(57)【要約】【課題】  主電極からカソードマウントへの伝熱を抑制するための伝熱抑制構造を備えた利便性に優れる圧力勾配型プラズマガンを提供すること。【解決手段】  圧力勾配型プラズマガン１００が、主電極１７と、前記主電極をその第１の部分が少なくとも包囲して該第１の部分が前記主電極を少なくとも保護する電極保護部１８ａ，２０と、前記電極保護部の第２の部分がその主面に連結され該主面が前記第２の部分を支持することで前記第１の部分を間接的に支持することにより前記主電極を間接的に支持する電極支持部１０と、を備え、前記電極保護部の第２の部分に、前記主電極から前記電極支持部への伝熱を抑制する伝熱抑制構造２１ａ，２１ｂが設けられている。【選択図】  図１
2010267437.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電力が供給されてアノードとの間で主放電を行う主電極と、
前記主電極をその第１の部分が少なくとも包囲して該第１の部分が前記主電極を少なくとも保護する電極保護部と、
前記電極保護部の第２の部分がその主面に連結され該主面が前記第２の部分を支持することで前記第１の部分を間接的に支持することにより前記主電極を間接的に支持する電極支持部と、を備え、
前記電極保護部の第２の部分に、前記主電極から前記電極支持部への伝熱を抑制する伝熱抑制構造が設けられている、圧力勾配型プラズマガン。
【請求項２】
前記伝熱抑制構造として、前記電極保護部の第２の部分に、前記主電極から前記電極支持部への伝熱経路を限定するための経路限定構造が設けられている、請求項１記載の圧力勾配型プラズマガン。
【請求項３】
前記電極保護部の第２の部分に、一対の切欠が対向して形成されてなる前記経路限定構造が設けられている、請求項２記載の圧力勾配型プラズマガン。
【請求項４】
前記伝熱抑制構造として、前記電極保護部の第２の部分に、前記主電極から前記電極支持部への伝熱経路を延長するための経路延長構造が設けられている、請求項１記載の圧力勾配型プラズマガン。
【請求項５】
前記電極保護部の第２の部分に、前記第１の部分と同軸状の蛇腹が形成されてなる前記経路延長構造が設けられている、請求項４記載の圧力勾配型プラズマガン。
【請求項６】
前記電極保護部の第２の部分に代えて柱状の連結部を備え、
前記柱状の連結部が前記電極支持部の主面に連結され該主面が前記柱状の連結部を支持することで前記第１の部分を間接的に支持することにより前記電極支持部が前記主電極を間接的に支持し、
前記柱状の連結部が、前記主電極から前記電極支持部への伝熱を抑制する前記伝熱抑制構造を構成している、請求項１記載の圧力勾配型プラズマガン。
【請求項７】
前記柱状の連結部が、一対の薄板状の連結部材を備え、該一対の薄板状の連結部材が相互に対向して配置されている、請求項６記載の圧力勾配型プラズマガン。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、圧力勾配型プラズマガンの伝熱抑制構造に関し、特に、主電極からカソードマウントへの伝熱を抑制するための圧力勾配型プラズマガンの伝熱抑制構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
プラズマ成膜装置のプラズマガンの１つである圧力勾配型プラズマガンは、主電極と補助電極とを備え、低電圧かつ大電流の高効率放電を可能とする。即ち、圧力勾配型プラズマガンを備えるプラズマ成膜装置では、補助電極を用いる補助放電の後に主電極を用いる主放電が開始され、主電極の温度が２０００℃近くの温度にまで上昇するので、主電極からは高効率で熱電子が放出される。そのため、圧力勾配型プラズマガンを備えるプラズマ成膜装置によれば、高効率でプラズマが放出されるので、所望の成膜作業を効率良く行うことができる。
【０００３】
図４（ａ）はガラス管及びそれに装着された従来の圧力勾配型プラズマガンの断面図であり、図４（ｂ）は従来の圧力勾配型プラズマガンの斜視図である。尚、図４では、ガラス管及び圧力勾配型プラズマガンの構成を模式的に示している。又、図４（ｂ）では、圧力勾配型プラズマガンが内部に備える補助電極及び主電極を破線により示している。
【０００４】
図４（ａ）に示すように、従来の圧力勾配型プラズマガン１０１は、円盤状のカソードマウント１０１ａを備えている。カソードマウント１０１ａの第１主面（右面）には、厚み方向に凹んだ環状の冷却流路用凹部１０１ｂが、後述する補助電極１０１ｇの基端部を囲むように設けられている。そして、冷却流路用凹部１０１ｂには、冷却流路用凹部１０１ｂの開口部を覆うようにして、環状の冷却流路用蓋部材１０１ｃが設けられている。かかる圧力勾配型プラズマガン１０１では、冷却流路用蓋部材１０１ｃと冷却流路用凹部１０１ｂとで形成される環状の空間が、冷却流路１０１ｄを構成する。ここで、冷却流路用蓋部材１０１ｃの適所には、冷却媒体を冷却流路１０１ｄに供給及び排出するための冷却媒体供給口１０１ｅ及び冷却媒体排出口１０１ｆが設けられている。冷却媒体供給口１０１ｅには、適宜な配管を介して冷却媒体が供給される。又、冷却媒体排出口１０１ｆからは、冷却媒体が排出される。このように、冷却流路１０１ｄに冷却媒体を流すことで、カソードマウント１０１ａが冷却される。
