特許 6115403 圧力勾配型プラズマガン

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6115403

(24)【登録日】2017年3月31日

(45)【発行日】2017年4月19日

(54)【発明の名称】圧力勾配型プラズマガン

(51)【国際特許分類】

   C23C 14/32 20060101AFI20170410BHJP

   H05H 1/24 20060101ALI20170410BHJP

【ＦＩ】

   C23C14/32 H

   H05H1/24

【請求項の数】8

【全頁数】11

(21)【出願番号】特願2013-175547(P2013-175547)

(22)【出願日】2013年8月27日

(65)【公開番号】特開2015-45038(P2015-45038A)

(43)【公開日】2015年3月12日

【審査請求日】2016年6月6日

(73)【特許権者】

【識別番号】000005197

【氏名又は名称】株式会社不二越

(74)【代理人】

【識別番号】100158355

【弁理士】

【氏名又は名称】岡島 明子

(72)【発明者】

【氏名】園部 勝

(72)【発明者】

【氏名】高井 健志

(72)【発明者】

【氏名】佐藤 嗣紀

【審査官】 末松 佳記

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１０−２６２８３５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開昭５８−１０２４４０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許第０６１３７２３１（ＵＳ，Ａ）

【文献】 特開２００２−３１３６００（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００７−１９３９５０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許第０４２９７６１５（ＵＳ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｃ２３Ｃ １４／００−１４／５８

Ｈ０５Ｈ １／２４−１／５２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

カソードに接続される基体と、前記基体に一端が気密接続され他端部に開口部を有する筒状のカソード保護管と、を有し、前記カソード保護管内に、前記基体側より、前記基体のガス源連通穴に連通する貫通穴を有するガス誘導管と、前記ガス誘導管と離隔して前記カソード保護管の軸心を直角方向面で遮断する補助電極平板と、前記補助電極平板の前記開口部側に設けられ、前記開口部と同芯の開口を有する主電極と、が順次配設され、前記補助電極平板の外縁部には、該外縁部を貫通又は切り欠くガス導入口が設けられ、前記補助電極平板と前記主電極との距離が前記補助電極平板と前記主電極との間でグロー放電可能な距離にされていることを特徴とする圧力勾配型プラズマガン。

【請求項2】

前記補助電極平板と前記主電極との距離は、前記主電極の開口径の２倍以下０．３倍以上となるようにされていることを特徴とする請求項１記載の圧力勾配型プラズマガン。

【請求項3】

前記補助電極平板の材料の耐熱温度が前記主電極の材料の耐熱温度より低い材料であることを特徴とする請求項１又は２記載の圧力勾配型プラズマガン。

【請求項4】

前記ガス誘導管がセラミックスであることを特徴とする請求項１又は２又は３記載の圧力勾配型プラズマガン。

【請求項5】

前記補助電極板の中央に主電極板に向かって突起部が設けられていることを特徴とする請求項１又は２又は３又は４記載の圧力勾配型プラズマガン。

【請求項6】

前記突起形状は前記軸心を軸とする円錐形状であることを特徴とする請求項５記載の圧力勾配型プラズマガン。

【請求項7】

前記補助電極平板は円盤の一部が複数か所切欠かれた形状であって、前記円盤の外縁部が前記カソード保護管内周面に固定され、前記切欠かれた部分と前記カソード保護管内周面とで、前記ガス導入口が形成されていることを特徴とする請求項５又は６記載の圧力勾配型プラズマガン。

【請求項8】

前記補助電極平板と前記ガス導入口は一体成型され、前記補助電極平板の外縁部の周方向の複数か所が前記主電極側に折り曲げ延出され、前記補助電極平板の延出部端が前記主電極に当接かつ軸方向に位置決め固定され、前記延出部と前記カソード保護管内周面とで、前記ガス導入口が形成されていることを特徴とする請求項５又は６記載の圧力勾配型プラズマガン。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、電子ビームを発生させるための圧力勾配型プラズマガンに関し、特に補助電極の改良に関する。

