JP2001011638A - 高周波誘導熱プラズマ装置 - Google Patents
高周波誘導熱プラズマ装置Info
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- JP2001011638A JP2001011638A JP11177014A JP17701499A JP2001011638A JP 2001011638 A JP2001011638 A JP 2001011638A JP 11177014 A JP11177014 A JP 11177014A JP 17701499 A JP17701499 A JP 17701499A JP 2001011638 A JP2001011638 A JP 2001011638A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 トーチの長さを長くせず、且つ異常放電発生
を防止する。 【解決手段】 トーチ１を成す円筒部材２の外側管に誘
導コイル２０を複数段に亘って巻く。又、誘導コイルを
コイル自身の素材をむき出しのまま円筒部材２の外側管
に巻かず、誘導コイルの外側をテフロンで被覆し、各コ
イル間の隙間を小さくして巻く。
を防止する。 【解決手段】 トーチ１を成す円筒部材２の外側管に誘
導コイル２０を複数段に亘って巻く。又、誘導コイルを
コイル自身の素材をむき出しのまま円筒部材２の外側管
に巻かず、誘導コイルの外側をテフロンで被覆し、各コ
イル間の隙間を小さくして巻く。
Description
【０００１】
【発明の属する分野】本発明はプラズマ中で成膜材料を
蒸発させたり溶融し、該蒸発，溶融材料によって基板上
に成膜等を行う高周波誘導熱プラズマ装置に関する。
蒸発させたり溶融し、該蒸発，溶融材料によって基板上
に成膜等を行う高周波誘導熱プラズマ装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】図１は従来の高周波誘導熱プラズマ装置
を示している。１はプラズマ発生用のトーチであり、該
トーチ１は円筒部材２，円筒部材２の上部に取り付けら
れたガスリング３、円筒部材２の外側に配置された誘導
コイル４等から形成されている。
を示している。１はプラズマ発生用のトーチであり、該
トーチ１は円筒部材２，円筒部材２の上部に取り付けら
れたガスリング３、円筒部材２の外側に配置された誘導
コイル４等から形成されている。
【０００３】前記円筒部材２は二重管構造に形成されて
おり、その内側管は、例えば、窒化珪素で形成され、そ
の外側管は石英管で形成されている。該円筒部材２は上
部フランジ５ａと下部フランジ５ｂとの間に取り付けら
れている。上部フランジ５ａには冷却水の出口通路６が
設けられ、下部フランジ５ｂには冷却水の入口通路７が
設けられており、円筒部材２の二重管内部には入口通路
７から冷却水が供給され、出口通路６から冷却水が排出
される。
おり、その内側管は、例えば、窒化珪素で形成され、そ
の外側管は石英管で形成されている。該円筒部材２は上
部フランジ５ａと下部フランジ５ｂとの間に取り付けら
れている。上部フランジ５ａには冷却水の出口通路６が
設けられ、下部フランジ５ｂには冷却水の入口通路７が
設けられており、円筒部材２の二重管内部には入口通路
７から冷却水が供給され、出口通路６から冷却水が排出
される。
【０００４】前記ガスリング３の中央部分にはプローブ
８が設けられている。プローブ８の中心部にはその長手
方向に開口が穿たれており、この開口を介して前記円筒
部材２内に図示していない粉末供給部から粉末材料がキ
ャリアガスと共に供給される。又、図示していないプラ
ズマガス源からプラズマガスがガスリング３の外側から
円筒部材２内部に供給される。前記プローブ８内には冷
却水が循環出来る通路が設けられており、その冷却水は
入口９から入り、出口１０から排出される。又、ガスリ
ング３の内部にも冷却水路１１が設けられ、冷却水が供
給される。
８が設けられている。プローブ８の中心部にはその長手
