JP7355878B2 - 締結構造、及び締結構造を備えたプラズマ処理装置 - Google Patents

Description

本発明は、締結構造、締結構造を備えたプラズマ処理装置、及び締結構造に用いられるナットに関する。

従来、ボルトとインサートナット（ねじインサートともいう）とを用いた締結構造が知られている。例えば、部材と他部材とを締結する締結構造であって、ボルトと、前記部材に設けられボルトに螺合可能なインサートナットと、前記他部材に設けられ前記ボルトが挿通可能な貫通部と、を備えた締結構造が知られている。このボルトを貫通部に挿通し、インサートナットと螺合することにより、前記部材と前記他部材とを締結可能である。

このような締結構造は、プラズマ処理装置などの基板処理装置で一般的に用いられている。例えば、特許文献１に開示されたプラズマ処理装置（成膜装置）では、チャンバ１内において、ブラケット８のブラケット曲部８Ａと補足板６とが前述のボルトとインサートナットとを用いた締結構造によって締結されている。具体的には、同文献の段落［００３２］に開示されているように、補足板６にはインサートナット７が設けられており、ブラケット曲部８Ａに設けられた穴部８Ｅ、８Ｆに挿入されたボルト（ねじ９Ａ、９Ｂ）がインサートナット７に螺合されることにより、補足板６がブラケット曲部８Ａに着脱可能に固定（即ち、締結）されている。

インサートナットは、内面にボルトと螺合可能な雌ねじ部を有しており且つ外面に部材と強固に噛合可能な構造（例えば、ローレット目など）を有する筒状の部材である。例えば、部材に設けられた取付孔にインサートナットを圧入することで、部材の取付孔の内側に雌ねじ部を設けることができる。

アルミニウムなど、部材が比較的柔らかい材料からなる場合、部材の取付孔の内面に直接雌ねじ部を設けてボルトを螺合すると、雌ねじ部とボルトの締結力が不十分になるおそれがあり、また、ボルトを雌ねじ部に何度も出し入れすると、雌ねじ部のねじ山が潰れるおそれがある。これに対し、比較的硬い材料からなるインサートナットを部材の取付孔に設けることにより、この問題を解消することができる。

しかしながら、ボルトとインサートナットとを用いた締結構造を長期間に亘って使用すると、大気中であってもインサートナットの内面（雌ねじ部）が徐々に腐食し、ボルトと十分に締結できなくなる場合がある。インサートナットは、部材に一度設けてしまうと、取り外すことが実質的に困難である。具体的には、インサートナットを取り外すこと自体は可能であるが、取り外すと、部材の取付孔の内側に設けられた雌ねじ部のねじ山が潰れてしまい、再挿入できなくなる。そのため、インサートナットの内面が腐食した場合、インサートナットを設けた部材ごと新品に取り替えねばならず、不経済である。
特に、プラズマ処理装置の内部には、プラズマ処理のためにフッ素系ガスや塩素系ガスなどのハロゲン系ガスを含む処理ガスが供給される。プラズマ処理装置の内部に設けられた締結構造は、処理ガスに曝露されるため、より腐食し易いという問題がある。また、反応生成物によって汚染され易いという問題もある。

このような問題を解決するため、インサートナットの内面（雌ねじ部）に耐腐食性のコーティング処理を施すことも考えられるが、コーティング膜は、ボルトをインサートナットから何度も出し入れすることにより徐々に剥がれ落ちる。そのため、耐腐食性のコーティング処理を施すだけでは、インサートナットの腐食を十分に防止できず、結局、締結構造を長期間に亘って使用することができない。

ところで、一般に、被締結部材に部品を締結しようとする場合、部品の取り付け方向と反対の方向からボルトで締結することも考えられる。すなわち、被締結部材にボルトが挿通可能な貫通部を設け、部品に雌ねじ部を設け、被締結部材側から挿通させたボルトを部品の雌ねじ部に螺合させて締結することも考えられる。この場合、部品に設ける雌ねじ部を止まり穴にすれば、気密性が保たれる。また、例えば、プラズマ処理装置の内部において部品を内側から取り付けようとする場合、上記のように、部品に設ける雌ねじ部が止まり穴であれば、雌ねじ部がプラズマ処理装置の内部に露出しないため、雌ねじ部は腐食しない。しかしながら、部品の取り付け方向と反対の方向からボルトを挿通させる必要があり、作業効率が悪くなる。

国際公開第２００８／１４６８４４号公報

本発明の目的は、長期間に亘って使用可能な締結構造、該締結構造を備えたプラズマ処理装置、及び該締結構造に用いられるナットを提供することである。

前記課題を解決するため、本発明者は、いったん部材に設けた後は交換不能なインサートナットに代えて交換可能なナットを用いることができれば、部材を新品に交換することなく長期間に亘って締結構造を使用可能になる可能性があることに着眼し、ナットを用いた特有の締結構造について鋭意研究した結果、本発明を創出した。

本発明に係る第１手段は、第１部材と第２部材とを締結する締結構造であって、ボルトと、前記ボルトに螺合可能なナットと、前記第１部材に設けられ、前記ナットを収納可能で、内周面に囲われた溝状のナット収納部と、前記第２部材に設けられ、前記ボルトが挿通可能な貫通部と、を備え、前記ナット収納部は、前記ナット収納部の底面と直交する方向から前記ナットが挿入可能な第１領域と、前記第１領域と連接しており且つ前記ナット収納部の底面と直交する方向への前記ナットの離脱を阻止する離脱阻止手段を有する第２領域と、を有しており、前記第１領域に挿入した前記ナットの少なくとも一部が前記第２領域にスライド移動可能であり、且つ、前記ナットが前記第２領域に移動した状態において、前記貫通部に挿通された前記ボルトが前記ナットに螺合可能であり、前記ボルトの挿通方向と、前記ナットの挿入方向とが、同じ方向であることを特徴とする締結構造である。
本発明に係る第１手段の好ましい形態では、前記第１部材がアルミニウム又は単結晶シリコンから構成されている。
本発明に係る第１手段の好ましい形態では、前記ナットが前記第２領域に移動した状態において、前記貫通部及び前記離脱阻止手段に挿通された前記ボルトが前記ナットに螺合可能である。

本発明に係る第１手段の締結構造は、第１部材と第２部材とを締結する締結構造であって、第１部材に設けられた溝状のナット収納部と、第２部材に設けられたボルトが挿通可能な貫通部とを備えている。ナット収納部は、ナットが挿入可能な第１領域と、貫通部に挿通されたボルトがナットに螺合可能である第２領域とを有しており、ナットの少なくとも一部（ナットの孔部を含む部分）が第１領域から第２領域へスライド移動可能である。このため、ナットを第１部材の第１領域に挿入し、第２領域にスライド移動させた後、第２部材に設けられた貫通部にボルトを挿通し、このボルトをナットに螺合させることで、第１部材と第２部材とを締結可能である。この際、第２領域は、離脱阻止手段を有するため、ボルトと螺合したナットが離脱するおそれがない。このため、第１部材と第２部材との締結状態を維持可能である。

また、本発明に係る第１手段の締結構造は、第１領域にナットを挿入可能であるため、ボルトとナットとが螺合していない非締結状態において、ナットを第１領域から抜き取ることができる。このため、例えば、ナットが腐食したり汚染した場合、この腐食・汚染したナットを第１領域から抜き取ることにより、新しいナットに容易に交換することができる。したがい、本発明に係る第１手段では、ナット収納部が設けられた第１部材自体を新品に代える必要がなく、長期間に亘って締結構造を使用可能である。

なお、本発明に係る第１手段の締結構造が備える第２部材に設けられた「貫通部」は、ボルトが挿通可能である限り貫通孔に限られるものではなく、例えば第２部材の周縁から内側に向けて形成された切欠き等も含む。

本発明に係る第１手段の好ましい形態では、前記離脱阻止手段が、前記第２領域の内周面から内側に延設されたつば部であり、前記第２領域に収納された前記ナットの周縁部が前記つば部に当接することにより前記ナットの離脱が阻止される。

