專利名稱：中和器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及從施加了電壓的絲極放出熱電子的機(jī)構(gòu)、即中和器。
背景技術(shù)：
在真空蒸鍍法等中，使導(dǎo)入真空槽內(nèi)部的氣體電離，通過由產(chǎn)生的陽離子將蒸鍍分子向基板推壓，形成粘附力強(qiáng)且致密的薄膜的方法通常稱為Ion Assist Deposition(離子輔助沉積，下面稱作IAD)。
圖6是使用了IAD法的光學(xué)薄膜用真空蒸鍍裝置的概略圖，下面說明同圖所示的裝置的薄膜形成的概要。
為進(jìn)行真空排氣，而在真空槽30主體上安裝由主泵32、主閥34、粗真空泵33、粗閥35及輔助閥36等構(gòu)成的排氣系統(tǒng)。在真空槽主體30內(nèi)部配置基板41、搭載基板41的基板圓頂42、用于加熱基板41的基板加熱用加熱器43、蒸鍍材料39、加入蒸鍍材料39的坩鍋38、將蒸鍍材料39加熱到蒸發(fā)溫度的電子槍40、蒸鍍結(jié)束時關(guān)閉而將蒸鍍材料39遮蔽的擋板(shutter)37、照射用于進(jìn)行輔助的離子的離子源31、對基板圓頂42放出電子的中和器46等，且在真空槽外部配置基板圓頂旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)44及未圖示的各種電源等。
IAD中，通常為了利用具有正電荷的陽離子輔助蒸鍍分子，而在基板或搭載基板的基板圓頂貯存陽離子，使基板圓頂整體帶正電荷。該現(xiàn)象稱為充電。
當(dāng)充電發(fā)生時，在基板圓頂和為接地電位的其它構(gòu)成部件之間發(fā)生絕緣破壞，產(chǎn)生電弧放電。另外，由于基板圓頂整體具有正電荷，從而也產(chǎn)生陽離子不朝向基板圓頂而使輔助效果減弱的不良情況。
圖7表示充電之前，圖8表示說明充電時的基板圓頂42的樣態(tài)的示意圖。
如圖7所示，基板圓頂42如果為未進(jìn)行充電的狀態(tài)，則蒸鍍分子50可通過陽離子51輔助，飛向基板圓頂42，而形成致密的薄膜。但是，如圖8所示，當(dāng)基板圓頂42為正在充電的狀態(tài)時，基板圓頂42和陽離子51之間的電位差減少，輔助效果減弱。還有，在基板圓頂42其它構(gòu)成部件53之間產(chǎn)生電弧放電52。
中和器46是為防止基板圓頂42的充電而將具有負(fù)電荷的電子向基板圓頂42放出，在基板圓頂42上進(jìn)行電中和的機(jī)構(gòu)，例如公開于有關(guān)光學(xué)元件的成膜裝置的專利文獻(xiàn)1等中。
由于中和器機(jī)構(gòu)是放出電子的機(jī)構(gòu)，因此，其也起到使加速了的電子與導(dǎo)入真空槽內(nèi)部的氣體沖撞，促進(jìn)電離，產(chǎn)生等離子體的作為觸發(fā)器的作用。
圖9表示現(xiàn)有的中和器46的概略剖視圖。
同圖所示的中和器具有放出熱電子的絲極60；對絲極60施加加速電壓，通以絲極電流的電極61；相對于電極61固定絲極60的絲極壓板62；將電極61和絲極壓板62連接的螺釘63；安裝電極61的基座64；使電極61間絕緣的電極間絕緣體65；使電極61和基座64間絕緣的基座絕緣體66；覆蓋電極61及絲極60的帽67；覆蓋帽67并引導(dǎo)從絲極60放出的熱電子的陽極帽68。
該構(gòu)成中，將真空槽外部電源的配線與電極61連接，對固定于電極61上的絲極60施加加速電壓，在絲極上流過電流，從絲極60放出熱電子。陽極帽68及基座64接地，從絲極60放出的電子被引向接地電位的陽極帽68，朝向基板圓頂42照射。當(dāng)然也可以給予陽極帽68正電位。
