JPH0644099U - Microwave plasma source - Google Patents

Microwave plasma source

Info

Publication number
JPH0644099U
JPH0644099U JP8395692U JP8395692U JPH0644099U JP H0644099 U JPH0644099 U JP H0644099U JP 8395692 U JP8395692 U JP 8395692U JP 8395692 U JP8395692 U JP 8395692U JP H0644099 U JPH0644099 U JP H0644099U
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
lens
microwave
plasma
wave
tapered waveguide
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP8395692U
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
恭博 松田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nissin Electric Co Ltd
Original Assignee
Nissin Electric Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Nissin Electric Co Ltd filed Critical Nissin Electric Co Ltd
Priority to JP8395692U priority Critical patent/JPH0644099U/en
Publication of JPH0644099U publication Critical patent/JPH0644099U/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Abstract

(57)【要約】 【目的】 大面積でしかも密度の均一性の高いプラズマ
を生成することができ、しかもテーパ導波管の長さを大
きくせずに済むようにしたマイクロ波プラズマ源を提供
する。 【構成】 このマイクロ波プラズマ源は、テーパ導波管
10の開口部内であって誘電体窓8の前の部分に、マイ
クロ波14の球面波を平面波に変換する電波レンズの一
例として、凸レンズ状の誘電体22から成る誘電体レン
ズ20を設けている。
(57) [Summary] [Purpose] To provide a microwave plasma source capable of generating a plasma with a large area and a high uniformity of density, and without increasing the length of the tapered waveguide. To do. This microwave plasma source has a convex lens shape as an example of a radio wave lens for converting a spherical wave of a microwave 14 into a plane wave in a portion inside an opening of a tapered waveguide 10 and in front of a dielectric window 8. The dielectric lens 20 including the dielectric 22 is provided.

Description

【考案の詳細な説明】[Detailed description of the device]

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】[Industrial applications]

この考案は、例えば、プラズマを用いてエッチング、膜形成等を行うプラズマ 処理装置、あるいはプラズマ中からイオンビームを引き出すイオン源等に用いら れるマイクロ波プラズマ源に関する。 The present invention relates to, for example, a plasma processing apparatus that performs etching, film formation, etc. using plasma, or a microwave plasma source used as an ion source that extracts an ion beam from plasma.

【0002】[0002]

【従来の技術】[Prior art]

この種のマイクロ波プラズマ源の従来例を図7に示す。このマイクロ波プラズ マ源は、プラズマ2を発生させるためのプラズマ生成容器4と、その中に真空を 保った状態でマイクロ波14を導入するための誘電体窓8と、この誘電体窓8の 部分に接続されていて、この誘電体窓8を通してプラズマ生成容器4内へマイク ロ波14を導入するための末広がりのテーパ導波管10とを備えている。テーパ 導波管10の入口側には通常の導波管12が接続されている。またこの例では、 プラズマ生成容器4の外周部に筒状の磁気コイル6を設けて、プラズマ生成容器 4内に電子サイクロトロン共鳴(ECR)条件(例えばマイクロ波14が2.4 5GHzの場合は875ガウス)を満足させる磁界を発生させるようにしている が、このような磁気コイル6を設けない場合もある。 A conventional example of this type of microwave plasma source is shown in FIG. This microwave plasma source includes a plasma generation container 4 for generating plasma 2, a dielectric window 8 for introducing microwave 14 therein while maintaining a vacuum, and a dielectric window 8 for this dielectric window 8. A taper waveguide 10 is provided which is connected to the portion and which spreads toward the end to introduce the microwave 14 into the plasma generation container 4 through the dielectric window 8. A normal waveguide 12 is connected to the entrance side of the tapered waveguide 10. Further, in this example, a cylindrical magnetic coil 6 is provided on the outer peripheral portion of the plasma generation container 4, and electron cyclotron resonance (ECR) conditions (for example, 875 when the microwave 14 is 2.45 GHz) are provided in the plasma generation container 4. A magnetic field satisfying Gauss is generated, but such a magnetic coil 6 may not be provided.

【0003】 プラズマ生成容器4内を真空排気すると共にそこにガスを所定圧力になるよう に導入し、かつマイクロ波14を導入すると、プラズマ生成容器4内でマイクロ 波放電が起こってガスが放電分解され、それによってプラズマ2が生成される。 このプラズマ2は、エッチング、膜形成あるいはイオンビーム引出し等に利用す ることができる。When the inside of the plasma generation container 4 is evacuated and a gas is introduced into the plasma generation container 4 so as to have a predetermined pressure, and the microwave 14 is introduced, a microwave discharge occurs in the plasma generation container 4 and the gas is discharged and decomposed. The plasma 2 is thereby generated. The plasma 2 can be used for etching, film formation, ion beam extraction, and the like.

