成膜装置および成膜方法
【課題】 絶縁性膜の生成時において、当該絶縁性膜が陽極の表面に付着するのを防止し、ひいてはプラズマの安定化を図る。
【解決手段】 本発明に係るイオンプレーティング方式の成膜装置１０によれば、陰極としてのフィラメント４０と陽極としてのアノード４２との間にプラズマが発生する。そして、このプラズマによって、膜材料をイオン化し、イオン化された膜材料を被処理物２８，２８，…の表面に照射することで、当該被処理物２８，２８，…の表面にｃＢＮ膜等の絶縁性膜を形成する。このとき、フィラメント４０については、積極的に加熱されるので、当該フィラメント４０の表面には絶縁性膜は付着しない。一方、アノード４２についても、その表面に当該絶縁性膜が付着するのを防止し得る程度に、自己加熱させる。これにより、これら両者間に発生するプラズマの安定化が図られる。
【解決手段】 本発明に係るイオンプレーティング方式の成膜装置１０によれば、陰極としてのフィラメント４０と陽極としてのアノード４２との間にプラズマが発生する。そして、このプラズマによって、膜材料をイオン化し、イオン化された膜材料を被処理物２８，２８，…の表面に照射することで、当該被処理物２８，２８，…の表面にｃＢＮ膜等の絶縁性膜を形成する。このとき、フィラメント４０については、積極的に加熱されるので、当該フィラメント４０の表面には絶縁性膜は付着しない。一方、アノード４２についても、その表面に当該絶縁性膜が付着するのを防止し得る程度に、自己加熱させる。これにより、これら両者間に発生するプラズマの安定化が図られる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、成膜装置および成膜方法に関し、特に、真空槽内でプラズマを発生させて膜材料をイオン化すると共にこのイオン化された膜材料を被処理物の表面に照射することによって被処理物の表面に絶縁性膜を生成する、いわゆるイオンプレーティング方式の成膜装置および成膜方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
この種の成膜装置および成膜方法に関する従来技術として、例えば特許文献１に開示されたものがある。この従来技術によれば、真空槽内に、陰極としての直線状のフィラメントが、水平方向に沿って延伸するように設けられている。そして、このフィラメントと対向しかつ平行を成すように、陽極としての概略長尺状のアノードが、当該真空槽内に設けられている。さらに、これらフィラメントおよびアノードの下方に、膜材料を蒸発させるための蒸発源が設けられている。そして、この蒸発源を通る水平軸を中心としてその円周方向に沿って等間隔に、複数のホルダが設けられており、これら複数のホルダのそれぞれに、被処理物が取り付けられる。また、蒸発源の近傍には、放電用ガスおよび材料ガスを真空槽内に導入するためのガス導入管が設けられている。
【０００３】
このように構成された従来技術は、例えば立方晶窒化ホウ素（Cubic Boron Nitride；以下ｃＢＮと言う。）膜の生成に適用される。具体的には、まず、真空槽内が高真空状態にまで排気される。そして、排気後の真空槽内に放電用ガスとしてのアルゴン（Ａｒ）ガスが導入される。この状態で、フィラメントに交流のフィラメント電力が供給されると、当該フィラメントが加熱されて、熱電子を放出する。そして、アノードに直流のアノード電圧が印加されると、当該熱電子がアノードに向かって加速される。この加速過程において、熱電子がアルゴンガスの粒子に衝突し、この衝突エネルギによって、アルゴンガスの粒子が放電して、プラズマが発生する。また、フィラメント電力には直流のフィラメントバイアス電圧が重畳されており、このフィラメントバイアス電圧とアノード電圧との総和によって、熱電子の加速度が制御され、ひいてはプラズマの安定化が図られる。
【０００４】
そして、各ホルダが、それぞれ自身を中心として回転し、言わば自転すると共に、蒸発源を通る水平軸を中心として回転し、言わば公転する。これによって、当該各ホルダに保持されている各被処理物が、それぞれ自転しながら、蒸発源の周りを公転し、当該蒸発源の上方に形成されたプラズマ空間内に順次送り込まれる。併せて、各被処理物には高周波の基板電力が供給される。この状態で、アルゴンガスに加えて、材料ガスとしての窒素（Ｎ２）ガスが、真空槽内に導入される。すると、この窒素ガスの粒子が、アルゴンガス粒子と同様に、プラズマ空間内でイオン化される。さらに、蒸発源から膜材料としてのホウ素（Ｂ）が蒸発し、この蒸発したホウ素の粒子もまた、プラズマ空間内でイオン化される。そして、これらイオン化された窒素およびホウ素は、アルゴンイオンと共に、プラズマ空間内にある被処理物の表面に照射される。これにより、被処理物の表面に窒素およびホウ素の化合物であるｃＢＮ膜が生成される。
【０００５】
なお、厳密に言うと、ｃＢＮ膜の生成に先立って、それぞれの被処理物の表面に放電洗浄（イオンボンバード）処理が施され、さらに、この放電洗浄処理後の被処理物の表面に中間層としての例えば窒化チタン（以下、ＴｉＮと言う。）膜が生成され、その上で、当該ｃＢＮ膜が生成される。また、従来技術では、フィラメントの直線状が維持されるように、当該フィラメントに対してその長さ方向に沿う張力が付与される。従って、フィラメントが加熱されて熱膨張しても、当該フィラメントが変形することはなく、言い換えればアノードとの相対的な位置関係が維持される。この結果、これら両者間に発生するプラズマのさらなる安定化が図られる、とされている。
【０００６】
【特許文献１】特開２００８−１２７６７０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上述したように、従来技術によれば、フィラメントの直線状が維持されることで、プラズマのさらなる安定化が図られる。しかしながら、従来技術では、別の理由により、特にｃＢＮ膜等の絶縁性膜の生成時に、プラズマが不安定になることがある。即ち、絶縁性膜の生成時に、当該絶縁性膜がアノードの表面に付着することがある。すると、アノードが絶縁化されて、当該アノードが本来の機能を発揮しなくなり、ひいてはプラズマが不安定になる。このため、従来技術では、期待通りの絶縁性膜を生成することができない、という問題がある。しかも、アノードが絶縁化される状態や程度は、成膜処理が行われるたびに、いわゆるバッチごとに、異なる。従って、バッチ間で絶縁性膜の品質に大きなバラツキが生じる、言い換えれば一定品質の絶縁性膜を生成することができない、という問題もある。さらに、成膜処理の最中にアノードの絶縁化が進むと、プラズマが発生しなくなり、ひいては当該成膜処理を継続することができなくなる。これは即ち、膜厚の大きい絶縁性膜を生成することができないことを、意味する。
【０００８】
そこで、本発明は、期待通りかつ一定品質の絶縁性膜を生成することができる成膜装置および成膜方法を提供することを、目的とする。また、膜厚の大きい絶縁性膜を生成できるようにすることも、本発明の目的とするところである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
この目的を達成するために、本発明のうちの第１発明は、真空槽内でプラズマを発生させて膜材料をイオン化すると共に、イオン化された膜材料を被処理物の表面に照射することによって被処理物の表面に絶縁性膜を生成する、いわゆるイオンプレーティング方式の成膜装置において、真空槽内に設けられており陰極用電力の供給によって加熱されて熱電子を放出する陰極と、当該真空槽内に設けられており陽極用電力の供給によって熱電子を加速させてプラズマを発生させる陽極と、を具備する。そして、陽極の表面に絶縁性膜が付着するのを防止し得る程度に当該陽極を加熱するものである。
【００１０】
即ち、この構成によれば、陰極に陰極用電力が供給されると、当該陰極が加熱されて、熱電子を放出する。併せて、陽極に陽極用電力が供給されると、当該陽極に向かって熱電子が加速される。これによって、真空槽内にプラズマが発生する。詳しくは、加速された熱電子が真空槽内の気体粒子と衝突することによって、当該気体粒子が放電し、プラズマが発生する。そして、このプラズマによって、膜材料がイオン化され、このイオン化された膜材料が被処理物の表面に照射されることで、当該被処理物の表面に絶縁性膜が生成される。ここで、陰極および陽極それぞれの表面にも絶縁性膜が付着して、当該陰極および陽極が絶縁化されることが、懸念される。しかしながら、陰極は、熱電子を放出し得る程度に、例えば２０００［℃］〜３０００［℃］程度に、加熱されているので、このような高温度に加熱された陰極の表面には、絶縁性膜は付着しない。また、陽極についても、その表面に絶縁性膜が付着するのを防止し得る程度に加熱されるので、当該陽極の表面にも、絶縁性膜は付着しない。つまり、陰極および陽極のいずれも絶縁化されない。そして、長時間にわたっての成膜処理も可能となる。
【００１１】
なお、上述の如く陽極の絶縁化を防止し得る程度に当該陽極を加熱するには、特に陽極に陽極用電力が供給されることを利用して当該陽極を効果的に自己加熱させるには、いくつかの条件がある。この条件の１つとして、例えば陽極用電力の大きさがある。つまり、陽極用電力の大きさを適当に定めることによって、陽極を効果的に自己加熱させることができる。
【００１２】
また、この条件として、陽極と陰極との相対的な位置関係もある。つまり、これら陽極と陰極との相対的位置関係を適当に定めることによって、当該陽極を効果的に自己加熱させることができる。
【００１３】
さらに、当該条件として、陽極の寸法がある。特に、陽極が概略長尺状である場合には、その幅寸法を適当に定めることによって、当該陽極を効果的に自己加熱させることができる。
【００１４】
ここで言う絶縁性膜としては、例えばｃＢＮ膜がある。この場合、陽極を１１００［℃］以上に自己加熱させれば、ｃＢＮ膜の副次的成分である絶縁性ＢＮ膜（先にホウ素が付着して、このホウ素が窒化することによるＢＮ膜をも含む。）が当該陽極に付着するのを防止することができる。つまり、陽極へのＢＮ膜の付着確率を略ゼロ（極小）にすることができる。
【００１５】
本発明のうちの第２発明は、第１発明に対応する方法発明であって、真空槽内に設けられている陰極に陰極用電力を供給することによって当該陰極を加熱して熱電子を放出させる熱電子放出過程と、当該真空槽内に設けられている陽極に陽極用電力を供給することによって熱電子を加速させてプラズマを発生させるプラズマ発生過程と、を具備する。そして、陽極の表面に絶縁性膜が付着するのを防止し得る程度に当該陽極を加熱するものである。
【発明の効果】
【００１６】
上述したように、本発明によれば、ｃＢＮ膜等の絶縁性膜の生成時においても、陰極および陽極のいずれも絶縁化されない。従って、これら両者間に発生するプラズマの安定化が図られ、ひいては期待通りかつ一定品質の絶縁性膜を生成することができる。また、長時間にわたる成膜処理が可能であるため、厚膜の絶縁性膜を生成することもできる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
この発明の一実施形態について、図１〜図１２を参照して説明する。
【００１８】
本実施形態に係るイオンプレーティング方式の成膜装置１０は、図１〜図３に示すように、概略円筒形の真空槽１２を有している。なお、図１は、成膜装置１０の内部を正面から見た図であり、図２は、図１におけるＡ−Ａ矢視の概略断面図、図３は、図１におけるＢ−Ｂ矢視の概略断面図である。
【００１９】
真空槽１２は、円筒形の両端に対応する部分を水平方向に向けた状態（要するに円筒形を横倒しにした状態）で配置されている。そして、この真空槽１２の両端に対応する部分のうちの前方側は、概略円板状の壁板１４によって閉鎖されており、後方側もまた、同様の壁板１６によって閉鎖されている。なお、図には示さないが、前方側の壁板１４は、開閉扉を備えている。そして、各壁板１４および１６を含む真空槽１２は、金属製、例えばステンレス鋼（ＳＵＳ３０４）製、とされており、それ自体は、基準電位としての接地電位に接続されている。また、真空槽１２の内部は、排気手段としての図示しない真空ポンプによって排気される。
【００２０】
そして、真空槽１２内の略中央には、蒸発源１８が配置されている。この蒸発源１８は、膜材料の一部である蒸発材料２０が収容される坩堝２２と、当該蒸発材料２０を加熱するための材料加熱手段、例えば電子銃２４と、を備えている。電子銃２４は、真空槽１２の外部にある図示しない電子銃用電源装置から所定の直流電力が供給されることによって、電子ビームを発射する。そして、この電子ビームが蒸発材料２０に照射されることで、当該蒸発材料２０は加熱される。
【００２１】
また、蒸発源１８の下方近傍に、槽内加熱手段としてのヒータ２６が配置されている。このヒータ２６は、真空槽１２の外部に設けられている図示しないヒータ用電源装置から所定の交流電力が供給されることで、発熱する。そして、この発熱エネルギによって、真空槽１２内が加熱され、特に被処理物２８，２８，…が加熱される。
