JPH04503589A - Improved resonant radio frequency wave coupler device - Google Patents

Improved resonant radio frequency wave coupler device

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JPH04503589A
JPH04503589A JP2-515854A JP51585490A JPH04503589A JP H04503589 A JPH04503589 A JP H04503589A JP 51585490 A JP51585490 A JP 51585490A JP H04503589 A JPH04503589 A JP H04503589A
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アスムセン,ジエス
ホプウツド,ジエフリー エイ.
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ミシガン・ステート・ユニバーシテイ
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。 (57) [Summary] This bulletin contains application data before electronic filing, so abstract data is not recorded.

Description

【発明の詳細な説明】 改良された共鳴無線周波数波結合器装置この発明は低圧プラズマ中に一様な電子 サイクロトン共鳴(electron cyclotron resonanc e E CR,)を創生じて維持するための、改良された無線周波数波結合器装 置に関するものである。特にこの発明は磁界がより高モードの電界に対し、低圧 で一様なECRを創生し維持するように実質的に垂直である装置、より特別には 広い処理表面領域をもつプラズマを創生ずる装置に、関するものである。[Detailed description of the invention] Improved Resonant Radio Frequency Wave Coupler Apparatus This invention utilizes a uniform electron beam in a low pressure plasma. cyclotron resonance Improved radio frequency wave coupler arrangement for creating and maintaining e E CR,) It's about location. In particular, this invention has the advantage that the magnetic field is lower voltage than the higher mode electric field. a device that is substantially vertical so as to create and maintain a uniform ECR at The present invention relates to an apparatus for creating plasma with a large treatment surface area.

(2)従来の技術 アスムセン(Asmussen) 、ラインハード(Re1nhard)及びダ ヒメン(Dabimen )に附与された米国特許Nα4.727,293は、 ECRを創生し維持する共振無線周波数波結合器装置を開示している。本装置で は特別な方式で静磁界とマイクロ波電界とを最適に整合させるようなことは、試 みられていない。問題点は、より一様なECRをもつ改良された装置を提供する ことにあする装置を提供することにある。またこの発明は、製作と運転を比較的 簡単に行なえる装置を提供することも目的としている。これら及び他の目的は、 以下の説明と図面を参照することによって明瞭となる。(2) Conventional technology Asmussen, Reinhard and Da U.S. Patent No. 4.727,293, granted to Dabimen, A resonant radio frequency wave coupler device for creating and maintaining ECR is disclosed. With this device A special method is used to optimally match the static magnetic field and the microwave electric field. Not seen. The problem is to provide an improved device with a more uniform ECR. Our goal is to provide a device that is especially suitable for today's situations. This invention also makes manufacturing and operation relatively easy. The aim is also to provide a device that is easy to use. These and other purposes: It will become clearer by referring to the following description and drawings.

図面の簡単な説明 第1図は改良された無線周波数波結合器装置の縦断正面図であり、本装置におい て気体供給管19は、各磁石34に隣接する入口20を通してチャンバー15の プラズマ領域16中に気体を供給する。Brief description of the drawing Figure 1 is a longitudinal sectional front view of the improved radio frequency wave coupler device. The gas supply pipe 19 enters the chamber 15 through an inlet 20 adjacent to each magnet 34. Gas is supplied into the plasma region 16.

第1A図は第1図のLA−IA線に沿った横断平面図で、プラズマ領域16を示 している。FIG. 1A is a cross-sectional plan view taken along line LA-IA in FIG. 1, showing the plasma region 16. are doing.

第2図は第1図の装置のプラズマ領域16を示す横断平面図で、同領域を励起さ せるTE、、モードのためのより高モードのマイクロ波電界線ないしカスプ16 bを示している。FIG. 2 is a cross-sectional plan view showing the plasma region 16 of the apparatus of FIG. Higher mode microwave field lines or cusps for TE, mode 16 b.

第2A図は第1図の装置のプラズマ領域16の横断平面図で、同領域中の静磁界 線16aを示している。FIG. 2A is a cross-sectional plan view of the plasma region 16 of the apparatus of FIG. Line 16a is shown.

磁界線16aはプラズマ中にECRを生じさせるため、電界線16bに対し実質 的に垂直に位置させるべきものである。Since the magnetic field lines 16a cause ECR in the plasma, they are substantially different from the electric field lines 16b. It should be positioned vertically.

第3図は装置中の長方形状空洞51の横断平面図で、装置中でのTE4.モード のためのマイクロ波電界カスプ51aを示しており、同カスプは磁界カスプ51 bに対し実質的に垂直である。FIG. 3 is a cross-sectional plan view of a rectangular cavity 51 in the device, showing TE4. mode The microwave electric field cusp 51a is shown, and the same cusp is the magnetic field cusp 51 substantially perpendicular to b.

第3A図は第3図の長方形状装置51の横断平面図で、磁界カスプ51bを示し ている。FIG. 3A is a cross-sectional plan view of the rectangular device 51 of FIG. 3, showing the magnetic field cusp 51b. ing.

第4図は第1図に例示した装置の空の円形空洞の横断面内での様々な、より高い モードを示している。本図から判るように第2図はTE、、モードを示している 。Figure 4 shows various higher elevations within the cross-section of the empty circular cavity of the device illustrated in Figure 1. Indicates the mode. As can be seen from this figure, Figure 2 shows the TE mode. .

第5図は磁石34の部分の模式的斜視図で、電界カスプ16bと静磁界カスプ1 6aとの重なり合いを示している。その結果としてマイクロ波電界と静磁界は、 ECR領域内でどこにおいても実質的に直交している。FIG. 5 is a schematic perspective view of the magnet 34, showing the electric field cusp 16b and the static magnetic field cusp 1. It shows the overlap with 6a. As a result, the microwave electric field and static magnetic field are They are substantially orthogonal everywhere within the ECR region.

本方式はプラズマ中の全ECR表面60にわたり電子に対する加増された力を及 ぼすこととなる。This method exerts an increased force on electrons over the entire ECR surface 60 in the plasma. This will result in a loss.

第6図は共振無線周波数波発生装置の縦断正面図で、本装置はチャンバー15の プラズマ領域16中で基材46を処理するためのものである。FIG. 6 is a longitudinal sectional front view of the resonant radio frequency wave generator, and this device is shown in the chamber 15. It is for treating a substrate 46 in plasma region 16 .

第7図は第6図と同様の装置を示し、処理すべき基材46をプラズマ領域16外 に配置している。FIG. 7 shows an apparatus similar to FIG. 6 in which the substrate 46 to be treated is placed outside the plasma region 16. It is located in

第8図は第6図に図示の装置の縦断正面図で、プラズマから基材46に対し供給 されるイオンを加速するための2重の加速格子ないしスクリーンを示している。FIG. 8 is a longitudinal sectional front view of the apparatus shown in FIG. 6, in which plasma is supplied to the substrate 46. A double accelerating grid or screen is shown for accelerating ions.

第9図は第8図の9−9線に沿う横断平面図である。FIG. 9 is a cross-sectional plan view taken along line 9--9 in FIG. 8.

磁石34の角度φは、矢印の位置で示すアンテナ14に対し相対的に変更される 。The angle φ of the magnet 34 is changed relative to the antenna 14 as indicated by the arrow position. .

