CN103132013A - 离子轰击装置及利用该装置的基体材料表面的清洁方法 - Google Patents

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Abstract

本发明的离子轰击装置，在真空腔的一个内侧面配置有用丝极构成的加热式的热电子释放电极，在真空腔的其它内侧面配置有接受来自热电子释放电极的热电子的阳极，在热电子释放电极和阳极之间配置有基体材料。进而具有：在热电子释放电极及阳极之间给予电位差，使其产生辉光放电的放电电源；加热热电子释放电极而使其释放热电子的加热电源；以及将对于真空腔而言负的脉冲状偏置电位给予基体材料的偏置电源。

Description

离子轰击装置及利用该装置的基体材料表面的清洁方法
技术领域
本发明涉及能够作为成膜的预处理清洁基体材料的表面的离子轰击装置及利用该装置的基体材料表面的清洁方法。
背景技术
以往，为了提高切削工具的耐磨损性、提高机械构件的滑动面的滑动特性，采用物理蒸镀法（PVD），使基体材料（成膜对象物）产生硬质皮膜（TiN、TiAlN、CrN等）。进行这种硬质皮膜的成膜时使用的装置，有电弧离子电镀（arch ion plating）装置、溅射装置等物理蒸镀装置。
众所周知，在这种物理蒸镀装置中，为了提高形成的皮膜的密合性，在成膜之前净化（清洁）基体材料的表面。作为该预处理，有利用电子冲击进行加热清洁的方法，以及通过等离子体放电而产生氩离子之类的重的惰性气体粒子，将来自该等离子体的离子照射于基体材料而加热、清洁表面的方法（离子轰击（ion bombardment）法）。
作为进行上述成膜的预处理的技术，美国专利第5294322号记载了对成膜前的基体材料进行表面清洁或加热的装置。
该装置在腔内设置基体材料和具备开关自如的关闭器（shutter）的电弧蒸发源和独立于该电弧蒸发源的阳极（anode），将氩气等惰性气体导入腔内，利用在用关闭器覆盖前面的电弧蒸发源和腔之间发生的电弧放电，产生氩离子，在阳极和基体材料之间施加电位，从而将氩离子照射于作为负电位的基体材料表面而清洁基体材料的表面。
另外，日本专利第4208258号公布了在配置于真空腔内的垂直中央轴周围的基体材料的内周侧或外周侧、在遍及和基体材料的处理高度相同或在该处理高度以上的上下的空间，形成电弧放电（等离子体供给源），将在此生成的氩离子照射于施加了负的偏置电压的基体材料，从而清洁基体材料的表面的技术。
发明内容
可是，上述这种清洁基体材料的表面的装置，存在着以下问题。
在美国专利第5294322号的装置中，由于覆盖电弧蒸发源的前面的关闭器变为高温，基体材料接受其辐射热后也变为高温，所以难以在需要在低温中进行处理的淬火材料等基体材料中应用。另外，由于来自电弧蒸发源的飞沫（droplet）附着在关闭器上，所以除了必须进行频繁的维修之外，还存在着不能够用关闭器完全覆盖蒸发源，若干飞沫附着于基体材料的问题。
进而，该先行技术实质上成为使用钛靶的技术，但是作为仅是利用离子轰击进行清洁的机构，需要大的空间，所以使成本增大。
另一方面，日本专利第4208258号的装置向在真空腔上部另外设置的阴极室内注入气体，阴极室内压和真空腔内压产生差异（压力梯度），利用该压力梯度，使阴极室内的气体从小的开口向真空腔内猛烈地喷出，从而沿着垂直中央轴产生等离子体。
可是，为了产生压力梯度，必须以既定压力向阴极室注入气体，为了使气体向真空腔内猛烈地喷出，必须对小的开口径进行严格的调整。用昂贵的钼等形成的小的开口的周边部，由于经常暴露在气体喷出的环境中而磨损剧烈，所以增大了经济上的负担。
