(57)【要約】      （修正有）【課題】プラズマＣＶＤによりワークに炭素皮膜が成膜される際に、陰極の表面に付随的に成膜された炭素皮膜を、簡単かつ短時間で除去することができる炭素皮膜の除去方法および皮膜除去用陽極の提供。【解決手段】陰極２０の端面２０ａからその内部に形成された挿入孔２２に挿入される軸部と、陰極２０の端面２０ａと間隔を開けて端面２０ａの表面に沿って延在する放電部１２とを備えた皮膜除去用陽極１０Ａを用いて、酸素ガス雰囲気下で皮膜除去用陽極１０Ａと陰極２０との間に電圧を印加し、放電部１２と陰極２０の端面２０ａとの間に発生させた酸素プラズマＰｏによる炭素皮膜Ｃの除去方法。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
プラズマＣＶＤにより炭素皮膜が成膜されるワークを挿入する挿入孔が端面から内部に形成された成膜用の陰極に対して、成膜時に前記陰極の少なくとも端面に形成された炭素皮膜を除去する方法であって、
前記炭素皮膜の除去方法は、前記挿入孔に挿入される軸部と、該軸部を前記挿入孔に挿入した状態で、前記陰極の端面と間隔を開けて前記陰極の端面に沿って延在するように前記軸部の一端に形成された放電部と、を備えた皮膜除去用陽極を用いて、前記炭素皮膜を除去するものであり、
前記挿入孔に前記軸部を挿入して、前記陰極の端面に対向する位置に前記放電部を配置し、
酸素ガス雰囲気下で、前記皮膜除去用陽極と前記陰極との間に電圧を印加することにより、前記放電部と前記陰極の端面との間にプラズマを発生させて、該プラズマで前記炭素皮膜を除去することを特徴とする炭素皮膜の除去方法。
【請求項２】
前記放電部の周縁部のうち前記陰極側の周縁部には、前記陰極の端面に向かって突出した突出縁部が形成されていることを特徴とする請求項１に記載の炭素皮膜の除去方法。
【請求項３】
前記突出縁部の先端は、前記陰極の端面に向かって尖っていることを特徴とする請求項２に記載の炭素皮膜の除去方法。
【請求項４】
前記皮膜除去用陽極と前記陰極との間に印加する電圧は、直流電圧とマイクロ波電圧とを重畳させた電圧であることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の炭素皮膜の除去方法。
【請求項５】
プラズマＣＶＤにより炭素皮膜が成膜されるワークを挿入する挿入孔が端面から内部に形成された成膜用の陰極に対して、成膜時に該陰極の少なくとも端面に付着した炭素皮膜を除去する皮膜除去用陽極であって、
前記皮膜除去用陽極は、酸素ガス雰囲気下で、前記皮膜除去用陽極と前記陰極との間に電圧を印加することによりプラズマを発生させ、該プラズマで前記炭素皮膜を除去するために用いるものであり、
前記皮膜除去用陽極は、前記挿入孔に挿入される軸部と、
該軸部を前記挿入孔に挿入した状態で、前記陰極の端面と間隔を開けて前記陰極の端面に沿って延在するように前記軸部の一端に形成された放電部と、を備えることを特徴とする皮膜除去用陽極。
【請求項６】
前記放電部の周縁部のうち前記陰極側の周縁部には、前記陰極の端面に向かって突出した突出縁部が形成されていることを特徴とする請求項５に記載の皮膜除去用陽極。
【請求項７】
前記突出縁部の先端は、前記陰極の端面に向かって尖っていることを特徴とする請求項６に記載の皮膜除去用陽極。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、プラズマＣＶＤによりワークに炭素皮膜を成膜する際に、陰極の表面に形成された炭素皮膜を好適に除去することができる炭素皮膜の除去方法および皮膜除去用陽極に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、基材の耐摩耗性等を向上させるために、ワークの表面に炭素皮膜を成膜する技術が幅広く利用されている。たとえば、炭素皮膜を成膜する方法として、プラズマＣＶＤ、スパッタリングなどのＰＶＤ等を利用した成膜方法が知られている。