第10図は装置の縦断正面図で、本装置では磁石50.51を構成する互に隔て られたリングが、チャンバー15のプラズマ領域16中でECR61を発生させ るために使用されている。FIG. 10 is a longitudinal sectional front view of the device. In this device, the magnets 50 and 51 are The ring generates ECR61 in the plasma region 16 of the chamber 15. It is used to

第11図は第10図の10−10線に沿った横断平面図である。FIG. 11 is a cross-sectional plan view taken along line 10-10 in FIG. 10.

第12図は第1図の装置の横断平面図で、プラズマ領域16中に電界を結合する アンテナ14に対する電界カスプ16bの相対的な位置を示している。FIG. 12 is a cross-sectional plan view of the apparatus of FIG. 1 for coupling an electric field into the plasma region 16. The relative position of electric field cusp 16b with respect to antenna 14 is shown.

一般的な説明 この発明はプラズマ発生装置に係り、同装置は非磁性金属製で空洞を形成する形 状を有し該空洞が−或は複数のTEまたは7Mモードの共振で励起されるもので あるところの極超短波或はマイクロ波を含む無線周波数波の結合器を備えたプラ ズマ源、上記結合器内に配置されている電気的に絶縁されたチャンバー、このチ ャンバー内でイオン化されてプラズマを形成する気体を供給するための気体供給 手段、及び上記結合器に対し無線周波数波を結合するために該結合器の内部に臨 ませ結合器に接続されているプローブを備え、上記結合器に印加される無線周波 数波が減圧下で上記チャンバー内において、該チャンバーの長手軸線に対し垂直 であり該軸線を取囲むプラズマを創生じ、そのプラズマが維持されるものにおい て、 (a)、 N及びS磁極を有し、該磁極間において上記チャンバー内で、該チャ ンバー中にプラズマを閉込めることを助成する複数の静磁界カスプを形成するよ うに上記チャンバーの長手軸線まわりに配置されている間隔をあけた磁石手段、 (b)、上記チャンバー内でイオン化されてプラズマを形成する気体を上記チャ ンバー中に供給する上記気体供給手段、及び(C)、上記チャンバー内でプラズ マ中の電子サイクロトロン共鳴領域の全体にわたり、上記磁石手段による静磁界 に対し実質的に垂直に重なり合う複数のより高モードのマイクロ波電界カスプを 発生させる無線周波数波発生器を、それぞれ設けであるものに構成される。general description The present invention relates to a plasma generator, which is made of non-magnetic metal and has a hollow shape. and the cavity is excited by resonance of - or multiple TE or 7M modes. In some places, plugs equipped with couplers for radio frequency waves, including ultra-high frequency waves or microwaves, a Zuma source, an electrically insulated chamber located within the coupler; Gas supply for supplying gas that is ionized to form plasma within the chamber means for coupling radio frequency waves to the coupler; a probe connected to a coupler and a radio frequency applied to said coupler; A number of waves are generated in the chamber under reduced pressure, perpendicular to the longitudinal axis of the chamber. creates a plasma surrounding the axis, and the plasma is maintained. hand, (a), having N and S magnetic poles, in the chamber between the magnetic poles, the chamber to form multiple static magnetic field cusps that help confine the plasma in the chamber. spaced magnet means disposed about the longitudinal axis of the chamber; (b) supplying the gas that is ionized to form plasma in the chamber; (C) the gas supply means for supplying the gas into the chamber; The static magnetic field produced by the above magnetic means is applied over the entire electron cyclotron resonance region of the magnet. microwave electric field cusps of multiple higher modes that overlap substantially perpendicular to The radio frequency wave generators to be generated are each configured to be provided.

またこの発明はプラズマ発生方法に係り、同方法は(a)、次のようなプラズマ 発生装置、すなわち非磁性金属製で空洞を形成する形状を有し該空洞が−或は複 数のTEまたは7Mモードの共振で励起されるものであるところの極超短波或は マイクロ波を含む無線周波数波の結合器を備えたプラズマ源、上記結合器内に配 置されている電気的に絶縁されたチャンバー、このチャンバー内でイオン化され てプラズマを形成する気体を供給するための気体供給手段、及び上記結合器に対 し無線周波数波を結合するために該結合器の内部に臨ませ結合器に接続されてい るプローブを備え、上記結合器に印加される無線周波数波が減圧下で上記チャン バー内において、該チャンバーの長手軸線に対し垂直であり該軸線を取囲むプラ ズマを創生し、そのプラズマが維持される装置であって、■N及びS磁極を有し 、該磁極間において上記チャンバー内で、該チャンバー中にプラズマを閉込める ことを助成する複数の静磁界カスプを形成するように上記チャンバーの長手軸線 まわりに配置されている間隔をあけた磁石手段、■上記チャンバー内でイオン化 されてプラズマを形成する気体を上記チャンバー中に供給する上記気体供給手段 、及び■上記チャンバー内でプラズマ中の電子サイクロトロン共鳴領域の全体に わたり、上記磁石手段による静磁界に対し実質的に垂直に重なり合う複数のより 高モードのマイクロ波電界カスプを発生させる無線周波数波発生器を、設けであ るプラズマ発生装置を用い、(b)、上記気体供給手段により上記チャンバー中 に減圧下で気体を導入して該チャンバー内でプラズマを創生させると共に、上記 チャンバー内で電子サイクロトロン共鳴を得るものに、構成される。The present invention also relates to a plasma generation method, which includes (a) the following plasma generation method; The generator is made of non-magnetic metal and has a shape that forms a cavity, and the cavity is - or multiple. ultrashort waves or a plasma source equipped with a coupler for radio frequency waves, including microwaves, disposed within said coupler; an electrically insulated chamber in which the ionized gas supply means for supplying gas for forming plasma, and for the coupler. connected to the coupler and facing inside the coupler to combine the radio frequency waves. a radio frequency wave applied to the coupler is connected to the channel under reduced pressure. within the bar, a plate perpendicular to and surrounding the longitudinal axis of the chamber. A device that creates Zuma and maintains the plasma, and has ■N and S magnetic poles. , confining plasma in the chamber between the magnetic poles in the chamber; The longitudinal axis of the chamber above forms multiple static magnetic field cusps that aid in Spaced magnet means arranged around, ■ ionization within the above chamber. the gas supply means for supplying gas into the chamber to form a plasma; , and ■ the entire electron cyclotron resonance region in the plasma in the above chamber. a plurality of overlapping strands substantially perpendicular to the static magnetic field of said magnetic means; A radio frequency wave generator that generates a high mode microwave electric field cusp can be installed. (b) in the chamber by the gas supply means; A gas is introduced under reduced pressure into the chamber to create plasma in the chamber, and the above-mentioned It is configured to obtain electron cyclotron resonance within the chamber.

