JP6167795B2 - 成膜装置、温度算出方法及びプログラム - Google Patents

Description

本発明は、プラズマを用い、鋼材等の導電性を有する被加工材料の表面に皮膜を形成するための成膜装置、温度算出方法及びプログラムに関するものである。

従来より、プラズマを用い、鋼材等の導電性を有する被加工材料の表面に皮膜を形成するための成膜装置が特許文献１等により知られている。

この特許文献１に開示された技術では、プラズマ生成装置がマイクロ波供給口である石英窓を通して処理容器内の被加工材料に向けマイクロ波を供給することにより、石英窓内面の周辺領域にプラズマが生成される。被加工材料は例えば棒状であり、石英窓内面から処理容器内に突出するように配置され、生成されたプラズマに覆われた被加工材料の石英窓内面の周辺部分にはシース層が生成される。続いて、マイクロ波の供給中に、プラズマ生成装置が被加工材料へ負のバイアス電圧を印加する。

この結果、被加工材料の表面に生成されたシース層は被加工材料の表面に沿って拡大する。また同時に、供給されたマイクロ波は、この拡大されたシース層に沿って高エネルギー密度の表面波として伝搬する。このとき、高エネルギー密度の表面波により石英窓内面周辺から離れた被加工材料の表面にもプラズマが生成され、シース層も生成される。この新たに生成されたシース層も負のバイアス電圧によって拡大され、この拡大されたシース層に沿ってマイクロ波が高エネルギー密度の表面波としてさらに伝搬する。これにより、被加工材料の石英窓周辺から離れた部分へ、すなわち、被加工材料の石英窓側の一端から処理容器内に突出した他端へとプラズマが伸長する。この結果、原料ガスが表面波によってプラズマ励起されて高密度プラズマとなり、被加工材料の表面全体に成膜処理される。

特開２００４−４７２０７号公報

前記した特許文献１に開示された技術では、被加工材料の処理表面に熱電対を接触させた場合には、熱電対が接触した部分には成膜されなくなる。更に、熱電対に沿ってプラズマが伸長する可能性があり、エネルギーと原料ガスの損失につながる。このため、成膜中における被加工材料の処理表面の表面温度の測定には、熱電対を用いることができず、非接触で表面温度を測定できる放射温度計が用いられることが望ましい。

金属等の導電性基材からなる被加工材料の処理表面に、例えばダイヤモンドライクカーボン（以下、「ＤＬＣ」という。）膜が成膜される場合には、放射率が小さい金属表面に放射率が大きなＤＬＣ膜が成膜される。このため、放射温度計において測定された赤外線の強度と、予め設定された導電性基材の放射率とに基づき算出温度が算出されると、被加工材料の実際の処理表面の表面温度と差が生じる。これは、成膜処理時間の経過と共に放射温度計において測定されるＤＬＣ膜からの赤外線の割合が増え、ＤＬＣ膜からの赤外線の強度が金属基材の放射率で換算されて、算出温度が算出されるからである。

この結果、放射温度計からの出力温度から算出された算出温度が、被加工材料の実際の処理表面の表面温度よりも高くなる場合は、温度上昇を抑えるため、成膜速度を必要以上に低くして成膜を行う必要がある。これにより成膜時間が増大し、生産効率が低下する。逆に、放射温度計からの出力温度から算出された算出温度が、被加工材料の実際の処理表面の表面温度よりも低くなる場合は、この低い算出温度に基づいて成膜処理が行われると、例えば、焼き鈍りによる被加工材料の硬度低下などの品質の低下を生じる虞がある。

そこで、本発明は、上述した問題点を解決するためになされたものであり、被加工材料の放射率と異なる放射率を有する膜の成膜中における被加工材料の表面温度を、放射温度計を用いて低誤差で測定することが可能となる成膜装置、温度算出方法及びプログラムを提供することを目的とする。

前記目的を達成するため請求項１に係る成膜装置は、導電性を有する被加工材料を内部に配置可能な処理容器と、前記処理容器に原料ガスと不活性ガスとを供給するガス供給部と、前記被加工材料の処理表面に沿ってプラズマを生成させるためのマイクロ波を供給するマイクロ波供給部と、前記被加工材料の処理表面に沿うシース層を拡大させる負のバイアス電圧を前記被加工材料に印加する負電圧印加部と、前記マイクロ波供給部から供給されるマイクロ波を拡大された前記シース層へ伝搬させるマイクロ波供給口と、前記負電圧印加部によって印加される負のバイアス電圧を前記被加工材料に印加させる負電圧電極と、前記処理容器に設けられた窓部の外側に配置されて前記被加工材料の処理表面の表面温度を測定する放射温度計と、成膜処理経過に応じて前記被加工材料の第１放射率と前記被加工材料の処理表面に成膜される皮膜の第２放射率とに基づいて補正放射率を設定する補正放射率設定部と、前記放射温度計によって測定された放射温度計の出力温度と、前記補正放射率設定部によって設定された補正放射率と、前記放射温度計に設定された温度計設定放射率とを基に、成膜処理中における前記被加工材料の処理表面の表面温度を算出する温度算出部と、前記温度算出部によって前記放射温度計の出力温度から算出された算出温度と、前記放射温度計の出力温度が計測された成膜処理経過時間とを関連付けて記憶する温度履歴記憶部と、前記温度履歴記憶部に記憶された前記算出温度と前記成膜処理経過時間とに基づいて、成膜処理経過に伴う前記算出温度の温度変化を所定時間前の前記算出温度の温度変化から減算した差分が所定の値を超えたか否かを判定する温度判定部と、を備え、前記補正放射率設定部は、前記第１放射率を成膜開始時の前記補正放射率として設定した後、前記温度判定部によって前記差分が所定の値を超えたと判定された場合には、前記第２放射率を前記補正放射率に再設定することを特徴とする。

また、請求項２に係る成膜装置は、導電性を有する被加工材料を内部に配置可能な処理容器と、前記処理容器に原料ガスと不活性ガスとを供給するガス供給部と、前記被加工材料の処理表面に沿ってプラズマを生成させるためのマイクロ波を供給するマイクロ波供給部と、前記被加工材料の処理表面に沿うシース層を拡大させる負のバイアス電圧を前記被加工材料に印加する負電圧印加部と、前記マイクロ波供給部から供給されるマイクロ波を拡大された前記シース層へ伝搬させるマイクロ波供給口と、前記負電圧印加部によって印加される負のバイアス電圧を前記被加工材料に印加させる負電圧電極と、前記処理容器に設けられた窓部の外側に配置されて前記被加工材料の処理表面の表面温度を測定する放射温度計と、成膜処理経過に応じて前記被加工材料の第１放射率と前記被加工材料の処理表面に成膜される皮膜の第２放射率とに基づいて補正放射率を設定する補正放射率設定部と、前記放射温度計によって測定された放射温度計の出力温度と、前記補正放射率設定部によって設定された補正放射率と、前記放射温度計に設定された温度計設定放射率とを基に、成膜処理中における前記被加工材料の処理表面の表面温度を算出する温度算出部と、前記温度算出部によって前記放射温度計の出力温度から算出された算出温度と、前記放射温度計の出力温度が計測された成膜処理経過時間とを関連付けて記憶する温度履歴記憶部と、前記被加工材料に対応する成膜終了時の上限焼き戻しパラメータを記憶する焼き戻しパラメータ記憶部と、前記温度履歴記憶部に記憶された前記算出温度と前記成膜処理経過時間とから、成膜終了時までの温度過程を算出する温度過程算出部と、前記温度過程算出部によって算出された温度過程と、前記温度履歴記憶部に記憶された最大算出温度とから成膜終了時の焼き戻しパラメータを算出する焼き戻しパラメータ算出部と、前記上限焼き戻しパラメータと、前記焼き戻しパラメータ算出部によって算出された成膜終了時の焼き戻しパラメータとを比較する焼き戻しパラメータ比較部と、前記焼き戻しパラメータ比較部による比較結果に基づいて成膜結果を報知する報知部と、を備えたことを特徴とする。

また、請求項３に係る成膜装置は、請求項２に記載の成膜装置において、前記報知部は、前記焼き戻しパラメータ比較部によって前記成膜終了時の焼き戻しパラメータが前記上限焼き戻しパラメータ以下であると比較された場合に、前記被加工材料の成膜処理による硬度低下が生じていない旨を報知し、又は前記焼き戻しパラメータ比較部によって前記成膜終了時の焼き戻しパラメータが前記上限焼き戻しパラメータより大きいと比較された場合に、前記被加工材料の成膜処理による硬度低下が生じている旨を報知することを特徴とする。

また、請求項４に係る成膜装置は、請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の成膜装置において、前記放射温度計における測定波長帯の中心波長は、４μｍ以上であることを特徴とする。

また、請求項５に係る成膜装置は、請求項４に記載の成膜装置において、前記放射温度計における測定波長帯の中心波長は、４μｍであることを特徴とする。

また、請求項６に係る成膜装置は、請求項１乃至請求項５のいずれかに記載の成膜装置において、前記シース層へマイクロ波を伝搬させる前記マイクロ波供給口のマイクロ波供給面を囲み、前記マイクロ波供給面よりも前記マイクロ波が伝搬する伝搬方向へ突出する包囲壁部を備え、前記放射温度計が測定する前記被加工材料の測定位置は、前記負電圧電極と前記包囲壁部の突出側先端部との間の処理表面上の位置であることを特徴とする。

更に、請求項７に係る成膜装置は、請求項１乃至請求項６のいずれかに記載の成膜装置において、前記放射温度計が測定する前記被加工材料上の測定領域は、前記被加工材料に含まれることを特徴とする。

また、請求項８に係る温度算出方法は、導電性を有する被加工材料を内部に配置可能な処理容器と、前記被加工材料にマイクロ波供給口を介してマイクロ波を供給するマイクロ波供給部と、負電圧電極を介して負のバイアス電圧を前記被加工材料に印加する負電圧印加部と、前記処理容器に設けられた窓部の外側に配置されて前記被加工材料の処理表面の表面温度を測定する放射温度計と、温度算出部と、を備えた成膜装置で実行される温度算出方法であって、前記温度算出部が実行する、成膜処理経過に応じて前記被加工材料の第１放射率と前記被加工材料の処理表面に成膜される皮膜の第２放射率とに基づいて補正放射率を設定する補正放射率設定工程と、前記放射温度計によって測定された放射温度計の出力温度と、前記補正放射率設定工程で設定された補正放射率と、前記放射温度計に設定された温度計設定放射率とを基に、成膜処理中における前記被加工材料の処理表面の表面温度を算出する温度算出工程と、前記温度算出工程で前記放射温度計の出力温度から算出された算出温度と、前記放射温度計の出力温度が計測された成膜処理経過時間とを関連付けて記憶する温度履歴記憶工程と、前記温度履歴記憶工程で記憶された前記算出温度と前記成膜処理経過時間とに基づいて、成膜処理経過に伴う前記算出温度の温度変化を所定時間前の前記算出温度の温度変化から減算した差分が所定の値を超えたか否かを判定する温度判定工程と、を備え、前記補正放射率設定工程において、前記第１放射率を成膜開始時の前記補正放射率として設定した後、前記温度判定工程で前記差分が所定の値を超えたと判定された場合には、前記第２放射率を前記補正放射率に再設定することを特徴とする。

また、請求項９に係るプロガラムは、導電性を有する被加工材料を内部に配置可能な処理容器と、前記被加工材料にマイクロ波供給口を介してマイクロ波を供給するマイクロ波供給部と、負電圧電極を介して負のバイアス電圧を前記被加工材料に印加する負電圧印加部と、前記処理容器に設けられた窓部の外側に配置されて前記被加工材料の処理表面の表面温度を測定する放射温度計と、を備えた成膜装置において前記被加工材料の処理表面の表面温度を算出するコンピュータに、成膜処理経過に応じて前記被加工材料の第１放射率と前記被加工材料の処理表面に成膜される皮膜の第２放射率とに基づいて補正放射率を設定する補正放射率設定工程と、前記放射温度計によって測定された放射温度計の出力温度と、前記補正放射率設定工程で設定された補正放射率と、前記放射温度計に設定された温度計設定放射率とを基に、成膜処理中における前記被加工材料の処理表面の表面温度を算出する温度算出工程と、前記温度算出工程で前記放射温度計の出力温度から算出された算出温度と、前記放射温度計の出力温度が計測された成膜処理経過時間とを関連付けて記憶する温度履歴記憶工程と、前記温度履歴記憶工程で記憶された前記算出温度と前記成膜処理経過時間とに基づいて、成膜処理経過に伴う前記算出温度の温度変化を所定時間前の前記算出温度の温度変化から減算した差分が所定の値を超えたか否かを判定する温度判定工程と、を実行させ、前記補正放射率設定工程において、前記第１放射率を成膜開始時の前記補正放射率として設定した後、前記温度判定工程で前記差分が所定の値を超えたと判定された場合には、前記第２放射率を前記補正放射率に再設定するように実行させるためのプログラムである。

