DE102017211841B4

DE102017211841B4 - Hochfrequenzwellen-erzeugungsstruktur

Info

Publication number: DE102017211841B4
Application number: DE102017211841.5A
Authority: DE
Inventors: Kazutaka Tachibana; Takayasu Sato; Yoji Sato; Hiromichi Nakata; Daiki TSUBOI
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2016-07-27
Filing date: 2017-07-11
Publication date: 2023-01-05
Anticipated expiration: 2037-07-12
Also published as: CN107663629A; CN107663629B; US20180030594A1; JP2018016839A; JP6344437B2; US9957610B2; DE102017211841A1

Abstract

Hochfrequenzwellen-Zuführungsstruktur (30), die in einer Filmerzeugungseinrichtung (10) verwendet wird, die in einer einzigen Kammer (11) einen Prozess zum Erzeugen eines Metallfilms auf einem Werkstück (W) und einen Prozess unter Verwendung einer Hochfrequenzwelle an einem Werkstück (W) durchführt, wobei die Struktur umfasst:
einen mittleren Leiter (31), der sich in eine festgelegte Richtung (X) erstreckt und dem eine Hochfrequenzwelle zugeführt wird;
einen äußeren Leiter (32), der außerhalb des mittleren Leiters (31) und koaxial zu dem mittleren Leiter (31) angeordnet und geerdet ist; und
ein zylindrisches Isolierungselement (35, 35A-35D), das zwischen dem mittleren Leiter (31) und dem äußeren Leiter (32) angeordnet ist, wobei
der mittlere Leiter (31) ein distales Ende umfasst, das von einer Öffnung (321) des äußeren Leiters (32) in die festgelegte Richtung (X) vorragt, und
das distale Ende des mittleren Leiters (31) ein Stützabschnitt (33) ist, der das Werkstück (W) stützt,
wobei die Hochfrequenzwellen-Zuführungsstruktur (30) dadurch gekennzeichnet ist, dass
ein rohrförmiges Abschirmelement (34) außerhalb des äußeren Leiters (32) und koaxial zu dem äußeren Leiter (32) und dem mittleren Leiter (31) angeordnet ist,
das Abschirmelement (34) ein distales Ende (34e) umfasst, das an einem Ende in der festgelegten Richtung (X) in einer Umgebung des Stützabschnitts (33) angeordnet ist,
der äußere Leiter (32) ein distales Ende (32e) umfasst, das in der festgelegten Richtung (X) an einem Ende in einer Umgebung des Stützabschnitts (33) angeordnet ist,
das distale Ende (34e) des Abschirmelements (34) in der festgelegten Richtung (X) näher an dem Stützabschnitt (33) angeordnet ist als das distale Ende (32e) desäußeren Leiters (32),
das Isolierungselement (35, 35A-35D) einen Vorsprungsabschnitt (36, 36A-36D) umfasst, der von der Öffnung (321) des äu-ßeren Leiters (32) in die festgelegte Richtung (X) zu dem Stützabschnitt (33) vorragt, und
wenigstens entweder der Vorsprungsabschnitt (36, 36A-36D) oder das Abschirmelement (34) dem distalen Ende (32e) des äußeren Leiters (32) in der festgelegten Richtung (X) gegenüberliegt.

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Hochfrequenzwellen-Zuführungsstruktur zum Zuführen einer Hochfrequenzwelle wie etwa eine Mikrowelle zu einem Werkstück, das in einer Kammer angeordnet ist.
Die JP H07- 243035 A offenbart eine Filmerzeugungseinrichtung, die dazu geeignet ist, in einer einzigen Kammer einen ersten Prozess zum Abscheiden eines Metallfilms auf einem Werkstück und einen zweiten Prozess zum Erzeugen eines Films auf dem Werkstück durch Zuführen einer Hochfrequenzwelle wie etwa eine Mikrowelle zu der Kammer durchzuführen.
Die JP 2006- 83405 A offenbart eine Hochfrequenzwellen-Zuführungsstruktur, die einem Werkstück in einer Kammer eine Mikrowelle, die ein Beispiel einer Hochfrequenzwelle ist, zuführt. Wie es in 7 gezeigt ist, umfasst die in dieser Publikation beschriebene Hochfrequenzwellen-Zuführungsstruktur einen mittleren Leiter 101, der sich in eine festgelegte Richtung erstreckt, einen rohrförmigen äußeren Leiter 102, der außerhalb des mittleren Leiters 101 und koaxial zu dem mittleren Leiter 101 angeordnet ist, und ein zylindrisches Isolierungselement 103, das zwischen dem äußeren Leiter 102 und dem mittleren Leiter 101 angeordnet ist. Der mittlere Leiter 101 ragt von der Öffnung des äußeren Leiters 102, die sich in der Kammer 110 befindet, vor. An dem distalen Ende des mittleren Leiters 101 ist ein Stützabschnitt 104 zum Stützen eines Werkstücks 150 angeordnet.
Wenn dem mittleren Leiter 101 eine Mikrowelle zugeführt wird, breitet sich die Mikrowelle zwischen dem mittleren Leiter 101 und dem äußeren Leiter 102, das heißt durch das Isolierungselement 103 in Richtung des Stützabschnitts 104 aus, wie es durch Pfeile in 7 gezeigt ist. Die Mikrowelle wird somit dem Werkstück 150 zugeführt. Anschließend wandelt die Mikrowelle in der Umgebung des Werkstücks 150 in der Kammer 110 das der Kammer 110 zugeführte Prozessgas in Plasma um, wobei das Gas dissoziiert wird. Das dissoziierte Prozessgas scheidet sich auf dem Werkstück 150 ab, so dass ein Film aus dem Gas auf dem Werkstück 150 erzeugt wird.
