JPS63279543A - 真空アークイオン源を具えた装置 - 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】 本発明はプラズマ放出カソードと適当な電位で附勢し得
るアノードとを有する真空アークイオン源を具えた装置
に関するものである。

イオンアークがアノードとカソードとの間に生ずると、
材料が発熱の影響の下で局部的に原子化され、イオン化
された気体がイオンと電子の混合体であって零に等しい
総合電荷を有するプラズマを生ずる。イオンアークは時
々独立の制御電極によってアークパルスの長さより短い
期間アノードおよびカソード間に生ずる補助プラズマに
より開始させることができる。

数拾電子ボルトの平均エネルギーを有する前記プラズマ
は極めて小さい寸法の極めて明るいスポット　（カソー
ドスポットと称されている）から約３０°頂角の円錐状
に発生する。

所定の材料に対しては前記プラズマの発生とともに溶融
材料の微小溶滴が発生し、溶滴の発生は等エントロピー
でなく、溶滴の大部分はカソードの表面近くの立体角内
に位置する。

本発明は発生された微小溶滴が所望の層の品質を損傷し
、イオン源を具えた装置の正しい動作を損なう惧れがあ
るという事実の認識に基づいて為したものである。

この目的のために、本発明の装置は溶融材料の微小溶滴
を除去する手段を具えていることを特徴とする。

一実施例では前記溶滴除去手段をレセプタクルとする。

このレセプタクルは微小溶滴が付着し易い表面を具える
ものとするのが好ましい。この付着性はレセプタクルを
カソードに対しバイアスすることにより改善することが
できる。

本発明の他の実施例では、カソードの表面近くに立体角
内に発生された飛散、する微小溶滴を十分に除去するた
めに、レセプタクルを微小粒子の最大発生領域（プラズ
マの放出表面に対し小角度を成す）内に設けた凹部とす
る。

本発明の更に他の実施例ではレセプタクルは、アノード
の位置又はこれを超えた位置にプラズマ抽出側からカソ
ードが直接見えないように設けられた格子を具えるもの
とする。

この結果として微小溶滴の一層完全な除去が得られる。

本発明の更に他の実施例ではプラズマを制限しその半径
方向の広がりを直線又は湾曲軌道に閉じ込める磁界を発
生して微小溶滴とプラズマを分離する分離手段を設ける
。

図面につき本発明を説明する。

各図において対応する素子は同一の符号で示す。

第１図はカソード２とアノード３との間でカソード２に
より放出されるプラズマ１を示している。

プラズマの放出表面近くに位置する微小溶滴の最大発生
領域４はプラズマ放出表面と円錐（その断面を破線で図
示しである）とで限界される。

第２図は微小溶滴最大発生領域内の微小溶滴を除去する
構成を示す。円柱カソード２は制御電極６を形成する同
一の形状の管６で取り囲まれる。

本例ではカソードは円柱であるが、本発明はこれに限定
されないこと勿論である。溶滴の除去は第１図に示す最
大放出領域内で制御電極６およびアノード３からそれぞ
れ絶縁体８および９により絶縁された凹部７から成るレ
セプタクルにより行われる。これらの凹部７は溶滴のレ
セプタタルとして作用する。レセプタタルの溶滴の付着
性は適当な表面処理により改善することができ、この付
着性はレセプタクルをカソードに対し溶滴の電荷の極性
と反対極性にバイアスすることにより改善することもで
きる。

溶滴のもっと完全な除去が必要とされる或いは望まれる
用途の場合には、第２図の手段７に加えて、第３図に示
すようにプラズマの発散領域内に位置させた少なくとも
１個の格子１０の形態のレセプタクルを設けることがで
きる。これら格子はアノード３の位置又はアノード３を
超えた位置に、プラズマ抽出側からカソードを直接見通
せないように設ける。これら格子は微小溶滴の電荷の極
性を考慮してカソードに対し弱くバイアスして微小溶滴
の効果的な捕集を促進させることができる。

