JPH06349594A - プラズマ発生装置 - Google Patents
プラズマ発生装置Info
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- JPH06349594A JPH06349594A JP5135901A JP13590193A JPH06349594A JP H06349594 A JPH06349594 A JP H06349594A JP 5135901 A JP5135901 A JP 5135901A JP 13590193 A JP13590193 A JP 13590193A JP H06349594 A JPH06349594 A JP H06349594A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 プラズマを起こし難いガスを用いるときで
も、プラズマを確実に発生させ、かつそれを安定させる
ことを目的とする。 【構成】 プラズマを生成し始めるときは、パルス発生
手段15により通常より高い電圧をパルス状にしてマグ
ネトロン2に印加する。これにより、マグネトロン2
は、高パルスのマイクロ波を発生する。
も、プラズマを確実に発生させ、かつそれを安定させる
ことを目的とする。 【構成】 プラズマを生成し始めるときは、パルス発生
手段15により通常より高い電圧をパルス状にしてマグ
ネトロン2に印加する。これにより、マグネトロン2
は、高パルスのマイクロ波を発生する。
Description
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、例えば不純物のドー
ピング、材料合成、表層改質、あるいは新材料開発など
に使用されるイオン源用のプラズマ発生装置や、イオン
プレーティングによる成膜やプラズマによるエッチング
等に用いられるプラズマ発生装置に関するものである。
ピング、材料合成、表層改質、あるいは新材料開発など
に使用されるイオン源用のプラズマ発生装置や、イオン
プレーティングによる成膜やプラズマによるエッチング
等に用いられるプラズマ発生装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】近年、プラズマを利用して薄膜の形成,
除去などの表面処理をする方法に、マイクロ波による電
子サイクロトロン共鳴(Electron Cyclotron Resonanc
e:ECR)プラズマが広く用いられている。ECRプラズ
マ法は、10-4Torr台の低ガス圧状態で活性度の高
いプラズマ生成ができるので、低エネルギーで大きなイ
オン電流が得られ、指向性,均一制に優れたイオン流が
形成できる。このため、イオン流を照射することによる
加工においても、加工対象にあまりダメージを与えない
高品質な加工が可能であり、高集積半導体素子などの製
造に欠かせないものとなっている。
除去などの表面処理をする方法に、マイクロ波による電
子サイクロトロン共鳴(Electron Cyclotron Resonanc
e:ECR)プラズマが広く用いられている。ECRプラズ
マ法は、10-4Torr台の低ガス圧状態で活性度の高
いプラズマ生成ができるので、低エネルギーで大きなイ
オン電流が得られ、指向性,均一制に優れたイオン流が
形成できる。このため、イオン流を照射することによる
加工においても、加工対象にあまりダメージを与えない
高品質な加工が可能であり、高集積半導体素子などの製
造に欠かせないものとなっている。
【0003】図20は、例えば特開昭51−4490号
公報に示されるマイクロ波イオン源(プラズマ発生装
置)の構造を示す断面構成図である。同図において、1
はマグネトロン制御電源(DC)、2はマイクロ波を発
振するマグネトロン、3は同軸ケーブル、4は同軸型気
密端子、5は真空チャンバー、6aは同軸ケーブル3の
内導体、6bは同軸ケーブル3の外導体、7は内導体6
aの先端であるアンテナ、8はプラズマ室、9はプラズ
マ室8を囲むように配置された円形のコイル、10はガ
ス導入口、11はプラズマ、12はプラズマ室8で生成
したプラズマ11を導くアパーチャ、13は加工室、1
4は同軸ケーブル3の内導体6aと外導体6bとを絶縁
する絶縁物である。
公報に示されるマイクロ波イオン源(プラズマ発生装
置)の構造を示す断面構成図である。同図において、1
はマグネトロン制御電源(DC)、2はマイクロ波を発
振するマグネトロン、3は同軸ケーブル、4は同軸型気
密端子、5は真空チャンバー、6aは同軸ケーブル3の
内導体、6bは同軸ケーブル3の外導体、7は内導体6
aの先端であるアンテナ、8はプラズマ室、9はプラズ
マ室8を囲むように配置された円形のコイル、10はガ
ス導入口、11はプラズマ、12はプラズマ室8で生成
したプラズマ11を導くアパーチャ、13は加工室、1
4は同軸ケーブル3の内導体6aと外導体6bとを絶縁
する絶縁物である。
【0004】次に、このマイクロ波イオン源の動作につ
いて説明する。まず、真空チャンバ5,プラズマ室8お
よび加工室13を図示していない真空排気装置で真空排
気して高真空状態とする。ここに、所定の原料ガスをガ
ス導入口10よりプラズマ室9に導入し、真空排気の状
態を制御して、この原料ガスの圧力を所定の値に安定さ
せる。ここで、DCのマグネトロン制御電源1よりマグ
ネトロン2に電力を供給することによりマイクロ波を発
生させる。このマイクロ波は、同軸ケーブル3,同軸型
気密端子4を介して真空チャンバ5内に導入され、アン
テナ7に到達する。アンテナ7に到達したマイクロ波は
プラズマ室8の中に放射され、円形のコイル9によって
発生された磁界と共に、所定の圧力となっているプラズ
マ室9内の原料ガスを電離してプラズマ11を生成す
る。
いて説明する。まず、真空チャンバ5,プラズマ室8お
よび加工室13を図示していない真空排気装置で真空排
気して高真空状態とする。ここに、所定の原料ガスをガ
ス導入口10よりプラズマ室9に導入し、真空排気の状
態を制御して、この原料ガスの圧力を所定の値に安定さ
せる。ここで、DCのマグネトロン制御電源1よりマグ
ネトロン2に電力を供給することによりマイクロ波を発
生させる。このマイクロ波は、同軸ケーブル3,同軸型
気密端子4を介して真空チャンバ5内に導入され、アン
テナ7に到達する。アンテナ7に到達したマイクロ波は
プラズマ室8の中に放射され、円形のコイル9によって
発生された磁界と共に、所定の圧力となっているプラズ
マ室9内の原料ガスを電離してプラズマ11を生成す
る。
【0005】この際、最も効率的に原料ガスの電離(プ
ラズマ生成)が行われる条件は、印加される磁界強度が
ECR共鳴条件を満たす場合である。例えば、マイクロ
波の周波数が2.45GHzの場合、印加される磁界強
度が875GaussのときECR共鳴条件を満たす。
このように生成されたプラズマ11から、アパーチャ1
2を介してイオンもしくはプラズマが加工室13に導か
れ、この加工室13に載置される被加工対象の加工を行
う。なお、アパーチャ12が無い場合、複数のアパーチ
ャが存在する場合もある。
ラズマ生成)が行われる条件は、印加される磁界強度が
ECR共鳴条件を満たす場合である。例えば、マイクロ
波の周波数が2.45GHzの場合、印加される磁界強
度が875GaussのときECR共鳴条件を満たす。
このように生成されたプラズマ11から、アパーチャ1
2を介してイオンもしくはプラズマが加工室13に導か
れ、この加工室13に載置される被加工対象の加工を行
う。なお、アパーチャ12が無い場合、複数のアパーチ
ャが存在する場合もある。
【0006】さて、一般に、このような装置において、
プラズマが発生しているときのプラズマ放電条件は、プ
