[发明专利]等离子生成装置及等离子处理装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种由在设定在真空环境下的电弧放电部进行真空电弧放电，从目标表面产生等离子，具备在产生等离子时将从阴极作为副产品产生的阴极材料粒子(下称“微滴(droplet)”)除去的微滴除去部的等离子生成装置及使用由该等离子生成装置生成的等离子进行等离子处理的等离子处理装置。

背景技术

一般地，通过在等离子中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情况已被公知。利用包括金属离子、非金属离子在内的等离子形成的膜强化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物质。特别是利用了碳等离子的碳素膜作为由金刚石构造和石墨构造的无定形混晶构成的类金刚石膜(称为DLC膜)，利用价值高。

作为产生包括金属离子、非金属离子在内的等离子的方法，有真空电弧等离子法。真空电弧等离子是从通过在阴极和阳极之间发生的电弧放电形成的，并且是阴极材料从存在于阴极表面上的阴极点蒸发，由此阴极蒸发物质形成的等离子。另外，在作为环境气体导入了反应性气体的情况下，反应性气体也同时被离子化。既可以将惰性气体(称为稀有气体)与上述反应性气体一起导入，也可以替代上述反应性气体而导入上述惰性气体。使用这样的等离子，能够进行向固体表面的薄膜形成、离子的注入而进行表面处理。

一般地，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构成粒子的同时，还放出从亚微米以下到数百微米(0.01～1000μm)的大小的被称为微滴的阴极材料微粒子。但是，在成膜等的表面处理中，成为问题的是微滴的产生。若此微滴附着在被处理物表面，则形成在被处理物表面上的薄膜的均匀性丧失，成为薄膜的次品。

作为解决微滴的问题的一个方法，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)。此磁过滤法是使真空电弧等离子通过弯曲的微滴捕集管道向处理部输送的方法。根据此方法，产生的微滴被附着捕获(捕集)在管道内周壁上，能够在管道出口得到基本不含微滴的等离子流。另外，以如下的方式构成：由沿管道配置的磁铁形成弯曲磁场，由此弯曲磁场使等离子流弯曲，将等离子有效地向等离子加工部引导。

日本特开2002-8893号公报(专利文献1)公开了具有微滴捕集部的等离子加工装置。图12是以往的等离子加工装置的结构概略图。在等离子发生部102中，在阴极104和触发电极106之间产生电气火花，使阴极104和阳极108之间产生真空电弧，生成等离子109。在等离子发生部102上连接了用于产生电气火花及真空电弧放电的电源110，并配置了使等离子109稳定化的等离子稳定化磁场发生器116a、116b。等离子109从等离子发生部102被引导至等离子加工部112，配置在等离子加工部112的被处理物114由上述等离子109进行表面处理。另外，由与等离子加工部112连接的气体导入系统Gt与需要相应地导入反应性气体，由气体排出系统Gh对反应气体、等离子流进行排气。

从等离子发生部102放出的等离子109由磁场在不与等离子发生部102面对的方向弯曲成T字状，流入到等离子加工部112。在与等离子发生部102面对的位置，配设了捕集在产生等离子109时从阴极作为副产品产生的阴极材料微粒子(微滴)118的微滴捕集部120。因此，不受磁场的影响的微滴118向微滴捕集部120行进并被捕集，防止微滴118进入等离子加工部112内。作为具体的微滴捕集组件，例如，日本特开2002-105628号公报(专利文献2)公开了由设置在等离子管道内壁的挡板附着、捕集不到达等离子加工部的微滴的情况。

专利文献1：日本特开2002-8893号公报

专利文献2：日本特开2002-105628号公报

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

发明内容

发明所要解决的课题