Book: 《等离子体放电原理与材料处理》兼等离子体材料处理教材之面面观

最近从当当网上邮购了几本书，其中一本是UC Berkeley 教授Michael A.Lieberman and Allan J.Lichtenberg专著《Principles of Plasma Discharges and Materials Proce 》的中译本《等离子体放电原理与材料处理》清华蒲以康教授译（07年出版）。虽然曾有英文第一版电子版，但是出现中文版的时候还是毫不犹豫的买了一本。自己对此书的评价很简单：自己眼中本专业方向研究生在学期间最值得必读精读的两本书之一（另一本是阿杜的《电子薄膜科学》），可惜知之甚晚，不过希望现在亡羊补牢，犹时未晚。

【内容提要】本书全面深入地介绍等离子体物理和化学的基本原理，以及工业等离子体材料处理的原理，并应用基本理论分析各种常见等离子体源的放电状态。书中还介绍半导体材料的刻蚀、薄膜沉积，离子注入等低温等离子体在材料处理方面的应用，反映本领域的最新研究进展。全书共18章，内容包括等离子体的基础知识、等离子体放电过程中的粒子平衡和能量平衡、容性和感性放电、波加热的气体放电、直流放电、刻蚀、沉积与注入、尘埃等离子体，以及气体放电的动理论等。本书可供等离子体物理领域的研究生、技术人员，以及微纳电子领域的科技研发人员参考学习。
【作者简介】迈克尔·A·力伯曼，博士，加利福尼亚大学伯克利分校电子工程研究生院教授，曾发表170多篇有关等离子体、等离子体材料处理和非线性动力学方面的研究论文，而且同里登伯格教授合著有RegularandStochasticMotion和RegularandChaoticDynamics（第二版）。

摘录：等离子体材料处理教材之面面观

摘自：http://www.chinaecnet.com/ele/el063961.asp

本文摘自《电子工业专用设备》
黄梦琦，蒲以康 （清华大学工程物理系 北京 100084）
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5 对现有书籍的比较

根据上文对不同的教材提出的理想要求，下面将对市场上销售的主要离子体相关书籍进行分析比较，进而了解当前等离子体材料处理方面教材的现状。

5.1 中文书籍

（1）《低温等离子体化学及其应用》

主要内容：从化学科学的角度对低温等离子体的基本概念、等离子体的诊断方法、等离子体化学反应的机理、基本反应过程、动力学模型的建立方法、等离子体聚合反应、等离子体引发聚合反应、等离子体表面处理的基础规律及其应用、氧等离子体化学及应用、已实用化的等离子体CVD技术作了系统的论述和介绍，并提供了涉及多个领域的应用信息[9]。

适合对象：本书完全从化学的立场来解释等离子体化学反应，强调的是等离子体化学技术在高分子聚合物材料方面的应用，而对等离子体化学技术在电子工业中的应用基本负责没有介绍，因此本书比较适合那些对分子聚合物材料加工和应用感兴趣的读者阅读，而对于我们选择教材来说，这本书中详细介绍的等离子体聚合化学并不是刻蚀化学，对微电子制造技术和薄膜沉积技术的指导意义不大，因此对于培养专家级研发人和技术人员来说，这本书都不合适。

（2）《等离子体化学与工艺》

主要内容：本书基础部分介绍了等离子体的性质、特点、化学反应规律及等离子体的发生方法和反应装置原理，应用部分介绍了等离子体在化学合成、薄膜制备、高分子聚合、高分子材料表面处理及半导体器件工艺领域的应用[10]。

适合对象：这本书关于实际应用部分的介绍重要放在了等离子体聚合化学方面的应用，虽然有涉及到溅射制膜的知识，但该过程只是物理过程，而并没有谈到刻蚀化学，对等离子体化学在电子工业上应用的介绍也很少，这主要是受到了国内研究趋势的影响，即国内对等离子体刻蚀技术的研究基础非常薄弱，过去的研究大部分仅限于等离子体聚合化学方面，涉及刻蚀化学的非常少，因此本书也不合适作为培养专家级研发人才和普通技术人员的教材。
（3）《等离子体加工技术》

