JPWO2008038467A1 - Integrated intermediate electrode and pressure gradient plasma gun using the same - Google Patents

Abstract

本発明の一体型中間電極(G)は、導電性を有する第１ハウジング(11)と、該第１ハウジングと同心状にかつ該第１ハウジングの内周面に接触するように設けられた導電性を有する第１スリーブ(12)と、前記第１ハウジングに該第１ハウジングと同心状に収容された第１磁石(15)と、前記第１ハウジングと同軸状に設けられた導電性を有する第２ハウジング(17)と、該第２ハウジングと同心状にかつ該第２ハウジングの内周面に接触するように設けられた導電性を有する第２スリーブ(18)と、前記第２ハウジングに該第２ハウジングと同心状に収容された第２磁石(21)と、を備え、前記第１ハウジングと前記第２ハウジングとが絶縁部材(16)を介して一体化されている。The integrated intermediate electrode (G) of the present invention includes a conductive first housing (11), a conductive material provided concentrically with the first housing and in contact with the inner peripheral surface of the first housing. A first sleeve (12) having electrical properties, a first magnet (15) accommodated in the first housing concentrically with the first housing, and a conductive property provided coaxially with the first housing. A second housing (17), a conductive second sleeve (18) concentrically with the second housing and in contact with the inner peripheral surface of the second housing; and the second housing A second magnet (21) concentrically accommodated with the second housing, and the first housing and the second housing are integrated via an insulating member (16).

Description

本発明は、成膜装置のプラズマ源として用いる圧力勾配型プラズマガン及びこれに用いられる中間電極に関する。   The present invention relates to a pressure gradient plasma gun used as a plasma source of a film forming apparatus and an intermediate electrode used therefor.

従来、成膜装置のプラズマ源として、圧力勾配型プラズマガンが用いられている。圧力勾配型プラズマガンは、筒状の容器に、カソードと、環状の第１中間電極と、環状の第２中間電極と、第１中間電極と第２中間電極との間に介在する絶縁部材とが同軸状に設けられて構成されている。   Conventionally, a pressure gradient type plasma gun has been used as a plasma source of a film forming apparatus. The pressure gradient plasma gun includes a cylindrical container, a cathode, an annular first intermediate electrode, an annular second intermediate electrode, and an insulating member interposed between the first intermediate electrode and the second intermediate electrode. Are provided coaxially.

このような圧力勾配型プラズマガンでは、第１中間電極と第２中間電極とを仮組み部材を用いて仮組みし、この仮組みされたものが圧力勾配型プラズマガンに取り付けられている。しかし、第１中間電極と第２中間電極とを仮組みするときに仮組み部材が脱落する場合があり、取り扱いに不便であるという問題があった。また、第１中間電極と第２中間電極とを仮組みすると、その仮組みしたものの重量が大きくなるという問題もあった。   In such a pressure gradient type plasma gun, the first intermediate electrode and the second intermediate electrode are temporarily assembled using a temporary assembly member, and the temporarily assembled one is attached to the pressure gradient type plasma gun. However, when the first intermediate electrode and the second intermediate electrode are temporarily assembled, the temporary assembly member may drop off, which is inconvenient to handle. In addition, when the first intermediate electrode and the second intermediate electrode are temporarily assembled, there is a problem that the weight of the temporarily assembled one increases.

そこで、特許文献１に示すように、絶縁部材を組み込んだセット部材を用いて中間電極を取り付けた圧力勾配型プラズマガンが示されている。このような圧力勾配型プラズマガンでは、第１中間電極と第２中間電極とを個別に取り付けることができるので、仮組み部材が脱落するということがなく、第１中間電極及び第２中間電極を取り付ける際の作業性が向上する。
特開平１１−２５６３１９号公報 Therefore, as shown in Patent Document 1, a pressure gradient plasma gun is shown in which an intermediate electrode is attached using a set member incorporating an insulating member. In such a pressure gradient type plasma gun, the first intermediate electrode and the second intermediate electrode can be attached separately, so that the temporary assembly member does not fall off, and the first intermediate electrode and the second intermediate electrode are attached. Workability during installation is improved.
JP 11-256319 A

しかしながら、特許文献１の構成においては、セット部材を支持する支持手段を第１中間電極及び第２中間電極に設ける必要があり、構造が複雑になるという問題があった。   However, in the configuration of Patent Document 1, it is necessary to provide support means for supporting the set member on the first intermediate electrode and the second intermediate electrode, and there is a problem that the structure becomes complicated.

また、従来においては、第１中間電極及び第２中間電極の気密性を保つため、第１中間電極及び第２中間電極を構成するハウジングに蓋を溶接することによって封止している。しかし、溶接によってハウジングを封止すると、漏電等により中間電極の内部に不具合が生じた場合にその分解及び調整を行うことが困難であり、メンテナンス性が悪いといった問題もあった。   Conventionally, in order to maintain the airtightness of the first intermediate electrode and the second intermediate electrode, sealing is performed by welding a lid to the housing constituting the first intermediate electrode and the second intermediate electrode. However, when the housing is sealed by welding, there is a problem in that it is difficult to disassemble and adjust when a malfunction occurs in the intermediate electrode due to electric leakage or the like, and maintenance is poor.

本発明は上記のような課題を解決するためになされたもので、簡易な構成でかつ重量を軽減させて取り扱いの利便性を向上させると共に、分解及び調整を行う際のメンテナンス性を向上させた中間電極、及びこれを用いた圧力勾配型プラズマガンを提供することを目的とする。   The present invention has been made in order to solve the above-described problems, and has a simple configuration and reduces the weight to improve the convenience of handling and improve the maintainability when performing disassembly and adjustment. An object of the present invention is to provide an intermediate electrode and a pressure gradient type plasma gun using the same.

上記課題を解決するために、本発明の一体型中間電極は、導電性を有する第１ハウジングと、該第１ハウジングと同心状にかつ該第１ハウジングの内周面に接触するように設けられた導電性を有する第１スリーブと、前記第１ハウジングに該第１ハウジングと同心状に収容された第１磁石と、前記第１ハウジングと同軸状に設けられた導電性を有する第２ハウジングと、該第２ハウジングと同心状にかつ該第２ハウジングの内周面に接触するように設けられた導電性を有する第２スリーブと、前記第２ハウジングに該第２ハウジングと同心状に収容された第２磁石と、を備え、前記第１ハウジングと前記第２ハウジングとが絶縁部材を介して一体化されている。   In order to solve the above problems, an integrated intermediate electrode of the present invention is provided with a conductive first housing, concentric with the first housing, and in contact with the inner peripheral surface of the first housing. A first sleeve having electrical conductivity, a first magnet accommodated in the first housing concentrically with the first housing, and a second housing having electrical conductivity provided coaxially with the first housing; A conductive second sleeve provided concentrically with the second housing and in contact with an inner peripheral surface of the second housing; and accommodated in the second housing concentrically with the second housing. A second magnet, and the first housing and the second housing are integrated via an insulating member.

このような構成とすると、これを組み込んだ圧力勾配型プラズマガンを用いる装置（例えば、成膜装置）への取り付けが容易になる。   With such a configuration, attachment to an apparatus (for example, a film forming apparatus) using a pressure gradient type plasma gun incorporating the same becomes easy.

前記第１ハウジングは前記第２ハウジングと対向する面が開放されるようにコの字状の断面を有し、前記第２ハウジングは前記第１ハウジングと対向する面が開放されるようにコの字状の断面を有し、前記絶縁部材は前記第１ハウジング及び前記第２ハウジングと同軸状に形成されており、前記第１ハウジング及び前記第２ハウジングの各々の開放面が前記絶縁部材によって蓋をされており、前記第１ハウジングと前記絶縁部材との間の空間に前記第１磁石が収容されかつ前記第２ハウジングと前記絶縁部材との間の空間に前記第２磁石が収容されており、かつ、前記第１ハウジング、前記絶縁部材、及び前記第２ハウジングが締結具によって相互に締結されていてもよい。   The first housing has a U-shaped cross-section so that a surface facing the second housing is opened, and the second housing is formed so that a surface facing the first housing is opened. The insulating member is formed coaxially with the first housing and the second housing, and the open surfaces of the first housing and the second housing are covered with the insulating member. The first magnet is accommodated in the space between the first housing and the insulating member, and the second magnet is accommodated in the space between the second housing and the insulating member. And the said 1st housing, the said insulating member, and the said 2nd housing may be mutually fastened with the fastener.

