(57)【要約】  本発明の一体型中間電極(G)は、導電性を有する第１ハウジング(11)と、該第１ハウジングと同心状にかつ該第１ハウジングの内周面に接触するように設けられた導電性を有する第１スリーブ(12)と、前記第１ハウジングに該第１ハウジングと同心状に収容された第１磁石(15)と、前記第１ハウジングと同軸状に設けられた導電性を有する第２ハウジング(17)と、該第２ハウジングと同心状にかつ該第２ハウジングの内周面に接触するように設けられた導電性を有する第２スリーブ(18)と、前記第２ハウジングに該第２ハウジングと同心状に収容された第２磁石(21)と、を備え、前記第１ハウジングと前記第２ハウジングとが絶縁部材(16)を介して一体化されている。
2008038467.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
導電性を有する第１ハウジングと、該第１ハウジングと同心状にかつ該第１ハウジングの内周面に接触するように設けられた導電性を有する第１スリーブと、前記第１ハウジングに該第１ハウジングと同心状に収容された第１磁石と、前記第１ハウジングと同軸状に設けられた導電性を有する第２ハウジングと、該第２ハウジングと同心状にかつ該第２ハウジングの内周面に接触するように設けられた導電性を有する第２スリーブと、前記第２ハウジングに該第２ハウジングと同心状に収容された第２磁石と、を備え、前記第１ハウジングと前記第２ハウジングとが絶縁部材を介して一体化されている、一体型中間電極。
【請求項２】
前記第１ハウジングは前記第２ハウジングと対向する面が開放されるようにコの字状の断面を有し、前記第２ハウジングは前記第１ハウジングと対向する面が開放されるようにコの字状の断面を有し、前記絶縁部材は前記第１ハウジング及び前記第２ハウジングと同軸状に形成されており、前記第１ハウジング及び前記第２ハウジングの各々の開放面が前記絶縁部材によって蓋をされており、前記第１ハウジングと前記絶縁部材との間の空間に前記第１磁石が収容されかつ前記第２ハウジングと前記絶縁部材との間の空間に前記第２磁石が収容されており、かつ、前記第１ハウジング、前記絶縁部材、及び前記第２ハウジングが締結具によって相互に締結されている、請求項１に記載の一体型中間電極。
【請求項３】
前記第１ハウジングと前記絶縁部材と前記第２ハウジングとが順に気密又は液密に接合されている、請求項２に記載の一体型中間電極。
【請求項４】
前記接合はＯリングを用いて気密又は液密にされている、請求項３に記載の一体型中間電極。
【請求項５】
請求項１乃至請求項４のいずれかに記載の一体型中間電極を備えた、圧力勾配型プラズマガン。
【請求項６】
カラーと、前記一体型中間電極と、絶縁管と、カソードを備え前記絶縁管の前記一体型中間電極から遠いほうの端を塞ぐカソードマウントと、が締結具によって相互に締結されて前記圧力勾配型プラズマガンが構成されている、請求項５に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、成膜装置のプラズマ源として用いる圧力勾配型プラズマガン及びこれに用いられる中間電極に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、成膜装置のプラズマ源として、圧力勾配型プラズマガンが用いられている。圧力勾配型プラズマガンは、筒状の容器に、カソードと、環状の第１中間電極と、環状の第２中間電極と、第１中間電極と第２中間電極との間に介在する絶縁部材とが同軸状に設けられて構成されている。【０００３】
このような圧力勾配型プラズマガンでは、第１中間電極と第２中間電極とを仮組み部材を用いて仮組みし、この仮組みされたものが圧力勾配型プラズマガンに取り付けられている。しかし、第１中間電極と第２中間電極とを仮組みするときに仮組み部材が脱落する場合があり、取り扱いに不便であるという問題があった。また、第１中間電極と第２中間電極とを仮組みすると、その仮組みしたものの重量が大きくなるという問題もあった。【０００４】
そこで、特許文献１に示すように、絶縁部材を組み込んだセット部材を用いて中間電極を取り付けた圧力勾配型プラズマガンが示されている。このような圧力勾配型プラズマガンでは、第１中間電極と第２中間電極とを個別に取り付けることができるので、仮組み部材が脱落するということがなく、第１中間電極及び第２中間電極を取り付ける際の作業性が向上する。
【特許文献１】特開平１１−２５６３１９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１の構成においては、セット部材を支持する支持手段を第１中間電極及び第２中間電極に設ける必要があり、構造が複雑になるという問題があった。【０００６】