ラズマ放電開始時と比較して定常状態は緩やかである。
言い替えると、プラズマ発生時は、プラズマ放電の状態
が安定し難い。このため、特に放電し難いガスのプラズ
マを生成する場合、放電開始のために種々の工夫がなさ
れている。一般的に行われている方法の一つとしては、
放電開始時だけプラズマ室内の真空度を変化させる方法
がある。これは、図21に示すように、プラズマ発生時
には原料ガスの濃度を上げてプラズマを生成し易くする
ものである。また、最初に放電し易いガスを導入してプ
ラズマを生成し、プラズマ放電の状態が安定してきたら
徐々に放電し難い目的のガスに入れ換えていく方法もと
られる。
プラズマが発生しているときのプラズマ放電条件は、プ
ラズマ放電開始時と比較して定常状態は緩やかである。
言い替えると、プラズマ発生時は、プラズマ放電の状態
が安定し難い。このため、特に放電し難いガスのプラズ
マを生成する場合、放電開始のために種々の工夫がなさ
れている。一般的に行われている方法の一つとしては、
放電開始時だけプラズマ室内の真空度を変化させる方法
がある。これは、図21に示すように、プラズマ発生時
には原料ガスの濃度を上げてプラズマを生成し易くする
ものである。また、最初に放電し易いガスを導入してプ
ラズマを生成し、プラズマ放電の状態が安定してきたら
徐々に放電し難い目的のガスに入れ換えていく方法もと
られる。
【0007】一方、放電開始時にマイクロ波出力を上げ
て、プラズマを発生させる方法がある。この場合は、図
22に示すようにマイクロ波出力を徐々に上げていき、
プラズマ生成時にこのマイクロ波出力を最大とし、この
後マイクロ波出力を徐々に下げて、マイクロ波出力が低
い状態でプラズマ放電を安定させる。また、放電開始
(プラズマ生成開始)のための特別な構造を付加した例
としては、特開昭61−88426号公報に示されるよ
うに、火花ギャップをもちいて種放電を形成し、プラズ
マ放電を開始させるなどの方法がある。
て、プラズマを発生させる方法がある。この場合は、図
22に示すようにマイクロ波出力を徐々に上げていき、
プラズマ生成時にこのマイクロ波出力を最大とし、この
後マイクロ波出力を徐々に下げて、マイクロ波出力が低
い状態でプラズマ放電を安定させる。また、放電開始
(プラズマ生成開始)のための特別な構造を付加した例
としては、特開昭61−88426号公報に示されるよ
うに、火花ギャップをもちいて種放電を形成し、プラズ
マ放電を開始させるなどの方法がある。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】従来は以上のようにプ
ラズマ放電を開始させていたので、以下に示すような問
題があった。まず、原料ガスの圧力を変化させる方法や
ガスを入れ替える方法では、加工の再現性に影響を与え
るという問題があった。これらの方法では、ガス圧を変
化させるときやガスを入れ替えるとき、それらが安定す
るのに時間がかかってしまう。従って、放電条件が大き
く変化するなど何等かの要因で加工中にプラズマが途切
れ、これを再立ち上げる必要が生じた場合、安定するの
に時間がかかっては加工の再現性に影響を与えてしま
う。
ラズマ放電を開始させていたので、以下に示すような問
題があった。まず、原料ガスの圧力を変化させる方法や
ガスを入れ替える方法では、加工の再現性に影響を与え
るという問題があった。これらの方法では、ガス圧を変
化させるときやガスを入れ替えるとき、それらが安定す
るのに時間がかかってしまう。従って、放電条件が大き
く変化するなど何等かの要因で加工中にプラズマが途切
れ、これを再立ち上げる必要が生じた場合、安定するの
に時間がかかっては加工の再現性に影響を与えてしま
う。
【0009】一方、一時的にマイクロ波出力を上げる方
法では、通常、出力の上限が電源によって定まっている
ため、放電に十分な出力まで出力を上げられない場合が
ある。そして、十分に高い出力まで上げられる電源を用
いるのは、定常状態の運転に必要のない高出力のマイク
ロ波発振器を用いることであり、電源のコストが上がっ
たり、低出力時(定常運転時)のマイクロ波の出力リッ
プルが大きくなるなどの問題があった。また、火花ギャ
ップを用いる方法においては、火花ギャップがプラズマ
室内に配置されるため、火花ギャップのプラズマによる
エッチングや、火花ギャップへのスパッタ粒子の堆積等
があり、その寿命が短いという問題がある。
法では、通常、出力の上限が電源によって定まっている
ため、放電に十分な出力まで出力を上げられない場合が
ある。そして、十分に高い出力まで上げられる電源を用
いるのは、定常状態の運転に必要のない高出力のマイク
ロ波発振器を用いることであり、電源のコストが上がっ
たり、低出力時(定常運転時)のマイクロ波の出力リッ
プルが大きくなるなどの問題があった。また、火花ギャ
ップを用いる方法においては、火花ギャップがプラズマ
室内に配置されるため、火花ギャップのプラズマによる
エッチングや、火花ギャップへのスパッタ粒子の堆積等
があり、その寿命が短いという問題がある。
【0010】ところで、特にECRプラズマを生成する
プラズマ発生装置で、同軸型導波管(同軸ケーブル)を
用いて比較的高い出力のマイクロ波を用いてプラズマを
生成する場合には、内導体6aの加熱による同軸型気密
端子4の損傷が問題となる(図20)。ここで、マイク
ロ波の挙動に注目して、ECRプラズマ発生装置の動作
を考えてみる。図20において、真空チャンバー5内に
導入されたマイクロ波は、主としてプラズマ室8内で反
射,吸収される。この場合、反射したマイクロ波は、入
射波と干渉して定在波を生成しながらマグネトロン制御
電源1方向に戻るように進む。
プラズマ発生装置で、同軸型導波管(同軸ケーブル)を
用いて比較的高い出力のマイクロ波を用いてプラズマを
生成する場合には、内導体6aの加熱による同軸型気密
端子4の損傷が問題となる(図20)。ここで、マイク
ロ波の挙動に注目して、ECRプラズマ発生装置の動作
を考えてみる。図20において、真空チャンバー5内に
導入されたマイクロ波は、主としてプラズマ室8内で反
射,吸収される。この場合、反射したマイクロ波は、入
射波と干渉して定在波を生成しながらマグネトロン制御
電源1方向に戻るように進む。
【0011】同軸ケーブル3では、図23に示すよう
に、マイクロ波の定在波が最大になるある一定部位が、
このマイクロ波電流によって加熱される。この加熱され
る位置は、負荷のインピーダンスがわかれば計算するこ
とが可能である。なお、負荷の状態はプラズマの状態に
よって変動する。すなわち、アンテナ7の先端における
定在波の位相をφとすれば、同軸ケーブル3上に流れる
電流が最大になる反射端からの距離dは、次の式1で示
される。
に、マイクロ波の定在波が最大になるある一定部位が、
このマイクロ波電流によって加熱される。この加熱され
る位置は、負荷のインピーダンスがわかれば計算するこ
とが可能である。なお、負荷の状態はプラズマの状態に
よって変動する。すなわち、アンテナ7の先端における
定在波の位相をφとすれば、同軸ケーブル3上に流れる
電流が最大になる反射端からの距離dは、次の式1で示
される。
【0012】 d=λ・(n−φ/π)/2 (n=0,1,2・・・) ・・・(1)
【0013】しかし、実際にプラズマのインピーダンス
を事前に求めることは困難なため、上式のφは組立上が
った装置を用いて、実験的に求めているのが現状であ
る。ここで、同軸ケーブル3の上の最大加熱のポイント
に、同軸型気密端子4がくると、最悪の場合、同軸型気
密端子4が破壊され、真空を維持できなくなるという問
題が生ずる。同軸型気密端子4は、真空のシールドと電
