CN104968826B - 离子轰击装置和使用该装置的基材的表面的清洁方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种用于对基材的表面稳定地进行清洁的离子轰击装置（1）。该装置具备：真空腔（2）、被设置在其内壁面并且放出电子的至少一个电极（3）、接受来自所述电极（3）的电子的多个正极（4）即被配置为以隔着所述基材与所述电极相向的方式相向的多个正极、以及与各正极（4）对应的多个放电电源（5）。各放电电源（5）与所述真空腔（2）绝缘，对与该放电电源（5）对应的正极（4）供给能够彼此独立地设定的电流或电压，由此，在该正极（4）与所述电极（3）之间产生辉光放电。

Description

离子轰击装置和使用该装置的基材的表面的清洁方法

技术领域

本发明涉及用于作为成膜的前处理对基材的表面进行清洁的离子轰击装置和使用该装置的基材的表面的清洁方法。

背景技术

通常，以切削工具的耐磨损性的提高、机械部件的滑动面的滑动特性的提高为目的，对基材（成膜对象物）的表面进行利用PVD法、CVD法的硬质保护膜的成膜。作为用于这样的硬质保护膜的成膜的装置，存在电弧离子镀（arc ion plating）装置、溅射装置等物理性蒸镀装置、等离子体CVD装置等化学性蒸镀装置。

作为用于使用这样的物理性蒸镀装置和化学性蒸镀装置来对紧贴性高的硬质保护膜进行成膜的方法，已知有在进行成膜处理之前对基材的表面进行清洁的方法。作为该清洁的方法，已知有通过利用电子轰击的加热来进行清洁的方法、离子轰击法。在离子轰击法中，通过等离子体放电而生成氩离子那样的重的惰性气体离子，将该离子照射到基材，由此，该基材的表面被加热。通过该加热来完成该表面的清洁。

在专利文献1中，公开了在具有上下方向的中心轴的圆筒形状的真空腔内对基材表面进行清洁的技术。在该技术中，在上述真空腔的上述中心轴的周围配置有多个基材。在这些基材的内周侧或外周侧，在与该基材的处理高度相同或该处理高度以上的遍及上下的空间形成有作为等离子体供给源的电弧放电。将通过该电弧放电而生成的氩离子照射到被提供负的偏置电压的基材，由此，基材的表面被清洁。

在使用上述专利文献1所记载的装置来对基材的表面进行清洁的情况下，担忧由于装载于真空腔内的基材的大小、配置而不能对基材施行有效的清洁的情况。具体地，在惰性气体下的真空腔内，对放出电子的负极（阴极）和接受该电子的正极（阳极）之间提供电位差，由此，产生放电，该放电使从负极放出的电子向正极的方向移动，但是，在装载于真空腔内的基材大的情况或紧密地配置有多个基材的情况下，上述负极与上述正极之间的上述电子的移动有时会被阻碍。因此，存在所放出的电子的多数偏向小的基材的附近而通过、或者偏到稀疏地配置基材的区域或未配置基材的区域而通过的可能性。

也就是说，当由于在真空腔内的基材的大小、配置而产生存在许多电子的区域和较少地存在的区域时，存在以下的可能性：在存在许多电子的区域中生成的等离子体变浓，另一方面，在电子少的区域中生成的等离子体变稀薄。当在像这样等离子体浓度为不均匀的真空腔内进行基材的清洁时，在基材的表面的清洁状况即利用离子碰撞的基材的表面的切削量（蚀刻量）产生偏差。具体地，当在等离子体的密度浓的区域中对基材的表面进行蚀刻时，存在需要以上地切削基材的表面的可能性。反之，当在等离子体的密度稀薄的区域中进行基材的蚀刻时，存在基材的表面的蚀刻量不满足于所需要的蚀刻量的可能性。

这样的基材的蚀刻量的偏差存在阻碍对基材的表面的硬质保护膜的均匀的蒸镀而妨碍基材的耐磨损性等的提高的可能性。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特许第4208258号公报。

发明内容

本发明的目的在于提供一种用于对基材的表面进行清洁并且不管上述基材的大小、配置的偏差而能够进行稳定的清洁的离子轰击装置和使用该装置的基材表面的清洁方法。

本发明提供的是，一种离子轰击装置，用于对基材的表面进行清洁，其中，所述装置具备：真空腔，具有包围对所述基材进行收容的空间的内壁面；至少一个电极，被设置在所述真空腔的内壁面并且放出电子；多个正极，接受来自所述电极的电子，所述多个正极被配置为各正极以隔着所述基材与所述电极相向的方式相向；以及多个放电电源，与所述各正极对应，所述各放电电源与所述真空腔绝缘，对与该放电电源对应的正极供给能够相互独立地设定的电流或电压，由此，在该正极与所述电极之间产生辉光放电。

