JP2000021599A - Plasma generation device - Google Patents
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、マイクロ波電力を
使って放電容器内にプラズマを発生させるプラズマ発生
装置に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a plasma generator for generating plasma in a discharge vessel using microwave power.
【０００２】[0002]
【従来の技術】マイクロ波電力を使ってプラズマを発生
させるプラズマ発生装置は、核融合炉における中性粒子
入射装置のイオン源や、プラズマエッチング装置、プラ
ズマ気相成長装置などのプロセシングプラズマ装置のプ
ラズマ源として用いられる。このようなプラズマ発生装
置のうち、数百Ｗ以上の大電力のマイクロ波を放電容器
内へ注入してプラズマを発生させる装置では、通常、マ
イクロ波源と放電容器とを導波管でつなぐ構成が採用さ
れる。2. Description of the Related Art A plasma generator for generating plasma using microwave power is an ion source for a neutral particle injector in a fusion reactor, or a plasma for a processing plasma apparatus such as a plasma etching apparatus or a plasma vapor deposition apparatus. Used as a source. Among such plasma generators, a device that generates a plasma by injecting a high-power microwave of several hundred W or more into a discharge vessel usually has a configuration in which a microwave source and a discharge vessel are connected by a waveguide. Adopted.
【０００３】図６には導波管を用いた従来のプラズマ発
生装置の概略構成が示されている。マイクロ波源１で生
成されたマイクロ波は、導波管２、封止機構３、Ｌ字型
の導波管４、５、フランジ６を介して放電容器７へ注入
される。導波管内は、封止機構３を境にして大気雰囲気
（導波管２）と真空雰囲気（導波管３，４）とに分かれ
る。FIG. 6 shows a schematic configuration of a conventional plasma generator using a waveguide. The microwave generated by the microwave source 1 is injected into the discharge vessel 7 through the waveguide 2, the sealing mechanism 3, the L-shaped waveguides 4, 5, and the flange 6. The interior of the waveguide is divided into an air atmosphere (waveguide 2) and a vacuum atmosphere (waveguides 3 and 4) with the sealing mechanism 3 as a boundary.
【０００４】放電容器７は図示しない排気装置に接続さ
れるとともに図示しないガス供給装置に接続されてい
る。放電容器７に導入されたマイクロ波は、放電容器７
の周囲に配された永久磁石８，９が発生する磁場と相互
作用し、放電容器７内のガスを電離してプラズマを発生
する。発生したプラズマ中のイオンは絶縁材１０を介し
て電圧の印加されているイオン引き出し電極１１，１２
によって放電容器外へと引き出される。The discharge vessel 7 is connected to an exhaust device (not shown) and a gas supply device (not shown). The microwave introduced into the discharge vessel 7
Interacts with the magnetic field generated by the permanent magnets 8 and 9 disposed around the discharge vessel 7 to ionize the gas in the discharge vessel 7 to generate plasma. The ions in the generated plasma are ion-extracted electrodes 11 and 12 to which a voltage is applied via an insulating material 10.
Is drawn out of the discharge vessel.
【０００５】図７には封止機構３の概略断面が示されて
いる。FIG. 7 shows a schematic cross section of the sealing mechanism 3.
【０００６】封止機構３は、導波管２の端部に取り付け
られたフランジ１３と導波管４の端部に形成されたフラ
ンジ１４との間にゴムリング１５を介してアルミナセラ
ミックス等で形成された窓材、つまり誘電体製の窓材１
６を介在させ、この状態でボルト１７を使って締め付け
て気密に封止したものとなっている。なお、図では省略
されているが、通常、窓材１６を冷却する機構が設けら
れている。この構成から判るように、窓材１６を境にし
て導波管２内は大気圧であり、導波管４，５内は放電容
器７内の圧力と同じで、また窓材１６は放電容器７内で
発生するプラズマを直視しない位置に設けられている。The sealing mechanism 3 is made of alumina ceramic or the like via a rubber ring 15 between a flange 13 attached to the end of the waveguide 2 and a flange 14 formed at the end of the waveguide 4. The formed window material, that is, the dielectric window material 1
6 are interposed, and in this state, they are tightened by using bolts 17 and hermetically sealed. Although not shown in the drawing, a mechanism for cooling the window material 16 is usually provided. As can be seen from this configuration, the inside of the waveguide 2 is at atmospheric pressure with the window material 16 as a boundary, the pressure in the waveguides 4 and 5 is the same as the pressure in the discharge vessel 7, and the window material 16 is It is provided at a position where the plasma generated in 7 is not directly seen.
