Radijo dažnio išlydžio svarba 172 nm ir 222 nm eksimerinėms lempoms

Radijo dažnio išlydžio svarba 172 nm ir 222 nm eksimerinėms lempoms

3.5.5 Radijo dažnio iškrova

Žemo-slėgio švytėjimo iškrovos apima nuolatinės srovės švytėjimo išlydį, vidutinio-–-aukšto dažnio išlydį, radijo dažnio (RF) išlydį ir mikrobangų iškrovą. Pastarosios dvi formos plačiai naudojamos plazmos -patobulinto cheminio garų nusodinimo (PECVD) ir plazmos polimerizacijos srityse. 3-7 lentelėje pateikiami kelių maitinimo šaltinių dažniai [6,8,13-15]. Šiame skyriuje daugiausia pristatoma radijo dažnio iškrova.

3-7 lentelė Kelių maitinimo šaltinių dažniai

RF iškrovos charakteristikosĮ vakuuminį indą įdedami du elektrodai ir prijungiami prie aukšto -dažnio maitinimo šaltinio (13,56 MHz dažnis). Įjungus maitinimą, atsiranda aukšto-dažnio iškrova, žinoma kaip radijo-dažnio švytėjimo išlydis (RF išlydis) [6,8,13-15]. Dviejų elektrodų poliškumas kinta greitai, todėl elektronai svyruoja pirmyn ir atgal tarp plokščių, todėl padidėja susidūrimo jonizacijos su dujų atomais tikimybė. Dėl didelės masės jonus galima laikyti nejudančiais aukštais dažniais, o rekombinacija ant elektrodų yra mažesnė nei nuolatinės srovės išlydžio atveju, todėl elektrodus galima dėti už indo ribų. Išlydžio uždegimo / priežiūros įtampa yra mažesnė nei nuolatinės srovės išlydžio, o plazmos tankis gali siekti ~10¹¹–10¹² /cm³.

Aukšto{0}}dažnio iškrovimo reiškiniaiAukšto-dažnio iškrova skiriasi nuo žemo

Žemo-dažnio iškrova: Kai elektrodams taikoma žemo -dažnio kintamoji srovė, švytėjimas kaitaliojasi tarp polių, o kiekvienas pus-ciklas primena nuolatinės srovės švytėjimo išlydį.

Aukšto{0}}dažnio iškrova: tarp elektrodų nėra kintamo švytėjimo; liuminescencijos intensyvumas/spalva kiekvienoje srityje yra stabili, plazmos stulpelis yra centre, o iškrova šalia dviejų elektrodų yra visiškai simetriška (nes pasikeitus elektrinio lauko krypčiai erdvės krūvis/plazmos sritis nespėja persiskirstyti ar dejonizuotis). (3 pav b) Aukšto dažnio iškrova)

Elektrodų konfigūracijos RF iškrovimeRF išlydžio elektrodai gali būti dedami išlydžio vamzdžio viduje arba išorėje. Vidiniai elektrodai dažniausiai yra plokščios{1}plokštės, o išoriniuose dažnai naudojamos indukcinės ritės.

(1) Vidiniai elektrodai3 pav įžemintas elektrodas (darbo stalas) laiko ruošinį ir yra įžemintas kartu su iškrovimo kamera. Aukšto{10}}dažnio elektriniame lauke elektronai svyruoja kelis kartus, todėl padidėja susidūrimo tikimybė ir pasiekiamas ~10¹¹–10¹²/cm³ plazmos tankis. Išlydžio slėgis yra ~1–100 Pa, todėl didelės-plotos vienodos plonos plėvelės, naudojamos puslaidininkiuose, optoelektroniniuose įrenginiuose ir kt. Šis įrenginys taip pat gali būti derinamas su 172 nm eksimerine šviesa ir 222 nm UV šviesa pagalbiniam apdorojimui, siekiant pagerinti plonų plėvelių paviršiaus savybes ir struktūrinį vienodumą. (3-17 pav. Plokščiasis vidinis elektrodas RF iškrovos įtaisas, įskaitant elektrodus, RF įtampą, ruošinį, plazmą, termoporą, dujų antgalį, vakuuminį siurblį, SiH₄, NH₃, manometrą)

(2) Išoriniai elektrodai (be elektrodų iškrova)Išoriniai elektrodų įrenginiai turi indukcinę ritę už reakcijos kameros [6,8,10,13-15]. 3 pav Jei prietaiso viduje nėra elektrodų, galima gauti grynos plazmos, naudingos ruošiant labai grynas plonas plėveles. Aukšto dažnio elektriniame lauke elektronų greitis gerokai viršija jonų greitį, todėl dėl didelės susidūrimo tikimybės galima stabiliai palaikyti iškrovą net esant žemam slėgiui (~1–10 Pa).

RF maitinimo šaltinio varžos suderinimas [6,8]Norint maksimaliai padidinti aukšto-dažnio galios perdavimą, tarp apkrovos ir maitinimo šaltinio reikia suderinimo grandinės (atitinkančios jungties grandinės): Plokščių -plokščių elektrodų talpinė jungtis; indukcinė jungtis, skirta aukšto -dažnio indukciniams įrenginiams be elektrodų.

