CN101970710A - 等离子生成装置及等离子处理装置 - Google Patents

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Abstract

本发明的目的是提供一种能够更有效地除去混入到等离子中的微滴，能够谋求由高纯度等离子进行的成膜等的表面处理精度的提高的等离子生成装置及使用了它的等离子处理装置。在本发明中，设置在等离子行进路上的微滴除去部，由与等离子发生部(A)连接的等离子直行管(P0)；与等离子直行管(P0)呈弯曲状地连接的第一等离子行进管(P1)；与第一等离子行进管(P1)的终端相对于其管轴以规定弯曲角倾斜配置地连接的第二等离子行进管(P2)；与第二等离子行进管(P2)的终端呈弯曲状地连接并从等离子出口排出等离子的第三等离子行进管(P3)构成。

Description

等离子生成装置及等离子处理装置
技术领域
本发明涉及一种由在设定在真空环境下的电弧放电部进行真空电弧放电，从目标表面产生等离子，具备在产生等离子时将从阴极作为副产品产生的阴极材料粒子(下称“微滴(droplet)”)除去的微滴除去部的等离子生成装置及使用由该等离子生成装置生成的等离子进行等离子处理的等离子处理装置。
背景技术
一般地，通过在等离子中在固体材料的表面形成薄膜或注入离子来改善固体的表面特性的情况已被公知。利用包括金属离子、非金属离子在内的等离子形成的膜强化固体表面的耐磨损性、耐腐蚀性，作为保护膜、光学薄膜、透明导电性膜等是有用的物质。特别是利用了碳等离子的碳素膜作为由金刚石构造和石墨构造的无定形混晶构成的类金刚石膜(称为DLC膜)，利用价值高。
作为产生包括金属离子、非金属离子在内的等离子的方法，有真空电弧等离子法。真空电弧等离子是从通过在阴极和阳极之间发生的电弧放电形成的，并且是阴极材料从存在于阴极表面上的阴极点蒸发，由此阴极蒸发物质形成的等离子。另外，在作为环境气体导入了反应性气体的情况下，反应性气体也同时被离子化。既可以将惰性气体(称为稀有气体)与上述反应性气体一起导入，也可以替代上述反应性气体而导入上述惰性气体。使用这样的等离子，能够进行向固体表面的薄膜形成、离子的注入而进行表面处理。
一般地，在真空电弧放电中，在从阴极点放出阴极材料离子、电子、阴极材料中性粒子(原子及分子)这样的真空电弧等离子构成粒子的同时，还放出从亚微米以下到数百微米(0.01～1000μm)的大小的被称为微滴的阴极材料微粒子。但是，在成膜等的表面处理中，成为问题的是微滴的产生。若此微滴附着在被处理物表面，则形成在被处理物表面上的薄膜的均匀性丧失，成为薄膜的次品。
作为解决微滴的问题的一个方法，有磁过滤法(P.J.Martin，R.P.Netterfield and T.J.Kinder，Thin Solid Films 193/194(1990)77)(非专利文献1)。此磁过滤法是使真空电弧等离子通过弯曲的微滴捕集管道向处理部输送的方法。根据此方法，产生的微滴被附着捕获(捕集)在管道内周壁上，能够在管道出口得到基本不含微滴的等离子流。另外，以如下的方式构成：由沿管道配置的磁铁形成弯曲磁场，由此弯曲磁场使等离子流弯曲，将等离子有效地向等离子加工部引导。
日本特开2002-8893号公报(专利文献1)公开了具有微滴捕集部的等离子加工装置。图12是以往的等离子加工装置的结构概略图。在等离子发生部102中，在阴极104和触发电极106之间产生电气火花，使阴极104和阳极108之间产生真空电弧，生成等离子109。在等离子发生部102上连接了用于产生电气火花及真空电弧放电的电源110，并配置了使等离子109稳定化的等离子稳定化磁场发生器116a、116b。等离子109从等离子发生部102被引导至等离子加工部112，配置在等离子加工部112的被处理物114由上述等离子109进行表面处理。另外，由与等离子加工部112连接的气体导入系统Gt与需要相应地导入反应性气体，由气体排出系统Gh对反应气体、等离子流进行排气。
从等离子发生部102放出的等离子109由磁场在不与等离子发生部102面对的方向弯曲成T字状，流入到等离子加工部112。在与等离子发生部102面对的位置，配设了捕集在产生等离子109时从阴极作为副产品产生的阴极材料微粒子(微滴)118的微滴捕集部120。因此，不受磁场的影响的微滴118向微滴捕集部120行进并被捕集，防止微滴118进入等离子加工部112内。作为具体的微滴捕集组件，例如，日本特开2002-105628号公报(专利文献2)公开了由设置在等离子管道内壁的挡板附着、捕集不到达等离子加工部的微滴的情况。
专利文献1：日本特开2002-8893号公报
专利文献2：日本特开2002-105628号公报
非专利文献1：P.J.Martin，R.P.Netterfield and T.J.Kinder，ThinSolid Films 193/194(1990)77
发明内容
发明所要解决的课题
如图12所示，在以往的等离子加工装置中，虽然不受到上述磁场的影响的微滴118被微滴捕集部120捕集，但是，存在由于与等离子109的相互作用等而被赋予了电荷的带电微滴被磁场向等离子加工部112引导的情况。进而，存在不被微滴捕集部120捕集的粒径小的微滴一面在壁面反射，一面被向等离子加工部112引导的情况。这样，因为若微滴向等离子加工部112入射，则微滴附着在被处理物表面，所以，相对于被处理物表面而言的薄膜形成、表面改性的均匀性丧失，产生了使被处理物的表面特性降低这样的问题。
另外，在非专利文献1记载的磁过滤法中，如上所述，因为也是由弯曲磁场使等离子流弯曲，使等离子有效地向等离子加工部移动，所以，混入到等离子流中的带电微滴、微小的微滴未被除去地被引导到等离子加工部，不能防止与被处理物表面碰撞或附着在被处理物表面上。
在最近的等离子成膜技术中，进行使用了各种材料的成膜，但是，要求提高基于成膜装置的平滑性等的成膜精度。如上所述，因为微滴附着对成膜精度影响大，所以，需要提高等离子生成装置中的微滴除去效率。
因此，本发明的目的是提供一种能够更有效地除去混入到在等离子生成装置中生成的等离子中的微滴，能够谋求提高由高纯度等离子进行的成膜等的表面处理精度的等离子生成装置及使用由该等离子生成装置生成的等离子进行等离子处理的等离子处理装置。
为了解决课题的手段
本发明者为了解决上述课题，不仅在等离子行进路上配置将在产生等离子时从阴极作为副产品产生的微滴除去的微滴除去部，而且验证了等离子行进路的形态和等离子处理条件(成膜速率)的关系。在此验证实验中，求出了相对于一张基板进行4秒钟等离子照射的成膜处理中的成膜速率(nm/sec)。使用了宽度d1为2.5in(英寸)，长度D2为2.5in(英寸)、厚度t为任意的尺寸的基板。图11表示等离子输送距离相对于成膜速率的关系。在本说明书中，所述的等离子输送距离被定义为从等离子发生部(目标面)放出的等离子到达等离子加工部内的被处理物(基板)的合计距离。
图11的A1、A2分别表示基于由图12所示的弯曲成T字状的等离子行进路的情况、基于由非专利文献1所示的使用了弯曲的等离子行进路的情况，各等离子输送距离为1440mm、1380mm。A1的T字型等离子行进路中的成膜速率为约0.3nm/sec，A2的弯曲等离子行进路中的成膜速率为约0.6nm/sec。从上述的验证可知，等离子输送距离影响成膜速率。这里，使用1nm/sec＝10A/sec的换算式来理解图11。