【０００７】このような構成のプラズマ発生装置では、
放電容器７の内部に磁場が存在しているため、この放電
容器７内は磁場が存在しない導波管４，５の内部に比べ
て放電し易い環境となっている。このため、通常の運転
条件では放電の発生する領域は放電容器７内に限定され
る。In the plasma generator having such a configuration,
Since a magnetic field exists inside the discharge vessel 7, the environment inside the discharge vessel 7 is easier to discharge than inside the waveguides 4 and 5 where no magnetic field exists. For this reason, under normal operating conditions, the region where the discharge occurs is limited to the inside of the discharge vessel 7.
【０００８】ところで、大出力のイオンビームを引き出
そうとしたり、プラズマプロセシングでより高効率の反
応を行わせようとしたりするときには、より高密度のプ
ラズマが必要になる。このような場合には、導波管を介
して伝送するマイクロ波電力を増大させたり、放電容器
７内の動作圧力を上昇させたりする方式が採られる。By the way, when an attempt is made to extract a high-output ion beam or to perform a reaction with higher efficiency by plasma processing, a higher-density plasma is required. In such a case, a method of increasing the microwave power transmitted through the waveguide or increasing the operating pressure in the discharge vessel 7 is adopted.
【０００９】しかしながら、このような手段を講じる
と、導波管４，５内の圧力が、放電容器７内の圧力と略
同じであるため、導波管４，５内でも放電が発生する虞
がある。もしも、導波管４内で放電が発生すると、窓材
１６であるアルミナセラミクスがプラズマの熱や粒子に
さらされることになる。窓材１６の周囲には冷却用の水
冷管が配置されているが、窓材１６を構成しているアル
ミナセラミクスは熱伝導率が小さく、熱や粒子の衝撃が
大きい場合には窓材１６が破壊される。窓材１６が破壊
されると、マイクロ波源１は勿論のこと、放電容器７
や、放電容器側を低圧状態に保持する真空排気装置も損
傷を受けることになり、大きな被害を被ることになる。However, if such measures are taken, since the pressure in the waveguides 4 and 5 is substantially the same as the pressure in the discharge vessel 7, there is a possibility that a discharge occurs in the waveguides 4 and 5. There is. If a discharge occurs in the waveguide 4, the alumina ceramic as the window material 16 is exposed to heat and particles of the plasma. A water cooling pipe for cooling is arranged around the window material 16. However, the alumina ceramics constituting the window material 16 has a low thermal conductivity, and when the heat and the impact of particles are large, the window material 16 is not used. Destroyed. When the window material 16 is destroyed, not only the microwave source 1 but also the discharge vessel 7
Also, the vacuum evacuation device that maintains the discharge vessel side in a low pressure state will be damaged, and will be greatly damaged.
【００１０】[0010]
【発明が解決しようとする課題】上述の如く、プラズマ
を発生させるためのエネルギ源としてマイクロ波電力を
用い、このマイクロ波電力を導波管を介して放電容器内
に注入するようにした従来のプラズマ発生装置にあって
は、過負荷状態にした場合に放電容器に接続されている
導波管内で放電が発生する虞がある。導波管内で放電が
発生すると、導波管の途中に設けられている封止機構の
窓材が破損し、大きな被害を被る虞があった。As described above, conventional microwave power is used as an energy source for generating plasma, and the microwave power is injected into a discharge vessel through a waveguide. In the case of the plasma generator, there is a possibility that a discharge may occur in the waveguide connected to the discharge vessel when the plasma generator is overloaded. When a discharge occurs in the waveguide, there is a possibility that the window material of the sealing mechanism provided in the middle of the waveguide may be damaged, causing serious damage.
【００１１】そこで本発明は、過負荷耐量を増大させる
ことができ、運転自由度の拡大に寄与できるプラズマ発
生装置を提供することを目的としている。SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide a plasma generator capable of increasing the overload capacity and contributing to an increase in the degree of freedom of operation.
