(57)【要約】【課題】プラズマの噴出口に設けられた絶縁管がプラズマの熱により損傷されるのを防止することのできるプラズマガンを提供する。【解決手段】プラズマを生成する陰極部１ａ、１ｆ、１ｇ及び陰極部で生成されたプラズマ６を対象方向に吐出しつつ、対象からの反射電子を電源に帰還させる帰還電極部を有するプラズマガンにおいて、帰還電極部は、プラズマの出口が形成されたフレーム１ｅと、プラズマの出口の表面を電気的に絶縁する絶縁管１ｈと、絶縁管の対象方向の末端に向かってガスが吐出されるように形成されたガス流路部とを備えるように構成した。ガス流路部は、プラズマの出口と接続する孔を有してフレームの上記対象方向とは反対側の内側面に付着されてフレームの内側面に流路空間を形成する蓋部９３と、ガス注入通路９１と、複数のガス吐出通路９２とを含む。【選択図】図７
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
プラズマを生成する陰極部、及び、前記陰極部で生成されたプラズマを対象方向に吐出しつつ、対象からの反射電子を電源に帰還させる帰還電極部を有するプラズマガンにおいて、
前記帰還電極部は、
前記プラズマの出口が形成されたフレームと、
前記プラズマの出口の表面を電気的に絶縁する絶縁管と、
前記絶縁管の前記対象方向の末端に向かってガスが吐出されるように形成されたガス流路部と、
を備えることを特徴とするプラズマガン。
【請求項２】
前記ガス流路部は、
前記プラズマの出口と接続する孔を有して、前記フレームの前記対象方向とは反対側の内側面に付着されて、前記フレームの前記内側面に流路空間を形成する蓋部と、
前記フレームの外部から前記フレームの内部を通じて前記流路空間までの通路を形成するガス注入通路と、
前記フレームの前記内側面のうち前記蓋部によって覆われた領域に形成され、ガスが前記流路空間から前記フレームの内部を通じて前記絶縁管の前記対象方向の末端に向かってガスが吐出されるように形成された複数のガス吐出通路と、
を備えることを特徴とする請求項１に記載のプラズマガン。
【請求項３】
前記陰極部と前記帰還電極部との間における、前記プラズマの移動速度を制御する第１グリッド及び第２グリッドを更に備えることを特徴とする請求項２に記載のプラズマガン。
【請求項４】
前記陰極部は、
電界によってイオン化される放電ガスの注入管と、
イオン化された放電ガスとの衝突によって熱電子を発生させる電子放出源とを備えることを特徴とする請求項３に記載のプラズマガン。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、プラズマガンにかかり、さらに詳しくは、プラズマを生成する陰極部と、上記陰極部で生成されたプラズマを対象方向に出射しつつ、例えば蒸着チャンバなどの上記プラズマの出射対象から反射される電子を電源に帰還させる帰還電極部とを備えたプラズマガンに関する。
【背景技術】
【０００２】
プラズマガンは、薄膜蒸着装置に広く用いられ、例えば、プラズマディスプレイパネルの製造においては、酸化マグネシウム（ＭｇＯ）薄膜を成膜するための薄膜蒸着装置にプラズマガンが使用されている。このような薄膜蒸着装置としては、例えば、特許文献１に開示されている「プラズマディスプレイパネルの酸化マグネシウム（ＭｇＯ）薄膜の蒸着装置」などがある。
【０００３】
図１は、プラズマガンを備えた薄膜蒸着装置の一例を示した断面図である。図１を参照すると、一般的な薄膜蒸着装置において、プラズマガン１は、蒸着チャンバ２と結合されて設けられる。
【０００４】
蒸着チャンバ２の内部においては、例えば、酸化マグネシウム（ＭｇＯ）などの蒸着材料４ａが、ハース電極４上に設置される。そして、例えば、基板などの蒸着目標（蒸着対象物）３が、ハース電極４と対向するように蒸着チャンバ２内に設置される。また、例えば酸素（Ｏ２）などの放電用ガスと、例えば水素（Ｈ２）などの反応制御用ガスが、それぞれ、ガス流入管５ａ、５ｂを通じて蒸着チャンバ２内に注入される。
【０００５】
