KR20220049607A - 전리 진공계 및 카트리지 - Google Patents

Abstract

전리 진공계는, 막대 형상을 갖는 양극과, 상기 양극이 통과하는 관통 구멍을 갖는 음극판을 포함하는 음극을 구비한다. 상기 양극의 축방향을 따른 단면에 있어서의 상기 관통 구멍의 형상은, 2개의 볼록부에 의해 끼인 오목부를 포함한다.

Description

전리 진공계 및 카트리지

본 발명은, 전리 진공계 및 카트리지에 관한 것이다.

전리 진공계에서는, 양극과 음극 사이에 전압을 인가하고 방전을 일으키게 함으로써 기체를 전리시키고, 음극과 양극 사이를 흐르는 전류를 측정함으로써 압력이 검출된다. 전리 진공계에는, 양극과 음극 사이에 있어서의 방전을 촉구하는 유발부가 마련될 수 있다.

특허문헌 1에는, 방전 공간을 내부에 구획하는 진공계 본체와, 방전 공간에 설치된 전극과, 점화 보조 부재를 갖는 냉음극 전리 진공계가 기재되어 있다. 점화 보조 부재는, 진공계 본체에 지지되는 베이스부와, 베이스부에 형성되어 전극이 관통하는 관통 구멍과, 전극의 축방향으로 직교하는 단면에 있어서, 관통 구멍의 내주면으로부터 전극을 향하여 돌출되는 단수 또는 복수의 돌기부를 구비하고 있다. 그러나, 장기간의 사용에 있어서, 돌기부의 표면에의 물질의 퇴적에 의해 방전이 유발되기 어려워지는 경우가 있다.

일본 특허 공개 제2008-304360호 공보

본 발명은 전리 진공계에 있어서의 방전의 유발 성능의 저하를 억제하기 위해 유리한 기술을 제공한다.

본 발명의 제1 측면은, 막대 형상을 갖는 양극과, 상기 양극이 통과하는 관통 구멍을 갖는 음극판을 포함하는 음극을 구비하는 전리 진공계에 관한 것이고, 상기 양극의 축방향을 따른 단면에 있어서의 상기 관통 구멍의 형상은, 2개의 볼록부에 의해 끼인 오목부를 포함한다.

본 발명의 제2 측면은, 막대 형상을 갖는 양극과, 상기 양극이 통과하는 관통 구멍을 갖는 음극판을 포함하는 음극을 구비하는 전리 진공계에 관한 것이고, 상기 양극은, 상기 음극판에 대면하는 부분에, 상기 양극의 축방향을 따른 단면에 있어서 2개의 볼록부에 의해 끼인 오목부를 포함한다.

본 발명의 제3 측면은, 막대 형상을 갖는 양극과, 음극과, 전자파원을 구비하는 전리 진공계에 관한 것이고, 상기 음극은, 상기 양극이 통과하는 관통 구멍 및 상기 전자파원을 수용하는 수용부를 갖는 제1 음극판과, 상기 제1 음극판으로부터 이격하여 배치된 제2 음극판과, 상기 제1 음극판과 상기 제2 음극판 사이에 상기 제1 음극판에 접하도록 배치된 제3 음극판과, 상기 제1 음극판, 상기 제2 음극판 및 상기 제3 음극판을 둘러싸는 부재를 포함하고, 상기 제2 음극판, 상기 제3 음극판 및 상기 부재에 의해 둘러싸이는 방전 공간에 대하여, 상기 전자파원이 발생시킨 전자파가 전달되도록, 상기 부재와 상기 제3 음극판 사이에 간극이 구성되고, 상기 양극의 축방향을 따른 단면에 있어서, 상기 부재 중 상기 간극을 구성하는 부분의 형상은, 2개의 볼록부에 의해 끼인 오목부를 포함한다.

본 발명의 제4 측면은, 막대 형상을 갖는 양극을 구비하는 전리 진공계에 있어서 사용되는 카트리지에 관한 것이고, 상기 카트리지는, 상기 양극이 통과하는 관통 구멍을 갖는 음극판을 구비하고, 상기 양극의 축방향을 따른 단면에 있어서의 상기 관통 구멍의 형상은, 2개의 볼록부에 의해 끼인 오목부를 포함한다.

본 발명의 제5 측면은, 막대 형상을 갖는 양극과, 전자파원을 구비하는 전리 진공계에 있어서 사용되는 카트리지이며, 상기 카트리지는, 상기 양극이 통과하는 관통 구멍 및 상기 전자파원을 수용하는 수용부를 갖는 제1 음극판과, 상기 제1 음극판으로부터 이격하여 배치된 제2 음극판과, 상기 제1 음극판과 상기 제2 음극판 사이에 상기 제1 음극판에 접하도록 배치된 제3 음극판과, 상기 제1 음극판, 상기 제2 음극판 및 상기 제3 음극판을 둘러싸는 부재를 구비하고, 상기 제2 음극판, 상기 제3 음극판 및 상기 부재에 의해 둘러싸이는 방전 공간에 대하여, 상기 전자파원이 발생시킨 전자파가 전달되도록, 상기 부재와 상기 제3 음극판 사이에 간극이 구성되고, 상기 양극의 축방향을 따른 단면에 있어서, 상기 부재 중 상기 간극을 구성하는 부분의 형상은, 2개의 볼록부에 의해 끼인 오목부를 포함한다.

