JPH0757893A - Method and device for generating induction plasma - Google Patents

Method and device for generating induction plasma

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JPH0757893A
JPH0757893A JP5204381A JP20438193A JPH0757893A JP H0757893 A JPH0757893 A JP H0757893A JP 5204381 A JP5204381 A JP 5204381A JP 20438193 A JP20438193 A JP 20438193A JP H0757893 A JPH0757893 A JP H0757893A
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coil
plasma
induction
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induction plasma
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Masahiro Miyamoto
昌広 宮本
Akira Morita
公 森田
Tadahiro Sakuta
忠裕 作田
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Fuji Electric Co Ltd
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    • H01J37/32009Arrangements for generation of plasma specially adapted for examination or treatment of objects, e.g. plasma sources
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    • H01J37/32137Radio frequency generated discharge controlling of the discharge by modulation of energy
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Abstract

PURPOSE:To form an induction plasma having a large diameter and an uniform temperature distribution. CONSTITUTION:An induction plasma generating device is formed of a first coil 1 spirally wound in the axial direction, a plasma seed gas 7 axially carried in the inner part of the first coil 1, and a second coil 15 spirally wound on the outer circumference of the first coil 1 in the axial direction. Alternate currents having different frequencies are carried to the first coil 1 and the second coil 15, and the alternate current having a frequency lower than the first coil 1 is carried to the second coil 15, Thus, the plasma seed becomes plasma state.

Description

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

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】この発明は、高周波電圧の誘導に
よってプラズマを発生させる方法および装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method and apparatus for generating plasma by inducing high frequency voltage.

【0002】[0002]

【従来の技術】高周波電圧によって空間に電界を形成す
ると、その空間内で電子が往復運動を行う。この電子が
中性ガスと衝突電離をくり返すことによって、イオンが
増大し、プラズマが形成される。高周波電圧によって誘
導されるプラズマは、空間に直接電極を配す必要がない
ので、電極から発生する不純物の混入を避けることがで
きる。そのために、プラズマ化学やプラズマCVDの分
野では材料の成膜やエッジング処理にこの高周波誘導プ
ラズマがしばしば用いられてる。
2. Description of the Related Art When a high-frequency voltage forms an electric field in a space, electrons reciprocate in the space. The electrons are repeatedly ionized by collision with the neutral gas, so that the number of ions increases and plasma is formed. Since the plasma induced by the high frequency voltage does not need to directly dispose the electrode in the space, it is possible to avoid mixing of impurities generated from the electrode. Therefore, in the field of plasma chemistry and plasma CVD, this high frequency induction plasma is often used for material film formation and edging processing.

【0003】図4は従来の誘導プラズマの発生装置の構
成を示す断面図である。円筒状の絶縁容器2の上下にフ
ランジ4,9が取り付けられ、上部のフランジ4には上
蓋5が被さっている。フランジ4,9の中心には絶縁管
11が固定されている。絶縁管11と絶縁容器2との間
には冷却水3とともに、図示されていない支えを介して
第一コイル1が配されている。第一コイル1は絶縁被覆
された導体でもって絶縁管11の外周を軸方向にらせん
状に巻回されたものであり、その両端は高周波電源10
に接続されている。
FIG. 4 is a sectional view showing the structure of a conventional induction plasma generator. Flange 4 and 9 are attached to the upper and lower sides of a cylindrical insulating container 2, and an upper lid 5 covers the upper flange 4. An insulating pipe 11 is fixed to the centers of the flanges 4 and 9. The first coil 1 is arranged between the insulating pipe 11 and the insulating container 2 together with the cooling water 3 via a support (not shown). The first coil 1 is formed by spirally winding the outer circumference of an insulating tube 11 in an axial direction with a conductor coated with insulation, and both ends of the first coil 1 are provided with a high frequency power source 10
It is connected to the.