つば部は、例えば、切削によってナット収納部を第１部材に形成する際、部分的に切削しない箇所を設けるだけで容易に形成することが可能である。このため、本発明に係る第１手段の上記好ましい形態のように、離脱阻止手段がつば部であれば、ナット収納部ひいては締結構造を既存の第１部材を用いて容易に形成することができる。
なお、離脱阻止手段がつば部である場合、第１部材に設けられたつば部と第２部材とがボルトとナットとの間で締結されることになる。このため、つば部の厚みが過度に薄いと締結強度が低くなり、締結の際や締結後につば部が破損するおそれもある。このため、つば部の厚みは一定以上に厚くするのが好ましい。

本発明に係る第１手段の好ましい形態では、前記ナットの外周面が前記第１領域又は前記第２領域の内周面に当接することにより前記ナットの前記第２領域における回転が阻止される。

ボルトがナットに螺合する際、ナットが固定されていないとボルトの回転に伴ってナットも回転（供回り）する。本発明に係る第１手段の上記好ましい形態では、ボルトの回転に伴ってナットが回転しようとしても、ナットの外周面が第１領域又は第２領域の内周面に当接することで回転が阻止されるため、第２領域におけるナットの供回りを容易に防ぐことができる。このため、ボルトをナットに容易に螺合させることができる。

本発明に係る第１手段の好ましい形態では、少なくとも前記ナットと前記ボルトとが螺合する際、前記第１領域が前記第２領域よりも上方に位置する。

ナットとボルトとを螺合する際（第１部材と第２部材との締結動作を行う際）、第１領域が第２領域よりも下方に位置すると、第２領域にスライド移動したナットが、自重により再び第１領域にスライド移動するおそれがある。これに対し、本発明に係る第１手段の上記好ましい形態によれば、第１領域が第２領域よりも上方に位置するので、第２領域にスライド移動したナットが再び第１領域に戻り難く、ボルトとナットとを的確に素早く螺合させることができる。
なお、ナットとボルトとの螺合が完了した後には、第１部材と第２部材とは締結している状態であるため、第１領域が第２領域よりも下方に位置したとしても何ら問題は生じない。

本発明に係る第１手段の好ましい形態では、前記ナットは、前記ナット収納部に収納された状態において、前記第１領域から前記第２領域へ延びる前記ナット収納部の連接方向と直交し且つ前記ナット収納部の底面と平行な方向を基準として、前記ナットの外縁形状が非線対称であり、前記ナット収納部は、前記ナットが前記連接方向に対して予定されている本来の向きで挿入される場合に限って前記ナットを収納可能な形状の内周面を有する。
「前記ナット収納部の連接方向と直交し且つ前記ナット収納部の底面と平行な方向（以下、この方向を適宜「幅方向」と称する）を基準として、前記ナットの外縁形状が非線対称である」とは、幅方向に延びる如何なる直線を基準にしたとしても、ナットの外縁形状が線対称にならない（線対称の基準となる直線が存在しない）ことを意味する。

ナット収納部に収納された状態で幅方向を基準として外縁形状が線対称となるナット（例えば、六角ナットや丸ナット）の場合、ナット収納部の連接方向に対して予定されている本来のナットの向きを誤って反転させたとしても、線対称であるため、ナット収納部の第１領域に挿入可能である。しかしながら、第２領域にナットがスライド移動した際、向きが反転しているため、ナットの孔部がボルトに螺合する適切な位置に来ない場合がある。このような場合、ナットを第１領域から抜き取り、その向きを整えた上で、再度ナットをナット収納部に収納する必要があり、非常に煩雑である。

これに対し、本発明に係る第１手段の上記好ましい形態によれば、幅方向を基準としてナットの外縁形状が非線対称であり、なお且つ、ナット収納部は、ナットが本来の向きで挿入される場合に限って収納可能な形状の内周面を有するため、ナットを第１領域に挿入する際にナットの向きを間違えることがなく、本来の向きでナットを収納することができる。この結果、より迅速にボルトとナットとを螺合させることができる。

本発明に係る第１手段の好ましい形態では、前記ナットが前記第２領域に移動し、前記ナットの前記連接方向の端部が前記第２領域の前記連接方向の端面に当接した状態において、前記貫通部に挿通された前記ボルトが前記ナットに螺合可能である。

本発明に係る第１手段の上記好ましい形態によれば、ボルトをナットに螺合させる際、ナットの連接方向の端部が第２領域の連接方向の端面に当接した状態になる。このため、ボルトに螺合するナットの連接方向の位置を正確に位置決めすることができ、容易にボルトとナットとを螺合させることができる。

本発明に係る第１手段の上記好ましい形態において、幅方向を基準としてナットの外縁形状が非線対称である例として、ナットの外縁形状が平面視Ｄ字状である場合を挙げることができる。また、ナット収納部が、ナットが本来の向きで挿入される場合に限って収納可能な形状の内周面を有する例として、ナット収納部が平面視Ｄ字状の内周面を有する場合を挙げることができる。

本発明に係る第１手段では、ナット収納部が第１領域と第２領域とを有する構成であるが、これに代えて、ナット収納部が第２領域に相当する部分のみを有する構成を採用することも可能である。
すなわち、本発明に係る第２手段は、第１部材と第２部材とを締結する締結構造であって、ボルトと、前記ボルトに螺合可能なナットと、前記第１部材に設けられ、前記ナットを収納可能な溝状のナット収納部と、前記第２部材に設けられ、前記ボルトが挿通可能な貫通部と、を備え、前記ナット収納部は、前記ナット収納部の底面に平行な方向から前記ナットが挿入可能で且つ前記ナット収納部の底面と直交する方向への前記ナットの離脱を阻止する離脱阻止手段を有し、前記ナットが前記ナット収納部に挿入され収納された状態において、前記貫通部に挿通された前記ボルトが前記ナットに螺合可能であり、前記ナットは、前記ナット収納部に収納された状態において、前記ナットの挿入方向と直交し且つ前記ナット収納部の底面と平行な方向を基準として、前記ナットの外縁形状が非線対称であり、前記ナット収納部は、前記ナットが前記挿入方向に対して予定されている本来の向きで挿入される場合に限って前記ナットを収納可能な形状の内周面を有することを特徴とする締結構造である。

本発明に係る第２手段の締結構造は、ナット収納部の底面に平行な方向からナットを挿入可能（第１手段の締結構造では、ナット収納部の底面と直交する方向からナットを挿入可能）である点を除き、本発明に係る第１手段の締結構造と同様の構成を有し、第１手段の締結構造と同様の作用効果を奏する。

本発明に係る第２手段についても、本発明に係る第１手段の好ましい形態を転用可能であり、第１手段の好ましい形態と同様の作用効果を奏する。

すなわち、本発明に係る第２手段の好ましい形態では、前記離脱阻止手段が、前記ナット収納部の内周面から内側に延設されたつば部であり、前記ナット収納部に収納された前記ナットの周縁部が前記つば部に当接することにより前記ナットの離脱が阻止される。
上記好ましい形態のように、離脱阻止手段がつば部であれば、切削によってナット収納部を第１部材に形成する際、部分的に切削しない箇所を設けるだけで容易に形成可能である。このため、ナット収納部ひいては締結構造を既存の第１部材を用いて容易に形成することができる。

本発明に係る第２手段の好ましい形態では、前記ナットの外周面が前記ナット収納部の内周面に当接することにより前記ナットの前記ナット収納部における回転が阻止される。
上記好ましい形態では、ボルトの回転に伴ってナットが回転しようとしても、ナットの外周面がナット収納部の内周面に当接することで回転が阻止されるため、ナット収納部におけるナットの供回りを容易に防ぐことができる。このため、ボルトをナットに容易に螺合させることができる。

本発明に係る第２手段の好ましい形態では、少なくとも前記ナットと前記ボルトとが螺合する際、前記ナット収納部における前記ナットの挿入方向上流側が前記ナットの挿入方向下流側よりも上方に位置する。
ナットとボルトとを螺合する際、ナット収納部におけるナットの挿入方向上流側がナットの挿入方向下流側よりも下方に位置すると、ナット収納部に収納されたナットが、自重によりナット収納部から抜け出るおそれがある。これに対し、上記好ましい形態によれば、ナットの挿入方向上流側がナットの挿入方向下流側よりも上方に位置するので、ナット収納部に収納されたナットがナット収納部から抜け出し難く、ボルトとナットとを的確に素早く螺合させることができる。