このような構成とすると、中間電極を構成する構成部品の点数が減るのでその重量を軽減することができ、取り扱いの利便性が向上する。また、締結具の締結を解除して絶縁部材による蓋をはずすことにより、中間電極の内部で不具合が生じた場合においても分解及び調整を行うことができ、メンテナンス性が向上する。   With such a configuration, since the number of components constituting the intermediate electrode is reduced, the weight can be reduced and the convenience of handling is improved. Further, by releasing the fastening of the fastener and removing the lid by the insulating member, it is possible to perform disassembly and adjustment even in the case where a failure occurs in the intermediate electrode, and the maintainability is improved.

前記第１ハウジングと前記絶縁部材と前記第２ハウジングとが順に気密又は液密に接合されていてもよい。   The first housing, the insulating member, and the second housing may be joined in order to be airtight or liquid tight.

中間電極の内部には冷却媒体流路が形成されることが通常であり、この冷却媒体流路には冷却媒体が流通されている。そこで、このような構成とすると、冷却媒体の漏れが防止される。   Usually, a cooling medium flow path is formed inside the intermediate electrode, and the cooling medium is circulated through the cooling medium flow path. Thus, with such a configuration, leakage of the cooling medium is prevented.

前記接合はＯリングを用いて気密又は液密にされていることが好ましい。   The joint is preferably airtight or liquid tight using an O-ring.

このような構成とすると、前記第１ハウジングと前記絶縁部材と前記第２ハウジングとを容易に気密又は液密にすることができる。   With such a configuration, the first housing, the insulating member, and the second housing can be easily airtight or liquid tight.

本発明の圧力勾配型プラズマガンは、上記のように構成された一体型中間電極のうちのいずれかを備える。   The pressure gradient type plasma gun of the present invention includes any one of the integrated intermediate electrodes configured as described above.

このような構成とすると、圧力勾配型プラズマガンに中間電極を取り付ける際の作業性が向上する。   With such a configuration, workability when attaching the intermediate electrode to the pressure gradient plasma gun is improved.

本発明の圧力勾配型プラズマガンにおいては、カラーと、前記一体型中間電極と、絶縁管と、カソードを備え前記絶縁管の前記一体中間電極から遠いほうの端を塞ぐカソードマウントと、が締結具によって相互に締結されて前記圧力勾配型プラズマガンが構成されていてもよい。   In the pressure gradient plasma gun of the present invention, a collar, the integrated intermediate electrode, an insulating tube, and a cathode mount that includes a cathode and closes an end of the insulating tube that is far from the integrated intermediate electrode. The pressure gradient type plasma gun may be configured by being fastened to each other.

このような構成とすると、圧力勾配型プラズマガンを組み立てることが容易になる。   With such a configuration, it becomes easy to assemble a pressure gradient type plasma gun.

本発明の上記目的、他の目的、特徴、及び利点は、添付図面参照の下、以下の好適な実施態様の詳細な説明から明らかにされる。   The above object, other objects, features, and advantages of the present invention will become apparent from the following detailed description of the preferred embodiments with reference to the accompanying drawings.

本発明の一体型中間電極は、上記のような構成としたため、簡易な構成でかつ重量を軽減させて取り扱いの利便性が向上すると共に、分解及び調整を行う際のメンテナンス性が向上するという効果を奏する。   Since the integrated intermediate electrode of the present invention has the above-described configuration, it has a simple configuration, reduces the weight, improves the convenience of handling, and improves the maintainability when performing disassembly and adjustment. Play.

また、本発明の圧力勾配型プラズマガンは、上記のような構成としたため、中間電極の取り付けが容易になるという効果を奏する。   In addition, since the pressure gradient type plasma gun of the present invention is configured as described above, there is an effect that it is easy to attach the intermediate electrode.

図１は、本発明の実施形態の圧力勾配型プラズマガンを用いたシートプラズマ成膜装置の概略の構成を示す模式図である。FIG. 1 is a schematic diagram showing a schematic configuration of a sheet plasma film forming apparatus using a pressure gradient type plasma gun according to an embodiment of the present invention. 図２は、本発明の実施形態の圧力勾配型プラズマガンを中心軸に沿って垂直に切断した状態を模式的に示す断面図である。FIG. 2 is a cross-sectional view schematically illustrating a state in which the pressure gradient plasma gun according to the embodiment of the present invention is cut vertically along the central axis. 図３は、図２の圧力勾配型プラズマガンを構成する一体型中間電極を示す図であって、（ａ）は左側面図、（ｂ）は一体型中間電極を中心軸に沿って垂直に切断した状態を示す断面図、（ｃ）は右側面図である。3A and 3B are views showing an integrated intermediate electrode constituting the pressure gradient type plasma gun of FIG. 2, wherein FIG. 3A is a left side view, and FIG. Sectional drawing which shows the state cut | disconnected, (c) is a right view.

符号の説明Explanation of symbols

１ 圧力勾配型プラズマガン
２ カソードマウント
３ 放電ガス導入孔
４ 冷却媒体流路
６ 絶縁管
７ 放電ガス流路
８ カソード
１０ 筒体
１１ 第１ハウジング
１２ 第１スリーブ
１３ 第１保護板
１４，２０ 冷却媒体流路
１５ 永久磁石（第１磁石）
１６ 絶縁部材
１７ 第２ハウジング
１８ 第２スリーブ
１９ 第２保護板
２１ 電磁コイル（第２磁石）
２２ Ｏリング溝
２３ Ｏリング
２４ 絶縁カラー
２５ ボルト挿通孔
２５ａ，２５ｂ，２５ｃ 貫通孔
２６ 絶縁カラー
２７ ボルト（締結具）
２８ ボルト孔
２８ａ，２８ｂ 貫通孔
２８ｃ ネジ孔
２９ 絶縁蓋部材
３０ シートプラズマ形成室
３１ 円筒部材
３２ 第１環状コイル
３３ 永久磁石
３４ 第２環状コイル
３６ 円筒状プラズマ
３７ シート状プラズマ
３９ 第１フランジ
４０ 成膜室
４１ チャンバ
４２ 上蓋
４３ 下蓋
４４ 基材ホルダ
４５ 基材
４８ ターゲットホルダ
４９ ターゲット
５０，５１ 絶縁部材
５２ 排気口
５３ バルブ
５４ 真空ポンプ
５９ 第２フランジ
６０ 陽極室
６１ 第３環状コイル
６２ 円筒部材
６３ アノード
６４ 永久磁石
１１１，１７１ 冷却媒体入口
１１２，１７２ 冷却媒体出口
１１３，１７３ Ｏリング溝
１１４ ネジ孔
２０１ 中心軸
Ｇ 一体型中間電極
Ｇ_１ 第１中間電極
Ｇ_２ 第２中間電極
Ｒ_Ｖ，Ｒ_１，Ｒ_２ 抵抗体
Ｖ_１ 主バイアス電圧印加装置
Ｖ_２，Ｖ_３ バイアス電圧印加装置DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Pressure gradient type plasma gun 2 Cathode mount 3 Discharge gas introduction hole 4 Cooling medium flow path 6 Insulating tube 7 Discharge gas flow path 8 Cathode 10 Cylindrical body 11 1st housing 12 1st sleeve 13 1st protection plates 14 and 20 Cooling medium Flow path 15 Permanent magnet (first magnet)
16 Insulating member 17 Second housing 18 Second sleeve 19 Second protective plate 21 Electromagnetic coil (second magnet)
22 O-ring groove 23 O-ring 24 Insulating collar 25 Bolt insertion hole 25a, 25b, 25c Through hole 26 Insulating collar 27 Bolt (fastener)
28 Bolt hole 28a, 28b Through hole 28c Screw hole 29 Insulation lid member 30 Sheet plasma forming chamber 31 Cylindrical member 32 First annular coil 33 Permanent magnet 34 Second annular coil 36 Cylindrical plasma 37 Sheet plasma 39 First flange 40 Membrane chamber 41 Chamber 42 Upper lid 43 Lower lid 44 Base material holder 45 Base material 48 Target holder 49 Target 50, 51 Insulating member 52 Exhaust port 53 Valve 54 Vacuum pump 59 Second flange 60 Anode chamber 61 Third annular coil 62 Cylindrical member 63 Anode 64 Permanent magnet 111, 171 Cooling medium inlet 112, 172 Cooling medium outlet 113, 173 O-ring groove 114 Screw hole 201 Central axis G Integrated intermediate electrode G ₁ First intermediate electrode G ₂ Second intermediate electrode R _V , R ₁ , _{R 2} resistor _{V 1} main bias voltage applying device _V 2, _{V 3} via Voltage applying device

以下、本発明の実施形態を、図面を参照しながら説明する。   Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.

