KR102107510B1 - 기체 매질로부터 전자 사이클로트론 공명(ｅｃｒ)에 의해 축을 따라 고범위 플라즈마를 생성시키기 위한 장치 - Google Patents

Abstract

처리 챔버 내로 마이크로파를 전달하기 위해 중앙 도체(1) 및 외부 도체(2)로 각각 형성된 두 개 이상의 동축 도파관(4)을 포함하는 플라즈마 생성 장치는, 두 개 이상의 전자파 주입 가이드(4)가 일방향으로 길게 연장된 자기 회로(21, 22)와 결합되며, 상기 자기 회로는 상기 도파관들에 가까운 ECR 조건을 달성할 수 있는 자기장을 생성시키는 것에 의해 상기 도파관(4)들을 둘러싼다.

Description

기체 매질로부터 전자 사이클로트론 공명(ＥＣＲ)에 의해 축을 따라 고범위 플라즈마를 생성시키기 위한 장치{DEVICE FOR GENERATING PLASMA HAVING A HIGH RANGE ALONG AN AXIS BY ELECTRON CYCLOTRON RESONANCE (ＥＣＲ) FROM A GASEOUS MEDIUM}

본 발명은 기체 매질로부터 전자 사이클로트론 공명(ECR)에 의한 플라즈마 생성 기술 분야, 특히 진공 표면 처리 분야에 관한 것이다.

본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 기술자들에게 완벽하게 알려져 있는 바와 같이, 전자 사이클로트론 공명은 파동 주파수와 동일하게 되는 자기장 선들 주위의 전자의 사이클로트론 운동의 주파수에 대해 충분히 강한 전자파 및 정적 자기장이 동시에 적용될 때 생성된다. 따라서, 전자들은 파동 에너지를 흡수한 다음 플라즈마를 형성시키기 위해 이 파동 에너지를 기체로 전송할 수 있다. 전자 사이클로트론 공명에 의해 생성된 플라즈마는 금속제 또는 비금속제 부재의 표면 처리, 예를 들면 이온 에칭에 의한 부재의 세척, PVD 방법에 대한 이온 보조, PCVD 코팅을 형성하기 위한 기체종의 활성화 등에 사용될 수 있다. 이러한 플라즈마 처리 방법은 특히 기계공학, 광학, 부식 방지 또는 발전용 표면 처리 분야에서 사용될 수 있다.

종래 기술의 기술적 수준에 따르면, 대부분의 플라즈마 처리들은 축을 따라 큰 확장을 갖는 플라즈마를 갖는 발생원을 요구한다. 확장된 플라즈마를 생성시키기 위한 어떤 방식은 작은 치수의 다수의 발생원을 병치하는 것이다. 이러한 예는 유럽특허 EP 1075168호에 개시되어 있으며, 이 특허에서 플라즈마는 다수 극성의 ECR 발생원을 병치시키고, 이에 따라 다극성(multi-dipolar) 구조를 생성시키는 것에 의해 생성된다. 이 특허에서 개시된 구성은 도 1에 도시되어 있다. 마이크로파 주파수에서의 전자 사이클로트론 공명(ECR)은 전력 배분이 매우 쉽게 실행될 수 있기 때문에 이러한 다중 발생원에 매우 적합한 기술이다. 그러나, 이러한 단순한 발생원들의 병치에 의해 매우 양호한 증착 균일도(deposition uniformity)를 얻는 것은 어렵다. 더욱이, 이러한 발생원들의 다극성 구조는 플라즈마가 피처리 기재를 향하는 것이 불가능하며, 이에 따라 벽들을 향해 플라즈마의 손실이 상당하게 발생된다. 이러한 손실은 전력 손실에 상응하며, 증착 속도를 제한하게 된다.

다른 ECR 발생원들은 플라즈마를 피처리 기재들에 더 많이 향하게 하는 것에 의해 손실을 감소시키는 자기장 배위(magnetic configuration)들을 갖는다. 이는, 예를 들어 국제공개 WO 2008/017304호(도 2 참조)에 개시된 발생원의 경우에 해당된다. 이 문헌에서 특정된 바와 같이, 나란히 배치된 이러한 다수의 발생원들은 단일 발생원의 크기를 초과하는 폭에 걸쳐 처리를 허용한다. 그러나, 이러한 구성은 양호한 처리 균일도를 제공하지 않을 것이며, 필연적으로, 발생원들 사이의 자기적 상호작용(magnetic interaction)에 의해 발생원들이 접촉되어 플라즈마의 강도를 저하시킬 것이다.

