JP2001510939A

JP2001510939A - 表面波プラズマでガスを励起する装置

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Publication number: JP2001510939A
Application number: JP2000503693A
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Inventors: モワサン、ミシェル; ザクルゼウスキー、ゼノン; エテマジ、ロクサン; ロスタン、ジャン・クリストフ
Original assignee: レール・リキード・ソシエテ・アノニム・プール・レテュード・エ・レクスプロワタシオン・デ・プロセデ・ジョルジュ・クロード
Priority date: 1997-07-16
Filing date: 1998-07-07
Publication date: 2001-08-07
Anticipated expiration: 2018-07-07
Also published as: WO1999004608A1; AU8544798A; EP0995345A1; DE69839773D1; FR2766321B1; US6298806B1; JP4619530B2; KR20010021935A; EP0995345B1; TW384628B; FR2766321A1

Abstract

(57)【要約】発明は、マイクロ波発生器に結合されるべき導波管を形成する中空構造体(24)および構造体を通してガスを循環する手段を備えたガスを励起するための装置に関する。ガス循環手段は、誘電体物質で作られ、入射波で構成される電界の振幅が略同じである帯域に前記構造体をそれぞれ貫通する少なくとも２つの中空管（46、48）の組立体を備える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】本発明は、励起されるべきガスが特に大気圧において表面波プラズマで処理さ
れる、サーファガイドまたはサーファトロンガイド型のガス励起装置に関する。

【０００２】ガスを励起するため、誘電体管を貫通され、好ましくは局部熱力学平衡状態外
の電気放電が表面波で構成された電界の手段によりこのガスに維持される。この
波は、通常の導波管からマイクロ波パワーをそれ自身供給される電界応用器によ
り励起される。サーファトロンガイドの名で知られた応用器の第1型は、入射波の集中帯域を限定し、かつ短絡回路を形成している導波管プランジャを動かすことにより閉じ
られる第1部分と、第1部分に直角に延在し、励起されるべきガスが通される誘電
体物質で作られた管が同軸的に取り付けられる第2部分とを含んでいる、導電体物質で作られた中空構造体を含む。第2の部分は、装置のインピーダンスを合致するため、軸線方向に移動可能な調節プランジャを備えられる。サーファガイドの名で知られる応用器の他の知られた型はまた、マイクロ波発
生器に結合されるように意図され、励起されたガスが通過される誘電体中空管に
より貫通されるように意図された通路を備えられた、導電体物質で作られた導波
管を形成する中空構造体を含む。中空構造体は、全体的に長手方向の形を有し、
かつガスにプラズマ、好ましくは表面波プラズマを作る観点で、発生器により放
射されたマイクロ波パワーが装置の運転中管に向かって集中されるようになるよ
うに設計された波集中帯域を有する。

【０００３】サーファガイドはサーファトロンガイドの第2部分に存在するそれのような調節ピストンを持たない。それ故それは後者より高価ではない。さらに、サーファ
ガイドにより作られたプラズマの長さは、等パワーのため、サーファトロンガイ
ドにより作られるプラズマのそれより僅かに高い。しかし、ある作働状態のもとで、放電管の直径が20mm以上、周波数2.45GHzで使用が成されるとき、サーファガイドはサーファトロンガイドより低い効率であ
る。さらに、高い作動パワーのため、放射損失がサーファガイドの周囲に起り、そ
れは装置のエネルギーバランスを非常に害し、かつ信頼性と安全性の問題をさら
に持ち上げる。加えて、それらの構造のため、これら２つの型の励起装置は取扱われるべきガ
スの比較的制限された変換産出物を有する。かくして、例えばＣ₂Ｆ₆について、90％以上に破壊することを可能にする最大
ガス流量率は毎分500標準cm^３の程度である（SCCM）。この流量率は、例えば半導体装置の製造のため、薄膜沈殿反応器を清掃する間、流出ガスの処理を行う場
合のような、多くの場合に不十分である。