【００２２】
被処理物２８，２８，…は、蒸発源１８を通る水平軸を中心としてその円周方向に沿って等間隔に配置される。具体的には、真空槽１２内における後方側の壁板１６の近傍に、当該真空槽１２の内径よりも少し径（外径）の小さい円盤状の回転台３０が、設けられている。そして、この回転台３０の前方側の側面の周縁近傍に、当該周縁に沿って等間隔に、複数個、例えば７２個、の保持手段としてのホルダ３２，３２，…が設けられている。そして、これらのホルダ３２，３２，…のそれぞれに、被処理物２８が取り付けられる。なお、図１〜図３は、被処理物２８として、概略丸棒状の物体が取り付けられている状態を示す。このような概略丸棒状の被処理物２８としては、例えば高速度鋼（ＳＫＨ５１）を母材するドリル（刃）がある。そして、この概略丸棒状の被処理物２８は、真空槽１２の中心軸に沿う方向に延伸するように取り付けられる。
【００２３】
また、被処理物２８，２８，…は、図１に矢印３４で示されるように、蒸発源１８を通る水平軸を中心として回転し、言わば公転する。併せて、それぞれの被処理物２８は、図２および図３に矢印３５で示されるように、自身を中心として回転し、言わば自転する。このため、回転台３０は、図示しない自公転機構を備えており、この自公転機構は、回転軸３６を介して真空槽１２の外部にあるモータ３８に結合されている。なお、この自公転機構による被処理物２８の公転速度は、例えば１［ｒｐｍ］程度とされており、自転速度は、当該公転速度の１０倍程度、つまり１０［ｒｐｍ］程度とされている。
【００２４】
さらに、蒸発源１８よりも上方であって、最上部にある被処理物２８よりも下方の位置に、陰極としてのフィラメント４０と、陽極としてのアノード４２とが、互いに距離を置いて設けられている。
【００２５】
このうち、フィラメント４０は、直線状のタングステン（Ｗ）製ワイヤであり、厳密には３本のタングステン製ワイヤから成る縒り線である。なお、この縒り線を構成するそれぞれのワイヤは、強度向上のために焼鈍し処理を施されたものであり、その直径は、例えば２．０［ｍｍ］である。そして、このフィラメント４０は、真空槽１２の中心軸に沿う方向に延伸するように、言い換えればそれぞれの被処理物２８と平行を成すように、配置されている。また、フィラメント４０の直線状を維持するために、当該フィラメント４０に対してその延伸方向に沿う張力を付与するべく、張力付与手段としての図示しない張力付与機構が設けられている。
【００２６】
そして、フィラメント４０には、真空槽１２の外部にある陽極用電力供給手段としてのフィラメント用電源装置４４から、陽極用電力としての交流のフィラメント電力Ｅｆが供給される。また、フィラメント電力Ｅｆには、直流の負電圧であるフィラメントバイアス電圧Ｖｆｂが重畳される。このため、フィラメント用電源装置４４の接地端子と接地電位との間に、当該フィラメントバイアス電圧Ｖｆｂを生成する陽極バイアス供給手段としてのフィラメントバイアス用電源装置４６が、接続されている。
【００２７】
一方、アノード４２は、概略長尺状のものであり、高融点金属、例えばモリブデン（Ｍｏ）、によって形成されている。そして、このアノード４２は、真空槽１２の中心軸を含む垂直面に対して、フィラメント４０と略面対称（共役）となる位置に設けられている。具体的には、一方主面をフィラメント４０側に向け、厳密には後述する理由により当該一方主面を少し斜め上方に向け、かつ当該一方主面をフィラメント４０と平行にし、さらに真空槽１２の中心軸に沿う方向に延伸するように、設けられている。
【００２８】
そして、アノード４２には、真空槽１２の外部にある陽極用電力供給手段としてのアノード用電源装置４８から、陽極用電力としての直流のアノード電圧Ｖａが印加される。なお、アノード電圧Ｖａは、正電圧である。
【００２９】
さらに、真空槽１２内には、これらフィラメント４０およびアノード４２を間に挟んだ状態で、磁界発生手段としての１対の細長い概略直方体状の磁界発生器５０および５２が設けられている。具体的には、各磁界発生器５０および５２は、それぞれの一側面を互いに対向させると共に、真空槽１２の中心軸に沿う方向に延伸するように、つまりフィラメント４０およびアノード４２と平行を成して延伸するように、設けられている。そして、各磁界発生器５０および５２には、互いに対向する一側面が互いに異なる磁極（Ｎ極およびＳ極）となるように、図示しない永久磁石が内蔵されている。これによって、各磁界発生器５０および５２で挟まれた空間、つまりフィラメント４０およびアノード４２が配置されている空間に、磁界が発生する。
【００３０】
なお、この磁界の発生領域を拡張するべく、各磁界発生器５０および５２は、互いに対向する一側面を少し斜め上方に向けた状態、例えば当該一側面を水平方向から上方に向けて１０度〜３０度ほど傾けた状態で、設けられている。そして、このうちのアノード４２側に配置されている磁界発生器５２の傾きに合わせて、当該アノード４２も同程度に傾けられている。さらに、この磁界の発生領域をより一層拡張するべく、各磁界発生器５０および５２の外方の側面に、当該側面よりも少し面積の大きい平板状のヨーク５４および５６が設けられている。
【００３１】
また、磁界の発生領域よりも下方であって、蒸発源１８よりも上方の位置に、ガス導入手段としてのガス導入管５８が設けられている。そして、このガス導入管５８を介して、真空槽１２内に、放電用ガスとしてのアルゴンガスが導入される。また、膜材料の一部となる材料ガスも、このガス導入管５８を介して、真空槽１２内に導入される。そして、真空槽１２の外部には、ガス導入管５８内を流れるガスの流量を調整するための流量調整手段、例えばマスフローコントローラ６０、が設けられている。
【００３２】
さらに、各被処理物２８，２８，…には、ホルダ３２，３２，…および回転台３０（自公転機構）を介して、基板電力供給手段としての基板電源装置６４から、矩形パルス状の基板電力Ｅｂが供給される。なお、この基板電力Ｅｂの周波数は、例えば１０［ｋＨ］〜５００［ｋＨ］の範囲内で任意に設定可能とされており、ここでは、１００［ｋＨ］に設定される。そして、基板電力Ｅｂの電圧値、特にローレベルのときの電圧値Ｖｂもまた、例えば−５００［Ｖ］〜０［Ｖ］の範囲内で任意に設定可能とされており、この電圧値Ｖｂについては、後述する如く状況に応じて適宜に設定される。一方、ハイレベルの電圧値は、０［Ｖ］よりも大きい一定値、例えば１０［Ｖ］〜５０［Ｖ］の範囲内の一定値とされる。さらに、基板電力Ｅｂのデューティ比（パルスの１周期に対するハイレベル期間の比率）も、任意に設定可能とされており、ここでは、２０［％］とされる。
【００３３】
このように構成された表面処理装置１０は、例えばｃＢＮ膜の生成に適用される。具体的には、ｃＢＮ膜の生成に先立って、各被処理物２８，２８，…の表面を洗浄するための放電洗浄処理が行われる。そして、この放電洗浄処理の後に、各被処理物２８，２８，…の表面に中間層としてのＴｉＮ膜が生成され、その上で、当該ｃＢＮ膜が生成される。なお、上述した坩堝２２には、蒸発材料２０として固形のチタン材およびホウ素材が互いに独立した状態で収容される。そして、放電用ガスとしてのアルゴンガスの他に、材料ガスとして窒素ガスが採用される。
【００３４】
まず、放電洗浄処理を行うべく、真空ポンプによって真空槽１２内が排気され、高真空状態とされる。そして、ヒータ２６によって、各被処理物２８，２８，…を含む真空槽１２内が加熱された後、当該真空槽１２内にアルゴンガスが導入される。この状態で、フィラメント４０にフィラメント電力Ｅｆが供給されると、当該フィラメント４０は加熱されて、熱電子を放出する。そして、アノード４２にアノード電圧Ｖａが印加されると、当該熱電子がアノード４２に向かって加速される。この加速過程において、熱電子がアルゴンガスの粒子に衝突し、この衝突エネルギによって、アルゴンガス粒子が放電して、プラズマが発生する。併せて、フィラメント電力Ｅｆには、直流のフィラメントバイアス電圧Ｖｆｂが重畳されているので、このフィラメントバイアス電圧Ｖｆｂとアノード電圧Ｖａとの総和によって、熱電子の加速度が制御され、つまりプラズマの安定化が図られる。
【００３５】
さらに、フィラメント４０およびアノード４２が配置されている空間には、各磁界発生器５０および５２によって磁界が掛けられているので、これらフィラメント４０およびアノード４２間に発生したプラズマは、当該磁界内に閉じ込められる。これによって、図１〜図３に破線模様６６で示されるような高密度のプラズマ空間が形成される。そして、モータ３８が駆動されると、各被処理物２８，２８，…は、それぞれ自転しながら当該プラズマ空間６６内に順次搬送される。これによって、それぞれの被処理物２８の表面が、満遍なくプラズマに晒される。
【００３６】
ここで、各被処理物２８，２８，…に基板電力Ｅｂが供給されると、このうちのプラズマ空間６６内にある被処理物２８，２８，…の表面に、当該プラズマ空間６６内のアルゴンイオンが照射される。この衝撃によって、当該被処理物２８，２８，…の表面が洗浄され、つまり放電洗浄処理が行われる。そして、この放電洗浄処理の後に、ＴｉＮ膜の生成のための成膜処理が実施される。
【００３７】
即ち、アルゴンガスに加えて、窒素ガスが、真空槽１２内に導入される。すると、この窒素ガスは、プラズマ空間６６内でイオン化される。併せて、電子銃２４によって、坩堝２２内の蒸発材料２０のうちチタン材のみが加熱される。これによって、チタン材が蒸発し、蒸発したチタン材もまた、プラズマ空間６６内でイオン化される。そして、これらイオン化された窒素およびチタンは、プラズマ空間６６内にある被処理物２８，２８，…の表面に照射される。これによって、当該被処理物２８，２８，…の表面に窒素およびチタンの化合物であるＴｉＮ膜が生成される。
【００３８】
続いて、ｃＢＮ膜の生成のための成膜処理が実施される。即ち、蒸発材料２０としてのチタン材に代えて、ホウ素材のみが、電子銃２４によって加熱される。これによって、ホウ素材が蒸発し、蒸発したホウ素は、プラズマ空間６６内でイオン化される。そして、イオン化されたホウ素は、イオン化された窒素と共に、プラズマ空間６６内にある被処理物２８，２８，…の表面に照射される。これによって、当該被処理物２８，２８，…の表面（厳密にはＴｉＮ膜の上）に窒素およびホウ素の化合物であるｃＢＮ膜が生成される。
【００３９】
このｃＢＮ膜の生成後、所定の冷却期間が置かれる。そして、この冷却期間の経過後、真空槽１２内から各被処理物２８，２８，…が外部（大気中）に取り出され、一連の作業が終了する。
【００４０】
ところで、このｃＢＮ膜という絶縁性膜の生成においては、当該ｃＢＮ膜の副次的成分であるＢＮ膜がフィラメント４０およびアノード４２それぞれの表面に付着して、これらフィラメント４０およびアノード４２が絶縁化されることが、懸念される。もし、これらフィラメント４０およびアノード４２が絶縁化されると、それぞれが本来の機能を発揮しなくなり、ひいては両者間に発生するプラズマが不安定になる、という不都合が生じる。
【００４１】
ただし、フィラメント４０については、熱電子を放出させるべく、２０００［℃］〜３０００［℃］程度にまで積極的に加熱されるので、このような高温度に加熱されたフィラメント４０の表面には、ＢＮ膜は付着しない。これは、ＢＮ膜の付着確率が１１００［℃］以上で略ゼロになるからである。従って、フィラメント４０については、絶縁化されることはない。一方、アノード４２についても、絶縁化されることのないように、本実施形態においては、次のような工夫が成されている。
【００４２】
即ち、本実施形態では、アノード４２についても、１１００［℃］以上に加熱する。これにより、アノード４２の表面にＢＮ膜が付着するのを防止し、ひいては当該アノード４２が絶縁化されるのを防止する。特に、アノード４２にアノード電圧Ｖａが印加されることを利用して、厳密には当該アノード電圧Ｖａが印加されることによってアノード電流Ｉａが流れることを利用して、アノード４２を自発的に加熱させ、言わば自己加熱させる。ただし、無闇矢鱈にアノード４２を加熱すると、不本意な影響を招く恐れがあるので、そのような影響の誘発を回避しつつ、当該アノード４２を効果的に自己加熱させるための条件（パラメータ）を見出す。
【００４３】
この条件の１つとして、例えばアノード４２とフィラメント４０との相対的な位置関係がある、と考えられる。そこで、これを検証するための実験を行った。
【００４４】
具体的には、図４（ａ）に示すように、各磁界発生器５０および５２の互いに対向する一側面（磁極）の中心同士を結ぶ直線１００を磁極中心線とし、この磁極中心線１００からアノード４２まで（厳密には磁極中心線１００からアノード４２のフィラメント４０に対向する側の主面の中心まで）の垂直方向におけるの距離Ｈａと、当該磁極中心線１００からフィラメント４０まで（厳密には磁極中心線１００からフィラメント４０の中心まで）の垂直方向における距離Ｈｆと、のそれぞれを種々に変化させる。そして、これら垂直方向における各距離ＨａおよびＨｆがどのような条件にあるときに、アノード４２が最も効果的に自己加熱するのかを確認した。
