JP2008066241A

JP2008066241A - プラズマガンの中間電極ユニット及びそれを備えるプラズマガン

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Publication number: JP2008066241A
Application number: JP2006245760A
Authority: JP
Inventors: Yoshiaki Murashita; 善朗村下; Motoi Okada; 基岡田; Takeshi Kozuka; 毅士古塚; Kenji Yamakawa; 健司山川
Original assignee: Shin Meiva Industry Ltd
Current assignee: Shinmaywa Industries Ltd
Priority date: 2006-09-11
Filing date: 2006-09-11
Publication date: 2008-03-21
Anticipated expiration: 2026-09-11
Also published as: JP4906448B2

Abstract

【課題】中間電極の冷却効率が高いことを維持した上で、容易に組み立てることができるプラズマガンの中間電極ユニットを提供することを目的とする。
【解決手段】鍔部３２と鍔部３２の主面に突設された胴部４３とを有するハウジング８と、胴部４３の内孔に嵌挿された電極部材４７と、胴部４３に嵌入された磁石４９と、磁石４９を胴部４３に止める止め部材５０と、胴部４３の先端に配置された絶縁部材５１と、鍔部６４と鍔部６４の主面に突設された胴部５８とを有するハウジング９と、胴部５８の内孔に嵌挿された電極部材７１と、胴部５８に嵌入された磁石７２と、磁石７２を胴部５８に止める止め部材５９と、締結具７６と、を備え、胴部５８の先端が胴部４３の先端との間に絶縁部材５１を挟むように配置され、鍔部３２と鍔部６４とが締結具７６によって相互に締結されている、中間電極ユニット。
【選択図】図１

Description

本発明は、プラズマガンの中間電極ユニット及びそれを備えるプラズマガン、特にプラズマガンの中間電極ユニットの構造に関する。

プラズマ成膜装置は、プラズマガンから発生したプラズマをイオン源として用いて成膜する装置である。このようなプラズマ成膜装置に用いられているプラズマガンとして、複合陰極型のプラズマガン、圧力勾配型のプラズマガン及びこれらを組み合わせたデュアルタイプのプラズマガンが知られている（例えば、特許文献１参照）。特許文献１によれば、デュアルタイプのプラズマガンは、複合陰極型のプラズマガンの利点と圧力勾配型のプラズマガンの利点の両方を併せ持つプラズマガンである。

しかしながら、圧力勾配型のプラズマガンやデュアルタイプのプラズマガンで用いられている中間電極は、ドーナツ形状をしたケースの中空構造の中に環状のコイル又は環状の磁石が配設されるとともに、ケースの両端面（両側面）に冷却媒体の流入口及び流出口が設けられており、一方の端面に設けられた流入口から流入した冷却媒体が、コイル又は磁石の周囲を他方の端面に向かって流れる構成となっている。このため、ケースの内孔からなるオリフィス（プラズマ流出口）近傍で冷却溶媒が滞り、この付近の冷却効率が悪いという問題があった。この問題に対して、冷却効率が高い圧力勾配型プラズマ発生装置の中間電極構造が知られている（例えば、特許文献２）。

特許文献２に開示されている中間電極では、ケースが中空のボビン状に形成され、その胴部に環状のコイル又は磁石が嵌入されている。そして、ケースの一方の鍔部及び他方の鍔部に冷却媒体の流入口及び流出口がそれぞれ設けられ、冷却媒体がケースの中空部を一方の鍔部から胴部を経て他方の鍔部へと流れるように構成されている。これにより、冷却媒体がケースの内孔であるオリフィスに沿って流れることとなり、中間電極全体を均等に冷却することができる。
特許第２９２１８７４号特開２００２−２７０３９５号公報

しかしながら、特許文献２に開示されているような中間電極構造では、コイルが断線すると、中間電極全体を交換する必要があり、また、環状に一体成形された磁石を用いることは、製造上困難であるため、未だ改善の余地があった。

本発明は、上記課題を解決するためになされたもので、中間電極の冷却効率が高く、作業性が良く、かつ、磁石を単体で交換することが可能なプラズマガンの中間電極ユニット及びそれを備えるプラズマガンを提供することを目的とする。

前記課題を解決するために本発明に係る中間電極ユニットは、プラズマが流出する第１開口を有する板状の第１鍔部と該第１鍔部の一方の主面に前記第１開口を囲むように突設された筒状の第１胴部とを有する導電性の第１ハウジングと、前記第１ハウジングの第１胴部の内孔に嵌挿された筒状の第１電極部材と、前記第１ハウジングの第１胴部に嵌入された環状の第１磁石と、前記第１磁石を前記第１ハウジングの第１胴部から抜けないよう止める第１止め部材と、前記第１ハウジングの第１胴部の先端に前記第１開口と同軸状に配置された環状の絶縁部材と、プラズマが流入する第２開口を有する板状の第２鍔部と該第２鍔部の一方の主面に前記第２開口を囲むように突設された筒状の第２胴部とを有する導電性の第２ハウジングと、前記第２ハウジングの第２胴部の内孔に嵌挿された筒状の第２電極部材と、前記第２ハウジングの第２胴部に嵌入された環状の第２磁石と、前記第２磁石を前記第２ハウジングの第２胴部から抜けないよう止める第２止め部材と、締結具と、を備え、前記第２ハウジングが、その前記第２鍔部の一方の主面が前記第１ハウジングの第１鍔部の一方の主面と対向し、その前記第２開口が前記第１ハウジングの第１開口と同軸状に位置し、かつ、その前記第２胴部の先端が前記第１ハウジングの第１胴部の先端との間に前記絶縁部材を挟むように配置され、前記第１ハウジングの第１鍔部と前記第２ハウジングの第２鍔部とが前記締結具によって相互に締結されている。

これにより、各構成要素を順次組み付けることによって中間電極ユニットを組み立てることができるので、中間電極ユニットを作成する作業性が良くなる。また、組み立てた中間電極ユニットは、締結具による締結を解除することによって、中間電極第１ハウジングと第１磁石との組み立て体と電極第２ハウジングと第２磁石との組み立て体とに分解することができ、さらに、中間電極第１ハウジングと第１磁石との組み立て体及び中間電極第２ハウジングと第２磁石との組み立て体において、それぞれ、第１止め部材及び第２止め部材を外すことによって、第１磁石及び第２磁石を外すことができる。従って、第１磁石及び第２磁石が、環状に一体形成された磁石であっても、単体で交換することができる。

本発明に係る中間電極ユニットでは、前記第１ハウジングの内部には、冷却媒体を流すための第１冷却流路が形成されており、前記第２ハウジングの内部には、前記冷却媒体を流すための第２冷却流路が形成されていてもよい。

本発明に係る中間電極ユニットでは、前記第１ハウジングは、前記第１開口を有する導電性で、かつ、板状の前記第１鍔部としての第１ベース部材と、前記第１開口と同軸状に、かつ、前記第１ベース部材の一方の主面に一端が当接するように配置された筒状の前記第１胴部としての第１ホルダ部材とを有し、前記第２ハウジングは、前記第２開口を有する導電性で、かつ、板状の前記第２鍔部としての第２ベース部材と、前記第２開口と同軸状に、かつ、前記第２ベース部材の一方の主面に一端が当接するように配置された筒状の前記第２胴部としての第２ホルダ部材とを有していてもよい。

本発明に係る中間電極ユニットでは、前記絶縁部材の外周面の略中央部分に、少なくとも下の部分に溝が設けられていてもよい。

本発明に係る中間電極ユニットでは、前記第１胴部と前記第１磁石との間に、熱伝導性を有する第１弾性部材が設けられ、前記第２胴部と前記第２磁石との間に、熱伝導性を有する第２弾性部材が設けられていてもよい。

本発明に係る中間電極ユニットでは、前記第１鍔部と前記第１磁石との間に、熱伝導性を有する第３弾性部材が設けられ、前記第２鍔部と前記第２磁石との間に、熱伝導性を有する第４弾性部材が設けられていてもよい。

