JP2897168B2 - Microwave introduction window for vacuum vessel - Google Patents

Microwave introduction window for vacuum vessel

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JP2897168B2
JP2897168B2 JP2155834A JP15583490A JP2897168B2 JP 2897168 B2 JP2897168 B2 JP 2897168B2 JP 2155834 A JP2155834 A JP 2155834A JP 15583490 A JP15583490 A JP 15583490A JP 2897168 B2 JP2897168 B2 JP 2897168B2
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【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は真空容器のマイクロ波導入用窓に関し、特に
放電作用に基づきプラズマを内部空間で発生させる真空
容器に適用され、当該真空容器内にマイクロ波電力を導
入するための窓であり、且つ真空シール構造を備えた真
空容器のマイクロ波導入用窓の改良に関するものであ
る。
Description: BACKGROUND OF THE INVENTION The present invention relates to a microwave introduction window of a vacuum container, and more particularly to a vacuum container that generates plasma in an internal space based on a discharge action. The present invention relates to an improvement of a microwave introduction window of a vacuum vessel having a vacuum seal structure, which is a window for introducing microwave power.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

従来、マイクロ波を用いてプラズマを発生させるよう
に構成されたECR(電子サイクロトロン共鳴)装置が提
案されている(特開昭55−141729号公報等)。これらの
装置ではプラズマ発生室を形成する真空容器の中にマイ
クロ波を導入するため、真空容器の壁部の一箇所にマイ
クロ波導入用窓を形成している。このようなマイクロ波
導入用窓では、マイクロ波に対して損失の少ない材料で
作られていること、窓におけるマイクロ波の反射波の発
生が少ないこと、洗浄及び交換が容易であること、窓の
破損時に安全対策が十分に施されていること、構造が簡
単で安価に作製できること等の要求が存在する。これら
の要求に対して従来のマイクロ波導入用窓の構造例を示
すと、第8図〜第10図の如くなる。これらの図ではマイ
クロ波導入用窓の部分のみを示している。
Conventionally, an ECR (Electron Cyclotron Resonance) apparatus configured to generate plasma using microwaves has been proposed (Japanese Patent Laid-Open No. 55-141729). In these apparatuses, a microwave introduction window is formed at one location on the wall of the vacuum vessel to introduce the microwave into the vacuum vessel forming the plasma generation chamber. Such a microwave introduction window is made of a material having a small loss with respect to microwaves, has a low generation of reflected waves of microwaves in the window, is easy to clean and replace, and has a small window. There are demands such as sufficient safety measures at the time of breakage, simple structure and inexpensive fabrication. FIG. 8 to FIG. 10 show an example of the structure of a conventional microwave introduction window in response to these requirements. These figures show only the microwave introduction window.

第8図に示されるマイクロ波導入用窓は、最も一般的
な構造を有する窓である。第8図において、101はマイ
クロ波放電装置の真空容器の一部を示し、102は真空容
器101にマイクロ波を導入するための導波管、103はマイ
クロ波損失の少ない石英等の材質で形成された窓用円
板、104は真空シールを行うためのOリング、105はOリ
ング104を固定するための溝、106はマイクロ波を導入し
て放電を発生させるため真空容器101に形成したマイク
ロ波結合孔である。このマイクロ波導入用窓では、マイ
クロ波結合孔106における真空容器101の外面に環状の凹
部107を形成し、この凹部107に窓用円板103を配設して
いる。前記の溝105は凹部107の底部に相当する部分に形
成されるため、溝105に固定されたOリング104は窓用円
板103の下面に当接している。導波管102の真空容器101
側の端部には取り付けフランジ102aが形成され、導波管
102は取り付けフランジ102aを介して真空容器101のマイ
クロ波結合孔106の周辺の壁部に図示しない結合手段に
よって取り付けられている。なお第8図において、導波
管102の上端部側にはマイクロ波発生源が配設されると
共に、真空容器101の下部には排気装置が配設されてい
る。
The microwave introduction window shown in FIG. 8 is a window having the most general structure. In FIG. 8, reference numeral 101 denotes a part of the vacuum vessel of the microwave discharge device, 102 denotes a waveguide for introducing a microwave into the vacuum vessel 101, and 103 denotes a material having a small microwave loss such as quartz. Window disk, 104 is an O-ring for performing vacuum sealing, 105 is a groove for fixing the O-ring 104, 106 is a micro-hole formed in the vacuum vessel 101 for introducing microwaves to generate electric discharge. Wave coupling hole. In the microwave introduction window, an annular concave portion 107 is formed on the outer surface of the vacuum vessel 101 in the microwave coupling hole 106, and a window disk 103 is provided in the concave portion 107. Since the groove 105 is formed in a portion corresponding to the bottom of the concave portion 107, the O-ring 104 fixed to the groove 105 is in contact with the lower surface of the window disc 103. Vacuum container 101 of waveguide 102
A mounting flange 102a is formed at the end on the
The reference numeral 102 is attached to a wall around the microwave coupling hole 106 of the vacuum vessel 101 via a mounting flange 102a by coupling means (not shown). In FIG. 8, a microwave generation source is provided on the upper end side of the waveguide 102, and an exhaust device is provided below the vacuum vessel 101.