【００４５】
なお、磁極中心線１００からアノード４２までの距離Ｈａは、アノード４２が磁極中心線１００よりも上方に位置するときにプラスの値とし、アノード４２が磁極中心線１００よりも下方に位置するときにはマイナスの値とする。そして、磁極中心線１００からフィラメント４０までの距離Ｈｆも、フィラメント４０が磁極中心線１００よりも上方に位置するときにプラスの値とし、フィラメント４０が磁極中心線１００よりも下方にあるときにはマイナスの値とする。
【００４６】
また、図４（ａ）における各磁界発生器５０および５２間の距離（つまり磁極中心線１００の長さ寸法）Ｄｍは、２６０［ｍｍ］であり、アノード４２側の磁界発生器５２から当該アノード４２までの距離（厳密には磁界発生器５２とアノード４２との互いに対向する面間の最短距離）Ｄａは、１５［ｍｍ］である。さらに、フィラメント４０側の磁界発生器５０から当該フィラメント４０までの距離（厳密には磁界発生器５０のフィラメント４０に対向する側の面の中心からフィラメント４０の中心までの水平方向における距離）Ｄｆは、４５［ｍｍ］である。そして、アノード４２の幅寸法Ｗａは、２０［ｍｍ］であり、当該アノード４２の厚さ寸法ｔａは、３［ｍｍ］である。また、図４（ａ）からは分からないが、アノード４２の長さ寸法（図４（ａ）の紙面に対して垂直な方向における寸法）は、３００［ｍｍ］であり、フィラメント４０の長さ寸法は、アノード４２よりも少し大きい３５０［ｍｍ］である。そして、各磁界発生器５０および５２それぞれの長さ寸法は、３００［ｍｍ］である。
【００４７】
図４（ｂ）に、この実験結果を示す。なお、この実験においては、まず、真空槽１２内を高真空状態にまで排気した後、この排気後の真空槽１２内にアルゴンガスを６０［ｍｌ／ｍｉｎ］という流量で導入すると共に、当該真空槽１２内の圧力を５．３３×１０−２［Ｐａ］（≒４×１０−４［Ｔｏｒｒ］）に維持する。そして、フィラメント電力Ｅｆを適当な大きさに設定すると共に、アノード電圧Ｖａを５０［Ｖ］に設定する。これにより、真空槽内１２内にプラズマが発生する。さらに、フィラメントバイアス電圧Ｖｆｂを−２４［Ｖ］に設定すると共に、基板電力Ｅｂの電圧値Ｖｂ（ローレベル）を−７０［Ｖ］に設定する。そして、フィラメント電力Ｅｆの電流値Ｉｆを制御することによって、アノード電流Ｉａを３０［Ａ］，５０［Ａ］および７０［Ａ］というように段階的に変化させる。このような環境下で、上述した各距離ＨａおよびＨｆのそれぞれが同図に示す条件とされたときに、アノード４２がどの程度にまで自己加熱するのか、詳しくは赤熱するのかを、目視によって確認した。
【００４８】
この実験結果によれば、各距離ＨａおよびＨｆのそれぞれがどのような条件にあるのかに拘わらず、言い換えればいずれの条件にも共通して、アノード電流Ｉａが大きいほど、アノード４２が高温度に加熱されることが、分かる。そして、各距離ＨａおよびＨｆがいずれも−１０［ｍｍ］であるとき（Ｎｏ．１の条件）に比べて、少なくともフィラメント４０の位置に関する距離Ｈｆが０［ｍｍ］であるとき、つまり当該フィラメント４０の中心が磁極中心線１００上にあるとき（Ｎｏ．２およびＮｏ．３の条件）の方が、よりアノード４２が高温度にまで加熱される傾向にある。さらに、フィラメント４０の位置に関する距離Ｈｆのみが０［ｍｍ］であり、アノード４２の位置に関する距離Ｈａについては＋１０［ｍｍ］であるとき（Ｎｏ．２の条件）は、アノード４２の下方寄りの部分が赤熱し、言い換えれば赤熱部分が偏るが、これに対して、両方の距離ＨａおよびＨｆがいずれも０［ｍｍ］であるとき、つまりアノード４２およびフィラメント４０それぞれの中心がいずれも磁極中心線１００上にあるとき（Ｎｏ．３の条件）には、アノード４２の略中央部分が赤熱し、要するに当該アノード４２が一様に赤熱する。これらを総合すると、垂直方向におけるアノード４２とフィラメント４０との相対的な位置関係においては、当該アノード４２およびフィラメント４０それぞれの中心がいずれも磁極中心線１００上にあるとき（Ｎｏ．３の条件）に、最も効果的にアノード４２が自己加熱する、と言える。
【００４９】
なお、このようにアノード４２およびフィラメント４０それぞれの中心が磁極中心線１００上にあるときに、当該アノード４２の赤熱状態を撮影した画像を、図５に示す。この図５からも分かるように、アノード電流Ｉａが大きいほど、アノード４２の赤熱状態が顕著であり、つまり当該アノード４２の加熱温度が高い。また、特に、アノード電流Ｉａが７０［Ａ］のときの画像（図５（ｃ））に注目すると、アノード４２が略一様に赤熱していることが、分かる。
【００５０】
上述の実験結果に倣って、本実施形態においては、これ以降、アノード４２およびフィラメント４０それぞれの中心を磁極中心線１００上に置く。そして、次に、水平方向におけるアノード４２とフィラメント４０との相対的な位置関係が、当該アノード４２の自己加熱にどのような影響を与えるのかを確認するための実験を行った。
【００５１】
具体的には、図６（ａ）に示すように、アノード４２側の磁界発生器５２から当該アノード４２までの距離Ｄａと、フィラメント４０側の磁界発生器５２から当該フィラメント４０までの距離Ｄｆと、のそれぞれを種々に変化させる。これに応じて、アノード電流Ｉａ，基板電流Ｉｂおよびフィラメントバイアス電流Ｉｆｂのそれぞれがどのような値を示すのかを確認した。
【００５２】
なお、この実験においては、アノード４２として、幅寸法Ｗａが１５［ｍｍ］ものを採用した。そして、水平方向における各距離ＤａおよびＤｆのそれぞれが、図６（ｂ）に示すような条件にあるときに、アノード電流Ｉａ，基板電流Ｉｂおよびフィラメントバイアス電流Ｉｆｂそれぞれの最大値を測定した。これ以外は、上述の図４を参照しながら説明したのと同様である。
【００５３】
この図６（ｂ）に示す実験結果によれば、アノード４２側の磁界発生器５２から当該アノード４２までの距離Ｄａが小さいほど、また、フィラメント４０側の磁界発生器５２から当該フィラメント４０までの距離Ｄｆが大きいほど、アノード電流Ｉａ，基板電流Ｉｂおよびフィラメントバイアス電流Ｉｆｂそれぞれの最大値が大きくなることが、分かる。ここで、上述したように、アノード電流Ｉａが大きいほど、アノード４２がより高温度に自己加熱する、ということを鑑みると、アノード４２側の磁界発生器５２から当該アノード４２までの距離Ｄａが小さいほど、また、フィラメント４０側の磁界発生器５２から当該フィラメント４０までの距離Ｄｆが大きいほど、好都合である。従って、アノード４２側の距離Ｄａについては、図６（ｂ）において最小値である１５［ｍｍ］を最適値とする。一方。フィラメント４０側の距離Ｄｆについては、これが過度に大きいと、当該フィラメント４０へのプラズマによる不都合な影響（劣化等）が懸念されるので、これを勘案して、図６（ｂ）において２番目に大きい値である４５［ｍｍ］を最適値とする。
【００５４】
なお、このようにして定められた各距離ＤａおよびＤｆの最適値（Ｄａ＝１５［ｍｍ］およびＤｆ＝４５［ｍｍ］）によれば、基板電流Ｉｂについても、６０［Ａ］という比較的に大きい値が得られる。この基板電流Ｉｂは、被処理物２８の表面に照射されるイオンの量に相関し、当該基板電流Ｉｂが大きいほど、被処理物２８の表面へのイオンの照射量が増大して、言わばイオンの生成効率が向上するので、この点でも、当該各距離ＤａおよびＤｆの最適値は、好都合である。また、フィラメントバイアス電流Ｉｆｂについても、８０［Ａ］という比較的に大きな値が得られる。このフィラメントバイアス電流Ｉｆｂは、プラズマの発生状態（放電状態）を反映しており、当該フィラメントバイアス電流Ｉｆｂが比較的に大きいときには、プラズマが安定していることを表すので、この点でも、当該各距離ＤａおよびＤｆの最適値は、好都合である。
【００５５】
この実験結果に倣って、本実施形態においては、これ以降、アノード４２側の磁界発生器５２から当該アノード４２までの距離Ｄａを１５［ｍｍ］とする。そして、フィラメント４０側の磁界発生器５２から当該フィラメント４０までの距離Ｄｆを４５［ｍｍ］とする。
【００５６】
さらに、次の実験として、アノード電流Ｉａとアノード４２の温度Ｑａとの関係を検証した。具体的には、アノード４２として、幅寸法Ｗａが１２［ｍｍ］ものを採用した。そして、フィラメント電力Ｅｆの電流値Ｉｆを適宜に制御することで、アノード電流Ｉａを図７（ａ）に示すような値に変化させて、その都度、フィラメントバイアス電流Ｉｆｂ，基板電流Ｉｂおよびアノード温度Ｑａを測定した。なお、アノード温度Ｑａの測定には、公知のパイロメータ（高温温度計）を用いた。これ以外は、上述の図４を参照しながら説明したのと同様である。
【００５７】
この図７（ａ）に示す実験結果によれば、アノード電流Ｉａが大きいほど、フィラメントバイアス電流Ｉｆｂおよび基板電流Ｉｂが大きくなる。これについては、図６（ｂ）に示した実験結果と共通する。そして、アノード電流Ｉａが大きいほど、アノード温度Ｑａが上昇する。特に、このアノード電流Ｉａとアノード温度Ｑａとの関係は、図７（ｂ）に示すように、概ね比例する。
【００５８】
ここで、上述したように、アノード４２を１１００［℃］以上に加熱すれば、当該アノード４２へのＢＮ膜の付着を防止できる、ということを鑑みると、アノード４２の幅寸法Ｗａが１２［ｍｍ］であるときには、アノード電流Ｉａを３０［Ａ］以上とすれば、当該アノード４２へのＢＮ膜の付着を防止できる、ということになる。なお、アノード４２の幅寸法Ｗａが１４［ｍｍ］であるときについても、同様の実験を行ったところ、当該アノード４２を１１００［℃］以上に加熱するには、アノード電流Ｉａを５０［Ａ］以上とする必要があることが分かった。また、アノード４２の幅寸法Ｗａが１８［ｍｍ］であるときについても、同様の実験を行ったところ、当該アノード４２を１１００［℃］以上に加熱するには、アノード電流Ｉａを７０［Ａ］以上とする必要があることが分かった。ただし。成膜処理時の安定性を考えると、アノード電流Ｉａは低い方が好都合であるので、これを勘案して、アノード４２の幅寸法Ｗａを１２［ｍｍ］とし、アノード電流Ｉａを３０［Ａ］とする。
【００５９】
このように、アノード４２へのＢＮ膜の付着を防止するべく、当該アノード４２を１１００［℃］以上に効果的に自己加熱させるための条件として、上述したアノード４２とフィラメント４０との相対的な位置関係に加えて、当該アノード４２の幅寸法Ｗａおよびアノード電流Ｉａを、論理的にかつ証拠立てて見出すことによって、当該アノード４２の絶縁化を確実に防止することに成功した。これにより、ｃＢＮ膜という絶縁性膜の生成時においても、長時間にわたってプラズマの安定化を図ることができ、ひいては期待通りかつ一定品質のｃＢＮ膜を生成することができ、さらには厚膜のｃＢＮ膜を生成することができるようになった。
【００６０】
このことを証明するために、次のような実験を行った。即ち、被処理物２８として、適当なシリコン（Ｓｉ）ウェハをホルダ３２に取り付ける。そして、この被処理物２８の表面に、上述した要領で放電洗浄処理を施した後、中間層としてのチタン（Ｔｉ）膜を２０［ｎｍ］という膜厚で生成し、さらにｃＢＮ膜を１０００［ｎｍ］という膜厚で生成することを、目標とする。なお、この一連の表面処理において、真空槽１２内の圧力は５．３３×１０−２［Ｐａ］（≒４×１０−４［Ｔｏｒｒ］）とする。そして、アノード電圧Ｖａは５０［Ｖ］とし、フィラメントバイアス電圧Ｖｆｂは−２４［Ｖ］とし、フィラメントバイアス電流Ｉｆｂは２２［Ａ］とする。ただし、放電洗浄処理時におけるフィラメントバイアス電圧Ｖｆｂは−２０［Ｖ］とする。さらに、基板電力Ｅｂの電圧値Ｖｂは−８０［Ｖ］とし、電流値Ｉｂは５００［ｍＡ］（厳密には５００［ｍＡ］〜４５０［ｍＡ］の範囲内）とする。そして、アルゴンガスの流量は６０［ｍｌ／ｍｉｎ］とし、ｃＢＮ膜の生成時における窒素ガスの流量は４５［ｍｌ／ｍｉｎ］とする。そして、ｃＢＮ膜の生成のための成膜時間は７０［ｍｉｎ］とする。
【００６１】
また、比較対照用として、上述した従来技術についても、同様の実験を行った。なお、この従来技術としては、アノード４２の幅寸法Ｗａが２０［ｍｍ］であり、図４（ａ）に示した磁極中心線１００から当該アノード４２までの垂直方向における距離Ｈａが−１０［ｍｍ］であり、当該磁極中心線１００からフィラメント４０までの垂直方向における距離Ｈｆが−１０［ｍｍ］であるものを、用いた。これ以外は、本実施形態のものと同様である。
【００６２】
この実験では、本実施形態および従来技術のそれぞれについて、特にｃＢＮ膜の成膜時におけるフィラメントバイアス電流Ｉｆｂの推移を観測する。その結果を、図８に示す。なお、この図８において、○印が付された実線Ｘが、本実施形態によるフィラメントバイアス電流Ｉｆｂの推移を示し、◇印が付された破線Ｙが、従来技術によるフィラメントバイアス電流Ｉｆｂの推移を示す。
【００６３】
