双频容性耦合等离子体鞘层中带电粒子输运的流体力学模拟

摘要

在电容耦合式放电等离子体刻蚀工艺中，通常在放有基体的极板上施加以13.56兆赫兹的射频偏压，但这种单一频率的放电方法不能解决提高等离子体密度和控制刻蚀速率、刻蚀剖面之间的矛盾，因此近年来在极板上同时施加高频和低频两个射频偏压的双频电容耦合式放电的刻蚀工艺越来越受到关注。与单频电容耦合放电相比，在双频电容耦合放电等离子体中的离子和电子受到的是两个不同频率的射频偏压的调制，从而使等离子体表现出更为复杂的运动行为。实验已经证实通过选择适当的频率比可以更精确的控制离子密度和轰击到基板上的离子能量并且使可调控的离子能量范围更大。但是，目前关于双频电容耦合放电等离子体鞘层物理特性特别是两个频率的射频偏压同时加在一个极板上情况下的等离子体鞘层物理特性还少有研究。 本文针对双频电容耦合放电等离子体鞘层建立了自洽的流体力学模型，由于模型包含了所有时间相关项，因而适用于描述较宽频率段的鞘层演化行为；此外采用等效回路方法自洽地确定极板上的电位波形和双频偏压的瞬时关系。 本文分别针对金属和绝缘基片研究了双频条件下的等离子鞘层特性和参数如鞘层内的电势和电场的时空分布，以及射频偏压的频率和功率对极板电压、鞘层厚度和轰击到基板上的离子能量分布的影响，模拟结果表明：无论是金属还是绝缘基片，低频偏压的频率和功率是决定等离子体行为的关键物理量；绝缘膜的厚度会对基片表面电势产生明显影响；双频条件下轰击到极板上的离子能量分布具有多峰结构。

目录

文摘

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第一章绪论

第二章基于金属基片的双频容性耦合等离子体鞘层流体力学模拟

第三章基于绝缘基片的双频容性耦合等离子体鞘层流体力学模拟

第四章结论与展望

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文

致 谢