在帽67和電極61、陽極帽68和基座64上，相互開設(shè)細(xì)的螺紋，構(gòu)成擰入的構(gòu)造。其它構(gòu)成部件通過螺釘固定而固定。
在利用圖6所示的裝置進(jìn)行蒸鍍時，首先，在基板圓頂42上設(shè)置進(jìn)行蒸鍍的基板41。然后，將蒸鍍材料39放入坩鍋38內(nèi)。之后，在使用粗真空泵33及粗閥35將真空槽內(nèi)抽真空到數(shù)Pa程度的壓力后，使用主泵32、主閥34及輔助閥36等真空排氣至高真空。真空槽內(nèi)形成真空狀態(tài)后，利用基板圓頂旋轉(zhuǎn)基構(gòu)44使基板圓頂42旋轉(zhuǎn)，使用基板用加熱器43加熱基板41。如果真空度及基板溫度到達(dá)目標(biāo)值，則從電子槍40向蒸鍍材料39照射電子束，使蒸鍍材料39升溫至蒸發(fā)溫度。另外，使用離子源(離子槍)31照射離子。離子化裝置不限于離子源，例如只要適宜選擇裝置，對基板圓頂施加高頻電壓(下面稱作RF)或?qū)胩炀€對其施加RF而在真空槽內(nèi)部產(chǎn)生等離子體來進(jìn)行離子化等即可。當(dāng)打開擋板37時，蒸鍍材料39在真空槽內(nèi)飛散，通過用離子輔助使其在基板42上堆積，從而形成致密的薄膜。與此同時，從中和器46向基板放出電子。如果膜厚達(dá)到目標(biāo)值，則擋板37關(guān)閉，將電子槍40及中和器46、基板加熱用加熱器43、以及離子源31等停止，在冷卻后，將大氣導(dǎo)入真空槽內(nèi)，之后將形成有薄膜的基板取出。
專利文獻(xiàn)1特開2004-131783號公報由于中和器為從通過電阻加熱發(fā)熱的絲極放出熱電子的機(jī)構(gòu)，因此，絲極及電極在通電時上升到高溫度。
現(xiàn)有的中和器機(jī)構(gòu)為進(jìn)行絕緣而將電極用螺釘固定在絕緣體上，但是，由于電極和絕緣體的熱膨脹系數(shù)不同，因此在通電時電極的膨脹大大超過絕緣體，從而產(chǎn)生絕緣體變形及破損這樣的問題。
例如，在將不銹鋼SUS304用作電極材料，將氧化鋁制絕緣體用作絕緣體材料時，由于不銹鋼SUS304的線膨脹系數(shù)約為17.3E-6，氧化鋁制絕緣體的線膨脹系數(shù)約為7.0E-6，因此，當(dāng)在絲極上流過電流，組件內(nèi)的溫度上升到數(shù)百℃時，線膨脹系數(shù)之差使不銹鋼熱膨脹至極高于絕緣體。此時，由于電極間絕緣體被電極夾著，用螺釘可靠地固定，因此，在熱膨脹時產(chǎn)生變形及破損。另外，由于基座絕緣體也用螺釘固定向基座內(nèi)部，因此，熱膨脹時同樣產(chǎn)生變形及破損。
另外，現(xiàn)有的中和器機(jī)構(gòu)中，將陽極帽及帽拆下，松開絲極安裝螺釘來進(jìn)行絲極的更換，但由于陽極帽及帽為用細(xì)的螺紋擰入的構(gòu)造，因此，在中和器使用后其主體上殘留余熱時，存在在該細(xì)螺紋上產(chǎn)生咬緊等的問題。而且，當(dāng)不能均勻地緊固絲極安裝螺釘時，受絲極通電時加熱的影響，也可能產(chǎn)生絲極壓板的破損、絲極安裝螺釘?shù)囊Ьo、松動等，且存在更換絲極時的作業(yè)性產(chǎn)生個人差異的問題。
另外，現(xiàn)有的中和器機(jī)構(gòu)中，在需要使用兩個絲極的情況下，需要搭載兩個圖9所示的中和器機(jī)構(gòu)整體，其結(jié)果使部件數(shù)量增加二倍，也產(chǎn)生了真空槽內(nèi)部的占有面積的增大及成本升高的問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于，以低成本且高維護(hù)性的構(gòu)成提供一種中和器，即使電極熱膨脹也不會變形及破損。
