JP2002522212A - Ｅｓｒｆチャンバ冷却システム並びに方法 - Google Patents
Ｅｓｒｆチャンバ冷却システム並びに方法Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】
【解決手段】静電的にシールドされた高周波（ＥＳＲＦ）プラズマ源を冷却するための方法とシステムとである。この方法とシステムとは、複数のリブを備え、クーラントを気化し、処理チューブもしくはバイアスシールドに蒸気を噴射させる静電シールドを利用している。蒸気は、リブの下側もしくは隣り合うリブ間で噴射される。このデザインは、誘導コイル間にアークを生じさせる気体を吸収できる液体クーラント浴を使用することを避けている。
Description
【０００１】
本願は、“ＥＳＲＦ ＡＨＭＢＥＲ ＣＯＯＬＩＮＧ ＳＹＳＴＥＭ ＡＮＤ
ＰＲＯＣＥＳＳ”の名称で１９９８年８月３日に出願した仮出願Ｎｏ．６０／
０９５，０３６に基づき、また関連している。この基礎出願の内容は、ここでは
参照として含まれている。 本願は、次の先願に関している。“Ｄｅｖｉｃｅ ａｎｄ Ｍｅｔｈｏｄ ｆ
ｏｒ Ｄｅｔｅｃｔｉｎｇ ａｎｄ Ｐｒｅｖｅｎｔｉｎｇ Ａｒｃｉｎｇ ｉ
ｎ ＲＦ Ｐｌａｓｍａ Ｓｙｓｔｅｍ”の名称の出願番号Ｎｏ．６０／０５９
，１７３、“Ｓｙｓｔｅｍ ａｎｄ Ｍｅｔｈｏｄ ｆｏｒ Ｍｏｎｉｔｏｒｉ
ｎｇ ａｎｄ Ｃｏｎｔｒｏｌｌｉｎｇ Ｇａｓ ｐｌａｓｍａ Ｐｒｏｃｅｓ
ｓ”の名称の出願番号Ｎｏ．６０／０５９，１５１、並びに、“Ａｌｌ−Ｓｕｒ
ｆａｃｅ Ｂｉａｓａｂｌｅ ａｎｄ／ｏｒ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ−Ｃｏｎ
ｔｒｏｌｌｅｄ Ｅｌｅｃｔｒｏｓｔａｔｉｃａｌｌｙ−Ｓｈｉｅｌｄｅｄ Ｒ
Ｆ Ｐｒａｓｍａ Ｓｏｕｒｃｅ”の名称の出願番号Ｎｏ．６０／０６５，７９
４。本願は、また、“ＥＳＲＦ ＣＯＯＬＡＮＴ ＤＥＧＡＳＳＩＮＧ ＰＲＯ
ＣＥＳＳ”の名称で１９９８年８月３日に出願した出願番号Ｎｏ．６０／０９５
，０３５ （代理人整理番号２３１２−０７２０−６ ＹＡＰＲＯＶ）、並びに
、“ＥＳＲＦ ＣＯＯＬＡＮＴ ＤＥＧＡＳＳＩＮＧ ＰＲＯＣＥＳＳ”の名称
で、本願と同時に出願した（代理人整理番号２３１２−０８１２−６ ＹＡＷＯ
）出願に関連している。
ＰＲＯＣＥＳＳ”の名称で１９９８年８月３日に出願した仮出願Ｎｏ．６０／
０９５，０３６に基づき、また関連している。この基礎出願の内容は、ここでは
参照として含まれている。 本願は、次の先願に関している。“Ｄｅｖｉｃｅ ａｎｄ Ｍｅｔｈｏｄ ｆ
ｏｒ Ｄｅｔｅｃｔｉｎｇ ａｎｄ Ｐｒｅｖｅｎｔｉｎｇ Ａｒｃｉｎｇ ｉ
ｎ ＲＦ Ｐｌａｓｍａ Ｓｙｓｔｅｍ”の名称の出願番号Ｎｏ．６０／０５９
，１７３、“Ｓｙｓｔｅｍ ａｎｄ Ｍｅｔｈｏｄ ｆｏｒ Ｍｏｎｉｔｏｒｉ
ｎｇ ａｎｄ Ｃｏｎｔｒｏｌｌｉｎｇ Ｇａｓ ｐｌａｓｍａ Ｐｒｏｃｅｓ
ｓ”の名称の出願番号Ｎｏ．６０／０５９，１５１、並びに、“Ａｌｌ−Ｓｕｒ
ｆａｃｅ Ｂｉａｓａｂｌｅ ａｎｄ／ｏｒ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ−Ｃｏｎ
ｔｒｏｌｌｅｄ Ｅｌｅｃｔｒｏｓｔａｔｉｃａｌｌｙ−Ｓｈｉｅｌｄｅｄ Ｒ
Ｆ Ｐｒａｓｍａ Ｓｏｕｒｃｅ”の名称の出願番号Ｎｏ．６０／０６５，７９
４。本願は、また、“ＥＳＲＦ ＣＯＯＬＡＮＴ ＤＥＧＡＳＳＩＮＧ ＰＲＯ
ＣＥＳＳ”の名称で１９９８年８月３日に出願した出願番号Ｎｏ．６０／０９５
，０３５ （代理人整理番号２３１２−０７２０−６ ＹＡＰＲＯＶ）、並びに
、“ＥＳＲＦ ＣＯＯＬＡＮＴ ＤＥＧＡＳＳＩＮＧ ＰＲＯＣＥＳＳ”の名称
で、本願と同時に出願した（代理人整理番号２３１２−０８１２−６ ＹＡＷＯ
）出願に関連している。
【０００２】 本発明は、プラズマ処理システムを冷却するための方法と装置、特に、（１）
オリフイス内で膨張して、処理チューブの外面に供給されるガスに変換されるク
ーラント、並びに（２）静電シールド内の蒸発オリフィスを使用してクーラント
を蒸発させ、冷却された蒸気を処理チューブに導くことにより、処理チューブを
冷却する静電シールドを利用するめたの方法と装置とに関する。
オリフイス内で膨張して、処理チューブの外面に供給されるガスに変換されるク
ーラント、並びに（２）静電シールド内の蒸発オリフィスを使用してクーラント
を蒸発させ、冷却された蒸気を処理チューブに導くことにより、処理チューブを
冷却する静電シールドを利用するめたの方法と装置とに関する。
【０００３】
エッチング並びに沈着処理を使用してサブミクロンのオーダの半導体ウエハを
製造するために、最近の半導体処理システムは、リアクティブイオンエッチング
（ＲＩＥ）、プラズマエンハンス化学蒸着（ＰＥＣＶＤ）、スパッタリング、リ
アクティブスパッタリング、並びにイオンアシスト物理蒸着のようなプラズマア
シスト技術を利用している。上述した先願に加えて、ガスプラズマ処理システム
の他の例が、本願の発明者であるＷａｙｎｅ Ｌ．Ｊｏｈｎｓｏｎによる米国特
許Ｎｏ．５，２３４，５２９に記載されている。これら既知のシステムにおいて
、ガスが、中にプラズマが高周波（ＲＦ）パワーにより発生されて維持される処
理容器内に導入される。代表的には、ＲＦパワーは、ヘリカルコイルを使用して
プラズマに誘導結合される。
製造するために、最近の半導体処理システムは、リアクティブイオンエッチング
（ＲＩＥ）、プラズマエンハンス化学蒸着（ＰＥＣＶＤ）、スパッタリング、リ
アクティブスパッタリング、並びにイオンアシスト物理蒸着のようなプラズマア
シスト技術を利用している。上述した先願に加えて、ガスプラズマ処理システム
の他の例が、本願の発明者であるＷａｙｎｅ Ｌ．Ｊｏｈｎｓｏｎによる米国特
許Ｎｏ．５，２３４，５２９に記載されている。これら既知のシステムにおいて
、ガスが、中にプラズマが高周波（ＲＦ）パワーにより発生されて維持される処
理容器内に導入される。代表的には、ＲＦパワーは、ヘリカルコイルを使用して
プラズマに誘導結合される。
【０００４】 即ち、ガスプラズマの発生は、また、処理特有の温度に処理システムを維持す
るために除去しなければならない所定量の熱を発生する。この熱の除去は、今ま
では非能率であり、面倒なデザインに基づいていた。既知のＥＳＲＦプラズマ源
は、誘電体としても機能する、ＦＬＵＯＲＩＮＥＲＴのような液状クーラント浴
を使用して冷却されている。高周波での良好の誘電体の必要要件は、流体が意図
した電界に晒されときに、単位体積当たりのパワーロスが低くなければならない
ことである。しかし、これら特別な流体は、空気のような気体を大量に好ましく