【０００３】
たとえばプラズマＣＶＤにより棒状のワークの表面に炭素皮膜を成膜する装置として、図８に示すような成膜装置が用いられている。この成膜装置は、ワークＷを陽極として、成膜用（プラズマ生成用）の陰極２０を備えている。陰極２０は、筒状の本体部２１と、本体部２１の一方側の開口を覆うエンドプレート２２とを備えている。陰極２０の内部には、円柱状の絶縁体２３が配置され、絶縁体２３の周りには筒状導体２４が配置されている。陰極２０のエンドプレート２２および絶縁体２３には、棒状のワークＷを挿入して配置するための挿入孔２２ａ，２３ａが形成されている。
【０００４】
成膜装置でワークＷに炭素皮膜ＣＦを成膜する際には、陰極２０の端面２０ａから挿入孔２２ａ，２３ａにワークＷの一部を挿入して、陰極２０の端面２０ａからワークＷの一部（成膜する部分）を突出させる。次に、チャンバー３０内に成膜用の炭化水素系ガスを供給し、ワークＷを陽極として、ワークＷと陰極２０との間に、電圧を印加する。これにより、ワークＷの周りで炭化水素系ガスからプラズマＰｃが生成され、ワークＷの表面に炭素皮膜ＣＦが成膜される。
【０００５】
ここで、炭化水素系ガスがプラズマ化したプラズマＰｃは、図８に示すように、陰極２０の端面２０ａにも接触するため、陰極２０の端面２０ａにも、炭素皮膜Ｃが成膜される。上述したように、ワークＷへの成膜を繰り返し行うに従って、端面２０ａに形成された炭素皮膜Ｃの膜厚が増加し、ワークＷ（陽極）と陰極２０との距離が近くなり、プラズマ生成時に異常放電を起こすことがあった。したがって、このような成膜装置で安定した成膜を行うために、陰極２０の表面に付着した炭素皮膜を除去する作業が行われている。
【０００６】
ところで、成膜装置に付着した炭素皮膜を除去する方法として、たとえば、酸素ガスをプラズマ化したプラズマ（酸素プラズマ）を、炭素皮膜に接触させることにより、炭素皮膜を除去する方法が提案されている（たとえば、特許文献１参照）。この除去方法によれば、酸素プラズマ中の酸素ラジカルを炭素皮膜の炭素と反応させ、二酸化炭素を生成しながら炭素皮膜を除去することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２０００−１６９９７８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、特許文献１に記載の除去技術を、直接的に図８に示す成膜装置に適用することは難しい。具体的には、炭化水素系ガスの代わりに酸素ガスを供給し、ワークＷを皮膜除去用陽極として用い、ワークＷと陰極２０の間に酸素プラズマを生成したとしても、陰極２０に付着した炭素皮膜Ｃを除去するには長時間かかるおそれがある。このため、酸素プラズマを長時間維持する必要があり、ワークＷおよびその周りの陰極２０を含む機器を異常加熱することが懸念され、陰極２０が変形、破損するおそれがある。
【０００９】
さらに、炭素皮膜Ｃが付着していない陰極２０の表面、または薄い膜厚の部分の炭素皮膜Ｃが先に除去された陰極２０の表面に、長時間、酸素プラズマが晒されると、この表面が酸化してしまい、成膜時に、この部分から異常放電が発生するおそれがある。
【００１０】
このような点を鑑みると、炭素皮膜Ｃが付着した陰極２０を取り出し、炭素皮膜Ｃを研磨により陰極２０から除去することも考えられるが、このような作業は長時間を要し、陰極２０が破損するおそれもある。
【００１１】
本発明は、このような点を鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、プラズマＣＶＤによりワークに炭素皮膜が成膜される際に、陰極の表面に付随的に成膜された炭素皮膜を、簡単かつ短時間で除去することができる炭素皮膜の除去方法および皮膜除去用陽極を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
