21215.大面積甚高頻容性耦合等離子體均勻性實驗研究

1、碩士學(xué)位論文ExperimentalStudiesonUniformityofLargeAreaVeryHighFrequencyCapacitiveCoupledPlasma學(xué)號：21202025大連理工大學(xué)DalianUniversityofTechnology大連理工大學(xué)碩士學(xué)位論文摘要甚高頻(Ver)，HighFrequency，VHF)容性耦合等離子體(CapacitivelyCoupledPlasma，CCP)具有密度高、離

2、子轟擊能量低等特點，被廣泛地應(yīng)用于半導(dǎo)體芯片的等離子體刻蝕、太陽能電池的薄膜沉積工藝中。在薄膜太陽能電池的制造中，為了沉積大面積多晶硅薄膜以及同時降低成本，要求不斷增大放電電極面積。在VHF段，大面積電極的尺寸與電磁波四分之一波長相當(dāng)，電磁效應(yīng)開始影響大面積VHF放電的均勻性。影響放電均勻性的主要電磁效應(yīng)有：駐波效應(yīng)(StandingWaveEffect)、趨膚效應(yīng)(SkinEffect)。除電磁效應(yīng)外，靜電場造成的邊角效應(yīng)(EdgeE

3、ffect)，驅(qū)動電極與側(cè)壁放電也是影響均勻性的主要因素。本文采用發(fā)射光譜(OpticalEmissionSpectrum，OES)方法，在不同放電條件下研究了邊角效應(yīng)和側(cè)壁放電對甚高頻等離子體空間均勻性的影響。在本實驗系統(tǒng)中，低功率、低氣壓的情形下，在極板邊緣處放電強度高于極板內(nèi)的放電。這種空間分布的不均勻性主要是邊角效應(yīng)和等離子體對側(cè)壁接地放電引起的。邊角效應(yīng)是由放電極板邊緣的棱角導(dǎo)致電場增強，從而導(dǎo)致等離子體放電增強；等離子體對側(cè)

4、壁接地放電是由于等離子體放電腔室側(cè)壁接地，等離子體對側(cè)壁接地放電產(chǎn)生的。實驗通過在側(cè)壁內(nèi)側(cè)加入絕緣介質(zhì)板，使放電極板邊緣處等離子體的放電強度到了一定的減弱，根據(jù)對實驗數(shù)據(jù)分析，等離子體對側(cè)壁接地放電是影響等離子體放電空間分布的主要原因。而影響等離子體側(cè)壁處放電較強的主要原因是等離子體放電回路的阻抗。在等離子體中有兩路接地回路，一是放電極板接地回路，二是等離子體側(cè)壁接地回路。等離子體在邊緣處放電腔是在等離子體對兩路接地回路放電競爭中，等離

5、子體側(cè)壁接地回路的阻抗小，因此在競爭中等離子體對側(cè)壁回路的放電更強，從而導(dǎo)致等離子體在邊緣處的放電強度相對較高。在側(cè)壁內(nèi)側(cè)加入絕緣介質(zhì)板，相當(dāng)于在增加側(cè)壁接地回路的阻抗，從而增加了等離子體對極板接地回路的放電，因此減弱了等離子體在邊緣處的放電強度。實驗進一步通過改變放電回路的方法，通過減小放電極板接地回路的阻抗，同樣可以減弱等離子體在邊緣處放電的強度。實驗再通過增加接地放電回路中的容抗與感抗得出：在本實驗系統(tǒng)中，等離子體放電回路中容抗對