気的絶縁のためセラミックスで作られていることが多い
が、この同軸型気密端子4のところでは、同軸ケーブル
3の内導体6aと外導体6bとのインピーダンスマッチ
ングがとれていなく、したがって発熱し易い構造となっ
ている。したがって、図23に示すように、この同軸型
気密端子4の所に定在波の極大値がくると、非常に高い
温度となり、同軸型気密端子4が破壊され易い。
を事前に求めることは困難なため、上式のφは組立上が
った装置を用いて、実験的に求めているのが現状であ
る。ここで、同軸ケーブル3の上の最大加熱のポイント
に、同軸型気密端子4がくると、最悪の場合、同軸型気
密端子4が破壊され、真空を維持できなくなるという問
題が生ずる。同軸型気密端子4は、真空のシールドと電
気的絶縁のためセラミックスで作られていることが多い
が、この同軸型気密端子4のところでは、同軸ケーブル
3の内導体6aと外導体6bとのインピーダンスマッチ
ングがとれていなく、したがって発熱し易い構造となっ
ている。したがって、図23に示すように、この同軸型
気密端子4の所に定在波の極大値がくると、非常に高い
温度となり、同軸型気密端子4が破壊され易い。
【0014】このような問題に対する対策としては、特
開昭51−4490号公報に示されるように、内導体の
一部を接地して、そこを冷却する方法がある。しかし、
同軸型気密端子4の損傷を防止するため、同軸ケーブル
3の内導体6aを接地させて冷却し、これにより同軸型
気密端子4を冷却するためには、熱伝導の観点から、同
軸ケーブル3短くかつしっかりと固定する必要が生じ
る。これでは、同軸ケーブルの長所である柔軟な装置レ
イアウトを行えるという利点が消失するという問題を生
ずる。
開昭51−4490号公報に示されるように、内導体の
一部を接地して、そこを冷却する方法がある。しかし、
同軸型気密端子4の損傷を防止するため、同軸ケーブル
3の内導体6aを接地させて冷却し、これにより同軸型
気密端子4を冷却するためには、熱伝導の観点から、同
軸ケーブル3短くかつしっかりと固定する必要が生じ
る。これでは、同軸ケーブルの長所である柔軟な装置レ
イアウトを行えるという利点が消失するという問題を生
ずる。
【0015】この発明は、以上のような問題点を解消す
るためになされたものであり、プラズマを起こし難いガ
スを用いるときでも、プラズマを確実に発生させ、かつ
それを安定させることを目的とする。また、プラズマを
発生させるためのマイクロ波の反射による定在波の影響
がでないようにすることを目的とする。
るためになされたものであり、プラズマを起こし難いガ
スを用いるときでも、プラズマを確実に発生させ、かつ
それを安定させることを目的とする。また、プラズマを
発生させるためのマイクロ波の反射による定在波の影響
がでないようにすることを目的とする。
【0016】
【課題を解決するための手段】この発明のプラズマ発生
装置は、プラズマを発生させる時はパルス状のプラズマ
放電を行うプラズマ放電用電源供給手段を有することを
特徴とする。また、マイクロ波伝達手段がマイクロ波の
光路長を可変できることを特徴とする。
装置は、プラズマを発生させる時はパルス状のプラズマ
放電を行うプラズマ放電用電源供給手段を有することを
特徴とする。また、マイクロ波伝達手段がマイクロ波の
光路長を可変できることを特徴とする。
【0017】
【作用】プラズマ発生のためのプラズマ放電を、プラズ
マ発生のために要する全体の電力を増やすことなく高い
値として、プラズマを発生させる。また、マイクロ波の
反射による定在波の状態を変化させて、定在波が特定箇
所に偏らない状態とする。
マ発生のために要する全体の電力を増やすことなく高い
値として、プラズマを発生させる。また、マイクロ波の
反射による定在波の状態を変化させて、定在波が特定箇
所に偏らない状態とする。
【0018】
【実施例】以下この発明の1実施例を図を参照して説明
する。 実施例1.図1は、この発明の1実施例であるプラズマ
発生装置の構成を示す断面構成図である。同図におい
て、15はマグネトロン制御電源1の出力する電力を定
格出力より高いパルス状にするパルス発生手段であり、
他は図20と同様である。次に、この実施例1のプラズ
マ発生装置の動作について説明する。このプラズマ発生
装置において、マイクロ波の伝達からプラズマの生成、
加工室へのイオンもしくはプラズマの輸送は従来と同様
に行う。
する。 実施例1.図1は、この発明の1実施例であるプラズマ
発生装置の構成を示す断面構成図である。同図におい
て、15はマグネトロン制御電源1の出力する電力を定
格出力より高いパルス状にするパルス発生手段であり、
他は図20と同様である。次に、この実施例1のプラズ
マ発生装置の動作について説明する。このプラズマ発生
装置において、マイクロ波の伝達からプラズマの生成、
加工室へのイオンもしくはプラズマの輸送は従来と同様
に行う。
【0019】図2に示すように、パルス発生手段15に
より、プラズマ点火時にマイクロ波出力は高出力のパル
ス状マイクロ波となり、プラズマの点火後には通常の連
続したマイクロ波に戻される。ここで、図3に示すよう
に、複数のパルスを予め定められた回数繰り返し印加し
てプラズマの点火を行えば、より確実なプラズマの点火
が行える。
より、プラズマ点火時にマイクロ波出力は高出力のパル
ス状マイクロ波となり、プラズマの点火後には通常の連
続したマイクロ波に戻される。ここで、図3に示すよう
に、複数のパルスを予め定められた回数繰り返し印加し
てプラズマの点火を行えば、より確実なプラズマの点火
が行える。
【0020】マイクロ波を高出力のパルス出力とするた
めには、図4に示すように、マグネトロン制御電源1の
出力を昇圧回路41を介してコンデンサー42に一時的
に貯め込み、ある程度電圧が上がったところで、スイッ
チ43をオンとする方法がある。これにより、図5に示
すように、定格出力以上の高いパルス出力が得られる。
また、図6に示すように、マグネトロン制御電源1とパ
ルス電源61を並列に配置し、比較手段62により電圧
の高い方をマグネトロン2に送り込むようにしてもよ
い。図7に示すように、図7(a)と図7(b)の2つ
の出力を比較して、電圧の高い方の出力をマグネトロン
2に送り込むことで、図7(c)に示す波形のパルス状
となったマイクロ波を得ることができる。
めには、図4に示すように、マグネトロン制御電源1の
出力を昇圧回路41を介してコンデンサー42に一時的
に貯め込み、ある程度電圧が上がったところで、スイッ
チ43をオンとする方法がある。これにより、図5に示
すように、定格出力以上の高いパルス出力が得られる。
また、図6に示すように、マグネトロン制御電源1とパ
ルス電源61を並列に配置し、比較手段62により電圧
の高い方をマグネトロン2に送り込むようにしてもよ
い。図7に示すように、図7(a)と図7(b)の2つ
の出力を比較して、電圧の高い方の出力をマグネトロン
2に送り込むことで、図7(c)に示す波形のパルス状
となったマイクロ波を得ることができる。
【0021】前者は装置のコストは安くなるが、マイク
ロ波が途切れてからも一瞬プラズマが発生し続けるアフ
ターグローの時間よりパルス間隔が長い場合、このあい
だにプラズマが完全に消滅してしまう。このため、次回
のパルス発振時に種となるプラズマが存在しないため、
複数のパルスを出力して、より確実なプラズマ点火を行
うことは出来なくなる。後者では、装置コストは上がる
が、一度点火したプラズマはパルスが途切れている間も
継続して存在するため、アフターグロー時間に無関係に
複数のパルスによる確実なプラズマの点火が可能とな
る。
ロ波が途切れてからも一瞬プラズマが発生し続けるアフ
ターグローの時間よりパルス間隔が長い場合、このあい