중요한 고유의 일방향 확장을 갖는 다른 ECR 플라즈마 발생원들이 존재한다. 이러한 발생원들은 독일특허 DE　4136297호, 독일특허 DE 19812558호 및 국제공개 WO 2005/027595호에 개시되어 있다. 이들 발생원들의 공통점은, 실제 플라즈마는 동축 구조(coaxial structure) 또는 중공의 도파관(hollow waveguide)의 외부 도체의 일부를 형성한다는 것이다. 도 3은 종래기술의 독일특허 DE 19812558호에 대응하는 것으로서, 이러한 발생원의 구조를 대표적으로 도시한다. 독일특허 DE 4136297호의 발생원은 플라즈마로부터 도파관의 내부를 분리하는 유전체로 이루어진 중공 실린더를 포함한다. 이 요소의 단점은 그의 표면 상의 임의의 전도성 증착이 플라즈마의 형성을 방해할 수 있다는 것이다. 예를 들면, 이러한 발생원은 스트리핑(stripping)에 의한 금속 증기가 유전체를 오염시킬 수 있기 때문에 금속 부품들의 스트리핑에 사용할 수 없다. 비록 독일특허 DE 19812558호 및 국제공개 WO 2005/027595호의 발생원들은 이러한 오염에 잠재적으로 덜 민감하지만, 이들 발생원들은 플라즈마 유동을 피처리 부품들을 향하여 최적화하지 않는다.

본 발명은, 간단하고 확실히, 효율적이고 합리적인 방식으로 이러한 단점들을 극복하는 것을 목적으로 한다.

본 발명에서 해결하는 것을 목적으로 문제는, 피처리 기재를 향하여 플라즈마를 향하게 하고, 이에 따라 벽들을 향한 손실을 감소시키며, 또한 그의 표면에 형성되는 임의의 전도성 증착에 둔감할 수 있는, 양호한 균일도를 갖는 선형 플라즈마 발생원을 제공하는 것이다.

이러한 문제를 해결하기 위해, 기체 매질로부터의 전자 사이클로트론 공명(ECR)에 의해 플라즈마를 생성시키는 장치를 제공하며, 상기 장치는, 마이크로파들을 처리 챔버 내로 보내기 위한 중앙 도체와 외부 도체로 형성된 두 개 이상의 동축 도파관을 포함하며, 두 개 이상의 전자파 주입 가이드는 일방향으로 길게 연장된 자기 회로와 결합되며, 상기 자기 회로는 도파관들에 가까운 ECR 조건을 달성할 수 있는 자기장을 생성하는 것에 의해 상기 도파관들을 둘러싸도록 설계되고 개발되었다. 근접성은 인젝터의 안테나에 의해 주로 인터셉트되는 ECR 영역을 가로지르는 자기장 선 없이, ECR 영역이 안테나에 가능한 한 근접해야한다는 것을 의미한다.

이들 특징들은, 전자파의 주입이 점 형상(point-shaped)이며, 인젝터(4)를 둘러싸고 동축 도파관(1, 2)과 안테나(5, 6 또는 7)로 형성되는 인젝터(4)를 리콜(recalling)하는 자석 시스템(20)의 분야에서의 (도 4의 화살표 "50"으로 상징되는) 전자 이동에 의해 평활화된다는 사실에서 나타난다. 이동(drift)은 자력선(40)들에 수직인 전자의 느린 운동을 나타낸다. 이러한 운동은 이들 자력선들의 구배 및 곡률에 의한 것이다. 실제로, 이동에 의해, 두 개의 인젝터 사이의 공간은 이 인젝터의 공명 영역(resonance area)들에서 발생하는 열전자(hot electron)들을 수용한다. 전자들의 이동에 따라 전자들은 이온을 생성함으로써 자신의 에너지를 잃게 된다. 이온화 속도는 인젝터로부터 거리가 증가함에 따라 감소하지만, 두 개의 대향하는 이동을 서로에 대해 부가함으로써, 발생원의 강도가 그의 장변(longer side)을 따르는 위치에 따라 약간 변화한다.

