JP6736443B2

JP6736443B2 - Plasma generator

Info

Publication number: JP6736443B2
Application number: JP2016194059A
Authority: JP
Inventors: 天立　茂樹; 茂樹天立; 隼人納富; 英二建部; 谷口　道夫; 道夫谷口
Original assignee: Daihen Corp
Current assignee: Daihen Corp
Priority date: 2016-09-30
Filing date: 2016-09-30
Publication date: 2020-08-05
Anticipated expiration: 2036-09-30
Also published as: JP2018056073A

Description

本発明は、誘導結合型のプラズマ発生装置に関する。 The present invention relates to an inductively coupled plasma generator.

プラズマ発生装置は、コーティング、微細加工、表面改質、汚染物除去等、様々な分野で利用されている。プラズマ発生装置は、容量結合型（ Capacitively Coupled Plasma、別名電界結合型）と誘導結合型（Inductively Coupled Plasma、別名磁界結合型）とが知られている。容量結合型では、プラズマ化させる材料ガスを流すチャンバ内に設けられた電極によって直接的に高周波電界を加えることでプラズマを発生させる。誘導結合型では、例えば細長い管状のチャンバを磁性コアに通し、磁性コアに巻回させた誘導コイルに高周波電流を流してチャンバ周囲に高周波磁界を発生させ、その高周波磁界によりチャンバ内に、長手方向の高周波電界を発生させることによりプラズマを発生させる。 Plasma generators are used in various fields such as coating, fine processing, surface modification, and contaminant removal. Plasma generators are known to be capacitively coupled (Capacitively Coupled Plasma, also known as electric field coupling type) and inductively coupled (Inductively Coupled Plasma, also known as magnetic field coupling type). In the capacitive coupling type, plasma is generated by directly applying a high-frequency electric field by an electrode provided in a chamber in which a material gas to be turned into plasma flows. In the inductively coupled type, for example, a long and thin tubular chamber is passed through a magnetic core, and a high frequency current is passed through an induction coil wound around the magnetic core to generate a high frequency magnetic field around the chamber. Plasma is generated by generating a high frequency electric field.

特許文献１には、誘導結合型のプラズマ発生装置に関し、環状のチャンバの一部を包囲するように設けられた磁気コアに巻回させた一次巻線へ高周波電流を流し、環状チャンバの形状に沿った高周波電界を発生させる構成が開示されている。そして特許文献１のプラズマ発生装置では、その環状チャンバを金属製とすることによってプラズマ処理に通常用いられる特定の材料ガスによる化学反応及び高温に対して耐性を高めることができるとしている。 Patent Document 1 relates to an inductively coupled plasma generator, in which a high-frequency current is passed through a primary winding wound around a magnetic core provided so as to surround a part of an annular chamber to form an annular chamber. A configuration for generating a high-frequency electric field along is disclosed. In the plasma generator of Patent Document 1, the annular chamber is made of metal, so that it is possible to enhance resistance to a chemical reaction and a high temperature due to a specific material gas that is usually used for plasma processing.

特許第４０７０１５２号公報Japanese Patent No. 4070152

特許文献１に開示されているプラズマ発生装置では、環状のチャンバと一次巻線とは物理的に離れた構成としてあり、チャンバ内に発生したプラズマにより形成される二次回路と一次巻線との間も離れている。したがって漏れ磁束により結合力が低下する。 In the plasma generator disclosed in Patent Document 1, the annular chamber and the primary winding are physically separated from each other, and the secondary circuit formed by the plasma generated in the chamber and the primary winding are separated from each other. It's far away. Therefore, the leakage flux reduces the coupling force.

また特許文献１に開示されているプラズマ発生装置では、高電圧高出力であっても装置の小型化を実現することについては記載がない。 Further, in the plasma generator disclosed in Patent Document 1, there is no description about realizing miniaturization of the device even with high voltage and high output.

本発明は斯かる事情に鑑みてなされたものであり、漏れ磁束を低減させつつ小型化及び製作コストの低減を実現できるプラズマ発生装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to provide a plasma generator capable of realizing a reduction in size and a reduction in manufacturing cost while reducing a leakage magnetic flux.

本開示に係るプラズマ発生装置は、導電性材料により環状に形成され、形状に沿って材料ガスの流路が内部に形成されてあるチャンバと、該チャンバへ高周波電流を供給する高周波電源とを備えるプラズマ発生装置であって、前記チャンバは、導電性材料にて管状の同一形状に形成されている複数の分体と、該分体の断面形状に対応する断面形状を有する絶縁体とを含み、前記複数の分体の端面同士を対向させ、該対向する端面間の内のいずれかに前記絶縁体を介装して接続した本体部分を備える。 A plasma generator according to the present disclosure includes a chamber formed of a conductive material in an annular shape, in which a flow path of a material gas is formed along the shape, and a high-frequency power supply that supplies a high-frequency current to the chamber. In the plasma generator, the chamber includes a plurality of tubular bodies formed of a conductive material in the same tubular shape, and an insulator having a cross-sectional shape corresponding to the cross-sectional shape of the body. A body portion is provided, in which end faces of the plurality of divided bodies are opposed to each other and the insulator is interposed and connected to any one of the opposed end faces.