本発明に係る第２手段の締結構造では、前記ナットは、前記ナット収納部に収納された状態において、前記ナットの挿入方向と直交し且つ前記ナット収納部の底面と平行な方向を基準として、前記ナットの外縁形状が非線対称であり、前記ナット収納部は、前記ナットが前記挿入方向に対して予定されている本来の向きで挿入される場合に限って前記ナットを収納可能な形状の内周面を有する。
本発明に係る第２手段の締結構造によれば、幅方向（ナットの挿入方向と直交し且つナット収納部の底面と平行な方向）を基準としてナットの外縁形状が非線対称であり、なお且つ、ナット収納部は、ナットが本来の向きで挿入される場合に限って収納可能な形状の内周面を有するため、ナットを挿入する際にナットの向きを間違えることがなく、本来の向きでナットを収納することができる。この結果、より迅速にボルトとナットとを螺合させることができる。

本発明に係る第２手段の好ましい形態では、前記ナットの前記挿入方向の端部が前記ナット収納部の前記挿入方向の端面に当接した状態において、前記貫通部に挿通された前記ボルトが前記ナットに螺合可能である。
上記好ましい形態によれば、ボルトをナットに螺合させる際、ナットの挿入方向の端部がナット収納部の挿入方向の端面に当接した状態になる。このため、ボルトに螺合するナットの挿入方向の位置を正確に位置決めすることができ、容易にボルトとナットとを螺合させることができる。

本発明に係る第２手段の好ましい形態では、前記ナットは、外縁形状が平面視Ｄ字状であり、前記ナット収納部は、平面視Ｄ字状の内周面を有する。

本発明の別の局面によれば、プラズマ処理装置が提供される。本発明に係るプラズマ処理装置は、前記第１手段又は前記第２手段の締結構造と、前記締結構造によって締結される前記第１部材及び前記第２部材とを備える。
また、本発明の別の局面によれば、第１部材と、第２部材とを備えると共に、前記第１部材と前記第２部材とを締結する締結構造を内部に備えるプラズマ処理装置であって、前記締結構造は、ボルトと、前記ボルトに螺合可能なナットと、前記第１部材に設けられ、前記ナットを収納可能な溝状のナット収納部と、前記第２部材に設けられ、前記ボルトが挿通可能な貫通部と、を備え、前記ナット収納部は、前記ナット収納部の底面と直交する方向から前記ナットが挿入可能な第１領域と、前記第１領域と連接しており且つ前記ナット収納部の底面と直交する方向への前記ナットの離脱を阻止する離脱阻止手段を有する第２領域と、を有しており、前記第１領域に挿入した前記ナットの少なくとも一部が前記第２領域にスライド移動可能であり、且つ、前記ナットが前記第２領域に移動した状態において、前記貫通部に挿通された前記ボルトが前記ナットに螺合可能であることを特徴とするプラズマ処理装置が提供される。

本発明に係るプラズマ処理装置は、第１手段又は第２手段の締結構造を備えることにより、長期間に亘って締結構造を使用可能である。特に、プラズマ処理装置の内部は、ナットが処理ガスに曝露されたり、反応生成物が付着し易い環境である。本発明に係るプラズマ処理装置は、処理ガスの曝露によりナットが腐食したり、反応生成物の付着によりナットが汚染しても、新品のナットに容易に交換することができる。このため、第１部材自体を新品に代える必要がなく、長期間に亘って締結構造を使用可能である。

なお、本発明に係るプラズマ処理装置が備える締結構造は、必ずしもこれに限るものではないが、第１部材が被締結部材（例えば、上部電極）であり、第２部材が被締結部材に内側から取り付ける部品（例えば、シャワーヘッド）である場合に特に有用である。この場合において、第１手段の締結構造を用いれば、ボルトの挿通方向及びナットの挿入方向を、部品（第２部材）の取り付け方向と同じ方向にすることができるため、作業効率に優れる。

本発明の別の局面によれば、第１手段の締結構造に用いられるナットが提供される。
本発明に係る第１手段の締結構造に用いられる締結構造用ナットは、前記ナットが前記ナット収納部に収納された状態において、前記第１領域から前記第２領域へ延びる前記ナット収納部の連接方向と直交し且つ前記ナット収納部の底面と平行な方向を基準として、前記ナットの外縁形状が非線対称である。
本発明に係る第１手段の締結構造に用いられる締結構造用ナットによれば、幅方向を基準としてナットの外縁形状が非線対称であるため、ナットを第１領域に挿入する際にナットの向きを間違えることがなく、予定されている本来の向きでナットを収納することができる。この結果、より迅速にボルトとナットとを螺合させることができる。

本発明の別の局面によれば、第２手段の締結構造に用いられるナットが提供される。
本発明に係る第２手段の締結構造に用いられる締結構造用ナットは、前記ナットが前記ナット収納部に収納された状態において、前記ナットの挿入方向と直交し且つ前記ナット収納部の底面と平行な方向を基準として、前記ナットの外縁形状が非線対称である。
本発明に係る第２手段の締結構造に用いられる締結構造用ナットによれば、幅方向を基準としてナットの外縁形状が非線対称であるため、ナットをナット収納部に挿入する際にナットの向きを間違えることがなく、予定されている本来の向きでナットを収納することができる。この結果、より迅速にボルトとナットとを螺合させることができる。

以上に説明したように、本発明によると、ナットを容易に交換することができるため、第１部材を新品に代える必要がなく、長期間に亘って締結構造を使用可能である。

本発明の第１実施形態に係る締結構造を備えたプラズマ処理装置を表す概要図。 図１に示すプラズマ処理装置で用いられる上部電極の下面図。 図３（ａ）は、同プラズマ処理装置で用いられるシャワーヘッドの平面図。図３（ｂ）は、図３（ａ）のＢ－Ｂ線拡大断面図。 図４（ａ）は、図２のＡで示す破線で囲われたナット収納部の拡大平面図。図４（ｂ）は、第１実施形態で用いられるナットの拡大平面図。 図５（ａ）は、図４（ａ）のＣ－Ｃ線断面図。図５（ｂ）は、図４（ａ）のＤ－Ｄ線断面図。 図６（ａ）は、第１領域にナットが収納されたナット収納部の拡大平面図。図６（ｂ）は、第２領域にナットが収納されたナット収納部の拡大平面図。図６（ｃ）は、図６（ｂ）のＥ－Ｅ線断面図。 上部電極にシャワーヘッドを締結する手順を説明するプラズマ処理装置の概要図。 第１領域が第２領域よりも上方に位置するナット収納部の拡大平面図。 ボルトとナットとを螺合させ、上部電極とシャワーヘッドとを締結した状態を示す部分拡大断面図。 図１０（ａ）は、第２実施形態の第２領域を表す上部電極の部分拡大断面図。図１０（ｂ）は、該第２領域にナットを収納した状態を表す上部電極の部分拡大断面図。 第３実施形態のナットがナット収納部の第１領域に収納された状態を表す拡大平面図。 図１２（ａ）は、第４実施形態のナットがナット収納部の第１領域に収納された状態を表すナット収納部の拡大平面図。図１２（ｂ）は、同ナットがナット収納部の第２領域に収納された状態を表すナット収納部の拡大平面図。 ボルトと第４実施形態のナットとを螺合させ、上部電極とシャワーヘッドとを締結した状態を示す部分拡大断面図（図１２（ｂ）のＦ－Ｆ線断面図に相当）。 図１４（ａ）は、第１実施形態のナットの拡大平面図。図１４（ｂ）は、該ナットの孔部が変位している状態を示す拡大平面図。 図１５（ａ）は、第５実施形態のナットの拡大平面図。図１５（ｂ）は、図１５（ａ）のＨ－Ｈ線断面図。 図１６（ａ）は、第５実施形態のナットを第２領域に収納した状態を表すナット収納部の拡大平面図。図１６（ｂ）は、図１６（ａ）のＩ－Ｉ線断面図。 図１に示すプラズマ処理装置で用いられる上部電極の他の例を示す下面図。 図１８（ａ）は、図１７のＪ－Ｊ線拡大断面図。図１８（ｂ）は、図１７のＫ－Ｋ線拡大断面図。