作为用于半导体基板等的通常的成膜条件，需要超过约0.8nm/sec的成膜速率。微滴的附着量最好也在上述的2.5in(英寸)×2.5in(英寸)尺寸的基板中为50个以下，但是，在上述的验证的情况下，附着了约1000个微滴。若考虑等离子输送距离影响成膜速率的情况，则只要缩短基于等离子行进路的等离子输送距离，就能够改善成膜速率，但是，仅通过简单地使直行路径短缩化，与其相伴，微滴的侵入量增加，这已为人所知。
本发明者钻心研究了上述验证结果，得到了通过在等离子行进路途中形成倾斜型等离子行进路，呈三级地弯曲形成等离子行进路，即使缩短等离子行进路整体，也能够更有效地防止微滴的侵入，由合适的成膜速率进行等离子处理这样的见解。
本发明的第一方式是一种等离子生成装置，所述等离子生成装置具有在真空环境下进行真空电弧放电、从目标表面产生等离子的等离子发生部，和使由上述等离子发生部产生的等离子行进的等离子行进路，在上述等离子行进路上配置将产生等离子时从阴极作为副产品产生的阴极材料粒子(下面称为“微滴”)除去的微滴除去部，此微滴除去部，由与上述等离子发生部连接的等离子直行管；与上述等离子直行管呈弯曲状地连接的第一等离子行进管；与上述第一等离子行进管的终端相对于其管轴以规定弯曲角倾斜配置地连接的第二等离子行进管；与上述第二等离子行进管的终端呈弯曲状地连接并从等离子出口排出等离子的第三等离子行进管构成，上述等离子从上述目标表面到达被处理物的合计长度L被设定成满足900mm≤L≤1350mm。
本发明的第二方式是一种等离子生成装置，所述等离子生成装置是在上述第一方式中，在从上述第三等离子行进管的等离子出口不呈直线状地透视上述第一等离子行进管的等离子出口侧的位置，呈几何学地配置了上述第二等离子行进管。
本发明的第三方式是一种等离子生成装置，所述等离子生成装置是在上述第二方式中，在设相对于从上述第三等离子行进管的等离子入口侧的管截面上端到上述第一等离子行进管的等离子出口侧的管截面下端而言的仰角为θ，设相对于从上述第三等离子行进管的等离子出口侧的管截面下端到上述第二等离子行进管的等离子出口侧的管截面上端而言的仰角为θ0时，满足θ≥θ0。
本发明的第四方式是一种等离子生成装置，所述等离子生成装置是在上述第一、第二或第三方式中，在上述等离子直行管、上述第一等离子行进管、上述第二等离子行进管及上述第三等离子行进管的每一个上设置产生等离子输送用磁场的等离子输送用磁场发生组件，在上述第一等离子行进管及/或上述第二等离子行进管上附设使上述等离子输送用磁场偏向的偏向磁场发生组件，通过由上述偏向磁场发生组件产生的偏向磁场，使等离子流偏向管中心侧。
本发明的第五方式是一种等离子生成装置，所述等离子生成装置是在上述第四方式中，上述偏向磁场发生组件由配置在上述第一等离子行进管及/或上述第二等离子行进管的外周的磁轭和缠绕在该磁轭上的磁场线圈构成，上述磁轭在管轴方向被进行滑动调整，在周方向被进行转动调整，及/或在管轴方向被进行摆动调整。
本发明的第六方式是一种等离子生成装置，所述等离子生成装置是在上述第四方式中，上述等离子输送用磁场发生组件由缠绕在上述等离子直行管、上述第一等离子行进管、上述第二等离子行进管及上述第三等离子行进管的各个管外周的磁场线圈构成。
本发明的第七方式是一种等离子生成装置，所述等离子生成装置是在上述第六方式中，缠绕在上述第二等离子行进管的管外周的磁场线圈由相对于其管外周沿倾斜轴缠绕成椭圆状的磁场线圈构成。
本发明的第八方式是一种等离子生成装置，所述等离子生成装置是在上述第一～第七的任意一个方式中，在上述等离子直行管、上述第一等离子行进管、上述第二等离子行进管及上述第三等离子行进管的各个管内壁面上植设微滴捕集板，上述植设区域在管内壁面积的70％以上。
本发明的第九方式是一种等离子生成装置，所述等离子生成装置是在上述第一～第八任意的一个方式中，将上述第二等离子行进管做成扩径管，将上述第一等离子行进管做成与上述扩径管的等离子导入侧始端连接的导入侧缩径管，将上述第三等离子行进管做成与上述扩径管的等离子排出侧终端连接的排出侧缩径管。
本发明的第十方式是一种等离子生成装置，所述等离子生成装置是在上述第一～第九的任意一个方式中，在上述第二等离子行进管和上述第三等离子行进管的连接部，设置了将从上述第二等离子行进管向上述第三等离子行进管供给的等离子流在行进方向进行集束整流的整流磁场发生组件及/或使上述等离子流向其截面方向进行偏向振动的偏向振动磁场发生组件。
本发明的第十一方式是一种等离子生成装置，所述等离子生成装置是在上述第八方式中，植设在上述第二等离子行进管内的微滴捕集板与上述第二等离子行进管的管壁被电气性地隔断；设置了对上述微滴捕集板施加偏压电压的偏压电压施加组件。
本发明的第十二方式是一种等离子生成装置，所述等离子生成装置是在上述第一～第十一的任意一个方式中，在上述第二等离子行进管内配设能够沿管轴方向变更设置位置的一个以上的窗孔，上述窗孔具有规定面积的开口部。
本发明的第十三方式是一种等离子处理装置，所述等离子处理装置具备上述第一～第十二的任意一个方式的等离子生成装置和设置了被处理物的等离子处理部，将上述第三等离子行进管的等离子出口与上述等离子处理部的等离子导入口连接。
发明的效果
根据本发明的第一方式，能够提供下述的等离子生成装置，配置在上述等离子行进路上的微滴除去部，由与上述等离子发生部连接的等离子直行管；与上述等离子直行管呈弯曲状地连接的第一等离子行进管；与上述第一等离子行进管的终端相对于其管轴以规定弯曲角倾斜配置地连接的第二等离子行进管；与上述第二等离子行进管的终端呈弯曲状地连接并从等离子出口排出等离子的第三等离子行进管呈三级地弯曲构成，从目标面到被处理物的合计长度L被设定成满足900mm≤L≤1350mm。更详细地说，上述合计长度L是将从目标面到上述等离子直行管的出口的长度L0、上述第一等离子行进管的长度L1、上述第二等离子行进管的长度L2、上述第三等离子行进管的长度L3及等离子从上述第三等离子行进管的等离子出口到达被处理物的有效距离L4相加的合计长度，即，由L＝L0+L1+L2+L3+L4定义，图1表示了其详细情况。这样，由于上述合计长度L被设定成满足900mm≤L≤1350mm，所以，如图11所示，能够使由等离子行进路形成的等离子输送距离与以往的T型等离子行进路、弯曲等离子行进路相比缩短，提高成膜速率，而且，不仅简单使直行路径短缩化，而且通过上述三级的弯曲路径化，能够高效地除去微滴，生成能够实现提高成膜等的表面处理精度的高纯度等离子。
上述第二等离子行进管以上述弯曲角(倾斜角)倾斜，在倾斜角大的情况下，能够隔断微滴，但是，因为等离子密度降低，所以，向被处理物表面的成膜速度降低。反之，在倾斜角小的情况下，微滴进入到处理室内，但是，因为等离子密度的降低小，所以，向被处理物表面的成膜速度不降低。因此，能够按照成膜速度和微滴的容许度的关系适当选择上述倾斜角。
本发明中的由上述等离子直行管、上述第一等离子行进管、上述第二等离子行进管及上述第三等离子行进管形成的上述三级的弯曲路径是将各管连结在同一平面上而构成，或空间性地进行三维配置而构成。
根据本发明的第二方式，由于在从上述第三等离子行进管的等离子出口不呈直线状地透视上述第一等离子行进管的等离子出口侧的位置，呈几何学地配置了上述第二等离子行进管，所以，从上述第一等离子行进管导出的微滴不直接从上述第三等离子行进管的等离子出口排出，而是在上述三级的弯曲路径过程中与路径内壁碰撞，被附着除去，因此，能够大幅降低附着在被处理物上的微滴，能够进行由高效地除去了微滴的高纯度的等离子进行的等离子处理。
