高频电负性容性耦合等离子体在半导体工业中被广泛用于刻蚀半导体晶片和沉积薄膜。本项目利用多种诊断手段系统研究了含有CF4和O2等电负性气体的容性耦合等离子体中电子密度、电子温度、离子能量分布函数(IEDF)和中性活性粒子密度随放电条件的变化规律。主要研究成果有(1)开发了结合碰撞辐射模型和惰性气体发射光谱的光谱诊断方法,该方法可以在1Pa到一个大气压的气压范围内测量放电中的电子密度和电子温度,具有较高的科学意义和应用价值;(2)测量了电负性容性耦合等离子体中的电子密度和电子温度及其随放电条件的变化趋势,解释了电负性放电中的影响电子密度和温度的主要机制;(3)测量了放电中不同的IEDF,并建立了相关模型解释了IEDF中的结构,发现鞘层中的电荷交换和分解反应对IEDF有重大的影响;(4)利用激光吸收光谱得到了He亚稳态原子密度沿电极轴向的空间分布随放电条件变化的规律,并讨论了相关的机制;(5)利用紫外吸收光谱成功测量了CF2活性基团密度的轴向空间分布,解释了影响活性基团密度分布的主要机制。这些成果为进一步的深入研究打下良好的基础,并将为开发新一代高频电容耦合放电设备提供理论依据。
英文主题词Electronegative; capacitively coupled plasma; electron density; electron temperature; ion energy distribution function