JP6473042B2

JP6473042B2 - 電磁石装置

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Publication number: JP6473042B2
Application number: JP2015096248A
Authority: JP
Inventors: 知範大橋
Original assignee: Ebara Corp
Current assignee: Ebara Corp
Priority date: 2015-05-11
Filing date: 2015-05-11
Publication date: 2019-02-20
Anticipated expiration: 2035-05-11
Also published as: JP2016213075A

Description

本発明は、例えばプラズマ処理装置のプラズマ密度の分布を制御するために用いられる電磁石装置に関する。

従来、プラズマエッチング装置等のプラズマ処理装置において、チャンバ内に発生するプラズマ密度の分布を、電磁石装置が発生させる磁界によって制御することが知られている。具体的には、例えばプラズマエッチング装置において、エッチングガスが導入されたチャンバ内部に互いに直交する方向の電場及び磁場を加えることにより、ローレンツ力が発生する。このローレンツ力により電子がドリフト運動を行いつつ、磁力線に捕捉される。これにより、電子とエッチングガスの分子や原子との衝突頻度が増加し、高密度のプラズマが発生する。これは、いわゆるマグネトロン放電ともいわれる。

このようなプラズマ処理装置に用いられる電磁石装置として、鉄心からなる棒状のヨークの外周にコイルを巻回して形成した電磁石（例えば、特許文献１参照）や、板状のヨークに設けられた環状の溝にコイルを配置して形成された電磁石が知られている。

特開２０１３−１４９７２２号公報

板状のヨークに設けられた環状の溝にコイルを配置して形成される電磁石装置においては、例えば熱硬化性樹脂等によりコイルが溝に固定される。熱硬化性樹脂は、熱硬化反応及び硬化時の高温から常温へ戻す際の熱収縮により、収縮する。この熱硬化性樹脂の収縮は、ヨークを変形させることになる。ヨークが変形すると、プラズマ処理装置のチャンバ内に形成される磁場が処理対象物である基板の平面に対して均一でなくなり、その結果、基板に対する処理が均一に行われなくなるという問題点がある。

本発明は上記問題に鑑みてなされたものであり、その目的は、ヨークの変形が抑制された電磁石装置を提供することである。

上記目的を達成するため、本発明の第１形態に係る電磁石装置は、プラズマ処理装置に用いられる電磁石装置であって、前面に環状の溝を有するヨークと、前記溝に配置される環状のコイルと、前記コイルを内包するように設けられ、前記コイルを前記ヨークに対して固定しかつ伝熱するための樹脂と、を有し、前記ヨークの前記溝の外周面と、前記コイルの径方向外側に設けられた前記樹脂との間に隙間が設けられる。

上記目的を達成するため、本発明の第２形態に係る電磁石装置は、第１形態の電磁石装置において、前記コイルは、前記溝の内部に収納される。

上記目的を達成するため、本発明の第３形態に係る電磁石装置は、第１形態又は第２形態の電磁石装置において、前記コイルは、前記コイルの幅方向中央部が前記溝の幅方向中央より径方向内側に位置するように、前記溝に配置される。

上記目的を達成するため、本発明の第４形態に係る電磁石装置は、第１形態ないし第３形態のいずれかの電磁石装置において、前記コイルは、前記コイルの深さ方向中央部が前記溝の深さ方向中央より底部側に位置するように、前記溝に配置される。

上記目的を達成するため、本発明の第５形態に係る電磁石装置は、第１形態ないし第４形態のいずれかの電磁石装置において、前記樹脂は、耐熱性および熱伝導性の良好な樹脂である。

上記目的を達成するため、本発明の第６形態に係る電磁石装置は、第１形態ないし第５形態のいずれかの電磁石装置において、前記溝の内周面の少なくとも一部は、前記溝の深さが深くなるに従って前記溝の幅が広くなるように形成されたテーパ面を有する。

上記目的を達成するため、本発明の第７形態に係る電磁石装置は、第１形態ないし第６形態のいずれかの電磁石装置において、前記コイルに通電するための配線を有し、
前記ヨークは、前記溝内部と背面側とを貫通する貫通孔を有し、前記配線は、前記貫通孔を通過するように設けられる。

