JP6143007B2

JP6143007B2 - Film forming apparatus and film forming method

Info

Publication number: JP6143007B2
Application number: JP2014061067A
Authority: JP
Inventors: 一樹滝澤; 真輔國次
Original assignee: Mitsui Engineering and Shipbuilding Co Ltd; Okayama Prefectural Government; Mitsui E&S Holdings Co Ltd
Current assignee: Mitsui Engineering and Shipbuilding Co Ltd; Okayama Prefectural Government; Mitsui E&S Co Ltd
Priority date: 2014-03-25
Filing date: 2014-03-25
Publication date: 2017-06-07
Anticipated expiration: 2034-03-25
Also published as: JP2015183238A

Description

本発明は、プラズマを用いて一方向に延在する処理対象部材に皮膜を形成する皮膜形成装置、皮膜形成方法、及び皮膜付筒部材に関する。 The present invention relates to a film forming apparatus, a film forming method, and a cylinder member with a film that form a film on a processing target member that extends in one direction using plasma.

３次元の立体形状の部材に皮膜を形成するために、レーザアブレーション法を用いる技術が知られている。レーザアブレーション法は、照射強度の高いレーザ光をターゲット材料に照射した場合、この表面から、中性原子、分子、正負のイオン、ラジカル、クラスター等の粒子からなるプラズマプルームを空間中に発生させ、このプラズマプルームを基板に堆積させる方法である。この方法により、低真空の雰囲気下での高速な成膜が可能である。 In order to form a film on a three-dimensional solid member, a technique using a laser ablation method is known. In the laser ablation method, when a target material is irradiated with a laser beam with high irradiation intensity, a plasma plume composed of particles of neutral atoms, molecules, positive and negative ions, radicals, clusters, etc. is generated in this space from the surface, This plasma plume is deposited on a substrate. This method enables high-speed film formation in a low vacuum atmosphere.

例えば、筒形状の部材の内壁面に皮膜を形成するための方法として、レーザアブレーション法とレーザ蒸着法とを組み合わせた技術が知られている（非特許文献１）。この技術によれば、レーザアブレーションによるレーザ光と、レーザ蒸着法によるパルスレーザ光を組み合わせることで、皮膜のミクロ構造を自在に調整することができ、皮膜形成速度を向上させることができるとされている。 For example, as a method for forming a film on the inner wall surface of a cylindrical member, a technique combining a laser ablation method and a laser vapor deposition method is known (Non-Patent Document 1). According to this technology, by combining laser light by laser ablation and pulsed laser light by laser vapor deposition, the microstructure of the film can be freely adjusted and the film formation speed can be improved. Yes.

P.Gawlitza et al.,“Tailered internal coating of components by PLD and pulsed laser evaporation”, Appl.Phys.A79,1043-1046(2004)P. Gawlitza et al., “Tailered internal coating of components by PLD and pulsed laser evaporation”, Appl. Phys. A79, 1043-1046 (2004)

しかし、上記技術ではレーザアブレーション法を用いて皮膜を形成するので、形成された皮膜には、数ミクロンのサイズのドロップレットと呼ばれる粒子状の塊が皮膜中に取り込まれ、皮膜の緻密さを低下させていた。このドロップレットは、ターゲット材料の表面がレーザ光の照射により溶融し、この溶融した表面の突沸ならびにレーザ光の光圧により、溶融状態の表面が粒状に噴出したものが基板上で粒子として固まったものをいう。 However, since the film is formed using the laser ablation method in the above technique, a particulate lump called droplets of several microns in size is taken into the film, reducing the film density. I was letting. In this droplet, the surface of the target material is melted by laser light irradiation, and the melted surface is ejected in a granular shape by the bumping of the melted surface and the light pressure of the laser light, and is solidified as particles on the substrate. Say things.

そこで、本発明は、処理対象部材に皮膜を形成するとき、ドロップレットが少ない皮膜を形成することができる皮膜形成装置及び皮膜形成方法を提供するとともに、ドロップレットが少なく、筒形状の部材の内壁面に筒形状の延在方向の位置によって異なる特性を持たせることができる皮膜付筒部材を提供することを目的とする。 Therefore, the present invention provides a film forming apparatus and a film forming method capable of forming a film with few droplets when forming a film on a member to be treated, and having a small number of droplets, and the inner part of a cylindrical member. An object of the present invention is to provide a coating-coated cylinder member that can give a wall surface different characteristics depending on the position in the extending direction of the cylindrical shape.

本発明の一態様は、処理空間内で、プラズマを用いて一方向に延在した処理対象部材の表面に皮膜を形成する皮膜形成方法である。当該皮膜形成方法は、
（ａ）形成しようとする皮膜の皮膜成分を含んだ固体の原料ターゲット材にレーザ光を照射することにより、処理空間に前記皮膜成分の粒子を放出させるステップと、
（ｂ）前記処理空間内でプラズマ生成素子を用いてプラズマを生成することにより、前記処理空間内の前記皮膜成分の粒子の一部をイオン化するステップと、
（ｃ）前記処理対象部材にパルス電圧を印加させることにより、前記処理対象部材にイオン化した前記粒子を引き寄せて前記処理対象部材に皮膜を形成するステップと、
（ｄ）前記原料ターゲット材を前記処理対象部材の延在方向に移動して、前記延在方向の異なる位置で、前記（ａ），（ｂ）及び（ｃ）のステップを繰り返すステップと、を有する。 One embodiment of the present invention is a film forming method for forming a film on the surface of a processing target member extending in one direction using plasma in a processing space. The film forming method is:
(A) irradiating a solid raw material target material containing a film component of a film to be formed with a laser beam to release particles of the film component into the processing space;
(B) ionizing some of the particles of the coating component in the processing space by generating plasma using a plasma generating element in the processing space;
(C) applying a pulse voltage to the processing target member to attract the ionized particles to the processing target member to form a film on the processing target member;
(D) moving the raw material target material in the extending direction of the processing target member and repeating the steps (a), (b) and (c) at different positions in the extending direction; Have.

このとき、前記処理対象部材は筒形状を成し、前記皮膜は、前記筒形状の内壁面に形成され、前記原料ターゲット材は、前記筒形状の内部に前記内壁面に沿うように環状に設けられる。前記原料ターゲット材にレーザ光を照射するとき、前記レーザ光の前記原料ターゲット材への照射位置は、前記原料ターゲット材の表面で前記内壁面に沿って環状に一周することが好ましい。 At this time, the processing target member has a cylindrical shape, the coating is formed on the cylindrical inner wall surface, and the raw material target material is annularly provided along the inner wall surface in the cylindrical shape. It is done. When irradiating the raw material target material with laser light, it is preferable that the irradiation position of the laser light on the raw material target material is circular around the inner wall surface on the surface of the raw material target material.

前記プラズマ生成素子は、前記処理対象部材の延在方向に移動可能に設けられ、前記処理対象部材の前記延在方向の一部の周りの領域にプラズマを形成し、
前記プラズマ生成素子は、前記原料ターゲット材の前記延在方向への移動に合わせて移動して、前記プラズマの形成する領域を前記延在方向の異なる位置に変える、事が好ましい。 The plasma generating element is provided to be movable in the extending direction of the processing target member, and forms plasma in a region around a part of the extending direction of the processing target member,
It is preferable that the plasma generating element is moved in accordance with the movement of the raw material target material in the extending direction to change the region where the plasma is formed to a different position in the extending direction.

また、前記処理対象部材は筒形状を成し、前記プラズマ生成素子は、モノポールアンテナ素子であり、前記モノポールアンテナ素子は、前記筒形状の中心軸上に設けられる、ことが好ましい。 Further, it is preferable that the processing target member has a cylindrical shape, the plasma generating element is a monopole antenna element, and the monopole antenna element is provided on a central axis of the cylindrical shape.

前記処理空間を囲む処置容器には、前記モノポールアンテナ素子の周囲を覆う誘電体管が前記処理空間の内部と外部を分けるように固定されており、前記処理空間の外部で前記モノポールアンテナ素子は移動する、ことが好ましい。 In the treatment container surrounding the processing space, a dielectric tube covering the periphery of the monopole antenna element is fixed so as to separate the inside and the outside of the processing space, and the monopole antenna element is outside the processing space. Preferably move.

本発明の他の一態様は、プラズマを用いて一方向に延在した処理対象部材の表面に皮膜を形成する皮膜形成装置である。当該皮膜形成装置は、
処理対象部材を配置した処理空間を囲む処理容器と、
前記処理容器内にレーザ光を照射するレーザ光源部と、
前記処理容器内に設けられ、前記レーザ光の照射を受けることにより処理空間に皮膜成分の粒子を放出する固体の原料ターゲット材と、
前記処理容器の外面上に設けられ、電力の供給を受けることにより、前記皮膜成分の粒子の一部をイオン化するプラズマを前記処理空間内に生成するプラズマ生成素子と、
前記処理対象部材の表面にイオン化した前記粒子を引き寄せて皮膜を形成するために、前記処理対象部材にパルス電圧を印加するパルス電圧供給部と、
前記原料ターゲット材及び前記プラズマ生成素子を前記処理対象部材の延在方向に移動する移動機構と、を有する。 Another aspect of the present invention is a film forming apparatus that forms a film on the surface of a processing target member that extends in one direction using plasma. The film forming apparatus is
A processing vessel surrounding the processing space in which the processing target member is arranged;
A laser light source unit for irradiating laser light into the processing container;
A solid raw material target material that is provided in the processing container and emits particles of the coating component into the processing space by receiving the laser beam irradiation;
A plasma generating element that is provided on the outer surface of the processing container and generates plasma in the processing space by ionizing some of the particles of the coating component by receiving power supply;
A pulse voltage supply unit that applies a pulse voltage to the processing target member in order to draw the ionized particles on the surface of the processing target member to form a film;
A moving mechanism for moving the raw material target material and the plasma generating element in the extending direction of the processing target member.