これにより本開示に係るプラズマ発生装置では、高周波電源から供給される高周波電流がチャンバの本体部分を流れる構成とすることができる。これに加え、同一形状である導電体製の複数の分体を、一部に絶縁体を挟持しつつ接続することで、本体部分を形成する構成としたため、部品点数を減少させつつ容易に一部を絶縁した環状の本体部分を形成することが可能である。 As a result, in the plasma generator according to the present disclosure, the high frequency current supplied from the high frequency power supply can be configured to flow through the main body of the chamber. In addition to this, since the main body is formed by connecting a plurality of conductor-made divided bodies having the same shape while sandwiching an insulator in a part, it is easy to reduce the number of parts and easily It is possible to form an annular body part with insulated parts.

本開示に係るプラズマ発生装置では、前記分体は、矩形の縦断面を有し屈曲成形された基材に、各辺の中心を通る貫通孔を設けて形成されおり、前記本体部分は、２つの前記分体の端面同士を対向させ、一方の端面間に前記絶縁体、他方の端面間には導電体製のスペーサを介装して四角環状となるように接続されている。 In the plasma generation device according to the present disclosure, the division body is formed by forming a through hole that passes through the center of each side in a base material that has a rectangular vertical cross section and is formed by bending, and the body portion is The end faces of the two divided bodies are opposed to each other, the insulator is provided between the one end faces, and the spacer made of a conductor is provided between the other end faces so as to form a square ring shape.

これにより本開示に係るプラズマ発生装置では、分体は屈曲成形されていてその端面同士を対向させることで形成される本体部分を用いるため、分体の作製夫々の取扱いも容易になり、更に組み立てが容易である。 Thus, in the plasma generator according to the present disclosure, the divided body is formed by bending, and the main body portion formed by facing the end faces of the divided body is used. Is easy.

本開示に係るプラズマ発生装置では、前記分体の端部には、フランジが一体に設けられている。 In the plasma generator according to the present disclosure, a flange is integrally provided at the end of the split body.

これにより本開示に係るプラズマ発生装置では、分体の一端にフランジを形成し、該フランジを用いて連結する構成により、部品点数を減少させ更に装置全体の大型化を抑制することができる。 Accordingly, in the plasma generator according to the present disclosure, the flange is formed at one end of the divided body, and the flange is used for connection, whereby the number of parts can be reduced and the size of the entire apparatus can be suppressed.

また本開示のプラズマ発生装置による場合、高周波電源から流れる高周波電流がチャンバの本体部分を流れ、その本体部分の内側の放電空間にプラズマ電流が流れるから、環状の高周波電流及びプラズマ電流夫々の経路は近接し、略同軸である。したがって漏れ磁束を、チャンバの本体部分の内壁周辺に僅かに発生する程度に低減させることができ、結合力を強化させることができる。これに加え、高周波電流をチャンバに直接流すとしても、環状のチャンバの作製を容易化することができ、部品点数を減少させて製作コストを低減させることができ、更に大型化を抑制することができる。 Further, in the case of the plasma generation device of the present disclosure, since the high frequency current flowing from the high frequency power source flows through the main body portion of the chamber and the plasma current flows into the discharge space inside the main body portion, the annular high frequency current and the plasma current are respectively routed. Close to each other and almost coaxial. Therefore, the leakage flux can be reduced to the extent that it is slightly generated around the inner wall of the main body of the chamber, and the coupling force can be strengthened. In addition to this, even if a high-frequency current is directly applied to the chamber, the annular chamber can be easily manufactured, the number of parts can be reduced, the manufacturing cost can be reduced, and the size can be suppressed. it can.

本実施の形態におけるプラズマ発生装置の概要を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the outline of the plasma generator in this Embodiment. 本実施の形態におけるチャンバの外観を示す斜視図である。It is a perspective view showing the appearance of the chamber in the present embodiment. 本実施の形態におけるチャンバの分解斜視図である。It is an exploded perspective view of the chamber in the present embodiment. 図２中のＡ−Ｂ線によるチャンバの横断面図である。FIG. 3 is a cross-sectional view of the chamber taken along the line A-B in FIG. 2. 図２中のＣ−Ｄ線によるチャンバの縦断面図である。FIG. 3 is a vertical sectional view of the chamber taken along the line C-D in FIG. 2.

本発明をその実施の形態を示す図面に基づいて具体的に説明する。 The present invention will be specifically described based on the drawings showing the embodiments.

図１は、本実施の形態に係るプラズマ発生装置１の概要を示す説明図である。プラズマ発生装置１は、チャンバ２、磁性コア３、及び高周波電源４を備える。 FIG. 1 is an explanatory diagram showing an outline of the plasma generator 1 according to the present embodiment. The plasma generator 1 includes a chamber 2, a magnetic core 3, and a high frequency power supply 4.