以下、図１乃至図９を参照しつつ、本発明の第１実施形態に係る締結構造について説明する。次いで、図１０乃至図１８を参照しつつ、第２乃至第６実施形態に係る締結構造について順番に説明する。第２乃至第６実施形態に係る締結構造については、それまでに説明した締結構造との相違点について説明し、共通する構成及び作用・効果については説明を適宜省略する。各図における寸法は、実際のものとは異なる場合がある点に留意されたい。
また、図１において第１実施形態に係る締結構造を備えたプラズマ処理装置全体を、図２乃至図１８においてプラズマ処理装置を構成する各部材を部分的に描写しているが、本発明の締結構造と無関係な部分については適宜描写を省略又は簡略化して描写している点に留意されたい。

［第１実施形態］
図１は、本発明の第１実施形態に係る締結構造を備えたプラズマ処理装置を表す概要図である。
図１に示すプラズマ処理装置１０は、平行平板型（容量結合型）のプラズマ処理装置１０である。平行平板型のプラズマ処理装置１０は、チャンバ１１と、チャンバ１１の上端開口部を覆うように設けられた上部電極１２と、上部電極１２の上方に設けられたガス供給管１３と、上部電極１２の下方に設けられたシャワーヘッド１４と、チャンバ１１の内部に設けられた下部電極１５と、載置台１６と、を備える。また、プラズマ処理装置１０は、上部電極１２とチャンバ１１との間に介在する絶縁部１７と、高周波電源１８、１９とを備える。下部電極１５上には、プラズマ処理の対象となるシリコンウエハなどの被処理体Ｓが載置される。

上記構成のプラズマ処理装置１０において、高周波電源１８、１９から上部電極１２及び／又は下部電極１５（本実施形態では、上部電極１２及び下部電極１５の双方）に高周波電力が印加されると、上部電極１２と下部電極１５との間に高周波電界が発生する。この高周波電界により、ガス供給源（図示せず）からガス供給管１３を介してチャンバ１１の内部に供給された処理ガスがプラズマ化され、このプラズマによって被処理体Ｓにプラズマ処理（例えば、プラズマエッチング処理やプラズマＣＶＤ処理）が施される。

プラズマ処理装置１０を構成する各部材は、本発明の第１実施形態に係る締結構造２０によって締結することが可能である。以下、締結構造２０によって締結される各部材のうち、ナット収納部２が設けられた部材を「第１部材」と称し、締結構造２０によって第１部材と締結される部材を「第２部材」と称する。本実施形態では、図１に示すように、締結構造２０によって第１部材である上部電極１２に第２部材であるシャワーヘッド１４が締結されている。

図２は、プラズマ処理装置１０で用いられる上部電極１２の下面図である。
上部電極１２は、チャンバの上端開口部を閉塞するように設けられた、高周波電力の印加対象となる部材であり、一般的に、アルミニウムや単結晶シリコンなどから構成されている。
図２に示すように、本実施形態では、上部電極１２の下面は円形であり、その中央部に貫通孔（ガス流路１２ａ）が１つ設けられている。ガス供給源からガス供給管１３を介して供給された処理ガスは、このガス流路１２ａを介して上部電極１２の下方に締結されたシャワーヘッド１４に供給される。本実施形態では、上部電極１２の下面にナット収納部２が設けられている。

図３（ａ）は、プラズマ処理装置１０で用いられるシャワーヘッド１４の平面図であり、図３（ｂ）は、図３（ａ）のＢ－Ｂ線拡大断面図である。
シャワーヘッド１４は、上部電極１２を介してガス供給源から供給された処理ガスをチャンバ内部に均一に拡散して吐出する部材である。シャワーヘッド１４は、例えば、図３（ａ）に示すように、多数の貫通孔（ガス吐出孔１４ａ、図３（ａ）では黒点として描写している）が略均一に設けられた円形の部材である。ガス供給源から供給された処理ガスは、このガス吐出孔１４ａを介してチャンバ内部に吐出される。
シャワーヘッド１４には、上面から下面にかけて貫通する貫通部としての貫通孔（ボルト孔１４ｂ）が設けられている。本実施形態では、貫通部としてボルト孔１４が設けられているが、本発明はこれに限るものではなく、シャワーヘッド１４の周縁から内側に向けて形成された切欠き等であってもよい。

図３（ｂ）に示すように、ボルト３を、シャワーヘッド１４の下面側から白矢印の示す方向に移動（即ち、ボルト孔１４ｂに挿入）させつつ、図２に示す上部電極１２に設けられたナット収納部２に収納したナット４に螺合させることにより、第１部材である上部電極１２の下面と第２部材であるシャワーヘッド１４とが締結される。

以下、上部電極１２に設けられたナット収納部２及びナット収納部２に収納されるナット４について詳しく説明した後、第１部材（上部電極１２）と第２部材（シャワーヘッド１４）との締結手順について説明する。
なお、本実施形態では、上部電極１２の下面にナット収納部２を設けているため、実際にプラズマ処理装置１０を使用する際、ナット収納部２は下方を向いている（図１参照）。しかし、本発明の締結構造２０は、ナット収納部２がどの方向を向いていても使用可能である。図５、図６（ｃ）及び図９では、説明の便宜上、ナット収納部２の開口部２４が紙面の上方を向くようにナット収納部２を描写している。

＜ナット収納部及びナット＞
ナット収納部２は、ナット４を収納可能であると共にその内部でナット４がスライド移動可能な溝状の凹部である。
図２に示すように、本実施形態では、ナット収納部２は、上部電極１２の下面周縁に沿って複数（図２では、１２個）並設されている。なお、ナット収納部２の数は第１部材（上部電極１２）と第２部材（シャワーヘッド１４）とを十分な強度で締結できれば特に限定されず、シャワーヘッド１４の重量や形状に合わせて適宜変更することが可能である。隣り合うナット収納部２の間隔についても同様である。

なお、シャワーヘッド１４に設けられるボルト孔１４ｂの位置及び数は、上部電極１２に設けられるナット収納部２の位置及び数に合ったものとされる。
図３（ａ）に示すように、本実施形態では、ボルト孔１４ｂの数はナット収納部４と同数（１２個）とされている。また、図３（ａ）に示すように、ボルト孔１４ｂは周縁に沿って等間隔に配置されている。これに応じて、図２に示すように、ナット収納部２の第２領域２２も周縁に沿って等間隔に配置されている。

図４（ａ）は、図２のＡで示す破線で囲われたナット収納部２の拡大平面図であり、図４（ｂ）は、第１実施形態で用いられるナット４の拡大平面図である。
図５（ａ）は、図４（ａ）のＣ－Ｃ線断面図であり、図５（ｂ）は、図４（ａ）のＤ－Ｄ線断面図である。
図２、図４乃至図５に示すように、ナット収納部２は、第１領域２１と第２領域２２とに大別される。第１領域２１は、ナット収納部２の底面２６と直交する方向（以下、「入出方向」と称する）からナット４を挿入可能な領域である。なお、以下、必要に応じて、入出方向のうち、ナット収納部２の底面２６に向かう方向を「入方向」と称し、ナット収納部２の底面２６から離れる方向を「出方向」と称して区別する。第１領域２１は、入方向からナット４を挿入可能な領域である。

第２領域２２は、第１領域２１と連接しており、入出方向（出方向）へのナット４の離脱を阻止する離脱阻止手段２３が設けられた領域である。
図５に示すように、本実施形態では、第１領域２１と第２領域２２とは連続した１つの平面を底面２６として共有している。このため、第１領域２１に挿入したナット４を、その底面２６に沿ってスライド移動させることで、容易に第２領域２２へナット４を収納することができる。同様に、第２領域２２から第１領域２１へナット４をスライド移動させることも可能である。
なお、ナット４のスライド移動は、例えば、素手又は適当な治具（例えば、六角レンチなど）を用いて、第１領域２１から第２領域２２へナット４を押し込むことで実現可能である。ナット収納部２の深さ（内周面２５の高さ）は特に限定されず、ナット４の形状やボルト３の雄ねじ部３２の長さに合わせて適宜設定することが可能である。

