JP2002093598A - プラズマ発生装置 - Google Patents
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- H01J37/32431—Constructional details of the reactor
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- H05H—PLASMA TECHNIQUE; PRODUCTION OF ACCELERATED ELECTRICALLY-CHARGED PARTICLES OR OF NEUTRONS; PRODUCTION OR ACCELERATION OF NEUTRAL MOLECULAR OR ATOMIC BEAMS
- H05H1/00—Generating plasma; Handling plasma
- H05H1/24—Generating plasma
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- H01J37/32532—Electrodes
Abstract
(57)【要約】
【課題】 放電管の熱劣化による亀裂や割れなどの破
損、冷媒の漏れを防止する。 【解決手段】 第１の金属材製の放電管エレメント１１
と第２の金属材製の放電管エレメント１２とを両者の連
結用フランジ１１ａ，１２ａ間に放電ギャップ形成兼真
空シール用の絶縁体１４を介在させ、Ｏリング１８，１
９で気密シールする状態で連結し、また、同様に第１の
金属材製の放電管エレメント１１と第３の金属材製の放
電管エレメント１３も同様に連結して１つの３分割組立
方式の放電管Ａとなし、隣接する放電管エレメント１
１，１２間および１１，１３間に放電ギャップ１６，１
７を形成する。各放電管エレメントに高周波電源２５を
接続する。各放電管エレメントには個別的に冷媒流路２
２ｂ，２３ｂ，２４ｂを設ける。
損、冷媒の漏れを防止する。 【解決手段】 第１の金属材製の放電管エレメント１１
と第２の金属材製の放電管エレメント１２とを両者の連
結用フランジ１１ａ，１２ａ間に放電ギャップ形成兼真
空シール用の絶縁体１４を介在させ、Ｏリング１８，１
９で気密シールする状態で連結し、また、同様に第１の
金属材製の放電管エレメント１１と第３の金属材製の放
電管エレメント１３も同様に連結して１つの３分割組立
方式の放電管Ａとなし、隣接する放電管エレメント１
１，１２間および１１，１３間に放電ギャップ１６，１
７を形成する。各放電管エレメントに高周波電源２５を
接続する。各放電管エレメントには個別的に冷媒流路２
２ｂ，２３ｂ，２４ｂを設ける。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、主として半導体装
置、液晶表示パネル、太陽電池などの製造、特にはエッ
チングやアッシングや化学的気相成長（ＣＶＤ）による
薄膜形成やスパッタリングや表面改質やチャンバークリ
ーニングなどの工程において使用されるプラズマ発生装
置、より詳しくは、プラズマ発生用のガスに対して高周
波電力を印加することによりプラズマを発生する方式の
プラズマ発生装置にかかわり、特には、放電管の熱劣化
を抑制するための技術に関する。もっとも、本発明にか
かわるプラズマ発生装置は、その適用対象を半導体装置
の製造のみに限定するものではなく、広く、任意の所要
の目的に適用可能であるものとする。
置、液晶表示パネル、太陽電池などの製造、特にはエッ
チングやアッシングや化学的気相成長（ＣＶＤ）による
薄膜形成やスパッタリングや表面改質やチャンバークリ
ーニングなどの工程において使用されるプラズマ発生装
置、より詳しくは、プラズマ発生用のガスに対して高周
波電力を印加することによりプラズマを発生する方式の
プラズマ発生装置にかかわり、特には、放電管の熱劣化
を抑制するための技術に関する。もっとも、本発明にか
かわるプラズマ発生装置は、その適用対象を半導体装置
の製造のみに限定するものではなく、広く、任意の所要
の目的に適用可能であるものとする。
【０００２】
【従来の技術】図１８において、符号の１０１は絶縁体
製の放電管、１０２は絶縁体製の冷媒流動管、１０３は
上側の放電管支持フランジ、１０４は下側の放電管支持
フランジ、１０４ａは冷媒流入口、１０３ａは冷媒流出
口、１０５はガス導入フランジ、１０５ａはプラズマ用
ガス導入口、１０６は装置取付フランジ、１０６ａはプ
ラズマ流出口、１０７は誘導コイル、１０８は高周波電
源、１０９〜１１１はＯリング、１１２はプラズマ発生
空間、１１３は冷媒流動空間である。
製の放電管、１０２は絶縁体製の冷媒流動管、１０３は
上側の放電管支持フランジ、１０４は下側の放電管支持
フランジ、１０４ａは冷媒流入口、１０３ａは冷媒流出
口、１０５はガス導入フランジ、１０５ａはプラズマ用
ガス導入口、１０６は装置取付フランジ、１０６ａはプ
ラズマ流出口、１０７は誘導コイル、１０８は高周波電
源、１０９〜１１１はＯリング、１１２はプラズマ発生
空間、１１３は冷媒流動空間である。
【０００３】円筒状に形成された放電管１０１の外周部
に冷媒流動管１０２が外套され、放電管１０１と冷媒流
動管１０２の上端部に上側の放電管支持フランジ１０３
がそれぞれＯリング１０９，１１０を介在する状態で外
嵌固定されているとともに、放電管１０１と冷媒流動管
１０２の下端部に下側の放電管支持フランジ１０４がそ
れぞれ真空シールのためのＯリング１０９，１１０を介
在する状態で外嵌固定されており、このような嵌合構造
をもって２重管構造が構成されている。この２重管構造
において、放電管１０１と冷媒流動管１０２とは同心状
になっており、両者間に環状の冷媒流動空間１１３が形
成されている。下側の放電管支持フランジ１０４には冷
媒流動空間１１３に連通する冷媒流入口１０４ａが設け
られ、上側の放電管支持フランジ１０３には冷媒流動空
間１１３に連通する冷媒流出口１０３ａが設けられてい
る。上側の放電管支持フランジ１０３には放電管１０１
の上端開口部をほぼ閉塞するガス導入フランジ１０５が
真空シールのためのＯリング１１１を介在する状態で当
接固定され、ガス導入フランジ１０５の軸心部には放電
管１０１のプラズマ発生空間１１２に連通する状態でプ
ラズマ用ガス導入口１０５ａが設けられている。下側の
放電管支持フランジ１０４には放電管１０１のプラズマ
発生空間１１２に連通する状態で装置取付フランジ１０
６がＯリング１１１を介在する状態で当接固定されてい
る。２重管構造を構成している外側の冷媒流動管１０２
のさらに外側に誘導コイル１０７が巻回されており、こ
の誘導コイル１０７は高周波電源１０８に接続されてい
る。なお、誘導コイル１０７と高周波電源１０８との間
には両者間のインピーダンス整合のためのインピーダン
ス整合器（図示せず）が挿入されている。
に冷媒流動管１０２が外套され、放電管１０１と冷媒流
動管１０２の上端部に上側の放電管支持フランジ１０３
がそれぞれＯリング１０９，１１０を介在する状態で外
嵌固定されているとともに、放電管１０１と冷媒流動管
１０２の下端部に下側の放電管支持フランジ１０４がそ
れぞれ真空シールのためのＯリング１０９，１１０を介
在する状態で外嵌固定されており、このような嵌合構造
をもって２重管構造が構成されている。この２重管構造
において、放電管１０１と冷媒流動管１０２とは同心状
になっており、両者間に環状の冷媒流動空間１１３が形
成されている。下側の放電管支持フランジ１０４には冷
媒流動空間１１３に連通する冷媒流入口１０４ａが設け
られ、上側の放電管支持フランジ１０３には冷媒流動空
間１１３に連通する冷媒流出口１０３ａが設けられてい
る。上側の放電管支持フランジ１０３には放電管１０１
の上端開口部をほぼ閉塞するガス導入フランジ１０５が
真空シールのためのＯリング１１１を介在する状態で当
接固定され、ガス導入フランジ１０５の軸心部には放電
管１０１のプラズマ発生空間１１２に連通する状態でプ
ラズマ用ガス導入口１０５ａが設けられている。下側の
放電管支持フランジ１０４には放電管１０１のプラズマ
発生空間１１２に連通する状態で装置取付フランジ１０
６がＯリング１１１を介在する状態で当接固定されてい
る。２重管構造を構成している外側の冷媒流動管１０２
のさらに外側に誘導コイル１０７が巻回されており、こ
の誘導コイル１０７は高周波電源１０８に接続されてい
る。なお、誘導コイル１０７と高周波電源１０８との間
には両者間のインピーダンス整合のためのインピーダン
ス整合器（図示せず）が挿入されている。
【０００４】以上のように構成されたプラズマ発生装置
は、その装置取付フランジ１０６において図示しないプ
ラズマ処理室（チャンバー）に取り付けられた状態で使
用される。プラズマ処理室に対して真空引きを行って、
プラズマ処理室の内部空間およびプラズマ発生装置のプ
ラズマ発生空間１１２を真空状態にする。次いで、プラ
ズマ用ガス導入口１０５ａからプラズマ発生空間１１２
に向けてプラズマ発生用のガス（放電ガス）を供給する
とともに、高周波電源１０８を駆動して誘導コイル１０
７に高周波電力を供給し、プラズマ発生空間１１２に高
周波電磁界を生じさせる。同時に、下側にある冷媒流入
口１０４ａから冷媒を供給し、冷媒流動空間１１３に冷
媒を上昇させ、冷媒流出口１０３ａから流出させる。
は、その装置取付フランジ１０６において図示しないプ
ラズマ処理室（チャンバー）に取り付けられた状態で使
用される。プラズマ処理室に対して真空引きを行って、
プラズマ処理室の内部空間およびプラズマ発生装置のプ
ラズマ発生空間１１２を真空状態にする。次いで、プラ
ズマ用ガス導入口１０５ａからプラズマ発生空間１１２
に向けてプラズマ発生用のガス（放電ガス）を供給する
とともに、高周波電源１０８を駆動して誘導コイル１０
７に高周波電力を供給し、プラズマ発生空間１１２に高
周波電磁界を生じさせる。同時に、下側にある冷媒流入
口１０４ａから冷媒を供給し、冷媒流動空間１１３に冷
媒を上昇させ、冷媒流出口１０３ａから流出させる。
【０００５】プラズマ発生空間１１２においてプラズマ
発生用のガスが流動し、そのプラズマ発生用のガスに高
周波電磁界が作用することにより、流動ガスの小領域に
高周波放電によるプラズマ点弧が起こる。小領域で起こ
ったプラズマ点弧が起因となって、プラズマ発生空間１
１２を流動するガスのほぼ全体にプラズマ化が拡大す
る。このようにしてプラズマ発生空間１１２でプラズマ
化されたガスすなわちプラズマは、装置取付フランジ１
０６のプラズマ流出口１０６ａから図示しないプラズマ
処理室へと流入し、プラズマ処理室において例えば半導
体ウエハ、液晶基板等に対するエッチングやアッシング
などのプラズマ処理を行う。
発生用のガスが流動し、そのプラズマ発生用のガスに高
周波電磁界が作用することにより、流動ガスの小領域に
高周波放電によるプラズマ点弧が起こる。小領域で起こ
ったプラズマ点弧が起因となって、プラズマ発生空間１
１２を流動するガスのほぼ全体にプラズマ化が拡大す
る。このようにしてプラズマ発生空間１１２でプラズマ
化されたガスすなわちプラズマは、装置取付フランジ１
０６のプラズマ流出口１０６ａから図示しないプラズマ
処理室へと流入し、プラズマ処理室において例えば半導
体ウエハ、液晶基板等に対するエッチングやアッシング
などのプラズマ処理を行う。
【０００６】プラズマ発生空間１１２で発生したプラズ
マは高温になる。放電管１０１は、プラズマ用ガス導入
口１０５ａから導入されてくるプラズマ発生用のガスを
プラズマ化させるための空間であるプラズマ発生空間１
１２を形成している。したがって、放電管１０１は高温
のプラズマに接触して温度上昇する。この温度上昇を所
定の範囲内に収めるために、放電管１０１の外周を取り
巻く冷媒流動空間１１３に冷媒を流動させることによ
り、熱交換を行っている。
マは高温になる。放電管１０１は、プラズマ用ガス導入
口１０５ａから導入されてくるプラズマ発生用のガスを
プラズマ化させるための空間であるプラズマ発生空間１
１２を形成している。したがって、放電管１０１は高温
のプラズマに接触して温度上昇する。この温度上昇を所
定の範囲内に収めるために、放電管１０１の外周を取り
巻く冷媒流動空間１１３に冷媒を流動させることによ
り、熱交換を行っている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】上記のように放電管１
０１を冷却しているのであるが、高温のプラズマに曝さ
れている放電管１０１の内周面と冷媒に接触する放電管
１０１の外周面との間には内外温度差が生じることは避
けられない。また、発生した高温のプラズマが局在化す
ることもあり、そうなると、管軸方向や周方向でも放電
管１０１に温度差が生じる。このような温度差に起因し
て、放電管１０１には熱歪みが生じる。
０１を冷却しているのであるが、高温のプラズマに曝さ
れている放電管１０１の内周面と冷媒に接触する放電管
１０１の外周面との間には内外温度差が生じることは避
けられない。また、発生した高温のプラズマが局在化す
ることもあり、そうなると、管軸方向や周方向でも放電
管１０１に温度差が生じる。このような温度差に起因し
て、放電管１０１には熱歪みが生じる。
【０００８】ところで、プラズマ発生用のガスを流動さ
せるための放電管に対してその外周に誘導コイルを配す
るインダクションカップリング型のこの種の高周波放電
によるプラズマ発生装置においては、次のようなことが
要件となっている。すなわち、放電管１０１の外部に配
置した誘導コイル１０７が供給する高周波電力によっ
て、放電管１０１のプラズマ発生空間１１２に高周波電
磁界を形成しなければならないので、放電管１０１とし
ては電磁シールドを形成しないように導体以外の材料つ
まりは絶縁体（誘電体）で作製されていなければならな
い。放電管１０１の外周にある冷媒流動管１０２につい
ても同様に絶縁体でなければならない。そのような絶縁
体としては、例えば石英、高純度アルミナ、窒化アルミ
ニウム、ガラス、サファイアなどがある。冷媒流動空間
１１３を流動する冷媒についても、印加する高周波電力
をなるべく吸収しないものがよい。
せるための放電管に対してその外周に誘導コイルを配す
るインダクションカップリング型のこの種の高周波放電
によるプラズマ発生装置においては、次のようなことが
要件となっている。すなわち、放電管１０１の外部に配
置した誘導コイル１０７が供給する高周波電力によっ
て、放電管１０１のプラズマ発生空間１１２に高周波電
磁界を形成しなければならないので、放電管１０１とし
ては電磁シールドを形成しないように導体以外の材料つ
まりは絶縁体（誘電体）で作製されていなければならな
い。放電管１０１の外周にある冷媒流動管１０２につい
ても同様に絶縁体でなければならない。そのような絶縁
体としては、例えば石英、高純度アルミナ、窒化アルミ
ニウム、ガラス、サファイアなどがある。冷媒流動空間
１１３を流動する冷媒についても、印加する高周波電力
をなるべく吸収しないものがよい。
【０００９】上記のように放電管１０１は温度差による
熱歪みを生じやすいものであるが、その放電管１０１が
絶縁体製となっているために、熱伝導率が低く、この絶
縁体製の放電管１０１は、冷却するにもかかわらず、そ
の内面の温度が高くなり、熱劣化を生じやすい。
熱歪みを生じやすいものであるが、その放電管１０１が
絶縁体製となっているために、熱伝導率が低く、この絶
縁体製の放電管１０１は、冷却するにもかかわらず、そ
の内面の温度が高くなり、熱劣化を生じやすい。
【００１０】加えて、放電管１０１は、そのプラズマ発
生空間１１２を真空引きするので、外部の大気圧との間
に大きな圧力差をもつものである。
生空間１１２を真空引きするので、外部の大気圧との間
に大きな圧力差をもつものである。
【００１１】さらに、プラズマ発生空間１１２に導入す
るプラズマ発生用のガスは使用目的や条件によって様々
であるが、ガス性状によっては反応性の高いプラズマが
発生される場合があり、放電管１０１が腐食されるおそ
れがある。
るプラズマ発生用のガスは使用目的や条件によって様々
であるが、ガス性状によっては反応性の高いプラズマが
発生される場合があり、放電管１０１が腐食されるおそ
れがある。
【００１２】さらに、絶縁体は一般的に強度が金属材に
比べて低いものである。
比べて低いものである。
【００１３】このような高温や温度差や圧力差や腐食な
どのために、長時間使用においては、絶縁体製の相対的
に強度の弱い放電管１０１には亀裂や割れなどの破損が
発生するおそれがある。もし、万一、絶縁体製放電管１
０１が破損を起こすと、真空シールが破壊され、プラズ
マ発生空間１１２の真空状態を作ることができないた
め、プラズマ発生そのものが不可能となってしまう。ま
た、もし、絶縁体製の放電管１０１が破損を起こすと、
冷媒が漏れ出し、その漏れ出した冷媒が不測にプラズマ
処理室内に流入し、半導体ウエハなどの被処理物を汚染
してしまうおそれがある。
どのために、長時間使用においては、絶縁体製の相対的
に強度の弱い放電管１０１には亀裂や割れなどの破損が
発生するおそれがある。もし、万一、絶縁体製放電管１
０１が破損を起こすと、真空シールが破壊され、プラズ
マ発生空間１１２の真空状態を作ることができないた
め、プラズマ発生そのものが不可能となってしまう。ま
た、もし、絶縁体製の放電管１０１が破損を起こすと、
冷媒が漏れ出し、その漏れ出した冷媒が不測にプラズマ
処理室内に流入し、半導体ウエハなどの被処理物を汚染
してしまうおそれがある。
【００１４】インダクションカップリング型とは別のキ
ャパシタンスカップリング型のプラズマ発生装置もあ
る。それは、例えば、ガラスなどの絶縁体製の放電管の
外周面に湾曲形状の一対の電極を対向配置し、両電極に
高周波電力を印加し、放電管の内部のプラズマ発生空間
において高周波電磁界を作り、プラズマ発生用のガスを
電離することにより放電を起こし、プラズマを発生させ
るものである。この場合も、その放電管として絶縁体製
のものを用いているので、上記と同様の問題がある。
ャパシタンスカップリング型のプラズマ発生装置もあ
る。それは、例えば、ガラスなどの絶縁体製の放電管の
外周面に湾曲形状の一対の電極を対向配置し、両電極に
高周波電力を印加し、放電管の内部のプラズマ発生空間
において高周波電磁界を作り、プラズマ発生用のガスを
電離することにより放電を起こし、プラズマを発生させ
るものである。この場合も、その放電管として絶縁体製
のものを用いているので、上記と同様の問題がある。
【００１５】また、石英、高純度アルミナ、窒化アルミ
ニウム、ガラス、サファイアなどで作製されている絶縁
体製の放電管１０１は、そのイニシャルコストがかなり
高くつくものである。
ニウム、ガラス、サファイアなどで作製されている絶縁
体製の放電管１０１は、そのイニシャルコストがかなり
高くつくものである。
【００１６】
【課題を解決するための手段】上記した課題の解決を図
ろうとするプラズマ発生装置についての本発明は、放電
管の構成材料を、従来技術の場合の絶縁体に代えて、金
属材となす。それは、金属材が絶縁体に比べて、熱に対
する耐性が高いためと、物理的強度が高いためである。
ろうとするプラズマ発生装置についての本発明は、放電
管の構成材料を、従来技術の場合の絶縁体に代えて、金
属材となす。それは、金属材が絶縁体に比べて、熱に対
する耐性が高いためと、物理的強度が高いためである。
【００１７】ただし、単に材料の置き換えだけですむこ
とではない。それは、単純に放電管の全体を金属材で構
成してしまうと、金属材すなわち導体による電磁シール
ド作用のために、放電管の外周部に配置した誘導コイル
が発生する高周波電力は、金属材すなわち放電管の内部
には入り込むことができない。換言すれば、放電管外周
部にある誘導コイルから放電管内部のプラズマ発生空間
に対して高周波電力を与えることができない。
とではない。それは、単純に放電管の全体を金属材で構
成してしまうと、金属材すなわち導体による電磁シール
ド作用のために、放電管の外周部に配置した誘導コイル
が発生する高周波電力は、金属材すなわち放電管の内部
には入り込むことができない。換言すれば、放電管外周
部にある誘導コイルから放電管内部のプラズマ発生空間
に対して高周波電力を与えることができない。
【００１８】高周波電力を利用するプラズマ発生装置に
は、このようなインダクションカップリング型のほか
に、キャパシタンスカップリング型のプラズマ発生装置
がある。キャパシタンスカップリング型においても、そ
の放電管の全体を金属材で構成するとなると、一対の電
極をどのように構成し、どのように配置するかが問題と
なる。一対の電極を金属材製の放電管の内部に配置する
となれば、個々の電極を金属材製放電管に対して絶縁分
離した状態で配置する必要がある。放電管の内部に一対
の電極を配置すると、ガス・プラズマの流動の阻害要因
となる。また、金属材製の放電管とは別に一対の電極を
必要とし、構造の複雑化とコストアップを招く。
は、このようなインダクションカップリング型のほか
に、キャパシタンスカップリング型のプラズマ発生装置
がある。キャパシタンスカップリング型においても、そ
の放電管の全体を金属材で構成するとなると、一対の電
極をどのように構成し、どのように配置するかが問題と
なる。一対の電極を金属材製の放電管の内部に配置する
となれば、個々の電極を金属材製放電管に対して絶縁分
離した状態で配置する必要がある。放電管の内部に一対
の電極を配置すると、ガス・プラズマの流動の阻害要因
となる。また、金属材製の放電管とは別に一対の電極を
必要とし、構造の複雑化とコストアップを招く。
【００１９】このように、放電管の構成材料を単に金属
材に置き換えるだけの単純な発想では、問題を解決する
ことはできない。
材に置き換えるだけの単純な発想では、問題を解決する
ことはできない。
【００２０】そこで、本発明においては、絶縁体に比べ
て熱的耐性も物理的強度もすぐれた金属材から放電管を
構成するにつけて、その放電管が金属材すなわち導体で
あって、この導体であるということにおいては電極と同
じであるということに着目する。つまり、放電管を電極
に兼用することはできないか、逆にいうと、電極を放電
管に兼用することができないかということについて、考
察する。
て熱的耐性も物理的強度もすぐれた金属材から放電管を
構成するにつけて、その放電管が金属材すなわち導体で
あって、この導体であるということにおいては電極と同
じであるということに着目する。つまり、放電管を電極
に兼用することはできないか、逆にいうと、電極を放電
管に兼用することができないかということについて、考
察する。
【００２１】その考察の結果、本願第１の発明のプラズ
マ発生装置は、放電管を管軸方向で複数に分割した態様
の放電管エレメントのそれぞれを金属材製となし、それ
らの金属材製の放電管エレメントどうしを両者間に絶縁
体を介在させて放電ギャップを形成する状態で気密に連
結してあり、高周波電力の印加によって前記放電ギャッ
プにおいてプラズマ点弧可能に構成していることを特徴
としている。
マ発生装置は、放電管を管軸方向で複数に分割した態様
の放電管エレメントのそれぞれを金属材製となし、それ
らの金属材製の放電管エレメントどうしを両者間に絶縁
体を介在させて放電ギャップを形成する状態で気密に連
結してあり、高周波電力の印加によって前記放電ギャッ
プにおいてプラズマ点弧可能に構成していることを特徴
としている。
【００２２】すなわち、放電管をその管軸方向の１点ま
たは複数の点において管軸方向を横切るような状態で分
割することで得られるものを放電管エレメントとする。
放電管エレメントは複数ある。複数の放電管エレメント
を管軸方向に並べて組み合わせ、放電管となす。個々の
放電管エレメントを金属材製となす。複数の金属材製の
放電管エレメントを管軸方向に並べて組み合わせるに当
たり、直に両者を接触させる状態で連結するとなると、
その連結の結果得られる放電管の全体が単一の導体とな
ってしまい、これでは、放電管をもって電極を兼用させ
ることはできない。また、真空シール上も問題となる。
したがって、複数の金属材製の放電管エレメントどうし
を、両者間に絶縁体を介在させる状態で連結してある。
この絶縁体の介在は、両者間に放電ギャップを形成する
ためである。つまり、放電管エレメントの各々を電極と
して兼用するとともに、その電極としての放電管エレメ
ント間に放電ギャップを確保する機能をもつのが絶縁体
である。また、絶縁体は、放電管エレメントどうしの連
結を気密的に行う機能も有している。なお、絶縁体だけ
で気密性を確保するのがむずかしいときには、Ｏリング
などのシール材を用いるものとする。
たは複数の点において管軸方向を横切るような状態で分
割することで得られるものを放電管エレメントとする。
放電管エレメントは複数ある。複数の放電管エレメント
を管軸方向に並べて組み合わせ、放電管となす。個々の
放電管エレメントを金属材製となす。複数の金属材製の
放電管エレメントを管軸方向に並べて組み合わせるに当
たり、直に両者を接触させる状態で連結するとなると、
その連結の結果得られる放電管の全体が単一の導体とな
ってしまい、これでは、放電管をもって電極を兼用させ
ることはできない。また、真空シール上も問題となる。
したがって、複数の金属材製の放電管エレメントどうし
を、両者間に絶縁体を介在させる状態で連結してある。
この絶縁体の介在は、両者間に放電ギャップを形成する
ためである。つまり、放電管エレメントの各々を電極と
