JP2006169563A

JP2006169563A - Surface treatment apparatus

Info

Publication number: JP2006169563A
Application number: JP2004361046A
Authority: JP
Inventors: Nobuyuki Terayama; 暢之寺山; Katsuyasu Tamaoka; 克康玉岡; Nobuyuki Shimizu; 信行清水
Original assignee: Shinko Seiki Co Ltd
Current assignee: Shinko Seiki Co Ltd
Priority date: 2004-12-14
Filing date: 2004-12-14
Publication date: 2006-06-29

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a surface treatment apparatus capable of lightening the load of maintenance. <P>SOLUTION: Plasma 34 generated in a plasma gun 18 is fed into a vacuum tank 12, and flows toward a reflecting electrode 40. In addition, plasma 34 is entrapped in beams by the mirror magnetic field generated by a pair of electromagnetic coils 50 and 52. Since TMS gas and acetylene gas is introduced into the vacuum tank 12 from a material gas feed port 82, a silicon-contained DLC film is deposited. During the film deposition, carbon contained in acetylene gas is deposited on the reflecting electrode 40. It is therefore feared that carbon deposited on the reflecting electrode 40 is peeled off and re-deposited on the surface of works 54, 54,.... Thus, an upper surface portion of the reflecting electrode 40 is formed of metallic wool 44. It is confirmed that peel-off of carbon can be prevented thereby. Loads of maintenance are lightened, accordingly. <P>COPYRIGHT: (C)2006,JPO&NCIPI

Description

この発明は、プラズマＣＶＤ装置に関し、特に例えばＤＬＣ（Diamond Like Carbon）膜等のように炭素を含む被膜を形成するのに適したプラズマＣＶＤ装置に関する。 The present invention relates to a plasma CVD apparatus, and more particularly to a plasma CVD apparatus suitable for forming a film containing carbon such as a DLC (Diamond Like Carbon) film.

この種のプラズマＣＶＤ装置として、従来、例えば特許文献１に開示されたものがある。この従来技術は、内部に被処理物が配置される概略円筒形の真空槽を備えている。そして、真空槽の壁部は、接地電位（ＧＮＤ）に接続されており、当該真空槽の上部略中央には、プラズマ発生手段としてのプラズマガンが設けられている。なお、このプラズマガンは、真空槽と電気的に絶縁され、いわゆる絶縁（フローティング）電位とされている。そして、このプラズマガンと対向するように、真空槽内の底部側には、円盤状の反射電極が設けられている。この反射電極もまた、プラズマガンと同様、絶縁電位とされている。さらに、真空槽の外部には、当該真空槽内にミラー磁場を形成するための１対の電磁コイルが設けられている。そしてさらに、真空槽の側壁には、真空槽内に材料ガス（反応ガス）としてのＴＭＳ（Tetramethyl
silane；Ｓｉ（ＣＨ_３）_４）ガスおよびアセチレン（Ｃ_２Ｈ_２）ガスを導入するためのガス供給口が設けられている。 Conventionally, for example, this type of plasma CVD apparatus is disclosed in Patent Document 1. This prior art includes a substantially cylindrical vacuum chamber in which a workpiece is disposed. The wall of the vacuum chamber is connected to the ground potential (GND), and a plasma gun as a plasma generating means is provided in the approximate center of the upper portion of the vacuum chamber. This plasma gun is electrically insulated from the vacuum chamber, and has a so-called insulation (floating) potential. A disc-shaped reflective electrode is provided on the bottom side of the vacuum chamber so as to face the plasma gun. This reflective electrode is also at an insulation potential, like the plasma gun. Furthermore, a pair of electromagnetic coils for forming a mirror magnetic field in the vacuum chamber is provided outside the vacuum chamber. Further, on the side wall of the vacuum chamber, TMS (Tetramethyl) as a material gas (reaction gas) is placed in the vacuum chamber.
A gas supply port for introducing silane; Si (CH ₃ ) ₄ ) gas and acetylene (C ₂ H ₂ ) gas is provided.

かかる構成により、ＤＬＣ膜、特にシリコンを含有するＤＬＣ膜を形成する場合は、まず、真空槽内が排気される。そして、プラズマガン内においてプラズマが発生され、このプラズマは、当該プラズマガン内から真空槽内に供給され、反射電極に向かって流れる。ところが、反射電極は、プラズマガンと同様に絶縁電位とされているので、当該プラズマの粒子、特に電子（一次電子および熱化した電子）は、これら反射電極とプラズマガンとの間で電界振動する。さらに、真空槽内には、上述の電磁コイルによってミラー磁場が形成されているので、当該プラズマは、プラズマガンと反射電極との間を延伸するようにビーム状に閉じ込められる。これによって、プラズマが活性化され、プラズマ密度が向上する。そして、このビーム状のプラズマの周りを、被処理物が自公転する。そして、真空槽内にＴＭＳガスおよびアセチレンガスが導入されると、当該ＴＭＳガスに含まれるシリコンとアセチレンガスに含まれる炭素とが互いに反応し、その化合物であるシリコン含有ＤＬＣが、被処理物の表面に堆積する。これによって、シリコン含有ＤＬＣ膜が形成される。なお、このようにシリコンを含有することで、ＤＬＣ膜の潤滑性が向上する。
特開２００４−２９２９３４号公報 With this configuration, when a DLC film, particularly a DLC film containing silicon, is formed, the vacuum chamber is first evacuated. Then, plasma is generated in the plasma gun, and this plasma is supplied from the plasma gun into the vacuum chamber and flows toward the reflective electrode. However, since the reflective electrode has an insulating potential similar to that of the plasma gun, the particles of the plasma, particularly electrons (primary electrons and heated electrons) vibrate in an electric field between the reflective electrode and the plasma gun. . Further, since the mirror magnetic field is formed in the vacuum chamber by the above-described electromagnetic coil, the plasma is confined in a beam shape so as to extend between the plasma gun and the reflective electrode. This activates the plasma and improves the plasma density. Then, the object to be processed revolves around the beam-shaped plasma. When TMS gas and acetylene gas are introduced into the vacuum chamber, silicon contained in the TMS gas and carbon contained in the acetylene gas react with each other, and the silicon-containing DLC, which is the compound, is converted into the object to be processed. Deposit on the surface. Thereby, a silicon-containing DLC film is formed. In addition, the lubricity of a DLC film improves by containing silicon in this way.
JP 2004-292934 A

しかし、上述の従来技術では、アセチレンガスに含まれる炭素が反射電極にも付着する。特に、プラズマ密度が大きい中央付近において、当該炭素の付着量が多い。そして、このように炭素が付着した状態が放置されると、当該炭素が剥離して、被処理物の表面に再付着し、これによって被処理物の表面が汚染される、という不都合が生じる。かかる不都合を防止するために、従来は、定期的に、例えば数バッチ（１バッチ〜３バッチ）につき１回程度の割合で、反射電極を取り出して清掃し、または新品に交換する必要がある。よって、その分、メンテナンスの負担、例えば時間や手間、コスト等が増大する、という問題があった。 However, in the above-described prior art, carbon contained in the acetylene gas also adheres to the reflective electrode. In particular, in the vicinity of the center where the plasma density is large, the carbon deposition amount is large. Then, when the state where the carbon adheres is left as described above, the carbon peels off and reattaches to the surface of the object to be treated, thereby causing the inconvenience that the surface of the object to be treated is contaminated. In order to prevent such inconvenience, conventionally, it is necessary to take out the reflective electrode and clean it or replace it with a new one periodically, for example, once every several batches (1 batch to 3 batches). Therefore, there is a problem that the burden of maintenance, for example, time, labor, cost, etc. increases accordingly.

そこで、この発明は、従来よりもメンテナンスの負担を大幅に低減できるプラズマＣＶＤ装置を提供することを、目的とする。 Therefore, an object of the present invention is to provide a plasma CVD apparatus that can greatly reduce the burden of maintenance as compared with the prior art.

かかる目的を達成するために、この発明のプラズマＣＶＤ装置は、内部に被処理物が配置される真空槽と、この真空槽内にプラズマを発生させるプラズマ発生手段と、真空槽内にプラズマ発生手段と対向するように設けられ当該プラズマ発生手段に向けてプラズマを反射させる反射手段と、真空槽内に被膜の材料となる材料ガスを導入する材料ガス導入手段と、を具備する。そして、反射手段のプラズマを反射させる部分が金属製ウールによって形成されたことを、特徴とするものである。 In order to achieve such an object, a plasma CVD apparatus of the present invention comprises a vacuum chamber in which an object to be processed is disposed, a plasma generating means for generating plasma in the vacuum chamber, and a plasma generating means in the vacuum chamber. And a reflecting means for reflecting the plasma toward the plasma generating means, and a material gas introducing means for introducing a material gas as a film material into the vacuum chamber. And the part which reflects the plasma of a reflection means was formed with metal wool, It is characterized by the above-mentioned.

即ち、この発明では、真空槽内に、被処理物が配置される。そして、この真空槽内に、プラズマ発生手段によってプラズマが発生され、このプラズマは、反射手段によって当該プラズマ発生手段に向けて反射される。これにより、プラズマ発生手段と反射手段との間に、プラズマ領域が形成される。この状態で、材料ガス導入手段によって真空槽内に材料ガスが導入されると、当該材料ガスが反応する。そして、この反応により生成された物質が、被処理物の表面に堆積し、被膜が形成される。 That is, in this invention, a to-be-processed object is arrange | positioned in a vacuum chamber. Then, plasma is generated in the vacuum chamber by the plasma generating means, and the plasma is reflected by the reflecting means toward the plasma generating means. As a result, a plasma region is formed between the plasma generating means and the reflecting means. In this state, when the material gas is introduced into the vacuum chamber by the material gas introduction means, the material gas reacts. And the substance produced | generated by this reaction accumulates on the surface of a to-be-processed object, and a film is formed.

ここで、材料ガスに含まれる成分が、反射手段、具体的には当該反射手段のうちプラズマを反射させる部分（換言すればプラズマに晒される部分）にも、付着する。そして、この反射手段に付着した成分が剥離して、被処理物の表面に再付着し、これによって被処理物の表面が汚染されることが、懸念される。しかし、この発明では、反射手段のプラズマを反射させる部分が、金属製ウールによって形成されている。そして、この金属製ウールによれば、これに材料ガスの成分が付着しても、当該付着した成分は剥離しない（または剥離し難い）ことが、実験により確認された。なお、ここで言う金属製ウールとは、直径が数［μｍ］〜数十［μｍ］の繊維状の金属が海綿状に形成されたものを言う。 Here, the component contained in the material gas also adheres to the reflection means, specifically, the portion of the reflection means that reflects the plasma (in other words, the portion exposed to the plasma). Then, there is a concern that the component adhering to the reflecting means peels off and reattaches to the surface of the object to be processed, thereby contaminating the surface of the object to be processed. However, in the present invention, the portion of the reflecting means that reflects the plasma is formed of metal wool. And according to this metal wool, it was confirmed by an experiment that even if a component of the material gas adheres to the metal wool, the attached component does not peel (or hardly peels off). In addition, the metal wool said here means the thing in which the fibrous metal whose diameter is several [micrometers]-several dozen [micrometers] was formed in spongy form.

