JP2024072527A - Gas flow control pipe for plasma generating device - Google Patents

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Abstract

To provide a gas flow rate adjusting pipe as gas flow rate adjusting means for a plasma generating device capable of introducing gas at a stable flow rate for a long period of time.SOLUTION: A gas flow control pipe for a plasma generating device 10 is installed in a path connecting a gas supply source and a vacuum chamber where plasma is generated, and adjusts the flow rate of gas introduced from the gas supply source to the vacuum chamber. The flow inside is a viscous flow at the end 10d close to the gas supply source, and a molecular flow at the end 10e close to the vacuum chamber.SELECTED DRAWING: Figure 2

Description

本発明は、プラズマ生成装置用のガス流量調整パイプに関する。 The present invention relates to a gas flow rate adjustment pipe for a plasma generating device.

電子顕微鏡における試料室の汚染の除去や、フォトレジストを剥離するプロセス(アッシング)等に、プラズマが利用される。例えば電子顕微鏡に関しては、プラズマクリーナーと呼ばれるプラズマ生成装置を使用して洗浄される(特許文献1参照)。特許文献1に示すようなプラズマ生成装置は、酸素が導入された低圧雰囲気の真空槽に高周波電圧を印加することで、プラズマが生成されるよう構成されている。 Plasma is used to remove contamination from sample chambers in electron microscopes and in processes to strip photoresist (ashing). For example, electron microscopes are cleaned using a plasma generating device called a plasma cleaner (see Patent Document 1). A plasma generating device such as that shown in Patent Document 1 is configured to generate plasma by applying a high-frequency voltage to a vacuum chamber with a low-pressure atmosphere to which oxygen has been introduced.

従来のプラズマ生成装置の真空槽にプラズマの原料となるガス(プロセスガス)を導入する構成として、図6に示すような、ガス供給源90と真空槽30の間に、ガス流量が可変のニードルバルブ99を介在させて接続する構成が知られている。手動式のニードルバルブ99を用いて真空槽30にプロセスガスを導入する場合は、最初にニードルバルブ99の開度を調整しておけば、その時点での圧力を任意の値に制御することが可能である。しかし、ニードルバルブ99は時間経過とともにプロセスガスの流量が連続的に低下することが知られている(特許文献2参照)。真空槽30内に導入されるガス流量が徐々に低下しつつ、真空ポンプ40による真空槽30からの排気速度が一定であれば、真空槽30内の圧力は連続的に低くなる。真空槽30内の圧力を一定にするために、真空ポンプ40の排気速度を時間の経過とともに減らすよう制御するという手法も考えられるが、この方法ではプロセスガスの流量を確保することができない。 As a configuration for introducing a gas (process gas) that is a raw material for plasma into the vacuum chamber of a conventional plasma generating device, a configuration is known in which a needle valve 99 with a variable gas flow rate is interposed between a gas supply source 90 and a vacuum chamber 30, as shown in FIG. 6. When introducing a process gas into the vacuum chamber 30 using a manual needle valve 99, it is possible to control the pressure at that time to an arbitrary value by first adjusting the opening of the needle valve 99. However, it is known that the flow rate of the process gas of the needle valve 99 decreases continuously over time (see Patent Document 2). If the flow rate of the gas introduced into the vacuum chamber 30 gradually decreases while the exhaust speed from the vacuum chamber 30 by the vacuum pump 40 is constant, the pressure in the vacuum chamber 30 decreases continuously. In order to keep the pressure in the vacuum chamber 30 constant, a method of controlling the exhaust speed of the vacuum pump 40 to decrease over time is also considered, but this method does not ensure the flow rate of the process gas.

この現象を、実例を挙げて説明する。図7は、従来のプラズマ生成装置において、流量可変のニードルバルブでガス流量を制御し、所定の圧力に調整した後の経過時間と圧力及び反射出力の相関を示したものである。時間の経過とともに真空槽内の圧力指示値は連続的に変動し、この測定例では圧力を初期値に調整した後、約1時間経過でその指示値は20%程度低下し、約2時間経過後には初期値と比較して約30%低下している。 This phenomenon will be explained with an actual example. Figure 7 shows the correlation between the pressure and reflected output and the time elapsed after the gas flow rate is controlled and adjusted to a specified pressure using a variable flow rate needle valve in a conventional plasma generating device. The pressure indication value inside the vacuum chamber fluctuates continuously over time, and in this measurement example, after the pressure is adjusted to the initial value, the indication value drops by about 20% after about 1 hour, and after about 2 hours it drops by about 30% compared to the initial value.

