JP3121669B2 - Microwave plasma generator - Google Patents
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Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、例えば種々の装置のイ
オン源として用いられているマイクロ波プラズマ発生装
置に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a microwave plasma generator used, for example, as an ion source for various devices.
【0002】[0002]
【従来の技術】従来、マイクロ波プラズマ発生装置は、
核融合のための中性粒子入射加熱装置のイオン源や、半
導体装置の製造に使用されるプラズマドライエッチング
装置、及びプラズマ気相成長装置等のイオン源に用いら
れている。2. Description of the Related Art Conventionally, a microwave plasma generator has
It is used as an ion source for a neutral particle injection heating device for nuclear fusion, a plasma dry etching device used for manufacturing semiconductor devices, and an ion source such as a plasma vapor deposition device.
【0003】以下、マイクロ波プラズマ発生装置の1つ
であるイオン源の従来例を図4乃至図6を参照して説明
する。図4は第1の従来例の概略構成を示す断面図であ
り、図5は図4の要部を拡大して示す断面図であり、図
6は第2の従来例の要部を拡大して示す断面図である。Hereinafter, a conventional example of an ion source which is one of the microwave plasma generators will be described with reference to FIGS. 4 is a cross-sectional view showing a schematic configuration of a first conventional example , FIG. 5 is a cross-sectional view showing an enlarged main part of FIG. 4, and FIG. 6 is an enlarged view of a main part of a second conventional example. FIG.
【0004】先ず、図4及び図5に示した第1の従来例
において、1は放電容器であり、この放電容器1の上板
2に形成されたマイクロ波導入口3に、図示しないマイ
クロ波発生部から放電容器1内にマイクロ波を、途中、
真空窓4を透過させて導入する導波管5の片端部が取着
されている。6は放電容器1の上板2の外面及び側壁7
の外面に配設された永久磁石で、放電容器1内にプラズ
マ閉じ込め領域8を区画する磁場及び磁気フィルタを形
成する。なお9は模式的に示す磁力線である。First, in the first conventional example shown in FIGS. 4 and 5, reference numeral 1 denotes a discharge vessel, which is provided at a microwave inlet 3 formed in an upper plate 2 of the discharge vessel 1. A microwave is not introduced into the discharge vessel 1 from the
One end of a waveguide 5 to be introduced through the vacuum window 4 is attached. 6 is an outer surface and a side wall 7 of the upper plate 2 of the discharge vessel 1.
The magnetic field and the magnetic filter that define the plasma confined region 8 in the discharge vessel 1 are formed by the permanent magnets disposed on the outer surface of the discharge vessel 1. Numeral 9 denotes magnetic lines of force schematically shown.
【0005】また、放電容器1には、内部に図示しない
ガス導入口から所定のガスが導入されるようになってお
り、さらに放電容器1から外部にイオンビームを引き出
す電極部10が設けられている。A predetermined gas is introduced into the discharge vessel 1 from a gas inlet (not shown), and an electrode portion 10 for extracting an ion beam from the discharge vessel 1 to the outside is provided. I have.
【0006】このように構成された第1の従来例では、
ガス導入口から導入された所定のガスがマイクロ波によ
って放電し、プラズマが生成される。生成されたプラズ
マは磁場によって放電容器1の内壁面から離間し、損失
が少なくなるようにしてプラズマ閉じ込め領域8に閉じ
込められる。そしてプラズマからは、電極部10を介し
て外部にイオンビームが引き出される。 In the first conventional example configured as described above,
A predetermined gas introduced from the gas inlet is discharged by the microwave, and plasma is generated. The generated plasma is separated from the inner wall surface of the discharge vessel 1 by the magnetic field, and is confined in the plasma confinement region 8 so as to reduce the loss. And from the plasma through the electrode part 10
The ion beam is extracted to the outside.
【0007】しかしながら上記の第1の従来例において
は、真空窓4がプラズマに直接晒されないよう導波管5
の途中に装着されており、真空窓4までの導波管5内
は、マイクロ波導入口3を介して放電容器1内と同じ雰
囲気となる。また、このマイクロ波導入口3に取着され
ている導波管5の片端部内にも、永久磁石6による磁力
線9が横切ることになって磁場が形成される。However, in the above-mentioned first conventional example , the waveguide 5 is provided so that the vacuum window 4 is not directly exposed to the plasma.
