JPH0521874Y2 - - Google Patents

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JPH0521874Y2
JPH0521874Y2 JP1989138671U JP13867189U JPH0521874Y2 JP H0521874 Y2 JPH0521874 Y2 JP H0521874Y2 JP 1989138671 U JP1989138671 U JP 1989138671U JP 13867189 U JP13867189 U JP 13867189U JP H0521874 Y2 JPH0521874 Y2 JP H0521874Y2
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Description

【考案の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本考案は、ECRプラズマ装置に関し、特に、
試料台の中央部以外の位置における前記試料台に
磁界生成部を配設し、この磁界生成部によりプラ
ズマ流分布を制御することによつて、プラズマ流
分布を試料台の半径方向において均一化するため
の新規な改良に関する。
[Detailed description of the invention] [Industrial application field] The present invention relates to an ECR plasma device, and in particular,
A magnetic field generation unit is provided on the sample stage at a position other than the center of the sample stage, and the plasma flow distribution is controlled by the magnetic field generation unit, thereby making the plasma flow distribution uniform in the radial direction of the sample stage. Concerning new improvements for.

[従来の技術] 従来、用いられていたこの種のECRプラズマ
装置としては種々あるが、その中で代表的な構成
について述べると、第4図で示す特開昭64−
37009号公報に開示された装置を挙げることがで
きる。
[Prior Art] There are various ECR plasma devices of this type that have been used in the past, but a typical configuration among them is described in the Japanese Unexamined Patent Application Publication No. 1983-1989 shown in Fig. 4.
The device disclosed in Japanese Patent No. 37009 can be mentioned.

すなわち、第4図において符号1で示されるも
のは基台であり、この基台1の周縁には筒形をな
す励磁コイル2が設けられ、この励磁コイル2の
内側には、冷却パイプ3を有する冷却ジヤケツト
4を備えた円筒体の形状からなる単筒式イオン化
室を構成するプラズマ生成室5が設けられてい
る。
That is, what is designated by the reference numeral 1 in FIG. A plasma generation chamber 5 constituting a monocylindrical ionization chamber having a cylindrical shape and having a cooling jacket 4 is provided.

前記プラズマ生成室5の前蓋6に形成された開
口部7の外方には、石英ガラス板8を介してマイ
クロ波導波管9が取付けられており、このマイク
ロ波導波管9には、例えば、2.45GHzのマイクロ
波10が導入されている。
A microwave waveguide 9 is attached to the outside of the opening 7 formed in the front lid 6 of the plasma generation chamber 5 via a quartz glass plate 8. , 2.45GHz microwave 10 has been introduced.

また、前記前蓋6には、N2ガス等からなる第
1ガス5Cを供給するための第1ガス管5Aが設
けられている。
Further, the front lid 6 is provided with a first gas pipe 5A for supplying a first gas 5C such as N 2 gas.

前記プラズマ生成室5の底板11には、イオン
引出窓12が形成されており、このイオン引出窓
12は前記底板11に取付けられた試料室13と
連通していると共に、この試料室13のイオン引
出窓12の近傍位置には、反応ガスからなる第2
ガスを供給するための第2ガス管14が設けられ
ている。
An ion extraction window 12 is formed in the bottom plate 11 of the plasma generation chamber 5, and this ion extraction window 12 communicates with a sample chamber 13 attached to the bottom plate 11, and ions in the sample chamber 13 are communicated with the sample chamber 13 attached to the bottom plate 11. In the vicinity of the drawer window 12, there is a second gas containing a reactive gas.
A second gas pipe 14 is provided for supplying gas.

前記試料室13内には、試料16を載置して設
けた試料台17が固定配置されており、この試料
台17の後方で且つ外周位置には、コア17及び
励磁コイル18とからなる磁界生成部19が配設
されていると共に、この試料台17の後方位置に
は、排気孔13aが形成されている。
A sample stage 17 on which a sample 16 is mounted is fixedly arranged in the sample chamber 13, and a magnetic field formed by a core 17 and an excitation coil 18 is placed behind and on the outer periphery of this sample stage 17. A generating section 19 is provided, and an exhaust hole 13a is formed at the rear of the sample stage 17.