上述第三等离子行进管的出口既可以与后述的等离子处理部的外壁面直接连结，也可以没入到上述外壁面的内部地配置。进而，也可以一面保持上述第三等离子行进管的出口和上述外壁面的位置关系，一面像后述的第十方式的那样，使整流管、偏向振动管处于第二等离子行进管和第三等离子行进管之间。
根据本发明的第三方式，由于在设相对于从上述第三等离子行进管的等离子入口侧的管截面上端到上述第一等离子行进管的等离子出口侧的管截面下端而言的仰角为θ，设相对于从上述第三等离子行进管的等离子出口侧的管截面下端到上述第二等离子行进管的等离子出口侧的管截面上端而言的仰角为θ0时，满足θ≥θ0，所以，能够在从上述第三等离子行进管的等离子出口不呈直线状地透视上述第一等离子行进管的等离子出口侧的位置配置上述第二等离子行进管。因此，例如，在将上述三级的弯曲路径连结在同一平面上而构成的情况下等，能够实现从上述第一等离子行进管导出的微滴不直接从上述第三等离子行进管的等离子出口排出的管路结构，能够进行使用高效地除去了微滴的高纯度等离子的等离子处理。
如上所述，上述第三等离子行进管的出口当然既可以与后述的等离子处理部的外壁面直接连结，也可以没入到上述外壁面的内部地配置。另外，当然也可以使整流管、偏向振动管处于第二等离子行进管和第三等离子行进管之间。
根据本发明的第四方式，由于在上述等离子直行管、上述第一等离子行进管、上述第二等离子行进管及上述第三等离子行进管的每一个上设置产生等离子输送用磁场的等离子输送用磁场发生组件，在上述第一等离子行进管及/或上述第二等离子行进管上附设使上述等离子输送用磁场偏向的偏向磁场发生组件，通过由上述偏向磁场发生组件产生的偏向磁场使等离子流偏向管中心侧，所以，能够由上述偏向磁场对上述第一等离子行进管及/或上述第二等离子行进管的连接部分中的上述等离子输送用磁场的不均匀，即起因于上述等离子输送用磁场发生用磁场线圈的结构，导致在弯曲部的内侧附加磁场变强这样的不良状况进行偏向调整，将等离子流向管路中心引导，将等离子密度维持在高密度，进行使用了高密度且高纯度等离子的等离子处理。
根据本发明的第五方式，由于上述偏向磁场发生组件由配置在上述第一等离子行进管及/或上述第二等离子行进管的外周的磁轭和缠绕在该磁轭上的磁场线圈构成，上述磁轭在管轴方向被进行滑动调整，在周方向被进行转动调整，及/或在管轴方向被进行摆动调整，所以，能够通过上述磁轭的可动进行由上述偏向磁场进行的微调整，谋求消除上述等离子输送用磁场的不均匀，能够实现由上述三级的弯曲路径的几何学的配置构成的最适当的等离子行进路。
根据本发明的第六方式，由于上述等离子输送用磁场发生组件由缠绕在上述等离子直行管、上述第一等离子行进管、上述第二等离子行进管及上述第三等离子行进管的各个管外周的磁场线圈构成，所以，能够使上述三级的弯曲路径整体产生上述等离子输送用磁场，提高等离子输送效率，进行使用了高密度且高纯度等离子的等离子处理。
若将上述等离子输送用磁场发生用磁场线圈沿倾斜轴呈圆形状地缠绕设置在倾斜配置的上述第二等离子行进管上，则在与其它的管的连接部附近产生不缠绕线圈的空隙，产生不均匀磁场，等离子输送效率降低。因此，根据本发明的第七方式，因为缠绕在上述第二等离子行进管的管外周的磁场线圈由相对于其管外周沿倾斜轴缠绕成椭圆状的磁场线圈构成，所以，能够不会产生该空隙地将磁场线圈紧密地缠绕在上述第二等离子行进管的倾斜面上，不产生不均匀磁场，使等离子输送效率提高，进行使用了高密度且高纯度等离子的等离子处理。
根据本发明的第八方式，由于在上述等离子直行管、上述第一等离子行进管、上述第二等离子行进管及上述第三等离子行进管的各个管内壁面上植设微滴捕集板，上述植设区域在管内壁面积的70％以上，所以，能够增大在等离子行进路用管内的微滴附着表面积，能够大量且可靠地附着、回收飞散微滴，能够实现等离子流的高纯度化。
根据本发明的第九方式，由于将上述第二等离子行进管做成扩径管，将上述第一等离子行进管做成与上述扩径管的等离子导入侧始端连接的导入侧缩径管，将上述第三等离子行进管做成与上述扩径管的等离子排出侧终端连接的排出侧缩径管，所以，从上述导入侧缩径管导入到上述扩径管内的等离子流因为由上述扩径管产生的上述等离子行进路的扩径作用而扩散。由于该等离子流的扩散，所以混入到等离子中的微滴也在上述扩径管内扩散，与上述扩径管的内侧壁碰撞而被附着、回收。另外，在上述扩径管内的等离子流被排出时，由于从上述扩径管向上述排出侧缩径管的缩径作用，飞散到上述扩径管内壁面侧的微滴与阶梯部碰撞而被附着、回收，不会与等离子流合流，能够防止微滴的再混入。因此，能够使微滴附着在上述扩径管的内侧壁上地充分地回收，能够在上述第一等离子行进管、上述第二等离子行进管及上述第三等离子行进管的管路中有效地除去微滴。另外，若预先使扩径管和导入侧缩径管及/或排出侧缩径管的中心轴不一致地偏心，则微滴容易从等离子流分离，微滴的捕集效果进一步提高。而且，仅通过在上述等离子行进路上形成上述扩径管，即可简易且廉价地构成微滴除去部，进而，使用通过微滴除去效率的提高而得到的高纯度等离子，能够提高成膜等的表面处理精度，显著提高被处理物表面的表面改性、形成膜的均匀性。
由于在倾斜配置的上述第二等离子行进管的终端的与上述第三等离子行进管的连接部中存在等离子流弯曲行进或扩散的情况，所以，也可以在上述第二等离子行进管的出口配置等离子整流管，在此等离子整流管的外周设置使等离子流强制地在行进方向集束整流的整流磁场发生组件。若在等离子行进方向施加集束磁场，则能够一面将弯曲行进或扩散的等离子流强制地集束一面使之前进。另外，可以在上述等离子整流管的出口配置喇叭管状的偏向振动管，在上述偏向振动管的外周配置偏向振动磁场发生装置(即磁轭线圈)，在偏向振动管的内部形成在其截面方向使等离子流左右或上下地摆动的偏向振动磁场。若在左右方向(截面X轴方向)和上下方向(截面Y轴方向)的两方向进行偏向振动，则能够大范围地扫描等离子流。这样，通过偏向扫描等离子流，在向非处理物的照射面积比等离子流截面积大的情况下，能够自由增减等离子照射面积。当然既可以将上述等离子整流管和上述偏向振动管组合配置，也可以单独配置。
根据本发明的第十一方式，由于植设在上述第二等离子行进管内的微滴捕集板与上述第二等离子行进管的管壁被电气性地隔断，设置了对上述微滴捕集板施加偏压电压的偏压电压施加组件，所以，对上述微滴捕集板施加上述偏压电压，因此，通过调整其偏压电位，能够抑制等离子的衰减，能够增加等离子输送效率。施加电压有+的情况和-的情况。施加形式可以适当地选择。在+电位的情况下，+离子被排斥而向输送方向被推出，在-电位的情况下，电子被排斥而向输送方向被推出。施加+-哪个电位，是以使等离子输送效率增加的方式选择。另外，电位的大小可以调节成各种各样，可以选择使等离子输送效率增加的电位强度。
根据本发明的第十二方式，由于在上述第二等离子行进管内配设沿管轴方向可动的窗孔，上述窗孔具有规定面积的开口部，所以，能够通过上述窗孔使上述第二等离子行进管内缩径来捕集微滴，而且能够变更其设置位置，将捕集量调整到最适当，有助于微滴除去效率的提高。另外，上述开口部不仅可以设置在上述窗孔的中心，还可以使之偏心地赋予使管内等离子流弯曲行进的功能。
根据本发明的第十三方式，由于具备上述第一～第十二的任意一个方式的等离子生成装置和设置了被处理物的等离子处理部，将上述第三等离子行进管的等离子出口与上述等离子处理部的等离子导入口连接，所以，能够提供从上述等离子导入口将由具备由上述三级的弯曲路径构成的等离子行进路的上述等离子生成装置生成的高纯度的等离子导入而向被处理物照射，提高成膜等的表面处理精度，显著提高被处理物表面的表面改性、形成膜的均匀性的等离子处理装置。上述第三等离子行进管的等离子出口既可以与上述等离子处理部的外壁面连结，也可以没入到上述外壁面的内部等，而自由地进行连结设计的情况如上所述。