另外，为了均匀地清洁基体材料表面，不可避免地造成装置的大型化，配置多个阳极等，致使系统复杂，难以使基体材料表面和等离子体的距离（即清洁效果）稳定。
进而，使用这种装置清洁基体材料表面时，如果处理气体的压力较高，在基体材料的周围产生的电位差梯度（护层（sheath）、鞘）的距离就会变长。因此，基体材料具有复杂的形状（具有槽部等）时，护层就不会沿着复杂的形状部分产生，而是包围住整个基体材料地产生，Ar离子等气体离子不能够到达复杂的形状部分。其结果，不能够均匀地清洁具有复杂的形状的基体材料。反之，如果处理气体的压力较低，则存在难以维持等离子体状态（离子和电子电离的状态）的问题。
另一方面，不仅在上述清洁方面存在问题，这些装置（特别是美国专利第5294322号所述的装置）在电路上也存在问题。即，由于经由真空腔连接所有的电源，所以电源彼此经由真空腔形成回路，当形成这种回路时，存在各GND的电位实际上不同等的时候，电流控制变得不稳定的问题。
因此，鉴于上述问题，本发明的目的在于提供即使是具有复杂形状的基体材料也能够提高对该基体材料的清洁效果，并且使电源的控制趋于稳定的离子轰击装置及利用该装置的基体材料表面的清洁方法。
为了达到上述目的，本发明采用了以下的技术方案。
本发明是一种离子轰击装置，通过对配置在真空腔内的基体材料的表面照射在所述真空腔内产生的气体离子而进行清洁，其中包括：加热式的热电子释放电极，配置在所述真空腔的一个内侧面，以丝极（filament）构成；阳极，配置在所述真空腔的其它内侧面，接受来自所述热电子释放电极的热电子；放电电源，在所述热电子释放电极与所述阳极之间给予电位差而产生辉光放电，所述放电电源和所述真空腔绝缘；加热电源，加热所述热电子释放电极而释放热电子；以及偏置电源，将对所述真空腔而言负的电位给予所述基体材料，所述偏置电源是脉冲电源，在这里，利用所述放电电源、所述加热电源及所述偏置电源能够使在所述基体材料的附近产生的气体离子照射所述基体材料的表面。
在上述离子轰击装置中，优选所述脉冲电源给予所述基体材料的负的电位具有20kHz以上的频率，进而具有200kHz以上的频率。
在上述离子轰击装置中，能够用多个丝极构成所述热电子释放电极。
在上述离子轰击装置中，所述热电子释放电极的长度能够构成为大于或者等于所述基体材料的处理空间的长度。
在上述离子轰击装置中，能够以在所述热电子释放电极和所述阳极之间配置基体材料的方式构成。
在上述离子轰击装置中，能够用电弧蒸发源构成所述阳极。进而，能够用电弧蒸发源的电源构成所述热电子释放电极的电源。
在上述离子轰击装置中，能够以使所述放电电源的正极侧输出能选择地与所述阳极和所述基体材料连接的方式构成。
另外，本发明是使用上述离子轰击装置清洁成膜前的基体材料表面的方法，在所述热电子释放电极及所述阳极之间开始辉光放电前，维持开始所述辉光放电所必要的、流入所述热电子释放电极的加热电流和真空腔内的气体氛围的气压，所述放电开始后，将所述气压和所述加热电流下降到能够维持所述放电的值为止，所述放电开始后，使所述偏置电源动作，将脉冲状的偏置电压给予所述基体材料。
依据本发明，即使是具有复杂形状的基体材料也能够提高对该基体材料的清洁效果，并且使电源的控制趋于稳定。
附图说明
图1是表示本发明的第1实施方式涉及的离子轰击装置的概要图；
图2是表示第1实施方式涉及的离子轰击装置的平面方向的概要图；
图3中，（a）是表示偏置电源的脉冲频率和异常放电的发生次数的关系的图，（b）是表示偏置电源的脉冲频率和偏置电流的关系的图；
图4是表示评价方法使用的试验片折弯器（folder）的图；
图5是表示作为评价方法的密合力试验的结果的图（以往的条件（标准条件））；
图6是表示作为评价方法的密合力试验的结果的图（本申请发明的条件（新条件））；