また、本発明に係るプラズマガンは、前記中間電極ユニットと、前記プラズマを発生するカソードと、該カソードが取り付けられている取り付け部材と、を備え、前記第１ハウジングに、前記第１冷却流路に前記冷却媒体を供給するための第１冷却媒体供給口と冷却媒体を排出するための第１冷却媒体排出口が設けられ、前記第２ハウジングに、前記第２冷却流路に前記冷却媒体を供給するための第２冷却媒体供給口と冷却媒体を排出するための第２冷却媒体排出口が設けられ、前記取り付け部材に、前記第３冷却流路に前記冷却媒体を供給するための第３冷却媒体供給口と冷却媒体を排出するための第３冷却媒体排出口が設けられ、前記第１冷却媒体排出口と前記第３冷却媒体供給口との間、及び前記第２冷却媒体排出口と前記第１冷却媒体供給口との間が配管によって接続されて冷却媒体経路が形成されている。

これにより、容易にプラズマガンを組み立てることができ、その作業効率が改善される。

さらに、本発明に係るプラズマガンは、前記中間電極ユニットと、絶縁性の筒状容器と、導電性の板状の蓋部材と、前記プラズマを発生するカソードと、を備え、前記容器は、前記中間電極ユニットの前記第１開口と同軸状に配設され、前記容器の一端が前記第１鍔部に気密に取り付けられ、前記容器の他端が前記蓋部材で気密に閉鎖されており、前記カソードは、前記蓋部材の前記第１鍔部と対向する主面に配設されており、前記蓋部材の内部には、前記冷却媒体を流すための第３冷却流路が形成され、前記第１ハウジングに、前記第１冷却流路に前記冷却媒体を供給するための第１冷却媒体供給口と冷却媒体を排出するための第１冷却媒体排出口が設けられ、前記第２ハウジングに、前記第２冷却流路に前記冷却媒体を供給するための第２冷却媒体供給口と冷却媒体を排出するための第２冷却媒体排出口が設けられ、前記蓋部材に、前記第３冷却流路に前記冷却媒体を供給するための第３冷却媒体供給口と冷却媒体を排出するための第３冷却媒体排出口が設けられ、前記第１冷却媒体排出口と前記第３冷却媒体供給口との間、及び前記第２冷却媒体排出口と前記第１冷却媒体供給口との間が配管によって接続されて冷却媒体経路が形成されている。

本発明のプラズマガンの中間電極ユニット及びそれを備えるプラズマガンによれば、中間電極の冷却効率が高く、作業性が良く、かつ、磁石が環状の一体形成された磁石であっても、磁石単体で交換することが可能となる。

以下、本発明の好ましい実施の形態を、図面を参照しながら説明する。
（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１に係るプラズマガンをチャンバに取り付けた状態を示す模式図である。なお、図１においては、一部を省略している。また、図１において、プラズマガンにおける上下方向を、図における上下方向として表わしている。

図１に示すように、本実施の形態１に係るプラズマガン１は、カソード部７と中間電極ユニット６を有しており、中間電極ユニット６は、第１中間電極４及び第１磁石４９からなる第１中間電極サブユニット９６と、第２中間電極５及び第２磁石７２からなる第２中間電極サブユニット９７と、絶縁部材５１と、を有している。

まず、カソード部７について説明する。

カソード部７は、円筒状の容器１０を有している。そして、容器１０の内部空間により、放電空間１１が形成される。

容器１０の両端には、それぞれフランジ１２、１３が設けられている。容器１０のフランジ１３側の端は開放されている。一方、容器１０のフランジ１２側の端は、円板状の蓋部材（取り付け部材）１４によって閉鎖されている。蓋部材１４のフランジ１２と当接する面（以下、蓋部材１４の裏面という）には、厚み方向に凹んだ環状の第１位置決め凹部１５が、フランジ１２の外周面と第１位置決め凹部１５を構成する外周壁とが接するように設けられている。すなわち、第１位置決め凹部１５が、フランジ１２と勘合するように設けられている。これにより、容器１０と蓋部材１４とは、各々の中心軸が一致するように互いに位置決めされる。

第１位置決め凹部１５には、厚み方向に環状の溝２６が形成されており、溝２６には、気密性を保つためのＯリング２７が配設されている。また、容器１０の周壁のフランジ１２側端部には、円環状の固定部材２８が、容器１０に嵌入されており、固定部材２８とフランジ１２との間には、リング部材３０が、容器１０に嵌入されて配設されている。固定部材２８の適所には、厚み方向に貫通孔２９が複数設けられており、貫通孔２９には、ボルト３１が挿通されている。このボルト３１の先端部は、蓋部材１４に形成されたねじ孔に螺入されている。このように、ボルト３１が、固定部材２８と蓋部材１４とを締結することにより、容器１０と蓋部材１４が固定されている。このとき、リング部材３０によって、フランジ１２に過度の力が加わるのが防止され、フランジ１２が破損されるのを防止することができる。これにより、容器１０と蓋部材１４の位置決め及び取り付けを容易に行うことができる。

蓋部材１４の表面には、厚み方向に凹んだ環状の冷却流路用凹部２１が、後述する補助陰極１６の基端部を囲むように設けられている。冷却流路用凹部２１には、冷却流路用凹部２１の開口部を覆うように冷却流路用蓋部材２２が設けられている。冷却流路用凹部２１と冷却流路用蓋部材２２で形成される空間が、第３冷却流路２３を構成する。そして、冷却流路用蓋部材２２の適所には、冷却媒体を第３冷却流路２３に供給及び排出するための第３冷却媒体供給口２４及び第３冷却媒体排出口２５がそれぞれ設けられている。第３冷却媒体供給口２４は、Ｌ字状の継ぎ手７８を介して、後述する第１冷却媒体排出口４５と適宜な配管により接続されている。また、第３冷却媒体排出口２５は、適宜な配管により冷却媒体供給装置（図示せず）と接続されている。このように形成された第３冷却流路２３に冷却媒体（ここでは、水）を流すことにより、補助陰極１６の基端部が、冷却される。

蓋部材１４には、蓋部材１４の中心部を気密的に貫通して、容器１０の中心軸に沿って延びるように、タンタル（Ｔａ）で構成された円筒状の補助陰極１６が配設されている。補助陰極１６の基端部は、図示されないアルゴン（Ａｒ）ガスタンクと適宜な配管により接続されており、補助陰極１６の先端からＡｒガスが放電空間１１内に供給される。また、補助陰極１６の先端近傍の外周面には、６ホウ化ランタン（ＬａＢ₆）で構成された円環状の主陰極１７が設けられている。補助陰極１６と主陰極１７によって、カソード１８が構成されている。カソード１８は、適宜な配線により、直流電源からなる主電源（図示せず）の負極と抵抗体（図示せず）を介して電気的に接続されている。

また、蓋部材１４の裏面には、蓋部材１４の中心軸と同軸状に、蓋部材１４の厚み方向に延びるように、補助陰極１６よりも径の大きいモリブデン（Ｍｏ）、又は、タングステン（Ｗ）で構成された円筒状の保護部材１９が、蓋部材１４に気密的に配設されている。保護部材１９の先端には、タングステンで構成された円環状の窓部材２０が設けられている。この保護部材１９と窓部材２０により、カソード１８が保護される。

次に、中間電極ユニット６について説明する。

まず、第１中間電極サブユニット９６について説明する。

第１中間電極サブユニット９６は、板状の第１ベース部材（第１鍔部）３２と筒状の第１ホルダ部材（第１胴部）４３からなる第１ハウジング８と、筒状の第１電極部材４７と、を有する第１中間電極４を備えており、フランジ１３と当接するように設けられている。具体的には、第１ベース部材３２が、フランジ１３と当接している。そして、第１ベース部材３２の一方の主面には、第１ホルダ部材４３の一端が接続されている。また、第１ホルダ部材４３の内孔には、第１電極部材４７が嵌挿されている。

