ワークを該第１の陽極又は該第２の陽極に対する第１の陰極として該電源よりバイアス電圧を印加することにより、該ワークの内部に該原料ガスのプラズマを発生させて該ワークの内表面に炭素被膜を形成する工程と、内表面に該炭素被膜が形成されたワークを筒状の導電性ダミーワークと交換し、該減圧手段により該ダミーワークの内部を所定の真空度に減圧して、該酸素ガス供給手段により該ダミーワークの内部に酸素ガスを供給しつつ、該第２の陽極又は該第１の陽極と該第２の陽極との両方に所定電圧を印加する一方、該ダミーワークを該第１の陽極又は該第２の陽極に対する第１の陰極として該電源よりバイアス電圧を印加することにより、該ダミーワークの内部に酸素プラズマを発生させる工程と、該酸素プラズマにより、該プラズマＣＶＤ装置の各部に形成された炭素被膜を分解して除去する工程とを備えることを特徴とする。
【００１０】
本発明の炭素被覆クリーニング方法によれば、まず、筒状の導電性ワークの両端を、絶縁体からなる第１及び第２の有底筒状の封止部材により封止することにより、該ワークをプラズマＣＶＤ装置に装着する。次に、前記ワークの内部を前記減圧手段により所定の真空度に減圧しながら、該ワークの内部に前記原料ガス供給手段により原料ガスを供給する。そして、前記ワークの内部が所定の真空度に維持されている状態で、前記電源により該ワークを陰極としてバイアス電圧を印加する。【００１１】
このようにすると、前記ワークにバイアス電圧が印加され、前記第１及び第２の封止部材により前記ワークから絶縁されている前記第１の陽極及び第２の陽極と、前記第１の陰極としてのワークとの間に電位差が生じ、放電が起きる。そして、前記放電により、前記ワークの内部に前記原料ガスのプラズマが発生する。このとき、前記ワークは陰極として作用するので、該ワークの内表面に炭素等が堆積し、炭素被膜を形成することができる。
【００１２】
前記第１の陽極は少なくとも、原料ガスが供給される第２の封止部材に設ける必要がある。また、前記第１の陽極は、第１の封止部材にも設けることが好ましく、電圧付加が分散し、安定的なプラズマを発生させることができ、しかも電極の消耗を低減することができる。
【００１３】
ところで、前記プラズマＣＶＤ装置では、前記のようにして前記ワークの内表面に前記炭素被膜を形成する際に、装置の各部、例えば前記第１及び第２の封止部材等の内表面にも前記炭素被膜が形成される。前記装置各部の内表面に形成された前記炭素被膜は、蓄積されると装置の作動の障害となったりコンタミの原因となったりする。【００１４】
そこで、本発明の炭素被膜クリーニング方法では、前記ワークの内表面に前記炭素被膜を形成した後、該ワークを筒状の導電性ダミーワークに交換する。次に、前記ダミーワークの内部を前記減圧手段により所定の真空度に減圧しながら、該ダミーワークの内部に、前記酸素ガス供給手段により酸素ガスを供給する。そして、前記ダミーワークの内部が所定の真空度に維持されている状態で、前記電源により該ダミーワークを前記第１の陽極又は第２の陽極に対する第１の陰極としてバイアス電圧を印加する。
【００１５】
このようにすると、前記原料ガスの場合と同様にして、前記第１の陽極又は第２の陽極と、前記第１の陰極としてのダミーワークとの間に電位差が生じ、放電が起きる。そして、前記放電により、前記ダミーワークの内部に酸素プラズマが発生する。このとき、前記酸素プラズマはホロカソード効果により極めて高密度となる。従って、前記酸素プラズマにより前記プラズマＣＶＤ装置の内部に形成された前記炭素被膜を分解して除去することができ、該炭素被膜のクリーニングを行うことができる。
【００１９】
また、本発明の炭素被膜クリーニング方法では、前記酸素ガス供給手段から供給される酸素ガスに対して、前記第２の封止部材の前記第１の陽極よりも上流側に前記第２の陽極を設けることにより、該酸素供給手段により供給される酸素ガスの上流側まで、前記酸素プラズマの発生領域が拡大されることとなり、該酸素プラズマにより、該第１の陽極の周囲に形成された前記炭素被膜を効率よく分解して除去することができる。