また、従来においては、第１中間電極及び第２中間電極の気密性を保つため、第１中間電極及び第２中間電極を構成するハウジングに蓋を溶接することによって封止している。しかし、溶接によってハウジングを封止すると、漏電等により中間電極の内部に不具合が生じた場合にその分解及び調整を行うことが困難であり、メンテナンス性が悪いといった問題もあった。【０００７】
本発明は上記のような課題を解決するためになされたもので、簡易な構成でかつ重量を軽減させて取り扱いの利便性を向上させると共に、分解及び調整を行う際のメンテナンス性を向上させた中間電極、及びこれを用いた圧力勾配型プラズマガンを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するために、本発明の一体型中間電極は、導電性を有する第１ハウジングと、該第１ハウジングと同心状にかつ該第１ハウジングの内周面に接触するように設けられた導電性を有する第１スリーブと、前記第１ハウジングに該第１ハウジングと同心状に収容された第１磁石と、前記第１ハウジングと同軸状に設けられた導電性を有する第２ハウジングと、該第２ハウジングと同心状にかつ該第２ハウジングの内周面に接触するように設けられた導電性を有する第２スリーブと、前記第２ハウジングに該第２ハウジングと同心状に収容された第２磁石と、を備え、前記第１ハウジングと前記第２ハウジングとが絶縁部材を介して一体化されている。【０００９】
このような構成とすると、これを組み込んだ圧力勾配型プラズマガンを用いる装置（例えば、成膜装置）への取り付けが容易になる。【００１０】
前記第１ハウジングは前記第２ハウジングと対向する面が開放されるようにコの字状の断面を有し、前記第２ハウジングは前記第１ハウジングと対向する面が開放されるようにコの字状の断面を有し、前記絶縁部材は前記第１ハウジング及び前記第２ハウジングと同軸状に形成されており、前記第１ハウジング及び前記第２ハウジングの各々の開放面が前記絶縁部材によって蓋をされており、前記第１ハウジングと前記絶縁部材との間の空間に前記第１磁石が収容されかつ前記第２ハウジングと前記絶縁部材との間の空間に前記第２磁石が収容されており、かつ、前記第１ハウジング、前記絶縁部材、及び前記第２ハウジングが締結具によって相互に締結されていてもよい。【００１１】
このような構成とすると、中間電極を構成する構成部品の点数が減るのでその重量を軽減することができ、取り扱いの利便性が向上する。また、締結具の締結を解除して絶縁部材による蓋をはずすことにより、中間電極の内部で不具合が生じた場合においても分解及び調整を行うことができ、メンテナンス性が向上する。【００１２】
前記第１ハウジングと前記絶縁部材と前記第２ハウジングとが順に気密又は液密に接合されていてもよい。【００１３】
中間電極の内部には冷却媒体流路が形成されることが通常であり、この冷却媒体流路には冷却媒体が流通されている。そこで、このような構成とすると、冷却媒体の漏れが防止される。【００１４】
前記接合はＯリングを用いて気密又は液密にされていることが好ましい。【００１５】
このような構成とすると、前記第１ハウジングと前記絶縁部材と前記第２ハウジングとを容易に気密又は液密にすることができる。【００１６】
本発明の圧力勾配型プラズマガンは、上記のように構成された一体型中間電極のうちのいずれかを備える。【００１７】
このような構成とすると、圧力勾配型プラズマガンに中間電極を取り付ける際の作業性が向上する。【００１８】
本発明の圧力勾配型プラズマガンにおいては、カラーと、前記一体型中間電極と、絶縁管と、カソードを備え前記絶縁管の前記一体中間電極から遠いほうの端を塞ぐカソードマウントと、が締結具によって相互に締結されて前記圧力勾配型プラズマガンが構成されていてもよい。【００１９】
このような構成とすると、圧力勾配型プラズマガンを組み立てることが容易になる。【００２０】
本発明の上記目的、他の目的、特徴、及び利点は、添付図面参照の下、以下の好適な実施態様の詳細な説明から明らかにされる。
【発明の効果】
【００２１】
本発明の一体型中間電極は、上記のような構成としたため、簡易な構成でかつ重量を軽減させて取り扱いの利便性が向上すると共に、分解及び調整を行う際のメンテナンス性が向上するという効果を奏する。【００２２】
また、本発明の圧力勾配型プラズマガンは、上記のような構成としたため、中間電極の取り付けが容易になるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】図１は、本発明の実施形態の圧力勾配型プラズマガンを用いたシートプラズマ成膜装置の概略の構成を示す模式図である。