附图说明
图1是有关本发明的第一实施方式的等离子生成装置的概略结构图。
图2是有关本发明的第二实施方式的等离子处理装置的概略结构图。
图3是表示有关第二实施方式的可动磁轭29的配置状态的图。
图4是表示可动磁轭29的转动调整机构的结构图。
图5是表示可动磁轭29的滑动调整及摆动调整机构的结构图。
图6是有关第二实施方式的等离子输送用磁场发生用磁场线圈的模式结构图。
图7是有关第二实施方式的内周管61的局部放大剖视图。
图8是有关第二实施方式的可动窗孔70的俯视图和窗孔70的安装状态图。
图9是作为第三实施方式的等离子处理装置的概略结构图。
图10是有关第三实施方式的形成在圆锥台形管(偏向振动管)1108上的扫描用磁场的说明图。
图11是表示等离子输送距离相对于成膜比率的关系的图。
图12是以往的等离子加工装置的结构概略图。
符号说明
1：等离子处理部；2：等离子发生部；3：等离子直行管；4：第一等离子行进管；5：第二等离子行进管；6：第三等离子行进管；7：等离子出口；8：箭头；9：箭头；10：阴极；11：触发电极；12：阳极；13：电弧电源；14：阴极保护器；15：等离子稳定化磁场发生器；16：绝缘板；17：磁场线圈；18：磁场线圈；19：磁场线圈；20：磁场线圈；21：磁场线圈；22：偏向磁场发生组件；23：磁场线圈；24：偏向磁场发生组件；24a：气体流入口；25：排气口；27：磁极；28：磁极；29：可动磁轭；30：偏向磁场发生线圈；31：引导体；32：引导槽；33：销；34：连结螺母；35：滑动部件；36：隔离片；37：调整部主体；38：滑动槽；39：销；40：连结螺母；41：微滴捕集板(挡板)；42：微滴捕集板(挡板)；43：微滴捕集板(挡板)；44：微滴捕集板(挡板)；60：微滴捕集板(挡板的一部分)；61：内周管；62：开口部；63：偏压电源；70：窗孔；71：开口部；72：挡块；73：螺钉；74：突出部分；75：管；76：卡定凹部；77：箭头；108a：X方向振动磁场发生器；108b：Y方向振动磁场发生器；1109：出口管；102：等离子发生部；104：阴极；106：触发电极；108：阳极；109：等离子1；110：电源；112：等离子加工部；114：被处理物；116a：等离子稳定化磁场发生器；116b：等离子稳定化磁场发生器；1100：等离子直行管；1101：第一等离子行进管；1102：第二等离子行进管；1103：第三等离子行进管；1104：连接口；1105：等离子出口；1106：等离子出口；1107：整流管；1108：圆锥台形管；1110：等离子出口；1111：箭头；1112：箭头；1113：扫描用磁场线圈；1114：整流磁场线圈；A：等离子发生部；C：等离子处理部；C1：设置位置；C2：目标位置；P0：等离子直行管；P1：第一等离子行进管；P2：第二等离子行进管；P3：第三等离子行进管；P4：扩径管；S1：等离子出口；S2：等离子入口；S3：等离子出口；W：工件。
具体实施方式
为了实施发明的优选方式
下面，基于附图，详细说明有关本发明的等离子生成装置的实施方式。
图1是有关本发明的等离子生成装置的概略结构图。图中所示的等离子生成装置由产生向等离子处理部(腔)C供给的等离子的等离子发生部A及等离子行进路构成。在等离子处理部C，设置工件(等离子被处理物)W，由与腔内连接的气体导入系统与需要相应地从气体流入口24a导入反应性气体，由气体排气系统将反应气体、等离子流从排气口25排出。等离子发生部A具有在真空环境下进行真空电弧放电而产生等离子的阴极(目标)。等离子行进路由使等离子流通的管路构成，在等离子行进路上配置了将从阴极作为副产品产生的微滴除去的微滴除去部。此微滴除去部也是等离子流通管路，由与等离子发生部A连接的等离子直行管P0、与等离子直行管P0呈弯曲状地连接的第一等离子行进管P1、与第一等离子行进管P1的终端相对于其管轴以规定弯曲角倾斜配置地连接的第二等离子行进管P2、与第二等离子行进管P2的终端呈弯曲状地连接并从等离子出口排出等离子的第三等离子行进管P3构成。
上述第三等离子行进管P3的出口S3没入到上述等离子处理部C的外壁面的内部地延伸设置，但如后述的图2所示，也可以将上述出口S3经凸缘(未图示)与上述外壁面直接连结等，连接形式可以自由调整。
等离子直行管P0使从等离子发生部A直行的微滴与和等离子发生部A相向的终端部E或管内壁碰撞而附着、除去。设从等离子发生部A的上述目标位置C2到等离子直行管P0的出口即等离子直行管P0和第一等离子行进管P1的连接点的等离子行进长度为L0。第一等离子行进管P1由等离子直行管P0的终端侧侧壁在正交的方向连通地连接。设第一等离子行进管P1的等离子行进长度为L1。第二等离子行进管P2被倾斜配置在第一等离子行进管P1及第三等离子行进管P3之间，设其等离子行进长度为L2。第三等离子行进管P3被配置在与第一等离子行进管P1平行的方向，设其等离子行进长度为L3。第三等离子行进管P3的等离子出口一直延伸设置到等离子处理部C内部。设从第三等离子行进管P3的等离子出口被排出的等离子到达等离子处理部C内的被处理物的设置位置C1为止的等离子有效距离为L4。由等离子直行管P0、第一等离子行进管P1、第二等离子行进管P2及第三等离子行进管P3形成了呈三级地弯曲形成的等离子行进路。
在各等离子行进管的外周缠绕了产生用于沿管路输送等离子流P的等离子输送用磁场的磁场线圈(未图示)。通过由磁场线圈构成的等离子输送用磁场发生组件使上述三级的弯曲路径整体产生等离子输送用磁场，提高了等离子输送效率。另外，在管内壁上设置了微滴除去用挡板(未图示)。
在有关上述结构的等离子行进路中，将等离子有效距离L4与从目标面到等离子直行管P0的出口面之间、第一等离子行进管P1、第二等离子行进管P2及第三等离子行进管P3的各自的等离子行进长度L0～L3相加的合计长度(等离子输送距离)L(＝L0+L1+L2+L3+L4)设定成满足900mm≤L≤1350mm。在本实施方式中，如图11的A3所示，使L为1190mm。在此等离子输送距离的设定下，与A1及A2的上述验证实验同样，在相对于一张基板进行等离子照射，实施了3nm厚度的成膜时，得到了约1.5nm/sec的成膜速率。
根据本实施方式，能够使基于上述等离子行进路的等离子输送距离比以往的T字等离子行进路、弯曲等离子行进路缩短，提高成膜速率，而且，不仅能够简单地使直行路径短缩化，还能够通过上述三级的弯曲路径化高效地除去微滴，生成能够实现成膜等的表面处理精度的提高的高纯度等离子。即，与基于弯曲成T字状的等离子行进路的情况(A1)、使用了弯曲的等离子行进路的情况(A2)相比，等离子输送距离被缩短，而且，能够得到作为在半导体基板等中使用的良好的成膜条件高的成膜速率(约1.5nm/sec)。
在本实施方式中，等离子行进路由上述三级的弯曲路径构成，进而，通过图1所示的管路配置，起到极其良好的微滴除去效果。由于此微滴除去效果，相对于宽度d1为2.5in(英寸)、长度D2为2.5in(英寸)、厚度t为任意的尺寸的基板(工件W)照射了4秒钟等离子时的微滴的附着量为10个～100个。