【００１２】[0012]
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明に係るプラズマ発生装置は、放電容器と、こ
の放電容器内にプラズマ生成用のガスを導入するガス導
入手段と、マイクロ波発生源から送出されたマイクロ波
電力を前記放電容器内に注入する導波管と、この導波管
の途中に介挿されて前記放電容器を封止する誘電体製の
窓材を持つ封止機構と、前記導波管の途中で前記封止機
構と前記放電容器との間を誘電体製の窓材で仕切る少な
くとも１つの防護用仕切り機構とを具備してなることを
特徴としている。In order to achieve the above object, a plasma generator according to the present invention comprises a discharge vessel, gas introduction means for introducing a gas for plasma generation into the discharge vessel, and a microwave. Sealing having a waveguide for injecting microwave power sent from a source into the discharge vessel, and a dielectric window material inserted in the middle of the waveguide to seal the discharge vessel A mechanism and at least one protective partition mechanism that partitions the sealing mechanism and the discharge vessel in the middle of the waveguide with a dielectric window material.
【００１３】なお、防護用仕切り機構は、導波管内を管
軸方向に気密に仕切っていてもよい。この場合、導波管
の管軸方向に隣り合う防護用仕切り機構間または防護用
仕切り機構と前記封止機構との間に存在する空間の圧力
を可変可能とする圧力可変機構を付加し、前記空間の圧
力を放電容器内の圧力より高いレベルまたは低いレベル
に保持することによって上記空間での放電発生を防止す
るようにしてもよい。勿論、前記防護用仕切り機構は、
誘電体製の窓材を前記封止機構における誘電体製の窓材
に近接配置することによって、窓材間での放電発生を防
止する構成であってもよい。The protective partitioning mechanism may partition the inside of the waveguide hermetically in the tube axis direction. In this case, a pressure variable mechanism that can change the pressure of a space existing between the protective partition mechanisms adjacent to each other in the pipe axis direction of the waveguide or between the protective partition mechanism and the sealing mechanism is added, By maintaining the pressure in the space at a level higher or lower than the pressure in the discharge vessel, the occurrence of discharge in the space may be prevented. Of course, the protective partition mechanism
A configuration may be adopted in which a dielectric window material is disposed close to the dielectric window material in the sealing mechanism to prevent discharge from occurring between the window materials.
【００１４】本発明に係るプラズマ発生装置では、導波
管内において放電容器側とマイクロ波発生源側とを気密
に遮断する誘電体製の窓材を持つ封止機構の位置を基準
にし、この封止機構と放電容器との間に誘電体製の窓材
を持つ防護用仕切り機構を設けている。このため、例え
ば過負荷運転の実行で放電容器に接続されている導波管
内で放電が生じた場合、防護用仕切り機構の窓材は上記
放電に伴うプラズマの熱や粒子に晒されるが、肝心の封
止機構における窓材はプラズマの熱や粒子に晒されるこ
とはない。したがって、例えば防護用仕切り機構の窓材
がプラズマの熱や粒子によって破壊される程度までプラ
ズマ密度を上げても、真空状態は封止機構の窓材によっ
て維持され、装置としての健全性は何ら損なわれること
はなく、結局、過負荷耐量を大幅に向上させることがで
きる。なお、導波管内を管軸方向に気密に仕切るように
防護用仕切り機構を設けた場合、この防護用仕切り機構
を構成している窓材が破壊すると、放電容器内の圧力や
マイクロ波の入射・反射の状態が変動するので、これら
の変動から窓材が破壊したことを容易に検知できる。し
たがって、防護用仕切り機構における窓材の破壊が検知
された時点で運転を停止したり、運転条件を変更したり
して装置の安全を保持することができる。窓材の破壊の
多くは微小なクラックの発生であり、この程度の破壊で
はマイクロ波の伝送に支障をきたすことはない。したが
って、動作条件の変更によって運転を続行することが可
能で、適当な時期を選んで防護用仕切り機構の破壊され
ている窓材を交換すればよい。In the plasma generator according to the present invention, the position of a sealing mechanism having a dielectric window member for hermetically shutting off the discharge vessel side and the microwave generation source side in the waveguide is defined as a reference. A protective partitioning mechanism having a dielectric window material is provided between the stopping mechanism and the discharge vessel. For this reason, for example, when a discharge occurs in the waveguide connected to the discharge vessel due to the execution of the overload operation, the window material of the protective partition mechanism is exposed to the heat and particles of the plasma accompanying the discharge, but it is important. The window material in the sealing mechanism is not exposed to heat or particles of plasma. Therefore, for example, even if the plasma density is increased to such an extent that the window material of the protective partition mechanism is destroyed by the heat and particles of the plasma, the vacuum state is maintained by the window material of the sealing mechanism, and the soundness of the device is impaired at all. As a result, the overload capacity can be greatly improved. If a protective partitioning mechanism is provided to partition the inside of the waveguide in an airtight manner in the direction of the tube axis, if the window material that constitutes the protective partitioning mechanism breaks, the pressure in the discharge vessel and the incidence of microwaves will increase. -Since the state of reflection fluctuates, it can be easily detected from these fluctuations that the window material has been destroyed. Therefore, when the destruction of the window material in the protective partition mechanism is detected, the operation can be stopped or the operating conditions can be changed to maintain the safety of the device. Most of the destruction of window materials is the generation of minute cracks, and such destruction does not hinder microwave transmission. Therefore, the operation can be continued by changing the operating conditions, and the window material in which the protective partition mechanism is broken can be replaced at an appropriate time.