ナット収納部２の開口部２４のうち、第１領域２１に対応する部分（以下、「第１開口部」と称する）は、ナット４が挿入可能な寸法を有する。第１開口部の寸法は、使用するナット４の外縁形状に合わせて適宜変更することが可能である。
図４（ｂ）に示すように、例えば、本実施形態では、外縁が平面視正六角形状のナット４（所謂、六角ナット）を用いている。また、本実施形態では、ナット収納部２の内周面２５は、互いに平行に延びる２つの内側面２５ａと、第１領域２１において２つの内側面２５ａを繋ぐ第１端面２５ｂと、第２領域２２において２つの内側面２５ａを繋ぐ第２端面２５ｃと、から構成されている。なお、本実施形態では、第１端面２５ｂ及び第２端面２５ｃは円弧面とされているが、この端面の形状は特に限定されず、平面であってもよい。また、本実施形態では、２つの内側面２５ａは平行な平面とされているが、これに限定されず、例えば、互いの離隔距離（後述の長さＬ１に相当）が一定となるように同心状に配置された緩やかな円弧面にすることも可能である。

図６（ａ）は、第１領域２１にナット４が収納されたナット収納部２の拡大平面図であり、図６（ｂ）は、第２領域２２にナット４が収納されたナット収納部２の拡大平面図であり、図６（ｃ）は、図６（ｂ）のＥ－Ｅ線断面図である。
本実施形態では、２つの内側面２５ａ間の長さＬ１（以下、「側面幅Ｌ１」と称する）は、ナット４の二面幅Ｌ２よりも僅かに長くなっている。第１開口部には、第２領域２２のように離脱阻止手段２３が設けられていない。このため、図６（ａ）に示すように、第１開口部から第１領域２１へナット４を挿入すると、ナット４の外周面を構成する６つの平面のうち対向する２つの平面が、ナット収納部２の２つの内側面２５ａに僅かな空隙Ｇを隔てて隣接する。即ち、ナット４は第１領域２１に完全には嵌合しない。このため、第１領域２１に収納されたナット４を図６（ａ）の白矢印で示す方向へスライド移動させて、図６（ｂ）に示すように第２領域２２に収納できる。また、第１領域２１に収納したナット４を再び出方向へ移動させる（即ち、第１領域２１に収納したナット４を第１開口部から抜き取る）こともできる。

側面幅Ｌ１の長さは特に限定されないが、通常、ナット４の二面幅Ｌ２の１．０１～１．１倍であり、好ましくは１．０１～１．１倍である。本実施形態では、側面幅Ｌ１の長さがナット４の二面幅Ｌ２の１．０１倍を下回ると、第１領域２１からナット４を抜き取り難くなるおそれがある。

第２領域２２には、第１領域２１から第２領域２２にスライド移動したナット４が出方向へ離脱することを阻止する離脱阻止手段２３が設けられている。この離脱阻止手段２３により、第２領域２２に収納されたナット４が、ナット収納部２の開口部２４のうち第２領域２２に対応する部分（以下、「第２開口部」と称する）からナット収納部２の外側へ離脱しなくなる。このため、第１部材と第２部材との締結状態を維持することが可能となる。

離脱阻止手段２３の形態は、特に限定されないが、本実施形態では、第２領域２２の内周面２５から内側に延設されたつば部を離脱阻止手段２３として用いている。本実施形態では、第２端面２５ｃは円弧面とされており且つナット収納部２の２つの内側面２５ａが互いに平行であるため、つば部２３は平面視Ｕ字状になっている。つば部２３の第２領域２２の内周面２５からの突出長さは、ナット４の離脱を阻止できる限りにおいて特に限定されない。ただし、ナット収納部２を平面視した際、つば部２３と第２領域２２に収納されたナット４の孔部４１とが重なる部分を有さない突出長さである必要がある。つば部２３とナット４の孔部４１とが重なる部分を有すると、第２開口部からナット収納部２にボルト３を挿入してナット４に螺合させることができないためである。

つば部２３の厚み（入出方向についての寸法）は特に限定されないが、つば部２３が過度に薄いと第１部材（上部電極１２）と第２部材（シャワーヘッド１４）の締結強度が低くなり、締結の際や締結後につば部２３が破損するおそれもある。これを考慮すると、つば部２３の厚みは、好ましくは２ｍｍ～５ｍｍであり、より好ましくは３ｍｍ～５ｍｍである。

なお、本明細書において、「ナット４が出方向へ離脱することを阻止する」とは、ナット４が離脱阻止手段２３を超えて出方向へ移動しないことを意味する。本実施形態のように、第２領域２２に収納されたナット４と離脱阻止手段２３との間に空隙が殆どない場合（図６（ｃ）参照）、実質的に第２領域２２に収納されたナット４は出方向へ移動しないが、ナット４と離脱阻止手段２３との間に空隙がある場合（図示せず）、この空隙の長さの分だけナット４の移動は許容される。

本実施形態では、対向するつば部２３の部位の離隔距離Ｌ３は、ナット４の二面幅Ｌ２よりも短くされている。したがい、第２領域２２に収納されたナット４を出方向に移動させようとしても、ナット４の周縁部４２がつば部２３に当接するため、第２開口部からナット収納部２の外側へのナット４の離脱が阻止される（図６（ｂ）参照）。
なお、離隔距離Ｌ３の長さは特に限定されないが、通常、ナット４の二面幅Ｌ２の０．５倍～０．９倍であり、好ましくは０．５倍～０．８倍である。

本発明では、第２領域２２においてナット４の回転が阻止されることが好ましい。
第２領域２２に収納されたナット４とボルト３とを螺合させる際、すなわち、ボルト３の雄ねじ部３２をナット４の孔部４１に設けられた雌ねじ部に螺合させる際、ナット４が固定されていなければ、ボルト３に回転に伴ってナット４も回転（供回り）する。素手や治具によってナット４を固定しつつボルト３を螺合させることも可能であるが、非常に煩雑であり、ボルト３とナット４との螺合に長時間を要することになる。この点、第２領域２２に収納されたナット４の回転が阻止されれば、素手や治具を用いることなくナット４の供回りを防ぐことができ、容易に素早くボルト３とナット４とを螺合させることができる。

第２領域２２においてナット４の回転を阻止する構成については、特に限定されないが、ナット４の外周面４３が第２領域２２の内周面２５に当接することによりナット４の第２領域２２における回転が阻止される場合を例示できる。本実施形態では、ナット収納部２の側面幅Ｌ１が、ナット４の孔部４１の中心から外周面４３に至る最大長さ（Ｌ４）の２倍未満（即ち、Ｌ１＜２×Ｌ４）となっている。したがい、第２領域２２においてナット４を回転させる周方向の力が作用しても、ナット４の外周面４３がナット収納部２の内側面２５ａに当接するため、ナット４は回転できない。したがい、ボルト３をナット４に螺合する際、ナット４の供回りを効果的に防ぐことができる。

なお、「ナット４の孔部４１の中心から外周面４３に至る最大長さ（Ｌ４）」とは、図４（ｂ）に示すようにナット４を平面視し、ナット４の孔部４１の中心からナット４の外周面４３に至る無数の仮想直線を想定した場合において、最も長い仮想直線の長さを意味する。本実施形態では、ナット４として六角ナットを用いているため、ナット４の孔部４１の中心から外周面４３に至る最大長さ（Ｌ４）は、ナット４の孔部４１の中心からナット４の外縁を構成する正六角形の角に至る長さに等しい。

本発明の締結構造２０を構成するナット４及びボルト３の材質は特に限定されないが、耐腐食性を有する金属であることが好ましい。このような金属としては、例えば、チタン、ニッケル、又はこれらの合金が挙げられ、好ましくはニッケル合金が挙げられる。
ニッケル合金は、ニッケルを主成分として２０質量～９０質量％含み且つその他の元素を１種又は複数種含む金属である。ニッケル合金に含まれるその他の元素としては、例えば、コバルト、クロム、モリブデン、タングステン、鉄、ケイ素、マンガン、炭素、ニオブなどを例示できる。特に、耐腐食性が高いことから、例えば、ハステロイ（登録商標）やインコネル（登録商標）を用いることが好ましい。

