Abstract
電子磁旋共振電漿源是由微波源、導波管、永久磁鐵（或磁線圈）、電漿室（plasma chamber）所構成。經由外加磁場產生一個可以形成電子磁旋共振的區域，對外加2.45 GHz的微波源，共振區的磁場強度需等於875 gauss，如此微波可使電子經由磁旋共振獲得能量，被加速的電子撞擊電漿室中的工作氣體，使其游離形成電漿。此種電子磁旋共振電漿源具有工作氣體壓力低、游離率高、均勻性好等優點。在半導體製程上，提供大面積製程一個很好的選擇。 實驗採用清大工科所電漿實驗室的TM01模態-永磁式ECR電漿源作為研究對象，ECR電漿源是以磁控管產生2.45 Ghz的微波通過875 Gauss磁場引發共振作用形成電漿的實驗裝置。其中，為了隔離負載反射功率對磁控管的傷害，會在磁控管出口加裝環路器(Circulator)以引導反射功率至假負載(dummy load)上發散掉，接著，模式轉換器會將矩形波導中之TE10模式轉換成圓柱形波導中之TM01模式，再傳入電漿放電腔中。 由於歐美先進國家發展ECR電漿源及其相關之半導體製程設備至今已有近30年的歷史，累積了不少經驗並發展出許多不同設計方式，然而，其中許多基本原理由於複雜度高至今未能完全釐清，又因近年來電感式電漿源憑藉其簡易操作特性且穩定性佳而相對吸引工業界的重視，使得ECR電漿源在80年代之研究熱潮至今陷入低潮。 但是，若僅就學術研究觀點視之，ECR電漿源十分適合藉以研究磁化電漿之複雜原理，再加上其具有在10-3~10-5 Torr之高真空環境下工作，更有助於研究高真空電漿之物理及製程應用，可見其未來仍具及大發展潛力。基於以上所述理念，我們特別設計一套TM01模態-永磁式ECR電漿源，希望能藉以更加了解冷電漿在磁場環境中之特性，以及ECR電漿源在大尺寸高真空腔體中之特性。