して兼用するとともに、その電極としての放電管エレメ
ント間に放電ギャップを確保する機能をもつのが絶縁体
である。また、絶縁体は、放電管エレメントどうしの連
結を気密的に行う機能も有している。なお、絶縁体だけ
で気密性を確保するのがむずかしいときには、Ｏリング
などのシール材を用いるものとする。
【００２３】なお、放電管エレメントを構成する金属材
としては、原則的にはどのようなものであってもよい
が、半導体装置などの被処理物に影響を与えることが少
ないものが好ましい。つまり、プラズマによって金属材
製の放電管エレメントの内周面がスパッタリングを受
け、そのスパッタ微粒子が導電性物質としてプラズマ発
生空間から流出する可能性がないとはいえないからであ
る。この意味でアルミニウムが好適である。さらに、プ
ラズマによる腐食を防止するためにアルミニウムに陽極
酸化処理を施したものが好ましい。ステンレスや銅など
は汚染の原因となるおそれがあるので、避けるのがよ
い。ただし、条件によってはステンレスや銅なども可で
ある。
としては、原則的にはどのようなものであってもよい
が、半導体装置などの被処理物に影響を与えることが少
ないものが好ましい。つまり、プラズマによって金属材
製の放電管エレメントの内周面がスパッタリングを受
け、そのスパッタ微粒子が導電性物質としてプラズマ発
生空間から流出する可能性がないとはいえないからであ
る。この意味でアルミニウムが好適である。さらに、プ
ラズマによる腐食を防止するためにアルミニウムに陽極
酸化処理を施したものが好ましい。ステンレスや銅など
は汚染の原因となるおそれがあるので、避けるのがよ
い。ただし、条件によってはステンレスや銅なども可で
ある。
【００２４】また、放電ギャップ形成用の絶縁体として
は、原則的にはどのようなものでもあってもよいが、耐
熱性に配慮すると、高純度アルミナ、サファイア、石
英、窒化アルミニウムなどの無機質の高純度な絶縁体が
好ましい。あるいは、ポリイミドやテトラフルオロエチ
レン（テフロン（デュポン社の商標））やポリエチレン
などでもよい。
は、原則的にはどのようなものでもあってもよいが、耐
熱性に配慮すると、高純度アルミナ、サファイア、石
英、窒化アルミニウムなどの無機質の高純度な絶縁体が
好ましい。あるいは、ポリイミドやテトラフルオロエチ
レン（テフロン（デュポン社の商標））やポリエチレン
などでもよい。
【００２５】高周波電力における高周波については、そ
の周波数を特に限定するものでない。当該の技術分野に
おいては、通常、高周波は数百ｋＨｚ以上とされてい
る。狭義には、１０〜１００ＭＨｚとする場合もある。
また、マイクロ波は１ＧＨｚ以上とされ、狭義には１０
3〜１０4ＭＨｚ程度とする場合もある（マグネトロンと
して有名なのが２．４５ＧＨｚである）。マイクロ波放
電の場合は、導波管を用いてマイクロ波を導くのが一般
的である。以上のような技術通念があることはあるが、
本発明の場合にあっては、高周波電力とは、マイクロ波
電力を含めてもよきものとし、プラズマ点弧およびプラ
ズマ発生を可能とするのであれば、必ずしもその周波数
にこだわる必要はないものとする。
の周波数を特に限定するものでない。当該の技術分野に
おいては、通常、高周波は数百ｋＨｚ以上とされてい
る。狭義には、１０〜１００ＭＨｚとする場合もある。
また、マイクロ波は１ＧＨｚ以上とされ、狭義には１０
3〜１０4ＭＨｚ程度とする場合もある（マグネトロンと
して有名なのが２．４５ＧＨｚである）。マイクロ波放
電の場合は、導波管を用いてマイクロ波を導くのが一般
的である。以上のような技術通念があることはあるが、
本発明の場合にあっては、高周波電力とは、マイクロ波
電力を含めてもよきものとし、プラズマ点弧およびプラ
ズマ発生を可能とするのであれば、必ずしもその周波数
にこだわる必要はないものとする。
【００２６】以上のように連結された放電管エレメント
の組は、一対だけもの（エレメント数は２）でもよい
し、二対のもの（エレメント数は３）でもよいし、それ
以上のもの（４つ以上）であってもよい。
の組は、一対だけもの（エレメント数は２）でもよい
し、二対のもの（エレメント数は３）でもよいし、それ
以上のもの（４つ以上）であってもよい。
【００２７】いずれにしても、複数の金属材製の放電管
エレメントを上記のように連結して放電管を構成するの
であるが、この放電管においては、そのほぼ全体がプラ
ズマ発生用のガスおよび発生したプラズマを所要の空間
内に封じつつ流動させるプラズマ発生空間を形成するた
めの管となっていると同時に、管軸方向で隣接する放電
管エレメントどうしが一対の電極を兼用的に構成してい
ることになる。すなわち、互いに異なる２つの機能を兼
備しているわけである。そして、隣接する放電管エレメ
ントに高周波電力を印加することにより、両放電管エレ
メント間の放電ギャップにおいてプラズマ点弧を行うこ
とが可能となる。
エレメントを上記のように連結して放電管を構成するの
であるが、この放電管においては、そのほぼ全体がプラ
ズマ発生用のガスおよび発生したプラズマを所要の空間
内に封じつつ流動させるプラズマ発生空間を形成するた
めの管となっていると同時に、管軸方向で隣接する放電
管エレメントどうしが一対の電極を兼用的に構成してい
ることになる。すなわち、互いに異なる２つの機能を兼
備しているわけである。そして、隣接する放電管エレメ
ントに高周波電力を印加することにより、両放電管エレ
メント間の放電ギャップにおいてプラズマ点弧を行うこ
とが可能となる。
【００２８】この第１の発明による作用は次のとおりで
ある。複数の金属材製の放電管エレメントの組み合わせ
からなる放電管は、その実質が金属材製であるから、従
来技術の場合の絶縁体製の放電管に比べて物理的強度が
充分に高いものとなる。耐熱性能も絶縁体製の放電管に
比べて充分に高いものとなる。冷却性も良い。したがっ
て、高温のプラズマに曝される条件であっても、熱劣化
が少ない。また、内部が真空引きされるため外部との差
圧で大きな圧力がかかる条件であっても、絶縁体製の放
電管のように破損することがない。また、反応性の高い
プラズマが発生される場合でも、金属材製の放電管は、
従来技術の場合の絶縁体製の放電管に比べて、腐食の程
度が低いものとなる。また、その結果として、寿命の延
長が図られ、メンテナンスの軽減化につながる。さら
に、放電ギャップという小さい隙間において高周波電力
を印加してプラズマ点弧を行うので、プラズマ点弧性能
が良く、プラズマ発生を良好に実現することができる。
ある。複数の金属材製の放電管エレメントの組み合わせ
からなる放電管は、その実質が金属材製であるから、従
来技術の場合の絶縁体製の放電管に比べて物理的強度が
充分に高いものとなる。耐熱性能も絶縁体製の放電管に
比べて充分に高いものとなる。冷却性も良い。したがっ
て、高温のプラズマに曝される条件であっても、熱劣化
が少ない。また、内部が真空引きされるため外部との差
圧で大きな圧力がかかる条件であっても、絶縁体製の放
電管のように破損することがない。また、反応性の高い
プラズマが発生される場合でも、金属材製の放電管は、
従来技術の場合の絶縁体製の放電管に比べて、腐食の程
度が低いものとなる。また、その結果として、寿命の延
長が図られ、メンテナンスの軽減化につながる。さら
に、放電ギャップという小さい隙間において高周波電力
を印加してプラズマ点弧を行うので、プラズマ点弧性能
が良く、プラズマ発生を良好に実現することができる。
【００２９】本願第２の発明のプラズマ発生装置は、上
記の第１の発明において、前記複数の金属材製の放電管
エレメントとして、中央に位置する第１の放電管エレメ
ントと、プラズマ用ガス導入口を有する第２の放電管エ
レメントと、プラズマ流出口を有する第３の放電管エレ
メントとを備え、これら各放電管エレメントを管軸方向
に気密に連結していることを特徴とするものである。こ
れは、上記第１の発明をより具体的レベルで記述したも
のに相当している。ここで、プラズマ用ガス導入口やプ
ラズマ流出口の態様については、どのようなものでもあ
ってもよい。
記の第１の発明において、前記複数の金属材製の放電管
エレメントとして、中央に位置する第１の放電管エレメ
ントと、プラズマ用ガス導入口を有する第２の放電管エ
レメントと、プラズマ流出口を有する第３の放電管エレ
メントとを備え、これら各放電管エレメントを管軸方向
に気密に連結していることを特徴とするものである。こ
れは、上記第１の発明をより具体的レベルで記述したも
のに相当している。ここで、プラズマ用ガス導入口やプ
ラズマ流出口の態様については、どのようなものでもあ
ってもよい。
【００３０】すなわち、これは、放電管の３分割組立方
式である。放電管を管軸方向の２点において分割するこ
とにより３つの放電管エレメントとなす。中央が第１の
放電管エレメントであり、流路の上流側のが第２の放電
管エレメントであり、これにはプラズマ用ガス導入口が
あり、流路の下流側のが第３の放電管エレメントであ
り、これにはプラズマ流出口がある。
式である。放電管を管軸方向の２点において分割するこ
とにより３つの放電管エレメントとなす。中央が第１の
放電管エレメントであり、流路の上流側のが第２の放電
管エレメントであり、これにはプラズマ用ガス導入口が
あり、流路の下流側のが第３の放電管エレメントであ
り、これにはプラズマ流出口がある。
【００３１】３分割組立方式の利点は次のようである。
放電管は、その機能上、プラズマ発生用のガスを外部か
ら導入する機能と、プラズマ発生空間においてガスに点
弧してプラズマ化する機能と、発生したプラズマをプラ
ズマ処理室に供給する機能との３つの機能に大きく分け
ることができる。その３つに分かれた機能に応じて放電
管エレメントを３つ用意し、それぞれに適した構成の採
用を可能とする。併せて、３分割組立方式であると、放
電ギャップを流路の上流側と下流側の２箇所に配置する
ことができ、両方の放電ギャップでプラズマ点弧を行う
ようにすると、プラズマ点弧性能が高いものとなる。な
お、もっとも、点弧は双方の放電ギャップで行うことを
必ずしも必要とせず、いずれか一方でもよきものとす
る。
放電管は、その機能上、プラズマ発生用のガスを外部か
ら導入する機能と、プラズマ発生空間においてガスに点
弧してプラズマ化する機能と、発生したプラズマをプラ
ズマ処理室に供給する機能との３つの機能に大きく分け
ることができる。その３つに分かれた機能に応じて放電
管エレメントを３つ用意し、それぞれに適した構成の採
用を可能とする。併せて、３分割組立方式であると、放
電ギャップを流路の上流側と下流側の２箇所に配置する
ことができ、両方の放電ギャップでプラズマ点弧を行う
ようにすると、プラズマ点弧性能が高いものとなる。な
お、もっとも、点弧は双方の放電ギャップで行うことを
必ずしも必要とせず、いずれか一方でもよきものとす
る。
【００３２】本願第３の発明のプラズマ発生装置は、上
記の第２の発明において、前記第１ないし第３の放電管
エレメントと前記高周波電力を供給する高周波電源との
接続関係として、前記高周波電源の高圧側を前記中央の
第１の放電管エレメントに接続し、前記高周波電源のア
ース側を前記両側の第２および第３の放電管エレメント
に接続していることを特徴としている。これは、上記第
２の発明をより具体的レベルで記述したものに相当して
いる。
記の第２の発明において、前記第１ないし第３の放電管
エレメントと前記高周波電力を供給する高周波電源との
接続関係として、前記高周波電源の高圧側を前記中央の
第１の放電管エレメントに接続し、前記高周波電源のア
ース側を前記両側の第２および第３の放電管エレメント
に接続していることを特徴としている。これは、上記第
２の発明をより具体的レベルで記述したものに相当して
いる。
【００３３】上流側の第２の放電管エレメントは、その
プラズマ用ガス導入口を介して外部のガス配管やガスボ
ンベへとつながっている。また、下流側の第３の放電管
エレメントは、そのプラズマ流出口において外部のプラ
ズマ処理室とつながっている。ガス配管やガスボンベに
高周波電源の高圧側が印加されることは安全上問題とな
る。また、プラズマ処理室に高周波電源の高圧側が印加
されることも安全上問題となる。後者の場合、製品の安
全性と人体の安全性とがある。そこで、両側にある第２
と第３の放電管エレメントの両者には高周波電源のアー
ス側を接続することで安全性を担保する。中間にある第
１の放電管エレメントは、それに高周波電源の高圧側を
接続すると、第２の放電管エレメントに対しても第３の
放電管エレメントに対しても共通同様に本来どおり高圧
側として機能し、しかもそれぞれの印加レベルが同一で
あるという合理的な構成となっている。
プラズマ用ガス導入口を介して外部のガス配管やガスボ
ンベへとつながっている。また、下流側の第３の放電管
エレメントは、そのプラズマ流出口において外部のプラ
ズマ処理室とつながっている。ガス配管やガスボンベに
高周波電源の高圧側が印加されることは安全上問題とな
る。また、プラズマ処理室に高周波電源の高圧側が印加
されることも安全上問題となる。後者の場合、製品の安
全性と人体の安全性とがある。そこで、両側にある第２
と第３の放電管エレメントの両者には高周波電源のアー
ス側を接続することで安全性を担保する。中間にある第
１の放電管エレメントは、それに高周波電源の高圧側を
接続すると、第２の放電管エレメントに対しても第３の
放電管エレメントに対しても共通同様に本来どおり高圧
側として機能し、しかもそれぞれの印加レベルが同一で
あるという合理的な構成となっている。
【００３４】本願第４のプラズマ発生装置は、上記の第
１の発明において、前記複数の金属材製の放電管エレメ
ントとして、中央に位置する第１の放電管エレメント
と、プラズマ用ガス導入口を有する上流側の第２の放電
管エレメントと、プラズマ流出口を有する下流側の第３
の放電管エレメントと、前記中央の第１の放電管エレメ
ントと前記上流側の第２の放電管エレメントとの間に位
置する中間の第４の放電管エレメントと、前記中央の第
１の放電管エレメントと前記下流側の第３の放電管エレ
メントとの間に位置する中間の第５の放電管エレメント
とを備え、これら各放電管エレメントを管軸方向に気密
に連結していることを特徴とする。
１の発明において、前記複数の金属材製の放電管エレメ
ントとして、中央に位置する第１の放電管エレメント
と、プラズマ用ガス導入口を有する上流側の第２の放電
管エレメントと、プラズマ流出口を有する下流側の第３
の放電管エレメントと、前記中央の第１の放電管エレメ
ントと前記上流側の第２の放電管エレメントとの間に位
置する中間の第４の放電管エレメントと、前記中央の第
１の放電管エレメントと前記下流側の第３の放電管エレ
メントとの間に位置する中間の第５の放電管エレメント
とを備え、これら各放電管エレメントを管軸方向に気密
に連結していることを特徴とする。
【００３５】プラズマ発生空間のガス圧が高くなるにつ
れて、電子の平均自由行程が短くなるため、プラズマの
生成がプラズマ発生空間の全体に広く行き渡ることが次
第にむずかしくなっていく。
れて、電子の平均自由行程が短くなるため、プラズマの
生成がプラズマ発生空間の全体に広く行き渡ることが次
第にむずかしくなっていく。
【００３６】粒子がある衝突から次の衝突までの間に運
動する距離を自由行程といい、その平均値を平均自由行
程という。平均自由行程は、一定の温度において、ガス
圧力に反比例する。すなわち、ガス圧が高いほど電子の
平均自由行程は短くなる。高ガス圧条件のもとでは電子
の平均自由行程が短くなるため、プラズマの生成は放電
ギャップの近傍に制限されるようになる。３分割組立方
式では、中央の第１の放電管エレメントの管軸方向長さ
が管内径に比べてかなり大きくなりがちであるので、第
１の放電管エレメントと第２の放電管エレメントとの間
の放電ギャップを中心とするプラズマ領域と第１の放電
管エレメントと第３の放電管エレメントとの間の放電ギ
ャップを中心とするプラズマ領域とがつながりを失い、
放電管のプラズマ発生空間の全体にわたってプラズマが
拡がらないようになる。このようなつながりを失った状
態のときには、高周波電源による印加電力を増大させて
も、プラズマの生成量に一定の限界があって、それ以上
の増加を見込めなくなり、プラズマの生成効率が極端に
悪いものとなってしまう。
動する距離を自由行程といい、その平均値を平均自由行
程という。平均自由行程は、一定の温度において、ガス
圧力に反比例する。すなわち、ガス圧が高いほど電子の
平均自由行程は短くなる。高ガス圧条件のもとでは電子
の平均自由行程が短くなるため、プラズマの生成は放電
ギャップの近傍に制限されるようになる。３分割組立方
式では、中央の第１の放電管エレメントの管軸方向長さ
が管内径に比べてかなり大きくなりがちであるので、第
１の放電管エレメントと第２の放電管エレメントとの間
の放電ギャップを中心とするプラズマ領域と第１の放電
管エレメントと第３の放電管エレメントとの間の放電ギ
ャップを中心とするプラズマ領域とがつながりを失い、
放電管のプラズマ発生空間の全体にわたってプラズマが
拡がらないようになる。このようなつながりを失った状
態のときには、高周波電源による印加電力を増大させて
も、プラズマの生成量に一定の限界があって、それ以上
の増加を見込めなくなり、プラズマの生成効率が極端に
悪いものとなってしまう。
【００３７】そこで、本願第４の発明は、電子の平均自
由行程が短くなる高ガス圧の条件でもプラズマ生成効率
を高く維持できるようにする。すなわち、この第４の発
明は、放電管の５分割組立方式である。上記の第２の発
明の３分割組立方式のものと引き比べては、次のように
いうことができる。３分割組立方式のものにおいて、そ
の中央の第１の放電管エレメントをさらに管軸方向の２
点において分割することにより改めての第１の放電管エ
レメントに加えて第４の放電管エレメントと第５の放電
管エレメントとの２つを追加的に作り、上流側の第２の
放電管エレメントと下流側の第３の放電管エレメントと
合わせて全体として５つの放電管エレメントとなしたも
のに相当している。結果として、第２の発明の３分割組
立方式の場合の管軸方向での放電ギャップ間間隔を、こ
の第４の発明では３つに小さく分けたものに相当してい
る。なお、この３分割については、均等な３分割も含み
得るし、そうでない場合も含み得る。要するに、管軸方
向で隣接する放電ギャップ間間隔が充分に短くされてい
る。
由行程が短くなる高ガス圧の条件でもプラズマ生成効率
を高く維持できるようにする。すなわち、この第４の発
明は、放電管の５分割組立方式である。上記の第２の発
明の３分割組立方式のものと引き比べては、次のように
いうことができる。３分割組立方式のものにおいて、そ
の中央の第１の放電管エレメントをさらに管軸方向の２
点において分割することにより改めての第１の放電管エ
レメントに加えて第４の放電管エレメントと第５の放電
管エレメントとの２つを追加的に作り、上流側の第２の
放電管エレメントと下流側の第３の放電管エレメントと
合わせて全体として５つの放電管エレメントとなしたも
のに相当している。結果として、第２の発明の３分割組
立方式の場合の管軸方向での放電ギャップ間間隔を、こ
の第４の発明では３つに小さく分けたものに相当してい
る。なお、この３分割については、均等な３分割も含み
得るし、そうでない場合も含み得る。要するに、管軸方
向で隣接する放電ギャップ間間隔が充分に短くされてい
る。
【００３８】したがって、プラズマ発生用のガスが高ガ
ス圧条件にあるために電子の平均自由行程が短く、第１
ないし第４の放電ギャップをそれぞれ中心とする管軸方
向４つのプラズマ領域は、個々の管軸方向占有範囲が短
くても、上記のように管軸方向で隣接する放電ギャップ
間間隔が充分に短くされているので、管軸方向で隣接す
るプラズマ領域どうしが互いにつながることになる。そ
の結果、プラズマ生成の連鎖反応が進行して、プラズマ
発生空間の全体にわたってプラズマ領域が拡がり、４つ
のプラズマ領域が一体につながることになる。すなわ
ち、高ガス圧条件においても、生成されるプラズマの量
が増え、給電効率を上げることができ、プラズマ生成効
率を向上させることができる。
ス圧条件にあるために電子の平均自由行程が短く、第１
ないし第４の放電ギャップをそれぞれ中心とする管軸方
向４つのプラズマ領域は、個々の管軸方向占有範囲が短
くても、上記のように管軸方向で隣接する放電ギャップ
間間隔が充分に短くされているので、管軸方向で隣接す
るプラズマ領域どうしが互いにつながることになる。そ
の結果、プラズマ生成の連鎖反応が進行して、プラズマ
発生空間の全体にわたってプラズマ領域が拡がり、４つ
のプラズマ領域が一体につながることになる。すなわ
ち、高ガス圧条件においても、生成されるプラズマの量
が増え、給電効率を上げることができ、プラズマ生成効
率を向上させることができる。
【００３９】本願第５の発明のプラズマ発生装置は、上
記の第４の発明において、前記第１ないし第５の放電管
エレメントと前記高周波電力を供給する高周波電源との
接続関係として、前記高周波電源のアース側を前記中央
の第１の放電管エレメントと前記上流側の第２の放電管
エレメントと前記下流側の第３の放電管エレメントとに
接続し、前記高周波電源の高圧側を前記中間の第４の放
電管エレメントと第５の放電管エレメントとに接続して
いることを特徴としている。
記の第４の発明において、前記第１ないし第５の放電管
エレメントと前記高周波電力を供給する高周波電源との
接続関係として、前記高周波電源のアース側を前記中央
の第１の放電管エレメントと前記上流側の第２の放電管
エレメントと前記下流側の第３の放電管エレメントとに
接続し、前記高周波電源の高圧側を前記中間の第４の放
電管エレメントと第５の放電管エレメントとに接続して
いることを特徴としている。
【００４０】この第５の発明による作用は次のとおりで
ある。プラズマ用ガス導入口を介して外部のガス配管や
ガスボンベへとつながっている上流側の第２の放電管エ
レメントと、プラズマ流出口において外部のプラズマ処
理室とつながっている下流側の第３の放電管エレメント
と、これら２つに対してそれぞれ１つ飛ばしの中央の第
１の放電管エレメントとに高周波電源のアース側を接続
することで、安全性を確保している。そして、間に挟ま
れてある第４の放電管エレメントと第５の放電管エレメ
ントとに共通に高周波電源の高圧側を接続することによ
り、すべての放電ギャップに対して印加レベルが同一で
あるという合理的な構成としてある。
ある。プラズマ用ガス導入口を介して外部のガス配管や
ガスボンベへとつながっている上流側の第２の放電管エ
レメントと、プラズマ流出口において外部のプラズマ処
理室とつながっている下流側の第３の放電管エレメント
と、これら２つに対してそれぞれ１つ飛ばしの中央の第
１の放電管エレメントとに高周波電源のアース側を接続
することで、安全性を確保している。そして、間に挟ま
れてある第４の放電管エレメントと第５の放電管エレメ
ントとに共通に高周波電源の高圧側を接続することによ
り、すべての放電ギャップに対して印加レベルが同一で
あるという合理的な構成としてある。
【００４１】本願第６のプラズマ発生装置は、上記の第
１の発明において、前記複数の金属材製の放電管エレメ
ントの個数が奇数個であることを特徴とする。
１の発明において、前記複数の金属材製の放電管エレメ
ントの個数が奇数個であることを特徴とする。
【００４２】プラズマ発生空間のガス圧が高くなるにつ
れて、電子の平均自由行程が短くなるので、プラズマの
生成がプラズマ発生空間の全体に広く行き渡ることが次
第にむずかしくなる。そのために、上記の第４の発明で
は、放電管を５分割組立方式にすることによって、管軸
方向で隣接する放電ギャップ間間隔を短くしてプラズマ
生成効率を向上させている。
れて、電子の平均自由行程が短くなるので、プラズマの
生成がプラズマ発生空間の全体に広く行き渡ることが次
第にむずかしくなる。そのために、上記の第４の発明で
は、放電管を５分割組立方式にすることによって、管軸
方向で隣接する放電ギャップ間間隔を短くしてプラズマ
生成効率を向上させている。
【００４３】しかし、５分割組立方式でも管軸方向で隣
接する放電ギャップ間間隔が長い場合には、さらに放電
管の分割数を増やして管軸方向で隣接する放電ギャップ
間間隔を短くしてプラズマ生成効率を向上させてもよ
い。
接する放電ギャップ間間隔が長い場合には、さらに放電
管の分割数を増やして管軸方向で隣接する放電ギャップ
間間隔を短くしてプラズマ生成効率を向上させてもよ
い。
【００４４】この場合、後述するように安全性の面から
放電管を奇数個に分割し、放電管エレメントの個数を奇
数個にすることが好ましい。
放電管を奇数個に分割し、放電管エレメントの個数を奇
数個にすることが好ましい。
【００４５】この第６の発明による利点は次のようであ
る。放電ギャップ間の間隔を微調整して設定できるの
で、プラズマ化させたいガス種、ガス圧、印加電力（電
圧）、印加周波数等のプラズマ発生条件によって、最適
な放電ギャップ間の間隔を設定できる。また、放電管の
分割数が固定の場合は、プラズマ発生装置が大型化した
ときに、放電ギャップ間の間隔が長くなってしまうが、
この第６の発明によれば、プラズマ発生装置が大型化し
たときでも、適切な放電ギャップ間の間隔を設定するこ
とができる。
る。放電ギャップ間の間隔を微調整して設定できるの
で、プラズマ化させたいガス種、ガス圧、印加電力（電
圧）、印加周波数等のプラズマ発生条件によって、最適
な放電ギャップ間の間隔を設定できる。また、放電管の