第9図のマイクロ波導入用窓の構造では、真空容器10
1,導波管102、窓用円板103は第8図の従来例と同じであ
る。この従来例では、円板103の周面にOリング104が当
接するように、凹部107の側面部に溝105を形成し、この
溝105にOリング104を配設している。
In the structure of the microwave introduction window shown in FIG.
1, the waveguide 102 and the window disk 103 are the same as the conventional example shown in FIG. In this conventional example, a groove 105 is formed in the side surface of the concave portion 107 so that the O-ring 104 comes into contact with the peripheral surface of the disk 103, and the O-ring 104 is provided in the groove 105.

第10図のマイクロ波導入用窓では、窓用円板103を導
波管102の内壁にロー付け等により封着し、これにより
真空シールを行う。また導波管102の取付けフランジ102
aの厚みを大きくして形成し、取付けフランジ102aの外
表面にリング状の溝108を形成し、この溝108にOリング
104を配設するようにしている。かかる状態にて取付け
フランジ102aを真空容器101の孔106の周辺部位に固定し
ている。
In the microwave introduction window shown in FIG. 10, the window disk 103 is sealed to the inner wall of the waveguide 102 by brazing or the like, thereby performing vacuum sealing. Also, the mounting flange 102 of the waveguide 102
a is formed with a large thickness, and a ring-shaped groove 108 is formed on the outer surface of the mounting flange 102a.
104 are arranged. In this state, the mounting flange 102a is fixed to a portion around the hole 106 of the vacuum vessel 101.

〔発明が解決しようとする課題〕 前記の従来のマイクロ波導入用窓ではそれぞれ次のよ
うな問題が提起される。
[Problems to be Solved by the Invention] The above-mentioned conventional microwave introduction windows have the following problems.

第8図に示された窓は、構造が簡単で安価に製造する
ことができるが、マイクロ波結合孔106の大気側にOリ
ング104を固定するための溝105を形成する箇所として比
較的大きな段差部を設ける必要がある。壁面を流れるマ
イクロ波電流は導波管102の表面のみを流れるので、溝1
05により電流の損失が大きくなり、且つ特性インピーダ
ンスの不整合による反射波が発生しやすいという不具合
を有している。特に、溝105の内側端部は真空であるた
め、マイクロ波電界の集中によって異常放電が発生しや
すいという欠点を有している。更に、マイクロ波電力が
大きいときにはOリング104の誘電損失による発熱が大
きくなる。従って、第8図に示されたマイクロ波導入用
窓の構造によれば、特に印加電力が数百W以上の場合に
は、マイクロ波結合孔106の付近でマイクロ波の損失に
よる発熱が発生しやすく、窓としての信頼性に乏しいと
いう欠点を有する。
Although the window shown in FIG. 8 has a simple structure and can be manufactured at low cost, it is relatively large as a place for forming a groove 105 for fixing the O-ring 104 on the atmosphere side of the microwave coupling hole 106. It is necessary to provide a step. Since the microwave current flowing on the wall surface flows only on the surface of the waveguide 102, the groove 1
05 has a disadvantage that current loss is increased and a reflected wave is easily generated due to mismatching of characteristic impedance. In particular, since the inner end of the groove 105 is vacuum, there is a disadvantage that abnormal discharge is likely to occur due to concentration of the microwave electric field. Further, when the microwave power is large, the heat generation due to the dielectric loss of the O-ring 104 increases. Therefore, according to the structure of the microwave introduction window shown in FIG. 8, heat is generated near the microwave coupling hole 106 due to microwave loss, particularly when the applied power is several hundred W or more. It is disadvantageous in that it is easy and the reliability as a window is poor.

