离子轰击装置和使用该装置的基材的表面的清洁方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及用于作为成膜的前处理对基材的表面进行清洁的离子轰击装置和使用该装置的基材的表面的清洁方法。
【背景技术】
[0002]通常，以切削工具的耐磨损性的提高、机械部件的滑动面的滑动特性的提高为目的，对基材(成膜对象物)的表面进行利用PVD法、CVD法的硬质保护膜的成膜。作为用于这样的硬质保护膜的成膜的装置，存在电弧离子镀(arc 1n plating)装置、溅射装置等物理性蒸镀装置、等离子体CVD装置等化学性蒸镀装置。
[0003]作为用于使用这样的物理性蒸镀装置和化学性蒸镀装置来对紧贴性高的硬质保护膜进行成膜的方法，已知有在进行成膜处理之前对基材的表面进行清洁的方法。作为该清洁的方法，已知有通过利用电子轰击的加热来进行清洁的方法、离子轰击法。在离子轰击法中，通过等离子体放电而生成氩离子那样的重的惰性气体离子，将该离子照射到基材，由此，该基材的表面被加热。通过该加热来完成该表面的清洁。
[0004]在专利文献I中，公开了在具有上下方向的中心轴的圆筒形状的真空腔内对基材表面进行清洁的技术。在该技术中，在上述真空腔的上述中心轴的周围配置有多个基材。在这些基材的内周侧或外周侧，在与该基材的处理高度相同或该处理高度以上的遍及上下的空间形成有作为等离子体供给源的电弧放电。将通过该电弧放电而生成的氩离子照射到被提供负的偏置电压的基材，由此，基材的表面被清洁。
[0005]在使用上述专利文献I所记载的装置来对基材的表面进行清洁的情况下，担忧由于装载于真空腔内的基材的大小、配置而不能对基材施行有效的清洁的情况。具体地，在惰性气体下的真空腔内，对放出电子的负极(阴极)和接受该电子的正极(阳极)之间提供电位差，由此，产生放电，该放电使从负极放出的电子向正极的方向移动，但是，在装载于真空腔内的基材大的情况或紧密地配置有多个基材的情况下，上述负极与上述正极之间的上述电子的移动有时会被阻碍。因此，存在所放出的电子的多数偏向小的基材的附近而通过、或者偏到稀疏地配置基材的区域或未配置基材的区域而通过的可能性。
[0006]也就是说，当由于在真空腔内的基材的大小、配置而产生存在许多电子的区域和较少地存在的区域时，存在以下的可能性:在存在许多电子的区域中生成的等离子体变浓，另一方面，在电子少的区域中生成的等离子体变稀薄。当在像这样等离子体浓度为不均匀的真空腔内进行基材的清洁时，在基材的表面的清洁状况即利用离子碰撞的基材的表面的切削量(蚀刻量)产生偏差。具体地，当在等离子体的密度浓的区域中对基材的表面进行蚀刻时，存在需要以上地切削基材的表面的可能性。反之，当在等离子体的密度稀薄的区域中进行基材的蚀刻时，存在基材的表面的蚀刻量不满足于所需要的蚀刻量的可能性。
[0007]这样的基材的蚀刻量的偏差存在阻碍对基材的表面的硬质保护膜的均匀的蒸镀而妨碍基材的耐磨损性等的提高的可能性。
[0008]现有技术文献专利文献
专利文献1:日本特许第4208258号公报。
【发明内容】
[0009]本发明的目的在于提供一种用于对基材的表面进行清洁并且不管上述基材的大小、配置的偏差而能够进行稳定的清洁的离子轰击装置和使用该装置的基材表面的清洁方法。
[0010]本发明提供的是，一种离子轰击装置，用于对基材的表面进行清洁，其中，所述装置具备:真空腔，具有包围对所述基材进行收容的空间的内壁面；至少一个电极，被设置在所述真空腔的内壁面并且放出电子；多个正极，接受来自所述电极的电子，所述多个正极被配置为各正极以隔着所述基材与所述电极相向的方式相向；以及多个放电电源，与所述各正极对应，所述各放电电源与所述真空腔绝缘，对与该放电电源对应的正极供给能够相互独立地设定的电流或电压，由此，在该正极与所述电极之间产生辉光放电。
[0011]本发明的基材的表面的清洁方法是使用上述的离子轰击装置来对成膜前的基材即具有长尺寸方向的基材的表面进行清洁的方法，其中，所述方法包含:在所述真空腔内的空间配置所述基材，以使所述基材位于所述离子轰击装置的所述至少一个电极与各正极之间；在配置有该基材的状态下在所述正极与所述电极之间产生辉光放电来生成等离子体；以及控制所述各放电电源的放电电流和放电电压的至少一个，以使所生成的等离子体的密度关于所述基材的长尺寸方向均匀化。
