JP4511958B2 - 電極接続用コネクタを備えた真空プラズマ処理装置 - Google Patents

Description

本発明は、電極接続用コネクタを備えた真空プラズマ処理装置とその真空プラズマ処理装置による薄膜生成方法に関する。

真空プラズマ処理装置の技術分野においては、形成する薄膜の高品質化はもとより、薄膜形成の高速化および薄膜の大面積化のための技術開発が行われている。こうした技術の進展に伴なって、装置の電極へ供給される電力は増大している。装置の電極へ供給される電力が増大するにつれて、真空プラズマ処理装置の真空室内部の温度は上昇し、電極給電部の熱的負荷も増大する。これにより、電極給電部を初め、真空室内に設置される装置部品の劣化に伴なう信頼性の問題が生じる。装置の信頼性が低下すると、当該装置によって製造される製品の品質低下や生産性の低下を招く。

図１に、特開２００３−０９８００３号公報に開示されている従来の真空プラズマ処理装置に係わる真空室内部の概略構成を示す。真空室は、筐体１００で包囲された空間として形成されている。真空室内部には、放電用の電極３００と、真空室の外部に設置される図示せぬ高周波電源から電極に電力を供給するためのフレキシブルケーブル５００と、フレキシブルケーブル５００と電極３００とを電気的に接続するための給電コネクタ（Ｌ型コネクタ）２００とが備えられている。フレキシブルケーブル５００は、一端が筐体外部に設置されているフランジ７００に固定される。もう一端は、筐体１００の壁を通って筐体内部に導入されてレイアウトされた後、給電コネクタ（Ｌ型コネクタ）２００に電気的に接続される。そして、給電コネクタ（Ｌ型コネクタ）２００は、電極３００とフレキシブルケーブル５００とを電気的に接続する。

図１に示されるように、電極３００の両端部のそれぞれに、筐体外部に設置される図示せぬ高周波電源からフレキシブルケーブル５００および給電コネクタ（Ｌ型コネクタ）２００を通して電力が供給される。成膜対象となる基板は、真空室内で電極に対向して設置される図示せぬアース側対向電極上に取り付けられる。

従来の真空プラズマ処理装置１０００で成膜が開始されると、真空室外部に設置されている図示せぬ高周波電源から電極３００に高周波電力が供給される。高周波電力の供給に基づいて、電極３００と図示せぬアース側対向電極との間に電界が生じる。同時に、電極３００に形成されている図示せぬ原料ガス噴出口からは、膜の原料となるシラン（ＳｉＨ_４）ガスが噴出される。電極３００と図示せぬアース側対向電極との間に生じる電界により、シラン（ＳｉＨ_４）ガスがプラズマ化し、このうちＳｉのイオンが図示せぬアース側対向電極側に引き付けられる。そして、図示せぬアース側対向電極上に設置される基板上にシリコンの薄膜が形成される。この際、プラズマ化した原料ガスが基板以外の場所に付着するのを防止するために、真空室内には基板および電極３００を取り囲むように防着板４００が設置されている。

従来の真空プラズマ処理装置１０００では、図１に見られるように、給電コネクタ（Ｌ型コネクタ）２００が電極３００に近接して設置されている。このために、従来の真空プラズマ処理装置１０００の作動中に電極３００が高温になると、給電コネクタ（Ｌ型コネクタ）２００は電極３００からの熱の伝導および輻射により高温となる。そして、給電コネクタ（Ｌ型コネクタ）２００内部において、熱膨張に起因する部品の接触不良や絶縁不良が生じる。特に、給電コネクタ（Ｌ型コネクタ）２００への給電電力が０．２Ｗ／ｃｍ^２を超えると、電極３００からの熱の影響に加えて、給電コネクタ（Ｌ型コネクタ）２００自身の発熱のために、熱膨張に起因する部品の接触不良や絶縁不良が顕著になる。更に、フッ素系ガス等を用いたセルフクリーニング時には、Ｓｉ系膜との反応熱も加わり、給電コネクタ（Ｌ型コネクタ）２００の設置されている雰囲気温度はより高温となる。このように過酷な真空高温条件下においては、給電コネクタ（Ｌ型コネクタ）２００の外部導体部（外部導体編組部）および内部導体（芯線）が高温変質で脆化したり、フッ素系ガスで腐食する。そして、給電コネクタ（Ｌ型コネクタ）２００と電極３００との接点部付近において、断線や絶縁不良および接触不良に伴なう不具合が発生しやすくなる。また、給電コネクタ（Ｌ型コネクタ）２００が熱膨張することにより、給電コネクタ（Ｌ型コネクタ）２００の入力および出力において、特性インピーダンスが規定値からずれる。このため、給電コネクタ（Ｌ型コネクタ）２００の入力および出力端において、インピーダンスのミスマッチによる入出力波の跳ね返りが生じる。これにより、給電コネクタ（Ｌ型コネクタ）２００において電力の損失および跳ね返りによる発熱が生じる。

図２に従来の真空プラズマ処理装置１０００に備えられる給電コネクタ（Ｌ型コネクタ）２００の詳細構成を示す。給電コネクタ（Ｌ型コネクタ）２００は、防着板４００と一体で筐体１００に固定される。

特に従来の真空プラズマ処理装置１０００に備えられる給電コネクタ（Ｌ型コネクタ）２００においては、装置の動作中に、７本の撚り線からなる芯線２１０を外部導体編組部２２０から絶縁するための第１絶縁部２３０および第２絶縁部２４０において絶縁不良が見られた。また、給電コネクタ（Ｌ型コネクタ）２００と電極３００との接点部付近におけるチャック部材２５０において接触不良が見られた。さらに、従来の真空プラズマ処理装置１０００に備えられる給電コネクタ（Ｌ型コネクタ）２００においては、芯線２１０は７本の撚り線により構成されていたために、高温環境下の給電コネクタ（Ｌ型コネクタ）２００と電極３００との接点部付近において芯線２１０の剛性が低下し、断線が生じることもあった。