本發(fā)明第一方面提供中和器，其具有絲極、使電流流過絲極的一對電極、及在絕緣狀態(tài)下支承一對電極的基座，其中，該中和器具有將一對電極和基座在相對位置至少在一方向上可以變動的狀態(tài)下保持的保持裝置。在此，將一方向設(shè)為與一對電極的電極間距離方向垂直的方向。另外，保持裝置由固定裝置及定位裝置構(gòu)成，固定裝置將一對電極在各電極的至少一個部位固定在基座上，定位裝置將一對電極在各電極的至少一個部位相對于基座定位，且一對電極和基座的相對位置至少在一方向上可以變動。另外，固定裝置通過由螺栓或螺釘?shù)葮?gòu)成的第一插通固定件形成，定位裝置由設(shè)于一對電極上的一對第一孔、設(shè)于基座上的一對第二孔及至少貫通第一孔的第二插通固定件構(gòu)成，第一或第二孔的形狀和第二插通固定件的外周側(cè)面形狀具有不同的形狀，第一或第二孔的面積比第二插通固定件的被基座面切斷的截面積大。還有，第一或第二孔為在與一對電極的電極間距離方向垂直的方向具有長半徑的大致橢圓形狀或在該方向延伸了的長圓形狀。而且，基座上至少與電極固定的部位由絕緣體構(gòu)成。
本發(fā)明第二方面，在上述第一方面的中和器中，還具有用于將絲極固定到電極上的絲極壓板，各電極的一對電極間距離方向上的截面具有向上方開口的形狀的切口，絲極壓板具有與該切口嵌合的形狀，絲極壓板用第三插通固定件固定到電極上，通過該嵌合部支承絲極的端部。還有，切口的形狀為大致梯形。再有，第三插通固定件為螺栓。
本發(fā)明第三方面，在上述第一或第二方面的中和器中，其中，在電極上固定多個絲極。
本發(fā)明第四方面，在上述第一至第三方面中任一方面的中和器中，具有引出從絲極放出的電子的陽極板以及覆蓋絲極及電極側(cè)面的側(cè)板，陽極板通過第四插通固定件固定在側(cè)板的上表面。另外，第四插通固定件為螺栓。
本發(fā)明第五方面，在上述第一至第四方面中任一方面的中和器中，使用的插通固定件全部沿同一方向插通。
本發(fā)明第六方面提供一種固定方法，在具有絲極、施加電壓使電流流過絲極的一對電極、以及在絕緣狀態(tài)下支承一對電極的熱膨脹系數(shù)與電極不同的基座的中和器中，將一對電極固定到基座上，其中，將一對電極和基座在相對位置至少在一方向上可以變動的狀態(tài)下固定。另外，該一方向為與該一對電極的電極間距離方向垂直的方向。
本發(fā)明第七方面提供一種組裝或分解的方法，將使用的全部插通固定件僅向一方向插通，組裝或分解上述第一至第五方面中任一方面的中和器。
本發(fā)明的中和器，由于提出了減少部件數(shù)量，并且防止由熱膨脹而產(chǎn)生的變形或破損的設(shè)計，因此，有助于長壽命化及成本的降低。還有，也對提高維護(hù)性、防止作業(yè)者在組裝·調(diào)節(jié)時的個人差異有效。


圖1是本發(fā)明的中和器機(jī)構(gòu)的外觀圖；圖2是本發(fā)明的中和器機(jī)構(gòu)內(nèi)部的概略圖；圖3是定位銷的具體說明圖；圖4是絲極安裝概略圖；圖5是本發(fā)明其它實施例的概略圖；圖6是光學(xué)薄膜用真空蒸鍍裝置的概略圖；圖7是基板圓頂充電的說明圖1；圖8是基板圓頂充電的說明圖2；圖9是現(xiàn)有中和器的概略剖視圖。
標(biāo)號說明1 絲極2 電極3 絲極壓板4 螺釘5 中和器基座6 陽極板
