Исследование высокочастотного емкостного разряда низкого давления в инертном газе

• Автор: Орлов, Константин Евгеньевич
• Шифр специальности: 01.04.08
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 1998
• Место защиты: Санкт-Петербург
• Количество страниц: 125 с. : ил.

ОГЛАВЛ ЕНИЕ
1. ВВЕДЕНИЕ
2. ФОРМИРОВАНИЕ СЛОЕВ ПРОСТРАНСТВЕННОГО ЗАРЯДА В ВЫСОКОЧАСТОТНЫХ ЕМКОСТНЫХ РАЗРЯДАХ НИЗКОГО ДАВЛЕНИЯ (ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ)
2.1. Классификация высокочастотных разрядов
2.2. Перенос токов и причины возникновения слоев пространственного заряда в ВЧЕ разрядах
2.3. Эквивалентная схема разряда
2.4. Динамика приэлекгродного слоя пространственного заряда
2.5. Особенности формирования ВЧ разряда при нелокальном нагреве электронов
2.6. Исследования гамма-электронов в ВЧ разрядах низкого давления
2.7. Выводы из обзора литературы и постановка задачи
3. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ УСТАНОВКА ДЛЯ ИССЛЕДОВАНИЯ СПЕКТРОВ ВТОРИЧНЫХ ЭЛЕКТРОНОВ
3.1. Разрядная камера и система поддержания ВЧЕ разряда
3.2. Модулятор и анализатор энергии электронов
3.3. Синхронизация сигналов при измерениях с временным разрешением
3.4. Времяпролегные характеристики модулятора электронов
3.5. Связь функции пропускания модулятора и экспериментального спектра
4. КИНЕТИКА ГАММА-ЭЛЕКТРОНОВ В ВЧЕ РАЗРЯДЕ НИЗКОГО ДАВЛЕНИЯ
4.1. Измерения с временным разрешением спектров электронов, бомбардирующих электрод в ВЧЕ разряде
4.2. Ускорение гамма-электронов в слое пространственного заряда
4.3. Восстановление формы напряжения на слое пространственного заряда

4.4. Фокусировка электронов при пролете разрядного промежутка
4.5. Формирование пиков на функции распределения гамма-электронов
4.6. Выводы
5. РАСЧЕТ ПАРАМЕТРОВ СЛОЕВ И ПЛАЗМЫ ВЧЕ РАЗРЯДА НИЗКОГО ДАВЛЕНИЯ
5.1. Основные предположения модели
5.2. Поток ионов из плазмы разряда
5.3. Электроны в плазме и ионизация в разряде низкого давления
5.4. Электронная кинетика
5.5. Учет стохастического нагрева электронов
5.6. Асимптотические решения и скейлинги
5.7. Результаты расчетов
5.8. Выводы
6. ЗАКЛЮЧЕНИЕ
7. ЛИТЕРАТУРА
1. ВВЕДЕНИЕ
Актуальность проблемы. Работа посвящена теоретическому и экспериментальному исследованию высокочастотных разрядов низкого давления (р~10М Тор). Такие разряды нашли широкое применение в плазменных технологических установках для травления и нанесения пленок в микроэлектронике. В плазме разряда происходит диссоциация молекул исходного газа с образованием атомов или радикалов, активно взаимодействующих с поверхностью твердого тела. Взаимодействие радикалов с поверхностью подложки происходит в присутствии ионной и электронной бомбардировки, которая оказывает существенное влияние на характеристики процесса и свойства пленки. В частности, ионная бомбардировка приводит к тому, что травление в плазме высокочастотного разряда, в отличие от химического, является анизотропным и позволяет получать структуры глубина (высота) которых значительно превышает ширину. Это является исключительно важным для создания микросхем с высокой степенью интеграции. Кроме того, ионная бомбардировка может приводить к образованию или, наоборот, отжигу дефектов в полупроводнике. Очевидно, что процесс травления или нанесения пленок, а также их свойства существенно зависят как от свойсгв плазмы разряда так и от структуры приэлектродных слоев. В разрядах низкого давления длина энергетической релаксации электронов плазмы превышает характерные размеры разрядной камеры. В этих условиях нагрев плазменных электронов определяется распределением электрических полей по всей длине межэлектродного промежутка и на формирование функции распределения электронов по энергиям существенное влияние оказывает нагрев электронов в приэлектродных слоях. Гамма-электроны высоких энергий, образующиеся за счет эмиссии с электрода и ускоряющиеся в приэлектродных слоях, проходят через межэлектродный зазор практически без столкновений. Это приводит к интенсивной

потенциальном электроде Urf. Резистивный делитель R1R2 - для измерения постоянного напряжения автосмещения между электродами Usb. Для отсечки ВЧ составляющей напряжения служит фильтр LC. ВЧ ток на верхнем электроде (Irf), измеряется с помощью одновиткового трансформатора тока (10). ВЧ ток 1о, протекающий через разряд, определяется следующим образом:
Т0 - Irf _Urf © -С0 , (3.2)
где Со - конструктивная емкость системы. Величина Со зависит от положения силового электрода и измеряется после каждого его перемещения.
В заземленном электроде располагалось отверстие диаметром 0.1 см, связывающее разрядную камеру (1) с высоковакуумной камерой (5). Это отверстие использовалось для отбора заряженных частиц в энергоанализатор (9), а также для прокачки газа через разрядную камеру. В процессе экспериментов контролировалось давление газа в разрядной камере с помощью термоэлектрического вакуумметра (13BT3-003), в высоковакуумной камере - ионизационным вакуумметром (ВИ-14). Давление в высоковакуумной камере зависело от давления в разрядной камере, но во всех случаях не превышало IO4 Topp. Откачка высоковакуумной камеры производилась турбомолекулярным насосом ТМН - 500.
3.2. Модулятор и анализатор энергии электронов
Модулятор электронов располагался в высоковакуумной камере и предназначался для осуществления временного разрешения при регистрации энергетических спектров электронов, бомбардирующих заземленных электрод. Схема модулятора и анализатора энергии показана на рис.3.2. Перед входной щелью модулятора расположена ускоряющая