第9図に示された窓では、窓用円板103の周面にOリ
ング104を密着させることにより真空シールを行ってい
る。この従来例でも、マイクロ波結合孔106に、窓用円
板103が真空容器101の内部に吸い込まれるのを防止する
目的で段差を形成する突起縁109が形成されているが、
第8図に示された従来例に比較して小さい形状に作るこ
とができるので、マイクロ波の反射波を低減するのには
有効である。。しかしながら、窓用円板103は通常石英
又はアルミナ等を用いて形成するため、窓用円板103の
周面を寸法精度良く且つ真空シールが可能な程度にきめ
細かく加工することは困難である。またこの従来例にお
いて真空シールを確実にするためには、Oリング104を
つぶした状態で窓用円板103を設置しなければならず、
潤滑油の使用が制限されるマイクロ波放電装置では窓用
円板103を所定の箇所に配置することが非常に困難であ
るので、この構成の実用性は低いものである。
In the window shown in FIG. 9, the O-ring 104 is brought into close contact with the peripheral surface of the window disk 103 to perform vacuum sealing. In this conventional example, the microwave coupling hole 106 also has a projection edge 109 which forms a step for the purpose of preventing the window disk 103 from being sucked into the vacuum vessel 101,
Since it can be made smaller than the conventional example shown in FIG. 8, it is effective to reduce the reflected wave of the microwave. . However, since the window disc 103 is usually formed using quartz, alumina, or the like, it is difficult to process the peripheral surface of the window disc 103 with high dimensional accuracy and as finely as possible for vacuum sealing. In addition, in order to ensure a vacuum seal in this conventional example, it is necessary to install the window disc 103 with the O-ring 104 crushed,
In a microwave discharge device in which the use of lubricating oil is restricted, it is very difficult to dispose the window disk 103 at a predetermined position, so that the practicality of this configuration is low.

第10図に示された窓では、窓用円板103を導波管102の
内面に直接接合した構造であり、マイクロ波加熱装置や
加速器等に多くの使用実績がある。通常では、窓用円板
103にアルミナを使用し、窓用円板の円周面は金属導波
管の内側にロー付けにより封着して製造される。この窓
では、完全な真空シール及び損失の極小化が達成できる
が、導波管の材質が通常銅又はコバールに限定され、反
応性の強いガスを真空容器内に導入できないこと、窓の
交換を導波管ごと行わなければならないこと、破損時の
安全対策として窓用円板103を二重にすることが困難で
あること、製造コストが高くつくこと等から、実用上種
々の問題がある。
The window shown in FIG. 10 has a structure in which the window disc 103 is directly joined to the inner surface of the waveguide 102, and has many uses in microwave heating devices, accelerators, and the like. Usually a window disc
Alumina is used for 103, and the circumferential surface of the window disk is sealed inside the metal waveguide by brazing. With this window, complete vacuum sealing and minimization of loss can be achieved, but the material of the waveguide is usually limited to copper or Kovar, and it is not possible to introduce a highly reactive gas into the vacuum vessel. There are various practical problems from the fact that it must be performed for each waveguide, that it is difficult to double the window disk 103 as a safety measure in case of breakage, and that the manufacturing cost is high.

本発明の目的は、上記の従来のマイクロ波導入用窓の
問題に鑑み、安価で且つ信頼性が高く、大電力を導入す
ることのできる実用的な真空容器のマイクロ波導入用窓
を提供することにある。
An object of the present invention is to provide a microwave introduction window of a practical vacuum vessel which is inexpensive, has high reliability, and can introduce a large amount of electric power, in view of the above-mentioned problems of the conventional microwave introduction window. It is in.

〔課題を解決するための手段〕[Means for solving the problem]

本発明に係る真空容器のマイクロ波導入用窓は、窓板
部材を真空シール部材を介して真空容器の壁に形成され
た孔部に配設して成り、導波管等によって外部より供給
されるマイクロ波電力を窓板部材を通して真空容器内に
導入する真空容器のマイクロ波導入用窓において、窓板
部材における少なくとも真空シール部材との接触部分に
導電性薄膜を付着したことを特徴点として有する。
The microwave introduction window of the vacuum vessel according to the present invention has a window plate member provided in a hole formed in the wall of the vacuum vessel via a vacuum seal member, and is supplied from outside by a waveguide or the like. The microwave introduction window of the vacuum vessel for introducing microwave power into the vacuum vessel through the window plate member has a feature that a conductive thin film is attached to at least a contact portion of the window plate member with the vacuum seal member. .

本発明に係る第2の真空容器のマイクロ波導入用窓
は、前記第1の構成において、窓板部材における導電性
薄膜が付着されない部分の面積を、孔部の開口面積以上
にすることを特徴点として有する。
The microwave introduction window of the second vacuum vessel according to the present invention is characterized in that, in the first configuration, an area of a portion of the window plate member where the conductive thin film is not attached is equal to or larger than an opening area of the hole. Have as a point.

本発明に係る第3の真空容器のマイクロ波導入用窓
は、前記第1の構成において、窓板部材における導電性
薄膜が付着されない部分の面積を、孔部の開口面積より
小さくし、マイクロ波結合孔が、導電性薄膜が付着され
ない部分で規定されることを特徴点として有する。
In the microwave introduction window of the third vacuum vessel according to the present invention, in the first configuration, the area of the window plate member to which the conductive thin film is not attached is smaller than the opening area of the hole, and The feature is that the coupling hole is defined by a portion where the conductive thin film is not attached.

本発明に係る第4の真空容器のマイクロ波導入用窓
は、前記第1〜第3のいずれか1つの構成において、導
電性薄膜の厚さは2μm以上であることを特徴点として
有する。
The microwave introduction window of the fourth vacuum vessel according to the present invention is characterized in that, in any one of the first to third configurations, the conductive thin film has a thickness of 2 μm or more.