従つて、前述の構成において、プラズマ生成室
5内に導入した第1ガス5Cに、高周波電力であ
るマイクロ波10による高周波電界と前記励磁コ
イル2からの磁界が作用してプラズマが発生する
と、このプラズマは、前記磁界による発散磁界の
作用によつて試料室13内に導入され、試料台1
7に設けられた試料16の表面で、プラズマ流中
のイオン、ラジカル粒子による表面反応を生起さ
せ、試料16の表面に成膜が施される。
Therefore, in the above-described configuration, when a high-frequency electric field from the microwave 10, which is high-frequency power, and a magnetic field from the excitation coil 2 act on the first gas 5C introduced into the plasma generation chamber 5, plasma is generated. The plasma is introduced into the sample chamber 13 by the action of the diverging magnetic field caused by the magnetic field, and the plasma is introduced into the sample chamber 13
A surface reaction is caused by ions and radical particles in the plasma flow on the surface of the sample 16 provided in the sample 16, and a film is formed on the surface of the sample 16.

前述の場合、ECRプラズマ装置特有のプラズ
マ流分布は、中心部が高く外側が低くなると云う
山形のピークを有する特有のものであるが、試料
16に近接させた磁界生成部19により、試料1
6周辺部の磁束密度を試料中央部のそれよりも十
分に高くした磁界を得ることができるため、試料
16表面のプラズマ密度を均一になしえている。
In the above case, the plasma flow distribution peculiar to the ECR plasma apparatus has a unique mountain-shaped peak that is high at the center and low at the outside.
Since it is possible to obtain a magnetic field in which the magnetic flux density at the periphery of the sample 6 is sufficiently higher than that at the center of the sample, the plasma density on the surface of the sample 16 can be made uniform.

[考案が解決しようとする課題] 従来のECRプラズマ装置は、以上のように構
成されていたため、次のような課題を有してい
た。
[Problems to be solved by the invention] Since the conventional ECR plasma apparatus was configured as described above, it had the following problems.

すなわち、試料台と磁界生成部が別々に構成さ
れると共に、別々に保持されていたため、その取
付構造が複雑となつていた。
That is, since the sample stage and the magnetic field generation section are configured and held separately, the mounting structure thereof is complicated.

また、試料台の外周位置に磁界生成器が位置す
るため、径方向の形状が大となり、装置の小形化
に対する大きい障害となつていた。
Furthermore, since the magnetic field generator is located on the outer periphery of the sample stage, the radial shape becomes large, which is a major obstacle to downsizing the apparatus.

本考案は、以上のような課題を解決するために
なされたもので、特に、試料台の中央部以外の位
置における前記試料台に磁界生成部を配設し、こ
の磁界生成部によりプラズマ流分布を制御するこ
とによつて、プラズマ流分布を試料台の半径方向
において均一化するようにしたECRプラズマ装
置を提供することを目的とする。
The present invention was made to solve the above-mentioned problems, and in particular, a magnetic field generating section is provided on the sample stage at a position other than the center of the sample stage, and the plasma flow distribution is controlled by this magnetic field generating section. An object of the present invention is to provide an ECR plasma device that makes the plasma flow distribution uniform in the radial direction of the sample stage by controlling the plasma flow distribution.

[課題を解決するための手段] 本考案によるECRプラズマ装置は、プラズマ
生成室内に導入したガスに、マイクロ波による高
周波電界と前記プラズマ生成室の周囲に配した励
磁コイルにより形成される磁界とを作用させてプ
ラズマを発生させると共に、前記プラズマを前記
磁界により前記プラズマ生成室と連通した試料室
に導出し、前記試料室内の試料台に設けられた試
料に対してプラズマを作用させるようにした
ECRプラズマ装置において、前記試料台の中央
部以外の位置における前記試料台に配設した磁界
生成部を有した構成である。
[Means for Solving the Problems] The ECR plasma device according to the present invention applies a high-frequency electric field generated by microwaves and a magnetic field formed by an excitation coil arranged around the plasma generation chamber to the gas introduced into the plasma generation chamber. In addition to generating plasma by acting on the sample chamber, the plasma is led to a sample chamber communicating with the plasma generation chamber by the magnetic field, and the plasma is caused to act on a sample provided on a sample stage in the sample chamber.
The ECR plasma apparatus has a configuration including a magnetic field generating section disposed on the sample stage at a position other than the center of the sample stage.

[作用] 本考案によるECRプラズマ装置において、試
料台の中央部以外の位置における前記試料台に、
磁界生成部が設けられているため、この磁界生成
部によりプラズマのプラズマ流分布を制御し、試
料台の半径方向におけるプラズマ流分布を均一化
して均一な膜厚の成膜を行うことができる。
[Function] In the ECR plasma apparatus according to the present invention, on the sample stand at a position other than the center of the sample stand,
Since the magnetic field generation section is provided, the plasma flow distribution of the plasma can be controlled by the magnetic field generation section, and the plasma flow distribution in the radial direction of the sample stage can be made uniform to form a film having a uniform thickness.

