JPH0448596A - Window for microwave introduction of vacuum vessel - Google Patents

Window for microwave introduction of vacuum vessel

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JPH0448596A
JPH0448596A JP2155834A JP15583490A JPH0448596A JP H0448596 A JPH0448596 A JP H0448596A JP 2155834 A JP2155834 A JP 2155834A JP 15583490 A JP15583490 A JP 15583490A JP H0448596 A JPH0448596 A JP H0448596A
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vacuum
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Abstract

PURPOSE:To provide a practical window of a vacuum vessel for microwave introduction which is economical, highly reliable, and able to introduce high electric power by sticking a conductive thin film to prescribed parts of a disk plate for the window. CONSTITUTION:A conductive thin film l is stuck to at least contacting part of a window plate part 8 of a vacuum vessel into which microwave electric power is introduced through the window plate part 8 with a vacuum seal part 7. The conductive thin film 11 prevents a microwave electromagnetic file from invading a groove 8 part for fixing the vacuum seal part 7 and the thin film. The thickness of the conductive thin film 11 should be thicker than the thickness 6 of surface thickness defined by delta (2/ musigmaomega)<1/2> where omega is angular frequency, sigmais conductivity of the conductive substance, and mu is permeability and may be about 2mum.

Description

【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。
[Detailed Description of the Invention] [Industrial Application Field] The present invention relates to a window for introducing microwaves into a vacuum container, and is particularly applicable to a vacuum container in which plasma is generated in the internal space based on an electric discharge action. The present invention relates to an improvement of a window for introducing microwave power into a vacuum container, which is a window for introducing microwave power and is equipped with a vacuum seal structure.

〔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)。
BACKGROUND ART Conventionally, an ECR (electron cyclotron resonance) device configured to generate plasma using microwaves has been proposed (Japanese Patent Application Laid-open No. 141729/1983, etc.).

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、窓の破損時の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。
In these devices, in order to introduce microwaves into a vacuum container that forms a plasma generation chamber, a window for introducing microwaves is formed at one location on the wall of the vacuum container. Such windows for introducing microwaves must be made of materials with low microwave loss, have low microwave reflection waves, be easy to clean and replace, and have the following features: Sufficient safety measures in the event of damage are taken;
There are demands for a simple structure and for manufacturing at low cost. Examples of structures of conventional microwave introduction windows that meet these requirements are shown in FIGS. 8 to 10. These figures only show 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、10
3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0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1
01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1
05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1
03の下面に当接している。導波管102の真空容器1
01側の端部には取り付はフランジ102aが形成され
、導波管102は取り付はフランジ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, 101 indicates a part of the vacuum vessel of the microwave discharge device, 102 a waveguide for introducing microwaves into the vacuum vessel 101, and 10
3 is a window disc made of a material such as quartz with low microwave loss; 104 is an O-ring for vacuum sealing;
105 is a groove for fixing the O-ring 104, and 106 is a vacuum vessel 1 for introducing microwaves to generate electric discharge.
This is the microwave coupling hole formed in 01. In this microwave introduction window, an annular recess 107 is formed on the outer surface of the vacuum container 101 at the microwave coupling hole 106, and a window disc 103 is disposed in the recess 107. Said groove 1
05 is formed at a portion corresponding to the bottom of the recess 107, so the O-ring 104 fixed in the groove 105 is attached to the window disc 1.
It is in contact with the lower surface of 03. Vacuum vessel 1 of waveguide 102
A mounting flange 102a is formed at the end on the 01 side, and the waveguide 102 is mounted via the flange 102a to the wall around the microwave coupling hole 106 of the vacuum container 101 by a coupling means (not shown). It is being In FIG. 8, a microwave generation source is provided at the upper end of the waveguide 102, and an exhaust device is provided at the bottom of the vacuum container 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0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 in the conventional example shown in FIG. In this conventional example, a groove 105 is formed in the side surface of the recess 107 so that the O-ring 104 comes into contact with the circumferential surface of the disc 103, and the O-ring 104 is disposed in this 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の内壁にロー付は等により封着し、これに
より真空シールを行う。また導波管102の取付はフラ
ンジ102aの厚みを大きくして形成し、取付はフラン
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はフランジ102aを真空容器1
01の孔106の周辺部位に固定している。
In the microwave introducing window shown in FIG. 10, a window disk 103 is sealed to the inner wall of the waveguide 102 by brazing or the like, thereby performing vacuum sealing. Further, the waveguide 102 is mounted by increasing the thickness of the flange 102a, and by forming a ring-shaped groove 108 on the outer surface of the flange 102a, and disposing an O-ring 104 in this groove 108. There is. In this state, the flange 102a is attached to the vacuum vessel 1.
It is fixed around the hole 106 of No. 01.

