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公開番号2025108481
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-07-23
出願番号2025061733,2024116833
出願日2025-04-03,2017-10-30
発明の名称誘導コイル構造体及び誘導結合プラズマ発生装置
出願人エンツーコアテクノロジー,インコーポレーテッド
代理人個人,個人,個人
主分類H05H 1/46 20060101AFI20250715BHJP(他に分類されない電気技術)
要約【課題】誘導コイルの構造によって蓄電結合を減少させ、安定的に高効率の誘導結合プラズマ発生装置を提供する。
【解決手段】誘導結合プラズマ発生装置100は、長さ方向に延長される誘電体チューブ130と、前記誘電体チューブ130を包むように配置され、前記誘電体チューブ130内に誘導結合プラズマを生成する第1誘導コイル構造体110と、互いに逆位相の正の出力及び負の出力を提供し、前記第1誘導コイル構造体110の両端にRF電力140の正の出力及び負の出力をそれぞれ供給し、駆動周波数を変更するRF電源140と、前記RF電源140の正の出力端と前記第1誘導コイル構造体110の一端との間に配置された第1メイン蓄電器121と、前記RF電源140の負の出力端と前記第1誘導コイル構造体110の他端との間に配置された第2メイン蓄電器122と、を含む。
【選択図】図2A

特許請求の範囲【請求項１】
放電管及びアンテナ構造体を備えるプラズマ発生装置であって、
前記放電管は、プラズマが発生させられる内部空間を提供するように構成され、
前記アンテナ構造体は、前記放電管の外周に配置され、且つ、供給されるＡＣ電力に応答して前記放電管の内部空間内に前記プラズマを誘導するように構成され、
前記アンテナ構造体は、（ｉ）前記放電管の中心軸に垂直な第１平面上に配置された第１層アンテナ、（ｉｉ）前記第１平面とは異なり且つ前記中心軸に垂直な第２平面上に配置された第２層アンテナ、及び（ｉｉｉ）前記第１層アンテナと前記第２層アンテナとの間に電気的に挿入された層間蓄電器を備え、
前記第１層アンテナは、第１曲率半径を有する第１ターンアンテナ部、及び前記第１曲率半径より大きい第２曲率半径を有する第２ターンアンテナ部を備え、前記第１ターンアンテナ部の一端は、前記第２ターンアンテナ部の一端に電気的に連結され、
前記第２層アンテナは、前記第１曲率半径を有する第３ターンアンテナ部、及び前記第２曲率半径を有する第４ターンアンテナ部を備え、前記第３ターンアンテナ部の一端は、前記第４ターンアンテナ部の一端に電気的に連結され、
前記層間蓄電器は、前記第１ターンアンテナ部の他端を、前記第４ターンアンテナ部の他端に電気的に連結し、
前記放電管の中心軸の方向で見られるときの、前記放電管の中心点及び前記第１ターンアンテナの他端を繋げることによる第１仮想線が形成され、前記放電管の中心軸の方向で見られるときの、前記放電管の中心点及び前記第３ターンアンテナの他端を繋げることによる第２仮想線が形成され、
前記第１層アンテナ及び前記第２層アンテナは、前記第１仮想線と前記第２仮想線との間の角度が０度以外の所定の角度であるように配置される、プラズマ発生装置。
続きを表示（約 1,400 文字）【請求項２】
前記所定の角度は１８０度より小さい、請求項１に記載のプラズマ発生装置。
【請求項３】
前記所定の角度は９０度より小さいか又は等しい、請求項１に記載のプラズマ発生装置。
【請求項４】
前記第１層アンテナの第１ターンは、前記第１層アンテナの最も内側のターンであり、
前記第２層アンテナの第４ターンは、前記第２層アンテナの最も外側のターンである、請求項１に記載のプラズマ発生装置。
【請求項５】
前記アンテナ構造体はＮ個の層アンテナを備え、前記Ｎ個の層アンテナのうちの第Ｍ層アンテナは、前記中心軸に垂直なＮ個の平面のうちの第Ｍ平面上に配置され、ＭはＮに等しいか又はより小さく且つ自然数であり、
前記第１層アンテナは第（Ｍ－１）層アンテナであり、前記第２層アンテナは第Ｍ層アンテナである、請求項１に記載のプラズマ発生装置。
【請求項６】
前記第１層アンテナの第１ターンと前記第２層アンテナの第４ターンとの間の電位差は、前記所定の角度に起因して最小化される、請求項１に記載のプラズマ発生装置。
【請求項７】
前記第１層アンテナの第２ターンと前記第２層アンテナの第３ターンとの間の電位差は、前記所定の角度に起因して最小化される、請求項１に記載のプラズマ発生装置。
【請求項８】
供給されるＡＣ電力に応答して放電管の内部空間内にプラズマを誘導するように前記放電管の外周に配置することができる形状を有するアンテナ構造体であって、前記アンテナ構造体は、
前記アンテナ構造体の中心軸に垂直な第１平面上に配置された第１層アンテナと、