方向に開口が穿たれており、この開口を介して前記円筒
部材２内に図示していない粉末供給部から粉末材料がキ
ャリアガスと共に供給される。又、図示していないプラ
ズマガス源からプラズマガスがガスリング３の外側から
円筒部材２内部に供給される。前記プローブ８内には冷
却水が循環出来る通路が設けられており、その冷却水は
入口９から入り、出口１０から排出される。又、ガスリ
ング３の内部にも冷却水路１１が設けられ、冷却水が供
給される。
【０００５】高周波コイル４には、図示していないが高
周波電源から高周波電力が供給されるように構成されて
いる。
周波電源から高周波電力が供給されるように構成されて
いる。
【０００６】トーチ１の下部にはチャンバー１２が配置
されている。チャンバー１２内は図示していない真空排
気系により真空に排気されるように構成されている。こ
の様な構成の高周波誘導熱プラズマ装置の動作を次に説
明する。
されている。チャンバー１２内は図示していない真空排
気系により真空に排気されるように構成されている。こ
の様な構成の高周波誘導熱プラズマ装置の動作を次に説
明する。
【０００７】トーチ１のガスリング３を介して円筒部材
２内にプラズマガス（例えば、アルゴンガス）を供給す
ると共に、誘導コイル４に高周波電力を供給する。そし
て、高周波電力を上昇させながらトーチ内でプラズマＰ
を着火する。その後、２分子ガス（酸素や窒素）を混入
しながら徐々に高周波電力を上昇させてプラズマＰを安
定化させる。そして、ガスリング３の中心に位置するプ
ローブ８を介して、溶着すべき粉末材料をキャリアガス
（例えばアルゴンガス）と共にプラズマＰの中心部に供
給する。該粉末材料は、１万度程度の熱プラズマによっ
て蒸発したり溶融され、更に、同時に供給されている２
分子ガスなどによって酸化或いは窒化などの化学反応を
生じたあと、プラズマフレーム下部に位置した基板（図
示せず）上に蒸着され、その結果基板上には高品質の蒸
着膜や溶融膜が生成される。
２内にプラズマガス（例えば、アルゴンガス）を供給す
ると共に、誘導コイル４に高周波電力を供給する。そし
て、高周波電力を上昇させながらトーチ内でプラズマＰ
を着火する。その後、２分子ガス（酸素や窒素）を混入
しながら徐々に高周波電力を上昇させてプラズマＰを安
定化させる。そして、ガスリング３の中心に位置するプ
ローブ８を介して、溶着すべき粉末材料をキャリアガス
（例えばアルゴンガス）と共にプラズマＰの中心部に供
給する。該粉末材料は、１万度程度の熱プラズマによっ
て蒸発したり溶融され、更に、同時に供給されている２
分子ガスなどによって酸化或いは窒化などの化学反応を
生じたあと、プラズマフレーム下部に位置した基板（図
示せず）上に蒸着され、その結果基板上には高品質の蒸
着膜や溶融膜が生成される。
【０００８】所で、この様な高周波誘導熱プラズマ装置
の誘導コイル４に高周波電力を供給する電源とし、商用
周波数電源（図示せず）からの交流を一旦順変換回路
（図示せず）で直流に変換し、該直流を電子管式発振機
により高周波に変換し、該高周波電力を供給するものが
使用されている。この様な電子管式発振機を使用した電
源の場合、１ＭＨｚ〜数１０ＭＨｚの可成り高い高周波
領域で動作（運転）されるので、前記誘導コイル４の巻
き数は３〜４ターン程度となる。
の誘導コイル４に高周波電力を供給する電源とし、商用
周波数電源（図示せず）からの交流を一旦順変換回路
（図示せず）で直流に変換し、該直流を電子管式発振機
により高周波に変換し、該高周波電力を供給するものが
使用されている。この様な電子管式発振機を使用した電
源の場合、１ＭＨｚ〜数１０ＭＨｚの可成り高い高周波
領域で動作（運転）されるので、前記誘導コイル４の巻
き数は３〜４ターン程度となる。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】さて、最近、効率の良
さ及び扱い易さ（コンパクト）等の理由から、商用周波
数電源（図示せず）からの交流を一旦順変換回路（図示
せず）で直流に変換し、該直流をトランジスタインバー
