(57)【要約】【課題】自動的かつ連続的に複数の被加工材料の成膜を行うことが可能な連続加工装置を提供する。【解決手段】処理容器２内で待機領域５に待機されている複数の被加工材料７を保持する保持具８を、移動装置１４を介して、成膜領域６に移動し、成膜領域６にて複数の各被加工材料７に対して同時成膜が行われた後には、保持具８を待機領域５まで移動するように構成される。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
処理容器内にガスを供給するガス供給部と、
前記処理容器内にマイクロ波を供給するマイクロ波供給口と、
前記処理容器内の所定位置に配置された被加工材料を移動し、前記マイクロ波供給口に突出して設置し、且つ、前記マイクロ波供給口に設置された前記被加工材料を移動し、前記所定位置へ設置する第１移動部と、
前記第１移動部により前記マイクロ波供給口に設置された前記被加工材料に、負電圧印加部材を電気的に接続し、負電圧を印加する負電圧印加部と、
前記第１移動部により前記被加工材料が移動されたとき、他の被加工材料を前記所定位置へ移動する第２移動部と、
を備えることを特徴とする連続加工装置。
【請求項２】
前記処理容器内に、前記所定位置を含む領域に、複数の被加工材料が複数整列して配置された保管部を備え、
前記第１移動部は、前記所定位置に配置された複数の被加工部材を保持する保持部材を移動し、前記マイクロ波供給口に突出して設置し、且つ、前記マイクロ波供給口から、前記保持部材を移動し、前記保管部へ設置し、
前記負電圧印加部は、前記マイクロ波供給口に設置された前記保持部材に、前記負電圧印加部材を電気的に接続し、前記被加工材料に、前記保持部材を介して負電圧を印加する
ことを特徴とする請求項１に記載の連続加工装置。
【請求項３】
前記第２移動部は、前記第１移動部により前記被加工材料が移動されたとき、前記所定位置に対する前記保管部の位置を移動することを特徴とする請求項１または２に記載の連続加工装置。
【請求項４】
前記処理容器と第１バルブを介して接続され、前記処理容器内において加工処理される前の前記被加工材料が配置される前記保管部を貯蔵する第１貯蔵容器と、
前記処理容器と第２バルブを介して接続され、前記処理容器内において加工処理された後の前記被加工材料が配置される前記保管部を貯蔵する第２貯蔵容器とを備え、
前記第２移動部は、前記保管部を、前記第１貯蔵容器から前記処理容器へ移動し、且つ、前記処理容器から第２貯蔵容器へ移動することを特徴とする請求項２または請求項３に記載の連続加工装置。
【請求項５】
前記負電圧印加部は、前記被加工材料に印加する第１電圧を有する第１電極と、前記第１電圧より電位が高い第２電位を有する第２電極とを備え、
前記第１電極により、複数の前記被加工材料に負電圧が印加される際に、前記第２電極が、前記保持部により保持された複数の前記被加工材料の間に非接触で配置されることを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれかに記載の連続加工装置。
【請求項６】
前記第１移動部は、
前記被加工材料を保持する前記保持部材を支持する第１支持部と、前記保持部材の一部を囲んで設けられる包囲壁を支持する第２支持部とを備え、
前記第１支持部と、前記第２支持部とにより、前記被加工材料及び前記包囲壁を、移動する
ことを特徴とする請求項２に記載の連続加工装置。
【請求項７】
前記包囲壁は、前記保持部材が前記マイクロ波供給口に設置されるときの突出方向に対する前記保持部材の側面の周囲に、前記保持部材に対して脱着可能に形成され、且つ、前記突出方向の長さが、前記保持部材の前記突出方向の長さより短く形成されるものであり、
前記第１移動部は、前記第１支持部と、前記第２支持部とにより、前記保持部材の周囲に前記包囲壁を保持したまま、前記保持部材と、前記包囲壁とを同時に移動するものである
ことを特徴とする請求項６に記載の連続加工装置。
【請求項８】
処理容器内に配置された複数の被加工材料のうち、所定位置に配置された被加工材料を選択し、前記処理容器内にマイクロ波を供給するマイクロ波供給口に突出して配置させる設置工程と、
前記マイクロ波供給口に配置された前記被加工材料に、負電圧を印加する負電圧印加部材を電気的に接続させる接続工程と、
前記負電圧印加部材が接続された前記被加工材料に、前記処理容器内に、前記マイクロ波と、ガスとを供給する供給工程と、
負電圧が印加され、前記マイクロ波と前記ガスとが供給されることにより、成膜された前記被加工材料から、接続された前記負電圧印加部材の接続を解除する解除工程と、
前記設置工程により、前記マイクロ波供給口に設置され、成膜された前記被加工材料を、前記マイクロ波供給口から撤去し、前記所定位置へ返却する返却工程と、
前記処理容器内に配置された複数の被加工材料のうち、前記設置工程において選択された前記被加工材料とは異なる他の被加工材料を、前記所定位置へ移動させる移動工程と、
により成膜する連続加工方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、プラズマを用いて、鋼材等の導電性を有する複数の被加工材料の表面に同時且つ連続的に成膜を行う連続加工装置および連続加工方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、プラズマを用いて、鋼材等の導電性を有する被加工材料の表面に被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（特開２００４−４７２０７号公報）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密度の表面波として伝搬する。このとき、高エネルギ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る。これにより、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、前記特許文献１に記載された成膜装置は、元々１つの被加工材料を処理容器内に配置し、その１つの被加工材料に成膜を行うものであり、従って、複数の被加工材料に対して同時に成膜を行うという思想はない。
【０００７】
本発明は前記従来技術の問題点を解消するためにされたものであり、自動的かつ連続的に複数の被加工材料の成膜を行うことが可能な連続加工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】
請求項１に係る連続加工装置は、処理容器内にガスを供給するガス供給部と、前記処理容器内にマイクロ波を供給するマイクロ波供給口と、前記処理容器内の所定位置に配置された被加工材料を移動し、前記マイクロ波供給口に突出して設置し、且つ、前記マイクロ波供給口に設置された前記被加工材料を移動し、前記所定位置へ設置する第１移動部と、前記第１移動部により前記マイクロ波供給口に設置された前記被加工材料に、負電圧印加部材を電気的に接続し、負電圧を印加する負電圧印加部と、前記第１移動部により前記被加工材料が移動されたとき、他の被加工材料を前記所定位置へ移動する第２移動部と、を備えることを特徴とする。
【０００９】