【0004】 しかもこのマイクロ波プラズマ源は、比較的大きな断面積でしかも密度の均一 性の高いプラズマ2を生成するために、末広がりになったテーパ導波管10を用 いてその開口面積を大きくして、プラズマ生成容器4内へマイクロ波14が大面 積で導入されるようにしている。Moreover, in order to generate the plasma 2 having a relatively large cross-sectional area and a high density, the microwave plasma source uses the tapered waveguide 10 which is widened to increase its opening area. Thus, the microwave 14 is introduced into the plasma generation container 4 in a large area.

【0005】[0005]

【考案が解決しようとする課題】[Problems to be solved by the device]

ところが、上記マイクロ波プラズマ源においては、開口面積を大きくかつでき るだけテーパ導波管10のサイズを小さくするためにテーパ導波管10の開口角 度αを大きくすると、マイクロ波14の波頭面が開口面に平行にならずに球面波 になるという問題がある。図7中の14sは球面波を模式的に示す。マイクロ波 14の波頭面が球面波になると、中心部と端部とでは異なった位相のマイクロ波 14がプラズマ生成容器4内に入射されることになり、半径方向に密度の均一性 の高いプラズマ2を生成するのが困難になる。 However, in the above microwave plasma source, when the opening angle α of the tapered waveguide 10 is increased in order to increase the opening area and reduce the size of the tapered waveguide 10 as much as possible, the wave front surface of the microwave 14 is increased. There is a problem that becomes a spherical wave instead of being parallel to the aperture plane. 14s in FIG. 7 schematically shows a spherical wave. When the wave front surface of the microwave 14 becomes a spherical wave, the microwaves 14 having different phases at the central portion and the end portion are incident on the inside of the plasma generation container 4, and the plasma with high density uniformity in the radial direction. It becomes difficult to generate 2.

【0006】 テーパ導波管10の開口角度αを小さくして長さLを長くすれば、上記欠点は 補えるが、長さLが長くなり過ぎて、当該マイクロ波プラズマ源の大型化を招い てしまう。なお、図7中のFは、テーパ導波管10の原点である。If the opening angle α of the tapered waveguide 10 is made small and the length L is made long, the above-mentioned drawback can be compensated, but the length L becomes too long, and the microwave plasma source becomes large. I will end up. Note that F in FIG. 7 is the origin of the tapered waveguide 10.

【0007】 そこでこの考案は、大面積でしかも密度の均一性の高いプラズマを生成するこ とができ、しかもテーパ導波管の長さを大きくせずに済むようにしたマイクロ波 プラズマ源を提供することを主たる目的とする。Therefore, the present invention provides a microwave plasma source capable of generating a plasma having a large area and a high uniformity of density, and not requiring an increase in the length of the tapered waveguide. The main purpose is to do.

【0008】[0008]

【課題を解決するための手段】[Means for Solving the Problems]

上記目的を達成するため、この考案のマイクロ波プラズマ源は、前述したよう なテーパ導波管の開口部付近に、マイクロ波の球面波を平面波に変換する電波レ ンズを設けたことを特徴とする。 In order to achieve the above object, the microwave plasma source of the present invention is characterized in that a radio wave lens for converting a spherical spherical wave of a microwave into a plane wave is provided near the opening of the tapered waveguide as described above. To do.

【0009】[0009]

【作用】[Action]

上記構成によれば、テーパ導波管内の球面波は、電波レンズによって平面波に 変換されてプラズマ生成容器内に入射される。これにより、マイクロ波は同位相 でプラズマ生成容器内を伝搬するので、プラズマ生成容器内に、大面積でしかも 密度の均一性の高いプラズマを生成することができる。しかも、テーパ導波管の 開口角度を大きくすることができるので、テーパ導波管の長さを大きくせずに済 む。 According to the above configuration, the spherical wave in the tapered waveguide is converted into a plane wave by the radio wave lens and is incident into the plasma generation container. As a result, the microwaves propagate in the same phase in the plasma generation container, so that plasma with a large area and high density can be generated in the plasma generation container. Moreover, since the opening angle of the tapered waveguide can be increased, it is not necessary to increase the length of the tapered waveguide.

