Влияние внешней цепи на закономерности энерговклада в гибридный ВЧ разряд низкого давления

  • автор:
  • специальность ВАК РФ: 01.04.08
  • научная степень: Кандидатская
  • год, место защиты: 2011, Москва
  • количество страниц: 131 с. : ил.
  • бесплатно скачать автореферат
  • стоимость: 240,00 руб.
  • нашли дешевле: сделаем скидку
  • формат: PDF + TXT (текстовый слой)
pdftxt

действует скидка от количества
2 диссертации по 223 руб.
3, 4 диссертации по 216 руб.
5, 6 диссертаций по 204 руб.
7 и более диссертаций по 192 руб.
Титульный лист Влияние внешней цепи на закономерности энерговклада в гибридный ВЧ разряд низкого давления
Оглавление Влияние внешней цепи на закономерности энерговклада в гибридный ВЧ разряд низкого давления
Содержание Влияние внешней цепи на закономерности энерговклада в гибридный ВЧ разряд низкого давления
Вы всегда можете написать нам и мы предоставим оригиналы страниц диссертации для ознакомления
Глава 1. Обзор литературы
1.1. Источники плазмы на основе емкостного ВЧ разряда
1.2. Источники плазмы на основе индуктивного ВЧ разряда
Глава 2. Экспериментальная установка и базовые методики измерений
2.1. Экспериментальная установка
2.2. Методики измерения параметров внешней цепи
2.3. Методика изучения закономерностей энерговклада в гибридный ВЧ разряд
2.4. Методика изучения постоянной разности потенциалов между электродами
2.5. Методики измерения внутренних параметров плазмы
2.6. Условия экспериментов
Глава 3. Результаты экспериментального исследования гибридного ВЧ
разряда низкого давления
3.1. Закономерности вложения ВЧ мощности в плазму
3.2. Процессы во внешней цепи разряда
3.3. Параметры плазмы гибридного ВЧ разряда
3.4. Эквивалентное сопровление гибридного ВЧ разряда
3.5. Основные результаты, полученные при экспериментальном исследовании гибридного ВЧ разряда
Глава 4. Самосогласованная модель гибридного ВЧ разряда
низкого давления
4.1. Формулировка модели
4.2. Результаты расчетов параметров плазмы с помощью простой физической модели гибридного ВЧ разряда
4.3. Результаты расчетов самосогласованной модели гибридного ВЧ разряда
4.4. Основные результаты, полученные при математическом моделировании гибридного ВЧ разряда
Выводы
Благодарности
Список цитированной литературы
Список публикаций по теме диссертации
Актуальность темы
В настоящее время высокочастотный (ВЧ) разряд низкого давления широко применяется в промышленных плазменных технологиях. Известны источники плазмы, основанные на емкостном и индуктивном ВЧ разряде. Наиболее часто используемой особенностью емкостного ВЧ разряда в плазменных технологиях является существование приэлектродных слоев объемного заряда, в которых формируется среднее по периоду падение потенциала, ускоряющее ионы в направлении электродов. Это позволяет обрабатывать с помощью ускоренных ионов образцы материалов, расположенных на электродах емкостного ВЧ разряда. Еще одной особенностью емкостного разряда, также нашедшей практическое применение, является формирование в приэлектродных слоях объемного заряда большого количества быстрых электронов. Наличие быстрых электронов в разряде приводит к эффективной диссоциации сложных молекул и образованию радикалов, которые необходимы для реактивного травления материалов, плазменной полимеризации и т.д. Недостатком емкостного ВЧ разряда является относительно низкая концентрация электронов в основном объеме плазмы. Это ограничивает производительность ряда плазменных технологий. Значительно более высокая концентрация электронов при тех же ВЧ мощностях характерна для индуктивных ВЧ разрядов.
ВЧ индуктивные плазменные реакторы и источники ионов низкого давления уже в течение нескольких десятилетий являются важнейшей составляющей современных земных и космических технологий. Широкому распространению технических применений индуктивного ВЧ разряда способствуют его основные достоинства - возможность получения высокой концентрации электронов при относительно невысоком уровне ВЧ мощности, отсутствие контакта плазмы с металлическими электродами, небольшие температуры электронов, а, следовательно, невысокий потенциал плазмы относительно стенок, ограничивающих разряд. Последнее помимо минимизации потерь мощности на стенках источника плазмы позволяет избежать повреждения поверхности образцов ионами высоких энергий при их обработке в разряде.
