Введение к работе
Актуальность проблемы. Неравновесная низкотемпературная плазма электрических разрядов при пониженном давлении находит широкое применение для решения научных и практических задач. В низкотемпературной плазме галогенсодержащих газов инициируются реакции, идущие с образованием химически активных частиц, атомов, радикалов, способных взаимодействовать со многими веществами. Это свойство, в частности, фторсодержащей плазмы широко используется для очистки, модификации и травления поверхности ор- ганических и неорганических материалов. Так в производстве мик-* роэлектронных приборов при формировании микроструктуры используют плазмохимическую технологию, основанную на реакции частиц, генерируемых плазмой в тетрафторметане, с поверхностью кремний-; содержащих соединений. При этом кинетика целевых гетерогенных реакций во многом определяется процессами, происходящими в объе-. ме,плазмы. Возрастающая потребность в использовании и оптимизации подобных процессов диктует необходимость дальнейшего изучения физико-химических реакций, протекающих в низкотемпературной фторсодержащей плазме.
Принципиальным является тот факт, что химически реагирующая плазма является самосогласующейся системой, на свойства которой могут влиять газообразные продукты плазмохимических реакций. Учет отого фактора, на который до сих пор обращали явно не- достаточное внимание, в связи с расширяющимися технологическими применениями плазмохимических систем, становится особенно актуальным.
В настоящей работе предпринята попытка подхода к отой проблеме на основе решения кинетического уравнения для электронов в плазме.
Целью работы являлось исследование и выяснение взаимного влияния процессов, протекающих в низкотемпературной плазме электрического разряда постоянного тока в тетрафторметане и его смеси с кислородом, которое основывалось на результатах решения, кинетического уравнения Больцмана для электронов в CFi, и смеси газов СРц » ^2» ^' ^1 а также на кинетических данных образования и гибели атомарного фтора, диссоциации тетрафторметана, гетерогенной реакции плазмохимического травления диоксида кремния.
Научная новизна. Проведены систематические исследования " диссоциации молекул тетрафторметана в плазме тлеющего разряда CFi, и CFt + 02- Впервые осуществлены расчеты функции распределения электронов по энергиям в смеси газовCi+0+0i.*0itO состав которой соответствует составу, реализуемому в стационарном электрическом разряде в тетрафторметане в стеклянных реакторах. Установлено, что появление в объеме плазмы тетрафторметана. молекул СО и СОр в результате гетерогешгых реакций химически активных частин с диоксидом кремния приводит к изменению
г*,НРТ.Рпг?1ІЧС,'*г"^РС! пзлппйпоігоима огтоіллгіпигїо ГТлЫ Ч"ГПМ С VPPTTMUft—
ниєм концентрации СО, СО? происходит уменьшение коэффициентов скоростей высокопороговых процессов.
Получены данные о кинетике рекомбинации атомов фтора в зоне разряда и в зоне послесвечения разряда в тетрафторметане.
Практическая ценность. Полученные данные о механизмах и кинетике диссоциации тетрафторметана, рекомбинации атомов фтора, энергетического распределения электронов по энергии могут быть использованы при разработке технологических процессов плазмохимического травления неорганических и- органических материалов, создания газоразрядных приборов. Результаты исследований кинетики реакции травления диоксида кремния использовались при .разработке методов контроля процесса плазмохимического травления полупроводниковых материалов.
На защиту выносятся результаты экспериментальных исследований кинетики и механизма процесса диссоциации молекул тетрафторметана в электрическом разряде CF<, иСР^ + От і рекомбинации атомов фтора, гетерогенной реакции травления диоксида кремния, а также результаты расчетов функции распределения электронов по энергии в С Fa и смеси CF^+ 02+0 + СО* С0Л , кинетических характеристик электронов и механизм влияния продуктов плазмохимического травления стекла на формирование энергетического распределения.электронов.
Апробация работы. Основные результаты, положения и выводы диссертационной работы докладывались и обсуждались на Зсй рес-публиканской конференции молодых ученых-химиков (г.Таллин, 1979 г.), на Всесоюзном семинаре ."Спектроскопия низкотемпературной плазмы" (р.Петрозаводск, 1967 г.), на X Всесоюзной конференции по физике электронных столкновений (г.Ужгород, 1988 г),
а также на научно-технических конференциях ИХТИ (1979-1989 rr).L
Публикации. По результатам работы опубликовано 9 статей и и 2 тезисов докладов.
Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, 8 глав, выводов, списка литературы и содержит 141 стр., 48 рисунков, 8 таблиц.