RF iškrovimo taikymai

Izoliacinių plėvelių purškimasPurškiant izoliacines plėveles nuolatinės srovės galia, izoliacinė plėvelė blokuoja jonus, sukeldama krūvio kaupimąsi ir gedimą. RF galia keičia elektrodo poliškumą, neutralizuoja elektrodų krūvius ir užtikrina normalų iškrovimą. Be to, purškimo metu įvedus 172 nm eksimerinę šviesą ir 222 nm UV šviesą, galima dar labiau optimizuoti izoliacinių plėvelių tankį ir sukibimą, taip sumažinant defektus.

Savaiminis-pokrypis, sukurtas aukšto-dažnio elektrodų [6,8]Talpiniu būdu sujungtuose plokščiųjų{0} plokštelių elektrodų įrenginiuose elektronų mobilumas gerokai viršija jonų mobilumą, todėl aukšto-dažnio elektrodas didžiąją ciklo dalį išlieka neigiamas, sudarydamas savaiminį-nuokrypį (500–1000 V), panašų į katodo kritimą nuolatinės srovės švytėjimo išlydžio metu, išlaikant stabilų iškrovą.

Pagalbinė iškrova esant atmosferos slėgiuiAtlieka svarbų vaidmenį atmosferos{0}}slėgio švytėjimo išlydžio ir dielektrinio barjerinio išlydžio srityse.

3.5.6 Mikrobangų iškrovimas

Mikrobangų iškrova paverčia mikrobangų energiją vidine energija, kad sužadintų / jonizuotų dujas ir susidarytų plazma, bendras 2,45 GHz dažnis. 3-19 paveiksle pavaizduota mikrobangų iškrovos įrenginio schema [6]. Jonizacijos mechanizmas: Po elektronų susidūrimo elektrinis laukas pakeičia kryptį pačiu laiku, todėl nuolat didėja elektronų greitis / energija. Plazmos tankis siekia ~10¹⁵ /cm³, galios koncentracija galima be elektrodų. Mikrobangos perduodamos bangolaidžiu arba bendraašiu kabeliu ir rezonansiškai sujungiamos su išleidimo ertme (sujungimo formos matomos mikrobangų PECVD). (3-19 pav.: Mikrobangų iškrovos įtaisas, įskaitant mikrobangų generatorių (2,45 GHz, 1,25 kW), aušinimo vandenį, trijų jungčių derintuvą, izoliatorių, galios matuoklį, iškrovos vamzdį, ertmės rezonatorių ir kt.)

3.5.7 Švytėjimo išlydis esant atmosferos slėgiui

Žemo-slėgio iškrovimui reikalingos vakuuminės sistemos, kurios yra brangios, todėl buvo sukurtos atmosferos-slėgio švytėjimo iškrovimo technologijos. Pagrindinės formos yra vainikinis išlydis, dielektrinis barjerinis išlydis (DBD) ir atmosferos -slėginis švytėjimo išlydis (reikalinga didelė gedimo įtampa arba RF / mikrobangų galia).

Koronos iškrovaIškrovos atmosferos slėgyje forma [6,8,16], skirstoma į teigiamą ir neigiamą vainiką: Įrenginys (3-20a pav. [16]): katodas yra gijinis (vielos elektrodas), anodas yra plokštelinis arba cilindrinis, turintis didelį kreivio skirtumą. Parametrai: Išlydžio įtampa ~10–100 kV, slėgis ~10⁵ Pa, srovės tankis ~10⁻⁶–10⁻⁴ A/cm². Charakteristikos: mažas iškrovos diapazonas, maža / netolygi energija, mirgėjimas ir ozono kvapas; dažniausiai apsiriboja laboratorijomis. (3-20 pav.: Neigiamas vainikinis iškrovimas: a) Įrenginys; b) nuotrauka)

Dielektrinė barjerinė iškrova (DBD)Elektrodai yra padengti izoliuojančiu dielektriku, o aukštos{0}}įtampos kintamoji srovė sukuria išlydį [6,8,16-18], dar vadinamą DBD-CVD (atmosferos-slėgio plazma-patobulintas cheminis garų nusodinimas): Struktūra (pav. arba vamzdinės konstrukcijos su dielektrikomis, tokiais kaip stiklas ar bakelitas. Parametrai: Slėgis ~10⁵ Pa, dažnis 50 Hz–1 MHz, amplitudė iki 100 kV. Taikymas: vamzdiniai cheminiams reaktoriams; plokščia plokštė NAUDOJAMA polimerų/metalų modifikavimui/skiepijimui. Apdorojimo metu derinant su 172 nm eksimerine šviesa ir 222 nm UV šviesa, galima efektyviau valdyti paviršiaus chemines grupes ir sustiprinti modifikavimo efektus. Iškrovos charakteristikos: Esant aukštai įtampai, atsiranda siūlinės mikro iškrovos (3-22 pav. [16]), cilindrinės (spindulys 0,1-0,3 mm), trunkančios 10-100 ns, srovės tankis 0,1-1 kA/cm². Elektrodų atstumas ~3 mm; vienodas tarpas užtikrina stabilų išleidimą.

Atmosferos{0}}slėgio dangos reikšmė (3-23 pav. [19])Apdorojimas žemu-slėgiu (3-23a pav.): reikalinga didelė vakuuminė sistema. DBD apdorojimas atmosferos-slėgiu (3 pav b) Atmosferos slėgis DBD)