本發(fā)明涉及一種具有徑向約束磁場(chǎng)的射頻等離子體發(fā)生裝置，屬于離子體發(fā)生裝置。
背景技術(shù)：
1、電感耦合等離子體源(inductively?coupled?plasma?sources,icp)是一種典型的射頻等離子體發(fā)生裝置，射頻等離子體發(fā)生裝置廣泛的用于半導(dǎo)體微加工工藝和功能性薄膜沉積等領(lǐng)域。在等離子體系統(tǒng)的擴(kuò)散區(qū)和引出區(qū)，會(huì)形成徑向電勢(shì)梯度，在等離子體內(nèi)部形成電場(chǎng)。在icp裝置中，e×b漂移(e?cross?b?drift)是帶電粒子(如電子或離子)在同時(shí)存在的電場(chǎng)(e)和磁場(chǎng)(b)作用下產(chǎn)生的一種集體運(yùn)動(dòng)現(xiàn)象，當(dāng)裝置電場(chǎng)與軸向磁場(chǎng)相互作用時(shí)，就會(huì)引發(fā)e×b漂移，最終這種現(xiàn)象使得電子和離子在上下壁面附近積聚，會(huì)在等離子體徑向形成霍爾效應(yīng)電勢(shì)差，這種漂移作用會(huì)導(dǎo)致電子束流在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中發(fā)生螺旋形偏轉(zhuǎn)和發(fā)散，進(jìn)而造成等離子體密度在空間分布上的不均勻，導(dǎo)致等離子體穩(wěn)定性下降，能量傳輸效率降低，損耗增加。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
1、為解決現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷，本發(fā)明的目的是提供一種具有徑向約束磁場(chǎng)的射頻等離子體發(fā)生裝置，提高等離子體密度在空間分布上的均勻性。
2、本發(fā)明的技術(shù)方案是：一種具有徑向約束磁場(chǎng)的射頻等離子體發(fā)生裝置，包括上下分布且連通的等離子體發(fā)生區(qū)和擴(kuò)散區(qū)，等離子體發(fā)生區(qū)外設(shè)有石英玻璃罩，石英玻璃罩內(nèi)設(shè)有水冷屏蔽裝置，石英玻璃罩外設(shè)有勵(lì)磁線圈，擴(kuò)散區(qū)外設(shè)有石英外殼，石英外殼外周套設(shè)固定有外環(huán)形磁鐵，石英管貫穿石英玻璃罩并延伸至石英外殼內(nèi)底部，石英管上部焊接固定有蓋板，石英管貫穿所述蓋板的圓心，蓋板外周與石英玻璃罩頂部密封連接，石英管內(nèi)底部固定有與所述外環(huán)形磁鐵配合的內(nèi)環(huán)形磁鐵，石英玻璃罩底端與石英外殼頂端固定連接。
3、所述水冷屏蔽裝置為水冷法拉第屏蔽裝置，包括法拉第網(wǎng)罩，所述法拉第網(wǎng)罩上固定有冷卻水道。
4、所述冷卻水道的入口端和出口端位于石英玻璃罩外。
5、所述石英玻璃罩、石英外殼、石英管、外環(huán)形磁鐵以及內(nèi)環(huán)形磁鐵同軸。
6、所述外環(huán)形磁鐵與內(nèi)環(huán)形磁鐵等高設(shè)置。
7、所述石英外殼底部開(kāi)口。
8、所述石英外殼外周設(shè)有環(huán)形凹槽，外環(huán)形磁鐵通過(guò)所述環(huán)形凹槽固定在石英外殼上。
9、本發(fā)明的有益效果是：優(yōu)化磁場(chǎng)配置，電子回旋運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的感應(yīng)電勢(shì)場(chǎng)與外加約束磁場(chǎng)相互抵消；有效抑制電子束的橫向擴(kuò)散，等離子體密度的空間不均勻性顯著降低，使電子束能夠在整個(gè)等離子體區(qū)域內(nèi)實(shí)現(xiàn)高度均勻的發(fā)散分布。
1.一種具有徑向約束磁場(chǎng)的射頻等離子體發(fā)生裝置，其特征在于，包括上下分布且連通的等離子體發(fā)生區(qū)和擴(kuò)散區(qū)，等離子體發(fā)生區(qū)外設(shè)有石英玻璃罩(1)，石英玻璃罩(1)內(nèi)設(shè)有水冷屏蔽裝置，石英玻璃罩(1)外設(shè)有勵(lì)磁線圈(6)，擴(kuò)散區(qū)外設(shè)有石英外殼(7)，石英外殼(7)外周套設(shè)固定有外環(huán)形磁鐵(8)，石英管(9)貫穿石英玻璃罩(1)并延伸至石英外殼(7)內(nèi)底部，石英管(9)上部焊接固定有蓋板(10)，石英管(9)貫穿所述蓋板(10)的圓心，蓋板(10)外周與石英玻璃罩(1)頂部密封連接，石英管(9)內(nèi)底部固定有與所述外環(huán)形磁鐵(8)配合的內(nèi)環(huán)形磁鐵(11)，石英玻璃罩(1)底端與石英外殼(7)頂端固定連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有徑向約束磁場(chǎng)的射頻等離子體發(fā)生裝置，其特征在于，所述水冷屏蔽裝置為水冷法拉第屏蔽裝置，包括法拉第網(wǎng)罩(2)，所述法拉第網(wǎng)罩(2)上布置有冷卻水道(3)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的具有徑向約束磁場(chǎng)的射頻等離子體發(fā)生裝置，其特征在于，所述冷卻水道(3)的入口端(4)和出口端(5)位于石英玻璃罩(1)外。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有徑向約束磁場(chǎng)的射頻等離子體發(fā)生裝置，其特征在于，所述石英玻璃罩(1)、石英外殼(7)、石英管(9)、外環(huán)形磁鐵(8)以及內(nèi)環(huán)形磁鐵(11)同軸。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有徑向約束磁場(chǎng)的射頻等離子體發(fā)生裝置，其特征在于，所述外環(huán)形磁鐵(8)與內(nèi)環(huán)形磁鐵(11)等高設(shè)置。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有徑向約束磁場(chǎng)的射頻等離子體發(fā)生裝置，其特征在于，所述石英外殼(7)底部開(kāi)口。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有徑向約束磁場(chǎng)的射頻等離子體發(fā)生裝置，其特征在于，所述石英外殼(7)外周設(shè)有環(huán)形凹槽，外環(huán)形磁鐵(8)通過(guò)所述環(huán)形凹槽固定在石英外殼(7)上。