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《汕头大学》 2001年
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射频辉光放电等离子体空间特性的探针研究

杨坤进  
【摘要】: 等离子体在微电子工业及半导体薄膜材料生长等方面有着广泛 的应用。对不同条件下的辉光放电等离子的放电机理、特性的了解及 诊断是更好地监控等离子体成膜以及刻蚀过程的先决条件。Langmuir 探针是用来诊断等离子体特性的最早的,并且是最重要的手段之一。 这种技术从出现到现在,经历了许多方面的改进,诸如调谐滤波、抑 制探针的射频干扰和中毒效应等,已经发展成为研究等离子体的一种 比较有效的手段。 然而,从众多已发表的文献来看,直接用Langmuir静电探针来测 量等离子体的空间特性还是比较少的,而用诸PECVD系统中,则还未 见到。 在本文中,我们利用实验室已有的调谐探针系统,用简便的探针 位置可移动装置,测量了辉光放电时两个电极之间轴向各点探针的Ⅰ -Ⅴ特性曲线,得到轴向分布的等离子体的重要参数—等离子体电位、 电子平均能量及电子浓度,这对于研究PECVD系统中等离子体的放电 机理及薄膜的成膜机理有着重要的作用。 在对探针特性曲线的数值处理方法上,采用了现成软件Origin5.0 先对其进行光滑处理,然后进行二次微分的方法,取得了良好的效果。 与近来所报道的海顿法,傅立叶变换法相比较,这种方法对于其参数 选取的依赖性更低。 本文研究了等离子体特性参数的轴向分布随外加功率的变化。对 于等离子体的电位的轴向分布,发现其与直流辉光放电的情况有较大 的相似性。我们用射频放电的功率馈送电极的自偏压效应解释了这种 相似性。 对于电子浓度,我们发现,随着外加功率的增加,等离子体的电 子浓度的空间分布从内部高、边缘低的对称性分布转变为从功率馈送 电极处向接地电极处递减的方向性分布。从等离子体内部的电离以及 能量获得的机理分析,认为这种变化是由于功率增大时,离子轰击极 硕士研究生学位论文 板,使极板的二次电子发射效应增强,导致电子加热模式发生转变而 引起的。 而电子温度则随着与馈送功率电极距离的增大而增大,其温度的 梯度随着功率的增大而减小:在同一位置,电子温度随着功率的增大 而减小。电子温度的这些变化与等离于体电位,电子浓度的变化都具 有内在的一致性。
【学位授予单位】:汕头大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2001
【分类号】:O536

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