JPH07326495A - マイクロ波プラズマ発生装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 略一様な分布の密度で大面積のプラズマやビ
ームの引き出しが行えるようにしたマイクロ波プラズマ
発生装置を提供する。 【構成】 マイクロ波を導入し内部にプラズマを生成す
る放電容器２２に、これを取り囲むように第１、第２、
第３の永久磁石２３，２４，２５が引き出し方向に互い
に離間して配設されていて、各永久磁石が着磁方向を引
き出し方向の交差方向とし且つ隣接するものの極性を相
反する向きとするよう着磁されているので、引き出し方
向の上方側の第１、第２の永久磁石２３，２４で放電容
器２２内にプラズマを生成するための磁場を形成する。
そして引き出し方向の最下方の第３の永久磁石２５の起
磁力を第１、第２の永久磁石２３，２４よりも弱いもの
とし、放電容器２２の引き出し開口２６部分を広い範囲
にわたり弱磁場とする。これにより引き出し開口２６部
分でのプラズマの密度を略一様な分布とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、マイクロ波プラズマ発
生装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】周知の通り、マイクロ波放電は磁場があ
る場合により効率よく放電する。特にマイクロ波の角周
波数がωであり、磁場の強さがＢであって ω＝ｅ・Ｂ／ｍ ｅ：電荷素量 ｍ：電子の質量 の条件を満たす関係にあるときには、電子サイクロトロ
ン共鳴（ＥＣＲ）が起こり効率的にプラズマの生成が行
われる。例えば、マイクロ波の周波数を工業的に汎用さ
れている２．４５ＧＨｚとした場合には共鳴磁場の強さ
は８７５Ｇである。

【０００３】このような２．４５ＧＨｚのマイクロ波を
用いＥＣＲを利用するマイクロ波イオン源は、従来、放
電容器が直径１〜５ｃｍ程度の大きさに構成された半導
体装置の製造や材料の解析等に用いられていた。すなわ
ち、ＥＣＲを利用したマイクロ波イオン源は低圧力で放
電が発生し、維持できることで１０^-5〜１０^-4Ｔｏｒｒ
台の１０¹⁰〜１０¹¹ｃｍ^-3の密度のプラズマ生成に利用
されることが多く、このような領域の放電では電子の平
均自由行程が１〜２ｍ程度と放電容器の大きさに比べて
充分長く、放電容器内に一様な密度のプラズマを生成す
ることはそれほど困難ではなかった。

【０００４】一方、核融合に用いられるＮＢＩ（Ｎｅｕ
ｔｒａｌ Ｂｅａｍ Ｉｎｊｅｃｔｉｏｎ：中性粒子入
射）イオン源に用いる場合のように、大きな電流容量が
要求されるようなものでは、生成されるプラズマを密度
を高くすると共にイオン引き出し電極を大きくして引き
出すイオンの量を多くしなければならず、放電容器の大
きさも直径が１０〜２０ｃｍ以上のものとなってくる。

【０００５】以下、マイクロ波プラズマ発生装置の一つ
であるマイクロ波イオン源の従来例について図６を参照
して説明する。図６はマイクロ波イオン源の概略断面図
である。なお、説明を簡単にするために、紙面上の左右
方向にＸ軸を取り、上下方向にＹ軸を取り、さらに紙面
に垂直な方向にＺ軸を取り、原点は放電容器の中心面Ｐ
におき、また放電容器はＺ軸方向には無限長と仮定して
説明を行う。

【０００６】図６において、１はマイクロ波イオン源
で、これは放電容器２と、この放電容器２の外壁面にこ
れを取り囲むようにしてＹ軸方向に略等間隔に配設した
４つの永久磁石３，４，５，６を備えて構成され、２ａ
は放電容器２の内壁である。４つの永久磁石３，４，
５，６はそれぞれ着磁方向がＸ軸方向であって、隣接す
るものが相反する向きとなるように着磁されている。こ
れにより放電容器２内の磁力線７は、図に示すように隣
接する磁石の間に渡るように形成される。

