(57)【要約】  【課題】プラズマの照射範囲を拡大させ、プラズマの生成／加速の両能力を同時に向上させ得る電磁誘導加速装置を提供する。  【解決手段】初期放電部(310)は第１駆動周波数の電流を、放電コイル(315)、第１外部及び内部コイル(311、313)に同方向に流す。そのとき生成される交流磁界がチャネル(390)内にプラズマを生成し、軸方向の初期速度を与える。加速部(330)は第２駆動周波数の電流を第２外部及び内部コイル(331、333)に同方向に流す。各電流の位相は軸方向に沿って遅れる。それにより生成される交流磁界が軸方向に傾きを持ち、かつ軸方向に伝搬するので、プラズマが軸方向に加速され続ける。ノズル部(350)は第３外部及び内部コイルに電流を逆方向に流す。それにより軸方向の磁界が生成されるので、プラズマが圧縮されてから外に放出される。第１及び第２駆動周波数は互いに独立に最適化される。  【選択図】図３
2006148139.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
筒状の外部シリンダ、
筒状であり、その外径が前記外部シリンダの内径より小さく、前記外部シリンダの内側に前記外部シリンダと同軸に配置された内部シリンダ、
前記外部シリンダの内側面と前記内部シリンダの外側面との間の空間（以下、チャネルという）内に、軸方向と交差する第１交流磁界を生成することで、前記チャネル内にプラズマを生成する初期放電部、
前記チャネル内に、軸方向に傾きを持つ勾配磁界、又は軸方向に伝搬する第２交流磁界を生成することで、前記プラズマを軸方向に加速する加速部、及び、
前記外部シリンダの開口端近傍の前記チャネル内に軸方向の磁界を生成することで、前記加速部により加速された前記プラズマを圧縮して前記開口端から外に放出するノズル部、
を有する電磁誘導加速装置。
【請求項２】
前記初期放電部が、
前記外部及び内部シリンダの同じ側の端部を連結し、前記チャネルの一端を閉鎖する接続部、並びに、
前記接続部に前記外部及び内部シリンダと同軸に設置され、前記第１交流磁界を生成する放電コイル、
を含む、請求項１に記載の電磁誘導加速装置。
【請求項３】
前記初期放電部が、
前記外部シリンダの外側面に沿って巻かれた少なくとも１つの第１外部コイル、及び、
前記内部シリンダの内側面に沿って巻かれた、前記第１外部コイルと同数の第１内部コイル、
を含み、
前記第１外部及び内部コイルにより前記第１交流磁界を生成する、
請求項１に記載の電磁誘導加速装置。
【請求項４】
前記加速部が、
前記外部シリンダの外側面に沿って巻かれた少なくとも１つの第２外部コイル、及び、
前記内部シリンダの内側面に沿って巻かれた、前記第２外部コイルと同数の第２内部コイル、
を含み、
前記第２外部及び内部コイルにより前記勾配磁界又は第２交流磁界を生成する、
請求項１に記載の電磁誘導加速装置。
【請求項５】
前記加速部が、前記第２外部及び内部コイルをそれぞれ複数含み、前記第２外部及び内部コイルに電流を、軸方向に並んだ順に流す、請求項４に記載の電磁誘導加速装置。
【請求項６】
前記第２外部及び内部コイルに流れる電流の周波数fが次式を満足する、請求項５に記載の電磁誘導加速装置：
f＝VZ／(N−1)d。
（ここで、VZは前記加速部により加速された前記プラズマのイオン速度、Nは前記第２外部コイルの数、dは前記第２外部コイルの間隔を表す。）
【請求項７】
前記第１交流磁界の周波数（以下、第１駆動周波数という）が、前記第２交流磁界の周波数（以下、第２駆動周波数という）とは異なる、請求項１に記載の電磁誘導加速装置。
【請求項８】
前記第１駆動周波数が前記第２駆動周波数より高い、請求項７に記載の電磁誘導加速装置。
【請求項９】
前記第１駆動周波数は、前記初期放電部に関するプラズマの生成効率と加速効率との積が最大であるときの値に設定される、請求項８に記載の電磁誘導加速装置。
【請求項１０】
前記第１駆動周波数が0.5MHz〜5MHzの範囲に設定される、請求項９に記載の電磁誘導加速装置。
【請求項１１】
前記第１駆動周波数は、前記第１交流磁界の生成に要する電流の大きさで、前記初期放電部に関するプラズマの生成効率と加速効率との積を割って得られる値が最大であるときの値に設定される、請求項８に記載の電磁誘導加速装置。
【請求項１２】
前記第１駆動周波数が2MHzである、請求項１１に記載の電磁誘導加速装置。
【請求項１３】
前記ノズル部が、
前記外部シリンダの外側面に沿って巻かれた少なくとも１つの第３外部コイル、及び、
前記内部シリンダの内側面に沿って巻かれた、前記第３外部コイルと同数の第３内部コイル、
を含み、
前記第３外部及び内部コイルにより前記軸方向の磁界を生成する、
請求項１に記載の電磁誘導加速装置。
【請求項１４】
前記第３外部及び内部コイルには互いに反対方向の電流が流れる、請求項１３に記載の電磁誘導加速装置。
【請求項１５】
筒状の外部シリンダ、
筒状であり、その外径が前記外部シリンダの内径より小さく、前記外部シリンダの内側に前記外部シリンダと同軸に配置された内部シリンダ、
二種類の周波数が合成された波形の電流に基づき、前記外部シリンダの内側面と前記内部シリンダの外側面との間の空間（以下、チャネルという）に、軸方向と交差する第１交流磁界を生成することで、前記チャネル内にプラズマを生成する初期放電部、及び、
前記波形と同じ波形の電流に基づき、前記チャネル内に軸方向に伝搬する第２交流磁界を生成することで、前記プラズマを軸方向に加速する加速部、
を有する電磁誘導加速装置。
【請求項１６】
前記外部シリンダの開口端近傍の前記チャネル内に軸方向の磁界を生成することで、前記加速部により加速された前記プラズマを圧縮して前記開口端から外に放出するノズル部、
をさらに有する、請求項１５に記載の電磁誘導加速装置。
【請求項１７】
前記二種類の周波数のうち、高い方の周波数（以下、高周波数という）は、前記初期放電部に関するプラズマの生成効率と加速効率との積が最大であるときの値に設定される、請求項１５に記載の電磁誘導加速装置。
【請求項１８】
前記高周波数が0.5MHz〜5MHzの範囲に設定される、請求項１７に記載の電磁誘導加速装置。
【請求項１９】
前記高周波数は、前記第１交流磁界の生成に要する電流の大きさで、前記初期放電部に関するプラズマの生成効率と加速効率との積を割って得られる値が最大であるときの値に設定される、請求項１５に記載の電磁誘導加速装置。
【請求項２０】
前記高周波数が2MHzに設定される、請求項１９に記載の電磁誘導加速装置。
【請求項２１】
前記加速部が、
