(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
加熱電源により電圧が印加されるプラズマ発生用陰極と、
放電電源により電圧が印加されるプラズマ発生用多孔陽極と、
加速電源により電圧が印加される電子加速用多孔電極と、
前記プラズマ発生用陰極と前記プラズマ発生用多孔陽極との間に設けられ、放電電源により電圧が印加される補助陽極と、
放電電源と前記補助陽極との間に印加される電圧の大きさを切り替えるための第１電圧切替素子と、
放電電源と前記プラズマ発生用多孔陽極との間の接続をＯＮ／ＯＦＦする第２電圧切替素子とを備え、
前記補助陽極の内部には冷却機構が設けられており、
前記第１電圧切替素子は、放電電圧を前記補助陽極に印加することと、抵抗を介して前記補助陽極に放電電圧を印加することとを切り替えることを特徴とする電子ビーム源。
【請求項２】
加熱電源により電圧が印加されるプラズマ発生用陰極と、
放電電源により電圧が印加されるプラズマ発生用多孔陽極と、
加速電源により電圧が印加される電子加速用多孔電極と、
前記プラズマ発生用陰極と前記プラズマ発生用多孔陽極との間に設けられ、放電電源により電圧が印加される補助陽極と、
該補助陽極の内部に設けられた冷却機構と、
前記補助陽極に放電電圧を印加することと、抵抗を介して前記補助陽極に放電電圧を印加することとを切り替える第１電圧切替素子と、
放電電源と前記プラズマ発生用多孔陽極との間の接続をＯＮ／ＯＦＦする第２電圧切替素子とを備えた電子ビーム源の制御方法であって、
前記プラズマ発生用陰極と前記プラズマ発生用多孔陽極との間にプラズマを発生させるとき、
加熱電源によりプラズマ発生用陰極を加熱するとともに、前記第１電圧切替素子により前記補助陽極に放電電圧を印加し、前記第２電圧切替素子により放電電源と前記プラズマ発生多孔陽極との接続をＯＮする第１の工程と、
第１の工程の後、前記第１電圧切替素子を切り替えて抵抗を介して前記補助陽極に放電電圧を印加する第２の工程とからなることを特徴とする電子ビーム源の制御方法。
【請求項３】
プラズマ処理が終了して次のプラズマ処理が開始されるまでの間、
前記第１電圧切替素子を切り替えて放電電圧を前記補助陽極に印加するとともに、前記第２電圧切替素子により放電電源と前記プラズマ発生多孔陽極との接続をＯＦＦして、前記プラズマ発生用陰極と前記補助陽極との間にプラズマを保持する第３の工程を有することを特徴とする請求項２に記載の電子ビーム源の制御方法。
【請求項４】
加熱電源により電圧が印加されるプラズマ発生用陰極と、
放電電源により電圧が印加されるプラズマ発生用多孔陽極と、
加速電源により電圧が印加される電子加速用多孔電極と、
前記プラズマ発生用陰極と前記プラズマ発生用多孔陽極との間に設けられ、放電電源により電圧が印加される補助陽極と、
該補助陽極の内部に設けられた冷却機構と、
前記補助陽極に放電電圧を印加することと、抵抗を介して前記補助陽極に放電電圧を印加することとを切り替える第１電圧切替素子と、
放電電源と前記プラズマ発生用多孔陽極との間の接続をＯＮ／ＯＦＦする第２電圧切替素子とを備えた電子ビーム源の制御方法であって、
プラズマ処理が行われていない待機状態において、
前記第１電圧切替素子を切り替えて放電電圧を前記補助陽極に印加するとともに、前記第２電圧切替素子により放電電源と前記プラズマ発生多孔陽極との接続をＯＦＦして、前記プラズマ発生用陰極と前記補助陽極との間にプラズマを保持する工程を有することを特徴とする電子ビーム源の制御方法。
【請求項５】
加熱電源により電圧が印加されるプラズマ発生用陰極と、
放電電源により電圧が印加されるプラズマ発生用多孔陽極と、
加速電源により電圧が印加される電子加速用多孔電極と、
前記プラズマ発生用陰極と前記プラズマ発生用多孔陽極との間に設けられ、放電電源により電圧が印加される補助陽極と、
該補助陽極の内部に設けられた冷却機構と、
前記補助陽極に放電電圧を印加することと、抵抗を介して前記補助陽極に放電電圧を印加することとを切り替える第１電圧切替素子と、