【０００７】また、放電容器２の閉塞された上端面には
内部に周波数が２．４５ＧＨｚのマイクロ波を導入する
導波管８が開口するように設けてあり、放電容器２の開
口した下端面には複数の引き出し電極９がそれぞれの間
に絶縁材１０を介在させて取着されており、引き出し電
極９に所定の電圧を印加することによって内部に生成さ
れたプラズマからイオンが引き出される。さらに放電容
器２には、図示しないが内部にプラズマを生成するため
のガス、例えば水素ガスを導入するガス導入口が設けら
れている。

【０００８】そしてＮＢＩイオン源に用いるような場合
は、より密度の高い１０¹²ｃｍ^-3以上のプラズマを放電
容器２内に生成する必要があり、このためには放電容器
２の内部の圧力を１０^-3Ｔｏｒｒ台として放電を行うこ
とが必要になる。

【０００９】このようなガス圧領域では電子の平均自由
行程が放電容器２の大きさ程度か、あるいはそれ以下に
なる。電子の平均自由行程が短くなると生成されたプラ
ズマは局在化するようになり、ＥＣＲ条件を利用する場
合には共鳴磁場領域にプラズマが集中することになる。

【００１０】４個の永久磁石３，４，５，６を配置して
ＥＣＲ条件を利用する本例では放電容器２の内壁２ａ付
近の磁場が強く、中心面Ｐ付近での磁場は弱いものとな
っていて、放電容器２内には中心面Ｐ近傍に殆ど無磁場
に近い磁場強度の領域が形成される。

【００１１】このため、放電容器２の中心面Ｐ付近での
プラズマ密度を高くしようとする場合には、拡散によっ
てプラズマを中心面Ｐ付近にまで移動させなければなら
ないが、プラズマの拡散係数は、それが横切って行かな
ければならない磁場の強さの程度によって変わる。すな
わち、本例ではマイクロ波の周波数が２．４５ＧＨｚ
で、８７５Ｇの強磁場の共鳴磁場を横切らなければなら
ず、このときの拡散係数は必然的に小さくなってしま
う。

【００１２】その結果、プラズマは放電容器２の内壁２
ａ近傍に閉じ込められることになり、放電容器２内の中
心面Ｐ近傍の無磁場に近い磁場強度の領域部分にプラズ
マが閉じ込められることがなく、放電容器２の中心面Ｐ
付近のプラズマ密度を高くすることが困難な状況にあっ
た。このため放電容器２内から引き出し電極９を介しマ
イクロ波イオン源１の外へと引き出せるイオンの密度は
低く、電流量も少なく、より多くの電流が取り出せるも
のが求められていた。

【００１３】このような要求に対して本出願人は、比較
例として図７乃至図９に示す装置を提案している。以
下、この比較例を図７乃至図９により説明する。図７は
マイクロ波イオン源の概略断面図であり、図８は磁場計
算による磁場ベクトルを示すベクトル図であり、図９は
磁場計算による放電容器内部に面した引き出し電極上で
の磁束密度分布を示す分布図である。

【００１４】図７乃至図９において、１１はマイクロ波
イオン源で、これは放電容器２の外壁面にこれを取り囲
みＹ軸方向に離間するよう配設した一対の永久磁石１
２，１３を備え、引き出し電極９側の永久磁石１３が引
き出し電極９に対して所定間隔を有するように設けて構
成される。そして、これらの永久磁石１２，１３は着磁
方向がＸ軸方向で、相反する向きに着磁され、放電容器
２内の磁力線１４は図に示すように隣接する磁石の間に
渡るように形成される。

【００１５】このように構成されたものでは、放電容器
２内にプラズマを生成するためのガス、例えば水素ガス
を導入すると共に、導波管８から周波数が２．４５ＧＨ
ｚのマイクロ波を導入してプラズマを生成する。そし
て、引き出し電極９に所定の電圧を印加することによっ
て放電容器２の内部に生成されたプラズマからイオンが
引き出される。

