JPH07169592A - Discharge tube cooling mechanism for plasma processing device - Google Patents

Discharge tube cooling mechanism for plasma processing device

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JPH07169592A
JPH07169592A JP5342517A JP34251793A JPH07169592A JP H07169592 A JPH07169592 A JP H07169592A JP 5342517 A JP5342517 A JP 5342517A JP 34251793 A JP34251793 A JP 34251793A JP H07169592 A JPH07169592 A JP H07169592A
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discharge tube
cooling mechanism
sheet
plasma processing
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Takeshi Sunada
砂田  剛
Hideki Fujimoto
秀樹 藤本
Toshinari Takada
俊成 高田
Tatsuya Nakamura
辰也 中村
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Abstract

PURPOSE:To enable long hour and stable operation of a plasma processing device by arranging a cooling mechanism, restraining a temperature rise in a discharge tube, and maintaining high sealing performance of a vacuum sealing member. CONSTITUTION:In a cooling mechanism 5, as a heat conductive sheet 60, a sheet obtained by impregnating boron nitride into an alumina mesh is wound a semicircle by a semicircle round the outer periphery of a discharge tube 20 from above and below, and aluminum blocks 51 and 52 are fixed to these surfaces by interposingly pressing the surfaces between them from above and below by a clamp. This sheet is deformed by flexibility so as not to leave the void between both when being pressed between the tube 20 and the blocks 51 and 51, and thermally brings both into close contact with each other. Through holes 54 and 56 are arranged inside of the blocks 51 and 52, and tubular screw members 59 to connect tubes 53, 55 and 57 to each other are fixed to the respective opening ends, and box nuts 58 of tube terminals are screw-fitted to these, and a cooling water passage to communicate the blocks 51 and 52 with each other is formed, and the blocks 51 and 52 are cooled.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明はプラズマ処理装置に使用
される放電管の冷却機構に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a cooling mechanism for a discharge tube used in a plasma processing apparatus.

【0002】[0002]

【従来の技術及びその問題点】プラズマ・アッシング装
置、プラズマ・エッチング装置、プラズマCVD装置等
のプラズマ処理装置では、マイクロ波やRF高周波を印
加して放電管内にプラズマを生成させており、これらは
LSI、その他半導体製品の製造に多用されているが、
ここではマイクロ波によるプラズマ・アッシング装置を
従来例として、その技術、問題点を説明する。
2. Description of the Related Art In a plasma processing apparatus such as a plasma ashing apparatus, a plasma etching apparatus and a plasma CVD apparatus, a microwave or RF high frequency is applied to generate plasma in a discharge tube. It is widely used in the manufacture of LSI and other semiconductor products.
Here, the technology and problems of the plasma ashing apparatus using microwaves will be described as a conventional example.

【0003】図8はマイクロ波によるプラズマ・アッシ
ング装置1’の概略を示す側断面図である。概しては、
アッシング(レジスト膜の灰化処理)されるべきウエハ
基板17を収容するプロセスチャンバ10と、これに導
入すべきプラズマとするための酸素ガスの供給端25と
放電管20、及びこの放電管20にマイクロ波を印加す
るための電源31と導波管30とから構成されている。
FIG. 8 is a side sectional view showing an outline of a plasma ashing apparatus 1'using microwaves. In general,
A process chamber 10 for accommodating a wafer substrate 17 to be ashed (resist film ashing process), an oxygen gas supply end 25 for generating plasma to be introduced into the process chamber 10 and a discharge tube 20, and the discharge tube 20. It is composed of a power supply 31 for applying a microwave and a waveguide 30.

【0004】プロセスチャンバ10の内壁に相対する突
起部14a、14bが設けられ、それらに支持されてガ
ス整流器15が設置されている。又、ガス整流器15の
下方には支持台16が設けられ、レジスト膜が灰化除去
されるべきウエハ基板17が支持台16の上へ載置され
る。更にはプロセスチャンバ10の側壁に放電管20の
端部を挿入するための挿入固定部18が設けられ、底壁
に設けた排気口11には真空バルブ12を介して真空ポ
ンプ13が接続されている。
Protrusions 14a and 14b facing the inner wall of the process chamber 10 are provided, and a gas rectifier 15 is installed so as to be supported by them. A support 16 is provided below the gas rectifier 15, and a wafer substrate 17 whose resist film is to be ashed and removed is placed on the support 16. Further, an insertion fixing portion 18 for inserting the end portion of the discharge tube 20 is provided on the side wall of the process chamber 10, and a vacuum pump 13 is connected to an exhaust port 11 provided on the bottom wall via a vacuum valve 12. There is.

