反应离子刻蚀微观不均匀性的跨尺度研究

针对反应离子刻蚀工艺，建立由自洽的等离子体放电混合模型、表面物理化学作用微观模型与刻蚀剖面演化模型构成的跨尺度模型；全面考虑溅射、吸附、解吸附、粒子散射、沉积等表面物理和化学过程；提出等离子体混合模拟方法、蒙特卡洛方法和元胞法相结合的计算方法，研发出准确性高、健壮性好的模拟程序，跨尺度地模拟反应离子刻蚀全过程。针对溅射过程，提出基于Sigmund线性碰撞级联理论的溅射产额能量分量计算方法。提出基于Matching Cube方法的刻蚀剖面精确计算方法，提高元胞法刻蚀剖面定位精确度。研究外部参数和外电源参数与刻蚀过程中的物理化学作用、刻蚀剖面演化以及各种微观不均匀刻蚀现象之间的定标关系，研究刻蚀槽深宽比以及绝缘材料表面充电效应对刻蚀剖面演化的影响规律，探索旁刻等微观不均匀刻蚀产生的物理化学机制，探索微观不均匀刻蚀的参数调控与抑制方法，为等离子体刻蚀工艺的参数优化和控制提供理论依据。

等离子体刻蚀技术是超大规模集成电路（ULSI）和微机电系统（MEMS）制造工序中最为关键的工艺流程。本项目针对反应离子刻蚀工艺，采用自洽的等离子体放电混合模拟、MC方法和元胞法相结合的方法，全面考虑溅射、吸附、解吸附、粒子散射、中性粒子的再复合、离子增强化学反应、反应物和刻蚀产物的沉积等表面物理和化学过程；跨尺度地研究了刻蚀过程中的近表面区域等离子体放电过程、材料表面物理化学作用过程和二维刻蚀剖面演化过程。探索了反应离子刻蚀的微观机理，揭示了各种刻蚀微观不均匀性的产生机制。为我国具有自主知识产权的下一代等离子体微细加工技术的研发提供了必要的理论依据和技术支撑。