【附图说明】
[0012]图1是本发明的第一实施方式的离子轰击装置的剖面正面图。
[0013]图2是上述第一实施方式的离子轰击装置的剖面平面图。
[0014]图3是示出上述离子轰击装置中的放电电源的工作区域的图表。
[0015]图4A是示出上述离子轰击装置中的第一基材的装载状况和与其对应的放电电流的设定例的图。
[0016]图4B是示出上述离子轰击装置中的第二基材的装载状况和与其对应的放电电流的设定例的图。
[0017]图5是示出在控制上述放电电流的情况和不控制的情况下的基材的蚀刻量的分布的图表。
[0018]图6是本发明的第二实施方式的离子轰击装置的剖面正面图。
[0019]图7是本发明的第三实施方式的离子轰击装置的剖面平面图。
[0020]图8是本发明的第四实施方式的离子轰击装置的剖面平面图。
【具体实施方式】
[0021]以下，基于图来说明本发明的实施方式。
[0022]图1和图2示出了本发明的第一实施方式的离子轰击装置I。该离子轰击装置I是用于清洁利用物理性蒸镀法(PVD法)、化学性蒸镀法(CVD法)对保护膜进行成膜之前的基材W的表面的装置。该离子轰击装置I具备收容上述基材W的真空腔2，具有通过对装载于该真空腔2内的上述基材W照射在该真空腔2内产生的气体离子来进行上述清洁的功會K。
[0023]作为被离子轰击装置I清洁的基材W，考虑了各种基材，但是，存在例如切削工具、在冲压加工时使用的模具等。对这些切削工具、模具在其切出加工时、冲压加工时施加大的负荷，因此，要求高的耐磨损性、滑动特性。为了实现这样的特性，使用PVD法、CVD法来在基材W的表面进行硬质保护膜(TiN、TiAlN等)的成膜。但是，为了使用这样的物理性蒸镀法或化学性蒸镀法来对紧贴性高的硬质保护膜进行成膜，需要在进行成膜处理之前对基材W的表面进行清洁。在离子轰击装置I中，利用等离子体放电来生成氩离子那样的重的惰性气体离子并且将该离子照射到基材W，由此，该基材W的表面被加热。通过该加热而该基材W的表面被清洁。
[0024]以下，说明了第一实施方式的离子轰击装置I的细节。再有，在以后的说明中，将图1的上下方向作为说明中的上下方向，将图1的左右方向作为说明中的宽度方向。
[0025]如图1、图2所示，第一实施方式的离子轰击装置I具备:作为放出电子的负极的电极3、接受来自该电极3的电子的多个正极4、以及旋转式的工作台11。工作台11相当于能够在其装载作为清洁的对象的多个基材W的基材保持工具。
[0026]上述离子轰击装置I还具备放电电源5、加热电源6、以及偏压电源10。上述放电电源5对上述电极3与上述正极4之间提供电位差来产生等离子体放电。上述加热电源6是用于对电极3进行加热的电源。上述偏压电源10连接于上述工作台11，对装载于该工作台11的基材W施加负的电压。
[0027]如图2所示，该实施方式的真空腔2是在平面视中做成八边形的形状的空洞的框体，具有包围对上述多个基材W进行收容的空间的多个内壁面。上述真空腔2的内部能够减压至真空状态，上述真空腔2具有密封地保持上述真空状态的内部的功能。在该真空腔2中，虽然未图示，但是，在该真空腔2的内部设置有用于导入氩等惰性气体的气体导入口和用于从真空腔2的内部排出惰性气体的气体排气口。
[0028]工作台11在平面视中是圆形的板状的台。该工作台11以能够绕设定在上述真空腔2的底部的大致中心的上下轴心旋转的方式设置在该真空腔2的底部。在该工作台11之上以起立状态装载有上述多个基材W。具体地，各基材W具有具有长尺寸方向的形状即在特定方向上延伸的形状，以其长尺寸方向为上下方向的姿势装载在上述工作台11上。上述电极3和上述正极4被配置于上述工作台11的宽度方向两侧。
[0029]上述电极3 (负极，阴电极)放出电子，被配置在真空腔2的内壁面的一侧的部分。具体地，上述电极3被配置为隔着上述基材W与上述各正极4相向。上述电极3具有在特定方向上延伸的形状，以其长尺寸方向与上述基材W的长尺寸方向一致的姿势即在上下方向上延伸的姿势被配置。
[0030]第一实施方式的电极3是细长的细丝(filament)体，详