CN114286930B - 电离真空计和匣盒 - Google Patents

Abstract

电离真空计包括棒状的阳极和包括具有所述阳极通过的贯通孔的阴极板的阴极。在沿着所述阳极的轴向的剖面中的所述贯通孔的形状包括夹在2个凸部之间的凹部。

Description

电离真空计和匣盒

技术领域

本发明涉及电离真空计和匣盒。

现有技术

在电离真空计中，通过在阳极和阴极之间施加电压并因此引起放电来使气体电离，并且对在阴极和阳极之间流动的电流进行测量以检测压力。电离真空计可以设置有被配置为促进在阳极和阴极之间的放电的诱导单元。

专利文献1记载了包括限定放电空间的真空计主体、安装在放电空间中的电极以及辅助点火设备的冷阴极电离真空计。辅助点火设备包括由真空计主体支撑的基底部、形成于基底部中以使电极通过的贯通孔、以及在与电极的轴向正交的剖面中从贯通孔的内周表面朝向电极突出的一个或多个突出部。然而，在长时间的使用中，物质可能沉积在突出部的表面上，并且可能难以诱导放电。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2008-304360号公报

发明内容

本发明提供有利于抑制电离真空计中的放电诱导性能的降低的技术。

根据本发明的第1方面，提供一种电离真空计，该电离真空计包括具有棒状的阳极和包括阴极板的阴极，所述阴极板包括所述阳极延伸通过的贯通孔，其中，在沿着所述阳极的轴向的剖面上的所述贯通孔的形状包括夹在2个凸部之间的凹部。

根据本发明的第2方面，提供一种电离真空计，该电离真空计包括具有棒状的阳极和包括阴极板的阴极，所述阴极板包括所述阳极延伸通过的贯通孔，其中，所述阳极在面对所述阴极板的部分中，在沿着所述阳极的轴向的剖面上包括夹在2个凸部之间的凹部。

根据本发明的第3方面，提供一种电离真空计，该电离真空计包括具有棒状的阳极、阴极和电磁波源，其中，所述阴极包括第1阴极板、第2阴极板、第3阴极板以及围绕所述第1阴极板、所述第2阴极板和所述第3阴极板的构件，所述第1阴极板包括所述阳极延伸通过的贯通孔和容纳所述电磁波源的容纳部，所述第2阴极板与所述第1阴极板分离地配置，所述第3阴极板在所述第1阴极板和所述第2阴极板之间配置为与所述第1阴极板接触，在所述构件和所述第3阴极板之间形成间隙，使得由所述电磁波源产生的电磁波被传输到由所述第2阴极板、所述第3阴极板和所述构件围绕的放电空间，并且在沿着所述阳极的轴向的剖面上，所述构件中的形成所述间隙的部分的形状包括夹在2个凸部之间的凹部。

根据本发明的第4方面，提供一种匣盒，在包括具有棒状的阳极的电离真空计中使用，其中，所述匣盒包括阴极板，所述阴极板包括所述阳极延伸通过的贯通孔，在沿着所述阳极的轴向的剖面上的所述贯通孔的形状包括夹在2个凸部之间的凹部。

根据本发明的第5方面，提供一种匣盒，在包括具有棒状的阳极和电磁波源的电离真空计中使用，其中，所述匣盒包括：第1阴极板，包括所述阳极延伸通过的贯通孔和容纳所述电磁波源的容纳部；第2阴极板，与所述第1阴极板分离地配置；第3阴极板，在所述第1阴极板和所述第2阴极板之间配置为与所述第1阴极板接触；以及围绕所述第1阴极板、所述第2阴极板和所述第3阴极板的构件；在所述构件和所述第3阴极板之间形成间隙，使得由所述电磁波源产生的电磁波被传输到由所述第2阴极板、所述第3阴极板和所述构件围绕的放电空间，并且在沿着所述阳极的轴向的剖面上，所述构件中的形成所述间隙的部分的形状包括夹在2个凸部之间的凹部。

