Abstract
本論文使用蒙地卡羅方法探討電漿製程腔內中性氣體的流場分佈情形,期能對電漿製程實驗有一實質性幫助。由於一般的電漿製程操作氣壓都相當低,約略只有幾個mtorr到數十個mtorr之間,因此傳統流力上所使用的那維爾-史脫克斯(Navier Stocks)方程式便不再適用,而須採用波茲曼方程式,但波茲曼方程式考慮氣體分子間的碰撞產生項時,其為一非線性的微分積分方程式,在求解上相當的困難,故本研究使用蒙地卡羅方法,以真實氣體間的碰撞模式討論中性氣體的流場分佈情形。 蒙地卡羅法為一數值統計方法,其以機率觀點探討自然界各種物理現象,而不使用複雜的數學式子。舉一例子言之,一般日常生活中所玩的射飛鏢遊戲,當吾人要求飛鏢射中紅心機率時,即以紅心面積除上鏢靶面積(傳統數學使用方式),而也可以使用蒙地卡羅方法,先決定出射飛鏢次數(不可太小),再將命中紅心次數除上射飛鏢次數,即可得到與實際數學式子非常接近的機率值。故蒙地卡羅法在使用上可說相當簡便,只要決定出各種物理量的機率分佈函數(PDF),再將其積分轉換成累積函數(CDF),即可得到此物理量與隨機亂數之間的關係,而下次要求此物理量時,只要取一隨機亂數即可(亂數值通常介於0與1之間)。 本研究使用蒙地卡羅法模擬電漿製程腔內中性氣體的濃度分佈與速度場分佈,模擬氣體為一般半導體製程常用的Ar氣體或Cl2氣體,針對各種不同電漿製程腔設計,討論其對中性氣體濃度分佈的影響(主要為濃度平均值與濃度均勻度),期能對未來電漿製程腔設計有一實質性幫助。