이들 손실을 제한하기 위해 전자들에 대한 자기 트랩(magnetic trap)을 형성하는 문제를 해결하기 위해, 자기 회로는 도파관들 가까이에 반대 극성의 두 개의 자극을 갖는다. 제1 자극은 도파관(들)을 둘러싸는 제1 라인을 형성하며, 제2 자극은 상기 제1 라인을 둘러싸는 제2 라인을 형성한다.

본 발명에 따르면, 웨이브 인젝터(wave injector)들은 안테나 내에서 종단되는 그들의 중앙 도체를 갖는 동축 가이드들에 의해 형성된다는 것을 상기하여야 한다. 현재, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 기술자들에게 명확하지는 않지만, 이러한 시스템은, 청구범위에서와 같이 일방향으로 길게 연장된 자기 회로는, 예를 들어 전술한 국제공개 2008/017304호의 발생원의 경우에서와 같은, 주입 지점을 둘러싸도록 ECR 영역을 사용하지 않기 때문에, 이러한 시스템이 기능할 수 있다. 실제로, 에너지를 플라즈마로 전달하는 것은 더 어려우며, 이는 첫째, 인젝터에 가까운 ECR의 체적이 작고, 둘째로, 안테나의 환경이 균질하지 않기 때문이며; 웨이브는 회전 대칭(symmetry of revolution)을 갖는 가이드로부터 대칭성을 가지고 있지 않는 매체(플라즈마) 내로 통과하며, 이에 따라 웨이브는 부분적으로 반사된다. 이 제2 관점은 플라즈마를 점화할 때 시스템이 천이(transition)를 겪고; 플라즈마 점화 전에는 매체(진공)가 균질하지만 이후에는 더 이상 균질하지 않기 때문에, 특히 문제가 된다. 이러한 천이는 관리하기 어려운 임피던스 변화를 생성한다. 인젝터들에는 일반적으로 임피던스 정합 장치(impedance matching device)가 장착되어 있지만, 이러한 장치는 일반적으로 수동이며 공정 동안 조정을 받을 수 없다.

이들 서로 다른 이유에 대해, 길게 연장된 자석 시스템을 갖는 장치 동작에 특히 적합한 다른 형상의 안테나를 개발할 필요가 있었다.

이를 달성하기 위해, 제 1 실시예에 있어서, 중앙 도체는 상기 가이드의 내부를 보호하도록 도파관의 개구부보다 큰 직경의 동심의 디스크를 구비하며, 이 디스크는 ECR 영역에 가능한 한 근접하게 배치되고, 중앙 도체와 동축 정렬로 배열된 로드(rod)가 세워져 있다.

제2 실시예에 있어서, 중앙 도체는 자기 회로의 긴 축을 따라 길게 연장된 플레이트에 의해 종단되며, 상기 플레이트의 단부들 중 적어도 하나는 단락(short-circuit)을 생성시키기 위해 발생원의 표면과 접촉하도록 배치되는 피팅부(fitting)를 포함하며, 플레이트의 폭은 도파관 개구부보다 크다.

플레이트의 폭은 그의 전체 길이를 따라 일정하거나, 또는 플레이트 폭은 상기 도체의 상기 적어도 하나의 측면에 대하여 중앙 도체로부터 거리가 증가함에 따라 감소한다.

본 발명의 기초가 되는 특성들에 기초하여, 장치는 냉각 회로를 갖는 본체를 포함하는 처리 챔버의 경우에 적용 가능하며, 상기 본체는 제1 극성에 따른 자석의 제1 라인 및 반대 극성에 따르고 제1 라인을 둘러싸는 자석의 제2 라인으로 형성된 길게 연장된 자기 회로의 조립체를 위한 하우징을 포함하며, 이 하우징은 본체의 두께를 가로질러 형성된 구멍들에 조립된 도파관들을 둘러싸며, 자석의 제1 및 제2 라인은 강자성 플레이트에 의해, 플라즈마에 대향된 측면 상에 접속되며, 본체 및 자석 시스템은 아마그네틱 차폐(amagnetic shield)에 의해 플라즈마로부터 분리된다.

