衝撃電界重畳高周波プラズマによるフッ化炭素プロセス排ガス分解除害効率の計算機解析

高频等离子体叠加冲击电场对氟碳工艺废气分解效率的计算机分析

基本信息

批准号：
16760216
负责人：
菅原広剛
金额：
$ 1.73万
依托单位：
Hokkaido University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
财政年份：
2004
资助国家：
日本
起止时间：
2004 至 2006
项目状态：
已结题

项目摘要

本研究は、集積回路製造工程で排出されるフルオロカーボンであるCF_4地球温暖化ガスを非平衡プラズマにより効率的に分解する方法として選択的分解反応促進が期待されるプラズマへの衝撃電界重畳を提案し解析するものである。衝撃電界により電子した電子の衝突過程の計算機解析による定量的評価を中心として、以下1〜3の結果を得た。1.衝撃電界下の電子の挙動解析とエネルギー効率の評価:衝撃電界で与える電子加速量を変化させ、共にCF_4分解に寄与する中性解離と電離性解離のエネルギー消費割合をモンテカルロ法で計算・比較した。加速量増加に伴い閾値の大きな電離性解離に費やされるエネルギー割合が単調増加し、中性解離の割合は飽和傾向を示した。プラズマ維持と解離促進を同時に図るためには電離性解離の閾値を超える高エネルギー領域にまで電子を加速することが必要で、この点で衝撃電界電子加速が有効と考えられる。2.CF_4ラジオ周波数プラズマ解析系構築と新高速衝突判定法の提案:電極を含む系でCF_4プラズマ中の解離生成種の生成頻度と空間分布とを統計的に安定に扱う手法を提案した。また計算負荷となっていたCF_4分子と電子との衝突判定において、無衝突となる場合を効率よく検出し電子衝突断面積計算を省く新高速判定法を提案した。これにより電子追跡に要する計算負荷を著しく軽減させ、追跡電子数増や長時間計算、また混合ガスへの対応を容易にした。3.CF_4中電子輸送過程:CF_4中の電子加速時初期緩和過程に見られる空間分布の複数ピーク形状と電子輸送係数の緩和過程を解析した。研究者間で想定が異なる電子衝突断面積構成により空間分布、電子輸送係数とも差異が生じた。衝撃電界電子加速の制御性評価の際は特に、加速途中で電子の集団性を失わせる低・中エネルギー部の電子衝突断面積構成への依存性が大きいと考えられる。主な結果は研究発表欄の論文として公表した。

在本研究中，我们提出了在等离子体上叠加冲击电场的方法，有望促进选择性分解反应，作为有效分解CF_4（一种全球变暖气体，是集成电路制造过程中排放的碳氟化合物）的方法，使用非平衡等离子体来分析。以下的结果1～3主要是通过计算机分析由冲击电场产生的电子的碰撞过程进行定量评价而得到的。 1. 冲击电场下的电子行为分析及能量效率评价：通过改变冲击电场给予的电子加速量、有助于CF_4分解的中性解离和电离解离的能量消耗比，采用蒙特卡罗方法进行计算比较。随着加速量的增加，阈值大的电离解离所消耗的能量比例单调增加，中性解离的比例趋于饱和。为了同时维持等离子体和促进解离，需要将电子加速到超过电离解离阈值的高能区，并且碰撞场电子加速被认为在这方面是有效的。 2.CF_4射频等离子体分析系统的构建和新的高速碰撞确定方法的提出：我们提出了一种在包括电极的系统中统计稳定地处理CF_4等离子体中解离物质的产生频率和空间分布的方法。此外，我们提出了一种新的高速确定方法，可以有效地检测无碰撞情况，并消除了CF_4分子与电子之间的碰撞确定中电子碰撞截面的计算，这是一个计算负担。这显着减少了电子跟踪所需的计算负载，从而更容易增加跟踪电子的数量、执行长时间计算和处理混合气体。 3.CF_4中的电子输运过程：我们分析了CF_4中电子加速过程中的初始弛豫过程以及电子输运系数的弛豫过程中空间分布中的多个峰的形状。由于研究人员假设的电子碰撞截面的配置不同，导致空间分布和电子传输系数出现差异。特别是，在评估冲击场电子加速的可控性时，人们认为，电子在加速过程中失去聚集性的低能和中能区域中的电子碰撞截面的配置有很强的依赖性。主要结果以论文形式发表在研究报告部分。