本例では数個の格子を示しである。これら格子は合体し
て１つの格子に形成してもよい。

微小溶滴は前記格子により横取りされる。これら溶滴は
、格子の表面にその付着性を改善する処理を施すことに
より格子に一層良好に付着固定することができる。格子
の断面形状を急斜面の形にすると微小溶滴の重力による
捕集が助長される（第３図）。

前記格子のプラズマ透過率は十分な半径方向拡散を有す
るイオン１１シか引き出せないため小さい（第４図）。

この透過率は、微小溶滴を除去する格子をこれを横切っ
て拡散するプラズマの抽出格子として用いることにより
著しく改善することができる。この場合には格子をアノ
ードを越えた位置に設ける。

微小溶滴とプラズマとを分離する手段を第５ａおよび５
ｂ図に示す。この手段は誘導コイル１２ａおよび１２ｂ
により供給されるプラズマを閉じ込める磁界から成る。

この場合、磁界Ｂ＝Ｏの場合のプラズマの体積１がコイ
ル１２により与えられる磁界Ｂ”Ｂｏにおいて体積１３
に減少してプラズマの直線トラックが形成される。この
場合微小溶滴は上述した手段７および１６により除去さ
れる。

第５ｂ図においてはコイル１２ｂによりプラズマの曲線
トラックが形成される。このトラックに沿って壁に設け
られたダイヤフラム板１４が微小溶滴を除去する。

この装置の出力側１５では磁界がないのでプラズマは広
がり、この場合にもこのプラズマ又は前記分離手段のな
い構造のアノードの出力側に存在する素子と同一の素子
に出会うようにすることができる。

本発明は上述した実施例にのみ限定されるものでなく多
くの変形や変更が可能であること明らかである。

【図面の簡単な説明】

第り図は微小溶滴の最大発生領域を示す図、第２−は微
小溶滴をその最大発生領域内で除去する構成例を示す図
、 第３図は格子を具えた微小溶滴を除去する構成例を示す
図、 第４図は前記格子をイオン抽出格子として用いた状態を
示す図、 第５図はプラズマを直線トラック（第５ａ図）及・び曲
線トラック（第５ｂ図）に閉じ込める磁界により微小溶
滴をプラズマから分離する構成を示す図である。 １・・・プラズマ　　　　　２・・・カソード３・・・
アノード ′４・・・微小溶滴最大発生領域 ５・・・微小溶滴　　　　　６・・・制御電極７・・・
レセプタクル　　　８．９・・・絶縁体１０・・・格子
　　　　　　　１１・・・イオン１２ａ、　１２ｂ・・
・コイル　　　１３・・・プラズマ１４・・・ダイヤフ
ラム板　　１５・・・出力側特許出願人　　エヌ・ベー
・フィリップス・フルーイランペンファブリケン

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、プラズマ放出カソードと適当な電位で附勢し得るア
   ノードとを有する真空アークイオン源を具えた装置にお
   いて、当該装置は溶融材料の微小溶滴を除去する手段を
   具えていることを特徴とする真空アークイオン源を具え
   た装置。 ２、前記溶滴除去手段はレセプタクルを具えていること
   を特徴とする請求項１記載の装置。 ３、前記レセプタクルは微小溶滴が付着し易い表面を具
   えていることを特徴とする請求項２記載の装置。 ４、前記レセプタクルはカソードに対しバイアスしてあ
   ることを特徴とする請求項２又は３記載の装置。 ５、前記レセプタクルは微小溶滴の最大発生領域内に設
   けられた凹部を具えていることを特徴とする請求項２〜
   ４の何れかに記載の装置。 ６、前記レセプタクルは、アノードの位置又はアノード
   を超えた位置に、プラズマ抽出側からカソードを直接見
   通せないように設けられた格子を具えていることを特徴
   とする請求項２〜５の何れかに記載の装置。 ７、前記溶滴除去手段は、プラズマを制限しその半径方
   向の広がりを直線又は湾曲トラックに閉じ込める磁界を
   発生して微小溶滴とプラズマとを分離する分離手段を具
   えていることを特徴とする請求項１〜６の何れかに記載
   の装置。