電子回旋共振磁性模塊與電子回旋共振裝置的制造方法
【專利說明】電子回旋共振磁性模塊與電子回旋共振裝置
[0001]本申請是2010年7月16日提交的、申請?zhí)枮?01010232871.8、發(fā)明名稱為“電子回旋共振磁性模塊與電子回旋共振裝置”的發(fā)明專利申請的分案申請。
技術(shù)領(lǐng)域
[0002]本發(fā)明涉及一種等離子體產(chǎn)生技術(shù)，尤其是涉及一種可以在高真空環(huán)境產(chǎn)生高密度等離子體的一種電子回旋共振磁性模塊與電子回旋共振裝置。
【背景技術(shù)】
[0003]半導(dǎo)體元件越做越輕薄短小，化學(xué)氣相沉積(chemical vapor deposit1n, CVD)鍍層已邁向單原子層，為得良好的單原子鍍層，必須仰賴高密度等離子體設(shè)備在高真空環(huán)境下鍍膜。由于傳統(tǒng)電子回旋共振化學(xué)氣相沉積(electron cyclotron resonancechemical vapor deposit1n, ECR-CVD)機(jī)臺，使用電磁鐵系統(tǒng)，因此需施加高電流及大量冷卻水做散熱。
[0004]如圖1所示，該圖為現(xiàn)有的哈勒巴赫(Halbach)磁極示意圖。哈勒巴赫式的環(huán)形磁鐵I可以產(chǎn)生磁場，但必須固定由數(shù)組如圖1中區(qū)域10所含有的數(shù)個(gè)磁鐵組合而成的環(huán)形磁鐵1，哈勒巴赫永久磁場無法達(dá)到9x10 5托爾(torr)環(huán)境下使用低瓦數(shù)微波點(diǎn)燃等離子體。
[0005]另外，現(xiàn)有技術(shù)中，如專利號W099/39860揭露一種使用大型永久磁鐵外加軟鐵導(dǎo)磁的設(shè)計(jì)，通過軟鐵輔助永久磁鐵擁有更廣且均勻的磁域分布，進(jìn)而促進(jìn)電子回旋共振的效果。此外，又如美國專利US.Pat.N0.4，778，561，其通過二組磁場組合獲得均勻等離子體分布。另外又如美國專利US.Pat.N0.5，370，765其揭露一種電子回旋共振等離子體裝置，該技術(shù)腔體壁布滿磁鐵，腔體壁的強(qiáng)磁場可避免電子碰壁損失，因而獲得高密度等離子體。其他如美國專利US.Pat.N0.4，987，346則揭露可產(chǎn)產(chǎn)生高密度(正或負(fù)或中性)等離子體束，其是由一電磁鐵及二個(gè)永久磁鐵環(huán)所構(gòu)成的磁場結(jié)構(gòu)，同時(shí)外加一軟鐵于永久磁鐵外偵牝用以增加磁場強(qiáng)度。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的目的在于提供一種電子回旋共振磁性模塊與電子回旋共振裝置，其以永久磁鐵做為磁場源，并以微波作為供應(yīng)電場，真空環(huán)境在9x10 5托爾下，結(jié)合875Gauss磁場以及2.45GHz與功率在70W的電場產(chǎn)生電子回旋共振。本發(fā)明的磁性模塊在運(yùn)作中不需額外通入電流及冷卻水，且又能在高真空環(huán)境下使用低的功率瓦數(shù)鍍出單原子層膜。
[0007]本發(fā)明的再一目的在于提供一種電子回旋共振磁性模塊與電子回旋共振裝置，其以永久磁鐵組外加軟鐵作為磁場，以增加擴(kuò)充性。此外，通過多層磁鐵的配置使腔體擁有高磁場分布，此有利于減少因電子碰撞腔體壁的損失，對于提高等離子體密度有非常大的幫助。