And the inside of the waveguide 5 up to the vacuum window 4 has the same atmosphere as the inside of the discharge vessel 1 through the microwave introduction port 3. Also, a magnetic field is formed in one end of the waveguide 5 attached to the microwave introduction port 3 by the line of magnetic force 9 by the permanent magnet 6 crossing.
【0008】このため、放電容器1内にプラズマが生成
されると共に、導波管5の片端部内にもプラズマが生成
される虞がある。そして導波管5内にプラズマが生成さ
れると、そのプラズマによって導波管5内を伝搬してき
たマイクロ波の反射や遮断がおこる。反射や遮断によっ
てマイクロ波が十分に放電容器1内に導入されないと、
効率よくプラズマを生成させることができない。 For this reason, plasma may be generated in the discharge vessel 1 and plasma may also be generated in one end of the waveguide 5. When plasma is generated in the waveguide 5, the microwaves reflected or blocked by the plasma propagate in the waveguide 5. By reflection or blocking
If the microwave is not sufficiently introduced into the discharge vessel 1,
Plasma cannot be generated efficiently.
【0009】一方、図6に示した第2の従来例では、上
述の第1の従来例のように導波管5内にプラズマが生成
されることがないように、放電容器1内に磁場によりプ
ラズマ閉じ込め領域11を形成する永久磁石12は、マ
イクロ波導入口3近傍での配設間隔が第1の例に比較し
大きくなるように構成されている。それ故、永久磁石1
2の磁力線12のうち、マイクロ波導入口3に取着され
ている導波管5の片端部を横切る磁力線13は少なく、
この磁力線13による導波管5内の磁場は弱いものとな
っている。On the other hand, in the second conventional example shown in FIG. 6, a magnetic field is formed in the discharge vessel 1 so that plasma is not generated in the waveguide 5 unlike the first conventional example. The permanent magnets 12 forming the plasma confinement region 11 are configured such that the arrangement intervals near the microwave inlet 3 are larger than those in the first example. Therefore, the permanent magnet 1
Among the two magnetic lines of force 12, few lines of magnetic lines 13 cross one end of the waveguide 5 attached to the microwave inlet 3.
The magnetic field in the waveguide 5 due to the lines of magnetic force 13 is weak.
【0010】このように構成された第2の従来例では、
永久磁石12によって導波管5の片端部内に形成される
磁場が弱いものであるため、放電容器1内にプラズマが
生成されても、マイクロ波導入口3を介して放電容器1
内に連通する導波管5の片端部内にプラズマが生成され
る虞が少ない。In the second conventional example configured as described above,
Since the magnetic field generated in the one end of the waveguide 5 by the permanent magnet 12 is weak, even if plasma is generated in the discharge vessel 1, the discharge vessel 1 is generated through the microwave inlet 3.
Plasma is less likely to be generated in one end of the waveguide 5 communicating therewith.
【0011】しかしながら、放電容器1内に形成される
プラズマ閉じ込め領域11のうち、マイクロ波導入口3
の近傍では、永久磁石12の配設間隔が大きいために磁
場が弱くなっている。そのために、生成されたプラズマ
を放電容器1の内壁面から十分離間させて閉じ込めるこ
とができず、これによって損失が大きくなってしまう問
題が生じる。However, in the plasma confinement region 11 formed in the discharge vessel 1, the microwave inlet 3
, The magnetic field is weak because the interval between the permanent magnets 12 is large. For this reason, the generated plasma cannot be confined enough to be separated from the inner wall surface of the discharge vessel 1, thereby causing a problem that the loss increases.
【0012】[0012]
【発明が解決しようとする課題】上記のように導波管内
にプラズマが生成されるためにマイクロ波の導入が十分
に行えず、プラズマの密度を上げることができない、あ
るいはプラズマの閉じ込めが悪くプラズマの損失が大き
くなってしまう等、効率よくプラズマを生成させること
ができない。本発明はこのような状況に鑑みてなされた
もので、その目的とするところは効率よくプラズマを生
成させることができるマイクロ波プラズマ発生装置を提
供することにある。As described above, since plasma is generated in the waveguide, microwaves cannot be sufficiently introduced, so that the density of the plasma cannot be increased, or the plasma confinement is poor due to poor plasma confinement. Plasma cannot be generated efficiently, for example, the loss of the plasma becomes large. The present invention has been made in view of such a situation, and an object of the present invention is to provide a microwave plasma generator capable of efficiently generating plasma.
