双频容性耦合等离子体简介课件.ppt

双频容性耦合等离子体 * 容性耦合和感性耦合等离子体放电 CCP：放电空间相对于电源为电容区域，依靠两端形成的电场供电 ICP：放电空间相对于电源处在电感内，依靠激发磁场感应出的环形电场供电 * 研究双频容性耦合等离子体的意义 在传统的单频容性耦合等离子体中，如果想要提高等离子体密度，就需要提高施加的偏压，这样会导致离子获得更高的能量，高能离子轰击到用于刻蚀的基片上时会损害基片。但不施加高偏压，会使等离子体密度不高，刻蚀速率低。 寻求解决办法： 实现等离子体密度和离子能量的分别控制 * 单频容性耦合等离子体源示意图 双频容性耦合等离子体 Dual-Frequency Capacitively Coupled Plasma（DF-CCP） 双频容性耦合等离子是近年来发展起来的一种新型等离子体源，由于采用了一个高频电源和一个低频电源共同驱动等离子体，可以实现相对独立的控制到达基片上离子的通量和能量，因而可能在纳米线宽电子器件的刻蚀加工中得到应用。 * 双频容性耦合电源示意图 * 双频容性耦合等离子体源示意图 双频容性耦合等离子体 在电源偏压Vrf一定的条件下，等离子体密度n正比于电源频率ω的平方，即 * 结论：DF-CCP源中高频电源的频率决定了等离子体的离子密度。 双频容性耦合等离子体 * 在极板相邻的区域会产生等离子体鞘层，形成一个电场强度E很大，方向从等离子体区域指向极板的鞘层电场，由于离子运动速度慢，其穿越鞘层电场所用时间大于高频源的周期，因此离子只响应高频平均电场，故而高频源对离子能量的控制有限。为有效控制鞘层区域中离子的运动，需要降低电源的频率。 结论：DF-CCP源中低频电源决定了等离子体的离子能量。 双频容性耦合等离子体 由于DF-CCP是双频共同驱动等离子体，因此两个电源会在一定程度上互相干扰（即耦合），但满足一定条件时，高低频电源会实现解耦。 * 满足上式时，高频电源可以产生更高密度的等离子体 满足上式时，低频电压控制了到达基片上的离子的能量 双频容性耦合等离子体 当高频电源和低频电源的频率相差很大，即满足下式时 可以同时满足 实现解耦 根据计算机模拟，当ωLF/ωHF≤0.1时，可以实现解耦 * DF-CCP中N2和N2+的TR和TV随低频功率的变化 * 高频功率100W，放电气压5Pa时，N2和N2+的转动温度和振动温度随低频功率的变化 结论： 低频功率的增加对N2+的转动和振动温度影响比N2大 DF-CCP中N2和N2+的TR和TV随高频功率的变化 * 低频功率30W，放电气压5Pa时，N2和N2+的转动温度和振动温度随高频功率的变化 结论： 高频功率的增加对N2的转动和振动温度影响比N2+大 DF-CCP中N2和N2+的TR和TV随放电气压的变化 * 高频功率为100W，低频功率30W，N2和N2+的转动温度和振动温度随放电气压的变化 结论： N2+和N2的振动温度随气压增大而减小 N2+和N2的转动温度随气压增大而缓慢上升