Берлин Е. - Вакуумная технология и оборудование для нанесения и травления тонких плёнок (1051243), страница 26
Текст из файла (страница 26)
При обработке микроструктур, чувствительных к зарядовому и энергетическому воздействию, важной проблемой является снижение электрического поля вблизи обрабатываемой подложки. В этом случае необходимо минимизировать ВЧ-поле в окрестности подложки, что обеспечит малую энергию бомбардирующих ионов, а также предотвратит пробой тонких диэлектрических слоев на подложке.
С этой целью подложка должна быть удалена от антенны на расстояние, не меньшее утроенной глубины проникновения поля в плазму. Поскольку обычно расстояние между антенной и подложкой превышает ! 0 см (при меньших расстояниях затрудняется поджигание разряда и растет минимальное давление, при котором может существовать стационарный разряд), то в плазменных установках для травления и нанесения пленок указанное условие выполняется практически всегда. ГЛАВА 17 о ! ав Об Об 02 о а 2 ав 06 Об 02 О о 1 ав аб об 02 О 2 ов Об 06 Ов О а ва ов 06 Ов Ов о а л, ="о' Уо 2405 — соз— (17.1) о — гям РАСПРЕДЕЛЕНИЕ ПЛОТНОСТИ ЭЛЕКТРОНОВ В ПЛАЗМЕ Одним из главных условий применения плазменных источников в микроэлектронике является обеспечение равномерного распределения плотности плазмы в окрестности подложки Для этого, как првило, необходимо получить возможно более однородное распределение плотности заряженных частиц в пределах всей разрядной области.
Задача о пространственном распределении плотности заряженных частиц в плазме положительного столбагазовогоразряда решаласьнеоднократно в различных приближениях [8, 10 — 11, 38 — 43], см. также обзор [44[. В большинстве работ предполагается, что распределение частоты ионизации в пространстве однородно, что справедливо в условиях выравнивания электронной температуры (когда размеры системы 2,, Я много меньше характерного размера переноса тепла в., Я <).,(М222т) ш) и отсутствия бесстолкнощпельного поглощения ВЧ-поля. Кроме пространственного распределения плотности решение соответствующей задачи позволяет определить точное время жизни заряженных частиц.
Для одномерно-неоднородного плазменного столба задачу можно считать решенной как в предельных случаях 2,, Я» ), [8, 10, 12, 38), и б'., Я « ),, [8, 1Ц, так и в промежуточном режиме Х, Я ь ).,ы [8, 40 — 4Ц. В реальных разрядных камерах, однако, продольный и поперечный размеры одного порядка, поэтому одномерные решения имеют ограниченную ценность.
Для цилиндрической разрядной камеры многомерное решение может быть легко получено в диффузионном режиме ()„Я» ),, плазма предполагается сосредоточенной в области — с/2 < х< Е/2, 0 я г < Я): где 3 — функция Бесселя нулевого порядка. 220 во в ИД д е х д Рис. 17.1. Распределение плотности электронов в разряде в плоской (а) и цилиндрической (б — е) разрядных камерах [43). Линии, обрисовывающие поверхность, представляют собой линии постоянной скорости (Иг) и постоянного направления скорости (угла В): а— ~=О.б, б — г — г,=1.1, д — 4=! О, е) ~=100.
Параметр С есть отношение частоты столкновений ионов с нейтралами К ЧаСтОтЕ ИОНИЗВЦИИ ~=Ч,[22, (Нь в г.г пг»а ° » Однако последнее решение, давая достаточно хорошее приближение для времени жизни электрона (см. формулу ( ! 2.1)) и плотности тока ионов на подложку /, = 0 дп/дх, неудовлетворительно описывает распределение плотности плазмы в приграничной области.
В [38] предложено модифицировать диффузионную модель путем замены нулевого граничного условия для плотности заряженных частиц на стенке граничными условиями третьего рода 2), — — л — ' =О й, — — п. —" =О, (17.2) Эти условия позволяют существенно улучшить согласие с экспериментом, однако они не являются окончательно обоснованными. Кроме того, получаемые с их помощью решения уравнения диффузии отличаются от истинных в приграничных областях плазмы. Наконец, в ]42 — 43] точные решения уравнений движения ионов во всей области разряда. Примеры численных расчетов приведены на рис. 17.!.
Использование модели позволяет оценить соотношение радиуса подложки и радиуса рабочей камеры, при котором достигается требуемая однородность технологического процесса и одновременно рационально используется объем рабочей камеры. К сожалению, до сих пор не известны хотя бы приближенные многомерные решения для больших длин свободного пробега.