また、この磁界生成部が試料台に設けられてい
るため、従来の別体構造に比較すると、構造が大
巾に簡素化され、組立が極めて容易となると共
に、占有容積が小形化されて装置の小形化を容易
とすることができる。
In addition, since this magnetic field generation section is provided on the sample stage, the structure is greatly simplified compared to the conventional separate structure, making assembly extremely easy, and the occupied volume is smaller, making the device more compact. can be easily downsized.

[実施例] 以下、図面と共に本考案によるECRプラズマ
装置の好適な実施例について詳細に説明する。
[Embodiments] Hereinafter, preferred embodiments of the ECR plasma apparatus according to the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

尚、従来例と同一又は同等部分については、同
一符号を用いて説明する。
Note that the same or equivalent parts as in the conventional example will be described using the same reference numerals.

第1図から第3図は、本考案によるECRプラ
ズマ装置を示すためのもので、第1図は全体構成
を示す断面図、第2図は他の実施例を示す断面
図、第3図は試料台を示す拡大断面図である。
Figures 1 to 3 are for showing the ECR plasma device according to the present invention. Figure 1 is a sectional view showing the overall configuration, Figure 2 is a sectional view showing another embodiment, and Figure 3 is a sectional view showing the overall configuration. FIG. 3 is an enlarged cross-sectional view showing the sample stage.

まず、第1図において符号1で示されるものは
基台であり、この基台1の周縁には筒形をなす励
磁コイル2が設けられ、この励磁コイル2の内側
には、冷却パイプ3を有する冷却ジヤケツト4を
備えた円筒体の形状からなる単筒式イオン化室を
構成するプラズマ生成室5が設けられている。
First, what is indicated by the reference numeral 1 in FIG. A plasma generation chamber 5 constituting a monocylindrical ionization chamber having a cylindrical shape and having a cooling jacket 4 is provided.

前記プラズマ生成室5の前蓋6に形成された開
口部7の外方には、石英ガラス板8を介してマイ
クロ波導波管9が取付けられており、このマイク
ロ波薄波管9には、例えば、2.45GHzのマイクロ
波10が導入されている。
A microwave waveguide 9 is attached to the outside of the opening 7 formed in the front lid 6 of the plasma generation chamber 5 via a quartz glass plate 8. , 2.45GHz microwave 10 has been introduced.

また、前記前蓋6には、N2ガス等からなる第
1ガス5Cを供給するための第1ガス管5Aが設
けられている。
Further, the front lid 6 is provided with a first gas pipe 5A for supplying a first gas 5C such as N 2 gas.

前記プラズマ生成室5の底板11には、イオン
引出窓12が形成されており、このイオン引出窓
12は前記底板11に取付けられた試料室13と
連通していると共に、この試料室13のイオン引
出窓12の近傍位置には、反応ガスからなる第2
ガス14を供給するための第2ガス管15が設け
られている。
An ion extraction window 12 is formed in the bottom plate 11 of the plasma generation chamber 5, and this ion extraction window 12 communicates with a sample chamber 13 attached to the bottom plate 11, and ions in the sample chamber 13 are communicated with the sample chamber 13 attached to the bottom plate 11. In the vicinity of the drawer window 12, there is a second gas containing a reactive gas.
A second gas pipe 15 for supplying gas 14 is provided.

前記試料室13内には、試料16を載置して設
けた試料台17が図示しない固定手段を介して固
定配置されており、この試料台17の後方位置に
は、排気孔13aが形成されている。
In the sample chamber 13, a sample stage 17 on which a sample 16 is mounted is fixedly arranged via a fixing means (not shown), and an exhaust hole 13a is formed at the rear of this sample stage 17. ing.

前記試料台17は、第3図に示されるように構
成されており、円板形の試料台部17aの軸中心
に固定された回転軸17bは、筒形支持台17c
に対して上下動及び左右回転自在に設けられてい
る。
The sample stage 17 is constructed as shown in FIG. 3, and a rotating shaft 17b fixed at the center of the disc-shaped sample stage 17a is connected to a cylindrical support stage 17c.
It is provided so that it can be moved up and down and rotated left and right.