請求項２に係る連続加工装置は、前記処理容器内に、前記所定位置を含む領域に、複数の被加工材料が複数整列して配置された保管部を備え、前記第１移動部は、前記所定位置に配置された複数の被加工部材を保持する保持部材を移動し、前記マイクロ波供給口に突出して設置し、且つ、前記マイクロ波供給口から、前記保持部材を移動し、前記保管部へ設置し、前記負電圧印加部は、前記マイクロ波供給口に設置された前記保持部材に、前記負電圧印加部材を電気的に接続し、前記被加工材料に、前記保持部材を介して負電圧を印加することを特徴とする。
【００１０】
請求項３に係る連続加工装置は、前記第２移動部は、前記第１移動部により前記被加工材料が移動されたとき、前記所定位置に対する前記保管部の位置を移動することを特徴とする。
【００１１】
請求項４に係る連続加工装置は、前記処理容器と第１バルブを介して接続され、前記処理容器内において加工処理される前の前記被加工材料が配置される前記保管部を貯蔵する第１貯蔵容器と、前記処理容器と第２バルブを介して接続され、前記処理容器内において加工処理された後の前記被加工材料が配置される前記保管部を貯蔵する第２貯蔵容器とを備え、前記第２移動部は、前記保管部を、前記第１貯蔵容器から前記処理容器へ移動し、且つ、前記処理容器から第２貯蔵容器へ移動することを特徴とする。
【００１２】
請求項５に係る連続加工装置は、前記負電圧印加部は、前記被加工材料に印加する第１電圧を有する第１電極と、前記第１電圧より電位が高い第２電位を有する第２電極とを備え、前記第１電極により、複数の前記被加工材料に負電圧が印加される際に、前記第２電極が、前記保持部により保持された複数の前記被加工材料の間に非接触で配置されることを特徴とする。
【００１３】
請求項６に係る連続加工装置は、前記第１移動部は、前記被加工材料を保持する前記保持部材を支持する第１支持部と、前記保持部材の一部を囲んで設けられる包囲壁を支持する第２支持部とを備え、前記第１支持部と、前記第２支持部とにより、前記被加工材料及び前記包囲壁を、移動することを特徴とする。
【００１４】
請求項７に係る連続加工装置は、前記包囲壁は、前記保持部材が前記マイクロ波供給口に設置されるときの突出方向に対する前記保持部材の側面の周囲に、前記保持部材に対して脱着可能に形成され、且つ、前記突出方向の長さが、前記保持部材の前記突出方向の長さより短く形成されるものであり、前記第１移動部は、前記第１支持部と、前記第２支持部とにより、前記保持部材の周囲に前記包囲壁を保持したまま、前記保持部材と、前記包囲壁とを同時に移動するものであることを特徴とする。
【００１５】
請求項８に係る連続加工方法は、処理容器内に配置された複数の被加工材料のうち、所定位置に配置された被加工材料を選択し、前記処理容器内にマイクロ波を供給するマイクロ波供給口に突出して配置させる設置工程と、前記マイクロ波供給口に配置された前記被加工材料に、負電圧を印加する負電圧印加部材を電気的に接続させる接続工程と、前記負電圧印加部材が接続された前記被加工材料に、前記処理容器内に、前記マイクロ波と、ガスとを供給する供給工程と、負電圧が印加され、前記マイクロ波と前記ガスとが供給されることにより、成膜された前記被加工材料から、接続された前記負電圧印加部材の接続を解除する解除工程と、前記設置工程により、前記マイクロ波供給口に設置され、成膜された前記被加工材料を、前記マイクロ波供給口から撤去し、前記所定位置へ返却する返却工程と、前記処理容器内に配置された複数の被加工材料のうち、前記設置工程において選択された前記被加工材料とは異なる他の被加工材料を、前記所定位置へ移動させる移動工程と、により成膜することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１６】
複数の被加工材料に対して同時成膜を行うことが可能となれば、各被加工材料の成膜効率が格段に向上することができ、望ましい。更に、複数の被加工材料を連続的に成膜することができれば、自動的かつ連続的な成膜が可能となり、更に望ましい。そこで、請求項１に係る連続加工装置では、処理容器内の所定位置に配置された被加工材料を移動し、マイクロ波供給口に突出して設置し、且つ、マイクロ波供給口に設置された被加工材料を移動し、所定位置へ設置する第１移動部、及び、第１移動部により被加工材料が移動されたとき、他の被加工材料を所定位置へ移動する第２移動部を備えている。この連続加工装置では、第１移動部により被加工材料を所定位置からマイクロ波供給口に突出して設置し、成膜を行うとともに、成膜が行われた被加工材料を所定位置に設置し、また、第１移動部により被加工材料が移動されたときに他の被加工材料を所定位置に移動する。これにより、自動的かつ連続的に被加工材料の成膜を行うことが可能となる。
【００１７】
請求項２に係る連続加工装置では、処理容器内に、前記所定位置を含む領域に、複数の被加工材料が複数整列して配置された保管部を備え、第１移動部は、所定位置に配置された複数の被加工部材を保持する保持部材を移動し、マイクロ波供給口に突出して設置し、マイクロ波供給口に設置された保持部材に、負電圧印加部材を電気的に接続し、負電圧を印加して保持部材に保持された複数の各被加工材料に成膜を行い、成膜が行われた各被加工材料を保持する保持部材を保管部へ設置する。これにより、保持部材に保持された複数の各被加工材料に対して自動的かつ連続的に成膜を行うことが可能となる。
【００１８】
請求項３に係る連続加工装置では、第２移動部は、第１移動部により被加工材料が移動されたとき、所定位置に対する保管部の位置を移動する。これにより、複数の被加工材料を保管部に予め貯留しておき、第１移動部により保管部から被加工材料を成膜位置に移動させるとともに、被加工材料が移動されたときに保管部が移動される。従って、複数の各被加工材料が自動的かつ連続的に成膜され、成膜効率を格段に向上することができる。
【００１９】
請求項４に係る連続加工装置では、第２移動部により、第１貯蔵容器に貯蔵され被加工材料が配置された保管部を処理容器内へ移動し、処理容器内で加工処理された被加工材料が配置された保管部を第２貯蔵容器に移動する。これにより、第２移動部を介して、保管部を連続的に処理容器に移動させることが可能となり、多数の被加工材料の加工処理を自動化することができる。
【００２０】
請求項５に係る連続加工装置では、被加工材料に印加する第１電圧を有する第１電極と、第１電圧より電位が高い第２電位を有する第２電極とを備え、第１電極により、複数の被加工材料に負電圧が印加される際に、第２電極が、保持部により保持された複数の前記被加工材料の間に非接触で配置される。これにより、複数の各被加工材料間で、負電圧印加部により第１電極から印加される負電圧による十分な電位差を確保して、各被加工材料の周囲に対して効率的にプラズマを発生させて複数の各被加工材料に対して同時に均一な成膜を行うことが可能となる。
【００２１】
請求項６に係る連続加工装置では、第１移動部において、第１支持部により保持部材が移動され、第２支持部により包囲壁が移動される。包囲壁が備えられることにより、被加工材料の成膜時に、マイクロ波供給口に成膜粒子が付着することを防止することができる。その一方で、成膜時には、包囲壁の上端に成膜粒子が堆積される。第１移動部により、被加工部材とともに包囲壁が移動されることにより、成膜する被加工部材を移動するとともに、包囲壁を取り替えることができ、包囲壁における成膜粒子の堆積に起因する異常放電を防ぎ、被加工材料に対して均一な成膜を行うことができる。
【００２２】
