WO2010082340A1 - 基材エッチング機構、真空プロセス装置および基材エッチング方法 - Google Patents

基材エッチング機構、真空プロセス装置および基材エッチング方法 Download PDF

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filament
etching
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智弘 大丸
隆司 三上
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日新電機株式会社
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    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C14/00—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
    • C23C14/02—Pretreatment of the material to be coated
    • C23C14/021—Cleaning or etching treatments
    • C23C14/022—Cleaning or etching treatments by means of bombardment with energetic particles or radiation

Definitions

  • the present invention relates to a substrate etching mechanism using a filament as an electron source, a vacuum process apparatus, and a substrate etching method, and more particularly, a substrate etching mechanism in which power is supplied to a plurality of filaments via a pair of power introduction terminals,
  • the present invention relates to a vacuum process apparatus and a substrate etching method.
  • a predetermined material layer (hereinafter referred to as “film”) is formed on the surface of a base material (article or workpiece to be formed) using a film forming process such as an arc PVD method.
  • a negative bias voltage is applied to the base material installed in the vacuum chamber, and positively charged inert gas ions are collided at high speed on the surface of the base material. For example, the oxide layer is removed to clean the surface of the substrate.
  • FIG. 4 is a diagram schematically showing a configuration of a main part when a vacuum process apparatus for cleaning a substrate is viewed from above, except for a part such as that a current measuring device 50 is provided.
  • the configuration of a conventional general vacuum process apparatus is shown.
  • 10 is a filament
  • 21 is a power introduction terminal on the + side (because it is complicated, it is hereinafter referred to as “+ side terminal”.
  • the ⁇ side is also referred to as “ ⁇ side terminal”), 22 Is a negative terminal, 30 is a filament power supply, 40 is a DC power supply for discharge, 80 is a vacuum chamber, 81 is a vacuum chamber wall, 90 is a base material, and 85 is a base material It is a turntable that rotates (rotates) the base material 90 in a state where 90 is placed, and further rotates (revolves) itself.
  • Reference numeral 50 denotes a current measuring device according to the present invention described later.
  • One filament 10 as an electron source is connected between the + side terminal 21 and the ⁇ side terminal 22, and one or a plurality of filaments are provided in the vacuum chamber 80 (in FIG. Shows the number of singular.)
  • the filament 10 is energized and heated by a power source 30.
  • the inside of the vacuum chamber 80 is not vacuum, and for example, argon (Ar), nitrogen (N 2 ), hydrogen (H 2 ), or a mixed gas thereof is supplied from an inert gas inlet (not shown), and is not shown.
  • the gas is discharged to the discharge port, and the gas is maintained at a pressure of about 0.2 to 0.5 Pa.
  • the wall surface 81 of the vacuum chamber is held at a constant positive potential with respect to the filament 10 by the discharge DC power supply 40.
  • the turntable 85 is installed inside the vacuum chamber 80, and a base material 90 to be cleaned is installed on the upper surface thereof.
  • a negative bias voltage is applied to the base material 90 by a power source (not shown) via the turntable 85, and for this reason, the turntable 85 and the wall surface of the vacuum chamber 81 are insulated.
  • thermoelectrons are emitted from the surface of the heated filament 10, but the wall surface 81 of the vacuum chamber has a positive potential with respect to the filament. Jump out toward the wall 81. For this reason, when it collides with the argon atom in the vacuum chamber 80, the electron of Ar atom is repelled and Ar + ion is generated (Ar atom ⁇ Ar + ion). The generated Ar + ions move at high speed toward the base material 90 to which a negative bias voltage is applied, and collide with the surface of the base material 90 vigorously. Then, the foreign substance on the surface of the base material 90 is peeled off by the etching action caused by the collision, and thereby the surface of the base material 90 is cleaned.
  • an etching mechanism that is, a base material etching mechanism that consists of a pair of power introduction terminals and filaments and emits thermoelectrons to etch the base material, includes a positive terminal 21 and a negative terminal 22. Since the substrate etching mechanism in which only one filament is connected between the power introduction terminals is used, if the filament is disconnected during the etching process, the etching process cannot be continued. If the film is formed by arc PVD while the substrate 90 is not sufficiently cleaned, the film characteristics are adversely affected. For this reason, it is necessary to replace with a new filament and perform cleaning again, but the arc PVD operation and the like are significantly delayed.
  • the filament In order to prevent the occurrence of such a situation, the filament is regularly replaced, but it is difficult to visually determine the degree of wear of the refractory metal filament. Even if the use time is managed for each filament and the predetermined use time passes and it is uniformly replaced with a new one, it is unclear whether the predetermined use time, that is, whether the exchange interval is appropriate or not. Is the current situation. And if the interval between exchanges is too short, the filaments that can be used continuously and are expensive are discarded as used. During the conversion, a filament that breaks is generated, and the operation efficiency is lowered.
  • the present invention has been made for the purpose of solving the above problems.
  • a plurality of filaments are connected in parallel to a pair of power introduction terminals, and the vacuum process apparatus is continued even when one of the filaments is disconnected. So that you can drive.
  • the invention of each claim will be described below.
  • a vacuum process apparatus that emits electrons into a vacuum chamber, ionizes a gas introduced into the vacuum chamber, and etches and cleans a substrate placed on a turntable provided in the vacuum chamber.
  • a substrate etching mechanism used A pair of power introduction terminals for introducing power to the filament as an electron source; A plurality of filaments connected in parallel between the pair of power introduction terminals;
  • the use time of the filament can be maximized, and it is made of an expensive material made of refractory metal such as tungsten. This saves filaments and reduces running costs.
  • the “vacuum process apparatus” may have an integrated structure with other apparatuses such as arc PVD film formation.
  • base material refers to an article to be cleaned, its parts, and the like, and includes articles that are not subjected to film formation by arc PVD or the like thereafter.
  • the invention described in claim 2 2.
  • the plurality of filaments are arranged in a direction perpendicular to the rotation axis direction in a plane orthogonal to the rotation axis of the turntable, a base capable of uniform cleaning is provided.
  • a material etching mechanism can be provided.
  • the invention according to claim 3 Even when any one of the plurality of filaments is disconnected during the etching process of the base material, the etching process can be continued by an effective filament that is not disconnected.
  • the etching process is performed by an effective filament that is not broken.
  • a substrate etch mechanism for a vacuum process apparatus that can be continued can be provided.
  • the specific means for allowing the etching process to be continued differs depending on the base material, the base material etching mechanism, the position, size, shape, etc. of the filament, and a power control mechanism is used as necessary.
  • the invention according to claim 4 Among the plurality of filaments, a disconnection detecting means for detecting that any one of the filaments is disconnected, A power control mechanism that adjusts the current flowing through the effective filament so that an excessive current does not flow through the effective filament when the disconnection detection means detects a disconnection;
  • the substrate etching mechanism according to any one of claims 1 to 3, wherein the substrate etching mechanism is provided.
  • the etching mechanism according to the present invention has a power control mechanism that adjusts the current flowing through the remaining effective filaments, the effective filaments are prevented from being disconnected, and more The etching process can be surely continued.
  • the invention described in claim 5 Among the plurality of filaments, a disconnection detecting means for detecting that any one of the filaments is disconnected, A power control mechanism that controls the amount of discharge current derived from electrons generated from the effective filament so that the etching rate of the substrate is constant before and after disconnection detection by the disconnection detection means,
  • the substrate etching mechanism according to any one of claims 1 to 3, wherein the substrate etching mechanism is provided.