前記第１平面とは異なり且つ前記中心軸に垂直な第２平面上に配置された第２層アンテナと、
前記第１層アンテナと前記第２層アンテナとの間に電気的に挿入された層間蓄電器と、
を備え、
前記第１層アンテナは、第１曲率半径を有する第１ターンアンテナ部、及び前記第１曲率半径より大きい第２曲率半径を有する第２ターンアンテナ部を備え、前記第１ターンアンテナ部の一端は、前記第２ターンアンテナ部の一端に電気的に連結され、
前記第２層アンテナは、前記第１曲率半径を有する第３ターンアンテナ部、及び前記第２曲率半径を有する第４ターンアンテナ部を備え、前記第３ターンアンテナ部の一端は、前記第４ターンアンテナ部の一端に電気的に連結され、
前記層間蓄電器は、前記第１ターンアンテナ部の他端を、前記第４ターンアンテナ部の他端に電気的に連結し、
前記アンテナ構造体の中心軸の方向で見られるときの、前記アンテナ構造体の中心点及び前記第１ターンアンテナの他端を繋げることによる第１仮想線が形成され、前記アンテナ構造体の中心軸の方向で見られるときの、前記アンテナ構造体の中心点及び前記第３ターンアンテナの他端を繋げることによる第２仮想線が形成され、
前記第１層アンテナ及び前記第２層アンテナは、前記第１仮想線と前記第２仮想線との間の角度が０度以外の所定の角度であるように配置される、アンテナ構造体。
【請求項９】
前記所定の角度は１８０度より小さい、請求項８に記載のアンテナ構造体。
【請求項１０】
前記所定の角度は９０度より小さいか又は等しい、請求項８に記載のアンテナ構造体。
（【請求項１１】以降は省略されています）
発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、誘導結合プラズマ発生装置に関するものとして、より詳細には、複数のアンテナの間に蓄電器を挿入して、電圧分配構造を有する誘導結合プラズマ発生装置に関する。
続きを表示（約 1,300 文字）【背景技術】
【０００２】
プラズマは、従来に半導体用ウェハのような基板のエッチング工程又は蒸着工程に使用される。また、プラズマは、新素材合成、表面処理、環境浄化などに使用されている。一方、大気圧プラズマは、プラズマスクラバ、洗浄、殺菌、皮膚美容などに使用されている。
【０００３】
通常の誘導結合プラズマは、誘電体放電管に誘導コイルを巻いて使用する。しかし、通常の誘導コイル構造は、低い放電安定性及び低いプラズマ密度を有する。
【０００４】
本発明は、大気圧又は数トル以上の高圧力で安定的に誘導結合プラズマを生成できる新しい誘導コイル構造を提供する。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明の解決しようとする一技術的課題は、蓄電結合成分を抑制して放電安定性及び効率を向上させる誘導結合プラズマ発生用誘導コイルを提供することにある。
【０００６】
本発明の解決しようとする一技術的課題は、誘導コイルの巻数の増加による電圧上昇を抑制する誘導コイル及びプラズマ発生装置を提供することにある。
【０００７】
本発明の解決しようとする一技術的課題は、単位長さ当たりの巻数を極大化し、蓄電結合を抑制する誘導コイルを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の一実施例による誘導結合プラズマ発生装置は、長さ方向に延長される誘電体チューブと、前記誘電体チューブを包むように配置され、前記誘電体チューブ内に誘導結合プラズマを生成する第１誘導コイル構造体と、互いに逆位相の正の出力及び負の出力を提供し、前記第１誘導コイル構造体の両端にＲＦ電力の正の出力及び負の出力をそれぞれ供給し、駆動周波数を変更するＲＦ電源と、前記ＲＦ電源の正の出力端と前記第１誘導コイル構造体の一端との間に配置された第１メイン蓄電器と、前記ＲＦ電源の負の出力端と前記第１誘導コイル構造体の他端との間に配置された第２メイン蓄電器と、を含む。前記第１誘導コイル構造体は、互いに直列連結され、互いに異なる層にそれぞれ配置され、各層で少なくとも１ターン（ｏｎｅｔｕｒｎ）以上を備えた誘導コイルと、互いに隣接した誘導コイルの間にそれぞれ配置されて、前記誘導コイルに印加される電圧を分配する補助蓄電器と、を含む。
【０００９】
本発明の一実施例において、前記誘導コイルそれぞれは、同一の第１インダクタンスＬ１を有し、前記補助蓄電器それぞれは、同一の第１静電容量Ｃ１を有し、前記ＲＦ電源の駆動周波数は、直列連結された前記第１インダクタンスＬ１と前記第１静電容量Ｃ１による共鳴周波数と一致するように制御される。
【００１０】
本発明の一実施例において、前記第１メイン蓄電器及び前記第２メイン蓄電器は、それぞれ同一の第２静電容量Ｃ２を有し、前記第２静電容量Ｃ２は、前記第１静電容量Ｃ１の２倍である。
（【００１１】以降は省略されています）

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