チャンバ２は、図１に示す平面視において外形が略四角環状であり、環の縦断面は全周に亘って矩形状であり、中央に円形の孔が設けられている。チャンバ２は、一辺の中央部を適長欠落させた欠落部（図１のハッチング部分）を有する本体部分２０と、該欠落部に介装した絶縁体とを備える。本体部分２０は、例えばアルミニウム等の導電性に優れた金属材料製である。なお本体部分２０は、銅、鉄等の他の金属材料製であってもよく、適切な強度と導電性とを有していれば、金属以外の材料製であってもよい。絶縁体は、例えばセラミックス等の絶縁性材料によって形成されており、本体部分２０と同一の縦断面を有している。本体部分２０及び絶縁体に設けられた孔は、チャンバ２の内部に全周に亘って連続するガス流路２９を形成している。ガス流路２９は、本体部分２０の相対向する２つの角部に開設されたガス入口及びガス出口により外部に連通されている。ガス流路２９では、図１にＩＮ及びＯＵＴで示すように、ガス入口に供給された材料ガスが内部でプラズマ化され、ガス出口から後工程へ送出されるように流れる。 The chamber 2 has a substantially square annular outer shape in a plan view shown in FIG. 1, a longitudinal cross section of the ring is rectangular over the entire circumference, and a circular hole is provided in the center. The chamber 2 includes a main body portion 20 having a cutout portion (hatched portion in FIG. 1) in which a central portion of one side is cut off for an appropriate length, and an insulator interposed in the cutout portion. The main body portion 20 is made of a metal material having excellent conductivity such as aluminum. The body portion 20 may be made of another metal material such as copper or iron, or may be made of a material other than metal as long as it has appropriate strength and conductivity. The insulator is made of an insulating material such as ceramics and has the same vertical cross section as the main body portion 20. The holes provided in the body portion 20 and the insulator form a gas flow path 29 that is continuous inside the chamber 2 over the entire circumference. The gas flow path 29 communicates with the outside through a gas inlet and a gas outlet formed at two opposite corners of the main body portion 20. In the gas flow path 29, as indicated by IN and OUT in FIG. 1, the material gas supplied to the gas inlet is turned into plasma inside and flows so as to be delivered to the subsequent process from the gas outlet.

磁性コア３は、フェライト磁性体製の環状体である。磁性コア３は、本体部分２０の四辺夫々の外側に填め合わせてある。なお磁性コア３は必須ではなく、またその数は図１に示しているような４つに限られず、プラズマの発生状況に応じて適宜設計される。 The magnetic core 3 is an annular body made of a ferrite magnetic material. The magnetic core 3 is fitted on the outside of each of the four sides of the body portion 20. The magnetic cores 3 are not essential, and the number of magnetic cores 3 is not limited to four as shown in FIG. 1, and is appropriately designed according to the plasma generation state.

高周波電源４は、欠落部（絶縁体）を挟んで対向する本体部分２０の端部の内、ガス入口側の端部に接続されている。なお本体部分２０のガス出口側の端部は接地されている。高周波電源４から供給される電流は、図１に実線の白抜き矢符で示すように、ガス入口側の端部からガス出口側の端部へ流れる。 The high frequency power supply 4 is connected to the gas inlet side end of the ends of the main body portion 20 that face each other with the missing portion (insulator) in between. The end of the body portion 20 on the gas outlet side is grounded. The current supplied from the high frequency power source 4 flows from the end portion on the gas inlet side to the end portion on the gas outlet side, as shown by the solid white outline arrow in FIG.

以上の如く構成されるプラズマ発生装置１では、高周波電源４から供給される高周波電流がチャンバ２の本体部分を周方向（トロイダル方向）に流れ、本体部分２０の環の断面を周回する方向（ポロイダル方向）に沿って高周波磁界が発生する。なお磁気コア３が設けられていることで磁束の漏れが低減される。そして高周波磁界の電磁誘導の作用によって、図１に破線の白抜き矢符で示すように、本体部分２０の形状に沿って周方向に、本体部分２０を流れる上述の高周波電流とは逆向きの高周波電界がチャンバ２内のガス流路２９内に発生する。ガス入口からガス流路２９内に供給された材料ガスは、この高周波電界によってプラズマ化され、ガス出口から送出される。このようにプラズマ発生装置１では、チャンバ２の本体部分２０に流れる高周波電流を励磁電流として、誘導結合によりその本体部分２０の内側のガス流路２９にプラズマ電流が流れる。高周波電流及びその逆向きに流れるプラズマ電流夫々の経路は近接し、略同軸であって漏れ磁束を低減させることができ、結合力を強化させることができる。 In the plasma generator 1 configured as described above, the high-frequency current supplied from the high-frequency power source 4 flows in the circumferential direction (toroidal direction) of the main body portion of the chamber 2 and circulates the cross section of the ring of the main body portion 20 (poloidal direction). A high-frequency magnetic field is generated along the direction. The magnetic core 3 is provided to reduce leakage of magnetic flux. Then, due to the action of electromagnetic induction of the high frequency magnetic field, as shown by the broken white outline arrow in FIG. 1, in the circumferential direction along the shape of the main body portion 20, a direction opposite to the above-mentioned high frequency current flowing through the main body portion 20 is generated. A high frequency electric field is generated in the gas flow path 29 in the chamber 2. The material gas supplied from the gas inlet into the gas flow path 29 is turned into plasma by this high-frequency electric field and sent out from the gas outlet. As described above, in the plasma generator 1, the high frequency current flowing through the main body portion 20 of the chamber 2 is used as an exciting current, and the plasma current flows through the gas flow path 29 inside the main body portion 20 by inductive coupling. The paths of the high-frequency current and the plasma current flowing in the opposite direction are close to each other and are substantially coaxial, so that the leakage magnetic flux can be reduced and the coupling force can be strengthened.

以下このように、漏れ磁束を低減させつつ装置全体の小型化を実現することができるチャンバ２の具体的構成について詳細に説明する。以下の説明においては、図１に示したプラズマ発生装置１の内、磁性コア３については説明を省略している。 Hereinafter, a specific configuration of the chamber 2 capable of realizing the miniaturization of the entire apparatus while reducing the leakage magnetic flux will be described in detail. In the following description, the description of the magnetic core 3 in the plasma generator 1 shown in FIG. 1 is omitted.

