(57)【要約】【課題】導電性部材間の短絡を抑制することができる絶縁フランジを提供することを目的とする。【解決手段】その両端面が一対の導電性部材とそれぞれ接触するように、一対の導電性部材の間に介在し、締結部材４５により導電性部材に締結される絶縁性の環状の第１部材４３ａと、その両端面が導電性部材に接触しないように、第１部材４３ａの内孔に嵌挿された絶縁性の環状の第２部材４３ｂと、を備える、絶縁フランジ。【選択図】図１
2009079274.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
その両端面が一対の導電性部材とそれぞれ接触するように、前記一対の導電性部材の間に介在し、締結部材により前記導電性部材に締結される絶縁性の環状の第１部材と、
その両端面が前記導電性部材と接触しないように、前記第１部材の内孔に嵌挿された絶縁性の環状の第２部材と、を備える、絶縁フランジ。
【請求項２】
前記第２部材は、前記第１部材より耐熱性が高い、請求項１に記載の絶縁フランジ。
【請求項３】
前記第１部材は、前記第２部材より靭性が高い、請求項１に記載の絶縁フランジ。
【請求項４】
前記第２部材は、前記第１部材よりガス放出量が小さい、請求項１に記載の絶縁フランジ。
【請求項５】
前記第２部材は、セラミックで構成されている、請求項３に記載の絶縁フランジ。
【請求項６】
前記第１部材は、合成樹脂で構成されている、請求項３又は５に記載の絶縁フランジ。
【請求項７】
その両端面が一対の導電性部材とそれぞれ接触するように、前記一対の導電性部材の間に介在し、締結部材により前記導電性部材に締結される絶縁性の環状の第１部材と、
その両端面が前記導電性部材と接触しないように、前記第１部材の内孔に嵌挿された絶縁性の環状の第２部材と、
前記第２部材の端面と前記導電性部材との間に介在するように設けられたシール部材と、
前記第１部材を前記一対の前記導電性部材に締結するための締結部材と、を備える、絶縁フランジ機構。
【請求項８】
前記シール部材が絶縁性を有する、請求項７に記載の絶縁フランジ機構。
【請求項９】
請求項７に記載の絶縁フランジ機構を備える、真空成膜装置。
【請求項１０】
プラズマを利用して成膜する、請求項９に記載の真空成膜装置。
【請求項１１】
内部を減圧可能な減圧容器と、
その内部にプラズマを発生させるプラズマガンと、
前記減圧容器の一部を成し、前記プラズマが流動する成膜室と、
前記減圧容器の内部において前記プラズマを受けるアノードと、を備え、
前記プラズマガンは、前記絶縁フランジ機構を介して前記減圧容器に接続されている、請求項１０に記載の真空成膜装置。
【請求項１２】
内部を減圧可能な減圧容器と、
その内部にプラズマを発生させるプラズマガンと、
前記減圧容器の一部を成し、前記プラズマが流動する成膜室と、
前記減圧容器の内部において前記プラズマを受けるアノードと、を備え、
前記アノードは、前記絶縁フランジ機構とともに前記減圧容器の一部を成し、かつ、前記絶縁フランジ機構を介して前記成膜室に接続されている、請求項１０に記載の真空成膜装置。
【請求項１３】
内部を減圧可能な減圧容器と、
その内部にプラズマを発生させるプラズマガンと、
前記プラズマガンの一部を成し、カソードで発生したプラズマを流動させるための中間電極と、
前記減圧容器の一部を成し、前記プラズマが流動する成膜室と、
前記減圧容器の内部において前記プラズマを受けるアノードと、を備え、
前記絶縁フランジ機構は、前記プラズマガンの一部を成し、
前記プラズマガンは、筒部材を有し、
前記中間電極は、前記絶縁フランジを介して前記筒部材に接続されている、請求項１０に記載の真空成膜装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、絶縁フランジ、絶縁フランジ機構及び真空成膜装置、特に絶縁フランジの構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
シートプラズマ成膜装置は、プラズマガンで発生される円柱状のプラズマビームを挟んで同極同士を対向させて配置した永久磁石の反発磁場により、円柱状のプラズマをシート状に変形し、この変形されたシート状のプラズマ（以下、シートプラズマという）をイオン源として成膜材料をスパッタリングして基板を成膜する装置である。このようなシートプラズマ成膜装置において、円柱状のプラズマをシートプラズマにするシートプラズマ成形室と、この成形室からのシートプラズマによってスパッタリングを行うスパッタリング室とを互いに電気的に絶縁した構成を有するシートプラズマ装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
特許文献１には、シートプラズマ成形室とスパッタリング室とを互いに絶縁する構造が詳細に開示されている。図８は、特許文献１に開示されているシートプラズマ装置の一部を拡大した断面図である。ここで、図８を参照しながら、特許文献１に開示されている絶縁構造について説明する。
【０００４】