도 1은 일 실시 형태의 진공 처리 장치 및 그것에 설치된 전리 진공계를 도시하는 도면.
도 2는 제1 실시 형태의 전리 진공계 구성을 도시하는 도면.
도 3은 제1 실시 형태의 전리 진공계 구성을 도시하는 도면.
도 4는 제2 실시 형태의 전리 진공계의 구성을 도시하는 도면.
도 5는 제3 실시 형태의 전리 진공계의 구성을 도시하는 도면.
도 6은 제4 실시 형태의 전리 진공계의 구성을 도시하는 도면.
도 7은 제5 실시 형태의 전리 진공계의 구성을 도시하는 도면.
도 8은 제6 실시 형태의 전리 진공계의 구성을 도시하는 도면.
도 9는 제7 실시 형태의 전리 진공계의 구성을 도시하는 도면.
도 10은 제8 실시 형태의 전리 진공계의 구성을 도시하는 도면.

이하, 첨부 도면을 참조하여 실시 형태를 상세하게 설명한다. 또한, 이하의 실시 형태는 특허 청구 범위에 관한 발명을 한정하는 것은 아니다. 실시 형태에는 복수의 특징이 기재되어 있지만, 이들 복수의 특징 모두가 발명에 필수적인 것만은 아니고, 또한, 복수의 특징은 임의로 조합할 수 있어도 된다. 또한, 첨부 도면에 있어서는, 동일 혹은 마찬가지의 구성에 동일한 참조 번호를 붙여, 중복된 설명은 생략한다.

도 1에는, 일 실시 형태의 진공 처리 장치 S 및 그것에 설치된 전리 진공계(100)가 도시되어 있다. 진공 처리 장치 S는, 예를 들어 성막 장치일 수 있다. 성막 장치로서는, 예를 들어, 스퍼터링 장치, PVD 장치, CVD 장치 등을 들 수 있다. 진공 처리 장치 S는, 애싱 장치, 건식 에칭 장치 등의 표면 처리 장치이어도 된다.

전리 진공계(100)는 측정자(102)와, 측정자(102)에 접속된 제어부(13)를 구비할 수 있다. 진공 처리 장치 S는, 진공 용기(101)를 구비하고, 진공 용기(101) 중에서 기판 등의 처리 대상물을 처리할 수 있다. 측정자(102)는 진공 용기(101)의 벽에 형성된 개구 부분에 기밀을 유지한 상태에서 설치된다. 일례에 있어서, 측정자(102)는 진공 용기(101)의 플랜지(8)를 개재하여 접속될 수 있다. 제어부(13)와 측정자(102)는, 서로 분리하여 구성되어도 되고, 일체화하여 구성되어도 된다.

도 2에는, 제1 실시 형태의 전리 진공계(100)의 구성이 도시되어 있다. 전리 진공계(100)는, 예를 들어, 역 마그네트론형 진공계로 구성될 수 있지만, 이것에 한정되는 것은 아니다. 측정자(102)는 음극(1)을 구성하는 용기(103)와, 양극(2)을 구비할 수 있다. 음극(1)을 구성하는 용기(103)는, 예를 들어, 원통 형상 등의 통형상을 갖는 통부(TP)를 포함할 수 있다. 양극(2)은 막대 형상을 가질 수 있다. 음극(1)은 막대 형상의 양극(2)을 둘러싸도록 배치될 수 있다. 양극(2)과 음극(1)에 의해 방전 공간(4)이 획정될 수 있다. 용기(103)는, 예를 들어, 금속(예를 들어, 스테인레스 스틸) 등의 도전체에 의해 구성될 수 있다. 양극(2)은 금속(예를 들어, 몰리브덴, 텅스텐, 니켈, 티타늄) 등의 도전체에 의해 구성될 수 있다. 측정자(102)는 자장을 형성하는 자석(3)을 더 구비할 수 있다. 자석(3)은 통부(TP)를 둘러싸도록 배치되고, 링 형상을 가질 수 있다. 자석(3)은, 예를 들어, 페라이트 자석 등의 영구 자석일 수 있다. 용기(103)의 통부(TP)의 일단부(진공 용기(101)의 측)는 개방되고, 통부(TP)의 타단부는 절연성의 밀봉 부재(6)에 의해 밀봉될 수 있다. 일례에 있어서, 양극(2)은 밀봉 부재(6)를 관통하도록 배치될 수 있다. 밀봉 부재(6)는, 예를 들어, 알루미나 세라믹 등으로 구성될 수 있다.

