双频容性耦合等离子体简介

1、双频容性耦合等离子体双频容性耦合等离子体1容性耦合和感性耦合等离子体放电CCP：放电空间相对于电源为电容区域，依靠两端形成的电场供电ICP：放电空间相对于电源处在电感内，依靠激发磁场感应出的环形电场供电2研究双频容性耦合等离子体的意义在传统的单频容性耦合等离子体中，如果想要提高等离子体密度，就需要提高施加的偏压，这样会导致离子获得更高的能量，高能离子轰击到用于刻蚀的基片上时会损害基片。但不施加高偏压，会使等离子体密度不高，刻蚀速率低。寻求解决办法：实现等离子体密度和离子能量的分别控制3单频容性耦合等离子体源示意图双频容性耦合等离子体Dual-Frequency Capacitively Cou

2、pled Plasma（DF-CCP）双频容性耦合等离子是近年来发展起来的一种新型等离子体源，由于采用了一个高频电源和一个低频电源共同驱动等离子体，可以实现相对独立的控制到达基片上离子的通量和能量，因而可能在纳米线宽电子器件的刻蚀加工中得到应用。4双频容性耦合电源示意图5双频容性耦合等离子体源示意图双频容性耦合等离子体在电源偏压Vrf一定的条件下，等离子体密度n正比于电源频率的平方，即6rfVn2结论：DF-CCP源中高频电源的频率决定了等离子体的离子密度。双频容性耦合等离子体7在极板相邻的区域会产生等离子体鞘层，形成一个电场强度E很大，方向从等离子体区域指向极板的鞘层电场，由于离子运动速度慢

3、，其穿越鞘层电场所用时间大于高频源的周期，因此离子只响应高频平均电场，故而高频源对离子能量的控制有限。为有效控制鞘层区域中离子的运动，需要降低电源的频率。结论：DF-CCP源中低频电源决定了等离子体的离子能量。双频容性耦合等离子体由于DF-CCP是双频共同驱动等离子体，因此两个电源会在一定程度上互相干扰（即耦合），但满足一定条件时，高低频电源会实现解耦。8LFLFHFHFVV22HFLFVV满足上式时，高频电源可以产生更高密度的等离子体满足上式时，低频电压控制了到达基片上的离子的能量双频容性耦合等离子体当高频电源和低频电源的频率相差很大，即满足下式时可以同时满足实现解耦根据计算机模拟，当LF/

4、HF0.1时，可以实现解耦9LFHFLFLFHFHFVV22HFLFVVDF-CCPDF-CCP中中N N2 2和和N N2 2+ +的的T TR R和和T TV V随低频功率的变化随低频功率的变化10高频功率高频功率100W100W，放电气压，放电气压5Pa5Pa时，时，N N2 2和和N N2 2+ +的转动的转动温度和振动温度随低频功率的变化温度和振动温度随低频功率的变化结论：低频功率的增加对N2+的转动和振动温度影响比N2大DF-CCPDF-CCP中中N N2 2和和N N2 2+ +的的T TR R和和T TV V随高频功率的变化随高频功率的变化11低频功率低频功率30W30W，放电

5、气压，放电气压5Pa5Pa时，时，N N2 2和和N N2 2+ +的转的转动温度和振动温度随高频功率的变化动温度和振动温度随高频功率的变化结论：高频功率的增加对N2的转动和振动温度影响比N2+大DF-CCPDF-CCP中中N N2 2和和N N2 2+ +的的T TR R和和T TV V随放电气压的变化随放电气压的变化12高频功率为高频功率为100W100W，低频功率，低频功率30W30W，N N2 2和和N N2 2+ +的转的转动温度和振动温度随放电气压的变化动温度和振动温度随放电气压的变化结论：N2+和N2的振动温度随气压增大而减小N2+和N2的转动温度随气压增大而缓慢上升实际应用中所用DF-CCP源频率和其他发展工程应用中常用到的频率组合为60MHz/2MHz、27.1MHz/2MHz、和160MH