(57)【要約】      （修正有）【課題】管状の被処理物の内壁面に対して均一に表面処理を施す。【解決手段】プラズマガン１８から発生されたプラズマ２０は、電磁コイル２４および２６から発生される磁界によってビーム状に整形される。そして、このプラズマ２０が被処理物６４の中空部６６内に挿通されるように、支持台５６によって当該被処理物６４を支持させる。このように、プラズマ２０を被処理物６４の中空部６６内に挿通させることによって、当該被処理物６４の内壁面７６に対するプラズマ２０の作用を均一化でき、ひいては当該内壁面７６に対して表面処理を均一に施すことができる。【選択図】図１
2004300536.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
真空槽と、
上記真空槽内にプラズマを発生させるプラズマ発生手段と、
上記プラズマがビーム状に整形される状態に上記真空槽内に磁界を発生させる磁界発生手段と、
管状の被処理物の中空部内に上記プラズマが挿通される状態に該被処理物を支持する支持手段とを具備する、表面処理装置。
【請求項２】
上記磁界発生手段は上記プラズマの直径が上記被処理物の中空部の直径よりも小さくなる状態に上記磁界を発生させる、請求項１記載の表面処理装置。
【請求項３】
上記プラズマを中心に上記被処理物の内壁面が回転する状態に上記支持手段を回転させる回転手段をさらに備える、請求項１または２記載の表面処理装置。
【請求項４】
上記被処理物の中空部に挿通されかつ該中空部内において所定のガスを噴出するノズルをさらに備える、請求項１乃至３のいずれかに記載の表面処理装置。
【請求項５】
真空槽内にプラズマを発生させるプラズマ発生過程と、
上記プラズマがビーム状に整形される状態に上記真空槽内に磁界を発生させる磁界発生過程と、
管状の被処理物の中空部内に上記プラズマが挿通される状態に該被処理物を支持する支持過程とを具備する、表面処理方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、表面処理装置および表面処理方法に関し、特に例えばプラズマＣＶＤ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｖａｐｏｒ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）方式の表面処理装置および表面処理装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
この種の表面処理装置として、従来、例えば特許文献１に示すようなものがある。この従来技術によれば、プラズマ源から発生されたプラズマは、真空槽内に供給される。そして、この真空槽内におけるプラズマの形状は、第１の磁界発生手段から発生される第１の磁界および第２の磁界発生手段から発生される第２の磁界によって制御される。さらに、プラズマの外側に所定の間隔を置いた所に１以上の支持部が配置されており、この支持部によって被処理物が支持される。第１の磁界および第２の磁界の各々は、独立して可変できるので、被処理物に対するプラズマの影響を制御でき、ひいては当該被処理物に対する成膜領域および被膜の膜質を制御できる。
【０００３】
【特許文献１】
特開平７−３３１４４７号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上述の従来技術は、基板などの平板状の被処理物の表面に被膜を形成するのには適しているが、表面が入り組んだ物、特に管状の被処理物の内壁面に被膜を形成するのには、適さない。このように内壁面に被膜を形成することが要求される被処理物としては、例えば半導体製造用のドライエッチング装置に用いられる真空配管やベローズがある。これらは、ハロゲン系ガスなどの腐食性ガスを輸送するのに用いられるため、かかる腐食性ガスから真空配管およびベローズの内壁面を保護するのに、当該内壁面にＤＬＣ（Ｄｉａｍｏｎｄ  Ｌｉｋｅ  Ｃａｒｂｏｎ）膜などの耐腐食性に優れた被膜を均一に形成する必要があるからである。また、粉体を輸送するのに用いられる配管においても、その内壁面をＤＬＣ膜などの耐磨耗性に優れた被膜で均一に覆うことが要求される。