용기(103) 중에는, 교체 가능한 카트리지(106)가 배치되어도 된다. 카트리지(106)는 전리 진공계(100)에 있어서 사용될 수 있는 소모 부품일 수 있다. 카트리지(106)는, 예를 들어, 음극 구조체일 수 있다. 카트리지(106)는 폴 피스(음극판)(104, 105)와, 내측 통(110)을 포함할 수 있다. 폴 피스(104, 105)는 자장을 조정하는 기능 및 방전 공간(4)을 둘러싸는 기능을 가질 수 있다. 내측 통(110)은 용기(103)의 내측면에 접하는 외측면과, 방전 공간(4)을 둘러싸는 내측면을 갖고, 폴 피스(104, 105)를 지지할 수 있다. 폴 피스(104, 105) 및 내측 통(110)은 금속 등의 도전체로 구성될 수 있다. 폴 피스(104, 105)를 구성할 수 있는 도전체는, 자성체(예를 들어, 자성을 갖는 스테인레스 스틸)이어도 되고, 비자성체(예를 들어, 자성을 갖지 않는 스테인레스 스틸)이어도 된다.

카트리지(106)는 통부(TP)와 전기적으로 접속되고, 폴 피스(104, 105) 및 내측 통(110)은 음극(1)의 일부를 구성할 수 있다. 카트리지(106)에 대한 이온 등의 충돌에 의해 카트리지(106)가 열화된 경우, 열화된 카트리지(106)를 새로운 카트리지(106)로 교체함으로써 전리 진공계(100)의 기능을 회복할 수 있다. 이 예에서는, 카트리지(106)가 교체 가능하지만, 카트리지(106)는 분리 불능으로 통부(TP)에 결합되어도 된다.

폴 피스(제1 음극판)(105)는, 양극(2)이 통과하는 관통 구멍(11)을 가질 수 있다. 관통 구멍(11)은 폴 피스(105)와 양극(2)이 전기적으로 접속되지 않도록, 즉, 폴 피스(105)와 양극(2) 사이에 간극이 구성되도록 마련된다.

폴 피스(제2 음극판)(104)는, 폴 피스(105)로부터 이격하여 배치되고, 폴 피스(105)와 폴 피스(104) 사이에 방전 공간(4)이 획정될 수 있다. 폴 피스(105)는 폴 피스(104)와 밀봉 부재(6) 사이에 배치될 수 있다. 폴 피스(105)는 내측 통(110)의 일단부(밀봉 부재(6)의 측의 단부)에 배치될 수 있다. 폴 피스(104)는 내측 통(110)의 타단부(통부(TP)의 개방단 측의 단부)에 배치될 수 있다. 폴 피스(104)는 1개 또는 복수의 관통 구멍(10)을 갖고, 해당 1개 또는 복수의 관통 구멍(10)을 통하여 진공 용기(101)와 방전 공간(4)이 연통된다. 내측 통(110)은 폴 피스(105, 104)와 마찬가지의 재료로 구성될 수 있다.

양극(2)은 제어부(13)에 전기적으로 접속된다. 제어부(13)는 양극(2)에 전압을 인가하는 전원(18)과, 양극(2)과 음극(1) 사이를 흐르는 방전 전류를 측정하는 전류 검출부(19)를 포함할 수 있다. 전류 검출부(19)에 의해 검출되는 방전 전류는, 방전 공간(4)의 압력에 대하여 상관을 갖고, 이 상관에 기초하여 도시하지 않은 프로세서에 의해 압력이 계산될 수 있다. 이에 의해, 진공 용기(101)의 압력을 검출할 수 있다.

도 3은, 양극(2)의 축방향 AX를 따른 양극(2) 및 폴 피스(105)의 단면도이다. 도 3에는, 제1 실시 형태에 있어서의 폴 피스(105)의 관통 구멍(11)의 구조가 도시되어 있다. 양극(2)의 축방향 AX를 따른 단면에 있어서의 폴 피스(105)의 관통 구멍(11)의 형상은, 2개의 볼록부(31)에 의해 끼인 오목부(32)를 포함할 수 있다. 이와 같은 구조를 요철 구조라고 칭한다. 양극(2)의 축방향 AX를 따른 단면에 있어서, 관통 구멍(11)의 형상은, 복수의 오목부(32)를 갖는 형상이어도 된다.