附图说明

图1是示出根据实施方式的真空处理装置和附接于其的电离真空计的图。

图2是示出根据第1实施方式的电离真空计的结构的图。

图3是示出根据第1实施方式的电离真空计的结构的图。

图4是示出根据第2实施方式的电离真空计的结构的图。

图5是示出根据第3实施方式的电离真空计的结构的图。

图6是示出根据第4实施方式的电离真空计的结构的图。

图7是示出根据第5实施方式的电离真空计的结构的图。

图8是示出根据第6实施方式的电离真空计的结构的图。

图9是示出根据第7实施方式的电离真空计的结构的图。

图10是示出根据第8实施方式的电离真空计的结构的图。

具体实施方式

以下，参照附图详细说明实施方式。注意，以下实施例并非旨在限制要求保护的发明的范围。在实施例中描述了多个特征，但是并不限制需要所有这些特征的发明，并且可以适当地组合多个这样的特征。此外，在附图中，相同的附图标记表示相同或相似的配置，并且省略对其的重复描述。

图1示出根据实施方式的真空处理装置S和附接于其的电离真空计100。真空处理装置S例如可以是成膜装置。成膜装置的示例是溅射装置、PVD装置、CVD装置等。真空处理装置S可以是诸如灰化装置或干式蚀刻装置的表面处理装置。

电离真空计100可以包括探针102和连接于探针102的控制器13。真空处理装置S包括真空容器101，并且可以在真空容器101中处理诸如基板的处理对象物体。探针102在保持气密性的同时附接到设置在真空容器101的壁中的开口部分。在示例中，探针102可以经由真空容器101的凸缘8而连接。控制器13和探针102可以被配置为彼此可分离或者可以被集成。

图2示出根据第1实施方式的电离真空计100的结构。电离真空计100例如可以被配置为反磁控式真空计，但不限于此。探针102可以包括形成阴极1的容器103和阳极2。形成阴极1的容器103例如可以包括具有诸如圆筒形状的管形状的管部TP。阳极2可以具有棒状。阴极1可以被配置为围绕棒状的阳极2。可以由阳极2和阴极1限定放电空间4。容器103例如可以由诸如金属(例如，不锈钢)的导体构成。阳极2可以由诸如金属(例如，钼、钨、镍、钛)的导体构成。探针102可以还包括形成磁场的磁铁3。磁铁3可以被配置为围绕管部TP，并且可以具有环状。磁铁3例如可以是诸如铁氧体磁铁的永久磁铁。容器103的管部TP的一端(真空容器101侧)可以开口，管部TP的另一端可以由绝缘性的密封构件6密封。在示例中，阳极2可以被配置为延伸通过密封构件6。密封构件6例如可以由氧化铝陶瓷构成。

在容器103中可以配置可替换的匣盒106。匣盒106可以是能够在电离真空计100中使用的消耗零件。匣盒106例如可以是阴极结构体。匣盒106可以包括极片(阴极板)104和105以及内管110。极片104和105可以具有调整磁场的功能以及围绕放电空间4的功能。内管110可以包括与容器103的内侧表面接触的外侧表面和围绕放电空间4的内侧表面，并且可以支撑极片104和105。极片104和105以及内管110可以由诸如金属的导体构成。可以形成极片104和105的导体可以是磁性材料(例如，具有磁性的不锈钢)，也可以是非磁性材料(例如，不具有磁性的不锈钢)。

匣盒106与管部TP电连接，极片104和105以及内管110可以形成阴极1的一部分。在由于离子等对匣盒106的碰撞导致匣盒106劣化的情况下，将劣化的匣盒106替换为新的匣盒106，从而恢复电离真空计100的功能。在该示例中，匣盒106是可替换的。然而，匣盒106也可以不能够分离地结合于管部TP。

极片(第1阴极板)105可以包括阳极2延伸通过的贯通孔11。贯通孔11被设置为使得极片105和阳极2不彼此电连接。即，贯通孔11被设置为使得在极片105和阳极2之间形成间隙。

极片(第2阴极板)104与极片105分离地配置，可以在极片105和极片104之间限定放电空间4。极片105可以配置在极片104和密封构件6之间。极片105可以配置于内管110的一端(密封构件6侧的端部)。极片104可以配置于内管110的另一端(管部TP的开口端侧的端部)。极片104可以包括一个或多个贯通孔10，真空容器101和放电空间4经由该一个或多个贯通孔10彼此连通。内管110可以由与极片105和104相同的材料构成。