【０００５】
又、図４（ａ）及び図４（ｂ）に示すように、圧力勾配型プラズマガン１０１のカソードマウント１０１ａには、カソードマウント１０１ａの中心部を気密的に貫通して、後述するカソードパイプ１０１ｊの中心軸に沿って延びるように、タンタルで構成された円筒状の補助電極１０１ｇが配設されている。補助電極１０１ｇの先端の周囲には、６ホウ化ランタンで構成された円環状の主電極１０１ｈが設けられている。補助電極１０１ｇの先端は、主電極１０１ｈの開口１０１ｉを貫通して、主電極１０１ｈから凸状に突出している。圧力勾配型プラズマガン１０１では、補助電極１０１ｇ及び主電極１０１ｈと、後述するカソードパイプ１０１ｊ及び窓部材１０１ｌとにより、電極１０１ｋが構成されている。尚、電極１０１ｋは、カソードマウント１０１ａ及び適宜な配線を介して、直流電源（図示せず）の負極と電気的に接続されている。
【０００６】
又、カソードマウント１０１ａの第２主面（左面）には、カソードマウント１０１ａの中心軸と同軸状に、カソードマウント１０１ａの厚み方向に延びるよう、補助電極１０１ｇよりも直径の大きい、モリブデン（Ｍｏ）又はタングステン（Ｗ）で構成された円筒状のカソードパイプ１０１ｊが、カソードマウント１０１ａに配設されている。カソードパイプ１０１ｊの先端には、タングステンで構成された円環状の窓部材１０１ｌが設けられている。窓部材１０１ｌは、補助電極１０１ｇの先端と対向する位置に、開口１０１ｍを備えている。窓部材１０１ｌとカソードパイプ１０１ｊとにより、主電極１０１ｈ及び補助電極１０１ｇが保護される（例えば、特許文献１参照）。
【０００７】
かかる圧力勾配型プラズマガン１０１は、図４（ａ）に示すように、ガラス管１０１ｎに装着される。即ち、カソードマウント１０１ａの第２主面（左面）には、厚み方向に凹んだ環状の凹部１０１ｏが、冷却流路１０１ｄを囲むように設けられている。又、凹部１０１ｏには、環状の真空シール部材１０１ｐ（例えば、ゴム製のＯリング等）が嵌入されている。そして、真空シール部材１０１ｐとガラス管１０１ｎの基端部とが当接するように、圧力勾配型プラズマガン１０１がガラス管１０１ｎに装着される。ここで、カソードマウント１０１ａの冷却流路１０１ｄに冷却媒体が供給されると、カソードマウント１０１ａが冷却されるので、真空シール部材１０１ｐも同様に冷却される。これにより、真空シール部材１０１ｐの熱劣化が抑制される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００８−６６２４０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、上記従来の圧力勾配型プラズマガンの構成では、主電極の温度が２０００℃近くの温度にまで上昇するので、カソードマウントの冷却流路に冷却媒体が十分に供給されない場合には、カソードマウントの温度が十分に低下しないことにより、真空シール部材を十分に冷却することができない場合がある。この場合、真空シール部材の熱劣化が進行して、ガラス管の内部を所望の真空状態で維持することが困難となる場合がある。
【００１０】
又、上記従来の圧力勾配型プラズマガンの構成では、カソードマウントにカソードパイプが配設されかつカソードパイプの内部に主電極が配設されているため、主電極が、カソードパイプを介して、カソードマウントにより間接的に冷却される。つまり、従来の圧力勾配型プラズマガンでは、主電極の冷却構造が構成されている。そのため、従来の圧力勾配型プラズマガンの構成は、補助電極を用いる補助放電により主電極を短時間で効率良く加熱することが困難となり、プラズマ成膜装置の利用効率を悪化させる可能性がある。
【００１１】
本発明は、上記従来の課題を解決するためになされたもので、主電極からカソードマウントへの伝熱を抑制するための伝熱抑制構造を備えた、利便性に優れる圧力勾配型プラズマガンを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記課題を解決するために、本発明に係る圧力勾配型プラズマガンは、電力が供給されてアノードとの間で主放電を行う主電極と、前記主電極をその第１の部分が少なくとも包囲して該第１の部分が前記主電極を少なくとも保護する電極保護部と、前記電極保護部の第２の部分がその主面に連結され該主面が前記第２の部分を支持することで前記第１の部分を間接的に支持することにより前記主電極を間接的に支持する電極支持部と、を備え、前記電極保護部の第２の部分に、前記主電極から前記電極支持部への伝熱を抑制する伝熱抑制構造が設けられている。
【００１３】
