JP2006351435A

JP2006351435A - プラズマ発生装置

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Publication number: JP2006351435A
Application number: JP2005178230A
Authority: JP
Inventors: Daiki Yamatani; 大樹山谷; Kota Niimi; 剛太新美
Original assignee: Ushio Denki KK; Ushio Inc
Current assignee: Ushio Denki KK; Ushio Inc
Priority date: 2005-06-17
Filing date: 2005-06-17
Publication date: 2006-12-28

Abstract

【課題】装置動作中、作業者が感電の心配なくガス導入装置に触れることができるようにするとともに、高密度高温プラズマの発生に使われるべきエネルギーが失われないようにしたプラズマ発生装置を提供すること。
【解決手段】ガス導入装置２と、環状の放電電圧印加電極９間に接続され、ガス導入装置２から真空容器１３内に放電ガスを導入する金属製ガス管５とを有し、高電圧パルス発生器７より放電電圧印加電極９と接地電極１１間にパルス状の高電圧を印加し、放電電圧印加電極９と接地電極１１間に放電ガスによる高密度高温プラズマを発生させるプラズマ発生装置であって、金属製ガス管５の一部に、絶縁管６を挿入し、ガス導入装置２を接地する。
【選択図】図１

Description

本発明は、放電電極を備えた真空容器内に放電ガスを導入し、放電電極間に高密度高温プラズマを発生させるプラズマ発生装置に係わり、特に、高密度高温プラズマを発生させることによりＥＵＶ（極端紫外）光を取り出すプラズマ発生装置に関する。

近年、半導体集積回路の微細化、高集積化に伴い、製造用の投影露光装置において解像力の向上が要請されている。その要請に応えるために、露光用光源の短波長化が進められており、エキシマレーザ装置に続く次世代の半導体露光用光源として、波長１３〜１４ｎｍ、特に波長１３．５ｎｍのＥＵＶ（Extreme Ultra Violet：極端紫外）光を放出するＥＵＶ光源装置が開発されている。
ＥＵＶ光源装置において、ＥＵＶ光を発生させる方法はいくつか知られているが、そのうちの１つにＥＵＶ放射種の加熱・励起により高密度高温プラズマを発生させ、この高密度高温プラズマから放射されるＥＵＶ光を取り出す方法がある。

このような方法を採用するＥＵＶ光源装置としては、例えば、非特許文献１に記載されているように、高密度高温プラズマの生成方式により、ＬＰＰ（Laser Produced Plasma：レーザ生成プラズマ）方式ＥＵＶ光源装置と、ＤＰＰ（Discharge Produced Plasma ：放電生成プラズマ）方式ＥＵＶ光源装置とに大きく分けられる。
ＬＰＰ方式ＥＵＶ光源装置は、固体、液体、気体等のターゲットにパルスレーザを照射することにより発生する高密度高温プラズマから放射するＥＵＶ光を利用するものである。
一方、ＤＰＰ方式ＥＵＶ光源装置は、電流駆動によって生成した高密度高温プラズマから放射するＥＵＶ光を利用するものであり、ＤＰＰ方式ＥＵＶ光源装置の一例が特許文献１に記載されている。

ＤＰＰ方式ＥＵＶ光源における放電方式には、非特許文献１に記載されているように、Zピンチ方式、キャピラリー放電方式、プラズマフォーカス方式、ホローカソードトリガーZピンチ方式等がある。ＤＰＰ方式ＥＵＶ光源は、ＬＰＰ方式ＥＵＶ光源と比較して、光源装置の小型化、光源システムの消費電力が小さいといった利点あり、実用化への期待も大きい。
上記した両方式のＥＵＶ光源装置において、波長１３．５ｎｍのＥＵＶ光を放出する放射種、すなわち、高密度高温プラズマ用原料としては、現在１０価前後のＸｅ（キセノン）イオンとＳｎ（錫）イオンが有望と考えられている。
Ｓｎ（錫）を利用する場合は、特許文献２に記載されているように、プラズマ生成領域にスタナン（ＳｎＨ_４）ガスを供給する方法が提案されている。