  • a power control mechanism for controlling the amount of discharge current derived from the electrons generated from the effective filament is provided so that the etching rate of the substrate is constant before and after the disconnection detection. Therefore, even if any of the filaments is disconnected during the etching process, the cleaning can be performed in a predetermined time.
  • control of “controlling the amount of discharge current derived from electrons generated from the filament” is controlled based on a direct control method for directly measuring and controlling the discharge current, or the measurement result of the filament current / voltage. Any of the indirect control methods may be used.
  • Effective filament number recognition means for recognizing the number of effective filaments;
  • a power control mechanism that controls a discharge current amount derived from electrons generated from the effective filament so as to be proportional to the number of the effective filaments;
  • the substrate etching mechanism according to any one of claims 1 to 3, wherein the substrate etching mechanism is provided.
  • a power control mechanism that controls the amount of discharge current derived from electrons generated from the effective filament so as to be proportional to the number of effective filaments is provided.
  • the etching process can be continued while ensuring that the magnitude of the current applied per effective filament is maintained at an appropriate level. For this reason, rapid damage and deterioration of the filament can be reliably suppressed.
  • Effective filament number recognition means for recognizing the number of effective filaments;
  • a power control mechanism that controls a discharge current amount derived from electrons generated from the effective filament so as to be proportional to the number of the effective filaments;
  • An energization time control mechanism for controlling an energization time to the power introduction terminal based on a discharge current amount controlled by the power control mechanism so that a predetermined etching amount is maintained;
  • the amount of discharge current can be controlled so that rapid damage and deterioration of the filament can be reliably suppressed and a predetermined etching amount is maintained. Therefore, even if one of the filaments is disconnected during the etching process, the current supply time to the power introduction terminal is reduced. By controlling it, it is possible to provide a substrate etching mechanism for a vacuum process apparatus that can perform cleaning with an etching amount that is a predetermined etching amount.
  • the invention according to claim 8 provides: A vacuum process apparatus comprising one or a plurality of substrate etching mechanisms according to any one of claims 1 to 7 in the vacuum chamber.
  • a vacuum processing apparatus capable of appropriate cleaning can be provided.
  • the invention according to claim 9 is: A plurality of substrate etching mechanisms according to claim 6 or claim 7 are provided in the vacuum chamber at predetermined intervals in the vertical direction, If any filament breaks in the plurality of substrate etching mechanisms, A power control mechanism for controlling all discharge current amounts of the plurality of base material etching mechanisms to a discharge current amount equal to a discharge current amount of the base material etching mechanism having the least number of effective filaments; An energization time control mechanism for controlling an energization time to the power introduction terminal based on a discharge current amount controlled by the power control mechanism so that a predetermined etching amount is maintained; It is the vacuum process apparatus characterized by providing.
  • the power control mechanism for controlling all the discharge current amounts of the plurality of substrate etching mechanisms to a discharge current amount equal to the discharge current amount of the substrate etching mechanism having the least number of effective filaments. Therefore, even in the case where a filament breaks in any of the substrate etching mechanisms in a vacuum process apparatus with multiple substrate etching mechanisms installed, the substrate is etched uniformly. Can do.
  • the magnitude of the energization current per filament can be maintained at an appropriate energization current or less to suppress rapid damage and deterioration of the filament.
  • an energization time control mechanism that controls the energization time to the power introduction terminal based on the amount of discharge current controlled by the power control mechanism is provided so that a predetermined etching amount is maintained, disconnection occurs. Even when etching is performed under a small discharge current, a predetermined etching amount can be cleaned by extending the time of the etching process based on the magnitude of the discharge current.
  • the invention according to claim 10 is: A substrate etching method characterized in that the substrate is etched and cleaned using the vacuum process apparatus according to claim 8 or 9.
  • the invention according to claim 11 A substrate etching method using the substrate etching mechanism according to any one of claims 4 to 7, When the disconnection detecting means detects that a breakage has occurred in any one of the plurality of filaments, the effective filament is prevented by the power adjustment mechanism so that an excessive current does not flow through the effective filament.
  • the substrate etching method is characterized in that the current flowing through the substrate is adjusted.
  • the invention according to claim 12 A substrate etching method using the substrate etching mechanism according to claim 5,
  • the etching rate of the base material is made constant before and after the disconnection detection by the disconnection detecting means.
  • a discharge current amount derived from electrons generated from the effective filament is controlled by the power control mechanism.
  • the invention according to claim 13 A substrate etching method using the substrate etching mechanism according to claim 7,
  • the effective filament number recognition means recognizes the number of effective filaments, and the power control mechanism controls the amount of discharge current derived from electrons generated from the effective filaments in proportion to the number of effective filaments.
  • the effective filament is prevented from being suddenly damaged or deteriorated, and the etching amount is ensured to be a predetermined amount.
  • a substrate etching method capable of performing a certain cleaning can be provided.
  • a substrate etching mechanism for a process apparatus can be provided.
  • the present embodiment is a vacuum process apparatus for cleaning a base material etching mechanism having a pair of power introduction terminals and a plurality of filaments in a vacuum chamber, and a base material on which one turntable is installed. And a substrate etching method.
  • the substrate etching mechanism in this embodiment is that two filaments are connected to a pair of power introduction terminals, and if any filament is disconnected, This is different from the conventional apparatus in that a power control mechanism for preventing an excessive current is provided so that an excessive current does not flow through the remaining effective filaments. This will be specifically described below.
  • FIG. 1 is a view showing a state in which two filaments are connected to a pair of power introduction terminals, and is a plan view seen from above.
  • 10 and 11 are two filaments, 21 is a positive terminal, and 22 is a negative terminal.
  • the two filaments 10 and 11 are arranged in a direction orthogonal to the rotation axis direction within a plane orthogonal to the rotation axis of the turntable. For this reason, uniform cleaning becomes possible.
  • the filament breakage that occurs during the etching process can be detected, for example, by measuring the voltage change between the terminals in the current source control state (the total of the currents flowing through the terminals is constant at the moment of the break). Specifically, during the etching process, for example, the voltage between the terminals is measured by a voltage meter during the etching process, and it is determined that one filament is disconnected when a change of 4 V or more is measured in the voltage between the terminals. To do.
  • the power supply for supplying power to the filament is set in a voltage source control state (the voltage between the terminals is constant at the moment of disconnection), the current flowing through the terminal automatically decreases when the filament is disconnected. Overcurrent can be easily prevented.
  • FIG. 2 is a diagram showing a state in which four filaments are connected to a pair of power introduction terminals
  • FIG. 2A is a plan view seen from above
  • FIG. 2B is a diagram of FIG. It is AA sectional drawing.
  • the right side of FIG. 2 is the direction of the center of the vacuum chamber, that is, the direction where the turntable (not shown) is located.
  • 11, 12, 13, and 14 are filaments
  • 211 is a positive terminal
  • 221 is a negative terminal
  • 29 is an insulator on the terminal side
  • 84 is a vacuum chamber wall 81. Side insulator.
  • the plus-side terminal 211 has a cylindrical shape with a square cross section, and the upper side is open at the end on the center side in the vacuum chamber.
  • the minus side terminal 221 passes through the inside of the plus side terminal 211 and protrudes upward from the opening. For this reason, as shown in the AA cross-sectional view, the rod is bent into an L shape.