タ若しくはサイリスタインバータにより高周波に変換
し、該高周波電力を供給するものが使用されている。こ
の様なインバータを使用した電源の場合、インバータを
構成するトランジスタの定格周波数は精々５００ＫＨｚ
前後までなので、誘導コイル４の巻き数が前記電子管式
発振機を使用した場合に比べ著しく多く成らざるを得な
い。例えば、定格周波数４５０ＫＨｚＭＯＳＦＥＴから
成るインバータを使用した場合、前記誘導コイル４の巻
き数が１０〜１５ターン程度となる。
さ及び扱い易さ（コンパクト）等の理由から、商用周波
数電源（図示せず）からの交流を一旦順変換回路（図示
せず）で直流に変換し、該直流をトランジスタインバー
タ若しくはサイリスタインバータにより高周波に変換
し、該高周波電力を供給するものが使用されている。こ
の様なインバータを使用した電源の場合、インバータを
構成するトランジスタの定格周波数は精々５００ＫＨｚ
前後までなので、誘導コイル４の巻き数が前記電子管式
発振機を使用した場合に比べ著しく多く成らざるを得な
い。例えば、定格周波数４５０ＫＨｚＭＯＳＦＥＴから
成るインバータを使用した場合、前記誘導コイル４の巻
き数が１０〜１５ターン程度となる。
【００１０】その為に、円筒部材２の中心軸方向の長さ
を長くせざるを得ない。しかし、円筒部材２の中心軸方
向の長さが長くなると、チャンバー１２内に入り込むプ
ラズマフレームの量が少なくなり、該チャンバー内に配
置された基板への成膜等が不十分となったり、プラズマ
フレームがトーチ１内に留まることにより、基板への成
膜が出来ない場合も発生する。又、この様な場合、トー
チ１内に供給した粉末などの原料の大部分が円筒部材２
内で蒸発したり溶融して、内側管の内壁に付着してしま
い、該内側管が割れてしまうこともある。
を長くせざるを得ない。しかし、円筒部材２の中心軸方
向の長さが長くなると、チャンバー１２内に入り込むプ
ラズマフレームの量が少なくなり、該チャンバー内に配
置された基板への成膜等が不十分となったり、プラズマ
フレームがトーチ１内に留まることにより、基板への成
膜が出来ない場合も発生する。又、この様な場合、トー
チ１内に供給した粉末などの原料の大部分が円筒部材２
内で蒸発したり溶融して、内側管の内壁に付着してしま
い、該内側管が割れてしまうこともある。
【００１１】一方、円筒部材２の中心軸方向の長さを充
分に長くせずに、コイル間の間隔及びコイルと上下フラ
ンジ５ａ，５ｂ間を充分に取らずに誘導コイルを巻く
と、各コイル間及び、コイルと上下フランジ５ａ，５ｂ
に異常放電が発生したり、上下フランジ等が誘導加熱さ
れる、いわゆる誘導損失が発生する。
分に長くせずに、コイル間の間隔及びコイルと上下フラ
ンジ５ａ，５ｂ間を充分に取らずに誘導コイルを巻く
と、各コイル間及び、コイルと上下フランジ５ａ，５ｂ
に異常放電が発生したり、上下フランジ等が誘導加熱さ
れる、いわゆる誘導損失が発生する。
【００１２】本発明は、この様な問題を解決する新規な
高周波誘導熱プラズマ装置を提供することを目的とした
ものである。
高周波誘導熱プラズマ装置を提供することを目的とした
ものである。
【００１３】
【課題を解決するための手段】本発明に基づく高周波誘
導加熱プラズマ装置は、絶縁性物質で形成された管に巻
かれた誘導コイルに高周波電力を供給することによって
管内に高周波誘導熱プラズマを発生させるように成した
高周波誘導熱プラズマ装置において、前記管に、誘導コ
イルを複数段巻く様に成したことを特徴とする。
導加熱プラズマ装置は、絶縁性物質で形成された管に巻
かれた誘導コイルに高周波電力を供給することによって
管内に高周波誘導熱プラズマを発生させるように成した
高周波誘導熱プラズマ装置において、前記管に、誘導コ
イルを複数段巻く様に成したことを特徴とする。
【００１４】本発明に基づく高周波誘導加熱プラズマ装
置は、絶縁性物質で形成された管に巻かれた誘導コイル
に高周波電力を供給することによって管内に高周波誘導
熱プラズマを発生させるように成した高周波誘導熱プラ