だにプラズマが完全に消滅してしまう。このため、次回
のパルス発振時に種となるプラズマが存在しないため、
複数のパルスを出力して、より確実なプラズマ点火を行
うことは出来なくなる。後者では、装置コストは上がる
が、一度点火したプラズマはパルスが途切れている間も
継続して存在するため、アフターグロー時間に無関係に
複数のパルスによる確実なプラズマの点火が可能とな
る。
【0022】実施例2.図8は、この発明の第2の実施
例を示すプラズマ発生装置の構成を示す断面構成図であ
る。同図において、16は加工室13に設けられた窓、
17は加工室13内のプラズマによる発光(プラズマ
光)を検出する光センサー、18は光センサ17のプラ
ズマ光検出によりパルス電源15の動作を制御する電源
制御部である。電源制御部18は光センサ17が、窓1
6を介して安定したプラズマ光を検出した時点で、パル
ス電源15の動作を停止しする。これにより、印加する
マイクロ波は定常出力状態とする。
例を示すプラズマ発生装置の構成を示す断面構成図であ
る。同図において、16は加工室13に設けられた窓、
17は加工室13内のプラズマによる発光(プラズマ
光)を検出する光センサー、18は光センサ17のプラ
ズマ光検出によりパルス電源15の動作を制御する電源
制御部である。電源制御部18は光センサ17が、窓1
6を介して安定したプラズマ光を検出した時点で、パル
ス電源15の動作を停止しする。これにより、印加する
マイクロ波は定常出力状態とする。
【0023】このように、光センサー17を設けること
によりプラズマの発生状態をリアルタイムにモニターで
きるため、図9に示すように、マイクロ波のパルス発振
をプラズマが発生したら停止する等の制御が可能とな
る。プラズマが点火するまでパルスを出し続けること
で、より確実なプラズマの点火を行うことが可能とな
る。なお、ある一定回数パルスを発生してもプラズマが
点火しないときは、パルスの発生を中止する回路を設け
て、プラズマ発生装置に不必要な負担をかけないような
構成としてもよい。
によりプラズマの発生状態をリアルタイムにモニターで
きるため、図9に示すように、マイクロ波のパルス発振
をプラズマが発生したら停止する等の制御が可能とな
る。プラズマが点火するまでパルスを出し続けること
で、より確実なプラズマの点火を行うことが可能とな
る。なお、ある一定回数パルスを発生してもプラズマが
点火しないときは、パルスの発生を中止する回路を設け
て、プラズマ発生装置に不必要な負担をかけないような
構成としてもよい。
【0024】実施例3.ところで、上記実施例では、プ
ラズマ発生のためにマイクロ波を一定のパルス状にして
印加するようにしているが、これを変化させるようにし
ても良い。図10は、この発明の第3の実施例であるプ
ラズマ発生装置の、マイクロ波の出力状態を示す説明図
である。図10に示すように、1パルスにおける出力を
徐々に上げていき、プラズマ点火が確認された時点でこ
れを停止して、定常状態のマイクロ波印加とすること
で、プラズマの点火に必要な最小限度のマイクロ波出力
での点火が可能となる。このように構成すれば、プラズ
マ発生装置にかかる負担を最小限にとどめたプラズマの
点火が可能となる。
ラズマ発生のためにマイクロ波を一定のパルス状にして
印加するようにしているが、これを変化させるようにし
ても良い。図10は、この発明の第3の実施例であるプ
ラズマ発生装置の、マイクロ波の出力状態を示す説明図
である。図10に示すように、1パルスにおける出力を
徐々に上げていき、プラズマ点火が確認された時点でこ
れを停止して、定常状態のマイクロ波印加とすること
で、プラズマの点火に必要な最小限度のマイクロ波出力
での点火が可能となる。このように構成すれば、プラズ
マ発生装置にかかる負担を最小限にとどめたプラズマの
点火が可能となる。
【0025】なお、パルス発振をプラズマの発生が確認
された時点で停止するだけでなく、このパルス出力があ
る一定の出力まで上がったら、パルス発振を打ち切るよ
うにしても良い。また、1パルスにおける出力を徐々に
上げていく段階で、所定の出力となった時点でそれ以上
出力を上げずに、さらに数回のマイクロ波のパルス印加
を行う用にしても良い。以上のようにすることで、ガス
濃度が低いなど何らかの問題発生でプラズマが生成され
ない状態のとき、プラズマ発生装置に対する不必要な負
担を軽減できる。
された時点で停止するだけでなく、このパルス出力があ
る一定の出力まで上がったら、パルス発振を打ち切るよ
うにしても良い。また、1パルスにおける出力を徐々に
上げていく段階で、所定の出力となった時点でそれ以上
出力を上げずに、さらに数回のマイクロ波のパルス印加
を行う用にしても良い。以上のようにすることで、ガス
濃度が低いなど何らかの問題発生でプラズマが生成され
ない状態のとき、プラズマ発生装置に対する不必要な負
担を軽減できる。
【0026】実施例4.図11は、この発明の第4の実
施例であるプラズマ発生装置のマイクロ波の出力状態を
示す説明図である。光センサーをプラズマ点火時のみで
はなく、プラズマ放電中も常に働かせてプラズマ放電を
モニターし、何等かの事情でプラズマ放電が途切れたと
き、図11に示すように、即座に供給するマイクロ波を
高パルス状として印加するようにしてもよい。マイクロ
波をパルスとして印加して放電を再開させることができ
るため、瞬時にプラズマの再点火が可能となり加工プロ
セスに影響を与えることなく加工を続けることを可能と
する。この場合、点火時の装置の負担を減らすために、
図12に示したように、順次パルス高を上げていっても
同様の効果を奏することはいうまでもない。
施例であるプラズマ発生装置のマイクロ波の出力状態を
示す説明図である。光センサーをプラズマ点火時のみで
はなく、プラズマ放電中も常に働かせてプラズマ放電を
モニターし、何等かの事情でプラズマ放電が途切れたと
き、図11に示すように、即座に供給するマイクロ波を
高パルス状として印加するようにしてもよい。マイクロ
波をパルスとして印加して放電を再開させることができ
るため、瞬時にプラズマの再点火が可能となり加工プロ
セスに影響を与えることなく加工を続けることを可能と
する。この場合、点火時の装置の負担を減らすために、
図12に示したように、順次パルス高を上げていっても
同様の効果を奏することはいうまでもない。
【0027】なお、上記実施例では、マイクロ波の伝送
路として同軸ケーブル(同軸線路)を用いたプラズマ発
生装置について説明したが、導波管型の伝送路を持つプ
ラズマ発生装置においても同様の効果が得られることは
いうまでもない。また、プラズマの発生をモニターする
センサーとして、光センサーを用いて説明したが、ラン
グミュアープローブや、プラズマ発生装置の各部の電極
に流れる電流測定等、プラズマの生成を示す他の計測手
段を用いても同様の効果が得られることもいうまでもな
い。
路として同軸ケーブル(同軸線路)を用いたプラズマ発
生装置について説明したが、導波管型の伝送路を持つプ
ラズマ発生装置においても同様の効果が得られることは
いうまでもない。また、プラズマの発生をモニターする
センサーとして、光センサーを用いて説明したが、ラン
グミュアープローブや、プラズマ発生装置の各部の電極
に流れる電流測定等、プラズマの生成を示す他の計測手
段を用いても同様の効果が得られることもいうまでもな
い。
【0028】実施例5.図13は、この発明の第5の実
施例であるプラズマ発生装置の構成を示す断面構成図で
ある。同図において、19は伸縮自在なベローズ、20
は同軸ケーブル3を伸縮自在にするスライダー、21は
プラズマ室と同軸線路の間の気密を保つための誘電体か
らなる真空シールドである。ベローズ19とスライダー
