JP2003045346A - Magnetron - Google Patents

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a magnetron with restrained magnetic flux loss, small size, and lightweight, having an oscillation frequency ranging from 400 to 600 MHz. SOLUTION: The magnetron is formed into a structure of avoiding magnetic flux loss even for such a structure that the outer diameter D1 of a resonant cavity is bigger than the outer diameter D2 of a permanent magnet 4, by making the outer diameter D2 of a permanent magnet 4 smaller than the outer diameter 3 of a magnetic pole 5 and the outer diameter D3 of a sealing body 13. A welding ring 12, suitably made of the same material as that of the sealing plate 10, is interposed between a sealing plate 10 and the sealing body 13, and the welding ring 12 and the sealing plate 10 are welded by arc welding, and vacuum sealing property is heightened by brazing the welding ring 12 and the sealing body 13 with silver solder which is suitable for brazing.

Description

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

【０００１】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、マイクロ波を発生
する電子管であるマグネトロンに係り、特に低周波発振
に好適な磁路構造を備えたマグネトロンに関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a magnetron which is an electron tube for generating microwaves, and more particularly to a magnetron having a magnetic path structure suitable for low frequency oscillation.

【０００２】[0002]

【従来の技術】マグネトロンは高周波出力を効率よく発
生できることから、レーダ装置、医療機器、電子レンジ
等の調理器、半導体製造装置、その他のマイクロ波応用
機器の分野で広く用いられている。図１０は従来のマグ
ネトロンの構造例を説明する断面図である。参照符号１
は電子放出源となる陰極部、２は複数枚の陽極ベイン、
３は陽極円筒（陽極シリンダー）、４，４ａは円環状の
永久磁石、５，５ａは浅皿状の磁極、６，６ａはヨー
ク、７はアンテナリード、８はアンテナ、１４は絶縁
体、１３，１３ａは封着体、２４は金属ガスケット、１
５，１５ａは陰極リード、１９は入力側セラミックであ
る。また、参照符号２０はコイル、２１は貫通コンデン
サでフィルタを構成する。そして、２２はフィルタケー
ス、２３は蓋体、１８は冷却フィンである。2. Description of the Related Art Since a magnetron can efficiently generate a high frequency output, it is widely used in the fields of radar equipment, medical equipment, cookers such as microwave ovens, semiconductor manufacturing equipment, and other microwave application equipment. FIG. 10 is a cross-sectional view illustrating a structural example of a conventional magnetron. Reference number 1
Is a cathode part serving as an electron emission source, 2 is a plurality of anode vanes,
3 is an anode cylinder (anode cylinder), 4 and 4 a are annular permanent magnets, 5 and 5 a are shallow dish magnetic poles, 6 and 6 a are yokes, 7 are antenna leads, 8 is an antenna, 14 is an insulator, 13 , 13a is a sealed body, 24 is a metal gasket, 1
Reference numerals 5 and 15a are cathode leads, and 19 is an input side ceramic. Further, reference numeral 20 is a coil, and 21 is a feedthrough capacitor to form a filter. 22 is a filter case, 23 is a lid, and 18 is a cooling fin.

【０００３】図１０において、陰極部１を構成する螺旋
状の陰極フィラメントの回りには複数枚の陽極ベイン２
が陽極円筒３とロー付け等で固着されるか、もしくは陽
極円筒３と共に押出し成形により一体形成されている。
陽極円筒３の上下には軟鉄などの強磁性体からなる磁極
５，５ａおよび円環状の永久磁石４，４ａが配置されて
いる。永久磁石４，４ａから発生した磁束は磁極５，５
ａを通って陰極部１と陽極ベイン２との間に形成される
作用空間に入り、管軸Ｚ−Ｚ方向に必要な直流磁界を与
える。この磁束経路を内部磁路と称する。In FIG. 10, a plurality of anode vanes 2 are provided around a spiral cathode filament which constitutes the cathode portion 1.
Is fixed to the anode cylinder 3 by brazing or the like, or is integrally formed with the anode cylinder 3 by extrusion molding.
Magnetic poles 5 and 5a made of a ferromagnetic material such as soft iron and annular permanent magnets 4 and 4a are arranged above and below the anode cylinder 3. The magnetic flux generated from the permanent magnets 4 and 4a is the magnetic poles 5 and 5.
It passes through a to enter the working space formed between the cathode part 1 and the anode vane 2 and gives a necessary DC magnetic field in the tube axis ZZ direction. This magnetic flux path is called an internal magnetic path.

【０００４】ヨーク６，６ａは永久磁石４，４ａの磁束
が通る磁気回路（外部磁路）を構成するものであり、永
久磁石４，４ａで発生する磁束は外部磁路であるヨーク
６，６ａと内部磁路を構成する封着体１３，１３ａ、磁
極５，５ａの閉磁路を通る。負の高電圧となっている陰
極部１から放出された電子は作用空間で電界および磁界
の作用を受けて円運動しながら各陽極ベイン２に高周波
電界（マイクロ波）を形成する。形成された高周波電界
はアンテナリード７を通してアンテナ８に到り、アンテ
ナカバー９から外部機器に出力される。The yokes 6, 6a constitute a magnetic circuit (external magnetic path) through which the magnetic fluxes of the permanent magnets 4, 4a pass, and the magnetic fluxes generated by the permanent magnets 4, 4a are the external magnetic paths. And the sealed bodies 13 and 13a and the magnetic poles 5 and 5a that form the internal magnetic path. The electrons emitted from the cathode part 1 having a negative high voltage form a high frequency electric field (microwave) in each anode vane 2 while circularly moving under the action of an electric field and a magnetic field in the action space. The formed high frequency electric field reaches the antenna 8 through the antenna lead 7 and is output from the antenna cover 9 to an external device.

【０００５】陰極１は、電子放出特性および加工性等を
考慮して、一般には酸化トリウム（ＴｈＯ₂ ）を約１％
含むタングステン線からなるフィラメントを有し、この
フィラメントを上側エンドシールド１ａと下側エンドシ
ールド１ｂおよび陰極リード１５，１５ａで支持されて
いる。陰極リード１５，１５ａは耐熱性、加工性の観点
から、一般的にはモリブデン（Ｍｏ）が採用され、入力
セラミック１９の上面に銀ろう等でろう付けされた端子
板でチョークコイル２０に接続する外部導出リードに接
続される。また、マグネトロンの下部にはチョークコイ
ル２０と貫通コンデンサ２１を支持するフィルタケース
２２とこのフィルタケースを閉じる蓋体２３とからなる
フィルタ構体が取付けられている。The cathode 1 generally contains about 1% of thorium oxide (ThO ₂ ) in consideration of electron emission characteristics and workability.
It has a filament made of a tungsten wire containing it, and this filament is supported by the upper end shield 1a, the lower end shield 1b and the cathode leads 15, 15a. The cathode leads 15 and 15a are generally made of molybdenum (Mo) from the viewpoint of heat resistance and workability, and are connected to the choke coil 20 by a terminal plate brazed to the upper surface of the input ceramic 19 with silver solder or the like. Connected to external leads. A filter structure including a filter case 22 that supports the choke coil 20 and the feedthrough capacitor 21 and a lid 23 that closes the filter case is attached to the lower part of the magnetron.

【０００６】外部導出リードに接続されたチョークコイ
ル２０は貫通コンデンサ２１とでＬ−Ｃフィルタを構成
し、陰極リード１５，１５ａから伝播されてくる低周波
成分を抑制する。なお、高周波成分はフィルタケース２
２とその蓋体２３でシールドされる。そして、陽極円筒
３の外周に設置された冷却フィン１８はマグネトロンの
作動に伴う熱を放散させる。The choke coil 20 connected to the external lead leads constitutes an LC filter together with the feedthrough capacitor 21, and suppresses the low frequency component propagated from the cathode leads 15 and 15a. The high-frequency component is the filter case 2
It is shielded by 2 and its lid 23. Then, the cooling fins 18 installed on the outer circumference of the anode cylinder 3 dissipate heat associated with the operation of the magnetron.

【０００７】なお、この種のマグネトロンを開示した従
来文献としては、例えば実開昭５３−９５４１号公報、
実開昭５３−９５４２号公報、特開平２−７９３３１号
公報、特開平９−７４０８３号公報、特開平９−８２６
８８号公報及び特開平９−８２６９１号公報等がある。[0007] As a conventional document disclosing this type of magnetron, for example, Japanese Utility Model Publication No. 53-9541,
Japanese Utility Model Application Laid-Open No. 53-9542, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2-79331, Japanese Patent Application Laid-Open No. 9-74083, and Japanese Patent Application Laid-Open No. 9-826.
88 and JP-A-9-82691.