放電電源と前記プラズマ発生用多孔陽極との間の接続をＯＮ／ＯＦＦする第２電圧切替素子とを備えた電子ビーム源の制御方法であって、
加熱電源によりプラズマ発生用陰極を加熱するとともに、前記第１電圧切替素子により前記補助陽極に放電電圧を印加し、前記第２電圧切替素子により放電電源と前記プラズマ発生多孔陽極との接続をＯＮする第１の工程と、
前記第１電圧切替素子を切り替えて抵抗を介して前記補助陽極に放電電圧を印加するとともに、前記第２電圧切替素子により放電電源と前記プラズマ発生多孔陽極との接続をＯＮする第２の工程と、
前記第１電圧切替素子を切り替えて放電電圧を前記補助陽極に印加するとともに、前記第２電圧切替素子により放電電源と前記プラズマ発生多孔陽極との接続をＯＦＦして、前記プラズマ発生用陰極と前記補助陽極との間にプラズマを保持する第３の工程を有することを特徴とする電子ビーム源の制御方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は電子ビーム源に係り、とりわけ半導体等のドライエッチングや成膜、プラズマ洗浄等の各種のプラズマ処理に用いられるプラズマ発生用電子ビーム源に関する。
【０００２】
【従来の技術】
半導体等のドライエッチングや成膜、プラズマ洗浄等の各種のプラズマ処理に用いられるプラズマ発生用電子ビーム源としては、例えば特開平６−３０２２９１号公報に記載された電子ビーム源が知られている。
【０００３】
前記特開平６−３０２２９１号公報に記載された電子ビーム源は、プラズマ発生用陰極と、プラズマ発生用陰極との間でプラズマを発生させるとともに発生したプラズマ中の電子を透過させるための複数の貫通孔を有するプラズマ発生用多孔陽極と、プラズマ発生用多孔陽極との間でプラズマ発生用多孔陽極の各貫通孔を介して引き出された電子を加速するとともに加速された電子を透過させるための複数の貫通孔を有する電子加速用多孔電極とを備えている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述した従来の電子ビーム源では、電子が透過するプラズマ発生用多孔陽極の厚さを所定の大きさ（約０．５〜１ｍｍ程度）以下に抑える必要があるので、プラズマ発生用多孔陽極内に冷却機構を組み込むことができず、またプラズマ発生用多孔陽極の熱伝導特性が悪くなり、このためプラズマ発生用多孔陽極の中心部分を十分に冷却することができない。従って、プラズマ発生用多孔陽極に流れる放電電流を所定の大きさ（約５Ａ程度）以上にした場合にはプラズマ発生用多孔陽極に過大な熱負荷が加えられ、プラズマ発生用多孔陽極に熱損傷が生じやすいという問題がある。
【０００５】
本発明はこのような点を考慮してなされたものであり、プラズマ発生用多孔陽極に熱損傷を生じさせることなくプラズマ発生用多孔陽極に流れる放電電流を大電流化することができる電子ビーム源を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明の第１の特徴は、プラズマ発生用陰極と、前記プラズマ発生用陰極との間でプラズマを発生させるとともに発生したプラズマ中の電子を透過させるための複数の貫通孔を有するプラズマ発生用多孔陽極と、前記プラズマ発生用多孔陽極との間で前記各貫通孔を介して引き出された電子を加速するとともに加速された電子を透過させるための複数の貫通孔を有する電子加速用多孔電極と、前記プラズマ発生用陰極と前記プラズマ発生用多孔陽極との間に印加される電圧の大きさを切り替えるための電圧切替素子を有する電気回路と、前記電気回路を制御して前記プラズマ発生用陰極と前記プラズマ発生用多孔陽極との間で発生するプラズマの状態を間欠的に変化させる電気回路制御装置とを備えたことを特徴とする電子ビーム源である。
【０００７】