안테나의 다른 가능한 형상을 고려하는 것은 안테나들을 길게 연장된 자석 시스템의 동작에 적응시키기 위한 것이다.:

- 각각의 가이드의 중앙 도체 양쪽은 양호한 전기적 접촉으로 본체 내로 삽입된 외부 도체에 대하여 중심이 맞춰진 원통형 로드이며, 유전체 창(dielectric window)은 안테나로서 사용되는 로드가 세워져 있는 디스크로 덮여지는 개구부 아래에서 가이드 내부에 위치된다.

- 또는, 각각의 가이드의 중앙 도체는 양호한 전기적 접촉을 형성하는 것에 의해 본체 내에 삽입된 외부 도체에 대하여 중심이 맞춰진 원통형 로드이며, 유전체 창은 개구부 아래에서 가이드 내부에 위치되고, 인젝터들의 축을 따르는 길게 연장된 플레이트로 덮여지며, 상기 긴 플레이트는 자기 회로의 원형 단부에 위치된 도파관에 대한 중앙 도체에 대하여 비대칭이며, 긴 플레이트는 대향 단부의 방향으로만 연장되며, 자기 회로의 선형 부분에 위치된 도파관에 대한 중앙 도체에 대하여 대칭이며, 각각의 길게 연장된 부분에는 단락으로서 사용된 피팅부가 제공된다.

본 발명은 첨부하는 도면들을 참조하여 이하에서 더 상세히 설명된다.

도 1은 유럽특허 EP 1075168호에 개시된 종래 기술을 개략적으로 도시하는 도면이다.
도 2는 국제공개 WO 2008/017304호에 개시된 종래 기술을 개략적으로 도시하는 도면이다.
도 3은 독일특허 DE 19812558호에 개시된 종래 기술을 개략적으로 도시하는 도면이다.
도 4는 본 발명의 원리를 개략적으로 도시하는 도면이다.
도 5a 및 도 5b는 본 발명에 따른 자석 구조체의 가능한 실시예들을 도시하는 도면들이다.
도 6은 본 발명에 따른 안테나의 제1 형상을 도시하는 도면이다.
도 7a, 도 7b 및 도 7c는 본 발명에 따른 안테나의 다른 형상들을 도시하는 도면들이다.
도 8은 마이크로파 유입구의 높이에서의 단면을 갖는 본 발명의 제1 실시예의 사시도이다.
도 9는 마이크로파 인젝터들의 평면에서의 단면과 이 평면에 수직인 두 개의 인젝터 사이의 제2 단면을 갖는 본 발명의 제2 실시예의 사시도이다.

본 발명의 기본 원리, 즉, 다수의 마이크로파 인젝터를 둘러싸는 길게 연장된 자기 회로는 도 4 및 도 5에 개략적으로 도시되어 있다.

자기 회로는, 발생원의 표면 근방에, 전자들에 대한 자기 트랩을 형성하도록 반대 극성의 두 개의 자극을 갖는다. 제1 자극은 전자파의 주입 가이드(4)들을 둘러싸는 제1 라인(21)을 형성하며, 제2 자극은 이 제1 라인을 둘러싸는 제2 라인(22)을 형성한다.

도 5는 자기 회로에 대한 두 가지 가능한 형태를 도시한다. 첫 번째의 한가지 형태(도 5a 참조)는 형성하는 것이 용이하다는 장점이 있지만, ECR 영역이 직선 부분에서 인젝터에 접선 방향이다. 두 번째 형태(도 5b 참조)는 인젝터들에 가까운 ECR 체적을 최적화하기 위해 시도한다.