（実施形態）
図１は、本発明の実施形態の圧力勾配型プラズマガンを用いたシートプラズマ成膜装置の概略の構成を示す模式図である。図２は、本発明の実施形態の圧力勾配型プラズマガンを中心軸に沿って垂直に切断した状態を模式的に示す断面図である。図３は、図２の圧力勾配型プラズマガンを構成する一体型中間電極を示す図であって、（ａ）は左側面図、（ｂ）は一体型中間電極を中心軸に沿って垂直に切断した状態を示す断面図、（ｃ）は右側面図である。なお、図３（ｂ）においては、絶縁カラー及び締結具が第１及び第２ハウジング並びに絶縁部材を貫通する部分は、部分的に切り欠いたＢ−Ｂ断面図として示している。以下、図１乃至図３を参照しながら、本実施形態に係る圧力勾配型プラズマガン及び一体型中間電極について説明する。なお、以下においては、図１の左側及び図２の左側を前側とし、図１の右側及び図２の右側を後側として説明する。(Embodiment)
FIG. 1 is a schematic diagram showing a schematic configuration of a sheet plasma film forming apparatus using a pressure gradient type plasma gun according to an embodiment of the present invention. FIG. 2 is a cross-sectional view schematically illustrating a state in which the pressure gradient plasma gun according to the embodiment of the present invention is cut vertically along the central axis. 3A and 3B are diagrams showing an integrated intermediate electrode constituting the pressure gradient type plasma gun of FIG. 2, wherein FIG. 3A is a left side view, and FIG. 3B is a vertical view of the integrated intermediate electrode along the central axis. Sectional drawing which shows the state cut | disconnected, (c) is a right view. In FIG. 3B, the portion where the insulating collar and the fastener pass through the first and second housings and the insulating member is shown as a partially cutaway BB cross-sectional view. Hereinafter, the pressure gradient plasma gun and the integrated intermediate electrode according to the present embodiment will be described with reference to FIGS. 1 to 3. In the following description, the left side of FIG. 1 and the left side of FIG. 2 will be referred to as the front side, and the right side of FIG. 1 and the right side of FIG.

図１に示すように、本実施形態の圧力勾配型プラズマガン１は、例えば、シートプラズマ成膜装置１００に用いられる。ここでは、本実施形態の圧力勾配型プラズマガン１が用いられる成膜装置としてシートプラズマ成膜装置１００を例示したが、これに限定されないことはいうまでもない。なお、圧力勾配型プラズマガン１及び一体型中間電極Ｇの構成については、ここでは簡単に説明し、後において詳細に説明する。   As shown in FIG. 1, the pressure gradient type plasma gun 1 of this embodiment is used for a sheet plasma film forming apparatus 100, for example. Here, the sheet plasma film forming apparatus 100 is exemplified as the film forming apparatus in which the pressure gradient type plasma gun 1 of the present embodiment is used, but it is needless to say that the present invention is not limited to this. The configurations of the pressure gradient type plasma gun 1 and the integrated intermediate electrode G will be briefly described here and will be described in detail later.

圧力勾配型プラズマガン１は、カソードマウント２と、該カソードマウント２に取り付けられた筒体１０とを備えている。カソードマウント２には、カソード８が設けられている。筒体１０は、絶縁管６と、一体型中間電極Ｇとを備えている。一体型中間電極Ｇは、第１中間電極Ｇ_１と、第２中間電極Ｇ_２と、絶縁部材１６とを含んで構成される。The pressure gradient plasma gun 1 includes a cathode mount 2 and a cylindrical body 10 attached to the cathode mount 2. The cathode mount 2 is provided with a cathode 8. The cylindrical body 10 includes an insulating tube 6 and an integrated intermediate electrode G. The integrated intermediate electrode G includes a first intermediate electrode G ₁ , a second intermediate electrode G _2, and an insulating member 16.

カソード８（カソードマウント２）と後述するアノード６３とは、抵抗体Ｒ_Ｖを介して主バイアス電圧印加装置Ｖ_１の負極端子及び正極端子にそれぞれ接続されている。第１中間電極Ｇ_１は、抵抗体Ｒ_１を介して、上記の主バイアス電圧印加装置Ｖ_１の正極端子に接続されている。第２中間電極Ｇ_２は、抵抗体Ｒ_２を介して、上記の主バイアス電圧印加装置Ｖ_１の正極端子に接続されている。主バイアス電圧印加装置Ｖ_１と抵抗体Ｒ_Ｖ，Ｒ_１，Ｒ_２との組み合わせによって、カソード８とアノード６３との間に所定のバイアス電圧が印加される。これにより、圧力勾配型プラズマガン１のカソード８の近傍において円筒状プラズマ３６が発生される。The anode 63 to be described later cathode 8 and (cathode mount 2), via a resistor R _V are connected to the main bias voltage negative terminal and the positive terminal of the application device V _1. The first intermediate electrode G ₁ via a resistor R _1, and is connected to the main bias voltage positive terminal of the application device V _1. The second intermediate electrode G ₂ is, via a resistor R _2, and is connected to the main bias voltage positive terminal of the application device V _1. A predetermined bias voltage is applied between the cathode 8 and the anode 63 by the combination of the main bias voltage applying device V ₁ and the resistors R _V , R ₁ , R ₂ . Thereby, a cylindrical plasma 36 is generated in the vicinity of the cathode 8 of the pressure gradient plasma gun 1.

圧力勾配型プラズマガン１の前端には、シートプラズマ形成室３０の後端が接続されている。シートプラズマ形成室３０は、筒状部材３１の後端及び前端が、それぞれ、中央部が開口した絶縁蓋部材２９及び中央部が開口した第１フランジ３９によって閉鎖されて形成されている。筒状部材３１は、非磁性体で構成されている。筒状部材３１の後端側の周囲には、導入された円筒状プラズマ３６の形状を整える第１環状コイル３２が配設されている。また、筒状部材３１の第１環状コイル３２が配設された位置の前方には、一対の永久磁石３３が配設されている。一対の永久磁石３３は、それぞれのＮ極を対向させるようにして配設されている。一対の永久磁石３３は、導入された円筒状プラズマ３６をシート状のプラズマ（以下、シート状プラズマという）３７に形成する。さらに、筒状部材３１の前端側の周囲には、形成されたシート状プラズマ３７の形状を整える第２環状コイル３４が配設されている。   The rear end of the sheet plasma forming chamber 30 is connected to the front end of the pressure gradient type plasma gun 1. The sheet plasma forming chamber 30 is formed by closing the rear end and the front end of the cylindrical member 31 by an insulating lid member 29 having an open central portion and a first flange 39 having an open central portion, respectively. The cylindrical member 31 is made of a nonmagnetic material. A first annular coil 32 that arranges the shape of the introduced cylindrical plasma 36 is disposed around the rear end side of the cylindrical member 31. A pair of permanent magnets 33 is disposed in front of the position where the first annular coil 32 of the cylindrical member 31 is disposed. The pair of permanent magnets 33 are arranged so that their north poles face each other. The pair of permanent magnets 33 forms the introduced cylindrical plasma 36 into a sheet-like plasma (hereinafter referred to as sheet-like plasma) 37. Further, a second annular coil 34 that arranges the shape of the formed sheet-like plasma 37 is disposed around the front end side of the cylindrical member 31.

シートプラズマ形成室３０の前端には、成膜室４０の後端が接続されている。シートプラズマ形成室３０において形成されたシート状プラズマ３７は、成膜室４０の内部に導入される。   The rear end of the film forming chamber 40 is connected to the front end of the sheet plasma forming chamber 30. The sheet plasma 37 formed in the sheet plasma forming chamber 30 is introduced into the film forming chamber 40.

成膜室４０は、円筒状のチャンバ４１を備えている。チャンバ４１の一方の端部は上蓋４２により閉鎖されており、チャンバ４１の他方の端部は下蓋４３により閉鎖されている。チャンバ４１は、非磁性の材料、例えば、ステンレスで構成されている。チャンバ４１の適所には、排気口５２が形成されている。排気口５２は、バルブ５３により開閉可能に構成されている。排気口５２には、真空ポンプ５４が接続されている。真空ポンプ５４は、成膜室４０（チャンバ４１）の内部をシート状プラズマ３７が輸送できる所定の圧力まで真空引きする。チャンバ４１の内部には、導入されたシート状プラズマ３７を挟んで対向するように、ターゲットホルダ４８と基材ホルダ４４とが配設されている。   The film forming chamber 40 includes a cylindrical chamber 41. One end of the chamber 41 is closed by an upper lid 42, and the other end of the chamber 41 is closed by a lower lid 43. The chamber 41 is made of a nonmagnetic material such as stainless steel. An exhaust port 52 is formed at an appropriate position of the chamber 41. The exhaust port 52 is configured to be opened and closed by a valve 53. A vacuum pump 54 is connected to the exhaust port 52. The vacuum pump 54 evacuates the film forming chamber 40 (chamber 41) to a predetermined pressure at which the sheet-like plasma 37 can be transported. A target holder 48 and a substrate holder 44 are disposed inside the chamber 41 so as to face each other with the introduced sheet-like plasma 37 interposed therebetween.

