[实用新型]大面积非金属腔体中射频感性耦合等离子体源

说明书

本实用新型具体涉及一种大面积非金属腔体中射频感性耦合等离子体源，解决现有非金属放电腔体中出现电荷累积，导致放电腔体内等离子体分布不均，等离子体密度不高等问题，其包括放电腔体、放电天线、抽气口、补气口、金属棒和电感；放电腔体为有机玻璃制成的真空负压圆柱腔体；放电腔体的底端设置有抽气口、补气口，抽气口和补气口分别与真空维持系统和工质储供系统连接，将放电腔体内充入工质气体；放电天线紧贴在圆柱形放电腔体侧壁，并与射频源相连接；金属棒插入放电腔体底面中心，金属棒的另一端与电感通过铜线相连接。本实用新型装置将放电腔体中聚集的电荷引入电感中，并在电感中产生动态平衡，有效的将放电腔体内的剩余电荷导出。

技术领域

本实用新型涉及微电子领域，具体涉及一种大面积非金属腔体中射频感性耦合等离子体源。

背景技术

射频感性耦合等离子体已经广泛应用于等离子体刻蚀、薄膜材料制备、集成电路、材料表面改性和气体离子激光器等领域，同时等离子体与电磁波之间的相互作用也成为了研究热点。通常情况下，射频感性耦合等离子体的放电腔体中设置有金属衬底，该金属衬底能够导走放电腔体内的剩余电荷，从而维持放电的稳定性和均匀性。但是，在等离子体与电磁波之间的相互作用研究中，为避免干扰电磁波的传输，经常需要将放电腔体做成全非金属结构，在非金属放电腔体中常会出现电荷累积，从而导致放电腔体内的等离子体分布不均，等离子体密度不高等问题，该问题在大面积射频感性耦合等离子体源中尤为严重。为了解决该问题，通常向放电腔体内引入小面积的金属，为了不影响电磁波的传播，放电腔体中对金属器件的尺寸有严格的限制，所以金属尺寸远小于所研究电磁波的波长，在该尺寸内，金属对电磁波影响较小，可以忽略不计，将金属接地，导走放电腔体内的剩余电荷，然而，该方法由于经过小尺寸金属的电流过大，会在腔体内产生打火放电，损坏该金属器件，经常烧毁连接线，甚至损坏放电腔体，严重影响了等离子体与电磁波相互作用的研究，况且在实际应用环境中，经常缺乏导电地，使得剩余电荷难以导出，无法产生高密度的均匀等离子体。

实用新型内容

本实用新型的目的是解决现有非金属放电腔体中易出现电荷累积，导致放电腔体内等离子体分布不均，等离子体密度不高等问题，提供一种大面积非金属腔体中射频感性耦合等离子体源。

本实用新型的技术方案是：

一种大面积非金属腔体中射频感性耦合等离子体源，包括放电腔体、放电天线、抽气口、补气口、金属棒和电感；所述放电腔体为有机玻璃制成的真空负压圆柱腔体；所述放电腔体的底端设置有抽气口、补气口，所述抽气口和补气口分别与真空维持系统和工质储供系统连接，将放电腔体内充入工质气体；在放电腔体外绕有放电天线，放电天线紧贴在圆柱形放电腔体侧壁，并与射频源通过匹配器相连接；所述金属棒插入放电腔体底面中心，金属棒的另一端与电感通过铜线相连接。

进一步地，所述电感采用铜管绕制，铜管表面镀银。

进一步地，所述金属棒直径为10mm，材质为不锈钢。

进一步地，所述放电天线采用单匝铜带，铜带宽80mm。

进一步地，所述放电腔体的直径为400mm，高150mm。

进一步地，所述放电腔体整体利用密封胶粘合实现密封。

进一步地，所述金属棒与放电腔体之间采用O型圈密封。

进一步地，所述工质气体为惰性气体。

进一步地，所述电感采用直径6mm的铜管绕制。

进一步地，所述金属棒插入放电腔体的深度为10mm。

本实用新型的优点为：

1.本实用新型将放电腔体中聚集的电荷引入电感中，并在电感中产生动态平衡，有效的将放电腔体内的剩余电荷导出，从而解决等离子体分布不均，等离子体密度较低的问题。