【００１５】[0015]
【発明の実施の形態】以下、図面を参照しながら発明の
実施形態を説明する。Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
【００１６】図１には本発明の第１の実施形態に係るプ
ラズマ発生装置の要部斜視図が示されている。なお、こ
の図では図６と同一機能部分が同一符号で示されてい
る。したがって、重複部分の詳しい説明は省略する。FIG. 1 is a perspective view of a main part of a plasma generator according to a first embodiment of the present invention. In this figure, the same functional parts as in FIG. 6 are indicated by the same reference numerals. Therefore, a detailed description of the overlapping portion will be omitted.
【００１７】この例に係るプラズマ発生装置が従来の装
置と異なる点は、導波管の途中で封止機構３と放電容器
７との間に防護用仕切り機構２１を介在させたことにあ
る。The plasma generating apparatus according to this embodiment differs from the conventional apparatus in that a protective partitioning mechanism 21 is interposed between the sealing mechanism 3 and the discharge vessel 7 in the middle of the waveguide.
【００１８】防護用仕切り機構２１は、図２に示すよう
に、導波管４の端部に形成されたフランジ１４と繋ぎ用
の導波管２２の一方の端部に形成されたフランジ２３と
の間にゴムリング２４，２５を介してアルミナセラミッ
クス等で形成された、いわゆる誘電体製の窓材２６を介
在させ、この状態でボルト２７を使って締め付けて気密
に仕切ったものとなっている。なお、図では省略されて
いるが、窓材２６を冷却するための冷却機構が設けられ
ている。また、封止機構３は、導波管２２の他方の端部
に形成されたフランジ２８とフランジ１３との間に設け
られている。As shown in FIG. 2, the protective partitioning mechanism 21 includes a flange 14 formed at one end of the waveguide 4 and a flange 23 formed at one end of the connecting waveguide 22. A so-called dielectric window member 26 made of alumina ceramics or the like is interposed between rubber rings 24 and 25 therebetween, and in this state, it is tightly partitioned with a bolt 27 using a bolt 27. . Although not shown in the drawing, a cooling mechanism for cooling the window material 26 is provided. The sealing mechanism 3 is provided between the flange 28 and the flange 13 formed at the other end of the waveguide 22.
【００１９】そして、この例においては、防護用仕切り
機構２１と封止機構３との間に形成された空間２９が放
電容器７内の圧力に較べて十分に低い、高真空に保持さ
れている。In this example, the space 29 formed between the protective partitioning mechanism 21 and the sealing mechanism 3 is maintained at a high vacuum, which is sufficiently lower than the pressure in the discharge vessel 7. .
