JPS6237900A - Plasma generator - Google Patents
Plasma generatorInfo
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- JPS6237900A JPS6237900A JP60175354A JP17535485A JPS6237900A JP S6237900 A JPS6237900 A JP S6237900A JP 60175354 A JP60175354 A JP 60175354A JP 17535485 A JP17535485 A JP 17535485A JP S6237900 A JPS6237900 A JP S6237900A
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。(57) [Summary] This bulletin contains application data before electronic filing, so abstract data is not recorded.
Description
【発明の詳細な説明】
（産業上の利用分野）
本発明は、アンテナと永久磁石とが一体化された構造を
有する電子サイクロトロン共鳴方式のプラズマ発生装置
に関する。 ・
（従来の技術）
電子サイクロトロン共鳴方式のプラズマ発生装置として
第６図に示される様な装置が知られている。図示される
ように、希薄気体が封入された放電管１０２の外周には
複数の空心コイル１０３が設置されており、これら空心
コイル１０３によってミラー閉じ込め型の磁場配位が形
成されている。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION (Field of Industrial Application) The present invention relates to an electron cyclotron resonance type plasma generation device having a structure in which an antenna and a permanent magnet are integrated. - (Prior Art) A device as shown in FIG. 6 is known as an electron cyclotron resonance type plasma generation device. As shown in the figure, a plurality of air-core coils 103 are installed around the outer periphery of a discharge tube 102 filled with diluted gas, and these air-core coils 103 form a mirror confinement type magnetic field arrangement.
ヘリカルアンテナ１０６により放電管１０２内にマイク
ロ波が放射されると、電子サイクロトロン共鳴によって
プラズマが発生する。When microwaves are radiated into the discharge tube 102 by the helical antenna 106, plasma is generated by electron cyclotron resonance.
（発明が解決しようとする問題点）
電子サイクロトロン共鳴方式のプラズマ発生装置は、フ
ィラメントや放電電極の劣化による問題が生じないとと
もに汚染が生じにくく、理想的なプラズマ発生装置であ
ると考えられている。しかしながら、使用する放電管に
合わせて共鳴磁場発生のための磁石を所定の位置に配置
しなければならず、そのための設計、試作が面倒であり
、手軽に電子サイクロトロン共鳴方式によりプラズマを
発生することができないという問題点があった。(Problems to be Solved by the Invention) Electron cyclotron resonance type plasma generators are considered to be ideal plasma generators because they do not cause problems due to deterioration of filaments or discharge electrodes, and are less prone to contamination. . However, it is necessary to place a magnet for generating a resonant magnetic field in a predetermined position according to the discharge tube used, and the design and prototyping for this is troublesome, and it is difficult to easily generate plasma using the electron cyclotron resonance method. The problem was that it was not possible.
本発明の目的はかかる問題点を解決することにある。An object of the present invention is to solve such problems.
（問題点を解決するための手段）
上記問題点は、空間中に電磁波を輻射するアンテナ、お
よびこのアンテナの近傍に設けられ共鳴磁場を形成する
永久磁石から構成されるプラズマ発生装置を用いること
により解決される。(Means for solving the problem) The above problem can be solved by using a plasma generation device consisting of an antenna that radiates electromagnetic waves into space and a permanent magnet that is installed near this antenna and forms a resonant magnetic field. resolved.
（作用）
本発明のプラズマ祭主装置の永久磁石によって共鳴磁場
が形成されるが、この共鳴磁場中でサイクロトロン運動
を行う電子はアンテナから放射される電磁波のエネルギ
ーを共鳴的に吸収して、希薄気体を電離するようになり
プラズマが発生する。(Function) A resonant magnetic field is formed by the permanent magnet of the plasma host device of the present invention, and the electrons performing cyclotron motion in this resonant magnetic field resonantly absorb the energy of the electromagnetic waves radiated from the antenna, and the diluted gas becomes ionized and a plasma is generated.
（発明の効果）
本発明のプラズマ発生装置においては、電磁波を放射す
るアンテナの近傍に共鳴磁場を形成する磁石が一体的に
設けられており、この本発明のプラズマ発生装置を手持
の放電管（真空容器）内に設置することによって手軽に
電子サイクロトロン共鳴によりプラズマを発生すること
ができる。また、本発明においては共鳴磁場を形成する
磁石として永久磁石が使用されているので、装置が非常
に安価でかつコンパクトになる。(Effects of the Invention) In the plasma generation device of the present invention, a magnet that forms a resonant magnetic field is integrally provided near the antenna that radiates electromagnetic waves, and the plasma generation device of the present invention can be attached to a hand-held discharge tube ( Plasma can be easily generated by electron cyclotron resonance by installing it in a vacuum container. Further, in the present invention, since a permanent magnet is used as a magnet for forming a resonant magnetic field, the apparatus becomes very inexpensive and compact.
