低气压射频容性放电中二次电子和气体压强对等离子体特性影响的数值研究

发布时间：2020-12-09 00:11

　　容性耦合等离子体对等离子体刻蚀和材料表面改性有重要应用,因此长期以来一直都是研究的热点。容性耦合等离子体被广泛应用于等离子体化学沉积系统、射频溅射技术等工艺中的同时,也面临着许多新的考验,比如对刻蚀技术的刻蚀效率和各向异性的要求越来越高,而传统的单频容性耦合等离子体技术已经不能很好地实现对离子通量和能量的独立控制。基于人们对等离子体材料表面进行处理和改性日益增长的新要求,目前采用的解决方法是利用双频放电。在双频容性耦合等离子体放电中,高频电源决定了等离子体的离子密度,而低频电源可以用来调制等离子体鞘层中的离子能量。双频放电中的各种放电参数,特别是双频驱动频率和气体压强等对放电技术有着至关重要的影响,深入地研究这些影响有利于进一步提高生产工艺水平。为此,本文采用了数值模拟方法对低气压氩气射频辉光容性耦合等离子体放电过程进行了研究,系统的研究了气体压强和双频频率的改变对放电中各个物理量影响的物理机理。容性耦合等离子体放电中有两种不同的电子加热机理,分别为电子欧姆加热和电子压强加热。电子加热机理主要取决于一系列诸如电极间距、气体压强、驱动频率、放电电压等放电条件。而在放电过程中,二次电子发射... 

【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】：108 页

【学位级别】：博士

【部分图文】：

图１．２等离子体刻蚀工艺步骤［２］

体温度低且密度均匀，适合进行大面积的材料表面处理，更容易产生大量稳定的等离子??１．２．３辉光放电的原理及产生条件??简单的辉光放电装置如图１．３所示。通过调节电源电压和限流电阻器使中性气体开??始电离，放电腔内会产生大量的电子，正离子和负离子，他们在两极板间电场的作用下??发生迁移和扩散运动，这样就形成了放电电流。辉光放电是一种非平衡态等离子体技术，??其中电子的平均能量高于离子和中性粒子的平均能量，电子在电场中被加速，所获得的??能量通过碰撞，电离，激发等形式传输给中性粒子。图１．４为等离子体放电伏安特性曲??线，当管内的电压增大到击穿电压ＶＢ时，放电就会从非自持状态过渡到自持放电状态，??从而使放电持续进行。在辉光放电区域，电子数密度和电子能量足够髙，使得被激发的??－４－??

?＇ＣＯＩＬ?ＶＡＣＵＵＭ??ＳＹＳＴＥＭ??图１．?６感性耦合等离子体源结构装置示意图［１４］。??Ｆｉｇ．?１．６?Ｉｎｄｕｃｔｉｖｅｌｙ?Ｃｏｕｐｌｅｄ?Ｐｌａｓｍａ?ｇｅｎｅｒａｔｏｒ＾１４］．??图１．?７为电子回旋共振等离子体源结构装置示意图。ＥＣＲ装置的放电机理是外加电??磁场频率接近于电子回旋运动频率，从而产生共振，将微波能量转换成气体分子的内能，??使得气体电离来产生等离子体。如果微波的输出功率选择恰当，还可以使气体击穿，从??－８－??


本文编号：2905929