【００２０】このような構成であると、過負荷運転の実
行等で、導波管４の内部で放電が起こると、防護用仕切
り機構２１の窓材２６は放電に伴うプラズマの熱や粒子
に晒される。しかし、気密封止の主役である封止機構３
における窓材１６はプラズマの熱や粒子に晒されること
はない。したがって、例えば防護用仕切り機構２１の窓
材２６がプラズマの熱や粒子によって破壊される程度ま
でプラズマ密度を上げても、封止機構３の窓材１６によ
って放電容器側の真空状態が維持され、装置としての健
全性が保持されるので、結局、過負荷耐量を大幅に向上
させることができる。With such a configuration, when a discharge occurs inside the waveguide 4 due to an overload operation or the like, the window member 26 of the protective partitioning mechanism 21 is exposed to heat and particles of plasma accompanying the discharge. Exposed. However, the sealing mechanism 3 which is the main role of hermetic sealing
Is not exposed to the heat or particles of the plasma. Therefore, even if the plasma density is increased to such an extent that the window material 26 of the protective partitioning mechanism 21 is destroyed by the heat or particles of the plasma, the vacuum state on the discharge vessel side is maintained by the window material 16 of the sealing mechanism 3, Since the soundness of the device is maintained, the overload capability can be greatly improved.
【００２１】また、この例では防護用仕切り機構２１と
封止機構３との間に形成された空間２９が放電容器７内
の圧力に較べて十分に低い、高真空に保持されているの
で、この空間２９において放電が起こるようなことはな
い。すなわち、ガスを閉じ込める容器の大きさを固定す
ると、ガスが放電するためには放電に適した圧力領域が
存在する。放電はエネルギを持った電子やイオンがガス
と衝突してガスを電離し、電離して生じた電子等がマイ
クロ波によって生成される高周波電場で加速され、更に
ガスを電離する。この過程を繰り返すことによって荷電
粒子が増大する。圧力が極端に低くガス粒子が少ないと
きには、荷電粒子はガスと衝突する前に容器壁に衝突す
る。一方、圧力が高過ぎると電子が十分に加速される前
にガスと衝突するため、電離に必要な高エネルギを得る
ことができない。したがって、圧力には電離し易い領域
がある。放電させるためには、この放電に適した圧力値
が選ばれる。放電容器７内では、さらに磁場を印加する
ことによって、より放電し易い環境を作ることができ
る。マイクロ波放電で用いる典型的な圧力領域は１〜
０．０１Ｐａ程度である。空間２９の圧力を上記値より
低い０．００１Ｐａ以下に保持しておくと、空間２９内
で放電が発生することはない。Further, in this example, the space 29 formed between the protective partitioning mechanism 21 and the sealing mechanism 3 is maintained at a high vacuum that is sufficiently lower than the pressure in the discharge vessel 7. No discharge occurs in this space 29. In other words, when the size of the container that confines the gas is fixed, there is a pressure region suitable for the discharge in order to discharge the gas. In the discharge, electrons and ions having energy collide with the gas to ionize the gas, and electrons and the like generated by the ionization are accelerated by a high-frequency electric field generated by microwaves, and further ionize the gas. By repeating this process, the number of charged particles increases. When the pressure is extremely low and there are few gas particles, the charged particles collide with the gas before colliding with the gas. On the other hand, if the pressure is too high, the electrons collide with the gas before being sufficiently accelerated, so that the high energy required for ionization cannot be obtained. Therefore, there is a region where pressure is easily ionized. In order to discharge, a pressure value suitable for this discharge is selected. In the discharge vessel 7, an environment in which discharge is easier can be created by further applying a magnetic field. Typical pressure ranges used in microwave discharges are 1 to
It is about 0.01 Pa. If the pressure in the space 29 is kept at 0.001 Pa or lower, which is lower than the above value, no discharge occurs in the space 29.
【００２２】なお、空間２９の圧力を放電容器７内の圧
力とは異ならせておくと、防護用仕切り機構２１を構成
している窓材２６が破壊したとき、放電容器７内の圧力
やマイクロ波の入射・反射の状態が変動するので、これ
らの変動から窓材２６が破壊したことを容易に検知でき
る。したがって、防護用仕切り機構２１における窓材２
６の破壊が検知された時点で運転を停止したり、運転条
件を変更したりして装置の安全を保持することができ
る。窓材２６の破壊の多くは微小なクラックの発生であ
り、この程度の破壊ではマイクロ波の伝送に支障をきた
すことはない。したがって、動作条件の変更によって運
転を続行することが可能で、適当な時期を選んで防護用
仕切り機構２１の破壊されている窓材２６を交換すれば
よいことになる。If the pressure in the space 29 is made different from the pressure in the discharge vessel 7, when the window 26 constituting the protective partitioning mechanism 21 breaks, the pressure in the discharge vessel 7 Since the wave incident / reflection state fluctuates, it can be easily detected from these fluctuations that the window material 26 has been broken. Therefore, the window material 2 in the protective partitioning mechanism 21
When the destruction of No. 6 is detected, the operation can be stopped or the operating conditions can be changed to maintain the safety of the device. Most of the destruction of the window material 26 is caused by minute cracks, and such a destruction does not hinder microwave transmission. Therefore, the operation can be continued by changing the operating conditions, and the window material 26 of the protective partitioning mechanism 21 may be replaced at an appropriate time.