【0013】[0013]
【課題を解決するための手段】本発明のマイクロ波プラ
ズマ発生装置は、内部に所定のガスが導入されてプラズ
マが形成される放電容器と、この放電容器のマイクロ波
導入口に片端部が取着された導波管と、放電容器内に磁
場を形成してプラズマを閉じ込めるプラズマ閉じ込め手
段とを備えたマイクロ波プラズマ発生装置において、プ
ラズマ閉じ込め手段は、マイクロ波導入口の隣接部分に
該プラズマ閉じ込め手段による導波管の片端部内の磁場
の強さを減少させる磁場調節部が配設されていることを
特徴とするものである。A microwave plasma generator according to the present invention has a discharge vessel in which a predetermined gas is introduced to form plasma therein, and one end attached to a microwave inlet of the discharge vessel. In a microwave plasma generator comprising a waveguide that has been subjected to plasma and plasma confinement means for confining plasma by forming a magnetic field in the discharge vessel, the plasma confinement means is provided at a portion adjacent to the microwave introduction port by the plasma confinement means. A magnetic field adjustment unit for reducing the strength of a magnetic field in one end of the waveguide is provided.
【0014】[0014]
【作用】上記のように構成されたマイクロ波プラズマ発
生装置は、プラズマ閉じ込め手段のマイクロ波導入口の
隣接部分に、導波管の片端部内の磁場の強さを減少させ
る磁場調節部が配設されており、マイクロ波導入口及び
これに取着された導波管の内部の限られた範囲で磁場が
弱いものとなって、放電容器内にプラズマが生成される
場合においても、放電容器内と同じガス雰囲気である導
波管内ではプラズマが生成されない。このため放電容器
内へのマイクロ波の導入が妨げられることがなくなり、
効率よくプラズマを生成させることができる。In the microwave plasma generator constructed as described above, a magnetic field adjusting section for reducing the strength of the magnetic field in one end of the waveguide is provided at a portion adjacent to the microwave inlet of the plasma confining means. In the case where the magnetic field is weak in a limited area inside the microwave inlet and the waveguide attached to the microwave inlet and plasma is generated in the discharge vessel, the same as in the discharge vessel. No plasma is generated in the waveguide, which is a gas atmosphere. Therefore, introduction of the microwave into the discharge vessel is not hindered,
Plasma can be efficiently generated.
【0015】[0015]
【実施例】以下、本発明の実施例マイクロ波プラズマ発
生装置の1つであるイオン源を図面を参照して説明す
る。BRIEF DESCRIPTION which is one ion source embodiment the microwave plasma generator of the present invention with reference to the drawings.
【0016】先ず、第1の実施例を図1及び図2により
説明する。図1は概略構成を示す断面図であり、図2は
図1の要部を拡大して示す断面図である。First, a first embodiment will be described with reference to FIGS. FIG. 1 is a sectional view showing a schematic configuration, and FIG. 2 is an enlarged sectional view showing a main part of FIG.
【0017】図1及び図2において、放電容器21は、
下端側が外周にフランジ22を有する開口部23で形成
され、上端部が上板24で閉塞された略円筒状の容器で
ある。放電容器21は、その内部が図示しない排気装置
によって、例えば0.1Pa台に減圧され、その所定の
圧力が維持されるようになっている。In FIG. 1 and FIG. 2, the discharge vessel 21 is
The lower end is a substantially cylindrical container having an opening 23 having a flange 22 on the outer periphery and an upper end closed by an upper plate 24. The inside of the discharge vessel 21 is reduced to a pressure of, for example, 0.1 Pa by an exhaust device (not shown), and the predetermined pressure is maintained.
【0018】また、放電容器21の内部には、図示しな
いガス導入口からプラズマを形成する所定のガス、例え
ば水素ガス(H2 )等が導入されるようになっている。A predetermined gas for forming plasma, for example, hydrogen gas (H 2 ) is introduced into the discharge vessel 21 from a gas inlet (not shown).
【0019】さらに、放電容器21は、上板24の中央
部分にマイクロ波導入口25が形成されており、このマ
イクロ波導入口25には導波管26が、その片端部27
を放電容器21内に開口するように取着されている。導
波管26の他端部は、例えば2.45GHzのマイクロ
波を発生する図示しないマイクロ波発生源に接続されて
いる。そしてマイクロ波発生源からのマイクロ波は、導
波管26内を伝搬し、マイクロ波導入口25を通過して
放電容器21内に導入される。Further, the discharge vessel 21 has a microwave inlet 25 formed at the center of the upper plate 24. The microwave inlet 25 has a waveguide 26 and one end 27 thereof.