図８に示すように、特許文献１に開示されているシートプラズマ装置は、シートプラズマ成形室２０１（正確には、その壁）と、中間電極２０２と、スパッタリング室２０３（正確には、その壁）と、を有している。  シートプラズマ成形室２０１と中間電極２０２との間には、ゴム等で形成された甲丸リング２０４が介在しており、また、中間電極２０２とスパッタリング室２０３との間にも、甲丸リング２０４が介在している。また、シートプラズマ成形室２０１、中間電極２０２、及びスパッタリング室２０３には、それぞれ捩子穴２０５が設けられており、シートプラズマ成形室２０１の捩子穴２０５には、絶縁を保つためのプラスチックスリーブ２０６が嵌挿されている。さらに、シートプラズマ成形室２０１と中間電極２０２との間、及び中間電極２０２とスパッタリング室２０３との間には、絶縁性を保つためのＦＲＰスペーサ２０７が挟み込まれている。そして、シートプラズマ成形室２０１、中間電極２０２、及びスパッタリング室２０３のそれぞれに設けられた捩子穴２０５を通して捩子２０８が取り付けられており、この捩子２０８によって、シートプラズマ成形室２０１、中間電極２０２、及びスパッタリング室２０３は、互いに絶縁性を維持した状態で固定される。このような構成により、特許文献１に開示されているシートプラズマ装置では、絶縁性とシール性を維持することができる。
【特許文献１】特開平７−２９６９８８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１に開示されているシートプラズマ装置の絶縁構造では、装置の組み立て時に捩子２０８を締め付けすぎると、スペーサ２０７が破損し、絶縁性を保つことができないおそれがある。また、甲丸リング２０４によって、シートプラズマ変形室２０１又はスパッタリング室２０３と中間電極２０２とを絶縁しているが、この甲丸リング２０４の表面に導電性を有する成膜材料が付着すると、シートプラズマ変形室２０１又はスパッタリング室２０３と中間電極２０２との間で短絡が生じるおそれがある。このように、従来のシートプラズマ装置の絶縁構造では、未だ改善の余地があった。
【０００６】
本発明は、上記課題を解決するためになされたもので、真空成膜装置の使用時に、万一、絶縁フランジにおける導電性部材との締結部分が破損しても、導電性部材間の短絡を抑制することができる絶縁フランジ、絶縁フランジ機構、及び真空成膜装置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】
【０００７】
前記課題を解決するために、本発明に係る絶縁フランジは、その両端面が一対の導電性部材とそれぞれ接触するように、前記一対の導電性部材の間に介在し、締結部材により前記導電性部材に締結される絶縁性の環状の第１部材と、その両端面が前記導電性部材と接触しないように、前記第１部材の内孔に嵌挿された絶縁性の環状の第２部材と、を備える。
【０００８】
これにより、第２部材の表面に導電性を有する成膜材料が付着しても、第２部材と導電性部材との間には、空間が確保されるため、一対の導電性部材間の短絡を抑制することができる。
【０００９】
また、本発明に係る絶縁フランジでは、前記第２部材は、前記第１部材より耐熱性が高い方が好ましい。
【００１０】
また、本発明に係る絶縁フランジでは、前記第１部材は、前記第２部材より靭性が高い方が好ましい。
【００１１】
また、本発明に係る絶縁フランジでは、前記第２部材は、前記第１部材よりガス放出量が小さい方が好ましい。
【００１２】
また、本発明に係る絶縁フランジでは、前記第２部材は、セラミックで構成されていてもよい。
【００１３】
また、本発明に係る絶縁フランジでは、前記第１部材は、合成樹脂で構成されていてもよい。
【００１４】
また、本発明に係る絶縁フランジ機構は、その両端面が一対の導電性部材とそれぞれ接触するように、前記一対の導電性部材の間に介在し、締結部材により前記導電性部材に締結される絶縁性の環状の第１部材と、その両端面が前記導電性部材と接触しないように、前記第１部材の内孔に嵌挿された絶縁性の環状の第２部材と、前記第２部材の端面と前記導電性部材との間に介在するように設けられたシール部材と、前記第１部材を前記一対の前記導電性部材に締結するための締結部材と、を備える。
【００１５】
これにより、真空成膜装置の使用時に、万一、第１部材がひび割れ等の破損が生じても、第２部材及びシール部材によって、真空成膜装置内のシール性及び絶縁性を保つことができる。さらに、第２部材の内周面とシール部材の表面に導電性を有する成膜材料が付着しても、第２部材の端面には成膜材料が付着しにくいため、一対の導電性部材間の短絡を抑制することができる。
【００１６】
また、本発明に係る絶縁フランジ機構では、前記シール部材が絶縁性を有していてもよい。
【００１７】
また、本発明に係る真空成膜装置は、前記絶縁フランジ機構を備える。
【００１８】
これにより、第２部材の内周面やシール部材の表面に導電性を有する成膜材料が付着しても、一対の導電性部材間の短絡を抑制することができる。
【００１９】
また、本発明に係る真空成膜装置では、プラズマを利用して成膜してもよい。
【００２０】
また、本発明に係る真空成膜装置では、内部を減圧可能な減圧容器と、その内部にプラズマを発生させるプラズマガンと、前記減圧容器の一部を成し、前記プラズマが流動する成膜室と、前記減圧容器の内部において前記プラズマを受けるアノードと、を備え、前記プラズマガンは、前記絶縁フランジ機構を介して前記減圧容器に接続されていてもよい。