[0008]為達(dá)上述目的在，在一實(shí)施例中，本發(fā)明提供一種電子回旋共振磁性模塊，包括:多層導(dǎo)磁環(huán)體，每一個(gè)導(dǎo)磁環(huán)體具有一內(nèi)環(huán)壁與一外環(huán)壁，每一個(gè)導(dǎo)磁環(huán)體內(nèi)開設(shè)有多個(gè)徑向孔；以及多個(gè)磁柱，其分別嵌入于該多層導(dǎo)磁環(huán)體所具有的徑向孔內(nèi)，其中，相鄰的兩導(dǎo)磁環(huán)體內(nèi)的磁柱，所具有的磁場方向相反。
[0009]在另一實(shí)施例中，本發(fā)明還提供一種電子回旋共振裝置，包括:一腔體；一波導(dǎo)模塊，其與該腔體相耦接；一石英罩，其設(shè)置于該腔體內(nèi)；一磁性模塊，其環(huán)設(shè)于該腔體的外圍，該磁性模塊具有多層導(dǎo)磁環(huán)體以及多個(gè)磁柱，該多層導(dǎo)磁環(huán)體，每一個(gè)導(dǎo)磁環(huán)體具有一內(nèi)環(huán)壁與一外環(huán)壁，每一個(gè)導(dǎo)磁環(huán)體內(nèi)開設(shè)有多個(gè)徑向孔，該多個(gè)磁柱，其分別嵌入于該多層導(dǎo)磁環(huán)體所具有的徑向孔內(nèi)，其中，相鄰的兩導(dǎo)磁環(huán)體內(nèi)的磁柱，所具有的磁場方向相反；以及一承載臺，其設(shè)置于該腔體內(nèi)。
[0010]在另一實(shí)施例中，該多層環(huán)體的外圍還可以套設(shè)一導(dǎo)磁套筒。
【附圖說明】
[0011]圖1為現(xiàn)有的哈勒巴赫(Halbach)磁極示意圖；
[0012]圖2為本發(fā)明的電子回旋共振磁性模塊第一實(shí)施例的立體示意圖；
[0013]圖3A-1至圖3D為本發(fā)明的磁柱截面示意圖；
[0014]圖4為本發(fā)明磁性模塊第一實(shí)施例產(chǎn)生磁場不意圖；
[0015]圖5A與圖5B為本發(fā)明的磁性模塊第二實(shí)施例示意圖；
[0016]圖6為磁性模塊第二實(shí)施例所產(chǎn)生的磁場不意圖；
[0017]圖7為本發(fā)明的磁性模塊第三實(shí)施例示意圖；
[0018]圖8為本發(fā)明的磁性模塊第三實(shí)施例產(chǎn)生磁場不意圖；
[0019]圖9為本發(fā)明的電子回旋共振裝置示意圖。
[0020]主要元件符號說明
[0021]1-磁性模塊
[0022]10-區(qū)域
[0023]2-磁性模塊
[0024]20a、20b-導(dǎo)磁環(huán)體
[0025]200-內(nèi)環(huán)壁
[0026]201-外環(huán)壁
[0027]202-平面
[0028]203-徑向孔
[0029]21、22-磁柱
[0030]23-支撐結(jié)構(gòu)
[0031]24-導(dǎo)磁套筒
[0032]25-磁柱
[0033]3-電子回旋共振裝置
[0034]30-腔體
[0035]300-容置空間
[0036]31-波導(dǎo)模塊
[0037]32-石英罩
[0038]33-承載臺
[0039]90、91-磁場方向
[0040]92、93、94-875高斯磁場區(qū)域[0041 ]95-基材
[0042]96-微波
[0043]97-單原子層
【具體實(shí)施方式】
[0044]為使貴審查委員能對本發(fā)明的特征、目的及功能有更進(jìn)一步的認(rèn)知與了解，下文特將本發(fā)明的裝置的相關(guān)細(xì)部結(jié)構(gòu)以及設(shè)計(jì)的理念原由進(jìn)行說明，以使得審查委員可以了解本發(fā)明的特點(diǎn)，詳細(xì)說明陳述如下:
[0045]請參閱圖2所示，該圖為本發(fā)明的電子回旋共振磁性模塊第一實(shí)施例的立體示意圖。該磁性模塊2包括兩導(dǎo)磁環(huán)體20a與20b以及多個(gè)磁柱21與22。該兩層導(dǎo)磁環(huán)體20a與20b呈現(xiàn)垂直式的同心軸配置。由于導(dǎo)磁環(huán)體20a與導(dǎo)磁環(huán)體20b結(jié)構(gòu)相同，因此以下以導(dǎo)磁環(huán)體20a來作說明。導(dǎo)磁環(huán)體20a分別具有一內(nèi)環(huán)壁200與一外環(huán)壁201。外環(huán)壁201與內(nèi)環(huán)壁200的兩側(cè)分別連接有一平面202 (圖中僅顯示上平面)。導(dǎo)磁環(huán)體20a內(nèi)且位于兩平面202之間，開設(shè)有多個(gè)徑向孔203。本實(shí)施例中，每一個(gè)徑向孔203的兩端開口分別位于該內(nèi)環(huán)壁200與該外環(huán)壁201上。要說明的是，該徑向孔203并不一定要有兩端開口，也可以僅有一端為開口，另一端為封閉。至于一端開口時(shí)，該開口可以位于該內(nèi)環(huán)壁200或者是外環(huán)壁201上。此外，在本實(shí)施例中，相鄰的導(dǎo)磁環(huán)體20a與20b間以一支撐結(jié)構(gòu)23作為支撐，使得相鄰的導(dǎo)磁環(huán)體20a與20b間相距一距離。本實(shí)施例中，該支撐結(jié)構(gòu)23由多個(gè)支撐柱來實(shí)施，但并不以此為限，熟悉此項(xiàng)技術(shù)的人可以根據(jù)需求而設(shè)計(jì)不同的支撐方式。
[0046]該多個(gè)磁柱21與22，其分別具有一磁場方向90與91。每一磁柱21與22分別嵌入于該兩層導(dǎo)磁環(huán)體20a與20b所具有的徑向孔203內(nèi)，其中，對于每一個(gè)導(dǎo)磁環(huán)體20a或20b而言，其中導(dǎo)磁環(huán)體20a中所具有的磁柱21的磁場方向90均相同，導(dǎo)磁環(huán)體20b中全部的磁柱22具有的磁場方向91均相同，而上下相鄰的兩導(dǎo)磁環(huán)體20a與20b內(nèi)的磁柱21與22所具有的磁場方向90與91相反。所謂磁場方向相同，指對每一導(dǎo)磁環(huán)體20a或20b而言，其內(nèi)所有的磁柱21或22的N極或S極的位置都在外環(huán)壁201或者是設(shè)置在內(nèi)環(huán)壁200上，使得每一個(gè)磁柱的磁場方向都是一致性地由外環(huán)壁至內(nèi)環(huán)壁或者是由內(nèi)環(huán)壁至外環(huán)壁。例如:在圖2中，導(dǎo)磁環(huán)體20a的磁柱21在外環(huán)壁201的位置上的磁場皆為N極，而導(dǎo)磁環(huán)體20b內(nèi)的磁柱22在外環(huán)壁201的位置上的磁場皆為S極。當(dāng)然亦可，導(dǎo)磁環(huán)體20a的磁柱21在外環(huán)壁201的位置上的磁場皆為S極，而導(dǎo)磁環(huán)體20b內(nèi)的磁柱22在外環(huán)壁201的位置上的磁場皆為N極。另外，在本實(shí)施例中，該磁柱21與22為一永久磁鐵，其可以為釹鐵硼(Nd-Fe-B)永久磁鐵，但不以此為限。此外，雖然在本實(shí)施例中，該導(dǎo)磁環(huán)體20a與20b的外徑為15厘米，該磁柱21與22的截面外形為圓形，且其直徑為2厘米，長度為3厘米。另外，該磁柱的截面，并不以圓形為限制，例如圖3A-1至圖3D所示的多邊形、橢圓形、具有曲率的輪廓或者是具有曲度以及線性側(cè)邊組合的輪廓等都可以實(shí)施。
[0047]請參閱圖4所示，該圖為本發(fā)明磁性模塊第一實(shí)施例產(chǎn)生磁場示意圖。利用第