《低氣壓脈衝調製容性耦合電漿特性研究》是依託大連理工大學,由劉永新擔任醒目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：低氣壓脈衝調製容性耦合電漿特性研究
- 依託單位：大連理工大學
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：劉永新
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
脈衝調製容性耦合電漿（CCP）被廣泛套用於大規模積體電路製造業中的材料刻蝕工藝。本項目分別從實驗診斷與數值模擬兩個方面對脈衝調製CCP的放電特性以及外界參數（脈衝頻率及占空比、工作氣壓及氣體組分、腔室幾何等）對放電特性的影響進行系統地研究。實驗上同時採用多種診斷手段，如Langmuir探針、hairpin探針、光探針、減速場能量分析儀以及ICCD相機等，在不同外界控制參數下分別對脈衝放電中電子密度，電漿發光強度，極板上帶電粒子的能量分布以及電子激發率隨脈衝周期的演化進行系統地測量。理論上藉助於整體模型以及粒子模擬(PIC/MCC模擬)分別研究脈衝調製電漿的巨觀狀態參數以及微觀電子動力學行為隨脈衝周期的演化，並且將得到的模擬結果與實驗結果進行對比研究，揭示脈衝調製電漿放電的規律，並探索刻蝕工藝的最佳參數視窗。
結題摘要
容性耦合電漿源廣泛套用於半導體、光伏等產業中的刻蝕或沉積工藝。隨著半導體行業的發展，刻蝕槽的深寬比越來越大，這對電漿源的要求越來越高。由於脈衝調製射頻容性耦合電漿具有諸多優勢，因此受到了工業界的青睞，也激起了學術界的極大興趣。在本項目中，我們在實驗上採用相分辨發射光譜測量了脈衝放電中電子激發率的時空分布，尤其考察了在電漿點燃階段高能電子動力學行為。同時，藉助於PIC/MCC計算機模擬對脈衝容性耦合電漿進行了模擬。我們首次觀察到了在Ar氣脈衝放電的輝光期，放電從體區加熱模式轉變到鞘層加熱模式。模擬結果表明，在脈衝的上升沿，體區傳導電流出現了高次諧波分量。另外，我們首次在實驗上發現了電負性容性放電的發光出現了明暗相間的條紋結構，計算機模擬非常好地重複出了這一實驗結果。我們發現工作氣壓、射頻電壓以及驅動頻率可以誘導電漿放電模式的轉換。在實驗上觀察到了多節點的駐波效應以及電磁波的截止效應，在此基礎上提出了抑制駐波效應，提高電漿均勻性的方法。首次將布拉格光柵溫度感測器套用到低氣壓容性放電中測量中性氣體的溫度，並且研究了中性氣體的加熱機制。 在該項目的資助下，項目負責人在SCI收錄的國際期刊上發表論文13篇，其中第一作者5篇，通訊作者3篇。申請發明專利一項。在射頻電漿物理前沿基礎研究方面取得了一些創新性的研究成果，如實驗上首次觀察到電負性射頻電漿中的“輝光條紋”現象，該研究結果以第一作者發表在物理學頂級國際期刊Physical Review Letters上。此外，負責人先後在國內外學術會議上做大會邀請報告3次，國際會議分會邀請報告2次。並擔任國際會議的分會主席1次。
