JP3398666B2 - 電磁波導波管及びその結合構造 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電磁波を伝播させ
る電磁波導波管及び２つの電磁波導波管の結合構造に関
する。

【０００２】

【従来の技術】所定の長さの電磁波導波管を複数組み合
わせて構成される導波管回路が従来から用いられてい
る。このような導波管回路は、例えば図６に示すような
ＥＣＲプラズマ装置で用いられている。このＥＣＲプラ
ズマ装置は、プラズマが生成されるプラズマ室１５１
と、このプラズマ室１５１に連通した試料室１５２とを
有している。試料室１５２内には試料１５３及び試料台
１５４が収容される。また、試料室１５２には真空排気
装置１５５とガス導入部１５６とが接続されている。ま
た、電磁コイル１５７がプラズマ室１５１の周囲に配設
され、さらにマイクロ波電源１５８が複数の大気導波管
１２０と複数の真空導波管１１０とを相互に結合して構
成された導波管回路を介してプラズマ室１５１に接続さ
れている。ここに、大気導波管１２０及び真空導波管１
１０は、管内圧力をそれぞれ大気圧で又は減圧して使用
する電磁波導波管の一形態であり、大気導波管１２０と
真空導波管１１０との間には、真空封止マイクロ波導入
窓１３６を介在させている。

【０００３】このＥＣＲプラズマ装置の動作については
参考文献（「スパッタ型ＥＣＲプラズマ付着による導電
膜の形成」、小野他、アイオニクス第２０巻第９号、Ｐ
Ｐ４５〜５２（１９９４））に詳しいが、ここでその概
略を説明する。まず、真空排気装置１５５により試料室
１５２、及びこれに連通しているプラズマ室１５１、真
空導波管１１０を１０^-5Ｐａ台の高真空に排気する。続
いて、ガス導入部１５６から適量のガスを導入し、１０
^-2Ｐａ台（例えば５〜９×１０^-2Ｐａ）の圧力に調整す
る。その後、電磁コイル１５７に電流を流し、電子サイ
クロトロン共鳴（Electron Cyclotron Resonance：ＥＣ
Ｒ）条件の磁場（磁束密度：８７５Ｇａｕｓｓ）をプラ
ズマ室１５１の内部に与える。続いて、マイクロ波電源
１５８からマイクロ波（周波数：２．４５ＧＨｚ）を大
気導波管１２０、真空封止マイクロ波導入窓１３６、真
空導波管１１０を介してプラズマ室１５１に導入する。
プラズマ室１５１ではＥＣＲ条件によりガスを電離させ
てイオンを生成し、このイオンを試料室１５２内の試料
１５３上に導いて、表面加工を行う。高密度のイオン生
成と低エネルギーイオンの反応支援効果により、低損傷
の加工が可能となる。

【０００４】大気導波管１２０については結合フランジ
を含めて参考文献（マイクロ波技術、阿部太郎著、東京
大学出版会、ＰＰ４５〜７９（１９８８））に詳しく、
ＪＩＳで規格化されている。一方、真空導波管１１０に
ついては、電磁波を伝播させる導波管本体はＪ１Ｓの規
格に沿っているが、他の真空導波管と結合する結合部は
導波管でもあるが真空容器でもあり、明確な規格はな
い。したがって、設計者の経験に基づいて設計、製作さ
れることが多い。経験的には真空容器としての設計が優
先される。

【０００５】図７は、従来の真空導波管の結合構造を示
す断面図である。また、図８は、この真空導波管の結合
構造の一部を拡大して示す拡大断面図である。図７に示
すように、真空導波管１１０Ａ，１１０Ｂは、それぞれ
の導波管本体１１１Ａ，１１１Ｂの端部にフランジ１１
２Ａ，１１２Ｂを有している。フランジ１１２Ａ，１１
２Ｂの接続側の端面をフランジ面と呼ぶ。一方の真空導
波管１１０Ａのフランジ面には、その全周にわたりＯリ
ング溝１１５が形成されている。このＯリング溝１１５
により、フランジのＯリング溝１１５よりも管内側に環
状の突起１１６が形成される。Ｏリング溝１１５にＯリ
ング１３１を装填した状態で、一方の真空導波管１１０
Ａのフランジ面に他方の真空導波管１１０Ｂのフランジ
面を接触させ、ボルト１３２をきつく締める。これによ
り、Ｏリング１３１の弾性を活かして、外部の大気がフ
ランジ面の隙間から高真空の管内に流入することを防止
できる。