さて、上述のように金属製ウールに付着した成分が剥離しないのは、当該金属製ウールの表面積が大きいこと、およびその柔軟性に起因すると、推察される。即ち、金属製ウールの表面積は、例えば上述した従来技術における反射電極のような平面的なものに比べて、極めて大きい。よって、その分、金属製ウールに対する材料ガス成分の密着力が増大し、当該金属製ウールに付着した成分が剥離し難くなるものと、推察される。また、金属製ウールに付着した成分は、当該金属製ウールに応力が働くことによって剥離する。ところが、金属製ウールは、上述の如く細長い繊維状の金属によって形成されているので、これに応力が働いても、当該応力に追随して金属製ウール（繊維状の金属）自体も柔軟に変形し（撓り）、これによっても剥離が抑制されるものと、推察される。 The reason why the component attached to the metal wool does not peel as described above is presumed to be due to the large surface area of the metal wool and its flexibility. That is, the surface area of the metal wool is extremely larger than that of a planar one such as the reflective electrode in the prior art described above. Therefore, it is surmised that the adhesion force of the material gas component to the metal wool increases correspondingly, and the component adhering to the metal wool becomes difficult to peel off. Moreover, the component adhering to the metal wool is peeled off by stress acting on the metal wool. However, since metal wool is made of elongated fibrous metal as described above, even if stress acts on it, the metal wool (fibrous metal) itself deforms flexibly following the stress. However, it is presumed that this also suppresses peeling.

この発明においては、プラズマ発生手段と反射手段との間を延伸するようにプラズマをビーム状に閉じ込めるための磁界を発生させる磁界発生手段を、さらに備えてもよい。このようにプラズマをビーム状に閉じ込めることで、当該プラズマを活性化させ、ひいてはプラズマ密度を向上させることができる。ただし、プラズマ密度が向上することで、反射手段（金属製ウール）に付着する成分の量も増大する。しかし、この発明によれば、当該成分の付着量が増大しても、その剥離を防止できることが、確認された。 The present invention may further include magnetic field generating means for generating a magnetic field for confining the plasma in a beam shape so as to extend between the plasma generating means and the reflecting means. By confining the plasma in the form of a beam in this way, the plasma can be activated and thus the plasma density can be improved. However, when the plasma density is improved, the amount of components attached to the reflecting means (metal wool) is also increased. However, according to this invention, it was confirmed that even if the adhesion amount of the component increases, the peeling can be prevented.

なお、金属製ウールは、耐熱性および耐食性の高いものであるのが好ましく、そのようなものとして、例えばスチール製ウールおよびステンレス製ウールがある。特に、スチール製ウールは、ステンレス製ウールに比べて安価であるので、装置全体の低コスト化を図るのに好適である。 In addition, it is preferable that metal wool is a thing with high heat resistance and corrosion resistance, and there exist steel wool and stainless steel wool as such a thing, for example. In particular, steel wool is less expensive than stainless wool, and is therefore suitable for reducing the cost of the entire apparatus.

また、材料ガスは、炭素成分を含むもの、換言すればＤＬＣ膜のような炭素膜を形成するためのものであってもよい。即ち、反射手段に付着し易い成分として、炭素成分がある。そして、かかる炭素成分を含む材料ガスが用いられるときに、この発明の有効性が顕著になる。 Further, the material gas may contain a carbon component, in other words, a gas for forming a carbon film such as a DLC film. That is, as a component that easily adheres to the reflecting means, there is a carbon component. And when the material gas containing this carbon component is used, the effectiveness of this invention becomes remarkable.

この発明によれば、反射手段を形成する金属製ウールにも材料ガスの成分が付着するが、この金属製ウールに付着した成分は剥離しない。従って、かかる成分の剥離を防止するために比較的に頻繁に反射電極を清掃し或いは新品に交換する必要のある上述した従来技術に比べて、当該反射電極に係るメンテナンスの負担を大幅に低減することができる。 According to this invention, although the component of material gas adheres also to the metal wool which forms a reflection means, the component adhering to this metal wool does not peel. Therefore, compared with the above-mentioned prior art in which the reflective electrode needs to be cleaned or replaced with a new one relatively frequently in order to prevent such peeling of the components, the maintenance burden on the reflective electrode is greatly reduced. be able to.

この発明の一実施形態について、図１および図２を参照して説明する。 An embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 and 2.

この実施形態の表面処理装置１０は、プラズマＣＶＤ法による成膜処理の他に、マグネトロンスパッタリング法（以下、単にスパッタリング法と言う。）による成膜処理をも行うことができる、言わば複合型のものであり、図１に示すように、概略円筒形の真空槽１２を備えている。この真空槽１２は、当該円筒形の両端面に当たる面を、上下に位置させた状態、つまり上面および下面とした状態で、配置されている。なお、真空槽１２の内径は、例えば約１１００［ｍｍ］であり、当該真空槽１２内の高さ寸法は、例えば約８００［ｍｍ］である。また、真空槽１２は、耐食性および耐熱性の高い金属、例えばＳＵＳ３０４等のステンレス製とされており、その壁部は、接地電位に接続されている。 The surface treatment apparatus 10 of this embodiment is capable of performing a film forming process by a magnetron sputtering method (hereinafter simply referred to as a sputtering method) in addition to a film forming process by a plasma CVD method. As shown in FIG. 1, a substantially cylindrical vacuum chamber 12 is provided. The vacuum chamber 12 is arranged in a state where the surfaces corresponding to both end faces of the cylindrical shape are positioned up and down, that is, the upper surface and the lower surface. The inner diameter of the vacuum chamber 12 is, for example, about 1100 [mm], and the height dimension in the vacuum chamber 12 is, for example, about 800 [mm]. The vacuum chamber 12 is made of a metal having high corrosion resistance and high heat resistance, for example, stainless steel such as SUS304, and its wall portion is connected to a ground potential.

そして、真空槽１２の底部（図１において下側の壁部）の適宜位置（中心から外れた位置）には、排気口１４が設けられており、この排気口１４には、図示しない排気管を介して、真空槽１２の外部にある排気手段としての真空ポンプ１６が結合されている。さらに、真空槽１２の上部（図１において上側の壁部）の略中央には、プラズマ発生手段としてのプラズマガン１８が、絶縁性フランジ２０を介して、つまり真空槽１２と絶縁された状態、換言すれば電気的に絶縁電位（フローティング電位）とされた状態で、結合されている。 An exhaust port 14 is provided at an appropriate position (a position deviated from the center) of the bottom portion (lower wall portion in FIG. 1) of the vacuum chamber 12, and an exhaust pipe (not shown) is provided in the exhaust port 14. A vacuum pump 16 serving as an evacuation unit outside the vacuum chamber 12 is coupled to the vacuum tank 12. Further, in the approximate center of the upper part of the vacuum chamber 12 (the upper wall portion in FIG. 1), a plasma gun 18 as a plasma generating means is insulated from the vacuum chamber 12 via the insulating flange 20, that is, In other words, they are coupled in an electrically insulated potential (floating potential) state.

このプラズマガン１８は、概略円筒形のステンレス製の筺体２２を有している。そして、この筺体２２の底面（図１において下側の壁部）の中央には、当該筺体２２の内部と真空槽１２内とを連通させる円筒形のアパーチャ２４が、当該筺体２２の底面から下方に突出した状態で設けられている。なお、筺体２２の内径は、真空槽１２の内径よりも小さく、例えば約２００［ｍｍ］とされている。また、当該筺体２２内の高さ寸法もまた、真空槽１２の高さ寸法よりも小さく、例えば約２００［ｍｍ］とされている。そして、アパーチャ２４の内径は、筺体２２の内径よりも小さく、例えば約８０［ｍｍ］とされており、当該アパーチャ２４の突出量は、約５０［ｍｍ］とされている。また、アパーチャ２４は、任意に着脱可能とされている。 The plasma gun 18 has a generally cylindrical stainless steel housing 22. At the center of the bottom surface of the housing 22 (the lower wall portion in FIG. 1), a cylindrical aperture 24 that communicates the inside of the housing 22 with the inside of the vacuum chamber 12 is provided below the bottom surface of the housing 22. It is provided in a protruding state. In addition, the internal diameter of the housing 22 is smaller than the internal diameter of the vacuum chamber 12, and is about 200 [mm], for example. Moreover, the height dimension in the said housing 22 is also smaller than the height dimension of the vacuum chamber 12, for example, is about 200 [mm]. The inner diameter of the aperture 24 is smaller than the inner diameter of the housing 22, for example, about 80 [mm], and the protruding amount of the aperture 24 is about 50 [mm]. The aperture 24 can be arbitrarily attached and detached.

そして、筺体２２の内部には、電子放出手段としての熱陰極２６と、陽極手段としての陽極２８とが、設けられている。このうち、熱陰極２６は、直径が０．８［ｍｍ］〜１．０［ｍｍ］のタングステン製フィラメントで構成されており、筺体２２の上面付近において、アパーチャ２４と対向するように設けられている。そして、この熱陰極２６の両端は、筺体２２（真空槽１２）の外部にある直流電源装置３０に接続されている。熱陰極２６は、この直流電源装置３０から直流電力、言わばカソード電力Ｅｃが供給されることによって２０００［℃］以上に加熱される。そして、このように加熱されることで、当該熱陰極２６から熱電子が放出される。 Inside the housing 22, a hot cathode 26 as electron emission means and an anode 28 as anode means are provided. Among these, the hot cathode 26 is made of a tungsten filament having a diameter of 0.8 [mm] to 1.0 [mm], and is provided near the upper surface of the housing 22 so as to face the aperture 24. Yes. The both ends of the hot cathode 26 are connected to a DC power supply device 30 outside the housing 22 (vacuum chamber 12). The hot cathode 26 is heated to 2000 [° C.] or more by being supplied with DC power, that is, cathode power Ec, from the DC power supply device 30. And by being heated in this way, thermoelectrons are emitted from the hot cathode 26.