図２は、本実施の形態におけるチャンバ２の外観を示す斜視図であり、図３はチャンバ２の分解斜視図であり、図４は、図２中のＡ−Ｂ線によるチャンバ２の横断面図、図５は図２中のＣ−Ｄ線によるチャンバ２の縦断面図である。 2 is a perspective view showing the outer appearance of the chamber 2 in the present embodiment, FIG. 3 is an exploded perspective view of the chamber 2, and FIG. 4 is a cross-sectional view of the chamber 2 taken along the line AB in FIG. 5 and 5 are longitudinal sectional views of the chamber 2 taken along the line CD in FIG.

チャンバ２は、同一形状の分体２０ａ，２０ｂを絶縁体２３及びスペーサ２４を介して接続し、全体として四角環状をなすように構成されている。分体２０ａ，２０ｂは、アルミニウム等の導電性に優れた金属材料にて形成されている。分体２０ａ，２０ｂは、矩形の縦断面を有して屈曲成形（図２等ではコの字（Ｕの字）形に形成した例を示す）した基材に、各辺の中心を通る円形断面の貫通孔を形成し、コの字の角部（図４中に破線により示す部分）を斜めに切除して各辺の貫通孔の交差部を露出させた構成を有する。また分体２０ａ，２０ｂの一端部には、連結用のフランジ２８が一体に形成されている。フランジ２８の大きさは、分体２０ａ，２０ｂの縦断面の大きさと同一である。 The chamber 2 is configured such that the divided bodies 20a and 20b having the same shape are connected via an insulator 23 and a spacer 24 to form a square ring shape as a whole. The split bodies 20a and 20b are formed of a metal material having excellent conductivity such as aluminum. The split bodies 20a and 20b have a circular shape that passes through the center of each side on a base material having a rectangular vertical cross section and formed by bending (in FIG. 2, etc., an example formed in a U shape (U shape) is shown). A through-hole having a cross section is formed, and a U-shaped corner portion (a portion indicated by a broken line in FIG. 4) is obliquely cut to expose a crossing portion of the through-hole on each side. A flange 28 for connection is integrally formed at one end of each of the divided bodies 20a and 20b. The size of the flange 28 is the same as the size of the vertical cross section of the divided bodies 20a and 20b.

絶縁体２３及びスペーサ２４は、分体２０ａ，２０ｂの断面外形と同一の外形を有する等厚の板であり、夫々の中心には、分体２０ａ，２０ｂの孔と同径の貫通孔の形成により空洞部分２３１，２４１が設けられている。絶縁体２３及びスペーサ２４は、分体２０ａ，２０ｂと同一の断面形状を有している。絶縁体２３は、例えばセラミックス等の適切な強度を有する絶縁性材料製である。スペーサ２４は、分体２０ａ，２０ｂと同一又は異なる導電性に優れた金属材料製である。なお絶縁体２３及びスペーサ２４の断面形状は夫々、空洞部分２３１，２４１が分体２０ａ，２０ｂの空洞部分と連通するような対応する形状であればよく、寸法も含めて分体２０ａ，２０ｂと同一形状でなくともよい。絶縁体２３及びスペーサ２４同士も同一形状でなくてよい。 The insulator 23 and the spacer 24 are equal-thickness plates having the same outer shape as the sectional outer shapes of the divided bodies 20a and 20b, and a through hole having the same diameter as the hole of the divided bodies 20a and 20b is formed at the center of each of them. Due to this, hollow portions 231 and 241 are provided. The insulator 23 and the spacer 24 have the same sectional shape as the divided bodies 20a and 20b. The insulator 23 is made of an insulating material having appropriate strength such as ceramics. The spacer 24 is made of a metal material having the same or different conductivity as that of the divided bodies 20a and 20b. The cross-sectional shapes of the insulator 23 and the spacer 24 may be the corresponding shapes so that the cavity portions 231 and 241 communicate with the cavity portions of the divided bodies 20a and 20b, respectively, including the dimensions of the divided bodies 20a and 20b. The shapes do not have to be the same. The insulator 23 and the spacer 24 do not have to have the same shape.

チャンバ２は、分体２０ａ，２０ｂのフランジ２８が設けられた一端部と、分体２０ａ，２０ｂ夫々の他端部とを対向させ、対向する端面間に絶縁体２３、スペーサ２４を介装し、フランジ２８に通した複数本の固定ボルト２７により一体に接続して構成される。そして分体２０ａ，２０ｂの切除部分をインレットポート２１、アウトレットポート２２、及び２つの蓋板２５により覆うことで各々管状に形成する。これによりチャンバ２は、分体２０ａ，２０ｂの中心の孔と絶縁体２３及びスペーサ２４の中心の孔とにより管状に連続するガス流路２９を設けて構成される。 In the chamber 2, one end portion where the flanges 28 of the split bodies 20a and 20b are provided and the other end portions of the split bodies 20a and 20b face each other, and an insulator 23 and a spacer 24 are interposed between the facing end surfaces. , And are integrally connected by a plurality of fixing bolts 27 passed through the flange 28. Then, the cut-out portions of the divided bodies 20a and 20b are covered with the inlet port 21, the outlet port 22, and the two lid plates 25 to form tubular shapes. As a result, the chamber 2 is configured by providing a gas passage 29 that is continuous in a tubular shape with the central hole of the divided bodies 20a and 20b and the central hole of the insulator 23 and the spacer 24.

