等离子体抛光机理的研究
等离子体抛光技术是一种成本低、无污染、无废弃物的新兴超光滑表面加工方法，能够获得传统加工方法难以达到的处理效果，已经广泛应用于半导体工业及光学元件制造中，并且成为微电子学、光电子学和微光学元件制作领域中的关键技术。
本文以射频低压电容耦合等离子体抛光实验平台为基础，研究了不同工艺参数下等离子体抛光的抛光效果与抛光速率，分析了射频电源功率、气体种类与流量对抛光效果的影响，并通过使用朗缪尔静电探针与发射光谱诊断技术对等离子体特性进行了诊断，明确了等离子体特性与抛光后基片表面粗糙度及抛光效率的相互关系，初步揭示了等离子体抛光的机理。
实验结果表明：使用氩等离子体抛光时，石英玻璃的表面粗糙度与抛光效率随着射频电源功率的增加而增大，但射频电源功率过大时纯氩等离子体会对石英玻璃表面产生轰击、溅射作用，破坏石英玻璃表面形貌；氩气作为基底气体为抛光过程中其他化学气体的等离子反应提供活性氛围，六氟化硫为抛光过程中的反应气体，含氟的等离子体能够降低基片的表面粗糙度；添加氧气会对SF6/Ar等离子体的抛光效果产生影响，当六氟化硫与氧气的比例为1:1时，抛光后的样片表面粗糙度最低，表面粗糙度由1.43nm抛光至1.00nm；当六氟化硫与氧气的比例为2:1时，抛光速率最高，可达3.6nm/min。
利用经典探针理论计算出纯氩等离子体的电子温度随射频电源功率的增加而增加，分布范围为2.41～5.03eV；电子密度随射频电源功率的增加而增加，分布范围为1.2844～7.7893×1016m-3。Ar/SF6/O2等离子体的电子温度随六氟化硫与氧气的比例变化而变化，分布范围为1.08～2.52eV；电子密度略小于纯氩等离子体，分布范围为0.2665～0.6965×1016m-3。使用发射光谱法能够检测到氩原子谱线、氩离子谱线以及氟原子谱线，根据谱线相对强度法计算得出在40～120W之间，氩等离子体的温度范围为1989～2132K。利用探针法与发射光谱法计算得出的等离子体电子密度略有偏差，但趋势相同。
等离子体抛光;表面粗糙度;发射光谱法;朗缪尔探针;超光滑表面加工
西安工业大学
硕士
光学工程
刘卫国
2011
中文
O539
72
2011-08-03（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）