なく吸収する。吸収される気体の４つの主な源は、（１）船積みの前に液体に既
に捕らわれた気体（即ち、プラズマ処理システムの使用者による受け入れの前に
吸収された気体）と、（２）例えば、液体を使用する前のコンテナー間の注ぎ゛
の間での空気に液体が晒されたときに液体に吸収された気体と、（３）チャンバ
内の空気が、最初の充填サイクルの間、流体に代えられるときに吸収される気体
と、（４）流体が圧送されているときにシステムの如何なる部分での空気の存在
とである。。さらに、気体は、クーラント用のポンプが停止された後には、クー
ラント中に吸収され得る。ポンプが停止されたときに、システムの高い部品中の
クーラントが低い部品に流れると、空気は、流されたクーラントと置換する。ポ
ンプが再始動されると、空気は、細分化されて気泡となり、吸収可能な気体の他
の源となる。
るために除去しなければならない所定量の熱を発生する。この熱の除去は、今ま
では非能率であり、面倒なデザインに基づいていた。既知のＥＳＲＦプラズマ源
は、誘電体としても機能する、ＦＬＵＯＲＩＮＥＲＴのような液状クーラント浴
を使用して冷却されている。高周波での良好の誘電体の必要要件は、流体が意図
した電界に晒されときに、単位体積当たりのパワーロスが低くなければならない
ことである。しかし、これら特別な流体は、空気のような気体を大量に好ましく
なく吸収する。吸収される気体の４つの主な源は、（１）船積みの前に液体に既
に捕らわれた気体（即ち、プラズマ処理システムの使用者による受け入れの前に
吸収された気体）と、（２）例えば、液体を使用する前のコンテナー間の注ぎ゛
の間での空気に液体が晒されたときに液体に吸収された気体と、（３）チャンバ
内の空気が、最初の充填サイクルの間、流体に代えられるときに吸収される気体
と、（４）流体が圧送されているときにシステムの如何なる部分での空気の存在
とである。。さらに、気体は、クーラント用のポンプが停止された後には、クー
ラント中に吸収され得る。ポンプが停止されたときに、システムの高い部品中の
クーラントが低い部品に流れると、空気は、流されたクーラントと置換する。ポ
ンプが再始動されると、空気は、細分化されて気泡となり、吸収可能な気体の他
の源となる。
【０００５】 高電界領域では、激しい分散が生じて、高い局部加熱が生じ、かくして、クー
ラント流体の局部温度が上昇する。そして、このようになると、気体放出度が高
くなり、より多くの気体が溶液から出て気泡を発生する。これら気泡は、誘電フ
ッ化引力により付着されるコイル面上で合体する。そして、これら付着した気泡
は、コイル面上で誘電差を生じさせて、不均一な電界、局部加熱、並びにアーク
発生を高める。このアーク発生は、気体が共振器のキャビティ内で使用される前
に液体クーラントから放出されないと、流体の誘電体強度が、電圧に関して充分
低くなる。例えば、ＦＬＵＯＲＩＮＥＲＴは、それ自身の液体体積と等しい体積
の気体を吸収し、捕獲された気体を除去するように処理されなければならない。
ラント流体の局部温度が上昇する。そして、このようになると、気体放出度が高
くなり、より多くの気体が溶液から出て気泡を発生する。これら気泡は、誘電フ
ッ化引力により付着されるコイル面上で合体する。そして、これら付着した気泡
は、コイル面上で誘電差を生じさせて、不均一な電界、局部加熱、並びにアーク
発生を高める。このアーク発生は、気体が共振器のキャビティ内で使用される前
に液体クーラントから放出されないと、流体の誘電体強度が、電圧に関して充分
低くなる。例えば、ＦＬＵＯＲＩＮＥＲＴは、それ自身の液体体積と等しい体積
の気体を吸収し、捕獲された気体を除去するように処理されなければならない。
【０００６】
吸収された気体の急速な放出によるアーク発生を防止するために、既知のシス
テムは、ＥＳＲＦプラズマチャンバ内にクーラントを連続的にポンプで圧送しな
がら、プラズマ源へのパワーを除々に高くするようにしている。このＲＦパワー
の除々の増加は、クーラントから吸収された気体がゆっくりと放出するのに充分
な時間の間になされる。このようなクーラントのランニングは、捕獲された気体
を放出するけれども、かなりの時間が必要である。ときには、このような処理は
、数時間もかかり、プラズマシステムの使用を遅らせる。
テムは、ＥＳＲＦプラズマチャンバ内にクーラントを連続的にポンプで圧送しな
がら、プラズマ源へのパワーを除々に高くするようにしている。このＲＦパワー
の除々の増加は、クーラントから吸収された気体がゆっくりと放出するのに充分
な時間の間になされる。このようなクーラントのランニングは、捕獲された気体
を放出するけれども、かなりの時間が必要である。ときには、このような処理は
、数時間もかかり、プラズマシステムの使用を遅らせる。
【０００７】 吸収された気体を放出するための既知のシステムによる長い時間に加えて、プ
ラズマ源に組合わされる冷却システムは、大型（即ち、３００ｍｍ）ウエハ処理
システムで使用される大きいクーラントラインのために非常に複雑となり得る。
従って、かなりの量の空気が、クーラントラインが装着されたままで処理チャン
バが開成されときに、一般的に吸収される。クーラントラインは数百ポンドのク
ーラントを含むので、これらラインは、代表的には装着されたままとなっている
。この結果、チャンバを開成するために装着されたラインを持ち上げることは、
不可能ではないが、難しい。
ラズマ源に組合わされる冷却システムは、大型（即ち、３００ｍｍ）ウエハ処理
システムで使用される大きいクーラントラインのために非常に複雑となり得る。
従って、かなりの量の空気が、クーラントラインが装着されたままで処理チャン
バが開成されときに、一般的に吸収される。クーラントラインは数百ポンドのク
ーラントを含むので、これらラインは、代表的には装着されたままとなっている
。この結果、チャンバを開成するために装着されたラインを持ち上げることは、
不可能ではないが、難しい。
【０００８】 既に、大型のラインを代わりの冷却機構にどのようにして取り替えるのかは、
知られていない。大型のラインは、処理チューブから熱を除去するために必要な
多量（例えば、約５０−７５ガロン／分）のクーラントの交換をするために必要
である。また、可撓性ラインは、必要なクーラントの重量並びに圧力のために、
使用することが不可能もしくは困難である。
知られていない。大型のラインは、処理チューブから熱を除去するために必要な
多量（例えば、約５０−７５ガロン／分）のクーラントの交換をするために必要
である。また、可撓性ラインは、必要なクーラントの重量並びに圧力のために、
使用することが不可能もしくは困難である。
【０００９】
エッチング並びに沈着処理を使用してサブミクロンのオーダの半導体ウエハを
製造するために、最近の半導体処理システムは、リアクティブイオンエッチング