第１ベース部材３２は、円板状の第１ベース本体部３２ａと円板状の第１蓋部３２ｂとを有している。第１ベース本体部３２ａ及び第１蓋部３２ｂの中心部には、貫通孔３３ａ、３３ｂが設けられている。この貫通孔３３ａ、３３ｂが、第１開口３３を構成する。そして、第１ベース本体部３２ａのフランジ１３と当接する主面（以下、第１ベース本体部３２ａの表面という）には、厚み方向に凹んだ環状の第２位置決め凹部３４が設けられている。この第２位置決め凹部３４に、フランジ１３が勘合する（嵌挿される）ことで、容器１０の中心軸と第１ベース本体部３２ａの中心軸とが一致するように、第１ベース本体部３２ａに対し、容器１０が位置決めされる。また、第１ベース本体部３２ａの表面の第２位置決め凹部３４より内方の部分には、該第２位置決め凹部３４より一段低い凹部１２１が形成されている。そして、第２位置決め凹部３４の内側端部は、フランジ１３の内周面と面一になるように構成されている。これにより、容器１０と第１ベース本体部３２ａの位置決めを容易にすることができる。

第２位置決め凹部３４の底面には、環状の溝３５が形成されており、溝３５には、気密性を保つためのＯリング３６が配設されている。また、容器１０の周壁のフランジ１３側端部には、円環状の固定部材３７が、容器１０に嵌入されており、固定部材３７とフランジ１３との間には、リング部材４０が、容器１０に嵌入されて配設されている。固定部材３７の適所には、貫通孔３８が複数設けられており、貫通孔３８には、ボルト３９が挿通されている。このボルト３９の先端部が、第１ベース本体部３２ａに設けられたねじ孔（図示せず）に螺入されている。このように、ボルト３９が、固定部材３７と第１ベース本体部３２ａとを締結することにより、容器１０と第１ベース本体部３２ａが固定される。このとき、リング部材４０によって、フランジ１３に過度の力が加わるのが防止され、フランジ１３が破損されるのを防止することができる。これにより、容器１０と第１ベース本体部３２ａの位置決め及び取り付けを容易に行うことができる。

第１ベース本体部３２ａの裏面には外周部１２２を凸部として残すようにして凹部１２３が形成されている。凹部１２３には、後述する第１冷却流路４１を構成する第１冷却流路溝４２が設けられている。そして、凹部１２３に第１蓋部３２ｂが嵌め込まれて、第１冷却溝４２を覆っている。第１蓋部３２ｂの上部には、第１冷却流路溝４２と連通するように貫通孔４６が設けられており、該貫通孔４６が、第１冷却媒体供給口４６を形成する。第１冷却媒体供給口４６は、適宜な配管により、後述する第２冷却媒体排出口７０と接続されている。

そして、第１ベース部材３２には、第１ホルダ部材４３の一端が接続されており、第１ホルダ部材４３は、第１開口３３の中心軸と同軸状に設けられている。第１ホルダ部材４３は、第１外筒４３ａと第１内筒４３ｂとで構成されている。第１外筒４３ａの内孔はカソード１８から遠い方の端部が小径に形成されていて、この小径部５６に嵌合するようにして、第１内筒４３ｂが第１外筒４３ａに嵌挿されている。これにより、第１内筒４３ｂと第１外筒４３ａとの間に軸方向に延びる第１筒状空間４４が形成されている。第１内筒４３ｂのカソード１８に近い方の端部は、第１ベース本体部３２ａに設けられた貫通孔３３ａの開口部に嵌挿されている。第１外筒４３ａのカソード１８に近い方の端部は、第１蓋部３２ｂの貫通孔３３ｂに嵌挿され、その端が第１ベース本体部３２ａの凹部１２３の底面と当接している。これにより、第１筒状空間４４が閉鎖される。

また、第１外筒４３ａのカソード１８から遠い方の端部には、中心軸に向かって内側に突出したフランジ５６が設けられており、フランジ５６によって第１筒状空間４４が閉鎖されている。そして、第１冷却流路溝４２及び第１筒状空間４４が、第１冷却流路４１を構成する。なお、第１内筒４３ｂのカソード１８から遠い方の端部は、フランジ５６の端面よりも軸方向に突出するように配設されている。また、第１中間電極４は、適宜な配線により、主電源（図示せず）の正極と抵抗体（図示せず）を介して電気的に接続されている。

ここで、第１冷却流路４１について、図１乃至図３を参照しながら詳細に説明する。

図２は、図１に示したプラズマガン１のチャンバ２への取り付けた状態のＩＩ−ＩＩ線に沿った断面図である。図３は、第１冷却流路４１の概略構成を示す模式図である。なお、図２及び図３において、プラズマガン１における上下左右方向を、図における上下左右方向として表わしている。

図１及び図２に示すように、第１ベース部材３２の第１ベース本体部３２ａの下部には、厚み方向に貫通する貫通孔４５が設けられている。該貫通孔４５が、第１冷却媒体排出口４５を構成する。そして、第１ベース本体部３２ａの凹部１２３の底面には、貫通孔４５に連通するように、第１冷却流路溝４２が設けられている。

図２に示すように、第１冷却流路溝４２は、第１冷却流路溝４２ａ乃至第１冷却流路溝４２ｄから構成されており、第１冷却流路溝４２ａは、第１冷却媒体供給口４６から第１ベース本体部３２ａの外周に沿うようにして、第１ベース本体部３２ａの下部まで引き回されるように形成されている。そして、そこから、第１冷却流路溝４２ｂが、径方向に沿って第１筒状空間４４まで延設されている。そして、第１冷却流路溝４２ｃは、第１筒状空間４４の上部から径方向に沿って第１ベース本体部３２ａの上部まで延びるように形成されている。そして、そこから、第１冷却流路溝４２ｄが、第１ベース本体部３２ａの外周に沿うようにして、貫通孔４５（第１冷却媒体排出口４５）と連通するように第１ベース本体部３２ａの下部まで引き回されている。

また、図３に示すように、第１筒状空間４４には、該第１筒状空間４４を仕切る一対の仕切り板１０１、１０１が設けられている。仕切り板１０１は、第１内筒４３ｂの外周面と第１外筒４３ａの内周面とに接続され、カソード１８に近い側の端部は、第１ベース本体部３２ａと接続され、一方、カソード１８から遠い側の端部は、第１外筒４３ａの小径部５６との間に、隙間１０２を有するように設けられている。第１筒状空間４４の仕切り板１０１で仕切られている一方の空間（第１冷却流路溝４２ｂと連通されている側の空間）が、第１冷却往路１０３ａを構成し、他方の空間（第１冷却流路溝４２ｃと連通されている側の空間）が、第１冷却復路１０３ｂを構成している。このように形成された冷却流路溝４２と第１筒状空間４４で構成されている第１冷却流路４１に冷却媒体を流すことにより、Ｏリング３６、第１磁石４９及び第１電極部材４７が冷却される。

また、第１ホルダ部材４３（正確には、第１内筒４３ｂ）には、タンタルで構成され、耐熱性を有する円筒状の第１電極部材４７が嵌挿されており、第１電極部材４７は、第１開口３３の中心軸と同軸状に設けられている。第１電極部材４７は、ここでは、その外周面に雄ねじが形成されており、内面に雌ねじが形成された第１内筒４３ｂに螺入されている。第１電極部材４７の内部空間を、カソード１８で発生したプラズマが通過する。第１電極部材４７は、カソード１８に近い側の端部に外側に突出したフランジ５７を有しており、該フランジ５７と第１ベース部材３２の第１ベース本体部３２ａとで、ドーナツ状の保護プレート４８を挟持している。これにより、放電空間１１等に存在するプラズマによって第１ベース部材３２がスパッタされるのを防止することができる。

さらに、第１ホルダ部材４３（正確には、第１外筒４３ａ）には、円環状の第１磁石４９が嵌入されており、第１磁石４９は第１開口３３の中心軸と同軸状に設けられている。第１磁石４９は、ここでは、永久磁石で構成されており、カソード１８に近い側がＮ極、カソード１８に遠い側がＳ極となるように配設されている。そして、第１止め部材５０（ここでは、ナット）が、第１磁石４９を第１ベース部材３２（正確には、第１蓋部３２ｂ）とで挟んでいて、これを第１外筒４３ａから抜け落ちないように止めている。

第１ホルダ部材４３の他方の端部（正確には、第１外筒４３ａの端面）は、円環状の絶縁部材５１の一方の端面と当接している。第１外筒４３ａの絶縁部材５１との当接面には、環状の溝５２が形成されており、該溝５２には、気密性を保つためのＯリング５３が配設されている。また、絶縁部材５１の一部は、第１内筒４３ｂに嵌入されている。これにより、第１ホルダ部材４３と絶縁部材５１の位置決め及び取り付けを容易に行うことができる。