【０００６】一般に、真空維持のためのＯリング溝１１
５については参考文献（真空ハンドブック、日本真空技
術（株）編、オーム社、ＰＰ５５〜５６（平成１２
年））に詳しく、Ｊ１Ｓ規格により決められている。特
に、Ｏリング１３１が高真空の管内に引き込まれること
を防ぐため、突起１１６は安全をみてフランジ面と同一
の高さに設計される。したがって、設計どおりに作成さ
れれば、一方の真空導波管１１０Ａの突起１１６が他方
の真空導波管１１０Ｂのフランジ面と密着する構造とな
る。しかし、突起１１６は真空排気たまり防止の観点か
ら比較的薄く加工されるので、突起１１６の上面の平滑
度は良好でないのが通例であり、図８に示すようにフラ
ンジ面を合わせて結合したときに不規則、不連続の微小
間隙１１９が生じ易い。

【０００７】図９は、一般の導波管内壁における高周波
電流の流れを模式的に示す斜視図である。図中、１６０
は電流路、Ｐは導波管の結合部を示している。マイクロ
波のような電磁波を導波管内に供給すると、管内波長λ
で変化する交番電流が内壁面に流れる。この交番電流と
対応して管内には交番の磁場と電場が発生し、電磁波の
伝播が起きる。２つの導波管を結合した場合、これらが
理想的に密着していれば、図９に示すような電流路１６
０が完全に確保され、大きな問題は生じない。しかし、
結合部に図８に示したような微小間隙１１９ができる
と、ここで電流路１６０が切断される。これはマクロに
は接続抵抗の増大、ミクロには接触結合されている部分
への電流集中をもたらす。この結果、結合部において電
流集中によるジュール加熱又は微小異常放電が発生し、
伝播するマイクロ波の損失、さらにＯリング１３１の損
傷が引き起こされ、真空の維持そのものが不可能となる
恐れがある。

【０００８】図１０は、従来の真空導波管と大気導波管
との結合構造を示す断面図である。図７に示した構造を
有する真空導波管１１０Ａと大気導波管１２０との間に
は、真空導波管１１０Ａ内の真空を維持するため、誘電
体からなる真空封止マイクロ波導入窓１３６を介在させ
ている。しかし、図６に示したＥＣＲプラズマ装置で
は、真空側でプラズマが拡散してくるので、長時間の使
用により僅かであるが加工材料などがマイクロ波導入窓
１３６の表面に付着し汚染層１３９ができる。真空導波
管１１０Ａの突起１１６上面とマイクロ波導入窓１３６
表面とが電気的に接触状態となっているので、真空導波
管１１０Ａの内壁面を流れる電流が直接マイクロ波導入
窓１３６表面の汚染層１３９に流入し、汚染層１３９が
異常に加熱される。この結果、マイクロ波導入窓１３６
の破損又はＯリング１３１の損傷により、真空度の急激
な劣化がもたらされる恐れがあった。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】上述したように、従来
の電磁波導波管では、管内圧力を減圧し真空導波管１１
０として使用する場合、その結合部において真空封止と
の兼ね合いで微小間隙１１９ができ、接触結合されてい
る部分に電流集中による局所加熱が生じ易かった。ま
た、真空導波管１１０と大気導波管１２０との結合部で
は、両者の間に介在する真空封止マイクロ波導入窓１３
６の表面にできる汚染層１３９に真空導波管１１０の壁
面電流が流入し、汚染層１３９が異常に加熱されること
があった。このため、伝播するマイクロ波の損失、異常
加熱、マイクロ波導入窓１３６の破損、Ｏリング１３１
の損傷による真空の破壊など、信頼性を必要とする装置
の性能が大きく損なわれるという問題があった。本発明
は、このような状況に鑑みてなされたものであり、その
目的は、信頼性高く電磁波を伝播させる電磁波導波管及
びその結合構造を実現することにある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】このような目的を達成す
るために、本発明の電磁波導波管の結合構造は、第１の
電磁波導波管のフランジ面に全周にわたり軸線方向にの
み開口し真空封止用の封止部材が充填される溝を形成
し、この溝に封止部材を装填した状態で、第１の電磁波
導波管のフランジ面と第２の電磁波導波管のフランジ面
とを結合させたときに、第１の電磁波導波管のフランジ
面に溝の管内側の溝壁と管内壁とを両壁として溝の幅よ
り狭い幅で形成された環状の突起と第２の電磁波導波管
のフランジ面との間に全周にわたり間隙を有することを
特徴とする。これにより、第１及び第２の電磁波導波管
の内壁面を流れる電流は、両者の結合部では溝の周りを
迂回し、両者が全周にわたり接触結合するフランジ面を
通って流れることになる。よって、第１及び第２の電磁
波導波管の結合部において局所的に電流集中が起こるこ
とはない。