【００２３】上記例では、空間２９の圧力を放電容器７
内の圧力より十分低くしているが、逆に放電容器７内の
圧力より十分高く、例えば大気圧程度に高くしてもよ
い。このように空間２９の圧力を十分高くすると、前述
のように電子などが十分なエネルギを得る前にガスに衝
突してしまうために放電することはない。空間２９内の
ガスを空気とし、圧力を大気圧とすると、封止機構３の
組み立てに当たって真空ポンプやガス導入系などの特別
な設備を必要としないので、作業の容易化を図ることが
できる。空間２９の圧力を大気圧に比べ陽圧あるいは負
圧にしても、放電容器７内に比べ十分高い圧力であれば
略同じ効果を得ることができる。勿論、ガスの種類も空
気に限られるものではない。In the above example, the pressure in the space 29 is reduced by the discharge vessel 7
Although it is sufficiently lower than the internal pressure, the pressure may be sufficiently higher than the internal pressure of the discharge vessel 7, for example, about the atmospheric pressure. When the pressure in the space 29 is sufficiently increased in this manner, no discharge occurs because electrons and the like collide with the gas before obtaining sufficient energy as described above. If the gas in the space 29 is air and the pressure is atmospheric pressure, no special equipment such as a vacuum pump and a gas introduction system is required for assembling the sealing mechanism 3, so that the work can be facilitated. Even if the pressure in the space 29 is set to a positive pressure or a negative pressure compared to the atmospheric pressure, substantially the same effect can be obtained as long as the pressure is sufficiently higher than that in the discharge vessel 7. Of course, the type of gas is not limited to air.
【００２４】図３には本発明の第２の実施形態に係るプ
ラズマ発生装置における要部が示されている。この図で
は図２と同一機能部分が同一符号で示されている。した
がって、重複する部分の詳しい説明は省略する。FIG. 3 shows a main part of a plasma generator according to a second embodiment of the present invention. In this figure, the same functional parts as those in FIG. 2 are indicated by the same reference numerals. Therefore, a detailed description of the overlapping part will be omitted.
【００２５】この例が先の例と異なる点は、空間２９
を、導管３１，バルブ３２を介して図示しない圧力可変
機構に接続し、圧力およびガスの種類を自由に可変でき
るようにしたことにある。This example differs from the previous example in that the space 29
Is connected to a pressure variable mechanism (not shown) via a conduit 31 and a valve 32 so that the pressure and the type of gas can be freely varied.
【００２６】このように構成しても、先の例と同様の効
果を発揮させることができる。Even with this configuration, the same effect as in the above example can be exerted.
【００２７】上述した各例では、空間２９の圧力を放電
容器７内の圧力より十分に高くしたり、あるいは逆に十
分に低くしたりすることによって空間２９での放電発生
を防止しているが、空間２９の形状、寸法を放電の起き
ない条件に設定してもよい。In each of the above examples, the occurrence of discharge in the space 29 is prevented by making the pressure in the space 29 sufficiently higher than the pressure in the discharge vessel 7 or sufficiently lower than the pressure in the discharge vessel 7. , The shape and dimensions of the space 29 may be set to conditions under which discharge does not occur.
【００２８】図４にはこのような条件に設定したプラズ
マ発生装置、すなわち本発明の第３の実施形態に係るプ
ラズマ発生装置における要部が示されている。この図に
おいては図３と同一機能部分が同一符号で示されてい
る。したがって、重複する部分の詳しい説明は省略す
る。FIG. 4 shows a main part of a plasma generator set to such conditions, that is, a plasma generator according to a third embodiment of the present invention. In this figure, the same functional parts as those in FIG. 3 are indicated by the same reference numerals. Therefore, a detailed description of the overlapping part will be omitted.