前記外部シリンダの外側面に沿って巻かれた複数の第２外部コイル、及び、
前記内部シリンダの内側面に沿って巻かれた、前記第２外部コイルと同数の第２内部コイル、
を含み、
前記第２外部及び内部コイルに電流を、軸方向に並んだ順に流すことで前記第２交流磁界を生成し、
前記二種類の周波数のうち、低い方の周波数fが次式を満足する、請求項２１に記載の電磁誘導加速装置：
f＝VZ／(N−1)d。
（ここで、VZは前記加速部により加速された前記プラズマのイオン速度、Nは前記第２外部コイルの数、dは前記第２外部コイルの間隔を表す。）
【請求項２２】
筒状の外部シリンダ、
筒状であり、その外径が前記外部シリンダの内径より小さく、前記外部シリンダの内側に前記外部シリンダと同軸に配置された内部シリンダ、
前記外部シリンダの内側面と前記内部シリンダの外側面との間の空間（以下、チャネルという）に、軸方向と交差する第１交流磁界を生成することで、前記チャネル内にプラズマを生成する初期放電部、
前記チャネル内に、軸方向に傾きを持つ勾配磁界、又は軸方向に伝搬する第２交流磁界を生成することで、前記プラズマを軸方向に加速する加速部、及び、
前記外部シリンダの開口端近傍の前記チャネル内に軸方向の磁界を生成することで、前記加速部により加速された前記プラズマを圧縮して前記開口端から外に放出するノズル部、
を有する電磁誘導加速装置、
を中性ビーム源として具備するドライエッチング装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はドライエッチング装置に関し、特に、プラズマエッチングでのビーム源として利用される電磁誘導加速装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
プラズマとは、一般に高温下（例えば数万℃）で分子から分離された電子と正イオンとの集合体をいう。プラズマでは一般に負電荷の総和と正電荷の総和とが等しく、全体として電気的に中性である。プラズマは、固体、液体、気体という物質の三状態に次ぐ第４の状態と呼ばれることもある。
【０００３】
電磁誘導加速装置はプラズマ加速装置とも呼ばれ、交流磁界を利用して空間にプラズマを生成すると共に、そのプラズマを加速する。電磁誘導加速装置は元々、宇宙空間を長距離飛行するためのロケットエンジンとして開発された（例えば非特許文献１参照）。しかし、電磁誘導加速装置は現在では専ら、半導体プロセスでウェハのドライエッチングに利用されている（例えば特許文献１参照）。
【０００４】
図１は従来の電磁誘導加速装置を示す切断斜視図である（特許文献１、非特許文献１参照）。この電磁誘導加速装置は、プラズマの加速に位相整合方法（Phase Matching Method）を利用する。位相整合方法では磁力波が軸方向に伝搬するので、この電磁誘導加速装置は「進行波プラズマエンジン（Traveling Wave Plasma Engine）」とも呼ばれる。
【０００５】
図１に示されるように、従来の電磁誘導加速装置では、外部シリンダ40の内側面と内部シリンダ50の外側面との間にチャネル70が形成される。チャネル70の周囲では、外部シリンダ40の外側面上に外部コイル10が巻かれ、内部シリンダ50の内側面上に内部コイル20が巻かれている。外部シリンダ40と内部シリンダ50との同じ側の端部が接続部60により連結されることで、チャネル70の一端が閉じられている。一方、チャネル70の他端は開いている。接続部60の外側には、放電コイル30が外部シリンダ40と内部シリンダ50と同軸に巻かれている。
【０００６】
放電コイル30とその駆動回路（図示せず）とは初期放電部であり、チャネル70内にプラズマを以下のように生成する。放電コイル30が交流磁界をチャネル70内に生成するとき、チャネル70内では交流磁界の時間変化により電界が誘導される。その誘導電界によりチャネル70内に浮遊する荷電粒子が加速され、チャネル70内に荷電粒子の流れ、すなわち２次電流が生じる。加速された荷電粒子は他のガス分子に衝突してそのガス分子を電離させ、新たな荷電粒子を生成する。以上の現象が繰り返されることで、チャネル70内に多量の荷電粒子が生成され、すなわちプラズマが生成される。
【０００７】
外部及び内部コイル10、20とそれらの駆動回路（図示せず）とは加速部であり、以下のような位相整合方法を利用し、チャネル70内でプラズマを加速する。外部及び内部コイル10、20はそれぞれ３つのコイルから成る（接続部60に近い順に、第１コイル1、第２コイル2、及び第３コイル3という）。各コイル1、2、3には同一方向（時計周りあるいは反時計周り）の電流が流れる。更に、各電流の位相が、第１コイル1の対、第２コイル2の対、第３コイル3の対の順に遅れる。好ましくは各電流がパルス状である。すなわち、第１コイル1に電流が流れる間は第２及び第３コイル2、3には電流がほとんど流れず、第２コイル2に電流が流れる間は第１及び第３コイル1、3には電流がほとんど流れず、第３コイル3に電流が流れる間は第１及び第２コイル1、2には電流がほとんど流れない。各コイルの対に同一方向の電流が流れる期間中、そのコイルの近傍のチャネル70内では、軸方向の磁界が相殺されて弱まる一方、半径方向の磁界が強まる。これにより、チャネル70内では図２に示されるように、半径方向の磁界Brが軸方向の傾きを持つ。その上、半径方向の磁界Brの分布が曲線a、b、cの順に、軸方向に伝搬する。図２に小円で示されているように、磁界Brの軸方向の傾きにより、チャネル70内を周方向に流れる２次電流dがチャネル70の開いている端、すなわち出口に向かって加速される。更に、２次電流dの軸方向での移動に合わせて磁界Brの分布が軸方向に伝搬するので、２次電流dが軸方向で加速され続ける。こうして、プラズマがチャネル70の出口に向かって加速される。
【０００８】
電磁誘導加速装置では上記の装置のように、プラズマの生成と加速との両方が磁界の印加のみで実現され、電界の印加を必要としない。従って、電極が不要であるので装置の構造が簡単化され、かつ装置の耐久性が高い。更に、荷電粒子が電荷の極性に関わらず、同じ方向に加速されるので、中性ビームの生成が容易である。それ故、特にドライエッチングへの応用では、ウェハの帯電防止や照射損傷の低減が容易である。
【特許文献１】米国特許出願公開第2004／124793号
【非特許文献１】L.Heflinger, 「Transverse Traveling Wave Plasma Engine」 AIAA vol3, 1965, p1029
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