【0010】[0010]

【実施例】【Example】

図1は、この考案の一実施例に係るマイクロ波プラズマ源を示す断面図である 。図7の従来例と同一または相当する部分には同一符号を付し、以下においては 当該従来例との相違点を主に説明する。 FIG. 1 is a sectional view showing a microwave plasma source according to an embodiment of the present invention. The same or corresponding portions as those of the conventional example in FIG. 7 are denoted by the same reference numerals, and the differences from the conventional example will be mainly described below.

【0011】 この実施例においては、前述したようなテーパ導波管10の開口部内であって 誘電体窓8の前の部分に、電波レンズの一例として、凸レンズ状の誘電体22か ら成る誘電体レンズ20を設けている。In this embodiment, in the opening portion of the tapered waveguide 10 as described above and in front of the dielectric window 8, as an example of a radio wave lens, a dielectric lens 22 having a convex lens shape is used. A body lens 20 is provided.

【0012】 この誘電体レンズ20ならびに後述するウェーブガイドレンズ30およびパス レングスレンズ40のような電波レンズの原理は、例えば「マイクロ波回路の基 礎」(鈴木 清著、啓学出版)の132頁〜136頁に説明されているが、それ をこの実施例に当てはめて説明すると次のとおりである。The principle of this dielectric lens 20 and radio wave lenses such as a waveguide lens 30 and a pass length lens 40, which will be described later, is described, for example, in “Foundation of Microwave Circuit” (Kizuki Suzuki, Keigaku Shuppan), page 132. Pp. 136, the description will be made by applying it to this embodiment.

【0013】 即ち図2を参照して、誘電体22の比誘電率が1に等しくなければ、この誘電 体22内を通過する電波の速度v2 は、自由空間における電波の速度v1 より遅 くv2 <v1 である。このような誘電体22に電波(この例では前述したマイク ロ波14。以下同じ)が入ると、その境界面では屈折が起こり、電波の進行方向 が変わる。そこで、この誘電体22の構造を次のようにすれば、電波レンズにす ることができる。That is, referring to FIG. 2, if the relative permittivity of the dielectric 22 is not equal to 1, the velocity v 2 of the radio wave passing through the dielectric 22 is slower than the velocity v 1 of the radio wave in the free space. V 2 <v 1 . When a radio wave (in this example, the above-described microwave 14; the same applies hereinafter) enters such a dielectric 22, refraction occurs at the boundary surface and the traveling direction of the radio wave changes. Therefore, if the structure of the dielectric 22 is as follows, it can be used as a radio wave lens.

【0014】 即ち、図2において前述したテーパ導波管10の原点Fと誘電体22の表面上 の任意の点R間の距離をr、点Rの中心軸からの角度をθ、原点Fとθ=0のと きの誘電体22の表面上の点O間の距離をd1 、点Oと点Rからの垂線が中心軸 と交わる点P間の距離をd2 とすれば、電波が誘電体22を通過した後、波頭の 揃う平面波になるには、 r/v1=(d1/v1)+(d2/v2), rcosθ=d1+d2 ・・・(1) の関係が成り立てば良い。この式を分解、整理すると、 v1/v2=(r−d1)/d2, d2=rcosθ−d1 ∴v1/v2=(r−d1)/(rcosθ−d1)=n r−d1=nrcosθ−nd1 r=(d1−nd1)/(1−ncosθ)=d1(1−n)/(1−ncosθ) ・・・(2) になる。nは屈折率である。That is, in FIG. 2, the distance between the origin F of the tapered waveguide 10 and an arbitrary point R on the surface of the dielectric 22 is r, the angle from the center axis of the point R is θ, and the origin F is When the distance between the points O on the surface of the dielectric 22 when θ = 0 is d 1 and the distance between the points P where the perpendicular line from the points O and R intersects the central axis is d 2 , the radio wave After passing through the dielectric 22, a plane wave with a uniform wave front is obtained by the following relationship: r / v 1 = (d 1 / v 1 ) + (d 2 / v 2 ), rcos θ = d 1 + d 2 (1) Should be established. When this formula is decomposed and rearranged, v 1 / v 2 = (r−d 1 ) / d 2 , d 2 = rcos θ−d 1 ∴v 1 / v 2 = (r−d 1 ) / (rcos θ−d 1 ) = n r-d 1 = nrcosθ-nd 1 r = (d 1 -nd 1) / ( becomes 1-ncosθ) = d 1 ( 1-n) / (1-ncosθ) ··· (2). n is a refractive index.