本発明の第２の特徴は、上述した本発明の第１の特徴において、前記プラズマ発生用陰極と前記プラズマ発生用多孔陽極との間に配置されるとともにプラズマを透過させるための貫通孔を有する補助陽極をさらに備え、前記電気回路は前記プラズマ発生用陰極と前記補助陽極との間に印加される電圧を切り替えるための補助電圧切替素子をさらに有し、前記電気回路制御装置は前記電気回路を制御して前記プラズマ発生用陰極と前記プラズマ発生用多孔陽極との間または前記プラズマ発生用陰極と前記補助陽極との間のそれぞれでプラズマを交互に保持することを特徴とする電子ビーム源である。
【０００８】
本発明の第３の特徴は、上述した本発明の第２の特徴において、前記補助陽極はプラズマを透過させるための第１貫通孔を有する第１補助陽極部と、前記第１補助陽極部に隣り合うよう配置されるとともにプラズマを透過させるための第２貫通孔を有する第２補助陽極部とからなり、前記第１貫通孔と前記第２貫通孔とはその開口面積が互いに異なることを特徴とする電子ビーム源である。なお、本発明の第３の特徴においては、前記第１貫通孔は前記プラズマ発生用多孔陽極側から前記プラズマ発生用陰極側へのガスの流入を防止することができる程度の開口面積を有し、前記第２貫通孔は前記プラズマ発生用陰極と前記第２補助陽極部との間でプラズマを安定に保持することができるよう前記第１貫通孔の開口面積に比べて十分大きな開口面積を有することが好ましい。
【０００９】
本発明の第１の特徴によれば、プラズマ発生用陰極とプラズマ発生用多孔陽極との間で発生するプラズマの状態を間欠的に変化させることにより、プラズマ処理が行われていない待機状態においてプラズマ発生用多孔陽極に放電電流が流れ続けないようにすることができるので、プラズマ発生用多孔陽極に加えられる熱負荷を低減することができ、このためプラズマ発生用多孔陽極に熱損傷を生じさせることなくプラズマ発生用多孔陽極に流れる放電電流を大電流化することができる。
【００１０】
本発明の第２の特徴によれば、プラズマ処理が行われていない待機状態においてプラズマ発生用陰極と補助陽極との間でプラズマを保持するようにしているので、連続運転時における待機状態からプラズマ処理状態への移行をスムーズに行うことができ、このためプラズマ処理状態におけるプラズマの再現性を高めることができる。
【００１１】
本発明の第３の特徴によれば、開口面積の異なる貫通孔を有する少なくとも２つの補助陽極部から補助陽極を構成し、このうち開口面積の大きな貫通孔を有する補助陽極部とプラズマ発生用陰極との間でプラズマを保持するようにしているので、プラズマ処理状態におけるプラズマ発生用陰極およびプラズマ発生用多孔陽極間の電圧と、プラズマ処理状態が行われていない待機状態におけるプラズマ発生用陰極および補助陽極間の電圧とが大きく変動せず、このため連続運転時におけるプラズマ処理状態から待機状態への移行をスムーズに行うことができる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
第１の実施の形態
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。図１および図２は本発明による電子ビーム源の第１の実施の形態を示す図である。ここで、図１は電子ビーム源を備えた電子ビーム励起プラズマ発生装置の全体構成を示す概略図、図２は図１に示す電子ビーム源の作用を説明するためのシーケンス図である。
【００１３】
まず、図１により、電子ビーム源を備えた電子ビーム励起プラズマ発生装置の全体構成について説明する。
【００１４】
図１に示すように、電子ビーム励起プラズマ発生装置１０は容器１０ａを備え、この容器１０ａ内には試料７に向けて電子ビームを放出するための電子ビーム源として、プラズマ発生用陰極１と、プラズマを透過させるための貫通孔２ａを有する補助陽極２と、プラズマ中の電子を透過させるための複数の貫通孔３ａを有するプラズマ発生用多孔陽極３と、プラズマ発生用多孔陽極３の各貫通孔３ａに対応して設けられプラズマ中の電子を透過させるための複数の貫通孔４ａを有する電子加速用多孔電極４とが配置されている。
【００１５】