ターゲットホルダ４８は、ターゲット材料４９を保持する。ターゲットホルダ４８は、絶縁部材５１を介してチャンバ４１に取り付けられている。ターゲットホルダ４８は、チャンバ４１に対して気密的に取り付けられている。ターゲットホルダ４８には、バイアス電圧印加装置Ｖ_２が接続されている。このバイアス電圧印加装置Ｖ_２により、シート状プラズマ３７の電位に対する負のバイアス電圧がターゲットホルダ４８に印加される。これにより、ターゲット材料４９が、シート状プラズマ３７中のプラズマ粒子によってスパッタリングされる。The target holder 48 holds the target material 49. The target holder 48 is attached to the chamber 41 via the insulating member 51. The target holder 48 is hermetically attached to the chamber 41. A bias voltage applying device V ₂ is connected to the target holder 48. The bias voltage applying device V _2, a negative bias voltage with respect to the potential of the sheet-shaped plasma 37 is applied to the target holder 48. As a result, the target material 49 is sputtered by the plasma particles in the sheet-like plasma 37.

一方、基材ホルダ４４は、膜を形成する基材４５を保持する。基材ホルダ４４は、絶縁部材５０を介してチャンバ４１に取り付けられている。基材ホルダ４４は、チャンバ４１に対して気密的に取り付けられている。基材ホルダ４４には、バイアス電圧印加装置Ｖ_３が接続されている。このバイアス電圧印加装置Ｖ_３により、シート状プラズマ３７の電位に対する負のバイアス電圧が基材ホルダ４４に印加される。これにより、スパッタリングされたターゲット材料が基材４５に堆積し、膜が形成される。On the other hand, the base material holder 44 holds the base material 45 that forms a film. The substrate holder 44 is attached to the chamber 41 via the insulating member 50. The substrate holder 44 is hermetically attached to the chamber 41. A bias voltage applying device V ₃ is connected to the base material holder 44. By this bias voltage applying device V ₃ , a negative bias voltage with respect to the potential of the sheet-like plasma 37 is applied to the substrate holder 44. Thereby, the sputtered target material is deposited on the base material 45, and a film is formed.

成膜室４０の前端には、陽極室６０の後端が接続されている。陽極室６０は、筒状部材６２の後端及び前端が、それぞれ、中央部が開口した第２フランジ５９及びアノード６３で閉鎖されて形成されている。筒状部材６２は、例えば、ガラスで構成されている。筒状部材６２の周囲には、シート状プラズマ３７の形状を整える第３環状コイル６１が配設されている。アノード６３は、前述のように、主バイアス電圧印加装置Ｖ_１の正極端子に接続されている。アノード６３の裏面には、永久磁石６４が設けられている。永久磁石６４は、そのＳ極がアノード６３と接触するように設けられている。永久磁石６４は、シート状プラズマ３７の末端の形状を整える。The rear end of the anode chamber 60 is connected to the front end of the film forming chamber 40. The anode chamber 60 is formed by closing the rear end and the front end of the cylindrical member 62 with a second flange 59 and an anode 63 each having an open central portion. The cylindrical member 62 is made of glass, for example. Around the cylindrical member 62, a third annular coil 61 for adjusting the shape of the sheet-like plasma 37 is disposed. The anode 63 is, as described above, is connected to the positive terminal of the main bias voltage applying device V _1. A permanent magnet 64 is provided on the back surface of the anode 63. The permanent magnet 64 is provided such that its south pole is in contact with the anode 63. The permanent magnet 64 adjusts the shape of the end of the sheet plasma 37.

また、シートプラズマ成膜装置１００は、図示しない制御装置を備えている。制御装置は、主バイアス電圧印加装置Ｖ_１、バイアス電圧印加装置Ｖ_２，Ｖ_３等の動作を制御する。制御装置は、マイコン等の演算装置で構成され、シートプラズマ装置１００の所要の構成要素を制御して、シートプラズマ装置１００の動作を制御する。ここで、本明細書においては、制御装置とは、単独の制御器だけでなく、複数の制御器が協働して制御を実行する制御器群をも意味する。よって、制御装置は、必ずしも単独の制御器で構成される必要はなく、複数の制御器が分散配置されていて、それらが協働してシートプラズマ装置１００の動作を制御するよう構成されていてもよい。Further, the sheet plasma film forming apparatus 100 includes a control device (not shown). The control device controls operations of the main bias voltage application device V ₁ , the bias voltage application devices V ₂ , V _{3, and the} like. The control device includes an arithmetic device such as a microcomputer, and controls necessary components of the sheet plasma apparatus 100 to control the operation of the sheet plasma apparatus 100. Here, in this specification, the control device means not only a single controller but also a controller group in which a plurality of controllers cooperate to execute control. Therefore, the control device does not necessarily need to be configured by a single controller, and a plurality of controllers are distributed and configured to control the operation of the sheet plasma apparatus 100 in cooperation with each other. Also good.

以上のように構成されたシートプラズマ成膜装置１００の動作について、簡単に説明する。   The operation of the sheet plasma film forming apparatus 100 configured as described above will be briefly described.

圧力勾配型プラズマガン１により発生された円筒状プラズマ３６は、シートプラズマ形成室３０の一対の永久磁石３３により、シート状プラズマ３７に形成される。このシート状プラズマ３７は成膜室４０に導入され、ターゲット材料４９をスパッタリングする。スパッタされたターゲット粒子は、シート状プラズマ３７を挟んで対向した位置に配置された基材４５に堆積し、膜を形成する。   The cylindrical plasma 36 generated by the pressure gradient type plasma gun 1 is formed into a sheet plasma 37 by a pair of permanent magnets 33 in the sheet plasma forming chamber 30. The sheet-like plasma 37 is introduced into the film forming chamber 40 and the target material 49 is sputtered. The sputtered target particles are deposited on the base material 45 disposed at a position opposed to each other with the sheet-like plasma 37 interposed therebetween to form a film.

次に、本実施形態の圧力勾配型プラズマガン１について、図２を参照しながら詳しく説明する。なお、図２では、説明の便宜上、前述のように、図２の左側を前側、右側を後側としている。   Next, the pressure gradient type plasma gun 1 of this embodiment will be described in detail with reference to FIG. In FIG. 2, for convenience of explanation, as described above, the left side of FIG. 2 is the front side and the right side is the rear side.

図２に示すように、本実施形態の圧力勾配型プラズマガン１は、カソードマウント２を備えている。カソードマウント２の中央部（正確には、後述する絶縁管６の中心軸２０１上に位置するように）には放電ガス導入孔３が形成されていて、ここからアルゴンガス等の放電ガスが導入される。また、カソードマウント２の内部には冷却媒体流路４が形成されており、図示しない冷却媒体流通機構によって、この冷却媒体流路４に冷却媒体が流通される。冷却媒体として、液体では、例えば、水、純水、エチレングリコール水溶液（不凍液）、フッ素系冷媒等が挙げられ、気体では、例えば、ヘリウム、アルゴン、窒素等が挙げられる。   As shown in FIG. 2, the pressure gradient plasma gun 1 of this embodiment includes a cathode mount 2. A discharge gas introduction hole 3 is formed in the central portion of the cathode mount 2 (more precisely, it is located on the central axis 201 of the insulating tube 6 described later), from which a discharge gas such as argon gas is introduced. Is done. A cooling medium flow path 4 is formed inside the cathode mount 2, and the cooling medium is circulated through the cooling medium flow path 4 by a cooling medium flow mechanism (not shown). Examples of the cooling medium include liquids such as water, pure water, ethylene glycol aqueous solution (antifreeze), and fluorine-based refrigerants. Examples of gases include helium, argon, and nitrogen.

