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公開番号2024146860
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-10-15
出願番号2024051471
出願日2024-03-27
発明の名称プラズマ発生器
出願人株式会社ダイヘン
代理人弁理士法人平木国際特許事務所
主分類H05H 1/30 20060101AFI20241004BHJP(他に分類されない電気技術)
要約【課題】ガスの分解効率を高めることができるプラズマ発生器を提供する。
【解決手段】プラズマ発生器20は、放電管22と、コイル24と、放電管22の一方の開口部22bを覆い、放電管22の内部にガスを導入する複数のガス導入孔28が形成された被覆体26Aと、を備える。コイル24は、少なくとも一部の巻線部分24aに、RF帯域の周波数の高周波電流が流れるように構成されている。複数のガス導入孔28から導入されたガスにより、放電管22の内部において、旋回流F1が形成されるように、各ガス導入孔28には、中心軸CLに沿った方向から視たときに中心軸CLを中心とした同じ回りに、ガスが放出される放出流路28bが形成されている。
【選択図】図4A
特許請求の範囲【請求項１】
ガスを内部に導入し、内部においてプラズマを発生させるプラズマ発生器であって、
円筒形状を有した絶縁性の放電管と、
前記放電管の中心軸を中心に前記放電管の外周に巻かれた導電性のコイルと、
前記放電管の一方の開口部を覆い、前記放電管の内部にガスを導入する複数のガス導入孔が形成された被覆体と、を少なくとも備え、
前記コイルは、少なくとも一部の巻線部分に、ＲＦ帯域の周波数の高周波電流が流れるように構成されており、
前記複数のガス導入孔から導入されたガスにより、前記放電管の内部において、旋回流が形成されるように、前記各ガス導入孔には、前記中心軸に沿った方向から視たときに前記中心軸を中心とした同じ回りに、前記ガスが放出される放出流路が形成されていることを特徴とするプラズマ発生器。
続きを表示（約 840 文字）【請求項２】
前記中心軸に沿った方向から視たときに、前記放出流路から放出されるガスの放出方向に沿った仮想線と、前記仮想線が前記放電管の内周面に接した接点を通過する前記内周面の円周の接線とが成す角度が、４５°以下であることを特徴とする請求項１に記載のプラズマ発生器。
【請求項３】
前記中心軸に沿った方向から視たときに、前記放出流路の放出口は、前記中心と前記内周面とを結ぶ半径方向において、前記中心と前記内周面との間の中央よりも前記内周面寄りに形成されていることを特徴とする請求項１に記載のプラズマ発生器。
【請求項４】
前記中心軸に沿った方向から視たときに、前記複数のガス導入孔は、前記中心軸を中心とした同じ円周上に沿って等間隔に形成され、前記各ガス導入孔の前記放出流路から放出されるガスの放出方向に沿った仮想線と、前記放出流路の放出口を通過する前記円周の接線との成す角度は、同じ角度であり、
前記仮想線は、前記中心軸に沿った方向に対して、同じ角度に傾斜していることを特徴とする請求項１に記載のプラズマ発生器。
【請求項５】
前記仮想線は、前記中心軸に沿った方向に対して、傾斜する角度は、６０°以上であることを特徴とする請求項４に記載のプラズマ発生器。
【請求項６】
前記被覆体は、
前記放電管の前記一方の開口部から外挿され、前記放電管に連結された連結筒と、
前記連結筒の開口部を覆い、前記複数のガス導入孔が形成された蓋体と、
を有しており、
前記連結筒が前記放電管に連結された状態で、前記蓋体は、前記中心軸に沿った方向において、前記一方の開口部に対して間隔を空けて配置されており、
前記各ガス導入孔の前記放出流路は、前記放電管の内周面に向かってガスが放出されるように、前記中心軸に沿った方向に対して傾斜していることを特徴とする請求項１に記載のプラズマ発生器。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、プラズマ発生器に関する。
続きを表示（約 1,800 文字）【背景技術】
【０００２】