かかる構成とすると、電極保護部の第２の部分に、主電極から電極支持部への伝熱を抑制する伝熱抑制構造が設けられているので、主電極の温度が２０００℃近くの温度にまで上昇する一方で、カソードマウントの冷却流路に冷却媒体が十分に供給されない場合であっても、カソードマウントの過大な温度上昇を防止することができる。これにより、真空シール部材の熱劣化を防止することができるので、プラズマ成膜装置において所望の真空状態を好適に維持することが可能になる。
【００１４】
又、かかる構成とすると、電極保護部の第２の部分に、主電極から電極支持部への伝熱を抑制する伝熱抑制構造が設けられているので、主電極がカソードマウントにより間接的に冷却されることを防止することができる。これにより、補助電極を用いる補助放電により主電極を短時間で効率良く加熱することができるので、プラズマ成膜装置の利用効率を向上させることが可能になる。
【００１５】
この場合、前記伝熱抑制構造として、前記電極保護部の第２の部分に、前記主電極から前記電極支持部への伝熱経路を限定するための経路限定構造が設けられている。
【００１６】
かかる構成とすると、主電極から電極支持部への伝熱経路を限定するための経路限定構造により、主電極から電極支持部への伝熱が効果的に抑制される。これにより、真空シール部材の熱劣化を効果的に防止することが可能になる。
【００１７】
この場合、前記電極保護部の第２の部分に、一対の切欠が対向して形成されてなる前記経路限定構造が設けられている。
【００１８】
かかる構成とすると、電極保護部の第２の部分に一対の切欠を対向して形成するという簡易な構成により、経路限定構造を構成することができる。
【００１９】
又、上記の場合、前記伝熱抑制構造として、前記電極保護部の第２の部分に、前記主電極から前記電極支持部への伝熱経路を延長するための経路延長構造が設けられている。
【００２０】
かかる構成としても、主電極から電極支持部への伝熱が効果的に抑制される。これにより、真空シール部材の熱劣化を効果的に防止することが可能になる。
【００２１】
この場合、前記電極保護部の第２の部分に、前記第１の部分と同軸状の蛇腹が形成されてなる前記経路延長構造が設けられている。
【００２２】
かかる構成とすると、電極保護部の第２の部分に第１の部分と同軸状の蛇腹を形成するという比較的簡易な構成により、経路延長構造を構成することができる。
【００２３】
又、上記の場合、前記電極保護部の第２の部分に代えて柱状の連結部を備え、前記柱状の連結部が前記電極支持部の主面に連結され該主面が前記柱状の連結部を支持することで前記第１の部分を間接的に支持することにより前記電極支持部が前記主電極を間接的に支持し、前記柱状の連結部が、前記主電極から前記電極支持部への伝熱を抑制する前記伝熱抑制構造を構成している。
【００２４】
かかる構成とすると、電極保護部に、その第２の部分に代えて柱状の連結部を設けるので、主電極から電極支持部への伝熱経路を更に限定することができる。又、電極保護部の第１の部分と柱状の連結部とを別の素材により構成するので、柱状の連結部を熱伝導率の低い任意の素材とすることができる。これにより、より一層効果的な伝熱抑制構造を設けることが可能になる。
【００２５】
この場合、前記柱状の連結部が、一対の薄板状の連結部材を備え、該一対の薄板状の連結部材が相互に対向して配置されている。
【００２６】
かかる構成とすると、柱状かつ薄板状の一対の連結部材を相互に対向して配置するという簡易な構成により、効果的な伝熱抑制構造を設けることが可能になる。
【発明の効果】
【００２７】
本発明によれば、主電極からカソードマウントへの伝熱を抑制するための伝熱抑制構造を備えた、利便性に優れる圧力勾配型プラズマガンを提供することができるので、真空シール部材の熱劣化を長期間に渡り防止することが可能になると共に、補助電極を用いる補助放電により主電極を短時間で効率良く加熱することが可能になる。
【００２８】
従って、本発明は、プラズマ成膜装置が備えるガラス管の内部を長期間に渡り所望の真空状態で維持することを可能にすると共に、プラズマ成膜装置の利用効率をより一層改善することを可能にするという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】図１は本発明の実施例１に係る圧力勾配型プラズマガンの構成を示す模式図であって、図１（ａ）は圧力勾配型プラズマガンの断面図であり、図１（ｂ）は圧力勾配型プラズマガンの斜視図である。
【図２】図２は本発明の実施例２に係る圧力勾配型プラズマガンの構成を示す模式図であって、図２（ａ）は圧力勾配型プラズマガンの断面図であり、図２（ｂ）は圧力勾配型プラズマガンの斜視図である。
【図３】図３は本発明の実施例３に係る圧力勾配型プラズマガンの構成を示す模式図であって、図３（ａ）は圧力勾配型プラズマガンの断面図であり、図３（ｂ）は圧力勾配型プラズマガンの斜視図である。
【図４】図４は従来の圧力勾配型プラズマガンの構成及びその装着状態を示す模式図であって、図４（ａ）はガラス管及びそれに装着された圧力勾配型プラズマガンの断面図であり、図４（ｂ）は圧力勾配型プラズマガンの斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００３０】