この実験結果を参照すると、本実施形態によれば、７０［ｍｉｎ］という成膜時間全般にわたって、フィラメントバイアス電流Ｉｆｂが略一定であること、つまりプラズマが極めて安定していることが、分かる。そして、実際に、約１０００［ｎｍ］という期待通りの膜厚のｃＢＮ膜を生成し得ることを確認した。
【００６４】
これに対して、従来技術によれば、ｃＢＮ膜の生成開始時点から十数［ｍｉｎ］の間は、フィラメントバイアス電流Ｉｆｂは安定しているが、２０［ｍｉｎ］に到達する少し前辺りで、当該フィラメントバイアス電流Ｉｆｂは徐々に増大し始める。これは、アノード４２の表面にＢＮ膜が付着することによってアノード電流Ｉａが減少し、このアノード電流Ｉａの減少分を補うべく（つまりアノード電流Ｉａを一定にするべく）、フィラメントバイアス電流Ｉｆｂを増大させたことによる。まさに、アノード４２が徐々に絶縁化しつつあることを、表している。そして、ｃＢＮ膜の生成開始時点から約３０［ｍｉｎ］経過した辺りで、フィラメントバイアス電流Ｉｆｂの増大傾向が顕著になる。これは、アノード４２の絶縁化が進行したため、当該アノード４２以外の部分、例えば接地電位とされている真空槽１２の内壁等のいわゆるアース部分、とフィラメント４０との間でも、放電し始めたことによる。そして、ｃＢＮ膜の生成開始時点から約４０［ｍｉｎ］が経過した辺りで、プラズマが消滅（放電が停止）したため、フィラメントバイアス電流Ｉｆｂの測定が不可能になった。要するに、従来技術では、期待通りのｃＢＮ膜を生成するどころか、７０［ｍｉｎ］という所期の成膜時間にわたってプラズマを維持することができない。
【００６５】
そこで、従来技術についてのみ、フィラメントバイアス電流Ｉｆｂが増大したときに、アノード電圧Ｖａを上げることで、当該フィラメントバイアス電流Ｉｆｂの増大を抑え、ひいては７０［ｍｉｎ］という所期の成膜時間にわたってプラズマを維持することを、試みた。その結果を、図９に示す。
【００６６】
この図９に示すように、アノード電圧Ｖａを適宜に調整することによって、フィラメントバイアス電流Ｉｆｂは増減を繰り返しながらも、７０［ｍｉｎ］という所期の成膜時間にわたって流れ続けるようになる。つまり、当該所期の成膜時間にわたってプラズマを維持することはできる。しかしながら、このプラズマは全く不安定であり、よって、安定した成膜処理を行うことができない。これでは、やはり期待通りのｃＢＮ膜を生成することはできない。たとえ、万一、期待通りのｃＢＮ膜を生成することができたとしても、その品質を一定に保つことはできない。
【００６７】
そこで、本実施形態および従来技術のそれぞれについて、上述と同じ要領で（従来技術についてはアノード電圧Ｖａを適宜に調整しながら）ｃＢＮ膜の成膜処理を複数回、例えば４バッチ、繰り返し行い、一定品質のｃＢＮ膜を生成することができるかどうかを確認した。具体的には、それぞれのバッチにおいて生成されたｃＢＮ膜の窒素とホウ素との組成比（原子比）Ｎ／Ｂを測定し、各バッチ間で当該組成比Ｎ／Ｂにどれくらいのバラツキがあるのかを調べた。なお、組成比Ｎ／Ｂの測定には、公知のＸ線光電子分光（ＸＰＳ：X-ray
Photoelectron Spectroscopy）分析装置を用いた。その結果を、図１０に示す。
【００６８】
この図１０に示す実験結果から明らかなように、本実施形態によれば、４バッチ間でのｃＢＮ膜の組成比Ｎ／Ｂのバラツキは±４．１［％］（＝（最大値−平均値）／平均値）であるのに対して、従来技術によれば、当該組成比Ｎ／Ｂのバラツキは±４１．２［％］である。つまり、本実施形態によれば、従来技術に比べて、当該組成比Ｎ／Ｂのバラツキを約１／１０に抑えることができる。このことから、本実施形態によれば、従来技術に比べて、極めて一定品質のｃＢＮ膜を生成することができる、ということが証明された。
【００６９】
そしてさらに、本実施形態について、長時間にわたってｃＢＮ膜の成膜処理を行う、という実験を試みた。具体的には、図８を参照しながら説明したのと同じ要領で、被処理物２８としてのシリコンウェハの表面に放電洗浄処理を施した後、中間層としてのチタン膜を２０［ｎｍ］の膜厚で生成し、その上で、ｃＢＮ膜の成膜処理を３００［ｍｉｎ］にわたって連続的に行った。なお、この実験においては、ｃＢＮ膜の成膜処理時における窒素ガスの流量を５５［ｍｌ／ｍｉｎ］とした。また、当該ｃＢＮ膜の成膜処理時におけるフィラメントバイアス電流Ｉｆｂの推移を観測すると共に、アノード電圧Ｖａ，アノード電流Ｉａ，フィラメントバイアス電圧Ｖｆｂおよび基板電流Ｉｂについても、それぞれの推移を観測した。その結果を、図１１に示す。
【００７０】
この図１１に示すように、本実施形態によれば、３００［ｍｉｎ］という極めて長い成膜時間全般にわたって、フィラメントバイアス電流Ｉｆｂが略一定であること、つまりプラズマが安定していることが、確認された。また、アノード電圧Ｖａ，アノード電流Ｉａ，フィラメントバイアス電圧Ｖｆｂおよび基板電流Ｉｂについても、一貫して略一定であることが、確認された。そして、この長時間の成膜処理によって、約５［μｍ］という膜厚のｃＢＮ膜を形成することができた。
【００７１】
なお、参考までに、従来技術によってｃＢＮ膜の成膜処理を行っているときのアノード４２の状態をディジタルスチルカメラで撮影した画像を、図１２（ａ）に示す。この成膜処理時においては、アノード電流Ｉａが７０［Ａ］とされているものの、この図１２（ａ）に示すように、アノード４２の表面には赤熱していない部分が見受けられる。この赤熱していない部分は、即ち、絶縁性のＢＮ膜が付着している部分であり、この部分は、時間の経過と共に徐々に拡大した。そして、この成膜処理を終えた後のアノード４２の撮影画像を、図１２（ｂ）に示す。この図１２（ｂ）において、アノード４２の表面のところどころに光沢している部分が見受けられる。この光沢している部分が、ＢＮ膜が付着している部分であり、このようにＢＮ膜が付着することによって、アノード４２が絶縁化され、成膜処理に悪影響を及ぼす。
【００７２】
以上のように、本実施形態によれば、ｃＢＮ膜という絶縁性膜の生成時において、アノード４２に当該絶縁性のＢＮ膜が付着するのを防止し、ひいてはアノード４２の絶縁化を防止することができる。従って、このアノード４２とフィラメント４０との間に発生するプラズマの安定化を図ることができ、ひいては期待通りかつ一定品質のｃＢＮ膜を生成することができる。また、長時間にわたっての成膜処理が可能であるので、厚膜のｃＢＮ膜を生成することもできる。
【００７３】
なお、本実施形態においては、ｃＢＮ膜を生成する場合について説明したが、これに限らない。例えば、ｃＢＮ膜と同成分のｈＢＮ（Hexagonal Boron Nitride；六方晶窒化ホウ素）膜を生成する場合や、或いは、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）膜，窒化ケイ素（Ｓｉ３Ｎ４）膜，酸化チタン（ＴｉＯ２）膜等のＢＮ系以外の絶縁性膜を生成する場合にも、本発明を適用することができる。ただし、絶縁性膜の性質によって付着確率が略ゼロになる温度が異なるので、この温度に応じて、アノード４２の加熱温度を定める必要がある。そして、このアノード４２の加熱温度に応じて、上述した各種条件、つまりアノード４２とフィラメント４０との相対的な位置関係，アノード４２の幅寸法Ｗａおよびアノード電流Ｉａの大きさを、適宜に定める必要がある。
【００７４】
また、アノード４２をモリブデン製としたが、これに限らない。例えば、タングステンやタンタル（Ｔａ），炭素（Ｃ）等の当該モリブデン以外の高融点金属によって、アノード４２を形成してもよい。そして、厳密に言えば、上述した絶縁性膜の付着確率が略ゼロになる温度は、このアノード４２の材質によっても異なる。従って、このアノード４２の材質を含め、必要に応じて、上述の各種条件を定めることが、肝要である。
【００７５】
さらに、アノード４２の形状を概略長尺状としたが、これに限らない。例えば、棒状や平板状としてもよい。この場合、幅寸法Ｗａに代えて、適宜の箇所の寸法を、ここで言う条件に加える。要するに、アノード４２の自己加熱に大きく影響する箇所の寸法、言い換えればアノード４２の導電率（または抵抗率）に大きく関係する箇所の寸法を、当該条件に加える。
【００７６】
そして、フィラメント４０については、３本のタングステン製ワイヤから成る縒り線としたが、これに限らない。例えば、単線のワイヤであってもよいし、比較的に短いワイヤを直列に接続したものであってもよい。また、複数本のワイヤを並列に配置したものであってもよい。
【００７７】
また、基板電力Ｅｂとして、周波数が１００［ｋＨ］の矩形パルス電力を採用したが、これに代えて、周波数が１３．５６［ＭＨｚ］の高周波電力を採用してもよい。ただし、この場合には、当該高周波電力の供給源（電源装置）と各被処理物２８，２８，…を含む負荷側との間のインピーダンスを整合させるためのマッチングボックスを、併せて備える必要がある。
【００７８】
さらに、成膜装置１０としては、図１〜図３に示した構成のものに限らない。例えば、各被処理物２８，２８，…が垂直軸を中心として回転するものであってもよいし、回転しないものであってもよい。また、被処理物２８は、１つのみであってもよい。そして、磁界発生器５０および５２は、永久磁石ではなく、電磁石であってもよいし、真空槽１２内ではなく、真空槽１２の外部に設けられてもよい。さらに、蒸発源１８は、真空槽１２の略中央ではなく、下方等の他の部分に設けてもよい。また、蒸発源１８を構成する材料加熱手段は、電子銃２４以外のものであってもよい。要するに、イオンプレーティング方式の成膜装置であれば、本発明を適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００７９】
【図１】本発明の一実施形態に係る成膜装置の概略構成を示す内部正面図である。
【図２】図１におけるＡ−Ａ矢視断面図である。
【図３】図１におけるＢ−Ｂ矢視断面図である。
【図４】同実施形態におけるアノードとフィラメントとの相対的位置関係および当該相対的位置関係によるアノードの赤熱状態を検証した実験結果を示す図解図である。
【図６】図４の実験におけるアノードの赤熱状態を撮影した画像である。
【図５】図４とは別の方向における相対的位置関係および当該相対的位置関係によるアノードの赤熱状態を検証した実験結果を示す図解図である。
【図７】同実施形態におけるアノード電流に対する各電流値およびアノード温度の測定結果を示す図解図である。
【図８】同実施形態と同実施形態の比較対照用としての従来技術とのそれぞれにおけるフィラメントバイアス電流の推移を示す図解図である。
【図９】図８における従来技術のみについてアノード電圧を適宜に変化させたときのフィラメントバイアス電流の推移を示す図解図である。
【図１０】同実施形態と従来技術とのそれぞれによって生成されたｃＢＮ膜の組成比を測定した結果を示す図解図である。
【図１１】同実施形態においてｃＢＮ膜を長時間にわたって生成した結果を示す図解図である。
【図１２】従来技術におけるアノードを撮影した画像である。
【符号の説明】
【００８０】
１０ 表面処理装置
１２ 真空槽
１８ 蒸発源
２８ 被処理物
４０ フィラメント
４２ アノード
４４ フィラメント用電源装置
４６ フィラメントバイアス用電源装置
４８ アノード用電源装置
６６ プラズマ空間
【技術分野】
【０００１】
本発明は、成膜装置および成膜方法に関し、特に、真空槽内でプラズマを発生させて膜材料をイオン化すると共にこのイオン化された膜材料を被処理物の表面に照射することによって被処理物の表面に絶縁性膜を生成する、いわゆるイオンプレーティング方式の成膜装置および成膜方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
この種の成膜装置および成膜方法に関する従来技術として、例えば特許文献１に開示されたものがある。この従来技術によれば、真空槽内に、陰極としての直線状のフィラメントが、水平方向に沿って延伸するように設けられている。そして、このフィラメントと対向しかつ平行を成すように、陽極としての概略長尺状のアノードが、当該真空槽内に設けられている。さらに、これらフィラメントおよびアノードの下方に、膜材料を蒸発させるための蒸発源が設けられている。そして、この蒸発源を通る水平軸を中心としてその円周方向に沿って等間隔に、複数のホルダが設けられており、これら複数のホルダのそれぞれに、被処理物が取り付けられる。また、蒸発源の近傍には、放電用ガスおよび材料ガスを真空槽内に導入するためのガス導入管が設けられている。
【０００３】