〔発明が解決しようとする課題〕[Problem to be solved by the invention]

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。
Each of the conventional microwave introduction windows described above poses 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105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。
The window shown in FIG. 8 has a simple structure and can be manufactured at low cost, but it is relatively large as it is used as a location for forming the groove 105 for fixing the O-ring 104 on the atmosphere side of the microwave coupling hole 106. It is necessary to provide a stepped portion. Since the microwave current flowing through the wall surface flows only through the surface of the waveguide 102, the groove 105 causes a large current loss, and the problem is that reflected waves are likely to occur due to characteristic impedance mismatch. In particular, since the inner end of the groove 105 is in a vacuum, it has the disadvantage that abnormal discharge is likely to occur due to concentration of the microwave electric field. Furthermore, when the microwave power is large, heat generation due to dielectric loss of the O-ring 104 increases. Therefore, according to the structure of the microwave introduction window shown in FIG. 8, heat generation due to microwave loss occurs near the microwave coupling hole 106, especially when the applied power is several hundred W or more. It has the drawback of being easy to use and lacking in reliability as a window.

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10
3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、
0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, vacuum sealing is achieved by bringing an O-ring 104 into close contact with the circumferential surface of the window disc 103. In this conventional example as well, a protruding edge 109 forming a step is formed in the microwave coupling hole 106 for the purpose of preventing the window disk 103 from being sucked into the vacuum container 101. Since it can be made into a smaller shape than the conventional example shown, it is effective in reducing reflected waves of microwaves. However, the window disc 10
3 is usually formed using quartz or alumina, etc., so it is difficult to process the circumferential surface of the window disk 103 finely to the extent that it can be vacuum-sealed with good dimensional accuracy. In addition, in order to ensure vacuum sealing in this conventional example,
The window disc 103 must be installed with the O-ring 104 crushed, and in a microwave discharge device where the use of lubricating oil is restricted, it is extremely difficult to place the window disc 103 at a predetermined location. This configuration is difficult to implement, so 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1
02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鋼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
、実用上程々の問題がある。
In the window shown in FIG. 10, the window disk 103 is connected to the waveguide 1.
It has a structure in which it is directly bonded to the inner surface of 02, and has been used in many applications such as microwave heating devices and accelerators. Usually, alumina is used for the window disk 103, and the circumferential surface of the window disk is sealed to the inside of a metal waveguide by brazing. Although this window can achieve a complete vacuum seal and minimize loss, the material of the waveguide is usually limited to steel or Kovar, and highly reactive gas cannot be introduced into the vacuum vessel, and the window must be replaced. What must be done for each waveguide,
There are some practical problems because it is difficult to double the window disc 103 as a safety measure in case of damage, and 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。
In view of the above-mentioned problems with conventional microwave introduction windows, an object of the present invention is to provide a practical microwave introduction window for a vacuum container that is inexpensive, highly reliable, and capable of introducing large amounts of electric power. There is a particular thing.

〔課題を解決するための手段〕[Means to solve 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 introducing window of the vacuum container according to the present invention is constructed by disposing a window plate member in a hole formed in the wall of the vacuum container via a vacuum sealing member, and is supplied from the outside by a waveguide or the like. A microwave introduction window of a vacuum container that introduces microwave power into a vacuum container through a window plate member is characterized in that a conductive thin film is attached to at least the 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 container according to the present invention is
The first configuration is characterized in that the area of the portion of the window plate member to which the conductive thin film is not attached is greater than or equal to the opening area of the hole.

