电负性气体射频感性耦合放电不稳定性研究

摘要

本课题组在过去开展了电正性气体(Ar)射频感性耦合放电模式转化及受迫振荡非线性研究，在此工作基础上，本实验研究电负性气体(SF6)射频感性耦合放电，讨论了不同条件下等离子体不稳定性。由此更加深入地理解射频感性耦合等离子体的放电模式转化及不稳定性的产生机制，为电负性气射频感性耦合等离子体工艺提供了实验基础。
　　 在过去电负性气体自振荡工作中，仅研究了气体压强的变化对自振荡的影响，并做了相关的理论分析，基于不同天线耦合强度的研究未见报道。本论文利用Z-Scan测量系统，电流探头以及Langmuir探针，通过测量等离子体吸收功率、天线电流、电压、自振荡的波形、频率等多种参数，研究了匹配网络、天线耦合强度、气压等多种因素对电负性气体射频感性耦合放电不稳定性的影响。实验中首先对匹配网络及天线线圈的阻抗进行测量，计算出等离子体的净吸收功率，提高了实验结果的可靠性。实验发现电负性气体射频感性耦合放电的自振荡只出现在放电的负反馈区域。在不同的天线耦合强度下，电负性气体的自振荡、受迫振荡、E-H跳跃呈现不同规律：当天线处于强耦合强度下只有自振荡出现，电负性气体的自振荡只出现在感性耦合放电模式(H mode)的负反馈区域。在中性耦合和弱耦合强度下，随着吸收功率的增加，E-H跳跃、自振荡、受迫振荡依次出现。从不稳定出现的规律可以看出，强耦合强度下的等离子体放电是最稳定的，弱耦合下最为不稳定。

目录

文摘

英文文摘

声明

引 言

1 射频等离子体模式转化及不稳定性的研究背景及现状

2 本课题的提出及意义

1 射频感性耦合等离子体的不稳定性的研究进展

1.1 E-H模式转化的研究进展

1.1.1 国外的研究进展

1.1.2 国内的研究进展

1.2 受迫振荡的的研究进展

1.3 电负性气体自振荡的研究进展

2 实验系统介绍

2.1.实验装置介绍

2.2 实验诊断装置及改进

2.2.1 诊断系统的改进

2.2.2 Z-Scan测量系统的介绍

2.2.4 Smith圆图原理的介绍

3 实验结果

3.1 等离子体净吸收功率

3.1.1 匹配网络和线圈的阻抗的计算

3.1.2 净吸收功率的计算

3.2 匹配网络对不稳定性的影响

3.3 天线耦合强度的影响

3.3.1 天线耦合强度对放电模式的影响

3.3.2 天线耦合强度对自振荡波形的影响

3.3.3 天线耦合强度对自振荡频率和幅值的影响

3.4 电负性气体中射频感性耦合等离子体不稳定区域

3.5 气压的影响

3.5.1 气压对波形的影响

3.5.2 气压对频率的影响

结论

4.1 论文总结

4.2 对今后工作的建议

参考文献

攻读硕士学位期间发表学术论文情况

致 谢