[go: up one dir, main page]

JP7489171B2 - Plasma Generator - Google Patents

Plasma Generator Download PDF

Info

Publication number
JP7489171B2
JP7489171B2 JP2019059157A JP2019059157A JP7489171B2 JP 7489171 B2 JP7489171 B2 JP 7489171B2 JP 2019059157 A JP2019059157 A JP 2019059157A JP 2019059157 A JP2019059157 A JP 2019059157A JP 7489171 B2 JP7489171 B2 JP 7489171B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
plasma
heat transfer
transfer film
plasma tube
tube
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
JP2019059157A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2020161319A (en
Inventor
隼人 納富
茂樹 天立
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Daihen Corp
Original Assignee
Daihen Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Daihen Corp filed Critical Daihen Corp
Priority to JP2019059157A priority Critical patent/JP7489171B2/en
Publication of JP2020161319A publication Critical patent/JP2020161319A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP7489171B2 publication Critical patent/JP7489171B2/en
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Landscapes

  • Plasma Technology (AREA)

Description

本発明はプラズマ発生装置に関する。 The present invention relates to a plasma generating device.

半導体製造プロセスにおいては、プラズマを用いた半導体ウェハの成膜処理、エッチング処理等が行われている。プラズマは、例えば、材料ガスが導入され、内部にプラズマを発生するプラズマ管を備えるプラズマ発生装置を用いて生成される。プラズマ発生時、プラズマ管の内部は高温になる。そのため、プラズマ管の冷却が必要である。特許文献1には、プラズマ管に空冷用の金属線を螺旋状に巻付けることで冷却効果を高めたプラズマ発生装置が開示されている。 In the semiconductor manufacturing process, plasma is used for film formation and etching of semiconductor wafers. Plasma is generated, for example, using a plasma generating device equipped with a plasma tube in which a material gas is introduced and plasma is generated. When plasma is generated, the inside of the plasma tube becomes hot. For this reason, the plasma tube needs to be cooled. Patent Document 1 discloses a plasma generating device in which the cooling effect is enhanced by winding a metal wire for air cooling in a spiral shape around the plasma tube.

特開平10-241893号公報Japanese Patent Application Laid-Open No. 10-241893

プラズマ管の材料としては一般に石英が用いられるが、石英は熱伝導率が低い。このため、特許文献1のようにプラズマ管に金属線を巻付けて冷却する場合にあっては、金属線がプラズマ管に接触している部分の放熱は良好に行われるが、その他の部分の放熱は良好には行われない。従って、プラズマ管の全体を良好に冷却することができない。 Quartz is generally used as the material for plasma tubes, but quartz has low thermal conductivity. For this reason, when cooling a plasma tube by wrapping a metal wire around it as in Patent Document 1, heat dissipation is good in the area where the metal wire is in contact with the plasma tube, but heat dissipation is not good in other areas. As a result, the entire plasma tube cannot be cooled well.

本開示は斯かる事情に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、プラズマ管全体を良好に冷却することができるプラズマ発生装置を提供することにある。 This disclosure has been made in light of these circumstances, and its purpose is to provide a plasma generating device that can effectively cool the entire plasma tube.

本開示に係るプラズマ発生装置は、材料ガスが導入され、内部にプラズマを発生するプラズマ管を備えるプラズマ発生装置であって、前記プラズマ管の一部または全部には、外周面の全周に該プラズマ管の材料よりも熱伝導率の高い材料を含む伝熱膜が形成されている。 The plasma generating device according to the present disclosure is a plasma generating device including a plasma tube into which a material gas is introduced and plasma is generated inside, and a heat transfer film containing a material having a higher thermal conductivity than the material of the plasma tube is formed on the entire outer periphery of a part or all of the plasma tube.

本開示にあっては、プラズマ管の外周面に、プラズマ管よりも熱伝導率の高い材料製の伝熱膜が形成される。従って、プラズマ管の熱が、伝熱膜と周りの空気との熱交換によって放熱される。 In the present disclosure, a heat transfer film made of a material with a higher thermal conductivity than the plasma tube is formed on the outer circumferential surface of the plasma tube. Therefore, the heat of the plasma tube is dissipated by heat exchange between the heat transfer film and the surrounding air.

本開示に係るプラズマ発生装置は、前記プラズマ管は、前記伝熱膜の外周に配設されたシール部材を備え、前記伝熱膜は、前記シール部材の配設位置を含んで形成されている。 In the plasma generating device according to the present disclosure, the plasma tube includes a sealing member disposed on the outer periphery of the heat transfer film, and the heat transfer film is formed to include the position where the sealing member is disposed.

本開示にあっては、プラズマ管はシール部材を備え、伝熱膜はプラズマ管とシール部材との間に形成されている。従って、シール部材が直接プラズマ管に接触せず、シール部材に熱が集中しない。 In the present disclosure, the plasma tube is provided with a seal member, and a heat transfer film is formed between the plasma tube and the seal member. Therefore, the seal member does not come into direct contact with the plasma tube, and heat does not concentrate on the seal member.

本開示に係るプラズマ発生装置は、前記プラズマ管の端部には冷却器が周設され、前記伝熱膜は、前記冷却器の周設位置の少なくとも一部を含んで形成されている。 In the plasma generating device according to the present disclosure, a cooler is provided around the end of the plasma tube, and the heat transfer film is formed to include at least a portion of the periphery of the cooler.

本開示にあっては、プラズマ管の端部に冷却器を備え、伝熱膜は少なくとも冷却器に一部が接触する部分に形成されている。従って、プラズマ管の端部が、伝熱膜を通じて冷却される。 In the present disclosure, a cooler is provided at the end of the plasma tube, and the heat transfer film is formed at a portion that is at least partially in contact with the cooler. Therefore, the end of the plasma tube is cooled through the heat transfer film.