上記目的を達成するため、本発明の第８形態に係る電磁石装置は、第１形態ないし第７形態のいずれかの電磁石装置において、前記ヨークの背面側に配置される冷却プレートを有する。

上記目的を達成するため、本発明の第９形態に係る電磁石装置は、第８形態の電磁石装置において、前記ヨークの背面と前記冷却プレートとの間に配置される伝熱シートを有する。

本発明によれば、ヨークの変形が抑制された、高精度に空間磁場分布を制御可能な電磁石装置を提供することができる。また、本発明によりコンパクトで省エネルギーな（コイル発熱が少ない）電磁石装置を提供することができる。

本発明の実施形態に係る電磁石装置が用いられるプラズマ処理装置の概略側断面図である。本発明の実施形態に係る電磁石装置の上面図である。本発明の実施形態に係る電磁石装置の側断面図である。本発明の実施形態に係る電磁石装置の部分拡大断面図である。本発明の実施形態に係る電磁石装置の斜視図である。本発明の実施形態に係る電磁石装置の部分拡大断面図である。冷却プレートの断面の一例を示す図である。冷却プレートの断面の一例を示す図である。

以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。図１は、本発明の実施形態に係る電磁石装置が用いられるプラズマ処理装置の概略側断面図である。図１に示すように、プラズマ処理装置１０は、チャンバ１３と、基板Ｗを載置するための基板ステージ１４と、チャンバ１３の上面に配置された電磁石装置２０と、電磁石装置２０を制御するためのコントローラ１１とを備えている。

基板ステージ１４はチャンバ１３内に配置され、その上面に基板Ｗが載置される。チャンバ１３内は図示しない真空ポンプにより排気される。チャンバ１３内には、図示しない
ガス導入手段が設けられ、ガス導入手段により例えばエッチングガス等がチャンバ１３内に導入される。

電磁石装置２０は、隔壁（チャンバ１３の天板）を介してチャンバ１３内に磁場を形成するように構成される。電磁石装置２０が形成する磁場は、電磁石装置２０の周方向に均一な略同心円状の磁場となる。

コントローラ１１は、電磁石装置２０と電気的に接続される。コントローラ１１は、電磁石装置２０に任意のコイル電流を印加することができるように構成される。

プラズマ処理装置１０は、例えば、基板ステージ１４とチャンバ１３の天板との間に形成された鉛直方向の電場に対して直交する方向に、電磁石装置２０によって水平方向の磁場が形成される。これにより、プラズマ密度分布がコントロールされ、基板が処理される。

次に、図１に示した本発明の実施形態に係る電磁石装置２０について詳細に説明する。図２は電磁石装置２０の上面図であり、図３は図２に示した３−３断面における電磁石装置２０の側断面図であり、図４は図３に示した電磁石装置２０の破線枠で囲った部分の拡大断面図であり、図５は電磁石装置２０の斜視図である。なお、以下の説明において電磁石装置２０の「前面」とはプラズマ処理装置１０の基板Ｗ（処理対象物）に向けられる面をいい、電磁石装置２０の「背面」とは前面と逆側の面をいう。

図２及び図３に示すように、電磁石装置２０は、略円盤状のヨーク２１と、環状のコイル２３ａ，２３ｂ，２３ｃ，２３ｄと、ヨーク２１の背面側に配置される冷却プレート４０と、ヨーク２１の背面と冷却プレート４０との間に配置される伝熱シート４５と、を有する。

ヨーク２１は、例えば表面にＮｉめっきがされた純鉄から形成される。純鉄は加工性のよいものが望ましい。ヨーク２１の中心には、例えばプラズマ処理ガス等の配管を通すための貫通孔３０がヨーク２１の厚さ方向に形成される。ヨーク２１は、略円盤状のバックヨーク２１ａと、バックヨーク２１ａの前面に設けられる５つのヨーク側面部２１ｂとを有する。５つのヨーク側面部２１ｂは、それぞれ径の異なる環状に形成される。言い換えれば、ヨーク２１は、同心円状に４つの環状の溝２２ａ，２２ｂ，２２ｃ，２２ｄをその前面に有する。溝２２ａ，２２ｂ，２２ｃ，２２ｄは、溝２２ａが最も径が小さく、溝２２ｂ、溝２２ｃ、溝２２ｄの順に径が大きくなるように形成される。