  • the plus side terminal 211 and the minus side terminal 221 are fixed to each other and insulated at the opening through the terminal side insulator 29 in the opening in the vacuum chamber. The other end is connected to a power source (not shown) outside the vacuum chamber. For this reason, the plus-side terminal 211 is fixed and insulated by the insulator 84 on the vacuum chamber wall 81 side at the penetration portion of the vacuum chamber wall 81.
  • Each of the four filaments 11 to 14 is bent into a hairpin shape as shown in FIG. 2A, and one end is connected to the plus terminal 211 and the other end is connected to the minus terminal 221. It is connected. At this time, the filaments are connected so that adjacent filaments, for example, the filaments 11 and 12 and the filaments 13 and 14 have opposite directions of current.
  • each filament is bent into a hairpin shape and the direction of the current flowing between adjacent filaments is reversed, generation of a magnetic field due to the current is prevented as much as possible and adversely affects electron emission from the filament. Is prevented.
  • the basic configuration of this embodiment is the same as that of the first embodiment. However, when the filament breaks in the configuration of the first embodiment, the discharge current amount derived from the effective electron emission from the filament before and after the breakage is measured, and the discharge current amount is controlled to be constant. It is embodiment regarding the base-material etching mechanism and base-material etching method to which the electric power control mechanism for discharge current amount control is added. Hereinafter, characteristic points in the present embodiment will be described.
  • (1) Measurement of discharge current amount For measurement of discharge current, as shown in FIG. 1, the circuit connecting the discharge DC power supply 40 and the vacuum chamber wall 81 to the vacuum process apparatus according to the first embodiment is used.
  • a voltage measuring device and a current measuring device are provided in a method of providing a current measuring device 50 and directly measuring the discharge current by the current measuring device 50 and a circuit connecting the power introducing terminals of the + side terminal 21 and the ⁇ side terminal 22 (see FIG. And a method of indirectly measuring based on the voltage applied to the power introduction terminal and the value of the current flowing between the power introduction terminals.
  • Power control mechanism for controlling the discharge current amount
  • Power control for controlling the discharge current amount provided in the base material etching mechanism when disconnection of any filament is detected by the disconnection detecting means during the etching process.
  • the mechanism re-adjusts the current flowing through the terminal by the filament power source and controls the discharge current amount after disconnection detection to be equal to the discharge current amount before disconnection detection.
  • the current flowing per filament does not exceed an appropriate value.
  • the effective filament number recognizing means for recognizing the number of effective filaments in the present embodiment measures the current flowing through the terminal using, for example, a current measuring device for the filament terminal and flows through the measured terminal. The number of effective filaments is recognized based on the current value.
  • the energization time control mechanism is a power control mechanism for controlling the amount of discharge current so that a predetermined etching amount can be secured even if any filament breaks during the etching process.
  • the energization time is controlled based on the controlled amount of discharge current. Specifically, the rated operation time of four filaments, which is the number of effective filaments when no breakage occurs, is T minutes, and one filament breaks at t minutes after the start of operation. If the cleaning capability is 3/4 when one is disconnected, the subsequent operation time with the voltage of the DC power supply lowered is (Tt) / (3/4).
  • the above equation and a numerical value of 3/4 are stored in the control device, and the time when the operator gives an instruction to start operation and the time when the filament breaks are input to the control device. Keep it. Then, when the filament is disconnected, the control device adjusts the timer so that the subsequent operation time becomes the value obtained by the above formula.
  • the time required for cleaning becomes long, but cleaning with a predetermined amount of etching can be performed, and the filament Since the current flowing per wire can be reliably maintained at an appropriate value, rapid damage and deterioration of the filament can be suppressed.
  • FIG. 3 shows a configuration of a substrate vacuum process apparatus according to the present embodiment.
  • 101 is a first plurality of filaments
  • 102 is a second plurality of filaments
  • 103 is a third plurality of filaments
  • 281 is a first pair (plus and minus).
  • 282 is a second pair of power lines
  • 283 is a third pair of power lines (in order to avoid making the figure complicated, each pair of power lines is a single line)
  • 301 is a power source for the first filament
  • 302 is a power source for the second filament
  • 303 is a power source for the third filament
  • 351 is a control line for the power source of the first filament.
  • 352 is a power supply control line for the second filament
  • 353 is a power supply control line for the third filament
  • 451 is a first discharge current signal line
  • 452 is a second discharge current signal line.
  • 851 is a first turntable
  • 852 is a second turntable
  • 853 is a third turntable.
  • rotary tables 851, 852, and 853 are installed in three stages in the vacuum chamber 80, and the rotary tables 851, 852 of the vacuum chamber wall 81 are provided.
  • a plurality of filaments 101, 102, and 103 are installed at positions facing 853. Further, power is supplied to each of the plurality of filaments 101, 102, and 103 from a pair of power supply lines 281, 282, and 283 corresponding to the power supplies 301, 302, and 303 of the filaments. Further, the discharge current derived from the electrons generated from each of the plurality of filaments 101, 102, 103 is input to the controller 60 via the corresponding discharge current signal lines 451, 452, 453.
  • the controller 60 has a built-in DC power supply for discharge, a current measuring device, a timer, and the like, and also has a memory for storing the formula described in the second embodiment, a computer for calculating the formula, and the like. Yes.
  • a large number of substrates can be cleaned at a time, and even if any filament of any etching mechanism breaks during the etching process, a predetermined amount is uniformly applied to all the substrates.
  • the amount of etching can be cleaned.
  • rapid damage and deterioration of an effective filament that is not disconnected can be suppressed.