【００２１】
また、本発明に係る真空成膜装置では、内部を減圧可能な減圧容器と、その内部にプラズマを発生させるプラズマガンと、前記減圧容器の一部を成し、前記プラズマが流動する成膜室と、前記減圧容器の内部において前記プラズマを受けるアノードと、を備え、前記アノードは、前記絶縁フランジ機構とともに前記減圧容器の一部を成し、かつ、前記絶縁フランジ機構を介して前記成膜室に接続されていてもよい。
【００２２】
さらに、本発明に係る真空成膜装置では、内部を減圧可能な減圧容器と、その内部にプラズマを発生させるプラズマガンと、前記プラズマガンの一部を成し、カソードで発生したプラズマを流動させるための中間電極と、前記減圧容器の一部を成し、前記プラズマが流動する成膜室と、前記減圧容器の内部において前記プラズマを受けるアノードと、を備え、前記絶縁フランジ機構は、前記プラズマガンの一部を成し、前記プラズマガンは、筒部材を有し、前記中間電極は、前記絶縁フランジを介して前記筒部材に接続されていてもよい。
【発明の効果】
【００２３】
本発明の絶縁フランジ、絶縁フランジ機構、及び真空成膜装置によれば真空成膜装置の使用時に、万一、絶縁フランジにおける導電性部材との締結部分が破損しても、一対の導電性部材間の短絡を抑制することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
以下、本発明の好ましい実施の形態を、図面を参照しながら説明する。なお、全ての図面において、同一又は相当部分には同一符号を付し、重複する説明は省略する。
（実施の形態１）
[真空成膜装置の構成]
図１は、本発明の実施の形態１に係る真空成膜装置の概略構成を示す模式図である。なお、本実施の形態では、真空成膜装置の構造における方向を、便宜上、図１に示す、三次元直交座標系のＸ軸、Ｙ軸及びＺ軸の方向で表わす。
【００２５】
図１に示すように、本実施の形態１に係る真空成膜装置１００は、プラズマガン１と、シートプラズマ変形室２と、成膜室３と、アノード室４と、を有しており、これらは互いに気密的に連通されている。なお、シートプラズマ変形室２、成膜室３、及びアノード室４から減圧容器が構成される。
【００２６】
プラズマガン１は、ここでは、公知の圧力勾配型のプラズマガンと複合陰極型プラズマガンの両者を組み合わせたデュアルタイプのプラズマガンで構成されており、Ｚ軸方向の軸を中心とした円筒状の第１及び第２筒部材１２、１２を有している。第１部材１１の一方の端部には、該第１筒部材１１の内部空間を塞ぐようにして、蓋部材１３が設けられており、蓋部材１３には、カソード１４が設けられている。カソード１４は、直流電源からなる主電源１５の負極と抵抗体Ｒ１を介して電気的に接続されている。
【００２７】
また、第１筒部材１１の他方の端部と第２筒部材１２の一方の端部の間には、絶縁フランジ機構５０Ａを介して環状の中間電極１６、１７が接続されている。第１及び第２筒部材１１、１２と、絶縁フランジ機構５０Ａと、中間電極１６、１７の内部空間により、放電空間１８が形成される。なお、絶縁フランジ機構５０Ａを介した中間電極１６、１７の接続については、後述する。
【００２８】
また、中間電極１６、１７は、それぞれ主電源１５と適宜の抵抗体Ｒ２、Ｒ３を介して電気的に接続されており、中間電極１６、１７には、主電源１５によって所定のプラス電圧が印加される。これにより、カソード１４で発生したアーク放電が維持され、プラズマガン１の放電空間１８には、荷電粒子（ここではＡｒ+と電子）の集合体としてのプラズマが形成される。
【００２９】
プラズマガン１の周囲には、環状の第１電磁コイル１９が、第２筒部材１２の周壁を取り囲むように設けられている。第１電磁コイル１９に電流を流し、中間電極１６、１７に所定のプラス電圧を印加することにより、コイル磁界及び電界が形成される。このコイル磁界と電界により、プラズマガン１で発生したプラズマは、円柱状のプラズマ（以下、円柱プラズマという）ＣＰとして、シートプラズマ変形室２側へ引き出される。
【００３０】
第２筒部材１２の他方の端部には、絶縁フランジ機構５０Ｂを介してシートプラズマ変形室２が、プラズマガン１と電気的に絶縁し、かつ、気密的に接続されている。シートプラズマ変形室２は、Ｚ軸方向の軸を中心とした筒状（ここでは、円筒状）に形成されており、シートプラズマ変形室２の内部空間により、輸送空間２０が形成されている。なお、絶縁フランジ機構５０Ｂを介したプラズマガン１とシートプラズマ変形室２との接続については後述する。
【００３１】
また、シートプラズマ変形室２の適所には、第１調整弁２１により開閉可能な第１排気口２２が設けられている。第１排気口２２には、適宜な配管を介して真空ポンプが接続されている（図示せず）。この真空ポンプにより、排気され、プラズマガン１の放電空間１８及びシートプラズマ変形室２の輸送空間２０は、円柱プラズマＣＰを形成し、輸送可能なレベルの真空度にまで速やかに減圧される。なお、第１調整弁２１は、図示されない制御装置により弁の開度を調整されるように構成されている。
【００３２】
