Диссертация (1143799), страница 12
Текст из файла (страница 12)
Дляиндикации относительных изменений количества ионов выбрана перваяотрицательная система эмиссионных полос иона O2+ в области 525 – 630 нм инаиболее интенсивная из них 525,5 нм.Наряду с описанными выше активными частицами, в ряде работуказывается на наличие еще нескольких метастабильных частиц, таких какотрицательно заряженные ионы О-, положительно заряженные ионы О+,молекулярный кислород в состояниях О2b1Σg+ и О2a1Δg [79],[80],[81]. Однако,в случае удаленной плазмы эффектом, оказываемым заряженными частицамина процесс окисления, по-видимому, можно пренебречь, поскольку ихконцентрация с удалением от зоны генерации разряда резко падает.Достоверных данных о том, что частицы молекулярного кислорода всостояниях О2b1Σg+ и О2a1Δg могут участвовать в процессе окисления влитературе не обнаружено.Нарисункеинтенсивностей4.1представленоэмиссионныхлиний,расстоянием от нижнего края индуктора.изменениеобнаруженныхотносительныхвспектрах,с92Рисунок 4.1 Зависимость интенсивностей некоторых линийвозбужденного кислорода от расстояния до индуктора.
Условия регистрации:Pобщ=30 Па, W= 15 Вт, Q=100 мл/минКак следует из полученных данных, увеличение расстояния междуоптическим световодом и краем ВЧ индуктора от 0 до 180 ммсопровождалосьуменьшениемотносительныхинтенсивностейлинийвозбужденного атомарного кислорода и линии возбужденных молекулярныхионов, однако видно, что характер зависимостей при этом разный.Интенсивностьлинии,характеризующейоптическийпереходвмолекулярном ионе О2+ приближается к нулю уже на расстоянии около 100мм от индуктора, что косвенно может означать достаточно быстроеуменьшениекислородаколичествасвозбужденныхрасстоянием.Эточастицнаблюдениемолекулярныххорошоионовсогласуетсясрезультатами работы [80], в которой авторы рассчитывали пространственноераспределение активных частиц в индуктивно связанной кислороднойплазмы вдоль реактора (рисунок 4.2).
На основании проведенных расчетовосновной активной частицей, доставляемой потоком газа к подложке,оказывался атомарный кислород, в то время как концентрация всех93заряженных частиц в области подложки была незначительна. Профилирассчитанных в работе концентраций положительно заряженных частиц,приведенные на рисунке 4.2, в основном, определялись скоростью объемнойрекомбинации ионов либо путем ион–ионного взаимодействия или черездиссоциацию молекулярных ионов. Концентрация атомарного кислороданезначительно уменьшалась за счет соударений в объеме и на стенкахреактора, и его основное количество транспортировалось потоком газа изобласти инициирования разряда дальше в область послесвечения.Рисунок4.2 Характеристики кислородной плазмы (давление 15 Па): (а)– плотность электронов (вверху) и атомарного кислорода (внизу), (b)плотность O2+(вверху) и O- (внизу) [80]Результаты исследования влияния уровня ВЧ мощности, поглощаемойв разряде, на относительные изменения интенсивности эмиссионных линий вспектрах кислородной плазмы представлены на рис.
4.3. Уровень ВЧмощности, вносимой в разряд, определяли по разнице измеренных значенийпадающей (выходной мощности ВЧ генератора) и отраженной ВЧ мощности.Давление в реакторе поддерживали постоянным – 30 Па, расход кислородасоставлял 100 мл/мин. Мощность варьировали в диапазоне 0 – 40 Вт94абРисунок 4.3 А) зависимости интенсивностей эмиссионных линийвозбужденных кислородсодержащих частиц от мощности, поглощаемой вразряде, близи индуктора; б) зависимость интенсивности линии атомарногокислорода 777,4 вблизи индуктора и на расстоянии 180 мм от него отмощности, поглощаемой в разряде (условия регистрации: P=30 Па,Q=100мл/мин).95ПолученныерезультатыОЭСсвидетельствовалиосимбатномувеличении относительных интенсивностей линий атомарного кислорода имолекулярных ионов кислорода, обусловленным, вероятнее всего, ростомконцентрации электронов в плазме.
Характер зависимостей близок клинейному. В работах [82], [83], [84] показано, что концентрация электроновв плазме возрастает с мощностью, что приводит к увеличению частоты ихнеупругихстолкновенийсмолекуламикислородаиувеличениюконцентрации различных кислородсодержащих частиц, находящихся ввозбужденных состояниях, и соответственно, частоте оптических переходовиз них и росту интенсивности эмиссионных линий.Для исследования влияния давления в реакторе на состав кислороднойплазмы была проведена серия экспериментов, в которой мощность,вносимую в разряд, поддерживали постоянной – 15 Вт, расход кислородасоставлял 100 мл/мин, а давление в реакторе варьировали в диапазоне 10 –120 Па за счет регулирования проходного сечения на входе в вакуумнуюсистему.