分割数が固定の場合は、プラズマ発生装置が大型化した
ときに、放電ギャップ間の間隔が長くなってしまうが、
この第６の発明によれば、プラズマ発生装置が大型化し
たときでも、適切な放電ギャップ間の間隔を設定するこ
とができる。
【００４６】本願第７のプラズマ発生装置は、上記の第
６の発明において、前記奇数個の放電管エレメントと前
記高周波電力を供給する高周波電源との接続関係とし
て、前記高周波電源のアース側をプラズマ用ガス導入口
を有する上流側の第２の放電管エレメントおよびプラズ
マ流出口を有する下流側の第３の放電管エレメントに接
続するという接続条件のもとに、前記高周波電源のアー
ス側と高圧側とを交互に前記奇数個の放電管エレメント
に接続してあることを特徴とする。これは、上記第６の
発明をより具体的レベルで記述したものに相当してい
る。
６の発明において、前記奇数個の放電管エレメントと前
記高周波電力を供給する高周波電源との接続関係とし
て、前記高周波電源のアース側をプラズマ用ガス導入口
を有する上流側の第２の放電管エレメントおよびプラズ
マ流出口を有する下流側の第３の放電管エレメントに接
続するという接続条件のもとに、前記高周波電源のアー
ス側と高圧側とを交互に前記奇数個の放電管エレメント
に接続してあることを特徴とする。これは、上記第６の
発明をより具体的レベルで記述したものに相当してい
る。
【００４７】高周波電源のアース側と高圧側とを交互に
放電管エレメントに接続する場合に、放電管エレメント
の個数を増やそうとすれば、放電管エレメントの個数が
奇数個であるか偶数個であるかによって、上流側の第２
の放電管エレメントおよび下流側の第３の放電管エレメ
ントの印加レベルが異なってくる。
放電管エレメントに接続する場合に、放電管エレメント
の個数を増やそうとすれば、放電管エレメントの個数が
奇数個であるか偶数個であるかによって、上流側の第２
の放電管エレメントおよび下流側の第３の放電管エレメ
ントの印加レベルが異なってくる。
【００４８】すなわち、放電管エレメントの個数が偶数
個の場合は、上流側の第２の放電管エレメントと下流側
の第３の放電管エレメントとで印加レベルが異なる。ま
た、放電管エレメントの個数が奇数個の場合は、上流側
の第２の放電管エレメントと下流側の第３の放電管エレ
メントとで印加レベルが同一になる。
個の場合は、上流側の第２の放電管エレメントと下流側
の第３の放電管エレメントとで印加レベルが異なる。ま
た、放電管エレメントの個数が奇数個の場合は、上流側
の第２の放電管エレメントと下流側の第３の放電管エレ
メントとで印加レベルが同一になる。
【００４９】ここで、上述したように、上流側の第２の
放電管エレメントおよび下流側の第３の放電管エレメン
トには、高周波電源のアース側を接続した方が好まし
い。そのために、放電管エレメントの個数は奇数個する
とともに、上記のような接続関係としたのである。
放電管エレメントおよび下流側の第３の放電管エレメン
トには、高周波電源のアース側を接続した方が好まし
い。そのために、放電管エレメントの個数は奇数個する
とともに、上記のような接続関係としたのである。
【００５０】本願第８のプラズマ発生装置は、上記の第
１の発明において、前記プラズマ点弧可能な放電ギャッ
プの個数が偶数個であることを特徴とする。
１の発明において、前記プラズマ点弧可能な放電ギャッ
プの個数が偶数個であることを特徴とする。
【００５１】プラズマ点弧可能な放電ギャップの個数が
偶数個であるということは、基本的に放電管を奇数個に
分割にし、放電管エレメントの個数を奇数個にするとい
うことなので（放電ギャップの個数をｎとすると、放電
管エレメントの個数はｎ＋１となる）、上述したように
好ましい形態になる。
偶数個であるということは、基本的に放電管を奇数個に
分割にし、放電管エレメントの個数を奇数個にするとい
うことなので（放電ギャップの個数をｎとすると、放電
管エレメントの個数はｎ＋１となる）、上述したように
好ましい形態になる。
【００５２】しかし、プラズマの生成効率を向上させて
プラズマ領域が一体につながるようにするために必要な
放電ギャップ間の間隔よりも、放電管エレメントの管軸
方向の長さが短い場合には、高周波電源のアース側と高
圧側とを交互に複数の放電管エレメントに接続するので
はなく、高周波電源から印加される高周波電力（電圧）
の印加レベルが、隣接する２つ以上の放電管エレメント
に対して同一になるように、放電管エレメントに高周波
電源を接続して、実質的にプラズマ点弧可能な放電ギャ
ップ間の間隔を長くしてもよい。
プラズマ領域が一体につながるようにするために必要な
放電ギャップ間の間隔よりも、放電管エレメントの管軸
方向の長さが短い場合には、高周波電源のアース側と高
圧側とを交互に複数の放電管エレメントに接続するので
はなく、高周波電源から印加される高周波電力（電圧）
の印加レベルが、隣接する２つ以上の放電管エレメント
に対して同一になるように、放電管エレメントに高周波
電源を接続して、実質的にプラズマ点弧可能な放電ギャ
ップ間の間隔を長くしてもよい。
【００５３】すなわち、高周波電源のアース側又は高圧
側を隣接する２つ以上の放電管エレメントに連続して接
続する個所があり、この個所にある放電ギャップは、隣
接する放電管エレメントに対する高周波電力（電圧）の
印加レベルが同一であるので、プラズマ点弧しなくな
る。
側を隣接する２つ以上の放電管エレメントに連続して接
続する個所があり、この個所にある放電ギャップは、隣
接する放電管エレメントに対する高周波電力（電圧）の
印加レベルが同一であるので、プラズマ点弧しなくな
る。
【００５４】よって、実質的に放電ギャップではなくな
る。そのために、実質的にプラズマ点弧可能な放電ギャ
ップ間の間隔を長くすることができる。
る。そのために、実質的にプラズマ点弧可能な放電ギャ
ップ間の間隔を長くすることができる。
【００５５】一方で、上流側の第２の放電管エレメント
および下流側の第３の放電管エレメントには、高周波電
源のアース側を接続した方が安全性の面で好ましい。
および下流側の第３の放電管エレメントには、高周波電
源のアース側を接続した方が安全性の面で好ましい。
【００５６】そのためには、実質的にプラズマ点弧可能
な放電ギャップの個数を偶数個にすることが条件にな
る。
な放電ギャップの個数を偶数個にすることが条件にな
る。
【００５７】この場合、高周波電源のアース側をプラズ
マ用ガス導入口を有する上流側の第２の放電管エレメン
トおよびプラズマ流出口を有する下流側の第３の放電管
エレメントに接続しても、放電管エレメントの個数は、
奇数個になるとは限らず、偶数個になることもある。
マ用ガス導入口を有する上流側の第２の放電管エレメン
トおよびプラズマ流出口を有する下流側の第３の放電管
エレメントに接続しても、放電管エレメントの個数は、
奇数個になるとは限らず、偶数個になることもある。
【００５８】この第８の発明による利点は次のようであ
る。
る。
【００５９】プラズマの生成効率を向上させてプラズマ
領域が一体につながるようにするために必要な放電ギャ
ップ間の間隔は、ガス種、ガス圧、印加電力（電圧）、
印加周波数等のプラズマ発生条件によって異なる。その
ために、放電管エレメントの管軸方向の長さを、プラズ
マ発生条件に合わせて設定する必要があるので、放電管
エレメントの共通化をすることが困難である。
領域が一体につながるようにするために必要な放電ギャ
ップ間の間隔は、ガス種、ガス圧、印加電力（電圧）、
印加周波数等のプラズマ発生条件によって異なる。その
ために、放電管エレメントの管軸方向の長さを、プラズ
マ発生条件に合わせて設定する必要があるので、放電管
エレメントの共通化をすることが困難である。
【００６０】そこで、プラズマの生成効率を向上させて
プラズマ領域が一体につながるようにするために必要な
放電ギャップ間の間隔よりも、管軸方向の長さが短い放
電管エレメントを作成しておき、プラズマ発生条件に合
う放電ギャップ間の間隔になるように、複数の放電管エ
レメントのそれぞれに対して接続する高周波電源のアー
ス側または高圧側の接続順序を工夫することによって、
実質的にプラズマ点弧可能な放電ギャップ間の間隔を設
定することができる。そのために、放電管エレメントを
共通化できる。
プラズマ領域が一体につながるようにするために必要な
放電ギャップ間の間隔よりも、管軸方向の長さが短い放
電管エレメントを作成しておき、プラズマ発生条件に合
う放電ギャップ間の間隔になるように、複数の放電管エ
レメントのそれぞれに対して接続する高周波電源のアー
ス側または高圧側の接続順序を工夫することによって、
実質的にプラズマ点弧可能な放電ギャップ間の間隔を設
定することができる。そのために、放電管エレメントを
共通化できる。
【００６１】特に、プラズマ発生装置が大型化し、多数
の放電管エレメントを使用するような場合には有効であ
る。
の放電管エレメントを使用するような場合には有効であ
る。
【００６２】本願第９の発明のプラズマ発生装置は、上
記の第１〜第８の発明において、前記互いに連結する放
電管エレメントどうしの連結が、各放電管エレメントに
一体連接の半径方向外向きのフランジどうしを対向さ
せ、その対向フランジ間に前記絶縁体を介在させる態様
となっていることを特徴としている。
記の第１〜第８の発明において、前記互いに連結する放
電管エレメントどうしの連結が、各放電管エレメントに
一体連接の半径方向外向きのフランジどうしを対向さ
せ、その対向フランジ間に前記絶縁体を介在させる態様
となっていることを特徴としている。
【００６３】この第９の発明による作用は次のとおりで
ある。放電管を管軸方向において分割し、その分割によ
る放電管エレメントを連結して放電管を構成しているわ
けであるが、放電管は一時的であれ真空引きによって超
低圧とされるものである。したがって、分割ということ
は、真空シールの上で非常な問題となる。分割しても真
空シール性能は確実に確保しなければならない。その簡
単な対応がフランジ構造である。各放電管エレメントに
おいて、他の放電管エレメントとの連結相当箇所で、半
径方向外方に延在する態様のフランジを一体的に連接し
ておく。半径方向は管軸方向とはその方向性において次
元を異にしている。したがって、フランジは、必要に応
じて、充分な寸法・面積のものを構成することが可能で
ある。その必要とは、真空シール性能であり、また、連
結強度である。互いに対向するフランジどうし間に絶縁
体を介在させる状態で放電管エレメントどうしをそのフ
ランジにおいて連結するのである。必要な面積のフラン
ジ間で絶縁体を挟持すれば、真空シール性能を充分に確
保することが可能となる。なお、Ｏリングなどのシール
材の配置も容易となる。また、連結強度も充分に高いも
のとなすことが可能となる。また、絶縁体の介在で放電
ギャップを形成するのであるが、その介在する絶縁体の
面積を充分なものとすることで、外部からの応力による
変形が少なくなり、放電ギャップの寸法精度を充分に高
いものとすることができる。これは、プラズマ点弧にと
ってきわめて重要なことである。
ある。放電管を管軸方向において分割し、その分割によ
る放電管エレメントを連結して放電管を構成しているわ
けであるが、放電管は一時的であれ真空引きによって超
低圧とされるものである。したがって、分割ということ
は、真空シールの上で非常な問題となる。分割しても真
空シール性能は確実に確保しなければならない。その簡
単な対応がフランジ構造である。各放電管エレメントに
おいて、他の放電管エレメントとの連結相当箇所で、半
径方向外方に延在する態様のフランジを一体的に連接し
ておく。半径方向は管軸方向とはその方向性において次
元を異にしている。したがって、フランジは、必要に応
じて、充分な寸法・面積のものを構成することが可能で
ある。その必要とは、真空シール性能であり、また、連
結強度である。互いに対向するフランジどうし間に絶縁
体を介在させる状態で放電管エレメントどうしをそのフ
ランジにおいて連結するのである。必要な面積のフラン
ジ間で絶縁体を挟持すれば、真空シール性能を充分に確
保することが可能となる。なお、Ｏリングなどのシール
材の配置も容易となる。また、連結強度も充分に高いも
のとなすことが可能となる。また、絶縁体の介在で放電
ギャップを形成するのであるが、その介在する絶縁体の
面積を充分なものとすることで、外部からの応力による
変形が少なくなり、放電ギャップの寸法精度を充分に高
いものとすることができる。これは、プラズマ点弧にと
ってきわめて重要なことである。
【００６４】本願第１０の発明のプラズマ発生装置は、
上記の第１〜第９の発明において、前記各放電管エレメ
ントは、互いに個別に冷媒流路を備えているというもの
である。
上記の第１〜第９の発明において、前記各放電管エレメ
ントは、互いに個別に冷媒流路を備えているというもの
である。
【００６５】この第１０の発明による作用は次のとおり
である。放電管は、それを構成している各放電管エレメ
ントが金属材製であるから、従来技術の場合の絶縁体製
の放電管に比べて耐熱性はすぐれている。それでも、発
生するプラズマは高温になるので、放電管を冷却するこ
とが望ましい。冷却については、空冷も考えられるが、
液体の冷媒で冷却する方が効果的である。放電管に冷媒
流路を形成するに当たっては、放電管エレメントどうし
の連結部での漏れに配慮すると、放電管エレメントごと
に個別に冷媒流路を設けておくことが好ましい。放電管
の周面部での漏れについては、絶縁体製の放電管を用い
る従来技術とは違って、この放電管が金属材製であって
熱劣化に起因しての亀裂や割れなどの破損を生じにくい
ものであるから、放電管の周面部での冷媒の漏れは原則
的には発生しないものとなっている。このことにより、
冷媒の漏れを確実に防止する状態での複数エレメントに
よる放電管を構成することが可能となっている。また、
冷媒の種類については、従来技術の場合には高周波電力
をなるべく吸収しない例えば脱イオン水などの高価なも
のがよいとされたが、本発明の場合にはそのような制約
がなく、比較的低廉で入手の容易な冷媒を用いることが
でき、ランニングコストを低減する。
である。放電管は、それを構成している各放電管エレメ
ントが金属材製であるから、従来技術の場合の絶縁体製
の放電管に比べて耐熱性はすぐれている。それでも、発
生するプラズマは高温になるので、放電管を冷却するこ
とが望ましい。冷却については、空冷も考えられるが、
液体の冷媒で冷却する方が効果的である。放電管に冷媒
流路を形成するに当たっては、放電管エレメントどうし
の連結部での漏れに配慮すると、放電管エレメントごと
に個別に冷媒流路を設けておくことが好ましい。放電管
の周面部での漏れについては、絶縁体製の放電管を用い
る従来技術とは違って、この放電管が金属材製であって
熱劣化に起因しての亀裂や割れなどの破損を生じにくい
ものであるから、放電管の周面部での冷媒の漏れは原則
的には発生しないものとなっている。このことにより、
冷媒の漏れを確実に防止する状態での複数エレメントに
よる放電管を構成することが可能となっている。また、
冷媒の種類については、従来技術の場合には高周波電力
をなるべく吸収しない例えば脱イオン水などの高価なも
のがよいとされたが、本発明の場合にはそのような制約
がなく、比較的低廉で入手の容易な冷媒を用いることが
でき、ランニングコストを低減する。
【００６６】本願第１１の発明のプラズマ発生装置は、
上記の第１〜第９の発明において、前記複数の放電管エ
レメントのうちの一部の放電管エレメントが冷媒流路を
備え、残りの放電管エレメントは空冷するものである。
上記の第１〜第９の発明において、前記複数の放電管エ
レメントのうちの一部の放電管エレメントが冷媒流路を
備え、残りの放電管エレメントは空冷するものである。
【００６７】この第１１の発明による作用は次のとおり
である。各放電管エレメントの冷却については、上記第
１０の発明のように、各放電管エレメントごとに個別に
冷媒流路を設けておくことが好ましいが、各放電管エレ
メントのすべてに冷媒流路を設けずに、一部の放電管エ
レメントを空冷にしてもプラズマの発生熱に耐え得る放
電管エレメントを製作することが可能な場合には、冷媒
流路は一部の放電管エレメントにのみ設け、残りの放電
管エレメントにおいては、これを空冷することで対応す
ることが可能となる。このように構成することにより、
冷媒流路の数を少なくでき、配管系の設備、流動冷媒の
消費の削減を含めて、プラズマ発生装置のイニシャルコ
ストおよびランニングコストを低減でき、また構造を簡
素化することができる。
である。各放電管エレメントの冷却については、上記第
１０の発明のように、各放電管エレメントごとに個別に
冷媒流路を設けておくことが好ましいが、各放電管エレ
メントのすべてに冷媒流路を設けずに、一部の放電管エ
レメントを空冷にしてもプラズマの発生熱に耐え得る放
電管エレメントを製作することが可能な場合には、冷媒
流路は一部の放電管エレメントにのみ設け、残りの放電
管エレメントにおいては、これを空冷することで対応す
ることが可能となる。このように構成することにより、
冷媒流路の数を少なくでき、配管系の設備、流動冷媒の
消費の削減を含めて、プラズマ発生装置のイニシャルコ
ストおよびランニングコストを低減でき、また構造を簡
素化することができる。
【００６８】本願第１２の発明のプラズマ発生装置は、
上記の第１〜第１１の発明において、前記放電ギャップ
と前記絶縁体との関係において、前記放電ギャップに連
なる前記両放電管エレメント間の隙間が、前記放電管エ
レメントの管軸方向に対して垂直な方向に沿う部分と管
軸方向に沿う部分との連なりの状態に形成されているこ
とを特徴としている。
上記の第１〜第１１の発明において、前記放電ギャップ
と前記絶縁体との関係において、前記放電ギャップに連
なる前記両放電管エレメント間の隙間が、前記放電管エ
レメントの管軸方向に対して垂直な方向に沿う部分と管
軸方向に沿う部分との連なりの状態に形成されているこ
とを特徴としている。
【００６９】この第１２の発明による作用は次のとおり
である。絶縁体を挟持する状態で放電管エレメントどう
しを連結して放電ギャップを構成しているが、絶縁体の
内周面は放電ギャップを介して内部のプラズマ発生空間
に連なっている。したがって、プラズマ中に導電性物質
が含まれるような条件では、その導電性物質が放電ギャ
ップを介して絶縁体の内周面に付着堆積する可能性があ
る。絶縁体は管軸方向で隣接する一対の放電管エレメン
トを電気的に絶縁する役割をもって一対の放電管エレメ
ントの間に挟持されているものである。したがって、絶
縁体の内周面は、電気的には別として、物理的・機械的
には双方の放電管エレメントに連なっている。したがっ
て、その絶縁体の内周面に導電性物質が付着堆積する
と、その付着堆積した導電性物質を介して双方の金属材
製の放電管エレメントが電気的な短絡現象を起こしてし
まうおそれがある。短絡を起こすと、プラズマ点弧その
ものが支障を来たし、プラズマ発生装置としての信頼性
が問題となる。
である。絶縁体を挟持する状態で放電管エレメントどう
しを連結して放電ギャップを構成しているが、絶縁体の
内周面は放電ギャップを介して内部のプラズマ発生空間
に連なっている。したがって、プラズマ中に導電性物質
が含まれるような条件では、その導電性物質が放電ギャ
ップを介して絶縁体の内周面に付着堆積する可能性があ
る。絶縁体は管軸方向で隣接する一対の放電管エレメン
トを電気的に絶縁する役割をもって一対の放電管エレメ
ントの間に挟持されているものである。したがって、絶
縁体の内周面は、電気的には別として、物理的・機械的
には双方の放電管エレメントに連なっている。したがっ
て、その絶縁体の内周面に導電性物質が付着堆積する
と、その付着堆積した導電性物質を介して双方の金属材
製の放電管エレメントが電気的な短絡現象を起こしてし
まうおそれがある。短絡を起こすと、プラズマ点弧その
ものが支障を来たし、プラズマ発生装置としての信頼性
が問題となる。
【００７０】そこで、放電ギャップに連なる両放電管エ
レメントの隙間を曲げておく。その曲げ方は、屈折でも
よいし、屈曲でもよい。要するに、管軸方向に対して垂
直な方向に沿う部分と管軸方向に沿う部分との連なりの
態様をしていればよい。これら両部分は直角につながっ
ていてもよいし、ある曲率の湾曲部やテーパー部を介し
てつながっていてもよい。プラズマ発生空間における導
電性物質が他の粒子との衝突等で放電ギャップの奥の隙
間に飛び込むことがあっても、その飛翔の経路は、管軸
方向に対して垂直な方向に沿う傾向がある。放電ギャッ
プ奥の隙間の奥端で導電性物質が付着堆積しても、絶縁
体に至るまでには、まだ管軸方向に沿う部分が残ってい
る。この管軸方向に沿う部分には、飛翔してくる導電性
物質は衝突しにくく、その付着堆積は抑制される。この
ように、空間的にゆとりがあることと衝突しにくいこと
との相乗により、導電性物質を介しての短絡現象を防止
することができ、プラズマ発生装置の信頼性を向上させ
ることができる。
レメントの隙間を曲げておく。その曲げ方は、屈折でも
よいし、屈曲でもよい。要するに、管軸方向に対して垂
直な方向に沿う部分と管軸方向に沿う部分との連なりの
態様をしていればよい。これら両部分は直角につながっ
ていてもよいし、ある曲率の湾曲部やテーパー部を介し
てつながっていてもよい。プラズマ発生空間における導
電性物質が他の粒子との衝突等で放電ギャップの奥の隙
間に飛び込むことがあっても、その飛翔の経路は、管軸
方向に対して垂直な方向に沿う傾向がある。放電ギャッ
プ奥の隙間の奥端で導電性物質が付着堆積しても、絶縁
体に至るまでには、まだ管軸方向に沿う部分が残ってい
る。この管軸方向に沿う部分には、飛翔してくる導電性
物質は衝突しにくく、その付着堆積は抑制される。この
ように、空間的にゆとりがあることと衝突しにくいこと
との相乗により、導電性物質を介しての短絡現象を防止
することができ、プラズマ発生装置の信頼性を向上させ
ることができる。
【００７１】本願第１３の発明のプラズマ発生装置は、
上記の第１〜第１２の発明において、前記放電管エレメ
ントどうし間に介在される絶縁体が、真空シールのため
の外側の本体部分と、プラズマに曝される内側の防護部
分とに分けられていることを特徴としている。
上記の第１〜第１２の発明において、前記放電管エレメ
ントどうし間に介在される絶縁体が、真空シールのため
の外側の本体部分と、プラズマに曝される内側の防護部
分とに分けられていることを特徴としている。
【００７２】この第１３の発明による作用は次のとおり
である。放電ギャップ形成用の絶縁体は、高温のプラズ
マに直接に曝されることやその付近は直接には冷却され
ないことのために局部的な過熱を受け、熱歪みが生じや
すく、熱歪みによって絶縁体に亀裂や割れなどの破損が
生じて、真空破れを引き起こすおそれがある。そこで、
絶縁体を内側の防護部分と外側の本体部分とに分け、本
体部分で真空シールの機能をもたせるとともに、防護部
分は、たとえここがプラズマに曝されて亀裂や割れなど
を生じたとしても、それを許容する部分となし、防護部
分での亀裂や割れなどが本体部分に伝染するのを防止す
る。すなわち、熱劣化に対する防波堤の役割を防護部分
に担わせ、熱劣化における犠牲とし、背後の本体部分を
護らせるのである。なお、本体部分と防護部分とは空間
的に離してもよいし、接触していてもよい。少しは離し
ておく方が伝染の抑制にとっては好ましい。亀裂や割れ
などの破損の伝染を実質的に防止できるのであれば、細
い部分を介して一体的につながっているようなものでも
かまわない。本体部分が熱劣化から免れるため、真空シ
ールの性能は長期間にわたって維持され、プラズマ発生
装置の信頼性を向上させることができる。
である。放電ギャップ形成用の絶縁体は、高温のプラズ
マに直接に曝されることやその付近は直接には冷却され
ないことのために局部的な過熱を受け、熱歪みが生じや
すく、熱歪みによって絶縁体に亀裂や割れなどの破損が
生じて、真空破れを引き起こすおそれがある。そこで、
絶縁体を内側の防護部分と外側の本体部分とに分け、本
体部分で真空シールの機能をもたせるとともに、防護部
分は、たとえここがプラズマに曝されて亀裂や割れなど
を生じたとしても、それを許容する部分となし、防護部
分での亀裂や割れなどが本体部分に伝染するのを防止す
る。すなわち、熱劣化に対する防波堤の役割を防護部分
に担わせ、熱劣化における犠牲とし、背後の本体部分を
護らせるのである。なお、本体部分と防護部分とは空間
的に離してもよいし、接触していてもよい。少しは離し
ておく方が伝染の抑制にとっては好ましい。亀裂や割れ
などの破損の伝染を実質的に防止できるのであれば、細
い部分を介して一体的につながっているようなものでも
かまわない。本体部分が熱劣化から免れるため、真空シ
ールの性能は長期間にわたって維持され、プラズマ発生
装置の信頼性を向上させることができる。
【００７３】
【発明の実施の形態】以下、本発明のプラズマ発生装置
の具体的な実施の形態について、図面を用いて詳細に説
明する。
の具体的な実施の形態について、図面を用いて詳細に説
明する。
【００７４】（実施の形態１）図１は実施の形態１の高
周波放電方式のプラズマ発生装置の構造を概略的に示す
垂直断面図、図２は要部である放電ギャップの周辺を拡
大図示する拡大断面図である。図１、図２において、符
号の１１は上下方向の中央に位置する第１の金属材製で
円筒形の放電管エレメント、１２は上下方向の上側に位
置する第２の金属材製で円筒形の放電管エレメント、１
