Abstract
電感式射頻電漿源因具有低工作氣壓、高電漿密度，可獨立調控電漿密度及離子撞擊晶圓的能量等優點，已廣泛的應用於半導體深次微米的蝕刻及鍍膜等製程上。離子撞擊晶片的能量分佈、角度、通率隨位置的變化等因素都直接影響到蝕刻的結果，為了深入瞭解這些變化情形，在本研究中，我們發展2維3速度之粒子式電漿模擬電腦程式，加上蒙地卡羅方法處理粒子碰撞（particle-in-cell plasma simulation, plus Monte Carlo collisions, 簡稱PIC-MCC法），模擬研究晶圓座上方包含電漿RF鞘層內之區域，以得到撞擊晶片的離子能量分佈（ion energy distribution, 簡稱IED）、離子通率分佈、自我偏壓大小等重要特性。由模擬結果發現偏壓rf頻率、偏壓振幅、及離子種類會對IED造成影響，所作模擬研究包括改變rf頻率（1.356、13.56、40 MHz），rf偏壓振幅（50、100、200 V），阻隔電容（250、2500 pF）。上述參數變化對IED的影響可藉由離子通過鞘層的時間 與射頻週期 的比值來分析，當 時，IED分佈能量寬度 含括鞘層偏壓的極小值至極大值，平均離子能量大致等於自我偏壓值；當 時，IED分佈能量寬度 變小，但平均能量仍約在自我偏壓值附近；模擬結果的離子能量分佈與理論預測相當吻合。同時也發現當進入模擬區上邊界的主體電漿離子通率為均勻時，到達晶圓的離子通率會有中間低周圍高的情形，因此上邊界進入之離子通率分佈會直接影響撞擊晶圓離子通率的均勻度。