阳极2与控制器13电连接。控制器13可以包括被配置为对阳极2施加电压的电源18、以及被配置为对在阳极2和阴极1之间流动的放电电流进行测量的电流检测器19。由电流检测器19检测到的放电电流与放电空间4中的压力具有相关性，可以由处理器(未图示)根据该相关性来计算压力。由此可以检测真空容器101的压力。

图3是沿着阳极2的轴向AX截取的阳极2和极片105的剖面图。图3示出根据第1实施方式的极片105的贯通孔11的结构。在沿着阳极2的轴向AX的剖面上的极片105的贯通孔11的形状可以包括夹在2个凸部31之间的凹部32。该结构可以被称为凹凸结构。在沿着阳极2的轴向AX的剖面上，贯通孔11的形状也可以是具有多个凹部32的形状。

在示例中，贯通孔11可以包括排列在轴向AX上的多个槽，多个槽中的一个槽可以形成一个凹部32。在另一个示例中，贯通孔11可以包括形成凹部32的螺旋状的槽。极片105包括第1环形表面RF1和在第1环形表面RF1的相反侧的第2环形表面RF2。凹部32可以被配置在包括第1环形表面RF1的假想面和包括第2环形表面RF2的假想面之间。如图3所示，阳极2也可以具有凹凸结构。即，在沿着阳极2的轴向AX的剖面上，阳极2可以在面对极片105的部分中包括夹在2个凸部41之间的凹部42。

由于溅射面对放电空间4的阴极1(主要是匣盒106)而产生的粒子可能沉积在阴极1和阳极2的表面上而在其上形成膜。当如上所述在阴极1和阳极2彼此面对的部分中设置夹在2个凸部之间的凹部时，能够抑制由于膜的形成导致的放电诱导性能的降低。作为其第一个原因，当在阴极1和阳极2彼此面对的部分中设置夹在2个凸部之间的凹部时，该部分的表面积增大。作为第二个原因，当在沿着轴向AX的剖面上在阴极1和阳极2彼此面对的部分中设置夹在2个凸部之间的凹部时，凹部上的粒子的沉积被抑制。

在图3所示的第1实施方式中，在沿着轴向AX的剖面中，极片105的贯通孔11包括夹在2个凸部31之间的凹部32，并且阳极2包括夹在2个凸部41之间的凹部42。然而，极片105的贯通孔11和阳极2中的至少一个在沿着轴向AX的剖面上包括夹在2个凸部之间的凹部即可。

除了极片105的贯通孔11和/或阳极2的面对极片105的部分之外或代替地，可以在极片104和阳极2彼此面对的部分中设置凹凸结构。如图2所示，在沿着阳极2的轴向AX的剖面上的极片104的贯通孔12的形状可以包括夹在2个凸部之间的凹部。在沿着阳极2的轴向AX的剖面上，贯通孔12的形状也可以是包括多个凹部的形状。除此之外或代替地，阳极2可以在沿着阳极2的轴向AX的剖面上在面对极片104的部分中包括夹在2个凸部之间的凹部。

图4是沿着阳极2的轴向AX截取的阳极2和极片105的剖面图。图4示出根据第2实施方式的极片105的贯通孔11的结构。第2实施方式中未言及的事项可以遵照第1实施方式。在第2实施方式中，极片105可以在沿着阳极2的轴向AX的剖面上具有至少一个凸部31具有朝向阳极2变细的锥形形状的凹凸结构。除此之外或代替地，在第2实施方式中，阳极2可以在沿着阳极2的轴向AX的剖面上具有至少一个凸部41具有朝向极片105变细的锥形形状的凹凸结构。这样的凸部31和41由于电场容易集中到顶端而有利于增加电子的产生量。

除了极片105和/或面对其的阳极2的凹凸结构之外或代替地，可以在极片104和阳极2彼此面对的部分中设置根据第2实施方式的凹凸结构。例如，在沿着阳极2的轴向AX的剖面上的极片104的贯通孔12的形状可以包括夹在2个凸部之间的凹部，该2个凸部中的至少一个可以具有朝向阳极2变细的锥形形状。此外，阳极2可以在沿着阳极2的轴向AX的剖面上在面对极片104的部分中包括夹在2个凸部之间的凹部，该2个凸部中的至少一个可以具有朝向极片104变细的锥形形状。