【００２０】
本発明の炭素被膜クリーニング方法では、前記ダミーワークとして、次に処理を行うワークを用いることが好ましい。前記ダミーワークとして、次に処理を行うワークを用いることにより、前記酸素プラズマによる前記プラズマＣＶＤ装置の内部に形成された前記炭素被膜のクリーニングと同時に、該酸素プラズマにより該ワークの前処理として、該ワークに付着した酸素、水素又は水等を除去するクリーニングを行うことができる。【００２１】
次に処理を行うワークを装着し、前記プラズマＣＶＤ装置の内部に形成された前記炭素被膜のクリーニングと同時に、該ワークのクリーニングを行うことにより、ダミーワークの準備を不要にすることができる。また、ダミーワークから次に処理を行うワークに交換する際の大気開放、排気、予熱工程を省略することが可能になり、工程の短縮化を図ることができる。【００２２】
本発明のプラズマＣＶＤ装置は、筒状の導電性ワークの両端を封止する、絶縁体からなる第１及び第２の有底筒状の封止部材と、該第１の封止部材を介して該ワークの内部を減圧する減圧手段と、該第２の封止部材を介して該ワークの内部に炭化水素を含む原料ガスを供給する原料ガス供給手段と、該第１及び第２の封止部材のうち少なくとも該第２の封止部材に装着される第１の陽極と、該ワークを筒状の導電性ダミーワークに交換したときに該第２の封止部材を介して該ダミーワークの内部に酸素ガスを供給する酸素ガス供給手段と、該酸素ガス供給手段から供給される酸素ガスに対して、該第２の封止部材の前記第１の陽極よりも上流側に配置された第２の陽極と、該ワーク又は該ダミーワークを、該第１の陽極又は該第２の陽極に対する第１の陰極として、バイアス電圧を印加する電源とを備えることを特徴とする。
【００２３】
本発明のプラズマＣＶＤ装置によれば、前述の炭素被膜クリーニング方法において、前記ワークの内表面に前記炭素被膜を形成し、内表面に該炭素被膜が形成されたワークを前記ダミーワークに交換した後、前記原料ガス供給手段により供給される前記原料ガスに代えて、前記酸素ガス供給手段により、該ダミーワークの内部に前記酸素ガスを供給することができる。【００２４】
そこで、本発明のプラズマＣＶＤ装置によれば、前記電源により前記ダミーワークにバイアス電圧を印加することにより、前記第１の陽極又は第２の電極と該ダミーワークとの間に電位差が生じ放電が起きる。そして、前記放電により、該ダミーワークの内部に酸素プラズマを発生させることができ、該酸素プラズマにより該プラズマＣＶＤ装置に堆積した前記炭素被膜のクリーニングを行うことができる。
【００２７】
このとき、前記第２の陽極は、前記酸素ガス供給手段から供給される酸素ガスに対して、前記第２の封止部材の前記第１の陽極よりも上流側に備えられている。従って、前記酸素プラズマの発生領域を、前記酸素ガス供給手段から供給される酸素ガスに対して、前記第１の陽極よりも上流側まで拡張することができ、該第１の陽極の周囲に形成された前記炭素被膜を効率よく分解して除去することができる。
【００２９】
また、本発明のプラズマＣＶＤ装置は、前記酸素ガス供給手段から供給される酸素ガスの上流側に、前記電源によりバイアス電圧が印加される第２の陰極を備えることが好ましい。【００３０】
本発明のプラズマＣＶＤ装置は、前記第２の陰極を備えるときには、前記酸素ガスを前記ダミーワークの内部に供給したときに、前記電源により前記ダミーワーク及び該第２の陰極にバイアス電圧を印加する。このようにすることにより、前記第１の陽極及び前記第２の電極と前記ダミーワーク及び前記第２の陰極との間に電位差が生じ放電が起きる。そして、前記放電により、前記ダミーワークの内部に前記酸素プラズマを発生させることができ、同時に前記第１の陽極及び前記第２の電極と前記第２の陰極との間にも該酸素プラズマを発生させることができる。