本開示に係るプラズマ発生装置は、前記プラズマ管は、外周に巻回され、該プラズマ管の内部に磁界を形成するコイルを備え、前記伝熱膜は、前記プラズマ管の端部から前記コイルが巻回される部分までの間に形成されている。 In the plasma generating device according to the present disclosure, the plasma tube is provided with a coil wound around the outer circumference to form a magnetic field inside the plasma tube, and the heat transfer film is formed between the end of the plasma tube and the portion around which the coil is wound.

本開示にあっては、伝熱膜が、プラズマ管の端部からコイルに接触しない部分までに形成されている。従って、プラズマ管の端部の熱が伝熱膜を通じて放熱される。また、コイルが巻回された部分には伝熱膜が形成されていない。従って、コイルと伝熱膜との間で放電がおこることを抑制する。 In the present disclosure, a heat transfer film is formed from the end of the plasma tube to the portion that does not contact the coil. Therefore, heat from the end of the plasma tube is dissipated through the heat transfer film. Also, no heat transfer film is formed on the portion where the coil is wound. Therefore, discharge between the coil and the heat transfer film is suppressed.

本開示に係るプラズマ発生装置は、前記プラズマ管は、外周に巻回され、該プラズマ管の内部に磁界を形成するコイルを備え、前記伝熱膜は、導電性を有し、前記プラズマ管の外周面の全長に形成されており、該プラズマ管の前記コイルが巻回される部分には、前記伝熱膜を覆う絶縁膜が形成されている。 In the plasma generating device according to the present disclosure, the plasma tube is provided with a coil wound around the outer periphery to form a magnetic field inside the plasma tube, the heat transfer film is conductive and formed over the entire length of the outer periphery of the plasma tube, and an insulating film covering the heat transfer film is formed on the portion of the plasma tube around which the coil is wound.

本開示にあっては、導電性を有する伝熱膜がプラズマ管の外周面の全長に形成されている。従って、コイルと冷却器との両方によりプラズマ管の全体が冷却される。さらに、プラズマ管のコイルが巻回される部分には、伝熱膜を覆う絶縁膜が形成されている。従って、コイルと伝熱膜との間で放電がおこることを抑制する。 In the present disclosure, a conductive heat transfer film is formed over the entire length of the outer circumferential surface of the plasma tube. Therefore, the entire plasma tube is cooled by both the coil and the cooler. Furthermore, an insulating film that covers the heat transfer film is formed on the portion of the plasma tube where the coil is wound. Therefore, discharge between the coil and the heat transfer film is suppressed.

本開示に係るプラズマ発生装置は、前記プラズマ管は、外周に巻回され、該プラズマ管の内部に磁界を形成するコイルを備え、前記伝熱膜は、導電性を有する第1伝熱膜と、非導電性を有する第2伝熱膜とを備え、前記プラズマ管の外周面の全長に形成されており、前記第2伝熱膜は、前記プラズマ管の前記コイルが巻回される部分に形成されている。 In the plasma generating device according to the present disclosure, the plasma tube is provided with a coil wound around the outer periphery to form a magnetic field inside the plasma tube, the heat transfer film includes a first heat transfer film having electrical conductivity and a second heat transfer film having electrical conductivity, and is formed over the entire length of the outer periphery of the plasma tube, and the second heat transfer film is formed on the portion of the plasma tube around which the coil is wound.

本開示にあっては、導電性を有する伝熱膜と、非導電性を有する伝熱膜とが、プラズマ管の外周面の全長に形成されている。従って、コイルと冷却器との両方によりプラズマ管の全体が冷却される。さらに、プラズマ管のコイルが巻回される部分に形成されている伝熱膜は非導電部である。従って、コイルと伝熱膜の間で放電がおこることを抑制する。 In the present disclosure, a conductive heat transfer film and a non-conductive heat transfer film are formed on the entire length of the outer circumferential surface of the plasma tube. Therefore, the entire plasma tube is cooled by both the coil and the cooler. Furthermore, the heat transfer film formed on the portion of the plasma tube where the coil is wound is a non-conductive portion. Therefore, discharge between the coil and the heat transfer film is suppressed.

本開示に係るプラズマ発生装置は、前記プラズマ管は、外周に巻回され、該プラズマ管の内部に磁界を形成するコイルを備え、前記伝熱膜は導電性を有し、該伝熱膜には、周方向の一部に、長手方向に延びるスリットが形成されている。 In the plasma generating device according to the present disclosure, the plasma tube is provided with a coil wound around the outer periphery to form a magnetic field inside the plasma tube, the heat transfer film is conductive, and a slit extending in the longitudinal direction is formed in part of the circumferential direction of the heat transfer film.

本開示にあっては、プラズマ管の外周面に形成された導電性を有する伝熱膜の一部に、スリットを形成してある。従って、プラズマ管の周方向に伝熱膜が連続しない。 In the present disclosure, a slit is formed in a portion of the conductive heat transfer film formed on the outer circumferential surface of the plasma tube. Therefore, the heat transfer film is not continuous in the circumferential direction of the plasma tube.

本開示に係るプラズマ発生装置は、前記プラズマ管は、外周に巻回され、該プラズマ管の内部に磁界を形成するコイルを備え、該プラズマ管の端部には、耐熱性および絶縁性を有する保護膜が、前記伝熱膜を周方向に覆うように形成されている。 In the plasma generating device according to the present disclosure, the plasma tube is provided with a coil wound around the outer periphery to form a magnetic field inside the plasma tube, and a heat-resistant and insulating protective film is formed at the end of the plasma tube so as to cover the heat transfer film in the circumferential direction.

本開示にあっては、プラズマ管の端部の伝熱膜を覆うように、耐熱性および絶縁性を有する保護膜が形成されている。従って、プラズマ管の端部の伝熱膜が保護される。 In the present disclosure, a protective film having heat resistance and insulating properties is formed to cover the heat transfer film at the end of the plasma tube. Therefore, the heat transfer film at the end of the plasma tube is protected.