20とにより、同軸型気密端子4とプラズマ室8との間
隔を変化させ、発生する定在波のピークの低いところに
同軸型気密端子4が配置されるようにする。これは、最
も発熱の小さい場所に設定することになる。この調整の
ための変位量は、最大でマイクロ波の波長の1/4(通
常用いられる2.45GHzでは、ほぼ3cm)あれば
よい。
施例であるプラズマ発生装置の構成を示す断面構成図で
ある。同図において、19は伸縮自在なベローズ、20
は同軸ケーブル3を伸縮自在にするスライダー、21は
プラズマ室と同軸線路の間の気密を保つための誘電体か
らなる真空シールドである。ベローズ19とスライダー
20とにより、同軸型気密端子4とプラズマ室8との間
隔を変化させ、発生する定在波のピークの低いところに
同軸型気密端子4が配置されるようにする。これは、最
も発熱の小さい場所に設定することになる。この調整の
ための変位量は、最大でマイクロ波の波長の1/4(通
常用いられる2.45GHzでは、ほぼ3cm)あれば
よい。
【0029】ところで、通常、外導体6bと内導体6a
の間には、図13のように絶縁物14が充填されてい
る。これは、マイクロ波の伝送路である同軸ケーブル3
内でプラズマが生成することでエネルギーをロスし、ア
ンテナ7に到達するマイクロ波が減少することを防止す
るためである。しかし、この実施例5の場合は、スライ
ダー20が可動部品のため、内導体6aと外導体6bの
間を完全に隙間なく絶縁物14で埋めることは難しい。
このため、その隙間でプラズマが形成され、マイクロ波
の伝達を妨げることがある。
の間には、図13のように絶縁物14が充填されてい
る。これは、マイクロ波の伝送路である同軸ケーブル3
内でプラズマが生成することでエネルギーをロスし、ア
ンテナ7に到達するマイクロ波が減少することを防止す
るためである。しかし、この実施例5の場合は、スライ
ダー20が可動部品のため、内導体6aと外導体6bの
間を完全に隙間なく絶縁物14で埋めることは難しい。
このため、その隙間でプラズマが形成され、マイクロ波
の伝達を妨げることがある。
【0030】実施例6.この問題を解決する一つの方法
としては、外導体6bと内導体6aの間をプラズマが生
成しない程度の高真空に保つ方法がある。図14は、以
上の問題を解消したこの発明の第6の実施例であるプラ
ズマ発生装置の構成を示す断面構成図である。同図にお
いて22は同軸ケーブル3の真空チャンバー5内の外導
体6bに開けられた開口であり、他の符号は図13と同
様である。このように、外導体6bの一部に開口22を
設け、真空チャンバー5内のマイクロ波の伝送路である
同軸ケーブル3内を高真空に保ち、同軸ケーブル3内に
おけるプラズマの発生を防止することができる。
としては、外導体6bと内導体6aの間をプラズマが生
成しない程度の高真空に保つ方法がある。図14は、以
上の問題を解消したこの発明の第6の実施例であるプラ
ズマ発生装置の構成を示す断面構成図である。同図にお
いて22は同軸ケーブル3の真空チャンバー5内の外導
体6bに開けられた開口であり、他の符号は図13と同
様である。このように、外導体6bの一部に開口22を
設け、真空チャンバー5内のマイクロ波の伝送路である
同軸ケーブル3内を高真空に保ち、同軸ケーブル3内に
おけるプラズマの発生を防止することができる。
【0031】実施例7.図15は、この発明の第7の実
施例であるプラズマ発生装置の構成を示す断面構成図で
ある。同図において、23はベローズ状の外導体であ
り、他は図13と同様である。外導体24は、ベローズ
19と同様に伸縮自在であり、このように構成すると
で、ベローズ状の外導体24を用い、プラズマ伝送の際
に問題となるスライダー20と外導体間の隙間をなくす
ことが可能である。
施例であるプラズマ発生装置の構成を示す断面構成図で
ある。同図において、23はベローズ状の外導体であ
り、他は図13と同様である。外導体24は、ベローズ
19と同様に伸縮自在であり、このように構成すると
で、ベローズ状の外導体24を用い、プラズマ伝送の際
に問題となるスライダー20と外導体間の隙間をなくす
ことが可能である。
【0032】実施例8.図16は、この発明の第8の実
施例であるプラズマ発生装置の構成を示す断面構成図で
ある。同図において24はアルミナで形成されているア
ルミナリング、25は金属で形成されている金属リング
である。アルミナリング24の外周は、外導体6bで覆
われ、金属リング25は外導体6bと同様の性能を有す
るものである。そして、アルミナリング24と金属リン
グ25は全体長が一定になるようなペアで使用する。ま
た、真空チャンバー5内のアルミナリング24以外の内
導体6aと外導体6bとの間は、高真空に保たれてい
る。
施例であるプラズマ発生装置の構成を示す断面構成図で
ある。同図において24はアルミナで形成されているア
ルミナリング、25は金属で形成されている金属リング
である。アルミナリング24の外周は、外導体6bで覆
われ、金属リング25は外導体6bと同様の性能を有す
るものである。そして、アルミナリング24と金属リン
グ25は全体長が一定になるようなペアで使用する。ま
た、真空チャンバー5内のアルミナリング24以外の内
導体6aと外導体6bとの間は、高真空に保たれてい
る。
【0033】ここで、アルミナはマイクロ波の吸収が小
さく、比誘電率が約9と大きい。アルミナリング24の
長さをLとすると、比誘電率が約9であるので、マイク
ロ波の実質的な光路長は2Lだけ増加する。これに伴
い、定在波のピーク発生位置も変化する。すなわち、ア
ルミナリング24を、マイクロ波の導波路である同軸ケ
ーブル3の途中の、内導体6aと外導体6bとの間の絶
縁物14(図20)の代わりとして用いれば、導波路長
を変えることなく光路長を変えられ、定在波のピーク位
置が、同軸型気密端子4の位置にこないようにすること
ができる。アルミナはマイクロ波の吸収が小さいので、
マイクロ波の伝送効率を落とすことはなく、実施例5の
プラズマ発生装置のような可動部分がないため、構成が
簡単になりコストも安くなる。
さく、比誘電率が約9と大きい。アルミナリング24の
長さをLとすると、比誘電率が約9であるので、マイク
ロ波の実質的な光路長は2Lだけ増加する。これに伴
い、定在波のピーク発生位置も変化する。すなわち、ア
ルミナリング24を、マイクロ波の導波路である同軸ケ
ーブル3の途中の、内導体6aと外導体6bとの間の絶
縁物14(図20)の代わりとして用いれば、導波路長
を変えることなく光路長を変えられ、定在波のピーク位
置が、同軸型気密端子4の位置にこないようにすること
ができる。アルミナはマイクロ波の吸収が小さいので、
マイクロ波の伝送効率を落とすことはなく、実施例5の
プラズマ発生装置のような可動部分がないため、構成が
簡単になりコストも安くなる。
【0034】この実施例では、アルミナリング24とし
て厚みの違うものを複数用意し、プラズマ生成時に最も
発熱するポイントが同軸型気密端子4の位置に来ないよ
うに、適当な厚みのアルミナリング24を用いる。光路
長の変位の最大は前述したように1/4波長であり、こ
れは2.45GHzのマイクロ波では、ほぼ3cmであ
るから、アルミナリングの全長は最大1.5cmであ
る。このため、3mm、6mm、6mm、の三枚のリン
グを用意し、これを組み合わせて使えば、0、3、6、
9、12、15mmの6通りの組合せが可能であり、実
用上は十分である。
て厚みの違うものを複数用意し、プラズマ生成時に最も
発熱するポイントが同軸型気密端子4の位置に来ないよ
うに、適当な厚みのアルミナリング24を用いる。光路
長の変位の最大は前述したように1/4波長であり、こ
れは2.45GHzのマイクロ波では、ほぼ3cmであ