【００３１】
このとき、前記第２の陰極は、前記酸素ガス供給手段から供給される酸素ガスの上流側に備えられている。従って、前記酸素プラズマの発生領域を、前記酸素ガス供給手段から供給される酸素ガスの上流側まで拡張することができ、該第１の陽極の周囲に形成された前記炭素被膜を効率よく分解して除去することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】本発明の炭素被膜クリーニング装置の第１の態様の構成を示すシステム構成図。
【図２】本発明の炭素被膜クリーニング方法を示すフローチャート。
【図３】本発明の炭素被膜クリーニング方法における投入バイアスエネルギーとＤＬＣ被膜のエッチング量との関係を示すグラフ。
【図４】本発明の炭素被膜クリーニング装置の第２の態様の構成を示すシステム構成図。
【発明を実施するための形態】
【００３４】
次に、添付の図面を参照しながら本発明の実施の形態についてさらに詳しく説明する。
【００３５】
図１に示すプラズマＣＶＤ装置１は、ワークＷの両端を封止する第１封止部材２ａ、第２封止部材２ｂと、各封止部材２ａ，２ｂに装着される第１陽極３ａ，３ａと、ガス供給サブシステム４と、プロセス制御サブシステム５とを備えている。
【００３６】
ワークＷは、中空筒状の導電体からなり、例えば、内燃機関のシリンダブロック等である。ワークＷは、第１陰極として作用するように構成される。
【００３７】
第１封止部材２ａ、第２封止部材２ｂは、絶縁体からなる中空有底筒状体であり、開口端部でワークＷの内部に連通している。第１陽極３ａ，３ａは棒状電極であり、第１封止部材２ａ、第２封止部材２ｂに設けられた孔部（図示せず）から第１封止部材２ａ、第２封止部材２ｂ内部に挿入される。また、第１陽極３ａ，３ａは、図示しない回路に接続されて正に荷電するように構成されている。
【００３８】
第１陰極としてのワークＷと第１陽極３ａ，３ａとは、絶縁体からなる第１封止部材２ａ、第２封止部材２ｂにより絶縁されている。
【００３９】
ガス供給サブシステム４は、原料ガス供給手段としてのアセチレンガス供給コンテナ６と、アルゴンガス供給コンテナ７と、酸素ガス供給手段としての酸素ガス供給コンテナ８とを備えている。アセチレンガス供給コンテナ６は導管９により、圧力計１０、流量制御装置一次側弁１１、流量制御装置１２、流量制御装置二次側弁１３、開閉弁１４、第２封止部材２ｂを介してワークＷの空洞部に接続されている。アルゴンガス供給コンテナ７には導管１５が接続されており、導管１５は、圧力計１６、流量制御装置一次側弁１７、流量制御装置１８、流量制御装置二次側弁１９を介して、開閉弁１４の上流側で導管９に接続されている。
【００４０】
また、酸素ガス供給コンテナ８には導管２０が接続されており、導管２０は、圧力計２１、流量制御装置一次側弁２２、流量制御装置２３、流量制御装置二次側弁２４を介して、開閉弁１４の上流側で導管９に接続されている。
【００４１】
プロセス制御サブシステム５は、パーソナルコンピュータ等からなる制御装置２５と、制御装置２５により制御される減圧手段としての真空ポンプ２６、電源としてのＤＣパルス化電源２７、圧力コントローラ２８を備えている。真空ポンプ２６は導管２９により開閉弁３０、第１封止部材２ａを介してワークＷの内部に接続されている。
【００４２】
導管２９は開閉弁３０の一次側と二次側とを連絡するスロー配管３１を備えており、スロー配管３１にはスローバルブ３２が配設されている。また、導管２９はスロー配管３１と封止部材２ａとの間にベント管３３を備えており、ベント管３３にはベントバルブ４４が配設されている。
【００４３】