【０００４】確かに、固定流量率で放電管に伝達される与えられたマイクロ波パワーのため
、管の直径を大きくし、変換産出物における減少を相当低い値以上に導くことが
観察される。これは特に、放電管の直径の増大が電子の平均エネルギーを減少し
、それは電子衝突により励起を減少することにより説明され得る。放電管の直径と結合された他の重要な現象は、それらが直流、ラジオ周波数、
あるいはマイクロ波電界からもたらされる何れにもかかわらず、大気圧における
放電の光線の収縮である。この現象は、もしガスがクリプトンの場合のように低
い熱伝導性を有するなら、むしろよりマークされるようになる。もし収縮が重要であるなら、プラズマは細糸形に現れる。収縮があるや否や、
放電の結果としてガスにより経験される結果は管の軸線からの距離が増大するほ
ど少なくなる。結果として、放電管の直径の増大は１つまたはそれ以上のプラズマ細糸の発生
を伴い、その間を励起されるべきガスが何ら励起を受けることなく流れ得る。さらに、与えられたガス流量率のため、変換産出物を増加する観点で増加され
るべき表面波放電に伝達されるパワーが、装置の開始ギャップに電気アークの発
生の危険なく、制限値を越えて増加され得ない。

【０００５】発明の目的は、従来技術におけるサーファガイドおよびサーファトロンガイド
型の装置の欠点を克服することにあり、一方で与えられた産出物のためガス流量
率を増加し、他方において与えられたガス流量率のため産出物を増加することを
可能にするガス励起器装置を提供することである。

【０００６】それ故発明は、導電性物質で作られ、導波管を形成しかつマイクロ波発生器に
結合されるように意図された中空構造体と、前記構造体を通して励起されるべき
ガスを通過させる手段とを備え、前記構造体が長手方向の全般的な形を有し、か
つ前記発生器により放射された放射の集中帯域を含み、装置の作動中ガスにプラ
ズマを起こすように設計されたガス励起装置であって、前記ガスを通過させる手
段は誘電体物質で作られた一組の少なくとも２つの同一中空管を含み、入射波で
構成される電界の振幅が同一である帯域で前記構造体をそれぞれ貫通することを
特徴とする励起装置に関する。

【０００７】これは、複数の放電管を装着でき、その各々を通してガスが比較的小さな流量
率で通過され、装置を通して流れる励起されるべきガスの全流量率が相当に増加
される励起装置を提供する。

【０００８】発明による励起装置は、さらに１つまたはそれ以上の以下の特徴を含んでもよ
い： −前記集中帯域が、構造体の対称な長手方向の平面に関して前記構造体の壁に
形成され、かつ各々貫通する前記中空管の１つを有するように意図された一組の
少なくとも２つの通路を含む； −前記通路が構造体の前記対称な平面に沿って形成される； −前記通路が、構造体の対称な平面の両側でこの平面から等距離に延びている
２つの長手方向軸線に沿って形成される； −前記通路が前記対称な平面に沿って対として配列され、各対の前記通路が前
記平面の何れの側にも対称的に形成される； −前記通路が構造体の対称な前記長手方向の平面に関して規則的に形成され、
前記構造体の長手方向に並列に配慮された２つの通路間の距離が、装置の作動周
波数における導波管の半波長λ_g/２特性の整数倍に等しく、少なくとも１に等し
い； −前記集中帯域が前記構造体の壁に形成された単一の通路を含み、かつそれを
貫通する前記中空管を有するように意図される； −前記中空構造体が、前記マイクロ波発生器に結合されるように意図された第
１開口端、短絡回路を形成しているインピーダンス調整手段を装着されるように
意図された対向第2開口端、および前記通路または複数の通路が形成され、前記第1および第2端間に延在しかつ前記放射集中帯域を限定する狭い横断面の帯域を
有する導波管を形成する； −前記狭い横断面の帯域が、前記通路または複数の通路が形成される一定の横
断面の部分を有し、かつ前記端の方向に直線的に増大する断面を有する２つの部
分間に延在する； −装置はさらに、導電物質で作られ、前記構造体に固定され、かつ前記中空管
を取り囲むように前記通路または複数の通路の延長に延在する少なくとも１つの
電磁遮蔽スリーブを含む； −前記少なくとも１つのスリーブがガスに作られたプラズマの長さに少なくと
も等しい長さを有する； −各スリーブの自由端が前記中空管の通路のための孔を備えたフランジを支持
する； −前記少なくとも１つのスリーブがプラズマの長さの合計および真空における
前記マイクロ波放射の波長に等しい長さを有する； −前記少なくとも１つのスリーブの壁がプラズマを見るための少なくとも１つ
のオリフィスを備え、その寸法は放射の通路を妨げるように設計される； −通路または各通路の直径は前記中空管の外径より大きい； −それはサーファガイド型の表面波励起器を構成する； −それはサーファトロンガイド型の表面波励起器を構成する。他の特徴および利点は、単に例示の方法で与えられ、添付図面を参照して成さ
れる以下の記述から明らかになるであろう。