以下、本発明の実施の形態について、詳細に説明する。
【００３１】
本発明を実施するための形態は、以下に示す技術的思想に基づき具現化される。
【００３２】
即ち、本発明において、圧力勾配型プラズマガンは、電力が供給されてアノードとの間で主放電を行う主電極と、前記主電極をその第１の部分が少なくとも包囲して該第１の部分が前記主電極を少なくとも保護する電極保護部と、前記電極保護部の第２の部分がその主面に連結され該主面が前記第２の部分を支持することで前記第１の部分を間接的に支持することにより前記主電極を間接的に支持する電極支持部と、を備え、前記電極保護部の第２の部分に、前記主電極から前記電極支持部への伝熱を抑制する伝熱抑制構造が設けられていることを特徴とする。
【００３３】
電極保護部の第１の部分は、少なくとも主電極を包囲することにより、少なくとも主電極を保護する。ここで、一般的に、電極保護部の第１の部分は、主電極を直接又は間接的に支持する機能をも有する。そのため、２０００℃近くの温度にまで上昇する主電極の熱は、先ず、電極保護部の第１の部分に伝わる。そして、電極保護部の第１の部分に伝わった熱は、第１の部分に続く電極保護部の第２の部分に伝わり、第２の部分が連結される電極支持部に移行する。そこで、本発明の実施の形態では、主電極から電極支持部への伝熱を抑制するために、電極保護部の第２の部分に、所定の形状の伝熱抑制構造を設ける。つまり、本発明の実施の形態では、主電極からの伝熱を媒介する任意の部位に、伝熱抑制構造を設ける。そして、この伝熱抑制構造により、主電極からの伝熱を抑制する。尚、本発明の実施の形態において、電極保護部の第１の部位及び第２の部位は、必ずしも構造や形状等により特定される必要はない。即ち、少なくとも主電極を包囲して少なくとも主電極を保護する部分を電極保護部の第１の部分とし、その他の部分を電極保護部の第２の部分とするように、主電極から電極支持部への伝熱を媒介する任意の部位を「第２の部分」と定義して、その第２の部分に伝熱抑制構造を設ければよい。
【００３４】
本発明の実施の形態において、伝熱抑制構造としては、電極保護部の第２の部分に主電極から電極支持部への伝熱経路を限定するための経路限定構造を設けるか、或いは、電極保護部の第２の部分に主電極から電極支持部への伝熱経路を延長するための経路延長構造を設けるか、の何れかの形態が採られる。ここで、「経路限定構造」とは、主電極から電極支持部への伝熱経路を狭めた構造をいう。このように、主電極から電極支持部への伝熱経路を狭めることにより、主電極から電極支持部に熱が伝わり難くなる。又、「経路延長構造」とは、主電極から電極支持部への伝熱経路を延長させた構造をいう。このように、主電極から電極支持部への伝熱経路を延長させることによっても、主電極から電極支持部に熱が伝わり難くすることができる。
【００３５】
電極保護部の第２の部分に経路限定構造を設ける形態の一例としては、電極保護部の第２の部分に、一対の切欠を対向して形成する形態が挙げられる。ここで、この場合、一対の切欠が、電極保護部の全表面積の６０％以上の領域を占めていることが好ましい形態である。尚、電極保護部における切欠の占有面積は、主電極の最高温度や電極支持部の冷却形態等に応じて、適宜設定すればよい。又、本発明の実施の形態では、切欠が矩形状の形状を有し、一対の切欠が対向する形態を例示しているが、このような形態に限定されることはない。切欠の形状や形成形態についても、主電極の最高温度や電極支持部の冷却形態等に応じて、適宜設定すればよい。
【００３６】
又、電極保護部の第２の部分に経路延長構造を設ける形態の一例としては、電極保護部の第２の部分に、第１の部分と同軸状の蛇腹を形成する形態が挙げられる。この場合、蛇腹の形状についても、経路限定構造を設ける場合と同様にして、主電極の最高温度や電極支持部の冷却形態等に応じて、適宜設定すればよい。例えば、主電極の温度が比較的高温となる場合には、蛇腹の凹凸を大きく設定すればよく、それとは反対に、主電極の温度が比較的低温となる場合には、蛇腹の凹凸を小さく設定すればよい。尚、本発明の実施の形態では、電極保護部の第２の部分に第１の部分と同軸状の蛇腹を形成する形態を例示しているが、このような形態に限定されることはない。蛇腹の形成形態は、電極保護部の強度や成形加工性等を考慮して、適宜設定すればよい。
【００３７】
一方、主電極の温度が非常に高温となる場合や、電極支持部の冷却構成を簡略化する場合には、圧力勾配型プラズマガンに対して、より一層効果的な伝熱抑制構造を設ける必要がある。
【００３８】
そこで、本発明の実施の形態では、主電極の温度が非常に高温となる場合や、電極支持部の冷却構成を簡略化する場合を想定して、圧力勾配型プラズマガンが、前記電極保護部の第２の部分に代えて柱状の連結部を備え、前記柱状の連結部が前記電極支持部の主面に連結され該主面が前記柱状の連結部を支持することで前記第１の部分を間接的に支持することにより前記電極支持部が前記主電極を間接的に支持し、前記柱状の連結部が、前記主電極から前記電極支持部への伝熱を抑制する前記伝熱抑制構造を構成していることを特徴とする。