图7是表示本发明的第2实施方式涉及的离子轰击装置的概要图；
图8是表示本发明的第3实施方式涉及的离子轰击装置的平面方向的概要图。
具体实施方式
下面，根据附图，讲述本发明的实施方式。
[第1实施方式]
图1、图2示出本发明的第1实施方式涉及的离子轰击装置1。
该离子轰击装置1是采用物理蒸镀法（PVD法），在截面为八边形的真空腔2内设置的基体材料W的表面覆盖皮膜的装置，在真空腔2内的底面的大致中央，设置有载置处理件即多个基体材料W的旋转式的基体材料保持器具（工件台（work table））11。真空腔2具有在其内部的一个侧面配置的加热式的热电子释放电极3（丝极3）和在内部的其它侧面配置的阳极4。
此外，如图1、2所示，基体材料W及支撑它的工件台11位于丝极3和阳极4之间。另外，基体材料W被工件台11以立起状态（使基体材料W的长度方向朝着上下）支撑着。
进而，离子轰击装置1具有在丝极3和阳极4之间给予电位差而使其产生等离子体放电的放电电源5和加热丝极3的加热电源6。进而，还具有与工件台11连接、向基体材料W施加负的电压的偏置电源12。
在真空腔2设置有将氩等惰性气体导入该真空腔2内的气体导入口和从真空腔2内排出惰性气体的气体排出口（气体导入口、排出口均未图示）。
热电子释放电极即丝极3是通过加热照射热电子的线材，由钨（W）等金属形成。丝极3隔着基体材料W位于所述阳极4的大致相反侧（参照图2），以使丝极3及阳极4之间发生的放电夹住基体材料W的方式配置。在该实施方式中，配置在八边形的一个侧面和其对面的相邻的面上。
如图1所示，丝极3沿着高度方向（上下方向）隔着绝缘体（在图1、图2中，通过在和真空腔2之间设置间隙表现绝缘状态）而配置在真空腔2的内壁，其两端部与后文讲述的加热电源6连接。
但是，该加热电源6和丝极3并非直接连接，而是经由绝缘变压器13以电气性绝缘的状态连接。绝缘变压器13的输入侧（加热电源6侧）的一次线圈14的匝数和输出侧（丝极3侧）的二次线圈15的匝数为一比一。
依据该结构，从加热电源6输出的交流电流经由绝缘变压器13流入丝极3。丝极3因电流流过而被加热，热电子从丝极3飞出。
此外，在绝缘变压器13的一次线圈14侧，装有控制来自加热电源6的交流电流的相位的电力调整器等（未图示）。
将丝极3的长度设置为与立起的基体材料W的高度（以下，作为基体材料W的处理高度）相同或稍长。从侧面观看，丝极3配置在与基体材料W重复的位置。丝极3的粗细、成分在长度方向上均匀。
因此，从该丝极3飞出的热电子，对于基体材料W而言在整个处理高度方向上都变得大致均匀，能够利用丝极3中的该位置的电位控制向基体材料W侧释放的热电子的量。
此外，飞出的热电子与导入真空腔2的内部的氩气碰撞，生成氩离子，或者在后文讲述的切换电路16的作用下直接照射基体材料W。
阳极4（阳电极）被外加正的电位（比丝极3相对高的电位），被隔着基体材料W地配置在和丝极3相对的位置的真空腔2的内壁面。阳极4也不与真空腔2电连接而隔着绝缘体安装。此外，如图1所示，阳极4沿着基体材料W及丝极3的长度方向配置有多个（在这里是3个）小型的阳电极。阳极4有多个时，通过控制流入各自的电子，能够进一步控制等离子体的上下方向分布。不过，阳极4也可以是一个在基体材料W及丝极3的长度方向较长的阳电极。
进而，作为阳极4也可以使用电弧蒸发源（阴极）。就是说，通过作为阳极4使用在真空腔2内朝着基体材料W安装的电弧蒸发源，能够在同一个真空腔2内进行离子轰击，并且通过物理蒸镀形成皮膜。这时，使用同在长度方向上层叠多个和基体材料W及丝极3的长度方向平行的阴极或小型的阴极的电弧蒸发源。通过在阳极中使用阴极，只需简单的电路切换开关，不必重新设置阳极，能够抑制制造成本。另外，阳极虽因电子流入而由电子过热导致变为极度高温，但是作为等离子体产生之际的温度上升对策，阴极已经具有冷却水流入的结构，所以不必采取新的高温对策。进而，虽然阴极附带有产生用于控制放电的强磁场的机构，但是，因为利用该磁场能够有效地捕捉流入阳极的电子，所以能够使阴极、阳极之间的放电稳定。阳极面积在与丝极3平行的状态下较大时，能够在真空腔2内均匀地产生等离子体。
