JP4736723B2 - プラズマ処理装置 - Google Patents
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Description
この時、空洞共振器内へ如何に効率良くマイクロ波エネルギーを注入するかがポイントとなる。
この差異を補正するために、インピーダンス整合を行う必要がある。
それを基に、制御部は、パルスモーターによりスタブを動かし、反波射電力レベルを無くす。
空洞共振器7にてプラズマを発生させるには、高電力が必要である。
例えば、プラスチック容器の表面にプラズマ処理によって薄膜を成膜させるためには、プラスチック容器1本あたり、200〜400W程度のマイクロ波電力が必要である。
このため、マイクロ波電源1において高電力を発生させるためには、マイクロ波電源1にマグネトロンを採用するのが好ましい。
図1では、マイクロ波電源1から空洞共振器7への伝搬は可能であるが、空洞共振器7からのマイクロ波の反射波電力は、外部磁気制御型アイソレータ3で阻止され、マイクロ波電源1および他の分配系統には戻らないように働く。
ちなみに進行波電力レベルPfから反射波電力レベルPrを引いた値が空洞共振器7への注入電力レベルPlとなる。
そして、検出した進行波電力レベルPfと反射波電力レベルPrの情報は制御部8へと送られる。
インピーダンス整合部6によって、インピーダンス整合部6を境にして空洞共振器7側をみたインピーダンスと、マイクロ波電源1側をみたインピーダンスが同じになるように、インピーダンスが整合される。
実際のプラズマ発生時においては、プロセスガスの微妙な変化や空洞共振器7内の微妙な圧力変化などによる空洞共振器7への注入電力レベルPlの変化分をマイクロ波電力検出部5により検出し、その差異を制御部8によって演算し、空洞共振器7への注入電力Plレベルが一定になるように、磁気制御型アイソレータ3の通過損失を制御するための制御信号を外部磁気制御手段12に送る。
外部磁気制御手段12による制御方法は、従来の機械的制御方法とは異なり電気的フィードバックであるため、制御に時間が掛からず、安定した空洞共振器7への注入電力レベルPlを得ることができる。
図2(b)は外部磁気制御型アイソレータ3上部から見た上面図である。
図2(c)は外部磁気制御型アイソレータ3の断面図である。
永久磁石9による磁界を閉ループ化する目的で磁気閉ループ部10が取り付けられている。
これらの磁界発生機構によって導波管内部の上下フェライト13間には直流磁界が存在する。
この直流磁界の向きは外部の永久磁石9の極性で決まり、また、直流磁界の強度は、フェライトの材質および特性、永久磁石9の強度によって定まる。
図2(a)、図2(b)において、無反射終端器11が無いものと仮定して、マイクロ波を(3)ポートから加えると、マイクロ波は(1)ポートには現われ、(2)ポートには出力されない。つまり、外部磁気制御型アイソレータ3は、無反射終端器11の無い状態ではマイクロ波の伝送方向を1方向だけにするサーキュレータとして動作する。
よって、電源部のマグネトロンおよび他の分配系統には影響を与えないことになる。
この直流磁界を変化させるために、本発明では外部磁気制御型アイソレータ3における磁気閉ループ部10に外部磁気制御手段12を配置し、外部磁気制御手段12に流す直流電流の変化によって、磁気閉ループ部10内の磁界レベルを制御し、導波管内のフェライト13間に発生する直流磁界に変化を与えさせるものである。
なお、図3において、下段の系統は紙面の都合上、マイクロ波電力検出部5以降の整合部6およびプラズマ処理部7の記載を省略しているが、実際の装置では上段の系統と同じ構成となっている。
この動作説明は図2で述べたので省略する。
また、インピーダンス整合部6によって、空洞共振器7側とマイクロ波電源1側のインピーダンスの整合が図られるが、多少の反射波電力レベルPrが存在し、その反射波電力レベルPrもマイクロ波電力検出部5で検出される。
以下にその説明を行う。
この時、方形導波管の位置、導波管同軸変換部の寸法(同軸管部分の構造)等から算出される特性インピーダンスの設計が重要であり、方形導波管から伝送されるマイクロ波エネルギーを円筒型金属製容器7−1に効率良く注入するようにするのが好ましい。
図示しない真空ポンプによって排気口7−7から真空チャンバー7−6内が真空引きされ、所定の真空度に到達した時、ガス導入管7−4からプラスチック容器7−5内に成膜用原料ガスを注入、さらにマイクロ波エネルギーを印加することによって、プラスチック容器7−5内にプラズマが発生し、このエネルギーによってプラスチック容器7−5内部の表面に機能性薄膜が形成される。
また、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレン、ポリプロピレン、および、ポリイミド等を積層体した容器を用いてもよい。
よって、空洞共振器のインピーダンスが変化し反射波電力レベルPrも変化、従って真空チャンバーへの注入電力レベルPlも変化することになる。