コイル２３ａ，２３ｂ，２３ｃ，２３ｄは、それぞれ径が異なるように形成される。即ち、コイル２３ａ，２３ｂ，２３ｃ，２３ｄは、コイル２３ａが最も径が小さく、コイル２３ｂ、コイル２３ｃ、コイル２３ｄの順に径が大きくなるように形成される。コイル２３ａ，２３ｂ，２３ｃ，２３ｄは、それぞれ溝２２ａ，２２ｂ，２２ｃ，２２ｄの内部に配置される。なお、ここで「内部に配置される」とは、コイル２３ａ，２３ｂ，２３ｃ，２３ｄが、溝２２ａ，２２ｂ，２２ｃ，２２ｄからはみ出ることなく、完全に溝２２ａ，２２ｂ，２２ｃ，２２ｄ内に配置されることを意味する。コイル２３ａ，２３ｂ，２３ｃ，２３ｄに通電することによって発生する磁場の磁力線は、ヨーク２１のバックヨーク２１ａ及びヨーク側面部２１ｂを通過するので、コイル２３ａ，２３ｂ，２３ｃ，２３ｄが溝２２ａ，２２ｂ，２２ｃ，２２ｄ内部に配置されることにより、磁力線がヨーク２１を通過しやすくなる。このため、コイル２３ａ，２３ｂ，２３ｃ，２３ｄが溝２２ａ，２２ｂ，２２ｃ，２２ｄからはみ出るように配置される場合に比べて、磁場分布のばらつきを抑えることができる。

溝２２ａ，２２ｂ，２２ｃ，２２ｄには、それぞれエポキシ樹脂２４ａ，２４ｂ，２４ｃ，２４ｄが設けられる。エポキシ樹脂２４ａ，２４ｂ，２４ｃ，２４ｄは、コイル２３ａ，２３ｂ，２３ｃ，２３ｄを内包するように設けられ、コイル２３ａ，２３ｂ，２３ｃ，２３ｄをヨーク２１に対して固定し且つ伝熱する。ここで、本発明は、エポキシ樹脂２４ａ，２４ｂ，２４ｃ，２４ｄに限らず、例えば、シリコーン系樹脂又はウレタン樹脂等の熱硬化性樹脂を採用することができる。耐熱性、熱膨張率、および熱伝導性の良好なエポキシ樹脂を用いることが好ましい。

上述したように、熱硬化性樹脂は、熱硬化反応及び硬化時の高温から常温へ戻す際の熱収縮により、収縮する。この熱硬化性樹脂の収縮は、ヨーク２１を変形させることがある。この変形の１つのモードは、コイル２３ａ，２３ｂ，２３ｃ，２３ｄの径方向外側に設けられた熱硬化性樹脂がヨーク２１の溝２２ａ，２２ｂ，２２ｃ，２２ｄの外周面を径方向内側に引っ張ることによって生じる。このため、本実施形態に係る電磁石装置２０では、図３及び図４に示すように、コイル２３ａ，２３ｂ，２３ｃ，２３ｄの径方向外側に設けられたエポキシ樹脂２４ａ，２４ｂ，２４ｃ，２４ｄと、ヨーク２１の溝２２ａ，２２ｂ，２２ｃ，２２ｄの外周面との間に、それぞれ隙間２７ａ，２７ｂ，２７ｃ，２７ｄが設けられる。一方で、コイル２３ａ，２３ｂ，２３ｃ，２３ｄの径方向内側が、エポキシ樹脂２４ａ，２４ｂ，２４ｃ，２４ｄを介して、ヨーク２１に対して固定される。

図４に示すように、溝２２ａの外周面には、例えばフッ素系剥離剤２９が塗布される。この剥離剤２９は、溝２２ａにエポキシ樹脂２４ａを充填する前に溝２２ａの外周面に塗布される。これにより、エポキシ樹脂２４ａを熱硬化させることによりエポキシ樹脂２４ａが収縮したときに、エポキシ樹脂２４ａが溝２２ａの外周面から容易に剥離される。このため、ヨーク２１に加えられる応力が抑制されつつ、隙間２７ａが形成される。図中省略されているが、同様に溝２２ｂ，２２ｃ，２２ｄの外周面にも剥離剤２９が塗布される。

