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微波等离子体源
    本发明涉及一种离子注入表面改性、等离子增强沉积及离子氮化的等离子体源。

    目前，广泛使用的用于产生等离子体的设备其结构相当一部分是由微波源产生的。微波经传输系统透过耦合窗传至谐振腔，磁场由线圈产生，磁场强弱由线圈电流调节，当磁场足够强时，在谐振腔内875Gs处发生ECR效应，产生等离子体并扩散到真空室内。此种结构由于微波耦合窗直对真空室且离工艺区太近，工艺状况对其有明显的影响甚至中断工作，并且窗口易受高能粒子的轰击，造成窗口损坏；当进行等离子增强沉积时，窗口也会与工件一起同时被沉积上膜层，当膜层为金属及其化合物时，将严重影响微波的传输，甚至全部返回，造成工作中断，而沉积上的膜层往往不易清理；又由于此结构采用的是普通直波导，波导一侧的气压为大气，不会发生放电，因而放电只发生在真空气氛的放电室中，另外在波导一侧放电还会阻碍微波的进一步传输以及等离子体向真空室的扩散。另外，当所加电磁场达到875Gs时，因为线圈内套着谐振腔(一般＞Φ100mm)，其内径不能太小，所以所用电流一般较大，约100A左右，故体积也比较大。

    本发明的目的是，使窗口免受高能粒子的轰击，不被沉积镀膜，降低线圈电流。

    本发明地技术解决方案是，采用真空弯波导，使石英窗口远离放电室及工艺区，放电只发生在谐振腔一侧；在线圈内腔与波导之间的空间里填充铁芯，并在线圈波导一侧的端头加装铁芯盖，以堵住向外扩散的磁力线，在线圈外围排置导磁条，以形成开口朝向真空室的磁路。

    由于使用了真空弯波导，使石英窗口远离真空室及工艺区，并且由放电室直对石英窗口改为非直对石英窗口，从结构上避免了窗口受高能离子轰击以及沉积膜层的现象，微波石英窗口得到了很好的保护，窗口工作时间由原来的3-4小时提高到可长期连续工作基本不沉积；又由于本发明使用了铁芯和磁路，使谐振腔处的磁场位形发生了不对称的改变，谐振腔一侧得到加强，波导一侧大大减弱，使线圈的工作电流大大降低，由原来的120-140A降到了60-70A，线圈的发热大约减小为原来的1/4。

    图1为现有技术的结构示意图；

    图2为本发明的一种实施例结构示意图；

    图3为本发明的另一种实施例结构的示意图；

    图4为本发明中ECR磁场位形改变的曲线图。

    真空弯波导8接于微波耦合窗3，线圈5与真空弯波导8之间加铁芯10，线圈5的外围加装导磁条11，其端头封装铁芯端盖9，由于线圈5产生的磁感应强度是两端对称的，在放电室一侧产生875Gs时在波导一侧也必将产生875Gs的磁场，在线圈5内腔与波导之间的空间填充铁芯(电工纯铁DT4)，并在线圈5波导8一侧的端头加装铁芯盖9，以堵住向外扩散的磁力线，在线圈5外围排置导磁条11，以形成开口朝向真空室的磁路；通过测量所加电流与产生磁场的关系，便可在适当的电流下(一般比无铁芯时降低很多)确保放电不在波导内发生。因为电工纯铁DT4的磁导率最大可达μ=200000，远远大于空气或真空的磁导率，所以线圈以内弯波导8周围的磁力线大部分从铁芯内部通过(磁场位形的改变如图3所示)，而波导内侧只剩下微弱的磁场，不足以引起放电。而在线圈波导一侧的端面加盖铁芯盖9，磁力线仍被限制在磁路以内，只有在放电室一侧的空间由于是开放磁路，形成了强磁场区，亦即放电区。

    本发明的构成如图2所示，它由微波源1、传输系统2、微波耦合窗3、气体引入环4、线圈5、谐振腔6、真空室7、真空弯波导8、铁芯端盖9、铁芯10及导磁条11组成，铁芯的形状应填满波导与线圈内腔之间的间隙，这样，在波导一侧的磁力线大部分集中到了铁芯内部，波导腔内的磁场很弱，以保证波导内部不发生放电，真空弯波导8的弯转角度可根据需要采用不同的角度，图3给出的是真空弯波导8为180°时的ECR磁场位形改变的曲线图，从图中可以看出不加铁芯与加铁芯后获得的在谐振腔处的磁场位形的改变：谐振腔一侧得到加强，波导一侧大大减弱，线圈电流大大降低。在实际应用中，真空弯波导8使用90°、270°或任一角度都可以获得避免窗口受高能离子轰击以及被沉积膜层的现象。