前記課題を鑑みて、本発明に係る炭素皮膜の除去方法は、プラズマＣＶＤにより炭素皮膜が成膜されるワークを挿入する挿入孔が端面から内部に形成された成膜用の陰極に対して、成膜時に前記陰極の少なくとも端面に形成された炭素皮膜を除去する方法であって、前記炭素皮膜の除去方法は、前記挿入孔に挿入される軸部と、該軸部を前記挿入孔に挿入した状態で、前記陰極の端面と間隔を開けて前記陰極の端面に沿って延在するように前記軸部の一端に形成された放電部と、を備えた皮膜除去用陽極を用いて、前記炭素皮膜を除去するものであり、前記挿入孔に前記軸部を挿入して、前記陰極の端面に対向する位置に前記放電部を配置し、酸素ガス雰囲気下で、前記皮膜除去用陽極と前記陰極との間に電圧を印加することにより、前記放電部と前記陰極の端面との間にプラズマを発生させて、該プラズマで前記炭素皮膜を除去することを特徴とする。
【００１３】
本発明によれば、陰極の端面からその内部に形成された挿入孔に皮膜除去用陽極の軸部を挿入し、陰極の端面に対向する位置に放電部を配置し、酸素ガス雰囲気下で皮膜除去用陽極と陰極との間に電圧を印加する。これにより酸素ガスをプラズマ化した酸素プラズマが、皮膜除去用陽極の放電部と陰極の端面との間に生成される。
【００１４】
ここで、皮膜除去用陽極の放電部は、陰極の端面に対して間隔を開けて、これに対向して配置され、かつ、陰極の端面に沿って延在しているので、これらの間に高密度の（エネルギ密度の高い）酸素プラズマが生成される。この結果、成膜時に陰極の端面に形成された炭素皮膜を高密度の酸素プラズマにより分解することができ、これまでに比べて短時間で炭素皮膜を陰極の端面から除去することができる。さらに、陰極に形成された挿入孔の内周面に炭素皮膜が形成されている場合には、この炭素皮膜をも除去することができる。
【００１５】
より好ましい態様としては、前記放電部の周縁部のうち前記陰極側の周縁部には、前記陰極の端面に向かって突出した突出縁部が形成されている。この態様によれば、突出縁部を設けることにより、電圧印加時に、突出縁部近傍に電界が集中し、この近傍に高密度の酸素プラズマが生成される。この結果、皮膜除去用陽極と端面との間に（具体的には放電部の近傍に）、さらに高密度の酸素プラズマを生成して、これを維持することができ、さらに短時間で陰極の端面の炭素皮膜を除去することができる。
【００１６】
さらに好ましい態様としては、前記突出縁部の先端は、前記陰極の端面に向かって尖っている。これにより、電圧印加時に、突出縁部の先端に電界がさらに集中しやすくなるため、突出縁部による酸素プラズマの高密度化をより一層実現することができる。
【００１７】
さらに好ましい態様としては、前記皮膜除去用陽極と前記陰極との間に印加する電圧は、直流電圧とマイクロ波電圧とを重畳させた電圧である。この態様によれば、直流電圧とマイクロ波電圧とを重畳させた電圧を印加することにより、たとえば、直流電圧と高周波電圧とを重畳させた電圧等を印加した場合に比べて、皮膜除去用陽極の放電部と陰極の端面との間に（具体的には放電部の近傍に）、高密度の酸素プラズマを生成することができる。
【００１８】
本願では、上述した炭素皮膜の除去方法に、好適に用いられる皮膜除去用陽極をも開示する。本発明に係る皮膜除去用陽極は、プラズマＣＶＤにより炭素皮膜が成膜されるワークを挿入する挿入孔が端面から内部に形成された成膜用の陰極に対して、成膜時に該陰極の少なくとも端面に付着した炭素皮膜を除去する皮膜除去用陽極であって、前記皮膜除去用陽極は、酸素ガス雰囲気下で、前記皮膜除去用陽極と前記陰極との間に電圧を印加することによりプラズマを発生させ、該プラズマで前記炭素皮膜を除去するために用いるものであり、前記皮膜除去用陽極は、前記挿入孔に挿入される軸部と、該軸部を前記挿入孔に挿入した状態で、前記陰極の端面と間隔を開けて前記陰極の端面に沿って延在するように前記軸部の一端に形成された放電部と、を備えることを特徴とする。