자석 구조체의 2극의 상대적인 힘을 설정함으로써, 피처리 기재들을 향하는 플라즈마 유동에 영향을 미칠 수 있다. 예를 들면, 회로(22)의 외부 자극을 강화시킴으로써, 2 플라즈마 스트립들은 직선 부분으로부터 발생원의 전방의 공간 내로 수렴될 것이며, 이 위치에서 부품 처리 속도를 향상시킬 수 있다. 이는 진공 인클로저(vacuum enclosure)의 벽들이 폐쇄되는 경우 측방향 손실을 감소시키는 데 유용하다. 그러나, 회로(21)의 내부 자극이 강화되는 경우, 2 플라즈마 스트립은 서로로부터 떨어져 측방향으로 시프트된다. 어떤 경우들에서는, 이는 예를 들어 원통형 표면과 같은 이점을 제공하며, 이에 따라 이 원통형 표면에 접하는 2 처리 영역이 생성될 수 있는 이점이 될 수 있다.

웨이브 인젝터들은 안테나 내에서 종단되는 그들의 중앙 도체를 갖는 동축 가이드들에 의해 형성된다.

본 발명은 안테나 형상을 최적화하기 위해 두 가지 방식을 제공한다.

하기의 수치 예들은, 17 mm의 내경을 갖는 외부 도체들과 8 mm의 외경을 갖는 내부 도체들을 갖는 동축 도파관들을 포함하는 플라즈마 발생원에 대해 주어져 있다.

도 6에 도시된 제1 실시예에 있어서, 중앙 도체는(1) 디스크(5) 내에서 제1 넓이를 갖는다. 이러한 디스크는 가능한 증착으로부터 가이드의 내부를 보호하고 ECR 영역에 가능한 한 가깝게 웨이브를 가져올 수 있는 도파관(1, 2)의 개구부보다 큰 직경을 갖는다. 실제로, 그의 가장자리는 ECR 영역으로부터 몇 mm 떨어져 위치된다. 디스크는 몇 mm, 전형적으로 1 내지 5 mm 범위의 두께를 가지며, 발생원의 표면에는 몇 mm, 이롭게는 2 내지 5 mm의 슬롯이 형성된다. 이 디스크에는 중앙 도체(1)에 연속되는 로드(6)가 세워져 있다. 이 로드는 λ/8 내지 λ/2(λ는 마이크로파 파장임) 범위의 길이를 갖는다. 정확한 길이는 디스크 직경과 ECR 영역의 형상에 의존한다. 안테나는 이 로드의 길이를 조정함으로써 최적화된다. 예를 들면, 디스크가 25 mm 직경을 갖는 실시예에서, 로드에 대한 최적의 길이는 122.4 mm 파장(2.45 GHz)에 대해 30 내지 35 mm 범위이다. 따라서, 그의 회전 대칭에도 불구하고, 이 안테나는 플라즈마에 대한 마이크로파 장(microwave field)의 양호한 결합을 생성한다. 로드의 기능은 진공 임피던스를 플라즈마에 일치시키는 것이다.

제2 실시예에 있어서, 중앙 도체는, 회전 대칭이 아니며 자석 시스템(도 7a 및 도 7b 참조)의 긴 축을 따라 길게 연장되는 몇 mm의 두께를 갖는 플레이트(7) 내에서 종단된다. 이 플레이트는 횡방향으로 도파관의 개구부를 지나 연장되어 ECR 영역으로부터 몇 mm에서 종단된다. 그의 총 길이는 λ/4 내지 λ 범위의 길이를 갖는다. 이 길이를 조절함으로써, 플라즈마를 향하는 결합을 최적화할 수 있다. 플레이트의 단부들에는 단락을 생성하도록 발생원의 표면과의 접촉부(8)가 위치되며, 이에 따라 이웃하는 플레이트를 향해 마이크로파들을 방사하는 것을 회피한다. 이러한 단락은 이 위치에서 전계의 노드(node)를 생성하도록 웨이브를 강제시킨다. 웨이브는 반사되어 주입 지점으로 복귀한다. 웨이브가 이 주입 지점에 도달할 때, 주입 지점과 접지 복귀 사이의 거리는 반사파의 위상을 설정한다. 이 거리를 변경함으로써, 플라즈마에 의해 반사된 웨이브의 이 위상을 조정하는 것이 가능하다. "자연 발생적(natural)" 해법은, 플레이트의 전체 길이가 λ/2, 즉, 2.45 GHz 주파수에 대해, 여기서 2 단부들 사이에서 정상파(stationary wave)를 형성하는 길이, 61 ㎜인 것으로 여겨진다. 그러나, 실제 경우에 있어서, 이러한 이론적 길이는 플라즈마 효율에 대해 최적이 아닌 것으로 밝혀졌으며, 그 길이는 만족스러운 결과를 얻기 위해 약 10% 만큼 증가되어야 한다는 것으로 밝혀졌다.

