Плазменные процессы формирования высокоаспектных структур для микро- и наномеханических устройств

• Автор: Амиров, Ильдар Искандерович
• Шифр специальности: 05.27.01
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2010
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 300 с. : ил.

1.1. Краткая характеристика плазмы фторсодержащих газов ВЧИ разряда, как инструмента формирования микро и наноструктур
1.2. Плазменные процессы травления высокоаспекгных микро и наноструктур на поверхности диоксида кремния .
1.3. Плазменные интегрированные методы формирования высокоаспектных микро и наноструктур структур
1.4. Двухстадийный, циклический процесс формирования высокоаспектных микроструктур в кремнии.
1.5. Тенденции развития процессов формирования высокоаспекгных наноструктур в нанотехнологии и постановка задачи исследования
Глава 2. Экспериментальная установка, характеристика плотной плазмы ВЧ индукционного разряда, методы контроля и диагностики плазменных процессов

2.1. Экспериментальная установка и методы исследования.

2.2. Параметры плотной плазмы Аг, ВЧИ разряда в неоднородном магнитом поле.

2.3. Влияние температуры стенки реактора на радикальный и ионный состав фторуглеродной плазмы

2.4. Коэффициент передачи энергии ионов поверхности , ЗЮг в плазме Аг, , С.1р8.

2.5. Выводы
Глава 3. Плазменные процессы травления высокоаспектных микро и наноструктур в полимерной пленке
3.1. Ионноинициированное травление полимерных пленок в плотной кислородсодержащей плазме
3.2. Травление высокоаспектных структур в полимерных пленках в кислородсодержащей плазме.
3.3. Особенности травления пленки полиимидокислоты в кислородсодержащей плазме.
3.4. Выводы
Глава 4. Процессы травления высокоаспектнмх 8Ю2 микронаноструктур во фторсодержащей плазме
4.1. Иоиностимулированное, селективное травление 8Ю2 во фторуглсродной плазме в реакторе с горячими стенками.
4.2. Травление высокоаспектных 8Ю2 наноструктур во фторуглсродной плазме.
4.3. Травление высокоаспектных структур во фторсодержащей
4.4. Выводы.
Глава 5. Моделирование формирования высокоаенектных структур на
поверхности в в плазмохимических процессах.
5.1. Физикохимические основы метода моделирования формирования высокоаспектных структур в кремнии во фторсодержащей плазме
5.2. Организация и представление данных модели.
5.3. Взаимодействие частиц плазмы с поверхностью и расчет химических реакций в ячейке.
5.4. Верификация метода моделирования.
5.5. Программный комплекс моделирования.
5.6. Выводы.
Глава 6. Формирование ,8Ю2 структур в комбинированном осаждение травление плазмохимическом процессе.
6.1. Ионностимулированное осаждение полимерной пленки на плоскую и структурированную поверхность во фторуглеродной плазме
6.2. Ионностимулированное травление ФУП фтором.
Введение


Моделирование методом молекулярной динамики процессов на поверхности , когда она покрыта слоем СРг и бомбардируется ионами аргона с энергией 0 эВ, качественно подтверждает такую модель . Оно показало, что ионы с такой энергией приводят к аморфизации приповерхностного слоя , образуя реакционный слой толщиной 3 нм. Такое представление о механизме травления совпадает с моделью травления 8Ю2 во фтору гл сродной плазме ДЧЕ разряда при интенсивной ионной бомбардировке , 6. При энергии бомбардирующих ионов больше 1 кзВ и толщине ФУ слоя меньше 1 нм происходит аморфизация приповерхностного слоя 8Ю2 и вследствие этого ускорение реакции травления. Однако каким образом происходит травление 8Ю2 и при низких энергиях ионов Е эВ и наличии толстой ФУП нм на их поверхности в рамках существующих представлений объяснить не удается 3. МН структур в 8Ю2. А осаждение . При травлении высокоаспектных канавок в 8Ю2 полимерная пленка, осаждающаяся на их боковых стенках, может даже привести к прекращению травления. Однако, несмотря на важность проблемы, механизм плазменной полимеризации до настоящего времени остается неясным. Не выясненным является основной вопрос о роли тяжелых и легких радикалов в реакциях полимеризации на поверхности. Более двадцати лет назад, было показано, что осаждение полимерной пленки во фторуглеродной плазме стимулируется низкоэнергетичной ионной бомбардировкой , 8, 9. Считалось, что основными радикалами, из которых образуется полимерная фторуглсродная пленка ФУП при слабой ионной бомбардировке являются радикалы СБ, СБ2, СР3. Но скорость радикальной полимеризации в 5 раз меньше, чем в присутствии ионной бомбардировки. Однако, с тех пор как было показано, что сама поверхность является источником легких радикалов, стали полагать, что осаждение ФУП может быть обусловлено тяжелыми радикалами СХБУ х, у 3 . Об ионностимулированном характере осаждения ФУП свидетельствуют эксперименты по ее осаждению на структурированную поверхность 5, 6. Было показано, что осаждение полимерной пленки происходит только на поверхности, подверженной ионной бомбардировке. В местах затенения, под маской, куда иоиы не поступают, толщина полимерной пленки гораздо меньше. Приведенные в параграфе 1. МН структур с небольшим аспектным отношением А3. Однако при травлении высокоаспектных 8Ю2 микроструктур ситуация сильно усложняется изза возникновения новых факторов. Такие явления как уменьшение потока нейтральных и заряженных частиц на дно и стенки канавок, отражение ионов от стенок, локальная зарядка стенок приводит к тому, что с увеличением аспектного отношения МН структур изменяется их профиль и скорость травления. Скорость травления 8Ю2 в плазме С4Р8СО, СН2Р2СР4 обычно падает с увеличением аспектного отношения апертурный эффект , но можно добиться, что она будет возрастать в плазме СНР3 1, 7 обратный апертурный эффект. Она также может быть постоянной с увеличением А до аспектнонезависимое травление 6, но может наблюдаться и прекращение скорости травления при определенном аспектном отношении стопэффект 5. При этом апертурные эффекты сопровождаются разного рода искажениями профиля. Исследования показали, что их возникновение обусловлено разной скоростью поступления ионов и радикалов на дно и стенки МН структур травления, то есть ионным и радикальным составом плазмы 7, . Для подавления апертурного эффекта, для достижения аспектнонезависимого травления 8Ю2 во фторуглеродную плазму добавляют в небольшой концентрации кислород или СО 9, 2. Апертурный эффект минимален во фторуглеродной плазме с большими добавками аргона . Причем, надо отметить, что добавка аргона в плазму С4Р8 в зависимости от времени нахождения газа в реакторе т может приводить к разным эффектам. При малых т мс с ростом содержания аргона в плазме скорость травления 8Ю2 увеличивается, а при больших, наоборот, уменьшается. С добавкой Аг исчезают также искажения профиля структуры травления контактного окна. АН травление можно реализовать в плазме фреонов, содержащих водородные связи, например, С2Н4Р2 9, 1. В такой плазме были получены структуры с аспектным отношением до .