新型低温等离子体技术及应用-苏州爱特维等离子设备/等离子清洗机
摘 要：等离子体尤其是低温等离子体由于其一系列特殊的性质，广泛应用于薄膜沉积、微电路干法刻蚀、材
料表面改性等方面。
本文介绍了目前经常采用的几种新型低温等离子体技术，电子回旋共振（ECR）等离子体、射频
感应耦合（ICP）等离子体、以及螺旋波（HWP）等离子体。
这几种等离子体由于无内电极放电无污染、等离子体密度高、能量转换率高、电离度高等优点必将在传统工艺的基础上得到更广泛的应用。
大量的粒子在热激发、光激发、电激发下会产生电离，形成由离子、电子、自由基、及中性粒子组成的空间体系， 当带电粒子密度达到其建立的空间电荷足以限制其自身的运动时， 这种电离气体就成了等离子体.等离子态体的基本性质在于它的准电中性，即等离子体中的正电粒子数和负电粒子数相当.在等离子体内， 电子和离子质量的巨大差导致存在两种不同的温度（能量），如果电子温度远大于离子温度，既电子温度在 104K 以上，而重粒子的温度却可低至几百 K， 这种等离子体称为低温非平衡等离子体.低气压低温等离子体由于其一系列特殊的性质，在材料表面改性、 等离子体溅射和化学气相沉积薄膜、等离子体清洗、微电路干法刻蚀等方面有更广泛的应用［1-4］.本文主要介绍目前得到广泛研究与应用的几种新型低温低气压辉光放电等离子体， 即电子回旋共振 ECR 等离子体等离子体 (ECR: Electron CyclotronResonance)、射频感应耦合等离子体（ICP：InductivelyCoupled Plasma）、 螺 旋 波 等 离 子 体 (HWP: HeliconWave Plasma).1 电子回旋共振等离子体电子回旋共振（ECR）是指在磁场中受洛伦兹力作用作回旋运动的电子，在磁场强度为 875Gauss 处它的回旋频率和沿磁场方向传播的右旋极化微波频率 2450MHz 相等，电子在微波电场中将被不断同步加速而获得的能量大于离子获得的能量， 使得即使在接近常温下， 如果在两次碰撞之间电子共振吸收微波的能量大于气体粒子的电离能、 分子离解能或某一状态的激发能，那么将产生碰撞电离、分子离解和粒子激活， 从而实现等离子体放电和获得活性反应粒子，形成高密度的 ECR 低温等离子体.ECR 等离子体有如下的优点：1. 等离子体密度高，约有 1010～1012cm-3；2. 离子能量低，避免了离子轰击造成的材料表面损伤和缺陷的产生；3. 无内电极放电无污染；4. 磁场约束，减少了等离子体与器壁的作用；5. 放电气压低，约有 10-2 - 10-1Pa；6. 能量转换率高，电离度高（>10%），对微波的吸收率高达 95%以上；7. 低温下激发的高密度活性基有利于高温材料的低温合成. 上述优点使得 ECR 等离子体在等离子体微细干法刻蚀、等离子体辅助化学气相沉积、材料表面处理等方面具有广泛的应用前景［5, 6］.ECR 等离子体化学气相沉积 （ECR-PECVD）采用 ECR 等离子体辅助，充分利用磁场对等离子体的定向输运和约束，以及离子轰击能低、等离子体密度大的优点来在样品台附近获得大量的等离子体活性自由基，实现需要高温生长条件薄膜的低温沉积，克服了薄膜在生长过程中因高温造成晶格热失配而产生的晶格缺陷和裂痕，保证了高质量薄膜的生长.这一工艺有效弥补了目前常用的基于直接加热分解技