真空槽内の圧力変動の原因は、ニードルバルブのシール機構によるものと考えられる。ニードルバルブはそのシール部分が金属と金属が接触する構造であり、いわゆるメタルタッチ構造が採用されていることに由来する。すなわち、ガスを流さないときは金属同士がある程度の押し付け圧のもとで接触することになり、ガスを流す場合は金属同士が接触しない位置でごく僅かな隙間を形成することになる。この隙間の広狭でガス流量を調整することになり、すなわちコンダクタンスを調整することになる。ニードルバルブを全閉状態から少し開いたときのように、接触部に生じていた押し付け圧がなくなった場合は、接触していた金属の弾性変形が緩和されたことになり、金属は接触前の元の形に時間をかけて復元することになる。すなわち、接触する金属面の隙間は次第に狭まることでガス流量も少なくなり、それが真空槽内の圧力の低下を招いていた。 The cause of the pressure fluctuations in the vacuum chamber is thought to be the sealing mechanism of the needle valve. The needle valve has a structure where the seal part comes into contact with metal, which is so-called metal touch structure. In other words, when gas is not flowing, the metals come into contact with each other under a certain amount of pressure, and when gas is flowing, a very small gap is formed where the metals do not come into contact. The width of this gap adjusts the gas flow rate, which in turn adjusts the conductance. When the pressure generated at the contact point disappears, such as when the needle valve is slightly opened from a fully closed state, the elastic deformation of the contacting metal is relaxed, and the metals take time to restore their original shape before contact. In other words, as the gap between the contacting metal surfaces gradually narrows, the gas flow rate also decreases, which causes a decrease in pressure inside the vacuum chamber.

そして、真空槽内でプラズマを生成するプロセスにおいて、圧力の変動は、プラズマにエネルギーを供給している高周波コイル、コイルに高周波を印加している高周波電源及び生成したプラズマからなるRF回路のインピーダンスの変化を引き起こし、そのためプラズマは消失してしまう。プラズマが消失することによってRF回路のインピーダンスはさらに変化し、高周波コイルからプラズマに供給されていた出力が十分に消費されなくなり、高周波の入力に対する反射も上昇してしまう。図7によれば、プラズマ着火後、真空槽内の圧力は下がり続け、約4時間後にプラズマが消失し、そこで反射波が急増したことがわかる。このように、ガス流量を調整する手段としてニードルバルブを使用すると、ガスの流量を長時間にわたって安定して導入できず真空槽内の圧力が低下し、生成されたプラズマのインピーダンスに変動が生じ、効率よくプラズマを生成することができないという問題があった。 In the process of generating plasma in a vacuum chamber, the pressure fluctuations cause changes in the impedance of the RF circuit consisting of the high-frequency coil that supplies energy to the plasma, the high-frequency power supply that applies high-frequency waves to the coil, and the generated plasma, which causes the plasma to disappear. The disappearance of the plasma causes a further change in the impedance of the RF circuit, and the output supplied to the plasma from the high-frequency coil is no longer fully consumed, leading to an increase in the reflection of the high-frequency input. According to FIG. 7, after the plasma is ignited, the pressure in the vacuum chamber continues to decrease, and the plasma disappears after about four hours, at which point the reflected waves increase sharply. Thus, when a needle valve is used as a means for adjusting the gas flow rate, the gas flow rate cannot be stably introduced for a long period of time, causing the pressure in the vacuum chamber to decrease, and the impedance of the generated plasma to fluctuate, resulting in the problem of being unable to generate plasma efficiently.

一方で、プラズマ生成装置の真空槽に導入するガス流量を任意の値に制御する装置として、ガス流量コントローラ(マスフローコントローラ)が知られている。ガス流量コントローラは、配管の途中に取り付けたガス流量センサーの信号で、ソレノイドもしくはピエゾアクチュエータを介して流量制御バルブを調整し、プラズマ生成装置の真空槽に常に一定のガス量を導入することを可能としている。しかし、プロセスガスの導入にガス流量コントローラを用いる場合、装置として複雑となり、流量制御に用いるガス流量センサー、ソレノイドもしくはピエゾアクチュエータには常に電源を供給しなければならないという問題があった。 On the other hand, gas flow controllers (mass flow controllers) are known as devices that control the flow rate of gas introduced into the vacuum chamber of a plasma generation device to an arbitrary value. The gas flow controller adjusts the flow control valve via a solenoid or piezoelectric actuator using the signal from a gas flow sensor installed midway through the piping, making it possible to always introduce a constant amount of gas into the vacuum chamber of the plasma generation device. However, when a gas flow controller is used to introduce process gas, the device becomes complicated, and there is a problem in that power must be constantly supplied to the gas flow sensor, solenoid, or piezoelectric actuator used for flow control.

特開2016-54136号公報JP 2016-54136 A 特開平11-82787号公報Japanese Patent Application Laid-Open No. 11-82787

上記問題点を鑑みて、本発明は、ガスを長時間にわたって安定した流量で導入できるようなプラズマ生成装置用のガス流量調整手段を提供することを目的とする。 In view of the above problems, the present invention aims to provide a gas flow rate adjustment means for a plasma generating device that can introduce gas at a stable flow rate for a long period of time.