图5是沿着阳极2的轴向AX截取的阳极2和极片105的剖面图。图5示出根据第3实施方式的极片105的贯通孔11的结构。第3实施方式中未言及的事项可遵照第1或第2实施方式。在第3实施方式中，在沿着阳极2的轴向AX的剖面上的极片105的贯通孔11的形状可以包括夹在2个凸部31a和31b之间的凹部32。彼此相邻的凸部31a和31b具有至阳极2为止的不同距离，凸部31a和阳极2之间的距离短于凸部31b和阳极2之间的距离。至阳极2为止的距离不同的凸部31a和31b可以沿着轴向AX交替地配置。贯通孔11的至少一个凸部31a优选与贯通孔11的至少一个凸部31b相比配置于靠近放电空间4的位置。此外，贯通孔11的至少一个凸部31a更优选与贯通孔11的全部的凸部31b相比配置于靠近放电空间4的位置。

在至阳极2为止的距离长的凸部31b上，与至阳极2为止的距离短的凸部31a相比不易发生由粒子沉积导致的膜的形成。因此，在第3实施方式中，设置了至阳极2为止的距离长的凸部31b，从而增大不易形成膜的凸部的表面积。这有利于延长寿命和/或提升放电诱导性能。

图6是沿着阳极2的轴向AX截取的阳极2和极片105的剖面图。图6示出根据第4实施方式的极片105的贯通孔11的结构。第4实施方式中未言及的事项可遵照第1至第3实施方式。在第4实施方式中，在沿着阳极2的轴向AX的剖面上的阳极2的形状可以包括夹在2个凸部41a和41b之间的凹部42。彼此相邻的凸部41a和41b具有至极片105为止的不同距离，凸部41a和极片105之间的距离短于凸部41b和极片105之间的距离。至极片105为止的距离不同的凸部41a和41b可以沿着轴向AX交替地配置。至少一个凸部41a优选与至少一个凸部41b相比配置于靠近放电空间4的位置。此外，至少一个凸部41a更优选与全部的凸部41b相比配置于靠近放电空间4的位置。在至极片105为止的距离长的凸部41b上，与至极片105为止的距离短的凸部41a相比不易发生由粒子沉积导致的膜的形成。因此，在第4实施方式中，设置了至极片105为止的距离长的凸部41b，从而增大不易形成膜的凸部的表面积。这有利于延长寿命和/或提升放电诱导性能。第4实施方式可以与第3实施方式组合地实施。

图7是沿着阳极2的轴向AX截取的阳极2和极片105的剖面图。图7示出根据第5实施方式的极片105的贯通孔11的结构。第5实施方式中未言及的事项可遵照第1至第4实施方式。离子对贯通孔11的表面的碰撞少于离子对极片105的第1环形表面RF1的碰撞。因此，由贯通孔11的表面上的粒子沉积导致的膜的形成可能比由极片105的第1环形表面RF1上的粒子沉积导致的膜的形成更容易发生。在第5实施方式中，形成贯通孔11的表面的零件120被可替换地附接到极片105。零件120例如可以包括外螺纹，极片105可以包括接收零件120的开口和设置在该开口上的内螺纹。零件120可以包括贯通孔11，贯通孔11可以设置有根据第1至第4实施方式中的任一个的凹凸结构。可替换的零件120可以被提供给极片104。

图8为沿着阳极2的轴向AX截取的阳极2和极片105的剖面图。图8示出根据第6实施方式的极片105的贯通孔11的结构。第6实施方式中未言及的事项可遵照第1至第5实施方式。在第6实施方式中，形成在阳极2的面对极片105的部分的表面的零件121被可替换地附接到阳极2。零件121例如可以包括内螺纹，阳极2可以包括外螺纹。零件121可以设置有根据第1至第4实施方式中的任一个的凹凸结构。可替换的零件121可以被提供给阳极2的面对极片104的部分。