Wenn der erste Prozess in der Kammer der in JP H07- 243035 A beschriebenen Filmerzeugungseinrichtung durchgeführt wird, wird nicht nur auf dem Werkstück, sondern auch auf Wandoberflächen der Kammer und Komponenten in der Kammer Metall abgeschieden. Aus diesem Grund wird, wenn die Hochfrequenzwellen-Zuführungsstruktur der JP 2006- 83405 A in der Filmerzeugungseinrichtung der JP H07- 243035 A verwendet wird, Metall 160 auf einem Abschnitt der Hochfrequenzwellen-Zuführungsstruktur, der sich in der Kammer 110 befindet, wobei das Metall 160 den mittleren Leiter 101 mit dem äußeren Leiter 102 verbinden kann. Wenn in diesem Fall der äußere Leiter 102 geerdet ist, tritt die durch die Hochfrequenzwellen-Zuführungsstruktur dem Werkstück 150 zugeführte Hochfrequenzwelle über das Metall 160 zu dem der äußeren Leiter 102 aus. Dies behindert die Zuführung der Hochfrequenzwelle zu dem Werkstück 150.
Zum besseren Verständnis der vorliegenden Erfindung sei ferner auf die US 2012 0267048 A1 und die US 2012 0241090 A1 verwiesen. In der US 2012 0267048 A1 ist eine „Plasmabearbeitungsvorrichtung“ beschrieben, die „eine Bearbeitungskammer, eine Stufe, ein dielektrisches Element, eine Mikrowelleneinführungsvorrichtung, einen Injektor und eine elektrische Feldabschirmung umfasst“ (Zusammenfassung). Die US 2012 0241090 A1 offenbart „eine Plasmabearbeitungsvorrichtung, die eine Bearbeitungskammer, eine Gaszuführeinheit zum Zuführen eines Bearbeitungsgases in die Bearbeitungskammer, einen Mikrowellengenerator zum Erzeugen von Mikrowellen, eine Antenne zum Einführen der Mikrowlle zur Plasmaanregeung in die Bearbeitungskammer, einen koaxialen Wellenleiter, der zwischen dem Mikrowellengenarator und der Antenne vorgesehen ist; eine Halteeinheit, die so angeordnet ist, dass sie der Antenne in einer Richtung einer Mittelachsenlinie des koaxialen Wellenleiters zugewandt ist, zum Halten eines Bearbeitungszielsubstrats; ein zwischen der Antenne und der Halteeinheit vorgesehenes dielektrisches Fenster zum Übertragen der Mikrowelle von der Antenne in die Bearbeitungskammer; und einen dielektrischen Stab, der in einem Bereich zwischen der Halteeinheit und dem dielektrischen Fenster entlang der Mittelachsenlinie vorgesehen ist“ (Zusammenfassung).
KURZDARSTELLUNG DER ERFINDUNG
Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Hochfrequenzwellen-Zuführungsstruktur bereitzustellen, die dazu geeignet ist, eine Behinderung einer Zuführung einer Hochfrequenzwelle zu einem Werkstück zu verhindern.
Um die oben genannte Aufgabe zu lösen und in Übereinstimmung mit einem Aspekt der vorliegenden Erfindung wird eine Hochfrequenzwellen-Zuführungsstruktur bereitgestellt. Die Struktur wird in einer Filmerzeugungseinrichtung verwendet, die in einer einzigen Kammer einen Prozess zum Erzeugen eines Metallfilms auf einem Werkstück und einen Prozess unter Verwendung einer Hochfrequenzwelle an einem Werkstück durchführt. Die Struktur umfasst einen mittleren Leiter, der sich in eine festgelegte Richtung erstreckt und dem eine Hochfrequenzwelle zugeführt wird, einen äußeren Leiter, der außerhalb des mittleren Leiters und koaxial zu dem mittleren Leiter angeordnet und geerdet ist, ein zylindrisches Isolierungselement, das zwischen dem mittleren Leiter und dem äußeren Leiter angeordnet ist. Der mittlere Leiter umfasst ein distales Ende, das von einer Öffnung des äußeren Leiters in die festgelegte Richtung vorragt. Das distale Ende des mittleren Leiters ist ein Stützabschnitt, der das Werkstück stützt. Ein rohrförmiges Abschirmelement ist außerhalb des äu-ßeren Leiters und koaxial zu dem äußeren Leiter und dem mittleren Leiter angeordnet. Das Abschirmelement umfasst ein distales Ende, das an einem Ende in der festgelegten Richtung in einer Umgebung des Stützabschnitts angeordnet ist. Der äu-ßere Leiter umfasst ein distales Ende, das an einem Ende in der festgelegten Richtung in einer Umgebung des Stützabschnitts angeordnet ist. Das distale Ende des Abschirmelements ist in der festgelegte Richtung näher bei dem Stützabschnitt als das distale Ende des äußeren Leiters. Das Isolierungselement umfasst einen Vorsprungsabschnitt, der von der Öffnung des äußeren Leiters in die festgelegte Richtung zu dem Stützabschnitt vorragt. Wenigstens entweder der Vorsprungsabschnitt oder das Abschirmelement ist in der festgelegten Richtung gegenüber dem distalen Ende des äußeren Leiters angeordnet.
Weitere Aspekte und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden ersichtlich aus der nachfolgenden Beschreibung in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen, die beispeilhaft die Prinzipien der Erfindung darstellen.