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。
The microwave introduction window of the third vacuum container according to the present invention is
In the first configuration, the area of the portion of the window plate member to which the conductive thin film is not attached is made smaller than the opening area of the hole, and the microwave coupling hole is defined by the portion to which the conductive thin film is not attached. Have it as a feature point.

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 container according to the present invention is
Any one of the first to third configurations is characterized in that the thickness of the conductive thin film is 2 μm or more.

〔作用〕[Effect]

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 container according to the present invention, a conductive thin film is attached to a part of the window disk in a predetermined range that does not block the transmission of microwaves, thereby forming the vacuum seal member. A microwave electromagnetic field no longer exists in the ring and the groove for arranging it.

〔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
Embodiments of the present invention will be described below 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。
FIG. 1 shows a first embodiment of the present invention, and shows a cross section of a main part of a microwave introducing window of a vacuum container. In FIG. 1, reference numeral 1 denotes a part of the wall of a vacuum container, and the vacuum container 1 is configured to be supplied with microwaves and to generate microwave discharge therein. In FIG. 1, the lower side of the wall 1 of the vacuum container is the inside of the vacuum container, and the upper side is the atmosphere side. 2
is a waveguide for introducing microwaves into the inside of the vacuum container, and the upper part thereof is not shown.

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。
A microwave generator 3 is disposed at the upper end of the waveguide 2 . A flange 2a having predetermined radial dimensions and wall thickness is formed at the end of the waveguide 2 on the vacuum vessel side.

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。
A stepped hole 4 is formed in the wall portion 1 of the vacuum vessel at a location where the waveguide 2 is connected, and thereby an annular recess 4a with a large diameter is formed on the outer surface side of the wall portion 1, and an annular recess 4a with a large diameter is formed on the inner surface side. 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 vacuum container, and in this embodiment, the microwave coupling hole has a small diameter. Hole 4b
defined by. Reference numeral 5 denotes a circular protruding edge created by forming the stepped hole 4 in the wall portion 1. Further, an annular groove 6 is formed at a location on the outer surface of the protruding edge 5 corresponding to the bottom of the annular recess 4a, and an O-ring 7 that functions as a vacuum seal 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。上記の組付は構造により、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
の組付は部分は、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 placed in the recess 4a of the wall 1 of the vacuum container is
This is a window disk for introducing the microwave supplied by the waveguide 2 into the vacuum container and vacuum-sealing the vacuum container. The window disk 8 is made of alumina or the like. The diameter of the window disc 8 is smaller than the diameter of the large diameter hole of the stepped hole 4, that is, the diameter of the recess 4a, and is formed so that it can be installed within the recess 4a. Furthermore, as is clear from FIG. 1, the window disk 8 and the flange 2a of the waveguide 2 are placed within the recess 4a, and the combined thickness of both is set to be approximately equal to the depth of the recess 4a. has been done. A ring plate 9 is placed in contact with the window disk 8 disposed in the outer recess 4a of the stepped hole 4 and the flange 2a of the waveguide 2 from the outside. It is fixed to the wall 1 with a plurality of bolts 10. A hole 9a at the center of the ring plate 9 is a hole through which the waveguide 2 is inserted. The above assembly depends on the structure of the window disc 8 forming the microwave introduction window and the waveguide flange 2a.
The assembly portion is supported on one side by the end face of the protruding edge 5 and the O-ring 7, and is pressed down on the other side by a ring plate 9. Note that the waveguide 2 can also be directly attached to the vacuum vessel 1 by making the flange 2a larger.