以上に述べてきた理由により、従来の真空プラズマ処理装置１０００においては安定した成膜処理が出来なかったり、その補修のために装置の稼働率低下を招くことがあった。

上記した技術に関連して以下に示す報告がなされている。

特開平３−２４１１９５号公報に開示されている「電子サイクロトロン共鳴プラズマＣＶＤ装置」では、マイクロ波発振器で発生したマイクロ波を、マイクロ波分配器、アイソレータ、スタブチューナを介して導波管中を伝播させて空洞室に導入し、さらにボールアンテナ、同軸管、同軸コネクタを介してプラズマ生成室内のスリット付金属板に供給してプラズマを発生させ、磁気コイルで磁界を発生させて電子サイクロトロン共鳴を起こし、これにより反応容器内で反応ガスを解離させて生成物を堆積させる電子サイクロトロン共鳴プラズマＣＶＤ装置において、プラズマ生成室内に２枚のスリット付金属板を対向して設置し、２枚のスリット付金属板へのマイクロ波の供給点を対角の位置に配置した電子サイクロトロン共鳴プラズマＣＶＤ装置が報告されている。

また、特開２０００−３０５１３８号公報に開示されている「プラズマＣＶＤ装置用電極接続具」では、反応容器内に配置された，枠状の支持体及び該支持体にはしご状に連結された複数の棒状又はパイプ状の電極部材を有した放電用のラダー電極と、反応容器外部の高周波電源とを、芯体及び該芯体を被覆するシールドアースを有した高周波電源用ケーブルを用いて接続する際に使用されるプラズマＣＶＤ装置用電極接続具において、ラダー電極の支持体に開口部を設け、この開口部の周辺に高周波電源用ケーブルの先端を金属部材による弾性を利用して連結する連結手段を備えているプラズマＣＶＤ装置用電極接続具が報告されている。

特開２００３−０９８００３号公報 特開平３−２４１１９５号公報 特開２０００−３０５１３８号公報

本発明の目的は、電極接続用コネクタを備えた真空プラズマ処理装置とその真空プラズマ処理装置による薄膜生成方法を提供することである。

以下に、［発明を実施するための最良の形態］で使用する括弧付き符号を用いて、課題を解決するための手段を説明する。これらの符号は、［特許請求の範囲］の記載と［発明を実施するための最良の形態］の記載との対応関係を明らかにするために付加されたものであるが、［特許請求の範囲］に記載されている発明の技術的範囲の解釈に用いてはならない。

本発明の真空プラズマ処理装置（１）は、筐体（１０）と、筐体内に格納された放電用の電極（３０）と、電極に対向して設置される基板（７５）と、電極に対して基板と反対側に対向して設置される防着板（４０）と、筐体外部に設置される高周波電源から筐体内に電力を供給する給電ケーブル（５０）と電極とを電気的に接続する電極接続用コネクタ（６０）とを備え、電極接続用コネクタ（６０）は、電極に接続される真空ＲＦケーブル部（６０ｂ）と、真空ＲＦケーブル部に直列に接続されて給電ケーブルに接続されるコネクタ部（６０ａ）とを備え、給電ケーブルと電極接続用コネクタとの接点を、防着板に対して電極と反対側に設置し、電極接続用コネクタに沿ったコネクタ部の設置位置と電極の中央部との距離との関係は、高周波電源から出力される電力としてのＲＦの、コネクタ部から電極への接続部までと、接続部から電極中央部までの電気長の和が定在波の波長の１／４×整数倍（定在波の電流の腹）を超え、１／２×整数倍（定在波電圧の腹）未満に対応する距離である。

また、本発明の真空プラズマ処理装置（１）は、筐体（１０）と、筐体内に格納された放電用の電極（３０）と、電極に対向して設置される基板（７５）と、電極に対して基板と反対側に対向して設置される防着板（４０）と、筐体外部に設置される高周波電源から筐体内に電力を供給する給電ケーブル（５０）と電極とを電気的に接続する電極接続用コネクタ（６０）とを備え、電極接続用コネクタ（６０）は、電極に接続される真空ＲＦケーブル部（６０ｂ）と、真空ＲＦケーブル部に直列に接続されて給電ケーブルに接続されるコネクタ部（６０ａ）とを備え、給電ケーブルと電極接続用コネクタとの接点を、防着板に対して電極と反対側に設置し、高周波電源から出力される電力としてのＲＦの定在波電流および定在波電圧の波形を、電極および電極接続用コネクタに沿って見たときに、高周波電源から出力される電力としてのＲＦの定在波電流の腹と、この腹と隣り合う、高周波電源から出力される電力としてのＲＦの定在波電圧の腹との間で、かつ、定在波電流の腹および定在波電圧の腹を除いた位置にコネクタ部が設けられている。

また、本発明の真空プラズマ処理装置（１）において、コネクタ部（６０ａ）の設置位置での雰囲気温度は防着板（４０）の温度よりも低く、設置位置でのコネクタ部における電圧損失は、電極（３０）への電力の供給量と比較して小さく抑制される。

