JP3437772B2 - 管内面の表面処理方法及び装置 - Google Patents
管内面の表面処理方法及び装置Info
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、例えばステンレ
ス管のような導電性の管形状物の内面にイオンを照射あ
るいは注入することによって表面処理を施し、様々な特
性を改善する管内面の表面処理方法及び装置に関するも
のである。
ス管のような導電性の管形状物の内面にイオンを照射あ
るいは注入することによって表面処理を施し、様々な特
性を改善する管内面の表面処理方法及び装置に関するも
のである。
【０００２】
【従来の技術】従来、被処理物に窒素イオンなど様々な
イオンビームを照射・注入することによって硬度や潤滑
性など様々な特性を改善できることは、数１０年にわた
る、イオン源からイオンビームを引き出して照射する実
験によって実証されてきた。しかしビーム形状であるた
め管形状物の内面のようなところに注入することは不可
能であり、実用化されなかった。
イオンビームを照射・注入することによって硬度や潤滑
性など様々な特性を改善できることは、数１０年にわた
る、イオン源からイオンビームを引き出して照射する実
験によって実証されてきた。しかしビーム形状であるた
め管形状物の内面のようなところに注入することは不可
能であり、実用化されなかった。
【０００３】近年、被処理物をプラズマ中にさらし、被
処理物に負電位のパルスバイアスを繰り返し印加するこ
とによってプラズマ中の正イオンを被処理物表面に注入
し、特性を改善するいわゆるプラズマイマージョン法が
発案され、米国を中心に活発に研究が進められている。
処理物に負電位のパルスバイアスを繰り返し印加するこ
とによってプラズマ中の正イオンを被処理物表面に注入
し、特性を改善するいわゆるプラズマイマージョン法が
発案され、米国を中心に活発に研究が進められている。
【０００４】この方法は被処理物周囲のプラズマから直
接イオンを注入するため、三次元の複雑形状物でもイオ
ン注入が可能であるという利点を持っている。このため
これを利用し、管内面にプラズマイマージョン法によっ
てイオンを照射しようとする試みが始まりつつある。
接イオンを注入するため、三次元の複雑形状物でもイオ
ン注入が可能であるという利点を持っている。このため
これを利用し、管内面にプラズマイマージョン法によっ
てイオンを照射しようとする試みが始まりつつある。
【０００５】１０-3Torr台の減圧状態に保たれた真空容
器に対して、負電位にバイアスしたタングステンなど熱
フィラメントに直流電流を通電することによって熱フィ
ラメントを加熱し、熱フィラメントから放出された電子
を、熱フィラメントと真空容器壁との間の電界で加速し
て中性ガスと衝突させ、プラズマを生成する。真空容器
の外周には図示する極性の永久磁石が配置されてマルチ
カスプ磁場を形成し、プラズマを効率的に閉じ込めてい
る。
器に対して、負電位にバイアスしたタングステンなど熱
フィラメントに直流電流を通電することによって熱フィ
ラメントを加熱し、熱フィラメントから放出された電子
を、熱フィラメントと真空容器壁との間の電界で加速し
て中性ガスと衝突させ、プラズマを生成する。真空容器
の外周には図示する極性の永久磁石が配置されてマルチ
カスプ磁場を形成し、プラズマを効率的に閉じ込めてい
る。
【０００６】被処理物である導電性管は真空容器内に配
置されているためプラズマにさらされている。管内の中
心軸上には接地電位の導電性ワイヤが配置されており、
これによって管内のプラズマ電位が接地電位近傍に維持
されている。管に負電位のパルスバイアスを繰り返し印
加することにより、プラズマ中の正イオンを管内壁に引