このように、同一形状の分体２０ａ，２０ｂの一端面間で絶縁体２３を介装し、他方の端面間の隙間には導電体製のスペーサ２４を介装することで、図１に示すような一部を欠落させた環状の本体部分２０を容易に作製することができる。分体２０ａ，２０ｂを同一形状とすることにより製作コストを低減させることができる。また分体２０ａ，２０ｂは、平坦面を広く含む形状とすることで取扱いも容易になる。なお分体２０ａ，２０ｂは、相互に同一形状とし、接続して環状（四角環に限らず六角環、八角環等の多角環、又は円環、楕円環等）とすることができれば、これに限られない。分体２０ａ，２０ｂは、屈曲した管状の部材であれば環状に接続することが可能であり、例えば図２〜図５に示した例のようなコの字のみならずＬ字状、円弧状の形状に形成されていてもよい。更に断面外形は方形であることには限られない。 As shown in FIG. 1, the insulators 23 are provided between the one end faces of the identically shaped divisions 20a and 20b, and the spacer 24 made of a conductor is provided in the gap between the other end faces. It is possible to easily manufacture the annular main body portion 20 with such a part missing. By making the split bodies 20a and 20b have the same shape, the manufacturing cost can be reduced. Further, the split bodies 20a and 20b can be easily handled by having a shape including a wide flat surface. The segments 20a and 20b have the same shape as each other, and if they can be connected to form a ring (a hexagonal ring, a polygonal ring such as an octagonal ring, or a ring, an ellipse ring, etc.) Not limited. The split bodies 20a and 20b can be connected in an annular shape as long as they are bent tubular members. For example, the split bodies 20a and 20b are not only U-shaped as in the examples shown in FIGS. It may be formed in the shape of. Furthermore, the cross-sectional outer shape is not limited to being rectangular.

更に、本実施の形態におけるチャンバ２では図４に示すように、本体部分２０の欠落部に対応する箇所に設けられる絶縁体２３の空洞部分２３１に、管体２６が内嵌されている。スペーサ２４の空洞部分２４１にももう１つの管体２６が内嵌されている。管体２６は、十分な強度を有した絶縁性材料により形成されており、絶縁体２３及びスペーサ２４の長さに比べて十分に長い。分体２０ａ，２０ｂ夫々の絶縁体２３又はスペーサ２４に接する端面近くの内周に設けられたＯリング２６１が、管体２６の外周に弾接されており、これにより絶縁体２３及びスペーサ２４の接続部分の気密性を保持している。 Further, in the chamber 2 in the present embodiment, as shown in FIG. 4, the tubular body 26 is fitted in the hollow portion 231 of the insulator 23 provided at the location corresponding to the missing portion of the main body portion 20. Another tubular body 26 is fitted in the hollow portion 241 of the spacer 24. The tube body 26 is formed of an insulating material having sufficient strength, and is sufficiently longer than the lengths of the insulator 23 and the spacer 24. An O-ring 261 provided on the inner circumference near the end face that contacts the insulator 23 or the spacer 24 of each of the divided bodies 20a and 20b is elastically contacted with the outer circumference of the tube body 26, whereby the insulator 23 and the spacer 24 are The airtightness of the connection part is maintained.

蓋板２５は、分体２０ａ，２０ｂの角部分の矩形に対応する金属製の平板である。蓋板２５の一方又は両方に、中央部にガラス製の窓２５１が設けられている。窓２５１は、ガス流路２９内部のプラズマ発生状態の観察を可能とする。 The cover plate 25 is a flat plate made of metal corresponding to the rectangles of the corner portions of the divided bodies 20a and 20b. A glass window 251 is provided in the center of one or both of the cover plates 25. The window 251 enables observation of the plasma generation state inside the gas flow path 29.

インレットポート２１は、分体２０ｂの角部分の矩形に対応する金属製の平板の中央に小径のガス管２１０が立設されて形成されており、材料ガスが通ることが可能である。アウトレットポート２２は、分体２０ａの角部分の矩形に対応する金属製の平板中央に大径のガス管２２０が立設されて形成されており、材料ガスが通ることが可能である。これにより分体２０ａ，２０ｂ内部に構成されるガス流路２９がインレットポート２１のガス管２１０及びアウトレットポート２２のガス管２２０を介して外部と連通する。 The inlet port 21 is formed by vertically arranging a small-diameter gas pipe 210 at the center of a flat plate made of metal corresponding to the rectangle of the corner portion of the divided body 20b, and the material gas can pass therethrough. The outlet port 22 is formed by arranging a large-diameter gas pipe 220 upright at the center of a flat plate made of metal corresponding to the rectangle of the corner portion of the divided body 20a, through which the material gas can pass. As a result, the gas flow path 29 formed inside the divided bodies 20a and 20b communicates with the outside via the gas pipe 210 of the inlet port 21 and the gas pipe 220 of the outlet port 22.

