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公開番号2025140129
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-09-29
出願番号2024039314
出願日2024-03-13
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 1/46 20060101AFI20250919BHJP(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の他方の開口部22cを覆い、放電管22を通過したガスを排出する複数のガス排出孔75が形成された第2被覆体70をさらに備えている。中心軸CLに沿って、第1被覆体26Aおよび第2被覆体70を視たときに、ガス導入孔28は、中心軸CLを含む第1中央領域C1に形成されており、第1中央領域C1を中心軸CLに沿って投影した位置にある第2被覆体70の第2中央領域C2には、ガスの排出を遮断する遮断部分73が形成されている。第2中央領域C2周りの周辺領域R2には、中心軸CL周りに、複数のガス排出孔75が、形成されている。
【選択図】図3
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少なくとも１つのガス導入孔が形成された第１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、
前記プラズマ発生器は、前記放電管の他方の開口部を覆い、前記放電管を通過したガスを排出する複数のガス排出孔が形成された第２被覆体をさらに備えており、
前記中心軸に沿って、前記第１被覆体および前記第２被覆体を視たときに、
前記ガス導入孔は、前記中心軸を含む第１中央領域に形成されており、
前記第１中央領域を中心軸に沿って投影した位置にある第２被覆体の第２中央領域には、前記ガスの排出を遮断する遮断部分が形成されており、
前記第２中央領域を囲う周辺領域には、前記中心軸周りに、前記複数のガス排出孔が、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 610 文字）【請求項２】
前記中心軸に沿って、前記放電管および前記第２被覆体を視たときに、
前記複数のガス排出孔の縁部が、前記放電管の他方の開口部の周縁の一部に重なっ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３】
前記複数のガス排出孔は、前記中心軸周りに沿って延在した長孔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４】
前記コイルよりも前記他方の開口部側の位置に、前記放電管を冷却する冷却管を支持する支持体が、前記放電管の外周面に沿って配置されており、
前記第２被覆体は、前記遮断部分および前記ガス排出孔が形成された円板状の被覆部分と、
前記被覆部分の周縁から、前記放電管の外周面を囲うように、前記中心軸に沿った方向に延在し、前記放電管に連結された状態で、前記支持体に接続される筒状部分と、を備えており、
前記被覆部分と前記筒状部分とは、同じ金属材料で一体的に成形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５】
前記第１被覆体には、前記ガス導入孔が複数形成されており、
複数の前記ガス導入孔には、前記放電管の内部において、前記中心軸周りに旋回流が形成されるように、前記放電管の内部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 2,000 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少なくとも１つのガス導入孔が形成された第１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、前記プラズマ発生器は、前記放電管の他方の開口部を覆い、前記放電管を通過したガスを排出する複数のガス排出孔が形成された第２被覆体をさらに備えており、前記中心軸に沿って、前記第１被覆体および前記第２被覆体を視たときに、前記ガス導入孔は、前記中心軸を含む第１中央領域に形成されており、前記第１中央領域を中心軸に沿って投影した位置にある第２被覆体の第２中央領域には、前記ガスの排出を遮断する遮断部分が形成されており、前記第２中央領域を囲う周辺領域には、前記中心軸周りに、前記複数のガス排出孔が、形成されていることを特徴とする。
【０００９】
本発明によれば、中心軸に沿って、前記第１被覆体および前記第２被覆体を視たときに、前記ガス導入孔は、中心軸を含む第１中央領域に形成されており、第１中央領域を中心軸に沿って投影した位置にある第２被覆体の第２中央領域には、ガスの排出を遮断する遮断部分が形成されている。これにより、第１中央領域に形成されたガス導入孔から放出され、放電管の中心軸に沿って、放電管の内部に放出されたガスは、第２被覆体の第２中央領域に形成された遮断部分に衝突する。これとともに、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）にも、放電管の内部に放出されたガスが拡散する。
【００１０】
放電管に流れるガスが定常状態になると、導電性のコイルが巻かれた位置における中心軸周りのガスの圧力が上昇し、ガスの圧力が低いプラズマ発生領域に移動し易くなる。このような結果、中心軸周りの未分解のガスもプラズマ発生領域に移動するため、遮断部分を設けない場合に比べて、プラズマ発生領域に供給されるガス量を増加させることができ、ガスの分解効率を高めることができる。分解されたガス（以下、分解ガス）は、第２被覆体の第２中央領域を囲う周辺領域に形成された複数のガス排出孔から排出される。このような結果、中心軸に沿って存在するより多くの未分解ガスを、プラズマ発生領域に移動させることにより、ガスの分解効率を高めることができる。
（【００１１】以降は省略されています）

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