ＤＣパルス化電源２７はＤＣケーブル３５を備えており、ＤＣケーブル３５はワークＷの外表面に接続されている。また、圧力コントローラ２８は、導管２９に設けられた開閉弁３０、スロー配管３１に設けられたスローバルブ３２及びベント管３３に設けられたベントバルブ３４に電気的に接続されている。圧力コントローラ２８は、開閉弁３１、スローバルブ３２及びベントバルブ３４の開閉を制御する。
【００４４】
また、制御装置２５はインターフェイスケーブル３６を介してガス供給サブシステム４に電気的に接続されている。この結果、制御装置２５は、導管９に設けられた流量制御装置一次側弁１１、流量制御装置１２、流量制御装置二次側弁１３、開閉弁１４、導管１５に設けられた流量制御装置一次側弁１７、流量制御装置１８、流量制御装置二次側弁１９、導管２０に設けられた流量制御装置一次側弁２２、流量制御装置２３、流量制御装置二次側弁２４を制御するようになっている。
【００４５】
次に、プラズマＣＶＤ装置１による炭素被膜クリーニング方法について説明する。
【００４６】
前記炭素被膜クリーニング方法では、最初に、プラズマＣＶＤ装置１によりワークＷの内表面にＤＬＣ被膜を形成する。プラズマＣＶＤ装置１によりワークＷの内表面にＤＬＣ被膜を形成するときには、まず、図２に示すＳＴＥＰ１でワークＷの両端を第１封止部材２ａ及び第２封止部材２ｂで封止することにより、ワークＷをプラズマＣＶＤ装置装置１に装着する。
【００４７】
次に、ＳＴＥＰ２で、ワークＷ、第１封止部材２ａ及び第２封止部材２ｂの内部を所定の真空度に減圧する。前記減圧は、まず、開閉弁３０を閉弁した状態で、制御装置２５により圧力コントローラ２８を介してスローバルブ３２を開弁し、真空ポンプ２６を作動させる。そして、開閉弁３０の一次側及び二次側の圧力が、開閉弁３０が作動可能となる所定の真空度に減圧する。
【００４８】
次に、開閉弁３０の一次側及び二次側の圧力が、前記所定の真空度に減圧されたならば、制御装置２５により圧力コントローラ２８を介してスローバルブ３２を閉弁し、開閉弁３０を所定の開度に開弁する。この結果、ワークＷ、第１封止部材２ａ及び第２封止部材２ｂの内部を、例えば１〜１００Ｐａの真空度となるように減圧する。
【００４９】
このとき、導管９に設けられた流量制御装置一次側弁１１、流量制御装置二次側弁１３、開閉弁１４、導管１５に設けられた流量制御装置一次側弁１７、流量制御装置二次側弁１９、導管２０に設けられた流量制御装置一次側弁２２、流量制御装置二次側弁２４は、いずれも閉弁されている。
【００５０】
ワークＷ、第１封止部材２ａ及び第２封止部材２ｂの内部が前記のように減圧されたならば、次に、ＳＴＥＰ３でワークＷの内表面のクリーニングを行う。ワークＷの内表面のクリーニングを行うときには、まず、制御装置２５によりガス供給サブシステム４の導管９に設けられた開閉弁１４と、導管１５に設けられた流量制御装置一次側弁１７及び流量制御装置二次側弁１９とを開弁し、アルゴンガス供給コンテナ７から、ワークＷの内部にアルゴンガスを供給する。
【００５１】
次に、制御装置２５によりＤＣパルス化電源２７からＤＣケーブル３５を介してワークＷに負のパルス電流を供給する。このようにすると、ワークＷにバイアス電圧が印加されることとなり、第１陽極３ａと、第１陰極としてのワークＷとの間に電位差が生じ、放電が起きる。そして、前記放電により、ワークＷの内部にアルゴンプラズマが発生する。このとき、ワークＷは第１陰極として作用するので、前記アルゴンプラズマはワークＷの内表面を攻撃することになり、該アルゴンプラズマによりワークＷの内表面が清浄化され、クリーニングを行うことができる。
【００５２】
ワークＷの内表面が清浄化されたならば、次に、ＳＴＥＰ４でワークＷの内部にアセチレンガスを供給する。前記アセチレンガスの供給は、制御装置２５によりガス供給サブシステム４の導管９に設けられた流量制御装置一次側弁１１及び流量制御装置二次側弁１３を開弁することにより行われる。この結果、前記アルゴンガスと共に、アセチレンガス供給コンテナ６からワークＷの内部にアセチレンガスが供給される。
