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毕业论文-脉冲感性耦合氩等离子体放电特性的二维流体力学模拟，共41页，17688字。
中文摘要
随着微电子工业的发展，芯片尺寸越来越大，刻蚀线宽越来越窄，刻蚀深度不断加深。这种变化趋势对等离子体刻蚀工艺提出了更高的要求，比如更好的选择性、更高的各向异性、更低的介电损伤、满意的均匀性等等。在人们不断探索新工艺的过程中，脉冲等离子体技术逐渐脱颖而出，并展现了很多其他技术所没有的优势。
在课题组已有的感应耦合等离子体（Inductively coupled plasma，即ICP）二维流体力学模拟程序的基础上，本文考虑了脉冲调制机制，对脉冲氩感性耦合放电过程进行模拟，研究了脉冲上升（下降）沿时间、气压、射频功率以及脉冲占空比等放电参数对等离子体特性的影响。模拟结果表明：在固定脉冲频率的情况下，脉冲上升（下降）沿时间越长，脉冲开启的时间越短，因此在相同的周期注入能量下，等离子体达到放电稳定后的整体电子密度越高。同样的，随着脉冲上升（下降）沿时长的增加，脉冲初始时刻电子温度的增长越缓慢，但达到的峰值也越高；亚稳态氩原子在前辉光时期增长速度更快，整体密度也更高。当固定占空比和脉冲上升（下降）沿时间时，随着气压的升高，电子和亚稳态原子的密度有所增加。这是因为当气压较高时，背景气体密度较高，因此有更多的Ar原子被电离或者激发，生成电子和亚稳态原子。同时，气压越高，碰撞越频繁，因此电子在与大量的中性粒子碰撞的过程中损失能量，电子温度降低。电源功率对电子密度的影响较为直观，即电子密度随着功率的增加而增加。电子温度随功率的变化趋势则较为复杂，它受到两个因素的相互制约：一方面，较高的功率意味着更多的能量注入，这增加了电子温度；另一方面，较高的功率会导致较高的电子密度，这使得每个电子吸收的功率有所下降，即限制了电子温度的增加，在第三章中我们会看到这样的结果。对于占空比，随着占空比的增加，电子密度先下降后上升。这是因为一方面，由于总的周期注入能量不变，随着占空比的增加，实际的瞬时功率降低，这样会导致相对较低的电子密度；另一方面，后辉光阶段的持续时间缩短，因此电子密度不会下降得太低。占空比对电子温度的影响则主要体现在前辉光前期，即占空比越低，电子温度在脉冲初始阶段所达到的峰值越高，这同样是因为较低的占空比导致了较高的瞬时注入功率。
关键词：脉冲放电，感性耦合等离子体，射频功率，占空比

目 录
摘 要 I
Abstract II
1 文献综述 1
1.1 等离子体应用技术概况和发展趋势 1
1.2 低温等离子体源的组成部分介绍 1
1.3 ICP 源的装置结构和放电特点 3
1.4 脉冲调制等离子体 5
1.4.1 脉冲等离子体的特性 5
1.4.2脉冲等离子体的优势 7
1.4.3 脉冲等离子体的研究现状 7
1.4.4 脉冲等离子体遇到的挑战 9
2 脉冲ICP的流体力学模型 11
2.1 流体力学模型 11
2.1.1 粒子描述 11
2.1.2 电磁场描述 12
2.2 流体力学方程的数值算法 14
2.2.1 空间离散 14
2.2.2 时间离散 15
3 模拟结果与讨论 16
3.1电子密度的演化 16
3.2脉冲上升沿时长的影响 22
3.2.1上升沿时长对电子密度和温度的影响 22
3.2.2 上升沿时长对亚稳态粒子的影响 24
3.3 气压的影响 24
3.3.1 气压对电子密度及温度的影响 24
3.3.2 气压对亚稳态原子的影响 26
3.4 功率的影响 26
3.4.1 功率对电子密度和温度的影响 26
3.4.2 功率对亚稳态原子的影响 28
3.5 占空比的影响 29
结 论 31
参 考 文 献 32
附录A 超松弛迭代（SOR） 34
致 谢 35