るから、アルミナリングの全長は最大1.5cmであ
る。このため、3mm、6mm、6mm、の三枚のリン
グを用意し、これを組み合わせて使えば、0、3、6、
9、12、15mmの6通りの組合せが可能であり、実
用上は十分である。
【0035】ところで、同軸ケーブルの特性抵抗R
cは、以下の式2で示される。
cは、以下の式2で示される。
【0036】 Rc=60・(μ1/ε1)0.5loge(a/b) (Ω)・・・(式2) ここでRcはマイクロ波の導波路中の特性抵抗、μ1、ε
1はそれぞれ内導体と外導体の間の透磁率と誘電率、
a、Bはそれぞれ内導体と外導体の半径である。
1はそれぞれ内導体と外導体の間の透磁率と誘電率、
a、Bはそれぞれ内導体と外導体の半径である。
【0037】特性抵抗がマイクロ波の導波路の途中で不
連続になると、そこでマイクロ波の反射が生じるため、
この特性抵抗は、導波路、すなわち同軸ケーブル3の線
路中で一致させておく必要がある。この式2を用いて、
内導体と外導体の間が真空の場合とアルミナの場合とに
ついて、具体的にRcが等しくなるav:aaの比を求め
てみる。ここでavは内導体と外導体の間が真空の場合
の外導体の半径、aaは内導体と外導体の間がアルミナ
の場合の外導体の半径である。また、内導体の半径bは
どの位置でも等しいものとする。
連続になると、そこでマイクロ波の反射が生じるため、
この特性抵抗は、導波路、すなわち同軸ケーブル3の線
路中で一致させておく必要がある。この式2を用いて、
内導体と外導体の間が真空の場合とアルミナの場合とに
ついて、具体的にRcが等しくなるav:aaの比を求め
てみる。ここでavは内導体と外導体の間が真空の場合
の外導体の半径、aaは内導体と外導体の間がアルミナ
の場合の外導体の半径である。また、内導体の半径bは
どの位置でも等しいものとする。
【0038】アルミナは常磁性体であるから透磁率はほ
ぼ真空と等しい。また、アルミナの誘電率が約9である
から、aa=e3・av≒20・avとなる。すなわち、仮
にav=5mm、b=2mmとすれば、挿入するアルミ
ナリングの径はaa≒100mmとなる。以上示したよ
うに、av、b自体を小さくすれば、aaも小さくなる。
しかし、あまりavを小さくすると、以下に示す式3,
式4で示す高周波抵抗Rfが大きくなり発熱量が大きく
なりあまりよくない。
ぼ真空と等しい。また、アルミナの誘電率が約9である
から、aa=e3・av≒20・avとなる。すなわち、仮
にav=5mm、b=2mmとすれば、挿入するアルミ
ナリングの径はaa≒100mmとなる。以上示したよ
うに、av、b自体を小さくすれば、aaも小さくなる。
しかし、あまりavを小さくすると、以下に示す式3,
式4で示す高周波抵抗Rfが大きくなり発熱量が大きく
なりあまりよくない。
【0039】Rf=ρ・l/(2avδ)・・・(3) δ=(ρ/(π・f・μ))0.5・・・(4) ここで、ρはマイクロ波の導波路を構成している材質の
比抵抗、lは導波路長、δは表皮厚さ、fはマイクロ波
の周波数、μは透磁率である。
比抵抗、lは導波路長、δは表皮厚さ、fはマイクロ波
の周波数、μは透磁率である。
【0040】実施例9.図17は、この発明の第9の実
施例であるプラズマ発生装置の構成を示す断面断面構成
図である。同図において、26は水冷管であり、他は図
16と同様である。外導体6aのアルミナリング24が
収まっている所を、図17に示すように、水冷管23を
用いて冷却すると、アルミナは熱伝導率がよいので、ア
ルミナリング24を介して内導体6bも冷却される。内
導体6aは、その先端がアンテナ7であり、プラズマ1
2中に曝されており高温になる。これを、水冷管26を
用いてアルミナリング24を介して内導体6bを冷却す
れば、この内導体6bの先端であるアンテナ7を冷却す
ることが可能となる。
施例であるプラズマ発生装置の構成を示す断面断面構成
図である。同図において、26は水冷管であり、他は図
16と同様である。外導体6aのアルミナリング24が
収まっている所を、図17に示すように、水冷管23を
用いて冷却すると、アルミナは熱伝導率がよいので、ア
ルミナリング24を介して内導体6bも冷却される。内
導体6aは、その先端がアンテナ7であり、プラズマ1
2中に曝されており高温になる。これを、水冷管26を
用いてアルミナリング24を介して内導体6bを冷却す
れば、この内導体6bの先端であるアンテナ7を冷却す
ることが可能となる。
【0041】実施例10.なお、上記実施例5〜9で
は、プラズマの発生状態を監視するようにしていない
が、実施例2で示したように光センサーを用いて、発生
しているプラズマの状態より、マイクロ波を制御するよ
うにしてもよい。図18は、この発明の第10の実施例
であるプラズマ発生装置の構成を示す断面構成図であ
る。同図は、図8に示した窓16,光センサー17、電
源制御部18を、図16に示すプラズマ発生装置の組合
わせたものである。なお、これらの制御手段は、図16
のプラズマ発生装置に限らず他の実施例のプラズマ発生
装置に組合わせても、実施例2と同様の効果を奏するこ
とは、言うまでもない。
は、プラズマの発生状態を監視するようにしていない
が、実施例2で示したように光センサーを用いて、発生
しているプラズマの状態より、マイクロ波を制御するよ
うにしてもよい。図18は、この発明の第10の実施例
であるプラズマ発生装置の構成を示す断面構成図であ
る。同図は、図8に示した窓16,光センサー17、電
源制御部18を、図16に示すプラズマ発生装置の組合
わせたものである。なお、これらの制御手段は、図16
のプラズマ発生装置に限らず他の実施例のプラズマ発生
装置に組合わせても、実施例2と同様の効果を奏するこ
とは、言うまでもない。
【0042】実施例11.ところで、実施例8で示した
ように、特性抵抗を同軸ケーブル3の線路中で一致させ
ておくために、通常の外導体の半径を5mm、内導体の
半径を2mmとすると、アルミナリングの半径は100
mmと大きいものとなってしまう。図19は、この発明
の第11の実施例であるプラズマ発生装置のマイクロ波
の導波路である同軸ケーブルの構成を示す断面構成図で
ある。同図において、24はアルミナリング、25は金
属リング、27はテーパ形状の内導体、28はテーパ形
状の外導体である。これは、実施例8に示す構造では、
アルミナリングを装着する外導体の半径がかなり大きく
なってしまうという問題を解決するためのものである。
ように、特性抵抗を同軸ケーブル3の線路中で一致させ
ておくために、通常の外導体の半径を5mm、内導体の
半径を2mmとすると、アルミナリングの半径は100
mmと大きいものとなってしまう。図19は、この発明
の第11の実施例であるプラズマ発生装置のマイクロ波
の導波路である同軸ケーブルの構成を示す断面構成図で
ある。同図において、24はアルミナリング、25は金
属リング、27はテーパ形状の内導体、28はテーパ形
状の外導体である。これは、実施例8に示す構造では、
アルミナリングを装着する外導体の半径がかなり大きく
なってしまうという問題を解決するためのものである。
【0043】図19において、元々の外導体28の半径
aoは5mm、元々の内導体27の半径boは2mmであ
る。そして、テーパ状のそれぞれの径を増大させ、半径
aa を40mm,半径baを38mmとする。内導体2
7,外導体28の径をテーパ状に太くさせると、当然こ
こでのインピーダンスのマッチングが他の領域とはとれ
なくなる。しかし、テーパ状に太くしているので、イン
ピーダンスのマッチング崩れは徐々に発生していき、マ
イクロ波を通してもその反射が抑えられる。
aoは5mm、元々の内導体27の半径boは2mmであ