【００１９】
本発明によれば、陰極の端面から内部に挿入孔に皮膜除去用陽極の軸部を挿入し、陰極の端面に対向する位置に皮膜除去用陽極の放電部を配置することができる。この配置状態において、酸素ガス雰囲気下で、皮膜除去用陽極と陰極との間に電圧を印加することにより、皮膜除去用陽極の放電部と陰極の端面との間に酸素ガスがプラズマ化された酸素プラズマを発生させることができる。
【００２０】
皮膜除去用陽極の放電部は、陰極の端面に対して間隔を開けて対向して配置され、かつ陰極の端面に沿って延在しているので、これらの間に高密度の（エネルギ密度の高い）酸素プラズマを生成することができる。この結果、陰極の端面に形成された炭素皮膜は、高密度の酸素プラズマにより分解するので、これまでに比べて短時間で炭素皮膜を除去することができる。さらに、陰極に形成された挿入孔の内周面に炭素皮膜が形成されている場合には、この炭素皮膜をも除去することができる。
【００２１】
より好ましい態様としては、前記放電部の周縁部のうち前記陰極側の周縁部には、前記陰極の端面に向かって突出した突出縁部が形成されており、さらに好ましくは、突出縁部の先端は、前記陰極の端面に向かって尖っている。
【００２２】
上述したごとく、突出縁部を設けることにより、この突出縁部近傍に電界が集中し、皮膜除去用陽極の放電部と陰極の端面との間に、高密度の酸素プラズマを維持することができ、より短時間で炭素皮膜を除去することができる。さらに突出縁部の先端を、陰極の端面に向かって尖らせることにより、このような効果を一層高めることができる。
【発明の効果】
【００２３】
本発明によれば、プラズマＣＶＤによりワークに炭素皮膜が成膜される際に、陰極の表面に付随的に成膜された炭素皮膜を、簡単かつ短時間で除去することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明の１実施形態に係る炭素皮膜の除去方法を行う成膜装置と、皮膜除去用陽極の模式的断面図。
【図２】（ａ）図１に示す皮膜除去用陽極の模式的斜視図、（ｂ）皮膜除去用陽極を裏側から見た模式的斜視図。
【図３】図１に示す皮膜除去用陽極を用いた炭素皮膜の除去方法を説明するための模式的断面図。
【図４】皮膜除去用陽極と陰極との間に印加する電圧を説明するための図。
【図５】陽極に付着した炭素皮膜の除去原理を説明するための模式的概念図であり、（ａ）炭素皮膜の除去前の状態を示した図、（ｂ）炭素皮膜除去後の状態を示した図。
【図６】（ａ）第２実施形態に係る皮膜除去用陽極を説明するための図、（ｂ）第３実施形態に係る皮膜除去用陽極を説明するための図、（ｃ）第４実施形態に係る皮膜除去用陽極を説明するための図。
【図７】（ａ）〜（ｄ）第１〜第４の実施形態に係る皮膜除去用陽極の変形例を示した図。
【図８】従来の炭素皮膜を成膜する成膜装置の要部の模式的断面図。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
以下に、図面を参照して、本発明のいくつかの実施形態について説明する。
〔第１実施形態〕
図１は、本発明の１実施形態に係る炭素皮膜の除去方法を行う成膜装置と、皮膜除去用陽極の模式的断面図である。
【００２６】
１．装置の全体構成について
図１に示すように、以下の本実施形態に係る炭素皮膜の除去方法は、炭素皮膜をプラズマＣＶＤで成膜する成膜装置１を利用して、成膜時にこの成膜装置１（具体的には陰極２０）に付着した炭素皮膜を除去するものである。
【００２７】
成膜装置１は、上述したごとく図８に示すワークＷの表面に、プラズマＣＶＤにより炭素皮膜ＣＦを成膜する装置である。成膜装置１は、成膜時には陽極となるワークＷ（皮膜除去時には後述する皮膜除去用陽極１０Ａ）および陰極２０等を収容するチャンバー３０、電源部４０、炭化水素系ガス供給源５０、酸素ガス供給源６０、および排気用ポンプ８０を主に備えている。
