Detailed modeling of ion and neutral radicals in radio-frequency CF4 discharge

Abstract

The structures of CF4 radio-frequency discharge between parallel electrodes are clarified by the use of the Particle-in-Cell/Monte Carlo method. The simulation is performed based on most reliable collision data, i.e., detailed cross-section data for electron-CF4 collision, measured rate for positive-negative ion recombination, and newly developed ion-CF4 collision model for endothermic reactions. Reactive collisions between positive ions (especially CF3(+)) and CF4 molecules are found to be important in the sheath. The major loss process of negative ions is the recombination with positive ions. It is also found that the discharge sustaining mechanism is the ionization, not the electron detachment from negative ions.

平行電極間のCF4高周波放電の構造をセル中の粒子/モンテカルロ法を用いて明らかにした。シミュレーションは最も信頼性の高い衝突データ、すなわち、電子-CF4衝突に対する詳細な断面積データ、正負イオン再結合に対して計測した速度、および吸熱反応に対する新規開発したイオン-CF4衝突模型に基づいて実施した。正イオン(とくにCF3(+))とCF4分子間の反応性衝突はシースにおいては重要であることが分かった。負イオンの主要な損失過程は正イオンとの再結合である。放電持続のメカニズムはイオン化であり、負イオンからの電子脱離ではないことも判明した。