JPH07263184A - Microwave plasma generating device - Google Patents

Microwave plasma generating device

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Publication number
JPH07263184A
JPH07263184A JP6051504A JP5150494A JPH07263184A JP H07263184 A JPH07263184 A JP H07263184A JP 6051504 A JP6051504 A JP 6051504A JP 5150494 A JP5150494 A JP 5150494A JP H07263184 A JPH07263184 A JP H07263184A
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JP
Japan
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plasma
discharge vessel
microwave
gas
waveguide
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Application number
JP6051504A
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Japanese (ja)
Inventor
Kiyoshi Hashimoto
清 橋本
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Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
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Publication date
Application filed by Toshiba Corp filed Critical Toshiba Corp
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Publication of JPH07263184A publication Critical patent/JPH07263184A/en
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  • Electron Sources, Ion Sources (AREA)
  • Drying Of Semiconductors (AREA)
  • Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)

Abstract

PURPOSE:To provide a microwave plasma generating device capable of efficiently introducing microwaves and generating high density plasma and large area plasma. CONSTITUTION:Hydrogen gas from a plasma generating gas source 42 and caesium gas from a specified gas source 38 are introduced into a discharge container 31 for generating plasma, and microwaves are introduced by a wave guide 47 having a positive potential with respect to the discharge container 31. Caesium gas whose ionization potential is lower than that of hydrogen gas is ionized at first by introduction of the microwaves to easily cause the following discharge. Absorption of the microwave is easily conducted, reflecting power is decreased, and the microwave is efficiently introduced. As a result, high density plasma and large area plasma are produced.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、例えば種々の装置のプ
ラズマ源やイオン源等として用いられているマイクロ波
プラズマ発生装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a microwave plasma generator used as a plasma source or an ion source for various devices.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来、マイクロ波プラズマ発生装置は、
核融合のための中性粒子加熱装置のイオン源や、半導体
装置の製造に使用されるプラズマ・ドライエッチング装
置及びプラズマ気相成長装置等のプラズマ源などに用い
られている。そして、これらの装置で数百ワット以上の
大電力のマイクロ波を放電容器内に導入してプラズマを
生成する大型装置には、導波管を用いてマイクロ波の導
入が行われる。
2. Description of the Related Art Conventionally, a microwave plasma generator is
It is used for an ion source of a neutral particle heating device for nuclear fusion, a plasma source of a plasma dry etching device and a plasma vapor phase growth device used for manufacturing a semiconductor device, and the like. Then, a microwave is introduced into the large-sized device for generating plasma by introducing high-power microwave of several hundreds watts or more into the discharge vessel with these devices.

【0003】以下、マイクロ波プラズマ発生装置の1つ
であるイオン源の従来例を図5及び図6を参照して説明
する。図5は従来例の概略構成を示す断面図であり、図
6は図5の要部を拡大して示す断面図である。
A conventional example of an ion source, which is one of microwave plasma generators, will be described below with reference to FIGS. 5 and 6. FIG. 5 is a sectional view showing a schematic configuration of a conventional example, and FIG. 6 is an enlarged sectional view showing an essential part of FIG.

【0004】図5及び図6において、1は放電容器であ
り、この放電容器1の上板2にはマイクロ波導入口3が
形成されている。このマイクロ波導入口3は、図示しな
いマイクロ波発生源から放電容器1内へマイクロ波を途
中真空窓4を透過させて導入する導波管5の片端部を放
電容器1内に開口するよう取着することにより形成され
ている。6は放電容器1の外面に配設された永久磁石
で、放電容器1内に磁場を形成する。なお、7は模式的
に示す磁力線である。
In FIGS. 5 and 6, reference numeral 1 is a discharge vessel, and a microwave introduction port 3 is formed in an upper plate 2 of the discharge vessel 1. The microwave introduction port 3 is attached so that one end of a waveguide 5 for introducing microwaves from a microwave generation source (not shown) into the discharge vessel 1 through the vacuum window 4 is opened inside the discharge vessel 1. It is formed by doing. Reference numeral 6 denotes a permanent magnet arranged on the outer surface of the discharge vessel 1 to form a magnetic field inside the discharge vessel 1. In addition, 7 is a magnetic force line schematically shown.

【0005】また、放電容器1内には、プラズマ生成ガ
ス源8からリークバルブ9で流量調節された水素あるい
は重水素等のプラズマ生成ガスが、導入パイプ10を通
してガス導入口11から供給されるようになっている。
さらに放電容器1の開口した下端面には、放電容器1か
ら外部にイオンビームを引き出す複数の引出電極12間
に絶縁材13を設けて構成された電極部14が取り付け
られている。なお、電極部14の各引出電極12には、
放電容器1の内部に生成されたプラズマからイオンビー
ムを引き出すために、図示しない電源によって、それぞ
れ所定の電圧が印加される。
Further, in the discharge vessel 1, a plasma generation gas such as hydrogen or deuterium whose flow rate is adjusted by a leak valve 9 from a plasma generation gas source 8 is supplied from a gas introduction port 11 through an introduction pipe 10. It has become.
Further, an electrode portion 14 configured by providing an insulating material 13 between a plurality of extraction electrodes 12 for extracting an ion beam from the discharge vessel 1 to the outside is attached to the open lower end surface of the discharge vessel 1. In addition, in each extraction electrode 12 of the electrode portion 14,
In order to extract an ion beam from the plasma generated inside the discharge vessel 1, a predetermined voltage is applied by a power source (not shown).

【0006】このような構成のものでは、導波管5から
伝搬してきたマイクロ波が放電容器1内に導入され、永
久磁石6の形成する磁場との相互作用でプラズマ生成ガ
スを放電させ、放電容器1内にプラズマを生成する。放
電プラズマ中のイオンは電極部14の引出電極12にそ
れぞれ電圧が加えられることによってイオンビームとし
て引き出される。
In such a structure, the microwave propagating from the waveguide 5 is introduced into the discharge vessel 1, and the plasma-producing gas is discharged by the interaction with the magnetic field formed by the permanent magnet 6 to discharge. A plasma is generated in the container 1. Ions in the discharge plasma are extracted as an ion beam by applying a voltage to the extraction electrode 12 of the electrode unit 14, respectively.

【0007】この時、放電容器1と上板2及び導波管5
が同電位となっている場合には、放電プラズマは導波管
5内にも一部が侵入する。そして放電容器1や導波管5
の内壁面とプラズマとの間には、プラズマシースが形成
される。なお、15はプラズマの電気的中和が保たれた
プラズマシースの始まりの位置を模式的に示している。
At this time, the discharge vessel 1, the upper plate 2 and the waveguide 5
, The discharge plasma partially penetrates into the waveguide 5. And the discharge vessel 1 and the waveguide 5
A plasma sheath is formed between the inner wall surface and the plasma. Reference numeral 15 schematically shows the position of the beginning of the plasma sheath in which the electrical neutralization of the plasma is maintained.