【００１１】また、本発明の電磁波導波管の結合構造
は、第１の電磁波導波管のフランジ面に全周にわたり軸
線方向にのみ開口し真空封止用の封止部材が充填される
溝を形成し、この溝に封止部材を装填するとともに、第
２の電磁波導波管のフランジ面に管径より大径の凹部を
形成し、この凹部内に誘電体板を装填した状態で、第１
の電磁波導波管のフランジ面と第２の電磁波導波管のフ
ランジ面とを結合させたときに、第１の電磁波導波管の
フランジ面に溝の管内側の溝壁と管内壁とを両壁として
溝の幅より狭い幅で形成された環状の突起と誘電体板の
表面との間に全周にわたり間隙を有することを特徴とす
る。これにより、仮に誘電体板の表面に汚染層ができて
いても、その汚染層に第１及び第２の電磁波導波管の内
壁面を流れる電流が流入して加熱することはない。

【００１２】これらの電磁波導波管の結合構造におい
て、第１の電磁波導波管のフランジ面と第２の電磁波導
波管のフランジ面との間に、導電性を有するガスケット
が挿入されていてもよい。これにより、フランジ面に傷
や変形などができたときでも、他の導波管のフランジ面
との間に間隙を作らずに締結することができる。

【００１３】また、本発明の電磁波導波管は、フランジ
の接続側の端面（フランジ面）に全周にわたり軸線方向
にのみ開口し真空封止用の封止部材が充填される溝が形
成された電磁波導波管であって、溝の管内側の溝壁と管
内壁とを両壁として溝の幅より狭い幅で形成された環状
の突起の高さが、全周にわたり端面より低いことを特徴
とする。このような構成とすることにより、上述した電
磁波導波管の結合構造を実現することができる。ここ
で、突起を、溝の深さの１／２より高くしてもよい。こ
れにより、電磁波導波管の管内圧力が減圧されている場
合に、溝に挿入された封止部材が管内に引き込まれるこ
とを防止できる。

【００１４】

【発明の実施の形態】次に、図面を参照して、本発明の
電磁波導波管及びその結合構造の実施の形態について詳
細に説明する。 （第１の実施の形態）図１は、本発明の第１の実施の形
態である真空導波管の構成を示す図である。この図に示
されている真空導波管１０Ａは、導波管本体１１Ａの管
内が電磁波を伝播させる導波路となる。図１（ｂ）に示
すように、導波管本体１１Ａの端部には、外側に張り出
したフランジ１２Ａが設けられている。このフランジ１
２Ａの接続側の端面をフランジ面１３Ａと呼ぶ。導波管
本体１１Ａ及びフランジ１２Ａからなる真空導波管１０
Ａは、ＳＵＳ３０４で形成されているものとする。