【００３９】
柱状の連結部は、電極保護部の第２の部分に代わり、電極保護部の第１の部分と、電極支持部とを連結する。ここで、柱状の連結部は、電極保護部の第２の部分と同様にして、主電極から電極支持部への伝熱を媒介する部位として機能する。つまり、主電極から電極保護部の第１の部分に伝わった熱は、第１の部分に連結された柱状の連結部に伝わり、柱状の連結部を介して、電極支持部に移行する。そこで、ここでは、主電極から電極支持部への伝熱をより一層効果的に抑制するために、電極保護部の第２の部分に代えて、柱状の連結部を設ける。柱状の連結部を、主電極と電極支持部との間に設けることにより、伝熱経路がより一層狭められるため、主電極から電極支持部への伝熱をより一層抑制することができる。尚、柱状の連結部は、電極保護部と同様の素材により構成してもよく、伝熱抑制効果を更に高めるために、電極保護部とは異なる素材により構成してもよい。又、柱状の連結部と、電極保護部の第１の部分との連結手段としては、溶接、かしめ、ボルト締め等の手段が挙げられる。ここで、かしめ、ボルト締め等を連結手段として用いる場合、伝熱抑制効果を高めるために、例えば、柱状の連結部と電極保護部の第１の部分との間に、スペーサ等の部材を挿入してもよい。
【００４０】
柱状の連結部の具体的な形態としては、例えば、柱状の連結部が一対の薄板状の連結部材を備え、その一対の薄板状の連結部材が相互に対向して配置されている形態が挙げられる。薄板状の連結部材の厚みや幅、材質等は、主電極の最高温度や電極支持部の冷却形態等に応じて、適宜設定すればよい。又、本発明の実施の形態では、薄板状の連結部材を用いる形態を例示しているが、このような形態に限定されることはない。例えば、主電極から電極支持部への伝熱を更に抑制するために、薄板状の連結部材に代えて、薄板状かつ波状の連結部材を用いてもよい。
【００４１】
以下、本発明を実施するための形態を実現するためのより具体的な実施例について、図面を参照しながら詳細に説明する。
【実施例１】
【００４２】
以下、本発明の実施例１に係る圧力勾配型プラズマガンの構成について、図面を参照しながら詳細に説明する。
【００４３】
図１は本発明の実施例１に係る圧力勾配型プラズマガンの構成を示す模式図であって、図１（ａ）は圧力勾配型プラズマガンの断面図であり、図１（ｂ）は圧力勾配型プラズマガンの斜視図である。尚、図１では、実施例１に係る圧力勾配型プラズマガンの主要な構成要素のみを抜粋して模式的に示しており、その他の構成要素については図示を省略している。
【００４４】
図１（ａ）に示すように、本実施例に係る圧力勾配型プラズマガン１００は、円盤状のカソードマウント１０を備えている。カソードマウント１０の第１主面１０ａには、厚み方向に凹んだ環状の冷却流路用凹部１１が、後述する補助電極１６の基端部１６ａを取り囲むように設けられている。そして、この冷却流路用凹部１１には、冷却流路用凹部１１の開口部を覆うようにして、環状の冷却流路用蓋部材１２が設けられている。本実施例に係る圧力勾配型プラズマガン１００では、冷却流路用蓋部材１２と冷却流路用凹部１１とで形成される環状の空間が、冷却流路１３を構成する。ここで、冷却流路用蓋部材１２の適所には、冷却媒体を冷却流路１３に供給及び排出するための冷却媒体供給口１４及び冷却媒体排出口１５が設けられている。冷却媒体供給口１４には、適宜な配管を介して冷却媒体が供給される。一方、冷却媒体排出口１５からは、冷却媒体が排出される。このように、冷却流路１３に冷却媒体を流すことで、補助電極１６の基端部１６ａが冷却される。又、カソードマウント１０は、後述するカソードパイプ１８ａがその主面に連結され該主面がカソードパイプ１８ａを支持することで主電極１７を間接的に支持する電極支持部として機能する。
【００４５】
又、図１（ａ）及び図１（ｂ）に示すように、圧力勾配型プラズマガン１００のカソードマウント１０には、カソードマウント１０の中心部を気密的に貫通して、後述するカソードパイプ１８ａの中心軸に沿って延びるように、例えばタンタルで構成された円筒状の補助電極１６が配設されている。補助電極１６の基端部１６ａは、図１では図示しないアルゴンガスタンクと適宜な配管により接続され、補助電極１６の先端部１６ｂからＡｒガスが噴射される。又、補助電極１６の先端部１６ｂの周囲には、例えば６ホウ化ランタンで構成された円盤状の主電極１７が設けられている。主電極１７の中央には開口１７ａが形成されており、開口１７ａを補助電極１６の先端部１６ｂが凸状に貫通している。本実施例に係る圧力勾配型プラズマガン１００では、補助電極１６及び主電極１７と、後述するカソードパイプ１８ａ及び窓部材２０とにより、電極１９ａが構成されている。尚、電極１９ａは、カソードマウント１０及び適宜な配線を介して、直流電源（図示せず）の負極と電気的に接続されている。
