(57)【要約】【課題】成膜の再現性がより向上する成膜装置および成膜方法を提供する。【解決手段】実施形態によれば、成膜装置は、プラズマガンと、検知部と、制御部と、を備える。プラズマガンは、プラズマガスを噴出し、プラズマガスが晒される加工対象物に膜を形成することが可能とされる。検知部は、プラズマガスが噴出される方向におけるプラズマガス中の温度または発光強度を検知する。制御部は、検知部から取得した温度または発光強度に基づいて、温度が第１温度以上第２温度以下の範囲にあるプラズマガス、または、発光強度が第１発光強度以上第２発光強度以下の範囲にあるプラズマガスが加工対象物に照射されるように、加工対象物とプラズマガンとの距離を制御する。【選択図】図１
2016172889.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
プラズマガスを噴出し、前記プラズマガスが晒される加工対象物に膜を形成することが可能なプラズマガンと、
前記プラズマガスが噴出される方向における前記プラズマガス中の温度または発光強度を検知する検知部と、
前記検知部から取得した前記温度または前記発光強度に基づいて、前記プラズマガスの温度が第１温度以上第２温度以下の範囲にある前記プラズマガス、または、前記プラズマガスの発光強度が第１発光強度以上第２発光強度以下の範囲にある前記プラズマガスが前記加工対象物に照射されるように、前記加工対象物と前記プラズマガンとの距離を制御する制御部と、
を備えた成膜装置。
【請求項２】
前記制御部は、前記検知部から取得した前記温度および前記発光強度に基づいて、前記プラズマガスの温度が第１温度以上第２温度以下の範囲にあり、および、前記プラズマガスの発光強度が第１発光強度以上第２発光強度以下の範囲にある前記プラズマガスが前記加工対象物に照射されるように、前記加工対象物と前記プラズマガンとの距離を制御する請求項１記載の成膜装置。
【請求項３】
前記制御部は、前記プラズマガスの状態が安定した後に、前記距離を制御する請求項１または２に記載の成膜装置。
【請求項４】
前記制御部は、前記プラズマガスの前記発光強度の所定時間あたりの増加率が第１閾値以下であり、かつ、前記プラズマガスの前記発光強度が第２閾値以上である場合に、前記距離を制御する請求項３記載の成膜装置。
【請求項５】
前記検知部は、前記プラズマガスの前記温度を検知する温度モニターを含み、
前記制御部は、前記温度モニターによって前記プラズマガスの前記温度を検知し、前記プラズマガスの前記温度が設定された温度に到達しない場合、前記プラズマガスを前記加工対象物に照射しない請求項１〜４のいずれか１つに記載の成膜装置。
【請求項６】
前記検知部は、前記プラズマガスの前記発光強度を検知するプラズマプロセスモニターを含み、
前記制御部は、前記プラズマプロセスモニターによって前記プラズマガスの前記発光強度を検知し、前記プラズマガスの前記発光強度が設定された発光強度に到達しない場合、前記プラズマガスを前記加工対象物に照射しない請求項１〜５のいずれか１つに記載の成膜装置。
【請求項７】
プラズマガンから噴出されるプラズマガスについて、前記プラズマガスが噴出される方向における前記プラズマガス中の温度分布または発光強度分布を取得する工程と、
前記プラズマガスが晒される加工対象物に膜を形成する前に、取得した前記温度分布または前記発光強度分布に基づいて、前記プラズマガスの温度が第１温度以上第２温度以下の範囲にある前記プラズマガス、または、前記プラズマガスの発光強度が第１発光強度以上第２発光強度以下の範囲にある前記プラズマガスが前記加工対象物に照射されるように、前記加工対象物と前記プラズマガンとの距離を調整する工程と、
前記加工対象物に前記プラズマガスを照射し、前記加工対象物に膜を形成する工程と、
を備えた成膜方法。
【請求項８】
前記加工対象物と前記プラズマガンとの距離を調整する前記工程は、前記プラズマガスが晒される加工対象物に膜を形成する前に、取得した前記温度分布および前記発光強度分布に基づいて、前記プラズマガスの温度が第１温度以上第２温度以下の範囲にあり、および、前記プラズマガスの発光強度が第１発光強度以上第２発光強度以下の範囲にある前記プラズマガスが前記加工対象物に照射されるように、前記加工対象物と前記プラズマガンとの距離を調整する請求項７記載の成膜方法。