また、本発明の真空プラズマ処理装置に係わるコネクタ部（６０ａ）の設置位置の雰囲気温度は２００℃以下である。

また、本発明の真空プラズマ処理装置（１）に係わる真空ＲＦケーブル部（６０ｂ）は、真空ＲＦケーブル部の設置位置において、高周波電源から供給される電力量に対応した放熱量を有する口径のセミリジッドケーブルである。

また、本発明の真空プラズマ処理装置（１）に係わるコネクタ部（６０ａ）の口径は、電力量に対応した放熱量を有する大きさである。

また、本発明の真空プラズマ処理装置（１）において、真空ＲＦケーブル部（６０ｂ）の芯線（６０ｂ１）が電極（３０）に形成された溝部（３１）に嵌合されることにより、電極と真空ＲＦケーブル部とが接続する。

また、本発明の真空プラズマ処理装置（１）に係わるコネクタ部（６０ａ）は、真空ＲＦケーブル部（６０ｂ）の芯線（６０ｂ１）と給電ケーブル（５０）の芯線とを電気的に接続する嵌合部（６１，６２）と、嵌合部をコネクタ部の外部導体（６６）内に設置する弾性部（６４，６５）とを備え、嵌合部は、弾性部を介して外部導体内で真空ＲＦケーブル部の芯線および給電ケーブルの芯線の挿入方向に可動である。

また、本発明の真空プラズマ処理装置（１）に係わる給電ケーブル（５０）は、フレキシブルケーブルである。

また、本発明の真空プラズマ処理装置（１）に係わる給電ケーブル（５０）および電極接続用コネクタ（６０）の特性インピーダンスは、おおよそ５０Ωである。

また、本発明の真空プラズマ処理装置（１Ａ）に係わる電極接続用コネクタ（６０）は、単独で筐体の内部構造物に固定される。

また、本発明の真空プラズマ処理装置による薄膜生成方法は、筐体（１０）と、筐体内に格納された放電用の電極（３０）と、電極に対向して設置される基板（７５）と、電極に対して基板と反対側に対向して設置される防着板（４０）と、筐体外部に設置される高周波電源から筐体内に電力を供給する給電ケーブル（５０）と電極とを電気的に接続する電極接続用コネクタ（６０）とを備えるとともに、電極接続用コネクタは、電極に接続される真空ＲＦケーブル部（６０ｂ）と、真空ＲＦケーブル部に直列に接続されて給電ケーブル（５０）に接続されるコネクタ部（６０ａ）とを備える真空プラズマ処理装置による薄膜生成方法であって、前記給電ケーブルと前記電極接続用コネクタとの接点の位置を、前記防着板に対して前記電極と反対側に設置するステップと、前記電極に前記高周波電源から前記電力を供給するステップと、前記電極接続用コネクタに沿った前記コネクタ部の設置位置と前記電極の中央部との距離との関係は、前記高周波電源から出力される前記電力としてのＲＦの、前記コネクタ部から前記電極への接続部までと、前記接続部から前記電極中央部までの電気長の和が定在波の波長の１／４×整数倍（定在波の電流の腹）を超え、１／２×整数倍（定在波電圧の腹）未満に対応する距離の範囲で最適位置に決定するステップとを具備する。

また、本発明の真空プラズマ処理装置による薄膜生成方法は、筐体（１０）と、筐体内に格納された放電用の電極（３０）と、電極に対向して設置される基板（７５）と、電極に対して基板と反対側に対向して設置される防着板（４０）と、筐体外部に設置される高周波電源から筐体内に電力を供給する給電ケーブル（５０）と電極とを電気的に接続する電極接続用コネクタ（６０）とを備えるとともに、電極接続用コネクタは、電極に接続される真空ＲＦケーブル部（６０ｂ）と、真空ＲＦケーブル部に直列に接続されて給電ケーブル（５０）に接続されるコネクタ部（６０ａ）とを備える真空プラズマ処理装置による薄膜生成方法であって、給電ケーブルと電極接続用コネクタとの接点の位置を、防着板に対して電極と反対側に設置するステップと、電極に高周波電源から電力を供給するステップと、コネクタ部を、高周波電源から出力される電力としてのＲＦの定在波電流および定在波電圧の波形を、電極および電極接続用コネクタに沿って見たときに、高周波電源から出力される電力としてのＲＦの定在波電流の腹と、この腹と隣り合う、高周波電源から出力される電力としてのＲＦの定在波電圧の腹との間で、かつ、定在波電流の腹および定在波電圧の腹を除いた位置に設置するステップとを具備する。

また、本発明の真空プラズマ処理装置による薄膜生成方法において、最適位置を、コネクタ部（６０ａ）の設置位置での雰囲気温度は防着板（４０）の温度よりも低く、設置位置でのコネクタ部における電圧損失は電極（３０）への電力の供給量と比較して小さく抑制される条件に基づいて決定するステップを備える。

また、本発明の真空プラズマ処理装置による薄膜生成方法において、真空ＲＦケーブル部（６０ｂ）を、真空ＲＦケーブル部の設置位置において、高周波電源から供給される電力量に対応した放熱量を有する口径のセミリジッドケーブルに決定するステップを有する。

また、本発明の真空プラズマ処理装置による薄膜生成方法に係わるコネクタ部（６０ａ）の口径を、電力量に対応した放熱量を有する口径に決定するステップを有する。

本発明により、高温真空環境下においても高品質で信頼性の高い、電極接続用コネクタを備えた真空プラズマ処理装置とその真空プラズマ処理装置による薄膜生成方法を提供することができる。これにより、高温真空環境下においても、安定的に高品質で大面積の薄膜を高速形成することが出来る。

添付図面を参照して、本発明による電極接続用コネクタを備えた真空プラズマ処理装置とその真空プラズマ処理装置による薄膜生成方法を実施するための最良の形態を以下に説明する。

