專(zhuān)利名稱(chēng)：微波等離子體源的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種離子注入表面改性、等離子增強(qiáng)沉積及離子氮化的等離子體源。
目前，廣泛使用的用于產(chǎn)生等離子體的設(shè)備其結(jié)構(gòu)相當(dāng)一部分是由微波源產(chǎn)生的。微波經(jīng)傳輸系統(tǒng)透過(guò)耦合窗傳至諧振腔，磁場(chǎng)由線圈產(chǎn)生，磁場(chǎng)強(qiáng)弱由線圈電流調(diào)節(jié)，當(dāng)磁場(chǎng)足夠強(qiáng)時(shí)，在諧振腔內(nèi)875Gs處發(fā)生ECR效應(yīng)，產(chǎn)生等離子體并擴(kuò)散到真空室內(nèi)。此種結(jié)構(gòu)由于微波耦合窗直對(duì)真空室且離工藝區(qū)太近，工藝狀況對(duì)其有明顯的影響甚至中斷工作，并且窗口易受高能粒子的轟擊，造成窗口損壞；當(dāng)進(jìn)行等離子增強(qiáng)沉積時(shí)，窗口也會(huì)與工件一起同時(shí)被沉積上膜層，當(dāng)膜層為金屬及其化合物時(shí)，將嚴(yán)重影響微波的傳輸，甚至全部返回，造成工作中斷，而沉積上的膜層往往不易清理；又由于此結(jié)構(gòu)采用的是普通直波導(dǎo)，波導(dǎo)一側(cè)的氣壓為大氣，不會(huì)發(fā)生放電，因而放電只發(fā)生在真空氣氛的放電室中，另外在波導(dǎo)一側(cè)放電還會(huì)阻礙微波的進(jìn)一步傳輸以及等離子體向真空室的擴(kuò)散。另外，當(dāng)所加電磁場(chǎng)達(dá)到875Gs時(shí)，因?yàn)榫€圈內(nèi)套著諧振腔(一般＞Φ100mm)，其內(nèi)徑不能太小，所以所用電流一般較大，約100A左右，故體積也比較大。
本發(fā)明的目的是，使窗口免受高能粒子的轟擊，不被沉積鍍膜，降低線圈電流。
本發(fā)明的技術(shù)解決方案是，采用真空彎波導(dǎo)，使石英窗口遠(yuǎn)離放電室及工藝區(qū)，放電只發(fā)生在諧振腔一側(cè)；在線圈內(nèi)腔與波導(dǎo)之間的空間里填充鐵芯，并在線圈波導(dǎo)一側(cè)的端頭加裝鐵芯蓋，以堵住向外擴(kuò)散的磁力線，在線圈外圍排置導(dǎo)磁條，以形成開(kāi)口朝向真空室的磁路。
由于使用了真空彎波導(dǎo)，使石英窗口遠(yuǎn)離真空室及工藝區(qū)，并且由放電室直對(duì)石英窗口改為非直對(duì)石英窗口，從結(jié)構(gòu)上避免了窗口受高能離子轟擊以及沉積膜層的現(xiàn)象，微波石英窗口得到了很好的保護(hù)，窗口工作時(shí)間由原來(lái)的3-4小時(shí)提高到可長(zhǎng)期連續(xù)工作基本不沉積；又由于本發(fā)明使用了鐵芯和磁路，使諧振腔處的磁場(chǎng)位形發(fā)生了不對(duì)稱(chēng)的改變，諧振腔一側(cè)得到加強(qiáng)，波導(dǎo)一側(cè)大大減弱，使線圈的工作電流大大降低，由原來(lái)的120-140A降到了60-70A，線圈的發(fā)熱大約減小為原來(lái)的1/4。


圖1為現(xiàn)有技術(shù)的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為本發(fā)明的一種實(shí)施例結(jié)構(gòu)示意圖；圖3為本發(fā)明的另一種實(shí)施例結(jié)構(gòu)的示意圖4為本發(fā)明中ECR磁場(chǎng)位形改變的曲線圖。