き込み、注入する方法があった。
置されているためプラズマにさらされている。管内の中
心軸上には接地電位の導電性ワイヤが配置されており、
これによって管内のプラズマ電位が接地電位近傍に維持
されている。管に負電位のパルスバイアスを繰り返し印
加することにより、プラズマ中の正イオンを管内壁に引
き込み、注入する方法があった。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記の
方法では管内壁のみならず管外壁にもイオン照射・注入
されてしまう。また管内のプラズマは、管外で生成され
たプラズマが拡散してきたものであり、このため管内中
央部分では管端と比較してプラズマ密度が低く、その結
果イオンを均一に注入できないという欠点を持つ。
方法では管内壁のみならず管外壁にもイオン照射・注入
されてしまう。また管内のプラズマは、管外で生成され
たプラズマが拡散してきたものであり、このため管内中
央部分では管端と比較してプラズマ密度が低く、その結
果イオンを均一に注入できないという欠点を持つ。
【０００８】この発明は、上記のような課題に鑑み、そ
の課題を解決すべく創案されたものであって、その目的
とするところは、少なくとも内壁が導電性である管形状
物内にマイクロ波あるいは高周波プラズマを生成し、管
形状物に繰り返し負電位のパルスバイアスを印加するこ
とによって管内壁にイオンを照射あるいは注入すること
によって表面処理を施し、様々な特性を改善することの
できる管内面の表面処理方法及び装置を提供することに
ある。
の課題を解決すべく創案されたものであって、その目的
とするところは、少なくとも内壁が導電性である管形状
物内にマイクロ波あるいは高周波プラズマを生成し、管
形状物に繰り返し負電位のパルスバイアスを印加するこ
とによって管内壁にイオンを照射あるいは注入すること
によって表面処理を施し、様々な特性を改善することの
できる管内面の表面処理方法及び装置を提供することに
ある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】以上の目的を達成するた
めに、請求項１の発明は、真空容器内に少なくとも内壁
が導電性である管形状物を配置し、前記管と前記真空容
器の内壁の間に絶縁性材料を配置し、真空容器内に所望
のイオン発生原料ガスを導入すると同時に減圧状態に維
持し、マイクロ波あるいは高周波放電によって管内にプ
ラズマを生成し、管軸方向に磁力線が形成されるよう磁
場形成手段を配置し、管内壁に負電位のパルス電圧を繰
り返し印加することによって、管内壁にプラズマ中の正
イオンを引き込み、照射する手段よりなる。ここで、好
ましい態様として、前記管の中心軸に沿ってアンテナを
管全長にわたって配置し、アンテナの片端からマイクロ
波あるいは高周波電力を供給する。前記アンテナ表面が
誘電体材料で被覆されている。前記磁場形成手段は管軸
方向に移動可能である。前記管内の表面に薄膜を形成す
るガスを導入しながらマイクロ波あるいは高周波放電に
よってプラズマを生成し、薄膜を形成しながら管内壁に
負電位のパルス電圧を繰り返し印加することによって、
管内壁にプラズマ中の正イオンを引き込み、照射する
か、あるいは薄膜形成の工程と管内壁に負電位のパルス
電圧を繰り返し印加することによって管内壁にプラズマ
中の正イオンを引き込み、照射する工程を繰り返し行
う。
めに、請求項１の発明は、真空容器内に少なくとも内壁
が導電性である管形状物を配置し、前記管と前記真空容
器の内壁の間に絶縁性材料を配置し、真空容器内に所望
のイオン発生原料ガスを導入すると同時に減圧状態に維
持し、マイクロ波あるいは高周波放電によって管内にプ
ラズマを生成し、管軸方向に磁力線が形成されるよう磁