【背景技術】

【0002】

真空プラズマ成膜装置等においては、電子ビームにより、ハース上の成膜材料を加熱し、溶融又は蒸発あるいは昇華させ、基板上に金属やセラミック薄膜を成膜する。かかる電子ビーム又はプラズマを発生させるプラズマガンの１つに圧力勾配型プラズマガンがある。圧力勾配型プラズマガンの例としては、特許文献１の図６及び従来技術の段落０００２においては、主電極と補助電極とからなる電極構造を採用することにより、低電圧かつ大電流の高効率放電を目的とするものが開示されている。圧力勾配型プラズマガンを備えるプラズマ成膜装置では、カソード領域内の圧力を成膜室内の圧力よりも高くするようカソード領域内と成膜室内との間に圧力勾配を形成させることにより、主電極及び補助電極等へのプラズマの直撃が緩和されるので、プラズマによる主電極及び補助電極等の損傷が防止される。このように、圧力勾配型プラズマガンを備えるプラズマ成膜装置によれば、主電極及び補助電極等の損傷が防止されるので、所望の成膜品質を長期間に渡り安定して確保することができると記載されている。

【0003】

より詳述すると、図４に示すように、従来の圧力勾配型プラズマガン５１は、図示しないカソードに接続される基体１０に一端２０ｂが気密接続され他端部２０ａに開口部２１を有する筒状のカソード保護管２０が設けられている。このカソード保護管２０内に、基体１０側より、基体のガス源連通穴１０ａに連通する貫通穴１２ａを有するガス誘導管５２が開口部２１に向かってカソード保護管と同軸に設けられている。ガス誘導管５２の先端部５２ｂには、ガス誘導管の先端部外周が貫通する開口４０ａを備えた円盤状の主電極４０が設けられており、主電極４０とカソード保護管の開口部２１との間に放電空間４１を形成している。また、主電極４０の開口４０ａから突出するガス誘導管５２の先端部５２ｂが補助電極となる。なお、各部材の材料は、使用温度、価格、加工性等の観点から、カソード保護管はモリブデン又はタングステン材、ガス誘導管はタンタル、主電極は６ホウ化ランタンが多用される。

【0004】

かかる従来の圧力勾配型プラズマガン５１の放電は次のように行われる。図５（ａ）に示すように放電開始直後、すなわち補助電極５２ｂおよび主電極４０が十分に加熱されていない状態では印加用補助電極１３と距離が一番近いカソード保護管２０の他端部２０ａとの間でグロー放電によるプラズマ４２が発生する。そして、グロー放電により空間４１に十分な電子が供給されると、開口４０ａより突出するガス誘導管の先端部５２ｂが補助電極として中空放電を始め、図５（ｂ）に示すようにプラズマ４３が発生するようになる。さらに、放電開始から数十秒が経過すると補助電極５２ｂからの熱輻射により主電極４０の温度が上がる。すると主電極４０から十分な量の熱電子が放出され、プラズマ放電は図５（ｃ）に示すように主電極４０からの熱電子放電によるプラズマが支配的になる。これにより、安定した高圧のプラズマ４６を発生させ、アノード側に引き込み制御して、成膜材料等のターゲットを加熱する。

【0005】

しかし、このものは、補助電極５２ｂは筒又は管状であり、かつ、主電極４０の中心の開口４０ａを貫通しており、主電極の中央から熱電子が放出されないため、プラズマの放出効率を悪化させているという問題があった。また、特許文献１に記載はないが、主放電中の主電極の温度は２０００℃近くなるため、図６の楕円で囲んだ部分に示すように、主電極放電中に放電空間に暴露された補助電極（ガス導入管の先端）５２ｂの消耗が激しいという問題があった。

【0006】

そこで、特許文献１においては、ガス誘導管の先端を後退させ、主電極及び放電空間からガス導入管の先端を離隔した。結果として補助電極を無くしている。さらに、主電極形状をカソード保護管の軸心を直角方向面で遮断する貫通穴のない平板状とした。さらに、ガスをカソード保護管他端と主電極間との間の放電空間に導くため、主電極とカソード保護管内周面との間にガス導入穴を設けるようにした。また、ガス導入管の後退によりなくなる補助電極の代替のため、主電極外縁のガス導入穴近傍から放電空間に向かって突出する突出部を設けてそれを補助電極の代替としている。

