TWI746155B

TWI746155B - 電離真空計及匣盒

Info

Publication number: TWI746155B
Application number: TW109130745A
Authority: TW
Inventors: 川崎洋補
Original assignee: 日商佳能安內華股份有限公司
Priority date: 2019-09-13
Filing date: 2020-09-08
Publication date: 2021-11-11
Also published as: US11092506B2; EP3998467A4; EP3998467A1; EP3998467B1; CN114286930A; KR20220049607A; CN114286930B; KR102417574B1; WO2021049023A1; US10914649B1; JP6721806B1; US20210123827A1; JPWO2021049023A1; TW202124932A

Abstract

電離真空計具備具有棒狀的陽極、和包含具有前述陽極通過的貫通孔的陰極板的陰極。在沿著前述陽極的軸方向之剖面下的前述貫通孔的形狀包含由2個凸部夾住的凹部。

Description

電離真空計及匣盒

本發明涉及電離真空計及匣盒。

在電離真空計方面，對陽極和陰極之間施加電壓而予以引起放電從而使氣體電離，對流於陰極和陽極之間的電流進行測定從而檢測出壓力。於電離真空計，可設置促進在陽極和陰極之間的放電的感應部。

於專利文獻1，已記載具有在內部區劃放電空間的真空計主體、設置於放電空間的電極、和點火輔助具的冷陰極電離真空計。點火輔助具具備為真空計主體支撐的基底部、形成於基底部且電極貫通的貫通孔、和在正交於電極的軸方向的剖面中從貫通孔的內周面朝向電極突出的單數或複數個突起部。然而，於長期間的使用，有時因往突起部的表面的物質的沉積使得難以感應放電。

[先前技術文獻] [專利文獻]

[專利文獻1]日本特開2008-304360號公報

本發明提供在為了抑制在電離真空計的放電的感應性能的降低方面有利的技術。

本發明之第1方案涉及一種電離真空計，其為具備具有棒狀的陽極、和包含具有前述陽極通過的貫通孔的陰極板的陰極者，在沿著前述陽極的軸方向之剖面下的前述貫通孔的形狀包含由2個凸部夾住的凹部。

本發明之第2方案涉及一種電離真空計，其為具備具有棒狀的陽極、和包含具有前述陽極通過的貫通孔的陰極板的陰極者，前述陽極在面對前述陰極板的部分在沿著前述陽極的軸方向的剖面下包含由2個凸部夾住的凹部。

本發明之第3方案涉及一種電離真空計，其為具備具有棒狀的陽極、陰極、和電磁波源者，前述陰極包含具有前述陽極通過的貫通孔及收容前述電磁波源的收容部的第1陰極板、從前述第1陰極板分離而配置的第2陰極板、在前述第1陰極板和前述第2陰極板之間配置為接於前述第1陰極板的第3陰極板、包圍前述第1陰極板、前述第2陰極板及前述第3陰極板的構件，為了對由前述第2陰極板、前述第3陰極板及前述構件包圍的放電空間傳達前述電磁波源產生的電磁波，在前述構件和前述第3陰極板之間構成間隙，在沿著前述陽極的軸方向之剖面下，前述構件之中構成前述間隙的部分的形狀包含由2個凸部夾住的凹部。

本發明之第4方案涉及一種匣盒，其為使用於具備具有棒狀的陽極的電離真空計者，前述匣盒具備具有前述陽極通過的貫通孔的陰極板，在沿著前述陽極的軸方向之剖面下的前述貫通孔的形狀包含由2個凸部夾住的凹部。

本發明之第5方案為一種匣盒，其為使用於具備具有棒狀的陽極和電磁波源之電離真空計者，前述匣盒具備具有前述陽極通過的貫通孔及收容前述電磁波源的收容部的第1陰極板、從前述第1陰極板分離而配置的第2陰極板、在前述第1陰極板和前述第2陰極板之間配置為接於前述第1陰極板的第3陰極板、和包圍前述第1陰極板、前述第2陰極板及前述第3陰極板的構件，為了對由前述第2陰極板、前述第3陰極板及前述構件包圍的放電空間傳達前述電磁波源產生的電磁波，在前述構件和前述第3陰極板之間構成間隙，在沿著前述陽極的軸方向之剖面下，前述構件之中構成前述間隙的部分的形狀包含由2個凸部夾住的凹部。