（ＲＩＥ）、プラズマエンハンス化学蒸着（ＰＥＣＶＤ）、スパッタリング、リ
アクティブスパッタリング、並びにイオンアシスト物理蒸着のようなプラズマア
シスト技術を利用している。上述した先願に加えて、ガスプラズマ処理システム
の他の例が、本願の発明者であるＷａｙｎｅ Ｌ．Ｊｏｈｎｓｏｎによる米国特
許Ｎｏ．５，２３４，５２９に記載されている。これら既知のシステムにおいて
、ガスが、中にプラズマが高周波（ＲＦ）パワーにより発生されて維持される処
理容器内に導入される。代表的には、ＲＦパワーは、ヘリカルコイルを使用して
プラズマに誘導結合される。
製造するために、最近の半導体処理システムは、リアクティブイオンエッチング
（ＲＩＥ）、プラズマエンハンス化学蒸着（ＰＥＣＶＤ）、スパッタリング、リ
アクティブスパッタリング、並びにイオンアシスト物理蒸着のようなプラズマア
シスト技術を利用している。上述した先願に加えて、ガスプラズマ処理システム
の他の例が、本願の発明者であるＷａｙｎｅ Ｌ．Ｊｏｈｎｓｏｎによる米国特
許Ｎｏ．５，２３４，５２９に記載されている。これら既知のシステムにおいて
、ガスが、中にプラズマが高周波（ＲＦ）パワーにより発生されて維持される処
理容器内に導入される。代表的には、ＲＦパワーは、ヘリカルコイルを使用して
プラズマに誘導結合される。
【００１０】 即ち、ガスプラズマの発生は、また、処理特有の温度に処理システムを維持す
るために除去しなければならない所定量の熱を発生する。この熱の除去は、今ま
では非能率であり、面倒なデザインに基づいていた。既知のＥＳＲＦプラズマ源
は、誘電体としても機能する、ＦＬＵＯＲＩＮＥＲＴのような液状クーラント浴
を使用して冷却されている。高周波での良好の誘電体の必要要件は、流体が意図
した電界に晒されときに、単位体積当たりのパワーロスが低くなければならない
ことである。しかし、これら特別な流体は、空気のような気体を大量に吸収する
。即ち、空気（並びに他の気体）に晒される液（クーラント）面は、これの表面
層中へと気体を吸収する。そして、この吸収された気体は、液体が混合されたと
きに（即ち、冷却システムの中を移動もしくは圧送されたときに）、液体中に分
散される。さらに、気体は、クーラント用のポンプが停止された後には、クーラ
ント中に吸収され得る。ポンプが停止されたときに、システムの高い部品中のク
ーラントが低い部品に流れると、空気は、流されたクーラントと置換する。ポン
プが再始動されると、空気は、細分化されて気泡となり、吸収可能な気体の他の
源となる。
るために除去しなければならない所定量の熱を発生する。この熱の除去は、今ま
では非能率であり、面倒なデザインに基づいていた。既知のＥＳＲＦプラズマ源
は、誘電体としても機能する、ＦＬＵＯＲＩＮＥＲＴのような液状クーラント浴
を使用して冷却されている。高周波での良好の誘電体の必要要件は、流体が意図
した電界に晒されときに、単位体積当たりのパワーロスが低くなければならない
ことである。しかし、これら特別な流体は、空気のような気体を大量に吸収する
。即ち、空気（並びに他の気体）に晒される液（クーラント）面は、これの表面
層中へと気体を吸収する。そして、この吸収された気体は、液体が混合されたと
きに（即ち、冷却システムの中を移動もしくは圧送されたときに）、液体中に分
散される。さらに、気体は、クーラント用のポンプが停止された後には、クーラ
ント中に吸収され得る。ポンプが停止されたときに、システムの高い部品中のク
ーラントが低い部品に流れると、空気は、流されたクーラントと置換する。ポン
プが再始動されると、空気は、細分化されて気泡となり、吸収可能な気体の他の
源となる。
【００１１】 高電界領域では、激しい分散が生じて、高い局部加熱が生じ、かくして、クー
ラント流体の局部温度が上昇する。そして、このようになると、気体放出度が高
くなり、より多くの気体が溶液から出て気泡を発生する。これら気泡は、誘電フ
ッ化引力により付着されるコイル面上で合体する。そして、これら付着した気泡
は、コイル面上で誘電差を生じさせて、不均一な電界、局部加熱、並びにアーク
発生を高める。このアーク発生は、気体が共振器のキャビティ内で使用される前
に液体クーラントから放出されないと、流体の誘電体強度が、電圧に関して充分
低くなる。例えば、ＦＬＵＯＲＩＮＥＲＴは、それ自身の液体体積と等しい体積
の気体を吸収し、捕獲された気体を除去するように処理されなければならない。
ラント流体の局部温度が上昇する。そして、このようになると、気体放出度が高
くなり、より多くの気体が溶液から出て気泡を発生する。これら気泡は、誘電フ
ッ化引力により付着されるコイル面上で合体する。そして、これら付着した気泡
は、コイル面上で誘電差を生じさせて、不均一な電界、局部加熱、並びにアーク
発生を高める。このアーク発生は、気体が共振器のキャビティ内で使用される前
に液体クーラントから放出されないと、流体の誘電体強度が、電圧に関して充分
低くなる。例えば、ＦＬＵＯＲＩＮＥＲＴは、それ自身の液体体積と等しい体積
の気体を吸収し、捕獲された気体を除去するように処理されなければならない。
【００１２】
吸収された気体の急速な放出によるアーク発生を防止するために、既知のシス
テムは、ＥＳＲＦプラズマチャンバ内にクーラントを連続的にポンプで圧送しな
がら、プラズマ源へのパワーを除々に高くするようにしている。このＲＦパワー
の除々の増加は、クーラントから吸収された気体がゆっくりと放出するのに充分
な時間の間になされる。このようなクーラントのランニングは、捕獲された気体
を放出するけれども、かなりの時間が必要である。ときには、このような処理は
、数時間もかかり、プラズマシステムの使用を遅らせる。
テムは、ＥＳＲＦプラズマチャンバ内にクーラントを連続的にポンプで圧送しな
がら、プラズマ源へのパワーを除々に高くするようにしている。このＲＦパワー
の除々の増加は、クーラントから吸収された気体がゆっくりと放出するのに充分
な時間の間になされる。このようなクーラントのランニングは、捕獲された気体
を放出するけれども、かなりの時間が必要である。ときには、このような処理は
、数時間もかかり、プラズマシステムの使用を遅らせる。
【００１３】 吸収された気体を放出するための既知のシステムによる長い時間に加えて、プ
ラズマ源に組合わされる冷却システムは、大型（即ち、３００ｍｍ）ウエハ処理
システムで使用される大きいクーラントラインのために非常に複雑となり得る。
従って、かなりの量の空気が、クーラントラインが装着されたままで処理チャン
バが開成されときに、一般的に吸収される。クーラントラインは数百ポンドのク
ーラントを含むので、これらラインは、代表的には装着されたままとなっている
。この結果、チャンバを開成するために装着されたラインを持ち上げることは、