7 基座絕緣體8 定位銷9 皿頭螺釘10 壓接端子11 陽極板12 中和器罩13 螺釘20 基座絕緣體21 定位銷22 螺釘30 真空槽主體31 離子源32 主泵33 粗真空泵34 主閥35 粗閥36 輔助閥37 擋板38 坩鍋39 蒸鍍材料40 電子槍41 基板42 基板圓頂43 基板加熱用加熱器44 基板圓頂旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)50 蒸鍍分子51 陽離子52 電弧放電53 其它構(gòu)成部件80 孔
具體實施例方式
圖1表示本發(fā)明實施例的外觀圖，圖2表示內(nèi)部概略圖。下面，本發(fā)明的中和器搭載于與圖6所示的裝置相同的真空裝置內(nèi)，其動作與現(xiàn)有動作相同，故省略說明，但可實施本發(fā)明的裝置不限于此。
圖1及圖2所示的中和器具有絲極1、施加加速電壓使電流流過絲極1的電極2、將來自真空槽外部電源的配線與電極2連接的壓接端子10、將絲極1對電極2固定的絲極壓板3、連接電極2和絲極壓板3的螺釘4、安裝電極2的基座絕緣體7、覆蓋電極2及絲極1的中和器罩12、引出從絲極1放出的熱電子的陽極板11。
陽極板11通過安裝螺釘13固定在陽極支柱6上。中和器罩12被配置于中和器基座5上，夾在中和器基座5與陽極板11之間，構(gòu)成不會脫落的構(gòu)造。在實施例中，考慮加工性及成本，設(shè)為將陽極板11、中和器罩12以及陽極支柱6全部分別用螺栓固定的構(gòu)造，但也可以使全部構(gòu)成一體而成為箱形狀。
實施例中，由于不使用由細(xì)螺紋擰入的帽狀的陽極68，而采用螺釘固定板狀陽極的構(gòu)造，因此，構(gòu)成為極力抑制加熱引起的咬緊等的構(gòu)造。另外，由于將由帽67和陽極帽68雙重覆蓋的現(xiàn)有構(gòu)造變更為一重覆蓋，因此，也有助于構(gòu)成的簡化及維護(hù)性的提高。
電極2通過定位銷8及皿頭螺釘9在與中和器基座5絕緣的狀態(tài)下固定在由螺釘固定于中和器基座5上的基座絕緣體7上。在實施例中，由絕緣體構(gòu)成基座絕緣體7，但只要使用至少與電極2的接觸面由絕緣材料構(gòu)成的基座即可。
圖3表示定位銷8的具體說明圖。設(shè)于電極2上的定位銷8用的孔80為在與電極間距離方向垂直的方向上具有長半徑的大致橢圓形狀，大致橢圓的短半徑比銷8的直徑稍大。另外，該大致橢圓形狀是也含有使圓沿一方向伸長的長圓形的概念。由此，構(gòu)成確保圖3所示的箭頭C方向、圖2所示的箭頭B方向，且可靠地確保電極間距離的構(gòu)造。因此，由于為不需要圖9所示的現(xiàn)有的電極間絕緣體65的構(gòu)造，故完全沒有電極間絕緣體破壞的可能性。
由于定位銷8用的孔80的形狀，電極2僅可向圖2所示的A方向熱膨脹。由于不是如現(xiàn)有那樣電極兩端用螺釘固定，而是單側(cè)由定位銷8固定，因此，即使通電將絲極1加熱，電極2也可以熱膨脹，從而不會在基座絕緣體7上作用強(qiáng)行的力，能夠顯著降低基座絕緣體7破壞的可能性。
同圖中，將孔80設(shè)為了大致橢圓或長圓形狀，但孔80的形狀只要為在與電極2的電極間距離方向垂直的方向(長度方向)具有定位銷8可動的自由度，且在電極間距離方向限制可動范圍的形狀，則也可以為其它形狀。進(jìn)而，在本實施例中假設(shè)定位銷8的截面為圓形，但只要能夠確定位置，則截面也可以不是圓形，例如也可以為多邊形等其它截面形狀。據(jù)此，孔80的形狀也可以為與定位銷8的截面形狀對應(yīng)的形狀。
