低气压容性耦合等离子体均匀性的实验研究-物理学专业论文.docxVIP

低气压容性耦 低气压容性耦合等离子体均匀性的实验研究 万方数据 万方数据 东华大学学位论文版权使用授权书 学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同 意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允 许论文被查阅或者借阅。本人授权东华大学可以将本学位论文的全部 或者部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影音、缩印或者扫 描等复制手段保存和汇编本学位论文。 必威体育官网网址 □，在 年解密后适用本版权书。 本学位论文属于 不必威体育官网网址 □。 学位论文作者签名： 导师签名： 签字日期： 签字日期： III 低气压容性耦合等离子体均匀性的实验研究 摘 要 低气压容性耦合等离子体（Capacitively Coupled Plasma，简称为 CCP）在半导体工业、生物医学及环境处理等领域有着广泛的应用。 在半导体工艺中，提高等离子体的均匀性可提高等离子体处理材料的 质量，从而提高产品的成品率，因此如何提高等离子体的均匀性成了 热门研究。 目前关于等离子体均匀性的研究，在极板配置方面主要集中在理 论研究和数值模拟上。本文利用朗缪尔双探针技术，重点研究了极板 类型及配置对等离子体均匀性的影响。主要内容如下： 首先利用朗缪尔双探针研究了通孔圆孔极板点亮问题对等离子 体空间分布的影响。研究表明：点亮问题的出现会引起圆孔周围电子 温度、电子密度及电子能量密度的急剧增加，从而降低等离子体的均 匀性。同时，氧气刻蚀光刻胶实验验证了点亮问题在光刻工艺中会影 响光刻胶的刻蚀速率及其均匀性。 其次，改变极板类型和配置，利用朗缪尔双探针研究它们对氩气 容性耦合等离子体均匀性的影响。其中极板类型和配置包括圆孔刻槽 极板、极性电极（相位差△φ=00 和△φ=1800）和定制的不同尺寸的栅 型电极。研究表明：圆孔刻槽极板、极性电极和栅型电极均可避免点 IV 亮问题，提高等离子体的均匀性。在放电功率为 50W 和 300W 时， 圆孔刻槽极板可将电子密度的均匀性分别由 85.6%提高到 93.7%、 63.6% 提高到 84.6%；极性电极可将电子密度的均匀性分别提高到 90%以上和 80%以上。栅型电极的均匀性及电子密度与避光槽宽度 b 及透光槽宽度 a 有关。在放电功率为 50W 时，尺寸 a*b=1.0*0.5inch 的栅型电极有 92.6%的最佳电子密度均匀性。 最后通过氧气刻蚀光刻胶的实验，进一步研究极板类型及配置对 氧气容性耦合等离子体均匀性的影响。研究表明：圆孔刻槽极板、极 性电极和尺寸 a*b=1.0*0.5inch 的栅型电极均可提高光刻胶的刻蚀均 匀性。圆孔刻槽极板可将放置在极板表面和极板中间的光刻胶刻蚀均 匀性分别由 64%提高到 87%、72%提高到 91%。对于反相位电极，放 置在其表面的光刻胶刻蚀速率及其均匀性分别为 103nm/min 和 86%， 放置在其中间的光刻胶刻蚀速率及其均匀性分别为 92nm/min 和 88%。 对于尺寸 a*b=1.0*0.5inch 的栅型电极，放置在其表面的光刻胶刻蚀 速率及其均匀性分别为 104nm/min 和 89%，放置在其中间的光刻胶 刻蚀速率及其均匀性分别为 98nm/min 和 93%。 关键词：圆孔刻槽极板，极性电极，栅型电极，点亮问题，等离子体 均匀性 V THE EXPERIMENTAL STUDY ON THE UNIFORMITY OF LOW GAS PRESSURE CAPACITIVELY COUPLED PLASMA ABSTRACT Capacitive coupled plasma (CCP) generated at low gas pressure has been widely used in the semiconductor, biomedical, environmental treatment industries and so on. In semiconductor processing, improving plasma uniformity can increase the quality of the plasma processing and improve the yield. Therefore, much attention has been paid on improving the plasma uniformity. Currently, the study of electrode type and configuration on plasma uniformity are mainly focused on the theoretical research and numerical simula