일례에 있어서, 관통 구멍(11)은 축방향 AX로 배열한 복수의 홈을 포함하고, 복수의 홈의 1개는, 1개의 오목부(32)를 구성할 수 있다. 다른 예에 있어서, 관통 구멍(11)은 오목부(32)를 구성하는 나선상의 홈을 포함할 수 있다. 폴 피스(105)는 제1 링면(RF1)과, 제1 링면(RF1)의 반대측의 제2 링면(RF2)을 갖고, 오목부(32)는 제1 링면(RF1)을 포함하는 가상면과 제2 링면(RF2)을 포함하는 가상면 사이에 배치될 수 있다. 도 3에 예시되는 바와 같이, 양극(2)도 요철 구조를 가져도 된다. 즉, 양극(2)은 양극(2)의 축방향 AX를 따른 단면에 있어서, 폴 피스(105)에 대면하는 부분에, 2개의 볼록부(41)에 의해 끼인 오목부(42)를 가져도 된다.

방전 공간(4)에 면한 음극(1)(주로 카트리지(106))이 스퍼터링됨으로써 발생시킨 입자는, 음극(1) 및 양극(2)의 표면에 퇴적하여 막을 형성할 수 있다. 상기와 같이 음극(1)과 양극(2)이 대면하는 부분에 2개의 볼록부에 의해 끼인 오목부를 마련함으로써, 막의 형성에 의한 방전의 유발 성능의 저하를 억제할 수 있다. 그 이유의 첫번째로서, 음극(1)과 양극(2)이 대면하는 부분에 2개의 볼록부에 의해 끼인 오목부를 마련함으로써, 당해 부분의 표면적이 증가하는 것을 들 수 있다. 또한, 그 이유의 두번째로서, 양극(2)의 축방향 AX를 따른 단면에 있어서 음극(1)과 양극(2)이 대면하는 부분에 2개의 볼록부에 의해 끼인 오목부를 마련함으로써, 오목부로의 입자의 퇴적이 억제되는 것을 들 수 있다.

도 3에 예시된 제1 실시 형태에서는, 축방향 AX를 따른 단면에 있어서, 폴 피스(105)의 관통 구멍(11)이 2개의 볼록부(31)에 의해 끼인 오목부(32)를 갖고, 또한, 양극(2)이 2개의 볼록부(41)에 의해 끼인 오목부(42)를 갖는다. 그러나, 폴 피스(105)의 관통 구멍(11) 및 양극(2)의 적어도 한쪽이, 축방향 AX를 따른 단면에 있어서, 2개의 볼록부에 의해 끼인 오목부를 갖고 있으면 된다.

폴 피스(105)의 관통 구멍(11) 및/또는 양극(2)에 있어서의 폴 피스(105)에 대면하는 부분에 더하여 또는 이를 대신하여, 폴 피스(104)와 양극(2)이 대면하는 부분에 요철 구조가 마련되어도 된다. 도 2에 예시되는 바와 같이, 양극(2)의 축방향 AX를 따른 단면에 있어서의 폴 피스(104)의 관통 구멍(12)의 형상은, 2개의 볼록부에 의해 끼인 오목부를 포함할 수 있다. 양극(2)의 축방향 AX를 따른 단면에 있어서, 관통 구멍(12)의 형상은, 복수의 오목부를 갖는 형상이어도 된다. 이에 덧붙여 또는 이를 대신하여, 양극(2)은 양극(2)의 축방향 AX를 따른 단면에 있어서, 폴 피스(104)에 대면하는 부분에, 2개의 볼록부에 의해 끼인 오목부를 가져도 된다.

도 4는, 양극(2)의 축방향 AX를 따른 양극(2) 및 폴 피스(105)의 단면도이다. 도 4에는, 제2 실시 형태에 있어서의 폴 피스(105)의 관통 구멍(11)의 구조가 도시되어 있다. 제2 실시 형태로서 언급하지 않는 사항은, 제1 실시 형태에 따를 수 있다. 제2 실시 형태에서는, 폴 피스(105)는 양극(2)의 축방향 AX를 따른 단면에 있어서, 적어도 하나의 볼록부(31)가 양극(2)을 향하여 가늘어진 테이퍼 형상을 갖는 요철 구조를 가질 수 있다. 이에 덧붙여 또는 이를 대신하여, 제2 실시 형태에서는, 양극(2)은 양극(2)의 축방향 AX를 따른 단면에 있어서, 적어도 하나의 볼록부(41)가 폴 피스(105)를 향하여 가늘어진 테이퍼 형상을 갖는 요철 구조를 가질 수 있다. 이와 같은 볼록부(31, 41)는 그 선단에 전계가 집중되기 쉬우므로, 전자의 발생량을 증대시키는 데 유리하다.

폴 피스(105) 및/또는 그것에 대면하는 부분의 양극(2)의 요철 구조에 더하여 또는 이를 대신하여, 폴 피스(104)와 양극(2)이 대면하는 부분에, 제2 실시 형태에 따른 요철 구조가 마련되어도 된다. 예를 들어, 양극(2)의 축방향 AX를 따른 단면에 있어서의 폴 피스(104)의 관통 구멍(12)의 형상은, 2개의 볼록부에 의해 끼인 오목부를 포함하고, 해당 2개의 볼록부의 적어도 하나가, 양극(2)을 향하여 가늘어진 테이퍼 형상을 가질 수 있다. 또한, 양극(2)은 양극(2)의 축방향 AX를 따른 단면에 있어서, 폴 피스(104)에 대면하는 부분에, 2개의 볼록부에 의해 끼인 오목부를 포함하고, 해당 2개의 볼록부의 적어도 하나가, 폴 피스(104)를 향하여 가늘어진 테이퍼 형상을 가져도 된다.