一方、陽極２８は、モリブデン製の扁平な環状体であり、その中空部をアパーチャ２４に対向させた状態で、熱陰極２６の下方に設けられている。なお、当該熱陰極２６から陽極２８までの距離は、例えば５０［ｍｍ］〜１００［ｍｍ］程度とされている。そして、この陽極２８は、筺体２２の外部において接地電位に接続されると共に、上述とは別の直流電源装置３２を介して、熱陰極２６（直流電源装置３０の陽極端子）に接続されている。これによって、陽極２８には、熱陰極２６の電位を基準とする正極の直流電圧、言わばアノード電圧Ｖａが印加される。 On the other hand, the anode 28 is a flat annular body made of molybdenum, and is provided below the hot cathode 26 with its hollow portion facing the aperture 24. The distance from the hot cathode 26 to the anode 28 is, for example, about 50 [mm] to 100 [mm]. The anode 28 is connected to the ground potential outside the housing 22 and is connected to the hot cathode 26 (the anode terminal of the DC power supply device 30) via a DC power supply device 32 different from the above. . As a result, a positive DC voltage based on the potential of the hot cathode 26, that is, the anode voltage Va is applied to the anode 28.

なお、上述の熱陰極２６に供給されるカソード電力Ｅｃの大きさ（熱陰極２６の温度）、および陽極２８に印加されるアノード電圧Ｖａの大きさによって、後述するプラズマ３４のパワー、言わばプラズマガン出力Ｐｇが、決定される。また、アノード電圧Ｖａが変わると、陽極２８および熱陰極２６間に流れる電流、言わば放電電流Ｉａも、変わる。この実施形態では、熱陰極２６用の直流電源装置３０は、最大で４０［Ｖ］−６０［Ａ］の容量を有し、陽極２８用の直流電源装置３２は、最大で６０［Ｖ］−１００［Ａ］の容量を有する。これによって、最大で６０００［Ｗ］のプラズマガン出力Ｐｇを得ることができる。なお、熱陰極２６用の直流電源装置３０に代えて、交流の電源装置を用いることもできる。 Depending on the magnitude of the cathode power Ec supplied to the hot cathode 26 (the temperature of the hot cathode 26) and the magnitude of the anode voltage Va applied to the anode 28, the power of the plasma 34, which will be described later, that is, a plasma gun. The output Pg is determined. When the anode voltage Va changes, the current flowing between the anode 28 and the hot cathode 26, that is, the discharge current Ia also changes. In this embodiment, the direct current power supply 30 for the hot cathode 26 has a capacity of 40 [V] -60 [A] at the maximum, and the direct current power supply 32 for the anode 28 has a maximum of 60 [V] −. It has a capacity of 100 [A]. As a result, a plasma gun output Pg of 6000 [W] at maximum can be obtained. Instead of the DC power supply device 30 for the hot cathode 26, an AC power supply device can also be used.

さらに、筺体２２の側壁には、当該筺体２２内に放電用ガス、例えばアルゴン（Ａｒ）ガスおよび水素（Ｈ_２）ガスを導入するための放電用ガス供給口３６が設けられている。このため、図には示さないが、当該放電用ガス供給口３６には、放電用ガス供給手段としての放電用ガス配管路が結合される。そして、この放電用ガス配管路および放電用ガス供給口３６を介して、筺体２２内に、アルゴンガスおよび水素ガスが個別に導入される。なお、放電用ガス配管路には、アルゴンガスおよび水素ガスのそれぞれの流量を調整するための放電用ガス流量調整手段、例えばマスフローコントローラが設けられている。また、放電用ガス供給口３６は、熱陰極２６と陽極２８との間に放電用ガスが供給されるように設けられており、詳しくは熱陰極２６に近い位置に設けられている。 Further, a discharge gas supply port 36 for introducing a discharge gas, such as argon (Ar) gas and hydrogen (H ₂ ) gas, into the housing 22 is provided on the side wall of the housing 22. Therefore, although not shown in the drawing, the discharge gas supply port 36 is connected with a discharge gas pipe as discharge gas supply means. Then, argon gas and hydrogen gas are individually introduced into the housing 22 through the discharge gas pipe line and the discharge gas supply port 36. The discharge gas pipe line is provided with discharge gas flow rate adjusting means for adjusting the flow rates of argon gas and hydrogen gas, for example, a mass flow controller. Further, the discharge gas supply port 36 is provided so that the discharge gas is supplied between the hot cathode 26 and the anode 28, and more specifically, is provided at a position close to the hot cathode 26.

そしてさらに、筺体２２の側壁には、当該筺体２２内に浄化用ガスを導入するための浄化用ガス供給口３８も設けられている。ここで、浄化用ガスとは、筺体２２（プラズマガン１８）内を浄化するためのものであり、具体的には、後述するシリコン含有ＤＬＣ膜の成膜過程において、筐体２２の内壁や熱陰極２６，陽極２８に炭素（Ｃ）が付着するのを防止するためのものである。この実施形態では、当該浄化用ガスとして、例えば酸素（Ｏ_２）ガスが用いられる。このため、浄化用ガス供給口３８には、浄化用ガス供給手段としての図示しない浄化用ガス配管路が結合され、この浄化用ガス配管路および浄化用ガス供給口３８を介して、筐体２２内に、当該酸素ガスが導入される。なお、浄化用ガス配管路にも、浄化用ガス流量調整手段としての図示しないマスフローコントローラが設けられている。また、浄化用ガス供給口３８は、陽極２８とアパーチャ２４との間に浄化用ガスが供給されるように設けられており、詳しくは陽極２８寄りの位置に設けられている。 Further, a purification gas supply port 38 for introducing a purification gas into the housing 22 is also provided on the side wall of the housing 22. Here, the purifying gas is for purifying the inside of the housing 22 (plasma gun 18). Specifically, in the film formation process of a silicon-containing DLC film described later, the inner wall of the housing 22 and heat This is to prevent carbon (C) from adhering to the cathode 26 and the anode 28. In this embodiment, for example, oxygen (O ₂ ) gas is used as the purification gas. For this reason, the purification gas supply port 38 is connected to a purification gas piping (not shown) as a purification gas supply means, and the casing 22 is connected via the purification gas piping and the purification gas supply port 38. The oxygen gas is introduced into the inside. The purification gas pipe line is also provided with a mass flow controller (not shown) as a purification gas flow rate adjusting means. Further, the purification gas supply port 38 is provided so that the purification gas is supplied between the anode 28 and the aperture 24, and more specifically, is provided at a position near the anode 28.

かかるプラズマガン１８と対向するように、真空槽１２内の底部側の位置に、反射手段としての反射電極４０が設けられている。この反射電極４０は、プラズマガン１８から真空槽１２内に供給されるプラズマ３４の粒子、特に電子（一次電子および熱化したプラズマ電子）を上方に向けて反射させるためのものであり、概略円皿状（厳密には上方端が開口された高さの低い円筒状）の収容器４２と、この収容器４２内に収容された金属製ウール４４と、によって構成される。このうち、収容器４２は、耐食性および耐熱性の高い金属、例えばステンレスによって形成されており、電気的には絶縁電位とされている。そして、金属製ウール４４は、直径が数［μｍ］〜数十［μｍ］の繊維状の金属が海綿状に形成されたものであり、例えば１０［ｍｍ］〜２０［ｍｍ］程度の厚さで、かつ上面が略平坦になるように、収容器４２内に敷き詰められている。なお、金属製ウール４４についても、高い耐食性および耐熱性が要求され、この実施形態では、当該金属製ウール４４として、例えばスチール製ウールが用いられる。 A reflective electrode 40 as a reflecting means is provided at a position on the bottom side in the vacuum chamber 12 so as to face the plasma gun 18. The reflective electrode 40 is for reflecting particles of the plasma 34 supplied from the plasma gun 18 into the vacuum chamber 12, particularly electrons (primary electrons and heated plasma electrons) upward, and is approximately circular. The container 42 includes a dish-like container (strictly, a low-profile cylinder with an upper end opened) and a metal wool 44 housed in the container 42. Among these, the container 42 is made of a metal having high corrosion resistance and high heat resistance, such as stainless steel, and is electrically insulated. The metal wool 44 is formed by forming a fibrous metal having a diameter of several [μm] to several tens [μm] into a spongy shape, and has a thickness of about 10 [mm] to 20 [mm], for example. And is laid in the container 42 so that the upper surface is substantially flat. The metal wool 44 is also required to have high corrosion resistance and heat resistance. In this embodiment, for example, steel wool is used as the metal wool 44.

また、真空槽１２内の上面近傍には、阻止手段としての円板状のプラズマ安定電極４６が、当該真空槽１２内の上面を覆うように設けられている。なお、このプラズマ安定電極４６の直径は、真空槽１２の内径よりも少し小さく、例えば１０００［ｍｍ］とされている。そして、厚さ寸法は、数［ｍｍ］、例えば３［ｍｍ］〜５［ｍｍ］程度とされている。また、当該プラズマ安定電極４６の中央には、アパーチャ２４との干渉を回避するため、換言すれば当該アパーチャ２４を挿通させるための、円形の貫通孔４８が穿設されている。この貫通孔４８の直径は、アパーチャ２４の外径よりも少し大きめ、例えば約１００［ｍｍ］とされている。かかるプラズマ安定電極４６もまた、耐食性および耐熱性の高い金属、例えばステンレスまたはアルミニウム（詳しくは耐食処理が施されたアルミニウム）製とされており、電気的に絶縁電位とされている。また、このプラズマ安定電極４６は、真空槽１２の横方から任意に着脱可能とされており、このため、図には示さないが、真空槽１２の内周壁には、当該プラズマ安定電極４６を横方向に案内するための案内レールが、設けられている。 Further, in the vicinity of the upper surface in the vacuum chamber 12, a disk-shaped plasma stable electrode 46 as a blocking means is provided so as to cover the upper surface in the vacuum chamber 12. Note that the diameter of the plasma stable electrode 46 is slightly smaller than the inner diameter of the vacuum chamber 12 and is, for example, 1000 [mm]. The thickness dimension is set to several [mm], for example, about 3 [mm] to 5 [mm]. In addition, a circular through hole 48 is formed in the center of the plasma stable electrode 46 in order to avoid interference with the aperture 24, in other words, to insert the aperture 24. The diameter of the through hole 48 is slightly larger than the outer diameter of the aperture 24, for example, about 100 [mm]. The plasma stable electrode 46 is also made of a metal having high corrosion resistance and high heat resistance, such as stainless steel or aluminum (specifically, aluminum subjected to corrosion resistance treatment), and is electrically insulated. Further, the plasma stable electrode 46 can be arbitrarily attached / detached from the side of the vacuum chamber 12. For this reason, although not shown in the drawing, the plasma stable electrode 46 is provided on the inner peripheral wall of the vacuum chamber 12. Guide rails are provided for guiding in the lateral direction.