チャンバ２は更に、冷却部５を含む。冷却部５は、分体２０ａ，２０ｂの外面に沿って夫々密着固定させた熱伝導板５１と、該熱伝導板５１上に夫々固着させた冷却管５２とを含む。熱伝導板５１及び冷却管５２はいずれも、例えば銅などの熱伝導性に優れた材料製である。熱伝導板５１は例えば、分体２０ａ，２０ｂのＬ字状面と略同形に形成されている。冷却管５２は熱伝導板５１夫々の中心線上に沿って屈曲するように配管されている。各冷却管５２の一端は、分体２０ａ，２０ｂの外向きに夫々曲げて外側まで延ばしてあり、その延長端は、コネクタ５３を介して冷却媒体の供給装置（図示せず）に接続されている。また各冷却管５２の他端は、分体２０ａ，２０ｂの内向きに夫々曲げて内側まで延ばしてあり、その延長端はコネクタ５３，５３及び接続管５４により相互に接続されている。これにより供給装置から供給される冷却水等の冷却媒体は、例えば分体２０ａ側の冷却管５２の外側の延長端から冷却管５２内部を流れ、接続管５４を介して分体２０ｂ側の冷却管５２内部へ流れ、外側の延長端から再度供給装置へ戻るか又は排水される。これにより、冷却管５２に接触している熱伝導板５１が冷却され、熱伝導板５１により材料ガスのプラズマ化によって高温化する分体２０ａ，２０ｂの温度上昇を抑制する。 The chamber 2 further includes a cooling unit 5. The cooling unit 5 includes a heat conduction plate 51 that is closely fixed along the outer surfaces of the divided bodies 20a and 20b, and a cooling pipe 52 that is fixed to the heat conduction plate 51. Both the heat conduction plate 51 and the cooling pipe 52 are made of a material having excellent heat conductivity such as copper. The heat conducting plate 51 is formed, for example, in substantially the same shape as the L-shaped surfaces of the divided bodies 20a and 20b. The cooling pipes 52 are arranged so as to bend along the center lines of the heat conducting plates 51. One end of each cooling pipe 52 is bent outward and extends to the outside of each of the divided bodies 20a and 20b, and its extended end is connected to a cooling medium supply device (not shown) via a connector 53. There is. The other end of each cooling pipe 52 is bent inwardly of the divided bodies 20a and 20b and extended to the inside, and the extended ends are connected to each other by connectors 53 and 53 and a connecting pipe 54. As a result, a cooling medium such as cooling water supplied from the supply device flows through the inside of the cooling pipe 52 from the outer extended end of the cooling pipe 52 on the side of the divided body 20a, and cools on the side of the divided body 20b via the connection pipe 54. It flows into the pipe 52 and returns to the supply device or drains from the outer extension end. As a result, the heat conduction plate 51 in contact with the cooling pipe 52 is cooled, and the heat conduction plate 51 suppresses the temperature rise of the divided bodies 20a and 20b which become high due to the plasma of the material gas.

なお分体２０ａ側の冷却管５２と２０ｂ側の冷却管５２とは一本の屈曲管で構成されてもよいことは勿論である。また図２〜図５に示す例において、熱伝導板５１夫々の中心線上に１本の冷却管５２を屈曲させて配管されているが、熱伝導板５１上を蛇行するように配管されてもよいし、１枚の熱伝導板５１に２本以上の冷却管５２が配管される構成としてもよい。更には、冷却部５は熱伝導板５１を含まず、冷却管５２が直接的に分体２０ａ，２０ｂの外面夫々に固定されるようにしてもよい。この場合、冷却管５２は分体２０ａ，２０ｂの外面上で多くの熱交換の機会を得るべく蛇行するように構成されるか、又は複数の冷却管５２が用いられるように構成されるとよい。また、図２及び図３に示す例では冷却部５は分体２０ａ，２０ｂのＬ字状面の一方のみに設けられているが、他方の面にも設けられていてもよい。また図２に示す分体２０ａ，２０ｂは、Ｌ字状面以外にも平坦面を有しているからこれらの面（外側面及び内側面）にも熱伝導板（あるいは冷却管自体）を密着固定させ、該熱伝導板に冷却媒体が供給される冷却管を固着させるようにしてもよい。なお冷却部５を構成する熱伝導板５１は、分体２０ａ，２０ｂの外面に沿わせ得る形状であればよい。 It goes without saying that the cooling pipe 52 on the side of the divided body 20a and the cooling pipe 52 on the side of 20b may be configured by a single bent pipe. In addition, in the example shown in FIGS. 2 to 5, one cooling pipe 52 is bent to be arranged on the center line of each heat conducting plate 51, but it may be arranged so as to meander over the heat conducting plate 51. Alternatively, one heat conduction plate 51 may be provided with two or more cooling pipes 52. Further, the cooling unit 5 may not include the heat conduction plate 51, and the cooling pipe 52 may be directly fixed to the outer surfaces of the divided bodies 20a and 20b. In this case, the cooling tubes 52 may be configured to meander on the outer surfaces of the split bodies 20a, 20b to obtain many opportunities for heat exchange, or a plurality of cooling tubes 52 may be used. .. Further, in the example shown in FIGS. 2 and 3, the cooling unit 5 is provided on only one of the L-shaped surfaces of the divided bodies 20a and 20b, but may be provided on the other surface. In addition, since the divided bodies 20a and 20b shown in FIG. 2 have flat surfaces other than the L-shaped surface, the heat conduction plate (or the cooling pipe itself) is closely attached to these surfaces (outer surface and inner surface). It may be fixed and a cooling pipe to which a cooling medium is supplied may be fixed to the heat conduction plate. The heat conducting plate 51 that constitutes the cooling unit 5 may have any shape that allows it to follow the outer surfaces of the divided bodies 20a and 20b.