シートプラズマ変形室２の周囲には、輸送空間２０を挟んで、互いに同極（ここではＮ極）が対向するようにして、一対の角形の永久磁石２３ａ、２３ｂが、Ｘ軸方向に延びるように設けられている。永久磁石２３ａ、２３ｂのカソード１４に近い側には、環状の成形電磁コイル（空心コイル）２４が、シートプラズマ変形室２の周面を囲むように配設されている。なお、成形電磁コイル２４には、カソード１４側をＳ極、アノード３７側をＮ極とする向きの電流が通電されている。
【００３３】
そして、シートプラズマ変形室２の輸送空間２０には、成形電磁コイル２４に電流を流すことによってコイル磁界が形成され、このコイル磁界と永久磁石２３ａ、２３ｂによって形成される磁石磁界との相互作用により、円柱プラズマＣＰがシートプラズマ変形室２の輸送空間２０をＺ軸方向に移動する。この間に、円柱プラズマＣＰは、ＸＺ平面に沿って拡がる、均一なシート状のプラズマ（以下、シートプラズマという）ＳＰに変形される。このようにして変形されたシートプラズマＳＰは、成膜室３へ流入する。
【００３４】
成膜室３は、Ｙ軸方向の軸を中心とした筒状（ここでは、円筒状）に形成されており、成膜室３の内部空間により、成膜空間２５が形成される。また、成膜室３の一方の端部（カソード１４側端部）は、適宜な手段により、シートプラズマ変形室２の輸送空間２０と成膜室３の成膜空間２５とが連通し、かつ、気密的にシートプラズマ変形室２と接続されている。
【００３５】
成膜室３の内部には、シートプラズマＳＰを挟んで対抗するように、基板２７と成膜材料としてターゲット２６が配設されている。基板２７は、基板ホルダ２８に保持されており、該基板ホルダ２８は、Ｙ軸方向に移動可能に構成されている。さらに、基板ホルダ２８は、バイアス電源２９の負極と適宜な配線により電気的に接続されており、バイアス電源２９は、基板ホルダ２８にシートプラズマＳＰに対して負のバイアス電圧を印加する。なお、基板ホルダ２８と成膜室３とは、本発明の絶縁フランジ機構によって絶縁されている（図示せず）。一方、ターゲット２６は、ターゲットホルダ３０に保持されており、該ターゲットホルダ３０は、Ｙ軸方向に移動可能に構成されている。また、ターゲットホルダ３０は、バイアス電源３１の負極と適宜な配線により電気的に接続されており、バイアス電源３１は、ターゲットホルダ３０にシートプラズマＳＰに対して負のバイアス電圧を印加する。なお、ターゲットホルダ３０と成膜室３とは、本発明の絶縁フランジ機構により絶縁されている（図示せず）。
【００３６】
また、成膜室３の適所には、第２調整弁３２により開閉可能な第２排気口３３が設けられている。第２排気口３３には、適宜な配管を介して真空ポンプが接続されている（図示せず）。この真空ポンプにより真空引きされ、成膜室３の成膜空間２５は、スパッタリングプロセス可能なレベルの真空度にまで速やかに減圧される。なお、第２調整弁３２は、制御装置によりその開度を調整されるように構成されている。
【００３７】
成膜室３の外部には、磁力の強さをコントロールできる第２電磁コイル３４及び第３電磁コイル３５が、互いに対を成して成膜室３の周面を囲むように配設されている。第２電磁コイル３４と第３電磁コイル３５は、互いに異なる極（ここでは、第２電磁コイル３４はＮ極、第３電磁コイル３５はＳ極）を向かい合わせて設けられている。
【００３８】
この第２電磁コイル３４及び第３電磁コイル３５に電流を流すことにより作られるコイル磁界（例えば１０Ｇ〜３００Ｇ程度）は、ミラー磁界として、成膜室３の成膜空間２５をＺ軸方向に移動するシートプラズマＳＰの幅方向の拡散を適切に抑えるように、シートプラズマＳＰの形状を整形し、シートプラズマＳＰをアノード室４に流入させる。
【００３９】
アノード室４は、Ｚ軸方向の軸を中心とした筒状（ここでは、円筒状）に形成されており、アノード室４の一方の端部（カソード１４側端部）は、適宜な手段により、アノード室４の内部空間と成膜室３の成膜空間２５とが連通し、かつ、気密的に成膜室３と接続されている。また、アノード室４の他方の端部には、アノード室４の内部空間を塞ぐように円板状の蓋部材３６が設けられ、アノード室４の他方の端部と蓋部材３６との間には、円板状のアノード３７が、絶縁フランジ機構５０Ｃを介して気密的に設けられている。また、アノード３７は、主電源１５の正極と適宜な配線により電気的に接続されている。これにより、主電源１５によってアノード３７には、カソード１４との間で適宜の正の電圧（例えば１００Ｖ）が印加される。なお、絶縁フランジ機構５０Ｃを介した成膜室３（正確には、成膜室３に接続されたアノード室４）とアノード３７との接続については後述する。
【００４０】
また、蓋部材３６のアノード３７に遠い側の面（大気にさらされている面）には、アノード３７側をＳ極、大気側をＮ極とした永久磁石３８が配置されている。これにより、永久磁石３８のＮ極から出てＳ極に入るＸＺ平面に沿った磁力線により、アノード３７に向かうシートプラズマＳＰの幅方向（Ｘ軸方向）の拡散を抑えるようにシートプラズマＳＰが幅方向に収束され、シートプラズマＳＰの荷電粒子が、アノード３７に適切に回収される。
【００４１】
