JP2779000B2 - 誘導プラズマ発生装置 - Google Patents
誘導プラズマ発生装置Info
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Description
【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、誘導プラズマ発生装置に関し、更に詳しく
は、誘導プラズマ成膜装置等に使用して好適な誘導プラ
ズマ発生装置に関する。
は、誘導プラズマ成膜装置等に使用して好適な誘導プラ
ズマ発生装置に関する。
（従来技術） 物体の表面の耐熱性を向上させる目的で、耐熱性に優
れた粉末等の物質を１万度程度の高温プラズマ中に通し
て溶かし、この溶融した物質を被処理材料に導き、溶融
物質を材料に溶射したり、材料上に粉末物質の膜あるい
は粉末物質とプラズマガスあるいは反応ガスとの反応物
質の膜を形成することが行われているが、このプラズマ
を発生させるために誘導プラズマ発生装置が用いられて
いる。
れた粉末等の物質を１万度程度の高温プラズマ中に通し
て溶かし、この溶融した物質を被処理材料に導き、溶融
物質を材料に溶射したり、材料上に粉末物質の膜あるい
は粉末物質とプラズマガスあるいは反応ガスとの反応物
質の膜を形成することが行われているが、このプラズマ
を発生させるために誘導プラズマ発生装置が用いられて
いる。
この装置では、絶縁性物質で形成された円筒状の管の
周囲に高周波電源により駆動される加熱用のRFコイルを
配置するようにしている。この構成で、RFコイルに励磁
電流を流すと、管の内部に誘導プラズマが発生するが、
このプラズマの温度は、１万度から１万５千度程度とか
なりの高温になり、このプラズマ内に成膜用の物質を流
すことにより、この物質を溶解することができる。溶解
された物質は、管に連通したチャンバー内に配置された
材料上に照射され、例えば、材料上に所望物質の膜が形
成される。通常、この管は、プラズマの熱により高温に
加熱されるため、２重構造とし、その内部に冷却水を流
すようにしている。
周囲に高周波電源により駆動される加熱用のRFコイルを
配置するようにしている。この構成で、RFコイルに励磁
電流を流すと、管の内部に誘導プラズマが発生するが、
このプラズマの温度は、１万度から１万５千度程度とか
なりの高温になり、このプラズマ内に成膜用の物質を流
すことにより、この物質を溶解することができる。溶解
された物質は、管に連通したチャンバー内に配置された
材料上に照射され、例えば、材料上に所望物質の膜が形
成される。通常、この管は、プラズマの熱により高温に
加熱されるため、２重構造とし、その内部に冷却水を流
すようにしている。
（発明が解決しようとする課題） ところで、この高周波誘導プラズマを発生させるため
には、必ず、着火という作業が必要となる。従来、この
着火の方法としては、次の方法が一般的である。なお、
これらの方法は、いずれも管の内部にアルゴンガスを流
し、RFコイルの所定の高周波電流を流した上で行われ
る。
には、必ず、着火という作業が必要となる。従来、この
着火の方法としては、次の方法が一般的である。なお、
これらの方法は、いずれも管の内部にアルゴンガスを流
し、RFコイルの所定の高周波電流を流した上で行われ
る。
着火棒と称する金属棒を管内に挿入し、これを誘導
加熱して金属棒から熱電子を発生させ、この熱電子の発
生を引き金にしてプラズマを発生させる。
加熱して金属棒から熱電子を発生させ、この熱電子の発
生を引き金にしてプラズマを発生させる。
管内を排気し、例えば、10-2Torr程度に減圧した状
態とすることにより、プラズマを着火する。
態とすることにより、プラズマを着火する。
しかしながら、の方法は、誘導加熱により、金属棒
から火花が散り、又、金属棒を管内に挿入しているの
で、管内が汚染され、結果的に純粋な成膜や微粉末の生
成が行えない。
から火花が散り、又、金属棒を管内に挿入しているの
で、管内が汚染され、結果的に純粋な成膜や微粉末の生
成が行えない。
の方法は、減圧装置が付属しているプラズマ発生装
置にしか適用することができず、大気圧で使用するプラ
ズマの発生装置では、実現が不可能である。又、減圧装
置が付属していても、プラズマが着火できるまでに排気
することは時間がかかり、作業性が悪いことや、減圧
下、プラズマを発生させると、管の内壁にプラズマが触
れ易くなり、管が破損する恐れがある。
置にしか適用することができず、大気圧で使用するプラ
ズマの発生装置では、実現が不可能である。又、減圧装
置が付属していても、プラズマが着火できるまでに排気
することは時間がかかり、作業性が悪いことや、減圧
下、プラズマを発生させると、管の内壁にプラズマが触
れ易くなり、管が破損する恐れがある。