図７に従来技術に係るＤＰＰ方式ＥＵＶ光源装置の構成例を示す。なお、同図は、後述する放電電極部と真空容器については断面図を示している。
このＥＵＶ光源装置は、主としてガス供給システムと放電電極部と真空容器とから構成されている。放電電極部は、接地電位の真空容器に設けられた環状の接地電極を有し、該接地電極に対し、接地電極と同軸の環状の放電電圧印加電極が、接地電極と同軸の環状の絶縁体を介して取り付けられている。

ガス供給システムは、ガス導入装置と、ガス導入装置と放電電極部とをつなぐ金属製ガス管とから構成されており、放電電極部に高密度高温プラズマを発生させるための原料である放電ガスを一定に制御して供給している。
ガス導入装置は、放電ガスの供給源であるガスボンベと、ガスボンベから出てくる放電ガスの流量を調整するマスフローコントローラ等の制御機器から構成されている。
ガス導入装置から供給された放電ガスは、放電電極部の放電電圧印加電極に接続された金属製ガス管を介して、放電電圧印加電極側から真空容器に導入される。

放電電圧印加電極と接地電極間には、数Ｈｚ乃至数十ｋＨｚの反復周波数を有する電気パルスが供給可能である高電圧パルス発生器が接続されている。
放電電極部において、真空容器内が減圧された状態で放電ガスが供給され、高電圧パルス発生器から放電電圧印加電極と接地電極間にパルス状の高電圧が印加されると、高密度高温プラズマが発生し、ＥＵＶ光が放射される。放射されたＥＵＶ光は、真空容器内にある集束光学系によって集束され、不図示の投影露光装置に導かれる。

真空容器側を接地電極とするのは、真空容器と、真空容器の内部に設けられる集束光学系の光学部品との間で、放電が生じないようにするためである。集束光学系の光学部品は、真空容器に設けられた支持手段により支持され、真空容器を含めたＥＵＶ光源装置とともに接地電位にある。
特開２００３−２１８０２５号公報特開２００４−２７９２４６号公報「リソグラフイ用ＥＵＶ（極端紫外）光源研究の現状と将来展望」J．Plasma Fusion Res．Vol．７９．No．３，P２１９−２６０，２００３年３月

ところで、上記の従来技術に係るＤＰＰ方式ＥＵＶ光源装置には、以下に示すような問題点がある。
上記のように、ＥＵＶ光を放射する高密度高温プラズマを生成するための放電ガスは、放電電圧印加電極に接続された金属製ガス管から供給される。金属製ガス管に代えて、例えば、フッ素樹脂といった樹脂配管を用いると、配管から真空容器内に設けられる集光光学系等の光学素子を汚す物質が放出される可能性があるため、金属製の配管材料が使用されている。

しかし、上記したように、放電電圧印加電極には放電電圧が印加されるため、放電電圧印加電極に接続された金属製ガス管にも放電電圧が印加され、したがって、ガス供給システム全体が、放電電圧が印加される一種の電極状態になる。
このような状態でガス供給システムを接地すると、放電電極部に与えられている高密度高温プラズマの発生に使われるべきエネルギーの一部が、金属製ガス管を伝わってガス導入装置側に逃げてしまい、結果として高密度高温プラズマから取り出されるＥＵＶ光の出力低下を招く。

そのため、従来は、ガス供給システムを接地していなかった。しかしながら、このような状態では、放電電圧印加中に作業者がガス供給システムに触れると感電する可能性があり、これを防ぐためにガス供給システム全体を大掛かりな絶縁容器または絶縁室により被覆する必要があった。
その結果、装置全体が大型化、高コスト化していた。また、装置の動作中は、放電電圧が印加されているので、作業者はガスボンベやマスフローコントローラといった制御機器に触れることができず、流量等の調整ができないという問題があった。

本発明の目的は、上記の問題点に鑑み、放電電圧印加電極側から放電ガスを導入しつつ、放電により高密度高温プラズマを発生させるプラズマ発生装置において、ガス導入装置（ガスボンベ、マスフローコントローラといった制御機器）を接地し、装置動作中でも、作業者が、感電の心配なくガス導入装置に触れることができるようにするとともに、高密度高温プラズマの発生に使われるべきエネルギーが失われないようにしたプラズマ発生装置を提供することにある。