主要内容：本书介绍了离子体加工技术原理及其应用，包括等离子体基本性质、等离子体的形成、等离子体诊断、等离子体加工技术中的物理化学问题，并重点介绍了化学气相沉积（VCD）、物理气相沉积（PVD）、刻蚀的等离子体设计及其应用[11]。

适合对象：虽然这本书比前两本书所覆盖知识面更广，但本书仅也只有8章159页，因此对原理和应用大多只能是简单介绍，而不可能在等离子体加工技术方面有深入分析。另外，本书出版于1990年，因此书中介绍的理论和应用都是20世纪80年代的内容，引用的文献更是古老，大多是1979、1980年的文献，当时对等离子体理论的研究还刚起步，实验和实际生产方面也很落后，而最近一段时间，等离子体刻蚀技术取得了突飞猛进的发展，以前的旧的理论早已和现在的实际生产脱节，无法指导现代化的生产，因此本书也不适合作为培养专家级研发人和普通技术人员的教材。

（4）《低温等离子体物理基础》

主要内容：本书系统地阐述了低温等离子体物理学的基础理论，包括低温等离子体的概述及基本性质，低温等离子体微观和宏观的理论描述，等离子体的产生诊断，电弧等离子体和高频等离子体物理，其中对低温等离子体的基本规律、粒子碰撞理论及存在电磁场时稠密低温等离子体的流动理论进行了深入的分析，最后简要揭示了等离子体的技术应用[12]。

适合对象：本书虽然题目是关于低温等离子体的，但内容中重点介绍的却是热等离子体（由电弧放电产生，接近热平衡的等离子体）理论、分析、描述的过程都是关于热等离子体的，而集成电路制造过程中用到的等离子体却是低温等离子体（由辉光放电产生，非热平衡的等等离子体）另外，本书出版于1983年，同样编写年代也太早，对于最新的研究成果多没有介绍，总结以上两个原因，本书并不适合作为培养等离子体材料处理方面人才的教材。

（5）《等离子体电子工程学》

主要内容：先从微观角度出发，了解等离子体中单个粒子的运动规律以及粒子间的碰撞过程，然后从控制角度把等离子体看作一个整体，考察其总体的平均行为特性，接着介绍从气体放电到等离子体诞生的发展过程，最重要的一部分是介绍生成等离子体的各种方法；用质量放电来生产低温等离子体的方法和用高频放电和微波放电法生产等离子体的方法，因为应用等离子体技术的一个重要方面是根据不同用途选择最合适的等离子体生成方法，最后介绍了等离子体在尖端电子制造和环境改善技术中的应用[13]。

适合对象：因为本书的编写目的是作为教授大学生等离子体课程的教科书，因此内容并不十分深奥，语言非常易懂。并且本书对等离子体在集成电路制造工艺中的应用介绍较浅显，只是对等离子体刻蚀方法作了一般性的描述，所以适合对等离子体相关知识刚入门的读者作为一本科普读物来阅读，以掌握等离子体的一些基本特性和生成方法，并不适合作为培养等离子体材料处理方面人才的教材。

（6）《等离子体物理学导论》 主要内容：本书作者是实验等离子体物理学方面的出色科学家。本书涉及等离子体流体方程、扩散和电阻率、分布函数和动力方程、等离子体中各类不稳定性和朗道阻尼等内容，本书对等离子体物理的相关概念，公式和原理作了详细的解析和论证，而对具体的等离子体技术应用的内容基本上没有涉及，因此这是一本纯粹教授等离子体物理理论的教科书[14]。