〔作用〕[Action]

本発明による真空容器のマイクロ波導入用窓では、窓
用円板の一部にマイクロ波の透過を阻止しない所定の範
囲で導電性薄膜を付着するようにし、これにより真空シ
ール部材を構成するOリングとこれを配設するための溝
の部分にマイクロ波電磁界が存在しなくなる。
In the microwave introduction window of the vacuum vessel according to the present invention, a conductive thin film is adhered to a part of the window disk within a predetermined range that does not prevent the transmission of microwaves, thereby forming a vacuum sealing member. The microwave field does not exist in the ring and the groove for disposing the ring.

〔実施例〕〔Example〕

以下に、本発明の実施例を添付図面に基づいて説明す
る。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.

第1図は本発明の第1実施例を示し、真空容器のマイ
クロ波導入窓の要部断面を示す。第1図において、1は
真空容器の壁部の一部であり、真空容器1の内部にはマ
イクロ波が供給され、内部でマイクロ波放電が発生する
ように構成される。第1図中真空容器の壁部1の下側が
真空容器の内部側となり、上側が大気側となっている。
2は真空容器の内部にマイクロ波を導入するための導波
管であり、その上側部分の図示は省略されている。導波
管2の上側端部にはマイクロ波発生器3が配設されてい
る。導波管2の真空容器側の端部には所定の径方向寸法
及び肉厚を有するフランジ2aが形成されている。真空容
器の壁部1における、前記導波管2が接続される箇所に
は段付き孔4が形成され、これによって壁部1の外面側
には径の大きい環状凹部4aが形成されると共に内面側に
は小径孔4bが形成される。第1図に示された実施例にお
いて、段付き孔4は、マイクロ波を真空容器内部に導入
するためのマイクロ波結合孔としての機能を有し、本実
施例では当該マイクロ波結合孔は小径孔4bによって規定
される。5は壁部1に段付き孔4を形成することによっ
て生じる円形の突起縁である。更に環状凹部4aの底に相
当する突起縁5の外面の箇所には環状の溝6が形成さ
れ、この溝6の中に、マイクロ波導入用窓において真空
シール部材として機能するOリング7が収納・配設され
ている。
FIG. 1 shows a first embodiment of the present invention, and shows a cross section of a main part of a microwave introduction window of a vacuum vessel. In FIG. 1, reference numeral 1 denotes a part of the wall of the vacuum vessel, which is configured so that a microwave is supplied into the vacuum vessel 1 and a microwave discharge is generated therein. In FIG. 1, the lower side of the vacuum vessel wall 1 is the inside of the vacuum vessel, and the upper side is the atmosphere side.
Reference numeral 2 denotes a waveguide for introducing microwaves into the vacuum vessel, and the upper part thereof is not shown. A microwave generator 3 is provided at an upper end of the waveguide 2. A flange 2a having a predetermined radial dimension and thickness is formed at an end of the waveguide 2 on the vacuum vessel side. A stepped hole 4 is formed in a portion of the vacuum vessel wall 1 where the waveguide 2 is connected, thereby forming a large-diameter annular recess 4a on the outer surface side of the wall 1 and an inner surface thereof. A small diameter hole 4b is formed on the side. In the embodiment shown in FIG. 1, the stepped hole 4 has a function as a microwave coupling hole for introducing microwaves into the inside of the vacuum vessel. In this embodiment, the microwave coupling hole has a small diameter. It is defined by the hole 4b. Reference numeral 5 denotes a circular protruding edge formed by forming the stepped hole 4 in the wall portion 1. Further, an annular groove 6 is formed at a position on the outer surface of the projection edge 5 corresponding to the bottom of the annular concave portion 4a, and an O-ring 7 functioning as a vacuum sealing member in the microwave introduction window is housed in the groove 6.・ It is arranged.