本发明的基材的表面的清洁方法是使用上述的离子轰击装置来对成膜前的基材即具有长尺寸方向的基材的表面进行清洁的方法，其中，所述方法包含：在所述真空腔内的空间配置所述基材，以使所述基材位于所述离子轰击装置的所述至少一个电极与各正极之间；在配置有该基材的状态下在所述正极与所述电极之间产生辉光放电来生成等离子体；以及控制所述各放电电源的放电电流和放电电压的至少一个，以使所生成的等离子体的密度关于所述基材的长尺寸方向均匀化。

附图说明

图1是本发明的第一实施方式的离子轰击装置的剖面正面图。

图2是上述第一实施方式的离子轰击装置的剖面平面图。

图3是示出上述离子轰击装置中的放电电源的工作区域的图表。

图4A是示出上述离子轰击装置中的第一基材的装载状况和与其对应的放电电流的设定例的图。

图4B是示出上述离子轰击装置中的第二基材的装载状况和与其对应的放电电流的设定例的图。

图5是示出在控制上述放电电流的情况和不控制的情况下的基材的蚀刻量的分布的图表。

图6是本发明的第二实施方式的离子轰击装置的剖面正面图。

图7是本发明的第三实施方式的离子轰击装置的剖面平面图。

图8是本发明的第四实施方式的离子轰击装置的剖面平面图。

具体实施方式

以下，基于图来说明本发明的实施方式。

图1和图2示出了本发明的第一实施方式的离子轰击装置1。该离子轰击装置1是用于清洁利用物理性蒸镀法（PVD法）、化学性蒸镀法（CVD法）对保护膜进行成膜之前的基材W的表面的装置。该离子轰击装置1具备收容上述基材W的真空腔2，具有通过对装载于该真空腔2内的上述基材W照射在该真空腔2内产生的气体离子来进行上述清洁的功能。

作为被离子轰击装置1清洁的基材W，考虑了各种基材，但是，存在例如切削工具、在冲压加工时使用的模具等。对这些切削工具、模具在其切出加工时、冲压加工时施加大的负荷，因此，要求高的耐磨损性、滑动特性。为了实现这样的特性，使用PVD法、CVD法来在基材W的表面进行硬质保护膜（TiN、TiAlN等）的成膜。但是，为了使用这样的物理性蒸镀法或化学性蒸镀法来对紧贴性高的硬质保护膜进行成膜，需要在进行成膜处理之前对基材W的表面进行清洁。在离子轰击装置1中，利用等离子体放电来生成氩离子那样的重的惰性气体离子并且将该离子照射到基材W，由此，该基材W的表面被加热。通过该加热而该基材W的表面被清洁。

以下，说明了第一实施方式的离子轰击装置1的细节。再有，在以后的说明中，将图1的上下方向作为说明中的上下方向，将图1的左右方向作为说明中的宽度方向。

如图1、图2所示，第一实施方式的离子轰击装置1具备：作为放出电子的负极的电极3、接受来自该电极3的电子的多个正极4、以及旋转式的工作台11。工作台11相当于能够在其装载作为清洁的对象的多个基材W的基材保持工具。

上述离子轰击装置1还具备放电电源5、加热电源6、以及偏压电源10。上述放电电源5对上述电极3与上述正极4之间提供电位差来产生等离子体放电。上述加热电源6是用于对电极3进行加热的电源。上述偏压电源10连接于上述工作台11，对装载于该工作台11的基材W施加负的电压。

如图2所示，该实施方式的真空腔2是在平面视中做成八边形的形状的空洞的框体，具有包围对上述多个基材W进行收容的空间的多个内壁面。上述真空腔2的内部能够减压至真空状态，上述真空腔2具有密封地保持上述真空状态的内部的功能。在该真空腔2中，虽然未图示，但是，在该真空腔2的内部设置有用于导入氩等惰性气体的气体导入口和用于从真空腔2的内部排出惰性气体的气体排气口。

工作台11在平面视中是圆形的板状的台。该工作台11以能够绕设定在上述真空腔2的底部的大致中心的上下轴心旋转的方式设置在该真空腔2的底部。在该工作台11之上以起立状态装载有上述多个基材W。具体地，各基材W具有具有长尺寸方向的形状即在特定方向上延伸的形状，以其长尺寸方向为上下方向的姿势装载在上述工作台11上。上述电极3和上述正极4被配置于上述工作台11的宽度方向两侧。