請求項７に係る連続加工装置では、被加工部材が保持された保持部材が移動されるとき、前記保持部材の周囲に前記包囲壁を保持したまま、前記保持部材と、前記包囲壁とを同時に移動する。第１移動部により、被加工材料が移動されるときに、被加工材料の周囲に保持したまま包囲壁が同時に移動されることにより、包囲壁が、複数の被加工部材の移動とともに効率よく移動される。
【００２３】
請求項８に係る連続加工方法では、設置工程によりマイクロ波供給口に突出して配置された被加工材料に対して、接続工程及び供給工程を介して成膜が行われた被加工材料を返却工程により所定位置に返却した後、設置工程で選択された被加工材料とは異なる他の被加工材料を所定位置へ移動させる。これにより、自動的かつ連続的に被加工材料の成膜を行うことが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本実施形態に係る成膜システムを模式的に示す説明図である。
【図２】成膜システムおける成膜装置を模式的に示す説明図である。
【図３】成膜装置おける要部を拡大して示す説明図である。
【図４】成膜システムの制御ブロック図である。
【図５】成膜システムにて実行される成膜制御プログラムのフローチャートである。
【図６】成膜システムにて実行される成膜制御プログラムのフローチャートである。
【図７】成膜システムにて実行される成膜制御プログラムのフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
以下、本発明に係る連続加工装置について、本発明を成膜システムにつき具体化した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システム１の概略構成について図１及び図２に基づいて説明する。成膜システム１は、後述する処理容器２を含む成膜装置１０１と、処理容器２内に配置される移動装置１４とを含んで構成される連続加工装置である。また、連続加工装置としては、少なくとも、処理容器２を含む成膜装置１０１が備える機構と、移動装置１４が備える機構とを有していれば、各機構が一体の装置に備えられる構成であってもよい。尚、本実施形態の移動装置１４が、本発明の第１移動部の一例である。
【００２６】
図１は、本実施形態の成膜システム１の全体構成を示す概略図である。図１は、成膜システム１を上方から視た全体構成の概略図である。図１に示すように、本実施形態に係る成膜システム１は、処理容器２、第１貯蔵容器３、第２貯蔵容器４を備えている。尚、本実施形態では、処理容器２内に負電圧印加電極１２５とアース電極１４１とを備える構成であるが、図１では図示を省略する。
【００２７】
ここに、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り、かかる処理容器２には、待機領域５と成膜領域６とが設けられている。待機領域５は、複数（図１では３個）の被加工材料７を保持する複数個（図１では３個）の保持具８をストックするストッカ９を待機させておくエリアである。また、成膜領域６は、保持具８に保持された各被加工材料７に成膜を行うエリアである。かかる処理容器２には、圧力調整バルブ６０を介して真空ポンプ１０が付設されている。真空ポンプ１０は、圧力調整バルブ６０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。
【００２８】
保持具８は、図３に示すように、共に導電性の保持部１１及び伝搬部１２を備えている。保持部１１上には、３個の被加工材料７が保持されている。また、伝搬部１２は、後述するように、導通されると、マイクロ波供給口１２２のマイクロ波導入面１２２Ａから発生されるマイクロ波を上方向に伝搬する。
【００２９】
また、保持具８毎に１つの包囲壁１２３Ａが設けられており、かかる包囲壁１２３Ａは、ステンレス等の導電性の金属で、径が保持具８よりも大きい円形に形成されている。包囲壁１２３Ａを設けることにより、包囲壁１２３Ａ内部に形成される包囲空間内における原料ガスの供給量を低減してマイクロ波導入面１２２Ａへの膜成分の付着量を低減することができる。
ここに、包囲壁１２３Ａの高さＷｈと伝搬部１２の高さＴｈとの間には、Ｗｈ＜Ｔｈの関係がある。これは、後述するように、保持具８及び包囲壁１２３Ａを移動する際に、移動装置１４における上段フォーク１４Ａにより保持部１１を支持し、且つ、下段フォーク１４Ｂにより包囲壁１２３Ａを支持して移動するときに、保持具８の保持部１１と包囲壁１２３Ａとが相互に接触しないようにするためである。
また、包囲壁１２３Ａの上端縁には、鍔状のフランジ部１２３Ｂが形成されており、下端縁にはかかるフランジ部１２３Ｂは形成されていない。フランジ部１２３Ｂは、図３に示すように、包囲壁１２３Ａを下段フォーク１４Ｂにより支持することを容易にするために形成される。また、フランジ部１２３Ｂが形成されていない下端縁は、後述するように、包囲壁１２３Ａをマイクロ波供給口１２２の第２支持凹部１２２Ｃに対して容易に嵌入支持するための形状である。
マイクロ波供給口１２２は、上方向に突出した多段形状に形成される石英などからなる誘電体である。マイクロ波供給口１２２は、左右方向の中央に、上方向に突出し、上端面にマイクロ波導入面１２２Ａを備えた凹形状に形成されている。凹部の内面には第１支持凹部１２２Ｂが形成され、保持具８が嵌合される。また、マイクロ波導入面１２２Ａの外周には、第２支持凹部１２２Ｃが形成される。第２支持凹部１２２Ｃには、包囲壁１２３Ａが嵌合される。さらに、第２支持凹部１２２Ｃの外周には、側面電極１２３が配置されている。
尚、包囲壁１２３Ａの内径は、側面電極１２３の内側面とマイクロ波供給口１２２の第２支持凹部１２２Ｃの外側面との間に容易に差し込むことが可能な寸法に形成されている。側面電極１２３の内側面は、第２支持凹部１２２Ｃに包囲壁１２３Ａを差し込む際に、ガイド面として機能する。これにより、包囲壁１２３Ａは、第２支持凹部１２２Ｃに対してスムーズに挿入および脱着され得る。
【００３０】
更に、待機領域５には、ストッカ９にストックされた３個の保持具８の内、待機位置１３に配置されている保持具８を、矢印Ａ方向である後方へ、成膜領域６に移動し、マイクロ波供給口１２２に設置するとともに、保持具８の各被加工材料７の成膜が終了した後に保持具８を待機位置１３まで移動する移動装置１４が配設されている。なお、ストッカ９には、保持具８が嵌合される円柱形の溝と、円柱形の溝の周囲に、包囲壁１２３Ａが嵌合される円形の溝が設けられる。円形の溝は、円柱形の溝より径が大きく形成される。
【００３１】
ここで、移動装置１４による保持具８を移動する機構について図３に基づき説明する。移動装置１４は、モータ等の適宜の駆動装置（不図示）に連結されており、かかる駆動装置により図１の矢印Ａ方向に移動可能に構成され、また、上下方向に移動可能に構成されている。移動装置１４は、図３に示すように、上段フォーク１４Ａと下段フォーク１４Ｂとを有しており、上段フォーク１４Ａは、保持具８の保持部１１の下面に当接され、また、下段フォーク１４Ｂは包囲壁１２３Ａの上端周囲に形成されたフランジ部１２３Ｂの下面に当接されている。
【００３２】
