雙頻容性耦合等離子體鞘層特性的流體力學(xué)模擬.pdf

1、容性耦合等離子體(CCP)被廣泛地應(yīng)用于微電子制造工業(yè)的刻蝕、薄膜沉積和其它表面處理工藝中。在刻蝕工藝中，反應(yīng)腔室內(nèi)的等離子體密度和轟擊到電極上的離子能量起著極其重要的作用，因為等離子體密度直接影響刻蝕速率，離子能量則影響刻蝕的選擇性及對產(chǎn)品的損傷，實現(xiàn)對等離子體密度和離子能量的獨立控制可以間接的調(diào)制刻蝕率、選擇性等工藝參數(shù)。雙頻CCP(DF-CCP)被認為是一種解決等離子體密度和離子能量分離控制的有效方法，可以產(chǎn)生大面積均勻等離子體，

2、并且通過調(diào)節(jié)高、低頻的放電參數(shù)可以有效的控制等離子體密度、轟擊到基片上的離子能量等關(guān)鍵物理參數(shù)。其結(jié)構(gòu)簡單、成本低，因而在新一代的刻蝕設(shè)備中得到了廣泛應(yīng)用。 等離子體必須經(jīng)過鞘層才能與基片發(fā)生相互作用，因此，雙頻偏壓容性耦合等離子體(DF-CCP)鞘層中的各物理參量及其物理過程對等離子體刻蝕工藝有著直接的影響，使得雙頻鞘層特性一直受到研究者們的關(guān)注。 在第二章中針對雙頻偏壓等離子體鞘層建立了一維流體力學(xué)模型。該模型假設(shè)離

3、子滿足流體力學(xué)方程，電子遵循玻爾茲曼關(guān)系，瞬時電場由泊松方程確定；并采用等效電路方法建立了電流平衡方程，來自治地確定鞘層厚度和鞘層電勢之間的關(guān)系。 本章分別研究了在雙射頻偏壓和雙脈沖偏壓條件下的鞘層特性及參數(shù)，如鞘層內(nèi)的離子密度，電場的空間分布以及充電效應(yīng)。結(jié)果表明：等離子體鞘層特性受高、低頻共同調(diào)制，等離子體密度主要受高頻調(diào)制，離子能量主要受低頻調(diào)制。而且在雙脈沖條件下絕緣基片上積累的電荷，明顯低于雙射頻條件下的正電荷。

4、 在第三章針對電極的位形為一個臺階或一個柱形圓槽情況，建立了二維的流體力學(xué)模型，研究了等離子體鞘層中各物理參量的變化規(guī)律。其中描述離子的流體力學(xué)方程采用通量修正算法(FCT)方法來解，二維的泊松方程用超松弛高斯一賽德爾迭代方法求得。計算的結(jié)果表明：極板電位與鞘層的厚度受到高低頻電源的共同調(diào)制，鞘層內(nèi)同一位置的電位降隨著放電氣壓的增加而減小，且在電極附近等勢線的形狀與電極的位形相似，即所謂的“Plasmamolding”效應(yīng)；等離子體的