ズマ装置において、前記管に、外側を絶縁性材料で被覆
した誘導コイルを複数段巻く様に成したことを特徴とす
る。
置は、絶縁性物質で形成された管に巻かれた誘導コイル
に高周波電力を供給することによって管内に高周波誘導
熱プラズマを発生させるように成した高周波誘導熱プラ
ズマ装置において、前記管に、外側を絶縁性材料で被覆
した誘導コイルを複数段巻く様に成したことを特徴とす
る。
【００１５】
【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施の形態を詳細に説明する。
施の形態を詳細に説明する。
【００１６】図２は本発明に一例を示した高周波誘導熱
プラズマ装置の概略図である。
プラズマ装置の概略図である。
【００１７】図中、前記図１にて使用した番号（符号）
と同一番号（符号）の付されたものは同一構成要素を示
す。
と同一番号（符号）の付されたものは同一構成要素を示
す。
【００１８】図中、２０は円筒部材２の外側管に巻かれ
た例えば、銅製の誘導コイルである。該誘導コイル２０
は、管状に形成されており、内部には冷却水が流される
構造をしている。又、該誘導コイルは、その外側は樹脂
（例えば、テフロン）の如き絶縁性材料により、例えば
０．５ｍｍ〜５ｍｍ程度の肉厚で被覆されている。誘導
コイルを被覆するための絶縁性材料としては、例えば、
テフロンの如き、磁界や電界を通し、且つ誘導加熱され
にくいものが選択される。又、該誘導コイルは、円筒部
材２の外側管に複数段巻かれている。例えば、１０ター
ン巻く場合、図２に示す様ように、１段目に４ターン巻
き、２段目に３ターン巻き、３段目に２ターン巻き、５
段目に１ターン巻く。
た例えば、銅製の誘導コイルである。該誘導コイル２０
は、管状に形成されており、内部には冷却水が流される
構造をしている。又、該誘導コイルは、その外側は樹脂
（例えば、テフロン）の如き絶縁性材料により、例えば
０．５ｍｍ〜５ｍｍ程度の肉厚で被覆されている。誘導
コイルを被覆するための絶縁性材料としては、例えば、
テフロンの如き、磁界や電界を通し、且つ誘導加熱され
にくいものが選択される。又、該誘導コイルは、円筒部
材２の外側管に複数段巻かれている。例えば、１０ター
ン巻く場合、図２に示す様ように、１段目に４ターン巻
き、２段目に３ターン巻き、３段目に２ターン巻き、５
段目に１ターン巻く。
【００１９】この様な構成の高周波誘導熱プラズマ装置
において、トーチ１のガスリング３を介して円筒部材２
内にプラズマガスを供給する。同時に、順変換回路（図
示せず）によって商用周波数交流を直流に変換し、該直
流をトランジスタインバータ（図示せず）により高周波
に変換し、該高周波電力を誘導コイル２０に供給する。
そして、高周波電力を上昇させながらトーチ内でプラズ
マＰを着火する。その後、２分子ガス（酸素や窒素）を
混入しながら徐々に高周波電力を上昇させてプラズマＰ
を安定化させる。そして、ガスリング３の中心に位置す
るプローブ８を介して、溶着すべき粉末材料をキャリア
ガスと共にプラズマＰの中心部に供給する。該粉末材料
は、１万度程度の熱プラズマによって蒸発したり溶融さ
れ、更に、同時に供給されている２分子ガスなどによっ
て酸化或いは窒化などの化学反応を生じたあと、プラズ
マフレーム下部に位置した基板（図示せず）上に蒸着さ
れ、その結果基板上には高品質の蒸着膜や溶融膜が生成
される。
において、トーチ１のガスリング３を介して円筒部材２
内にプラズマガスを供給する。同時に、順変換回路（図
示せず）によって商用周波数交流を直流に変換し、該直
流をトランジスタインバータ（図示せず）により高周波
に変換し、該高周波電力を誘導コイル２０に供給する。
そして、高周波電力を上昇させながらトーチ内でプラズ
マＰを着火する。その後、２分子ガス（酸素や窒素）を
混入しながら徐々に高周波電力を上昇させてプラズマＰ
を安定化させる。そして、ガスリング３の中心に位置す
るプローブ８を介して、溶着すべき粉末材料をキャリア
ガスと共にプラズマＰの中心部に供給する。該粉末材料
は、１万度程度の熱プラズマによって蒸発したり溶融さ