このように、本実施の形態におけるチャンバ２では、冷却部５を直接的に分体２０ａ及，２０ｂに密着固定させるため、効率的に高温化を抑制することができる。特に分体２０ａ，２０ｂは、断面が矩形であってしかもコの字に成形されているために平坦面が多い。平坦面は、熱伝導板５１を密着固定させることが容易であり、低コストで冷却をより効率化させることが可能である。 As described above, in the chamber 2 in the present embodiment, the cooling unit 5 is directly and closely fixed to the divided bodies 20a and 20b, so that the temperature increase can be efficiently suppressed. In particular, the split bodies 20a and 20b have many flat surfaces because they have a rectangular cross section and are formed in a U shape. With the flat surface, the heat conduction plate 51 can be easily fixed in close contact, and cooling can be made more efficient at low cost.

チャンバ２は更に、導電部６を含む。導電部６は、例えば銅等の導電性に優れた金属製であって、接続した分体２０ａ，２０ｂ、即ちチャンバ２に沿って周回する細板状の導電体６０を含む。導電体６０の一端は、分体２０ｂのフランジ２８上に固定されている接続体６４に固定されている。接続体６４は導電性材料により形成されておりフランジ２８の厚みと略等しい厚みを有している。そして導電体６０はチャンバ２に沿うようにして、その本体部分２０の外周から出ないように、分体２０ａ，２０ｂの冷却部５側に、冷却部５の熱伝導板５１から所定の間隔を隔てて設けられている。具体的には、導電体６０の他端が、分体２０ｂ側の熱伝導板５１上の蓋板２５寄りの位置に固定されている支持体６２に支持され、中間部は分体２０ａ側の熱伝導板５１上の蓋板２５寄りの位置に固定されている支持体６３に支持されている。支持体６２，６３はいずれも絶縁性材料より形成されており、導電体６０と熱伝導板５１との間に所定の間隔を形成すると共に、冷却部５との電気的接触を回避する機能を発揮し、冷却管５２を避けた位置に固定されている。接続体６４、及び支持体６２，６３により固定された導電体６０は、接続された分体２０ａ，２０ｂの環形状の中心軸方向からみて、シルエットが分体２０ａ，２０ｂ内に収まる形状となるようにしてある。つまり本実施の形態における導電体６０は、接続された分体２０ａ，２０ｂによって構成される本体部分２０の外側面及び内側面を除く面（四角環状面）内に収まる形状である。つまり、前記環形状の中心軸方向から見たときの導電体６０の外周は本体部分２０の外周よりも小さく、それに加えて内周については本体部分２０の内周よりも大きい。導電体６０は少なくとも、前記中心軸方向から見た場合に本体部分２０の外形から外側へはみ出さない範囲の大きさとすることにより、チャンバの大型化を抑制できる。更に、支持体６２によって支持されている導電体６０の他端は、内向きに曲げられてチャンバ２の内側に延びており、延長端の先端に接続棒６１が立ち上がるように設けられている。導電体６０は、チャンバ２の中央上方に位置する接続棒６１から分体２０ｂの形状に沿って分体２０ａ側に渡り、更に分体２０ａの形状に沿って分体２０ｂ側に戻って該分体２０ｂのフランジ２８に接続している。 The chamber 2 further includes a conductive portion 6. The conductive portion 6 is made of a metal having excellent conductivity such as copper, and includes the connected divided bodies 20 a and 20 b, that is, a thin plate-shaped conductive body 60 that circulates along the chamber 2. One end of the conductor 60 is fixed to a connector 64 that is fixed on the flange 28 of the split body 20b. The connection body 64 is made of a conductive material and has a thickness substantially equal to the thickness of the flange 28. Then, the conductor 60 is arranged along the chamber 2 at a predetermined distance from the heat conduction plate 51 of the cooling unit 5 on the cooling unit 5 side of the divided bodies 20a and 20b so as not to come out from the outer periphery of the main body portion 20 thereof. It is provided separately. Specifically, the other end of the conductor 60 is supported by a support body 62 fixed to a position near the cover plate 25 on the heat conduction plate 51 on the side of the division body 20b, and an intermediate portion is on the side of the division body 20a. It is supported by a support 63 fixed to a position near the cover plate 25 on the heat conduction plate 51. Both of the supports 62 and 63 are made of an insulating material and have a function of forming a predetermined space between the conductor 60 and the heat conduction plate 51 and avoiding electrical contact with the cooling unit 5. It is exerted and is fixed at a position avoiding the cooling pipe 52. The conductor 60 fixed by the connection body 64 and the supports 62 and 63 has a shape in which the silhouette is accommodated in the division bodies 20a and 20b when viewed from the central axis direction of the ring shape of the connected division bodies 20a and 20b. Is done. That is, the conductor 60 in the present embodiment has a shape that can be accommodated within the surface (square annular surface) excluding the outer surface and the inner surface of the main body portion 20 constituted by the connected split bodies 20a and 20b. That is, the outer circumference of the conductor 60 when viewed from the central axis direction of the ring shape is smaller than the outer circumference of the body portion 20, and in addition, the inner circumference is larger than the inner circumference of the body portion 20. By setting at least the size of the conductor 60 so as not to extend outside from the outer shape of the main body portion 20 when viewed from the central axis direction, it is possible to suppress the size increase of the chamber. Further, the other end of the conductor 60 supported by the support 62 is bent inward and extends to the inside of the chamber 2, and the connecting rod 61 is provided so as to stand up at the tip of the extended end. The conductor 60 extends from the connecting rod 61 located above the center of the chamber 2 to the side of the divided body 20a along the shape of the divided body 20b, and further returns to the side of the divided body 20b along the shape of the divided body 20a. It is connected to the flange 28 of the body 20b.

