电负性电感耦合等离子体 (ICP) 用于微电子工业中半导体制造的导体蚀刻。天线功率和偏置电压的脉冲化提供了额外的控制,以优化等离子体 - 表面相互作用。然而,由于在前一次余辉结束时电子密度较低,因此脉冲 ICP 在功率脉冲开始时易受电容到电感模式转变的影响。电容 (E) 到电感 (H) 模式的转变对前一次余辉结束时等离子体的空间结构、电路(火柴盒)设置、操作条件和反应器配置(包括天线几何形状)很敏感。在本文中,我们讨论了通过计算研究的结果,研究了在 Ar/Cl 2 和 Ar/O 2 气体混合物中维持的脉冲 ICP 中的 E - H 跃迁,同时改变操作条件,包括气体混合物、脉冲重复频率、功率脉冲的占空比和天线几何形状。在 Ar/Cl 2 混合气体中维持的脉冲 ICP 容易发生显著的 E – H 跃迁,这是因为余辉期间与 Cl 2 发生热解离附着反应,从而降低了预脉冲电子密度。这些突然的 E – H 跃迁会从等离子体边界(尤其是天线下方)形成的鞘层发射静电波。在 Ar/O 2 混合气体中观察到的更平滑的 E – H 跃迁是由于缺乏对 O 2 的热电子附着反应,导致功率脉冲开始时的电子密度更高。讨论了入射到晶片和天线下方的介电窗口上的离子能量和角度分布 (IEAD)。天线的形状影响 E – H 跃迁和 IEAD 的严重程度,天线具有面向等离子体的较大表面积,会产生较大的电容耦合。通过将计算出的电子密度与实验测量值进行比较来验证模型。
摘要:NF 3 的使用量每年都在显著增加。然而,NF 3 是一种温室气体,具有极高的全球变暖潜能值。因此,开发一种替代 NF 3 的材料是必需的。F 3 NO 被认为是 NF 3 的潜在替代品。在本研究中,研究了替代温室气体 NF 3 的 F 3 NO 等离子体的特性和清洁性能。对 SiO 2 薄膜进行了蚀刻,分析了两种气体(即 NF 3 和 F 3 NO)等离子体的直流偏移,并进行了残留气体分析。基于分析结果,研究了 F 3 NO 等离子体的特性,并比较了 NF 3 和 F 3 NO 等离子体的 SiO 2 蚀刻速率。结果表明,两种气体的蚀刻速率平均相差 95%,从而证明了 F 3 NO 等离子体的清洁性能,并证实了用 F 3 NO 替代 NF 3 的潜在益处。
1 普林斯顿等离子体物理实验室,美国新泽西州普林斯顿 08540 2 DECTRIS 有限公司,瑞士巴登-达特维尔 5405 3 威斯康星大学麦迪逊分校工程物理系,威斯康星州麦迪逊 53706,美国 PPPL 开发了基于 PILATUS3 X 100K-M CdTe 探测器的多能量硬 X 射线针孔相机,以安装在 WEST 托卡马克上。该相机将用于研究热等离子体特性(例如电子温度)以及非热效应(例如 LHCD 产生的快速电子尾和逃逸电子的诞生)。该系统的创新之处在于可以为探测器的每个 ~100k 像素独立设置阈值能量。此功能允许以足够的空间和时间分辨率(~1 厘米,2 毫秒)和粗能量分辨率测量多个能量范围内的 X 射线发射。在本工作中,使用钨 X 射线管和各种荧光靶(从钇到铀)的发射,在 15-100 keV 范围内校准了每个像素的能量依赖性。对于每个能量间隔,对应于 K α 发射线对的数据都与特征响应度(“S 曲线”)拟合,该响应度描述了每个像素 64 个可能的能量阈值上的探测器灵敏度;通过对每个 ~100k 像素的电荷灵敏放大器后的 6 位数模转换器的电压进行微调,可以探索这种新颖的能力。本工作介绍了校准结果,包括统计分析。结果发现,可实现的能量分辨率主要受 S 曲线宽度的限制,对于阈值能量高达 50 keV 的情况,S 曲线宽度为 3-10 keV,对于 60 keV 以上的能量,S 曲线宽度为 ≥ 20 keV。
如今,随着从太空天体物理观测站大量获取数据、在聚变能和 x 射线激光中进行高温实验室实验,以及对中性到高度电离原子的更高精度和大量数据的需求,这项工作至关重要。
摘要 研究了低压射频 (RF) 驱动磁增强电容耦合等离子体中的电子动力学和功率吸收机制。重点研究的装置是一个几何不对称的圆柱形磁控管,轴向具有径向不均匀的磁场,径向具有电场。使用冷等离子体模型和单粒子形式对动力学进行分析研究,并使用内部能量和电荷守恒粒子室内/蒙特卡罗碰撞代码 ECCOPIC1S-M 对动力学进行数值研究。发现动力学与未磁化的参考放电有显著不同。在通电电极前方的磁化区域中,在鞘层膨胀期间会产生增强电场,在鞘层塌陷期间会产生反向电场。这两个场都是确保放电维持电子传输以抵抗磁场限制效应所必需的。相应的方位 E × B 漂移可以将电子加速到非弹性能量范围,从而产生一种新的射频功率耗散机制。它与霍尔电流有关,性质上不同于欧姆加热,以前的文献中将其归类为欧姆加热。这种新的加热方式有望在许多磁化电容耦合放电中占主导地位。建议将其称为“µ 模式”,以将其与其他加热模式区分开来。
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标题:等离子体-半导体界面处的电离波 名字:戴维 姓名:PAI 实验室:等离子体物理实验室 (LPP) 电子邮件:david.pai@lpp.polytechnique.fr 网页:https://www.lpp.polytechnique.fr/-David-Pai- 研究领域: 主要领域:激光和等离子体物理 次要领域:材料科学 方法:大气压等离子体、表面等离子体、纳秒放电、等离子体诊断(例如光发射光谱、电场诱导的二次谐波产生、汤姆逊散射)、材料化学诊断(例如拉曼和光致发光光谱) 博士课程主题:等离子体-表面相互作用是许多类型等离子体物理学的关键要素。对于非平衡等离子体,其中电子的温度比原子和分子的温度高得多,一种常见的现象是表面电离波 (IW)。使用复合材料代替块体金属/电介质作为电极或传播表面可能会产生新的相互作用。特别是,与半导体相关的光电效应可以使基于微电子中常用的绝缘体上硅 (SOI) 技术的 IW 沿表面传播均匀化。我们的假设是气相和电子空穴 IW 沿 SOI 界面相邻地共同传播。