本願に係わる電極接続用コネクタを備えた真空プラズマ処理装置においては、
（１）高温真空環境下における装置の信頼性の低下および製品の品質低下を引き起こす電極接続用コネクタの不具合を防止するために、真空室内における電極接続用コネクタの設置位置を発熱体である電極から離れた位置とする。これにより、電極接続用コネクタにおいて従来見られていたような、接触不良や絶縁不良が未然に防止される。

（２）また、電極接続用コネクタの特性インピーダンスを規定の値（５０Ω）に維持したままサイズアップする（放熱面積を増やす）。これにより、電極接続用コネクタからの放熱効果を向上させて電極接続用コネクタ自身の温度を低下させることにより、電極接続用コネクタにおいて従来見られていたような、接触不良や絶縁不良が未然に防止される。さらに、芯線も７本撚り線から１本の太い単芯とし、剛性を高めることによって高温環境下における断線を防ぐ。また、電極に対する芯線の接続形態についても、かしめ方式から嵌合方式にして、電極と電極接続用コネクタとの熱膨張に起因する断線を防ぎ、また、メンテナンス時の作業効率を向上させる。

（３）電極接続用コネクタ内の芯線接続部を電極接続用コネクタの外部導体に対して弾性部材を介して保持することにより、芯線接続部が電極接続用コネクタ外部導体の芯線挿入方向に対して可動となる構造とする。これにより、電極接続用コネクタ自身の熱膨張に起因する芯線の接触不良、絶縁不良および断線を未然に防ぐことができる。

このように、本願に係わる電極接続用コネクタを備えた真空プラズマ処理装置は、高温真空環境下においても高い信頼性を維持した長寿命真空プラズマ処理装置を実現する。これにより、安定的に高品質で大面積の薄膜を高速形成することが出来る。

（実施の形態１）
図３に、本発明の実施の形態１に係わる電極接続用コネクタを備えた真空プラズマ処理装置１の真空室内部の概略構成を示す。真空室は、筐体１０の壁で包囲された空間として形成されている。真空室内部には、放電用の電極３０と、真空室の外部に設置される図示せぬ高周波電源から電極３０に電力を供給するためのフレキシブルケーブル５０と、フレキシブルケーブル５０と電極３０とを電気的に接続する電極接続用コネクタ６０とが備えられている。電極接続用コネクタ６０は、電極３０に接続されるセミリジッドケーブルタイプの真空ＲＦケーブル部６０ｂと、真空ＲＦケーブル部６０ｂに直列に接続されてフレキシブルケーブル５０に接続されるコネクタ部６０ａとを備えている。本実施の形態に係わる電極接続用コネクタ６０のコネクタ部６０ａは、外部導体に格納された、真空ＲＦケーブル部６０ｂとフレキシブルケーブル５０それぞれの芯線が電気的に接続される接続部と、外部導体と上記接続部との間に充填されるセラミックとを備えている。芯線の口径と外部導体の口径、およびセラミックの厚みが調整されて、電極接続用コネクタ６０の特性インピーダンスが５０Ωに設定される。真空ＲＦケーブル部６０ｂとフレキシブルケーブル５０それぞれの芯線の接続部は、外部導体に対してセラミックを介して固定されている。

フレキシブルケーブル５０の一端は、筐体１０に設置されているフランジ７０に接続される。もう一端は、筐体１０の壁を通って真空室に導入されて真空室内部をレイアウトされた後、電極接続用コネクタ６０のコネクタ部６０ａに電気的に接続される。そして、電極接続用コネクタ６０は、電極３０とフレキシブルケーブル５０とを電気的に接続する。図３に示すように、電極３０の両端に、それぞれ筐体外部に設置される図示せぬ高周波電源から電力が供給される。成膜対象となる基板７５は、真空室内で電極３０に対向して設置される図示せぬアース側対向電極上に取り付けられる。なお、本実施の形態に係わる電極接続用コネクタ６０を備えた真空プラズマ処理装置１の構成および動作原理は、電極３０の両端に対して基本的に左右対称で同様であるため、本説明はその一端についてのみ行っている。

本実施の形態に係わる真空プラズマ処理装置１で成膜が開始されると、真空室外部に設置されている図示せぬ高周波電源からフレキシブルケーブル５０および電極接続用コネクタ６０を通して電極３０の両端部それぞれに高周波電力が供給される。高周波電力の供給に基づいて、電極３０と図示せぬアース側対向電極との間に電界が生じる。同時に、電極３０に形成されている図示せぬ原料ガス噴出口からは、膜の原料となるシラン（ＳｉＨ_４）ガスが噴出される。電極３０と図示せぬアース側対向電極との間に生じる電界により、シラン（ＳｉＨ_４）ガスがプラズマ化し、このうちＳｉのイオンが図示せぬアース側対向電極側に引き付けられる。これにより、図示せぬアース側対向電極上に取り付けられている基板７５上にシリコンの薄膜が形成される。この際、プラズマ化した原料ガスが基板７５以外の場所に付着するのを防止するために、真空室内には基板および電極３０を取り囲むように防着板４０が設置されている。本実施の形態に係わる真空プラズマ処理装置１で成膜対象となる基板７５は、比較的大型の基板である。このために、電極３０は従来のものに比べて大型のものが使用される。また、本実施の形態に係わる真空プラズマ処理装置１においては、薄膜の高速形成を目的の一つとしている。このために、従来の装置１０００と比較して本実施の形態に係わる真空プラズマ処理装置１の電極３０に供給される電力量は飛躍的に増加している。