請求項１に係る成膜装置、請求項８に係る温度算出方法、及び請求項９に係るプログラムでは、被加工材料の第１放射率を成膜開始時の補正放射率として設定する。そして、温度算出部は、放射温度計の出力温度と、この補正放射率と、放射温度計に設定された温度計設定放射率とを基に、成膜処理中における被加工材料の処理表面の表面温度を算出する。また、この算出した算出温度と、放射温度計の出力温度が計測された成膜処理経過時間とが関連づけられて温度履歴記憶部に記憶される。その後、温度判定部は、成膜処理経過に伴う算出温度の温度変化を所定時間前の算出温度の温度変化から減算した差分が所定の値を超えたか否かを判定する。そして、温度判定部によって成膜処理経過に伴う算出温度の温度変化を所定時間前の算出温度の温度変化から減算した差分が所定の値を超えたと判定された場合、つまり、算出温度の温度変化が所定時間前より小さくなったと判定された場合には、温度算出部は、被加工材料の処理表面に成膜される皮膜の第２放射率を補正放射率に再設定して被加工材料の処理表面の表面温度を算出する。これにより、補正放射率設定部は、第２放射率を補正放射率として再設定するタイミングを確実に検出して、補正放射率を皮膜の第２放射率に再設定することができる。

従って、被加工材料の第１放射率と異なる第２放射率を有する膜の成膜中における被加工材料の処理表面の表面温度を、放射温度計を用いて低誤差で測定することが可能となる。また、第２放射率を補正放射率に再設定するか否かの判定は、成膜処理経過時間に基づいて判定するより、成膜処理経過に伴う算出温度の温度変化に基づいて判定する方が、皮膜の厚さによって変化する被加工材料の処理表面の放射率の変化を確実に検出して、より正確に判定することができる。その結果、被加工材料の成膜処理における生産効率の低下、及び品質の低下を低減することができる。

また、請求項２に係る成膜装置では、成膜処理経過に応じて被加工材料の第１放射率と、被加工材料の処理表面に成膜される皮膜の第２放射率とに基づいて補正放射率が設定される。そして、温度算出部は、放射温度計の出力温度と、この補正放射率と、放射温度計に設定された温度計設定放射率とを基に、成膜処理中における被加工材料の処理表面の表面温度を算出する。また、この算出した算出温度と、放射温度計の出力温度が計測された成膜処理経過時間とが関連づけられて温度履歴記憶部に記憶される。続いて、温度履歴記憶部に記憶された算出温度と成膜処理経過時間とから算出した成膜終了時までの温度過程と、温度履歴記憶部に記憶された最大算出温度とから成膜終了時の焼き戻しパラメータを算出する。そして、被加工材料に対応する成膜終了時の上限焼き戻しパラメータと、算出された成膜終了時の焼き戻しパラメータとの比較結果に基づいて成膜結果を報知する。これにより、被加工材料の第１放射率と異なる第２放射率を有する膜の成膜中における被加工材料の処理表面の表面温度を、放射温度計を用いて低誤差で測定することが可能となる。従って、被加工材料の成膜処理における生産効率の低下、及び品質の低下を低減することができる。また、ユーザは、被加工材料に成膜された皮膜の成膜結果を容易に知ることができる。例えば、被加工材料の焼き鈍りによる硬度低下の有無を知ることが可能となる。

また、請求項３に係る成膜装置では、成膜終了時の焼き戻しパラメータが上限焼き戻しパラメータ以下であると比較された場合に、被加工材料の成膜処理による硬度低下が生じていない旨が報知され、又は、成膜終了時の焼き戻しパラメータが上限焼き戻しパラメータより大きいと比較された場合に、被加工材料の成膜処理による硬度低下が生じている旨が報知される。これにより、ユーザは、被加工材料の成膜処理による硬度低下の有無を確実に知ることができる。

また、請求項４に係る成膜装置では、放射温度計の測定波長帯の中心波長は、４μｍ以上であるため、放射温度計が出力する出力温度への成膜中のプラズマ放電における赤外発光の影響を抑止することが可能となる。

また、請求項５に係る成膜装置では、赤外線の測定波長が長くなるに従って、温度に対する放射率の影響が大きくなる。このため、放射温度計が測定する赤外線の測定波長帯の中心波長を、プラズマ放電における赤外発光の影響が無い範囲で短い波長４μｍにすることによって、放射温度計が出力する出力温度に対する放射率の影響を更に抑止することが可能となる。

また、請求項６に係る成膜装置では、放射温度計が測定する被加工材料の測定位置は、負電圧印加端子部材と包囲壁部の突出側先端部との間の処理表面上の位置であり、包囲壁部からの赤外線を測定しないため、放射温度計は、皮膜が形成される被加工材料の処理表面の表面温度を確実に測定することができる。

更に、請求項７に係る成膜装置では、放射温度計が測定する被加工材料上の測定領域は、被加工材料に含まれるため、放射温度計は、皮膜が形成される被加工材料の処理表面の表面温度を確実に測定することができる。

本実施形態に係る成膜装置の概略構成を示す説明図である。 成膜装置の電気的構成を示すブロック図である。 マイクロ波パルスの波形、及び負のバイアス電圧パルスの波形の模式図である。 制御部のＲＯＭ又はＨＤＤに格納されるクリーニングデータテーブルの一例を示す図である。 制御部のＲＯＭ又はＨＤＤに格納される中間層成膜データテーブルの一例を示す図である。 制御部のＲＯＭ又はＨＤＤに格納されるＤＬＣ層成膜データテーブルの一例を示す図である。 制御部のＣＰＵが実行する「成膜処理」を示すフローチャートである。 被加工材料の表面に成膜されたＤＬＣ膜の一例を示す模式図である。 補正放射率を開始放射率に固定した場合の各波長における被加工材料の処理表面の算出温度の一例を示す図である。 図９の算出温度の温度変化が小さくなった際に、補正放射率を終了放射率に再設定した場合の各波長における被加工材料の処理表面の算出温度の一例を示す図である。 焼き戻しパラメータの算出方法を説明する説明図である。

以下、本発明に係る成膜装置について具体化した一実施形態に基づき図面を参照しつつ詳細に説明する。先ず、本実施形態に係る成膜装置１の概略構成について図１及び図２に基づいて説明する。

図１及び図２に示すように、本実施形態に係る成膜装置１は、処理容器２、真空ポンプ３、ガス供給部５、及び制御部６等から構成されている。処理容器２は、ステンレス等の金属製であって、気密構造の処理容器である。真空ポンプ３は、圧力調整バルブ７を介して処理容器２の内部を真空排気可能なポンプである。処理容器２の内部には、成膜対象である導電性を有する被加工材料８が、ステンレス等で形成された導電性を有する保持具９により保持されている。

被加工材料８の材質は、表面が導電性を有していれば、特に限定されるものではないが、本実施形態では低温焼戻し鋼である。ここで低温焼戻し鋼とは、ＪＩＳ Ｇ４０５１（機械構造用炭素鋼鋼材）、Ｇ４４０１（炭素工具鋼鋼材）、Ｇ４４−４（合金工具用鋼材）、又はマルエージング鋼材などの材料である。被加工材料は、低温焼戻し鋼以外にも、セラミック、または樹脂に導電性の材料がコーティングされているものでもよい。

ガス供給部５は、処理容器２の内部に成膜用の原料ガスと不活性ガスとを供給する。具体的には、Ｈｅ、Ｎｅ、Ａｒ、Ｋｒ、またはＸｅなどの不活性ガスとＣＨ４、Ｃ２Ｈ２、又はＴＭＳ（テトラメチルシラン）等の原料ガスとが供給される。本実施形態では、Ｃ２Ｈ２、ＣＨ４、およびＴＭＳの原料ガスにより被加工材料８がＤＬＣ成膜処理されるとして説明する。

ガス供給部５から供給される原料ガス、および不活性ガスの流量、および圧力が後述するＣＰＵ３１により制御されてもよいし、作業者により制御されてもよい。原料ガスは、アルキン、アルケン、アルカン、芳香族化合物などのＣＨ結合を有する化合物、または炭素が含まれる化合物が含まれるガスであればよい。Ｈ２が原料ガスに含まれてもよい。

処理容器２の内部に保持された被加工材料８に対してＤＬＣ成膜処理を行うためのプラズマが発生される。このプラズマは、マイクロ波パルス制御部１１、マイクロ波発振器１２、マイクロ波電源１３（図２参照）、負電圧電源１５、及び負電圧パルス発生部１６により発生される。本実施形態では、特開２００４−４７２０７号公報に開示された方法（以下、「ＭＶＰ法（Ｍｉｃｒｏｗａｖｅ ｓｈｅａｔｈ−Ｖｏｌｔａｇｅ ｃｏｍｂｉｎａｔｉｏｎ Ｐｌａｓｍａ法）」という。）により表面波励起プラズマが発生されるとして説明する。以降の記載では、ＭＶＰ法を説明する。

マイクロ波パルス制御部１１は制御部６の指示に従い、パルス信号を発振し、この発振したパルス信号をマイクロ波発振器１２へ供給する。マイクロ波発振器１２は、マイクロ波パルス制御部１１からのパルス信号に従って、マイクロ波パルスを発生する。マイクロ波電源１３は、制御部６の指示に従い、指示された出力で２．４５ＧＨｚのマイクロ波を発振するマイクロ波発振器１２へ電力を供給する。つまり、マイクロ波発振器１２は、２．４５ＧＨｚのマイクロ波をマイクロ波パルス制御部１１からのパルス信号に従って、パルス状のマイクロ波パルスで後述するアイソレータ１７に供給する。

そして、マイクロ波パルスは、マイクロ波発振器１２からアイソレータ１７、チューナー１８、導波管１９、導波管１９から図示されない同軸導波管変換器を介して突設された同軸導波管２１、及び石英などのマイクロ波を透過する誘電体等からなるマイクロ波供給口２２を経由し、保持具９及び被加工材料８の処理表面に供給される。アイソレータ１７は、マイクロ波の反射波がマイクロ波発振器１２へ戻ることを防ぐものである。チューナー１８は、マイクロ波の反射波が最小になるようにチューナー１８前後のインピーダンスを整合するものである。

マイクロ波供給口２２の上端面を除く外周面、つまり、マイクロ波導入面２２Ａを除く外周面は、ステンレス等の金属で形成された側面導体２３で被覆されている。側面導体２３は、処理容器２の内側面にネジ止め等によって固定され、電気的に処理容器２に接続されている。マイクロ波供給口２２の中央には同軸導波管２１の中心導体が延長されている。

図１に示すように、側面導体２３は、マイクロ波導入面２２Ａの外周に接触する部分から、側面導体２３の全周に渡って処理容器２内へ突出された筒状の包囲壁部２３Ａが形成されている。包囲壁部２３Ａは、保持具９及び被加工材料８から構成される中心導体２４を内側に囲むようにマイクロ波導入面２２Ａの全周に渡って形成されている。即ち、包囲壁部２３Ａは、ステンレス等の金属で形成されている。これにより、包囲壁部２３Ａの内周面と中心導体２４の外周面との間に、マイクロ波導入面２２Ａ側が閉塞され、且つ、処理容器２内側が開放された略円筒状の包囲空間２０が形成されている。

従って、マイクロ波供給口２２のマイクロ波導入面２２Ａを除く外周面が側面導体２３で被覆されているので、マイクロ波供給口２２に供給されたマイクロ波パルスによって、保持具９が設けられたマイクロ波導入面２２Ａ付近にマイクロ波が伝搬する。この結果、包囲空間２０及び被加工材料８の処理表面に沿ってプラズマが生成される。また、被加工材料８の保持具９に対して反対側の部分は、マイクロ波供給口２２に対して処理容器２の内側に向かって突出するように配置され、負のバイアス電圧パルスを印加するための負電圧電極２５が電気的に接続されている。

マイクロ波供給口２２の中心導体と保持具９との間には、真空を保持するため、これらの間に石英等の誘電体が配置されている。被加工材料８は、例えば棒状であり、マイクロ波供給口２２の中心導体の延長線上に保持される。

負電圧電源１５は、制御部６の指示に従い、負電圧パルス発生部１６に負のバイアス電圧を供給する。負電圧パルス発生部１６は、負電圧電源１５から供給された負のバイアス電圧をパルス化する。このパルス化の処理は、負電圧パルス発生部１６が制御部６の指示に従い、負のバイアス電圧パルスの大きさ、周期、及び、デューティ比を制御する処理である。このパルス状の負のバイアス電圧である負のバイアス電圧パルスが、処理容器２の内部に保持された被加工材料８に負電圧電極２５を介して印加される。

即ち、被加工材料８が、金属基材の場合、またはセラミック、または樹脂に導電性の材料がコーティングされた場合であっても、被加工材料８の少なくとも処理表面全域に負のバイアス電圧パルスが印加される。また、保持具９の表面全域にも被加工材料８を介して負のバイアス電圧パルスが印加される。

図３に示すように、発生されたマイクロ波パルス３８、および負のバイアス電圧パルス３９の少なくとも一部が同一時間に印加されるように制御されることにより、図１に示すように、表面波励起プラズマ２８が発生される。マイクロ波は２．４５ＧＨｚに限らず、０．３ＧＨｚ〜５０ＧＨｚの周波数であればよい。負電圧電源１５、および負電圧パルス発生部１６が本発明の負電圧印加部の一例である。

マイクロ波パルス制御部１１、マイクロ波発振器１２、マイクロ波電源１３、アイソレータ１７、チューナー１８、導波管１９、及び同軸導波管２１が本発明のマイクロ波供給部の一例である。尚、成膜装置１は負電圧電源１５、および負電圧パルス発生部１６を備えたが、更に正電圧電源、および正電圧パルス発生部を備えてもよいし、負電圧パルス発生部１６の代わりに、パルス状の負のバイアス電圧でなく、連続する負のバイアス電圧を印加する負電圧発生部を備えてもよい。