上記した点に注目し、第３図に示したようなプラズマ
発生装置が提案されている。図中、１は誘導プラズマ発
生装置（プラズマトーチ）の上部フランジ、２は下部フ
ランジであり、上部フランジ１、下部フランジ２共に、
中心に開口を有している。上部フランジ１の開口には、
ガス供給ノズル３が配置されている。ガス供給ノズル３
には、複数の孔４が穿たれており、孔４は、図示してい
ないが、ガス供給源や成膜物質供給源に接続されてい
る。上部フランジ１と下部フランジ２との間には、円筒
状の内管５と同じく円筒状の外管６とより成る２重管が
配置されている。内管５と各フランジとの間、および、
外管６と下部フランジとの間には、Ｏリングシール７が
設けられ、内管５内部、内管５と外管６との間の空間の
気密を保持するようにしている。
発生装置が提案されている。図中、１は誘導プラズマ発
生装置（プラズマトーチ）の上部フランジ、２は下部フ
ランジであり、上部フランジ１、下部フランジ２共に、
中心に開口を有している。上部フランジ１の開口には、
ガス供給ノズル３が配置されている。ガス供給ノズル３
には、複数の孔４が穿たれており、孔４は、図示してい
ないが、ガス供給源や成膜物質供給源に接続されてい
る。上部フランジ１と下部フランジ２との間には、円筒
状の内管５と同じく円筒状の外管６とより成る２重管が
配置されている。内管５と各フランジとの間、および、
外管６と下部フランジとの間には、Ｏリングシール７が
設けられ、内管５内部、内管５と外管６との間の空間の
気密を保持するようにしている。
下部フランジ２には、内管５と外管６との間の空間に
連通している冷却水導入孔８が穿たれており、上部フラ
ンジ１には、内管５と外管６との間の空間に連通してい
る冷却水排出孔９が穿たれている。冷却水導入孔８から
冷却水を導入し、内管５と外管６との管の空間を通っ
て、冷却水を排出孔９から排出することにより、特に、
内管５を冷却することができる。２重管の周囲には、図
示していない高周波電源に接続されているRFコイル10が
巻回されている。
連通している冷却水導入孔８が穿たれており、上部フラ
ンジ１には、内管５と外管６との間の空間に連通してい
る冷却水排出孔９が穿たれている。冷却水導入孔８から
冷却水を導入し、内管５と外管６との管の空間を通っ
て、冷却水を排出孔９から排出することにより、特に、
内管５を冷却することができる。２重管の周囲には、図
示していない高周波電源に接続されているRFコイル10が
巻回されている。
下部フランジ２の下側には、図示していないが、成膜
される材料が配置されるチャンバーが配置される。上部
フランジ１と下部フランジ２との間には、イグニション
コイルの如き高圧発生装置11が接続されている。このよ
うに構成された装置の動作を説明すれば、以下の通りで
ある。
される材料が配置されるチャンバーが配置される。上部
フランジ１と下部フランジ２との間には、イグニション
コイルの如き高圧発生装置11が接続されている。このよ
うに構成された装置の動作を説明すれば、以下の通りで
ある。
装置の初期状態においては、ガスノズル３に穿たれた
孔４から、例えば、アルゴンガスを供給すると共に、RF
コイル10に高周波を供給する。この状態で、高圧発生装
置11から高電圧を上部フランジ１と下部フランジ２との
間に印加すると、上部フランジ１（ガス供給ノズル３）
と下部フランジ２との間で高電圧火花放電が生起し、こ
の放電が引金となって内管３内部にプラズマが発生す
る。その後、アルゴンガスに代えて酸素ガスや窒素ガス
を供給し、更に、キャリアーガスと共に、成膜用物質を
内管５内部に供給する。この結果、成膜用物質は、１万
度〜１万５千度に加熱されたプラズマによって溶融し、
下部フランジ２の下側に配置されたチャンバー内の材料
上に投射される。
孔４から、例えば、アルゴンガスを供給すると共に、RF
コイル10に高周波を供給する。この状態で、高圧発生装
置11から高電圧を上部フランジ１と下部フランジ２との
間に印加すると、上部フランジ１（ガス供給ノズル３）
と下部フランジ２との間で高電圧火花放電が生起し、こ
の放電が引金となって内管３内部にプラズマが発生す
る。その後、アルゴンガスに代えて酸素ガスや窒素ガス
を供給し、更に、キャリアーガスと共に、成膜用物質を
内管５内部に供給する。この結果、成膜用物質は、１万
度〜１万５千度に加熱されたプラズマによって溶融し、
下部フランジ２の下側に配置されたチャンバー内の材料
上に投射される。
このように、この提案装置は、上記した，の方法
における欠点を改善することができるが、フランジのよ
うな金属製物質が存在しないプラズマ発生装置には適用
することができない。
における欠点を改善することができるが、フランジのよ
うな金属製物質が存在しないプラズマ発生装置には適用
することができない。
本発明は、上述した点に鑑みてなされたもので、その