【００１６】このとき、永久磁石１２，１３がイオンを
引き出す方向（Ｙ軸方向）に離間するよう配設されてい
るので、放電容器２の内壁２ａ付近の磁場は、永久磁石
１２，１３が取り付けられた部位近傍の限られた部位を
除き弱いものとなる。また一対の永久磁石１２，１３に
より形成される磁力線１４が放電容器２の中心面Ｐ方向
に張り出すものであるため、プラズマの生成が内壁２ａ
付近に局在化するものでなく中心面Ｐ近傍でも生成され
る。そしてプラズマの拡散係数も大きくなってプラズマ
密度が放電容器２内の中心面Ｐ近傍で増大し、高電流密
度のイオン引き出しが行えるようになる。

【００１７】しかし、さらにイオン源を大型化して大面
積のビームを引き出そうとする場合には、引き出し電極
９の近傍における磁場は弱磁場あるいは無磁場に近い一
様な領域となっていることがより必要となってくる。

【００１８】ここで、図７に示したものについての磁場
計算結果を説明する。磁場計算は、放電容器２のＸ軸方
向の内幅寸法が２５ｃｍで、一対の永久磁石１２，１３
は同じ大きさのもので、それらのＸ軸方向及びＹ軸方向
の断面長さが１６ｃｍ及び５．５ｃｍで、共にＳｍＣｏ
で形成され、さらに２つの永久磁石１２，１３は、Ｙ軸
方向に５．５ｃｍの間隔で配設されているものとして行
った。

【００１９】この磁場計算による磁場ベクトルは図８に
示す通りのものとなっており、矢印の示す方向がその部
分での磁場の方向を示し、矢印の長さが磁束密度の大き
さを表していて、磁束密度が非常に大きいところについ
ては記載を省略している。なお、永久磁石１２，１３中
の矢印は各磁石の着磁方向を示している。また、放電容
器２の内部に面した引き出し電極９上での電極面に沿っ
た磁束密度の分布は図９に示す通りのものとなってい
る。

【００２０】図８及び図９に示されたものから明らかで
あるように、磁束密度は放電容器２の中心面で最小とな
っていて、内壁２ａに近付くにしたがい大きくなる。こ
の様な磁場分布の場合には、引き出し電極９近くのプラ
ズマ密度は略一様な分布とはならない。

【００２１】したがって、引き出されるイオン・ビーム
も空間的に一様なビームとはならず局在化してしまい、
マイクロ波イオン源を大型化して大面積のビームを引き
出すことができない。ビームの大面積化を行うには、引
き出し電極９付近の磁場分布を、さらに一様に近い状態
にする必要がある。

【００２２】また、上述のマイクロ波イオン源に限ら
ず、例えば放電容器２の開口した下端面に配置した引き
出し電極９に替えて試料を配置し、この試料にプラズマ
の照射を行うようにした半導体製造装置や化学処理装置
などのマイクロ波プラズマ源においても同様に、試料の
大形化や効率的な照射等が行えるように、装置を大型化
し大面積のプラズマが得られるようにしたマイクロ波プ
ラズマ発生装置の実現が望まれている。

【００２３】

【発明が解決しようとする課題】上記の従来技術等にお
いては外部にプラズマや粒子を取り出す放電容器の開口
近傍でのプラズマ密度は略一様な分布とならず、装置を
大型化し大面積のプラズマやビームを引き出すことがで
きなかった。こ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装置を大型化すること
ができ、また大型化しても放電容器の引き出し部分での
プラズマ密度が略一様な分布であって、大面積のプラズ
マやビームの引き出しが行えるようにしたマイクロ波プ
ラズマ発生装置を提供することにある。

【００２４】

【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、放電容器の内部にマイクロ波を導入し
てプラズマを生成し、生成したプラズマあるいはプラズ
マの粒子を放電容器外へ引き出すよう構成されたマイク
ロ波プラズマ発生装置において、放電容器には該放電容
器を取り囲むように３つの永久磁石が引き出し方向に互
いに離間して配設されていると共に、永久磁石は着磁方
向が引き出し方向の交差方向であって且つ隣接するもの
の極性が相反する向きとなるように着磁されていること
を特徴とするものである。

