电子回旋共振微波等离子体离子束刻蚀技术

电子回旋共振微波等离子体技术在薄膜制备技术、材料的表面处理、离子源和等离子体刻蚀等方面得到了广泛的应用，取得了长足的进展。这些特点在ICF实验制靶过程中有重要应用，如调制靶等，而且加工精度高，能满足ICF制靶的要求。基于在未来的ICF实验中对各种有机膜制备、各种调制靶的制备需求，开展了电子回旋共振微波等离子体技术在薄膜制备和等离子体刻蚀方面的预研工作。     

氧等离子体刻蚀CVD金刚石膜的影响机理

采用电子回旋共振(ECR)等离子体在不同的磁场位形和工作气压下刻蚀化学气相沉积(CVD)金刚石膜,运用双探针和离子灵敏探针法对等离子体进行了诊断,研究了等离子体参数对刻蚀效果的影响。结果表明:磁场由发散场向收敛场转变时,离子温度、电子温度和等离子体密度都随之增大,刻蚀效果逐渐增强;当工作气压由低气压向高气压变化时,等离子体参数先增大后减小,CVD金刚石膜表面粗糙度降低程度也出现了相同的趋势。     

非晶含氢碳膜的氧等离子体刻蚀性能研究

用苯作气源,采用电子回旋共振等离子体增强化学气相沉积方法制备了非晶含氢碳膜,并在该系统上用氧等离子体对这些碳膜进行了刻蚀性能的研究.实验中,测量了碳膜在不同氧压强、流量和微波功率下的刻蚀速率,研究了膜的沉积速率与它的刻蚀速率之间的关系.结果表明,膜的刻蚀速率与膜的生长条件密切相关;在低沉积速率下生长的非晶碳膜的刻蚀率低于常用的Novolak光刻胶.这种碳膜具有较强的耐刻蚀性能,可以用作微电子器件制造中的掩膜材料. 关键词：     

电子回旋共振微波等离子体化学气相沉积

本文叙述了电子回旋共振微波等离子体化学气相沉积（ＥＣＲＰＣＶＤ）的工作原理、特点及其应用．ＥＣＲＰＣＶ Ｄ由放电室、淀积室、微波系统、磁场线圈、气路与真空系统组成．处于放电室的等离子体在磁场中做回旋运动，使电子的回旋运动频率与微波频率相同；处于回旋共振条件下的电子有效地吸收微波功率而获得高的能量，从而产生高活性和高密度的等离子体．电离度大于１０％，电子密度为１０１３ｃｍ３．ＥＣＲＰＣＶＤ可在低的气体流量、衬底不加热的情况下高速淀积高质量薄膜．以该技术淀积的Ｓｉ，Ｎ４，ＳｉＯ２薄膜可分别与高温ＣＶＤ的Ｓｉ３Ｎ４高温热氧化的ＳｉＯ２相比拟．ＥＣＲＰＣＶＤ淀积ａ－Ｓｉ：Ｈ淀积速率为通常ＣＶＤ的２０倍，而性能与射频ＣＶＤ淀积的ａ－Ｓｉ：Ｈ相当．ＥＣＲＰＣＶＤ 已成功用于淀积多种薄膜。     

电子回旋共振等离子体技术

微波电子回旋共振是一种先进的低温等离子体技术，它具有优良的综合指标，提高了微电子，光电子集成电路制造工艺等应用领域中的低温等离子体加工水平，文章介绍了电子回旋共振等离子体产生原理，特点及重要的实验研究结果。     

电子回旋共振微波等离子体及其在材料科学中的应用

 低气压、低温放电方面的一个重要的最新进展是电子回旋共振(ECR)放电。这种技术首先是在核聚变研究中发展起来的。最初,它被用于磁镜实验装置产生和加热等离子体,后来,又被发展成为托卡马克、串级磁镜等聚变装置实验中进行等离子体加热的主要手段之一,即电子回旋共振加热(ECRH)。目前,这一高技术已被移植到各种低温等离子体应用之中,显示了蓬勃的生命力。电子回旋共振微波等离子体是指:当输入的微波频率ω等于电子回旋共振频率ωce时,微波能量可以共振耦合给电子,获得能量的电子电离中性气体,产生放电。电子回旋频率为ωce=eB/m,e和m为电子电荷及其质量,B是磁场强度。     

