ECR等离子体源的氘离子通量绝对量化

表面改性、薄膜沉积和蚀刻等技术过程涉及使用等离子体放电。等离子体源的定量表征已经变得越来越重要，因为它提供了等离子体源的基本认识，并允许工艺优化。

由于氢等离子体在技术放电中起着至关重要的作用，因此有可能准确地确定到等离子体处理表面的绝对氢通量。这对于了解放电机制和表面等离子体诱导过程是至关重要的。

电子回旋共振等离子体源

根据影响衬底支架的氘通量，对带有偏置样品支架的定制电子回旋共振(ECR)等离子体源(图1)进行了表征。

用HIDEN等离子体监测仪(HIDEN eqp300型)测量了碰撞离子的质量分布。将等离子体监测器插入孔径为10µm的模拟样品架中，测量接近常规样品位置的通量。模拟样品支架由软铁制成，以防止ECR放电所需的磁场影响等离子体监视器。

此外，等离子体监视器的离子光学被一个附加的软铁屏蔽筒包围。在操作时，压力保持在10^－7到10^{- 6}Pa通过差速泵送等离子监视器。采用缓速场分析仪(RFA)对样品架的质量积分离子通量进行绝对定量。

图1所示。实验设置示意图。为了量化到基片的粒子通量，基片固定器被包含EQP等离子体监视器的模型所取代(图中未显示)。

图2显示了144W微波功率作为0.3到6Pa之间操作压力的函数对衬底保持器产生的离子通量。D_3.⁺在最低压力0.3Pa时，离子是撞击样品表面的主要离子种类。一个体等离子体中的离子-分子反应是这些离子产生的主要途径。D_3.⁺一个D原子作为D产生₂⁺离子撞击D₂分子。

这种反应的可能性随着压力的增加而增加，因此相对离子种类的组成发生变化。随着压力的不断增加，D_3.⁺与原始的D一起产生了离子₂⁺在体等离子体中通过电子诱导的D₂分子。在1.5 Pa左右的压力下，由于等离子体密度的降低和D的相对贡献，总目标电流降低_3.⁺一直增加。

D的贡献₂⁺在最高研究压力(6 Pa)时几乎可以忽略不计。与维₂⁺， D组分没有变化⁺．D⁺是通过D原子的直接电离和电子诱导的D₂而D离子分子反应的横截面⁺比D的低吗₂⁺．

图2。离子种分辨氘核通量作为D₂在恒定的微波输入功率144W下，在浮动电位下，样品夹测量气体压力。

离子形式的总氘核通量估计为5.6×10¹⁹Dm^－2为等离子体源的标准工作参数，即a D₂p = 1.0Pa时的等离子体，PMW = 144W时的样品保持器。

这导致总离子通量为1.9×10¹⁹离子m^－2．在产生的总离子中，有3%是D⁺D^{+ 3}另外3%是D^{+ 2}．当直流偏置电压增加到-600V时，离子通量单调增加2倍。

该信息的来源、审查和改编来自Hiden Analytical提供的材料。亚博网站下载

欲了解更多信息，请访问针孔分析。