【0008】また、導波管5の内部は無磁場、あるいは
磁場があっても弱い磁場領域になっており、このような
略無磁場領域にマイクロ波が入射された場合には、その
プラズマ表面近傍で、マイクロ波の一部が反射されてし
まう。
Further, the inside of the waveguide 5 has no magnetic field or a weak magnetic field region even if there is a magnetic field. When a microwave is incident on such a substantially no magnetic field region, its plasma surface In the vicinity, part of the microwave will be reflected.

【0009】さらに導波管5の内部のプラズマの密度が
増大した状態になると、マイクロ波は全反射され、カッ
トオッフ現象をおこして、放電容器1の内部にマイクロ
波が導入されなくなってしまう。マイクロ波放電によく
用いられる2.45GHzの周波数の場合には、カット
オッフ密度は7×1010cm-3程度である。
When the plasma density inside the waveguide 5 is further increased, the microwaves are totally reflected and a cutoff phenomenon occurs, so that the microwaves are not introduced into the discharge vessel 1. In the case of the frequency of 2.45 GHz often used for microwave discharge, the cutoff density is about 7 × 10 10 cm −3 .

【0010】このように導波管5を用いるマイクロ波プ
ラズマ発生装置では、導波管5内部に存在するプラズマ
のために、放電容器1内へのマイクロ波の導入が充分に
行えず、放電容器1内に高い密度のプラズマを生成する
ことが困難であった。
As described above, in the microwave plasma generator using the waveguide 5, the microwave existing in the discharge vessel 1 cannot be sufficiently introduced due to the plasma existing inside the waveguide 5. It was difficult to generate a high density plasma in the No. 1 chamber.

【0011】このような状況に対して出願人は、導波管
内に存在するプラズマの密度を下げることによりマイク
ロ波の反射を減少させ、放電容器内へのマイクロ波の導
入が十分に行えるようにしたマイクロ波プラズマ発生装
置を提案している。
In order to cope with such a situation, the applicant can reduce the reflection of microwaves by lowering the density of plasma existing in the waveguide so that the microwaves can be sufficiently introduced into the discharge vessel. We have proposed a microwave plasma generator.

【0012】以下、出願人が提案しているマイクロ波プ
ラズマ発生装置の概要を比較例として、図7及び図8を
参照して説明する。図7は比較例の概略構成を示す断面
図であり、図8は図7の要部を拡大して示す断面図であ
る。
The outline of the microwave plasma generator proposed by the applicant will be described below as a comparative example with reference to FIGS. 7 and 8. FIG. 7 is a sectional view showing a schematic configuration of a comparative example, and FIG. 8 is an enlarged sectional view showing an essential part of FIG.

【0013】図7及び図8において、16は放電容器で
あり、その上開口は上フランジ17に絶縁部材18を介
して上板19を取着することによって閉塞されている。
そして上板19に形成されたマイクロ波導入口3に導波
管5の片端部が取着されている。
In FIGS. 7 and 8, reference numeral 16 is a discharge vessel, the upper opening of which is closed by attaching an upper plate 19 to an upper flange 17 via an insulating member 18.
Then, one end of the waveguide 5 is attached to the microwave introduction port 3 formed in the upper plate 19.

【0014】また、電極部14の各引出電極12には、
放電容器16の内部に生成されたプラズマからイオンビ
ームを引き出すために、電源20の対応する端子に接続
することによって、それぞれ所定の電圧が印加される。
一方、放電容器16に対し絶縁部材18によって電気的
に絶縁されている導波管5は、電圧可変の電源21に開
閉器22を介して接続され、開閉器22を閉じることに
よって放電容器16に対し正の所定の電位となるように
なっている。
Further, in each extraction electrode 12 of the electrode portion 14,
In order to extract the ion beam from the plasma generated inside the discharge vessel 16, a predetermined voltage is applied by connecting to a corresponding terminal of the power supply 20.
On the other hand, the waveguide 5, which is electrically insulated from the discharge vessel 16 by the insulating member 18, is connected to the voltage variable power source 21 via the switch 22, and the discharge vessel 16 is closed by closing the switch 22. On the other hand, it has a predetermined positive potential.

【0015】このような構成のものでは、放電容器16
内に水素あるいは重水素等のプラズマ生成ガスが供給さ
れ、また導波管5から伝搬してきたマイクロ波が導入さ
れ、永久磁石6の形成する磁場との相互作用でプラズマ
生成ガスを放電させ、放電容器1内にプラズマを生成す
る。しかし、放電容器16に対し上板19と導波管5と
が正の所定の電位となっているため、マイクロ波導入口
3の近傍には荷電粒子は存在できなくなる。
In such a structure, the discharge vessel 16
A plasma-generating gas such as hydrogen or deuterium is supplied into the chamber, and the microwave propagating from the waveguide 5 is introduced, and the plasma-generating gas is discharged by the interaction with the magnetic field formed by the permanent magnet 6, and the discharge is performed. A plasma is generated in the container 1. However, since the upper plate 19 and the waveguide 5 have a predetermined positive potential with respect to the discharge container 16, charged particles cannot exist in the vicinity of the microwave introduction port 3.

【0016】そして、プラズマは放電容器16内方向に
押し戻される形となって導波管5内に侵入せず、図8に
符号23で始まりの位置を模式的に示した電気的中和が
保たれたプラズマシースが、放電容器16や上板19、
導波管5の内壁面とプラズマとの間に形成される。
Then, the plasma is pushed back toward the inside of the discharge vessel 16 and does not enter the waveguide 5, and the electrical neutralization, which is shown schematically in FIG. The plasma sheath which is dripping, discharge vessel 16, upper plate 19,
It is formed between the inner wall surface of the waveguide 5 and the plasma.

【0017】この結果、導波管5内のプラズマ密度は低
下し、マイクロ波は放電容器16内へ導入できるように
なる。また放電容器16内には永久磁石6の形成する磁
場があるため、導入されたマイクロ波は磁場との相互作
用でプラズマ生成ガスを効率良く電離し、放電容器16
内に生成するプラズマの密度は高くなる。
As a result, the plasma density in the waveguide 5 is lowered and the microwave can be introduced into the discharge vessel 16. Further, since there is a magnetic field formed by the permanent magnet 6 in the discharge vessel 16, the introduced microwave efficiently ionizes the plasma-generated gas by the interaction with the magnetic field, and the discharge vessel 16
The density of the plasma generated inside becomes high.