処理容器２の側壁に設けられた石英窓２７の外側近傍の位置に、放射温度計２９が配置されている。放射温度計２９は、被加工材料８の処理表面のうち、被加工材料８の上端部から包囲壁部２３Ａの上端部に対向する図１中、範囲Ｈ１の処理表面の任意の位置の表面温度を連続的に測定する。放射温度計２９は、制御部６に電気的に接続される。また、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）３０が制御部６に電気的に接続される。また、不図示のブザー等が制御部６に電気的に接続される。液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）３０及び不図示のブザー等は本発明の報知部の一例である。

放射温度計２９は、被加工材料８の処理表面からの測定波長帯の中心波長λの赤外線を受信し、受信された赤外線の強度Ｖを算出する。放射温度計２９は、算出した赤外線の強度Ｖと、予め記憶している温度計設定放射率ε１とから被加工材料８の処理表面の表面温度として出力する出力温度ＴＰ１を算出する。放射温度計２９は、算出した出力温度ＴＰ１を所定時間毎に、例えば、０．１秒毎に、制御部６へ出力する。

例えば、放射温度計２９は、「トライボロジスト ２００８年第５３巻５号３０１頁」に開示された下記式（１）により、被加工材料８の処理表面の表面温度として出力する出力温度ＴＰ１を算出する。下記式（１）において、αは装置定数であり、Ｃ２はプランクの第二定数であり、λは放射温度計２９の測定する赤外線の測定波長帯の中心波長であり、ε１は温度計設定放射率であり、Ｖは赤外線の強度である。

ＴＰ１＝Ｃ２／λ／Ｌｎ｛α×ε１／Ｖ＋１｝・・・（１）

図２に示すように、制御部６には、圧力調整バルブ７、大気開放バルブ１０、真空計２６、放射温度計２９、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）３０、負電圧電源１５、負電圧パルス発生部１６、マイクロ波パルス制御部１１、ガス供給部５、及びマイクロ波電源１３が電気的に接続されている。

制御部６は、負電圧電源１５とマイクロ波電源１３に制御信号を出力してマイクロ波パルスの印加電力と負電圧パルスの印加電圧を制御する。制御部６は、負電圧パルス発生部１６及びマイクロ波パルス制御部１１に制御信号を出力することによって、パルス状の負のバイアス電圧パルスの印加タイミング、供給電圧、デューティ比、及びマイクロ波発振器１２から発生されるマイクロ波パルスの供給タイミング、デューティ比、及び供給電力を制御する。

制御部６は、ガス供給部５に流量制御信号を出力して原料ガス及び不活性ガスの供給を制御する。制御部６は、処理容器２に取り付けられた真空計２６から入力される処理容器２内の圧力を表す圧力信号に基づいて、制御信号を圧力調整バルブ７に出力する。この制御信号が入力された圧力調整バルブ７は、この制御信号に含まれる圧力信号に基づいて、バルブ開度を調節することにより、処理容器２内の圧力を制御する。

制御部６は、全開、全閉の制御信号を大気開放バルブ１０に出力する。全開の制御信号が入力された大気開放バルブ１０は、バルブ開度を全開にする。全閉の制御信号が入力された大気開放バルブ１０は、バルブ開度を全閉にする。大気開放バルブ１０が全開になった場合には、処理容器２は、大気開放バルブ１０を介して、内部の圧力が外気圧と同じになる。

制御部６は、ＣＰＵ３１、ＲＡＭ３２、ＲＯＭ３３、ハードディスクドライブ（以下、「ＨＤＤ」という。）３４、全成膜処理の経過時間を計測するタイマ３５、イオンクリーニング、中間層成膜４６及びＤＬＣ層膜５１の各成膜処理の終了を判定する終了判定用タイマ３６等を備え、コンピュータから構成される。ＣＰＵ３１は、ＲＡＭ３２等の揮発性記憶装置に種々の情報を一時記憶し、図７に示す成膜処理等のプログラムを実行して、成膜装置１の全体の制御を行う。

ＲＯＭ３３とＨＤＤ３４は、不揮発性記憶装置であり、図７に示す成膜処理等のプログラム、図３に示すマイクロ波パルスと負のバイアス電圧パルスの印加タイミングを示す情報、図４乃至図６に示す各データテーブル４１〜４３等を記憶している。更に、ＨＤＤ３４には、温度履歴記憶領域３４Ａが設けられている。この温度履歴記憶領域３４Ａには、ＣＰＵ３１が下記（２）式で算出する被加工材料８の処理表面の算出温度ＴＰ２と、この算出温度ＴＰ２を算出した「温度測定時刻」とが、各データテーブル４１〜４３に記憶されている「温度測定間隔τ（ｓｅｃ）」毎に、時系列的に記憶される。

ここで、ＣＰＵ３１は、放射温度計２９から所定時間毎に、例えば、０．１秒毎に入力される出力温度ＴＰ１から、下記式（２）により、被加工材料８の処理表面の算出温度ＴＰ２を算出する。下記式（２）において、Ｃ２はプランクの第二定数であり、λは放射温度計２９の測定する赤外線の測定波長帯の中心波長であり、ε１は温度計設定放射率であり、ε２は補正放射率である。尚、下記式（２）、プランクの第二定数Ｃ２、放射温度計２９の測定する赤外線の測定波長帯の中心波長λは、予め、ＲＯＭ３３又はＨＤＤ３４に記憶されている。

ＴＰ２＝Ｃ２／λ／Ｌｎ［ε２／ε１×ｅｘｐ｛Ｃ２／（λ×ＴＰ１）−１｝＋１］・・・・・（２）

尚、図７に示す成膜処理のプログラムは、図示しないドライバによりＣＤ−ＲＯＭ、またはＤＶＤ−ＲＯＭなどの記憶媒体から読み込まれてもよいし、図示しないインターネット等のネットワークからダウンロードされてもよい。

［表面波励起プラズマの説明］
通常、表面波励起プラズマを発生させる場合、ある程度以上の電子（イオン）密度におけるプラズマと、これに接する誘電体との界面に沿ってマイクロ波が供給される。供給されたマイクロ波は、この界面に電磁波のエネルギーが集中した状態で表面波として伝播される。その結果、界面に接するプラズマは高エネルギー密度の表面波によって励起され、さらに増幅される。これにより高密度プラズマが生成されて維持される。ただし、この誘電体を導電性材料に換えた場合、導電性材料は表面波の導波路としては機能せず、好ましい表面波の伝播及びプラズマ励起を生ずることはできない。

一方、プラズマに接する物体の表面近傍には、本質的に単一極性の荷電粒子層、いわゆるシース層が形成される。物体が、負のバイアス電圧を加えた導電性を有する被加工材料８の場合、シース層とは電子密度が低い層、すなわち、正極性であって、マイクロ波の周波数帯においてはほぼ比誘電率ε≒１の層である。このため、印加する負のバイアス電圧の絶対値を例えば−１００Ｖの絶対値より大きくすることによりシース層のシース厚さを厚くできる。すなわちシース層が拡大する。このシース層が、プラズマとプラズマに接する物体との界面に表面波を伝播させる誘電体として作用する。

従って、被加工材料８を保持する保持具９の一端に近接して配置されたマイクロ波供給口２２からマイクロ波が供給され、かつ被加工材料８及び保持具９に負のバイアス電圧が印加されると、マイクロ波はシース層とプラズマとの界面に沿って表面波として伝搬する。この結果、被加工材料８及び保持具９の表面に沿って表面波に基づく高密度励起プラズマが発生する。この高密度励起プラズマが、上述した表面波励起プラズマ２８である。

このような被加工材料８の表面の近傍での表面波励起による高密度プラズマの電子密度は１０11〜１０12ｃｍ―3に達する。このＭＶＰ法を用いたプラズマＣＶＤによりＤＬＣ成膜処理される場合は、通常のプラズマＣＶＤによりＤＬＣ成膜処理される場合よりも１桁から２桁高い成膜速度３〜３０（ナノｍ／秒）が得られるので高速成膜が可能である。

このＭＶＰ法では、金属基材である被加工材料８及び保持具９の表面近傍に高密度励起プラズマを発生させるので、被加工材料８及び保持具９の表面温度が焼き戻し温度以上、例えば、約２５０℃〜約３００℃に上昇する。但し、高速成膜が可能であるため、成膜時間は通常のプラズマＣＶＤの成膜時間の１／１０〜１／１００となる。即ち、成膜時間を数十秒〜数分に短縮できるので、被加工材料８の表面温度が焼き戻し温度を超えても、被加工材料８の軟化を抑制することができる。このような成膜時間が短い高速成膜において、成膜中における被加工材料８の表面温度を、放射温度計２９を用いて低誤差で測定することが重要となる。

ここで、マイクロ波パルスと負のバイアス電圧パルスの印加タイミングの一例について図３に基づいて説明する。
図３に示すように、マイクロ波パルス３８の周期は、Ｔ３（秒）である。マイクロ波パルス３８の１パルス毎の供給時間は、Ｔ２（秒）である。従って、マイクロ波パルス３８の周期に対するマイクロ波パルス３８の１パルス毎の供給時間の比率であるデューティ比は、Ｔ２／Ｔ３である。

また、負のバイアス電圧パルス３９の周期は、マイクロ波パルス３８の周期と同じ周期で、Ｔ３（秒）である。負のバイアス電圧パルス３９の印加時間は、（Ｔ４−Ｔ１）（秒）である。従って、負のバイアス電圧パルス３９の周期に対する負のバイアス電圧パルス３９の１パルス毎の印加時間の比率であるデューティ比は、（Ｔ４−Ｔ１）／Ｔ３である。

そして、負のバイアス電圧パルス３９の印加タイミングは、マイクロ波パルス３８の供給開始タイミングよりもＴ１（秒）だけ遅延するように設定されている。遅延時間Ｔ１（秒）を示す情報は、制御部６のＲＯＭ３３又はＨＤＤ３４に記憶されている。各時間Ｔ２、Ｔ３、Ｔ４（秒）を示す情報は、制御部６のＲＯＭ３３又はＨＤＤ３４に格納される各データテーブル４１〜４３に記憶されているデータからＣＰＵ３１により算出される。

次に、ＲＯＭ３３又はＨＤＤ３４に記憶されているクリーニングデータテーブル４１の一例について図４に基づいて説明する。このクリーニングデータテーブル４１には、図７の各ステップ１４〜１９において、ＣＰＵ３１が実行するイオンクリーニングのイオンクリーニング条件が記憶されている。

図４に示すように、クリーニングデータテーブル４１は、被加工材料８の種類を表す「ワーク種類」と、「ワーク種類」に対応する「イオンクリーニング条件」と、イオンクリーニングの開始前に、真空ポンプ３で排気する処理容器２の内部の真空度を表す「到達真空度（Ｐａ）」とを示す各データから構成されている。「ワーク種類」には、被加工材料８の全種類に対して共通である旨が記憶されている。

イオンクリーニング条件は、「開始放射率」、「終了放射率」、「温度計設定放射率」、「負のバイアス電圧（Ｖ）」、「負のバイアス電圧パルスデューティ比（％）」、「マイクロ波出力（ｋＷ）」、「マイクロ波パルスデューティ比（％）」、「ガス流量（ｓｃｃｍ）」、「圧力（Ｐａ）」、「処理時間（ｓｅｃ）」、及び「温度測定間隔τ（ｓｅｃ）」を示す各データから構成されている。

「開始放射率」には、上記式（２）により、イオンクリーニング中における被加工材料８の処理表面の算出温度ＴＰ２を算出する際に、補正放射率ε２として使用する放射率が記憶されている。「終了放射率」には、被加工材料８の処理表面の算出温度ＴＰ２の温度変化が小さくなった際に、上記式（２）の補正放射率ε２として再設定する放射率が記憶されている。「温度計設定放射率」には、上記式（２）により、イオンクリーニング中における被加工材料８の処理表面の算出温度ＴＰ２を算出する際に、温度計設定放射率ε１として使用する放射率が記憶されている。

「負のバイアス電圧（Ｖ）」には、負のバイアス電圧パルス３９の印加電圧が記憶されている。「負のバイアス電圧パルスデューティ比（％）」には、負のバイアス電圧パルス３９のデューティ比が記憶されている。「マイクロ波出力（ｋＷ）」には、マイクロ波パルス３８の供給電力が記憶されている。「マイクロ波パルスデューティ比（％）」には、マイクロ波パルス３８のデューティ比が記憶されている。

「ガス流量（ｓｃｃｍ）」には、不活性ガスＡｒと、ＣＨ４、Ｃ２Ｈ２、ＴＭＳの各原料ガスの順にガス流量（ｓｃｃｍ）が記憶されている。「圧力（Ｐａ）」には、イオンクリーニング時の処理容器２内の不活性ガスＡｒの圧力が記憶されている。「処理時間（ｓｅｃ）」には、イオンクリーニングを行う処理時間が記憶されている。「温度測定間隔τ（ｓｅｃ）」には、上記式（２）により、イオンクリーニング中における被加工材料８の処理表面の算出温度ＴＰ２を算出して、処理経過時間と関連付けて温度履歴記憶領域３４Ａに記憶する測定間隔の時間が記憶されている。

次に、ＲＯＭ３３又はＨＤＤ３４に記憶されている中間層成膜データテーブル４２の一例について図５に基づいて説明する。この中間層成膜データテーブル４２には、図７の各ステップ２０〜２５において、ＣＰＵ３１が実行する中間層成膜の中間層成膜条件が記憶されている。

