JPH0367498A

JPH0367498A - 誘導プラズマ装置

Info

Publication number: JPH0367498A
Application number: JP1204498A
Authority: JP
Inventors: Toyonobu Yoshida; 豊信吉田; Kazuo Terajima; 和夫寺嶋; Hisashi Komaki; 久小牧
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、誘導プラズマ成膜装置等に使用して好適な誘
導プラズマ装置に関する。

（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
溶解又は蒸発させ、この溶解又は蒸発した物質を被処理
材料に導き、溶解物質を材料に溶射したり、蒸発物質を
材料に蒸着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、該材料上に所望物質の膜
が形成される。

第２図は、このような誘導プラズマ装置の従来例を示し
ており、図中、１は誘導プラズマ発生部（トーチ）であ
り、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、管２の周囲に巻回されたＲＦコ
イル３等によって構成されている。管２の上部には、円
筒状部材４と、円筒状部材４の内側にガスと材料の供給
を行うノズル５が取り付けられている。円筒状部材４の
内部には、冷却水通路６が設けられており、この通路６
には、外部から冷却水が循環させられている。

円筒状部材４と管２の間は、酸素ガスや窒素ガスなどの
反応ガスの供給口８となっており、又、円筒状部材４と
ノズル５の間にもガス供給口７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、供給口７，８
から、例えば、アルゴンガスを供給すると共に、ＲＦコ
イル３に高周波を供給する。

この状態でプラズマを着火し、その後、供給口８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、安
定なプラズマＰを形成する。更に、ノズル５からのキャ
リアーガスと共に、成膜用あるいはターゲットへの溶射
用の液体や固体、気体の材料を管２内部に供給する。こ
の結果、材料は、１万度〜１万５千度に加熱されたプラ
ズマＰ中に供給され、この高温プラズマによって溶解又
は蒸発する。トーチ１内で発生したプラズマＰからの溶
解又は蒸発材料を含むフレームは、図示していないが、
ターゲットに照射される。

（発明が解決しようとする課題）上述した誘導プラズマ装置では、形成されたプラズマＰ
には図中矢印Ｆて示すような中心部から盛り上がって周
囲に流れる渦流を生じることが一般的に知られている。

この渦流を安定にすることが、プラズマの安定化に大切
である。又、形成されたプラズマはＲＦ出力の増加と共
に上部に移動してノズル５に接近し、プラズマの高温に
よってノズル５の先端部を溶解したり、スパッタしたり
する。このことを防止するため、ガス供給口７から、プ
ラズマＰを下方に押圧するガス流Ａを形成し、プラズマ
Ｐが異常にノズル５先端に接近しないようにしている。

このガス流Ａは、図面に示すように円筒状部材４とノズ
ル５の間のスリット状の出口より軸方向に吹き込まれる
が、このガス流はプラズマＰ中の上部に存在する渦流Ｆ
と逆方向に吹き込まれることになるため、渦流Ｆはガス
流により大きく乱される。このように渦流Ｆが乱される
と、プラズマＰが不安定になり、場合によっては消えて
しまうという欠点がある。さらに、円筒状の部材４と管
２との間の反応ガス供給口８から反応ガスを供給するよ
うにしているが、このガス流Ｂは、管２の壁面に沿って
流れるため、有効にプラズマＰ中の反応ガスとして流れ
込むことができず、結果として反応効率が悪くなる。

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、プラズマを安定に維持することができると共に、
プラズマ中の所望の反応を効率良く行わせることができ
る誘導プラズマ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
れた管と、管の周囲に巻回されたＲＦコイルと、管の一
方の端部に設けられた円筒状部材と、円筒状部材の内側
に配置され、材料を管内に形成される誘導プラズマ中に
噴出させるためのノズルとを備えており、円筒状部材の
周囲から反応ガスをプラズマ中に供給するように構成し
た誘導プラズマ装置において、円筒状部材のプラズマに
対向する面のエツジ部を丸く形成したことを特徴として
いる。

（作用）円筒状部材のプラズマに対向する面のエツジ部を丸く形
成し、プラズマに向けられるガス流がプラズマ中に急激
に流れ込まないように、又、管壁に沿う反応ガス流は、
プラズマ中に有効に入り込むような流れとする。

（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装置を示してお
り、第２図の従来装置と同一部分は同一番号を付してそ
の詳細な説明は省略する。

この実施例で、第２図の従来装置と異なるのは、円筒状
部材４に代えて、円筒状部材１０を設けた点である。円
筒状部材１０は、プラズマＰに対向する面Ｓのエツジ部
が丸く形成されており、この結果、円筒状部材１０とノ
ズル５との間のガス流は、直進せず、図のＡｏとして示
すように、円筒状部材１０の面Ｓのエツジ部が丸くされ
た形状に沿って流れるようになる。すなわち、ガス流Ａ
。

は、プラズマＰの上端部に急激に流れ込むことはなくな
り、プラズマＰの上部周辺部に沿ってプラズマＰを包み
込むように下方に押し下げるように流れ、プラズマＰを
安定な状態に維持してプラズマＰを押圧し、プラズマＰ
のノズル５への接近が防止されることが確認された。

一方、円筒状部材１０と管２との間の反応ガス供給口８
からの反応ガスは、図中Ｂｏで示すように、円筒状部材
１０の面Ｓのエツジ部の丸くされた形状に沿って流れ、
効率良く反応ガスをプラズマＰ中に流し込むことができ
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、ノズル５を円筒状部材１０
に対して相対的に移動できるように構成すれば、ノズル
５の位置に応じてプラズマＰに流れ込むガス流Ａ’　、
Ｂ’を微妙に調整することができる。

又、トーチ１が小型の場合には、ガス流Ｂ′がプラズマ
Ｐを下方に押し下げる役目をも果たすことができるため
、必ずしもプラズマＰを押し下げるガス流Ａ′はなくて
も良い。

（発明の効果）以上、詳細に説明したように、本発明によれば、ガス供
給口を形づくる円筒状部材のエツジ部を丸く形成したの
で、プラズマ中に入り込むガスを所望の流れとすること
ができるので、プラズマを安定な状態に維持しつつ、プ
ラズマがノズルに接近することを防止することができる
。又、反応ガスもプラズマ中に効率良く流し込むことが
できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の一実施例である誘導プラズマ装置を
示す図、第２図は、従来の誘導プラズマ装置を示す図で
ある。１・・・ドータ３・・・ＲＦコイル５・・・ノズル７．８・・・ガス供給口７・・・チャンバー９・・・排気ポンプ２・・・管４・・・円筒状部材６・・・冷却水通路０・・・円筒状部材８・・・排気管Ｏ・・・偏向コイル第　１　図

Claims

【特許請求の範囲】

絶縁性物質で形成された管と、管の周囲に巻回されたＲ
Ｆコイルと、管の一方の端部に設けられた円筒状部材と
、円筒状部材の内側に配置され、材料を管内に形成され
る誘導プラズマ中に噴出させるためのノズルとを備えて
おり、円筒状部材の周囲から反応ガスをプラズマ中に供
給するように構成した誘導プラズマ装置において、円筒
状部材のプラズマに対向する面のエッジ部を丸く形成し
たことを特徴とする誘導プラズマ装置。