場形成手段を配置し、管内壁に負電位のパルス電圧を繰
り返し印加することによって、管内壁にプラズマ中の正
イオンを引き込み、照射する手段よりなる。ここで、好
ましい態様として、前記管の中心軸に沿ってアンテナを
管全長にわたって配置し、アンテナの片端からマイクロ
波あるいは高周波電力を供給する。前記アンテナ表面が
誘電体材料で被覆されている。前記磁場形成手段は管軸
方向に移動可能である。前記管内の表面に薄膜を形成す
るガスを導入しながらマイクロ波あるいは高周波放電に
よってプラズマを生成し、薄膜を形成しながら管内壁に
負電位のパルス電圧を繰り返し印加することによって、
管内壁にプラズマ中の正イオンを引き込み、照射する
か、あるいは薄膜形成の工程と管内壁に負電位のパルス
電圧を繰り返し印加することによって管内壁にプラズマ
中の正イオンを引き込み、照射する工程を繰り返し行
う。
【００１０】また、請求項６の発明は、真空容器と、真
空容器内を所定の減圧状態に維持する排気手段と、真空
容器内に管形状の被処理物を固定する固定手段と、所望
のガスを管形状の被処理物内側の空間に供給するガス供
給手段とを設け、前記管形状の被処理物と前記真空容器
の内壁の間に絶縁性材料を配置し、管形状の被処理物の
中心軸上にマイクロ波あるいは高周波電力を供給するア
ンテナを設け、アンテナにマイクロ波あるいは高周波電
源を接続し、真空容器の外部あるいは内部に、管形状の
被処理物内側の空間に軸線方向の磁力線を形成するため
の磁場形成手段を設け、管形状の被処理物の少なくとも
内壁に負電位のパルス電圧を繰り返し印加するためのパ
ルス電圧印加手段を設けている手段よりなる。ここで、
好ましい態様として、前記アンテナに整合回路を介して
マイクロ波あるいは高周波電源を接続する。
空容器内を所定の減圧状態に維持する排気手段と、真空
容器内に管形状の被処理物を固定する固定手段と、所望
のガスを管形状の被処理物内側の空間に供給するガス供
給手段とを設け、前記管形状の被処理物と前記真空容器
の内壁の間に絶縁性材料を配置し、管形状の被処理物の
中心軸上にマイクロ波あるいは高周波電力を供給するア
ンテナを設け、アンテナにマイクロ波あるいは高周波電
源を接続し、真空容器の外部あるいは内部に、管形状の
被処理物内側の空間に軸線方向の磁力線を形成するため
の磁場形成手段を設け、管形状の被処理物の少なくとも
内壁に負電位のパルス電圧を繰り返し印加するためのパ
ルス電圧印加手段を設けている手段よりなる。ここで、
好ましい態様として、前記アンテナに整合回路を介して
マイクロ波あるいは高周波電源を接続する。
【００１１】
【発明の実施の形態】以下、図面に記載の発明の実施の
形態に基づいて、この発明をより具体的に説明する。
形態に基づいて、この発明をより具体的に説明する。
【００１２】図１において、排気手段の真空ポンプ１２
及びガス導入手段のガス注入ホース１３が接続された管
形状の真空容器１内に、同軸状に被処理物である導電性
の管としての例えばステンレス管２が配置されている。
及びガス導入手段のガス注入ホース１３が接続された管
形状の真空容器１内に、同軸状に被処理物である導電性
の管としての例えばステンレス管２が配置されている。
【００１３】ステンレス管２の内部の中心軸上にはステ
ンレスのロッドに絶縁材の例えば石英ガラスチューブ３
で被覆されたアンテナ４が配置されており、アンテナ４
の片端は電流導入端子５、真空容器１外の整合回路６を
介してマイクロ波電源７に電気的に接続されている。ア
ンテナ４に石英ガラスチューブ３が被覆されているのは
ステンレスのロッドがスパッタされることによる金属不
純物の発生を防止して、高電圧を印加したときにアンテ
ナ４と被処理物のステンレス管２との間で放電が生じる