従来の電磁誘導加速装置では上記のように、チャネル70が円環形状の空間であるので、プラズマの密度が高く、かつ指向性が高い。従って、高精度のドライエッチングには有利である。しかし、その反面、プラズマの照射範囲が比較的狭いので、プラズマの密度をウェハ全体で更に均一化することが困難である。
【００１０】
従来の電磁誘導加速装置は全てのコイル10、20、30に単一の周波数の交流電流を流す。それにより、初期放電部と加速部との間で電流の位相が調整しやすいので、駆動回路が簡単化される。しかし、その反面、プラズマの生成能力と加速能力との両方を同時に、更に向上させることが困難である。その理由は次のように、プラズマの生成には更に高い周波数が適している一方、プラズマの加速には更に低い周波数が適しているからである。
【００１１】
放電コイル30からプラズマへのエネルギー伝達の効率、すなわち放電コイル30に関するプラズマの生成効率を高くするには、放電コイル30を流れる電流の周波数は高い方が好ましい。しかし、その周波数が高いほど、放電コイル30近傍のチャネル70内ではプラズマの加速効率（誘導電界に対するローレンツ力の比）が低いので、プラズマの軸方向の速度、すなわち初期速度が小さい。プラズマの初期速度が過小であるとき、外部及び内部コイル10、20の各コイル1、2、3間で設定されるべき電流の位相差が過大であるので、プラズマの加速が困難である。逆に、放電コイル30の電流の周波数を下げてプラズマの加速効率を上げることでプラズマの初期速度を増加させ、加速部によるプラズマの加速を容易にする場合、放電コイル30に関してはプラズマの生成効率の更なる向上が妨げられる。このように、プラズマの生成には放電コイル30の電流の周波数を更に上げることが好ましい一方、プラズマの加速には放電コイル30の電流の周波数を更に下げることが好ましい。
【００１２】
本発明は、プラズマの照射範囲を更に拡大させ、かつ、プラズマの生成能力と加速能力との両方を同時に更に向上させ得る電磁誘導加速装置、の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明の一つの観点による電磁誘導加速装置は、
筒状の外部シリンダ、
筒状であり、その外径が外部シリンダの内径より小さく、外部シリンダの内側に外部シリンダと同軸に配置された内部シリンダ、
外部シリンダの内側面と内部シリンダの外側面との間の空間（以下、チャネルという）内に、軸方向と交差する第１交流磁界を生成することで、チャネル内にプラズマを生成する初期放電部、
チャネル内に、軸方向に傾きを持つ勾配磁界、又は軸方向に伝搬する第２交流磁界を生成することで、プラズマを軸方向に加速する加速部、及び、
外部シリンダの開口端近傍のチャネル内に軸方向の磁界を生成することで、加速部により加速されたプラズマを圧縮して外部シリンダの開口端から外に放出するノズル部、
を有する。
【００１４】
本発明によるこの電磁誘導加速装置は好ましくは、ドライエッチング装置にビーム源として搭載される。この電磁誘導加速装置では特に、荷電粒子が電荷の極性に関わらず、同じ方向に加速されるので、中性ビームが容易に得られる。従って、この電磁誘導加速装置の利用により、ウェハの帯電防止や照射損傷の低減が容易に実現される。この電磁誘導加速装置では更に、加速部により加速されたプラズマがノズル部により圧縮された上で放出される。それにより、放出直後の膨張圧が増加するので、高速のプラズマが比較的広範囲に拡散する。こうして、ウェハ全体に照射されるプラズマの密度が均一化される。
【００１５】
本発明による上記の電磁誘導加速装置では好ましくは、初期放電部が、
外部及び内部シリンダの同じ側の端部を連結し、チャネルの一端を閉鎖する接続部、並びに、
その接続部に外部及び内部シリンダと同軸に設置され、第１交流磁界を生成する放電コイル、
を含む。初期放電部が、放電コイルに加え、又は放電コイルに代え、
外部シリンダの外側面に沿って巻かれた少なくとも１つの第１外部コイル、及び、
内部シリンダの内側面に沿って巻かれた、第１外部コイルと同数の第１内部コイル、
を含み、第１外部及び内部コイルにより第１交流磁界を生成しても良い。
【００１６】
本発明による上記の電磁誘導加速装置では好ましくは、加速部が、
外部シリンダの外側面に沿って巻かれた少なくとも１つの第２外部コイル、及び、
内部シリンダの内側面に沿って巻かれた、第２外部コイルと同数の第２内部コイル、
を含み、第２外部及び内部コイルにより上記の勾配磁界又は第２交流磁界を生成する。特に、加速部が第２外部及び内部コイルをそれぞれ複数含むとき、第２外部及び内部コイルに電流を、軸方向に並んだ順に流す。それにより、チャネル内では軸方向と交差する磁界が軸方向で傾きを持ち、その磁界の分布が軸方向に伝搬する。その伝搬がプラズマを軸方向に加速する。更に好ましくは、第２外部及び内部コイルを流れる電流の周波数fが次式（1）を満足する：
【００１７】
【数１】
2006148139.tif 000003
【００１８】
ここで、VZはプラズマのイオン速度、Nは第２外部コイルの数（N≧2）、dは第２外部コイルの間隔である。与えられた第２外部コイルの数Nと間隔dとに対し、第２外部及び内部コイルに流れる電流の周波数f（＝第２交流磁界の周波数）が上式（1）を満足するとき、イオン速度VZ、すなわち、加速部により加速されたプラズマの速度が最大である。
【００１９】
本発明による上記の電磁誘導加速装置では好ましくは、第１交流磁界の周波数（以下、第１駆動周波数という）が、第２交流磁界の周波数（以下、第２駆動周波数という）とは異なる。更に好ましくは、第１駆動周波数が第２駆動周波数より高い。特に、第１駆動周波数は、初期放電部に関するプラズマの生成効率と加速効率との積が最大であるときの値に設定される。具体的には例えば、第１駆動周波数が0.5MHz〜5MHzの範囲に設定される。その他に、第１駆動周波数は、第１交流磁界の生成に要する電流の大きさで、初期放電部に関するプラズマの生成効率と加速効率との積を割って得られる値が最大であるときの値に設定されても良い。具体的には例えば、第１駆動周波数が2MHzに設定される。このように、第１駆動周波数は第２駆動周波数とは独立に設定可能であるので、第２駆動周波数に関わらず、初期放電部に関するプラズマの生成効率と加速効率とが同時に最適化される。
【００２０】
本発明による上記の電磁誘導加速装置では好ましくは、ノズル部が、
外部シリンダの外側面に沿って巻かれた少なくとも１つの第３外部コイル、及び、
