We developed a hybrid plasma source combined with an inductively coupled plasma (ICP) antenna and a capacitively coupled plasma (CCP) electrode. The ICP antenna and the CCP electrode are connected to a single RF power generator in parallel and a variable capacitor Cv is connected to the ICP antenna in series. The currents flowing through each source and the CCP electrode voltage are measured for analysis of the electrical characteristics, and the ion densities are measured while adjusting the capacitance of the Cv. Interestingly, when a series LC resonance occurs between the inductance of the ICP antenna and the capacitance of the Cv, different trends are observed depending on the discharge mode. In capacitive mode (E-mode), the ion density is minimized and is controlled by the CCP current. On the other hand, in inductive mode (H-mode), the ion density is maximized and is affected by the ICP current. The change of the ion density can be explained by the balance between the total power absorption and power dissipation. It is also in good qualitative agreement with the calculated plasma density from the power balance equation. By adjusting the Cv, linear control of the ion density can be achieved. To evaluate the proposed source in terms of O atom generation, the number density ratio of O atom nO to Ar nAr is obtained by using the optical emission spectroscopy actinometry method. These results show that nO/nAr is controlled. Our source can be applied to plasma processing, in which ion density and O atom generation controls are important factors.

中文翻译：

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混合等离子体源与电感耦合和电容耦合等离子体相结合以产生 O 原子的电学和等离子体表征

我们开发了一种混合等离子体源，结合了电感耦合等离子体 (ICP) 天线和电容耦合等离子体 (CCP) 电极。ICP天线和CCP电极并联连接到单个RF功率发生器，可变电容器Cv串联连接到ICP天线。测量流过每个源的电流和 CCP 电极电压以分析电特性，并在调整 Cv 电容的同时测量离子密度。有趣的是，当 ICP 天线的电感和 Cv 的电容之间发生串联 LC 谐振时，根据放电模式观察到不同的趋势。在电容模式（E 模式）中，离子密度被最小化并由 CCP 电流控制。另一方面，在感应模式（H 模式）中，离子密度最大化并受 ICP 电流的影响。离子密度的变化可以用总功率吸收和功率耗散之间的平衡来解释。它也与从功率平衡方程计算的等离子体密度具有良好的定性一致性。通过调节 Cv，可以实现离子密度的线性控制。为了在 O 原子生成方面评估所提出的源，通过使用光学发射光谱光度计方法获得 O 原子 nO 与 Ar nAr 的数密度比。这些结果表明控制了 nO/nAr。我们的源可应用于等离子体处理，其中离子密度和 O 原子生成控制是重要因素。离子密度的变化可以用总功率吸收和功率耗散之间的平衡来解释。它也与从功率平衡方程计算的等离子体密度具有良好的定性一致性。通过调节 Cv，可以实现离子密度的线性控制。为了在 O 原子生成方面评估所提出的源，通过使用光学发射光谱光度计方法获得 O 原子 nO 与 Ar nAr 的数密度比。这些结果表明控制了 nO/nAr。我们的源可应用于等离子体处理，其中离子密度和 O 原子生成控制是重要因素。离子密度的变化可以用总功率吸收和功率耗散之间的平衡来解释。它也与从功率平衡方程计算的等离子体密度具有良好的定性一致性。通过调节 Cv，可以实现离子密度的线性控制。为了在 O 原子生成方面评估所提出的源，通过使用光学发射光谱光度计方法获得 O 原子 nO 与 Ar nAr 的数密度比。这些结果表明控制了 nO/nAr。我们的源可应用于等离子体处理，其中离子密度和 O 原子生成控制是重要因素。可以实现离子密度的线性控制。为了在 O 原子生成方面评估所提出的源，通过使用光学发射光谱光度计方法获得 O 原子 nO 与 Ar nAr 的数密度比。这些结果表明控制了 nO/nAr。我们的源可应用于等离子体处理，其中离子密度和 O 原子生成控制是重要因素。可以实现离子密度的线性控制。为了在 O 原子生成方面评估所提出的源，通过使用光学发射光谱光度计方法获得 O 原子 nO 与 Ar nAr 的数密度比。这些结果表明控制了 nO/nAr。我们的源可应用于等离子体处理，其中离子密度和 O 原子生成控制是重要因素。