本開示によれば、プラズマ管の熱は、外周面に形成された伝熱膜の全面と周りの空気との熱交換で放熱され、プラズマ管全体を良好に冷却することができる。 According to the present disclosure, heat from the plasma tube is dissipated through heat exchange between the entire surface of the heat transfer film formed on the outer periphery and the surrounding air, allowing the entire plasma tube to be efficiently cooled.

実施形態1に係るプラズマ発生装置の構成を示すブロック図である。1 is a block diagram showing a configuration of a plasma generation device according to a first embodiment. プラズマ発生装置の構成を示す斜視図である。FIG. 2 is a perspective view showing a configuration of a plasma generating device. プラズマ管及びコイルの構成を示す斜視図である。FIG. 2 is a perspective view showing the configuration of a plasma tube and a coil. プラズマ管の端部の接続状態を示す側断面図である。FIG. 2 is a side cross-sectional view showing the connection state of the ends of the plasma tube. 実施形態2に係るプラズマ発生装置が備えるプラズマ管の端部の構成を示す側断面図である。10 is a side cross-sectional view showing the configuration of an end portion of a plasma tube provided in a plasma generating device according to a second embodiment. FIG. 実施形態3に係るプラズマ発生装置が備えるプラズマ管の構成を示す側断面図である。11 is a side cross-sectional view showing the configuration of a plasma tube provided in a plasma generation device according to a third embodiment. FIG. 実施形態4に係るプラズマ発生装置が備えるプラズマ管の構成を示す側断面図である。13 is a side cross-sectional view showing the configuration of a plasma tube provided in a plasma generation device according to a fourth embodiment. FIG. 実施形態5に係るプラズマ発生装置が備えるプラズマ管の構成を示す斜視図である。FIG. 13 is a perspective view showing a configuration of a plasma tube provided in a plasma generation device according to a fifth embodiment. 実施形態6に係るプラズマ発生装置が備えるプラズマ管の端部の構成を示す側断面図である。13 is a side cross-sectional view showing the configuration of an end portion of a plasma tube provided in a plasma generating device according to a sixth embodiment. FIG.

以下、本発明の実施形態について説明する。
(実施形態1)
図1は実施形態1に係るプラズマ発生装置の構成を示すブロック図である。実施形態1に係るプラズマ発生装置は、誘導結合プラズマ(ICP:Inductively Coupled Plasma)型のプラズマ発生装置である。プラズマ発生装置は、プラズマ管1とコイル2とを備える。プラズマ管1は、例えば石英等の非導電性材料製の管であり、長さ方向の一端部に材料ガスの導入口1aを、他端部にプラズマ化したガスを送り出す送出口1bを備えている。コイル2は、例えば銅等の導電性材料製の導線を、プラズマ管1の長さ方向中央部に適長に亘って巻回して構成されており、インピーダンス整合回路4を介して高周波電源3に接続されている。
Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described.
(Embodiment 1)
FIG. 1 is a block diagram showing the configuration of a plasma generator according to the first embodiment. The plasma generator according to the first embodiment is an inductively coupled plasma (ICP) type plasma generator. The plasma generator includes a plasma tube 1 and a coil 2. The plasma tube 1 is a tube made of a non-conductive material such as quartz, and includes an inlet 1a for a material gas at one end in the longitudinal direction and an outlet 1b for sending out a plasma gas at the other end. The coil 2 is configured by winding a conductor made of a conductive material such as copper for an appropriate length around the center of the longitudinal direction of the plasma tube 1, and is connected to a high-frequency power source 3 via an impedance matching circuit 4.

このようなプラズマ発生装置では、高周波電源3から供給される高周波電流が、インピーダンス整合回路4を介して、プラズマ管1に巻回されたコイル2に流れる。プラズマ管1の内部は高真空に保たれており、導入口1aから内部に材料ガスが供給される。コイル2に流れる高周波電流による誘導結合によって、内部の材料ガスがプラズマ化し、プラズマが生成される。生成されたプラズマは、送出口1bを通して例えば図示しないプラズマ処理室へと送出され、各種の処理(エッチング等)に使用される。なお、コイル2に流れる高周波電流の周波数は、例えば1~3MHz程度である。 In such a plasma generating device, a high-frequency current supplied from a high-frequency power source 3 flows through an impedance matching circuit 4 to a coil 2 wound around a plasma tube 1. The inside of the plasma tube 1 is kept at a high vacuum, and a material gas is supplied to the inside from an inlet 1a. The material gas inside is converted into plasma by inductive coupling caused by the high-frequency current flowing through the coil 2, and plasma is generated. The generated plasma is sent through an outlet 1b to, for example, a plasma processing chamber (not shown), and used for various processes (etching, etc.). The frequency of the high-frequency current flowing through the coil 2 is, for example, about 1 to 3 MHz.

図2はプラズマ発生装置の構成を示す斜視図である。コイル2は、矩形の中空断面を有する導線を用いたエッジワイズコイルである。導線の中空部内には冷媒管2aが通してあり、コイル2の一端から他端へ冷媒が通流するように構成されている。 Figure 2 is a perspective view showing the configuration of the plasma generating device. Coil 2 is an edgewise coil using a conductor wire with a rectangular hollow cross section. A refrigerant pipe 2a passes through the hollow part of the conductor wire, and the refrigerant flows from one end of coil 2 to the other end.

プラズマ管1の両端部には、冷却器5が設けられている。冷却器5は、例えば金属等の高い熱伝導性を有する材料製である。冷却器5は、筒状部51と、筒状部51の一端部に周設された鍔部52とを有し、筒状部51を内側に向けてプラズマ管1に取り付けてある。筒状部51と鍔部52の境界部には、冷媒が通流する冷媒管5aが巻回されている。冷媒管5aは、筒状部51をほぼ一周し鍔部52に沿って引き出されている。筒状部51には、周方向の一部に、長手方向に延びるスリット53が形成されている。 A cooler 5 is provided at both ends of the plasma tube 1. The cooler 5 is made of a material with high thermal conductivity, such as metal. The cooler 5 has a cylindrical portion 51 and a flange portion 52 provided around one end of the cylindrical portion 51, and is attached to the plasma tube 1 with the cylindrical portion 51 facing inward. A refrigerant tube 5a, through which a refrigerant flows, is wound around the boundary between the cylindrical portion 51 and the flange portion 52. The refrigerant tube 5a goes almost completely around the cylindrical portion 51 and is pulled out along the flange portion 52. A slit 53 extending in the longitudinal direction is formed in part of the circumferential direction of the cylindrical portion 51.