【0005】放電管20はクリアランス34を設けて導
波管30を挿通しており、前述のようにその一端はプロ
セスチャンバ10の挿入固定部18に挿入されるが、両
者の間はO−リング22bで真空シールされ、放電管2
0の他端は酸素ガスの供給端25に挿入されて、両者の
間はO−リング22aによって真空シールされている。
又、各O−リング22a、22bには冷却ガスを吹き付
けるための冷却ガスノズル23a、23bがそれらの先
端をO−リング22a、22bに近接させて配設されて
いる。なお、放電管20は石英ガラス、サファイヤ、又
はアルミナ等の絶縁物を材料として作製される。
The discharge tube 20 is inserted through the waveguide 30 with a clearance 34. One end of the discharge tube 20 is inserted into the insertion fixing portion 18 of the process chamber 10 as described above, but an O-ring is provided between the two. It is vacuum-sealed at 22b, and the discharge tube 2
The other end of 0 is inserted into the oxygen gas supply end 25, and a vacuum seal is provided between the two by an O-ring 22a.
Further, cooling gas nozzles 23a and 23b for spraying a cooling gas are arranged on the O-rings 22a and 22b, respectively, with their tips close to the O-rings 22a and 22b. The discharge tube 20 is made of an insulating material such as quartz glass, sapphire, or alumina.

【0006】導波管30は、始端部がマイクロ波電源3
1と接続され、放電管20の下方には導波管30の管壁
を挿通するスタブチューナ32、終端部にはマイクロ波
を整合させるための終端整合器33を備えている。
The waveguide 30 has a microwave power source 3 at its starting end.
1, a stub tuner 32 that penetrates the tube wall of the waveguide 30 is provided below the discharge tube 20, and a terminal matching unit 33 that matches microwaves is provided at the terminal end.

【0007】従来例によるプラズマ・アッシング装置
1’は以上のように構成されるが、次にその作用につい
て説明する。
The plasma ashing apparatus 1'according to the conventional example is constructed as described above, and its operation will be described below.

【0008】図6を参照して、支持台16には微細加工
に使用されたレジスト膜が残るウエハ基板17が載置さ
れる。真空バルブ12を開として真空ポンプ13によっ
てプロセスチャンバ10を排気する。一方、図示しない
ボンベからの酸素ガスを供給端25から放電管20内へ
導入する。又同時に、冷却ガスノズル23a、23bか
ら冷却ガスが噴出させて、O−リング22a、22b及
び放電管20aのO−リング22a、22bの近傍部を
冷却する。マイクロ波電源31をスイッチ・オンして周
波数2.45GHzのマイクロ波を発生させ、放電管2
0にマイクロ波を印加、放電させると、導波管30のス
タブチューナ32、終端整合器33が予め調整されてい
るので、放電管20内に酸素ガスのプラズマ21が生成
する。必要な場合には更にスタブチューナ32を調整し
て、反射波が最も小さくなるようにマイクロ波を整合さ
せる。
With reference to FIG. 6, a wafer substrate 17 on which the resist film used for fine processing remains is placed on the support 16. The vacuum valve 12 is opened and the process chamber 10 is evacuated by the vacuum pump 13. On the other hand, oxygen gas from a cylinder (not shown) is introduced into the discharge tube 20 from the supply end 25. At the same time, cooling gas is ejected from the cooling gas nozzles 23a and 23b to cool the O-rings 22a and 22b and the vicinity of the O-rings 22a and 22b of the discharge tube 20a. The microwave power supply 31 is switched on to generate microwaves having a frequency of 2.45 GHz, and the discharge tube 2
When microwaves are applied to 0 and discharged, the stub tuner 32 and the terminal matching box 33 of the waveguide 30 are adjusted in advance, so that the plasma 21 of oxygen gas is generated in the discharge tube 20. If necessary, the stub tuner 32 is further adjusted to match the microwaves so that the reflected waves are minimized.

【0009】上記のようにして、放電管20へ導入され
た酸素ガスはプラズマ21、すなわち反応性の高い酸素
ラジカルとなって、プロセスチャンバ10へ導入され
る。酸素ラジカルはガス整流器15を経由して整流され
て、下方のウエハ基板17上へ均一に輸送され、レジス
ト膜と反応してこれを灰化除去する。
As described above, the oxygen gas introduced into the discharge tube 20 becomes plasma 21, that is, highly reactive oxygen radicals, and is introduced into the process chamber 10. The oxygen radicals are rectified via the gas rectifier 15 and uniformly transported to the lower wafer substrate 17, and react with the resist film to ash and remove it.