【0004】また、図4において、上蓋5の中心にキャ
リアガス8を通すための絶縁管8Aと、プラズマシード
ガス7を通すための絶縁管13とが配されている。さら
に、上蓋5には絶縁管11の内部に連通する横穴7A,
6Aが設けられてあり、それぞれプラズマシードガス
7,シースガス6を絶縁管11の内部に導いている。な
お、絶縁管13の外壁に設けられてあるスぺーサ6B
は、らせん状に形成されてあり、これによってシースガ
ス6をらせん状に流すように誘導している。なお、図4
の装置全体は図示されていない真空容器内に収納されて
いる。
In FIG. 4, an insulating tube 8A for passing the carrier gas 8 and an insulating tube 13 for passing the plasma seed gas 7 are arranged in the center of the upper lid 5. Further, the upper lid 5 has lateral holes 7A communicating with the inside of the insulating pipe 11,
6A is provided to guide the plasma seed gas 7 and the sheath gas 6 to the inside of the insulating tube 11. The spacer 6B provided on the outer wall of the insulating tube 13
Are formed in a spiral shape, which guides the sheath gas 6 to flow in a spiral shape. Note that FIG.
The entire apparatus is stored in a vacuum container (not shown).

【0005】図4を用いて絶縁管11内部に誘導プラズ
マ12が形成されるメカニズムを次に説明する。横穴7
Aを介してプラズマシードガス7が絶縁管11内部の真
空中に流される。プラズマシードガス7は、例えばAr
などの不活性気体が用いられ、誘導プラズマ12の種に
なるものである。また、同時に横穴6Aを介してArな
どのシースガスも絶縁管11内部に流される。このシー
スガス6は、らせん状のスペーサ6Bの介在によって絶
縁管11の内壁面に沿ったらせん状の流れ(点線で示
す)になる。この状態で高周波電源10から第一コイル
1に高周波電流を通電させると、絶縁管11の内部に軸
方向の高周波磁界が発生する。さらに、この磁界を打ち
消すためにプラズマシードガス7中に誘導電流が形成さ
れる。プラズマシードガス7は、初期は分子自体が中性
であるが、このガス中に微小に含まれている初期電子が
高周波磁界によって絶縁管11内で周方向に振動する。
この電子が中性分子と衝突電離し、イオンおよび電子の
増大によってプラズマシードガス7がプラズマ状態にな
る。図4の誘導プラズマ12は上述のメカニズムによっ
て形成されたものであり、この誘導プラズマ12内には
誘導電流が流れジュール加熱によって、その領域の温度
は数千から数万度にも達する。
The mechanism by which the inductive plasma 12 is formed inside the insulating tube 11 will be described below with reference to FIG. Side hole 7
The plasma seed gas 7 is caused to flow into the vacuum inside the insulating tube 11 via A. The plasma seed gas 7 is Ar, for example.
An inert gas such as is used as a seed of the induction plasma 12. At the same time, a sheath gas such as Ar is also flown into the insulating tube 11 through the lateral hole 6A. The sheath gas 6 becomes a spiral flow (indicated by a dotted line) along the inner wall surface of the insulating tube 11 due to the interposition of the spiral spacer 6B. When a high-frequency current is passed from the high-frequency power supply 10 to the first coil 1 in this state, an axial high-frequency magnetic field is generated inside the insulating tube 11. Furthermore, an induced current is formed in the plasma seed gas 7 to cancel this magnetic field. In the plasma seed gas 7, the molecules themselves are initially neutral, but the initial electrons minutely contained in this gas vibrate in the insulating tube 11 in the circumferential direction by the high-frequency magnetic field.
The electrons collide and ionize with neutral molecules, and the number of ions and electrons increases, so that the plasma seed gas 7 enters a plasma state. The induction plasma 12 in FIG. 4 is formed by the above-mentioned mechanism, and an induction current flows in the induction plasma 12 and the temperature in that region reaches several thousands to tens of thousands degrees due to Joule heating.

【0006】シースガス6は、誘導プラズマ7が絶縁管
11の内壁面に直接触れないようにするためのものであ
る。シースガス6を絶縁管11の内壁面に沿ってをらせ
ん状に流すことによって冷却し、シースガス6自体がプ
ラズマ化するのを防いでいる。なお、冷却水3を流すこ
とによって、第一コイル1およびシースガス6を冷却し
ている。
[0006] The sheath gas 6 is for preventing the induction plasma 7 from directly contacting the inner wall surface of the insulating tube 11. The sheath gas 6 is cooled by flowing it in a spiral shape along the inner wall surface of the insulating tube 11 to prevent the sheath gas 6 itself from being turned into plasma. The first coil 1 and the sheath gas 6 are cooled by flowing the cooling water 3.