図3はプラズマ管1及びコイル2の構成を示す斜視図である。プラズマ管1には、両端部に小径の延長部11が設けられている。プラズマ管1の外周面には、延長部11の先端からコイル2に接触しない部分までに伝熱膜8が形成されている。伝熱膜8の形成範囲は、図3中にハッチングを施して示してある。伝熱膜8は、プラズマ管1の材料よりも高い熱伝導率を有する材料製の膜であり、溶射、蒸着などの成膜法により形成される。プラズマ管1における伝熱膜8が形成される部分は、伝熱膜8の密着性を高めるために研磨をおこなうとよい。伝熱膜8の成膜範囲を、コイル2に接触しない部分までとするのは、伝熱膜8が導電性を有する場合に、該伝熱膜8と高周波電流が流れるコイル2との間で放電がおこることを抑制するためである。 Figure 3 is a perspective view showing the configuration of the plasma tube 1 and the coil 2. The plasma tube 1 has small-diameter extensions 11 at both ends. A heat transfer film 8 is formed on the outer circumferential surface of the plasma tube 1 from the tip of the extension 11 to the part that does not contact the coil 2. The formation range of the heat transfer film 8 is shown by hatching in Figure 3. The heat transfer film 8 is a film made of a material that has a higher thermal conductivity than the material of the plasma tube 1, and is formed by a film formation method such as thermal spraying or vapor deposition. The part of the plasma tube 1 where the heat transfer film 8 is formed may be polished to improve the adhesion of the heat transfer film 8. The formation range of the heat transfer film 8 is limited to the part that does not contact the coil 2 in order to suppress discharge between the heat transfer film 8 and the coil 2 through which a high-frequency current flows when the heat transfer film 8 is conductive.

本実施形態に係るプラズマ発生装置においては、プラズマ管1の内部はプラズマ発生時に熱が発生する。上記の構成によれば、プラズマ管1の外周面の両端部に、プラズマ管1の材料よりも高い熱伝導率を有する材料製の伝熱膜8が形成されている。従って、プラズマ管1の熱は、端部においては、伝熱膜8の全面と周りの空気との熱交換で放熱され、プラズマ管1を良好に冷却することができる。 In the plasma generating device according to this embodiment, heat is generated inside the plasma tube 1 when plasma is generated. According to the above configuration, a heat transfer film 8 made of a material having a higher thermal conductivity than the material of the plasma tube 1 is formed on both ends of the outer circumferential surface of the plasma tube 1. Therefore, the heat of the plasma tube 1 is dissipated at the ends by heat exchange between the entire surface of the heat transfer film 8 and the surrounding air, and the plasma tube 1 can be cooled well.

また、プラズマ管1は、両端部に形成された伝熱膜8に接触する冷却器5を備える。冷却器5は放熱フィンとしての役目を担う。さらに、冷却器5に設けられた冷媒管5aの内部に冷媒を通流させることによって、冷媒との熱交換が行われるため、プラズマ管1の冷却性を向上することができる。 The plasma tube 1 also includes a cooler 5 that is in contact with the heat transfer film 8 formed on both ends. The cooler 5 acts as a heat dissipation fin. Furthermore, by passing a refrigerant through the inside of the refrigerant tube 5a provided in the cooler 5, heat exchange with the refrigerant is performed, thereby improving the cooling performance of the plasma tube 1.

更に、コイル2は、冷媒管2aの内部に冷媒を通流していることによって、冷却器としても作用する。従って、プラズマ管1の熱は、中心部分はコイル2によって、その他の部分は、伝熱膜8によって放熱されることにより、プラズマ管1全体を良好に冷却することができる。 In addition, the coil 2 also functions as a cooler by passing a refrigerant through the inside of the refrigerant tube 2a. Therefore, the heat of the plasma tube 1 is dissipated by the coil 2 in the center and by the heat transfer film 8 in the other parts, so that the entire plasma tube 1 can be cooled effectively.

更に、冷却器5の筒状部51にはスリット53が形成されている。冷却器5の材料が導電性を有する場合には、該冷却器5には、コイル2が形成する磁場によって誘導された渦電流が流れる虞がある。筒状部51に設けたスリット53は電流の経路を遮断し、渦電流が流れるのを防止することができる。 Furthermore, slits 53 are formed in the cylindrical portion 51 of the cooler 5. If the material of the cooler 5 is conductive, there is a risk that eddy currents induced by the magnetic field generated by the coil 2 will flow in the cooler 5. The slits 53 provided in the cylindrical portion 51 can block the current path and prevent eddy currents from flowing.

以上の如く構成されたプラズマ管1は、一側においてプラズマ処理室に、他側において材料ガスの導入部に夫々接続される。図4はプラズマ管1の端部の接続状態を示す側断面図である。冷却器5の鍔部52は、接続用のフランジとして利用され、プラズマ管1とプラズマ処理室(図示せず)とは、該プラズマ処理室に設けられた取り合いのフランジ6に、鍔部52を合わせて接続される。 The plasma tube 1 constructed as described above is connected to the plasma processing chamber on one side and to the inlet for the material gas on the other side. Figure 4 is a side cross-sectional view showing the connection state of the ends of the plasma tube 1. The flange 52 of the cooler 5 is used as a connection flange, and the plasma tube 1 and the plasma processing chamber (not shown) are connected by aligning the flange 52 with the mating flange 6 provided on the plasma processing chamber.