도 5는, 양극(2)의 축방향 AX를 따른 양극(2) 및 폴 피스(105)의 단면도이다. 도 5에는, 제3 실시 형태에 있어서의 폴 피스(105)의 관통 구멍(11)의 구조가 도시되어 있다. 제3 실시 형태로서 언급하지 않는 사항은, 제1 또는 제2 실시 형태를 따를 수 있다. 제3 실시 형태에서는, 양극(2)의 축방향 AX를 따른 단면에 있어서의 폴 피스(105)의 관통 구멍(11)의 형상은, 2개의 볼록부(31a, 31b)에 의해 끼인 오목부(32)를 포함할 수 있다. 또한, 인접하는 볼록부(31a, 31b)는 양극(2)까지의 거리가 서로 다르며, 볼록부(31a)와 양극(2) 사이의 거리는, 볼록부(31b)와 양극(2) 사이의 거리보다도 작다. 양극(2)까지의 거리가 서로 다른 볼록부(31a, 31b)는 축방향 AX를 따라서 교대로 배치될 수 있다. 관통 구멍(11)의 적어도 하나의 볼록부(31a)는 관통 구멍(11)의 적어도 하나의 볼록부(31b)보다도, 방전 공간(4)에 가까운 위치에 배치되는 것이 바람직하다. 또한, 관통 구멍(11)의 적어도 하나의 볼록부(31a)는 관통 구멍(11)의 모든 볼록부(31b)보다도, 방전 공간(4)에 가까운 위치에 배치되는 것이 더욱 바람직하다.

양극(2)까지의 거리가 먼 볼록부(31b)에는, 양극(2)까지의 거리가 가까운 볼록부(31a)보다도 입자의 퇴적에 의한 막의 형성이 일어나기 어렵다. 따라서, 제3 실시 형태는, 양극(2)까지의 거리가 먼 볼록부(31b)를 마련함으로써, 막이 형성되기 어려운 볼록부의 표면적을 증대시키고, 이에 의해, 수명을 연장하고, 및/또는, 방전의 유발 성능을 향상시키는 데 유리하다.

도 6은, 양극(2)의 축방향 AX를 따른 양극(2) 및 폴 피스(105)의 단면도이다. 도 6에는, 제4 실시 형태에 있어서의 폴 피스(105)의 관통 구멍(11)의 구조가 도시되어 있다. 제4 실시 형태로서 언급하지 않는 사항은, 제1 내지 제3 실시 형태를 따를 수 있다. 제4 실시 형태에서는, 양극(2)의 축방향 AX를 따른 단면에 있어서의 양극(2)의 형상은, 2개의 볼록부(41a, 41b)에 의해 끼인 오목부(42)를 포함할 수 있다. 또한, 인접하는 볼록부(41a, 41b)는 폴 피스(105)까지의 거리가 서로 다르며, 볼록부(41a)와 폴 피스(105) 사이의 거리는, 볼록부(41b)와 폴 피스(105) 사이의 거리보다도 작다. 폴 피스(105)까지의 거리가 서로 다른 볼록부(41a, 41b)는 축방향 AX를 따라서 교대로 배치될 수 있다. 적어도 하나의 볼록부(41a)는 적어도 하나의 볼록부(41b)보다도, 방전 공간(4)에 가까운 위치에 배치되는 것이 바람직하다. 또한, 적어도 하나의 볼록부(41a)는 모든 볼록부(41b)보다도, 방전 공간(4)에 가까운 위치에 배치되는 것이 더욱 바람직하다. 폴 피스(105)까지의 거리가 먼 볼록부(41b)에는, 폴 피스(105)까지의 거리가 가까운 볼록부(41a)보다도 입자의 퇴적에 의한 막의 형성이 일어나기 어렵다. 따라서, 제4 실시 형태는, 폴 피스(105)까지의 거리가 먼 볼록부(41b)를 마련함으로써, 막이 형성되기 어려운 볼록부의 표면적을 증대시키고, 이에 의해, 수명을 연장하고, 및/또는, 방전의 유발 성능을 향상시키는 데 유리하다. 제4 실시 형태는, 제3 실시 형태와 조합하여 실시되어도 된다.