このように構成された従来技術は、例えば立方晶窒化ホウ素（Cubic Boron Nitride；以下ｃＢＮと言う。）膜の生成に適用される。具体的には、まず、真空槽内が高真空状態にまで排気される。そして、排気後の真空槽内に放電用ガスとしてのアルゴン（Ａｒ）ガスが導入される。この状態で、フィラメントに交流のフィラメント電力が供給されると、当該フィラメントが加熱されて、熱電子を放出する。そして、アノードに直流のアノード電圧が印加されると、当該熱電子がアノードに向かって加速される。この加速過程において、熱電子がアルゴンガスの粒子に衝突し、この衝突エネルギによって、アルゴンガスの粒子が放電して、プラズマが発生する。また、フィラメント電力には直流のフィラメントバイアス電圧が重畳されており、このフィラメントバイアス電圧とアノード電圧との総和によって、熱電子の加速度が制御され、ひいてはプラズマの安定化が図られる。
【０００４】
そして、各ホルダが、それぞれ自身を中心として回転し、言わば自転すると共に、蒸発源を通る水平軸を中心として回転し、言わば公転する。これによって、当該各ホルダに保持されている各被処理物が、それぞれ自転しながら、蒸発源の周りを公転し、当該蒸発源の上方に形成されたプラズマ空間内に順次送り込まれる。併せて、各被処理物には高周波の基板電力が供給される。この状態で、アルゴンガスに加えて、材料ガスとしての窒素（Ｎ２）ガスが、真空槽内に導入される。すると、この窒素ガスの粒子が、アルゴンガス粒子と同様に、プラズマ空間内でイオン化される。さらに、蒸発源から膜材料としてのホウ素（Ｂ）が蒸発し、この蒸発したホウ素の粒子もまた、プラズマ空間内でイオン化される。そして、これらイオン化された窒素およびホウ素は、アルゴンイオンと共に、プラズマ空間内にある被処理物の表面に照射される。これにより、被処理物の表面に窒素およびホウ素の化合物であるｃＢＮ膜が生成される。
【０００５】
なお、厳密に言うと、ｃＢＮ膜の生成に先立って、それぞれの被処理物の表面に放電洗浄（イオンボンバード）処理が施され、さらに、この放電洗浄処理後の被処理物の表面に中間層としての例えば窒化チタン（以下、ＴｉＮと言う。）膜が生成され、その上で、当該ｃＢＮ膜が生成される。また、従来技術では、フィラメントの直線状が維持されるように、当該フィラメントに対してその長さ方向に沿う張力が付与される。従って、フィラメントが加熱されて熱膨張しても、当該フィラメントが変形することはなく、言い換えればアノードとの相対的な位置関係が維持される。この結果、これら両者間に発生するプラズマのさらなる安定化が図られる、とされている。
【０００６】
【特許文献１】特開２００８−１２７６７０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上述したように、従来技術によれば、フィラメントの直線状が維持されることで、プラズマのさらなる安定化が図られる。しかしながら、従来技術では、別の理由により、特にｃＢＮ膜等の絶縁性膜の生成時に、プラズマが不安定になることがある。即ち、絶縁性膜の生成時に、当該絶縁性膜がアノードの表面に付着することがある。すると、アノードが絶縁化されて、当該アノードが本来の機能を発揮しなくなり、ひいてはプラズマが不安定になる。このため、従来技術では、期待通りの絶縁性膜を生成することができない、という問題がある。しかも、アノードが絶縁化される状態や程度は、成膜処理が行われるたびに、いわゆるバッチごとに、異なる。従って、バッチ間で絶縁性膜の品質に大きなバラツキが生じる、言い換えれば一定品質の絶縁性膜を生成することができない、という問題もある。さらに、成膜処理の最中にアノードの絶縁化が進むと、プラズマが発生しなくなり、ひいては当該成膜処理を継続することができなくなる。これは即ち、膜厚の大きい絶縁性膜を生成することができないことを、意味する。
【０００８】
そこで、本発明は、期待通りかつ一定品質の絶縁性膜を生成することができる成膜装置および成膜方法を提供することを、目的とする。また、膜厚の大きい絶縁性膜を生成できるようにすることも、本発明の目的とするところである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
この目的を達成するために、本発明のうちの第１発明は、真空槽内でプラズマを発生させて膜材料をイオン化すると共に、イオン化された膜材料を被処理物の表面に照射することによって被処理物の表面に絶縁性膜を生成する、いわゆるイオンプレーティング方式の成膜装置において、真空槽内に設けられており陰極用電力の供給によって加熱されて熱電子を放出する陰極と、当該真空槽内に設けられており陽極用電力の供給によって熱電子を加速させてプラズマを発生させる陽極と、を具備する。そして、陽極の表面に絶縁性膜が付着するのを防止し得る程度に当該陽極を加熱するものである。
【００１０】
即ち、この構成によれば、陰極に陰極用電力が供給されると、当該陰極が加熱されて、熱電子を放出する。併せて、陽極に陽極用電力が供給されると、当該陽極に向かって熱電子が加速される。これによって、真空槽内にプラズマが発生する。詳しくは、加速された熱電子が真空槽内の気体粒子と衝突することによって、当該気体粒子が放電し、プラズマが発生する。そして、このプラズマによって、膜材料がイオン化され、このイオン化された膜材料が被処理物の表面に照射されることで、当該被処理物の表面に絶縁性膜が生成される。ここで、陰極および陽極それぞれの表面にも絶縁性膜が付着して、当該陰極および陽極が絶縁化されることが、懸念される。しかしながら、陰極は、熱電子を放出し得る程度に、例えば２０００［℃］〜３０００［℃］程度に、加熱されているので、このような高温度に加熱された陰極の表面には、絶縁性膜は付着しない。また、陽極についても、その表面に絶縁性膜が付着するのを防止し得る程度に加熱されるので、当該陽極の表面にも、絶縁性膜は付着しない。つまり、陰極および陽極のいずれも絶縁化されない。そして、長時間にわたっての成膜処理も可能となる。
【００１１】
なお、上述の如く陽極の絶縁化を防止し得る程度に当該陽極を加熱するには、特に陽極に陽極用電力が供給されることを利用して当該陽極を効果的に自己加熱させるには、いくつかの条件がある。この条件の１つとして、例えば陽極用電力の大きさがある。つまり、陽極用電力の大きさを適当に定めることによって、陽極を効果的に自己加熱させることができる。
【００１２】
また、この条件として、陽極と陰極との相対的な位置関係もある。つまり、これら陽極と陰極との相対的位置関係を適当に定めることによって、当該陽極を効果的に自己加熱させることができる。
【００１３】
さらに、当該条件として、陽極の寸法がある。特に、陽極が概略長尺状である場合には、その幅寸法を適当に定めることによって、当該陽極を効果的に自己加熱させることができる。
【００１４】
ここで言う絶縁性膜としては、例えばｃＢＮ膜がある。この場合、陽極を１１００［℃］以上に自己加熱させれば、ｃＢＮ膜の副次的成分である絶縁性ＢＮ膜（先にホウ素が付着して、このホウ素が窒化することによるＢＮ膜をも含む。）が当該陽極に付着するのを防止することができる。つまり、陽極へのＢＮ膜の付着確率を略ゼロ（極小）にすることができる。
【００１５】
本発明のうちの第２発明は、第１発明に対応する方法発明であって、真空槽内に設けられている陰極に陰極用電力を供給することによって当該陰極を加熱して熱電子を放出させる熱電子放出過程と、当該真空槽内に設けられている陽極に陽極用電力を供給することによって熱電子を加速させてプラズマを発生させるプラズマ発生過程と、を具備する。そして、陽極の表面に絶縁性膜が付着するのを防止し得る程度に当該陽極を加熱するものである。
【発明の効果】
【００１６】
上述したように、本発明によれば、ｃＢＮ膜等の絶縁性膜の生成時においても、陰極および陽極のいずれも絶縁化されない。従って、これら両者間に発生するプラズマの安定化が図られ、ひいては期待通りかつ一定品質の絶縁性膜を生成することができる。また、長時間にわたる成膜処理が可能であるため、厚膜の絶縁性膜を生成することもできる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
この発明の一実施形態について、図１〜図１２を参照して説明する。
【００１８】
本実施形態に係るイオンプレーティング方式の成膜装置１０は、図１〜図３に示すように、概略円筒形の真空槽１２を有している。なお、図１は、成膜装置１０の内部を正面から見た図であり、図２は、図１におけるＡ−Ａ矢視の概略断面図、図３は、図１におけるＢ−Ｂ矢視の概略断面図である。
【００１９】
真空槽１２は、円筒形の両端に対応する部分を水平方向に向けた状態（要するに円筒形を横倒しにした状態）で配置されている。そして、この真空槽１２の両端に対応する部分のうちの前方側は、概略円板状の壁板１４によって閉鎖されており、後方側もまた、同様の壁板１６によって閉鎖されている。なお、図には示さないが、前方側の壁板１４は、開閉扉を備えている。そして、各壁板１４および１６を含む真空槽１２は、金属製、例えばステンレス鋼（ＳＵＳ３０４）製、とされており、それ自体は、基準電位としての接地電位に接続されている。また、真空槽１２の内部は、排気手段としての図示しない真空ポンプによって排気される。
【００２０】
そして、真空槽１２内の略中央には、蒸発源１８が配置されている。この蒸発源１８は、膜材料の一部である蒸発材料２０が収容される坩堝２２と、当該蒸発材料２０を加熱するための材料加熱手段、例えば電子銃２４と、を備えている。電子銃２４は、真空槽１２の外部にある図示しない電子銃用電源装置から所定の直流電力が供給されることによって、電子ビームを発射する。そして、この電子ビームが蒸発材料２０に照射されることで、当該蒸発材料２０は加熱される。
【００２１】
また、蒸発源１８の下方近傍に、槽内加熱手段としてのヒータ２６が配置されている。このヒータ２６は、真空槽１２の外部に設けられている図示しないヒータ用電源装置から所定の交流電力が供給されることで、発熱する。そして、この発熱エネルギによって、真空槽１２内が加熱され、特に被処理物２８，２８，…が加熱される。
【００２２】
被処理物２８，２８，…は、蒸発源１８を通る水平軸を中心としてその円周方向に沿って等間隔に配置される。具体的には、真空槽１２内における後方側の壁板１６の近傍に、当該真空槽１２の内径よりも少し径（外径）の小さい円盤状の回転台３０が、設けられている。そして、この回転台３０の前方側の側面の周縁近傍に、当該周縁に沿って等間隔に、複数個、例えば７２個、の保持手段としてのホルダ３２，３２，…が設けられている。そして、これらのホルダ３２，３２，…のそれぞれに、被処理物２８が取り付けられる。なお、図１〜図３は、被処理物２８として、概略丸棒状の物体が取り付けられている状態を示す。このような概略丸棒状の被処理物２８としては、例えば高速度鋼（ＳＫＨ５１）を母材するドリル（刃）がある。そして、この概略丸棒状の被処理物２８は、真空槽１２の中心軸に沿う方向に延伸するように取り付けられる。
【００２３】
また、被処理物２８，２８，…は、図１に矢印３４で示されるように、蒸発源１８を通る水平軸を中心として回転し、言わば公転する。併せて、それぞれの被処理物２８は、図２および図３に矢印３５で示されるように、自身を中心として回転し、言わば自転する。このため、回転台３０は、図示しない自公転機構を備えており、この自公転機構は、回転軸３６を介して真空槽１２の外部にあるモータ３８に結合されている。なお、この自公転機構による被処理物２８の公転速度は、例えば１［ｒｐｍ］程度とされており、自転速度は、当該公転速度の１０倍程度、つまり１０［ｒｐｍ］程度とされている。
【００２４】
さらに、蒸発源１８よりも上方であって、最上部にある被処理物２８よりも下方の位置に、陰極としてのフィラメント４０と、陽極としてのアノード４２とが、互いに距離を置いて設けられている。
【００２５】
このうち、フィラメント４０は、直線状のタングステン（Ｗ）製ワイヤであり、厳密には３本のタングステン製ワイヤから成る縒り線である。なお、この縒り線を構成するそれぞれのワイヤは、強度向上のために焼鈍し処理を施されたものであり、その直径は、例えば２．０［ｍｍ］である。そして、このフィラメント４０は、真空槽１２の中心軸に沿う方向に延伸するように、言い換えればそれぞれの被処理物２８と平行を成すように、配置されている。また、フィラメント４０の直線状を維持するために、当該フィラメント４０に対してその延伸方向に沿う張力を付与するべく、張力付与手段としての図示しない張力付与機構が設けられている。
【００２６】
そして、フィラメント４０には、真空槽１２の外部にある陽極用電力供給手段としてのフィラメント用電源装置４４から、陽極用電力としての交流のフィラメント電力Ｅｆが供給される。また、フィラメント電力Ｅｆには、直流の負電圧であるフィラメントバイアス電圧Ｖｆｂが重畳される。このため、フィラメント用電源装置４４の接地端子と接地電位との間に、当該フィラメントバイアス電圧Ｖｆｂを生成する陽極バイアス供給手段としてのフィラメントバイアス用電源装置４６が、接続されている。
【００２７】
一方、アノード４２は、概略長尺状のものであり、高融点金属、例えばモリブデン（Ｍｏ）、によって形成されている。そして、このアノード４２は、真空槽１２の中心軸を含む垂直面に対して、フィラメント４０と略面対称（共役）となる位置に設けられている。具体的には、一方主面をフィラメント４０側に向け、厳密には後述する理由により当該一方主面を少し斜め上方に向け、かつ当該一方主面をフィラメント４０と平行にし、さらに真空槽１２の中心軸に沿う方向に延伸するように、設けられている。