【００２８】
チャンバー３０には、ガス導入口３１が設けられており、ガス導入口３１は、調整弁７１，７２、および切換え弁７３を介して、炭化水素系ガス供給源５０、酸素ガス供給源６０に接続されている。
【００２９】
炭化水素系ガス供給源５０は、成膜用の炭化水素系ガス（たとえば、ＣＨ４、Ｃ２Ｈ２など）をチャンバー３０に供給する供給源であり、調整弁７１によりチャンバー３０内に供給される炭化水素系ガスの流量は、調整弁７１により調整することができる。酸素ガス供給源６０は、皮膜除去用の酸素ガスをチャンバー３０に供給する供給源であり、調整弁７２によりチャンバー３０内に供給される酸素ガスの流量は、調整弁７２により調整することができる。
【００３０】
切換え弁７３は、成膜時には、炭化水素系ガス供給源５０の炭化水素系ガスをチャンバー３０に供給し、皮膜除去時には、酸素ガス供給源６０の酸素ガスをチャンバー３０に供給することができるように、これらのガスを選択して切り替える弁である。
【００３１】
さらに、チャンバー３０には、ガス排出口３２が設けられており、排気用ポンプ８０に接続されている。排気用ポンプ８０は、成膜前、または皮膜除去前に、チャンバー３０内を真空排気する。また、排気用ポンプ８０は、成膜時には、チャンバー３０内に供給され、成膜に用いられた炭化水素系ガスを排出し、皮膜除去時には、チャンバー３０内に供給され、皮膜除去に用いられた酸素ガスおよび生成された二酸化炭素ガスを排出する。
【００３２】
陰極２０は、銅またはステンレスなどの導電性を有した材料からなり、接地されている。陰極２０は、筒状の本体部２１と、本体部２１の一方側の開口を覆うエンドプレート２２と、を備えている。ここで、本実施形態では、陰極２０は、本体部２１とエンドプレート２２とで構成され、エンドプレート２２は本体部２１に締結部材（図示せず）で取り付けているが、これらが一体的に成形されていてもよい。エンドプレート２２には、陰極２０の端面２０ａからその内部に、図８に示す棒状のワークＷまたは皮膜除去用陽極１０Ａの軸部１１を挿入する挿入孔２２ａが形成されている。
【００３３】
筒状の本体部２１の内部には、円柱状の絶縁体２３が配置され、絶縁体２３の周りには筒状導体２４が配置されている。絶縁体２３は石英などの絶縁性を有した材料からなり、筒状導体２４は、ステンレスなどの導電性を有した材料からなる。絶縁体２３には、棒状のワークＷまたは皮膜除去用陽極１０Ａの軸部１１が挿入される挿入孔２３ａが形成されている。絶縁体２３の周りに筒状導体２４を配置することにより、後述するマイクロ波の電圧を皮膜除去用陽極１０Ａと陰極２０との間に印加することができる。
【００３４】
電源部４０は、図８に示す棒状のワークＷまたは皮膜除去用陽極１０Ａと陰極２０との間に電圧を印加し、チャンバー３０内に供給されたガスをプラズマ化するものである。電源部４０は、直流電源４１とマイクロ波電源４２とで構成されており、後述するように、直流電源４１からの直流電圧とマイクロ波電源４２のマイクロ波電圧を重畳させた電圧を、これらの間に印加することができる（図４参照）。
【００３５】
２．皮膜除去用陽極１０Ａについて
図２（ａ）は図１に示す皮膜除去用陽極１０Ａの模式的斜視図であり、図２（ｂ）は皮膜除去用陽極１０Ａを裏側から見た模式的斜視図である。皮膜除去用陽極１０Ａは、図２（ａ），（ｂ）に示すように、傘状の陽極であり、銅、またはステンレスなどの導電性材料からなる。
【００３６】
皮膜除去用陽極１０Ａは、軸部１１と軸部１１に一端に形成された放電部１２とを備えている。軸部１１は、陰極２０の端面２０ａからその内部に形成された挿入孔２２ａに挿入されるものであり、ワークＷと同じ径となっている。放電部１２は、軸部１１を挿入孔２２ａに挿入した状態で、陰極２０の端面２０ａと間隔を開けて陰極２０の端面２０ａに沿って延在するように形成されている。図２（ｂ）に示すように、軸部１１は、円板（平板）状の放電部１２の中央から延在している。
