论文摘要
射频感性耦合等离子体源可以在较低的射频电压下产生密度较高的等离子体、独立控制等离子体密度和入射到基片台上的离子能量,且不存在电极干扰。近年来,被广泛应用于半导体芯片刻蚀、薄膜沉积及材料加工等领域。随着芯片面积变得越来越大,刻蚀线宽变得越来越细,对等离子体技术提出了更高的要求。这些工艺需求的提高,不仅仅是一个技术问题,更重要的是需要对等离子体工艺进程中涉及到的一些复杂的物理问题进行深入研究。例如,外界放电参数对等离子体状态参数的调控,以及等离子体状态参数与工艺过程的关系等。而射频感性耦合等离子体源中等离子体的产生和维持主要是通过射频电流感应而来的时变电磁场加速电子与中性粒子发生非弹性碰撞来实现的,其中驱动频率的大小直接影响感应电场的强弱。因此,驱动频率作为产生和维持等离子体的一个重要参数,与等离子体源的性能密切相关。基于此,本文详细研究了驱动频率为13.56 MHz(高频)和2 MHz(低频)柱状感性耦合等离子体的特性。首先,在高频和低频分别驱动放电的条件下,利用Langmuir双探针测量了柱状感性耦合等离子体中电子密度和电子温度随输入功率的变化。实验结果表明:在高频和低频放电中,输入功率的增加对等离子体参数产生了不同的影响。高频放电中,输入功率主要提升了电子密度,低频放电中则主要提升电子温度。其次,本文详细研究了高频和低频放电中电子密度和电子温度的径向分布规律。固定气压为10 Pa,分别由高频和低频驱动时,电子密度的径向分布均为“凸型”。而电子温度的分布差异较为明显,高频驱动时电子温度在腔室中心较为平坦,在边缘略有上升;低频驱动时,电子温度随径向距离的增加而逐渐降低。继续升高气压到100 Pa,发现不论高频还是低频放电,电子密度的径向分布均从“凸型”转变为“马鞍形”,较低气压时电子密度的均匀性有了一定的提升,而低频的均匀性更好。最后,为了进一步研究高低频放电中,外界参数对电子密度和电子温度的影响。在与Langmuir双探针测量条件相同的情况下,利用发射光谱诊断的方式,采集了氩等离子体的发射光谱图,并利用分支比法间接计算了亚稳态粒子的数密度及其空间分布,发现电子温度的径向分布总是与亚稳态粒子的径向分布相反。
论文目录
文章来源
类型: 硕士论文
作者: 张改玲
导师: 任春生
关键词: 感性耦合等离子体,双探针,发射光谱,等离子体参数
来源: 大连理工大学
年度: 2019
分类: 基础科学
专业: 物理学
单位: 大连理工大学
分类号: O53
DOI: 10.26991/d.cnki.gdllu.2019.000911
总页数: 57
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相关论文文献
- [1].13.56 MHz/2 MHz柱状感性耦合等离子体参数的对比研究[J]. 物理学报 2019(10)
标签：感性耦合等离子体论文; 双探针论文; 发射光谱论文; 等离子体参数论文;