Figurenliste
Die Erfindung, zusammen mit ihren Zielen und Vorteilen, kann am besten mit Bezug auf die folgende Beschreibung der derzeit bevorzugten Ausführungsformen zusammen mit den beigefügten Zeichnungen verstanden werden, in denen:

1 eine Querschnittsansicht ist, die schematisch die Struktur einer Filmerzeugungseinrichtung mit einer Hochfrequenzwellen-Zuführungsstruktur gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;
2 eine Querschnittsansicht ist, die einen Zustand zeigt, in dem sich Metall auf der Hochfrequenzwellen-Zuführungsstruktur abgeschieden hat;
3 eine Querschnittsansicht ist, die einen Zustand gemäß einer weiteren Ausführungsform zeigt, in dem sich Metall auf einer Hochfrequenzwellen-Zuführungsstruktur abgeschieden hat;
4 eine Querschnittsansicht ist, die einen Zustand gemäß einer weiteren Ausführungsform zeigt, in dem sich Metall auf einer Hochfrequenzwellen-Zuführungsstruktur abgeschieden hat;
5 eine Querschnittsansicht ist, die einen Zustand gemäß einer weiteren Ausführungsform zeigt, in dem sich Metall auf einer Hochfrequenzwellen-Zuführungsstruktur abgeschieden hat;
6 eine Querschnittsansicht ist, die einen Zustand gemäß einer weiteren Ausführungsform zeigt, in dem sich Metall auf einer Hochfrequenzwellen-Zuführungsstruktur abgeschieden hat; und
7 eine Querschnittsansicht ist, die einen Zustand zeigt, in dem sich Metall an einer herkömmlichen Hochfrequenzwellen-Zuführungsstruktur abgeschieden hat.

BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
Eine Hochfrequenzwellen-Zuführungsstruktur gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist nachfolgend mit Bezug auf die 1 und 2 beschrieben.
Wie es in 1 gezeigt ist, umfasst ein Filmerzeugungseinrichtung 10 eine Hochfrequenzwellen-Zuführungsstruktur 30 und eine Kammer 11, in der eine Vakuumatmosphäre erzeugt ist. Die Filmerzeugungseinrichtung 10 führt einen ersten Prozess zum Erzeugen eines Metallfilms wie etwa eines Titanfilms auf einem Werkstück W, das in der Kammer 11 angeordnet ist, und einen zweiten Prozess zum Erzeugen eines weiteren Films auf dem Werkstück W, auf dem der Metallfilm erzeugt worden ist, unter Verwendung einer Mikrowelle durch.
Die Filmerzeugungseinrichtung 10 umfasst ferner einen Bogenentladungsgenerator 20 zum Erzeugen einer Bogenentladung in der Kammer 11 und eine Hochfrequenzwellen-Ausgabevorrichtung 12 zum Zuführen einer Mikrowelle als ein Beispiel einer Hochfrequenzwelle zu der Hochfrequenzwellen-Zuführungsstruktur 30. Die Hochfrequenzwellen-Zuführungsstruktur 30 stützt das Werkstück W in der Kammer 11. Die Filmerzeugungseinrichtung 10 umfasst eine Bias-Versorgung 13 zum Anlegen einer negativen Vorspannung an das Werkstück W über die Hochfrequenzwellen-Zuführungsstruktur 30.
Der Bogenentladungsgenerator 20 umfasst eine Verdampfungsquelle 21 aus Metall wie etwa Titan und ein Anodenelement 22 aus einem leitenden Material wie etwa Aluminium. Sowohl die Verdampfungsquelle 21 als auch das Anodenelement 22 haben eine zylindrische Form. Das Anodenelement 22 ist innerhalb und koaxial zu der Verdampfungsquelle 21 angeordnet. Eine Stromversorgungsvorrichtung 23 legt eine negative Gleichspannung an die Verdampfungsquelle 21 an. Das Anodenelement 22 ist geerdet. Daher fungiert die Verdampfungsquelle 21, wenn die Stromversorgungsvorrichtung 23 die negative Gleichspannung an die Verdampfungsquelle 21 anlegt, als eine Kathode, und das Anodenelement 22 fungiert als eine Anode. Wenn eine Schlagvorrichtung (nicht gezeigt) von der Verdampfungsquelle 21 getrennt wird, nachdem sie mit der Verdampfungsquelle 21 in Kontakt gebracht worden ist, wird eine Bogenentladung zwischen einer inneren Umfangsoberfläche 211 der Verdampfungsquelle 21 und dem Anodenelement 22 erzeugt. Bei der Bogenentladung werden Metallionen von der inneren Umfangsoberfläche 211 der Verdampfungsquelle 21 gelöst.
Die Hochfrequenzwellen-Zuführungsstruktur 30 umfasst einen mittlerer Leiter 31 und einen rohrförmigen äußeren Leiter 32. Der mittlere Leiter 31 erstreckt sich in eine festgelegte Richtung X, die die axiale Richtung der mittleren Achsen der Verdampfungsquelle 21 und des Anodenelements 22 ist. Der äußere Leiter 32 befindet sich außerhalb des mittleren Leiters 31 und koaxial zu dem mittleren Leiter 31. Der äußere Leiter 32 ist geerdet. Eine Außenumfangsoberfläche 322 des äußeren Leiters 32 ist isoliert. Der mittlere Leiter 31 und dem äußeren Leiter 32 sind von außen in die Kammer 11 eingeführt. Eine der Öffnungen des äußeren Leiters 32 an den gegenüberliegenden Enden ist eine Öffnung 321, die sich in der Kammer 11 befindet. Der mittlere Leiter 31 ragt von der Öffnung 321 in die festgelegte Richtung X vor. Ein Teil des mittleren Leiters 31 ragt aus dem äußeren Leiter 32 heraus. Das distale Ende des vorragenden Teils ist ein Stützabschnitt 33, der das Werkstück W stützt.
Ferner umfasst die Hochfrequenzwellen-Zuführungsstruktur 30 ein zylindrisches Abschirmelement 34, das koaxial zu sowohl dem mittleren Leiter 31 als auch dem äußeren Leiter 32 angeordnet ist. Das Abschirmelement 34 ist außerhalb des äußeren Leiters 32 angeordnet. Der Durchmesser einer inneren Umfangsoberfläche 341 des Abschirmelements 34 ist größer als der Durchmesser einer Außenumfangsoberfläche 322 des äußeren Leiters 32. Das Abschirmelement 34 befindet sich somit nicht in Kontakt mit dem äußeren Leiter 32. Das Abschirmelement 34 ist aus einem leitenden Material, aber nicht geerdet. Das Abschirmelement 34 ist durch die Seitenwand der Kammer 11 mit einem Dichtelement 14 aus einem isolierenden Material gestützt.