カソードマウント２の前端には、円筒状の絶縁管６の後端が取り付けられている。絶縁管６は、絶縁材料、例えば、ガラスやセラミックス等で構成されている。この絶縁管６と、それぞれ後述する、一体型中間電極Ｇ、及び絶縁カラー２４が筒体１０を構成している。筒体１０は、本実施形態では円筒体である。筒体１０の開口（図１参照）が、プラズマ流出口を構成する。   The rear end of the cylindrical insulating tube 6 is attached to the front end of the cathode mount 2. The insulating tube 6 is made of an insulating material such as glass or ceramics. The insulating tube 6, the integrated intermediate electrode G and the insulating collar 24, which will be described later, constitute the cylindrical body 10. The cylinder 10 is a cylinder in this embodiment. The opening of the cylinder 10 (see FIG. 1) constitutes a plasma outlet.

カソードマウント２には、絶縁管６の内部の該絶縁管６の中心軸２０１の上に突出するように、カソード８が設けられている。カソード８は、放電ガス流路７を備えている。放電ガス流路７には、放電ガス導入孔３から導入された放電ガスが流通する。   The cathode mount 2 is provided with a cathode 8 so as to protrude above the central axis 201 of the insulating tube 6 inside the insulating tube 6. The cathode 8 includes a discharge gas flow path 7. The discharge gas introduced from the discharge gas introduction hole 3 flows through the discharge gas channel 7.

絶縁管６の前端には、一体型中間電極Ｇが取り付けられている。一体型中間電極Ｇは、前述のように、第１中間電極Ｇ_１と、絶縁部材１６と、第２中間電極Ｇ_２とを含んで構成されている。一体型中間電極Ｇの構成については、後に詳しく説明する。An integrated intermediate electrode G is attached to the front end of the insulating tube 6. Integrated intermediate electrode G, as described above, the first intermediate electrode G _1, and the insulating member 16 is configured to include a second intermediate electrode G _2. The configuration of the integrated intermediate electrode G will be described in detail later.

一体型中間電極Ｇの前端には、短円筒状の絶縁カラー２４の後端が取り付けられている。絶縁カラー２４は絶縁管６と同軸状に配置され、その両端面には、図示しないシール部材、例えばＯリングが配設されている。絶縁カラー２４を構成する材料には、ポリテトラフルオロエチレンやセラミックス等の絶縁体が用いられる。絶縁カラー２４の前端は、図示しない円環の板状のガイド部材に取り付けられている。絶縁カラー２４は、一体型中間電極Ｇとガイド部材との絶縁性を確保する。   The rear end of the short cylindrical insulating collar 24 is attached to the front end of the integrated intermediate electrode G. The insulating collar 24 is arranged coaxially with the insulating tube 6, and seal members (not shown) such as O-rings are arranged on both end faces thereof. As a material constituting the insulating collar 24, an insulator such as polytetrafluoroethylene or ceramics is used. The front end of the insulating collar 24 is attached to an annular plate-shaped guide member (not shown). The insulating collar 24 ensures insulation between the integrated intermediate electrode G and the guide member.

そして、圧力勾配型プラズマガン１は、ガイド部材を介して、シートプラズマ成膜装置１００（より具体的には、シートプラズマ形成室３０の絶縁蓋部材２９）に取り付けられる。   The pressure gradient type plasma gun 1 is attached to the sheet plasma film forming apparatus 100 (more specifically, the insulating lid member 29 of the sheet plasma forming chamber 30) via a guide member.

次に、一体型中間電極Ｇの構造について、図３を参照しながら詳しく説明する。なお、以下の説明における前端と後端とは、図２中に記載した「前」と「後」とに対応する。   Next, the structure of the integrated intermediate electrode G will be described in detail with reference to FIG. In the following description, the front end and the rear end correspond to “front” and “rear” described in FIG.

図３（ａ），（ｂ），（ｃ）に示すように、一体型中間電極Ｇは、第１ハウジング１１を備えた第１中間電極Ｇ_１と、第２ハウジング１７を備えた第２中間電極Ｇ_２と、絶縁部材１６とを含んで構成されている。As shown in FIGS. 3A, 3 </ b> B, and 3 </ b> C, the integrated intermediate electrode G includes a first intermediate electrode G ₁ including the first housing 11 and a second intermediate electrode including the second housing 17. an electrode G _2, is configured to include an insulating member 16.

第１ハウジング１１は、絶縁管６の前端に取り付けられる（図２参照）。第１ハウジング１１は、断面コの字状の円環状に形成されている。なお、第１ハウジング１１の形状は円環状に限定されず、四角形、六角形などの環状に形成されていてもよい。第１ハウジング１１の断面は、第２ハウジング１７と対向する面が開放されるようなコの字状に形成されていて、第１ハウジング１１と短円筒状の絶縁部材１６とによって囲まれた空間が、冷却媒体流路１４を構成する。第１ハウジング１１には、その内周面に接触するようにして筒状の第１スリーブ１２が設けられている。第１スリーブ１２の外周には、例えば雄ねじ溝が形成され、この雄ねじ溝が第１ハウジング１１の内周に形成された雌ねじ溝に螺合するようにして設けられている。第１スリーブ１２は、第１ハウジング１１と同心状に設けられている。第１ハウジング１１と第１スリーブ１２とが、第１中間電極Ｇ_１を構成する。第１スリーブ１２は、高融点かつ導電性の材料、例えば、タングステンやモリブデン等で構成されている。第１スリーブ１２は、発生された円筒状プラズマ３６に対する第１ハウジング１１の耐熱性を向上させる。The first housing 11 is attached to the front end of the insulating tube 6 (see FIG. 2). The first housing 11 is formed in an annular shape having a U-shaped cross section. The shape of the first housing 11 is not limited to an annular shape, and may be formed in an annular shape such as a quadrangle or a hexagon. The cross section of the first housing 11 is formed in a U shape so that the surface facing the second housing 17 is opened, and is a space surrounded by the first housing 11 and the short cylindrical insulating member 16. Constitutes the cooling medium flow path 14. The first housing 11 is provided with a cylindrical first sleeve 12 so as to contact the inner peripheral surface thereof. For example, a male screw groove is formed on the outer periphery of the first sleeve 12, and the male screw groove is provided so as to be screwed into a female screw groove formed on the inner periphery of the first housing 11. The first sleeve 12 is provided concentrically with the first housing 11. The first housing 11 and the first sleeve 12 constitutes a first intermediate electrode _{G 1.} The first sleeve 12 is made of a high melting point and conductive material, such as tungsten or molybdenum. The first sleeve 12 improves the heat resistance of the first housing 11 against the generated cylindrical plasma 36.

第１ハウジング１１には、冷却媒体入口１１１及び冷却媒体出口１１２が形成されている。本実施形態では、冷却媒体入口１１１及び冷却媒体出口１１２は、第１ハウジング１１の外周壁の周方向における反対部分であって第１ハウジング１１の中心に対して水平方向に位置する部分を貫通するように形成されている。冷却媒体入口１１１及び冷却媒体出口１１２には図示しない冷却媒体循環機構が接続されており、この冷却媒体循環機構によって冷却媒体流路１４に冷却媒体が流通される。冷却媒体として、液体では、例えば、水、純水、エチレングリコール水溶液（不凍液）、フッ素系冷媒等が挙げられ、気体では、例えば、ヘリウム、アルゴン、窒素等が挙げられる。第１ハウジング１１には、冷却媒体流路１４の内周に沿うように断面矩形の環状の永久磁石（第１磁石）１５が収容されている。なお、永久磁石１５の形状は、第１ハウジング１１の形状に応じて適宜変更され、例えば、四角形、六角形などの環状に形成されていてもよい。永久磁石１５は、第１ハウジング１１と同心状に収容されている。換言すると、第１中間電極Ｇ_１の内部に形成された冷却媒体流路１４に冷却媒体が流通され、この冷却媒体に永久磁石１５が接触されている。永久磁石１５は、第１ハウジング１１の内周壁と絶縁部材１６の側壁とによって挟み込まれることにより位置決めされている。A cooling medium inlet 111 and a cooling medium outlet 112 are formed in the first housing 11. In the present embodiment, the cooling medium inlet 111 and the cooling medium outlet 112 pass through portions that are opposite to each other in the circumferential direction of the outer peripheral wall of the first housing 11 and that are located in the horizontal direction with respect to the center of the first housing 11. It is formed as follows. A cooling medium circulation mechanism (not shown) is connected to the cooling medium inlet 111 and the cooling medium outlet 112, and the cooling medium is circulated through the cooling medium flow path 14 by the cooling medium circulation mechanism. As the cooling medium, for example, water, pure water, ethylene glycol aqueous solution (antifreeze), fluorine-based refrigerant, and the like can be used for the liquid, and for gas, for example, helium, argon, nitrogen, and the like can be used. The first housing 11 accommodates an annular permanent magnet (first magnet) 15 having a rectangular cross section along the inner periphery of the cooling medium flow path 14. The shape of the permanent magnet 15 is appropriately changed according to the shape of the first housing 11 and may be formed in an annular shape such as a quadrangle or a hexagon. The permanent magnet 15 is accommodated concentrically with the first housing 11. In other words, the cooling medium is circulated in the cooling medium channel 14 formed inside the first intermediate electrode G _1, the permanent magnet 15 is in contact with the cooling medium. The permanent magnet 15 is positioned by being sandwiched between the inner peripheral wall of the first housing 11 and the side wall of the insulating member 16.

