JPS6337541A - プラズマ発生装置 - Google Patents

プラズマ発生装置

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Publication number
JPS6337541A
JPS6337541A JP61179360A JP17936086A JPS6337541A JP S6337541 A JPS6337541 A JP S6337541A JP 61179360 A JP61179360 A JP 61179360A JP 17936086 A JP17936086 A JP 17936086A JP S6337541 A JPS6337541 A JP S6337541A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
microwave
generation chamber
plasma generation
plasma
magnetic field
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP61179360A
Other languages
English (en)
Inventor
Haruhisa Mori
森 治久
Takashi Igarashi
崇 五十嵐
Masanao Hotta
昌直 堀田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
ERIONIKUSU KK
Fujitsu Ltd
Original Assignee
ERIONIKUSU KK
Fujitsu Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by ERIONIKUSU KK, Fujitsu Ltd filed Critical ERIONIKUSU KK
Priority to JP61179360A priority Critical patent/JPS6337541A/ja
Priority to US07/063,972 priority patent/US4788473A/en
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 (IF!要〕 本発明はプラズマ発生装置において、 イオンビームの引出遷が少ない問題点を解決するため、 プラズマ発生室に連続してマイクロ波の電界方向上左右
に略λ/4(λは波長)の長さの分岐部を設けることに
より、 導波管末端部でプラズマ密度最大点を形成してイオンビ
ームの引出量を多くとり得、しかも、プラズマの発生を
容易にしたものである。
〔産業上の利用分野〕
本発明はプラズマ発生装置、特に、イオン注入用プラズ
マ発生W&12に関するもので、電子のサイクロトロン
共鳴を使用したE CR(E IectronCycl
otron  Re5onance)イオン源である。
この種のプラズマ発生装置は装置全体が小形及び軽量で
あることが望ましく、しかも、イオンビームの引出1が
十分であることが必要とされる。
〔従来の技術〕
本出願人は先、昭和61年 6月20日付の特許願(発
明の名称「プラズマ発生装置」)において、プラズマ発
生室に磁場を与えるためのコイルを小形及び軽量化し得
る構成のプラズマ発生装置を提案した、このものは、第
4図に示す如く、大略、方形導波管1の端でλ/4ずつ
マイクロ波の電界E方向に幅を絞り、断面形状が細長い
長方形となる部位を設けて、この部位をプラズマ発生室
2としており、更に、このプラズマ発生室2の上記電界
方向と直交する面の両外側にコイルまたは永久磁石等か
らなる磁場発生器3を配置することにより両側から磁場
を加えるようにしたものである。
このように、プラズマ発生室2を方形導波管1の電界方
向の幅を絞った形状にしたため、そこに導かれたマイク
ロ波の電界は非常強いものとなり、この断面が細長い長
方形上のプラズマ発生室にガスを導入し、更に、少なく
とも片側から適当な磁場を加えることにより、強いプラ
ズマを発生し得る。又、これにより、磁場発生器3に必
要とされる起磁力も非常に小さくてよく、コイルが装置
全体を取り巻く必要がないので、コイル等の軽量化およ
び小型化、更には装置全体の軽量化および小型化を図る
ことができる。
〔発明が解決しようとする問題点〕
このものは、実際には導波管末端部が開放端(インピー