【０００５】
そこで、この発明は、管状の被処理物の内壁面に成膜処理などの表面処理を均一に施すことのできる表面処理装置および表面処理方法を提供することを、目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
第１の発明は、真空槽と、真空槽内にプラズマを発生させるプラズマ発生手段と、プラズマがビーム状に整形されるように真空槽内に磁界を発生させる磁界発生手段と、管状の被処理物の中空部内にプラズマが挿通されるように当該被処理物を支持する支持手段とを具備する、表面処理装置である。
【０００７】
この第１の発明では、プラズマ発生手段によって、真空槽内にプラズマが発生される。そして、このプラズマは、磁界発生手段から発生される磁界によって、ビーム状に整形される。さらに、このビーム状のプラズマが管状の被処理物の中空部内に挿通されるように、支持手段が、当該被処理物を支持する。
【０００８】
なお、磁界発生手段は、プラズマの直径が被処理物の中空部の直径よりも小さくなるように磁界を発生させるのが、望ましい。すなわち、被処理物がプラズマ内に置かれると、当該プラズマのエネルギによって被処理物の温度が上昇する。従って、かかる温度上昇を抑制するために、プラズマの直径を被処理物の直径よりも小さくする、つまり被処理物の内壁面をプラズマから離すのが、望ましい。
【０００９】
また、プラズマを中心に被処理物の内壁面が回転するように支持手段を回転させる回転手段を、設けてもよい。このようにプラズマを中心として被処理物の内壁面を回転させることによって、当該内壁面に対するプラズマの作用をさらに均一化できる。
【００１０】
そして、被処理物の中空部に挿通されかつ当該中空部内において所定のガス、例えば被膜の材料となる材料ガスを噴出するノズルを、さらに設けてもよい。このように被処理物の中空部内において所定のガスを噴出させるようにすれば、当該所定のガスによる表面処理を効率よく行うことができ、つまり処理速度を向上させることができる。
【００１１】
第２の発明は、真空槽内にプラズマを発生させるプラズマ発生過程と、プラズマがビーム状に整形されるように真空槽内に磁界を発生させる磁界発生過程と、管状の被処理物の中空部内にプラズマが挿通されるように当該被処理物を支持する支持過程とを具備する、表面処理方法である。
【００１２】
すなわち、この第２の発明は、第１の発明に対応する方法発明である。従って、第１の発明と同様の作用を奏する。
【００１３】
【発明の実施の形態】
この発明の一実施形態について、図１から図３を参照して説明する。図１に示すように、この実施形態の表面処理装置１０は、真空槽１２を備えている。この真空槽１２は、例えば直径が約１［ｍ］、高さ寸法が約０．８［ｍ］の概略円筒形のものであり、その壁部は、基準電位としての接地電位に接続されている。
【００１４】
真空槽１２の側壁（図１において左側の壁部）には、排気口１４が設けられており、この排気口１４は、真空槽１２の外部に設置された図示しない排気手段、例えば真空ポンプに結合されている。さらに、真空槽１２の上壁の略中央には、開口部１６が設けられており、この開口部１６を覆うようにプラズマガン１８が設けられている。
【００１５】
プラズマガン１８は、真空槽１２内に後述するプラズマ２０を発生させるためのものであり、反射電極２２，１対の電磁コイル２４および２６と共に、熱陰極ＰＩＧ（Ｐｅｎｎｉｎｇ  Ｉｏｎｉｚａｔｉｏｎ  Ｇａｕｇｅ）方式のプラズマ発生源を構成する。具体的には、プラズマガン１８は、概略円筒形の形状をしており、その壁部は、真空槽１２の壁部と電気的に絶縁されている。そして、このプラズマガン１８の底壁の略中央には、円形のプラズマ出力口２８が設けられており、このプラズマ出力口２８の外側（図１において下側）には、筒状のノズル３０が設けられている。なお、このノズル３０（プラズマ出力口２８）の内径（アパーチャ寸法）は、後述する被処理物６４の中空部６６の直径（内径）よりも若干（数［ｍｍ］〜数十［ｍｍ］程度）小さめの寸法とされている。一方、プラズマガン１８の上壁は、閉鎖されている。そして、プラズマガン１８の内部空間には、熱陰極３２，陽極３４および電子注入電極３６が設けられている。