另外，如此设置电弧蒸发源（阴极）时，作为使丝极3放电的电源，也优选使用电弧蒸发源（阴极）放电电源。这样就不需要新的追加电源、电缆之类，能够抑制制造成本。由于在清洁（蚀刻）工序中不使用电弧蒸发源（阴极）放电电源，所以能够实施清洁处理和成膜处理。
如图1所示，放电电源5是在丝极3及阳极4之间施加电位差而使其产生放电的直流电源，正极侧输出与阳极4连接，负极侧输出经由绝缘变压器13与丝极3连接。
具体而言，放电电源5的负极侧输出与在二次线圈15的线芯方向中间部位设置的中间抽头（tap）连接，通过二次线圈15与丝极3连接（参照图1）。
另一方面，如上所述，加热电源6是用于使电流流入丝极3而将其加热，使热电子照射基体材料W的交流电源，来自各端子的输出经由绝缘变压器13与丝极3的两端连接。
依据这种结构，放电电源5及加热电源6互不连接（例如不与同一个GND连接等），并且也与真空腔2不相连，保持放电电源5和加热电源6之间的电性独立，以及放电电源5及加热电源6相对真空腔2的电性独立。
另一方面，偏置电源12是将对于真空腔2的负的电荷施加于基体材料W的脉冲电源，正极侧输出与真空腔2连接，负极侧输出经由工件台11与基体材料W连接。当作为对于基体材料W而言的偏置电压使直流电流流动时，带电的基体材料W成为丝极3和阳极4之间的辉光放电的电位性的障碍，引起异常放电，但是像本实施方式这样，通过在偏置电源12中使用脉冲电源抑制异常放电，能够改善离子轰击引起的基体材料W的蚀刻量的分布。
进而，在这种效果之外，通过偏置电源12给予基体材料W具有20kHz以上优选200kHz以上的高频脉冲状波形的电压，还发现如下的效果。
（1）通过使高频脉冲偏置的频率为20kHz以上，能够防止离子轰击引起的异常放电。使用非脉冲偏置的所谓直流DC偏置时，产生异物（氧化物等绝缘物）在基体材料上堆积之际的绝缘击穿引起的局部性的放电、来自基体材料的逸气导致的局部压力上升引起的放电、或者突起物等的形状导致的电解集中引起的放电等异常放电，存在着在基体材料上留下放电痕（电弧痕）的问题。而采用脉冲偏置时，例如为20kHz时，虽然意味着在50μs的时间中将负的电位差施加于基体材料，但是由于施加时间短，所以能够使上述那种异常放电收敛在短时间内，其结果具有抑制异常放电的效果。
（2）进而，通过将200kHz以上的高频脉冲电压用于偏置电压，在上述防止异常放电的效果之外，由于处理气体的离子和电子的质量的差异，电子的移动速度远远大于离子，其结果能够维持离子和电子电离的等离子体状态。
（3）由于能够切实维持等离子体状态，所以能够减少产生等离子体所需的电子及离子的数量。这表示能够降低处理气体的压力。即，这种电子和离子的分离通常需要新的电子的碰撞能量，因为通过气体分子的电离产生电子，所以需要更多的处理气体，即需要提高处理气体的压力。但是由于维持着电离，因此不必追加处理气体，其结果能够降低处理气体的压力。
（4）处理气体的压力低时，在基体材料的周围产生的电位差梯度（护层）的距离变短，即使是形状复杂的基体材料（具有槽部等），也沿着其复杂的形状部分产生护层，所以Ar离子等气体离子能够到达复杂的形状部分。其结果，能够均匀地清洁形状复杂的基体材料。
（5）由于维持着等离子体状态，所以能够提高流入基体材料W的离子电流（偏置电流）。其结果，能够增加清洁的强度。