プラズマガン１から出射されるプラズマ６は、ハース電極４上に設置された、例えば酸化マグネシウム（ＭｇＯ）などの蒸着材料４ａにエネルギーを伝達することができる。これにより、蒸着材料４ａは蒸発して、蒸着目標３に付着されてその表面に薄膜が形成される。
【０００６】
図２は、従来のプラズマガンを拡大して示した断面図である。図２を参照すると、従来のプラズマガン１は、陰極部１ａ、１ｆ、１ｇ、第１グリッド１ｃ、第２グリッド１ｄ、及び帰還電極部１ｅ、１ｈを備える。陰極部１ａ、１ｆ、１ｇは、石英管１ｂによって密閉される。第１グリッド１ｃと第２グリッド１ｄ、及び、第２グリッド１ｄと帰還電極部１ｅ、１ｈは、それぞれ真空シール・リング１ｉによって密閉される。
【０００７】
陰極部１ａ、１ｆ、１ｇは、放電ガスを供給されてプラズマ６を生成することができる。第１グリッド１ｃ及び第２グリッド１ｄは、陰極部１ａ、１ｆ、１ｇと帰還電極部１ｅ、１ｈとの間におけるプラズマ６の移動速度を制御することができる。帰還電極部１ｅ、１ｈは、陰極部１ａ、１ｆ、１ｇで生成されたプラズマ６を対象方向に吐出（出射）させることができる。また、帰還電極部１ｅ、１ｈは、例えば図１に示された蒸着チャンバ２などのプラズマの出射対象から反射されてくる電子を電源に帰還させる役割も果たす。
【０００８】
陰極部１ａ、１ｆ、１ｇは、フレーム１ａ、放電ガスの注入管１ｆ、及び、電子放出源１ｇを含んで構成される。電子放出源１ｇは、例えばＬａＢ６などの材料であることができる。注入管１ｆを通じて注入された、例えばアルゴン（Ａｒ）ガスなどの放電ガスは、電界による１次電子と衝突してイオン化される。イオン化された放電ガスは、電子放出源１ｇに衝突し、その結果、熱電子を含むプラズマ６が生成される。
【０００９】
陰極部１ａ、１ｆ、１ｇにおいて発生されたプラズマ６は、第１グリッド１ｃ及び第２グリッド１ｄによって加速される。その後、プラズマ６は、帰還電極部１ｅ、１ｈを通じて、例えば図１の蒸着チャンバ２などの、プラズマの出射対象に流入される。
【００１０】
帰還電極部１ｅ、１ｈは、フレーム１ｅ、及び、絶縁管１ｈを含んで構成される。フレーム１ｅには、その中央にプラズマ６の出口が形成される。絶縁管１ｈは、このプラズマ６の出口の表面を電気的に絶縁する（図４参照）。
【００１１】
【特許文献１】大韓民国特許公開第２００１−２５７３９号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
しかし、上述したような従来のプラズマガンは、帰還電極部の絶縁管１ｈが、プラズマによって徐々に燃焼されて損傷されるという問題があった。
【００１３】
図３は、図２の従来のプラズマガン１において、プラズマ６、６ａが吐出（出射）される方向を説明するための図である。図４は、プラズマガンの帰還電極部の絶縁管（図３の１ｈ）が正常な状態にある場合を示す写真である。図５は、プラズマガンの帰還電極部の絶縁管が、図３に示されたようなプラズマの吐出によって徐々に燃焼された場合を示す写真である。
【００１４】
図３を参照すると、帰還電極部１ｅ、１ｈの出口では、直進方向に進行するプラズマ６だけではなく、帰還電極部１ｅ、１ｈのフレーム１ｅの外側面の方向に分岐されて進行する分岐プラズマ６ａも存在することがわかる。ここで、フレーム１ｅの外側面とは、フレーム１ｅのプラズマの出射方向側の面のことである。これは、プラズマ６、６ａの主成分が熱電子であり、帰還電極部１ｅ、１ｈのフレーム１ｅには、正極性電位が印加されるからである。
【００１５】
これにより、帰還電極部１ｅ、１ｈの絶縁管１ｈは、図４に示されたような正常な状態から、分岐プラズマ６ａによって加熱されて次第に燃焼され、図５に示されたような損傷された状態になってしまうという問題点がある。
【００１６】
そこで、本発明は、このような問題に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、帰還電極部に備えられた絶縁管が分岐プラズマによって加熱されて徐々に燃焼されて損傷されるのを防止することができるプラズマガンを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
