[发明专利]电子回旋共振磁性模块与电子回旋共振装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种等离子体产生技术，尤其是涉及一种可以在高真空环境产生高密度等离子体的一种电子回旋共振磁性模块与电子回旋共振装置。 

背景技术

半导体元件越做越轻薄短小，化学气相沉积(chemical vapor deposition，CVD)镀层已迈向单原子层，为得良好的单原子镀层，必须仰赖高密度等离子体设备在高真空环境下镀膜。由于传统电子回旋共振化学气相沉积(electron cyclotron resonance chemical vapor deposition，ECR-CVD)机台，使用电磁铁系统，因此需施加高电流及大量冷却水做散热。 

如图1所示，该图为现有的哈勒巴赫(Halbach)磁极示意图。哈勒巴赫式的环形磁铁1可以产生磁场，但必须固定由数组如图1中区域10所含有的数个磁铁组合而成的环形磁铁1，哈勒巴赫永久磁场无法达到9x10^-5托尔(torr)环境下使用低瓦数微波点燃等离子体。 

另外，现有技术中，如专利号WO99/39860揭露一种使用大型永久磁铁外加软铁导磁的设计，通过软铁辅助永久磁铁拥有更广且均匀的磁域分布，进而促进电子回旋共振的效果。此外，又如美国专利US.Pat.No.4,778,561，其通过二组磁场组合获得均匀等离子体分布。另外又如美国专利US.Pat.No.5,370,765其揭露一种电子回旋共振等离子体装置，该技术腔体壁布满磁铁，腔体壁的强磁场可避免电子碰壁损失，因而获得高密度等离子体。其他如美国专利US.Pat.No.4,987,346则揭露可产产生高密度(正或负或中性)等离子体束，其是由一电磁铁及二个永久磁铁环所构成的磁场结构，同时外加一软铁于永久磁铁外侧，用以增加磁场强度。 

发明内容

本发明的目的在于提供一种电子回旋共振磁性模块与电子回旋共振装 置，其以永久磁铁做为磁场源，并以微波作为供应电场，真空环境在9x10^-5托尔下，结合875Gauss磁场以及2.45GHz与功率在70W的电场产生电子回旋共振。本发明的磁性模块在运作中不需额外通入电流及冷却水，且又能在高真空环境下使用低的功率瓦数镀出单原子层膜。 

本发明的再一目的在于提供一种电子回旋共振磁性模块与电子回旋共振装置，其以永久磁铁组外加软铁作为磁场，以增加扩充性。此外，通过多层磁铁的配置使腔体拥有高磁场分布，此有利于减少因电子碰撞腔体壁的损失，对于提高等离子体密度有非常大的帮助。 

为达上述目的在，在一实施例中，本发明提供一种电子回旋共振磁性模块，包括：多层导磁环体，每一个导磁环体具有一内环壁与一外环壁，每一个导磁环体内开设有多个径向孔；以及多个磁柱，其分别嵌入于该多层导磁环体所具有的径向孔内，其中，相邻的两导磁环体内的磁柱，所具有的磁场方向相反。 

在另一实施例中，本发明还提供一种电子回旋共振装置，包括：一腔体；一波导模块，其与该腔体相耦接；一石英罩，其设置于该腔体内；一磁性模块，其环设于该腔体的外围，该磁性模块具有多层导磁环体以及多个磁柱，该多层导磁环体，每一个导磁环体具有一内环壁与一外环壁，每一个导磁环体内开设有多个径向孔，该多个磁柱，其分别嵌入于该多层导磁环体所具有的径向孔内，其中，相邻的两导磁环体内的磁柱，所具有的磁场方向相反；以及一承载台，其设置于该腔体内。 

在另一实施例中，该多层环体的外围还可以套设一导磁套筒。 

附图说明

图1为现有的哈勒巴赫(Halbach)磁极示意图； 

图2为本发明的电子回旋共振磁性模块第一实施例的立体示意图； 

图3A-1至图3D为本发明的磁柱截面示意图； 

图4为本发明磁性模块第一实施例产生磁场示意图； 

图5A与图5B为本发明的磁性模块第二实施例示意图； 

图6为磁性模块第二实施例所产生的磁场示意图； 

图7为本发明的磁性模块第三实施例示意图； 

图8为本发明的磁性模块第三实施例产生磁场示意图； 

图9为本发明的电子回旋共振装置示意图。 

主要元件符号说明 

1-磁性模块 

  10-区域 

2-磁性模块 

  20a、20b-导磁环体 

     200-内环壁 

     201-外环壁 

     202-平面 

     203-径向孔