【００１５】図１（ａ）に示すように、フランジ面１３
Ａには、導波路開口１４Ａに沿って全周にわたり軸線方
向のみに開口するＯリング溝１５Ａが形成されている。
Ｏリング溝１５Ａの深さ、言い換えれば図１（ｃ）に示
すＯリング溝１５Ａの底面を基準にしたフランジ面１３
Ａの高さＨ₁₃は、ＪＩＳ規格の３ｍｍとする。Ｏリング
溝１５Ａにより、フランジ面１３ＡのＯリング溝１５Ａ
よりも導波路側に環状の突起１６Ａが形成される。突起
１６Ａの厚さは０．５ｍｍとする。また、突起１６Ａ
は、図１（ｂ）に示すように、全周にわたりフランジ面
１３Ａより低い高さに設計される。図１（ｃ）に示すよ
うに、Ｏリング溝１５Ａの底面を基準とした突起１６Ａ
の高さをＨ₁₆とすると、突起１６Ａとフランジ面１３Ａ
との高さの差はｈ＝Ｈ₁₃−Ｈ₁₆となる。ｈは０．１ｍｍ
程度でよいが、突起１６Ａの上面を平滑に加工する際の
誤差を考慮すると、実際には０．３ｍｍ程度以上必要で
ある。ここでは、ｈを０．５〜１ｍｍの範囲の一定の寸
法とする。なお、図１（ａ）に示すように、フランジ１
２Ａの外周部には、ボルトを通すための挿通孔１７Ａが
複数形成されている。

【００１６】次に、図２を参照して、図１に示した真空
導波管（第１の電磁波導波管）１０Ａと他の真空導波管
（第２の電磁波導波管）１０Ｂとを結合させる手順を説
明する。まず真空導波管１０ＡのＯリング溝１５Ａに封
止部材としてＯリング３１を装填する。Ｏリング３１
は、弾性を有する絶縁材料で形成され、その太さがＯリ
ング溝１５Ａの深さよりもやや大きいものが使用され
る。ここではＯリング３１としてＪＩＳ−Ｖ８５（太さ
４ｍｍ、バイトン）を使用する。

【００１７】次いで、真空導波管１０Ｂの平坦なフラン
ジ面に真空導波管１０Ａのフランジ面を接触させる。こ
の状態で、真空導波管１０Ａのフランジ１２Ａに形成さ
れた挿通孔１７Ａから真空導波管１０Ｂのフランジ１２
Ｂに形成されたネジ穴１７Ｂにボルト３２を通し、この
ボルト３２をきつく締める。このようにして２つの真空
導波管１０Ａ，１０Ｂを締結すると、上述したように真
空導波管１０Ａでは突起１６Ａの高さがフランジ面１３
Ａよりｈだけ低いので、真空導波管１０Ｂの平坦なフラ
ンジ面（以下、対向フランジ面と呼ぶ）との間に、図２
に示すように全周にわたり間隔が０．５〜１ｍｍの範囲
の一定寸法の間隙３３ができる。

【００１８】このような結合構造を有する導波管の管内
圧力を減圧した状態で、導波管にマイクロ波を供給した
場合について説明する。まず、Ｏリング溝１５Ａの深さ
（フランジ面１３Ａの高さＨ₁₃）が３ｍｍであるのに対
して、突起１６Ａの高さＨ₁₆が２〜２．５ｍｍであるの
で、導波管の外部が大気圧であり管内が高真空であって
も、Ｏリング溝１５Ａに装填されたＯリング３１が管内
に引き込まれることはない。よって、Ｏリング３１の弾
性を活かして、外部の大気がフランジ面の隙間から高真
空の管内に流入することを防止できる。また、Ｏリング
３１の真空側は間隙３３を通して良く排気されるので、
良質の真空環境維持にも適している。なお、Ｏリング３
１の引き込み防止の観点から言えば、突起１６Ａの高さ
Ｈ₁₆はＯリング溝１５Ａの深さ（フランジ面１３Ａの高
さＨ₁₃）の１／２より高ければよい。したがって、突起
１６Ａとフランジ面１３Ａとの高さの差ｈはフランジ面
１３Ａの高さＨ₁₃の１／２未満であればよい。