【０００９】図１は、全体参照数字10により示された、通常型のサーファガイドの概要平面
図を表す。サーファガイド10は原理的に、電気的に導電体物質で作られ、かつマイクロ波
発生器（示されない）に接続されるように意図された第１端14、および短絡回路
を形成し、かつ構造体12の長手方向軸線Ｘ−Ｘ'に関して横に配列された移動板1
8により閉じられた反対端１６を備えられた導波管を形成する中空構造体１２からなる。板18は、好ましくは駆動手段（示されない）に結合された操作ロッド19を設け
られる。それは構造体１２に関して軸線方向に変移できる動く短絡回路プランジ
ャを構成する。中空構造体１２は、入射マイクロ波の集中のため、誘電体物質で作られた中空
管22が置かれた通路20を限定する横のオリフィスで孔を開けられた帯域を備えら
れ、この管は軸線Ｘ−Ｘ'に直角に延在し、それに沿って流れる励起されるべきガスの円柱を有する。

【００１０】作動中、マイクロ波発生器により発生されたマイクロ波放射は、管22に向かっ
て入射電磁エネルギーを集中する構造体12により誘導され、その結果、管を通し
ておよびそれが含むガス混合物を通して移動表面電磁波を伝播させ、この波で構
成された電界が発生しガス円柱に放電を維持する。

【００１１】図２は、この電界適用において起るパワー伝送現象を説明するために、図１の
装置の等価電気回路を表す。この図は、ガス励起器12が２つのアドミッタンスの組合せにより表され、その
Y_ｐおよびY_ｓは並列に配列され、かつガス円柱に発生されたプラズマおよび短絡
回路プランジャ18にそれぞれ対応する。この回路の種々の要素は、装置の種々の部品に起る電磁エネルギーを蓄積また
は放散する過程に対応する。

【００１２】アドミッタンスY_ｐおよびY_ｓは、各々エネルギーの放散と組合された項コンダ
クタンスG、エネルギーの蓄積と組合された項サスセプタンスBの並列結合からな
り、以下の数式により限定される。

【数１】および

【数２】残余の記述において、以下の正規化されたアドミッタンスが使用される。

【数３】および

【数４】ここにY_oは導波管の特性アドミッタンスを表す。

【００１３】正規化されたアドミッタンスY_ｐの値が入射マイクロ波パワーおよび管22が位置付けられた誘導の点、即ちこの点に存在する電界密度に依存することが注目さ
れるであろう。さらに、動くプランジャ18はエネルギー放散を発生しない要素である。このプ
ランジャ18のコンダクタンスｇ_sは必然的にゼロである。さらに、プランジャ18のサスセプタンスb_sは、プランジャが装置の適切な作動
周波数で導波管の半波長λ_g特性を越えて動かされるとき、マイナス入射およびプラス入射間の如何なる値も呈し得る。この波長λ_gは以下の式により与えられる。

【数５】ここに、λ_oは真空(vacuo)におけるマイクロ波放射の波長であり、かつ構造体12
（図１）の矩形横断面の長い側面の長さであり、この長さはオリフィス20が見出
される誘導部分に関係している。

【００１４】項b_sが如何なる値をも呈し得るので、プランジャ18の位置を調整することによ
りプラズマのサスセプタンスb_pを相殺することが可能であり、その結果正規化さ
れたアドミッタンスY_ｐはg_pに等しい。これは反射パワーの最小値に導き、即ち、

【数６】ここに、P_Rは反射パワーを示し、P_iは入射パワーを示す。

【００１５】反射パワーをゼロに近付けるため、g_pに等しい正規化されたアドミッタンスY _ｐの値を１に接近させる必要があり、即ちプラズマのインピーダンスを誘導の特
性インピーダンスに完全に合致させるべきである。値g_pが、プラズマの特性およびガス混合物の与えられた構成のためそれに伝送
されるマイクロ波パワー、およびまた、開始ギャップの位置および幾何学、即ち
管22の近辺における導波管の壁の調整、および中空管22の通路オリフィスの直径
に依存することが注目されるべきである。最適インピーダンス調整が行われるとき、構造体12により導波された電磁界は
略定常波の構成をもち、その連続的な最大はλ_g/２離れ、管の通路オリフィスに
より限定された開始ギャップはこれら最大の一つに位置付けられる。上述のように、単一管を備えられたこの型の装置は、特にその限界歩留まりの
ため幾つかの欠点がある。