この接続部にはシール部材7が巻装されている。シール部材7は、例えばOリングであり、延長部11に巻装され、該延長部11の基端側の段差部と、フランジ6の内周縁に設けた凹溝とに弾接し、鍔部52とフランジ6との間を気密に封止している。シール部材7は、ゴム等の弾性材料製であり、過熱により硬化又は変形し、封止機能が損なわれることがある。シール部材7が接する延長部11の外周及び段差部には、伝熱膜8が形成されており、プラズマ管1の内部の発生熱は、前述のように伝熱膜8の形成域に分散して放熱されるから、シール部材7の過熱を抑え、封止機能の低下を防止することができる。 A seal member 7 is wound around this connection. The seal member 7 is, for example, an O-ring, wound around the extension 11 and elastically contacts the step on the base end side of the extension 11 and a groove provided on the inner periphery of the flange 6, sealing the gap between the flange 52 and the flange 6 airtight. The seal member 7 is made of an elastic material such as rubber, and may harden or deform due to overheating, causing the sealing function to be impaired. A heat transfer film 8 is formed on the outer periphery and step of the extension 11 with which the seal member 7 contacts, and the heat generated inside the plasma tube 1 is dispersed and dissipated in the area where the heat transfer film 8 is formed, as described above, thereby suppressing overheating of the seal member 7 and preventing a decrease in the sealing function.

なお、本実施形態1では両端部に冷却器5を備える例を説明したが、冷却器5は一端部にのみ備えられていてもよく、または端部に冷却器5を備えない構成であってもよい。また、冷却器5の形状も例示であって特に限定されるものではない。 In this embodiment 1, an example in which the cooler 5 is provided at both ends has been described, but the cooler 5 may be provided only at one end, or the end may not have a cooler 5. The shape of the cooler 5 is also an example and is not particularly limited.

また、コイル2として、矩形断面の導線により構成されたエッジワイズコイルを例示したが、コイル2を構成する導線の断面形状は特に限定されるものではなく、他の任意の形状であってもよい。また、本実施の形態においては、コイル2の誘導結合を利用するICP型のプラズマ発生装置を例示したが、プラズマ発生装置は、その他の形態の装置であってもよい。 In addition, an edgewise coil made of a conductor with a rectangular cross section has been exemplified as coil 2, but the cross-sectional shape of the conductor that constitutes coil 2 is not particularly limited and may be any other shape. In addition, in this embodiment, an ICP type plasma generator that utilizes inductive coupling of coil 2 has been exemplified, but the plasma generator may be a device of another form.

(実施形態2)
実施形態2に係るプラズマ発生装置は、実施形態1と伝熱膜8の形成態様が異なる。図5は実施形態2に係るプラズマ発生装置が備えるプラズマ管1の端部の構成を示す側断面図である。実施形態1と同様な構成については、同一の符号を付してその詳細な説明を省略する。
(Embodiment 2)
The plasma generator according to the second embodiment differs from the first embodiment in the manner in which the heat transfer film 8 is formed. Fig. 5 is a side cross-sectional view showing the configuration of the end of the plasma tube 1 provided in the plasma generator according to the second embodiment. The same components as those in the first embodiment are given the same reference numerals and detailed descriptions thereof are omitted.

実施形態2に係るプラズマ発生装置は、プラズマ管1の延長部11の外周面に伝熱膜8が形成されている。上記の構成によれば、プラズマ管1の熱は、端部においては伝熱膜8により放熱され、中心部においてはコイル2により放熱されることで、プラズマ管1全体を良好に冷却することができる。また、シール部材7が直接プラズマ管1に接触しないため、シール部材7の劣化や損傷を防ぐことができる。 In the plasma generating device according to the second embodiment, a heat transfer film 8 is formed on the outer peripheral surface of the extension 11 of the plasma tube 1. According to the above configuration, the heat of the plasma tube 1 is dissipated by the heat transfer film 8 at the ends and by the coil 2 at the center, so that the entire plasma tube 1 can be cooled well. In addition, because the seal member 7 does not come into direct contact with the plasma tube 1, deterioration or damage to the seal member 7 can be prevented.

(実施形態3)
実施形態3に係るプラズマ発生装置は、実施形態1と伝熱膜8の形成態様が異なる。図6は実施形態3に係るプラズマ発生装置が備えるプラズマ管1の構成を示す側断面図である。実施形態1と同様な構成については、同一の符号を付してその詳細な説明を省略する。
(Embodiment 3)
The plasma generator according to the third embodiment differs from that according to the first embodiment in the manner in which the heat transfer film 8 is formed. Fig. 6 is a side cross-sectional view showing the configuration of the plasma tube 1 provided in the plasma generator according to the third embodiment. The same components as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof will be omitted.

実施形態3に係るプラズマ発生装置は、プラズマ管1の外周面に全長に亘って形成される伝熱膜8を備える。伝熱膜8は、例えば銅、アルミニウム等の導電性の材料製である。さらに、プラズマ管1のコイル2が巻回される部分には、伝熱膜8を覆うように、絶縁膜9が全周に形成されている。絶縁膜9の材料は、例えばセラミック、アルミナ(酸化アルミニウム)等である。 The plasma generator according to the third embodiment includes a heat transfer film 8 formed over the entire length of the outer circumferential surface of the plasma tube 1. The heat transfer film 8 is made of a conductive material such as copper or aluminum. Furthermore, an insulating film 9 is formed over the entire circumference of the portion of the plasma tube 1 where the coil 2 is wound, so as to cover the heat transfer film 8. The material of the insulating film 9 is, for example, ceramic, alumina (aluminum oxide), etc.

上記の構成によれば、プラズマ管1の熱は、外周面の全長に亘って放熱される。さらに、伝熱膜8によって、コイル2及び冷却器5の冷却作用がプラズマ管1の全体に伝わるため、プラズマ管1全体を良好に冷却することができる。また、コイル2の巻回される部分に絶縁膜9が形成されることにより、コイル2と伝熱膜8との間で放電がおこることを抑制することができる。 With the above configuration, the heat of the plasma tube 1 is dissipated over the entire length of the outer circumferential surface. Furthermore, the heat transfer film 8 transfers the cooling action of the coil 2 and the cooler 5 to the entire plasma tube 1, so the entire plasma tube 1 can be cooled well. In addition, an insulating film 9 is formed on the wound portion of the coil 2, which can prevent discharge from occurring between the coil 2 and the heat transfer film 8.