目的は、金属製物質が存在していない装置でも、構造が
簡単で、確実かつスムーズに、しかも、管内を汚染する
ことなく、プラズマの着火を行うことができる誘導プラ
ズマ発生装置を実現するにある。
目的は、金属製物質が存在していない装置でも、構造が
簡単で、確実かつスムーズに、しかも、管内を汚染する
ことなく、プラズマの着火を行うことができる誘導プラ
ズマ発生装置を実現するにある。
（課題を解決するための手段） 前記した課題を解決する本発明は、絶縁性物質で形成
され、内部にプラズマ生成用ガスが流されている管の周
囲に巻回されたRFコイルに励磁電流を流して、管内部に
誘導プラズマを発生させる誘導プラズマ発生装置におい
て、前記RFコイルよりも下流側のプラズマ生成領域にプ
ラズマ着火用のガスを供給するための供給管を設け、こ
の供給管内に電極を設け、この電極と前記RFコイルの上
流側に配置された電極との間にプラズマ着火用の高電圧
発生手段を接続するように構成したことを特徴としてい
る。
され、内部にプラズマ生成用ガスが流されている管の周
囲に巻回されたRFコイルに励磁電流を流して、管内部に
誘導プラズマを発生させる誘導プラズマ発生装置におい
て、前記RFコイルよりも下流側のプラズマ生成領域にプ
ラズマ着火用のガスを供給するための供給管を設け、こ
の供給管内に電極を設け、この電極と前記RFコイルの上
流側に配置された電極との間にプラズマ着火用の高電圧
発生手段を接続するように構成したことを特徴としてい
る。
（作用） プラズマ生成室内に着火時にガスを供給するための供
給管を設け、この供給管内部に設けた電極に高電圧を印
加し、プラズマを着火する。
給管を設け、この供給管内部に設けた電極に高電圧を印
加し、プラズマを着火する。
（実施例） 以下、第１図を参照して本発明の実施例を詳細に説明
する。図中、21は誘導プラズマ発生装置（プラズマトー
チ）の上部フランジであり、上部フランジ21は、中心に
開口を有している。上部フランジ21の開口には、ガス供
給ノズル22が配置されている。ガス供給ノズル22には、
複数の孔23が穿たれており、孔23は、図示していない
が、ガス供給源や成膜物質供給源に接続されている。上
部フランジ21には、石英などで形成された管24が取り付
けられている。管の周囲には、図示していない高周波電
源に接続されているRFコイル25が巻回されている。
する。図中、21は誘導プラズマ発生装置（プラズマトー
チ）の上部フランジであり、上部フランジ21は、中心に
開口を有している。上部フランジ21の開口には、ガス供
給ノズル22が配置されている。ガス供給ノズル22には、
複数の孔23が穿たれており、孔23は、図示していない
が、ガス供給源や成膜物質供給源に接続されている。上
部フランジ21には、石英などで形成された管24が取り付
けられている。管の周囲には、図示していない高周波電
源に接続されているRFコイル25が巻回されている。
管24の下部には、チャンバー26が連通しており、この
チャンバー26の下方には、図示していないが、被処理材
料が配置される。チャンバー26の側面には、ガス供給管
27が取り付けられており、このガス供給管27には、図示
していないガス源からのアルゴンガスが供給される。ガ
ス供給管27内部には、電極28が設けられており、この電
極28と金属製材料で形成された上部フランジ21（他方の
電極を構成している）との間には、イグニションコイル
の如き高圧発生装置29が設けられている。
チャンバー26の下方には、図示していないが、被処理材
料が配置される。チャンバー26の側面には、ガス供給管
27が取り付けられており、このガス供給管27には、図示
していないガス源からのアルゴンガスが供給される。ガ
ス供給管27内部には、電極28が設けられており、この電
極28と金属製材料で形成された上部フランジ21（他方の
電極を構成している）との間には、イグニションコイル
の如き高圧発生装置29が設けられている。
このように構成された装置の動作を説明すれば、以下
の通りである。
の通りである。
装置の初期状態においては、ガスノズル22に穿たれた
孔23から、例えば、アルゴンガスを供給すると共に、RF
コイル25に高周波を供給する。更に、ガス供給管27から
チャンバー26内へアルゴンガスを供給する。この状態
で、電極28と上部フランジとの間に、高圧発生装置29か
ら高電圧を印加すると、電極28と上部フランジ21との間
で高電圧火花放電が生起し、この放電が引金となって管
24とチャンバー26内部にプラズマが発生する。その後、
ガス供給管27からのアルゴンガスの供給を停止し、そし
て、孔23からのアルゴンガスに代えて酸素ガスや窒素ガ
スを供給し、更に、キャリアーガスと共に、成膜用物質
を管24内部に供給する。この結果、成膜用物質は、１万