【００１６】図３はこの欠点を克服することを可能にする励起装置を表す。図３は、参照数字23により示された励起器が長い形状であり、かつ問題の使用
のため適する導電体物質、特に金属で作られた中空構造体24を含むことを示す。中空構造体24は好ましくは並行六面体的横断面を有する。それは図３の平面に
配置されかつ導波管の短い正面に並行である対称な平面を有する。それは２つの
開いた端、それぞれ26および28を有し、その一つはマイクロ波発生器（示されな
い）に接続されるよう意図され、その他方は調節可能な短絡回路、好ましくは横
に配列され、図１に表された装置のように長手方向に調節され得る導体板を形成
するため、適当な手段に接続されるように意図される。

【００１７】２つの端帯域26および28の間に構造体24は、一定断面の中央部分32を含んでい
る狭い断面の帯域30を含み、それは前記端帯域26および28の方向に直線的に増大
する断面を有する２つの部分34および36間に延在する。図３はまた、中央部分32の連続的な壁が38および40のようなオリフィスを各々
備えられ、これらのオリフィスは、シリカのような誘電体で作られた同一の管46
および48のため、それぞれ42および44の通路を形成し、管はそれらが実際に図３
にあるより短く表されており、それを通して励起されるべきガス円柱が流れるこ
とを示す。通路は入射波で構成される電界の振幅が装置の作動中に略同一である帯域に配
列される。

【００１８】第1の図示された実施例によれば、装置は構造体24の対称な平面に沿って、即ち構造体の上側の大きな正面49の交点からなる長手方向軸線に沿ってかつ対称な
平面に配置された２つの通路42および44を設けられ、前記通路は各々中空の管46
および48により貫通され、基本的に長手方向軸線に直角に伸びている。しかし、装置は、より高い流量率でガスを励起するため、管の数を増加する観
点でかかる通路の数をより多く備えられてもよく、これらの通路は構造体24の対
称な平面に沿って規則的に分配される。

【００１９】図４に表された変形として、構造体の対称な平面、即ち長手方向の軸線Y−Y' に沿って対に配列された、54および56のような誘電体管により各々貫通された50
および52のような通路を設けることが可能であり、通路50および52は各対として
、２つの平行な軸線Z_１−Z'₁およびZ_２−Z'₂に沿って、対称なこの平面の両側に
対称的に配列される。

【００２０】再び図３を参照すると、装置はさらに中央部分32の大きな正面に各々取り付け
られたスリーブ58および60を含み、それらは導電体物質で作られ、好ましくは構
造体4を構成している物質と同一であることが見られ得る。スリーブは好ましくは円筒状であり、かつ管46および48を取り囲むように、オリフィス38および40に
より形成された通路42および44と同軸に置かれる。これらのスリーブ58および60は高導電性の物質で作られる必要があることが理
解される。これらのスリーブの構造体24との接触のため、電気的条件が優れてい
ることがさらに必要である。なぜなら、2.45GHzの周波数で構造体24を伝播する電磁波のため、非常に緊密な機械的調節でさえ、電気的導電の如何なる不連続も
発生器により作られた放射の外部漏洩経路を提供することが出来るからである。かくして構造体24とスリーブ58および60は、好ましくはそれらの片が締結され
る領域に絶縁酸素層の製造を避けるように真鍮で造られる。

【００２１】図３に見られるように、スリーブ58および60は、互いに連続のためそれらの端
を有し、導波管の互いに反対側に取り付けられ、それぞれ62のような板を備え、
これらの板62は64のようなねじで中央部32に対して固定される。これは金属表面
間の非常に緊密な機械的接触を提供する。さらに、スリーブ58および60の自由端は、各々適当な技術によりそれらに固定
された66のようなフランジを備え、誘電体管46および48に対応している通路のた
めオリフィス68を備えられる。以下に述べられるように、フランジ66は導電物質、絶縁物質で作られ得、また
はスリーブの長さによっては選択的に省略されてもよい。最後に図３は、スリーブ58および60を構成している壁が装置の作動中ガス円柱
にプラズマを見ることを可能にするオリフィス70を備えられることを示す。