플레이트 폭은 플레이트의 전체 길이를 따라 동일하게 유지되거나(도 7a 참조), 또는 주입 지점으로부터 거리가 증가함에 따라 감소될 수 있다(도 7b 참조). 바람직한 실시예에 있어서, 플레이트 폭은 그의 단부를 향해 감소된다. 예를 들어, 그의 중앙에서 25 mm 폭을 갖는 플레이트에 대해, 그의 단부들에서의 폭은 단지 10 mm일 것이다.

자기 회로의 턴(turn)의 내측에 위치된 인젝터에 대해, 이 제2 안테나 형상은 플레이트가 턴을 떠나는 방향으로만 길게 연장되도록 변경된다(도 7c 참조). 중앙 가이드의 중심으로부터 측정한 이 부분의 길이는 λ/8 내지 λ/2 범위이다. 턴 측에서는 플레이트는 하프-디스크(half-disk)의 형상을 갖는다. 일 실시예에 있어서, 하프 디스크는 12.5 mm 반경을 가지며, 길게 연장된 부분은 122.4 mm (2.45 GHz의)의 λ에 대해 34 mm로 측정된다.

일반적인 성능을 최적화하기 위해 동일한 발생원에 다수 형태의 안테나를 결합시키는 것이 가능하다. 또한, 예를 들어 로드가 세워져 있는 길게 연장된 플레이트와 같은, 본 발명에 의해 제공된 두 가지의 해법을 조합하는 것도 가능하다.

기준은 본 발명에 따른 장치를 통합하는 플라즈마 발생원의 두 개의 실시예의 단면도를 도시하는 도 8 및 도 9에 도시되어 있다.

도 8에 있어서, 처리 챔버는 냉각 회로(11)를 순환하는 물에 의해 냉각된 아마그네틱 금속 본체(10)를 포함한다. 본체 내에는 자기 회로를 수용하는 하우징이 제공된다. 이 실시예에 있어서, 자석 시스템은 제1 극성(31)의 자석의 제1 라인(21)과 이 제1 라인을 둘러싸고 반대 극성(32)을 갖는 제2 라인(22)으로 형성된다. 본체(10)의 내부에서 두 개의 자석 라인(21, 22)은 강자성 플에이트(23)에 의해 접속된다. 본체 (10) 및 자석 시스템은 실드(shield)(12)에 의해 플라즈마로부터 분리된다. 마이크로파 주입을 위한 원통형 홀들이, 양호한 전기 접촉으로 발생원 본체 내로 삽입된 그들의 외부 도체(2)를 갖는 다수의 동축 가이드에 의해, 본체(10)와 시트(12)에 제공된다. 각각의 가이드의 중앙 도체는 외부 도체에 대해 중심이 맞춰지고 실드를 지나 연장되는, 원통형 로드(1)의 형태로 나타난다. 유전체 창(3)은 개구부로부터 몇 cm 떨어져 가이드의 내측에 위치되다. 이 오프셋(offset) 위치는 임의의 증착에 의해, 특히 마이크로파의 통과를 방지할 수 있는 전도성 증착에 의해 유전체의 낮은 오염을 보장한다. 유전체는 전공 처리 인클로저의 내부와 외부 사이에 기밀(tightness)을 생성할 수 있다. 이 제1 실시예에 있어서, 도파관 개구부는 증착이 도파관 내로 침투하는 것을 방지하고 ECR 영역에서 마이크로파를 취할 수 있도록 하는 디스크(5)로 덮여진다. 디스크(5)에는 플라즈마와의 결합을 최적화할 수 있는 로드(6)가 세워져 있다.

따라서, 일 실시예에 있어서, 원형 디스크는 25 mm 직경과 3 mm의 두께를 가지며, 로드 길이는 2.45 GHz의 마이크로파 주파수 및 안테나 당 90 W 전력에 대해 16 내지 35 mm로 조정되었다. 각각의 구성에 있어서, 점화 용이성이 관찰된다. 이러한 점화는 각각의 주입 라인에 위치된 임피던스 정합 장치의 레벨에 수정을 요구하지 않을 때 쉬운 것으로 간주된다.