上述电极3（负极，阴电极）放出电子，被配置在真空腔2的内壁面的一侧的部分。具体地，上述电极3被配置为隔着上述基材W与上述各正极4相向。上述电极3具有在特定方向上延伸的形状，以其长尺寸方向与上述基材W的长尺寸方向一致的姿势即在上下方向上延伸的姿势被配置。

第一实施方式的电极3是细长的细丝（filament）体，详细地是由钨（W）等金属形成的线条材料。在第一实施方式的离子轰击装置1中，上述基材W以在上下方向上延伸的姿势装载于工作台11，因此，由上述的细长的细丝体构成的电极3以其长尺寸方向为上下方向的方式经由绝缘体安装于真空腔2的内壁面的一个侧的部分。上述电极3具有与装载于工作台11的基材W的总高度即基材W的处理高度相同或者比其稍大的长度。

如图1所示，上述电极3被配设于在侧面视中与基材W重复的位置。具体地，电极3的上端部与基材W的上端相比向上方突出，电极3的下端部与基材W的下端相比向下方突出。电极3遍及上下方向具有均匀的粗细和组成。

如图2所示，电极3被设置于在平面视中为八边形的真空腔2的内壁面之中的该八边形的一个边所对应的单位面，即在图2中与上侧的边对应的面2c。虽然未图示，但是，为了由于重复进行基材W的清洁而使电极3消耗完时，也可以在真空腔2设置预备的电极。

上述加热电源6连接于上述电极3的两端部。加热电源6对上述电极3供给电流来对电极3进行加热，由此，该电极放出电子。对基材W遍及处理高度方向大体上均匀地照射从电极3放出的电子。向基材W侧放出的电子的量能够通过电极3处的该地点的电位来控制。所放出的电子与导入到真空腔2的内部的氩气体碰撞而生成氩离子。

本发明的电极的方式并不限定于上述电极3那样的细丝体。例如，电极也可以是矩形状或针状的电极。这样的形状的电极不像由上述细丝体构成的电极3那样细长，因此，电子在广的范围扩散，所生成的等离子体也遍及广范围。此外，本发明的电极也可以是电子放出等离子体源等电子源。这样的电子源比由细丝体构成的上述电极3小，能够均匀地扩散等离子体。

上述各正极4（阳电极）接受正的电位（比电极3相对地高的电位）的施加。各正极4被设置于上述真空腔2的内壁面之中的另一个单位面，即隔着上述工作台11与上述电极3相向的面2c。上述各正极4被配设为在与所装载的基材W的长尺寸方向相同的方向即上下方向上排列。在第一实施方式的离子轰击装置1中，在工作台11上以基材W的长尺寸方向为上下方向的姿势装载该基材W，因此，上述正极4以彼此分离的状态分别被配设于在上下方向上排列的多个（在图1中是3个）位置。

配设有上述多个正极4的区域在侧面视中从相当于配置在工作台11的状态的基材W的总高度（基材W的清洁高度）的区域的上端和下端分别向上下方向稍微突出。详细地，上述多个正极4之中的配设于上述真空腔2的内壁面的上部的正极4与基材W的上端相比向上方稍微突出，配设于真空腔2的内壁面下部的正极4与基材W的下端相比向下方稍微突出。配设于真空腔2的内壁面中央的正极4处于配设于真空腔2的内壁面上部的正极4与配设于真空腔2的内壁面下部的正极4之间，并且，沿着基材W方向以等间隔（等间距）配置。

像这样，在多个正极4被配置在与基材W的长尺寸方向相同的方向、在该实施方式中上下方向上之后，从分别个别地连接于各正极4的放电电源5向该正极供给功率，并且，按照每个正极4各自调整其供给电流或供给电压的至少一个，由此，能够对流入到各正极4的电子进行控制而控制为等离子体的上下方向分布为大致均匀。再有，也存在如下优选的情况：关于所处理的基材W，根据大小、形状来意图地增加或减少清洁量（利用等离子体的基材W的表面的切削量即蚀刻量）。在该情况下，优选以使等离子体为不均匀的分布的方式控制放电电源5。

然而，存在将PVD装置用作离子轰击装置1的情况、在PVD装置中在PVD处理之前进行离子轰击处理的情况（PVD装置和离子轰击装置1的兼用化）。在此时，将PVD装置中的负极即在对保护膜进行成膜时使用的蒸发源兼用作离子轰击装置1的正极4。