る。そして、テーパ状のそれぞれの径を増大させ、半径
aa を40mm,半径baを38mmとする。内導体2
7,外導体28の径をテーパ状に太くさせると、当然こ
こでのインピーダンスのマッチングが他の領域とはとれ
なくなる。しかし、テーパ状に太くしているので、イン
ピーダンスのマッチング崩れは徐々に発生していき、マ
イクロ波を通してもその反射が抑えられる。
【0044】ここで、アルミナリング24の中を通過す
る半径2mmの内導体27aとのインピーダンスと、こ
のアルミナリング24直前のテーパ状に広がってくる内
導体27外導体28のインピーダンスをマッチングさせ
るためには、外導体28の最大半径、すなわちアルミナ
リング24の半径は40mm,内導体27の最大半径は
38mmとなる。
る半径2mmの内導体27aとのインピーダンスと、こ
のアルミナリング24直前のテーパ状に広がってくる内
導体27外導体28のインピーダンスをマッチングさせ
るためには、外導体28の最大半径、すなわちアルミナ
リング24の半径は40mm,内導体27の最大半径は
38mmとなる。
【0045】また、テーパ部においては内導体27の半
径が大きいため、マイクロ波の導波抵抗が小さく従って
発熱量が小さい。加えて、アルミナリング24に接して
いるので放熱しやすい状態となっている。同様に、アル
ミナリング24中の内導体27aはアルミナリング24
に接していて放熱しやすい状態となっている。このた
め、この内導体27aはより細くすることが可能とな
り、すなわち、この半径をboよりも小さくすることが
可能で、内導体27外導体28の最大半径をより小さく
することが可能である。
径が大きいため、マイクロ波の導波抵抗が小さく従って
発熱量が小さい。加えて、アルミナリング24に接して
いるので放熱しやすい状態となっている。同様に、アル
ミナリング24中の内導体27aはアルミナリング24
に接していて放熱しやすい状態となっている。このた
め、この内導体27aはより細くすることが可能とな
り、すなわち、この半径をboよりも小さくすることが
可能で、内導体27外導体28の最大半径をより小さく
することが可能である。
【0046】
【発明の効果】以上に説明したように、この発明によれ
ば、プラズマの起きにくいガスでも瞬時にプラズマの点
火が行え、かつこのプラズマを安定させて生成できると
いう効果がある。また、プラズマの発生を確認しながら
電源を供給するので、プラズマが発生してからも、電源
をパルス状にするという無駄を省ける。そして、マイク
ロ波の反射による定在波が、局所的に偏ってその部分の
発熱させるようなことを防止できるので、装置の寿命が
長くできるという効果がある。
ば、プラズマの起きにくいガスでも瞬時にプラズマの点
火が行え、かつこのプラズマを安定させて生成できると
いう効果がある。また、プラズマの発生を確認しながら
電源を供給するので、プラズマが発生してからも、電源
をパルス状にするという無駄を省ける。そして、マイク
ロ波の反射による定在波が、局所的に偏ってその部分の
発熱させるようなことを防止できるので、装置の寿命が
長くできるという効果がある。
【図1】この発明の1実施例であるプラズマ発生装置の
構成を示す断面構成図である。
構成を示す断面構成図である。
【図2】図1のプラズマ発生装置の動作を説明する説明
図である。
図である。
【図3】図1のプラズマ発生装置の動作を説明する説明
図である。
図である。
【図4】マイクロ波の高出力のパルス出力の方式を示す
構成図である。
構成図である。
【図5】図4の構成によるマイクロ波の出力状態を示す
波形図である。
波形図である。
【図6】マイクロ波の高出力のパルス出力の方式を示す
構成図である。
構成図である。
【図7】図6の構成によるマイクロ波の出力状態を示す
波形図である。
波形図である。
【図8】この発明の第2の実施例を示すプラズマ発生装
置の構成を示す断面構成図である。
置の構成を示す断面構成図である。
【図9】図8のプラズマ発生装置の動作を示すタイミン
グチャートである。
グチャートである。
【図10】この発明の第3の実施例であるプラズマ発生
装置の、マイクロ波の出力状態を示す説明図である。
装置の、マイクロ波の出力状態を示す説明図である。
【図11】この発明の第4の実施例であるプラズマ発生
装置のマイクロ波の出力状態を示す説明図である。
装置のマイクロ波の出力状態を示す説明図である。
【図12】この発明の他の実施例であるプラズマ発生装
置のマイクロ波の出力状態を示す説明図である。
置のマイクロ波の出力状態を示す説明図である。
【図13】この発明の第5の実施例であるプラズマ発生
装置の構成を示す断面構成図である。
装置の構成を示す断面構成図である。
【図14】この発明の第6の実施例であるプラズマ発生
装置の構成を示す断面構成図である。
装置の構成を示す断面構成図である。
【図15】この発明の第7の実施例であるプラズマ発生
装置の構成を示す断面構成図である。
装置の構成を示す断面構成図である。
【図16】この発明の第8の実施例であるプラズマ発生
装置の構成を示す断面構成図である。
装置の構成を示す断面構成図である。
【図17】この発明の第9の実施例であるプラズマ発生
装置の構成を示す断面断面構成図である。
装置の構成を示す断面断面構成図である。
【図18】この発明の第10の実施例であるプラズマ発
生装置の構成を示す断面構成図である。
生装置の構成を示す断面構成図である。
【図19】この発明の第11の実施例であるプラズマ発
生装置のマイクロ波の導波路である同軸ケーブルの構成
を示す断面構成図である。
生装置のマイクロ波の導波路である同軸ケーブルの構成
を示す断面構成図である。
【図20】従来のプラズマ発生装置であるマイクロ波イ
オン源の構成を示す断面構成図である。
オン源の構成を示す断面構成図である。
【図21】図20のマイクロ波イオン源の動作を説明す
る説明図である。
る説明図である。
【図22】図20のマイクロ波イオン源の動作を説明す
る説明図である。
る説明図である。
【図23】マイクロ波の反射によって生ずる定在波を示
す説明図である。
す説明図である。
1 マグネトロン制御電源(DC) 2 マグネトロン 3 同軸ケーブル 4 同軸型気密端子 5 真空チャンバー 6a 内導体 6b 外導体 7 アンテナ 8 プラズマ室 9 円形のコイル 10 ガス導入口 11 プラズマ 12 アパーチャ 13 加工室 14 絶縁物 15 パルス発生手段
Claims (4)
- 【請求項1】 低圧下で電子サイクロトロン共鳴により
プラズマを生成するプラズマ発生装置において、 前期プラズマを発生させる時は、連続で供給するときよ
り高い出力のパルス状としたマイクロ波を供給するマイ
クロ波供給手段を有することを特徴とするプラズマ発生
装置。 - 【請求項2】 請求項1記載のプラズマ発生装置におい
て、 プラズマの有無を検出するプラズマ検出手段と、 前期プラズマ検出手段が検出するプラズマの状態により
前期マイクロ波供給手段の動作を制御する制御手段とを
有することを特徴とするプラズマ発生装置。 - 【請求項3】 請求項1記載のプラズマ発生装置におい
て、 内導体とこの内導体を覆うように配置され前記内導体と
は絶縁された外導体とから構成され、前記マイクロ波供
給手段が出力したマイクロ波を伝達するマイクロ波伝達
手段を備え、 前記マイクロ波伝達手段が空間的な長さを可変すること
を特徴とするプラズマ発生装置。 - 【請求項4】 請求項1記載のプラズマ発生装置におい
て、 内導体とこの内導体を覆うように配置され前記内導体と
は絶縁された外導体とから構成され、前記マイクロ波供
給手段が出力したマイクロ波を伝達するマイクロ波伝達
手段を備え、 前記内導体と外導体との間に、マイクロ波の吸収が小さ
