針對集成電路注入設備對等離子體大面積、高密度和良好均勻性的要求，利用CFD-ACE仿真軟件對1500mm×1500mm大面積感應耦合等離子體腔室做了多物理場綜合仿真。利用正交實驗法對等離子體腔室結構和工藝參數進行仿真優化，得到了能夠產生高密度均勻的等離子體優化參數。對參數優化后的等離子體腔室做了仿真分析，結果表明腔室中氣體流速會受到電極卡盤上方線圈的擾動。另外仿真發現腔室中電極卡盤上方等離子體密度具有整體分布均勻，但是邊緣部分出現等離子體密度陡變的特點。分析原因為工藝氣體的擾動以及電極卡盤邊緣上表面和側面對等離子體雙重復合兩方面的影響。

　　等離子體處理工藝在集成電路生產制造過程中具有非常重要的作用。在集成電路微加工過程中，大約有三分之一的工序基于等離子體處理技術。工業生產過程中常用的等離子體源有容性耦合等離子體源(Capacity Coupled Plasma)、電子回旋共振等離子體源(Electron Cyclotron Resonance)和感性耦合等離子體(Inductively Coupled Plasma)等。真空技術網(http://shengya888.com/)認為其中感性耦合等離子體源結構簡單，低氣壓工藝條件下工作穩定，并且能夠在大面積處理工藝上產生高密度，均勻等離子體，在集成電路工藝過程中得到了廣泛的應用。

　　下一代薄膜場效應晶體管(ThinFilmTransistor)和液晶顯示技術(LiquidCrystalDisplay)的發展對大面積等離子體源的等離子體密度和均勻性提出了很高的要求。近年來人們對大面積等離子體源已經有了深入細致的研究。Chen等提出了一種永磁體約束的大面積圓柱形等離子體源，該等離子體源具有7組矩形線圈陣列，能夠在400mm直徑處理面積上達到等離子體3%的非均勻性。Kim等提出了一種矩形感應耦合等離子體源，其中基底處理面積為880mm×680mm，其等離子體非均勻性可達8%。另外，Lim等設計了一個超大面積感應耦合等離子體源，使用“雙梳型”天線嵌入到等離子體腔室，在2300mm×2000mm處理面積上能夠達到11.4%到18.1%的等離子體非均勻性。在實際的IC工藝裝備制造過程中，等離子體源的設計周期長，成本高，而且需要經過多次調試和修改才能定型，因此在制造IC工藝裝備之前對大面積等離子體源進行仿真分析是非常有必要的。

　　本文提出了一種實現大面積注入工藝的感應耦合等離子體注入設備。本文首先利用CFD-ACE軟件對腔室中等離子體情況作了多物理場仿真，然后利用正交實驗法詳細討論了腔室結構和工藝參數多個變量對大面積等離子體的影響，得到良好的仿真效果以及等離子體優化方案，對實際工藝設備具有重要的指導意義。

　　結論

　　本文利用CFD-ACE商用軟件對注入工藝的設備做了綜合仿真，得到了能夠滿足注入工藝的仿真結果。首先設計L16(4×5)正交實驗表對腔室等離子體做了16次正交實驗仿真，得到了腔室多個參量對腔室等離子體密度和均勻性影響程度大小，然后根據正交實驗結果提出了2D等離子體腔室優化的優化方案，大大提高了反應腔室中等離子體密度以及等離子體均勻性。最后本文通過對優化后的腔室等離子體產生情況進行分析，發現電極卡盤上方等離子體分布平坦，但是在邊緣部分出現明顯的邊緣效應。因此下一步重點研究減小等離子體的邊緣效應的改進方案，從而進一步提高等離子體均勻性，以滿足注入工藝對大面積等離子體均勻性的要求。