真空容器の壁部1の凹部4a内に配置されている8は、
導波管2によって供給されるマイクロ波を真空容器内に
導入し且つ真空容器の真空シールを行うための窓用円板
である。窓用円板8はアルミナ等で形成される。窓用円
板8の径は段付き孔4の大径孔、すなわち凹部4aの径と
より小さく、この凹部4a内に設置できるように形成され
ている。更に、第1図で明らかなように、窓用円板8と
導波管2のフランジ2aとは凹部4a内に配置され、両者を
合わせた厚みが凹部4aの深さとほぼ等しくなるように設
定されている。段付き孔4の外側凹部4aに配設された窓
用円板8と導波管2のフランジ2aに対して、外側からリ
ング板9を当接して配置し、このリング板9を真空容器
の壁部1に複数のボルト10で固定している。リング板9
の中央の孔9aは導波管2を挿通させるための孔である。
上記の組付け構造により、マイクロ波導入用窓を形成す
る窓用円板8と導波管フランジ2aの組付け部分は、一方
の側を突起縁5の端面及びOリング7で支持され、他方
の側をリング板9により押さえ付けられている。なお、
導波管2はフランジ2aをより大きくして、真空容器1に
直接取り付けることも可能である。
8 arranged in the recess 4a of the wall 1 of the vacuum vessel
This is a window disk for introducing the microwave supplied by the waveguide 2 into the vacuum vessel and performing vacuum sealing of the vacuum vessel. The window disk 8 is formed of alumina or the like. The diameter of the window disk 8 is smaller than the large diameter hole of the stepped hole 4, that is, the diameter of the concave portion 4a, and is formed so as to be installed in the concave portion 4a. Further, as is apparent from FIG. 1, the window disk 8 and the flange 2a of the waveguide 2 are disposed in the recess 4a, and the combined thickness thereof is set to be substantially equal to the depth of the recess 4a. Have been. A ring plate 9 is disposed from the outside in contact with the window disk 8 and the flange 2a of the waveguide 2 disposed in the outer recess 4a of the stepped hole 4, and the ring plate 9 is attached to the vacuum vessel. It is fixed to the wall 1 with a plurality of bolts 10. Ring plate 9
The center hole 9a is a hole for inserting the waveguide 2.
With the above assembly structure, the assembly portion of the window disk 8 and the waveguide flange 2a forming the microwave introduction window is supported on one side by the end face of the protruding edge 5 and the O-ring 7, and on the other side. Is held down by the ring plate 9. In addition,
The waveguide 2 can be directly attached to the vacuum vessel 1 by making the flange 2a larger.

上記の窓用円板8は、上記の組付け構造において、凹
部4aの底部に対面する領域に導電性の薄膜11が付着され
ている。窓用円板8の導電性薄膜11が付着された面を示
すと、第2図の如くなる。図中11がリング状の導電性薄
膜であり、導電性薄膜11の外径は窓用円板8の径とほぼ
等しく、その内径は小径孔4bの径とほぼ等しいか、又は
Oリング7と接触するという条件を満たす範囲で大きく
なるように設定されている。
In the window disk 8, the conductive thin film 11 is attached to a region facing the bottom of the concave portion 4a in the above-described assembly structure. FIG. 2 shows the surface of the window disk 8 to which the conductive thin film 11 is attached. In the figure, reference numeral 11 denotes a ring-shaped conductive thin film. The outer diameter of the conductive thin film 11 is substantially equal to the diameter of the window disk 8, and the inner diameter thereof is substantially equal to the diameter of the small-diameter hole 4b, or is equal to the O-ring 7. It is set to be large within a range that satisfies the condition of contact.

上記構造を有するマイクロ波導入用窓を有する真空容
器1では、真空容器の内部に所定のガスが所定の圧力で
導入され、マイクロ波発生器3により発生されたマイク
ロ波電力が導波管2で案内され、窓用円板8を透過し、
マイクロ波結合孔である段付き孔4を通過して真空容器
1内に導入される。これにより真空容器1内では放電に
よる気体プラズマが発生する。このプラズマは、半導体
や電子部品等の製造プロセスにおけるエッチング、プラ
ズマCVD等に利用される。かかるプラズマの発生は、磁
場を併用するECR装置でも実用化されている。
In the vacuum vessel 1 having the microwave introduction window having the above structure, a predetermined gas is introduced into the vacuum vessel at a predetermined pressure, and the microwave power generated by the microwave generator 3 is transmitted through the waveguide 2. Being guided and passing through the window disk 8,
It is introduced into the vacuum vessel 1 through the stepped hole 4 which is a microwave coupling hole. As a result, gas plasma is generated in the vacuum vessel 1 by discharge. This plasma is used for etching, plasma CVD, and the like in a manufacturing process for semiconductors, electronic components, and the like. Such plasma generation has been put to practical use in an ECR device using a magnetic field.

次にマイクロ波導入用窓として機能する窓用円板8に
設けられた導電性薄膜11について詳述する。導電性薄膜
11は、前述した通り、真空容器側の面に付着される。付
着される範囲は、組み立てた状態で、段付き孔4に重な
ることなく且つOリング7を固定するための溝6に重な
る範囲とする。段付き孔4が円形であるという条件は、
第2図に示すように導電性薄膜11は窓用円板8に対して
同心円状に付着される。また段付き孔4が円形以外の、
例えば長方形の場合には、第3図に示すような形状に付
着される。
Next, the conductive thin film 11 provided on the window disk 8 functioning as a microwave introduction window will be described in detail. Conductive thin film
11 is attached to the surface on the vacuum vessel side as described above. The area to be attached is set so as not to overlap the stepped hole 4 and to overlap the groove 6 for fixing the O-ring 7 in the assembled state. The condition that the stepped hole 4 is circular is
As shown in FIG. 2, the conductive thin film 11 is concentrically attached to the window disk 8. Also, the stepped hole 4 is not circular,
For example, in the case of a rectangle, it is attached in a shape as shown in FIG.