前記のように構成された移動装置１４により、ストッカ９にて待機位置１３に配置されている保持具８を成膜領域６まで移動するには、先ず、駆動装置を介して、移動装置１４の上段フォーク１４Ａが保持具８の保持部１１の下面に差し込まれるとともに、下段フォーク１４Ｂが包囲壁１２３Ａのフランジ部１２３Ｂの下面に差し込まれる。この後、移動装置１４は、上段フォーク１４Ａと下段フォーク１４Ｂにより保持具８を支持したまま上方に移動され、矢印Ａ方向に沿って成膜領域６に向かって移動される。そして、保持具８の伝搬部１２がマイクロ波供給口１２２の第１支持凹部１２２Ｂの上方に設置され、且つ、包囲壁１２３Ａの下端部がマイクロ波供給口１２２の第２支持凹部１２２Ｃの上方に設置された後、移動装置１４は下降される。これにより、保持具８の伝搬部１２が第１支持凹部１２２Ｂに支持され、また、包囲壁１２３Ａの下端部が第２支持凹部１２２Ｃに支持される。これにより、成膜領域６にて、マイクロ波供給口１２２に設置された保持具８に保持されている各被加工材料７は、成膜処理が行われる状態に設置される（図２参照）。この後、移動装置１４は、元の退避位置まで移動される。
【００３３】
成膜領域６にて、保持具８に保持された各被加工材料７の成膜処理が行われた後、移動装置１４は、前記とは逆の動作を行う。即ち、駆動装置を介して移動装置１４の上段フォーク１４Ａが保持具８の保持部１１の下面に差し込まれるとともに、下段フォーク１４Ｂが包囲壁１２３Ａのフランジ部１２３Ｂの下面に差し込まれる。この後、移動装置１４は、上段フォーク１４Ａと下段フォーク１４Ｂにより保持具８を支持したまま上方に移動され、矢印Ａ方向に沿って待機領域５に向かって移動される。そして、保持具８が待機位置１３に配置された後、移動装置１４は下降される。これにより、成膜が行われた各被加工材料７を保持する保持具８は、元の待機位置に戻される。
【００３４】
第１貯蔵容器３は、処理容器２内で各被加工材料７に成膜を行う前に、３個の被加工材料７を包囲壁１２３Ａと共に保持具８に設置するとともに、保持具８をストッカ９に配置する準備を行うための容器であり、かかる第１貯蔵容器３には、バルブ３０を介して真空ポンプ３２が付設されており、また、大気開放バルブ３３が付設されている。第１貯蔵容器３は、第１ゲートバルブ３４を介して処理容器２に接続されている。
また、第２貯蔵容器４は、処理容器２にて成膜処理が行われた後の各被加工材料７をストッカ９と共に貯留しておくための容器であり、かかる第２貯蔵容器４には、バルブ３５を介して真空ポンプ３６が付設されており、また、大気開放バルブ３７が付設されている。第２貯蔵容器４は、第２ゲートバルブ３８を介して処理容器２に接続されている。
【００３５】
前記した第１貯蔵容器３、処理容器２、第２貯蔵容器４には、各容器内を連続して延長されたレール３９が敷設されており、ストッカ９はレール３９上を第１貯蔵容器３から処理容器２を通過して第２貯蔵容器４まで移動可能にされている。尚、ストッカ９は、モータ等の駆動装置を有するストッカ移動装置５０によりレール３９上を移動制御される。本実施形態のストッカ移動装置５０が、本発明の第２移動部の一例である。
これより、第１貯蔵容器３は、処理容器２を基準として、ストッカ９の移動方向の上流側に配置され、第２貯蔵容器４はストッカ９の移動方向の下流側に配置されることとなる。
【００３６】
続いて、処理容器２を含んで構成される成膜システム１の成膜装置１０１について図２及び図３に基づき説明する。
図２において、成膜装置１０１は、処理容器２と、ガス供給部１０５、及び制御部１０６等から構成されている。成膜領域６には、マイクロ波供給口１２２が設けられる。
【００３７】
ガス供給部１０５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、成膜用には、ＣＨ４、およびＴＭＳの原料ガスが用いられる。
【００３８】
ガス供給部１０５から供給される原料ガスおよび不活性ガスの流量と、圧力とは、後述する制御部１０６により制御されてもよいし、作業者により制御されてもよい。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。Ｈ２が原料ガスに含まれてもよい。
【００３９】
成膜装置１０１には、保持部１１上面に３個の被加工材料７が保持された保持具８が配置される。各被加工材料７は、棒状の表面に導電性を有する。各被加工材料７が保持された保持具８の伝搬部１２は、マイクロ波供給口１２２に形成された第１支持凹部１２２Ｂに支持される。第１支持凹部１２２Ｂと同軸導波管１２１の中心導体１２１Ａとの間には、真空を保持するために、石英等の誘電体が配置される。被加工材料７の材質は、表面が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７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。
【００４０】
成膜装置１０１において、マイクロ波供給口１２２の中央に同軸導波管１２１の中心導体１２１Ａが延長されている。マイクロ波供給口１２２の上端面を除く外周面、つまり、マイクロ波導入面１２２Ａ、第１支持凹部１２２Ｂ、第２支持凹部１２２Ｃ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１２３で被覆されている。側面電極１２３は、処理容器２の内側にネジ等により固定されており、電気的に処理容器２に接続されている。
また、真空計１２６が制御部１０６に接続されている。真空計１２６は、処理容器２内の真空度を検出し、所定以上の真空度を検出した際に検出信号を制御部１０６に送信する。制御部１０６は、各被加工材料７の成膜処理を開始する。
【００４１】
成膜装置１０１には、保持具８に保持された被加工材料７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１１１、マイクロ波発振器１１２、マイクロ波電源１１３、負電圧電源１１５、及び負電圧パルス発生部１１６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  ｓｈｅａｔｈ−Ｖｏｌｔａｇｅ  ｃｏｍｂｉｎａｔｉｏｎ  Ｐｌａｓｍａ法）」という。）により表面波励起プラズマが発生される。以降の記載では、ＭＶＰ法を説明する。
【００４２】
マイクロ波パルス制御部１１１は、制御部１０６の指示に従い、パルス信号を発振する。発振したパルス信号は、マイクロ波発振器１１２へ送信される。マイクロ波発振器１１２は、マイクロ波パルス制御部１１１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１１３は、制御部１０６の指示に従い、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１１２へ電力を供給する。マイクロ波発振器１１２は、２．４５ＧＨｚのマイクロ波を、マイクロ波パルス制御部１１１からのパルス信号に従って、パルス状にして後述するアイソレータ１１７に供給する。なお、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。
【００４３】
そして、マイクロ波は、マイクロ波発振器１１２からアイソレータ１１７、チューナ１１８、導波管１１９、導波管１１９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１２１を経由し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１２２のマイクロ波導入面１２２Ａから処理容器２内に供給される。アイソレータ１１７は、マイクロ波の反射波がマイクロ波発振器１１２へ戻ることを防ぐものである。チューナ１１８は、マイクロ波の反射波が最小になるようにチューナ１１８前後のインピーダンスを整合するものである。
