脈沖偏壓對容性放電等離子體中離子能量及角度分布的調(diào)控.pdf

1、容性耦合放電等離子體源被廣泛應(yīng)用于微電子制造工業(yè)中的刻蝕、薄膜沉積、表面改性等材料處理工藝中?，F(xiàn)在隨著集成電路特征尺寸不斷地縮小，對轟擊到基板上離子能量和角度控制的精確性要求日益嚴(yán)格，原件尺寸越小，由電荷積累和空間分布不均勻引起的充電效應(yīng)對離子輸運的影響也就體現(xiàn)得越嚴(yán)重，為了保持容性耦合放電的優(yōu)勢（裝置簡單、大面積均勻性好、造價低），同時提高對離子的調(diào)控精度，本文在容性耦合放電的條件下，采用了脈沖偏壓的方法。
　　本文針對容性耦合

2、放電脈沖偏壓下的等離子體鞘層，建立了流體與蒙特卡洛方法相結(jié)合的混合模型。混合模型具體采用流體理論模型模擬鞘層的基本特性，然后利用流體模型得到的電場，使用蒙特卡洛(Monte Carlo: MC)方法計算離子打到基片上的離子能量分布（Ion Energy Distributions: IEDs）和離子入射角度分布(Ion AngularDistributions: IADs)。最后簡單介紹了鞘層特性和蒙特卡洛方法的模擬流程圖。利用流體混合

3、模型對在一定放電參數(shù)下的脈沖偏壓鞘層進(jìn)行了數(shù)值模擬，通過鞘層內(nèi)的電勢分布、離子密度分布、電子密度分布和離子的能量角度分布，分析了脈沖偏壓鞘層的基本特點。結(jié)果表明鞘層內(nèi)的電勢分布是由高頻射頻源與低頻脈沖源共同作用的結(jié)果，其中電勢降的大小主要由脈沖偏壓來控制;鞘層內(nèi)離子的密度與速度分布主要由電勢分布來主導(dǎo)，同時脈沖偏壓能產(chǎn)生較為平坦的離子流;鞘層內(nèi)電子密度的分布對電勢分布非常靈敏，只有在脈沖關(guān)閉狀態(tài)時，電子才能到達(dá)基片表面。最后對比了離子的

4、能量分布發(fā)現(xiàn)了脈沖偏壓下的離子能量單能性更好，可控性更強。研究了在矩形波形的脈沖偏壓下的等離子體中，電源參數(shù)、氣壓和充電效應(yīng)對離子輸運情況的影響。結(jié)果表明，當(dāng)我們對脈沖占空比進(jìn)行調(diào)節(jié)時能夠有效地改變能峰的高度;同樣對脈沖幅值進(jìn)行調(diào)節(jié)時能夠有效地改變能峰的位置;氣壓越大，離子的入射角度偏轉(zhuǎn)得越大，離子能量分布中能峰的高度減小，離子的單能性變差;占空比越大，基片表面積累的凈電荷密度也就越大，對離子的能量分布影響也就越大。針對充電效應(yīng)，采用特