本実施の形態の真空プラズマ処理装置１においては、図３に見られるように、電極接続用コネクタ６０の真空ＲＦケーブル部６０ｂを延長することにより、コネクタ部６０ａが、電極３０に対して防着板４０の背後となる位置に設置される。具体的には、前記電極接続用コネクタに沿った前記コネクタ部の設置位置と前記電極の中央部との距離は、前記高周波電源から出力される前記電力としてのＲＦの、前記コネクタ部から前記電極への接続部までと、前記接続部から前記電極中央部までのそれぞれの電気長の和で１／４（定在波の電流の腹）を超え、１／２（定在波電圧の腹）未満に対応する距離とされる。この距離範囲内において、コネクタ部６０ａの最適な設置位置が、設置位置の雰囲気温度によりコネクタ部６０ａが熱的に損傷せず、また、設置位置におけるコネクタ部６０ａによる電圧損失が電極３０への電力の供給に影響を及ぼさない程度に小さく抑制されるという条件に基づいて決定される。そして、決められたコネクタ部６０ａの設置位置に基づいて、コネクタ部６０ａに直列に接続される真空ＲＦケーブル部６０ｂの電極３０からの長さおよびレイアウトが決められる。これにより、電極接続用コネクタ６０のコネクタ部６０ａの温度は、装置の動作中においても常に防着板４０よりも低い温度（おおよそ２００℃以下）に保たれる。そして、高温雰囲気に弱いコネクタ部６０ａが熱的に保護され、電極接続用コネクタ６０としての不具合が防止される。

また、本実施の形態においては、電極接続用コネクタ６０の特性インピーダンスを５０Ωに維持したまま、真空ＲＦケーブル部６０ｂおよびコネクタ部６０ａをサイズアップする（芯線径および外部導体径を大きくする）。これにより、電極接続用コネクタ６０からの放熱効果を向上させて電極接続用コネクタ６０自身の温度を低下させる。同時に、芯線も７本撚り線から１本の太い単芯とし、剛性を高めることによって高温環境下における断線を防ぐ。また、電極３０に対する電極接続用コネクタ６０の芯線の接続形態についても、芯線を１本の太い単芯としたことにより、かしめ方式から嵌合方式にして、電極３０と電極接続用コネクタ６０との熱膨張に起因する断線を防ぎ、また、メンテナンス時の作業効率を向上させている。

図５（ａ）〜（ｃ）に、本実施の形態に係わる電極接続用コネクタ６０の芯線６０ｂ１を電極３０に接続する接続形態を示す。図５（ａ）は、電極接続用コネクタ６０の芯線６０ｂ１を電極３０に接続するための構成部品を示す。図５（ｂ）は、構成部品によって電極接続用コネクタ６０の芯線６０ｂ１を電極３０に接続した外観を示す。図５（ｃ）は、図５（ｂ）に示される電極接続用コネクタ６０と電極３０との接続部を、図３に示される電極接続用コネクタ６０と電極３０との接続部と同じ方向から見た外観として示したものである。

本実施の形態に係わる電極接続用コネクタ６０では、芯線６０ｂ１としてφ４．０（ｍｍ）の単芯を採用している。本実施の形態に係わる電極３０の両端部のそれぞれには、電極３０の長手方向に対して垂直向きに溝部３１が形成されている。真空ＲＦケーブル部６０ｂの芯線６０ｂ１が電極３０に形成された溝部３１に嵌合されることにより、電極３０と真空ＲＦケーブル部６０ｂとが電気的に接続される。本実施の形態においては、さらに芯線６０ｂ１の上部からおさえ板３５が電極３０に対してネジ３６止めされる。これにより、電極３０から芯線６０ｂ１が脱落するのが防止される。また、電極３０のメンテナンス時における芯線６０ｂ１の脱着に係わる作業効率が向上する。

上記した本実施の形態により、動作環境としては最も厳しい連続２．５時間のセルフクリーニング後に、電極接続用コネクタ６０と電極３０との接続部においては、従来の電極接続用コネクタを備えた真空プラズマ処理装置１０００の構成に比較しておおよそ７０℃の温度低下が確認された。また、電極接続用コネクタ６０のコネクタ部６０ａにおいては、従来の電極接続用コネクタを備えた真空プラズマ処理装置１０００の構成と比較しておおよそ１２０℃の温度低下が確認された。また、本実施の形態においては、特性インピーダンスを５０Ωに維持したまま電極接続用コネクタ６０のサイズアップが実施された。これにより、電極接続用コネクタ６０のコネクタ部６０ａおよび真空ＲＦケーブル部６０ｂにおける製造誤差（芯線の外部導体に対する位置関係やサイズ誤差）に係わる影響が低減して特性インピーダンスの５０Ωからのズレの影響が小さくなる。これにより、電極接続用コネクタ６０の入出力端における高周波電力の反射ロスを大幅に減少させる。そして、電極接続用コネクタ６０における反射波や抵抗損失による自己発熱が抑制される。また、電極接続用コネクタ６０がサイズアップすることにより、電極接続用コネクタ６０を構成する材料が多少脆化しても問題とはならない剛体性および耐久性が実現され、電極接続用コネクタ６０そのものの信頼性が向上する。

（実施の形態２）
本発明の実施の形態２に係わる電極接続用コネクタを備えた真空プラズマ処理装置の基本的な構成および動作原理は実施の形態１に係わるものと同様である。但し、本実施の形態においては、電極接続用コネクタ６０のコネクタ部６０ｃが実施の形態１のそれと異なっている。ここでは、本実施の形態における構成および動作原理に係わる、実施の形態１と同様部分についてはその説明を省略し、差異のみについて説明する。