本発明に係るプラズマ生成装置用のガス流量調整パイプは、ガス供給源とプラズマが生成される真空槽とを結ぶ経路に設けられ、前記ガス供給源から前記真空槽に導入されるガスの流量を調整するプラズマ生成装置用のガス流量調整パイプであって、その内部の流れが、前記ガス供給源に近い端部において粘性流であり、前記真空槽に近い端部において分子流であることを特徴とする。 The gas flow rate adjustment pipe for a plasma generating device according to the present invention is a gas flow rate adjustment pipe for a plasma generating device that is provided in a path connecting a gas supply source and a vacuum chamber in which plasma is generated, and adjusts the flow rate of gas introduced from the gas supply source to the vacuum chamber, and is characterized in that the flow inside the pipe is a viscous flow at the end close to the gas supply source and a molecular flow at the end close to the vacuum chamber.

この発明によれば、ガスを長時間にわたって安定した流量で導入できるようなプラズマ生成装置用のガス流量調整手段を提供することができる。 This invention provides a gas flow rate adjustment means for a plasma generating device that allows gas to be introduced at a stable flow rate for a long period of time.

本発明に係る他のプラズマ生成装置用のガス流量調整パイプは、内径が0.3mm以下であり、長さが3mm以上であることを特徴とする。 A gas flow control pipe for a plasma generating device according to another aspect of the present invention is characterized by an inner diameter of 0.3 mm or less and a length of 3 mm or more.

この発明によれば、真空槽の圧力を維持しつつ安定した流量でガスを導入することが可能なプラズマ生成装置用のガス流量調整手段を提供することができる。 This invention provides a gas flow rate adjustment means for a plasma generating device that can introduce gas at a stable flow rate while maintaining the pressure in the vacuum chamber.

本発明に係る他のプラズマ生成装置用のガス流量調整パイプは、材質が金属であり、外径が1.5mm以上であることを特徴とする。 A gas flow rate adjustment pipe for a plasma generating device according to another aspect of the present invention is characterized in that it is made of metal and has an outer diameter of 1.5 mm or more.

この発明によれば、流路の形状が経時的に変形することがなく、導入するガスの流量が一定に維持されるプラズマ生成装置用のガス流量調整手段を提供することができる。 This invention provides a gas flow rate adjustment means for a plasma generating device that does not deform the shape of the flow path over time and maintains a constant flow rate of the introduced gas.

本発明に係る他のプラズマ生成装置用のガス流量調整パイプは、前記ガス供給源が大気であることを特徴とする。 A gas flow rate adjustment pipe for a plasma generating device according to another aspect of the present invention is characterized in that the gas supply source is the atmosphere.

この発明によれば、ガス供給源が大気であり真空槽との圧力差が大きい場合でも、大気から安定した流量でガスを導入することが可能なプラズマ生成装置用のガス流量調整手段を提供することができる。 This invention provides a gas flow rate adjustment means for a plasma generating device that can introduce gas from the atmosphere at a stable flow rate even when the gas supply source is the atmosphere and there is a large pressure difference with the vacuum chamber.

本発明に係るプラズマ生成装置用のガス流量調整チューブは、ガス供給源とプラズマが生成される真空槽とを結ぶ経路に設けられ、前記ガス供給源から前記真空槽に導入されるガスの流量を調整するプラズマ生成装置用のガス流量調整チューブであって、中空のチューブと、前記チューブの内部に収容された、プラズマ生成装置用のガス流量調整パイプとを備え、前記チューブの内周面と前記プラズマ生成装置用のガス流量調整パイプの外周面とが密着していることを特徴とする。 The gas flow rate control tube for a plasma generating device according to the present invention is provided in a path connecting a gas supply source and a vacuum chamber in which plasma is generated, and controls the flow rate of gas introduced from the gas supply source into the vacuum chamber. The gas flow rate control tube for a plasma generating device comprises a hollow tube and a gas flow rate control pipe for the plasma generating device housed inside the tube, and is characterized in that the inner surface of the tube and the outer surface of the gas flow rate control pipe for the plasma generating device are in close contact with each other.

この発明によれば、ガスを長時間にわたって安定した流量で導入できるとともに、チューブの内部のガス流量調整パイプの数量を変えることで、容易にガスの流量を調整することが可能なプラズマ生成装置用のガス流量調整手段を提供することができる。 This invention provides a gas flow rate adjustment means for a plasma generating device that can introduce gas at a stable flow rate for a long period of time and can easily adjust the gas flow rate by changing the number of gas flow rate adjustment pipes inside the tube.

本発明に係るプラズマ生成装置は、プラズマ生成装置用のガス流量調整パイプを備えることを特徴とする。 The plasma generating device according to the present invention is characterized by having a gas flow rate adjustment pipe for the plasma generating device.