【００１９】一方、真空導波管１０Ａの突起１６Ａと真
空導波管１０Ｂの対向フランジ面との間には全周にわた
り間隙３３が存在するので、両者が直接接触することは
ない。このため、真空導波管１０Ａ，１０Ｂの内壁面を
流れる電流は、両者の結合部では図２に示すようにＯリ
ング溝１５Ａの周りを迂回し、両者のフランジ面を通っ
て流れることになる。真空導波管１０Ａのフランジ面１
３Ａと真空導波管１０Ｂのフランジ面とは全周にわたり
接触結合しているので、両者の結合部において局所的に
電流集中が起こることはない。

【００２０】また、間隙３３の間隔は０．５〜１ｍｍと
広く、突起１６Ａと対向フランジ面との間にできるキャ
パシタンスは小さいので、例えば１０^-2Ｐａ台の圧力下
で１ｋＷのマイクロ波を供給しても、突起１６Ａと対向
フランジ面との間で微小異常放電は起こらない。したが
って、電流集中による局所加熱と微小異常放電とがもた
らすマイクロ波の損失を低減できる。また、Ｏリング３
１の受ける損傷が抑制されるので、導波管内の真空を長
時間維持することが可能となる。

【００２１】実際に図２に示した結合構造を有する導波
管を、図６に示したようなＥＣＲプラズマ装置の真空導
波管に適用した。ここでは真空導波管１０Ａを、導波路
内寸９６×２７ｍｍの２．４５ＧＨｚ用ＴＥ０１モード
とした。真空導波管１０Ａの形成材料と各部の寸法等は
上述したのと同じである。ＥＣＲプラズマ装置におい
て、Ａｒガスを１５ｓｃｃｍの流量で導入し、圧力を８
×１０^-2Ｐａに維持した。この状態で、２．４５ＧＨｚ
のマイクロ波１ｋＷを投入して連続動作させた。従来で
あれば、このような条件下で数時間程度動作させただけ
で、２つの真空導波管１１０Ａ，１１０Ｂの結合部が高
温になることがあったが、本実施の形態では数１００時
間以上動作させても、２つの真空導波管１０Ａ，１０Ｂ
の結合部が異常に加熱されることなく、極めて安定的に
運転することができた。

【００２２】（第２の実施の形態）図３は、本発明の第
２の実施の形態である導波管の結合構造を示す断面図で
ある。この図には、図２と同一部分又は相当部分に同一
符号が付されている。本実施の形態では、真空導波管１
０Ａのフランジ面と真空導波管１０Ｂのフランジ面との
間に、ガスケット３４が挿入されている。ガスケット３
４としては、フランジ１２Ａ，１２Ｂの形成材料である
ＳＵＳ材よりも柔らかい導電性材料、例えば厚さ０．１
ｍｍのＣｕ箔などが用いられる。

【００２３】ガスケット３４は次のようにして装着され
る。すなわち、真空導波管１０ＡのＯリング溝１５Ａに
Ｏリング３１を装填し、フランジ面１３Ａの外周部分す
なわちＯリング溝１５Ａより外側の部分にガスケット３
４を配置する。そして、真空導波管１０Ａのフランジ面
１３Ａにガスケット３４を介して他の真空導波管１０Ｂ
のフランジ面を対向配置し、両者をボルト３２で締結す
る。これにより図３に示すような結合構造が得られる。