【００１６】
このうち、熱陰極３２は、プラズマガン１８の上壁の近傍に設けられている。この熱陰極３２は、直径が０．８［ｍｍ］〜１．０［ｍｍ］程度のタングステンフィラメントで構成されており、その両端は、プラズマガン１８の外部に設けられた直流電源装置３８に接続されている。熱陰極３２は、この直流電源装置３８からの直流電力の供給によって千数百［℃］〜二千数百［℃］に加熱され、熱電子を放出する。
【００１７】
一方、陽極３４は、モリブデン製の環状体であり、その中空部をプラズマ出力口２８に対向させた状態で、熱陰極３２の下方に設けられている。この陽極３４は、熱陰極３２から放出された熱電子を加速させるためのものであり、プラズマガン１８の外部に設けられた別の直流電源装置４０によって、熱陰極３２に対して＋４０［Ｖ］〜＋７０［Ｖ］の電位に維持される。この陽極３４の電位（陽極電圧）および当該陽極３４に流れる電流（放電電流：厳密には電子注入電極３６に流れる電流を含む）Ｉａの大きさ、および上述の熱陰極３２に供給される直流電力の大きさ（熱陰極３２の温度）によって、プラズマ２０のパワー、つまりプラズマガン出力が決定される。この実施形態では、最大で３［ｋＷ］のプラズマガン出力が得られる。
【００１８】
電子注入電極３６は、陽極３４と同様のモリブデン製の環状体であり、その中空部をプラズマ出力口２８に対向させた状態で、当該陽極３４の下方に設けられている。この電子注入電極３６は、プラズマガン１８内の空間電位を安定させ、ひいては真空槽１２内の異常放電を抑制するためのものであり、プラズマガン１８の外部に設けられたさらに別の直流電源装置４２によって、陽極３４よりも１０［Ｖ］ほど低い電位に維持される。なお、電子注入電極３４は、プラズマガン１８の外部において接地電位に接続されている。
【００１９】
さらに、プラズマガン１８の側壁には、当該プラズマガン１８内に不活性ガス、例えばアルゴン（Ａｒ）ガスおよび水素ガスを個別に導入するためのガス供給口４４が設けられている。すなわち、このガス供給口４４には、アルゴンガス導入用のガス供給管４６と、水素ガス導入用のガス供給管４８とが、並列に結合されている。そして、これらのガス供給管４６および４８には、それぞれ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５０および５２が設けられている。
【００２０】
そして、プラズマガン１８のプラズマ出力口２８（ノズル３０）と対向するように、真空槽１２内の底壁の近傍に、円盤状の反射電極２２が設けられている。より具体的には、反射電極２２の中心は、プラズマ出力口２８の中心に対向している。この反射電極２２は、プラズマガン１８から流れてくる電子を反射させるためのものであり、電気的に絶縁電位とされている。
【００２１】
そして、真空槽１２の外部であって、当該真空槽１２の上壁の上方に、２つの電磁コイル２４および２６のうちの一方２４が、プラズマガン１８の周囲を取り巻くように設けられている。この電磁コイル２４は、プラズマガン１８内におけるガスの放電を助長させるためのものである。すなわち、電磁コイル２４は、これに真空槽１２の外部に設けられた図示しない磁界発生用電源装置から直流電力が供給されると、プラズマガン１８内に、陽極３４の中空部および電子注入電極３６の中空部を貫通する方向に沿う方向の磁界を発生させる。この磁界が発生することによって、プラズマガン１８内に導入されたアルゴンガスおよび水素ガスは放電（電離）し易くなり、つまりプラズマ２０が発生し易くなる。なお、この電磁コイル２４から発生される磁界と、次に説明する他方の電磁コイル２６から発生される磁界とによって、真空槽１２内に後述するミラー磁場が形成される。
【００２２】