のを防ぐためである。
ンレスのロッドに絶縁材の例えば石英ガラスチューブ３
で被覆されたアンテナ４が配置されており、アンテナ４
の片端は電流導入端子５、真空容器１外の整合回路６を
介してマイクロ波電源７に電気的に接続されている。ア
ンテナ４に石英ガラスチューブ３が被覆されているのは
ステンレスのロッドがスパッタされることによる金属不
純物の発生を防止して、高電圧を印加したときにアンテ
ナ４と被処理物のステンレス管２との間で放電が生じる
のを防ぐためである。
【００１４】ステンレス管２には電流導入端子８を介し
て図示しないパルス電源が電気的に接続されており、負
電位のパルスバイアスが周期的に印加される。ステンレ
ス管２と真空容器１内壁の間には異常放電を防止するた
めのセラミック製の絶縁チューブ９がステンレス管２の
外周及びステンレス管２の端部に配置されている。ステ
ンレス管２の片方の端部は絶縁チューブ９を介して真空
容器１の端部に取付けられて支持されている。
て図示しないパルス電源が電気的に接続されており、負
電位のパルスバイアスが周期的に印加される。ステンレ
ス管２と真空容器１内壁の間には異常放電を防止するた
めのセラミック製の絶縁チューブ９がステンレス管２の
外周及びステンレス管２の端部に配置されている。ステ
ンレス管２の片方の端部は絶縁チューブ９を介して真空
容器１の端部に取付けられて支持されている。
【００１５】真空容器１壁外には真空容器１を巻くよう
に電磁コイル１０が配置されており、電磁コイル１０に
電流を流すことによってステンレス管２の管軸方向に磁
力線を形成する磁場を発生する。なお、電磁コイル１０
に代えて永久磁石の使用も可能である。
に電磁コイル１０が配置されており、電磁コイル１０に
電流を流すことによってステンレス管２の管軸方向に磁
力線を形成する磁場を発生する。なお、電磁コイル１０
に代えて永久磁石の使用も可能である。
【００１６】真空容器１の一端には観測窓１１が形成さ
れ、又真空容器１の内部を真空状にするための真空ポン
プ１２の一端側が接続されている。ステンレス管２及び
アンテナ４の端部側が取付け支持される真空容器１の他
端にはガス注入ホース１３の一端側が接続されている。
ガス注入ホース１３の途中には流量調整器１４が設けら
れている。
れ、又真空容器１の内部を真空状にするための真空ポン
プ１２の一端側が接続されている。ステンレス管２及び
アンテナ４の端部側が取付け支持される真空容器１の他
端にはガス注入ホース１３の一端側が接続されている。
ガス注入ホース１３の途中には流量調整器１４が設けら
れている。
【００１７】真空容器１内にガス注入ホース１３を通じ
て所望のガスを導入しながら、真空ポンプ１２を利用し
て真空容器１内を減圧状態とし、マイクロ波電源７から
2.45GHz のマイクロ波を、整合回路６を通してアンテナ
４に伝送することによってステンレス管２内にマイクロ
波プラズマを生成する。パルス電源をＯＮすることによ
りステンレス管２に周期的に負のパルス電圧を印加し、
プラズマ中の正イオンをステンレス管２の内壁に引き込
み、注入する。
て所望のガスを導入しながら、真空ポンプ１２を利用し
て真空容器１内を減圧状態とし、マイクロ波電源７から
2.45GHz のマイクロ波を、整合回路６を通してアンテナ
４に伝送することによってステンレス管２内にマイクロ
波プラズマを生成する。パルス電源をＯＮすることによ
りステンレス管２に周期的に負のパルス電圧を印加し、
プラズマ中の正イオンをステンレス管２の内壁に引き込
み、注入する。
【００１８】後述の図１及び図４の説明においてイオン
注入による表面改質効果についてのみ述べているが、例
えばステンレス管２の管内に水素や窒素プラズマを生成