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Abstract

　真空チャンバー内に電子を放出して導入されたガスをイオン化し、真空チャンバー内に設けられた回転台に載置された基材をエッチングして清浄化する真空プロセス装置に用いられる基材エッチング機構であって、電子源としてのフィラメントに電力を導入するための一対の電力導入端子と、一対の電力導入端子間に並列に接続された複数本のフィラメントと、を備えている基材エッチング機構。複数本のフィラメントは回転台の回転軸に対して直交する面内で回転軸方向に直交する方向に配置されている基材エッチング機構。前記エッチング機構を用いた真空プロセス装置。前記基材エッチング機構、真空プロセス装置を用いる基材エッチング方法。

Description

基材エッチング機構、真空プロセス装置および基材エッチング方法
　本発明は電子源としてフィラメントを用いた基材エッチング機構、真空プロセス装置および基材エッチング方法に関し、特に１対の電力導入端子を介して複数本のフィラメントに電力が供給される基材エッチング機構、真空プロセス装置および基材エッチング方法に関する。
　アークＰＶＤ法等の成膜プロセスを用いて基材（成膜を行なう対象の物品、ワーク）の表面に所定の物質層（以下、「皮膜」と記す）を形成する際には、一般的に皮膜の形成に先立って、真空チャンバー内に設置された基材に負のバイアス電圧を印加し、その表面に正に帯電した不活性ガスのイオンを高速で衝突させ、基材表面に存在する異物、例えば酸化物層を取去り、基材の表面を清浄化することが行われている。
　このための基材を清浄化するための真空プロセス装置および基材エッチング方法の一例を、図面を参照しつつ説明する。図４は、基材を清浄化するための真空プロセス装置を上方から見たときの要部の構成を模式的に示す図であり、電流測定器５０が設けられていること等一部を除いては従来からの一般的な真空プロセス装置の構成が示されている。図４において、１０はフィラメントであり、２１は＋側の電力導入端子（煩雑となる為、以下、「＋側端子」と記す。－側についても「－側端子」と記す）であり、２２は－側端子であり、３０はフィラメントの電源であり、４０は放電用直流電源であり、８０は真空チャンバーであり、８１は真空チャンバー壁であり、９０は基材であり、８５は基材９０を載せた状態で基材９０を回転させ（自転させ）さらに自身も回転する（公転する）回転台である。なお、５０は後記する本発明における電流測定器である。
　＋側端子２１と－側端子２２の間には電子源としての１本のフィラメント１０が接続されており、真空チャンバー８０内には単数または複数本のフィラメントが設けられている（図４ではフィラメントの数が単数の場合を示した）。フィラメント１０は電源３０により通電加熱されている。真空チャンバー８０の内部は、厳密には真空でなく、図示しない不活性ガス導入口から例えばアルゴン（Ａｒ）、窒素（N２）、水素（Ｈ２）あるいはこれらの混合ガスが供給され、図示しない排出口に排出され、さらに前記ガスは０．２～０．５Ｐａ程度の圧力に保持されている。また、真空チャンバーの壁面８１は、放電用直流電源４０によりフィラメント１０に対して一定の正電位に保持されている。
　回転台８５は、真空チャンバー８０の内部に設置され、その上部面には清浄化の対象である基材９０が設置されている。基材９０には、回転台８５を介して図示しない電源により負のバイアス電圧が印加されており、またこのため回転台８５と真空チャンバー８１壁面は絶縁されている。
　以上の状態で、加熱されたフィラメント１０の表面から熱電子が放出されるが、真空チャンバーの壁面８１はフィラメントに対して正電位のため、熱電子は単に放出されるのではなく、真空チャンバーの壁面８１に向かって勢いよく飛び出す。このため、真空チャンバー８０内のアルゴン原子と衝突すると、Ａｒ原子の電子を弾きだし、Ａｒ＋イオンが発生する（Ａｒ原子→Ａｒ＋イオン）。生成したＡｒ＋イオンは、負のバイアス電圧が印加された基材９０に向かって高速で移動し、基材９０の表面に勢いよく衝突する。そして衝突によってもたらされるエッチング作用により、基材９０表面の異物が剥ぎ取られ、これにより基材９０表面が清浄化される。
　以上の他に、例えば前記のフィラメントを用いた基材の清浄化のためのエッチング機構が真空チャンバー内に上下に複数段重ねて設置されている例があり、また、フィラメントの電源として交流を用い、回転台に設置された基材の回転軸方向に、かつ基材に対向して長いフィラメントを配置し、これにより基材の均一な清浄化を図る発明等もなされている（特許文献１）。
特許３９３０６６２号公報
　しかしながら、前記の真空プロセス装置および基材エッチング方法では、基材の清浄化を行なう毎にフィラメントの損傷、劣化が生じ、遂には断線する。そして、従来の真空プロセス装置の場合、エッチング機構、即ち一対の電力導入端子とフィラメントからなり熱電子を放出して基材をエッチングする基材エッチング機構として、＋側端子２１と－側端子２２の電力導入端子の間に１本のフィラメントしか接続されていない基材エッチング機構が用いられているため、エッチングプロセス中にフィラメントが断線すると、エッチングプロセスを継続させることができない。そして、基材９０の清浄化が不十分のままアークＰＶＤで成膜すれば膜の特性に悪影響を与える。このため新しいフィラメントに換装して再度清浄化を行なう必要があるが、アークＰＶＤ作業等が大幅に遅延する。
　また、図４に示す様なフィラメント１０、回転台８５等を同一真空チャンバー８０内に例えば上下方向に複数台重ねて設置し、多数の基材９０を一度に清浄化する様な場合には、ある箇所のフィラメントが断線すると、その近傍の回転台８５の、あるいは対応する回転台８５の基材９０の清浄化が不充分となる。
　かかる事態の発生を防止するため、定期的にフィラメントの交換を行なっているが、高融点金属製のフィラメントの損耗の度合いは肉眼で判別することが困難である。フィラメントごとに使用時間を管理しておき、所定の使用時間が経過すれば一律に新品と交換するようにしても、所定の使用時間、即ち交換の間隔が適切であるか否かは不明確なのが現状である。そして、交換の間隔が短か過ぎる場合には、本来は継続して使用することが可能な、しかも高価なフィラメントを使用済みとして廃棄することとなり、一方交換の間隔が長過ぎる場合には、清浄化中に断線するフィラメントが発生し、運転効率が低下することとなる。
　このため、電子源としてフィラメントを用いて基材を清浄化する際に、エッチングプロセス中にフィラメントが断線してもそのまま運転を続行可能であり、運転効率を低下させることなく基材の適切な清浄化が可能な真空プロセス技術の開発が望まれていた。
　本発明は、以上の課題を解決することを目的としてなされたものであり、一対の電力導入端子に複数のフィラメントを並列に接続し、いずれかのフィラメントが断線したときにも真空プロセス装置を継続して運転できる様にしたものである。以下、各請求項の発明を説明する。
　請求項１に記載の発明は、
　真空チャンバー内に電子を放出して前記真空チャンバー内に導入されたガスをイオン化し、前記真空チャンバー内に設けられた回転台に載置された基材をエッチングして清浄化する真空プロセス装置に用いられる基材エッチング機構であって、
　電子源としてのフィラメントに電力を導入するための一対の電力導入端子と、
　前記一対の電力導入端子間に並列に接続された複数本のフィラメントと、
を備えていることを特徴とする基材エッチング機構である。
　本請求項の発明においては、一対の電力導入端子に並列に接続された複数のフィラメントを有しているため、１本のフィラメントの断線が即真空プロセス装置の運転停止とならず、運転効率を低下させることなく基材の適切な清浄化が可能な真空プロセス装置用の基材エッチング機構を提供することができる。
　更に、フィラメントが断線するまで使い切ることができ、フィラメントの損耗度合いの判断が不要となり、フィラメントの使用時間を最大限にまで延ばすことができ、タングステン等の高融点金属製の高価な材料により作製されるフィラメントを節約でき、ランニングコストを低減することができる。