このように構成されるチャンバ２を用いるプラズマ発生装置１では、導電部６の接続棒６１に、高周波電源４を接続し、アウトレットポート２２の平板部分を接地電位に接続する。高周波電源４からの電圧を印加すると、接続棒６１から電流が導電体６０中を図２において反時計回りに伝わり、接続体６４を介して金属製の分体２０ｂのフランジ２８から、該フランジ２８が接している絶縁体２３とは反対側へ流れ、分体２０ｂの他端側からスペーサ２４を介して分体２０ａへ伝わる。分体２０ａに伝わった電流はアウトレットポート２２経由にて接地電位へ流れる。つまり導電体６０における電流と、分体２０ａ及び分体２０ｂ上を流れる電流とで向きは同一であり、接続棒６１から接地電位まで螺旋状に流れる。このとき導電部６０は、チャンバ２の本体部分２０（分体２０ａ，２０ｂ及びスペーサ２４）により形成されるインダクタンス成分に対する追加のインダクタンス成分としての機能を発揮する。 In the plasma generator 1 using the chamber 2 configured as described above, the high frequency power source 4 is connected to the connecting rod 61 of the conductive portion 6, and the flat plate portion of the outlet port 22 is connected to the ground potential. When a voltage from the high frequency power source 4 is applied, a current is transmitted from the connecting rod 61 through the conductor 60 in the counterclockwise direction in FIG. 2, and the flange 28 of the metallic body 20 b is connected to the flange 28 via the connecting body 64. Flows to the side opposite to the insulator 23 in contact with and is transmitted from the other end side of the divided body 20b to the divided body 20a through the spacer 24. The current transmitted to the divided body 20a flows to the ground potential via the outlet port 22. That is, the electric current in the conductor 60 and the electric current flowing on the divided body 20a and the divided body 20b have the same direction, and flow spirally from the connecting rod 61 to the ground potential. At this time, the conductive portion 60 exerts a function as an additional inductance component with respect to the inductance component formed by the main body portion 20 of the chamber 2 (the divided bodies 20a and 20b and the spacer 24).

なお導電部６は必須の構成要件ではない。本開示の本体部分２０の構成（分体２０ａ，２０ｂ）は導電部６を備えずともプラズマ発生装置のチャンバに適用可能である。 The conductive portion 6 is not an essential constituent element. The configuration of the main body portion 20 (segments 20a and 20b) of the present disclosure can be applied to the chamber of the plasma generator without the conductive portion 6.

なお、上述のように開示された本実施の形態はすべての点で例示であって、制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した意味ではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。 It should be understood that the present embodiment disclosed as described above is an exemplification in all respects and is not restrictive. The scope of the present invention is defined not by the meanings described above but by the claims, and is intended to include meanings equivalent to the claims and all modifications within the scope.

１プラズマ発生装置
２チャンバ
２０本体部分
２０ａ，２０ｂ分体
２３絶縁体
２３１空洞部分
２４スペーサ
２４１空洞部分
２９ガス流路
３磁性コア
４高周波電源
５冷却部 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Plasma generator 2 Chamber 20 Body part 20a, 20b Division 23 Insulator 231 Cavity part 24 Spacer 241 Cavity part 29 Gas channel 3 Magnetic core 4 High frequency power supply 5 Cooling part

Claims

A plasma generator comprising a chamber formed of an electrically conductive material in an annular shape, in which a flow path of a material gas is formed along the shape thereof, and a high frequency power source for supplying a high frequency current to the chamber,
The chamber is
A plurality of tubular bodies made of a conductive material in the same tubular shape,
And an insulator having a cross-sectional shape corresponding to the cross-sectional shape of the divided body,
End faces of the plurality of divided bodies are opposed to each other, and a main body portion is connected to one of the opposed end faces via the insulator ,
The division body is formed by forming a through hole passing through the center of each side on a base material that has a rectangular vertical cross section and is formed by bending.
The main body portion is connected so that the end faces of the two divided bodies are opposed to each other, the insulator is provided between one end faces, and the spacer made of a conductor is provided between the other end faces to form a square ring shape. a plasma generating apparatus, characterized in that are.

The plasma generator according to claim 1, wherein a flange is integrally provided at an end portion of the division body.

A plasma generator comprising a chamber formed of an electrically conductive material in an annular shape, in which a flow path of a material gas is formed along the shape thereof, and a high frequency power source for supplying a high frequency current to the chamber,
The chamber is
A plurality of tubular bodies made of a conductive material in the same tubular shape,
An insulator having a sectional shape corresponding to the sectional shape of the divided body;
Including
End faces of the plurality of divided bodies are opposed to each other, and a main body portion is connected to one of the opposed end faces via the insulator,
An end of the component body, flange features and to pulp plasma generating device that is integrally provided.