1   Kapacitní výboje - základní charakteristika
uj.
pi
<
uj
pe
l   < A
2   Vodivost vf. plazmatu
ne
uj,
1
o"
'pe
+ íuj£q
m(y + ícj)
m (u + ícj) ne2 + iujEnin^v + ííj)
u + \uj
j2
Jpe
n
men
Ohmický ohřev:
(P) = 2 Jo Eo cos a
-E2Re(a)
En ne2v
2  m[y2 + ^
^0 El ne2 -> -r--
2 muj2
3   Vf. sheath
plazma
electrode
elektroda
Hustota proudu sheathem:
dt        4   V Tvrn V m.
dE
ds
£0
nact e ■
dt dt Stejnosměrné napětí na sheathu:
4   V TTin   \ I V m.
1
Předpokládejme Ush = Uq + U\ smcot:
e kle
2^
e feTe dí
2-Kin
nu
Využijeme
2^
„a sin tdi
dí = In(a)
kde 7o(a) Je modifikovaná Besselova funkce nultého řádu, a dostáváme
^ = i In +ln
/n
/eC/i
4   Sériová rezonance plazmatu (plasma-sheath resonance) _I_
Zbu
Ik
Z
Ibulk Ibulk aS IEqSuú
1 l
+ 1
sh
Z
sh
ÍLúCsh
i
hh +
UJEqS
Ibulk
- 1
Rezonance {Z ~ 0) nastává pro frekvenci
UJ.
pe
OJ,
1 +
pe
^sh
(8)
(9)
kde je délka plazmatu, je celková tloušťka obou sheathů a Z = Ibulk + hh Je vzdálenost elektrod.
5   Nesymetrie výboje
Symetrický výboj:
zem
2
Nesymetrický výboj:
První přístup:
1/k
Využijeme Ush oc sK a Ush oc ^ oc j*s, takže Ush oc   a£   a dostáváme
ČZs/i  oc -—
Index bude označovat sheath u zemněné elektrody, index v sheath u živé elektrody a index e bude označovat napětí na živé elektrodě. Platí
(10)
e <i;4>,
často a ~ 2 (vychází pro konst. koncentraci iontů v sheathu, re = 2). Pro stejnosměrnou složku napětí na RF elektrodě (bias) dostáváme
uv	
	\Sv)
	re
a =	re - 1
	
1
UeDC = UgDC - UVDC = —U^rf -/ g" \ <* '
1+
kde jsem použil označení Ux = Uxdc + UxRF sincji.
3
Druhý přístup:
E(x)
— / rii{y)áy
Ush
s(t)
— dx £o J o
ní(y)dy
(12)
(13)
Pro rij
konst. by vyšlo
c.2
Ush
eriiS
Q7
2eq       2erii£oS2'
kde Q = eriiSs. I v obecnějším případě můžeme (13) vyjádřit pomocí celkového náboje v sheathu (Q). Označíme £ = x/s a aktuální průměrnou koncentraci iontů v sheathu ni:
Ush
Q2
2e rií eq S2 i €
2
(14)
o
o
Nyní použijeme fakt, že celkový náboj v obou sheathech Q m = Q g (t) + Q v (t) Je konstantní a pokud tedy každý sheath během periody jednou téměř zkolabuje, je maximální náboj každého sheathu přibližně Qm- Potom platí
Ue.
u
r
r
Qm
Qg=o
Qg(t)
Qg=Q
g max
-U,
2enigeoS2 9 Qm
2e Tl;lv £g iS*^
a můžeme definovat parametr nesymetrie £
£
U,
g max
U,
IT'ív lg f^ig Iv
Qv(t)
(15)
(16)
(17)
Při výpočtu stejnosměrného předpětí (bias) označím Ue = UeDC + UeRp{t\ kde UeDC Je samovolně vzniklé stejnosměrné předpětí a Uěrf Je známé vf. napětí dodávané na elektrodu z vf. generátoru. Při zanedbání impedance bulkového plazmatu platí Ue = Ug — Uv. Můžeme výhodně využít situaci ve dvou extrémech napájecího napětí
U
g max
-U,
UeDC + UeRFmax UeDC + UeRFmin
4
a dostáváme
U,
u,
e RF max     £Ue f{p m%n
eDC
Pro symetrické na/pajeci napětí {UeR.Fi vychází
l+£
-UeRFmin,  např. UeRF
U,
e RF max
DC
-u,
e RF max
l-£ l+S
(18) sincji)
(19)
6   Elektrický asymetrický efekt
Pro symetrické výboje má (18) tvar
U,
eDC
RF max RF i
Použijeme-li tedy nesymetrické napájecí napětí, můžeme vytvořit elektrickou asymetrii (nenulové stejnosměrné předpětí) navzdory symetrii výboje.
U
e rf max
<Uerf>=0
Ue rf min
e rf
-<UV>
Elektrický asymetrický jev pro silně asymetrické napájecí napětí.
Příklad elektrického asymetrického jevu pro Uěrf = U cos (ut + <ä?) + U cos(2cjí).
5
7   Nelineární vlastnosti sheathu
Pro rii = konst. platí přibližně
„ nes E = -
£0
nes2
Ush =
2e0
dE ds
1   =   £n- = ne —
J         U dí dí
Podíváme se na dva nejjednodušší případy: 1) Monofrekvenční proud I = I± cosut: Jeden sheath:
h
Sneijj
Ush   = —*— ((- + šinut- -cos2wí) (20) E$en \Su        " "
sinwí + 1)
Dva sheathy:
Ue(u>t)   =   Ug(ut) - Uv(ut + tt) (21)
v. = -L
U e dc    ~    -jUel --—T (23)
2) Monofrekvenční napětí Ush = Uq + U± cosut:
Faze [tri Faze Í7rl
Monofrekvenční proud sheathem Monofrekvenční napětí na sheathu
6
8 Rozdělovači funkce energií iontů
9 Přizpůsobovací člen
10 Lokální/nelokální charakter plazmatu
11 Mechanizmy ohřevu plazmatu
• srážkový ohřev
• stochastický ohřev
• bounce resonance
• obrácení pole
• 7-procesy, a a 7 režim
12 Globální modely
13 Nezávislé řízení koncentrace reaktivních částic a energie iontů
• Kombinace D C + RF
• Kapacitní biasování elektrody v jiném typu výboje (ICP, MW)
• Dvoufrekvenční CCP
• Elektrický asymetrický efekt
7