【０００８】[0008]

【発明が解決しようとする課題】上記従来技術のマグネ
トロンにおいては、発振周波数として２４５０ＭＨｚと
９１５Ｈｚの２種類のものが実用化されており、特に前
者の２４５０ＭＨｚのものが多用されている。この２４
５０ＭＨｚのマグネトロンは、加工室及び被加工物の大
きさ、導波管サイズ等を小型化できる特徴を有すること
から、業務用、家庭用等の電子レンジの様な加熱装置は
もとより、半導体製造装置として例えば薄膜のドライエ
ッチング用装置、マイクロ波プラズマＣＶＤ装置等にも
使用されている。In the above-mentioned conventional magnetron, two kinds of oscillation frequencies of 2450 MHz and 915 Hz have been put into practical use, and the former one of 2450 MHz is frequently used. This 24
The 50 MHz magnetron has features that it can reduce the size of the processing chamber and the workpiece, the size of the waveguide, etc., so that it can be used in semiconductor manufacturing equipment as well as heating equipment such as commercial and household microwave ovens. For example, it is also used in a thin film dry etching apparatus, a microwave plasma CVD apparatus, and the like.

【０００９】ところが、この２４５０ＭＨｚのマグネト
ロンを用いた加工装置では、例えば加熱装置に用いた場
合、大きな加熱物、厚物加熱物、解凍物等の被加熱物で
は加熱むらが発生しやすい。すなわち、被加熱物の外表
面から中心部までを短時間で均一加熱出来難いという問
題があった。又、半導体製造装置の例えば薄膜のドライ
エッチング用装置、マイクロ波プラズマＣＶＤ装置等に
用いた場合では、加工室へ供給される出力の変動が生じ
やすく、フィードバック回路を備えた精密な制御を行っ
ても均一な加工が困難で、半導体ウエハーへ大きなダメ
−ジを与える恐れがあった。However, in the processing apparatus using the 2450 MHz magnetron, for example, when it is used as a heating apparatus, heating unevenness is likely to occur in objects to be heated such as large heated objects, thick heated objects, and thawed objects. That is, there is a problem that it is difficult to uniformly heat the object to be heated from the outer surface to the central portion in a short time. Further, when it is used in a semiconductor manufacturing apparatus such as a thin film dry etching apparatus or a microwave plasma CVD apparatus, the output supplied to the processing chamber is likely to fluctuate, and precise control with a feedback circuit is performed. However, uniform processing is difficult, and there is a fear that a large damage is given to the semiconductor wafer.

【００１０】一方、９１５ＭＨｚのマグネトロンは、大
型の電磁石タイプのマグネトロンで、数十ＫＷ以上の大
出力の工業用加熱装置等に用いられている。この９１５
ＭＨｚのマグネトロンを、前記した従来と同様の構造で
構成すると、その発振周波数が低いことにより共振空洞
が大きく、全体そのサイズが大型となる。On the other hand, the 915 MHz magnetron is a large electromagnet type magnetron, and is used in a large output industrial heating device of several tens KW or more. This 915
When the MHz magnetron is constructed with the same structure as the above-mentioned conventional one, the resonant cavity is large due to its low oscillation frequency, and the overall size is large.

【００１１】このような背景の下に、マグネトロン自体
のサイズの巨大化を回避するため、磁束の発生手段とし
て永久磁石を用いて発振周波数を４００ＭＨｚ乃至６０
０ＭＨｚのマグネトロンを構成する試みがなされ、実用
化される段階になっている。Against this background, in order to prevent the size of the magnetron itself from becoming huge, a permanent magnet is used as a magnetic flux generating means and the oscillation frequency is 400 MHz to 60 MHz.
Attempts have been made to construct a 0 MHz magnetron, and it is at the stage of practical application.

【００１２】図１１は永久磁石を用いて４００ＭＨｚ乃
至６００ＭＨｚの周波数を発振させるマグネトロンの要
部構造を説明する模式図である。図中、Ｄ１は共振空洞
の外径、Ｄ２は永久磁石の外径、Ｄ３は磁極の外径、Ｄ
４は封着体の外径である。このマグネトロンでは、共振
空洞の外径Ｄ１を大きくすることで低周波の発振を行わ
せるものである。永久磁石４の発生する磁束はヨーク６
で構成される外部磁路をとおり、陽極円筒３の両端に設
置した磁極５と前記作用空間をとおる内部磁路で閉磁路
を構成する。FIG. 11 is a schematic view for explaining the structure of the main part of a magnetron which oscillates a frequency of 400 MHz to 600 MHz using a permanent magnet. In the figure, D1 is the outer diameter of the resonant cavity, D2 is the outer diameter of the permanent magnet, D3 is the outer diameter of the magnetic pole, and D is
4 is the outer diameter of the sealed body. In this magnetron, low frequency oscillation is performed by increasing the outer diameter D1 of the resonance cavity. The magnetic flux generated by the permanent magnet 4 is generated by the yoke 6
A closed magnetic path is formed by the magnetic poles 5 installed at both ends of the anode cylinder 3 and the internal magnetic path passing through the working space through the external magnetic path constituted by

【００１３】[0013]

【発明が解決しようとする課題】しかし、このマグネト
ロンの磁路構成では、永久磁石４と封着体１３および磁
極５の間で矢印Ａで示した磁路の短絡が起こり、矢印Ｂ
で示した本来の磁束経路にとおる磁束が減少するため、
磁束損失が生じる。その結果、マグネトロンの発振効率
が低下してしまう。これを回避するため、例えば特開平
６−１３１９８４号公報では永久磁石の外径を共振空洞
の外径より大きくしている。しかし、これでは、永久磁
石が巨大になり、マグネトロン全体の重量低下は困難で
ある。However, in the magnetic path structure of this magnetron, a short circuit of the magnetic path indicated by the arrow A occurs between the permanent magnet 4 and the sealing body 13 and the magnetic pole 5, and the arrow B indicates the short circuit.
Since the magnetic flux along the original magnetic flux path shown in is reduced,
Magnetic flux loss occurs. As a result, the oscillation efficiency of the magnetron decreases. In order to avoid this, for example, in JP-A-6-131984, the outer diameter of the permanent magnet is made larger than the outer diameter of the resonance cavity. However, this makes the permanent magnets huge and it is difficult to reduce the weight of the entire magnetron.

【００１４】また、封着体と磁極の外径を共振空洞の外
径より小さくすることで上記した磁路の短絡を抑制する
ことができる。しかし、その場合は、封着体と陽極円筒
の間を封止する他の板体（封止板）を追加する必要があ
る。そして、この封止板は非磁性体でなければならず、
また封止板に封着体とは気密に接続しなければならな
い。Further, by making the outer diameters of the sealing body and the magnetic pole smaller than the outer diameter of the resonance cavity, it is possible to suppress the above-mentioned short circuit of the magnetic path. However, in that case, it is necessary to add another plate (sealing plate) for sealing between the sealing body and the anode cylinder. And this sealing plate must be a non-magnetic material,
Further, the sealing plate must be connected to the sealing body in an airtight manner.

【００１５】上記封止板と封着体は溶接で接続される
が、軟鉄を好適とする磁性体である封着体と銅あるいは
アルミニウムを好適とする非磁性体である封止板との溶
接にアーク溶接を用いる場合、溶接部の形状、溶接電
流、溶接トーチの位置および角度、トーチの移動速度等
の条件で溶接品質が左右され、この種の精密溶接では溶
接箇所の不具合発生が比較的多い。この溶接の不具合と
しては、溶接ビードの途切れ、鉄と銅の溶け合い不
十分、溶け過ぎによるひび割れなどがある。その結
果、真空封止が不十分となり、信頼性を劣化させてしま
う。The sealing plate and the sealing body are connected by welding, but the welding of the sealing body, which is a magnetic body, preferably soft iron, and the sealing plate, which is a non-magnetic body, preferably copper or aluminum. When using arc welding for welding, the welding quality is affected by conditions such as the shape of the weld, the welding current, the position and angle of the welding torch, and the moving speed of the torch. Many. Problems with this welding include discontinuity of the weld beads, insufficient melting of iron and copper, and cracking due to excessive melting. As a result, vacuum sealing becomes insufficient and reliability is deteriorated.

