Spatial distributions of plasma parameters in ICP reactor

Abstract

The results of systematic experimental researches of ICP reactor are presented. Experimental results on spatial distribution of local plasma parameters (plasma density, temperature and electron energy distribution function) and radial profiles of ion current to processed surface are presented for atomic (Ar) and molecular (N2, CF4) gases. Relation between the plasma density profile and the ion current density radial distribution is discussed. Comparison of the obtained results with the calculations executed using 2D-fluid model has allowed to reveal the main rules of the ion flux profile formation.

Представлены результаты систематических экспериментальных исследований реактора для плазменно-химического травления на базе ВЧ-индукционного разряда. Проведены измерения пространственных распределений локальных параметров плазмы (плотности плазмы, температуры и функции распределения электронов по энергии) и радиальных профилей плотности тока ионов на обрабатываемую поверхность. Измеренные зависимости существенно отличаются для инертного (Ar) и молекулярных (N2, CF4) газов. Поскольку диапазон давлений охватывал области бесстолкновительного и диффузионного режимов движения заряженных частиц в плазме, радиальное распределение плотности тока ионов и его абсолютная величина существенно изменялись. Проведено сравнение полученных результатов с расчетами, выполненными с использованием 2D-fluid модели.

Представлено результати систематичних експериментальних досліджень реактора для плазмово-хімічного травлення на базі ВЧ-індукційного розряду. Проведено вимірювання просторових розподілів локальних параметрів плазми (густини плазми, температури і функції розподілу електронів по енергії) і радіальних профілів щільності струму іонів на оброблювану поверхню. Отримані залежності істотно відрізняються для інертного (Ar) і молекулярних (N2, CF4) газів. Оскільки діапазон тиску охоплював області руху без зіткнень і дифузійного режимів руху заряджених частинок в плазмі, радіальний розподіл щільності струму іонів і його абсолютна величина істотно змінювалися. Проведено порівняння отриманих результатів з розрахунками, виконаними з використанням 2D-fluid моделі.