また、プラズマ発生用陰極１、補助陽極２、プラズマ発生用多孔陽極３および電子加速用多孔電極４には電気回路５が接続されている。電気回路５は３つの電源１１，１２，１３と、３つのスイッチング素子ＳＷ１，ＳＷ２，ＳＷ３と、２つの抵抗１４，１５とを有し、このうちスイッチング素子ＳＷ１，ＳＷ２，ＳＷ３は電気回路制御装置６により制御されるようになっている。
【００１６】
ここで、プラズマ発生用陰極１には加熱電源１１が接続され、通電によりプラズマ発生用陰極１が加熱されるようになっている。また、プラズマ発生用陰極１とプラズマ発生用多孔陽極３との間には第２スイッチング素子（電圧切替素子）ＳＷ２を介して放電電源１２が接続され、プラズマ発生用陰極１とプラズマ発生用多孔陽極３との間でプラズマを発生させるようになっている。さらに、プラズマ発生用陰極１とプラズマ発生用多孔陽極３との間に配置された補助陽極２には第１スイッチング素子（補助電圧切替素子）ＳＷ１および抵抗１５を介して放電電源１２が接続され、プラズマ処理が行われていない待機状態においてプラズマ発生用陰極１と補助陽極２との間でプラズマ（種火）を保持することができるようになっている。さらにまた、プラズマ発生用多孔陽極３と電子加速用多孔電極４との間には第３スイッチング素子ＳＷ３を介して加速電源１３が接続され、プラズマ発生用多孔陽極３と電子加速用多孔電極４との間でプラズマ発生用多孔陽極３の各貫通孔３ａを介して引き出された電子を加速するようになっている。
【００１７】
なお、第２スイッチング素子ＳＷ２はプラズマ発生用陰極１とプラズマ発生用多孔陽極３との間に印加される電圧の大きさを切り替えるためのものであり、この第２スイッチング素子ＳＷ２をＯＮ／ＯＦＦすることにより、プラズマ発生用陰極１とプラズマ発生用多孔陽極３との間でプラズマを発生／消滅させることができる。また、第１スイッチング素子ＳＷ１はプラズマ発生用陰極１と補助陽極２との間に印加される電圧の大きさを切り替えるためのものであり、第２スイッチング素子ＳＷ２のＯＮ／ＯＦＦに連動して第１スイッチング素子ＳＷ１をＯＦＦ／ＯＮすることにより、プラズマ発生用陰極１とプラズマ発生用多孔陽極３との間またはプラズマ発生用陰極１と補助陽極２との間のそれぞれでプラズマを交互に保持することができる。
【００１８】
また、容器１０ａには供給口４１ａ，４１ｂおよび排出口４１ｃが設けられ、プラズマ発生用陰極１と補助陽極２との間の領域には供給口４１ａを介してアルゴンガス（Ａｒ）が供給され、また電子加速用多孔電極４と試料７との間の領域には供給口４１ｂを介してアルゴンガス（Ａｒ）や酸素ガス（Ｏ2）、メタンガス（ＣＨ4）等が供給されるようになっている。なお、供給口４１ｂを介して酸素ガス（Ｏ2）が供給されるような場合には、プラズマ発生用多孔陽極３に放電電流が流れていない待機状態においてプラズマ発生用多孔陽極３および電子加速用多孔電極４の表面が酸化して絶縁物が生じやすいので、このような場合には、プラズマ発生用多孔陽極３および電子加速用多孔電極４の表面にニッケルめっきまたは金めっき等の酸化防止用のめっきを施すようにするとよい。
【００１９】
さらに、容器１０ａのうち補助陽極２と試料７との間の領域の内周面には絶縁部材４０が被覆され、放電電流の大半がプラズマ発生用多孔陽極３に流れるようになっている。また、容器１０ａとプラズマ発生用陰極１、補助陽極２、プラズマ発生用多孔陽極３および電子加速用多孔電極４との間にも絶縁部材４０が挿入されている。
【００２０】
さらにまた、容器１０ａの壁面内および補助陽極２内にはプラズマにより加熱される箇所を水冷するための冷却機構（図示せず）が設けられている。
【００２１】
次に、このような構成からなる本発明の第１の実施の形態の作用について図１および図２により説明する。
【００２２】