【００１６】本発明の目的は、永久磁石を磁束源として
用いたマグネトロンにおける上記した磁束損失を回避す
ると共に全体の重量を低減し、また 封止板と封着体を
精度よく確実に溶接して信頼性を向上させた低周波発振
のマグネトロンを提供することにある。An object of the present invention is to avoid the above-mentioned magnetic flux loss in a magnetron using a permanent magnet as a magnetic flux source, reduce the weight of the whole, and to weld a sealing plate and a sealing body accurately and surely. It is to provide a low-frequency oscillating magnetron with improved reliability.

【００１７】上記目的を達成するため、本発明は、磁極
と封着体の外径を永久磁石の外径以下として、共振空洞
の外径が永久磁石の外径より大きい場合でも磁束の損失
を回避できる構造とした。また、本発明は、封止板と封
着体の間に封止板と同系材料を好適とする溶接リングを
介在させ、溶接リングと封止板はアーク溶接により接続
し、溶接リングと封着体は銀ローを好適とするロー付け
で溶接して真空封止性能を高めた。本発明の代表的な構
成を記述すれば次のとおりである。In order to achieve the above object, the present invention sets the outer diameters of the magnetic pole and the sealing body to be equal to or less than the outer diameter of the permanent magnet, and reduces the loss of magnetic flux even when the outer diameter of the resonance cavity is larger than the outer diameter of the permanent magnet. It has a structure that can be avoided. Further, according to the present invention, a welding ring, which is preferably made of the same material as the sealing plate, is interposed between the sealing plate and the sealing body, the welding ring and the sealing plate are connected by arc welding, and the welding ring and the sealing member are sealed. The body was welded with silver brazing, which is suitable, to enhance the vacuum sealing performance. The typical constitution of the present invention is as follows.

【００１８】（１）、管軸の中心部に設置して熱電子放
出源を有する陰極部と、前記陰極部を中心とし、かつ当
該陰極部に対して一端を離間させて作用空間を形成して
管軸と平行かつ放射状に配置した複数枚の陽極ベインお
よび前記陽極ベインの他端を結合した陽極円筒とで複数
の放射状の共振空洞を形成する陽極部と、前記共振空洞
を管軸方向から挟む位置に設けられて前記作用空間をと
おる内部磁路を形成する強磁性体からなる一対の磁極
と、前記陽極円筒を管軸方向かつ前記磁極の前記共振空
洞とは反対側の両端部で封止する強磁性体からなる一対
の封着体と、前記磁極と同軸かつ当該磁極に関して前記
陽極部とは反対側に設置した一対の円環状の永久磁石
と、前記永久磁石に関して前記磁極とは反対側で前記磁
極と共に当該永久磁石の外部磁路を形成するヨークとを
備え、それぞれが管軸に関して、前記共振空洞の外径を
Ｄ１、前記永久磁石の外径をＤ２、前記磁極の背景をＤ
３、前記封着体の外径をＤ４としたとき、 Ｄ３，Ｄ４＜Ｄ２ に設定した。(1) A cathode part having a thermoelectron emission source installed at the center of the tube axis and an action space centered on the cathode part and spaced apart from the cathode part at one end. An anode part that forms a plurality of radial resonance cavities with a plurality of anode vanes arranged in parallel and radially with the tube axis and an anode cylinder in which the other ends of the anode vanes are coupled, and the resonance cavities from the tube axis direction. A pair of magnetic poles, which are provided at the sandwiched positions and are formed of a ferromagnetic body that forms an internal magnetic path passing through the working space, and the anode cylinder are sealed in the tube axial direction at both ends of the magnetic pole opposite to the resonance cavity. A pair of sealing bodies made of a ferromagnetic material that stop, a pair of annular permanent magnets coaxial with the magnetic pole and provided on the side of the magnetic pole opposite to the anode portion, and the permanent magnet opposite the magnetic pole. The permanent magnet together with the magnetic pole on the side And a yoke for forming an external magnetic path, with respect to each tube axis, the outer diameter of the resonant cavity D1, the outer diameter of the permanent magnet D2, the background of the pole D
3. When the outer diameter of the sealed body was D4, D3 and D4 <D2 were set.

【００１９】（２）、（１）において、前記共振空洞の
外径Ｄ１と前記永久磁石の外径Ｄ２を、Ｄ１≧Ｄ２とし
た。In (2) and (1), the outer diameter D1 of the resonant cavity and the outer diameter D2 of the permanent magnet are D1 ≧ D2.

【００２０】（３）、（２）において、前記共振空洞の
外径Ｄ１と前記永久磁石の外径Ｄ２が、Ｄ１＞Ｄ２であ
るとき、前記磁極と前記陽極円筒の端部の間に非磁性体
からなる封止板を設けた。In (3) and (2), when the outer diameter D1 of the resonance cavity and the outer diameter D2 of the permanent magnet are D1> D2, a nonmagnetic material is formed between the magnetic pole and the end of the anode cylinder. A sealing plate consisting of a body was provided.

【００２１】（４）、（３）において、前記封着体と前
記封止板の間に封止板と同系材料の溶接リングを介在さ
せた。In (4) and (3), a welding ring made of the same material as the sealing plate was interposed between the sealing body and the sealing plate.

【００２２】（５）、（４）において、前記溶接リング
と前記封止板とをアーク溶接で接合し、前記溶接リング
と前記封着体とをロー付けで接合した。In (5) and (4), the welding ring and the sealing plate were joined by arc welding, and the welding ring and the sealing body were joined by brazing.

【００２３】（６）、（５）において、前記溶接リング
の前記封着体および前記封止板との溶接部近傍に溶接に
溶け易くするための溝を設けた。In (6) and (5), a groove for facilitating melting in welding is provided in the vicinity of the welded portion of the welding ring with the sealing body and the sealing plate.

【００２４】（７）、（１）〜（６）において、前記溶
接リングおよび前記封止板を銅系金属またはアルミニウ
ム系金属とした。In (7) and (1) to (6), the welding ring and the sealing plate are made of copper-based metal or aluminum-based metal.

【００２５】（８）、（１）〜（７）の何れかにおい
て、発信周波数を４００ＭＨｚ乃至６００ＭＨｚとし
た。In any of (8) and (1) to (7), the transmission frequency is set to 400 MHz to 600 MHz.

【００２６】上記した各構成により、共振空洞の外径が
永久磁石の外径より大きい場合でも磁束の損失を回避で
きる。また、封止板と封着体の間に封止板と同材料を好
適とする非磁性体の溶接リングを介在させて、隣接する
各金属間の溶接に最適な溶接方法で溶接することによ
り、真空封止性能が向上する。なお、本発明は上記の構
成および後述する実施例の構成に限定されるものではな
く、本発明の技術思想を逸脱することなく種々の変更が
可能である。With the above-mentioned respective configurations, it is possible to avoid the loss of magnetic flux even when the outer diameter of the resonance cavity is larger than the outer diameter of the permanent magnet. Further, by interposing a welding ring of a non-magnetic material, which is preferably made of the same material as the sealing plate, between the sealing plate and the sealing body, the welding is performed by a welding method optimal for welding between adjacent metals. , The vacuum sealing performance is improved. It should be noted that the present invention is not limited to the above-described configuration and the configurations of the embodiments described later, and various modifications can be made without departing from the technical idea of the present invention.

