Modelisation et simulation numerique d'un plasma helicon

Modeling and numerical simulation of an helicon plasma

• Auteur / Autrice : ZAKIA EL KANZARI
• Direction : Guy Turban
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Physique
• Date : Soutenance en 1997
• Etablissement(s) : Nantes

Résumé

La presente etude est consacree a la modelisation et a la simulation numerique des plasmas d'argon et d'oxygene depuis leur creation par une source plasma helicon jusqu'a leur arrivee a l'extremite de la chambre de diffusion contenant le substrat a traiter. Le but de ce travail est de contribuer a une meilleure comprehension et a une optimisation des processus de depot de couches minces de silice amorphe sur un substrat de silicium. L'etude des processus de dissociation et d'ionisation dans la source helicon est realisee a l'aide d'un modele cinetique sans dimension (od) qui determine les concentrations des particules chargees arrivant dans la chambre de diffusion. Ce modele montre notamment que l'oxygene moleculaire se dissocie tres fortement dans la source plasma. L'etude du comportement electrique du plasma dans la chambre de diffusion est realisee, pour la premiere fois dans la litterature dans le cas d'un plasma helicon, a l'aide d'un modele pic-mcc (particle-in-cell monte carlo collision) optimise et bien adapte aux plasmas basse pression faiblement collissionnels. Le modele pic-mcc a ete valide en utilisant des mesures experimentales obtenues au laboratoire. Ce code pic-mcc fournit les grandeurs caracteristiques du plasma (potentiel, densite de charge, fonctions de distribution de l'energie des electrons et des ions, etc. ) en fonction des parametres d'entree (pression du gaz, temperature electronique initiale, champ magnetique, polarisation du substrat, etc. ). L'etude parametrique montre notamment que les densites de plasma les plus elevees sont obtenues dans la partie superieure de la chambre de diffusion pour des temperatures electroniques voisines de 6 ev et une pression proche de 1mtorr. Cette etude a egalement montre que l'addition d'un champ magnetique autour de la chambre de diffusion en plus de celui applique a la source, permet un meilleur confinement et une plus grande homogeneite du plasma