首页 / 专利库 / 物理 / 电子回旋共振 / 用于电子回旋共振等离子体源的谐振腔体装置

用于电子回旋共振等离子体源的谐振腔体装置

阅读:92发布:2020-05-19

专利汇可以提供用于电子回旋共振等离子体源的谐振腔体装置专利检索,专利查询,专利分析的服务。并且本实用新型涉及一种用于 电子 回旋共振 等离子体 源的 谐振腔 体装置,该装置包括:同轴 波导 、介质窗,其中,同轴波导200采用圆波 导管 和锥形波导管组成的一体结构,该同轴波导下方固定有 法兰 盘700,法兰盘中间开有圆形窗口,该窗口外侧开有密封槽903,密封槽中设有 密封圈 ,密封圈上固定有介质窗902,介质窗和法兰盘内壁之间设有固定 橡胶 圈901,介质窗上设有无磁托盘600,该无磁托盘与同轴波导内导体502之间通过扼流圈800连接。法兰盘与同轴波导通过 螺纹 连接,并与工艺室相连。本实用新型具有 微波 电场 分布均匀、腔体加工尺寸大,拆卸维修方便的优点,可作为 电子回旋共振 等离子体设备的部件。,下面是用于电子回旋共振等离子体源的谐振腔体装置专利的具体信息内容。

1.一种用于电子回旋共振等离子体源的谐振腔体装置,包括同轴波导、介质窗、法兰盘,其特征在于: 同轴波导(200)是由上圆波导(300)、锥形波导(500)和下圆波导管(400)三段波导管组成; 法兰盘(700)中间开有圆形窗口,法兰盘上固定有介质窗(902),该法兰盘固定在同轴波导下方。
2. 根据权利要求1所述的谐振腔体装置,其特征在于介质窗上设有无磁托 盘(600),该无磁托盘与同轴波导内导体(502)之间通过扼流圈(800)连接。
3. 根据权利要求1所述的谐振腔体装置,其特征在于该法兰盘中间圆形窗 口的外侧开有密封槽(903),该密封槽中设有密封圈,介质窗(902)放置在密 封槽上方,介质窗和法兰盘内壁之间设有固定橡胶圈(901)。
4. 根据权利要求1所述的谐振腔体装置,其特征在于法兰盘的上外缘与同 轴波导的外导体(501)的下外缘通过螺纹连接。
5. 根据权利要求1所述的谐振腔体装置,其特征在于无磁托盘(600)上设 有永磁磁(卯5)。
6. 根据权利要求1所述的谐振腔体装置,其特征在于锥形波导(500)的 度为45°。
7. 根据权利要求1所述的谐振腔体装置,其特征在于扼流圈(800)为、' 形圆环,该圆环横边(401)和竖边(402)的边长之和为微波波长的四分之一, 其竖边底部固定在无磁托盘(600)上。