不可能ではないが、難しい。
ラズマ源に組合わされる冷却システムは、大型（即ち、３００ｍｍ）ウエハ処理
システムで使用される大きいクーラントラインのために非常に複雑となり得る。
従って、かなりの量の空気が、クーラントラインが装着されたままで処理チャン
バが開成されときに、一般的に吸収される。クーラントラインは数百ポンドのク
ーラントを含むので、これらラインは、代表的には装着されたままとなっている
。この結果、チャンバを開成するために装着されたラインを持ち上げることは、
不可能ではないが、難しい。
【００１４】 既に、大型のラインを代わりの冷却機構にどのようにして取り替えるのかは、
知られていない。大型のラインは、処理チューブから熱を除去するために必要な
多量（例えば、約５０−７５ガロン／分）のクーラントの交換をするために必要
である。また、可撓性ラインは、必要なクーラントの重量並びに圧力のために、
使用することが不可能もしくは困難である。
知られていない。大型のラインは、処理チューブから熱を除去するために必要な
多量（例えば、約５０−７５ガロン／分）のクーラントの交換をするために必要
である。また、可撓性ラインは、必要なクーラントの重量並びに圧力のために、
使用することが不可能もしくは困難である。
【００１５】 本発明の目的は、ＥＳＲＦ源を冷却するための改良された方法とシステムとを
提供することである。 本発明の他の目的は、液体クーラント浴の代わりに気体クーラントを使用して
、ＥＳＲＦ源を冷却するための改良された方法とシステムとを提供することであ
る。 本発明のさらなる他の目的は、温度が制御された流体の中に部材を浸漬してチ
ューニングする代わりに、大気状態でチューニングされ得るＥＳＲＦキャビティ
を提供することである。 本発明のこれら並びに他の目的は、ＲＦパワーが印加されるプラズマ源で発生
される熱を除去するためようにクーラントがシールドを通るのに従って（処理チ
ューブの外面に供給される前に）、気化されるクーラントを利用する方法並びに
システムにより達成される。
提供することである。 本発明の他の目的は、液体クーラント浴の代わりに気体クーラントを使用して
、ＥＳＲＦ源を冷却するための改良された方法とシステムとを提供することであ
る。 本発明のさらなる他の目的は、温度が制御された流体の中に部材を浸漬してチ
ューニングする代わりに、大気状態でチューニングされ得るＥＳＲＦキャビティ
を提供することである。 本発明のこれら並びに他の目的は、ＲＦパワーが印加されるプラズマ源で発生
される熱を除去するためようにクーラントがシールドを通るのに従って（処理チ
ューブの外面に供給される前に）、気化されるクーラントを利用する方法並びに
システムにより達成される。
【００１６】 処理チューブに低圧のクーラントを供給するための一連のノズルを使用して、
本発明は、液体クーラントを気化させ、蒸気を逃げるように圧送することにより
熱を除去する。このような方法は、液体クーラント浴を使用するシステムで生じ
るアークの発生を防止する。さらに、コイルの周りの材料の誘電率は、空気と誘
電性流体との間の誘電率に近くなるように維持されるので、ＥＳＲＦキャビティ
は、空気中でチューニングされ得、広範囲の温度に渡ってチューニングされてて
維持されるであろう。（即ち、誘電率での温度が原因の変化をもたらすであろう
チューニングでの変位を減じることができる）。
本発明は、液体クーラントを気化させ、蒸気を逃げるように圧送することにより
熱を除去する。このような方法は、液体クーラント浴を使用するシステムで生じ
るアークの発生を防止する。さらに、コイルの周りの材料の誘電率は、空気と誘
電性流体との間の誘電率に近くなるように維持されるので、ＥＳＲＦキャビティ
は、空気中でチューニングされ得、広範囲の温度に渡ってチューニングされてて
維持されるであろう。（即ち、誘電率での温度が原因の変化をもたらすであろう
チューニングでの変位を減じることができる）。
【００１７】 さらに、本発明のこれら並びに他の目的は、処理チューブを囲んだシールドを
使用して冷却される処理チューブを利用する方法並びにシステムにより達成され
る。一連の膨張オリフィス（例えば、シールドのリブに沿って配設されている）
を通して、クーラントの蒸気圧よりも低い圧力にクーラントを膨張させることに
より、クーラントは、これがオリフィスを出るのに従って気化される。そして、
蒸気は、シールドと処理チューブとから熱を除去するように、処理チューブに衝
突する。熱は、（１）処理チューブの表面での冷却蒸気の強制的な対流と（伝導
）との少なくとも一方により除去される。
使用して冷却される処理チューブを利用する方法並びにシステムにより達成され
る。一連の膨張オリフィス（例えば、シールドのリブに沿って配設されている）
を通して、クーラントの蒸気圧よりも低い圧力にクーラントを膨張させることに
より、クーラントは、これがオリフィスを出るのに従って気化される。そして、
蒸気は、シールドと処理チューブとから熱を除去するように、処理チューブに衝
突する。熱は、（１）処理チューブの表面での冷却蒸気の強制的な対流と（伝導
）との少なくとも一方により除去される。
【００１８】
本発明において、ＥＳＲＦシステムは、処理されていない液体クーラントの使
用に関連した上記問題、即、ヘリカルコイルの周りでのアークの発生を生じさせ
ることがなく、冷却される。本発明の一実施の形態は、加熱面を液体クーラント
に浸漬するのではなく、気化されて加熱面に供給される液状誘電体を使用してい
る。
用に関連した上記問題、即、ヘリカルコイルの周りでのアークの発生を生じさせ
ることがなく、冷却される。本発明の一実施の形態は、加熱面を液体クーラント
に浸漬するのではなく、気化されて加熱面に供給される液状誘電体を使用してい
る。
【００１９】 同じ参照符号が、図面全体を通して同じもしくは対応する部材に付されている
図面において、図１は、液体クーラント浴の代わりとして気化されたクーラント
を利用する冷却ＥＳＲＦ処理システムの概略図である。この図示された実施の形
態において、ＥＳＲＦプラズマ源１００は、加熱された面から熱を除去する蒸気
を使用する源冷却チャンバ１０５により冷却される。クーラントは、高圧ポンプ
１１５により流体マスストレージチャンバ１１０から所定の長さのチューブ１１
７へ、そして、バルブ１２０ａへと圧送される。そして、クーラントは、遠隔制
御バルブ１３０に流されてクーラント質量流量が制御される。この質量流量コン
トローラ３０から、クーラントは、 （図２でシールド３００の上部に位置する
）マニホールド３０５に入る。このマニホールドは、クーラントをシールドの複
数のリブ３０３に分散させる。クーラントは、（１）源冷却チャンバ１０５内で
維持される圧力よりも高く、（２）クーラントの蒸気圧よりも低い圧力（１）で