【0007】図4において、誘導プラズマ12が形成さ
れると、絶縁管8Aの上部から、キャリアガス8を流
し、誘導プラズマ12中に混入させる。誘導プラズマ1
2の高温によって、キャリアガス8とプラズマシードガ
ス7と反応させ、その反応ガスを絶縁管11の下部より
取り出す。キャリアガス8は、ガス単独の場合もあれ
ば、ガスと粉末との混合体である場合もなる。この誘導
プラズマ12は、例えば半導体表面の成膜やエッジング
などのプラズマ処理に使われる。
In FIG. 4, when the induction plasma 12 is formed, the carrier gas 8 is caused to flow from the upper part of the insulating tube 8A and mixed into the induction plasma 12. Induction plasma 1
The high temperature of 2 causes the carrier gas 8 and the plasma seed gas 7 to react with each other, and the reaction gas is taken out from the lower portion of the insulating tube 11. The carrier gas 8 may be a gas alone or a mixture of gas and powder. The induction plasma 12 is used for plasma processing such as film formation and edging on the semiconductor surface.

【0008】[0008]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前述し
たような従来の装置は、直径の大きい誘導プラズマを形
成すると、誘導プラズマ内の温度分布が不均一になると
いう問題があった。従来の装置において、第一コイルに
は数MHz 以上、一般的には10MHz オーダの高周波電流
が流されていた。そのために表皮効果により誘導電流の
ほとんどが誘導プラズマの外周表面を流れ、高温領域が
外周側に片寄り、内部の温度上昇が充分でなかった。し
たがって、従来は直径にして50〜60mmの誘導プラ
ズマが実用に供されるのが限界であった。プラズマ処理
などの実用装置においては、温度分布が均一で、かつ出
来るだけ直径の大きい誘導プラズマを用いた方がプラズ
マ処理能力が向上する。
However, the conventional device as described above has a problem that when the induction plasma having a large diameter is formed, the temperature distribution in the induction plasma becomes non-uniform. In the conventional device, a high frequency current of several MHz or more, generally on the order of 10 MHz, was applied to the first coil. Therefore, most of the induced current flows on the outer peripheral surface of the induced plasma due to the skin effect, the high temperature region is biased toward the outer peripheral side, and the internal temperature rise is not sufficient. Therefore, conventionally, there was a limit to the practical use of induction plasma having a diameter of 50 to 60 mm. In a practical apparatus such as plasma processing, the plasma processing capability is improved by using induction plasma having a uniform temperature distribution and a diameter as large as possible.

【0009】この発明の目的は、直径が大きくなっても
温度分布が均一な誘導プラズマを形成することにある。
An object of the present invention is to form an induction plasma having a uniform temperature distribution even if its diameter is increased.

【0010】[0010]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、この発明の方法によれば、軸方向にらせん状に巻回
された第一コイルの内部にプラズマシードガスを軸方向
に流し、第一コイルの外周、又は第一コイルの内部から
下流側へ流れ出るプラズマシードガスの外周を軸方向に
らせん状に第二コイルでもって巻回し、第一コイルおよ
び第二コイルに周波数が互いに異なる交番電流を通電す
るとともに、第二コイルには第一コイルより低い周波数
の交番電流を通電することによってプラズマシードガス
をプラズマ化させることとする。
In order to achieve the above object, according to the method of the present invention, a plasma seed gas is axially flown inside a first coil spirally wound in an axial direction, The outer circumference of the first coil, or the outer circumference of the plasma seed gas flowing from the inside of the first coil to the downstream side is spirally wound around the second coil with the second coil, and the first coil and the second coil have alternating frequencies different from each other. It is assumed that the plasma seed gas is turned into plasma by passing an alternating current having a frequency lower than that of the first coil while passing a current.

【0011】上記目的を達成するために、この発明によ
れば、軸方向にらせん状に巻回された第一コイルと、こ
の第一コイルの内部を軸方向に流れるプラズマシードガ
スと、第一コイルの外周を軸方向にらせん状に巻回され
た第二コイルとにより構成され、第一コイルおよび第二
コイルに周波数が互いに異なる交番電流が通電されると
ともに、第二コイルには第一コイルより低い周波数の交
番電流が通電されてなるものとする。
In order to achieve the above object, according to the present invention, a first coil spirally wound in an axial direction, a plasma seed gas flowing axially inside the first coil, and a first coil The first coil and the second coil are supplied with alternating currents of different frequencies, and the second coil is composed of a second coil wound around the outer circumference of the coil in a spiral shape in the axial direction. It is assumed that an alternating current having a lower frequency is applied.