エポキシ樹脂２４ａ，２４ｂ，２４ｃ，２４ｄを溝２２ａ，２２ｂ，２２ｃ，２２ｄの外周面から剥離させることで、エポキシ樹脂２４ａ，２４ｂ，２４ｃ，２４ｄの収縮によって生じるヨーク２１の径方向内側への応力が低減され、ヨーク２１が変形することを抑制することができる。

コイル２３ａ，２３ｂ，２３ｃ，２３ｄは、コイル２３ａ，２３ｂ，２３ｃ，２３ｄの幅方向中央部が、溝２２ａ，２２ｂ，２２ｃ，２２ｄの幅方向中央よりも、径方向内側に位置するように配置され、且つコイル２３ａ，２３ｂ，２３ｃ，２３ｄの深さ方向中央部が、溝２２ａ，２２ｂ，２２ｃ，２２ｄの深さ方向中央よりも、底部側に位置するように配置される。

図４に示すように溝２２ａ，２２ｂの内周面は、溝２２ａ，２２ｂの深さが深くなるに従って幅が広くなるテーパ面４４ａ，４４ｂを有する。即ち、テーパ面４４ａ，４４ｂにより、溝２２ａ，２２ｂの底部側の幅が比較的広く形成され、溝２２ａ，２２ｂの入口側（底部側と逆側）の幅が比較的狭く形成される。図示のように溝２２ａ，２２ｂの内周面の一部がテーパ状に形成されていてもよいし、内周面の全部がテーパ状に形成されていてもよい。尚、テーパ角度は約２°以上約３°以下が望ましい。これにより、コイル２３ａ，２３ｂ及びエポキシ樹脂２４ａ，２４ｂが溝２２ａ，２２ｂから脱落することを抑制することができる。図中省略されているが、同様に溝２２ｃ，２２ｄの外周面も、その深さ方向に沿って幅が広くなるテーパ面を有する。

図３に示すように、ヨーク２１のバックヨーク２１ａには、溝２２ａ，２２ｂ，２２ｃ，２２ｄの内部とヨーク２１の背面側とを貫通する貫通孔２８ａ，２８ｂ，２８ｃ，２８
ｄが形成される。図２に示すように、貫通孔２８ａ，２８ｂ，２８ｃ，２８ｄはそれぞれ３つの孔から構成される。コイル２３ａ，２３ｂ，２３ｃ，２３ｄに通電するための２本の配線（図６参照）とコイル２３ａ，２３ｂ，２３ｃ，２３ｄの温度を検出する図示しない２本の温度センサの配線とからなる計４本の配線が、コイル２３ａ，２３ｂ，２３ｃ，２３ｄから貫通孔２８ａ，２８ｂ，２８ｃ，２８ｄの３つの孔をそれぞれ通じて、ヨーク２１の背面側に配置される。

図２及び図３に示すように、冷却プレート４０は、ヨーク２１の背面側に配置され、例えばボルトなどの締結部材５０により、ヨーク２１に締結される。冷却プレート４０は、厚み方向に貫通する孔４３ａ，４３ｂ，４３ｃを有する。孔４３ａ，４３ｂ，４３ｃは、冷却プレート４０がヨーク２１の背面に締結されたときに、貫通孔２８ａ，２８ｂ，２８ｃの位置に対応する位置に配置されるように形成される。したがって、コイル２３ａ，２３ｂ，２３ｃに通電するための配線（図６参照）及びコイル２３ａ，２３ｂ，２３ｃの温度を検出する図示しない温度センサの配線は、コイル２３ａ，２３ｂ，２３ｃから貫通孔２８ａ，２８ｂ，２８ｃ及び孔４３ａ，４３ｂ，４３ｃを通じて、冷却プレート４０の背面側に配置される。ヨーク２１の貫通孔２８ｄが形成される位置の背面側には冷却プレート４０は配置されない。このため、コイル２３ｄに通電するための配線（図６参照）及びコイル２３ｄの温度を検出する図示しない温度センサの配線は、貫通孔２８ｄのみを通じてヨーク２１の背面側に配置される。