　なお、「真空プロセス装置」は、アークＰＶＤ成膜等の他の装置と一体的な構造となっていても良い。
　また、「基材」とは、清浄化される物品やその部品等を指し、その後アークＰＶＤ等による成膜等がなされない物品も含まれる。
　請求項２に記載の発明は、
　前記複数本のフィラメントは前記回転台の回転軸に対して直交する面内で回転軸方向に直交する方向に配置されていることを特徴とする請求項１に記載の基材エッチング機構である。
　本請求項の発明においては、前記複数本のフィラメントが前記回転台の回転軸に対して直交する面内で回転軸方向に直交する方向に配置されているため、均一な清浄化が可能な基材エッチング機構を提供することができる。
　請求項３に記載の発明は、
　前記複数本のフィラメントのうち、いずれかのフィラメントが前記基材のエッチングプロセスの途中において断線した場合においても、断線していない有効なフィラメントによりエッチングプロセスが継続可能にされていることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の基材エッチング機構である。
　本請求項の発明においては、一対の電力導入端子に複数本のフィラメントがそれぞれ接続されているため、いずれかのフィラメントがエッチングプロセス中において断線しても断線していない有効なフィラメントによりエッチングプロセスを継続できる真空プロセス装置用の基材エッチング機構を提供することができる。
　なお、エッチングプロセスを継続可能にする具体的な手段は、基材や基材エッチング機構、フィラメントの位置、大きさ、形状等により異なり、必要に応じて電力制御機構等が用いられる。
　請求項４に記載の発明は、
　前記複数本のフィラメントのうち、いずれかのフィラメントに断線が生じたことを検知する断線検知手段と、
　前記断線検知手段が断線を検知した場合に、前記有効なフィラメントに過大電流が流れないように、有効なフィラメントに流れる電流を調整する電力制御機構と、
を備えていることを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載の基材エッチング機構である。
　エッチングプロセス中に、いずれかのフィラメントに断線が生じた場合には、電力導入端子間の電流・電圧のバランスが崩れ、断線してない残りの有効なフィラメントに過大な電流が流れ、瞬時に断線してしまう恐れがあるが、本請求項の発明に係るエッチング機構は、残りの有効なフィラメントに流れる電流を調整する電力制御機構を備えているため、有効なフィラメントが断線するのを防ぎ、より確実にエッチングプロセスを継続させることができる。
　請求項５に記載の発明は、
　前記複数本のフィラメントのうち、いずれかのフィラメントに断線が生じたことを検知する断線検知手段と、
　前記断線検知手段による断線検知の前後を通して、前記基材のエッチングレートが一定になるように、前記有効なフィラメントから発生する電子に由来する放電電流量を制御する電力制御機構と、
を備えていることを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載の基材エッチング機構である。
　本請求項の発明においては、断線検知の前後を通して、前記基材のエッチングレートが一定になるように、有効なフィラメントから発生する電子に由来する放電電流量を制御する電力制御機構を備えているため、エッチングプロセス中にいずれかのフィメントに断線が生じた場合でも、予め定められた所定の時間で清浄化を行うことができる。
　なお、前記複数本のフィラメントに通電する電流の大きさを予め低く設定しておくことにより、いずれかのフィラメントに断線が発生してフィラメント１本当たりの電流量が増大した場合でも適切な電流の大きさに維持することができ、フィラメントの急激な損傷や劣化を抑制することができる。
　なお、「フィラメントから発生する電子に由来する放電電流量を制御する」の制御は、放電電流を直接計測して制御する直接的な制御方法、あるいはフィラメント電流・電圧の計測結果に基づいて制御する間接的な制御方法のいずれの制御方法で行ってもよい。
　請求項６に記載の発明は、
　前記有効なフィラメントの本数を認識する有効フィラメント数認識手段と、
　前記有効なフィラメントから発生する電子に由来する放電電流量を前記有効なフィラメントの本数に比例するように制御する電力制御機構と、
を備えていることを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載の基材エッチング機構である。
　本請求項の発明においては、有効なフィラメントから発生する電子に由来する放電電流量を有効なフィラメントの本数に比例するように制御する電力制御機構を備えているため、エッチングプロセス中にいずれかのフィラメントに断線が生じた場合に、有効なフィラメント１本当たりに通電する電流の大きさを確実に適切な大きさに維持しつつエッチングプロセスを継続させることができる。このため、フィラメントの急激な損傷や劣化を確実に抑制することができる。
　請求項７に記載の発明は、
　前記有効なフィラメントの本数を認識する有効フィラメント数認識手段と、
　前記有効なフィラメントから発生する電子に由来する放電電流量を前記有効なフィラメントの本数に比例するように制御する電力制御機構と、
　所定のエッチング量が維持されるように、前記電力制御機構によって制御される放電電流量に基づいて前記電力導入端子への通電時間を制御する通電時間制御機構と、
を備えていることを特徴とする請求項６に記載の基材エッチング機構である。
　本請求項の発明においては、請求項６に記載の発明と同様に、フィラメントの急激な損傷や劣化を確実に抑制することができると共に、所定のエッチング量が維持されるように、放電電流量に基づいて前記電力導入端子への通電時間を制御する通電時間制御機構を有しているため、エッチングプロセス中にいずれかのフィラメントに断線が生じた場合にも、電力導入端子への通電時間を制御することにより確実にエッチング量が所定量のエッチング量である清浄化を行うことができる真空プロセス装置用の基材エッチング機構を提供することができる。
　請求項８に記載の発明は、
　前記真空チャンバー内に請求項１ないし請求項７のいずれか１項に記載の基材エッチング機構を単数又は複数備えていることを特徴とする真空プロセス装置である。
　本請求項の発明においては、基材エッチング機構の数に関係なく、いずれかの基材エッチング機構の複数のフィラメントのうち、いずれかのフィラメントに断線が生じた場合であっても、基材の適切な清浄化が可能な真空プロセス装置を提供することができる。
　請求項９に記載の発明は、
　前記真空チャンバー内に請求項６または請求項７に記載の基材エッチング機構が上下方向に所定間隔で複数備えられ、
　前記複数の基材エッチング機構においていずれかのフィラメントが断線した場合、
　前記複数の基材エッチング機構の全ての放電電流量を前記有効なフィラメントの本数が最も少ない基材エッチング機構の放電電流量と等しい放電電流量に制御する電力制御機構と、
　所定のエッチング量が維持されるように、前記電力制御機構によって制御される放電電流量に基づいて前記電力導入端子への通電時間を制御する通電時間制御機構と、
を備えていることを特徴とする真空プロセス装置である。
　本請求項の発明においては、複数の基材エッチング機構の全ての放電電流量を前記有効なフィラメントの本数が最も少ない基材エッチング機構の放電電流量と等しい放電電流量に制御する電力制御機構を備えているため、基材エッチング機構が複数設置された真空プロセス装置において、いずれかの基材エッチング機構のフィラメントに断線が生じた場合であっても、基材に対して均一にエッチングを行うことができる。また、フィラメント１本あたりの通電電流の大きさを適切な通電電流以下に維持してフィラメントの急激な損傷や劣化を抑制することができる。
　また、所定のエッチング量が維持されるように、電力制御機構によって制御される放電電流量に基づいて前記電力導入端子への通電時間を制御する通電時間制御機構を備えているため、断線が生じて小さい放電電流の下でエッチングを行った場合でも放電電流の大きさに基づいてエッチングプロセスの時間を延長することにより、所定のエッチング量の清浄化を行うことができる。