【００４６】
又、図１（ａ）及び図１（ｂ）に示すように、カソードマウント１０の第２主面１０ｂには、カソードマウント１０の中心軸と同軸状に、カソードマウント１０の厚み方向に延び出るよう、主電極１７の外径とその第１の部分の内径とが概ね等しい、例えばモリブデン（Ｍｏ）又はタングステン（Ｗ）で構成された円筒状のカソードパイプ１８ａが、カソードマウント１０に配設されている。カソードパイプ１８ａと、後述する窓部材２０とにより、主電極１７及び補助電極１６を包囲してそれらを保護する電極保護部が構成されている。
【００４７】
本実施例では、カソードパイプ１８ａの第２の部分（カソードパイプ１８ａの第１の部分以外の部分）に、一対の矩形状の第１切欠部２１ａ，第２切欠部２１ｂが対向して設けられている。第１切欠部２１ａ，第２切欠部２１ｂは、互いに同様の形状を有し、カソードマウント１０の第２主面１０ｂから主電極１７側の所定の位置にまで、所定の幅で切り欠かれている。第１切欠部２１ａ，第２切欠部２１ｂは、カソードパイプ１８ａ及び窓部材２０の全表面積の６０％以上の領域を占めているように形成されている。尚、第１切欠部２１ａ，第２切欠部２１ｂの長さ及び幅は、圧力勾配型プラズマガン１００に対して要求される伝熱抑制性能等に応じて、適宜適切に設定される。かかる構成により、主放電の際に約２０００℃近くの温度となる主電極の熱は、カソードパイプ１８ａの第２の部分の残存部を介して、カソードマウント１０に移行する。つまり、圧力勾配型プラズマガン１００では、カソードパイプ１８ａの第２の部分に、主電極１７からカソードマウント１０への伝熱を抑制する伝熱抑制構造として、主電極１７からカソードマウント１０への伝熱経路を限定するための経路限定構造が設けられている。
【００４８】
更に、図１（ａ）及び図１（ｂ）に示すように、カソードパイプ１８ａの先端には、例えばタングステンで構成された円環状の窓部材２０が設けられている。窓部材２０とカソードパイプ１８ａとにより、主電極１７及び補助電極１６が保護される。そして、窓部材２０は中央に開口２０ａを備え、開口２０ａは、窓部材２０における補助電極１６の先端部１６ｂに対向する位置に、補助電極１６の直径よりも大きく形成されている。
【００４９】
かかる圧力勾配型プラズマガン１００を備えるプラズマ成膜装置では、補助電極１６が用いられることにより、補助放電が開始される。この補助放電により、圧力勾配型プラズマガン１００の主電極１７が加熱される。次いで、主電極１７が加熱されると、主電極１７を用いる主放電が開始される。そして、圧力勾配型プラズマガン１００に対してＡｒガスが供給されると、窓部材２０の開口２０ａを通過して、プラズマ成膜装置が備える成膜室内（図示せず）に向けてプラズマが放出される。この主放電の際、本実施例に係る圧力勾配型プラズマガン１００では、主電極１７からカソードマウント１０への伝熱は、カソードパイプ１８ａの第２の部分に第１切欠部２１ａ，第２切欠部２１ｂが形成されていることにより、伝熱経路が限定されているため、効果的に抑制される。
【００５０】
以上、本実施例に係る圧力勾配型プラズマガン１００の構成によれば、主電極１７からカソードマウント１０への伝熱を抑制することができる。従って、圧力勾配型プラズマガン１００のカソードマウント１０の温度上昇が抑制される。これにより、主電極１７からカソードマウント１０への伝熱を抑制するための伝熱抑制構造を備えた、利便性に優れる圧力勾配型プラズマガン１００を提供することが可能になる。
【００５１】
又、本実施例に係る圧力勾配型プラズマガン１００の構成によれば、圧力勾配型プラズマガン１００が備える伝熱抑制構造により、カソードマウント１０の温度上昇を抑制することができるので、カソードマウント１０の冷却構成を簡略化することができる。これにより、圧力勾配型プラズマガン１００を備えるプラズマ成膜装置のコストダウンが可能となる。又、Ｏリング等の真空シール部材の熱劣化が抑制されるので、圧力勾配型プラズマガン１００を備えるプラズマ成膜装置の維持費用を低減することが可能となる。又、プラズマ成膜装置の構成によっては、カソードマウント１０の冷却構成を省略化することができることも期待される。
【００５２】
次に、圧力勾配型プラズマガン１００の構成に基づく、主電極１７からカソードマウント１０への伝熱を更に抑制するための構成について、実施例２として具体的に説明する。
【実施例２】
【００５３】
以下、本発明の実施例２に係る圧力勾配型プラズマガンの構成について、図面を参照しながら詳細に説明する。
【００５４】
図２は本発明の実施例２に係る圧力勾配型プラズマガンの構成を示す模式図であって、図２（ａ）は圧力勾配型プラズマガンの断面図であり、図２（ｂ）は圧力勾配型プラズマガンの斜視図である。尚、図２では、便宜上、実施例１に係る圧力勾配型プラズマガンの構成要素と同一の構成要素には同一の符号を付している。
【００５５】
本実施例に係る圧力勾配型プラズマガン２００の構成は、基本的には、実施例１に係る圧力勾配型プラズマガン１００の構成と同様である。