そして、真空槽１２の外部には、当該真空槽１２の上面および下面のそれぞれの周縁に沿うように、一対の電磁コイル５０および５２が設けられている。このうち上面側の電磁コイル５０は、プラズマガン１８（筺体２２）の周囲を取り巻くように設けられており、真空槽１２の外部にある図示しない第１磁界発生用電源装置から直流電流Ｉｃａが供給されることによって、当該プラズマガン１８内の放電を助勢する磁場（磁界）を発生する。一方、真空槽１２の下面側の電磁コイル５２は、当該真空槽１２を間に挟んで上面側の電磁コイル５０と対向するように設けられており、真空槽１２の外部にある図示しない第２磁界発生用電源装置から直流電流Ｉｃｂが供給されることによって、上面側の電磁コイル５０と共に真空槽１２内にプラズマ３４（プラズマ領域）をビーム状に閉じ込めるための磁場（ミラー磁場）を発生する。なお、各電磁コイル５０および５２に供給される直流電流ＩｃａおよびＩｃｂの大きさは、任意に調整可能とされており、この実施形態では、当該直流電流ＩｃａおよびＩｃｂを制御することで、真空槽１２内の中央付近において２０［Ｇ］〜１００［Ｇ］の磁場を得ることができる。 A pair of electromagnetic coils 50 and 52 are provided outside the vacuum chamber 12 so as to extend along the peripheral edges of the upper surface and the lower surface of the vacuum chamber 12. Among these, the electromagnetic coil 50 on the upper surface side is provided so as to surround the periphery of the plasma gun 18 (the casing 22), and is supplied with a direct current Ica from a first magnetic field generating power supply device (not shown) outside the vacuum chamber 12. As a result, a magnetic field (magnetic field) that assists the discharge in the plasma gun 18 is generated. On the other hand, the electromagnetic coil 52 on the lower surface side of the vacuum chamber 12 is provided so as to face the electromagnetic coil 50 on the upper surface side with the vacuum chamber 12 interposed therebetween, and a second unillustrated outside the vacuum chamber 12. When a DC current Icb is supplied from the magnetic field generating power supply device, a magnetic field (mirror magnetic field) for confining the plasma 34 (plasma region) in a beam shape in the vacuum chamber 12 is generated together with the electromagnetic coil 50 on the upper surface side. The magnitudes of the direct currents Ica and Icb supplied to the electromagnetic coils 50 and 52 can be arbitrarily adjusted. In this embodiment, the vacuum tank is controlled by controlling the direct currents Ica and Icb. A magnetic field of 20 [G] to 100 [G] can be obtained in the vicinity of the center in 12.

そして、ビーム状に整形されたプラズマ３４を中心としてこれを取り囲むように、表面処理の対象である複数（例えば数個〜十数個）の被処理物５４，５４，…が、真空槽１２内に配置される。即ち、真空槽１２内には、プラズマ３４から距離を置いてこれを取り囲むように、支持手段としての複数のホルダ５６，５６，…が、当該プラズマ３４を中心とする円周方向に沿って等間隔に設けられている。そして、各被処理物５４，５４，…は、これらのホルダ５６，５６，…によって１つずつ支持される。なお、それぞれのホルダ５６は、ギア機構５８を介して、円盤状の公転台６０の周縁部分に結合されている。そして、公転台６０の底面（図１において下側の面）の中央には、回転軸６２の一端が固定されており、当該回転軸６２の他端は、真空槽１２の外部にあるモータ６４のシャフト６６に結合されている。 Then, a plurality of (for example, several to dozens) workpieces 54, 54,... To be surface-treated are surrounded in the vacuum chamber 12 so as to surround the plasma 34 shaped in a beam shape. Placed in. That is, in the vacuum chamber 12, a plurality of holders 56, 56,... As support means are provided along a circumferential direction centered on the plasma 34 so as to surround the plasma 34 at a distance. It is provided at intervals. The workpieces 54, 54,... Are supported one by one by the holders 56, 56,. Each holder 56 is coupled to a peripheral portion of a disk-shaped revolving table 60 via a gear mechanism 58. One end of the rotating shaft 62 is fixed to the center of the bottom surface (the lower surface in FIG. 1) of the revolving table 60, and the other end of the rotating shaft 62 is a motor 64 outside the vacuum chamber 12. The shaft 66 is coupled.

即ち、モータ６４のシャフト６６が例えば図１に矢印６８で示す方向に回転すると、公転台６０が同方向に回転し、これに伴って、各被処理物５４，５４，…がプラズマ３４の周りを回転し、言わば公転する。さらに、それぞれのギア機構５８による回転伝達作用によって、それぞれのホルダ５６は図１に矢印７０で示す方向に回転する。そして、このホルダ５６自体の回転に伴って、それぞれの被処理物５４もまた同方向に回転し、言わば自転する。このように各被処理物５４，５４，…が自公転することで、当該各被処理物５４，５４，…に対するプラズマ３４の影響力が均一化される。なお、公転速度（回転数）は、例えば０．５［ｒｐｍ］〜１［ｒｐｍ］であり、自転速度は、例えば３０［ｒｐｍ］〜６０［ｒｐｍ］（公転速度の６０倍）である。 That is, when the shaft 66 of the motor 64 rotates, for example, in the direction indicated by the arrow 68 in FIG. 1, the revolving base 60 rotates in the same direction, and accordingly, the workpieces 54, 54,. Rotate, so to revolve. Further, each holder 56 rotates in the direction indicated by the arrow 70 in FIG. As the holder 56 itself rotates, each workpiece 54 also rotates in the same direction, that is, rotates. As the workpieces 54, 54,... Revolve, the influence of the plasma 34 on the workpieces 54, 54,. The revolution speed (rotation speed) is, for example, 0.5 [rpm] to 1 [rpm], and the rotation speed is, for example, 30 [rpm] to 60 [rpm] (60 times the revolution speed).

さらに、それぞれの被処理物５４には、ホルダ５６，ギア機構５８，公転台６０および回転軸６２を介して、真空槽１２の外部にあるバイアス印加手段としてのパルス電源装置７２から、バイアス電圧としての非対称パルス電圧が印加される。この非対称パルス電圧は、ハイレベル（Ｈレベル）の電圧値が＋３７［Ｖ］、ローレベル（Ｌレベル）の電圧値が−３７［Ｖ］以下の、いわゆる負パルス電圧であり、その周波数は、１０［ｋＨｚ］〜２５０［ｋＨｚ］の範囲で任意に調整可能とされている。また、当該非対称パルス電圧のデューティ比（１周期に対するハイレベル期間の比率）およびローレベルの電圧値も、任意に調整可能とされている。そして、これら周波数，デューティ比およびローレベル電圧値を調整することで、当該非対称パルス電圧の平均電圧値（直流換算値）Ｖｄｃを０［Ｖ］〜−１０００［Ｖ］の範囲で任意に制御することができる。 Further, each workpiece 54 is supplied with a bias voltage from a pulse power supply device 72 as a bias applying means outside the vacuum chamber 12 via a holder 56, a gear mechanism 58, a revolving table 60 and a rotating shaft 62. Asymmetric pulse voltage is applied. This asymmetric pulse voltage is a so-called negative pulse voltage in which a high level (H level) voltage value is +37 [V] and a low level (L level) voltage value is −37 [V] or less. It can be arbitrarily adjusted in the range of 10 [kHz] to 250 [kHz]. Further, the duty ratio of the asymmetric pulse voltage (the ratio of the high level period to one cycle) and the low level voltage value can be arbitrarily adjusted. Then, by adjusting the frequency, duty ratio, and low level voltage value, the average voltage value (DC converted value) Vdc of the asymmetric pulse voltage is arbitrarily controlled in the range of 0 [V] to −1000 [V]. be able to.

そしてさらに、真空槽１２内の側壁の近傍であって、公転台６０の外周縁（被処理物５４，５４，…公転経路）よりも外側の或る位置に、温度制御手段としての電熱ヒータ７４が設けられている。この電熱ヒータ７４は、被処理物５４，５４，…を加熱するためのものであり、その加熱温度は、真空槽１２の外部にある図示しないヒータ用電源装置によって制御される。 Further, an electric heater 74 as temperature control means is provided at a position near the side wall in the vacuum chamber 12 and outside the outer periphery of the revolving table 60 (processed objects 54, 54,... Revolving path). Is provided. The electric heater 74 is for heating the workpieces 54, 54,..., And the heating temperature is controlled by a heater power supply device (not shown) outside the vacuum chamber 12.

また、真空槽１２内の側壁の近傍であって、電熱ヒータ７４と対向する位置に、マグネトロンスパッタカソード７６が、配置されている。このマグネトロンスパッタカソード７６は、真空槽１２の中央に向けて配置された平板状のターゲット７８と、このターゲット７８の背面（真空槽１２の外側に向いた面）に近接して設けられたマグネット８０とによって、構成されている。このうち、ターゲット７８は、例えば純度が９９．９［％］以上（いわゆる３Ｎ）のチタン（Ｔｉ）によって形成されており、その高さ寸法は７００［ｍｍ］、幅寸法は１４０［ｍｍ］、厚さ寸法は１０［ｍｍ］とされている。そして、このターゲット７８には、真空槽１２の外部にある図示しないスパッタ用電源装置から最大で１５［ｋＷ］の負極の直流電力が供給される。一方、マグネット８０は、ターゲット７８のスパッタ効率を向上させるためのものであり、図には詳しく示さないが、永久磁石とヨークとを適宜組み合わせたものである。なお、この実施形態では、マグネトロンスパッタカソード７６を１つのみ設けているが、生産性を向上させるために複数設けてもよい。 Further, a magnetron sputter cathode 76 is disposed in the vicinity of the side wall in the vacuum chamber 12 and at a position facing the electric heater 74. The magnetron sputter cathode 76 has a flat target 78 disposed toward the center of the vacuum chamber 12 and a magnet 80 provided in the vicinity of the back surface of the target 78 (the surface facing the outside of the vacuum chamber 12). It is constituted by. Among these, the target 78 is made of, for example, titanium (Ti) having a purity of 99.9 [%] or higher (so-called 3N), the height dimension is 700 [mm], the width dimension is 140 [mm], The thickness dimension is 10 [mm]. The target 78 is supplied with negative DC power of 15 [kW] at the maximum from a sputtering power source (not shown) outside the vacuum chamber 12. On the other hand, the magnet 80 is for improving the sputtering efficiency of the target 78 and is not shown in detail in the drawing, but is a combination of a permanent magnet and a yoke as appropriate. In this embodiment, only one magnetron sputtering cathode 76 is provided. However, a plurality of magnetron sputtering cathodes 76 may be provided in order to improve productivity.