ECR結合は励起する正弦波電界 E = EOE]ωし が、 (1)、静磁界にBに垂直、 (2)、ω=ω−=電子サイクロすロン周波数eB/ Me(ここにe=電子の 電荷、B=静磁界の強度、M e =個々の電子の質量、ω=励起周波数) (3)、νe<ω=ω、(ここにνe=電子の有効衝突数) であるときに生じる。ECR coupling excites a sinusoidal electric field E = EOE]ωshi but, (1), perpendicular to B to the static magnetic field, (2), ω = ω- = electron cyclotron frequency eB/Me (where e = electron charge, B = strength of static magnetic field, M e = mass of individual electron, ω = excitation frequency) (3), νe<ω=ω, (where νe=effective number of electron collisions) occurs when

実用上、ECR放電は非均−の静磁界を利用している。したがって条件ω=ω、 は放電容積内の薄い表面中で達成される。この表面はECR層領域或は表面と称 され、第1−9図で符号60により示されている。In practice, ECR discharge utilizes a non-uniform static magnetic field. Therefore, the condition ω=ω, is achieved in a thin surface within the discharge volume. This surface is called the ECR layer region or surface. and is designated by the numeral 60 in FIGS. 1-9.

したがって条件(2)は放電内の表面で達成される。しかしECR加速のために は上記の3条件が全て満たされねばならない。νe<ωは低圧力で達成される。Condition (2) is therefore achieved at the surface within the discharge. However, for ECR acceleration All three conditions above must be met. νe<ω is achieved at low pressures.

残りの条件、つまり条件(1)は、マイクロ波電界が磁界に対し垂直である成分 をもつことを必要とする。本発明はマイクロ波電界を、ECR表面上及びそのま わりの静磁界に関して最適に調整することに係る。この発明は界パターンを空間 的に、電界がECR表面上でどこでもBに対し垂直になるように調整する空洞モ ードを用い、また電界強度がECR表面上で集中されるモードを選択する。The remaining condition, condition (1), is the component in which the microwave electric field is perpendicular to the magnetic field. It is necessary to have The present invention applies a microwave electric field to the ECR surface and directly This relates to optimal adjustment of the static magnetic field. This invention transforms the field pattern into a space. Generally, a cavity model is used that adjusts the electric field to be perpendicular to B everywhere on the ECR surface. and select a mode in which the electric field strength is concentrated on the ECR surface.

したがってTE、、、モードを、その界強度が空洞の外周で最も強くなることか らして選択する。ここにnは電界カスプの数の2分の1、pは空洞の軸線に沿う 定常2分の1波長の数である。これらのモードはその最高の界強度をちょうど、 ECR表面が位置せしめられる部分で有する。また本モードパターンは静磁界に 対し、電界がECR層上で何れの場所においても磁界に対し垂直であるように調 整できる。これによって全ECR層のまわり全体にわたって効率のよいマイクロ 波結合が生じしめられる。電界カスプと磁界カスプ間の最適の整合を得るために は、T E++lp励起のために2n個の磁石が必要である。Therefore, the field strength of the TE mode is strongest at the outer periphery of the cavity. and select. where n is half the number of electric field cusps and p is along the axis of the cavity. It is the number of stationary half wavelengths. These modes have their highest field strength just It has at the part where the ECR surface is located. In addition, this mode pattern is On the other hand, if the electric field is adjusted to be perpendicular to the magnetic field everywhere on the ECR layer, It can be arranged. This allows efficient micro-coupling throughout the entire ECR layer. Wave coupling is caused. To obtain optimal matching between electric and magnetic field cusps requires 2n magnets for T E++lp excitation.

上述の3条件は電子のECR加速のために必要であり普通、ECR表面まわりの 放電の物理的容積内で低圧力で達成される。この容積はECR加速容積(ECR acceleration volume)、つまりV ECRと称されている 。The above three conditions are necessary for ECR acceleration of electrons, and usually the ECR This is accomplished at low pressure within the physical volume of the discharge. This volume is the ECR acceleration volume (ECR acceleration volume), that is, it is called VECR. .

ECR容積内で加速された電子は放電容積の全体を通して動き、励起して中性気 体イオンをイオン化する。Electrons accelerated within the ECR volume move throughout the discharge volume and are excited to produce neutral gas. Ionizes body ions.

したがって電子の平均自由行程が放電寸法よりもずっと大であるならば、放電容 積の全体にわたってイオン及び励起種が創生され、いくらかの電子はECR容糧 の内外に移動して衝突の間に多重の加速を受ける。電子ガスによるマイクロ波電 力吸収は、放電の内側で特定の位置にあるECR容積(または表面)内で主とし て生じる。これからしてプラズマに対するマイクロ波エネルギーの効率のよい移 入を生じさせるために電界を集中さすべきであり、同電界をECR領域中で制御 しなければならない。また放電の一様性が重要であるとすれば、ECR電子加速 容積を一様な放電が生ぜしめられるように寸法及び位置に関し調整すべきである 。Therefore, if the mean free path of electrons is much larger than the discharge dimension, the discharge capacity Ions and excited species are created throughout the product, and some electrons enter the ECR capacitor. moving in and out and undergoing multiple accelerations during the collision. Microwave electricity using electronic gas Force absorption is primarily within the ECR volume (or surface) at a specific location inside the discharge. occurs. From now on, efficient transfer of microwave energy to plasma will be possible. The electric field should be concentrated in order to cause the Must. Moreover, if discharge uniformity is important, ECR electron acceleration The volume should be adjusted in terms of size and position so that a uniform discharge is produced. .

詳細な説明 第1−4図はこの発明に従った、好ましい改良されたプラズマ発生装置を示して いる。磁石の設置方式を除(本装置の基本構造は、米国特許Nα4,507,5 88及びNα4.724.293に記載されている。例えば銅、黄銅、アルミニ ウム、銀、金、白金、非磁性ステンレス鋼等の各種の非磁性材料を装置構造中に 使用できることが、理解されるべきである。detailed description Figures 1-4 illustrate a preferred improved plasma generator according to the present invention. There is. Except for the magnet installation method (the basic structure of this device is based on U.S. Patent Nα4,507,5 88 and Nα4.724.293. For example, copper, brass, aluminum Various non-magnetic materials such as aluminum, silver, gold, platinum, and non-magnetic stainless steel are used in the equipment structure. It should be understood that it can be used.

図示の装置はマイクロ波空洞11を区画形成するところの銅または黄銅製のもの とするのが好ましいシリンダないしハウジング10を備えており、空洞11には 該空洞11の長さを調整するための銅または黄銅製の摺動短絡子12が設けられ ている。銀メッキされた銅製のブラシ13を、ハウジング10と電気的に接触さ せである。ブラシ13は、第1図では2個のみが図示されているが、摺動短絡子 12の全周にわたって配設されている。可動の励起プローブないしアンテナ14 が、空洞11内でマイクロ波エネルギーのインピーダンス同調を得るために設け られている。プローブ14は空洞11内で、黄銅または銅製の導管21によって 支持されている。空洞11中への半径方向でのブローブ14の挿入量によって空 洞11中でのプラズマの結合度が変更される。摺動短絡子12は空洞11内で上 下されてマイクロ波の同調を援けるものであり、その上下動は米国特許Nα4, 507,588に記載されているように通常の調整手段(図示せず)を用いてロ ッド22により行なわれる。The device shown is made of copper or brass and defines a microwave cavity 11. It comprises a cylinder or housing 10 preferably having a cavity 11. A sliding short circuit 12 made of copper or brass is provided for adjusting the length of the cavity 11. ing. A silver-plated copper brush 13 is brought into electrical contact with the housing 10. It is set. Although only two brushes 13 are shown in FIG. They are arranged around the entire circumference of 12. Movable excitation probe or antenna 14 is provided in order to obtain impedance tuning of the microwave energy within the cavity 11. It is being The probe 14 is inserted into the cavity 11 by means of a brass or copper conduit 21. Supported. The amount of insertion of the probe 14 into the cavity 11 in the radial direction The degree of plasma coupling in the cave 11 is changed. The sliding short circuit 12 is located above within the cavity 11. Its vertical movement is based on the U.S. patent Nα4, 507,588 using conventional adjustment means (not shown). This is done by the head 22.

