微波等离子体离子束刻蚀技术

自行设计研制了一台微波电子回旋共振等离子体刻蚀系统。该系统采用微波直接通过石英窗口产生右旋圆极化波，由Nd—Fe—B永磁磁钢形成高强磁场，通过共振磁场区域内的电子回旋共振效应产生均匀的高密度等离子体。利用该系统，结合光刻技术和反应离子束刻蚀技术，在以碳氢（CH）等元素为主要组成的有机聚合物（PMMA）表面制备出线宽3-4μm的光栅形图形。原子力显微镜（AFM）测试结果表明，所得图形线条清晰，侧边比较陡直。     

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。     

电子回旋共振微波等离子体刻蚀α:CH薄膜的工艺

为了刻蚀出图形完整、侧壁陡直、失真度小的α:CH薄膜微器件,研究了有铝和无铝掩膜、气体流量比、工作气压对刻蚀速率的影响,并对纯氧等离子体刻蚀稳定性进行了研究。研究结果表明：在相同条件下,刻蚀速率随刻蚀时间变化不大;a:CH薄膜上有铝和无铝掩膜时,刻蚀速率相同;流量一定时,刻蚀速率随氩气和氧气体积比的增大而降低,当用纯氩气时,几乎没刻蚀作用;刻蚀速率随工作气压的增大而降低。实验中,得到最佳刻蚀条件是：纯氧气,流量4 mL·s-1,工作气压9.9×10-2 Pa,微波源电流80 mA,偏压-90 V。     

电子回旋共振微波等离子体刻蚀α:CH薄膜的工艺

 为了刻蚀出图形完整、侧壁陡直、失真度小的α:CH薄膜微器件,研究了有铝和无铝掩膜、气体流量比、工作气压对刻蚀速率的影响,并对纯氧等离子体刻蚀稳定性进行了研究。研究结果表明：在相同条件下,刻蚀速率随刻蚀时间变化不大;a:CH薄膜上有铝和无铝掩膜时,刻蚀速率相同;流量一定时,刻蚀速率随氩气和氧气体积比的增大而降低,当用纯氩气时,几乎没刻蚀作用;刻蚀速率随工作气压的增大而降低。实验中,得到最佳刻蚀条件是：纯氧气,流量4 mL·s^-1,工作气压9.9×10^-2 Pa,微波源电流80 mA,偏压-90 V。     

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。     

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。     

微波电子回旋共振等离子体阴极电子束的实验研究

介绍了实验室研制的微波电子回旋共振(ECR)等离子体阴极电子束系统及初步研究结果，该系统包括微波ECR 等离子体源、电子束引出极、聚焦线圈等。通过测量水冷靶电流和靶上的束斑尺寸，实验研究了微波ECR 等离子体阴极电子束的流强、聚束性能等随电子束系统工作条件的变化。结果表明：微波输入功率越高、引出电压越高，引出电子束流强越大；工作气压对电子束流强的影响较复杂，随气压增加呈现出先降低后升高的特点；在7×10⁻⁴Pa 的极低气压下电子束流强可达75mA，引出电压9kV；能量利用率可达0.6；调整聚焦线圈的驱动电流，电子束的束斑直径从20mm 减小到13mm，电子束流强未有明显变化。     

电子回旋共振等离子体源的数值模拟

采用自洽微波功率吸收的二维混合模型,对电子回旋共振等离子体源中的各种物理参量(电离速率、等离子体密度、位势、电子温度)进行数值模拟.结果表明:等离子体参数随运行条件(中性气压和微波功率)变化呈现出区域特征、饱和现象和振荡行为等非线性现象 关键词：     

电子回旋共振离子源等离子体的密度测量

 诊断电子回旋共振离子源等离子体的传统方法是采用传统的单探针无发射时测量伏安曲线,并根据曲线的拐点由理论公式计算出的等离子体密度。本文设计并研制了等离子体密度的测量装置。采用单根朗缪尔探针（该探针可以用来发射电子）测量等离子体的伏安特性。在探针有发射和无发射两种状态下测量得到两条伏安曲线,根据这两条曲线的"分叉点"得到等离子体电位,然后根据该电位直接由计算机计算出电子温度、电子密度。采用该新方法,测量得到的等离子体参量空间电位约为17 V,悬浮电位约为-5 V,电子温度约为4.4 eV,离子密度为1.10×10¹¹cm^-3,与传统方法计算出的等离子体1.12×10¹¹cm^-3相比,两者相差仅1.8％,但新方法效率和精度更高。     