図３（ｂ），（ｃ）に示すように、第１ハウジング１１の後端には、第１保護板１３が設けられている。第１保護板１３は、第１ハウジング１１の側面（端面）がプラズマによってスパッタリングされないようにこれを保護する。また、第１ハウジング１１の後端の面には、周方向において所定の間隔をあけるようにして、ネジ孔１１４が形成されている。このネジ孔１１４にネジ（図示せず）を螺入することにより、第１ハウジング１１と絶縁管６とを締結（固定）している。さらに、第１ハウジング１１の後端の面には、環状のＯリング溝１１３が形成されている。このＯリング溝１１３にＯリング（図示せず）を嵌挿して絶縁管６を取り付けることにより、第１ハウジング１１と絶縁管６とを気密に接合している。   As shown in FIGS. 3B and 3C, a first protective plate 13 is provided at the rear end of the first housing 11. The first protective plate 13 protects the side surface (end surface) of the first housing 11 from being sputtered by plasma. Further, a screw hole 114 is formed in the rear end surface of the first housing 11 so as to have a predetermined interval in the circumferential direction. The first housing 11 and the insulating tube 6 are fastened (fixed) by screwing screws (not shown) into the screw holes 114. Furthermore, an annular O-ring groove 113 is formed on the rear end surface of the first housing 11. By inserting an O-ring (not shown) into the O-ring groove 113 and attaching the insulating tube 6, the first housing 11 and the insulating tube 6 are joined in an airtight manner.

第１中間電極Ｇ_１の前端には、短円筒状の絶縁部材１６が配設されている。なお、絶縁部材１６の形状は円筒状に限定されず、第１ハウジング１１及び第２ハウジング１７の形状に応じて適宜変更され、例えば、四角形、六角形などの筒状に形成されていてもよい。絶縁部材１６は絶縁管６と同軸状に配置されている。絶縁部材１６は、絶縁材料、例えば、ポリテトラフルオロエチレン、セラミックス等で構成されている。絶縁部材１６は、第１中間電極Ｇ_１と後述する第２中間電極Ｇ_２とを絶縁する。The first front end of the intermediate electrode G _1, the short cylindrical insulating member 16 is disposed. In addition, the shape of the insulating member 16 is not limited to a cylindrical shape, and may be appropriately changed according to the shapes of the first housing 11 and the second housing 17, and may be formed in a cylindrical shape such as a quadrangle or a hexagon. . The insulating member 16 is disposed coaxially with the insulating tube 6. The insulating member 16 is made of an insulating material such as polytetrafluoroethylene or ceramics. The insulating member 16 insulates the second intermediate electrode _{G 2} to be described later and the first intermediate electrode _{G 1.}

絶縁部材１６の前端には、第２ハウジング１７の後端が設けられている。第２ハウジング１７は、断面コの字状の円環状に形成されている。なお、第２ハウジング１７の形状は円環状に限定されず、第１ハウジング１１の形状に応じて、四角形、六角形などの環状に形成されていてもよい。第２ハウジング１７の断面は、第１ハウジング１１と対向する面が開放されるようなコの字状に形成されていて、第２ハウジング１７と短円筒状の絶縁部材１６とによって囲まれた空間が、冷却媒体流路２０を構成する。第２ハウジング１７には、その内周に沿うようにして、環状の第２スリーブ１８が設けられている。第２スリーブ１８の外周には、例えば雄ねじ溝が形成され、この雄ねじ溝が第２ハウジング１７の内周に形成された雌ねじ溝に螺合するようにして設けられている。第２スリーブ１８は、第２ハウジング１７と同心状に設けられている。第２ハウジング１７と第２スリーブ１８とが、第２中間電極Ｇ_２を構成する。第２スリーブ１８は、高融点かつ導電性の材料、例えば、タングステンやモリブデン等で構成されている。第２スリーブ１８は、発生されたプラズマが通過する際の第２ハウジング１７の耐熱性を向上させる。A rear end of the second housing 17 is provided at the front end of the insulating member 16. The second housing 17 is formed in an annular shape having a U-shaped cross section. The shape of the second housing 17 is not limited to an annular shape, and may be formed in an annular shape such as a square or a hexagon according to the shape of the first housing 11. The cross section of the second housing 17 is formed in a U shape so that the surface facing the first housing 11 is opened, and is a space surrounded by the second housing 17 and the short cylindrical insulating member 16. Constitutes the coolant flow path 20. The second housing 17 is provided with an annular second sleeve 18 along the inner periphery thereof. For example, a male screw groove is formed on the outer periphery of the second sleeve 18, and the male screw groove is provided so as to be screwed into a female screw groove formed on the inner periphery of the second housing 17. The second sleeve 18 is provided concentrically with the second housing 17. A second housing 17 and the second sleeve 18, constituting a second intermediate electrode _{G 2.} The second sleeve 18 is made of a conductive material having a high melting point, such as tungsten or molybdenum. The second sleeve 18 improves the heat resistance of the second housing 17 when the generated plasma passes.

第２ハウジング１７には、冷却媒体入口１７１及び冷却媒体出口１７２が形成されている。本実施形態では、冷却媒体入口１７１及び冷却媒体出口１７２は、第２ハウジング１７の外周壁の周方向における反対部分であって第２ハウジング１７の中心に対して水平方向に位置する部分を貫通するように形成されている。冷却媒体入口１７１及び冷却媒体出口１７２には図示しない冷却媒体循環機構が接続されており、この冷却媒体循環機構によって冷却媒体流路２０に冷却媒体が流通される。冷却媒体として、液体では、例えば、水、純水、エチレングリコール水溶液（不凍液）、フッ素系冷媒等が挙げられ、気体では、例えば、ヘリウム、アルゴン、窒素等が挙げられる。第２ハウジング１７には、冷却媒体流路２０の内周に接するように断面矩形の円環状の電磁コイル（第２磁石）２１が収容されている。なお、電磁コイル２１の形状は、第２ハウジング１７の形状に応じて適宜変更され、例えば、四角形、六角形などの環状に形成されていてもよい。電磁コイル２１は、第２ハウジング１７と同心状に収容されている。換言すると、第２中間電極Ｇ_２の内部に形成された冷却媒体流路２０に冷却媒体が流通され、この冷却媒体に電磁コイル２１が接触されている。電磁コイル２１は、環状に巻回されている。電磁コイル２１は、絶縁部材１６の側壁と第２ハウジング１７の内周壁とによって挟み込まれることにより位置決めされている。A cooling medium inlet 171 and a cooling medium outlet 172 are formed in the second housing 17. In the present embodiment, the cooling medium inlet 171 and the cooling medium outlet 172 pass through a portion that is the opposite portion of the outer peripheral wall of the second housing 17 in the circumferential direction and that is located in the horizontal direction with respect to the center of the second housing 17. It is formed as follows. A cooling medium circulation mechanism (not shown) is connected to the cooling medium inlet 171 and the cooling medium outlet 172, and the cooling medium is circulated through the cooling medium flow path 20 by the cooling medium circulation mechanism. As the cooling medium, for example, water, pure water, ethylene glycol aqueous solution (antifreeze), fluorine-based refrigerant, and the like can be used for the liquid, and for gas, for example, helium, argon, nitrogen, and the like can be used. The second housing 17 accommodates an annular electromagnetic coil (second magnet) 21 having a rectangular cross section so as to be in contact with the inner periphery of the cooling medium flow path 20. The shape of the electromagnetic coil 21 is appropriately changed according to the shape of the second housing 17, and may be formed in an annular shape such as a quadrangle or a hexagon. The electromagnetic coil 21 is accommodated concentrically with the second housing 17. In other words, the cooling medium is circulated in the cooling medium flow path 20 formed inside the second intermediate electrode G _2, the electromagnetic coil 21 is in contact with the cooling medium. The electromagnetic coil 21 is wound in an annular shape. The electromagnetic coil 21 is positioned by being sandwiched between the side wall of the insulating member 16 and the inner peripheral wall of the second housing 17.