まず、第１スイッチング素子ＳＷ１をＯＮ、第２スイッチング素子ＳＷ２をＯＮ、第３スイッチング素子ＳＷ３をＯＦＦとした状態で、加熱電源（Ｖf）１１、放電電源（Ｖd）１２および加速電源（Ｖa）１３の全てをＯＮとする（時点（Ａ））。これにより、加熱電源１１によりプラズマ発生用陰極１に電圧Ｖfが与えられ、プラズマ発生用陰極１が加熱される。また同時に、放電電源１２によりプラズマ発生用陰極１と補助陽極２との間およびプラズマ発生用陰極１とプラズマ発生用多孔陽極３との間に電圧Ｖdが与えられ、放電電流によりプラズマ発生用陰極１とプラズマ発生用多孔陽極３との間で供給口４１ａから供給されたアルゴンガス（Ａｒ）のプラズマが発生する。ただし、この時点では、第１スイッチング素子ＳＷ１をＯＮとしているので、プラズマ発生用陰極１からの放電電流の大半が補助陽極２側に流れ、プラズマ発生用陰極１とプラズマ発生用多孔陽極３との間でプラズマが安定に発生していない。
【００２３】
その後、第１スイッチング素子ＳＷ１をＯＦＦとする（時点（Ｂ））。これにより、プラズマ発生用陰極１からの放電電流の大半がプラズマ発生用多孔陽極３側に流れ、プラズマ発生用陰極１とプラズマ発生用多孔陽極３との間でプラズマが安定に発生するようになる。
【００２４】
次に、第３スイッチング素子ＳＷ３をＯＮとする（時点（Ｃ））。これにより、加速電源１３によりプラズマ発生用多孔陽極３と電子加速用多孔電極４との間に電圧Ｖaが与えられ、プラズマ発生用多孔陽極３と電子加速用多孔電極４との間でプラズマ発生用多孔陽極３の各貫通孔３ａを介して引き出された電子が加速される。
【００２５】
なお、このようにして加速された電子は電子加速用多孔電極４の各貫通孔４ａを介して引き出され、この加速された電子により電子加速用多孔電極４と試料７との間で供給口４１ｂから供給されたアルゴンガス（Ａｒ）や酸素ガス（Ｏ2）、メタンガス（ＣＨ4）のプラズマが発生し、試料７に対して所定のプラズマ処理が行われる（時点（Ｃ）〜（Ｄ））。具体的には例えば、半導体や機械部品、磁気記録用部品等の試料７を配置し、この試料７と電子加速用多孔電極４との間の領域に酸素ガス（Ｏ2）を供給してプラズマを発生させることにより、試料７の表面をプラズマ洗浄することができる。また、試料７と電子加速用多孔電極４との間の領域に炭素と水素とを含むガス（例えばメタンガス（ＣＨ4）やエチレンガス（Ｃ2Ｈ4）、トルエンガス（Ｃ7Ｈ8））を供給してプラズマを発生させることにより、試料７の表面にダイヤモンドライクカーボン（ＤＬＣ）の薄膜を生成することができる。
【００２６】
その後、試料７に対するプラズマ処理が終了すると、第３スイッチング素子ＳＷ３をＯＦＦとし（時点（Ｄ））、次のプラズマ処理が開始されるまでの間に試料７をロードロック等により交換する。なお、プラズマ洗浄や成膜等のプラズマ処理の時間（時点（Ｃ）〜（Ｄ））およびロードロック等による試料７の交換時間（時点（Ｄ）〜（Ａ））はともに約１０〜２０秒である。
【００２７】
なお、第３スイッチング素子ＳＷ３のみをＯＦＦとした状態では、プラズマ発生用陰極１とプラズマ発生用多孔陽極３との間でプラズマが保持されるので、プラズマ発生用多孔陽極３に放電電流が流れ続け、プラズマ発生用多孔陽極３に熱損傷が生じやすい状態となる。ここでは、第３スイッチング素子ＳＷ３をＯＦＦとした後（時点（Ｄ））、第１スイッチング素子ＳＷ１をＯＮとし（時点（Ｅ））、次いで第２スイッチング素子ＳＷ２をＯＦＦ（時点（Ｆ））とすることにより、次のプラズマ処理が開始されるまでの間（時点（Ｆ）〜（Ａ））、プラズマ発生用陰極１と補助陽極２との間でプラズマ（種火）を保持する。ここで、補助陽極２内には冷却機構（図示せず）が設置されているので、プラズマ処理が行われていない待機状態における補助陽極２の熱損傷等は最小限に抑えられる。なお、補助陽極２の貫通孔２ａはプラズマ発生用多孔陽極３側からプラズマ発生用陰極１側へのガスの流入を防止することができる程度の開口面積（直径約３ｍｍ程度）を有しており、プラズマ処理が行われていない待機状態においてプラズマ発生用陰極１との間でプラズマを保持するための陽極として作用するとともに、プラズマ処理状態においてプラズマ発生用陰極１を酸素ガス（Ｏ2）等から保護するための隔壁として作用する。
【００２８】