【００５６】
即ち、図２（ａ）に示すように、本実施例に係る圧力勾配型プラズマガン２００は、実施例１の場合と同様に、カソードマウント１０を備え、カソードマウント１０の第１主面１０ａには冷却流路用凹部１１が補助電極１６の基端部１６ａを囲むように設けられ、冷却流路用凹部１１には冷却流路用蓋部材１２が設けられている。これにより、冷却流路１３が構成されている。そして、冷却流路用蓋部材１２の適所には、冷却媒体を冷却流路１３に供給及び排出するための冷却媒体供給口１４及び冷却媒体排出口１５が設けられている。
【００５７】
又、図２（ａ）及び図２（ｂ）に示すように、カソードマウント１０には、円筒状の補助電極１６が配設されている。そして、補助電極１６の先端部１６ｂの周囲には、円盤状の主電極１７が設けられている。主電極１７の中央には開口１７ａが形成されており、開口１７ａを補助電極１６の先端部１６ｂが凸状に貫通している。
【００５８】
本実施例では、圧力勾配型プラズマガン２００が、実施例１に示すカソードパイプ１８ａの第２の部分に代えて、一対の薄板状の連結部材２２，２２を備えている。又、本実施例では、圧力勾配型プラズマガン２００が、実施例１に示すカソードパイプ１８ａの第１の部分に相当するカソードパイプ１８ｂを備えている。カソードパイプ１８ｂは、主電極１７を少なくとも包囲して、主電極１７を少なくとも保護する。又、本実施例では、一対の薄板状の連結部材２２，２２の基端部２２ａ，２２ａがカソードマウント１０の第２主面１０ｂに連結され、かつ一対の薄板状の連結部材２２，２２の先端部２２ｂ，２２ｂがカソードパイプ１８ｂに連結され、第２主面１０ｂが一対の薄板状の連結部材２２，２２の基端部２２ａ，２２ａを支持することでカソードパイプ１８ｂを間接的に支持することにより、カソードマウント１０が主電極１７を間接的に支持している。尚、カソードパイプ１８ｂの先端には、開口２０ａを備える窓部材２０が設けられている。又、窓部材２０と、カソードパイプ１８ｂと、主電極１７と、補助電極１６と、一対の薄板状の連結部材２２，２２とにより、電極１９ｂが構成されている。
【００５９】
そして、本実施例では、一対の薄板状の連結部材２２，２２が、主電極１７からカソードマウント１０への伝熱を抑制する伝熱抑制構造を構成している。一対の薄板状の連結部材２２，２２は、相互に対向して配置され、主電極１７からカソードマウント１０への伝熱経路を著しく限定する。
【００６０】
かかる圧力勾配型プラズマガン２００を備えるプラズマ成膜装置では、実施例１の場合と同様に、補助電極１６が用いられることにより、補助放電が開始される。この補助放電により、圧力勾配型プラズマガン２００の主電極１７が加熱される。次いで、主電極１７が加熱されると、主電極１７を用いる主放電が開始される。そして、圧力勾配型プラズマガン２００に対してＡｒガスが供給されると、窓部材２０の開口２０ａを通過して、プラズマ成膜装置が備える成膜室内に向けてプラズマが放出される。この主放電の際、本実施例に係る圧力勾配型プラズマガン２００では、主電極１７からカソードマウント１０への伝熱は、一対の薄板状の連結部材２２，２２が主電極１７からカソードマウント１０への伝熱経路を著しく限定しているため、より一層効果的に抑制される。
【００６１】
以上、本実施例に係る圧力勾配型プラズマガン２００の構成によれば、主電極１７からカソードマウント１０への伝熱を更に抑制することができる。従って、圧力勾配型プラズマガン２００のカソードマウント１０の温度上昇が更に抑制される。これにより、主電極１７からカソードマウント１０への伝熱を抑制するための伝熱抑制構造を備えた、利便性が更に優れる圧力勾配型プラズマガン２００を提供することが可能になる。
【００６２】
又、本実施例に係る圧力勾配型プラズマガン２００の構成によれば、カソードパイプ１８ｂがモリブデン又はタングステンで構成されるのに対して、一対の薄板状の連結部材２２，２２をモリブデン又はタングステンよりも熱伝導率の小さい素材により構成することができる。又、カソードパイプ１８ｂと一対の薄板状の連結部材２２，２２とを、熱伝導率の小さい部材を介して、相互に連結することができる。これにより、主電極１７からカソードマウント１０への伝熱を更に効果的に抑制することが可能になる。
【００６３】
尚、その他の点については、実施例１の場合と同様である。
【００６４】
次に、圧力勾配型プラズマガン１００の構成に基づく、主電極１７からカソードマウント１０への伝熱を抑制するための他の構成について、実施例３として具体的に説明する。
【実施例３】
【００６５】
以下、本発明の実施例３に係る圧力勾配型プラズマガンの構成について、図面を参照しながら詳細に説明する。
【００６６】
図３は本発明の実施例３に係る圧力勾配型プラズマガンの構成を示す模式図であって、図３（ａ）は圧力勾配型プラズマガンの断面図であり、図３（ｂ）は圧力勾配型プラズマガンの斜視図である。
【００６７】