【0012】また、軸方向にらせん状に巻回された第一
コイルと、この第一コイルの内部を軸方向に流れるプラ
ズマシードガスと第一コイルの内部から下流側へ流れ出
るプラズマシードガスの外周を軸方向にらせん状に巻回
された第二コイルとにより構成され、第一コイルおよび
第二コイルに周波数が互いに異なる交番電流が通電され
るとともに、第二コイルには第一コイルより低い周波数
の交番電流が通電されてなるものとし、かかる構成にお
いて、第一コイルが複数配され、第一コイルの内部から
下流側へ流れ出る各プラズマシードガスを一括してその
外周を第二コイルが軸方向にらせん状に巻回されてなる
ものとする。
Further, the first coil wound in a spiral shape in the axial direction, the plasma seed gas flowing in the axial direction of the first coil and the outer periphery of the plasma seed gas flowing from the inside of the first coil to the downstream side. Is composed of a second coil spirally wound in the axial direction, alternating currents of different frequencies are applied to the first coil and the second coil, and the second coil has a lower frequency than the first coil. In this configuration, a plurality of first coils are arranged, and each plasma seed gas flowing out from the inside of the first coil to the downstream side is collectively surrounded by the second coil in the axial direction. It shall be wound in a spiral shape.

【0013】[0013]

【作用】この発明の構成によれば、第一コイルの外周、
又は第一コイルの内部から下流側へ流れ出るプラズマシ
ードガスの外周を第二コイルで巻回し、第二コイルには
第一コイルより低い周波数の交番電流を流す。第一コイ
ルによって誘導プラズマがまず形成され、この誘導プラ
ズマ中を第二コイルの誘導電流が流れる。第二コイルに
流す電流の周波数は第一コイルのそれより低いので表皮
効果が薄れ、誘導電流が誘導プラズマの外周のみなら
ず、より内部側にも流れやすくなる。ジュール加熱によ
って形成された高温領域が誘導プラズマの内部側にも拡
大するので、直径が大きくなっても、温度分布の均一な
誘導プラズマを形成することができる。
According to the structure of the present invention, the outer circumference of the first coil,
Alternatively, the outer periphery of the plasma seed gas flowing from the inside of the first coil to the downstream side is wound with a second coil, and an alternating current having a frequency lower than that of the first coil is passed through the second coil. An induction plasma is first formed by the first coil, and an induction current of the second coil flows in the induction plasma. Since the frequency of the current flowing through the second coil is lower than that of the first coil, the skin effect is weakened, and the induced current is more likely to flow not only to the outer circumference of the induction plasma but also to the inner side. Since the high temperature region formed by Joule heating expands to the inner side of the induction plasma, it is possible to form induction plasma with a uniform temperature distribution even if the diameter increases.

【0014】かかる構成において、第一コイルを複数配
し、第一コイルの内部から下流側へ流れ出る各プラズマ
シードガスを一括してその外周を第二コイルが軸方向に
らせん状に巻回される。この構成によって、第一コイル
によって複数の誘導プラズマが形成され、この誘導プラ
ズマが一括された状態の中を第二コイルの誘導電流が流
れる。第一コイルよって形成された各誘導プラズマの直
径は小さくても、これらが一括されるので直径が大きく
かつ温度分布の均一な誘導プラズマが形成される。
In such a structure, a plurality of first coils are arranged, and each plasma seed gas flowing out from the inside of the first coil to the downstream side is collectively wrapped with the second coil in the axial direction in a spiral shape. . With this configuration, a plurality of induction plasmas are formed by the first coil, and the induction current of the second coil flows in a state where the induction plasmas are collected. Even if the diameter of each induction plasma formed by the first coil is small, since they are put together, an induction plasma having a large diameter and a uniform temperature distribution is formed.