【００２９】この例においては、マイクロ波の進行方向
を基準にして、封止機構３における窓材１６の後流側側
面に近接させて防護用仕切り機構２１ａを構成している
誘電体製の窓材２６を配置し、窓材２６と窓材１６との
間に形成されている空間２９ａの圧力を放電容器内の圧
力と同じにしている。In this example, a dielectric window constituting the protective partitioning mechanism 21a is arranged close to the downstream side surface of the window member 16 in the sealing mechanism 3 with reference to the traveling direction of the microwave. The material 26 is arranged, and the pressure in the space 29a formed between the window material 26 and the window material 16 is made equal to the pressure in the discharge vessel.
【００３０】具体的には、放電容器内で使用するガスが
圧力０．１Ｐａの水素の場合で、窓材２６と窓材１６と
の間にスペーサ３３を介在させて間隔を１ｍｍ程度と
し、空間２９ａで放電が起きないようにしている。Specifically, in the case where the gas used in the discharge vessel is hydrogen at a pressure of 0.1 Pa, a spacer 33 is interposed between the window material 26 and the window material 16 to make the interval about 1 mm, No discharge is caused at 29a.
【００３１】このように構成してもよい。なお、窓材２
６を気密封止形態に設け、空間２９ａのガスの種類や圧
カ条件を適宜設定してもよい。The above configuration may be adopted. In addition, window material 2
6 may be provided in a hermetically sealed form, and the type of gas in the space 29a and the pressure conditions may be appropriately set.
【００３２】また、生成されるプラズマ密度が低い等で
窓材への負担が少ない場合には、図５に示すように、防
護用仕切り機構２１を、プラズマを直視する場所に設置
してもよい。When the load on the window material is small due to the low density of the generated plasma or the like, as shown in FIG. 5, the protective partitioning mechanism 21 may be installed at a place where the plasma is directly viewed. .
【００３３】なお、本発明は上述した例に限られるもの
ではない。上述した例では矩形導波管を用いているが、
円形導波管を用いてもよい。また、上述した例では防護
用仕切り機構を１段だけ設けているが、複数段設けても
よい。この場合、導波管の管軸方向に隣り合う防護用仕
切り機構間に存在する空間の圧力を、放電条件を満たさ
ない値に可変可能とする圧力可変機構を付加してもよ
い。また、窓材としては、アルミナセラミックスに限ら
ず、窒化ボロン、サファイア等も使用できる。また、用
途としては、イオン源のほかに、マイクロ波プラズマを
用いる半導体製造設備や化学処理装置などのプラズマ発
生装置にで用いることができる。The present invention is not limited to the above example. Although the above example uses a rectangular waveguide,
A circular waveguide may be used. Further, in the above-described example, only one protection partition mechanism is provided, but a plurality of protection partition mechanisms may be provided. In this case, a pressure variable mechanism that can change the pressure of the space existing between the protective partition mechanisms adjacent in the tube axis direction of the waveguide to a value that does not satisfy the discharge condition may be added. Further, the window material is not limited to alumina ceramics, and boron nitride, sapphire and the like can be used. Further, as an application, in addition to the ion source, it can be used for a plasma generation device such as a semiconductor manufacturing facility or a chemical treatment device using microwave plasma.
【００３４】[0034]
【発明の効果】以上のように、本発明によれば、過負荷
耐力を大幅に向上させることができる。As described above, according to the present invention, the overload resistance can be greatly improved.
【図１】本発明の第１の実施形態に係るプラズマ発生装
置の要部斜視図FIG. 1 is a perspective view of a main part of a plasma generator according to a first embodiment of the present invention.
【図２】同装置に組み込まれた封止機構と防護用仕切り
機構とを示す断面図FIG. 2 is a sectional view showing a sealing mechanism and a protective partition mechanism incorporated in the apparatus.
【図３】本発明の第２の実施形態に係るプラズマ発生装
置における要部断面図FIG. 3 is a sectional view of a main part of a plasma generator according to a second embodiment of the present invention.
【図４】本発明の第３の実施形態に係るプラズマ発生装
置における要部断面図FIG. 4 is a sectional view of a main part of a plasma generator according to a third embodiment of the present invention.
【図５】本発明の第４の実施形態に係るプラズマ発生装
置における要部断面図FIG. 5 is a sectional view of a main part of a plasma generator according to a fourth embodiment of the present invention.
【図６】従来のプラズマ発生装置における要部斜視図FIG. 6 is a perspective view of a main part of a conventional plasma generator.