本実施例に係る圧力勾配型プラズマガン３００の構成は、基本的には、実施例２に係る圧力勾配型プラズマガン２００の構成と同様である。
【００６８】
即ち、図３（ａ）に示すように、本実施例に係る圧力勾配型プラズマガン３００は、実施例２の場合と同様にして、冷却流路用凹部１１と、冷却流路用蓋部材１２と、冷却流路１３と、冷却媒体供給口１４及び冷却媒体排出口１５とを有するカソードマウント１０を備えている。又、図３（ａ）及び図３（ｂ）に示すように、本実施例に係る圧力勾配型プラズマガン３００は、実施例２の場合と同様にして、開口１７ａを備える主電極１７と、その先端部１６ｂが開口１７ａを凸状に貫通する補助電極１６と、少なくとも主電極１７を包囲して少なくとも主電極１７を保護するカソードパイプ１８ｂと、開口２０ａを備える窓部材２０とを備えている。
【００６９】
一方、図３（ａ）及び図３（ｂ）に示すように、本実施例に係る圧力勾配型プラズマガン３００は、実施例１に示すカソードパイプ１８ａの第２の部分に相当する部分に、カソードパイプ１８ｂと同軸状の蛇腹パイプ２３が設けられている。蛇腹パイプ２３の基端部２３ａはカソードマウント１０の第２主面１０ｂに連結され、蛇腹パイプ２３の先端部２３ｂはカソードパイプ１８ｂに連結されている。つまり、本実施例に係る圧力勾配型プラズマガン３００では、主電極１７からカソードマウント１０への伝熱を抑制する伝熱抑制構造として、カソードパイプ１８ｂとカソードマウント１０との間に、主電極１７からカソードマウント１０への伝熱経路を延長するための経路延長構造が設けられている。尚、本実施例では、円筒形状を有するカソードパイプの基端側を成形加工することにより蛇腹パイプ２３を構成してもよく、或いは、予め成形加工して得た蛇腹パイプ２３をカソードパイプ１８ｂに溶接等してもよい。又、蛇腹パイプ２３を予め成形加工して得る場合、蛇腹パイプ２３を熱伝導率の小さい素材により構成すれば、主電極１７からカソードマウント１０への伝熱をより一層効果的に抑制することができる。又、本実施例において、主電極１７からカソードマウント１０への伝熱抑制作用及び効果は、蛇腹パイプ２３の凹凸形状等を変更することにより、適宜制御することが可能である。
【００７０】
尚、本実施例では、窓部材２０と、カソードパイプ１８ｂと、主電極１７と、補助電極１６と、蛇腹パイプ２３とにより、電極１９ｃが構成されている。
【００７１】
以上、本実施例に係る圧力勾配型プラズマガン３００の構成によっても、主電極１７からカソードマウント１０への伝熱を抑制することができる。従って、圧力勾配型プラズマガン３００のカソードマウント１０の温度上昇が抑制される。これにより、主電極１７からカソードマウント１０への伝熱を抑制するための伝熱抑制構造を備えた、利便性が優れる圧力勾配型プラズマガン３００を提供することが可能になる。
【００７２】
又、本実施例に係る圧力勾配型プラズマガン３００の構成によれば、主電極１７及び補助電極１６がカソードパイプ１８ｂ及び蛇腹パイプ２３により完全に包囲されるので、主電極１７及び補助電極１６が完全に保護される。又、切欠部が一切形成されないため、電極１９ｃの剛性を従来通りに維持しながら、主電極１７からカソードマウント１０への伝熱を抑制する圧力勾配型プラズマガン３００を提供することができる。
【００７３】
尚、その他の点については、実施例１，２の場合と同様である。
【産業上の利用可能性】
【００７４】
本発明に係る圧力勾配型プラズマガンは、主電極からカソードマウントへの伝熱を抑制するための伝熱抑制構造を備えた、利便性に優れる圧力勾配型プラズマガンとして、プラズマ成膜装置に利用することができる。
【符号の説明】
【００７５】
１０  カソードマウント
１０ａ  第１主面
１０ｂ  第２主面
１１  冷却流路用凹部
１２  冷却流路用蓋部材
１３  冷却流路
１４  冷却媒体供給口
１５  冷却媒体排出口
１６  補助電極
１６ａ  基端部
１６ｂ  先端部
１７  主電極
１７ａ  開口
１８ａ，１８ｂ  カソードパイプ
１９ａ，１９ｂ，１９ｃ  電極
２０  窓部材
２０ａ  開口
２１ａ  第１切欠部
２１ｂ  第２切欠部
２２  連結部材
２２ａ  基端部
２２ｂ  先端部
２３  蛇腹パイプ
２３ａ  基端部
２３ｂ  先端部
１００〜３００  圧力勾配型プラズマガン
１０１  圧力勾配型プラズマガン
１０１ａ  カソードマウント
１０１ｂ  冷却流路用凹部
１０１ｃ  冷却流路用蓋部材
１０１ｄ  冷却流路
１０１ｅ  冷却媒体供給口
１０１ｆ  冷却媒体排出口
１０１ｇ  補助電極
１０１ｈ  主電極
１０１ｉ  開口
１０１ｊ  カソードパイプ
１０１ｋ  電極
１０１ｌ  窓部材
１０１ｍ  開口
１０１ｎ  ガラス管
１０１ｏ  凹部
１０１ｐ  真空シール部材
【図１】
2010267437.tif 000003
【図２】
2010267437.tif 000004
【図３】
2010267437.tif 000005
【図４】
2010267437.tif 000006