JPH0367496A

JPH0367496A - 誘導プラズマ発生装置

Info

Publication number: JPH0367496A
Application number: JP1204496A
Authority: JP
Inventors: Takanobu Amano; 天野　高伸; Hisashi Komaki; 久小牧; Yoshiharu Hirakawa; 平川　祥治
Original assignee: Jeol Ltd
Current assignee: Jeol Ltd
Priority date: 1989-08-07
Filing date: 1989-08-07
Publication date: 1991-03-22

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、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。

（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コイルに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。

■　管内を排気し、例えば、１Ｏ−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。

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。

■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。

上記した点に注目し、第２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との間の空間の機密
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との間の空間を通って、
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
うに槽底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。

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。

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
単で容易に確実に、又、管内の汚染少なくプラズマの着
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
れた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、プラズマ生成室内に挿脱可能な電極部材
を配置し、管の一方の端部に配置された金属製部材と電
極部材との間に高圧発生手段を接続するように構成し、
電極部材をプラズマ生成室内に挿入した状態でプラズマ
の着火を行うようにしたことを特徴としている。

（作用）プラズマ生成室内に挿脱可能な電極部材を配置し、プラ
ズマ着火時には、この電極部材をプラズマ生成室内に挿
入し、電極部材と他の金属製部材との間で高圧火花放電
を起こさせ、これを引金として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２
２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、金属
棒挿脱機＄１１２７が取り付けられており、この挿脱機
構２７からチャンバー２６内に金属棒２８が挿入される
。この金属棒２８と金属製材料で形成された上部フラン
ジ２１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。

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。この状態で、金属
棒２８と上部フランジとの間に、高圧発生装置２つから
高電圧を印加すると、金属棒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−２６内部にプラズマが発生する。

その後、金属棒２８を挿脱機構２７によってチャンバ−
２６内部から挿脱機構内へ移動させる。そして、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内の
下方に配置される材料上に投射される。

以上本発明の一実施例を説明したが、本発明はこの実施
例に限定されない。例えば、上部フランジと金属棒との
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、金属棒
をプラズマの着火のときのみプラズマ生成領域に挿入し
、この金属棒と他の金属製物質との間で高電圧火花放電
を生じさせるようにしたので、トーチ下部に金属製物質
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、金属棒は、プラズマの着火後はプラズマ発生
領域から除かれるので、金属棒が高温のプラズマフレー
ムに晒されることはなく、金属棒によって管やチャンバ
ー内を汚染することはない。更に、大気圧テプラズマの
着火を行うことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の一実施例を示す断面図、第２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・・・ＲＦコイル１１．２９・・・高圧発生装置

Claims

【特許請求の範囲】

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、プラズマ生成室内に
挿脱可能な電極部材を配置し、管の一方の端部に配置さ
れた金属製部材と電極部材との間に高圧発生手段を接続
するように構成し、電極部材をプラズマ生成室内に挿入
した状態でプラズマの着火を行うようにしたことを特徴
とする誘導プラズマ発生装置。