【図２】図２は、本発明の実施形態の圧力勾配型プラズマガンを中心軸に沿って垂直に切断した状態を模式的に示す断面図である。
【図３】図３は、図２の圧力勾配型プラズマガンを構成する一体型中間電極を示す図であって、（ａ）は左側面図、（ｂ）は一体型中間電極を中心軸に沿って垂直に切断した状態を示す断面図、（ｃ）は右側面図である。
【符号の説明】
【００２４】
１  圧力勾配型プラズマガン
２  カソードマウント
３  放電ガス導入孔
４  冷却媒体流路
６  絶縁管
７  放電ガス流路
８  カソード
１０  筒体
１１  第１ハウジング
１２  第１スリーブ
１３  第１保護板
１４，２０  冷却媒体流路
１５  永久磁石（第１磁石）
１６  絶縁部材
１７  第２ハウジング
１８  第２スリーブ
１９  第２保護板
２１  電磁コイル（第２磁石）
２２  Ｏリング溝
２３  Ｏリング
２４  絶縁カラー
２５  ボルト挿通孔
２５ａ，２５ｂ，２５ｃ  貫通孔
２６  絶縁カラー
２７  ボルト（締結具）
２８  ボルト孔
２８ａ，２８ｂ  貫通孔
２８ｃ  ネジ孔
２９  絶縁蓋部材
３０  シートプラズマ形成室
３１  円筒部材
３２  第１環状コイル
３３  永久磁石
３４  第２環状コイル
３６  円筒状プラズマ
３７  シート状プラズマ
３９  第１フランジ
４０  成膜室
４１  チャンバ
４２  上蓋
４３  下蓋
４４  基材ホルダ
４５  基材
４８  ターゲットホルダ
４９  ターゲット
５０，５１  絶縁部材
５２  排気口
５３  バルブ
５４  真空ポンプ
５９  第２フランジ
６０  陽極室
６１  第３環状コイル
６２  円筒部材
６３  アノード
６４  永久磁石
１１１，１７１  冷却媒体入口
１１２，１７２  冷却媒体出口
１１３，１７３  Ｏリング溝
１１４  ネジ孔
２０１  中心軸
Ｇ  一体型中間電極
Ｇ１  第１中間電極
Ｇ２  第２中間電極
ＲＶ，Ｒ１，Ｒ２  抵抗体
Ｖ１  主バイアス電圧印加装置
Ｖ２，Ｖ３  バイアス電圧印加装置
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
以下、本発明の実施形態を、図面を参照しながら説明する。【００２６】
（実施形態）
図１は、本発明の実施形態の圧力勾配型プラズマガンを用いたシートプラズマ成膜装置の概略の構成を示す模式図である。図２は、本発明の実施形態の圧力勾配型プラズマガンを中心軸に沿って垂直に切断した状態を模式的に示す断面図である。図３は、図２の圧力勾配型プラズマガンを構成する一体型中間電極を示す図であって、（ａ）は左側面図、（ｂ）は一体型中間電極を中心軸に沿って垂直に切断した状態を示す断面図、（ｃ）は右側面図である。なお、図３（ｂ）においては、絶縁カラー及び締結具が第１及び第２ハウジング並びに絶縁部材を貫通する部分は、部分的に切り欠いたＢ−Ｂ断面図として示している。以下、図１乃至図３を参照しながら、本実施形態に係る圧力勾配型プラズマガン及び一体型中間電極について説明する。なお、以下においては、図１の左側及び図２の左側を前側とし、図１の右側及び図２の右側を後側として説明する。【００２７】
図１に示すように、本実施形態の圧力勾配型プラズマガン１は、例えば、シートプラズマ成膜装置１００に用いられる。ここでは、本実施形態の圧力勾配型プラズマガン１が用いられる成膜装置としてシートプラズマ成膜装置１００を例示したが、これに限定されないことはいうまでもない。なお、圧力勾配型プラズマガン１及び一体型中間電極Ｇの構成については、ここでは簡単に説明し、後において詳細に説明する。【００２８】
圧力勾配型プラズマガン１は、カソードマウント２と、該カソードマウント２に取り付けられた筒体１０とを備えている。カソードマウント２には、カソード８が設けられている。筒体１０は、絶縁管６と、一体型中間電極Ｇとを備えている。一体型中間電極Ｇは、第１中間電極Ｇ１と、第２中間電極Ｇ２と、絶縁部材１６とを含んで構成される。【００２９】
カソード８（カソードマウント２）と後述するアノード６３とは、抵抗体ＲＶを介して主バイアス電圧印加装置Ｖ１の負極端子及び正極端子にそれぞれ接続されている。第１中間電極Ｇ１は、抵抗体Ｒ１を介して、上記の主バイアス電圧印加装置Ｖ１の正極端子に接続されている。第２中間電極Ｇ２は、抵抗体Ｒ２を介して、上記の主バイアス電圧印加装置Ｖ１の正極端子に接続されている。主バイアス電圧印加装置Ｖ１と抵抗体ＲＶ，Ｒ１，Ｒ２との組み合わせによって、カソード８とアノード６３との間に所定のバイアス電圧が印加される。これにより、圧力勾配型プラズマガン１のカソード８の近傍において円筒状プラズマ３６が発生される。【００３０】