内部シリンダの内側面に沿って巻かれた少なくとも１つの第３内部コイル、
を含み、第３外部及び内部コイルにより軸方向の磁界を生成する。そのとき、更に好ましくは、第３外部及び内部コイルには互いに反対方向の電流が流れる。それにより、軸方向の磁界が容易に生成される。
【００２１】
本発明の別の観点による電磁誘導加速装置は、
筒状の外部シリンダ、
筒状であり、その外径が外部シリンダの内径より小さく、外部シリンダの内側に外部シリンダと同軸に配置された内部シリンダ、
二種類の周波数が合成された波形の電流に基づき、外部シリンダの内側面と内部シリンダの外側面との間の空間、すなわちチャネル内に、軸方向と交差する第１交流磁界を生成することで、チャネル内にプラズマを生成する初期放電部、及び、
上記の波形と同じ波形の電流に基づき、チャネル内に軸方向に伝搬する第２交流磁界を生成することで、プラズマを軸方向に加速する加速部、
を有する。この電磁誘導加速装置では特に、第１及び第２交流磁界の波形がいずれも、同じ二種類の周波数を合成した波形に設定される。すなわち、第１及び第２交流磁界はいずれも、共通の高い周波数で激しく変動する一方、各振幅が共通の低い周波数で緩やかに変動する。初期放電部に関しては、プラズマの生成効率と加速効率とが第１交流磁界の時間変化率には大きく依存する一方、その振幅の緩やかな変動にはあまり影響されない。加速部に関しては、プラズマの受ける軸方向の加速度が第２交流磁界の傾き（空間的分布）で決まるので、第２交流磁界の振幅の時間変化には大きく依存する一方、第２交流磁界自体の時間変化率にはあまり影響されない。従って、第１及び第２交流磁界の波形として上記の合成波が共通に利用できる。それにより、特に初期放電部と加速部との間で同期が容易であるので、プラズマの加速能力が更に向上し、かつ駆動回路が簡単化される。
【００２２】
ここで、本発明によるこの電磁誘導加速装置が、
外部シリンダの開口端近傍のチャネル内に軸方向の磁界を生成することで、加速部により加速されたプラズマを圧縮して外部シリンダの開口端から外に放出するノズル部、
を更に含んでも良い。それにより、上記と同様に、放出直後の膨張圧が増加するので、高速のプラズマが比較的広範囲に拡散する。こうして、ウェハ全体に照射されるプラズマの密度が均一化される。
【００２３】
本発明によるこの電磁誘導加速装置では好ましくは、上記二種類の周波数のうち、高い方の周波数（以下、高周波数という）は、初期放電部に関するプラズマの生成効率と加速効率との積が最大であるときの値に設定される。具体的には例えば、高周波数が0.5MHz〜5MHzの範囲に設定される。その他に、高周波数は、第１交流磁界の生成に要する電流の大きさで、初期放電部に関するプラズマの生成効率と加速効率との積を割って得られる値が最大であるときの値に設定されても良い。具体的には例えば、高周波数が2MHzに設定される。このように、高周波数がもう一つの周波数とは独立に設定可能であるので、もう一つの周波数に関わらず、初期放電部に関するプラズマの生成効率と加速効率とが同時に最適化される。
【００２４】
本発明による上記の電磁誘導加速装置では好ましくは、加速部が、
外部シリンダの外側面に沿って巻かれた複数の第２外部コイル、及び、
内部シリンダの内側面に沿って巻かれた、第２外部コイルと同数の第２内部コイル、
を含み、第２外部及び内部コイルに電流を、軸方向に並んだ順に流すことで第２交流磁界を生成する。それにより、プラズマが軸方向に加速される。更に好ましくは、第２外部及び内部コイルを流れる電流の周波数fが上記の式（1）を満足する。そのとき、加速部により加速されたプラズマの速度が最大である。
【発明の効果】
【００２５】
本発明による電磁誘導加速装置では従来の装置とは異なり、加速部により加速されたプラズマがノズル部により圧縮された上で放出される。それにより、放出される高速のプラズマが比較的広範囲に拡散するので、ウェハ全体に照射されるプラズマの密度が更に均一化される。こうして、本発明による電磁誘導加速装置は従来の装置に比べ、ドライエッチングに更に有利である。
【００２６】
本発明による電磁誘導加速装置では更に従来の装置とは異なり、初期放電部と加速部との間で駆動周波数が互いに独立に設定可能である。従って、初期放電部に関してはプラズマの生成効率と加速効率とが最適化される一方、加速部に関してはプラズマの最終的な速度が最大化される。その上、それらの駆動周波数を合成した共通の波形で第１及び第２交流磁界が生成されても良いので、初期放電部と加速部との間で同期が容易である。その結果、本発明による電磁誘導加速装置は加速能力が更に高く、駆動回路が簡単化される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
以下、添付した図面に基づいて本発明の好適な実施形態を詳説する。
≪実施形態１≫
図３は本発明の実施形態１による電磁誘導加速装置を示す切断斜視図である。この電磁誘導加速装置300はプラズマを生成し、かつ加速する装置であり、好ましくは、半導体プロセス中、ウェハのドライエッチングで中性ビーム源として利用される。
【００２８】
電磁誘導加速装置300は、外部シリンダ371、内部シリンダ373、接続部375、初期放電部310、加速部330、及びノズル部350を含む。
外部シリンダ371と内部シリンダ373とはいずれも、好ましくは、円筒形状の誘電体である。内部シリンダ373の外径は外部シリンダ371の内径より小さい。内部シリンダ373は外部シリンダ371内に挿入され、外部シリンダ371と同軸に配置される。それにより、外部シリンダ371の内側面と内部シリンダ373の外側面との間には円筒形状の空間、すなわちチャネル390が形成される。接続部375は好ましくは誘電体から成る円環形状の平板であり、外部シリンダ371と内部シリンダ373との同じ側の端部を連結し、チャネル390の一端を閉じている。一方、チャネル390の他端は開いている。好ましくは、接続部375の一部に給気口（図示せず）が設けられ、その給気口からチャネル390内にガスが導入される。以下に述べるように、チャネル390内に導入されたガスから、主に接続部375近傍でプラズマが生成され、外部シリンダ371の軸方向に加速される（図３に示されている矢印参照）。プラズマは更に、チャネル390の閉じられた端の近傍から開いている端（以下、出口という）に向かって加速され、出口から外に放出される。チャネル390の出口はウェハ表面（図示せず）に向けられているので、放出された高速のプラズマがウェハ表面に衝突する。
【００２９】