1:陰極

2:陽極

3:磁鐵

4:放電空間

6:密封構件

8:凸緣

10:貫通孔

11:貫通孔

12:貫通孔

13:控制部

15:電磁波源

18:電源

19:電流檢測部

31:凸部

32:凹部

41:凸部

41a:凸部

41b:凸部

42:凹部

100:電離真空計

101:真空容器

102:測定子

103:容器

104:極片

105:極片

106:匣盒

110:內筒

120:零件

121:零件

RF1:第1環形面

RF2:第2環形面

S:真空處理裝置

ST1:凹凸構造

ST2:凹凸構造

TP:筒部

[圖1]就一實施方式的真空處理裝置及安裝於其之電離真空計進行繪示的圖。

[圖2]就第1實施方式的電離真空計的構成進行繪示的圖。

[圖3]就第1實施方式的電離真空計的構成進行繪示的圖。

[圖4]就第2實施方式的電離真空計的構成進行繪示的圖。

[圖5]就第3實施方式的電離真空計的構成進行繪示的圖。

[圖6]就第4實施方式的電離真空計的構成進行繪示的圖。

[圖7]就第5實施方式的電離真空計的構成進行繪示的圖。

[圖8]就第6實施方式的電離真空計的構成進行繪示的圖。

[圖9]就第7實施方式的電離真空計的構成進行繪示的圖。

[圖10]就第8實施方式的電離真空計的構成進行繪示的圖。

以下，參照圖式詳細說明實施方式。另外，以下的實施方式非限定申請專利範圍的發明者。於實施方式雖記載複數個特徵，惟不限於此等複數個特徵的全部為發明必須者，此外複數個特徵亦可任意進行組合。再者，圖式中，對相同或同樣的構成標注相同的參考符號，重複之說明省略。

於圖1，示出一實施方式的真空處理裝置S及安裝於其之電離真空計100。真空處理裝置S例如可為成膜裝置。成膜裝置方面，可舉例如濺鍍裝置、PVD裝置、CVD裝置等。真空處理裝置S亦可為灰化裝置、乾式蝕刻裝置等的表面處理裝置。

電離真空計100可具備測定子102和連接於測定子102之控制部13。真空處理裝置S具備真空容器101，可在真空容器101之中處理基板等的處理標的物。測定子102以保持氣密的狀態安裝在設於真空容器101的壁部的開口部分。於一例中，測定子102可經由真空容器101的凸緣8而連接。控制部13和測定子102可彼此分離而構成，亦可一體化而構成。

於圖2，示出第1實施方式的電離真空計100的構成。電離真空計100例如可構成為反磁控式真空計，惟未限定於此。測定子102可具備構成陰極1的容器103和陽極2。構成陰極1的容器103例如可包含具有圓筒形狀等的筒形狀的筒部TP。陽極2可具有棒狀。陰極1可配置為包圍棒狀的陽極2。可由陽極2和陰極1劃定放電空間4。容器103例如可由金屬(例如，不鏽鋼)等的導電體構成。陽極2可由金屬(例如，鉬、鎢、鎳、鈦)等的導電體構成。測定子102可進一步具備形成磁場的磁鐵3。磁鐵3可配置為包圍筒部TP，具有環狀。磁鐵3例如可為鐵氧體磁鐵等的永久磁鐵。容器103的筒部TP的一端(真空容器101之側)可開放，筒部TP的另一端可由絕緣性的密封構件6密封。於一例中，陽極2可配置為貫通密封構件6。密封構件6例如能以氧化鋁陶瓷等構成。