本発明は、上記の課題を解決するために、次のような手段を採用した。
第１の手段は、接地電位の真空容器に設けられる環状の接地電極と、該接地電極と同軸に設けられる環状の絶縁体と、上記絶縁体を介して上記接地電極と同軸に設けられる環状の放電電圧印加電極と、上記放電電圧印加電極と上記接地電極間にパルス状の高電圧を印加する高電圧パルス発生器と、ガス導入装置と、該ガス導入装置と上記環状の放電電圧印加電極間に接続され、上記ガス導入装置から上記真空容器内に放電ガスを導入する金属製ガス管とを有し、上記高電圧パルス発生器より上記放電電圧印加電極と上記接地電極間にパルス状の高電圧を印加し、上記放電電圧印加電極と上記接地電極間に放電ガスによる高密度高温プラズマを発生させるプラズマ発生装置において、上記金属製ガス管の一部に、電気絶縁性ガス管を挿入したことを特徴とするプラズマ発生装置である。

第２の手段は、第１の手段において、上記電気絶縁性ガス管は、内部に蛇行したガス流路が形成されるように複数の電気絶縁性の仕切りが設けられていることを特徴とするプラズマ発生装置である。

第３の手段は、第１の手段において、上記金属製ガス管および／または上記電気絶縁性ガス管は、コイル状に巻回されていることを特徴とするプラズマ発生装置である。

第４の手段は、第３の手段において、上記金属製ガス管および／または上記電気絶縁性ガス管は、磁気コアの周りにコイル状に巻回されていることを特徴とするプラズマ発生装置である。

第５の手段は、第３の手段または第４の手段において、上記高電圧パルス発生器に設けられたコンデンサの容量と、上記金属製ガス管および上記電気絶縁性ガス管におけるインダクタンス値とより求められる放電周期を、上記放電電圧印加電極と上記接地電極間に印加されるパルス状の高電圧の放電周期よりも長くなるように、上記コイル状に巻かれた上記金属製ガス管および／または上記電気絶縁性ガス管の巻回数が設定されていることを特徴とするプラズマ発生装置である。

請求項１に記載の発明によれば、絶縁管からガス導入装置側は、放電電圧印加電極に対して絶縁されるので、ガス導入装置は接地することができ、従来必要とされていた大掛かりな絶縁容器や絶縁室が不要となる。また、作業者は高電圧印加時においても、ガス導入装置に触れることができ、作業を容易に行うことができる。また、高密度高温プラズマの発生に使われるべきエネルギーが失われないようにすることができる。

請求項２に記載の発明によれば、絶縁管自体の長さを長くすることなく、内部の放電ガスの流路を長くすることができ、絶縁管内部でのガス放電を防ぐことができる。

請求項３に記載の発明によれば、ガス導入装置側に形成される電気回路のインダクタンスが大きくなるので、高電圧パルス発生器から放電電極に印加される高電圧の繰り返し周波数が高い条件において、金属性ガス管の一部に挿入した絶縁管内でガス放電が起こりやすい状態になっても、ガス導入装置側に形成される電気回路に流れるエネルギーが、高密度高温プラズマを発生させる放電電極回路側に流れるエネルギーに比べて小さくなり、絶縁管中での放電の発生を防ぐことができる。

請求項４に記載の発明によれば、構造的にコンパクトで大きなインダクタンスを形成することができる。

請求項５に記載の発明によれば、高電圧パルス発生器に設けられたコンデンサの容量と、金属製ガス管および／または電気絶縁性ガス管におけるインダクタンス値とより求められる放電周期を、放電電圧印加電極に印加されるパルス状の高電圧のパルス周期と対比することにより、コイル状に巻かれた上記金属製ガス管および／または上記電気絶縁性ガス管の巻回数を設定することができる。