플라즈마로부터 추출되고, 발생원으로부터 8 cm 떨어져 위치된 기재에 의해 수집되고, 20 V의 전압으로 취해진 전류의 측정값들을 하기 표 1에 나타낸다.

로드 길이	16 mm	20 mm	30 mm	35 mm
측정된 전류	1.37 A	1.38 A	1.41 A	1.41 A
쉬운 점화	아니오	예	예	예

전류 변화가 낮지만, 플라즈마에 대한 전력의 최적 전송을 제공하도록 임피던스 정합이 각각의 구성에서 최적화되었다는 사실에 의해, 이 구성에서 30 내지 35 mm 사이에 위치된 광학 길이를 결정하는 것이 충분히 가능하다.

도 9에 도시된 실시예에 있어서, 처리 챔버의 기본 설계는 동일하다. 차이는 안테나에 있다. 이 실시예에 있어서, 안테나 플레이트(7a, 7b)들은 인젝터 축을 따라 길게 연장되어 있다. 긴 플레이트 "7a"는 자기 회로의 턴의 중심에서, 플라즈마 발생원의 일단부에 위치되는 안테나에 대한 중앙 도체(1)에 대하여 비대칭이며, 대향 단부로만 향한다. 긴 플레이트 "7b"는 자기 회로의 선형 부분에 위치된 안테나에 대한 중앙 도체에 대하여 대칭이다. 각각의 길게 연장된 부분은 안테나가 그의 이웃을 향해 방사하는 것을 피하도록 단락(8)에 의해 종단된다. 바람직한 실시예에 있어서, 플레이트의 폭은 중앙 도체(1)로부터의 거리가 증가함에 따라, 그리고 접지 복귀를 향함에 따라 감소된다.

이러한 구성은 우선 접지 복귀와 도파관의 중앙 도체 사이의 거리가 31 내지 32 mm, 따라서 λ/4 (30.6 mm)에 가까운 안테나로 테스트되었다. 이것은 제1 실시예에 대해 약 3% 정도의 전류 증가를 제공했다. 이 거리가 34 mm를 취할 때, 전류는 추가로 3% 정도 증가하며, 이에 따라 제1 실시예에 대하여 6% 정도 증가한다, 두 경우 모두, 플레이트 두께는 3 mm를 갖는다.

본 발명의 장점들이 본 명세서에서 잘 나타난다.

Claims (11)