於容器103之中，可配置可交換的匣盒106。匣盒106可為可使用於電離真空計100的消耗零件。匣盒106例如可為陰極構造體。匣盒106可包含極片(陰極板)104、105和內筒110。極片104、105可具有調整磁場的功能及包圍放電空間4的功能。內筒110具有接於容器103的內側面的外側面、和包圍放電空間4的內側面，可支撐極片104、105。極片104、105及內筒110能以金屬等的導電體構成。可構成極片104、105的導電體可為磁性體(例如，具有磁性的不鏽鋼)，亦可為非磁性體(例如，不具有磁性的不鏽鋼)。

匣盒106與筒部TP電連接，極片104、105及內筒110可構成陰極1的一部分。在對於匣盒106之離子等的衝撞使得匣盒106劣化的情況下，將劣化的匣盒106交換為新的匣盒106使得可恢復電離真空計100的功能。在此例，匣盒106為可交換，惟匣盒106亦可不可分離地結合於筒部TP。

極片(第1陰極板)105可具有陽極2通過的貫通孔11。貫通孔11設為極片105和陽極2不被電連接，亦即設為在極片105和陽極2之間構成間隙。

極片(第2陰極板)104被從極片105分離而配置，可在極片105和極片104之間劃定放電空間4。極片105可配置於極片104和密封構件6之間。極片105可配置於內筒110的一端(密封構件6之側的端部)。極片104可配置於內筒110的另一端(筒部TP的開放端之側的端部)。極片104可具有1或複數個貫通孔10，通過該1或複數個貫通孔10使得真空容器101和放電空間4連通。內筒110能以和極片105、104同樣的材料構成。

陽極2電連接於控制部13。控制部13可包含對陽極2施加電壓的電源18、和對流於陽極2和陰極1之間的放電電流進行測定的電流檢測部19。由電流檢測部19檢測出的放電電流對於放電空間4的壓力具有相關，可根據此相關透過未圖示的處理器計算壓力。藉此，可檢測出真空容器101的壓力。

圖3為沿著陽極2的軸方向AX之陽極2及極片105的剖面圖。於圖3，示出第1實施方式中的極片105的貫通孔11的構造。沿著陽極2的軸方向AX之剖面下的極片105的貫通孔11的形狀可包含由2個凸部31夾住的凹部32。將如此的構造稱為凹凸構造。沿著陽極2的軸方向AX之剖面下，貫通孔11的形狀亦可為具有複數個凹部32之形狀。

於一例中，貫通孔11包含排列於軸方向AX的複數個溝，複數個溝中的一者可構成一個凹部32。於他例中，貫通孔11可包含構成凹部32的螺旋狀的溝。極片105具有第1環形面RF1、和第1環形面RF1的相反側的第2環形面RF2，凹部32可配置於包含第1環形面RF1的假想面和包含第2環形面RF2的假想面之間。如例示於圖3，陽極2亦可具有凹凸構造。亦即，陽極2亦可在沿著陽極2的軸方向AX之剖面下，在面對極片105之部分，具有由2個凸部41夾住的凹部42。

因面向放電空間4之陰極1(主要匣盒106)被濺鍍而產生的粒子會沉積於陰極1及陽極2的表面而形成膜。如上述般在陰極1和陽極2面對的部分設置由2個凸部夾住的凹部，使得可抑制膜的形成致使的放電的感應性能的降低。其理由的第1個可舉例由於在陰極1和陽極2面對的部分設置由2個凸部夾住的凹部，使得該部分的表面積增加。此外，其理由的第2個可舉例由於在沿著陽極2的軸方向AX之剖面下在陰極1和陽極2面對的部分設置由2個凸部夾住的凹部，使得往凹部的粒子的沉積受到抑制。

在例示於圖3的第1實施方式，在沿著軸方向AX的剖面下，極片105的貫通孔11具有由2個凸部31夾住的凹部32，且陽極2具有由2個凸部41夾住的凹部42。然而，極片105的貫通孔11及陽極2中的至少一者在沿著軸方向AX的剖面下具有由2個凸部夾住的凹部即可。