真空彎波導(dǎo)8接于微波耦合窗3，線圈5與真空彎波導(dǎo)8之間加鐵芯10，線圈5的外圍加裝導(dǎo)磁條11，其端頭封裝鐵芯端蓋9，由于線圈5產(chǎn)生的磁感應(yīng)強(qiáng)度是兩端對(duì)稱(chēng)的，在放電室一側(cè)產(chǎn)生875Gs時(shí)在波導(dǎo)一側(cè)也必將產(chǎn)生875Gs的磁場(chǎng)，在線圈5內(nèi)腔與波導(dǎo)之間的空間填充鐵芯(電工純鐵DT4)，并在線圈5波導(dǎo)8一側(cè)的端頭加裝鐵芯蓋9，以堵住向外擴(kuò)散的磁力線，在線圈5外圍排置導(dǎo)磁條11，以形成開(kāi)口朝向真空室的磁路；通過(guò)測(cè)量所加電流與產(chǎn)生磁場(chǎng)的關(guān)系，便可在適當(dāng)?shù)碾娏飨?一般比無(wú)鐵芯時(shí)降低很多)確保放電不在波導(dǎo)內(nèi)發(fā)生。因?yàn)殡姽ぜ冭FDT4的磁導(dǎo)率最大可達(dá)μ=200000，遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于空氣或真空的磁導(dǎo)率，所以線圈以內(nèi)彎波導(dǎo)8周?chē)拇帕€大部分從鐵芯內(nèi)部通過(guò)(磁場(chǎng)位形的改變?nèi)鐖D3所示)，而波導(dǎo)內(nèi)側(cè)只剩下微弱的磁場(chǎng)，不足以引起放電。而在線圈波導(dǎo)一側(cè)的端面加蓋鐵芯蓋9，磁力線仍被限制在磁路以內(nèi)，只有在放電室一側(cè)的空間由于是開(kāi)放磁路，形成了強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū)，亦即放電區(qū)。
本發(fā)明的構(gòu)成如圖2所示，它由微波源1、傳輸系統(tǒng)2、微波耦合窗3、氣體引入環(huán)4、線圈5、諧振腔6、真空室7、真空彎波導(dǎo)8、鐵芯端蓋9、鐵芯10及導(dǎo)磁條11組成，鐵芯的形狀應(yīng)填滿波導(dǎo)與線圈內(nèi)腔之間的間隙，這樣，在波導(dǎo)一側(cè)的磁力線大部分集中到了鐵芯內(nèi)部，波導(dǎo)腔內(nèi)的磁場(chǎng)很弱，以保證波導(dǎo)內(nèi)部不發(fā)生放電，真空彎波導(dǎo)8的彎轉(zhuǎn)角度可根據(jù)需要采用不同的角度，圖3給出的是真空彎波導(dǎo)8為180°時(shí)的ECR磁場(chǎng)位形改變的曲線圖，從圖中可以看出不加鐵芯與加鐵芯后獲得的在諧振腔處的磁場(chǎng)位形的改變諧振腔一側(cè)得到加強(qiáng)，波導(dǎo)一側(cè)大大減弱，線圈電流大大降低。在實(shí)際應(yīng)用中，真空彎波導(dǎo)8使用90°、270°或任一角度都可以獲得避免窗口受高能離子轟擊以及被沉積膜層的現(xiàn)象。
權(quán)利要求
1．一種微波等離子體源，其特征是，采用真空彎波導(dǎo)，使石英窗口遠(yuǎn)離真空室及工藝區(qū)，放電發(fā)生在諧振腔一側(cè)；在線圈內(nèi)腔與波導(dǎo)之間的空間里填充鐵芯，并在線圈波導(dǎo)一側(cè)的端頭加裝鐵芯蓋，以堵住向外擴(kuò)散的磁力線，在線圈外圍排置導(dǎo)磁條，以形成開(kāi)口朝向真空室的磁路。
2．根據(jù)權(quán)利要求1所述的微波等離子體源，其特征是，真空彎波導(dǎo)的角度為180°或90°或270°。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種離子注入表面改性、等離子增強(qiáng)沉積及離子氮化的等離子體源。采用真空彎波導(dǎo)，在線圈內(nèi)腔與波導(dǎo)之間的空間里填充鐵芯，并在線圈波導(dǎo)一側(cè)的端頭加裝鐵芯蓋，以及線圈外圍排置導(dǎo)磁條。由于使用了真空彎波導(dǎo)，從結(jié)構(gòu)上避免了窗口受高能離子轟擊以及沉積膜層的現(xiàn)象，窗口工作時(shí)間由原來(lái)的3－4小時(shí)提高到可長(zhǎng)期連續(xù)工作基本不沉積；鐵芯和磁路的使用，大大降低了線圈的工作電流，線圈的發(fā)熱大約減小為原來(lái)的1/4。
文檔編號(hào)H05H1/46GK1317924SQ0013626
公開(kāi)日2001年10月17日 申請(qǐng)日期2000年12月26日 優(yōu)先權(quán)日2000年12月26日
發(fā)明者武洪臣 申請(qǐng)人:北京航空工藝研究所