度〜１万５千度に加熱されたプラズマによって溶融し、
チャンバー26の下方に配置される材料上に投射される。
孔23から、例えば、アルゴンガスを供給すると共に、RF
コイル25に高周波を供給する。更に、ガス供給管27から
チャンバー26内へアルゴンガスを供給する。この状態
で、電極28と上部フランジとの間に、高圧発生装置29か
ら高電圧を印加すると、電極28と上部フランジ21との間
で高電圧火花放電が生起し、この放電が引金となって管
24とチャンバー26内部にプラズマが発生する。その後、
ガス供給管27からのアルゴンガスの供給を停止し、そし
て、孔23からのアルゴンガスに代えて酸素ガスや窒素ガ
スを供給し、更に、キャリアーガスと共に、成膜用物質
を管24内部に供給する。この結果、成膜用物質は、１万
度〜１万５千度に加熱されたプラズマによって溶融し、
チャンバー26の下方に配置される材料上に投射される。
第２図は、上部フランジの如き電極を構成する金属製
物質がない、全石英トーチに本発明を適用した実施例を
示している。全石英管31の上部には、プラズマガス導入
用の導入管32が設けられ、また、管31の周囲には、RFコ
イル33が巻回されている。管31の上部（上流側）と下部
（下流側）には、ガス供給管34,35が取り付けられてお
り、このガス供給管34,35は、アルゴンガス源に接続さ
れている。ガス供給管34,35には、夫々電極36,37が配置
されており、この電極36,37との間には、イグニション
コイルの如き高電圧発生装置38が接続されている。
物質がない、全石英トーチに本発明を適用した実施例を
示している。全石英管31の上部には、プラズマガス導入
用の導入管32が設けられ、また、管31の周囲には、RFコ
イル33が巻回されている。管31の上部（上流側）と下部
（下流側）には、ガス供給管34,35が取り付けられてお
り、このガス供給管34,35は、アルゴンガス源に接続さ
れている。ガス供給管34,35には、夫々電極36,37が配置
されており、この電極36,37との間には、イグニション
コイルの如き高電圧発生装置38が接続されている。
この実施例においても、プラズマの着火は、まず、管
31内にガス導入管32,ガス供給管34,35からアルゴンガス
を供給すると共に、RFコイル33に高周波を供給する。こ
の状態で電極36,37の間に、高圧発生装置38から高電圧
を印加すると、両電極間で高電圧火花放電が起き、この
放電が引金となって管31内にプラズマが発生する。この
プラズマの着火が行われた後、ガス供給管34,35からの
アルゴンガスの供給は停止され、ガス導入管32からは、
アルゴンガスに代えて酸素ガスなどが供給される。
31内にガス導入管32,ガス供給管34,35からアルゴンガス
を供給すると共に、RFコイル33に高周波を供給する。こ
の状態で電極36,37の間に、高圧発生装置38から高電圧
を印加すると、両電極間で高電圧火花放電が起き、この
放電が引金となって管31内にプラズマが発生する。この
プラズマの着火が行われた後、ガス供給管34,35からの
アルゴンガスの供給は停止され、ガス導入管32からは、
アルゴンガスに代えて酸素ガスなどが供給される。
以上本発明の実施例を説明したが、本発明はこれの実
施例に限定されない。例えば、第１図の実施例で、上部
フランジと電極との間に高電圧を印加するようにした
が、上部フランジ以外に別の金属製物質がトーチ上部に
存在する場合には、フランジに代え、そのような金属製
物質を使用することができる。
施例に限定されない。例えば、第１図の実施例で、上部
フランジと電極との間に高電圧を印加するようにした
が、上部フランジ以外に別の金属製物質がトーチ上部に
存在する場合には、フランジに代え、そのような金属製
物質を使用することができる。
（発明の効果） 以上、詳細に説明したように、本発明によれば、内部
にプラズマ生成用ガスが流されている管の周囲に巻回さ
れたRFコイルに励磁電流を流して、管内部に誘導プラズ
マを発生させる誘導プラズマ発生装置において、RFコイ
ルよりも下流側のプラズマ生成領域にプラズマ着火用の
ガスを供給するための供給管を設け、この供給管内に電
極を設け、この電極とRFコイルの上流側に配置された電
極との間に高電圧を印加するようにしたので、直接、プ
ラズマ生成領域内に火花放電を生起させることができ、
確実かつスムーズに、プラズマの着火を行うことができ
る。しかも、RFコイルの上流側あるいは下流側に金属製
物質がない場合でも、簡単にプラズマの着火を行うこと
ができる。又、着火棒などをプラズマ生成領域に挿入す
ることはないので、着火棒により、管やチャンバー内を
汚染することはない。更に、大気圧でプラズマの着火を
行うことができる。
にプラズマ生成用ガスが流されている管の周囲に巻回さ
れたRFコイルに励磁電流を流して、管内部に誘導プラズ