图9示出根据第7实施方式的电离真空计100的结构。第7实施方式中未言及的事项可遵照第1至第6实施方式。极片(第1阴极板)105除了包括阳极2延伸通过的贯通孔11之外，还可以包括容纳电磁波源15的容纳部22。电磁波源15例如可以是光源。极片105可以设置有覆盖电磁波源15的盖件。

极片(第2阴极板)104与极片105分离地配置，可以在极片105和极片104之间限定放电空间4。极片105可以配置在极片104和密封构件6之间。极片105可以配置在内管110的一端(密封构件6侧的端部)。极片104可以配置在内管110的另一端(管部TP的开口端侧)。极片104包括一个或多个贯通孔10，真空容器101和放电空间4经由该一个或多个贯通孔10连通。

匣盒106或阴极1可以在极片105(第1阴极板)和极片104(第2阴极板)之间还包括阴极板(第3阴极板)20。阴极板20可以被配置为与极片105接触。阴极板20包括使阳极2通过的贯通孔。阴极板20可以被配置为将由电磁波源15产生的电磁波传输到由极片104、阴极板20和内管110(管部TP)围绕的放电空间4。例如，阴极板20可以被配置为在阴极板20和内管110之间形成间隙21，并且经由间隙21将由电磁波源15产生的电磁波传输到放电空间4。内管110的由电磁波源15产生的电磁波入射的部分可以通过光电效应产生电子。这样的电子的发射可以提升放电诱导性能。除了由电磁波源15产生的电磁波之外，由于内管110的在阴极板20和极片105之间的部分上的电磁波照射而产生的电子也可以经由间隙21被供应至放电空间4。

可以形成膜的粒子可以飞到间隙21。另一方面，由于阻碍膜形成的离子不易碰撞，因此在内管110(构件)的形成间隙21的部分上可能形成膜。因此，在内管110的形成间隙21的部分上可以设置根据第1至第4实施方式中的任一个的凹凸结构ST1。在凹凸结构ST1的表面上不易形成膜。由此，能够长时间维持基于光电效应的电子辐射功能。

图10示出根据第8实施方式的电离真空计100的结构。第8实施方式为第7实施方式的变形例或改良例。在第8实施方式中，在容纳电磁波源15的容纳部22的表面的全部或一部分上也设置了根据第1至第4实施方式中的任一个的凹凸结构ST2。利用凹凸结构ST2，也因此能够长时间维持基于光电效应的电子辐射功能。

本发明不限于上述实施例，并且可以在本发明的精神和范围内进行各种改变和修改。因此，为了使公众了解本发明的范围，提出了以下权利要求。

Claims (10)

1.一种电离真空计，其特征在于，包括具有棒状的阳极和包括阴极板的阴极，所述阴极板包括所述阳极延伸通过的贯通孔，

其中，在沿着所述阳极的轴向的剖面上的所述贯通孔的形状包括夹在2个凸部之间的凹部，并且

其中，满足以下中的至少一个：

所述贯通孔包括排列在所述轴向上的多个槽，所述多个槽中的一个槽形成所述凹部；

所述贯通孔包括形成所述凹部的螺旋状的槽；

所述2个凸部包括朝向所述阳极变细的凸部；

所述2个凸部包括至所述阳极为止的距离彼此不同的2个凸部；以及

所述阴极还包括其他阴极板，所述其他阴极板包括所述阳极延伸通过的贯通孔，在沿着所述阳极的轴向的剖面上的所述其他阴极板的所述贯通孔的形状包括夹在2个凸部之间的凹部。

2.根据权利要求1所述的电离真空计，其特征在于，所述阴极板包括第1环形表面和在所述第1环形表面的相反侧的第2环形表面，并且所述阴极板的所述贯通孔的所述凹部配置于包括所述第1环形表面的假想面和包括所述第2环形表面的假想面之间。

3.根据权利要求1所述的电离真空计，其特征在于，所述阳极在面对所述阴极板的所述贯通孔的部分中，包括夹在2个凸部之间的凹部。

4.根据权利要求1所述的电离真空计，其特征在于，当满足所述阴极还包括其他阴极板，所述其他阴极板包括所述阳极延伸通过的贯通孔，在沿着所述阳极的轴向的剖面上的所述其他阴极板的所述贯通孔的形状包括夹在2个凸部之间的凹部时，所述阳极在面对所述其他阴极板的所述贯通孔的部分中，包括夹在2个凸部之间的凹部。