Are attached so as to open into the discharge vessel 21. The other end of the waveguide 26 is connected to a microwave generation source (not shown) that generates a microwave of, for example, 2.45 GHz. Then, the microwave from the microwave generation source propagates in the waveguide 26, passes through the microwave inlet 25, and is introduced into the discharge vessel 21.
【0020】なお、導波管26は、中間部の片端部側に
マイクロ波の伝送路を略直角に曲げる屈曲部28が設け
られ、さらに、この屈曲部28より他端部側のマイクロ
波導入口25から直視できない位置に、マイクロ波に対
して透明な材料、例えばアルミナセラミック等でなる真
空窓29が装着されている。そして真空窓29は、その
主面が導波管26のマイクロ波の伝送路に交差するよう
に装着され、これにより導波管26は片端部27側と他
端部側とが気密に分断される。The waveguide 26 has a bent portion 28 provided at one end of the intermediate portion to bend the microwave transmission line at a substantially right angle, and further has a microwave introduction port on the other end side of the bent portion 28. A vacuum window 29 made of a material transparent to microwaves, for example, alumina ceramic or the like is mounted at a position that cannot be directly viewed from the position 25. The vacuum window 29 is mounted so that the main surface thereof intersects the microwave transmission path of the waveguide 26, whereby the waveguide 26 is airtightly divided at one end 27 side and the other end side. You.
【0021】一方、放電容器21の下端側の開口部23
は、フランジ22との間に絶縁リング30を介在させる
ようにして電極部31が取着され閉塞されている。この
電極部31は、図示しない電源によって所定の電圧が印
加される複数の電極32がそれぞれの間に絶縁部材33
を設けて絶縁分離されるように構成されている。なお各
電極32の中央部分には複数の負イオン引出孔34が穿
設されている。On the other hand, the opening 23 on the lower end side of the discharge vessel 21
The electrode portion 31 is attached and closed so that the insulating ring 30 is interposed between the electrode portion 31 and the flange 22. The electrode section 31 includes a plurality of electrodes 32 to which a predetermined voltage is applied by a power supply (not shown).
Are provided so as to be insulated and separated. A plurality of negative ion extraction holes 34 are formed in the center of each electrode 32.
【0022】また、放電容器21の外面には、生成され
たプラズマを磁場によって閉じ込めるプラズマ閉じ込め
手段35が設けられ、これにより放電容器21内にプラ
ズマ閉じ込め領域36が区画される。On the outer surface of the discharge vessel 21, there is provided plasma confinement means 35 for confining the generated plasma by a magnetic field, whereby a plasma confinement region 36 is defined in the discharge vessel 21.
【0023】すなわち、円板状の上板24の外面には、
マイクロ波導入口25を中心とした同心円上に、マイク
ロ波導入口25に隣接して高透磁率材料、例えば鉄(F
e)等でなる磁場調節部材37が、マイクロ波導入口2
5の周囲を囲むように配設されている。さらに上板24
外面の磁場調節部材37の外側には、同心円上に複数の
円環状の永久磁石38が所定の間隔をもって配設されて
いる。That is, on the outer surface of the disc-shaped upper plate 24,
On a concentric circle centered on the microwave introduction port 25, a material having high magnetic permeability, for example, iron (F
e) the magnetic field adjusting member 37, etc.
5 is arranged so as to surround the periphery. Further, the upper plate 24
Outside the magnetic field adjusting member 37 on the outer surface, a plurality of annular permanent magnets 38 are arranged concentrically at predetermined intervals.
【0024】同じく放電容器21の円筒状の側壁39の
外面には、上板24の永久磁石38と同中心となるよう
にして、側壁39の軸方向に複数の円環状の永久磁石4
0が所定の間隔をもって配設されている。さらに放電容
器21の下端側の側壁39外面には、永久磁石40と同
軸に磁気フィルタを開口部23近傍に形成する永久磁石
41が配設されている。Similarly, a plurality of annular permanent magnets 4 are arranged on the outer surface of the cylindrical side wall 39 of the discharge vessel 21 so as to be concentric with the permanent magnet 38 of the upper plate 24 in the axial direction of the side wall 39.
