JPH01294857A - 誘導プラズマ成膜装置,誘導プラズマ成膜方法および誘導プラズマ成膜装置用水冷シャッタ構造 - Google Patents

誘導プラズマ成膜装置,誘導プラズマ成膜方法および誘導プラズマ成膜装置用水冷シャッタ構造

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JPH01294857A
JPH01294857A JP12318988A JP12318988A JPH01294857A JP H01294857 A JPH01294857 A JP H01294857A JP 12318988 A JP12318988 A JP 12318988A JP 12318988 A JP12318988 A JP 12318988A JP H01294857 A JPH01294857 A JP H01294857A
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JP
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shutter
plasma
film
tube
induced plasma
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JP12318988A
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Hisashi Komaki
久 小牧
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Jeol Ltd
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Jeol Ltd
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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、材料に均一な膜を形成することができる誘導
プラズマ成膜装置および誘導プラズマ成膜方法および誘
導プラズマ成膜装置用水冷シャッタ構造に関する。
(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コイルに高周波励磁
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壬度程麿とか
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。該溶
解された物質は、該管に連通したチャンバー内に配置さ
れた材料上に投射され、該材料上に所望物質の膜が形成
される。
(発明が解決しようどする課題) このような高周波誘導プラズマを用いて成膜を行う場合
、初期段階において、成膜物質とキャリアガスをプラズ
マ中に導入するための粉末供給装置の動作上、初めの3
0秒ぐらい粉の供給が不安定となったり一時的に成膜物
質が凝縮等によりかたまりのままプラズマ中に入り、こ
のかたまりが溶けないままに被成膜材料に投射されるこ
とが明らかとなった。この結果、材料の表面には、不均
一な膜質の膜が付着したり、最初に成膜物質のかたまり
が付着し、その後、溶融した物質を定常的に材料上に投
射しても、もはや該材料表面には凹凸が生じてしまい、
均一な膜を材料表面の全体に渡って形成することは不可
能となる。
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、常に材料に均一な膜を形成することができる誘導
プラズマ発生装置と方法およびこのV!4置に使用する
のに最適なシャッタ構造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に基づく誘導プラズマ発
生装置は、絶縁性物質で形成された管の周囲に巻回され
たR「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、該プラズマの高温によって注入物質を溶
融し、該溶融した物質を該管に接続されたチャンバー内
の被成膜材料に投射するようにした誘導プラズマ成膜装
置において、該被成膜材料の前面に、開閉可能なシャッ
タ好ましくは水冷構造の第1のシャッタと第2のシャッ
タを配置したことを特徴とするものである。
前記した課題を解決する本発明に基づく誘導プラズマ発
生方法は、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11電流を流して該管内部に誘導プラ
ズマを発生させ、該プラズマの高温によって注入物質を
溶融し、該溶融した物質を該管に接続されたチャンバー
内の被成膜材料に投DAするようにした誘導プラズマ成
膜り法において、該被成膜材料の前面に、開閉可能な第
1と第2のシャッタを配置し、次のステップで被成膜材
料に膜を形成するようにしたことを特徴としている。
■材料からより離れた第1のシャッタを開き、材料によ
り近い第2のシャッタを閉じるステップ、 ■管内に第1のガスを導入するステップ、(3)RFコ
イルに高周波電流を流し、該管内に誘導磁界を生「しめ
、プラズマを発生させるステップ、 ■第1のガスの一部あるいは全部を第2のガスに置換す
るステップ、 ■第1のシャッタを開じ、第2のシャッタを開け、被成
膜材料を最適位置に移動するステップ、 ■成膜物質をプラズマ中に供給し、その後、第1のシャ
ッタをσ■けるステップ。
又、本発明の誘導プラズマ成膜装置用水冷シVツタ構造
は、絶縁性物質で形成された管の周囲に巻回されたRF
コイルに励磁電流を流して該管内部に誘導プラズマを発
生させ、該プラズマの高温によって注入物質を溶融し、
該溶融した物質を該管に接続されたチャンバー内の被成
膜材料に投射するようにした誘導プラズマ成V、装釘に
使用されるシャッタであって、該シャッタには、該シャ
ッタの回転に伴ってシャッタ表面に111積した物質が
落下するのを防止する縁部を有していることを特徴とす
るものである。
(作用) プラズマ発生部と材料との間にシャッタを配置し、プラ
ズマ中に注入された成膜物質が安定に溶融するまで、該
シ1Fツタを閉じておき、その後、シャッタを開けて材
料に均一な膜を形成する。
開閉可能なシャッタとして第1と第2のシャッタを用い
る場合には、以下のステップで被成膜材料に膜を形成す
る。■材料からより離れた第1のシャッタを開き、材料
により近い第2のシャッタを閉じる。■管内にガス(展
開用のガス、例えばアルゴン)を導入フる。(3)RF
コイルに高周波電流を流し、該管内に誘導磁界を生ぜし
め、プラズマを発生させる。■ガスの一部あるいは全部