図５に示すように、中間層成膜データテーブル４２は、被加工材料８の種類を表す「ワーク種類」と、「ワーク種類」に対応する「中間層成膜条件」とを示す各データから構成されている。「ワーク種類」には、被加工材料８の各種類Ａ〜Ｈが記憶されている。また、中間層成膜条件は、「開始放射率」、「終了放射率」、「温度計設定放射率」、「負のバイアス電圧（Ｖ）」、「負のバイアス電圧パルスデューティ比（％）」、「マイクロ波出力（ｋＷ）」、「マイクロ波パルスデューティ比（％）」、「ガス流量（ｓｃｃｍ）」、「圧力（Ｐａ）」、「成膜時間（ｓｅｃ）」、「マイクロ波／負のバイアス電圧パルス周波数（Ｈｚ）」、及び「温度測定間隔τ（ｓｅｃ）」を示す各データから構成されている。

「開始放射率」には、上記式（２）により、中間層成膜中における被加工材料８の処理表面の算出温度ＴＰ２を算出する際に、補正放射率ε２として使用する放射率が記憶されている。「終了放射率」には、被加工材料８の処理表面の算出温度ＴＰ２の温度上昇が小さくなった際に、上記式（２）の補正放射率ε２として再設定する放射率が記憶されている。「温度計設定放射率」には、上記式（２）により、中間層成膜中における被加工材料８の処理表面の算出温度ＴＰ２を算出する際に、温度計設定放射率ε１として使用する放射率が記憶されている。

「負のバイアス電圧（Ｖ）」、「負のバイアス電圧パルスデューティ比（％）」、「マイクロ波出力（ｋＷ）」、「マイクロ波パルスデューティ比（％）」、及び「ガス流量（ｓｃｃｍ）」は、数値は異なるが、上記クリーニングデータテーブル４１と同様のデータが記憶されている。

「圧力（Ｐａ）」には、中間層成膜時の処理容器２の内部の不活性ガスＡｒ及び原料ガスの圧力（全圧）が記憶されている。「成膜時間（ｓｅｃ）」には、図８に示す中間層膜４６を成膜する成膜処理時間が記憶されている。「マイクロ波／負のバイアス電圧パルス周波数（Ｈｚ）」には、マイクロ波パルス３８と負のバイアス電圧パルス３９の周波数（Ｈｚ）が記憶されている。

「温度測定間隔τ（ｓｅｃ）」には、上記式（２）により、中間層成膜中における被加工材料８の処理表面の算出温度ＴＰ２を算出して、処理経過時間と関連付けて温度履歴記憶領域３４Ａに記憶する測定間隔の時間が記憶されている。尚、制御部６のＣＰＵ３１は、「マイクロ波／負のバイアス電圧パルス周波数（Ｈｚ）」に記憶されている周波数（Ｈｚ）からマイクロ波パルス３８と負のバイアス電圧パルス３９のそれぞれの周期Ｔ３（秒）を算出してＲＡＭ３２に記憶する。

次に、ＲＯＭ３３又はＨＤＤ３４に記憶されているＤＬＣ層成膜データテーブル４３の一例について図６に基づいて説明する。このＤＬＣ層成膜データテーブル４３には、図７の各ステップ２６〜３０において、ＣＰＵ３１が実行するＤＬＣ層成膜のＤＬＣ層成膜条件が記憶されている。

図６に示すように、ＤＬＣ層成膜データテーブル４３は、被加工材料８の種類を表す「ワーク種類」と、「ワーク種類」に対応する「ＤＬＣ層成膜条件」と「焼き戻しパラメータ上限値Ｐｍａｘ」とから構成されている。「ワーク種類」には、被加工材料８の各種類Ａ〜Ｈが記憶されている。また、ＤＬＣ層成膜条件は、中間層成膜データテーブル４２の中間層成膜条件と数値は異なるが、ほぼ同様の構成である。

「ワーク種類」がＡ〜Ｈに対応する「焼き戻しパラメータ上限値Ｐｍａｘ」には、被加工材料８の成膜工程における連続的な温度変化による熱処理過程において、被加工材料８の硬度低下が生じない焼き戻しパラメータＰの上限値が記憶されている。ここで、特開２０１３−１５５４０９号公報に開示されるように、焼き戻しパラメータＰは、Ｐ＝ＴＭ（ｌｏｇ10ｔ＋２０）として定義される値であり、ＴＭは鋼材の熱処理温度（Ｋ）、ｔは熱処理時間（ｈｒ）である。

焼き戻しパラメータＰと熱処理が施された鋼材の硬度との関係を示す硬度低下曲線では、焼き戻しパラメータＰがある値までは硬度は一定のままであり、ある値を越えると、焼き戻しパラメータＰが増加するほど硬度が低下するという関係となる。従って、被加工材料８の成膜工程における熱処理過程から後述のように算出した焼き戻しパラメータＰが、焼き戻しパラメータ上限値Ｐｍａｘ以下であれば、被加工材料８の硬度低下は、生じていない。

［成膜処理］
次に、上記のように構成された成膜装置１のＣＰＵ３１が実行する処理であって、「ワーク種類」がＡ〜Ｈの被加工材料８の処理表面にＤＬＣ膜を成膜する成膜処理について図７乃至図１１に基づいて説明する。この成膜処理は、保持具９に保持された被加工材料８が処理容器２の内部に作業者によりセットされる。

その後、ＣＰＵ３１は、自動的に、若しくは、作業者による成膜開始指示が、不図示の操作部に設けられた操作ボタンを介して制御部６に入力されたことを検知することにより「成膜処理」を開始する。また、処理容器２内にセットされる被加工材料８の種類は、不図示のセンサにより検出され、対応する「ワーク種類」を中間層成膜データテーブル４２、又はＤＬＣ層成膜データテーブル４３から抽出する。抽出された「ワーク種類」はＲＡＭ３２に記憶される。尚、「ワーク種類」は、作業者により不図示の操作部を介して入力され、ＲＡＭ３２に記憶されてもよい。

図７に示すように、先ず、ステップ（以下、Ｓと略記する）１１において、ＣＰＵ３１は、中間層成膜データテーブル４２からＲＡＭ３２に記憶された「ワーク種類」に対応する「中間層成膜条件」の各データを読み出し、ＲＡＭ３２に記憶する。

例えば、図５に示すように、「ワーク種類」が「Ａ」の場合には、ＣＰＵ３１は、「開始放射率」として「０．２」、「終了放射率」として「０．２」、「温度計設定放射率」として「０．３」、「負のバイアス電圧（Ｖ）」として「−２００Ｖ」、「負のバイアス電圧パルスデューティ比（％）」として「９０％」、「マイクロ波出力（ｋＷ）」として「０．５（ｋＷ）」、「マイクロ波パルスデューティ比（％）」として「６０％」、「ガス流量（ｓｃｃｍ）」として、不活性ガスＡｒは「２００ｓｃｃｍ」、Ｃ２Ｈ２は「１０ｓｃｃｍ」、ＴＭＳは「２０ｓｃｃｍ」、「圧力（Ｐａ）」として「７５Ｐａ」、「成膜時間（ｓｅｃ）」として「１５．０秒」、「マイクロ波／負のバイアス電圧パルス周波数（Ｈｚ）」として「５００Ｈｚ」、「温度測定間隔τ（秒）」として「０．２秒」を中間層成膜データテーブル４２から読み出し、ＲＡＭ３２に記憶する。

続いて、Ｓ１２において、ＣＰＵ３１は、ＤＬＣ層成膜データテーブル４３からＲＡＭ３２に記憶された「ワーク種類」に対応する「ＤＬＣ層成膜条件」の各データを読み出し、ＲＡＭ３２に記憶する。

例えば、図６に示すように、「ワーク種類」が「Ａ」の場合には、ＣＰＵ３１は、「開始放射率」として「０．２」、「終了放射率」として「０．９」、「温度計設定放射率」として「０．３」、「負のバイアス電圧（Ｖ）」として「−２００Ｖ」、「負のバイアス電圧パルスデューティ比（％）」として「９０％」、「マイクロ波出力（ｋＷ）」として「２．０（ｋＷ）」、「マイクロ波パルスデューティ比（％）」として「７０％」、「ガス流量（ｓｃｃｍ）」として、不活性ガスＡｒは「２０ｓｃｃｍ」、ＣＨ４は「２００ｓｃｃｍ」、ＴＭＳは「２０ｓｃｃｍ」、「圧力（Ｐａ）」として「７０Ｐａ」、「成膜時間（ｓｅｃ）」として「５０．０秒」、「マイクロ波／負のバイアス電圧パルス周波数（Ｈｚ）」として「５００Ｈｚ」、「温度測定間隔τ（秒）」として「０．２秒」、「焼き戻しパラメータ上限値Ｐｍａｘ」として「１０８００」をＤＬＣ層成膜データテーブル４３から読み出し、ＲＡＭ３２に記憶する。

尚、Ｓ１１において、作業者が不図示の操作部を介して、「中間層成膜条件」の各データを制御部６に入力し、ＣＰＵ３１が各データをＲＡＭ３２に記憶するようにしてもよい。また、Ｓ１２において、作業者が不図示の操作部を介して、「ＤＬＣ層成膜条件」の各データを制御部６に入力し、ＣＰＵ３１が各データをＲＡＭ３２に記憶するようにしてもよい。

そして、Ｓ１３において、ＣＰＵ３１は、クリーニングデータテーブル４１から「到達真空度（Ｐａ）」のデータを読み出し、ＲＡＭ３２に記憶する。その後、ＣＰＵ３１は、真空ポンプ３を起動させた後、圧力調整バルブ７を全開に設定し、真空計２６から入力される圧力信号に基づいて、処理容器２の内部が、「到達真空度（Ｐａ）」の真空度になるのを待つ。処理容器２の内部が、この真空度に達した場合には、ＣＰＵ３１は、Ｓ１４の処理に移行する。

Ｓ１４において、ＣＰＵ３１は、クリーニングデータテーブル４１から「ガス流量（ｓｃｃｍ）」と「圧力（Ｐａ）」の各データを読み出し、ＲＡＭ３２に記憶する。そして、ＣＰＵ３１は、「ガス流量（ｓｃｃｍ）」のうち、不活性ガスＡｒのガス流量値をＲＡＭ３２から読み出し、ガス供給部５に対して読み出したガス流量値で処理容器２内へ不活性ガスＡｒの供給をするように指示する供給信号を出力する。これにより、ガス供給部５は、供給信号に従い、不活性ガスＡｒを処理容器２の内部に供給する。つまり、不活性ガスＡｒの供給が開始される。

その後、ＣＰＵ３１は、圧力調整バルブ７を介して処理容器２内の不活性ガスを一定流量で排気するように設定する。そして、ＣＰＵ３１は、「圧力（Ｐａ）」をＲＡＭ３２から読み出し、処理容器２の内部が、この「圧力（Ｐａ）」の圧力値になるように調整する。続いて、ＣＰＵ３１は、真空計２６から入力される圧力信号に基づいて、処理容器２の内部が、「圧力（Ｐａ）」の圧力値に達するのを待つ。そして、処理容器２の内部が、「圧力（Ｐａ）」の圧力値に達した場合には、ＣＰＵ３１は、Ｓ１５の処理に移行する。

Ｓ１５において、ＣＰＵ３１は、クリーニングデータテーブル４１から「開始放射率」、「終了放射率」、「温度計設定放射率」、「負のバイアス電圧（Ｖ）」、「負のバイアス電圧パルスデューティ比（％）」、「マイクロ波出力（ｋＷ）」、「マイクロ波パルスデューティ比（％）」、「処理時間（ｓｅｃ）」、「温度測定間隔τ（ｓｅｃ）」の各データを読み出し、ＲＡＭ３２に記憶する。ＣＰＵ３１は、遅延時間Ｔ１（秒）を示す情報とイオンクリーニング時のマイクロ波パルス３８及び負のバイアス電圧パルス３９の周期Ｔ３（秒）を示す情報をＲＯＭ３３又はＨＤＤ３４から読み出し、ＲＡＭ３２に記憶する。尚、イオンクリーニング時のマイクロ波パルス３８及び負のバイアス電圧パルス３９の周期Ｔ３（秒）を示す情報は、予め、ＲＯＭ３３又はＨＤＤ３４に記憶されている。

そして、ＣＰＵ３１は、「負のバイアス電圧（Ｖ）」の印加電圧値をＲＡＭ３２から読み出し、負電圧電源１５に送信する。ＣＰＵ３１は、「マイクロ波出力（ｋＷ）」の供給電力値をＲＡＭ３２から読み出し、マイクロ波電源１３に送信する。ＣＰＵ３１は、「負のバイアス電圧パルスデューティ比（％）」、負のバイアス電圧パルス３９の周期Ｔ３（秒）、及び、マイクロ波パルス３８の供給開始タイミングからの遅延時間Ｔ１（秒）をＲＡＭ３２から読み出し、負電圧パルス発生部１６に送信する。ＣＰＵ３１は、「マイクロ波パルスデューティ比（％）」、マイクロ波パルス３８の周期Ｔ３（秒）をＲＡＭ３２から読み出し、マイクロ波パルス制御部１１に送信する。

この結果、負電圧電源１５は、受信した印加電圧に従い、負電圧パルス発生部１６に負の印加電圧を供給する。負電圧パルス発生部１６は、供給された負の印加電圧で、周期Ｔ３（秒）毎に、マイクロ波パルスの供給開始からＴ１（秒）遅延して、受信した「負のバイアス電圧パルスデューティ比（％）」の負のバイアス電圧パルス３９を、負電圧電極２５を介して被加工材料８に（Ｔ２−Ｔ１）秒間、印加する。