另外，上述那樣形狀的孔可以不設(shè)置在電極2上而設(shè)置的基座絕緣體7上，也可以設(shè)置在電極2和基座絕緣體7兩者上。僅在基座絕緣體7上設(shè)置孔的情況下，既可以使定位銷8貫通基座絕緣體7，也可以使定位銷8的終端位于基座絕緣體7中，在定位銷8貫通基座絕緣體7的情況下，需要對定位銷8施行絕緣處理，使中和器基座5和定位銷8絕緣。另外，在電極2和基座絕緣體7兩者上設(shè)置了孔的情況下，由于定位銷8被固定在中和器5上，因此，與上述相同，需要將定位銷8絕緣。還有，也可以將電極2和基座絕緣體7在全部的部位用定位銷8固定，但此時由于電極2的位置相對于基座絕緣體7可自由移動，因此，在實施例中，采用將一端用皿頭螺栓9定位的方法。
在實施例中，采用將有可能破損的絕緣體的數(shù)量減少到只有一個，且電極和絕緣體不是用螺釘固定，而是單側(cè)由銷進(jìn)行定位的構(gòu)造，由此，即使電極熱膨脹，也不會在絕緣體上作用強(qiáng)行的力，能夠防止其變形及破損。
參照圖4說明絲極的安裝。
絲極1通過絲極壓板3及絲極安裝用螺釘4固定在電極2上，對絲極1從真空槽外部的電源經(jīng)由壓接端子10及電極2施加電壓，流過電流。絲極壓板3由截面大致梯形的塊體構(gòu)成，通過用螺釘4向圖4所示的箭頭D方向擰緊而固定到電極2上。通過大致梯形塊在絲極1上向圖4所示的箭頭E方向產(chǎn)作用力，能夠可靠地固定絲極1。另外，通過將絲極壓板3的截面設(shè)為大致梯形，可同時且可靠地固定多個絲極。
還有，在實施例中，將絲極壓板3的截面形狀設(shè)為向上方開口的梯形，但只要為通過向下方推壓將壓力施加到絲極壓板3的側(cè)面的構(gòu)成，則也可以由例如向上方開口的多邊形等其它截面形狀構(gòu)成。
實施例中，通過采用在一個組件內(nèi)安裝多個絲極的構(gòu)造，不必如現(xiàn)有技術(shù)那樣追加組件，而可追加絲極，可大幅減少部件數(shù)量。絲極向一個組件內(nèi)的安裝數(shù)量只要適宜選擇即可，當(dāng)然也可以在一個組件內(nèi)安裝一個絲極。該情況下，只要使與實施例相同的機(jī)構(gòu)減小尺寸即可。另外，由于絲極任何形狀都可以使用，因此，只要適宜選擇所希望的形狀即可。
實施例中，采用將絲極壓板3的形狀設(shè)為大致梯形塊，通過從上面進(jìn)行螺釘固定可將絲極1可靠地固定的構(gòu)造，由此，實現(xiàn)了減小絲極安裝位置及高度的個人差別。
還有，由于構(gòu)成將絲極壓板3從上面用螺釘固定的構(gòu)造、和將板狀的陽極11從上面用螺釘固定的構(gòu)造，從而可統(tǒng)一安裝部件的螺釘固定方向。在實施例中，由于采用將絲極更換時及維護(hù)時拆裝的部件全部從上面用螺釘固定的構(gòu)造，因此，可顯著提高作業(yè)性及維護(hù)性。
圖5表示本發(fā)明的其它實施例。
在圖2所示的實施例中，為得到電極熱膨脹時的可動范圍，而在電極2上設(shè)置長孔，在絕緣體7上安裝定位銷8，但圖5所示的中和器具有以下這樣的特征，即，分割基座絕緣體20，將分割了的一方絕緣體用螺釘固定在中和器基座5上，對另一方絕緣體施行長孔加工，用定位銷21進(jìn)行固定。若將電極用螺栓22固定在分割了的絕緣體20上，則與圖2所示的實施例相同，可設(shè)置熱膨脹時的可動范圍。
還有，上面對用于IAD法的中和器進(jìn)行了說明，但本發(fā)明只要是從絲極放出熱電子的機(jī)構(gòu)，則可不受上述實施例限制而進(jìn)行實施。
權(quán)利要求
1.一種中和器，其具有絲極、使電流流過該絲極的一對電極、及在絕緣狀態(tài)下支承該一對電極的基座，其特征在于，該中和器具有將該一對電極和該基座在相對位置至少在一方向上可以變動的狀態(tài)下保持的保持裝置。
2.如權(quán)利要求1所述的中和器，其特征在于，所述一方向是與該一對電極的電極間距離方向垂直的方向。