【００３７】
ここで、軸部１１と放電部１２との境界部（凹角部）１２ａは、軸部１１の表面と、放電部１２の表面とがほぼ直角に交わるように形成されている。本実施形態では、境界部１２ａには、軸部１１を周回するように、断面が半径Ｒ０．４ｍｍ程度の曲面が形成されており、その半径Ｒはより小さい方が好ましい。これにより、後述するように、電圧を印加時に、この境界部１２ａに電界を集中させることができる。
【００３８】
図２（ｂ）に示すように、放電部１２の周縁部のうち、陰極２０側に形成された周縁部１２ｂには、陰極２０の端面２０ａに向かって突出した突出縁部１３が形成されている。突出縁部１３は、周縁部１２ｂに沿って連続して形成されており、突出縁部１３の先端は、陰極２０の端面２０ａに向かって尖っている。
【００３９】
このような突出縁部１３を設けることにより、電圧印加時に、この突出縁部１３近傍に電界を集中させることができる。なお、本実施形態では突出縁部１３の高さは、１．５ｍｍ程度であり、突出縁部１３の先端と陰極の端面２０ａとの距離は、５．０ｍｍ程度である。
【００４０】
さらに、放電部１２の表面のうち、端面２０ａと対向する表面と反対側の表面（上側の表面）１２ｄは、平面状であり、その縁部１２ｃには、面取り加工が施されている。これにより、電圧を印加時に、放電部１２の上方に電界が集中することを防止することができる。本実施形態では、面取り加工が施されているが、たとえばラウンド加工であれば、このような効果をより期待することができる。
【００４１】
３．炭素皮膜の除去方法について
図３は、図１に示す皮膜除去用陽極を用いた炭素皮膜の除去方法を説明するための模式的断面図である。図４は、皮膜除去用陽極と陰極との間に印加する電圧を説明するための図である。図５は、陽極に付着した炭素皮膜の除去原理を説明するための模式的概念図であり、（ａ）は炭素皮膜の除去前の状態を示した図、（ｂ）は炭素皮膜除去後の状態を示した図である。
【００４２】
図８を参照しながら上述した方法と同様に、図１に示す成膜装置１を用いて、炭化水素系ガス供給源５０からチャンバー３０内に炭化水素系ガスを供給し、ワークＷに炭素皮膜を成膜した場合、陰極２０に炭素皮膜Ｃが付随的に成膜される。
【００４３】
具体的には、本実施形態では、図３に示すように、炭化水素系ガスのプラズマが接触する陰極２０の端面２０ａに炭素が付着し、この表面に炭素皮膜Ｃが形成される。本実施形態では、さらに挿入孔２２ａの内周面２２ｃにも炭素が付着し、この表面に炭素皮膜Ｃが形成される。ここで、陰極２０に形成された炭素皮膜Ｃにより、プラズマ生成時に異常放電を起こすことがある。したがって、このような成膜装置１でプラズマＣＶＤにより安定した成膜を行うために、上述した皮膜除去用陽極１０Ａを用いて、陰極２０に形成された炭素皮膜Ｃを除去する。
【００４４】
まず、チャンバー３０内の陰極２０に皮膜除去用陽極１０Ａを配置する。具体的には、図３に示すように、陰極２０の端面２０ａからその内部に形成された挿入孔２２ａに、陰極２０に対して非接触状態で軸部１１を挿入し、陰極２０の端面２０ａに対向する位置に放電部１２を配置する。このように配置することで、皮膜除去用陽極の放電部１２が陰極の端面２０ａと間隔を開けて端面２０ａに沿って延在する。さらに、放電部１２の周縁部１２ｂの突出縁部１３は、その先端が陰極２０の端面２０ａに向くように突出する。
【００４５】
このような状態で、次に、図１に示す成膜装置１のチャンバー３０を排気用ポンプ８０で真空引きし、切換え弁７３を操作し、酸素ガス供給源６０から調整弁７２で調整された酸素ガスをチャンバー３０に供給する。ここで、酸素ガスにたとえばアルゴンガスなどの不活性ガスをさらに混合させてもよい。
【００４６】