【0015】[0015]

【実施例】以下この発明を実施例に基づいて説明する。
図1はこの発明の実施例にかかる誘導プラズマ発生装置
の構成を示す断面図である。絶縁容器2の外周にもう一
つの絶縁容器16が配され、上下のフランジ40,90
に固定されている。絶縁容器16には冷却水17の流れ
に浸された第二コイル15が配され、交番電源14に接
続されている。第二コイル15は絶縁被覆された導体よ
りなり、絶縁容器12の外周を巻回している。その他は
図4の従来の装置と同様である。同じ部分には同一参照
符号を用いることにより詳細な説明は省略する。
EXAMPLES The present invention will be described below based on examples.
FIG. 1 is a sectional view showing the configuration of an induction plasma generator according to an embodiment of the present invention. Another insulating container 16 is arranged on the outer periphery of the insulating container 2, and the upper and lower flanges 40, 90 are provided.
It is fixed to. The second coil 15 immersed in the flow of the cooling water 17 is arranged in the insulating container 16 and connected to the alternating power source 14. The second coil 15 is made of an electrically insulating conductor and is wound around the outer circumference of the insulating container 12. Others are similar to those of the conventional device shown in FIG. The same parts are designated by the same reference numerals, and detailed description thereof is omitted.

【0016】図1において、高周波電源10の周波数は
数MHz ないし数10MHz であるが、交番電源14の周波
数は数10kHz ないし数100kHz である。第一コイル
1によって誘導プラズマ12が形成されるが、第二コイ
ル2による誘導電流は表皮効果が薄れるので誘導プラズ
マ12の内部まで流れやすくなる。そのために、誘導プ
ラズマは内部まで温度が均一になる。したがって、図4
の従来の装置における絶縁管13の内径dは50〜60
mmが限度であったのが、図1の装置では内径dを数1
00mmに拡大して構成しても、均一な誘導プラズマ1
2を得ることができる。図1の装置によって数100m
mの直径の誘導プラズマを形成させても、全体の温度が
均一なのでプラズマ処理を広い面積で実施することがで
き、プラズマ処理の効率が大幅に向上する。
In FIG. 1, the frequency of the high frequency power source 10 is several MHz to several tens of MHz, but the frequency of the alternating power source 14 is several tens of kHz to several hundreds of kHz. Although the induction plasma 12 is formed by the first coil 1, the induction current by the second coil 2 easily flows into the induction plasma 12 because the skin effect is weakened. Therefore, the temperature of the induction plasma becomes uniform even inside. Therefore, FIG.
The inner diameter d of the insulating tube 13 in the conventional device is 50 to 60
mm was the limit, but in the device of FIG.
Even if it is expanded to 00 mm and configured, a uniform induction plasma 1
2 can be obtained. A few hundred meters with the device of FIG.
Even if the induction plasma having a diameter of m is formed, the entire temperature is uniform, so that the plasma treatment can be performed in a large area, and the efficiency of the plasma treatment is significantly improved.

【0017】図2はこの発明の異なる実施例にかかる誘
導プラズマ発生装置の構成を示す断面図である。図4の
従来の装置と異なる個所は、フランジ41と42との間
に絶縁容器21が設けられ、フランジ41の上に絶縁容
器2が配されている点である。さらに、絶縁容器21の
内部には絶縁管22,23が設けられ、絶縁管22,2
3との間にはらせん状のスペーサ60Bが介装されてい
る。フランジ41にはキャリアガス80を通すための横
穴80Aと、シースガス60を通すための横穴60Aと
が設けられ、いずれも絶縁管22の内部に連通してい
る。一方、絶縁容器21の内側には冷却水20に浸され
た第二コイル15が配され、交番電源14に接続されて
いる。第二コイル15は絶縁被覆された導体よりなり、
絶縁管22の外周を巻回している。なお、図4ではキャ
リアガス8は上蓋5から送り込まれたが、図2の装置で
はフランジ41の横穴80Aから送り込まれている。ま
た、図1と同様に第一コイルには数MHz ないし数10MH
z の高周波電流が流され、第二コイルには数10kHz な
いし数100kHz の交番電流が流されている。
FIG. 2 is a sectional view showing the structure of an induction plasma generator according to another embodiment of the present invention. 4 is that the insulating container 21 is provided between the flanges 41 and 42, and the insulating container 2 is arranged on the flange 41. Further, insulating tubes 22 and 23 are provided inside the insulating container 21,
A spiral spacer 60B is interposed between the spacers 3 and 3. The flange 41 is provided with a lateral hole 80A for passing the carrier gas 80 and a lateral hole 60A for passing the sheath gas 60, both of which communicate with the inside of the insulating tube 22. On the other hand, the second coil 15 immersed in the cooling water 20 is arranged inside the insulating container 21 and is connected to the alternating power source 14. The second coil 15 is made of a conductor coated with insulation,
The outer circumference of the insulating tube 22 is wound. The carrier gas 8 is sent from the upper lid 5 in FIG. 4, but is sent from the lateral hole 80A of the flange 41 in the apparatus of FIG. Also, as in Fig. 1, the first coil has several MHz to several tens MH.
A high frequency current of z is applied, and an alternating current of several 10 kHz to several 100 kHz is applied to the second coil.