【0018】しかしながら、このような構成の装置にお
いても、放電容器16内のプラズマ密度をさらに増大さ
せたり、導入するマイクロ波のパワーやプラズマ生成ガ
スの圧力を増加させると、従来例の場合と同様に導波管
5の内部にプラズマが存在するようになってそのプラズ
マ密度が上昇し始める。これは高密度になった放電容器
16内からの導波管5内へのプラスマ流出が増大した
り、増加したマイクロ波パワーやガス密度によって導波
管5内で電離が多くなるためである。
However, even in the apparatus having such a structure, when the plasma density in the discharge vessel 16 is further increased, or the power of the microwave to be introduced and the pressure of the plasma generating gas are increased, the same as in the conventional example. At the same time, plasma comes to exist inside the waveguide 5, and its plasma density starts to rise. This is because the outflow of plasma from the high-density discharge vessel 16 into the waveguide 5 increases, and the increased microwave power and gas density increase the ionization in the waveguide 5.

【0019】このため、放電容器16内に生成するプラ
ズマの密度をさらに高いものとしようとしても、マイク
ロ波が導波管5内で反射してしまい放電容器16内に導
入できなくなりプラズマを一定の密度以上とすることが
できず、またプラズマが局在してしまうこととなって、
高密度プラズマや大面積プラズマを生成することができ
なかった。そして、マイクロ波プラズマ発生装置の1つ
であるイオン源では、放電容器16内のプラズマ密度の
上昇が妨げられ、引き出せるイオンビームの電流値をよ
り大きくすることができなかった。
Therefore, even if the density of the plasma generated in the discharge vessel 16 is further increased, the microwaves are reflected in the waveguide 5 and cannot be introduced into the discharge vessel 16, and the plasma is kept constant. It cannot be higher than the density, and the plasma is localized,
It was not possible to generate high-density plasma or large-area plasma. In the ion source, which is one of the microwave plasma generators, the increase of the plasma density in the discharge vessel 16 is hindered, and the current value of the ion beam that can be extracted cannot be increased.

【0020】[0020]

【発明が解決しようとする課題】上記のような状況に鑑
みて本発明はなされたもので、その目的とするところは
導波管による放電容器内へのパワーの大きなマイクロ波
の導入が効率良く行うことができ、放電容器内に高密度
プラズマや大面積プラズマを生成することができると共
に、イオン源として用いられるものにおいては、より大
きい電流値のイオンビームを引き出すことが可能なマイ
クロ波プラズマ発生装置を提供することにある。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above situation, and an object thereof is to efficiently introduce a microwave having a large power into a discharge vessel by a waveguide. Microwave plasma generation that can be performed and can generate high-density plasma or large-area plasma in the discharge vessel, and in the one used as an ion source, can extract an ion beam with a larger current value. To provide a device.

【0021】[0021]

【課題を解決するための手段】本発明のマイクロ波プラ
ズマ発生装置は、減圧された内部にプラズマ生成ガスが
導入されてプラズマが形成される放電容器と、この放電
容器のマイクロ波導入口に片端部が取着され該放電容器
内にマイクロ波を導入する導波管と、放電容器内部に磁
場を形成する磁場形成手段とを備えたマイクロ波プラズ
マ発生装置において、放電容器内にプラズマ生成ガスよ
りも電離電圧が低い所定ガスを導入するようにしたこと
を特徴とするものであり、また、減圧された内部にプラ
ズマ生成ガスが導入されてプラズマが形成される放電容
器と、この放電容器のマイクロ波導入口に片端部が取着
され該放電容器内にマイクロ波を導入する導波管と、放
電容器内部に磁場を形成する磁場形成手段とを備えたマ
イクロ波プラズマ発生装置において、導波管が放電容器
に対して正の電位を有するようにし、且つ放電容器内に
プラズマ生成ガスよりも電離電圧が低い所定ガスを導入
するようにしたことを特徴とするものであり、さらに、
所定ガスがアルカリ金属であることを特徴とするもので
あり、さらに、所定ガスがセシウムであることを特徴と
するものであり、さらに、プラズマ生成ガスを水素ある
いは重水素とし、所定ガスをセシウムとしたことを特徴
とするものである。
SUMMARY OF THE INVENTION A microwave plasma generator of the present invention comprises a discharge vessel in which a plasma-generating gas is introduced into a depressurized interior to form plasma, and a microwave introduction port of the discharge vessel having one end. In a microwave plasma generator equipped with a waveguide for introducing a microwave into the discharge container and a magnetic field forming means for forming a magnetic field inside the discharge container, The present invention is characterized in that a predetermined gas having a low ionization voltage is introduced, and a discharge vessel in which a plasma-generating gas is introduced into a depressurized interior to form plasma, and a microwave guide of the discharge vessel. Microwave plasma having a waveguide with one end attached to the inlet for introducing microwaves into the discharge vessel, and magnetic field forming means for forming a magnetic field inside the discharge vessel In the production apparatus, the waveguide has a positive potential with respect to the discharge vessel, and a predetermined gas having a lower ionization voltage than the plasma-producing gas is introduced into the discharge vessel. Yes, and
The predetermined gas is an alkali metal, further characterized in that the predetermined gas is cesium, further, the plasma generation gas is hydrogen or deuterium, the predetermined gas is cesium It is characterized by having done.

【0022】[0022]

【作用】上記のように構成されたマイクロ波プラズマ発
生装置は、プラズマ生成ガスが導入された放電容器内に
プラズマ生成ガスよりも電離電圧が低い所定ガスを導入
するようにしている。このため、マイクロ波を導入して
放電を開始させようとするときに、先ず電離電圧が低い
所定ガスが電離し始め、連鎖的にプラズマ生成ガスの放
電が開始される。また、ガスの電離によってマイクロ波
の吸収が容易に行われ、マイクロ波が反射されなくなっ
て大きいパワーのマイクロ波の導入も効率よく行うこと
ができ、放電容器内に高密度プラズマや大面積プラズマ
が生成できる。
In the microwave plasma generator configured as described above, the predetermined gas whose ionization voltage is lower than that of the plasma generating gas is introduced into the discharge vessel into which the plasma generating gas is introduced. Therefore, when the microwave is introduced to start the discharge, first, the predetermined gas having a low ionization voltage starts to be ionized, and the discharge of the plasma generating gas is sequentially started. Also, microwaves are easily absorbed by ionization of gas, microwaves are not reflected, and microwaves of high power can be efficiently introduced, so that high-density plasma and large-area plasma can be generated in the discharge vessel. Can be generated.

【0023】[0023]

【実施例】以下、本発明の実施例を図面を参照して説明
する。先ず、第1の実施例のマイクロ波プラズマ発生装
置の1つであるイオン源について、図1乃至図3により
説明する。図1はイオン源の概略断面図であり、図2は
反射パワーの特性図であり、図3は引出しイオン電流密
度の特性図である。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. First, an ion source, which is one of the microwave plasma generators of the first embodiment, will be described with reference to FIGS. 1 to 3. FIG. 1 is a schematic sectional view of an ion source, FIG. 2 is a characteristic diagram of reflected power, and FIG. 3 is a characteristic diagram of extracted ion current density.

