電感耦合式等離子體產(chǎn)生法（ICP)

電感耦合式等離子體(Inductively．couplede．Plasma，ICP)的工作原理，就是在線(xiàn)圈上加上一個(gè)高頻電源，當(dāng)線(xiàn)圈上的電流改變時(shí)，就可有安培定律知道，當(dāng)感應(yīng)產(chǎn)生一變動(dòng)磁場(chǎng)，同時(shí)可由法拉第定律知道此變動(dòng)之磁場(chǎng)會(huì)感應(yīng)出一個(gè)反應(yīng)方向的電場(chǎng)，此電場(chǎng)會(huì)加速等離子體中的電子而形成一線(xiàn)圈電流相反的二次電流。并且隨著與加于線(xiàn)圈上的電流不斷改變，而感應(yīng)出的電場(chǎng)也不斷改變，這不斷改變電場(chǎng)與平板式高調(diào)波等離子體一樣能用來(lái)加速電子以維持等離子體，所不同的是電場(chǎng)與電極方向不同。在平板式高調(diào)波等離子體中電子因受電場(chǎng)影響而運(yùn)動(dòng)方向垂直于電極，所以會(huì)有許多電子逃離等離子體跑到電極上，使能量消耗在加熱電極上。而在感應(yīng)偶合式等離子中，電子受感應(yīng)電場(chǎng)的影響而使運(yùn)動(dòng)方向與電極平行，因此不會(huì)有太多的電子損耗在電極上，故可以維持線(xiàn)圈周?chē)喈?dāng)高的電子密度。

圖1是電感耦合式射頻等離子體的幾種典型裝置型式。其中(a)是典型的外電極結(jié)構(gòu)，是應(yīng)用最早的電感耦合式結(jié)構(gòu)，其特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、無(wú)電極污染，但由于二次耦合，其耦合效率較低，且等離子均勻性較差；(b)是平面耦合線(xiàn)圈，可產(chǎn)生大面積的等離子體；(c)是內(nèi)電極式結(jié)構(gòu)，由于電感線(xiàn)圈位于等離子中，線(xiàn)圈耦合好，效率高，但電極浸沒(méi)于等離子體中，在電場(chǎng)作用下受到粒子轟擊，線(xiàn)圈尺寸會(huì)發(fā)生變化，同時(shí)容易發(fā)生電極濺射，對(duì)清洗或刻蝕的材料發(fā)生污染，因此這種結(jié)構(gòu)使用時(shí)需要在電感線(xiàn)圈表面包裹介質(zhì)層。

(a) 線(xiàn)圈環(huán)繞型 ; (b) 平板同心螺旋線(xiàn)圈 ; (c) 內(nèi)電極
電感耦合式等離子體產(chǎn)生裝置類(lèi)型

ICP的主要優(yōu)點(diǎn)為：
(1)等離子體密度高、解離率高，能夠在相當(dāng)大的壓力范圍上保持高密度等離子體。
(2)平板式ICP可大面積操作。
(3)ICP等離子體中的電子溫度低、離子動(dòng)能低、等離子體電位低。
(4)等離子體密度及離子轉(zhuǎn)擊基板的動(dòng)能可分開(kāi)控制。
(5)設(shè)備簡(jiǎn)單。

電感耦合式等離子體是利用電感線(xiàn)圈的電磁感應(yīng)效應(yīng)，在線(xiàn)圈內(nèi)部感應(yīng)磁場(chǎng)，帶電粒子在磁場(chǎng)作用下做回旋運(yùn)動(dòng)，在離子移動(dòng)過(guò)程中與氣體分子發(fā)生碰撞并電離，從而形成穩(wěn)定的等離子體。

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電感耦合式等離子體產(chǎn)生法（ICP)