本発明によれば、ガスを長時間にわたって安定した流量で導入でき、そのため真空槽内に生成されたプラズマのインピーダンスに変動が生じず、効率よくプラズマを生成することが可能なプラズマ生成装置を提供することができる。 The present invention provides a plasma generating device that can introduce gas at a stable flow rate for a long period of time, which prevents fluctuations in the impedance of the plasma generated in the vacuum chamber and allows for efficient plasma generation.

本発明によれば、ガスを長時間にわたって安定した流量で導入できるようなプラズマ生成装置用のガス流量調整手段を提供することができる。 The present invention provides a gas flow rate adjustment means for a plasma generating device that allows gas to be introduced at a stable flow rate for a long period of time.

本発明の実施形態に係るプラズマ生成装置を示す斜視模式図である。1 is a schematic perspective view showing a plasma generation device according to an embodiment of the present invention. 本発明の実施形態に係るプラズマ生成装置用のガス流量調整パイプを示す模式図である。FIG. 2 is a schematic diagram showing a gas flow rate adjusting pipe for a plasma generating apparatus according to an embodiment of the present invention. 本発明の実施形態に係るプラズマ生成装置において、ガス流量調整パイプの長さと真空槽の圧力の関係を表すグラフである。11 is a graph showing the relationship between the length of the gas flow rate adjusting pipe and the pressure of the vacuum chamber in the plasma generating apparatus according to the embodiment of the present invention. 本発明の実施形態に係るプラズマ生成装置において、プラズマが着火してからの時間による真空槽の圧力及び反射出力の変化を表すグラフである。11 is a graph showing changes in pressure in a vacuum chamber and reflected output over time after plasma is ignited in a plasma generating device according to an embodiment of the present invention. 本発明の実施形態に係るプラズマ生成装置用のガス流量調整チューブを一部を破断して示す斜視模式図である。1 is a perspective schematic view showing a gas flow rate adjusting tube for a plasma generating apparatus according to an embodiment of the present invention, with a part cut away; 従来のプラズマ生成装置を示す模式図である。FIG. 1 is a schematic diagram showing a conventional plasma generating device. 従来のプラズマ生成装置において、ニードルバルブの開度を調整して所定の圧力に調整した後、プラズマが着火してからの時間による真空槽の圧力及び反射出力の変化を表すグラフである。11 is a graph showing the change in pressure in a vacuum chamber and the change in reflected output over time from when plasma is ignited after the opening of a needle valve is adjusted to a predetermined pressure in a conventional plasma generating device.

次に、本発明を適用したプラズマ生成装置及びガス流量調整手段の実施形態について、図面を参照しながら説明する。なお、以下に述べる実施形態は、本発明の好適な実施形態であるから、技術的に好ましい種々の限定が付されているが、本発明の範囲は、以下の説明において特に本発明を限定する旨の記載がない限り、これらの態様に限られるものではない。 Next, an embodiment of a plasma generating device and a gas flow rate adjusting means to which the present invention is applied will be described with reference to the drawings. Note that the embodiment described below is a preferred embodiment of the present invention, and therefore includes various technically preferable limitations. However, the scope of the present invention is not limited to these aspects unless otherwise specified in the following description to the effect that the present invention is limited.

〔実施形態〕
本発明の実施形態に係るプラズマ生成装置及びガス流量調整手段について、図1~5に基づき説明する。図1は、本発明の実施形態に係るプラズマ生成装置を示す模式図であり、図2は、本発明の実施形態に係るプラズマ生成装置用のガス流量調整パイプを示す模式図である。図3は、本発明の実施形態に係るプラズマ生成装置において、ガス流量調整パイプの長さと真空槽の圧力の関係を表すグラフであり、図4は、本発明の実施形態に係るプラズマ生成装置において、プラズマが着火してからの時間による真空槽の圧力及び反射出力の変化を表すグラフである。図5は、本発明の実施形態に係るプラズマ生成装置用のガス流量調整チューブを示す模式図である。
[Embodiment]
A plasma generation device and a gas flow rate adjusting means according to an embodiment of the present invention will be described with reference to Figures 1 to 5. Figure 1 is a schematic diagram showing a plasma generation device according to an embodiment of the present invention, and Figure 2 is a schematic diagram showing a gas flow rate adjusting pipe for a plasma generation device according to an embodiment of the present invention. Figure 3 is a graph showing the relationship between the length of the gas flow rate adjusting pipe and the pressure of a vacuum chamber in a plasma generation device according to an embodiment of the present invention, and Figure 4 is a graph showing the change in the pressure of a vacuum chamber and the reflected output depending on the time after plasma is ignited in a plasma generation device according to an embodiment of the present invention. Figure 5 is a schematic diagram showing a gas flow rate adjusting tube for a plasma generation device according to an embodiment of the present invention.