【００２８】
そして、アノード４２には、真空槽１２の外部にある陽極用電力供給手段としてのアノード用電源装置４８から、陽極用電力としての直流のアノード電圧Ｖａが印加される。なお、アノード電圧Ｖａは、正電圧である。
【００２９】
さらに、真空槽１２内には、これらフィラメント４０およびアノード４２を間に挟んだ状態で、磁界発生手段としての１対の細長い概略直方体状の磁界発生器５０および５２が設けられている。具体的には、各磁界発生器５０および５２は、それぞれの一側面を互いに対向させると共に、真空槽１２の中心軸に沿う方向に延伸するように、つまりフィラメント４０およびアノード４２と平行を成して延伸するように、設けられている。そして、各磁界発生器５０および５２には、互いに対向する一側面が互いに異なる磁極（Ｎ極およびＳ極）となるように、図示しない永久磁石が内蔵されている。これによって、各磁界発生器５０および５２で挟まれた空間、つまりフィラメント４０およびアノード４２が配置されている空間に、磁界が発生する。
【００３０】
なお、この磁界の発生領域を拡張するべく、各磁界発生器５０および５２は、互いに対向する一側面を少し斜め上方に向けた状態、例えば当該一側面を水平方向から上方に向けて１０度〜３０度ほど傾けた状態で、設けられている。そして、このうちのアノード４２側に配置されている磁界発生器５２の傾きに合わせて、当該アノード４２も同程度に傾けられている。さらに、この磁界の発生領域をより一層拡張するべく、各磁界発生器５０および５２の外方の側面に、当該側面よりも少し面積の大きい平板状のヨーク５４および５６が設けられている。
【００３１】
また、磁界の発生領域よりも下方であって、蒸発源１８よりも上方の位置に、ガス導入手段としてのガス導入管５８が設けられている。そして、このガス導入管５８を介して、真空槽１２内に、放電用ガスとしてのアルゴンガスが導入される。また、膜材料の一部となる材料ガスも、このガス導入管５８を介して、真空槽１２内に導入される。そして、真空槽１２の外部には、ガス導入管５８内を流れるガスの流量を調整するための流量調整手段、例えばマスフローコントローラ６０、が設けられている。
【００３２】
さらに、各被処理物２８，２８，…には、ホルダ３２，３２，…および回転台３０（自公転機構）を介して、基板電力供給手段としての基板電源装置６４から、矩形パルス状の基板電力Ｅｂが供給される。なお、この基板電力Ｅｂの周波数は、例えば１０［ｋＨ］〜５００［ｋＨ］の範囲内で任意に設定可能とされており、ここでは、１００［ｋＨ］に設定される。そして、基板電力Ｅｂの電圧値、特にローレベルのときの電圧値Ｖｂもまた、例えば−５００［Ｖ］〜０［Ｖ］の範囲内で任意に設定可能とされており、この電圧値Ｖｂについては、後述する如く状況に応じて適宜に設定される。一方、ハイレベルの電圧値は、０［Ｖ］よりも大きい一定値、例えば１０［Ｖ］〜５０［Ｖ］の範囲内の一定値とされる。さらに、基板電力Ｅｂのデューティ比（パルスの１周期に対するハイレベル期間の比率）も、任意に設定可能とされており、ここでは、２０［％］とされる。
【００３３】
このように構成された表面処理装置１０は、例えばｃＢＮ膜の生成に適用される。具体的には、ｃＢＮ膜の生成に先立って、各被処理物２８，２８，…の表面を洗浄するための放電洗浄処理が行われる。そして、この放電洗浄処理の後に、各被処理物２８，２８，…の表面に中間層としてのＴｉＮ膜が生成され、その上で、当該ｃＢＮ膜が生成される。なお、上述した坩堝２２には、蒸発材料２０として固形のチタン材およびホウ素材が互いに独立した状態で収容される。そして、放電用ガスとしてのアルゴンガスの他に、材料ガスとして窒素ガスが採用される。
【００３４】
まず、放電洗浄処理を行うべく、真空ポンプによって真空槽１２内が排気され、高真空状態とされる。そして、ヒータ２６によって、各被処理物２８，２８，…を含む真空槽１２内が加熱された後、当該真空槽１２内にアルゴンガスが導入される。この状態で、フィラメント４０にフィラメント電力Ｅｆが供給されると、当該フィラメント４０は加熱されて、熱電子を放出する。そして、アノード４２にアノード電圧Ｖａが印加されると、当該熱電子がアノード４２に向かって加速される。この加速過程において、熱電子がアルゴンガスの粒子に衝突し、この衝突エネルギによって、アルゴンガス粒子が放電して、プラズマが発生する。併せて、フィラメント電力Ｅｆには、直流のフィラメントバイアス電圧Ｖｆｂが重畳されているので、このフィラメントバイアス電圧Ｖｆｂとアノード電圧Ｖａとの総和によって、熱電子の加速度が制御され、つまりプラズマの安定化が図られる。
【００３５】
さらに、フィラメント４０およびアノード４２が配置されている空間には、各磁界発生器５０および５２によって磁界が掛けられているので、これらフィラメント４０およびアノード４２間に発生したプラズマは、当該磁界内に閉じ込められる。これによって、図１〜図３に破線模様６６で示されるような高密度のプラズマ空間が形成される。そして、モータ３８が駆動されると、各被処理物２８，２８，…は、それぞれ自転しながら当該プラズマ空間６６内に順次搬送される。これによって、それぞれの被処理物２８の表面が、満遍なくプラズマに晒される。
【００３６】
ここで、各被処理物２８，２８，…に基板電力Ｅｂが供給されると、このうちのプラズマ空間６６内にある被処理物２８，２８，…の表面に、当該プラズマ空間６６内のアルゴンイオンが照射される。この衝撃によって、当該被処理物２８，２８，…の表面が洗浄され、つまり放電洗浄処理が行われる。そして、この放電洗浄処理の後に、ＴｉＮ膜の生成のための成膜処理が実施される。
【００３７】
即ち、アルゴンガスに加えて、窒素ガスが、真空槽１２内に導入される。すると、この窒素ガスは、プラズマ空間６６内でイオン化される。併せて、電子銃２４によって、坩堝２２内の蒸発材料２０のうちチタン材のみが加熱される。これによって、チタン材が蒸発し、蒸発したチタン材もまた、プラズマ空間６６内でイオン化される。そして、これらイオン化された窒素およびチタンは、プラズマ空間６６内にある被処理物２８，２８，…の表面に照射される。これによって、当該被処理物２８，２８，…の表面に窒素およびチタンの化合物であるＴｉＮ膜が生成される。
【００３８】
続いて、ｃＢＮ膜の生成のための成膜処理が実施される。即ち、蒸発材料２０としてのチタン材に代えて、ホウ素材のみが、電子銃２４によって加熱される。これによって、ホウ素材が蒸発し、蒸発したホウ素は、プラズマ空間６６内でイオン化される。そして、イオン化されたホウ素は、イオン化された窒素と共に、プラズマ空間６６内にある被処理物２８，２８，…の表面に照射される。これによって、当該被処理物２８，２８，…の表面（厳密にはＴｉＮ膜の上）に窒素およびホウ素の化合物であるｃＢＮ膜が生成される。
【００３９】
このｃＢＮ膜の生成後、所定の冷却期間が置かれる。そして、この冷却期間の経過後、真空槽１２内から各被処理物２８，２８，…が外部（大気中）に取り出され、一連の作業が終了する。
【００４０】
ところで、このｃＢＮ膜という絶縁性膜の生成においては、当該ｃＢＮ膜の副次的成分であるＢＮ膜がフィラメント４０およびアノード４２それぞれの表面に付着して、これらフィラメント４０およびアノード４２が絶縁化されることが、懸念される。もし、これらフィラメント４０およびアノード４２が絶縁化されると、それぞれが本来の機能を発揮しなくなり、ひいては両者間に発生するプラズマが不安定になる、という不都合が生じる。
【００４１】
ただし、フィラメント４０については、熱電子を放出させるべく、２０００［℃］〜３０００［℃］程度にまで積極的に加熱されるので、このような高温度に加熱されたフィラメント４０の表面には、ＢＮ膜は付着しない。これは、ＢＮ膜の付着確率が１１００［℃］以上で略ゼロになるからである。従って、フィラメント４０については、絶縁化されることはない。一方、アノード４２についても、絶縁化されることのないように、本実施形態においては、次のような工夫が成されている。
【００４２】
即ち、本実施形態では、アノード４２についても、１１００［℃］以上に加熱する。これにより、アノード４２の表面にＢＮ膜が付着するのを防止し、ひいては当該アノード４２が絶縁化されるのを防止する。特に、アノード４２にアノード電圧Ｖａが印加されることを利用して、厳密には当該アノード電圧Ｖａが印加されることによってアノード電流Ｉａが流れることを利用して、アノード４２を自発的に加熱させ、言わば自己加熱させる。ただし、無闇矢鱈にアノード４２を加熱すると、不本意な影響を招く恐れがあるので、そのような影響の誘発を回避しつつ、当該アノード４２を効果的に自己加熱させるための条件（パラメータ）を見出す。
【００４３】
この条件の１つとして、例えばアノード４２とフィラメント４０との相対的な位置関係がある、と考えられる。そこで、これを検証するための実験を行った。
【００４４】
具体的には、図４（ａ）に示すように、各磁界発生器５０および５２の互いに対向する一側面（磁極）の中心同士を結ぶ直線１００を磁極中心線とし、この磁極中心線１００からアノード４２まで（厳密には磁極中心線１００からアノード４２のフィラメント４０に対向する側の主面の中心まで）の垂直方向におけるの距離Ｈａと、当該磁極中心線１００からフィラメント４０まで（厳密には磁極中心線１００からフィラメント４０の中心まで）の垂直方向における距離Ｈｆと、のそれぞれを種々に変化させる。そして、これら垂直方向における各距離ＨａおよびＨｆがどのような条件にあるときに、アノード４２が最も効果的に自己加熱するのかを確認した。
【００４５】
なお、磁極中心線１００からアノード４２までの距離Ｈａは、アノード４２が磁極中心線１００よりも上方に位置するときにプラスの値とし、アノード４２が磁極中心線１００よりも下方に位置するときにはマイナスの値とする。そして、磁極中心線１００からフィラメント４０までの距離Ｈｆも、フィラメント４０が磁極中心線１００よりも上方に位置するときにプラスの値とし、フィラメント４０が磁極中心線１００よりも下方にあるときにはマイナスの値とする。
【００４６】
また、図４（ａ）における各磁界発生器５０および５２間の距離（つまり磁極中心線１００の長さ寸法）Ｄｍは、２６０［ｍｍ］であり、アノード４２側の磁界発生器５２から当該アノード４２までの距離（厳密には磁界発生器５２とアノード４２との互いに対向する面間の最短距離）Ｄａは、１５［ｍｍ］である。さらに、フィラメント４０側の磁界発生器５０から当該フィラメント４０までの距離（厳密には磁界発生器５０のフィラメント４０に対向する側の面の中心からフィラメント４０の中心までの水平方向における距離）Ｄｆは、４５［ｍｍ］である。そして、アノード４２の幅寸法Ｗａは、２０［ｍｍ］であり、当該アノード４２の厚さ寸法ｔａは、３［ｍｍ］である。また、図４（ａ）からは分からないが、アノード４２の長さ寸法（図４（ａ）の紙面に対して垂直な方向における寸法）は、３００［ｍｍ］であり、フィラメント４０の長さ寸法は、アノード４２よりも少し大きい３５０［ｍｍ］である。そして、各磁界発生器５０および５２それぞれの長さ寸法は、３００［ｍｍ］である。
【００４７】
図４（ｂ）に、この実験結果を示す。なお、この実験においては、まず、真空槽１２内を高真空状態にまで排気した後、この排気後の真空槽１２内にアルゴンガスを６０［ｍｌ／ｍｉｎ］という流量で導入すると共に、当該真空槽１２内の圧力を５．３３×１０−２［Ｐａ］（≒４×１０−４［Ｔｏｒｒ］）に維持する。そして、フィラメント電力Ｅｆを適当な大きさに設定すると共に、アノード電圧Ｖａを５０［Ｖ］に設定する。これにより、真空槽内１２内にプラズマが発生する。さらに、フィラメントバイアス電圧Ｖｆｂを−２４［Ｖ］に設定すると共に、基板電力Ｅｂの電圧値Ｖｂ（ローレベル）を−７０［Ｖ］に設定する。そして、フィラメント電力Ｅｆの電流値Ｉｆを制御することによって、アノード電流Ｉａを３０［Ａ］，５０［Ａ］および７０［Ａ］というように段階的に変化させる。このような環境下で、上述した各距離ＨａおよびＨｆのそれぞれが同図に示す条件とされたときに、アノード４２がどの程度にまで自己加熱するのか、詳しくは赤熱するのかを、目視によって確認した。
【００４８】