また、ナット４及びボルト３には、耐腐食性のコーティング膜を用いてコーティング処理を施してもよい。コーティング膜の材質は、特に限定されないが、例えば、ニッケルやフッ素系樹脂が挙げられる。

なお、本発明の締結構造２０を構成するナット収納部２は、例えば、エンドミルなどの切削手段を用いて第１部材（本実施形態では、上部電極１２）に溝状の凹部を加工することにより容易に設けることができる。特に、本実施形態のように離脱阻止手段２３としてつば部を採用している場合、このような切削手段によってナット収納部２を設け易い。

＜第１部材と第２部材との締結手順＞
図７は、上部電極１２にシャワーヘッド１４を締結する手順を説明するプラズマ処理装置１０の概要図である。
第１部材である上部電極１２にシャワーヘッド１４を締結する場合、通常、プラズマ処理装置１０に上部電極１２を取り付けたままシャワーヘッド１４が上部電極１２の下面に締結される。
本実施形態のプラズマ処理装置１０は、前述のように、被処理体Ｓを収納したチャンバ１１の上部開口部が上部電極１２によって閉塞された構造を有している。具体的には、図１及び図７に示すように、チャンバ１１は、上壁１１ａ及び側壁１１ｂを具備する。上部電極１２は、絶縁部１７を介して上壁１１ａに取り付けられている。上壁１１ａと側壁１１ｂとは、ヒンジ５により連結されている。このため、プラズマ処理装置１０を構成する各部材をメンテナンスする際には、図７の白矢印Ａ１に示すように、ヒンジ５を支点として側壁１１ｂに対して上壁１１ａ、絶縁部１７及び上部電極１２を上方に約９０°回転させることにより、チャンバ１１を開口状態にすることが可能である。

上部電極１２にシャワーヘッド１４を取り付けるには、まず、プラズマ処理装置１０のチャンバ１１を図７に示すような開口状態とする。開口状態において、上部電極１２の下面は水平面と略直交する（鉛直面と略平行となる）。次いで、シャワーヘッド１４を上部電極１２の下面と平行にし、白矢印Ａ２に示すように上部電極１２の下面に近付け、ボルト３とナット４とを螺合させる。

具体的には、まず、図７に示す上部電極１２のナット収納部２に対し、その第１開口部から第１領域２１にナット４を挿入する（図６（ａ）参照）。次いで、第１領域２１に挿入したナット４を第２領域２２にスライド移動させる（図６（ｂ）参照）。

なお、本発明では、少なくともナット４とボルト３とが螺合する際、第１領域２１が第２領域２２よりも上方に位置することが好ましい。図２は、図７に示すようにチャンバ１１を開口状態にした際、矢印Ａ２に示す方向から見た上部電極１２の下面図になっている。本実施形態では、図２に示すように、全てのナット収納部２は、チャンバ１１を開口状態にした際（即ち、ナット４とボルト３とが螺合する際）、その第１領域２１が第２領域２２よりも上方に位置するように配置されている。

第１領域２１が第２領域２２よりも下方に位置すると、第２領域２２に位置するナット４が、自重により第１領域２１に戻り、ナット収納部２から脱落するおそれがある。この点、図２に示すように、第１領域２１が第２領域２２よりも上方に位置すると、ナット４が、自重により第２領域２２から第１領域２１に戻らないため、ボルト３とナット４とを的確に素早く螺合させることができる。

図８は、第１領域２１が第２領域２２よりも上方に位置するナット収納部２の拡大平面図である。
図８に示すように、第１領域２１が第２領域２２よりも上方に位置する場合、第１領域２１から第２領域２２へ延びるナット収納部２の連接方向（以下、単に「連接方向」と称する）と水平面との成す内角αは特に限定されないが、摩擦角の観点から、好ましくは２０°～９０°であり、より好ましくは３０°～９０°であり、さらに好ましくは４５°～９０°である。
内角αが上記の範囲内にあれば、第１領域２１に挿入したナット４が自重により自然に第２領域２２にスライド移動し易く、素手や治具を用いてナット４に触らずともナット４を第２領域２２に移動させ易くなる。

そして、上記のようにして、第２領域２２に位置するナット４に対しボルト３を螺合させることで、上部電極１２にシャワーヘッド１４を締結する。
前述のように、本実施形態では、シャワーヘッド１４にボルト３が挿通されるボルト孔１４ｂが設けられている（図３（ｂ））。ボルト孔１４ｂは、ボルト３の雄ねじ部３２のねじ径よりも大きく且つボルト３の頭部３１の外径よりも小さな内径を有する。したがい、シャワーヘッド１４の下面側から上面側にかけてボルト３をボルト孔１４ｂに挿通し、ナット４の雌ねじ部（孔部４１）に螺合させることができる。

図９は、ボルト３とナット４とを螺合させ、上部電極１２とシャワーヘッド１４とを締結した状態を示す部分拡大断面図である。
上述のように、ナット４に対しボルト３を螺合させることで、最終的に、図９に示すように、シャワーヘッド１４が上部電極１２に密接した状態で、上部電極１２とシャワーヘッド１４との締結が完了する。
なお、特に図示しないが、シャワーヘッド１４のボルト孔１４ｂとボルト３の頭部３１との間に、ワッシャーを挟み込んでもよい。

締結した上部電極１２とシャワーヘッド１４とは、上述した手順と逆の手順により、容易に非締結状態とすることができる。本実施形態の締結構造２０では、非締結状態において、ナット４を第１領域２１から抜き取ることができる。このため、ナット４が腐食したり汚染した場合、この腐食・汚染したナット４を第１領域２１から抜き取ることにより、新しいナット４に容易に交換することができる。したがい、上部電極１２を新品に代える必要がなく、長期間に亘って締結構造２０を使用可能である。

［第２実施形態］
図１０（ａ）は、第２実施形態の第２領域２２を表す上部電極１２の部分拡大断面図であり、図１０（ｂ）は、第２領域２２にナット４を収納した状態を表す上部電極１２の部分拡大断面図である。
第２実施形態は、第１実施形態と比べて、ナット収納部２の第２領域における内側面２５ａの形状を変更しており且つ離脱阻止手段２３としてつば部以外の手段を採用している点が異なる。

第１実施形態では、ナット収納部２の第１領域２１及び第２領域２２において、２つの内側面２５ａは互いに平行で且つ底面２６から直立している（図５（ａ）参照）。これに対し、図１０（ａ）に示すように、本実施形態では、２つの内側面２５ａは、第２領域２２において、開口部２４から底面２６にかけて（即ち、入方向に向かうにつれ）互いに離反するテーパ面とされている。このように、本実施形態では、所謂アリ溝構造の第２領域２２を採用している。

本実施形態では、第２領域２２における内側面２５ａの最小側面幅Ｌ５は、ナット４の二面幅Ｌ２よりも短い。したがい、図１０（ｂ）に示すように、第２領域２２にナット４をスライド移動させた後においては、内側面２５ａがナット４の外周面４３に当接することによりナット４が出方向へ移動することが阻止される。即ち、本実施形態では、内側面２５ａが離脱阻止手段２３としての機能を奏することになる。本実施形態でも、第１実施形態と同様に、ボルト３とナット４とを螺合させ、上部電極１２とシャワーヘッド１４とを締結することができる。

［第３実施形態］
図１１は、第３実施形態のナット４がナット収納部２の第１領域２１に収納された状態を表す拡大平面図である。
第３実施形態では、第１実施形態と比べて、ナット４の形状を変更している。
第１実施形態では、ナット４として六角ナットを用いているが、本発明で用いることができるナット４の形状は特に限定されず、種々の形状のナット４を用いることができる。本実施形態では、図１１に示すように、ナット４の外縁形状が、ナット収納部２の連接方向についての寸法の方が、ナット収納部２の幅方向（ナット収納部２の連接方向と直交し且つナット収納部２の底面２６と平行な方向）についての寸法よりも大きな長円形状とされている。しかし、これに限定されず、楕円形状や長方形など、直交する方向の寸法が異なる他の外縁形状を有するナット４を用いることも可能である。