本実施形態に係るプラズマ生成装置1は、ガスがプラズマ化される真空槽30、真空槽30をほぼ真空まで減圧する真空ポンプ40、真空槽30の周囲に配置された高周波コイル50、高周波コイルに高周波電圧を印加する高周波電源60を備えており、真空槽30内でプラズマが生成されるよう構成されている。また真空槽30には圧力を計測する真空計70が接続されている。 The plasma generating device 1 according to this embodiment is equipped with a vacuum chamber 30 in which gas is turned into plasma, a vacuum pump 40 that reduces the pressure in the vacuum chamber 30 to an almost vacuum state, a high-frequency coil 50 arranged around the vacuum chamber 30, and a high-frequency power supply 60 that applies a high-frequency voltage to the high-frequency coil, and is configured to generate plasma within the vacuum chamber 30. A vacuum gauge 70 that measures pressure is also connected to the vacuum chamber 30.

真空槽30内でプラズマ化するガスは、ガス供給源90から供給される。ガス供給源90と真空槽30とを結ぶ経路には、その経路を流れるガスの流量を調整するガス流量調整手段100が設けられている。ガス流量調整手段100の上流には全開/全閉を切り替えるストップバルブ80が設けられている。本実施形態に係るプラズマ生成装置1がガス流量調整手段100を備えることにより、安定して効率よくプラズマを生成できる。 The gas to be converted into plasma in the vacuum chamber 30 is supplied from a gas supply source 90. A gas flow rate adjustment means 100 is provided in the path connecting the gas supply source 90 and the vacuum chamber 30 to adjust the flow rate of the gas flowing through the path. A stop valve 80 that switches between fully open and fully closed is provided upstream of the gas flow rate adjustment means 100. By providing the gas flow rate adjustment means 100 in the plasma generation device 1 according to this embodiment, plasma can be generated stably and efficiently.

〔実施例その1〕
次にガス流量調整手段100として、ガス流量調整パイプ10を使用した実施例について、図2に基づき説明する。本実施例においてガス流量調整手段100はガス流量調整パイプ10のみにより構成される。図2に示すように、ガス流量調整パイプ10は全体的に円柱状の形状を呈し、その中心に長手方向に貫く細い流路10aが設けられてなる。この流路10aをガスが流れる際に抵抗が働くため、流量が調整される。
[Example 1]
Next, an embodiment in which a gas flow rate adjustment pipe 10 is used as the gas flow rate adjustment means 100 will be described with reference to Fig. 2. In this embodiment, the gas flow rate adjustment means 100 is composed only of the gas flow rate adjustment pipe 10. As shown in Fig. 2, the gas flow rate adjustment pipe 10 has an overall cylindrical shape, and a thin flow path 10a is provided at the center thereof, penetrating in the longitudinal direction. When gas flows through this flow path 10a, resistance is exerted, and the flow rate is adjusted.

ガス流量調整パイプ10のうち、端部10dはガス供給源90側にあり、端部10eは真空槽30側にある。すなわち、端部10d側は大気圧に近い高圧であり、端部10e側は真空に近い低圧である。そのため流路10a内のガスの流れの性質は場所によって異なり、端部10d付近においては粘性流であり、端部10e付近においては分子流となる。したがって、流路10a内に形成される粘性流領域及び分子流域の分布によって、ガス流量調整パイプ10のコンダクタンスが決定される。 Of the gas flow rate adjustment pipe 10, end 10d is on the gas supply source 90 side, and end 10e is on the vacuum chamber 30 side. That is, end 10d side is at high pressure close to atmospheric pressure, and end 10e side is at low pressure close to vacuum. Therefore, the nature of the gas flow in flow path 10a varies depending on the location, with viscous flow near end 10d and molecular flow near end 10e. Therefore, the conductance of the gas flow rate adjustment pipe 10 is determined by the distribution of viscous flow regions and molecular flow regions formed in flow path 10a.

図3は、プラズマ生成装置1において、ガス流量調整パイプ10の長さと真空槽30の圧力の関係を表したグラフである。このグラフは、横軸がガス流量調整パイプ10の長さであり、縦軸が真空ポンプ40を作動させて定常状態となったときの真空槽30内の圧力である。なお、使用したガス流量調整パイプ10の内径d1(図2参照)は0.08mm,0.09mm,0.1mm,0.21mmの4種であり、それぞれについて様々な全長Lのガス流量調整パイプ10を使用して、図3をプロットした。 Figure 3 is a graph showing the relationship between the length of the gas flow control pipe 10 and the pressure in the vacuum chamber 30 in the plasma generating device 1. In this graph, the horizontal axis is the length of the gas flow control pipe 10, and the vertical axis is the pressure in the vacuum chamber 30 when the vacuum pump 40 is operated and a steady state is reached. The inner diameter d1 (see Figure 2) of the gas flow control pipes 10 used was 0.08 mm, 0.09 mm, 0.1 mm, and 0.21 mm, and Figure 3 was plotted using gas flow control pipes 10 with various overall lengths L for each.