Тем более не известны решения в переходных режимах, когда длина свободного пробега иона и размер рабочей камеры одного порядка. При давлении нейтралов свыше 3 Тор возможно влияние гидродинамического движения нейтралов в камере, проблемы существуют при описании разряда в электроотрицательных газах. Кроме того, в разряде низкого давления обычно существенны процессы бесстолкновительного поглощения ВЧ-поля, которые могут приводить к неоднородности частоты ионизации в пространстве.
Во всех этих направлениях в настоящее время идут интенсивные исследования ]45 — 50]. В данной работе мы не рассматриваем проблемы управления пространственным распределением плотности заряженных частиц с помощью внешнего магнитного поля. Литература к главам 12-17 1. Данилин Б.С., Сырчнн В.К. Устройства со скрещенными полями и перспективы их использования в технологии микроэлектроники.
М., ЦНИИ "Электроника", 1991, вып. 2 (1619). уг гг-гг 1ф 2. Репе!!ег 3., еайап1е Т., Вигапбег А. апб Тупе1В-Р1ег К. ОвгпЬшеб Еск Р!аяпа юигсеа Квас!от ьса(е-ир апб реггоппапсе. 1и: «М1сговачс р!аяпа апб гя аррйсайопь», ейьед Ьу Читу А. ЕеЬебек Матсов: ТЬе Моьсов РЬуька! Зос)егу, 1995, р, 352-365. 3. Воя»ей К.ЬЧ. Ъегу ейк!спг р)аяпа вепегагюп Ьу выьдег вачеь пеаг !оаег ЬУЬпб Ггегргепсу — Р)аяпа Рьуь апб Сапгг.
Риьюп, чо!. 26, Но. 1О, р. 1147 — ! 162. 4. Реггу А.1., Воьвей К.ш Рая апиоггорк егсыпд оГя1коп ш ап шбисгме1у соир!ед р1аяпа геасгог. — Арр!. РЬуь. Ееп. 55(2),!О)и!у 1989, р. 148 — 150. 5. Берлин Е.В., Сырчин В.К., Морозовский Н.А. Источник плазмы высокой плотности на основе высокочастотного ТСР-разряда. УДК 621.3.049.77.002.5 б. Смирнов Б.М. Физика слабоионизованного газа. М., Наука, 1978, 34! с. 7. Рбешапп К.-(3. ТЬе Воьш Спгепоп апб ЗЬеай Раппа!)оп. 3. РЬук ЕЬ Арр). РЬуь. 1991, ч. 24, р.
493-518. 8. Грановский ВЛ. Эчекгрнческий ток в газе. Усшновивщийся ток М., Наука, 1971, 235-291 с. 9. Довженко В.А. Исследование стационарного СВЧ-разряда внутри волновала. Кандидатская диссертация, 1974. !О. Зсьотьху ЬЧ. Рьуяйа!Всье 2а!Гьсьпй, (1924), ч. 25, р. 635. ! 1. (апаши(г!., Топхь Е., Рьуяса) Кеиетб (1929), ч. 34, р. 876. 12. Е чаы Н.)Ч., СгавгоЫ ЕЧГ, ЗА. Зе! ГЗА. Згеабу-Згаге Тйеогу оГап1пгеппед)аге-Ргеяше Г)!ьсьагйе Со1шпп гп а Майпег)с Не!б. )оигпа) от Аррйей РЬуясь, ч. 38 (! 967), Нг 7, р. 2753-2761. 13.
Мак-Доналд. СВЧ-пробой в газах. М., Мнр, 1974. !4. Райзер Ю.П„Шнейдер М,Н., Яценко Н.А. Высокочастотный емкостный разряд, Наука, Физматлит, 1995. 15. 1.еЬпеп В. !чиочо Сип. Зир1, 1959, Ч. 13а, р. 59. !б. Гатри З.Ю. Технология микрозлехтронных устройств. М., Радио и связь, 1991, 138 с.
17.Хие-уи О)ап, Агйш Н. Зато. !пбисйче)у соир1еб КР р!аьша геасгог в!й Ноадпй сой апгеппа Гог гейкеб сарасюче соирйпй. ()$ Рагепг М5683539 от 4.1!.1997 (Заявлен 7.06.1995). 18. )оьп Рогяег, Вагиеу М. Соьеп, Втаб)еу О, Згппьоп, Оеогйе Ргецьь (пбисйче1у соир!еб р1аяпа геас !от в! ГЬ гор е1 ее!годе Гог ел ьапс1па р!аяпа 18п!г!оп. Г 8 Рагс пг % 5685941 от !1.11.1997 (Заявлен 21.1!.!995), 19.