なお、本実施の形態では、プラズマガン１の第１及び第２筒部材１２、１２とシートプラズマ変形室２のＸＹ平面の断面を、円形であると説明したが、これに限定されるものではなく、多角形等であってもよい。また、成膜室３のＸＺ平面の断面を、円形であると説明したが、これに限定されるものではなく、多角形等であってもよい。
【００４２】
[中間電極及び絶縁フランジ機構の構成]
次に、中間電極１６、１７及び絶縁フランジ機構５０Ａの構成について、図２を参照しながら詳細に説明する。
【００４３】
図２は、図１に示す真空成膜装置１００における絶縁フランジ機構５０Ａと中間電極１６、１７の概略構成を模式的に示す断面図である。
【００４４】
図２に示すように、第１筒部材（導電性部材）１１の他方（アノード３７側）の端部には、第１フランジ４１が設けられており、第２筒部材（導電性部材）１２の一方（カソード１４側）の端部には、第２フランジ４２が設けられている。第１フランジ４１と第２フランジ４２の間には、中間電極（導電性部材）１６及び中間電極（導電性部材）１７並びに絶縁フランジ機構５０Ａが、第１筒部材１１と同軸状に配置されている。具体的には、第１フランジ４１から第２フランジ４２に向かって、絶縁フランジ機構５０Ａを構成する絶縁フランジ４３、中間電極１６、絶縁フランジ４３、中間電極１７、絶縁フランジ４３の順で配置されている。
【００４５】
絶縁フランジ機構５０は、短円筒状の絶縁フランジ４３と、Ｏリング（シール部材）４４と、ボルト（締結部材）４５と、絶縁カラー４６と、を備えている。絶縁フランジ４３は、絶縁材料からなる短円筒状の第１部材４３ａと第２部材４３ｂを有しており、第１筒部材４３ａと第２筒部材４３ｂは、中心軸を共有している。第２部材４３ｂは、第２部材４３ｂの外周面が、第１部材４３ａの内周面と嵌合し、第２部材４３ｂの両端面が、第１部材４３ａの両端面よりも内方に位置するように、第１筒部材４３ａの内孔（中央の孔部）に挿入されている。そして、絶縁フランジ４３の第２部材４３ｂの端面と接触するように、Ｏリング４４が配設されている。具体的には、第１及び第２フランジ４１、４２及び中間電極１６、１７のそれぞれの端面における第２部材４３ｂの端面と対向する部分に、環状の溝４８が形成されており、該溝４８にＯリング４４が溝４８の底面と第２部材４３ｂの端面とに接触するように配置されている。
【００４６】
また、絶縁フランジ４３の第１部材４３ａと、中間電極１６、１７と、第２フランジ４２の端面の適所には、厚み方向に貫通し、かつ、互いに連通するように、複数の貫通孔４７が設けられている。これらの貫通孔４７には、第１及び第２フランジ４１、４２と中間電極１６、１７とが短絡しないように、絶縁カラー４６が嵌挿されている。絶縁カラー４６には、ボルト４５が挿通されており、ボルト４５の先端部は、第１フランジ４１に形成されたねじ孔に螺入されている。これにより、絶縁フランジ機構５０と、中間電極１６、１７が、ボルト４５により、第１及び第２フランジ４１、４２に締結される。
【００４７】
このような構成とすることにより、真空成膜装置１００の組み立て時において、ボルト４５を締め過ぎても、絶縁フランジ４３の第１部材４３ａにのみ、その締結圧がかかり、第２部材４３ｂには、Ｏリング４４の反力のみが作用するので、第２部材４３ｂが破損することがない。また、真空成膜装置１００の使用時に、万一、第１部材４３ａにひび割れ等の破損が生じても、第２部材４３ｂとＯリング４４により、真空成膜装置１００のシール性及び絶縁性を保つことができる。また、第１部材４３ａが、導電性部材（第１及び第２フランジ４１、４２及び中間電極１６、１７）間の距離を規制することにより、第２部材４３ｂが導電性部材との間の間隔を確保することができるため、第２部材４３ｂの内周面やＯリング４４の表面に導電性の成膜材料が付着しても、第１フランジ４１と中間電極１６等の導電性部材間の短絡を抑制することができる。
【００４８】
なお、第１部材４３ａの破損を防止する観点から、第１部材４３ａは、第２部材４３ｂよりも靭性が高いことが好ましい。また、第２部材４３ｂは、真空度を維持する観点から、第１部材４３ａよりもガス放出量が小さい（ガス放出特性がよい）ことが好ましい。さらに、第２部材４３ｂは、プラズマや図示されないガス出し用ベーキングヒータ等により加熱されるため、第１部材４３ａよりも耐熱性が高い方が好ましい。これらの観点から、第１部材４３ａは、例えば、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、ポリアセタール（ＰＯＭ）等の合成樹脂を用いることが好ましく、第２部材４３ｂは、アルミナ、窒化珪素等のセラミックを用いることが好ましい。
【００４９】
また、第２部材４３ｂと導電性部材との間の間隔は、その最も近い部分で、第２部材４３ｂと導電性部材との間に成膜材料等の小片（粉体）ゴミが挟まることによる第２部材４３ｂと導電性部材との間の短絡を防止する観点から、０．１ｍｍ以上であることが好ましく、第２部材４３ｂの端面及び導電性部材における第１部材４３ｂの端面と対向する部分への成膜材料の付着抑制の観点から０．５ｍｍ以下であることが好ましい。
【００５０】