【0007】

また、特許文献２においては、ガス導入管の先端を後退させるとともに、フィラメントを設けて補助電極とし、フィラメントを加熱して積極的に熱電子を発生させ、放電持続能力を増している。さらに、主電極を２枚設け、放電空間を複数とし、実効的な主電極の面積を増やし、主放電中のプラズマ放電効率を改善している。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0008】

【特許文献1】特開２０１０−２６２８３５号公報

【特許文献2】特許４３５９５９７号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0009】

しかし、特許文献１のものでは、従来のものに対してガス誘導管の先端の消耗は無くなるものの、新たに設けた主電極外縁の突出部を放電しやすい突起状にすると、主電源側が高熱となるので、突起部が消耗しやすくなるという新たな問題があった。また、ガス導入口を主電極外縁に設けるので、導入口の形状、面積計算、放電空間内でのガスの流れも複雑になり、放電空間への安定したガス供給が困難となる虞れがある。また、外縁に損耗が発生して、形状が変化すると放電空間内の圧力勾配が大きく変化し安定した放電条件を得るのが困難である。

【0010】

一方、主電極の外縁に突起部を設け、中央の貫通穴を遮断したので、主電極全体としての電極面積を増加できる。しかし、突起部は主電極の外縁となるため、カソード保護管の他端の開口部との距離は主電極の中心部より長くなるので、放電初期の補助電極としての機能が低下する等の問題があった。

【0011】

また、特許文献２においては、主電極の面積を大きくできるが、タングステンフィラメントを追加するため構造、制御も複雑となる。さらには、フィラメント加熱の為の別電源が必要である等の問題があった。さらに、特許文献２の二枚の主電極の基体側を特許文献１のものにおきかえることも考えられるが、この場合はフィラメントを取り付けることはできない。また、カソード保護管が長くなり、装置が大きくなるという問題があった。さらには、前述した特許文献１の問題点を解消できない。

【0012】

本発明の課題は、前述した問題点に鑑みて、簡単な構造で、ガス誘導管の消耗がなく、代替された補助電極の消耗が少なく、安定したプラズマを持続できる圧力勾配型プラズマガンを提供し、プラズマガンのメンテナンス費用を削減すると同時に高価なプラズマ真空成膜装置の稼働率向上を提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0013】

本発明においては、カソードに接続される基体と、前記基体に一端が気密接続され他端部に開口部を有する筒状のカソード保護管と、を有し、前記カソード保護管内に、前記基体側より、前記基体のガス源連通穴に連通する貫通穴を有するガス誘導管と、前記ガス誘導管と離隔して前記カソード保護管の軸心を直角方向面で遮断する補助電極平板と、前記補助電極平板の前記開口部側に設けられ、前記開口部と同芯の開口を有する主電極と、が順次配設され、前記補助電極平板の外縁部には、該外縁部を貫通又は切り欠くガス導入口が設けられ、前記補助電極平板と前記主電極との距離が前記補助電極平板と前記主電極との間でグロー放電可能な距離にされている圧力勾配型プラズマガンを提供することにより前述した課題を解決した。

【0014】

即ち、主電極の開口に近接して補助電極平板を配置し、補助電極外周側から主電極開口にガスを通過させ、主電極と補助電極平板の間でグロー放電を可能とした。これにより、主電極の開口内部および主電極裏面の一部、補助電極平板を主電極の加熱のための初期グロー放電加熱源として用いることができる。さらに、主電極及び主電極の開口内部および主電極裏面の一部を主プラスマ放電時のプラズマ放電面積として用いることができる。また、主電極及び補助電極平板とガス誘導管は離隔されている。