このとき、前記処理対象部材は筒形状を成し、前記皮膜は、前記筒形状の内壁面に形成され、前記原料ターゲット材は、前記筒形状の内部に前記内壁面に沿うように環状に設けられる。前記原料ターゲット材にレーザ光を照射するとき、前記レーザ光の前記原料ターゲット材上の照射位置を、前記原料ターゲット材の表面で前記内壁面に沿って環状に一周させるレーザ光軸調整機構をさらに有する、ことが好ましい。 At this time, the processing target member has a cylindrical shape, the coating is formed on the cylindrical inner wall surface, and the raw material target material is annularly provided along the inner wall surface in the cylindrical shape. It is done. A laser optical axis adjusting mechanism that, when irradiating the raw material target material with a laser beam, causes the irradiation position of the laser light on the raw material target material to make a circle around the inner wall surface on the surface of the raw material target material; It is preferable to have.

前記移動機構は、前記プラズマ生成素子を前記処理対象部材の延在方向に移動させ、
前記皮膜形成装置は、さらに、
前記レーサ光の前記原料ターゲット材への照射のタイミングと、前記プラズマ生成素子への電力の供給のタイミングと、前記パルス電源による前記パルス電圧の付与のタイミングと、前記移動機構による前記原料ターゲット材の移動と、を制御する制御部と、を有する、ことが好ましい。 The moving mechanism moves the plasma generating element in the extending direction of the processing target member,
The film forming apparatus further includes:
Timing of irradiation of the laser target material with the laser light, timing of supply of power to the plasma generating element, timing of application of the pulse voltage by the pulse power source, and timing of the source target material by the moving mechanism It is preferable to have a control unit that controls movement.

また、前記プラズマ生成素子は、前記処理空間の外部に設けられる、ことが好ましい。 The plasma generating element is preferably provided outside the processing space.

前記処理対象部材は筒形状の部材であり、前記プラズマ生成素子は、モノポールアンテナ素子であり、前記モノポールアンテナ素子は、前記筒形状の中心軸上に設けられる、ことが好ましい。 Preferably, the processing target member is a cylindrical member, the plasma generating element is a monopole antenna element, and the monopole antenna element is provided on a central axis of the cylindrical shape.

前記モノポールアンテナ素子の周囲を覆う誘電体管が前記処理空間の内部と外部を分けるように前記処理容器に固定されている、ことが好ましい。 It is preferable that a dielectric tube covering the periphery of the monopole antenna element is fixed to the processing container so as to separate the inside and the outside of the processing space.

本発明のさらに他の一態様は、一方向に延在した筒形状の内壁面に皮膜が形成された皮膜付筒部材である。当該皮膜付筒部材において、前記筒形状の延在方向の同じ位置において、前記内壁面の周上の前記皮膜の組成は一定であり、前記皮膜の組成は、前記延在方向の位置に応じて変化している。 Yet another embodiment of the present invention is a coated tubular member in which a coating is formed on a cylindrical inner wall surface extending in one direction. In the cylindrical member with a film, at the same position in the extending direction of the cylindrical shape, the composition of the film on the circumference of the inner wall surface is constant, and the composition of the film depends on the position in the extending direction. It has changed.

上述の皮膜形成装置及び皮膜形成方法によれば、ドロップレットが少ない皮膜を形成することができる。また、皮膜形成方法によってつくられる皮膜付筒部材は、ドロップレットが少なく、筒形状の延在方向の位置によって異なる特性を持たせることができる。 According to the above-described film forming apparatus and film forming method, a film with few droplets can be formed. Moreover, the cylindrical member with a film produced by the film forming method has few droplets and can have different characteristics depending on the position of the extending direction of the cylindrical shape.

本実施形態の皮膜形成装置の概略の装置構成を説明する図である。It is a figure explaining the schematic apparatus structure of the film forming apparatus of this embodiment. 本実施形態の皮膜形成装置におけるプラズマの局部的形成を説明する図である。It is a figure explaining the local formation of the plasma in the film formation apparatus of this embodiment. 本実施形態の皮膜形成装置におけるレーザ光の照射位置の動きを説明する図である。It is a figure explaining the motion of the irradiation position of the laser beam in the film forming apparatus of this embodiment.

以下、本発明の皮膜形成装置、皮膜形成方法、及び皮膜付筒部材について詳細に説明する。図１は、本発明の一実施形態である皮膜形成装置１０の概略の装置構成を説明する図である。図２は、本実施形態の皮膜形成装置におけるプラズマの局部的形成を説明する図である。 Hereinafter, the film forming apparatus, the film forming method, and the cylinder member with a film of the present invention will be described in detail. FIG. 1 is a diagram for explaining a schematic apparatus configuration of a film forming apparatus 10 according to an embodiment of the present invention. FIG. 2 is a diagram for explaining the local formation of plasma in the film forming apparatus of the present embodiment.

図１に示す皮膜形成装置１０は、プラズマを用いて処理対象部材１１に皮膜を形成する装置である。
皮膜形成装置１０は、処理容器１２と、モノポールアンテナ素子であるプラズマ生成素子１４と、高周波電源１６と、パルス電源１８と、制御部２０と、クロック信号発生器２２と、レーザ光源４０と、を主に備える。 A film forming apparatus 10 shown in FIG. 1 is an apparatus that forms a film on a processing target member 11 using plasma.
The film forming apparatus 10 includes a processing container 12, a plasma generating element 14 that is a monopole antenna element, a high-frequency power source 16, a pulse power source 18, a control unit 20, a clock signal generator 22, a laser light source 40, Is mainly provided.

処理容器１２は、アルミニウム等の材質で形成され、処理対象部材１１を配置した処理空間を囲む。処理容器１２の一方の側壁には、プラズマの生成用ガスとなる皮膜形成用の原料ガスやプラズマ生成用のアルゴンガス等のガスを導入する導入口２３が設けられ、さらに、処理容器１２の他方の側壁（前記一方の側壁に対向する側壁）には排気口２５が設けられている。導入口２３は、図示されないガス源と接続され、排気口２５は図示されない排気装置と接続されている。処理空間は、概略１０⁻⁴Ｐａの減圧状態に維持できるように処理容器１２は構成されている。処理容器１２が囲む処理空間には、処理対象部材１１が配置されている。処理対象部材１１は、一方向に延在した筒形状の部材である。本実施形態では、この筒形状の部材の内壁面に皮膜を形成する。
本実施形態は、処理対象部材１１の内壁面に例えばダイヤモンドライクカーボンの皮膜や窒化チタン，窒化クロムの皮膜を形成する。ダイヤモンドライクカーボンの皮膜を形成する場合、原料ガスは、炭素成分を含んだガス、例えばアセチレンガス、メタンガスを含む。また、原料ガスは必要に応じて水素を含む。窒化チタンの皮膜を形成する場合、原料ガスは、窒素ガスを含み、また、アンモニアガスや水素ガスを必要に応じて含む。 The processing container 12 is formed of a material such as aluminum and surrounds a processing space in which the processing target member 11 is arranged. One side wall of the processing container 12 is provided with an introduction port 23 for introducing a gas such as a film forming raw material gas or a plasma generating argon gas, which serves as a plasma generating gas. An exhaust port 25 is provided on the side wall (a side wall opposite to the one side wall). The introduction port 23 is connected to a gas source (not shown), and the exhaust port 25 is connected to an exhaust device (not shown). The processing container 12 is configured so that the processing space can be maintained in a reduced pressure state of approximately 10 ⁻⁴ Pa. A processing target member 11 is disposed in a processing space surrounded by the processing container 12. The processing target member 11 is a cylindrical member extending in one direction. In the present embodiment, a film is formed on the inner wall surface of the cylindrical member.
In the present embodiment, for example, a diamond-like carbon film, titanium nitride, or chromium nitride film is formed on the inner wall surface of the processing target member 11. When forming a diamond-like carbon film, the source gas contains a gas containing a carbon component, such as acetylene gas or methane gas. The source gas contains hydrogen as necessary. In the case of forming a titanium nitride film, the raw material gas contains nitrogen gas, and also contains ammonia gas and hydrogen gas as required.

処理容器１２の側壁には、処理容器１２の処理空間の真ん中に向かって延びる誘電体管２６が設けられており、誘電体管２６内にプラズマ生成素子１４が配されている。すなわち、誘電体管２６は、プラズマ生成素子１４の周囲を覆い、処理空間の内部と外部を分けるように処理容器１２に固定されている。誘電体管２６の管内は、処理空間の外部である。これにより、プラズマ生成素子１４は、処理空間の外部に設けられる。誘電体管２６は、石英あるいは酸化アルミニウムからなる管である。形成する皮膜に酸素が含まれないことが望ましい場合には、後述するプラズマＰによる誘電体管２６のスパッタリングによって酸素が皮膜に含まれることを抑制する点から、誘電体管２６として酸化アルミニウムからなる管もしくは表面に酸化アルミニウムを溶射した石英管が好適に用いられる。 A dielectric tube 26 extending toward the middle of the processing space of the processing container 12 is provided on the side wall of the processing container 12, and the plasma generating element 14 is disposed in the dielectric tube 26. That is, the dielectric tube 26 covers the periphery of the plasma generating element 14 and is fixed to the processing container 12 so as to separate the inside and the outside of the processing space. The inside of the dielectric tube 26 is outside the processing space. Thereby, the plasma generating element 14 is provided outside the processing space. The dielectric tube 26 is a tube made of quartz or aluminum oxide. When it is desirable that the film to be formed does not contain oxygen, the dielectric tube 26 is made of aluminum oxide from the viewpoint of suppressing oxygen from being contained in the film by sputtering of the dielectric tube 26 with plasma P described later. A quartz tube in which aluminum oxide is sprayed on the surface or the surface is preferably used.