【0010】従来例のマイクロ波によるプラズマ・アッ
シング装置1’は以上のように構成され作用するが、実
際の半導体製品の製造工程においては、アッシング・レ
ートを高くするために1KW以上のマイクロ波電力が印
加され、かつウエハ基板17の挿入、アッシング、取出
しのサイクルが繰り返されて半連続的に長時間稼動され
るので、プラズマ21の持つエネルギの一部が熱となっ
て放電管20の温度を上昇させ、真空シール用のO−リ
ング22a、22bの近傍で200℃以上の温度にな
る。
The conventional microwave plasma ashing apparatus 1'is constructed and operates as described above, but in the actual manufacturing process of semiconductor products, in order to increase the ashing rate, microwave power of 1 KW or more is used. Is applied, and the cycle of insertion, ashing, and removal of the wafer substrate 17 is repeated to operate for a long time semicontinuously, so that part of the energy of the plasma 21 becomes heat and the temperature of the discharge tube 20 is changed. The temperature is raised to reach a temperature of 200 ° C. or higher in the vicinity of the O-rings 22a and 22b for vacuum sealing.

【0011】O−リング22a、22bは材料として耐
熱性の良好なシリコーン・ゴムや弗素ゴムが使用されて
いるものの、200℃以上の温度になると熱的に劣化し
て真空シール性を保つことができなくなり、プラズマ・
アッシング装置が故障するという問題があった。勿論、
O−リング22a、22b自身、及びそれらの近傍の放
電管20の表面に冷却ガスノズル23a、23bから冷
却ガスを吹き付けて冷却することが行なわれているが、
O−リング22a、22bが真空シール性を失わない温
度以下に冷却するには不十分であった。
Although the O-rings 22a and 22b are made of silicone rubber or fluororubber having good heat resistance as the material, they are thermally deteriorated at a temperature of 200 ° C. or higher to maintain the vacuum sealing property. Can no longer plasma
There was a problem that the ashing device failed. Of course,
Cooling gas is sprayed from the cooling gas nozzles 23a and 23b onto the surfaces of the O-rings 22a and 22b themselves and the discharge tube 20 in the vicinity thereof to cool them.
It was not enough to cool the O-rings 22a and 22b to a temperature below the temperature at which the vacuum sealability was not lost.

【0012】[0012]

【発明が解決しようとする課題】本発明は上述の問題に
鑑みてなされ、放電管の温度上昇を抑制し、真空シール
部材の真空シール性を維持させることによって、プラズ
マ処理装置の長時間にわたる安定な稼動を可能とする、
プラズマ処理装置における放電管冷却機構を提供するこ
とを目的とする。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above problems, and suppresses the temperature rise of the discharge tube and maintains the vacuum sealability of the vacuum seal member, thereby stabilizing the plasma processing apparatus for a long time. To enable various operations,
An object is to provide a discharge tube cooling mechanism in a plasma processing apparatus.

【0013】[0013]

【課題を解決するための手段】以上の目的は、プラズマ
処理装置の放電管に設けられる真空シール部材の近傍に
おいて、前記放電管の外周に熱伝導シートを介して冷却
体が圧接されていることを特徴とするプラズマ処理装置
における放電管冷却機構、によって達成される。
The above object is that a cooling body is pressed against the outer periphery of the discharge tube of the plasma processing apparatus in the vicinity of the vacuum seal member provided on the discharge tube via a heat conductive sheet. And a discharge tube cooling mechanism in a plasma processing apparatus.

【0014】[0014]

【作用】真空シール部材近傍の放電管の外周に、熱伝導
シートを介して圧接した冷却体によって放電管の温度上
昇が抑制され、真空シール部材の真空シール性が長時間
維持される。
With the cooling body pressed against the outer circumference of the discharge tube near the vacuum seal member via the heat conductive sheet, the temperature rise of the discharge tube is suppressed and the vacuum sealability of the vacuum seal member is maintained for a long time.

【0015】[0015]

【実施例】以下、本発明の実施例によるプラズマ・アッ
シング装置1における放電管冷却機構について、図面を
参照して説明する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS A discharge tube cooling mechanism in a plasma ashing apparatus 1 according to an embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings.

【0016】図1は実施例のプラズマ・アッシング装置
1の側断面図であり、従来例の装置1’と同一の部分に
は同一の符号を付したので、その詳細な説明は省略す
る。実施例の装置1が従来例の装置1’と異なるところ
は、放電管20に新規な冷却機構5、5’が取り付けら
れていることにある。
FIG. 1 is a side sectional view of the plasma ashing apparatus 1 of the embodiment, and the same parts as those of the apparatus 1'of the conventional example are designated by the same reference numerals, and the detailed description thereof will be omitted. The device 1 of the embodiment is different from the device 1'of the conventional example in that the discharge tubes 20 are provided with new cooling mechanisms 5 and 5 '.

【0017】冷却機構5’はO−リング22aの内側、
冷却機構5はO−リング22bの内側において、放電管
20の外周に設けられるが、両者は全く同様に構成され
ており、それぞれの部材についても、例えば、一方のア
ルミニウム・ブロック51に対し他方は51’のように
同じ符号にダッシュを付しているので、以降は冷却機構
5のみについて説明する。
The cooling mechanism 5'is inside the O-ring 22a,
The cooling mechanism 5 is provided inside the O-ring 22b and on the outer circumference of the discharge tube 20, but both are configured in exactly the same manner, and the respective members are, for example, one aluminum block 51 and the other one. Like reference numeral 51 ′, a dash is added to the same reference numeral, so that only the cooling mechanism 5 will be described below.