【0024】図1において、放電容器31は、その下端
外周にフランジ32を備えた下開口33を有し、上端外
周にフランジ34を備えた上開口35を有して形成され
た直径15cm、軸長15cmの略円筒状の容器であ
る。上開口35はフランジ34の上面にアルミナセラミ
ック等でなる絶縁物36を介して上板37が気密に取着
されて閉塞され、これによって放電容器31と上板37
とは電気的に絶縁されている。
In FIG. 1, the discharge vessel 31 has a lower opening 33 having a flange 32 on the outer periphery of the lower end thereof and an upper opening 35 having a flange 34 on the outer periphery of the upper end thereof. It is a substantially cylindrical container having a length of 15 cm. The upper opening 35 is airtightly attached to the upper surface of the flange 34 via an insulator 36 made of alumina ceramic or the like to be closed, whereby the discharge vessel 31 and the upper plate 37 are closed.
And are electrically isolated.

【0025】また、放電容器31は、その内部が図示し
ない排気装置によって、例えば0.1Pa台に減圧さ
れ、その所定の圧力が維持されるようになっている。そ
して放電容器31には、プラズマ生成ガス源38が流量
調節用のリークバルブ39を中間部に設けた導入パイプ
40を介して接続されている。なお、導入パイプ40の
ガス導入口41は放電容器31内に開口していて、この
ガス導入口41から流量調節された水素あるいは重水素
等のプラズマ生成ガスが、放電容器31内に供給され
る。
The inside of the discharge vessel 31 is depressurized to, for example, 0.1 Pa level by an exhaust device (not shown), and the predetermined pressure is maintained. A plasma generating gas source 38 is connected to the discharge vessel 31 via an introduction pipe 40 having a leak valve 39 for adjusting the flow rate in the middle thereof. The gas introduction port 41 of the introduction pipe 40 is opened in the discharge vessel 31, and the plasma generation gas such as hydrogen or deuterium whose flow rate is adjusted is supplied from the gas introduction port 41 into the discharge vessel 31. .

【0026】さらに、放電容器31には、所定ガス源4
2が流量調節用のリークバルブ43を中間部に設けた導
入パイプ44を介して接続されている。なお、所定ガス
源42は金属セシウムを収納したオーブン等でなり、オ
ーブン内をヒータで300〜350℃に加熱することで
収納している金属セシウムを気化させ、セシウムガスを
発生させるようになっている。また、導入パイプ44の
ガス導入口45は放電容器31内に開口していて、この
ガス導入口45から流量調節された所定ガスであるセシ
ウムガスが放電容器31内に供給される。
Further, the discharge vessel 31 includes a predetermined gas source 4
2 is connected via an introduction pipe 44 having a leak valve 43 for adjusting the flow rate in the middle thereof. The predetermined gas source 42 is an oven or the like containing metal cesium, and the inside of the oven is heated to 300 to 350 ° C. by a heater to vaporize the metal cesium contained and generate cesium gas. There is. Further, the gas introduction port 45 of the introduction pipe 44 is opened in the discharge vessel 31, and the cesium gas which is a predetermined gas whose flow rate is adjusted is supplied from the gas introduction port 45 into the discharge vessel 31.

【0027】また上板37には、その中央部分にマイク
ロ波導入口46が導波管47の片端部48を放電容器3
1内に開口するように取着することによって形成されて
おり、一方、導波管47の他端部は、例えば2.45G
Hzのマイクロ波を発生する図示しないマイクロ波源に
接続されている。マイクロ波は、マイクロ波源から導波
管47内に伝搬し、マイクロ波導入口46を通過して放
電容器31内へ導入される。
Further, in the upper plate 37, a microwave introduction port 46 is provided at a central portion of the upper plate 37, and one end portion 48 of the waveguide 47 is provided in the discharge vessel 3.
It is formed by attaching so as to open into the inside of the waveguide 1. On the other hand, the other end of the waveguide 47 is, for example, 2.45G.
It is connected to a microwave source (not shown) that generates a microwave of Hz. The microwave propagates from the microwave source into the waveguide 47, passes through the microwave introduction port 46, and is introduced into the discharge vessel 31.

【0028】さらに導波管47は、中間部の片端部側に
マイクロ波の伝送路を略直角に曲げる屈曲部49が設け
られ、この屈曲部49より他端部側のマイクロ波導入口
46から直視できない位置に、マイクロ波に対して透明
な材料、例えばアルミナ・セラミックでできた真空窓5
0が装着されている。真空窓50はその主面が導波管4
7のマイクロ波の伝送路に交差するように装着され、こ
れにより導波管47は片端部48側と他端部側が気密に
分断される。
Further, the waveguide 47 is provided with a bent portion 49 for bending the microwave transmission path at a substantially right angle on one end side of the intermediate portion, and is directly viewed from the microwave introduction port 46 on the other end side of the bent portion 49. Vacuum window 5 made of a material that is transparent to microwaves, for example, alumina ceramic, at a position where it is not possible
0 is installed. The main surface of the vacuum window 50 is the waveguide 4
The waveguide 47 is installed so as to intersect with the microwave transmission path 7, and the one end 48 side and the other end side of the waveguide 47 are hermetically separated.

【0029】また、放電容器31に対し絶縁部材36に
よって電気的に絶縁されている導波管47は、0〜10
0Vに可変の直流電源51に開閉器52を介して接続さ
れ、開閉器52を閉じることによって放電容器31に対
し正の電位が与えられる。
The waveguide 47, which is electrically insulated from the discharge vessel 31 by the insulating member 36, is 0-10.
It is connected to a DC power source 51 which is variable to 0V through a switch 52, and a positive potential is applied to the discharge vessel 31 by closing the switch 52.

【0030】また、放電容器31の下開口33は、フラ
ンジ32との間に絶縁リング53を介在させるようにし
て電極部54の内側引出し電極55が取着されて閉塞さ
れている。この電極部54は、放電容器31に面した内
側引出し電極55の他に、複数の引出し電極56と、各
電極間に設けられた絶縁リング57とによって構成され
ている。なお、各引出し電極55,56には、放電容器
31の軸に平行な方向をイオン引出し方向とするように
して、イオン引き出しを行う貫通孔58が中央部分に多
数対応して形成されている。
Further, the lower opening 33 of the discharge vessel 31 is closed by attaching an inner lead electrode 55 of the electrode portion 54 so that an insulating ring 53 is interposed between the lower opening 33 and the flange 32. The electrode portion 54 is composed of a plurality of extraction electrodes 56 and an insulating ring 57 provided between the electrodes, in addition to the inner extraction electrode 55 facing the discharge vessel 31. In each of the extraction electrodes 55 and 56, a plurality of through holes 58 through which ions are extracted are formed in the central portion so that the direction parallel to the axis of the discharge vessel 31 is the ion extraction direction.

