交叉型天线感应耦合等离子体源放电特性及均匀性

本文介绍了一种交叉型天线射频感应耦合等离子体源,射频天线穿过交叉排列的石英管内置于真空腔体中.本文运用朗谬尔探针方法诊断了放电等离子体的参量及其均匀性,运用发射光谱技术进行了Af谱线[4s'(1/2)0-4p'(1/2)]的发光强度的表征,并使用自制的Rogowski线圈测量了天线中的射频电流变化.结果表明,等离子体放电随着射频输入功率的增加存在着E模式向H模式的转变,H模式放电时发光强度及射频电流明显增大.电子温度随气压的增大而降低,几乎不受功率的影响.该等离子体源所产生的等离子体密度较高,等离子体均匀性在中心±60mm区域内优于90%.     

PECVD镀膜机等离子体静电探针诊断

开发了一个朗缪尔探针等离子体诊断系统,对PECVD真空镀膜机进行了等离子体参数诊断.该镀膜机内的等离子体是电容偶合激发方式的氩等离子体,激发源为射频电源(13.56MHz).在射频功率为40W到140W的范围内,使用该朗缪尔探针对镀膜机中氩等离子体的参数(等离子体密度和电子温度)进行了诊断分析.结果表明:电子温度在2.7eV和6.4eV之间,并且随着射频功率的增加而降低.而等离子体的密度在0.85×1015m-3到8×1016m-3的范围随着射频电源的增加而增加.     

电子回旋共振等离子体源的朗谬尔探针诊断

电子回旋共振(ECR)等离子体以其密度高、工作气压低、均匀性好、参数易于控制等优点在超大规模集成电路工艺中获得了广泛的应用.利用朗谬尔探针对ECR等离子体进行了初步的诊断研究,测量了等离子体的单探针伏安特性并计算出电子温度,电子密度和等离子体电势等参量.实验证明,ECR等离子体源能够稳定地产生电子温度较低的高密度等离子体.     

射频离子源朗缪尔双探针设计

射频离子源具有的复杂电磁环境会干扰甚至使得朗缪尔单探针无法准确获得等离子体参数。双探针具有对等离子体的干扰较小,不需要参考电位等优点,因此更加适用于射频离子源下的等离子体诊断。为了使得朗缪尔双探针更加精确地测量电子温度与离子密度,必需在测量电路中增加针对干扰源频率的滤波电路系统。本文针对射频离子源等离子体诊断设计了探针测量电路,并进行了仿真计算和分析,结果表明:探针的抗干扰能力与测量精度均具有明显的改善。     

射频感应耦合等离子体朗缪双探针诊断分析

采用朗缪探针法对射频感应耦合等离子体进行了诊断分析,得到了圆柱形ICP放电装置的电子密度和电子温度。通过朗缪双探针研究了不同放电气压、不同射频功率、不同放电位置、不同气体组分对等离子体参数的影响。一定功率下,电子密度在30Pa-100Pa之间随气压的增加而增大,在100Pa-160Pa之间随气压的增加而减小,电子温度在30Pa-160Pa之间随气压的增加而减小;一定气压下,电子密度在50W-1900W之间随功率的增加逐渐增大,电子温度在50W-900W之间随功率的增加而减小,在900W-1900W之间随功率的增加而增大。等离子体辉光区域不同位置的电子密度和电子温度各不相同,电子密度大的位置具有较低的电子温度。氩氮混合气体的电子密度随着气压的增加而减小,氮气在混合气体中的比例越高混合气体的电子密度越小;氩氮混合气体相比纯氩有着更高的电子温度,且氮气含量越高混合气体的电子温度也越高。     

Langmuir探针诊断微波ECR非平衡磁控溅射等离子体

利用朗谬尔探针诊断了ECR非平衡磁控溅射等离子体,给出了微观等离子体参量随宏观工艺参量变化关系.实验测得基片架附近等离子体密度达到1010～1011数量级,电子温度在(5～10) eV之间.随溅射靶功率变化,等离子体密度在130W时取得最大值;同样随微波源功率变化,等离子体密度在功率为850W时也达到最大值.电子温度、等离子体空间电位变化与等离子体密度呈相同趋势.     

用于空间辐射主动防护的等离子体发生器设计

等离子引发磁膨胀技术被美国航空航天局推荐为最有工程应用价值的空间辐射主动防护技术。在该技术中,高密度等离子体发生器的设计是其中的关键技术之一。本文设计了一种高密度螺旋波等离子体发生器,采用13.56 MHz射频源激发等离子体天线,并将该等离子发生器偏心放置在表面磁感应强度为0.1 T的柱状永久磁铁内,以氩气为工作气体进行了真空舱磁膨胀实验。利用朗缪尔探针,对发生器产生的等离子体密度及温度随输入功率的变化进行了测量,该发生器成功地引发了磁铁磁场膨胀。     

无声放电等离子体的光谱诊断

无声放电是一种非平衡态的、非稳定的和不均匀的放电 ,它被称作等离子体也是从时间平均的角度来考虑的。对这种非稳定的等离子体一直缺少一种有效的诊断手段。通过理论分析和实验提出用探针 光谱诊断技术测量无声放电等离子体的电子温度。气体放电中的光发射谱线是与等离子体的电子温度有关的。在直流放电的条件下 ,电子温度可通过朗谬尔探针的方法获得。如果能在同一放电系统中比较无声放电与直流放电的光谱数据 ,而直流放电的电子温度已知 ,则可以从比较当中得出无声放电电子温度的信息。本文通过这一方法给出了一个实验无声放电系统的电子温度与气体压强的关系。     

等离子体化学的气相沉积金刚石膜过程中光发射谱和朗谬尔探针原位诊断

报道了利用光发射谱（OES）和朗谬尔探针对热阴极直流放电等离子体化学气相沉积金刚石薄膜的等离子体条件进行原位研究的部分结果,研究了几种过程参数变化中等离子体状态,并与金刚石膜的沉积相联系。当CH4浓度变化时,CH基团的发射强度和电子密度ne的变化表现出相似趋势,均出现一极大值。而在高CH4浓度,C2的发射出现。在气压变化过程中,CH的发射强度和ne均随气压的升高而下降,C2的发射强度变化不大。用OES和朗谬尔探针测量的电子温度Te所显示的结果是一致的。在这些过程中,电子碰撞应该是CH发射的主要机制,C2的发射应该来源于化学发光或热激发。     

碳氟感应耦合等离子体的SiO2介质刻蚀的研究

使用感应耦合等离子体技术,通过改变源气体流量比R(R=[C4F8]/{[C4F8] [Ar]})、射频源功率、自偏压等条件进行了SiO2介质刻蚀实验研究。碳氟等离子体的特征由朗谬探针和发射光谱技术来表征。结果表明,SiO2的刻蚀速率随放电源功率和射频自偏压的增大而单调上升,与R的关系则存在R=8%处的刻蚀速率峰值。C2基团的发射谱线强度随R的变化类似于SiO2刻蚀速率对R的依赖关系,对此给出了解释。在此基础上,对SiO2介质光栅进行了刻蚀。结果显示,在较大的R及自偏压等条件下,刻蚀后的槽形呈轻微的锥形图案,同时光刻胶掩膜图形出现分叉。结合扫描电镜技术对此进行了分析,认为光刻胶表面与侧面的能量传递和聚合物再沉积是导致出现上述现象的原因。