该兼用不需要在真空腔2内新设置正极4，由此，存在能够一边抑制制作成本一边以只有简易的电路切换开关的设置来运转的优点。在该情况下，由于利用流入到正极4的电子的加热，该正极4会变得非常高温，但是，在PVD装置的蒸发源中，作为产生等离子体时的温度上升对策而设置有冷却机构。在离子轰击装置1的情况下，也能够有效地利用该冷却机构，因此，能够消除新想高温对策的需要。

进而，在PVD装置的蒸发源具备产生磁场来控制放电的机构即磁场产生装置的情况下，能够使用该磁场产生装置来控制在离子轰击时从电极3放出的电子。也就是说，利用磁场产生装置的磁场来高效率地捕获（trap）流入到正极4的电子，由此，能够使电极3与正极4之间的放电稳定。在正极4的面积大的情况下，还能够在腔内均匀地产生等离子体。

加热电源6是用于通过使电流在电极3中流动来对该电极3进行加热而向基材W照射电子的交流电源。该加热电源6和电极3并不是直接连接，而是在电绝缘的状态下经由绝缘变压器7连接。上述绝缘变压器7具有输入侧（加热电源6侧）的一次线圈8和输出侧（电极3侧）的二次线圈9，两个线圈8、9的匝数之比是1对1。

通过这样的结构，从加热电源6输出的交流电流经由绝缘变压器7流向电极3。当这样做时，电极3被加热，电子从该电极3飞出。再有，在绝缘变压器7的一次线圈8侧组入对来自加热电源6的交流电流的相位进行控制的功率调整器等（图示省略）。

如图1所示，放电电源5是对该放电电极5所对应的正极4与电极3之间提供电位差来产生放电的直流电源。放电电源5的正极连接于正极4，放电电源5的负极经由绝缘变压器7连接于电极3。具体地，放电电源5的负极连接于设置在二次线圈9的卷芯方向中途部的中心抽头，通过二次线圈9向电极3连接。

关于各放电电源5，能够按照每个该放电电源5个别地控制电极3与各正极4之间的放电电流或者电极3与各正极4之间的放电电压。根据基材W和其装载状态来个别地调整电极3与各正极4之间的放电电流或放电电压，由此，能够调整在各正极4与电极3之间分别生成的等离子体的密度，以使该密度关于基材W的长尺寸方向为大致均匀。像这样做，能够对基材W施行有效的清洁。

上述各放电电源5只要能够控制其放电电流和放电电压的至少一个即可。优选的是，作为放电电源5，优选采用在额定输出功率以内广范围的电压、电流设定的组合是可能的“自动转移型直流稳定化电源”。通过使用具有这样的宽范围（通常的电源的2~10倍的可变区域）的放电电源5，从而不需要准备配合放电状态的多个电源。此外，即使在电极3与正极4之间的辉光放电状态由于基材W的量、配置的变更而发生变化，也能够可靠地对该变化进行应对。

图3示出了上述的自动转移型直流稳定化电源的工作区域。如该图所示，例如，在输出电流被控制为5A以内的电流的情况下，输出电压被控制为固定的80V。另一方面，在输出电流被控制为超过5A的电流的情况下，输出电压被控制为比80V低的值。例如，在输出电流为25A时，输出电压被控制为16V。像这样，当控制放电电流时，放电电压较大地发生变化。由此，能够对在电极3与正极4之间的辉光放电的变化进行应对。

偏压电源10是对基材W施加相对于真空腔2为负的电荷的直流电源，并且，该偏压电源10的正极连接于真空腔2，负极经由工作台11连接于上述基材W。该偏压电源10被设定为能够对上述基材W施加10~1000V的负电压。

以下，参照附图对使用第一实施方式的上述离子轰击装置1来对基材W的表面进行清洁的方法进行说明。

如图1、图2所示，首先，在配置在上述真空腔2内的旋转式的上述工作台11（例如，直径130mm，高度600mm）装载成为清洁对象的多个基材W，之后，腔2内部被排气而形成大体上真空的状态。向该真空腔2的内部导入氩气体等惰性气体。该导入的速度是例如360ml/min左右。之后，配设在真空腔2的内部的未图示的加热器工作而将基材W的表面加热到适于该清洁的温度。上述氩气体的导入也可以与上述真空腔2的内部的排气同时进行。