【００２５】また、引き出し方向の最下方側位置に配設
された永久磁石が、他の永久磁石よりも小さな起磁力を
有するものであることを特徴とするものである。

【００２６】また、放電容器が取出し開口を有すると共
に、引き出し方向の最下方側位置の永久磁石が取出し開
口の近傍に配設されていることを特徴とするものであ
る。

【００２７】

【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、マイクロ波を導入して内部にプラズマを生成
する放電容器に、これを取り囲むように３つの永久磁石
が引き出し方向に互いに離間して配設されていると共
に、各永久磁石が着磁方向を引き出し方向の交差方向と
し且つ隣接するものの極性を相反する向きとするよう着
磁されているので、引き出し方向の上方側の２つの永久
磁石で放電容器内にプラズマを生成することができる磁
場を形成する。そして引き出し方向の最下方の永久磁石
の起磁力を他の２つの永久磁石と異なるように設定する
ことで、放電容器の引き出し部分での磁場をプラズマを
生成する領域での磁場と異ならせ、引き出し部分で広い
範囲にわたりプラズマの密度が略一様な分布となるよう
にする。このようにすることで、装置を大型化したもの
でも放電容器から引き出すプラズマ密度を略一様な分布
とすることができ、大面積のプラズマやビームの引き出
しが行えるようになる。

【００２８】

【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
置のひとつであるマイクロ波イオン源を図１乃至図４に
より説明する。図１はマイクロ波イオン源の概略縦断面
図であり、図２は一部を縦断面で示す斜視図であり、図
３は磁場計算による磁場ベクトルを示すベクトル図であ
り、図４は磁場計算による放電容器内部に面した引き出
し電極上での磁束密度分布を示す分布図である。

【００２９】図１乃至図４において、２１はマイクロ波
イオン源で、これは内幅寸法が２５ｃｍ、内高寸法が２
５ｃｍの角筒状の放電容器２２と、この放電容器２２の
外壁面にこれを取り囲むように高さ方向（図１における
上下方向）に離間して配設された第１、第２、第３の永
久磁石２３，２４，２５を備えて構成されており、２２
ａは放電容器２２の内壁である。

【００３０】そして、第１、第２、第３の永久磁石２
３，２４，２５はＳｍＣｏで形成され、上方側に位置す
る第１、第２の永久磁石２３，２４は断面形状が幅寸法
１６ｃｍ、厚さ寸法５．５ｃｍとなっていて、両永久磁
石２３，２４の上下方向の離間間隔が５．５ｃｍとなっ
ている。また最下方に位置する第３の永久磁石２５は断
面形状が幅寸法２．５ｃｍ、厚さ寸法４ｃｍとなってい
て、上方に位置する第２の永久磁石２４との離間間隔が
１．５ｃｍとなっている。

【００３１】さらに第１、第２、第３の永久磁石２３，
２４，２５は、隣接する磁石相互間の極性が相反する向
きに着磁されていると共に、それぞれの離間配設方向の
交差方向（図１における左右方向）に着磁されている。
そして、第３の永久磁石２５は放電容器２２の下端部の
取り出し開口２６の近傍に設けられている。

【００３２】これにより放電容器２２内には、磁力線２
７が模式的に図１に示すように隣接する磁石の間に渡る
ように形成される。すなわち、第１、第２の永久磁石２
３，２４による放電容器２２内の磁力線２７は大きく中
心部方向に張り出すようなものとなっている。これに対
し第２、第３の永久磁石２４，２５による放電容器２２
内の磁力線２７は、第３の永久磁石２５の着磁方向長さ
が短いために中心部方向の張り出しは少ないものとなっ
ている。

【００３３】このため、８７５ガウスの強磁場は２つの
第１、第２の永久磁石２３，２４が設けられている放電
容器２２の内壁２２ａに極めて近い部分に存在すること
になる。また放電容器２２の中央付近の磁場の強さは５
００ガウス程度となっている。