図４に、本実施の形態に係わる電極接続用コネクタ６０のコネクタ部６０ｃの詳細構成を示す。本実施の形態に係わる電極接続用コネクタ６０のコネクタ部６０ｃは、外部導体６６に格納された真空ＲＦケーブル部６０ｂとフレキシブルケーブル５０それぞれの芯線が電気的に接続される芯線の接続部と、外部導体６６と芯線の接続部との間に充填されるセラミック６３とを備えている。芯線の接続部の径と外部導体６６の径とが調整されて、コネクタ部６０ｃの特性インピーダンスが５０Ωに設定される。芯線の接続部は、電極接続用コネクタ６０の真空ＲＦケーブル部６０ｂの芯線６０ｂ１が接続されるオス部６１と、フレキシブルケーブル５０の芯線が接続されるメス部６２とが電気的に接続されることにより構成されている。この接続部は、外部導体６６に弾性部材を介して設置される。弾性部材は、平座金６４とウェーブワッシャ-６５とを備えている。ウェーブワッシャ-６５を介すことにより、芯線の接続部は、フレキシブルケーブル５０の芯線の挿入方向および真空ＲＦケーブル部６０ｂの芯線６０ｂ１の挿入方向に対して可動となる。

本実施の形態においては、インピーダンスのミスマッチが起こりやすいコネクタ部６０ｃが電極接続用コネクタ６０の端部に配置されることにより、当該コネクタ部６０ｃにおいて電力の反射による発熱が生じた場合においても、電極接続用コネクタ６０全体に熱が伝導するのが抑制される。これにより、熱の影響によって電極接続用コネクタ６０に生じる、接触不良、断熱不良および芯線の断線が防止されて電極接続用コネクタ６０の信頼性が向上する。また、本実施の形態においては、弾性部材を介して接続部がフレキシブルケーブル５０の芯線の挿入方向および真空ＲＦケーブル部６０ｂの芯線６０ｂ１の挿入方向に対して可動となることにより、接続部において接続される芯線の外部導体６６に対する絶縁を保ちつつ、電極接続用コネクタ６０の熱膨張によって生じる芯線の接続部における接触不良、断熱不良および断線を防止することができる。これにより、電極接続用コネクタ６０の信頼性を向上させる。

（実施の形態３）
本発明の実施の形態３に係わる電極接続用コネクタを備えた真空プラズマ処理装置１Ａの基本的な構成および動作原理は実施の形態１および２に係わるものと同様である。但し、本実施の形態においては、真空室内において電極接続用コネクタ６０が単独で真空室内の構造物に取り付けられている。

ここでは、本実施の形態における構成および動作原理に係わる、実施の形態１および２と同様部分についてはその説明を省略し、差異のみについて説明する。

図６に、本実施の形態に係わる電極接続用コネクタを備えた真空プラズマ処理装置１Ａの真空室における概略構成を示す。本実施の形態においては、構成コンポーネントである電極接続用コネクタ６０が、固定具Ａ８０および固定具Ｂ９０により真空室の内壁、あるいは構造物に単独で固定されている。また、他の構成コンポーネントである電極３０およびフレキシブルケーブル５０についても、それぞれ単独で図示せぬ固定具により真空室の内壁、あるいは構造物に単独で固定されている。

本実施の形態においては、装置１Ａが起動して真空室内部の温度が昇温した場合に、電極接続用コネクタ６０、電極３０およびフレキシブルケーブル５０が真空室内の構造物に個別に固定される。これにより、それぞれのコンポーネントに生じる熱膨張に起因したコンポーネント間の物理的な引きずりや押圧が緩和される。この結果、熱膨張が起因となってコンポーネント間に生じるインピーダンスのミスマッチによる電源からの高周波の反射が原因となる発熱、コンポーネント間の接続不良、熱応力の負荷されたコンポーネントに生じる断熱不良、およびコンポーネント間における芯線の断線等が防止される。また、本実施の形態においては、各コンポーネントが個別に真空室内の内壁、あるいは構造物に固定されているために、メンテナンス時におけるコンポーネント単位での組み立てが容易となる。これにより、メンテナンスに要する時間の短縮を実現することが出来る。

本発明に係わる電極接続用コネクタを備えた真空プラズマ処理装置１Ａにおいて、電極接続用コネクタ６０の真空ＲＦケーブル部６０ｂは主にＬ字状の形態のものが図示されていたが、この形状についてはもちろん本実施の形態の目的を達成できるレイアウトであれば直線状を含めて限定されるものではない。

以上、本発明に係わる電極接続用コネクタを備えた真空プラズマ処理装置１、１Ａにおいては、高温真空環境下における装置の信頼性の低下および製品の品質低下を引き起こす電極接続用コネクタ６０の不具合を防止するために、真空室内における電極接続用コネクタ６０の設置位置を発熱体である電極３０から離れた位置とする。これにより、電極接続用コネクタ６０において従来見られていたような、接触不良や絶縁不良が未然に防止される。また、電極接続用コネクタ６０の特性インピーダンスを規定の値に維持したままサイズアップする（放熱面積を増やす）。これにより、電極接続用コネクタ６０からの放熱効果を向上させて電極接続用コネクタ６０自身の温度を低下させる。さらに、芯線も７本撚り線から１本の太い単芯６０ｂ１とし、剛性を高めることによって高温環境下における断線を防ぐ。また、電極３０に対する芯線６０ｂ１の接続形態についても、かしめ方式から嵌合方式にして、電極３０と電極接続用コネクタ６０との熱膨張に起因する断線を防ぎ、また、メンテナンス時の作業効率を向上させる。また、電極接続用コネクタ６０のコネクタ部６０ｃに備えられる芯線接続部６１，６２をコネクタ部６０ｃの外部導体６６に対して弾性部材６４，６５を介して設置することにより、芯線接続部６１，６２が電極接続用コネクタ外部導体６６の芯線挿入方向に可動となる構造とする。これにより、電極接続用コネクタ自身の熱膨張に起因する芯線の接触不良、絶縁不良および断線を防ぐことができる。さらに、電極接続用コネクタ６０、フレキシブルケーブル５０、電極３０などの構成コンポーネントのそれぞれを個別に真空室内の構造物に固定する。これにより、それぞれのコンポーネントに生じる熱膨張に起因したコンポーネント間の物理的な引きずりや押圧が緩和されて信頼性の向上が実現する他、メンテナンス時におけるコンポーネント単位の組み立てが容易となり、メンテナンスに要する時間の短縮を実現することが出来る。