在从第三等离子行进管P3的等离子出口S3不呈直线状地透视第一等离子行进管P1的等离子出口S1侧的位置，呈几何学地配置了第二等离子行进管P2。即，在设相对于从第三等离子行进管P3的等离子入口S2侧的管截面上端到第一等离子行进管P1的等离子出口S1侧的管截面下端而言的仰角为θ，设相对于从第三等离子行进管P3的等离子出口S3侧的管截面下端到第二等离子行进管P2的等离子出口S2侧的管截面上端而言的仰角为θ0时，满足θ≥θ0。
通过上述的几何学的管路配置，能够避免从第一等离子行进管P1导出的直行微滴直接侵入第三等离子行进管P3，不从第三等离子行进管P3的等离子出口S3被排出。因此，能够在上述三级的弯曲路径过程中使微滴与路径内壁碰撞而附着除去，能够像上述的那样大幅降低微滴相对于被处理物的附着量，能够进行由高效地除去了微滴的高纯度等离子进行的等离子处理。
在本实施方式中，虽然将上述三级的弯曲路径连结在同一平面上地构成，但是，在做成呈空间性地弯曲成三级的管路结构的情况下，通过与上述同样的几何学的配置，也能够实现直行等离子不直接从第三等离子行进管的等离子出口排出的管路结构。
第二等离子行进管P2也可以如虚线所示，做成与第一等离子行进管P1及第三等离子行进管P3相比内径大的扩径管P4。即，将第二等离子行进管P2做成扩径管P4，将第一等离子行进管P1做成与扩径管P4的等离子导入侧始端连接的导入侧缩径管，将第三等离子行进管P3做成与扩径管P4的等离子排出侧终端连接的排出侧缩径管。若将扩径管P4配置在中间，则从导入侧缩径管导入到扩径管内的等离子流因为由扩径管P4产生的等离子行进路的扩径作用而扩散。由于该等离子流的扩散，混入到等离子中的微滴也在扩径管P4内扩散，与扩径管P4的内侧壁碰撞而被附着、回收。另外，在扩径管P4内的等离子流被排出时，由于从扩径管P4到排出侧缩径管的缩径作用，飞散到扩径管内壁面侧的微滴与阶梯部碰撞而被附着、回收，不会与等离子流合流，能够防止微滴的再混入。因此，能够使微滴附着在扩径管P4的内侧壁上而充分地回收，能够在第一等离子行进管P1、第二等离子行进管P2及第三等离子行进管P3的管路中有效地除去微滴。另外，若预先使扩径管P4和导入侧缩径管及/或排出侧缩径管的中心轴不一致地偏心，则微滴容易从等离子流分离，微滴的捕集效果进一步提高。而且，仅通过在等离子行进路上形成扩径管P4，能够简易且廉价地构成微滴除去部。
接着，说明适合于使用了本发明中的等离子生成装置的等离子处理装置的磁场线圈的设置例及微滴除去用挡板(捕集板)的设置例。
图2表示将产生等离子输送用磁场的磁场线圈设置在管外周，另外将微滴除去用挡板配置在管内壁上的等离子处理装置的实施方式。在此实施方式中，采用了将第三等离子行进管的出口与等离子处理部1的外壁面直接连结的连接形式。
图2的等离子处理装置由等离子处理部(腔)1和由产生向等离子处理部1供给的等离子的等离子发生部2及等离子行进路构成的等离子生成装置构成。等离子行进路与图1的情况同样，由配置了除去微滴的微滴除去部的等离子流通管路构成。微滴除去部，由与等离子发生部2连接的等离子直行管3；与等离子直行管3呈弯曲状地连接的第一等离子行进管4；与第一等离子行进管4的终端，相对于其管轴以规定弯曲角倾斜配置而连接的第二等离子行进管5；与第二等离子行进管5的终端呈弯曲状地连接，从等离子出口7排出等离子的第三等离子行进管6构成。
由等离子直行管3、第一等离子行进管4、第二等离子行进管5及第三等离子行进管6构成的等离子行进路，与图1的等离子行进路同样，呈三级地弯曲形成。第三等离子行进管6的等离子出口7与等离子处理部1的等离子导入口连接。
另外，在从第三等离子行进管6的等离子出口7不呈直线状地透视第一等离子行进管4的等离子出口侧的位置，与图1同样，呈几何学地配置了第二等离子行进管5。即，如箭头9所示，相对于从第三等离子行进管6的等离子入口侧的管截面上端到第一等离子行进管4的等离子出口侧的管截面下端而言的仰角θ，如箭头8所示，在设相对于从第三等离子行进管6的等离子出口7侧的管截面下端到第二等离子行进管5的等离子出口侧的管截面上端而言的仰角为θ0时，满足θ≥θ0。通过与图1同样的几何学的管路配置，能够避免从第一等离子行进管4导出的直行微滴直接地侵入第三等离子行进管6，不从第三等离子行进管6的等离子出口7被排出。
等离子发生部2具备阴极(负极)10、触发电极11、阳极(正极)12、电弧电源13、阴极保护器14、等离子稳定化磁场发生器(电磁线圈或磁铁)15。阴极10是等离子构成物质的供给源，其形成材料只要是具有导电性的固体即可，没有特别地限定，可以将金属单体、合金、无机单体、无机化合物(金属氧化物、氮化物)等单独或混合两种以上使用。阴极保护器14对蒸发的阴极表面以外部分进行电气绝缘，防止在阴极10和阳极12之间产生的等离子向后方扩散。阳极12的形成材料只要是在等离子温度下也不蒸发的非磁性的材料并具有导电性的固体即可，没有特别地限定。另外，阳极12的形状只要不是屏蔽电弧等离子的整体的行进的形状即可，没有特别地限定。进而，等离子稳定化磁场发生器15配置在等离子发生部2的外周，使等离子稳定化。在以相对于等离子而言的外加磁场成为相反方向(尖点形)的方式配置了电弧稳定化磁场发生器15的情况下，等离子更加稳定化。另外，在以相对于等离子而言的外加磁场成为相同方向(反射镜形)的方式配置了电弧稳定化磁场发生器15的情况下，能够使基于等离子的成膜速度进一步提高。进而，等离子发生部2和各等离子管路由等离子发生部侧绝缘板16电气性绝缘，即使对等离子发生部2外加了高电压，前方部也从等离子直行管3电气性地处于浮动状态，被构成为等离子在等离子行进路内不受电气性的影响。另外，在第三等离子行进管6和等离子处理部1之间也夹装了加工部侧绝缘板(未图示)，从等离子直行管3到第三等离子行进管6的等离子输送用的管道部整体被电气性地设定为浮动状态，被构成为在被输送的等离子中没有外部电源(高电压、GND)的影响。
在等离子发生部2中，在阴极10和触发电极11之间产生电气火花，使阴极10和阳极12之间产生真空电弧，生成等离子。此等离子的构成粒子与来自阴极10的蒸发物质、以蒸发物质和反应气体为起源的荷电粒子(离子、电子)一起，包括等离子前状态的分子、原子的中性粒子。另外，在放出等离子构成粒子的同时，放出从亚微米以下到数百微米(0.01～1000μm)尺寸的微滴。此微滴形成与等离子流26的混合状态，作为微滴混合等离子在等离子行进路内移动。
在由等离子直行管3、第一等离子行进管4、第二等离子行进管5及第三等离子行进管6构成的等离子行进路上，设置了由缠绕在各管外周的磁场线圈17、18、19、20构成的等离子输送用磁场发生组件。通过使上述三级的弯曲路径整体产生等离子输送用磁场，能够提高等离子输送效率。
由于等离子行进路呈三级地弯曲形成，所以，在第一等离子行进管4及第二等离子行进管5的管连接部附设了产生弯曲磁场的磁场线圈21、23，由弯曲磁场对等离子流进行弯曲引导。在第一等离子行进管4及第二等离子行进管5的连接部分中，因为不能均匀地缠绕弯曲磁场用线圈，所以，在弯曲部的内侧产生弯曲磁场变强的磁场的不均匀。为了消除此不均匀磁场，在第一等离子行进管4及第二等离子行进管5上附设了偏向磁场发生组件22、24。
偏向磁场发生组件22、24由偏向磁场发生线圈30和可动磁轭29构成。图3表示将可动磁轭29配置在第二等离子行进管5外周的状态。可动磁轭29缠绕了偏向磁场发生线圈30，具有一对磁极27、28。在磁极27、28之间产生偏向磁场，被赋予给第二等离子行进管5内的等离子。
偏向磁场发生组件22、24包括对可动磁轭29在管轴方向进行滑动调整，在周方向进行转动调整及在管轴方向进行摆动调整的调整机构。