丸底フラスコ状の形状とするのが好ましい石英製の皿状体ないしチャンバー15 によりプラズマ領域16を、ステンレス銅製の基部30との協力で区画形成しで ある。気体は環状リング18内の管路19により入口20へと供給され、そこか らプラズマ領域16中へと流れる。基部30を冷却する冷却管路42を、任意に 設けうる。ハウジング10は基部30上へに摺らせて設置され、基部30のリン グ30a上で、ハウジング10に取付けられた銅または黄銅部のリング10aに よって位置保持されている。リング10aは銅または黄銅部のポルト33によっ て基部30上で位置保持されている。本構造によると基部30及びチャンバー1 5をハウジング10から取外すことが可能となる。A dish or chamber 15 made of quartz, preferably shaped like a round bottom flask. The plasma region 16 can be partitioned in cooperation with the base 30 made of stainless steel. be. The gas is supplied by a conduit 19 in the annular ring 18 to an inlet 20, where it is and flows into the plasma region 16. Optionally, the cooling conduit 42 that cools the base 30 is Can be provided. The housing 10 is installed by sliding onto the base 30, and the housing 10 is installed by sliding it onto the base 30. on the ring 10a of copper or brass attached to the housing 10. Therefore, the position is maintained. The ring 10a is made of copper or brass with port 33. and is held in position on the base 30. According to this structure, the base 30 and the chamber 1 5 from the housing 10.

真空チャンバー35を基部30に連結してあり、真空吸引手段(図示せず)によ ってプラズマ領域16中の減圧が得られる。A vacuum chamber 35 is connected to the base 30 and is operated by vacuum suction means (not shown). A reduced pressure in the plasma region 16 is thus obtained.

図示の改良されたプラズマ装置ではチャンバー15及びプラズマ領域16を、磁 石34によって取囲ませである。好ましい実施例においては6個またはそれより 多い等間隔配置の磁石34によって、軸線a−a周りでチャンバー15を取囲ま せである。磁石34は第2A図に示すようにチャンバー15のプラズマ領域16 中に、互に接続された複数の磁界カスプ16aを附与する。磁石34はチャンバ ー15内で領域16からの粒子拡散損失を減少させる。磁界強度は長手軸線a− a及びプラズマ領域16の中心に近付くにつれて、磁石34の配置からして減少 する。In the illustrated improved plasma device, chamber 15 and plasma region 16 are It is surrounded by stones 34. In a preferred embodiment, six or more A large number of equally spaced magnets 34 surround the chamber 15 around the axis a-a. It is set. Magnet 34 is connected to plasma region 16 of chamber 15 as shown in FIG. 2A. A plurality of interconnected magnetic field cusps 16a are provided therein. The magnet 34 is a chamber -15 to reduce particle diffusion losses from region 16. The magnetic field strength is along the longitudinal axis a- a and decreases as one approaches the center of the plasma region 16 due to the arrangement of the magnets 34. do.

磁石34はリング31まわりの高透磁性(鉄)リング37上に設置され、磁気吸 引力によって位置保持されている。気体はプラズマ領域16から、開口ないしノ ズル41を通して流出する。ノズル41は任意のもので、必らずしも用いる必要 はない。The magnet 34 is installed on a highly permeable (iron) ring 37 around the ring 31, and has magnetic absorption. It is held in place by gravity. Gas flows from the plasma region 16 through the openings or holes. It flows out through the nozzle 41. The nozzle 41 is optional and does not necessarily need to be used. There isn't.

第2図は、電子サイクロトロン共鳴のために用いられるより高い電界カスプ16 bを示している。第2A図は磁界カスプ16aを示している。第5図はカスプ1 6a、16bの重なりを示している。第4図は、選択可能である種々のより高い 電磁界を示している。FIG. 2 shows the higher electric field cusp 16 used for electron cyclotron resonance. b. FIG. 2A shows the magnetic field cusp 16a. Figure 5 shows cusp 1 6a and 16b are shown overlapping. Figure 4 shows the various higher levels that can be selected. Showing an electromagnetic field.

第3図及び第3A図はマイクロ波空洞51を区画形成する横断面形状が長方形の 結合器50を示し、プレート53により遮蔽された結合器50内周上の磁石52 を備えている。高モード(TE、2)用の電磁界カスプ51aを、第3図に示し である。第3A図は磁界カスプ51bを示している。図示のようにカスプ51a 。3 and 3A, the cross-sectional shape defining the microwave cavity 51 is rectangular. A coupler 50 is shown, with a magnet 52 on the inner circumference of the coupler 50 shielded by a plate 53 It is equipped with The electromagnetic field cusp 51a for high mode (TE, 2) is shown in FIG. It is. FIG. 3A shows the magnetic field cusp 51b. Cusp 51a as shown .

51bは、改良されたECRを提供するように重なり合っている。51b overlap to provide improved ECR.

第6図は試料ないし基材46用の支持具46を示している。この支持具46は、 基材46に向けてイオンを加速するためにrfまたはdcバイアス線47に接続 されている。第7図は試料46用のより短長の支持具458を示しており、この 支持具45aもバイアス線47に接続されている。第8図は、空洞16からイオ ンを引き出して基材46に対し当てるのを援けるための格子48を示している。FIG. 6 shows a support 46 for a sample or substrate 46. FIG. This support 46 is Connected to RF or DC bias line 47 to accelerate ions towards substrate 46 has been done. FIG. 7 shows a shorter support 458 for sample 46, which The support 45a is also connected to the bias line 47. FIG. 8 shows the iodine from the cavity 16. A grating 48 is shown to assist in drawing and applying the material against the substrate 46.

第9図は、交差する界カスプ16a、16bを附与するための磁石34のプロー ブ14の位置に対する相対的な変位角度φを、矢印で示している。第10.11 図は、互に離隔させたリング磁石50.51を設けである別の実施例を示してい る。磁界はリング磁石50.51間に存在する。本構造によるとECR領域が軸 線a−a周りで一様となり、界パターンが例えばTEonpのような図示タイプ のものとなる。第12図はプローブ14に対する電磁界16bの通常の相対的配 置を、示している。磁石50.51または34は、電界がECR表面上で磁界に 対し垂直となるように動かされる。FIG. 9 shows the probe of magnet 34 to impart intersecting field cusps 16a, 16b. The angle of displacement φ relative to the position of the blade 14 is indicated by an arrow. Chapter 10.11 The figure shows another embodiment in which ring magnets 50, 51 are provided spaced apart from each other. Ru. A magnetic field exists between the ring magnets 50,51. According to this structure, the ECR area is the axis. It is uniform around the line a-a, and the field pattern is of the illustrated type, such as TEonp. Becomes the property of FIG. 12 shows a typical relative arrangement of electromagnetic field 16b with respect to probe 14. It shows the location. Magnet 50.51 or 34 is connected to the electric field to the magnetic field on the ECR surface. It is moved perpendicular to the object.