前記試料台17aにおける軸中心Oを中心とし
て半径方向に所定範囲設定した中央部17d以外
の位置における前記試料台17aの内部には、輪
状をなし磁石又は電磁石からなる磁界生成部19
が設けられており、この試料台17aの後面に
は、ステンレス又は銅などの非磁性材料で構成さ
れたカバー体17eが設けられている。
Inside the sample stand 17a at a position other than the central part 17d set in a predetermined range in the radial direction around the axial center O of the sample stand 17a, there is a magnetic field generating section 19 having a ring shape and consisting of a magnet or an electromagnet.
A cover body 17e made of a non-magnetic material such as stainless steel or copper is provided on the rear surface of the sample stage 17a.

前記試料台部17aの前面17aAには、前記
試料16を載置して保持するための試料保持具1
7fが設けられ、例えば、円板状の半導体ウエハ
ー(図示せず)からなる試料16がこの保持具1
7fによつて保持される。
A sample holder 1 for placing and holding the sample 16 is provided on the front surface 17aA of the sample stage portion 17a.
7f is provided, and a sample 16 made of, for example, a disk-shaped semiconductor wafer (not shown) is held in this holder 1.
7f.

本考案によるECRプラズマ装置は、前述した
ように構成されており、以下に、その動作につい
て説明する。
The ECR plasma device according to the present invention is constructed as described above, and its operation will be explained below.

まず、プラズマ生成室5内に導入した第1ガス
5Cに、高周波電力であるマイクロ波10による
高周波電界と前記励磁コイル2からの磁界が作用
してプラズマが発生すると、このプラズマは、前
記磁界による発散磁界の作用によつて試料室13
内に導入され、試料台17に設けられた試料16
の表面で、プラズマ流中のイオン、ラジカル粒子
による表面反応を生起させ、試料16の表面に成
膜が施される。
First, when a high-frequency electric field from the microwave 10 that is high-frequency power and a magnetic field from the excitation coil 2 act on the first gas 5C introduced into the plasma generation chamber 5 to generate plasma, this plasma is generated by the magnetic field. Due to the action of the divergent magnetic field, the sample chamber 13
The sample 16 introduced into the sample table 17 and placed on the sample stage 17
On the surface of the sample 16, a surface reaction is caused by ions and radical particles in the plasma flow, and a film is formed on the surface of the sample 16.

前述の場合ECRプラズマ装置特有のプラズマ
流分布は、中心部が高く外側が低くなると云う山
形のピークを有する特有のものであるが、試料台
17内の中央部以外の位置すなわち周縁に近い位
置に配設した輪状の磁界生成部19からの磁界に
より、試料16周辺部の磁束密度を試料16の中
央部のそれよりも十分に高くした磁界を得ること
ができるため、試料16表面のプラズマ密度を均
一にすることができる。
In the above case, the plasma flow distribution peculiar to the ECR plasma apparatus has a unique mountain-shaped peak that is high at the center and low at the outside. The magnetic field from the annular magnetic field generator 19 provided can generate a magnetic field that makes the magnetic flux density at the periphery of the sample 16 sufficiently higher than that at the center of the sample 16, so that the plasma density on the surface of the sample 16 can be increased. It can be made uniform.

また、第2図に示す構成は、他の実施例を示す
ものであり、前記プラズマ生成室5内に、このプ
ラズマ生成室5の第1内径D0よりも小径の第2
内径D1を有する小径プラズマ生成室20が内挿
されている。この小径プラズマ生成室20は、そ
の底板21が取付ねじ22によつて基台1に着脱
自在に取付けられていることにより設けられてお
り、小径プラズマ生成室20によつてその内径を
小形化することにより、プラズマの中央部と周辺
部間の密度差を小さくし、小形の試料16に対す
る成膜の膜厚分布をより均一化するようにしてい
る。
Further, the configuration shown in FIG. 2 shows another embodiment, and a second inner diameter smaller than the first inner diameter D 0 of the plasma generation chamber 5 is provided in the plasma generation chamber 5.
A small diameter plasma generation chamber 20 having an inner diameter D 1 is inserted. This small-diameter plasma generation chamber 20 is provided by having its bottom plate 21 removably attached to the base 1 with mounting screws 22, and the small-diameter plasma generation chamber 20 reduces its inner diameter. By doing so, the density difference between the central part and the peripheral part of the plasma is reduced, and the film thickness distribution of the film formed on the small sample 16 is made more uniform.

尚、第2図において、第1図と同一部分には、
同一符号を付し、その説明は省略している。
In addition, in Figure 2, the same parts as in Figure 1 are
The same reference numerals are given, and the explanation thereof is omitted.