【請求項９】
前記プラズマガンから噴出される前記プラズマガスの状態が安定してから、前記温度分布または前記発光強度分布を取得する請求項７または８に記載の成膜方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、成膜装置および成膜方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
成膜装置のひとつとして、プラズマガンからプラズマガスを噴出し、プラズマガスが晒された基板上に膜を形成する成膜装置がある。プラズマガンから噴出されたプラズマガスは、例えば、プラズマ温度等の状態がプラズマの中でばらついている場合がある。その場合、プラズマガンと基板との距離に応じて、膜の膜質や成膜速度などが変わり、成膜毎の再現性が得られないことがある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平５−４４００８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明の実施形態は、成膜の再現性がより向上する成膜装置および成膜方法を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
実施形態によれば、プラズマガスを噴出し、前記プラズマガスが晒される加工対象物に膜を形成することが可能なプラズマガンと、前記プラズマガスが噴出される方向における前記プラズマガス中の温度または発光強度を検知する検知部と、前記検知部から取得した前記温度または前記発光強度に基づいて、前記プラズマガスの温度が第１温度以上第２温度以下の範囲にある前記プラズマガス、または、前記プラズマガスの発光強度が第１発光強度以上第２発光強度以下の範囲にある前記プラズマガスが前記加工対象物に照射されるように、前記加工対象物と前記プラズマガンとの距離を制御する制御部と、を備えた成膜装置が提供される。
【図面の簡単な説明】
【０００６】
【図１】図１（ａ）及び図１（ｂ）は、第１実施形態に係る成膜装置の模式図である。
【図２】第１実施形態に係る成膜装置の模式図である。
【図３】第１実施形態に係る成膜装置の特性の一例を示すグラフである。
【図４】第２実施形態及び第３実施形態に係る成膜装置の模式図である。
【図５】第２実施形態に係る成膜装置の特性の一例を示すグラフである。
【図６】第３実施形態に係る成膜装置の特性の一例を示すグラフである。
【図７】第４実施形態に係る成膜装置の模式図である。
【図８】第４実施形態に係る成膜装置を用いた成膜方法の一例を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【０００７】
以下に、本発明の各実施の形態について図面を参照しつつ説明する。  
なお、図面は模式的または概念的なものであり、各部分の厚みと幅との関係、部分間の大きさの比率などは、必ずしも現実のものと同一とは限らない。また、同じ部分を表す場合であっても、図面により互いの寸法や比率が異なって表される場合もある。  
なお、本願明細書と各図において、既出の図に関して前述したものと同様の要素には同一の符号を付して詳細な説明は適宜省略する。
【０００８】
（第１実施形態）  
図１（ａ）及び図１（ｂ）は、第１実施形態に係る成膜装置の模式図である。  
図２は、第１実施形態に係る成膜装置の模式図である。  
図１（ｂ）は、成膜装置（以下、例えば、プラズマ成膜装置１０１）の模式断面図である。図２は、成膜装置１０１から噴出されるプラズマガス６０の模式図である。図１（ａ）、図１（ｂ）及び図２において、ノズル１１は、断面で示されている。
【０００９】
図１（ａ）に示すように、本実施形態にかかる成膜装置１０１は、プラズマガン１０と、検知部２０と、制御部３０と、を有している。  