し、被処理物である導電性管のステンレス管２に数kV以
下のパルスバイアスを繰り返し印加することにより、イ
オン照射でステンレス管２の内壁に付着した油分や水分
などをスパッタ除去し、その後何らかの薄膜を形成する
ことによって密着性のよい薄膜を得るなど、イオン照射
効果を利用することも可能である。
注入による表面改質効果についてのみ述べているが、例
えばステンレス管２の管内に水素や窒素プラズマを生成
し、被処理物である導電性管のステンレス管２に数kV以
下のパルスバイアスを繰り返し印加することにより、イ
オン照射でステンレス管２の内壁に付着した油分や水分
などをスパッタ除去し、その後何らかの薄膜を形成する
ことによって密着性のよい薄膜を得るなど、イオン照射
効果を利用することも可能である。
【００１９】また導入するガスにTiCl4(四塩化チタン）
とNH3(アンモニア）を用いてプラズマCVD と同時にプラ
ズマ中のイオンを照射することにより、密着性や結晶性
などのよい薄膜を得ることも可能である。
とNH3(アンモニア）を用いてプラズマCVD と同時にプラ
ズマ中のイオンを照射することにより、密着性や結晶性
などのよい薄膜を得ることも可能である。
【００２０】もちろんパルスバイアスを印加していない
状態でプラズマCVD によって薄膜を形成する工程と、同
一ガスあるいは別種のガスを導入してプラズマを生成
し、パルスバイアスを印加することによってイオン照射
・注入する工程を分けて、例えば交互に行うことによっ
て密着性などの特性に優れる薄膜をステンレス管２の管
内壁に形成することも可能である。
状態でプラズマCVD によって薄膜を形成する工程と、同
一ガスあるいは別種のガスを導入してプラズマを生成
し、パルスバイアスを印加することによってイオン照射
・注入する工程を分けて、例えば交互に行うことによっ
て密着性などの特性に優れる薄膜をステンレス管２の管
内壁に形成することも可能である。
【００２１】さらにこの発明ではパルス電圧を印加する
ため、例えばステンレス管２などの導電性管内壁に何ら
かの高分子薄膜など絶縁性薄膜を形成し、その後イオン
照射・注入処理を行うことも可能である。絶縁性薄膜の
厚さがあまり大きいと絶縁性薄膜表面−プラズマ間に電
圧が印加されないが、１mm程度以下の厚さであれば導電
性管に印加した電圧の1/2 〜1/3 程度の電圧が絶縁性薄
膜表面−プラズマ間に印加されるため、イオン照射・注
入による絶縁性薄膜の特性改良が可能である。導電性薄
膜を形成した後にイオン照射・注入処理を行って導電性
薄膜の特性を改善することはもちろん可能である。
ため、例えばステンレス管２などの導電性管内壁に何ら
かの高分子薄膜など絶縁性薄膜を形成し、その後イオン
照射・注入処理を行うことも可能である。絶縁性薄膜の
厚さがあまり大きいと絶縁性薄膜表面−プラズマ間に電
圧が印加されないが、１mm程度以下の厚さであれば導電
性管に印加した電圧の1/2 〜1/3 程度の電圧が絶縁性薄
膜表面−プラズマ間に印加されるため、イオン照射・注
入による絶縁性薄膜の特性改良が可能である。導電性薄
膜を形成した後にイオン照射・注入処理を行って導電性
薄膜の特性を改善することはもちろん可能である。
【００２２】
【発明の実験例】この発明の実験条件を以下に示す。
【００２３】
ステンレス管サイズ：内径３５mm、長さ１ｍ
導入ガス ：Ｎ2 （窒素ガス）
真空度 ：2.8 ×１０-3Torr（真空容器内）
マイクロ波投入電力：７０W
磁場強度 ：９００Gauss （電磁コイル中心点）
パルスバイアス ：２０KV、繰り返し周波数１００Hz、パルス幅５０μsec
処理時間 ：２時間
【００２４】図３に、図２で図示するステンレス管２内
の４カ所にシリコン基板１５を設置し、それぞれの窒素