【００２２】作動中、導波管24は、発生器から発生された入射マイクロ波放射をマイクロ波
の集中帯域を構成する狭い横断面の帯域30に、特に誘電体管46および48に誘導す
る。実際、狭い横断面の帯域30は、管を通しかつそれらが含まれるガス円柱を通し
て移動表面電磁波伝播を作る目的で、入射電磁エネルギーを中央部分32に向けて
集中し、この波で構成される電界が、通常のようにガス粒子を励起しかつイオン
化する目的で、ガス円柱にプラズマを発生しかつ維持する。

【００２３】前記のように、単一管の場合に、マイクロ波発生器に結合された端26の反対に
横たわる構造体24の端28に適用された移動プランジャを作動することにより調整
が行われるとき、装置の正規化されたアドミッタンスが管のコンダクタンスg_ｐの合計に等しい。アドミッタンスが導波管の特性アドミッタンスに転向されるとき、出来るだけ
低い反射パワーP_Rを得るため、例えば通常型の３つのプランジャ並列ねじアダプ
タの付加的な調整装置の目的で、選択的に装置の正規化されたアドミッタンスが
略１に等しい。そのときλ_g/２離れている最大で定常波が構造体24に得られる。種々のプラズマ間で十分かつ等しいパワー伝送を得るため、通路42および44は
構造体24を構成している壁にλ_g/２に等しい距離で形成され、各管の配置が、誘
導の入射波で構成される電界の振幅が相対的最大である帯域、即ち軸線Ｘ−Ｘ' に沿う電界の部分的誘導値がゼロである帯域と一致させられるように調整が調節
される。この場合、オリフィス38およ40により形成された開始ギャップは、入射
波の電界の構成が等しい帯域に配列される。それ故２つのプラズマに伝達された
パワーはまた同一である。それ故この配列は、与えられた変換産出物のため、取扱われるガス流量率を相
当に増加することを可能にする。

【００２４】前述されたように、誘導の原理軸線と整列され、かつλ_g/２離してある一組の
通路で壁を提供すること、またはスリーブが明確のため省略された図4に表されたように、対称面、または誘導の原理軸線Ｙ−Ｙ'に関して対称的に配置された複数組の２つのオリフィスを、この軸線に沿って各対λ_g/２離して配列すること
が可能である。この場合、導波管で原理軸線Ｘ−Ｘ'から距離ｘに配置されたオリフィスにおいて、プラズマの正規化されたアドミッタンスは次式により与えられる。

【数７】ここに、g_p0は同じ長手方向の位置、しかし原理的軸線上で配置されたオリフィスのアドミッタンスである。

【００２５】それ故また、この実施例によれば、原理軸線Ｙ−Ｙ'から適当な距離で、中心から外れた位置に配置されたオリフィスを配列し、かつインピーダンス調節手段
に作用することにより、装置の正規化されたアドミッタンスの値を最適化するこ
とが可能である。これら中心から外れたオリフィスを適用するためのより大きな空間を供給する
ため、電界付与装置は好ましくは周波数2.45GHzでWR430型の誘導部分に作られる
。

【００２６】図５は励起装置の他の実施例を示す。上述された実施例に示されたように、この装置はまた２つの互いに反対端帯域
72および74を備えられ、その一つがマイクロ波発生器に結合されるように意図さ
れ、他方が短絡回路を形成する手段を装着されるように意図された導電性中空構
造体70を含む。この図に見ることが出来るように、構造体70は単一の通路76を備えられ、その
中に78のような複数の放電管が通路76の軸線に関して対称的に、例えば４つのこ
れらの管として配列される。通路76は、入射波で構成される電界の最大に対応している位置で、構造体70の
原理軸線上に配列される。上記説明の実施例の場合として、装置はさらに互いに連続して配置され、かつ
図３を参照して記述されたスリーブと似た構造の１つまたは２つのスリーブから
なる電磁遮蔽（示されない）を含む。

【００２７】この実施例は、より小型化されており、かつ放電管78を通常に取り囲んでいる
共通の冷却スリーブ（示されない）を作ることを可能にする。各管の外側壁は、満足なエネルギー結合を得るため通路76の環状縁に比較的接
近して配置されることが注目される。通路76を構成しているオリフィスの直径、
それ故管間の空間は、各放電管に励起された表面波間の影響を減少するに十分に
大きくすべきであり、しかし、それら間のパワーの等分割を増進するため管を接
近させるように十分に小さくする必要がある。扱われ得るガス流量率をさらに増加するため、同じ装置において上述された２
つの実施例を結合すること、即ち複数の通路を備え、その各々が複数の放電管に
より貫通されることが可能である。