接着，在被所导入的氩气体的环境充满后的真空腔2中，从各放电电源5向分别对应的正极4供给控制的电流。然后，在对电极3与上述各正极4之间分别提供了电位差的状态下，从加热电源6经由绝缘变压器7向电极3供给交流电流。该交流电流的供给使电子从电极3放出。这样做而放出的电子朝向处于相对正的电位的各正极4移动，在电极3与各正极4之间形成辉光放电状态。由此，使基材W的附近的氩气体电离而为等离子体状态，在基材W的附近生成具有正的电荷的氩离子。

在上述辉光放电的产生时，增加向电极3供给的加热电流。由此，真空腔2内的氩气体升压。该升压容易引起电极3与各正极4之间的辉光放电。当开始辉光放电时，真空腔2内的气压下降到能够维持辉光放电的设定值，并且，调整用于对构成电极3的细丝进行加热的电流，以使得放电电压变为适当的值。

经由工作台11连接于上述等离子体状态的真空腔2的偏压电源10被切换为开，由此，对装载于上述工作台11的各基材W施加相对于真空腔2为负的偏置电压。当对各基材W施加负的偏置电压时，氩离子被照射到各基材W的表面，由此，基材W的表面被清洁。该清洁前进，当被判断为对基材W的表面进行了规定的蚀刻时，为了使基材W的表面的清洁结束，离子轰击装置1的各电源被切换为关。

上述的处理通过设置在离子轰击装置1中的控制部（未图示）内的程序来执行。该控制部按照预先准备了的程序来控制各电源和氩气压。

如以上叙述的那样，通过采用第一实施方式的离子轰击装置1，从而能够对基材W高度方向均匀地照射电子，并且，能够进行基材W的均匀的清洁。

接着，举出具体例对使用上述的第一实施方式的离子轰击装置1来清洁基材W的表面的方法进行说明。

图4A和图4B示出了在第一实施方式的离子轰击装置1中用于使基材W的蚀刻量大致均匀的放电电源5的控制的例子。

在图4A所示的例子中，在配设在真空腔2内的工作台11之上装载有具有多个细长的腿的载置台12，在该载置台12之上装载有成为清洁的对象的基材W。该基材W装载于上述的具有长的腿的载置台12，由此，能够位于真空腔2的上下方向的大致中央的高度。

即，在图4A所示的真空腔2内的基材W的装载状况下，在上下方向上基材W存在的量和装载位置不同。在与工作台11的周边对应的真空腔2的下部，仅存在载置台12的腿，不存在其以外的物体。在真空腔2的上下方向中央的区域中，存在装载于载置台12的基材W，该基材W与上述多个正极4之中的配设于上述真空腔2的内壁面的上下方向的中央的部位的正极4相向。在基材W的上方的区域即真空腔2的上部的区域中，不存在物体，包括基材W。也就是说，在该区域中未装载基材W。

在上述的那样的基材W的装载状况下对基材W的表面进行清洁时，对本发明的离子轰击装置的各放电电源5进行控制，由此，能够使基材W的表面的蚀刻量为大致固定。例如，将上方侧的放电电源5的放电电流控制为2A并且将中央的放电电源5的放电电流控制为4A并且将下方侧的放电电源5的放电电流控制为2A是优选的。也就是说，优选使与物体（基材W）存在的区域对应的电流变强并且使与物体不存在的区域对应的电流变弱。

像这样，当根据基材W的装载状况来控制放电电源5的放电电流时，真空腔2内的等离子体浓度为大致均匀，能够将离子气体大致固定地照射到基材W的表面。在图4A的左右方向的中央部位示出了示意性地示出基材W的表面的蚀刻量的分布的曲线，但是，该曲线近似于上下方向的直线，因此，能够确认基材W的表面的蚀刻量关于该方向为大致固定。

另一方面，在图4B所示的例子中，在配设在上述真空腔2内的上述工作台11装载有具有多个细长的腿的载置台12。该载置台12具有比图4A所示的载置台12更长的腿。因此，装载于该载置台12的基材W即例如切削工具那样的小型的基材能够被配置在真空腔2的上方。在处于该载置台12的下端侧的工作台11装载有其他的基材W即例如模具那样的大型的基材。该基材W以被载置台12的各腿包围的方式被装载于工作台11。

在该图4B所示的真空腔2内的基材W的装载状况下，在上下方向上基材W存在的量和装载位置也不同。在相当于工作台11的周边的真空腔2的下部，存在大型的基材W，该基材W紧密地存在。在真空腔2的中央的区域中，仅存在载置台12的腿而不存在基材W。在真空腔2的上部稀疏地配置有装载于载置台12的小型的基材W。