Das Abschirmelement 34 hat ein distales Ende 34e, das ein Ende in der festgelegten Richtung X in der Umgebung des Stützabschnitts 33 ist. Der äußere Leiter 32 hat ein distales Ende 32e, das ein Ende in der festgelegten Richtung X in der Umgebung des Stützabschnitts 33 ist. Das distale Ende 34e des Abschirmelements 34 ist näher bei dem Stützabschnitt 33 als das distale Ende 32e des äußeren Leiters 32 und in der Zeichnung über dem distalen Ende 32e des äußeren Leiters 32.
Ein zylindrisches Isolierungselement 35 ist zwischen dem mittleren Leiter 31 und dem äußeren Leiter 32 angeordnet. Das Isolierungselement 35 ist aus einem isolierenden Material hergestellt, das dazu geeignet ist, Mikrowellen zu übertragen. Das Isolierungselement 35 umfasst einen Vorsprungsabschnitt 36, der von der Öffnung 321 des äußeren Leiters 32 in die festgelegten Richtung X zu dem Stützabschnitt 33 vorragt.
Wie es in 1 gezeigt ist, umfasst der Vorsprungsabschnitt 36 einen proximalen Abschnitt 37 und einen distalen Abschnitt 38, der sich in der festgelegten Richtung X näher bei dem Stützabschnitt 33 befindet als der proximale Abschnitt 37. Der Außendurchmesser des proximalen Abschnitt 37 ist größer als der Innendurchmesser des äußeren Leiters 32. Die Außenumfangsoberfläche des proximalen Abschnitts 37 ist parallel zu der Innenumfangsoberfläche 341 des Abschirmelements 34. Daher ist der Außendurchmesser des proximalen Abschnitts 37 unabhängig von der Position in der festgelegten Richtung X konstant. Der proximale Abschnitt 37 liegt dem distalen Ende 32e des äußeren Leiters 32 in der festgelegten Richtung X gegenüber. Die Außenumfangsoberfläche des proximalen Abschnitts 37 ist eine proximale Oberfläche 371.
Der Außendurchmesser des distalen Abschnitts 38 nimmt in der festgelegten Richtung X zu dem Stützabschnitt 33 ab. Mit anderen Worten, die Außenumfangsoberfläche des distalen Abschnitts 38 nähert sich in der festgelegten Richtung X zu dem Stützabschnitt 33 an den mittleren Leiter 31 an. Die Außenumfangsoberfläche des distalen Abschnitts 38 ist eine distale Oberfläche 381, die in der festgelegten Richtung X zwischen der proximalen Oberfläche 371 und dem Stützabschnitt 33 angeordnet ist. Der distale Abschnitt 38 umfasst ein distales Ende, das ein Ende in der festgelegten Richtung X in der Umgebung des Stützabschnitts 33 ist. Das distale Ende des distalen Abschnitts 38 ist ein distales Ende 36e des Vorsprungsabschnitts 36. Das distale Ende 36e des Vorsprungsabschnitts 36 ist in der festgelegten Richtung X geringfügig weiter entfernt von dem Stützabschnitt 33 als das distale Ende 34e des Abschirmelements 34. Das heißt, das distale Ende 36e des Vorsprungsabschnitts 36 befindet sich geringfügig weiter unten als das distale Ende 34e des Abschirmelements 34. Die Grenze zwischen der proximalen Oberfläche 371 und der distalen Oberfläche 381 auf der Außenumfangsoberfläche des Vorsprungsabschnitts 36 ist nachfolgend als ein Grenzabschnitt 39 bezeichnet.
Nachfolgend sind hintereinander der erste Prozess und der zweite Prozess beschrieben, die in der Filmerzeugungseinrichtung 10 durchgeführt werden.
Zuerst wird das Werkstück W durch den Stützabschnitt 33 in der Kammer 11 gestützt. Anschließend wird der erste Prozess gestartet, um einen Metallfilm auf dem Werkstück W zu erzeugen. In dem ersten Prozess wird eine von der Bias-Versorgung 13 ausgegebene negative Vorspannung über der mittlere Leiter 31 an das Werkstück W angelegt. Die Stromversorgungsvorrichtung 23 legt eine negative Gleichspannung an die Verdampfungsquelle 21 an. Wenn in diesem Zustand die Schlagvorrichtung von der Verdampfungsquelle 21 getrennt wird, nachdem sie mit der Verdampfungsquelle 21 in Kontakt gebracht worden ist, wird eine Bogenentladung zwischen der Verdampfungsquelle 21 und dem Anodenelement 22 erzeugt. Bei Bogenentladung scheiden sich von der Verdampfungsquelle 21 gelöste Metallionen durch die Bogenentladung auf dem Werkstück W ab. Dadurch wird ein Metallfilm auf dem Werkstück W erzeugt.
Nachdem der Metallfilm auf dem Werkstück W erzeugt ist, wird das Anlagen der negativen Gleichspannung an die Verdampfungsquelle 21 beendet, so dass die Bogenentladung in der Kammer 11 beendet ist. Dadurch werden nicht länger Metallionen von der Verdampfungsquelle 21 gelöst und der erste Prozess ist beendet.
Nachdem der erste Prozess abgeschlossen ist, wird der zweite Prozess gestartet. In dem zweiten Prozess wird der Umgebung des Werkstücks W in der Kammer 11 Prozessgas zusammen mit Inertgas wie etwa Argon zugeführt. Als das Prozessgas kann zum Beispiel Kohlenwasserstoffgas wie etwa Acetylen verwendet werden.