リブに入る。シールドのリブに入るクーラントと、源冷却チャンバ１０５の気化
雰囲気との間の圧力差により、クーラントが膨張オリフィスから出るのに従って
、膨張して圧力が減じられ、蒸気圧が低くなる。この地点で、クーラントは、液
相から気相へと変換する。気体が源冷却チャンバ１０５内の雰囲気圧に膨張し続
けるのに従って、冷たくなる（熱エネルギーを運動エネルギーに変換する）。か
くして、熱は、次の２つのメカニズムにより処理チューブから逃がされる。即ち
、（ｉ）クーラント（液相）と処理チューブとの間の伝導並びに対流熱伝達と、
（ｉｉ）処理チューブと、この処理チューブの表面に当る冷却蒸気との間の伝導
並びに対流熱伝達とである。シールドのリブは、上記２つのメカニズムにより冷
却される。熱は、クーラントが、膨張オリフィス１３５を通過する前に、シール
ドのマニホールドとリブとを流れるのに従って、熱は、クーラント（液相）に伝
達される。この熱伝達速度は、（１）クーラントの導管（分配マニホールドとシ
ールドのリブ）の表面積と、（２）（リブに緩く熱的に結合されている）処理チ
ューブと、シールドのリブとの間の温度差と、（３）熱伝達係数とに比例する。
図面において、図１は、液体クーラント浴の代わりとして気化されたクーラント
を利用する冷却ＥＳＲＦ処理システムの概略図である。この図示された実施の形
態において、ＥＳＲＦプラズマ源１００は、加熱された面から熱を除去する蒸気
を使用する源冷却チャンバ１０５により冷却される。クーラントは、高圧ポンプ
１１５により流体マスストレージチャンバ１１０から所定の長さのチューブ１１
７へ、そして、バルブ１２０ａへと圧送される。そして、クーラントは、遠隔制
御バルブ１３０に流されてクーラント質量流量が制御される。この質量流量コン
トローラ３０から、クーラントは、 （図２でシールド３００の上部に位置する
）マニホールド３０５に入る。このマニホールドは、クーラントをシールドの複
数のリブ３０３に分散させる。クーラントは、（１）源冷却チャンバ１０５内で
維持される圧力よりも高く、（２）クーラントの蒸気圧よりも低い圧力（１）で
リブに入る。シールドのリブに入るクーラントと、源冷却チャンバ１０５の気化
雰囲気との間の圧力差により、クーラントが膨張オリフィスから出るのに従って
、膨張して圧力が減じられ、蒸気圧が低くなる。この地点で、クーラントは、液
相から気相へと変換する。気体が源冷却チャンバ１０５内の雰囲気圧に膨張し続
けるのに従って、冷たくなる（熱エネルギーを運動エネルギーに変換する）。か
くして、熱は、次の２つのメカニズムにより処理チューブから逃がされる。即ち
、（ｉ）クーラント（液相）と処理チューブとの間の伝導並びに対流熱伝達と、
（ｉｉ）処理チューブと、この処理チューブの表面に当る冷却蒸気との間の伝導
並びに対流熱伝達とである。シールドのリブは、上記２つのメカニズムにより冷
却される。熱は、クーラントが、膨張オリフィス１３５を通過する前に、シール
ドのマニホールドとリブとを流れるのに従って、熱は、クーラント（液相）に伝
達される。この熱伝達速度は、（１）クーラントの導管（分配マニホールドとシ
ールドのリブ）の表面積と、（２）（リブに緩く熱的に結合されている）処理チ
ューブと、シールドのリブとの間の温度差と、（３）熱伝達係数とに比例する。
【００２０】 さらに、前記熱伝達係数は、クーラントの流量とクーラントの熱的特性（即ち
、熱伝導率、粘度、一定圧力のもとでの比熱、密度等）に、主として、依存して
いる。次に、熱は、クーラントの気化のための潜熱が、熱いシールドのリブと処
理チューブに対するクーラントの接触との両者により与えられるので、シールド
のリブから出される（クーラントが液相から気相に変換されることが必要である
）。気化された液体に対しては、熱伝達速度は、蒸気の潜熱とクーラントの質量
流量とに比例する。
、熱伝導率、粘度、一定圧力のもとでの比熱、密度等）に、主として、依存して
いる。次に、熱は、クーラントの気化のための潜熱が、熱いシールドのリブと処
理チューブに対するクーラントの接触との両者により与えられるので、シールド
のリブから出される（クーラントが液相から気相に変換されることが必要である
）。気化された液体に対しては、熱伝達速度は、蒸気の潜熱とクーラントの質量
流量とに比例する。
【００２１】 最後に、第３のメカニズムは、クーラント蒸気が処理チューブの表面に衝突す
るのに従う、処理チューブとクーラント蒸気との間の直接熱伝達である。同様に
、この熱伝達速度は、処理チューブの面積と、処理チューブと衝突する気体との
間の温度差と、熱伝達係数とに比例する。衝突するジェットのアレイにおいては
、熱伝達係数は、膨張オリフィスの総面積と、このオリフィスと処理チューブと
の間の距離と、気体速度と、幾つかの気体特性（熱伝導率、粘度、一定圧力のも
とでの比熱、密度等を含む）とに依存している。
るのに従う、処理チューブとクーラント蒸気との間の直接熱伝達である。同様に
、この熱伝達速度は、処理チューブの面積と、処理チューブと衝突する気体との
間の温度差と、熱伝達係数とに比例する。衝突するジェットのアレイにおいては
、熱伝達係数は、膨張オリフィスの総面積と、このオリフィスと処理チューブと
の間の距離と、気体速度と、幾つかの気体特性（熱伝導率、粘度、一定圧力のも
とでの比熱、密度等を含む）とに依存している。
【００２２】 予め冷却された気体は、源冷却チャンバ１０５内で熱を吸収し、結局、コンデ
ンサー１４０に入る前に他の所定長さのパイプとバルブ１２０ｂとを通るように
圧送される。コンデンサー内で、逆の位相交換を受けて、液体に戻される。この
変換の間に、蒸気が液体になるのに従って、熱は蒸気から除去される。かくして
、液体は、高圧ポンプ１１５により再び圧送される。しかし、ポンプ１１５内で
液体を加圧するプロセスは、代表的には、熱エネルギーを液体に加えるので、液
体は、まず熱交換器１４５を通る。この熱交換器で、液体が、次のサイクルのた
めに流体マスストレーシセチャンバ１１０に戻る前に、熱が除去される。
ンサー１４０に入る前に他の所定長さのパイプとバルブ１２０ｂとを通るように
圧送される。コンデンサー内で、逆の位相交換を受けて、液体に戻される。この
変換の間に、蒸気が液体になるのに従って、熱は蒸気から除去される。かくして
、液体は、高圧ポンプ１１５により再び圧送される。しかし、ポンプ１１５内で
液体を加圧するプロセスは、代表的には、熱エネルギーを液体に加えるので、液
体は、まず熱交換器１４５を通る。この熱交換器で、液体が、次のサイクルのた
めに流体マスストレーシセチャンバ１１０に戻る前に、熱が除去される。
【００２３】 この冷却サイクルを制御するために、高圧力計１２５ａと第２の圧力計１２５
ｂとが、冷却サイクルの２カ所、即ち、膨張前と膨張後との圧力を測定する。こ
