定制波形衬底偏压电感耦合放电的多诊断表征用于等离子体刻蚀的精确控制
等离子体物理
2025-09-03 v1
摘要
在纳米级等离子体工艺中，对离子能量分布函数（IEDF）的精确控制对于选择性以及控制溅射率和衬底损伤至关重要。在这项工作中，将低频（100 kHz）定制的脉冲波形偏置电压波形施加到电感耦合等离子体（ICP）的衬底电极上，并在商用 200 mm 反应离子刻蚀（RIE）反应器中研究了其对 IEDF、电子密度、电子动力学以及二氧化硅和非晶硅刻蚀速率的影响。虽然定制波形衬底偏压几乎不影响衬底上方的电子密度和时空分辨的电子功率吸收动力学，但发现在高 ICP 源功率下它会影响到达衬底的离子通量。在氩气和 SF6 中，实现了半高全宽（FWHM）低于 10 eV 的单能 IEDF，平均离子能量范围为 20 eV 至 100 eV。这些单能 IEDF 用于确定非晶硅和二氧化硅的氩离子溅射阈值能量分别为 23 eV 和 37 eV，并基于定制 IEDF 以确保所有入射离子均处于此狭窄的离子能量选择窗口内，通过氩离子溅射实现了这两种材料的选择性刻蚀。
引用
@article{arxiv.2509.01171,
title = {Multi-diagnostic characterization of inductively coupled discharges with tailored waveform substrate bias for precise control of plasma etching},
author = {Jonas Giesekus and Anton Pletzer and Florian Beckfeld and Katharina Noesges and Claudia Bock and Julian Schulze},
journal= {arXiv preprint arXiv:2509.01171},
year = {2025}
}