3.如權(quán)利要求1或2所述的中和器，其特征在于，所述保持裝置由固定裝置及定位裝置構(gòu)成，該固定裝置將該一對電極在各該電極的至少一個部位固定在該基座上，該定位裝置將該一對電極在各該電極的至少一個部位相對于該基座定位，且該一對電極和該基座的相對位置至少在一方向上可以變動。
4.如權(quán)利要求3所述的中和器，其特征在于，所述固定裝置由第一插通固定件構(gòu)成，所述定位裝置由設(shè)于該一對電極上的一對第一孔、設(shè)于該基座上的一對第二孔及至少貫通該第一孔的第二插通固定件構(gòu)成，該第一或第二孔的形狀和該第二插通固定件的外周側(cè)面形狀具有不同的形狀，該第一或第二孔的面積比該第二插通固定件的被該基座面切斷的截面積大。
5.如權(quán)利要求4所述的中和器，其特征在于，該第一或第二孔為在與該一對電極的電極間距離方向垂直的方向上具有長半徑的大致橢圓形狀或在該方向上延伸的長圓形狀。
6.如權(quán)利要求4或5所述的中和器，其特征在于，該第一插通固定件是螺栓或螺釘。
7.如權(quán)利要求1～6中任一項所述的中和器，其特征在于，該基座上至少與該電極的固定部位由絕緣體構(gòu)成。
8.如權(quán)利要求1～7中任一項所述的中和器，其特征在于，該中和器還具有用于將該絲極固定到該電極上的絲極壓板，各該電極的該一對電極間距離方向上的截面具有向上方開口的形狀的切口，該絲極壓板具有與該切口嵌合的形狀，該絲極壓板用第三插通固定件固定到該電極上，通過該嵌合部支承該絲極的端部。
9.如權(quán)利要求8所述的中和器，其特征在于，該切口的形狀為大致梯形。
10.如權(quán)利要求9所述的中和器，其特征在于，該第三插通固定件為螺栓。
11.如權(quán)利要求1～10中任一項所述的中和器，其特征在于，在該電極上固定有多個絲極。
12.如權(quán)利要求1～11中任一項所述的中和器，其特征在于，該中和器具有引出從該絲極放出的電子的陽極板以及覆蓋該絲極及該電極側(cè)面的側(cè)板，該陽極板通過第四插通固定件固定在該側(cè)板的上表面。
13.如權(quán)利要求12所述的中和器，其特征在于，該第四插通固定件為螺栓。
14.如權(quán)利要求4～13中任一項所述的中和器，其特征在于，所述插通固定件全部沿同一方向插通。
15.一種固定方法，在具有絲極、施加電壓使電流流過該絲極的一對電極、以及在絕緣狀態(tài)下支承該一對電極的熱膨脹系數(shù)與該電極不同的基座的中和器中，將該一對電極固定到該基座上，其特征在于，將該一對電極和該基座在相對位置至少在一方向上可以變動的狀態(tài)下固定。
16.如權(quán)利要求15所述的方法，其特征在于，所述一方向是與該一對電極的電極間距離方向垂直的方向。
17.一種組裝或分解的方法，組裝或分解權(quán)利要求4～14中任一項中所述的中和器，其特征在于，將全部的所述插通固定件僅向一方向插通。
全文摘要
本發(fā)明以低成本且高維護(hù)性的構(gòu)成提供一種中和器，即使電極熱膨脹也不會變形及破損。該中和器具有絲極、使電流流過該絲極的一對電極、及在絕緣狀態(tài)下支承一對電極的基座，其中，該中和器構(gòu)成為具有如下的保持裝置將一對電極和基座在相對位置至少在一方向上可以變動的狀態(tài)下保持。
文檔編號C23C14/22GK1946870SQ200580013030
公開日2007年4月11日 申請日期2005年1月24日 優(yōu)先權(quán)日2004年6月10日
發(fā)明者小室弘之, 瀧本昌行, 布施豐, 阿部辰彌, 青名端一仁 申請人:株式會社昭和真空