他方の電磁コイル２６は、真空槽１２の外部であって、当該真空槽１２の底壁の下方に、上述した一方の電磁コイル２４と対向するように設けられている。この電磁コイル２６は、プラズマ２０を真空槽１２の中央にビーム状に閉じ込めるためのものである。すなわち、この電磁コイル２６に上述の磁界発生用電源装置から直流電力が供給されると、真空槽１２内に、電磁コイル２４による磁界と同じ方向、つまりプラズマガン１８（プラズマ出力口２８）から反射電極２２に向かう方向に沿う方向の磁界が発生する。この磁界が発生することによって、上述のミラー磁場が形成され、プラズマ２０がビーム状に閉じ込められる。なお、このミラー磁場の強さ、具体的には真空槽１２の中央の磁束密度は、磁界発生用電源装置から各電磁コイル２４および２６に供給される直流電力の大きさによって２０［Ｇ］〜１００［Ｇ］の範囲で可変できる。
【００２３】
このような構成の熱陰極ＰＩＧ方式のプラズマ発生源によれば、真空ポンプによって真空槽１２内およびプラズマガン１８内が減圧され、そして、ガス供給口４４を介してプラズマガン１８内にアルゴンガスまたは水素ガスが導入された状態で、熱陰極３２，陽極３４，電子注入電極３６，電磁コイル２４および２６のそれぞれに直流電力が供給されると、プラズマ２０が発生する。具体的には、熱陰極３０から熱電子が放出され、この熱電子は陽極３２に向かって加速される。そして、加速された熱電子は、プラズマガン１８内に導入されたアルゴンガスおよび水素ガスの各分子（原子）に衝突し、その衝撃によって当該ガス分子が放電（電離）して、アルゴンガス，アルゴンラジカル，水素イオンおよび水素ラジカルが発生し、つまりプラズマ２０が発生する。
【００２４】
さらに、プラズマ２０内の電子は、上述の熱電子と共に、反射電極２２に向かって流れる。しかし、反射電極２２は絶縁電位とされているため、当該反射電極２２に向かって流れる電子は、ここで反射されて、当該反射電極２２とプラズマガン１８との間で電界振動する。これによって、電子とガス分子とが衝突する確率および回数が増大し、プラズマ２０の発生効率が向上する。また、このプラズマ２０は、上述のミラー磁場によってビーム状に整形されるので、その密度が向上する。この実施形態では、例えばプラズマガン１８内を含む真空槽１２内の圧力が０．１［Ｐａ］であるときに、１０１１［ｃｍ−３］台という高密度のプラズマ２０が得られる。なお、上述したように、プラズマガン１８内の空間電位は電子注入電極３６によって一定に保たれているので、当該プラズマガン１８内、ひいては真空槽１２内での異常放電が抑制される。従って、高密度でありながら、安定したプラズマ２０が得られる。
【００２５】
そして、真空槽１２内における反射電極２２の下方には、円盤状の回転テーブル５４が、当該反射電極２２と平行を成し、かつ反射電極２２と同心となるように設けられている。
【００２６】
さらに、回転テーブル５４の上面（図１において上側の面）には、丈の低い湯呑茶碗を逆さに置いたような形状の支持台５６が配置されている。具体的には、支持台５６は、その内径が反射電極２２の直径よりも大きく、かつ回転テーブル５４の上面と垂直を成す円筒状の側壁部５６と、この側壁部５６の上端に設けられた円盤状の上壁部５８と、この上壁部５８の上面（図１において上側の面）に設けられた概略糸底状の突起部６２とを、有している。また、上壁部５８の中央には、円形の貫通孔６３が設けられている。この貫通孔６３の直径は、後述する被処理物６４の中空部６６の直径（内径）以上、かつ当該被処理物６４の外径未満とされている。また、この貫通孔６３の直径は、反射電極２２の直径と略同じ、または当該反射電極２２の直径よりも若干（数［ｍｍ］〜数十［ｍｍ］程度）小さめとされている。さらに、突起部６２の内側の直径は、被処理物６４の外径よりも若干（数分の１［ｍｍ］〜数［ｍｍ］程度）大きめとされている。このような構成によって、被処理物６４の一端側と嵌合される嵌合溝６８が形成される。そして、この支持台５６は、貫通孔６３の中心、ひいては被処理物６４の中空部６６の中心が、回転テーブル５４（反射電極２２）の中心と一致するように、当該回転テーブル５４上に配置される。
【００２７】