プラズマガン１０は、プラズマガス６０を噴出する。プラズマガン１０は、プラズマガス６０の噴出先（例えば、プラズマガン１０の直下）にセットされたワーク（加工対象物）にプラズマガス６０を晒し、膜を形成することが可能である。加工対象物とは、例えば、半導体基板、機械部品等である。プラズマガン１０は、ノズル１１を有する。プラズマガス６０は、ノズル１１から噴出される。本実施形態では、加工対象物は、部材７１である。膜は、部材７１の表面７１ａに形成される。
【００１０】
本実施形態においては、プラズマガン１０は、Ｚ方向（鉛直方向）に移動自在に設けられている。プラズマガン１０は、ある基準点からみて、Ｚ方向に、例えば、５００ｍｍ（ミリメートル）移動する。これにより、プラズマガン１０のＺ方向位置が変化する。  
成膜装置１０１は、ガン移動手段４０をさらに有している。ガン移動手段４０はプラズマガン１０を移動させる。ガン移動手段４０は、例えば、制御部３０によって制御される。
【００１１】
ガン移動手段４０は、プラズマガン１０を移動させるための動力源としてのアクチュエータを有している。アクチュエータとしては、例えば、ステッピングモータやサーボモータ等が挙げられる。制御部３０が、アクチュエータのドライバに、例えば、所定のパルス数を入力する。これにより、アクチュエータが駆動して、プラズマガン１０は、例えば、μｍ（マイクロメートル）単位で移動する。プラズマガン１０のＺ方向位置が調整される。  
図１（ｂ）に示すように、成膜時におけるプラズマガン１０のノズル１１の噴出口１１ａと部材７１の表面７１ａとの距離（以下、「溶射距離Ｄｎ」という）が調整される。
【００１２】
図１（ｂ）に示すように、プラズマガン１０には、プラズマ化を支援する支援ガス（キャリアガス）、膜７３の材料となる溶射材料及び電源等が、供給される（図１（ｂ）中の矢印Ｓｕ１参照）。溶射材料としては、例えば、ＳｉＣ（炭化ケイ素）やＹ２Ｏ３（酸化イットリウム）等が挙げられる。溶射材料は、例えば、粉体やスラリーである。溶射材料は、部材７１の表面７１ａに衝突し、膜７３を形成する。
【００１３】
溶射材料としてＳｉＣを用いた場合、膜７３の結晶構造としては、例えば、立方晶（３Ｃ−ＳｉＣ）、六方晶（４Ｈ−ＳｉＣ、６Ｈ−ＳｉＣ）等が挙げられる。膜７３の特性（例えば、熱伝導率や腐食性等）は、膜７３の結晶構造によって異なる。膜７３の結晶構造は、例えば、成膜温度によって変化する。
【００１４】
図２に示すように、プラズマガス６０は、プラズマガス６０が噴出された方向において、温度分布を有している。プラズマガス６０の温度は、成膜の際に、形成される膜の膜質を変化させる因子である。ここで、膜質とは、形成される膜の結晶性及び膜の配向性である。プラズマガス６０は、先端側ほど温度が低い。プラズマガス６０は、例えば、５０００℃の領域と、３０００℃の領域と、２０００℃の領域とを有している。
【００１５】
検知部２０は、プラズマガス６０の状態を検知する。ここで、プラズマガス６０の状態とは、プラズマガス６０の温度およびプラズマガス６０の発光強度のいずれかを意味する。  
検知部２０は、温度検知部２１を含む。温度検知部２１は、プラズマガス６０の状態として温度を検知する。温度検知部２１は、例えば、非接触型の温度センサ（例えば、温度モニター）を含む。
制御部３０は、温度モニターによってプラズマガス６０の温度を監視し、プラズマガス６０の温度があらかじめ設定された温度に到達しない場合、装置の異常として警報を発報するようにしてもよい。この場合、プラズマガス６０を加工対象物に照射しない。すなわち、成膜工程を行わない。ここで、あらかじめ設定された温度とは、例えば、室温であってもよい。
【００１６】
制御部３０は、検知部２０によって得たプラズマガス６０の状態に基づいて、溶射距離Ｄｎを調整する。  
制御部３０は、例えば、コンピュータのＣＰＵ（Central Processing Unit）である。以下に説明する制御部の有する各手段は、制御部３０が所定のプログラムを実行することで実現される。
【００１７】
制御部３０は、距離制御手段３１を有する。  