初期放電部310は、放電コイル315、第１外部コイル311、及び、第１内部コイル313を含む。加速部330は第２外部コイル331と第２内部コイル333とを含む。ノズル部350は第３外部コイル351と第３内部コイル353とを含む。
放電コイル315は少なくとも１つ（図３では３つ）の円形コイルであり、接続部375の外面に、外部シリンダ371の中心軸を中心とする同心円状に配置される。放電コイル315の直径は内部シリンダ373の内径より大きく、外部シリンダ371の外径より小さい。従って、放電コイル315の設置範囲はチャネル390の閉じられた端を覆う。初期放電部310は放電コイル351に同一方向（時計回り又は反時計回り）の電流を流す。
【００３０】
第１、第２、及び第３外部コイル311、331、351はそれぞれ少なくとも１つ（図３ではそれぞれ、２つ、３つ、及び１つ）の円形コイルであり、外部シリンダ371の外側面に外部シリンダ371と同軸に設置される。各外部コイル311、331、351の直径は外部シリンダ371の外径より大きい。第１、第２、及び第３外部コイル311、331、351はその順で、接続部375の近傍からチャネル390の出口近傍に向かって、好ましくは等間隔に並んでいる。
【００３１】
第１、第２、及び第３内部コイル313、333、353はそれぞれ円形コイルであり、第１、第２、及び第３外部コイル311、331、351とそれぞれ同数である。各内部コイル313、33、353の直径は内部シリンダ373の内径より小さい。各内部コイル313、333、353は内部シリンダ373の内側面に内部シリンダ373と同軸に設置される。各内部コイル313、333、353は更に、外部コイル311、331、351のそれぞれと対応づけられ、外部及び内部コイルの各対が同一平面上に配置される。それにより、第１、第２、及び第３内部コイル313、333、353はその順で、接続部375の近傍からチャネル390の出口近傍に向かって、好ましくは等間隔に並んでいる。
【００３２】
初期放電部310は、放電コイル315、第１外部コイル311、及び第１内部コイル313に同一方向（時計回り又は反時計回り）の電流を流す（図８参照）。以下、初期放電部310が、放電コイル315、第１外部コイル311、及び第１内部コイル331に流す電流をＩＣＰ（Inductively Coupled Plasma Source）電流といい、その周波数を第１駆動周波数という。
【００３３】
初期放電部310は、放電コイル315、第１外部コイル311、及び第１内部コイル313にＩＣＰ電流を流すことにより、チャネル390内にプラズマを生成する。その生成の原理は次の通りである：
例えば図８に示されるように、放電コイル315、第１外部コイル311、及び第１内部コイル313をＩＣＰ電流が同一方向（放電コイル315側から見て時計回り）に流れるとき、アンペールの法則に従い、放電コイル315、第１外部コイル311、及び第１内部コイル313のそれぞれの周囲に磁界が形成される。そのとき、各コイル315、311、313により生成される磁界同士が相殺し、又は強め合う。ＩＣＰ電流は第１駆動周波数で変動するので、それらの磁界が第１駆動周波数で変動する。以下、この磁界を第１交流磁界という。特にチャネル390内では、軸方向の第１交流磁界が相殺されて弱まり、半径方向の第１交流磁界Brが強まる。一方、内部シリンダ373の内部では、軸方向の第１交流磁界が強まる。
【００３４】
第１交流磁界の時間変化はマクスウェル方程式に従い、チャネル390内に電界を誘導する。特に、内部シリンダ373内を軸方向に貫く第１交流磁界が強いので、その時間変化がチャネル390内に周方向の強い電界を誘導する。その周方向の誘導電界により、チャネル390内のガス中に元々存在する荷電粒子（電子や正イオン）が加速され、チャネル390内に周方向の荷電粒子の流れ、すなわち２次電流Jが生じる。２次電流JはＩＣＰ電流とは反対方向（図８では、放電コイル315側から見て反時計回り）に流れる。誘導電界により加速されることで荷電粒子の運動エネルギーが増大し、チャネル390内のガス分子のイオン化エネルギーを超えるとき、荷電粒子と衝突するガス分子が電離し、新たな荷電粒子が生成される。誘導電界による荷電粒子の加速と荷電粒子の衝突によるガス分子の電離とが繰り返されることで、チャネル390内に多量の荷電粒子が生成され、すなわちプラズマが生成される。
【００３５】
２次電流Jは第１交流磁界Bからローレンツ力Fを受ける（図８、及び次式（2）参照）。チャネル390内では特に半径方向の第１交流磁界Brが強いので、ローレンツ力Fは軸方向に沿ってチャネル390の出口に向いている。従って、２次電流Jを構成する荷電粒子全体、すなわちプラズマ全体が電磁気力Fによりチャネル390の出口に向かって加速される。こうして、初期放電部310により生成されたプラズマは、ある程度の軸方向の速度（以下、プラズマの初期速度という）でチャネル390の出口に向かう。
【００３６】
【数２】
2006148139.tif 000004
【００３７】
加速部330は好ましくは位相整合方法を用い、初期放電部310により生成されたプラズマを軸方向に更に加速する。位相整合方法では、加速部330が第２外部及び内部コイル331、333に同一方向（時計回り又は反時計回り）の電流を流す（図８参照）。以下、加速部330が第２外部及び内部コイル331、333に流す電流をＴＷＰ（Traveling Wave Plasma Engine）電流といい、その周波数を第２駆動周波数という。本発明の実施形態１による電磁誘導加速装置300では従来の装置とは異なり、第２駆動周波数が第１駆動周波数とは異なる。特に、第２駆動周波数が第１駆動周波数よりかなり低く設定される（詳細は後述参照）。ＴＷＰ電流は好ましくはパルス状である。更に、チャネル390の出口に近い第２外部及び内部コイル313、333の対ほど、ＴＷＰ電流の位相が大きく遅れる。
【００３８】
第２外部及び内部コイル313、333の各対にＴＷＰ電流が流れるとき、それらのコイルの近傍に磁界が生成される。ＴＷＰ電流は第２駆動周波数で変動するので、生成される磁界が第２駆動周波数で変動する。以下、この磁界を第２交流磁界という。チャネル390内では、第２外部及び内部コイル313、333の対の間で、軸方向の第２交流磁界が相殺されて弱まる一方、半径方向の第２交流磁界が強まる。その上、半径方向の第２交流磁界が軸方向の傾きを持つ（図２参照）。それにより、チャネル390内を周方向に流れる２次電流がローレンツ力を受け、チャネル390の出口に向かって加速される。それに加え、ＴＷＰ電流の位相の遅れに伴い、第２交流磁界の分布が軸方向に伝搬する（図２参照）。その伝搬は特に、２次電流の軸方向の移動とほぼ同期するので、２次電流はローレンツ力により、軸方向に加速され続ける。こうして、プラズマがチャネル390の出口に向かって軸方向に加速される。