プラズマ生成素子１４は、具体的には、処理容器１２内の処理対象部材１１の延在方向に移動可能に設けられ、処理対象部材１１に薄膜を形成するために、処理空間内の、処理対象部材１１の延在方向の一部分の周りの局部領域に、電力の供給を受けてプラズマを形成する。プラズマ生成素子１４は、処理対象部材１１の筒形状の中心軸上に設けられることが、皮膜を筒形状の内壁面の周上に一様に形成することができる点で好ましい。 Specifically, the plasma generation element 14 is provided so as to be movable in the extending direction of the processing target member 11 in the processing container 12, and in order to form a thin film on the processing target member 11, a processing target in the processing space is provided. In a local region around a part in the extending direction of the member 11, plasma is formed by receiving power. It is preferable that the plasma generation element 14 is provided on the cylindrical central axis of the processing target member 11 in that the coating can be uniformly formed on the circumference of the cylindrical inner wall surface.

プラズマ生成素子１４は、処理容器１２の外側に設けられたインピーダンス整合器２８と接続されている。インピーダンス整合器２８は、キャパシタやインダクタ等のインピーダンス調整用素子を含み、プラズマ生成素子１４のインピーダンスとマッチングするようにキャパシタンスやインダクタンスを自動調整する。
プラズマ生成素子１４は、インピーダンス整合器２８を介して高周波電源１６から給電を受ける。高周波電源１６は、高周波発振器３２とアンプ３４とを含む。高周波発振器３２は、後述する制御部２０からの制御によって所定の周波数の高周波（例えば１〜１００ＭＨｚ）電力を発振する。アンプ３４は、高周波を例えば１００〜３０００Ｗの電力となるように増幅する。 The plasma generating element 14 is connected to an impedance matching unit 28 provided outside the processing container 12. The impedance matching unit 28 includes an impedance adjusting element such as a capacitor and an inductor, and automatically adjusts the capacitance and inductance so as to match the impedance of the plasma generating element 14.
The plasma generating element 14 is supplied with power from the high frequency power supply 16 via the impedance matching unit 28. The high frequency power supply 16 includes a high frequency oscillator 32 and an amplifier 34. The high frequency oscillator 32 oscillates high frequency (for example, 1 to 100 MHz) power having a predetermined frequency under the control of the control unit 20 described later. The amplifier 34 amplifies the high frequency so that the power becomes 100 to 3000 W, for example.

制御部２０は、レーザ光源４０による原料ターゲット材へのレーザ光の照射のタイミングと、高周波電源１６によるプラズマ生成素子１４への電力の供給のタイミングと、パルス電源１８による処理対象部材１１へのパルス電圧の付与のタイミングと、後述する移動台（移動機構）３０による原料ターゲット材５０及びプラズマ生成素子１４の移動と、を制御する。制御部２０は、クロック信号発生器２２から供給されるクロック信号に基づいて、上記レーサ光の照射のタイミングと、上記電力の供給のタイミングと、パルス電圧の付与のタイミングと、原料ターゲット材５０及びプラズマ生成素子１４の移動と、を制御する。クロック信号は例えば０．０１〜１ｋＨｚの周波数であり、この周波数の周期ごとに、パルス電圧が処理対象部材１１に印加される。 The control unit 20 controls the timing of the laser light source 40 to irradiate the raw material target material with laser light, the timing of power supply to the plasma generating element 14 by the high frequency power supply 16, and the pulse to the processing target member 11 by the pulse power supply 18. The timing of voltage application and the movement of the raw material target material 50 and the plasma generating element 14 by a moving table (moving mechanism) 30 described later are controlled. Based on the clock signal supplied from the clock signal generator 22, the control unit 20 controls the timing of the laser light irradiation, the power supply timing, the pulse voltage application timing, the raw material target material 50, and The movement of the plasma generating element 14 is controlled. The clock signal has a frequency of, for example, 0.01 to 1 kHz, and a pulse voltage is applied to the processing target member 11 for each period of this frequency.

パルス電源１８は、制御部２０の制御に応じて、すなわち、クロック信号に同期して０．５〜４ｋＶのパルスを処理対象部材１１に付与する。これにより、処理対象部材１１の筒形状の内壁面に形成された薄膜に、処理空間内にプラズマ生成素子１４によって作られたプラズマ中のイオン（イオン化した粒子）を引き寄せて注入させることができる。 The pulse power supply 18 applies a pulse of 0.5 to 4 kV to the processing target member 11 in accordance with the control of the control unit 20, that is, in synchronization with the clock signal. Thereby, ions (ionized particles) in the plasma produced by the plasma generating element 14 can be attracted and injected into the processing space into the thin film formed on the cylindrical inner wall surface of the processing target member 11.

処理対象部材１１は、載置台３６から突設した突起３８上に支持される一方、パルス電源１８から延びる電線と接続されている。処理対象部材１１の筒形状の中心軸上にプラズマ生成素子１４が位置するように構成されている。 The processing target member 11 is supported on a protrusion 38 protruding from the mounting table 36, and is connected to an electric wire extending from the pulse power source 18. The plasma generating element 14 is configured to be positioned on the cylindrical central axis of the processing target member 11.

ここで、プラズマ生成素子１４は、インピーダンス整合器２８に固定されている。インピーダンス整合器２８は、移動台（移動機構）３０に固定されている。移動台３０は、図示されないレール等に載せられて、処理容器１２に対して近づく方向、遠ざかる方向に自在に移動することができる。したがって、移動台３０の移動によって、インピーダンス整合器２８及びこれに接続したプラズマ生成素子１４は、移動可能になっている。特に、プラズマ生成素子１４は、この移動により、誘電体管２６内の管内部に挿入される長さを自在に変え、誘電体管２６内を移動する。これにより、プラズマ生成素子１４の先端は、処理対象部材１１の一方の端から他方の端まで移動することができる。移動台３０の移動は、制御部２０からの制御信号によって制御される。 Here, the plasma generating element 14 is fixed to the impedance matching unit 28. The impedance matching unit 28 is fixed to a moving table (moving mechanism) 30. The moving table 30 is placed on a rail or the like (not shown) and can freely move in a direction toward or away from the processing container 12. Therefore, the impedance matching unit 28 and the plasma generating element 14 connected to the impedance matching unit 28 can be moved by the movement of the moving table 30. In particular, the plasma generating element 14 moves in the dielectric tube 26 by freely changing the length inserted into the tube in the dielectric tube 26 by this movement. Thereby, the front-end | tip of the plasma production | generation element 14 can move from one end of the process target member 11 to the other end. The movement of the moving table 30 is controlled by a control signal from the control unit 20.

プラズマ生成素子１４は、基本的には、処理空間内でプラズマを生成するとき、プラズマ生成素子１４の長さ及び誘電体管２６の比誘電率に応じて定まる周波数でプラズマ生成素子１４を共振させてプラズマ生成素子１４の先端に大きな電圧を発生させる。この電圧によって処理空間内でプラズマを形成することができる。したがって、図２に示すように、プラズマ生成素子１４の先端近傍付近の処理空間内に密度の高いプラズマＰが形成される。図２は、プラズマＰの局部的形成を説明する図である。このように、プラズマ生成素子１４を用いたときに形成される密度の高いプラズマＰは、局部領域に形成される。このため、本実施形態では、局部領域に形成される密度の高いプラズマＰを処理対象部材１１の延在方向の各位置で発生するように、プラズマ生成素子１４を処理対象部材１１の延在方向に沿って移動する。そして、プラズマＰを用いて形成された薄膜に、プラズマＰによって形成されたイオンを注入することによりダイヤモンドライクカーボンの皮膜を形成する。 The plasma generating element 14 basically resonates the plasma generating element 14 at a frequency determined according to the length of the plasma generating element 14 and the relative dielectric constant of the dielectric tube 26 when generating plasma in the processing space. Thus, a large voltage is generated at the tip of the plasma generating element 14. With this voltage, plasma can be formed in the processing space. Therefore, as shown in FIG. 2, high-density plasma P is formed in the processing space near the tip of the plasma generating element 14. FIG. 2 is a diagram for explaining the local formation of plasma P. FIG. Thus, the high-density plasma P formed when the plasma generating element 14 is used is formed in the local region. Therefore, in the present embodiment, the plasma generating element 14 is extended in the extending direction of the processing target member 11 so that the high density plasma P formed in the local region is generated at each position in the extending direction of the processing target member 11. Move along. Then, a diamond-like carbon film is formed by implanting ions formed by the plasma P into the thin film formed by using the plasma P.

プラズマ生成素子１４は、誘電体管２６内に配されているので、プラズマＰによって損傷を受けることはない。また、プラズマ生成素子１４を被覆するように誘電体管２６を設けることにより、放射する電波エネルギーを効率よく周囲に放出することが可能となる。 Since the plasma generating element 14 is disposed in the dielectric tube 26, it is not damaged by the plasma P. In addition, by providing the dielectric tube 26 so as to cover the plasma generating element 14, it is possible to efficiently radiate radio wave energy to the surroundings.

処理容器１２の、誘電体管２６の突出先端側の壁（図１中の左側の壁）には、透明部材からなる窓４８が設けられている。この窓４８を通して、レーザ光源４０から出射したレーザ光Ｌが処理空間内に導入される。処理空間内の、筒形状の処理対象部材１１の内部には、原料ターゲット材５０が処理対象部材１１の内壁面に沿うように環状に設けられている。この原料ターゲット材５０の表面に、処理空間内に導入されたレーザ光Ｌがレンズ４６を通して集束する。 A window 48 made of a transparent member is provided on the wall (left wall in FIG. 1) of the processing vessel 12 on the protruding tip side of the dielectric tube 26. Through this window 48, the laser light L emitted from the laser light source 40 is introduced into the processing space. A raw material target material 50 is annularly provided along the inner wall surface of the processing target member 11 inside the cylindrical processing target member 11 in the processing space. The laser beam L introduced into the processing space is focused on the surface of the raw material target material 50 through the lens 46.