３は上下方向の下側に位置する第３の金属材製で円筒形
の放電管エレメント、１１ａ，１１ｂは中央の第１の放
電管エレメント１１の上下両端部に一体的に連接されて
いる連結用フランジ、１２ａは第２の放電管エレメント
１２の下端に一体的に連接されている連結用フランジ、
１３ａは第３の放電管エレメント１３の上端に一体的に
連接されている連結用フランジ、１４，１５は放電ギャ
ップ形成兼真空シール用の絶縁体、１６，１７は放電ギ
ャップ、１２ｂはプラズマ用ガス導入口、１３ｂはプラ
ズマ流出口、１３ｃは装置取付フランジ、１８，１９，
２０，２１はＯリング、２２ａ，２３ａ，２４ａは冷媒
流入管、２２ｂ，２３ｂ，２４ｂはウォータージャケッ
ト方式の冷媒流路、２２ｃ，２３ｃ，２４ｃは冷媒流出
管、２５は高周波電源である。なお、放電管エレメント
の形状については、筒形であればよく、円筒形にこだわ
る必要はなく、角筒形でもよい。
周波放電方式のプラズマ発生装置の構造を概略的に示す
垂直断面図、図２は要部である放電ギャップの周辺を拡
大図示する拡大断面図である。図１、図２において、符
号の１１は上下方向の中央に位置する第１の金属材製で
円筒形の放電管エレメント、１２は上下方向の上側に位
置する第２の金属材製で円筒形の放電管エレメント、１
３は上下方向の下側に位置する第３の金属材製で円筒形
の放電管エレメント、１１ａ，１１ｂは中央の第１の放
電管エレメント１１の上下両端部に一体的に連接されて
いる連結用フランジ、１２ａは第２の放電管エレメント
１２の下端に一体的に連接されている連結用フランジ、
１３ａは第３の放電管エレメント１３の上端に一体的に
連接されている連結用フランジ、１４，１５は放電ギャ
ップ形成兼真空シール用の絶縁体、１６，１７は放電ギ
ャップ、１２ｂはプラズマ用ガス導入口、１３ｂはプラ
ズマ流出口、１３ｃは装置取付フランジ、１８，１９，
２０，２１はＯリング、２２ａ，２３ａ，２４ａは冷媒
流入管、２２ｂ，２３ｂ，２４ｂはウォータージャケッ
ト方式の冷媒流路、２２ｃ，２３ｃ，２４ｃは冷媒流出
管、２５は高周波電源である。なお、放電管エレメント
の形状については、筒形であればよく、円筒形にこだわ
る必要はなく、角筒形でもよい。
【００７５】第１の放電管エレメント１１において、そ
の円筒部は互いに同心状の内管部１１ｍと外管部１１ｎ
との間に冷媒流路２２ｂを形成したものとして構成され
ており、外管部１１ｎの下端部と上端部にそれぞれ冷媒
流入管２２ａと冷媒流出管２２ｃとが冷媒流路２２ｂに
連通する状態で連結されている。同様に、第２の放電管
エレメント１２において、その円筒部は互いに同心状の
内管部１２ｍと外管部１２ｎとの間に冷媒流路２３ｂを
形成したものとして構成されており、外管部１２ｎの下
端部と上端部にそれぞれ冷媒流入管２３ａと冷媒流出管
２３ｃとが冷媒流路２３ｂに連通する状態で連結されて
いる。また、第３の放電管エレメント１３において、そ
の円筒部は互いに同心状の内管部１３ｍと外管部１３ｎ
との間に冷媒流路２４ｂを形成したものとして構成され
ており、外管部１３ｎの下端部と上端部にそれぞれ冷媒
流入管２４ａと冷媒流出管２４ｃとが冷媒流路２４ｂに
連通する状態で連結されている。なお、内管部１１ｍと
外管部１１ｎとの関係は、内管部１１ｍに対して別途作
製の外管部１１ｎを溶接やロウ付けによって一体的に連
接することで構成できる。この方式で、熱交換面積の大
きなウォータージャケット方式の冷媒流路２２ｂを形成
することが可能である。
の円筒部は互いに同心状の内管部１１ｍと外管部１１ｎ
との間に冷媒流路２２ｂを形成したものとして構成され
ており、外管部１１ｎの下端部と上端部にそれぞれ冷媒
流入管２２ａと冷媒流出管２２ｃとが冷媒流路２２ｂに
連通する状態で連結されている。同様に、第２の放電管
エレメント１２において、その円筒部は互いに同心状の
内管部１２ｍと外管部１２ｎとの間に冷媒流路２３ｂを
形成したものとして構成されており、外管部１２ｎの下
端部と上端部にそれぞれ冷媒流入管２３ａと冷媒流出管
２３ｃとが冷媒流路２３ｂに連通する状態で連結されて
いる。また、第３の放電管エレメント１３において、そ
の円筒部は互いに同心状の内管部１３ｍと外管部１３ｎ
との間に冷媒流路２４ｂを形成したものとして構成され
ており、外管部１３ｎの下端部と上端部にそれぞれ冷媒
流入管２４ａと冷媒流出管２４ｃとが冷媒流路２４ｂに
連通する状態で連結されている。なお、内管部１１ｍと
外管部１１ｎとの関係は、内管部１１ｍに対して別途作
製の外管部１１ｎを溶接やロウ付けによって一体的に連
接することで構成できる。この方式で、熱交換面積の大
きなウォータージャケット方式の冷媒流路２２ｂを形成
することが可能である。
【００７６】第１の放電管エレメント１１の上端部に一
体連接された連結用フランジ１１ａの上面において環状
溝が形成され、その環状溝にＯリング１８が嵌着されて
いるとともに、第１の放電管エレメント１１の下端部に
一体連接された連結用フランジ１１ｂの下面に形成され
た環状溝にＯリング２０が嵌着されている。第２の放電
管エレメント１２の下端部に一体連接された連結用フラ
ンジ１２ａの下面に形成された環状溝にＯリング１９が
嵌着されている。第３の放電管エレメント１３の上端部
に一体連接された連結用フランジ１３ａの上面に形成さ
れた環状溝にＯリング２１が嵌着されている。
体連接された連結用フランジ１１ａの上面において環状
溝が形成され、その環状溝にＯリング１８が嵌着されて
いるとともに、第１の放電管エレメント１１の下端部に
一体連接された連結用フランジ１１ｂの下面に形成され
た環状溝にＯリング２０が嵌着されている。第２の放電
管エレメント１２の下端部に一体連接された連結用フラ
ンジ１２ａの下面に形成された環状溝にＯリング１９が
嵌着されている。第３の放電管エレメント１３の上端部
に一体連接された連結用フランジ１３ａの上面に形成さ
れた環状溝にＯリング２１が嵌着されている。
【００７７】第１の放電管エレメント１１の上端側の連
結用フランジ１１ａと第２の放電管エレメント１２の下
端部の連結用フランジ１２ａとが両者間に放電ギャップ
形成兼真空シール用の絶縁体１４を挟持し、さらに、そ
れぞれのＯリング１８，１９が絶縁体１４に密着する状
態で、かつ、内管部１１ｍの上端面と内管部１２ｍの下
端面との間に放電ギャップ１６を形成する状態で、第１
の放電管エレメント１１と第２の放電管エレメント１２
とが同軸状に連結されている。第２の放電管エレメント
１２の連結用フランジ１２ａの下面には段差部１２ｃが
形成されており、この段差部１２ｃに放電ギャップ形成
兼真空シール用の絶縁体１４が嵌着されている。放電ギ
ャップ形成兼真空シール用の絶縁体１４の厚さは段差部
１２ｃの深さよりも大きくなっており、その差分の寸法
の放電ギャップ１６が確保されている。
結用フランジ１１ａと第２の放電管エレメント１２の下
端部の連結用フランジ１２ａとが両者間に放電ギャップ
形成兼真空シール用の絶縁体１４を挟持し、さらに、そ
れぞれのＯリング１８，１９が絶縁体１４に密着する状
態で、かつ、内管部１１ｍの上端面と内管部１２ｍの下
端面との間に放電ギャップ１６を形成する状態で、第１
の放電管エレメント１１と第２の放電管エレメント１２
とが同軸状に連結されている。第２の放電管エレメント
１２の連結用フランジ１２ａの下面には段差部１２ｃが
形成されており、この段差部１２ｃに放電ギャップ形成
兼真空シール用の絶縁体１４が嵌着されている。放電ギ
ャップ形成兼真空シール用の絶縁体１４の厚さは段差部
１２ｃの深さよりも大きくなっており、その差分の寸法
の放電ギャップ１６が確保されている。
【００７８】同様に、第１の放電管エレメント１１の下
端側の連結用フランジ１１ｂと第３の放電管エレメント
１３の上端部の連結用フランジ１３ａとが両者間に放電
ギャップ形成兼真空シール用の絶縁体１５を挟持し、さ
らに、それぞれのＯリング２０，２１が絶縁体１５に密
着する状態で、かつ、内管部１１ｍの下端面と内管部１
３ｍの上端面との間に放電ギャップ１７を形成する状態
で、第１の放電管エレメント１１と第３の放電管エレメ
ント１３とが同軸状に連結されている。第１の放電管エ
レメント１１の連結用フランジ１１ｂの下面には段差部
１１ｃが形成されており、この段差部１１ｃに放電ギャ
ップ形成兼真空シール用の絶縁体１５が嵌着されてい
る。放電ギャップ形成兼真空シール用の絶縁体１５の厚
さは段差部１１ｃの深さよりも大きくなっており、その
差分の寸法の放電ギャップ１７が確保されている。な
お、連結用フランジ１１ａ，１２ａどうしの連結および
連結用フランジ１１ｂ，１３ａどうしの連結について
は、通常はボルト連結（図示せず）である。そのボルト
は絶縁体１４，１５も貫通する。
端側の連結用フランジ１１ｂと第３の放電管エレメント
１３の上端部の連結用フランジ１３ａとが両者間に放電
ギャップ形成兼真空シール用の絶縁体１５を挟持し、さ
らに、それぞれのＯリング２０，２１が絶縁体１５に密
着する状態で、かつ、内管部１１ｍの下端面と内管部１
３ｍの上端面との間に放電ギャップ１７を形成する状態
で、第１の放電管エレメント１１と第３の放電管エレメ
ント１３とが同軸状に連結されている。第１の放電管エ
レメント１１の連結用フランジ１１ｂの下面には段差部
１１ｃが形成されており、この段差部１１ｃに放電ギャ
ップ形成兼真空シール用の絶縁体１５が嵌着されてい
る。放電ギャップ形成兼真空シール用の絶縁体１５の厚
さは段差部１１ｃの深さよりも大きくなっており、その
差分の寸法の放電ギャップ１７が確保されている。な
お、連結用フランジ１１ａ，１２ａどうしの連結および
連結用フランジ１１ｂ，１３ａどうしの連結について
は、通常はボルト連結（図示せず）である。そのボルト
は絶縁体１４，１５も貫通する。
【００７９】第１の放電管エレメント１１と第２の放電
管エレメント１２と第３の放電管エレメント１３とは同
軸状に連接された状態となり、１つの３分割組立方式の
放電管Ａを構成している。
管エレメント１２と第３の放電管エレメント１３とは同
軸状に連接された状態となり、１つの３分割組立方式の
放電管Ａを構成している。
【００８０】Ｏリング１８〜２１は、第１ないし第３の
放電管エレメント１１，１２，１３による３分割組立方
式の放電管Ａにおいて、その高度な真空シール性を確保
するためのものである。放電ギャップ形成兼真空シール
用の絶縁体１４，１５は、真空シール性確保の補助の機
能ももっている。
放電管エレメント１１，１２，１３による３分割組立方
式の放電管Ａにおいて、その高度な真空シール性を確保
するためのものである。放電ギャップ形成兼真空シール
用の絶縁体１４，１５は、真空シール性確保の補助の機
能ももっている。
【００８１】プラズマ発生のエネルギー源としての高周
波電源２５の２つの出力端子のうち、一方がグランドＧ
ＮＤに接続されてアース側２５ａとされ、他方が高圧側
２５ｂとされている。３つの放電管エレメントのうちの
上下方向中央に位置する第１の放電管エレメント１１に
対して高周波電源２５の高圧側２５ｂが接続され、その
上下の第２の放電管エレメント１２と第３の放電管エレ
メント１３とに対して高周波電源２５のアース側２５ａ
が接続されている。
波電源２５の２つの出力端子のうち、一方がグランドＧ
ＮＤに接続されてアース側２５ａとされ、他方が高圧側
２５ｂとされている。３つの放電管エレメントのうちの
上下方向中央に位置する第１の放電管エレメント１１に
対して高周波電源２５の高圧側２５ｂが接続され、その
上下の第２の放電管エレメント１２と第３の放電管エレ
メント１３とに対して高周波電源２５のアース側２５ａ
が接続されている。
【００８２】なお、図１では図示していないが、通常、
高周波数の電磁波がプラズマ発生装置の外部に漏れない
ようにするために、プラズマ発生装置全体、または、少
なくとも高周波電源２５の高圧側２５ｂに接続する放電
管エレメント全体を導体で覆って電磁シールドをしてい
る（以降の実施の形態でも同様である）。
高周波数の電磁波がプラズマ発生装置の外部に漏れない
ようにするために、プラズマ発生装置全体、または、少
なくとも高周波電源２５の高圧側２５ｂに接続する放電
管エレメント全体を導体で覆って電磁シールドをしてい
る（以降の実施の形態でも同様である）。
【００８３】第１ないし第３の放電管エレメント１１，
１２，１３はそれぞれ金属材で作製されており、それぞ
れ放電ギャップ形成兼真空シール用の絶縁体１４，１５
を介在しており、かつ、放電ギャップ１６，１７を隔て
ているので、各放電管エレメント１１，１２，１３が放
電電極を兼ねた構成となっている。すなわち、第１の金
属材製の放電管エレメント１１の内管部１１ｍの上端と
第２の金属材製の放電管エレメント１２の内管部１２ｍ
の下端とが放電ギャップ１６部において一対の放電電極
を形成し、また、第１の金属材製の放電管エレメント１
１の内管部１１ｍの下端と第３の金属材製の放電管エレ
メント１３の内管部１３ｍの上端とが放電ギャップ１７
部において別の一対の放電電極を形成している。それぞ
れの放電電極における放電ギャップ１６，１７では、高
周波電源２５から印加される高周波電力によって高周波
電磁界が形成されることになる。
１２，１３はそれぞれ金属材で作製されており、それぞ
れ放電ギャップ形成兼真空シール用の絶縁体１４，１５
を介在しており、かつ、放電ギャップ１６，１７を隔て
ているので、各放電管エレメント１１，１２，１３が放
電電極を兼ねた構成となっている。すなわち、第１の金
属材製の放電管エレメント１１の内管部１１ｍの上端と
第２の金属材製の放電管エレメント１２の内管部１２ｍ
の下端とが放電ギャップ１６部において一対の放電電極
を形成し、また、第１の金属材製の放電管エレメント１
１の内管部１１ｍの下端と第３の金属材製の放電管エレ
メント１３の内管部１３ｍの上端とが放電ギャップ１７
部において別の一対の放電電極を形成している。それぞ
れの放電電極における放電ギャップ１６，１７では、高
周波電源２５から印加される高周波電力によって高周波
電磁界が形成されることになる。
【００８４】第１ないし第３の放電管エレメント１１，
１２，１３から構成された１つの３分割組立方式の放電
管Ａは、一連の円筒形の管状体となっており、その一端
にはプラズマ用ガス導入口１２ｂがあり、他端にはプラ
ズマ流出口１３ｂがあり、その間がプラズマ発生用のガ
スおよびプラズマが流動するプラズマ発生空間２６とな
っている。このプラズマ発生空間２６は、上下２つの放
電ギャップ１６，１７の箇所を除くと、その全体が滑ら
かな円筒状の流路となっており、また、放電ギャップ１
６，１７はプラズマ発生空間２６の全体からみると充分
に小さなものであるので、これらの放電ギャップ１６，
１７がプラズマ発生用のガスや発生したプラズマの流動
を妨げる度合いは充分に小さく、したがって、ガスやプ
ラズマはスムーズに流動することとなる。なお、プラズ
マ発生用のガス（放電ガス）としては、アルゴン、水
素、酸素、塩素、四フッ化炭素（ＣＦ4）、シラン、三
フッ化窒素（ＮＦ3）などがある。
１２，１３から構成された１つの３分割組立方式の放電
管Ａは、一連の円筒形の管状体となっており、その一端
にはプラズマ用ガス導入口１２ｂがあり、他端にはプラ
ズマ流出口１３ｂがあり、その間がプラズマ発生用のガ
スおよびプラズマが流動するプラズマ発生空間２６とな
っている。このプラズマ発生空間２６は、上下２つの放
電ギャップ１６，１７の箇所を除くと、その全体が滑ら
かな円筒状の流路となっており、また、放電ギャップ１
６，１７はプラズマ発生空間２６の全体からみると充分
に小さなものであるので、これらの放電ギャップ１６，
１７がプラズマ発生用のガスや発生したプラズマの流動
を妨げる度合いは充分に小さく、したがって、ガスやプ
ラズマはスムーズに流動することとなる。なお、プラズ
マ発生用のガス（放電ガス）としては、アルゴン、水
素、酸素、塩素、四フッ化炭素（ＣＦ4）、シラン、三
フッ化窒素（ＮＦ3）などがある。
【００８５】放電ギャップ１６において印加される高周
波電圧をＶ＝Ｖ0sin２πｆｔとし、ギャップ長をｄとす
ると、発生する高周波電界Ｅは、Ｅ＝Ｅ0sinθ２πｆｔ
となる（ただし、Ｅ0＝Ｖ0／ｄ）。ギャップ長ｄを適当
に小さく設定することにより、高周波電界Ｅの振幅Ｅ0
を所要の大きさにすることが充分に可能である。
波電圧をＶ＝Ｖ0sin２πｆｔとし、ギャップ長をｄとす
ると、発生する高周波電界Ｅは、Ｅ＝Ｅ0sinθ２πｆｔ
となる（ただし、Ｅ0＝Ｖ0／ｄ）。ギャップ長ｄを適当
に小さく設定することにより、高周波電界Ｅの振幅Ｅ0
を所要の大きさにすることが充分に可能である。
【００８６】なお、上下方向中央の第１の放電管エレメ
ント１１に高周波電源２５の高圧側２５ｂを接続し、そ
の上下両側の第２の放電管エレメント１２と第３の放電
管エレメント１３にアース側２５ａを接続することに代
えて、逆の関係で接続を行って同様の機能が発揮され
る。ただし、ガス配管やガスボンベとの接続やプラズマ
処理室との取り付け等の面で安全性を考慮すると、図示
のように接続する方が好ましいといえる。もっとも、別
の対策で安全性を確保できるのであれば、後者のように
してもよいのである。
ント１１に高周波電源２５の高圧側２５ｂを接続し、そ
の上下両側の第２の放電管エレメント１２と第３の放電
管エレメント１３にアース側２５ａを接続することに代
えて、逆の関係で接続を行って同様の機能が発揮され
る。ただし、ガス配管やガスボンベとの接続やプラズマ
処理室との取り付け等の面で安全性を考慮すると、図示
のように接続する方が好ましいといえる。もっとも、別
の対策で安全性を確保できるのであれば、後者のように
してもよいのである。
【００８７】第２の金属材製の放電管エレメント１２の
内管部１２ｍの内周面を滑らかに流動してきたプラズマ
発生用のガスは、高周波電磁界が印加されている放電ギ
ャップ１６においてプラズマ点弧（着火）が行われ、一
旦、プラズマ点弧が実現すると、連鎖反応によって高周
波放電がプラズマ発生空間２６の全体に拡がることとな
り、良好なプラズマ発生を行うことができる。
内管部１２ｍの内周面を滑らかに流動してきたプラズマ
発生用のガスは、高周波電磁界が印加されている放電ギ
ャップ１６においてプラズマ点弧（着火）が行われ、一
旦、プラズマ点弧が実現すると、連鎖反応によって高周
波放電がプラズマ発生空間２６の全体に拡がることとな
り、良好なプラズマ発生を行うことができる。
【００８８】第１ないし第３の放電管エレメント１１，
１２，１３を構成する金属材については、このプラズマ
発生装置を半導体製造等におけるプラズマプロセスで使
用するときには、半導体等の被処理物に対して不純物汚
染などを起こしにくいアルミニウムとするのが好まし
い。すなわち、ステンレスや銅などの重金属の場合に
は、不純物汚染のおそれがあり、好ましいとはいえな
い。
１２，１３を構成する金属材については、このプラズマ
発生装置を半導体製造等におけるプラズマプロセスで使
用するときには、半導体等の被処理物に対して不純物汚
染などを起こしにくいアルミニウムとするのが好まし
い。すなわち、ステンレスや銅などの重金属の場合に
は、不純物汚染のおそれがあり、好ましいとはいえな
い。
【００８９】放電ギャップ形成兼真空シール用の絶縁体
１４，１５を構成する絶縁体については、高純度アルミ
ナ、サファイア、石英、窒化アルミニウムなどの無機質
の高純度な絶縁体が好ましい。あるいは、ポリイミドや
テトラフルオロエチレン（テフロン（デュポン社の商
標））やポリエチレンなどでもよい。
１４，１５を構成する絶縁体については、高純度アルミ
ナ、サファイア、石英、窒化アルミニウムなどの無機質
の高純度な絶縁体が好ましい。あるいは、ポリイミドや
テトラフルオロエチレン（テフロン（デュポン社の商
標））やポリエチレンなどでもよい。
【００９０】もっとも、金属材や絶縁体については、前
記のようなものに限定される必要性はなく、所期の機能
を発揮するのであれば、上記の例示以外の任意のものの
採用が可能であるものとする。
記のようなものに限定される必要性はなく、所期の機能
を発揮するのであれば、上記の例示以外の任意のものの
採用が可能であるものとする。
【００９１】次に、上記のように構成された実施の形態
１のプラズマ発生装置の動作を説明する。ここでは、プ
ラズマ発生装置が、その第３の放電管エレメント１３の
装置取付フランジ１３ｃにおいて図示しないプラズマ処
理室（チャンバー）に取り付けられているものとする。
１のプラズマ発生装置の動作を説明する。ここでは、プ
ラズマ発生装置が、その第３の放電管エレメント１３の
装置取付フランジ１３ｃにおいて図示しないプラズマ処
理室（チャンバー）に取り付けられているものとする。
【００９２】プラズマ処理室に対して真空引きを行っ
て、プラズマ処理室の内部空間およびプラズマ発生装置
における第１ないし第３の放電管エレメント１１，１
２，１３から構成された１つの３分割組立方式の放電管
Ａの内部空間であるプラズマ発生空間２６を真空状態に
する。次いで、プラズマ用ガス導入口１２ｂからプラズ
マ発生空間２６に向けてプラズマ発生用のガスを供給
し、そのガス圧を所定の圧力にするとともに、高周波電
源２５を駆動して上下の放電ギャップ１６，１７それぞ
れに高周波電力を供給し、プラズマ発生空間２６に連通
している放電ギャップ１６，１７において高周波電磁界
を生じさせる。同時に、第１ないし第３の放電管エレメ
ント１１，１２，１３それぞれにおいて下側にある冷媒
流入管２２ａ，２３ａ，２４ａから冷媒を供給し、冷媒
流路２２ｂ，２３ｂ，２４ｂに冷媒を上昇流動させ、冷
媒流出管２２ｃ，２３ｃ，２４ｃから流出させる。な
お、冷媒としては、安価な水を用いることができるが、
これ以外にエチレングリコールやフルオロカーボンでも
よいし、脱イオン水でもよい。
て、プラズマ処理室の内部空間およびプラズマ発生装置
における第１ないし第３の放電管エレメント１１，１
２，１３から構成された１つの３分割組立方式の放電管
Ａの内部空間であるプラズマ発生空間２６を真空状態に
する。次いで、プラズマ用ガス導入口１２ｂからプラズ
マ発生空間２６に向けてプラズマ発生用のガスを供給
し、そのガス圧を所定の圧力にするとともに、高周波電
源２５を駆動して上下の放電ギャップ１６，１７それぞ
れに高周波電力を供給し、プラズマ発生空間２６に連通
している放電ギャップ１６，１７において高周波電磁界
を生じさせる。同時に、第１ないし第３の放電管エレメ
ント１１，１２，１３それぞれにおいて下側にある冷媒
流入管２２ａ，２３ａ，２４ａから冷媒を供給し、冷媒
流路２２ｂ，２３ｂ，２４ｂに冷媒を上昇流動させ、冷
媒流出管２２ｃ，２３ｃ，２４ｃから流出させる。な
お、冷媒としては、安価な水を用いることができるが、
これ以外にエチレングリコールやフルオロカーボンでも
よいし、脱イオン水でもよい。
【００９３】プラズマ用ガス導入口１２ｂからプラズマ
発生空間２６に導入されたプラズマ発生用のガスはプラ
ズマ発生空間２６をプラズマ流出口１３ｂに向けて流動
する。そのガスの一部は第２の金属材製の放電管エレメ
ント１２の内管部１２ｍの内周面を滑らかに流動する。
高周波電力が印加されている上流側の放電ギャップ１６
においては、そのギャップが充分に小さいことから、高
電圧、高電界が発生する。このような高周波電磁界が形
成されている放電ギャップ１６において流動しているプ
ラズマ発生用のガスにプラズマ点弧（着火）が行われ
る。一旦、プラズマ点弧が実現すると、高周波電源２５
が出力する高周波電力を次第に増加していくことにより
連鎖反応を促し、この連鎖反応によって高周波放電がプ
ラズマ発生空間２６を流動するガスの全体に拡がること
となり、良好なプラズマ発生を行うことができる。ただ
し、必ずしも高周波電力を次第に増加する必要はない。
なお、プラズマ点弧は、下流側の放電ギャップ１７でも
行われる。放電ギャップ１６，１７のギャップはなるべ
く小さくすることが好ましい。
発生空間２６に導入されたプラズマ発生用のガスはプラ
ズマ発生空間２６をプラズマ流出口１３ｂに向けて流動
する。そのガスの一部は第２の金属材製の放電管エレメ
ント１２の内管部１２ｍの内周面を滑らかに流動する。
高周波電力が印加されている上流側の放電ギャップ１６
においては、そのギャップが充分に小さいことから、高
電圧、高電界が発生する。このような高周波電磁界が形
成されている放電ギャップ１６において流動しているプ
ラズマ発生用のガスにプラズマ点弧（着火）が行われ
る。一旦、プラズマ点弧が実現すると、高周波電源２５
が出力する高周波電力を次第に増加していくことにより
連鎖反応を促し、この連鎖反応によって高周波放電がプ
ラズマ発生空間２６を流動するガスの全体に拡がること
となり、良好なプラズマ発生を行うことができる。ただ
し、必ずしも高周波電力を次第に増加する必要はない。
なお、プラズマ点弧は、下流側の放電ギャップ１７でも
行われる。放電ギャップ１６，１７のギャップはなるべ
く小さくすることが好ましい。
【００９４】このようにしてプラズマ発生空間２６でプ
ラズマ化されたガスすなわちプラズマは、第３の放電管
エレメント１３のプラズマ流出口１３ｂから図示しない
プラズマ処理室へと流入し、プラズマ処理室において例
えば半導体ウエハ、液晶基板等に対するエッチングやア
ッシングなどのプラズマ処理を行う。
ラズマ化されたガスすなわちプラズマは、第３の放電管
エレメント１３のプラズマ流出口１３ｂから図示しない
プラズマ処理室へと流入し、プラズマ処理室において例
えば半導体ウエハ、液晶基板等に対するエッチングやア
ッシングなどのプラズマ処理を行う。