【0018】冷却機構5の詳細を図2、図3に示した。
図2は図1における[2]−[2]線方向の断面図に示
される冷却機構5であり、図3は冷却機構5の斜視図で
ある。
Details of the cooling mechanism 5 are shown in FIGS.
2 is a cooling mechanism 5 shown in a sectional view taken along line [2]-[2] in FIG. 1, and FIG. 3 is a perspective view of the cooling mechanism 5.

【0019】図2、図3を参照して、冷却機構5はO−
リング22bの近傍において放電管20の外周に熱伝導
シート60として、アルミナのメッシュに窒化ホウ素を
含浸させたシートである「BNシート」(商品名、電気
化学工業株式会社)が上下から半周づつ巻装され、それ
ら表面へアルミニウム・ブロック51、52があてがわ
れ、図示しないクランプでアルミニウム・ブロック5
1、52を上下から挟圧して固定されている。なお、
「BNシート」はその可撓性によって、放電管20とア
ルミニウム・ブロック51、52との間で押圧された時
に両者の間に空隙を残さないように変形して、両者を熱
的に密着させる。
Referring to FIGS. 2 and 3, the cooling mechanism 5 is O-
A "BN sheet" (trade name, Denki Kagaku Kogyo Co., Ltd.), which is a sheet obtained by impregnating alumina mesh with boron nitride, is wound around the outer circumference of the discharge tube 20 in the vicinity of the ring 22b as a half turn from the top and bottom. Aluminum blocks 51, 52 are attached to the surfaces of the aluminum blocks 5 and the aluminum blocks 5 are clamped by an unillustrated clamp.
It is fixed by pinching 1, 52 from above and below. In addition,
Due to its flexibility, the "BN sheet" is deformed so as not to leave a gap between the discharge tube 20 and the aluminum blocks 51, 52 when pressed, and thermally adheres them to each other. .

【0020】更にはアルミニウム・ブロック51、52
にはそれぞれの内部に通孔54、56が設けられてお
り、各開口端にはチューブ53、55、57を接続する
ための管状ねじ部材59が固定され、これにチューブ端
末の袋ナット58が螺着されて、アルミニウム・ブロッ
ク51、52を連通する冷却水の経路が形成されてい
る。冷却水は矢印で示す方向に流されて、アルミニウム
・ブロック51、52を冷却する。
Further, aluminum blocks 51, 52
Are provided with through holes 54, 56 inside thereof, and tubular screw members 59 for connecting the tubes 53, 55, 57 are fixed to the respective open ends, and the cap nuts 58 of the tube ends are fixed to the tubular screw members 59. A passage for cooling water is formed by being screwed to connect the aluminum blocks 51 and 52. Cooling water is flowed in the direction indicated by the arrow to cool the aluminum blocks 51, 52.

【0021】本発明の実施例によるプラズマ・アッシン
グ装置1における放電管冷却機構は以上のように構成さ
れるが、次にその作用について説明する。
The discharge tube cooling mechanism in the plasma ashing apparatus 1 according to the embodiment of the present invention is constructed as described above. Next, its operation will be described.

【0022】図1を参照して、プラズマ・アッシング装
置1の酸素ラジカルによるアッシング作用は基本的には
従来例のプラズマ・アッシング装置1’と同様であり、
放電管20が冷却機構5、5’によって強制的に冷却さ
れることのみが異なっている。すなわち、プロセスチャ
ンバ10が排気され、酸素ガスが供給端25から放電管
20内へ導入される。同時に、図2、図3も参照して、
図示しない蛇口からの水道水が冷却水として冷却機構5
のチューブ53へ導入され、チューブ57から排出され
て、途中のアルミニウム・ブロック51、52が冷却さ
れる。このことは冷却機構5’についても同様である。
又冷却ガスノズル23a、23bから噴出される空気に
よって、O−リング22a、22b及び放電管20のO
−リング22a、22bの近傍部が冷却される。
Referring to FIG. 1, the ashing action of oxygen radicals of the plasma ashing apparatus 1 is basically the same as that of the conventional plasma ashing apparatus 1 ',
The only difference is that the discharge tube 20 is forcibly cooled by the cooling mechanism 5, 5 '. That is, the process chamber 10 is exhausted, and oxygen gas is introduced into the discharge tube 20 from the supply end 25. At the same time, referring to FIG. 2 and FIG.
Tap water from a faucet (not shown) serves as cooling water for the cooling mechanism 5.
Is introduced into the tube 53 and discharged from the tube 57, and the aluminum blocks 51 and 52 on the way are cooled. This also applies to the cooling mechanism 5 '.
Further, the air ejected from the cooling gas nozzles 23a and 23b causes the O-rings 22a and 22b and the O of the discharge tube 20 to become O.
-The vicinity of the rings 22a, 22b is cooled.