（実施例）
以下、本発明を図面を参照しつつ詳細に説明する。第１
図は本発明の第１実施例の斜視図であり、第２図は第１
図の断面図である。同軸線１０の外導体１１の端部外側
には共鳴磁場を形成する筒状の永久磁石１３が嵌合固設
されている。永久磁石１３の一方の端面１３ａには金属
円板１５が付設されており、この金属円板１５は同軸線
１０の外導体１１と電気的に接続されている。同軸線１
１の中心導体１４は、金属円板１５を越えてまっすぐ伸
びた後、はぼ永久磁石１３の外径の大きさのらせんを描
きつつ後戻りし、金属円板１５と電気的に接続されてい
る。この中心導体１４のらせん部分がアンテナ１７とし
て機能する。永久磁石１３は一方の端面１３ａがＳ極に
、他方の端面１３ｂがＮ極となるように磁化されている
。従って、磁力線１８はＮ極の端面１３ｂから磁石の内
側と外側を貫ぬいてＳ極の端面１３ａに閉じており、磁
石１３の内側と外側とに局所的なミラー磁場が形成され
る。強度Ｂｃｅの磁場中でサイクロトロン運動を行う電
子１９はアンテナ１７から放射される周波数ｆ＝ｅ−Ｂ
ｃｅ／２πｍｅの電磁波のエネルギーを共鳴的に吸収す
る。これによって電子のエネルギーが、ミラー磁場発生
位置に存在するガス原子の電離エネルギー以上になると
、この原子を電離する。この過程は雪崩的に進行し、プ
ラズマが発生する。このプラズマは磁石１３のミラー磁
場によって捕捉され、さらにアンテナ１７からの高周波
電力を吸収して、高温プラズマが形成される。本実施例
においては、磁石１３の外側の広い真空空間及び磁石１
３が位置する箇所の外導体１１の内部空間がプラズマと
高周波電磁波との相互作用領域となる。(Example) Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the drawings. 1st
The figure is a perspective view of the first embodiment of the present invention, and FIG.
FIG. A cylindrical permanent magnet 13 that forms a resonant magnetic field is fitted and fixed outside the end of the outer conductor 11 of the coaxial line 10. A metal disk 15 is attached to one end surface 13a of the permanent magnet 13, and this metal disk 15 is electrically connected to the outer conductor 11 of the coaxial line 10. coaxial line 1
The center conductor 14 of 1 extends straight beyond the metal disk 15, then moves back while drawing a spiral approximately the same size as the outer diameter of the permanent magnet 13, and is electrically connected to the metal disk 15. . This spiral portion of the center conductor 14 functions as an antenna 17. The permanent magnet 13 is magnetized so that one end surface 13a becomes an S pole and the other end surface 13b becomes an N pole. Therefore, the magnetic lines of force 18 penetrate from the N-pole end face 13b to the inside and outside of the magnet and close to the S-pole end face 13a, and a local mirror magnetic field is formed inside and outside the magnet 13. Electrons 19 performing cyclotron motion in a magnetic field with intensity Bce are radiated from antenna 17 at frequency f = e-B
Resonantly absorbs ce/2πme electromagnetic wave energy. As a result, when the energy of the electron exceeds the ionization energy of the gas atom existing at the mirror magnetic field generation position, this atom is ionized. This process progresses like an avalanche and generates plasma. This plasma is captured by the mirror magnetic field of the magnet 13 and further absorbs high frequency power from the antenna 17, forming high temperature plasma. In this embodiment, a large vacuum space outside the magnet 13 and a large vacuum space outside the magnet 1
The internal space of the outer conductor 11 where 3 is located becomes an interaction area between plasma and high-frequency electromagnetic waves.
第３図は、本発明の第２実施例の概略図である。FIG. 3 is a schematic diagram of a second embodiment of the invention.