はじめに、本発明の第１の実施形態を図１乃至図４を用いて説明する。
図１は、本実施形態の発明に係るプラズマ発生装置の構成を示す図、図２は絶縁管６における放電現象を説明する図、図３は本発明に係るプラズマ発生装置の電気的等価回路を示す図、図４（ａ）乃至図４（ｃ）は絶縁管６の構成例を示す図である。
これらの図において、１はガス供給システム、２はガス導入装置、３はガスボンベ、４はマスフローコントローラー、５は金属製ガス管、６は金属製ガス管５の一部に挿入された電気絶縁性ガス管からなる絶縁管、７は高電圧パルス発生器、８は放電電極部、９は放電電圧印加電極、１０は絶縁体、１１は接地電極、１２は高密度高温プラズマ、１３は真空容器、１４は集光光学系、１５は光出射部、１６は真空システムである。

このプラズマ発生装置は、図１に示すように、主としてガス供給システム１と放電電極部８と真空容器１３とから構成されている。
ガス供給システム１は、ガス導入装置２と、ガス導入装置２と放電電極部８とをつなぐ金属製ガス管５と絶縁管６から構成されており、放電電極部８に高密度高温プラズマを発生させるための原料である放電ガスを一定に制御して供給している。
ガス導入装置２は、放電ガスの供給源であるガスボンベ３と、ガスボンベ３から出てくる放電ガスの流量を調整するマスフローコントローラ４等の制御機器から構成されている。
ガス導入装置２からの放電ガスは、絶縁管６および金属製ガス管５を介して、放電電圧印加電極側９から真空容器１３側に導入される。

放電電極部８は、接地電位の真空容器１３に設けられた環状の接地電極１１を有し、接地電極１１に対し、接地電極１１と同軸の環状の放電電圧印加電極９が、接地電極１１と同軸の環状の絶縁体１０を介して取り付けられている。
放電電圧印加電極９と接地電極１１間には、数Ｈｚ乃至数十ｋＨｚの反復周波数を有する高電圧パルスが供給可能である高電圧パルス発生器７が接続されている。
放電電極部８において、真空容器１３内が真空システム１６により、０．０１Ｐａ〜１Ｐａ程度に減圧された状態で放電ガスが供給され、高電圧パルス発生器７から放電電極部８に対し、パルス状の高電圧が印加されると、高密度高温プラズマ１２が発生し、ＥＵＶ光が放射される。放射されたＥＵＶ光は、真空容器１３内にある集束光学系１４によって集束され、光出射部１５を通って外部に設けられた投影露光装置（不図示）に導かれる。
真空容器１３および集束光学系１４は、接地電極１１とともに接地電位にある。

本実施形態の発明に係るプラズマ発生装置は、図１に示すように、ガス導入装置２と放電電圧印加電極９間に設けられる金属製ガス管５の一部に、ガラスやセラミックといった電気絶縁材料で形成された絶縁管６を挿入した点に特徴がある。

なお、絶縁管６を設ける位置は金属製ガス管５が大気中にある部分が望ましく、また、接地する位置は絶縁管６のガス導入装置２側近傍が適している。
絶縁管６には、フッ素樹脂等の樹脂配管材も電気絶縁性であるが、先にも述べたように、配管材から真空容器１３内に設けられる集光光学系１４等の光学素子を汚す物質が放出される可能性があるため使用しない。
絶縁管６を設けることによって、絶縁管６からガス導入装置２側は、放電電圧印加電極９に対して絶縁されるので、ガス供給系システム１のガスボンベ３やマスフローコントローラ４等の制御機器の部分は接地することができ、従来必要とされていた大掛かりな絶縁容器または絶縁室が不要となる。

その結果、作業者は放電電圧印加時もガスボンベ３やマスフローコントローラ４等の制御機器に触れることができ、また制御機器も高電圧にさらされることもない。

ただし、金属製ガス管５に絶縁管６を設ける場合、以下の点に注意する必要がある。
放電電圧印加時、絶縁管６に対し放電電圧印加電極９側の金属製ガス管５には放電電圧が印加され、一方、絶縁管６のガス導入装置２側の金属製ガス管５は接地されるので、絶縁管６の両端には電位差を生ずる。したがって、絶縁管６においては、図２に示すように、絶縁管６の外壁を伝う沿面放電と、絶縁管６中を流れる放電ガス（例えば、キセノンガスやスタナンガス）を伝って放電が発生する可能性がある。