(実施形態4)
実施形態4に係るプラズマ発生装置は、実施形態1と伝熱膜8の形成態様が異なる。図7は、実施形態4に係るプラズマ発生装置が備えるプラズマ管1の構成を示す側断面図である。実施形態1と同様な構成については、同一の符号を付してその詳細な説明を省略する。
(Embodiment 4)
The plasma generator according to the embodiment 4 is different from the embodiment 1 in the formation of the heat transfer film 8. Fig. 7 is a side cross-sectional view showing the configuration of the plasma tube 1 provided in the plasma generator according to the embodiment 4. The same components as those in the embodiment 1 are denoted by the same reference numerals and detailed description thereof will be omitted.

実施形態4に係るプラズマ発生装置は、プラズマ管1の外周面に全長に亘って形成される伝熱膜8を備える。伝熱膜8は、導電性材料製の第1伝熱膜81と、例えばアルミナなどの非導電性材料製の第2伝熱膜82とを備える。第1伝熱膜81は、プラズマ管1の両端部からコイル2が巻回される部分までに全周に形成されている。第2伝熱膜82は、プラズマ管1のコイル2が巻回される部分に全周に形成されている。 The plasma generator according to the fourth embodiment includes a heat transfer film 8 formed over the entire length of the outer circumferential surface of the plasma tube 1. The heat transfer film 8 includes a first heat transfer film 81 made of a conductive material and a second heat transfer film 82 made of a non-conductive material such as alumina. The first heat transfer film 81 is formed over the entire circumference from both ends of the plasma tube 1 to the portion where the coil 2 is wound. The second heat transfer film 82 is formed over the entire circumference of the portion of the plasma tube 1 where the coil 2 is wound.

上記の構成によれば、プラズマ管1の熱は、外周面の全長に亘って放熱される。さらに、伝熱膜8によって、コイル2及び冷却器5の冷却作用がプラズマ管1の全体に伝わるため、プラズマ管1全体を良好に冷却することができる。また、コイル2の巻回される部分に位置する第2伝熱膜82は非導電性であり、導電性の第1伝熱膜81との間には距離があるため、コイル2と第1伝熱膜81との間で放電がおこることを抑制することができる。なお、プラズマ管1の外周面の全長に、非導電性材料製の第2伝熱膜82が形成されてもよいが、実施形態1のように導電性材料により伝熱膜8を形成する方が、熱伝導率が高い。 According to the above configuration, the heat of the plasma tube 1 is dissipated over the entire length of the outer circumferential surface. Furthermore, the cooling action of the coil 2 and the cooler 5 is transmitted to the entire plasma tube 1 by the heat transfer film 8, so that the entire plasma tube 1 can be cooled well. In addition, the second heat transfer film 82 located in the portion where the coil 2 is wound is non-conductive, and there is a distance between it and the conductive first heat transfer film 81, so that discharge between the coil 2 and the first heat transfer film 81 can be suppressed. Note that the second heat transfer film 82 made of a non-conductive material may be formed over the entire length of the outer circumferential surface of the plasma tube 1, but forming the heat transfer film 8 from a conductive material as in embodiment 1 has a higher thermal conductivity.

(実施形態5)
実施形態5に係るプラズマ発生装置は、伝熱膜8の一部にスリット83が形成されている。図8は実施形態5に係るプラズマ発生装置が備えるプラズマ管1の構成を示す斜視図である。実施形態1と同様な構成については、同一の符号を付してその詳細な説明を省略する。
(Embodiment 5)
In the plasma generator according to the fifth embodiment, a slit 83 is formed in a part of the heat transfer film 8. Fig. 8 is a perspective view showing the configuration of the plasma tube 1 provided in the plasma generator according to the fifth embodiment. The same components as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals and detailed description thereof will be omitted.

伝熱膜8には、プラズマ管1の周方向の一部に、長手方向に延びるスリット83が形成されている。伝熱膜8の材料が導電性を有する場合には、該伝熱膜8には、コイル2が形成する磁場によって誘導された渦電流が流れる虞がある。上記の構成によれば、伝熱膜8に設けたスリット83は電流の経路を遮断し、渦電流が流れるのを防止することができる。 The heat transfer film 8 has a slit 83 extending in the longitudinal direction formed in a portion of the circumference of the plasma tube 1. If the material of the heat transfer film 8 is conductive, there is a risk that eddy currents induced by the magnetic field generated by the coil 2 will flow in the heat transfer film 8. With the above configuration, the slit 83 provided in the heat transfer film 8 can block the current path and prevent eddy currents from flowing.

冷却器5にスリット53が形成されている場合であって、伝熱膜8が冷却器5とプラズマ管1の間に形成されているときには、冷却器5のスリット53と伝熱膜8のスリット83を周方向において一致させるとよい。 When the cooler 5 has slits 53 and the heat transfer film 8 is formed between the cooler 5 and the plasma tube 1, it is advisable to align the slits 53 of the cooler 5 with the slits 83 of the heat transfer film 8 in the circumferential direction.

(実施形態6)
実施形態6に係るプラズマ発生装置は、伝熱膜8の一部にさらに保護膜10が形成されている。図9は、実施形態6に係るプラズマ発生装置が備えるプラズマ管1の端部の構成を示す側断面図である。実施形態1と同様な構成については、同一の符号を付してその詳細な説明を省略する。
(Embodiment 6)
In the plasma generator according to the sixth embodiment, a protective film 10 is further formed on a part of the heat transfer film 8. Fig. 9 is a side cross-sectional view showing the configuration of the end of the plasma tube 1 provided in the plasma generator according to the sixth embodiment. The same components as those in the first embodiment are given the same reference numerals and detailed description thereof will be omitted.