をガス(生成すべき物質の生成の為の反応に使用される
ガス、例えば、酸素や窒素〉に置換する。
■第1のシャッタを閉じ、第2のシャッタを開け、被成
膜材料を最適位δに移動する。■成膜物質をプラズマ中
に供給し、その後、第1のシャッタを開ける。
シャッタの縁部は、該シャッタの回転に伴ってシャッタ
表面にH1積した物質が落下づ−るのを防止する。
(実施例) 以下、図面を参照して本発明の実施例を詳細に説明する
。第1図は本発明に基づく誘導プラズマ成膜装置を示し
てJ3す、図中、1は誘導プラズマ発生部(トーチ)で
あり、該トーチ1は、石英等の熱伝導の良い絶縁性物質
で形成された円筒状の管2、金属製のガス供給ノズル3
および該管2の周囲に巻回されたRFコイル4等によっ
て構成されている。該ガス供給ノズル3には、復数の孔
5が穿たれており、該孔5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。
又、前記RFコイル4は、図示していない高周波電源に
接続されている。なお、通常、管2は二重に形成され、
その二重管の間には冷却水が流されて、管を冷却するよ
うに構成される。
トーチ1の下部には、材料6が配置されるチャンバー7
が接続されている。該チャンバー7内には第1のシャッ
タ機構8と第2のシャッタ111+R9とが設【Jられ
ている。該第1と第2のシャッタ機構8,9は、いずれ
もチャンバー7の壁面に対して回転可能なシャフト8a
、9aと、このシャフト8a、9aと一体的に回転する
が、該シャフト3a、9aの回転軸とは離れた軸を中心
として回転する平板状のシャッタ部U8b、9bとより
構成されている。材料6はステージ10の上に配置され
ているが、該ステージ10は、駆動1構11によって図
中上下方向に移動可能となっている。
12はチャンバ−7内部を観察するための窓である。な
お、図示していないが、チャンバー7は排気ポンプに接
続されており、その内部は排気されている。
次に、上述した誘導プラズマ成脱装置の動作について、
第2図のフローチャートに基づき説明する。最初に第1
のシャッタ機構8のシャフト8aを回転させ、シャッタ
部材8bを管2内部のプラズマ発生部から材料6に向か
うプラズマガスの通路から外しく第1のシャッタを開り
)、第2のシャッタ機構9のシャツt−9aを回転させ
、シャッタ部材9bをプラズマ通路上に配置し、第2の
シャッタを閉じる(ステップ1)。次に、ガスノズル3
に穿たれた孔5から管2内部に、例えば、アルゴンガス
を供給する(ステップ2)。RFコイル4に高周波電流
を流し、管2内部に誘導磁界を発生させ、プラズマを励
起する(ステップ3)。
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Lノ、アルゴンガスプラズマから酸素ガスプラズマや
窒素ガスプラズマに部分的あるいは全部置換する(ステ
ップ4)。ここまでの過程で、プラズマフレームは、第
2のシャッタよって材料6には投射されず、材料が該プ
ラズマの熱によって損(口されることは防止される。こ
のステップ4の状態において、ガスの置換に伴ってプラ
ズマのフレームの状態が変化する。この置換が終了した
段階で、窓12を介してプラズマフレームの状態を観察
することにより、成膜に最適な材料の位置を確認するこ
とができる(ステップ5)。この段階で、第1のシャッ
タを閉じ、第2のシ(アツタを開け(ステップ6)、ス
テージ駆動機溝11を動作させ、ステージ10を上録さ
せて、材料6を観察によって確認されたR適位質にまで
移vJtろ(ステップ7)。次に、ガス供給ノズル3か
らキャリアガスと共に、成膜用の物質を該管2内部に供
給する(ステップ8)。この結果、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
、チャンバー7内の材料6の方向に向けて投射される。
該成膜物質の供給が定量的に行われ、プラズマが安定し
、全ての成膜物質が溶融する状態となったところで第1
のシャッタを開け(ステップ9)、材料6にプラズマガ
ス中に溶融した物質を投射して成膜を行う。
なお、成膜途中でプラズマが消えた場合には、成膜物質
が溶融しないで材料に投射されることを防止するため、
第1のシャッタを閉じることが望ましい。又、プラズマ
が発生している状態で長時間管2に接近している第1の
シャッタを閉じておくと・管2の端部がプラズマの熱に
よって破損することがあるため、第1のシャッタを閉じ
ている時間が所定時間を越えた場合には、材料6を下降
させ、第2のシャッタを閉じ、第1のシャッタを開ける
ようにすると良い。
第3図は平板状のシャッタ部材8bの断面図(第1図の
A−AIWi面図)を示している。このシャッタ部材8
bは、端部に突起部8Cを有しており、シャッタ部材8
bにプラズマガスが投射されることに伴って、該ガス中
に含まれる物質が該部材表面に滞留するが、該シャッタ
部材が回転しても、真下の材v16に落下せず、材料6
の表面を汚染することが防止される。なお、シャッタ部
材9bもシャッタ部材8bと同様な形状となっている。
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、2枚のシャッタによって材料へのプラ
ズマガスの照射を停止させるようにしたが、1枚のシャ
ッタにより、成膜物質の供給が開始される初期状態のと
ぎのみ材料へのプラズマフレームの投射を停止するよう
に構成しても良い。
(発明の効果) 以上説明したように、請求項1の発明によれば、成膜物
質が安定に溶融されない状態の時に、プラズマガスが月
利に投射されないように構成できるで、均一な成膜を行
うことができる。
又、請求項2.3の発明によれば、請求mlの発明の効
果に追加して、材料をプラズマフレームに対して最適な
位置に配置することができ、又、フレームの観察時に、
材料へのプラズマガスの投射が停止されるので、材料表
面の損傷を防止できる。
更に、請求項4の発明によれば、シャッタの回転により
、シ1pツタに付着したり滞留している物質を落下さ「
ることが防止できる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の一実施例である誘導プラズマ成膜装置
を示す図、第2図は本発明の詳細な説明するためのフロ
ーチャート、第3図は本発明に使用されるシャッタ一部
月の断面を示す図である。 1・・・1−−チ      2・・・管3・・・ガス
ノズル    4・・・RFコイル5・・・孔    
    6・・・材料7・・・ヂトンバー    8・
・・第1のシャッタ9・・・第2のシャッタ 10・・
・ステージ11・・・ステージ駆動機構 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 第2図 第3 図