れ、更に、同時に供給されている２分子ガスなどによっ
て酸化或いは窒化などの化学反応を生じたあと、プラズ
マフレーム下部に位置した基板（図示せず）上に蒸着さ
れ、その結果基板上には高品質の蒸着膜や溶融膜が生成
される。
【００２０】この様な構成の装置において、誘導コイル
２０はトーチ１を成す円筒管２の外側管に複数段巻かれ
るので、例え、装置運転の周波数の関係で高周波数の巻
き数が多くなっても、円筒管２の中心軸方向の長さを長
くすることなく、短いままで済む。従って、トーチ１
内、即ち、円筒管２の内側管内に形成されるプラズマフ
レームＰがチャンバー１２の少なくとも基板（図示せ
ず）が設置される当たりにまで達する。従って、又、前
記誘導コイル２０は、コイル自身の素材（例えば、銅）
がむき出しではなく、テフロン等の絶縁性材料で被覆さ
れているので、各コイル間の間隔が大きくなくても、各
コイル間及びコイルと上下フランジ５ａ，５ｂ間に異常
放電が発生することはなく、又、この構成により、円筒
管２の中心軸方向の長さを更に短かく出来る。
２０はトーチ１を成す円筒管２の外側管に複数段巻かれ
るので、例え、装置運転の周波数の関係で高周波数の巻
き数が多くなっても、円筒管２の中心軸方向の長さを長
くすることなく、短いままで済む。従って、トーチ１
内、即ち、円筒管２の内側管内に形成されるプラズマフ
レームＰがチャンバー１２の少なくとも基板（図示せ
ず）が設置される当たりにまで達する。従って、又、前
記誘導コイル２０は、コイル自身の素材（例えば、銅）
がむき出しではなく、テフロン等の絶縁性材料で被覆さ
れているので、各コイル間の間隔が大きくなくても、各
コイル間及びコイルと上下フランジ５ａ，５ｂ間に異常
放電が発生することはなく、又、この構成により、円筒
管２の中心軸方向の長さを更に短かく出来る。
【００２１】尚、前記図２に示す例では、誘導コイル２
０を円筒部材２に１０ターン巻く場合、１段目に４ター
ン巻き、２段目に３ターン巻き、３段目に２ターン巻
き、５段目に１ターン巻く様に成したが、要は複数段巻
きにすれば良いのであって、この様な巻き方に限定され
ない。又、巻き数も１０ターンに限定されず、例えば、
装置の運転周波数により異なる。
０を円筒部材２に１０ターン巻く場合、１段目に４ター
ン巻き、２段目に３ターン巻き、３段目に２ターン巻
き、５段目に１ターン巻く様に成したが、要は複数段巻
きにすれば良いのであって、この様な巻き方に限定され
ない。又、巻き数も１０ターンに限定されず、例えば、
装置の運転周波数により異なる。
【００２２】又、前記図２の例では、誘導コイルをテフ
ロンで被覆するように成したが、テフロンに限定され
ず、種々の樹脂が考えられる。
ロンで被覆するように成したが、テフロンに限定され
ず、種々の樹脂が考えられる。
【００２３】又、前記例では円筒部材２は二重管構造
で、外管を透明な石英ガラスで形成し、内管を窒化珪素
セラミックスで形成している場合もあるが、外管も内管
も透明な石英ガラスで形成しても良い。
で、外管を透明な石英ガラスで形成し、内管を窒化珪素
セラミックスで形成している場合もあるが、外管も内管
も透明な石英ガラスで形成しても良い。
【００２４】又、各段に誘導コイルを巻く時、隣の段の
コイル間にコイルが巻かれるようにする。この様に成す
ことにより、コイルからの磁界が円筒部材内に入りやす
くなる。
コイル間にコイルが巻かれるようにする。この様に成す
ことにより、コイルからの磁界が円筒部材内に入りやす
くなる。
【図１】 従来の高周波誘導熱プラズマ装置の概略を示
している。
している。
【図２】 本発明の高周波誘導熱プラズマ装置の一例を
示している。
示している。
１…トーチ ２…円筒部材 ３…ガスリング ４…誘導コイル ５ａ…上部フランジ ５ｂ…下部フランジ ６…出口通路 ７…入口通路 ８…プローブ ９…入口 １０…出口 １１…通路 １２…チャンバー ２０…誘導コイル
Claims (4)
- 【請求項１】 絶縁性物質で形成された管に巻かれた誘
導コイルに高周波電力を供給することによって管内に高