圧力勾配型プラズマガン１の前端には、シートプラズマ形成室３０の後端が接続されている。シートプラズマ形成室３０は、筒状部材３１の後端及び前端が、それぞれ、中央部が開口した絶縁蓋部材２９及び中央部が開口した第１フランジ３９によって閉鎖されて形成されている。筒状部材３１は、非磁性体で構成されている。筒状部材３１の後端側の周囲には、導入された円筒状プラズマ３６の形状を整える第１環状コイル３２が配設されている。また、筒状部材３１の第１環状コイル３２が配設された位置の前方には、一対の永久磁石３３が配設されている。一対の永久磁石３３は、それぞれのＮ極を対向させるようにして配設されている。一対の永久磁石３３は、導入された円筒状プラズマ３６をシート状のプラズマ（以下、シート状プラズマという）３７に形成する。さらに、筒状部材３１の前端側の周囲には、形成されたシート状プラズマ３７の形状を整える第２環状コイル３４が配設されている。【００３１】
シートプラズマ形成室３０の前端には、成膜室４０の後端が接続されている。シートプラズマ形成室３０において形成されたシート状プラズマ３７は、成膜室４０の内部に導入される。【００３２】
成膜室４０は、円筒状のチャンバ４１を備えている。チャンバ４１の一方の端部は上蓋４２により閉鎖されており、チャンバ４１の他方の端部は下蓋４３により閉鎖されている。チャンバ４１は、非磁性の材料、例えば、ステンレスで構成されている。チャンバ４１の適所には、排気口５２が形成されている。排気口５２は、バルブ５３により開閉可能に構成されている。排気口５２には、真空ポンプ５４が接続されている。真空ポンプ５４は、成膜室４０（チャンバ４１）の内部をシート状プラズマ３７が輸送できる所定の圧力まで真空引きする。チャンバ４１の内部には、導入されたシート状プラズマ３７を挟んで対向するように、ターゲットホルダ４８と基材ホルダ４４とが配設されている。【００３３】
ターゲットホルダ４８は、ターゲット材料４９を保持する。ターゲットホルダ４８は、絶縁部材５１を介してチャンバ４１に取り付けられている。ターゲットホルダ４８は、チャンバ４１に対して気密的に取り付けられている。ターゲットホルダ４８には、バイアス電圧印加装置Ｖ２が接続されている。このバイアス電圧印加装置Ｖ２により、シート状プラズマ３７の電位に対する負のバイアス電圧がターゲットホルダ４８に印加される。これにより、ターゲット材料４９が、シート状プラズマ３７中のプラズマ粒子によってスパッタリングされる。【００３４】
一方、基材ホルダ４４は、膜を形成する基材４５を保持する。基材ホルダ４４は、絶縁部材５０を介してチャンバ４１に取り付けられている。基材ホルダ４４は、チャンバ４１に対して気密的に取り付けられている。基材ホルダ４４には、バイアス電圧印加装置Ｖ３が接続されている。このバイアス電圧印加装置Ｖ３により、シート状プラズマ３７の電位に対する負のバイアス電圧が基材ホルダ４４に印加される。これにより、スパッタリングされたターゲット材料が基材４５に堆積し、膜が形成される。【００３５】
成膜室４０の前端には、陽極室６０の後端が接続されている。陽極室６０は、筒状部材６２の後端及び前端が、それぞれ、中央部が開口した第２フランジ５９及びアノード６３で閉鎖されて形成されている。筒状部材６２は、例えば、ガラスで構成されている。筒状部材６２の周囲には、シート状プラズマ３７の形状を整える第３環状コイル６１が配設されている。アノード６３は、前述のように、主バイアス電圧印加装置Ｖ１の正極端子に接続されている。アノード６３の裏面には、永久磁石６４が設けられている。永久磁石６４は、そのＳ極がアノード６３と接触するように設けられている。永久磁石６４は、シート状プラズマ３７の末端の形状を整える。【００３６】
また、シートプラズマ成膜装置１００は、図示しない制御装置を備えている。制御装置は、主バイアス電圧印加装置Ｖ１、バイアス電圧印加装置Ｖ２，Ｖ３等の動作を制御する。制御装置は、マイコン等の演算装置で構成され、シートプラズマ装置１００の所要の構成要素を制御して、シートプラズマ装置１００の動作を制御する。ここで、本明細書においては、制御装置とは、単独の制御器だけでなく、複数の制御器が協働して制御を実行する制御器群をも意味する。よって、制御装置は、必ずしも単独の制御器で構成される必要はなく、複数の制御器が分散配置されていて、それらが協働してシートプラズマ装置１００の動作を制御するよう構成されていてもよい。【００３７】
以上のように構成されたシートプラズマ成膜装置１００の動作について、簡単に説明する。【００３８】