このような放電が発生すると、放電電圧印加電極９、接地電極１１に供給される電気エネルギーが減少し、ＥＵＶ光を発生する高密度高温プラズマを効率よく得ることができなくなる。

これらの現象を図３を用いて説明すると、上記したように、プラズマ発生装置の放電電極部８には高電圧パルス発生器７が接続されているので、高電圧パルス発生器７のコンデンサＣへの充電が完了した時、放電電極部８に電流Ｉｅｕｖが流れ高密度高温プラズマ１２が発生する。ここで、このプラズマ発生回路を放電回路Ｃｅｕｖと呼ぶ。一方、上記したように、放電電圧印加電極９側には金属製ガス管５が接続され、放電ガスが供給されている。金属製ガス管５にも高電圧が印加されるが、金属製ガス管５には絶縁管６が挿入されており、ガス導入装置２は接地されている。

このとき、絶縁管６内部で放電電極部８に供給されている放電ガスを伝わってガス放電が生じると、接地されたガス導入装置２から放電電圧印加電極９に向かって電流が流れ、ガス供給システム１は一種の電気回路（以下ガス管回路と呼ぶ）Ｃｇを形成することになる。

キルヒホッフの法則により、高電圧パルス発生器７のコンデンサＣに蓄積されたエネルギーは放電回路Ｃｅｕｖとガス管回路Ｃｇの２系統に分配される。つまり、絶縁管６における放電によりガス管回路Ｃｇが形成されてしまった場合、放電回路Ｃｅｕｖに本来投入されるべきエネルギーが小さくなり、高密度高温プラズマ１２を発生させるエネルギーが不足し、したがってＥＵＶ光の出力は低下する。

仮に放電回路Ｃｅｕｖとガス管回路Ｃｇが同じ回路定数を持ち、同じ電流が放電回路Ｃｅｕｖとガス管回路Ｃｇに流れた時、高電圧パルス発生器７のコンデンサＣに貯えられていたエネルギーは放電回路Ｃｅｕｖとガス管回路Ｃｇに半分ずつ分配されるため，ＥＵＶ光の出力低下、再現性低下を引き起こす。したがって、絶縁管６内部でガス放電が発生しないようにしなければならない。

絶縁管６を設ける位置は、絶縁管６外壁での沿面放電を考慮する必要がなくなるように大気中に設けるのが望ましく、沿面放電が無視できる場合、絶縁管６内部のガス放電のみを考慮すればよい。
絶縁管６内部のガス放電は、絶縁管６内部を流れている放電ガスの種類や金属製ガス管５のコンダクタンスや放電電圧印加電極９に印加される電圧の波形により異なるので、これらのパラメータに基づき、適当なｐｄ値（絶縁管６を流れるガスの圧力ｐと距離ｄの積）を設定するとよい。

例えば、放電ガスがキセノンの場合、絶縁管６内のｐｄ値は十分に絶縁が可能な０．５ＭＰａ・ｃｍ／ｋＶ〜２ＭＰａ・ｃｍ／ｋＶにする。プラズマ発生装置の放電電圧印加電極９と接地電極１１間に印加される高電圧は＋２０ｋＶ〜−２０ｋＶであり、例えば、１０ｋＶとすると、放電を防ぐことができるｐｄ値は５ＭＰａ・ｃｍ〜２０ＭＰａ・ｃｍとなる。
真空容器１３の圧力は、上記したように０．０１Ｐａ〜１Ｐａと低いので、絶縁管６内部の圧力も同様に低くなることが考えられる。したがって、絶縁管６内部のｐｄ値を５０ＭＰａ・ｃｍ〜２００ＭＰａ・ｃｍにするためには、絶縁管６の距離を長くしなければならないことになる。

絶縁管の長さが長くなると、ガス供給システム１が大型化するので、これを防ぐために、図４（ａ）、（ｂ）に示すように、絶縁管６内部に仕切り（隔壁）を設けて流路を蛇行させる。これにより、ガスが絶縁管６内部を流れる距離が長くなり、ガスの圧力も上がるので、ｐｄ値が大きくなる。これにより、絶縁管６自体の長さを長くすることなく、絶縁管６内部での放電を防ぐことができる。

