电负性容性耦合等离子体的诊断及空心阴极射频放电的研究

【摘要】由于电负性等离子体在微电子工业、光电子器件以及半导体工业上的大量应用，对其性质的研究一直是人们的关注所在。本文主要研究了在40.68MHz单射频激发的容性耦合Ar等离子体中掺入不同的电负性气体O2、Cl2和SF6，形成混合的电负性等离子体。并通过朗缪尔静电探针对其进行诊断测量，对电负性等离子体的参数特性进行了研究分析。另外，自构建了一套13.56MHz激发的基于圆筒型空心阴极射频等离子体放电系统。对空心阴极放电等离子体的放电情况和对晶硅表面的制绒情况进行了研究分析。首先，利用悬浮型的微波共振探针对三种电负性的容性耦合等离子体在不同流量比条件下进行了诊断并与朗缪尔静电探针的实验结果进行了对比分析。验证了朗缪尔静电探针的诊断方法在实验测量范围内的可信度。然后，利用朗缪尔静电探针对三种电负性等离子体在不同气体流量比条件下进行了诊断测量。实验结果表明，在低气压放电单频容性耦合放电Ar等离子体中，电子分布呈现典型的双温Maxwell分布。随着通入电负性气体流量的增加，实验测得的等离子体EEPF出现了高能峰位，形成了低-高能峰的双峰结构，并且等离子体内的体加热会逐渐加剧，高能峰出现了类漂移现象。等离子体内的电子密度也由于电负性气体的通入消耗了大量用于激发和离解的中能电子而急剧下降，等离子体内的冷、热电子密度比也随之下降，尤其是在SF6/Ar等离子体中变化趋势最为明显。等离子体电子温度随着电负性气体流量比的增加而呈上升趋势。最后，通过Shindo法，我们利用朗缪尔静电探针测量了同等条件下O2/Ar、Cl2/Ar和SF6/Ar等离子体电负度并对其进行了对比分析。通过以上实验可以发现电负性气体的特性与等离子体的EEPF和电子密度、电子温度变化息息相关。另外，针对自行开发的基于圆筒型空心阴极射频等离子放电系统，我们首先详细研究了空心阴极放电参量（放电功率和气压、长径比和放电气体种类）对空心圆筒内壁所产生的负偏压的影响；其次，在该空心阴极放电装置中进行了单晶硅表面绒面结构的演变实验。
【作者】洪布双；
【导师】辛煜；
【作者基本信息】苏州大学，等离子体物理，2014，硕士
【关键词】电负性等离子体；朗缪尔静电探针；电子能量几率分布函数；电负度；空心阴极放电；

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