また、絶縁部材５１の外周面には、環状の短絡防止溝５４が設けられている。これにより、第１中間電極等で生じた結露水が、絶縁部材５１の外周面を濡らすことにより発生する第１中間電極４と第２中間電極５との間の短絡を防止することができる。

なお、ここでは、短絡防止用溝５４は、絶縁部材５１の外周面に環状に設けているが、これに限定されず、絶縁部材５１の少なくとも下の部分に溝が設けられていればよい。また、絶縁部材５１の直径寸法と、第１外筒４３ａの直径寸法と、後述する第２外筒５８ａの直径寸法と、が略一定となっており、絶縁部材５１、第１外筒４３ａ及び第２外筒５８ａの外表面が、段差がないように形成しているが、これに限定されず、絶縁部材５１の直径寸法を第１外筒４３ａ及び第２外筒５８ａの直径寸法より大きくし、段差を有するように形成してもよい。このように形成すると、結露水による第１中間電極４と第２中間電極５との間に生じる短絡をより確実に防止することができる。

次に、第２中間電極サブユニット９７について説明する。

第２中間電極サブユニット９７は、筒状の第２ホルダ部材（第２胴部）５８と板状の第２ベース部材（第２鍔部）６４からなる第２ハウジング９と、筒状の第２電極部材７１と、を有する第２中間電極５を備えており、絶縁部材５１の他方の端面と当接している。具体的には、第２ホルダ部材５８が、絶縁部材５１と当接している。そして、第２ホルダ部材５８のカソード１８から遠い側の端部は、第２ベース部材６４に当接している。また、第２ホルダ部材５８の内孔には、モリブデンで構成され、耐熱性を有する円筒状の第２電極部材７１が嵌挿されている。なお、第２中間電極５は、適宜な配線により、主電源（図示せず）の正極と抵抗体（図示せず）を介して電気的に接続されている。

第２ホルダ部材５８は、円筒状の第２外筒５８ａと円筒状の第２内筒５８ｂを有しており、第２ホルダ部材５８は、第１開口３３の中心軸と同軸状に設けられている。第２外筒５８ａのカソード１８に近い方の端部が小径に形成されていて、この小径部６１に嵌合するようにして、第２内筒５８ｂが第２外筒５８ａに嵌挿されている。これにより、第２内筒５８ｂと第２外筒５８ａとの間に軸方向に延びる第２筒状空間６２が形成されている。

上述したように、第２ホルダ部材５８（正確には、第２外筒５８ａ）のカソード１８に近い側の端面は、絶縁部材５１の端面と当接しており、第２外筒５８ａの絶縁部材５１との当接面には、環状の溝５９が形成されており、該溝５９には、Ｏリング６０が配設されている。また、第２内筒５８ｂのカソード１８に近い側の端部には、外周面側に切り欠きを有する位置決め突起部６３が設けられている。この位置決め突起部６３に、絶縁部材５１の一部が嵌入されることにより、絶縁部材５１と第２ホルダ部材５８との位置決め及び取り付けを容易に行うことができる。

第２内筒５８ｂのカソード１８に遠い方の端部は、後述する第２ベース本体部６４ａに設けられた貫通孔６５ａの開口部に嵌挿されている。第２外筒５８ａのカソード１８に遠い方の端部は、第２蓋部６４ｂの貫通孔６５ｂの開口部に嵌挿され、その端が第２ベース本体部６４ａの凹部１２５の底面と当接している。これにより、第２筒状空間６２が閉鎖される。そして、第２筒状空間６２が、第２冷却流路６６を構成する。

また、第２ホルダ部材５８（正確には、第２外筒５８ａ）には、円環状の第２磁石７２が、嵌入されており、第２磁石７２は、第１開口３３の中心軸と同軸状に設けられている。第２磁石７２は、ここでは、電磁コイルで構成されており、カソード１８に近い側がＳ極、カソード１８に遠い側がＮ極とする向きの電流が通電されている。そして、第２止め部材７７（ここでは、ナット）が、第２磁石７２を第２ベース部材６４とで挟んでいて、これを第２外筒５８ａから抜けないように止めている。

第２ベース部材６４は、円板状の第２ベース本体部６４ａと円板状の第２蓋部６４ｂを有しており、第２ベース本体部６４ａ及び第２蓋部６４ｂには、それぞれ中心部に厚み方向に貫通する貫通孔６５ａ、６５ｂが設けられている。この貫通孔６５ａ、６５ｂが、第２開口６５を構成する。

第２ベース本体部６４ａの貫通孔６５ａには、第２内筒５８ｂのカソード１８から遠い方の端部が嵌挿されており、第２ベース本体部６４ａは、第１開口３３の中心軸と同軸状に設けられている。また、第２ベース本体部６４ａのカソード１８に近い側の主面（以下、第２ベース本体部６４ａの表面という）には、外周部１２４を凸部として残すようにして、凹部１２５が形成されている。凹部１２５には、第２冷却流路６６を構成する第２冷却流路溝６７が設けられている。そして、凹部１２５に第２蓋部６４ｂがはめ込まれて第２冷却流路溝６７を覆っている。

第２蓋部６４ｂは、第１開口３３の中心軸と同軸状に設けられており、第２蓋部６４ｂには、第２外筒５８ａのカソード１８から遠い側の端部が当接している。具体的には、第２外筒５８ａの該端部には、小径部６８が形成されており、該小径部６８が第２蓋部６４ｂの貫通孔６５ｂに嵌挿され、その先端が、第２ベース本体部６４ａの凹部１２５の底面に当接している。

また、第２蓋部６４ｂの上部には、貫通孔６９が第２冷却流路溝６７の上流端と連通するように設けられており、該貫通孔６９が、第２冷却媒体供給口６９を形成する。さらに、第２蓋部６４ｂの下部には、厚み方向に貫通する貫通孔７０が第２冷却流路溝６７の下流端と連通するように設けられており、該貫通孔７０が、第２冷却媒体排出口７０を形成する。そして、第２冷却媒体供給口６９は、適宜な配管により、冷却媒体供給装置（図示せず）に接続されており、第２冷却媒体排出口７０は、第１冷却媒体供給口４６と適宜な配管により接続されている。

ここで、第２冷却流路６６について、図１、図４及び図５を参照しながら詳細に説明する。

図４は、図１に示したプラズマガン１のチャンバ２に取り付けた状態のＩＩＩ−ＩＩＩ線に沿った断面図である。図５は、図１に示したプラズマガン１の第２冷却流路６６の概略構成を示す模式図である。なお、図４及び図５において、プラズマガン１における上下左右方向を、図における上下左右方向として表わしている。

図４に示すように、第２ベース本体部６４ａの凹部１２５の底面には、第２冷却流路溝６７が配設されている。第２冷却流路溝６７は、第２冷却流路溝６７ａ乃至第２冷却流路溝６７ｄから構成されており、第２冷却流路溝６７ａは、第２冷却媒体供給口６９から第２ベース本体部６４ａの外周に沿うようにして、第２ベース本体部６４ａの下部まで引き回されるようにして形成されている。そして、そこから第２冷却流路溝６７ｂが、径方向に沿って第２筒状空間６２まで延設されている。そして、第２冷却流路溝６７ｃは、第２筒状空間６２の上部から径方向に沿って第２ベース本体部６４ａの上部まで延びるようにして形成されている。そして、そこから第２冷却流路溝６７ｄが、第２ベース本体部６４ａの外周に沿うようにして、貫通孔７０（第２冷却媒体排出口７０）と連通するように第２ベース本体部６４ａの下部まで引き回されるようにして形成されている。

また、図５に示すように、第２筒状空間６２には、該第２筒状空間６２を仕切る一対の仕切り板１０４、１０４が設けられている。仕切り板１０４は、第２内筒５８ｂの外周面と第２外筒５８ａの内周面とに接続され、カソード１８から遠い側の端部は、第２ベース本体部６４ａと接続され、一方、カソード１８に近い側の端部は、第２外筒５８ａの小径部６１との間に、隙間１０５を有するように設けられている。第２筒状空間６２の仕切り板１０４で仕切られている一方の空間（第２冷却流路溝６７ｂと連通されている側の空間）が、第２冷却往路１０６ａを構成し、他方の空間（第２冷却流路溝６７ｃと連通されている側の空間）が、第２冷却復路１０６ｂを構成している。このように形成された第２冷却流路溝６７と第２筒状空間６２から構成される第２冷却流路６６に冷却媒体を流すことにより、後述するＯリング８９、第２磁石７２及び第２電極部材７１が冷却される。