また、図４（ｃ）に示すように、絶縁管６と放電電圧印加電極９の間にコンダクタンスの悪い細い金属製ガス管５を挿入しても良い。細い金属製ガス管５を挿入することで絶縁管６内部の圧力が上がり、これによりｐｄ値を大きくすることができるので絶縁管６内部での放電を防ぐことができる。

次に、本発明の第２の実施形態を図５および図６を用いて説明する。
図５は第２の実施形態の発明に係るプラズマ発生装置の構成を示す図、図６は第２の実施形態の発明に係る他のプラズマ発生装置の構成を示す図である。
これらの図において、１７はコイル状に巻回された金属製ガス管、１８は磁気コア、１９は磁気コア１８上にコイル状に巻回された金属製ガス管である。なお、その他の構成は図１に示した同符号の構成に対応するので説明を省略する。

第１の実施形態の発明に係るプラズマ発生装置において、金属製ガス管５に絶縁管６を挿入し、放電が生じないようなｐｄ値を設定したとしても、放電電圧印加電極９、接地電極１１に印加する高電圧の周波数が数Ｈｚ程度と低い場合は問題ないが、数ｋＨｚと高くなると、絶縁管６内で放電が発生する場合がある。設定したｐｄ値がやや小さい場合にはこのような現象が生じることがある。

これを防ぐためには、絶縁管６内部のｐｄ値がさらに大きくなるようにすればよいが、絶縁管６の交換等が必要となるので、それ以外の解決策として、図３の等価回路において、ガス管回路Ｃｇに流れるエネルギーを、放電回路Ｃｅｕｖに流れるエネルギーに比べて小さくするようにする。そのためには、ガス管回路Ｃｇの放電周期Ｔｇを、放電回路Ｃｅｕｖの放電周期Ｔｅｕｖに比較して十分に長くするとよい。

例えば、ガス管回路Ｃｇの放電周期Ｔｇが、放電回路Ｃｅｕｖの放電周期Ｔｅｕｖの１０倍以上になるようにすると、ガス管回路Ｃｇに漏れる電気エネルギーを０．５％未満にすることができる。典型的な放電周期Ｔｅｕｖは１〜３μｓであるため、ガス管回路Ｃｇの放電周期Ｔｇを１０〜３０μｓになるように、ガス管回路ＣｇにインダクタンスＬｍを設けるようにすればよい。
詳しくは、放電回路Ｃｅｕｖの放電周期Ｔｅｕｖとガス管回路Ｃｇの放電周期Ｔｇは、以下の式で表される。
Ｔｅｕｖ＝２π√（Ｌｅｕｖ・Ｃ）
Ｔｇ＝２π√（（Ｌｍ＋Ｌｇ）・Ｃ）
ここで、Ｌｅｕｖは放電回路Ｃｅｕｖのインダクタンス、Ｃは放電回路Ｃｅｕｖのコンデンサの容量、Ｌｇは絶縁管６のインダクタンスである。
すなわち、放電回路Ｃｅｕｖの放電周期Ｔｅｕｖは、放電回路ＣｅｕｖのインダクタンスＬｅｕｖと放電回路Ｃｅｕｖのコンデンサの容量Ｃとから求められ、一方、ガス管回路Ｃｇの放電周期Ｔｇはガス管回路ＣｇのインダクタンスＬｍと絶縁管６のインダクタンスＬｇおよび放電回路Ｃｅｕｖのコンデンサの容量Ｃとから求められる。
上記したように、ガス管回路Ｃｇの放電周期Ｔｇが放電回路Ｃｅｕｖの放電周期Ｔｅｕｖよりも非常に長くなれば、ガス管回路Ｃｇに流れるエネルギーを少なくできるのであるから、そのためには、ガス管回路ＣｇのインダクタンスＬｍを大きくすればよい。
ガス管回路ＣｇにインダクタンスＬｍを形成させるためには、例えば、金属製ガス管５をコイル状に巻き、金属製ガス管コイルを形成すればよい。

ガス管コイルに大きなインダクタンスＬｍを形成するためには、（ａ）ガス管コイルのループの断面積大きくする（インダクタンスはコイルループの断面積に比例）（ｂ）コイルの巻数を多くする（インダクタンスは巻数の２乗に比例）、（ｃ）ガス管コイルに比透磁率の大きな磁気コアを挿入する等の方法がある。