尚、前述の第2図の構成において、プラズマ生
成室の内径を小さくするために、小径プラズマ生
成室20を元のプラズマ生成室5内に挿入した場
合について述べたが、この構成に限らず、例え
ば、前述プラズマ生成室5の代りに、小径プラズ
マ生成室20と同径の小径を有する別に製作され
た小径プラズマ生成室を交換して、第1図の装置
に取付けた場合も同等の作用効果を得ることがで
きる。
Incidentally, in the configuration shown in FIG. 2 described above, a case has been described in which the small-diameter plasma generation chamber 20 is inserted into the original plasma generation chamber 5 in order to reduce the inner diameter of the plasma generation chamber, but the present invention is not limited to this configuration. For example, if a separately manufactured small-diameter plasma generation chamber having the same diameter as the small-diameter plasma generation chamber 20 is replaced in place of the plasma generation chamber 5 described above, and the same is installed in the apparatus shown in FIG. 1, the same effect and effect can be obtained. can be obtained.

[考案の効果] 本考案によるECRプラズマ装置は、以上のよ
うに構成されているため、次のような効果を得る
ことができる。
[Effects of the invention] Since the ECR plasma apparatus according to the invention is configured as described above, the following effects can be obtained.

すなわち、試料台と磁界生成部が一体に構成さ
れているため、取付構造が簡単となり、組立が大
巾に容易となる。
That is, since the sample stage and the magnetic field generation section are integrally constructed, the mounting structure is simple and assembly is greatly facilitated.

また、従来の構成に比較すると、径方向の形状
が小となり、装置の小形化の達成に大きく寄与す
ることができる。
Moreover, compared to the conventional configuration, the radial shape is smaller, which can greatly contribute to achieving miniaturization of the device.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第1図から第3図迄は、本考案によるECRプ
ラズマ装置を示すためのもので、第1図は全体構
成を示す断面図、第2図は他の実施例を示す断面
図、第3図は試料台を示す拡大断面図、第4図は
従来のECRプラズマ装置を示す断面図である。 2は励磁コイル、5はプラズマ生成室、13は
試料室、16は試料、17は試料台、17dは中
央部、19は磁界生成部である。
Figures 1 to 3 are for showing the ECR plasma device according to the present invention. Figure 1 is a sectional view showing the overall configuration, Figure 2 is a sectional view showing another embodiment, and Figure 3 is a sectional view showing the overall configuration. 4 is an enlarged sectional view showing a sample stage, and FIG. 4 is a sectional view showing a conventional ECR plasma apparatus. 2 is an excitation coil, 5 is a plasma generation chamber, 13 is a sample chamber, 16 is a sample, 17 is a sample stage, 17d is a central portion, and 19 is a magnetic field generation section.

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】 (1) プラズマ生成室5内に導入したガスに、マイ
クロ波による高周波電界と前記プラズマ生成室
5の周囲に配した励磁コイル2により形成され
る磁界とを作用させてプラズマを発生させると
共に、前記プラズマを前記磁界により前記プラ
ズマ生成室5と連通した試料室13に導出し、
前記試料室13内の試料台17に設けられた試
料16に対してプラズマを作用させるようにし
たECRプラズマ装置において、 前記試料台17の中央部17d以外の位置に
おける前記試料台17に配設した磁界生成部1
9を有し、前記磁界生成部19により前記プラ
ズマのプラズマ流分布を制御するように構成し
たことを特徴とするECRプラズマ装置。 (2) 前記磁界生成部19は、輪状をなしているこ
とを特徴とする請求項1記載のECRプラズマ
装置。
[Claims for Utility Model Registration] (1) A high-frequency electric field generated by microwaves and a magnetic field formed by an excitation coil 2 disposed around the plasma generation chamber 5 are applied to the gas introduced into the plasma generation chamber 5. generating plasma, and guiding the plasma to a sample chamber 13 communicating with the plasma generation chamber 5 by the magnetic field,
In an ECR plasma apparatus in which plasma is applied to a sample 16 provided on a sample stage 17 in the sample chamber 13, an ECR plasma device is provided on the sample stage 17 at a position other than the center portion 17d of the sample stage 17. Magnetic field generation section 1
9, the ECR plasma apparatus is configured such that the magnetic field generating section 19 controls the plasma flow distribution of the plasma. (2) The ECR plasma apparatus according to claim 1, wherein the magnetic field generation section 19 has a ring shape.
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Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS63283018A (en) * 1986-12-29 1988-11-18 Sumitomo Metal Ind Ltd Plasma device

Patent Citations (1)

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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS63283018A (en) * 1986-12-29 1988-11-18 Sumitomo Metal Ind Ltd Plasma device

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