れら２カ所の圧力から、液体と気体との流量が決定され得る。そして、これら流
量を使用して、冷却サイクルは、前記源冷却チャンバ１０５内のクーラントが少
なすぎることがなく、充分な量の気化されたクーラントを与える流量を維持する
ように流量制御バルブ１３０を制御することにより、制御され得る。
ｂとが、冷却サイクルの２カ所、即ち、膨張前と膨張後との圧力を測定する。こ
れら２カ所の圧力から、液体と気体との流量が決定され得る。そして、これら流
量を使用して、冷却サイクルは、前記源冷却チャンバ１０５内のクーラントが少
なすぎることがなく、充分な量の気化されたクーラントを与える流量を維持する
ように流量制御バルブ１３０を制御することにより、制御され得る。
【００２４】 このシステムは、また、膨張オリフィス１３５の気化側に接続された真空ポン
プ１６０を有する。このポンプは、動作が始まる前に、空気をシステムから排気
するために使用される。そして、このポンプ１６０により形成される真空度は、
（１）バルブ１２０ｅ、１２０ｄにより制御され、（２）真空圧力計１５５によ
り測定される。この真空ポンプ１６０もまた、圧力計１５５の読取りに基づいて
圧送量を増減するように制御され得る。システムを排気する前に、システムは、
リークがチェックされ、クーラントの所定の交換により再度満たされる。
プ１６０を有する。このポンプは、動作が始まる前に、空気をシステムから排気
するために使用される。そして、このポンプ１６０により形成される真空度は、
（１）バルブ１２０ｅ、１２０ｄにより制御され、（２）真空圧力計１５５によ
り測定される。この真空ポンプ１６０もまた、圧力計１５５の読取りに基づいて
圧送量を増減するように制御され得る。システムを排気する前に、システムは、
リークがチェックされ、クーラントの所定の交換により再度満たされる。
【００２５】 通常の流体流の間に使用される入口と出口とを有することに加えて、流体マス
ストレージチャンバ１１０は、残留汚染物リリーフバルブ１５０を有する。この
バルブは、流体マスストレージチャンバの上部に昇る気体状の汚染物質を抜き取
るために使用され得る。このリリーフバルブは、圧力により動作されるか、手動
で制御される。
ストレージチャンバ１１０は、残留汚染物リリーフバルブ１５０を有する。この
バルブは、流体マスストレージチャンバの上部に昇る気体状の汚染物質を抜き取
るために使用され得る。このリリーフバルブは、圧力により動作されるか、手動
で制御される。
【００２６】 上述した方法は、図２（図３に詳細に見える）に示される複合スプレーノズル
冷却シールド３００、もしくは図５に示された複合オリフィス冷却リブシールド
３６０に関連して、好ましくは使用される。両シールドは、これらがコイルの表
面に微気泡を発生しないで、部分的な熱負荷を除去するのに充分な量で流体を気
化させるので、有効である。シールド３００，３６０の異なる実施の形態におい
て、シールドは、冷却シールドよりも静電シールドである。気体がチャンバの外
に圧送される流量は、液体クーラントのための流量よりも大きくなければならな
い。これは、気化されたクーラントが、位相変換の前に、対応する液体よりも大
きい体積を変位させるからである。（しかし、本発明での流量は、従来のシステ
ムの流量よりも少ない。従来の液体クーラントシステムでは、グラム当たり７．
６ジュールの流れが１０℃の液体温度変化を生じさせるけれども、本発明は、同
じ流れに対して１００ジュールのピックアップを可能にする）。しかし、一般的
には、このシステムは、液体クーラントが、なされるプロセス（もしくは、以下
で詳細に説明されるようなバイアスシールド）に供給される前に実質的に完全に
気化されるように、液体クーラントの流れを制御する。完全な気化を確実にさせ
ることはできないけれども、実質的に完全な気化は、液体クーラントにアークを
発生させないように蒸気を与えられることを可能にする。
冷却シールド３００、もしくは図５に示された複合オリフィス冷却リブシールド
３６０に関連して、好ましくは使用される。両シールドは、これらがコイルの表
面に微気泡を発生しないで、部分的な熱負荷を除去するのに充分な量で流体を気
化させるので、有効である。シールド３００，３６０の異なる実施の形態におい
て、シールドは、冷却シールドよりも静電シールドである。気体がチャンバの外
に圧送される流量は、液体クーラントのための流量よりも大きくなければならな
い。これは、気化されたクーラントが、位相変換の前に、対応する液体よりも大
きい体積を変位させるからである。（しかし、本発明での流量は、従来のシステ
ムの流量よりも少ない。従来の液体クーラントシステムでは、グラム当たり７．
６ジュールの流れが１０℃の液体温度変化を生じさせるけれども、本発明は、同
じ流れに対して１００ジュールのピックアップを可能にする）。しかし、一般的
には、このシステムは、液体クーラントが、なされるプロセス（もしくは、以下
で詳細に説明されるようなバイアスシールド）に供給される前に実質的に完全に
気化されるように、液体クーラントの流れを制御する。完全な気化を確実にさせ
ることはできないけれども、実質的に完全な気化は、液体クーラントにアークを
発生させないように蒸気を与えられることを可能にする。
【００２７】 図２に示されるように、シールド３００の多数のリブ３０３は、シールド３０
０の内側に短い距離（０．１２５ないし０．３７５インチ）で収容された処理チ
ューブ４００の外側で均一な冷却を果たすように配設されている。図３に示され
るように、クーラントは、マニホールド３０５（図２に示されたクーラント入口
孔３２０を通って）を通ってシールド３００の中に圧送され、ドリル孔３０８（
マニホールド３０５の底とリブ３０３の上とに位置されている）の中に送られる
。図４に示されるように、クーラントがマニホールド３０５の底を通ってリブ３
０３の中に流れると、クーラントは、開口３１０を通って強制的に排出される。
シールド３００の第１の実施の形態において、開口３１０は、膨張オリフィス１
３５として機能し、クーラントをシールドの内部方向に、即ち、処理チューブ４
００の外側シェル方向に導く。シールド３００の異なる実施の形態において、ド
リル孔３０８は、対応するリブ３０３のための膨張オリフィス１３５として機能
する。実施の形態において、開口３１０は、処理チューブ４００を冷却するのに
充分な量の気化されたクーラントが通ることが可能なように大きい単純な孔であ
る。さらに他の実施の形態において、クーラント入口孔３２０（図２に示されて
いる）は、全冷却システムのための単一のオリフィスとして機能する。従って、
マニホールド３０５は、気化されたクーラントが充填される。気化されたクーラ
ントの流れを収容するために、ドリル孔３０８と開口３１０とは、これらが液体
