JPH0837099A - プラズマ発生装置 - Google Patents

プラズマ発生装置

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JPH0837099A
JPH0837099A JP6173938A JP17393894A JPH0837099A JP H0837099 A JPH0837099 A JP H0837099A JP 6173938 A JP6173938 A JP 6173938A JP 17393894 A JP17393894 A JP 17393894A JP H0837099 A JPH0837099 A JP H0837099A
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cathode
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徹 高島
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 絶縁材料の成膜にも用いることができるプラ
ズマ発生装置を実現する。 【構成】 アノード3の真空チャンバー7内に発生した
プラズマに対向する面の前には、アノード3と同電位の
補助アノード12が配置されている。したがって、アノ
ード3に戻される電子は、補助アノード12に衝突し補
助アノード板を極めて高い温度にまで加熱する。このた
め、補助アノード12に絶縁材料の蒸気が付着しても、
補助アノードは高い温度に加熱されているので、絶縁材
料はすぐさま再蒸発される。この結果、真空チャンバー
7内のプラズマから戻される電子は継続してアノードに
入り込み、長時間に渡って安定に高い放電電流を維持す
ることができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、イオンプレーティング
やプラズマCVD装置などに用いて最適なプラズマ発生
装置に関する。
【0002】
【従来の技術】イオンプレーティング装置などのプラズ
マ発生装置では、真空チャンバー内にプラズマを形成
し、このプラズマによって成膜材料をイオン化し、チャ
ンバー内の基板にイオン化材料を付着させるようにして
いる。このチャンバー内でプラズマを発生させるため、
チャンバーに電子源を備え、電子源からの電子をチャン
バー内に導入するようにしている。最近、この電子源と
してプラズマ源が用いられている。
【0003】図1は電子源としてプラズマ源を用いたプ
ラズマ発生装置を示している。図中1はプラズマ源であ
り、プラズマ源1はカソード2、アノード3、磁場発生
用コイル4、カソード2を包むように配置された円筒状
のケース5、ケース5の端部に設けられたガス導入口6
で構成されている。プラズマ源1は真空チャンバー7に
内蔵された形で取り付けられている。カソード2はタン
グステンなどの熱電子放出材料の線材で形成されてい
る。このカソード2は加熱電源8に接続されており、熱
電子が放出可能な温度にまで加熱できるように構成され
ている。なお、アノード3はケース5に対し碍子9によ
って電気的に絶縁されている。
【0004】アノード3は、カソード2と放電用直流電
源10、低抵抗R1を介して接続されており、アノード
3にはカソード2に対して+50V〜+150Vの電圧
が印加されており、ケース5内で発生したプラズマ中の
電子を引き出して加速させ、真空チャンバー7内に導く
役割をする。ケース5はカソード2とアノード3との間
で安定な放電を維持させるための放電室となっている。
また、ケース5は数100Ωの抵抗R3を介して放電電
源10に接続されている。その結果、ケース5はカソー
ド2の平均電位に対してアルゴンガスの電離電圧以上の
電圧が印加されており、放電トリガの役割を果たすよう
に構成されている。なお、カソード2、アノード3、放
電用直流電源10で構成される放電回路は、真空チャン
バー7と高抵抗R3で接続されている。
【0005】コイル4は、ケース5内で発生したプラズ
マ中から電子が引き出される方向と平行な磁場を形成す
る電磁石であり、この磁場により、ケース5内の放電プ
ラズマを集束させ、電子ビームをアノード3から通過さ
せる助けをすると共に、アノード3から真空チャンバー
6へ引き出された電子ビームをアノード3から遠方に導
く役割も有している。なお、ケース5やアノード3は詳
細に図示していないが、冷却水が循環できる構造となっ
ている。次にこのような構成の動作を説明する。
【0006】まず、ケース5内を図示していない真空排
気系により高真空に排気し、その後、ケース5内にガス
導入口6からアルゴンガスなどの不活性ガスを導入す
る。この場合、ケース5内の圧力を10−2Torrよ
りも高く設定する。ケース5内が所定の圧力に設定され
た後、カソード2に加熱電源8より電流を供給して通電
加熱し、カソードを熱電子放出可能な温度にまで加熱す
る。この結果、カソード2から熱電子が放出され、カソ
ード2とアノード3との間、および、カソード2とケー
ス5との間で放電が発生する。この放電によりケース5
内部のアルゴンガスはイオン化され、ケース5内にはプ
ラズマが発生する。
【0007】このようにして発生したプラズマは、コイ
ル4が作る磁場の影響でカソード2からの電子ビームの
軸方向に集束され、更に、アノード3の加速電界により
加速された電子は、真空チャンバー7へと引き出され
る。真空チャンバー7内に引き出された電子は、真空チ
ャンバー7内に導入された活性ガス、または反応ガスな
どを励起してプラズマ化し、真空チャンバー7内に濃い
プラズマを形成する。
【0008】なお、プラズマ源1の放電回路と真空チャ
ンバー7とが高抵抗により接続されていることから、ア
ノード3から真空チャンバー7に引き出された放電電流
は真空チャンバー7へは流れにくくなり、ほとんどがア
ノード3方向に戻ることになる。つまり、プラズマ源1
はアノード2から引き出された電子ビームがUターンし
てアノード3に戻されるような振る舞いをする。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】上記した構成のプラズ
マ発生装置において、真空チャンバー7内でイオンプレ