本実施形態のように、直交する方向の寸法が異なる外縁形状を有するナット４を用いれば、ナット４をナット収納部２に挿入する際、予定されている本来のナット４の向きを誤って挿入するおそれが低減する。すなわち、外縁形状の寸法の小さな方が連接方向に向くように（外縁形状の寸法の大きな方が幅方向に向くように）ナット４を挿入するおそれがなくなる。

［第４実施形態］
図１２（ａ）は、第４実施形態のナット４がナット収納部２の第１領域２１に収納された状態を表すナット収納部２の拡大平面図であり、図１２（ｂ）は、同ナット４がナット収納部２の第２領域２２に収納された状態を表すナット収納部２の拡大平面図である。図１３は、ボルト３と第４実施形態のナット４とを螺合させ、上部電極１２とシャワーヘッド１４とを締結した状態を示す部分拡大断面図である。
第４実施形態でも、第１実施形態と比べて、ナット４の形状を変更している。
本実施形態では、図１２（ａ）に示すように、ナット４がナット収納部２に収納された状態において、ナット収納部２の幅方向を基準として、ナット４の外縁形状が非線対称である。すなわち、幅方向に延びる如何なる直線を基準にしたとしても、ナット４の外縁形状が線対称にならない（線対称の基準となる直線が存在しない）。図１２（ａ）では、ナット４の外縁形状は、第２領域２２側の外縁４４が円弧面の平面視Ｄ字状とされているが、ナット４の外縁形状は幅方向を基準として非線対称であれば特に限定されず、その他の形状を採用することも可能である。

図１４（ａ）は、第１実施形態のナットの拡大平面図であり、図１４（ｂ）は、該ナットの孔部が変位している状態を示す拡大平面図である。
図１４（ａ）に示すように、第１実施形態で用いたような六角ナットは、通常、外縁形状を構成する正六角形の図心（対角線の交点）がナット４の孔部４１の中心に位置する（即ち、外縁形状の図心と孔部の中心とが一致する）。しかし、市販の六角ナットは、対角線寸法が保証されていないので、ナット４の孔部４１の位置が変位している場合がある。例えば、図１４（ｂ）に示すように正六角形の図心よりも僅かにずれた位置に孔部４１の中心が位置している場合がある。しかし、このような場合、孔部４１が正六角形の図心から変位していることは一見して判別し難いため、ナット４をナット収納部２に収納する際、その予定されている向きを誤ることにより、第２領域２２にナット４がスライド移動した際、ボルト３に螺合する適切な位置にナット４の孔部４１が位置しない場合がある。このような問題は、六角ナットに限定されるものではなく、外縁形状が幅方向を基準として線対称であるナット全てに共通するものである。

本実施形態のように、ナット４の外縁形状が幅方向を基準として非線対称であれば、ナット４をナット収納部２に挿入する際にナット４の向きを間違えることがなく、予定されている本来の向きでナット４を収納することができる。特に、本実施形態のナット収納部２は、図１２（ａ）に示すようにナット４が本来の向き（第２領域２２側に円弧面の外縁４４が位置する向き）で挿入される場合に限ってナット４を収納可能な平面視Ｄ字状の内周面を有するため、より一層、ナット４の向きを間違えることがない。この結果、より迅速にボルト３とナット４とを螺合させることができる。

また、第１実施形態のように、ナット４が六角ナットであり、ナット収納部２の第２端面２５ｃが円弧面である場合、図６（ｂ）、（ｃ）に示すように、ナット４が第２領域２２に移動した際、ナット４の角４ａよりも先に角４ｂ、４ｃが第２端面２５ｃに当接し、これ以上移動しない（角４ａが第２端面に当接しない）状態となり得る。しかも、通常、六角ナットの角は面取りされている（ただし、図６（ｂ）、（ｃ）等の図面では、便宜上、面取りをしていない状態でナット４を図示している）ため、ナット４の角４ｂ、４ｃの当接位置が面取りの状態に応じてずれる可能性がある。仮に、ナット４の寸法や第２端面２５ｃの曲率に応じて、角４ａが第２端面に当接する場合であっても、ナット４の角４ａの当接位置が角４ａの面取りの状態に応じてずれる可能性がある。すなわち、第２領域２２において、ボルト３に螺合するナット４の連接方向の位置を正確に位置決めすることができないおそれがある。

これに対し、本実施形態のナット４は、第２領域２２側の外縁４４が円弧面とされている。この円弧面の曲率は、同じく円弧面であるナット収納部２の第２端面２５ｃの曲率と同等に設計されている。このため、図１２（ｂ）に示すように、ナット４が第２領域２２に移動した場合、ナット４の連接方向の端部（外縁４４）が第２領域２２の連接方向の端面（第２端面２５ｃ）に当接した状態となる。したがい、図１３に示すように、ボルト３に螺合するナット４の連接方向の位置（ナット４の外縁４４がナット収納部２の第２端面２５ｃに当接する位置）を正確に位置決めすることができ、容易にボルト３とナット４とを螺合させることができる。

さらに、本実施形態のナット４は、平面視Ｄ字状であるため、長円形状である第３実施形態のナット４を用いる場合に比べて、ナット収納部２の連接方向の寸法をコンパクトにすることが可能である。

［第５実施形態］
図１５（ａ）は、第５実施形態のナットの拡大平面図であり、図１５（ｂ）は、図１５（ａ）のＨ－Ｈ線断面図である。図１６（ａ）は、第５実施形態のナットを第２領域に収納した状態を表すナット収納部の拡大平面図であり、図１６（ｂ）は、図１６（ａ）のＨ－Ｈ線断面図である。
第５実施形態でも、第１実施形態と比べて、ナット４の形状を変更している。

第１実施形態では、ナット４の表面は連続した一つの面であったが、本実施形態では、ナット４の表面に段差が設けられている。具体的には、図１５（ａ）及び図１５（ｂ）に示すように、本実施形態では、ナット４の周縁部４２よりも出方向に突出するナット４の出方向端部４５が設けられている。ナット４の出方向端部４５は、第２領域２２に収納したナット４を図１６（ａ）に示すように平面視した際、出方向端部４５の表面がナット収納部２の第２領域２２の第２開口部から完全に露出するように配置されている。また、ナット４の出方向端部４５の表面と離脱阻止手段２３の表面（上部電極２の下面）とがほぼ同一平面上に位置する（図１６（ｂ）参照）。

このように、本実施形態では、ナット４が出方向に突出する出方向端部４５を有するため、出方向端部４５の無い第１実施形態のナット４に比べて雌ねじ部を長くすることができ、ボルト３とより強く螺合させることが可能である。あるいは、雌ねじ部の長さ全体を第１実施形態のナット４と同等にした場合には、ナット４の周縁部４２の入出方向の寸法を小さくすることができる（周縁部４２に位置する雌ねじ部の長さを短くできる）ため、その分だけナット収納部２をコンパクトにすることが可能である。
また、本実施形態では、ナット４の出方向端部４５が第１部材である上部電極２の下面と同一平面上に位置するため、ボルト３とナット４とを螺合させた際、第２部材であるシャワーヘッド１４が第１部材だけでなくナット４の出方向端部４５にも当接する。このため、第１部材と第２部材とをより強固に締結することができる。

［第６実施形態］
図１７は、図１に示すプラズマ処理装置１０で用いられる上部電極１２の他の例（上部電極１２に設けられたナット収納部の他の例）を示す下面図である。
図１８（ａ）は、図１７のＪ－Ｊ線拡大断面図である。図１８（ｂ）は、図１７のＫ－Ｋ線拡大断面図である。図１８の上側が上部電極１２の下面側に、図１８の下側が上部電極１２の上面側に相当する。
第６実施形態は、第１実施形態と比べて、上部電極１２及びナット収納部を変更している。

第１実施形態では、上部電極１２に設けられた何れのナット収納部２も第１領域２１と第２領域２２とを有する構成であったが、本実施形態では、図１７に示すように、第１実施形態と同じナット収納部２の他、第２領域２２に相当する部分のみを有する構成のナット収納部２Ａ、２Ｂが設けられている。また、第１実施形態の上部電極１２の下面は、全体が面一の平坦面であったが、本実施形態の上部電極１２の下面は、円環状の平坦な最下面１２ｂと、最下面１２ｂの内側に設けられ、最下面１２ｂよりも上面側に凹んだ位置にある平坦な円環面１２ｃとから構成されている。