また、第２ベース本体部６４ａの裏面には、厚み方向に貫通孔を有する円環状の保護プレート７３が、第１開口３３の中心軸と同軸状に取り付けられている。保護プレート７３の貫通孔の直径寸法は、第２ベース本体部６４ａの貫通孔６５ａの直径寸法よりも若干小さく、保護プレート７３の開口部が、第２ベース本体部６４ａの内周面よりも中心軸側に突出するように形成されている。これにより、第２電極部材７１のカソード１８から遠い側の端部が、保護プレート７３の開口部と当接し、第２電極部材７１の位置決めを容易に行うことができる。また、第２開口６５等に存在するプラズマによって第２ベース部材６４がスパッタされるのを防止することができる。

第２ベース部材６４（正確には、第２ベース本体部６４ａの表面）の上部には、厚み方向に凹んだねじ孔７４が設けられている（図１及び図４参照）。また、第１ベース部材３２の上部には、ねじ孔７４に対応する位置に、厚み方向に貫通する位置決め貫通孔７５が設けられている（図１及び図２参照）。そして、第１ベース本体部３２ａの表面には、位置決め貫通孔７５に嵌挿され、ねじ孔７４に螺入されているボルト（締結具）７６が設けられている。ボルト７６は、第１ベース部材３２を第２ベース部材６４に相互に締結し、固定している。これにより、第１中間電極４と第２中間電極５とを、容易に位置決めして、取り付けることができる。

次に、本実施の形態１に係るプラズマガン１のチャンバ２へ取り付けた状態の構造について説明する。

図１に示すように、チャンバ２のプラズマガン１が取り付けられる壁８０の表面には、厚み方向に凹み、段面８２を有する凹部８１が設けられている。凹部８１の底面には、第２開口６５と連通するように、厚み方向に貫通する貫通孔８３が設けられており、該貫通孔８３が、プラズマ流入口８３を構成する。

凹部８１には、短円筒状の第２絶縁部材８４が配設されている。第２絶縁部材８４の外周面における一方の端部（カソード１８から遠い側の端部）には、径方向外方に突出する突起部８４ａが設けられている。第２絶縁部材８４は、突起部８４ａと段面８２とに跨ってそれらの上に配置されたリング部材８５を凹部８１にねじ止めすることにより、凹部８１に取り付けられている。また、第２凹部８２の第２絶縁部材８４が当接している部分には、環状の溝８６が設けられており、該溝８６には、Ｏリング８７が設けられている。これにより、チャンバ２と第２中間電極５とが気密状態を保つことができ、かつ、互いに絶縁することができる。

第２絶縁部材８４の壁８０と当接している面の反対の面（以下、第２絶縁部材８４の表面という）は、プラズマガン１の第２ベース本体部６４ａと当接しており、該表面には、環状の溝８８が設けられている。そして、溝８８には、気密性を保つためのＯリング８９が設けられている。

壁８０の上部には、円筒状の絶縁カラー９２と該絶縁カラー９２が嵌入された軸部９９とを有する本体部９０ａと、絶縁材料で構成され、該本体部９０ａの先端に設けられた本体部９０ａよりも断面積が大きい頭部９０ｂとからなる、第１ピン９０が配設されている。一方、第２ベース部材６４の上部には、厚み方向に貫通し、第１ピン９０の頭部９０ｂが挿通可能な大孔部９１ａと、これに連通し第１ピン９０の本体部９０ａが挿通可能な小孔部９１ｂからなる係合凹部９１が設けられている（図４参照）。

また、壁８０の下部には、円筒状の絶縁カラー９３ａと該絶縁カラー９３ａが嵌入された軸部９３ｂとからなる、第２ピン９４が配設されている。一方、第２ベース本体部６４ａの下部には、第２ベース本体部６４ａの下端から径方向に延びる切り欠き部９５が設けられている。該切り欠き部９５は、位置決めすべき方向において、第２ピン９４が勘合する幅を有し、その他の方向において第２ピン９４の幅より大きい幅を有するように、形成されている。すなわち、切り欠き部９５の左右方向の寸法は、第２ピン９４が挿通でき、かつ、第２ピン９４によって位置決めできるように、第２ピン９４の直径寸法よりも若干大きくなるように設計されている。また、切り欠き部９５の上下方向の寸法は、第２ベース本体部６４ａの下端から第２ピン９４の直径寸法よりも大きくなるように設計されている。

そして、係合凹部９１（正確には、小孔部９１ｂ）の内面の上端部を、第１ピン９０の本体部９０ａ（正確には絶縁カラー９２）の上端部に当接させることによって、プラズマガン１がチャンバ２に対し、上下方向において位置決めされる。また、係合凹部９１の小孔部９１ｂの上側の縁部が、第１ピン９０の本体部９０ａ（正確には絶縁カラー９２）と係合し、また、切り欠き部９５の内面に、第２ピン９４が左右方向において当接することにより、プラズマガン１がチャンバ２に対し周方向（左右方向）において位置決めをされる。これにより、チャンバ２とプラズマガン１を容易に位置決め及び仮止めすることができる。

このようにして、チャンバ２に仮止めしたプラズマガン１をロック機構３でロックすることにより、プラズマガン１をチャンバ２に容易に取り付けることができる。

ここで、ロック機構３によるプラズマガン１をチャンバ２にロックする方法について、図６を参照して説明する。

図６は、図４に示したロック機構３の概略構成を示した模式図である。

図４及び図６に示すように、ロック機構３は、チャンバ２の壁８０に設けられた台９８に配設されており、ここでは、公知のトグル型のクランプを用いている。

ロック機構３は、基部３ａ、操作アーム３ｂ、係止アーム３ｃ、及び操作アーム３ｂと係止アーム３ｃとを連結するリンク部材３ｄを有している。基部３ａは、台９８に固定される板状の固定部３０１ａと、該固定部３０１ａに垂直な方向に突出したベース部３０１ｂと、からなる。ベース部３０１ｂの基端部には、操作アーム３ｂが設けられており、また、ベース部３０１ｂの先端部には、係止アーム３ｃが設けられている。

操作アーム３ｂは、グリップ部３０２ａとアーム部３０２ｂからなっている。そして、操作アーム３ｂは、アーム部３０２ｂの基端部が、基部３ａのベース部３０１ｂに回動軸２０１を軸にして回動自在に設けられている。

また、係止アーム３ｃは、長さ寸法の長い第１部分３０３ａと長さ寸法の短い第２部分３０３ｂとからなり、Ｌ字状に形成されている。第１部分３０３ａの基端は、基部３ａのベース部３０１ｂの先端部に回動軸２０２を軸にして回動自在に設けられている。第２部分３０３ｂの先端部は、第２ベース部材６４の第２ベース本体部６４ａと当接、または、離隔するように構成されている。また、第１部分３０３ａの基端寄りの位置には、リンク部材３ｄの一端が回動軸２０３を軸にして回動自在に設けられている。

リンク部材３ｄの他端は、操作アーム３ｂの略中央に回動軸２０４を軸にして回動自在に設けられている。また、リンク部材３ｄの略中央部分には、係止アーム３ｃの第１部分３０３ａと当接または離隔するストッパ３０４が設けられている。

そして、回動軸２０１を起点にして、操作アーム３ｂを起立方向（壁８０の厚み方向）に揺動させると、それに伴って、係止アーム３ｃが回転軸２０２を起点にして揺動する。係止アーム３ｃの第２部分の先端部が、第２ベース本体部６４ａの表面と当接し、第２ベース本体部６４ａをチャンバ２の壁８０側に押し付ける。このとき、リンク部材３ｄのストッパ３０４の端部が係止アーム３ｃの第１部分と当接し、また、係止アーム３ｃの起立方向に回転軸２０３と回転軸２０４が並ぶことにより、係止アーム３ｃが起立方向に揺動することがないため、プラズマガン１がチャンバ２にロックされる。なお、ロック機構３として、ここでは、トグル型のクランプを使用しているが、これに限定されず、倍力機構を備えた各種のクランプを用いることができる。

