JP5982570B2 - 炭素被膜クリーニング方法及び装置 - Google Patents
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Description
本発明は、炭素被膜クリーニング方法及び装置に関する。
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。
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)。
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。
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)。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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)。
Claims (4)
- 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。
- 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。
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