さらに、ここでは、第１フランジ４１、中間電極１６、絶縁フランジ４３、中間電極１７、絶縁フランジ４３、及び第２フランジ４２をまとめて１の締結部材（ボルト４５）で締結する構成としたが、これに限定されず、第１フランジ４１、中間電極１６、及び絶縁フランジ４３を１の締結部材で締結し、中間電極１６、絶縁フランジ４３、及び中間電極１７を１の締結部材で締結し、中間電極１７、絶縁フランジ４３、及び第２フランジ４２を１の締結部材で締結する等してもよい。
【００５１】
[プラズマガン、絶縁フランジ機構、及びシートプラズマ変形室の構成]
次に、プラズマガン１、絶縁フランジ機構５０Ｂ、及びシートプラズマ変形室３の構成について、図３を参照しながら詳細に説明する。
【００５２】
図３は、図１に示す真空成膜装置１００のプラズマガン１、絶縁フランジ機構５０Ｂ、及びシートプラズマ変形室２の概略構成を模式的に示す断面図である。
【００５３】
図３に示すように、プラズマガン１（正確には、第２筒部材１２の他方の端部）には、第３フランジ５１が設けられている。そして、第３フランジ５１とシートプラズマ変形室２（正確には、その壁）に挟まれるようにして絶縁フランジ機構５０Ｂが配設されている。絶縁フランジ機構５０Ｂは、上述の絶縁フランジ機構５０Ａと同様に構成されている。具体的には、絶縁フランジ機構５０Ｂにおける絶縁フランジ４３の短円筒状の第１部材４３ａの両端面が、それぞれ第３フランジ５１の端面及びシートプラズマ変形室３の外表面と接触し、かつ、第２筒部材１２と同軸状に配設されている。そして、第３フランジ５１の端面及びシートプラズマ変形室２の外表面における第２部材４３ｂの端面と対向する部分に、環状の溝４８が形成されており、該溝４８にＯリング４４が溝４８の底面と絶縁フランジ機構５０Ｂの第２部材４３ｂの端面とに接触するように配置されている。
【００５４】
また、絶縁フランジ４３の第１部材４３ａと第３フランジ５１の端面の適所には、厚み方向に貫通し、かつ、互いに連通するように、複数の貫通孔４７が設けられている。これらの貫通孔４７には、第３フランジ５１とシートプラズマ変形室２が短絡しないように、絶縁カラー４６が嵌挿されている。絶縁カラー４６には、ボルト４５が挿通されており、ボルト４５の先端部は、シートプラズマ変形室２に形成されたねじ孔に螺入されている。これにより、絶縁フランジ機構５０Ｂが、ボルト４５により、第３フランジ５１とシートプラズマ変形室２に締結されている。
【００５５】
このような構成とすることにより、真空成膜装置１００の組み立て時において、ボルト４５を締め過ぎても、絶縁フランジ４３の第１部材４３ａにのみ、その締結圧がかかり、第２部材４３ｂには、Ｏリング４４の反力のみが作用するので、第２部材４３ｂが破損することがない。また、真空成膜装置１００の使用時に、万一、第１部材４３ａにひび割れ等の破損が生じても、第２部材４３ｂとＯリング４４により、真空成膜装置１００のシール性及び絶縁性を保つことができる。また、第１部材４３ａが、導電性部材（第３フランジ５１とシートプラズマ変形室２）間の距離を規制することにより、第２部材４３ｂが導電性部材との間の間隔を確保することができるため、第２部材４３ｂの内周面やＯリング４４の表面に導電性の成膜材料が付着しても、第３フランジ５１とシートプラズマ変形室２との間の短絡を抑制することができる。
【００５６】
[絶縁フランジ機構及びアノードの構成]
次に、絶縁フランジ機構５０Ｃ及びアノード３７の構成について、図４を参照しながら詳細に説明する。
【００５７】
図４は、図１に示す真空成膜装置１００のアノード室４、絶縁フランジ機構５０Ｃ、及びアノード３７の概略構成を模式的に示す断面図である。
【００５８】
図４に示すように、アノード室４の他方の端部には、第４フランジ５２が設けられている。第４フランジ５２の端面には、絶縁フランジ機構５０Ｃが配設されている。絶縁フランジ機構５０Ｃは、上述の絶縁フランジ機構５０Ａと同様に構成されている。具体的には、絶縁フランジ機構５０Ｃにおける短円筒状の絶縁フランジ４３の第１部材４３ａの一方の端面が、第４フランジ５２の端面と接触するように配設されている。そして、第４フランジ５２の端面及びアノード３７の一方の端面における、第２部材４３ｂの端面と対向する部分に、環状の溝４８が形成されており、該溝４８にＯリング４４が溝４８の底面と第２部材４３ｂの端面とに接触するように配置されている。
【００５９】
また、アノード３７の他方の端面には、蓋部材３６がアノード３７の他方の端面と接触するように配置されている。蓋部材３６の大気側にさらされている主面には、永久磁石３８が、アノード３７側をＳ極、大気側をＮ極となるように配置されている。
【００６０】
さらに、アノード３７、蓋部材３６、及び絶縁フランジ４３の第１部材４３ａの端面の適所には、厚み方向に貫通し、かつ、互いに連通するように、複数の貫通孔４７が設けられている。これらの貫通孔４７には、第４フランジ５２とアノード３７が短絡しないように、絶縁カラー４６が嵌挿されている。絶縁カラー４６には、ボルト４５が挿通されており、ボルト４５の先端部は、第４フランジ５２に形成されたねじ孔に螺入されている。これにより、絶縁フランジ機構５０Ｃ及びアノード３７が、ボルト４５により、第４フランジ５２と蓋部材３６に締結されている。
【００６１】