第1.2図及び第5−9図に例示した好ましい結合器装置において、8インチ( 20,32cm)径の円筒状放電容器11内は交互に磁極を逆にした14個の磁 石34によって囲まれている。磁界は対をなす2インチ(5,08cm)平方の 希土類磁石であって、それぞれ3kGを越える磁極面自由磁界強度を有する希土 類磁石によって創生される。したがってこれらの磁石は、8インチ径の放電内表 面に隣接する強力なマルチカスプ磁界を創生ずる。2.45GH2励起のために 875Gの磁界強度を必要とするECR表面が、放電容器内に創生される。第5 −9図に実線で示した該表面は、チャンバー15の円筒状内面から約2−3.5 cmのところに位置する波状に湾曲した薄い容積面である。In the preferred coupler apparatus illustrated in Figures 1.2 and 5-9, the 8-inch Inside the cylindrical discharge vessel 11 with a diameter of 20, 32 cm, there are 14 magnets with alternating magnetic poles. It is surrounded by stones 34. The magnetic field consists of a pair of 2 inch (5.08 cm) square Rare earth magnets each having a magnetic pole surface free magnetic field strength exceeding 3 kG. Created by similar magnets. These magnets therefore fit an 8 inch diameter discharge surface. Creates a strong multicusp magnetic field adjacent to the surface. For 2.45GH2 excitation An ECR surface requiring a magnetic field strength of 875G is created within the discharge vessel. Fifth - The surface indicated by the solid line in Figure 9 is about 2-3.5 mm from the cylindrical inner surface of the chamber 15. It is a wavy curved thin volume surface located at cm.

第1図に示す放電容器は、数多くのTEまたはTM円形導波管モードで励起させ ることができる。数多くのTE及びTM円形導波管モードの電磁界パターンを、 第4図に示しである。TE及びTMモードの両者についての注意深い試験によっ て、第1図に示すECR容器の成る部分中で静磁界に対し垂直である電界を、は とんど何れのモードによっても創生できることが判明している。しかしい(つか のモードによってはより完全で一様なECR空間の励起、つまり放電領域の全周 にまたがる励起を、創生ずることができる。静磁界パターンと励起電磁界パター ン間に優れた重なり合いを生じさせことができると特定モードは、TE、、モー ドである。本モードはマルチカスプ静磁界パターンに類似する2つの特徴、すな わち(1)最強の界(この場合には電界)がチャンバー15の壁の外側の境界附 近に位置し、また(2)モードパターンが14個の電界カスプをもつ、といった 特徴を有する。したがって強力な電界を、電界と磁界がECR領域内の全ゆる場 所で垂直であり均一層のECR加速が得られるように、位置させることができる 。導入気体供給リング18は14個の小さな気体入口孔を有し、ECR励起領域 を通過させて気体を強制流動させ未イオン化の供給気体を加速された電子と混合 させる。この気体供給法によって供給気体は、放電領域まわりで一様かつ効率的 にイオン化される。The discharge vessel shown in Figure 1 can be excited with a number of TE or TM circular waveguide modes. can be done. The electromagnetic field patterns of numerous TE and TM circular waveguide modes are This is shown in FIG. Through careful testing of both TE and TM modes, The electric field perpendicular to the static magnetic field in the part of the ECR container shown in FIG. It has been found that it can be created by almost any mode. But (Tsukai) Depending on the mode, more complete and uniform excitation of the ECR space, that is, the entire circumference of the discharge region It is possible to create an excitation that spans the Static magnetic field pattern and excitation electromagnetic field pattern A particular mode is TE, which can produce good overlap between the modes. It is de. This mode has two characteristics similar to the multi-cusp static magnetic field pattern: (1) The strongest field (in this case the electric field) is located near the outer boundary of the wall of the chamber 15. (2) the mode pattern has 14 electric field cusps; Has characteristics. Therefore, the strong electric field is can be positioned such that it is perpendicular and provides a uniform layer of ECR acceleration. . The inlet gas supply ring 18 has 14 small gas inlet holes, and the ECR excitation region Force the gas to flow through the let This gas supply method ensures that the supply gas is uniform and efficient around the discharge area. ionized into.

このECR放電励起法は、2.45GH2で大径の放電(〉5インチ(12,7 an))を創生しようと試みるときに特に有用である。例えば12−18インチ (30,48−45,72ao)径の導波管を、6−12インチ(15,24− 30,48an)放電領域上で起き易いT E 7rモードを励起させるのに使 用することができる。導波管印加器は円筒状放電領域に対しTE、Iモードを正 確に結合させる。しかしTE、、モードが励起すれば、多くのより低いオーダー のTE及びTMモードも存在することになる。これらのモードの存在によっては 均一でなく望ましくないECR容積励起が生じることになる。したがって同調可 能な筒状空洞結合装置は多(の長所を有する。第1に内部の同調可能な空洞によ って、円筒状の放電域に対しどのような導波管モードでも整合させるのが援けら れる。第2に空洞長さを調整することによって不所望のモード励起を阻止するこ とができる。したがって単一モードの励起を得、最適のECR動作を得るための 所望の電界パターンを制御して得ることが可能である。This ECR discharge excitation method uses a large diameter discharge (>5 inches (12,7 This is particularly useful when attempting to create an). For example 12-18 inches (30,48-45,72ao) diameter waveguide with 6-12 inch (15,24- 30,48an) Used to excite the TE7r mode that tends to occur on the discharge region. can be used. The waveguide applicator applies the TE and I modes to the cylindrical discharge region. Make sure to combine them. But TE, if a mode is excited, many lower order There will also be TE and TM modes. Depending on the existence of these modes Non-uniform and undesirable ECR volume excitation will result. Therefore, it is possible to tune The adjustable cylindrical cavity coupling device has several advantages. Firstly, the internal tunable cavity Therefore, it is difficult to match any waveguide mode to the cylindrical discharge region. It will be done. Second, the excitation of undesired modes can be prevented by adjusting the cavity length. I can do it. Therefore, in order to obtain single mode excitation and obtain optimal ECR operation, It is possible to control and obtain a desired electric field pattern.

ECR放電を与えられた空洞は同調させて、特定の入力電力でのT1.共振に対 し整合される。次に入力電力が徐々に増加及び/または減少されるに従い、EC R放電空洞をT a l pモードで整合させるように再同調する。したがって ECR領域で吸収される電力を、注意深く変更し制御できる。A cavity given an ECR discharge is tuned to T1. at a particular input power. Against resonance and are aligned. Then, as the input power is gradually increased and/or decreased, the EC Retune the R discharge cavity to match in T a l p mode. therefore The power absorbed in the ECR region can be carefully varied and controlled.

本発明の主たる特徴は筒状空洞の角度φに対してTE、1.モードパターンを、 静磁界が何れの場所でも電界に対し垂直となるように回転変位させる点にある。The main feature of the present invention is that TE with respect to the angle φ of the cylindrical cavity, 1. mode pattern, The point is to rotate and displace the static magnetic field so that it is perpendicular to the electric field everywhere.

これは磁石34をプローブ14に対し相対的に、物理的に回転変位させることに よりなされる。This physically rotates and displaces the magnet 34 relative to the probe 14. It will be done more.