距離制御手段３１は、温度検知部２１によって検知されるプラズマガス６０の温度に基づいて、所定の成膜温度にするための目的距離Ｔｎ１を取得し、ガン移動手段４０を用いてプラズマガン１０を移動させ距離Ｄｎを目的距離Ｔｎ１にする。
【００１８】
距離制御手段３１は、ガン移動手段４０を用いて、プラズマガン１０を移動させてプラズマガン１０のＺ方向位置を逐次変化させつつ、温度検知部２１によってプラズマガス６０の温度を検知する。これにより、プラズマガン１０のＺ方向位置とプラズマガス６０の温度との対応関係、すなわち、プラズマガス６０の温度分布が取得される。
【００１９】
図３は、第１実施形態に係る成膜装置の特性の一例を示すグラフである。  
図３は、プラズマガス６０の温度分布の一例である。図３において、横軸はプラズマガン１０のＺ方向位置Ｚｇ（ｍｍ）を表し、縦軸は温度Ｔｐ（℃）を表している。
【００２０】
距離制御手段３１は、プラズマガス６０の温度が、予め距離制御手段３１に設定された温度範囲（第１温度Ｔｐ１以上第２温度Ｔｐ２以下）に入っている間のプラズマガン１０のＺ方向位置の範囲（Ｚｇ１〜Ｚｇ２。以下、「第１範囲」という）を記録する。ここで、温度範囲とは、例えば、所定の結晶構造を有する膜を成膜可能な温度範囲である。６Ｈ−ＳｉＣの結晶構造を有する膜を成膜可能な温度範囲は、例えば、３０００プラスマイナス１００℃である。
【００２１】
距離制御手段３１は、上記取得したプラズマガン１０の第１範囲に基づいて、所定の結晶構造を有する膜を成膜するための目的距離Ｔｎ１を算出する。目的距離Ｔｎ１は、例えば、上記取得したプラズマガン１０の第１範囲の平均値に基づいて算出される。  
距離制御手段３１は、ガン移動手段４０を用いて、プラズマガン１０を移動させ、距離Ｄｎを目的距離Ｔｎ１にする。
【００２２】
以下、本実施形態に係る成膜装置１０１を用いた成膜方法の一例について説明する。  
成膜装置１０１のプラズマガン１０には、支援ガス、溶射材料及び電源等が、供給される。ノズル１１からプラズマガス６０が、噴出される。  
制御部３０の距離制御手段３１は、ガン移動手段４０に、例えば、ステッピングモータのパルス数を通知する。これにより、プラズマガン１０が移動し、プラズマガン１０のＺ方向位置が変化する。これに伴い、距離制御手段３１は、温度検知部２１を用いてプラズマガス６０の温度を計測する。これにより、プラズマガス６０の温度分布が取得され、この温度分布に基づいて、所定の成膜温度にするための目的距離Ｔｎ１が取得される。距離制御手段３１は、ガン移動手段４０を用いて、プラズマガン１０を移動させ、距離Ｄｎを目的距離Ｔｎ１にする。  
成膜を行う。
【００２３】
以上のように、第１実施形態においては、目的距離Ｔｎ１を取得し、溶射距離Ｄｎを取得した目的距離Ｔｎ１にすることで、成膜毎に所望の成膜温度で膜を成膜することができる。これにより、形成される膜の膜質のばらつきが抑制されて、膜質が実質的に一定になる第１実施形態によれば、成膜の再現性が向上する。例えば、第１実施形態によれば、所望の結晶構造（例えば、６Ｈ−ＳｉＣ）を有する膜が成膜可能になる。
【００２４】
（第２実施形態）  
図４は、第２実施形態及び第３実施形態に係る成膜装置の模式図である。  
図４に示すように、第２実施形態（及び第３実施形態）に係る成膜装置１０２は、プラズマガン１０と、検知部２０と、制御部３０と、を有している。検知部２０は、発光強度検知部２２を有している。制御部３０は、距離制御手段３１に加えて、判断手段３２をさらに有している。成膜装置１０２において、制御部３０の判断手段３２以外は、成膜装置１０１と同様である。
【００２５】
図５は、第２実施形態に係る成膜装置の特性の一例を示すグラフである。  
図５（ａ）は、プラズマガス６０を噴出させたときの、時間Ｔｐと発光強度Ｉｐとの関係を表している。図５（ａ）において、縦軸は発光強度Ｉｐ（A.U.：Arbitrary Unit、任意単位）を表し、横軸は噴出開始からの時間Ｔｐ（ｓ：second、秒）を表している。図５（ａ）に示す例においては、約８ｓで電源が供給開始され、約１８ｓで支援ガスが供給開始された。図５（ｂ）は、図５（ａ）中の範囲Ａｎ１を拡大したものである。