半導体製造プロセスでは、誘導性結合プラズマ（ＩＣＰ：ＩｎｄｕｃｔｉｖｅｌｙＣｏｕｐｌｅｄＰｌａｓｍａ）（以下、ＩＣＰ）を発生させ、そのＩＣＰを利用して各種の処理（クリーニング等）を行う場合がある。特許文献１および特許文献２には、ＩＣＰを発生させるプラズマ発生器が記載されている。
【０００３】
ＩＣＰは、放電管の外周にコイルを巻いたプラズマ発生器を用いて発生させる。この際、コイルには高周波電流が流れるように高周波電源から高周波電圧を出力するとともに、放電管の内部にプロセスガス（以下、ガス）を導入する。そして、コイルに流れる高周波電流による誘導磁界によってガスを電離させてプラズマを発生させる。なお、初期の段階では、容量性結合プラズマ（ＣＣＰ：ＣａｐａｃｉｔｉｖｅｌｙＣｏｕｐｌｅｄＰｌａｓｍａ）と呼ばれるプラズマが発生し、その後、コイルに流れる高周波電流を増加させていく段階でＩＣＰが発生すると考えられている。
【０００４】
放電管の内部のガスが電離してプラズマが発生すると、電離により得られたプラズマ中の電子がガスに衝突し、ガスが分解する。例えば、ＮＦ
３
（三フッ化窒素）であれば、Ｎ（窒素）と３Ｆ（フッ素）とに分解する。分解したガスは、例えば、プラズマ発生器の下流にあるプラズマ処理室に送出され、プラズマ処理室内のクリーニング等の処理が行われる。
【０００５】
このように、ＩＣＰを発生させることによってガスが分解する。分解したガスを用いてクリーニング等の処理が行われる。そのため、ガスの分解効率を高めることが要求されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
特開２０２０－１６１３１９号公報
特開２０２０－０５７４６４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、ガスの分解効率を高めることができるプラズマ発生器を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
前記課題を鑑みて、本発明に係るプラズマ発生器は、ガスを内部に導入し、内部においてプラズマを発生させるプラズマ発生器であって、円筒形状を有した絶縁性の放電管と、前記放電管の中心軸を中心に前記放電管の外周に巻かれた導電性のコイルと、前記放電管の一方の開口部を覆い、前記放電管の内部にガスを導入する複数のガス導入孔が形成された被覆体と、を少なくとも備え、前記コイルは、少なくとも一部の巻線部分に、ＲＦ帯域の周波数の高周波電流が流れるように構成されており、前記複数のガス導入孔から導入されたガスにより、前記放電管の内部において、旋回流が形成されるように、前記各ガス導入孔には、前記中心軸に沿った方向から視たときに前記中心軸を中心とした同じ回りに、前記ガスが放出される放出流路が形成されていることを特徴とする。
【０００９】
本発明によれば、各ガス導入孔には、放電管の中心軸に沿った方向から視たときに中心軸を中心とした同じ回りに（例えば、時計回りに）、ガスが放出される放出流路が形成されている。これにより、複数のガス導入孔から導入されたガスにより、放電管の内部に、螺旋状の旋回流を形成することができる。その結果、本発明のプラズマ発生器では、放電管に導入するガスの流量が同じ場合であっても、ガスが放電管の中心軸に沿って直線的に流れる場合に比べて、放電管の中心軸に沿った速度成分を低下させることができる。そのため、高周波電流が流れるコイルの巻線部分に対応した放電管の内部の巻線部分に近い領域（以下、プラズマ発生領域）において、ガスの滞在時間を増加させることができるため、ガスの分解効率を高めることができる。
【００１０】
ここで、放電管の内部に、導入されたがガスにより、旋回流を形成することができるのであれば、放出流路の放出方向は、特に限定されるものではない。しかしながら、より好ましい態様としては、前記中心軸に沿った方向から視たときに、前記放出流路から放出されるガスの放出方向に沿った仮想線と、前記仮想線が前記放電管の内周面に接した接点を通過する前記内周面の円周の接線とが成す角度が、４５°以下である。
（【００１１】以降は省略されています）

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