【００９５】プラズマ発生空間２６で発生したプラズマ
は高温になる。この高温のプラズマに曝されている第１
ないし第３の放電管エレメント１１，１２，１３の内管
部１１ｍ，１２ｍ，１３ｍは、その外側の冷媒流路２２
ｂ，２３ｂ，２４ｂを流動する冷媒との熱交換によって
冷却される。第１ないし第３の放電管エレメント１１，
１２，１３の内管部１１ｍ，１２ｍ，１３ｍは金属材で
構成されているから、その熱伝導率が従来技術の場合の
絶縁体製の放電管に比べて高いものとなっている。した
がって、内管部１１ｍ，１２ｍ，１３ｍに対する昇温抑
制効果は大きなものとなり、良好に所定の温度範囲内に
コントロールされる。
は高温になる。この高温のプラズマに曝されている第１
ないし第３の放電管エレメント１１，１２，１３の内管
部１１ｍ，１２ｍ，１３ｍは、その外側の冷媒流路２２
ｂ，２３ｂ，２４ｂを流動する冷媒との熱交換によって
冷却される。第１ないし第３の放電管エレメント１１，
１２，１３の内管部１１ｍ，１２ｍ，１３ｍは金属材で
構成されているから、その熱伝導率が従来技術の場合の
絶縁体製の放電管に比べて高いものとなっている。した
がって、内管部１１ｍ，１２ｍ，１３ｍに対する昇温抑
制効果は大きなものとなり、良好に所定の温度範囲内に
コントロールされる。
【００９６】加えて、内管部１１ｍ，１２ｍ，１３ｍは
金属材で構成されているから、その耐熱強度および物理
的強度が従来技術の場合の絶縁体製の放電管に比べて強
いものである。したがって、全体として、内管部１１
ｍ，１２ｍ，１３ｍが受ける熱的影響は従来技術の場合
の絶縁体製の放電管に比べて充分に小さなものとなって
いる。熱歪みは少なく、熱劣化も小さい。３分割組立方
式の放電管Ａの内部空間であるプラズマ発生空間２６は
真空引きされるため、外部の大気圧との間に大きな圧力
差をもつが、金属材製であって物理的強度が充分に大き
いので、圧力差に起因して絶縁体製の放電管のように破
損することがない。
金属材で構成されているから、その耐熱強度および物理
的強度が従来技術の場合の絶縁体製の放電管に比べて強
いものである。したがって、全体として、内管部１１
ｍ，１２ｍ，１３ｍが受ける熱的影響は従来技術の場合
の絶縁体製の放電管に比べて充分に小さなものとなって
いる。熱歪みは少なく、熱劣化も小さい。３分割組立方
式の放電管Ａの内部空間であるプラズマ発生空間２６は
真空引きされるため、外部の大気圧との間に大きな圧力
差をもつが、金属材製であって物理的強度が充分に大き
いので、圧力差に起因して絶縁体製の放電管のように破
損することがない。
【００９７】プラズマ発生空間２６に導入するプラズマ
発生用のガスは使用目的や条件によって様々であり、ガ
ス性状によっては反応性の高いプラズマが発生される場
合があるが、金属材製の３分割組立方式の放電管Ａは、
従来技術の場合の絶縁体製の放電管に比べて、腐食の程
度も低いものとなる。
発生用のガスは使用目的や条件によって様々であり、ガ
ス性状によっては反応性の高いプラズマが発生される場
合があるが、金属材製の３分割組立方式の放電管Ａは、
従来技術の場合の絶縁体製の放電管に比べて、腐食の程
度も低いものとなる。
【００９８】長時間使用においても、３分割組立方式の
放電管Ａの劣化度合いが低いので、放電管Ａを構成して
いる要素である第１ないし第３の放電管エレメント１
１，１２，１３に対するメンテナンスについて、従来技
術に比べると、そのサイクルを相対的に長いものにして
よく、また、第１ないし第３の放電管エレメント１１，
１２，１３の寿命の延長が図られ、その交換のサイクル
も相対的に長いものとなり、メンテナンス費用を大幅に
軽減することができる。
放電管Ａの劣化度合いが低いので、放電管Ａを構成して
いる要素である第１ないし第３の放電管エレメント１
１，１２，１３に対するメンテナンスについて、従来技
術に比べると、そのサイクルを相対的に長いものにして
よく、また、第１ないし第３の放電管エレメント１１，
１２，１３の寿命の延長が図られ、その交換のサイクル
も相対的に長いものとなり、メンテナンス費用を大幅に
軽減することができる。
【００９９】第１ないし第３の放電管エレメント１１，
１２，１３はアルミニウム製が好ましいと考えられる
が、従来技術の場合の絶縁体製の放電管に比べて、アル
ミニウムは材料費が低廉であり、イニシャルコストも安
くつく。キャパシタンスカップリング型であるため、イ
ンダクションカップリング型であって誘導コイルを用い
た従来技術に比べると、その構造がより簡単であり、こ
の意味でもイニシャルコストを低廉化できる。
１２，１３はアルミニウム製が好ましいと考えられる
が、従来技術の場合の絶縁体製の放電管に比べて、アル
ミニウムは材料費が低廉であり、イニシャルコストも安
くつく。キャパシタンスカップリング型であるため、イ
ンダクションカップリング型であって誘導コイルを用い
た従来技術に比べると、その構造がより簡単であり、こ
の意味でもイニシャルコストを低廉化できる。
【０１００】３分割組立方式の放電管Ａは第１ないし第
３の放電管エレメント１１，１２，１３の連結体である
が、比較的大きな面積の連結用フランジ１１ａ，１２
ａ，１１ｂ，１３ａおよび比較的大きな面積の放電ギャ
ップ形成兼真空シール用の絶縁体１４，１５を用い、さ
らにＯリング１８〜２１を用いているので、真空シール
の性能は充分なものとなっている。
３の放電管エレメント１１，１２，１３の連結体である
が、比較的大きな面積の連結用フランジ１１ａ，１２
ａ，１１ｂ，１３ａおよび比較的大きな面積の放電ギャ
ップ形成兼真空シール用の絶縁体１４，１５を用い、さ
らにＯリング１８〜２１を用いているので、真空シール
の性能は充分なものとなっている。
【０１０１】（実施の形態２）実施の形態２は実施の形
態１の改良にかかわるものである。実施の形態１の場合
の放電ギャップ１６の周辺を拡大して図示したのが図３
である。第２の金属材製の放電管エレメント１２の下端
部の連結用フランジ１２ａに形成された段差部１２ｃに
放電ギャップ形成兼真空シール用の絶縁体１４が嵌着さ
れている。この放電ギャップ形成兼真空シール用の絶縁
体１４を挟持する状態で第２の金属材製の放電管エレメ
ント１２の連結用フランジ１２ａと第１の金属材製の放
電管エレメント１１の上端部の連結用フランジ１１ａと
が連結されている。第１の放電管エレメント１１の内管
部１１ｍの上端面と第２の放電管エレメント１２の内管
部１２ｍの下端面との間に放電ギャップ１６が形成され
ている。この放電ギャップ１６のギャップ寸法ｄはかな
り短いものとなっている。放電ギャップ形成兼真空シー
ル用の絶縁体１４の内周面１４ａは、その一部が段差部
１２ｃの周面に接触しているが、残りの部分は放電ギャ
ップ１６に露出している。その露出部分を露出内周面部
１４ｂとする。
態１の改良にかかわるものである。実施の形態１の場合
の放電ギャップ１６の周辺を拡大して図示したのが図３
である。第２の金属材製の放電管エレメント１２の下端
部の連結用フランジ１２ａに形成された段差部１２ｃに
放電ギャップ形成兼真空シール用の絶縁体１４が嵌着さ
れている。この放電ギャップ形成兼真空シール用の絶縁
体１４を挟持する状態で第２の金属材製の放電管エレメ
ント１２の連結用フランジ１２ａと第１の金属材製の放
電管エレメント１１の上端部の連結用フランジ１１ａと
が連結されている。第１の放電管エレメント１１の内管
部１１ｍの上端面と第２の放電管エレメント１２の内管
部１２ｍの下端面との間に放電ギャップ１６が形成され
ている。この放電ギャップ１６のギャップ寸法ｄはかな
り短いものとなっている。放電ギャップ形成兼真空シー
ル用の絶縁体１４の内周面１４ａは、その一部が段差部
１２ｃの周面に接触しているが、残りの部分は放電ギャ
ップ１６に露出している。その露出部分を露出内周面部
１４ｂとする。
【０１０２】プラズマ発生空間２６において発生したプ
ラズマに導電性物質が含まれていることがある。このよ
うな場合に、長時間使用において、導電性物質が放電ギ
ャップ形成兼真空シール用の絶縁体１４の露出内周面部
１４ｂに付着し、堆積していく可能性がある。そのよう
に付着堆積した導電性物質を付着堆積導電性物質２７と
する。
ラズマに導電性物質が含まれていることがある。このよ
うな場合に、長時間使用において、導電性物質が放電ギ
ャップ形成兼真空シール用の絶縁体１４の露出内周面部
１４ｂに付着し、堆積していく可能性がある。そのよう
に付着堆積した導電性物質を付着堆積導電性物質２７と
する。
【０１０３】付着堆積するのが絶縁性の物質である場合
にはそれほど問題とはならないのであるが、付着堆積す
るのが導電性の物質である場合には、次のような問題を
生じる可能性があると考えられる。本発明にかかわるプ
ラズマ発生装置はキャパシタンスカップリング型のもの
であり、内管部１１ｍ，１２ｍどうしを対向させる第１
および第２の放電管エレメント１１，１２を金属材製と
してある。その放電ギャップ１６を形成している金属材
製の内管部１１ｍ，１２ｍどうしが、放電ギャップ形成
兼真空シール用の絶縁体１４の露出内周面部１４ｂにお
ける付着堆積導電性物質２７を介して電気的な短絡を起
こす可能性がある。もし、長時間使用においてこのよう
な短絡が発生すると、高周波放電を起こさせる放電ギャ
ップ１６そのものが成り立たなくなる。すなわち、対向
する金属材製の内管部１１ｍ，１２ｍどうしは空間的に
は隙間を有していても、電気的には短絡しているのであ
るから、高周波放電そのものが生起しなくなってしま
う。したがって、プラズマの発生も起こらなくなってし
まう。それどころか、内管部１１ｍ，１２ｍ間の電気的
抵抗値が付着堆積導電性物質２７のために大きく低下
し、絶縁破壊を起こしてしまうため、高周波電源２５に
よって印加された高周波電力による大きな電流が付着堆
積導電性物質２７を介して流れることになり、安全性の
面で大きな問題となる。
にはそれほど問題とはならないのであるが、付着堆積す
るのが導電性の物質である場合には、次のような問題を
生じる可能性があると考えられる。本発明にかかわるプ
ラズマ発生装置はキャパシタンスカップリング型のもの
であり、内管部１１ｍ，１２ｍどうしを対向させる第１
および第２の放電管エレメント１１，１２を金属材製と
してある。その放電ギャップ１６を形成している金属材
製の内管部１１ｍ，１２ｍどうしが、放電ギャップ形成
兼真空シール用の絶縁体１４の露出内周面部１４ｂにお
ける付着堆積導電性物質２７を介して電気的な短絡を起
こす可能性がある。もし、長時間使用においてこのよう
な短絡が発生すると、高周波放電を起こさせる放電ギャ
ップ１６そのものが成り立たなくなる。すなわち、対向
する金属材製の内管部１１ｍ，１２ｍどうしは空間的に
は隙間を有していても、電気的には短絡しているのであ
るから、高周波放電そのものが生起しなくなってしま
う。したがって、プラズマの発生も起こらなくなってし
まう。それどころか、内管部１１ｍ，１２ｍ間の電気的
抵抗値が付着堆積導電性物質２７のために大きく低下
し、絶縁破壊を起こしてしまうため、高周波電源２５に
よって印加された高周波電力による大きな電流が付着堆
積導電性物質２７を介して流れることになり、安全性の
面で大きな問題となる。
【０１０４】上記においては上流側に位置する放電ギャ
ップ１６での付着堆積導電性物質２７による短絡につい
て述べたが、下流側に位置する第１の放電管エレメント
１１と第３の放電管エレメント１３との間の放電ギャッ
プ１７においても同様の問題がある。
ップ１６での付着堆積導電性物質２７による短絡につい
て述べたが、下流側に位置する第１の放電管エレメント
１１と第３の放電管エレメント１３との間の放電ギャッ
プ１７においても同様の問題がある。
【０１０５】これを避けるためには、定期的または不定
期的な検査によって、導電性物質の付着堆積の様子をチ
ェックする必要がある。そうなると、メンテナンス費用
が増大することになる。
期的な検査によって、導電性物質の付着堆積の様子をチ
ェックする必要がある。そうなると、メンテナンス費用
が増大することになる。
【０１０６】なお、プラズマ中に含まれる導電性物質と
しては、プラズマ用ガス導入口１２ｂから供給されるプ
ラズマ発生用のガスが収納されているボンベの内周面や
配管の内周面から剥離したものや、金属材製の放電管エ
レメント１１，１２，１３の内周面から剥離したりスパ
ッタリングされたものが考えられる。
しては、プラズマ用ガス導入口１２ｂから供給されるプ
ラズマ発生用のガスが収納されているボンベの内周面や
配管の内周面から剥離したものや、金属材製の放電管エ
レメント１１，１２，１３の内周面から剥離したりスパ
ッタリングされたものが考えられる。
【０１０７】実施の形態２のプラズマ発生装置は、上記
のような不都合をできるだけ軽減するように工夫したも
のである。
のような不都合をできるだけ軽減するように工夫したも
のである。
【０１０８】図４は実施の形態２の高周波放電方式のプ
ラズマ発生装置の構造を概略的に示す垂直断面図、図５
は要部である放電ギャップの周辺を拡大図示する拡大断
面図である。
ラズマ発生装置の構造を概略的に示す垂直断面図、図５
は要部である放電ギャップの周辺を拡大図示する拡大断
面図である。
【０１０９】図４、図５において、実施の形態１の図
１、図２におけるのと同じ符号は同一構成要素を指して
いるので、詳しい説明は省略する。また、実施の形態１
において説明した事項であって本実施の形態２において
改めて説明しない事項についてはそのまま本実施の形態
２にも該当するものとし、詳しい説明は省略する。本実
施の形態２における構成が実施の形態１と相違する点は
以下のとおりである。
１、図２におけるのと同じ符号は同一構成要素を指して
いるので、詳しい説明は省略する。また、実施の形態１
において説明した事項であって本実施の形態２において
改めて説明しない事項についてはそのまま本実施の形態
２にも該当するものとし、詳しい説明は省略する。本実
施の形態２における構成が実施の形態１と相違する点は
以下のとおりである。
【０１１０】実施の形態１の場合には、第２の放電管エ
レメント１２の連結用フランジ１２ａに形成した段差部
１２ｃの深さが放電ギャップ形成兼真空シール用の絶縁
体１４の厚みよりも小さくなっているのに対して、本実
施の形態２の場合には、放電ギャップ形成兼真空シール
用の絶縁体１４の厚みよりも段差部１２ｃの深さの方を
大きくしてある。
レメント１２の連結用フランジ１２ａに形成した段差部
１２ｃの深さが放電ギャップ形成兼真空シール用の絶縁
体１４の厚みよりも小さくなっているのに対して、本実
施の形態２の場合には、放電ギャップ形成兼真空シール
用の絶縁体１４の厚みよりも段差部１２ｃの深さの方を
大きくしてある。
【０１１１】また、実施の形態１の場合には、放電ギャ
ップ形成兼真空シール用の絶縁体１４を当接させている
第１の放電管エレメント１１の連結用フランジ１１ａの
上端面は、その全体が平坦となっており、その平坦な上
端面の内周部分が放電ギャップ１６の一方の放電面とさ
れているのに対して、本実施の形態２の場合には、連結
用フランジ１１ａの内周側に段差部１１ｄを形成してあ
り、その段差部１１ｄの水平面部において、第２の放電
管エレメント１２の内管部１２ｍの下端面と対向させる
ことで放電ギャップ１６を形成している。符号の１６ａ
は放電ギャップ１６に連なる水平部分隙間、１６ｂは水
平部分隙間１６ａの奥に連なる垂直部分の隙間であって
付着抑制用隙間となっている。段差部１１ｄの水平面部
の半径方向寸法Ｔ１を内管部１２ｍの肉厚Ｔ２よりも大
きくしてあり、その差分の寸法Ｔ３の付着抑制用隙間１
６ｂを水平部分隙間１６ａに連ねて形成してある。水平
部分隙間１６ａは、放電管エレメントの管軸方向に対し
て垂直な方向に沿う部分となっており、付着抑制用隙間
１６ｂは、管軸方向に沿う部分となっている。
ップ形成兼真空シール用の絶縁体１４を当接させている
第１の放電管エレメント１１の連結用フランジ１１ａの
上端面は、その全体が平坦となっており、その平坦な上
端面の内周部分が放電ギャップ１６の一方の放電面とさ
れているのに対して、本実施の形態２の場合には、連結
用フランジ１１ａの内周側に段差部１１ｄを形成してあ
り、その段差部１１ｄの水平面部において、第２の放電
管エレメント１２の内管部１２ｍの下端面と対向させる
ことで放電ギャップ１６を形成している。符号の１６ａ
は放電ギャップ１６に連なる水平部分隙間、１６ｂは水
平部分隙間１６ａの奥に連なる垂直部分の隙間であって
付着抑制用隙間となっている。段差部１１ｄの水平面部
の半径方向寸法Ｔ１を内管部１２ｍの肉厚Ｔ２よりも大
きくしてあり、その差分の寸法Ｔ３の付着抑制用隙間１
６ｂを水平部分隙間１６ａに連ねて形成してある。水平
部分隙間１６ａは、放電管エレメントの管軸方向に対し
て垂直な方向に沿う部分となっており、付着抑制用隙間
１６ｂは、管軸方向に沿う部分となっている。
【０１１２】段差部１１ｄの垂直面部のうちのａの範囲
は、放電ギャップ１６の入口に対して水平方向で直接的
に対応している領域である。プラズマ中に含まれている
導電性物質が付着堆積するのは、主として、このａの範
囲である。
は、放電ギャップ１６の入口に対して水平方向で直接的
に対応している領域である。プラズマ中に含まれている
導電性物質が付着堆積するのは、主として、このａの範
囲である。
【０１１３】内管部１１ｍと内管部１２ｍとの電気的短
絡が問題となるのは、放電ギャップ形成兼真空シール用
の絶縁体１４におけるｃの範囲である。このｃの範囲
は、付着抑制用隙間１６ｂの奥端に位置しており、付着
抑制用隙間１６ｂは放電ギャップ１６から９０°屈折し
ているために、その奥端の付着抑制用隙間１６ｂに導電
性物質が付着堆積することはまれである。したがって、
内管部１１ｍと内管部１２ｍとの短絡を効果的に抑制す
ることができる。
絡が問題となるのは、放電ギャップ形成兼真空シール用
の絶縁体１４におけるｃの範囲である。このｃの範囲
は、付着抑制用隙間１６ｂの奥端に位置しており、付着
抑制用隙間１６ｂは放電ギャップ１６から９０°屈折し
ているために、その奥端の付着抑制用隙間１６ｂに導電
性物質が付着堆積することはまれである。したがって、
内管部１１ｍと内管部１２ｍとの短絡を効果的に抑制す
ることができる。
【０１１４】以上は、第１の放電管エレメント１１と第
２の放電管エレメント１２との間の放電ギャップ１６で
の絶縁破壊防止についての説明であったが、第１の放電
管エレメント１１と第３の放電管エレメント１３との間
の放電ギャップ１７での絶縁破壊防止についても同様で
ある。
２の放電管エレメント１２との間の放電ギャップ１６で
の絶縁破壊防止についての説明であったが、第１の放電
管エレメント１１と第３の放電管エレメント１３との間
の放電ギャップ１７での絶縁破壊防止についても同様で
ある。
【０１１５】すなわち、プラズマ中に導電性物質が含ま
れることになるような状況でプラズマ発生装置を長時間
使用したとしても、放電ギャップ１６を挟む内管部１１
ｍと内管部１２ｍとの間の絶縁破壊は起こらず、所期通
り良好にプラズマ点弧を行ってプラズマ発生を行わせる
ことができ、プラズマ発生装置の信頼性の向上へとつな
がる。また、メンテナンスの負担を軽減でき、メンテナ
ンス費用も低減することができる。
れることになるような状況でプラズマ発生装置を長時間
使用したとしても、放電ギャップ１６を挟む内管部１１
ｍと内管部１２ｍとの間の絶縁破壊は起こらず、所期通
り良好にプラズマ点弧を行ってプラズマ発生を行わせる
ことができ、プラズマ発生装置の信頼性の向上へとつな
がる。また、メンテナンスの負担を軽減でき、メンテナ
ンス費用も低減することができる。
【０１１６】この実施の形態２の変形の実施の形態とし
て、例えば図６（ａ）〜（ｆ）のような構造のものが考
えられる。
て、例えば図６（ａ）〜（ｆ）のような構造のものが考
えられる。
【０１１７】図６（ａ）は、放電ギャップ形成兼真空シ
ール用の絶縁体１４のうち放電ギャップ１６に臨む部分
をテーパー状に形成して、面積拡大を図ることにより絶
縁破壊防止を行うものである。
ール用の絶縁体１４のうち放電ギャップ１６に臨む部分
をテーパー状に形成して、面積拡大を図ることにより絶
縁破壊防止を行うものである。
【０１１８】図６（ｂ）は、さらに放電ギャップ形成兼
真空シール用の絶縁体１４の傾斜部に断面ジグザグ状の
切れ込みを入れることにより、面積増大を図り、導電性
物質の付着堆積をさらに抑制するものである。
真空シール用の絶縁体１４の傾斜部に断面ジグザグ状の
切れ込みを入れることにより、面積増大を図り、導電性
物質の付着堆積をさらに抑制するものである。
【０１１９】図６（ｃ）は、放電ギャップ形成兼真空シ
ール用の絶縁体１４の一部を切除して面積増大を図るこ
とで、絶縁破壊防止を行うものである。
ール用の絶縁体１４の一部を切除して面積増大を図るこ
とで、絶縁破壊防止を行うものである。
【０１２０】図６（ｄ）〜（ｆ）は、放電ギャップ形成
兼真空シール用の絶縁体１４における切除をさらに大き
くして、絶縁破壊防止をより効果的にするものである。
なお、図６（ｆ）と図５との違いは、連結用フランジ１
１ａには段差部１１ｄがなく、全面平坦となっているこ
とである。
兼真空シール用の絶縁体１４における切除をさらに大き
くして、絶縁破壊防止をより効果的にするものである。
なお、図６（ｆ）と図５との違いは、連結用フランジ１
１ａには段差部１１ｄがなく、全面平坦となっているこ
とである。
【０１２１】図６（ａ）〜（ｆ）で示したことは、下流
側の放電ギャップ１７についても該当するものとする。
ただし、構造の違いから、上下を反転した態様とする。
側の放電ギャップ１７についても該当するものとする。
ただし、構造の違いから、上下を反転した態様とする。
【０１２２】（実施の形態３）実施の形態３は実施の形
態１の改良にかかわるものである。３分割組立方式の放
電管Ａにおける第１ないし第３の放電管エレメント１
１，１２，１３それぞれは、ウォータージャケット方式
の冷媒流路２２ｂ，２３ｂ，２４ｂに冷媒を流動させる
ことにより、それぞれの内管部１１ｍ，１２ｍ，１３ｍ
の温度上昇を抑制しているが、放電ギャップ形成兼真空
シール用の絶縁体１４，１５は、高温のプラズマに直接
に曝されることと、その付近には冷媒流路がきていない
ことによって、局部的な過熱を受ける。その結果、熱歪
みが生じやすく、熱歪みによって放電ギャップ形成兼真
空シール用の絶縁体１４，１５に亀裂や割れなどの破損
が生じて、真空破れを引き起こすおそれがある。
態１の改良にかかわるものである。３分割組立方式の放
電管Ａにおける第１ないし第３の放電管エレメント１
１，１２，１３それぞれは、ウォータージャケット方式
の冷媒流路２２ｂ，２３ｂ，２４ｂに冷媒を流動させる
ことにより、それぞれの内管部１１ｍ，１２ｍ，１３ｍ
の温度上昇を抑制しているが、放電ギャップ形成兼真空
シール用の絶縁体１４，１５は、高温のプラズマに直接
に曝されることと、その付近には冷媒流路がきていない
ことによって、局部的な過熱を受ける。その結果、熱歪
みが生じやすく、熱歪みによって放電ギャップ形成兼真
空シール用の絶縁体１４，１５に亀裂や割れなどの破損
が生じて、真空破れを引き起こすおそれがある。
【０１２３】実施の形態３のプラズマ発生装置は、上記
のような不都合を回避するように工夫したものである。
のような不都合を回避するように工夫したものである。
【０１２４】図７は実施の形態３の高周波放電方式のプ
ラズマ発生装置の構造を概略的に示す垂直断面図、図８
は要部である放電ギャップの周辺を拡大図示する拡大断
面図である。
ラズマ発生装置の構造を概略的に示す垂直断面図、図８
は要部である放電ギャップの周辺を拡大図示する拡大断
面図である。
【０１２５】図７、図８において、実施の形態１の図
１、図２におけるのと同じ符号は同一構成要素を指して
いるので、詳しい説明は省略する。また、実施の形態１
において説明した事項であって本実施の形態３において
改めて説明しない事項についてはそのまま本実施の形態
３にも該当するものとし、詳しい説明は省略する。本実
施の形態３における構成が実施の形態１と相違する点は
以下のとおりである。
１、図２におけるのと同じ符号は同一構成要素を指して
いるので、詳しい説明は省略する。また、実施の形態１
において説明した事項であって本実施の形態３において
改めて説明しない事項についてはそのまま本実施の形態
３にも該当するものとし、詳しい説明は省略する。本実
施の形態３における構成が実施の形態１と相違する点は
以下のとおりである。
【０１２６】放電ギャップ形成兼真空シール用の絶縁体
１４，１５のそれぞれを分割し、真空を維持するための
外側の本体部分１４Ａ，１５Ａと、プラズマに曝される
内側の防護部分１４Ｂ，１５Ｂとに分けてある。図示の
状態では、これらの本体部分１４Ａ，１５Ａと防護部分
１４Ｂ，１５Ｂとが空間的に少し隔てて配置されている
が、必ずしもそのようにする必要性はなく、両者を接触
させていてもよい。もっとも、離しておく方が防護部分
１４Ｂ，１５Ｂから本体部分１４Ａ，１５Ａへの熱伝導
が少なく、本体部分１４Ａ，１５Ａの熱劣化をより抑制
することができる。
１４，１５のそれぞれを分割し、真空を維持するための
外側の本体部分１４Ａ，１５Ａと、プラズマに曝される
内側の防護部分１４Ｂ，１５Ｂとに分けてある。図示の
状態では、これらの本体部分１４Ａ，１５Ａと防護部分
１４Ｂ，１５Ｂとが空間的に少し隔てて配置されている
が、必ずしもそのようにする必要性はなく、両者を接触
させていてもよい。もっとも、離しておく方が防護部分