圧力勾配型プラズマガン１により発生された円筒状プラズマ３６は、シートプラズマ形成室３０の一対の永久磁石３３により、シート状プラズマ３７に形成される。このシート状プラズマ３７は成膜室４０に導入され、ターゲット材料４９をスパッタリングする。スパッタされたターゲット粒子は、シート状プラズマ３７を挟んで対向した位置に配置された基材４５に堆積し、膜を形成する。【００３９】
次に、本実施形態の圧力勾配型プラズマガン１について、図２を参照しながら詳しく説明する。なお、図２では、説明の便宜上、前述のように、図２の左側を前側、右側を後側としている。【００４０】
図２に示すように、本実施形態の圧力勾配型プラズマガン１は、カソードマウント２を備えている。カソードマウント２の中央部（正確には、後述する絶縁管６の中心軸２０１上に位置するように）には放電ガス導入孔３が形成されていて、ここからアルゴンガス等の放電ガスが導入される。また、カソードマウント２の内部には冷却媒体流路４が形成されており、図示しない冷却媒体流通機構によって、この冷却媒体流路４に冷却媒体が流通される。冷却媒体として、液体では、例えば、水、純水、エチレングリコール水溶液（不凍液）、フッ素系冷媒等が挙げられ、気体では、例えば、ヘリウム、アルゴン、窒素等が挙げられる。【００４１】
カソードマウント２の前端には、円筒状の絶縁管６の後端が取り付けられている。絶縁管６は、絶縁材料、例えば、ガラスやセラミックス等で構成されている。この絶縁管６と、それぞれ後述する、一体型中間電極Ｇ、及び絶縁カラー２４が筒体１０を構成している。筒体１０は、本実施形態では円筒体である。筒体１０の開口（図１参照）が、プラズマ流出口を構成する。【００４２】
カソードマウント２には、絶縁管６の内部の該絶縁管６の中心軸２０１の上に突出するように、カソード８が設けられている。カソード８は、放電ガス流路７を備えている。放電ガス流路７には、放電ガス導入孔３から導入された放電ガスが流通する。【００４３】
絶縁管６の前端には、一体型中間電極Ｇが取り付けられている。一体型中間電極Ｇは、前述のように、第１中間電極Ｇ１と、絶縁部材１６と、第２中間電極Ｇ２とを含んで構成されている。一体型中間電極Ｇの構成については、後に詳しく説明する。【００４４】
一体型中間電極Ｇの前端には、短円筒状の絶縁カラー２４の後端が取り付けられている。絶縁カラー２４は絶縁管６と同軸状に配置され、その両端面には、図示しないシール部材、例えばＯリングが配設されている。絶縁カラー２４を構成する材料には、ポリテトラフルオロエチレンやセラミックス等の絶縁体が用いられる。絶縁カラー２４の前端は、図示しない円環の板状のガイド部材に取り付けられている。絶縁カラー２４は、一体型中間電極Ｇとガイド部材との絶縁性を確保する。【００４５】
そして、圧力勾配型プラズマガン１は、ガイド部材を介して、シートプラズマ成膜装置１００（より具体的には、シートプラズマ形成室３０の絶縁蓋部材２９）に取り付けられる。【００４６】
次に、一体型中間電極Ｇの構造について、図３を参照しながら詳しく説明する。なお、以下の説明における前端と後端とは、図２中に記載した「前」と「後」とに対応する。【００４７】
図３（ａ），（ｂ），（ｃ）に示すように、一体型中間電極Ｇは、第１ハウジング１１を備えた第１中間電極Ｇ１と、第２ハウジング１７を備えた第２中間電極Ｇ２と、絶縁部材１６とを含んで構成されている。【００４８】
第１ハウジング１１は、絶縁管６の前端に取り付けられる（図２参照）。第１ハウジング１１は、断面コの字状の円環状に形成されている。なお、第１ハウジング１１の形状は円環状に限定されず、四角形、六角形などの環状に形成されていてもよい。第１ハウジング１１の断面は、第２ハウジング１７と対向する面が開放されるようなコの字状に形成されていて、第１ハウジング１１と短円筒状の絶縁部材１６とによって囲まれた空間が、冷却媒体流路１４を構成する。第１ハウジング１１には、その内周面に接触するようにして筒状の第１スリーブ１２が設けられている。第１スリーブ１２の外周には、例えば雄ねじ溝が形成され、この雄ねじ溝が第１ハウジング１１の内周に形成された雌ねじ溝に螺合するようにして設けられている。第１スリーブ１２は、第１ハウジング１１と同心状に設けられている。第１ハウジング１１と第１スリーブ１２とが、第１中間電極Ｇ１を構成する。第１スリーブ１２は、高融点かつ導電性の材料、例えば、タングステンやモリブデン等で構成されている。第１スリーブ１２は、発生された円筒状プラズマ３６に対する第１ハウジング１１の耐熱性を向上させる。【００４９】
