JP6233646B2

JP6233646B2 - プラズマｃｖｄ装置

Info

Publication number: JP6233646B2
Application number: JP2014079776A
Authority: JP
Inventors: 久野　裕彦; 裕彦久野
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2014-04-08
Filing date: 2014-04-08
Publication date: 2017-11-22
Anticipated expiration: 2034-04-08
Also published as: JP2015199991A

Description

本発明は、プラズマＣＶＤ装置に関する。

真空の容器（成膜室）内において、炭素や金属等の膜材料をワーク（基板）表面に付着させる成膜方法が利用されている。このような成膜方法の一つとして、成膜室内にワークを配置して成膜室内を昇温させると共に真空とし、反応ガスを導入した後にプラズマを生成させて、基板に膜材料を付着させるプラズマＣＶＤ（plasma CVD: plasma-enhanced chemical vapor deposition）法がある。このようなプラズマＣＶＤ法は、燃料電池用セパレータの表面に成膜する場面においても利用されている（例えば、特許文献１参照）。プラズマＣＶＤ法により、ワークに導電性炭素膜を直流高電圧プラズマＣＶＤで付着することにより、セパレータとしての導電性が確保される。

プラズマＣＶＤ法により成膜する場合の手法の一つとして、薄い金属板からなるワークをフックで吊り、その吊り具を電極として直流電流を給電して放電をかけ、ワークの成膜を行うというものがある。

特開２０１３−２３７８８６号公報

しかしながら、このような手法を実施するためのプラズマＣＶＤ装置においては、成膜中に処理室内が高温になることから、電源を供給する導線の役割を担う部品（受電電極、給電電極）が熱膨張により変形して絶縁材に接触してしまうおそれがある。このようにして導線の役割を担う部品が絶縁材に接触してしまうと、異常放電が引き起こされる。

そこで、本発明は、電源を供給する導線の役割を担う部品が熱膨張により変形してしまうことに起因する異常放電の発生を抑止できるようにしたプラズマＣＶＤ装置を提供することを目的とする。

かかる課決するべく本発明者は種々検討した。プラズマＣＶＤ装置における成膜中、異常な放電が発生して成膜が行われないという状況が生じることがあるのは上述したとおりだが、この状況に着目したところ、プラズマ放電空間付近で「三重点」と呼ばれる部位（高電圧が印加されている金属と絶縁のための碍子とが接触している部位）に電界集中が生じ、そこから異常放電が発生するとの知見が得られた（図３、図４参照）。これについてさらに検討と実験を重ねたところ、このような異常放電に対する対策の一つとして、三重点をラビリンス構造で放電空間から隔離し異常放電をなくすことはできるものの、受電電極と給電電極を接続する金属棒が成膜処理中に高温になり熱膨張を起こして電極を傾かせてしまい、三重点が碍子の先端付近にできてしまうため異常放電が再発するとの知見を得るに至った（図３参照）。

本発明はかかる知見に基づくもので、受電電極と給電電極を利用してワークの表面に膜材料をプラズマＣＶＤ法により付着させるプラズマＣＶＤ装置において、
前記受電電極と前記給電電極とを接続する接続部材であって、当該接続部材に熱膨張が生じた際の変形を吸収する熱変形吸収部を有する接続部材と、
前記受電電極および前記給電電極を電気的に絶縁するための第１の碍子と、
前記受電電極および前記給電電極のそれぞれの基端部を支持するための支持部を有し、前記第１の碍子に対していんろう継ぎにて接続される第２の碍子と、
を備えることを特徴とする。

このプラズマＣＶＤ装置によれば、熱膨張によって接続部材が変形しようとしても熱変形吸収部が当該接続部材の熱変形を抑えるとともに、支持部が受電電極および給電電極のそれぞれを強固に支持している。このため、受電電極や給電電極が熱の影響で傾いてその先端部分が碍子（絶縁材）に接触するのを抑止することができる。したがって、異常放電が引き起こされるのを抑えることができる。

本発明によれば、電源を供給する導線の役割を担う部品が熱膨張により変形してしまうことに起因する異常放電の発生を抑止することができる。

プラズマＣＶＤ装置の一例を成膜対象であるワークとともに示す図である。プラズマＣＶＤ装置の構成例を詳細に示す断面図である。従来のプラズマＣＶＤ装置における問題を参考として示す図である。三重点について説明するための図である。