１４Ｂ，１５Ｂから本体部分１４Ａ，１５Ａへの熱伝導
が少なく、本体部分１４Ａ，１５Ａの熱劣化をより抑制
することができる。
【０１２７】防護部分１４Ｂ，１５Ｂは、プラズマに直
接に曝されるために、亀裂や割れなどの破損を生じる可
能性があるとしても、防護部分１４Ｂ，１５Ｂから分離
されている本体部分１４Ａ，１５Ａに対しては、その亀
裂や割れなどの破損が伝染することはなく、したがっ
て、本体部分１４Ａ，１５Ａは熱劣化から免れる。その
結果として、放電ギャップ形成兼真空シール用の絶縁体
１４，１５による真空シール性は長期間にわたって確保
されることとなり、プラズマ源としての当該のプラズマ
発生装置の信頼性を向上させることができる。
接に曝されるために、亀裂や割れなどの破損を生じる可
能性があるとしても、防護部分１４Ｂ，１５Ｂから分離
されている本体部分１４Ａ，１５Ａに対しては、その亀
裂や割れなどの破損が伝染することはなく、したがっ
て、本体部分１４Ａ，１５Ａは熱劣化から免れる。その
結果として、放電ギャップ形成兼真空シール用の絶縁体
１４，１５による真空シール性は長期間にわたって確保
されることとなり、プラズマ源としての当該のプラズマ
発生装置の信頼性を向上させることができる。
【０１２８】なお、ウォータージャケット方式の冷媒流
路２２ｂ，２３ｂのそれぞれまたはいずれか一方を連結
用フランジ１１ａ，１２ａのそれぞれまたはいずれか一
方まで延出し、あるいはまた、ウォータージャケット方
式の冷媒流路２２ｂ，２４ｂのそれぞれまたはいずれか
一方を連結用フランジ１１ｂ，１３ａのそれぞれまたは
いずれか一方まで延出することにより、放電ギャップ形
成兼真空シール用の絶縁体１４，１５の熱劣化を抑制す
るようにしてよい。この場合において、放電ギャップ形
成兼真空シール用の絶縁体１４，１５のそれぞれは、本
体部分と防護部分とに分離しなくてもよいし、あるいは
分離してもよい。
路２２ｂ，２３ｂのそれぞれまたはいずれか一方を連結
用フランジ１１ａ，１２ａのそれぞれまたはいずれか一
方まで延出し、あるいはまた、ウォータージャケット方
式の冷媒流路２２ｂ，２４ｂのそれぞれまたはいずれか
一方を連結用フランジ１１ｂ，１３ａのそれぞれまたは
いずれか一方まで延出することにより、放電ギャップ形
成兼真空シール用の絶縁体１４，１５の熱劣化を抑制す
るようにしてよい。この場合において、放電ギャップ形
成兼真空シール用の絶縁体１４，１５のそれぞれは、本
体部分と防護部分とに分離しなくてもよいし、あるいは
分離してもよい。
【０１２９】なお、上記の実施の形態２と実施の形態３
とを組み合わせて実施することももちろん可能であり、
そうすることにより一層の信頼性向上を図ることができ
る。
とを組み合わせて実施することももちろん可能であり、
そうすることにより一層の信頼性向上を図ることができ
る。
【０１３０】（実施の形態４）実施の形態４は放電管エ
レメントに対する冷却方式の変形にかかわるものであ
る。実施の形態４を図９および図１０を用いて説明す
る。
レメントに対する冷却方式の変形にかかわるものであ
る。実施の形態４を図９および図１０を用いて説明す
る。
【０１３１】図９は第１の放電管エレメント１１に対す
る冷却構造を示す概略の斜視図（フランジおよび高周波
電源との接続関係は図示省略）、図１０はその正面図で
ある。
る冷却構造を示す概略の斜視図（フランジおよび高周波
電源との接続関係は図示省略）、図１０はその正面図で
ある。
【０１３２】これまでの実施の形態１〜３においては、
第１の放電管エレメント１１の構造は、内管部１１ｍと
外管部１１ｎとの間に冷媒流路２２ｂを形成した二重管
構造のものとなっていたが、本実施の形態４において
は、第１の放電管エレメント１１を、その肉厚部分が中
実の一重管構造となしてある。第１の放電管エレメント
１１の外周面に一対の突き合わせ方式の冷却部材３１，
３２が外套され、両者間に貫通されたボルト３３によっ
て連結固定されている。冷却部材３１，３２は半円弧状
の内周面３１ａ，３２ａをもち、それぞれの内周面３１
ａ，３２ａが放電管エレメント１１の外周面に密着され
ている。冷却部材３１，３２の外側面にはそれぞれ冷却
パイプ３４，３５が溶接やロウ付けによって固定されて
いる。冷却部材３１，３２および冷却パイプ３４，３５
の構成材料としては、銅などの熱伝導性の高い材質のも
のが適している。
第１の放電管エレメント１１の構造は、内管部１１ｍと
外管部１１ｎとの間に冷媒流路２２ｂを形成した二重管
構造のものとなっていたが、本実施の形態４において
は、第１の放電管エレメント１１を、その肉厚部分が中
実の一重管構造となしてある。第１の放電管エレメント
１１の外周面に一対の突き合わせ方式の冷却部材３１，
３２が外套され、両者間に貫通されたボルト３３によっ
て連結固定されている。冷却部材３１，３２は半円弧状
の内周面３１ａ，３２ａをもち、それぞれの内周面３１
ａ，３２ａが放電管エレメント１１の外周面に密着され
ている。冷却部材３１，３２の外側面にはそれぞれ冷却
パイプ３４，３５が溶接やロウ付けによって固定されて
いる。冷却部材３１，３２および冷却パイプ３４，３５
の構成材料としては、銅などの熱伝導性の高い材質のも
のが適している。
【０１３３】プラズマ放電を行うときは、冷却パイプ３
４，３５に冷媒を流動させ、冷却部材３１，３２との間
で熱交換を行う。放電管エレメント１１の内部のプラズ
マ発生空間２６での発熱によって放電管エレメント１１
が昇温するが、放電管エレメント１１に密着状態で外套
されている冷却部材３１，３２に対して放電管エレメン
ト１１の熱を吸収させる。冷却部材３１，３２が吸収し
た熱は熱交換により冷却パイプ３４，３５の冷媒によっ
て奪う。その結果として、放電管エレメント１１の昇温
を抑制し、その温度を所定の範囲内にコントロールす
る。
４，３５に冷媒を流動させ、冷却部材３１，３２との間
で熱交換を行う。放電管エレメント１１の内部のプラズ
マ発生空間２６での発熱によって放電管エレメント１１
が昇温するが、放電管エレメント１１に密着状態で外套
されている冷却部材３１，３２に対して放電管エレメン
ト１１の熱を吸収させる。冷却部材３１，３２が吸収し
た熱は熱交換により冷却パイプ３４，３５の冷媒によっ
て奪う。その結果として、放電管エレメント１１の昇温
を抑制し、その温度を所定の範囲内にコントロールす
る。
【０１３４】本実施の形態４の冷却方式においては、実
施の形態１〜３の二重管構造の冷却方式に比べて、液漏
れ対策がよりラフでよいことから、構造の簡素化を図る
ことができる。イニシャルコストも安くなる。
施の形態１〜３の二重管構造の冷却方式に比べて、液漏
れ対策がよりラフでよいことから、構造の簡素化を図る
ことができる。イニシャルコストも安くなる。
【０１３５】なお、冷却部材３１，３２のそれぞれに冷
却パイプ３４，３５を設けることに代えて、いずれか一
方の冷却部材のみに冷却パイプを設けるのでもよい。
却パイプ３４，３５を設けることに代えて、いずれか一
方の冷却部材のみに冷却パイプを設けるのでもよい。
【０１３６】また、放電管エレメント１１に外套する冷
却部材を２分割構成とすることに代えて、３分割構成あ
るいはそれ以上の分割数の分割構成としてもよい。
却部材を２分割構成とすることに代えて、３分割構成あ
るいはそれ以上の分割数の分割構成としてもよい。
【０１３７】また、冷却部材を省略して、放電管エレメ
ント１１の外周面に直接、冷却パイプを溶接やロウ付け
によって連接固定してもよい。なお、この場合に、冷却
パイプは放電管エレメントの外周面に螺旋状に巻回し
て、熱交換面積をなるべく広く確保することが好まし
い。
ント１１の外周面に直接、冷却パイプを溶接やロウ付け
によって連接固定してもよい。なお、この場合に、冷却
パイプは放電管エレメントの外周面に螺旋状に巻回し
て、熱交換面積をなるべく広く確保することが好まし
い。
【０１３８】以上のような冷却方式は、第１の放電管エ
レメント１１にのみ限られるものではなく、第２の放電
管エレメント１２や第３の放電管エレメント１３におい
ても同様に適用することができる。
レメント１１にのみ限られるものではなく、第２の放電
管エレメント１２や第３の放電管エレメント１３におい
ても同様に適用することができる。
【０１３９】なお、本実施の形態４は、上記の実施の形
態１〜３のいずれの形式のプラズマ発生装置に対しても
適用することが可能である。
態１〜３のいずれの形式のプラズマ発生装置に対しても
適用することが可能である。
【０１４０】（実施の形態５）実施の形態５は、プラズ
マ処理室（チャンバー）の下流側に接続するタイプとし
て構成されたプラズマ発生装置にかかわるものである。
上記の実施の形態１〜４のプラズマ発生装置は、主とし
てプラズマ処理室の上流側に接続するタイプとして構成
されているが、本発明は、それに限定されるものではな
く、プラズマ処理室の下流側においても適用し得るもの
である。
マ処理室（チャンバー）の下流側に接続するタイプとし
て構成されたプラズマ発生装置にかかわるものである。
上記の実施の形態１〜４のプラズマ発生装置は、主とし
てプラズマ処理室の上流側に接続するタイプとして構成
されているが、本発明は、それに限定されるものではな
く、プラズマ処理室の下流側においても適用し得るもの
である。
【０１４１】図１１は実施の形態５のプラズマ発生装置
の配置例を概略的に示している。図１１において、符号
の４１はプラズマ処理室としてのエッチングチャンバ
ー、４２はチャンバー４１の下流側に接続されてチャン
バー４１内のガスをプラズマ発生装置Ａ１側に引くため
の高真空度用のターボ分子ポンプ、４３はターボ分子ポ
ンプ４２とプラズマ発生装置Ａ１とを連通接続する配
管、４３ａは配管４３に対して合流接続された添加ガス
の導入口、４５はプラズマ発生装置Ａ１で生成されたガ
スを引くための低真空度用の粗引きポンプ、４４はプラ
ズマ発生装置Ａ１と粗引きポンプ４５とを連通接続する
配管、４５ａは排気口である。
の配置例を概略的に示している。図１１において、符号
の４１はプラズマ処理室としてのエッチングチャンバ
ー、４２はチャンバー４１の下流側に接続されてチャン
バー４１内のガスをプラズマ発生装置Ａ１側に引くため
の高真空度用のターボ分子ポンプ、４３はターボ分子ポ
ンプ４２とプラズマ発生装置Ａ１とを連通接続する配
管、４３ａは配管４３に対して合流接続された添加ガス
の導入口、４５はプラズマ発生装置Ａ１で生成されたガ
スを引くための低真空度用の粗引きポンプ、４４はプラ
ズマ発生装置Ａ１と粗引きポンプ４５とを連通接続する
配管、４５ａは排気口である。
【０１４２】エッチングチャンバー４１で発生したガス
は有害なガスである。その有害なガスをターボ分子ポン
プ４２で高真空に引いて、配管４３を介してプラズマ発
生装置Ａ１へと導く。その途中で、導入口４３ａより水
蒸気、酸素などの添加ガスを加える。プラズマ発生装置
Ａ１内において、有害なガスと添加ガスとをプラズマの
もとで化学反応させて、処理のしやすい形にする。例え
ば、有害なガスがＣＦ 4のときに水蒸気Ｈ2Ｏを反応させ
ると、ＣＯ2とＨＦとになる。粗引きポンプ４５はプラ
ズマ発生装置Ａ１で生成された処理の容易なガスを引
き、排気口４５ａを介して下流側の処理装置へと導く。
その処理装置で最終の処理を行う。例えば、上記の例の
場合には、ＨＦを水に溶かし、アルカリ性の物質を反応
させることで無害化する。あるいは、排気ガスを吸着剤
で取り除いたり、燃焼させる。
は有害なガスである。その有害なガスをターボ分子ポン
プ４２で高真空に引いて、配管４３を介してプラズマ発
生装置Ａ１へと導く。その途中で、導入口４３ａより水
蒸気、酸素などの添加ガスを加える。プラズマ発生装置
Ａ１内において、有害なガスと添加ガスとをプラズマの
もとで化学反応させて、処理のしやすい形にする。例え
ば、有害なガスがＣＦ 4のときに水蒸気Ｈ2Ｏを反応させ
ると、ＣＯ2とＨＦとになる。粗引きポンプ４５はプラ
ズマ発生装置Ａ１で生成された処理の容易なガスを引
き、排気口４５ａを介して下流側の処理装置へと導く。
その処理装置で最終の処理を行う。例えば、上記の例の
場合には、ＨＦを水に溶かし、アルカリ性の物質を反応
させることで無害化する。あるいは、排気ガスを吸着剤
で取り除いたり、燃焼させる。
【０１４３】図１２は実施の形態５において好適なプラ
ズマ発生装置Ａ１の構造を示す垂直断面図である。この
実施の形態５のプラズマ発生装置Ａ１において、図１の
ものと相違する点は次のとおりである。第２の放電管エ
レメント１２が第３の放電管エレメント１３の装置取付
フランジ１３ｃと同様に接続のためのフランジ１２ｄを
有している。第２の放電管エレメント１２のフランジ１
２ｄは、その上流側に位置するターボ分子ポンプ４２と
接続するための配管４３に対して接続するためのもので
あり、第３の放電管エレメント１３の装置取付フランジ
１３ｃは、その下流側に位置する粗引きポンプ４５と接
続するための配管４４に対して接続するためのものであ
る。
ズマ発生装置Ａ１の構造を示す垂直断面図である。この
実施の形態５のプラズマ発生装置Ａ１において、図１の
ものと相違する点は次のとおりである。第２の放電管エ
レメント１２が第３の放電管エレメント１３の装置取付
フランジ１３ｃと同様に接続のためのフランジ１２ｄを
有している。第２の放電管エレメント１２のフランジ１
２ｄは、その上流側に位置するターボ分子ポンプ４２と
接続するための配管４３に対して接続するためのもので
あり、第３の放電管エレメント１３の装置取付フランジ
１３ｃは、その下流側に位置する粗引きポンプ４５と接
続するための配管４４に対して接続するためのものであ
る。
【０１４４】ところで、本実施の形態５のプラズマ発生
装置Ａ１では、第２の放電管エレメント１２と第３の放
電管エレメント１３とが同一構造となっている。図面上
では上下対称となっている。
装置Ａ１では、第２の放電管エレメント１２と第３の放
電管エレメント１３とが同一構造となっている。図面上
では上下対称となっている。
【０１４５】具体的に説明すると、図１、図４、図７の
場合には、上側の放電ギャップ１６を形成する第２の放
電管エレメント１２の内管部１２ｍはフランジ１２ａよ
り下側に突出する形態であり、下側の放電ギャップ１７
を形成する第３の放電管エレメント１３の内管部１３ｍ
はフランジ１３ａと面一の形態であるのに対して、図１
２の場合には、下側の放電ギャップ１７を形成する第３
の放電管エレメント１３の内管部１３ｍがフランジ１３
ａと面一の形態であるのと同様に、上側の放電ギャップ
１６を形成する第２の放電管エレメント１２の内管部１
２ｍはフランジ１２ａと面一の形態となっている。
場合には、上側の放電ギャップ１６を形成する第２の放
電管エレメント１２の内管部１２ｍはフランジ１２ａよ
り下側に突出する形態であり、下側の放電ギャップ１７
を形成する第３の放電管エレメント１３の内管部１３ｍ
はフランジ１３ａと面一の形態であるのに対して、図１
２の場合には、下側の放電ギャップ１７を形成する第３
の放電管エレメント１３の内管部１３ｍがフランジ１３
ａと面一の形態であるのと同様に、上側の放電ギャップ
１６を形成する第２の放電管エレメント１２の内管部１
２ｍはフランジ１２ａと面一の形態となっている。
【０１４６】このようにするのは、同じ放電管エレメン
トを第２の放電管エレメント１２と第３の放電管エレメ
ント１３とに共用することにより、そのコストを低減す
るためである。また、第２の放電管エレメント１２を上
流側の配管４３に接続し、第３の放電管エレメント１３
を下流側の配管４４に接続しなければならないという制
約を外し、いずれの放電管エレメントをどちらの配管に
接続してもよい自由度を与えるためである。
トを第２の放電管エレメント１２と第３の放電管エレメ
ント１３とに共用することにより、そのコストを低減す
るためである。また、第２の放電管エレメント１２を上
流側の配管４３に接続し、第３の放電管エレメント１３
を下流側の配管４４に接続しなければならないという制
約を外し、いずれの放電管エレメントをどちらの配管に
接続してもよい自由度を与えるためである。
【０１４７】図１、図４、図７の場合は、第２の放電管
エレメント１２と第３の放電管エレメント１３とが非対
称となっているが、それは、機能を互いに異にする第２
の放電管エレメント１２と第３の放電管エレメント１３
との第１の放電管エレメント１１に対する取り付けの位
置関係がそれぞれ固定的に定まっていて互換性がないた
め、誤装着を防止する必要があるためである。
エレメント１２と第３の放電管エレメント１３とが非対
称となっているが、それは、機能を互いに異にする第２
の放電管エレメント１２と第３の放電管エレメント１３
との第１の放電管エレメント１１に対する取り付けの位
置関係がそれぞれ固定的に定まっていて互換性がないた
め、誤装着を防止する必要があるためである。
【０１４８】もっとも、本実施の形態５において第２の
放電管エレメント１２と第３の放電管エレメント１３と
を非対称としてもよい。また、図１、図４、図７の場合
において、放電ギャップ１６，１７の近傍の形状につい
て対称形としてもよい。
放電管エレメント１２と第３の放電管エレメント１３と
を非対称としてもよい。また、図１、図４、図７の場合
において、放電ギャップ１６，１７の近傍の形状につい
て対称形としてもよい。
【０１４９】なお、本実施の形態５の変形として、実施
の形態２で説明した放電ギャップの形態、実施の形態３
で説明した絶縁体の形態、実施の形態４で説明した方式
を適用してもよい。
の形態２で説明した放電ギャップの形態、実施の形態３
で説明した絶縁体の形態、実施の形態４で説明した方式
を適用してもよい。
【０１５０】（実施の形態６）実施の形態６は、特に高
ガス圧の条件でもプラズマ生成を効率良く行えるように
したものである。
ガス圧の条件でもプラズマ生成を効率良く行えるように
したものである。
【０１５１】実施の形態１，２，３，５のプラズマ発生
装置の場合は、プラズマ発生空間２６の内部のガス圧が
相対的に低い状態では有効である。しかし、プラズマ発
生空間２６の内部のガス圧が高くなるにつれて、電子の
平均自由行程が短くなるため、プラズマの生成がプラズ
マ発生空間２６の全体に広く行き渡ることが次第にむず
かしくなっていく。
装置の場合は、プラズマ発生空間２６の内部のガス圧が
相対的に低い状態では有効である。しかし、プラズマ発
生空間２６の内部のガス圧が高くなるにつれて、電子の
平均自由行程が短くなるため、プラズマの生成がプラズ
マ発生空間２６の全体に広く行き渡ることが次第にむず
かしくなっていく。
【０１５２】粒子がある衝突から次の衝突までの間に運
動する距離を自由行程といい、その平均値を平均自由行
程という。平均自由行程は、一定の温度において、ガス
圧力に反比例する。すなわち、ガス圧が高いほど電子の
平均自由行程は短くなる。
動する距離を自由行程といい、その平均値を平均自由行
程という。平均自由行程は、一定の温度において、ガス
圧力に反比例する。すなわち、ガス圧が高いほど電子の
平均自由行程は短くなる。
【０１５３】ちなみに、気体分子の平均自由行程につい
ては、気体分子の速度分布がＭａｘｗｅｌｌ分布則で表
されるとき、その平均自由行程λ〔ｃｍ〕は、
ては、気体分子の速度分布がＭａｘｗｅｌｌ分布則で表
されるとき、その平均自由行程λ〔ｃｍ〕は、
【０１５４】
【数１】 である。ただし、ここで、 ｎ：気体分子の密度〔個／ｃｍ3 〕 σ：分子の直径〔ｃｍ〕 である。一定の温度においては、圧力Ｐと気体分子密度
ｎとは比例するので、
ｎとは比例するので、
【０１５５】
【数２】 となる。
【０１５６】このように平均自由行程は気体分子の大き
さに依存し、圧力の上昇（気体分子密度の増大）ととも
に減少する。そして、各種気体中における電子の平均自
由行程は、気体分子自体の平均自由行程の４√２倍の値
をもつとされている（なお、√２は２の平方根の意であ
る）。
さに依存し、圧力の上昇（気体分子密度の増大）ととも
に減少する。そして、各種気体中における電子の平均自
由行程は、気体分子自体の平均自由行程の４√２倍の値
をもつとされている（なお、√２は２の平方根の意であ
る）。
【０１５７】以上のように高ガス圧条件のもとでは電子
の平均自由行程が短くなるため、プラズマの生成は放電
ギャップの近傍に制限されるようになる。図１３は実施
の形態１，２，３，５の場合と同様に、その中央の第１
の放電管エレメント１１の管軸方向長さが管内径に比べ
てかなり大きくなっている状態を示している。また、こ
の図１３は、プラズマ発生空間２６の高ガス圧条件とな
っていることから、電子の平均自由行程が短く、放電ギ
ャップ１６を中心とするプラズマ領域Ｐ１１と放電ギャ
ップ１７を中心とするプラズマ領域Ｐ１２とがつながり
を失っている状態を示している。すなわち、放電管のプ
ラズマ発生空間２６の全体にわたってプラズマが拡がら
ずにあり、このようなつながりを失って管軸方向で分断
されてしまっている状態のときには、高周波電源２５に
よる印加電力を増大させても、プラズマの生成量に一定
の限界があって、それ以上の増加を見込めなくなり、プ
ラズマの生成効率が極端に悪いものとなってしまう。
の平均自由行程が短くなるため、プラズマの生成は放電
ギャップの近傍に制限されるようになる。図１３は実施
の形態１，２，３，５の場合と同様に、その中央の第１
の放電管エレメント１１の管軸方向長さが管内径に比べ
てかなり大きくなっている状態を示している。また、こ
の図１３は、プラズマ発生空間２６の高ガス圧条件とな
っていることから、電子の平均自由行程が短く、放電ギ
ャップ１６を中心とするプラズマ領域Ｐ１１と放電ギャ
ップ１７を中心とするプラズマ領域Ｐ１２とがつながり
を失っている状態を示している。すなわち、放電管のプ
ラズマ発生空間２６の全体にわたってプラズマが拡がら
ずにあり、このようなつながりを失って管軸方向で分断
されてしまっている状態のときには、高周波電源２５に
よる印加電力を増大させても、プラズマの生成量に一定
の限界があって、それ以上の増加を見込めなくなり、プ
ラズマの生成効率が極端に悪いものとなってしまう。
【０１５８】この実施の形態６は、電子の平均自由行程
が短くなる高ガス圧の条件でもプラズマ生成効率を高く
維持できるようにするものである。
が短くなる高ガス圧の条件でもプラズマ生成効率を高く
維持できるようにするものである。
【０１５９】図１４は実施の形態６の高周波放電方式の
プラズマ発生装置の構造を概略的に示す垂直断面図であ
る。
プラズマ発生装置の構造を概略的に示す垂直断面図であ
る。
【０１６０】実施の形態１における図１で符号１２で示
した上側の第２の金属材製で円筒形の放電管エレメント
に相当するものとして符号５２で示す第２の金属材製の
放電管エレメントがあり、同様に、図１で符号１３で示
した下側の第３の金属材製で円筒形の放電管エレメント
に相当するものとして符号５３で示す第３の金属材製の
放電管エレメントがある。そして、実施の形態１におけ
る図１で符号１１で示した中央の第１の金属材製の放電
管エレメントに相当するものを管軸方向で３つに分割
し、符号５１で示す中央の第１の金属材製の放電管エレ
メントと、符号５４で示す中間の第４の金属材製の放電
管エレメントと、符号５５で示す中間の第５の金属材製
の放電管エレメントとの３つの放電管エレメントの組み
合わせとしてある。
した上側の第２の金属材製で円筒形の放電管エレメント
に相当するものとして符号５２で示す第２の金属材製の
放電管エレメントがあり、同様に、図１で符号１３で示
した下側の第３の金属材製で円筒形の放電管エレメント
に相当するものとして符号５３で示す第３の金属材製の
放電管エレメントがある。そして、実施の形態１におけ
る図１で符号１１で示した中央の第１の金属材製の放電
管エレメントに相当するものを管軸方向で３つに分割
し、符号５１で示す中央の第１の金属材製の放電管エレ
メントと、符号５４で示す中間の第４の金属材製の放電
管エレメントと、符号５５で示す中間の第５の金属材製
の放電管エレメントとの３つの放電管エレメントの組み
合わせとしてある。
【０１６１】符号の５１ａ，５１ｂは中央の第１の放電
管エレメント５１の上下両端部に一体的に連接されてい
る連結用フランジ、５２ａは第２の放電管エレメント５
２の下端に一体的に連接されている連結用フランジ、５
３ａは第３の放電管エレメント５３の上端に一体的に連
接されている連結用フランジ、５４ａ，５４ｂは第４の
放電管エレメント５４の上下両端部に一体的に連接され
ている連結用フランジ、５５ａ，５５ｂは第５の放電管
エレメント５５の上下両端部に一体的に連接されている
連結用フランジ、５１ｍ〜５５ｍは内管部、５１ｎ〜５
５ｎは外管部、６１，６２，６３，６４は放電ギャップ
形成兼真空シール用の絶縁体、６５，６６，６７，６８
は放電ギャップ、５２ｂはプラズマ用ガス導入口、５３
ｂはプラズマ流出口、５３ｃは装置取付フランジ、７１
〜７８はＯリング、８１ａ〜８５ａは冷媒流入管、８１
ｂ〜８５ｂはウォータージャケット方式の冷媒流路、８
１ｃ〜８５ｃは冷媒流出管、８６は高周波電源である。
これらの構成要素につき、実施の形態１〜５において説
明した事項であって本実施の形態６において改めて説明
しない事項についてはそのまま本実施の形態６にも該当
するものとし、詳しい説明は省略する。
管エレメント５１の上下両端部に一体的に連接されてい
る連結用フランジ、５２ａは第２の放電管エレメント５
２の下端に一体的に連接されている連結用フランジ、５
３ａは第３の放電管エレメント５３の上端に一体的に連