Claims (1)

  1. 【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、該プラズマの高温によって注入物質を溶融し
    、該溶融した物質を該管に接続されたチャンバー内の被
    成膜材料に投射するようにした誘導プラズマ成膜装置に
    おいて、該被成膜材料の前面に、開閉可能な水冷構造の
    シャッタを配置したことを特徴とする誘導プラズマ成膜
    装置。 (2)前記被成膜材料の前面に配置する開閉可能な水冷
    構造のシャッタとして、第1と第2のシャッタからなる
    ものを用いたことを特徴とする誘導プラズマ成膜装置。 (3)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、該プラズマの高温によって注入物質を溶融し
    、該溶融した物質を該管に接続されたチャンバー内の被
    成膜材料に投射するようにした誘導プラズマ成膜方法に
    おいて、該被成膜材料の前面に、開閉可能な第1と第2
    のシャッタを配置し、次のステップで被成膜材料に膜を
    形成するようにした誘導プラズマ成膜方法。 (1)材料からより離れた第1のシャッタを開き、材料
    により近い第2のシャッタを閉じるステップ、 (2)管内に第1のガスを導入するステップ、 (3)RFコイルに高周波電流を流し、該管内に誘導磁
    界を生ぜしめ、プラズマを発生させるステップ、 (4)第1のガスの一部あるいは全部を第2のガスに置
    換するステップ、 (5)第1のシャッタを閉じ、第2のシャッタを開け、
    被成膜材料を最適位置に移動するステップ、 (6)成膜物質をプラズマ中に供給し、その後、第1の
    シャッタを開けるステップ。 (4)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、該プラズマの高温によつて注入物質を溶融し
    、該溶融した物質を該管に接続されたチャンバー内の被
    成膜材料に投射するようにした誘導プラズマ成膜装置に
    使用されるシャッタであって、該シャッタには、該シャ
    ッタの回転に伴ってシャッタ表面に推積した物質が落下
    するのを防止する縁部を有していることを特徴とする誘
    導プラズマ成膜装置用水冷シャッタ構造。
JP12318988A 1988-05-20 1988-05-20 誘導プラズマ成膜装置,誘導プラズマ成膜方法および誘導プラズマ成膜装置用水冷シャッタ構造 Pending JPH01294857A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009256705A (ja) * 2008-04-15 2009-11-05 Hitachi Zosen Corp 真空蒸着装置

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6319563B2 (ja) * 1985-03-14 1988-04-23 Nippon Kokan Kk

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