そして、真空槽１２の側壁には、当該真空槽１２内に材料ガスとしてのＴＭＳガスおよびアセチレンガスを導入するための材料ガス供給口８２が設けられている。このため、図には示さないが、当該材料ガス供給口８２には、材料ガス供給手段としての材料ガス配管路が結合される。そして、この材料ガス配管路および材料ガス供給口８２を介して、真空槽１２内に、ＴＭＳガスおよびアセチレンガスが個別に導入される。なお、材料ガス配管路にも、ＴＭＳガスおよびアセチレンガスのそれぞれの流量を調整するための材料ガス流量調整手段としてのマスフローコントローラが設けられている。そして、材料ガス供給口８２は、真空槽１２内の上面に近い位置であって、上述したプラズマ安定電極４６よりも下方の位置に材料ガスが供給されるように設けられている。また、真空槽１２内において材料ガスが効率よく散布されるように、図には示さないが、当該材料ガス供給口８２には、真空槽１２内に向けて水平に延伸するガスノズルが設けられており、このガスノズルには、その長さ方向に沿って複数のガス噴出孔が穿設されている。 A material gas supply port 82 for introducing TMS gas and acetylene gas as material gases into the vacuum chamber 12 is provided on the side wall of the vacuum chamber 12. Therefore, although not shown in the figure, the material gas supply port 82 is connected to a material gas pipe as a material gas supply means. Then, TMS gas and acetylene gas are individually introduced into the vacuum chamber 12 through the material gas pipe line and the material gas supply port 82. The material gas piping is also provided with a mass flow controller as a material gas flow rate adjusting means for adjusting the flow rates of TMS gas and acetylene gas. The material gas supply port 82 is provided so that the material gas is supplied to a position near the upper surface in the vacuum chamber 12 and below the above-described plasma stable electrode 46. Further, although not shown in the drawing, the material gas supply port 82 is provided with a gas nozzle that extends horizontally toward the vacuum chamber 12 so that the material gas is efficiently dispersed in the vacuum chamber 12. The gas nozzle is provided with a plurality of gas ejection holes along the length direction thereof.

このように構成された表面処理装置１０によれば、例えば図２に示すように、それぞれの被処理物５４の表面に中間層としてのチタン膜１００を形成し、さらにこのチタン膜１００の上にシリコンが含有されたＤＬＣ膜１０２を形成することができる。なお、チタン膜１００は、スパッタリング法による成膜処理によって形成され、シリコン含有ＤＬＣ膜１０２は、プラズマＣＶＤ法による成膜処理によって形成される。また、これらの成膜処理に先立って、被処理物５４に含まれる不純物ガスを取り除くための脱ガス処理、および当該被処理物５４の表面に付着した不純物を取り除くため放電洗浄処理が、この順番で行われる。そして、この実施形態の表面処理装置１０によれば、これらの脱ガス処理，放電洗浄処理，スパッタリング法による成膜処理およびプラズマＣＶＤ法による成膜処理を、連続して（つまり真空を破らずに１バッチで）行うことができる。 According to the surface treatment apparatus 10 configured as described above, for example, as shown in FIG. 2, a titanium film 100 as an intermediate layer is formed on the surface of each workpiece 54, and further on the titanium film 100. A DLC film 102 containing silicon can be formed. The titanium film 100 is formed by a film forming process by a sputtering method, and the silicon-containing DLC film 102 is formed by a film forming process by a plasma CVD method. Prior to these film forming processes, a degassing process for removing impurity gas contained in the object to be processed 54 and a discharge cleaning process for removing impurities adhering to the surface of the object to be processed 54 are performed in this order. Done in And according to the surface treatment apparatus 10 of this embodiment, these degassing treatment, discharge cleaning treatment, film-forming treatment by sputtering method, and film-forming treatment by plasma CVD method are carried out continuously (that is, without breaking the vacuum). In one batch).

即ち、まず、真空ポンプ１６によって、プラズマガン１８（筺体２２）内を含む真空槽１２内が排気される。そして、被処理物５４，５４，…を自公転させるべく、モータ６４が駆動される。さらに、電熱ヒータ７４が通電され、被処理物５４，５４，…が百［℃］〜数百［℃］に加熱される。これによって、被処理物５４，５４，…内の不純物ガスが排出され、つまり脱ガス処理が行われる。この脱ガス処理の終了後、電熱ヒータ７４への通電が停止され、続いて放電洗浄処理が行われる。 That is, first, the inside of the vacuum chamber 12 including the inside of the plasma gun 18 (the casing 22) is evacuated by the vacuum pump 16. Then, the motor 64 is driven so that the objects 54, 54,. Further, the electric heater 74 is energized, and the workpieces 54, 54,... Are heated to a hundred [° C.] to a few hundred [° C.]. Thereby, the impurity gas in the workpieces 54, 54,... Is discharged, that is, degassing processing is performed. After completion of the degassing process, the energization to the electric heater 74 is stopped, and then a discharge cleaning process is performed.

放電洗浄処理においては、プラズマガン１８内に、アルゴンガスおよび水素ガスが導入される。そして、熱陰極２６，陽極２８，電磁コイル５０および５２のそれぞれが通電される。さらに、被処理物５４，５４，…に対して、バイアス電圧（非対称パルス電圧）が印加される。すると、熱陰極２６が加熱され、当該熱陰極２６から熱電子が放出される。この熱電子は、陽極２８に向かって加速される。そして、加速された熱電子は、アルゴンガスの粒子および水素ガスの粒子に衝突し、その衝撃によって、アルゴンガス粒子および水素ガス粒子が電離し、プラズマ３４が発生する。また、このとき、プラズマガン１８内には、上方側の電磁コイル５０による磁場が作用しているので、熱電子は螺旋運動する。これによって、熱電子がアルゴンガス粒子および水素ガス粒子に衝突する回数および確率が増大し、放電効率が向上する。 In the discharge cleaning process, argon gas and hydrogen gas are introduced into the plasma gun 18. Then, each of the hot cathode 26, the anode 28, and the electromagnetic coils 50 and 52 is energized. Further, a bias voltage (asymmetric pulse voltage) is applied to the workpieces 54, 54,. Then, the hot cathode 26 is heated and thermoelectrons are emitted from the hot cathode 26. The thermoelectrons are accelerated toward the anode 28. The accelerated thermoelectrons collide with the argon gas particles and the hydrogen gas particles, and the impact causes the argon gas particles and the hydrogen gas particles to be ionized to generate plasma 34. At this time, since the magnetic field by the upper electromagnetic coil 50 is acting in the plasma gun 18, the thermal electrons are spirally moved. This increases the number and probability of thermal electrons colliding with argon gas particles and hydrogen gas particles, and improves the discharge efficiency.

そして、プラズマガン１８内で発生したプラズマ３４は、アパーチャ２４を介して真空槽１２内に供給され、反射電極４０に向かって流れる。しかし、この反射電極４０は、絶縁電位とされているので、プラズマ３４内の電子は、ここで反射されて、上方、つまりプラズマガン１８に向かって流れる。ところが、プラズマガン１８（筺体２２）もまた、絶縁電位とされているので、当該プラズマ３４内の電子は、プラズマガン１８と反射電極４０との間で電界振動する。さらに、真空槽１２内には、上述の如く電磁コイル５０および５２によって、当該プラズマ３４をビーム状に閉じ込めるべく磁場が作用している。従って、プラズマ３４内の電子の動きが活性化され、当該プラズマ３４の密度が向上する。この実施形態では、例えば真空槽１２内の圧力が０．１［Ｐａ］という比較的に低い圧力であるにも拘らず、１０^１１［ｃｍ^−３］台という高密度なプラズマ３４を得ることができる。つまり、この実施形態では、上述した熱陰極２６および陽極２８を含むプラズマガン１８，反射電極４０，１対の電磁コイル５０および５２によって、いわゆる熱陰極ＰＩＧ（Penning Ionization Gauge）型プラズマ源が構成されており、かかる構成とすることで、高密度なプラズマ３４を得ることができる。 The plasma 34 generated in the plasma gun 18 is supplied into the vacuum chamber 12 through the aperture 24 and flows toward the reflective electrode 40. However, since the reflecting electrode 40 is at an insulating potential, the electrons in the plasma 34 are reflected here and flow upward, that is, toward the plasma gun 18. However, since the plasma gun 18 (housing 22) is also at an insulating potential, the electrons in the plasma 34 vibrate in the electric field between the plasma gun 18 and the reflective electrode 40. Further, in the vacuum chamber 12, a magnetic field acts to confine the plasma 34 in a beam shape by the electromagnetic coils 50 and 52 as described above. Accordingly, the movement of electrons in the plasma 34 is activated, and the density of the plasma 34 is improved. In this embodiment, for example, although the pressure in the vacuum chamber 12 is a relatively low pressure of 0.1 [Pa], a high-density plasma 34 of the order of 10 ¹¹ [cm ⁻³ ] can be obtained. it can. That is, in this embodiment, a so-called hot cathode PIG (Penning Ionization Gauge) type plasma source is constituted by the plasma gun 18 including the hot cathode 26 and the anode 28, the reflective electrode 40, and the pair of electromagnetic coils 50 and 52. With such a configuration, high-density plasma 34 can be obtained.

なお、プラズマガン１８内にある陽極２８は、上述の如く接地電位に接続されており、当該陽極２８には、熱陰極２６の電位を基準とする正極のアノード電圧Ｖａが印加されている。従って、プラズマガン１８内の空間電位は、接地電位を基準として安定化される。このようにプラズマガン１８内の空間電位が安定化されることで、当該プラズマガン１８内、ひいては真空槽１２内での異常放電が抑制される。 The anode 28 in the plasma gun 18 is connected to the ground potential as described above, and a positive anode voltage Va based on the potential of the hot cathode 26 is applied to the anode 28. Therefore, the space potential in the plasma gun 18 is stabilized with reference to the ground potential. As described above, the space potential in the plasma gun 18 is stabilized, so that abnormal discharge in the plasma gun 18 and thus in the vacuum chamber 12 is suppressed.