【００２６】
図５（ａ）に示すように、プラズマガス６０の発光強度は、支援ガス供給開始から暫くの間（約１８ｓ〜約３０ｓ）、１０００以下である。プラズマガス６０の発光強度は、約３０ｓを過ぎたころに、急上昇している。プラズマガス６０の発光強度は、約３５ｓ以降では、ほぼ２５００前後で安定している。  
このように、プラズマガス６０の発光強度が安定するには、電源供給開始から、例えば数１０秒を要する。プラズマガス６０の状態が安定しないうちに成膜を開始すると、例えば、膜質のばらつきが生じる。例えば、膜厚のばらつきが生じる。安定的な成膜ができない。
【００２７】
そこで、本実施形態において、制御部３０の判断手段３２は、例えば、第１実施形態に関して説明したように目的距離Ｔｎ１を取得し距離Ｄｎを制御する前に、発光強度検知部２２を用いて、プラズマガス６０の状態が安定したか否かの判断をする。以下、発光強度検知部２２及び判断手段３２についてさらに説明する。
【００２８】
発光強度検知部２２は、プラズマガス６０の状態として、発光強度を検知する。発光強度検知部２２は、例えば、発光強度を検知するプラズマプロセスモニターである。本実施形態において発光強度検知部２２は、プラズマ発光プローブ２２ａを有している。発光強度は、例えば、プラズマガス６０の所定位置について検知される。  
制御部３０は、プラズマプロセスモニターによってプラズマガス６０の発光強度を監視し、プラズマガス６０の発光強度があらかじめ設定された発光強度に到達しない場合、装置の異常として警報を発報するようにしてもよい。この場合、プラズマガス６０を加工対象物に照射しない。すなわち、成膜工程を行わない。
【００２９】
判断手段３２は、発光強度検知部２２によって検知される発光強度に基づいて、プラズマガス６０の状態が安定したか否かの判断処理を行う。  
判断手段３２は、発光強度検知部２２によって逐次検知される発光強度を監視して、例えば、以下の２つの条件を満たしたときに、プラズマガス６０の状態が安定したと判断する。  
１つ目の条件は、図５（ｂ）に示すように、プラズマガス６０の発光強度の所定時間あたりの増加量ΔＩｐが、予め設定された第１閾値ＴｈＩ以下になることである。  
２つ目の条件は、図５（ａ）に示すように、プラズマガス６０の発光強度が予め設定された第２閾値ＴｈＡ以上（本例では、例えば、１９００以上）になることである。  
判断手段３２は、プラズマガス６０の状態が安定していない、と判断した場合、所定時間（例えば、数ｍｓ）経過後、再度判断処理を行う。
【００３０】
以下、本実施形態に係る成膜装置１０２を用いた成膜方法の一例について説明する。  
成膜装置１０２のプラズマガン１０には、支援ガス、溶射材料及び電源等が、供給される。ノズル１１からプラズマガス６０が、噴出される。  
制御部３０の判断手段３２は、発光強度検知部２２によって検知される発光強度に基づいて、プラズマガス６０の状態が安定したか否かの判断処理を行う。判断手段３２は、プラズマガス６０の状態が安定していない、と判断した場合、所定時間経過後、再度判断処理を行う。判断手段３２は、プラズマガス６０の状態が安定したと判断した場合、判断処理を終了する。
【００３１】
プラズマ６０の状態が安定したと判断された場合、例えば、成膜工程が開始される。例えば、第１実施形態に関して説明したように目的距離Ｔｎ１が取得され距離Ｄｎが制御される。
【００３２】
以上のように、第２実施形態においては、判断手段３２は、発光強度検知部２２によって検知される発光強度に基づいて、プラズマガス６０の安定性を判断する。これにより、より安定して膜を形成することが可能である。第２実施形態においても、成膜の再現性がより向上する。
【００３３】
（第３実施形態）  
図６は、第３実施形態に係る成膜装置の特性の一例を示すグラフである。  
図６は、プラズマガン１０のＺ方向位置とプラズマガス６０の発光強度Ｉｐとの関係を表している。図６において、縦軸は発光強度Ｉｐ（A.U.）を表し、横軸はプラズマガン１０のＺ方向位置（ｍｍ）を表している。  