На рисунке 4.4 представлены графики зависимостей измененийотносительных интенсивностей наблюдаемых эмиссионных линий отдавления в реакторе. Как видно из представленных результатов проведенныхэкспериментов (рис. 4.4), увеличение давления в реакторе в диапазоне 10 –120Паприводиткмонотонномууменьшениюотносительныхинтенсивностей линий атомарного кислорода и молекулярного ионакислорода. Согласно [84] увеличение давления приводит к уменьшениюсредней энергии электронов в плазме и их концентрации, что в свою очередьуменьшает вероятность протекания процессов передачи энергии от нихмолекулам кислорода, что и обуславливает снижение концентрации частиц,находящихся в возбужденных состояниях, и уменьшение интенсивностиэмиссионных линий.96абРисунок 4.4 А) зависимости интенсивностей эмиссионных линийвозбужденного кислорода от давления в реакторе вблизи индуктора; б)зависимости интенсивностей эмиссионных линий возбужденного атомарнокислорода вблизи индуктора и на расстоянии 180 мм от него от давления(условия регистрации: W= 15 Вт, Q=100 мл/мин)Таким образом, результаты выполненных методом ОЭС исследованийкислородной плазмы показали следующее:97- в спектре индуктивно-связанной кислородной плазмы пониженногодавления наблюдаются только линии, соответствующие эмиссионнымпереходам в атомарном кислороде и молекулярном ионе кислорода О2+;- с увеличением расстояния "нижний край индуктора – точканаблюдения" от 0 до 180 мм наблюдалось уменьшение относительныхинтенсивностейвсехнаблюдаемыхлиний,причемтемпспадаинтенсивностей для атомарного кислорода и молекулярного иона кислородабыл разный.
При перемещении точки наблюдения более, чем на 100 мм открая индуктора, линий, характеризующих переходы в молекулярных ионахкислорода, не наблюдалось;- увеличение мощности, поглощаемой в ВЧ разряде от 0 до 40 Втприводит к симбатному увеличению относительных интенсивностей всехнаблюдаемых линий, а увеличение давления в диапазоне 10 – 120 Па – к ихуменьшению,что,вероятнеевсего,обусловленосоответствующимиизменениями концентрации и средней энергии электронов в плазме;Важно подчеркнуть, что удаление образцов от зоны генерации ВЧразряда позволяет существенно снизить концентрацию ионов кислорода вобласти послесвечения и минимизировать влияние заряженных частиц напроцесстравления.Основнымхимическиактивнымкомпонентом,присутствующим в области послесвечения является атомарный кислород.Результаты ОЭС свидетельствуют о том, что даже на максимальномисследованном расстоянии от индуктора, атомарный кислород в плазме попрежнему присутствует, в то время как, количество ионов O2+остаетсянезначительным.Принимая во внимание результаты ОЭС, можно предположить, чтоименно атомарный кислород является компонентом активной газовой фазы,ответственным за плазмохимическое травление фоторезистивных слоев.
Этосогласуется и с материалами работы [55], в которой показано, что основнаярольвтравленииразличныхполимероввобластипослесвечениякислородной плазмы отводится атомарному кислороду, выводы сделаны на98основании сравнения зависимости скорости травления полимеров отконцентрацииатомарногокислорода,возбужденногокислорода О2b1Σg+ и О2a1Δg молекул и скорости окисления.молекулярного99ИССЛЕДОВАНИЕ4.2.НИЗКОТЕМПЕРАТУРНОЙТЛЕЮЩЕГОВЧВЛИЯНИЯУДАЛЕННОЙРАЗРЯДАНАПАРАМЕТРОВКИСЛОРОДНОЙСКОРОСТЬПЛАЗМЫТРАВЛЕНИЯИШЕРОХОВАТОСТЬ ПОВЕРХНОСТИ ФОТОРЕЗИСТИВНЫХ СЛОЕВЭкспериментальное исследование влияния основных технологическихпараметров (температуры пьедестала, поглощаемой разрядом мощности идавления) на скорость плазмохимического травления и шероховатостьповерхности фоторезистивных слоѐв проводили на установке с удаленнойплазмой У3, схема которой приведена на рисунке 2.4.Для исследования влияния температуры образца на скорость травленияфоторезистивных слоев была проведена серия экспериментов, в которойподложки с нанесенной и прошедшей двухступенчатую термообработку притемпературах 90 и 120 ºС (режим II табл.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