図２及び図５に示すように、冷却プレート４０は、その内部に水を通過させる水冷管４１を有し、水冷管４１は冷却プレート４０の外部に位置する入口４１ａ及び出口４１ｂを有する。

図３に示すように、ヨーク２１の背面には凹部２１ｃが形成される。凹部２１ｃには、ヨーク２１の熱を冷却プレート４０に伝えるための伝熱シート４５が配置される。即ち、伝熱シート４５の一方の面がヨーク２１に接触し他方の面が冷却プレート４０に接触するように、伝熱シート４５はヨーク２１の背面と冷却プレート４０との間に配置される。伝熱シート４５は、ヨーク２１の背面と冷却プレート４０との間の略全体に亘って配置されている。冷却プレート４０は、締結部材５０によって伝熱シート４５に密着するように締結される。凹部２１ｃの深さは伝熱シート４５に適当なつぶし圧を与え、これにより伝熱特性が保たれる。

コイル２３ａ，２３ｂ，２３ｃ，２３ｄに通電することによって生じる熱は、エポキシ樹脂２４ａ，２４ｂ，２４ｃ，２４ｄを介してヨーク２１に伝わる。ヨーク２１に伝わった熱は、バックヨーク２１ａから伝熱シート４５により効率よく冷却プレート４０に伝わる。このようにして、コイル２３ａ，２３ｂ，２３ｃ，２３ｄに通電することよって生じる熱が効率よく抜熱される。

また、冷却プレート４０の背面側に図１に示したコントローラ１１を配置した場合は、冷却プレート４０は、コントローラ１１が有するアンプ等の抜熱も行うことができる。

次に、図２に示したコイル２３ａ，２３ｂ，２３ｃ，２３ｄの配線の構成について説明する。図６は、電磁石装置２０の部分拡大断面図である。コイル２３ａは配線５２ａ，５３ａを有し、コイル２３ｂは配線５２ｂ，５３ｂを有する。図示省略されているが、コイル２３ｃ，２３ｄも同様にそれぞれ配線を有する。コイル２３ａ，２３ｂ，２３ｃ，２３ｄは、それぞれ別の配線によりコントローラ１１と通電可能に接続されているので、コントローラ１１はそれぞれのコイル２３ａ，２３ｂ，２３ｃ，２３ｄを独立して制御することができる。このため、コントローラ１１が各コイル２３ａ，２３ｂ，２３ｃ，２３ｄにそれぞれ任意の電流を印加することにより、電磁石装置２０の前面側に任意の同心円状の
磁場を形成することができる。ひいては、図１に示したプラズマ処理装置１０において、チャンバ１３内に形成されるプラズマの分布を調節することができる。

次に、図２ないし図６に示した冷却プレート４０の冷却構造について説明する。図７及び図８は、冷却プレート４０の断面の一例を示す図である。なお、説明の便宜上、図３に示したヨーク２１及び伝熱シート４５が図７及び図８に簡略化されて図示されている。

図７に示すように、伝熱シート４５を介してヨーク２１の背面側に配置される冷却プレート４０は、伝熱シート４５と接触する側（前面側）に溝６０を有する。溝６０には、内部に水等の冷却媒体が流れる水冷パイプ６１が設けられる。水冷パイプ６１と溝６０との隙間にはシール剤６２が充填され、シール剤６２によって水冷パイプ６１が溝６０の内部に固定される。これにより、水冷パイプ６１に流れる冷却媒体は、ヨーク２１、伝熱シート４５、及びシール剤６２を介して、コイル２３ａ，２３ｂ，２３ｃ，２３ｄ（図３等参照）に通電することにより発生する熱を効率よく吸収することができる。図示の矢印Ａ１は、熱の移動を示している。なお、冷却プレート４０は、例えばアルミニウムから構成され、水冷パイプ６１はステンレス鋼（ＳＵＳ）等から構成される。