具体的には、図１８に示すように、ナット収納部２Ａ、２Ｂは、ナット収納部２Ａ、２Ｂの底面２６に平行な方向（図１８に示す「挿入方向」）からナット４が挿入可能で且つナット収納部２Ａ、２Ｂの底面２６と直交する方向へのナット４の離脱を阻止する離脱阻止手段（つば部）２３を有している。図１８（ｂ）に示すように、ナット収納部２Ｂの底面２６は、円環面１２ｃと面一になっている。
図１７を参照すれば分かるように、ナット収納部２Ａには、上部電極１２の外側から内側に向けてナット４が挿入される。ナット収納部２Ｂには、上部電極１２の内側から外側に向けてナット４が挿入される。前述のように、ナット収納部２Ｂの底面２６は、円環面１２ｃと面一になっているため、ナット収納部２Ｂにナット４を挿入する際には、ナット４を円環面１２に沿わせて内側から外側に移動させればよい。

本実施形態のナット収納部２Ａ、２Ｂも、第１実施形態のナット収納部２と同様に、ナット４を上部電極１２のナット収納部２Ａ、２Ｂに挿入して収納し、シャワーヘッド１４に設けられたボルト孔１４ｂにボルト３を挿通し、このボルト３をナット４に螺合させることで、上部電極１２とシャワーヘッド１４とを締結可能である。この際、ナット収納部２Ａ、２Ｂは、離脱阻止手段としてのつば部２３を有するため、ボルト３と螺合したナット４が離脱するおそれがない。このため、上部電極１２とシャワーヘッド１４との締結状態を維持可能である。

また、第１実施形態のナット収納部２と同様に、ボルト３とナット４とが螺合していない非締結状態において、ナット４を挿入方向と反対側にナット収納部２Ａ、２Ｂから抜き取ることができる。このため、例えば、ナット４が腐食したり汚染した場合、この腐食・汚染したナット４をナット収納部２Ａ、２Ｂから抜き取ることにより、新しいナット４に容易に交換することができる。したがい、ナット収納部２Ａ、２Ｂが設けられた上部電極１２自体を新品に代える必要がなく、長期間に亘って締結構造を使用可能である。

図１７は、図２と同様に、図７に示すようにチャンバ１１を開口状態にした際、矢印Ａ２に示す方向から見た上部電極１２の下面図になっている。本実施形態では、図１７に示すように、ナット収納部２Ａ、２Ｂは、チャンバ１１を開口状態にした際（即ち、ナット４とボルト３とが螺合する際）、ナット収納部２Ａ、２Ｂにおけるナット４の挿入方向上流側（図１７の上側）がナット４の挿入方向下流側（図１７の下側）よりも上方に位置する。
ナット４の挿入方向上流側がナット４の挿入方向下流側よりも上方に位置するので、ナット収納部２Ａ、２Ｂに収納されたナット４がナット収納部２Ａ、２Ｂから抜け出し難く、ボルト３とナット４とを的確に素早く螺合させることができる。

なお、本実施形態のナット収納部２Ａ、２Ｂについても、第２実施形態のアリ溝構造のようなつば部以外の離脱阻止手段２３を採用することが可能である。
また、本実施形態のナット収納部２Ａ、２Ｂについても、第３実施形態のナット４と同様に、挿入方向についての寸法の方がナット収納部２Ａ、２Ｂの幅方向（ナット４の挿入方向と直交し且つナット収納部２Ａ、２Ｂの底面２６と平行な方向）についての寸法よりも大きな長円形状等のナット４を用いることが可能である。
また、本実施形態のナット収納部２Ａ、２Ｂについても、第４実施形態のナット４と同様に、ナット４がナット収納部２Ａ、２Ｂに収納された状態において、ナット収納部２Ａ、２Ｂの幅方向を基準として、外縁形状が非線対称であるナット４（平面視Ｄ字状のナット等）を用いることが可能である。
また、本実施形態のナット収納部２Ａ、２Ｂについても、第５実施形態のナット４と同様に、表面に段差が設けられたナット４を用いることが可能である。
さらに、図１７に示す例では、第１実施形態と同じナット収納部２も設けているが、全てを本実施形態のナット収納部２Ａ、２Ｂにすることも可能である。

以上のように、本発明に係る締結構造について、プラズマ処理装置に用いられる場合を例に挙げて説明したが、締結構造の用途は特に限定されず、各種の機械装置、船舶、家具などに適用することも可能である。

本明細書では、プラズマ処理装置として平行平板型（容量結合型）のプラズマ処理装置を例示して説明を行ったが、本発明の締結構造を採用し得るプラズマ処理装置はこれに限定されず、電子サイクロトロン共鳴（ＥＣＲ）プラズマ処理装置、誘導結合プラズマ（ＩＣＰ）処理装置などにも採用可能である。また、本明細書では、第１部材として上部電極１２を例示し、第２部材としてシャワーヘッド１４を例示したが、第１及び第２部材はこれらに限定されず、適宜変更することが可能であり、例えば、第１部材としてチャンバ１１を採用し第２部材として上部電極１２を採用する（即ち、チャンバ１１と上部電極１２との締結に本発明の締結構造２０を用いる）ことも可能である。

さらに、本発明は、上述した具体的な実施形態に限定されるものではなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲で種々の変更を加えることが可能である。例えば、外縁形状が非線対称である第４実施形態のナット４の出方向端部を第５実施形態に示すように突出させてもよい。

１０…プラズマ処理装置、２０…締結構造
１２…上部電極、１４…シャワーヘッド、１５…下部電極
２…ナット収納部、２１…第１領域、２２…第２領域、２３…離脱阻止手段、２４…開口部、２５…内周面、２５ａ…内側面、２５ｂ…第１端面、２５ｃ…第２端面、２６…底面
３…ボルト、３１…頭部、３２…雄ねじ部
４…ナット、４１…孔部、４２…周縁部、４３…外周面

Claims (6)

1. 第１部材と第２部材とを締結する締結構造であって、
   ボルトと、
   前記ボルトに螺合可能なナットと、
   前記第１部材に設けられ、前記ナットを収納可能で、内周面に囲われた溝状のナット収納部と、
   前記第２部材に設けられ、前記ボルトが挿通可能な貫通部と、を備え、
   前記ナット収納部は、前記ナット収納部の底面と直交する方向から前記ナットが挿入可能な第１領域と、前記第１領域と連接しており且つ前記ナット収納部の底面と直交する方向への前記ナットの離脱を阻止する離脱阻止手段を有する第２領域と、を有しており、
   前記第１領域に挿入した前記ナットの少なくとも一部が前記第２領域にスライド移動可能であり、且つ、前記ナットが前記第２領域に移動した状態において、前記貫通部に挿通された前記ボルトが前記ナットに螺合可能であり、
   前記ボルトの挿通方向と、前記ナットの挿入方向とが、同じ方向であることを特徴とする締結構造。
2. 前記第１部材がアルミニウム又は単結晶シリコンから構成されている、
   請求項１に記載の締結構造。
3. 前記ナットが前記第２領域に移動した状態において、前記貫通部及び前記離脱阻止手段に挿通された前記ボルトが前記ナットに螺合可能である、請求項１又は２に記載の締結構造。
4. 前記離脱阻止手段が、前記第２領域の内周面から内側に延設されたつば部であり、
   前記第２領域に収納された前記ナットの周縁部が前記つば部に当接することにより前記ナットの離脱が阻止される、請求項１乃至３の何れか一項に記載の締結構造。
5. 前記ナットの外周面が前記第１領域又は前記第２領域の内周面に当接することにより前記ナットの前記第２領域における回転が阻止される、請求項１乃至４の何れか一項に記載の締結構造。
6. 請求項１乃至５の何れか一項に記載の締結構造と、
   前記締結構造によって締結される前記第１部材及び前記第２部材と、
   を備えるプラズマ処理装置。

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