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1010 cm-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。     

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。     

电子回旋共振（ECR）等离子体的研究和应用

近年来,在低气压、低温等离子体研究和应用中的一个重要发展是微波电子回旋共振放电。由于它是一种无极放电,能够在低气压下产生高密度、高电离度、大体积均匀的等离子体,所以在等离子体物理研究,表面处理和薄膜制备等应用中,成为一个十分引人注目的新领域。本文综述了ECR放电的基本物理过程和实验研究概况,介绍了ECR等离子体在表面处理、镀膜和离子源等方面应用的最新结果。     

Langmuir单探针诊断电子回旋共振等离子体参数分布特性

本文采用Langmuir单静电探针法,分析诊断了电子回旋共振等离子体的参数分布特性,并分析了微波功率、气压对轴向、径向等离子体空间分布的影响。在微波功率400W~650W范围内等离子体具有较高的密度及良好的径向均匀性。     

电子回旋共振等离子体增强化学气相沉积a-CF_x薄膜的化学键结构

使用CHF3 和C6H6混合气体做气源 ,在一个电子回旋共振等离子体增强化学气相沉积装置中制备了氟化非晶碳 (a CFx)薄膜 .利用发射光谱研究了等离子体中形成的各种碳 氟、碳 氢基团随放电宏观参量的变化规律 ,对薄膜做了傅里叶变换红外光谱和X射线光电子能谱分析 ,证实等离子体中的CF2 ,CF和CH基团是控制薄膜生长、碳 /氟成分比和化学键结构的主要前驱物     

不同磁路电子回旋共振离子源引出实验

空间推进所用的电子回旋共振离子源(ECRIS)应具有体积小、效率高的特点. 本文研究的ECRIS使用永磁体环产生磁场, 有效减小了体积, 该离子源利用微波在磁场中加热电子, 电子与中性气体发生电离碰撞产生等离子体. 磁场在微波加热电子的过程中起关键作用, 同时影响离子源内等离子体的约束和输运. 通过比较四种磁路结构离子源的离子电流引出特性来研究磁场对10 cm ECRIS性能的影响. 实验发现: 在使用氩气的条件下, 特定结构的离子源可引出160 mA的离子电流, 最高推进剂利用率达60%, 最小放电损耗为120 W·A^-1; 所有离子源均存在多个工作状态, 工作状态在微波功率、气体流量、引出电压变化时会发生突变. 离子源发生状态突变时的微波功率、气体流量的大小与离子源内磁体的位置有关. 通过比较不同离子源的引出离子束流、放电损耗、气体利用率、工作稳定性的差异, 归纳了磁场结构对此种ECRIS引出特性的影响规律, 分析了其中的机理. 实验结果表明: 保持输入微波功率、气体流量、引出电压不变时, 增大共振区的范围、减小共振区到栅极的距离, 离子源能引出更大的离子电流; 减小共振区到微波功率入口、气体入口的距离能降低维持离子源高状态所需的最小微波功率和最小气体流量, 提高气体利用率, 但会导致放电损耗增大. 研究结果有助于深化对此类离子源工作过程的认识, 为其设计和性能优化提供参考.     

电子回旋共振等离子体增强化学气相沉积a-CFx薄膜的化学键结构

使用CHF₃和C₆H₆混合气体做气源,在一个电子回旋共振等离子体增强化学气相沉积装置中制备了氟化非晶碳(a-CF_x)薄膜.利用发射光谱研究了等离子体中形成的各种碳氟、碳氢基团随放电宏观参量的变化规律,对薄膜做了傅里叶变换红外光谱和X射线光电子能谱分析,证实等离子体中的CF₂,CF和CH基团是控制薄膜生长、碳/氟成分比和化学键结构的主要前驱物 关键词： 氟化非晶碳薄膜 电子回旋共振等离子体