【0031】そして、電極部54の各引出し電極55,
56は、加速電源59の対応する端子に接続されてお
り、放電容器31の内部に生成されたプラズマからイオ
ンビームを引き出せるよう、放電容器31に対しそれぞ
れ所定の電圧が印加される。
Then, each extraction electrode 55 of the electrode portion 54,
56 is connected to a corresponding terminal of the acceleration power supply 59, and a predetermined voltage is applied to each discharge vessel 31 so that an ion beam can be extracted from the plasma generated inside the discharge vessel 31.

【0032】また一方、放電容器31の筒状部の外壁面
には、磁場形成手段であるSmCoである円環状の2個
の永久磁石60,61が、ひとつは上板37で閉塞され
た上端のフランジ34近傍に、他は下端のフランジ32
近傍に、それぞれ環状面を水平にするようにし、軸方向
上下に約9.2cmの間隔をおいて配設されている。
On the other hand, on the outer wall surface of the cylindrical portion of the discharge vessel 31, there are provided two annular permanent magnets 60 and 61, which are SmCo serving as a magnetic field forming means, one of which is an upper end closed by the upper plate 37. Near the flange 34 of the other flange 32 at the other end
In the vicinity, the annular surfaces are made horizontal, and they are arranged at intervals of about 9.2 cm in the vertical direction.

【0033】これら一対の永久磁石60,61は、半径
方向の相反する向きに着磁されており、上方の永久磁石
60は内径側がN極で外径側がS極に、下方側の永久磁
石61は内径側がS極で外径側がN極になっている。こ
のため、永久磁石60,61により放電容器31内に磁
力線62が、大きく放電容器31の中心軸方向に張り出
すように形成される。
The pair of permanent magnets 60 and 61 are magnetized in opposite radial directions, and the upper permanent magnet 60 has an N pole on the inner diameter side and an S pole on the outer diameter side, and a lower permanent magnet 61. Has an S pole on the inner diameter side and an N pole on the outer diameter side. Therefore, the magnetic field lines 62 are formed in the discharge vessel 31 by the permanent magnets 60 and 61 so as to largely project in the central axis direction of the discharge vessel 31.

【0034】このように構成されたものでは、放電容器
31の内部が図示しない排気装置によって0.1Pa台
の所定の圧力となるように減圧され、この状態が維持さ
れながら、ガス導入口41からプラズマ生成ガスの水素
ガスまたは重水素がプラズマ生成ガス源38から導入さ
れる。また、ガス導入口45から所定ガスとしてセシウ
ムガスが、流量調節用のリークバルブ43を短時間だけ
開くことにより、放電容器31内にその内部の圧力、プ
ラズマ生成ガスの流量等に対応した量だけ所定ガス源4
2から導入される。
With this structure, the inside of the discharge vessel 31 is depressurized to a predetermined pressure on the order of 0.1 Pa by an exhaust device (not shown), and while maintaining this state, the gas is introduced from the gas inlet 41. Hydrogen gas or deuterium, which is a plasma generation gas, is introduced from the plasma generation gas source 38. In addition, the cesium gas as the predetermined gas from the gas introduction port 45 is opened in the discharge vessel 31 for a short time by opening the leak valve 43 for adjusting the flow rate, so that only a quantity corresponding to the flow rate of the plasma generating gas, etc. Predetermined gas source 4
Introduced from 2.

【0035】そして、プラズマ生成ガスと、これに添加
するように微量だけ導入された所定ガスとによって放電
容器31内を所定のガス雰囲気にした後、図示しないマ
イクロ波発生源から導波管47内を、途中真空窓50を
透過して伝搬してきた2.45GHzのマイクロ波が、
放電容器31内にマイクロ波導入口46を通じて導入さ
れる。
Then, after the inside of the discharge vessel 31 is made into a predetermined gas atmosphere by the plasma generating gas and the predetermined gas introduced in a small amount so as to be added thereto, the inside of the waveguide 47 is supplied from a microwave generation source (not shown). , The microwave of 2.45 GHz transmitted through the vacuum window 50 on the way,
It is introduced into the discharge vessel 31 through the microwave introduction port 46.

【0036】これによりマイクロ波電界により電子を高
エネルギに加速し、放電容器31内に放電プラズマが生
成される。そして励起した水素分子または重水素分子か
らHまたはDが生成され、生成されたHまたはD
は、所定電圧が印加されている電極部54の各引出し
電極55,56によって所定のエネルギとなるように貫
通孔58を通過しながら加速されて外部にHビームま
たはDビームとして引き出される。
As a result, the microwave electric field accelerates the electrons to high energy, and discharge plasma is generated in the discharge vessel 31. Then, H or D is generated from the excited hydrogen molecule or deuterium molecule, and the generated H or D
The − is accelerated while passing through the through hole 58 so as to have a predetermined energy by the extraction electrodes 55 and 56 of the electrode portion 54 to which a predetermined voltage is applied, and is extracted to the outside as an H beam or a D beam. .

【0037】このとき、上述した通り導波管47の片端
部48の内部は、真空窓50までがマイクロ波導入口4
6を介して放電容器31内と同じガス雰囲気となってお
り、またマイクロ波導入口46の近傍領域では導波管4
7及び上板37が放電容器31に対して電気的に絶縁さ
れた状態にあり、開閉器52を閉じることで正の電位が
加えられている。この導波管47及び上板37が正の電
位となった状態では、プラズマと放電容器31の内壁、
上板37の下面及び導波管47との間に形成されるプラ
ズマシースの始まりの位置は、上板37の下面に対して
は放電容器31の内壁よりも離れた位置にあり、またマ
イクロ波導入口46では導波管47の片端部48内に入
り込んだ形のものとなってはいない。
At this time, as described above, inside the one end portion 48 of the waveguide 47, the microwave introduction port 4 is provided up to the vacuum window 50.
6 through which the same gas atmosphere as in the discharge vessel 31 is provided, and the waveguide 4 is provided in the vicinity of the microwave inlet 46.
7 and the upper plate 37 are in a state of being electrically insulated from the discharge vessel 31, and by closing the switch 52, a positive potential is applied. When the waveguide 47 and the upper plate 37 have a positive potential, the plasma and the inner wall of the discharge vessel 31,
The starting position of the plasma sheath formed between the lower surface of the upper plate 37 and the waveguide 47 is farther from the inner wall of the discharge vessel 31 with respect to the lower surface of the upper plate 37, and the microwave guiding is performed. The inlet 46 is not shaped so as to enter the one end portion 48 of the waveguide 47.