次に、皮膜除去用陽極１０Ａと陰極２０との間に、電源部４０により電圧を印加する。印加する電圧は、図４に示すように、直流電圧とマイクロ波電圧とを重畳させた電圧であるである。たとえば、図４に示すように、直流電源４１からの−５００Ｖの直流電圧と、マイクロ波電源４２からの周波数２．４５ＧＨｚ、負荷の振幅が５０Ｗとなるマイクロ波電圧とを、合成した電圧を印加する。
【００４７】
酸素ガス雰囲気下で、皮膜除去用陽極１０Ａと陰極２０との間に電圧を印加することにより、皮膜除去用陽極１０Ａの放電部１２と陰極２０の端面２０ａとの間に酸素ガスをプラズマ化した酸素プラズマＰｏを発生させて、酸素プラズマＰｏで炭素皮膜Ｃを除去する。
【００４８】
具体的には、図５（ａ）に示すように、酸素プラズマの酸素ラジカルが、陰極２０の端面２０ａに形成された炭素皮膜Ｃの炭素と反応する。この反応により、図５（ｂ）に示すように、二酸化炭素が生成され、炭素皮膜Ｃが除去される。
【００４９】
ここで、本実施形態では、放電部１２を設けた皮膜除去用陽極１０Ａを用いたので、上述したごとく、皮膜除去用陽極１０Ａの放電部１２は、陰極２０の端面２０ａに対して間隔を開けて対向して配置され、陰極２０の端面２０ａに沿って延在している。
【００５０】
これにより、皮膜除去用陽極１０Ａの放電部１２と陰極２０の端面２０ａとの間（具体的には、放電部１２の端面２０ａ側の近傍に）、高密度の（エネルギ密度の高い）酸素プラズマＰＨが生成される。この高密度の酸素プラズマＰＨにより、図５（ａ）に示す酸素ラジカルの量が、皮膜除去用陽極１０Ａの放電部１２と陰極２０の端面２０ａとの間で増加し、端面２０ａおよび挿入孔２２ａの内周面２２ｃに形成された炭素皮膜Ｃを短時間で除去することができる。
【００５１】
本実施形態では、皮膜除去用陽極１０Ａは、放電部１２の周縁部１２ｂに、陰極２０の端面２０ａに向かって突出した突出縁部１３を形成し、突出縁部１３の先端は陰極２０の端面２０ａに向かって尖った構造となっている。
【００５２】
これにより、電圧印加時に、突出縁部１３に電界を集中させ、その近傍により高密度の酸素プラズマＰＨを生成することができる。この結果、皮膜除去用陽極１０Ａの放電部１２と陰極２０の端面２０ａとの間に、高密度の酸素プラズマＰＨを生成しこれを維持することができるので、さらに短時間で炭素皮膜Ｃを除去することができる。
【００５３】
さらに、本実施形態では、皮膜除去用陽極１０Ａと陰極２０との間に印加する電圧に、直流電圧とマイクロ波電圧とを重畳させた電圧を印加したので、軸部１１の下部から電波したマイクロ波が突出縁部１３に集中しやすく、ここを起点として高密度の酸素プラズマＰＨがさらに生成されやすい。特に、マイクロ波の大部分は、放電部１２の下方、すなわち、皮膜除去用陽極１０Ａの放電部１２と陰極２０の端面２０ａとの間で消費されるため、マイクロ波は皮膜除去用陽極１０Ａの上方に伝播し難い。これにより、皮膜除去用陽極１０Ａの放電部１２と陰極２０の端面２０ａとの間で高密度の酸素プラズマＰＨが生成され、これを持続させ易くなり、陰極２０の端面２０ａおよび挿入孔２２ａの内周面２２ｃに形成された炭素皮膜Ｃの除去をさらに促進することができる。
【００５４】
〔第２〜第４実施形態および変形例〕
図６（ａ）は第２実施形態に係る皮膜除去用陽極を説明するための図、図６（ｂ）は第３実施形態に係る皮膜除去用陽極を説明するための図、図６（ｃ）は第４実施形態に係る皮膜除去用陽極を説明するための図である。
【００５５】
図６（ａ）に示す第２実施形態に係る皮膜除去用陽極１０Ｂが、第１実施形態のものと相違する点は、皮膜除去用陽極１０Ｂの上側の表面１２ｄの縁部１２ｃをラウンド加工した点と、放電部１２の周縁部１２ｂに突出縁部を設けなかった点である。
【００５６】
第２実施形態に係る皮膜除去用陽極１０Ｂの形状は第１実施形態のものに比べてシンプルであるので、安価に皮膜除去用陽極１０Ｂを製造することができるばかりでなく、放電部１２と端面２０ａとの間に安定してプラズマを生成し、これを維持することができる。