【図７】同装置に組み込まれた封止機構の断面図FIG. 7 is a sectional view of a sealing mechanism incorporated in the device.
１…マイクロ波源 ２，４，５，２２…導波管 ３…封止機構 ６…フランジ ７…放電容器 ８，９…磁石 １０…絶縁材 １１，１２…イオン引き出し電極 １３，１４，１４ａ，２３，２８…フランジ １５…ゴムリング １６…誘電体製の窓材 １７，２７…ボルト ２１，２１ａ…防護用仕切り機構 ２４，２５…ゴムリング ２６…誘電体製の窓材 ２９，２９ａ…空間 ３１…導管 ３２…バルブ ３３…スペーサ DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Microwave source 2, 4, 5, 22 ... Waveguide 3 ... Sealing mechanism 6 ... Flange 7 ... Discharge vessel 8, 9 ... Magnet 10 ... Insulating material 11, 12 ... Ion extraction electrode 13, 14, 14a, 23 , 28 ... Flange 15 ... Rubber ring 16 ... Dielectric window material 17, 27 ... Bolt 21, 21a ... Protective partitioning mechanism 24, 25 ... Rubber ring 26 ... Dielectric window material 29, 29a ... Space 31 ... Conduit 32 ... Valve 33 ... Spacer
Claims (5)
成用のガスを導入するガス導入手段と、マイクロ波発生
源から送出されたマイクロ波電力を前記放電容器内に注
入する導波管と、この導波管の途中に介挿されて前記放
電容器を封止する誘電体製の窓材を持つ封止機構と、前
記導波管の途中で前記封止機構と前記放電容器との間を
誘電体製の窓材で仕切る少なくとも１つの防護用仕切り
機構とを具備してなることを特徴とするプラズマ発生装
置。A discharge vessel, gas introduction means for introducing a gas for plasma generation into the discharge vessel, and a waveguide for injecting microwave power sent from a microwave generation source into the discharge vessel. A sealing mechanism having a dielectric window material interposed in the waveguide to seal the discharge vessel, and between the sealing mechanism and the discharge vessel in the waveguide. And at least one protective partitioning mechanism for partitioning by a dielectric window material.
管軸方向に気密に仕切っていることを特徴とする請求項
１に記載のプラズマ発生装置。2. The plasma generating apparatus according to claim 1, wherein said protective partitioning mechanism hermetically partitions the inside of said waveguide in a tube axis direction.
用仕切り機構間または上記防護用仕切り機構と前記封止
機構との間に存在する空間の圧力を可変可能とする圧力
可変機構が付加されていることを特徴とする請求項２に
記載のプラズマ発生装置。3. A variable pressure mechanism for changing the pressure of a space existing between said protective partition mechanisms adjacent in the direction of the tube axis of said waveguide or between said protective partition mechanism and said sealing mechanism. 3. The plasma generator according to claim 2, further comprising:
記放電容器内の圧力より高いレベルまたは低いレベルに
保持していることを特徴とする請求項３に記載のプラズ
マ発生装置。4. The plasma generator according to claim 3, wherein said variable pressure mechanism maintains the pressure in said space at a level higher or lower than the pressure in said discharge vessel.
窓材を前記封止機構における前記誘電体製の窓材に近接
配置していることを特徴とする請求項１に記載のプラズ
マ発生装置。5. The plasma according to claim 1, wherein the protective partitioning mechanism arranges the dielectric window material in proximity to the dielectric window material in the sealing mechanism. Generator.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10199523A JP2000021599A (en) | 1998-06-30 | 1998-06-30 | Plasma generation device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10199523A JP2000021599A (en) | 1998-06-30 | 1998-06-30 | Plasma generation device |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000021599A true JP2000021599A (en) | 2000-01-21 |
Family
ID=16409253
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10199523A Pending JP2000021599A (en) | 1998-06-30 | 1998-06-30 | Plasma generation device |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2000021599A (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007018771A (en) * | 2005-07-05 | 2007-01-25 | Hideo Sugai | Plasma processing device and plasma processing method |
| JP2008021465A (en) * | 2006-07-11 | 2008-01-31 | Tokyo Electron Ltd | Plasma processing device and plasma processing method |
-
1998
- 1998-06-30 JP JP10199523A patent/JP2000021599A/en active Pending
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|---|---|---|---|---|
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