【００２４】フランジ１２Ａ，１２Ｂの形成材料である
ＳＵＳ材は固いので、長期の反復使用などにより傷や変
形ができたときに、これらによる間隙をボルトの締結力
のみで無くして締結するのは非常に難しく、マイクロ波
の漏洩や異常加熱の原因となる場合があった。これに対
し、本実施の形態では、ボルト３２を極端に強く締めな
くても、ＳＵＳ材より柔らかいＣｕ箔からなるガスケッ
ト３４によりフランジ１２Ａ，１２Ｂの間にできる間隙
を埋め、マイクロ波の漏洩や異常加熱の発生を抑制する
ことができる。なお、Ｃｕは良導体であるから、Ｃｕ泊
からなるガスケット３４により真空導波管１０Ａ，１０
Ｂの結合部で電流の流れが阻害されることはない。

【００２５】実際に図３に示した結合構造を有する導波
管を、図６に示したようなＥＣＲプラズマ装置の真空導
波管に適用した。動作条件は第１の実施の形態と同じで
ある。図３に示した結合構造では、ボルト３２を強く締
める必要がないので長期間繰り返し使用してもフランジ
１２Ａ，１２Ｂに大きな変形は生じず、また真空導波管
１０Ａ，１０Ｂを締結する度にガスケット３４を交換す
れば初期の性能を維持できるので、極めて経済的であっ
た。

【００２６】（第３の実施の形態）図４は、本発明の第
３の実施の形態である導波管の結合構造を示す断面図で
ある。この図には、図１に示した構造を有する真空導波
管（第１の電磁波導波管）１０Ａと大気導波管（第２の
電磁波導波管）２０とが真空封止マイクロ波導入窓３６
を介して結合された構造が示されており、図２，図３と
同一部分又は相当部分に同一符号が付されている。

【００２７】大気導波管２０のフランジ面には、導波路
開口の径（すなわち管径）より大径の凹部２５が形成さ
れている。この凹部２５にマイクロ波導入窓３６を装填
する。マイクロ波導入窓３６は、真空導波管１０Ａ内の
真空を維持しつつマイクロ波の導入を可能とするもの
で、石英などからなる誘電体板が用いられる。ここでは
寸法１０５×３６×１０ｍｍの石英板がマイクロ波導入
窓３６として用いられるものとする。石英は良好な誘電
体で誘電損が非常に小さいので、マイクロ波が通過して
もマイクロ波の損失や異常な加熱は生じない。

【００２８】また、真空導波管１０ＡのＯリング溝１５
ＡにＯリング３１を装填し、フランジ面１３Ａの外周部
分にガスケット３４を配置した状態で、真空導波管１０
Ａのフランジ１２Ａと大気導波管２０のフランジ２２と
をボルト３２で締結する。真空導波管１０Ａでは突起１
６Ａの高さがフランジ面１３Ａよりｈだけ低いので、マ
イクロ波導入窓３６の平坦な表面との間には、図４に示
すように全周にわたり間隔が０．５〜１ｍｍの範囲の一
定寸法の間隙３７ができ、両者が電気的に接触状態とな
ることはない。このため、仮にマイクロ波導入窓３６の
真空導波管１０Ａ側表面に汚染層ができていても、その
汚染層に真空導波管１０Ａの内壁面を流れる電流が流入
し、汚染層が加熱されることを防止できる。したがっ
て、汚染層の加熱により引き起こされるマイクロ波導入
窓３６の破損又はＯリング３１の損傷を抑制し、真空度
を維持できる。

【００２９】このため、マイクロ波導入窓３６の汚染層
そのものの吸収によるマイクロ波損失に応じてマイクロ
波導入窓３６を交換すればよいので、動作時間の大幅な
改善を実現できる。また、マイクロ波導入窓３６の真空
導波管１０Ａ側表面にはＯリング３１のみが接触する構
造となるので、締結時の損傷防止や使用時の加熱膨張に
よる応力の開放にも極めて効果がある。

【００３０】（第４の実施の形態）図５は、本発明の第
４の実施の形態である導波管の結合構造を示す断面図で
ある。この図には、２つの真空導波管（第１，第２の電
磁波導波管）１０Ｃ，１０Ｄの結合構造が示されてお
り、図２，図３と同一部分又は相当部分に同一符号が付
されている。