この不具合を防止するために、空洞共振器への注入電力レベルPlを300Wとした時、インピーダンス整合部において予め、反射波電力レベルPrを30W、進行波電力レベルPfを330Wになるように整合調整を施した。
外部磁気制御型アイソレータの通過損失は、約−0.84dB(10LOG(Pf/Pi))となった。
プラズマが発生しガス流量が変化した時、インピーダンスが変化し反射波電力レベルPrが30Wから50Wに増加した。
この時、真空チャンバーへの注入電力Plは300Wから280Wに減少した。
マイクロ波電力検出部では、反射波電力レベルPrの増加を検出し、その情報を制御部に送り、制御部では真空チャンバーへの注入電力レベルPlが元に戻るように外部磁気制御手段への電流値を演算し制御動作を行った。
2・・・・・等分配導波管
3・・・・・外部磁気制御型アイソレータ
4・・・・・方形導波管
5・・・・・マイクロ波電力検出部
6・・・・・インピーダンス整合部
7・・・・・空洞共振器
8・・・・・制御部
9・・・・・永久磁石
10・・・・磁気閉ループ部
11・・・・無反射終端器
12・・・・磁気制御手段
13・・・・フェライト
7−1・・・円筒型金属製容器
7−2・・・導波管同軸変換部
7−3・・・アンテナ部
7−4・・・ガス導入管
7−5・・・プラスチック容器
7−6・・・真空チャンバー
7−7・・・排気口
Claims (1)
- マイクロ波エネルギーにより原料ガスをプラズマ化し、中空容器の表面に薄膜を成膜するプラズマ処理装置において、マイクロ波の干渉を防止するための複数のアイソレータと、該アイソレータを制御する為の複数の磁気制御手段と、複数のマイクロ波伝送経路と、該マイクロ波伝送経路上のマイクロ波の進行波電力レベルおよび反射波電力レベルを検出する機能部と、複数の空洞共振器とを備え、前記機能部で前記進行波電力レベルおよび前記反射波電力レベルを演算して前記アイソレータの前記磁気制御手段を制御することにより、前記空洞共振器への注入電力レベルを等しくすることを特徴とするプラズマ処理装置。
Priority Applications (1)
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JP2005324642A JP4736723B2 (ja) | 2005-11-09 | 2005-11-09 | プラズマ処理装置 |
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JP2005324642A JP4736723B2 (ja) | 2005-11-09 | 2005-11-09 | プラズマ処理装置 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2007131888A JP2007131888A (ja) | 2007-05-31 |
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ID=38153784
Family Applications (1)
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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JP7249615B1 (ja) | 2022-05-26 | 2023-03-31 | 医療法人長岡会 | 医療用手袋 |
Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH10276014A (ja) * | 1997-03-28 | 1998-10-13 | Hitachi Metals Ltd | 非可逆回路素子 |
WO2001032513A1 (fr) * | 1999-11-04 | 2001-05-10 | Mitsubishi Shoji Plastics Corporation | Recipient en plastique revetu d'une couche de cda exempte d'azote, procede et appareil utilises pour sa fabrication |
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- 2005-11-09 JP JP2005324642A patent/JP4736723B2/ja not_active Expired - Fee Related
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JPH10276014A (ja) * | 1997-03-28 | 1998-10-13 | Hitachi Metals Ltd | 非可逆回路素子 |
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