图4表示配置在第一等离子行进管4外周的可动磁轭29的转动调整机构。转动调整机构由在四个部位设置了在周方向转动调整可动磁轭29的圆弧状引导槽32的引导体31构成。设置在可动磁轭29上的销33被插入在引导槽32内，通过使销33在管圆周方向滑动，能够在90度以下的角度调整范围θ1内转动调整可动磁轭29。调整后通过用连结螺母34将销33紧固在引导体31上，能够保持其调整角度。
图5表示对配置在第二等离子行进管5外周的可动磁轭29在管轴方向进行滑动调整及在管轴方向进行摆动调整的调整机构。引导体31在经隔离片36固定保持了可动磁轭29的状态下被支承在滑动部件35上。滑动部件35具有沿着第二等离子行进管5的管轴方向的直线状滑动槽38，被固定在调整部主体37上。滑动槽38与第二等离子行进管5的倾斜中心线平行地形成。设置在第一等离子行进管4上的滑动槽沿第一等离子行进管4的中心线水平地形成。设置在引导体31上的销39被插入在引导槽38内，通过使销39在管轴方向滑动，能够遍及第二等离子行进管的大致管长地对引导体31的可动磁轭29进行滑动调整。调整后，通过用连结螺母40将销39紧固在滑动部件35上，能够保持其调整位置。另外，引导体31在固定保持了可动磁轭29的状态下绕销39的轴旋转自由地被支承在滑动部件35上。通过绕销39的轴旋转，能够在管轴方向对可动磁轭29进行摆动调整(倾斜角调整)。调整后，通过用连结螺母40将销39紧固在滑动部件35上，能够保持其调整倾斜角。可调整的倾斜角在第一等离子行进管4侧为5°，在其相反侧为30°。
由于偏向磁场发生组件22、24能够对可动磁轭29在管轴方向进行滑动调整，在周方向进行转动调整及在管轴方向进行摆动调整，所以，通过可动磁轭29的位置乃至角度的调整，进行由上述偏向磁场进行的微调整，能够谋求消除等离子输送用磁场的不均匀，能够实现由上述三级的弯曲路径的几何学的配置构成的最适当的等离子行进路。
图6的(6A)模式地表示将等离子输送用磁场发生用磁场线圈沿倾斜轴呈圆形状M1地缠绕在倾斜配置的第二等离子行进管5上的状态19A。在此情况下，如图中的斜线所示，在与其它的管(4或6)的连接部附近产生没有缠绕线圈的空隙，产生不均匀磁场，等离子输送效率降低了。
在本实施方式中，缠绕在第二等离子行进管5的管外周的磁场线圈19由相对于其管外周沿倾斜轴缠绕成椭圆状的磁场线圈构成。图6的(6B)模式地表示将等离子输送用磁场发生用磁场线圈19沿倾斜轴呈椭圆形状M2地缠绕在倾斜配置的第二等离子行进管5上的状态19B。通过将缠绕成椭圆形状M2的磁场线圈19设置在第二等离子行进管5上，由于不产生(6A)的斜线区域的那样的空隙，所以，能够将磁场线圈紧密地缠绕在第二等离子行进管5的倾斜面上，不产生不均匀磁场，提高等离子输送效率，进行使用高密度且高纯度等离子的等离子处理。
在由等离子直行管3、第一等离子行进管4、第二等离子行进管5及第三等离子行进管6构成的等离子行进路上，在各个管内壁面上植设了微滴捕集板(挡板)41、42、43、44。以下详述各捕集板的构造。
图7是具有微滴捕集板60的内周管61的局部放大剖视图。内周管61被收容设置在各等离子管路(3～6)内，在其内壁上植设了多张微滴捕集板60。在微滴捕集板60的中央形成了等离子流通用开口部62。等离子从图的上方流入，通过开口部62。虽然在15～90°的范围内设定微滴捕集板60的倾斜角α，但是，按照经验30～60°最适当，在此实施例中设定为α＝60°。在此倾斜角的情况下，从等离子流分离的微滴能够一面在微滴捕集板60上进行多重反射，一面可靠地附着回收。
由多张微滴捕集板60增大了在内周管61内的微滴附着表面积，能够大量且可靠地附着、回收飞散微滴。在等离子行进路中，由于由内周管61的管长产生的限制，微滴捕集板60的设置张数受到制约，因此，为了增大微滴除去面积，最好对微滴捕集板60的表面进行糙面加工，形成具有无数的凹凸的糙面。即，通过使微滴捕集板60的表面糙面化，微滴捕集板60的捕集面积增大，能够提高捕集效率。另外，与凹部碰撞的微滴在凹部中被可靠地固定，微滴捕集效率显著增加。作为糙面加工可以使用刻痕加工、梨皮面加工。作为刻痕加工方法，例如使用由研磨纸进行的研磨处理。梨皮面加工方法例如使用基于氧化铅、散粒、栅格、玻璃珠等的喷砂处理，特别是通过压缩空气等使几微米粒子加速进行喷嘴喷射的微喷砂加工能够对微滴捕集板60的狭窄的表面实施细微凹凸加工。
微滴捕集板60的植设区域最好在管内壁面积的70％以上。在图2的情况下，使植设区域为管内壁面积的约90％，增大在等离子行进路用管内的微滴附着表面积，能够大量且可靠地附着回收飞散微滴，能够实现等离子流的高纯度化。
微滴捕集板60与各等离子行进管的管壁电气性地隔断。作为偏压电压施加组件的偏压电源63与内周管61连接，能够将内周管61设定成+电位或设定成-电位。在内周管61的偏压电位为+电位的情况下，具有将等离子中的+离子在输送方向推出的效果，在-电位的情况下，具有将等离子中的电子在输送方向推出的效果。选择+-中的哪个是向不降低等离子输送效率的方向选择，根据等离子的状态判断。电位强度也是可变的，通常从输送效率的观点选择将内周管61设定为+15V。通过对各微滴捕集板施加上述偏压电压，能够调整其偏压电位，抑制等离子的衰减，能够增加等离子输送效率。
在第二等离子行进管5内也可以配设一个以上沿管轴方向可动的窗孔70。上述窗孔70具有能够沿第二等离子行进管5内的管轴方向变更设置位置的构造，既可以是能够前后移动的构造，也可以是仅向一方向移动的构造。因为能够移动，所以，能够调整窗孔的设置位置，还能够取出进行清洗。此窗孔70在中央具有规定面积的开口部，在此开口部的周围壁面中碰撞捕捉微滴，通过了上述开口部的等离子行进下去。上述开口部既可以设置在中心，也可以设置在偏心位置等，可以设计成各种各样。因此，若在第二等离子行进管5内可移动地设置多个窗孔70，则微滴的除去效率增加，能够提高等离子纯度。下面，表示利用了板簧的一方向移动的窗孔。
图8的(8A)是可动窗孔70的俯视图，该图(8B)表示窗孔70的安装状态。窗孔70具有在中央具有规定面积的开口部71的环形状。此时，上述开口部的形状可根据配置形态设计成圆形、椭圆形等各种各样。在窗孔70面的三个部位由螺钉73固定连接了由向外侧突出的弹性片(例如板簧)构成的挡块72，但是，固定方式也可以采用焊接等任意的方式。弹性片的突出部分74向下方弯曲。如图8的(8B)所示，在第二等离子行进管5的管75内壁上，预先呈圆状地刻设了窗孔70保持用的卡定凹部76。卡定凹部76沿管75的长度方向设置了多个。若在使弹性片的突出部分74向下方的状态下将窗孔70在箭头77的方向插入到管75内，则挡块72一面被推弯一面沿管内周面移动。等离子流的方向为箭头77的反方向。进而，若将窗孔70在箭头77的方向推入，则在卡定凹部76中，挡块72的突出部分74因弹性加载力而扩开，嵌入并卡定于卡定凹部76。在此卡定状态下，不能使挡块72逆向返回，能够在其卡定位置设定窗孔70。在改变设定位置的情况下，若在箭头77的方向将窗孔70进一步推入，则挡块72的卡定被解除，能够使突出部分74再次嵌入卡定于下一个卡定凹部76。
由于窗孔70是可动到第二等离子行进管5内的任意的设定位置的构造，所以，能够由窗孔70对第二等离子行进管5内进行缩径，捕集微滴，而且能够适当变更其设定位置，将捕集量调整为最适当，有助于微滴除去效率的提高。窗孔70的设定数量为一个或两个以上。另外，开口部71不仅可以设置在窗孔70的中心，也可以偏心地赋予使管内等离子流弯曲行进的功能。
