發(fā)布時(shí)間：2021-01-18 16:26

　　雙頻容性耦合等離子體（Dual-Frequence Capacitively Coupled Plasmas,DF-CCPs）可以實(shí)現(xiàn)對(duì)轟擊到基片表面的離子通量和能量單獨(dú)控制,從而減緩等離子體刻蝕過(guò)程中刻蝕速率與器件損壞之間的矛盾,因此該技術(shù)廣泛地應(yīng)用于半導(dǎo)體芯片的刻蝕以及等離子體清洗等領(lǐng)域。本文通過(guò)DF–CCP裝置產(chǎn)生了氮?dú)?氧氣等離子體,其中高頻頻率為94.92 MHz,低頻頻率為13.56 MHz,并討論了氮?dú)獾入x子體中電子激發(fā)溫度、氮?dú)夥肿拥恼駝?dòng)溫度T_v和轉(zhuǎn)動(dòng)溫度T_r隨著高頻功率、低頻功率、氣體壓強(qiáng)的變化;還討論了氧氣等離子體中電子激發(fā)溫度、電子密度隨著高頻功率、低頻功率、氣體壓強(qiáng)的變化。第一部分工作,研究了氮?dú)夥烹姷入x子體中電子激發(fā)溫度、氮?dú)庹駝?dòng)溫度以及轉(zhuǎn)動(dòng)溫度隨著高頻（HF）功率、低頻（LF）功率及氣體壓強(qiáng)等物理參數(shù)的變化情況。選擇N II（391.4nm）和N III（394.3nm）譜線,采用雙譜線強(qiáng)度法診斷了不同條件下的電子激發(fā)溫度;采用發(fā)射光譜法計(jì)算氮?dú)獾入x子體的振動(dòng)溫度T_v和轉(zhuǎn)動(dòng)溫度T_r<... 

【文章來(lái)源】：西北師范大學(xué)甘肅省

【文章頁(yè)數(shù)】：63 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

放電裝置示意圖

第3章雙頻容性耦合氮?dú)獾入x子體放電特性24躍遷，從而使得處于激發(fā)狀態(tài)的原子數(shù)目增加，導(dǎo)致譜線強(qiáng)度增加。圖3.1當(dāng)氣體壓強(qiáng)為200mTorr，高頻功率分別為(a)30W和(b)60W時(shí)獲取的不同高頻功率的發(fā)射光譜強(qiáng)度。在固定低頻功率為30W或60W，高頻功率為150W時(shí)，NII(391.1nm)譜線相對(duì)于高頻功率為10W均增加。這是因?yàn)殡娮訌碾妶?chǎng)中獲得的能量隨著高頻功率的增加而增加，在高頻150W時(shí)，率先達(dá)到23.57eV的電離激發(fā)閾值，激發(fā)粒子的數(shù)量增加，因此該線的強(qiáng)度顯著增加。然而，當(dāng)?shù)皖l功率為60W時(shí)，391.9nm的譜線的強(qiáng)度顯著降低。這可能是由于高頻源和低頻源之間的耦合效應(yīng)，低頻功率對(duì)高頻電源產(chǎn)生影響，低頻功率增加，低頻電壓增加，高頻電壓基本保持不變，高能電子的數(shù)目減少，有效電離減少，激發(fā)態(tài)粒子數(shù)目減少，導(dǎo)致391.9nm的譜線強(qiáng)度下降。另一方面，結(jié)合表3.1[10](NationalInstituteofStandardsandTechnology，NIST)也可知，譜線的激發(fā)能越低，譜線相對(duì)強(qiáng)度越高，對(duì)應(yīng)的電離反應(yīng)更容易發(fā)生，這與等離子體中較多的低能電子和較少的高能電子的分布規(guī)律一致[11]。表3.1部分氮分子轉(zhuǎn)移概率和激發(fā)能Wavelength(nm)Transitionprobability(s-1)Excitationenergy(eV)353.522.0810794.39357.362.2110724.38375.396.6710641.69380.351.0310741.68391.907.5710723.57395.591.2110721.95

第3章雙頻容性耦合氮?dú)獾入x子體放電特性253.2.2低頻功率對(duì)發(fā)射光譜的影響圖3.2當(dāng)氣體壓強(qiáng)為200mTorr，高頻功率分別為(a)30W和(b)60W時(shí)獲取的不同低頻功率的發(fā)射光譜強(qiáng)度。圖3.2是使用發(fā)射光譜法在光譜積分時(shí)間為300ms時(shí)獲得的N2等離子體放電的第二正帶譜線系的發(fā)射光譜，(a)和(b)分別是固定高頻功率為30W和60W，相對(duì)光譜強(qiáng)度隨著低頻功率的變化。從圖中可以看出在放電氣體壓強(qiáng)保持200mTorr不變時(shí)，相對(duì)光譜強(qiáng)度隨著低頻功率的變化結(jié)果與高頻功率變化結(jié)果一樣，光譜中未發(fā)現(xiàn)譜線位置移動(dòng)的現(xiàn)象，這與之前的的解釋原因一致。從圖(a)和(b)中都可發(fā)現(xiàn)，隨著低頻功率逐漸增加，氮?dú)馑邢鄬?duì)譜線強(qiáng)度均呈現(xiàn)增加趨勢(shì)。這是因?yàn)殡S著低頻放電功率的增加，低頻電壓線性增加，并且高頻電壓也緩慢增加。這導(dǎo)致等離子體和鞘層之間的隨機(jī)加熱機(jī)制的增加，等離子體區(qū)域中的高能電子的增加，粒子之間的電離碰撞反應(yīng)增加，電離速率增加，因此譜線強(qiáng)度均呈增加趨勢(shì)。但是，與高頻功率對(duì)譜線強(qiáng)度的影響相比，低頻功率的影響較小，這可能是由于高頻功率是直接對(duì)等離子體區(qū)產(chǎn)生影響，促進(jìn)等離子體區(qū)的有效電離。而低頻功率是對(duì)鞘層產(chǎn)生影響，通過(guò)改變鞘層的厚度、高低頻電壓，間接對(duì)等離子體區(qū)產(chǎn)生影響，造成了低頻功率情況下，譜線強(qiáng)度與高頻功率影響的譜線強(qiáng)度相比較低[12,13]。3.2.3氣體壓強(qiáng)對(duì)發(fā)射光譜的影響圖3.3是使用發(fā)射光譜法在光譜積分時(shí)間為300ms時(shí)獲得的N2等離子體放電的第二正帶譜線系的發(fā)射光譜。其中高頻功率和低頻功率都為30W時(shí)，相對(duì)光譜

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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碩士論文
[1]低溫等離子體的發(fā)射光譜診斷研究[D]. 劉耀澤.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2016



本文編號(hào)：2985263