また、図８に示す冷却プレート４０は、伝熱シート４５と接触する側（前面側）に凹部６５を有し、凹部６５に溝６０が形成される。溝６０には、水冷パイプ６１が設けられる。水冷パイプ６１と溝６０との隙間にはシール剤６２が充填される。さらに、凹部６５には、水冷パイプ６１を溝６０に押さえつけるように構成された押さえ板６６が設けられる。押さえ板６６は、押えネジ６３により冷却プレート４０に固定される。これにより、水冷パイプ６１は、シール剤６２と押さえ板６６により、溝６０内に固定される。コイル２３ａ，２３ｂ，２３ｃ，２３ｄ（図３等参照）に通電することにより発生する熱は、図７に示した冷却プレート４０と同様に、ヨーク２１、伝熱シート４５、及びシール剤６２を介して、水冷パイプ６１に流れる冷却媒体に効率よく吸収される。また、図８に示す冷却プレート４０では、押さえ板６６が、溝６０内に水冷パイプ６１を確実に固定することができる。

以上で説明したように、本実施形態に係る電磁石装置２０は、コイル２３ａ，２３ｂ，２３ｃ，２３ｄの径方向外側に設けられたエポキシ樹脂２４ａ，２４ｂ，２４ｃ，２４ｄと溝２２ａ，２２ｂ，２２ｃ，２２ｄの外周面との間に隙間２７ａ，２７ｂ，２７ｃ，２７ｄが設けられるので、エポキシ樹脂２４ａ，２４ｂ，２４ｃ，２４ｄの収縮によってヨーク２１が変形することを抑制することができる。加えて、プラズマ処理時にコイル２３ａ，２３ｂ，２３ｃ，２３ｄに電流が加えられるとコイル２３ａ，２３ｂ，２３ｃ，２３ｄが発熱し、ヨーク２１が熱せられる。このとき、コイル２３ａ，２３ｂ，２３ｃ，２３ｄとヨーク２１との熱膨張係数の差によって生じる応力を、エポキシ樹脂２４ａ，２４ｂ，２４ｃ，２４ｄが溝２２ａ，２２ｂ，２２ｃ，２２ｄの外周面に接着している場合に比べて緩和することができる。

また、溝２２ａ，２２ｂ，２２ｃ，２２ｄの外周面に剥離剤２９が塗布されているので、エポキシ樹脂２４ａ，２４ｂ，２４ｃ，２４ｄが熱硬化したときに、エポキシ樹脂２４ａ，２４ｂ，２４ｃ，２４ｄが溝２２ａ，２２ｂ，２２ｃ，２２ｄの外周面から容易に剥離される。このため、ヨーク２１に加わる応力を低減しつつ、隙間２７ａ，２７ｂ，２７ｃ，２７ｄを容易に形成することができる。

なお、本実施形態に係る電磁石装置２０では、剥離剤２９を用いているが、これに限られない。例えばコイル２３ａ，２３ｂ，２３ｃ，２３ｄの径方向外側に設けられたエポキシ樹脂２４ａ，２４ｂ，２４ｃ，２４ｄと溝２２ａ，２２ｂ，２２ｃ，２２ｄの外周面との間にスペーサを配置する等して、溝２２ａ，２２ｂ，２２ｃ，２２ｄにエポキシ樹脂２
４ａ，２４ｂ，２４ｃ，２４が溝２２ａ，２２ｂ，２２ｃ，２２ｄに接着しないようにし、隙間２７ａ，２７ｂ，２７ｃ，２７ｄを形成してもよい。

本実施形態に係る電磁石装置２０では、コイル２３ａ，２３ｂ，２３ｃ，２３ｄが溝２２ａ，２２ｂ，２２ｃ，２２ｄの内部に収納されるので、コイル２３ａ，２３ｂ，２３ｃ，２３ｄが溝２２ａ，２２ｂ，２２ｃ，２２ｄからはみ出るように配置される場合に比べて、磁場分布のばらつきをより抑えることができる。

本実施形態に係る電磁石装置２０では、コイル２３ａ，２３ｂ，２３ｃ，２３ｄは、コイル２３ａ，２３ｂ，２３ｃ，２３ｄの幅方向中央部が溝２２ａ，２２ｂ，２２ｃ，２２ｄの幅方向中央よりも径方向内側に位置するように配置される。これにより、コイル２３ａ，２３ｂ，２３ｃ，２３ｄがよりヨーク２１に近い位置に配置されるので、ヨーク２１との間に隙間のないコイル２３ａ，２３ｂ，２３ｃ，２３ｄの径方向内側からエポキシ樹脂２４ａ，２４ｂ，２４ｃ，２４ｄを介して、コイル２３ａ，２３ｂ，２３ｃ，２３ｄに通電することにより発生する熱を効率よくヨーク２１に伝達することができる。