イオン注入深さ分布をAES(オージェ電子分光分析）で測
定した結果を示す。繰り返し窒素イオンが注入されるこ
とにより、ステンレス管２内壁全面に均一に注入されて
いることが図３からわかる。
の４カ所にシリコン基板１５を設置し、それぞれの窒素
イオン注入深さ分布をAES(オージェ電子分光分析）で測
定した結果を示す。繰り返し窒素イオンが注入されるこ
とにより、ステンレス管２内壁全面に均一に注入されて
いることが図３からわかる。
【００２５】〔比較実験例〕また図４は、電磁コイル１
０を管軸方向に移動可能とした場合の装置構成である。
アンテナ４は管中心軸上にあるが、図１と異なりステン
レス管２の管内には挿入されていない。その他の構成は
図１と同様である。
０を管軸方向に移動可能とした場合の装置構成である。
アンテナ４は管中心軸上にあるが、図１と異なりステン
レス管２の管内には挿入されていない。その他の構成は
図１と同様である。
【００２６】ステンレス管２内を減圧状態、好ましくは
１×１０-3Torr以下とし、電磁コイル中心点で８７５Ga
uss の磁場強度とすることにより、電磁コイル中心点近
傍でECR(電子サイクロトロン共鳴；Electron Cyclotron
Resonance）条件が形成し、局所的に高密度のプラズマ
を生成することが可能となる。
１×１０-3Torr以下とし、電磁コイル中心点で８７５Ga
uss の磁場強度とすることにより、電磁コイル中心点近
傍でECR(電子サイクロトロン共鳴；Electron Cyclotron
Resonance）条件が形成し、局所的に高密度のプラズマ
を生成することが可能となる。
【００２７】実験条件を図１の場合と同様とし、電磁コ
イル１０をアンテナ４近傍に配置したときの図５の４箇
所における窒素イオン注入深さ分布をAES(オージェ電子
分光分析）で測定した結果を図６に示す。局所的に高密
度プラズマが生成されるため、電磁コイル中心点近傍で
多量のイオン注入が行われていることがわかる。
イル１０をアンテナ４近傍に配置したときの図５の４箇
所における窒素イオン注入深さ分布をAES(オージェ電子
分光分析）で測定した結果を図６に示す。局所的に高密
度プラズマが生成されるため、電磁コイル中心点近傍で
多量のイオン注入が行われていることがわかる。
【００２８】すなわち電磁コイル１０を軸方向に移動さ
せながら処理を行うことにより、ステンレス管２の内壁
全面に均一にイオン注入することが可能となる。この方
法の利点は、電磁コイル１０の移動速度を微調整するこ
とにより、イオン注入量の細かな補正が可能となる点に
ある。
せながら処理を行うことにより、ステンレス管２の内壁
全面に均一にイオン注入することが可能となる。この方
法の利点は、電磁コイル１０の移動速度を微調整するこ
とにより、イオン注入量の細かな補正が可能となる点に
ある。
【００２９】なお、この発明は上記発明の実施の形態に
限定されるものではなく、この発明の精神を逸脱しない
範囲で種々の改変をなし得ることは勿論である。例え
ば、前記発明の実施の形態では、導電性の管としてステ
ンレス管２の場合で説明したが、これに限定されるもの
ではない。また、マイクロ波放電によってステンレス管
２の管内にプラズマを生成する場合で説明したが、マイ
クロ波に代えて高周波を使用してもよい。
限定されるものではなく、この発明の精神を逸脱しない
範囲で種々の改変をなし得ることは勿論である。例え
ば、前記発明の実施の形態では、導電性の管としてステ
ンレス管２の場合で説明したが、これに限定されるもの
ではない。また、マイクロ波放電によってステンレス管
２の管内にプラズマを生成する場合で説明したが、マイ
クロ波に代えて高周波を使用してもよい。
【００３０】