また、マイクロ波電源１３は、受信したマイクロ波の出力電力に従い、マイクロ波発振器１２に電力を供給する。マイクロ波パルス制御部１１は、受信した「マイクロ波パルスデューティ比（％）」に従い、周期Ｔ３（秒）毎に、供給時間Ｔ２（秒）間のパルス信号をマイクロ波発振器１２に送信する。マイクロ波発振器１２は、周期Ｔ３（秒）毎に、受信したパルス信号に従う供給時間Ｔ２（秒）のマイクロ波パルス３８を、供給された電力に応じた２．４５ＧＨｚのマイクロ波電力で、アイソレータ１７、チューナー１８、導波管１９、同軸導波管２１及びマイクロ波供給口２２を介して保持具９及び被加工材料８に向け供給する。

これにより、これら負のバイアス電圧パルス３９により被加工材料８の表面に沿うシース層が、マイクロ波の伝搬する伝搬方向に対して直交する方向に、つまり、図１の横方向に拡大され、シース層内を伝搬するマイクロ波パルス３８により不活性ガスＡｒのプラズマが発生する。マイクロ波の伝搬方向は、マイクロ波供給口２２付近では、マイクロ波導入面２２Ａに垂直な方向であるが、マイクロ波は被加工材料８の表面に沿って生成されたシース層にそって伝搬するため、マイクロ波の伝搬方向は、被加工材料８の延びる方向に沿う。この発生された不活性ガスＡｒのプラズマにより、被加工材料８の表面がイオンクリーニングされる。ＣＰＵ３１は、イオンクリーニングが開始されると、タイマ３５及び終了判定用タイマ３６の各計測時間を「０」にリセットした後、全成膜処理の経過時間とイオンクリーニングの処理時間のカウントを開始して、Ｓ１６の処理に移行する。

Ｓ１６において、ＣＰＵ３１は、放射温度計２９から入力された出力温度ＴＰ１をＲＡＭ３２に記憶する。そして、ＣＰＵ３１は、ＲＡＭ３２から「開始放射率」、例えば、「０．２」を読み出し、上記式（２）の補正放射率ε２に設定する。ＣＰＵ３１は、ＲＡＭ３２から「温度計設定放射率」、例えば、「０．３」を読み出し、上記式（２）の温度計設定放射率ε１に設定する。尚、被加工材料８の金属基材の放射率（第１放射率）は、「０．２」である。また、図８に示すＤＬＣ層膜５１の放射率（第２放射率）は、「０．９」である。従って、開始放射率は、被加工材料８の金属基材の放射率（第１放射率）である。

その後、ＣＰＵ３１は、ＲＡＭ３２から出力温度ＴＰ１を読み出すと共に、ＲＯＭ３３又はＨＤＤ３４からプランクの第二定数Ｃ２、放射温度計２９の測定する赤外線の測定波長帯の中心波長λ、上記式（２）を読み出し、被加工材料８の処理表面の算出温度ＴＰ２を算出する。ＣＰＵ３１は、この算出温度ＴＰ２とタイマ３５から読み出した成膜処理の経過時間とを関連付けて、温度履歴記憶領域３４Ａに時系列的に記憶する。

続いて、Ｓ１７において、ＣＰＵ３１は、ＲＡＭ３２から「開始放射率」と「終了放射率」とを読み出し、この「開始放射率」と「終了放射率」とが同じ場合には、後述のＳ１９の処理に移行する。一方、この「開始放射率」と「終了放射率」とが異なる場合には、ＣＰＵ３１は、温度履歴記憶領域３４Ａから、最新の算出温度ＴＰ２（ｔ）と、算出温度ＴＰ２（ｔ）よりも温度測定間隔τ（秒）前に記憶した１つ前の算出温度ＴＰ２（ｔ−τ）と、更に、算出温度ＴＰ２（ｔ−τ）よりも温度測定間隔τ（秒）前に記憶した２つ前の算出温度ＴＰ２（ｔ−２τ）とを読み出す。そして、ＣＰＵ３１は、算出温度ＴＰ２の温度変化が小さくなったか否かを判定する判定処理を実行する。

つまり、ＣＰＵ３１は、温度履歴記憶領域３４Ａに記憶されている算出温度ＴＰ２と成膜処理経過時間とに基づいて、成膜処理経過に伴う算出温度ＴＰ２の温度変化が小さくなったか否かを判定する。即ち、算出温度ＴＰ２の温度変化が、所定時間前の温度変化よりも小さくなったか否かが判定される。具体的には、ＣＰＵ３１は、下記式（３）が成り立つか否かを判定する判定処理を実行する。

｛ＴＰ２（ｔ）−ＴＰ２（ｔ−τ）｝＜｛ＴＰ２（ｔ−τ）−ＴＰ２（ｔ−２τ）｝・・・・・（３）

尚、ＣＰＵ３１は、上記式（３）の右辺から左辺を減算した差分を算出するようにしてもよい。そして、ＣＰＵ３１は、この差分が所定の値を超えている場合には、算出温度ＴＰ２の温度変化が小さくなったと判定し、一方、この差分が所定の値以下の場合には、算出温度ＴＰ２の温度変化は小さくなっていないと判定するようにしてもよい。

そして、算出温度ＴＰ２の温度変化が小さくなっていないと判定した場合、具体的には、上記式（３）が成り立たないと判定した場合には（Ｓ１７：ＮＯ）、ＣＰＵ３１は、後述のＳ１９の処理に移行する。尚、温度履歴記憶領域３４Ａに上記式（２）により算出した算出温度ＴＰ２が、イオンクリーニングを開始してから３個以上記憶されていない場合には、ＣＰＵ３１は、後述のＳ１９の処理に移行する。

一方、算出温度ＴＰ２の温度変化が小さくなったと判定した場合、具体的には、上記式（３）が成り立つと判定した場合には（Ｓ１７：ＹＥＳ）、ＣＰＵ３１は、Ｓ１８の処理に移行する。Ｓ１８において、ＣＰＵ３１は、ＲＡＭ３２から「終了放射率」、例えば、「０．３」を読み出し、上記式（２）の補正放射率ε２に再設定した後、Ｓ１９の処理に移行する。

尚、被加工材料８の金属基材の放射率（第１放射率）は、「０．２」である。また、図８に示すＤＬＣ層膜５１の放射率（第２放射率）は、「０．９」である。従って、開始放射率は、被加工材料８の金属基材の放射率（第１放射率）である。つまり、ＣＰＵ３１は、成膜処理経過に応じて、金属基材の放射率（第１放射率）よりもＤＬＣ層膜５１の放射率（第２放射率）に近い放射率として「終了放射率」を上記式（２）の補正放射率ε２に再設定した後、Ｓ１９の処理に移行する。

Ｓ１９において、ＣＰＵ３１は、ＲＡＭ３２から「処理時間（ｓｅｃ）」のイオンクリーニングの処理時間、例えば、６０ｓｅｃを読み出し、終了判定用タイマ３６の計測時間がイオンクリーニングの処理時間に達したか否かを判定する判定処理を実行する。つまり、ＣＰＵ３１は、イオンクリーニングを終了するか否かを判定する判定処理を実行する。

そして、終了判定用タイマ３６の計測時間がイオンクリーニングの処理時間に達していないと判定した場合には（Ｓ１９：ＮＯ）、ＣＰＵ３１は、ＲＡＭ３２から「温度測定間隔τ（ｓｅｃ）」、例えば、０．２ｓｅｃを読み出し、この温度測定間隔τ（ｓｅｃ）が経過するのを待つ。ＣＰＵ３１は、温度測定間隔τ（ｓｅｃ）が経過した場合には、再度Ｓ１６以降の処理を実行する。

一方、終了判定用タイマ３６の計測時間がイオンクリーニングの処理時間に達したと判定した場合には（Ｓ１９：ＹＥＳ）、ＣＰＵ３１は、マイクロ波パルス制御部１１にマイクロ波発振器１２に送信しているパルス信号を停止するように指示する停止信号を送信する。これにより、マイクロ波発振器１２は、マイクロ波パルス３８の出力を停止する。

また、ＣＰＵ３１は、負電圧パルス発生部１６に負のバイアス電圧パルス３９の印加を停止するように指示する停止信号を送信する。これにより、負電圧パルス発生部１６は、被加工材料８への負のバイアス電圧パルス３９の印加を停止する。また、ＣＰＵ３１は、ガス供給部５へ不活性ガスＡｒの供給を停止するように指示する停止信号を出力する。その後、ＣＰＵ３１は、Ｓ２０の処理に移行する。

Ｓ２０において、ＣＰＵ３１は、Ｓ１１でＲＡＭ３２に記憶した「ガス流量（ｓｃｃｍ）」の不活性ガスＡｒ及び各原料ガスＣＨ４、Ｃ２Ｈ２、ＴＭＳを供給するそれぞれのガス流量値を読み出し、ガス供給部５に流量制御指示として送信する。これにより、ガス供給部５は、流量制御指示に従い、不活性ガスＡｒ及び各原料ガスＣＨ４、Ｃ２Ｈ２、ＴＭＳを処理容器２の内部に供給する。つまり、不活性ガスＡｒ及び各原料ガスの供給が開始される。

その後、ＣＰＵ３１は、圧力調整バルブ７を介して処理容器２内の不活性ガスＡｒ及び原料ガスを一定流量で排気するように設定し、Ｓ１１でＲＡＭ３２に記憶した「圧力（Ｐａ）」の圧力値になるように調整する。また、ＣＰＵ３１は、不活性ガスＡｒ及び各原料ガスＣＨ４、Ｃ２Ｈ２、ＴＭＳの流量を液晶ディスプレイ３０に表示し、表示した流量で各ガスを供給するように促す。そして、ＣＰＵ３１は、真空計２６から入力される処理容器２内の圧力が、「圧力（Ｐａ）」の圧力値で安定した場合には、Ｓ２１の処理に移行する。

尚、ＲＯＭ３３又はＨＤＤ３４に、予め、中間層ガス安定待ち時間Ｔ１１（秒）を記憶しておくようにしてもよい。そして、ＣＰＵ３１は、ＲＯＭ３３又はＨＤＤ３４から中間層ガス安定待ち時間Ｔ１１（秒）を読み出し、終了判定用タイマ３６の計測時間が中間層ガス安定待ち時間Ｔ１１（秒）に達した場合には、Ｓ２１の処理に移行するようにしてもよい。

Ｓ２１において、ＣＰＵ３１は、Ｓ１１でＲＡＭ３２に記憶した「負のバイアス電圧（Ｖ）」の印加電圧値を読み出し、負電圧電源１５に送信する。ＣＰＵ３１は、Ｓ１１でＲＡＭ３２に記憶した「マイクロ波出力（ｋＷ）」の供給電力値を読み出し、マイクロ波電源１３に送信する。ＣＰＵ３１は、Ｓ１１でＲＡＭ３２に記憶した「マイクロ波／負のバイアス電圧パルス周波数（Ｈｚ）」の周波数値、例えば、「５００Ｈｚ」を読み出し、この周波数に対する周期Ｔ３（秒）を算出し、マイクロ波パルス３８及び負のバイアス電圧パルス３９の中間層成膜時の周期Ｔ３（秒）としてＲＡＭ３２に記憶する。

ＣＰＵ３１は、Ｓ１１でＲＡＭ３２に記憶した「負のバイアス電圧パルスデューティ比（％）」、負のバイアス電圧パルス３９の周期Ｔ３（秒）、及び、マイクロ波パルス３８の供給開始タイミングからの遅延時間Ｔ１（秒）をＲＡＭ３２から読み出し、負電圧パルス発生部１６に送信する。ＣＰＵ３１は、Ｓ１１でＲＡＭ３２に記憶した「マイクロ波パルスデューティ比（％）」、「成膜時間（ｓｅｃ）」、及びマイクロ波パルス３８の周期Ｔ３（秒）をＲＡＭ３２から読み出し、マイクロ波パルス制御部１１に送信する。

この結果、負電圧電源１５は、受信した印加電圧に従い、負電圧パルス発生部１６に負の印加電圧を供給する。負電圧パルス発生部１６は、供給された負の印加電圧で、周期Ｔ３（秒）毎に、マイクロ波パルスの供給開始からＴ１（秒）遅延して、受信した「負のバイアス電圧パルスデューティ比（％）」の負のバイアス電圧パルス３９を、負電圧電極２５を介して被加工材料８に（Ｔ２−Ｔ１）秒間、印加する。

また、マイクロ波電源１３は、受信したマイクロ波の出力電力に従い、マイクロ波発振器１２に電力を供給する。マイクロ波パルス制御部１１は、受信した「マイクロ波パルスデューティ比（％）」に従い、周期Ｔ３（秒）毎に、供給時間Ｔ２（秒）間のパルス信号をマイクロ波発振器１２に送信する。マイクロ波発振器１２は、周期Ｔ３（秒）毎に、受信したパルス信号に従う供給時間Ｔ２（秒）のマイクロ波パルス３８を、供給された電力に応じた２．４５ＧＨｚのマイクロ波電力で、アイソレータ１７、チューナー１８、導波管１９、同軸導波管２１及びマイクロ波供給口２２を介して保持具９及び被加工材料８に向け供給する。

これにより、これら負のバイアス電圧パルス３９により被加工材料８の表面に沿うシース層が、図１の横方向に拡大され、シース層内を伝搬するマイクロ波パルス３８により不活性ガスＡｒ及び原料ガスのプラズマが発生する。そして、被加工材料８の処理表面に、図８に示す中間層膜４６の成膜が開始される。ＣＰＵ３１は、中間層膜４６の成膜が開始されると、終了判定用タイマ３６の計測時間を「０」にリセットした後、中間層膜４６の成膜時間のカウントを開始して、Ｓ２２の処理に移行する。