このような構成とすることにより、真空成膜装置１００の組み立て時において、ボルト４５を締め過ぎても、第１部材４３ａにのみ、その締結圧がかかり、第２部材４３ｂには、Ｏリング４４の反力のみが作用するので、第２部材４３ｂが破損することがない。また、真空成膜装置１００の使用時に、万一、第１部材４３ａにひび割れ等の破損が生じても、第２部材４３ｂとＯリング４４により、真空成膜装置１００のシール性及び絶縁性を保つことができる。また、第１部材４３ａが、導電性部材（第４フランジ５２とアノード３７）間の距離を規制することにより、第２部材４３ｂが導電性部材との間の間隔を確保することができるため、第２部材４３ｂの内周面やＯリング４３ｃの表面に導電性の成膜材料が付着しても、第４フランジ５２とアノード３７との間の短絡を抑制することができる。
【００６２】
[プラズマ成膜装置の動作]
次に、真空成膜装置１００の動作について、図１を参照しながら説明する。なお、以下の諸動作は、図示されない制御装置によって制御される。
【００６３】
まず、真空成膜装置１００の成膜室３内に、基板２７とターゲット２６が搬入される。そして、図示されない真空ポンプの真空引きにより、真空成膜装置１００の内部が真空状態になる。
【００６４】
次に、プラズマガン１の放電空間１４内にアルゴンガスが供給される。ついで、主電源１５によってアノード３７には、カソード１４との間で適宜の正の電圧（例えば１００Ｖ）が印加され、カソード１４でプラズマが発生する。発生したプラズマは、中間電極１６、１７による電界と第１電磁コイル１９による磁界により、カソード１４からアノード３７側に引き出され、円柱状に成形される。そして、このようにして形成された円柱プラズマＣＰは、第１電磁コイル１９によって形成される磁場の磁力線に沿ってシートプラズマ変形室２に導かれる。
【００６５】
シートプラズマ変形室２に導かれた円柱プラズマＣＰは、一対の永久磁石２３ａ、２３ｂと成形電磁コイル２４から発生する磁場によってシート状に（Ｘ軸方向に対称に広がるようにしてＸＺ平面に延びるように）広がって、シートプラズマＳＰに変形される。このシートプラズマＳＰは、成膜室３に導かれる。
【００６６】
成膜室３に導入されたシートプラズマＳＰは、第２電磁コイル３４、第３電磁コイル３５による磁場によって、幅方向の形状が整えられ、ターゲット２６と基板２７の間の空間にまで導かれる。ターゲット２６及び基板２７には、それぞれ、バイアス電源３１、２９から、シートプラズマＳＰに対して負のバイアス電圧が印加される。これにより、シートプラズマＳＰを構成するアルゴンイオンがターゲット２６を効率よくスパッタする。スパッタされたターゲット２６を構成する原子は、垂直方向にシートプラズマＳＰ中を通過し、このとき陽イオンにイオン化される。この陽イオンは、負にバイアスされた基板２７上に堆積し、電子を受け取り、基板２７を成膜する。ついで、シートプラズマＳＰは、永久磁石３８の磁力線により幅方向に収束され、アノード３７が、シートプラズマＳＰを受ける。
【００６７】
そして、真空成膜装置１００の使用時に、万一、第１部材４３ａにひび割れ等の破損が生じても、第２部材４３ｂとＯリング４４により、真空成膜装置１００のシール性及び絶縁性を保つことができる。また、第２部材４３ｂの内周面やＯリング４４の表面に導電性の成膜材料が付着しても、一対の導電性部材間で短絡を抑制することができる。
【００６８】
このように、本実施の形態１に係るプラズマ成膜装置では、真空成膜装置１００の組み立て時において、ボルト４５を締め過ぎても、第１部材４３ａにのみ、その締結圧がかかり、第２部材４３ｂには、Ｏリング４４の反力のみが作用するので、第２部材４３ｂが破損することがない。また、真空成膜装置１００の使用時に、万一、第１部材４３ａにひび割れ等の破損が生じても、第２部材４３ｂとＯリング４４により、真空成膜装置１００のシール性及び絶縁性を保つことができる。また、第１部材４３ａが、導電性部材（例えば、第１及び第２フランジ４１、４２及び中間電極１６、１７）間の距離を規制することにより、第２部材４３ｂが導電性部材との間の間隔を確保することができるため、第２部材４３ｂの内周面やＯリング４４の表面に導電性の成膜材料が付着しても、一対の導電性部材（例えば、第１及び第２フランジ４１、４２及び中間電極１６、１７）間で短絡を抑制することができる。なお、本実施の形態では、真空成膜装置として、プラズマを利用して成膜するプラズマ成膜装置（シートプラズマ成膜装置）を例示したが、これに限定されず、マグネトロンスパッタ成膜装置やプラズマＣＶＤ成膜装置等の成膜装置であってもよい。
【００６９】
次に、本実施の形態１に係る真空成膜装置１００の絶縁フランジ機構５０Ａ〜５０Ｃの変形例について説明する。
[変形例１] 
図５は、本変形例１の絶縁フランジ機構の概略構成を模式的に示す断面図である。なお、図５においては、締結部材を省略している。
【００７０】
図５に示すように、本変形例１の絶縁フランジ機構５０Ａ〜５０Ｃは、基本的構成は、実施の形態１に係る真空成膜装置１００の絶縁フランジ機構５０Ａ〜５０Ｃと同じであるが、第１部材４３ａが、ボルト６１により第２部材４３ｂに固定されている点が異なる。
【００７１】
