Физико-химические процессы в неравновесной низкотемпературной плазме HCl и его смесей с азотом и кислородом

• Автор: Давлятшина, Алена Андреевна
• Шифр специальности: 02.00.04
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2013
• Место защиты: Иваново
• Количество страниц: 117 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
ГЛАВА 1. ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР
1.1. Основные свойства и параметры неравновесной газоразрядной плазмы
1.2. Применение неравновесной газоразрядной плазмы в технологии изделий микро- и наноэлектроники. Рабочие газы
1.3. Параметры и состав неравновесной низкотемпературной плазмы галогенводородов
1.4. Влияние газов-добавок на электрофизические параметры и состав плазмы НС
1.5. Излучение плазмы НС1 и его использование для контроля состава плазмы
1.6. Заключение. Постановка задачи ГЛАВА 2. МЕТОДИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ
2.1. Экспериментальная установка
2.2. Объекты исследования
2.3. Зондовые измерения
2.4. Измерение температуры газа
2.5. Спектральные измерения
2.6. Моделирование плазмы
2.7. Погрешности экспериментов и расчетов
ГЛАВА 3. ПАРАМЕТРЫ ПЛАЗМЫ И ИЗЛУЧЕНИЕ РАЗРЯДА В ХЛОРИСТОМ ВОДОРОДЕ
3.1. Электрофизические параметры и состав плазмы НС
3.2. Излучение плазмы НС
3.3. Заключение
ГЛАВА 4. ПАРАМЕТРЫ ПЛАЗМЫ И ИЗЛУЧЕНИЕ РАЗРЯДА В СМЕСИ НС1-Х
4.1. Электрофизические параметры и состав плазмы смеси НС1-П
4.2. Излучение плазмы смеси НС1-М
4.3. Заключение

ГЛАВА 5. ПАРАМЕТРЫ ПЛАЗМЫ И ИЗЛУЧЕНИЕ РАЗРЯДА В
СМЕСИ НС
5.1. Электрофизические параметры и состав плазмы смеси НС

5.2. Излучение плазмы смеси НС1-02
5.3. Заключение
ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

СОКРАЩЕНИЯ И ОБОЗНАЧЕНИЯ
Сокращения:
имс интегральная микросхема
ипт ионно-плазменное травление
пхт плазмохимическое травление
РИТ реактивное ионное травление
ФРЭЭ функция распределения электронов по энергиям
Обозначения:
V давление
£р ток разряда
Е/И приведенная напряженность электрического поля
/ функция распределения электронов по энергиям
и сечение процесса под действием электронного удара
к константа скорости процесса
£ средняя энергия электронов в плазе
пороговая энергия процессов под действием электронного удара
пе концентрация электронов в плазме
п_/пе относительная плотность отрицательных ионов в плазме
п+ концентрация положительных ионов
Г+ плотность потока положительных ионов в плазме
И0,И общая концентрация частиц в реакторе

Было показано также, что хотя водород является участником атомно-молекулярных процессов, формирующих стационарные концентрации и нейтральных частиц плазмы НС1, разбавление НС1 водородом не приводит к существенным изменения баланса скоростей этих процессов. Такая, на первый взгляд неожиданная, ситуация обусловлена низкой константой скорости реакции CI + Н2->НС1 + Н ( = 8.0х10'14 см3/с), а также скоростями диссоциации Н2 электронным
ударом, ограничивающими скорости процессов Н + НС1->Н2 + С1 и Н + С12->НС1 + С]. Частоты диссоциации НС1 электронным ударом меняются незначительно, поэтому концентрация атомов хлора следует изменению доли НС1 в исходной плазмообразующей смеси (рис. 1.4.12).
И, наконец, работа [59] рассматривает аналогичные вопросы применительно к плазме НС1-С12. Особенностью С12 является наличие низколежащих электронных состояний с пороговыми энергиями возбуждения от 2.5 эВ. Поэтому разбавление хлористого водорода хлором во всем исследованном диапазоне давлений приводит к росту потерь энергии электронами в области до 15 эВ (рис. 1.4.13) и к снижению средней энергии электронов. Концентрация электронов при варьировании начального состава смеси изменяется незначительно (рис. 1.4.14) в силу близости потенциалов ионизации, газов-компонентов смеси и электроотрицательности обеих молекул. Некоторый рост в области низких и средних давлений связан с более медленным снижением частоты диффузионной гибели электронов по сравнению с частотой ионизации. В области высоких давлений увеличение частоты ионизации полностью компенсируется ростом частоты прилипания

Доля Н2 в смеси НС1~Н
Рис. 1.4.12. Частоты диссоциации НС1 (1, 2) и концентрации атомов хлора (3-5) в смесях НС1-Н2 при 40 Па (1, 3), 100 Па (4) и 200 Па (2, 5) [58].