【００４４】
また、成膜装置１０１は、負電圧電源１１５と、負電圧パルス発生部１１６と、負電圧印加電極１２５とを備える。負電圧電源１１５は、制御部１０６と接続される。負電圧電源１１５は、制御部１０６の指示に従い、負電圧パルス発生部１１６に負のバイアス電圧を供給する。負電圧パルス発生部１１６は、負電圧電源１１５から供給された負のバイアス電圧を、パルス状の負のバイアス電圧にするパルス化を行う。このパルス化の処理は、負電圧パルス発生部１１６が制御部１０６の指示に従い、負のバイアス電圧のパルスの大きさ、周期、及び、デューティ比を制御する処理である。負電圧パルス発生部１１６にて生成されたパルス状の負のバイアス電圧は、負電圧印加電極１２５に供給される。負電圧印加電極１２５は、後述するように、成膜領域６で各被加工材料７に成膜処理が行われる際に、保持具８の保持部１１に電気的に接続される。負電圧印加電極１２５により、パルス状の負のバイアス電圧が、保持具の保持部１１から各被加工材料７に印加される。被加工材料７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７の少なくとも処理表面の全域にパルス状の負のバイアス電圧が印加される。また、保持具８の表面全域にも被加工材料７を介してパルス状の負のバイアス電圧が印加される。
尚、負電圧印加電極１２５は、モータ等を有する負電圧印加電極駆動装置１５０を介して保持具８の保持部１１に対して接離可能に設けられており、かかる負電圧印加電極１２５は、保持具８に保持された各被加工材料７の成膜処理が行われる際に保持部１１に接触され、また、各被加工材料７に成膜処理が行われない場合に保持部１１から離間した位置に保持される。
【００４５】
また、図１、図２に示すように、保持具８の側部には、アース電極１４１が配設されており、かかるアース電極１４１は、各被加工材料７に対して成膜が行われる際に複数の各被加工材料７の間に非接触で配置される第１位置と、各被加工材料７に成膜処理が行われない場合に各被加工材料７から離間した第２位置との間で、モータ等を有するアース電極駆動装置１５１を介して移動可能に設けられている。
ここに、アース電極１４１は、接地されていることから０ボルト電位であり、前記した負電圧印加電極１２５に印加される負電圧よりも高い電位となっている。これにより、各被加工材料７に成膜を行う際に各被加工材料７の周囲に均一なプラズマが形成される。アース電極１４１の電位は、０ボルトに限らず、負電圧印加電極１２５に印加される負電圧よりも高い電位であればよい。
【００４６】
各被加工材料７は、負電圧印加電極１２５により負のバイアス電圧が印加されると、帯電する。各被加工材料７が帯電することにより、マイクロ波導入面１２２Ａからマイクロ波が供給されて生成されたシース層が、包囲壁１２３Ａ内の包囲空間において、被加工材料７の周囲に拡大される。マイクロ波は、被加工材料７の周囲に拡大されたシース層により、保持具８及び被加工材料７の処理表面に伝搬される。パルス状のマイクロ波が供給され、およびパルス状の負のバイアス電圧が同一時間に印加されることにより、表面波励起プラズマが発生される。
【００４７】
［表面波励起プラズマの詳細な説明］
通常、表面波励起プラズマを発生させる場合、まず、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が集中した状態で表面波として伝搬される。その結果、界面に接するプラズマは高エネルギ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搬及びプラズマ励起を生ずることはできない。
【００４８】
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７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搬させる誘電体として作用する。
【００４９】
従って、被加工材料７を保持する保持具８の一端に近接して配置されたマイクロ波供給口１２２からマイクロ波が供給され、かつ被加工材料７及び保持具８に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、被加工材料７及び保持具８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。
【００５０】
このような被加工材料７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）が得られるので高速成膜が可能である。
【００５１】
このＭＶＰ法では、金属基材である被加工材料７及び保持具８の表面近傍に高密度励起プラズマを発生させるので、被加工材料７及び保持具８の表面温度が焼き戻し温度以上、例えば、約２５０℃〜約３００℃に上昇する。但し、高速成膜が可能であるため、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。即ち、成膜時間を数十秒〜数分に短縮できるので、被加工材料７の表面温度が焼き戻し温度を超えても、被加工材料７の軟化を抑制することができる。
【００５２】
なお、負電圧電源１１５、および負電圧パルス発生部１１６が、本発明の負電圧印加部の一例である。マイクロ波パルス制御部１１１、マイクロ波発振器１１２、マイクロ波電源１１３、アイソレータ１１７、チューナ１１８、導波管１１９、及び同軸導波管１２１が本発明のマイクロ波供給部の一例である。尚、成膜装置１０１は負電圧電源１１５、および負電圧パルス発生部１１６を備えたが、更に正電圧電源、および正電圧パルス発生部を備えてもよいし、負電圧パルス発生部１１６の代わりに、パルス状の負のバイアス電圧でなく、連続する負のバイアス電圧を印加する負電圧発生部を備えてもよい。
【００５３】
図４は、成膜システム１の電気的構成の概略を示す概略ブロック図である。図４に示すように、制御部１０６には、第１貯蔵容器３のバルブ３０を介して真空ポンプ３２が電気的に接続されている。また、大気開放バルブ３３も制御部１０６に電気的に接続されている。
【００５４】
制御部１０６には、処理容器２の圧力調整バルブ６０を介して真空ポンプ１０が電気的に接続されており、また、第２貯蔵容器４のバルブ３５を介して真空ポンプ３６が電気的に接続されている。更に、制御部１０６には、処理容器２と第１貯蔵容器３との間に介装された第１ゲートバルブ３４及び処理容器２と第２貯蔵容器との間に介装された第２ゲートバルブ３８が電気的に接続されている。
【００５５】
更に、制御部１０６には、処理容器２の真空計１２６、保持具８を移動する移動装置１４、ストッカ９をレール３９に沿って移動 するストッカ移動装置５０、負電圧電源１１５、負電圧印加電極１２５が接続される負電圧パルス発生部１１６、マイクロ波パルス制御部１１１、ガス供給部１０５、及びマイクロ波電源１１３が電気的に接続されている。
【００５６】
制御部１０６は、負電圧電源１１５とマイクロ波電源１１３に制御信号を出力してマイクロ波パルスの印加電力とパルス状の負電圧の印加電圧を制御する。制御部１０６は、負電圧パルス発生部１１６及びマイクロ波パルス制御部１１１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の印加タイミング、供給電圧、デューティ比、及びマイクロ波発振器１１２から発生されるマイクロ波パルスの供給タイミング、デューティ比、及び供給電力を制御する。