在上述的那样的基材W的装载状况下对基材W的表面进行清洁时，对本发明的离子轰击装置的放电电源5进行控制，由此，能够使基材W的表面的蚀刻量为大致固定。例如，将上侧的放电电源5的放电电流控制为3A，将中央的放电电源5的放电电流控制为2A，将下侧的放电电源5的放电电流控制为4A，也就是说，使与物体（基材W）存在的区域对应的电流变强并且使与物体不存在的区域对应的电流变弱来进行控制就可。在物体以稀疏的状态存在的区域中，优选采用中间程度的电流。像这样，根据基材W的装载状况来控制放电电源5的放电电流，由此，在真空腔2内的基材W（成膜对象物）存在的区域中等离子体浓度为大致均匀，能够将离子气体大致固定地照射到基材W的表面。此外，在图4B的左右方向的中央部位示出了示意性地示出基材W的表面的蚀刻量的分布的曲线，但是，该曲线近似于上下方向的直线，因此，能够确认基材W的表面的蚀刻量关于该方向为大致固定。

图5示出了基材W不存在于真空腔2的上部的那样的配置状态下的蚀刻量的分布。从图5所示的由黑色的正方形构成的标记的组认识到，在进行放电电流控制来进行基材W的清洁的情况下，关于涂层区域的基材W物的数量，在大致全部的区域（基材W的装载方向，约120mm~约530mm）中，基材W的表面的蚀刻量关于该基材W的长尺寸方向为大致固定（大体上0.20μm）。

这意味着所放出的电子在电极3与正极4之间不会受到基材W的形状、配置等的影响而大致均匀地存在。也就是说，示出了电子存在的区域不根据在真空腔2内的基材W的大小、配置而为固定，在真空腔2内生成的等离子体的密度为大致均匀，机材的表面的蚀刻量为大致固定。从图5所示的由黑色的正方形构成的标记的组可知，蚀刻量的偏差收敛于σ±23%以内（σ为标准偏差）。

另一方面，在图5中，也通过由黑色的三角形构成的标记示出如以往的清洁方法那样不进行各放电电源5的个别控制的情况下的蚀刻量的分布。例如，采用如下那样的主、从状态：上述多个放电电源5之中的一个放电电压被设定为80V，关于其他的多个放电电源5，其放电电压追随作为上述的放电电压的80V。在这样的状态下，对基材W的表面进行清洁。

从图5所示的黑色三角标记的组认识到，当在不进行放电电流控制的情况下进行基材W的清洁时，基材W的上方的区域（关于基材W的长尺寸方向350mm~500mm的区域）中的基材W的表面的蚀刻量与其他的区域中的蚀刻量相比显著变大。例如，在与基材W的下部对应的高度200mm的位置，基材W的表面的蚀刻量（深度）为0.20μm，与此相对地，在与基材W的上部对应的高度500mm的位置，基材W的表面的蚀刻量（深度）为0.45μm。

这是因为，所放出的电子的多数直接通过稀疏地配置基材W的区域或未配置基材W的区域或者直接通过基材W的影响很少的区域。如上述那样，由于在真空腔2内的基材W的大小、配置，产生存在许多电子的区域和较少地存在的区域。由此，在真空腔2内生成的等离子体的密度为不均匀，在基材W的表面的蚀刻量产生偏差。根据图5所示的黑色三角标记的组，蚀刻量的偏差大到σ±42%的程度。

那么，虽然是测定上述的结果的方法，但是，在本实验例的情况下，为了测定基材W的表面的蚀刻量，从装载于工作台11的多个基材W之中选出一个基材W，在该基材W的表面排列不锈钢制的板来进行掩蔽（masking）。然后，当在基材W的清洁结束后除去基材W的表面的掩蔽时，形成了基材W的表面被削去的蚀刻部和基材W的表面未被削去的非蚀刻部。通过形成蚀刻部和非蚀刻部而在基材W的表面产生阶梯差。当对该阶梯差进行测量时，能够确认基材W的表面的蚀刻量。

如以上叙述的那样，使用第一实施方式的离子轰击装置1，由此，即使在装载于真空腔2内的基材W的大小、配置存在偏差，也能够使真空腔2内的等离子体密度为大致均匀，使基材W的表面的蚀刻量为大致固定。

