电子回旋共振放电的理论计算机模拟进展

电子回旋共振(ECR)等离子体因具有低气压、高密度、高电离度等优点而被广泛地应用于微电子工业中。ECR放电及其生成等离子体的理论、计算机模拟的研究主要集中于3种模型:粒子模型、流体模型、混合模型。该文对上述3种模型进行了综述、总结和对比,并对今后的研究前景进行了展望．特别指出模拟ECR放电电离过程的研究意义以及粒子模型中的粒子模拟与蒙特卡罗相结合(PIC/MCC)方法在模拟ECR放电及ECR等离子体方面的技术优势．

电子回旋共振放电中电子能量分布特性的研究

建立了电子回旋共振(ECR)放电的粒子模型,编制了准三维电磁模粒子模拟与蒙特卡罗模拟程序。通过对氩气ECR放电电离过程的理论分析与数值模拟,得到了放电稳态形成时不同放电区域的电子能量分布。研究了不同中性气压以及外加磁场位形对这些区域中电子能量分布特性的影响。随着中性气压的升高,远离ECR区域中的低能电子减少,高能电子增加,而ECR区域中电子能量分布变化特征与之相反;相对于收敛磁场位形,磁镜磁场位形更有利于约束放电下游区的电子能量以及电子能量分布的宽度。

电子回旋共振放电中电子与微波互作用特性的粒子模拟和蒙特卡罗碰撞模拟

对电子回旋共振(ECR)放电电离过程中的电子与微波互作用特性进行了理论分析与数值模拟.采用粒子模拟(PIC)方法描述带电粒子与微波的互作用,采用蒙特卡罗碰撞(MCC)方法描述粒子间碰撞过程及带电粒子与边界的相互作用.编写了准三维的PIC/MCC数值模拟程序,并对放电过程中电子能量与微波场随时间、空间的演化进行了数值诊断.

电子回旋共振放电的电离特性PIC/MCC模拟(Ⅰ)——物理模型与理论方法

采用粒子模拟与蒙特卡罗相结合(PIC/MCC)的方法对电子回旋共振(ECR)放电中的电离过程进行了模拟,其中带电粒子与微波的相互作用由PIC方法的电磁模型描述,粒子间的碰撞过程由MCC方法描述.考虑的碰撞类型有电子与中性粒子的弹性、激发、电离碰撞,离子与中性粒子的弹性、电荷交换碰撞,碰撞截面均依赖于能量而变化.阐述了理论分析的过程,为数值模拟ECR放电奠定了基础.

电子回旋共振放电的电离特性PIC/MCC模拟(Ⅱ)——数值模拟与结果讨论

采用粒子模拟与蒙特卡罗相结合(PIC/MCC)的方法,应用电磁模型,编写了准三维的电子回旋共振(ECR)放电电离过程的模拟程序,得到了ECR放电过程中电子与离子的相空间分布、电磁场分布.通过对这些分布随时间演化的分析,得出ECR加热发生在ω≈ωc0且垂直于轴向的区域;ECR区域,微波能量几乎全部耦合给电子,获得能量的电子通过与中性粒子的电离碰撞产生了大量的带电粒子;随着放电的进行,大量带电粒子通过频繁的碰撞,分布由各向异性逐渐趋于各向同性.

基于LabVIEW的朗缪尔单探针数据处理系统

朗缪尔单探针处理系统是使用单探针对符合麦克斯韦电子分布的等离子体放电进行测量诊断的基于LabVIEW运行的处理软件。该系统通过格拉布斯准则实现了对大误差数据的剔除。使用Savitzky-Golay滤波器对V-I曲线进行平滑处理,在将离子流排除后,对过渡区曲线进行处理与计算,得到等离子体放电相关参数。使用该套处理系统能够快捷准确地将繁杂的探针数据处理工作变得更为简单,为朗缪尔探针的实际应用提供了基础。使用该套探针处理系统处理了电子回旋共振波等离子体放电随功率变化的V-I曲线并得到准确的结果。

流量比对等离子体基团分布和薄膜结构的影响

使用光强标定的发射光谱(AOES)测量了CHF3/C6H6混合气体的微波电子回旋共振(ECR)放电等离子体中基团的分布状态。实验发现随着CHF3流量的增加,成膜基团CF、CF2、CH等的相对密度增大,而刻蚀基团F的密度也会增加,从而使得a-C:F薄膜的沉积速率降低。同时红外吸收谱(IR)分析表明,在高CHF3流量下沉积的a-C:F薄膜中含有更高的C-F键成分。可见在a-C:F薄膜的制备中CHF3/(CHF3+C6H6)流量比是重要的控制参量。