【００３９】
加速部330は上記のような位相整合方法の他に、磁界変調方法や駆動周波数変調方法によってプラズマを軸方向に加速しても良い。ここで、磁界変調方法では、チャネル390の出口に近い第２外部及び内部コイル331、333の対では電流が弱められる。それにより、チャネル390内では磁場圧力が軸方向に勾配を持つので、プラズマが軸方向に加速される。一方、駆動周波数変調方法では、第２外部及び内部コイル331、333の各対で電流の周波数が異なる。特にチャネル390の出口に近い第２外部及び内部コイル331、333の対では電流の周波数が低い。それにより、第２外部及び内部コイル331、333の各対で順次、磁界パルスが生じ、更にその磁界パルスがチャネル390の出口に向かって伝搬する。その伝搬に伴い、プラズマがチャネル390の出口に向かって加速される。
尚、初期放電部310が第１外部及び内部コイル311、313を利用し、加速部330と同様に、位相整合方法や駆動周波数変調方法でプラズマを軸方向に更に加速しても良い。それにより、プラズマの初期速度が増大するので、加速部330により加速されたプラズマの最終的な軸方向の速度が増大する。
【００４０】
ノズル部350は第３外部及び内部コイル351、353に（時計回りと反時計回り）の電流を流す（図８参照）。その電流の周波数は好ましくは第２駆動周波数と等しい。そのとき、第３外部及び内部コイル351、353のそれぞれにより生成された磁界は、第１及び第２交流磁界とは異なり、半径方向では相殺され弱まる一方、軸方向では強まる。こうして、チャネル390の出口近傍には軸方向の強い磁界Bzが形成される（図８参照）。加速部330により軸方向に加速されたプラズマは、チャネル390の出口近傍で軸方向の磁界Bzにより圧縮され、圧力が上昇する。それにより、ノズル部350を通過してチャネル390の出口から外に放出された直後、プラズマが急速に膨張し、広い範囲に拡散する。こうして、高速のプラズマがウェハ全体に均一な密度で衝突する。このように、本発明の実施形態１による電磁誘導加速装置300は、ドライエッチング装置でのビーム源としての利用に有利である。
【００４１】
本発明の実施形態１による電磁誘導加速装置300では従来の装置とは異なり、第１及び第２駆動周波数が互いに独立に設定され得る。従って、以下に説明する通り、第１及び第２駆動周波数の両方が同時に最適化される。それにより、初期放電部310に関してはプラズマの生成効率と加速効率とが最適化される一方、加速部330に関してはプラズマの最終的な速度が最大化される。
【００４２】
初期放電部310は上記の通り、プラズマの生成と初期速度の調節（以下、初期加速という）との両方に、同じ第１駆動周波数のＩＣＰ電流を利用する。プラズマの生成では、第１交流磁界の時間変化により誘導される電界が重要である。第１駆動周波数が高いほど誘導電界が強いので、誘導電界により加速される荷電粒子の運動エネルギーが高い。従って、荷電粒子と衝突するガス分子が電離する確率が高いので、プラズマの生成効率（ＩＣＰ電流からチャネル390内の周方向の２次電流へのエネルギーの伝達効率）が高い。一方、プラズマの初期加速ではローレンツ力がプラズマを加速する。特に、加速部330が上記のように位相整合方法を利用する場合、プラズマの初期速度が過小であれば、ＴＷＰ電流間に設定されるべき位相差が過大であるので、プラズマの加速が困難である。従って、プラズマの初期速度はある程度大きくなければならない。チャネル390内では、第１駆動周波数に低いほど周方向の誘導電界が弱まる一方、ローレンツ力が第１駆動周波数には依存しない。従って、第１駆動周波数が低いほど、プラズマの加速効率（誘導電界の強さに対するローレンツ力の大きさの比）が高い。それ故、プラズマの初期速度が大きい。このようにプラズマの生成と初期加速との間では周波数特性が異なるので、第１駆動周波数の最適化が必要である。
【００４３】
第１駆動周波数の最適値は次のように選択される。図４〜７のグラフはそれぞれ、プラズマの加速効率、生成効率、生成効率と加速効率との積、及びＩＣＰ電流のそれぞれの周波数特性を示す。尚、それらの測定では作業の簡単化のため、図３に示されている構成から第１内部コイル313が除去され、第１外部コイル311の巻数が３に変更された。それらの構成上の変更は、上記の周波数特性には本質的な影響を与えない。更に、チャネル390内のガス圧が、1mTorr、10mTorr、及び100mTorrである場合のそれぞれについて、外部シリンダ371の中心軸からの距離が4cmであり、接続部375の内面からの距離が1cmである位置で測定が行われた。
【００４４】
図４のグラフでは、横軸が第１駆動周波数をログスケールで表し、縦軸がプラズマの加速効率を表す。図４に示されているように、ガス圧が低く、かつ第１駆動周波数が低いほど、プラズマの加速効率が高い。特に、チャネル390内のガス圧が1mTorr以下であり、かつ第１駆動周波数が0.5MHz以下であることが好ましい。
【００４５】
図５のグラフでは、横軸がチャネル390内のガス圧をmTorr単位で表し、縦軸がプラズマの生成効率ηを百分率で表す。更に、第１駆動周波数の値別に測定点のマークが区別され、各マークに対応する第１駆動周波数の値がグラフの右側に示されている。例えば、マークf0.5の測定点では第１駆動周波数が0.5MHzであり、マークf1の測定点では第１駆動周波数が1MHzである。
図５に示されているように、第１駆動周波数が低いほどプラズマの生成効率ηが高い。例えば、ガス圧が10mTorrである場合、第１駆動周波数は13.56MHz以上であることが好ましい。
【００４６】
図６のグラフでは、横軸が第１駆動周波数をログスケールで表し、縦軸が図４に示されている加速効率と図５に示されている生成効率との積（以下、全体効率という）を表す。更に、チャネル390内のガス圧別に測定点のマークが区別され、各マークに対応するガス圧の値がグラフの右側に示されている。マークp1はガス圧が1mTorrであることを表し、マークp10はガス圧が10mTorrであることを表す。図６に示されているように、第１駆動周波数が0.5MHz〜5MHzの範囲にあるとき、初期放電部310の全体効率が十分に高い。すなわち、プラズマの生成効率と加速効率とが共に十分に高い。特に第１駆動周波数が約1MHzであるとき、初期放電部310の全体効率が最大である。従って、生成効率と加速効率との最適化という観点だけから見れば、第１駆動周波数が0.5MHz〜5MHzの範囲に設定されることが好ましい。