同軸線１０の外導体１１の端部外側には、第１実施例と
同様に筒状の永久磁石１３が嵌合固設されているが、ら
せん状アンテナ１７は永久磁石１３が位置する箇所で外
導体１１の内部に設置されている。らせん状アンテナ１
７の端部は、外導体１１に電気的に接続されている。永
久磁石１３は第１実施例と同様に一方の端面１３ａがＳ
極に、他方の端面１３ｂがＮ極になるように磁化されて
いる。従って、形成される共鳴磁場は局所的なミラー磁
場となる。この磁場配位空間中に高周波電力を供給する
ことによりプラズマが発生される。A cylindrical permanent magnet 13 is fitted and fixed on the outside of the end of the outer conductor 11 of the coaxial line 10 as in the first embodiment, but the helical antenna 17 is located at the location where the permanent magnet 13 is located. It is installed inside the outer conductor 11. Helical antenna 1
The end portion of 7 is electrically connected to the outer conductor 11 . One end surface 13a of the permanent magnet 13 is S as in the first embodiment.
The other end surface 13b is magnetized as a north pole. Therefore, the generated resonant magnetic field becomes a local mirror magnetic field. Plasma is generated by supplying high frequency power into this magnetic field coordination space.
本実施例においては、磁石１３が位置する箇所の外導体
１１の内部空間がプラズマと高周波電磁波との相互作用
領域として活用される。In this embodiment, the internal space of the outer conductor 11 where the magnet 13 is located is utilized as an interaction area between plasma and high-frequency electromagnetic waves.
第４図は本発明の第３実施例の斜視図である。FIG. 4 is a perspective view of a third embodiment of the present invention.
同軸線１０の外導体１１の端部外側には、第１実施例と
同様に筒状の永久磁石１３が嵌合固設されている。また
、この永久磁石１３も第１実施例と同様に一方の端面１
３ａがＮ極に、他方の端面１３ｂがＳ極になるように磁
化されている。磁石１３の一方の端面１３ａには円板状
の第１の電極３２が付設されており、この電極３２は同
軸線１０の外導体１１と電気的に接続されている。同軸
線１０の中心導体１４は、電極３２を越えてまっすぐ伸
ばされており、この中心導体１４の先端には、第１の電
極３２と対向する円板状の第２の電極３３が取り付けら
れている。同軸線１０の外導体１１と中心導体１４とは
これら第１および第２の電極によって形成されるアンテ
ナ１７を介して接続する形態となる。同軸線１０に高周
波電力が入力されると、第１の電極３２と第２の電極３
３との間から電磁波が空間中に放射される。この放射さ
れた電磁波と磁石Ｉ３とによって形成される共鳴磁場に
よって上記実施例と同様にしてプラズマが発生される。A cylindrical permanent magnet 13 is fitted and fixed on the outside of the end of the outer conductor 11 of the coaxial line 10, as in the first embodiment. Further, this permanent magnet 13 also has one end face 1 as in the first embodiment.
3a is magnetized as a north pole, and the other end surface 13b is magnetized as a south pole. A disk-shaped first electrode 32 is attached to one end surface 13 a of the magnet 13 , and this electrode 32 is electrically connected to the outer conductor 11 of the coaxial line 10 . The center conductor 14 of the coaxial line 10 extends straight beyond the electrode 32, and a disk-shaped second electrode 33 facing the first electrode 32 is attached to the tip of the center conductor 14. There is. The outer conductor 11 and center conductor 14 of the coaxial line 10 are connected via an antenna 17 formed by these first and second electrodes. When high frequency power is input to the coaxial line 10, the first electrode 32 and the second electrode 3
Electromagnetic waves are radiated into space from between 3 and 3. Plasma is generated by the resonant magnetic field formed by the radiated electromagnetic waves and the magnet I3 in the same manner as in the above embodiment.
本実施例においては、第１の電極３２と第２の電極３３
とによって発生される電磁波の放射領域と磁石１３によ
る共鳴磁場との重なり部分がプラズマと高周波電磁波と
の相互作用領域となる。In this embodiment, the first electrode 32 and the second electrode 33
The area where the radiation region of the electromagnetic waves generated by the plasma and the resonant magnetic field of the magnet 13 overlap becomes the interaction region between the plasma and the high-frequency electromagnetic waves.
