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磁化プラズモイド射出装置 NEW

国内特許コード P210017951
整理番号 (S2018-1047-N0)
掲載日 2021年11月1日
出願番号 特願2020-553979
出願日 令和元年10月30日(2019.10.30)
国際出願番号 JP2019042585
国際公開番号 WO2020090890
国際出願日 令和元年10月30日(2019.10.30)
国際公開日 令和2年5月7日(2020.5.7)
優先権データ
  • 特願2018-207684 (2018.11.2) JP
発明者
  • 浅井 朋彦
  • 小林 大地
  • 関 太一
出願人
  • 学校法人日本大学
発明の名称 磁化プラズモイド射出装置 NEW
発明の概要 不純物量の精密な制御を可能とする磁化プラズモイド射出装置(10)であって、円筒状の外部電極(11)と、外部電極の内部に同軸状に配置される内部電極(12)と、外部電極と内部電極との間にプラズマ生成ガスをパルス状に供給するプラズマ生成ガス供給部(13)と、外部電極と内部電極との間に磁化プラズモイドを生成する磁界を印加する磁界発生部(15)と、外部電極と内部電極との間に放電電圧を印加する電源制御部(14)と、磁化プラズモイドに不純物を含有させる不純物生成部(100)と、を具備し、不純物生成部が、外部電極に開口するカバー電極(102)と、カバー電極内に位置し不純物からなる針状電極(101)と、カバー電極と針状電極とに電圧を印加する不純物生成電源と、を有する。
従来技術、競合技術の概要

スフェロマックプラズマを生成する装置として、磁化同軸プラズマ生成装置が知られている。磁化同軸プラズマ生成装置とは、同軸状に配置された外部電極と内部電極との間に電圧を印加し、両電極間に放電を起こさせることでプラズマを生成させるものである。この際、このプラズマにバイアス磁場を印加すると、放電電流による磁場と共に、バイアス磁場を含んだ状態で放出され、スフェロマックプラズマとなる。ここで、スフェロマックプラズマとは、自分自身に流れる電流によってポロイダルとトロイダルの両閉じ込め磁場が発生し、その磁場構造の持つ磁気ヘリシティを保存するように配位を自己組織化するものである。

このような装置は、磁化プラズモイドを容易に秒速数十から数百km程度で射出できることから、磁化プラズモイド高速射出装置として磁場閉じ込めプラズマヘの燃料粒子供給などに利用されている。
このような装置の例として、本発明者らは特許文献1に示すような出願をおこなっている。

また、磁化プラズモイド高速射出装置は、プラズマ生成時の電流によって電極がスパッタリングされる効果を有する。磁化プラズモイド高速射出装置は、このスパッタリング効果を強調して、金属元素などの不純物をプラズモイドヘ混入および射出することで成膜をおこなうこともできる。
このような装置の例として、本発明者らは、高融点金属を含む合金薄膜であっても安価に生成可能な合金薄膜生成装置に関して、特許文献2および特許文献3に示すような出願をおこなっている。

産業上の利用分野

本発明は磁化プラズモイド射出装置に関し、特に不純物を含有する磁化プラズモイドを高速で射出する際に用いて好適な技術に関する。

特許請求の範囲 【請求項1】
磁化プラズモイド射出装置であって、
円筒状の外部電極と、
前記外部電極の内部に同軸状に配置される円筒状の内部電極と、
前記外部電極と前記内部電極との間にプラズマ生成ガスをパルス状に供給するプラズマ生成ガス供給部と、
前記外部電極と前記内部電極との間に磁化プラズモイドを生成する磁界を印加する磁界発生部と、
前記外部電極と前記内部電極との間に放電電圧を印加するプラズマ電源と、
前記磁化プラズモイドに不純物を含有させる不純物生成部と、
を具備し、
前記不純物生成部が、前記外部電極に開口するカバー電極と、前記カバー電極内に位置し不純物からなる針状電極と、前記カバー電極と前記針状電極とに電圧を印加する不純物生成電源と、を有することを特徴とする磁化プラズモイド射出装置。

【請求項2】
前記不純物生成部が、複数設けられることを特徴とする請求項1記載の磁化プラズモイド射出装置。

【請求項3】
前記不純物生成部の前記針状電極が、前記外部電極と前記内部電極とで形成される円環状の接線方向外側に配置されることを特徴とする請求項1記載の磁化プラズモイド射出装置。

【請求項4】
前記不純物生成部への電圧印加と同時か、または、前記電圧印加後に、前記外部電極と前記内部電極との間に電圧印加をおこなうことを特徴とする請求項1記載の磁化プラズモイド射出装置。

【請求項5】
前記不純物生成部の前記カバー電極が、前記外部電極と前記内部電極とで形成される円環状の径方向間隔よりも小さな内径寸法を有する円筒状とされることを特徴とする請求項1記載の磁化プラズモイド射出装置。

【請求項6】
前記プラズマ生成ガス供給部が、前記外部電極に開口するノズルを有し、前記ノズルが前記外部電極と前記内部電極とで形成される円環状の接線方向に沿って配置されることを特徴とする請求項1記載の磁化プラズモイド射出装置。

【請求項7】
前記プラズマ生成ガス供給部の前記ノズルと、前記不純物生成部の前記針状電極とが、前記外部電極と前記内部電極との軸線に交差する同一平面に沿って配置されることを特徴とする請求項6記載の磁化プラズモイド射出装置。

【請求項8】
磁化プラズモイド射出装置であって、
円筒状の外部電極と、
前記外部電極の内部に同軸状に配置される円筒状の内部電極と、
前記外部電極と前記内部電極との間にプラズマ生成ガスをパルス状に供給するプラズマ生成ガス供給部と、
前記外部電極と前記内部電極との間に磁化プラズモイドを生成する磁界を印加する磁界発生部と、
前記外部電極と前記内部電極との間に放電電圧を印加するプラズマ電源と、
を具備し、
前記プラズマ生成ガス供給部が、前記外部電極に開口するノズルを有し、前記ノズルが前記外部電極と前記内部電極とで形成される円環状の接線方向に沿って配置されることを特徴とする磁化プラズモイド射出装置。

【請求項9】
請求項1から8のいずれか記載の磁化プラズモイド射出装置を備え、前記磁化プラズモイド射出装置から前記磁化プラズモイドを射出することを特徴とする磁気閉じ込めプラズマ装置。

【請求項10】
請求項1から8のいずれか記載の磁化プラズモイド射出装置と、被処理基板保持部とを備え、前記磁化プラズモイド射出装置から前記被処理基板保持部で保持した被処理基板に前記磁化プラズモイドを射出することを特徴とするプラズマ処理装置。

【請求項11】
請求項10記載のプラズマ処理装置が、プラズマ成膜、プラズマエッチング、をおこなうことを特徴とするプラズマ処理装置。
国際特許分類(IPC)
Fターム
画像

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JP2020553979thum.jpg
出願権利状態 公開
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