甚高頻放電下大面積容性耦合電漿的電磁效應

《甚高頻放電下大面積容性耦合電漿的電磁效應》是依託大連理工大學,由王友年擔任醒目負責人的重點項目。

基本介紹

• 中文名：甚高頻放電下大面積容性耦合電漿的電磁效應
• 依託單位：大連理工大學
• 項目類別：重點項目
• 項目負責人：王友年

項目摘要

甚高頻放電電漿已經廣泛地套用到晶圓刻蝕工藝及微晶矽太陽能電池薄膜沉積工藝。本項目將從實驗、診斷及數值模擬三個方面對大面積甚高頻容性耦合電漿放電特性及電磁效應進行系統地研究。搭建一台在低氣壓、甚高頻（13.56-200MHz）放電條件下的大面積容性耦合電漿裝置及配套的實驗診斷系統，並分別採用磁探針、靜電探針、離子通量探針、可移動的光探針等不同的診斷手段，測量在不同的放電條件下射頻電磁場、電子密度、離子密度、離子通量及發射光譜強度等物理量的徑向分布及電漿的其他特性。藉助於這些測量，揭示甚高頻放電中的電磁效應（包括邊緣效應、駐波效應及趨膚效應）對電漿均勻性的影響，從而探索抑制駐波效應的新方法。同時，建立由電磁場、電漿、中性氣體及化學反應等模組構成的多場耦合物理模型，對甚高頻容性耦合放電過程進行數值模擬，並與實驗測量結果進行比較。

結題摘要

容性耦合電漿源已被廣泛套用於微電子工業中的材料刻蝕、薄膜沉積等工藝過程。目前，隨著晶元尺寸的不斷增大，以及驅動頻率的逐漸升高，電磁效應（駐波效應、趨膚效應和邊緣效應等）將會對電漿空間均勻性產生嚴重影響。本項目針對甚高頻容性耦合電漿放電，採用多種實驗診斷手段（發卡探針、全懸浮雙探針，磁探針，光纖布拉格光柵溫度感測器、離子通量探針及相分辨發射光譜等），並結合數值模擬方法（二維電磁流體模型及傳輸線模型），對電磁效應進行了系統的研究。通過研究，揭示了不同放電參數（如放電氣壓，高低頻功率/頻率/相位差，電極直徑，放電間隙，放電氣體種類等）對駐波效應的影響，並探索了抑制駐波效應的新方法。特別地，我們首次在實驗上觀察到甚高頻放電中的多節點駐波現象和截止帶現象，以及電負性電漿中的“輝光條紋”現象。本項目所得的成果不僅對電磁效應的產生機制提供理論依據，而且對面向於半導體工業的甚高頻放電中電漿均勻性的改善提供了重要的實踐指導意義。