このように本発明の第１の実施の形態によれば、プラズマ発生用陰極１とプラズマ発生用多孔陽極３との間で発生するプラズマの状態を間欠的に変化させることにより、プラズマ処理が行われていない待機状態においてプラズマ発生用多孔陽極３に放電電流が流れ続けないようにすることができるので、プラズマ発生用多孔陽極３に加えられる熱負荷を低減することができ、このため供給口４１ｂを介して酸素ガス（Ｏ2）が供給されるような場合でも、プラズマ発生用多孔陽極３に熱損傷を生じさせることなくプラズマ発生用多孔陽極３に流れる放電電流を大電流化することができる。また、プラズマ発生用多孔陽極３に加えられる熱負荷が小さいので、電極材料としてモリブデンやタンタル等の高融点金属を用いる必要がなく、このためプラズマ発生用多孔陽極３を銅や炭素等により安価に製作することができる。
【００２９】
また本発明の第１の実施の形態によれば、プラズマ処理が行われていない待機状態においてプラズマ発生用陰極１と補助陽極２との間でプラズマ（種火）を保持するようにしているので、連続運転時における待機状態からプラズマ処理状態への移行をスムーズに行うことができ、このためプラズマ処理状態におけるプラズマの再現性を高めることができる。
【００３０】
なお、上述した第１の実施の形態においては、プラズマ発生用陰極１とプラズマ発生用多孔陽極３との間に印加される電圧、およびプラズマ発生用陰極１と補助陽極２との間に印加される電圧を切り替えるための電圧切替素子としてスイッチング素子を用いているが、これに限らず、電圧を連続的に変化させる可変抵抗等を用いるようにしてもよい。
【００３１】
第２の実施の形態
次に、図３により、本発明による電子ビーム源の第２の実施の形態について説明する。本発明の第２の実施の形態は、開口面積の異なる貫通孔を有する少なくとも２つの補助陽極部から補助陽極を構成した点を除いて、他は図１および図２に示す第１の実施の形態と略同一である。本発明の第２の実施の形態において、図１および図２に示す第１の実施の形態と同一部分には同一符号を付して詳細な説明は省略する。
【００３２】
図３に示すように、電子ビーム源を備えた電子ビーム励起プラズマ発生装置１０においては、プラズマを透過させるための第１貫通孔２１ａを有する第１補助陽極部２１と、第１補助陽極部２１に隣り合うよう配置されるとともにプラズマを透過させるための第２貫通孔２２ａを有する第２補助陽極部２２とから補助陽極２を構成している。
【００３３】
ここで、第１補助陽極部２１の第１貫通孔２１ａはプラズマ発生用多孔陽極３側からプラズマ発生用陰極１側へのガスの流入を防止することができる程度の開口面積（直径約３ｍｍ程度）を有している。また、第２補助陽極部２２の第２貫通孔２２ａはプラズマ発生用陰極１と第２補助陽極部２２との間でプラズマを安定に保持することができるよう第１貫通孔２１ａの開口面積に比べて十分大きな開口面積（直径約３０ｍｍ程度）を有している。
【００３４】
なお、第１補助陽極部２１には抵抗１５を介して放電電源１２が接続され、また第２補助陽極部２２には第１スイッチング素子（補助電圧切替素子）ＳＷ１および抵抗１６を介して放電電源１２が接続され、プラズマ処理が行われていない待機状態においてプラズマ発生用陰極１と第２補助陽極部２２との間でプラズマ（種火）を保持するようになっている。
【００３５】
このように本発明の第２の実施の形態によれば、開口面積の異なる貫通孔２１ａ，２２ａを有する少なくとも２つの補助陽極部２１，２２から補助陽極２を構成し、このうち開口面積の大きな第２貫通孔２２ａを有する第２補助陽極部２２とプラズマ発生用陰極１との間でプラズマ（種火）を保持するようにしているので、プラズマ処理状態におけるプラズマ発生用陰極１およびプラズマ発生用多孔陽極３間の電圧と、プラズマ処理が行われていない待機状態におけるプラズマ発生用陰極１および補助陽極２（第２補助陽極部２２）間の電圧とが大きく変動せず、このため連続運転時におけるプラズマ処理状態から待機状態への移行をスムーズに行うことができる。また、第１補助陽極部２１の第１貫通孔２１ａの開口面積が図１に示す補助陽極２の貫通孔２ａと同様に小さく保たれているので、第１補助陽極部２１によりプラズマ発生用多孔陽極３側からプラズマ発生用陰極１側へのガスの流入を防止することができ、このためプラズマ発生用陰極１を酸素ガス（Ｏ2）等から効果的に保護することができる。