上記の導電性薄膜11の厚みは、次のように決定され
る。導電性薄膜11は、Oリング7とこのOリングを固定
するための溝6の部分へのマイクロ波電磁界の侵入を防
止するために設けられるものである。従ってこの機能を
達成するために、導電性薄膜11の厚さを、マイクロ波の
角周波数ω、導電性の物質の伝導度σ、透磁率μに基づ
いて、 δ=(2/μσω)1/2 で与えられる表皮の厚さδよりも大きくとる。導電性薄
膜11の厚さが上記条件を満たせば、マイクロ波は導電性
薄膜11を透過することができない。
The thickness of the conductive thin film 11 is determined as follows. The conductive thin film 11 is provided for preventing the microwave electromagnetic field from entering the O-ring 7 and the groove 6 for fixing the O-ring. Therefore, in order to achieve this function, the thickness of the conductive thin film 11 is determined based on the angular frequency ω of the microwave, the conductivity σ of the conductive material, and the magnetic permeability μ, as follows: δ = (2 / μσω) 1 / It is larger than the skin thickness δ given in 2 . If the thickness of the conductive thin film 11 satisfies the above condition, microwaves cannot pass through the conductive thin film 11.

次に代表的な導電性物質に対するδを計算する。ただ
しf=2.45GHz,ω=2πfとする。またσの値としては
窓用円板8の温度上昇を考慮し100℃の値を用いる。
Next, δ for a typical conductive material is calculated. However, f = 2.45 GHz and ω = 2πf. As the value of σ, a value of 100 ° C. is used in consideration of the temperature rise of the window disk 8.

銅: σ〜4.5×107/m:μ〜μ0=1.26×10 -6H/m :δ〜1.5μm アルミニウム: σ〜1.3×107/m: μ〜μ0 :δ〜1.9μm 金: σ〜3.5×107/m: μ〜μ0 :δ〜1.7μm 鉄: σ〜6.8×107/m: μ〜200μ0 :δ〜0.3μm 以上のデータで明らかなように導電性薄膜11の厚さは
最低でも2μmあれば良い。
Copper: σ-4.5 × 10 7 / m: μ-μ0 = 1.26 × 10 -6 H / m: δ-1.5 μm Aluminum: σ-1.3 × 10 7 / m: μ-μ0: δ-1.9 μm Gold: σ ~ 3.5 × 10 7 / m: μ-μ0: δ-1.7 μm Iron: σ-6.8 × 10 7 / m: μ-200 μ0: δ-0.3 μm Thickness of the conductive thin film 11 as evident from the above data Should be at least 2 μm.

また導電性薄膜11の材質は、真空容器の内部でプラズ
マ化された、例えば酸素、塩素等の所定のガスと反応し
て酸化物、塩化物等を生成することのない物質を選択す
る必要がある。更に導電性薄膜11を円板8に付着する方
法としては、真空蒸着、イオンプレーティング、スパッ
タリング、無電界メッキ、粉末金属の焼き付け等がある
が、導電性薄膜11と窓用円板8との間に十分な付着力が
あり、且つ表面の荒さがOリング7の真空シール作用に
対して十分に滑らかであれば、いかなる方法を用いても
良い。
Further, as the material of the conductive thin film 11, it is necessary to select a material which does not react with a predetermined gas such as oxygen, chlorine or the like, which is turned into plasma inside the vacuum vessel, to generate oxides, chlorides and the like. is there. Further, methods for attaching the conductive thin film 11 to the disk 8 include vacuum evaporation, ion plating, sputtering, electroless plating, and baking of powdered metal. Any method may be used as long as there is a sufficient adhesive force therebetween and the surface roughness is sufficiently smooth for the vacuum sealing action of the O-ring 7.

窓用円板8に対する導電性薄膜11の付着について第4
図〜第6図に基づいて他の実施例を説明する。
Adhesion of conductive thin film 11 to window disk 8
Another embodiment will be described with reference to FIGS.

第4図において、8は前記の窓用円板であり、21は導
電性薄膜である。この実施例では、薄膜21は真空容器側
の図中下面の外縁と外周面とに付着される。また第5図
の実施例による導電性薄膜31では、真空容器側の下面の
外縁と外周面と大気側の上面の外縁とに付着される。大
気側の面の付着範囲は、導波管2の内部形状と同一にす
るのが望ましいが、これには限定されず、他の形状であ
ってかまわない。また第4図及び第5図の実施例による
導電性薄膜を備えた窓用円板は、外周面の薄膜の仕上げ
精度を高めることにより、前述した第9図のマイクロ波
導入用窓構造にも適用することができる。
In FIG. 4, reference numeral 8 denotes the window disk, and reference numeral 21 denotes a conductive thin film. In this embodiment, the thin film 21 is attached to the outer edge and the outer peripheral surface of the lower surface in the figure on the vacuum vessel side. In the conductive thin film 31 according to the embodiment shown in FIG. 5, it is attached to the outer edge of the lower surface on the vacuum vessel side, the outer peripheral surface, and the outer edge of the upper surface on the atmosphere side. It is desirable that the adhesion range of the surface on the atmosphere side be the same as the internal shape of the waveguide 2, but is not limited to this, and may be another shape. The window disk provided with the conductive thin film according to the embodiment shown in FIGS. 4 and 5 is also applicable to the above-described microwave introduction window structure shown in FIG. 9 by improving the finishing accuracy of the thin film on the outer peripheral surface. Can be applied.

