电非对称双频容性耦合CF4/Ar放电电极间距对放电模式和刻蚀剖面的影响

摘要

容性耦合等离子体技术广泛应用在半导体工业、生物医药、环境等领域,是不可替代的核心处理技术.基于电非对称双频源驱动的容性耦合等离子体因其可以实现离子能量和离子通量的相对独立调控而一直被寄予厚望.本文采用一维流体耦合蒙特卡罗模型和刻蚀槽模型,对基于电非对称效应的双频容性耦合CF4/Ar混合气体放电进行了模拟研究.研究表明,随着电极间距的增大,自偏压的绝对值和电负性均减小.此外,由于放电区域变大但边界损失保持不变,会导致外部馈入功率显著增加和等离子体密度增大.本文采用CF4/Ar混合气体,其中Ar含量很高,气体电负性不是很高,因此放电模式在不同的电极间距下都是 α 模式和双极扩散模式的共同作用.在电极间距逐渐变大的过程中,因为自偏压的变化导致离子能量分布中最大离子能量减小并且离子能量展宽变窄,功率极板处离子通量的变化不明显,中性基团通量的增大十分显著,这些变化最终导致相同时间内的刻蚀速率和形貌发生改变.所以,在未来研究中,不仅离子能量和通量的独立控制,优化离子通量和中性基团通量的协同作用达到调节刻蚀速率、改善刻蚀形貌同样是重要研究内容.