（6）由于容易电离的高频脉冲电压放电即使在不存在外部等离子体源的状态（没有丝极3的放电的状态）下也能够放电，所以例如需要极力抑制Ar离子对基体材料的照射并且均匀地清洁形状复杂的基体材料时，能够不使用外部等离子体源而在维持放电的范围内极力较低地保持偏置电压，从而进行细致的清洁。
另外，通过以如上所述地连接放电电源5、加热电源6及偏置电源12的方式构成，偏置电源12不与上述放电电源5及加热电源6连接（例如不与同一个GND连接），三个电源5、6、12分别电性独立。
因此，各电源5、6、12不经由真空腔及共同接地（ground）形成回路，即使各GND的电位实际上不一样，也能够稳定地进行各电源的电流控制。
另外，如图1所示，在第1实施方式涉及的离子轰击装置1中，设置有能够将放电电源5的正极侧输出切换至与阳极4连接或与基体材料W连接的切换电路16。从而，连接放电电源5的正极侧输出和基体材料W时，基体材料W在放电电源5的作用下成为高于丝极3的电位（正电位），也能够将从丝极3释放的热电子用于照射基体材料W而加热基体材料W的电子加热用途。
下面，讲述第1实施方式涉及的离子轰击装置1的使用方式，即物理蒸镀前的基体材料W的清洁方法。
首先，将基体材料W固定于真空腔2内的工件台11，在抽真空后的真空腔2内实施加热处理等。然后，将基体材料W的温度控制成为清洁用的温度（清洁表面所适宜的温度）后，例如以100ml/min将氩气导入真空腔2内。氩气的导入可以和抽真空同时进行。
在氩气氛围下，被控制成为大约5A的电流从放电电源5流出,在丝极3和阳极4之间施加大约100V以上的电位差，在该状态下使交流电流从加热电源6中流出。由此，在加热电源6的作用下，丝极3产生的热电子朝着相对处于正电位的阳极4的方向移动之际，使基体材料W附近的氩气电离而成为等离子体状态，从而成为辉光放电状态，并且在基体材料W附近产生氩离子。
这时，在利用绝缘变压器13的电力调整器而同时控制交流电流的相位和被真空腔2吸入、排出的氩气，将流入丝极3的电流值及基体材料W周边的氩气氛围的气压控制成为能够在丝极3和阳极4之间辉光放电的状态。
经过该过程后，在基体材料W周边产生等离子体的状态下，起动偏置电源12，将负的偏置电压施加于基体材料W，将具有正电荷的氩离子照射于基体材料W（轰击），从而清洁基体材料W的表面。这时，将具有20kHz以上优选200kHz以上的频率的脉冲状的电位给予基体材料W。
图3（a）表示偏置电源的脉冲频率和异常放电的发生次数的关系。如该图所示，通过使偏置电源的脉冲频率为20kHz，能够抑制异常放电的发生次数。
图3（b）表示偏置电源的脉冲频率和偏置电流（离子电流）的关系。如该图所示，通过提高偏置电源的脉冲频率，即使在没有外部等离子体源的状态下也能够放电，此外离子电流随着频率的增加而增加。离子电流增加意味着等离子体状态切实地得到维持。如果基体材料W的周围产生的等离子体切实地得到维持，就能够降低处理气体的压力，在基体材料W的周围产生的电位差梯度（护层）的距离也随之缩短。这样，因为即使是形状复杂的基体材料（具有槽部等）也能够沿着其复杂的形状部分产生护层，所以气体离子能够到达复杂的形状部分。其结果，能够均匀地清洁形状复杂的基体材料。
由图3（b）可知，无论是哪种偏置电压，均呈现在脉冲频率为200kHz以上产生放电、偏置电流增加的倾向。从这一点上说，偏置电源12的脉冲频率优选为20kHz以上、更优选为200kHz以上。
下面，讲述这样将脉冲电源用于偏置电源12时的清洁（蚀刻）评价方法。