接着，一边参照图6一边对本发明的第二实施方式进行说明。

图6示出了上述第二实施方式的离子轰击装置1。该第二实施方式的离子轰击装置1与第一实施方式的装置同样地具备：放出电子的电极单元、接受从该电极单元放出的电子的多个正极4、能够装载作为施行清洁的对象物的多个基材W的旋转式的基材保持工具即工作台11、分别对上述电极单元与上述各正极4之间提供电位差来产生等离子体放电的多个放电电源5、用于对上述电极单元进行加热的加热电源6、以及对装载于上述工作台11的基材W施加负的电压的偏压电源10。

然而，第二实施方式的装置在如下方面不同：上述电极单元不是如上述第一实施方式那样由细长的细丝体构成的单一的电极3而是包含多个电极3。这些电极3被配设为在沿作为所装载的上述基材W的长尺寸方向的上下方向排列的多个（3个）位置并且在相同方向上彼此成排。上述各电极3被配置在真空腔2的一侧的内壁面，并且，被设置于分别与设置在真空腔2的另一侧的内壁面的3个正极4面对面的位置。上述加热电源6连接于上述各电极3的两端部，向该电极3供给电流来对该电极3进行加热，由此，使该电极3放出电子。

像这样，以在上下方向上成排的方式配设多个电极3，由此，能够扩展针对基材W的表面的处理高度的范围，能够使基材W的表面的清洁遍及其长尺寸方向接近固定。此外，该实施方式的每一个电极3具有比第一实施方式的一个细长的上述电极3小的电阻，因此，难以断线，长时间的使用是可能的。即使任一个电极3断线，其交换作业也是容易的。

再有，第二实施方式中的其他的结构、其他的作用效果与第一实施方式大致相同，因此，省略其说明。

接着，一边参照图7一边对本发明的第三实施方式进行说明。

图7示出了上述第三实施方式的离子轰击装置1。该装置1与上述第一实施方式的装置相同地具备多个正极4，但是，这些正极4的配置与第一实施方式较大地不同。具体地，图7所示的上述各正极4分别被配备于构成在平面视中形成八边形的真空腔2的内壁面的多个单位面之中的2个面（在图7中为左下的面2a和右下的面2b）。也就是说，在沿着所装载的基材W的宽度方向排列的多个位置分别配设有上述各正极4。该第三实施方式的装置也具备电极3，但是，该电极3被配备于构成上述真空腔2的内壁面的多个单位面之中的一个、具体地是隔着工作台11与配设有上述各正极4的面2a、2b相向的面2c（在图中，为上侧的内壁面）。也就是说，该实施方式的电极3和2个正极4被配设于在平面视中分别与三角形的顶点对应的位置。

像这样，将上述多个正极4分别配设于在基材W的宽度方向上排列的多个位置，由此，能够扩展真空腔2内的等离子体的范围，能够对基材W的表面进行清洁。

再有，第三实施方式中的其他的结构、取得的作用效果与第一实施方式大致相同，因此，省略其说明。

一边参照图8一边说明本发明的第四实施方式。

图8示出了上述第四实施方式的离子轰击装置1。该装置1也具备真空腔2、电极3以及多个正极4。但是，上述各正极4分别被配设于构成上述真空腔2的内壁面的多个单位面之中的隔着工作台11与上述电极3相向的多个面，即沿该真空腔2的周向排列的3个面2a、2d、2b。而且，上述各正极4以这些正极4不会成为横一排的方式即以在作为基材W的长尺寸方向的上下方向上彼此错开位置的方式配置。例如，在与设置有电极3的面2c相反侧的面2d的上下方向的中央配设有上述多个正极4之中的一个，在与其左侧邻接的面2a的上部和与右侧邻接的面2b的下部分别配设有其他的2个正极4。也就是说，在该例子中，沿着真空腔2的周向呈螺旋状地配置上述多个正极4。或者也可以以交错排列配置这些正极4。即，在真空腔2中，能够采用在构成其内壁面的多个单位面之中的彼此邻接的第一、第二和第三面之中的第一面的上下方向中央、第二面的上部以及第三面的下部分别配备有上述正极4的结构。

像这样，对一个单位面配置一个正极4能够使用在侧面视中大的正极4。上述各正极4经由绝缘体被安装于上述各面，由此，能够相对于上述真空腔2电独立。然后，放电电源5的阳极分别连接于像这样电独立的各正极4。

以上公开的实施方式应被考虑为在全部的方面是例示而不是限制性的方式。特别地，在本次公开的实施方式中未明示地公开的事项例如工作条件、测定条件、各种参数、构成物的尺寸、重量、体积等并未偏离本领域技术人员通常实施的范围，采用只要是通常的本领域技术人员就能够容易设想到的值。