さて、真空槽１２内においては、被処理物５４，５４，…にバイアス電圧が印加されているので、当該被処理物５４，５４，…の表面に、プラズマ３４内のアルゴンイオンおよび水素イオンが衝突する。これによって、被処理物５４，５４，…の表面が洗浄される。そして、かかる放電洗浄処理の終了後、水素ガスの導入が停止され、続いてスパッタリング法による成膜処理が行われる。 In the vacuum chamber 12, since a bias voltage is applied to the workpieces 54, 54,..., Argon ions and hydrogen ions in the plasma 34 are formed on the surfaces of the workpieces 54, 54,. collide. As a result, the surfaces of the workpieces 54, 54,... Are cleaned. And after completion | finish of this discharge cleaning process, introduction | transduction of hydrogen gas is stopped, and the film-forming process by sputtering method is performed subsequently.

スパッタリング法による成膜処理においては、上述したスパッタ用電源装置によってターゲット７８が通電される。すると、このターゲット７８の表面にアルゴンイオンが衝突し、その衝撃によって当該ターゲット７８からチタン粒子が叩き出される（スパッタされる）。そして、このチタン粒子は、被処理物５４，５４，…の表面に衝突し、堆積する。これによって、被処理物５４，５４，…の表面にチタン膜１００が形成される。そして、このスパッタリング法による成膜処理の終了後、ターゲット７８への通電が停止され、続いてプラズマＣＶＤ法による成膜処理が行われる。 In the film forming process by the sputtering method, the target 78 is energized by the above-described sputtering power supply device. Then, argon ions collide with the surface of the target 78, and titanium particles are knocked out (sputtered) from the target 78 by the impact. The titanium particles collide with the surfaces of the workpieces 54, 54,. Thereby, the titanium film 100 is formed on the surfaces of the workpieces 54, 54,. And after completion | finish of the film-forming process by this sputtering method, electricity supply to the target 78 is stopped, and the film-forming process by a plasma CVD method is performed subsequently.

プラズマＣＶＤ法による成膜処理においては、真空槽１２内に、ＴＭＳガスおよびアセチレンガスが導入される。また、これと同時に、プラズマガン１８内に、酸素ガスが導入される。すると、真空槽１２内においては、プラズマ３４の作用によって、ＴＭＳガスおよびアセチレンガスが電離される。そして、当該ＴＭＳガスに含まれるシリコン（Ｓｉ）およびアセチレンガスに含まれる炭素が互いに反応し、その化合物であるシリコン含有ＤＬＣが被処理物５４，５４，…の表面（チタン膜１００の上）に堆積する。これによって、シリコン含有ＤＬＣ膜１０２が形成される。 In the film forming process by the plasma CVD method, TMS gas and acetylene gas are introduced into the vacuum chamber 12. At the same time, oxygen gas is introduced into the plasma gun 18. Then, in the vacuum chamber 12, the TMS gas and the acetylene gas are ionized by the action of the plasma 34. Then, silicon (Si) contained in the TMS gas and carbon contained in the acetylene gas react with each other, and silicon-containing DLC, which is a compound thereof, on the surface of the workpieces 54, 54,... (On the titanium film 100). accumulate. Thereby, the silicon-containing DLC film 102 is formed.

また、このとき、アセチレンガスに含まれる炭素が、真空槽１２内からアパーチャ２４を介してプラズマガン１８（筐体２２）内に流入（浸入）する。これによって、アパーチャ２４の内壁、プラズマガン１８の内壁，熱陰極２６および陽極２８が、当該炭素で汚染される。しかし、プラズマガン１８内には、上述の如く酸素ガスが導入されているので、当該プラズマガン１８内に流入した炭素は、この酸素ガスと反応して、二酸化炭素（ＣＯ_２）となる。そして、この二酸化炭素は、真空ポンプ１６によって、外部に排出される。つまり、プラズマガン１８内に酸素ガスが導入されることで、当該プラズマガン１８内が炭素で汚染されるのが防止され、つまり浄化される。このことは、プラズマガン１８内のメンテナンスを行う上で、特に消耗品である熱陰極２６および陽極２８の寿命を延ばす上で、極めて有効である。 At this time, carbon contained in the acetylene gas flows (enters) into the plasma gun 18 (housing 22) from the vacuum chamber 12 through the aperture 24. As a result, the inner wall of the aperture 24, the inner wall of the plasma gun 18, the hot cathode 26, and the anode 28 are contaminated with the carbon. However, since the oxygen gas is introduced into the plasma gun 18 as described above, the carbon flowing into the plasma gun 18 reacts with the oxygen gas to become carbon dioxide (CO ₂ ). The carbon dioxide is discharged to the outside by the vacuum pump 16. That is, by introducing oxygen gas into the plasma gun 18, the inside of the plasma gun 18 is prevented from being contaminated with carbon, that is, purified. This is extremely effective in performing maintenance in the plasma gun 18 and extending the lifetime of the hot cathode 26 and the anode 28 which are consumables.

かかるプラズマＣＶＤ法による成膜処理の終了後、全ての通電、およびガスの導入が停止される。そして、暫くの冷却期間が置かれた後、真空槽１２内が大気に開放され、当該真空槽１２内から被処理物５４，５４，…が取り出される。これで、この表面処理装置１０による一連の処理が完了する。 After completion of the film forming process by the plasma CVD method, all energization and gas introduction are stopped. Then, after a certain cooling period, the inside of the vacuum chamber 12 is opened to the atmosphere, and the workpieces 54, 54,. Thus, a series of processes by the surface treatment apparatus 10 is completed.

ところで、上述の放電洗浄処理等の表面処理においては、真空槽内１２内に供給されたプラズマ３４内の電子が、接地電位に接続された当該真空槽１２の内壁に流れ込もうとする。より具体的には、真空槽１２の内壁のうち、上面部分、つまり反射電極４０が存在せず、また電磁コイル５０および５２による磁場によって拘束されない部分に、プラズマ３４内の電子が流れ込もうとする。しかし、上述したように真空槽１２の上面部分はプラズマ安定電極４６によって覆われており、このプラズマ安定電極４６は電気的に絶縁電位とされている。従って、例えば図１に矢印９０，９０，…で示すように、プラズマ３４内の電子が真空槽１２の上面部分に流れ込もうとしても、その進行はプラズマ安定電極４６によって阻止される。よって、当該上面部分を含む真空槽１２内壁にプラズマ３４内の電子が流れ込むことはなく、換言すれば真空槽１２の内壁が電極として作用することはない。 By the way, in the surface treatment such as the above-described discharge cleaning treatment, electrons in the plasma 34 supplied into the vacuum chamber 12 try to flow into the inner wall of the vacuum chamber 12 connected to the ground potential. More specifically, electrons in the plasma 34 try to flow into the upper surface portion of the inner wall of the vacuum chamber 12, that is, the portion where the reflective electrode 40 does not exist and is not restrained by the magnetic field generated by the electromagnetic coils 50 and 52. To do. However, as described above, the upper surface portion of the vacuum chamber 12 is covered with the plasma stable electrode 46, and the plasma stable electrode 46 is electrically insulated. Therefore, for example, as indicated by arrows 90, 90,... In FIG. 1, even if electrons in the plasma 34 try to flow into the upper surface portion of the vacuum chamber 12, the progress is blocked by the plasma stable electrode 46. Therefore, electrons in the plasma 34 do not flow into the inner wall of the vacuum chamber 12 including the upper surface portion, in other words, the inner wall of the vacuum chamber 12 does not act as an electrode.

このことは、プラズマ３４を安定化させる上で、極めて重要である。即ち、表面処理、特にシリコン含有ＤＬＣ膜１０２を形成するための成膜処理においては、真空槽１２の内壁に、シリコンを含有する軟質な炭素（Polymer Like Carbon）が付着する。この軟質な炭素は、絶縁性物質であるため、成膜処理が進むに連れて（または繰り返される度に）、真空槽１２の内壁の導電率が変化する。従って、かかる真空槽１２の内壁が電極として作用すると、プラズマ３４の諸量が変化し、当該プラズマ３４が不安定になる。しかしながら、この実施形態では、上述の如くプラズマ安定電極４６によって真空槽１２の内壁が電極として作用するのが防止されるので、再現性の良い安定したプラズマ３４を得ることができる。 This is extremely important in stabilizing the plasma 34. That is, in the surface treatment, in particular, the film formation treatment for forming the silicon-containing DLC film 102, soft carbon (Polymer Like Carbon) containing silicon adheres to the inner wall of the vacuum chamber 12. Since this soft carbon is an insulating material, the conductivity of the inner wall of the vacuum chamber 12 changes as the film forming process proceeds (or every time it is repeated). Therefore, when the inner wall of the vacuum chamber 12 acts as an electrode, various amounts of the plasma 34 change and the plasma 34 becomes unstable. However, in this embodiment, the plasma stable electrode 46 prevents the inner wall of the vacuum chamber 12 from acting as an electrode as described above, so that a stable plasma 34 with good reproducibility can be obtained.

また、シリコン含有ＤＬＣ膜１０２の成膜処理においては、反射電極４０、特に当該反射電極４０の主体であるスチール製ウール４４の表面に、炭素が付着する。そして、このスチール製ウール４４に付着した炭素が剥離して、被処理物５４，５４，…の表面に再付着し、これによって被処理物５４，５４，…の表面が汚染されることが、懸念される。しかし、この実施形態によれば、スチール製ウール４４に付着した炭素が剥離しない（または剥離し難い）ことが、確認された。これは、スチール製ウール４４の表面積が大きいこと、およびその柔軟性に起因すると、推察される。 Further, in the film forming process of the silicon-containing DLC film 102, carbon adheres to the surface of the reflective electrode 40, particularly the steel wool 44 that is the main body of the reflective electrode 40. Then, the carbon adhering to the steel wool 44 peels off and reattaches to the surfaces of the objects to be processed 54, 54,..., Thereby contaminating the surfaces of the objects to be processed 54, 54,. Concerned. However, according to this embodiment, it was confirmed that the carbon adhering to the steel wool 44 does not peel (or is difficult to peel). This is presumed to be due to the large surface area of the steel wool 44 and its flexibility.

即ち、スチール製ウール４４の表面積は、例えば上述した従来技術における反射電極のような平面的なものに比べて、極めて大きい。よって、その分、スチール製ウール４４に対する炭素の密着力が増大し、当該スチール製ウール４４に付着した炭素が剥離し難くなるものと、推察される。また、スチール製ウール４４に付着した炭素は、当該スチール製ウール４４に応力が働くことによって剥離する。ところが、スチール製ウール４４は、上述したように細長い繊維状の金属（鋼鉄）によって形成されているので、これに応力が働いても、その応力に追随してスチール製ウール４４（繊維状の鋼鉄）自体も柔軟に変形し（撓り）、これによっても炭素の剥離が抑制されるものと、推察される。従って、スチール製ウール４４の表面に付着した炭素によって、被処理物５４，５４，…の表面が汚染されることはない。 That is, the surface area of the steel wool 44 is extremely large as compared with a planar surface such as the reflection electrode in the above-described prior art. Therefore, it is presumed that the adhesion of carbon to the steel wool 44 is increased correspondingly, and the carbon attached to the steel wool 44 is difficult to peel off. Further, the carbon adhering to the steel wool 44 is peeled off by stress acting on the steel wool 44. However, since the steel wool 44 is formed of an elongated fibrous metal (steel) as described above, even if stress acts on the steel wool 44, the steel wool 44 (fibrous steel) follows the stress. ) Itself is also deformed flexibly (bending), and it is presumed that this also suppresses carbon peeling. Therefore, the surface of the workpieces 54, 54,... Is not contaminated by the carbon adhering to the surface of the steel wool 44.

