塵埃粒子在雙頻CCP鞘層中的特性研究.pdf

1、近幾年來，在等離子體刻蝕工藝中，對放有基片的極板上同時施加高頻和低頻兩個射頻偏壓的雙頻容性耦合式放電的刻蝕工藝越來越受到關(guān)注。與單頻容性耦合放電相比，雙頻容性耦合放電等離子體中的離子和電子受到的是兩個不同頻率的射頻偏壓的調(diào)制，從而使等離子體表現(xiàn)出更為復(fù)雜的運動行為。而在極板表面附近形成的等離子體鞘層的物理特性直接影響被刻蝕基片的性能。鞘層內(nèi)帶電粒子的能量分布、密度分布、鞘層電勢分布等都將決定等離子體與基片的相互作用過程。所以對等離子體鞘

2、層的研究具有重要的意義和價值。但是在加工過程中不可避免會產(chǎn)生大量帶電塵埃顆粒，嚴重影響芯片加工質(zhì)量和效率，所以更值得從理論上來研究闡明塵埃粒子在鞘層中的特性。但是目前在刻蝕領(lǐng)域中，對等離子體鞘層中的塵埃粒子研究較少；對雙頻容性耦合等離子體中鞘層中的塵埃粒子的特性研究則更少。 本文通過建立兩種自治的無碰撞鞘層模型--解析的模型和流體力學(xué)模型，研究了雙頻容性耦合等離子體鞘層的特性，進而研究了單個塵埃粒子在鞘層中的充電效應(yīng)和受力運動情

3、況。此外，還利用流體模型研究了多個塵埃粒子對鞘層性質(zhì)的影響。 模擬結(jié)果表明：經(jīng)過幾個微秒，單個塵埃粒子的充電過程就能達到穩(wěn)定；特別的是塵埃粒子在鞘層中的運動過程是衰減振蕩的，并最終在重力、電場力、離子拖拽力和中性粒子摩擦力的作用下懸浮在其平衡位置處；低頻源的頻率和功率、塵埃粒子的大小，初始位置和速度都會影響塵埃在等離子體鞘層中的平衡位置和運動狀態(tài)；對于大小相同的塵埃，即使具有不同初始位置和速度，'但最終會具有相同的平衡位置。而多