0 are arranged at predetermined intervals. Further, on the outer surface of the side wall 39 on the lower end side of the discharge vessel 21, a permanent magnet 41 is disposed coaxially with the permanent magnet 40 and forms a magnetic filter near the opening 23.
【0025】各永久磁石38,40,41は、放電容器
21内に向かう方向に着磁され、永久磁石38,40は
隣接するものどうしが異なる極性となるように配列され
ている。なお42は模式的に示す磁力線である。 Each of the permanent magnets 38, 40, 41 is magnetized in a direction toward the inside of the discharge vessel 21, and the permanent magnets 38, 40 are
Arranged so that adjacent objects have different polarities
ing. Reference numeral 42 denotes magnetic lines of force schematically shown.
【0026】また、このとき上板24の最内周に位置す
る永久磁石38とマイクロ波導入口25との間には、マ
イクロ波導入口25を囲むように隣接して磁場調節部材
37が設けられているので、各永久磁石38,40から
出た磁力線は隣接する永久磁石38,40に入るが、最
内周の永久磁石38から中心方向に出た磁力線は隣接す
る磁場調節部材37に集められてしまう。At this time, a magnetic field adjusting member 37 is provided between the permanent magnet 38 located on the innermost periphery of the upper plate 24 and the microwave introduction port 25 so as to surround the microwave introduction port 25. As a result, the magnetic lines of force coming out of the permanent magnets 38 and 40 enter the adjacent permanent magnets 38 and 40, but the magnetic lines of force coming out of the innermost permanent magnet 38 toward the center are collected by the adjacent magnetic field adjusting member 37. I will.
【0027】このためマイクロ波導入口25及びこれに
取着されている導波管26の片端部27を横切る磁力線
は非常に少なく、磁場調節部材37の内周円内の狭い範
囲での磁場は非常に弱いものとなる。一方、各永久磁石
38,40によって磁場調節部材37の内周円より外側
の範囲に形成される磁場は、生成されたプラズマを放電
容器21の内壁面から十分離間した状態で閉じ込めるこ
とができる強さとなっている。それ故、放電容器21内
に区画されたプラズマ閉じ込め領域36は、狭い限られ
た範囲においてのみ磁場が弱い部分を有することとな
る。Therefore, the lines of magnetic force crossing the microwave inlet 25 and the one end 27 of the waveguide 26 attached thereto are very small, and the magnetic field in a narrow range within the inner circumference circle of the magnetic field adjusting member 37 is very small. Vulnerable to On the other hand, the magnetic field formed by the permanent magnets 38 and 40 in a range outside the inner circumference circle of the magnetic field adjusting member 37 is capable of confining the generated plasma in a state separated sufficiently from the inner wall surface of the discharge vessel 21. It has become. Therefore, the plasma confinement region 36 partitioned in the discharge vessel 21 has a portion where the magnetic field is weak only in a narrow limited range.
【0028】このように構成された本実施例では、放電
容器21内が図示しない排気装置によって0.1Pa台
の所定の圧力となるように減圧され、この状態が維持さ
れながら図示しないガス導入口からプラズマを形成する
ガスの水素ガスを導入される。In the present embodiment thus constructed, the inside of the discharge vessel 21 is depressurized by an exhaust device (not shown) to a predetermined pressure of the order of 0.1 Pa. A hydrogen gas, which is a gas for forming plasma, is introduced from this.
【0029】放電容器21内の雰囲気条件が整えられた
後、図示しないマイクロ波発生源から導波管26内を、
途中真空窓29を透過して伝搬してきたマイクロ波が、
マイクロ波導入口25を介して放電容器21内に導入さ
れる。After the atmosphere conditions in the discharge vessel 21 have been adjusted, the inside of the waveguide 26 is
The microwave transmitted through the vacuum window 29 on the way,
It is introduced into the discharge vessel 21 through the microwave introduction port 25.
【0030】これによりマイクロ波は、電子を高エネル
ギに加速し、放電容器21内に放電プラズが生成され
る。このとき生成された放電プラズマは、プラズマ閉じ
込め領域36に磁場調節部材37と各永久磁石38,4
0による磁場によって閉じ込められる。 As a result, the microwave converts electrons into high energy
The acceleration accelerates, and a discharge plasm is generated in the discharge vessel 21.
