[實用新型]一種磁鐵磁場裝置

有效

• 申請號: 200720032543.7
• 申請日: 2007-08-21
• 公開（公告）號: CN201072680Y
• 公開（公告）日: 2008-06-11
• 發明（設計）人: 吳振宇;楊銀堂;周端;俞書樂;汪家友;付俊興
• 申請（專利權）人: 西安電子科技大學
• 主分類號: H01F7/00
• 分類號: H01F7/00;H05H1/46
• 代理公司: 陜西電子工業專利中心
• 代理人: 王品華;黎漢華

技術領域

本實用新型涉及磁場裝置，特別涉及一種采用環形相間排列的三組梯形Nd-Fe-B磁鐵和處于圓心位置的圓形磁鐵所形成的磁鐵磁場裝置。

背景技術

電子回旋共振ECR等離子體具有工作氣壓低、密度高、離化率高、大面積均勻、工藝設備簡單、可穩定運行和參數易于控制等優點，可以實現低溫高效無污染的表面處理，在IC制造工藝中有著巨大的應用潛力。ECR是指當輸入的微波頻率ω等于電子回旋頻率ω_ce時發生共振，微波能量耦合給電子，獲得能量的電子電離中性氣體分子產生放電的過程。通過調節磁場，使得在放電室的某一區域達到共振條件，這個區域稱為ECR區。ECR磁場是實現高質量ECR等離子體源的關鍵因素之一。在2.45GHZ微波功率源的系統中，電子回旋共振需要的磁場是0.0875T。

現有ECR磁場有兩種基本類型：一是采用電流線圈磁場，二是采用永磁材料的分布磁場型。常見的電流線圈磁場的ECR等離子體設備結構如圖1所示。微波101通過波導102饋入反應室，電流線圈103和104產生所需磁場，等離子體在ECR區產生并被輸運到襯底105上，殘余氣體被真空泵106抽走。電流線圈磁場需要多路大功率直流電源，輸出電流為30～100A，因此使得電流線圈ECR等離子體設備體積龐大，功耗增加，工藝控制復雜，且成本上升。常見的永磁分布型磁場ECR等離子體設備結構如圖2所示。微波1001通過波導1002饋入反應室，永磁磁鐵1003和輔助電流線圈1004提供所需磁場，等離子體在ECR區產生并被輸運到襯底1005上，殘余氣體被真空泵1006抽走。磁鐵磁場ECR等離子體源具有面積大、結構緊湊、體積小、成本低和易于擴展等優點，但是由于現有計數中大多磁鐵磁場排列設計計數僅依賴經驗，缺乏理論計算基礎，導致磁場分布的均勻性較差，并且磁鐵磁場的強度也偏小，通常需要輔助電流線圈1004提供輔助磁場來增強磁場強度并提高磁場均勻性。這些因素都限制了其在大面積平面加工工藝中的應用。

實用新型的內容

本實用新型的目的在于避免上述已有技術的不足，提供一種磁場裝置，以獲得均勻性好、體積小、正面磁場強度高、安裝組合簡單的磁鐵磁場裝置，可作為電子回旋共振等離子體源設備的部件。

實現本實用新型目的的技術方案是：利用新型高磁能積塊狀永磁磁鐵通過環形相間排列而形成大面積高強度磁鐵磁場，利用屏蔽板提供磁鐵組合固定的基礎，并增強正面磁場強度，屏蔽磁場對外界影響，利用無磁模板對各磁鐵單元起固定和限位作用，保證磁場組合的安裝固定。

整個裝置的結構包括磁鐵和無磁模板，其中無磁模板為圓盤形狀，該圓盤的圓心處設有圓形固定孔，圓盤的圓周上等間隔分布有梯形固定孔，每個孔上固定有磁鐵，磁鐵底面與無磁模板底面處于同一水平面。

所述的無磁模板下方設有屏蔽板，該屏蔽板通過磁鐵的吸力與無磁模板相固定。

所述的無磁模板的圓周上等間隔分布有三圈或者四圈梯形固定孔，每個固定孔與磁鐵緊配合。

所述的三圈梯形固定孔在圓盤上由圓心向外依次以角度θ₁、θ₂、θ₃等間隔分布，其中，θ₁∶θ₂∶θ₃＝4∶2∶1。

所述的四圈梯形固定孔在圓盤上由圓心向外依次以角度θ₁、θ₂、θ₃、θ₄等間隔分布，其中，θ₁∶θ₂∶θ₃∶θ₄＝8∶4∶2∶1。

所述的磁鐵采用Nd-Fe-B材料，無磁模板采用無磁不銹鋼材料，屏蔽板采用鐵材料。

本實用新型具有如下優點：

(1)環形相間排列的磁鐵和處于圓心位置的磁鐵產生的平面分布式磁鐵磁場強度均勻性得到了大幅提高；

(2)屏蔽板不僅提供了磁鐵組合固定的基礎，而且增強了正面磁場強度，同時屏蔽磁場對外界的影響；

(3)無磁模板和屏蔽板組合使用，在模板上按磁鐵的形狀和分布方式切割出相同形狀、大小和分布的固定孔，減小了由于高磁場強度磁鐵單元之間較強的相互作用力對磁鐵的固定和安裝造成的困難，簡化了其安裝組合過程；

(4)由于避免了電流線圈磁場，因此采用本實用新型提供的磁鐵磁場裝置的等離子體設備的能耗和體積都顯著減小。

下面結合附圖和實施方式對本實用新型作進一步詳細說明。

附圖說明