【0015】 誘電体22の前面24の形状を上記(2)式を満たすものにすれば、即ちn> 1(∵v2 <v1 )であるので前面24の形状を原点Fを中心とする回転双曲面 にすれば、平面波を作ることができる。なお、図2中のEは電波の電界を、Hは 磁界をそれぞれ示す(図4および図6においても同様)。If the shape of the front surface 24 of the dielectric 22 is set so as to satisfy the above expression (2), that is, n> 1 (∵v 2 <v 1 ), the shape of the front surface 24 is centered on the origin F. A plane wave can be created by using a rotating hyperboloid. Note that E in FIG. 2 indicates the electric field of the radio wave, and H indicates the magnetic field (the same applies to FIGS. 4 and 6).

【0016】 この誘電体レンズ20は上記のような関係を満たしており、図1に示すように 、テーパ導波管10から供給されるマイクロ波14の球面波を平面波に変換して プラズマ生成容器4内へ入射させることができる。図1中の14sは球面波を、 14pは平面波をそれぞれ模式的に示す(図3および図5においても同様)。The dielectric lens 20 satisfies the above relationship, and as shown in FIG. 1, the spherical wave of the microwave 14 supplied from the tapered waveguide 10 is converted into a plane wave to generate a plasma generating container. 4 can be made incident. In FIG. 1, 14s schematically shows a spherical wave and 14p a plane wave (the same applies to FIGS. 3 and 5).

【0017】 これにより、マイクロ波14は同位相でプラズマ生成容器4内を伝搬するので 、プラズマ生成容器4内に、大面積でしかも密度の均一性の高いプラズマ2を生 成することができる。しかも、テーパ導波管10内でマイクロ波14が球面波に なっても良いからテーパ導波管10の開口角度αを大きくすることができるので 、テーパ導波管10の長さLを大きくせずに済む。その結果、当該マイクロ波プ ラズマ源の大型化を防止することができる。As a result, the microwaves 14 propagate in the plasma generation container 4 in the same phase, so that the plasma 2 having a large area and high density can be generated in the plasma generation container 4. In addition, since the microwave 14 may be a spherical wave in the tapered waveguide 10, the opening angle α of the tapered waveguide 10 can be increased, so that the length L of the tapered waveguide 10 can be increased. You don't have to. As a result, it is possible to prevent the microwave plasma source from increasing in size.

【0018】 なお、この誘電体レンズ20に誘電体窓を兼ねさせるようにしても良く、その ようにすれば、前述した誘電体窓8を省略することができるので、そのぶん構造 の簡素化を図ることができる。The dielectric lens 20 may also serve as a dielectric window. In this case, the dielectric window 8 described above can be omitted, and thus the structure can be simplified. Can be planned.

【0019】 また、このようなマイクロ波プラズマ源のプラズマ生成容器4の開口部に適当 な引出し電極16を設ければ、イオン源として、プラズマ2中から、大面積でし かも密度の均一性の高いイオンビームを引き出すことができる。Further, if a suitable extraction electrode 16 is provided at the opening of the plasma generation container 4 of such a microwave plasma source, it can be used as an ion source in the plasma 2 in a large area and even in the density uniformity. A high ion beam can be extracted.

【0020】 図3の実施例は、テーパ導波管10の開口部内であって誘電体窓8の前の部分 に、電波レンズの他の例として、電界面E(図4参照)に平行に多数の金属板3 2を並べて成るウェーブガイドレンズ30を設けている。In the embodiment of FIG. 3, in a portion in the opening of the tapered waveguide 10 and in front of the dielectric window 8, as another example of the radio wave lens, parallel to the electric field surface E (see FIG. 4). A waveguide lens 30 formed by arranging a number of metal plates 32 is provided.

【0021】 このウェーブガイドレンズ30の原理を図4を参照して説明する。電波の伝搬 方向を狭く金属板32で仕切ると、その一空間はちょうど導波管のような形にな り、その中の電波の位相速度は自由空間での速度より速くなる。導波管内の電波 の位相速度はvp は、 vp=C/√{1−(λ/2a)} ・・・(3) で表すことができる。ここでCは光速であり、λは電波の波長である。即ち、金 属板32の間隔aを小さくすれば位相速度vp は大きくなり、間隔aを大きくす れば位相速度vp は小さくなる。The principle of this waveguide lens 30 will be described with reference to FIG. When the propagation direction of the radio wave is narrowly partitioned by the metal plate 32, the one space has a shape like a waveguide, and the phase velocity of the radio wave therein is faster than the velocity in the free space. Radio wave phase velocity of the waveguide is v p is, v p = C / √ { 1- (λ / 2a)} can be expressed by (3). Here, C is the speed of light, and λ is the wavelength of the radio wave. That is, the phase velocity v p increases as the spacing a of the metal plates 32 decreases, and the phase velocity v p decreases as the spacing a increases.

