JPH01292828A - 誘導プラズマ応用装置 - Google Patents

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の誘導プラズマ応用
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、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、該材料上に該粉末物質の膜ある
いは該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Ｎ源により駆動される加熱用のＲ
Ｆ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。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照射され、例えば、該材料上
に所望物質の膜が形成される。

（発明が解決しようとする課題） ところで、この高周波誘導プラズマは、ＤＣの熱プラズ
マに比較して、プラズマ内の流速が遅く、注入材料の蒸
発や反応等の時間が充分にとれる有利さがあるが、一方
、成膜の観点がらすると、材料に照射される速度が遅く
、又、プラズマフレームも火炎状であって、均一に材料
上に該溶融物質が照射されず、必ずしも成膜等には適し
ていない。

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、高温のプラズマを発生させると共に、材料に速度
の大きいビーム状のプラズマフレームを照射することが
できる誘導プラズマ応用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
生部と、該プラズマ発生部に連通し、内部に被処理材料
が配置されるチャンバーとを有した誘導プラズマ応用装
置において、該該プラズマ発生部とチャンバーとの間に
微小孔を有した部材を配置し、該チャンバー内を排気す
る手段を設けたことを特撮とするものである。

（作用） 熱プラズマ発生部とチャンバーとの間に配置したオリフ
ィス等の微小孔を有した部材のために、チャンバー内を
排気すると、該プラズマ発生部とチャンバーとの間に圧
力差が生じる。

（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
。添附図面は本発明に基づく誘導プラズマ成膜装置を示
しており、図中、１は誘導プラズマ発生部（トーチ）で
あり、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。ガス供給ノズル３には、複数の孔５
が穿たれており、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、ＲＦコイル
４は、図示していない高周波電源に接続されでいる。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には排気管８の一端
が接続されており、該排気管８の他端は、ロータリーポ
ンプの如き排気ポンプ９に接続されている。トーチ１と
チャンバー７との間には、オリフィスｉｏｓ設けられて
いる。該オリフィス１０は、中心に微小孔１１が穿たれ
ており、又、該オリフィス１０の内部には冷却水通路１
２が配設されている。該冷却水通路１２は冷却水導入管
１３と冷却水排出管１４に接続され、その結果、該通路
１２には、外部から冷却水が流される。

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。

１ｆｆｉの初期状態においては、ガスノズル３に穿たれ
た孔５から、例えば、アルゴンガスを供給すると共に、
ＲＦコイル４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、アルゴンガスに変えて酸素ガスや窒
素ガスを供給し、更に、キャリアーガスと共に、成膜用
あるいは材料への溶射用の物質を管２内部に供給する。

この結果、該物質は、１万度〜１万５千度に加熱された
プラズマによって溶融する。

チャンバー７内は、排気管８を介して排気ポンプ９によ
り排気される。ここで、排気されるチャンバー７とトー
チ１の管２の間には、オリフィス１０が設けられている
ため、成膜等を行うチャンバ−７内部は圧力が低くなる
が、管２の内部は、オリフィス１０により排気が充分に
行われず、大気圧に近い圧力に維持される。この結果、
プラズマを発生させる管２内部は圧力が高いため、内部
のプラズマガス温度は高くなり、それに伴って、注入さ
れる物質を蒸発させる能力が高まって好ましい。一方、
チャンバー７内は圧力が低くなっているので、トーチ１
の管２内部の蒸発物質を含んだプラズマガスは、オリフ
ィス１０の微小孔１１からチャンバー７内に引出される
。この引出されたガスは、管２内部とチャンバー７内と
の間の圧力差による体積膨脂により、速度の大きなビー
ム状のプラズマフレームＦとなって材料６に向けて照射
される。この結果、材料６上には、常に一定速度で、場
所的に溶融物質の濃度が均一なプラズマフレームが照射
されるため、その表面には均一な膜が形成される。

なお、管２とチャンバー７との間にある程度の良さの孔
を有したオリフィスを配置したが、微小孔を有した平板
状の隔壁を配置するようにしても良い。

（発明の効果） 以上詳細に説明したように、本発明によれば、プラズマ
発生部とチャンバーとの間にオリフィスを設け、該チャ
ンバー内を排気するようにしたので、プラズマ発生部は
圧力を高くしてガス温度を高くし、物質の蒸発を効率良
く行わせることができ、その一方、被処理材料が配置さ
れるチャンバー内は圧力を低くでき、オリフィスの孔を
介してビーム状のフレームを高速度で取出すことができ
る。従って、材料に均一に蒸発物質を含んだ高温ガスを
投射することができる。

【図面の簡単な説明】

添附図面は、本発明の一実論例である誘導プラズマ成膜
装置を示す図である。 １・・・トーチ　　　　　　２・・・管３・・・ガスノ
ズル　　　　４・・・ＲＦコイル５・・・孔　　　　　
　　　６・・・材料７・・・チャンバー　　　　８・・
・排気管９・・・排気ポンプ　　　１０・・・オリフィ
ス１１・・・孔　　　　　　　１２・・・冷却水通路１
３・・・冷却水導入管　　１４・・・冷却水排出管特許
出願人　　日　　本　　電　　子　　株　　式　　会　
　礼式　　理　　人　　　弁　　理　　士　　　井　　
島　　藤　　冶外１名

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （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部と、該プラズマ発生部に
   連通し、内部に被処理材料が配置されるチャンバーとを
   有した誘導プラズマ応用装置において、該プラズマ発生
   部とチャンバーとの間に微小孔を有した部材を配置し、
   該チャンバー内を排気する手段を設けたことを特徴とす
   る誘導プラズマ応用装置。
2. （２）該微小孔を有した部材は冷却されているオリフィ
   スである請求項１記載の誘導プラズマ応用装置。