【0038】そして、例えばプラズマ生成ガスを水素ガ
スとして放電容器31内に導波管47から導入されるマ
イクロ波については、横軸に導波管47の電位VCW、縦
軸に入射パワーPI に対する反射パワーPR の比(PR
/PI )を取って示す図2の特性図のようになる。図2
は、放電容器31内の圧力が0.3Pa、内側引出し電
極55の電圧VPCが45V、導波管47からの入射パワ
ーが4kWの時のもので、白丸の点を含む特性曲線Xは
セシウムガスを導入しない場合を示し、黒丸の点を含む
特性曲線Yはセシウムガスを導入した場合を示すもので
ある。
For the microwave introduced from the waveguide 47 into the discharge vessel 31 by using, for example, hydrogen gas as plasma generating gas, the potential V CW of the waveguide 47 is plotted on the horizontal axis and the incident power P I is plotted on the vertical axis. Of the reflected power P R to (P R
/ P I ) as shown in the characteristic diagram of FIG. Figure 2
Is when the pressure in the discharge vessel 31 is 0.3 Pa, the voltage V PC of the inner extraction electrode 55 is 45 V, and the incident power from the waveguide 47 is 4 kW. The characteristic curve X including the white circle points is cesium. A case where gas is not introduced is shown, and a characteristic curve Y including black dots shows a case where cesium gas is introduced.

【0039】これらの特性曲線X,Yは、導波管47の
正の電位VCWが高くなるにしたがって両パワーの比(P
R /PI )、すなわち入射パワーPI を一定としている
ので反射パワーPR は減少するが、セシウムガスの導入
がない場合は特性曲線Xで見られるように、導波管47
の電位VCWが約35Vになるまでは反射パワーPR は微
減傾向であるものの70%も反射する。そして、さらに
電位VCWを高くすると約55Vになるまでは急減し、そ
の後は、さらに電位VCWを上昇させても両パワーの比
(PR /PI )はほとんど減少しなくなり、入射パワー
I の30%が反射してしまう。
These characteristic curves X and Y show that the ratio (P) of both powers increases as the positive potential V CW of the waveguide 47 increases.
R / P I ), that is, the incident power P I is constant, the reflected power P R decreases, but when the cesium gas is not introduced, as shown in the characteristic curve X, the waveguide 47
Although the reflected power P R tends to decrease slightly until the potential V CW of V reaches about 35 V, 70% of the reflected power P R is reflected. Then, when the potential V CW is further increased, it rapidly decreases until it becomes approximately 55 V, and thereafter, even if the potential V CW is further increased, the ratio (P R / P I ) of both powers hardly decreases and the incident power P 30% of I will be reflected.

【0040】一方、セシウムガスを導入した場合は特性
曲線Yで見られるように、反射パワーPR は導波管47
の電位VCWが高くなるにしたがって急減し、約40Vで
は反射パワーPR が略零の無反射に近い状態となる。こ
れにより導波管47を介して導入された入射パワーPI
は、ほぼ全てが投入パワーPN となる。
On the other hand, in the case of introducing cesium gas, as shown by the characteristic curve Y, the reflected power P R is
The electric potential V CW of the electric field decreases sharply as the electric potential V CW of the electric field increases, and at about 40 V, the reflection power P R becomes almost zero and is close to non-reflection. Thereby, the incident power P I introduced through the waveguide 47
Is almost the input power P N.

【0041】これはセシウムの電離電圧が、プラズマ生
成ガスである水素の電離電圧(H;13.6V、H2
15.4V)より低い3.89Vであり、このためセシ
ウムは水素よりも低いエネルギ付与で電離されることに
よるもので、同じ投入パワーPN に対し、より高密度の
プラズマが得られることになる。また磁場がある場合に
は、プラズマ密度が高いほど、よりマイクロ波はプラズ
マに吸収される。吸収が増すとプラズマ密度がさらに増
大する。
This is because the ionization voltage of cesium is the ionization voltage of hydrogen (H; 13.6 V, H 2 ;
3.89 V, which is lower than 15.4 V), and therefore cesium is ionized by applying energy lower than that of hydrogen, and a higher density plasma can be obtained for the same input power P N. . Further, when there is a magnetic field, the higher the plasma density, the more the microwave is absorbed by the plasma. Increased absorption further increases plasma density.

【0042】そして、横軸に投入パワーPN 、すなわち
入射パワーPI と反射パワーPR の差を取り、縦軸に引
出しイオン電流密度DI を取って示す図3のように、セ
シウムガスの導入がない場合は白丸の点を含む特性曲線
Qに見られるように、投入パワーPN が約2.5kWと
なるまでは引出し電流密度DI も約3.5mA/cm2
まで増加し、投入パワーPN が約2.5kWを越えると
引出し電流密度DI の増加傾向は減少したものとなる。
Then, as shown in FIG. 3, in which the horizontal axis represents the input power P N , that is, the difference between the incident power P I and the reflected power P R , and the vertical axis represents the extracted ion current density D I , the cesium gas Without introduction, as can be seen in the characteristic curve Q including the points with white circles, the extraction current density D I was also about 3.5 mA / cm 2 until the input power P N was about 2.5 kW.
When the input power P N exceeds about 2.5 kW, the increasing tendency of the extraction current density D I becomes smaller.

【0043】これに対し、セシウムガスを導入した場合
は黒丸の点を含む特性曲線Rに見られるように、セシウ
ムガスの導入がない場合よりも投入パワーPN が増加す
ると引出し電流密度DI も共に増加すると共に、同じ投
入パワーPN においてもセシウムガスの導入がない場合
よりも引出し電流密度DI は大きくなる。
On the other hand, when the cesium gas is introduced, as shown in the characteristic curve R including the black dots, the extraction current density D I also increases as the input power P N increases as compared with the case where the cesium gas is not introduced. Both increase, and the extraction current density D I becomes larger than the case where the cesium gas is not introduced even at the same input power P N.

【0044】以上に説明した通り、イオン源を構成する
放電容器31の内部に導入されたプラズマ生成ガスの水
素ガスに、水素ガスより電離電圧が低いセシウムガスを
導入して微量添加することによって、先ず導入したマイ
クロ波によって電離し易いセシウムの電離がおこり、連
鎖的に水素ガスの電離がおこる。
As described above, by introducing a small amount of cesium gas having a lower ionization voltage than hydrogen gas into the hydrogen gas of the plasma generating gas introduced into the discharge vessel 31 constituting the ion source, First, the introduced microwave causes ionization of cesium, which is easily ionized, and chain ionization of hydrogen gas.

【0045】さらに、この電離によってマイクロ波の吸
収が容易となり反射がなくなって、反射による減衰がな
くなる。そして、導波管47による放電容器31内への
パワーの大きなマイクロ波の導入が効率良く行うことが
できることになり、放電容器31内に高密度プラズマや
大面積プラズマを生成することができる。また、電極部
54からは、より大きな電流値のイオンビームを引き出
すことができる。
Further, this ionization facilitates absorption of microwaves and eliminates reflection, so that attenuation due to reflection is eliminated. Then, the microwave with high power can be efficiently introduced into the discharge vessel 31 by the waveguide 47, and high-density plasma or large-area plasma can be generated in the discharge vessel 31. Moreover, an ion beam having a larger current value can be extracted from the electrode portion 54.