【００５７】
制御部１０６は、ガス供給部１０５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１０６は、処理容器２に取り付けられた真空計１２６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６０に出力する。この制御信号が入力された圧力調整バルブ６０は、この制御信号に含まれる圧力信号に基づいて、バルブ開度を調節することにより、処理容器２内の圧力を制御する。
【００５８】
制御部１０６は、全開、全閉の制御信号を大気開放バルブ３３、３７に出力する。全開の制御信号が入力された大気開放バルブ３３、３７は、バルブ開度を全開にする。全閉の制御信号が入力された大気開放バルブ３３、３７は、バルブ開度を全閉にする。大気開放バルブ３３、３７が全開になった場合には、第１貯蔵容器３、第２貯蔵容器４は、大気開放バルブ３３、３７を介して、内部の圧力が外気圧と同じになる。
【００５９】
制御部１０６は、ＣＰＵ１３１、ＲＡＭ１３２、ＲＯＭ１３３、ハードディスクドライブ（以下、「ＨＤＤ」という。）１３４、全成膜処理の経過時間を計測するタイマ１３５、イオンクリーニング、中間層膜の成膜処理、ＤＬＣ膜の成膜処理の終了を判定する終了判定用タイマ１３６等を備えるコンピュータから構成される。ＣＰＵ１３１は、ＲＡＭ１３２等の揮発性記憶装置に種々の情報を一時記憶し、後述により説明する成膜処理プログラムを実行して、成膜システム１の全体の制御を行う。
【００６０】
ＲＯＭ１３３とＨＤＤ１３４は、不揮発性記憶装置であり、成膜システム１により行われる成膜処理の各種成膜条件、およびＣＰＵ１３１が実行する成膜処理プログラムを記憶する。具体的には、ＲＯＭ１３３とＨＤＤ１３４は、中間層及びＤＬＣ膜の成膜条件を示すデータと、成膜制御プログラムなどの各制御プログラムとを記憶する。なお、各成膜条件を示すデータおよび成膜処理プログラムは、図示しないドライバによりＣＤ−ＲＯＭ、またはＤＶＤ−ＲＯＭなどの記憶媒体から読み込まれてもよいし、図示しないインターネット等のネットワークからダウンロードされてもよい。
【００６１】
続いて、前記した成膜システム１において制御部１０６により行われる成膜制御について、図５に基づき説明する。
先ず、成膜制御が開始されると、開始処理が行われる。尚、この時点において、被加工材料７に対する成膜処理は、処理容器２内部を真空状態に保ちながら行われることから、処理容器２及び第２貯蔵容器４は真空排気がなされており、第１貯蔵容器３は大気開放されている。この状態で、作業者又はロボットアーム等が第１貯蔵容器３の扉を開放し、第１貯蔵容器３内部へ複数の被加工材料７が設置された複数の保持具８が配置されたストッカ９をレール３９上に設置する。
【００６２】
そして、ステップ（以下Ｓと略記する）１０において、ＣＰＵ１３１は、作業者による被加工材料７の設置完了指示が、不図示の操作部に設けられた操作ボタンを介して制御部１０６に入力されたことを検知することにより、成膜処理を開始すると同時に次に成膜処理される保持具８の番号を「１」に設定する。この状態で、処理容器２内にセットされるストッカ９にストックされる複数の各保持具８に保持された被加工材料７の種類及び保持具８の数は、不図示のセンサにより検出され、対応する被加工材料７の種類をＲＡＭ１３２に記憶させる。尚、被加工材料７の種類及び保持具８の数は、作業者により不図示の操作部を介して入力され、ＲＡＭ１３２に記憶されてもよい。
【００６３】
続くＳ１１において、ＣＰＵ１３１は、真空ポンプ３２を起動し、第１貯蔵容器３のバルブ３０を開放する。そして真空計１２６から入力される圧力信号に基づいて、処理容器２の内部が、所定の真空度（例えば、１．０Ｐａである。）になるのを待つ。第１貯蔵容器３の内部が、到達真空度（Ｐａ）に達した場合には、ＣＰＵ１３１は、Ｓ１２の処理に移行する。
【００６４】
Ｓ１２にてＣＰＵ１３１は、第１ゲートバルブ３４へ開放命令を出力する。第１ゲートバルブ３４はＣＰＵ１３１の命令に従って開放され、開放が完了したらＣＰＵ１３１へ開放完了信号を出力する。ＣＰＵ１３１は第１ゲートバルブ３４からの開放完了信号を受信した後、ストッカ移動装置５０に対してストッカ９を処理容器２へ移動させる移動命令を出力する。ストッカ移動装置５０は、ＣＰＵ１３１の命令に従い、ストッカ９をレール３９に沿って処理容器２へ移動する。不図示のセンサにより、ストッカ９が、処理容器２内へ移動されたことが検知されると、ＣＰＵ１３１はＳ１３の処理に移行する。
【００６５】
Ｓ１３において、ＣＰＵ１３１は、第１ゲートバルブ３４へ遮断命令を出力する。第１ゲートバルブ３４は、ＣＰＵ１３１の命令に従って遮断され、遮断が完了したら、ＣＰＵ１３１へ遮断完了信号を出力する。ＣＰＵ１３１は第１ゲートバルブ３４からの遮断完了信号を受信した後、第１貯蔵容器３の大気開放バルブ３３に対して大気開放命令を出力する。第１貯蔵容器の大気開放バルブ３３はＣＰＵ１３１からの命令に従ってバルブを開放し、第１貯蔵容器３を大気開放する。
【００６６】
続くＳ１４において、ＣＰＵ１３１は、ＲＡＭ１３２より次に成膜処理される保持具８を読み出し記憶する。更に、ＣＰＵ１３１は、データテーブルからＲＡＭ１３２に記憶された被加工材料７の種類に対応するイオンクリーニング条件、中間層成膜条件、ＤＬＣ層成膜条件の各データを読み出し、ＲＡＭ１３２に記憶する。
【００６７】
Ｓ１５にてＣＰＵ１３１は、ＲＡＭ１３２より次に成膜する被加工材料の番号を読み出し、その番号に対応する保持具８が待機領域５における待機位置１３へ移動されるように、ストッカ９を移動させる指示信号をストッカ移動装置５０に出力する。これにより、ストッカ９は、ＣＰＵ１３１からの信号に従ってストッカ移動装置５０により、次に成膜される保持具８が待機位置１３に配置されるように移動される。不図示のセンサによるストッカ９の移動の完了をＣＰＵ１３１が検知したらＳ１６へ移行する。
【００６８】
Ｓ１６において、ＣＰＵ１３１は、待機位置１３にある保持具８を成膜領域６に移動させるように指示する信号を移動装置１４に出力する。移動装置１４は、ＣＰＵ１３１からの信号に従って待機位置１３にある保持具８を成膜領域６に移動する。このとき、保持具８は、図３に示すように、保持具８の伝搬部１２がマイクロ波供給口１２２の第１支持凹部１２２Ｂに突出するように支持される。
保持具８の移動が完了したら、移動装置１４は移動完了信号をＣＰＵ１３１へ出力する。ＣＰＵ１３１は移動完了信号を受信したらＳ１７へ移行する。
【００６９】
Ｓ１７では、ＣＰＵ１３１は、負電圧印加電極１２５と保持具８とが接触する接触位置まで負電圧印加電極１２５を移動させる信号を負電圧印加電極駆動装置１５０に対して出力する。負電圧印加電極１２５は、ＣＰＵ１３１からの信号に従って、接触位置へ移動する。そして、図示しないセンサにより、負電圧印加電極１２５が接触位置に移動したことを検知すると、ＣＰＵ１３１は、アース電極１４１が保持具８に保持された複数の各被加工材料７の間に非接触で配置される第１位置に移動させる信号をアース電極駆動装置１５１に出力する。アース電極１４１は、ＣＰＵ１３１からの命令に従ってアース電極駆動装置１５１を介して第１位置まで移動される。