具体的には、第１部材４３ａの外周面の適所に、内周面に向かって段部６７を有する貫通孔６２が設けられている。そして、この貫通孔６２には、ボルト６１が挿通されており、ボルト６１の先端は、第２部材４３ｂの外周面の適所に設けられたねじ孔に螺入されている。
【００７２】
これにより、絶縁フランジ４３の第１部材４３ａと第２部材４３ｂの位置決めと固定、及び絶縁フランジ４３の導電性部材への取り付けを容易に行うことができる。
[変形例２]
図６は、本変形例２の絶縁フランジ機構の概略構成を模式的に示す断面図である。なお、図６においては、締結部材を省略している。
図６に示すように、本変形例２の絶縁フランジ機構５０Ａ〜５０Ｃは、基本的構成は、実施の形態１に係る真空成膜装置１００の絶縁フランジ機構５０Ａ〜５０Ｃと同じであるが、第１部材４３ａが、止めねじ６３により第２部材４３ｂに固定されている点が異なる。
【００７３】
具体的には、第１部材４３ａの外周面の適所に、内周面に向かって貫通孔６２が設けられている。そして、この貫通孔６２には、止めねじ６３が挿通されており、止めねじ６３の先端は、第２部材４３ｂの外周面の適所に設けられたねじ孔に螺入されている。
これにより、絶縁フランジ４３の第１部材４３ａと第２部材４３ｂの位置決めと固定、及び絶縁フランジ４３の導電性部材への取り付けを容易に行うことができる。
[変形例３]
図７は、本変形例３の絶縁フランジ機構の概略構成を模式的に示す断面図である。なお、図７においては、締結部材を省略している。
【００７４】
図７に示すように、本変形例３の絶縁フランジ機構５０Ａ〜５０Ｃは、基本的構成は、実施の形態１に係る真空成膜装置１００の絶縁フランジ機構５０Ａ〜５０Ｃと同じであるが、第１部材４３ａが、Ｏリング６５により第２部材４３ｂに固定されている点が異なる。
【００７５】
具体的には、第１部材４３ａの内周面には、断面がＶ字状の溝６６が形成されており、また、第２部材４３ｂの外周面には、断面がＵ字状の溝６４が形成されている。そして、第１部材４３ａの溝６６の内斜面と第２部材４３ｂの溝６６の底面とに接触するようにＯリング６５が配置されている。
【００７６】
これにより、絶縁フランジ４３の第１部材４３ａと第２部材４３ｂの位置決めと固定、及び絶縁フランジ４３の導電性部材への取り付けを容易に行うことができる。
【産業上の利用可能性】
【００７７】
本発明の絶縁フランジ、絶縁フランジ機構、及び真空成膜装置は、導電性部材間の短絡を抑制することができるため、安全に使用することができる絶縁フランジ、絶縁フランジ機構、及び真空成膜装置として有用である。
【図面の簡単な説明】
【００７８】
【図１】本発明の実施の形態１に係る真空成膜装置の概略構成を示す模式図で  ある。
【図２】図１に示す真空成膜装置における絶縁フランジ機構と中間電極の概略  構成を模式的に示す断面図である。
【図３】図１に示す真空成膜装置のプラズマガン、絶縁フランジ機構、及びシートプラズマ変形室の概略構成を模式的に示す断面図である。
【図４】図１に示す真空成膜装置のアノード室、絶縁フランジ機構、及びアノードの概略構成を模式的に示す断面図である。
【図５】本変形例１の絶縁フランジ機構の概略構成を模式的に示す断面図である。
【図６】本変形例２の絶縁フランジ機構の概略構成を模式的に示す断面図である。
【図７】本変形例３の絶縁フランジ機構の概略構成を模式的に示す断面図である。
【図８】特許文献１に開示されているシートプラズマ装置の一部を拡大した断面図である。
【符号の説明】
【００７９】
１  プラズマガン
２  シートプラズマ変形室
３  成膜室
４  アノード室
１１  第１筒部材
１２  第２筒部材
１３  蓋部材
１４  カソード
１５  主電源
１６  中間電極
１７  中間電極
１８  放電空間
１９  第１電磁コイル
２０  輸送空間
２１  第１調整弁
２２  第１排気口
２３ａ  永久磁石
２３ｂ  永久磁石
２４  成形電磁コイル
２５  成膜空間
２６  ターゲット
２７  基板
２８  基板ホルダ
２９  バイアス電源
３０  ターゲットホルダ
３１  バイアス電源
３２  第２調整弁
３３  第２排気口
３４  第２電磁コイル
３５  第３電磁コイル
３６  蓋部材
３７  アノード
３８  永久磁石
４１  第１フランジ
４２  第２フランジ
４３  絶縁フランジ
４３ａ  第１部材
４３ｂ  第２部材
４４  Ｏリング（シール部材）
４５  ボルト（締結部材）
４６  絶縁カラー
４７  貫通孔
４８  溝
５０Ａ  絶縁フランジ機構
５０Ｂ  絶縁フランジ機構
５０Ｃ  絶縁フランジ機構
５１  第３フランジ
５２  第４フランジ
６１  ボルト
６２  貫通孔
６３  止めねじ
６４  溝
６５  Ｏリング
６６  溝
６７  段差
１００  真空成膜装置
２０１  シートプラズマ成形室
２０２  中間電極
２０３  スパッタリング室
２０４  甲丸リング
２０５  捩子穴
２０６  スリーブ
２０７  スペーサ
２０８  捩子
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2009079274.tif 000009
【図８】
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