【００３４】さらに、放電容器２２の閉塞された上端面
には内部に２．４５ＧＨｚのマイクロ波を導入する導入
口２８が形成されており、この導入口２８には図示しな
い単一または複数のマイクロ波発振源に片端部が接続さ
れた導波管２９の他端部が接続されている。さらに放電
容器２２の下端部の取り出し開口２６には、引き出し孔
３０が形成された複数の引き出し電極３１がそれぞれの
間に絶縁材３２を介在させて取着されている。

【００３５】そして引き出し電極３１には図示しない電
源が接続されていて、それぞれに所定の電圧が印加され
るようになっている。なお放電容器２２には、図示しな
いが内部にプラズマを生成するためのガス、例えば水素
ガスを導入するガス導入口が設けられている。

【００３６】このように構成されたものでは、プラズマ
を生成するに際し放電容器２２の内部が１０^-3Ｔｏｒｒ
台の内部圧力に保たれ、プラズマ生成ガスである例えば
水素ガスの導入が行われ、導入口２８から周波数が２．
４５ＧＨｚのマイクロ波の導入がなされてプラズマを生
成する。そして、引き出し電極３１に所定の電圧を印加
することによって放電容器２２の内部に生成されたプラ
ズマからイオンが引き出される。

【００３７】この時の放電容器２２内の磁場の様子は、
図３に示す磁場ベクトルのベクトル図の通りのものとな
っている。これは説明を簡単にするために、紙面上の左
右方向にＸ軸を取り、上下方向にＹ軸を取り、さらに紙
面に垂直な方向にＺ軸を取り、原点は放電容器２２の中
心面におき、また放電容器２２はＺ軸方向には無限長と
仮定して磁場計算を行っている。そして磁場の方向を矢
印方向とし磁場の強さを矢印の長さとし、磁束密度が非
常に大きいところについては記載を省略して表してい
る。また、図４は同じ磁場計算による放電容器２２内部
に面した引き出し電極３１上での電極面に沿った磁束密
度分布を示す分布図である。

【００３８】そして、第１、第２の永久磁石２３，２４
がイオンを引き出す方向（上下方向）に離間して配設さ
れているので、放電容器２２の内壁２２ａ付近の磁場
は、第１、第２の永久磁石２３，２４が取り付けられた
部位近傍の限られた部位を除き弱いものとなり、また両
永久磁石２３，２４により形成される磁力線２７が放電
容器２２の中心面方向に張り出すものであるため、プラ
ズマの生成が内壁２２ａ付近に局在化するものでなく中
心面近傍でも生成される。

【００３９】さらに、第３の永久磁石２５が放電容器２
２の取り出し開口２６の近傍であると共に引き出し方向
の最下方側の位置に設けられているので、第２の永久磁
石２４から放出された磁力線のうち、引き出し方向の下
方側に張り出していた磁力線２７は第３の永久磁石２５
に引き寄せられ、放電容器２２の中心面近くには至らな
いことになる。その結果、引き出し電極３１が配設され
た放電容器２２の取り出し開口２６の近くに、弱磁場領
域が大きく広がることになる。

【００４０】この様子は、図４に放電容器２２の内部に
面した引き出し電極３１上での磁束密度分布を示した分
布図のように、磁束密度が５０ガウス以下の弱磁場領域
が、左右方向に約２０ｃｍ（Ｘ−Ｙ面内で）にわたって
確保されている。

【００４１】また、第３の永久磁石２５を着磁方向長さ
の短い磁石で構成したため、放電容器２２の中央部付近
への影響は小さく、中央部付近での磁束密度は５００ガ
ウス程度となっていて、マイクロ波と相互作用して高密
度のプラズマを生成するに充分な磁束密度が保たれてい
る。このような磁場分布の場合には、放電容器２２の内
部に面した引き出し電極３１付近でのプラズマ密度も、
略一様な分布となる。以上のように本実施例によれば、
放電容器２２の中央部付近の磁場にほとんど影響を与え
ることなしに、放電容器２２の内部に面した引き出し電
極３１近傍を略一様な弱磁場領域とすることができ、引
き出し電極３１の近傍に一様な密度分布の大面積のプラ
ズマを得ることができる。