レーザ光源４０は、図示されないレーザ光源本体と図示されない光源制御部とを有する。レーザ光源部４０から出射したレーザ光Ｌは、ミラー４２，４４で反射して処理容器１２に設けられた窓４８を介して処理空間内に導入される。レーザ光源部４０が出射するレーザ光Ｌのエネルギーは例えば０．１〜１Ｊである。出射時間は、例えば０．１ｐ秒〜１μ秒である。レーザ光として、ＸｅＣｌ，ＫｒＦ，ＡｒＦ，Ｆ₂等のエキシマレーザ、ＣＯ_２レーザ、ＹＡＧレーザさらにはフェムト秒レーザや半導体レーザなどを用いることができ、レーザ光の種類には特に制限されない。このようなレーザ光Ｌは、処理空間に設けられた原料ターゲット材５０に照射される。この照射により、原料ターゲット材５０の表面から表面の一部が中性原子、分子、正負のイオン、ラジカル、クラスター等の皮膜成分の粒子となって処理空間内に放出される。 The laser light source 40 has a laser light source body (not shown) and a light source control unit (not shown). The laser light L emitted from the laser light source unit 40 is reflected by the mirrors 42 and 44 and introduced into the processing space through the window 48 provided in the processing container 12. The energy of the laser light L emitted from the laser light source unit 40 is, for example, 0.1 to 1J. The emission time is, for example, 0.1 p seconds to 1 μsec. As the laser light, an excimer laser such as XeCl, KrF, ArF, or F ₂ , a CO ₂ laser, a YAG laser, a femtosecond laser, or a semiconductor laser can be used, and the type of laser light is not particularly limited. Such a laser beam L is applied to the raw material target material 50 provided in the processing space. By this irradiation, a part of the surface is released from the surface of the raw material target material 50 into the processing space as particles of film components such as neutral atoms, molecules, positive and negative ions, radicals, and clusters.

原料ターゲット材５０は、処理容器１２内に設けられた固体材料であり、処理対象部材１１に形成する皮膜の成分を含む。原料ターゲット材５０は、レーザ光Ｌの照射を受けることにより処理空間に皮膜成分の粒子を放出する。皮膜の種類によって異なるが、原料ターゲット材５０には、ダイヤモンドライクカーボンや窒化チタンの皮膜を形成する場合、グラファイト（黒鉛）やチタン等の板が用いられる。
原料ターゲット材５０のレーザ光Ｌの照射を受ける面と反対側には、誘電体管２６の延在方向に沿って移動するように連結棒５２が連結されている。連結棒５２は、処理容器１２の外側に延びて、インピーダンス整合器２８の筐体に固定されている。インピーダンス整合器２８は、上述したように移動台３０に固定されているので、原料ターゲット材５０は、プラズマ生成素子１４とともに処理対象部材１１の延在方向に移動する。すなわち、皮膜形成装置１０は、原料ターゲット材５０を処理対象部材１１の延在方向に移動する移動機構を備える。原料ターゲット材５０は、プラズマ生成素子１４の先端より基部の側に離間した位置に設けられており、原料ターゲット材５０が移動しても、プラズマ生成素子１４の先端と原料ターゲット部材５０の間の距離は一定である。したがって、レーザ光Ｌの照射により原料ターゲット材５０から放出される中性原子、分子、正負のイオン、ラジカル、クラスター等の粒子はプラズマ生成素子１４の先端の周りに漂う。プラズマ生成素子１４の先端では上述したようにプラズマＰを発生させる大きな電圧を発生させる。このため、プラズマ生成素子１４の先端の周りに漂う中性原子、分子、正負のイオン、ラジカル、クラスター等の粒子は、導入口２３から処理容器１２内に導入された原料ガスとともにプラズマＰを形成する。プラズマＰの形成位置は、プラズマ生成素子１４と原料ターゲット材５０の移動に応じて変化する。 The raw material target material 50 is a solid material provided in the processing container 12 and includes a component of a film formed on the processing target member 11. The raw material target material 50 emits film component particles into the processing space when irradiated with the laser beam L. Although different depending on the type of coating, a plate of graphite (graphite) or titanium is used for the raw material target material 50 when a diamond-like carbon or titanium nitride coating is formed.
A connecting rod 52 is connected to the side opposite to the surface of the raw material target material 50 that is irradiated with the laser light L so as to move along the extending direction of the dielectric tube 26. The connecting rod 52 extends to the outside of the processing container 12 and is fixed to the casing of the impedance matching unit 28. Since the impedance matching unit 28 is fixed to the moving base 30 as described above, the raw material target material 50 moves in the extending direction of the processing target member 11 together with the plasma generating element 14. That is, the film forming apparatus 10 includes a moving mechanism that moves the raw material target material 50 in the extending direction of the processing target member 11. The raw material target material 50 is provided at a position separated from the front end of the plasma generation element 14 toward the base side, and even if the raw material target material 50 moves, it is between the front end of the plasma generation element 14 and the raw material target member 50. The distance is constant. Accordingly, particles such as neutral atoms, molecules, positive and negative ions, radicals, clusters, and the like released from the raw material target material 50 by irradiation with the laser beam L drift around the tip of the plasma generation element 14. As described above, a large voltage for generating the plasma P is generated at the tip of the plasma generating element 14. For this reason, particles such as neutral atoms, molecules, positive and negative ions, radicals, and clusters drifting around the tip of the plasma generating element 14 form a plasma P together with the raw material gas introduced into the processing container 12 from the inlet 23. To do. The formation position of the plasma P changes according to the movement of the plasma generation element 14 and the raw material target material 50.

レーザ光Ｌを処理空間内に導入するとき、レーザ光Ｌの光軸の向きを調整するためにレーザ光軸調整機構としてミラー４２，４４が用いられる。ミラー４２は、原料ターゲット材５０の表面におけるレーザ光Ｌの照射位置が一方向に移動するように傾斜角度が変動する。ミラー４４は、原料ターゲット材５０の表面におけるレーザ光Ｌの照射位置が上記一方向と直交する方向に移動するように傾斜角度が変動する。したがって、ミラー４２とミラー４４とが適切なタイミングで傾斜角度を変えるように制御することにより、図３に示すように、環状に設けられた原料ターゲット材５０の表面におけるレーザ光Ｌの照射位置６０は、原料ターゲット材５０の表面で処理対象部材１１の内壁面に沿って環状に一周する。図３は、レーザ光Ｌの照射位置６０の動きを説明する図である。これにより、処理対象部材１１の内壁面に沿って、原料ターゲット材５０から放出される中性原子、分子、正負のイオン、ラジカル、クラスター等の粒子は内壁面に沿った空間に略均一に漂う。この状態でプラズマＰの形成が行われ、処理対象部材１１へのパルス電圧の付与が行われる。このように、レーザ光Ｌの原料ターゲット材５０への照射位置は、処理対象部材１１の内壁面に沿って原料ターゲット材５０の表面で環状に一周することが、後述するようにプラズマＰを形成するための粒子を内壁面の周囲に略均一に漂わせる点で好ましい。 When the laser beam L is introduced into the processing space, mirrors 42 and 44 are used as a laser beam axis adjusting mechanism to adjust the direction of the optical axis of the laser beam L. The tilt angle of the mirror 42 varies so that the irradiation position of the laser beam L on the surface of the raw material target material 50 moves in one direction. The tilt angle of the mirror 44 varies so that the irradiation position of the laser light L on the surface of the raw material target material 50 moves in a direction orthogonal to the one direction. Therefore, by controlling the mirror 42 and the mirror 44 to change the tilt angle at an appropriate timing, as shown in FIG. 3, the irradiation position 60 of the laser light L on the surface of the source target material 50 provided in an annular shape. Circulates in an annular shape along the inner wall surface of the processing target member 11 on the surface of the raw material target material 50. FIG. 3 is a diagram illustrating the movement of the irradiation position 60 of the laser light L. Thereby, particles such as neutral atoms, molecules, positive and negative ions, radicals, and clusters emitted from the raw material target material 50 drift substantially uniformly in the space along the inner wall surface along the inner wall surface of the processing target member 11. . In this state, the plasma P is formed, and a pulse voltage is applied to the processing target member 11. In this way, the irradiation position of the laser beam L to the raw material target material 50 makes a circle around the surface of the raw material target material 50 along the inner wall surface of the processing target member 11 to form plasma P as described later. This is preferable in that the particles for the purpose of drifting are substantially uniformly drifted around the inner wall surface.

プラズマ生成素子１４が誘電体管２６内を移動すると、この移動に伴って、プラズマ生成素子１４の誘電体管２６によって覆われる部分の長さが変化し、この長さの変化によってプラズマ生成素子１４のインピーダンスは変化する。したがって、インピーダンス整合器２８は、プラズマ生成素子１４の移動に応じてインピーダンス整合を行うことが、給電した電力が効率よくプラズマの形成に用いられるようにする点で好ましい。 When the plasma generating element 14 moves in the dielectric tube 26, the length of the portion covered by the dielectric tube 26 of the plasma generating element 14 changes with this movement, and the plasma generating element 14 is changed by this change in length. The impedance of changes. Therefore, it is preferable that the impedance matching unit 28 performs impedance matching in accordance with the movement of the plasma generation element 14 in order to efficiently use the supplied power for plasma formation.

このようにプラズマ生成素子１４が形成したプラズマＰは、原料ターゲット材５０にレーザ光Ｌを照射することで放出された粒子を解離するので、原料ターゲット材５０の溶融した表面から径が数μｍのドロップレットが噴出しても、ドロップレットはプラズマＰによって解離して、分子、正負のイオン、ラジカルになるので、形成される皮膜中のドロップレットは抑制される。また、処理空間中でドロップレットが冷えて固まってもプラズマＰによって解離して分子、正負のイオン、ラジカルになるので、形成される皮膜中のドロップレットは抑制される。また、原料ターゲット材５０から放出されたクラスタリングも電子温度の高いプラズマＰを通過するため解離して、クラスタリングの粒子が皮膜に含まれることは抑制される。 Since the plasma P formed by the plasma generating element 14 dissociates particles emitted by irradiating the raw material target material 50 with the laser light L, the diameter is several μm from the melted surface of the raw material target material 50. Even when the droplets are ejected, the droplets are dissociated by the plasma P and become molecules, positive and negative ions, and radicals, so that the droplets in the formed film are suppressed. Further, even if the droplets are cooled and solidified in the processing space, they are dissociated by the plasma P and become molecules, positive and negative ions, and radicals, so that the droplets in the formed film are suppressed. Moreover, since the clustering emitted from the raw material target material 50 also passes through the plasma P having a high electron temperature, it is dissociated and the inclusion of clustering particles in the film is suppressed.

