射频等离子体中尘埃空洞演化研究

摘要

关于尘埃结晶以及等离子鞘层中的尘埃颗粒的实验工作近几年引发很多的研究热潮。例如有关等离子体鞘层中大量存在的尘埃颗粒的控制实验提供了探索迄今不能达到的时空尺度的方法，改进和突破了传统探针技术。尘埃等离子体在等离子体环境下的半导体加工及微电子工业生产有着重要影响，一方面在放电过程中生成的尘埃颗粒对基片产生污染，另一方面控制尘埃颗粒的形成及运动也是在材料合成及表面改性方面的又一种可行方法。
　　本文中讨论的尘埃颗粒是在实验过程中直接产生的，所用的实验气体是乙烯硅烷和氩气，其中氩气是载气。硅烷和乙烯发生反应产生碳化硅尘埃颗粒，在射频等离子体中形成尘埃云及尘埃空洞。由于尘埃颗粒的形成对等离子体加工过程会形成很大影响，因此讨论等离子体中尘埃颗粒的运动及形态变化具有重要意义。我们通过观察尘埃云及尘埃空洞的变化进行实验讨论和研究:首先从尘埃云体积随气压射频功率的改变出发，讨论尘埃云的直径随气压和功率的改变以及尘埃空洞直径和深度受不同物理参数的影响;然后记录尘埃空洞随时间的周期震荡现象，得到尘埃空洞震荡周期在不同气压和射频功率参数下的变化曲线，进而分析尘埃空洞的基本性质;由于尘埃颗粒在放电过程中不断地消耗与产生，因此对单个尘埃颗粒的跟踪比较困难，经过多次实验操作，得到单个尘埃颗粒一段时间内的运动轨迹，通过跟踪记录尘埃颗粒随时间的运动轨迹，初步推断出尘埃颗粒所受外力。我们结合尘埃颗粒以及尘埃空洞的动力学规律，推测出射频等离子体中尘埃空洞的特殊性质及形成原因。

目录

声明

摘要

引言

1 绪论

1．1 等离子体概述

1．2 等离子体的分类

1．3 尘埃等离子体

1．3．1 尘埃等离子体性质

1．3．2 尘埃云斑图

1．3．3 尘埃等离子体相关研究手段

1．3．4 尘埃颗粒对工业加工的影响

1．4 本文的主要研究内容

2 实验装置和方法

2．1 实验仪器

2．2 实验方法

2．2．1 产生尘埃颗粒

2．2．2 设计实验调节参数

3 实验现象与讨论

3．1 尘埃云及尘埃空洞的形态变化

3．1．1 尘埃云体积的实验研究

3．1．2 尘埃云及空洞的直径变化

3．1．3 尘埃空洞的深度变化

3．2 尘埃空洞震荡研究

3．2．1 尘埃空洞随时间的变化规律

3．2．2 尘埃空洞震荡周期随功率变化

3．3 尘埃颗粒运动轨迹

3．4 实验讨论及推断

3．4．1 尘埃空洞演化原因

3．4．2 尘埃空洞演化随功率与时间的讨论

4 实验总结与展望

结论

参考文献

攻读硕士学位期间发表学术论文情况

致谢