被処理物６４は、その長さ方向を横切る断面が円形の中空部６６を有し、かつ両端が開口された金属製の直伸管であり、その一端（図１において下側の端部）を上述した支持台５６の嵌合溝６８に嵌合させた状態で、当該支持台５６上に載置されている。これによって、上述したプラズマ２０が被処理物６４の中空部６６内にその長さ方向に沿って挿通される、という位置関係が形成される。なお、この被処理物６４の長さ寸法（図１において上下方向の寸法）は、プラズマガン１８のノズル３０の先端から支持台５６の上壁部５８の上面までの距離よりも、短い。
【００２８】
さらに、回転テーブル５４の下面（図１において下側の面）の中央には、回転軸６８の一端が固定されている。そして、この回転軸６８の他端は、真空槽１２の外部に設けられたモータ７０のシャフト７２に結合されている。つまり、モータ７０が駆動されて、シャフト７２が図１に矢印７４で示す方向に回転すると、回転テーブル５４も同方向に回転する。そして、この回転テーブル５４の回転に伴って、プラズマ２０を中心に被処理物６４の中空部６６の壁面、つまり内壁面７６が、矢印７４で示す方向に回転する。
【００２９】
また、被処理物６４には、支持台５６，回転テーブル５４および回転軸６８を介して、真空槽１２の外部に設けられたパルス電源装置７８から、図２に示すような非対称パルス電圧が、バイアス電圧として印加される。このパルス電源装置７２の最大出力は、１０［ｋＷ］であり、その調整によって、当該非対称パルス電圧の周波数ｆ（周期Ｔ），デューティ比（周期Ｔに対するパルス幅（Ｌ（ロー）レベル時の時間）Ｔｗの比率），Ｌレベル電圧ＶａおよびＨ（ハイ）レベル電圧Ｖｂを、任意に設定することができる。
【００３０】
さらに、真空槽１２内には、概略Ｌ字状のガスノズル８０が設けられている。すなわち、このガスノズル８０の一端側は、被処理物６４の中空部６６内に、当該中空部６６の長さ方向（図１において上下方向）に沿って挿通されている。そして、ガスノズル８０の他端側は、真空槽１２の壁部に設けられたジョイント８１を介して当該真空槽１２の外部に設けられた２本のガス供給管８２および８４に結合されている。このうち、一方のガス供給管８２は、後述する炭化珪素（ＳｉＣ）膜を形成するときに真空槽１２内に材料ガスとしてのＴＭＳ（Ｔｅｔｒａ  Ｍｅｔｈｙｌ  Ｓｉｌａｎｅ）を導入するためのものである。他方のガス供給管８４は、後述する珪素含有ＤＬＣ膜を形成するときに材料ガスとして上述のＴＭＳガスと共にアセチレン（Ｃ２Ｈ２）を導入するためのものである。これらのガス供給管８２および８４にも、流量調整手段としてのマスフローコントローラ８６および８８が設けられている。
【００３１】
このように構成された表面処理装置１０によれば、プラズマガン１８から発生されたプラズマ２０は、被処理物６４の中空部６６に挿通される。このとき、電磁コイル２４および２６から発生される磁界によって、当該プラズマ２０の直径が被処理物６４の中空部６６の直径よりも小さくなるように、上述した磁界発生用電源装置が制御される。従って、プラズマの外側に被処理物が配置されるという上述した従来技術とは異なり、被処理物６４の内壁面７６に対して、プラズマ２０を均一に作用（影響）させることができる。よって、当該内壁面７６に対し、後述する成膜処理などの表面処理を均一に施すことができる。
【００３２】
そして、モータ７０を駆動させることによって、プラズマ２０を中心に被処理物６４の内壁面７６を回転させることができる。従って、当該内壁面７６に対するプラズマ２０の作用をより一層均一化することができる。
【００３３】
さらに、上述した炭化珪素（ＳｉＣ）膜または珪素含有ＤＬＣ膜を形成するときに用いられる材料ガスとしてのＴＭＳガスまたはアセチレンガスは、ガスノズル８０を介して被処理物６４の中空部６６内において噴出される。従って、当該炭化珪素膜または珪素含有ＤＬＣ膜を効率よく形成することができる。つまり、成膜速度（コーティングレート）を向上させることができる。また、膜厚の均一性も向上する。このことは、被処理物６４の長さ寸法が長いほど、また被処理物６４の内径に対する当該長さ寸法（アスペクト比）が大きいほど、顕著になる。