【００４２】次に、第２の実施例のマイクロ波プラズマ
発生装置のひとつである半導体製造装置や化学処理装置
などのマイクロ波プラズマ源を図５により説明する。図
５はマイクロ波プラズマ源の概略縦断面図である。

【００４３】図５において、４１はマイクロ波プラズマ
源で、これは放電容器４２と下容器４３とによって形成
された角筒状の本体４４に、放電容器４２の外壁面にこ
れを外壁面を取り囲むように高さ方向（図５における上
下方向）に離間して配設された第１、第２、第３の永久
磁石４５，４６，４７を備え、下容器４３内に試料の半
導体基板４８等の載置台４９を備えて構成されている。

【００４４】第１、第２、第３の永久磁石４５，４６，
４７はＳｍＣｏで形成され、上方側に位置する第１、第
２の永久磁石４５，４６の断面形状は、最下方に位置す
る第３の永久磁石４７よりも幅及び厚さ共に寸法が大き
なものとなっている。

【００４５】そして第１、第２、第３の永久磁石４５，
４６，４７は、上方側に位置する第１、第２の永久磁石
４５，４６の上下方向の離間間隔が、最下方に位置する
第３の永久磁石４７と第２の永久磁石４６との離間間隔
よりも大きく取ってあり、第３の永久磁石４７は放電容
器４２の下端開口５０の近傍に設けられている。

【００４６】さらに第１、第２、第３の永久磁石４５，
４６，４７は、隣接する磁石相互間の極性が相反する向
きに着磁されていると共に、それぞれの離間配設方向の
交差方向（図５における左右方向）に着磁されている。

【００４７】これにより放電容器４２内には、磁力線５
１が模式的に図５に示すように隣接する磁石の間に渡る
ように形成される。すなわち、第１、第２の永久磁石４
５，４６による放電容器４２内の磁力線５１は大きく中
心部方向に張り出すようなものとなっている。これに対
し第２、第３の永久磁石４６，４７による放電容器４２
内の磁力線５１は、第３の永久磁石４７の着磁方向長さ
が短いために中心部方向の張り出しは少ないものとなっ
ている。

【００４８】そして、放電容器４２の中央部付近の磁場
の強さは、マイクロ波と相互作用して高密度のプラズマ
を生成するに充分な磁束密度が保たれ、また強磁場は２
つの第１、第２の永久磁石４５，４６が設けられている
放電容器４２の内壁面に極めて近い部分に存在すること
になる。

【００４９】また放電容器４２の下端開口５０には、絶
縁部材５２を介在させるようにして下容器４３の上端開
口５３が気密に取着されている。さらに放電容器４２の
上端を閉塞する上端板には、本体４４の内部に２．４５
ＧＨｚのマイクロ波を導入する導入口２８が形成されて
おり、この導入口２８には図示しないマイクロ波発振源
に片端部が接続された導波管２９の他端部が接続されて
いる。

【００５０】またさらに下容器４３の下部には排出口５
４が形成されており、この排出口５４には本体４４内を
所定ガスによる所定圧力の雰囲気にするための図示しな
い排気ポンプを連結する排出管５５が接続されている。
なお、本体４４には、図示しないが内部にプラズマを生
成するためのガスを導入するガス導入口が設けられてい
る。

【００５１】このように構成されたものでは、先ず下容
器４３内の上端開口５３と略同一面をなす載置台４９上
に、試料の半導体基板４８を載置する。続いて本体４４
内を所定圧力状態となるように排気しながら内部にプラ
ズマを生成するためのガスを導入し、導入口２８から周
波数が２．４５ＧＨｚのマイクロ波の導入を行ってプラ
ズマを生成する。そして、プラズマを放電容器４２の下
端開口５０から直接下容器４３に向けて引き出すように
し、試料の半導体基板４８上面にプラズマの照射を所定
の時間だけ行う。