以下、本発明の構成を図面に示す実施の形態の一例に基づいて詳細に説明する。

図１〜図２に、本発明に係るプラズマＣＶＤ装置の一実施形態を示す。このプラズマＣＶＤ装置１は、受電電極２と給電電極３を利用してワーク１０の表面に膜材料をプラズマＣＶＤ法により付着させる装置である（図１等参照）。本実施形態のプラズマＣＶＤ装置１は、接続部材４、第１の碍子６、第２の碍子７等を備えている。

受電電極２は、チャンバー壁（図示省略）から電源の供給を受ける電極である。給電電極３は、ワーク１０に電源を供給する電極である。

接続部材４は、受電電極２と給電電極３とを接続する部材である。この接続部材４は、熱変形吸収部５を有する（図２参照）。

熱変形吸収部５は、接続部材４に熱膨張が生じた際の変形を吸収するべく形成されている。本実施形態では、接続部材４が熱膨張した場合に延伸するバネ部材を熱変形吸収部５として設けている（図２参照）。接続部材４が熱膨張するのに応じてバネ部材が延伸することにより、軸が傾斜してしまうほどの受電電極２や給電電極３の変形（図３参照）が引き起こされるのを抑止することができる。

下部碍子（第１の碍子）６および上部碍子（第２の碍子）７は、受電電極２および給電電極３を電気的に絶縁する部材である。

下部碍子６は、受電電極２または給電電極３が通る透孔６ａを有する。受電電極２側の下部碍子６と給電電極３側の下部碍子６とは、例えば筒状の接続用碍子９によって接続されている。このプラズマＣＶＤ装置１において、上述の接続部材４は、この接続用碍子９の内部を通過するように配置される（図２参照）。

上部碍子７は、下部碍子６の上側に配置される。上部碍子６には、受電電極２の基端部２ａまたは給電電極３の基端部３ａを支持するための支持部８が形成されている。また、この支持部８は、下部碍子６と接する上部碍子６の底面から突出し、下部碍子６の透孔６ａに嵌まり込むボス状に形成されており、上部碍子６を下部碍子６の上側に配置すると、支持部８が透孔６ａに嵌まり込み、いんろう継ぎされた状態となる（図２参照）。しかも、このとき、ボス状の支持部８によって支持した状態の受電電極２および給電電極３を、上部碍子６の透孔６ａに対して芯出しした状態（受電電極２や給電電極３の中心軸を透孔６ａの中心線に近づけ、あるいは一致させた状態）とすることができる。

このように、本実施形態のプラズマＣＶＤ装置１では、受電電極２と給電電極３を接続するための部材を、従来のような棒状の一体物から別体の部材としたうえで、両部材の間にバネのような熱変形吸収部５を介在させた構成としているので、熱膨張の影響が受電電極２や給電電極３などに及ぶのが抑止される。加えて、いんろう継ぎされるボス状の支持部８を採用しているので、これによって支持される受電電極２や給電電極３の下部碍子６に対するガタツキや位置変動が抑えられ、これら受電電極２や給電電極３の傾きが抑えられる。したがって、受電電極２や給電電極３が下部碍子６に接触することに起因する異常放電の発生を抑止することができる。

なお、上述の実施形態は本発明の好適な実施の一例ではあるがこれに限定されるものではなく本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々変形実施可能である。

本発明は、受電電極と給電電極を利用してワークの表面に膜材料を付着させるプラズマＣＶＤ装置に適用して好適である。

１…プラズマＣＶＤ装置
２…受電電極
２ａ…受電電極の基端部
３…給電電極
３ａ…給電電極の基端部
４…接続部材
５…熱変形吸収部
６…下部碍子（第１の碍子）
６ａ…透孔
７…上部碍子（第２の碍子）
８…支持部
９…接続用碍子
１０…ワーク

Claims

受電電極と給電電極を利用してワークの表面に膜材料をプラズマＣＶＤ法により付着させるプラズマＣＶＤ装置において、
前記受電電極と前記給電電極とを接続する接続部材であって、当該接続部材に熱膨張が生じた際の変形を吸収する熱変形吸収部を有する接続部材と、
前記受電電極および前記給電電極をそれらの周囲と電気的に絶縁するための第１の碍子と、
前記受電電極および前記給電電極のそれぞれの基端部を支持するための支持部を有し、前記第１の碍子に対していんろう継ぎにて接続される第２の碍子と、
を備えることを特徴とするプラズマＣＶＤ装置。