亦可除極片105的貫通孔11及/或陽極2的面對極片105的部分以外或代替之而在極片104和陽極2面對的部分設置凹凸構造。如例示於圖2，沿著陽極2的軸方向AX之剖面下的極片104的貫通孔12的形狀可包含由2個凸部夾住的凹部。沿著陽極2的軸方向AX之剖面下，貫通孔12的形狀亦可為具有複數個凹部之形狀。亦可除此之外或者代替之，陽極2在沿著陽極2的軸方向AX之剖面下，在面對極片104之部分，具有由2個凸部夾住的凹部。

圖4為沿著陽極2的軸方向AX之陽極2及極片105的剖面圖。於圖4，示出第2實施方式中的極片105的貫通孔11的構造。第2實施方式中未言及的事項可遵照第1實施方式。在第2實施方式，極片105可在沿著陽極2的軸方向AX之剖面下具有至少一個凸部31具有朝向陽極2變細的錐形形狀的凹凸構造。除此之外或者代替之，在第2實施方式，陽極2可在沿著陽極2的軸方向AX之剖面下具有至少一個凸部41具有朝向極片105變細的錐形形狀的凹凸構造。如此的凸部31、41係電場容易集中於其頂端，故在為了使電子的產生量增大方面有利。

亦可除極片105及/或面對其之部分的陽極2的凹凸構造以外或者代替之而在極片104和陽極2面對的部分設置涉及第2實施方式的凹凸構造。例如，沿著陽極2的軸方向AX之剖面下的極片104的貫通孔12的形狀包含由2個凸部夾住的凹部，該2個凸部中的至少一者可具有朝向陽極2變細的錐形形狀。此外，陽極2在沿著陽極2的軸方向AX之剖面下，在面對極片104之部分，包含由2個凸部夾住的凹部，該2個凸部中的至少一者亦可具有朝向極片104變細的錐形形狀。

圖5為沿著陽極2的軸方向AX之陽極2及極片105的剖面圖。於圖5，示出第3實施方式中的極片105的貫通孔11的構造。第3實施方式中未言及的事項可遵照第1或第2實施方式。在第3實施方式，沿著陽極2的軸方向AX之剖面下的極片105的貫通孔11的形狀可包含由2個凸部 31a、31b夾住的凹部32。此外，相鄰的凸部31a、31b係至陽極2為止的距離彼此不同，凸部31a和陽極2的距離比凸部31b和陽極2的距離小。至陽極2為止的距離彼此不同的凸部31a、31b可沿著軸方向AX而交替配置。貫通孔11中的至少一個凸部31a比貫通孔11中的至少一個凸部31b配置於靠近放電空間4的位置為優選。此外，貫通孔11中的至少一個凸部31a比貫通孔11的全部的凸部31b配置於靠近放電空間4的位置為更優選。

在至陽極2為止的距離遠的凸部31b比至陽極2為止的距離近的凸部31a不易發生粒子的沉積致使的膜的形成。因此，第3實施方式係設置至陽極2為止的距離遠的凸部31b，從而使不易形成膜的凸部的表面積增大，藉此延長壽命及/或在為了使放電的感應性能提升方面有利。

圖6為沿著陽極2的軸方向AX之陽極2及極片105的剖面圖。於圖6，示出第4實施方式中的極片105的貫通孔11的構造。第4實施方式中未言及的事項可遵照第1~第3實施方式。在第4實施方式，在沿著陽極2的軸方向AX之剖面下的陽極2的形狀可包含由2個凸部41a、41b夾住的凹部42。此外，相鄰的凸部41a、41b係至極片105為止的距離彼此不同，凸部41a和極片105的距離比凸部41b和極片105的距離小。至極片105為止的距離彼此不同的凸部41a、41b可沿著軸方向AX而交替配置。至少一個凸部41a比至少一個凸部41b配置於靠近放電空間4的位置為優選。此外，至少一個凸部41a比全部的凸部41b配置於靠近放電空間4的位置為更優選。在至極片105為止的距離遠的凸部41b比至極片105為止的距離近的凸部41a不易發生粒子的沉積致使的膜的形成。因此，第4實施方式係設置至極片105為止的距離遠的凸部41b，從而使不易形成膜的凸部的表面積增大，藉此延長壽命及/或在為了使放電的感應性能提升方面有利。第4實施方式亦可與第3實施方式組合而實施。