第１ハウジング１１には、冷却媒体入口１１１及び冷却媒体出口１１２が形成されている。本実施形態では、冷却媒体入口１１１及び冷却媒体出口１１２は、第１ハウジング１１の外周壁の周方向における反対部分であって第１ハウジング１１の中心に対して水平方向に位置する部分を貫通するように形成されている。冷却媒体入口１１１及び冷却媒体出口１１２には図示しない冷却媒体循環機構が接続されており、この冷却媒体循環機構によって冷却媒体流路１４に冷却媒体が流通される。冷却媒体として、液体では、例えば、水、純水、エチレングリコール水溶液（不凍液）、フッ素系冷媒等が挙げられ、気体では、例えば、ヘリウム、アルゴン、窒素等が挙げられる。第１ハウジング１１には、冷却媒体流路１４の内周に沿うように断面矩形の環状の永久磁石（第１磁石）１５が収容されている。なお、永久磁石１５の形状は、第１ハウジング１１の形状に応じて適宜変更され、例えば、四角形、六角形などの環状に形成されていてもよい。永久磁石１５は、第１ハウジング１１と同心状に収容されている。換言すると、第１中間電極Ｇ１の内部に形成された冷却媒体流路１４に冷却媒体が流通され、この冷却媒体に永久磁石１５が接触されている。永久磁石１５は、第１ハウジング１１の内周壁と絶縁部材１６の側壁とによって挟み込まれることにより位置決めされている。【００５０】
図３（ｂ），（ｃ）に示すように、第１ハウジング１１の後端には、第１保護板１３が設けられている。第１保護板１３は、第１ハウジング１１の側面（端面）がプラズマによってスパッタリングされないようにこれを保護する。また、第１ハウジング１１の後端の面には、周方向において所定の間隔をあけるようにして、ネジ孔１１４が形成されている。このネジ孔１１４にネジ（図示せず）を螺入することにより、第１ハウジング１１と絶縁管６とを締結（固定）している。さらに、第１ハウジング１１の後端の面には、環状のＯリング溝１１３が形成されている。このＯリング溝１１３にＯリング（図示せず）を嵌挿して絶縁管６を取り付けることにより、第１ハウジング１１と絶縁管６とを気密に接合している。【００５１】
第１中間電極Ｇ１の前端には、短円筒状の絶縁部材１６が配設されている。なお、絶縁部材１６の形状は円筒状に限定されず、第１ハウジング１１及び第２ハウジング１７の形状に応じて適宜変更され、例えば、四角形、六角形などの筒状に形成されていてもよい。絶縁部材１６は絶縁管６と同軸状に配置されている。絶縁部材１６は、絶縁材料、例えば、ポリテトラフルオロエチレン、セラミックス等で構成されている。絶縁部材１６は、第１中間電極Ｇ１と後述する第２中間電極Ｇ２とを絶縁する。【００５２】
絶縁部材１６の前端には、第２ハウジング１７の後端が設けられている。第２ハウジング１７は、断面コの字状の円環状に形成されている。なお、第２ハウジング１７の形状は円環状に限定されず、第１ハウジング１１の形状に応じて、四角形、六角形などの環状に形成されていてもよい。第２ハウジング１７の断面は、第１ハウジング１１と対向する面が開放されるようなコの字状に形成されていて、第２ハウジング１７と短円筒状の絶縁部材１６とによって囲まれた空間が、冷却媒体流路２０を構成する。第２ハウジング１７には、その内周に沿うようにして、環状の第２スリーブ１８が設けられている。第２スリーブ１８の外周には、例えば雄ねじ溝が形成され、この雄ねじ溝が第２ハウジング１７の内周に形成された雌ねじ溝に螺合するようにして設けられている。第２スリーブ１８は、第２ハウジング１７と同心状に設けられている。第２ハウジング１７と第２スリーブ１８とが、第２中間電極Ｇ２を構成する。第２スリーブ１８は、高融点かつ導電性の材料、例えば、タングステンやモリブデン等で構成されている。第２スリーブ１８は、発生されたプラズマが通過する際の第２ハウジング１７の耐熱性を向上させる。【００５３】
第２ハウジング１７には、冷却媒体入口１７１及び冷却媒体出口１７２が形成されている。本実施形態では、冷却媒体入口１７１及び冷却媒体出口１７２は、第２ハウジング１７の外周壁の周方向における反対部分であって第２ハウジング１７の中心に対して水平方向に位置する部分を貫通するように形成されている。冷却媒体入口１７１及び冷却媒体出口１７２には図示しない冷却媒体循環機構が接続されており、この冷却媒体循環機構によって冷却媒体流路２０に冷却媒体が流通される。冷却媒体として、液体では、例えば、水、純水、エチレングリコール水溶液（不凍液）、フッ素系冷媒等が挙げられ、気体では、例えば、ヘリウム、アルゴン、窒素等が挙げられる。第２ハウジング１７には、冷却媒体流路２０の内周に接するように断面矩形の円環状の電磁コイル（第２磁石）２１が収容されている。なお、電磁コイル２１の形状は、第２ハウジング１７の形状に応じて適宜変更され、例えば、四角形、六角形などの環状に形成されていてもよい。電磁コイル２１は、第２ハウジング１７と同心状に収容されている。換言すると、第２中間電極Ｇ２の内部に形成された冷却媒体流路２０に冷却媒体が流通され、この冷却媒体に電磁コイル２１が接触されている。電磁コイル２１は、環状に巻回されている。電磁コイル２１は、絶縁部材１６の側壁と第２ハウジング１７の内周壁とによって挟み込まれることにより位置決めされている。【００５４】