皮膜形成装置１０では、まず、処理容器１２内の処理空間が略１０⁻⁴Ｐａに減圧された状態で、原料ガス、例えばアセチレンガスやメタンガス、場合によってはさらに水素ガスが導入口２３から導入される。原料ガスの導入とともに、原料ガスの排気を行なう。これにより処理空間内に一定の圧力（０．１〜５Ｐａ）で原料ガスが存在し、処理空間内の処理対象部材１１の内壁面に沿って原料ガスの流れが生じるようにする。この状態で、制御部２０は、クロック信号の立ち上がりと同時に一定期間、レーザ光源４０からレーザ光Ｌを出射するようにレーザ光源４０に制御信号を送る、これにより、レーザ光源４０はレーザ光Ｌを出射する。ミラー４２，４４は傾斜角度の変動が調整されており、図３に示すように、環状の原料ターゲット材５０の表面で照射位置６０が環状に一周する。これにより、原料ターゲット材５０から放出された分子、正負のイオン、ラジカル、クラスター等の粒子が処理対象部材１１の内壁面に沿って漂う。レーザ光Ｌの照射終了後、制御部２０の制御信号に従って、高周波発振器３２は一定の高周波を発振し、この高周波の電流信号をアンプ３４は増幅してプラズマ生成素子１４に供給する。本実施形態では、原料ターゲット材５０の表面で照射位置６０が環状に一周するが、必ずしも照射位置６０は移動しなくてもよい。 In the film forming apparatus 10, first, a raw material gas, for example, acetylene gas or methane gas, or in some cases, hydrogen gas is further introduced from the inlet 23 in a state where the processing space in the processing container 12 is decompressed to about 10 ⁻⁴ Pa. The The source gas is exhausted with the introduction of the source gas. As a result, the raw material gas exists at a constant pressure (0.1 to 5 Pa) in the processing space, and the raw material gas flows along the inner wall surface of the processing target member 11 in the processing space. In this state, the control unit 20 sends a control signal to the laser light source 40 so as to emit the laser light L from the laser light source 40 for a certain period of time simultaneously with the rise of the clock signal. Exit. As shown in FIG. 3, the mirrors 42 and 44 are adjusted to change the inclination angle, and as shown in FIG. Thereby, particles such as molecules, positive and negative ions, radicals, and clusters released from the raw material target material 50 drift along the inner wall surface of the processing target member 11. After the irradiation of the laser light L, the high frequency oscillator 32 oscillates a constant high frequency according to the control signal of the control unit 20, and the amplifier 34 amplifies the high frequency current signal and supplies it to the plasma generating element 14. In the present embodiment, the irradiation position 60 makes a circle around the surface of the raw material target material 50, but the irradiation position 60 does not necessarily move.

プラズマ生成素子１４に高周波電力を供給するとき、プラズマ生成素子１４の先端は、誘電体管２６の最も奥に位置し、筒形状の処理対象基板１１の端に対応する中心軸上の位置にある。この状態で、インピーダンス整合器２８によるインピーダンス整合が行われる。これにより、電力は反射されることなくプラズマ生成素子１４に給電される。すなわち、処理空間内の、処理対象部材１１の延在方向の一部分の周りの領域に、プラズマ生成素子１４を用いてプラズマＰを形成させる。具体的には、プラズマ生成用のガスや原料ガスからプラズマ生成素子１４の先端において密度の高いプラズマＰが形成されるので、このプラズマＰによって処理対象基板１１の端を含む端近傍の内壁面に薄膜が形成される。このとき、原料ターゲット材５０から放出された粒子のうちイオンは、プラズマＰとして取り込まれる他、粒子のうちラジカル、分子、中性原子、あるいはクラスター等は解離してイオン等となって、プラズマＰとなる。この薄膜形成は、ＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）による薄膜形成と同じである。プラズマＰの形成時間、すなわち、プラズマ生成素子１４への給電時間は、例えば１０〜５００μ秒であり、供給される電力は例えば１００〜３０００Ｗである。 When high-frequency power is supplied to the plasma generating element 14, the tip of the plasma generating element 14 is located at the innermost end of the dielectric tube 26 and is located on the central axis corresponding to the end of the cylindrical processing target substrate 11. . In this state, impedance matching by the impedance matching unit 28 is performed. Thereby, electric power is supplied to the plasma generating element 14 without being reflected. That is, the plasma P is formed using the plasma generating element 14 in a region around a part of the processing target member 11 in the extending direction in the processing space. Specifically, since the plasma P having a high density is formed at the tip of the plasma generation element 14 from the plasma generation gas or the raw material gas, the plasma P forms an inner wall surface near the end including the end of the substrate 11 to be processed. A thin film is formed. At this time, ions out of the particles emitted from the raw material target material 50 are taken in as plasma P, and radicals, molecules, neutral atoms, or clusters of the particles are dissociated to become ions or the like. It becomes. This thin film formation is the same as the thin film formation by CVD (Chemical Vapor Deposition). The formation time of the plasma P, that is, the power supply time to the plasma generation element 14 is, for example, 10 to 500 μs, and the supplied power is, for example, 100 to 3000 W.

プラズマ生成素子１４への電力の供給は一定期間行われた後、パルス電源１８はパルス電圧を処理対象部材１１に付与する。すなわち、プラズマＰの形成開始後に、処理対象部材１１にパルス電圧を印加することにより、プラズマＰによって処理空間内のガスからつくられたイオンを処理対象部材１１に引き寄せて、処理対象部材１１の内壁面に形成された薄膜に、イオンを注入させ、これにより処理対象部材１１の内壁面にダイヤモンドライクカーボンの皮膜を形成する。パルス幅は例えば０．１〜５００μ秒であり、例えば０．５〜４ｋＶのパルス電圧が処理対象部材１１に印加される。 After supplying power to the plasma generating element 14 for a certain period, the pulse power supply 18 applies a pulse voltage to the processing target member 11. In other words, after the formation of the plasma P is started, a pulse voltage is applied to the processing target member 11 to attract ions generated from the gas in the processing space to the processing target member 11 by the plasma P. Ions are implanted into the thin film formed on the wall surface, thereby forming a diamond-like carbon film on the inner wall surface of the member 11 to be processed. The pulse width is, for example, 0.1 to 500 μs. For example, a pulse voltage of 0.5 to 4 kV is applied to the processing target member 11.

本実施形態では、プラズマＰの形成中にパルス電圧を処理対象部材１１に付与してもよいし、プラズマＰの形成終了後、すなわちプラズマＰの消滅後に、パルス電圧を処理対象部材１１に付与してもよい。パルス電圧の処理対象部材１１への付与は、少なくともプラズマＰの形成開始後であればよい。パルス電圧の付与をプラズマＰの消滅後に行う場合、プラズマＰが消滅してもイオンは突然消失するわけではなく、処理空間中にイオンは残る。しかし、イオンのイオンエネルギは低くなるが、イオンは均一に拡散しようとする。したがって、イオンエネルギは低くなるが、より均一に拡散したイオンを薄膜に注入することができる。イオンエネルギはプラズマＰの消滅後の時間の経過とともに低下するので、注入するイオンのイオンエネルギを変えるために、プラズマＰの消滅時点からパルス電圧を付与するまでの時間を変えることにより、形成する皮膜の特性や組成を変えることができる。また、処理対象部材１１に付与するパルス電圧の大きさを変えることにより注入するイオンのイオンエネルギを変えることもでき、形成する皮膜の特性や組成も変えることができる。処理対象部材１１の筒形状の延在方向において、皮膜の組成を変化させる場合、プラズマＰの消滅時点からパルス電圧を付与するまでの時間、あるいは、パルス電圧の大きさを変化させるとよい。 In the present embodiment, a pulse voltage may be applied to the processing target member 11 during the formation of the plasma P, or a pulse voltage may be applied to the processing target member 11 after the formation of the plasma P, that is, after the plasma P is extinguished. May be. The pulse voltage may be applied to the processing target member 11 at least after the formation of the plasma P is started. When the pulse voltage is applied after the plasma P is extinguished, ions are not suddenly lost even when the plasma P is extinguished, and ions remain in the processing space. However, the ion energy of the ions is low, but the ions try to diffuse uniformly. Therefore, the ion energy is lowered, but more uniformly diffused ions can be implanted into the thin film. Since the ion energy decreases with the lapse of time after the extinction of the plasma P, the film to be formed is changed by changing the time from the extinction point of the plasma P to the application of the pulse voltage in order to change the ion energy of the ions to be implanted. The characteristics and composition can be changed. In addition, the ion energy of ions to be implanted can be changed by changing the magnitude of the pulse voltage applied to the processing target member 11, and the characteristics and composition of the film to be formed can also be changed. When changing the composition of the film in the extending direction of the cylindrical shape of the processing target member 11, it is preferable to change the time from when the plasma P disappears until the pulse voltage is applied or the magnitude of the pulse voltage.