도 7은, 양극(2)의 축방향 AX를 따른 양극(2) 및 폴 피스(105)의 단면도이다. 도 7에는, 제5 실시 형태에 있어서의 폴 피스(105)의 관통 구멍(11)의 구조가 도시되어 있다. 제5 실시 형태로서 언급하지 않는 사항은, 제1 내지 제4 실시 형태에 따를 수 있다. 관통 구멍(11)의 표면에 대한 이온의 충돌은, 폴 피스(105)의 제1 링면(RF1)에 대한 이온의 충돌보다도 적다. 따라서, 관통 구멍(11)의 표면에의 입자의 퇴적에 의한 막의 형성은, 폴 피스(105)의 제1 링면(RF1)에의 입자의 퇴적에 의한 막의 형성보다도 용이하게 일어날 수 있다. 그래서, 제5 실시 형태에서는, 관통 구멍(11)의 표면을 구성하는 부품(120)이 교체 가능하게 폴 피스(105)에 설치된다. 부품(120)은, 예를 들어, 수나사를 갖고, 폴 피스(105)는 부품(120)을 수용하는 개구와, 해당 개구에 마련된 암나사를 가질 수 있다. 부품(120)은 관통 구멍(11)을 갖고, 관통 구멍(11)에는, 제1 내지 제4 실시 형태 중 어느 것에 따르는 요철 구조가 마련될 수 있다. 이와 같은 교체 가능한 부품(120)은 폴 피스(104)에 대하여 제공되어도 된다.

도 8은, 양극(2)의 축방향 AX를 따른 양극(2) 및 폴 피스(105)의 단면도이다. 도 8에는, 제6 실시 형태에 있어서의 폴 피스(105)의 관통 구멍(11)의 구조가 도시되어 있다. 제6 실시 형태로서 언급하지 않는 사항은, 제1 내지 제5 실시 형태에 따를 수 있다. 제6 실시 형태에서는, 양극(2)에 있어서의 폴 피스(105)에 대면하는 부분의 표면을 구성하는 부품(121)이 교체 가능하게 양극(2)에 설치된다. 부품(121)은, 예를 들어, 암나사를 갖고, 양극(2)은 수나사를 가질 수 있다. 부품(121)은 제1 내지 제4 실시 형태 중 어느 것에 따르는 요철 구조가 마련될 수 있다. 이와 같은 교체 가능한 부품(121)은 양극(2)에 있어서의 폴 피스(104)에 대면하는 부분에 대하여 제공되어도 된다.

도 9에는, 제7 실시 형태의 전리 진공계(100)의 구성이 도시되어 있다. 제7 실시 형태로서 언급하지 않는 사항은, 제1 내지 제6 실시 형태에 따를 수 있다. 폴 피스(제1 음극판)(105)는, 양극(2)이 통과하는 관통 구멍(11) 외에, 전자파원(15)을 수용하는 수용부(22)를 가질 수 있다. 전자파원(15)은, 예를 들어, 광원일 수 있다. 폴 피스(105)에는, 전자파원(15)을 덮는 커버가 마련되어도 된다.

폴 피스(제2 음극판)(104)는, 폴 피스(105)로부터 이격하여 배치되고, 폴 피스(105)와 폴 피스(104) 사이에 방전 공간(4)이 획정될 수 있다. 폴 피스(105)는 폴 피스(104)와 밀봉 부재(6) 사이에 배치될 수 있다. 폴 피스(105)는 내측 통(110)의 일단부(밀봉 부재(6)의 측의 단부)에 배치될 수 있다. 폴 피스(104)는 내측 통(110)의 타단부(통부(TP)의 개방 단부의 측)에 배치될 수 있다. 폴 피스(104)는 1개 또는 복수의 관통 구멍(10)을 갖고, 해당 1개 또는 복수의 관통 구멍(10)을 통하여 진공 용기(101)와 방전 공간(4)이 연통된다.

카트리지(106) 혹은 음극(1)은 폴 피스(105)(제1 음극판)와 폴 피스(104)(제2 음극판) 사이에 음극판(제3 음극판)(20)을 더 포함할 수 있다. 음극판(20)은 폴 피스(105)에 접촉하도록 배치될 수 있다. 음극판(20)은 양극(2)을 통과시키는 관통 구멍을 갖는다. 음극판(20)은 폴 피스(104), 음극판(20) 및 내측 통(110)(통부(TP))에 의해 둘러싸인 방전 공간(4)에 대하여, 전자파원(15)이 발생시킨 전자파가 전달되도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 음극판(20)은 음극판(20)과 내측 통(110) 사이에 간극(21)을 형성하고, 전자파원(15)이 발생시킨 전자파가 간극(21)을 통하여 방전 공간(4)에 전달되도록 구성될 수 있다. 내측 통(110) 중 전자파원(15)이 발생시킨 전자파가 입사하는 부분은, 광전 효과에 의해 전자를 발생시킬 수 있다. 이와 같은 전자의 방출은 방전의 유발 성능을 향상시킬 수 있다. 전자파원(15)이 발생시키는 전자파 외에, 내측 통(110) 중 음극판(20)과 폴 피스(105) 사이의 부분으로의 전자파의 조사에 의해 발생하는 전자도, 간극(21)을 통하여 방전 공간(4)에 공급될 수 있다.