In diesem Zustand wird über den mittleren Leiter 31 eine von der Bias-Versorgung 13 ausgegebene negative Vorspannung an das Werkstück W angelegt. Eine von der Hochfrequenzwellen-Ausgabevorrichtung 12 ausgegebene Mikrowelle wird dem mittleren Leiter 31 zugeführt. Anschließend breitet sich in der Hochfrequenzwellen-Zuführungsstruktur 30 die Mikrowelle zwischen dem mittleren Leiter 31 und dem äußeren Leiter 32 zu dem Stützabschnitt 33 aus. Die Mikrowelle wird so dem Werkstück W zugeführt. Anschließend wandelt die Mikrowelle in der Umgebung des Werkstücks W in der Kammer 11 das der Kammer 11 zugeführte Prozessgas in Plasma um, wobei das Gas dissoziiert wird. Das dissoziierte Prozessgas wird auf dem Werkstück W abgeschieden, so dass ein Film aus dem Gas (zum Beispiel ein diamantartiger Kohlenstofffilm) auf dem Werkstück W erzeugt wird.
Wenn der erste Prozess durchgeführt wird, wird das aus den von der Verdampfungsquelle 21 gelösten Metallionen resultierende Metall nicht nur dem Werkstück W, sondern auch der Oberfläche jedes Teils in der Kammer 11 der Hochfrequenzwellen-Zuführungsstruktur 30 und den Seitenwänden der Kammer 11 zugeführt.
Nachfolgend ist mit Bezug auf 2 ein Betrieb der Hochfrequenzwellen-Zuführungsstruktur 30 zusammen mit Vorteilen beschrieben.
Wie es in 2 gezeigt ist, verhindert das Abschirmelement 34, das außerhalb des äußeren Leiters 32 angeordnet ist, dass sich Metall MT an der Außenumfangsoberfläche 322 des äußeren Leiters 32 abscheidet. Der proximale Abschnitt 37 des Vorsprungsabschnitts 36 liegt dem distalen Ende 32e des äußeren Leiters 32 in der festgelegten Richtung X gegenüber. Daher verhindert der Abschnitt des proximalen Abschnitts 37, der dem distalen Ende 32e des äußeren Leiters 32 gegenüberliegt, dass sich Metall MT an dem distalen Ende 32e des äußeren Leiters 32 abscheidet. Das heißt, es wird verhindert, dass sich das Metall MT an dem äußeren Leiter 32 abscheidet. Dies verhindert, dass der mittlere Leiter 31 elektrisch mit dem äußeren Leiter 32 verbunden ist.
Der Spalt zwischen der distalen Oberfläche 381 des Vorsprungsabschnitts 36 und der Innenumfangsoberfläche 341 des Abschirmelements 34 ist relativ breit. Somit scheidet sich in einigen Fällen das Metall MT auf der distalen Oberfläche 38 ab. Hingegen ist der Spalt zwischen der proximalen Oberfläche 371 des Vorsprungsabschnitts 36 und der Innenumfangsoberfläche 341 des Abschirmelements 34 sehr schmal. Insbesondere ist die proximale Oberfläche 371 in der radialen Richtung von der mittleren Achse des mittleren Leiters 31 an der gleichen Position wie die Außenumfangsoberfläche 322 des äußeren Leiters 32 angeordnet. Das Abschirmelement 34 verhindert somit, dass sich Metall an der proximalen Oberfläche 371 abscheidet. Dadurch wird selbst dann, wenn sich Metall MT an der distalen Oberfläche 381 des Vorsprungsabschnitts 36 abscheidet, verhindert, dass der mittlere Leiter 31 elektrisch durch das Metall MT, das sich auf der Hochfrequenzwellen-Zuführungsstruktur 30 abscheidet, mit dem äußeren Leiter 32 verbunden ist.
Wenn die Position des in der festgelegten Richtung X distalen Endes 34e des Abschirmelements 34 im Wesentlichen die gleiche wie die Position in der festgelegten Richtung X des Grenzabschnitts 39 zwischen der proximalen Oberfläche 371 und der distalen Oberfläche 381 des Vorsprungsabschnitts 36 des Isolierungselements 35 ist, ist es wahrscheinlich, dass der mittlere Leiter 31 durch das Metall MT, das sich auf der Hochfrequenzwellen-Zuführungsstruktur 30 abscheidet, mit dem Abschirmelement 34 verbunden ist. In dieser Hinsicht ist in der Hochfrequenzwellen-Zuführungsstruktur 30 der vorliegenden Ausführungsform die Position in der festgelegten Richtung X des distalen Endes 34e des Abschirmelements 34 von der Position in der festgelegten Richtung X des Grenzabschnitts 39 verlagert, wie es in 2 gezeigt ist. Dadurch ist es selbst dann, wenn sich Metall MT auf der distalen Oberfläche 381 des Vorsprungsabschnitts 36 und dem distalen Ende 34e des Abschirmelements 34 abscheidet, unwahrscheinlich, dass das Metall MT den mittleren Leiter 31 mit dem Abschirmelement 34 verbindet.
Wenn der Prozess zum Erzeugen eines Metallfilms MT auf dem Werkstück W durchgeführt ist, verbindet in manchen Fällen das Metall, das sich auf der Hochfrequenzwellen-Zuführungsstruktur 30 abgeschieden hat, den mittleren Leiter 31 mit dem Abschirmelement 34. Wenn hier das Abschirmelement 34 aus einem leitende Material gemacht und geerdet wäre, würde der mittlere Leiter 31 über das Metall MT und das Abschirmelement 34 geerdet sein, und die Mikrowelle, die sich durch das Isolierungselement 35 zwischen dem mittleren Leiter 31 und dem äußeren Leiter 32 zu dem Stützabschnitt 33 ausbreitet, würde zu dem Abschirmelement 34 austreten. In dieser Hinsicht ist das Abschirmelement 34 der vorliegenden Ausführungsform aus einem leitenden Material hergestellt, jedoch nicht geerdet. Somit wird selbst dann, wenn der mittlere Leiter 31 durch das Metall MT, das sich auf der Hochfrequenzwellen-Zuführungsstruktur 30 abgeschieden hat, mit dem Abschirmelement 34 verbunden ist, verhindert, dass der mittlere Leiter 31 geerdet ist.
