[发明专利]通过电子回旋共振（ECR）从气态介质产生沿轴线具有高范围的等离子体的设备

说明书

技术领域

本发明涉及从气态介质通过电子回旋共振(ECR)产生等离子体的技术领域，且更具体地涉及真空表面处理领域。

背景技术

如本领域技术人员非常了解的，当电磁波和静磁场足够强，使电子围绕磁场线的回旋运动的频率等于在同一时间施加的波的频率时，发生电子回旋共振。因此，电子可吸收波的能量，然后将其传送给气体以便形成等离子体。通过电子回旋共振产生的等离子体可用于金属的或非金属的部件的表面处理，诸如通过离子蚀刻的部件的清洁、对PVD方法的离子协助、形成PACVD涂层的气体种类的活化。这种等离子体处理方法可用于机械学、光学、腐蚀防护或能源生产的表面处理，等等。

根据现有技术状态，许多等离子体处理需要具有沿轴线有大的延长的等离子体的源。一种产生延长的等离子体的方法是并置几个小尺寸的源。例如在专利EP 1075168中描述的，其中通过并置几个耦极ECR源，从而产生了多耦极的结构，由此来产生等离子体。在图1中示出了在该专利中描述的配置。在微波频率下的电子回旋共振(ECR)，由于可很容易地进行功率分配，故非常适合于这种多个源的技术。然而，采用这种对源的简单并置，难以获得很好的沉积均匀性。此外，这种源的两极结构不能引导等离子体朝向待被处理的基板，从而产生朝向壁的显著等离子体损耗。这种损耗相当于功率损耗，其限制了沉积速度。

其它ECR源具有磁性配置，其通过引导等离子体更朝向待被处理的基板而降低损耗。例如在专利WO 2008/017304(图2)中描述的源的情况。如在该专利中规定的，这些并排放置的源中的几个允许横跨超过单个源的大小的宽度的处理。然而，由于源之间的磁相互作用，这样的配置将不会提供良好的处理均匀性，当源接触时将必然存在等离子体密度的下降。

存在在一个方向上具有显著的固有延长的其它ECR等离子体源。在专利DE 4136297、DE 19812558和WO 2005/027595中描述了这些源。这些源的共同点是，实际的等离子体形成同轴结构或中空波导的外部导体的一部分。图3，其对应于专利DE 19812558的现有技术，代表性地示出了这种源的结构。专利DE 4136297的源包括由电介质材料制成的中空圆筒，其将波导的内部与等离子体分隔。该元件的缺点是，在其表面上的任何导电沉积物将阻止等离子体的形成。例如，因为金属蒸汽会由于剥离而污染电介质，这种源不能用于金属部件的剥离。虽然专利DE 19812558和WO2005/027595的源对于这种污染可能是较不敏感的，但它们也不优化等离子体朝着待被处理的部件。

发明内容

本发明旨在用简单的、可靠的、高效的和合理的方式克服这些缺点。

因此，本发明旨在解决的问题是提供一种具有良好的均匀性的线性等离子体源，其引导等离子体朝向待被处理的基板，由此降低朝向壁的损耗，且可使其对于在其表面上形成的任何导电沉积物不敏感。

为了解决这种问题，已经设计和研制了一种从气态介质通过电子回旋共振(ECR)产生等离子体、且包括至少两个由中心导体和外部导体形成的用于促使微波进入处理腔室的同轴波导的设备，其特征在于：至少两个电磁波喷射导向器与在一个方向上拉长的磁路相结合，通过产生磁场包围波导的所述磁路能够达到接近所述波导的ECR条件。临近意味着ECR区域应尽可能接近天线，而没有横跨ECR区域的将主要由喷射器的天线截获的磁场线。

从这些特征呈现以下事实：电磁波的喷射是点状的，其通过在围绕喷射器4的磁系统20的场中的电子漂移(由图4中的箭头50表示)进行平滑化，回顾喷射器4由同轴波导1、-2和天线5-6或7形成的。漂移指电子垂直于场线40的缓慢移动。这种移动归因于这些线的梯度和曲率。事实上，通过漂移，两个喷射器之间的空间接收源于两个喷射器的共振区域的热电子。随着电子的漂移，它们通过产生离子而损耗其能量。电离率随着距喷射器的距离的增加而降低，但两个相反的漂移添加到彼此，借以根据沿其较长一侧的位置，源的强度变化不大。

为了解决形成用于电子的磁阱以便限制其损耗而造成的问题，磁路具有接近于波导的两个相反极性的磁极。第一磁极形成包围波导的第一线，而第二磁极形成围绕所述第一线的第二线。