ダンスは無限大)であるにも拘ずあたかも短絡端(イン
ピーダンスは零)であるかのように第4図及び第5図に
示ずように末端部1aがらλ/4戻った位置1bでマイ
クロ波定在波の電圧振幅値が最大(腹)になり、この位
置1bがプラズマ密度最大点(0印)になる事を見出し
た。
このように、本出願人が先に提案したものは、導波管末
端部1aからλ/4奥まった位置1bがプラズマ密度最
大点になるので、イオンビーム引出ωが少なく、強いイ
オンビームを得ることができない問題点がある。
〔問題点を解決するための手段〕
本発明になるプラズマ発生装置は、第1図において、方
形導波の幅をマイクロ波の電界方向に絞り、マイクロ波
の進行方向に直交する面に沿った断面形状が細長い長方
形となる部位を設け、この部位をプラズマ発生室7Cと
し、 このプラズマ発生室7Cのマイクロ波進行方向上の端部
にN続してマイクロ波の電界方向上左右に略λ/4の長
さの分岐部7dを設けてこの分岐部7dの電界方向上の
端部を短絡端としてなる。
〔作用〕
第2図において、本発明装置は、導波管7の末端に長さ
λ/4の分岐部7dを設けたため、マイクロ波定在波の
電圧振幅値が短絡端7dで最小(節)、プラズマ発生v
7Cの末端部7C’近傍で最大(腹)となり、末端部7
c’近傍でプラズマ密度最大点(0印)になる。
〔実施例〕
第1図(A)は本発明装置の一実施例の分解斜視図、同
図(B)はそのB−BI!Jに沿った断面図、第2図は
その要部の横断面図を示す。各図において、方形導波管
4は、S!Ozまたはアルミナ等でできた真空封止用の
誘電体窓5及びゴム製のO−リング6を介して導波管7
に接続されている。
導波管7は導波管部7a、7b、プラズマ発生室7C1
末端分岐部7dにて構成されている。ここで、導波管7
は、そのマイクロ波の電界り向(矢印E)の長さが72
部では方形導波管4と同じであるが、導波管部7aから
プラズマ発生室7Cまで伸長するに従い、段階状にその
長さが絞られており、プラズマ発生室7Cのマイクロ波
の進行方向に直交する面に沿った断面形状は細長い長方
形になっている。例えば、方形導波管4,7は2:1の
縦横比をもち、導波管部7a、7b、プラズマ発生室7
Cの横幅は、例えば、順次55as+。
23as+、10部m+と絞られている。また、マイク
ロ波の進行方向の長さは、導波管部7a、7bのλ/4
、プラズマ発生室7Cがλ/2としである。
更に、末端分岐部7dはプラズマ発生室7Cの末端部7
c’に連続してマイクロ波の電界方向(矢印E)上左右
に分岐して設けられており、該電界方向上の長さは略λ
/4とされていてその端部は短絡端7d’ とされてお
り、プラズマ発生室7Cの末端部7c’ は例えば開放
とされている。
末端分岐部7dは本発明装置の要部をなす。
又更に、プラズマ発生室の両側には、コイル8a及び鉄
心8bとからなる電磁石8と、コイル9a及び鉄心9b
からなる電磁石9とが互いに対称に配設されている。鉄
心8b、9bは夫々コイル8a、9a内を通過し、それ
らの一端はプラズマ発生室7Cと近接するまで折曲げら
れる一方、それらの他端(8b’ 、 9b’ )は末
端分岐部7dの開放端部に挿入されてプラズマ発生室7
Cの末端部7c’ と近接する迄折曲げられ、これらに
より、磁気抵抗を非常に小さくしている。このような位
置構成により、プラズマ発生室7C内部に、マイクロ波
の進行方向と向きを同じくし、かつECR強度(約87
5ガウス)を持つ磁場(第2図に破線で示す)を有効に
印加することができる。
上記構成において、マグネトロン等のマイクロ波発生a
(図示せず)で発生したマイクロ波(2,45Gl−(
Z ’)は、方形導波管4によってT E 10モード
で伝播され、誘電体窓5を通過して導波管7に導かれる
。ここで、誘電体窓5は、方形導波管4とプラズマ発生
室7Cとを隔てることにより、方形導波管4からプラズ
マ発生室7C内に不用な気体が入りこむのを防止してい
る。導波管7に導かれたマイクロ波は、導波管部7a。
7bを介してプラズマ発生室7c、末端分岐部7dに到
達するが、この際にマイクロ波の・一部は導波管部7b
およびプラズマ発生室7Cの各入口で反射する。しかし
、導波管部7bの長さをλ/4としているため、これら
の反射波は互いに180度の位相差で重なり合う。即ち
、これらの反射波は互いに打消し合うことになり、それ
だけマイクロ波の透過率を高めるでいる。また、プラズ
マ発生室7Cは、もマイクロ波の電界方向(矢印E)の
幅を絞っであるため、そこに導かれたマイクロ波の電界