You. The discharge plasma generated at this time is stored in the plasma confinement region 36 by the magnetic field adjusting member 37 and the permanent magnets 38 and 4.
Confined by a magnetic field due to zero.
【0031】そして、水素イオンは電極部31の各電極
32で加速されながらイオン引出孔34を通過し、外部
にイオンビームとして引き出される。The hydrogen ions pass through the ion extraction holes 34 while being accelerated by the respective electrodes 32 of the electrode section 31, and are extracted as an ion beam to the outside.
【0032】このとき、上述した通り導波管26の片端
部27の内部は、真空窓29までがマイクロ波導入口2
5を介して放電容器21内と同じガス雰囲気となってい
るが、永久磁石38からの磁力線が磁場調節部材37に
集められてしまい、マイクロ波導入口25及び導波管2
6の片端部27内の磁場は非常に弱くなっている。この
ため導波管26の片端部27内では、放電容器21内と
同じ雰囲気でありながらプラズマが生成される虞が少な
い。At this time, as described above, inside the one end 27 of the waveguide 26, the microwave inlet 2
5, the same gas atmosphere as in the discharge vessel 21 is obtained, but the magnetic field lines from the permanent magnets 38 are collected by the magnetic field adjusting member 37, and the microwave introduction port 25 and the waveguide 2
6, the magnetic field in one end 27 is very weak. For this reason, in the one end 27 of the waveguide 26, there is little possibility that plasma is generated in the same atmosphere as in the discharge vessel 21.
No.
【0033】それ故、プラズマによって導波管26内を
伝搬してきたマイクロ波が反射し、これにともないマイ
クロ波が放電容器21内に導入され難くなるとか、プラ
ズマの密度が低下し、プラズマの密度を維持しようとす
るとマイクロ波の電力を余分に大きくしなければならな
い等の問題がなくなる。そして効率よくプラズマを生成
させることができるようになる。Therefore, the microwaves propagating in the waveguide 26 are reflected by the plasma, which makes it difficult for the microwaves to be introduced into the discharge vessel 21 or reduces the density of the plasma. In order to maintain the above, there is no problem that the power of the microwave needs to be excessively increased. Then, the plasma can be efficiently generated.
【0034】一方、磁場調節部材37は、最内周に位置
する永久磁石38とマイクロ波導入口25との間に、マ
イクロ波導入口25に隣接するようにして配設されてい
るので、プラズマ閉じ込め領域36は、狭い限られた範
囲においてのみ磁場が弱い部分を有することとなる。こ
のため、生成されたプラズマをプラズマ閉じ込め領域3
6内に、放電容器21の内壁面から十分離間させて閉じ
込めることができこととなり、閉じ込めに関わる損失は
非常に少ないものとなる。On the other hand, since the magnetic field adjusting member 37 is disposed between the permanent magnet 38 located at the innermost periphery and the microwave introduction port 25 so as to be adjacent to the microwave introduction port 25, the plasma confinement region 36 has a portion where the magnetic field is weak only in a narrow limited range. For this reason, the generated plasma is transferred to the plasma confinement region 3.
6 can be confined at a sufficient distance from the inner wall surface of the discharge vessel 21, and the loss related to confinement is very small.
【0035】次に、第2の実施例を図3により説明す
る。図3は要部を拡大して示す断面図である。Next, a second embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 3 is an enlarged sectional view showing a main part.
【0036】図3において、放電容器21の外面には、
第1の実施例と同様に、生成されたプラズマを磁場によ
って閉じ込めるプラズマ閉じ込め手段51が設けられ、
これにより放電容器21内にプラズマ閉じ込め領域52
が区画される。In FIG. 3, on the outer surface of the discharge vessel 21,
As in the first embodiment, a plasma confinement means 51 for confining generated plasma by a magnetic field is provided.
As a result, the plasma confinement region 52 is
Is partitioned.