【００２８】図３乃至５を参照して記述された種々の実施例において、各スリーブの直径は
放電を作る表面波の伝播で干渉しないように十分に大きく選ばなくてはならない
。この選択は２つの考慮により記述される。一方において、もしこの直径があまりに小さいなら、スリーブの壁におけるマ
イクロ波電界があまりに大きくなり、構成された電界の減少が管または複数の管
から略指数関数になる。かくして、金属の導電性が無限でないので、スリーブを
構成している壁に熱損失が起り、この熱はさらにこれらのスリーブに損傷を起こ
す可能性がある。

【００２９】最小の直径はかくしてプラズマに注入したいマイクロ波パワー、即ち装置の運
転状態に依存する。例えば、図３に示された実施例において、各スリーブが単一管46を取り囲み、
損失を制限するためスリーブの最小直径は管のそれの2倍に等しくなるように選択される。さらに、直径があまりに高いなら、電磁界の構造体はその移動表面波特性を損
失するかもしれず、共振空洞型の結合が兆候を示すかもしれず、それは空洞モー
ドと表面波モードとの間でエネルギー変換を通して放電体制を不安定にする。スリーブの長さが少なくともプラズマの長さに等しく選定され、その結果それ
はスリーブの内側に十分に含まれる。もしスリーブの長さがプラズマのそれより非常に僅かだけ大きいなら、フラン
ジ66（図３）は放射が外側に逃げることから防ぐように、好ましくは導電物質で
作られる。しかし、前述のように、マイクロ波電界の強度がプラズマの限界を超えたこの
領域においては低いので、これらのフランジ66は導体物質で作られる必要はない
。特に、スリーブ長がプラズマの長さおよび放射の波長の合計に等しいため、放
射の強度はスリーブ58および60の端部分で略ゼロである。この場合、フランジ66
は省略してもよい。

【００３０】さらに、図３および４に表された実施例において、管の通路42および44を限定
しかつ中央部分を構成している部分を形成されるオリフィス38および40の直径は
、管の外径のそれに比較的接近した値をもち、例えば管の外径より１または２mm
大きい。有利な変形によれば、通路42および44の直径は管46および48の外径より大きい
。例えば、放電管46および48が略15mmに等しい外径を有するため、中央部分32を
構成している壁と管46および48とのあいだのギャップを形成するように、通路の
直径は好ましくは20および22mmに等しく選ばれる。この実施例によれば、マイクロ波エネルギーの集中が装置の開始ギャップにお
いて減少する。それ故、管に損傷の危険をさらすことなく装置のより良い効率を
得るために高いパワーを作り出すことが可能である。

【００３１】種々の実施例によれば、上述された発明は単一電界付与装置によって多重表面
波プラズマを得ることを可能にし、それ故与えられた励起産出物を得るために処
理されるべきガスの最大許容流量率を相当増加し、かつ比較的小さな全体寸法で
これをすることを可能にする。さらに、励起装置の小形で対称的な構成は、マイクロ波パワーがプラズマに伝
達されかつプラズマ間のこのパワーの等分割を効率の方面から非常に良好な実行
を提供する。

【００３２】図６は図３に表された２つの管を有する装置について、入射パワー（曲線Ｉ）
に対する反射パワーの比（P_R/Pinc）、同じく管を通るガス流量率（曲線II）の関数として全入射パワー500Wで誘導の波長λ_g特性に対する最小反射パワーでの調整プランジャの効果的位置Isの比を示す曲線を表す。この曲線は励起されるべきガスとして純粋アルゴンを使用することにより得ら
れた。放電管の外部および内部直径はそれぞれ7mmおよび5mmに等しい。反射パワーが非常に小さいままであり、放電の研究されたパラメタに関してイ
ンピーダンス調整状態の感度がこの型の励起装置として非常に小さいことが理解
されるであろう。