周波誘導熱プラズマを発生させるように成した高周波誘
導熱プラズマ装置において、前記管に、誘導コイルを複
数段巻く様に成した高周波誘導熱プラズマ装置。 - 【請求項２】 絶縁性物質で形成された管に巻かれた誘
導コイルに高周波電力を供給することによって管内に高
周波誘導熱プラズマを発生させるように成した高周波誘
導熱プラズマ装置において、前記管に、外側を絶縁性材
料で被覆した誘導コイルを複数段巻く様に成した高周波
誘導熱プラズマ装置。 - 【請求項３】 前記誘導コイルを被覆する絶縁性材料は
テフロンであることを特徴とする請求項１又は２記載の
高周波誘導熱プラズマ装置。 - 【請求項４】 前記各段に巻かれた誘導コイルは、隣の
段のコイルの間にコイルが巻かれる様に成したことを特
徴とする請求項１又は２記載の高周波誘導熱プラズマ装
置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11177014A JP2001011638A (ja) | 1999-06-23 | 1999-06-23 | 高周波誘導熱プラズマ装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11177014A JP2001011638A (ja) | 1999-06-23 | 1999-06-23 | 高周波誘導熱プラズマ装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001011638A true JP2001011638A (ja) | 2001-01-16 |
Family
ID=16023666
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11177014A Withdrawn JP2001011638A (ja) | 1999-06-23 | 1999-06-23 | 高周波誘導熱プラズマ装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2001011638A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006327887A (ja) * | 2005-05-27 | 2006-12-07 | Sumitomo Electric Ind Ltd | ガラス母材の製造方法 |
| JP2010520955A (ja) * | 2007-02-28 | 2010-06-17 | アプライド マテリアルズ インコーポレイテッド | 大面積基板に堆積するための装置及び方法 |
| TWI571181B (zh) * | 2010-10-20 | 2017-02-11 | 蘭姆研究公司 | 電漿點燃及維持方法與設備 |
-
1999
- 1999-06-23 JP JP11177014A patent/JP2001011638A/ja not_active Withdrawn
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006327887A (ja) * | 2005-05-27 | 2006-12-07 | Sumitomo Electric Ind Ltd | ガラス母材の製造方法 |
| JP4581844B2 (ja) * | 2005-05-27 | 2010-11-17 | 住友電気工業株式会社 | ガラス母材の製造方法 |
| JP2010520955A (ja) * | 2007-02-28 | 2010-06-17 | アプライド マテリアルズ インコーポレイテッド | 大面積基板に堆積するための装置及び方法 |
| TWI571181B (zh) * | 2010-10-20 | 2017-02-11 | 蘭姆研究公司 | 電漿點燃及維持方法與設備 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20060905 |