【0037】すなわち、円板状の上板24の外面には、
マイクロ波導入口25を中心とした同心円上に複数の円
環状の永久磁石38が所定の間隔をもって配設されてい
る。また最内周に位置する永久磁石38とマイクロ波導
入口25との間には、マイクロ波導入口25を囲むよう
に隣接して、永久磁石38よりも磁極の強さが弱い、例
えば永久磁石38と同様に製作され、これよりも磁極面
積が約1/2と小さく形成された磁場調節用永久磁石5
3が配設されている。That is, on the outer surface of the disk-shaped upper plate 24,
A plurality of annular permanent magnets 38 are arranged at predetermined intervals on a concentric circle centered on the microwave introduction port 25. Further, between the permanent magnet 38 located at the innermost circumference and the microwave introduction port 25, the strength of the magnetic pole is weaker than that of the permanent magnet 38, and is adjacent to the microwave introduction port 25 so as to surround the microwave introduction port 25. A magnetic field adjusting permanent magnet 5 which is manufactured in the same manner and has a magnetic pole area smaller than about 1/2
3 are provided.
【0038】また、放電容器21の円筒状の側壁39の
外面には、上板24に設けられた永久磁石38と同軸の
円環状の永久磁石40と、永久磁石41が配設されてい
る。なお54は模式的に示す磁力線である。On the outer surface of the cylindrical side wall 39 of the discharge vessel 21, an annular permanent magnet 40 coaxial with a permanent magnet 38 provided on the upper plate 24 and a permanent magnet 41 are arranged. Numeral 54 denotes lines of magnetic force schematically shown.
【0039】そして、上板24の最内周に位置する永久
磁石38とマイクロ波導入口25との間に、マイクロ波
導入口25を囲むように隣接して磁場調節用永久磁石5
3が設けられているので、各永久磁石38,40から出
た磁力線は隣接する永久磁石38,40に入ると共に、
磁場調節用永久磁石53から出た磁力線は隣接する最内
周の永久磁石38に集められ、磁場調節用永久磁石53
から中心方向、すなわちマイクロ波導入口25方向に向
かう磁力線は、殆どなくなってしまう。Then, between the permanent magnet 38 located on the innermost periphery of the upper plate 24 and the microwave introduction port 25, the permanent magnet 5 for magnetic field adjustment is adjacently disposed so as to surround the microwave introduction port 25.
3, the lines of magnetic force from each of the permanent magnets 38, 40 enter the adjacent permanent magnets 38, 40,
The lines of magnetic force coming out of the magnetic field adjusting permanent magnet 53 are collected by the adjacent innermost permanent magnet 38, and the magnetic field adjusting permanent magnet 53
The lines of magnetic force from the direction toward the center, that is, toward the microwave introduction port 25, almost disappear.
【0040】このためマイクロ波導入口25及びこれに
取着されている導波管26の片端部27を横切る磁力線
は非常に少なく、磁場調節用永久磁石53の内周円内の
狭い範囲での磁場は非常に弱いものとなる。一方、各永
久磁石38,40によって磁場調節部材37の内周円よ
り外側の範囲に形成される磁場は、生成されたプラズマ
を放電容器21の内壁面から十分離間した状態で閉じ込
めることができる強さとなっている。それ故、放電容器
21内に区画されたプラズマ閉じ込め領域36は、狭い
限られた範囲においてのみ磁場が弱い部分を有すること
となる。Therefore, the lines of magnetic force crossing the microwave inlet 25 and one end 27 of the waveguide 26 attached thereto are extremely small, and the magnetic field in a narrow range within the inner circumference circle of the magnetic field adjusting permanent magnet 53 is very small. Will be very weak. On the other hand, the magnetic field formed by the permanent magnets 38 and 40 in a range outside the inner circumferential circle of the magnetic field adjusting member 37 is capable of confining the generated plasma sufficiently away from the inner wall surface of the discharge vessel 21. It has become. Therefore, the plasma confinement region 36 partitioned in the discharge vessel 21 has a portion where the magnetic field is weak only in a narrow limited range.
【0041】以上のように本実施例は構成されているの
で、導波管26の片端部27内の磁場は非常に弱くな
り、第1の実施例と同様の作用、効果が得られる。Since the present embodiment is configured as described above, the magnetic field in one end 27 of the waveguide 26 becomes very weak, and the same operation and effect as those of the first embodiment can be obtained.
