ПАРАМЕТРЫ ПЛАЗМЫ И КИНЕТИКА АКТИВНЫХ ЧАСТИЦ В СМЕСИ CF4+C4F8+Ar
Аннотация
В данной работе обсуждаются взаимосвязи между начальным составом смеси CF4 + C4F8 + Ar, характеристиками газовой фазы и кинетикой гетерогенных процессов в условиях плазмы индукционного разряда пониженного давления. Целью работы являлось исследование зависимостей внутренних параметров плазмы (температура электронов, концентрация электронов, энергия ионной бомбардировки) и кинетики активных частиц от соотношения компонентов CF4/C4F8 в плазмообразующей смеси, а также выявление механизмов влияния указанных параметров на такие характеристики «сухого» травления, как скорость травления и селективность. Исследования проводились методами диагностики плазмы двойным зондом Лангмюра и моделирования плазмы в условиях планарного индукционного плазмохимического реактора. Эксперименты и расчеты проводились при постоянном давлении газа (10 мтор), вкладываемой мощности (800 Вт) и мощности смещения (150 Вт), при этом отношение CF4/C4F8 варьировалось изменением парциальных скоростей потока этих газов. Было найдено, что замещение CF4 на C4F8 в плазмообразующем газе CF4 + C4F8 + Ar приводит к снижению скорости генерации атомов фтора и плотности их потока на обрабатываемую поверхность из-за снижения концентрации в объеме плазмы. Предположено, что рост концентрации и плотности потока ненасыщенных радикалов CFx (x=1,2) в смесях с большим содержанием C4F8 при близких к постоянным значениях плотности потока энергии ионов (т.е. близкой к постоянной эффективности ионной бомбардировки) способствует снижению эффективной вероятности взаимодействия атомов фтора за счет увеличения толщины фторуглеродной полимерной пленки на обрабатываемой поверхности.
Для цитирования:
Ефремов А.М., Мурин Д.Б., Квон К.Х. Параметры плазмы и кинетика активных частиц в смеси CF4+C4F8+Ar. Изв. вузов. Химияихим. технология. 2018. Т. 61. Вып. 4-5. С. 31-36
Литература
Rossnagel S.M., Cuomo J.J., Westwood W.D. Handbook of plasma processing technology. Park Ridge: Noyes Publications 1990. 338 p.
Rooth J.R. Industrial Plasma Engineering. Philadelphia: IOP Publishing LTD. 1995. 620 p.
Roosmalen A.J., Baggerman J.A.G., Brader S.J.H. Dry etching for VLSI. New-York: Plenum Press. 1991. 490 p.
Wolf S., Tauber R.N. Silicon Processing for the VLSI Era. V. 1. Process Technology. New York: Lattice Press. 2000. 416 p.
Lieberman M.A., Lichtenberg A.J. Principles of plasma discharges and materials processing. New York: John Wiley & Sons Inc. 1994. 757 p.
Chun I., Efremov A., Yeom G.Y., Kwon K.-H. A comparative study of CF4/O2/Ar and C4F8/O2/Ar plasmas for dry etching appli-cations. Thin Solid Films. 2015. V. 579. P. 136-143.
Kwon K.-H., Efremov A., Kim M., Min N.K., Jeong J., Kim K. A model-based analysis of plasma parameters and composition in HBr/X (X=Ar, He, N2) inductively coupled plasmas. J. Electrochem. Soc. 2010. V. 157. P. H574-H579.
Johnson E.O., Malter L. A floating double probe method for measurements in gas discharges. Phys. Rev. 1950. V. 80. P. 58-70.
Sugavara M. Plasma etching: Fundamentals and applications. New York: Oxford University Press. 1998. 469 p.
Lee C., Lieberman M.A. Global model of Ar, O2, Cl2, and Ar/O2 high-density plasma discharges. J. Vac. Sci. Technol. A. 1995. V. 13. P. 368-389.
Efremov A.M., Kim D.-P., Kim C.-I. Effect of gas mixing ratio on gas-phase composition and etch rate in an inductively coupled CF4/Ar plasma. Vacuum. 2004. V. 75. P. 133-142.
Kimura T., Ohe K. Probe measurements and global model of inductively coupled Ar/CF4 discharges. Plasma Sources Sci. Technol. 1999. V. 8. P. 553-560.
Rauf S., Ventzek P.L.G. Model for aninductively coupled Ar-C4F8 plasma discharge. J. Vac. Sci. Technol. A. 2002. V. 20. P. 14-23.
Kokkoris G., Goodyear A., Cooke M., Gogolides E. A global model for C4F8 plasmas coupling gas phase and wall surface reaction kinetics. J. Phys. D: Appl. Phys. 2008. V. 41. P. 195211.
Gray D.C., Tepermeister I., Sawin H.H. Phenomenological modeling of ion enhanced surface kinetics in fluorine-based plasma etching. J. Vac. Sci. Technol. B. 1993. V. 11. P. 1243-1257.
Matsui M., Tatsumi T., Sekine M. Relationship of etch reaction and reactive species flux in C4F8-Ar-O2 plasma for SiO2 selective etching over Si and Si3N4. J. Vac. Sci. Technol. A. 2001. V. 19. P. 2089-2096.
