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单频容性耦合等离子体源

文章出处:等离子清洗机厂家 | 深圳纳恩科技有限公司| 发表时间:2023-05-22
单频容性耦合等离子体(Single-Frequency Capacitively Coupled Plasma,SF-CCP)源,最初被应用于第一代等离子体刻蚀机,主要进行反应性离子刻蚀。单频容性耦合放电的实验装置如图1.1所示,通常由一对平行的金属电极和一个真空腔体组成,其中一个电极接地,在另一个电极上施加射频偏压。两侧电极前的鞘层内部存在准静电场,腔体内的初始电子在射频电场的作用下加速并获得能量,轰击气体使其电离,产生更多的电子、离子以及活性基团粒子,从而形成动态平衡的低温等离子体。典型的外部控制参数如下:电源频率为13.56MHz,工作气压为10~100mTorr,电极间距为2~10cm。等离子体密度一般为109~1011cm-3,电子温度在3eV左右。
单频容性耦合等离子体源
图1.1 单频容性耦合等离子体源

 
在容性耦合放电中,射频电源通过两种途径将能量传递给等离子体,即碰撞加热和无碰撞加热。碰撞加热主要发生在体等离子体区,体区中的电子受到射频电场的加速而获得能量,之后通过电子碰撞反应将能量转移给中性粒子,从而加热等离子体,这种通过电子-中性粒子碰撞加热等离子体的方式也被称为欧姆加热。无碰撞加热集中在鞘层附近,当射频鞘层以一定的速度向体等离子体区扩张时,会把从体区流向鞘层边界的低能电子反弹回体区,并将能量转移给这些电子,这些被反弹的电子进入体区后,继续电离背景气体,这种通过鞘层快速振荡反弹电子的加热方式也被称为随机加热。通常来讲,当工作气压较高(>10Pa)时,碰撞加热占主导地位;当工作气压较低(<10Pa)时,无碰撞加热占主导地位。
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