本実施形態に係る電磁石装置２０では、コイル２３ａ，２３ｂ，２３ｃ，２３ｄは、コイル２３ａ，２３ｂ，２３ｃ，２３ｄの深さ方向中央部が溝２２ａ，２２ｂ，２２ｃ，２２ｄの深さ方向中央よりも底部側に位置するように配置される。これにより、コイル２３ａ，２３ｂ，２３ｃ，２３ｄがよりヨーク２１に近い位置に配置されるので、コイル２３ａ，２３ｂ，２３ｃ，２３ｄに通電することにより発生する熱がエポキシ樹脂２４ａ，２４ｂ，２４ｃ，２４ｄを介して効率よくヨーク２１に伝達される。

本実施形態に係る電磁石装置２０では、熱硬化性樹脂として耐熱性の良好な樹脂、例えばエポキシ樹脂２４ａ，２４ｂ，２４ｃ，２４ｄを用いているので、コイル２３ａ，２３ｂ，２３ｃ，２３ｄに通電することにより発生する熱によって、エポキシ樹脂２４ａ，２４ｂ，２４ｃ，２４ｄの強度が低下することを抑制することができる。また、エポキシ樹脂２４ａ，２４ｂ，２４ｃ，２４ｄは比較的熱膨張係数が小さいので、コイル２３ａ，２３ｂ，２３ｃ，２３ｄに通電することにより発生する熱によるエポキシ樹脂２４ａ，２４ｂ，２４ｃ，２４ｄの膨張量を比較的小さくすることができ、エポキシ樹脂２４ａ，２４ｂ，２４ｃ，２４ｄの膨張によるコイル２３ａ，２３ｂ，２３ｃ，２３ｄの位置の変動を抑制することができる。さらに、熱硬化性樹脂として熱伝導率が良好な（高い）樹脂、例えばエポキシ樹脂２４ａ，２４ｂ，２４ｃ，２４ｄを用いているので、コイル２３ａ，２３ｂ，２３ｃ，２３ｄに通電することにより発生する熱を効率よくヨーク２１へ伝達することができる。なお、本実施形態ではエポキシ樹脂を用いているが、これに限らず耐熱性および熱伝導性の良好な他の樹脂を用いることもできる。ここで、本実施形態で用いられる良好な耐熱性及び熱伝導性を有する熱硬化性樹脂は、約０．５ｗ／ｍ・ｋ以上の熱伝導性を有することが望ましく、ガラス転移点温度が約１５０℃以上の耐熱性を有することが望ましい。

本実施形態に係る電磁石装置２０では、溝２２ａ，２２ｂ，２２ｃ，２２ｄの内周面の少なくとも一部が、溝２２ａ，２２ｂ，２２ｃ，２２ｄの深さが深くなるに従って幅が広くなるテーパ面を有するので、万が一エポキシ樹脂２４ａ，２４ｂ，２４ｃ，２４ｄの径方向内側及び背面側が溝２２ａ，２２ｂ，２２ｃ，２２ｄから剥離したときであっても、エポキシ樹脂２４ａ，２４ｂ，２４ｃ，２４ｄが溝２２ａ，２２ｂ，２２ｃ，２２ｄのテーパ面に引っ掛かり、コイル２３ａ，２３ｂ，２３ｃ，２３ｄが溝２２ａ，２２ｂ，２２ｃ，２２ｄから脱落することを防止することができる。

本実施形態に係る電磁石装置２０では、コイル２３ａ，２３ｂ，２３ｃ，２３ｄに通電する配線を、貫通孔２８ａ，２８ｂ，２８ｃ，２８ｄを介して、ヨーク２１及び冷却プレ
ート４０の背面側に配置させる。これにより、配線によって生じる磁場の影響を抑制することができ、電磁石装置２０の前面側に周方向に均一な磁場を形成することができる。