図６に示すように、プラズマガス６０は、安定状態において、プラズマガス６０が噴出された方向において、発光強度分布を有している。
【００３４】
上述したように、プラズマガス６０の発光強度は、プラズマガス６０の密度及びプラズマガス６０の解離状態に関係している。プラズマガス６０において、例えば、発光強度の高い箇所におけるプラズマガス６０の密度は、発光強度の低い箇所におけるプラズマガス６０の密度よりも、高い。プラズマガス６０の発光強度は、形成される膜の成膜速度に関係する因子である。例えば、プラズマガス６０の密度がばらつくと、例えば、成膜速度が実質的に一定にならない。形成される膜７３の膜厚が実質的に一定にならない。
【００３５】
そこで、本実施形態においては、成膜装置１０２の距離制御手段３１は、発光強度検知部２２によって検知されるプラズマガス６０の発光強度に基づいて、所定の成膜速度にするための目的距離Ｔｎ２を取得する。具体的には、例えば、距離制御手段３１は、ガン移動手段４０を用いて、プラズマガン１０を移動させてプラズマガン１０のＺ方向位置を逐次変化させつつ、発光強度検知部２２によってプラズマガス６０の発光強度を検知する。これにより、プラズマガン１０のＺ方向位置とプラズマガス６０の発光強度との対応関係、すなわち、プラズマガス６０の発光強度分布が取得される。そして、距離制御手段３１は、プラズマガス６０の発光強度が、予め距離制御手段３１に設定された発光強度範囲（第１発光強度Ｉｐ１以上第２発光強度Ｉｐ２以下）に入っている間のプラズマガン１０のＺ方向位置の範囲（Ｚｇ３〜Ｚｇ４。以下、「第２範囲」という）を記録する。ここで、発光強度範囲とは、例えば、所定の膜を所定の成膜速度で成膜可能な発光強度範囲である。所定の成長速度で膜を成膜可能な発光強度範囲は、例えば、Ｚプラスマイナス１ｍｍである。その為、プラズマガン１０には、高分解能なアクチュエーター(例えば  ステッピングモーターもしくは、サーボモーター）を搭載する必要が有る。
【００３６】
距離制御手段３１は、上記取得したプラズマガン１０の第２範囲（Ｚｇ３〜Ｚｇ４）に基づいて、所定の成膜速度で成膜するための目的距離Ｔｎ２を算出する。目的距離Ｔｎ２は、例えば、上記取得したプラズマガン１０の第２範囲（Ｚｇ３〜Ｚｇ４）の平均値に基づいて算出される。
【００３７】
以下、本実施形態に係る成膜装置１０２を用いた成膜方法の一例について説明する。  
成膜装置１０１のプラズマガン１０には、支援ガス等が供給される。ノズル１１からプラズマガス６０が噴出される。  
制御部３０の距離制御手段３１は、ガン移動手段４０を用いてプラズマガン１０を移動させ、プラズマガンのＺ方向位置を変化させる。これに伴い、距離制御手段３１は、発光強度検知部２２を用いてプラズマガス６０の発光強度を計測する。これにより、プラズマガス６０の発光強度分布が取得され、この発光強度分布に基づいて、成膜速度を所定速度にするための目的距離Ｔｎ２が取得される。
【００３８】
制御部３０は、成膜工程において、ガン移動手段４０を用いてプラズマガン１０を移動させ、溶射距離Ｄｎが目的距離Ｔｎ２になるように、プラズマガン１０のＺ方向距離を調整する。成膜を行う。
【００３９】
以上のように、第３実施形態においては、目的距離Ｔｎ２を取得し、溶射距離Ｄｎを取得した目的距離Ｔｎ２にすることで、成膜速度を所定の速度にすることができる。これにより、より安定して膜を形成することが可能である。第３実施形態においても、成膜の再現性がより向上する。
【００４０】
（第４実施形態）  
図７は、第４実施形態に係る成膜装置の模式図である。  
図７は、本実施形態に係る成膜装置１０３の全体概要を示す斜視図である。
【００４１】
図７に示すように、成膜装置１０３は、プラズマガン１０と、検知部２０と、制御部３０と、を有する。成膜装置１０３は、プラズマ温度センスユニット８１と、プラズマ発光モニタユニット８２と、コーティングユニット８３と、プラズマガン１０を前述ユニットに移動させる搬送ロボット（図示なし）と、をさらに有する。  