このグラフによると、ガス流量調整パイプ10の長さが十分に短ければ、全長が少し長くなるだけで圧力が大きく下がるが、全長が約15mmを超えると、圧力の低下の割合が小さくなる。すなわち、ある程度の全長を超えると、流路10aにおいて、抵抗の小さい分子流領域が増えるためと考えられる。なお、プラズマ生成装置1において、どのような寸法のガス流量調整パイプ10を採用すればよいかは、必要とする真空槽30の圧力をもとにこのグラフを読み取れば、必要な全長Lが求められる。なお、図3のグラフによれば、ガス流量調整パイプ10の長さが3mm以上あれば、真空槽の圧力を十分に低く保つことができる。また、ガス流量調整パイプ10の内径d1を0.08mmとした場合、長さが3mm以上あれば、真空槽の圧力が0.1Pa以下となるため、プラズマクリーナーなどの用途に好適に用いることができる。 According to this graph, if the length of the gas flow control pipe 10 is sufficiently short, the pressure drops significantly even if the total length is increased slightly, but if the total length exceeds about 15 mm, the rate of pressure drop becomes smaller. In other words, it is thought that if the total length exceeds a certain length, the molecular flow area with low resistance increases in the flow path 10a. Note that, to determine what dimensions of the gas flow control pipe 10 should be adopted in the plasma generating device 1, the required total length L can be obtained by reading this graph based on the required pressure of the vacuum chamber 30. Note that, according to the graph in FIG. 3, if the length of the gas flow control pipe 10 is 3 mm or more, the pressure of the vacuum chamber can be kept sufficiently low. In addition, if the inner diameter d1 of the gas flow control pipe 10 is 0.08 mm, if the length is 3 mm or more, the pressure of the vacuum chamber will be 0.1 Pa or less, so it can be used suitably for applications such as plasma cleaners.

次に図2に基づきガス流量調整パイプ10の詳細について説明する。ガス流量調整パイプ10は金属からなり、好適にはニッケルから構成される。外径d2は1.5mm以上であるのが好適であり、d1は0.3mm以下とするのが好適である。この寸法により、ガス流量調整パイプ10の肉厚が十分に確保されるため、圧力によって流路10aの寸法が変化することがなく、経時的に安定した流量を維持することができる。 Next, the gas flow rate adjustment pipe 10 will be described in detail with reference to FIG. 2. The gas flow rate adjustment pipe 10 is made of metal, preferably nickel. The outer diameter d2 is preferably 1.5 mm or more, and d1 is preferably 0.3 mm or less. These dimensions ensure that the gas flow rate adjustment pipe 10 has a sufficient thickness, so that the dimensions of the flow path 10a do not change due to pressure, and a stable flow rate can be maintained over time.

次に、このガス流量調整パイプ10を用いてガスを導入して真空槽30内でプラズマを生成した場合の、経時的な圧力及び反射出力の変化について、図4に基づき説明する。図4に示すように、ガス流量調整パイプ10を用いた場合、真空槽30内の圧力の変動は小さく、ほぼ一定で維持されている。そして供給されるガスの流量は安定し、プラズマのインピーダンスも変動しない。そのため高周波回路とのマッチングの状況も変化しない。図4に示される反射出力は、低いレベルで安定しており、このことからも、インピーダンスのマッチングが良好であり、効率よくプラズマを生成できることがわかる。 Next, the change in pressure and reflected output over time when plasma is generated in the vacuum chamber 30 by introducing gas using this gas flow rate adjustment pipe 10 will be described with reference to FIG. 4. As shown in FIG. 4, when the gas flow rate adjustment pipe 10 is used, the pressure fluctuation in the vacuum chamber 30 is small and is maintained almost constant. The flow rate of the supplied gas is stable, and the impedance of the plasma does not fluctuate. Therefore, the matching situation with the high-frequency circuit does not change. The reflected output shown in FIG. 4 is stable at a low level, which also shows that the impedance matching is good and plasma can be generated efficiently.