【0018】図2において、第一コイル1の内側に形成
される誘導プラズマ18は、図4における誘導プラズマ
12と同様のメカニズムにて形成される。この誘導プラ
ズマ18はプラズマシードガス7の流れに従って、下方
に進み、内径の広い絶縁管22の中に送り込まれる。そ
のために、誘導プラズマ18は直径が広がり、誘導プラ
ズマ19となる。この誘導プラズマ19の外側には、第
二コイル15が配されているので誘導電流が誘起され、
誘導プラズマ19全体が加熱される。なお、シースガス
60はらせん状のスペーサ60Bを介して流れ出るの
で、シースガス6の流れと同様に絶縁管22の内壁面に
沿ってらせん状に流れている。このシースガス60によ
って、誘導プラズマ19が絶縁管22に直接触れないよ
うにしている。この状態で横穴80Aからキャリアガス
80を流し込み、誘導プラズマ19中に混入させる。
In FIG. 2, the induction plasma 18 formed inside the first coil 1 is formed by the same mechanism as the induction plasma 12 in FIG. The induction plasma 18 advances downward according to the flow of the plasma seed gas 7 and is fed into the insulating tube 22 having a wide inner diameter. Therefore, the induction plasma 18 has a larger diameter and becomes the induction plasma 19. Since the second coil 15 is arranged outside the induction plasma 19, an induction current is induced,
The entire induction plasma 19 is heated. Since the sheath gas 60 flows out through the spiral spacer 60B, it flows spirally along the inner wall surface of the insulating pipe 22 like the sheath gas 6. The sheath gas 60 prevents the induction plasma 19 from directly contacting the insulating tube 22. In this state, the carrier gas 80 is flown through the lateral hole 80A and mixed into the induction plasma 19.

【0019】図2の構成にしておけば、上部の絶縁管1
1の内径dを必ずしも50ないし60mm以下する必要
はない。誘導プラズマ18は点弧するだけでよく、その
内部の温度分布は均一でなくてもよい。プラズマ18が
下方に流れ誘導プラズマ19となったときに、第二コイ
ル15による誘導電流によって全体が均一に加熱され
る。例えば、絶縁管11の内径dを100mm、絶縁管
22の内径Dを300mmに構成しても、直径が数10
0mmでかつ内部まで温度が均一な誘導プラズマを形成
することができる。
With the configuration shown in FIG. 2, the upper insulating tube 1
The inner diameter d of 1 does not necessarily have to be 50 to 60 mm or less. The induction plasma 18 need only be ignited, and the temperature distribution inside the induction plasma 18 need not be uniform. When the plasma 18 flows downward and becomes the induction plasma 19, the whole is uniformly heated by the induction current by the second coil 15. For example, even if the inner diameter d of the insulating tube 11 is 100 mm and the inner diameter D of the insulating tube 22 is 300 mm, the diameter is several tens.
It is possible to form an induction plasma having a uniform temperature of 0 mm inside.

【0020】図3は、この発明のさらに異なる実施例に
かかる誘導プラズマ発生装置の構成を示す断面図であ
る。図2の構成と異なる個所は、上側のフランジ43の
上部に複数個の第一コイル1が配され、それぞれ絶縁管
11の内部に誘導プラズマ18が形成できるようにして
いる点である。絶縁管22の内部で複数の誘導プラズマ
18を一括し、1つの誘導プラズマ24に成長させてい
る。
FIG. 3 is a sectional view showing the structure of an induction plasma generator according to a further different embodiment of the present invention. The difference from the configuration of FIG. 2 is that a plurality of first coils 1 are arranged on the upper side of the upper flange 43 so that the induction plasma 18 can be formed inside the insulating tube 11. A plurality of induction plasmas 18 are collectively packaged inside the insulating tube 22 to grow into one induction plasma 24.