尚、アース電極１４１の第１位置とは、アース電極１４１が保持具８及び被加工材料７に接触せず、且つ、各被加工材料７の間に配置される位置である。また、アース電極１４１は、アース電位である処理容器２と電気的に接続（接地）されているため、負電圧印加電極１２５から出力される負電圧よりも高い電位となる。
【００７０】
Ｓ１８において、ＣＰＵ１３１は、ＲＡＭ１３２から読み出したクリーニング条件の内、ガス流量（ｓｃｃｍ）のガス流量値に従って、ガス供給部１０５に対して、読み出したガス流量値で処理容器２内へガスの供給をするように指示する供給信号を出力する。これにより、ガス供給部１０５は、供給信号に従い、ガスを処理容器２の内部に供給する。つまり、ガスの供給が開始される。そして、所定量のガスが処理容器２内に導入されたとかどうかを確認する判断が行われ、所定量のガスが導入されていない場合には導入されるまで待機し、一方所定量のガスが処理容器２内に導入された場合にはＳ１９に移行する。
【００７１】
Ｓ１９において、ＣＰＵ１３１は、ＲＡＭ１３２から読み出したイオンクリーニング条件に従って、負のバイアス電圧を負電圧電源１１５に、負のバイアス電圧パルス周期、パルスオン時間及び印加遅延時間を負電圧パルス発生部１１６に、マイクロ波電力をマイクロ波電源１１３に、マイクロ波パルス周期とパルスオン時間をマイクロ波パルス制御部１１１に送信する。負電圧電源１１５は、受信した制御部１０６からの情報に従い、負電圧パルス発生部１１６へ電圧を供給する。負電圧印加電極１２５は、負電圧パルス発生部１１６からの指示に従って負のバイアス電圧パルスを保持具８に印加する。マイクロ波パルス制御部１１１は制御部１０６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１１２へ供給する。マイクロ波発振器１１２は、マイクロ波パルス制御部１１１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１１３は、制御部１０６の指示に従い、指示された出力で２．４５ＧＨｚのマイクロ波をマイクロ波発振器１１２へ供給する。これら負のバイアス電圧パルスと、マイクロ波パルスとにより、同軸導波管１２１、マイクロ波供給口１２２等を介して各被加工材料７の周囲にプラズマが発生しイオンクリーニングが開始される。
【００７２】
Ｓ２０において、ＣＰＵ１３１は、クリーニングデータテーブルに記憶された時間が経過したかどうか判断し、設定時間未満であれば待機し、一方設定時間が経過した場合には、負電圧、マイクロ波とガスの供給を遮断する。
【００７３】
Ｓ２１において、ＣＰＵ１３１は、ＲＡＭ１３２から読み出した中間層ガス流量の条件に従ってガス供給部１０５へ不活性ガス、添加物ガス及び原料ガスを供給する流量制御命令を出力する。ガス供給部１０５は、流量制御命令に従い、不活性ガス、及び原料ガスを処理容器２の内部に供給する。流量制御命令通りの流量が導入されて圧力調整バルブ６０により圧力が安定するまで待機する。そして、所定量の中間層ガスが処理容器２内には導入されていない場合には導入されるまで待機し、一方所定量の中間層ガスが処理容器２内に導入された場合にはＳ２２に移行する。
【００７４】
Ｓ２２において、ＣＰＵ１３１は、ＲＡＭ１３２から読み出した中間層成膜条件に従って、負のバイアス電圧を負電圧電源１１５に、負のバイアス電圧パルス周期とオン時間、印加遅延時間を負電圧パルス発生部１１６に、マイクロ波電力をマイクロ波電源１１３に、マイクロ波パルス周期とパルスオン時間をマイクロ波パルス制御部１１１に送信する。負電圧電源１１５は、受信した制御部１０６からの情報に従い、負電圧パルス発生部１１６へ電圧を供給する。そして、負電圧印加電極１２５は、制御部１０６からの情報に従い、負のバイアス電圧パルスを保持具８に印加する。マイクロ波パルス制御部１１１は制御部１０６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１１２へ供給する。マイクロ波発振器１１２は、マイクロ波パルス制御部１１１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１１３は、制御部１０６の指示に従い、指示された出力で２．４５ＧＨｚのマイクロ波をマイクロ波発振器１１２へ供給する。これら負のバイアス電圧パルスと及びマイクロ波パルスとにより、前記したように、各被加工材料７の周囲にプラズマが発生し中間層成膜が開始される。
【００７５】
Ｓ２３において、ＣＰＵ１３１は、中間層成膜に必要な時間として設定された設定時間が経過したかどうかの判断を行う。設定時間が経過していなければ、中間層の成膜を継続し、一方設定時間が経過した場合には、負電圧、マイクロ波とガスの供給を遮断する。
【００７６】
Ｓ２４において、ＣＰＵ１３１は、ＲＡＭ１３２から読み出したＤＬＣ層成膜条件に従って、ＤＬＣ層ガス流量の条件で、ガス供給部１０５へ不活性ガス、添加物ガス及び原料ガスを供給する流量制御命令を出力する。ガス供給部１０５は、流量制御命令に従い、不活性ガス、及び原料ガスを処理容器２の内部に供給する。流量制御命令通りの流量が導入され圧力が安定するまで待機する。なお、ＤＬＣ層の原料ガスは中間層よりも多く設定される。
【００７７】
Ｓ２５において、ＣＰＵ１３１は、ＲＡＭ１３２に設定されたＤＬＣ層成膜条件に従って、負のバイアス電圧を負電圧電源１１５に、負のバイアス電圧パルス周期とオン時間、印加遅延時間を負電圧パルス発生部１１６に、マイクロ波電力をマイクロ波電源１１３に、マイクロ波パルス周期とパルスオン時間をマイクロ波パルス制御部１１１に送信する。負電圧電源１１５は、受信した制御部１０６からの情報に従い、負電圧パルス発生部１１６へ電圧を供給する。そして、負電圧印加電極１２５は、制御部１０６からの情報に従い、負のバイアス電圧パルスを保持具８に印加する。マイクロ波パルス制御部１１１は制御部１０６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１１２へ供給する。マイクロ波発振器１１２は、マイクロ波パルス制御部１１１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１１３は、制御部１０６の指示に従い、指示された出力で２．４５ＧＨｚのマイクロ波をマイクロ波発振器１１２へ供給する。これら負のバイアス電圧パルスと、マイクロ波パルスとにより、前記したように、各被加工材料７の周囲にプラズマが発生しＤＬＣ層成膜が開始される。
【００７８】
Ｓ２６において、ＣＰＵ１３１は、設定された時間が経過したかどうかの判断を行う。設定時間が経過していなければ、成膜を継続し、一方設定時間が経過した場合には、負電圧、マイクロ波とガスの供給を遮断する。
【００７９】
Ｓ２７において、ＣＰＵ１３１は、移動装置１４に対して、保持具８をマイクロ波供給口１２２から待機位置１３へ移動する命令を出力する。これに基づき、移動装置１４は、ＣＰＵからの命令に従って、保持具８を待機位置１３へ移動する。移動装置１４は、保持具８の移動が完了したら、移動完了信号をＣＰＵ１３１へ出力する。ＣＰＵ１３１は移動完了を受信したら、Ｓ２８へ移行する。
【００８０】
Ｓ２８において、ＣＰＵ１３１は、アース電極１４１を第１位置から、保持具８と接触せず、移動装置１４による保持具８の移動を妨げない位置である第２位置へ移動させる信号をアース電極駆動装置１５１に出力する。アース電極１４１は、ＣＰＵ１３１からの信号に従って、アース電極駆動装置１５１を介して第２位置に移動される。