【００２７】[0027]

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につ
き、実施例を参照して詳細に説明する。図１は本発明に
よるマグネトロンの１実施例を説明する断面図である。
このマグネトロンは、マイクロ波の発振周波数が４００
乃至６００ＭＨｚである。図１において、参照符号１は
陰極部、２は陽極ベイン、３は陽極円筒、４，４ａは永
久磁石、５，５ａは磁極、６，６ａ，６ｂは外部磁路を
構成するヨーク、７はアンテナリード、８はアンテナ、
９はアンテナカバー、１０，１０ａは封止板、１１，１
１ａは補助板、１２は溶接リング、１２ａは溝、１３，
１３ａは封着体、１４は絶縁体、１５，１５ａは陰極リ
ード、１６は中間リング、１７は発振したマイクロ波を
外部機器に出力する同軸管である。なお、溶接リング１
２、溶接リング１２に有する溝１２ａの構造は細かいた
め図１では表示できないので図２で説明する。BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Embodiments of the present invention will be described in detail below with reference to examples. FIG. 1 is a sectional view illustrating one embodiment of a magnetron according to the present invention.
This magnetron has a microwave oscillation frequency of 400
To 600 MHz. In FIG. 1, reference numeral 1 is a cathode portion, 2 is an anode vane, 3 is an anode cylinder, 4, 4a are permanent magnets, 5 and 5a are magnetic poles, 6, 6a and 6b are yokes forming an external magnetic path, and 7 is Antenna lead, 8 is an antenna,
9 is an antenna cover, 10 and 10a are sealing plates, 11 and 1
1a is an auxiliary plate, 12 is a welding ring, 12a is a groove, 13,
Reference numeral 13a is a sealing body, 14 is an insulator, 15 and 15a are cathode leads, 16 is an intermediate ring, and 17 is a coaxial tube for outputting the oscillated microwave to an external device. The welding ring 1
2. Since the structure of the groove 12a of the welding ring 12 is so small that it cannot be displayed in FIG. 1, it will be described with reference to FIG.

【００２８】螺旋状の陰極部１を構成する陰極フィラメ
ントの回りには複数枚（ここでは８枚）の陽極ベイン２
が陽極円筒３とロー付け等で固着される（もしくは、陽
極円筒３と共に押出し成形により一体形成される）。陽
極円筒３の上下には軟鉄などの強磁性体からなる磁極
５，５ａおよび円環状の永久磁石４，４ａが配置されて
いる。永久磁石４，４ａから発生した磁束は内部磁路を
構成する磁極５，５ａを通って陰極１と陽極ベイン２と
の間に形成される作用空間に入り、管軸Ｚ−Ｚ方向に必
要な直流磁界を与える。A plurality of (eight in this case) anode vanes 2 are provided around the cathode filament forming the spiral cathode portion 1.
Is fixed to the anode cylinder 3 by brazing or the like (or is integrally formed with the anode cylinder 3 by extrusion molding). Magnetic poles 5 and 5a made of a ferromagnetic material such as soft iron and annular permanent magnets 4 and 4a are arranged above and below the anode cylinder 3. The magnetic flux generated from the permanent magnets 4 and 4a passes through the magnetic poles 5 and 5a forming the internal magnetic path and enters the working space formed between the cathode 1 and the anode vane 2, and is required in the tube axis Z-Z direction. Apply a DC magnetic field.

【００２９】ヨーク６，６ａは永久磁石４，４ａの磁束
が通る磁気回路（外部磁路）構成し、永久磁石４，４ａ
で発生する磁束は外部磁路であるヨーク６，６ａと内部
磁路を構成する封着体１３，１３ａ、磁極５，５ａの閉
磁路を通る。負の高電圧となっている陰極部１から放出
された電子は電界および磁界の作用を受けて円運動しな
がら各陽極ベイン２に高周波電界を形成する。形成され
た高周波電界すなわちマイクロ波はアンテナリード７を
通してアンテナ８に到り、アンテナカバー９から同軸管
１７を通して外部機器に出力される。The yokes 6, 6a constitute a magnetic circuit (external magnetic path) through which the magnetic flux of the permanent magnets 4, 4a passes, and the permanent magnets 4, 4a are formed.
The magnetic flux generated in 1 passes through the closed magnetic paths of the yokes 6 and 6a which are external magnetic paths, the sealing bodies 13 and 13a which form internal magnetic paths, and the magnetic poles 5 and 5a. The electrons emitted from the cathode part 1 having a negative high voltage form a high frequency electric field in each anode vane 2 while circularly moving under the action of an electric field and a magnetic field. The formed high-frequency electric field, that is, microwave, reaches the antenna 8 through the antenna lead 7 and is output from the antenna cover 9 to the external device through the coaxial tube 17.

【００３０】陰極部１を構成する陰極フィラメントは、
酸化トリウム（ＴｈＯ₂ ）を約１％含むタングステン線
を好適とする。この陰極フィラメントは上側エンドシー
ルド（図１０の１ａと同様のもの）と下側エンドシール
ド（図１０の１ｂと同様のもの）および陰極リード１
５，１５ａで支持されている。陰極リード１５，１５ａ
はモリブデン（Ｍｏ）を好適とした材料からなる。な
お、陰極リード１５，１５ａに連結するフィルタ等は前
記図１０と略ゝ同様の構成を有する。The cathode filament constituting the cathode part 1 is
A tungsten wire containing about 1% of thorium oxide (ThO ₂ ) is preferable. This cathode filament includes an upper end shield (similar to 1a in FIG. 10), a lower end shield (similar to 1b in FIG. 10) and a cathode lead 1.
It is supported by 5, 15a. Cathode lead 15, 15a
Is a material in which molybdenum (Mo) is suitable. The filter and the like connected to the cathode leads 15 and 15a have substantially the same structure as that shown in FIG.

【００３１】図２は本発明によるマグネトロンの１実施
例の要部構成を説明する永久磁石と封着体および磁極近
傍の拡大断面図である。図２では図１の出力側（アンテ
ナ設置側）の構造のみを示すが、フィルタ側の構造も同
様であるので、出力側についてもに説明する。図１と同
一符号は同一機能部分に対応し、参照符号１２は溶接リ
ング、１２ａは溝である。永久磁石４と封止板１０およ
び封着体１３の間には補助板１１と中間リング１６が介
在されている。これら補助板１１と中間リング１６は永
久磁石４を安定して保持するための部材である。このマ
グネトロンの発振周波数は４００ＭＨｚ乃至６００ＭＨ
ｚである。そのために共振空洞の外径である陽極円筒３
の外径Ｄ１は発振波長に合わせて拡大されている。FIG. 2 is an enlarged cross-sectional view of the permanent magnet, the sealing body and the vicinity of the magnetic pole for explaining the essential structure of one embodiment of the magnetron according to the present invention. 2 shows only the structure of the output side (antenna installation side) of FIG. 1, but the structure of the filter side is also the same, so the output side will also be described. The same reference numerals as those in FIG. 1 correspond to the same functional portions, and reference numeral 12 is a welding ring and 12a is a groove. An auxiliary plate 11 and an intermediate ring 16 are interposed between the permanent magnet 4, the sealing plate 10 and the sealing body 13. The auxiliary plate 11 and the intermediate ring 16 are members for stably holding the permanent magnet 4. The oscillation frequency of this magnetron is 400MHz to 600MH
z. Therefore, the anode cylinder 3 which is the outer diameter of the resonance cavity
The outer diameter D1 of is increased in accordance with the oscillation wavelength.

【００３２】また、陽極円筒３の外径Ｄ１は封着体１３
の外径Ｄ４、磁極５の外径Ｄ３より小さくなっている。
図１では永久磁石の外径Ｄ２は陽極円筒３の外径Ｄ１よ
り小さくされ（Ｄ１＞Ｄ２）、重量が軽減されている。
そして、Ｄ３，Ｄ４＜Ｄ２に設定されている。なお、図
１では、Ｄ４＜Ｄ３としてあるが、溶接リング１２の形
状を変更してＤ４＞Ｄ３とすることもできる。また、永
久磁石４の外径Ｄ２を陽極円筒３の外径Ｄ１と同等ある
いは、それより大きくした場合（Ｄ１≧Ｄ２）であって
も、Ｄ３，Ｄ４＜Ｄ２の関係を満たす構成とされてい
る。The outer diameter D1 of the anode cylinder 3 is the sealing body 13.
Is smaller than the outer diameter D4 and the outer diameter D3 of the magnetic pole 5.
In FIG. 1, the outer diameter D2 of the permanent magnet is made smaller than the outer diameter D1 of the anode cylinder 3 (D1> D2), and the weight is reduced.
Then, D3 and D4 <D2 are set. Although D4 <D3 in FIG. 1, the shape of the welding ring 12 may be changed to D4> D3. Further, even when the outer diameter D2 of the permanent magnet 4 is equal to or larger than the outer diameter D1 of the anode cylinder 3 (D1 ≧ D2), the relationship of D3, D4 <D2 is satisfied. .