微波ECR等离子体辅助物理汽相沉积技术

微波电子回旋共振（ＥＣＲ）能够在低气压下产生高密度、高电离度的等离子休．这种等离子体是离子镀最合适的等离子体源，可广泛地应用于等离子体沉积薄膜和表面处理的新工艺，生产高质量的各种金属薄膜、氮化物膜，碳化物膜、氧化物膜、硅化物膜及其他化合物膜．本文着重介绍微波ＥＣＫ等离子体辅助物理汽相沉积（ＥＣＲＰＰＶＤ）技术．     

非对称磁镜场电子回旋共振氧等离子体刻蚀化学气相沉积金刚石膜

分别应用郎缪尔双探针和离子灵敏探针对非对称磁镜场电子回旋共振氧等离子体的电子参数、空间分布和离子参数进行了测量,分析了气压对等离子体参数及空间分布的影响。利用该等离子体在优化的气压条件下对化学气相沉积金刚石膜进行了刻蚀,并研究了刻蚀机理。结果表明:电子温度为5~10 eV,离子温度为1 eV左右,而等离子体数密度在1010cm-3数量级。随气压的升高,电子和离子温度降低,而电子数密度先增大后减小。在低气压下等离子体数密度空间分布更均匀,优化的刻蚀气压为0.1 Pa。刻蚀过程中,离子的回旋运动特性得到了加强,有利于平行于金刚石膜表面的刻蚀,有效地保护了金刚石膜的晶界和缺陷。     

电子回旋共振微波等离子体技术及应用

 电子回旋共振微波等离子体技术(ECR-MP)在表面处理、等离子体刻蚀和薄膜制备，尤其是高品质的激光惯性约束聚变薄膜靶的制备中有着重要的应用。综述了ECR-MP的基本原理、反应装置、实验研究、理论研究和应用情况的发展现状，同时分析了其今后可能的发展趋势。     

用于大面积薄膜研究的微波等离子体装置

本文详细介绍了自行研制成的电子回旋共振微波等离子体装置的结构，性能和技术指标。并应用高斯计，法拉第筒和朗缪探针对装置的磁场位形发布和等离子的电流及密度进行了测量。     

a-Si:H薄膜及MWECR-CVD制备技术

文章回顾了a—Si：H薄膜的发展历程，并介绍了其近10年的研究状况、为提高a—Si：H薄膜的沉积速度，还重点介绍了一种新的微波电子回旋共振等离子体CVD(MWECR—CVD)技术，该技术的特点是：不含电极，可避免电极溅射造成的污染；等离子区离子密度高，对硅烷能高度分解，从而可显著提高薄膜生长速率；改变磁场位形和结构，可改变等离子体分布及轰击基片离子的能量，文章还分析了其制备a—Si：H薄膜存在的问题，提出了今后的研究方向。     

用于半导体加工的腔耦合—磁多极型ECR源的研究

本实验室研制出一台谐振腔耦合－多极场位形的电子回旋共振（ＥＣＲ）微波等离子体源（ＭＥＰ）。采用朗谬探针和离子能量分析器，测量了ＭＥＰ中Ａｒ等离子体的放电特性。实验结果表明，ＭＥＰ能在很宽的运行参数范围，高效率地产生具有较高密度、较低离子温度和空间电位的大面积均匀等离子体，特别适合于半导体加工应用研究。     

用于半导体加工的腔耦合－磁多极型ECR源的研究

本实验室研制出一台谐振腔耦合一多极场位形的电子回旋共振（ＥＣＲ）微波等离子体源（ＭＥＰ）。采用朗谬探针和离子能量分析器，测量了ＭＥＰ中Ａｒ等离子体的放电特性。实验结果表明．ＭＥＰ能在很宽的运行参数范围，高效率地产生具有较高密度、较低离子温度和空间电位的大面积均匀等离子体，特别适合于半导体加工应用研究。     