II. Introduction P lasmas that contain solid particulates (grains) much more massive than the ions present are usually referred to as “dusty plasmas” and are encountered in many fusion/laboratory and industrial plasmas and combustion processes, as well as in the space environment [ 1 , 2 ]. The electrodynamical interactions among dust grains and plasmas can strongly influence the behavior of plasma devices such as tokamak and industrial combustion reactors. Previous efforts have been put into both microscopic dust charging and macroscopic dust transport scales. For instance, at the microscopic (grain) scale, particle-particle, particle-mesh (P3M) approach has been used to study charging process of micro-meter sized grains in low temperature plasmas [ 3 ]. The Particle-in-Cell (PIC) - Monte Carlo Collision (MCC) approach was used for plasma particles while the PIC - Molecular Dynamics (MD) approach was used for Coulomb interactions among the dust grains. Results show that the amount of charge on the dust grain Q d could be on the order of Q d / e ∼ 3000-7000 negative ( e is the elementary charge) within the sheath. Other grain-scale charging models include a “patched charge model” using the capacitance of an isolated spherical dust grain and empirical constants based on experiment data, predicting the Q d on the order of Q d / e ∼ 10 4 [ 4 ], and a test-particle approach supercharging model using a boundary-element-based surface charging method with a multipole electric field solver, predicting the Q d on the order of Q d / e ∼ 10 2 [ 5 ] under similar plasma conditions to the patched charge model. The stochastic charging nature at the grain scale also leads to charge fluctuations [ 6 ], heating [ 7 ], and oscillations [ 8 – 10 ]. At the macroscopic (device/system) scale, electrodynamical
LPP-CNRS,巴黎综合理工学院,法国帕莱索 Jean-Paul Booth 是法国国家科学研究中心 (CNRS) 的研究主管,该中心自 2000 年起驻扎于法国综合理工学院等离子体物理实验室。他在牛津大学物理化学实验室获得博士学位,后加入 CNRS(最初在格勒诺布尔大学)。他还曾担任加州 Lam Research Corporation 的技术总监 (2006-08),负责应用于等离子蚀刻反应器的传感器和终点检测。他专门从事反应气体中低压等离子体的物理和化学实验研究及其与表面的相互作用。他专注于微电子行业材料加工中的射频等离子体,目前正致力于通过全面的诊断测量对双原子气体中的等离子体模型进行严格验证。他完善并应用了许多新颖的光学诊断技术(单光子和双光子激光诱导荧光、高灵敏度宽带吸收光谱、腔衰荡光谱、同步真空紫外吸收)来测量绝对反应物种密度和动力学。他还开发了用于带电粒子诊断的新型电探针和微波共振技术,以及用于现场控制工业等离子体过程的更简单的传感器。他还对电容耦合射频等离子体的物理学感兴趣:射频击穿、甚高频等离子体中的电磁效应,以及用于控制离子和电子通量和能量分布的定制电压波形激励。