この実験結果によれば、各距離ＨａおよびＨｆのそれぞれがどのような条件にあるのかに拘わらず、言い換えればいずれの条件にも共通して、アノード電流Ｉａが大きいほど、アノード４２が高温度に加熱されることが、分かる。そして、各距離ＨａおよびＨｆがいずれも−１０［ｍｍ］であるとき（Ｎｏ．１の条件）に比べて、少なくともフィラメント４０の位置に関する距離Ｈｆが０［ｍｍ］であるとき、つまり当該フィラメント４０の中心が磁極中心線１００上にあるとき（Ｎｏ．２およびＮｏ．３の条件）の方が、よりアノード４２が高温度にまで加熱される傾向にある。さらに、フィラメント４０の位置に関する距離Ｈｆのみが０［ｍｍ］であり、アノード４２の位置に関する距離Ｈａについては＋１０［ｍｍ］であるとき（Ｎｏ．２の条件）は、アノード４２の下方寄りの部分が赤熱し、言い換えれば赤熱部分が偏るが、これに対して、両方の距離ＨａおよびＨｆがいずれも０［ｍｍ］であるとき、つまりアノード４２およびフィラメント４０それぞれの中心がいずれも磁極中心線１００上にあるとき（Ｎｏ．３の条件）には、アノード４２の略中央部分が赤熱し、要するに当該アノード４２が一様に赤熱する。これらを総合すると、垂直方向におけるアノード４２とフィラメント４０との相対的な位置関係においては、当該アノード４２およびフィラメント４０それぞれの中心がいずれも磁極中心線１００上にあるとき（Ｎｏ．３の条件）に、最も効果的にアノード４２が自己加熱する、と言える。
【００４９】
なお、このようにアノード４２およびフィラメント４０それぞれの中心が磁極中心線１００上にあるときに、当該アノード４２の赤熱状態を撮影した画像を、図５に示す。この図５からも分かるように、アノード電流Ｉａが大きいほど、アノード４２の赤熱状態が顕著であり、つまり当該アノード４２の加熱温度が高い。また、特に、アノード電流Ｉａが７０［Ａ］のときの画像（図５（ｃ））に注目すると、アノード４２が略一様に赤熱していることが、分かる。
【００５０】
上述の実験結果に倣って、本実施形態においては、これ以降、アノード４２およびフィラメント４０それぞれの中心を磁極中心線１００上に置く。そして、次に、水平方向におけるアノード４２とフィラメント４０との相対的な位置関係が、当該アノード４２の自己加熱にどのような影響を与えるのかを確認するための実験を行った。
【００５１】
具体的には、図６（ａ）に示すように、アノード４２側の磁界発生器５２から当該アノード４２までの距離Ｄａと、フィラメント４０側の磁界発生器５２から当該フィラメント４０までの距離Ｄｆと、のそれぞれを種々に変化させる。これに応じて、アノード電流Ｉａ，基板電流Ｉｂおよびフィラメントバイアス電流Ｉｆｂのそれぞれがどのような値を示すのかを確認した。
【００５２】
なお、この実験においては、アノード４２として、幅寸法Ｗａが１５［ｍｍ］ものを採用した。そして、水平方向における各距離ＤａおよびＤｆのそれぞれが、図６（ｂ）に示すような条件にあるときに、アノード電流Ｉａ，基板電流Ｉｂおよびフィラメントバイアス電流Ｉｆｂそれぞれの最大値を測定した。これ以外は、上述の図４を参照しながら説明したのと同様である。
【００５３】
この図６（ｂ）に示す実験結果によれば、アノード４２側の磁界発生器５２から当該アノード４２までの距離Ｄａが小さいほど、また、フィラメント４０側の磁界発生器５２から当該フィラメント４０までの距離Ｄｆが大きいほど、アノード電流Ｉａ，基板電流Ｉｂおよびフィラメントバイアス電流Ｉｆｂそれぞれの最大値が大きくなることが、分かる。ここで、上述したように、アノード電流Ｉａが大きいほど、アノード４２がより高温度に自己加熱する、ということを鑑みると、アノード４２側の磁界発生器５２から当該アノード４２までの距離Ｄａが小さいほど、また、フィラメント４０側の磁界発生器５２から当該フィラメント４０までの距離Ｄｆが大きいほど、好都合である。従って、アノード４２側の距離Ｄａについては、図６（ｂ）において最小値である１５［ｍｍ］を最適値とする。一方。フィラメント４０側の距離Ｄｆについては、これが過度に大きいと、当該フィラメント４０へのプラズマによる不都合な影響（劣化等）が懸念されるので、これを勘案して、図６（ｂ）において２番目に大きい値である４５［ｍｍ］を最適値とする。
【００５４】
なお、このようにして定められた各距離ＤａおよびＤｆの最適値（Ｄａ＝１５［ｍｍ］およびＤｆ＝４５［ｍｍ］）によれば、基板電流Ｉｂについても、６０［Ａ］という比較的に大きい値が得られる。この基板電流Ｉｂは、被処理物２８の表面に照射されるイオンの量に相関し、当該基板電流Ｉｂが大きいほど、被処理物２８の表面へのイオンの照射量が増大して、言わばイオンの生成効率が向上するので、この点でも、当該各距離ＤａおよびＤｆの最適値は、好都合である。また、フィラメントバイアス電流Ｉｆｂについても、８０［Ａ］という比較的に大きな値が得られる。このフィラメントバイアス電流Ｉｆｂは、プラズマの発生状態（放電状態）を反映しており、当該フィラメントバイアス電流Ｉｆｂが比較的に大きいときには、プラズマが安定していることを表すので、この点でも、当該各距離ＤａおよびＤｆの最適値は、好都合である。
【００５５】
この実験結果に倣って、本実施形態においては、これ以降、アノード４２側の磁界発生器５２から当該アノード４２までの距離Ｄａを１５［ｍｍ］とする。そして、フィラメント４０側の磁界発生器５２から当該フィラメント４０までの距離Ｄｆを４５［ｍｍ］とする。
【００５６】
さらに、次の実験として、アノード電流Ｉａとアノード４２の温度Ｑａとの関係を検証した。具体的には、アノード４２として、幅寸法Ｗａが１２［ｍｍ］ものを採用した。そして、フィラメント電力Ｅｆの電流値Ｉｆを適宜に制御することで、アノード電流Ｉａを図７（ａ）に示すような値に変化させて、その都度、フィラメントバイアス電流Ｉｆｂ，基板電流Ｉｂおよびアノード温度Ｑａを測定した。なお、アノード温度Ｑａの測定には、公知のパイロメータ（高温温度計）を用いた。これ以外は、上述の図４を参照しながら説明したのと同様である。
【００５７】
この図７（ａ）に示す実験結果によれば、アノード電流Ｉａが大きいほど、フィラメントバイアス電流Ｉｆｂおよび基板電流Ｉｂが大きくなる。これについては、図６（ｂ）に示した実験結果と共通する。そして、アノード電流Ｉａが大きいほど、アノード温度Ｑａが上昇する。特に、このアノード電流Ｉａとアノード温度Ｑａとの関係は、図７（ｂ）に示すように、概ね比例する。
【００５８】
ここで、上述したように、アノード４２を１１００［℃］以上に加熱すれば、当該アノード４２へのＢＮ膜の付着を防止できる、ということを鑑みると、アノード４２の幅寸法Ｗａが１２［ｍｍ］であるときには、アノード電流Ｉａを３０［Ａ］以上とすれば、当該アノード４２へのＢＮ膜の付着を防止できる、ということになる。なお、アノード４２の幅寸法Ｗａが１４［ｍｍ］であるときについても、同様の実験を行ったところ、当該アノード４２を１１００［℃］以上に加熱するには、アノード電流Ｉａを５０［Ａ］以上とする必要があることが分かった。また、アノード４２の幅寸法Ｗａが１８［ｍｍ］であるときについても、同様の実験を行ったところ、当該アノード４２を１１００［℃］以上に加熱するには、アノード電流Ｉａを７０［Ａ］以上とする必要があることが分かった。ただし。成膜処理時の安定性を考えると、アノード電流Ｉａは低い方が好都合であるので、これを勘案して、アノード４２の幅寸法Ｗａを１２［ｍｍ］とし、アノード電流Ｉａを３０［Ａ］とする。
【００５９】
このように、アノード４２へのＢＮ膜の付着を防止するべく、当該アノード４２を１１００［℃］以上に効果的に自己加熱させるための条件として、上述したアノード４２とフィラメント４０との相対的な位置関係に加えて、当該アノード４２の幅寸法Ｗａおよびアノード電流Ｉａを、論理的にかつ証拠立てて見出すことによって、当該アノード４２の絶縁化を確実に防止することに成功した。これにより、ｃＢＮ膜という絶縁性膜の生成時においても、長時間にわたってプラズマの安定化を図ることができ、ひいては期待通りかつ一定品質のｃＢＮ膜を生成することができ、さらには厚膜のｃＢＮ膜を生成することができるようになった。
【００６０】
このことを証明するために、次のような実験を行った。即ち、被処理物２８として、適当なシリコン（Ｓｉ）ウェハをホルダ３２に取り付ける。そして、この被処理物２８の表面に、上述した要領で放電洗浄処理を施した後、中間層としてのチタン（Ｔｉ）膜を２０［ｎｍ］という膜厚で生成し、さらにｃＢＮ膜を１０００［ｎｍ］という膜厚で生成することを、目標とする。なお、この一連の表面処理において、真空槽１２内の圧力は５．３３×１０−２［Ｐａ］（≒４×１０−４［Ｔｏｒｒ］）とする。そして、アノード電圧Ｖａは５０［Ｖ］とし、フィラメントバイアス電圧Ｖｆｂは−２４［Ｖ］とし、フィラメントバイアス電流Ｉｆｂは２２［Ａ］とする。ただし、放電洗浄処理時におけるフィラメントバイアス電圧Ｖｆｂは−２０［Ｖ］とする。さらに、基板電力Ｅｂの電圧値Ｖｂは−８０［Ｖ］とし、電流値Ｉｂは５００［ｍＡ］（厳密には５００［ｍＡ］〜４５０［ｍＡ］の範囲内）とする。そして、アルゴンガスの流量は６０［ｍｌ／ｍｉｎ］とし、ｃＢＮ膜の生成時における窒素ガスの流量は４５［ｍｌ／ｍｉｎ］とする。そして、ｃＢＮ膜の生成のための成膜時間は７０［ｍｉｎ］とする。
【００６１】
また、比較対照用として、上述した従来技術についても、同様の実験を行った。なお、この従来技術としては、アノード４２の幅寸法Ｗａが２０［ｍｍ］であり、図４（ａ）に示した磁極中心線１００から当該アノード４２までの垂直方向における距離Ｈａが−１０［ｍｍ］であり、当該磁極中心線１００からフィラメント４０までの垂直方向における距離Ｈｆが−１０［ｍｍ］であるものを、用いた。これ以外は、本実施形態のものと同様である。
【００６２】
この実験では、本実施形態および従来技術のそれぞれについて、特にｃＢＮ膜の成膜時におけるフィラメントバイアス電流Ｉｆｂの推移を観測する。その結果を、図８に示す。なお、この図８において、○印が付された実線Ｘが、本実施形態によるフィラメントバイアス電流Ｉｆｂの推移を示し、◇印が付された破線Ｙが、従来技術によるフィラメントバイアス電流Ｉｆｂの推移を示す。
【００６３】
この実験結果を参照すると、本実施形態によれば、７０［ｍｉｎ］という成膜時間全般にわたって、フィラメントバイアス電流Ｉｆｂが略一定であること、つまりプラズマが極めて安定していることが、分かる。そして、実際に、約１０００［ｎｍ］という期待通りの膜厚のｃＢＮ膜を生成し得ることを確認した。
【００６４】
これに対して、従来技術によれば、ｃＢＮ膜の生成開始時点から十数［ｍｉｎ］の間は、フィラメントバイアス電流Ｉｆｂは安定しているが、２０［ｍｉｎ］に到達する少し前辺りで、当該フィラメントバイアス電流Ｉｆｂは徐々に増大し始める。これは、アノード４２の表面にＢＮ膜が付着することによってアノード電流Ｉａが減少し、このアノード電流Ｉａの減少分を補うべく（つまりアノード電流Ｉａを一定にするべく）、フィラメントバイアス電流Ｉｆｂを増大させたことによる。まさに、アノード４２が徐々に絶縁化しつつあることを、表している。そして、ｃＢＮ膜の生成開始時点から約３０［ｍｉｎ］経過した辺りで、フィラメントバイアス電流Ｉｆｂの増大傾向が顕著になる。これは、アノード４２の絶縁化が進行したため、当該アノード４２以外の部分、例えば接地電位とされている真空槽１２の内壁等のいわゆるアース部分、とフィラメント４０との間でも、放電し始めたことによる。そして、ｃＢＮ膜の生成開始時点から約４０［ｍｉｎ］が経過した辺りで、プラズマが消滅（放電が停止）したため、フィラメントバイアス電流Ｉｆｂの測定が不可能になった。要するに、従来技術では、期待通りのｃＢＮ膜を生成するどころか、７０［ｍｉｎ］という所期の成膜時間にわたってプラズマを維持することができない。
【００６５】
そこで、従来技術についてのみ、フィラメントバイアス電流Ｉｆｂが増大したときに、アノード電圧Ｖａを上げることで、当該フィラメントバイアス電流Ｉｆｂの増大を抑え、ひいては７０［ｍｉｎ］という所期の成膜時間にわたってプラズマを維持することを、試みた。その結果を、図９に示す。
【００６６】
この図９に示すように、アノード電圧Ｖａを適宜に調整することによって、フィラメントバイアス電流Ｉｆｂは増減を繰り返しながらも、７０［ｍｉｎ］という所期の成膜時間にわたって流れ続けるようになる。つまり、当該所期の成膜時間にわたってプラズマを維持することはできる。しかしながら、このプラズマは全く不安定であり、よって、安定した成膜処理を行うことができない。これでは、やはり期待通りのｃＢＮ膜を生成することはできない。たとえ、万一、期待通りのｃＢＮ膜を生成することができたとしても、その品質を一定に保つことはできない。
【００６７】
そこで、本実施形態および従来技術のそれぞれについて、上述と同じ要領で（従来技術についてはアノード電圧Ｖａを適宜に調整しながら）ｃＢＮ膜の成膜処理を複数回、例えば４バッチ、繰り返し行い、一定品質のｃＢＮ膜を生成することができるかどうかを確認した。具体的には、それぞれのバッチにおいて生成されたｃＢＮ膜の窒素とホウ素との組成比（原子比）Ｎ／Ｂを測定し、各バッチ間で当該組成比Ｎ／Ｂにどれくらいのバラツキがあるのかを調べた。なお、組成比Ｎ／Ｂの測定には、公知のＸ線光電子分光（ＸＰＳ：X-ray
Photoelectron Spectroscopy）分析装置を用いた。その結果を、図１０に示す。
【００６８】