を流し並びに／もしくはオリフィス１３５として機能したときと比較して大きい
。
０の内側に短い距離（０．１２５ないし０．３７５インチ）で収容された処理チ
ューブ４００の外側で均一な冷却を果たすように配設されている。図３に示され
るように、クーラントは、マニホールド３０５（図２に示されたクーラント入口
孔３２０を通って）を通ってシールド３００の中に圧送され、ドリル孔３０８（
マニホールド３０５の底とリブ３０３の上とに位置されている）の中に送られる
。図４に示されるように、クーラントがマニホールド３０５の底を通ってリブ３
０３の中に流れると、クーラントは、開口３１０を通って強制的に排出される。
シールド３００の第１の実施の形態において、開口３１０は、膨張オリフィス１
３５として機能し、クーラントをシールドの内部方向に、即ち、処理チューブ４
００の外側シェル方向に導く。シールド３００の異なる実施の形態において、ド
リル孔３０８は、対応するリブ３０３のための膨張オリフィス１３５として機能
する。実施の形態において、開口３１０は、処理チューブ４００を冷却するのに
充分な量の気化されたクーラントが通ることが可能なように大きい単純な孔であ
る。さらに他の実施の形態において、クーラント入口孔３２０（図２に示されて
いる）は、全冷却システムのための単一のオリフィスとして機能する。従って、
マニホールド３０５は、気化されたクーラントが充填される。気化されたクーラ
ントの流れを収容するために、ドリル孔３０８と開口３１０とは、これらが液体
を流し並びに／もしくはオリフィス１３５として機能したときと比較して大きい
。
【００２８】 図５に示されるように、多数のオリフィスが形成された冷却リブシールド３６
０は、各々が多数のオリフィス３４０を備えた多数の別々のリブ３３０を有する
。各オリフィス３４０は、１つのリブ３３０と、このリブ近くのシールド３６０
の対応する部分とを冷却するようにデザインされている。（上述されたように、
シールド３６０は、単純な冷却シールドもしくは静電シールドであり得る）。こ
の実施の形態は、第１の実施の形態と比較して付加の熱伝達メカニズム、即ち、
シールドのリブが気化によりクーラントの潜熱により冷却されるのに従う処理チ
ューブとシールドのリブとの間の熱伝導伝達を与える。オリフィス３４０の密度
は、円錐形のシールド３６０の底の面積が大きくなるのに従って、多くなる。こ
のような対応は、シールド３６０の底でより多くの熱を除去するための必要性と
一致する。リブ３３０の拡大部分が、３つのオリフィス３４０を有して図６に示
されている。本発明の一実施の形態において、オリフィスは、流れが処理チュー
ブ４００の壁に向かって衝突して分散するようにして、リブにやや垂直に気体流
が衝突するように形成並びに配置されている。また、第２の実施の形態において
、オリフィスは、処理チューブ４００の壁に蒸気流が直接衝突するように、形成
並びに配置されている。この第２の実施の形態においては、流れは、隣接したリ
ブ間の処理チューブの部分の対応した半分を冷却するように向けられる。さらに
上述されたように、オリフィス３４０は、クーラントがドリル孔３０８を通って
リブ３３０に入る前か入るときに既に気化されている場合には、大きい開口に交
換され得る。
０は、各々が多数のオリフィス３４０を備えた多数の別々のリブ３３０を有する
。各オリフィス３４０は、１つのリブ３３０と、このリブ近くのシールド３６０
の対応する部分とを冷却するようにデザインされている。（上述されたように、
シールド３６０は、単純な冷却シールドもしくは静電シールドであり得る）。こ
の実施の形態は、第１の実施の形態と比較して付加の熱伝達メカニズム、即ち、
シールドのリブが気化によりクーラントの潜熱により冷却されるのに従う処理チ
ューブとシールドのリブとの間の熱伝導伝達を与える。オリフィス３４０の密度
は、円錐形のシールド３６０の底の面積が大きくなるのに従って、多くなる。こ
のような対応は、シールド３６０の底でより多くの熱を除去するための必要性と
一致する。リブ３３０の拡大部分が、３つのオリフィス３４０を有して図６に示
されている。本発明の一実施の形態において、オリフィスは、流れが処理チュー
ブ４００の壁に向かって衝突して分散するようにして、リブにやや垂直に気体流
が衝突するように形成並びに配置されている。また、第２の実施の形態において
、オリフィスは、処理チューブ４００の壁に蒸気流が直接衝突するように、形成
並びに配置されている。この第２の実施の形態においては、流れは、隣接したリ
ブ間の処理チューブの部分の対応した半分を冷却するように向けられる。さらに
上述されたように、オリフィス３４０は、クーラントがドリル孔３０８を通って
リブ３３０に入る前か入るときに既に気化されている場合には、大きい開口に交
換され得る。
【００２９】 さらに、前記シールド３６０は、熱をさらに均一に除去するために、非常に熱
導電性の高い材料により形成されている。シールド３６０が静電シールドである
実施の形態において、リブ３３０は、隣接したリブ間の容量結合を最小にするた
めに、互いに対向した狭い断面を有するようにデザインされている。静電シール
ドのギャップを横切る静電結合は、静電シールドの挿入ロスを増加させる。
導電性の高い材料により形成されている。シールド３６０が静電シールドである
実施の形態において、リブ３３０は、隣接したリブ間の容量結合を最小にするた
めに、互いに対向した狭い断面を有するようにデザインされている。静電シール
ドのギャップを横切る静電結合は、静電シールドの挿入ロスを増加させる。
【００３０】 図６に示される実施の形態と同様に、図７は、スロットを有するバイアスシー
ルド４１０が処理チューブ４００と静電シールド３６０との間に配置された他の
実施の形態を示す。この実施の形態において、バイアスシールド４１０は、処理
チューブを直接冷却するよりもむしろ、処理チューブ４００から熱を受け取って
、蒸気により冷却される。バイアスシールド４１０と静電シールド３３０との間
の電気的な直接の接触を防止するために、これらの間に電気絶縁材が配置されて
いる。図７に示された絶縁材は、単にエアーギャップではあるが、他の電気絶縁
材が使用され得る。
ルド４１０が処理チューブ４００と静電シールド３６０との間に配置された他の
実施の形態を示す。この実施の形態において、バイアスシールド４１０は、処理
チューブを直接冷却するよりもむしろ、処理チューブ４００から熱を受け取って
、蒸気により冷却される。バイアスシールド４１０と静電シールド３３０との間
の電気的な直接の接触を防止するために、これらの間に電気絶縁材が配置されて
いる。図７に示された絶縁材は、単にエアーギャップではあるが、他の電気絶縁
材が使用され得る。
【００３１】 図８並びに９に示されるように、９種類クーラントが、沸点や他の特性におけ