【００３３】封着体１３の外径Ｄ４を陽極円筒３の外径
Ｄ１より小さくしたことによる両者の間の離間を、両者
の間に封止板１０を介在させることで埋めている。封止
板１０は銅板で成形した後述する円板状部材であり、こ
の封止板１０に磁極５を係合させている。また、封着体
１３と封止板１０の間に銅製の溶接リング１２を介在さ
せ、封着体１３と封止板１０とをＷ１で示した箇所で銀
ローでロー付けし、封止板１０と溶接リング１２をＷ２
で示した箇所でアーク溶接している。The gap between the sealed body 13 and the outer diameter D4 of the anode cylinder 3 which is smaller than the outer diameter D1 of the anode cylinder 3 is filled by interposing the sealing plate 10 therebetween. The sealing plate 10 is a disc-shaped member, which will be described later, formed of a copper plate, and the magnetic pole 5 is engaged with the sealing plate 10. In addition, a copper welding ring 12 is interposed between the sealing body 13 and the sealing plate 10, and the sealing body 13 and the sealing plate 10 are brazed with a silver braze at a position indicated by W1. W2 with 10 and welding ring 12
Arc welding is performed at the location indicated by.

【００３４】図３は図２における封止板と溶接リングお
よび磁極の溶接状態の１例の説明図である。なお、図３
の各部材は理解し易いように実際の寸法とは異ならせて
示している。溶接リング１２の封着体１３および封止板
１０との溶接部分には溝１２ａが形成されている。この
溝１２ａは溶接（銀ロー付け、アーク溶接共）時に溶解
し易くするためのものである。封着体１３は溶接リング
１２の内側に係合され、係合点Ｗ１で銀ロー付けされ
る。このとき、溝１２ａがあることでロー付け熱が両者
の接合部分に集中し、溝１２ａの封着体１３側が溶解し
て封着体１３との間を確実に溶接する。FIG. 3 is an explanatory view of an example of a welding state of the sealing plate, the welding ring and the magnetic poles in FIG. Note that FIG.
Each of the members is shown different from the actual size for easy understanding. A groove 12 a is formed in a welded portion of the welding ring 12 with the sealing body 13 and the sealing plate 10. The groove 12a is for facilitating melting during welding (both silver brazing and arc welding). The sealing body 13 is engaged with the inside of the welding ring 12 and is silver-soldered at the engagement point W1. At this time, the brazing heat is concentrated on the joint portion between the two due to the presence of the groove 12a, the sealing body 13 side of the groove 12a is melted, and the sealing body 13 is reliably welded.

【００３５】溶接リング１２は封止板１０の内側に係合
され、係合点Ｗ２でアーク溶接される。このときも、溝
１２ａがあることで溶接熱が両者の接合部分に集中し、
溝１２ａの封止板１０側が溶解して封止板１０との間を
確実に溶接する。この結果、封着体１３の外径Ｄ４を共
振空洞の外径Ｄ１より小さくした場合の当該共振空洞の
真空性能を充分に保持することができる。The welding ring 12 is engaged with the inside of the sealing plate 10 and is arc-welded at the engagement point W2. Also at this time, the presence of the groove 12a causes the welding heat to concentrate on the joint between the two,
The sealing plate 10 side of the groove 12a is melted and the space between the groove 12a and the sealing plate 10 is surely welded. As a result, when the outer diameter D4 of the sealing body 13 is made smaller than the outer diameter D1 of the resonance cavity, the vacuum performance of the resonance cavity can be sufficiently maintained.

【００３６】図４は本発明によるマグネトロンの他の実
施例の要部構成を説明する封着体および磁極近傍の拡大
断面図である。図２と同一符号は同一機能部分に対応
し、永久磁石、補助板、中間リングは図示を省略してあ
る。このマグネトロンの発振周波数も４００ＭＨｚ乃至
６００ＭＨｚであり、そのために共振空洞の外径である
陽極円筒３の外径Ｄ１は図２と同様に大きくなってい
る。また、陽極円筒３の外径Ｄ１も封着体１３の外径Ｄ
４、磁極５の外径Ｄ３より小さくなっている。本実施例
は、溶接リング１２近傍の構成を除いて図２と同様であ
るので、再度の説明は省略する。FIG. 4 is an enlarged cross-sectional view of the sealing body and the vicinity of the magnetic pole for explaining the structure of the essential part of another embodiment of the magnetron according to the present invention. The same reference numerals as those in FIG. 2 correspond to the same functional portions, and illustrations of the permanent magnet, the auxiliary plate, and the intermediate ring are omitted. The oscillating frequency of this magnetron is also 400 MHz to 600 MHz, and therefore the outer diameter D1 of the anode cylinder 3, which is the outer diameter of the resonance cavity, is large as in FIG. Further, the outer diameter D1 of the anode cylinder 3 is also the outer diameter D of the sealing body 13.
4, smaller than the outer diameter D3 of the magnetic pole 5. The present embodiment is the same as FIG. 2 except for the structure in the vicinity of the welding ring 12, and therefore the repetitive description will be omitted.

【００３７】図５は封止板と溶接リングおよび磁極の溶
接状態の他の例の説明図である。なお、図５の各部材も
理解し易いように実際の寸法とは異ならせて示してい
る。本実施例では溶接リング１２の封着体１３および封
止板１０との溶接部分に複数の溝１２ａが形成されてい
る。この例では３つの溝を形成してある。この溝１２ａ
も上記実施例と同様に溶接（銀ロー付け、アーク溶接
共）時に溶解し易くするためのものであり、その数を複
数としたことにより、銀ロー付け時の余剰な銀ローが封
止板１０方向に流れるのを防止し、確実なロー付けと余
剰な銀ローが封止板１０との溶接部に流れ込むことによ
るアーク溶接への悪影響を回避することができる。FIG. 5 is an explanatory view of another example of the welding state of the sealing plate, the welding ring and the magnetic pole. It should be noted that each member in FIG. 5 is shown differently from the actual size for easy understanding. In this embodiment, a plurality of grooves 12a are formed in the welded portion of the weld ring 12 with the sealing body 13 and the sealing plate 10. In this example, three grooves are formed. This groove 12a
Is also for facilitating melting at the time of welding (both silver brazing and arc welding) as in the above embodiment, and by making the number thereof plural, excess silver brazing at the time of silver brazing prevents the sealing plate. It is possible to prevent the flowing in 10 directions, and to avoid the adverse effect on the arc welding due to reliable brazing and excess silver brazing flowing into the welding portion with the sealing plate 10.

【００３８】封着体１３は溶接リング１２の内側に係合
され、係合点Ｗ１で銀ロー付けされる。このとき、複数
の溝１２ａがあることでロー付け熱が両者の接合部分に
集中すると共に、銀ローの流れが阻止され、封着体１３
との間が確実に溶接される。また、溶接リング１２は封
止板１０の内側に係合され、係合点Ｗ２でアーク溶接さ
れる。このときも、溝１２ａがあることで溶接熱が両者
の接合部分に集中し、溝１２ａの封止板１０側が溶解し
て封止板１０との間を確実に溶接する。この結果、封着
体１３の外径Ｄ４を共振空洞の外径Ｄ１より小さくした
場合の当該共振空洞の真空性能を充分に保持することが
できる。The sealing body 13 is engaged with the inside of the welding ring 12 and is silver-soldered at the engagement point W1. At this time, since the brazing heat is concentrated on the joint portion between the two due to the presence of the plurality of grooves 12a, the flow of the silver brazing is blocked, and the sealing body 13
Is surely welded. The welding ring 12 is engaged with the inside of the sealing plate 10 and arc-welded at the engagement point W2. Also at this time, the presence of the groove 12a causes the welding heat to concentrate on the joint portion between the two, and the sealing plate 10 side of the groove 12a is melted to surely weld between the sealing plate 10 and the sealing plate 10. As a result, when the outer diameter D4 of the sealing body 13 is made smaller than the outer diameter D1 of the resonance cavity, the vacuum performance of the resonance cavity can be sufficiently maintained.

【００３９】図６は本発明によるマグネトロンの実施例
の実働作発振周波数のスペクトラムの説明図である。図
６に示した様に、本実施例のマグネトロンの発振周波数
は４４８．５ＭＨｚであり、本発明の発振周波数が４０
０ＭＨｚ乃至６００ＭＨｚの条件を満たしている。ま
た、このときのマイクロ波出力は２ｋＷである。FIG. 6 is an explanatory diagram of the spectrum of the actual operation oscillation frequency of the embodiment of the magnetron according to the present invention. As shown in FIG. 6, the oscillation frequency of the magnetron of this example is 448.5 MHz, and the oscillation frequency of the present invention is 40.
The condition of 0 MHz to 600 MHz is satisfied. The microwave output at this time is 2 kW.