〔実施例その2〕
次にガス流量調整手段100として、ガス流量調整チューブ20を使用した実施例について、図5に基づき説明する。本実施例においてガス流量調整手段100は、ガス流量調整パイプ10を有するガス流量調整チューブ20により構成される。図5に示すように、ガス流量調整チューブ20は、中空のチューブ11と、先述のガス流量調整パイプ10を有し、ガス流量調整パイプ10はチューブ11の内部に収容され、チューブ11の内周面11aとガス流量調整パイプ10の外周面10cが密着している。また図5に示すように、チューブ11の内部には、直列に配置された複数のガス流量調整パイプ10が収容されている。このガス流量調整チューブ20をガス流量調整手段100として用いると、ガス流量調整パイプ10の数量を変えることによりガスの流量を調整することができる。
[Example 2]
Next, an embodiment in which a gas flow rate adjustment tube 20 is used as the gas flow rate adjustment means 100 will be described with reference to FIG. 5. In this embodiment, the gas flow rate adjustment means 100 is configured by the gas flow rate adjustment tube 20 having a gas flow rate adjustment pipe 10. As shown in FIG. 5, the gas flow rate adjustment tube 20 has a hollow tube 11 and the above-mentioned gas flow rate adjustment pipe 10, and the gas flow rate adjustment pipe 10 is accommodated inside the tube 11, and the inner peripheral surface 11a of the tube 11 and the outer peripheral surface 10c of the gas flow rate adjustment pipe 10 are in close contact with each other. Also, as shown in FIG. 5, a plurality of gas flow rate adjustment pipes 10 arranged in series are accommodated inside the tube 11. When this gas flow rate adjustment tube 20 is used as the gas flow rate adjustment means 100, the gas flow rate can be adjusted by changing the number of gas flow rate adjustment pipes 10.

チューブ11は軟質の樹脂で構成することが好適であり、具体的にはシリコン製のチューブが好適である。チューブ11の端部から必要な数量のガス流量調整パイプ10を挿入していくことでガス流量調整チューブ20が構成される。ガス流量調整チューブ20内の圧力は低いため、外圧によりチューブ11の内周面11aとガス流量調整パイプ10の外周面10cとの密着は強まる。 The tube 11 is preferably made of a soft resin, and more specifically, a silicone tube is preferable. The gas flow control tube 20 is formed by inserting the required number of gas flow control pipes 10 from the end of the tube 11. Because the pressure inside the gas flow control tube 20 is low, the external pressure strengthens the adhesion between the inner surface 11a of the tube 11 and the outer surface 10c of the gas flow control pipe 10.

〔その他の変形例〕
図1に示したプラズマ生成装置1には、ガス供給源90とガス流量調整手段100との間にストップバルブ80が設けられているが、ストップバルブ80を省略することも可能である。また、図1に示したプラズマ生成装置1はプラズマ化するガスをガス供給源90から導入するよう構成されているが、ガス供給源90を大気として構成することも可能である。
[Other Modifications]
1, a stop valve 80 is provided between the gas supply source 90 and the gas flow rate adjusting means 100, but it is also possible to omit the stop valve 80. In addition, the plasma generating device 1 shown in FIG. 1 is configured to introduce the gas to be turned into plasma from the gas supply source 90, but it is also possible to configure the gas supply source 90 as the atmosphere.

本発明に係るプラズマ生成装置は、フォトレジストをアッシングするアッシャーや電子顕微鏡等のプラズマクリーナーとして使用することができる。このとき、設定される真空槽内の圧力は1Torr程度から0.1Pa程度となり得るが、いずれの場合も本発明に係るガス流量調整手段を採用して、安定した効率のよいプラズマを生成することができる。 The plasma generating device according to the present invention can be used as an asher for ashing photoresist or as a plasma cleaner for electron microscopes, etc. In this case, the pressure set in the vacuum chamber can be from about 1 Torr to about 0.1 Pa, but in either case, a stable and efficient plasma can be generated by employing the gas flow rate adjustment means according to the present invention.

1 プラズマ生成装置
9 プラズマ生成装置
10 ガス流量調整パイプ
10a 流路
10b 内周面
10c 外周面
10d 端部
10e 端部
11 チューブ
11a 内周面
20 ガス流量調整チューブ
30 真空槽
40 真空ポンプ
50 高周波コイル
60 高周波電源
70 真空計
80 ストップバルブ
90 ガス供給源
99 ニードルバルブ
100 ガス流量調整手段
1 Plasma generating device 9 Plasma generating device 10 Gas flow rate control pipe 10a Flow path 10b Inner peripheral surface 10c Outer peripheral surface 10d End 10e End 11 Tube 11a Inner peripheral surface 20 Gas flow rate control tube 30 Vacuum chamber 40 Vacuum pump 50 High frequency coil 60 High frequency power source 70 Vacuum gauge 80 Stop valve 90 Gas supply source 99 Needle valve 100 Gas flow rate control means

本発明に係るプラズマ生成装置用のガス流量調整パイプは、ガス供給源とプラズマが生成される真空槽とを結ぶ経路に設けられ、前記ガス供給源から前記真空槽に導入されてプラズマ化されるガスの流量を調整するプラズマ生成装置用のガス流量調整パイプであって、その内部の流れが、前記ガス供給源に近い端部において粘性流であり、前記真空槽に近い端部において分子流であり、前記ガス供給源が大気であり、前記ガス供給源に近い前記端部が大気につながっており、当該プラズマ生成装置用のガス流量調整パイプだけで前記ガス供給源から前記真空槽に導入されるガスの流量が調整されることを特徴とする。 The gas flow control pipe for a plasma generation apparatus according to the present invention is a gas flow control pipe for a plasma generation apparatus that is provided in a path connecting a gas supply source and a vacuum chamber in which plasma is generated, and adjusts the flow rate of gas introduced from the gas supply source into the vacuum chamber to be turned into plasma , and is characterized in that the flow inside the pipe is a viscous flow at the end close to the gas supply source and a molecular flow at the end close to the vacuum chamber, the gas supply source is the atmosphere, the end close to the gas supply source is connected to the atmosphere, and the flow rate of gas introduced from the gas supply source into the vacuum chamber is adjusted only by the gas flow control pipe for the plasma generation apparatus .