ーティングにより成膜を行う場合、成膜材料としてSi
2などの絶縁材料を使用すると、アノード3の真空チ
ャンバー7内のプラズマに対向する面に絶縁材料の蒸気
が付着する。この結果、アノード3の表面の導電性が低
下し、真空チャンバー7内で発生したプラズマから戻っ
てくる電子がアノード3に入り込むことが困難となり、
放電電流が時間の経過と共に減少し、極端な場合には放
電維持が困難となってしまう。このため、図1に示した
ようなプラズマ発生装置を酸化物などの絶縁材料の成膜
に用いることは実用上困難となる。
【0010】本発明は、このような点に鑑みてなされた
もので、その目的は、絶縁材料の成膜にも用いることが
できるプラズマ発生装置を実現するにある。
【0011】
【課題を解決するための手段】本発明に基づくプラズマ
発生装置は、内部にプラズマガスが供給されるケース
と、カソードとアノードを備えており、カソードを加熱
することによって発生した熱電子によってケース内にプ
ラズマを形成するように構成されたプラズマ源と、プラ
ズマ源のケース内で発生したプラズマからアノードによ
って引き出され加速された電子が導入される真空チャン
バーとを備えたプラズマ発生装置において、前記真空チ
ャンバー内に形成されたプラズマに面したアノードの前
面に、高融点材料で形成され、前記アノード間の熱抵抗
が大きくなるように該アノードに接続された補助アノー
ドを設けたことを特徴としている。
【0012】
【作用】本発明に基づくプラズマ装置は、真空チャンバ
ー内に形成されたプラズマに面したアノードの前面に、
高融点材料で形成されアノードへ熱伝導が充分行われな
いようにした補助アノードを設け、真空チャンバー内の
絶縁材料の蒸気が補助アノードに付着しても、補助アノ
ードの自己加熱効果により再蒸発させる。
【0013】
【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。図2は本発明の一実施例を示しているが、
図1の従来装置と同一ないしは類似構成要素には同一番
号を付しその詳細な説明は省略する。この実施例では、
アノード3の真空チャンバーに対向した側に補助アノー
ド板12が配置されている点が図1の従来装置と異なっ
ている。この補助アノード板12は、例えば、モリブデ
ンなどの高融点金属により形成されており、その厚さは
薄くされている。また、補助アノード板12はアノード
3との間に熱抵抗を大きくもたせるように接続され(例
えば、アノード3に対する接触面積が小さくなるように
接続される)、アノード3と同電位にされている。この
ような構成の動作を次に説明する。
【0014】まず、図1の従来装置と同様に、ケース5
内を図示していない真空排気系により高真空に排気し、
その後、ケース5内にガス導入口6からアルゴンガスな
どの不活性ガスを導入する。この場合、ケース5内の圧
力を10−2Torrよりも高く設定する。ケース5内
が所定の圧力に設定された後、カソード2に加熱電源8
より電流を供給して通電加熱し、カソードを熱電子放出
可能な温度にまで加熱する。この結果、カソード2から
熱電子が放出され、カソード2とアノード3との間、お
よび、カソード2とケース5との間で放電が発生する。
この放電によりケース5内部のアルゴンガスはイオン化
され、ケース5内にはプラズマが発生する。
【0015】このようにして発生したプラズマは、コイ
ル4が作る磁場の影響でカソード2からの電子ビームの
軸方向に集束され、更に、アノード3の加速電界により
加速された電子は、真空チャンバー7へと引き出され
る。真空チャンバー7内に引き出された電子は、真空チ
ャンバー7内に導入された活性ガス、または反応ガスな
どを励起してプラズマ化し、真空チャンバー7内に濃い
プラズマを形成する。なお、プラズマ源1の放電回路と
真空チャンバー7とが高抵抗により接続されていること
から、アノード3から真空チャンバー7に引き出された
放電電流は真空チャンバー7へは流れにくくなり、ほと
んどがアノード3方向に戻ることになる。つまり、プラ
ズマ源1はアノード3から引き出された電子ビームがU
ターンしてアノード3に戻されるような振る舞いをす
る。
【0016】さて、本実施例では、アノード3の真空チ
ャンバー7内に発生したプラズマに対向する面の前に
は、アノード3と同電位でアノードへ熱伝導が充分行わ
れないようにした補助アノード12が配置されている。
したがって、アノード3に戻される電子は、補助アノー
ド12に衝突し補助アノード板12を極めて高い温度に
まで加熱する。このため、例えば、真空チャンバー7内
で絶縁材料を蒸発させ、チャンバー内のプラズマでイオ
ン化する場合、絶縁材料の蒸気が補助アノード板12の
前面に付着することになるが、補助アノード板12は前
記したように電子の衝突によって高温に加熱されている
ため、絶縁材料はすぐさま再蒸発される。この結果、真
空チャンバー7内のプラズマから戻される電子は継続し
てアノードに入り込み、長時間に渡って安定に高い放電
出力を維持することができる。
【0017】尚、プラズマ源を真空チャンバー内に内蔵
する構成に限らず、真空チャンバーの壁部にプラズマ源
を外付けする構成であっても良い。
【0018】
【発明の効果】以上説明したように、本発明に基づくプ
ラズマ発生装置は、真空チャンバー内に形成されたプラ
ズマに面したアノードの前面に、高融点材料で形成され
アノードへ熱伝導が充分行われないようにした補助アノ
ードを設け、真空チャンバー内の絶縁材料の蒸気が補助
アノードに付着しても、補助アノードの自己加熱効果に
より再蒸発させるように構成した。この結果、アノード
表面に絶縁材料が付着しないので、真空チャンバー内の
プラズマから戻る電子は効率良くアノード(補助アノー
ド)に入り込み、高い放電電流を長時間に渡って維持す
ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】従来のプラズマ発生装置を示す図である。
【図2】本発明に基づくプラズマ発生装置の一実施例を
示す図である。
【符号の説明】 1 プラズマ源 2 カソード 3 アノード 4 磁場発生用コイル 5 ケース 6 ガス導入口 7 真空チャンバー 8 加熱電源 9 碍子 10 放電電源 11 ガス導入口 12 補助アノード