したがって、図５に示すように、金属製ガス管５の一部をコイル状に巻回された金属製ガス管１７で形成することによって、金属製ガス管コイルのインダクタンスを大きくできるとともに、絶縁管６内部の圧力も上昇させることができるので、ｐｄ値を大きくすることができ、より一層絶縁管６内部での放電を防ぐことができる。

また、図６に示すように、磁気コア１８上に金属製ガス管５の一部をコイル状に巻回された金属製ガス管１９で形成する。磁気コア１８を使うことにより、コンパクトで大きなインダクタンスＬｍを形成することができる。

ガス管コイルを形成する上で注意する事項としては、コイル間の絶縁、また磁気コア１８を用いる場合は、コイルと磁気コア１８との絶縁を十分取る必要がある。

また、上記の説明においては、ガス管コイルは、金属製ガス管５の一部を、コイル状に巻回された金属製ガス管１７または磁気コア１８上にコイル状に巻回された金属製ガス管１９として構成する場合について説明したが、これに限定されず、絶縁管６をコイル状に巻回された絶縁管コイルとして構成したり、また絶縁管６を磁気コア上にコイル状に巻回された絶縁管コイルとして構成するようにしてもよい。

第１の実施形態の発明に係るプラズマ発生装置の構成を示す図である。絶縁管における放電現象を説明する図である。本発明に係るプラズマ発生装置の電気的等価回路を示す図である。絶縁管の構成例を示す図である。第２の実施形態の発明に係るプラズマ発生装置の構成を示す図である。第２の実施形態の発明に係る他のプラズマ発生装置の構成を示す図である。従来技術に係るプラズマ発生装置の構成を示す図である。

符号の説明

１ガス供給システム
２ガス導入装置
３ガスボンベ
４マスフローコントローラー
５金属製ガス管
６絶縁管
７高電圧パルス発生器
８放電電極部
９放電電圧印加電極
１０絶縁体
１１接地電極
１２高密度高温プラズマ
１３真空容器
１４集光光学系
１５光出射部
１６真空システム
１７コイル状に巻回された金属製ガス管
１８磁気コア
１９磁気コア上にコイル状に巻回された金属製ガス管

Claims

接地電位の真空容器に設けられる環状の接地電極と、
該接地電極と同軸に設けられる環状の絶縁体と、
上記絶縁体を介して上記接地電極と同軸に設けられる環状の放電電圧印加電極と、
上記放電電圧印加電極と上記接地電極間にパルス状の高電圧を印加する高電圧パルス発生器と、
ガス導入装置と、
該ガス導入装置と上記環状の放電電圧印加電極間に接続され、上記ガス導入装置から上記真空容器内に放電ガスを導入する金属製ガス管とを有し、
上記高電圧パルス発生器より上記放電電圧印加電極と上記接地電極間にパルス状の高電圧を印加し、上記放電電圧印加電極と上記接地電極間に放電ガスによる高密度高温プラズマを発生させるプラズマ発生装置において、
上記金属製ガス管の一部に、電気絶縁性ガス管を挿入したことを特徴とするプラズマ発生装置。
上記電気絶縁性ガス管は、内部に蛇行したガス流路が形成されるように複数の電気絶縁性の仕切りが設けら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装置。
上記金属製ガス管および／または上記電気絶縁性ガス管は、コイル状に巻回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装置。
上記金属製ガス管および／または上記電気絶縁性ガス管は、磁気コアの周りにコイル状に巻回されていることを特徴とする請求項３に記載のプラズマ発生装置。
上記高電圧パルス発生器に設けられたコンデンサの容量と、上記金属製ガス管および上記電気絶縁性ガス管におけるインダクタンス値とより求められる放電周期を、上記放電電圧印加電極と上記接地電極間に印加されるパルス状の高電圧の放電周期よりも長くなるように、上記コイル状に巻かれた上記金属製ガス管および／または上記電気絶縁性ガス管の巻回数が設定されていることを特徴とする請求項３または請求項４に記載のプラズマ発生装置。