JP3905572B2 - 高融点物質蒸発装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は高融点物質を加熱して蒸発させる装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図４に従来の高融点金属の蒸発装置を示す。図示のように、この装置では真空チャンバ１内の高融点金属の細線１５に直流電流源１６を用いて電流を流し、そのジュール発熱により細線を加熱蒸気化する。
【０００３】
この従来の高融点金属の蒸発装置では、加熱にジュール加熱を用いているため大きな電流密度が必要である。その結果、蒸気化対象とする金属の線直径はサブミリオーダとする事が必要となるため、強度的に線が切れやすくなると共に、得られる総蒸気量が少ないという欠点があった。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、蒸発対象物質の強度を充分に確保した状態で、多量の高融点物質蒸気が容易に得られるようにした高融点物質蒸発装置を提供することを課題としている。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決するため、本発明では真空チャンバ内を放電空間としてその内部に蒸発させるべき高融点物質からなる棒状の高周波電極を配置し、その真空チャンバと高周波電極との間の空間には高周波電極をとり囲んで交互に隣り合せに磁極の異なる複数個の磁石を配置し、その複数個の磁石の磁石と磁石の間に蒸気取り出し口を設け、その真空チャンバの外周壁をアース電極とし、同アース電極近傍で電極壁面と平行方向の磁場を配置した構成を採用する。
【０００６】
上記した構成を持つ本発明の高融点物質蒸発装置においては、真空チャンバ内を放電空間とし、その真空チャンバ内に、蒸発すべき高融点物質からなる棒状の高周波電極を配置し、真空チャンバの外周壁をアース電極として放電を発生させる事によりプラズマが生成される。
【０００７】
高融点物質電極に対し、プラズマの非線型電流電圧特性による自己バイアス作用によって、また、外部直流電源を用いてプラズマ電位に対し負電圧が印加される状態とすると、プラズマ中の正イオンが高融点物質電極に向かい加速され、衝突する。
この衝突の際に正イオンが電極に与えるエネルギーにより、高融点物質電極を加熱、蒸発させる事が出来る。
【０００８】
放電電極間隔を充分大きくとれば、生成されるプラズマの状態は高融点物質電極の直径の大小に係わらないので、高融点物質電極直径を大きくする事が出来、高融点物質電極に充分な強度を確保しつつ、放電の大容積化及び蒸発領域の大面積化が達成される。
【０００９】
さらに、アース電極である真空チャンバ外周壁近傍に磁極の異なる磁石を交互に隣り合せて配置する事により、真空チャンバ壁面と平行な磁界を形成させる。この磁界は真空チャンバ壁近傍でのみ強く、荷電粒子は壁近くで反射される。
【００１０】
従って、壁面で消滅する荷電粒子数が減少し、投入される放電電力に対するプラズマの生成効率を向上させる事が出来るので、その結果投入される放電電力に対する高融点物質の蒸発効率を増加させる事が出来る。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明による装置を図１〜図３に示した実施の一形態に基づいて具体的に説明する。
円筒形（内径中４０mm程度）のアース電極となる真空チャンバ１の中央に、高融点物質（カーボン、タングステン）の棒状電極２（直径φ２〜３mm程度）を配置し、高周波電源（例えば周波数１３．５６MH_Z ）３を用いて両電極間に放電を起こし、プラズマ４を発生させる。
【００１２】
予め真空ポンプ５により排気され放電室６となる真空チャンバ１内にプラズマ化されるガスがガスボンベ７から供給される。
高融点金属電極２はブロッキングコンデンサ８を用いてアースから電気的に浮かせる事により直流的にプラズマ電位に対して負電位となる。 この負電位はプラズマの非線型電流電圧特性による自己バイアス作用によって誘起されるが、外部直流電圧源９によっても印加可能である。
【００１３】
与えられた負電位に応じて、プラズマ４中の正イオン１０が高融点電極２の方向へ加速され、衝突するが、この衝突の際に正イオンが失うエネルギーにより高融点金属２が加熱、蒸発される。従って、蒸発量は外部直流電圧源９により制御される。
【００１４】
ここで、金属の蒸発に伴う電極の消耗に応じて、直動装置１１により高融点金属２が軸方向に導入される。
アース電極である外周壁１近傍には磁極の異なる磁石１２が配置され、プラズマの生成効率、すなわち、蒸発効率を高める役割を果たしている。
磁石と磁石の間には蒸気取り出し口１３が設けられており、例えばフィルム基板１４への蒸着に利用される。
【００１５】
以上、本発明を図示した実施の一形態に基づいて具体的に説明したが、本発明がこれらの実施の形態に限定されず特許請求の範囲に示す本発明の範囲内で、その形状、構造に種々の変更を加えてよいことはいうまでもない。
【００１６】
例えば、上記実施形態では単に高融点金属を蒸気化する装置について示したが、単なる蒸気化のみならず、反応性を伴う蒸気化も可能である。
例えば、カーボンを棒状電極２とした場合、フラーレン（Ｃ₆₀，Ｃ₇₀）の製造を行う装置とすることが可能である。
【００１７】
【発明の効果】
以上具体的に説明したように、本発明によれば、蒸発対象とする金属の強度を充分確保する事が出来、かつ多量の高融点金属蒸気が容易に得られる装置が提供される。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の一形態に係る高融点物質蒸発装置の構成を示す斜視図。
【図２】図１のＡ−Ａ線に沿う断面図。
【図３】図１のＢ−Ｂ線に沿う断面図。
【図４】従来の高融点物質蒸発装置の構成を示す断面図。
【符号の説明】
１ 真空チャンバ
２ 高融点金属棒状電極
３ 高周波電源
４ プラズマ
５ 真空ポンプ
６ 放電室
７ ガスボンベ
８ ブロッキングコンデンサ
９ 外部直流電圧源
１０ 正イオン
１１ 直動装置
１２ 磁石
１３ 蒸気取り出し口
１４ フィルム基板
１７ 金属蒸気

Claims (1)

1. 導電性を有する高融点物質を加熱して蒸発させる装置において、蒸発させるべき高融点物質からなる棒状の高周波電極が内部に配置され放電空間を与える真空チャンバ、同チャンバと前記高周波電極との間の空間に前記高周波電極をとり囲んで交互に隣り合せに配置された磁極の異る複数個の磁石及び前記複数個の磁石の磁石と磁石の間に蒸気取り出し口を有し、前記真空チャンバの外周壁をアース電極とし、同アース電極近傍で電極壁面と平行方向の磁場を配置したことを特徴とする高融点物質蒸発装置。

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