《射頻容性耦合電漿放電中電非對稱效應機理的研究》是依託大連理工大學,由張鈺如擔任醒目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：射頻容性耦合電漿放電中電非對稱效應機理的研究
- 依託單位：大連理工大學
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：張鈺如
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
針對下一代450 mm，16/14 nm的晶片刻蝕工藝，如何能夠在較高的刻蝕率下，實現均勻的各向異性刻蝕，是制約微電子工業發展的關鍵問題之一。由於能夠在對稱結構放電中，實現對轟擊到基片表面的離子通量和離子能量的獨立控制，電非對稱效應被廣泛地套用於大面積電漿刻蝕工藝中。本項目將針對實際工藝中使用的複雜反應性氣體，建立一套多場耦合模型。通過二維流體力學模擬的方法，系統地研究電非對稱效應對電漿特性的影響，以及當高次諧波存在時，電磁效應與電非對稱效應的相互作用和二者對放電過程，尤其是電漿均勻性的影響。此外，通過改變放電氣壓、電壓波形、腔室結構等參數，重點考察不同放電條件下，電非對稱效應對離子通量和離子能量的獨立控制，為實現大面積均勻刻蝕提供最佳化方案。最後，將模擬結果與實驗診斷相比較，進一步驗證模型的可靠性。
結題摘要
在實際的電漿工藝過程中，為了實現對離子通量和離子能量的獨立控制，電非對稱放電受到了人們越來越廣泛的關注。本項目採用自主開發的二維流體力學模型，耦合麥克斯韋方程組，系統研究了電非對稱放電的特性。研究結果表明，隨著驅動電壓諧波次數的增加，諧波之間的相位差對直流自偏壓的調控作用有所不同。當放電由8次連續諧波驅動時，直流自偏壓隨相位差的變化周期為2π，且自偏壓的極正值出現在θ1 = 3π/2時。由於在連續諧波驅動放電中，最高次諧波的頻率處於甚高頻的範圍，因此電磁效應也會對電漿特性，尤其是徑向均勻性產生影響。在電磁效應和電非對稱效應的共同作用下，當相位差從0增加為π時，電漿密度逐漸從邊緣高的分布變為均勻分布。當相位差增加為3π/2，電漿密度的最大值再次向邊緣處移動。不同的放電條件下，相位差對電漿分布的調控作用是不同的。當相位差為7π/4，電壓幅值為33.3 V時，由於駐波效應較為顯著，電漿密度的最大值出現在放電中心處。隨著電壓幅值的增加，電漿密度上升，趨膚效應變得顯著。因此，當電壓幅值為55.6 V時，電漿的徑向分布較為均勻。隨著電壓幅值進一步增加為100 V，電漿密度的最大值出現在徑向邊緣處。此外，在本項目中還系統研究了低頻功率對電漿均勻性的影響。當高頻頻率為60 MHz時，隨著低頻功率增加為300 W，刻蝕率的均勻性得到顯著改善。最後，通過將模擬結果和實驗測量值進行比較，驗證了模型的可靠性。本項目的研究成果，有望為大面積刻蝕工藝的最佳化，提供一定的理論依據。