実施形態6に係るプラズマ発生装置は、伝熱膜8の外周に保護膜10が形成されている。保護膜10は、プラズマ管1の端部に、伝熱膜8を覆う狭幅に設けられている。保護膜10は、プラズマ管1の端面を覆うように形成されてもよい。保護膜10は、例えばアルミナなどの、耐熱性および絶縁性に優れた材料製である。 In the plasma generating device according to the sixth embodiment, a protective film 10 is formed on the outer periphery of the heat transfer film 8. The protective film 10 is provided at the end of the plasma tube 1 with a narrow width to cover the heat transfer film 8. The protective film 10 may be formed to cover the end face of the plasma tube 1. The protective film 10 is made of a material with excellent heat resistance and insulating properties, such as alumina.

プラズマ管1の端部においては、材料ガスの流入時及びプラズマガスの流出時に、ガスが延長部11の外周側に回り込み、該延長部11の外周に形成された伝熱膜8に接触することがある。特にガス流出口側では、プラズマ化したガスの粒子は非常に細かいため、延長部11の外周側に回り込んでくるおそれが高い。上記の構成によれば、端部に保護膜10が形成されているため、伝熱膜8の損傷を防ぐことができる。 At the end of the plasma tube 1, when the material gas flows in and the plasma gas flows out, the gas may flow around the outer periphery of the extension 11 and come into contact with the heat transfer film 8 formed on the outer periphery of the extension 11. In particular, at the gas outlet side, the plasma gas particles are very fine, so there is a high possibility that they will flow around to the outer periphery of the extension 11. With the above configuration, a protective film 10 is formed at the end, which prevents damage to the heat transfer film 8.

上記の各実施形態において、プラズマ管1のコイル2が巻回される部分には、コイル2とプラズマとの静電結合の度合いを弱めるために、ファラデーシールド膜を形成するのが望ましい。さらにファラデーシールド膜を形成した場合において、コイル2とファラデーシールド膜間との放電を抑制するための絶縁膜を形成してもよい。 In each of the above embodiments, it is desirable to form a Faraday shield film on the portion of the plasma tube 1 where the coil 2 is wound in order to weaken the degree of electrostatic coupling between the coil 2 and the plasma. Furthermore, when a Faraday shield film is formed, an insulating film may be formed to suppress discharge between the coil 2 and the Faraday shield film.

また、上記の各実施形態において、導電性材料に非導電性材料が接触する場合には、異種接合になり、広い範囲で皮膜を形成することが困難になる可能性がある。そのような場合には、導電性材料と非導電性材料との中間的物性を有する傾斜機能材料からなる中間層を、導電性材料と非導電性材料間にそれぞれ形成するのが望ましい。 In addition, in each of the above embodiments, if a conductive material comes into contact with a non-conductive material, a heterogeneous bond may result, making it difficult to form a coating over a wide area. In such cases, it is desirable to form an intermediate layer made of a functionally gradient material having intermediate physical properties between the conductive material and the non-conductive material, between each of the conductive and non-conductive materials.

今回開示した実施の形態は、全ての点で例示であって、制限的なものではないと考えられるべきである。各実施例にて記載されている技術的特徴は互いに組み合わせることができ、本発明の範囲は、特許請求の範囲内での全ての変更及び特許請求の範囲と均等の範囲が含まれることが意図される。 The embodiments disclosed herein are illustrative in all respects and should not be considered limiting. The technical features described in each embodiment can be combined with each other, and the scope of the present invention is intended to include all modifications within the scope of the claims and equivalents to the scope of the claims.

1 プラズマ管
2 コイル
5 冷却器
7 シール部材
8 伝熱膜
9 絶縁膜
10 保護膜
81 第1伝熱膜
82 第2伝熱膜
83 スリット
REFERENCE SIGNS LIST 1 plasma tube 2 coil 5 cooler 7 seal member 8 heat transfer film 9 insulating film 10 protective film 81 first heat transfer film 82 second heat transfer film 83 slit

Claims (6)

材料ガスが導入され、内部にプラズマを発生するプラズマ管を備えるプラズマ発生装置であって、
前記プラズマ管は、外周に巻回され、該プラズマ管の内部に磁界を形成するコイルを備え、
前記プラズマ管には、外周面の全周に該プラズマ管の材料よりも熱伝導率の高い材料を含む伝熱膜が形成されており、
前記伝熱膜は、導電性を有する第1伝熱膜と、非導電性を有する第2伝熱膜とを備え、前記プラズマ管の外周面の全長に形成されており、
前記第2伝熱膜は、前記プラズマ管の前記コイルが巻回される部分に形成されている
プラズマ発生装置。
A plasma generating apparatus including a plasma tube into which a material gas is introduced and into which plasma is generated,
The plasma tube includes a coil wound around an outer periphery thereof to form a magnetic field inside the plasma tube;
The plasma tube has a heat transfer film formed on the entire outer periphery thereof, the heat transfer film including a material having a higher thermal conductivity than the material of the plasma tube;
The heat transfer film includes a first heat transfer film having electrical conductivity and a second heat transfer film having electrical conductivity, and is formed on the entire length of the outer circumferential surface of the plasma tube;
The plasma generating device, wherein the second heat transfer film is formed on a portion of the plasma tube where the coil is wound.
材料ガスが導入され、内部にプラズマを発生するプラズマ管を備えるプラズマ発生装置であって、
前記プラズマ管は、外周に巻回され、該プラズマ管の内部に磁界を形成するコイルを備え、
前記プラズマ管の端部の先端から前記コイルが巻回される部分までの間のみには、外周面の全周に前記プラズマ管の材料よりも熱伝導率の高い材料を含む伝熱膜が形成されている
プラズマ発生装置。
A plasma generating apparatus including a plasma tube into which a material gas is introduced and into which plasma is generated,
The plasma tube includes a coil wound around an outer periphery thereof to form a magnetic field inside the plasma tube;
A plasma generating device in which a heat transfer film containing a material with a higher thermal conductivity than the material of the plasma tube is formed around the entire outer surface only between the tip of the end of the plasma tube and the portion around which the coil is wound.
前記プラズマ管は、前記伝熱膜の外周に配設されたシール部材を備え、
前記伝熱膜は、前記シール部材の配設位置を含んで形成されている
請求項1又は請求項2に記載のプラズマ発生装置。
The plasma tube includes a seal member disposed on an outer periphery of the heat transfer film,
The plasma generating device according to claim 1 or 2, wherein the heat transfer film is formed to include a position where the seal member is disposed.
前記プラズマ管の端部には冷却器が周設され、
前記伝熱膜は、前記冷却器の周設位置の少なくとも一部を含んで形成されている
請求項1から請求項3のいずれか一項に記載のプラズマ発生装置。
A cooler is provided around the end of the plasma tube,
The plasma generating device according to claim 1 , wherein the heat transfer film is formed to include at least a part of a circumferential position of the cooler.
前記第1伝熱膜には、周方向の一部に、長手方向に延びるスリットが形成されている
請求項1に記載のプラズマ発生装置。
The plasma generating device according to claim 1 , wherein the first heat transfer film has a slit extending in a longitudinal direction formed in a part of a circumferential direction.
前記プラズマ管の端部の先端には、耐熱性および絶縁性を有する保護膜が、前記伝熱膜を周方向に覆うように形成されている
請求項1から請求項5のいずれか一項に記載のプラズマ発生装置。
The plasma generating device according to any one of claims 1 to 5, wherein a protective film having heat resistance and insulating properties is formed on a tip of the end of the plasma tube so as to cover the heat transfer film in a circumferential direction.
JP2019059157A 2019-03-26 2019-03-26 Plasma Generator Active JP7489171B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2019059157A JP7489171B2 (en) 2019-03-26 2019-03-26 Plasma Generator