磁石は約0.01−5テスラの磁界強度をもつのが好ましい。無線周波数は約4 00メガヘルツ−10ギガヘルツ、好ましくは915メガヘルツ、2.45ギガ ヘルツで承認された加熱周波数のものである。チャンバー内の圧力は約10−’  Torrと10−’Torr間であるのが好ましい。Preferably, the magnet has a field strength of about 0.01-5 Tesla. The radio frequency is approximately 4 00 MHz - 10 GHz, preferably 915 MHz, 2.45 GHz It is of Hertz approved heating frequency. The pressure inside the chamber is approximately 10-' Torr and 10-'Torr is preferable.

以上の記述はこの発明を例示的に説明するためのみのものであり、この発明は次 に附す請求の範囲のみによって限定されるべきである。The above description is only for illustratively explaining this invention, and this invention shall be limited only by the scope of the claims appended hereto.

茅1 第4−ヨ XBヨ 遺fイ01 1イICづ 閑瞭慣査鱗失 −−一−^帥−III^醜■ゴ/US901059241 grass 4th - Yo XB yo Death 01 1 ICzu A lack of common sense --1-^帥-III^ugly■go/US90105924

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1.非磁性金属製で空洞を形成する形状を有し該空洞が−或は複数のTEまたは TMモードの共振で励起されるものであるところの極超短波或はマイクロ波を含 む無線周波数波の結合器を備えたプラズマ源、上記結合器内に配置されている電 気的に絶縁されたチャンバー、このチャンバー内でイオン化されてプラズマを形 成する気体を供給するための気体供給手段、及び上記結合器に対し無線周波数波 を結合するために該結合器の内部に臨ませ結合器に接続されているプローブを備 え、上記結合器に印加される無線周波数波が減圧下で上記チヤンバー内において 、該チャンバーの長手軸線に対し垂直であり該軸線を取囲むプラズマを創生し、 そのプラズマが維持されるプラズマ発生装置において、 (a)N及びS磁極を有し該磁極間において上記チャンバー内で、該チャンバー 中にプラズマを閉込めることを助成する複数の静磁界カスプを形成するように上 記チヤンバーの長手軸線まわりに配置されている間隔をあけた磁石手段、 (b).上記チャンバー内でイオン化されてプラズマを形成する気体を上記チャ ンバー中に供給する上記気体供給手段、及び (c)上記チャンバー内でプラズマ中の電子サイクロトロン共鳴領域の全体にわ たり、上記磁石手段による静磁界に対し実質的に垂直に重なり合う複数のより高 モードのマイクロ波電界カスプを発生させる無線周波数波発生器、 を設けたことを特徴とするプラズマ発生装置。 2.前記発生器が、前記結合器中で無線周波数波を変更するのに用いられる可変 の電力源を備えている請求項1のプラズマ発生装置。 3.前記磁石手段が前記チャンバーのまわりに配置された少なくとも6個の偶数 個のリング磁石を備え、モードがTEnlp(ここにnは磁界カスプの数の2分 の1、Pは空洞の軸線に沿う定常2分の1波長の数である。)から選択されるも のである請求項1のプラズマ発生装置。 4.前記磁石手段として永久希土類磁石を用いてある請求項3のプラズマ発生装 置。 5.前記チャンバー中にプラズマを前記長手軸線に沿い、このチヤンバー中に減 圧を附与するように該チャンバーに隣接させて配置されている減圧チャンバー中 へと導くノズル手段を設ける一方、プラズマで処理すべき基材用の支持具を上記 減圧チャンバー中に、前記長手軸上で上記ノズル手段の下方に設けてある請求項 1のプラズマ発生装置。 6.プラズマ発生装置であつて、 (a).金属製で非磁性であり−或は複数のTEまたはTMモードの共振で励起 される空洞を形成する形状の、超短波或はマイクロ波を含む無線周波数波の結合 器を備えたプラズマ源、 (b).上記結合器内に配置されている電気的に絶縁されたチャンバー、 (c).N及びS磁極を有し上記チャンバーの長手軸線まわりで高透磁性材より 成るリング上に、上記チヤンバー中にプラズマを閉込めることを助成する複数の 静磁界カスプを磁極間で形成するように設置されている、間隔をあけた複数個の 永久磁石、 (d).上記チャンバー内でイオン化されてプラズマを形成する気体を供給する ための気体供給手段、(e).上記結合器に対し無線周波数波を結合するために 該結合器の内部に臨ませ結合器に接続されている可動アンテナ手段、 (f).非磁性金属製であつて上記空洞中に該空洞の軸線に対し垂直に、かつ、 上記チャンバーに対し遠近させうるように可動に配置されている摺動短絡子とし ての可動プレート手段、 (g).上記チャンバー内に減圧を附与するための減圧手段、及び (h).上記チャンバー中に複数のより高モードのマイクロ波電界カスプを発生 させる無線周波数波発生器、 を備えており、上記結合器中での上記プレート手段と上記アンテナ手段との移動 によって該結合器中での無線周波数波の選択されたTEまたはTMモードの共振 が達成されると共に共振モードが変更され、上記結合器に印加される無線周波数 波が減圧下で、上記チヤンバー中で該チャンバーの長手軸線に対し垂直であり該 軸線を取囲むところのプラズマを創生し該プラズマが維持されるものであり、ま た上記空洞が長手軸線に沿い、上記磁界カスプに対し実質的に垂直な複数の電界 カスプが創生されると共に上記各磁石に隣接して上記チヤンバー内で一様な電子 サイクロトロン共鳴領域が創生されて維持されるような、上記可動プレート手段 によつて決定される長さを有するプラズマ発生装置。 7.前記発生器が、前記結合器中で無線周波数波を結合し前記各磁石に隣接する 電磁界を有するモードを維持するのに用いられる可変の電力源を備えている請求 項6のプラズマ発生装置。 8.前記空洞のまわりに少なくとも6個の偶数個の前記磁石を設け、モードをT nlp(ここにnは磁界カスプの数の2分の1、Pは空洞の軸線に沿う定常2分 の1波長の数である。)から選択する請求項6のプラズマ発生装置。 9.前記チャンバー中にプラズマを前記長手軸線に沿い、このチャンバー中に減 圧を附与するように該チャンバーに隣接させて配置されている減圧チャンバー中 へと導くノズル手段を設ける一方、プラズマで処理すべき基材用の支持具を上記 減圧チャンバー中に、前記長手軸線上で上記ノズル手段の下方に設けてある請求 項6のプラズマ発生装置。 10.(a).次のようなプラズマ発生装置、すなわち非磁性金属製で空洞を形 成する形状を有し該空洞が−或は複数のTEまたはTMモードの共振で励起され るものであるところの極超短波或はマイクロ波を含む無線周波数波の結合器を備 えたプラズマ源、上記結合器内に配置されている電気的に絶縁されたチャンバー 、このチャンバー内でイオン化されてプラズマを形成する気体を供給するための 気体供給手段、及び上記結合器に対し無線周波数波を結合するために該結合器の 内部に臨ませ結合器に接続されているプローブを備え、上記結合器に印加される 無線周波数波が減圧下で上記チャンバー内において、該チャンバーの長手軸線に 対し垂直であり該軸線を取囲むプラズマを創生し、そのプラズマが維持される装 置であって、(1)N及びS磁極を有し該磁極間において上記チャンバー内で、 該チャンバー中にプラズマを閉込めることを助成する複数の静磁界カスプを形成 するように上記チャンバーの長手軸線まわりに配置されている間隔をあけた磁石 手段、(2)上記チャンバー内でイオン化されてプラズマを形成する気体を上記 チャンバー中に供給する上記気体供給手段、及び(3)上記チヤンバー内でプラ ズマ中の電子サイクロトロン共鳴領域の全体にわたり、上記磁石手段による静磁 界に対し実質的に垂直に重なり合う複数のより高モードのマイクロ波電界カスプ を発生させる無線周波数波発生器を、設けてあるプラズマ発生装置を用い、 (b).上記気体供給手段により上記チャンバー中に減圧下で気体を導入して該 チャンバー内でプラズマを創生させると共に、上記チャンバー内で電子サイクロ トロン共鳴を得る、 プラズマ発生方法。 11.圧力を約10−1−10−6トールとする請求項10のプラズマ発生方法 。 12.前記チャンバーがノズル手段を有し、該チャンバー内からこのノズル手段 を通してプラズマを移動させるようにした請求項10のプラズマ発生方法。 13.プラズマによって処理すべき基材に対しプラズマを、前記チャンバー内ま たはチャンバー外で作用させる請求項10のプラズマ発生方法。 14.前記磁石が約0.01−0.5テスラの磁界強度を有する希土類磁石であ り、無線周波数波が約400メガヘルツー10ギガヘルツのものである請求項1 0のプラズマ発生方法。 15.前記磁石がプラズマのECR領域で約875ガウスの強度の磁界を有し、 周波数が約2.45ギガヘルツのものである請求項14のプラズマ発生方法。 16.(a).次のようなプラズマ発生装置、すなわち(1)金属製で非磁性で あり−或は複数のTEまたはTMモードの共振で励起される空洞を形成する形状 の、超短波或はマイクロ波を含む無線周波数波の結合器を備えたプラズマ源、( 2)上記結合器内に配置されている電気的に絶縁されたチャンバー、(3)上記 チャンバーの長手軸線まわりで高透磁性材より成るリング上に、上記チヤンバー 中にプラズマを閉込めることを助成する複数の静磁界カスプを磁極間で形成する ようにN磁極とS磁極を交互に配して設置されている、間隔をあけた複数個の永 久磁石、(4)上記チャンバー内でイオン化されてプラズマを形成する気体を供 給するための気体供給手段、(5)上記結合器に対し無線周波数波を結合するた めに該結合器の内部に臨ませ結合器に接続されている可動アンテナ手段、(6) 非磁性金属製であつて上記空洞中に該空洞の軸線に対し垂直に、かつ、上記チャ ンバーに対し遠近させうるように可動に配置されている摺動短絡子としての可動 プレート手段、(7)上記チヤンバー内に減圧を附与するための減圧手段、及び (8)上記チヤンバー中でプラズマの電子サイクロトロン共鳴領域の全体にわた り上記磁石による磁界カスプと重なり合う電界カスプが附与されるように、上記 チャンバー内により高モードの複数のマイクロ波電界カスブを発生させる無線周 波数波発生器を、設けてあるプラズマ発生装置を用い、 (b).減圧下で上記チャンバー中に気体を導入して該チヤンバー内でプラズマ を発生させ、 (c).上記可動プレート手段を調整して上記チャンバー内で電界カスプを、マ イクロ波電界と磁界カスプとが互に垂直であるように維持して、上記チヤンバー 中に電子サイクロトロン共鳴領域を創生し維持する、プラズマ発生方法。 17.減圧された圧力を約10−1−10−6トールとする請求項16のプラズ マ発生方法。 18.前記チャンバーがノズル手段を有し、該チヤンバー内からこのノズル手段 を通してプラズマを移動させるようにした請求項16のプラズマ発生方法。 19.プラズマによつて処理すべき基材に対しプラズマを、前記チャンバー内ま たはチヤンバー外で作用させる請求項16のプラズマ発生方法。 20.前記磁石が約0.01−0.5テスラの磁界強度を有する希土類磁石であ り、周波数が約400メガヘルツー10ギガヘルツである請求項16のプラズマ 発生装置。 21.前記磁石がプラズマのECR領域で約875ガウスの強度の磁界強度を有 し、周波数が約2.45ギガヘルツである請求項16のプラズマ発生方法。 22.前記磁石手段が、前記チャンバーの軸線に沿わせてある互に離隔する複数 個のリング磁石であつて磁界カスプを附与するものである請求項1のプラズマ発 生装置。 23.前記磁石手段が、前記チヤンバーの軸線に沿わせてある互に離隔する複数 個のリング磁石であつて磁界カスプを附与するものである請求項10のプラズマ 発生方法。