【0046】なお、上記ものではプラズマ生成ガスとし
て水素あるいは重水素を取り上げ、これに所定ガスとし
て元素中で最も電離電圧が低く、電離し易いセシウムを
導入するようにしたものを例にとって説明したが、これ
に限るものではなく、所定ガスはプラズマ生成ガスより
も電離電圧が低いものであればよく、リチウムやナトリ
ウム、カリウムのアルカリ金属でも、またプラズマ生成
ガスが水素の場合には、キセノンであってもよい。
In the above description, hydrogen or deuterium is taken as the plasma generating gas, and cesium, which has the lowest ionization voltage and which is the most ionizable among the elements, is introduced as the predetermined gas. However, the predetermined gas is not limited to this, as long as the predetermined gas has an ionization voltage lower than that of the plasma-generating gas, and may be an alkali metal such as lithium, sodium, or potassium, or xenon when the plasma-generating gas is hydrogen. May be.

【0047】さらに、プラズマ生成ガスと所定ガスの組
み合わせとしては、酸素あるいは窒素に対してはアルゴ
ンあるいはキセノン、塩素に対してはセシウムとするこ
とでも同様の効果を得ることができる。
Further, as a combination of the plasma generating gas and the predetermined gas, argon or xenon for oxygen or nitrogen and cesium for chlorine can be used to obtain the same effect.

【0048】次に、第2の実施例のマイクロ波プラズマ
発生装置の1つであるプラズマ源について、図4により
説明する。図4はプラズマ源の概略断面図である。
Next, a plasma source which is one of the microwave plasma generators of the second embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 4 is a schematic sectional view of the plasma source.

【0049】図4において、放電容器65は略円筒状の
容器で、上部は上板37によって気密に閉塞されてい
る。放電容器65には、中間部に流量調節用のリークバ
ルブ39を設けた導入パイプ40によってプラズマ生成
ガス源38が接続されていて、放電容器65内にプラズ
マ生成ガスである水素等が供給されるようになってい
る。さらに放電容器65には、中間部に流量調節用のリ
ークバルブ43を設けた導入パイプ44によって所定ガ
ス源42が接続されていて、放電容器65内に所定ガス
であるセシウムガスが供給されるようになっている。
In FIG. 4, the discharge vessel 65 is a substantially cylindrical vessel, and the upper portion thereof is hermetically closed by the upper plate 37. A plasma generation gas source 38 is connected to the discharge vessel 65 by an introduction pipe 40 having a leak valve 39 for adjusting a flow rate in the middle thereof, and hydrogen or the like which is a plasma generation gas is supplied into the discharge vessel 65. It is like this. Further, a predetermined gas source 42 is connected to the discharge vessel 65 by an introduction pipe 44 provided with a leak valve 43 for adjusting the flow rate in the middle part thereof, so that the cesium gas which is a predetermined gas is supplied into the discharge vessel 65. It has become.

【0050】また上板37には、その中央部分に導波管
47が放電容器65内に開口するように取着されてい
る。そして導波管47は放電容器65に対し0〜100
Vに可変の直流電源51によって正の電位が与えられる
ようになている。
A waveguide 47 is attached to the central portion of the upper plate 37 so as to open inside the discharge vessel 65. The waveguide 47 is 0 to 100 relative to the discharge vessel 65.
A positive potential is applied to the V by the variable DC power supply 51.

【0051】さらに、放電容器65の外壁面には、磁場
形成手段の円環状の永久磁石60,61が軸方向上下に
間隔をおいて配設されている。
Further, on the outer wall surface of the discharge vessel 65, annular permanent magnets 60, 61 of magnetic field forming means are arranged at intervals vertically in the axial direction.

【0052】一方、放電容器65の下開口33には、処
理容器66が上部フランジ67を放電容器65のフラン
ジ32との間に絶縁リング53を介在させることによっ
て気密に取り付けられている。処理容器66は、その内
底部に処理試料68を載置する載置台69が設けられ、
さらに下部に排気口70が形成されており、この排気口
70に接続された図示しない排気装置によって放電容器
65及び処理容器66内が減圧され、所定の圧力が維持
されるようになっている。
On the other hand, in the lower opening 33 of the discharge vessel 65, the processing vessel 66 is hermetically attached by interposing the insulating ring 53 between the upper flange 67 and the flange 32 of the discharge vessel 65. The processing container 66 is provided with a mounting table 69 for mounting the processing sample 68 on the inner bottom thereof.
Further, an exhaust port 70 is formed in the lower part, and the inside of the discharge container 65 and the processing container 66 is decompressed by an exhaust device (not shown) connected to the exhaust port 70, so that a predetermined pressure is maintained.

【0053】このように構成されたものでは、処理容器
66内の載置台69上に処理試料68を載置した後、放
電容器65の内部を減圧し、減圧された放電容器65内
にプラズマ生成ガスの水素ガスと、所定ガスのセシウム
ガスを導入して所定の雰囲気とする。そして、図示しな
いマイクロ波発生源から導波管47を通じてマイクロ波
が放電容器65に導入される。
With the above-described structure, after the processing sample 68 is placed on the mounting table 69 in the processing container 66, the inside of the discharge container 65 is depressurized and plasma is generated in the depressurized discharge container 65. Hydrogen gas as a gas and cesium gas as a predetermined gas are introduced to obtain a predetermined atmosphere. Then, microwaves are introduced into the discharge vessel 65 from a microwave generation source (not shown) through the waveguide 47.

【0054】このマイクロ波の導入により、マイクロ波
電界により電子を高エネルギに加速し、放電容器65及
び処理容器66内に放電プラズマが生成される。そし
て、この放電プラズマを処理容器66内に載置された処
理試料68の露出部位に照射することにより、処理試料
68のプラズマ処理が実行される。
By the introduction of this microwave, electrons are accelerated to high energy by the microwave electric field, and discharge plasma is generated in the discharge container 65 and the processing container 66. Then, by irradiating the exposed portion of the processed sample 68 placed in the processing container 66 with this discharge plasma, the plasma processing of the processed sample 68 is executed.

【0055】このとき、本実施例においても第1の実施
例と同様に、導波管47に加える正の電位を適宜に設定
することで導波管47の内部にまでイオンシースが入り
込んだ形のものとならない。また、導入されている水素
ガスの電離電圧より低いセシウムガスが先ず電離するこ
とになり、これにより放電容器65内へのマイクロ波の
導入は反射による減衰がほとんど無い状態で行われ、投
入パワーは入射パワーに略等しいものとなる。
At this time, also in the present embodiment, as in the first embodiment, by setting the positive potential applied to the waveguide 47 as appropriate, the ion sheath is inserted even inside the waveguide 47. It doesn't belong. Further, the cesium gas having a lower ionization voltage than the introduced hydrogen gas is first ionized, whereby the microwave is introduced into the discharge vessel 65 with almost no attenuation due to reflection, and the input power is It is almost equal to the incident power.