【００３１】フランジ面にＯリング溝１５Ｃが形成され
ている真空導波管１０Ｃでは、突起１６Ｃはフランジ面
と同一の高さに設計されている。しかし、この真空導波
管１０Ｃの結合対象である真空導波管１０Ｄのフランジ
面には、真空導波管１０Ｃの突起１６Ｃと対向する領域
が後退して切り欠き部１８が形成されている。この切り
欠き部１８の高さは、第１の実施の形態で示した突起１
６Ａとフランジ面１３Ａとの高さの差ｈと同程度でよ
い。したがって、２つの真空導波管１０Ｃ，１０Ｄのフ
ランジ面を対向させて両者をボルト３２で締結すると、
真空導波管１０Ｃの突起１６Ｃと真空導波管１０Ｄの対
向面との間に間隙３８ができる。このようにして間隙３
８を形成しても、第１の実施の形態と同様の効果が得ら
れる。

【００３２】以上では、本発明をＥＣＲプラズマ装置に
適用した場合について言及したが、本発明はＥＣＲプラ
ズマ装置以外の電子装置用薄膜加工装置や、通信装置、
食品加工装置などにも適用できる。また、本発明の第１
〜第４の実施の形態で挙げた導波管及びその結合構造の
形成材料及び寸法は一例にすぎず、本発明はこれに限定
されない。

【００３３】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の電磁波導
波管の結合構造は、第１の電磁波導波管のフランジ面に
溝の管内側の溝壁と管内壁とを両壁として溝の幅より狭
い幅で形成された環状の突起と第２の電磁波導波管のフ
ランジ面との間に全周にわたり間隙を有している。これ
により、第１及び第２の電磁波導波管の内壁面を流れる
電流は、両者の結合部では溝の周りを迂回し、両者が全
周にわたり接触結合するフランジ面を通って流れること
になる。よって、第１及び第２の電磁波導波管の結合部
において電流集中は起こらないので、電流集中による局
所加熱がもたらすマイクロ波の損失及び封止部材の損傷
が抑制される。したがって、信頼性高く、長時間安定し
て動作させることができる。

【００３４】また、本発明の電磁波導波管の結合構造
は、第１の電磁波導波管のフランジ面に溝の管内側の溝
壁と管内壁とを両壁として溝の幅より狭い幅で形成され
た環状の突起と誘電体板の表面との間に全周にわたり間
隙を有している。これにより、仮に誘電体板の表面に汚
染層ができていても、その汚染層に第１及び第２の電磁
波導波管の内壁面を流れる電流が流入して加熱すること
を防止できる。よって、汚染層の加熱による誘電体板の
破損又は封止部材の損傷を抑制して、動作時間の大幅な
改善を実現できる。

【００３５】また、本発明の電磁波導波管は、溝の管内
側の溝壁と管内壁とを両壁として溝の幅より狭い幅で形
成された環状の突起の高さが、全周にわたり端面より低
くなっている。このような構成の電磁波導波管を用いる
ことにより、上述した電磁波導波管の結合構造を実現す
ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の第１の実施の形態である真空導波管
の構成を示す図である。この図において、（ａ）はフラ
ンジ面の平面図、（ｂ）は（ａ）におけるIb−Ib′線方
向の断面図、（ｃ）は（ｂ）に示された断面の要部を拡
大して示す拡大断面図である。