[Claims] 1. It is made of non-magnetic metal and has a shape that forms a cavity, and the cavity is made of - or a plurality of TE or Including extremely high frequency waves or microwaves that are excited by TM mode resonance. a plasma source comprising a coupler of radio frequency waves, an electric current disposed in said coupler; A gas-insulated chamber in which ionization occurs to form a plasma. a gas supply means for supplying a gas comprising a radio frequency wave to the coupler; A probe facing inside the coupler and connected to the coupler is provided to couple the The radio frequency waves applied to the coupler are transmitted within the chamber under reduced pressure. , creating a plasma perpendicular to and surrounding the longitudinal axis of the chamber; In the plasma generator where the plasma is maintained, (a) having N and S magnetic poles in the chamber between the magnetic poles; top to form multiple static magnetic field cusps that help confine the plasma within the spaced magnet means disposed about the longitudinal axis of the chamber; (b). The gas that is ionized to form plasma in the chamber is supplied to the chamber. the above-mentioned gas supply means for supplying into the chamber, and (c) In the above chamber, the entire electron cyclotron resonance region in the plasma is or a plurality of higher heights overlapping substantially perpendicular to the static magnetic field of said magnetic means. a radio frequency wave generator that generates a microwave electric field cusp of modes; A plasma generating device characterized by being provided with. 2. The generator is a variable generator used to modify the radio frequency waves in the coupler. 2. The plasma generator according to claim 1, further comprising a power source. 3. at least six even numbers of said magnet means arranged around said chamber; The mode is TEnlp (where n is half the number of magnetic field cusps). 1, P is the number of stationary half wavelengths along the axis of the cavity. ) is selected from 2. The plasma generating device according to claim 1. 4. The plasma generating device according to claim 3, wherein a permanent rare earth magnet is used as the magnet means. Place. 5. Plasma is reduced into the chamber along the longitudinal axis and into the chamber. in a vacuum chamber disposed adjacent to the chamber to impart pressure; A support for the substrate to be treated with the plasma is provided as above. The nozzle means is provided in a reduced pressure chamber on the longitudinal axis and below the nozzle means. 1 plasma generator. 6. A plasma generator, (a). Metallic and non-magnetic – or excited by multiple TE or TM mode resonances coupling of radio frequency waves, including very high frequency waves or microwave waves, in a shape that forms a cavity in which plasma source with a (b). an electrically insulated chamber located within the coupler; (c). from a highly permeable material around the longitudinal axis of the chamber with N and S magnetic poles. on the ring consisting of a plurality of rings that help confine the plasma within the chamber. A plurality of spaced apart magnets arranged to form a static magnetic field cusp between the magnetic poles. permanent magnet, (d). Supplying gas that is ionized to form plasma in the above chamber gas supply means for (e). To couple the radio frequency waves to the above coupler movable antenna means facing the interior of the coupler and connected to the coupler; (f). made of non-magnetic metal, and arranged in the cavity perpendicularly to the axis of the cavity, and A sliding shunt movably arranged so as to be able to move near and far from the chamber. movable plate means, (g). a pressure reducing means for applying reduced pressure within the chamber; and (h). Generates multiple higher mode microwave electric field cusps in the above chamber radio frequency wave generator, movement of the plate means and the antenna means in the coupler; resonance of the selected TE or TM mode of the radio frequency wave in the coupler by is achieved and the resonant mode is changed to increase the radio frequency applied to the coupler. waves perpendicular to the longitudinal axis of the chamber under reduced pressure; It creates plasma surrounding the axis and maintains the plasma. a plurality of electric fields along a longitudinal axis and substantially perpendicular to the magnetic field cusp; A cusp is created and uniform electrons are generated within the chamber adjacent to each of the magnets. said movable plate means such that a cyclotron resonance region is created and maintained; A plasma generating device having a length determined by. 7. the generator combines radio frequency waves in the coupler and is adjacent to each of the magnets; Claims comprising a variable power source used to maintain a mode with an electromagnetic field Item 6. Plasma generator. 8. An even number of at least 6 magnets are provided around the cavity, and the mode is set to T. nlp (where n is 1/2 the number of magnetic field cusps, P is the constant 2 min along the axis of the cavity) is the number of wavelengths in one wavelength. ) The plasma generator according to claim 6. 9. A plasma is reduced into the chamber along the longitudinal axis and into the chamber. in a vacuum chamber disposed adjacent to the chamber to impart pressure; A support for the substrate to be treated with the plasma is provided as above. a claim located in the reduced pressure chamber below the nozzle means on the longitudinal axis; Item 6. Plasma generator. 