适合对象：因为本书是从加州大学洛杉矶分校的等离子体物理大学课程的讲课笔记发展而成，因此从难易程度来说非常合适作为学习和研究等离子体物理学知识的入门教材，但本书介绍的主要内容是关于等离子体受控核聚变的，并没有介绍低温等离子体的碰撞，激发现象及其材料的作用原理，因此并不适合那些学习低温等离子体物理的读者，另外由于本书编写的年代较早，（1981年），因此从内容和编写年代来说，本书都不适合作为培养低温等离子体材料处理方面人才的教材。

5.2 英文书籍

（1） Handbook of Advanced Plasma Proce ing Techniques

主要内容：本书介绍了等离子体物理基本概念，等离子体和材料处理模型，等离子体诊断，等离子体诱发的损伤和各种应用，如光掩模、微电子机械技术、半导体刻蚀、高密度等离子体沉积和磁性材料刻蚀等。本书介绍的重点放在材料处理的实际应用，对于各种刻蚀技术和刻蚀材料都做了详细介绍[15]。

适合对象：本书英文书籍是专门针对等离子体材料处理技术的一本技术手册，内容覆盖等离子体刻蚀技术的各个方面，如设备的使用方法，装配方法、设备的特点、刻蚀速率等参数如何调整等等，因此对于我们急需培养的等离子体材料处理方面的技术人员来说，这本书是一本全面专业的实用手册，但对于专业人员来说，这本书对于等离子体物理化学内容的介绍可能较少，因此不能完全满足这些读者对于基础理论的学习需要，必须结合另外的专门介绍等离子体物理化学基础理论的书籍一起学习。

（2） Principles of Plasma Discharges and Materials Proce ing

主要内容：全书共18章，依次介绍了等离子体的基本方程和平衡态性质、原子碰撞、等离子体动力学、扩散和输运、直流鞘层、化学反应和平衡、分子碰撞、化学动力学与表面过程、放电过程中的粒子平衡和能量平衡、容性放电、感性放电、波加热的气体放电、直流放电、刻蚀、沉积与注入、尘埃等离子体、气体放电的动力学理论，该书作者凭借积累多年的研究经验，在书中全面具体的介绍了近一二十年的等离子体材料处理技术和设备的发展过程，既有理论介绍，又有实际应用的部分，可以说是一本系统的等离子体材料处理方面的百科全书[16]。

适合对象：本书从物理原理上对各种放电模式的物理模型、刻蚀跟等离子体物理之间的关系进行分析，重点介绍如何将理论知识和实际技术和设备联系起来，这正是专业人才应该掌握的知识。该书内容全面，介绍由浅入深，非常适合作为教材使用，对于培养等离子体材料处理方面的各种不同人才来说都是一个很好的选择。

6 结果与讨论

总结以上分析比较的这些书籍，可以发现国内现有书籍的内容要么侧重等离子体聚合化学及应用，要么侧重等离子体受控核聚变的介绍，并且书籍发行的年代都十分古老，中文相关书籍缺少的是专门介绍低温等离子体材料处理处理方面的书籍，特别缺少那些介绍如何将等离子体基础知识和实际应用中等离子体离子体刻蚀工艺和刻蚀设备相结合的书籍，教材市场的这种现状是肯定不能满足国内对等离子体材料处理方面的教材的需要，而国外在这方面做的较好，不少介绍这方面先进技术的权威书籍都值得我们学习借鉴。因此读者在选择合适的等离子体材料处理方面的教材的时候，可以适当偏重英文教材。

要想改变我国等离子体材料处理方面教材市场的这种现状，我们应该以国外的优秀书籍为编写目标，努力编写出符合中国国情的等离子体材料处理方面的教材，另外，直接阅读英文书籍对于实际教学来说还是有困难的，因此我们也需要更多优秀的英文书籍的中译版。

最后，除了编写教材之外，还是很多其他的措施也能够促进我国等离子体刻蚀技术的发展，例如：建议教材编写者更多的进行实践；鼓励技术人员和研发人员参加企业举办的短训班或者实习，建立国家级研发中心，加大人才引进力度等。
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