第6図の実施例では、窓用円板8における導電性薄膜
41が付着された真空容器側の下面において、導電性薄膜
が付着されていない部分の面積が、小径孔4bの開口面積
よりも小さくなるように構成されている。従ってこの実
施例では、マイクロ波結合孔が、段付き孔4の小径孔4b
ではなく、窓用円板8に付着された導電性薄膜41によっ
て実質的に規定されることになる。また導電性薄膜41で
規定されるマイクロ波結合孔の厚さは、導電性薄膜41の
厚さ、すなわち最低で約2μm程度となる。これに対し
て、前記実施例における窓構造のマイクロ波結合孔の厚
さは、小径孔4bを形成する突起縁5の厚さによって規定
されていた。それ故、突起縁5の厚みを、使用するマイ
クロ波の波長に比較して十分に小さくすることができな
い場合には、すなわち非常に高い周波数のマイクロ波を
使用する場合には、本実施例の如く付着された導電性薄
膜41によってマイクロ波結合孔を形成し、これによって
反射波を減少させ、マイクロ波電力の利用効率を向上す
ることが可能となる。
In the embodiment of FIG. 6, the conductive thin film on the window disk 8 is shown.
On the lower surface on the vacuum vessel side to which 41 is attached, the area of the portion where the conductive thin film is not attached is configured to be smaller than the opening area of the small diameter hole 4b. Therefore, in this embodiment, the microwave coupling hole is the small-diameter hole 4b of the stepped hole 4.
Instead, it is substantially defined by the conductive thin film 41 attached to the window disk 8. The thickness of the microwave coupling hole defined by the conductive thin film 41 is the thickness of the conductive thin film 41, that is, at least about 2 μm. On the other hand, the thickness of the microwave coupling hole of the window structure in the above embodiment was defined by the thickness of the projection edge 5 forming the small diameter hole 4b. Therefore, when the thickness of the projection edge 5 cannot be made sufficiently small as compared with the wavelength of the microwave to be used, that is, when a microwave having a very high frequency is used, A microwave coupling hole is formed by the conductive thin film 41 adhered as described above, whereby the reflected wave can be reduced, and the utilization efficiency of the microwave power can be improved.

なお、上記の実施例の構成において、窓用円板8と真
空容器との間にはOリング7を配設することによる若干
の隙間が存在するが、この隙間の幅がマイクロ波の波長
に比較して十分に短いのであるならば、効果は十分に発
揮される。
In the configuration of the above embodiment, there is a small gap between the window disk 8 and the vacuum vessel due to the arrangement of the O-ring 7, and the width of this gap is smaller than the microwave wavelength. If it is short enough, the effect will be fully realized.

また、導電性薄膜11が直流的に浮遊電位に設定される
ことによりチャージアップし、真空容器1との間に異常
放電が発生する場合には、第7図に示すように導電性薄
膜11と真空容器1との間を金属製のスプリング12を用い
て短絡するように構成する。これによって導電性薄膜11
と真空容器1を同電位に保ち、異常放電の発生を防止す
ることができる。なお、前記金属製スプリング12は、導
電性薄膜11と真空容器1とを同電位にすることのできる
導体(例えばアルミニウム板等)であれば任意なものを
使用することができる。更に、窓用円板8の形状につい
ては、円板に限定されず、導波管2や段付き孔4の形状
に応じて角形等であってもかまわない。
When the conductive thin film 11 is charged up by being set to a floating potential in a DC manner and abnormal discharge occurs between the conductive thin film 11 and the vacuum vessel 1, as shown in FIG. A short circuit is formed between the vacuum vessel 1 and the vacuum vessel 1 using a metal spring 12. Thereby, the conductive thin film 11
And the vacuum vessel 1 can be kept at the same potential to prevent occurrence of abnormal discharge. In addition, as the metal spring 12, any conductor can be used as long as it is a conductor (for example, an aluminum plate or the like) that can make the conductive thin film 11 and the vacuum vessel 1 have the same potential. Further, the shape of the window disk 8 is not limited to a disk, and may be a square or the like depending on the shapes of the waveguide 2 and the stepped hole 4.