【００４０】図７はマグネトロンの発振周波数とマグネ
トロンの質量の関係の説明図である。従来のマグネトロ
ン、例えば陽極ベイン枚数が１２枚、発振周波数が２４
５０ＭＨｚ、マイクロ波出力が約２ｋＷ（２ｋＷクラ
ス）の従来のマグネトロンの質量は２．６ｋｇ程度であ
る。この従来のマグネトロンを点ａで示す。これを基準
に発信周波数が４５０ＭＨｚのマグネトロンを実現させ
ようとすると、陽極ベインの長さを２５倍以上にする必
要があり、重量は図７の点ｂに位置する。マグネトロン
のような多空洞を有する陽極構造の発信周波数ｆは１個
の空洞で構成されるインダクタンスＬと静電容量Ｃ（ベ
イン先端に装着されているストラップ間の静電容量も含
む）で決まる（ｆ＝１／２π√（ＬＣ）。そのため陽極
空洞の大型化は避けられない。FIG. 7 is an explanatory view of the relationship between the oscillation frequency of the magnetron and the mass of the magnetron. Conventional magnetron, for example, 12 anode vanes, oscillation frequency 24
The mass of a conventional magnetron having 50 MHz and a microwave output of about 2 kW (2 kW class) is about 2.6 kg. This conventional magnetron is indicated by point a. In order to realize a magnetron having an oscillation frequency of 450 MHz based on this, the length of the anode vane must be 25 times or more, and the weight is located at point b in FIG. 7. The oscillation frequency f of an anode structure having multiple cavities such as a magnetron is determined by an inductance L formed by one cavity and an electrostatic capacitance C (including an electrostatic capacitance between straps attached to the tip of the vane) ( f = 1 / 2π√ (LC) Therefore, it is inevitable that the anode cavity becomes large.

【００４１】一般的には、陽極ベインの厚さを薄くして
インダクタンスＬを補正し、陽極ベインが薄くなったこ
とによる熱的余裕度の補正をベイン枚数を増やすことで
対応している。例えば１４枚ベインのマグネトロンで
は、１２枚ベインのマグネトロンのアノードよりも大き
くなってしまう。一方、１２枚ベインで静電容量Ｃを大
きくしようとしても、構造的限界があり、結果的には４
５０ＭＨｚのマグネトロンを実現させても、図７の点ｂ
のように約４倍の大きさになってしまう。In general, the thickness of the anode vanes is reduced to correct the inductance L, and the thermal margin due to the thinner anode vanes is corrected by increasing the number of vanes. For example, a 14-vane magnetron will be larger than the anode of a 12-vane magnetron. On the other hand, even if an attempt is made to increase the capacitance C with 12 vanes, there is a structural limit, and as a result, 4
Even if a 50 MHz magnetron is realized, point b in FIG.
It becomes about 4 times as big as.

【００４２】上記した本発明の実施例では陽極ベイン数
を低減して８枚としたことで、陽極ベイン先端の静電容
量を大幅に増やすことができ、小型の低周波（発振周波
数が４００ＭＨｚ〜６００ＭＨｚ）マグネトロンを実現
できる。マグネトロンの重量は図７の点ｃに示す値に小
形軽量化できた。In the embodiment of the present invention described above, the number of anode vanes is reduced to eight, so that the capacitance at the tip of the anode vanes can be greatly increased, and a small low frequency (oscillation frequency of 400 MHz to 600MHz) Magnetron can be realized. The weight of the magnetron was reduced to the value shown by point c in FIG.

【００４３】又、マグネトロンは前述したように多空洞
共振方式のため、発振スペクトラムは個々の空洞共振特
性の総和がそのマグネトロンの発振周波数特性となる。
このため、一般には基本周波数に、不所望な一定のバン
ド幅をプラスしたものが発振周波数特性となる。従っ
て、基本的には、空洞数の少ない８枚ベイン陽極マグネ
トロンの方が発振周波数特性が優れていると云う特徴を
有している。Since the magnetron is of the multi-cavity resonance type as described above, the oscillation spectrum has the sum of the individual cavity resonance characteristics as the oscillation frequency characteristic of the magnetron.
Therefore, generally, the oscillation frequency characteristic is obtained by adding an undesired constant bandwidth to the fundamental frequency. Therefore, basically, the eight-vane anode magnetron having a small number of cavities has a characteristic that the oscillation frequency characteristic is superior.

【００４４】図７は本発明のマグネトロンを用いた加工
装置の一実施例を示す産業用に好適な電子レンジに適用
した具体例を説明する概念図である。参照符号３０１は
電子レンジ調理室で、ドア３０２から被加熱物３０３が
セットされる。３０４はマグネトロンで、このマグネト
ロン３０４は前述した図１に示す構成のもので発振周波
数が４００乃至６００ＭＨｚであり、アンテナ５８から
マイクロ波を送出している。３０６はマグネトロン電
源、３０７は冷却ファン、３０８は冷却風、３０９はマ
イクロ波を伝送する同軸導波管、３１０はスターラーで
ある。FIG. 7 is a conceptual diagram for explaining a concrete example applied to a microwave oven suitable for industrial use, showing an embodiment of a processing apparatus using the magnetron of the present invention. Reference numeral 301 is a microwave oven, and an object 303 to be heated is set from a door 302. Reference numeral 304 denotes a magnetron, which has the configuration shown in FIG. 1 and has an oscillation frequency of 400 to 600 MHz, and transmits a microwave from the antenna 58. 306 is a magnetron power supply, 307 is a cooling fan, 308 is cooling air, 309 is a coaxial waveguide for transmitting microwaves, and 310 is a stirrer.

【００４５】マグネトロン３０４で発生されたマイクロ
波は、同軸導波管３０９の内導体３０９ａ、内導体の先
端に取付けた円板状のアンテナ５８１を通して被加熱物
３０３がセットされた加工部となる調理室３０１に供給
される。調理室３０１に供給されたマイクロ波は、回転
するスターラー３１０により拡散され、調理室３０１内
の被加熱物３０３を均一に加熱する。冷却ファン３０７
はマグネトロン３０４に冷却風３０８を送風してマグネ
トロン３０４を冷却するためのものである。Microwaves generated by the magnetron 304 are cooked as a processed portion in which the object to be heated 303 is set through the inner conductor 309a of the coaxial waveguide 309 and the disk-shaped antenna 581 attached to the tip of the inner conductor. It is supplied to the chamber 301. The microwave supplied to the cooking chamber 301 is diffused by the rotating stirrer 310 and uniformly heats the object 303 to be heated in the cooking chamber 301. Cooling fan 307
Is for blowing cooling air 308 to the magnetron 304 to cool the magnetron 304.

【００４６】図８は本発明のマグネトロンを用いた加工
装置の他の実施例を示し、半導体製造装置の１種のプラ
ズマエッチング装置に適用した具体例を説明する模式的
断面図である。参照符号４０１はマグネトロン、４０２
は同軸導波管、４０４は石英製のベルジャ−、４０５は
ソレノイドコイル、４０６は試料室、４０７はガス導入
管、４０８はウエハＷ固定具、４０９はウエハＷ載置
台、４１０は冷却配管、４１１はマッチングネットワ−
ク、４１２は高周波電源、４１３はライナ、４１４は昇
降式シャッタ、矢印Ａはベルジャー４０４内の排気方
向、Ｂ１、Ｂ２はベルジャ−４０４内への処理用ガスの
導入経路、Ｃ１、Ｃ２はウエハＷを冷却するための冷媒
の循環経路を示す。FIG. 8 is a schematic sectional view showing another embodiment of the processing apparatus using the magnetron of the present invention and explaining a specific example applied to one type of plasma etching apparatus of a semiconductor manufacturing apparatus. Reference numeral 401 is a magnetron, 402
Is a coaxial waveguide, 404 is a quartz bell jar, 405 is a solenoid coil, 406 is a sample chamber, 407 is a gas introduction tube, 408 is a wafer W fixture, 409 is a wafer W mounting table, 410 is cooling pipe, 411. Is a matching network
412 is a high frequency power source, 413 is a liner, 414 is an elevating shutter, arrow A is an exhaust direction in the bell jar 404, B1 and B2 are process gas introduction paths into the bell jar 404, and C1 and C2 are wafers W. 2 shows a circulation path of a refrigerant for cooling the.