【００３４】
【実施例】
この発明の実施例として、次のような実験を行った。
【００３５】
すなわち、今、全てのマスフローコントローラ５０，５２，８６および８８が閉じられているとする。そして、熱陰極３２，陽極３４，電子注入電極３６，電磁コイル２４および２６のいずれにも直流電力が供給されていないものとする。さらに、パルス電源装置７８もまた、出力オフの状態にあり、モータ７０も、未だ駆動されていない状態にあるとする。そして、被処理物６４として、長さ寸法が４４０［ｍｍ］、内径が１１４［ｍｍ］のステンレス製パイプが、真空槽１２内（支持台５６上）に設置されているとする。なお、プラズマガン１８のプラズマ排出口２８（ノズル３０）の内径は、３６［ｍｍ］とされている。
【００３６】
このような状態で、まず、当該真空槽１２内を５×１０−４［Ｐａ］まで減圧させる。その後、マスフローコントローラ５０および５２を開いて、アルゴンガスおよび水素ガスを、それぞれ４０［ｍＬ／ｍｉｎ］および２０［ｍＬ／ｍｉｎ］の流量でプラズマガン１８内に供給させる。そして、熱陰極３２，陽極３４，電子注入電極３６，電磁コイル２４および２６のそれぞれに直流電力を供給して、プラズマ２０を発生させる。このとき、プラズマガン出力を７００［Ｗ］に設定する。また、真空槽１２内の略中央において、磁束密度が５０［Ｇ］になるようにする。これによって、プラズマ２０の直径が、プラズマ出力口２８（ノズル３０）の内径と略同等になり、つまり被処理物６４の直径よりも小さくなる。なお、真空槽１２内の圧力は、０．１［Ｐａ］一定とする。また、５０［Ｇ］という磁束密度は、上述した従来技術において基板などの平板状の被処理物が処理されるときの磁束密度よりも大きい。
【００３７】
さらに、パルス電源装置７８を調整して、被処理物６４に対し、バイアス電圧として次のような非対称パルス電圧を印加させる。すなわち、図２において、周期Ｔを１０［μｓ］（周波数ｆ＝１００［ｋＨｚ］），デューティ比（Ｔｗ／Ｔ）を０．７，Ｌレベル電圧Ｖａを−７３０［Ｖ］，およびＨレベル電圧Ｖｂを＋３７［Ｖ］とする。これによって、平均電圧Ｖｃが約−５００［Ｖ］の非対称パルス電圧を、被処理物６４に印加する。そして、モータ７０を駆動させて、被処理物６４を１［ｒｐｍ］で回転させる。
【００３８】
かかる条件によるボンバード処理を、１０分間行う。これは、被処理物６４の表面に化学吸着している有機汚染物質を除去するためである。すなわち、このボンバード処理によれば、アルゴンイオンおよび水素イオンが、被処理物６４の表面に衝突する。これによって、当該表面に吸着している有機汚染物質がスパッタされ、つまり除去される。
【００３９】
そして、このボンバード処理後、被処理物６４の表面に中間層としての炭化珪素膜を形成するべく、マスフローコントローラ８６を開いて、ＴＭＳガスを３０［ｍＬ／ｍｉｎ］の流量で真空槽１２内に供給させる。これ以外の条件は、上述のボンバード処理時と同じである。かかる条件下での成膜処理を、１０分間行う。これによって、厚さが約１５０［ｎｍ］の炭化珪素膜が形成されたことが確認された。
【００４０】
さらに、この炭化珪素膜の形成後、珪素含有ＤＬＣ膜を形成するべく、マスフローコントローラ５２を閉じて、プラズマガン１８内への水素ガスの供給を停止させる。そして、マスフローコントローラ５０を調整して、プラズマガン１８内に供給されるアルゴンガスの流量を４０［ｍＬ／ｍｉｎ］とすると共に、マスフローコントローラ８６を調整して、真空槽１２内に供給されるＴＭＳガスの流量を５［ｍＬ／ｍｉｎ］とする。さらに、マスフローコントローラ８８を開いて、真空槽１２内にアセチレンガスを５０［ｍＬ／ｍｉｎ］の流量で供給させる。そして、プラズマガン出力を９００［Ｗ］とし、上述した図２におけるＬレベル電圧Ｖａのみを調整することで、バイアス電圧の平均電圧Ｖｃを−１００［Ｖ］とする。これ以外の条件は、炭化珪素膜の形成時と同様である。
【００４１】