간극(21)에는, 막을 형성할 수 있는 입자가 비래할 수 있는 한편, 그와 같은 막의 형성을 저해하는 이온이 충돌하기 어려우므로, 내측 통(110)(부재) 중 간극(21)을 구성하는 부분에 막이 형성될 수 있다. 그래서, 내측 통(110) 중 간극(21)을 구성하는 부분에는, 제1 내지 제4 실시 형태 중 어느 것에 따르는 요철 구조(ST1)가 마련될 수 있다. 요철 구조(ST1)의 표면에는 막이 형성되기 어렵다. 이에 의해, 광전 효과에 의한 전자의 방사 기능이 장기간에 걸쳐 유지될 수 있다.

도 10에는, 제8 실시 형태의 전리 진공계(100)의 구성이 도시되어 있다. 제8 실시 형태는, 제7 실시 형태의 변형예 또는 개량예이다. 제8 실시 형태에서는, 전자파원(15)을 수용하는 수용부(22)의 표면의 전부 또는 일부에도, 제1 내지 제4 실시 형태 중 어느 것에 따르는 요철 구조(ST2)가 마련된다. 요철 구조(ST2)에 의해서도, 광전 효과에 의한 전자의 방사 기능이 장기간에 걸쳐 유지될 수 있다.

발명은 상기 실시 형태에 제한되는 것은 아니며, 발명의 정신 및 범위로부터 이탈하지 않고, 다양한 변경 및 변형이 가능하다. 따라서, 발명의 범위를 밝히기 위해 청구항을 첨부한다.

Claims (24)