【００３３】図３および４を参照して記述された種々の実施例において、放電管の通路オリ
フィスが軸線Ｘ−Ｘ'またはＹ−Ｙ'に沿って最大に対応する位置に、かつこの長
手方向の軸線に沿ってλ_g/２離されて配置される。しかし、オリフィスは、最大に対応している幾らかの位置のみ占めるように、
λ_g/２の倍数に等しい距離だけそれらを離して置く方法で位置付けることが可能
である。

【００３４】同様に、図4に示された実施例として、通路は構造体の原理軸線Ｙ−Ｙ'に関し
て並行かつ対称的である２つの軸線Z_１−Z_１'およびZ_２−Z_２'に沿って配列され
、これらの通路が２つの長手方向の軸線Z_１−Z_１'およびZ_２−Z_２'により、かつ
λ_g/２離れた一組の横軸線により形成された網目の節に任意に分布することを可
能にする。これらの変形例は全体の寸法増加を含むけれども、それらは管および/または大径のスリーブが使用される場合に有利である。さらに、図２乃至4に示された励起装置は構造体の原理軸線に直角に励起する管を有するが、装置の環境により、対称的構成を保持するため、それらがこの軸
線に関して非常に僅か傾斜されるようにこれらの管を位置付けることが可能であ
る。

【００３５】さらに、上述の実施例において、励起装置はサーファガイド型の付与装置を構
成する。しかし、この型の装置はその基本構造としてサーファトロンガイド型の付与装
置を使用してもよい。特に図５に記述された実施例は、より小さな全体管寸法を
有し、通路オリフィスの大きな直径のため、特にサーファトロンガイドの構成に
適用される。最後に、図３乃至５の参照で記述された励起器は、一つの管の出力を同じ付与
装置により励起された他の管の入力に帰還することにより、並列または直列の何
れにおいてもプラズマ反応装置の組合せを製造するために使用され得ることが注
目される。

【図面の簡単な説明】

【図１】従来技術の励起装置の概要平面図である。

【図２】図１の装置の等価電気回路図を表す。

【図３】発明による励起装置の概要側面図である。

【図４】他の実施例による励起装置の概要透視図である。

【図５】他の実施例による励起装置の概要透視図を表す。

【図６】発明による装置の入射パワーに対する反射パワーの比、および管毎のガス流量
の関数として2.45GHz、入射パワー500Wで誘導の波長特性に対する最小反射パワ
ーでの調整プランジャの効果的位置の比の曲線を示す。

【符号の説明】

24、70…中空構造体 32…帯域 46、48；54、56；78…中空管
42、44；50、52…通路 28、74…端 58、60…スリーブ 66…フラ
ンジ 68…孔

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＣＹ，ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，ＩＴ，ＬＵ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ，ＣＦ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＭＬ，ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＧＨ，ＧＭ，ＫＥ，ＬＳ，ＭＷ，ＳＤ，ＳＺ，ＵＧ，ＺＷ)，ＥＡ(ＡＭ，ＡＺ，ＢＹ，ＫＧ，ＫＺ，ＭＤ，ＲＵ，ＴＪ，ＴＭ)，ＡＬ，ＡＭ，ＡＴ，ＡＵ，ＡＺ，ＢＡ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，ＣＡ，ＣＨ，ＣＮ，ＣＵ，ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ，ＥＥ，ＥＳ，ＦＩ，ＧＢ，ＧＥ，ＧＨ，ＧＭ，ＧＷ，ＨＵ，ＩＤ，ＩＬ，ＩＳ，ＪＰ，ＫＥ，ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ，ＫＺ，ＬＣ，ＬＫ，ＬＲ，ＬＳ，ＬＴ，ＬＵ，ＬＶ，ＭＤ，ＭＧ，ＭＫ，ＭＮ，ＭＷ，ＭＸ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ，ＲＵ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＧ，ＳＩ，ＳＫ，ＳＬ，ＴＪ，ＴＭ，ＴＲ，ＴＴ，ＵＡ，ＵＧ，ＵＳ，ＵＺ，ＶＮ，ＹＵ，ＺＷ (72)発明者ザクルゼウスキー、ゼノンポーランド国、ピーエル − 80416 グダンスク、ユーエル・スタートワ 15エー／８ (72)発明者エテマジ、ロクサンカナダ国、エイチ３ティー・１ダブリュ５、ケベック、モントリオール、アブニュ・デスレス 26、5600 (72)発明者ロスタン、ジャン・クリストフフランス国、エフ − 78530、ビュック、プラース・デュ・マルシェ 24 Ｆターム(参考） 5C030 DD02 DE01

