磁控容性耦合等離子體的PIC-MC模擬.pdf

1、在超大規(guī)模集成電路的制造裝備中，等離子體工藝占據(jù)了重要地位。磁控等離子體濺射因具備等離子體密度高，沉積速率快等優(yōu)點(diǎn)，被廣泛地應(yīng)用于薄膜沉積工藝當(dāng)中，因而受到了眾多研究者的關(guān)注。
　　在磁控放電過(guò)程中，不同的參數(shù)設(shè)計(jì)會(huì)對(duì)靶材的利用率，腔室內(nèi)等離子體的放電特性產(chǎn)生不同的影響。本工作以氬氣為研究對(duì)象，采用2d3v（坐標(biāo)空間2維，速度空間3為）的PIC/MC(Particle-In-Cell/Monte Carlo，PIC/MC)模型方法

2、，并自洽地耦合外電路模型，對(duì)直流和射頻磁控CCP(Capacitively Coupled Plasma，CCP)進(jìn)行模擬，研究外電路電阻、外磁場(chǎng)和二維的幾何效應(yīng)對(duì)放電特性的影響。結(jié)果表明，外電路電阻是直流磁控CCP能夠維持穩(wěn)定放電的關(guān)鍵因素。隨著外電路電阻的增大，等離子體密度降低，陰極上的直流負(fù)偏壓下降，打到陰極板上的Ar+通量和濺射出的Cu原子通量下降，濺射產(chǎn)額基本保持不變。陰極板上的離子能量分布受離子密度軸向分布不均勻的影響，由低

3、能峰和高能尾兩部分組成。
　　針對(duì)射頻磁控Ar等離子體，研究表明，外磁場(chǎng)的引入使得等離子體的局域性增強(qiáng)。隨著磁感應(yīng)強(qiáng)度的增加，等離子密度先升高后降低，等離子體密度分布的峰值發(fā)生移動(dòng)，由電源電極附近移至地電極附近;電源電極處的鞘層電場(chǎng)先增強(qiáng)后減弱，地電極處的鞘層軸向電場(chǎng)和徑向電場(chǎng)均增強(qiáng);電子的主要加熱區(qū)域改變;直流自偏壓先增大，且由負(fù)值變?yōu)檎?，隨之保持不變，之后再增大;離子能量分布函數(shù)受鞘層電勢(shì)降下降的影響向低能區(qū)移動(dòng)。隨著陰陽(yáng)極