【0022】 従って、金属板32の間隔aを端に行くほど狭くするか、または金属板32の 長さを端に行くほど長くすることにより、電波の位相速度を変化させて、球面波 を平面波に変換することができる。この実施例のウェーブガイドレンズ30は、 後者の例である。Therefore, the interval a of the metal plate 32 is narrowed toward the end, or the length of the metal plate 32 is lengthened toward the end, thereby changing the phase velocity of the radio wave to change the spherical wave into a plane wave. Can be converted to. The waveguide lens 30 of this embodiment is an example of the latter.

【0023】 即ち、金属板32間の電波の位相速度V2 は、導波管内の位相速度vp と同じ であるので、v2 =vp となる。このvp は前記(3)式のとおりである。自由 空間内の電波の速度をv1 (=C)とし、レンズ30を通過後波頭面が揃った平 面波になるためには、次式が成り立たなければならない。 (d2/vp)+(r+v1)=(d1+d2)/v1=d/v1 ・・・(4) 但し、テーパ導波管10の原点Fとレンズ30の表面上の任意の点R間の距離を r、点Rの中心軸からの角度をθ、原点Fと点Rからの垂線が中心軸と交わる点 O間の距離をd1 、点Oとθ=0のときのレンズ30の表面上の点P間の距離を d2 、原点Fと点P間の距離をdとする。That is, since the phase velocity V 2 of the radio wave between the metal plates 32 is the same as the phase velocity v p in the waveguide, v 2 = v p . This v p is as shown in the equation (3). In order for the velocity of the radio wave in the free space to be v 1 (= C) and for the wave to pass through the lens 30 and become a plane wave with a uniform wavefront, the following equation must be established. (D 2 / v p ) + (r + v 1 ) = (d 1 + d 2 ) / v 1 = d / v 1 (4) However, on the origin F of the tapered waveguide 10 and the surface of the lens 30. The distance between arbitrary points R is r, the angle from the center axis of point R is θ, the distance between the origin F and the point O where the perpendicular line from the point R intersects the center axis is d 1 , and the point O and θ = 0 At this time, the distance between the points P on the surface of the lens 30 is d 2 , and the distance between the origin F and the point P is d.

【0024】 d1=rcosθであるから、これを上記(4)式に代入すると、 (d−d1)/vp+r/v1=(d1+d2)/v1 (d−rcosθ)/vp=(d1+d2−r)/v1 ={r(cosθ−1)+(d−rcosθ)}/v1 ∴v1/vp=n={r(cosθ−1)+(d−rcosθ)}/(d−rcosθ) ・・・(5) になる。nは屈折率である。Since d 1 = r cos θ, when substituting this into the above equation (4), (d-d 1 ) / v p + r / v 1 = (d 1 + d 2 ) / v 1 (d-r cos θ) / V p = (d 1 + d 2 −r) / v 1 = {r (cos θ−1) + (d−r cos θ)} / v 1 ∴v 1 / v p = n = {r (cos θ−1) + (D−rcos θ)} / (d−rcos θ) (5) n is a refractive index.

【0025】 この(5)式を更に変形してrを求めると、 nd−nrcosθ=rcosθ−r+d−rcosθ nd−nrcosθ=d−r ∴r={(1−n)d}/(1−ncosθ) ・・・(6) になる。When this equation (5) is further modified to obtain r, nd−nrcosθ = rcosθ−r + d−rcosθ nd−nrcosθ = d−r∴r = {(1-n) d} / (1-ncosθ ) ... (6)

【0026】 多数の金属板32の前面34の形状を上記(6)式を満たすものにすれば、即 ちn<1であるので前面34の形状を原点Fを中心とする回転だ円面にすれば、 平面波を作ることができる。If the shape of the front surface 34 of the many metal plates 32 is set so as to satisfy the above expression (6), then n <1 immediately, so the shape of the front surface 34 is changed to an ellipsoid of revolution about the origin F. Then you can make a plane wave.