検知部２０は、温度検知部２１と、発光強度検知部２２と、を有する。  
制御部３０は、距離制御手段３１と、判断手段３２と、を有する。
【００４２】
温度検知部２１は、プラズマ温度センスユニット８１に設けられている。発光強度検知部２２は、プラズマ発光モニタユニット８２に設けられている。コーティングユニット８３は、部材７１をセットして部材７１に成膜（コーティング）するためのセット台８３ａを有する。搬送ロボットは、プラズマガン１０を各ユニット間で移動させる。搬送ロボットは、例えば、制御部３０によって制御可能である。
【００４３】
図７に示すように、プラズマ温度センスユニット８１は、プラズマ発光モニタユニット８２及びコーティングユニット８３に隣り合うように配置されている。プラズマ発光モニタユニット８２は、コーティングユニット８３に隣り合うように配置されている。  
プラズマ温度センスユニット８１においては、プラズマガン１０から噴出されるプラズマガス６０の温度が計測される。プラズマ発光モニタユニット８２においては、プラズマガン１０から噴出されるプラズマガス６０の発光強度が計測される。コーティングユニット８３においては、部材７１への成膜が行われる。
【００４４】
制御部３０の距離制御手段３１は、プラズマガス６０の温度及びプラズマガス６０の発光強度に基づいて、目的距離Ｔｎ３を取得する。溶射距離Ｄｎを目的距離Ｔｎ３にする。これにより、形成される膜の膜質を実質的に一定にすることができる。形成される膜の膜厚を実質的に一定にすることができる。成膜の再現性がより向上する。
【００４５】
以下、成膜装置１０３を用いた成膜方法の一例について図８を参照しながら説明する。
図８は、第４実施形態に係る成膜装置を用いた成膜方法の一例を示すフローチャートである。
【００４６】
成膜装置１０３のセット台８３ａにコーティングする部材７１をセットする（第１ステップＳＴ１）。  
予め、プラズマガン１０をプラズマ発光モニタユニット８２に移動させておく。プラズマガン１０に電源を投入する（第２ステップＳＴ２）。プラズマガン１０に支援ガス等を供給する（第３ステップＳＴ３）。これにより、プラズマガス６０が発生し、ノズル１１からのプラズマガス６０の噴出が開始される（第４ステップＳＴ４）。
【００４７】
制御部３０の判断手段３２は、発光強度検知部２２を用いてプラズマガス６０の発光強度を監視して、判断手段３２を用いてプラズマガス６０の状態が安定したか否かを判断する（第５ステップＳＴ５）。このステップは、適宜、省略することができる。判断手段３２は、プラズマガス６０の状態が安定していないと判断した場合、所定時間（例えば、数ｍｓ）経過後、再度判断処理を行う。判断手段３２は、プラズマガス６０の状態が安定したと判断した場合、判断処理を終了する。
【００４８】
プラズマガス６０の状態が安定したと判断された場合、プラズマガン１０をプラズマ温度センスユニット８１に移動させる（図７中の矢印Ａｗ１参照）。  
制御部３０の距離制御手段３１は、ガン移動手段４０を用いてプラズマガン１０を移動させつつ、温度検知部２１を用いて、プラズマガス６０の温度が予め距離制御手段３１に設定された温度範囲内に入っているか否かを判断する（第６ステップＳＴ６）。プラズマガン１０の第１範囲（Ｚｇ１〜Ｚｇ２）が記録される。
【００４９】
プラズマガン１０をプラズマ発光モニタユニット８２に移動させる（図７中の矢印Ａｗ２参照）。  
制御部３０の距離制御手段３１は、ガン移動手段４０を用いてプラズマガン１０を移動させつつ、発光強度検知部２２を用いて、プラズマガス６０の発光強度が予め距離制御手段３１に設定された発光強度範囲内に入っているか否かを判断する（第７ステップＳＴ７）。第１範囲内であって、プラズマガス６０の温度が予め距離制御手段３１に設定された発光強度範囲内に入っている間のプラズマガン１０の第２範囲（Ｚｇ３〜Ｚｇ４）が記録される。第２範囲は、第１範囲に含まれる。プラズマガン１０の移動が、第１範囲内で行われるようにしてもよい。
【００５０】