この後、制御部２０の指示に従って、移動台３０を移動させることにより、プラズマ生成素子１４と原料ターゲット材５０を筒形状の処理対象部材１１の延在方向に移動する。すなわち、プラズマ生成素子１４の先端の位置及び原料ターゲット材５０の位置を、筒形状の処理対象部材１１の端から少し内側に入った位置に移動する。この後、上述したように、レーザ光源４０は、レーザ光Ｌを出射して原料ターゲット材５０の表面に照射し、さらに、高周波電源１６はプラズマ生成素子１１に給電してプラズマＰを形成させる。すなわち、プラズマＰの形成する領域を延在方向の異なる位置に変える。この後、さらに、パルス電源１８はパルス電圧を処理対象部材１１に付与する。これにより、イオンの注入が行われる。こうして、原料ターゲット材５０及びプラズマ生成素子１４を延在方向へ移動して、レーザ光Ｌによる原料ターゲット材の照射、プラズマＰの形成、及びイオンの注入を繰り返す。これにより、処理対象部材１１の一方の端から他方の端までの内壁面に、均一な厚さの皮膜を形成することができる。なお、プラズマＰの形成と、イオンの注入を複数回延在方向の同じ位置で行った後、原料ターゲット材５０及びプラズマ生成素子１４を移動してもよい。本実施形態では、原料ターゲット材５０及びプラズマ生成素子１４は、プラズマ生成素子１４の先端の側から後端（基部）の側へ移動するが、プラズマ生成素子１４の後端（基部）の側から先端の側へ移動することもできる。 Thereafter, the plasma generating element 14 and the raw material target material 50 are moved in the extending direction of the cylindrical processing target member 11 by moving the moving table 30 according to the instruction of the control unit 20. That is, the position of the tip of the plasma generation element 14 and the position of the raw material target material 50 are moved to a position slightly inside from the end of the cylindrical processing target member 11. Thereafter, as described above, the laser light source 40 emits the laser light L to irradiate the surface of the raw material target material 50, and the high frequency power supply 16 feeds the plasma generating element 11 to form the plasma P. That is, the region where the plasma P is formed is changed to a different position in the extending direction. Thereafter, the pulse power source 18 further applies a pulse voltage to the processing target member 11. Thereby, ion implantation is performed. Thus, the raw material target material 50 and the plasma generating element 14 are moved in the extending direction, and the irradiation of the raw material target material with the laser light L, the formation of the plasma P, and the ion implantation are repeated. Thereby, a film having a uniform thickness can be formed on the inner wall surface from one end of the processing target member 11 to the other end. Note that the source target material 50 and the plasma generation element 14 may be moved after the plasma P and the ion implantation are performed a plurality of times at the same position in the extending direction. In the present embodiment, the raw material target material 50 and the plasma generation element 14 move from the front end side of the plasma generation element 14 to the rear end (base part) side, but from the rear end (base part) side of the plasma generation element 14. It can also move to the tip side.

薄膜の形成中、処理空間に原料ガスを導入しつつ、原料ガスを処理空間から排気するように、処理対象部材１１の周りには原料ガスの流れが形成されるが、このとき、プラズマ生成素子１４の先端がプラズマ生成素子１４の後端（基部）に比べて上記流れの上流側に位置するようにプラズマ生成素子１４は設けられることが好ましい。これにより、プラズマＰを形成するための原料ガスの枯渇が防止される。
また、プラズマ生成素子１４の移動によって誘電体管２６に覆われるプラズマ生成素子１４の部分の長さが変化する度に、この部分の長さによって変化するインピーダンスに適合するように、インピーダンス整合器２８はインピーダンス整合を行うことが好ましい。これにより、一定の電力をプラズマ生成素子１４に供給することができ、位置に拠らず一定のプラズマ密度を持ったプラズマＰを形成することができ、処理対象部材１１の延在方向に沿ってより均一な厚さの皮膜を形成することができる。
なお、原料ターゲット材５０及びプラズマ生成素子１４の延在方向への移動は、レーザ光Ｌの原料ターゲット材５０の表面への照射と、プラズマＰの形成と、イオンの注入を行った後に行う場合の他に、レーザ光Ｌの照射、プラズマＰの形成、及びイオンの注入の実行中に原料ターゲット材５０とプラズマ生成素子１４を移動することによって、プラズマＰの形成される位置を変えてもよい。この場合、プラズマＰによって形成された薄膜に、このプラズマＰによって作られたイオンの注入が行われるように、原料ターゲット材５０及びプラズマ生成素子１４の移動速度は低速に調整される。 During the formation of the thin film, a flow of the source gas is formed around the processing target member 11 so that the source gas is exhausted from the processing space while the source gas is introduced into the processing space. It is preferable that the plasma generation element 14 is provided so that the front end of 14 is located on the upstream side of the flow with respect to the rear end (base) of the plasma generation element 14. Thereby, exhaustion of the source gas for forming the plasma P is prevented.
Further, every time the length of the portion of the plasma generating element 14 covered by the dielectric tube 26 is changed by the movement of the plasma generating element 14, the impedance matching unit 28 is adapted so as to adapt to the impedance changing according to the length of this portion. Is preferably impedance matched. Thereby, constant power can be supplied to the plasma generating element 14, plasma P having a constant plasma density can be formed regardless of the position, and along the extending direction of the processing target member 11. A film having a more uniform thickness can be formed.
Note that the movement of the raw material target material 50 and the plasma generation element 14 in the extending direction is performed after the surface of the raw material target material 50 is irradiated with the laser light L, the plasma P is formed, and ions are implanted. In addition, the position where the plasma P is formed may be changed by moving the raw material target material 50 and the plasma generation element 14 during the execution of the irradiation with the laser beam L, the formation of the plasma P, and the ion implantation. . In this case, the moving speed of the raw material target material 50 and the plasma generating element 14 is adjusted to be low so that ions generated by the plasma P are implanted into the thin film formed by the plasma P.

本実施形態では、処理対象部材１１は筒形状の部材であるが、必ずしも筒形状である必要はなく、一方向に長く延在した部材であればよい。この場合においても局部領域にプラズマＰを発生させ、プラズマＰの発生位置を延在方向に移動することにより、均一な厚さの皮膜を形成することができる。しかし、筒形状の内壁面に皮膜を形成する場合、本実施形態は均一な厚さの皮膜を極めて効率よく形成することができる。 In the present embodiment, the processing target member 11 is a cylindrical member, but is not necessarily a cylindrical shape, and may be a member that extends long in one direction. Even in this case, it is possible to form a film having a uniform thickness by generating the plasma P in the local region and moving the generation position of the plasma P in the extending direction. However, when a film is formed on a cylindrical inner wall surface, the present embodiment can form a film with a uniform thickness extremely efficiently.

本実施形態のプラズマ生成素子１１は、モノポールアンテナ素子であるが、モノポールアンテナ素子に限定されない。モノポールアンテナ素子のようにプラズマを先端のような局部領域に形成するプラズマ形成素子の他に、延在方向に均一にプラズマを形成するプラズマ生成素子であってもよい。例えば、延在方向に長い電極板を用いて磁界を発生させ、この磁界によってプラズマを処理空間の局部領域に発生させるプラズマ生成素子を用いることもできる。 The plasma generating element 11 of the present embodiment is a monopole antenna element, but is not limited to a monopole antenna element. In addition to a plasma forming element that forms plasma in a local region such as the tip, such as a monopole antenna element, a plasma generating element that forms plasma uniformly in the extending direction may be used. For example, it is also possible to use a plasma generating element that generates a magnetic field using an electrode plate that is long in the extending direction and generates plasma in a local region of the processing space by this magnetic field.

本実施形態ではプラズマ生成素子１４は、処理対象部材１１の筒形状の中心軸上に設けられるが、中心軸上に設けられなくてもよい。しかし、筒形状の内壁面の周上に沿って均一な厚さの皮膜を形成する点で、筒形状の中心軸上にプラズマ生成素子１４を設けることが好ましい。本実施形態では、筒形状の内壁面に皮膜を形成するが、内壁面に限定されず、外壁面であってもよい。 In the present embodiment, the plasma generation element 14 is provided on the cylindrical central axis of the processing target member 11, but may not be provided on the central axis. However, it is preferable to provide the plasma generating element 14 on the cylindrical central axis in that a film having a uniform thickness is formed along the circumference of the cylindrical inner wall surface. In the present embodiment, the coating is formed on the cylindrical inner wall surface, but is not limited to the inner wall surface and may be an outer wall surface.

処理容器１２には、プラズマ生成素子１４の設けられる周囲を覆う誘電体管２６が処理空間の内部と外部を分けるように固定されており、処理空間の外部でプラズマ生成素子１４は移動することが好ましい。プラズマ生成素子１４を処理空間の外部、すなわち大気圧空間上に設けることで、プラズマ生成素子１４及びインピーダンス整合器２８等の装置構成を簡略化することができる。 A dielectric tube 26 covering the periphery where the plasma generating element 14 is provided is fixed to the processing container 12 so as to separate the inside and the outside of the processing space, and the plasma generating element 14 can move outside the processing space. preferable. By providing the plasma generating element 14 outside the processing space, that is, on the atmospheric pressure space, the apparatus configuration of the plasma generating element 14 and the impedance matching device 28 can be simplified.

本実施形態では、プラズマ生成素子１４の位置に応じて、プラズマＰの消滅時点からパルス電圧を付与するまでの時間を変えることにより、あるいは、パルス電圧の大きさを変化させることにより、あるいは、導入口２５から導入される原料ガスの種類や２種類以上の原料ガスの比率を変えることにより、処理対象部材１１の筒形状の延在方向において、皮膜の組成を変化させることができる。このため、一方向に延在した筒形状の内壁面に皮膜が形成された皮膜付筒部材であって、筒形状の延在方向の同じ位置の内壁面の周上では、組成は一定であるが、延在方向の位置に応じて組成が変化している皮膜が形成された皮膜付筒部材を作製することができる。この場合、筒形状の延在方向の同じ位置においても、さらに延在方向のいずれの位置においても、皮膜の厚さを一定にすることができる。
例えば、処理対象部材１１の筒形状の内壁面のうち、筒形状の延在方向の同じ位置において周上における皮膜の組成を一定にしつつ、延在方向に沿って組成を変化させる、あるいは組成を徐々に変化させることができる。より具体的には、筒形状の処理対象部材１１の内壁面の延在方向の同じ位置では、カーボンと水素の組成比が略同一である一方、延在方向において徐々に水素含有量の比率が小さくなるダイヤモンドライクカーボン皮膜を、筒形状の内壁面に形成することができる。皮膜の組成に応じて皮膜の特性（膜硬度、密着性、耐摩耗性）は変化するので、筒形状の延在方向の位置によって異なる特性を皮膜に持たせることができる。勿論、延在方向において均一の組成を持つ皮膜を形成することもできる。 In the present embodiment, depending on the position of the plasma generating element 14, the time from when the plasma P disappears until the pulse voltage is applied is changed, the magnitude of the pulse voltage is changed, or the introduction is performed. By changing the type of source gas introduced from the port 25 and the ratio of two or more types of source gases, the composition of the coating can be changed in the extending direction of the cylindrical shape of the processing target member 11. For this reason, it is a cylindrical member with a film in which a film is formed on a cylindrical inner wall surface extending in one direction, and the composition is constant on the circumference of the inner wall surface at the same position in the cylindrical extending direction. However, it is possible to produce a coated tubular member on which a film having a composition that varies depending on the position in the extending direction is formed. In this case, the thickness of the coating can be made constant at the same position in the extending direction of the cylindrical shape and at any position in the extending direction.
For example, among the cylindrical inner wall surfaces of the processing target member 11, the composition is changed along the extending direction while keeping the composition of the film on the circumference constant at the same position in the extending direction of the cylindrical shape, or the composition It can be changed gradually. More specifically, the composition ratio of carbon and hydrogen is substantially the same at the same position in the extending direction of the inner wall surface of the cylindrical processing target member 11, while the ratio of the hydrogen content gradually increases in the extending direction. A small diamond-like carbon film can be formed on the cylindrical inner wall surface. Since the characteristics (film hardness, adhesion, wear resistance) of the film change depending on the composition of the film, the film can have different characteristics depending on the position of the cylindrical shape in the extending direction. Of course, a film having a uniform composition in the extending direction can also be formed.