圖7為沿著陽極2的軸方向AX之陽極2及極片105的剖面圖。於圖7，示出第5實施方式中的極片105的貫通孔11的構造。第5實施方式中未言及的事項可遵照第1~第4實施方式。對於貫通孔11的表面之離子的衝撞比對於極片105的第1環形面RF1之離子的衝撞少。因此，往貫通孔11的表面的粒子的沉積致使的膜的形成會比往極片105的第1環形面RF1的粒子的沉積致使的膜的形成容易發生。所以，在第5實施方式，構成貫通孔11的表面的零件120被可交換地安裝於極片105。零件120例如具有外螺紋，極片105可具有接收零件120的開口和設於該開口的內螺紋。零件120具有貫通孔11，於貫通孔11，可設置遵照第1~第4實施方式中的任一者的凹凸構造。如此的可交換的零件120亦可對極片104提供。

圖8為沿著陽極2的軸方向AX之陽極2及極片105的剖面圖。於圖8，示出第6實施方式中的極片105的貫通孔11的構造。第6實施方式中未言及的事項可遵照第1~第5實施方式。在第6實施方式，構成在陽極2之面對極片 105的部分的表面的零件121被可交換地安裝於陽極2。零件121例如可具有內螺紋，陽極2可具有外螺紋。零件121可設置遵照第1~第4實施方式中的任一者的凹凸構造。如此的可交換的零件121亦可對在陽極2之面對極片104的部分提供。

於圖9，示出第7實施方式的電離真空計100的構成。第7實施方式中未言及的事項可遵照第1~第6實施方式。極片(第1陰極板)105除陽極2通過的貫通孔11以外，亦可具有收容電磁波源15的收容部22。電磁波源15例如可為光源。於極片105亦可設置覆蓋電磁波源15的蓋件。

極片(第2陰極板)104被從極片105分離而配置，可在極片105和極片104之間劃定放電空間4。極片105可配置於極片104和密封構件6之間。極片105可配置於內筒110的一端(密封構件6之側的端部)。極片104可配置於內筒110的另一端(筒部TP的開放端之側)。極片104可具有1或複數個貫通孔10，通過該1或複數個貫通孔10使得真空容器101和放電空間4連通。

匣盒106或陰極1可在極片105(第1陰極板)和極片104(第2陰極板)之間進一步包含陰極板(第3陰極板)20。陰極板20可配置為接觸於極片105。陰極板20具有使陽極2通過的貫通孔。陰極板20可被構成為，對由極片104、陰極板20及內筒110(筒部TP)包圍的放電空間4傳達電磁波源15產生的電磁波。例如，陰極板20可被構成為，在陰極板20和內筒110之間形成間隙21，電磁波源15產生的電磁波通過間隙21而傳達至放電空間4。內筒110之中電磁波源15產生的電磁波入射的部分可因光電效應予以產生電子。如此的電子的放出可使放電的感應性能提升。除電磁波源15產生的電磁波以外，由於內筒110之中往陰極板20和極片105之間的部分的電磁波的照射因而產生的電子亦可通過間隙21供應至放電空間4。

於間隙21，會形成膜的粒子會飛來，另一方面阻礙如此的膜的形成的離子不易衝撞，故在內筒110(構件)之中構成間隙21的部分會形成膜。所以，在內筒110之中構成間隙21的部分，可設置遵照第1~第4實施方式中的任一者的凹凸構造ST1。在凹凸構造ST1的表面不易形成膜。藉此，可跨長期間維持基於光電效應的電子的放射功能。

於圖10，示出第8實施方式的電離真空計100的構成。第8實施方式為第7實施方式的變形例或改良例。在第8實施方式，在收容電磁波源15的收容部22的表面的全部或一部分亦設置遵照第1~第4實施方式中的任一者的凹凸構造ST2。透過凹凸構造ST2，亦可跨長期間維持基於光電效應的電子的放射功能。

發明不限於上述實施方式，在不從發明的精神及範圍脫離之下，可進行各種的變更及變形。因此，撰寫申請專利範圍以公開發明的範圍。