Ｓ２２において、ＣＰＵ３１は、放射温度計２９から入力された出力温度ＴＰ１をＲＡＭ３２に記憶する。そして、ＣＰＵ３１は、Ｓ１１でＲＡＭ３２に記憶した「開始放射率」を読み出し、上記式（２）の補正放射率ε２に設定する。ＣＰＵ３１は、Ｓ１１でＲＡＭ３２に記憶した「温度計設定放射率」を読み出し、上記式（２）の温度計設定放射率ε１に設定する。尚、被加工材料８の金属基材の放射率（第１放射率）は、「０．２」である。また、図８に示すＤＬＣ層膜５１の放射率（第２放射率）は、「０．９」である。従って、開始放射率は、被加工材料８の金属基材の放射率（第１放射率）である。

その後、ＣＰＵ３１は、ＲＡＭ３２から出力温度ＴＰ１を読み出すと共に、ＲＯＭ３３又はＨＤＤ３４からプランクの第二定数Ｃ２、放射温度計２９の測定する赤外線の測定波長帯の中心波長λ、上記式（２）を読み出し、被加工材料８の処理表面の算出温度ＴＰ２を算出する。ＣＰＵ３１は、この算出温度ＴＰ２とタイマ３５から読み出した全成膜処理の経過時間とを関連付けて、温度履歴記憶領域３４Ａに時系列的に記憶する。

続いて、Ｓ２３において、ＣＰＵ３１は、Ｓ１１でＲＡＭ３２に記憶した「開始放射率」と「終了放射率」とを読み出し、この「開始放射率」と「終了放射率」とが同じ場合には、後述のＳ２５の処理に移行する。一方、この「開始放射率」と「終了放射率」とが異なる場合には、ＣＰＵ３１は、温度履歴記憶領域３４Ａから、最新の算出温度ＴＰ２（ｔ）と、算出温度ＴＰ２（ｔ）よりも温度測定間隔τ（秒）前に記憶した１つ前の算出温度ＴＰ２（ｔ−τ）と、更に、算出温度ＴＰ２（ｔ-τ）よりも温度測定間隔τ（秒）前に
記憶した２つ前の算出温度ＴＰ２（ｔ−２τ）とを読み出す。そして、ＣＰＵ３１は、上記式（３）が成り立つか否かを判定する判定処理を実行する。

つまり、ＣＰＵ３１は、被加工材料８の処理表面の算出温度ＴＰ２の温度変化が小さくなったか否かを判定する判定処理を実行する。即ち、ＣＰＵ３１は、温度履歴記憶領域３４Ａに記憶されている算出温度ＴＰ２と成膜処理経過時間とに基づいて、成膜処理経過に伴う算出温度ＴＰ２の温度変化が小さくなったか否かを判定する。

そして、算出温度ＴＰ２の温度変化が小さくなっていないと判定した場合、具体的には、上記式（３）が成り立たないと判定した場合には（Ｓ２３：ＮＯ）、ＣＰＵ３１は、後述のＳ２５の処理に移行する。尚、温度履歴記憶領域３４Ａに上記式（２）により算出した算出温度ＴＰ２が、中間層膜４６の成膜を開始してから３個以上記憶されていない場合には、ＣＰＵ３１は、後述のＳ２５の処理に移行する。

一方、算出温度ＴＰ２の温度変化が小さくなったと判定した場合、具体的には、上記式（３）が成り立つと判定した場合には（Ｓ２３：ＹＥＳ）、ＣＰＵ３１は、Ｓ２４の処理に移行する。Ｓ２４において、ＣＰＵ３１は、Ｓ１１でＲＡＭ３２に記憶した「終了放射率」を読み出し、上記式（２）の補正放射率ε２に再設定した後、Ｓ２５の処理に移行する。

Ｓ２５において、ＣＰＵ３１は、Ｓ１１でＲＡＭ３２に記憶した「成膜時間（ｓｅｃ）」、例えば、１５ｓｅｃを読み出し、終了判定用タイマ３６の計測時間が、中間層膜４６の成膜時間に達したか否かを判定する判定処理を実行する。つまり、ＣＰＵ３１は、中間層膜４６の成膜を終了するか否かを判定する判定処理を実行する。

そして、終了判定用タイマ３６の計測時間が「成膜時間（ｓｅｃ）」に達していないと判定した場合には（Ｓ２５：ＮＯ）、ＣＰＵ３１は、Ｓ１１でＲＡＭ３２に記憶した「温度測定間隔τ（ｓｅｃ）」、例えば、０．２ｓｅｃを読み出し、この温度測定間隔τ（ｓｅｃ）が経過するのを待つ。ＣＰＵ３１は、温度測定間隔τ（ｓｅｃ）が経過した場合には、再度Ｓ２２以降の処理を実行する。

一方、終了判定用タイマ３６の計測時間が「成膜時間（ｓｅｃ）」に達したと判定した場合には（Ｓ２５：ＹＥＳ）、ＣＰＵ３１は、マイクロ波パルス制御部１１にマイクロ波発振器１２に送信しているパルス信号を停止するように指示する停止信号を送信する。これにより、マイクロ波発振器１２は、マイクロ波パルス３８の出力を停止する。

また、ＣＰＵ３１は、負電圧パルス発生部１６に負のバイアス電圧パルス３９の印加を停止するように指示する停止信号を送信する。これにより、負電圧パルス発生部１６は、被加工材料８への負のバイアス電圧パルス３９の印加を停止する。また、ＣＰＵ３１は、ガス供給部５へ不活性ガスＡｒ及び原料ガスの供給を停止するように指示する停止信号を出力する。その後、ＣＰＵ３１は、Ｓ２６の処理に移行する。

Ｓ２６において、ＣＰＵ３１は、Ｓ１２でＲＡＭ３２に記憶した「ガス流量（ｓｃｃｍ）」の不活性ガスＡｒ及び各原料ガスＣＨ４、Ｃ２Ｈ２、ＴＭＳを供給するそれぞれのガス流量値を読み出し、ガス供給部５に流量制御指示として送信する。これにより、ガス供給部５は、流量制御指示に従い、不活性ガスＡｒ及び各原料ガスＣＨ４、Ｃ２Ｈ２、ＴＭＳを処理容器２の内部に供給する。つまり、不活性ガスＡｒ及び各原料ガスの供給が開始される。

その後、ＣＰＵ３１は、圧力調整バルブ７を介して処理容器２内の不活性ガスＡｒ及び原料ガスを一定流量で排気するように設定し、Ｓ１２でＲＡＭ３２に記憶した「圧力（Ｐａ）」の圧力値、例えば、「７０Ｐａ」になるように調整する。そして、ＣＰＵ３１は、真空計２６から入力される処理容器２内の圧力が、「圧力（Ｐａ）」の圧力値で安定した場合には、Ｓ２７の処理に移行する。

尚、ＲＯＭ３３又はＨＤＤ３４に、予め、ＤＬＣ層ガス安定待ち時間Ｔ１２（秒）を記憶しておくようにしてもよい。そして、ＣＰＵ３１は、ＲＯＭ３３又はＨＤＤ３４からＤＬＣ層ガス安定待ち時間Ｔ１２（秒）を読み出し、終了判定用タイマ３６の計測時間がＤＬＣ層ガス安定待ち時間Ｔ１２（秒）に達した場合には、Ｓ２７の処理に移行するようにしてもよい。

Ｓ２７において、ＣＰＵ３１は、Ｓ１２でＲＡＭ３２に記憶した「負のバイアス電圧（Ｖ）」の印加電圧値、「マイクロ波出力（ｋＷ）」の供給電力値を読み出し、Ｓ２１と同様の処理を実行する。ＣＰＵ３１は、Ｓ１２でＲＡＭ３２に記憶した「マイクロ波／負のバイアス電圧パルス周波数（Ｈｚ）」の周波数値、例えば、「５００Ｈｚ」を読み出し、Ｓ２１と同様に、マイクロ波パルス３８及び負のバイアス電圧パルス３９のＤＬＣ層成膜時の周期Ｔ３（秒）を算出して、ＲＡＭ３２に記憶する。

ＣＰＵ３１は、Ｓ１２でＲＡＭ３２に記憶した「負のバイアス電圧パルスデューティ比（％）」、負のバイアス電圧パルス３９の周期Ｔ３（秒）、及び、マイクロ波パルス３８の供給開始タイミングからの遅延時間Ｔ１（秒）をＲＡＭ３２から読み出し、Ｓ２１と同様の処理を実行する。ＣＰＵ３１は、Ｓ１２でＲＡＭ３２に記憶した「マイクロ波パルスデューティ比（％）」、「成膜時間（ｓｅｃ）」、マイクロ波パルス３８の周期Ｔ３（秒）をＲＡＭ３２から読み出し、Ｓ２１と同様の処理を実行する。

この結果、Ｓ２１と同様に、負のバイアス電圧パルス３９が、負電圧電極２５を介して被加工材料８に印加される。また、Ｓ２１と同様に、マイクロ波発振器１２は、受信したパルス信号に従って、マイクロ波パルス３８を、供給された電力に応じた２．４５ＧＨｚのマイクロ波電力で、アイソレータ１７、チューナー１８、導波管１９、同軸導波管２１及びマイクロ波供給口２２を介して保持具９及び被加工材料８に向け供給する。

これにより、これら負のバイアス電圧パルス３９により被加工材料８の表面に沿うシース層が、図１の横方向に拡大され、シース層内を伝搬するマイクロ波パルス３８により不活性ガスＡｒ及び原料ガスのプラズマが発生する。そして、被加工材料８の処理表面に、図８に示すＤＬＣ層膜５１の成膜が開始される。ＣＰＵ３１は、ＤＬＣ層膜５１の成膜が開始されると、終了判定用タイマ３６の計測時間を「０」にリセットした後、ＤＬＣ層膜５１の成膜時間のカウントを開始して、Ｓ２８の処理に移行する。

Ｓ２８において、ＣＰＵ３１は、放射温度計２９から入力された出力温度ＴＰ１をＲＡＭ３２に記憶する。そして、ＣＰＵ３１は、Ｓ１２でＲＡＭ３２に記憶した「開始放射率」を読み出し、上記式（２）の補正放射率ε２に設定する。ＣＰＵ３１は、Ｓ１２でＲＡＭ３２に記憶した「温度計設定放射率」を読み出し、上記式（２）の温度計設定放射率ε１に設定する。

その後、ＣＰＵ３１は、ＲＡＭ３２から出力温度ＴＰ１を読み出すと共に、ＲＯＭ３３又はＨＤＤ３４からプランクの第二定数Ｃ２、放射温度計２９の測定する赤外線の測定波長帯の中心波長λ、上記式（２）を読み出し、被加工材料８の処理表面の算出温度ＴＰ２を算出する。ＣＰＵ３１は、この算出温度ＴＰ２とタイマ３５から読み出した全成膜処理の経過時間とを関連付けて、温度履歴記憶領域３４Ａに時系列的に記憶する。

続いて、Ｓ２９において、ＣＰＵ３１は、Ｓ１２でＲＡＭ３２に記憶した「開始放射率」と「終了放射率」とを読み出し、この「開始放射率」と「終了放射率」とが同じ場合には、後述のＳ３１の処理に移行する。一方、この「開始放射率」と「終了放射率」とが異なる場合には、ＣＰＵ３１は、上記Ｓ２３と同様に、上記式（３）が成り立つか否かを判定する判定処理を実行する。

つまり、ＣＰＵ３１は、被加工材料８の処理表面の算出温度ＴＰ２の温度変化が小さくなったか否かを判定する判定処理を実行する。即ち、ＣＰＵ３１は、温度履歴記憶領域３４Ａに記憶されている算出温度ＴＰ２と成膜処理経過時間とに基づいて、成膜処理経過に伴う算出温度ＴＰ２の温度変化が小さくなったか否かを判定する。

そして、算出温度ＴＰ２の温度変化が小さくなっていないと判定した場合、具体的には、上記式（３）が成り立たないと判定した場合には（Ｓ２９：ＮＯ）、ＣＰＵ３１は、後述のＳ３１の処理に移行する。尚、温度履歴記憶領域３４Ａに上記式（２）により算出した算出温度ＴＰ２が、ＤＬＣ層膜５１の成膜を開始してから３個以上記憶されていない場合には、ＣＰＵ３１は、後述のＳ３１の処理に移行する。

一方、算出温度ＴＰ２の温度変化が小さくなったと判定した場合、具体的には、上記式（３）が成り立つと判定した場合には（Ｓ２９：ＹＥＳ）、ＣＰＵ３１は、Ｓ３０の処理に移行する。Ｓ３０において、ＣＰＵ３１は、Ｓ１２でＲＡＭ３２に記憶した「終了放射率」を読み出し、上記式（２）の補正放射率ε２に再設定した後、Ｓ３１の処理に移行する。

尚、被加工材料８の金属基材の放射率（第１放射率）は、「０．２」である。また、図８に示すＤＬＣ層膜５１の放射率（第２放射率）は、「０．９」である。従って、開始放射率は、被加工材料８の金属基材の放射率（第１放射率）である。終了放射率は、図８に示すＤＬＣ層膜５１の放射率（第２放射率）である。つまり、ＣＰＵ３１は、成膜処理経過に応じて、金属基材の放射率（第１放射率）よりもＤＬＣ層膜５１の放射率（第２放射率）に近い放射率として「終了放射率」を上記式（２）の補正放射率ε２に再設定した後、Ｓ３１の処理に移行する。