【0027】 このウェーブガイドレンズ30は、上記のような関係を満たしており、図3に 示すように、テーパ導波管10から供給されるマイクロ波14の球面波を平面波 に変換してプラズマ生成容器4内へ入射させることができる。従って、前記誘電 体レンズ20の場合と同様に、プラズマ生成容器4内に大面積でしかも密度の均 一性の高いプラズマを生成することができ、しかもテーパ導波管10の長さを大 きくせずに済む。The waveguide lens 30 satisfies the above relationship, and as shown in FIG. 3, the spherical wave of the microwave 14 supplied from the tapered waveguide 10 is converted into a plane wave to generate plasma. It can be made incident into the container 4. Therefore, as in the case of the dielectric lens 20, plasma having a large area and high density uniformity can be generated in the plasma generation container 4, and the length of the tapered waveguide 10 is large. You don't have to.

【0028】 なお、前述したように、同じ長さの多数の金属板の間隔を端に行くほど狭くす ることによっても、上記ウェーブガイドレンズ30と同様の働きをするウェーブ ガイドレンズを構成することができる。As described above, a waveguide lens having the same function as that of the waveguide lens 30 can be configured by narrowing the intervals of a large number of metal plates having the same length toward the ends. You can

【0029】 図5の実施例は、図6も参照して、テーパ導波管10の開口部内であって誘電 体窓8の前の部分に、電波レンズの更に他の例として、電波の伝搬方向に対して 角度φだけ傾け、磁界面Hに平行に一定間隔b(<λ/2)で多数の金属板42 を並べて成るパスレングスレンズ(磁界面金属板レンズとも呼ばれる)40を設 けている。Referring to FIG. 6 as well, the embodiment of FIG. 5 shows, as another example of the radio wave lens, a radio wave propagating inside the opening of the tapered waveguide 10 and in front of the dielectric window 8. A path length lens (also referred to as a magnetic field surface metal plate lens) 40 is provided, which is tilted by an angle φ with respect to the direction and has a large number of metal plates 42 arranged in parallel to the magnetic field surface H at a constant interval b (<λ / 2). There is.

【0030】 このパスレングスレンズ40の原理を説明すると次のとおりである。このパス レングスレンズ40と前記ウェーブガイドレンズ30の違うところは、前者は金 属板42が磁界面Hに平行で、電界面Eには垂直になるため、レンズ内の位相速 度は自由空間の位相速度に等しいが、後者は金属板32が電界面Eに平行なので 内部の位相速度は、自由空間のそれより速くなる点である。しかし、パスレング スレンズ40では金属板42がφの角度で取り付けられているので、電波の中心 軸方向の進行速度は、レンズ内では自由空間でのcosφ倍になる。これは実効的 な行路長が長くなるためである。cosφ≦1であるので、レンズ内の伝搬速度は 自由空間での伝搬速度v1 より小さくなり、このレンズ40は、ちょうど誘電体 レンズと同じ働きをするようになる。The principle of the pass length lens 40 will be described below. The difference between the path length lens 40 and the waveguide lens 30 is that in the former, the metal plate 42 is parallel to the magnetic field surface H and perpendicular to the electric field surface E, so the phase velocity in the lens is in the free space. Although it is equal to the phase velocity, the latter is a point that the internal phase velocity becomes faster than that in free space because the metal plate 32 is parallel to the electric field plane E. However, since the metal plate 42 is attached at an angle of φ in the path length lens 40, the traveling speed of the radio wave in the central axis direction is cosφ times in the free space in the lens. This is because the effective path length becomes longer. Since cosφ ≦ 1, the propagation velocity in the lens becomes smaller than the propagation velocity v 1 in free space, and this lens 40 acts just like a dielectric lens.

【0031】 即ち、テーパ導波管10の原点Fとレンズ40の表面上の任意の点R間の距離 をr、原点Fとθ=0のときのレンズ40の表面上の点O間の距離をd1 、点R からの垂線と点Oから角度φ方向の線とが交わる点Pと点O間の距離をsとすれ ば、 r/v1=(d1/v1)+(s/v1) ・・・(7) となる。d2=scosφとすれば、d2=rcosθ−d1であるから、(7)式 を変形すると、 r=d1+d2/cosφ =d1+(rcosθ−d1)/cosφ ・・・(8) となる。屈折率をnとすれば、 n=v1/v2=v1/v1cosφ=1/cosφ であるので、(8)式は、 r=d1+n(rcosθ−d1) ∴r=(n−1)d1/(ncosθ−1) ・・・(9) になる。That is, the distance between the origin F of the tapered waveguide 10 and an arbitrary point R on the surface of the lens 40 is r, and the distance between the origin F and the point O on the surface of the lens 40 when θ = 0. Is d 1 , and the distance between the point P and the point O at which the perpendicular line from the point R and the line in the direction of the angle φ from the point O intersect is s, r / v 1 = (d 1 / v 1 ) + (s / V 1 ) ... (7) If d 2 = s cos φ, then d 2 = r cos θ-d 1 ; therefore, by transforming the equation (7), r = d 1 + d 2 / cos φ = d 1 + (r cos θ-d 1 ) / cos φ ... (8) Assuming that the refractive index is n, n = v 1 / v 2 = v 1 / v 1 cosφ = 1 / cosφ, and therefore the equation (8) is r = d 1 + n (rcosθ−d 1 ) ∴r = (N−1) d 1 / (ncos θ−1) (9)