说明书全文
用于电子回旋共振等离子体源的谐振腔体装置技术领域本实用新型涉及电子回旋共振等离子体设备的部件,具体地说就是一种谐 振腔体装置,用于为电子回旋共振等离子体设备提供微波电场。 背景技术电子回旋共振ECR等离子体具有工作气压低、密度高、离化率高、大面积 均匀、工艺设备简单、可稳定运行和参数易于控制等优点,可以实现低温高效 无污染的表面处理,在集成电路IC制造工艺中有着巨大的应用潜。ECR是指当输入的微波频率CO等于电子回旋频率(Oce时发生共振,微波能量耦合给电子,获得能量的电子电离中性气体分子产生放电的过程。通过调节磁场,使得 在放电室的某一区域达到共振条件,这个区域称为ECR区。当微波频率为 2.45GHz时,达到电子回旋共振的磁感应强度B为0.0875T。图1给出了 ECR 等离子体设备的结构示意图。ECR等离子体设备一般由微波谐振腔体101、反 应室102、样品台103、气路系统104、真空系统105等构成。微波谐振腔体是ECR等离子体设备的关键部件,其微波谐振模式、电磁性 质、真空密封性和工作面积是ECR等离子体设备的重要参数。现有技术中大多 数微波电子回旋共振装置的等离子体均匀性都不理想,其原因主要是:微波电 子回旋共振多采用TE10模的2.45GHz的微波,经过TE10模到TE11模的波形 变换器后转换为TE11模后再经微波窗片耦合进圆柱形谐振腔,或直接经波导 窗耦合进圆柱形谐振腔变成TE11模。而TE10模和TE11模对应的横向电场都 是不均匀的,从而导致产生的等离子体的均匀性较差。同时现有技术中^[波性 质与工作面积是一对矛盾,即尺寸小的腔体,微波模式单一,电磁特性好,但 无法实现大面积加工;加大腔体尺寸,虽可以增大加工尺寸,但微波性质差, 放电难以进行,严重时甚至可以造成窗口、腔体等部件打火损坏。此外,现有 技术多数是通过将微波谐振腔用点焊密封防止微波泄漏,拆卸维修十分不便。 实用新型的内容本实用新型的目的在于提供一种用于电子回旋共振等离子体源的谐振腔体 装置,以提高微波电场分布的均匀性,克服微波性质与腔体加工尺寸的矛盾, 且便于拆卸维修。本实用新型的技术方案是:采用波导一同轴变换器实现从矩形波导到同轴波导的转换;采用锥形同轴波 导管扩大微波出口直径,以便生成大口径等离子体;用介质窗作为工艺室密封窗 及表面波传输的媒介;采用扼流圈装置防治微波泄漏;用法兰盘实现同轴谐振腔 与工艺室的连接。整个腔体装置包括同轴波导、介质窗、法兰盘,该同轴波导是 由上圆波导、锥形波导和下圆波导管三段波导管组成;法兰盘中间开有圆形窗口, 法兰盘上固定有介质窗,该法兰盘固定在同轴波导下方。所述的介质窗上设有无磁托盘,该无磁托盘与同轴波导内导体之间通过扼流 圈连接。所述的法兰盘中间圆形窗口的外侧开有密封槽,该密封槽中设有密封圈,介 质窗放置在密封槽上方,介质窗和法兰盘内壁之间设有固定橡胶圈。所述的法兰盘的上外缘与同轴波导的外导体的下外缘通过螺纹连接。所述的无磁托盘上设有永磁磁。所述的锥形波导的度为45。。所述的扼流圈为'n '形圆环,该圆环横边和竖边的边长之和为微波波长 的四分之一,其竖边底部固定在无磁托盘上。本实用新型由于采用矩形一同轴波导转换器和锥形同轴波导,因而利于产 生大面积均匀的微波电磁场分布和等离子体,从而在保证微波性质的前提下可 以有效提高等离子体设备的大面积加工能力;同时由于采用扼流圈装置,防止 了微波泄漏;此外,由于采用法兰盘、扼流圈、托盘的组合结构,因此该微波 谐振腔可以方便拆卸、易于维修。测试结果表明:应用本实用新型的电子回旋共振等离子体源在工艺室内部介质窗正下方20〜80mm之间电场均匀性优于80%,具有较理想的场型分布和 谐振特性;该等离子体源的等离子体密度约为2.6X101()Cm'3,等离子体电势约 为15V,电子温度约2.3eV,介质窗正下方50mm处等离子体均匀性优于95X。下面结合附图和实施方式对本实用新型作进一步详细说明。 附图说明图1是微波ECR等离子体设备结构示意图;图2是微波功率源及传输系统的结构示意图;图3是本实用新型的整体结构图;图4是本实用新型扼流圈的结构示意图;具体实施方式图2给出了微波功率源及传输系统的结构示意图。