半导体制造中的等离子体是什么？

    等离子于1879年由William Crookes首次发现，1929年由Irving Langmuir命名为“等离子”。等离子体在芯片制造中的应用十分普遍且重要，可以这么说，没有等离子体，芯片的生产就没有可能。在干法刻蚀，PVD，CVD，晶圆表面改性，光刻中几乎都要涉及到等离子体。那么等离子究竟是什么东西？今天来聊一聊。

等离子体是什么？
等离子体（plasma）是一种物质的第四态。虽然在绝大多数人的印象中，物质只有三种状态（固态、液态、气态），但宇宙中超过 99% 的可观测物质处于第四态，例如在恒星、星云和星际介质中，等离子体也存在于地球上，例如在地球上方的电离层和磁层中。等离子体由电离气体组成，其中包含大致相等的电子和离子，通过将气体加热到高温、通过放电轰击它们或将它们暴露于电离辐射而产生。由于等离子体受到来自外部电磁场或等离子体内部电流和电荷产生的场的作用力，因此它们的动力学与普通气体截然不同。

什么是电离？

气体电离是指将气体中的原子或分子中的电子移除的过程。在气体电离中，外部能量（如电场、光辐射或高温）提供足够的能量，使得气体分子或原子中的电子从其原子轨道或分子轨道中脱离，形成带电离子和自由电子。气体电离是等离子体形成的基础。一旦气体电离发生，会导致原子或分子的离子化，并生成大量的自由电子和离子，当足够多的原子被电离以显著影响气体的电特性时，它就会变成等离子体。等离子体响应并产生电磁力。

等离子体的组成

等离子体是离子、电子、自由基、中性原子和分子的气体混合物。等离子体中的离子是带正电荷或负电荷的原子或分子。它们是由原子或分子中的一个或多个电子失去或获得而形成的。离子的种类和数量取决于等离子体的成分和产生方式。自由电子脱离了原子或分子的束缚，成为带负电荷的粒子。自由电子具有高能量，可以在电场的作用下移动并导电。除了自由电子和离子外，等离子体中还存在一些中性粒子，即未被电离的原子或分子。这些中性粒子在等离子体中起到平衡离子和电子的作用，维持等离子体的整体电中性。自由基是一类具有未成对电子的化学物质，它们在化学反应和生物体内起着重要的作用。自由基通常是非常反应性的，因为它们倾向于通过捕获电子或给予电子来实现电子的成对。

等离子体的性质

等离子体的性质与气体、固体或液体等其他物质态有所不同，具有高电导性、独特的光学性质和等离子体振荡等特征。首先，它是电导体，可以传导电流。这是因为等离子体中存在大量的自由电子，它们可以在电场的作用下移动，并形成电流。其次，等离子体对电磁辐射具有强烈的相互作用，可以发射、吸收和散射光线。此外，等离子体还具有独特的热力学性质，如高温、低压和高能量密度等。

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