图4示出评价方法使用的试验片折弯器。该试验片折弯器是用于确认基体材料W的槽部中的清洁的有效性的器具。将三个（靠前的正面、槽的侧面、里侧的正面）SKH51试验片（12mm见方、厚度6mm）安装于该试验片折弯器,清洁后进行成膜处理，测量了各位置中的薄膜的密合力。图4的A部位及B部位表示在和试验片折弯器的正面相同的面安装的试验片的部位，C部位及D部位表示在与A部位及B部位正交的面安装的试验片的部位，E部位及F部位表示最深的槽部，即在以往的蚀刻中薄膜的密合力非常低的试验片的部位。
本实施方式涉及的条件（新条件）为在丝极3的电流为5A、氩气压力为0.15～0.2Pa、偏置电压为400V（350kHz的脉冲电压）的状态下进行15分钟轰击之后的物体，采用AIP（电弧离子电镀（arch ion plating））方式形成大约3μm的TiAlN皮膜。此外，作为比较的以往的条件（标准条件）为在丝极3的电流为40A、氩气压力为2.7Pa、偏置电压为400V（DC电压）的状态下进行15分钟轰击之后的物体，形成相同的薄膜。
表1示出分析TiAlN薄膜的强度的刮痕试验的结果。
[表1]
Figure 2012104813609100002DEST_PATH_IMAGE002
该刮痕试验是以既定的载荷、用前端具备既定的锥度（taper）的金刚石压头刮刻试验片的薄膜，试验以何种程度的载荷（N）引起初始剥离（Lc1），以何种程度的载荷（N）引起完全剥离（Lc2）的试验。本评价使用的刮痕试验，依据JIS R 3255的评价方法。
由表1的结果明确可知：在以往的标准条件下密合力弱的D部位、E部位及F部位（槽部），在新条件下密合性大约改善了30%。
图5及图6示出密合力评价的结果。该粘合力评价使用洛氏C标尺试验机形成压痕并肉眼观察。该观察按照既定的条件将金刚石压头打入试验片的薄膜而开孔，肉眼观察该孔的周围的剥离状态。本评价依据JIS G 0202的评价方法。
如图5及图6所示，和表1一样，能够确认槽部（特别是E部位及F部位）的密合性得到大幅度改善。此外，图5的E部位或F部位所示的白色的部分是薄膜隔离的部分，在与该图对应的图6的E部位或F部位中没有发生剥离。
此外，以上讲述了离子轰击处理，而如果在真空腔2内还设置朝着基体材料W安装的电弧蒸发源（包含作为阳极4使用电弧蒸发源的情况），还能够在同一个真空腔2内进行采用物理蒸镀的成膜处理。
此外，清洁基体材料W之际，在丝极3及阳极4之间开始辉光放电前，增大流入丝极3的加热电流和提高真空腔2内的氩气的气压，放电开始后，降低加热电流和气压直到能够维持放电的值为止。由此，作为放电电源5不需要高电压电源，能够抑制占有空间、制造成本。
上述处理可以通过在离子轰击装置1设置的控制部（未图示）内的程序实现。该控制部按照程序控制各电源5、6、12及氩气气压。
通过采用以上讲述的离子轰击装置1以及使用该装置1的成膜前的清洁方法，能够对基体材料W在高度方向上均匀地照射热电子，并能均匀地清洁基体材料W。另外，通过使放电电源5和加热电源6与真空腔2独立地布线，能够使各电源的电流控制趋于稳定。
特别是因为作为偏置电源使用200kHz以上的脉冲频率，所以能够维持离子和电子电离的等离子体状态，能够较低地维持处理气体的压力。处理气体的压力低时，在基体材料的周围产生的电位差梯度（护层）的距离变短，即使是形状复杂的基体材料（具有槽部等），也沿着其复杂的形状部分产生护层，所以气体离子能够到达复杂的形状部分，能够均匀地清洁形状复杂的基体材料。
[第2实施方式]
图7表示本发明的第2实施方式涉及的离子轰击装置1。
第2实施方式涉及的离子轰击装置1与第1实施方式的装置的不同之处在于不是用一根丝极3构成热电子释放电极，而是遍及基体材料W的处理高度（覆盖基体材料W的处理高度）地配置多个丝极3这一点。通过使用多个丝极3，能够抑制丝极3的断线，其更换作业也变得容易进行。