マを発生させる誘導プラズマ発生装置において、RFコイ
ルよりも下流側のプラズマ生成領域にプラズマ着火用の
ガスを供給するための供給管を設け、この供給管内に電
極を設け、この電極とRFコイルの上流側に配置された電
極との間に高電圧を印加するようにしたので、直接、プ
ラズマ生成領域内に火花放電を生起させることができ、
確実かつスムーズに、プラズマの着火を行うことができ
る。しかも、RFコイルの上流側あるいは下流側に金属製
物質がない場合でも、簡単にプラズマの着火を行うこと
ができる。又、着火棒などをプラズマ生成領域に挿入す
ることはないので、着火棒により、管やチャンバー内を
汚染することはない。更に、大気圧でプラズマの着火を
行うことができる。
第１図および第２図は、本発明の一実施例を示す断面
図、第３図は、本発明の前提となる提案装置を示す図で
ある。 1,21……上部フランジ ２……下部フランジ 3,22……ガスノズル、4,23……孔 ５……内管、６……外管 ７……Ｏリングシール、８……冷却水導入孔 ９……冷却水排出孔 10,25,33……RFコイル 11,29,38……高圧発生装置 24,31……管 26……チャンバー 27,34,35……ガス供給管 28,36,37……電極
図、第３図は、本発明の前提となる提案装置を示す図で
ある。 1,21……上部フランジ ２……下部フランジ 3,22……ガスノズル、4,23……孔 ５……内管、６……外管 ７……Ｏリングシール、８……冷却水導入孔 ９……冷却水排出孔 10,25,33……RFコイル 11,29,38……高圧発生装置 24,31……管 26……チャンバー 27,34,35……ガス供給管 28,36,37……電極
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) H05H 1/00 - 1/54
Claims (1)
- 【請求項１】絶縁性物質で形成され、内部にプラズマ生
成用ガスが流されている管の周囲に巻回されたRFコイル
に励磁電流を流して、管内部に誘導プラズマを発生させ
る誘導プラズマ発生装置において、 前記RFコイルよりも下流側のプラズマ生成領域にプラズ
マ着火用のガスを供給するための供給管を設け、この供
給管内に電極を設け、この電極と前記RFコイルの上流側
に配置された電極との間にプラズマ着火用の高電圧発生
手段を接続するように構成したことを特徴とする誘導プ
ラズマ発生装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1204497A JP2779000B2 (ja) | 1989-08-07 | 1989-08-07 | 誘導プラズマ発生装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1204497A JP2779000B2 (ja) | 1989-08-07 | 1989-08-07 | 誘導プラズマ発生装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0367497A JPH0367497A (ja) | 1991-03-22 |
| JP2779000B2 true JP2779000B2 (ja) | 1998-07-23 |
Family
ID=16491509
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1204497A Expired - Fee Related JP2779000B2 (ja) | 1989-08-07 | 1989-08-07 | 誘導プラズマ発生装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2779000B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6150628A (en) * | 1997-06-26 | 2000-11-21 | Applied Science And Technology, Inc. | Toroidal low-field reactive gas source |
| JP4636580B2 (ja) * | 2001-09-25 | 2011-02-23 | 株式会社テクネット | 電磁シールドパネルの取付方法 |
-
1989
- 1989-08-07 JP JP1204497A patent/JP2779000B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0367497A (ja) | 1991-03-22 |
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