【００８１】
Ｓ２９において、ＣＰＵ１３１は、ＲＡＭ１３２に設定されている次に成膜される保持具８の番号に「１」を加算する。
【００８２】
Ｓ３０において、ＣＰＵ１３１はＲＡＭ１３２に設定された次に成膜される保持具８の番号と保持具８の数を比較し、全ての保持具８に対する成膜加工が完了したかどうかの判断を行う。次に成膜される保持具８の番号が保持具８の数よりも大きい場合には、全ての保持具８に対して成膜加工が完了したと判断し、Ｓ３１に移行する。これに対して、次に成膜される保持具８の番号が保持具８の数よりも小さい場合には、全ての保持具８の成膜加工が完了していないものと判断し、Ｓ１５乃至Ｓ２９の処理が行われる。
【００８３】
Ｓ３１において、ＣＰＵ１３１は、第２ゲートバルブ３８へ開放命令を出力する。第２ゲートバルブ３８は、ＣＰＵ１３１の命令に従って開放され、開放が完了したら、ＣＰＵ１３１へ開放完了信号を出力する。ＣＰＵ１３１は第２ゲートバルブ３８からの開放完了信号を受信した後、ストッカ移動装置５０に対して、ストッカ９を第２貯蔵容器４へ移動させる移動命令を出力する。
ストッカ９は、ストッカ移動装置５０を介して、ＣＰＵ１３１の命令に従い、第２貯蔵容器４へ移動される。不図示のセンサにより、ストッカ９が第２貯蔵容器４内へ移動されたと検知した場合、ＣＰＵ１３１はＳ３２の処理に移行する。
【００８４】
Ｓ３２において、ＣＰＵ１３１は、第２ゲートバルブ３８へ遮断命令を出力する。第２ゲートバルブ３８は、ＣＰＵ１３１の命令に従って遮断され、遮断が完了したら、ＣＰＵ１３１へ遮断完了信号を出力する。ＣＰＵ１３１は第２ゲートバルブ３８からの遮断完了信号を受信した後、第２貯蔵容器４の大気開放バルブ３７へ大気開放命令を出力する。第２貯蔵容器４の大気開放バルブ３７はＣＰＵ１３１からの命令に従ってバルブを開放し、第２貯蔵容器４を大気開放する。
【００８５】
Ｓ３３において、第２貯蔵容器４内部の扉を作業者もしくはロボットアームなどが開放し、ストッカ９を取り出す。ＣＰＵ１３１は、作業者による被加工材料７の取り出し完了指示が、不図示の操作部に設けられた操作ボタンを介して制御部１０６に入力されたことを検知すると、第２貯蔵容器４の真空ポンプ３６を起動し、第２貯蔵容器４のバルブ３５を開放させて成膜処理を終了させる。
【００８６】
以上説明した通り本実施形態に係る成膜システム１では、処理容器２内で待機領域５に待機されている複数の被加工材料７を保持する保持具８を、移動装置１４を介して、成膜領域６に移動してマイクロ波供給口１２２に設置され、成膜領域６にて複数の各被加工材料７に対して同時成膜が行われた後には、保持具８を待機領域５まで移動するように構成される。これにより、自動的かつ連続的に複数の被加工材料７の同時成膜を行うことが可能となる。
【００８７】
また、負電圧印加電極１２５を保持具８に対して接触位置と非接触位置との間で移動させる負電圧印加電極駆動装置１５０が設けられ、かかる負電圧印加電極駆動装置１５０は、成膜開始時に負電圧印加電極１２５を保持具８との接触位置まで移動させて保持具８に接触させ、成膜終了後に負電圧印加電極１２５を保持具８から離間した非接触位置まで移動させる。このように、負電圧印加電極駆動装置１５０は、移動装置１４による保持具８の移動動作に連動して、成膜時及び非成膜時の必要に応じて負電圧印加電極１２５を保持具８に対して接触・非接触させることができる。また、負電圧印加電極１２５は、被加工材料７に直接接触されることなく、被加工材料７を保持する導電性の保持具８に接触されるので、被加工材料７の全体に渡って成膜することができる。
【００８８】
更に、保持具８の複数個をストックするストッカ９を備え、移動装置１４は、ストッカ９から保持具８を成膜領域６に移動する。これにより、複数の被加工材料７を保持する複数の保持具８をストッカ９に予めストックしておき、移動装置１４によりストッカ９から保持具８を成膜領域６に移動することができ、従って、成膜効率を格段に向上することができる。
【００８９】
また、ストッカ９を処理容器２内で待機領域５まで移動するストッカ移動装置５０を備えている。これにより、ストッカ移動装置５０を介して、複数のストッカ９を連続的に待機領域５まで移動することが可能となり、更に多数の被加工材料７の成膜処理をオートメーション化することができる。
【００９０】
更に、ストッカ移動装置５０による移動方向の上流側に配置されるとともに処理容器２に第１ゲートバルブ３４を介して接続され、成膜処理前の被加工材料７を保持する保持具８をストックするストッカ９を貯蔵する第１貯蔵容器３と、ストッカ移動装置５０による移動方向の下流側に配置されるともに処理容器２に第２ゲートバルブ３８を介して接続され、成膜処理後の被加工材料７を保持する保持具８をストックするストッカ９を貯蔵する第２貯蔵容器４とを備え、ストッカ移動装置５０は、第１貯蔵容器３から処理容器２を経て第２貯蔵容器４までストッカ９を移動する。これにより、多数の被加工材料７の成膜処理のオートメーション化を更に推進することができる。
【００９１】
また、マイクロ波供給部１１１、１１２、１１３、１１７、１１８、１１９、１２１及びマイクロ波供給口１２２から保持具８の各被加工材料７にマイクロ波を供給するとともに、負電圧印加電極１２５から保持具８に負電圧が印加される際に、保持具８にて保持された各被加工材料７の間に非接触で配置され、負電圧印加電極１２５に印加される電圧よりも高い電圧に制御されるアース電極１４１を備えている。これにより、複数の各被加工材料７間で、負電圧印加電極１２５から印加される負電圧による十分な電位差を確保して、各被加工材料７の周囲に対して効率的にプラズマを発生させて複数の各被加工材料７に対して同時に均一な成膜を行うことが可能となる。
【００９２】
尚、本発明は前記実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々改良、変形が可能であることは勿論である。
【符号の説明】
【００９３】
１          成膜システム
２          処理容器
３          第１貯蔵容器
４          第２貯蔵容器
５          待機領域
６          成膜領域
７          被加工材料
８          保持具
９          ストッカ
１３        待機位置
１４        移動装置
３４        第１ゲートバルブ
３８        第２ゲートバルブ
５０        ストッカ移動装置
１０１      成膜装置
１０５      ガス供給部
１０６      制御部
１１１      マイクロ波パルス制御部
１１２      マイクロ波発振器
１１３      マイクロ波電源
１１５      負電圧電源
１１６      負電圧パルス発生部
１１７      アイソレータ
１１８      チューナ
１１９      導波管
１２１      同軸導波管
１２２      マイクロ波供給口
１４１      アース電極
１５０      負電圧印加電極駆動装置
１５１      アース電極駆動装置
【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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