【００４７】
図７のグラフは、特にチャネル390内に800Wの電力が供給されるときのＩＣＰ電流の周波数特性を示す。横軸が第１駆動周波数をログスケールで表し、縦軸がＩＣＰ電流の大きさをアンペア（A）単位で表す。更に、図６と同様に、マークp1はチャネル390内のガス圧が1mTorrであることを表し、マークp10はガス圧が10mTorrであることを表す。
第１駆動周波数の低下に伴って各コイル315、311、313のインピーダンスが低下するので、図７に示されているように、ＩＣＰ電流が増加する。特に、第１駆動周波数が1MHz以下であるとき、ＩＣＰ電流は100A以上に達する。
【００４８】
一般に、ＩＣＰ電流が大きいほど大規模な電源装置（図示せず）が必要であるため、電磁誘導加速装置300の設計においては、約100A以上のＩＣＰ電流は適切ではない。すなわち、初期放電部310の全体効率が最大であるときの第１駆動周波数の値、約1MHzは最適値としては選択できない。そのような場合は、初期放電部310の全体効率（図６参照）をＩＣＰ電流（図７参照）で割った値を計算し、その値が最大であるときの第１駆動周波数の値を最適値として選択する。図６、７に示されている測定結果では、例えばチャネル390内のガス圧が3mTorrであるとき、2MHzが第１駆動周波数の最適値である。
こうして、初期放電部310に関するプラズマの生成効率と初期加速での加速効率とに加え、ＩＣＰ電流の大きさが考慮され、第１駆動周波数が最適化される。
【００４９】
加速部330は上記の通り、位相整合方法でプラズマを加速する。その加速では、初期放電部310による初期加速と同様に、ローレンツ力がプラズマを加速する。従って、図４から推察されるように、第２駆動周波数が低いほどプラズマの加速効率が高い。位相整合方法では更に、ＴＷＰ電流間の位相差により第２交流磁界の分布が軸方向に伝搬し、しかもその伝搬が２次電流の軸方向の移動とほぼ同期することで、プラズマが軸方向に加速され続ける（図２参照）。第２交流磁界の伝搬が２次電流の移動と同期するには、第２外部及び内部コイル331、333の間隔に合わせて第２駆動周波数が適切な値に設定されねばならない。例えば、第２外部及び内部コイル331、333の間隔が通常の値（数cm）に固定されているとき、仮に第１駆動周波数の最適値2MHzに第２駆動周波数が設定された場合、第２交流磁界の軸方向の位相速度がプラズマの軸方向の速度より大きい。その場合、プラズマが第２外部及び内部コイル331、333の次の対の間を通る前に、そのコイル対により生成される第２交流磁界が強まるので、プラズマの加速が持続しない。一方、第２外部及び内部コイル331、333の間隔には下限があるので、間隔を狭めることで第２交流磁界の位相速度を抑えることは困難である。従って、第１駆動周波数の最適値2MHzは第２駆動周波数の値としては採用できないので、第２駆動周波数の最適化が改めて必要である。
【００５０】
第２駆動周波数の最適値は次のように選択される。
まず、「有限差分法（ＦＤＭ：Finite Difference Method）」と「粒子シミュレーション（Particle Simulation）」とを用いて数値シミュレーションが行われる。すなわち、与えられた第２駆動周波数、第２外部コイル331の間隔、及びＴＷＰ電流の大きさに基づき、マクスウェル方程式と正イオンの運動方程式とが数値的に解かれる。それにより、正イオンの軸方向の最終的な速度が最大であるときの第２駆動周波数の値が最適値として算定される（電磁誘導加速装置では電子と正イオンとが軸方向に同様に加速されるので、正イオンの軸方向の速度（以下、イオン速度という）がプラズマの軸方向の速度と見なされても良い）。
【００５１】
図９は、数値シミュレーションから得られた第２駆動周波数の最適値を第２外部コイル331の数とＴＷＰ電流の大きさ別に、３次元的にプロットした図である。表１は、図９に示されている測定点の座標値を示す表である。尚、上記の数値シミュレーションでは、正イオンの初期速度に対応する運動エネルギーが40eVに設定され、第２外部コイル331の間隔が1.5cmに設定されている。
【００５２】
【表１】
2006148139.tif 000005
【００５３】
ここで、Nは第２外部コイル331の数を表し、jはＴＷＰ電流の大きさを表す。表１に示されている第２駆動周波数の最適値の単位は105Hz（＝0.1MHz）である。表１によれば、第２駆動周波数の最適値は第１駆動周波数の最適値2MHzよりかなり低い。例えば、ＴＷＰ電流jが90Aという大きな値であっても、第２外部コイル331の数が10である場合、第２駆動周波数の最適値が0.15MHzに過ぎない。
【００５４】
次に、数値シミュレーションで得られた駆動条件の中から、最終的なイオン速度に応じて実用上最も適切な駆動条件が選択される。表２は、イオンの出力エネルギーが500eVと100eVとである場合のそれぞれに最適な駆動条件を示す表である。ここで、イオンの出力エネルギーとは最終的なイオン速度に対応する運動エネルギーを意味する。更に、ガス密度はチャネル390内のガス密度を表す。
【００５５】
【表２】
2006148139.tif 000006
【００５６】
図１０は第２外部コイルの数と第２駆動周波数の最適値との間の関係を示すグラフであり、図１１は軸方向に並ぶ第２外部コイルの順に、イオン速度VZ（の初期速度VZ0に対する相対値）を示すグラフである。ここで、正イオンに対する摩擦力が無視され、正イオンの初期速度に対応する運動エネルギーが10eVに設定されている。図１０、１１に示されているように、第２外部コイルの数Nの関数として見たときの第２駆動周波数の最適値f（N）は、イオン速度VZと第２外部コイルの間隔dとにより、次式（3）で表される。この式（3）に基づき、第２駆動周波数が最終的なイオン速度に応じて最適化される。
【００５７】
【数３】
2006148139.tif 000007
【００５８】
上記の実施形態１とは別に、第１駆動周波数と第２駆動周波数とが等しく設定されても良い。その場合、プラズマの生成効率と加速効率との両方を同時に最適化することは困難である。しかし、本発明によるノズル部350の機能（チャネル390の出口から外に放出されるプラズマを広範囲に拡散させること）は第１及び第２駆動周波数のいずれにも依存しない。従って、その電磁誘導加速装置もウェハのドライエッチングでは従来の装置より有利である。更に、初期放電部と加速部との間で単一の電源が共用できるので、その電磁誘導加速装置では駆動回路が簡単化される。