А)П Р Рагап)ре„Сесй 3. Г)ачя, КоЬеп Т МанЬевк Згпгсщге апб пгейоб Гог (пса!рою!(пя ап )пбисйче1у соир1еб р1аяпа юшсе )п а р(шша р гасе ьь)пв сьапгЬег. !1 5 Рагс пг ЬЬ5580385 от 3.! 2.1996 (Заявлен 30.06.1994). 20. Вавилин К.В., Рухадзе А.А., Ри М.Х., Плаксин В.Ю. ЖТФ, 2004, т. 74, вып. 5., 44 с., вып. 6, 25 с., вып. 6, 29 с. 21. Вавилин К.В,, Рухадзе А.А., Рн М.Х., Плаксин В.Ю. Физика плазмы, 2004, т. 30, 739 с. 22. Моиап М., )аиггавьйу 2., Раша) К. ТЬе ТЬеогу апб Сьагасгепьдсь оГап ЕО)с1епг ЗшГасе %а»с Еаипсьег (ьигГаггоп) Ргобисеб Г.опй Р!сьгпа Со! шпп. )оигпа! оГ РЫясь 13. Арр!геб Рьуясь, ч.
12 (1979), р. 219-237. 23. О. (и!шпо, КА. Ейи, ЬЧ.М. Ноо)ге, ТН. Згга Пегие Зсюпшс 1пьгпппепг, ч. 41 (1970), р. 600. 24.А. Кошоп', Т. Зьо)1, К. Мщапюта, Г. Кава1, Ч. Качни. Нейсоп Ъачеь апб ЕП1сгепг Р!аяпа Ргабисг!оп, Рьуь(сь о(рта!й, В, ч, 3(4) (1991), р, 893-898. 25. Ершов А.П., Кузовников А.А., Савинов В.П. Физика граничных слоев плазмы. М., Издательство МГУ, ! 990, 47-56 с.
26.ОобуаХЧ., гйегпЬегв Ы. 1ЕЕЕ Тгапь оп р!аяпа ьс!енсе, 2003. ЪЫ. Р8-31, ЬЬ2, р. 303. 27. Ообуа1« ЧА. РЬуь. Еец., 1982, чо!. 89А, р. 80. ~~~ИЗ Часть 2. Глава 17. Распределение моптасти электронов в гиазме 28. Оодуах Ч., ШегпЬега и. 1ЕЕЕ Тгапь оп р1аяпа ге!енсе, 1990, Цзг. Р5-18, р. ! 59. 29. Ргапхйп к34. 1ЕЕЕ Тгапь оп р1аяпа ьс!енсе, 2002, Уо). Р5-30, р. 352.
30. К!ешапп К.-!3. 1. РЬуь.О, Арр). Рпуь., 1991, ч. 24, р. 493. 31. Ковалев А.С., Муратов Е А., Озеренко А.А., Суетни Н.В., Рахимов А.Т. 1/ Физика плазмы, Т.11, 882 с„1985. 32. 1.!еЬсппап М.А. 17! ЕЕЕ Тиль, Р)аяпа Зс!. 1988. Ч. 16. р. 638. 33. ЫеЬеппап М.А. /Г 1ЕЕЕ Тгапь. Р!аяпа Зсг. 1989 Ч. 17. р. 338 34, Оодуа)г Ч., ГяегпЬега Ы. 71 Рьуь. Кеч. А. 1990. Ч. 42. р. 2299.
35. Зевеке ГВ., Ионкин П.А., Нетушнл А.В., Страхов С.В. Основы теории цепей, М., Энергоатомиздат, 1989, Глава 6. Ландау Л.Д., Лифшиц Е.М. Теоретическая физика. Т. ШП. Электролннамика сплошных сред. М., Наука, ГРФМЛ, ! 982, 833, 173 с. 36.Тамм И.Е. Основы теории злсктричества. М., Наука, ГРФМЛ, 1976, 235 с. 37. Вайнштейн Л,А. Электромагнитные волны.
М., *Равно н связь», 1988, с. ! 16. 38. Годяк ВА., Максимов А.Н. Вестник Московского университета, 1983 . 39. Регяоп К.В. 1пен1а сои!голец ашмро!аг 0!Гусь!оп. РЬуь. Р)о)пь, 1962, ч. 5, р. 1625 40 Двннин С А., Довженко В А, Кузовников А А. К теории пристеноч ного слон в плазме газового разряда. Физика шгазмы, т. 25, вып. 11, 882-892 с., 1999. 41. Данн ни С А., Довженко В А, Кузовн иков А А. Кинетическая теория положительного столба газового разряда и пристеночного слоя. Физика плазмы, т. 26, вып. 2, 179- 189 с., 2000. 42.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