ВЧ мощность поступает в плазму по двум каналам: индуктивному,
существующему благодаря току, текущему по индуктору или антенне, и емкостному, существующему благодаря наличию емкостной связи между антенной и плазмой. Ранее было показано, что наличие емкостной составляющей разряда приводит при малых мощностях ВЧ генератора к увеличению энерговклада в плазму через индуктивный канал,
а наличие индуктивного канала разряда влияет на величину приэлектродныя скачков квазистационарного потенциала. Взаимное влияние каналов приводит к появлению ряда самосогласованных эффектов, анализ которых позволяет глубже понять механизмы физических процессов, происходящих в емкостном и индуктивном разряде. Кроме того, вложение ВЧ мощности как через индуктивный, так и через емкостной каналы позволяет плавно управлять основными параметрами разряда, что необходимо при практических применениях разряда. В связи с этим закономерно встает вопрос об организации и исследовании новой модификации ВЧ разряда, а именно гибридного ВЧ разряда, возбуждение которого осуществляется системой токов и зарядов, генерируемых на внешней поверхности источника плазмы.
Диссертация посвящена экспериментальному исследованию и численному моделированию физических процессов в гибридном ВЧ разряде низкого давления. Это позволяет считать тему диссертационной работы актуальной.
Цель работы
Основные задачи диссертационной работы:
• изучение роли емкостного и индуктивного каналов в поддержании гибридного ВЧ разряда низкого давления;
• Изучение процессов во внешней цепи гибридного ВЧ разряда при мощностях ВЧ генератора 10-300 Вт, давлениях аргона 5-100 мТор;
• изучение влияния параметров внешней цепи на параметры плазмы и энерговклад в гибридный ВЧ разряд при мощностях ВЧ генератора 10-300 Вт, давлениях аргона 5-100 мТор;
• разработка самосогласованной модели гибридного ВЧ разряда низкого давления и численное моделирование физических процессов в гибридном ВЧ разряде низкого давления.
Научная новизна работы
• Впервые экспериментально изучены режимы горения новой модификации ВЧ разряда, а именно гибридного ВЧ разряда низкого давления при различных параметрах внешней цепи. Впервые экспериментально и с помощью численного моделирования показано, что изменение величины разделительной емкости, включенной в емкостную ветвь гибридного ВЧ разряда, позволяет плавно регулировать параметры плазмы разряда.
• Впервые экспериментально показано, что изменение давления аргона приводит к перераспределению вклада индуктивного и емкостного каналов в поглощение ВЧ мощности.
(2.18)
Зная потери мощности в системе согласования, ВЧ мощность, поглощенная плазмой, выражается как:
В гибридном ВЧ разряде, однако, мощность теряется еще и при нагреве индуктора. В связи с этим корректный учет потерь мощности во внешней цепи разряда требует сначала определения при использовании только емкостной цепи разряда, а затем Лт1 с
помощью стандартной процедуры [43], где вместо значений Р£т используются величины
Эквивалентное сопротивление плазмы гибридного разряда Якр1 определяется на основании формулы:
2.3.4. Методика измерения доли мощности, поступающей в разряд через емкостной канал
Для определения доли мощности Рс, поступающей в разряд через емкостной канал, измерялись временные зависимости напряжения V на конденсаторе и ВЧ тока 1С в емкостном канале с помощью осциллографа ТВ8-1012. Процедура определения Рс включала следующие шаги:
1. Измерялись временные зависимости V и 1С без разряда и определялся сдвиг фаз между ними А(р . Определялась систематическая ошибка измерений, равная X =90°- Ар.
2. Измерялись временные зависимости V и 1С с разрядом. Значения 1С сдвигались относительно V на величину %.
3. Временные зависимости V и 1С перемножались и интегрировались по времени в пределах периода Т
(2.19)
Сея т ’
= Д'
кр1 J 2 ам ‘
(2.20)
(2.21)
Вы всегда можете написать нам и мы предоставим оригиналы страниц диссертации для ознакомления

Рекомендуемые диссертации данного раздела

Филинов, Владимир Сергеевич
2006