【００５７】
また、皮膜除去用陽極１０Ｂの上側の表面１２ｄの縁部１２ｃをラウンド加工した場合であっても、皮膜除去用陽極１０Ｂの上側で電界の集中を抑えることができる。これにより、皮膜除去用陽極１０Ｂの上側の表面１２ｄで高密度の酸素プラズマが生成されることを抑えることができる。
【００５８】
図６（ｂ）に示す第３実施形態に係る皮膜除去用陽極１０Ｃが、第１実施形態のものと相違する点は、放電部１２が形成される軸部１１の一端側に、エンドプレート２２の挿入孔２２ａの大きさおよび形状に応じて、軸部１１の径よりも大径の大径部１４を設けた点である。さらに、本実施形態では、第２実施形態と同様に、皮膜除去用陽極１０Ｃの上側の表面１２ｄの縁部１２ｃをラウンド加工した点と、放電部１２の周縁部１２ｂに突出縁部を設けなかった点も第１実施形態のものと相違する。
【００５９】
第３実施形態に係る皮膜除去用陽極１０Ｃは、大径部１４を設けたので、挿入孔２２ａに高密度の酸素プラズマを発生させ、これを維持することができる。これにより、エンドプレート２２の挿入孔２２ａの内周面２２ｃに付着した炭素皮膜を、より短時間で除去することができる。
【００６０】
図６（ｃ）に示す第４実施形態に係る皮膜除去用陽極１０Ｄが、第１実施形態のものと相違する点は、皮膜除去用陽極１０Ｄの上側の表面１２ｄの縁部１２ｃをラウンド加工した点と、放電部１２の周縁部１２ｂの突出縁部１３Ａの先端を尖らせず平坦な面とした点である。
【００６１】
このような場合であっても、第１実施形態の皮膜除去用陽極１０Ａを用いた場合に比べて、炭素皮膜の除去効率は低下するが、陰極２０の端面２０ａに形成された炭素皮膜を短時間で除去することができる。
【００６２】
図７（ａ）〜（ｄ）は、第１〜第４の実施形態に係る皮膜除去用陽極の変形例を示した図である。第７（ａ）〜（ｄ）に示す変形例に係る皮膜除去用陽極１０Ａ’〜１０Ｄ’が、順次対応する第１〜第４の実施形態に係る皮膜除去用陽極１０Ａ〜１０Ｄと相違する点は、皮膜除去用陽極１０Ａ’〜１０Ｄ’のそれぞれの上側の表面１２ｄを凸状に湾曲させた曲面とした点である。このような曲面を設けることにより、放電部１２の周縁が鋭角化し、放電部１２と陰極２０の端面２０ａとの間で高密度のプラズマを生成しこれを持続させ易くなる。
【００６３】
以上、本発明の実施形態について詳述したが、本発明は、前記の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の精神を逸脱しない範囲で、種々の設計変更を行うことができるものである。
【００６４】
本実施形態では、皮膜除去用陽極と陰極との間に印加する電圧を、直流電圧とマイクロ波電圧とを重畳させた電圧することにより、より高密度の酸素プラズマを生成したが、所望の時間に皮膜を除去することができるのであれば、たとえば直流電圧のみ、またはこれに高周波電圧を重畳したものであってもよい。
【符号の説明】
【００６５】
１：成膜装置、１０Ａ〜１０Ｄ，１０Ａ’〜１０Ｄ’：皮膜除去用陽極、１１：軸部、１２：放電部、１２ｂ：周縁部、１３：突出縁部、２０：陰極、２０ａ：端面、２１：本体部、２２：エンドプレート、２２ａ：挿入孔、２３：絶縁体、２４：筒状導体、３０：チャンバー、３１：ガス導入口、３２：ガス排出口、４０：電源部、４１：直流電源、４２：マイクロ波電源、５０：炭化水素系ガス供給源、６０：酸素ガス供給源、７１，７２：調整弁、７３：切り替え弁、８０：排気用ポンプ、Ｃ：炭素皮膜、Ｐｃ：プラズマ、Ｐｏ：酸素プラズマ、ＰＨ：高密度の酸素プラズマ、Ｗ：ワーク
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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