【0032】 多数の金属板42の前面44の形状を上記(9)式を満たすものにすれば、即 ちこの式は前記(2)式と同じであるから前面44の形状を回転双曲面にすれば 、平面波を作ることができる。If the shape of the front surface 44 of a large number of metal plates 42 satisfies the above expression (9), this expression is immediately the same as the above expression (2), so that the shape of the front surface 44 is converted into a hyperboloid of revolution. If so, a plane wave can be created.

【0033】 このパスレングスレンズ40は、上記のような関係を満たしており、図5に示 すように、テーパ導波管10から供給されるマイクロ波14の球面波を平面波に 変換してプラズマ生成容器4内へ入射させることができる。従って、前記誘電体 レンズ20およびウェーブガイドレンズ30の場合と同様に、プラズマ生成容器 4内に大面積でしかも密度の均一性の高いプラズマを生成することができ、しか もテーパ導波管10の長さを大きくせずに済む。The pass-length lens 40 satisfies the above relationship, and as shown in FIG. 5, the spherical wave of the microwave 14 supplied from the tapered waveguide 10 is converted into a plane wave to generate a plasma. It can be injected into the production container 4. Therefore, as in the case of the dielectric lens 20 and the waveguide lens 30, it is possible to generate a plasma having a large area and a high uniformity of density in the plasma generation container 4, and only the tapered waveguide 10 can be generated. You do not have to increase the length.

【0034】[0034]

【考案の効果】[Effect of device]

以上のようにこの考案によれば、テーパ導波管の開口部付近に上記のような電 波レンズを設けたので、テーパ導波管内の球面波は、電波レンズによって平面波 に変換されてプラズマ生成容器内に入射されるようになり、これにより、マイク ロ波は同位相でプラズマ生成容器内を伝搬するので、プラズマ生成容器内に、大 面積でしかも密度の均一性の高いプラズマを生成することができる。 As described above, according to the present invention, since the above-mentioned electromagnetic lens is provided near the opening of the tapered waveguide, the spherical wave in the tapered waveguide is converted into a plane wave by the radio wave lens to generate plasma. Since it is incident on the inside of the container, the microwaves propagate in the plasma generation container in the same phase, so it is possible to generate plasma with a large area and high density in the plasma generation container. You can

【0035】 しかも、テーパ導波管の開口角度を大きくすることができるので、テーパ導波 管の長さを大きくせずに済む。その結果、当該マイクロ波プラズマ源の大型化を 防止することができる。Moreover, since the opening angle of the tapered waveguide can be increased, it is not necessary to increase the length of the tapered waveguide. As a result, it is possible to prevent the microwave plasma source from increasing in size.

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

【図1】この考案の一実施例に係るマイクロ波プラズマ
源を示す断面図である。
FIG. 1 is a sectional view showing a microwave plasma source according to an embodiment of the present invention.

【図2】図1中の誘電体レンズの原理を説明するための
図である。
FIG. 2 is a diagram for explaining the principle of the dielectric lens in FIG.

【図3】この考案の他の実施例に係るマイクロ波プラズ
マ源を部分的に示す断面図である。
FIG. 3 is a sectional view partially showing a microwave plasma source according to another embodiment of the present invention.

【図4】図3中のウェーブガイドレンズの原理を説明す
るための図である。
FIG. 4 is a diagram for explaining the principle of the waveguide lens in FIG.

【図5】この考案の更に他の実施例に係るマイクロ波プ
ラズマ源を部分的に示す図である。
FIG. 5 is a view partially showing a microwave plasma source according to still another embodiment of the present invention.