【発明の効果】以上の記載より明らかなように、請求項
１、請求項５、請求項６の発明に係る管内面の表面処理
方法及び装置によれば、少なくとも内壁が導電性である
管形状物内にマイクロ波あるいは高周波プラズマを生成
し、管形状物に繰り返し負電位のパルスバイアスを印加
することによって管内壁にイオンを照射あるいは注入す
ることができる。これによって、管内の表面処理を施
し、様々な特性を改善して、その表面改質を図ることが
できる。これに加えて、例えば、管の内壁に付着した油
分や水分などをスパッタ除去でき、また、管の内壁に１
mm以下の導電性あるいは絶縁性薄膜を形成することがで
きる。また、前記管と前記真空容器の内壁の間に絶縁性
材料を配置することにより、管と真空容器の内壁との間
で異常放電を防止することができる。
１、請求項５、請求項６の発明に係る管内面の表面処理
方法及び装置によれば、少なくとも内壁が導電性である
管形状物内にマイクロ波あるいは高周波プラズマを生成
し、管形状物に繰り返し負電位のパルスバイアスを印加
することによって管内壁にイオンを照射あるいは注入す
ることができる。これによって、管内の表面処理を施
し、様々な特性を改善して、その表面改質を図ることが
できる。これに加えて、例えば、管の内壁に付着した油
分や水分などをスパッタ除去でき、また、管の内壁に１
mm以下の導電性あるいは絶縁性薄膜を形成することがで
きる。また、前記管と前記真空容器の内壁の間に絶縁性
材料を配置することにより、管と真空容器の内壁との間
で異常放電を防止することができる。
【００３１】また、請求項２のように、前記管の中心軸
に沿ってアンテナを管全長にわたって配置し、アンテナ
の片端からマイクロ波あるいは高周波電力を供給するこ
とにより、管内の全長にわたってプラズマを生成させる
ことができ、管内壁のみに均一にイオン照射・注入が可
能となる。
に沿ってアンテナを管全長にわたって配置し、アンテナ
の片端からマイクロ波あるいは高周波電力を供給するこ
とにより、管内の全長にわたってプラズマを生成させる
ことができ、管内壁のみに均一にイオン照射・注入が可
能となる。
【００３２】また、請求項３のように、前記アンテナ表
面が誘電体材料で被覆されていることにより、マイクロ
波あるいは高周波は透過させ、しかも、直流電気及び低
周波の電磁波を絶縁することができる。
面が誘電体材料で被覆されていることにより、マイクロ
波あるいは高周波は透過させ、しかも、直流電気及び低
周波の電磁波を絶縁することができる。
【００３３】また、請求項４のように、前記磁場形成手
段は管軸方向に移動可能であることにより、長い筒体の
内部にプラズマを生成させて、長い筒体の内部の均一な
表面処理が可能となる。
段は管軸方向に移動可能であることにより、長い筒体の
内部にプラズマを生成させて、長い筒体の内部の均一な
表面処理が可能となる。
【００３４】
【００３５】また、請求項７のように、前記アンテナに
整合回路を介してマイクロ波あるいは高周波電源を接続
することにより、エネルギー損失を最小にすることがで
きる。
整合回路を介してマイクロ波あるいは高周波電源を接続
することにより、エネルギー損失を最小にすることがで
きる。
【図１】装置の概略側面図である。
【図２】図１の構成における４箇所の測定箇所を示す模
式図である。
式図である。
【図３】図２の４箇所のイオン注入深さ分布図である。
【図４】他例の装置の概略側面図である。
【図５】図４の構成における４箇所の測定箇所を示す模
式図である。
式図である。
【図６】図５の４箇所のイオン注入深さ分布図である。
１ 真空容器
２ ステンレス管
３ 石英ガラスチューブ
４ アンテナ
５ 電流端子
６ 整合回路
７ マイクロ波電源
８ 電流導入端子