【0015】

主電極と補助電極平板の間でグロー放電を可能とするために、請求項２記載の発明においては、前記補助電極平板と前記主電極との距離は、前記主電極の開口径の２倍以下０．３倍以上とした。なお、この値は具体例としての好ましい値であり、グロー放電を可能にする絶対条件ではない。さらに、請求項３記載の発明においては、前記補助電極平板の材料の耐熱温度が前記主電極の材料の耐熱温度より低い材料とした。主電極の材質は、一般に６ホウ化ランタン（ＬａＢ６）が多用されるが、本発明の補助電極平板は高温にさらされる部位が少ないので、従来のガス誘導管と同様のタンタルでよい。また、ガス誘導管は補助電極としての役割は不要なので、カソード保護管と同様なモリブデン、タングステン等の材料でよい。

【0016】

また、ガス誘導管の全長が従来に対して短くなるため、グロー放電に好適な圧力を得るため、管の内径を従来に対して細い管を用いたほうがよい。さらに、ガス誘導管は熱電子を放出する必要がない。そこで、請求項４に記載の発明においては、前記ガス誘導管をセラミックス材料とした。また、請求項５に記載の発明においては、前記補助電極板の中央に主電極板に向かって突起部が設けられている圧力勾配型プラズマガンとした。突起部を設けることにより、初期グロー放電の発生を容易にする。また、請求項６に記載の発明においては、前記突起形状は前記軸心を軸とする円錐形状とした。

【0017】

また、請求項７に記載の発明においては、前記補助電極平板は円盤の一部が複数か所切欠かれた形状であって、前記円盤の外縁部が前記カソード保護管内周面に固定され、前記切欠かれた部分と前記カソード保護管内周面とで、前記ガス導入口が形成されている圧力勾配型プラズマガンとした。ガス導入口はドリル穴加工等でもよいが、切削屑等の発生の少ない切り欠き形状とする。

【0018】

さらに、請求項８記載の発明においては、前記補助電極平板と前記ガス導入口は一体成型され、前記補助電極平板の外縁部の周方向の複数か所が前記主電極側に折り曲げ延出され、前記補助電極平板の延出部端が前記主電極に当接かつ軸方向に位置決め固定され、前記延出部と前記カソード保護管内周面とで、前記ガス導入口が形成されている圧力勾配型プラズマガンとした。即ち、補助電極平板の外縁を折り曲げることにより、位置決めとガス導入口を同時に形成した。

【発明の効果】

【0019】

本発明においては、主電極の開口に近接して補助電極平板を配置し、補助電極外周側から主電極開口にガスを通過させ、主電極の開口内部および主電極裏面の一部、補助電極平板を初期グロー放電加熱源、主電極及び主電極の開口内部および主電極裏面の一部をプラズマ放電面積として用いるので、放電効率のよい圧力勾配型プラズマガンを提供するものとなった。また、プラズマ放電面積が増えるため、主電極の温度が低下し、主電極の消耗時間を延長することができ、長寿命となった。

【0020】

また、ガス誘導管の先端を主電極の開口から突出することなく、離隔させたので、主電極による高熱の影響がなくガス誘導管の先端の損傷はない。さらに、ガス誘導管を通じての熱の逃げが無い。ガス誘導管からの熱の逃げがないので、速やかに所定温度に達することができ、プラズマ点火時間を短縮する効果も得られる。また、補助電極平板外縁から中央に向けて安定して流れるガスを開口に導入できるので、プラズマがより安定する。

【0021】

さらに、補助電極平板は主電極と離隔、後退しているので、主電極による高熱の影響が少ないので、補助電極平板の消耗も少ない。このように、本発明によれば、安定したプラズマを持続できるものとなった。さらに、消耗品は主電極がほとんどであり、さらなる長寿命化を得ることが可能となり、生産設備の点検交換周期延長によるランニングコスト低減を図ることができる。この効果をさらに高めるためには主電極の厚さを増やすと尚良く、設定した圧力条件で中空放電が維持されるように貫通孔および補助電極板との距離を最適化されればなお良い。

【0022】

なお、特許文献１のものでは、補助電極をなくし、主電極を開口のない平板としただけなので、本発明のような主電極の開口内部および主電極裏面の一部を熱電子供給源として用いることができないので、本発明のような効率的な放電面積を増すことはできない。また、特許文献２の２つの主電極の基体側を特許文献１のような電極平板としても、電極間が広いので、カソード保護管長さが長く装置が大きくなるという問題は解決しない。また、高額な６ホウ化ランタン等の主電極を複数枚用いなくても同等の効果を得ることが可能となる。