次に、本実施の形態１に係るプラズマガン１における冷却媒体の流れについて説明する。

まず、図示されない冷却媒体供給装置で冷却された冷却媒体が、適宜な配管を介して第２冷却媒体供給口６９に供給される。そして、冷却媒体は、第２冷却媒体供給口６９から第２ベース本体部６４ａの外周に沿うようにして、第２ベース本体部６４ａの下部まで第２冷却流路溝６７ａを流れ、そこから、第２筒状空間６２（正確には、第２冷却往路１０６ａ）に到る第２冷却流路溝６７ｂを流れる（図４参照）。それから、冷却媒体は、第２冷却往路１０６ａを流れ、隙間１０５で折り返して、第２冷却復路１０６ｂを流れる（図５参照）。このとき、第２内筒５８ｂを介して第２電極部材７１が冷却され、また、第２外筒５８ａを介して第２磁石７２が冷却される。そして、冷却媒体は、第２ベース本体部６４ａの上部まで第２冷却流路溝６７ｃを流れ、そこから、第２ベース本体部６４ａの外周に沿うようにして第２冷却流路溝６７ｄを流れて第２冷却媒体排出口７０に到る。このようにして、冷却媒体が、第２冷却流路溝６７ａ乃至６７ｄを流れることにより、第２ベース本体部６４ａが冷却され、これによりＯリング８９が冷却される。かくして、第２冷却流路６６に冷却媒体が流れることにより、Ｏリング８９、第２磁石７２及び第２電極部材７１が冷却される。

次に、冷却媒体は、第２冷却媒体排出口７０から適宜な配管を介して第１冷却媒体供給口４６に供給される。そして、冷却媒体は、第１冷却媒体供給口４６から第１ベース本体部３２ａの外周に沿うようにして、第１ベース本体部３２ａの下部まで第１冷却流路溝４２ａを流れ、そこから、第１筒状空間４４（正確には、第１冷却往路１０３ａ）に到る第１冷却流路溝４２ｂを流れる（図２参照）。それから、冷却媒体は、第１冷却往路１０３ａを流れ、隙間１０２で折り返して、第１冷却復路１０３ｂを流れる（図３参照）。このとき、第１内筒４３ｂを介して第１電極部材４７が冷却され、また、第１外筒４３ａを介して第１磁石４９が冷却される。そして、冷却媒体は、第１ベース本体部３２ａの上部まで第１冷却流路溝４２ｃを流れ、そこから、第１ベース本体部３２ａの外周に沿うようにして第１冷却流路溝４２ｄを流れて第１冷却媒体排出口４５に到る。このようにして、冷却媒体が、第１冷却流路溝４２ａ乃至４２ｄを流れることにより、第１ベース本体部３２ａが冷却され、これによりＯリング３６が冷却される。かくして、第１冷却流路４１に冷却媒体が流れることにより、Ｏリング３６、第１磁石４９及び第１電極部材４７が冷却される。

次に、冷却媒体は、第１冷却媒体排出口４５から適宜な配管を介して第３冷却媒体供給口２４に供給され、第３冷却流路２３を流れる。これにより、補助陰極１６の基端部が冷却される。そして、冷却媒体は、第３冷却媒体排出口２５から適宜な配管を介して冷却媒体供給装置に排出される。

このように、本実施の形態１に係るプラズマガン１では、冷却媒体が、プラズマガン１に形成された冷却経路内を滞りなく通流するので、中間電極の冷却効率を良くすることが可能となる。なお、このようにして冷却媒体が流れた経路（第２冷却流路６６、第１冷却流路４１、第３冷却流路及びこれらの流路を接続する配管）が、冷却媒体経路を構成する。

次に、本実施の形態１に係るプラズマガン１の組み立て方法について説明する。

まず、カソード部７の組み立て方法について説明する。

蓋部材１４の裏面に、カソード１８等を取り付ける。このカソード１８は、公知の複合陰極型のものと同等であるので、詳細な取り付け方法については省略する。カソード１８等を取り付けた蓋部材１４の裏面に設けられた環状の溝２６にＯリング２７をはめ込み、第１位置決め凹部１５に容器１０のフランジ１２を嵌め込む。このとき、フランジ１２の外周面と第１位置決め凹部１５を構成する外周壁とが接触するので、容器１０と蓋部材１４との位置決めが相互にされる。したがって、位置決めを容易に行うことができる。

そして、固定部材２８に設けられた貫通孔２９にボルト３１を挿通させ、ボルト３１により、固定部材２８と蓋部材１４とを締結する。これにより、蓋部材１４に容器１０が固定される。

次に、中間電極ユニット６の組み立て方法について説明する。

第１内筒４３ｂの一端に保護プレート４８を配置し、第１電極部材４７を第１内筒４３ｂの内孔に嵌挿する。ここでは、第１内筒４３ｂの内周面及び第１電極部材４７の外周面には、ねじが切ってあり、第１電極部材４７を第１内筒４３ｂに螺嵌させる。このとき、第１内筒４３ｂの一方の端面と第１電極部材４７のフランジ５７とで、保護プレート４８を挟んで固定する。

そして、第１内筒４３ｂに第１ベース本体部３２ａを貫通孔３３ａにおいて嵌入させて、第１ベース本体部３２ａを保護プレート４８に当接させる。それから、第１ベース本体部３２ａの裏面に設けられた凹部１２３に第１蓋部材３２ｂを嵌め込んで、これを第１ベース本体部３２ａに取り付け、第１外筒４３ａを第１内筒４３ｂに嵌入する。このようにして、第１中間電極４が組み立てられる。

次に、第１外筒４３ａに第１磁石４９を嵌入して、第１止め部材（ナット）５０を第１外筒４３ａに螺嵌させ、第１磁石４９を第１止め部材５０と第１蓋部材３２ｂとで挟んで第１外筒４３ａに固定する。このようにして、第１中間電極サブユニット９６が組み立てられる。

一方、第２中間電極サブユニット９７は、以下のようにして組み立てられる。

まず、第２ベース本体部６４ａの裏面に、保護プレート７３をねじ止めして固定し、第２ベース本体部６４ａの凹部１２５に、第２蓋部材６４ｂを嵌め込む。そして、第２ホルダ部材５８の一端を第２ベース部材６４の第２開口６５に嵌入し、第２電極部材７１を第２内筒５８ｂの内孔に嵌挿する。ここでは、第２内筒５８ｂの内周面及び第２電極部材７１の外周面には、ねじが切ってあり、第２電極部材７１を第２内筒５８ｂに螺嵌させる。このようにして、第２中間電極５が組み立てられる。

次に、第２外筒５８ａに第２磁石７２を嵌入させて、第２止め部材（ナット）７７を第２外筒５８ａに螺嵌させ、第２磁石７２を第２止め部材７７と第２蓋部材６４ｂとで挟んで固定する。このようにして、第２中間電極サブユニット９７が組み立てられる。

そして、この組み立てた第２中間電極サブユニット９７における第２外筒５８ａの溝５９に、Ｏリング６０をはめ込み、また、上述した第１中間電極サブユニット９６における第１外筒４３ａの溝５２に、Ｏリング５３をはめ込む。ついで、第１ベース本体部３２ａの裏面と第２ベース本体部６４ａの表面を対向させ、第１外筒４３ａの端面と第２外筒５８ａの端面で絶縁部材５１を挟む。そして、第１ベース部材３２の貫通孔７５にボルト（締結具）７６を挿通させ、ボルト７６の先端部を第２ベース部材６４のねじ孔７４に螺入させ、第１ベース部材３２（第１中間電極サブユニット９６）と第２ベース部材６４（第２中間電極サブユニット９７）とを締結して、互いに固定する。このとき、絶縁部材５１の一方の端部が、第１内筒４３ｂの外周面に嵌入され、また、絶縁部材５１の他方の端部が、第２内筒５８ｂの位置決め突起部６３に嵌入され、さらには、第１ベース部材３２の貫通孔７５が、第２ベース部材６４に設けられたねじ孔７４に一致する位置に設けられていることから、第１中間電極サブユニット９６、絶縁部材５１及び第２中間電極サブユニット９７の位置決め及び取り付けを容易に行うことができる。このようにして、中間電極ユニット６が組み立てられる。