【0023】次いでマイクロ波電源31がスイッチ・オ
ンされて、周波数2.45GHzのマイクロ波が印加、
放電されると、放電管20内の酸素ガスはプラズマ21
となり、生成した反応性の大きい酸素ラジカルはプロセ
スチャンバ10へ導入され、収容されているウエハ基板
17の表面に残っているレジスト膜を灰化する。
Next, the microwave power source 31 is switched on, and microwaves having a frequency of 2.45 GHz are applied.
When discharged, the oxygen gas in the discharge tube 20 becomes plasma 21.
Then, the generated highly reactive oxygen radicals are introduced into the process chamber 10 to ash the resist film remaining on the surface of the contained wafer substrate 17.

【0024】この時の放電管20の温度をモニタリング
するべく、O−リング22bの極近傍の放電管20の表
面に熱電対70の接続点を取り付け(図1、図3を参
照)、得られた放電開始後の時間経過と放電管20の温
度との関連を図5に示した。図5は、マイクロ波パワー
を1KWと2KWとした場合の、パワー・オンからパワ
ー・オフ後を含む経過時間が横軸に、観測された放電管
20の温度が縦軸に示されている。パワー・オン後に放
電管20の温度は上昇しているものの、その上昇は緩や
かであり、2KWの場合においてもパワー・オフ時の温
度は約100℃である。又、2KWとしての6時間の連
続放電試験においても、O−リング22a、22bは真
空シール性を維持していることが確認された。
In order to monitor the temperature of the discharge tube 20 at this time, a connection point of the thermocouple 70 is attached to the surface of the discharge tube 20 in the immediate vicinity of the O-ring 22b (see FIGS. 1 and 3) to obtain the temperature. FIG. 5 shows the relationship between the elapsed time after the start of discharge and the temperature of the discharge tube 20. In FIG. 5, when the microwave power is set to 1 KW and 2 KW, the abscissa indicates the elapsed time from power-on to after power-off, and the ordinate indicates the observed temperature of the discharge tube 20. Although the temperature of the discharge tube 20 rises after power-on, the temperature rises slowly, and the temperature at power-off is about 100 ° C. even in the case of 2 kW. It was also confirmed that the O-rings 22a and 22b maintained the vacuum sealing property even in the continuous discharge test for 6 hours at 2 kW.

【0025】これに対して、従来例のプラズマ・アッシ
ング装置1’について、同様にマイクロ波パワーを1K
Wと2KWとして印加した時の、放電管20の温度をモ
ニタリングした結果を図6に示した。2KWでは急激に
温度上昇するほか、1KWを超えるパワーの放電におい
ても温度上昇が大で、O−リング22a、22bの真空
シール性が損われた。
On the other hand, in the plasma ashing apparatus 1'of the conventional example, the microwave power is similarly 1K.
The results of monitoring the temperature of the discharge tube 20 when applied as W and 2 KW are shown in FIG. At 2 kW, the temperature rises sharply, and in addition, the temperature rise is large even when the power discharge exceeds 1 KW, and the vacuum sealability of the O-rings 22a and 22b is impaired.

【0026】なお、図7は冷却ガスノズル23bから空
気を噴出させて冷却させた時の空気の流量と放電管の温
度との関連を示し、冷却ガス流量を大にすると、それに
従って放電管20の温度も低下し、上述の水冷アルミニ
ウム・ブロック51、52による放電管20の冷却を補
助するものであることを示している。
FIG. 7 shows the relationship between the flow rate of air when the air is ejected from the cooling gas nozzle 23b to cool it and the temperature of the discharge tube. When the flow rate of the cooling gas is increased, the discharge tube 20 is accordingly cooled. The temperature is also lowered, which indicates that the water-cooled aluminum blocks 51 and 52 assist the cooling of the discharge tube 20.

【0027】又、熱伝導シート60として、実施例で使
用した「BNシート」の代わりに、図4に示すように、
放電管20の外周にアルミニウム箔62を巻き付け、そ
の上へ「BNシート」61を重ねて二層構造としたもの
を使用したところ、放電管20の冷却特性は実施例の場
合と殆ど変わることなく、窒化ホウ素が放電管20の表
面に固着硬化することが防止され、「BNシート」の再
使用が可能となった。アルミニウム箔のみでは放電管2
0とアルミニウム・ブロック51、52との熱接触が不
十分であり、「BNシート」との二層構造とすることが
有効である。
As the heat conductive sheet 60, instead of the "BN sheet" used in the embodiment, as shown in FIG.
When an aluminum foil 62 was wound around the outer circumference of the discharge tube 20 and a "BN sheet" 61 was laminated on the aluminum foil 62 to form a two-layer structure, the cooling characteristics of the discharge tube 20 were almost the same as those of the example. The boron nitride was prevented from sticking and hardening on the surface of the discharge tube 20, and the “BN sheet” could be reused. Discharge tube 2 with aluminum foil only
0 is insufficient in thermal contact with the aluminum blocks 51 and 52, and it is effective to have a two-layer structure with "BN sheet".