1. 막대 형상을 갖는 양극과, 상기 양극이 통과하는 관통 구멍을 갖는 음극판을 포함하는 음극을 구비하는 전리 진공계이며,
   상기 양극의 축방향을 따른 단면에 있어서의 상기 관통 구멍의 형상은, 2개의 볼록부에 의해 끼인 오목부를 포함하는
   것을 특징으로 하는 전리 진공계.
2. 제1항에 있어서,
   상기 관통 구멍은, 상기 축방향으로 배열한 복수의 홈을 포함하고, 상기 복수의 홈의 1개는, 상기 오목부를 구성하는 것을 특징으로 하는 전리 진공계.
3. 제1항에 있어서,
   상기 관통 구멍은, 상기 오목부를 구성하는 나선상의 홈을 포함하는 것을 특징으로 하는 전리 진공계.
4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 2개의 볼록부는, 상기 양극을 향하여 가늘어진 볼록부를 포함하는 것을 특징으로 하는 전리 진공계.
5. 제1항 또는 제2항에 있어서,
   상기 2개의 볼록부는, 상기 양극까지의 거리가 서로 다른 2개의 볼록부를 포함하는 것을 특징으로 하는 전리 진공계.
6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 음극판은, 제1 링면과, 상기 제1 링면의 반대측의 제2 링면을 갖고, 상기 오목부는, 상기 제1 링면을 포함하는 가상면과 상기 제2 링면을 포함하는 가상면 사이에 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 전리 진공계.
7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 양극은, 상기 관통 구멍에 면하는 부분에, 2개의 볼록부에 의해 끼인 오목부를 갖는 것을 특징으로 하는 전리 진공계.
8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 음극은, 상기 양극이 통과하는 관통 구멍을 갖는 다른 음극판을 더 포함하고,
   상기 양극의 축방향을 따른 단면에 있어서의 상기 다른 음극판의 상기 관통 구멍의 형상은, 2개의 볼록부에 의해 끼인 오목부를 포함하는 것을 특징으로 하는 전리 진공계.
9. 제8항에 있어서,
   상기 양극은, 상기 다른 음극판의 상기 관통 구멍에 면하는 부분에, 2개의 볼록부에 의해 끼인 오목부를 갖는 것을 특징으로 하는 전리 진공계.
10. 막대 형상을 갖는 양극과, 상기 양극이 통과하는 관통 구멍을 갖는 음극판을 포함하는 음극을 구비하는 전리 진공계이며,
    상기 양극은, 상기 음극판에 대면하는 부분에, 상기 양극의 축방향을 따른 단면에 있어서 2개의 볼록부에 의해 끼인 오목부를 포함하는
    것을 특징으로 하는 전리 진공계.
11. 제10항에 있어서,
    상기 부분은, 상기 축방향으로 배열한 복수의 홈을 포함하고, 상기 복수의 홈의 1개는, 상기 오목부를 구성하는 것을 특징으로 하는 전리 진공계.
12. 제9항 또는 제10항에 있어서,
    상기 부분은, 상기 오목부를 구성하는 나선상의 홈을 포함하는 것을 특징으로 하는 전리 진공계.
13. 제9항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 2개의 볼록부는, 상기 음극을 향하여 가늘어진 볼록부를 포함하는 것을 특징으로 하는 전리 진공계.
14. 제9항 또는 제10항에 있어서,
    상기 2개의 볼록부는, 상기 음극까지의 거리가 서로 다른 2개의 볼록부를 포함하는 것을 특징으로 하는 전리 진공계.
15. 제9항 내지 제14항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 음극판은, 제1 링면과, 상기 제1 링면의 반대측의 제2 링면을 갖고, 상기 오목부는, 상기 제1 링면을 포함하는 가상면과 상기 제2 링면을 포함하는 가상면 사이에 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 전리 진공계.
16. 막대 형상을 갖는 양극과, 음극과, 전자파원을 구비하는 전리 진공계이며,
    상기 음극은, 상기 양극이 통과하는 관통 구멍 및 상기 전자파원을 수용하는 수용부를 갖는 제1 음극판과, 상기 제1 음극판으로부터 이격하여 배치된 제2 음극판과, 상기 제1 음극판과 상기 제2 음극판 사이에 상기 제1 음극판에 접하도록 배치된 제3 음극판과, 상기 제1 음극판, 상기 제2 음극판 및 상기 제3 음극판을 둘러싸는 부재를 포함하고,
    상기 제2 음극판, 상기 제3 음극판 및 상기 부재에 의해 둘러싸이는 방전 공간에 대하여, 상기 전자파원이 발생시킨 전자파가 전달되도록, 상기 부재와 상기 제3 음극판 사이에 간극이 구성되고,
    상기 양극의 축방향을 따른 단면에 있어서, 상기 부재 중 상기 간극을 구성하는 부분의 형상은, 2개의 볼록부에 의해 끼인 오목부를 포함하는
    것을 특징으로 하는 전리 진공계.
17. 막대 형상을 갖는 양극을 구비하는 전리 진공계에 있어서 사용되는 카트리지이며,
    상기 양극이 통과하는 관통 구멍을 갖는 음극판을 구비하고,
    상기 양극의 축방향을 따른 단면에 있어서의 상기 관통 구멍의 형상은, 2개의 볼록부에 의해 끼인 오목부를 포함하는
    것을 특징으로 하는 카트리지.
18. 제17항에 있어서,
    상기 관통 구멍은, 상기 축방향으로 배열한 복수의 홈을 포함하고, 상기 복수의 홈의 1개는, 상기 오목부를 구성하는 것을 특징으로 하는 카트리지.
19. 제17항 또는 제18항에 있어서,
    상기 관통 구멍은, 상기 오목부를 구성하는 나선상의 홈을 포함하는 것을 특징으로 하는 카트리지.
20. 제17항 내지 제19항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 2개의 볼록부는, 상기 양극을 향하여 가늘어진 볼록부를 포함하는 것을 특징으로 하는 카트리지.
21. 제17항 또는 제18항에 있어서,
    상기 2개의 볼록부는, 상기 양극까지의 거리가 서로 다른 2개의 볼록부를 포함하는 것을 특징으로 하는 카트리지.
22. 제17항 내지 제21항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 음극판은, 제1 링면과, 상기 제1 링면의 반대측의 제2 링면을 갖고, 상기 오목부는, 상기 제1 링면을 포함하는 가상면과 상기 제2 링면을 포함하는 가상면 사이에 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 카트리지.
23. 제17항 내지 제22항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 양극이 통과하는 관통 구멍을 갖는 다른 음극판을 더 구비하고,
    상기 양극의 축방향을 따른 단면에 있어서의 상기 다른 음극판의 상기 관통 구멍의 형상은, 2개의 볼록부에 의해 끼인 오목부를 포함하는
    것을 특징으로 하는 카트리지.
24. 막대 형상을 갖는 양극과, 전자파원을 구비하는 전리 진공계에 있어서 사용되는 카트리지이며,
    상기 양극이 통과하는 관통 구멍 및 상기 전자파원을 수용하는 수용부를 갖는 제1 음극판과,
    상기 제1 음극판으로부터 이격하여 배치된 제2 음극판과,
    상기 제1 음극판과 상기 제2 음극판 사이에 상기 제1 음극판에 접하도록 배치된 제3 음극판과,
    상기 제1 음극판, 상기 제2 음극판 및 상기 제3 음극판을 둘러싸는 부재를 구비하고,
    상기 제2 음극판, 상기 제3 음극판 및 상기 부재에 의해 둘러싸이는 방전 공간에 대하여, 상기 전자파원이 발생시킨 전자파가 전달되도록, 상기 부재와 상기 제3 음극판 사이에 간극이 구성되고,
    상기 양극의 축방향을 따른 단면에 있어서, 상기 부재 중 상기 간극을 구성하는 부분의 형상은, 2개의 볼록부에 의해 끼인 오목부를 포함하는
    것을 특징으로 하는 카트리지.

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