誘導結合プラズマ反応器内のプラズマ流動解析

电感耦合等离子体反应器中的等离子体流分析

基本信息

批准号：
12750125
负责人：
米村茂
金额：
$ 1.22万
依托单位：
Tohoku University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Encouragement of Young Scientists (A)
财政年份：
2000
资助国家：
日本
起止时间：
2000 至 2001
项目状态：
已结题

项目摘要

希薄気体中の放電プラズマはエッチングやスパッタリングなどの材料プロセシングにおいて重要な役割を担っている。多くの物理的、化学的な要因が放電構造を支配しているが、最も重要な物理量の一つに電子のエネルギー分布関数(EEDF)があげられる。なぜなら、プラズマ中における全ての反応の発生レートはEEDFによって決定されるためである。昨年度、アルゴンガスを用いた誘導結合プラズマの粒子シュミレーションを行ない、EEDFに対する様々なパラメータの影響を系統的に調べ、得られた成果をJpn.J.Appl.Phys.に投稿し掲載された。本年度は塩素ガスを用いた誘導結合プラズマの粒子シュミレーションを行ない、アルゴンプラズマの計算結果や塩素プラズマの実験結果とEEDFを比較した。アルゴンプラズマの場合には、高エネルギーの電子のみがアルゴン原子と非弾性衝突を起こすので高エネルギーの電子がマクスウェル分布よりも少なくなったが、塩素プラズマにおいて塩素分子の解離度が低い場合には広いエネルギー範囲の電子が非弾性衝突を起こすためにEEDFはマクスウェル分布に近くなった。塩素分子の解離度が高い場合には、高エネルギーの電子のみが塩素原子と非弾性衝突を起こすので、アルゴンプラズマの場合と同様に高エネルギー電子の枯渇が観察された。シミュレーションで得られた塩素プラズマのEEDFは実験結果と定性的に一致した。これにより、本計算コードによるEEDF予測の妥当性が確認された。これらのことについては現在投稿準備中である。

稀气体中的放电等离子体在蚀刻、溅射等材料加工中发挥着重要作用。许多物理和化学因素控制着放电结构，其中最重要的物理量之一是电子能量分布函数（EEDF）。这是因为等离子体中所有反应的发生率都是由 EEDF 决定的。去年，我们使用氩气进行了电感耦合等离子体的粒子模拟，系统地研究了各种参数对EEDF的影响，并将获得的结果提交给Jpn.J.Appl.Phys。今年，我们使用氯气进行了电感耦合等离子体的粒子模拟，并将EEDF与氩等离子体的计算结果和氯等离子体的实验结果进行了比较。在氩等离子体中，只有高能电子与氩原子发生非弹性碰撞，因此高能电子数量小于麦克斯韦分布，但在氯等离子体中，当氯分子解离度较低时，由于该能量范围内的电子会引起非弹性碰撞，因此 EEDF 变得接近麦克斯韦分布。当氯分子的解离度高时，只有高能电子与氯原子发生非弹性碰撞，因此与氩等离子体的情况一样观察到高能电子的耗尽。模拟得到的氯等离子体的EEDF与实验结果定性一致。这证实了使用该计算代码进行 EEDF 预测的有效性。我目前正准备就这些问题发表文章。