また窓用円板8の中心部に孔をあけて、その内側に導
電性薄膜を付着させることで、同軸型のマイクロ波導入
装置にも適用することができる。
In addition, a hole is made in the center of the window disk 8 and a conductive thin film is adhered inside the hole, so that the present invention can be applied to a coaxial microwave introduction device.

〔発明の効果〕〔The invention's effect〕

以上説明で明らかなように、本発明によれば、窓用円
板の所定の箇所に導電性薄膜を付着することにより、真
空シール用Oリング配設箇所において従来発生していた
反射波をなくすようにしたため、大電力のマイクロ波が
供給されるマイクロ波放電用真空装置におけるマイクロ
波導入用窓の信頼性を向上することができる。
As is apparent from the above description, according to the present invention, the reflected wave which has conventionally occurred at the place where the O-ring for vacuum sealing is disposed is eliminated by attaching the conductive thin film to the predetermined place of the window disk. As a result, it is possible to improve the reliability of the microwave introduction window in the microwave discharge vacuum device to which the high-power microwave is supplied.

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

第1図は本発明に係る真空容器のマイクロ波導入用窓の
構造を示す断面図、第2図は窓用円板の端面図、第3図
は窓用円板の他の実施例を示す第2図と同様な図、第4
図と第5図は導電性薄膜の他の付着例を示す断面図、第
6図は真空容器のマイクロ波導入用窓の構造の他の実施
例を示す断面図、第7図は導電性薄膜と真空容器を短絡
する構造を示す部分断面図、第8図〜第10図は従来のマ
イクロ波導入用窓の構造を示す断面図である。 〔符号の説明〕 1……真空容器の壁部 2……導波管 3……マイクロ波発生器 4……段付き孔 5……突起縁 6……溝 7……Oリング 8……窓用円板 11,21,31……導電性薄膜
FIG. 1 is a cross-sectional view showing the structure of a microwave introduction window of a vacuum vessel according to the present invention, FIG. 2 is an end view of a window disk, and FIG. 3 shows another embodiment of the window disk. FIG. 4 similar to FIG.
5 and 5 are cross-sectional views showing other examples of adhesion of the conductive thin film, FIG. 6 is a cross-sectional view showing another embodiment of the structure of the microwave introduction window of the vacuum vessel, and FIG. 7 is a conductive thin film. 8 to 10 are cross-sectional views showing the structure of a conventional microwave introduction window. [Explanation of References] 1 ... wall of vacuum vessel 2 ... waveguide 3 ... microwave generator 4 ... stepped hole 5 ... projection edge 6 ... groove 7 ... o-ring 8 ... window Disk 11,21,31 …… conductive thin film

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】窓板部材を真空シール部材を介して真空容
器の壁に形成された孔部に配設して成り、外部から供給
されるマイクロ波電力を前記窓板部材を通して前記真空
容器内に導入する真空容器のマイクロ波導入用窓におい
て、前記窓板部材における少なくとも前記真空シール部
材との接触部分に導電性薄膜を付着したことを特徴とす
る真空容器のマイクロ波導入用窓。
1. A window plate member is provided in a hole formed in a wall of a vacuum container via a vacuum seal member, and microwave power supplied from the outside is supplied to the inside of the vacuum container through the window plate member. A microwave introduction window of a vacuum vessel, wherein a conductive thin film is attached to at least a portion of the window plate member that contacts the vacuum seal member.
【請求項2】請求項1記載の真空容器のマイクロ波導入
用窓において、前記窓板部材における前記導電性薄膜が
付着されない部分の面積を、前記孔部の開口面積以上に
することを特徴とする真空容器のマイクロ波導入用窓。
2. The microwave introduction window of a vacuum vessel according to claim 1, wherein an area of a portion of said window plate member to which said conductive thin film is not attached is larger than an opening area of said hole. Window for microwave introduction of vacuum vessel.
【請求項3】請求項1記載の真空容器のマイクロ波導入
用窓において、前記窓板部材における前記導電性薄膜が
付着されない部分の面積を、前記孔部の開口面積より小
さくし、マイクロ波結合孔が、前記導電性薄膜が付着さ
れない部分で規定されることを特徴とする真空容器のマ
イクロ波導入用窓。
3. The microwave introduction window of a vacuum vessel according to claim 1, wherein an area of a portion of said window plate member to which said conductive thin film is not attached is smaller than an opening area of said hole, and microwave coupling is performed. A microwave introduction window of a vacuum vessel, wherein a hole is defined at a portion where the conductive thin film is not attached.
【請求項4】請求項1〜3のいずれか1項に記載の真空
容器のマイクロ波導入用窓において、前記導電性薄膜の
厚さは2μm以上であることを特徴とする真空容器のマ
イクロ波導入用窓。
4. The microwave introduction window for a vacuum vessel according to claim 1, wherein said conductive thin film has a thickness of 2 μm or more. Introductory window.
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