【００５３】
このとき、前記アセチレンガスの流量は流量制御装置１２により、例えば５００〜４０００ｓｃｃｍの範囲とされ、前記アルゴンガスの流量は流量制御装置１８により、例えば１００〜１０００ｓｃｃｍの範囲とされる。そして、制御装置２５により、圧力コントローラ２８を介して開閉弁３０を所定の開度に開弁することにより、ワークＷ、第１封止部材２ａ及び第２封止部材２ｂの内部は、例えば５〜３０Ｐａの真空度に維持される。
【００５４】
次に、ＳＴＥＰ５で、ワークＷ、第１封止部材２ａ及び第２封止部材２ｂの内部に炭素プラズマを発生させる。前記炭素プラズマを発生させるには、制御装置２５によりＤＣパルス化電源２７からＤＣケーブル３５を介してワークＷに、例えば２〜１００Ａの負のパルス電流を、例えば５〜２００秒間供給する。このようにすると、ワークＷにバイアス電圧が印加されることとなり、ワークＷは前述のように第１陰極として作用するので、ワークＷと第１陽極３ａ，３ｂとの間に電位差が生じ、放電が起きる。そして、前記放電により、アセチレンガスがプラズマ化され、主として炭素プラズマが発生する。
【００５５】
このようにすると、ＳＴＥＰ６で、前記炭素プラズマが第１陰極としてのワークＷの内表面に引き付けられて、該表面に堆積され、前記ＤＬＣ被膜が形成される。また、制御装置２５により前記パルス電流のデューティサイクルを調整することにより、該デューティサイクルがオフであるときに前記アセチレンガス及びアルゴンガスが補充されることとなる。この結果、ワークＷの内表面に均一な厚さの前記ＤＬＣ被膜を形成することができる。そこで、制御装置２５は、導管９に設けられた流量制御装置一次側弁１１、流量制御装置二次側弁１３、開閉弁１４と、導管１５に設けられた流量制御装置一次側弁１７及び流量制御装置二次側弁１９とを閉弁し、真空ポンプ２６、ＤＣパルス化電源２７を停止して前記ＤＬＣ被膜の形成を終了する。
【００５６】
このとき、前記ＤＬＣ被膜は、ワークＷの内表面のみならず、例えば第１封止部材２ａ及び第２封止部材２ｂの内表面にも形成される。前記ＤＬＣ被膜は、蓄積されると装置の作動の障害となったりコンタミの原因となったりすることが懸念される。
【００５７】
そこで、前記炭素被膜クリーニング方法では、所定数のワークＷの内表面に前記ＤＬＣ被膜を形成した後、ＳＴＥＰ７で、ワークＷを筒状の導電性ダミーワークＷ´に交換することにより、炭素被膜のクリーニングを行う。ダミーワークＷ´はワークＷと同一形状の他の部材であってもよく、次に処理するワークＷをダミーワークＷ´としてもよい。
【００５８】
ワークＷと交換されたダミーワークＷ´は、その両端が第１封止部材２ａ及び第２封止部材２ｂにより封止されることにより、プラズマＣＶＤ装置１に装着される。
【００５９】
プラズマＣＶＤ装置１により炭素被膜のクリーニングを行うときには、まず、ＳＴＥＰ８で、ダミーワークＷ´、第１封止部材２ａ及び第２封止部材２ｂの内部を所定の真空度に減圧する。前記減圧は、ワークＷの内表面にＤＬＣ被膜を形成する場合と全く同一にして行うことができ、この結果、ダミーワークＷ´、第１封止部材２ａ及び第２封止部材２ｂの内部を、例えば１〜１００Ｐａの真空度となるように減圧する。
【００６０】
このとき、導管９に設けられた流量制御装置一次側弁１１、流量制御装置二次側弁１３、開閉弁１４、導管１５に設けられた流量制御装置一次側弁１７、流量制御装置二次側弁１９、導管２０に設けられた流量制御装置一次側弁２２、流量制御装置二次側弁２４は、いずれも閉弁されている。
【００６１】
ワークＷ、第１封止部材２ａ及び第２封止部材２ｂの内部が前記のように減圧されたならば、次に、ＳＴＥＰ９でダミーワークＷ´の内部に酸素ガスを供給する。