かかる条件下での成膜処理を３０分間行うことで、厚さが約２［μｍ］の珪素含有ＤＬＣ膜が形成された。具体的には、被処理物６４の長さ方向において、当該珪素含有ＤＬＣ膜の膜厚分布として、図３に示すような結果が得られた。
【００４２】
すなわち、図３に実線Ｘで示すように、被処理物６４の長さ方向において、２［μｍ］という厚さを基準として±２３［％］という膜厚の均一性が得られた。具体的には、被処理物６４の端部において膜厚が最大の約２．４［μｍ］となり、当該被処理物６４の中空部６６内で膜厚が最小の約１．５［μｍ］となった。
【００４３】
また、上述の珪素含有ＤＬＣ膜の成膜処理をさらに６０分間延長して実施することで、膜厚が３．２［μｍ］〜４［μｍ］の珪素含有ＤＬＣ膜が形成された。そして、この珪素含有ＤＬＣ膜の機械的特性を調べたところ、ビッカーズ硬度が１７８０［ＨＶ］、摩擦係数が０．０６という、高硬度かつ高潤滑性を示す結果が得られた。さらに、スクラッチ試験による密着力も、２６［Ｎ］という高密着性を示した。
【００４４】
なお、上述した従来技術によって同じ条件でボンバード処理，炭化珪素膜の成膜処理およびシリコン含有ＤＬＣ膜の成膜処理を施した結果を、図３の点線Ｙで示す。この点線Ｙからも判るように、従来技術では、均一な膜厚を得ることができず、特に中空部６６内においては成膜しないことが判る。この傾向は、被処理物６４の長さ寸法が長いほど、厳密には被処理物６４の内径に対する当該長さ寸法が大きいほど、顕著になる。
【００４５】
この実施形態では、プラズマ発生手段として、熱陰極ＰＩＧ方式のプラズマ発生源を採用したが、これに限らない。高周波方式などの他の方式のプラズマ発生源を用いてもよい。また、周知の圧力勾配型のプラズマ発生源を用いることもできるが、この圧力勾配型プラズマ発生源では、少なくとも２つの排気手段（例えば真空ポンプ）、およびプラズマ（被処理物）の長さに応じた数の磁界発生手段（例えば磁気コイル）が必要になるので、その分、この実施形態における表面処理装置１０よりも構成が複雑かつ高コスト化する。従って、簡単な構成かつ低コストでこの実施形態における表面処理装置１０と同様の機能を実現するには、熱陰極ＰＩＧ方式のプラズマ発生源を採用するのが、望ましい。
【００４６】
また、アルゴンガスは、いわゆる放電用ガスとして機能するが、このアルゴンガスに代えて、ヘリウム（Ｈｅ）やキセノン（Ｘｅ）などの他の不活性ガスを用いてもよい。
【００４７】
そして、被処理物６４は、その長さ方向を横切る断面が円形であるものに限らない。例えば、当該断面が四角形などの多角形状のものであってもよい。
【００４８】
また、支持台５６は、被処理物６４の中空部６６内にその長さ方向に沿ってプラズマ２０が挿通されるように当該被処理物６４を支持するものであればよく、図１に示す形状のものに限定されない。
【００４９】
さらに、この実施形態では、この発明を成膜装置に適用する場合について説明したが、エッチング処理やイオン窒化処理などの他の表面処理を施す装置にこの発明を適用してもよい。
【００５０】
そして、磁界発生手段としての磁気コイル２４および２６の形状や配置、個数などの態様も、この実施形態で説明したものに限定されない。
【００５１】
【発明の効果】
この発明によれば、ビーム状のプラズマが被処理物の中空部内に挿通されるので、当該被処理物の内壁面に対してプラズマが均一に作用する。従って、当該内壁面に対して成膜処理などの表面処理を均一に施すことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の一実施形態の概略構成を示す図である。
【図２】同実施形態において被処理物に印加されるバイアス電圧の形態を示す図解図である。
【図３】同実施形態における実験結果を示すグラフである。
【符号の説明】
１０  表面処理装置
１２  真空槽
１８  プラズマガン
２０  プラズマ
２２  反射電極
２４，２６  電磁コイル
５６  支持台
６４  被処理物
【図１】
2004300536.tif 000003
【図２】
2004300536.tif 000004
【図３】
2004300536.tif 000005