發(fā)布時間：2020-06-04 16:37

【摘要】：容性耦合等離子體(CCP)源具有結構簡單、能夠產(chǎn)生大面積的等離子體等優(yōu)勢,被廣泛應用于材料處理工藝,比如半導體制造業(yè)和平板顯示器工業(yè)中的等離子體刻蝕以及等離子體增強化學氣相沉積(PECVD)工藝。由于等離子體中高能電子的激發(fā)動力學行為對等離子體中各種復雜的化學反應速率和活性基團的濃度有很大的影響,所以研究等離子體中高能電子的動力學行為具有重要的實際意義與理論參考價值。隨著半導體和微電子工藝的發(fā)展,刻蝕槽內的充電效應以及等離子體對晶圓造成的損傷在所難免,因此人們在雙頻容性放電的基礎上提出了脈沖調制等離子體來緩解刻蝕槽內電荷積累效應以及減小對晶圓的損傷。本文采用相分辨發(fā)射光譜法研究了脈沖調制射頻容性耦合Ar以及Ar/CF_4混合氣體放電中高能電子的激發(fā)動力學行為。實驗中研究了放電功率、工作氣壓和脈沖占空比對高能電子激發(fā)動力學的影響。實驗結果表明,在Ar氣脈沖放電中,隨著放電功率或者氣壓的增加,在脈沖開啟階段,等離子體進入穩(wěn)態(tài)的時間縮短,并且在脈沖初期等離子體中的電子激發(fā)速率比較高。在較高的氣壓或者射頻功率下,離子轟擊驅動電極表面會誘導二次電子發(fā)射,從而引起激發(fā)。我們發(fā)現(xiàn)在電正性氣體Ar氣脈沖放電初期,由于等離子體密度較低,電場可以滲透到放電中心區(qū)域,產(chǎn)生體區(qū)加熱模式。隨著放電的持續(xù),電子密度不斷增加,體區(qū)電場不斷減弱,體區(qū)加熱模式會逐漸向鞘層加熱模式過渡。在Ar/CF_4混合氣體放電中,由于電負性氣體CF_4的摻入,等離子體中F~-離子含量增加,電子密度降低。為了維持一定的電流流經(jīng)放電區(qū)域,體區(qū)的遷移電場不斷增大,電子在增強的體區(qū)電場的作用下獲得較高的能量,導致體區(qū)的電子激發(fā)速率不斷增大。不同于氬氣放電,在脈沖放電的不同階段,CF_4等離子體一般運行于體區(qū)加熱模式。
【學位授予單位】：大連理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2018
【分類號】：O53

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