る相違が気化による熱の除去に影響をどのように与えるかを決定するためのテス
トされた。沸点は、３０℃ないし２１５℃の範囲であったけれども、最大の熱を
除去するために必要な流量は、１．１５リットル／分からし１．１１リットル／
分までの範囲のみで変った。従って、広範囲のクーラントが、クーラントの気化
により熱を除去するために、本発明では使用され得る。
る相違が気化による熱の除去に影響をどのように与えるかを決定するためのテス
トされた。沸点は、３０℃ないし２１５℃の範囲であったけれども、最大の熱を
除去するために必要な流量は、１．１５リットル／分からし１．１１リットル／
分までの範囲のみで変った。従って、広範囲のクーラントが、クーラントの気化
により熱を除去するために、本発明では使用され得る。
【００３２】 明らかに、本発明の種々の変形と変更とが上記技術に鑑みて可能である。かく
して、請求項の範囲内で、本発明は、特に
して、請求項の範囲内で、本発明は、特に
【図面の簡単な説明】上述したのとは異なって実施され得ることが理解されるで
あろう。
あろう。
【図１】 図１は、本発明に係わる流体の流れを概略的に示す図である。
【図２】 図２は、多数のスプレーノズルを備えた冷却シールドを示す図である。
【図３】 図３は、図２に示されたシールドのリブとマニホールドとの間の界面の拡大図
である。
である。
【図４】 図４は、図２に示された、多数のスプレーノズルを備えた冷却シールドの開口
（オリフィスもしくは気体孔）を示す拡大図である。
（オリフィスもしくは気体孔）を示す拡大図である。
【図５】 図５は、多数のオリフィスを有する冷却リブ付きシールドを示す図である。
【図６】 図６は、図５に示された多数のオリフィスを有する冷却リブ付きシールドのオ
リフィスを示す拡大図である。
リフィスを示す拡大図である。
【図７】 図７は、冷却された蒸気をバイアスシールドに供給する、図５に示された多数
のオリフィスを有する冷却リブ付きシールドのオリフィスを示す拡大図である。
のオリフィスを有する冷却リブ付きシールドのオリフィスを示す拡大図である。
【図８】 図８は、商業的に入手可能な種々のクーラントの冷却特性を示す図である。
【図９】 図９は、商業的に入手可能な種々のクーラントの冷却特性を示す図である。
Claims (18)
- 【請求項１】 プラズマ処理システムを冷却するためのシステムであって、 処理チューブと、 気化されたクーラントを使用して前記処理チューブを冷却するように、処理チ
ューブを囲んだシールドと、 液体クーラントが実質的に完全に気化されることを確実にするように、システ
ム内の液体クーラントの流量を制御するための流量制御装置とを具備するシステ
ム。 - 【請求項２】 前記シールドは、複数のスプレーノズルを備えた複数のリブ
を有し、液体クーラントを気化して、蒸気を複数のリブの下側の処理チューブの
外面に供給する、請求項１のシステム。 - 【請求項３】 前記シールドは、複数のオリフィスを備えた複数のリブを有
し、気化されたクーラントを、複数のリブの近くの処理チューブの外面に供給す
ることにより、処理チューブを冷却する、請求項１のシステム。 - 【請求項４】 システムに再び適用するために、蒸気を冷却されたクーラン
トに変換するための熱交換器をさらに具備する請求項１のシステム。 - 【請求項５】 液体クーラントの気化前に液体クーラントを溜めるためのリ
ザーバをさらに具備する請求項１のシステム。 - 【請求項６】 前記シールドは、静電シールドである請求項１のシステム。
- 【請求項７】 前記処理チューブと静電シールドとの間に配置されたバイア
スシールドをさらに具備し、また、前記静電シールドは、液体クーラントを気化
して蒸気を複数のリブの下側のバイアスシールドの外面に噴射させるための複数
のスプレーノズルを備えた複数のリブを有する、請求項６のシステム。 - 【請求項８】 前記処理チューブと静電シールドとの間に配置されたバイア
スシールドをさらに具備し、また、前記静電シールドは、気化されたクーラント
を複数のリブ近くの外面に供給することにより、処理チューブを冷却するための
複数のオリフィスを備えた複数のリブを有する、請求項６のシステム。 - 【請求項９】 プラズマ処理システムを冷却するための方法であって、 処理チューブを、複数のリブを有するシールドで囲む工程と、 気化されたクーラントを使用して前記処理チューブを冷却する工程と、 液体クーラントが実質的に完全に気化されることを確実にするように、システ
ム内の液体クーラントの流量を制御する工程とを具備する方法。 - 【請求項１０】 前記冷却する工程は、液体クーラントを気化する工程と、
気化されたクーラントを、複数のリブの下側の処理チューブの外面に供給する工
程とをさらに具備する請求項９の方法。 - 【請求項１１】 前記冷却する工程は、液体クーラントを気化し、気化され
たクーラントを、複数のリブの近くのシールドの外面に供給する工程をさらに具
備する請求項９の方法。 - 【請求項１２】 気化された空気を熱交換器内で再び冷却する工程をさらに
具備する請求項９の方法。 - 【請求項１３】 リークを確認するために、処理チューブのチャンバを排気
かつパージする工程をさらに具備する請求項９の方法。 - 【請求項１４】 前記シールドは、静電シールドであり、また、バイアスシ
ールドが、前記処理チューブと静電シールドとの間に配置され、また、前記冷却
する工程は、 液体クーラントを気化して蒸気を複数のリブの下側のバイアスシールドの外面
に供給する工程を有する請求項９の方法。 - 【請求項１５】 前記シールドは、静電シールドであり、また、バイアスシ
ールドが、前記処理チューブと静電シールドとの間に配置され、また、前記冷却
する工程は、 液体クーラントを気化して蒸気を複数のリブの近くのバイアスシールドの外面
に噴射させる工程を有する請求項９の方法。 - 【請求項１６】 前記処理チューブに対向した前記複数のリブの各々の複数
のオリフィスで液体クーラントを気化する工程をさらに具備する請求項９の方法
。 - 【請求項１７】 前記シールドと複数のリブの各々とからなるマニホールド
の挿入部にあるオリフィスで液体クーラントを気化する工程をさらに具備する請
求項９の方法。 - 【請求項１８】 シールドのマニホールドのクーラント入口を形成するオリ
フィスで液体クーラントを気化する工程をさらに具備する請求項９の方法。
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Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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