在此基础上，第2实施方式还具备覆盖上述丝极3的关闭器31，以该关闭器31防止污垢附着于丝极3。
由此，能够防止因为污垢附着而导致丝极3本身的热电子的释放效率下降，或者在加热丝极3之际，附着的污垢蒸发而附着于（污染）基体材料W的表面。
[第3实施方式]
图8表示本发明的第3实施方式涉及的离子轰击装置1。
第3实施方式涉及的离子轰击装置1的特征在于：作为阳极4使用的阴极（电弧蒸发源），不是一块阴极（单相的阴极），而是使用多块阴极（多相的阴极）。
具体地说，在与丝极3相对的位置的、工件台11的周围，配置有两块阴极。通过这样地配置，能够进行更加均匀的处理（清洁处理、成膜处理）。
然而，本次公开的实施方式均为例示而已而非限制性的内容。本发明的范围并非由以上的说明，而是由《权力要求书》所示，包含在和《权力要求书》具有相同的意义及范围内的所有的变更。
例如作为放电电源5，离子轰击装置1具备清洁专用的直流电源，但也可以使在清洁基体材料W以外的工序中使用的电源（例如配置在电弧蒸发源的背后的电磁线圈用的驱动电源、电子加热电源等）兼作放电电源5。
从加热电源6向热电子释放电极3流动的电流的相位，受上述电力调整器控制，但也可以进行脉宽调制（PWM）控制。这时，能够使热电子释放电极3相对真空腔2的电位变化趋于平滑。
另外，还能够将在第1实施方式中讲述的切换电路16应用于第2实施方式或第3实施方式。

Claims (10)

1. 一种离子轰击装置，通过对配置在真空腔内的基体材料的表面照射在所述真空腔内产生的气体离子而进行清洁，其中包括：
加热式的热电子释放电极，配置在所述真空腔的一个内侧面，以丝极构成；
阳极，配置在所述真空腔的其它内侧面，接受来自所述热电子释放电极的热电子；
放电电源，在所述热电子释放电极与所述阳极之间给予电位差而产生辉光放电，所述放电电源和所述真空腔绝缘；
加热电源，加热所述热电子释放电极而释放热电子；以及
偏置电源，将对所述真空腔而言负的电位给予所述基体材料，所述偏置电源是脉冲电源，
在这里，利用所述放电电源、所述加热电源及所述偏置电源能够使在所述基体材料的附近产生的气体离子照射所述基体材料的表面。
2. 如权利要求1所述的离子轰击装置，其中所述脉冲电源给予所述基体材料的负的电位具有20kHz以上的频率。
3. 如权利要求2所述的离子轰击装置，其中所述脉冲电源给予所述基体材料的负的电位具有200kHz以上的频率。
4. 如权利要求1所述的离子轰击装置，其中用多个丝极构成所述热电子释放电极。
5. 如权利要求1所述的离子轰击装置，其中所述热电子释放电极的长度构成为在于或者等于所述基体材料的处理空间的长度。
6. 如权利要求1所述的离子轰击装置，其中以在所述热电子释放电极和所述阳极之间配置基体材料的方式构成。
7. 如权利要求1所述的离子轰击装置，其中用电弧蒸发源构成所述阳极。
8. 如权利要求7所述的离子轰击装置，其中用电弧蒸发源的电源构成所述热电子释放电极的电源。
9. 如权利要求1所述的离子轰击装置，其中以使所述放电电源的正极侧输出能选择地与所述阳极和所述基体材料连接的方式构成。
10. 一种清洁基体材料表面的方法，使用权利要求1所述的离子轰击装置清洁成膜前的基体材料表面，其中，
在所述热电子释放电极及所述阳极之间开始辉光放电前，维持开始所述辉光放电所必要的、流入所述热电子释放电极的加热电流和真空腔内的气体氛围的气压，
所述放电开始后，将所述气压和所述加热电流下降到能够维持所述放电的值为止，
所述放电开始后，使所述偏置电源动作，将脉冲状的偏置电压给予所述基体材料。
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