制御部３０の距離制御手段３１は、第１範囲及び第２範囲に基づいて、所定の結晶構造の膜を成膜するため、かつ、所定の成膜速度で成膜するための目的距離Ｔｎ３を算出する。目的距離Ｔｎ３は、例えば、上記取得したプラズマガン１０の第２範囲の平均値に基づいて算出される。
【００５１】
プラズマガン１０をコーティングユニット８３に移動させる（図７中の矢印Ａｗ３参照）。  
制御部３０は、ガン移動手段４０を用いてプラズマガン１０を移動させ、溶射距離Ｄｎが目的距離Ｔｎ３になるように、プラズマガン１０のＺ方向距離を調整する。部材をコーティングする（第８ステップＳＴ８、成膜工程）。
【００５２】
以上のように、第４実施形態においては、目的距離Ｔｎ３を取得し、溶射距離Ｄｎを取得した目的距離Ｔｎ３にすることで、所定の結晶構造の膜を、所定の成膜速度で成膜することができる。従って、膜の膜質及び膜の膜厚を実質的に一定にすることができる。第４実施形態においても、成膜の再現性がより向上する。
【００５３】
ある部材に対して成膜が終わった後、続けて他の部材に対して成膜をする場合、プラズマガス６０は、他の部材をセット台８３ａにセットするまでの間、ずっと噴出させておいてもよいし、いったん噴出を中断してもよい。プラズマガス６０の噴出を中断して再開する場合、再度第１ステップＳＴ１を行って、プラズマガス６０の状態が安定したか否かを確認してもよい。
【００５４】
制御部３０によって、例えば、第３ステップＳＴ３〜第８ステップＳＴ８は、自動的に行われる。
【００５５】
第６ステップＳＴ６及び第７ステップＳＴ７は、第８ステップＳＴ８（成膜工程）の前工程として毎回行ってもよいし、所定条件下で第６ステップＳＴ６及び第７ステップＳＴ７を行って目的距離Ｔｎ３を予め取得しておき、その目的距離Ｔｎ３を用いて第８ステップＳＴ８（成膜工程）を行ってもよい。
【００５６】
以上、具体例を参照しつつ、本発明の実施の形態について説明した。しかし、本発明は、これらの具体例に限定されるものではない。例えば、成膜装置に含まれるプラズマガン、検知部及び制御部などの各要素の具体的な構成に関しては、当業者が公知の範囲から適宜選択することにより本発明を同様に実施し、同様の効果を得ることができる限り、本発明の範囲に包含される。  
また、各具体例のいずれか２つ以上の要素を技術的に可能な範囲で組み合わせたもの、すなわち、第１〜第４実施形態の少なくとも２つを複合させた実施例も、本発明の要旨を包含する限り本発明の範囲に含まれる。
【００５７】
その他、本発明の実施の形態として上述した成膜装置を基にして、当業者が適宜設計変更して実施し得る全ての成膜装置も、本発明の要旨を包含する限り、本発明の範囲に属する。  
その他、本発明の思想の範疇において、当業者であれば、各種の変更例及び修正例に想到し得るものであり、それら変更例及び修正例についても本発明の範囲に属するものと了解される。
【００５８】
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
【符号の説明】
【００５９】
１０…プラズマガン、  １１…ノズル、  １１ａ…噴出口、  ２０…検知部、  ２１…温度検知部、  ２２…発光強度検知部、  ２２ａ…プラズマ発光プローブ、  ３０…制御部、  ３１…距離制御手段、  ３２…判断手段、  ４０…ガン移動手段、  ６０…プラズマガス、  ７１…部材、  ７１ａ…表面、  ７３…膜、  ８１…プラズマ温度センスユニット、  ８２…プラズマ発光モニタユニット、  ８３…コーティングユニット、  ８３ａ…セット台、  １０１〜１０３…成膜装置、  ΔＩｐ…増加量、  Ａｎ１…範囲、  Ａｗ１〜Ａｗ３、Ｓｕ１…矢印、  Ｄｎ…溶射距離、  Ｉｐ…発光強度、  Ｔｐ…時間、  ＴｈＩ…第１閾値、  ＴｈＡ…第２閾値
【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１】
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【図２】
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