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碰撞效应对射频等离子体鞘层特性及刻蚀剖面的影响 摘 要 本文建立了一套自洽的碰撞射频等离子体鞘层理论模型，系统地研究了碰 撞效应对等离子体鞘层的物理特性、离子入射到基板上的能量分布和角度分布 以及刻蚀剖面的影响。 首先将Liberman的无碰撞射频鞘层模型进行推广，考虑了离子与中性粒 子的电荷交换碰撞效应，建立了描述碰撞射频等离子体鞘层动力学特性的自洽 模型，研究了碰撞效应，射频偏压，电源参数等对射频鞘层的瞬时厚度及电场分 布的影响。其次，利用已建立的碰撞等离子体鞘层模型和Monte-Carl0方法模 拟了离子在射频鞘层电场中的运动过程，不仅考虑了离子同中性粒子的电荷交 换碰撞，还考虑了它们之间的弹性碰撞过程，研究了碰撞效应对入射到基板上 的离子能量分布和角度分布的影响。最后，针对等离子体刻蚀工艺，建立了微 结构区剖面的时空演化模型，并模拟了碰撞效应和电源参数对刻蚀剖面演化的 影响。 数值结果表明：随着放电气压增加，离子在基板上的能量分布逐渐地由双 峰分布变成单峰分布，而且低能离子的数目也逐渐地增加。入射到基板上的离 子呈小角分布，而且放电气压等参数对角度分布的影响不是太明显。碰撞效应 和低电源功率减缓刻蚀的进程。比较小的掩膜厚度和大的刻蚀线宽都有利于刻 蚀的速度和深度。 关键词：射频放电：等离子体；鞘层；碰撞；能量分布；角度分布；刻蚀 碰撞效应对射频等离子体鞘层特性及刻蚀剖面的影响 Abstract Tn the works．aSelf-COrlSiStent the present camicS0f wasestablished．TheeffectS dyn radi。一frequency(RF)sheath ofcolliSiOtisOnthe sheath RF cS．diStributiOilSof dynami iOn@rlergy and Oil iticidentthe angle substrateandthe es WCFO etchingprofil rlunleri inveStig}ltedCally． extendedtheLiherman raodel FiISt，we ofc011i siOilleSSRFSheaLh． Takjirlt0 ng accountelastiCCOlliSiOilsand C01]isi OnS charge—exchange betweeniotisandneutral escablisheda cleS，we self-COlqSi parti Stent model the ofRFsheathdriVeft a dynamiCS siRUSOidal describing