JPH01294400A

JPH01294400A - 誘導プラズマ発生装置

Info

Publication number: JPH01294400A
Application number: JP63123190A
Authority: JP
Inventors: Hisashi Komaki; 久小牧; Yoshiharu Hirakawa; 平川　祥治; Takanobu Amano; 天野　高伸
Original assignee: Jeol Ltd
Current assignee: Jeol Ltd
Priority date: 1988-05-20
Filing date: 1988-05-20
Publication date: 1989-11-28
Anticipated expiration: 2011-09-04
Also published as: JP2530356B2

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

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最適のプラズマ発
生装置に関する。

（従来の技術）物体の表面の耐熱性を向上させる目的で、耐熱性に秀れ
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、物体の表面に投射して該粉末物質の膜を形成し
たり、微粉末を生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
配置するよう構成している。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
かなりの高温となり、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。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）前述したように、管の内部で発生するプラズマは、１万
度〜１万５千度もの＾温であり、当然に管の内部ｒ：高
輝度の強烈な光を発生する。通常肢管の材料としては、
耐熱性に秀れ、加工が容易な石英が用いられている。し
かしながら、該石英管は、光を透過するために、プラズ
マからの輻射熱が管の支持部材や冷却水のシール部材に
照射され、該部材を焼損させてしまう。又、該プラズマ
から発生し、肢管を透過した光には、紫外線が含まれて
おり、この紫外線は石英管周囲の空気をイオン化さけて
オゾンを発生させたり、イオン化された空気のためにＲ
Ｆコイルを放電（短絡）させてしまう。更に、石英管は
熱膨張率が小さいために割れにくい材料とされているが
、実際に熱プラズマを発生させると、時としてフレーム
が管の内壁に触れ、その時、あるいは、しばらく経って
から管が破損することがある。

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、プラズマの光によるプラズマ発生装置の構造部品
の焼損を防止し、長時間安定なプラズマを発生させるこ
とができる誘導プラズマ発生装置を実現することにある
。

（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
れた管の周囲に巻回されたＲＦコイルに励ｖＡ電流を流
して該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、肢管を光を透過させない物質で形成
したことを特徴とするものである。

（作用）内部にプラズマを発生させる管の材料は光を透過させな
い物質でできており、プラズマから発生した強烈な光は
ここでさえぎられ外部に照射されない。

（実論例）以下、図面を参照して本発明の実施例を詳細に説明する
。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７ランジであり、該上部７ラ
ンジ１．下部７ランジ２共に、中心に開口を有している
。該上部フランジ１の開口には、ガス供給ノズル３が配
置されている。

該ガス供給ノズル３には、複数の孔４が穿たれており、
該孔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。前記上部７ランジ１と下部７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とより成る二重管が配置されている。該内管５と各
７ランジとの間、および、該外管６と各フランジとの間
には、０リングシール７が段けられ、該内管５内郡、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。

該下部７ランジ２には、咳内管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、該上部
７ランジ１には、該内管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。該冷却水導入
孔８から冷却水を導入し、該内管５と外管６との間の空
間を通って該冷却水を排出孔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。該二重管の周
囲には、図示していない高周波電源に接続されているＲ
Ｆコイル１０が巻回されている。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
コイルに高周波を供給し、この状態でプラズマを着火す
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、成膜用の物質
を該内管５内部に供給する。この結束、該成膜用物質は
、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７ランジ２の下側に配置されたヂャンバー内
の材料上に投射される。

ここで、該内管５の材料として、窒化珪素が用いられて
いる。この窒化珪素は、不透明物質であって、光の透過
率が極めて小さく、該内管５内部で発生したプラズマの
強烈な光を遮断し、該内管外部に通さない。その結果、
該プラズマの強烈な光によって０リングシール７や上部
フランジ１や下部７ランジ２が焼損することは防止され
る。更に、この窒化珪素は、熱伝導率が石英に比べて１
桁以上大ぎく、又、機械的強度も大きいので、肉薄に形
成でき、該内管を冷却水で冷却することによって該内管
５の内側表面の温度を低くして使用することができる。

従って、プラズマのフレームが該内管５に接触しても、
該内管が損傷する。ことはない。法衣は、石英、窒化珪
素、アルミナおよび窒化硼素のａ＾使用温度、線膨脹率
１曲げ強さ。

熱伝導率を示したものである。この表から明らかなよう
に、窒化珪素、アルミナおよび窒化硼素は、熱膨脹率で
石英より若干大きいものの、熱伝導率は石英に比べて極
めて小さく、中でも窒化珪素は機械的強度にも秀れてお
り肉厚を薄くして内壁温度を上昇させる事なく使用でき
るのでプラズマトーチ用の内管に最適な特性を有してい
る。

（以下余白）以上本発明を詳述したが、本発明は上記実施例に限定さ
れない。例えば、二重管構造としたが、水冷は行わず、
内管のみの構造としても良い。又、内管の材料として窒
化珪素を使用したが、それ以外の熱伝導率が高く、機械
的強度も大きい不透明物質を用いても良い。この不透明
物質としては、アルミナや窒化硼素等のセラミックスが
適している。

（発明の効果）内部にプラズマが形成される管の材料どして、不透明物
質を用いたため、プラズマから発生する強烈な光が外部
に照射されず、該先による管の周囲物質の損傷は防止さ
れる。又、不透明物質として窒化珪素を用いると、特に
熱伝導率が高く、機械的強度も大きいので、肉薄に管を
形成することができ、冷却効果を高めることができるの
で、管の損傷も著しく少なくなる。

【図面の簡単な説明】

添附図面は、本発明の一実施例を示す断面図である。１・・・上部７ランジ　　　２・・・下部７ランジ３・
・・ガスノズル　′　　４・・・孔５・・・内管　　　
　　　　６・・・外管７・・・０リングシール　　８・
・・冷部水導入孔９・・・冷却水排出孔　　１０・・・
ＲＦコイル特許出願人　　日　　本　　電　　子　　株
　　式　　会　　社代　　理　　人　　　弁　　理　　
士　　　井　　島　　藤　　治外１名

Claims

【特許請求の範囲】

（１）絶縁性物質で形成された管の周囲に巻回されたＲ
Ｆコイルに励磁電流を流して該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、該管を光を
透過させない物質で形成したことを特徴とする誘導プラ
ズマ発生装置。
（２）該管は２重構造になっており、該２重構造の間に
は冷却水が流され、少なくとも、２重構造の内管が光を
透過させない物質で形成されている請求項１記載の誘導
プラズマ発生装置。
（３）該光を透過させない物質は窒化珪素である請求項
１又は２記載の誘導プラズマ発生装置。