【図２】 図１に示した真空導波管と他の真空導波管と
の結合構造を示す断面図である。

【図３】 本発明の第２の実施の形態である導波管の結
合構造を示す断面図である。

【図４】 本発明の第３の実施の形態である導波管の結
合構造を示す断面図である。

【図５】 本発明の第４の実施の形態である導波管の結
合構造を示す断面図である。

【図６】 一般的なＥＣＲプラズマ装置の構成を示す断
面図である。

【図７】 従来の真空導波管の結合構造を示す断面図で
ある。

【図８】 図７に示した真空導波管の結合構造の一部を
拡大して示す拡大断面図である。

【図９】 一般の導波管内壁における高周波電流の流れ
を模式的に示す斜視図である。

【図１０】 従来の真空導波管と大気導波管との結合構
造を示す断面図である。

【符号の説明】

１０Ａ〜１０Ｄ…真空導波管、１１Ａ，１１Ｂ，２１…
導波管本体、１２Ａ，１２Ｂ，２２…フランジ、１３Ａ
…フランジ面、１４Ａ…導波路開口、１５Ａ，１５Ｃ…
Ｏリング溝、１６Ａ，１６Ｃ…突起、１７Ａ…挿通孔、
１７Ｂ…ネジ穴、１８…切り欠き部、２０…大気導波
管、２５…凹部、３１…Ｏリング、３２…ボルト、３
３，３７，３８…間隙、３４…ガスケット、３６…真空
封止マイクロ波導入窓、１５１…プラズマ室、１５２…
試料室、１５３…試料、１５４…試料台、１５５…真空
排気装置、１５６…ガス導入部、１５７…電磁コイル、
１５８…マイクロ波電源。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 肥留川 洋一 東京都三鷹市下連雀四丁目16番30号 エ ヌ・ティ・ティ・アフティ株式会社内 (56)参考文献 特開 平10−224101（ＪＰ，Ａ) 特開 昭53−136940（ＪＰ，Ａ) 特開 昭58−47301（ＪＰ，Ａ) 実開 平３−28801（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭62−155501（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H01P 1/04 H01P 1/08 H05B 6/70

Claims (5)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 第１の電磁波導波管のフランジ面に全周
   にわたり軸線方向にのみ開口し真空封止用の封止部材が
   充填される溝を形成し、この溝に前記封止部材を装填し
   た状態で、前記第１の電磁波導波管のフランジ面と第２
   の電磁波導波管のフランジ面とを結合させた電磁波導波
   管の結合構造において、 前 記第１の電磁波導波管のフランジ面に前記溝の管内側
   の溝壁と管内壁とを両壁として前記溝の幅より狭い幅で
   形成された環状の突起と前記第２の電磁波導波管のフラ
   ンジ面との間に全周にわたり間隙を有することを特徴と
   する電磁波導波管の結合構造。
2. 【請求項２】 第１の電磁波導波管のフランジ面に全周
   にわたり軸線方向にのみ開口し真空封止用の封止部材が
   充填される溝を形成し、この溝に前記封止部材を装填す
   るとともに、第２の電磁波導波管のフランジ面に管径よ
   り大径の凹部を形成し、この凹部内に誘電体板を装填し
   た状態で、前記第１の電磁波導波管のフランジ面と第２
   の電磁波導波管のフランジ面とを結合させた電磁波導波
   管の結合構造において、 前 記第１の電磁波導波管のフランジ面に前記溝の管内側
   の溝壁と管内壁とを両壁として前記溝の幅より狭い幅で
   形成された環状の突起と前記誘電体板の表面との間に全
   周にわたり間隙を有することを特徴とする電磁波導波管
   の結合構造。
3. 【請求項３】 請求項１又は２記載の電磁波導波管の結
   合構造において、 前記第１の電磁波導波管のフランジ面と前記第２の電磁
   波導波管のフランジ面との間に、導電性を有するガスケ
   ットが挿入されていることを特徴とする電磁波導波管の
   結合構造。
4. 【請求項４】 管内に電磁波を伝播させる導波管本体の
   端部にフランジを有し、このフランジの接続側の端面に
   全周にわたり軸線方向にのみ開口し真空封止用の封止部
   材が充填される溝が形成された電磁波導波管において、 前記溝の管内側の溝壁と管内壁とを両壁として前記溝の
   幅より狭い幅で形成された環状の突起の高さは、全周に
   わたり前記端面より低いことを特徴とする電磁波導波
   管。
5. 【請求項５】 請求項４記載の電磁波導波管において、 前記突起は、前記溝の深さの１／２より高いことを特徴
   とする電磁波導波管。