く比誘電率が大きい材料を充填し、伝達するマイクロ波
の光路長を可変とすることを特徴とするプラズマ発生装
置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP5135901A JPH06349594A (ja) | 1993-06-07 | 1993-06-07 | プラズマ発生装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP5135901A JPH06349594A (ja) | 1993-06-07 | 1993-06-07 | プラズマ発生装置 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH06349594A true JPH06349594A (ja) | 1994-12-22 |
Family
ID=15162476
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP5135901A Pending JPH06349594A (ja) | 1993-06-07 | 1993-06-07 | プラズマ発生装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH06349594A (ja) |
Cited By (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP0874386A2 (en) * | 1997-04-22 | 1998-10-28 | Applied Materials, Inc. | Apparatus and process for remote microwave plasma generation |
JP2003068499A (ja) * | 2001-08-29 | 2003-03-07 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | 真空ケーブルおよび真空プラズマ処理装置 |
JP2003514362A (ja) * | 1999-11-19 | 2003-04-15 | 東京エレクトロン株式会社 | プラズマ密度測定用安定化発振器回路 |
KR100394994B1 (ko) * | 2000-01-13 | 2003-08-19 | 홍용철 | 전자파를 이용한 플라즈마토치 |
JP2005203709A (ja) * | 2004-01-19 | 2005-07-28 | Tokyo Electron Ltd | プラズマ処理装置 |
JP2005228727A (ja) * | 2003-04-24 | 2005-08-25 | Tokyo Electron Ltd | プラズマモニタリング方法、プラズマモニタリング装置及びプラズマ処理装置 |
WO2009150978A1 (ja) * | 2008-06-11 | 2009-12-17 | 東京エレクトロン株式会社 | プラズマ処理装置及びプラズマ処理方法 |
CN102057762A (zh) * | 2008-06-11 | 2011-05-11 | 东京毅力科创株式会社 | 等离子体处理装置及等离子体处理方法 |
JP2016213358A (ja) * | 2015-05-12 | 2016-12-15 | 株式会社日立ハイテクノロジーズ | プラズマ処理装置およびプラズマ処理方法 |
-
1993
- 1993-06-07 JP JP5135901A patent/JPH06349594A/ja active Pending
Cited By (17)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP0874386A2 (en) * | 1997-04-22 | 1998-10-28 | Applied Materials, Inc. | Apparatus and process for remote microwave plasma generation |
EP0874386A3 (en) * | 1997-04-22 | 1998-11-25 | Applied Materials, Inc. | Apparatus and process for remote microwave plasma generation |
JPH1174097A (ja) * | 1997-04-22 | 1999-03-16 | Applied Materials Inc | 効率が良くコンパクトなリモートマイクロ波プラズマ発生用の装置及び方法 |
JP4890714B2 (ja) * | 1999-11-19 | 2012-03-07 | 東京エレクトロン株式会社 | 電子密度計測・制御システム |
JP2003514362A (ja) * | 1999-11-19 | 2003-04-15 | 東京エレクトロン株式会社 | プラズマ密度測定用安定化発振器回路 |
KR100394994B1 (ko) * | 2000-01-13 | 2003-08-19 | 홍용철 | 전자파를 이용한 플라즈마토치 |
JP2003068499A (ja) * | 2001-08-29 | 2003-03-07 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | 真空ケーブルおよび真空プラズマ処理装置 |
JP2005228727A (ja) * | 2003-04-24 | 2005-08-25 | Tokyo Electron Ltd | プラズマモニタリング方法、プラズマモニタリング装置及びプラズマ処理装置 |
JP2005203709A (ja) * | 2004-01-19 | 2005-07-28 | Tokyo Electron Ltd | プラズマ処理装置 |
JP4694130B2 (ja) * | 2004-01-19 | 2011-06-08 | 東京エレクトロン株式会社 | プラズマ処理装置 |
CN102057762A (zh) * | 2008-06-11 | 2011-05-11 | 东京毅力科创株式会社 | 等离子体处理装置及等离子体处理方法 |
CN102057760A (zh) * | 2008-06-11 | 2011-05-11 | 东京毅力科创株式会社 | 等离子体处理装置及等离子体处理方法 |
WO2009150978A1 (ja) * | 2008-06-11 | 2009-12-17 | 東京エレクトロン株式会社 | プラズマ処理装置及びプラズマ処理方法 |
US8327796B2 (en) | 2008-06-11 | 2012-12-11 | Tokyo Electron Limited | Plasma processing apparatus and plasma processing method |
KR101229843B1 (ko) * | 2008-06-11 | 2013-02-05 | 고쿠리츠다이가쿠호진 도호쿠다이가쿠 | 플라즈마 처리 장치 |
KR101229780B1 (ko) * | 2008-06-11 | 2013-02-05 | 고쿠리츠다이가쿠호진 도호쿠다이가쿠 | 플라즈마 처리 장치 및 플라즈마 처리 방법 |
JP2016213358A (ja) * | 2015-05-12 | 2016-12-15 | 株式会社日立ハイテクノロジーズ | プラズマ処理装置およびプラズマ処理方法 |
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