【図6】図5中のパスレングスレンズの原理を説明する
ための図である。
FIG. 6 is a diagram for explaining the principle of the pass length lens in FIG.

【図7】従来のマイクロ波プラズマ源の一例を示す断面
図である。
FIG. 7 is a sectional view showing an example of a conventional microwave plasma source.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

2 プラズマ 4 プラズマ生成容器 8 誘電体窓 10 テーパ導波管 14 マイクロ波 20 誘電体レンズ 30 ウェーブガイドレンズ 40 パスレングスレンズ 2 Plasma 4 Plasma Generation Container 8 Dielectric Window 10 Tapered Waveguide 14 Microwave 20 Dielectric Lens 30 Waveguide Lens 40 Path Length Lens

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】[Scope of utility model registration request] 【請求項1】 プラズマを発生させるためのプラズマ生
成容器と、その中に真空を保った状態でマイクロ波を導
入するための誘電体窓と、この誘電体窓を通してプラズ
マ生成容器内へマイクロ波を導入するための末広がりの
テーパ導波管とを備えるマイクロ波プラズマ源におい
て、前記テーパ導波管の開口部付近に、マイクロ波の球
面波を平面波に変換する電波レンズを設けたことを特徴
とするマイクロ波プラズマ源。
1. A plasma generation container for generating plasma, a dielectric window for introducing microwaves therein while maintaining a vacuum therein, and a microwave for introducing microwaves into the plasma generation container through the dielectric window. In a microwave plasma source provided with a divergent tapered waveguide for introduction, a radio wave lens for converting a spherical spherical wave of a microwave into a plane wave is provided in the vicinity of an opening of the tapered waveguide. Microwave plasma source.
JP8395692U 1992-11-10 1992-11-10 Microwave plasma source Pending JPH0644099U (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP8395692U JPH0644099U (en) 1992-11-10 1992-11-10 Microwave plasma source

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP8395692U JPH0644099U (en) 1992-11-10 1992-11-10 Microwave plasma source

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPH0644099U true JPH0644099U (en) 1994-06-10

Family

ID=13817031

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP8395692U Pending JPH0644099U (en) 1992-11-10 1992-11-10 Microwave plasma source

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPH0644099U (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003110315A (en) * 2001-09-27 2003-04-11 Tokyo Electron Ltd Electromagnetic field feed device and plasma processing device
JP2003109797A (en) * 2001-09-28 2003-04-11 Tokyo Electron Ltd Electromagnetic field supply device and plasma treatment apparatus

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003110315A (en) * 2001-09-27 2003-04-11 Tokyo Electron Ltd Electromagnetic field feed device and plasma processing device
JP4499323B2 (en) * 2001-09-27 2010-07-07 東京エレクトロン株式会社 Electromagnetic field supply apparatus and plasma processing apparatus
JP2003109797A (en) * 2001-09-28 2003-04-11 Tokyo Electron Ltd Electromagnetic field supply device and plasma treatment apparatus
JP4481538B2 (en) * 2001-09-28 2010-06-16 東京エレクトロン株式会社 Electromagnetic field supply apparatus and plasma processing apparatus

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR100549678B1 (en) Plasma device and plasma generating method
US4101411A (en) Plasma etching apparatus
US5370765A (en) Electron cyclotron resonance plasma source and method of operation
US5399830A (en) Plasma treatment apparatus
JPH08106994A (en) Microwave plasma processor
JP4441038B2 (en) Microwave plasma processing equipment
JPH0319332A (en) Microwave plasma treatment device
JP2722070B2 (en) Plasma processing apparatus and plasma processing method
KR100311104B1 (en) Microwave plasma processing apparatus and method
JPH0362517A (en) Microwave plasma processor
JPH0644099U (en) Microwave plasma source
JP2000173797A (en) Microwave plasma treating device
JPH0673567A (en) Microwave plasma treatment device
JPH06333848A (en) Plasma generating device
JP2970605B2 (en) Plasma equipment
JPH05267228A (en) Magnetic field microwave plasma processor
JPH02137223A (en) Plasma treatment apparatus
Monroe Current distribution on a thin cylindrical antenna immersed in an isotropic compressible plasma
JP3157638B2 (en) Plasma processing equipment
JPH04247876A (en) Microwave plasma treating device
JP3120472B2 (en) Plasma processing method and plasma processing apparatus
JP3407376B2 (en) Microwave ion source
JP2721856B2 (en) Plasma generator
JPH0785993A (en) Microwave plamsa generating device
JPH06310494A (en) Ecr plasma generating equipment