單頻容性耦合等離子體源
文章出處:等離子清洗機廠家 | 深圳納恩科技有限公司| 發表時間:2023-05-22
單頻容性耦合等離子體(Single-Frequency Capacitively Coupled Plasma,SF-CCP)源,最初被應用于第一代等離子體刻蝕機,主要進行反應性離子刻蝕。單頻容性耦合放電的實驗裝置如圖1.1所示,通常由一對平行的金屬電極和一個真空腔體組成,其中一個電極接地,在另一個電極上施加射頻偏壓。兩側電極前的鞘層內部存在準靜電場,腔體內的初始電子在射頻電場的作用下加速并獲得能量,轟擊氣體使其電離,產生更多的電子、離子以及活性基團粒子,從而形成動態平衡的低溫等離子體。典型的外部控制參數如下:電源頻率為13.56MHz,工作氣壓為10~100mTorr,電極間距為2~10cm。等離子體密度一般為109~1011cm-3,電子溫度在3eV左右。
圖1.1 單頻容性耦合等離子體源
在容性耦合放電中,射頻電源通過兩種途徑將能量傳遞給等離子體,即碰撞加熱和無碰撞加熱。碰撞加熱主要發生在體等離子體區,體區中的電子受到射頻電場的加速而獲得能量,之后通過電子碰撞反應將能量轉移給中性粒子,從而加熱等離子體,這種通過電子-中性粒子碰撞加熱等離子體的方式也被稱為歐姆加熱。無碰撞加熱集中在鞘層附近,當射頻鞘層以一定的速度向體等離子體區擴張時,會把從體區流向鞘層邊界的低能電子反彈回體區,并將能量轉移給這些電子,這些被反彈的電子進入體區后,繼續電離背景氣體,這種通過鞘層快速振蕩反彈電子的加熱方式也被稱為隨機加熱。通常來講,當工作氣壓較高(>10Pa)時,碰撞加熱占主導地位;當工作氣壓較低(<10Pa)時,無碰撞加熱占主導地位。