[发明专利]扩径管型等离子体生成装置

说明书

技术领域

本发明涉及通过在设定为真空环境下的电弧放电部进行真空电弧 放电而产生等离子体，具备将在产生等离子体时从阴极副生的阴极材 料粒子(以下称为“微滴”)除去的微滴除去部的等离子体生成装置。

背景技术

一般，在等离子体中，通过在固体材料的表面形成薄膜、或注入 离子来改善固体的表面特性的技术已被公知。利用含有金属离子、非 金属离子的等离子体形成的膜强化了固体表面的耐磨损性、耐腐蚀性， 作为保护膜、光学薄膜、透明导电性膜等是有用的膜。特别是，利用 了碳等离子体的炭素膜作为由金刚石结构和石墨结构的非晶形混合晶 构成的类金刚石膜(称为DLC(Diamond-like carbon)膜)，利用价值 很高。

作为产生含有金属离子、非金属离子的等离子体的方法，有真空 电弧等离子体法。真空电弧等离子体是由在阴极和阳极之间生出的电 弧放电所形成，阴极材料从存在于阴极表面上的阴极点蒸发，由该阴 极蒸发物质形成的等离子体。另外，在作为环境气体导入了反应性气 体或/及不活泼气体(称为惰性气体)的情况下，反应性气体或/及不 活泼气体也同时被离子化。使用这样的等离子体，能够进行对固体表 面的薄膜形成、离子的注入，进行表面处理。

一般，在真空电弧放电中，在从阴极点放出阴极材料离子、电子、 阴极材料中性粒子(原子及分子)这样的真空电弧等离子体构成粒子 的同时，还放出从亚微米以下到几百微米(0.01～1000μm)大小的被 称为微滴的阴极材料微粒。但是，在成膜等表面处理中，成为问题的 是微滴的产生。若该微滴附着在被处理物表面，则在被处理物表面形 成的薄膜的均匀性丧失，成为薄膜的残次品。

作为解决微滴的问题的一个方法，具有磁过滤法(P.J.Martin， R.P.Netterfield and T.J.Kinder，Thin Solid Films 193/194(1990)77)(非 专利文献1)。该磁过滤法是使真空电弧等离子体穿过弯曲的微滴捕集 管路向处理部输送的方法。根据该方法，产生的微滴被附着捕获(捕 集)在管路内周壁，在管路出口能够得到基本不含微滴的等离子体流。 另外被构成为，通过沿管路配置的磁铁形成弯曲磁场，通过该弯曲磁 场使等离子体流弯曲，将等离子体有效地引导至等离子体加工部。

在日本特开2002-8893号公报(专利文献1)中公开了具有微滴 捕集部的等离子体加工装置。图13是以往的等离子体加工装置的构成 概略图。在等离子体产生部102中，在阴极104和触发电极106之间 生出电火花，使阴极104和阳极108之间产生真空电弧，生成等离子 体109。在等离子体产生部102，连接用于产生电火花及真空电弧放电 的电源110，配设使等离子体109稳定化的等离子体稳定化磁场产生 器116a、116b。等离子体109从等离子体产生部102被引导至等离子 体加工部112，通过上述等离子体109，对配置在等离子体加工部112 的被处理物114进行表面处理。另外，通过与等离子体加工部112连 接的气体导入系统Gt，根据需要导入反应性气体，通过气体排出系统 Gh排出反应气体、等离子体流。

从等离子体产生部102放出的等离子体109在磁场作用下向与等 离子体产生部102不面对的方向弯曲，流入等离子体加工部112。在 与等离子体产生部102面对的位置，配设对产生等离子体109时从阴 极副生的阴极材料微粒(微滴)118进行捕集的微滴捕集部120。因此， 未受磁场的影响的微滴118向微滴捕集部120行进而被捕集，防止微 滴118进入等离子体加工部112内。

专利文献1：日本特开2002-8893号公报

非专利文献1：P.J.Martin，R.P.Netterfield and T.J.Kinder，Thin Solid Films 193/194(1990)77

发明内容