10. (a). Plasma generators such as the following, i.e., a cavity made of non-magnetic metal The cavity has a shape of - or is excited by resonance of multiple TE or TM modes. equipped with a coupler for radio frequency waves, including ultra-high frequency waves or microwaves, which are an electrically isolated chamber located within the coupler. , for supplying gas that is ionized to form a plasma within this chamber. gas supply means and a coupler for coupling radio frequency waves to said coupler; A probe is connected to the coupler facing inside and applied to the coupler. A radio frequency wave is generated in the chamber under reduced pressure along the longitudinal axis of the chamber. A device that creates a plasma that is perpendicular to the axis and surrounds the axis, and a device that maintains the plasma. (1) having N and S magnetic poles in the chamber between the magnetic poles; Forms multiple static magnetic field cusps that help confine the plasma within the chamber Spaced magnets arranged around the longitudinal axis of the chamber above so as to (2) the gas that is ionized to form a plasma in the chamber; (3) the gas supply means for supplying the gas into the chamber; and (3) the gas supply means supplying the gas into the chamber; Magnetism by the above magnetic means is applied over the entire electron cyclotron resonance region in Zuma. Microwave electric field cusps of multiple higher modes that overlap substantially perpendicular to the field Using a plasma generator equipped with a radio frequency wave generator that generates (b). Gas is introduced into the chamber under reduced pressure by the gas supply means to In addition to creating plasma in the chamber, an electron cyclone is generated in the above chamber. Obtain Tron resonance, Plasma generation method. 11. 11. The plasma generation method of claim 10, wherein the pressure is about 10-1-10-6 Torr. . 12. said chamber having nozzle means; said nozzle means being injected from within said chamber; 11. The method for generating plasma according to claim 10, wherein the plasma is moved through the plasma. 13. Plasma is applied to the substrate to be treated with plasma within the chamber. 11. The plasma generation method according to claim 10, wherein the plasma generation method is performed at a location outside the chamber. 14. The magnet is a rare earth magnet with a magnetic field strength of about 0.01-0.5 Tesla. Claim 1, wherein the radio frequency waves are of approximately 400 MHz to 10 GHz. 0 plasma generation method. 15. the magnet has a magnetic field strength of about 875 Gauss in the ECR region of the plasma; 15. The method of claim 14, wherein the frequency is about 2.45 gigahertz. 16. (a). The following plasma generators, namely (1) metal and non-magnetic Yes - or a shape that forms a cavity excited by resonance of multiple TE or TM modes a plasma source equipped with a coupler of radio frequency waves, including very high frequency waves or microwaves, ( 2) an electrically insulated chamber disposed within said coupler; (3) said The chamber is placed on a ring made of highly permeable material around the longitudinal axis of the chamber. Forms multiple static magnetic field cusps between the magnetic poles that help confine the plasma inside A number of spaced apart permanent magnets are installed with alternating north and south magnetic poles. (4) providing a gas that is ionized to form a plasma in the chamber; (5) gas supply means for coupling radio frequency waves to the coupler; (6) movable antenna means connected to the coupler so as to face the interior of the coupler; The chamfer is made of non-magnetic metal and has a chamfer in the cavity perpendicular to the axis of the cavity. Movable as a sliding short circuit that is movably arranged so that it can be moved closer to or closer to the member. plate means; (7) pressure reduction means for applying reduced pressure within the chamber; and (8) Over the entire electron cyclotron resonance region of the plasma in the above chamber. The above is applied so that an electric field cusp that overlaps with a magnetic field cusp due to the above magnet is given. A radio frequency generator that generates multiple microwave electric field cusps of higher modes in the chamber. Using a plasma generator equipped with a wave number wave generator, (b). Plasma is generated within the chamber by introducing gas into the chamber under reduced pressure. generate, (c). Said movable plate means is adjusted to move the electric field cusp within said chamber. The microwave electric field and magnetic field cusp are maintained perpendicular to each other and the chamber is A plasma generation method that creates and maintains an electron cyclotron resonance region inside. 17. 17. The plasma of claim 16, wherein the reduced pressure is about 10-1-10-6 Torr. How to generate ma. 18. said chamber having nozzle means; said nozzle means being injected from within said chamber; 17. The method for generating plasma according to claim 16, wherein the plasma is moved through the plasma. 19. Plasma is applied to the substrate to be treated with plasma within the chamber. 17. The method for generating plasma according to claim 16, wherein the plasma is generated outside the chamber. 20. The magnet is a rare earth magnet with a magnetic field strength of about 0.01-0.5 Tesla. 17. The plasma of claim 16, wherein the plasma has a frequency of about 400 MHz to 10 GHz. Generator. 21. The magnet has a magnetic field strength of about 875 Gauss in the ECR region of the plasma. 17. The plasma generation method of claim 16, wherein the frequency is about 2.45 gigahertz. 22. The magnet means includes a plurality of spaced apart magnets along the axis of the chamber. The plasma generator according to claim 1, which is a ring magnet of Raw equipment. 23. The magnet means includes a plurality of spaced apart magnets along the axis of the chamber. 11. The plasma according to claim 10, wherein the plasma is a ring magnet that imparts a magnetic field cusp. How it occurs.
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