　請求項１０に記載の発明は、
　請求項８又は請求項９の真空プロセス装置を用いて基材をエッチングして清浄化することを特徴とする基材エッチング方法である。
　本請求項の発明においては、請求項８又は請求項９の真空プロセス装置の発明と同様の効果を奏することができる。
　請求項１１に記載の発明は、
　請求項４ないし請求項７のいずれか１項に記載の基材エッチング機構を用いる基材エッチング方法であって、
　前記断線検知手段が複数本のフィラメントのうち、いずれかのフィラメントに断線が生じたことを検知した場合に、前記有効なフィラメントに過大電流が流れないように、前記電力調整機構により前記有効なフィラメントに流れる電流を調整することを特徴とする基材エッチング方法である。
　本請求項の発明においては、エッチングプロセス中にいずれかのフィメントに断線が生じた場合でも、より確実にエッチングプロセスを継続させることが可能な基材エッチング方法を提供することができる。
　請求項１２に記載の発明は、
　請求項５に記載の基材エッチング機構を用いる基材エッチング方法であって、
　前記断線検知手段が複数本のフィラメントのうち、いずれかのフィラメントに断線が生じたことを検知した場合に、前記断線検知手段による断線検知の前後を通して、前記基材のエッチングレートが一定になるように、前記電力制御機構により前記有効なフィラメントから発生する電子に由来する放電電流量を制御することを特徴とする基材エッチング方法である。
　本請求項の発明においては、エッチングプロセス中にいずれかのフィラメントに断線が生じた場合でも、予め定められた所定の時間で清浄化を行うことが可能な基材エッチング方法を提供することができる。
　請求項１３に記載の発明は、
　請求項７に記載の基材エッチング機構を用いる基材エッチング方法であって、
　前記有効フィラメント数認識手段により有効なフィラメントの本数を認識して、前記電力制御機構により有効なフィラメントから発生する電子に由来する放電電流量を前記有効なフィラメントの本数に比例するように制御すると共に、前記通電時間制御機構により所定のエッチング量が維持されるように、前記電力制御機構によって制御される放電電流量に基づいて前記電力導入端子への通電時間を制御することを特徴とする基材エッチング方法である。
　本請求項の発明においては、エッチングプロセス中にいずれかのフィラメントに断線が生じた場合にも、有効なフィラメントの急激な損傷や劣化を抑制すると共に、確実にエッチング量が所定量のエッチング量である清浄化を行うことが可能な基材エッチング方法を提供することができる。
　本発明によれば、１本のフィラメントの断線により直ちに即真空プロセス装置の運転停止になることが防止され、必要以上に運転効率を低下させることなく、基材の適切な清浄化が可能な真空プロセス装置用の基材エッチング機構を提供することができる。
フィラメントが２本あるタイプの基材を清浄化するための真空プロセス装置を上方から見たときの要部の構成を模式的に示す図である。 本発明の第２の実施の形態係る基材エッチング機構において、フィラメントと電力導入端子を模式的に示す（ａ）平面図、（ｂ）A－A断面図である。 本発明の第５の実施の形態の形態に係る真空プロセス装置の構成を模式的に示す図である。 フィラメントが単線タイプの基材を清浄化するための真空プロセス装置を上方から見たときの要部の構成を模式的に示す図である。
符号の説明
１０、１１、１２、１３、１４
１０１、１０２、１０３　　　　　フィラメント
２１、２１１　　　　　　　　　　＋側端子
２２、２２１　　　　　　　　　　－側端子
２８１、２８２、２８３　　　　　電源線
２９、８４　　　　　　　　　　　絶縁体
３０、３０１、３０２、３０３　　フィラメントの電源
３５１、３５２、３５３　　　　　フィラメントの電源の制御線
４０　　　　　　　　　　　　　　放電用直流電源
４５１、４５２、４５３　　　　　放電電流信号線
５０　　　　　　　　　　　　　　電流測定器
６０　　　　　　　　　　　　　　コントローラ
８０　　　　　　　　　　　　　　真空チャンバー
８１　　　　　　　　　　　　　　真空チャンバー壁
８５　　　　　　　　　　　　　　回転台
８５１、８５２、８５３　　　　　回転台
９０　　　　　　　　　　　　　　基材
　以下、本発明をその基本的な実施の形態に基づいて説明する。なお、本発明は、以下の実施の形態に限定されるものではない。本発明と同一および均等の範囲内において、以下の実施の形態に対して種々の変更を加えることが可能である。
（第１の実施の形態）
　本実施の形態は、真空チャンバー内に一対の電力導入端子及び複数本のフィラメントを備えた基材エッチング機構と、１台の回転台が設置されている基材を清浄化するための真空プロセス装置と、基材エッチング方法に関する。
１．真空プロセス装置の基本的な構成
　本実施の形態の真空プロセス装置は、以下に記載の相違点を除いて基本的な構成は従来の真空プロセス装置と同じである。このため、以下においては従来の真空プロセス装置との相違点について説明する。
２．従来の真空プロセス装置との相違点
　本実施の形態における、基材エッチング機構は、一対の電力導入端子に２本のフィラメントが接続されてなることと、いずれかのフィラメントが断線した場合にはそれを検知して残りの有効なフィラメントに過大な電流が流れないようにする過大電流防止用の電力制御機構を備えていることが従来の装置と相違する。以下具体的に説明する。
（１）フィラメントの構成
　最初に、フィラメントの接続と配置について図１を参照しつつ説明する。図１は、一対の電力導入端子に２本のフィラメントが接続されている様子を示す図であり、上方から見た平面図である。図１において１０、１１は２本のフィラメントであり、２１はプラス側の端子であり、２２は－側の端子である。
　なお、本実施の形態においては、２本のフィラメント１０、１１は回転台の回転軸に対して直交する面内で回転軸方向に直交する方向に配置されている。このため均一な清浄化が可能となる。
（２）断線検知手段
　次に、断線検知手段について説明する。エッチングプロセス中に生じるフィラメントの断線は、例えば電流源制御状態時（断線の瞬間において端子を流れる電流の合計が一定）の端子間の電圧の変化を計測することにより検知することができる。具体的にはエッチングプロセス中において例えばエッチングプロセス中電圧計測器により端子間の電圧を計測しておき、端子間の電圧に４V以上の変化が計測されたときに１本のフィラメントが断線したと判断する。
（３）過大電流防止用の電力制御機構
　次に過大電流防止用の電力制御機構について説明する。断線検知手段により断線を検知するとフィラメントに流れる電流を瞬時に再調整し、残りの有効なフィラメントに過大な電流が流れないようにする。具体的には、電流源制御状態時において断線を検知した場合、瞬時に電源から供給する電流値を断線したフィラメントの分だけ減少させ、フィラメント１本当たりに過大な電流が流れないようにする。
　また、フィラメントに電力を供給する電源を予め電圧源制御状態（断線の瞬間において端子間の電圧が一定）にしておくことにより、フィラメントが断線した場合に端子を流れる電流が自動的に減少するため、過大電流を容易に防止することができる。
　本実施の形態によれば、一部のフィラメントが断線しても、有効なフィラメントが断線することを防ぎ、より確実にエッチングプロセスを継続させることができ、運転効率を低下させることなく基材の適切な清浄化を行うことができる。
（第２の実施の形態）
　本実施の形態は基本的な構成は第１の実施の形態と同じである。但し、フィラメントの形状について第１の実施の形態と相違する。以下、本実施の形態における特徴的な点について説明する。
　フィラメントの構成
　本実施の形態におけるフィラメントの接続と配置について図２を参照しつつ説明する。図２は、一対の電力導入端子に４本のフィラメントが接続されている様子を示す図であり、図２の（ａ）は上方から見た平面図であり、（ｂ）は（ａ）のＡ－Ａ断面図である。また、図２の右が真空チャンバーの中心方向、即ち回転台（図示せず）がある方向である。図２において、１１、１２、１３、１４はフィラメントであり、２１１はプラス側の端子であり、２２１は－側の端子であり、２９は端子側の絶縁体であり、８４は真空チャンバー壁８１側の絶縁体である。