上記の窓用円板8は、上記の組付は構造において、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0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 above assembly structure, the window disc 8 has a conductive thin film 11 attached to a region facing the bottom of the recess 4a. The surface of the window disk 8 to which the conductive thin film 11 is attached is shown in FIG. In the figure, 11 is a ring-shaped conductive thin film, and the outer diameter of the conductive thin film 11 is approximately equal to the diameter of the window disk 8, and its inner diameter is approximately equal to the diameter of the small diameter hole 4b, or the same as the O ring 7. It is set to be large within the 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ツチング、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 container 1 having the microwave introduction window having the above structure, a predetermined gas is introduced into the vacuum container at a predetermined pressure, and the microwave power generated by the microwave generator 3 is transmitted through the waveguide 2. The vacuum container 1
be introduced within. As a result, gas plasma is generated within the vacuum vessel 1 due to the discharge. This plasma is used for etching, plasma CVD, etc. in the manufacturing process of semiconductors, electronic parts, etc. Generation of such plasma has also been put to practical use in an ECR device that also uses 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。
Next, the conductive thin film 11 provided on the window disk 8 which functions as a window for introducing microwaves will be described in detail. As described above, the conductive thin film 11 is attached to the surface of the vacuum container.

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で
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。
The area to be attached is the area that does not overlap the stepped hole 4 and overlaps the groove 6 for fixing the O-ring 7 in the assembled state. Under the condition that the stepped hole 4 is circular, the conductive thin film 11 is attached concentrically to the window disk 8 as shown in FIG. Further, when the stepped hole 4 is other than circular, for example rectangular, 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0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/μσ(J))I/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 described above is determined as follows. The conductive thin film 11 is provided to prevent microwave electromagnetic fields 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. ) is larger than the epidermal thickness δ given by I/2. If the thickness of the conductive thin film 11 satisfies the above conditions, 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。Next, calculate δ for typical conductive materials.

ただしf=2.45 GHt、  ω=2yrf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1
00℃の値を用いる。
However, it is assumed that f=2.45 GHt and ω=2yrf. In addition, the value of σ is 1 considering the temperature rise of the window disc 8.
The value of 00°C is used.

銅: a−4,5X  10’び/m:j−*o1.26  
X  1O−6H/a:6〜1.54mアルミニウム: a〜1.3 X IO’U/m:  a−jo    
    :δ〜1.9B全1 .〜3.5 X IO’U/n+  1〜go    
  :δ〜1.7ja鉄: a〜6.8  X  l07U/s:   r200 
 no          :δ〜0. 3 1層以上
のデータで明らかなように導電性薄膜11の厚さは最低
でも約2μmあれば良い。
Copper: a-4,5X 10'/m: j-*o1.26
X 1O-6H/a: 6-1.54m Aluminum: a-1.3 X IO'U/m: a-jo
:δ~1.9B total 1. ~3.5 X IO'U/n+ 1~go
:δ~1.7ja Iron: a~6.8 X l07U/s: r200
no: δ~0. 3. As is clear from the data for one or more layers, the thickness of the conductive thin film 11 should be at least about 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、イオンブレーティング、スパ
ッタリング、無電界メツキ、粉末金属の焼き付は等があ
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, the material of the conductive thin film 11 must be selected from a material that does not react with a predetermined gas such as oxygen or chlorine that is turned into plasma inside the vacuum container and does not generate oxides, chlorides, etc. be. Furthermore, methods for attaching the conductive thin film 11 to the disk 8 include vacuum evaporation, ion blating, sputtering, electroless plating, and powder metal baking. Any method may be used as long as there is sufficient adhesion between the two 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。
4. Regarding the adhesion of the conductive thin film 11 to the window disc 8
Other embodiments will be described based on 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, 8 is the window disk described above, and 21 is a conductive thin film. In this embodiment, the thin film 21 is attached to the outer edge and outer peripheral surface of the lower surface in the figure of the vacuum vessel side. Also the fifth
The conductive thin film 31 according to the illustrated embodiment is attached to the outer edge and outer peripheral surface of the lower surface on the vacuum vessel side and the outer edge of the upper surface on the atmosphere side. Although it is desirable that the adhesion range on the atmosphere side surface be the same as the internal shape of the waveguide 2, it is not limited to this and may have other shapes. Furthermore, the window disk equipped with the conductive thin film according to the embodiments shown in FIGS. 4 and 5 can also be applied to the microwave introducing window structure shown in FIG. 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4
1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。
In the embodiment of FIG. 6, the conductive thin film 4 in the window disc 8 is
On the lower surface of the vacuum vessel side to which the conductive thin film is attached, the area of the portion to which the conductive thin film is not attached is smaller than the opening area of the small diameter hole 4b. Therefore, in this embodiment, the microwave coupling hole is not the small diameter hole 4b of the stepped hole 4, but the conductive thin film 41 attached to the window disk 8.
will be substantially defined by. Further, 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.

