JP2002155355A - 圧力勾配型プラズマ発生装置の始動方法 - Google Patents

圧力勾配型プラズマ発生装置の始動方法

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JP2002155355A JP2000350912A JP2000350912A JP2002155355A JP 2002155355 A JP2002155355 A JP 2002155355A JP 2000350912 A JP2000350912 A JP 2000350912A JP 2000350912 A JP2000350912 A JP 2000350912A JP 2002155355 A JP2002155355 A JP 2002155355A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 集束コイルの磁場による異常放電の発生を防
止することを可能とした圧力勾配型プラズマ発生装置の
始動方法を提供する。 【解決手段】 圧力勾配型プラズマガン11とこの圧力
勾配型プラズマガン11を取付け用短管部12を包囲す
る集束コイル13とを備えた圧力勾配型プラズマ発生装
置1の始動方法において、圧力勾配型プラズマガン11
に放電補助用気体を導入して小電流放電させた後、集束
コイル13による磁場を発生させるようにした。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、イオンプレーティ
ング、プラズマスパッタリング或いはプラズマCVD等
の真空成膜装置に適用される圧力勾配型プラズマ発生装
置の始動方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来、図3に示す圧力勾配型プラズマ発
生装置2が公知であり、この圧力勾配型プラズマ発生装
置2は、圧力勾配型プラズマガン11とこの圧力勾配型
プラズマガン11を取付けるための短管部12を包囲す
る集束コイル13とを備え、短管部12は真空チャンバ
14内に向かって開口している。なお、集束コイル13
は図3に示すように、圧力勾配型プラズマガン11から
アノード方向の磁場を形成し、プラズマの集束状態およ
び方向を制御する。
【0003】圧力勾配型プラズマガン11は、カソード
21と真空チャンバ14内の図示しないアノードとの間
の電位状態にされる環状の中間電極部22と、カソード
21を保持するとともに、中心部に放電補助用ガス
(例:Arガス)の流入口23を有するカソード装着部
24と、カソード21と導通状態にあるカソード装着部
24と中間電極部22とを電気的に絶縁させる、例えば
ガラス製或いはセラミック製の絶縁管25とからなって
いる。また、カソード21は前記放電補助用ガスの流路
を形成する管状Ta製の補助電極26とこの補助電極2
6の先端部外周を包囲する円板状LaB6製の主電極2
7とこの主電極27を保持するMo製等の導電性材質の
カソードケーシング28とを備えている。
【0004】そして、この圧力勾配型プラズマ発生装置
2を始動させる場合、まず、カソード装着部24の流入
口23から所定流量(例:10〜30sccm)で放電補助
用ガスの導入を開始した後、中間電極部22および集束
コイル13に電流を流すことにより磁場を発生させる。
続いて、補助電極26と前記アノードとの間で5〜30
A程度の小電流放電させて間接的に主電極27を加熱
し、主電極27と前記アノードとの間で50〜200A
程度の大電流放電に移行させる。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】前述した、圧力勾配型
プラズマ発生装置2の始動方法によれば、小電流放電で
ある初期放電時には、既に集束コイル13による磁場が
カソード21および中間電極部22に形成されており、
初期放電により発生したプラズマがこの磁場にトラップ
され易くなる。このため、Mo製等の導電性材質のカソ
ードケーシング28の外周部で図3中Aで示すように放
電が誘発され、カソード21へのエネルギ供給の効率が
低下する。この結果、主電極27を十分に熱電子放出さ
せる温度にまで加熱することが困難になるという問題が
生じる。また、この誘発された放電により、Mo製等の
導電性材質のカソードケーシング28から蒸発或いはス
パッタされた物質が絶縁管25の内面に付着し、絶縁管
25の熱吸収が大きくなり、カソードケーシング28の
外周部の異常昇温が生じ絶縁管25の両端部に配設され
た図示しないOリングを焼損させるという問題があっ
た。本発明は、斯る従来の問題をなくすことを課題とし
てなされたもので、初期放電時の集束コイルの磁場によ
る異常放電の発生を防止することを可能とした圧力勾配
型プラズマ発生装置の始動方法を提供しようとするもの
である。
【0006】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、第一発明は、圧力勾配型プラズマガンとこの圧力勾
配型プラズマガンの取付け用短管部を包囲する集束コイ
ルとを備えた圧力勾配型プラズマ発生装置の始動方法に
おいて、前記圧力勾配型プラズマガンに放電補助用気体
を導入して小電流放電させた後、前記集束コイルによる
磁場を発生させるようにした。
【0007】また、第二発明は、第一発明の構成に加え
て、前記磁場を前記小電流放電の開始後2〜3分経過し
て発生させるようにした。
【0008】
【発明の実施の形態】次に、本発明の実施形態を図面に