【００６２】
前記酸素ガスを供給するときは、まず、制御装置２５によりガス供給サブシステム４の導管９に設けられた開閉弁１４と、導管１５に設けられた流量制御装置一次側弁１７及び流量制御装置二次側弁１９とを開弁する。そして、アルゴンガス供給コンテナ７から、ダミーワークＷ´の内部にアルゴンガスを供給する。
【００６３】
また、これと同時に、制御装置２５によりガス供給サブシステム４の導管２０に設けられた流量制御装置一次側弁２２及び流量制御装置二次側弁２４を開弁する。この結果、前記アルゴンガスと共に、酸素ガス供給コンテナ８からダミーワークＷ´の内部に酸素ガスが供給される。
【００６４】
このとき、前記アルゴンガスの流量は流量制御装置１８により、例えば１００〜２０００ｓｃｃｍの範囲とされ、前記酸素ガスの流量は流量制御装置２３により、例えば５００〜４０００ｓｃｃｍの範囲とされる。そして、制御装置２５により、圧力コントローラ２８を介して開閉弁３０を所定の開度に開弁することにより、ダミーワークＷ´の内部は、例えば５〜３０Ｐａの真空度に維持される。
【００６５】
次に、ＳＴＥＰ１０で、ダミーワークＷ´、第１封止部材２ａ及び第２封止部材２ｂの内部に酸素プラズマを発生させる。前記酸素プラズマを発生させるには、制御装置２５によりＤＣパルス化電源２８からＤＣケーブル３５を介してダミーワークＷ´に、例えば２〜１００Ａの負のパルス電流を、例えば３０〜２００秒間供給する。このようにすると、ダミーワークＷ´にバイアス電圧が印加されることとなり、ダミーワークＷ´は、ワークＷと同様に第１陰極として作用するので、ダミーワークＷ´と第１陽極３ａ，３ａとの間に電位差が生じ、放電が起きる。そして、前記放電により、酸素ガスがプラズマ化され、酸素プラズマが発生する。
【００６６】
このとき、ダミーワークＷ´と第１封止部材２ａ及び第２封止部材２ｂとの内部では、ホロカソード効果により前記酸素プラズマが極めて高密度となる。従って、ＳＴＥＰ１１で、前記酸素プラズマにより第１封止部材２ａ及び第２封止部材２ｂの内表面に形成された前記ＤＬＣ被膜を分解して除去することができ、炭素被膜のクリーニングを行うことができる。
【００６７】
次に、制御装置２５は、導管９に設けられた開閉弁１４と、導管１５に設けられた流量制御装置一次側弁１７及び流量制御装置二次側弁１９と、導管２０に設けられた流量制御装置一次側弁２２及び流量制御装置二次側弁２４とを閉弁し、真空ポンプ２６、ＤＣパルス化電源２７を停止して、前記炭素被膜のクリーニングを終了する。
【００６８】
次に、ダミーワークＷ´に印加されるバイアスエネルギーと、前記ＤＬＣ被膜とのエッチング量との関係を図３に示す。尚、前記バイアスエネルギーは、電流値（Ａ）×ＤＣｒａｔｅ（％）×時間（秒）により算出され、積算バイアスエネルギー（Ａ・秒）として示される。
【００６９】
図３から、炭素被膜クリーニング装置１では、酸素ガスを３００〜７００Ａ・秒の範囲の積算バイアスエネルギーでプラズマ化することにより、前記ＤＬＣ被膜をエッチングすることができ、該ＤＬＣ被膜を分解して除去することができることが明らかである。
【００７０】
次に、図４を参照して、本実施形態のプラズマＣＶＤ装置４１について説明する。プラズマＣＶＤ装置４１は、第２封止部材２ｂに装着された第１陽極３ａに対し、酸素ガス供給コンテナ８から供給される酸素ガスの上流側に、第２陽極３ｂを備え、第１陽極３ａと第２陽極３ｂとの間に第２陰極４２を備えることを除いて、炭素被膜クリーニング装置１と全く同一の構成を備えている。そこで、同一の構成には同一の符号を付して詳細な説明を省略する。
【００７１】
第２陽極３ｂは、棒状電極であり、第２封止部材２ｂに設けられた孔部（図示せず）から第２封止部材２ｂ内部に挿入される。第２陽極３ｂは、絶縁体からなる第２封止部材２ｂにより、第１陰極としてのワークＷと絶縁されている。