被処理物５４として、直径が３１［ｍｍ］で、厚さ寸法が３［ｍｍ］の円板状のＳＣＭ４１５浸炭鋼（表面粗さ；Ｒｍａｘ≦０．１［μｍ］）を用い、かかる被処理物５４の一方主面にのみ、図２に示したようなチタン膜１００およびシリコン含有ＤＬＣ膜１０２を形成する実験を行った。なお、シリコン含有ＤＬＣ膜１０２については、シリコンの含有量が比較的に多い層と少ない層とがこの順番で積層された２層構造とした。 A disc-shaped SCM415 carburized steel (surface roughness; Rmax ≦ 0.1 [μm]) having a diameter of 31 [mm] and a thickness of 3 [mm] is used as the workpiece 54. An experiment was conducted to form the titanium film 100 and the silicon-containing DLC film 102 as shown in FIG. 2 only on one main surface of the object 54. The silicon-containing DLC film 102 has a two-layer structure in which a layer having a relatively high silicon content and a layer having a relatively small silicon content are stacked in this order.

即ち、まず、真空ポンプ１６によって、真空槽１２内を２×１０^−３［Ｐａ］まで排気する。そして、モータ６４を駆動させて、被処理物５４，５４，…を自公転させる。さらに、電熱ヒータ７４に通電して、被処理物５４，５４，…を１５０［℃］に加熱して、脱ガス処理を行う。そして、この脱ガス処理を４０分間にわたって行った後、電熱ヒータ７４への通電を停止し、続いて放電洗浄処理を行う。 That is, first, the inside of the vacuum chamber 12 is exhausted to 2 × 10 ⁻³ [Pa] by the vacuum pump 16. Then, the motor 64 is driven to cause the workpieces 54, 54,. Further, the degassing process is performed by energizing the electric heater 74 and heating the objects 54, 54,. And after performing this degassing process over 40 minutes, electricity supply to the electric heater 74 is stopped, and a discharge washing process is performed subsequently.

放電洗浄処理においては、プラズマガン１８内に、４０［ＳＣＣＭ］の流量でアルゴンガスを導入すると共に、１５０［ＳＣＣＭ］の流量で水素ガスを導入する。このとき、真空槽１２内の圧力を０．１５［Ｐａ］に維持する。この圧力は、図示しないコンダクタンスバルブによって調整される。さらに、熱陰極２６，陽極２８，電磁コイル５０および５２に通電して、プラズマ３４を発生させる。なお、プラズマガン出力Ｐｇは、５００［Ｗ］とする。そして、各電磁コイル５０および５２に供給する電流ＩｃａおよびＩｃｂを、それぞれ８［Ａ］とする。さらに、各被処理物５４，５４，…に対し平均電圧値Ｖｄｃが−６００［Ｖ］のバイアス電圧を印加する。そして、この条件による放電洗浄処理を２０分間にわたって行う。 In the discharge cleaning process, argon gas is introduced into the plasma gun 18 at a flow rate of 40 [SCCM] and hydrogen gas is introduced at a flow rate of 150 [SCCM]. At this time, the pressure in the vacuum chamber 12 is maintained at 0.15 [Pa]. This pressure is adjusted by a conductance valve (not shown). Further, the hot cathode 26, the anode 28, and the electromagnetic coils 50 and 52 are energized to generate plasma 34. The plasma gun output Pg is set to 500 [W]. The currents Ica and Icb supplied to the electromagnetic coils 50 and 52 are 8 [A], respectively. Further, a bias voltage having an average voltage value Vdc of −600 [V] is applied to each workpiece 54, 54,. And the electric discharge washing process by these conditions is performed over 20 minutes.

かかる放電洗浄処理の後、続いて、チタン膜１００を形成するための成膜処理を行う。即ち、水素ガスの導入を停止する。そして、アルゴンガスの流量を８０［ＳＣＣＭ］とすると共に、真空槽１２内の圧力を０．５［Ｐａ］に調整する。さらに、ターゲット７８に８［ｋＷ］（−４００Ｖ／２０Ａ）の直流電力を供給する。これ以外の条件は、放電洗浄処理のときと同様である。そして、かかる条件下で、３分間にわたってプレスパッタ処理（ターゲット７８の前面側に設けられた図示しないシャッタを閉じた状態で当該ターゲット７８のみをスパッタする処理）を行った後、本編の成膜処理を１０分間にわたって行う。これによって、膜厚が約０．２［μｍ］のチタン膜１００が形成された。 After the discharge cleaning process, a film forming process for forming the titanium film 100 is subsequently performed. That is, the introduction of hydrogen gas is stopped. Then, the flow rate of the argon gas is set to 80 [SCCM], and the pressure in the vacuum chamber 12 is adjusted to 0.5 [Pa]. Further, DC power of 8 [kW] (−400 V / 20 A) is supplied to the target 78. Other conditions are the same as in the discharge cleaning process. Then, after performing a pre-sputtering process (a process of sputtering only the target 78 with a shutter (not shown) provided on the front side of the target 78 closed) under such conditions for 3 minutes, the film formation process of the main part is performed. For 10 minutes. As a result, a titanium film 100 having a thickness of about 0.2 [μm] was formed.

そして、チタン膜１００の成膜後、シリコン含有ＤＬＣ膜１０２を形成するための成膜処理を行う。即ち、ターゲット７８への通電を停止する。そして、アルゴンガスの流量を４０［ＳＣＣＭ］とする。さらに、真空槽１２内に、６０［ＳＣＣＭ］の流量でＴＭＳガスを導入すると共に、１５０［ＳＣＣＭ］の流量でアセチレンガスを導入する。そして、真空槽１２内の圧力を０．３［Ｐａ］とし、被処理物５４，５４，…に印加するバイアス電圧の電圧値Ｖｄｃを−５５０［Ｖ］とする。これ以外の条件は、チタン膜１００の成膜時と同様である。これによって、シリコン含有ＤＬＣ膜１０２のうちシリコンの含有量が比較的に多い層が形成される。この層の成膜時間を５分間とすることで、膜厚は約０．２［μｍ］となる。 Then, after the titanium film 100 is formed, a film forming process for forming the silicon-containing DLC film 102 is performed. That is, the power supply to the target 78 is stopped. The argon gas flow rate is set to 40 [SCCM]. Further, TMS gas is introduced into the vacuum chamber 12 at a flow rate of 60 [SCCM], and acetylene gas is introduced at a flow rate of 150 [SCCM]. Then, the pressure in the vacuum chamber 12 is set to 0.3 [Pa], and the voltage value Vdc of the bias voltage applied to the workpieces 54, 54,... Is set to −550 [V]. The other conditions are the same as when the titanium film 100 is formed. As a result, a layer having a relatively large silicon content in the silicon-containing DLC film 102 is formed. By setting the deposition time of this layer to 5 minutes, the film thickness becomes about 0.2 [μm].

続いて、ＴＭＳガスの流量を１０［ＳＣＣＭ］に低減すると共に、アセチレンガスの流量を２００［ＳＣＣＭ］に増加させる。そして、プラズマガン１８内に、酸素ガスを１０［ＳＣＣＭ］の流量で導入する。さらに、プラズマガン出力Ｐｇを、２０００［Ｗ］に増大させる。これ以外の条件は、上述と同様である。これによって、シリコンの含有量が少ない層が形成され、かかる成膜処理を６０分間にわたって行うことで、膜厚は約３［μｍ］となる。 Subsequently, the flow rate of TMS gas is reduced to 10 [SCCM] and the flow rate of acetylene gas is increased to 200 [SCCM]. Then, oxygen gas is introduced into the plasma gun 18 at a flow rate of 10 [SCCM]. Further, the plasma gun output Pg is increased to 2000 [W]. Other conditions are the same as described above. As a result, a layer having a low silicon content is formed, and the film thickness is about 3 [μm] by performing the film formation process for 60 minutes.

なお、上述の如くプラズマガン１８内に酸素ガスを導入することで、当該プラズマガン１８内に流入する炭素を排除することができる。また、既にプラズマガン１８内（筺体２２の内壁，アパーチャ２４の内壁，熱陰極２６および陽極２８）に付着した炭素も、当該酸素ガスと反応して、取り除かれる。 In addition, by introducing oxygen gas into the plasma gun 18 as described above, carbon flowing into the plasma gun 18 can be eliminated. Also, the carbon already attached to the inside of the plasma gun 18 (the inner wall of the housing 22, the inner wall of the aperture 24, the hot cathode 26 and the anode 28) reacts with the oxygen gas and is removed.

このとき、酸素ガスは、プラズマ３４によって電離されるが、この電離によって生じた酸素イオンは、真空槽１２内にも流れ込み、シリコン含有ＤＬＣ膜１０２（シリコンの含有量が少ない層）内に入り込む。ここで、当該酸素には、シリコン含有ＤＬＣ膜１０２の潤滑性を向上させる作用がある。また、このシリコン含有ＤＬＣ膜１０２に含まれるシリコンにも、潤滑性を向上させる作用がある。しかし、シリコンの含有量が多いと、シリコン含有ＤＬＣ膜１０２の耐摩耗性（硬度）が低下する。このため、この実施例では、当該シリコン含有ＤＬＣ膜１０２の上層においてシリコンの含有量を減らしている。その反面、このようにシリコンの含有量が減ることでシリコン含有ＤＬＣ膜１０２の潤滑性が低下するが、その低下分は、酸素によって補償される。つまり、酸素ガスは、プラズマガン１８内を浄化するという作用の他に、シリコン含有ＤＬＣ膜１０２の潤滑性を向上させるという作用をも奏する。 At this time, oxygen gas is ionized by the plasma 34, and oxygen ions generated by this ionization also flow into the vacuum chamber 12 and enter the silicon-containing DLC film 102 (layer having a low silicon content). Here, the oxygen has an effect of improving the lubricity of the silicon-containing DLC film 102. Further, silicon contained in the silicon-containing DLC film 102 also has an effect of improving lubricity. However, if the silicon content is high, the wear resistance (hardness) of the silicon-containing DLC film 102 is lowered. For this reason, in this embodiment, the silicon content is reduced in the upper layer of the silicon-containing DLC film 102. On the other hand, the lubricity of the silicon-containing DLC film 102 is reduced by reducing the silicon content in this way, but the reduction is compensated by oxygen. That is, the oxygen gas has an effect of improving the lubricity of the silicon-containing DLC film 102 in addition to the effect of purifying the inside of the plasma gun 18.