【0023】

請求項２記載の発明においては、補助電極平板と主電極との距離を主電極の開口径の２倍以下０．３倍以上としてグロー放電を発生し易くしたので、所定温度への立ち上がりが早くなる。また、請求項３記載の発明においては、補助電極平板の材料をタンタル（Ｔａ）等とし、主電極の材料の６ホウ化ランタン等の耐熱温度より低い材料としたので、低コストとなる。さらには、ガス誘導管が熱電子を放出する必要がなくなるため、ガス誘導管の材料にモリブデン（Ｍｏ）、タングステン（Ｗ）に加えてセラミック等の耐熱素材を採用することも可能となり、より低コストで長寿命にすることができる(請求項４)。

【0024】

さらに、請求項５に記載の発明においては、補助電極板の中央に突起部を設け、初期グロー放電の発生を容易にしたので、安定して早期に所定温度に達することができる。また、請求項６に記載の発明においては、突起形状を円錐形状としたので、放電をさらに誘導し易くできる。

【0025】

また、請求項７に記載の発明においては、補助電極平板のガス導入口は円盤の一部を切欠かいた切削屑等の発生の少ない形状とし、さらに、請求項８記載の発明においては、補助電極平板の外縁を折り曲げて補助電極平板とガス導入口を一体成型したので、低コスト、環境にも優しいものとなった。

【図面の簡単な説明】

【0026】

【図1】本発明の実施の形態における圧力勾配型プラズマガンの（ａ）は断面図、（ｂ）は内部を透視する斜視図である。

【図2】本発明の圧力勾配型プラズマガンの電極からのプラズマ放出状態を示す（ａ）は印加直後、（ｂ）は遷移状態、（ｃ）は主放電状態の部分断面図である。

【図3】本発明に他の実施の形態における圧力勾配型プラズマガンの（ａ）は断面図、（ｂ）は内部を透視する斜視図である。

【図4】従来の圧力勾配型プラズマガンの（ａ）は断面図、（ｂ）は内部を透視する斜視図である。

【図5】従来の圧力勾配型プラズマガンの電極からのプラズマ放出状態を示す（ａ）は印加直後、（ｂ）は遷移状態、（ｃ）は主放電状態の部分断面説明図である。

【図6】従来の圧力勾配型プラズマガンの補助電極管の損傷状態を示す図面代用写真である。

【発明を実施するための形態】

【0027】

本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。なお、図においては、圧力勾配型プラズマガンの主要な構成要素のみを抜粋して模式的に示しており、その他の構成要素は省略している。また、従来の説明で述べたと同様な構成については同符号を付し、説明の一部又は全部を省略する。図１（ａ）、（ｂ）に示すように、本発明の実施の形態の圧力勾配型プラズマガン１は、図示しないカソードに接続される基体１０と、この基体一端が気密接続され他端部２０ａに開口部２１を有する筒状のカソード保護管２０と、カソード保護管を取り囲み一端が気密接続され他端にガン開口１１ａを有するガラス管１１を有している。さらに、ガラス管のガン開口１１ａには、図示しない電磁コイル、永久磁石等が配置され、プラズマガン１で発生するプラズマを成膜容器内のターゲットあるいは基板等に照射等できるようにされている。

【0028】

カソード保護管２０内の基体側２０ｂに支持部材２２が嵌挿されている。支持部材端面側２２ａは基体１０側に嵌挿固定され、支持部材２２が基体１０に対しカソード保護管２０を保持する。支持部材２２の中心貫通穴２２ｂは、基体１０に設けられた図示しないガス源（アルゴンガスボンベ等）に連通するガス源連通穴１０ａに連通している。また、支持部材２２の中心貫通穴２２ｂに管状のガス誘導管１２の一端（基体側）１２ｃが挿入され、ガス導入管の他端（先端）１２ｂが支持仕切り板２３により保持される。支持仕切り板２３はカソード保護管内の中程２０ｃに外周縁２３ａで固定されている。支持仕切り板２３中央に支持穴２３ｂが開けられガス導入管１２の先端１２ｂが突出又はつら面になるようにされる。