第２ハウジング１７の前端には、第２保護板１９が設けられている。第２保護板１９は、第２ハウジング１７の側面（端面）がプラズマによってスパッタリングされないようにこれを保護する。また、第２ハウジング１７の前端の面には、環状のＯリング溝１７３が形成されている。このＯリング溝１７３にＯリング（図示せず）を嵌挿して絶縁カラー２４を取り付けることにより、第２ハウジング１７と絶縁カラー２４とを気密に接合している。絶縁カラー２４は、短円筒状に形成されている。なお、絶縁カラー２４の形状は、第２ハウジング１７の形状に応じて適宜変更され、例えば、四角形、六角形などの筒状に形成されていてもよい。   A second protection plate 19 is provided at the front end of the second housing 17. The second protective plate 19 protects the side surface (end surface) of the second housing 17 from being sputtered by plasma. An annular O-ring groove 173 is formed on the front end surface of the second housing 17. By inserting an O-ring (not shown) into the O-ring groove 173 and attaching the insulating collar 24, the second housing 17 and the insulating collar 24 are joined in an airtight manner. The insulating collar 24 is formed in a short cylindrical shape. The shape of the insulating collar 24 is appropriately changed according to the shape of the second housing 17 and may be formed in a cylindrical shape such as a quadrangle or a hexagon.

また、第１ハウジング１１、第２ハウジング１７、及び絶縁部材１６には、ボルト孔２８が形成されている（図３（ｂ）及び（ｃ）参照）。ボルト孔２８は、第１ハウジング１１及び絶縁部材１６にそれぞれ形成された貫通孔２８ａ及び２８ｂと、第２ハウジング１７に形成されたネジ孔２８ｃとから成っている。そして、この貫通孔２８ａ，２８ｂに筒状の絶縁カラー２６を挿通すると共に、この絶縁カラー２６にボルト（締結具）２７を挿通しネジ孔２８ｃに螺入することにより、第１ハウジング１１と絶縁部材１６と第２ハウジング１７とが相互に締結されて一体化されている。これにより、絶縁部材１６は、コの字状に形成された第１ハウジング１１及び第２ハウジング１７の開放面に蓋をしている。すなわち、第１ハウジング１１及び第２ハウジング１７のそれぞれの開放面は、絶縁部材１６によって封止されている。第１ハウジング１１及び第２ハウジング１７の所定の箇所にはＯリング溝２２が形成されていて、このＯリング溝２２にＯリング２３が嵌挿されている。これにより、第１ハウジング１１と絶縁部材１６と第２ハウジング１７とは、順に気密又は液密に接合されている。すなわち、気体の冷却媒体を用いる場合には、第１ハウジング１１と絶縁部材１６と第２ハウジング１７とは順に気密に接合されている。一方、液体の冷却媒体を用いる場合には、第１ハウジング１１と絶縁部材１６と第２ハウジング１７とは順に液密に接合されている。したがって、絶縁部材１６と第１ハウジング１１及び第２ハウジング１７との密閉性が保たれ、一体型中間電極Ｇから冷却媒体が漏れることが防止される。   Moreover, the bolt hole 28 is formed in the 1st housing 11, the 2nd housing 17, and the insulating member 16 (refer FIG.3 (b) and (c)). The bolt hole 28 includes through holes 28 a and 28 b formed in the first housing 11 and the insulating member 16, and a screw hole 28 c formed in the second housing 17. The cylindrical insulating collar 26 is inserted into the through holes 28a and 28b, and a bolt (fastener) 27 is inserted into the insulating collar 26 and screwed into the screw hole 28c. The member 16 and the second housing 17 are fastened and integrated with each other. Thereby, the insulating member 16 covers the open surfaces of the first housing 11 and the second housing 17 formed in a U-shape. That is, the open surfaces of the first housing 11 and the second housing 17 are sealed by the insulating member 16. An O-ring groove 22 is formed in a predetermined portion of the first housing 11 and the second housing 17, and an O-ring 23 is inserted into the O-ring groove 22. Thereby, the 1st housing 11, the insulating member 16, and the 2nd housing 17 are joined in order airtight or liquid-tight. That is, when using a gaseous cooling medium, the 1st housing 11, the insulating member 16, and the 2nd housing 17 are joined airtightly in order. On the other hand, when a liquid cooling medium is used, the first housing 11, the insulating member 16, and the second housing 17 are joined in a liquid-tight manner in order. Therefore, the insulating member 16 and the first housing 11 and the second housing 17 are kept sealed, and the cooling medium is prevented from leaking from the integrated intermediate electrode G.

第１ハウジング１１、絶縁部材１６、及び第２ハウジング１７には、ボルト孔２８と所定の中心角だけずれた位置に、これらを貫通するようボルト挿通孔２５が形成されている（図３（ａ）乃至（ｃ）参照）。このボルト挿通孔２５は、第１ハウジング１１、絶縁部材１６、及び第２ハウジング１７にそれぞれ形成された貫通孔２５ａ，２５ｂ，２５ｃから成っている。このボルト挿通孔２５にボルト（締結具、図示せず）を挿通し、このボルト（締結具）を図示しないガイド部材に螺入することによって、一体型中間電極Ｇ（又は一体型中間電極Ｇの組み込まれた圧力勾配型プラズマガン１）がガイド部材を介してシートプラズマ形成室３０（より具体的には、シートプラズマ形成室３０の絶縁蓋部材２９）に取り付けられる。   Bolt insertion holes 25 are formed in the first housing 11, the insulating member 16, and the second housing 17 so as to penetrate the bolt holes 28 at positions shifted by a predetermined center angle (FIG. 3A). ) To (c)). The bolt insertion hole 25 includes through holes 25a, 25b, and 25c formed in the first housing 11, the insulating member 16, and the second housing 17, respectively. By inserting a bolt (fastener, not shown) through the bolt insertion hole 25 and screwing the bolt (fastener) into a guide member (not shown), the integrated intermediate electrode G (or the integrated intermediate electrode G) is inserted. The incorporated pressure gradient type plasma gun 1) is attached to the sheet plasma forming chamber 30 (more specifically, the insulating lid member 29 of the sheet plasma forming chamber 30) through the guide member.

ここで、第１ハウジング１１及び第２ハウジング１７は、アルミニウム合金で構成することが好ましい。アルミニウム合金は、通常の中間電極のハウジングに用いられているステンレス鋼よりも比重が小さいため、第１ハウジング１１及び第２ハウジング１７の重量を軽くすることができる。これにより、第１ハウジング１１及び第２ハウジング１７を取り扱う際の作業性が向上する。   Here, the first housing 11 and the second housing 17 are preferably made of an aluminum alloy. Since the aluminum alloy has a specific gravity smaller than that of stainless steel used in a normal intermediate electrode housing, the weight of the first housing 11 and the second housing 17 can be reduced. Thereby, workability at the time of handling the 1st housing 11 and the 2nd housing 17 improves.

アルミニウム合金の例としては、例えば、アルミニウム−マグネシウム系合金（ＪＩＳ５０００系）、アルミニウム−マグネシウム−ケイ素系合金（ＪＩＳ６０００系）、アルミニウム−亜鉛−マグネシウム系合金（ＪＩＳ７０００系）を用いることが、強度及び耐腐食性を維持するために好ましい。   Examples of aluminum alloys include, for example, aluminum-magnesium alloys (JIS 5000 series), aluminum-magnesium-silicon alloys (JIS 6000 series), and aluminum-zinc-magnesium alloys (JIS 7000 series). It is preferable for maintaining the corrosiveness.

また、第１ハウジング１１及び第２ハウジング１７の冷却媒体と接触する部分の表面（第１ハウジング１１及び第２ハウジング１７のコの字状に形成された内側部分の表面）には、導電性と非磁性と耐腐食性とを具備する表面処理層が形成されていることが好ましい。このような導電性と非磁性と耐腐食性とを具備する表面処理層としては、例えば、無電解Ｎｉメッキ層が挙げられる。これにより、第１ハウジング１１及び第２ハウジング１７と冷却媒体とが接触する部分における劣化が抑制される。   Further, the surface of the portion of the first housing 11 and the second housing 17 that contacts the cooling medium (the surface of the inner portion of the first housing 11 and the second housing 17 formed in a U-shape) is electrically conductive. It is preferable that a surface treatment layer having nonmagnetic properties and corrosion resistance is formed. Examples of the surface treatment layer having such conductivity, non-magnetism, and corrosion resistance include an electroless Ni plating layer. Thereby, the deterioration in the part which the 1st housing 11 and the 2nd housing 17, and a cooling medium contact is suppressed.