以上、本発明の皮膜形成装置、皮膜形成方法、及び皮膜付筒部材について詳細に説明したが、本発明は上記実施形態および例に限定されず、本発明の主旨を逸脱しない範囲において、種々の改良や変更をしてもよいのはもちろんである。 As described above, the film forming apparatus, the film forming method, and the cylindrical member with the film of the present invention have been described in detail. However, the present invention is not limited to the above-described embodiments and examples, and various modifications can be made without departing from the gist of the present invention. Of course, improvements and changes may be made.

１０皮膜形成装置
１１処理対象部材
１２処理容器
１４プラズマ生成素子
１６高周波電源
１８パルス電源
２０制御部
２２クロック信号発生器
２３導入口
２５排気口
２６誘電体管
２８インピーダンス整合器
３０移動台
３２高周波発振器
３４アンプ
３６載置台
３８突起
４０レーザ光源
４２，４４ミラー
４６レンズ
４８窓
５０原料ターゲット材
５２連結棒
６０照射位置

DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Film forming apparatus 11 Process target member 12 Processing container 14 Plasma generating element 16 High frequency power supply 18 Pulse power supply 20 Control part 22 Clock signal generator 23 Inlet 25 Exhaust outlet 26 Dielectric pipe 28 Impedance matching device 30 Moving stand 32 High frequency oscillator 34 Amplifier 36 Mounting table 38 Protrusion 40 Laser light sources 42 and 44 Mirror 46 Lens 48 Window 50 Raw material target material 52 Connecting rod 60 Irradiation position

Claims

処理空間内で、プラズマを用いて一方向に延在した処理対象部材の表面に皮膜を形成する皮膜形成方法であって、
（ａ）形成しようとする皮膜の皮膜成分を含んだ固体の原料ターゲット材にレーザ光を照射することにより、処理空間に前記皮膜成分の粒子を放出させるステップと、
（ｂ）前記処理空間内でプラズマ生成素子を用いてプラズマを生成することにより、前記処理空間内の前記皮膜成分の粒子の一部をイオン化するステップと、
（ｃ）前記処理対象部材にパルス電圧を印加させることにより、前記処理対象部材にイオン化した前記粒子を引き寄せて前記処理対象部材に皮膜を形成するステップと、
（ｄ）前記原料ターゲット材を前記処理対象部材の延在方向に移動して、前記延在方向の異なる位置で、前記（ａ），（ｂ）及び（ｃ）のステップを繰り返すステップと、を有することを特徴とする皮膜形成方法。 A film forming method for forming a film on the surface of a processing target member extending in one direction using plasma in a processing space,
(A) irradiating a solid raw material target material containing a film component of a film to be formed with a laser beam to release particles of the film component into the processing space;
(B) ionizing some of the particles of the coating component in the processing space by generating plasma using a plasma generating element in the processing space;
(C) applying a pulse voltage to the processing target member to attract the ionized particles to the processing target member to form a film on the processing target member;
(D) moving the raw material target material in the extending direction of the processing target member and repeating the steps (a), (b) and (c) at different positions in the extending direction; A film forming method characterized by comprising:

処理空間内で、プラズマを用いて一方向に延在した処理対象部材の表面に皮膜を形成する皮膜形成方法であって、
（ａ）形成しようとする皮膜の皮膜成分を含んだ固体の原料ターゲット材にレーザ光を照射することにより、処理空間に前記皮膜成分の粒子を放出させるステップと、
（ｂ）前記処理空間内でプラズマ生成素子を用いてプラズマを生成することにより、前記処理空間内の前記皮膜成分の粒子の一部をイオン化するステップと、
（ｃ）前記処理対象部材にパルス電圧を印加させることにより、前記処理対象部材にイオン化した前記粒子を引き寄せて前記処理対象部材に皮膜を形成するステップと、
（ｄ）前記原料ターゲット材を前記処理対象部材の延在方向に移動して、前記延在方向の異なる位置で、前記（ａ），（ｂ）及び（ｃ）のステップを繰り返すステップと、を有し、
前記処理対象部材は筒形状を成し、前記皮膜は、前記筒形状の内壁面に形成され、
前記原料ターゲット材は、前記筒形状の内部に前記内壁面に沿うように環状に設けられ、
前記原料ターゲット材にレーザ光を照射するとき、前記レーザ光の前記原料ターゲット材への照射位置は、前記原料ターゲット材の表面で前記内壁面に沿って環状に一周する、皮膜形成方法。 A film forming method for forming a film on the surface of a processing target member extending in one direction using plasma in a processing space,
(A) irradiating a solid raw material target material containing a film component of a film to be formed with a laser beam to release particles of the film component into the processing space;
(B) ionizing some of the particles of the coating component in the processing space by generating plasma using a plasma generating element in the processing space;
(C) applying a pulse voltage to the processing target member to attract the ionized particles to the processing target member to form a film on the processing target member;
(D) moving the raw material target material in the extending direction of the processing target member and repeating the steps (a), (b) and (c) at different positions in the extending direction; Have
The processing target member has a cylindrical shape, and the coating is formed on the cylindrical inner wall surface,
The raw material target material is provided in an annular shape along the inner wall surface in the cylindrical shape,
When irradiating the raw material target material with laser light, the irradiation position of the laser light on the raw material target material is circularly formed along the inner wall surface on the surface of the raw material target material.

処理空間内で、プラズマを用いて一方向に延在した処理対象部材の表面に皮膜を形成する皮膜形成方法であって、
（ａ）形成しようとする皮膜の皮膜成分を含んだ固体の原料ターゲット材にレーザ光を照射することにより、処理空間に前記皮膜成分の粒子を放出させるステップと、
（ｂ）前記処理空間内でプラズマ生成素子を用いてプラズマを生成することにより、前記処理空間内の前記皮膜成分の粒子の一部をイオン化するステップと、
（ｃ）前記処理対象部材にパルス電圧を印加させることにより、前記処理対象部材にイオン化した前記粒子を引き寄せて前記処理対象部材に皮膜を形成するステップと、
（ｄ）前記原料ターゲット材を前記処理対象部材の延在方向に移動して、前記延在方向の異なる位置で、前記（ａ），（ｂ）及び（ｃ）のステップを繰り返すステップと、を有し、
前記プラズマ生成素子は、前記処理対象部材の延在方向に移動可能に設けられ、前記処理対象部材の前記延在方向の一部の周りの領域にプラズマを形成し、
前記プラズマ生成素子は、前記原料ターゲット材の前記延在方向への移動に合わせて移動して、前記プラズマの形成する領域を前記延在方向の異なる位置に変える、皮膜形成方法。 A film forming method for forming a film on the surface of a processing target member extending in one direction using plasma in a processing space,
(A) irradiating a solid raw material target material containing a film component of a film to be formed with a laser beam to release particles of the film component into the processing space;
(B) ionizing some of the particles of the coating component in the processing space by generating plasma using a plasma generating element in the processing space;
(C) applying a pulse voltage to the processing target member to attract the ionized particles to the processing target member to form a film on the processing target member;
(D) moving the raw material target material in the extending direction of the processing target member and repeating the steps (a), (b) and (c) at different positions in the extending direction; Have
The plasma generating element is provided to be movable in the extending direction of the processing target member, and forms plasma in a region around a part of the extending direction of the processing target member,
The said plasma production | generation element moves according to the movement to the said extension direction of the said raw material target material, The film formation method which changes the area | region which the said plasma forms to the position where the said extension direction differs.

処理空間内で、プラズマを用いて一方向に延在した処理対象部材の表面に皮膜を形成する皮膜形成方法であって、
（ａ）形成しようとする皮膜の皮膜成分を含んだ固体の原料ターゲット材にレーザ光を照射することにより、処理空間に前記皮膜成分の粒子を放出させるステップと、
（ｂ）前記処理空間内でプラズマ生成素子を用いてプラズマを生成することにより、前記処理空間内の前記皮膜成分の粒子の一部をイオン化するステップと、
（ｃ）前記処理対象部材にパルス電圧を印加させることにより、前記処理対象部材にイオン化した前記粒子を引き寄せて前記処理対象部材に皮膜を形成するステップと、
（ｄ）前記原料ターゲット材を前記処理対象部材の延在方向に移動して、前記延在方向の異なる位置で、前記（ａ），（ｂ）及び（ｃ）のステップを繰り返すステップと、を有し、
前記処理対象部材は筒形状を成し、
前記プラズマ生成素子は、モノポールアンテナ素子であり、
前記モノポールアンテナ素子は、前記筒形状の中心軸上に設けられる、皮膜形成方法。 A film forming method for forming a film on the surface of a processing target member extending in one direction using plasma in a processing space,
(A) irradiating a solid raw material target material containing a film component of a film to be formed with a laser beam to release particles of the film component into the processing space;
(B) ionizing some of the particles of the coating component in the processing space by generating plasma using a plasma generating element in the processing space;
(C) applying a pulse voltage to the processing target member to attract the ionized particles to the processing target member to form a film on the processing target member;
(D) moving the raw material target material in the extending direction of the processing target member and repeating the steps (a), (b) and (c) at different positions in the extending direction; Have
The processing target member has a cylindrical shape,
The plasma generating element is a monopole antenna element;
The monopole antenna element is a film forming method provided on the cylindrical central axis.