したがって説明する。図1および図2は、本発明に係る
方法が適用される圧力勾配型プラズマ発生装置1を示
し、図3に示す圧力勾配型プラズマ発生装置2と構造
上、実質的に同一であり、互いに対応する部分について
は、同一番号を付して説明を省略する。図示するよう
に、カソード装着部24は放電用電源31の−極に接続
され、この放電用電源31の+極は真空チャンバ14内
の下部に配置された蒸着原料32を入れるためのハース
33に接続され、このハース33が前述したアノードを
形成している。また、中間電極部22は第一中間電極3
4と第二中間電極35とからなり、それぞれ抵抗36,
37を介して放電用電源31の+極に接続されている。
さらに、真空チャンバ14内の上部には、基板38が配
置されている。そして、圧力勾配型プラズマガン11か
らハース33上の蒸発原料32に向けてプラズマ39が
形成され、これにより蒸着原料32が蒸発させられ、基
板38に蒸着し、薄膜が形成される。
【0009】次に、圧力勾配型プラズマ発生装置1に適
用される本発明に係る圧力勾配型プラズマ発生装置1の
始動方法について説明する。圧力勾配型プラズマ発生装
置の始動に際し、まず、前記同様、カソード装着部24
の流入口23から所定流量(例:10〜30sccm)で放
電補助用ガスの導入を開始した後、中間電極部22に電
流を流すことにより磁場を発生させる。その後、補助電
極26と前記アノードとの間で例えば10A程度の小電
流放電させて間接的に主電極27を加熱する。そして、
小電流放電が開始すると、集束コイル13に電流を流
し、集束コイル13の断面の周囲に、図2において二点
鎖線で示す磁力線で表される磁場を発生させる。その
後、主電極27は十分に熱電子放出する温度に加熱さ
れ、主電極27による例えば100A程度の大電流放電
に移行する。
【0010】この結果、カソードケーシング28の外周
部での放電が回避され、カソードケーシング28からの
蒸発やスパッタリングもなく、またカソードケーシング
28の外周部での異常昇温を防止でき、絶縁管25の両
端部に配設されたOリングが焼損することもなく、この
外周部の近くの構成部品の耐久性を向上させることが可
能となる。さらに、Ta−LaB6複合カソード21の
先端部にプラズマが集中する結果、主電極27が短時間
のうちに熱電子放出が可能な温度にまで加熱され、早期
に安定したプラズマを確保することが可能になる。
【0011】なお、前記小電流放電の後に集束コイル1
3により磁場を発生させるタイミングは、遅らせる程、
カソードケーシング28の先端部の温度が上昇し、主電
極27の加熱を促進する一方、集束コイル13により磁
場を形成しない状態で長時間、プラズマを真空チャンバ
内にて散乱させるのは装置を良好な状態に保つうえで好
ましくない。したがって、好ましくは小電流放電開始
後、2〜3分経過後に集束コイル13により磁場を発生
させるのがよい。
【0012】
【発明の効果】以上の説明より明らかなように、本発明
によれば、圧力勾配型プラズマガンに放電補助用気体を
導入し、小電流放電させた後、集束コイルによる磁場を
発生させるため、圧力勾配型プラズマガンのカソードケ
ーシングの外周部での放電が回避され、この外周部の異
常昇温が阻止できる結果、このカソードの周囲を真空状
態に保つためのシール部材の焼損を防止でき、また、こ
のカソード周囲の構成部品の耐久性を向上させることが
可能となる他、前記カソードの先端部にプラズマが集中
するため、その加熱が促進され、早期に安定したプラズ
マを確保することが可能になるという効果を奏する。さ
らに、本発明によれば、前記磁場を前記小電流放電の開
始後2〜3分経過して発生させるため、前述した効果に
加えて、さらに圧力勾配型プラズマ発生装置内部がプラ
ズマにより損なわれるのを抑制することが可能になると
いう効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明に係る始動方法が適用される圧力勾配
型プラズマ発生装置の概略を示す図である。
【図2】 図1に示す圧力勾配型プラズマ発生装置の集
束コイルによる磁場およびこの磁場の下で形成されたプ
ラズマを示す図である。
【図3】 従来の圧力勾配型プラズマ発生装置の集束コ
イルによる磁場およびこの磁場の下で誘発された放電を
示す図である。
【符号の説明】
1 圧力勾配型プラズマ発生装置 11 圧力勾配型プラズマガン 12 短管部 13 集束コイル 14 真空チャンバ 21 カソード 22 中間電極部 23 流入口 24 カソード装着
部 25 絶縁管 26 補助電極 27 主電極 28 カソードケー
シング 31 放電用電源 32 蒸着原料 33 ハース 34 第一中間電極 35 第二中間電極

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 圧力勾配型プラズマガンとこの圧力勾配
    型プラズマガンの取付け用短管部を包囲する集束コイル
    とを備えた圧力勾配型プラズマ発生装置の始動方法にお
    いて、前記圧力勾配型プラズマガンに放電補助用気体を
    導入して小電流放電させた後、前記集束コイルによる磁
    場を発生させることを特徴とする圧力勾配型プラズマ発
    生装置の始動方法。
  2. 【請求項2】 前記磁場を前記小電流放電の開始後2〜
    3分経過して発生させることを特徴とする請求項1に記
    載の圧力勾配型プラズマ発生装置の始動方法。
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