【００４７】マグネトロン４０１は前述した図１に示す
構成のもので発振周波数が４００乃至６００ＭＨｚ、望
ましくは４５０ＭＨｚ〜５００ＭＨｚであり、アンテナ
５８からマイクロ波を送出し、導波管４０２、同軸導波
管内導体３０９ａの終端に設けた放射アンテナ５８１を
経由してベルジャー４０４内へマイクロ波を供給し、プ
ラズマＰを生成させている。この装置のその他の構成及
び操作方法等は従来と同様であり、詳細な説明は省略す
る。The magnetron 401 has the above-mentioned configuration shown in FIG. 1 and has an oscillation frequency of 400 to 600 MHz, preferably 450 MHz to 500 MHz. The microwave is transmitted from the antenna 58, the waveguide 402, the coaxial waveguide inner conductor. Microwaves are supplied into the bell jar 404 via the radiation antenna 581 provided at the end of 309a to generate plasma P. The other configuration and operating method of this device are the same as the conventional ones, and detailed description thereof will be omitted.

【００４８】この図８に示す加工装置では、マグネトロ
ン４０１の発振周波数が従来のマグネトロンに比べて発
振周波数が低く、かつ加工装置として所望の発振周波数
がマグネトロン４０１自体から直接得られるため、加工
装置として特別に精密高価な周波数制御機構を設ける必
要も無く、又マグネトロン４０１単体で必要十分な出力
も得られる。更に、周波数変動が略皆無となることか
ら、ウエハＷにダメージを与えることも無い。In the processing apparatus shown in FIG. 8, the oscillation frequency of the magnetron 401 is lower than that of the conventional magnetron, and the desired oscillation frequency for the processing apparatus is directly obtained from the magnetron 401 itself. It is not necessary to provide a specially precise and expensive frequency control mechanism, and the magnetron 401 alone can provide a necessary and sufficient output. Furthermore, since there is almost no frequency fluctuation, the wafer W is not damaged.

【００４９】図９は本発明のマグネトロンを用いた加工
装置の他の実施例を示し、マイクロ波プラズマＣＶＤ装
置に適用した具体例を説明する模式図である。参照符号
５０１はマグネトロン、５０２は同軸導波管、５０３は
スタブチューナ、５０４は電磁コイル、５０５はチャン
バー、５０６は被加工物の基板、５０７は真空ポンプ、
５０８はプラズマである。マグネトロン５０１は前述し
た図１に示した構成のもので発振周波数が４００乃至６
００ＭＨｚ、望ましくは４５０ＭＨｚ〜５００ＭＨｚで
ある。FIG. 9 shows another embodiment of the processing apparatus using the magnetron of the present invention and is a schematic view for explaining a concrete example applied to the microwave plasma CVD apparatus. Reference numeral 501 is a magnetron, 502 is a coaxial waveguide, 503 is a stub tuner, 504 is an electromagnetic coil, 505 is a chamber, 506 is a workpiece substrate, 507 is a vacuum pump,
Reference numeral 508 is plasma. The magnetron 501 has the structure shown in FIG. 1 and has an oscillation frequency of 400 to 6
00 MHz, preferably 450 MHz to 500 MHz.

【００５０】このマグネトロンは、そのアンテナ５８か
らマイクロ波を送出し、導波管５０２を経由してマイク
ロ波ホーン５０９からチャンバー５０５内へマイクロ波
を供給し、プラズマ５０８を生成させている。内導体の
先端には円筒状の放射アンテナ５８１が設けてある。放
射アンテナによりマイクロ波を拡散できる。５１０は加
熱電源、５１１はガス源である。この装置のその他の構
成及び操作方法等は従来と同様であり、詳細な説明は省
略する。This magnetron sends microwaves from its antenna 58 and supplies microwaves from the microwave horn 509 into the chamber 505 via the waveguide 502 to generate plasma 508. A cylindrical radiation antenna 581 is provided at the tip of the inner conductor. A microwave can be diffused by the radiating antenna. 510 is a heating power source and 511 is a gas source. The other configuration and operating method of this device are the same as the conventional ones, and detailed description thereof will be omitted.

【００５１】図９に示した加工装置では、マグネトロン
５０１の発振周波数が従来のマグネトロンに比べて発振
周波数が低く、かつ加工装置として所望の発振周波数が
マグネトロン５０１自体から直接得られるため、加工装
置として特別に精密高価な周波数制御機構を設ける必要
も無く、又マグネトロン５０１単体で必要十分な出力も
得られる。更に、周波数変動が略皆無となることから、
基板５０６にダメ−ジを与えることも無い。ここで、前
述のマグネトロンの実施例では磁気発生源として永久磁
石を用いたが、これは電磁石でもよいことは勿論であ
る。本発明は前述の実施例に限定されるものではなく、
本発明の技術思想を逸脱することなく種々の変更が可能
である。In the processing apparatus shown in FIG. 9, the oscillation frequency of the magnetron 501 is lower than that of the conventional magnetron, and the desired oscillation frequency of the processing apparatus is directly obtained from the magnetron 501 itself. It is not necessary to provide a specially precise and expensive frequency control mechanism, and the magnetron 501 alone can provide a necessary and sufficient output. Furthermore, since there is almost no frequency fluctuation,
No damage is given to the substrate 506. Here, in the above-mentioned magnetron embodiment, a permanent magnet was used as the magnetic source, but it goes without saying that it may be an electromagnet. The present invention is not limited to the above embodiment,
Various modifications can be made without departing from the technical idea of the present invention.

【００５２】[0052]

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
永久磁石の磁束損失を回避すると共に全体の重量を低減
して発振周波数が４００ＭＨｚ乃至６００ＭＨｚの低周
波で全体として小型化可能な高出力のマグネトロンを提
供することができる。As described above, according to the present invention,
It is possible to provide a high-power magnetron that avoids magnetic flux loss of a permanent magnet and reduces the overall weight, and can be downsized as a whole at a low frequency of 400 MHz to 600 MHz.

【００５３】[0053]

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

【図１】本発明によるマグネトロンの１実施例を説明す
る断面図である。FIG. 1 is a sectional view illustrating one embodiment of a magnetron according to the present invention.

【図２】本発明によるマグネトロンの１実施例の要部構
成を説明する永久磁石と封着体および磁極近傍の拡大断
面図である。FIG. 2 is an enlarged cross-sectional view of a permanent magnet, a sealing body, and the vicinity of a magnetic pole for explaining the configuration of a main part of one embodiment of a magnetron according to the present invention.

【図３】図２における封止板と溶接リングおよび磁極の
溶接状態の１例の説明図である。3 is an explanatory view of an example of a welding state of a sealing plate, a welding ring, and a magnetic pole in FIG.

【図４】本発明によるマグネトロンの他の実施例の要部
構成を説明する封着体および磁極近傍の拡大断面図であ
る。FIG. 4 is an enlarged cross-sectional view of a sealing body and the vicinity of magnetic poles for explaining the configuration of the main part of another embodiment of the magnetron according to the present invention.

【図５】封止板と溶接リングおよび磁極の溶接状態の他
の例の説明図である。FIG. 5 is an explanatory view of another example of the welding state of the sealing plate, the welding ring, and the magnetic pole.

【図６】本発明によるマグネトロンの実施例の実働作発
振周波数のスペクトラムの説明図である。FIG. 6 is an explanatory diagram of a spectrum of an actual operation oscillation frequency of the embodiment of the magnetron according to the present invention.

【図７】マグネトロンの発振周波数とマグネトロンの質
量の関係の説明図である。FIG. 7 is an explanatory diagram of the relationship between the oscillation frequency of the magnetron and the mass of the magnetron.

【図８】本発明のマグネトロンを用いた加工装置の他の
実施例を示し、半導体製造装置の１種のプラズマエッチ
ング装置に適用した具体例を説明する模式的断面図であ
る。FIG. 8 is a schematic cross-sectional view showing another embodiment of the processing apparatus using the magnetron of the present invention and explaining a specific example applied to one type of plasma etching apparatus of the semiconductor manufacturing apparatus.

【図９】本発明のマグネトロンを用いた加工装置の他の
実施例を示し、マイクロ波プラズマＣＶＤ装置に適用し
た具体例を説明する模式図である。FIG. 9 is a schematic view showing another embodiment of the processing apparatus using the magnetron of the present invention and explaining a specific example applied to the microwave plasma CVD apparatus.

【図１０】従来のマグネトロンの構造例を説明する断面
図である。FIG. 10 is a sectional view illustrating a structural example of a conventional magnetron.

