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：     

2 cm电子回旋共振离子源猝灭现象模拟

2 cm电子回旋共振离子推力器具有高比冲、长寿命的特点,其应用于引力波探测的可行性已经过初步探索.然而,在探究离子源推力下限的过程中发现,在极低功率(0.5 W)和极低流量(0.1 sccm, 1 sccm=1 L/min)的极限工作状态下,过度施加栅极电压可能引发离子源猝灭.采用实验手段对猝灭现象进行观测的难度很大,一方面因为猝灭现象具有随机性和瞬时性;另一方面,介入式诊断对弱放电水平的等离子体干扰很大,而光学诊断又有栅极系统阻挡.为此本文采用全粒子数值模型对离子源进行了一体化模拟,复现了猝灭现象.模拟结果表明,天线和放电室之间的双极扩散是导致离子源猝灭的最根本原因.明晰了猝灭机理后,本文提出了相应的改进措施,并用一体化模拟进行了理论验证.对猝灭机理的研究将为离子源的设计和应用提供理论依据,保障离子源安全稳定工作,满足引力波探测任务的推力需求.     

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。     

EAST装置电子回旋共振加热系统中央控制器设计

介绍了基于可编程逻辑门阵列(FPGA)芯片的电子回旋共振加热(ECRH)系统中央控制器的设计,阐述了中央控制器对输入的总控触发信号、等离子体电流信号、ECRH系统状态信号、高压输出状态信号、波输出状态信号、各类停止信号以及各输出控制信号等的处理与控制逻辑.对FPGA程序做了时序仿真,仿真结果表明,该控制器能够实时响应总...     

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。     

电子回旋共振等离子体增强沉积氟化非晶碳薄膜的光学性质

用紫外可见光透射光谱(UV-VIS)并结合键结构的X射线光电子能谱(XPS)和红外谱(FTIR)分析,研究了电子回旋共振等离子体增强化学气相沉积法制备的氟化非晶碳薄膜的光吸收和光学带隙性质.在微波功率为140—700W、源气体CHF₃∶C₆H₆比例为1∶1—10∶1条件下沉积的薄膜,光学带隙在1.76—2.85eV之间.薄膜中氟的引入对吸收边和光学带隙产生较大的影响,吸收边随氟含量的提高而增大,光学带隙则主要取决于CF键的含量,是由于强电负 关键词： 氟化非晶碳薄膜 光吸收与光学带隙 电子回旋共振等离子体     

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     

在HT-6B托卡马克上的电子回旋共振预电离实验

本文给出了1986年5月在HT-6B上进行的二倍频ECR预电离实验的结果。实验观察到只要回旋共振层落在托卡马克小截面内都可获得正常放电波形;等离子体电流基本上是和环电压同时出现的;等离子体环电压下降30％左右。同时还观察到ECR预电离对减少放电初期的硬X射线和轻杂质(CⅣ)的辐射有比较明显的作用。     

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     

托卡马克等离子体逃逸放电中的驰豫振荡与电子回旋激射不稳定性

我们研究了托卡马克等离子体进制电子引起的电子回旋激射不稳定性发生的条件，发现由反常多普勒效应及切伦科夫效应确定的准稳态速度分布又会激发电子回旋激射不稳定性，且其对本底电子回旋辐射的放大频段低于回旋频率，这与ＨＬ－１实验观察一致。     

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。     

用碘化钠探测器研究简单磁镜装置MM—2中热电子环特性

使用碘化钠(NaI)探测器,对MM-2简单磁镜装置中热电子环参数进行了测量,得到热电子温度为140—170keV,热电子环的半径为7cm,其径向厚度为4cm,轴向尺寸边缘区域从±10cm延伸至±20cm,同时也观测到了热电子密度沿径向分布,环的位置与磁场强度的关系以及硬X射线发射的时间特性。     

ECR-PECVD制备SiO2薄膜中衬底射频偏压的作用

采用微波电子回旋共振等离子体增强化学气相沉积（ECR－PECVD）技术在单晶衬底上制备了SiO2薄膜,研究了射频偏压对薄膜特性的影响。通过X射线光电子能谱（XPS）、傅里叶变换红外线光谱（FTIR）、原子力显镜（AFM）和扫描隧道显微镜（STM）三维形貌图测量等手段,对成膜特性进行了分析。实验结果表明,通过改变射频偏压的参数来控制离子轰击能量,对ECR－PECVD成膜的内应力、溅射现象、微观结构和化学计量均有明显的影响。