【0042】尚、上記の各実施例においてはプラズマ閉
じ込め手段35,51の磁場調節部として、第1の実施
例では鉄で形成した磁場調節部材37を用いているが他
の高透磁率の材料で形成してもよく、また第2の実施例
では放電容器21を取り囲む永久磁石38より磁極面積
が小さい磁場調節用永久磁石53を用いているが、これ
に限らず磁極の強さが永久磁石38より弱い永久磁石で
あればよく、本発明は要旨を逸脱しない範囲内で適宜変
更して実施し得るものである。In each of the above embodiments, the magnetic field adjusting member 37 made of iron is used as the magnetic field adjusting portion of the plasma confinement means 35 and 51 in the first embodiment, but other materials having high magnetic permeability are used. In the second embodiment, the magnetic field adjusting permanent magnet 53 having a smaller magnetic pole area than the permanent magnet 38 surrounding the discharge vessel 21 is used. However, the present invention is not limited to this. It is sufficient that the permanent magnet is weaker than 38, and the present invention can be implemented with appropriate modifications without departing from the gist.
【0043】[0043]
【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
は、プラズマ閉じ込め手段のマイクロ波導入口の隣接部
分に、導波管の片端部内の磁場の強さを減少させる磁場
調節部が配設されている構成としたことにより、効率よ
くプラズマを生成させることができる効果が得られる。As is apparent from the above description, according to the present invention, a magnetic field adjusting section for reducing the intensity of a magnetic field in one end of a waveguide is provided adjacent to a microwave inlet of a plasma confinement means. With such a configuration, an effect that plasma can be efficiently generated can be obtained.
【図1】本発明の第1の実施例の概略構成を示す断面図
である。FIG. 1 is a sectional view showing a schematic configuration of a first embodiment of the present invention.
【図2】図1の要部を拡大して示す断面図である。FIG. 2 is an enlarged sectional view showing a main part of FIG.
【図3】本発明の第2の実施例の要部を拡大して示す断
面図である。FIG. 3 is an enlarged sectional view showing a main part of a second embodiment of the present invention.
【図4】従来の第1の例の概略構成を示す断面図であ
る。FIG. 4 is a sectional view showing a schematic configuration of a first conventional example.
【図5】図4の要部を拡大して示す断面図である。FIG. 5 is an enlarged sectional view showing a main part of FIG. 4;
【図6】従来の第2の例の要部を拡大して示す断面図で
ある。FIG. 6 is an enlarged sectional view showing a main part of a second conventional example.
21…放電容器 25…マイクロ波導入口 26…導波管 27…片端部 35…プラズマ閉じ込め手段 37…磁場調節部材38,40,41 …永久磁石 DESCRIPTION OF SYMBOLS 21 ... Discharge container 25 ... Microwave introduction port 26 ... Waveguide 27 ... One end 35 ... Plasma confinement means 37 ... Magnetic field adjusting members 38, 40, 41 ... Permanent magnet
フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI H05H 1/12 H01L 21/302 B Continued on the front page (51) Int.Cl. 7 Identification code FI H05H 1/12 H01L 21/302 B
Claims (1)
が形成される放電容器と、この放電容器のマイクロ波導
入口に片端部が取着された導波管と、前記放電容器内に
磁場を形成してプラズマを閉じ込めるプラズマ閉じ込め
手段とを備えたマイクロ波プラズマ発生装置において、
前記プラズマ閉じ込め手段は、前記マイクロ波導入口の
隣接部分に該プラズマ閉じ込め手段による前記導波管の
片端部内の磁場の強さを減少させる磁場調節部が配設さ
れていることを特徴とするマイクロ波プラズマ発生装
置。1. A discharge vessel in which a predetermined gas is introduced to form a plasma by introducing a gas, a waveguide having one end attached to a microwave introduction port of the discharge vessel, and a magnetic field in the discharge vessel. A microwave plasma generator comprising: plasma confinement means for forming and confining plasma.
The microwave confining means is provided with a magnetic field adjusting unit for reducing the strength of a magnetic field in one end of the waveguide by the plasma confining means adjacent to the microwave introduction port. Plasma generator.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP04074801A JP3121669B2 (en) | 1992-03-31 | 1992-03-31 | Microwave plasma generator |
Applications Claiming Priority (1)
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---|---|---|---|
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JPH05283195A JPH05283195A (en) | 1993-10-29 |
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ID=13557776
Family Applications (1)
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JP (1) | JP3121669B2 (en) |
Families Citing this family (2)
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JP6351458B2 (en) * | 2014-09-19 | 2018-07-04 | 株式会社日立ハイテクノロジーズ | Plasma processing equipment |
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1992
- 1992-03-31 JP JP04074801A patent/JP3121669B2/en not_active Expired - Fee Related
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JPH05283195A (en) | 1993-10-29 |
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