在由等离子直行管3、第一等离子行进管4、第二等离子行进管5及第三等离子行进管6构成的等离子行进路中的连接部，也可以配设环形状的窗孔。与窗孔70同样，通过该连接部用窗孔的配设，能够使等离子行进路的管径缩小或偏心，或使之缩小和偏心，能够更多地捕集等离子流中所含的微滴，提高微滴除去效率。
在图1及图2的等离子生成装置中，以同样的管径构成最终级的第三等离子行进管6，但是，最好使经弯曲路径从第二等离子行进管5排出的等离子流在第三等离子行进管6中进一步高密度化。以下表示在第三等离子行进管6中进一步赋予高密度化功能的实施方式。
图9表示作为第三实施方式的等离子处理装置的概略结构。图9的等离子处理装置与图2同样，具有由产生向等离子处理部1供给的等离子的等离子发生部(未图示)及等离子行进路构成的等离子生成装置。设置在等离子行进路上的微滴除去部，与图2同样，由与等离子发生部连接的等离子直行管1100；由连接口1104与等离子直行管1100呈弯曲状地连接的第一等离子行进管1101；与第一等离子行进管1101的终端相对于其管轴以规定弯曲角倾斜配置地连接的第二等离子行进管1102；与第二等离子行进管1102的终端呈弯曲状地连接并从等离子出口1106排出等离子的第三等离子行进管1103构成。另外，虽然未图示，但在等离子行进路上配设了微滴捕集板及等离子输送磁场形成用磁场线圈。
由等离子直行管1100、第一等离子行进管1101、第二等离子行进管1102及第三等离子行进管1103构成的等离子行进路，与图1及图2的等离子行进路同样，呈三级地弯曲形成。第三等离子行进管1103由与第二等离子行进管1102的终端连接的整流管1107、成为与整流管1107连接的偏向振动管的圆锥台形管1108及出口管1109构成。圆锥台形管(偏向振动管)1108向出口管1109侧扩径。出口管1109的等离子出口1110与等离子处理部1的等离子导入口连接。出口管1109具有同样的管径。在有关本实施方式的等离子行进路中，第一等离子行进管1101、第二等离子行进管1102及第三等离子行进管1103的各自的等离子行进长度L1～L3与图1的各等离子行进管同样地被设定。另外，在从出口管1109的等离子出口1110不呈直线状地透视第一等离子行进管1101的等离子出口1105侧的位置，与图1及图2同样地呈几何学地配置了第二等离子行进管1102。即，如箭头1111所示，相对于从整流管1107的等离子入口侧的管截面上端到第一等离子行进管1101的等离子出口1105侧的管截面下端而言的仰角θ，如箭头1112所示，在设相对于从出口管1109的等离子出口1110侧的管截面下端到第二等离子行进管1102的等离子出口1106侧的管截面上端而言的仰角为θ0时，与图1同样，满足θ≥θ0。通过与图1及图2同样的几何学的管路配置，能够避免从第一等离子行进管1101导出的直行微滴直接侵入第三等离子行进管1103，不从第三等离子行进管1103的等离子出口1110被排出。
在倾斜配置的第二等离子行进管1102的终端的与第三等离子行进管1103的连接部中，为了防止等离子流弯曲行进、扩散，向第三等离子行进管1103侧的等离子行进效率降低，在与第二等离子行进管连接的整流管1107上设置整流磁场线圈1114，使管内产生一面强制性地使从第二等离子行进管1102向整流管1107供给的等离子的流动集束一面进行整流的整流磁场。通过此整流磁场，能够将向第二等离子行进管1102流动的等离子呈集束状地向第三等离子行进管1103侧引出，能够生成高密度且高纯度的等离子。
图10是在有关第三实施方式的圆锥台形管(偏向振动管)1108(图9所示)上形成的扫描用磁场的说明图。如图9及图10所示，为了使通过整流磁场作用集束整流的等离子流左右、上下地振动，像CRT显示器的那样扫描等离子流，在与整流管1107连接的圆锥台形管(偏向振动管)1108上附设了扫描用磁场线圈1113。扫描用磁场线圈1113由一组X方向振动磁场发生器108a、108a和一组Y方向振动磁场发生器108b、108b构成。
图中表示了由X方向振动磁场发生器108a、108a产生的时刻t的X方向振动磁场BX(t)、由Y方向振动磁场发生器108b、108b产生的时刻t的Y方向振动磁场BY(t)及时刻t的扫描磁场BR(t)的关系。扫描磁场BR(t)是X方向振动磁场BX(t)和Y方向振动磁场BY(t)的合成磁场。如果详细地说明就是，一面通过X方向振动磁场使等离子流左右地振动，一面通过Y方向振动磁场上下地扫描等离子流，反复进行这些动作，能够对等离子处理部1进行大面积等离子照射。在等离子流的截面积比配置在等离子处理室1内的被处理物的截面积小的情况下，能够上下左右地扫描等离子流，对被处理物的整个表面进行等离子照射。例如，利用与CRT显示器的电子束一面左右地振动一面上下地移动，反复进行此动作，显示器画面的整个面发光同样的原理。在图10中，由时刻t＝t1时的振动磁场BX(t1)及BY(t1)合成扫描用磁场BR(t1)，此扫描用磁场BR(t1)左右地振动，同时，在时刻t＝t2时，由振动磁场BX(t2)及BY(t2)形成扫描用磁场BR(t2)，等离子流能够在管内的大致整个面上进行偏向振动。
本发明不限定于上述实施方式、变形例，在不脱离本发明的技术思想的范围内的各种变形例、设计变更等当然也被包含在其技术范围内。
产业上的利用可能性
有关本发明的等离子生成装置在等离子行进路上设置微滴除去部，能够将高纯度、均匀的等离子流导入到等离子处理部。另外，能够提供一种如下的等离子处理装置：若使用由有关本发明的等离子生成装置生成的高纯度等离子，则能够在等离子中在固定材料的表面上形成缺陷、不纯物显著少的高纯度的薄膜，或通过照射等离子，能够不会对固体的表面特性赋予缺陷、不纯物地进行均匀地改性，能够高品质且高精度地形成例如固体表面的耐磨损性、耐腐蚀性强化膜、保护膜、光学薄膜、透明导电性膜等。

Claims (13)

1.一种等离子生成装置，其特征在于，具有在真空环境下进行真空电弧放电、从目标表面产生等离子的等离子发生部，和使由上述等离子发生部产生的等离子行进的等离子行进路，在上述等离子行进路上配置将产生等离子时从阴极作为副产品产生的阴极材料粒子(下面称为“微滴”)除去的微滴除去部，此微滴除去部，由与上述等离子发生部连接的等离子直行管；与上述等离子直行管呈弯曲状地连接的第一等离子行进管；与上述第一等离子行进管的终端相对于其管轴以规定弯曲角倾斜配置地连接的第二等离子行进管；与上述第二等离子行进管的终端呈弯曲状地连接并从等离子出口排出等离子的第三等离子行进管构成，上述等离子从上述目标表面到达被处理物的合计长度L被设定成满足900mm≤L≤1350mm。
2.根据权利要求1所述的等离子生成装置，其特征在于，在从上述第三等离子行进管的等离子出口不呈直线状地透视上述第一等离子行进管的等离子出口侧的位置，呈几何学地配置了上述第二等离子行进管。
3.根据权利要求2所述的等离子生成装置，其特征在于，在设相对于从上述第三等离子行进管的等离子入口侧的管截面上端到上述第一等离子行进管的等离子出口侧的管截面下端而言的仰角为θ，设相对于从上述第三等离子行进管的等离子出口侧的管截面下端到上述第二等离子行进管的等离子出口侧的管截面上端而言的仰角为θ0时，满足θ≥θ0。
