Физико-химические процессы в неравновесной низкотемпературной плазме хлорсодержащих газов, взаимодействующей с твердыми неорганическими материалами

• Автор: Ефремов, Александр Михайлович
• Шифр специальности: 02.00.04
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2005
• Место защиты: Иваново
• Количество страниц: 378 с. : ил.

Условные обозначения

ГЛАВА 1. Механизмы образования и гибели активных частиц и закономерности плазменного травления материалов в хлорсодержащих газах

1.1, Газоразрядная плазма: основные понятия и свойства

сто и роль галогенсодержащей газоразрядной плазмы в технологии микроэлектроники

1.2. Закономерности образования и гибели активных частиц в

плазме СЬ и НС1. Массовый состав газовой фазы разряда

1.2.1. Плазма СЬ

1.2.2. Плазма НС1

1.3. Плазма бинарных смесей СЬ и НС1 с инертными и молекулярными газами. Физико-химические параметры плазмы и особенности диссоциации молекул
1.4. Гетерогенные процессы травления в условиях ННГП: основные понятия и подходы к анализу

1.5. Закономерности и особенности плазменного травления

материалов в С12, НС1 и их смесях с инертными и молекулярными газами
1.6. Заключение
ГЛАВА 2. Методические вопросы исследования параметров плазмы и гетерогенных плазменных процессов
2.1. Общая характеристика экспериментальных установок и
оборудования
2.1.1. Экспериментальная установка и оборудование для исследования параметров плазмы и процессов травления в условиях тлеющего разряда постоянного тока
2.1.2. Экспериментальная установка и оборудование для исследования параметров плазмы и процессов травления в условиях индукционного ВЧ - разряда
2.2. Получение газов и приготовление газовых смесей
2.3. Определение температуры нейтральных невозбуждениых
4) частиц

2.4. Определение приведенной напряженности электрического
поля
2.5. Измерение концентраций нейтральных невозбужденных
частиц
2.5.1. Абсорбционная спектроскопия
2.5.2. Эмиссионная спектроскопия
2.6. Измерение плотности потока положительных ионов на
стенку реактора
2.7. Объекты исследования и измерение скоростей травления
2.8. Зондовые измерения параметров плазмы
2.9. Моделирование плазмы
2.10. Погрешности экспериментов и расчетов
ГЛАВА 3. Параметры плазмы и закономерности образования
гибели активных частиц при разряде в хлоре
3.1. Кинетическая схема процессов и выбор сечений для расчетов ФРЭЭ
3.2. Результаты экспериментального исследования ННГП в хлоре. Электрофизические параметры плазмы
3.3. Кинетика образования и гибели нейтральных частиц. Стационарный массовый состав нейтральной компоненты газовой фазы
3.4. Кинетика образования и гибели заряженных частиц. Массовый состав ионной компоненты газовой фазы
3.5. Излучение разряда в хлоре
3.6. Потоки активных частиц на поверхность и механизмы травления в хлорной плазме
3.7. Заключение
ГЛАВА 4. Параметры плазмы и закономерности образования
гибели активных частиц при разряде в хлороводороде
4.1. Кинетическая схема и набор сечений элементарных процессов для моделирования разряда в НС1
4.2. Баланс нейтральных и заряженных частиц при разряде в НС1. Электрофизические параметры плазмы
4.3. Кинетика образования и гибели нейтральных частиц. Массовый состав нейтральной компоненты газовой фазы разряда
4.4. Кинетика образования и гибели заряженных частиц. Мае-

совый состав ионной компоненты плазмы
4.5. Спектр излучения разряда в НС1
4.6. Заключение
ГЛАВА 5. Механизмы образования и гибели активных частиц в
плазме смесей хлора с Ar, N2, Н2 и О2
5.1. Баланс нейтральных и заряженных частиц. Общий подход к описанию и анализу кинетики плазмохимических процессов в смесях
5.2. Результаты экспериментального исследования плазмы бинарных смесей хлора с Ат, N2, Н2 и
5.3. Электрофизические и кинетические параметры плазмы в смеси хлор-аргон
5.4. Электрофизические и кинетические параметры плазмы в смеси хлор-азот
5.5. Электрофизические и кинетические параметры плазмы в смеси хлор-кислород
5.6. Электрофизические и кинетические параметры плазмы в смеси хлор-водород
5.7. Анализ возможных механизмов влияния начального состава смеси на скорость травления
5.8. Заключение
ГЛАВА 6. Кинетика и механизмы травления Cu, GaAs и Si в
плазме хлора и его смесей с Ar, О2, N2 и Н2
6.1. Кинетика и механизмы травления Си в плазме CI2, НС1 и в смеси СЬ/Аг
6.2. Кинетика и механизмы травления GaAs в плазме хлора и в смесях СЬ/Аг, CI2/N2, С12/02 и СЬ/Н2
6.3. Кинетика и механизмы травления монокристаллического кремния в плазме С1г и в смеси СЬ/Аг
6.4. Закономерности и особенности травления некоторых материалов в условиях индукционного ВЧ-разряда низкого давления
6.5. Заключение. Анализ механизмов влияния начального состава смеси на скорость травления
Основные результаты и выводы
Литература

•ц^ где к0 - предэкспоненциальный множитель, Гхлч и Г+ - потоки ХАЧ и положительных ионов на поверхность, Ед - энергия активации термической десорбции продуктов взаимодействия, Ттв - температура поверхности, Уис и У - коэффициенты ионно-стимулированного травления и физического распыления (число частиц продуктов реакции или самого материала, удаляемых одним падающим ионом), а &хлч - доля поверхности, занятой адсорбированными ХАЧ. Отметим, что для достаточно простых и хорошо изученных систем, например для кремния, параметры уравнения (1.36) известны по литературным данным (табл. 1.4).
Параметры уравнения (1.37) для плазменного травления кремния и оксида
кремния
Таблица 1
ХАЧ Поверхность *0» Асек'см2/мин Ед, эВ
Б 81(100) (1.68 - 3.59)х10'15 0.09-0
Р ЭЮг 7.37x10'16 0
С1 Ро1у - Б1 2.57х10-14 0
По данным работ [190, 192]
Доля свободной (1-®.И7) и занятой вх1Ч поверхности определяется балансом процессов образования (очистки) гибели (заполнения) поверхностных активных центров [181, 189, 190]. Полагая, что второй процесс осуществляется только при хемосорбции ХАЧ, а первый - только при ионно-стимулированной десорбции продуктов взаимодействия, работы [196, 197] приводят следующее уравнение:
=(1 -0^)1^^ -е^лд; (1.39)
где а - поверхностная плотность активных центров, а зыч - коэффициент (вероятность) прилипания ХАЧ к активному центру. Например в [193, 197] сообщается, что для атомов и молекул хлора, взаимодействующих с поверхностью поли-кристаллического кремния, величина зхлч составляет 0.5 и 0.4, соответственно.