5.一种电离真空计，其特征在于，包括具有棒状的阳极和包括阴极板的阴极，所述阴极板包括所述阳极延伸通过的贯通孔，

其中，所述阳极在面对所述阴极板的部分中，在沿着所述阳极的轴向的剖面上包括夹在2个凸部之间的凹部，并且

其中，满足以下中的至少一个：

所述部分包括排列在所述轴向上的多个槽，并且所述多个槽中的一个槽形成所述凹部；

所述部分包括形成所述凹部的螺旋状的槽；

所述2个凸部包括朝向所述阴极变细的凸部；以及

所述2个凸部包括至所述阴极为止的距离彼此不同的2个凸部。

6.根据权利要求5所述的电离真空计，其特征在于，所述阴极板包括第1环形表面和在所述第1环形表面的相反侧的第2环形表面，并且所述凹部配置于包括所述第1环形表面的假想面和包括所述第2环形表面的假想面之间。

7.一种电离真空计，其特征在于，包括具有棒状的阳极、阴极和电磁波源，其中，

所述阴极包括第1阴极板、第2阴极板、第3阴极板以及围绕所述第1阴极板、所述第2阴极板和所述第3阴极板的构件，所述第1阴极板包括所述阳极延伸通过的贯通孔和容纳所述电磁波源的容纳部，所述第2阴极板与所述第1阴极板分离地配置，所述第3阴极板在所述第1阴极板和所述第2阴极板之间配置为与所述第1阴极板接触，

在所述构件和所述第3阴极板之间形成间隙，使得由所述电磁波源产生的电磁波被传输到由所述第2阴极板、所述第3阴极板和所述构件围绕的放电空间，并且

在沿着所述阳极的轴向的剖面上，所述构件中的形成所述间隙的部分的形状包括夹在2个凸部之间的凹部。

8.一种匣盒，在包括具有棒状的阳极的电离真空计中使用，其特征在于，所述匣盒包括

阴极板，包括所述阳极延伸通过的贯通孔，

其中，在沿着所述阳极的轴向的剖面上的所述贯通孔的形状包括夹在2个凸部之间的凹部，并且

其中，满足以下中的至少一个：

所述贯通孔包括排列在所述轴向上的多个槽，并且所述多个槽中的一个槽形成所述凹部；

所述贯通孔包括形成所述凹部的螺旋状的槽；

所述2个凸部包括朝向所述阳极变细的凸部；

所述2个凸部包括至所述阳极为止的距离彼此不同的2个凸部；以及

所述匣盒还包括其他阴极板，所述其他阴极板包括所述阳极延伸通过的贯通孔，在沿着所述阳极的轴向的剖面上的所述其他阴极板的所述贯通孔的形状包括夹在2个凸部之间的凹部。

9.根据权利要求8所述的匣盒，其特征在于，所述阴极板具有第1环形表面和在所述第1环形表面的相反侧的第2环形表面，并且所述阴极板的所述贯通孔的所述凹部配置于包括所述第1环形表面的假想面和包括所述第2环形表面的假想面之间。

10.一种匣盒，在包括具有棒状的阳极和电磁波源的电离真空计中使用，其特征在于，所述匣盒包括：

第1阴极板，包括所述阳极延伸通过的贯通孔和容纳所述电磁波源的容纳部；

第2阴极板，与所述第1阴极板分离地配置；

第3阴极板，在所述第1阴极板和所述第2阴极板之间配置为与所述第1阴极板接触；以及

围绕所述第1阴极板、所述第2阴极板和所述第3阴极板的构件，

其中，在所述构件和所述第3阴极板之间形成间隙，使得由所述电磁波源产生的电磁波被传输到由所述第2阴极板、所述第3阴极板和所述构件围绕的放电空间，并且

在沿着所述阳极的轴向的剖面上，所述构件中的形成所述间隙的部分的形状包括夹在2个凸部之间的凹部。

Images