第２ハウジング１７の前端には、第２保護板１９が設けられている。第２保護板１９は、第２ハウジング１７の側面（端面）がプラズマによってスパッタリングされないようにこれを保護する。また、第２ハウジング１７の前端の面には、環状のＯリング溝１７３が形成されている。このＯリング溝１７３にＯリング（図示せず）を嵌挿して絶縁カラー２４を取り付けることにより、第２ハウジング１７と絶縁カラー２４とを気密に接合している。絶縁カラー２４は、短円筒状に形成されている。なお、絶縁カラー２４の形状は、第２ハウジング１７の形状に応じて適宜変更され、例えば、四角形、六角形などの筒状に形成されていてもよい。【００５５】
また、第１ハウジング１１、第２ハウジング１７、及び絶縁部材１６には、ボルト孔２８が形成されている（図３（ｂ）及び（ｃ）参照）。ボルト孔２８は、第１ハウジング１１及び絶縁部材１６にそれぞれ形成された貫通孔２８ａ及び２８ｂと、第２ハウジング１７に形成されたネジ孔２８ｃとから成っている。そして、この貫通孔２８ａ，２８ｂに筒状の絶縁カラー２６を挿通すると共に、この絶縁カラー２６にボルト（締結具）２７を挿通しネジ孔２８ｃに螺入することにより、第１ハウジング１１と絶縁部材１６と第２ハウジング１７とが相互に締結されて一体化されている。これにより、絶縁部材１６は、コの字状に形成された第１ハウジング１１及び第２ハウジング１７の開放面に蓋をしている。すなわち、第１ハウジング１１及び第２ハウジング１７のそれぞれの開放面は、絶縁部材１６によって封止されている。第１ハウジング１１及び第２ハウジング１７の所定の箇所にはＯリング溝２２が形成されていて、このＯリング溝２２にＯリング２３が嵌挿されている。これにより、第１ハウジング１１と絶縁部材１６と第２ハウジング１７とは、順に気密又は液密に接合されている。すなわち、気体の冷却媒体を用いる場合には、第１ハウジング１１と絶縁部材１６と第２ハウジング１７とは順に気密に接合されている。一方、液体の冷却媒体を用いる場合には、第１ハウジング１１と絶縁部材１６と第２ハウジング１７とは順に液密に接合されている。したがって、絶縁部材１６と第１ハウジング１１及び第２ハウジング１７との密閉性が保たれ、一体型中間電極Ｇから冷却媒体が漏れることが防止される。【００５６】
第１ハウジング１１、絶縁部材１６、及び第２ハウジング１７には、ボルト孔２８と所定の中心角だけずれた位置に、これらを貫通するようボルト挿通孔２５が形成されている（図３（ａ）乃至（ｃ）参照）。このボルト挿通孔２５は、第１ハウジング１１、絶縁部材１６、及び第２ハウジング１７にそれぞれ形成された貫通孔２５ａ，２５ｂ，２５ｃから成っている。このボルト挿通孔２５にボルト（締結具、図示せず）を挿通し、このボルト（締結具）を図示しないガイド部材に螺入することによって、一体型中間電極Ｇ（又は一体型中間電極Ｇの組み込まれた圧力勾配型プラズマガン１）がガイド部材を介してシートプラズマ形成室３０（より具体的には、シートプラズマ形成室３０の絶縁蓋部材２９）に取り付けられる。【００５７】
ここで、第１ハウジング１１及び第２ハウジング１７は、アルミニウム合金で構成することが好ましい。アルミニウム合金は、通常の中間電極のハウジングに用いられているステンレス鋼よりも比重が小さいため、第１ハウジング１１及び第２ハウジング１７の重量を軽くすることができる。これにより、第１ハウジング１１及び第２ハウジング１７を取り扱う際の作業性が向上する。【００５８】
アルミニウム合金の例としては、例えば、アルミニウム−マグネシウム系合金（ＪＩＳ５０００系）、アルミニウム−マグネシウム−ケイ素系合金（ＪＩＳ６０００系）、アルミニウム−亜鉛−マグネシウム系合金（ＪＩＳ７０００系）を用いることが、強度及び耐腐食性を維持するために好ましい。【００５９】
また、第１ハウジング１１及び第２ハウジング１７の冷却媒体と接触する部分の表面（第１ハウジング１１及び第２ハウジング１７のコの字状に形成された内側部分の表面）には、導電性と非磁性と耐腐食性とを具備する表面処理層が形成されていることが好ましい。このような導電性と非磁性と耐腐食性とを具備する表面処理層としては、例えば、無電解Ｎｉメッキ層が挙げられる。これにより、第１ハウジング１１及び第２ハウジング１７と冷却媒体とが接触する部分における劣化が抑制される。【００６０】