【0056】この結果、本実施例においてもパワーの大
きなマイクロ波の放電容器65内への導入が効率良く行
うことができ、放電容器65内に高密度プラズマや大面
積プラズマ等が生成できる。
As a result, in the present embodiment also, microwaves of high power can be efficiently introduced into the discharge vessel 65, and high-density plasma, large-area plasma, etc. can be generated in the discharge vessel 65.

【0057】なお、本発明は上記のイオン源やプラズマ
源の各実施例のみに限定されるものではなく、マイクロ
波による放電プラズマを用いた半導体製造装置や化学処
理装置等のマイクロ波プラズマ発生装置に適用されるも
のである。
The present invention is not limited to the above embodiments of the ion source and the plasma source, and a microwave plasma generator such as a semiconductor manufacturing apparatus or a chemical processing apparatus using the discharge plasma by microwaves. Applied to.

【0058】[0058]

【発明の効果】以上の説明から明らかなように本発明
は、プラズマ生成ガスに、これよりも電離電圧の低い所
定ガスを添加するように構成したことにより、放電容器
内により大きいパワーのマイクロ波の導入が効率良く行
うことができ、放電容器内に高密度プラズマや大面積プ
ラズマが生成できる等の効果を奏する。
As is apparent from the above description, the present invention is configured so that a predetermined gas having a lower ionization voltage than that of the plasma generating gas is added to the plasma generating gas. Can be efficiently introduced, and high density plasma and large area plasma can be generated in the discharge vessel.

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

【図1】本発明のマイクロ波プラズマ発生装置に係る第
1の実施例の概略構成を示す断面図である。
FIG. 1 is a sectional view showing a schematic configuration of a first embodiment according to a microwave plasma generator of the present invention.

【図2】本発明の第1の実施例における反射パワーの特
性図である。
FIG. 2 is a characteristic diagram of reflected power in the first embodiment of the present invention.

【図3】本発明の第1の実施例における引出しイオン電
流密度の特性図である。
FIG. 3 is a characteristic diagram of extraction ion current density in the first embodiment of the present invention.

【図4】本発明のマイクロ波プラズマ発生装置に係る第
2の実施例の概略構成を示す断面図である。
FIG. 4 is a cross-sectional view showing a schematic configuration of a second embodiment according to the microwave plasma generator of the present invention.

【図5】従来例のマイクロ波プラズマ発生装置に係るイ
オン源の概略構成を示す断面図である。
FIG. 5 is a sectional view showing a schematic configuration of an ion source according to a conventional microwave plasma generation device.

【図6】図5の要部を拡大して示す断面図である。6 is a cross-sectional view showing an enlarged main part of FIG.

【図7】比較例のマイクロ波プラズマ発生装置の概略構
成を示す断面図である。
FIG. 7 is a cross-sectional view showing a schematic configuration of a microwave plasma generation device of a comparative example.

【図8】図7の要部を拡大して示す断面図である。FIG. 8 is a cross-sectional view showing an enlarged main part of FIG.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

31…放電容器 38…プラズマ生成ガス源 42…所定ガス源 46…マイクロ波導入口 47…導波管 51…直流電源 60,61…永久磁石 31 ... Discharge container 38 ... Plasma generating gas source 42 ... Predetermined gas source 46 ... Microwave inlet 47 ... Waveguide 51 ... DC power supply 60, 61 ... Permanent magnet

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 H01L 21/30 21/3065 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (51) Int.Cl. 6 Identification code Office reference number FI technical display location H01L 21/30 21/3065

Claims (5)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 減圧された内部にプラズマ生成ガスが導
入されてプラズマが形成される放電容器と、この放電容
器のマイクロ波導入口に片端部が取着され該放電容器内
にマイクロ波を導入する導波管と、前記放電容器内部に
磁場を形成する磁場形成手段とを備えたマイクロ波プラ
ズマ発生装置において、前記放電容器内に前記プラズマ
生成ガスよりも電離電圧が低い所定ガスを導入するよう
にしたことを特徴とするマイクロ波プラズマ発生装置。
1. A discharge vessel in which a plasma-generating gas is introduced into a depressurized interior to form plasma, and one end is attached to a microwave introduction port of the discharge vessel to introduce microwaves into the discharge vessel. In a microwave plasma generator including a waveguide and a magnetic field forming means for forming a magnetic field inside the discharge vessel, a predetermined gas having an ionization voltage lower than that of the plasma generating gas is introduced into the discharge vessel. A microwave plasma generator characterized in that.
【請求項2】 減圧された内部にプラズマ生成ガスが導
入されてプラズマが形成される放電容器と、この放電容
器のマイクロ波導入口に片端部が取着され該放電容器内
にマイクロ波を導入する導波管と、前記放電容器内部に
磁場を形成する磁場形成手段とを備えたマイクロ波プラ
ズマ発生装置において、前記導波管が前記放電容器に対
して正の電位を有するようにし、且つ前記放電容器内に
前記プラズマ生成ガスよりも電離電圧が低い所定ガスを
導入するようにしたことを特徴とするマイクロ波プラズ
マ発生装置。
2. A discharge vessel in which plasma-generating gas is introduced into a depressurized interior to form plasma, and one end is attached to a microwave introduction port of the discharge vessel to introduce microwaves into the discharge vessel. A microwave plasma generator comprising a waveguide and a magnetic field forming means for forming a magnetic field inside the discharge vessel, wherein the waveguide has a positive potential with respect to the discharge vessel, and the discharge A microwave plasma generator characterized in that a predetermined gas having a lower ionization voltage than the plasma generating gas is introduced into the container.
【請求項3】 所定ガスがアルカリ金属であることを特
徴とする請求項1及び請求項2のいずれかに記載のマイ
クロ波プラズマ発生装置。
3. The microwave plasma generator according to claim 1, wherein the predetermined gas is an alkali metal.
【請求項4】 所定ガスがセシウムであることを特徴と
する請求項1及び請求項2のいずれかに記載のマイクロ
波プラズマ発生装置。
4. The microwave plasma generator according to claim 1, wherein the predetermined gas is cesium.
【請求項5】 プラズマ生成ガスを水素あるいは重水素
とし、所定ガスをセシウムとしたことを特徴とする請求
項1及び請求項2のいずれかに記載のマイクロ波プラズ
マ発生装置。
5. The microwave plasma generator according to claim 1, wherein the plasma generating gas is hydrogen or deuterium, and the predetermined gas is cesium.
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