この組み立てた中間電極ユニット６における第１ベース本体部３２ａの溝３５にＯリング３６を嵌め込む。そして、上述したカソード部７のフランジ１３を、中間電極ユニット６の第２位置決め凹部３４に嵌め込む。ついで、固定部材３７の貫通孔３８にボルト３９を挿通させ、ボルト３９により固定部材３７と第１ベース部材３２とを締結し、中間電極ユニット６とカソード部７とを相互に固定する。このとき、第２位置決め凹部３４の外周壁とフランジ１３の外周面とが接触し、また、第２位置決め凹部３４の内側端部は、フランジ１３の内周面と面一になるため、中間電極ユニット６とカソード部７の位置決め及び取り付けを容易に行うことができる。このようにして、プラズマガン１が組み立てられる。

次に、プラズマガン１のチャンバ２への取り付け方法について説明する。

上述のように組み立てたプラズマガン１の第２ベース部材６４の上部に設けられた係合凹部９１の大孔部９１ａに、チャンバ２の壁８０の表面に設けられた第１ピン９０を挿通させる。このとき、第２ベース部材６４の下部に設けられた切り欠き部９５に、壁８０の表面に設けられた第２ピン９４を挿通させる。そして、プラズマガン１全体を下方に移動させ、係合凹部９１の小孔部９１ｂに第１ピン９０を挿通させ、小孔部９１ｂの内面の上端部を、第１ピン９０の本体部９０ａ（正確には絶縁カラー９２）の上端部に当接させる。これにより、小孔部９１ｂの上側の縁部が、第１ピン９０の本体部９０ａ（正確には絶縁カラー９２）と係合する。このようにして、プラズマガン１がチャンバ２に対し、上下方向の位置決めと仮止めがされる。また、係合凹部９１の小孔部９１ｂの内面と第１ピン９０の本体部９０ａが、左右方向において当接し、切り欠き部９５の内面に、第２ピン９４が左右方向に当接することにより、プラズマガン１がチャンバ２に対し周方向（左右方向）の位置決めされる。

そして、図６に示すように、ロック機構３の操作アーム３ｂを起立方向に揺動させ、係止アーム３ｃを第２ベース部材６４と当接させることにより、プラズマガン１がチャンバ２にロックされる。

このように、本実施の形態１に係るプラズマガン１では、第１中間電極４及び第２中間電極５等の冷却効率が高く、プラズマガン１を容易に組み立てることが可能となり、また、このように組み立てたプラズマガン１を容易にチャンバ２に取り付けることが可能となる。さらに、本実施の形態１に係るプラズマガンでは、第１中間電極４の第１磁石４９、又は第２中間電極５の第２磁石７２をそれぞれ、ボルト７６と第１止め部材５０、又は第２止め部材７７を取り外すことで、単体で交換することが可能となる。

なお、チャンバ２の下部に第２中間電極５等を冷却するためのファンを設ける構成としてもよい。

次に、本実施の形態１に係るプラズマガン１の変形例について説明する。

［変形例１］
図７は、本実施の形態１に係るプラズマガン１の変形例を概略的に示す模式図である。なお、以下の説明では、図１と同一又は相当部分には同一符号を付し、重複する説明は省略する。

図７に示すように、本変形例に係るプラズマガン１ａでは、第１ハウジング８と第１磁石４９との間に熱伝導性を有する弾性部材４０１、４０２が介設されており、第２ハウジング９と第２磁石７２との間に熱伝導性を有する弾性部材４０３、４０４が介設されている。

具体的には、第１ハウジング８を構成する第１ベース部材３２の第１蓋部材３２ｂと第１磁石４９との間に円環状の弾性部材４０１が配設されており、第１ホルダ部材４３の第１外筒４３ａと第１磁石４９との間に円筒状の弾性部材４０２が配設されている。そして、第１止め部材５０ａ（ここでは、フランジ付きナット）が、第１磁石４９及び弾性部材４０１、４０２を第１ベース部材３２（正確には、第１蓋部３２ｂ）と挟んで止めている。

また、第２ハウジング９を構成する第２ベース部材６４の第２蓋部材６４ｂと第２磁石７２との間に円環状の弾性部材４０３が配設されており、第２ホルダ部材５８の第２外筒５８ａと第２磁石７２との間に円筒状の弾性部材４０４が配設されている。そして、第２止め部材７７ａ（ここでは、フランジ付きナット）が、第２磁石７２及び弾性部材４０３、４０４を第２ベース部材６４（正確には、第２蓋部６４ｂ）と挟んで止めている。

これにより、第１磁石４９と第１ハウジング８との間、又は第２磁石７２と第２ハウジング９との間の接触面積が増加することにより、第１磁石４９、又は第２磁石７２の冷却効率がさらに高くなる。

熱伝導性を有する弾性部材４０１乃至４０４としては、例えば、放熱用シリコンが挙げられる。

なお、第１蓋部材３２ｂ、又は第２蓋部材６４ｂに厚み方向に凹ませて、該凹ませた部分に弾性部材４０１、又は弾性部材４０３を収容するようにして設けてもよく、また、第１外筒４３ａ、又は第２外筒５８ａの外表面を径方向に凹ませて、該凹ませた部分に弾性部材４０２、又は弾性部材４０４を収容するようにして設けてもよい。また、これらの凹ませた部分に、弾性部材４０１乃至４０４の代わりに放熱性を有するゲル（例えば、付加型液状シリコンゲル）を注入することにより、第１磁石４９と第１ハウジング８との間、又は第２磁石７２と第２ハウジング９との間の冷却効率を増加させる構成としてもよい。

これにより、第１磁石４９と第１ハウジング８との間、又は第２磁石７２と第２ハウジング９との間の冷却効率を増加させることが可能になる。

なお、本実施の形態では、第１ホルダ部及び第２ホルダ部を、それぞれ外筒と内筒から構成されているとしたが、これに限定されず、１つの部材で一体成形されている構成としてもよい。また、第１ベース部材及び第２ベース部材を、それぞれベース本体部と蓋部から構成されているとしたが、これに限定されず、１つの部材で一体成形されている構成としてもよい。さらには、第１ハウジング及び第２ハウジングを、それぞれホルダ部とベース部とから構成されているとしたが、これに限定されず、１つの部材で一体成形されている構成としてもよい。

本発明のプラズマガンのチャンバへの取り付け構造は、容易に位置決めすることができることにより、取り付け作業の作業効率がよいプラズマガンのチャンバへの取り付け構造として有用である。

本発明の実施の形態１に係るプラズマガンをチャンバに取り付けた状態を示す模式図である。図１に示したプラズマガンのチャンバへの取り付け状態のＩＩ−ＩＩ線に沿った断面を示す断面図である。図１に示したプラズマガンの第１冷却流路の概略構成を示す模式図である。図１に示したプラズマガンのチャンバへの取り付けた状態のＩＩＩ−ＩＩＩ線に沿った断面を示す断面図である。図１に示したプラズマガンの第２冷却流路の概略構成を示す模式図である。図４に示したロック機構の概略構成を示した模式図である。本発明の実施の形態１に係るプラズマガンの変形例の概略構成を示す模式図である。