4.根据权利要求1、2或3所述的等离子生成装置，其特征在于，在上述等离子直行管、上述第一等离子行进管、上述第二等离子行进管及上述第三等离子行进管的每一个上设置产生等离子输送用磁场的等离子输送用磁场发生组件，在上述第一等离子行进管及/或上述第二等离子行进管上附设使上述等离子输送用磁场偏向的偏向磁场发生组件，通过由上述偏向磁场发生组件产生的偏向磁场，使等离子流偏向管中心侧。
5.根据权利要求4所述的等离子生成装置，其特征在于，上述偏向磁场发生组件由配置在上述第一等离子行进管及/或上述第二等离子行进管的外周的磁轭和缠绕在该磁轭上的磁场线圈构成，上述磁轭在管轴方向被进行滑动调整，在周方向被进行转动调整，及/或在管轴方向被进行摆动调整。
6.根据权利要求4所述的等离子生成装置，其特征在于，上述等离子输送用磁场发生组件由缠绕在上述等离子直行管、上述第一等离子行进管、上述第二等离子行进管及上述第三等离子行进管的各个管外周的磁场线圈构成。
7.根据权利要求6所述的等离子生成装置，其特征在于，缠绕在上述第二等离子行进管的管外周的磁场线圈由相对于其管外周沿倾斜轴缠绕成椭圆状的磁场线圈构成。
8.根据权利要求1至7中的任一项所述的等离子生成装置，其特征在于，在上述等离子直行管、上述第一等离子行进管、上述第二等离子行进管及上述第三等离子行进管的各个管内壁面上植设微滴捕集板，上述植设区域在管内壁面积的70％以上。
9.根据权利要求1至8中的任一项所述的等离子生成装置，其特征在于，将上述第二等离子行进管做成扩径管，将上述第一等离子行进管做成与上述扩径管的等离子导入侧始端连接的导入侧缩径管，将上述第三等离子行进管做成与上述扩径管的等离子排出侧终端连接的排出侧缩径管。
10.根据权利要求1至9中的任一项所述的等离子生成装置，其特征在于，在上述第二等离子行进管和上述第三等离子行进管的连接部，设置了将从上述第二等离子行进管向上述第三等离子行进管供给的等离子流在行进方向进行集束整流的整流磁场发生组件及/或使上述等离子流向其截面方向进行偏向振动的偏向振动磁场发生组件。
11.根据权利要求8所述的等离子生成装置，其特征在于，植设在上述第二等离子行进管内的微滴捕集板与上述第二等离子行进管的管壁被电气性地隔断；设置了对上述微滴捕集板施加偏压电压的偏压电压施加组件。
12.根据权利要求1至11中的任一项所述的等离子生成装置，其特征在于，在上述第二等离子行进管内配设能够沿管轴方向变更设置位置的一个以上的窗孔，上述窗孔具有规定面积的开口部。
13.一种等离子处理装置，其特征在于，具备权利要求1至12中的任一项所述的等离子生成装置和设置了被处理物的等离子处理部，将上述第三等离子行进管的等离子出口与上述等离子处理部的等离子导入口连接。
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Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4576467B2 (ja) * 2009-03-31 2010-11-10 株式会社フェローテック 絶縁体介装型プラズマ処理装置
DE102010024244A1 (de) * 2010-06-18 2011-12-22 Werner Grimm Anordnung und Verfahren für die dropletarme Beschichtung
UA97584C2 (ru) * 2010-11-08 2012-02-27 Национальный Научный Центр "Харьковский Физико-Технический Институт" СПОСОБ ТРАНСПОРТИРОВКИ Вакуумно-дуговой Катодной ПЛАЗМЫ С фильтрованием От макрочастиц И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ
JP6042279B2 (ja) * 2013-07-16 2016-12-14 株式会社システム技研 基板成膜処理用マスクホルダに使用される係止部材、及び基板成膜処理用マスクホルダ
CN111841493A (zh) * 2020-06-24 2020-10-30 东南大学 一种增加活性炭含氧官能团的提质装置

Family Cites Families (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3138292B2 (ja) * 1991-07-03 2001-02-26 オリジン電気株式会社 イオンビーム照射方法およびその装置
JPH05130036A (ja) 1991-10-31 1993-05-25 Sony Corp 遠隔操作装置
US5476691A (en) * 1994-01-21 1995-12-19 International Business Machines, Inc. Surface treatment of magnetic recording heads
CA2305938C (en) * 2000-04-10 2007-07-03 Vladimir I. Gorokhovsky Filtered cathodic arc deposition method and apparatus
JP3865570B2 (ja) 2000-06-16 2007-01-10 伊藤光学工業株式会社 プラズマ加工法
JP4674777B2 (ja) 2000-08-25 2011-04-20 株式会社アルバック 炭化ケイ素膜の形成方法
JP2002105628A (ja) 2000-10-03 2002-04-10 Nissin Electric Co Ltd 真空アーク蒸着装置
US7033462B2 (en) * 2001-11-30 2006-04-25 Nissin Electric Co., Ltd. Vacuum arc vapor deposition process and apparatus
JP3900917B2 (ja) 2001-12-10 2007-04-04 日新イオン機器株式会社 イオン注入装置
US7381311B2 (en) * 2003-10-21 2008-06-03 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Air Force Filtered cathodic-arc plasma source
JP4319556B2 (ja) * 2004-01-28 2009-08-26 浩史 滝川 プラズマ生成装置
JP2005264255A (ja) 2004-03-19 2005-09-29 Shimadzu Corp カソーディックアーク成膜方法および成膜装置
JP4889957B2 (ja) * 2005-03-25 2012-03-07 株式会社フェローテック プラズマ生成装置におけるドロップレット除去装置及びドロップレット除去方法
JP2006274294A (ja) * 2005-03-28 2006-10-12 Toyohashi Univ Of Technology プラズマ生成装置におけるドロップレット除去装置及びドロップレット除去方法
JP4660452B2 (ja) * 2006-09-30 2011-03-30 株式会社フェローテック 拡径管型プラズマ生成装置

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