上記課題を解決するために、本発明のある観点によれば、プラズマを生成する陰極部、及び、上記陰極部で生成されたプラズマを対象方向に吐出しつつ、対象からの反射電子を電源に帰還させる帰還電極部を有するプラズマガンにおいて、上記帰還電極部は、上記プラズマの出口が形成されたフレームと、上記プラズマの出口の表面を電気的に絶縁する絶縁管と、上記絶縁管の上記対象方向の末端に向かってガスが吐出されるように形成されたガス流路部と、を備えることを特徴とするプラズマガンが提供される。
【００１８】
このような本発明にかかるプラズマガンによれば、プラズマの噴出出口である上記絶縁管の端部に、その周囲方向から上記ガス流路部を通じてガスが噴出される。これにより、上記絶縁管の端部から噴出されるプラズマのうち、対象方向に向かって進まずに上記絶縁管の端部の周囲方向に進もうとするプラズマは、上記ガスによりそのエネルギーが損失される。これにより、上記絶縁管の端部の周囲方向へのプラズマの放出が妨げられ、このような周囲方向へ進むプラズマの熱により生じていた、上記絶縁管の端部が加熱されて損傷されるといった問題を解消することができる。
【００１９】
このとき、上記ガス流路部は、上記プラズマの出口と接続する孔を有して、上記フレームの上記対象方向とは反対側の内側面に付着されて、上記フレームの上記内側面に流路空間を形成する蓋部と、上記フレームの外部から上記フレームの内部を通じて上記流路空間までの通路を形成するガス注入通路と、上記フレームの上記内側面のうち上記蓋部によって覆われた領域に形成され、ガスが上記流路空間から上記フレームの内部を通じて上記絶縁管の上記対象方向の末端に向かってガスが吐出されるように形成された複数のガス吐出通路と、を備えるように構成されるのがよい。かかる構成とすることにより、ガスの注入は１つのガス注入通路から行い、ガスの吐出は複数のガス吐出通路から行い、絶縁管の上記末端に対して複数の方向からガスを噴出させることができる。また、ガス流路部は、狭い領域に設けられつつも、絶縁管の上記末端に対して有効にガスを噴出させることができる。
【００２０】
また、上記プラズマガンは、上記陰極部と上記帰還電極部との間における、上記プラズマの移動速度を制御する第１グリッド及び第２グリッドを更に備えるように構成されるのがよい。また、上記陰極部は、電界によってイオン化される放電ガスの注入管と、イオン化された放電ガスとの衝突によって熱電子を発生させる電子放出源とを備えるように構成されるのがよい。
【発明の効果】
【００２１】
本発明によれば、帰還電極部に形成されたガス流路部を通じて、プラズマガンのプラズマ出射出口に設けられた絶縁管の出口側の末端に向かってガスが吐出される。これにより、上記絶縁管の前記対象方向の末端で前記絶縁管を覆い包む方向に吐出される分岐プラズマは、前記ガス流路部を通じて吐出されるガスと衝突するので、そのエネルギーが損失される。その結果、前記帰還電極部に備えられた絶縁管が分岐プラズマによって加熱されて次第に燃焼しつつ損傷される現象を防止することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。ここで、プラズマガンがプラズマを出射する対象である、例えば蒸着チャンバ２は、図１を参照して説明した通りであるので、その説明を省略することとする。
【００２３】
図６は、本発明の実施の形態にかかるプラズマガンの帰還電極部の構造を示す分離斜視図である。図７は、図６に示された帰還電極部が適用されたプラズマガンを示す断面図である。以下に、図６及び図７を参照しながら、本発明の実施の形態にかかるプラズマガン９について詳細に説明する。
【００２４】
本発明の実施の形態にかかるプラズマガン９は、陰極部１ａ、１ｆ、１ｇ、第１グリッド１ｃ、第２グリッド１ｄ、及び、帰還電極部１ｅ、１ｈ、９１、９２、９３を含む。陰極部１ａ、１ｆ、１ｇは、石英管１ｂによって密閉される。第１グリッド１ｃと第２グリッド１ｄ、及び、第２グリッド１ｄと帰還電極部１ｅ、１ｈ、９１、９２、９３は、それぞれ、真空シール・リング１ｉによって密閉される。
