等离子清洗机有电子回旋共振和螺旋波等离子体吗？
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国内技术比较成熟的真空（低压）等离子清洗机包括：电容耦合等离子清洗机（CCP）和电感耦合等离子清洗机（ICP），而微波等离子清洗机相对比较少见。随着半导体产业和新材料等领域的迅猛发展，微波等离子体表面处理技术越来越受到重视。今天我们来探讨一下回旋共振和螺旋波等离子体的原理和特点。 1 电子回旋共振（ECR）等离子体 通过实验我们了解到，在0.1T量级的磁场中以1kW左右的微波（通常采用频率为2.45 GHz）从真空窗入射，即使在很低的压强（0.05 Pa~0.5Pa）条件下也可以生成高密度（1017m-3）的等离子体。能够这样高效的生成等离子体的原因正是等离子体共振现象。利用磁场中电子回旋共振（Electron cyclotron resonance，ECR）的等离子体发生装置模型如图1所示
图1 利用电子回旋共振在低气压下面形成的ECR等离子体 我们知道当有磁场存在时，电子便会在洛仑兹力的作用下作环绕磁力线的回旋运动。这种运动的频率由磁场强度所决定：ωe/2π=eB/2πme（电子回旋频率）。当B=0.0875T时，回旋频率为2.45 GHz。如果从外部施加同一频率的振荡电场，作回旋运动的电子会受到同相位电场的作用而被“直流式”的持续加速。因此，当电场角频率ω与电子回旋角频率ωe一致时，就会发生电子的共振加速，电子因此获得较高的动能，这种现象便被称为电子回旋共振。 利用这个原理的ECR等离子体装置，由于吸收了微波能量的高速电子频繁的引起电离，即便在低气压下也可以获得高密度等离子体。表1给出ECR等离子体与容性射频耦合等离子体的参数比较，从中可以看出 ECR等离子体具有更高的离化效率。ECR等离子体在半导体技术中具有非常重要的应用。
表1 ECR等离子体与RF平板容性等离子体的特性参数比较 2 螺旋波等离子体 据研究，在磁场中给天线通以频率远低于电子回旋频率（ω<<ωc）的高频电流，即使在低气压下也容易地生成高密度的等离子体，这样生成的等离子体叫做螺旋波等离子体（Helicon wave plasma）。图2所示为这种装置的一个实例，天线部分的直径为0.1m左右，在0.01 T量级的弱磁场中对天线输入13.56MHz、1kW的高频信号后就可以在1~5Pa的压强下得到密度为1018~1019m-3的强电离等离子体。这种等离子体的生成机制与被称为螺旋波的波动有着密切的关系。
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