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随着微电子工业的迅速发展,集成电路集成度的不断增加和特征尺寸的不断减小对等离子体源提出了均匀性好、面积大、刻蚀速率高等要求,所以能够满足这些要求的新型等离子体源的研究就越来越受到人们的关注。 双频容性耦合等离子体(DF-CCP)现已广泛应用于工业中,它实现了对等离子体中离子能量和通量的独立控制,为了更好地控制离子能量和通量,进一步提高等离子体均匀性和密度,我们在DF-CCP的基础上引入感性耦合等离子体(ICP),实现了DF-CCP和ICP的混合放电。本文使用发射光谱诊断的方法研究了ICP增强CCP的H2+Ar放电和N2放电,用H2+Ar放电处理了掺铝氧化锌(AZO)薄膜。 本文研究了ICP(13.56 MHz)增强的DF-CCP(60 MHz/2 MHz)不同的功率组合对H2+Ar放电等离子体参数的影响。研究发现ICP功率的增加能够显著增大Ar原子在750.4 nm处谱线的强度,高频功率的增大也会导致谱线强度的增强,低频功率基本不影响谱线强度的变化,这间接地说明ICP功率的引入能够显著地提高等离子体的电子密度。使用修正的玻尔兹曼图形法计算了在不同功率组合下的电子温度,低频功率的增加能够有效地增大电子温度,ICP功率和高频功率对电子温度的影响较小。我们还使用光强标定法研究了功率变化对 H原子浓度的影响,发现低频功率的增大能够有效地增加H原子的浓度,ICP功率对H原子浓度的变化影响很小,过高的高频功率甚至会使H原子浓度减小。 在薄膜沉积或刻蚀过程中,等离子体中气体分子的温度也是一项十分重要的参数,它会直接影响到薄膜的质量。本文使用ICP增强的DF-CCP N2放电研究了N2分子的转动温度和振动温度随ICP功率变化的情况。我们通过拟合N2分子C3∏u-B3∏g跃迁的发射光谱的方法计算出了N2的转动温度和振动温度,发现N2的振动温度要远比转动温度大,这是因为振动态和转动态的退激速率远比振动态与转动态之间的能量交换速率快,振动态与转动态之间不能达到平衡。N2分子的振动温度随着 ICP功率的增大呈现出先增大而后趋于平稳的趋势,转动温度也呈现出增大的趋势,这与等离子体的电子密度和温度的变化有着密切的关系。 在H2+Ar放电的光谱诊断中,我们发现H原子浓度主要受低频功率的影响,所以我们选择了不同的低频功率对AZO薄膜进行处理,研究H原子在AZO薄膜处理中的作用。我们发现经过处理后的薄膜的结构、电学和光学特性都有所改变,处理后,H原子对薄膜的刻蚀作用使薄膜的表面粗糙度明显增大,H原子的掺入也使得薄膜的电阻率明显降低,薄膜的电阻率由1.13×10-2Ωcm减小到了4.81×10-3Ωcm,处理后薄膜在可见光范围内的透射率变化并不明显,处理前后薄膜在可见光范围内透射率都在80%以上。