Wenn in dem zweiten Prozess eine Mikrowelle auf das Werkstück W übertragen wird, während sich Metall MT auf der Hochfrequenzwellen-Zuführungsstruktur 30 abscheidet, beschränkt eine Verhinderung einer elektrischen Verbindung des mittleren Leiters 31 mit dem äußeren Leiter 32 und dem Abschirmelement 34, dass die Mikrowelle, die sich über das Isolierungselement 35 zu dem Stützabschnitt 33 ausbreitet, zu dem äußeren Leiter 32 oder dem Abschirmelement 34 austritt. Die ermöglicht, dass die Mikrowelle leicht dem Werkstück W zugeführt wird.
Sowohl in dem ersten Prozess als auch in dem zweiten Prozess wird über den mittleren Leiter 31 eine Vorspannung an das Werkstück W angelegt. Hier schränkt eine Verhinderung einer elektrischen Verbindung des mittleren Leiters 31 mit dem äußeren Leiter 32 oder dem Abschirmelement 34 eine Verringerung der Potenzialdifferenz zwischen dem Werkstück W und der Erde ein. Dadurch wird in dem ersten Prozess ein Metallfilm in geeigneter Weise auf dem Werkstück W erzeugt. Ferner wird in dem zweiten Prozess ein diamantartiger Kohlenstofffilm in geeigneter Weise auf dem Werkstück W erzeugt.
Das Isolierungselement 35 hat eine Austrittsoberfläche, die eine Oberfläche zum Aussenden von Mikrowellen von innen nach außen ist. Wenn die Austrittsoberfläche senkrecht zu der festgelegten Richtung X ist, in die sich der mittlere Leiter 31 erstreckt, erreicht die Mikrowelle, die sich durch das Isolierungselement 35 zu dem Stützabschnitt 33 ausbreitet, den auf der Austrittsoberfläche erzeugten Metallfilm im Wesentlichen in einem rechten Winkel. Je näher an einem rechten Winkel der Einfallswinkel der Mikrowelle auf den Metallfilm ist, desto wahrscheinlicher ist es, dass der Metallfilm die Mikrowelle zu der in der festgelegten Richtung X gegenüberliegenden Seite des Stützabschnitts 33 reflektiert (nach unten in 2).
In diesem Zusammenhang fungiert in dieser Ausführungsform die distale Oberfläche 381 des Vorsprungsabschnitts 36 als die Austrittsoberfläche, und die distale Oberfläche 381 ist so gebildet, dass sie den mittleren Leiter 31 in der festgelegten Richtung X an den Stützabschnitt 33 annähert. Somit ist der Einfallswinkel der Mikrowelle auf den Metallfilm, der auf der distalen Oberfläche 381 gebildet ist, kein rechter Winkel. Dies schränkt die Reflexion der Mikrowelle in die festgelegte Richtung X durch den Metallfilm zu der entgegengesetzten Seite des Stützabschnitts 33 ein. Dies ermöglicht es, dass die Mikrowelle leicht zu Werkstück W zugeführt wird.
Da ferner die distale Oberfläche 381 des Vorsprungsabschnitts 36 die oben beschriebene Form besitzt, wird die Mikrowelle, die sich durch das Isolierungselement 35 ausbreitet, durch den auf der distalen Oberfläche 381 gebildet Metallfilm in Richtung der radialen Mitte reflektiert. Dies ermöglicht es, dass die Mikrowelle, die durch den Metallfilm hindurchgetreten ist, leicht dem Werkstück W in der Kammer 11 zugeführt wird.
Die oben beschriebene Ausführungsform kann wie folgt modifiziert sein.
In der oben beschriebenen Ausführungsform ist das distale Ende 34e des Abschirmelements 34 in der festgelegten Richtung X geringfügig näher an dem Stützabschnitt 33 als das distale Ende 36e des Vorsprungsabschnitts 36. Jedoch kann, sofern ein Niederschlagen des Metalls auf der Außenumfangsoberfläche 322 des äußeren Leiters 32 durch das Abschirmelement 34 verhindert ist, das distale Ende 34e des Abschirmelements 34 in der festgelegten Richtung X weiter weg von dem Stützabschnitt 33 angeordnet sein als das distale Ende 36e des Vorsprungsabschnitts 36. Zum Beispiel kann das distale Ende 34e des Abschirmelements 34 in der festgelegten Richtung X an der gleichen Position wie der Grenzabschnitt 39 angeordnet sein. Alternativ kann das distale Ende 34e des Abschirmelements 34 in der festgelegten Richtung X zwischen dem Grenzabschnitt 39 und dem distalen Ende 32e des äußeren Leiters 32 angeordnet sein.
Das Abschirmelement 34 kann aus einem isolierenden Material hergestellt sein. In diesem Fall wird selbst dann, wenn der mittlere Leiter 31 durch das Metall, das auf der Hochfrequenzwellen-Zuführungsstruktur 30 abgeschieden ist, mit dem Abschirmelement 34 verbunden ist, verhindert werden, dass der mittlere Leiter 31 geerdet ist. In diesem Fall ist es nicht notwendig, die Außenumfangsoberfläche 322 des äußeren Leiters 32, die der Innenumfangsoberfläche 341 des Abschirmelements 34 gegenüberliegt, zu isolieren.
Ferner kann, wenn das Abschirmelement 34 aus einem isolierenden Material hergestellt ist, der Außendurchmesser des proximalen Abschnitt 37 des Vorsprungsabschnitts 36 gleich dem Innendurchmesser des Abschirmelements 34 sein, und die proximale Oberfläche 371 des Vorsprungsabschnitts 36 kann in Kontakt mit der Innenumfangsoberfläche 341 des Abschirmelements 34 gebracht werden.
