螺旋波低溫低壓氫等離體Langmuir探針法與發(fā)射光譜法診斷研究.pdf

1、低壓低溫等離子體作為重要的材料加工手段,在微電子、顯示技術、超大規(guī)模集成電路工藝以及新材料等領域中得到廣泛應用。其中在等離子體化學氣相沉積技術(PCVD)薄膜制備過程中,等離子體狀態(tài)直接影響薄膜的品質(zhì)與性質(zhì)。等離子體參數(shù)包括等離子體溫度、等離子體密度、電子能量分布函數(shù)、離子能量以及各種離子和激發(fā)基團狀態(tài)參數(shù)等。因此,為了獲得實驗宏觀參數(shù)與等離子體狀態(tài)參數(shù)之間的關系,為等離子體沉積薄膜提供必要的技術支撐,展開低壓低溫等離子體狀態(tài)研究是一項

2、非常有意義的工作。
　　 螺旋波通過朗道阻尼的方式加熱電子產(chǎn)生螺旋波等離子體,最突出的優(yōu)點是具有非常高的離化率。本文采用螺旋波激發(fā)等離子體方法產(chǎn)生氫等離子體,利用Langmuir探針法與發(fā)射光譜法對螺旋波誘導的低壓氫等離子體進行診斷,測得了氫等離子體I—V特性曲線以及發(fā)射光譜,通過Druyvesteyn理論方法和日冕模型,并運用Boltzmann圖解法,研究螺旋波誘導的低壓氫等離子體電子能量幾率函數(shù)(EEPF)、有效電子溫度(T

3、eff)、電子密度(ne),以及氫原子激發(fā)態(tài)、氫分子的振動、轉動激發(fā)態(tài)隨實驗參數(shù)(如功率(Prf)、氣壓(P)、約束磁場(B)等)的變化規(guī)律。本文特點是在理論分析中利用探針的結果對光譜結果進行分析,真正實現(xiàn)了探針與光譜相結合的方法。結果表明:EEPF隨功率、氣壓和磁場的增加,峰位均由高能緩慢向低能移動；Teff隨功率、氣壓、磁場強度的增加而下降；ne隨射頻功率的增大發(fā)生密度跳躍,隨氣壓的增大表現(xiàn)出先增大后減小的規(guī)律,隨約束磁場強度增加而

4、增加；氫原子激發(fā)溫度隨射頻輸入功率的增加逐漸升高,隨著氣壓的增大降低;隨輸入射頻功率的增大,氫分子振動溫度降低,轉動溫度降低;隨著氣壓的增大,氫分子振動溫度逐漸降低,轉動溫度逐漸升高,并出現(xiàn)波動;隨磁場增加,氫分子振動溫度呈現(xiàn)先降低再增大的趨勢,而氫分子轉動溫度呈現(xiàn)降低-升高-降低-升高趨勢。
　　 計算擬合得到的實驗參數(shù)變化規(guī)律與國內(nèi)外文獻相比較基本一致,參數(shù)值均在可參考范圍內(nèi),表明本實驗結合Langmuir探針法和發(fā)射光譜法