【0021】図3の構成にしておけば、図2の場合と同
様に上部の絶縁管11の内径dを必ずしも50ないし6
0mm以下する必要はない。誘導プラズマ18が点弧す
るだけでよく、内部温度分布は均一でなくてもよい。プ
ラズマ18が下方に流れ誘導プラズマ24となったとき
に、第二コイル15による誘導電流によって全体が均一
に加熱される。図3は誘導プラズマ18が2個の例であ
るが、この数をさらに増すことによって、誘導プラズマ
24の直径を増すことができる。例えば、絶縁管11を
4個配し、その内径dを100mm、絶縁管22の内径
Dを500mmに構成しても直径が従来のものよりも1
桁大きい誘導プラズマを内部まで温度を均一な状態で形
成することができる。
With the structure of FIG. 3, the inner diameter d of the upper insulating tube 11 is not necessarily 50 to 6 as in the case of FIG.
It does not need to be 0 mm or less. The induction plasma 18 need only be ignited, and the internal temperature distribution need not be uniform. When the plasma 18 flows downward and becomes the induction plasma 24, the whole is uniformly heated by the induction current by the second coil 15. Although FIG. 3 shows an example of two induction plasmas 18, the diameter of the induction plasma 24 can be increased by further increasing the number. For example, even if four insulating tubes 11 are arranged and the inner diameter d is 100 mm and the inner diameter D of the insulating tube 22 is 500 mm, the diameter is 1 more than that of the conventional one.
It is possible to form an inductive plasma that has an order of magnitude larger than that of the inner plasma with a uniform temperature.

【0022】[0022]

【発明の効果】この発明は前述のように、第一コイルの
外周、又は第一コイルの内部から下流側へ流れ出るプラ
ズマシードガスの外周を第二コイルで巻回し、第二コイ
ルには第一コイルより低い周波数の交番電流を流す。こ
の方法によって、誘導プラズマの直径を50mmないし
60mmより大幅に大きくし数100mmに形成しても
温度分布は内部まで均一であり、プラズマ処理の効率が
大きく向上する。
As described above, according to the present invention, the outer circumference of the first coil or the outer circumference of the plasma seed gas flowing from the inside of the first coil to the downstream side is wound by the second coil, and the first coil is wound around the second coil. An alternating current of lower frequency than the coil is passed. By this method, even if the diameter of the induction plasma is greatly increased from 50 mm to 60 mm and formed to several hundreds mm, the temperature distribution is uniform even inside, and the efficiency of plasma treatment is greatly improved.

【0023】また、上記において、第一コイルを複数配
し、第一コイルの内部から下流側へ流れ出る各プラズマ
シードガスを一括してその外周を第二コイルが軸方向に
らせん状に巻回される。これによって、第一コイルによ
って形成させる誘導プラズマの数を増せば、従来より桁
違いに大きな直径の誘導プラズマを温度分布が均一の状
態で形成することができる。したがって、プラズマ処理
の効率がさらに向上する。
Further, in the above, a plurality of first coils are arranged, and each plasma seed gas flowing out from the inside of the first coil to the downstream side is collectively wrapped with the second coil in a spiral shape in the axial direction. It As a result, if the number of induction plasmas formed by the first coil is increased, it is possible to form induction plasmas having a diameter that is an order of magnitude larger than that of the prior art, with a uniform temperature distribution. Therefore, the efficiency of plasma processing is further improved.

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

【図1】この発明の実施例にかかる誘導プラズマ発生装
置の構成を示す断面図
FIG. 1 is a sectional view showing a configuration of an induction plasma generator according to an embodiment of the present invention.

【図2】この発明の異なる実施例にかかる誘導プラズマ
発生装置の構成を示す断面図
FIG. 2 is a sectional view showing the configuration of an induction plasma generator according to another embodiment of the present invention.

【図3】この発明のさらに異なる実施例にかかる誘導プ
ラズマ発生装置の構成を示す断面図
FIG. 3 is a sectional view showing the configuration of an induction plasma generator according to a further different embodiment of the present invention.