【００２５】
陰極部１ａ、１ｆ、１ｇは、放電ガスを供給されてプラズマ６を生成することができる。第１グリッド１ｃ及び第２グリッド１ｄは、陰極部１ａ、１ｆ、１ｇと帰還電極部１ｅ、１ｈ、９１、９２、９３との間におけるプラズマ６の移動速度を制御することができる。帰還電極部１ｅ、１ｈ、９１、９２、９３は、陰極部１ａ、１ｆ、１ｇで生成されたプラズマ６を対象方向に吐出（出射）させることができる。また、帰還電極部１ｅ、１ｈ、９１、９２、９３は、例えば図１に示された蒸着チャンバ２などのプラズマの出射対象から反射されてくる電子を電源に帰還させる役割も果たす。
【００２６】
陰極部１ａ、１ｆ、１ｇは、フレーム１ａ、放電ガスの注入管１ｆ、及び、電子放出源１ｇを含んで構成される。電子放出源１ｇは、例えばＬａＢ６などの材料であることができる。注入管１ｆを通じて注入された、例えばアルゴン（Ａｒ）ガスなどの放電ガスは、電界による１次電子と衝突してイオン化される。イオン化された放電ガスは、電子放出源１ｇに衝突し、その結果、熱電子を含むプラズマ６が生成される。
【００２７】
陰極部１ａ、１ｆ、１ｇにおいて生成されたプラズマ６は、第１グリッド１ｃ及び第２グリッド１ｄによって加速される。その後、プラズマ６は、帰還電極部１ｅ、１ｈ、９１、９２、９３を通じて、例えば図１の蒸着チャンバ２などの、プラズマの出射対象に流入される。
【００２８】
帰還電極部１ｅ、１ｈ、９１、９２、９３は、フレーム１ｅ、絶縁管１ｈ、及び、ガス流路部９１、９２、９３とを含んで構成される。フレーム１ｅには、その中央にプラズマ６の出口が形成される。絶縁管１ｈは、このプラズマ６の出口の表面を電気的に絶縁する（図４参照）。
【００２９】
ガス流路部９１、９２、９３は、絶縁管１ｈの対象方向の末端（点線の矢印方向）に向かってガスが吐出されるように形成される。すなわち、絶縁管１ｈのプラズマの出射対象が位置する側の端部に向かってガスを噴出させることができるように、ガス流路部９１、９２、９３が形成される。このとき、ガス流路部９１、９２、９３から噴出されるガスは、プラズマを出射する対象物内に存在するガスであるのがよい。例えば、プラズマを出射する対象が薄膜蒸着装置（図１参照）である場合、ガス流路部９１、９２、９３から噴出されるガスは、上記薄膜蒸着装置で使用される、例えば酸素（Ｏ２）などの放電用ガス、または、例えば水素（Ｈ２）などの反応制御用ガスであることができる。すなわち、ガス流路部９１、９２、９３を通じて、例えば薄膜蒸着装置（図１参照）などのプラズマの出射対象で使われる、例えば酸素（Ｏ２）または水素（Ｈ２）などのガスが、絶縁管１ｈのプラズマの出射出口側の端部（点線の矢印方向）に向かって吐出される。
【００３０】
これにより、絶縁管１ｈの上記対象方向の末端において、絶縁管１ｈを覆い包む方向に吐出される分岐プラズマ（図３の６ａ）は、ガス流路部９１、９２、９３を通じて吐出されるガスと衝突するので、そのエネルギーの損失が発生する。すなわち、プラズマの出射対象の方向に直進せずに、絶縁管１ｈの周囲やフレーム１ｅの外側面（プラズマの出射対象が位置する側の面）に進もうとする分岐プラズマ６ａは、ガス流路部９１、９２、９３を通じて絶縁管１ｈの端部に向かって噴出されるガスにより、その進行を妨げられることになる。これにより、絶縁管１ｈが分岐プラズマ（図３の６ａ）によって加熱されることにより、次第に燃焼されて損傷される現象が防止される。
【００３１】
ガス流路部９１、９２、９３は、蓋部９３、ガス注入通路９１、及び、複数のガス吐出通路９２とを含んで構成される。
【００３２】
蓋部９３は、プラズマの出口と接続される孔を有し、フレーム１ｅの内側面（プラズマの出射対象物側とは反対側の面）に付着され、フレーム１ｅの内側面に流路空間を形成する。
【００３３】
ガス注入通路９１は、フレーム１ｅの外部からフレーム１ｅの内部を通じて上記流路空間までの通路を形成する。