【００５２】この時の放電容器４２内の磁場の様子は、
放電容器４２の下端開口５０近傍に第３の永久磁石４７
が設けられているので第１の実施例の場合のベクトル図
と同様傾向の磁場ベクトルを示すものとなっている。そ
して第１の実施例と同様に、プラズマ照射を行う試料の
半導体基板４８を載置する載置台４９が設けられている
下容器４３の上端開口５３、すなわち、放電容器４２の
下端開口５０近傍に、弱磁場領域が大きく広がることに
なり、ここでのプラズマ密度も、略一様な分布となる。

【００５３】以上のように本実施例によっても、放電容
器４２の中央部付近の磁場にほとんど影響を与えること
なしに、放電容器４２の下端開口５０近傍を略一様な弱
磁場領域とすることができる。そして、この部位に配設
される下容器４３の載置台４９部分に一様な密度分布の
大面積のプラズマを得ることができる。

【００５４】なお、上記の各実施例では放電容器２２，
４２の形状を角筒状とした直方体様としたが、円筒状や
その他の形状であってもよく、放電容器２２，４２の外
壁面に取り囲むように配設される第１、第２、第３の永
久磁石２３，２４，２５，４５，４６，４７も、放電容
器２２，４２の形状にあわせ、それを取り囲む形であれ
ばよい。また、第１、第２、第３の永久磁石２３，２
４，２５，４５，４６，４７は、それぞれ放電容器２
２、４２の壁面内に埋設するものであっても、また壁面
に取着するようにしても実施例と同様の効果が得られ
る。

【００５５】またなお、本発明は上記のイオン源やプラ
ズマ源の実施例のみに限定されるものではなく、マイク
ロ波放電を用いる他の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装置に適用されるもので、要旨を
逸脱しない範囲内で適宜変更して実施し得るものであ
る。

【００５６】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように本発明
は、マイクロ波を導入して内部にプラズマを生成する放
電容器に、これを取り囲むように３つの永久磁石が引き
出し方向に互いに離間して配設されていると共に、各永
久磁石が着磁方向を引き出し方向の交差方向とし且つ隣
接するものの極性を相反する向きとするよう着磁されて
いる構成としたことにより、大型化したものでも放電容
器から引き出すプラズマ密度を略一様な分布とすること
ができ、大面積のプラズマやビームの引き出しが行える
等の効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例であるマイクロ波イオン
源を示す概略縦断面図である。

【図２】本発明の第１の実施例の一部を縦断面で示す斜
視図である。

【図３】本発明の第１の実施例における磁場ベクトルを
示すベクトル図である。

【図４】本発明の第１の実施例における放電容器内部に
面した引き出し電極上での磁束密度分布を示す分布図で
ある。

【図５】本発明の第２の実施例であるマイクロ波プラズ
マ源を示す概略縦断面図である。

【図６】従来のマイクロ波イオン源の概略断面図であ
る。

【図７】比較例として示すマイクロ波イオン源の概略断
面図である。

【図８】比較例における磁場ベクトルを示すベクトル図
である。

【図９】比較例における放電容器内部に面した引き出し
電極上での磁束密度分布を示す分布図である。

【符号の説明】

２２…放電容器 ２３…第１の永久磁石 ２４…第２の永久磁石 ２５…第３の永久磁石 ２６…引き出し開口 ２７…磁力線 ２９…導波管 ３１…引き出し電極

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 放電容器の内部にマイクロ波を導入して
   プラズマを生成し、生成したプラズマあるいはプラズマ
   の粒子を前記放電容器外へ引き出すよう構成されたマイ
   クロ波プラズマ発生装置において、前記放電容器には該
   放電容器を取り囲むように３つの永久磁石が引き出し方
   向に互いに離間して配設されていると共に、前記永久磁
   石は着磁方向が引き出し方向の交差方向であって且つ隣
   接するものの極性が相反する向きとなるように着磁され
   ていることを特徴とするマイクロ波プラズマ発生装置。
2. 【請求項２】 引き出し方向の最下方側位置に配設され
   た永久磁石が、他の永久磁石よりも小さな起磁力を有す
   るものであることを特徴とする請求項１記載のマイクロ
   波プラズマ発生装置。