従来の真空プラズマ処理装置の真空室内概略構成を示す図である。 従来の真空プラズマ処理装置に備えられる給電コネクタの詳細構成を示す図である。 実施の形態１に係わる電極接続用コネクタを備えた真空プラズマ処理装置の真空室内概略構成を示す図である。 実施の形態２に係わる電極接続用コネクタを備えた真空プラズマ処理装置に係わる電極接続用コネクタのコネクタ部詳細構成を示す図である。 本願の電極接続用コネクタを備えた真空プラズマ処理装置に係わる電極接続用コネクタの真空ＲＦケーブル部と電極との接続の構成を示す図である。 実施の形態３に係わる電極接続用コネクタを備えた真空プラズマ処理装置の真空室内概略構成を示す図である。

１、１Ａ…真空プラズマ処理装置
１０、１００…筐体
３０、３００…電極
３１…溝部
３５…おさえ板
３６…ネジ
４０、４００…防着板
５０、５００…フレキシブルケーブル
６０…電極接続用コネクタ
６０ａ、６０ｃ…コネクタ部
６０ｂ…真空ＲＦケーブル部
６０ｂ１…芯線（φ４０単線）
６１…オス部
６２…メス部
６３…セラミック
６４…平座金
６５…ウェーブワッシャ−
６６…外部導体
７０、７００…フランジ
７５…基板
８０…固定具Ａ
９０…固定具Ｂ
２００…給電コネクタ（Ｌ型コネクタ）
２１０…芯線（７本撚り線）
２２０…外部導体編組部
２３０…第１絶縁部
２４０…第２絶縁部
２５０…チャック部材
１０００…従来真空プラズマ処理装置

Claims (16)

