在超大規(guī)模集成電路制造工藝中,有近三分之一的工序用到低溫等離子體技術(shù),如材料刻蝕、薄膜沉積等。在實(shí)際工藝中,一般采用復(fù)雜的反應(yīng)性氣體及多種氣體混合放電產(chǎn)生等離子體,這類等離子體的狀態(tài)極為復(fù)雜,包含了多物理場(chǎng)和復(fù)雜化學(xué)反應(yīng)的非線性強(qiáng)耦合過程。了解此類等離子體的放電特性,特別是其內(nèi)部微觀物理過程及化學(xué)反應(yīng)機(jī)理,對(duì)半導(dǎo)體設(shè)備的優(yōu)化設(shè)計(jì)以及生產(chǎn)工藝的提高具有重要意義。針對(duì)實(shí)際工藝氣體放電,建立包含等離子體、電磁場(chǎng)以及化學(xué)反應(yīng)的多場(chǎng)耦合數(shù)值理論模型,可以實(shí)現(xiàn)對(duì)上述復(fù)雜等離子體特性的研究。同時(shí),采用實(shí)驗(yàn)診斷方法測(cè)量等離子體參數(shù),通過對(duì)比分析實(shí)驗(yàn)與模擬結(jié)果,對(duì)數(shù)值模型和結(jié)果進(jìn)行實(shí)驗(yàn)評(píng)價(jià),可以保證模擬結(jié)果的可靠性。本文通過建立等離子體的流體力學(xué)模型,并耦合電磁場(chǎng)及化學(xué)反應(yīng),系統(tǒng)地研究了在等離子體工藝中常用的容性耦合氮及氮/氬等離子體的放電特性,并采用了多種測(cè)量診斷技術(shù)開展相關(guān)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。本文研究?jī)?nèi)容安排如下:第一章,詳細(xì)介紹了容性耦合等離子體源及其在實(shí)際工藝中的應(yīng)用,并對(duì)容性耦合等離子體的研究現(xiàn)狀以及面臨的挑戰(zhàn)進(jìn)行了闡述,提出本文主要研究目的。第二章,基于流體力學(xué)的基本思想,建立了帶電粒子及中性粒子的二...

【文章頁(yè)數(shù)】：131 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：博士

【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
主要符號(hào)表
1 緒論
    1.1 低溫等離子體概述
        1.1.1 低溫等離子體
        1.1.2 低溫等離子體源
    1.2 容性耦合等離子體研究方法
        1.2.1 實(shí)驗(yàn)診斷方法
        1.2.2 數(shù)值模擬研究
    1.3 容性耦合等離子體的研究進(jìn)展
        1.3.1 容性耦合等離子體放電特性與研究進(jìn)展
        1.3.2 大面積容性放電中等離子體均勻性的研究進(jìn)展
    1.4 氮及氮/氬等離子體的應(yīng)用及研究進(jìn)展
        1.4.1 氮及氮/氬等離子體的應(yīng)用
        1.4.2 氮等離子體的研究進(jìn)展
        1.4.3 氮/氬等離子體的研究進(jìn)展
    1.5 本文研究?jī)?nèi)容和安排
2 容性耦合等離子體的流體力學(xué)模型
    2.1 引言
    2.2 流體力學(xué)方程及邊界條件
        2.2.1 連續(xù)方程
        2.2.2 動(dòng)量守恒方程
        2.2.3 能量守恒方程
    2.3 靜電模型及邊界條件
    2.4 數(shù)值方法
    2.5 化學(xué)反應(yīng)及系數(shù)處理
    2.6 MAPS軟件平臺(tái)介紹
    2.7 本章小結(jié)
3 容性耦合氮等離子體放電特性研究
    3.1 引言
    3.2 放電腔室及放電參數(shù)
    3.3 射頻源功率對(duì)放電的影響
    3.4 極板間距對(duì)放電的影響
    3.5 實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證
        3.5.1 實(shí)驗(yàn)診斷系統(tǒng)
        3.5.2 模擬結(jié)果與實(shí)驗(yàn)結(jié)果對(duì)比
    3.6 本章小結(jié)
4 容性耦合氮/氬等離子體放電特性研究
    4.1 引言
    4.2 放電腔室及放電參數(shù)
    4.3 粒子密度的空間分布
        4.3.1 帶電粒子密度的空間分布
        4.3.2 中性粒子密度的空間分布
    4.4 氣體比例對(duì)放電的影響
        4.4.1 氣體比例對(duì)帶電粒子密度的影響
        4.4.2 氣體比例對(duì)中性粒子密度的影響
    4.5 射頻源功率對(duì)放電的影響
        4.5.1 射頻源功率對(duì)帶電粒子密度的影響
        4.5.2 射頻源功率對(duì)中性粒子密度的影響
    4.6 實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證
        4.6.1 實(shí)驗(yàn)診斷系統(tǒng)
        4.6.2 模擬結(jié)果與實(shí)驗(yàn)結(jié)果對(duì)比
    4.7 本章小結(jié)
5 絕緣材料對(duì)大面積容性耦合氮/氬等離子體均勻性的影響
    5.1 引言
    5.2 放電腔室及放電參數(shù)
        5.2.1 絕緣介質(zhì)模型
        5.2.2 放電腔室及放電參數(shù)
    5.3 絕緣環(huán)相對(duì)介電常數(shù)對(duì)放電的影響
    5.4 絕緣環(huán)厚度對(duì)放電的影響
    5.5 絕緣環(huán)寬度對(duì)放電的影響
    5.6 本章小結(jié)
6 結(jié)論與展望
    6.1 結(jié)論
    6.2 創(chuàng)新點(diǎn)
    6.3 展望
參考文獻(xiàn)
攻讀博士學(xué)位期間科研項(xiàng)目及科研成果
致謝
作者簡(jiǎn)介



本文編號(hào)：3799892