双频容性耦合等离子体的光谱诊断研究

发布时间：2021-10-27 15:30

　　双频容性耦合等离子体（Dual-frequency capacitively coupled plasma, DF-CCP）源是半导体工业中重要的刻蚀设备。双频容性耦合等离子体源由两个不同频率的射频源共同驱动,其中高频源主要用于产生高密度的等离子体,低频源用来控制离子在鞘层中的运动特性,从而实现对等离子体密度和离子能量的单独控制。这样双频容性耦合等离子体源就克服了单频容性耦合等离子体源的不足,能获得很好的刻蚀速率和均匀性。由于它具有可以产生大面积均匀的等离子体、操作容易、结构简单和成本较低的优点,所以它符合工业生产上的要求,DF-CCP源在新一代的半导体刻蚀机中被广泛应用。双频容性耦合等离子体源的各物理参量以及物理过程对等离子体刻蚀工艺有直接的影响,有必要对其进行深入细致的研究。本论文采用发射光谱法和吸收光谱法对双频容性耦合等离子体在各种条件下的放电特性进行了实验研究,其中包括电子温度、气体温度、等离子体空间均匀性和粒子密度等对于等离子体应用具有重要意义的参数。应用发射光谱法对双频容性耦合等离子体的光谱进行研究,就得到电子温度和气体温度。采用改进的波尔兹曼图形法对氩等离子体的电子温度（... 

【文章来源】：大连理工大学辽宁省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：112 页

【学位级别】：博士

【文章目录】：
摘要
Abstract
引言
1 绪论
    1.1 等离子体简介
        1.1.1 等离子体的分类
        1.1.2 等离子体的应用
    1.2 等离子体的产生
        1.2.1 介质阻挡放电
        1.2.2 微波和射频放电
    1.3 等离子体诊断方法
        1.3.1 静电探针法
        1.3.2 质谱法
        1.3.3 光谱法
    1.4 双频容性耦合等离子体研究进展
        1.4.1 双频源耦合问题
        1.4.2 双频容性耦合等离子体均匀性
        1.4.3 双频容性耦合等离子体电子加热机制
        1.4.4 离子轰击基片的能量和角度分布
        1.4.5 双频容性耦合等离子体气体温度
        1.4.6 双频容性耦合碳氟等离子体的特性
        1.4.7 双频容性耦合等离子体研究中存在的问题
    1.5 本论文的选题和研究思路
2 实验装置和实验方法
    2.1 双频等离子体发射光谱诊断装置
        2.1.1 射频电源
        2.1.2 反应器和电极结构
        2.1.3 配气和真空系统
        2.1.4 光谱测试系统
        2.1.5 光探针-径向空间分辨诊断装置
        2.1.6 其他测试系统
    2.2 吸收光谱实验装置
        2.2.1 氙灯
        2.2.2 滤光片
        2.2.3 光束准直系统
        2.2.4 探测器
3 发射光谱法测定等离子体温度和氟原子数密度
    3.1 氩等离子体电子温度的测量
        3.1.1 计算方法
        3.1.2 放电气压的影响
        3.1.3 低频功率的影响
        3.1.4 高频功率的影响
        3.1.5 气体流率的影响
        3.1.6 放电平衡时间的影响
    3.2 CF_4等离子体气体温度的测定
        3.2.1 气体温度拟合方法
        3.2.2 气体温度拟合结果
    3.3 内标法测定氟原子密度
        3.3.1 内标法测定氟原子密度方法
        3.3.2 放电气压的影响
        3.3.3 低频功率的影响
        3.3.4 高频功率的影响
    3.4 本章小结
4 空间均匀性发射光谱诊断研究
    4.1 径向空间分辨研究
        4.1.1 径向空间分辨测定方法
        4.1.2 放电气压对径向空间分辨的影响
        4.1.3 低频功率对径向空间分辨的影响
        4.1.4 低频频率对径向空间分辨的影响
        4.1.5 高频功率对径向空间分辨的影响
        4.1.6 电极间距对径向空间分辨的影响
    4.2 轴向空间分辨研究
        4.2.1 轴向空间分辨测定装置
        4.2.2 放电气压对轴向空间分辨的影响
        4.2.3 低频功率对轴向空间分辨的影响
        4.2.4 高频功率对轴向空间分辨的影响
    4.3 本章小结
5 吸收光谱法测定CF_2数密度
    5.1 测定CF_2数密度实验方法
        5.1.1 吸收光谱选用谱带
        5.1.2 CF_2自由基发射光谱
        5.1.3 CF_2自由基数密度计算方法
    5.2 测定CF_2数密度实验结果
        5.2.1 放电气压对CF_2数密度的影响
        5.2.2 低频功率对CF_2数密度的影响
        5.2.3 高频功率对CF_2数密度的影响
    5.3 本章小结
6 结论
    6.1 本研究工作所取得的主要成果
    6.2 展望
参考文献
攻读博士学位期间发表学术论文情况
致谢
作者简介


【参考文献】：
期刊论文
[1]Influence of the low-frequency source parameters on the plasma characteristics in a dual frequency capacitively coupled plasma reactor:Two dimensional simulations[J]. Xiang Xu, Hao Ge, Shuai Wang, Zhongling Dai, Younian Wang , Aimin Zhu State Key Lab of Materials Modification by Electron, Ion and Laser Beams, School of Physics and Optoelectronic Technology, Dalian University of Technology, Dalian 116023, China.  Progress in Natural Science. 2009(06)



本文编号：3461883