【0029】

ガス誘導管１２の先端１２ｂと離隔してカソード保護管２０の軸心を直角方向面で遮断する補助電極平板３０が設けられている。補助電極平板３０の外縁は、カソード保護管の内周面２０ｄと同径の４箇所の円弧状の外縁部３０ａと切り欠かれた部分（切り欠き部）３０ｂとが交互に４箇所設けられている。カソード保護管の内周面２０ｄと切り欠き部３０ｂとで、ガス導入口３５が形成されている。なお、補助電極平板３０は正方形のタンタル板の四隅をカソード保護管の内周面に合わせて切除又は成形することにより容易に製作できる。カソード保護管２０の開口部２１側に補助電極平板３０に隣接してカソード保護管の内周面２０ｄに嵌合する環状部材２４が設けられている。

【0030】

環状部材２４に隣接して、主電極４０がカソード保護管２０の開口部２１側に設けられている。主電極の形状は従来と同様、貫通穴４０ａを備えた円盤状である。また、主電極４０とカソード保護管２０の開口部２１との間に放電空間４１が形成されている。また、図２（ｂ）の符号ｄで示す補助電極平板３０と主電極４０との距離は、補助電極平板と主電極との間でグロー放電可能な距離にされている。この距離は補助電極平板と主電極との間に環状部材２４を挟持させることにより所定の距離に保たれる。なお、カソード保護管２０、開口部２１、ガス誘導管１２、支持仕切り板２３の支持穴２３ｂ、主電極４０の開口４０ａ等は、ほぼ同芯（同軸）にされている。

【0031】

基体１０、カソード保護管２０、ガス誘導管２１、補助電極平板３０、主電極４０等は、直接又は適宜な配線を介して、図示しない直流電源の負極と電気的に接続されている。また、外部とは気密となるようにされている。また、開口部２１を除くカソード保護管２０の内外及び基体１０との間、カソード保護管２０内と主電極４０外周又は環状部材２４の外周、及び支持仕切り板２３外周は気密であるのが好ましい。主電極４０の材料は耐熱温度が高く、電子放出力が大きな６ホウ化ランタン（ＬａＢ６）を用いる。また、補助電極平板は６ホウ化ランタンより低温度でグロー放電を発生し易いタンタル（Ｔａ）を用いる。カソード保護管は従来と同様モリブデン（Ｍｏ）又はタングステン（Ｗ）である。ガス誘導管はタンタルである必要はなくなり、モリブデン又はタングステン等よく、セラミックスでもよい。

【0032】

かかる本発明の実施の形態における圧力勾配型プラズマガン１をプラズマ成膜装置に用いた場合のプラズマについて説明する。図２（ａ）に示すように、従来と同様にパッシェンの法則に従って、カソード保護管２０の他端部２０ａからグロー放電４２が開始される。グロー放電により、十分な量の電子が供給されると、引き続き図２（ｂ）に示すように、従来のプラズマ成膜装置のガス誘導管の先端を補助電極とした中空放電に代えて、補助電極平板３０と主電極４０の間にグロー放電（補助放電）４３が発生する。これは、主電極と補助電極平板との間の間隙ｄがグリム型の電極構造を形成し、補助放電が開始されるものと推察する。この補助放電により、主電極４０が加熱される。

【0033】

次いで、主電極４０が加熱されると、熱電子が放出され、加熱も促進され、高温状態で主電極４０による主放電が開始される。そして、図２（ｃ）に示すように、圧力勾配型プラズマガン１（カソード保護管２０内）に対して、供給されるルゴン（Ａｒ）ガス４４がガス誘導管１２、支持仕切り板２３と補助電極平板３０との間、補助電極平板の外縁のガス導入口３５、補助電極平板３０と主電極４０との間、主電極４０の開口４０ａ、放電室４１、カソード保護管の他端部２０ａの開口部２１を順次通過して、成膜装置内に導入され、これに合わせて、プラズマ成膜装置が備える成膜室内（図示せず）に向けてプラズマ４５が放出される。