上記の事項を総括すると、第１ハウジング１１と、絶縁部材１６と、第２ハウジング１７とを、ボルト（締結具）２７で締結することにより一体型中間電極Ｇを組み立てることができる。また、その逆の作業をすることにより、一体型中間電極Ｇを分解することができる。さらに、組み立てられた一体型中間電極Ｇは、ガイド部材を介してシートプラズマ形成室３０の壁（絶縁部材２９）に取り付けることができる。   In summary, the integrated intermediate electrode G can be assembled by fastening the first housing 11, the insulating member 16, and the second housing 17 with bolts (fasteners) 27. Further, the integrated intermediate electrode G can be disassembled by performing the reverse operation. Further, the assembled integrated intermediate electrode G can be attached to the wall (insulating member 29) of the sheet plasma forming chamber 30 via a guide member.

本実施形態の一体型中間電極Ｇは、上記のような構成としたため、構成する部品の点数を減らすことができ、その重量を小さくすることができる。また、一体型中間電極Ｇをコンパクトに製造することが可能になる。これにより、一体型中間電極Ｇを取り付ける際の作業性が向上する。さらに、ボルト２７を外すことによって第１磁石１５を第１ハウジング１１から取り外すことができると共に、第２磁石２１を第２ハウジング１７から取り外すことができるため、中間電極のメンテナンス性が向上する。   Since the integrated intermediate electrode G of the present embodiment has the above-described configuration, the number of components to be configured can be reduced and the weight thereof can be reduced. In addition, the integrated intermediate electrode G can be manufactured in a compact manner. Thereby, workability | operativity at the time of attaching the integrated intermediate electrode G improves. Further, by removing the bolt 27, the first magnet 15 can be removed from the first housing 11, and the second magnet 21 can be removed from the second housing 17, so that the maintainability of the intermediate electrode is improved.

なお、本実施形態では、圧力勾配型プラズマガン１を構成する筒体１０を円筒体としたが、その断面形状は任意であり、例えば中心軸２０１に垂直する方向の断面形状が正多角形であってもよい。   In the present embodiment, the cylindrical body 10 constituting the pressure gradient plasma gun 1 is a cylindrical body, but the cross-sectional shape thereof is arbitrary. For example, the cross-sectional shape perpendicular to the central axis 201 is a regular polygon. There may be.

また、雄ねじ溝の形成された第１スリーブ１２及び第２スリーブ１８をそれぞれ第１ハウジング１１及び第２ハウジング１７の内周に螺合させて設けていたが、雄ねじ溝のない第１スリーブ１２及び第２スリーブ１８をそれぞれ第１ハウジング１１及び第２ハウジング１７の内周に沿うように挿通したのち、その外方からそれぞれを保護板１３，１９により挟み込んでもよい。このような構成とすると、ねじ溝の溶着が防止され、第１スリーブ１２及び第２スリーブ１８の交換が容易になる。   Further, the first sleeve 12 and the second sleeve 18 in which the male screw groove is formed are provided by being screwed to the inner circumferences of the first housing 11 and the second housing 17, respectively. The second sleeve 18 may be inserted along the inner circumferences of the first housing 11 and the second housing 17 and then sandwiched by the protective plates 13 and 19 from the outside. With such a configuration, welding of the thread groove is prevented, and replacement of the first sleeve 12 and the second sleeve 18 is facilitated.

上記説明から、当業者にとっては、本発明の多くの改良や他の実施形態が明らかである。従って、上記説明は、例示としてのみ解釈されるべきであり、本発明を実行する最良の態様を当業者に教示する目的で提供されたものである。本発明の精神を逸脱することなく、その構造及び／又は機能の詳細を実質的に変更できる。   From the foregoing description, many modifications and other embodiments of the present invention are obvious to one skilled in the art. Accordingly, the foregoing description should be construed as illustrative only and is provided for the purpose of teaching those skilled in the art the best mode of carrying out the invention. The details of the structure and / or function may be substantially changed without departing from the spirit of the invention.

本発明の一体型中間電極は、簡易な構成でかつ重量を軽減させて取り扱いの利便性が向上すると共に、分解及び調整を行う際のメンテナンス性が向上する中間電極として有用である。   The integrated intermediate electrode of the present invention is useful as an intermediate electrode that has a simple configuration, reduces weight, improves handling convenience, and improves maintainability when performing disassembly and adjustment.

本発明の圧力勾配型プラズマガンは、中間電極を取り付ける際の作業性が向上した圧力勾配型プラズマガンとして有用である。   The pressure gradient type plasma gun of the present invention is useful as a pressure gradient type plasma gun with improved workability when attaching an intermediate electrode.

Claims (6)

導電性を有する第１ハウジングと、該第１ハウジングと同心状にかつ該第１ハウジングの内周面に接触するように設けられた導電性を有する第１スリーブと、前記第１ハウジングに該第１ハウジングと同心状に収容された第１磁石と、前記第１ハウジングと同軸状に設けられた導電性を有する第２ハウジングと、該第２ハウジングと同心状にかつ該第２ハウジングの内周面に接触するように設けられた導電性を有する第２スリーブと、前記第２ハウジングに該第２ハウジングと同心状に収容された第２磁石と、を備え、前記第１ハウジングと前記第２ハウジングとが絶縁部材を介して一体化されている、一体型中間電極。   A first housing having conductivity, a first sleeve having conductivity provided concentrically with the first housing and in contact with the inner peripheral surface of the first housing, and the first housing having the first housing A first magnet housed concentrically with the first housing; a second housing having electrical conductivity provided coaxially with the first housing; and an inner circumference of the second housing concentrically with the second housing. A second sleeve having electrical conductivity provided so as to contact the surface; and a second magnet accommodated in the second housing concentrically with the second housing, the first housing and the second An integrated intermediate electrode in which a housing is integrated with an insulating member. 前記第１ハウジングは前記第２ハウジングと対向する面が開放されるようにコの字状の断面を有し、前記第２ハウジングは前記第１ハウジングと対向する面が開放されるようにコの字状の断面を有し、前記絶縁部材は前記第１ハウジング及び前記第２ハウジングと同軸状に形成されており、前記第１ハウジング及び前記第２ハウジングの各々の開放面が前記絶縁部材によって蓋をされており、前記第１ハウジングと前記絶縁部材との間の空間に前記第１磁石が収容されかつ前記第２ハウジングと前記絶縁部材との間の空間に前記第２磁石が収容されており、かつ、前記第１ハウジング、前記絶縁部材、及び前記第２ハウジングが締結具によって相互に締結されている、請求項１に記載の一体型中間電極。   The first housing has a U-shaped cross-section so that a surface facing the second housing is opened, and the second housing is formed so that a surface facing the first housing is opened. The insulating member is formed coaxially with the first housing and the second housing, and the open surfaces of the first housing and the second housing are covered with the insulating member. The first magnet is accommodated in the space between the first housing and the insulating member, and the second magnet is accommodated in the space between the second housing and the insulating member. The integrated intermediate electrode according to claim 1, wherein the first housing, the insulating member, and the second housing are fastened to each other by a fastener. 前記第１ハウジングと前記絶縁部材と前記第２ハウジングとが順に気密又は液密に接合されている、請求項２に記載の一体型中間電極。   The integrated intermediate electrode according to claim 2, wherein the first housing, the insulating member, and the second housing are joined in order to be airtight or liquid tight. 前記接合はＯリングを用いて気密又は液密にされている、請求項３に記載の一体型中間電極。   The integrated intermediate electrode according to claim 3, wherein the bonding is made airtight or liquidtight using an O-ring. 請求項１乃至請求項４のいずれかに記載の一体型中間電極を備えた、圧力勾配型プラズマガン。   A pressure gradient type plasma gun comprising the integrated intermediate electrode according to any one of claims 1 to 4. カラーと、前記一体型中間電極と、絶縁管と、カソードを備え前記絶縁管の前記一体型中間電極から遠いほうの端を塞ぐカソードマウントと、が締結具によって相互に締結されて前記圧力勾配型プラズマガンが構成されている、請求項５に記載の圧力勾配型プラズマガン。   A collar, the integrated intermediate electrode, an insulating tube, and a cathode mount that includes a cathode and closes an end of the insulating tube far from the integrated intermediate electrode are fastened to each other by a fastener, and the pressure gradient type The pressure gradient plasma gun according to claim 5, wherein the plasma gun is configured.

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