　図２に示す様に、プラス側の端子２１１は断面が四角の筒状となっており、真空チャンバー内の中心側の端部で上方が開口している。マイナス側の端子２２１は、前記プラス側の端子２１１の内部を通り、前記開口から上方に突き出している。またこのため、Ａ－Ａ断面図に示す様にＬ字形に折れ曲がった棒状となっている。さらに、プラス側の端子２１１とマイナス側の端子２２１は、真空チャンバー内で前記開口にて端子側の絶縁体２９を介して端部が相互に固定されかつ絶縁されている。また、他端は真空チャンバー外で電源（図示せず）に接続されている。このため、プラス側の端子２１１は、真空チャンバー壁８１の貫通箇所で真空チャンバー壁８１側の絶縁体８４により固定され、かつ絶縁されている。
　４本のフィラメント１１～１４は、何れも図２（ａ）に示す様にヘアピン状に折り曲げられた形状をしており、一端はプラス側の端子２１１に、他端はマイナス側の端子２２１に接続されている。この際、各フィラメントは、隣合うフィラメント同士、例えばフィラメント１１と１２、フィラメント１３と１４に流れる電流の方向が逆向きになるように接続されている。
　各フィラメントがヘアピン状に折り曲げられ、また、隣合うフィラメント同士に流れる電流の方向が逆向きになるように構成されているため、電流による磁界の発生が極力防止され、フィラメントからの電子放出に悪影響を及ぼすことが防止される。
（第３の実施の形態）
　本実施の形態は基本的な構成は第１の実施の形態と同じである。但し、第１の実施の形態の構成に、フィラメントに断線が生じた場合、断線の前後において有効なフィラメントからの電子放出に由来する放電電流量を計測し、前記放電電流量を一定に制御する放電電流量制御用の電力制御機構が加えられている基材エッチング機構および基材エッチング方法に関する実施の形態である。以下、本実施の形態における特徴的な点について説明する。
（１）放電電流量の計測
　放電電流の計測には、第１の実施に形態に係る真空プロセス装置に図１に示すように、放電用直流電源４０と真空チャンバー壁８１とを接続する回路に電流測定器５０を設け、電流測定器５０により放電電流を直接的に計測する方法、および＋側端子２１と－側端子２２の電力導入端子を接続する回路に電圧測定器と電流測定器（図示せず）を設け、電力導入端子に印加される電圧および電力導入端子間に流れる電流値に基づいて間接的に計測する方法等が適用される。
（２）放電電流量制御用の電力制御機構
　エッチングプロセス中に、断線検知手段によりいずれかのフィラメントの断線が検知された際に、基材エッチング機構に設けられた放電電流量制御用の電力制御機構が上記フィラメント電源により端子を流れる電流を再調整して、断線検知後の放電電流量を断線検知前の放電電流量と等しくなるように制御する。
　なお、本実施の形態においては、断線検知後において放電電流量が一定に維持されるようにフィラメントに流れる電流を調整した後においてフィラメント１本当たりに流れる電流が適切な値を超えないように、エッチングプロセスを行うに際して、放電電流量を予め低く設定しておくことが好ましい。
　本実施の形態によれば、エッチングプロセス中にいずれかのフィラメントに断線が生じた場合であっても、断線が生じない場合と同じ所定の時間で運転効率を低下させることなく適切な清浄化を行うことができる。
（第４の実施の形態）
　本実施の形態は基本的な構成は第１の実施の形態と同じである。但し、第１の実施の形態の構成に、有効なフィラメントの本数を認識する有効フィラメント数認識手段、有効なフィラメントの本数に比例して放電電流量量を制御する放電電流量制御用の電力制御機構、および制御された放電電流量の大きさに基づいて電力導入端子への通電時間を制御する通電時間制御機構が加えられている基材エッチング機構および基材エッチング方法に関する実施の形態である。以下、本実施の形態における特徴的な点について説明する。
（１）有効フィラメント数認識手段
　本実施の形態における有効なフィラメントの本数を認識する有効フィラメント数認識手段は、例えばフィラメント端子の電流計測器により端子を流れる電流を計測し、計測された端子を流れる電流の値に基づいて有効なフィラメントの本数を認識する。
（２）放電電流量制御用の電力制御機構
　エッチングプロセス中に、断線検知手段によりいずれかのフィラメントの断線が検知された際に、エッチング機構に設けられた放電電流量制御用の電力制御機構がフィラメント電源により端子を流れる電流を再調整して、断線検知後の放電電流量を、前記有効フィラメント数認識手段により認識された有効なフィラメントの本数に比例するように制御する。
（３）通電時間の制御
　通電時間制御機構は、エッチングプロセス中にいずれかのフィラメントに断線が生じた場合にも所定のエッチング量が確保できるように、前記放電電流量制御用の電力制御機構により制御された放電電流量の大きさに基づいて通電時間を制御する。具体的には、断線が生じていないときの有効なフィラメントの本数である４本のフィラメントによる定格の運転時間をＴ分とし、運転開始後ｔ分で１本のフィラメントが断線し、さらにフィラメントが１本断線した場合に清浄能力が３／４になるとすれば、その後の直流電源の電圧を下げた状態での運転時間は、（Ｔ－ｔ）／（３／４）分となる。
　より具体的には、前記式と３／４という数値を制御装置に記憶させ、さらに作業者による運転開始の指示がされた時刻とフィラメントに断線が生じた時刻が制御装置に入力されるようにしておく。そして、フィラメントに断線が生じた場合、制御装置は、以降の運転時間が前記式で求めた値になるようにタイマーを調整する。
　本実施の形態によれば、エッチングプロセス中にいずれかのフィラメントに断線が生じた場合に、清浄化に要する時間は長くなるが、所定量のエッチング量による清浄化を行うことができると共に、フィラメント１本当たりに流れる電流を確実に適切な値に維持することができるため、フィラメントの急激な損傷や劣化を抑制することができる。
（第５の実施の形態）
　本実施の形態の真空プロセス装置は、複数台の基材エッチング機構が真空チャンバー内に上下方向に設置されており、さらにそのうちの１台についてフィラメントの断線が生じた場合には、当該フィラメントの断線が生じたエッチング機構は第２の実施の形態と同じ制御がなされるが、これに併せて他のエッチング機構の運転をも適切に制御する実施の形態である。以下に本実施の形態における特徴的な点についてのみ説明する。
（１）真空プロセス装置の構成
　図３に、本実施の形態の基材の真空プロセス装置の構成を示す。図３において、１０１は第１の複数のフィラメントであり、１０２は第２の複数のフィラメントであり、１０３は第３の複数のフィラメントであり、２８１は第１の一対の（プラスとマイナスの）電源線であり、２８２は第２の一対の電源線であり、２８３は第３の一対の電源線であり（図が煩雑になることを避けるため、各一対の電源線を１本の線で示す。）、３０１は第１のフィラメントの電源であり、３０２は第２のフィラメントの電源であり、３０３は第３のフィラメントの電源であり、３５１は第１のフィラメントの電源の制御線であり、３５２は第２のフィラメントの電源の制御線であり、３５３は第３のフィラメントの電源の制御線であり、４５１は第１の放電電流信号線であり、４５２は第２の放電電流信号線であり、４５３は第３の放電電流信号線であり、６０はコントローラであり、８５１は第１の回転台であり、８５２は第２の回転台であり、８５３は第３の回転台である。
　なお、図３においては、本実施の形態の趣旨に直接の関係が無い＋側端子２１、－側端子２２等は図示を省略してある。