は非常に強くなる。
ところで、プラズマ発生室7Cの末端部7c’から末端
分岐部7dへと伝搬したマイクロ波は7dの短絡端7d
’で反射される。この場合、末端分岐部7dのマイクロ
波の電界方向上の長さはλ/4とされているため、第5
図において説明したのと同様に、マイクロ波定在波の電
圧振幅値は上記短絡端7d’で最小(節)となり、短絡
端7d’からλ/4戻ったプラズマ発生室7Cの末端部
7c’近傍で最大(腹)となる。
このような状態で、プラズマ発生室7C内にガス管(図
示せず)を介してガスを導入すると、放電が発生する。
ここで、電磁石8.9によってプラズマ発生室7C内に
上述した磁場を印加すると、上記電界とこの磁場の相互
作用によりECR放電がおこり、強いプラズマが発生す
る。このプラズマ中のイオンは、イオンビーム引出し電
極系(図示せず)に適当な電圧を印加することにより、
イオンビームとして外部に取出すことができる。この場
合、前述のようにマイクロ波定在波の電圧振幅値は上記
末端部7c’近傍で最大となるので、この位置がプラズ
マ密度最大点(O印)になる。
従って、プラズマ密度最大点が導波管末端部からλ/4
戻った位置に形成される第4図示のものに比してイオン
ビーム引出通を多くとり得る。
又、第2図に示す如く、鉄心8b、9bの他端8b’ 
、9b’ は折曲げられてそれらの一端と対向するよう
に構成されているので強い磁場(破線で六す)を形成し
易く、この磁界の強さが大きい位置と前記マイクロ波定
在波の電圧振幅値が最大となる位置とが一致しているの
でプラズマの発生が容易である。
第3図は本発明装置の他の実施例の要部の横断面図を示
し、同図中、第1図及び第2図と同一構成部分には同一
番号を付してその説明を省略する。
同図中、10は短絡板で、末端分岐部7dと鉄心8b、
9bとの間に設けられており、取付けられている操作杆
等によって分岐部7dの内部長を変更し得る構成とされ
ている。これにより、該分岐7d内部の長さλ/4を微
調整し得、プラズマ密度最大点を最適位置に設定し得る
尚、本実施例では、誘電体窓5を上記磁場から外れた位
置に設けたため、誘電体窓5がプラズマにさらされて汚
れてしまうことがない。
又、磁場発生器としてはプラズマ発生室7Cの必ずしも
両側に設ける必要はなく、いずれか・一方の側のみ設け
るようにしてもよい。
〔発明の効果〕 本発明によれば、マイクロ波導波管の端で電界方向の幅
を絞ることによりプラズマ発生室とし、このプラズマ発
生室の両側に磁場発生器を設けたので、磁場をプラズマ
発生室にのみ有効に与えることができ、従って、磁場発
生器に必要とされるΦ 起磁力も非常小さくてよく、コイルが装置全体を取り巻
く必要がないので、コイル等の軽量化および小型化、更
には装置全体の軽量化および小型化を図ることができ、
又、磁場をプラズマ発生室に集中的に印加できるので、
誘電体窓をこの磁場外に設けることも容易であり、この
ようにすれば、誘電体窓がプラズマにさらされて汚れて
しまうのを防止でき、その長寿命化を図ることができ、
又更に、プラズマ発生室のマイクD波進行方向上の端部
に連続してマイクロ波の電界方向上左右に略λ/4の長
さの分岐部を設けてこの分岐部の端部を短絡端としたた
め、マイクロ波定在波の電圧振幅値が短絡端で最小、プ
ラズマ発生室の端部近傍で最大となってこの端部近傍で
プラズマ密度最大点となり、従って、イオンビームの引
出mを多くとり1?、しかも、磁場発生器の鉄心の一部
をプラズマ発生室の端部近傍まで延在させたため、強い
磁場の位置とマイクロ波定在波の電圧振幅値最大の位置
とが一致し、これにより、プラズマの発生が容易である
等の特長を有する。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の一実施例を示す分解斜視図及び断面図
、 第2図は上記実施例の要部の横断面図、第3図は本発明
の伯の実施例の要部を示す横断面図、 第4図は本出願人が先に提案したプラズマ発生装置の横
断面図、 第5図はマイクロ波定在波の゛市圧撮幅を示す図である
。 第1図、第2図、第3図において、 4は方形I!!波管、 7は導波管、 7a、7bは導波管部、 7Cはプラズマ発生室、 7c’ はプラズマ発生室末端部、 7dは末端分岐部、 7d’ は末端分岐部短絡端、 8.9は電磁石、 Ba、gaはコイル、 Bb、gbは鉄心、 8b’ 、9b’ は鉄心他端、 10は短絡板である。 (8)  第を図 第2図 第3図