Ｓ３１において、ＣＰＵ３１は、Ｓ１２でＲＡＭ３２に記憶した「成膜時間（ｓｅｃ）」、例えば、５０ｓｅｃを読み出し、終了判定用タイマ３６の計測時間が、ＤＬＣ層膜５１の成膜時間に達したか否かを判定する判定処理を実行する。つまり、ＣＰＵ３１は、ＤＬＣ層膜５１の成膜を終了するか否かを判定する判定処理を実行する。

そして、終了判定用タイマ３６の計測時間が「成膜時間（ｓｅｃ）」に達していないと判定した場合には（Ｓ３１：ＮＯ）、ＣＰＵ３１は、Ｓ１２でＲＡＭ３２に記憶した「温度測定間隔τ（ｓｅｃ）」、例えば、０．２ｓｅｃを読み出し、この温度測定間隔τ（ｓｅｃ）が経過するのを待つ。ＣＰＵ３１は、温度測定間隔τ（ｓｅｃ）が経過した場合には、再度Ｓ２８以降の処理を実行する。

一方、終了判定用タイマ３６の計測時間が「成膜時間（ｓｅｃ）」に達したと判定した場合には（Ｓ３１：ＹＥＳ）、ＣＰＵ３１は、Ｓ２５と同様に、マイクロ波パルス３８の出力、被加工材料８への負のバイアス電圧パルス３９の印加、及び、不活性ガスＡｒ及び原料ガスの供給をそれぞれ停止して、ＤＬＣ層膜５１の成膜を終了した後、Ｓ３２の処理に移行する。

ここで、Ｓ１８、Ｓ２４、Ｓ３０において、算出温度ＴＰ２の温度変化が小さくなった際に、補正放射率ε２を「開始放射率」に固定した場合の算出温度ＴＰ２と、補正放射率ε２を「開始放射率」から「終了放射率」に再設定した場合の算出温度ＴＰ２との一例について図９及び図１０に基づいて説明する。

尚、放射温度計２９は、測定波長帯の中心波長が、各波長２μｍ、４μｍ、８μｍの赤外線を受信し、各波長２μｍ、４μｍ、８μｍのそれぞれについて出力温度ＴＰ１を算出して制御部６へ出力した。放射温度計２９は、測定波長帯の中心波長が、各波長２μｍ、４μｍの赤外線については、２００℃以上の温度のみ測定できるように構成されている。

イオンクリーニング処理における「開始放射率」は「０．２」、「終了放射率」は「０．３」に設定した。また、中間層成膜処理における「開始放射率」と「終了放射率」は、「０．２」に設定した。また、ＤＬＣ層成膜処理における「開始放射率」は「０．２」、「終了放射率」は「０．９」に設定した。

図９及び図１０に示すように、イオンクリーニングでは、成膜処理開始から約５０秒後において、各波長２μｍ、４μｍ、８μｍに対する算出温度ＴＰ２の温度変化が小さくなっている。この算出温度ＴＰ２の温度変化が小さくなった際に、補正放射率ε２を開始放射率の「０．２」に固定した場合の算出温度ＴＰ２の最大温度と、補正放射率ε２を開始放射率の「０．２」から終了放射率の「０．３」に再設定した際の算出温度ＴＰ２の最大温度は、波長２μｍでは約２３０℃、各波長４μｍ、８μｍでは約２７５℃で、互いにほぼ同じ温度であった。

中間層膜４６の成膜処理では、「開始放射率」と「終了放射率」とが同じ「０．２」であるため、図１０に示すように、各波長２μｍ、４μｍ、８μｍに対する算出温度ＴＰ２の補正放射率ε２は再設定されなかった、つまり、補正放射率ε２は「０．２」に固定された。波長２μｍに対する算出温度ＴＰ２は、イオンクリーニング終了直後に、温度が急激に低下して、約１８５℃でほぼ一定になっている。これは、中間層膜４６の成膜処理では、マイクロ波出力が低いため、例えば、０．５ｋＷであるため、プラズマ発光が弱く、波長２μｍの赤外線の強度が弱くなるためであると考えられる。また、波長２μｍに対する算出温度ＴＰ２については、２００℃以下であるため、正確に温度測定されていない。

一方、各波長４μｍ、８μｍに対する算出温度ＴＰ２は、イオンクリーニング終了直後から緩やかに低下している。このため、中間層膜４６の成膜時には、放射温度計２９は、測定波長帯の中心波長が、４μｍ又は８μｍの赤外線を受信し、出力温度ＴＰ１を算出して制御部６へ出力するのが望ましい。

ＤＬＣ層膜５１の成膜処理では、成膜処理開始から約１４５秒後において、各波長２μｍ、４μｍ、８μｍに対する算出温度ＴＰ２の温度変化が小さくなっている。この算出温度ＴＰ２の温度変化が小さくなった際に、補正放射率ε２を開始放射率の「０．２」に固定した場合の算出温度ＴＰ２の最大温度は、波長２μｍでは約３２５℃、波長４μｍでは約３７０℃、波長８μｍでは約３９０℃であった。

一方、この算出温度ＴＰ２の温度変化が小さくなった際に、補正放射率ε２を開始放射率の「０．２」から終了放射率の「０．９」に再設定した際の算出温度ＴＰ２の最大温度は、各波長２μｍ、４μｍでは約２７５℃でほぼ一致し、波長８μｍでは約３２０℃であった。尚、ＤＬＣ層膜５１の成膜処理における被加工材料８の処理表面の最大温度は、約２５０℃〜３００℃であると考えられる。

このため、ＤＬＣ層膜５１の成膜時には、放射温度計２９は、測定波長帯の中心波長が、２μｍ又は４μｍの赤外線を受信し、出力温度ＴＰ１を算出して制御部６へ出力するのが望ましい。尚、成膜処理開始から約１４５秒後における波長４μｍの算出温度ＴＰ２の変化が大きいが、最大温度付近の変化ではないため、後述の焼き戻しパラメータＰによる良否判定には影響を及ぼさないと考えられる。

従って、被加工材料８のＤＬＣ膜の全成膜処理において、算出温度ＴＰ２の温度変化が小さくなった際に、補正放射率ε２を「開始放射率」から「終了放射率」に再設定して算出温度ＴＰ２を算出する場合には、放射温度計２９は、測定波長帯の中心波長が、好ましくは４μｍ以上の赤外線を受信し、より好ましくは４μｍの赤外線を受信して、出力温度ＴＰ１を算出して制御部６へ出力するのが望ましい。

続いて、図７に示すように、Ｓ３２において、ＣＰＵ３１は、イオンクリーニング、中間層成膜４６及びＤＬＣ層膜５１の各成膜処理において、各データテーブル４１〜４３の「温度測定間隔τ（ｓｅｃ）」毎に、例えば、「０．２ｓｅｃ」毎に、温度履歴記憶領域３４Ａに時系列的に記憶した算出温度ＴＰ２を順番に読み出す。そして、ＣＰＵ３１は、被加工材料８の成膜工程における焼き戻しパラメータＰを算出する。

具体的には、図１１に示すように、ＣＰＵ３１は、被加工材料８に対して、各算出温度Ｔｂｉ（ｉ＝１，２，３，・・・，ｎ−１，ｎ）で温度測定間隔τ（ｓｅｃ）の熱処理を行ったとする。そして、特開２０１３−１５５４０９号公報に開示されるように、ＣＰＵ３１は、下記式（４）から、各算出温度Ｔｂｉにおける処理時間τを、被加工材料８の全処理工程における最大算出温度Ｔｍａｘ、例えば、Ｔｍａｘ＝２７５℃による恒温熱処理に変換したときの等価処理時間Δｔｉ（ｉ＝１，２，３，・・・，ｎ−１，ｎ）を算出する。

Ｔｂｉ（ｌｏｇ10τ＋２０）＝Ｔｍａｘ（ｌｏｇ10Δｔｉ＋２０）・・・・（４）

従って、被加工材料８の全処理工程における最大算出温度Ｔｍａｘ、例えば、Ｔｍａｘ＝２７５℃による恒温熱処理の全処理時間は、各等価処理時間Δｔｉ（ｉ＝１，２，３，・・・，ｎ−１，ｎ）を合計したΣΔｔｉである。そして、特開２０１３−１５５４０９号公報に開示されるように、ＣＰＵ３１は、下記式（５）により、被加工材料８の成膜工程における焼き戻しパラメータＰを算出してＲＡＭ３２に記憶する。

Ｐ＝Ｔｍａｘ（ｌｏｇ10ΣΔｔｉ＋２０）・・・・（５）

その後、ＣＰＵ３１は、Ｓ１２でＲＡＭ３２に記憶した「焼き戻しパラメータ上限値Ｐｍａｘ」の数値を読み出す。ＣＰＵ３１は、上記式（５）により算出した被加工材料８の成膜工程における焼き戻しパラメータＰと、焼き戻しパラメータ上限値Ｐｍａｘとを比較する。

そして、ＣＰＵ３１は、焼き戻しパラメータＰが、焼き戻しパラメータ上限値Ｐｍａｘ以下であると比較した場合には、被加工材料８の硬度低下は生じおらず、良品であると判定し、ＲＡＭ３２に記憶する良品フラグをＯＮに設定する。一方、ＣＰＵ３１は、焼き戻しパラメータＰが、焼き戻しパラメータ上限値Ｐｍａｘより大きいと比較した場合には、被加工材料８の硬度低下が生じ、不良品であると判定し、ＲＡＭ３２に記憶する良品フラグをＯＦＦに設定する。尚、良品フラグは、成膜装置１の起動時にＯＦＦに設定されて、ＲＡＭ３２に記憶されている。

続いて、Ｓ３３において、ＣＰＵ３１は、ＲＡＭ３２から良品フラグを読み出す。そして、良品フラグがＯＮに設定されている場合には、ＣＰＵ３１は、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）３０に、被加工材料８は良品である旨を表示する。一方、良品フラグがＯＦＦに設定されている場合には、ＣＰＵ３１は、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）３０に、被加工材料８は不良品である旨を表示する。また同時に、ＣＰＵ３１は、不図示のブザー等を一定時間、例えば、約１０秒間鳴らして、注意を喚起する。

Ｓ３４において、ＣＰＵ３１は、圧力調整バルブ７へ排気を全開にするように指示する排気信号を送信する。圧力調整バルブ７は、全開となり処理容器２内に残留している原料ガス及び不活性ガスを真空ポンプ３ですみやかに排気する。その後、ＣＰＵ３１は、圧力調整バルブ７を全閉するように指示する。更に、ＣＰＵ３１は、圧力調整バルブ７が全閉になった後、大気開放バルブ１０を全開するように指示する制御信号を送信する。大気開放バルブ１０は、全開となり、処理容器２は、内部の圧力が外気圧と同じになる。

そして、ＣＰＵ３１は、真空ポンプ３を停止した後、真空計２６からの信号に基づいて、処理容器２の内部の圧力が外気圧と同じになった場合には、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）３０に成膜終了である旨を表示し、成膜処理を終了する。これにより、作業者又は自動搬送機によってＤＬＣ膜が成膜された被加工材料８が取り出される。

以上詳細に説明した通り、本実施形態に係る成膜装置１では、ＣＰＵ３１は、ＤＬＣ層膜５１の成膜処理において、成膜開始時にＤＬＣ層成膜データテーブル４３の「開始放射率」、つまり、被加工材料８の金属基材の放射率（第１放射率）を上記式（２）の補正放射率ε２に設定する。その後、ＣＰＵ３１は、成膜処理経過に応じて、被加工材料８の処理表面の算出温度ＴＰ２の温度変化が小さくなった場合には、ＤＬＣ層成膜データテーブル４３の「終了放射率」、つまり、ＤＬＣ層膜５１の放射率（第２放射率）を上記式（２）の補正放射率ε２に再設定する。

これにより、ＣＰＵ３１は、被加工材料８の処理表面にＤＬＣ層膜５１の膜厚が厚くなって、例えば、膜厚が０．５μｍ以上になって、ＤＬＣ層膜５１の放射率の割合が大きくなったことを確実に検出して、補正放射率ε２をＤＬＣ層膜５１の放射率に再設定することができる。そして、ＣＰＵ３１は、上記式（２）により、ＤＬＣ層膜５１が成膜された被加工材料８の処理表面の算出温度ＴＰ２を算出することができる。従って、被加工材料８の金属基材の放射率と異なる放射率を有するＤＬＣ層膜５１の成膜中における被加工材料８の処理表面の実際の表面温度を、放射温度計２９を用いて低誤差で測定することが可能となる。

また、ＤＬＣ層膜５１の放射率（第２放射率）を上記式（２）の補正放射率ε２に再設定するか否かの判定は、成膜処理経過時間に基づいて判定するより、成膜処理経過に伴う算出温度ＴＰ２の温度変化に基づいて判定する方が、ＤＬＣ層膜５１の膜厚によって変化する被加工材料８の処理表面の放射率の変化を確実に検出して、より正確に判定することができる。

ＣＰＵ３１は、上記式（５）により被加工材料８の全処理工程における焼き戻しパラメータＰを算出して、ＤＬＣ層成膜データテーブル４３の「焼き戻しパラメータ上限値Ｐｍａｘ」とを比較する。そして、ＣＰＵ３１は、焼き戻しパラメータＰが、焼き戻しパラメータ上限値Ｐｍａｘ以下であると比較した場合には、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）３０に、被加工材料８は良品である旨を表示する。