【００５９】
≪実施形態２≫
本発明の実施形態２による電磁誘導加速装置は、ＩＣＰ電流とＴＷＰ電流とが同じ波形を持つ点を除き、実施形態１による上記の電磁誘導加速装置と同様な構成である。その同様な構成については、実施形態１についての説明を援用する。
【００６０】
実施形態２による電磁誘導加速装置では、ＩＣＰ電流とＴＷＰ電流との各波形がいずれも、同じ二種類の周波数を合成した波形に設定される（図１２参照）。図１２では、横軸が時間tを表し、縦軸が電流の大きさIを表す。それら二種類の周波数のうち、高い方の周波数（以下、高周波数という）は、図１２に示されている合成波形Aのゼロクロスの周波数と等しい。一方、低い方の周波数（以下、低周波数という）は、図１２に示されている合成波形Aの振幅の変化、すなわち包絡線の波形Bの周波数と等しい。図１２に示されている合成波形は高周波数と低周波数とを周波数合成器で合成することで生成される。
【００６１】
高周波数は好ましくは、実施形態１による第１駆動周波数の最適値と等しい。すなわち、初期放電部に関するプラズマの生成効率と加速効率との積をＩＣＰ電流の大きさで割って得られる値が最大であるときの値（例えば2MHz）に高周波数が設定される（図６、７参照）。その他に、初期放電部に関するプラズマの生成効率と加速効率との積が最大であるときの値（例えば、0.5MHz〜5MHzの範囲）に高周波数が設定されても良い（図６参照）。  一方、低周波数は好ましくは、実施形態１による第２駆動周波数の最適値と等しい。すなわち、低周波数fが、最終的なイオン速度VZ、及び第２外部コイルの数Nと間隔dとに基づき、上記の式（3）で与えられる。例えば表２に示されているように、高周波数は2MHzであり、低周波数（0.116MHz又は0.114MHz）よりかなり高い。
【００６２】
ＩＣＰ電流とＴＷＰ電流とのいずれの波形も、図１２に示されている合成波形に設定されるので、第１及び第２交流磁界がいずれも同様な合成波形で生成される。すなわち、第１及び第２交流磁界はいずれも、共通の高周波数（例えば2MHz）で激しく変動する一方、各振幅が共通の低周波数（0.116MHz又は0.114MHz）で緩やかに変動する。初期放電部310に関しては、プラズマの生成効率と加速効率とが第１交流磁界の時間変化率には大きく依存する一方、その振幅の緩やかな変動にはあまり影響されない。加速部330に関しては、プラズマの軸方向の加速度が第２交流磁界の傾き（空間的分布）で決まるので、第２交流磁界の振幅の時間変化には大きく依存する一方、第２交流磁界自体の時間変化率にはあまり影響されない。従って、第１及び第２交流磁界の波形として上記の合成波形が共通に利用できる。それにより、実施形態１と同様に、初期放電部310に関してはプラズマの生成効率と加速効率とが最適化される一方、加速部330に関してはプラズマの最終的な速度が最大化される。その上、高周波数が低周波数とは独立に設定可能であるので、特に初期放電部310と加速部330との間で同期が容易である。その結果、プラズマの加速能力が更に向上し、かつ駆動回路が簡単化される。
【００６３】
本発明の実施形態２による電磁誘導加速装置は好ましくは、実施形態１による電磁誘導加速装置と同様に、ノズル部350を含む。しかし、ノズル部が含まれていなくても、ＩＣＰ電流とＴＷＰ電流との各波形を単一の合成波形に統一することで得られる上記の効果は同様に得られる。
【００６４】
本発明は上述した特定の実施形態に限定されるものではない。実際、当業者であれば、上記の説明に基づき、特許請求の範囲に記載されている本発明の技術的範囲を逸脱することなく、本発明の実施形態に対し、種々の変更及び修正を施すことが可能であろう。従って、そのような変更及び修正は当然に、本発明の技術的範囲に含まれるべきである。
【図面の簡単な説明】
【００６５】
【図１】従来の電磁誘導加速装置を示す切断斜視図
【図２】位相整合方法により、チャネル内を軸方向に伝搬する半径方向の磁界の分布を示すグラフ
【図３】本発明の実施形態１による電磁誘導加速装置を示す切断斜視図
【図４】本発明の実施形態１による初期放電部に関し、プラズマの加速効率の周波数特性を示すグラフ
【図５】本発明の実施形態１による初期放電部に関し、プラズマの生成効率の周波数特性を示すグラフ
【図６】本発明の実施形態１による初期放電部に関し、全体効率の周波数特性を示すグラフ
【図７】本発明の実施形態１による初期放電部に関し、ＩＣＰ電流の周波数特性を示すグラフ
【図８】本発明の実施形態１による電磁誘導加速装置を簡略に示す断面図
【図９】本発明の実施形態１による加速部に関し、数値シミュレーションから得られた第２駆動周波数の最適値を第２外部コイルの数とＴＷＰ電流の大きさ別に、３次元的にプロットした模式図
【図１０】本発明の実施形態１による加速部に関し、第２外部コイルの数と第２駆動周波数の最適値との間の関係を示すグラフ
【図１１】本発明の実施形態１による加速部に関し、軸方向に並ぶ第２外部コイルの順に、イオン速度の初期値に対する相対値を示すグラフ
【図１２】本発明の実施形態２による電磁誘導加速装置で利用されるＩＣＰ電流とＴＷＰ電流との間の共通の合成波形を示す図
【符号の説明】
【００６６】
300    電磁誘導加速装置
310    初期放電部
311    第１外部コイル
313    第１内部コイル
315    放電コイル
330    加速部
331    第２外部コイル
333    第２内部コイル
350    ノズル部
351    第３外部コイル
353    第３内部コイル
371    外部シリンダ
373    内部シリンダ
375    接続部
390    チャネル                                                                                
【図１】
2006148139.tif 000008
【図２】
2006148139.tif 000009
【図３】
2006148139.tif 000010
【図４】
2006148139.tif 000011
【図５】
2006148139.tif 000012
【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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