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2019059157A JP7489171B2 (en) 2019-03-26 2019-03-26 Plasma Generator

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2020161319A JP2020161319A (en) 2020-10-01
JP7489171B2 true JP7489171B2 (en) 2024-05-23

Family

ID=72643690

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2019059157A Active JP7489171B2 (en) 2019-03-26 2019-03-26 Plasma Generator

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP7489171B2 (en)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114567958B (en) * 2022-03-14 2023-03-24 深圳市普瑞艾尔科技有限公司 Plasma generator with comb-shaped discharge electrodes arranged in multiple points

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007129268A (en) 2007-02-06 2007-05-24 Shibaura Mechatronics Corp Plasma processing equipment
JP2014509044A (en) 2011-02-03 2014-04-10 テクナ・プラズマ・システムズ・インコーポレーテッド High performance induction plasma torch
JP2018530893A (en) 2015-07-24 2018-10-18 アプライド マテリアルズ インコーポレイテッドApplied Materials,Incorporated Method and apparatus for gas mitigation

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3118300B2 (en) * 1992-01-31 2000-12-18 電気興業株式会社 High frequency induction thermal plasma torch
JP3121486B2 (en) * 1993-12-13 2000-12-25 日本真空技術株式会社 Discharge tube cooling mechanism in plasma processing equipment
JP3789863B2 (en) * 2002-07-09 2006-06-28 芝浦メカトロニクス株式会社 Plasma processing equipment

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007129268A (en) 2007-02-06 2007-05-24 Shibaura Mechatronics Corp Plasma processing equipment
JP2014509044A (en) 2011-02-03 2014-04-10 テクナ・プラズマ・システムズ・インコーポレーテッド High performance induction plasma torch
JP2018530893A (en) 2015-07-24 2018-10-18 アプライド マテリアルズ インコーポレイテッドApplied Materials,Incorporated Method and apparatus for gas mitigation

Also Published As

Publication number Publication date
JP2020161319A (en) 2020-10-01

Similar Documents

Publication Publication Date Title
TWI422287B (en) Plasma processing device
JP3787079B2 (en) Plasma processing equipment
KR20140097312A (en) Apparatus and methods for improving reliability of rf grounding
CN101447280B (en) Choke coils for electronic devices
JP4384301B2 (en) Plasma processing equipment
JP7489171B2 (en) Plasma Generator
WO2010146961A1 (en) Plasma processing device and cooling device for plasma processing devices
JP2017033788A (en) Plasma processing apparatus
TWI681436B (en) Faraday shield and reaction chamber
JP2967060B2 (en) Microwave plasma generator
JP7042142B2 (en) Plasma generator
JP2025066175A (en) Retaining device
JP2024046847A (en) High voltage electric component
TWI517243B (en) Plasma processing apparatus
TW201946189A (en) Isolated backside helium delivery system
JP7042143B2 (en) Plasma generator
TWI771797B (en) Lower electrode element for plasma processing equipment and plasma processing equipment
TW201603063A (en) Electronic device
JP6872935B2 (en) Plasma generator
TW202121647A (en) Cooling pipe assembly and cooling device with function of discharging static electricity and plasma processing equipment characterized by avoiding the arc phenomenon caused by electrostatic charges, reducing the failure probability of the electrostatic chuck and improving the safety of wafer movement
JP2008305558A (en) Plasma generating device and reaction chamber used for it
JP6688199B2 (en) Plasma generator
JP6736443B2 (en) Plasma generator
KR102467297B1 (en) A magnetic core cooling pad
KR102604045B1 (en) Plasma processing unit and lower stage

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20211006

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20220624

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20220705

A601 Written request for extension of time

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A601

Effective date: 20220823

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20221031

A02 Decision of refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02

Effective date: 20230207

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20230317

C60 Trial request (containing other claim documents, opposition documents)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: C60

Effective date: 20230317

A911 Transfer to examiner for re-examination before appeal (zenchi)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A911

Effective date: 20230404

C21 Notice of transfer of a case for reconsideration by examiners before appeal proceedings

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: C21

Effective date: 20230411

A912 Re-examination (zenchi) completed and case transferred to appeal board

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A912

Effective date: 20230623

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20240328

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20240513

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 7489171

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150