Es ist möglich, dass der Vorsprungsabschnitt 36 des Isolierungselements 35 keinen Abschnitt umfasst, der dem distalen Abschnitt 38 in der obigen Ausführungsform entspricht. Das heißt, der Vorsprungsabschnitt 36 umfasst nicht notwendigerweise einen Abschnitt, in dem der Außendurchmesser in die festgelegte Richtung X zu dem Stützabschnitt 33 zunimmt. 3 zeigt ein Beispiel einer Hochfrequenzwellen-Zuführungsstruktur 30, die ein solches Isolierungselement 35A umfasst. Auch in dieser Konfiguration verhindert ein Vorsprungsabschnitt 36A des Isolierungselements 35A und das Abschirmelement 34, dass sich Metall MT auf dem äußern Leiter 32 abscheidet, was eine elektrische Verbindung des mittleren Leiters 31 mit dem äu-ßeren Leiter 32 verhindert.
Wie es in 4 gezeigt ist, kann ein Teil des Abschirmelements 34 in die festgelegte Richtung X näher an dem Stützabschnitt 33 gebracht werden als der äu-ßere Leiter 32. Zum Beispiel ist der Abschnitt des Abschirmelements 34, der in der festgelegten Richtung X näher an dem Stützabschnitt 33 ist als der äußere Leiter 32, als ein festgelegter Abschnitt 34A definiert. In diesem Fall ist der Innendurchmesser des festgelegten Abschnitts 34A kleiner als der Außendurchmesser des äußeren Leiters 32. Wie es in 4 gezeigt ist, umfasst ein Vorsprungsabschnitt 36B eines Isolierungselements 35B einen proximalen Abschnitt 37B und einen distalen Abschnitt 38B. Der Außendurchmesser des proximalen Abschnitt 37B ist gleich dem Innendurchmesser des äußeren Leiters 32. Der distale Abschnitt 38B ist in der festgelegten Richtung X näher an dem Stützabschnitt 33 als der proximale Abschnitt 37B. Der Außendurchmesser des distalen Abschnitts 38B nimmt in die festgelegte Richtung X zu dem Stützabschnitt 33 hin zu. In diesem Fall ist die Außenumfangsoberfläche des proximalen Abschnitt 37B eine proximale Oberfläche 371 B, und die Außenumfangsoberfläche des distalen Abschnitts 38B ist eine distale Oberfläche 381 B. Auch in dieser Konfiguration verhindern der Vorsprungsabschnitt 36B und das Abschirmelement 34, dass sich Metall MT auf dem äußeren Leiter 32 abscheidet, was eine elektrische Verbindung des mittleren Leiters 31 mit dem äußeren Leiter 32 verhindert.
5 zeigt eine Modifikation der in 3 gezeigten Ausführungsform. Das heißt, in der Modifikation von 5 umfasst der Vorsprungsabschnitt nicht den Abschnitt, der dem distalen Abschnitt 38 in der oben beschriebenen Ausführungsform entspricht. Selbst in diesem Fall kann der Innendurchmesser des festgelegten Abschnitts 34A des Abschirmelements 34, wie es in 5 gezeigt ist, kleiner als der Außendurchmesser des äußeren Leiters 32 sein. Auch in dieser Konfiguration verhindern der Vorsprungsabschnitt 36C des Isolierungselements 35C und das Abschirmelement 34, dass sich Metall MT auf dem äußeren Leiter 32 abscheidet, was eine elektrische Verbindung des mittleren Leiters 31 mit dem äußeren Leiter 32 verhindert.
Wenn der Innendurchmesser des festgelegten Abschnitts 34A kleiner als der Innendurchmesser des äußeren Leiters 32 ist, kann der Außendurchmesser des Vorsprungsabschnitts 36C kleiner als der Innendurchmesser des äußeren Leiters 32 eingestellt sein, sofern der Spalt zwischen der Außenumfangsoberfläche des Vorsprungsabschnitts 36C und der Innenumfangsoberfläche 341 des Abschirmelements 34 nicht verbreitert ist.
Wenn der Innendurchmesser des festgelegten Abschnitts 34A kleiner als der Außendurchmesser des äußeren Leiters 32 und größer als der Innendurchmesser des äußeren Leiters 32 ist, wie es in 6 gezeigt ist, kann der Außendurchmesser eines Vorsprungsabschnitts 36D eines Isolierungselements 35D größer als der Innendurchmesser des äußeren Leiters 32 und kleiner als der Außendurchmesser des äußeren Leiters 32 sein. In diesem Fall liegen sowohl der Vorsprungsabschnitt 36D als auch der festgelegte Abschnitt 34A dem distalen Ende 32e des äußeren Leiters 32 in der festgelegten Richtung X gegenüber. Auch in dieser Konfiguration verhindern der Vorsprungsabschnitt 36D und das Abschirmelement 34, dass sich Metall MT auf dem äußeren Leiter 32 abscheidet, was eine elektrische Verbindung des mittleren Leiters 31 mit dem äußeren Leiter 32 verhindert.
Der mittlere Leiter kann ein längliches Element, das sich in die festgelegte Richtung erstreckt, und ein Stützelement, das an dem distalen Ende des länglichen Elements angeordnet ist und das Werkstück W stützt, umfassen. In diesem Fall fungiert das Stützelement als der Stützabschnitt 33.
Die durch die Hochfrequenzwellen-Zuführungsstruktur dem Werkstück W zugeführte Hochfrequenzwelle kann jede Hochfrequenzwelle sein, sofern diese Hochfrequenzwelle eine gewisse Behandlung des Werkstücks W durchführt. Zum Beispiel kann die Hochfrequenzwelle eine RF (13.56 MHz) - Welle sein, deren Frequenz sich von der der Mikrowelle unterscheidet. RF steht für Radiofrequenz.
Der zweite Prozess, in dem Hochfrequenzwelle wie etwa eine Mikrowelle verwendet wird, benötigt nicht notwendigerweise einen Prozess zum Erzeugen eines Films auf der Oberfläche des Werkstücks W, sondern kann ein Prozess zum Ätzen der Oberfläche des Werkstücks W sein.