符号の説明

１プラズマガン
１ａプラズマガン
２チャンバ
３ロック機構
３ａ基部
３ｂ操作アーム
３ｃ係止アーム
３ｄリンク部材
４第１中間電極
５第２中間電極
６中間電極ユニット
７カソード部
８第１ハウジング
９第２ハウジング
１０容器
１１放電空間
１２フランジ
１３フランジ
１４蓋部材（取り付け部材）
１５第１位置決め凹部
１６補助陰極
１７主陰極
１８カソード
１９保護部材
２０窓部材
２１冷却流路用凹部
２２冷却流路用蓋部材
２３第３冷却流路
２４第３冷却媒体供給口
２５第３冷却媒体排出口
２６溝
２７Ｏリング
２８固定部材
２９貫通孔
３０リング部材
３１ボルト
３２第１ベース部材
３２ａ第１ベース本体部
３２ｂ第１蓋部
３３第１開口
３３ａ貫通孔
３３ｂ貫通孔
３４第２位置決め凹部
３５溝
３６Ｏリング
３７固定部材
３８貫通孔
３９ボルト
４０リング部材
４１第１冷却流路
４２第１冷却流路溝
４３第１ホルダ部
４３ａ第１外筒
４３ｂ第１内筒
４４第１筒状空間
４５第１冷却媒体排出口（貫通孔）
４６第１冷却媒体供給口（貫通孔）
４７第１電極部材
４８保護プレート
４９第１磁石
５０第１止め部材
５０ａ第１止め部材
５１絶縁部材
５２溝
５３Ｏリング
５４短絡防止溝
５６小径部
５７フランジ
５８第２ホルダ部材
５８ａ第２外筒
５８ｂ第２内筒
５９溝
６０Ｏリング
６１小径部
６２第２筒状空間
６３位置決め突起部
６４第２ベース部材
６４ａ第２ベース本体部
６４ｂ第２蓋部
６５第２開口
６５ａ貫通孔
６５ｂ貫通孔
６６第２冷却流路
６７第２冷却流路溝
６８小径部
６９第２冷却媒体供給口（貫通孔）
７０第２冷却媒体排出口（貫通孔）
７１第２電極部材
７２第２磁石
７３保護プレート
７４ねじ孔
７５位置決め貫通孔
７６締結具
７７第２止め部材
７７ａ第２止め部材
７８継ぎ手
８０壁
８１凹部
８２段面
８３プラズマ流入口（貫通孔）
８４第２絶縁部材
８４ａ突起部
８５リング部材
８６溝
８７Ｏリング
８８溝
８９Ｏリング
９０第１ピン
９０ａ本体部
９０ｂ頭部
９１係合凹部
９１ａ大孔部
９１ｂ小孔部
９２絶縁カラー
９３ａ絶縁カラー
９３ｂ軸部
９４第２ピン
９５切り欠き部
９６第１中間電極サブユニット
９７第２中間電極サブユニット
９８台
９９軸部
１０１仕切り板
１０２隙間
１０３ａ第１冷却往路
１０３ｂ第１冷却復路
１０４仕切り板
１０５隙間
１０６ａ第２冷却往路
１０６ｂ第２冷却復路
１２１凹部
１２２外周部
１２３凹部
１２４外周部
１２５凹部
２０１回転軸
２０２回転軸
２０３回転軸
２０４回転軸
３０１ａベース部
３０１ｂ固定部
３０２ａグリップ部
３０２ｂアーム部
３０３ａ第１部分
３０３ｂ第２部分
３０４ストッパ
４０１弾性部材
４０２弾性部材
４０３弾性部材
４０４弾性部材

Claims

プラズマが流出する第１開口を有する板状の第１鍔部と該第１鍔部の一方の主面に前記第１開口を囲むように突設された筒状の第１胴部とを有する導電性の第１ハウジングと、
前記第１ハウジングの第１胴部の内孔に嵌挿された筒状の第１電極部材と、
前記第１ハウジングの第１胴部に嵌入された環状の第１磁石と、
前記第１磁石を前記第１ハウジングの第１胴部から抜けないよう止める第１止め部材と、
前記第１ハウジングの第１胴部の先端に前記第１開口と同軸状に配置された環状の絶縁部材と、
プラズマが流入する第２開口を有する板状の第２鍔部と該第２鍔部の一方の主面に前記第２開口を囲むように突設された筒状の第２胴部とを有する導電性の第２ハウジングと、
前記第２ハウジングの第２胴部の内孔に嵌挿された筒状の第２電極部材と、
前記第２ハウジングの第２胴部に嵌入された環状の第２磁石と、
前記第２磁石を前記第２ハウジングの第２胴部から抜けないよう止める第２止め部材と、
締結具と、を備え、
前記第２ハウジングが、その前記第２鍔部の一方の主面が前記第１ハウジングの第１鍔部の一方の主面と対向し、その前記第２開口が前記第１ハウジングの第１開口と同軸状に位置し、かつ、その前記第２胴部の先端が前記第１ハウジングの第１胴部の先端との間に前記絶縁部材を挟むように配置され、
前記第１ハウジングの第１鍔部と前記第２ハウジングの第２鍔部とが前記締結具によって相互に締結されている、中間電極ユニット。
前記第１ハウジングの内部には、冷却媒体を流すための第１冷却流路が形成されており、前記第２ハウジングの内部には、前記冷却媒体を流すための第２冷却流路が形成されている、請求項１に記載の中間電極ユニット。
前記第１ハウジングは、前記第１開口を有する導電性で、かつ、板状の前記第１鍔部としての第１ベース部材と、
前記第１開口と同軸状に、かつ、前記第１ベース部材の一方の主面に一端が当接するように配置された筒状の前記第１胴部としての第１ホルダ部材とを有し、
前記第２ハウジングは、前記第２開口を有する導電性で、かつ、板状の前記第２鍔部としての第２ベース部材と、
前記第２開口と同軸状に、かつ、前記第２ベース部材の一方の主面に一端が当接するように配置された筒状の前記第２胴部としての第２ホルダ部材とを有している、請求項１に記載の中間電極ユニット。
前記絶縁部材の外周面の略中央部分に、少なくとも下の部分に溝が設けられている、請求項１に記載の中間電極ユニット。
前記第１胴部と前記第１磁石との間に、熱伝導性を有する第１弾性部材が設けられ、
前記第２胴部と前記第２磁石との間に、熱伝導性を有する第２弾性部材が設けられている、請求項１に記載の中間電極ユニット。
前記第１鍔部と前記第１磁石との間に、熱伝導性を有する第３弾性部材が設けられ、
前記第２鍔部と前記第２磁石との間に、熱伝導性を有する第４弾性部材が設けられている、請求項１又は５に記載の中間電極ユニット。
請求項２に記載の中間電極ユニットと、
前記プラズマを発生するカソードと、
該カソードが取り付けられている取り付け部材と、を備え、
前記第１ハウジングに、前記第１冷却流路に前記冷却媒体を供給するための第１冷却媒体供給口と冷却媒体を排出するための第１冷却媒体排出口が設けられ、
前記第２ハウジングに、前記第２冷却流路に前記冷却媒体を供給するための第２冷却媒体供給口と冷却媒体を排出するための第２冷却媒体排出口が設けられ、
前記取り付け部材に、前記第３冷却流路に前記冷却媒体を供給するための第３冷却媒体供給口と冷却媒体を排出するための第３冷却媒体排出口が設けられ、
前記第１冷却媒体排出口と前記第３冷却媒体供給口との間、及び前記第２冷却媒体排出口と前記第１冷却媒体供給口との間が配管によって接続されて冷却媒体経路が形成されている、プラズマガン。
請求項２に記載の中間電極ユニットと、
絶縁性の筒状容器と、
導電性の板状の蓋部材と、
前記プラズマを発生するカソードと、を備え、
前記容器は、前記中間電極ユニットの前記第１開口と同軸状に配設され、
前記容器の一端が前記第１鍔部に気密に取り付けられ、前記容器の他端が前記蓋部材で気密に閉鎖されており、
前記カソードは、前記蓋部材の前記第１鍔部と対向する主面に配設されており、
前記蓋部材の内部には、前記冷却媒体を流すための第３冷却流路が形成され、
前記第１ハウジングに、前記第１冷却流路に前記冷却媒体を供給するための第１冷却媒体供給口と冷却媒体を排出するための第１冷却媒体排出口が設けられ、
前記第２ハウジングに、前記第２冷却流路に前記冷却媒体を供給するための第２冷却媒体供給口と冷却媒体を排出するための第２冷却媒体排出口が設けられ、
前記蓋部材に、前記第３冷却流路に前記冷却媒体を供給するための第３冷却媒体供給口と冷却媒体を排出するための第３冷却媒体排出口が設けられ、
前記第１冷却媒体排出口と前記第３冷却媒体供給口との間、及び前記第２冷却媒体排出口と前記第１冷却媒体供給口との間が配管によって接続されて冷却媒体経路が形成されている、プラズマガン。