[实用新型]一种磁铁磁场装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及磁场装置，特别涉及一种采用环形相间排列的三组梯形Nd-Fe-B磁铁和处于圆心位置的圆形磁铁所形成的磁铁磁场装置。

背景技术

电子回旋共振ECR等离子体具有工作气压低、密度高、离化率高、大面积均匀、工艺设备简单、可稳定运行和参数易于控制等优点，可以实现低温高效无污染的表面处理，在IC制造工艺中有着巨大的应用潜力。ECR是指当输入的微波频率ω等于电子回旋频率ω_ce时发生共振，微波能量耦合给电子，获得能量的电子电离中性气体分子产生放电的过程。通过调节磁场，使得在放电室的某一区域达到共振条件，这个区域称为ECR区。ECR磁场是实现高质量ECR等离子体源的关键因素之一。在2.45GHZ微波功率源的系统中，电子回旋共振需要的磁场是0.0875T。

现有ECR磁场有两种基本类型：一是采用电流线圈磁场，二是采用永磁材料的分布磁场型。常见的电流线圈磁场的ECR等离子体设备结构如图1所示。微波101通过波导102馈入反应室，电流线圈103和104产生所需磁场，等离子体在ECR区产生并被输运到衬底105上，残余气体被真空泵106抽走。电流线圈磁场需要多路大功率直流电源，输出电流为30～100A，因此使得电流线圈ECR等离子体设备体积庞大，功耗增加，工艺控制复杂，且成本上升。常见的永磁分布型磁场ECR等离子体设备结构如图2所示。微波1001通过波导1002馈入反应室，永磁磁铁1003和辅助电流线圈1004提供所需磁场，等离子体在ECR区产生并被输运到衬底1005上，残余气体被真空泵1006抽走。磁铁磁场ECR等离子体源具有面积大、结构紧凑、体积小、成本低和易于扩展等优点，但是由于现有计数中大多磁铁磁场排列设计计数仅依赖经验，缺乏理论计算基础，导致磁场分布的均匀性较差，并且磁铁磁场的强度也偏小，通常需要辅助电流线圈1004提供辅助磁场来增强磁场强度并提高磁场均匀性。这些因素都限制了其在大面积平面加工工艺中的应用。

实用新型的内容

本实用新型的目的在于避免上述已有技术的不足，提供一种磁场装置，以获得均匀性好、体积小、正面磁场强度高、安装组合简单的磁铁磁场装置，可作为电子回旋共振等离子体源设备的部件。

实现本实用新型目的的技术方案是：利用新型高磁能积块状永磁磁铁通过环形相间排列而形成大面积高强度磁铁磁场，利用屏蔽板提供磁铁组合固定的基础，并增强正面磁场强度，屏蔽磁场对外界影响，利用无磁模板对各磁铁单元起固定和限位作用，保证磁场组合的安装固定。

整个装置的结构包括磁铁和无磁模板，其中无磁模板为圆盘形状，该圆盘的圆心处设有圆形固定孔，圆盘的圆周上等间隔分布有梯形固定孔，每个孔上固定有磁铁，磁铁底面与无磁模板底面处于同一水平面。

所述的无磁模板下方设有屏蔽板，该屏蔽板通过磁铁的吸力与无磁模板相固定。

所述的无磁模板的圆周上等间隔分布有三圈或者四圈梯形固定孔，每个固定孔与磁铁紧配合。

所述的三圈梯形固定孔在圆盘上由圆心向外依次以角度θ₁、θ₂、θ₃等间隔分布，其中，θ₁∶θ₂∶θ₃＝4∶2∶1。

所述的四圈梯形固定孔在圆盘上由圆心向外依次以角度θ₁、θ₂、θ₃、θ₄等间隔分布，其中，θ₁∶θ₂∶θ₃∶θ₄＝8∶4∶2∶1。

所述的磁铁采用Nd-Fe-B材料，无磁模板采用无磁不锈钢材料，屏蔽板采用铁材料。

本实用新型具有如下优点：

(1)环形相间排列的磁铁和处于圆心位置的磁铁产生的平面分布式磁铁磁场强度均匀性得到了大幅提高；

(2)屏蔽板不仅提供了磁铁组合固定的基础，而且增强了正面磁场强度，同时屏蔽磁场对外界的影响；

(3)无磁模板和屏蔽板组合使用，在模板上按磁铁的形状和分布方式切割出相同形状、大小和分布的固定孔，减小了由于高磁场强度磁铁单元之间较强的相互作用力对磁铁的固定和安装造成的困难，简化了其安装组合过程；

(4)由于避免了电流线圈磁场，因此采用本实用新型提供的磁铁磁场装置的等离子体设备的能耗和体积都显著减小。

下面结合附图和实施方式对本实用新型作进一步详细说明。

附图说明