该微波功率源及传输系 统由微波发生器201、环流器202、负载203、功率计204、定向耦合器205、 销钉调配器206、短路活塞207、矩形波导管208、矩形一 同轴波导转换器209 和微波谐振腔同轴波导200组成。各部分的连接关系为:矩形波导管208从左 向右依次分别与微波发生器201、环流器202、定向耦合器205、销钉匹配器206、 矩形一同轴波导转换器连接209、短路活塞207连接;环流器202的反射端连 接水负载203;功率计204与定向耦合器205连接;矩形一同轴波导转换器209 与微波谐振腔同轴波导200连接。微波发生器201采用WY50002-1C型连续波 磁控管微波源,该功率源产生的微波经环流器202、水负载203、功率计204、 定向耦合器205,销钉调配器206及短路活塞207调节负载匹配及反射功率, 由BJ-26矩形波导208和矩形-同轴波导转换器209输送到微波谐振腔同轴波导 200中。该微波功率源及传输系统为微波谐振腔激发产生电场输送能量。参照图3,本实用新型的谐振腔包括同轴波导200、介质窗902,法兰盘700, 无磁托盘600,扼流圈800。其中:该同轴波导200是由圆波导管和锥形波导管组成的一体结构,包括上圆波 导300、锥形波导500和下圆波导管400三段波导管,即由一个外径为21mm 的内导体和内径为49mm的外导体构成的同轴波导管300以四十五度角扩展成 锥形管500,和一个由外径为304mm的内导体和内径为344mm的外导体构成 的同轴波导管400,以便生成大口径微波电场。波导管采用不锈材料,内壁 。该法兰盘700中间开有圆形窗口,该窗口上方外侧开有密封槽卯3。该密 封槽中设有密封圈,密封槽和密封圈保证了ECR反应室的真空度。法兰盘的上 外缘与同轴波导外导体501的下外缘通过螺纹310连接,法兰盘的下外缘与工 艺室通过螺纹311连接,以便拆卸维修。法兰盘用不锈钢材料制成。该介质窗902为采用陶瓷或石英材料的圆板,其半径大于法兰盘圆形窗口 半径和密封槽槽宽之和。该介质窗放置在密封槽卯3上方,介质窗和法兰盘内 壁之间通过橡胶圈901固定。该无磁托盘600放置在介质窗上方,通过扼流圈800与同轴波导内导体502 固定,该无磁托盘上放置永磁磁铁905。形圆环,如图4所示,其横边401和竖边402的边 长之和为微波波长的四分之一,其竖边底部通过点焊焊接在托盘600上,以防 止微波泄漏。与传统的将托盘和同轴空腔焊接起来的结构相比,可以方便地拆 卸同轴空腔和磁铁以便维修。维修拆卸时,首先拆除法兰盘与锥形波导管外导体下缘之间的连接螺纹, 然后将波导管向上垂直提起,最后将托盘、固定橡胶圈、介质窗、密封圈依次 取出。将上述各部件组合起来,形成微波谐振腔体,将该微波谐振腔体与真空工 艺室通过法兰盘连接即可实现ECR等离子体设备。在一个示范性实施例中,本实用新型的固定圈901采用聚四氟乙烯橡胶, 介质窗902采用A1203陶瓷材料。托盘600上面放置有由Nd-Fe-B永磁磁铁组 成的磁场系统。工艺室通入Ar气作为工作气体,气压为l.OPa。其工作过程为: 微波功率源输出1000W的2.45GHz的微波,经传输回路引入到谐振腔开口面附 近的橡胶圈卯l和介质窗902上,微波的输运由陶瓷窗902的外缘向中心移动, 从而在工艺室一侧的陶瓷窗表面激发表面波并形成均匀的电场分布,在此电场 和磁场的作用下,工艺室内形成了均匀大口径ECR等离子体。
高效检索全球专利

专利汇是专利免费检索,专利查询,专利分析-国家发明专利查询检索分析平台,是提供专利分析,专利查询,专利检索等数据服务功能的知识产权数据服务商。

我们的产品包含105个国家的1.26亿组数据,免费查、免费专利分析。

申请试用

分析报告

专利汇分析报告产品可以对行业情报数据进行梳理分析,涉及维度包括行业专利基本状况分析、地域分析、技术分析、发明人分析、申请人分析、专利权人分析、失效分析、核心专利分析、法律分析、研发重点分析、企业专利处境分析、技术处境分析、专利寿命分析、企业定位分析、引证分析等超过60个分析角度,系统通过AI智能系统对图表进行解读,只需1分钟,一键生成行业专利分析报告。

申请试用

QQ群二维码
意见反馈