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研究生： 傅春霖
論文名稱： 電感式電漿源二維流體模式及區域平均模式電腦模擬之比較
指導教授： 胡瑗
林滄浪
口試委員:
學位類別： 碩士
Master
系所名稱： 原子科學院 - 工程與系統科學系
Department of Engineering and System Science
論文出版年： 2001
畢業學年度： 89
語文別： 中文
論文頁數： 190
中文關鍵詞： 二維流體模式 、區域平均模式
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    • 本研究的目的是利用流體模式，以及global model模擬分析脈衝式(TM mode)以及連續式(CW mode)電感式電漿源內電漿參數隨空間及時間的變化。在流體模式分析中利用連續方程式、動量方程式以及電子能量方程式解出電漿系統中各粒子密度的空間分佈以及電子溫度的空間分佈。程式中並配合馬克斯威爾方程式解出電漿中感應電場分佈，並利用semi-implicit的數值方法解出電漿電位的空間分佈以增加模擬時間差的長度。在global model模擬分析中則是考慮粒子之連續方程式以及電子能量方程式，分別對時間作積分可以得到粒子平均密度及電子平均溫度隨時間變化情形。程式中將針對電漿系統中平均粒子密度，平均電子溫度隨脈衝週期、工作氣壓以及電漿吸收功率的變化進行討論及研究。由以上兩種模擬分析方式可以幫助我們瞭解電漿中的物理現象，並可以輔助電漿機台的設計與發展。

    摘要----------------------------------------------------------------i 致謝----------------------------------------------------------------ii 目錄----------------------------------------------------------------iii 圖表目錄----------------------------------------------------------vii 第一章 簡介------------------------------------------------------1 第二章 文獻回顧------------------------------------------------6 第三章 電感式電漿源基本原理基本原理------------------23 3.1電感式電漿源簡介-------------------------------------23 3.2電感式電漿源之加熱理論----------------------------26 3.3 Stochastic heating---------------------------------------30 3.4 脈衝式電感電漿源------------------------------------31 第四章 Global model基本原理-------------------------------33 4.1氯氣global model原理-------------------------------33 4.2氬氣global model原理-------------------------------38 第五章 二維時變電漿流體模式及模擬方法---------------40 5.1流體模式之簡介---------------------------------------40 5.2空間電位的計算---------------------------------------41 5.3中性粒子密度的計算---------------------------------48 5.4離子密度的計算---------------------------------------50 5.5電子密度的計算--------------------------------------53 5.6感應電場的計算--------------------------------------54 5.7電子溫度的計算--------------------------------------60 5.8邊界條件-----------------------------------------------62 5.9模擬步驟-----------------------------------------------63. 第六章 Global model模擬穩態及脈衝式電感式電漿源結果及討論 -----------------------------------------------------------66 6.1穩態global model模擬方法及模擬結果---------66 6.1.1氬氣穩態global model----------------------------66 6.1.2氯氣穩態global model----------------------------68 6.1.3 Globally convergent數值方法-------------------68 6.1.4氬氣global model 穩態分析結果--------------71 6.1.5氯氣global model 穩態分析結果--------------71 6.2.氬氣global model TM模式分析結果------------74 6.2.1 TM模式隨工作氣壓的變化---------------------74 6.2.2 TM模式隨電漿吸收功率的變化---------------75 6.2.3 TM模式隨工作比率的變化---------------------75 6.3.氯氣global model TM模式分析結果------------76 6.3.1 TM模式隨工作氣壓的變化---------------------77 6.3.2 TM模式隨電漿吸收功率的變化---------------79 6.3.3 TM模式隨工作比率的變化---------------------80 6.3.4 TM模式與CW模式的比較---------------------81 第七章 氬氣流體模式分析----------------------------------110 7.1 小型電漿腔氬氣電漿源流體模式分析----------110 7.1.1氬氣流體模式分析--------------------------------110 7.1.2平衡狀態電漿參數隨空間分佈的變化--------110 7.1.3比較10 mTorr，15 mTorr穩態分析-----------112 7.1.4比較41W，110 W，121W穩態分析---------115 7.1.5與global model 比較-----------------------------117 7.2 脈衝式氬氣電漿源流體模式分析---------------118 7.2.1 小型電漿腔氬氣電漿源脈衝流體模式分析-118 7.2.2 與global model比較-----------------------------121 7.3.與503機台比較-------------------------------------123 第八章 氯氣流體模式分析---------------------------------160 8.1小型電漿腔氯氣電漿源流體模式分析----------161 8.1.1平衡狀態電漿參數隨空間分佈變化-----------161 8.1.2與global model比較------------------------------164 第九章 結論----------------------------------------------------177 參考文獻--------------------------------------------------------179 附錄 A----------------------------------------------------------181

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