如以上那样，根据本发明，提供一种用于对基材的表面进行清洁并且不管上述基材的大小、配置的偏差而能够进行稳定的清洁的离子轰击装置和使用该装置的基材表面的清洁方法。

所述离子轰击装置具备：真空腔，具有包围对基材进行收容的空间的内壁面；至少一个电极，被设置在所述真空腔的内壁面并且放出电子；多个正极，接受来自所述电极的电子，所述多个正极被配置为各正极以隔着所述基材与所述电极相向的方式相向；以及多个放电电源，与所述各正极对应。所述各放电电源与所述真空腔绝缘，对与该放电电源对应的正极供给能够相互独立地设定的电流或电压，由此，在该正极与所述电极之间产生辉光放电。

根据该装置，按照每个该放电电源对利用上述各放电电源的放电电流、放电电压的至少一个进行调整，由此，能够对基材施行稳定的清洁。

优选的是，关于所述至少一个电极，包含被设置在与所述各正极分别对应的位置的多个电极。这样的多个电极的配设能够扩展针对基材的表面的处理范围，进一步使基材W的表面的清洁稳定。

所述至少一个电极例如由细长的细丝体构成也可。

优选的是，所述各正极包含用于在所述基材的表面通过物理性蒸镀法或化学性蒸镀法对保护膜进行成膜的蒸发源，所述蒸发源具备产生磁场来控制放电的机构。根据该蒸发源，能够利用其所包含的所述机构在离子轰击时控制从所述电极放出的电子。

更优选的是，所述各负极被设置在所述真空腔的内壁面之中的与所述电极相向的面，并且，分别被配设在沿着装载于所述真空腔的所述基材的长尺寸方向的多个位置。这样的负极的配置能够使该基材的清洁的均匀化关于所述基材的长尺寸方向更容易。

此外，本发明的基材的表面的清洁方法是使用上述的离子轰击装置来对成膜前的基材即具有长尺寸方向的基材的表面进行清洁的方法，其中，所述方法包含：在所述真空腔内的空间配置所述基材，以使所述基材位于所述离子轰击装置的所述至少一个电极与各正极之间；在配置有该基材的状态下在所述正极与所述电极之间产生辉光放电来生成等离子体；以及控制所述各放电电源的放电电流和放电电压的至少一个，以使所生成的等离子体的密度关于所述基材的长尺寸方向均匀化。

Claims (6)

1.一种离子轰击装置，用于对基材的表面进行清洁，其中，所述装置具备：

真空腔，具有包围对所述基材进行收容的空间的内壁面；

至少一个电极，被设置在所述真空腔的内壁面并且放出电子；

多个正极，接受来自所述电极的电子，所述多个正极被配置为各正极以隔着所述基材与所述电极相向的方式相向；以及

多个放电电源，与各所述正极对应，

各所述放电电源与所述真空腔绝缘，对与该放电电源对应的正极供给能够相互独立地设定的电流或电压，由此，在该正极与所述电极之间产生辉光放电。

2.根据权利要求1所述的离子轰击装置，其中，所述至少一个电极包含被设置在与各所述正极分别对应的位置的多个电极。

3.根据权利要求1所述的离子轰击装置，其中，所述至少一个电极由细长的细丝体构成。

4.根据权利要求1所述的离子轰击装置，其中，各所述正极包含用于在所述基材的表面通过物理性蒸镀法或化学性蒸镀法对保护膜进行成膜的蒸发源，所述蒸发源具备产生磁场来控制放电的机构。

5.根据权利要求1所述的离子轰击装置，其中，各所述正极被设置在所述真空腔的内壁面之中的与所述电极相向的面，并且，分别被配设在沿着装载于所述真空腔的所述基材的长尺寸方向的多个位置。

6.一种基材的表面的清洁方法，所述清洁方法是使用权利要求1~5的任一项所述的离子轰击装置来对成膜前的基材即具有长尺寸方向的基材的表面进行清洁的方法，其中，所述方法包含：

在所述真空腔内的空间配置所述基材，以使所述基材位于所述离子轰击装置的所述至少一个电极与各正极之间；

在配置有该基材的状态下在所述正极与所述电极之间产生辉光放电来生成等离子体；以及

控制各所述放电电源的放电电流和放电电压的至少一个，以使所生成的等离子体的密度关于所述基材的长尺寸方向均匀化。