上記の事項を総括すると、第１ハウジング１１と、絶縁部材１６と、第２ハウジング１７とを、ボルト（締結具）２７で締結することにより一体型中間電極Ｇを組み立てることができる。また、その逆の作業をすることにより、一体型中間電極Ｇを分解することができる。さらに、組み立てられた一体型中間電極Ｇは、ガイド部材を介してシートプラズマ形成室３０の壁（絶縁部材２９）に取り付けることができる。【００６１】
本実施形態の一体型中間電極Ｇは、上記のような構成としたため、構成する部品の点数を減らすことができ、その重量を小さくすることができる。また、一体型中間電極Ｇをコンパクトに製造することが可能になる。これにより、一体型中間電極Ｇを取り付ける際の作業性が向上する。さらに、ボルト２７を外すことによって第１磁石１５を第１ハウジング１１から取り外すことができると共に、第２磁石２１を第２ハウジング１７から取り外すことができるため、中間電極のメンテナンス性が向上する。【００６２】
なお、本実施形態では、圧力勾配型プラズマガン１を構成する筒体１０を円筒体としたが、その断面形状は任意であり、例えば中心軸２０１に垂直する方向の断面形状が正多角形であってもよい。【００６３】
また、雄ねじ溝の形成された第１スリーブ１２及び第２スリーブ１８をそれぞれ第１ハウジング１１及び第２ハウジング１７の内周に螺合させて設けていたが、雄ねじ溝のない第１スリーブ１２及び第２スリーブ１８をそれぞれ第１ハウジング１１及び第２ハウジング１７の内周に沿うように挿通したのち、その外方からそれぞれを保護板１３，１９により挟み込んでもよい。このような構成とすると、ねじ溝の溶着が防止され、第１スリーブ１２及び第２スリーブ１８の交換が容易になる。【００６４】
上記説明から、当業者にとっては、本発明の多くの改良や他の実施形態が明らかである。従って、上記説明は、例示としてのみ解釈されるべきであり、本発明を実行する最良の態様を当業者に教示する目的で提供されたものである。本発明の精神を逸脱することなく、その構造及び／又は機能の詳細を実質的に変更できる。
【産業上の利用可能性】
【００６５】
本発明の一体型中間電極は、簡易な構成でかつ重量を軽減させて取り扱いの利便性が向上すると共に、分解及び調整を行う際のメンテナンス性が向上する中間電極として有用である。【００６６】
本発明の圧力勾配型プラズマガンは、中間電極を取り付ける際の作業性が向上した圧力勾配型プラズマガンとして有用である。
【図１】
2008038467.tif 000003
【図２】
2008038467.tif 000004
【図３】
2008038467.tif 000005
【手続補正書】
【提出日】平成20年1月11日(2008.1.11)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
導電性を有する第１ハウジングと、該第１ハウジングと同心状にかつ該第１ハウジングの内周面に接触するように設けられた導電性を有する第１スリーブと、前記第１ハウジングに該第１ハウジングと同心状に収容された第１磁石と、前記第１ハウジングと同軸状に設けられた導電性を有する第２ハウジングと、該第２ハウジングと同心状にかつ該第２ハウジングの内周面に接触するように設けられた導電性を有する第２スリーブと、前記第２ハウジングに該第２ハウジングと同心状に収容された第２磁石と、を備え、
前記第１ハウジングは前記第２ハウジングと対向する面が開放されるようにコの字状の断面を有し、前記第２ハウジングは前記第１ハウジングと対向する面が開放されるようにコの字状の断面を有し、前記絶縁部材は前記第１ハウジング及び前記第２ハウジングと同軸状に形成されており、前記第１ハウジング及び前記第２ハウジングの各々の開放面が前記絶縁部材によって蓋をされており、前記第１ハウジングと前記絶縁部材との間の空間に前記第１磁石が収容されかつ前記第２ハウジングと前記絶縁部材との間の空間に前記第２磁石が収容されており、かつ、前記第１ハウジング、前記絶縁部材、及び前記第２ハウジングが締結具によって相互に締結されている、一体型中間電極。
【請求項２】
（削除）
【請求項３】
前記第１ハウジングと前記絶縁部材と前記第２ハウジングとが順に気密又は液密に接合されている、請求項１に記載の一体型中間電極。
【請求項４】
前記接合はＯリングを用いて気密又は液密にされている、請求項３に記載の一体型中間電極。
【請求項５】
請求項１、３ないし４のいずれかに記載の一体型中間電極を備えた、圧力勾配型プラズマガン。
【請求項６】
カラーと、前記一体型中間電極と、絶縁管と、カソードを備え前記絶縁管の前記一体型中間電極から遠いほうの端を塞ぐカソードマウントと、が締結具によって相互に締結されて前記圧力勾配型プラズマガンが構成されている、請求項５に記載の圧力勾配型プラズマガン。
【国際調査報告】
2008038467.tif 000006
2008038467.tif 000007