【図4】従来の誘導プラズマ発生装置の構成を示す断面
FIG. 4 is a sectional view showing the configuration of a conventional induction plasma generator.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1:第一コイル、2,16,21:絶縁容器、8A,1
1,13,22,23:絶縁管、3,17,20:冷却
水、40,41,42,43,90:フランジ、5:上
蓋、6:シースガス、7:プラズマシードガス、8:キ
ャリアガス、10:高周波電源、12,18,19,2
4:誘導プラズマ、14:交番電源、15:第二コイ
ル、80A,60A,7A,6A:横穴、6B,60
B:スペーサ
1: first coil, 2, 16, 21: insulating container, 8A, 1
1, 13, 22, 23: Insulation pipe, 3, 17, 20: Cooling water, 40, 41, 42, 43, 90: Flange, 5: Upper lid, 6: Sheath gas, 7: Plasma seed gas, 8: Carrier gas 10: high frequency power supply, 12, 18, 19, 2
4: Induction plasma, 14: Alternating power source, 15: Second coil, 80A, 60A, 7A, 6A: Side hole, 6B, 60
B: Spacer

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 作田 忠裕 石川県松任市村井東2−3−7 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continued Front Page (72) Inventor Tadahiro Sakuta 2-3-7 Muraihigashi, Matsuto-shi, Ishikawa Prefecture

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】軸方向にらせん状に巻回された第一コイル
の内部にプラズマシードガスを軸方向に流し、第一コイ
ルの外周、又は第一コイルの内部から下流側へ流れ出る
プラズマシードガスの外周を軸方向にらせん状に第二コ
イルでもって巻回し、第一コイルおよび第二コイルに周
波数が互いに異なる交番電流を通電するとともに、第二
コイルには第一コイルより低い周波数の交番電流を通電
することによってプラズマシードガスをプラズマ化させ
ることを特徴とする誘導プラズマの発生方法。
1. A plasma seed gas in which a plasma seed gas is caused to flow in the axial direction inside a first coil that is spirally wound in the axial direction and flows out to the downstream side from the outer periphery of the first coil or the inside of the first coil. The coil is wound around the outer circumference of the coil in the axial direction with a second coil, and alternating currents of different frequencies are applied to the first coil and the second coil. A method of generating induction plasma, characterized in that the plasma seed gas is turned into plasma by energizing the plasma.
【請求項2】請求項1記載の方法を実施する装置であっ
て、軸方向にらせん状に巻回された第一コイルと、この
第一コイルの内部を軸方向に流れるプラズマシードガス
と、第一コイルの外周を軸方向にらせん状に巻回された
第二コイルとにより構成され、第一コイルおよび第二コ
イルに周波数が互いに異なる交番電流が通電されるとと
もに、第二コイルには第一コイルより低い周波数の交番
電流が通電されてなることを特徴とする誘導プラズマ発
生装置。
2. An apparatus for carrying out the method according to claim 1, wherein a first coil spirally wound in an axial direction, and a plasma seed gas flowing in the first coil in the axial direction are provided. The first coil and the second coil are spirally wound around the outer periphery of the first coil in the axial direction, and alternating currents having different frequencies are applied to the first coil and the second coil. An induction plasma generator characterized in that an alternating current having a frequency lower than that of one coil is applied.
【請求項3】請求項1記載の方法を実施する装置であっ
て、軸方向にらせん状に巻回された第一コイルと、この
第一コイルの内部を軸方向に流れるプラズマシードガス
と第一コイルの内部から下流側へ流れ出るプラズマシー
ドガスの外周を軸方向にらせん状に巻回された第二コイ
ルとにより構成され、第一コイルおよび第二コイルに周
波数が互いに異なる交番電流が通電されるとともに、第
二コイルには第一コイルより低い周波数の交番電流が通
電されてなることを特徴とする誘導プラズマ発生装置。
3. An apparatus for carrying out the method according to claim 1, wherein a first coil spirally wound in an axial direction, a plasma seed gas flowing axially in the first coil, and It is composed of a second coil spirally wound in the axial direction around the outer periphery of the plasma seed gas flowing from the inside of one coil to the downstream side, and alternating currents having different frequencies are applied to the first coil and the second coil. In addition, the induction plasma generator is characterized in that an alternating current having a frequency lower than that of the first coil is applied to the second coil.
【請求項4】請求項3記載のものにおいて、第一コイル
が複数配され、第一コイルの内部から下流側へ流れ出る
各プラズマシードガスを一括してその外周を第二コイル
が軸方向にらせん状に巻回されてなることを特徴とする
誘導プラズマ発生装置。
4. The one according to claim 3, wherein a plurality of first coils are arranged, and each plasma seed gas flowing from the inside of the first coil to the downstream side is bundled together and the second coil spirals in the axial direction. An induction plasma generator characterized by being wound into a shape.
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