接されている連結用フランジ、５４ａ，５４ｂは第４の
放電管エレメント５４の上下両端部に一体的に連接され
ている連結用フランジ、５５ａ，５５ｂは第５の放電管
エレメント５５の上下両端部に一体的に連接されている
連結用フランジ、５１ｍ〜５５ｍは内管部、５１ｎ〜５
５ｎは外管部、６１，６２，６３，６４は放電ギャップ
形成兼真空シール用の絶縁体、６５，６６，６７，６８
は放電ギャップ、５２ｂはプラズマ用ガス導入口、５３
ｂはプラズマ流出口、５３ｃは装置取付フランジ、７１
〜７８はＯリング、８１ａ〜８５ａは冷媒流入管、８１
ｂ〜８５ｂはウォータージャケット方式の冷媒流路、８
１ｃ〜８５ｃは冷媒流出管、８６は高周波電源である。
これらの構成要素につき、実施の形態１〜５において説
明した事項であって本実施の形態６において改めて説明
しない事項についてはそのまま本実施の形態６にも該当
するものとし、詳しい説明は省略する。
【０１６２】第１の放電管エレメント５１の上端側の連
結用フランジ５１ａと第４の放電管エレメント５４の下
端部の連結用フランジ５４ｂとが両者間に絶縁体６２を
挟持し、さらに、それぞれのＯリング７３，７４が絶縁
体６２に密着する状態で、かつ、内管部５１ｍの上端面
と内管部５４ｍの下端面との間に放電ギャップ６６を形
成する状態で、第１の放電管エレメント５１と第４の放
電管エレメント５４とが同軸状に連結されている。
結用フランジ５１ａと第４の放電管エレメント５４の下
端部の連結用フランジ５４ｂとが両者間に絶縁体６２を
挟持し、さらに、それぞれのＯリング７３，７４が絶縁
体６２に密着する状態で、かつ、内管部５１ｍの上端面
と内管部５４ｍの下端面との間に放電ギャップ６６を形
成する状態で、第１の放電管エレメント５１と第４の放
電管エレメント５４とが同軸状に連結されている。
【０１６３】同様に、第１の放電管エレメント５１の下
端側の連結用フランジ５１ｂと第５の放電管エレメント
５５の上端部の連結用フランジ５５ａとが両者間に絶縁
体６３を挟持し、さらに、それぞれのＯリング７５，７
６が絶縁体６３に密着する状態で、かつ、内管部５１ｍ
の下端面と内管部５５ｍの上端面との間に放電ギャップ
６７を形成する状態で、第１の放電管エレメント５１と
第５の放電管エレメント５５とが同軸状に連結されてい
る。
端側の連結用フランジ５１ｂと第５の放電管エレメント
５５の上端部の連結用フランジ５５ａとが両者間に絶縁
体６３を挟持し、さらに、それぞれのＯリング７５，７
６が絶縁体６３に密着する状態で、かつ、内管部５１ｍ
の下端面と内管部５５ｍの上端面との間に放電ギャップ
６７を形成する状態で、第１の放電管エレメント５１と
第５の放電管エレメント５５とが同軸状に連結されてい
る。
【０１６４】そして、第４の放電管エレメント５４の上
端側の連結用フランジ５４ａと第２の放電管エレメント
５２の下端部の連結用フランジ５２ａとが両者間に絶縁
体６１を挟持し、さらに、それぞれのＯリング７１，７
２が絶縁体６１に密着する状態で、かつ、内管部５４ｍ
の上端面と内管部５２ｍの下端面との間に放電ギャップ
６５を形成する状態で、第４の放電管エレメント５４と
第２の放電管エレメント５２とが同軸状に連結されてい
る。
端側の連結用フランジ５４ａと第２の放電管エレメント
５２の下端部の連結用フランジ５２ａとが両者間に絶縁
体６１を挟持し、さらに、それぞれのＯリング７１，７
２が絶縁体６１に密着する状態で、かつ、内管部５４ｍ
の上端面と内管部５２ｍの下端面との間に放電ギャップ
６５を形成する状態で、第４の放電管エレメント５４と
第２の放電管エレメント５２とが同軸状に連結されてい
る。
【０１６５】同様に、第５の放電管エレメント５５の下
端側の連結用フランジ５５ｂと第３の放電管エレメント
５３の上端部の連結用フランジ５３ａとが両者間に絶縁
体６４を挟持し、さらに、それぞれのＯリング７７，７
８が絶縁体６４に密着する状態で、かつ、内管部５５ｍ
の下端面と内管部５３ｍの上端面との間に放電ギャップ
６８を形成する状態で、第５の放電管エレメント５５と
第３の放電管エレメント５３とが同軸状に連結されてい
る。
端側の連結用フランジ５５ｂと第３の放電管エレメント
５３の上端部の連結用フランジ５３ａとが両者間に絶縁
体６４を挟持し、さらに、それぞれのＯリング７７，７
８が絶縁体６４に密着する状態で、かつ、内管部５５ｍ
の下端面と内管部５３ｍの上端面との間に放電ギャップ
６８を形成する状態で、第５の放電管エレメント５５と
第３の放電管エレメント５３とが同軸状に連結されてい
る。
【０１６６】以上のようにして、第１ないし第５の放電
管エレメント５１〜５５が同軸状に連接された状態とな
り、１つの５分割組立方式の放電管Ａ２を構成してい
る。
管エレメント５１〜５５が同軸状に連接された状態とな
り、１つの５分割組立方式の放電管Ａ２を構成してい
る。
【０１６７】プラズマ発生のエネルギー源としての高周
波電源８６の２つの出力端子のうち、一方がグランドＧ
ＮＤに接続されてアース側８６ａとされ、他方が高圧側
８６ｂとされている。５つの放電管エレメントのうちの
上端と下端と中央に位置する第２の放電管エレメント５
２、第３の放電管エレメント５３および第１の放電管エ
レメント５１に対して高周波電源８６のアース側８６ａ
が接続され、残りの第４の放電管エレメント５４と第５
の放電管エレメント５５とに対して高周波電源８６の高
圧側８６ｂが接続されている。
波電源８６の２つの出力端子のうち、一方がグランドＧ
ＮＤに接続されてアース側８６ａとされ、他方が高圧側
８６ｂとされている。５つの放電管エレメントのうちの
上端と下端と中央に位置する第２の放電管エレメント５
２、第３の放電管エレメント５３および第１の放電管エ
レメント５１に対して高周波電源８６のアース側８６ａ
が接続され、残りの第４の放電管エレメント５４と第５
の放電管エレメント５５とに対して高周波電源８６の高
圧側８６ｂが接続されている。
【０１６８】第１ないし第５の放電管エレメント５１，
５２，５３，５４，５５から構成された１つの５分割組
立方式の放電管Ａ２は、一連の円筒形の管状体となって
おり、その一端にはプラズマ用ガス導入口５２ｂがあ
り、他端にはプラズマ流出口５３ｂがあり、その間がプ
ラズマ発生用のガスおよびプラズマが流動するプラズマ
発生空間８７となっている。
５２，５３，５４，５５から構成された１つの５分割組
立方式の放電管Ａ２は、一連の円筒形の管状体となって
おり、その一端にはプラズマ用ガス導入口５２ｂがあ
り、他端にはプラズマ流出口５３ｂがあり、その間がプ
ラズマ発生用のガスおよびプラズマが流動するプラズマ
発生空間８７となっている。
【０１６９】プラズマ用ガス導入口５２ｂからプラズマ
発生空間８７に向けてプラズマ発生用のガスを供給し、
高周波電源８６を駆動して上下方向複数段の第１ないし
第４の放電ギャップ６５，６６，６７，６８それぞれに
高周波電力を供給し、プラズマ発生空間８７に連通して
いる放電ギャップ６５，６６，６７，６８において高周
波電磁界を生じさせる。同時に、第１ないし第５の放電
管エレメント５１〜５５それぞれにおいて下側にある冷
媒流入管８１ａ〜８５ａから冷媒を供給し、冷媒流路８
１ｂ〜８５ｂに冷媒を上昇流動させ、冷媒流出管８１ｃ
〜８５ｃから流出させる。
発生空間８７に向けてプラズマ発生用のガスを供給し、
高周波電源８６を駆動して上下方向複数段の第１ないし
第４の放電ギャップ６５，６６，６７，６８それぞれに
高周波電力を供給し、プラズマ発生空間８７に連通して
いる放電ギャップ６５，６６，６７，６８において高周
波電磁界を生じさせる。同時に、第１ないし第５の放電
管エレメント５１〜５５それぞれにおいて下側にある冷
媒流入管８１ａ〜８５ａから冷媒を供給し、冷媒流路８
１ｂ〜８５ｂに冷媒を上昇流動させ、冷媒流出管８１ｃ
〜８５ｃから流出させる。
【０１７０】プラズマ用ガス導入口５２ｂからプラズマ
発生空間８７に導入されたプラズマ発生用のガスは、高
周波電磁界が形成されている放電ギャップ６５，６６，
６７，６８において点弧（着火）される。一旦、プラズ
マ点弧が実現すると、高周波電源８６が出力する高周波
電力を次第に増加していくことにより連鎖反応を促す。
発生空間８７に導入されたプラズマ発生用のガスは、高
周波電磁界が形成されている放電ギャップ６５，６６，
６７，６８において点弧（着火）される。一旦、プラズ
マ点弧が実現すると、高周波電源８６が出力する高周波
電力を次第に増加していくことにより連鎖反応を促す。
【０１７１】図１５に示すように、プラズマ発生用のガ
スが高ガス圧条件にあるために電子の平均自由行程が短
く、第１の放電ギャップ６５を中心とする第１のプラズ
マ領域Ｐ１、第２の放電ギャップ６６を中心とする第２
のプラズマ領域Ｐ２、第３の放電ギャップ６７を中心と
する第３のプラズマ領域Ｐ３、第４の放電ギャップ６８
を中心とする第４のプラズマ領域Ｐ４それぞれの管軸方
向での占有範囲が短くても、管軸方向で隣接する第１の
プラズマ領域Ｐ１と第２のプラズマ領域Ｐ２とがつなが
り、また、第２のプラズマ領域Ｐ２と第３のプラズマ領
域Ｐ３とがつながり、さらに、第３のプラズマ領域Ｐ３
と第４のプラズマ領域Ｐ４とがつながる結果、さらなる
連鎖反応が進行して、プラズマ発生空間８７の全体にわ
たってプラズマ領域が拡がり、４つのプラズマ領域Ｐ
１，Ｐ２，Ｐ３，Ｐ４が一体につながることになる。す
なわち、高ガス圧条件においても、生成されるプラズマ
の量が増え、給電効率を上げることができ、プラズマ生
成効率を向上させることができる。
スが高ガス圧条件にあるために電子の平均自由行程が短
く、第１の放電ギャップ６５を中心とする第１のプラズ
マ領域Ｐ１、第２の放電ギャップ６６を中心とする第２
のプラズマ領域Ｐ２、第３の放電ギャップ６７を中心と
する第３のプラズマ領域Ｐ３、第４の放電ギャップ６８
を中心とする第４のプラズマ領域Ｐ４それぞれの管軸方
向での占有範囲が短くても、管軸方向で隣接する第１の
プラズマ領域Ｐ１と第２のプラズマ領域Ｐ２とがつなが
り、また、第２のプラズマ領域Ｐ２と第３のプラズマ領
域Ｐ３とがつながり、さらに、第３のプラズマ領域Ｐ３
と第４のプラズマ領域Ｐ４とがつながる結果、さらなる
連鎖反応が進行して、プラズマ発生空間８７の全体にわ
たってプラズマ領域が拡がり、４つのプラズマ領域Ｐ
１，Ｐ２，Ｐ３，Ｐ４が一体につながることになる。す
なわち、高ガス圧条件においても、生成されるプラズマ
の量が増え、給電効率を上げることができ、プラズマ生
成効率を向上させることができる。
【０１７２】なお、放電ギャップ間の間隔については、
プラズマ化させたいガス種、ガス圧、印加電力（電
圧）、印加周波数等のプラズマ発生条件によって異なる
が、放電させたいガス領域で生成されたプラズマがつな
がるように設定するものとする。
プラズマ化させたいガス種、ガス圧、印加電力（電
圧）、印加周波数等のプラズマ発生条件によって異なる
が、放電させたいガス領域で生成されたプラズマがつな
がるように設定するものとする。
【０１７３】場合によっては、放電管の分割数をさらに
増やして放電ギャップ間の間隔を設定してもよい。この
場合、放電管を奇数個に分割し、放電管エレメントの個
数を奇数個にすることが好ましい。例えば、放電管エレ
メントの個数を７，９，１１等にしてもよい。
増やして放電ギャップ間の間隔を設定してもよい。この
場合、放電管を奇数個に分割し、放電管エレメントの個
数を奇数個にすることが好ましい。例えば、放電管エレ
メントの個数を７，９，１１等にしてもよい。
【０１７４】なぜならば、実施の形態１，２，３，５，
６から分かるように、高周波電源のアース側と高圧側と
を交互に放電管エレメントに接続する場合に、放電管エ
レメントの個数を奇数個にすれば、高周波電源のアース
側をプラズマ用ガス導入口を有する上流側の第２の放電
管エレメント及びプラズマ流出口を有する下流側の第３
の放電管エレメントに接続できるので、安全性を確保で
きるからである。
６から分かるように、高周波電源のアース側と高圧側と
を交互に放電管エレメントに接続する場合に、放電管エ
レメントの個数を奇数個にすれば、高周波電源のアース
側をプラズマ用ガス導入口を有する上流側の第２の放電
管エレメント及びプラズマ流出口を有する下流側の第３
の放電管エレメントに接続できるので、安全性を確保で
きるからである。
【０１７５】なお、本実施の形態６について上記では、
実施の形態１の変形の形態として説明したが、実施の形
態２，３，５のいずれの形式のプラズマ発生装置に対し
ても適用することが可能である。また、実施の形態４を
実施の形態６に適用することも可能である。
実施の形態１の変形の形態として説明したが、実施の形
態２，３，５のいずれの形式のプラズマ発生装置に対し
ても適用することが可能である。また、実施の形態４を
実施の形態６に適用することも可能である。
【０１７６】（実施の形態７）実施の形態７は、放電管
エレメントと高周波電源との他の接続例にかかわるもの
である。
エレメントと高周波電源との他の接続例にかかわるもの
である。
【０１７７】これまで説明した実施の形態では、例え
ば、図１のように、高周波電源のアース側と高圧側を交
互に放電管エレメントに接続していた。
ば、図１のように、高周波電源のアース側と高圧側を交
互に放電管エレメントに接続していた。
【０１７８】しかし、本発明は、高周波電源のアース側
と高圧側とを交互に放電管エレメントに接続することを
限定するものではない。
と高圧側とを交互に放電管エレメントに接続することを
限定するものではない。
【０１７９】すなわち、高周波電源のアース側を隣接す
る２つ以上の放電管エレメントに接続してもよい。
る２つ以上の放電管エレメントに接続してもよい。
【０１８０】このような他の接続の一例を、図１６を用
いて説明する。
いて説明する。
【０１８１】図１６は、放電管エレメントと高周波電源
との接続例の他の一例を示す図であり、放電管エレメン
トの冷媒流路、連結用フランジ、絶縁体等の図示を省略
し、放電管エレメントと高周波電源との接続関係だけを
示している。また、斜線部分は高周波電源のアース側に
接続する放電管エレメントを示し、他の部分（斜線がな
い部分）は、高周波電源の高圧側に接続する放電管エレ
メントを示す。符号のＧはプラズマ点弧可能な実質の放
電ギャップを示す。両端矢印Ｘ１の範囲は放電ギャップ
間の間隔を表し、両端矢印Ｘ２の範囲はプラズマの生成
効率を向上させてプラズマ領域が一体につながるように
するために必要な放電ギャップ間の間隔を表す。
との接続例の他の一例を示す図であり、放電管エレメン
トの冷媒流路、連結用フランジ、絶縁体等の図示を省略
し、放電管エレメントと高周波電源との接続関係だけを
示している。また、斜線部分は高周波電源のアース側に
接続する放電管エレメントを示し、他の部分（斜線がな
い部分）は、高周波電源の高圧側に接続する放電管エレ
メントを示す。符号のＧはプラズマ点弧可能な実質の放
電ギャップを示す。両端矢印Ｘ１の範囲は放電ギャップ
間の間隔を表し、両端矢印Ｘ２の範囲はプラズマの生成
効率を向上させてプラズマ領域が一体につながるように
するために必要な放電ギャップ間の間隔を表す。
【０１８２】図１６（ａ），（ｂ）は、例えば、放電管
が１０分割されていて、かつ、安全性の面を考慮して、
プラズマ用ガス導入口を有する上流側の第２の放電管エ
レメントＥ１およびプラズマ流出口を有する下流側の第
３の放電管エレメントＥ１０が高周波電源のアース側に
接続されている接続例である。
が１０分割されていて、かつ、安全性の面を考慮して、
プラズマ用ガス導入口を有する上流側の第２の放電管エ
レメントＥ１およびプラズマ流出口を有する下流側の第
３の放電管エレメントＥ１０が高周波電源のアース側に
接続されている接続例である。
【０１８３】このように、隣接する２つ以上の放電管エ
レメントに、高周波電源のアース側または高圧側を連続
して接続してもよい。
レメントに、高周波電源のアース側または高圧側を連続
して接続してもよい。
【０１８４】この場合、高周波電源から印加される高周
波電力（電圧）の印加レベルが、隣接する放電管エレメ
ントで同一になる。そのために、この個所にある放電ギ
ャップでは、プラズマ点弧しなくなる。よって、実質的
に放電ギャップではなくなるので、実質的にプラズマ点
弧可能な放電ギャップ間の間隔Ｘ１が長くなる。
波電力（電圧）の印加レベルが、隣接する放電管エレメ
ントで同一になる。そのために、この個所にある放電ギ
ャップでは、プラズマ点弧しなくなる。よって、実質的
に放電ギャップではなくなるので、実質的にプラズマ点
弧可能な放電ギャップ間の間隔Ｘ１が長くなる。
【０１８５】しかし、プラズマの生成効率を向上させて
プラズマ領域が一体につながるようにするために必要な
放電ギャップ間の間隔Ｘ２よりも、放電管エレメントの
管軸方向の長さが短い場合には、図１６のように接続し
て、実質的にプラズマ点弧可能な放電ギャップ間の間隔
Ｘ１を長くしてもよい。
プラズマ領域が一体につながるようにするために必要な
放電ギャップ間の間隔Ｘ２よりも、放電管エレメントの
管軸方向の長さが短い場合には、図１６のように接続し
て、実質的にプラズマ点弧可能な放電ギャップ間の間隔
Ｘ１を長くしてもよい。
【０１８６】図１６から明らかなように、第２の放電管
エレメントＥ１及び第３の放電管エレメントＥ１０に、
高周波電源のアース側を接続する場合は、隣接する２つ
以上の放電管エレメントに、高周波電源のアース側また
は高圧側を連続して接続しても、プラズマ点弧可能な放
電ギャップは、偶数個になる。
エレメントＥ１及び第３の放電管エレメントＥ１０に、
高周波電源のアース側を接続する場合は、隣接する２つ
以上の放電管エレメントに、高周波電源のアース側また
は高圧側を連続して接続しても、プラズマ点弧可能な放
電ギャップは、偶数個になる。
【０１８７】また、本実施の形態７は、放電管エレメン
トの冷媒流路、連結用フランジ、絶縁体等の図示を省略
し、放電管エレメントと高周波電源との接続関係だけを
図１６を用いて説明したが、それぞれの詳細は、実施の
形態１ないし６で説明した形態を用いることができる。
トの冷媒流路、連結用フランジ、絶縁体等の図示を省略
し、放電管エレメントと高周波電源との接続関係だけを
図１６を用いて説明したが、それぞれの詳細は、実施の
形態１ないし６で説明した形態を用いることができる。
【０１８８】なお、上記のいずれの実施の形態において
も、内管部１１ｍ，１２ｍ，１３ｍあるいは５１ｍ〜５
５ｍの内周面に耐熱性能の高いコーティングを施しても
よい。そのコーティング材料としては、半導体装置など
の被処理物に対する悪影響の少ない樹脂とするのがよ
い。
も、内管部１１ｍ，１２ｍ，１３ｍあるいは５１ｍ〜５
５ｍの内周面に耐熱性能の高いコーティングを施しても
よい。そのコーティング材料としては、半導体装置など
の被処理物に対する悪影響の少ない樹脂とするのがよ
い。
【０１８９】また、放電ギャップの形状としては、図１
７（ａ）〜（ｈ）のような変形が考えられる。尖鋭部ま
たは突起部がある方が、また、尖鋭部または突起部の個
数が多い方がプラズマ点弧性能が良い。また、ギャップ
寸法が小さいほどプラズマ点弧性能が良い。
７（ａ）〜（ｈ）のような変形が考えられる。尖鋭部ま
たは突起部がある方が、また、尖鋭部または突起部の個
数が多い方がプラズマ点弧性能が良い。また、ギャップ
寸法が小さいほどプラズマ点弧性能が良い。
【０１９０】また、上記のいずれの実施の形態において
も、冷媒流動ですべての放電管エレメントを冷却するこ
とに代えて、一部の放電管エレメントを空冷とするので
もよい。
も、冷媒流動ですべての放電管エレメントを冷却するこ
とに代えて、一部の放電管エレメントを空冷とするので
もよい。
【０１９１】
【発明の効果】本発明によれば、複数の金属材製の放電
管エレメントの組み合わせからなる放電管を、実質的に
金属材製として構成しており、その耐熱強度および物理
的強度を従来技術の場合の絶縁体製の放電管に比べて充
分に高いものとでき、また冷却性も良いので、高温のプ
ラズマに曝される条件であっても、熱劣化を抑制するこ
とができる。内部が真空引きされるため外部との差圧で
大きな圧力がかかる条件であっても、絶縁体製の放電管
のように破損することがない。また、反応性の高いプラ
ズマが発生される場合でも、実質的に金属材製の放電管
は、従来の絶縁体製の放電管に比べて、腐食の程度を低
くできる。それらの相乗の結果として、寿命の延長、メ
ンテナンス軽減を図ることができる。さらに、放電ギャ
ップという小さい隙間において高周波電力を印加してプ
ラズマ点弧を行うので、プラズマ点弧性能が良く、プラ
ズマ発生を良好に実現することができる。また、ほぼ全
体が実質的に金属材製である放電管は、従来の絶縁体製
の放電管に比べてイニシャルコストも安くなる。
管エレメントの組み合わせからなる放電管を、実質的に
金属材製として構成しており、その耐熱強度および物理
的強度を従来技術の場合の絶縁体製の放電管に比べて充
分に高いものとでき、また冷却性も良いので、高温のプ
ラズマに曝される条件であっても、熱劣化を抑制するこ
とができる。内部が真空引きされるため外部との差圧で
大きな圧力がかかる条件であっても、絶縁体製の放電管
のように破損することがない。また、反応性の高いプラ
ズマが発生される場合でも、実質的に金属材製の放電管
は、従来の絶縁体製の放電管に比べて、腐食の程度を低
くできる。それらの相乗の結果として、寿命の延長、メ
ンテナンス軽減を図ることができる。さらに、放電ギャ
ップという小さい隙間において高周波電力を印加してプ
ラズマ点弧を行うので、プラズマ点弧性能が良く、プラ
ズマ発生を良好に実現することができる。また、ほぼ全
体が実質的に金属材製である放電管は、従来の絶縁体製
の放電管に比べてイニシャルコストも安くなる。
【０１９２】さらに、金属材製の放電管を３分割組立方
式とすれば、それぞれをガス導入機能とプラズマ発生空
間機能とプラズマ処理室へのプラズマ供給機能とに合理
的に分けることができ、また、上流側と下流側の２箇所
に放電ギャップをおくことも可能で、プラズマ点弧性能
を高いものとできる。
式とすれば、それぞれをガス導入機能とプラズマ発生空
間機能とプラズマ処理室へのプラズマ供給機能とに合理
的に分けることができ、また、上流側と下流側の２箇所
に放電ギャップをおくことも可能で、プラズマ点弧性能
を高いものとできる。
【０１９３】さらに、３分割組立方式で高周波電源の高
圧側を中央の第１の放電管エレメントに接続し、両端の
第２および第３の放電管エレメントにアース側を接続す
れば、ガス配管やガスボンベやプラズマ処理室との関係
で安全性を高めることができる。
圧側を中央の第１の放電管エレメントに接続し、両端の
第２および第３の放電管エレメントにアース側を接続す
れば、ガス配管やガスボンベやプラズマ処理室との関係
で安全性を高めることができる。
【０１９４】さらに、金属材製の放電管を５分割組立方
式とすれば、管軸方向で隣接する放電ギャップ間間隔を
短くでき、高ガス圧条件においても、プラズマの生成効
率を向上させることができる。
式とすれば、管軸方向で隣接する放電ギャップ間間隔を
短くでき、高ガス圧条件においても、プラズマの生成効
率を向上させることができる。
【０１９５】さらに、５分割組立方式で高周波電源の高
圧側を第４および第５の放電管エレメントに接続し、中
央の第１の放電管エレメントおよび両端の第２および第
３の放電管エレメントにアース側を接続すれば、ガス配
管やガスボンベやプラズマ処理室との関係で安全性を高
めることができる。
圧側を第４および第５の放電管エレメントに接続し、中
央の第１の放電管エレメントおよび両端の第２および第
３の放電管エレメントにアース側を接続すれば、ガス配
管やガスボンベやプラズマ処理室との関係で安全性を高
めることができる。
【０１９６】さらに、放電管エレメントの個数を奇数個
とすれば、放電ギャップ間の間隔を微調整して設定でき
るので、プラズマ化させたいガス種、ガス圧、印加電力
（電圧）、印加周波数等のプラズマ発生条件によって、
最適な放電ギャップ間の間隔を設定できる。また、プラ
ズマ発生装置が大型化したときでも、適切な放電ギャッ
プ間の間隔を設定することができる。
とすれば、放電ギャップ間の間隔を微調整して設定でき
るので、プラズマ化させたいガス種、ガス圧、印加電力
（電圧）、印加周波数等のプラズマ発生条件によって、
最適な放電ギャップ間の間隔を設定できる。また、プラ
ズマ発生装置が大型化したときでも、適切な放電ギャッ
プ間の間隔を設定することができる。
【０１９７】さらに、高周波電源のアース側をプラズマ
用ガス導入口を有する上流側の第２の放電管エレメント
及びプラズマ流出口を有する下流側の第３の放電管エレ
メントに接続するように、高周波電源のアース側と高圧
側とを交互に前記奇数個の放電管エレメントに接続すれ
ば、ガス管やガスボンベやプラズマ処理室との関係で安
全性を高めることができる。
用ガス導入口を有する上流側の第２の放電管エレメント
及びプラズマ流出口を有する下流側の第３の放電管エレ
メントに接続するように、高周波電源のアース側と高圧
側とを交互に前記奇数個の放電管エレメントに接続すれ
ば、ガス管やガスボンベやプラズマ処理室との関係で安
全性を高めることができる。
【０１９８】さらに、プラズマ点弧可能な放電ギャップ
の個数が偶数個であるとすれば、プラズマの生成効率を
向上させてプラズマ領域が一体につながるようにするた
めに必要な放電ギャップ間の間隔よりも、管軸方向の長
さが短い放電管エレメントを作成しておき、プラズマ発
生条件に合う放電ギャップ間の間隔になるように、複数