【００３６】
【実施例】
次に、図３に示す電子ビーム源を備えた電子ビーム励起プラズマ発生装置の具体的実施例について述べる。
【００３７】
（実施例１）
まず、第１の実施例として、供給口４１ｂを介して電子加速用多孔電極４と試料７との間の領域にアルゴンガス（Ａｒ）を供給し、図２に示すシーケンスに従って第３スイッチング素子ＳＷ３のＯＮ時間を１０秒、０ＦＦ時間を１０秒として動作テストを行った。なお、加熱電源１１の電圧Ｖfは８Ｖ、放電電源１２の電圧Ｖdは６０Ｖ、加速電源１３の電圧Ｖaは１００Ｖとし、抵抗１４は２〜５Ω、抵抗１５，１６は２００Ωとした。また、プラズマ発生用陰極１と補助陽極２（第１補助陽極部２１）との間の領域の圧力は０．２Ｔｏｒｒ、補助陽極２（第２補助陽極部２２）と試料７との間の領域の圧力は２×１０-3Ｔｏｒｒとした。さらに、プラズマ発生用多孔陽極３としては、直径が１０ｃｍ、厚さが１ｍｍの炭素からなる円板に直径約１〜２ｍｍの貫通孔４ａを１２００個程度穿設したものを用いた。
【００３８】
この結果、このような動作テストを連続運転で１時間以上継続した場合でも、再現性よくアルゴンガス（Ａｒ）のプラズマを発生させることができ、かつ放電電流が１０Ａでもプラズマ発生用多孔陽極３が赤熱しないことを確認した。
【００３９】
また、プラズマ処理状態におけるプラズマ発生用陰極１およびプラズマ発生用多孔陽極３間の電圧は４５Ｖ、待機状態におけるプラズマ発生用陰極１および第２補助陽極部２２間の電圧は４４Ｖとなり、プラズマ処理状態から待機状態への移行をスムーズに行うことができた。
【００４０】
（実施例２）
次に、第２の実施例として、供給口４１ｂを介して電子加速用多孔電極４と試料７との間の領域に酸素ガス（Ｏ2）を供給し、図２に示すシーケンスに従って第３スイッチング素子のＯＮ時間を１０秒、０ＦＦ時間を１０秒として動作テストを行った。
【００４１】
この結果、このような動作テストを連続運転で５時間以上継続した場合でも、再現性よく酸素ガス（Ｏ2）のプラズマを発生させることができ、かつ放電電流が１０Ａでもプラズマ発生用多孔陽極３が赤熱しないことを確認した。
【００４２】
なお、プラズマ発生用多孔陽極３として、同様の形状でかつ材料を銅に代えた円板を用いて上述した第１および第２の実施例と同様の動作テストを行ったが、この場合でも上述した第１および第２の実施例と同様の良好な結果が得られた。
【００４３】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、プラズマ発生用多孔陽極に熱損傷を生じさせることなくプラズマ発生用多孔陽極に流れる放電電流を大電流化することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態による電子ビーム源を備えた電子ビーム励起プラズマ発生装置の全体構成を示す概略図。
【図２】図１に示す電子ビーム源の作用を説明するためのシーケンス図。
【図３】本発明の第２の実施の形態による電子ビーム源を備えた電子ビーム励起プラズマ発生装置の全体構成を示す概略図。
【符号の説明】
１  プラズマ発生用陰極
２  補助陽極
２ａ  貫通孔
２１  第１補助陽極部
２１ａ  第１貫通孔
２２  第２補助陽極部
２２ａ  第２貫通孔
３  プラズマ発生用多孔陽極
３ａ  貫通孔
４  電子加速用多孔電極
４ａ  貫通孔
５  電気回路
６  電気回路制御装置
７  試料
１０  電子ビーム励起プラズマ発生装置
１１  加熱電源
１２  放電電源
１３  加速電源
ＳＷ１，ＳＷ２，ＳＷ３  スイッチング素子
【図１】
0004236734.tif 000002
【図２】
0004236734.tif 000003
【図３】
0004236734.tif 000004