【図１１】永久磁石を用いて４００ＭＨｚ乃至６００Ｍ
Ｈｚの周波数を発振させるマグネトロンの要部構造を説
明する模式図である。FIG. 11: 400 MHz to 600 M using a permanent magnet
It is a schematic diagram explaining the principal part structure of the magnetron which oscillates the frequency of Hz.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

１・・・・陰極、２・・・・陽極ベイン、３・・・・陽
極円筒、４，４ａ・・・・永久磁石、５，５ａ・・・・
磁極、６，６ａ，６ｂ・・・・外部磁路を構成するヨー
ク、７・・・・アンテナリード、８・・・・アンテナ、
９・・・・アンテナカバー、１０，１０ａ・・・・封止
板、１１，１１ａ・・・・補助板、１２・・・・溶接リ
ング、１２ａ・・・・溝、１３・・・・封着体、１４・
・・・絶縁体、１５，１５ａ・・・・陰極リード、１６
・・・・中間リング、１７・・・・同軸管。1 ... Cathode, 2 ... Anode vane, 3 ... Anode cylinder, 4, 4a ... Permanent magnet, 5, 5a ...
Magnetic poles, 6, 6a, 6b ... Yoke forming an external magnetic path, 7 ... Antenna lead, 8 ... Antenna,
9 ... ・ Antenna cover, 10, 10a ... Sealing plate, 11, 11a ... Auxiliary plate, 12 ... Welding ring, 12a ... Groove, 13 ... Sealing Body, 14 ・
... Insulators, 15, 15a ... Cathode leads, 16
.... Intermediate ring, 17 ... Coaxial tube.

─────────────────────────────────────────────────────
─────────────────────────────────────────────────── ───

【手続補正書】[Procedure amendment]

【提出日】平成１４年２月６日（２００２．２．６）[Submission date] February 6, 2002 (2002.2.6)

【手続補正１】[Procedure Amendment 1]

【補正対象書類名】図面[Document name to be corrected] Drawing

【補正対象項目名】図２[Name of item to be corrected] Figure 2

【補正方法】変更[Correction method] Change

【補正内容】[Correction content]

【図２】 [Fig. 2]

【手続補正２】[Procedure Amendment 2]

【補正対象書類名】図面[Document name to be corrected] Drawing

【補正対象項目名】図５[Name of item to be corrected] Figure 5

【補正方法】変更[Correction method] Change

【補正内容】[Correction content]

【図５】 [Figure 5]

【手続補正３】[Procedure 3]

【補正対象書類名】図面[Document name to be corrected] Drawing

【補正対象項目名】図１０[Name of item to be corrected] Fig. 10

【補正方法】変更[Correction method] Change

【補正内容】[Correction content]

【図１０】 [Figure 10]

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 小倉 利夫 千葉県茂原市早野3350番地 日立エレクト ロニックデバイシズ株式会社内 (72)発明者 森池 徹 千葉県茂原市早野3350番地 日立エレクト ロニックデバイシズ株式会社内 Ｆターム(参考） 5C029 FF09 FF11 FF13 GG02    ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continued front page    (72) Inventor Toshio Ogura             Hitachi Elect, 3350 Hayano, Mobara-shi, Chiba             Within Ronic Devices Co., Ltd. (72) Inventor Toru Moriike             Hitachi Elect, 3350 Hayano, Mobara-shi, Chiba             Within Ronic Devices Co., Ltd. F term (reference) 5C029 FF09 FF11 FF13 GG02

Claims (8)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項１】管軸の中心部に設置して熱電子放出源を有
する陰極部と、前記陰極部を中心とし、かつ当該陰極部
に対して一端を離間させて作用空間を形成し、管軸と平
行かつ放射状に配置した複数枚の陽極ベインおよび前記
陽極ベインの他端を結合した陽極円筒とで複数の放射状
の共振空洞を形成する陽極部と、 前記共振空洞を管軸方向から挟む位置に設けられて前記
作用空間をとおる内部磁路を形成する強磁性体からなる
一対の磁極と、 前記陽極円筒を管軸方向かつ前記磁極の前記共振空洞と
は反対側の両端部で封止する強磁性体からなる一対の封
着体と、 前記磁極と同軸かつ当該磁極に関して前記陽極部とは反
対側に設置した一対の円環状の永久磁石と、前記永久磁
石に関して前記磁極とは反対側で前記磁極と共に当該永
久磁石の外部磁路を形成するヨークとを備え、 それぞれが管軸に関して、前記共振空洞の外径をＤ１、
前記永久磁石の外径をＤ２、前記磁極の背景をＤ３、前
記封着体の外径をＤ４としたとき、 Ｄ３，Ｄ４＜Ｄ２ に設定したことを特徴とするマグネトロン。1. A cathode part having a thermionic emission source installed at the center of a tube axis, and a working space centered on the cathode part and having one end spaced from the cathode part to form a working space. An anode part forming a plurality of radial resonance cavities with a plurality of anode vanes arranged in parallel with the axis and in a radial manner and an anode cylinder in which the other ends of the anode vanes are coupled, and positions for sandwiching the resonance cavities from the tube axis direction. And a pair of magnetic poles made of a ferromagnetic material that forms an internal magnetic path passing through the working space, and the anode cylinder is sealed at both ends of the magnetic pole in the tube axial direction and on the side opposite to the resonance cavity. A pair of sealing bodies made of a ferromagnetic material, a pair of annular permanent magnets coaxial with the magnetic pole and provided on the side opposite to the anode portion with respect to the magnetic pole, and on the side opposite to the magnetic pole with respect to the permanent magnet. Outside of the permanent magnet together with the magnetic pole And a yoke for forming a tract, for each tube axis, the outer diameter of the resonant cavity D1,
When the outer diameter of the permanent magnet is D2, the background of the magnetic pole is D3, and the outer diameter of the sealing body is D4, the magnetron is set to D3, D4 <D2. 【請求項２】前記共振空洞の外径Ｄ１と前記永久磁石の
外径Ｄ２が、Ｄ１≧Ｄ２であることを特徴とする請求項
１に記載のマグネトロン。2. The magnetron according to claim 1, wherein an outer diameter D1 of the resonant cavity and an outer diameter D2 of the permanent magnet satisfy D1 ≧ D2. 【請求項３】前記共振空洞の外径Ｄ１と前記永久磁石の
外径Ｄ２が、Ｄ１＞Ｄ２であるとき、前記磁極と前記陽
極円筒の端部の間に非磁性体からなる封止板を設けたこ
とを特徴とする請求項２に記載のマグネトロン。3. When the outer diameter D1 of the resonant cavity and the outer diameter D2 of the permanent magnet are D1> D2, a sealing plate made of a non-magnetic material is provided between the magnetic pole and the end of the anode cylinder. The magnetron according to claim 2, wherein the magnetron is provided. 【請求項４】前記封着体と前記封止板の間に封止板と同
系材料の溶接リングを介在させたことを特徴とする請求
項３に記載のマグネトロン。4. The magnetron according to claim 3, wherein a welding ring made of a material similar to that of the sealing plate is interposed between the sealing body and the sealing plate. 【請求項５】前記溶接リングと前記封止板とがアーク溶
接で接合され、前記溶接リングと前記封着体とがロー付
けで接合されていることを特徴とする請求項４に記載の
マグネトロン。5. The magnetron according to claim 4, wherein the welding ring and the sealing plate are joined by arc welding, and the welding ring and the sealing body are joined by brazing. . 【請求項６】前記溶接リングの前記封着体および前記封
止板との溶接部近傍に少なくとも１つの溝を有すること
を特徴とする請求項５に記載のマグネトロン。6. The magnetron according to claim 5, wherein at least one groove is provided in the vicinity of a welded portion of the weld ring with the sealing body and the sealing plate. 【請求項７】前記溶接リングおよび前記封止板が銅系金
属またはアルミニウム系金属であることを特徴とする請
求項１〜６の何れかに記載のマグネトロン。7. The magnetron according to claim 1, wherein the welding ring and the sealing plate are made of a copper-based metal or an aluminum-based metal. 【請求項８】発信周波数は４００ＭＨｚ乃至６００ＭＨ
ｚであることを特徴とする請求項１〜７の何れかに記載
のマグネトロン。8. The transmission frequency is 400 MHz to 600 MH
The magnetron according to claim 1, wherein the magnetron is z.