ICP放电中离子轰击的IEDF研究.docx

摘要：射频感性耦合等离子体(Inductively Coupled Plasma , 即ICP)[1] 源具有等离子体密度高（为）、工作气压低(为)、装置简单等优点。在工业加工中等离子体刻蚀有着非常广泛的应用，在加工速率和刻蚀质量方面有很大优势。因为等离子体的密度很高、易于调控且离子密度均匀，因此，在本文中我们采用二维流体模型对ICP 的氩气放电的宏观参数进行模拟研究。通过物理建模仿真软件（COMSOL Multiphysics）对感性耦合等离子体放电中离子轰击的离子能量分布函数进行分析研究，由鞘层内的电势分布、离子密度分布、电子密度分布和离子的能量角度分布等，分析改变腔内气体（氩气）的气压和在基板上添加负偏压后，对离子能量分布函数（IEDF）和离子撞击晶片表面的角度的影响。

关键词: 感性耦合等离子体；流体模型；离子轰击；离子能量分布函数；COMSOL建模仿真

目录

摘要

Abstract

1.绪论-1

1.1等离子体的特性和应用-1

1.1.1等离子体概述-1

1.2感性耦合等离子体源-1

1.2.1感性耦合放电等离子体的基本原理-2

1.2.2 射频感应耦合等离子的特性和优点-3

1.3射频耦合等离子体的数值模拟-3

1.3.1基于有限元的流体模型和运动规律-4

1.4离子轰击行为微观作用机制和离子能量分布函数-6

1.4.1离子能量分布的概念和流体模型的局限性-6

1.4.2蒙特卡洛方法和模型原理-7

1.5物理建模仿真软件（COMSOL）-7

1.5.1 COMSOL在流体应用方面的模拟操作原理-8

2.离子轰击的模拟仿真过程-10

3.感性耦合等离子体放电中离子轰击的离子能量分布函数的讨论分析-15

3.1鞘层内的电势分布、离子密度分布、电子密度分布和离子的能量角度分布-16

3.2气压对离子轰击行为的影响-19

3.2.1气压对离子能量分布函数（IEDF）的影响-19

3.2.2 气压对离子撞击晶片表面的角度的影响-21

3.3偏压对离子轰击行为的影响-23

3.3.1添加负偏压对离子能量分布函数（IEDF）的影响-23

3.3.2添加负偏压对离子撞击晶片表面的角度的影响-24

3.3.3添加负偏压对离子角能量分布函数图的影响-25

结论-27

参考文献-28

致谢-30