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 内部にプラズマガスが供給されるケース
    と、カソードとアノードを備えており、カソードを加熱
    することによって発生した熱電子によってケース内にプ
    ラズマを形成するように構成されたプラズマ源と、プラ
    ズマ源のケース内で発生したプラズマからアノードによ
    って引き出され加速された電子が導入される真空チャン
    バーとを備えたプラズマ発生装置において、前記真空チ
    ャンバー内に形成されたプラズマに面したアノードの前
    面に、高融点材料で形成され、前記アノード間の熱抵抗
    が大きくなるように該アノードに接続した補助アノード
    を設けたことを特徴とするプラズマ発生装置。
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005293866A (ja) * 2004-03-31 2005-10-20 Jeol Ltd プラズマ発生装置及び薄膜形成装置
JP2010126762A (ja) * 2008-11-27 2010-06-10 Shinko Seiki Co Ltd 成膜装置および成膜方法
KR20150093713A (ko) * 2012-12-13 2015-08-18 오를리콘 서피스 솔루션스 아크티엔게젤샤프트, 트뤼프바흐 플라즈마 공급원
KR20220091121A (ko) * 2020-12-23 2022-06-30 광운대학교 산학협력단 초음속 아크 플라즈마 발생 시스템

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101678284B1 (ko) * 2014-12-19 2016-11-21 최훈식 장신구 고정 조립체 및 그 고정방법

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005293866A (ja) * 2004-03-31 2005-10-20 Jeol Ltd プラズマ発生装置及び薄膜形成装置
JP4571425B2 (ja) * 2004-03-31 2010-10-27 日本電子株式会社 プラズマ発生装置及び薄膜形成装置
JP2010126762A (ja) * 2008-11-27 2010-06-10 Shinko Seiki Co Ltd 成膜装置および成膜方法
KR20150093713A (ko) * 2012-12-13 2015-08-18 오를리콘 서피스 솔루션스 아크티엔게젤샤프트, 트뤼프바흐 플라즈마 공급원
JP2016509333A (ja) * 2012-12-13 2016-03-24 エーリコン・サーフェス・ソリューションズ・アーゲー・トリューバッハ プラズマ源
US10032610B2 (en) 2012-12-13 2018-07-24 Oberlikon Surface Solutions Ag, Pfäffikon Plasma source
KR20220091121A (ko) * 2020-12-23 2022-06-30 광운대학교 산학협력단 초음속 아크 플라즈마 발생 시스템

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