この図１０に示す実験結果から明らかなように、本実施形態によれば、４バッチ間でのｃＢＮ膜の組成比Ｎ／Ｂのバラツキは±４．１［％］（＝（最大値−平均値）／平均値）であるのに対して、従来技術によれば、当該組成比Ｎ／Ｂのバラツキは±４１．２［％］である。つまり、本実施形態によれば、従来技術に比べて、当該組成比Ｎ／Ｂのバラツキを約１／１０に抑えることができる。このことから、本実施形態によれば、従来技術に比べて、極めて一定品質のｃＢＮ膜を生成することができる、ということが証明された。
【００６９】
そしてさらに、本実施形態について、長時間にわたってｃＢＮ膜の成膜処理を行う、という実験を試みた。具体的には、図８を参照しながら説明したのと同じ要領で、被処理物２８としてのシリコンウェハの表面に放電洗浄処理を施した後、中間層としてのチタン膜を２０［ｎｍ］の膜厚で生成し、その上で、ｃＢＮ膜の成膜処理を３００［ｍｉｎ］にわたって連続的に行った。なお、この実験においては、ｃＢＮ膜の成膜処理時における窒素ガスの流量を５５［ｍｌ／ｍｉｎ］とした。また、当該ｃＢＮ膜の成膜処理時におけるフィラメントバイアス電流Ｉｆｂの推移を観測すると共に、アノード電圧Ｖａ，アノード電流Ｉａ，フィラメントバイアス電圧Ｖｆｂおよび基板電流Ｉｂについても、それぞれの推移を観測した。その結果を、図１１に示す。
【００７０】
この図１１に示すように、本実施形態によれば、３００［ｍｉｎ］という極めて長い成膜時間全般にわたって、フィラメントバイアス電流Ｉｆｂが略一定であること、つまりプラズマが安定していることが、確認された。また、アノード電圧Ｖａ，アノード電流Ｉａ，フィラメントバイアス電圧Ｖｆｂおよび基板電流Ｉｂについても、一貫して略一定であることが、確認された。そして、この長時間の成膜処理によって、約５［μｍ］という膜厚のｃＢＮ膜を形成することができた。
【００７１】
なお、参考までに、従来技術によってｃＢＮ膜の成膜処理を行っているときのアノード４２の状態をディジタルスチルカメラで撮影した画像を、図１２（ａ）に示す。この成膜処理時においては、アノード電流Ｉａが７０［Ａ］とされているものの、この図１２（ａ）に示すように、アノード４２の表面には赤熱していない部分が見受けられる。この赤熱していない部分は、即ち、絶縁性のＢＮ膜が付着している部分であり、この部分は、時間の経過と共に徐々に拡大した。そして、この成膜処理を終えた後のアノード４２の撮影画像を、図１２（ｂ）に示す。この図１２（ｂ）において、アノード４２の表面のところどころに光沢している部分が見受けられる。この光沢している部分が、ＢＮ膜が付着している部分であり、このようにＢＮ膜が付着することによって、アノード４２が絶縁化され、成膜処理に悪影響を及ぼす。
【００７２】
以上のように、本実施形態によれば、ｃＢＮ膜という絶縁性膜の生成時において、アノード４２に当該絶縁性のＢＮ膜が付着するのを防止し、ひいてはアノード４２の絶縁化を防止することができる。従って、このアノード４２とフィラメント４０との間に発生するプラズマの安定化を図ることができ、ひいては期待通りかつ一定品質のｃＢＮ膜を生成することができる。また、長時間にわたっての成膜処理が可能であるので、厚膜のｃＢＮ膜を生成することもできる。
【００７３】
なお、本実施形態においては、ｃＢＮ膜を生成する場合について説明したが、これに限らない。例えば、ｃＢＮ膜と同成分のｈＢＮ（Hexagonal Boron Nitride；六方晶窒化ホウ素）膜を生成する場合や、或いは、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）膜，窒化ケイ素（Ｓｉ３Ｎ４）膜，酸化チタン（ＴｉＯ２）膜等のＢＮ系以外の絶縁性膜を生成する場合にも、本発明を適用することができる。ただし、絶縁性膜の性質によって付着確率が略ゼロになる温度が異なるので、この温度に応じて、アノード４２の加熱温度を定める必要がある。そして、このアノード４２の加熱温度に応じて、上述した各種条件、つまりアノード４２とフィラメント４０との相対的な位置関係，アノード４２の幅寸法Ｗａおよびアノード電流Ｉａの大きさを、適宜に定める必要がある。
【００７４】
また、アノード４２をモリブデン製としたが、これに限らない。例えば、タングステンやタンタル（Ｔａ），炭素（Ｃ）等の当該モリブデン以外の高融点金属によって、アノード４２を形成してもよい。そして、厳密に言えば、上述した絶縁性膜の付着確率が略ゼロになる温度は、このアノード４２の材質によっても異なる。従って、このアノード４２の材質を含め、必要に応じて、上述の各種条件を定めることが、肝要である。
【００７５】
さらに、アノード４２の形状を概略長尺状としたが、これに限らない。例えば、棒状や平板状としてもよい。この場合、幅寸法Ｗａに代えて、適宜の箇所の寸法を、ここで言う条件に加える。要するに、アノード４２の自己加熱に大きく影響する箇所の寸法、言い換えればアノード４２の導電率（または抵抗率）に大きく関係する箇所の寸法を、当該条件に加える。
【００７６】
そして、フィラメント４０については、３本のタングステン製ワイヤから成る縒り線としたが、これに限らない。例えば、単線のワイヤであってもよいし、比較的に短いワイヤを直列に接続したものであってもよい。また、複数本のワイヤを並列に配置したものであってもよい。
【００７７】
また、基板電力Ｅｂとして、周波数が１００［ｋＨ］の矩形パルス電力を採用したが、これに代えて、周波数が１３．５６［ＭＨｚ］の高周波電力を採用してもよい。ただし、この場合には、当該高周波電力の供給源（電源装置）と各被処理物２８，２８，…を含む負荷側との間のインピーダンスを整合させるためのマッチングボックスを、併せて備える必要がある。
【００７８】
さらに、成膜装置１０としては、図１〜図３に示した構成のものに限らない。例えば、各被処理物２８，２８，…が垂直軸を中心として回転するものであってもよいし、回転しないものであってもよい。また、被処理物２８は、１つのみであってもよい。そして、磁界発生器５０および５２は、永久磁石ではなく、電磁石であってもよいし、真空槽１２内ではなく、真空槽１２の外部に設けられてもよい。さらに、蒸発源１８は、真空槽１２の略中央ではなく、下方等の他の部分に設けてもよい。また、蒸発源１８を構成する材料加熱手段は、電子銃２４以外のものであってもよい。要するに、イオンプレーティング方式の成膜装置であれば、本発明を適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００７９】
【図１】本発明の一実施形態に係る成膜装置の概略構成を示す内部正面図である。
【図２】図１におけるＡ−Ａ矢視断面図である。
【図３】図１におけるＢ−Ｂ矢視断面図である。
【図４】同実施形態におけるアノードとフィラメントとの相対的位置関係および当該相対的位置関係によるアノードの赤熱状態を検証した実験結果を示す図解図である。
【図６】図４の実験におけるアノードの赤熱状態を撮影した画像である。
【図５】図４とは別の方向における相対的位置関係および当該相対的位置関係によるアノードの赤熱状態を検証した実験結果を示す図解図である。
【図７】同実施形態におけるアノード電流に対する各電流値およびアノード温度の測定結果を示す図解図である。
【図８】同実施形態と同実施形態の比較対照用としての従来技術とのそれぞれにおけるフィラメントバイアス電流の推移を示す図解図である。
【図９】図８における従来技術のみについてアノード電圧を適宜に変化させたときのフィラメントバイアス電流の推移を示す図解図である。
【図１０】同実施形態と従来技術とのそれぞれによって生成されたｃＢＮ膜の組成比を測定した結果を示す図解図である。
【図１１】同実施形態においてｃＢＮ膜を長時間にわたって生成した結果を示す図解図である。
【図１２】従来技術におけるアノードを撮影した画像である。
【符号の説明】
【００８０】
１０ 表面処理装置
１２ 真空槽
１８ 蒸発源
２８ 被処理物
４０ フィラメント
４２ アノード
４４ フィラメント用電源装置
４６ フィラメントバイアス用電源装置
４８ アノード用電源装置
６６ プラズマ空間
【特許請求の範囲】
【請求項１】
真空槽内でプラズマを発生させて膜材料をイオン化すると共にイオン化された該膜材料を被処理物の表面に照射することによって該被処理物の表面に絶縁性膜を生成する成膜装置において、
上記真空槽内に設けられており陰極用電力の供給によって加熱されて熱電子を放出する陰極と、
上記真空槽内に設けられており陽極用電力の供給によって上記熱電子を加速させて上記プラズマを発生させる陽極と、
を具備し、
上記陽極の表面に上記絶縁性膜が付着するのを防止し得る程度に該陽極を加熱すること、
を特徴とする、成膜装置。
【請求項２】
上記陽極を上記程度にまで加熱するための条件として上記陽極用電力の大きさが含まれる、
請求項１に記載の成膜装置。
【請求項３】
上記陽極を上記程度にまで加熱するための条件として該陽極と上記陰極との相対的な位置関係が含まれる、
請求項１または２に記載の成膜装置。
【請求項４】
上記陽極を上記程度にまで加熱するための条件として該陽極の寸法が含まれる、
請求項１ないし３のいずれかに記載の成膜装置。
【請求項５】
上記絶縁性膜は立方晶窒化ホウ素膜であり、
上記程度に対応する上記陽極の温度は少なくとも１１００℃である、
請求項１ないし４のいずれかに記載の成膜装置。
【請求項６】
真空槽内でプラズマを発生させて膜材料をイオン化すると共にイオン化された該膜材料を被処理物の表面に照射することによって該被処理物の表面に絶縁性膜を生成する成膜方法において、
上記真空槽内に設けられている陰極に陰極用電力を供給することによって該陰極を加熱して熱電子を放出させる熱電子放出過程と、
上記真空槽内に設けられている陽極に陽極用電力を供給することによって上記熱電子を加速させて上記プラズマを発生させるプラズマ発生過程と、
を具備し、
上記陽極の表面に上記絶縁性膜が付着するのを防止し得る程度に該陽極を加熱すること、
を特徴とする、成膜方法。
【請求項１】
真空槽内でプラズマを発生させて膜材料をイオン化すると共にイオン化された該膜材料を被処理物の表面に照射することによって該被処理物の表面に絶縁性膜を生成する成膜装置において、
上記真空槽内に設けられており陰極用電力の供給によって加熱されて熱電子を放出する陰極と、
上記真空槽内に設けられており陽極用電力の供給によって上記熱電子を加速させて上記プラズマを発生させる陽極と、
を具備し、
上記陽極の表面に上記絶縁性膜が付着するのを防止し得る程度に該陽極を加熱すること、
を特徴とする、成膜装置。
【請求項２】
上記陽極を上記程度にまで加熱するための条件として上記陽極用電力の大きさが含まれる、
請求項１に記載の成膜装置。
【請求項３】
上記陽極を上記程度にまで加熱するための条件として該陽極と上記陰極との相対的な位置関係が含まれる、
請求項１または２に記載の成膜装置。
【請求項４】
上記陽極を上記程度にまで加熱するための条件として該陽極の寸法が含まれる、
請求項１ないし３のいずれかに記載の成膜装置。
【請求項５】
上記絶縁性膜は立方晶窒化ホウ素膜であり、
上記程度に対応する上記陽極の温度は少なくとも１１００℃である、
請求項１ないし４のいずれかに記載の成膜装置。
【請求項６】
真空槽内でプラズマを発生させて膜材料をイオン化すると共にイオン化された該膜材料を被処理物の表面に照射することによって該被処理物の表面に絶縁性膜を生成する成膜方法において、
上記真空槽内に設けられている陰極に陰極用電力を供給することによって該陰極を加熱して熱電子を放出させる熱電子放出過程と、
上記真空槽内に設けられている陽極に陽極用電力を供給することによって上記熱電子を加速させて上記プラズマを発生させるプラズマ発生過程と、
を具備し、
上記陽極の表面に上記絶縁性膜が付着するのを防止し得る程度に該陽極を加熱すること、
を特徴とする、成膜方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図５】
【図１２】
【図２】
【図３】
【図４】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図５】
【図１２】
【公開番号】特開２０１０−１２６７６２（Ｐ２０１０−１２６７６２Ａ）
【公開日】平成２２年６月１０日（２０１０．６．１０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−３０２３２６（Ｐ２００８−３０２３２６）
【出願日】平成２０年１１月２７日（２００８．１１．２７）
【出願人】（０００１９２５６７）神港精機株式会社 (54)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年６月１０日（２０１０．６．１０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年１１月２７日（２００８．１１．２７）
【出願人】（０００１９２５６７）神港精機株式会社 (54)
【Ｆターム（参考）】
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