微波等离子体技术在ICF制靶中的应用

 为了提高ICF精密制靶的质量，提出用微波等离子体（MP）技术，包括等离子体薄膜制备、等离子体反应性离子束刻蚀、聚焦离子束刻蚀、掺杂纳米金属粉末制备和掺杂纳米金属粉末的表面包覆改性等技术，去加以改进和解决。此方法与其它成膜技术相结合，在ICF精密制靶中得到广泛应用。     

等离子体刻蚀工艺中的光学发射光谱仪数据的模型研究

原位光学发射光谱仪（OES）已经成为等离子体刻蚀工艺控制过程中的一种非常有潜力的在线传感器系统。采用光谱仪实时采集高密度等离子体刻蚀机中的OES光谱数据，利用BP神经网络算法对特定波长的OES数据进行分析及建模，以便对等离子体刻蚀工艺过程进行反馈控制。由刻蚀产物SiCl发出的405nm谱线被选为特征谱线来确定刻蚀工艺过程的终点。     

HL-2A装置ECRH系统回旋管超导磁体的调试

为了在HL-2A装置上开展电子回旋共振加热实验研究，我院从俄罗斯GYCOM公司引进了两套4mm回旋管。它们均配有一个超导磁体系统，提供回旋管所需的磁场位形。回旋管中的磁场不仅仅起聚焦作用，更重要的是形成回旋电子束必不可少的，其作用为：（1）电子要产生回旋运动必须要有磁场；（2）回旋电子束要获得足够强的横向能量必须有足够强的绝热压缩量。通过调试测量了磁体磁场分布，确定了磁体工作电流及回旋管工作频率。     

圆柱模型下电子回旋共振微波等离子体离子输运过程的数值研究

在圆柱模型下，采用Ｍｏｎｔｅ Ｃａｒｌｏ方法模拟了电子回旋共振（ＥＣＲ）微波等离子体源中离子离开放电室后历经中性区、鞘层区以及工件表面二次电子发射形成的虚拟阴极“屏蔽区”，最后被加负偏压的工件表面吸收的全过程．研究了鞘层边界处的衔接问题，得到了光滑自洽的电势分布曲线及工件表面离子的能量分布和角分布，同时讨论了磁场、气压以及二次电子发射对鞘势的影响． 关键词：     

2.45GHz ECR 强流等离子体源核心部件设计与实验研究

电子回旋共振(Electron Cyclotron Resonance,ECR)等离子体源能产生高电荷态离子、高流强的单电荷态离子，提供稳定的束流和良好的重复性.核心部件的设计对ECR等离子体源是至关重要的，磁场对等离子体的生成和分布有直接影响，良好的磁场可以提高等离子体的性能和效率.采用有限元分析方法对ECR等离子体源磁场进行分析与设计，得到了满足设计需求与目标的磁场位形，通过高斯计对设计的永磁环轴向磁场精确测量，发现磁场仿真结果与实验结果吻合比较好，只是轴向磁场最大值及对应位置上有点偏差.通过集成实验，研究核心部件对离子源引出束流强度的影响，引出束流稳定且强度达到7 m A.     

ECR微波放电氩离子输运过程的研究

建立了电子回旋共振（ＥＣＲ）微波放电等离子体中离子输运过程的蒙特卡罗模型，考虑了离子与中性原子的电荷交换碰撞和弹性碰撞，以及精确依赖于离子能量的电荷交换和动量转移截面，模拟了源于氩气ＥＣＲ微波放电的氩离子向衬底输运的过程，得到与实验报道相符的模拟结果。     

氮ECR微波等离子体的电子能量分布研究

为了对ＧａＮ薄膜低温生长提供更多的活性氮，在一个腔耦合电子回旋共振（ＥＣＲ）半导体加工装置上，用朗谬探针和二次微分理论，研究了氮ＥＣＲ等离子体的实际电子能量分布。发现它们都是非麦克斯韦分布，含有高能电子，而且随着放电气压的下降和微波功率的增加，高能电子成分增加。