前記処理空間を囲む処置容器には、前記モノポールアンテナ素子の周囲を覆う誘電体管が前記処理空間の内部と外部を分けるように固定されており、前記処理空間の外部で前記モノポールアンテナ素子は移動する、請求項４に記載の皮膜形成方法。 In the treatment container surrounding the processing space, a dielectric tube covering the periphery of the monopole antenna element is fixed so as to separate the inside and the outside of the processing space, and the monopole antenna element is outside the processing space. The film forming method according to claim 4, wherein the film moves.

プラズマを用いて一方向に延在した処理対象部材の表面に皮膜を形成する皮膜形成装置であって、
処理対象部材を配置した処理空間を囲む処理容器と、
前記処理容器内にレーザ光を照射するレーザ光源部と、
前記処理容器内に設けられ、前記レーザ光の照射を受けることにより処理空間に皮膜成分の粒子を放出する固体の原料ターゲット材と、
前記処理容器の外面上に設けられ、電力の供給を受けることにより、前記皮膜成分の粒子の一部をイオン化するプラズマを前記処理空間内に生成するプラズマ生成素子と、
前記処理対象部材の表面にイオン化した前記粒子を引き寄せて皮膜を形成するために、前記処理対象部材にパルス電圧を印加するパルス電圧供給部と、
前記原料ターゲット材及び前記プラズマ生成素子を前記処理対象部材の延在方向に移動する移動機構と、を有することを特徴とする皮膜形成装置。 A film forming apparatus for forming a film on the surface of a processing target member extending in one direction using plasma,
A processing vessel surrounding the processing space in which the processing target member is arranged;
A laser light source unit for irradiating laser light into the processing container;
A solid raw material target material that is provided in the processing container and emits particles of the coating component into the processing space by receiving the laser beam irradiation;
A plasma generating element that is provided on the outer surface of the processing container and generates plasma in the processing space by ionizing some of the particles of the coating component by receiving power supply;
A pulse voltage supply unit that applies a pulse voltage to the processing target member in order to draw the ionized particles on the surface of the processing target member to form a film;
A film forming apparatus comprising: a moving mechanism that moves the raw material target material and the plasma generating element in an extending direction of the processing target member.

プラズマを用いて一方向に延在した処理対象部材の表面に皮膜を形成する皮膜形成装置であって、
処理対象部材を配置した処理空間を囲む処理容器と、
前記処理容器内にレーザ光を照射するレーザ光源部と、
前記処理容器内に設けられ、前記レーザ光の照射を受けることにより処理空間に皮膜成分の粒子を放出する固体の原料ターゲット材と、
前記処理容器の外面上に設けられ、電力の供給を受けることにより、前記皮膜成分の粒子の一部をイオン化するプラズマを前記処理空間内に生成するプラズマ生成素子と、
前記処理対象部材の表面にイオン化した前記粒子を引き寄せて皮膜を形成するために、前記処理対象部材にパルス電圧を印加するパルス電圧供給部と、
前記原料ターゲット材を前記処理対象部材の延在方向に移動する移動機構と、を有し、
前記処理対象部材は筒形状を成し、前記皮膜は、前記筒形状の内壁面に形成され、
前記原料ターゲット材は、前記筒形状の内部に前記内壁面に沿うように環状に設けられ、
前記原料ターゲット材にレーザ光を照射するとき、前記レーザ光の前記原料ターゲット材上の照射位置を、前記原料ターゲット材の表面で前記内壁面に沿って環状に一周させるレーザ光軸調整機構をさらに有する、皮膜形成装置。 A film forming apparatus for forming a film on the surface of a processing target member extending in one direction using plasma,
A processing vessel surrounding the processing space in which the processing target member is arranged;
A laser light source unit for irradiating laser light into the processing container;
A solid raw material target material that is provided in the processing container and emits particles of the coating component into the processing space by receiving the laser beam irradiation;
A plasma generating element that is provided on the outer surface of the processing container and generates plasma in the processing space by ionizing some of the particles of the coating component by receiving power supply;
A pulse voltage supply unit that applies a pulse voltage to the processing target member in order to draw the ionized particles on the surface of the processing target member to form a film;
A moving mechanism for moving the raw material target material in the extending direction of the processing target member,
The processing target member has a cylindrical shape, and the coating is formed on the cylindrical inner wall surface,
The raw material target material is provided in an annular shape along the inner wall surface in the cylindrical shape,
A laser optical axis adjusting mechanism that, when irradiating the raw material target material with a laser beam, causes the irradiation position of the laser light on the raw material target material to make a circle around the inner wall surface on the surface of the raw material target material; A film forming apparatus.

プラズマを用いて一方向に延在した処理対象部材の表面に皮膜を形成する皮膜形成装置であって、
処理対象部材を配置した処理空間を囲む処理容器と、
前記処理容器内にレーザ光を照射するレーザ光源部と、
前記処理容器内に設けられ、前記レーザ光の照射を受けることにより処理空間に皮膜成分の粒子を放出する固体の原料ターゲット材と、
前記処理容器の外面上に設けられ、電力の供給を受けることにより、前記皮膜成分の粒子の一部をイオン化するプラズマを前記処理空間内に生成するプラズマ生成素子と、
前記処理対象部材の表面にイオン化した前記粒子を引き寄せて皮膜を形成するために、前記処理対象部材にパルス電圧を印加するパルス電圧供給部と、
前記原料ターゲット材及び前記プラズマ生成素子を前記処理対象部材の延在方向に移動する移動機構と、を有し、
前記レーサ光の前記原料ターゲット材への照射のタイミングと、前記プラズマ生成素子への電力の供給のタイミングと、前記パルス電源による前記パルス電圧の付与のタイミングと、前記移動機構による前記原料ターゲット材の移動と、を制御する制御部と、をさらに有する、皮膜形成装置。 A film forming apparatus for forming a film on the surface of a processing target member extending in one direction using plasma,
A processing vessel surrounding the processing space in which the processing target member is arranged;
A laser light source unit for irradiating laser light into the processing container;
A solid raw material target material that is provided in the processing container and emits particles of the coating component into the processing space by receiving the laser beam irradiation;
A plasma generating element that is provided on the outer surface of the processing container and generates plasma in the processing space by ionizing some of the particles of the coating component by receiving power supply;
A pulse voltage supply unit that applies a pulse voltage to the processing target member in order to draw the ionized particles on the surface of the processing target member to form a film;
A moving mechanism for moving the raw material target material and the plasma generating element in the extending direction of the processing target member,
Timing of irradiation of the laser target material with the laser light, timing of supply of power to the plasma generating element, timing of application of the pulse voltage by the pulse power source, and timing of the source target material by the moving mechanism A film forming apparatus, further comprising a control unit that controls the movement.

前記プラズマ生成素子は、前記処理空間の外部に設けられる、請求項６〜８のいずれか１項に記載の皮膜形成装置。 The film forming apparatus according to claim 6, wherein the plasma generating element is provided outside the processing space.

プラズマを用いて一方向に延在した処理対象部材の表面に皮膜を形成する皮膜形成装置であって、
処理対象部材を配置した処理空間を囲む処理容器と、
前記処理容器内にレーザ光を照射するレーザ光源部と、
前記処理容器内に設けられ、前記レーザ光の照射を受けることにより処理空間に皮膜成分の粒子を放出する固体の原料ターゲット材と、
前記処理容器の外面上に設けられ、電力の供給を受けることにより、前記皮膜成分の粒子の一部をイオン化するプラズマを前記処理空間内に生成するプラズマ生成素子と、
前記処理対象部材の表面にイオン化した前記粒子を引き寄せて皮膜を形成するために、前記処理対象部材にパルス電圧を印加するパルス電圧供給部と、
前記原料ターゲット材を前記処理対象部材の延在方向に移動する移動機構と、を有し、
前記処理対象部材は筒形状の部材であり、
前記プラズマ生成素子は、モノポールアンテナ素子であり、
前記モノポールアンテナ素子は、前記筒形状の中心軸上に設けられる、請求項６〜９のいずれか１項に記載の皮膜形成装置。 A film forming apparatus for forming a film on the surface of a processing target member extending in one direction using plasma,
A processing vessel surrounding the processing space in which the processing target member is arranged;
A laser light source unit for irradiating laser light into the processing container;
A solid raw material target material that is provided in the processing container and emits particles of the coating component into the processing space by receiving the laser beam irradiation;
A plasma generating element that is provided on the outer surface of the processing container and generates plasma in the processing space by ionizing some of the particles of the coating component by receiving power supply;
A pulse voltage supply unit that applies a pulse voltage to the processing target member in order to draw the ionized particles on the surface of the processing target member to form a film;
A moving mechanism for moving the raw material target material in the extending direction of the processing target member,
The processing target member is a cylindrical member,
The plasma generating element is a monopole antenna element;
The film forming apparatus according to claim 6, wherein the monopole antenna element is provided on the cylindrical central axis.

前記モノポールアンテナ素子の周囲を覆う誘電体管が前記処理空間の内部と外部を分けるように前記処理容器に固定されている、請求項１０に記載の皮膜形成装置。 The film forming apparatus according to claim 10, wherein a dielectric tube covering the periphery of the monopole antenna element is fixed to the processing container so as to separate the inside and the outside of the processing space.