このシリコン含有ＤＬＣ膜の成膜後、全ての通電、およびガスの導入を停止する。そして、２０分間の冷却期間を置いた後、真空槽１２を開けて、被処理物５４，５４，…を取り出し、一連の処理を終了する。 After the formation of the silicon-containing DLC film, all energization and gas introduction are stopped. Then, after a cooling period of 20 minutes, the vacuum chamber 12 is opened, the workpieces 54, 54,... Are taken out, and the series of processes is completed.

ここで、この一連の処理が施された被処理物５４，５４，…について、一般に知られているボールオンディク試験により、被膜全体の密着強度（剥離荷重）を測定したところ、４０００［Ｎ］という極めて高い値が得られた。この値は、例えばエンジン部品用や金型部品用として十分に適用可能な値である。つまり、この実施例によれば、エンジン部品や金型部品等のように高い密着性が要求される用途に十分に対応可能な被膜を得られることが、証明された。 Here, when the adhesion strength (peeling load) of the whole film was measured by a generally known ball-on-dic test for the workpieces 54, 54,... Subjected to this series of processing, 4000 [N]. An extremely high value was obtained. This value is a value that can be sufficiently applied, for example, for engine parts and mold parts. That is, according to this example, it was proved that a coating capable of sufficiently responding to uses requiring high adhesion such as engine parts and mold parts can be obtained.

以上のように、この実施形態の表面処理装置１０によれば、反射電極４０のうちプラズマ３４を反射させる部分、つまり上面側の部分が、スチール製ウール４４によって形成されている。そして、このようにスチール製ウール４４を採用することで、当該スチール製ウール４４に付着した炭素の剥離を防止し、ひいては被処理物５４，５４，…の表面が当該炭素によって汚染されるのを防止できる。従って、比較的頻繁に反射電極を清掃し或いは新品に交換する必要がある上述した従来技術に比べて、当該反射電極４０に係るメンテナンスの負担を大幅に低減することができる。 As described above, according to the surface treatment apparatus 10 of this embodiment, the portion of the reflective electrode 40 that reflects the plasma 34, that is, the upper surface side portion, is formed by the steel wool 44. Further, by adopting the steel wool 44 in this way, the carbon adhering to the steel wool 44 is prevented from being peeled, and the surface of the workpieces 54, 54,. Can be prevented. Therefore, compared with the above-described prior art in which the reflective electrode needs to be cleaned or replaced with a new one relatively frequently, the maintenance burden on the reflective electrode 40 can be greatly reduced.

なお、この実施形態によれば、スチール製ウール４４を交換せずに上述の実施例と同様の処理を１００バッチ以上にわたって行っても、当該スチール製ウール４４から炭素が剥離することはなかった。ただし、このように炭素が剥離することはないとしても、当該炭素によってスチール製ウール４４が或る程度汚れたときには、これを新しいものと交換する必要がある。これは、炭素の付着量が過度に多いと、当該炭素の吸気性および吸湿性によって、真空槽１２内の排気状態が悪影響を受けるからである。しかしながら、スチール製ウール４４の交換に要するコストは、例えば従来技術において反射電極を清掃し或いは新品のものと交換する場合に比べて、格段に安価である。従って、たとえスチール製ウール４４を交換したとしても、従来技術よりもメンテナンスの負担が小さいことには変わりはない。 In addition, according to this embodiment, even if it performed the process similar to the above-mentioned Example over 100 batches, without replacing steel wool 44, carbon did not peel from the said steel wool 44. FIG. However, even if the carbon does not peel in this way, when the steel wool 44 is contaminated to some extent by the carbon, it is necessary to replace it with a new one. This is because if the amount of carbon attached is excessively large, the exhaust state in the vacuum chamber 12 is adversely affected by the carbon's intake and hygroscopicity. However, the cost required for replacement of the steel wool 44 is much lower than, for example, when the reflective electrode is cleaned or replaced with a new one in the prior art. Therefore, even if the steel wool 44 is replaced, the maintenance burden is less than that of the prior art.

また、従来技術においては、成膜処理の終了後に真空槽内が開放されるとき、つまり真空槽内の温度が急激に変化するときに、反射電極に付着した炭素が剥離し易くなる。そして、極端な場合には、真空槽内を飛び跳ねるように当該炭素が剥離することがある。これは、主に反射電極と炭素との熱膨張係数の差異に起因する。しかしながら、この実施形態においては、真空槽１２内が開放されたときでも、反射電極４０（スチール製ウール４４）から炭素が剥離することはなかった。 In the prior art, when the inside of the vacuum chamber is opened after the film formation process is completed, that is, when the temperature in the vacuum chamber is rapidly changed, carbon attached to the reflective electrode is easily peeled off. In an extreme case, the carbon may peel off so as to jump in the vacuum chamber. This is mainly due to the difference in thermal expansion coefficient between the reflective electrode and carbon. However, in this embodiment, even when the inside of the vacuum chamber 12 was opened, carbon did not peel from the reflective electrode 40 (steel wool 44).

なお、この実施形態においては、金属製ウール４４としてスチール製ウールを用いたが、これに限らない。即ち、金属製ウール４４は、高い耐熱性および耐食性を有する材質のものであればよく、例えばステンレス製ウールであってもよい。ただし、ステンレス製ウールは、スチール製ウールに比べて高価（数倍の価格）であるので、コスト的には、当該スチール製ウールの方が有利である。 In this embodiment, steel wool is used as the metal wool 44, but the present invention is not limited to this. That is, the metal wool 44 may be made of a material having high heat resistance and corrosion resistance, and may be stainless steel wool, for example. However, stainless steel wool is more expensive (several times more expensive) than steel wool, so the steel wool is more advantageous in terms of cost.

また、上述した図１では、説明の便宜上、反射電極４０の直径（金属製ウール４４の上面側の面積、換言すれば収容器４２の内径）が、公転台６０の直径よりもかなり小さめに描かれているが、実際には、当該反射電極４０の直径は極力大きいのが、好ましい。これは、反射電極４０（金属製ウール４４）以外の部分（特に公転台６０の上面部分）に炭素が付着するのを防止すると共に、プラズマ３４内の電子が真空槽１２の内壁（特に底面に当たる壁部）に流れ込むのを防止するのに、有効だからである。 Further, in FIG. 1 described above, for the convenience of explanation, the diameter of the reflecting electrode 40 (the area on the upper surface side of the metal wool 44, in other words, the inner diameter of the container 42) is drawn to be considerably smaller than the diameter of the revolving table 60. In practice, however, the diameter of the reflective electrode 40 is preferably as large as possible. This prevents carbon from adhering to parts other than the reflective electrode 40 (metal wool 44) (particularly, the upper surface part of the revolving table 60), and electrons in the plasma 34 hit the inner wall (particularly the bottom surface) of the vacuum chamber 12. This is because it is effective in preventing flow into the wall).

そして、この実施形態では、プラズマＣＶＤ法による成膜処理によってシリコン含有ＤＬＣ膜１０２を形成する場合について説明したが、これに限らない。例えば、シリコンを含有しないＤＬＣ膜を形成してもよいし、ＤＬＣ膜以外の被膜を形成してもよい。 In this embodiment, the case where the silicon-containing DLC film 102 is formed by the film forming process using the plasma CVD method has been described, but the present invention is not limited thereto. For example, a DLC film not containing silicon may be formed, or a film other than the DLC film may be formed.

さらに、マグネトロンスパッタカソード７６を構成から省いてもよい。即ち、複合型ではなく、プラズマＣＶＤ専用の装置に、この発明を適用してもよい。 Further, the magnetron sputter cathode 76 may be omitted from the configuration. That is, the present invention may be applied to an apparatus dedicated to plasma CVD instead of a composite type.

そしてさらに、プラズマ３４を発生させるための手段としてプラズマガン１８を設けたが、これに限らない。例えば、プラズマガン１８と同様の構成を真空槽１２内に設け、当該真空槽１２内においてプラズマ３４を発生させてもよい。 Further, although the plasma gun 18 is provided as a means for generating the plasma 34, the present invention is not limited to this. For example, a configuration similar to that of the plasma gun 18 may be provided in the vacuum chamber 12, and the plasma 34 may be generated in the vacuum chamber 12.

この実施形態で説明した各構成要素の形状や寸法，材質，或いは放電用ガスや材料ガス等の種類，流量等は、飽くまで一例であり、これに限定されるものではない。 The shape, size, material, type of discharge gas, material gas, etc., flow rate, etc. described in this embodiment are merely examples, and the present invention is not limited thereto.

この発明の一実施形態の概略構成を示す図解図である。It is an illustration figure which shows schematic structure of one Embodiment of this invention. 同実施形態において形成される被膜の断面を示す図解図である。It is an illustration figure which shows the cross section of the film formed in the embodiment.

Explanation of symbols

１０表面処理装置
１２真空槽
１６真空ポンプ
１８プラズマガン
３４プラズマ
４０反射電極
４２収容器
４４金属製ウール
５４被処理物
８２材料ガス供給口 DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Surface treatment apparatus 12 Vacuum tank 16 Vacuum pump 18 Plasma gun 34 Plasma 40 Reflective electrode 42 Container 44 Metal wool 54 To-be-processed object 82 Material gas supply port

Claims

In a plasma CVD apparatus for forming a film on the surface of an object to be processed by plasma CVD,
A vacuum chamber in which the workpiece is disposed;
Plasma generating means for generating plasma in the vacuum chamber;
Reflection means provided in the vacuum chamber so as to face the plasma generation means, and reflecting the plasma toward the plasma generation means;
A material gas introduction means for introducing a material gas to be the material of the coating into the vacuum chamber;
Comprising
The plasma CVD apparatus characterized in that a portion of the reflecting means for reflecting the plasma is formed of metal wool.

The plasma CVD apparatus according to claim 1, further comprising a magnetic field generating means for generating a magnetic field for confining the plasma in a beam shape so as to extend between the plasma generating means and the reflecting means.

The plasma CVD apparatus according to claim 1 or 2, wherein the metal wool is steel wool.

The plasma CVD apparatus according to claim 1, wherein the material gas includes a carbon component.