【0028】以上、本発明の実施例について説明した
が、勿論、本発明はこれに限定されることなく、本発明
の技術的思想に基いて種々の変形が可能である。
Although the embodiment of the present invention has been described above, the present invention is not limited to this, and various modifications can be made based on the technical idea of the present invention.

【0029】例えば実施例においては、従来例において
使用されている、放電管の真空シール部分の冷却ガスに
よる冷却を併用したが、この冷却は省略することができ
る。
For example, in the embodiment, the cooling of the vacuum seal portion of the discharge tube, which is used in the conventional example, is also used, but this cooling can be omitted.

【0030】又実施例においては、熱伝導シートとし
て、アルミナのメッシュに熱伝導性の良好な窒化ホウ素
を含浸させた「BNシート」を使用したが、窒化ホウ素
に代えて熱伝導性の良好な炭素、例えばグラファイト、
酸化ベリリウム、その他金属類を含浸させたシートを使
用してもよい。
In the examples, the "BN sheet" in which the mesh of alumina is impregnated with boron nitride having a good thermal conductivity is used as the heat conducting sheet, but the boron nitride is replaced with a good thermal conductivity. Carbon, such as graphite,
A sheet impregnated with beryllium oxide or other metals may be used.

【0031】又実施例においては、二層からなる熱伝導
シートの一層をアルミニウム箔としたが、これを他の金
属箔、例えば錫箔や銀箔としてもよい。
Further, in the embodiment, the aluminum foil is used as one layer of the heat conducting sheet having two layers, but this may be other metal foil such as tin foil or silver foil.

【0032】又実施例においては、冷却体として水冷し
たアルミニウム・ブロックを使用したが、水に代えてア
ルコール性の冷媒、又はフロロカーボン系の熱媒体を使
用してもよい。又、アルミニウム・ブロックに代えて銅
ブロックとしてもよい。又、更には、アルミニウム・ブ
ロックに代えて、同様な形状のアルミニウム板による箱
体としてもよい。その他、従来公知の各種の冷却体が使
用され得る。
Although water-cooled aluminum blocks are used as cooling bodies in the embodiments, alcoholic refrigerants or fluorocarbon-based heat mediums may be used instead of water. Further, a copper block may be used instead of the aluminum block. Further, instead of the aluminum block, a box made of an aluminum plate having a similar shape may be used. In addition, various conventionally known cooling bodies may be used.

【0033】又実施例においては、周波数2.45GH
zのマイクロ波を印加する放電管について説明したが、
これ以外の高周波による放電管、例えば100kHzか
ら400kHz、13.56MHz、27.12MHz
の高周波を印加するプラズマ処理装置の放電管について
も、本発明の冷却機構は適用され得る。
In the embodiment, the frequency is 2.45 GH.
The discharge tube for applying the microwave of z has been described,
High-frequency discharge tubes other than this, for example, 100 kHz to 400 kHz, 13.56 MHz, 27.12 MHz
The cooling mechanism of the present invention can also be applied to the discharge tube of the plasma processing apparatus that applies the high frequency.

【0034】又、実施例においては、筒形状の放電管の
冷却について説明したが、ベルジャーを用いて放電する
場合のベルジャーの冷却にも適用可能である。
In the embodiment, the cooling of the cylindrical discharge tube has been described, but the present invention can be applied to cooling the bell jar when the bell jar is used for discharging.

【0035】[0035]

【発明の効果】以上述べたように、本発明のプラズマ処
理装置における放電管冷却機構によれば、放電管の温度
上昇が抑制され、真空シール部材の真空シール性が長時
間維持されるので、プラズマ処理装置の長時間にわたる
安定した稼動が可能となる。
As described above, according to the discharge tube cooling mechanism in the plasma processing apparatus of the present invention, the temperature rise of the discharge tube is suppressed and the vacuum sealing property of the vacuum sealing member is maintained for a long time. The plasma processing apparatus can be stably operated for a long time.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明の実施例によるプラズマ処理装置におけ
る放電管冷却機構を示す側断面図である。
FIG. 1 is a side sectional view showing a discharge tube cooling mechanism in a plasma processing apparatus according to an embodiment of the present invention.

【図2】図1における[2]−[2]線方向の断面図で
あり、同冷却機構の要部を示す。
FIG. 2 is a cross-sectional view taken along line [2]-[2] in FIG. 1, showing a main part of the cooling mechanism.