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)マイクロ波を伝播するための方形導波管と、該方
    形導波管の端部に設けられ、該方形導波管によって伝播
    されたマイクロ波のエネルギーをガス体に吸収させてプ
    ラズマを発生させるプラズマ発生室と、 該プラズマ発生室に前記マイクロ波の進行方向と軸が同
    じでECR強度を持つ磁場を加える磁場発生器と、 前記方形導波管と前記プラズマ発生室との間に設けられ
    、該プラズマ発生室を真空封止するための誘電体窓とを
    具備するプラズマ発生装置において、 前記方形導波管の幅をマイクロ波の電界方向に絞り、前
    記マイクロ波の進行方向に直交する面に沿つた断面形状
    が細長い長方形となる部位を設け、該部位を前記プラズ
    マ発生室とし、 該プラズマ発生室の前記マイクロ波進行方向上の端部に
    連続して前記マイクロ波の電界方向上左右に略λ/4(
    λは波長)の長さの分岐部を設けて該分岐部の端部を短
    絡端とし、 前記磁場発生器を前記プラズマ発生室の前記電界方向と
    直交する面の少なくとも一方の外側に配設したこととを
    特徴とするプラズマ発生装置。
  2. (2)前記プラズマ発生室におけるマイクロ波進行方向
    上の該分岐部の端部を開放部とし、該磁場発生器の鉄心
    の一部は該分岐部の開放部を大略覆って該プラズマ発生
    室の前記マイクロ波進行方向上の端部近傍まで延在して
    なることを特徴とする特許請求の範囲第1項記載のプラ
    ズマ発生装置。
  3. (3)該分岐部は、その内部にそれ自身の内部長を可変
    調整する手段を設けてなることを特徴とする特許請求の
    範囲第1項記載のプラズマ発生装置。
JP61179360A 1986-06-20 1986-07-30 プラズマ発生装置 Pending JPS6337541A (ja)

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JP61179360A JPS6337541A (ja) 1986-07-30 1986-07-30 プラズマ発生装置
US07/063,972 US4788473A (en) 1986-06-20 1987-06-19 Plasma generating device with stepped waveguide transition

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JP61179360A Pending JPS6337541A (ja) 1986-06-20 1986-07-30 プラズマ発生装置

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JP (1) JPS6337541A (ja)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH02144837A (ja) * 1988-11-25 1990-06-04 Erionikusu:Kk スロットアンテナ
JPH10269958A (ja) * 1997-03-27 1998-10-09 Nissin Electric Co Ltd Ecrイオン源

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