1. 筐体と、
   前記筐体内に格納された放電用の電極と、
   前記電極に対向して設置される基板と、
   前記電極に対して前記基板と反対側に対向して設置される防着板と、
   前記筐体外部に設置される高周波電源から前記筐体内に電力を供給する給電ケーブルと前記電極とを電気的に接続する電極接続用コネクタとを具備し、
   前記電極接続用コネクタは、前記電極に接続される真空ＲＦケーブル部と、
   前記真空ＲＦケーブル部に直列に接続されて前記給電ケーブルに接続されるコネクタ部とを備え、
   前記給電ケーブルと前記電極接続用コネクタとの接点を、前記防着板に対して前記電極と反対側に設置し、
   前記電極接続用コネクタに沿った前記コネクタ部の設置位置と前記電極の中央部との距離との関係は、前記高周波電源から出力される前記電力としてのＲＦの、前記コネクタ部から前記電極への接続部までと、前記接続部から前記電極中央部までの電気長の和が定在波の波長の１／４×整数倍（定在波の電流の腹）を超え、１／２×整数倍（定在波電圧の腹）未満に対応する距離である真空プラズマ処理装置。
2. 筐体と、
   前記筐体内に格納された放電用の電極と、
   前記電極に対向して設置される基板と、
   前記電極に対して前記基板と反対側に対向して設置される防着板と、
   前記筐体外部に設置される高周波電源から前記筐体内に電力を供給する給電ケーブルと前記電極とを電気的に接続する電極接続用コネクタとを具備し、
   前記電極接続用コネクタは、前記電極に接続される真空ＲＦケーブル部と、
   前記真空ＲＦケーブル部に直列に接続されて前記給電ケーブルに接続されるコネクタ部とを備え、
   前記給電ケーブルと前記電極接続用コネクタとの接点を、前記防着板に対して前記電極と反対側に設置し、
   前記高周波電源から出力される前記電力としてのＲＦの定在波電流および定在波電圧の波形を、前記電極および前記電極接続用コネクタに沿って見たときに、前記高周波電源から出力される前記電力としてのＲＦの定在波電流の腹と、この腹と隣り合う、前記高周波電源から出力される前記電力としてのＲＦの定在波電圧の腹との間で、かつ、前記定在波電流の腹および前記定在波電圧の腹を除いた位置に前記コネクタ部が設けられている真空プラズマ処理装置。
3. 請求項１または２に記載の真空プラズマ処理装置において、
   前記コネクタ部の前記設置位置での雰囲気温度は前記防着板の温度よりも低く、前記設置位置での前記コネクタ部における電圧損失は、前記電極への前記電力の供給量と比較して小さく抑制される真空プラズマ処理装置。
4. 請求項３に記載の真空プラズマ処理装置において、
   前記雰囲気温度は２００℃以下である真空プラズマ処理装置。
5. 請求項１から４までのいずれか１項に記載の真空プラズマ処理装置において、
   前記真空ＲＦケーブル部は、前記真空ＲＦケーブル部の設置位置において、前記高周波電源から供給される電力量に対応した放熱量を有する口径のセミリジッドケーブルである真空プラズマ処理装置。
6. 請求項１から５までのいずれか１項に記載の真空プラズマ処理装置において、
   前記コネクタ部の口径は、前記電力量に対応した放熱量を有する大きさである真空プラズマ処理装置。
7. 請求項１から６までのいずれか１項に記載の真空プラズマ処理装置において、
   前記真空ＲＦケーブル部の芯線が前記電極に形成された溝部に嵌合されることにより、前記電極と前記真空ＲＦケーブル部とが接続する真空プラズマ処理装置。
8. 請求項１から７までのいずれか１項に記載の真空プラズマ処理装置において、
   前記コネクタ部は、前記真空ＲＦケーブル部の前記芯線と前記給電ケーブルの芯線とを電気的に接続する嵌合部と、前記嵌合部を前記コネクタ部の外部導体内に設置する弾性部とを備え、
   前記嵌合部は、前記弾性部を介して前記外部導体内で前記真空ＲＦケーブル部の前記芯線および前記給電ケーブルの前記芯線の挿入方向に可動である真空プラズマ処理装置。
9. 請求項１から８までのいずれか１項に記載の真空プラズマ処理装置において、
   前記給電ケーブルは、フレキシブルケーブルである真空プラズマ処理装置。
10. 請求項１から９までのいずれか１項に記載の真空プラズマ処理装置において、
    前記給電ケーブルおよび前記電極接続用コネクタの特性インピーダンスは、おおよそ５０Ωである真空プラズマ処理装置。
11. 請求項１から１０までのいずれか１項に記載の真空プラズマ処理装置において、
    前記電極接続用コネクタは、単独で前記筐体の内部構造物に固定される真空プラズマ処理装置。
12. 筐体と、前記筐体内に格納された放電用の電極と、前記電極に対向して設置される基板と、前記電極に対して前記基板と反対側に対向して設置される防着板と、前記筐体外部に設置される高周波電源から前記筐体内に電力を供給する給電ケーブルと前記電極とを電気的に接続する電極接続用コネクタとを備えるとともに、前記電極接続用コネクタは、前記電極に接続される真空ＲＦケーブル部と、前記真空ＲＦケーブル部に直列に接続されて前記給電ケーブルに接続されるコネクタ部とを備える真空プラズマ処理装置による薄膜生成方法であって、
    前記給電ケーブルと前記電極接続用コネクタとの接点の位置を、前記防着板に対して前記電極と反対側に設置するステップと、
    前記電極に前記高周波電源から前記電力を供給するステップと、
    前記電極接続用コネクタに沿った前記コネクタ部の設置位置と前記電極の中央部との距離との関係は、前記高周波電源から出力される前記電力としてのＲＦの、前記コネクタ部から前記電極への接続部までと、前記接続部から前記電極中央部までの電気長の和が定在波の波長の１／４×整数倍（定在波の電流の腹）を超え、１／２×整数倍（定在波電圧の腹）未満に対応する距離の範囲で最適位置に決定するステップとを具備する真空プラズマ処理装置による薄膜生成方法。
13. 筐体と、前記筐体内に格納された放電用の電極と、前記電極に対向して設置される基板と、前記電極に対して前記基板と反対側に対向して設置される防着板と、前記筐体外部に設置される高周波電源から前記筐体内に電力を供給する給電ケーブルと前記電極とを電気的に接続する電極接続用コネクタとを備えるとともに、前記電極接続用コネクタは、前記電極に接続される真空ＲＦケーブル部と、前記真空ＲＦケーブル部に直列に接続されて前記給電ケーブルに接続されるコネクタ部とを備える真空プラズマ処理装置による薄膜生成方法であって、
    前記給電ケーブルと前記電極接続用コネクタとの接点の位置を、前記防着板に対して前記電極と反対側に設置するステップと、
    前記電極に前記高周波電源から前記電力を供給するステップと、
    前記コネクタ部を、前記高周波電源から出力される前記電力としてのＲＦの定在波電流および定在波電圧の波形を、前記電極および前記電極接続用コネクタに沿って見たときに、前記高周波電源から出力される前記電力としてのＲＦの定在波電流の腹と、この腹と隣り合う、前記高周波電源から出力される前記電力としてのＲＦの定在波電圧の腹との間で、かつ、前記定在波電流の腹および前記定在波電圧の腹を除いた位置に設置するステップとを具備する真空プラズマ処理装置による薄膜生成方法。
14. 請求項１２または１３に記載の真空プラズマ処理装置による薄膜生成方法において、
    前記コネクタ部の設置位置を、前記コネクタ部の前記設置位置での雰囲気温度は前記防着板の温度よりも低く、前記設置位置での前記コネクタ部における電圧損失は前記電極への前記電力の供給量と比較して小さく抑制される条件に基づいて決定するステップを備える真空プラズマ処理装置による薄膜生成方法。
15. 請求項１２から１４までのいずれか１項に記載の真空プラズマ処理装置による薄膜生成方法において、
    前記真空ＲＦケーブル部を、前記真空ＲＦケーブル部の設置位置において、前記高周波電源から供給される電力量に対応した放熱量を有する口径のセミリジッドケーブルに決定するステップを有する真空プラズマ処理装置による薄膜生成方法。
16. 請求項１２から１５までのいずれか１項に記載の真空プラズマ処理装置による薄膜生成方法において、
    前記コネクタ部の口径を、前記電力量に対応した放熱量を有する口径に決定するステップを有する真空プラズマ処理装置による薄膜生成方法。

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