【００７２】
また、第２陽極３ｂは、第１陽極３ａが接続されている図示しない回路に接続されて所定電圧が印加されるように構成されている。ここで、所定電圧は０電位（アース）でもよい。
【００７３】
第２陰極４２は、ＤＣケーブル４３を介してＤＣケーブル３５に接続されており、途中に設けられたスイッチ４４によりＤＣケーブル３５に対して断続自在とされている。
【００７４】
次に、本実施形態のプラズマＣＶＤ装置４１による炭素被膜クリーニング方法について説明する。
【００７５】
プラズマＣＶＤ装置４１では、図２に示すＳＴＥＰ１〜６のワークＷの内表面にＤＬＣ被膜を形成する操作は、第２陽極３ｂを前記回路に接続せず、第２陰極４２のＤＣケーブル３５に対する接続を絶った状態で、炭素被膜クリーニング装置１と全く同一にして行うことができる。
【００７６】
プラズマＣＶＤ装置４１では、図２に示すＳＴＥＰ７で、ワークＷをダミーワークＷ´に交換した後、第２陽極３ｂを前記回路に接続し、第２陰極４２をＤＣケーブル４３、スイッチ４４を介してＤＣケーブル３５に接続する。そして、ＳＴＥＰ８〜１１の操作を行う。
【００７７】
このようにすると、ＳＴＥＰ１０でダミーワークＷ´内部に供給された酸素ガスをプラズマ化する際に、制御装置２５によりＤＣパルス化電源２８からＤＣケーブル３５，４３を介してダミーワークＷ´及び第２陰極４２に前記負のパルス電流が供給される。このようにすると、ダミーワークＷ´及び第２陰極４２にバイアス電圧が印加されることとなり、ダミーワークＷ´と第１陽極３ａ，第２陽極３ｂとの間、第２陰極４２と第１陽極３ａ，第２陽極３ｂとの間にそれぞれ電位差が生じ、放電が起きる。そして、前記放電により、ダミーワークＷ´と第１陽極３ａ，第２陽極３ｂとの間、第２陰極４２と第１陽極３ａ，第２陽極３ｂとの間で、酸素ガスがプラズマ化され、酸素プラズマが発生する。
【００７８】
従って、前記酸素プラズマの発生する領域が、第２封止部材２ｂに装着された第１陽極３ａに対し、酸素ガス供給コンテナ８から供給される酸素ガスの上流側まで拡大され、第１陽極３ａの周囲に形成された前記ＤＬＣ被膜を効率よく分解して除去することができる。
【００７９】
尚、図４に示すプラズマＣＶＤ装置４１では、第２陽極３ｂと第２陰極４２との両方を備えるようにしているが、第２陽極３ｂのみを備えるようにしてもよい。
【００８０】
プラズマＣＶＤ装置４１が第２陽極３ｂのみを備える場合には、図２に示すＳＴＥＰ７で、ワークＷをダミーワークＷ´に交換した後、前記回路に対する接続を、第１陽極３ａから第２陽極３ｂに切り替える。このようにすると、ＳＴＥＰ１０でダミーワークＷ´内部に供給された酸素ガスをプラズマ化する際に、バイアス電圧が印加されているダミーワークＷ´と第２陽極３ｂとの間に電位差が生じ、放電が起きる。そして、前記放電により、ダミーワークＷ´と第２陽極３ｂとの間で酸素ガスがプラズマ化され、酸素プラズマが発生する。
【００８１】
従って、前記酸素プラズマの発生する領域が、第２封止部材２ｂに装着された第１陽極３ａに対し、酸素ガス供給コンテナ８から供給される酸素ガスの上流側まで拡大され、第１陽極３ａの周囲に形成された前記ＤＬＣ被膜を効率よく分解して除去することができる。
【符号の説明】
【００８４】
１，４１…プラズマＣＶＤ装置、  ２ａ…第１封止部材、  ２ｂ…第２封止部材、  ３ａ…第１陽極、  ３ｂ…第２陽極、  ４…ガス供給サブシステム、  ５…プロセス制御サブシステム、  ４２…第２陰極、  Ｗ…ワーク（第１陰極）、  Ｗ´…ダミーワーク（第１陰極）。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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