1. 기체 매질로부터 전자 사이클로트론 공명(ECR)에 의해 적어도 2개의 동축 도파관들(4)의 축을 따라 확장(extension)을 갖는 플라즈마를 생성시키기 위한 장치로서,
   상기 장치는 상기 적어도 2개의 동축 도파관들(4)을 포함하고, 각각의 동축 도파관(4)은 처리 챔버 내로 마이크로파를 전달하기 위해 외부 도체(2) 및 중앙 도체(1)로 형성되고,
   상기 적어도 2개의 동축 도파관들(4)은 일방향으로 길게 연장된(elongated) 자기 회로와 결합되고, 상기 자기 회로는 상기 동축 도파관들(4)에 근접하여 ECR 조건을 달성할 수 있는 자기장을 생성함으로써 상기 동축 도파관들(4)을 둘러싸고,
   상기 동축 도파관들(4)에 근접하는 상기 자기 회로는 전자들에 대한 자기 트랩을 형성하기 위해 서로 반대의 극성을 갖는 제 1 자극(31) 및 제 2 자극(32)을 구비하고, 그리고
   상기 제 1 자극(31)은 상기 동축 도파관들(4)을 둘러싸는 제 1 라인(21)을 형성하고, 상기 제 2 자극(32)은 상기 제 1 라인(21)을 둘러싸는 제 2 라인(22)을 형성하는 것을 특징으로 하는, 플라즈마 생성 장치.
2. 삭제
3. 삭제
4. 제 1 항에 있어서,
   각각의 동축 도파관(4)의 상기 중앙 도체(1)에는 상기 동축 도파관(4)의 개구부를 보호하고 안테나로서 거동할 수 있는 피팅부들(fittings)이 제공되는, 플라즈마 생성 장치.
5. 제 4 항에 있어서,
   상기 중앙 도체(1)는 상기 동축 도파관(4)의 내부를 보호하도록 상기 동축 도파관(4)의 개구부보다 큰 직경의 동심 디스크(5)를 구비하고,
   상기 동심 디스크(5)는 ECR 영역에 최대한 근접하도록 위치되며, 상기 중앙 도체(1)와 동축 정렬로 배열된 로드(6)가 상기 동심 디스크(5) 위에 세워져 있는, 플라즈마 생성 장치.
6. 제 4 항에 있어서,
   상기 중앙 도체(1)는 상기 자기 회로의 가장 긴 축을 따라 길게 연장된 플레이트(7)에 의해 종단되며,
   상기 플레이트의 단부들 중 적어도 하나에는 단락을 생성하기 위해 발생원(source)의 표면과 접촉하여 배치되는 피팅부들(8)이 제공되며,
   상기 플레이트(7)의 폭은 상기 동축 도파관(4)의 개구부보다 큰, 플라즈마 생성 장치.
7. 제 6 항에 있어서,
   상기 플레이트(7)의 폭은 전체 길이를 따라 일정한, 플라즈마 생성 장치.
8. 제 6 항에 있어서,
   상기 플레이트(7)의 폭은 상기 중앙 도체(1)의 적어도 하나의 측면에 대해 상기 중앙 도체(1)로부터의 거리가 증가함에 따라 감소되는, 플라즈마 생성 장치.
9. 제 1 항 및 제 4 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 처리 챔버는 냉각 회로(11)를 갖는 본체(10)를 포함하며,
   상기 본체(10)는 상기 제 1 자극(31)에 따른 자석들의 제 1 라인(21) 및 상기 제 1 라인(21)을 둘러싸고 상기 제 2 자극(32)에 따른 자석들의 제 2 라인(22)으로 형성된 상기 길게 연장된 자기 회로의 조립체를 위한 하우징을 포함하며,
   상기 하우징은 상기 본체(10)의 두께를 가로질러 형성된 구멍들에 조립된 상기 동축 도파관들(4)을 둘러싸고,
   상기 자석들의 제 1 및 제 2 라인들은 강자성 플레이트(23)에 의해 연결되고, 그리고
   상기 본체와 상기 자기 회로는 실드(12)에 의해 상기 플라즈마로부터 분리되는, 플라즈마 생성 장치.
10. 제 9 항에 있어서,
    상기 중앙 도체(1)는, 상기 본체(10) 내에 삽입되고 상기 본체(10)와 전기적으로 접촉하는 상기 외부 도체에 대해 중심이 맞춰진(centered) 원통형 로드이며,
    안테나로서 사용되는 상기 로드가 세워져 있는 디스크로 덮여지는 상기 동축 도파관(4)의 개구부 아래에서 상기 동축 도파관(4)의 내부에 유전체 창(3)이 배치되는, 플라즈마 생성 장치.
11. 제 9 항에 있어서,
    상기 중앙 도체(1)는, 상기 본체(10)와 전기 접촉을 형성함으로써 상기 본체(10) 내에 삽입된 상기 외부 도체에 대해 중심이 맞춰진 원통형 로드이며,
    상기 자기 회로의 가장 긴 축을 따라 길게 연장된 플레이트(7)로 덮여지는 상기 동축 도파관(4)의 개구부 아래에서 상기 동축 도파관(4)의 내부에 유전체 창(3)이 배치되고,
    상기 플레이트(7)는 상기 자기 회로의 원형 단부에 위치된 동축 도파관의 상기 중앙 도체에 대해 비대칭이고, 반대쪽 단부(the opposite end)의 방향으로만 길게 연장되며, 상기 자기 회로의 선형 부분에 위치된 동축 도파관의 상기 중앙 도체에 대해 대칭이고, 그리고
    각각의 길게 연장된 부분에는 단락으로 사용되는 하나의 피팅부(8)가 제공되는, 플라즈마 생성 장치.

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