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Experimental investigations of the effect of the neutral gas pressure on the separate control of ion energy and flux in dual frequency capacitively coupled plasmas
Indexado
WoS WOS:000483876800015
Scopus SCOPUS_ID:85070551274
DOI 10.1063/1.5094603
Año 2019
Tipo artículo de investigación

Citas Totales

Autores Afiliación Chile

Instituciones Chile

% Participación
Internacional

Autores
Afiliación Extranjera

Instituciones
Extranjeras


Abstract



Classical dual-frequency capacitively coupled plasmas (2f CCPs) operating at low pressures and significantly different frequencies are often used for a variety of applications in semiconductor manufacturing in order to control the mean ion energy at the electrodes separately from the ion flux. However, recent computational studies have indicated that this separate control is limited by the frequency coupling effects and by the contribution of secondary electrons to the ionization dynamics [Donko et al., Appl. Phys. Lett. 97, 081501 (2010); Schulze et al., Plasma Sources Sci. Technol. 20, 045007 (2011)]. Here, we verify these simulation results experimentally by measuring the ion flux to an electrode as a function of the low frequency (LF) and high frequency power at different neutral gas pressures in a 2f CCP operated at 2.26MHz and 13.56MHz in argon. In agreement with previous computational predictions, we find the ion flux to decrease as a function of the LF power at a low pressure of 1mTorr due to the frequency coupling and to increase as a function of the LF power at a higher pressure of 60mTorr due to the presence of secondary electrons. These experimental findings show that separate control of ion properties in classical 2f CCPs is generally not possible, but potentially limited to specific discharge conditions.

Revista



Revista ISSN
Physics Of Plasmas 1070-664X

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Disciplinas de Investigación



WOS
Physics, Fluids & Plasmas
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Sin Disciplinas
SciELO
Sin Disciplinas

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Publicaciones WoS (Ediciones: ISSHP, ISTP, AHCI, SSCI, SCI), Scopus, SciELO Chile.

Colaboración Institucional



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Autores - Afiliación



Ord. Autor Género Institución - País
1 Saikia, P. - Univ Malaya - Malasia
Pontificia Universidad Católica de Chile - Chile
University of Malaya - Malasia
Universiti Malaya - Malasia
2 Bhuyan, Heman - Pontificia Universidad Católica de Chile - Chile
3 Yap, Seong Ling - Univ Malaya - Malasia
University of Malaya - Malasia
Universiti Malaya - Malasia
4 Escalona, Miguel Hombre Pontificia Universidad Católica de Chile - Chile
5 FAVRE-DOMINGUEZ, MARIO BENJAMIN Hombre Pontificia Universidad Católica de Chile - Chile
6 WYNDHAM-HODDER, EDMUNDO SYDENHAM Hombre Pontificia Universidad Católica de Chile - Chile
7 Schulze, Julian Hombre Ruhr Univ Bochum - Alemania
West Virginia Univ - Estados Unidos
Ruhr-Universität Bochum - Alemania
West Virginia University - Estados Unidos

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Financiamiento



Fuente
FONDECYT
National Science Foundation
Fondo Nacional de Desarrollo Científico y Tecnológico
Deutsche Forschungsgemeinschaft
U.S. National Science Foundation
Fondo Nacional de Desarrollo Científico, Tecnológico y de Innovación Tecnológica
California Department of Fish and Game
Fondo Nacional de Desarrollo Científico, Tecnológico y de Innovación Tecnológica
DFG (German Research Foundation)

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Agradecimientos



Agradecimiento
The authors gratefully acknowledge FONDECYT Grant Nos. 1170261 and 3160179, GPF039-2018, FP053-2018, support by the DFG (German Research Foundation) within the framework of the Sonderforschungsbereich SFBTR 87 (project C1), and by the U.S. National Science Foundation (Grant No. PHY 1601080).
The authors gratefully acknowledge FONDECYT Grant Nos. 1170261 and 3160179, GPF039-2018, FP053-2018, support by the DFG (German Research Foundation) within the framework of the Sonderforschungsbereich SFBTR 87 (project C1), and by the U.S. National Science Foundation (Grant No. PHY 1601080).

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