の放電管エレメントのそれぞれに対して接続する高周波
電源のアース側または高圧側の接続順序を工夫すること
によって、実質的にプラズマ点弧可能な放電ギャップ間
の間隔を設定することができる。そのために、放電管エ
レメントを共通化できる。このことは、特に、プラズマ
発生装置が大型化し、多数の放電管エレメントを使用す
るような場合には有効である。
の個数が偶数個であるとすれば、プラズマの生成効率を
向上させてプラズマ領域が一体につながるようにするた
めに必要な放電ギャップ間の間隔よりも、管軸方向の長
さが短い放電管エレメントを作成しておき、プラズマ発
生条件に合う放電ギャップ間の間隔になるように、複数
の放電管エレメントのそれぞれに対して接続する高周波
電源のアース側または高圧側の接続順序を工夫すること
によって、実質的にプラズマ点弧可能な放電ギャップ間
の間隔を設定することができる。そのために、放電管エ
レメントを共通化できる。このことは、特に、プラズマ
発生装置が大型化し、多数の放電管エレメントを使用す
るような場合には有効である。
【０１９９】さらに、フランジ連結とすることにより、
真空シール性能を充分に確保することができるととも
に、放電ギャップの寸法精度を充分に高いものとしてプ
ラズマ点弧を良好なものにすることができる。
真空シール性能を充分に確保することができるととも
に、放電ギャップの寸法精度を充分に高いものとしてプ
ラズマ点弧を良好なものにすることができる。
【０２００】さらに、各放電管エレメントに個別に冷媒
流路を設けることにより、冷媒の漏れを確実に防止する
状態での複数エレメントによる放電管を構成することが
できる。
流路を設けることにより、冷媒の漏れを確実に防止する
状態での複数エレメントによる放電管を構成することが
できる。
【０２０１】なお、一部の放電管エレメントを空冷とす
ることも可能であり、その場合は、冷媒配管系の設備、
流動冷媒の消費を削減して、プラズマ発生装置のイニシ
ャルコストおよびランニングコストの低減と構造の簡素
化を図ることができる。
ることも可能であり、その場合は、冷媒配管系の設備、
流動冷媒の消費を削減して、プラズマ発生装置のイニシ
ャルコストおよびランニングコストの低減と構造の簡素
化を図ることができる。
【０２０２】さらに、放電ギャップ奥の隙間を曲がり構
造とすることにより、プラズマ中に導電性物質が含まれ
る場合でも、導電性物質の付着堆積に起因する短絡現象
を防止することができる。
造とすることにより、プラズマ中に導電性物質が含まれ
る場合でも、導電性物質の付着堆積に起因する短絡現象
を防止することができる。
【０２０３】さらに、絶縁体を本体部分と防護部分とに
分離することにより、所期の真空シール性能を長期間に
わたって維持させることができる。
分離することにより、所期の真空シール性能を長期間に
わたって維持させることができる。
【図１】 本発明の実施の形態１の高周波放電方式のプ
ラズマ発生装置の構造を概略的に示す垂直断面図
ラズマ発生装置の構造を概略的に示す垂直断面図
【図２】 実施の形態１のプラズマ発生装置の要部であ
る放電ギャップの周辺を拡大図示する拡大断面図
る放電ギャップの周辺を拡大図示する拡大断面図
【図３】 実施の形態１のプラズマ発生装置において想
定される新たな問題点を指摘するための放電ギャップの
周辺を拡大図示する拡大断面図
定される新たな問題点を指摘するための放電ギャップの
周辺を拡大図示する拡大断面図
【図４】 本発明の実施の形態２の高周波放電方式のプ
ラズマ発生装置の構造を概略的に示す垂直断面図
ラズマ発生装置の構造を概略的に示す垂直断面図
【図５】 実施の形態２のプラズマ発生装置の要部であ
る放電ギャップの周辺を拡大図示する拡大断面図
る放電ギャップの周辺を拡大図示する拡大断面図
【図６】 実施の形態２の変形の実施の形態の要部であ
る放電ギャップの周辺を拡大図示する拡大断面図
る放電ギャップの周辺を拡大図示する拡大断面図
【図７】 本発明の実施の形態３の高周波放電方式のプ
ラズマ発生装置の構造を概略的に示す垂直断面図
ラズマ発生装置の構造を概略的に示す垂直断面図
【図８】 実施の形態３のプラズマ発生装置の要部であ
る放電ギャップの周辺を拡大図示する拡大断面図
る放電ギャップの周辺を拡大図示する拡大断面図
【図９】 本発明の実施の形態４のプラズマ発生装置に
おける第１の放電管エレメントの冷却構造を示す概略の
斜視図
おける第１の放電管エレメントの冷却構造を示す概略の
斜視図
【図１０】 実施の形態４の冷却構造の正面図
【図１１】 本発明の実施の形態５のプラズマ発生装置
の配置例の概略説明図
の配置例の概略説明図
【図１２】 本発明の実施の形態５の構造を示す垂直断
面図
面図
【図１３】 ３分割組立方式の場合の問題点を指摘する
ための概略断面図
ための概略断面図
【図１４】 本発明の実施の形態６の高周波放電方式の
プラズマ発生装置の構造を概略的に示す垂直断面図
プラズマ発生装置の構造を概略的に示す垂直断面図
【図１５】 実施の形態６のプラズマ発生装置における
プラズマ領域のつながりの様子を説明するための概略断
面図
プラズマ領域のつながりの様子を説明するための概略断
面図
【図１６】 実施の形態７のプラズマ発生装置における
放電管エレメントの構成を示す概念図
放電管エレメントの構成を示す概念図
【図１７】 変形の実施の形態としての放電ギャップの
周辺を拡大図示する拡大断面図
周辺を拡大図示する拡大断面図
【図１８】 従来の技術にかかわるインダクションカッ
プリング型のプラズマ発生装置の構造を概略的に示す垂
直断面図
プリング型のプラズマ発生装置の構造を概略的に示す垂
直断面図
Ａ…３分割組立方式の放電管 Ａ２…５分割組立方式の放電管 １１…第１の金属材製の放電管エレメント １１ａ，１１ｂ…第１の放電管エレメントの連結用フラ
ンジ １１ｍ，１２ｍ，１３ｍ…内管部 １１ｎ，１２ｎ，１３ｎ…外管部 １２…第２の金属材製の放電管エレメント １２ａ…第２の放電管エレメントの連結用フランジ １２ｂ…プラズマ用ガス導入口 １２ｃ…段差部 １２ｄ…フランジ １３…第３の金属材製の放電管エレメント １３ａ…第３の放電管エレメントの連結用フランジ １３ｂ…プラズマ流出口 １３ｃ…装置取付フランジ １４，１５…放電ギャップ形成兼真空シール用の絶縁体 １４ｂ…露出内周面部 １４Ａ，１５Ａ…絶縁体の本体部分 １４Ｂ，１５Ｂ…絶縁体の防護部分 １６，１７…放電ギャップ １６ａ…水平部分隙間 １６ｂ…付着抑制用隙間 １８，１９，２０，２１…Ｏリング ２２ａ，２３ａ，２４ａ…冷媒流入管 ２２ｂ，２３ｂ，２４ｂ…冷媒流路 ２２ｃ，２３ｃ，２４ｃ…冷媒流出管 ２５…高周波電源 ２５ａ…高周波電源のアース側 ２５ｂ…高周波電源の高圧側 ２６…プラズマ発生空間 ２７…付着堆積導電性物質 ３１，３２…冷却部材 ３４，３５…冷却パイプ ５１…第１の放電管エレメント ５２…第２の放電管エレメント ５３…第３の放電管エレメント ５４…第４の放電管エレメント ５５…第５の放電管エレメント ６１〜６４…放電ギャップ形成兼真空シール用の絶縁体 ６５…第１の放電ギャップ ６６…第２の放電ギャップ ６７…第３の放電ギャップ ６８…第４の放電ギャップ ８６…高周波電源 ８６ａ…高周波電源のアース側 ８６ｂ…高周波電源の高圧側 ８７…プラズマ発生空間 Ｐ１…第１のプラズマ領域 Ｐ２…第２のプラズマ領域 Ｐ３…第３のプラズマ領域 Ｐ４…第４のプラズマ領域
ンジ １１ｍ，１２ｍ，１３ｍ…内管部 １１ｎ，１２ｎ，１３ｎ…外管部 １２…第２の金属材製の放電管エレメント １２ａ…第２の放電管エレメントの連結用フランジ １２ｂ…プラズマ用ガス導入口 １２ｃ…段差部 １２ｄ…フランジ １３…第３の金属材製の放電管エレメント １３ａ…第３の放電管エレメントの連結用フランジ １３ｂ…プラズマ流出口 １３ｃ…装置取付フランジ １４，１５…放電ギャップ形成兼真空シール用の絶縁体 １４ｂ…露出内周面部 １４Ａ，１５Ａ…絶縁体の本体部分 １４Ｂ，１５Ｂ…絶縁体の防護部分 １６，１７…放電ギャップ １６ａ…水平部分隙間 １６ｂ…付着抑制用隙間 １８，１９，２０，２１…Ｏリング ２２ａ，２３ａ，２４ａ…冷媒流入管 ２２ｂ，２３ｂ，２４ｂ…冷媒流路 ２２ｃ，２３ｃ，２４ｃ…冷媒流出管 ２５…高周波電源 ２５ａ…高周波電源のアース側 ２５ｂ…高周波電源の高圧側 ２６…プラズマ発生空間 ２７…付着堆積導電性物質 ３１，３２…冷却部材 ３４，３５…冷却パイプ ５１…第１の放電管エレメント ５２…第２の放電管エレメント ５３…第３の放電管エレメント ５４…第４の放電管エレメント ５５…第５の放電管エレメント ６１〜６４…放電ギャップ形成兼真空シール用の絶縁体 ６５…第１の放電ギャップ ６６…第２の放電ギャップ ６７…第３の放電ギャップ ６８…第４の放電ギャップ ８６…高周波電源 ８６ａ…高周波電源のアース側 ８６ｂ…高周波電源の高圧側 ８７…プラズマ発生空間 Ｐ１…第１のプラズマ領域 Ｐ２…第２のプラズマ領域 Ｐ３…第３のプラズマ領域 Ｐ４…第４のプラズマ領域
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） // Ｃ２３Ｃ 16/509 Ｈ０１Ｌ 21/302 Ｃ (72)発明者 蓑毛 正一郎 大阪府大阪市淀川区田川２丁目１番11号 株式会社ダイヘン内 (72)発明者 天立 茂樹 大阪府大阪市淀川区田川２丁目１番11号 株式会社ダイヘン内 Ｆターム(参考） 4G075 AA22 AA24 BC02 BC04 BC06 CA25 DA01 EB41 FB02 FC06 FC09 FC11 FC15 FC20 4K030 EA06 FA03 KA26 KA30 5F004 BA06 BA07 BB11 BB29 BD01 BD04 BD05 5F045 AA08 EB02 EB03 EH04 EH14
Claims (13)
- 【請求項１】 放電管を管軸方向で複数に分割した態様
の放電管エレメントのそれぞれを金属材製となし、それ
らの金属材製の放電管エレメントどうしを両者間に絶縁
体を介在させて放電ギャップを形成する状態で気密に連
結し、高周波電力の印加によって前記放電ギャップにお
いてプラズマ点弧可能に構成していることを特徴とする
プラズマ発生装置。 - 【請求項２】 前記複数の金属材製の放電管エレメント
として、中央に位置する第１の放電管エレメントと、プ
ラズマ用ガス導入口を有する第２の放電管エレメント
と、プラズマ流出口を有する第３の放電管エレメントと
を備え、これら各放電管エレメントを管軸方向に気密に
連結していることを特徴とする請求項１に記載のプラズ
マ発生装置。 - 【請求項３】 前記第１ないし第３の放電管エレメント
と前記高周波電力を供給する高周波電源との接続関係と
して、前記高周波電源の高圧側を前記中央の第１の放電
管エレメントに接続し、前記高周波電源のアース側を前
記両側の第２および第３の放電管エレメントに接続して
いることを特徴とする請求項２に記載のプラズマ発生装
置。 - 【請求項４】 前記複数の金属材製の放電管エレメント
として、中央に位置する第１の放電管エレメントと、プ
ラズマ用ガス導入口を有する上流側の第２の放電管エレ
メントと、プラズマ流出口を有する下流側の第３の放電
管エレメントと、前記中央の第１の放電管エレメントと
前記上流側の第２の放電管エレメントとの間に位置する
中間の第４の放電管エレメントと、前記中央の第１の放
電管エレメントと前記下流側の第３の放電管エレメント
との間に位置する中間の第５の放電管エレメントとを備
え、これら各放電管エレメントを管軸方向に気密に連結
していることを特徴とする請求項１に記載のプラズマ発
生装置。 - 【請求項５】 前記第１ないし第５の放電管エレメント
と前記高周波電力を供給する高周波電源との接続関係と
して、前記高周波電源のアース側を前記中央の第１の放
電管エレメントと前記上流側の第２の放電管エレメント
と前記下流側の第３の放電管エレメントとに接続し、前
記高周波電源の高圧側を前記中間の第４の放電管エレメ
ントと第５の放電管エレメントとに接続していることを
特徴とする請求項４に記載のプラズマ発生装置。 - 【請求項６】 前記複数の金属材製の放電管エレメント
の個数が奇数個であることを特徴とする請求項１に記載
のプラズマ発生装置。 - 【請求項７】 前記奇数個の放電管エレメントと前記高
周波電力を供給する高周波電源との接続関係として、前
記高周波電源のアース側をプラズマ用ガス導入口を有す
る上流側の第２の放電管エレメントおよびプラズマ流出
口を有する下流側の第３の放電管エレメントに接続する
という接続条件のもとに、前記高周波電源のアース側と
高圧側とを交互に前記奇数個の放電管エレメントに接続
してあることを特徴とする請求項６に記載のプラズマ発
生装置。 - 【請求項８】 前記プラズマ点弧可能な放電ギャップの
個数が偶数個であることを特徴とする請求項１に記載の
プラズマ発生装置。 - 【請求項９】 前記互いに連結する放電管エレメントど
うしの連結が、各放電管エレメントに一体連接の半径方
向外向きのフランジどうしを対向させ、その対向フラン
ジ間に前記絶縁体を介在させる態様となっていることを
特徴とする請求項１から請求項８までのいずれかに記載
のプラズマ発生装置。 - 【請求項１０】 前記各放電管エレメントは、互いに個
別に冷媒流路を備えていることを特徴とする請求項１か
ら請求項９までのいずれかに記載のプラズマ発生装置。 - 【請求項１１】 前記複数の放電管エレメントのうちの
一部の放電管エレメントが冷媒流路を備え、残りの放電
管エレメントは空冷することを特徴とする請求項１から
請求項９までのいずれかに記載のプラズマ発生装置。 - 【請求項１２】 前記放電ギャップと前記絶縁体との関
係において、前記放電ギャップに連なる前記両放電管エ
レメント間の隙間が、前記放電管エレメントの管軸方向
に対して垂直な方向に沿う部分と管軸方向に沿う部分と
の連なりの状態に形成されていることを特徴とする請求
項１から請求項１１までのいずれかに記載のプラズマ発
生装置。 - 【請求項１３】 前記放電管エレメントどうし間に介在
される絶縁体が、真空シールのための外側の本体部分
と、プラズマに曝される内側の防護部分とに分けられて
いることを特徴とする請求項１から請求項１２までのい
ずれかに記載のプラズマ発生装置。
Priority Applications (3)
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|---|---|---|---|
| JP2000339551A JP2002093598A (ja) | 2000-07-11 | 2000-11-07 | プラズマ発生装置 |
| US09/902,217 US6726803B2 (en) | 2000-07-11 | 2001-07-10 | Multi-sectional plasma generator with discharge gaps between multiple elements forming a plasma discharge cavity |
| KR1020010041499A KR20020011071A (ko) | 2000-07-11 | 2001-07-11 | 플라즈마 발생 장치 |
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000209463 | 2000-07-11 | ||
| JP2000-209463 | 2000-07-11 | ||
| JP2000339551A JP2002093598A (ja) | 2000-07-11 | 2000-11-07 | プラズマ発生装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002093598A true JP2002093598A (ja) | 2002-03-29 |
Family
ID=26595778
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000339551A Withdrawn JP2002093598A (ja) | 2000-07-11 | 2000-11-07 | プラズマ発生装置 |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6726803B2 (ja) |
| JP (1) | JP2002093598A (ja) |
| KR (1) | KR20020011071A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN105746000A (zh) * | 2013-11-18 | 2016-07-06 | 应用材料公司 | 采用具有可移除接口的电介质导管组件的等离子体生成源以及相关的组件和方法 |
| JP2017168556A (ja) * | 2016-03-15 | 2017-09-21 | 国立研究開発法人産業技術総合研究所 | プラズマエッチング装置 |
| JP2018056073A (ja) * | 2016-09-30 | 2018-04-05 | 株式会社ダイヘン | プラズマ発生装置 |
| JP2018532679A (ja) * | 2015-10-15 | 2018-11-08 | ワッカー ケミー アクチエンゲゼルシャフトＷａｃｋｅｒ Ｃｈｅｍｉｅ ＡＧ | Ｃｖｄ反応器内の電極ホルダの絶縁封止装置 |
| KR102546997B1 (ko) * | 2022-12-02 | 2023-06-23 | 이상주 | 반도체 배기가스 처리장치 |
Families Citing this family (19)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE20210328U1 (de) * | 2002-07-04 | 2002-09-12 | Eltro Gmbh | Plasmareaktor |
| US7562638B2 (en) * | 2005-12-23 | 2009-07-21 | Lam Research Corporation | Methods and arrangement for implementing highly efficient plasma traps |
| US7679024B2 (en) * | 2005-12-23 | 2010-03-16 | Lam Research Corporation | Highly efficient gas distribution arrangement for plasma tube of a plasma processing chamber |
| US7554053B2 (en) * | 2005-12-23 | 2009-06-30 | Lam Research Corporation | Corrugated plasma trap arrangement for creating a highly efficient downstream microwave plasma system |
| US20070240644A1 (en) * | 2006-03-24 | 2007-10-18 | Hiroyuki Matsuura | Vertical plasma processing apparatus for semiconductor process |
| US20100230960A1 (en) * | 2008-07-01 | 2010-09-16 | Uchicago Argonne, Llc | Genderless flange for high vacuum waveguides |
| KR101568944B1 (ko) * | 2011-09-09 | 2015-11-12 | 도시바 미쓰비시덴키 산교시스템 가부시키가이샤 | 플라즈마 발생 장치 및 cvd 장치 |
| CN102737936B (zh) * | 2012-06-29 | 2015-08-26 | 昆山工研院新型平板显示技术中心有限公司 | 真空腔室电极引出装置 |
| CN103025040B (zh) * | 2012-12-06 | 2015-05-27 | 河北大学 | 利用水电极产生大面积沿面放电的装置 |
| US9386677B1 (en) * | 2013-11-18 | 2016-07-05 | Georges J. Gorin | Plasma concentration apparatus and method |
| US8841574B1 (en) * | 2013-11-18 | 2014-09-23 | Georges J. Gorin | Plasma extension and concentration apparatus and method |
| JP6303733B2 (ja) * | 2014-03-31 | 2018-04-04 | ソニー株式会社 | 磁気記録媒体およびその製造方法、ならびに成膜装置 |
| JP6054470B2 (ja) | 2015-05-26 | 2016-12-27 | 株式会社日本製鋼所 | 原子層成長装置 |
| JP5990626B1 (ja) * | 2015-05-26 | 2016-09-14 | 株式会社日本製鋼所 | 原子層成長装置 |
| JP6054471B2 (ja) | 2015-05-26 | 2016-12-27 | 株式会社日本製鋼所 | 原子層成長装置および原子層成長装置排気部 |
| JP6344437B2 (ja) * | 2016-07-27 | 2018-06-20 | トヨタ自動車株式会社 | 高周波供給構造 |
| US10588212B1 (en) | 2019-05-22 | 2020-03-10 | Georges J. Gorin | Plasma initiation in an inductive RF coupling mode |
| CN112923656B (zh) * | 2021-01-20 | 2021-12-21 | 无锡邑文电子科技有限公司 | 一种适用于半导体加工去胶工艺的冷却、真空密封和绝缘装置 |
| CN113597076A (zh) * | 2021-07-19 | 2021-11-02 | 湖州普罗科技股份有限公司 | 一种双介质低温等离子体放电盘 |
Family Cites Families (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB2068162B (en) * | 1980-01-15 | 1984-01-04 | English Electric Valve Co Ltd | Segmented discharge tube devices |
| KR100255703B1 (ko) | 1991-06-27 | 2000-05-01 | 조셉 제이. 스위니 | 전자기 rf연결부를 사용하는 플라즈마 처리기 및 방법 |
| JP2908912B2 (ja) | 1991-08-30 | 1999-06-23 | 日本電子株式会社 | 誘導プラズマ発生装置におけるプラズマ着火方法 |
| US5587207A (en) * | 1994-11-14 | 1996-12-24 | Gorokhovsky; Vladimir I. | Arc assisted CVD coating and sintering method |
| JP3175672B2 (ja) | 1996-11-27 | 2001-06-11 | 株式会社日立製作所 | プラズマ処理装置 |
-
2000
- 2000-11-07 JP JP2000339551A patent/JP2002093598A/ja not_active Withdrawn
-
2001
- 2001-07-10 US US09/902,217 patent/US6726803B2/en not_active Expired - Fee Related
- 2001-07-11 KR KR1020010041499A patent/KR20020011071A/ko not_active Application Discontinuation
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN105746000A (zh) * | 2013-11-18 | 2016-07-06 | 应用材料公司 | 采用具有可移除接口的电介质导管组件的等离子体生成源以及相关的组件和方法 |
| JP2018532679A (ja) * | 2015-10-15 | 2018-11-08 | ワッカー ケミー アクチエンゲゼルシャフトＷａｃｋｅｒ Ｃｈｅｍｉｅ ＡＧ | Ｃｖｄ反応器内の電極ホルダの絶縁封止装置 |
| JP2017168556A (ja) * | 2016-03-15 | 2017-09-21 | 国立研究開発法人産業技術総合研究所 | プラズマエッチング装置 |
| JP2018056073A (ja) * | 2016-09-30 | 2018-04-05 | 株式会社ダイヘン | プラズマ発生装置 |
| KR102546997B1 (ko) * | 2022-12-02 | 2023-06-23 | 이상주 | 반도체 배기가스 처리장치 |
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