【００３４】
複数のガス吐出通路９２は、フレーム１ｅの内側面のうち蓋部９３によって覆われた領域に形成され、ガスが上記流路空間からフレーム１ｅの内部を通じて絶縁管１ｈの上記対象方向の末端に向かってガスが吐出されるように形成される。
【００３５】
これにより、薄膜蒸着装置（図１参照）で使われるガス、例えば、酸素（Ｏ２）または水素（Ｈ２）が、ガス注入通路９１の入口に注入されると、注入されたガスは、ガス注入通路９１、蓋部９３によって形成された流路空間、及び、複数のガス吐出通路９２を通じて、絶縁管１ｈの上記対象方向の末端に吐出される。
【００３６】
上記のようなガス流路部９１、９２、９３の構造によれば、蓋部９３が利用され、狭い領域で一つのガス注入通路９１として複数のガス吐出通路９２が形成される。すなわち、蓋部９３を設けたことにより、ガスの注入は１つのガス注入通路９１から行い、ガスの吐出は複数のガス吐出通路９２から行い、絶縁管１ｈの端部に対して複数の方向からガスを噴出させることができる。このように、ガス流路部９１、９２、９３は、狭い領域に設けられつつも、絶縁管１ｈの端部に対して有効にガスを噴出させることができる。
【００３７】
上記のような、プラズマガンのプラズマビームの噴出口に設けられるガス吐出通路は、例えば、陰極線管の電子ガンに設けることも可能である。
【００３８】
以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は係る例に限定されないことは言うまでもない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。
【産業上の利用可能性】
【００３９】
本発明は、プラズマガンに適用可能であり、更に、陰極線管における電子ガンにも適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】プラズマガンが使われる薄膜蒸着装置の一例を示す断面図である。
【図２】従来のプラズマガンを拡大して示した断面図である。
【図３】図２の従来のプラズマガンにおいてプラズマが吐出される方向を説明するための図である。
【図４】プラズマガンの帰還電極部の絶縁管が正常な状態にある場合を示す写真である。
【図５】プラズマガンの帰還電極部の絶縁管が、図３に示したようなプラズマの吐出によって徐々に燃焼された状態を示す写真である。
【図６】本発明の実施の形態によるプラズマガンの帰還電極部の構造を示す分離斜視図である。
【図７】図６に示された帰還電極部が適用されたプラズマガンを示す断面図である。
【００４１】
１          プラズマガン
１ｅ、１ｈ  帰還電極部
１ａ、１ｆ、１ｇ  陰極部
１ａ        フレーム
１ｂ        石英管
１ｃ        第１グリッド
１ｄ        第２グリッド
１ｅ        フレーム
１ｆ        放電ガス注入管
１ｇ        電子放出源
１ｈ        絶縁管
１ｉ        真空シール・リング
２          蒸着チャンバ
３          蒸着目標
４          ハース電極
４ａ        蒸着材料
５ａ、５ｂ  ガス流入管
６、６ａ    プラズマ
９１、９２、９３  ガス流路部
９１        ガス注入通路
９２        ガス吐出通路
９３        蓋部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図６】
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【図７】
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【図４】
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【図５】
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