Сравнивайте с английским: нажмите на абзац — оригинал откроется в окне. Кнопка EN под абзацем показывает его прямо в тексте.
Введение
Капацитивно-связанная плазма (CCP) является одним из наиболее распространенных типов промышленных источников плазмы. Она по сути состоит из двух металлических электродов, разделенных небольшим зазором и помещенных в реактор. Давление газа в реакторе может быть ниже атмосферного или равняться атмосферному.
A capacitively coupled plasma (CCP) is one of the most common types of industrial plasma sources. It essentially consists of two metal electrodes separated by a small distance, placed in a reactor. The gas pressure in the reactor can be lower than atmosphere or it can be atmospheric.
Описание
Типичная система CCP управляется одним источником питания радиочастотного (RF) тока, обычно на частоте 13,56 МГц. Один из двух электродов подключается к источнику питания, а другой заземляется. Поскольку эта конфигурация по принципу схожа с конденсатором в электрической цепи, плазма, образованная в этой конфигурации, называется ёмкостно-связанной плазмой. Когда между электродами создаётся электрическое поле, атомы ионизируются и высвобождают электроны. Электроны в газе ускоряются RF-полем и могут ионизировать газ напрямую или косвенно посредством столкновений, генерируя вторичные электроны. Когда электрическое поле становится достаточно сильным, это может привести к так называемой электронной лавине. После лавинного пробоя газ становится электропроводным из-за большого количества свободных электронов. Это часто сопровождается свечением возбужденных атомов или молекул в газе. Если генерируется видимый свет, образование плазмы можно косвенно наблюдать даже невооружённым глазом. Разновидность ёмкостно-связанной плазмы предполагает изоляцию одного из электродов, обычно с помощью конденсатора. Конденсатор выглядит как короткое замыкание для высокочастотного RF-поля, но как разрыв цепи для поля постоянного тока (DC). Электроны сталкиваются с электродом в слое, и электрод быстро приобретает отрицательный заряд (или самосмещение), поскольку конденсатор не позволяет ему разряжаться на землю. Это создаёт вторичное поле постоянного тока в плазме, в дополнение к переменному полю (AC). Массивные ионы не способны реагировать на быстро меняющееся поле переменного тока, но сильное, устойчивое поле постоянного тока ускоряет их к самосмещённому электроду. Эти энергичные ионы используются во многих процессах микрофабрикации (см. реактивное ионное травление (RIE)) путем размещения подложки на изолированном (самосмещённом) электроде. CCP широко применяются в полупроводниковой промышленности для нанесения тонких плёнок (см. распыление, плазмохимическое осаждение из газовой фазы (PECVD)) и травления.
A typical CCP system is driven by a single radio frequency (RF) power supply, typically at 13.56 MHz. One of two electrodes is connected to the power supply, and the other one is grounded. As this configuration is similar in principle to a capacitor in an electric circuit, the plasma formed in this configuration is called a capacitively coupled plasma. When an electric field is generated between electrodes, atoms are ionized and release electrons. The electrons in the gas are accelerated by the RF field and can ionize the gas directly or indirectly by collisions, producing secondary electrons. When the electric field is strong enough, it can lead to what is known as electron avalanche. After avalanche breakdown, the gas becomes electrically conductive due to abundant free electrons. Often it accompanies light emission from excited atoms or molecules in the gas. When visible light is produced, plasma generation can be indirectly observed even with bare eyes. A variation on capacitively coupled plasma involves isolating one of the electrodes, usually with a capacitor. The capacitor appears like a short circuit to the high frequency RF field, but like an open circuit to direct current (DC) field. Electrons impinge on the electrode in the sheath, and the electrode quickly acquires a negative charge (or self bias) because the capacitor does not allow it to discharge to ground. This sets up a secondary, DC field across the plasma in addition to the alternating current (AC) field. Massive ions are unable to react to the quickly changing AC field, but the strong, persistent DC field accelerates them toward the self biased electrode. These energetic ions are exploited in many microfabrication processes (see reactive ion etching (RIE)) by placing a substrate on the isolated (self biased) electrode. CCPs have wide applications in the semiconductor processing industry for thin film deposition (see sputtering, plasma enhanced chemical vapor deposition (PECVD)) and etching.