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】導電性物質で作られ、導波管を形成しかつマイクロ波発生器
に結合されるように意図された中空構造体と、前記構造体を通して励起されるべ
きガスを通過させる手段とを備え、前記構造体が長手方向の全般的な形を有し、
かつ前記発生器により放射された放射の集中を意図された帯域を含み、装置の作
動中ガスにプラズマを起こすように設計されたガス励起装置であって、前記ガス
を通過させる手段は誘電体物質で作られた一組の少なくとも２つの同一中空管を
含み、入射波で構成される電界の振幅が最大である帯域で前記構造体をそれぞれ
貫通することを特徴とする励起装置。
【請求項２】前記集中帯域が、構造体の対称な長手方向の平面に関して前
記構造体の壁に形成され、かつ各々貫通する前記中空管の１つを有するように意
図された一組の少なくとも２つの通路を含むことを特徴とする請求項１による装
置。
【請求項３】前記通路が構造体の前記対称な平面に沿って形成されること
を特徴とする請求項２による装置。
【請求項４】前記通路が、中空な構造体の対称な平面の両側で前記対称な
平面から等距離に形成されることを特徴とする請求項２による装置。
【請求項５】前記通路が、構造体の対称な平面の両側でこの平面から等距
離に延びている２つの長手方向軸線に沿って形成されることを特徴とする請求項
２による装置。
【請求項６】前記通路が前記対称な平面に沿って対として形成され、各対
の前記通路が前記平面の何れの側にも対称的に形成されることを特徴とする請求
項５による装置。
【請求項７】前記通路が構造体の対称な前記長手方向の平面に関して規則
的に形成され、前記構造体の長手方向に並列に配慮された２つの通路間の距離が
、装置の作動周波数における導波管の半波長λ_g/２特性の整数倍に等しく、少な
くとも１に等しいことを特徴とする請求項１乃至６の何れか一つによる装置。
【請求項８】前記集中帯域が前記構造体の壁に形成された単一の通路を含
み、かつそれを貫通する前記中空管を有するように意図されることを特徴とする
請求項１による装置。
【請求項９】前記中空構造体が、前記マイクロ波発生器に結合されるよう
に意図された第１開口端、短絡回路を形成しているインピーダンス調整手段を装
着されるように意図された対向第2開口端、および前記通路または複数の通路が形成され、前記第1および第2端間に延在しかつ前記放射集中帯域を限定する狭い
横断面の帯域を有する導波管を形成することを特徴とする請求項２乃至８の何れ
か一つによる装置。
【請求項１０】前記狭い横断面の帯域が、前記通路または複数の通路が形
成される一定の横断面の部分を有し、かつ前記端の方向に直線的に増大する断面
を有する２つの部分間に延在することを特徴とする請求項９による装置。
【請求項１１】導電物質で作られ、前記構造体に固定され、かつ前記中空
管を取り囲むように前記通路または複数の通路の延長に延在する少なくとも１つ
の電磁遮蔽スリーブをさらに含むことを特徴とする請求項２乃至１０の何れか一
つによる装置。
【請求項１２】前記少なくとも１つのスリーブがガスに作られたプラズマ
の長さに少なくとも等しい長さを有することを特徴とする請求項１１による装置
。
【請求項１３】各スリーブの自由端が前記中空管の通路のための孔を備え
たフランジを支持することを特徴とする請求項１１および１２の一つによる装置
。
【請求項１４】前記少なくとも１つのスリーブがプラズマの長さの合計お
よび真空における前記マイクロ波放射の波長に等しい長さを有することを特徴と
する請求項１１乃至１３の何れか一つによる装置。
【請求項１５】前記少なくとも１つのスリーブの壁がプラズマを見るため
の少なくとも１つのオリフィスを備え、その寸法は放射の通路を妨げるように設
計されることを特徴とする請求項１１乃至１４の何れか一つによる装置。
【請求項１６】通路または各通路の直径は前記中空管の外径より大きいこ
とを特徴とする請求項２乃至１５の何れか一つによる装置。
【請求項１７】サーファガイド型の表面波励起器を構成することを特徴と
する請求項１乃至１６の何れか一つによる装置。
【請求項１８】サーファトロンガイド型の表面波励起器を構成することを
特徴とする請求項１乃至１７の何れか一つによる装置。