　図３に示すように、本実施の形態の真空プロセス装置では、真空チャンバー８０内に上下３段に回転台８５１、８５２、８５３が設置されており、真空チャンバー壁８１の回転台８５１、８５２、８５３に対向する位置に複数のフィラメント１０１、１０２、１０３が設置されている。また、各複数のフィラメント１０１、１０２、１０３には、各々のフィラメントの電源３０１、３０２、３０３から対応する一対の電源線２８１、２８２、２８３から電力が供給されている。さらに、各複数のフィラメント１０１、１０２、１０３から発生する電子に由来する放電電流は、対応する放電電流信号線４５１、４５２、４５３を介してコントローラ６０に入力される様になっている。コントローラ６０には、放電用直流電源、電流測定器、タイマー等が内蔵されており、さらに第２の実施の形態で説明した式等を記憶するメモリーや式の計算を行なうコンピュータ等も内蔵されている。
（２）有効なフィラメント本数の認識と放電電流の制御
　そして、各複数のフィラメント１０１、１０２、１０３の何れかにおいて一部のフィラメントの断線が生じたときには、対応する放電電流信号線４５１、４５２、４５３を介して断線検知信号を受け、各エッチング機構毎の有効なフィラメントの本数を認識する。そして対応するフィラメントの電源の制御線を介して有効なフィラメントの本数が最も少ないエッチング機構のフィラメントに流れる電流をフィラメントの本数に比例させて低下させると共に、他のエッチング機構の放電電流量が前記有効なフィラメントの本数が最も少ないエッチング機構の放電電流量と同じになるように他のエッチング機構のフィラメントに流れる電流を調節する。
（３）通電時間の制御
　また、フィラメントに流れる電流を調節することに併せて、所定量のエッチング量が得られるように各フィラメントの電源の制御線３５１、３５２、３５３を介して全てのエッチング機構の通電時間を調節する。
　前記特許文献１のようにフィラメントを回転軸方向に、かつ基材に対向して長い距離にわたって設置した場合には、フィラメントに電位勾配が生じるため、フィラメント－真空チャンバー間に印加される放電電圧がフィラメントの部位ごとに異なり、電子が引き出されるエネルギーの相違により部位ごとのエッチングレートの差が生じる。しかし、本実施の形態によれば、フィラメントを回転軸に対して直交する面内で回転軸方向に直交する方向に複数本設けているため、部位ごとのエッチングレートの差が抑制される。
　また、一度に多数の基材の清浄化を行うことができると共に、エッチングプロセス中にいずれかのエッチング機構のいずれかのフィラメントに断線が生じた場合にも、全ての基材について均一に所定量のエッチング量で清浄化することができる。また、断線してない有効なフィラメントの急激な損傷や劣化を抑制することができる。

Claims (13)

  1. 　真空チャンバー内に電子を放出して前記真空チャンバー内に導入されたガスをイオン化し、前記真空チャンバー内に設けられた回転台に載置された基材をエッチングして清浄化する真空プロセス装置に用いられる基材エッチング機構であって、
    　電子源としてのフィラメントに電力を導入するための一対の電力導入端子と、
    　前記一対の電力導入端子間に並列に接続された複数本のフィラメントと、
    を備えていることを特徴とする基材エッチング機構。
  2. 　前記複数本のフィラメントは前記回転台の回転軸に対して直交する面内で回転軸方向に直交する方向に配置されていることを特徴とする請求項１に記載の基材エッチング機構。
  3. 　前記複数本のフィラメントのうち、いずれかのフィラメントが前記基材のエッチングプロセスの途中において断線した場合においても、断線していない有効なフィラメントによりエッチングプロセスが継続可能にされていることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の基材エッチング機構。
  4. 　前記複数本のフィラメントのうち、いずれかのフィラメントに断線が生じたことを検知する断線検知手段と、
    　前記断線検知手段が断線を検知した場合に、前記有効なフィラメントに過大電流が流れないように、有効なフィラメントに流れる電流を調整する電力制御機構と、
    を備えていることを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載の基材エッチング機構。
  5. 　前記複数本のフィラメントのうち、いずれかのフィラメントに断線が生じたことを検知する断線検知手段と、
    　前記断線検知手段による断線検知の前後を通して、前記基材のエッチングレートが一定になるように、前記有効なフィラメントから発生する電子に由来する放電電流量を制御する電力制御機構と、
    を備えていることを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれか１項に記載の基材エッチング機構。
  6. 　前記有効なフィラメントの本数を認識する有効フィラメント数認識手段と、
    　前記有効なフィラメントから発生する電子に由来する放電電流量を前記有効なフィラメントの本数に比例するように制御する電力制御機構と、
    を備えていることを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれか１項に記載の基材エッチング機構。
  7. 　前記有効なフィラメントの本数を認識する有効フィラメント数認識手段と、
    　前記有効なフィラメントから発生する電子に由来する放電電流量を前記有効なフィラメントの本数に比例するように制御する電力制御機構と、
    　所定のエッチング量が維持されるように、前記電力制御機構によって制御される放電電流量に基づいて前記電力導入端子への通電時間を制御する通電時間制御機構と、
    を備えていることを特徴とする請求項６に記載の基材エッチング機構。
  8. 　前記真空チャンバー内に請求項１ないし請求項７のいずれか１項に記載の基材エッチング機構を単数又は複数備えていることを特徴とする真空プロセス装置。
  9. 　前記真空チャンバー内に請求項６または請求項７に記載の基材エッチング機構が上下方向に所定間隔で複数備えられ、
    　前記複数の基材エッチング機構においていずれかのフィラメントが断線した場合、
    　前記複数の基材エッチング機構の全ての放電電流量を前記有効なフィラメントの本数が最も少ない基材エッチング機構の放電電流量と等しい放電電流量に制御する電力制御機構と、
    　所定のエッチング量が維持されるように、前記電力制御機構によって制御される放電電流量に基づいて前記電力導入端子への通電時間を制御する通電時間制御機構と、
    を備えていることを特徴とする真空プロセス装置。
  10. 　請求項８又は請求項９の真空プロセス装置を用いて基材をエッチングして清浄化することを特徴とする基材エッチング方法。
  11. 　請求項４ないし請求項７のいずれか１項に記載の基材エッチング機構を用いる基材エッチング方法であって、
    　前記断線検知手段が複数本のフィラメントのうち、いずれかのフィラメントに断線が生じたことを検知した場合に、前記有効なフィラメントに過大電流が流れないように、前記電力調整機構により前記有効なフィラメントに流れる電流を調整することを特徴とする基材エッチング方法。
  12. 　請求項５に記載の基材エッチング機構を用いる基材エッチング方法であって、
    　前記断線検知手段が複数本のフィラメントのうち、いずれかのフィラメントに断線が生じたことを検知した場合に、前記断線検知手段による断線検知の前後を通して、前記基材のエッチングレートが一定になるように、前記電力制御機構により前記有効なフィラメントから発生する電子に由来する放電電流量を制御することを特徴とする基材エッチング方法。
  13. 　請求項７に記載の基材エッチング機構を用いる基材エッチング方法であって、
    　前記有効フィラメント数認識手段により有効なフィラメントの本数を認識して、前記電力制御機構により有効なフィラメントから発生する電子に由来する放電電流量を前記有効なフィラメントの本数に比例するように制御すると共に、前記通電時間制御機構により所定のエッチング量が維持されるように、前記電力制御機構によって制御される放電電流量に基づいて前記電力導入端子への通電時間を制御することを特徴とする基材エッチング方法。
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