本実施形態に係る電磁石装置２０では、ヨーク２１の背面側に冷却プレート４０が配置されるので、コイル２３ａ，２３ｂ，２３ｃ，２３ｄに通電することにより発生する熱をヨーク２１から抜熱することができる。さらに、本実施形態に係る電磁石装置２０では、ヨーク２１の背面と冷却プレート４０との間に配置される伝熱シート４５を有するので、ヨーク２１からの抜熱をより効率よく行うことができる。

以上で説明した実施形態に係る電磁石装置２０は、溝２２ａ，２２ｂ，２２ｃ，２２ｄ及びコイル２３ａ，２３ｂ，２３ｃ，２３ｄ等を４つずつ有するものとして説明しているが、これに限らず、溝２２ａ，２２ｂ，２２ｃ，２２ｄ及びコイル２３ａ，２３ｂ，２３ｃ，２３ｄ等は少なくとも１つ以上であればよい。

また、以上で説明した実施形態では、プラズマ処理装置１０の例としてプラズマエッチング装置を挙げているが、これに限られず、プラズマの生成に磁力を用いる装置、例えばスパッタリング装置やプラズマＣＶＤ（ＣｈｅｍｉｃａｌＶａｐｏｒＤｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）装置等にも電磁石装置２０を適用することができる。

以上、本発明の実施形態について説明したが、上述した発明の実施の形態は、本発明の理解を容易にするためのものであり、本発明を限定するものではない。本発明は、その趣旨を逸脱することなく、変更、改良され得るとともに、本発明にはその等価物が含まれることはもちろんである。また、上述した課題の少なくとも一部を解決できる範囲、または、効果の少なくとも一部を奏する範囲において、特許請求の範囲及び明細書に記載された各構成要素の任意の組み合わせ、又は省略が可能である。

１０…プラズマ処理装置
２０…電磁石装置
２１…ヨーク
２２ａ，２２ｂ，２２ｃ，２２ｄ…溝
２３ａ，２３ｂ，２３ｃ，２３ｄ…コイル
２４ａ，２４ｂ，２４ｃ，２４ｄ…エポキシ樹脂
２７ａ，２７ｂ，２７ｃ，２７ｄ…隙間
２８ａ，２８ｂ，２８ｃ，２８ｄ…貫通孔
２９…剥離剤
４０…冷却プレート
４４ａ，４４ｂ…テーパ面
４５…伝熱シート
５２ａ，５２ｂ…第１配線
５３ａ，５３ｂ…第２配線

Claims

プラズマ処理装置に用いられる電磁石装置であって、
前面に環状の溝を有するヨークと、
前記溝に配置される環状のコイルと、
前記コイルを内包するように設けられ、前記コイルを前記ヨークに対して固定しかつ伝熱するための樹脂と、を有し、
前記ヨークの前記溝の外周面と、前記コイルの径方向外側に設けられた前記樹脂との間に隙間が設けられる、電磁石装置。
前記コイルは、前記溝の内部に収納される、請求項１に記載された電磁石装置。
前記コイルは、前記コイルの幅方向中央部が前記溝の幅方向中央より径方向内側に位置するように、前記溝に配置される、請求項１又は２に記載された電磁石装置。
前記コイルは、前記コイルの深さ方向中央部が前記溝の深さ方向中央より底部側に位置するように、前記溝に配置される、請求項１ないし３のいずれか一項に記載された電磁石装置。
前記樹脂は、耐熱性および熱伝導性の良好な樹脂である、請求項１ないし４のいずれか一項に記載された電磁石装置。
前記溝の内周面の少なくとも一部は、前記溝の深さが深くなるに従って前記溝の幅が広くなるように形成されたテーパ面を有する、請求項１ないし５のいずれか一項に記載された電磁石装置。
前記コイルに通電するための配線を有し、
前記ヨークは、前記溝内部と背面側とを貫通する貫通孔を有し、
前記配線は、前記貫通孔を通過するように設けられる、請求項１ないし６のいずれか一項に記載された電磁石装置。
前記ヨークの背面側に配置される冷却プレートを有する、請求項１ないし７のいずれか一項に記載された電磁石装置。
前記ヨークの背面と前記冷却プレートとの間に配置される伝熱シートを有する、請求項８に記載された電磁石装置。