Eine andere Einrichtung als eine Einrichtung, die eine Bogenentladung in der Kammer 11 erzeugt, kann als die Einrichtung zum Erzeugen eines Metallfilms auf dem Werkstück W verwendet werden. Eine solche Einrichtung kann zum Beispiel eine Einrichtung sein, die die Verdampfungsquelle erhitzt, um etwas von der Verdampfungsquelle zu verdampfen und zu bewirken, dass sich das Metall auf dem Werkstück W abscheidet.
Daher sind die vorliegenden Beispiele und Ausführungsformen als beispielhaft oder veranschaulichend und nicht einschränkend zu verstehen, und die Erfindung ist nicht auf die hier beschriebenen Details beschränkt, sondern kann innerhalb des Schutzbereichs der beigefügten Ansprüche modifiziert werden.

Claims

Hochfrequenzwellen-Zuführungsstruktur (30), die in einer Filmerzeugungseinrichtung (10) verwendet wird, die in einer einzigen Kammer (11) einen Prozess zum Erzeugen eines Metallfilms auf einem Werkstück (W) und einen Prozess unter Verwendung einer Hochfrequenzwelle an einem Werkstück (W) durchführt, wobei die Struktur umfasst: einen mittleren Leiter (31), der sich in eine festgelegte Richtung (X) erstreckt und dem eine Hochfrequenzwelle zugeführt wird; einen äußeren Leiter (32), der außerhalb des mittleren Leiters (31) und koaxial zu dem mittleren Leiter (31) angeordnet und geerdet ist; und ein zylindrisches Isolierungselement (35, 35A-35D), das zwischen dem mittleren Leiter (31) und dem äußeren Leiter (32) angeordnet ist, wobei der mittlere Leiter (31) ein distales Ende umfasst, das von einer Öffnung (321) des äußeren Leiters (32) in die festgelegte Richtung (X) vorragt, und das distale Ende des mittleren Leiters (31) ein Stützabschnitt (33) ist, der das Werkstück (W) stützt, wobei die Hochfrequenzwellen-Zuführungsstruktur (30) dadurch gekennzeichnet ist, dass ein rohrförmiges Abschirmelement (34) außerhalb des äußeren Leiters (32) und koaxial zu dem äußeren Leiter (32) und dem mittleren Leiter (31) angeordnet ist, das Abschirmelement (34) ein distales Ende (34e) umfasst, das an einem Ende in der festgelegten Richtung (X) in einer Umgebung des Stützabschnitts (33) angeordnet ist, der äußere Leiter (32) ein distales Ende (32e) umfasst, das in der festgelegten Richtung (X) an einem Ende in einer Umgebung des Stützabschnitts (33) angeordnet ist, das distale Ende (34e) des Abschirmelements (34) in der festgelegten Richtung (X) näher an dem Stützabschnitt (33) angeordnet ist als das distale Ende (32e) desäußeren Leiters (32), das Isolierungselement (35, 35A-35D) einen Vorsprungsabschnitt (36, 36A-36D) umfasst, der von der Öffnung (321) des äu-ßeren Leiters (32) in die festgelegte Richtung (X) zu dem Stützabschnitt (33) vorragt, und wenigstens entweder der Vorsprungsabschnitt (36, 36A-36D) oder das Abschirmelement (34) dem distalen Ende (32e) des äußeren Leiters (32) in der festgelegten Richtung (X) gegenüberliegt.
Hochfrequenzwellen-Zuführungsstruktur (30) nach Anspruch 1, wobei das Isolierungselement (35, 35A-35D) eine Außenumfangsoberfläche in dem Vorsprungsabschnitt (36, 36A-36D) umfasst, die Außenumfangsoberfläche des Vorsprungsabschnitts (36, 36A-36D) umfasst: eine proximale Oberfläche (371, 371B), und eine distale Oberfläche (381, 381B), die in der festgelegten Richtung (X) näher an dem Stützabschnitt (33) ist als die proximale Oberfläche (371, 371B), und die distale Oberfläche (381, 381B) des Isolierungselements (35, 35A-35D) den mittleren Leiter (31) in die festgelegte Richtung (X) dem Stützabschnitt (33) annähert.
Hochfrequenzwellen-Zuführungsstruktur (30) nach Anspruch 2, wobei das Isolierungselement (35, 35A-35D) in dem Vorsprungsabschnitt (36, 36A-36D) umfasst einen proximalen Abschnitt (37, 37B), und einen distalen Abschnitt (38, 38B), der in der festgelegten Richtung (X) näher an dem Stützabschnitt (33) ist als der proximale Abschnitt (37, 37B), der proximale Abschnitt (37, 37B) einen Außendurchmesser hat, der unabhängig von der Position in der festgelegten Richtung konstant ist, der distale Abschnitt (38, 38B) einen Außendurchmesser hat, der sich in die festgelegte Richtung (X) zu dem Stützabschnitt (33) verringert, der proximale Abschnitt (37, 37B) eine Außenumfangsoberfläche umfasst, die als die proximale Oberfläche (371, 371B) dient, und der distale Abschnitt (38, 38B) eine Außenumfangsoberfläche umfasst, die als die distale Oberfläche (381, 381B) dient.
Hochfrequenzwellen-Zuführungsstruktur (30) nach Anspruch 2 oder 3, wobei eine Position des distalen Endes des Abschirmelements (34) in der festgelegten Richtung (X) näher an dem Stützabschnitt (33) ist als ein Grenzabschnitt (39) zwischen der proximalen Oberfläche (371, 371B) und der distalen Oberfläche (381, 381B) in der Vorsprungsabschnitt (36, 36A-36D) des Isolierungselements (35, 35A-35D).
Hochfrequenzwellen-Zuführungsstruktur (30) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei das Abschirmelement (34) einen Innendurchmesser hat, der größer als ein Außendurchmesser des äußeren Leiters (32) ist, und das Abschirmelement (34) nicht geerdet ist.
Hochfrequenzwellen-Zuführungsstruktur (30) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei das Abschirmelement (34) aus einem isolierenden Material hergestellt ist.