本発明に係るプラズマ生成装置用のガス流量調整チューブは、ガス供給源とプラズマが生成される真空槽とを結ぶ経路に設けられ、前記ガス供給源から前記真空槽に導入されるガスの流量を調整するプラズマ生成装置用のガス流量調整チューブであって、軟質の樹脂からなる中空のチューブと、前記チューブの内部に収容された、プラズマ生成装置用のガス流量調整パイプとを備え、前記チューブの内周面と前記プラズマ生成装置用のガス流量調整パイプの外周面とが密着していることを特徴とする。 The gas flow control tube for a plasma generation apparatus according to the present invention is provided in a path connecting a gas supply source and a vacuum chamber in which plasma is generated, and adjusts the flow rate of gas introduced from the gas supply source into the vacuum chamber, and is characterized in that it comprises a hollow tube made of a soft resin and a gas flow control pipe for the plasma generation apparatus housed inside the tube, and the inner surface of the tube and the outer surface of the gas flow control pipe for the plasma generation apparatus are in close contact with each other.

Claims (6)

ガス供給源とプラズマが生成される真空槽とを結ぶ経路に設けられ、前記ガス供給源から前記真空槽に導入されるガスの流量を調整するプラズマ生成装置用のガス流量調整パイプであって、
その内部の流れが、前記ガス供給源に近い端部において粘性流であり、前記真空槽に近い端部において分子流である
ことを特徴とするプラズマ生成装置用のガス流量調整パイプ。
A gas flow rate adjusting pipe for a plasma generating apparatus, which is provided in a path connecting a gas supply source and a vacuum chamber in which plasma is generated, and adjusts a flow rate of a gas introduced from the gas supply source into the vacuum chamber,
1. A gas flow rate adjusting pipe for a plasma generating apparatus, wherein an internal flow is a viscous flow at an end portion closer to the gas supply source, and a molecular flow at an end portion closer to the vacuum chamber.
内径が0.3mm以下であり、長さが3mm以上である
ことを特徴とする請求項1に記載のプラズマ生成装置用のガス流量調整パイプ。
2. The gas flow rate adjusting pipe for a plasma generating device according to claim 1, wherein the pipe has an inner diameter of 0.3 mm or less and a length of 3 mm or more.
材質が金属であり、外径が1.5mm以上である
ことを特徴とする請求項2に記載のプラズマ生成装置用のガス流量調整パイプ。
3. The gas flow rate adjusting pipe for a plasma generating device according to claim 2, characterized in that the pipe is made of a metal and has an outer diameter of 1.5 mm or more.
前記ガス供給源が大気である
ことを特徴とする請求項3に記載のプラズマ生成装置用のガス流量調整パイプ。
4. The gas flow rate adjusting pipe for a plasma generating apparatus according to claim 3, wherein the gas supply source is the atmosphere.
ガス供給源とプラズマが生成される真空槽とを結ぶ経路に設けられ、前記ガス供給源から前記真空槽に導入されるガスの流量を調整するプラズマ生成装置用のガス流量調整チューブであって、
中空のチューブと、
前記チューブの内部に収容された、請求項1~4いずれかに記載のプラズマ生成装置用のガス流量調整パイプとを備え、
前記チューブの内周面と前記プラズマ生成装置用のガス流量調整パイプの外周面とが密着している
ことを特徴とするプラズマ生成装置用のガス流量調整チューブ。
A gas flow rate adjusting tube for a plasma generating apparatus, which is provided in a path connecting a gas supply source and a vacuum chamber in which plasma is generated, and adjusts a flow rate of a gas introduced from the gas supply source to the vacuum chamber,
A hollow tube;
and a gas flow rate control pipe for the plasma generating apparatus according to any one of claims 1 to 4, which is housed inside the tube;
A gas flow control tube for a plasma generating apparatus, characterized in that an inner peripheral surface of the tube and an outer peripheral surface of the gas flow control pipe for the plasma generating apparatus are in close contact with each other.
請求項1~4いずれかに記載のプラズマ生成装置用のガス流量調整パイプを備える
ことを特徴とするプラズマ生成装置。
A plasma generating device comprising the gas flow rate adjusting pipe for a plasma generating device according to any one of claims 1 to 4.
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