基本信息
- 项目名称：
- 等离子体刻蚀过程中的鞘层演化研究
- 来源：
- 第十二届“挑战杯”省赛作品
- 小类：
- 数理
- 大类：
- 自然科学类学术论文
- 简介：
- 本文用数值模拟的方法研究了等离子体刻蚀问题中的射频等离子体鞘层的相关特性。采用自恰的电负等离子鞘层理论模型，模拟了碰撞效应、射频电源参数对等离子体鞘层的物理特性的影响。
- 详细介绍：
- 本文用数值模拟的方法研究了等离子体刻蚀问题中的射频等离子体鞘层的相关特性。采用自恰的电负等离子鞘层理论模型，模拟了碰撞效应、射频电源参数对等离子体鞘层的物理特性的影响。数值结果表明：随着碰撞参数 α的增加（即放电气压的增大）电源参数 β的减少，离子动能、离子的流速、离子鞘层厚度和瞬时电子鞘层厚度都要减少；而射频鞘层电位降，射频鞘层平均电势和射频平均电位降都增加。可见，碰撞参数和电源参数对电负等离子体物理特性的影响很大，因此在实验操作中可以通过适当调整参数来控制刻蚀过程。对相关的实验研究有一定的指导意义和参考价值。
作品专业信息
撰写目的和基本思路
- 决定芯片图形线宽的关键技术之一就是等离子体刻蚀技术。在等离子体刻蚀的工艺过程中，等离子体和材料表面附近形成的等离子体鞘层的物理特性直接影响被加工材料的性能。鞘层的电位结构以及电场等都将决定等离子体与材料的相互作用过程，对等离子体鞘层的研究具有重要的意义和价值。本项目立足于等离子体刻蚀过程中关键的物理问题，研究电负等离子体鞘层的演化特性，希望相关研究结果对等离子体刻蚀技术的发展就有一定的参考价值。
科学性、先进性及独特之处
- 数值模拟方法是一种科学有效的方法，对于等离子体刻蚀问题的研究，本文采用自洽的电负等离子鞘层理论模型，模拟碰撞效应、射频电源参数对等离子体鞘层的物理特性的影响。讨论了碰撞参数、电源参数、离子动能、离子的流速、离子鞘层厚度和瞬时电子鞘层厚度、射频鞘层电位降，射频鞘层平均电势和射频平均电位降的变化，详尽研究鞘层演化问题是本文的一个独特之处，相关的研究结果能够对等离子体刻蚀的实验研究有一定参考价值。
应用价值和现实意义
- 本项目立足于等离子体刻蚀过程中关键的物理问题，研究电负等离子体鞘层的演化特性，希望得到的相关研究结果，对等离子体刻蚀的实验具有一定的指导意义和参考价值。
学术论文摘要
- 本文用数值模拟的方法研究了等离子体刻蚀问题中的射频等离子体鞘层的相关特性。采用自洽的电负等离子鞘层理论模型，模拟了碰撞效应、射频电源参数对等离子体鞘层的物理特性的影响。数值结果表明：随着碰撞参数 α的增加（即放电气压的增大）电源参数 β的减少，离子动能、离子的流速、离子鞘层厚度和瞬时电子鞘层厚度都要减少；而射频鞘层电位降，射频鞘层平均电势和射频平均电位降都增加。可见，碰撞参数和电源参数对电负等离子体物理特性的影响很大，因此在实验操作中可以通过适当调整参数来控制刻蚀过程。对相关的实验研究有一定的指导意义和参考价值。
获奖情况
- 无
鉴定结果
- 对相关的实验研究有一定的指导意义和参考价值。
参考文献
- 候璐景，射频鞘层中尘颗粒运动过程及库伦晶格形成机理的研究：[博士学位论文]论文：大连理工大学，2005 刘之景。光刻与等离子刻蚀技术。实验技术，1999，28（7）：425-429 等
同类课题研究水平概述
- 由于在等离子体刻蚀的过程中，所有粒子都必须穿越鞘层才能与晶片发生相互作用,因而鞘层在等离子体加工过程中具有重要的地位。鞘层的特性决定了离子轰击晶片的能量分布和角度分布,而离子的能量分布和角度分布直接影响到刻蚀速率与刻蚀剖面,进而影响着等离子体加工的产量和质量。正是由于射频等离子体鞘层的这种重要性，因此近二三十年来它一直是低温等离子体的一个热点问题。 与直流等离子体鞘层相比,射频等离子体鞘层的特点在于等离子体参数如鞘层的厚度和鞘层电位等物理量均随时间变化。 决定射频鞘层特性的关键物理量是外加射频场的频率和离子等离子体频率。研究射频等离子体鞘层物理特性的方法主要有解析方法、粒子模拟、流体力学模拟以及流体力学模拟和蒙特卡罗模拟相结合的混合方法。一些作者为了简化模型采用了不自洽的方法，还有一些作者没有给出有关鞘层电场和电势的详尽描述。 本文采用自洽的射频等离子体鞘层演化模型，详尽地给出了鞘层电场、鞘层电势和电源参数的影响，这些结果对于等离子体刻蚀技术研究具有重要意义，在当前国内外同类课题研究中 处于较高水平。