【図3】同冷却機構の斜視図である。FIG. 3 is a perspective view of the cooling mechanism.

【図4】二層構造の熱伝導シートの斜視図である。FIG. 4 is a perspective view of a heat conductive sheet having a two-layer structure.

【図5】本発明の実施例によるプラズマ・アッシング装
置における、マイクロ波印加後の時間と放電管の温度と
の関係を示す図である。
FIG. 5 is a diagram showing the relationship between the time after microwave application and the temperature of the discharge tube in the plasma ashing apparatus according to the embodiment of the present invention.

【図6】従来例によるプラズマ・アッシング装置におけ
る、マイクロ波印加後の時間と放電管の温度との関係を
示す図である。
FIG. 6 is a diagram showing a relationship between a time after microwave application and a temperature of a discharge tube in a plasma ashing device according to a conventional example.

【図7】冷却ガスによってO−リングによる真空シール
部を冷却させる場合の、冷却ガス流量と放電管の温度と
の関係を示す図である。
FIG. 7 is a diagram showing a relationship between a flow rate of a cooling gas and a temperature of a discharge tube when a vacuum seal portion formed by an O-ring is cooled by a cooling gas.

【図8】従来例のプラズマ・アッシング装置の側断面図
である。
FIG. 8 is a side sectional view of a conventional plasma ashing device.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

20 放電管 51 アルミニウム・ブロック 52 アルミニウム・ブロック 53 チューブ 54 通孔 55 チューブ 56 通孔 57 チューブ 58 袋ナット 59 管状ねじ部材 60 熱伝導シート 20 Discharge Tube 51 Aluminum Block 52 Aluminum Block 53 Tube 54 Through Hole 55 Tube 56 Through Hole 57 Tube 58 Cap Nut 59 Tubular Screw Member 60 Heat Conduction Sheet

─────────────────────────────────────────────────────
─────────────────────────────────────────────────── ───

【手続補正書】[Procedure amendment]

【提出日】平成6年1月26日[Submission date] January 26, 1994

【手続補正1】[Procedure Amendment 1]

【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement

【補正対象項目名】0019[Correction target item name] 0019

【補正方法】変更[Correction method] Change

【補正内容】[Correction content]

【0019】 図2、図3を参照して、冷却機構5はO
−リング22bの近傍において放電管20の外周に熱伝
導シート60として、アルミナのメッシュに窒化ホウ素
を含浸させたシートが上下から半周づつ巻装され、それ
ら表面へアルミニウム・ブロック51、52があてがわ
れ、図示しないクランプでアルミニウム・ブロック5
1、52を上下から挟圧して固定されている。なお、
ート60はその可撓性によって、放電管20とアルミニ
ウム・ブロック51、52との間で押圧された時に両者
の間に空隙を残さないように変形して、両者を熱的に密
着させる。
Referring to FIGS. 2 and 3, the cooling mechanism 5 is O
In the vicinity of the ring 22b, a sheet obtained by impregnating alumina mesh with boron nitride is wound around the outer circumference of the discharge tube 20 half a turn from the top and bottom, and aluminum blocks 51 and 52 are applied to the surfaces thereof. The aluminum block 5 with a clamp (not shown)
It is fixed by pinching 1, 52 from above and below. Incidentally,
Due to its flexibility, the port 60 is deformed so as not to leave a space between the discharge tube 20 and the aluminum blocks 51 and 52 when pressed, and thermally adheres them.

【手続補正2】[Procedure Amendment 2]

【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement

【補正対象項目名】0027[Name of item to be corrected] 0027

【補正方法】変更[Correction method] Change

【補正内容】[Correction content]

【0027】 又、熱伝導シートとして、実施例で使用
したシート60の代わりに、図4に示すように、放電管
20の外周にアルミニウム箔62を巻き付け、その上へ
シート60と同様なシート61を重ねて二層構造とした
ものを使用したところ、放電管20の冷却特性は実施例
の場合と殆ど変わることなく、窒化ホウ素が放電管20
の表面に固着硬化することが防止され、シート61の再
使用が可能となった。アルミニウム箔のみでは放電管2
0とアルミニウム・ブロック51、52との熱接触が不
十分であり、シート61との二層構造とすることが有効
である。
Further, as a heat conduction sheet, instead of the sheet 60 used in the embodiment, as shown in FIG. 4, an aluminum foil 62 is wrapped around the outer periphery of the discharge tube 20 and then the aluminum foil 62 is wound on the aluminum foil 62.
When a sheet 61 similar to the sheet 60 is stacked to have a two-layer structure, the cooling characteristics of the discharge tube 20 are almost the same as those of the embodiment, and boron nitride is used.
It was possible to prevent the sheet 61 from being fixed and hardened, and to reuse the sheet 61 . Discharge tube 2 with aluminum foil only
0 is insufficient in thermal contact between the aluminum blocks 51 and 52, and it is effective to have a two-layer structure with the sheet 61 .