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。
On the other hand, the thickness of the microwave coupling hole of the window structure in the above embodiment was determined by the thickness of the protrusion edge 5 forming the small diameter hole 4b.

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。
Therefore, if the thickness of the protruding edge 5 cannot be made sufficiently small compared to the wavelength of the microwave used,
That is, when using very high frequency microwaves, microwave coupling holes are formed by the conductive thin film 41 deposited as in this embodiment, thereby reducing reflected waves and improving the efficiency of microwave power usage. It becomes possible to improve the

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。
Note that in the configuration of the above embodiment, there is a slight gap between the window disk 8 and the vacuum container due to the O-ring 7, but the width of this gap is the same as the wavelength of the microwave. If it is sufficiently short in comparison, the effect will be fully demonstrated.

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1
2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。
Furthermore, if the conductive thin film 11 is charged up by being set to a DC floating potential and an abnormal discharge occurs between the conductive thin film 11 and the vacuum vessel 1, the conductive thin film 11 and A metal spring 12 is used to short-circuit between the vacuum container 1 and the vacuum container 1. This makes it possible to maintain the conductive thin film 11 and the vacuum container 1 at the same potential and prevent abnormal discharge from occurring. Note that the metal spring 1
Any conductor (for example, an aluminum plate, etc.) that can make the conductive thin film 11 and the vacuum container 1 have the same potential can be used as the conductor 2. Furthermore, the shape of the window disc 8 is not limited to a disc, but may be square or the like depending on the shape 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。
Further, by making a hole in the center of the window disk 8 and attaching a conductive thin film to the inside thereof, the present invention can also be applied to a coaxial type microwave introducing device.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

以上の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 clear from the above description, according to the present invention, by attaching a conductive thin film to a predetermined location of a window disc, reflected waves that conventionally occur at a location where a vacuum sealing O-ring is provided can be reduced. Since it is eliminated, the reliability of the microwave introduction window in a microwave discharge vacuum apparatus to which high-power microwaves are supplied can be improved.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of 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〕
FIG. 1 is a cross-sectional view showing the structure of the microwave introduction window of the vacuum container according to the present invention, FIG. 2 is an end view of the window disk, and FIG. 3 is another embodiment of the window disk. Diagram similar to Figure 2, Figure 4
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 other examples of the structure of the microwave introduction window of the vacuum container, and FIG. 8 to 10 are sectional views showing the structure of a conventional microwave introduction window. [Explanation of symbols]

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] (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 arranged in a hole formed in the wall of the vacuum container via a vacuum seal member, and microwave power supplied from the outside is introduced into the vacuum vessel through the window plate member. In the microwave introduction window of the vacuum container,
A window for introducing microwaves into a vacuum container, characterized in that a conductive thin film is attached to at least a portion of the window plate member that contacts the vacuum seal member.
(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) In the microwave introduction window for a vacuum container according to claim 1, the area of the portion of the window plate member to which the conductive thin film is not attached is larger than the opening area of the hole. Window for introducing microwaves into the container.
(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) In the microwave introduction window for a vacuum container according to claim 1, the area of the portion of the window plate member to which the conductive thin film is not attached is made smaller than the opening area of the hole, and the microwave coupling hole is . A microwave introduction window of a vacuum container, characterized in that the window is defined by a portion to which the conductive thin film is not attached.
(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 window for introducing microwaves into a vacuum container according to any one of claims 1 to 3, wherein the conductive thin film has a thickness of 2 μm or more. window.
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