【0034】

この際、従来のガス誘導管の先端を補助電極の一部とした場合は、主電極４０の開口４０ａを閉ざしてしまう。これに対して、本実施の形態においては、主電極の開口４０ａにより、主電極４０の円環状領域４０ｂに加えて、開口４０ａの内周および、主電極４０の裏側の一部４０ｃからも熱電子が放出される。これにより、従来の主電極の円環状領域４０ｂの面積よりも高い効率で、プラズマが放出される。また、ガス誘導管１２の先端１２ｂの損傷はなく、補助電極平板３０も主電極４０とは離隔しているので、損傷も少なく、また、アルゴンガスの流路や、放電面積の変化が少なく安定したプラズマを供給できる。

【0035】

次に、本発明の他の実施の形態について、図面を参照して説明する。図３に示すように本発明の他の実施の形態は、補助電極平板を一体とし、さらに中心部に突起を設けたものであり、補助電極平板及び環状部材とが異なり他の構成は同一である。従来例、前述した実施の形態と同様な構成については、同符号を付し、説明の一部又全部を省略する。図３に示すように、本発明の他の実施の形態の圧力勾配型プラズマガン２には、補助電極平板３１の中央、主電極４０の開口４０ａと同軸上に開口に向かって円錐状の突起部３２が設けられている。突起部の高さは好ましくは補助電極平板と主電極の間隙（図２（ｂ）符号ｄ）より短い。これにより、主電極４０の高温でのプラズマ放電の突起部３２への影響を少なくする。

【0036】

補助電極平板３１の外縁部３１ａはカソード保護管２０の内周面２０ｄの内径とほぼ同径の外径を有しており、外縁部がカソード保護管の内周面に固定されている。外縁部３１ａ間の４箇所が主電極側に折り曲げられ延出部３１ｂを形成している。また、折り曲げ（延出部）３１ｂとカソード保護管の内周面２０ｄとでガス導入口３５を形成している。折り曲げ（延出部）端３１ｃを主電極後面４０ｃに当接させ、前述した環状部材２４の代わりとし、主電極４０と補助電極平板３０との距離（図２（ｂ）符号ｄ）を保持するように軸方向に位置決め固定される。

【0037】

なお、補助電極平板３１は、円形の外縁部に８箇所の切り込みを入れ、一つおきに４箇所の部分を主電極側に折り曲げたり、または一体で成型、鋳造等してもよい。また、主電極４０の固定および主電極周囲からのガス導入と中空放電を防止するために、主電極押さえリング２５を配置している。主電極押さえリング２５を設置しない場合は、アルゴンガスの漏れによる放電のため主電極外周の損耗が発生する。主電極外周の損耗は圧力勾配を大きく変化させるため、放電条件の変わらない安定した長寿命放電を得るためには好ましくない。

【0038】

かかる他の実施の形態では、図２と同様に放電が行われるが、さらに、補助電極平板３０の中央の突起部３２の突起による付加による補助放電推移時間が短縮、または補助電極の実効的な表面積増加によって、補助放電の際に主電極を効率良く加熱することができる。これにより、主電極４０を加熱する際の消費電力を抑制することが可能になると共に、プラズマの放出開始までの待機時間を短縮することが可能になる。

【符号の説明】

【0039】

１、２ 圧力勾配型プラズマガン。
１０ 基体
１０ａ 基体のガス源連通穴
１２ ガス誘導管
１２ａ 貫通穴
２０ カソード保護管
２０ａ 他端部
２０ｂ 一端
２０ｄ カソード保護管内周面
２１ 開口部
３０、３１ 補助電極平板
３０ａ、３１ａ 外縁部
３０ｂ 切り欠き部（切り欠かれた部分）
３１ｂ 折り曲げ延出部
３１ｃ 折り曲げ延出部端
３２ 突起部
３５ ガス導入口
４０ 主電極
４０ａ （主電極の）開口

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】