一方、ＣＰＵ３１は、焼き戻しパラメータＰが、焼き戻しパラメータ上限値Ｐｍａｘより大きいと比較した場合には、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）３０に、被加工材料８は不良品である旨を表示する。これにより、作業者は、イオンクリーニング、中間層膜４６及びＤＬＣ層膜５１の成膜処理による被加工材料８の硬度低下の有無を容易に知ることが可能となる。

放射温度計２９は、測定波長帯の中心波長が、好ましくは４μｍ以上の赤外線を受信し、より好ましくは４μｍの赤外線を受信して、出力温度ＴＰ１を算出して制御部６へ出力するのが望ましい。つまり、赤外線の測定波長が長くなるに従って、放射温度計２９が出力する出力温度ＴＰ１に対する放射率の影響が大きくなる。このため、放射温度計２９が測定する赤外線の測定波長帯の中心波長を、プラズマ放電における赤外発光の影響が無い範囲で短い波長４μｍにすることによって、放射温度計２９によって測定する出力温度ＴＰ１に対する放射率の影響を抑止することが可能となる。

放射温度計２９が測定する被加工材料８の測定位置は、被加工材料８の上端部から包囲壁部２３Ａの上端部に対向する図１中、範囲Ｈ１の処理表面の任意の位置であり、包囲壁部２３Ａからの赤外線を測定しないため、放射温度計２９は、中間層膜４６及びＤＬＣ層膜５１が形成される被加工材料８の表面温度を確実に測定することができる。

尚、本発明は前記実施形態に限定されることはなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内で種々の改良、変形が可能であることは勿論である。

例えば、Ｓ２９において、ＣＰＵ３１は、成膜処理の経過時間とともに、ＤＬＣ層膜５１が厚くなって、被加工材料８の金属基材の放射率に対してＤＬＣ層膜５１の放射率の割合が大きくなるに従って、上記式（２）の補正放射率ε２をそれぞれの放射率の割合に基づいて再設定するようにしてもよい。つまり、ＣＰＵ３１は、成膜処理経過に応じて、金属基材の放射率（第１放射率）よりもＤＬＣ層膜５１の放射率（第２放射率）に近い放射率として、それぞれの放射率の割合に基づいて、上記式（２）の補正放射率ε２を再設定するようにしてもよい。

具体的には、成膜処理の経過時間が、被加工材料８の金属基材の放射率とＤＬＣ層膜５１の放射率の割合がほぼ等しくなる経過時間に達した場合には、ＣＰＵ３１は、被加工材料８の金属基材の放射率とＤＬＣ層膜５１の放射率との平均値を、上記式（２）の補正放射率ε２として再設定するようにしてもよい。そして、ＤＬＣ層膜５１が更に厚くなって、ＤＬＣ層膜５１の放射率の割合が約９０％以上になる経過時間に達した場合、例えば、ＤＬＣ層膜５１の厚さが約０．５μｍ以上になる経過時間に達した場合には、ＤＬＣ層膜５１の放射率を、上記式（２）の補正放射率ε２として再設定するようにしてもよい。

また、例えば、成膜処理の経過時間が、ＤＬＣ層膜５１の放射率の割合が約９０％以上になる経過時間に達した際に、上記式（２）の補正放射率ε２が、ＤＬＣ層膜５１の放射率（終了放射率）なるように、補正放射率ε２を温度測定間隔τ（ｓｅｃ）毎に、被加工材料８の金属基材の放射率（開始放射率）から一定割合で増加させて再設定するようにしてもよい。尚、被加工材料８の金属基材の放射率とＤＬＣ層膜５１の放射率の割合がほぼ等しくなる経過時間、及び、ＤＬＣ層膜５１の放射率の割合が約９０％以上になる経過時間は、予め、被加工材料８の各種類に対応してＲＯＭ３３又はＨＤＤ３４に記憶されている。

これにより、被加工材料８の金属基材の放射率と異なる放射率を有するＤＬＣ層膜５１の成膜中における被加工材料８の表面温度を、放射温度計２９を用いて更に低誤差で測定することが可能となる。

１ 成膜装置
２ 処理容器
５ ガス供給部
６ 制御部
８ 被加工材料
９ 保持具
１１ マイクロ波パルス制御部
１２ マイクロ波発振器
１３ マイクロ波電源
１５ 負電圧電源
１６ 負電圧パルス発生部
１７ アイソレータ
１８ チューナー
１９ 導波管
２１ 同軸導波管
２２ マイクロ波供給口
２３Ａ 包囲壁部
２５ 負電圧電極
２７ 石英窓
２９ 放射温度計
３０ 液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）
３１ ＣＰＵ
３３ ＲＯＭ
３４ ＨＤＤ
３４Ａ 温度履歴記憶領域

Claims (9)

1. 導電性を有する被加工材料を内部に配置可能な処理容器と、
   前記処理容器に原料ガスと不活性ガスとを供給するガス供給部と、
   前記被加工材料の処理表面に沿ってプラズマを生成させるためのマイクロ波を供給するマイクロ波供給部と、
   前記被加工材料の処理表面に沿うシース層を拡大させる負のバイアス電圧を前記被加工材料に印加する負電圧印加部と、
   前記マイクロ波供給部から供給されるマイクロ波を拡大された前記シース層へ伝搬させるマイクロ波供給口と、
   前記負電圧印加部によって印加される負のバイアス電圧を前記被加工材料に印加させる負電圧電極と、
   前記処理容器に設けられた窓部の外側に配置されて前記被加工材料の処理表面の表面温度を測定する放射温度計と、
   成膜処理経過に応じて前記被加工材料の第１放射率と前記被加工材料の処理表面に成膜される皮膜の第２放射率とに基づいて補正放射率を設定する補正放射率設定部と、
   前記放射温度計によって測定された放射温度計の出力温度と、前記補正放射率設定部によって設定された補正放射率と、前記放射温度計に設定された温度計設定放射率とを基に、成膜処理中における前記被加工材料の処理表面の表面温度を算出する温度算出部と、
   前記温度算出部によって前記放射温度計の出力温度から算出された算出温度と、前記放射温度計の出力温度が計測された成膜処理経過時間とを関連付けて記憶する温度履歴記憶部と、
   前記温度履歴記憶部に記憶された前記算出温度と前記成膜処理経過時間とに基づいて、成膜処理経過に伴う前記算出温度の温度変化を所定時間前の前記算出温度の温度変化から減算した差分が所定の値を超えたか否かを判定する温度判定部と、
   を備え、
   前記補正放射率設定部は、前記第１放射率を成膜開始時の前記補正放射率として設定した後、前記温度判定部によって前記差分が所定の値を超えたと判定された場合には、前記第２放射率を前記補正放射率に再設定することを特徴とする成膜装置。
2. 導電性を有する被加工材料を内部に配置可能な処理容器と、
   前記処理容器に原料ガスと不活性ガスとを供給するガス供給部と、
   前記被加工材料の処理表面に沿ってプラズマを生成させるためのマイクロ波を供給するマイクロ波供給部と、
   前記被加工材料の処理表面に沿うシース層を拡大させる負のバイアス電圧を前記被加工材料に印加する負電圧印加部と、
   前記マイクロ波供給部から供給されるマイクロ波を拡大された前記シース層へ伝搬させるマイクロ波供給口と、
   前記負電圧印加部によって印加される負のバイアス電圧を前記被加工材料に印加させる負電圧電極と、
   前記処理容器に設けられた窓部の外側に配置されて前記被加工材料の処理表面の表面温度を測定する放射温度計と、
   成膜処理経過に応じて前記被加工材料の第１放射率と前記被加工材料の処理表面に成膜される皮膜の第２放射率とに基づいて補正放射率を設定する補正放射率設定部と、
   前記放射温度計によって測定された放射温度計の出力温度と、前記補正放射率設定部によって設定された補正放射率と、前記放射温度計に設定された温度計設定放射率とを基に、成膜処理中における前記被加工材料の処理表面の表面温度を算出する温度算出部と、
   前記温度算出部によって前記放射温度計の出力温度から算出された算出温度と、前記放射温度計の出力温度が計測された成膜処理経過時間とを関連付けて記憶する温度履歴記憶部と、
   前記被加工材料に対応する成膜終了時の上限焼き戻しパラメータを記憶する焼き戻しパラメータ記憶部と、
   前記温度履歴記憶部に記憶された前記算出温度と前記成膜処理経過時間とから、成膜終了時までの温度過程を算出する温度過程算出部と、
   前記温度過程算出部によって算出された温度過程と、前記温度履歴記憶部に記憶された最大算出温度とから成膜終了時の焼き戻しパラメータを算出する焼き戻しパラメータ算出部と、
   前記上限焼き戻しパラメータと、前記焼き戻しパラメータ算出部によって算出された成膜終了時の焼き戻しパラメータとを比較する焼き戻しパラメータ比較部と、
   前記焼き戻しパラメータ比較部による比較結果に基づいて成膜結果を報知する報知部と、
   を備えたことを特徴とする成膜装置。
3. 前記報知部は、前記焼き戻しパラメータ比較部によって前記成膜終了時の焼き戻しパラメータが前記上限焼き戻しパラメータ以下であると比較された場合に、前記被加工材料の成膜処理による硬度低下が生じていない旨を報知し、又は前記焼き戻しパラメータ比較部によって前記成膜終了時の焼き戻しパラメータが前記上限焼き戻しパラメータより大きいと比較された場合に、前記被加工材料の成膜処理による硬度低下が生じている旨を報知することを特徴とする請求項２に記載の成膜装置。
4. 前記放射温度計における測定波長帯の中心波長は、４μｍ以上であることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の成膜装置。
5. 前記放射温度計における測定波長帯の中心波長は、４μｍであることを特徴とする請求項４に記載の成膜装置。
6. 前記シース層へマイクロ波を伝搬させる前記マイクロ波供給口のマイクロ波供給面を囲み、前記マイクロ波供給面よりも前記マイクロ波が伝搬する伝搬方向へ突出する包囲壁部を備え、
   前記放射温度計が測定する前記被加工材料の測定位置は、前記負電圧電極と前記包囲壁部の突出側先端部との間の処理表面上の位置であることを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれかに記載の成膜装置。
7. 前記放射温度計が測定する前記被加工材料上の測定領域は、前記被加工材料に含まれることを特徴とする請求項１乃至請求項６のいずれかに記載の成膜装置。
8. 導電性を有する被加工材料を内部に配置可能な処理容器と、前記被加工材料にマイクロ波供給口を介してマイクロ波を供給するマイクロ波供給部と、負電圧電極を介して負のバイアス電圧を前記被加工材料に印加する負電圧印加部と、前記処理容器に設けられた窓部の外側に配置されて前記被加工材料の処理表面の表面温度を測定する放射温度計と、温度算出部と、を備えた成膜装置で実行される温度算出方法であって、
   前記温度算出部が実行する、
   成膜処理経過に応じて前記被加工材料の第１放射率と前記被加工材料の処理表面に成膜される皮膜の第２放射率とに基づいて補正放射率を設定する補正放射率設定工程と、
   前記放射温度計によって測定された放射温度計の出力温度と、前記補正放射率設定工程で設定された補正放射率と、前記放射温度計に設定された温度計設定放射率とを基に、成膜処理中における前記被加工材料の処理表面の表面温度を算出する温度算出工程と、
   前記温度算出工程で前記放射温度計の出力温度から算出された算出温度と、前記放射温度計の出力温度が計測された成膜処理経過時間とを関連付けて記憶する温度履歴記憶工程と、
   前記温度履歴記憶工程で記憶された前記算出温度と前記成膜処理経過時間とに基づいて、成膜処理経過に伴う前記算出温度の温度変化を所定時間前の前記算出温度の温度変化から減算した差分が所定の値を超えたか否かを判定する温度判定工程と、
   を備え、
   前記補正放射率設定工程において、前記第１放射率を成膜開始時の前記補正放射率として設定した後、前記温度判定工程で前記差分が所定の値を超えたと判定された場合には、前記第２放射率を前記補正放射率に再設定することを特徴とする温度算出方法。
9. 導電性を有する被加工材料を内部に配置可能な処理容器と、前記被加工材料にマイクロ波供給口を介してマイクロ波を供給するマイクロ波供給部と、負電圧電極を介して負のバイアス電圧を前記被加工材料に印加する負電圧印加部と、前記処理容器に設けられた窓部の外側に配置されて前記被加工材料の処理表面の表面温度を測定する放射温度計と、を備えた成膜装置において前記被加工材料の処理表面の表面温度を算出するコンピュータに、
   成膜処理経過に応じて前記被加工材料の第１放射率と前記被加工材料の処理表面に成膜される皮膜の第２放射率とに基づいて補正放射率を設定する補正放射率設定工程と、
   前記放射温度計によって測定された放射温度計の出力温度と、前記補正放射率設定工程で設定された補正放射率と、前記放射温度計に設定された温度計設定放射率とを基に、成膜処理中における前記被加工材料の処理表面の表面温度を算出する温度算出工程と、
   前記温度算出工程で前記放射温度計の出力温度から算出された算出温度と、前記放射温度計の出力温度が計測された成膜処理経過時間とを関連付けて記憶する温度履歴記憶工程と、
   前記温度履歴記憶工程で記憶された前記算出温度と前記成膜処理経過時間とに基づいて、成膜処理経過に伴う前記算出温度の温度変化を所定時間前の前記算出温度の温度変化から減算した差分が所定の値を超えたか否かを判定する温度判定工程と、
   を実行させ、
   前記補正放射率設定工程において、前記第１放射率を成膜開始時の前記補正放射率として設定した後、前記温度判定工程で前記差分が所定の値を超えたと判定された場合には、前記第２放射率を前記補正放射率に再設定するように実行させることを特徴とするプログラム。

Images