９ 絶縁チューブ
１０ 電磁コイル
１１ 観測窓
１２ 真空ポンプ
１３ ガス注入ホース
１４ 流量調整器
１５ シリコン基板
フロントページの続き
(56)参考文献 特開 平７−176916（ＪＰ，Ａ)
特開 平５−59560（ＪＰ，Ａ)
特開 平７−252663（ＪＰ，Ａ)
特公 平７−35570（ＪＰ，Ｂ２)
Ｍｕ Ｓｕｎ，Ｓｉ−ｚｅ Ｙａｎ
ｇ，ａｎｄ Ｂｉｎｇ Ｌｉ，Ｎｅｗ
ｍｅｔｈｏｄ ｏｆ ｔｕｂｕｌａｒ
ｍａｔｅｒｉａｌ ｉｎｎｅｒ ｓｕｒ
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Ｖａｃ．Ｓｃｉ．Ｔｅｃｈｎｏｌ，米
国，Ａｍｅｒｉｃａｎ Ｖａｃｕｕｍ
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369
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
C23C 14/48
H05H 1/46
Claims (7)
- 【請求項１】 真空容器内に少なくとも内壁が導電性で
ある管形状物を配置し、前記管と前記真空容器の内壁の
間に絶縁性材料を配置し、真空容器内に所望のイオン発
生原料ガスを導入すると同時に減圧状態に維持し、マイ
クロ波あるいは高周波放電によって管内にプラズマを生
成し、管軸方向に磁力線が形成されるよう磁場形成手段
を配置し、管内壁に負電位のパルス電圧を繰り返し印加
することによって、管内壁にプラズマ中の正イオンを引
き込み、照射することを特徴とする管内面の表面処理方
法。 - 【請求項２】 前記管の中心軸に沿ってアンテナを管全
長にわたって配置し、アンテナの片端からマイクロ波あ
るいは高周波電力を供給することを特徴とする、請求項
１に記載の管内面の表面処理方法。 - 【請求項３】 前記アンテナ表面が誘電体材料で被覆さ
れていることを特徴とする、請求項２に記載の管内面の
表面処理方法。 - 【請求項４】 前記磁場形成手段は管軸方向に移動可能
であることを特徴とする、請求項１から請求項３に記載
の管内面の表面処理方法。 - 【請求項５】 前記管内の表面に薄膜を形成するガスを
導入しながらマイクロ波あるいは高周波放電によってプ
ラズマを生成し、薄膜を形成しながら管内壁に負電位の
パルス電圧を繰り返し印加することによって、管内壁に
プラズマ中の正イオンを引き込み、照射するか、あるい
は薄膜形成の工程と管内壁に負電位のパルス電圧を繰り
返し印加することによって管内壁にプラズマ中の正イオ
ンを引き込み、照射する工程を繰り返し行うことを特徴
とする、請求項１から請求項４に記載の管内面の表面処
理方法。 - 【請求項６】 真空容器と、真空容器内を所定の減圧状
態に維持する排気手段と、真空容器内に管形状の被処理
物を固定する固定手段と、所望のガスを管形状の被処理
物内側の空間に供給するガス供給手段とを設け、前記管
形状の被処理物と前記真空容器の内壁の間に絶縁性材料
を配置し、管形状の被処理物の中心軸上にマイクロ波あ
るいは高周波電力を供給するアンテナを設け、アンテナ
にマイクロ波あるいは高周波電源を接続し、真空容器の
外部あるいは内部に、管形状の被処理物内側の空間に軸
線方向の磁力線を形成するための磁場形成手段を設け、
管形状の被処理物の少なくとも内壁に負電位のパルス電
圧を繰り返し印加するためのパルス電圧印加手段を設け
ていることを特徴とする管内面の表面処理装置。 - 【請求項７】 前記アンテナに整合回路を介してマイク
ロ波あるいは高周波電源を接続することを特徴とする、
請求項６に記載の管内面の表面処理装置。
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