【手続補正3】[Procedure 3]

【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement

【補正対象項目名】0030[Name of item to be corrected] 0030

【補正方法】変更[Correction method] Change

【補正内容】[Correction content]

【0030】 又実施例においては、熱伝導シートとし
て、アルミナのメッシュに熱伝導性の良好な窒化ホウ素
を含浸させたシートを使用したが、窒化ホウ素に代えて
熱伝導性の良好な炭素、例えばグラファイト、酸化ベリ
リウム、その他金属類を含浸させたシートを使用しても
よい。又、アルミナ繊維と炭素繊維が交互に織り込まれ
たシートを用いても同様な効果が得られる。あるいはシ
リコンゴムに熱伝導性の良好な窒化ホウ素を含浸させた
シートを使用してもよい。
Further, in the examples, as the heat conductive sheet, a sheet obtained by impregnating alumina mesh with boron nitride having good thermal conductivity was used, but carbon having good thermal conductivity, for example, is used instead of boron nitride. A sheet impregnated with graphite, beryllium oxide or other metals may be used. Also, alumina fibers and carbon fibers are woven alternately.
The same effect can be obtained by using a different sheet. Or
Reconstituted rubber impregnated with boron nitride, which has good thermal conductivity
Sheets may be used.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 中村 辰也 鹿児島県姶良郡横川町上ノ3313 アルバッ ク九州株式会社内 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (72) Inventor Tatsuya Nakamura 3313 Ueno, Yokogawa-cho, Aira-gun, Kagoshima Aruba Kyushu Co., Ltd.

Claims (7)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 プラズマ処理装置の放電管に設けられる
真空シール部材の近傍において、前記放電管の外周に熱
伝導シートを介して冷却体が圧接されていることを特徴
とするプラズマ処理装置における放電管冷却機構。
1. A discharge in a plasma processing apparatus, characterized in that, in the vicinity of a vacuum seal member provided in the discharge tube of the plasma processing apparatus, a cooling body is pressed against the outer circumference of the discharge tube via a heat conductive sheet. Tube cooling mechanism.
【請求項2】 前記放電管の前記真空シール部材による
真空シール部分が吹き付けられた気体によって冷却され
る請求項1に記載のプラズマ処理装置における放電管冷
却機構。
2. A discharge tube cooling mechanism in a plasma processing apparatus according to claim 1, wherein a vacuum-sealed portion of said vacuum-sealing member of said discharge tube is cooled by the blown gas.
【請求項3】 前記熱伝導シートがアルミナのメッシュ
に窒化ホウ素を含浸させたシートである請求項1又は請
求項2に記載のプラズマ処理装置における放電管冷却機
構。
3. The discharge tube cooling mechanism in the plasma processing apparatus according to claim 1, wherein the heat conductive sheet is a sheet obtained by impregnating an alumina mesh with boron nitride.
【請求項4】 前記熱伝導シートがアルミナのメッシュ
に炭素を含浸させたシートである請求項1又は請求項2
に記載のプラズマ処理装置における放電管冷却機構。
4. The heat conductive sheet is a sheet obtained by impregnating an alumina mesh with carbon.
A discharge tube cooling mechanism in the plasma processing apparatus according to.
【請求項5】 前記熱伝導シートが、アルミニウム箔を
前記放電管に接する側とし、アルミナのメッシュに窒化
ホウ素を含浸させたシートを前記冷却体に接する側とす
る二層からなるシートである請求項1又は請求項2に記
載のプラズマ処理装置における放電管冷却機構。
5. The heat conducting sheet is a two-layer sheet having an aluminum foil as a side in contact with the discharge tube and an alumina mesh impregnated with boron nitride as a side in contact with the cooling body. A discharge tube cooling mechanism in the plasma processing apparatus according to claim 1 or 2.
【請求項6】 前記熱伝導シートが、アルミニウム箔を
前記放電管に接する側とし、アルミナのメッシュに炭素
を含浸させたシートを前記冷却体に接する側とする二層
からなるシートである請求項1又は請求項2に記載のプ
ラズマ処理装置における放電管冷却機構。
6. The heat conductive sheet is a two-layer sheet having an aluminum foil as a side in contact with the discharge tube and an alumina mesh sheet impregnated with carbon as a side in contact with the cooling body. The discharge tube cooling mechanism in the plasma processing apparatus according to claim 1 or 2.
【請求項7】 前記冷却体が水冷されたアルミニウム・
ブロックである請求項1から請求項6までの何れかに記
載のプラズマ処理装置における放電管冷却機構。
7. The cooling body is water-cooled aluminum.
The discharge tube cooling mechanism in the plasma processing apparatus according to any one of claims 1 to 6, which is a block.
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