第５図は本発明のプラズマ発生装置を使用するＣＶＤ装
置の概略図である。磁石によって形成される磁場配位と
アンテナとの位置関係等が予め最適となるように設定さ
れた第１実施例のプラズマ発生装置５０が、通常の真空
容器（放電管）５１の内部に配置されている。この真空
容器５１の内部は真空排気系５３で高真空に排気される
。その後、真空容器５１内にガス供給系５４からシラン
ガス等の成膜用ガスが導入される。この状態でプラズマ
発生装置５０に高周波発振器５５により高周波電力を供
給すると、プラズマが発生され、成、膜用ガスが解離さ
れる。解離により作り出された固体種は基板５２上に堆
積し、非晶質シリコン膜、多結晶シリコン膜が形成され
る。なお、成膜用ガスの代わりにエツチング用ガスを用
いることにより基板５２をエツチングすることができる
が、いずれにしても、本発明のプラズマ発生装置を用い
ると手軽に電子サイクロトロン方式によってプラズマを
発生することができる。FIG. 5 is a schematic diagram of a CVD apparatus using the plasma generation apparatus of the present invention. The plasma generator 50 of the first embodiment, in which the positional relationship between the magnetic field configuration formed by the magnet and the antenna is set in advance to be optimal, is placed inside a normal vacuum vessel (discharge tube) 51. ing. The inside of this vacuum container 51 is evacuated to a high vacuum by a vacuum evacuation system 53. Thereafter, a film-forming gas such as silane gas is introduced into the vacuum container 51 from the gas supply system 54 . In this state, when high frequency power is supplied to the plasma generator 50 by the high frequency oscillator 55, plasma is generated, and the film forming gas is dissociated. The solid species created by the dissociation are deposited on the substrate 52, forming an amorphous silicon film and a polycrystalline silicon film. Note that the substrate 52 can be etched by using an etching gas instead of a film-forming gas, but in any case, using the plasma generator of the present invention, plasma can be easily generated by an electron cyclotron method. be able to.
第１図は本発明の第１実施例の斜視図、第２図は第１図
の断面図、
第３図は本発明の第２実施例の斜視図、第４図は本発明
の第３実施例の斜視図、第５図は本発明のプラズマ発生
装置を使用するＣＶＤ装置の概略図、
第６図は従来の電子サイクロトロン方式のプラズマ発生
装置の断面図である。
１０・・・・・・同軸線、 １１・・・・・・外導体、
１３・・・・・・永久磁石、 １４・・・・・・中心導
体、１７・・・・・・アンテナ、 １８・・・・・・
磁力線、３２．３３・・・・・・電極、
５０・・・・・・本発明のプラズマ発生装置、５１・・
・・・・真空容器、 ５２・・・・・・基板、５３・・
・・・・真空排気系、 ５４・・・・・・ガス供給系、
５５・・・・・・高周波発振器。
第６図1 is a perspective view of a first embodiment of the present invention, FIG. 2 is a sectional view of FIG. 1, FIG. 3 is a perspective view of a second embodiment of the present invention, and FIG. 4 is a perspective view of a third embodiment of the present invention. FIG. 5 is a perspective view of an embodiment, FIG. 5 is a schematic diagram of a CVD apparatus using the plasma generation apparatus of the present invention, and FIG. 6 is a sectional view of a conventional electron cyclotron type plasma generation apparatus. 10... Coaxial line, 11... Outer conductor,
13...Permanent magnet, 14...Center conductor, 17...Antenna, 18...
Lines of magnetic force, 32.33... Electrode, 50... Plasma generator of the present invention, 51...
...Vacuum container, 52...Substrate, 53...
...Vacuum exhaust system, 54...Gas supply system,
55...High frequency oscillator. Figure 6
Claims (1)
ナの近傍に設けられ共鳴磁場を形成する永久磁石から構
成されるプラズマ発生装置。A plasma generation device consisting of an antenna that radiates electromagnetic waves into space, and a permanent magnet that is installed near the antenna and forms a resonant magnetic field.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60175354A JPH0736359B2 (en) | 1985-08-09 | 1985-08-09 | Plasma generator |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60175354A JPH0736359B2 (en) | 1985-08-09 | 1985-08-09 | Plasma generator |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6237900A true JPS6237900A (en) | 1987-02-18 |
| JPH0736359B2 JPH0736359B2 (en) | 1995-04-19 |
Family
ID=15994604
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60175354A Expired - Fee Related JPH0736359B2 (en) | 1985-08-09 | 1985-08-09 | Plasma generator |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0736359B2 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0472045A1 (en) * | 1990-08-20 | 1992-02-26 | Hitachi, Ltd. | Method and apparatus for controlling plasma processing |
-
1985
- 1985-08-09 JP JP60175354A patent/JPH0736359B2/en not_active Expired - Fee Related
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0472045A1 (en) * | 1990-08-20 | 1992-02-26 | Hitachi, Ltd. | Method and apparatus for controlling plasma processing |
| US5266364A (en) * | 1990-08-20 | 1993-11-30 | Hitachi, Ltd. | Method and apparatus for controlling plasma processing |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0736359B2 (en) | 1995-04-19 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |