Кинетика и механизмы взаимодействия неравновесной низкотемпературной плазмы хлора и хлороводорода с медью и алюминием тема автореферата и диссертации по химии, 02.00.04 ВАК РФ

Пивоваренок, Сергей Александрович АВТОР
кандидата химических наук УЧЕНАЯ СТЕПЕНЬ
Иваново МЕСТО ЗАЩИТЫ
2008 ГОД ЗАЩИТЫ
   
02.00.04 КОД ВАК РФ
Диссертация по химии на тему «Кинетика и механизмы взаимодействия неравновесной низкотемпературной плазмы хлора и хлороводорода с медью и алюминием»
 
Автореферат диссертации на тему "Кинетика и механизмы взаимодействия неравновесной низкотемпературной плазмы хлора и хлороводорода с медью и алюминием"

На правах рукописи

ПИВОВАРЕНОК СЕРГЕЙ АЛЕКСАНДРОВИЧ

КИНЕТИКА И МЕХАНИЗМЫ ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ НЕРАВНОВЕСНОЙ НИЗКОТЕМПЕРАТУРНОЙ ПЛАЗМЫ ХЛОРА И ХЛОРОВОДОРОДА С МЕДЬЮ И АЛЮМИНИЕМ

02.00.04 - Физическая химия

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата химических наук

Иваново 2008

003454347

Работа выполнена в ГОУ ВПО «Ивановский государственный химико-технологический университет».

Научный руководитель:

доктор химических наук, профессор Ефремов Александр Михайлович

Официальные оппоненты:

доктор химических наук, профессор Гиричев Георгий Васильевич

доктор физико-математических наук, старший научный сотрудник Руденко Константин Васильевич

Ведущая организация:

ГОУ ВПО «Ивановский государственный энергетический университет»

Защита состоится «_ -/■Г» ОШе^Щ 2008 г. в на заседании

совета по защите докторских и кандидатских диссертаций Д 212.063.06 при ГОУ ВПО «Ивановский государственный химико-технологический университет» по адресу: 153000, г. Иваново, пр. Ф. Энгельса, 7, ауд. Г-205.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ГОУ ВПО «Ивановский государственный химико-технологический университет» по адресу: 153000, г. Иваново, пр. Ф. Энгельса, 10.

Автореферат разослан « У У » _

ЮЦЯ^ 2008 г.

Ученый секретарь совета по защите докторских и кандидатских диссертаций Д 212.063.06 ___ Егорова Е.В.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Технологические процессы с использованием неравновесной низкотемпературной газоразрядной плазмы (ННГП) играют ведущую роль в производстве изделий микро- и наноэлектроники при очистке поверхности полупроводниковых пластин, нанесении функциональных слоев и их размерном травлении. Многостадийность и многоканальность гетерогенных процессов, протекающих при взаимодействии активных частиц плазмы с обрабатываемой поверхностью, обуславливают тот факт, что оптимизация и адаптация технологии к постоянно возрастающим требованиям по чистоте, разрешающей способности, скорости, селективности и др. параметрам требуют глубоких научных исследований механизмов взаимодействия в системе «плазма-твердое тело».

Одним из ключевых процессов в технологии современных интегральных микросхем (ИМС) является плазменное травление. Для травления кремния и его соединений традиционно используется фторсодержащая плазма (CF4, SF6, фреоны CxH,F2), основными недостатками которой являются: 1) разрушения озонового слоя атмосферы отходящими газами плазмохимических реакторов; 2) высаживание твердых углеродсодержащих полимерных пленок на поверхностях, контактирующих с плазмой; и 3) невозможность травления широкого круга металлов (Си, AI, Au, Pt) и полупроводников (GaAs, AlGaAs InP, InGaP), образующих нелетучие соединения с фтором. Последний недостаток представляется наиболее критичным, так как медь и алюминий являются основными материалами для формирования межэлементных соединений и разводок в кремниевых ИМС. Кроме того, медь находит широкое применение при создании гибких печатных плат и многослойных гибридных ИМС на основе полиимида.

Альтернативой фторсодержащим плазмообразующим средам при травлении меди и алюминия служат хлорсодержащие газы и смеси на их основе. Подобно фреонам, ССЦ, ВСЬ и SiCl4 часто страдают от полимеризации и/или высаживания твердых продуктов плазмохимических реакций на стенках реактора. Использование СЬ решает эти проблемы, но в ряде случаев осложнено высокими степенями диссоциации молекул, затрудняющими получение анизотропного профиля травления. Известно, что при разряде в HCl концентрации атомов хлора ниже по сравнению с плазмой С12, что дает преимущество в анизотропии и селективности процесса при незначительной потере в скорости травления. Кроме этого, плазма HCl обеспечивает лучшую равномерность и чистоту процесса травления благодаря эффективному удалению поверхностных окислов и углеродсодержащих загрязнений за счет химических реакций атомов водорода. Поэтому интерес к использованию плазмы хлора и хлороводорода в технологии микро- и наноэлектроники остается стабильно высоким.

В настоящее время технологические воплощения процессов плазменного травления для большого числа систем «плазма-твердое тело» основывается только на эмпирическом материале. Это объективно обусловлено общей сложностью физико-химических явлений в неравновесных химически реагирующих системах, а также отсутствием надежных данных по кинетике и механизмам

Г

з '

плазмохимических процессов. Хотя некоторые аспекты кинетики взаимодействия активных частиц хлорсодержащей ННГП с медью и алюминием изучены достаточно подробно, комплексное рассмотрение взаимосвязей стационарных параметров и состава плазмы как с брутто-эффектами гетерогенного взаимодействия, так и с его механизмами, отсутствует. Очевидно, что такая ситуация не обеспечивает оптимальных режимов проведения технологических процессов и не определяет путей их оптимизации как по условиям проведения, так и по типу плазмообразующего газа.

Работа выполнена в рамках гранта РФФИ (№ 06-07-89115-а) и при финансовой поддержке гранта "Развитие научного потенциала высшей школы" РНП 2.2.1.1.7280.

Цель работы. Установление кинетических закономерностей и механизмов физико-химических процессов, определяющих стационарные параметры и состав неравновесной низкотемпературной плазмы СЬ и HCl, а также анализ кинетики и механизмов взаимодействия активных частиц плазмы с медью и алюминием. Работа выполнялась по следующим основным направлениям:

1) Математическое моделирование плазмы, включающее расчеты функции распределения электронов по энергиям (ФРЭЭ), интегральных характеристик электронного газа и констант скоростей процессов при электронном ударе; анализ механизмов образования и гибели активных частиц, расчеты массового состава плазмы и потоков активных частиц на поверхность, ограничивающую зону разряда.

2) Исследование влияния условий проведения процесса на скорость травления меди и алюминия, накопление и анализ данных по кинетическим характеристикам (вероятности, коэффициенты скоростей) гетерогенного взаимодействия. Анализ механизмов травления, выявления лимитирующих стадий взаимодействия и условий их реализации.

Научная новизна работы. При выполнении работы получены следующие новые данные и результаты:

1) Проведен сравнительный анализ стационарных параметров плазмы, кинетики процессов образования-гибели нейтральных и заряженных частиц их концентраций в СЬ и HCl при одинаковых внешних параметрах разряда. Показано, что плазма СЬ обеспечивает более высокие степени диссоциации исходных молекул, концентрации атомов хлора и суммарные плотности потоков положительных ионов. Установлено, что в формировании стационарных концентраций нейтральных частиц в плазме HCl заметная роль принадлежит объемным атомно-молекулярным реакциям Н + HCl —> Н2 + Cl, Н + СЬ -> HCl + Cl и Cl + Н2 -» HCl + Н.

2) Впервые проведено детальное сравнение кинетики плазменного травления меди в С12 и HCl, получены данные по вероятностям взаимодействия и их температурным зависимостям. Установлено, что различия скоростей травления в СЬ и HCl связаны с различиями состава плазмы и вероятностей взаимодействия. Найдено, что при температуре ~ 520 К в плазме СЬ и ~ 600 К в плазме HCl происходит смена режима травления, предположительно из-за изменения лимитирующей стадии процесса от диффузии активных частиц в

слое продуктов реакции н/или десорбции продуктов к химической реакции на относительно чистой поверхности. Проанализированы особенности кинетики травления «объемных» образцов (фольга) и тонких пленок (медные покрытия на полиимиде). 3) Впервые проведено сравнительное исследование кинетики газового и плазменного травления алюминия в С12 и HCl, получены данные по вероятностям взаимодействия и их температурным зависимостям. Показано, что в диапазоне температур 393-543 К реализуются два режима травления, предположительно обусловленные изменением типа доминирующего продукта реакции. Установлено, что наблюдаемая кинетика травления как в газовом, так и в плазменном процессах отражает взаимодействие атомов и молекул хлора с А1203, при этом различия абсолютных скоростей плазменного травления в СЬ и HCl согласуются с различиями состава плазмы.

Практическая значимость работы. Полученные результаты могут использоваться при разработке, автоматизации, оптимизации процессов плазмо-химического травления, а также при анализе механизмов и построении моделей физико-химических процессов в неравновесной низкотемпературной плазме хлора и хлороводорода.

Личный вклад автора. Работа выполнена на кафедре «Технология приборов и материалов электронной техники» (ТПиМЭТ) ГОУ ВПО «Ивановский государственный химико-технологический университет». Все экспериментальные результаты получены лично автором. Автор принимал участие в обсуждении результатов по диагностике и моделированию плазмы. Моделирование плазмы проводилось с использованием готового программного обеспечения, разработанного ранее на кафедре ТПиМЭТ.

Апробация работы. Основные положения, результаты и выводы диссертационной работы докладывались на IV Международном симпозиуме по теоретической и прикладной плазмохимии (ISTAPC 2005) (Иваново, 2005), Всероссийской научной и научно-технической конференции, IX ВНТК "Современные промышленные технологии" (Нижний Новгород, 2007), XIII Международной научно-технической конференции "Высокие технологии в промышленности России", XX Международном симпозиуме "Тонкие пленки в электронике". (Москва, 2007), V Международном симпозиуме по теоретической и прикладной плазмохимии (ISTAPC 2008) (Иваново, 2008).

Публикации. По теме диссертации опубликовано 7 работ, из них 4 тезисов доклада на конференциях, 3 статьи в журналах перечня ВАК.

Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, пяти глав, выводов и списка использованных литературных источников. Общий объем диссертации составляет 136 страниц, включая 56 рисунков и 20 таблиц. Список использованных источников содержит 168 наименований.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность исследования, сформулированы цели и основные задачи работы.

В первой главе рассмотрены основные свойства низкотемпературной газоразрядной плазмы, а также место и роль плазменных процессов в технологии микроэлектроники. Проведен анализ литературных данных по механизмам образования и гибели нейтральных и заряженных частиц, кинетическим характеристикам (сечениям, константам скоростей, вероятностям) плазмохимических процессов в С12 и HCl. Рассмотрены результаты диагностики плазмы по определению ее электрофизических параметров и состава. Рассмотрены и обобщены данные по механизмам и кинетическим характеристикам взаимодействия ННГП хлорсодержащих газов с металлами и полупроводниками, в том числе -с медью и алюминием.

Результаты анализа литературных данных могут быть сформулированы в виде следующих положений:

1) Многие аспекты кинетики и механизмов плазмохимических реакций в С12 и HCl нашли отражение в литературе. В то же время, сравнительный анализ этих систем при одинаковых условиях проведения процесса (давление и скорость потока газа, ток разряда или вкладываемая мощность) не представляется возможным из-за отсутствия комплексного рассмотрения взаимосвязей внешних параметров плазмы, ее внутренних электрофизических характеристик, кинетики и концентраций активных частиц.

2) Кинетика и механизмы «сухого» травления меди являлись объектом внимания многих исследователей. Имеются данные по вероятностям взаимодействия с медью атомов и молекул хлора как в термическом, так и в плазменном процессах, эффективным энергиям активации. Выявлены факторы, определяющие лимитирующую стадию взаимодействия. Однако для плазмы HCl аналогичная информация практически полностью отсутствует.

3) Большинство работ по изучению механизмов «сухого» травления алюминия посвящено исследованиям газового (в отсутствии разряда) взаимодействия. Для таких процессов имеются данные по вероятностям взаимодействия, лимитирующим стадиям и эффективным энергиям активации. Плазмохимиче-ское травление алюминия изучено значительно слабее, при этом основной акцент сделан на такие плазмообразующие газы как СС14 и ВС13, а сами исследования носят ярко выраженный прикладной характер.

На основании вышесказанного была сформулирована цель диссертационной работы.

Во второй главе приводится описание экспериментальных установок, характеристик объектов исследования, методик экспериментального исследования и моделирования плазмы. Проведен анализ погрешностей основных экспериментальных и расчетных параметров.

Для экспериментального исследования параметров плазмы СЬ и HCl и закономерностей травления меди и алюминия в условиях тлеющего разряда постоянного тока использовались цилиндрические проточные плазмохимические реакторы (внутренний диаметр 1.7-3.3 см, длина зоны разряда 30-40 см), изготовленные из стекла С-49. В качестве внешних (задаваемых) параметров разряда выступали ток разряда (10-35 мА), давление (20-300 Па) и расход плазмооб-разующего газа (2-8 см3/с при н.у.). Температура нейтральных частиц измеря-

б

лась методом двух термопар, либо рассчитывалась при решении уравнения теплового баланса реактора. Зондовая диагностика плазмы обеспечивала данные по осевой напряженности электрического поля (£, двойной зонд Лангмюра) и плотности потоков ионов на стенку (X, плоский стеночный зонд).

Подвергаемые травлению образцы алюминия представляли собой фольгу (ф.) толщиной ~ 100 мкм. Медные образцы представляли собой фольгу (ф.) толщиной 200 мкм, либо тонкие (~ 5 мкм) пленки меди на полиимиде (Си/ГШ) марки «Кар1оп-Н», нанесенные методом магнетронного напыления. Размер образцов во всех случаях составлял 2.5x7 см. Образцы располагались в термоста-тируемой зоне, в области положительного столба разряда на уровне стенки разрядной трубки. Температура образца (Г,) задавалась и поддерживалась с точностью ±5 °С с помощью внешнего омического нагревательного устройства. Контроль Т, проводился по температуре наружной стенки реактора в месте расположения образца. Скорость травления (ЛЕ) определялась по изменению массы образца до и после обработки в плазме, взвешивание проводилось на аналитических весах с точностью ± 5x10'5 г.

Алгоритм самосогласованного моделирования плазмы включал в себя совместное решение следующих уравнений: 1) Стационарное кинетическое уравнение Больцмана в двучленном приближении; 2) Уравнения химической кинетики образования и гибели нейтральных (атомов и молекул в основном состоянии) и заряженных (положительных и отрицательных ионов) частиц в квазистационарном приближении; 3) Уравнение электропроводности разрядного промежутка; 4) Уравнение квазинейтральности объема плазмы и границы «плазма-поверхность»; 5) Балансное уравнение образования-гибели электронов в приближении эффективного коэффициента диффузии. Выполнение баланса электронов определяло величину приведенной напряженности поля (£/Л'), обеспечивающую стационарное состояние плазмы.

Выходными параметрами модели служили функция распределения электронов по энергиям (ФРЭЭ), интегральные характеристики электронного газа (средняя энергия, скорость дрейфа, приведенный коэффициент диффузии и подвижность), коэффициенты скоростей элементарных процессов, средние по объему плазмы концентрации частиц и их потоки на поверхность.

Третья глава посвящена сравнительному анализу электрофизических параметров плазмы, кинетики и концентраций активных частиц в хлоре и хлоро-водороде при одинаковых внешних параметрах разряда.

Характер изменения приведенной напряженности электрического поля с давлением (рис. 1) и током разряда аналогичен монотонным зависимостям, известным для многих молекулярных газов. Более высокий диапазон е/n в плазме С1г обусловлен эффективной гибелью электронов в процессе беспорогового диссоциативного прилипания к молекулам СЬ- В области высоких давлений (р>200 Па) и малых степеней диссоциации исходных молекул (а <20%) зависимость Е/и от давления газа и тока разряда для обеих систем является слабой. Такая ситуация характерна для режима прилипания, когда скорость гибели электронов в объемных процессах превышает скорость их диффузионной гибе-

7

ли. По сравнению с плазмой С12, ФРЭЭ в HCl обеднена электронами с энергиями менее 5 эВ (особенно в области высоких давлений и низких e/n ), но имеет более развитую среднюю часть. Это связано с потерями энергии на возбуждение вращательных и колебательных состояний HCl, а также с высокими пороговыми энергиями и низкими абсолютными значениями сечений электронного возбуждения HCl. Средняя энергия электронов лежит в диапазонах 10-3.5 эВ (/>=40-280 Па, j =8.5x103 А/см2) в плазме С12 и 6.3-3.1 эВ (р =40-300 Па, j =8.5x10"3 А/см2) в плазме HCl. Это обуславливает высокую чувствительность констант скоростей пороговых процессов к изменению внешних параметров разряда, вызывающих деформацию ФРЭЭ.

}

о (1)

.....(2)

Л (3) --(4)

А ""-—-г Л Л д"

4-i

10!

С1г -40 Ра.---- 200 Ра

HCl.....40 Ра, 200 Ра

150 200 Р, Па

10 IS 20 25

Рис. 1. Приведенная напряженность поля Рис. 2. Энергетическое распределение

в плазме Cl2 (1, 2) и HCl (3, 4): (1), (3) - электронов в плазме Cl2 и HCl.

эксперимент; (2), (4) - расчет, j =8.5x10" j =8.5х10'3 А/см2.

3 А/см2.

Основными компонентами плазмы С12 являются невозбужденные атомы и

молекулы хлора (8.8х1015-1.4хЮ16 см"3 и 2.7х1015-3.1х1016 см"3, соответствен-

но, при р =40-280 Па и j =8.5хЮ'3 А/см2). Атомы хлора образуются при диссо-

циации молекул С12 в процессах прямого электронного удара, вклад диссоциа-

тивного прилипания в общую скорость генерации атомов не превышает 10%.

Это следует из сравнения констант скоростей: 8.2хЮ"9-4.0хЮ"9 см3/с для дис-

социации и 1.6xlO"10-1.9xlO"10 см3/с для диссоциативного прилипания. В облас-

ти р <70-100 Па степень диссоциации С12 составляет 60-80%, концентрация

атомов превышает концентрацию молекул (najnCh ~3.2-0.5) (рис. 3). В анало-

гичном диапазоне внешних параметров разряда степень диссоциации HCl не

превышает 25%, при этом пна/(пн + ис;)~3.8-10.1. Стационарные концентрации

HCl, Н, С1, Н2 и С12 формируются при заметном влиянии атомно-молекулярных

реакций Н + HCl Н2 + C1 (R1, к, ~ 5xl0"14 см3/с), Н + С12 HCl + C1 (R2, к2 ~ 2x10'" см3/с) и С1 + Н2 -> HCl + Н (R3, къ ~ 8хЮ'14 см3/с). Скорости реакций R1 и R3 взаимно компенсируются, при этом концентрация атомов С1 определяется балансом скоростей диссоциации HCl электронным ударом и рекомбинации атомов. Низкие концентрации атомов С1 в плазме HCl по сравнению с

плазмой С12 (рис. 3) обусловлены соответствующими различиями констант скоростей диссоциации (1.7><10*8—2.1 х 10"9 см3/с для С12 в плазме хлора и 1.4><10'9-1.0x10"9 см3/с для НС1 в плазме хлороводорода). Для атомов Н общая скорость 111+112 превышает скорость гетерогенной рекомбинации (в области высоких давлений - более чем в 10 раз), обуславливая низкую концентрацию этих частиц (па/пн =3.7-12.2) и ее немонотонную зависимость от давления. Тем не менее, плотности потоков С1 и Н очень близки (гс,/г„ =0.6-2.1 при р=30-250 Па и j =8.5х10"3 А/см2). Поэтому проявление эффектов, связанных с гетерогенными реакциями атомов водорода при обработке материалов в плазме НС1 является вполне возможным. Предположение о первом кинетическом порядке гетерогенной гибели атомов в обеих системах обеспечивает удовлетворительное согласование экспериментальных и расчетных величин е/ы и г+ (рис. 3,4).

10"

о (1) ° (2)

.... (3)

(4) — (5)

..........О"

...0.--Q

б

Iй 5

X о

Ъ 4 rf

о 3 н о С

е 2

о

5

О ß 1

О (I) л (2)

.....(3)

----(4)

кк.

До

Р, Па

Р, Па

Рис 3. Концентрации нейтральных час- Рис. 4. Плотности потоков положитель-тиц в плазме С12 (1-3) и HCl (4, 5): (1)-С1, ных ионов на стенку разрядной трубки в эксперимент; (2)—Cl2, эксперимент; (3, 4)- плазме Cl2 (1, 3) и HCl (2, 4)' (1), (2)-CI, расчет, (5)-HCI, расчет, j =8.5*10"3 А/смг.

эксперимент; (3), (4)-расчет. j =8 5x10"3 А/см2.

В области р <150 Па основным каналом гибели электронов и положительных ионов является диффузия к стенкам разрядной трубки, скорость которой резко снижается с ростом давления газа (рис. 3). При р>60-70 Па доминирующим ионом в плазме С12 является С12+, однако, у нижней границы исследованного диапазона давлений na,jna.>2. Это обусловлено высокими степенями диссоциации молекул С12. В плазме хлороводорода доминирует НСГ, из других типов ионов только С1+ дает заметный вклад в области низких давлений. Более низкие плотности потоков положительных ионов в плазме HCl (рис. 4) связаны в том числе с более низкой эффективностью ионизации доминирующих нейтральных частиц (высокие пороговые энергии, низкие сечения).

В силу беспорогового характера диссоциативного прилипания электронов, плазма С12 характеризуется высокими скоростями генерации отрицательных ионов и их высокими абсолютными и относительными концентрациями (п./п, =150-300 при р =40-250 Па и j =8.5><10"3 А/см2). Пороговый характер и

низкие сечения диссоциативного прилипания электронов к молекулам HCl (0.3 эВ для НС1/СГ и 4.0 для НС1/Н") обуславливают л_/ле=74-187 в аналогичном диапазоне условий, при этом вклад диссоциативного прилипания к колебательно-возбужденным молекулам HCl не превышает 10%. Это связано с низкой заселенностью колебательно-возбужденных уровней HCl из-за быстрой V-T релаксации возбужденных частиц на С1 и HCl. Основным типом отрицательных ионов в плазме HCl является СГ; концентрация Н' ниже в пределах порядка величины.

Из вышесказанного следует, что, при доминировании химического механизма взаимодействия плазмы с обрабатываемым материалом, плазма С12 обеспечит более высокие скорости травления. Это следует не только из сравнения концентраций атомов хлора, но и подтверждается данными рис. 4. Известно, что для многих материалов (в том числе и для Си) скорость взаимодействия часто лимитируется очисткой поверхностных активных центров от продуктов реакции. Соответственно, более высокая плотность потока ионов на поверхность в плазме С12 и большая масса доминирующего иона обеспечат большую эффективность ионно-стимулированной десорбции, и, как следствие, большую «эффективную» вероятность взаимодействия.

Четвертая глава посвящена сравнительному исследованию кинетики и анализу механизмов газового и плазменного взаимодействия хлора и хлорово-дорода с медью.

Эксперименты показали, что скорости плазменного и газового (без разряда) травления меди (ф.) в хлоре при одинаковых температурах образца близки (например, 3.2х1018 cm'V и 2.8x1018 cm'V, соответственно, при р =100 Па и 7^=573 К). Это означает, что молекулы и атомы хлора реагируют с медью с близкими вероятностями. Скорость взаимодействия Си с молекулами HCl в газовом процессе очень мала (2.0х1015-2х1016 cm'V при р=20-200 Па и Т =370-650 К). Так как при одинаковом давлении без разряда плотности потоков молекул С12 и HCl на поверхность образца близки, низкая скорость травления в последнем случае связана с низкой вероятностью взаимодействия. Скорость плазменного травления Си в HCl более чем на порядок величины выше скорости газового процесса, что позволяет рассматривать атомы хлора в качестве основных химически активных частиц (ХАЧ).

При одинаковых условиях проведения процесса скорость травления в плазме HCl более чем на порядок величины ниже, чем в плазме С12 (например, l.lxlO17 cm'V1 и 3.5xl0,s cm'V в плазме HCl и С12, соответственно, при Т~590 К, р=50 Па и j =8.5X10'3 А/см2). Отношение скоростей травления (Rc)a,/(Ri.)na =31.8 заметно выше отношения плотностей потоков химически активных частиц на поверхность (гг, + r(Vi}'' /(Га)"" =7.4. Таким образом, при травлении меди в плазме HCl величина «эффективной» вероятности взаимодействия ниже, чем в плазме С12. Это может быть связано с низкой плотностью потока положительных ионов (рис. 4), меньшей массой доминирующего иона, а

ю

также с возможностью гибели активных центров при их заполнении «не реагирующими» частицами - молекулами НС1 и атомами Н.

В координатах 1пЛЕ = /(1/Г,) экспериментальные точки аппроксимируются двумя прямолинейными участками (рис. 5). Для плазмы С12 при Г,~520-530 К происходит смена механизма травления, предположительно от диффузии активных частиц в слое продуктов реакции и/или десорбции продуктов (Ел-0.19+0.05 эВ) к химической реакции на поверхности, лимитируемой, в свою очередь, адсорбционно-десорбционными процессами (^=0.85+0.05 эВ). Оба значения эффективной энергии активации Ел ниже как теплоты испарения продуктов реакции (1.6 эВ для Си3СЬ и 2.2 эВ для СиС1), так и соответствующей величины для газового травления меди в хлоре, что указывает на дополнительную активацию десорбции в условиях плазмы.

40 0

¡/т.ю'к' 1/Г, ю'к1

Рис. 5. Температурная зависимость скорости травления Си (ф) в аррениусовских координатах (р = 50 Па, j =8.5*10"3 А/см2): а) в плазме Cl2; б) в плазме HCl.

В плазме HCl точка перегиба смещена в область высоких температур и соответствует Г5~600 К. Это может быть связано с меньшей эффективностью ионно-стимулированной десорбции продуктов взаимодействия, что требует увеличения вклада термической десорбции для протекания процесса в кинетическом режиме. В пределах высокотемпературного участка £,,=0.8710.05 эВ, что хорошо согласуется с величиной для плазмы С12. На низкотемпературном участке £^=0.0910.01 эВ. Это значение близко к энергиям активации диффузи-онно-лимитируемого газового травления меди в хлоре (0.15-0.4 эВ). Аналогичные результаты были получены и при исследовании кинетики травления структур Cu/ПИ. Величины Ел для области температур ниже 520 К составляют ~ 0.20 эВ для плазмы С12 и ~ 0.09 эВ для плазмы HCl.

При травлении меди (ф.) в плазме С12 при Ts>500-520 К и в плазме HCl при Г,>580-600 К кинетические зависимости линейны (рис. 6), при этом характер зависимостей скорости травления от давления газа и тока разряда полностью согласуется с изменением концентраций ХАЧ и плотности их потоков на обрабатываемую поверхность. Кроме этого, имеет место удовлетворительная ли-

нейная корреляция между скоростью взаимодействия и плотностью потока ХАЧ. Таким образом, реакция плазменного травления Си протекает в стационарной области, в кинетическом режиме и имеет первый кинетический порядок по концентрации ХАЧ в газовой фазе. При 7; <500 К (С12) и < 600 К (НС1) кинетические кривые плазменного травления не линейны и стремятся к насыщению при больших временах обработки. Это косвенно свидетельствует о наличии в процессе диффузионно-лимитируемых стадий, например - диффузии ХАЧ через слой продуктов реакции.

200 Время, сек

Рис. 6. Кинетические кривые травления Си (ф.) в плазме С12 (р =50 Па, ] =8.5*10"3 А/см2): (1) - 573 К; (2) - 553 К; (3) - 500 К; (4) - 483 К

25 30 Г(С1), 10" 1/(см!с)

Рис. 7. Зависимость скорости травления Cu/ПИ от плотности потока атомов хлора на поверхность в плазме HCl

Абсолютные величины скоростей травления структур Cu/ПИ систематически превышают значения, наблюдаемые для фольги. Причина этого заключается в меньшей плотности тонких пленок меди, а также в наличии поверхностных и объемных дефектов. Это облегчает проникновение ХАЧ в объем пленки, при этом слой продуктов реакции на поверхности также не является плотным и обладает плохими маскирующими свойствами. Поэтому даже в пределах низкотемпературных участков рис. 5 (Т<500 К плазме С12 и Г,<600 К в плазме HCl), где «объемные» образцы демонстрируют признаки диффузионного торможения, кинетика травления структур Cu/ПИ определяется поведением плотности потока ХАЧ на поверхность (рис. 7).

Пятая глава посвящена сравнительному исследованию кинетики и анализу механизмов газового и плазменного взаимодействия хлора и хлороводорода с алюминием.

Найдено, что при Ts <470-480 К процесс газового травления AI в С12 протекает стационарно, в кинетической области и имеет первый кинетический порядок по концентрации ХАЧ в газовой фазе. Величина вероятности взаимодействия y = RE/rclj составляет ~ 2x10'5 при Г, =463 К и р=Ю0 Па. что много ниже значений, соответствующих реакции СЬ с поверхностью чистого (не окисленного) AI (~Ю"2). Величина Ел, определенная по температурной зависимости

скорости взаимодействия (0.50-0.29 эВ при р =20-100 Па) выше величин, наблюдаемых при травлении не окисленного AI в С12 (0.02-0.04 эВ) и ВС13 (0.09 эВ). Это позволяет предположить, что наблюдаемая нами кинетика процесса отражает взаимодействие хлора с AI2O3, а не с алюминием. Наличие зависимости Ел от давления газа может быть связано с конкурентной адсорбцией и химической реакцией молекул С12 на двух типах активных центров - А1203 и AI. В области Т, >470-480 К травление сопровождается увеличением массы образца по закону, близкому к прямой пропорциональности. Это может быть связано со сменой доминирующего продукта травления с А12С1б на AICI3, который обладает значительно меньшей летучестью. Эксперименты по газовому травлению AI в HCl показали отсутствие взаимодействия в аналогичном диапазоне условий. Следовательно, вероятность взаимодействия HCl с А120з является очень низкой.

При 393 К<Г3<463 К скорость плазменного травления AI в С12 в среднем в

t £ 01 1 А Ol

2.5 раза выше скорости газового процесса (1.0x10 см" с" и 4.3x10 см" с', соответственно, при р=100 Па, Г, =393 К и 7 =8.5х10"3 А/см2), однако при Г,=463 К скорости обоих процессов выравниваются. Это согласуется с тем, что реакции атомов и молекул хлора с AI имеют различные энергии активации. Абсолютные значения «эффективной» вероятности взаимодействия r = Ät/(rc, +гПг)

достигают 3.5Х10"4 при Г,=543 К и у =8.5хЮ'3 А/см2. Это существенно ниже величин, характеризующих травление не окисленного AI как молекулами, так и атомами (~7х10"3) хлора. Вероятно, что и в плазменном процессе наблюдаемая кинетика отражает взаимодействие атомов и молекул хлора с А120з. Скорость плазменного травления AI в HCl в 3-3.5 раза ниже аналогичных значений для

14 2 1 л I

плазмы С12 (например, 3.4x10 см' с' и 1.2x10 см' с" в плазме HCl и С12, соответственно, при г^-343 К, р-50 Па и j =8.5хЮ'3 А/см2) (рис. 8). Различия в скоростях травления согласуются с различиями в плотностях потоков ХАЧ.

Р, Па

Рис. 8. Скорости травления А1 при Т, ~343 К в плазме НС1 (1) и С12 (2). у =8.5х10"3 А/см2.

г.кГоЛ-'

Рис. 9 Зависимости скорости травления А1 в плазме С12 при т; -343 К от плотности потока ХАЧ на поверхность' 1 — Гс/; 2 — га,+гс,.

С ростом тока разряда и давления газа скорость убыли массы образца в обеих системах возрастает практически линейно, при этом линейные зависимости наблюдаются и в координатах «скорость травления-плотность потока ХАЧ» (рис. 9). Это свидетельствует о том, что реакции взаимодействия активных частиц плазмы С12 и HCl с AI протекают стационарно, в кинетическом режиме по первому кинетическому порядку относительно их концентрации в газовой фазе.

Температурные зависимости скоростей и вероятностей плазменного травления AI в С1г и HCl подчиняются закону Аррениуса. В области г,~465-475 К происходит смена механизма травления (рис. 10), при этом значения т, в точке перегиба соответствуют температуре смены основного продукта реакции с А12С1б на А1С13. В пределах низкотемпературного участка (г, =393-463 К) величина Ел для плазмы С12 очень близка к энергии активации травления не окисленного AI атомами хлора (~ 0.13 эВ). Однако низкие скорости и вероятности взаимодействия не позволяют рассматривать этот процесс в качестве лимитирующей стадии. Величины эффективных энергий активации высокотемпературных участков в обеих системах характерны для гетерогенных реакций, лимитируемых адсорбционно-десорбционными процессами.

Рис. 10. Температурные зависимости скоростей травления А1. а) в плазме хлора, б) в плазме хлороводорода (/>=20 Па, у =6x10"3 А/см2)

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ

1. Проведен сравнительный анализ электрофизических параметров плазмы, кинетики и концентраций активных частиц в С12 и НС1 при одинаковых внешних параметрах разряда. Получены данные по составу плазмы и плотностям потоков активных частиц на поверхность. Установлены причины наблюдаемых различий.

2. Проведено сравнительное исследование кинетики и анализ механизмов газового и плазменного взаимодействия С12 и НС1 с медью. Показано, что в области температур 343-650 К реализуются два режима травления. Определены эффективные энергии активации, сделаны предположения о лимитирующих стадиях процесса. Установлено, что различия скоростей травления

14

в CU и HCl связаны с различиями состава плазмы и вероятностей взаимодействия. Проанализированы особенности кинетики травления «объемных» образцов (фольга) и тонких пленок (медные покрытия на полиимиде).

3. Проведено сравнительное исследование кинетики и анализ механизмов газового и плазменного взаимодействия СЬ и HCl с алюминием. Показано, что в области температур 393-543 К реализуются два режима травления. Определены эффективные энергии активации, сделаны предположения о лимитирующих стадиях процесса. Установлено, что различия скоростей плазменного травления в СЬ и HCl согласуются с различиями состава плазмы.

СПИСОК ОПУБЛИКОВАННЫХ РАБОТ

1. Ефремов, A.M. Кинетика и механизмы плазмохимического травления меди в хлоре и хлороводороде / A.M. Ефремов, P.M. Еремеев, С.А. Пивоварё-нок // Тезисы докладов IV Международного симпозиума по теоретической и прикладной плазмохимии (ISTAPC 2005). - Иваново, 13-18.05.2005. - С. 95-98.

2. Пивоваренок, С.А. Закономерности и особенности плазмохимического травления алюминия в технологии микро- и наноэлектроники / С.А. Пивоваренок, A.B. Дунаев, A.M. Ефремов // Тезисы докладов Всероссийских научных и научно-технических конференций. IX ВНТК "Современные промышленные технологии". - Нижний Новгород, июнь 2007. - С. 30-32.

3. Пивоваренок, С.А. Кинетика и механизмы травления тонких пленок меди в плазме HCl / С.А. Пивоваренок, A.M. Ефремов // Тезисы докладов XIII Международной научно-технической конференции "Высокие технологии в промышленности России". XX Международного симпозиума "Тонкие пленки в электронике". - Москва. МГТУ им. Н.Э. Баумана, 6-8 сентября, 2007.-С. 422-426.

4. Ефремов, A.M. Кинетика и механизмы плазмохимического травления меди в хлоре и хлороводороде / A.M. Ефремов, С.А. Пивоваренок, В.И. Светцов // Микроэлектроника. - 2007. - Т. 36. - № 6. - С. 409-417.

5. Пивоваренок, С.А. Кинетика и механизмы плазмохимического травления алюминия в хлоре и хлороводороде / С.А. Пивоваренок, A.B. Дунаев, A.M. Ефремов // Тезисы докладов V Международного симпозиума по теоретической и прикладной плазмохимии (ISTAPC 2008). - Иваново, 3-8.09.2008. -С. 197-200.

6. Пивоваренок, С.А. Сухое травление алюминия в хлоре / С.А. Пивоваренок, A.B. Дунаев, A.M. Ефремов, В.И. Светцов // Изв. ВУЗов. Химия и хим. технология.-2008.-Т. 51.-Вып. 11.-С. 17-21.

7. Пивоваренок, С.А. Кинетика и механизмы плазмохимического травления алюминия в хлоре / С.А. Пивоваренок, A.B. Дунаев, A.M. Ефремов, В.И. Светцов // Изв. ВУЗов. Химия и хим. технология. - 2008. - Т. 51. - Вып. 11. -С. 70-73.

Подписано в печать 12.11.2008. Формат 60x84 1/16. Бумага писчая. Усл. печ. л. 1,0. Уч.-изд. л.1,03. Тираж 80 экз. Заказ 1535

ГОУ ВПО Ивановский государственный химико-технологический университет

Отпечатано на полиграфическом оборудовании кафедры экономики и финансов ГОУ ВПО «ИГХТУ» 153000, г. Иваново, пр. Ф. Энгельса, 7

 
Содержание диссертации автор исследовательской работы: кандидата химических наук, Пивоваренок, Сергей Александрович

ВВЕДЕНИЕ.

ГЛАВА 1. ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР.

1.1. Неравновесная низкотемпературная плазма в технологии микроэлектроники.

1.2. Закономерности образования и гибели активных частиц в плазме СЬ.

1.3. Закономерности образования и гибели активных частиц в плазме НС1.

1.4. Общая характеристика процессов плазменного травления и подходы к их анализу.

1.5. Закономерности плазменного травления металлов и полупроводников в хлорсодержащих газах.

 
Введение диссертация по химии, на тему "Кинетика и механизмы взаимодействия неравновесной низкотемпературной плазмы хлора и хлороводорода с медью и алюминием"

Актуальность темы. Технологические процессы с использованием неравновесной низкотемпературной газоразрядной плазмы (ННГП) играют ведущую роль в производстве изделий микро- и наноэлектроники при очистке поверхности полупроводниковых пластин, нанесении функциональных слоев и их размерном травлении. Многостадийность и многоканальность гетерогенных процессов, протекающих при взаимодействии активных частиц плазмы с обрабатываемой поверхностью, обуславливают тот факт, что оптимизация и адаптация технологии к постоянно возрастающим требованиям по чистоте, разрешающей способности, скорости, селективности и др. параметрам требуют глубоких научных исследований механизмов взаимодействия в системе «плазма-твердое тело».

Одним из ключевых процессов в технологии современных интегральных микросхем (ИМС) является плазменное травление. Для травления кремния и его соединений традиционно используется фторсодержащая плазма (CF4, SF6, фреоны CxHyFz), основными недостатками которой являются: 1) разрушения озонового слоя атмосферы отходящими газами плазмохимических реакторов; 2) высаживание твердых углеродсодержащих полимерных пленок на поверхностях, контактирующих с плазмой; и 3) невозможность травления широкого круга металлов (Си, Al, Аи, Pt) и полупроводников (GaAs, AlGaAs InP, InGaP), образующих нелетучие соединения с фтором. Последний недостаток представляется наиболее критичным, так как медь и алюминий являются основными материалами для формирования межэлементных соединений и разводок в кремниевых ИМС. Кроме того, медь находит широкое применение при создании гибких печатных плат и многослойных гибридных ИМС на основе полиимида.

Альтернативой фторсодержащим плазмообразующим средам при травлении меди и алюминия служат хлорсодержащие газы и смеси на их основе. Подобно фреонам, CCI4, BCI3 и SiCl4 часто страдают от полимеризации и/или высаживания твердых продуктов плазмохимических реакций на стенках реактора. Использование С1г решает эти проблемы, но в ряде случаев осложнено высокими степенями диссоциации молекул, затрудняющими получение анизотропного профиля травления. Известно, что при разряде в НС1 концентрации атомов хлора ниже по сравнению с плазмой СЬ, что дает преимущество в анизотропии и селективности процесса при незначительной потере в скорости травления. Кроме этого, плазма НС1 обеспечивает лучшую равномерность и чистоту процесса травления благодаря эффективному удалению поверхностных окислов и углеродсодержащих загрязнений за счет химических реакций атомов водорода. Поэтому, интерес к использованию плазмы хлора и хлороводорода в технологии микро- и наноэлектроники остается стабильно высоким.

В настоящее время технологические воплощения процессов плазменного травления для большого числа систем «плазма-твердое тело» основывается только на эмпирическом материале. Это объективно обусловлено общей сложностью, физико-химических явлений в неравновесных химически реагирующих системах, а также отсутствием надежных данных по кинетике и механизмам плазмохимических процессов. Хотя некоторые аспекты кинетики взаимодействия активных частиц хлорсодержащей ННГП с медью и алюминием изучены достаточно подробно, комплексное рассмотрение взаимосвязей стационарных параметров и состава плазмы как с брутто-эффектами гетерогенного взаимодействия, так и с его механизмами, отсутствует. Очевидно, что такая ситуация не обеспечивает оптимальных режимов проведения технологических процессов и не определяет путей их оптимизации как по условиям проведения, так и по типу плазмообразующего газа.

Работа выполнена в рамках гранта РФФИ (№ 06-07-89115-а) и при финансовой поддержке гранта "Развитие научного потенциала высшей школы" РНП 2.2.1.1.7280.

Цель работы. Установление кинетических закономерностей и механизмов физико-химических процессов, определяющих стационарные параметры и состав неравновесной низкотемпературной плазмы С1г и НС1, а также анализ кинетики и механизмов взаимодействия активных частиц плазмы с медью и алюминием. Работа выполнялась по следующим основным направлениям:

1) Математическое моделирование плазмы, включающее расчеты функции распределения электронов по энергиям (ФРЭЭ), интегральных характеристик электронного газа и констант скоростей процессов при электронном ударе; анализ механизмов образования и гибели активных частиц, расчеты массового состава плазмы и потоков активных частиц на поверхность, ограничивающую зону разряда.

2) Исследование влияния условий проведения процесса на скорость травления меди и алюминия, накопление и анализ данных по кинетическим характеристикам (вероятности, коэффициенты скоростей) гетерогенного взаимодействия. Анализ механизмов травления, выявления лимитирующих стадий взаимодействия и условий их реализации.

Научная новизна работы. При выполнении работы получены следующие новые данные и результаты:

1) Проведен сравнительный анализ стационарных параметров плазмы, кинетики процессов образования-гибели нейтральных и заряженных частиц их концентраций в С12 и НС1 при одинаковых внешних параметрах разряда. Показано, что плазма СЬ обеспечивает более высокие степени диссоциации исходных молекул, концентрации атомов хлора и суммарные плотности потоков положительных ионов. Установлено, что в формировании стационарных концентраций нейтральных частиц в плазме HCI заметная роль принадлежит объемным атомно-молекулярным реакциям Н + НС1 -» Н2 + CI, Н + С\2 -» HCI + С1 и CI + Н2 -> НС1 + Н.

2) Впервые проведено детальное сравнение кинетики плазменного травления меди в С12 и НС1, получены данные по вероятностям взаимодействия и их температурным зависимостям. Установлено, что различия скоростей травления в СЬ и НС1 связаны с различиями состава плазмы и вероятностей взаимодействия. Найдено, что при температуре ~ 520 К в плазме С1г и ~ 600 К в плазме НС1 происходит смена режима травления, предположительно из-за изменения лимитирующей стадии процесса от диффузии активных частиц в слое продуктов реакции и/или десорбции продуктов к химической реакции на относительно чистой поверхности. Проанализированы особенности кинетики травления «объемных» образцов (фольга) и тонких пленок (медные покрытия на полиимиде). 3) Впервые проведено сравнительное исследование кинетики газового и плазменного травления алюминия в С1г и НС1, получены данные по вероятностям взаимодействия и их температурным зависимостям. Показано, что в диапазоне температур 393-543 К реализуются два режима травления, предположительно обусловленные изменением типа доминирующего продукта реакции. Установлено, что наблюдаемая кинетика травления как в газовом, так и в плазменном процессах отражает взаимодействие атомов и молекул хлора с AI2O3, при этом различия абсолютных скоростей плазменного травления в С1г и НС1 согласуются с различиями состава плазмы.

Практическая значимость работы. Полученные результаты могут использоваться при разработке, автоматизации, оптимизации процессов плаз-мохимического травления, а также при анализе механизмов и построении моделей физико-химических процессов в неравновесной низкотемпературной плазме хлора и хлороводорода.

Личный вклад автора. Работа выполнена на кафедре «Технология приборов и материалов электронной техники» (ТПиМЭТ) ГОУ ВПО "Ивановский государственный химико-технологический университет". Все экспериментальные результаты получены лично автором. Автор принимал участие в обсуждении результатов по диагностике и моделированию плазмы. Моделирование плазмы проводилось с использованием готового программного обеспечения, разработанного ранее на кафедре ТПиМЭТ.

Апробация работы. Основные положения, результаты и выводы диссертационной работы докладывались на IV Международном симпозиуме по теоретической и прикладной плазмохимии (ISTAPC 2005) (Иваново, 2005), Всероссийской научной и научно-технической конференции, IX ВНТК "Современные промышленные технологии" (Нижний Новгород, 2007), XIII Международной научно-технической конференции "Высокие технологии в промышленности России", XX Международном симпозиуме "Тонкие пленки в электронике". (Москва, 2007), V Международном симпозиуме по теоретической и прикладной плазмохимии (ISTAPC 2008) (Иваново, 2008).

Публикации. По теме диссертации опубликовано 7 работ, из них 4 тезисов доклада на конференциях, 3 статьи в журналах перечня ВАК.

Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, пяти глав, выводов и списка использованных литературных источников. Общий объем диссертации составляет 136 страниц, включая 56 рисунков и 20 таблиц. Список использованных источников содержит 168 наименований.

 
Заключение диссертации по теме "Физическая химия"

выводы:

1. Проведен сравнительный анализ электрофизических параметров плазмы, кинетики и концентраций нейтральных и заряженных частиц в С12 и НС1 при одинаковых внешних параметрах разряда. Показано, что плазма С12 обеспечивает более высокие степени диссоциации молекул, концентрации атомов хлора и суммарные плотности потоков положительных ионов. Установлено, что в формировании стационарных концентраций нейтральных частиц в плазме НС1 заметная роль принадлежит объемным атомно-молекулярным реакциям Н + HCI Н2 + CI, Н + С12 HCI + С1 и С1 + Н2 ->НС1 + Н.

2. Проведено сравнительное исследование кинетики и анализ механизмов газового и плазменного взаимодействия С12 и НС1 с медью, определены эффективные энергии активации и вероятности взаимодействия. Найдено, что при температуре ~ 520 К в плазме С12 и ~ 600 К в плазме НС1 происходит смена режима травления, предположительно из-за изменения лимитирующей стадии процесса от диффузии активных частиц в слое продуктов реакции и/или десорбции продуктов к химической реакции на относительно чистой поверхности. Установлено, что различия скоростей травления меди в С12 и НС1 связаны с различиями состава плазмы и вероятностей взаимодействия.

3. Найдено, что абсолютные значения скоростей травления Cu/ПИ систематически превышают величины для Си (ф.), при этом в области температур до 520 К в плазме С12 и до 600 К в плазме НС1 кинетика травления структур Cu/ПИ соответствует кинетическому режиму процесса. Вероятно, это связано особенностями структуры тонких пленок меди (меньшая плотность, поверхностные и объемные дефекты).

4. Проведено сравнительное исследование кинетики и анализ механизмов газового и плазменного взаимодействия СЬ и НС1 с алюминием, определены эффективные энергии активации и вероятности взаимодействия. Найдено, что при температурах 393-463 К скорость плазменного травления А1 в CI2 в среднем в 2.5 раза выше скорости газового процесса, однако при температуре ~ 463 К скорости обоих процессов выравниваются. Это может означать, что реакции атомов и молекул хлора с А1 имеют различные энергии активации

5. Показано, что в диапазоне температур 393-543 К реализуются два режима травления алюминия, предположительно обусловленные изменением типа доминирующего продукта реакции. Установлено, что наблюдаемая кинетика травления как в газовом, так и в плазменном процессах отражает взаимодействие атомов и молекул хлора с А12Оз, при этом различия абсолютных скоростей плазменного травления в С12 и НС1 согласуются с различиями состава плазмы.

5.3. Заключение

Проведено исследование кинетики и механизмов газового и плазменного травления А1 в хлоре и хлороводороде. Найдено, что при Ts <470-480 К процесс газового травления А1 в СЬ протекает стационарно, в кинетической области и имеет первый кинетический порядок по концентрации химически активных частиц в газовой фазе. Эффективная энергия активации газового травления А1 в хлоре (0.50-0.29 эВ при р =20-100 Па) существенно выше величин, наблюдаемых при травлении чистого (не окисленного) А1 в С12 (0.020.04 эВ) и ВС1з (0.09 эВ). Это позволяет предположить, что наблюдаемая кинетика процесса отражает взаимодействие хлора с AI2O3, а не с алюминием. Наличие зависимости Еа от давления может быть связано с конкурентной адсорбцией и химической реакцией молекул С12 на двух типах активных центров - А1203 и А1. Эксперименты по газовому травлению А1 в НС1 показали отсутствие взаимодействия в аналогичном диапазоне условий. Это позволяет рассматривать атомы хлора в качестве основных химически активных частиц в плазменном процессе.

При 393 К<Г?<463 К скорость плазменного травления А1 в С12 в среднем в 2.5 раза выше скорости газового процесса, однако при Т= 463 К скорости обоих процессов выравниваются. Это подтверждает литературные данные о том, что реакции атомов и молекул хлора с А1 имеют различные энергии активации. Скорость плазменного травления А1 в НС1 в 3—3.5 раза ниже аналогичных значений для плазмы С12 что согласуется с различиями в плотностях потоков химически активных частиц.

С ростом тока разряда и давления газа скорость убыли массы образца в обеих системах возрастает практически линейно, при этом линейные зависимости наблюдаются и в координатах «скорость травления-плотность потока химически активных частиц». Это свидетельствует о том, что реакции взаимодействия активных частиц плазмы С12 и НС1 с А1 протекают стационарно, в кинетическом режиме по первому кинетическому порядку относительно их концентрации в газовой фазе. Температурные зависимости скоростей и вероятностей плазменного травления А1 в СЬ и НС1 подчиняются закону Арре-ниуса. В области ts ~465-475 К происходит смена механизма травления, при этом значения Ts в точке перегиба соответствуют температуре смены основного продукта реакции с А12С16 на AICI3. Величины эффективных энергий активации высокотемпературных участков в обеих системах характерны для гетерогенных реакций, лимитируемых адсорбционно-десорбционными процессами.

 
Список источников диссертации и автореферата по химии, кандидата химических наук, Пивоваренок, Сергей Александрович, Иваново

1. Полак, J1.C. Теоретическая и прикладная плазмохимия / JI.C. Полак, А.А. Овсянников, Д.И. Словецкий, Ф.В. Вурзель. - М.: Наука, 1975. - 304 с.

2. Lieberman, М.А. Principles of plasma discharges and materials processing / M.A. Lieberman, A.J. Lichtenberg; John Wiley & Sons Inc. New York, 1994. ~ 450 p.

3. Словецкий, Д.И. Механизмы химических реакций в неравновесной плазме / Д.И. Словецкий. М: Наука, 1980. - 310 с.

4. Wolf, S. Silicon Processing for the VLSI Era / S Wolf, R. N. Tauber; Prosess Technology, Lattice Press. New York, 2000. - V. 1. - 890 p.

5. Rossnagel, S.M. Handbook of plasma processing technology / S.M. Rossnagel, J.J. Cuomo, W.D. Westwood (Eds.); Park Ridge. -NJ: Noyes Publications, 1990.

6. Coburn, J.W. Plasma etching and reactive ion etching. / J.W. Coburn. New York, AVS Monograph Series, 1982.

7. Sugano, T. Applications of plasma processes to VLSI technology / T. Sugano. -New York, Wiley, 1990.

8. Biederman, H. Deposition of polymer films in low pressure reactive plasmas / H. Biederman // Thin Solid Films. 1981. - V. 86 - P. 125.

9. Seebocka, R. Surface modification of polyimide using dielectric barrier discharge treatment // R. Seebocka, H. Esroma, M. Charbonnierb, M. Romandb, U. Kogelschatzc // Surface and Coatings Technology, 2001. - V. 142-144. - P. 455-459.

10. Моро, У. Микролитография / У. Моро. M.: Мир, 1990. - Т. 2. - 600 с.

11. Орликовский, А.А. Проблемы плазмохимического травления в микроэлектронике / А. А. Орликовский, Словецкий Д. И. // Микроэлектроника -1987.-Т. 16.-№6.-С. 497.

12. Плазменная технология в производстве СБИС; под редакцией Н. Айнс-прука, Д. Брауна. М.: Мир, 1987. - 420 с.

13. Rooth, J.R. Industrial plasma engineering / J.R. Rooth; IOP Publishing LTD, Philadelphia, 1995. 730 p.

14. Данилин, Б.С. Рабочие газы и их влияние на параметры процесса травления / Б.С. Данилин, В.Ю. Киреев, В.И. Кузнецов // Электр, техн. 1982. -Сер. 6. №4.-С. 3-10.

15. Смирнов, Б.М. Ионы и возбужденные атомы в плазме / Б.М. Смирнов. — М.: Атомиздат, 1974. 420 с.

16. Смирнов, Б.М. Физика слабоионизованного газа / Б.М. Смирнов. М.: Наука, 1978.-410 с.

17. Райзер, Ю.П. Основы современной физики газоразрядных процессов / Ю.П. Райзер М.: Наука, 1980. - 416 с.

18. Браун, С. Элементарные процессы в плазме газового разряда / С. Браун. — М.: Атомиздат, 1961. 324 с.

19. Мак-Даниэль, И. Процессы столкновений в ионизованных газах / И. Мак-Даниэль. М.: Мир, 1967. - 832 с.

20. Conrads, Н. Plasma generation and plasma sources / H. Conrads, M. Schmidt // Plasma Sources Sci. Technol. 2000. V. 9. - P. 441-454.

21. Lister, G.G. Low pressure gas discharge modeling / G.G. Lister // J. Phys. D: Appl. Phys. 1999. -V. 25. - P. 1649.

22. Braithwaite, N.SJ. Introduction to gas discharges / N.S.J. Braithwaite // Plasma Sources Sci. Technol. 2000; - V. 9. - P. 517-527.

23. Ferreira, C.M. Electron kinetics in atomic and molecular plasmas / C.M. Ferreira, J. Loureiro // Plasma Sources Sci. Technol. 2000. - V. 9. - P. 528-540.

24. Keller, J.H. Inductive plasmas for plasma processing / J.H. Keller // Plasma Sources Sci. Technol. 1996. -V. 5 - P. 166-172.

25. Tsendin, L.D. Current trends in electron kinetics of gas discharges / L.D. Tsen-din // Plasma Sources Sci. Technol. 2003. - V. 12 - S51-S63.

26. Franklin, R.N. The plasma-sheath boundary region / R.N. Franklin // J. Phys. D: Appl. Phys. 2003. - V. 36. - P. R309-R320.

27. Franklin, R.N. Basic relationships in electronegative plasmas with a multiplicity of negative and positive ion species / R.N. Franklin // J. Phys. D: Appl. Phys. -2003.-V. 36.-P. 823-827.

28. Ефремов, A.M. Параметры плазмы и кинетика образования и гибели активных частиц в разряде в хлоре / A.M. Ефремов, В.И. Светцов, Д.В. Ситанов // ТВТ. 2008. - Т. 46. - № 1 - С. 1-8.

29. Горохов, А.В. Ионизационные процессы и диссоциация молекул в столбе тлеющего разряда в хлоре и парах воды / А.В. Горохов, А.И. Максимов, В.Д. Сизов, А.А. Степанова // ЖТФ. 1972. - Т. 42. - № 10. - С. 2176-2179.

30. Куприяновская, А.П. Диссоциация молекул и концентрации заряженных частиц при разряде в хлоре / А.П. Куприяновская, В.И. Светцов // Изв. ВУЗов. Химия и хим. технология. 1987. - Т. 30. - Вып. 9. - С. 71-74.

31. Куприяновская, А.П. Расчет кинетических коэффициентов в положительном столбе тлеющего разряда в хлоре / А.П. Куприяновская, В.И. Светцов,

32. B.В. Рыбкин // Изв. ВУЗов. Химия и хим. технология. 1986. - Т. 33. - № 9.1. C. 31-35.

33. Куприяновская, А.П. Влияние условий разряда и температуры стенки на электрические характеристики и излучение положительного столба тлеющего разряда в хлоре / А.П. Куприяновская, В.И. Светцов, Д.В. Ситанов; г. Черкассы. Деп. в НИИТЭХИМ, № 59-хп93.

34. Зимина, И.Д. О сравнении диссоциации аммиака, хлора и брома в тлеющем и высокочастотном разрядах / И.Д. Зимина, А.И. Максимов, В.И. Светцов // ЖФХ. 1976. - Т. 50. - № 5. - С. 1209-1212.

35. Ahlrichs, P. Spatially averaged model for plasma etch processes: Comparison of different approaches to electron kinetics / P. Ahlrichs, U. Riedel, J. Warnatz // J . Vac. Sci. Technol. A. 1998. -V. 16. - P. 1560.

36. Malyshev, M.V. Diagnostics of chlorine inductively coupled plasmas. Measurement of electron temperatures and electron energy distribution functions / M.V. Malyshev, V.M. Donnelly // J.Appl.Phys. 2000. - V. 87. - P. 1642.

37. Yonemura, S. Electron energy distributions in inductively coupled plasma: comparison of chlorine discharge with argon discharge / S. Yonemura, K. Nanbu, K. Sakai // Jpn. J. Appl. Phys. 2002. - V. 41. - P. 6189.

38. Efremov, A.M. Volume and heterogeneous chemistry of active species in chlorine plasma / A.M. Efremov, D.P. Kim, C.I. Kim // Thin Solid Films. 2003. - V. 435.-P. 83.

39. Meeks, E. Modeling of plasma etch processes using well stirred reactor approximations and including complex gas-phase and surface reactions / E. Meeks, J.W. Shon // IEEE Transactions on Plasma Science. 1995. - V. 23. - P. 539.

40. Куприяновская, А.П. Механизм образования и разрушения активных частиц в галогенной плазме / А.П. Куприяновская, В.И. Светцов // Изв. ВУЗов. Химия и хим. технология. 1983. - Т. 26. - № 12. - С. 1440-1444.

41. Efremov, A.M. Applicability of self-consistent global model for characterization of inductively coupled Cl2 plasma / A.M. Efremov, Gwan-Ha Kim, Jong-Gyu Kim, A.V. Bogomolov, Chang-II Kim // Vacuum. 2007. - V. 81. - P. 669-675.

42. Stafford, L. Characterization of neutral, positive, and negative species in a chlorine high-density surface-wave plasma / L. Stafford, J. Margot, M. Chaker, O. Pauna // J. Appl. Phys. 2003. - V. 93. - P. 1907.

43. Lee, Y.T. Global model for high pressure electronegative radio-frequency discharges / Y.T. Lee, M.A. Lieberman, A.J. Lichtenberg, F. Boseand, H. Baltes, R. Patrick//J. Vac. Sci. Technol. A-1997. V. 15.-P. 113.

44. Lide, D.R. Handbook of Chemistry and Physics / D.R. Lide; CRC Press, New York, 1998-1999.-940 p.

45. Lee, C. Global model of Ar, 02, Cl2, and Ar/02 high-density plasma discharges / C. Lee, M.A. Lieberman // J. Vac. Sci. Technol. A 1995. - V. 13. - P. 368.

46. Светцов, В.И. Неравновесная плазма хлора химия и применение / В.И. Светцов, A.M. Ефремов // Тезисы докладов 2 Международного симпозиума по теоретической и прикладной плазмохимии. - Иваново, 1995. - С. 31.

47. Lichtenberg, A.J. Modeling plasma discharges a thigh electronegativity / A.J. Lichtenberg, I.G. Kouznetsov, Y.T. Lee, M.A. Lieberman // Plasma Sources Sci. Technol. 1997. - V. 6. - P. 437-449.

48. Елецкий, А.В. Диссоциативное прилипание электрона к молекуле / А.В. Елецкий, Б.М. Смирнов // Успехи физических наук. 1985. — Т. 147. - № 3. —1. C. 459-484.

49. Ashida, S. Spatially averaged (global) model of time modulated high density chlorine plasmas / S. Ashida, M.A. Lieberman // Jpn. J. Appl. Phys. 1997. - V. 36.-P. 854.

50. Jle6, JI. Основные процессы электрических разрядов в газах / Л. Леб. — М.-Л.: ГИТТЛ, 1950. 672 с.

51. Bozin, S.E. Measurements of ionization and attachment coefficients in chlorine / S.E. Bozin, C.C. Goodyear // Brit. J. Appl. Phys. 1969. - V. 18. - P. 49.

52. Malyshev, M.V. Diagnostics of inductively coupled chlorine plasmas: Measurement of electron and total positive ion densities / M.V. Malyshev, V.M. Donnelly // J. Appl. Phys. 2001. - V. 90. - P. 1130.

53. Kouznetsov, I.G. Modeling electronegative discharges at low pressure / I.G. Kouznetsov, A.J. Lichtenberg, M.A. Lieberman // Plasma Sources Sci. Technol. -1996.-V. 5.-P. 662.

54. Ahn, Т.Н. Negative ion measurements and etching in a pulsed-power inductively coupled plasma in chlorine / Т.Н. Ahn, K. Nakamura, H. Sugai // Plasma Sources Sci. Technol. A 1996. -V. 14. - P. 139-144.

55. Hebner, G.A. Negative ion density in inductively coupled chlorine plasmas / G.A. Hebner // J. Vac. Sci. Technol. A 1996. - V. 14. - P. 2158.

56. Meyyppan, M. A spatially-averaged model for high density discharges / M. Meyyppan, T.R. Govindan // Vacuum. 1996. - V. 47. - P. 215.

57. Kawano, S. Systematic simulations of plasma structures in chlorine radio frequency discharges / S. Kawano, K. Nanbu, J. Kageyama // J. Phys. D: Appl. Phys. 2000. - V. 33. - P. 2637-2646.

58. Pyerminoff, S.D. Electronically exited and ionized states of chlorine molecule / S.D. R.J. Buenker// J. Chem. Phys. 1981. - V. 57. - P. 279.

59. Midha, V. Spatio-temporal evolution of a pulsed chlorine discharge / V. Midha,

60. D.J. Economou // Plasma Sources Sci. Technol. 2000. - V. 9. - P. 256-269.125

61. Ефремов, A.M. Параметры плазмы и кинетика образования и гибели активных частиц в смесях хлора с азотом / A.M. Ефремов, Д.В. Ситанов, В.И. Светцов // ТВТ. 2008. - Т. 46. - № 4 - С. 1-8.

62. Кондратьев, В.Н. Константы скоростей газофазных реакций. Справочник. / В.Н. Кондратьев. -М.: Наука, 1971. 351 с.

63. Boyd, R.K. Halogen recombination-dissociation reactions: current status / R.K. Boyd, R. Burns // J. Phys. Chem. 1979. - V. 83. - № 1. - P.88-93.

64. Stace, A.J. Calculations of recombination of halogen atoms in the presence of various inert gas atoms and molecules / A.J. Stace // J. Chem. Sos. Faraday Trans. 1979. — V. 75.-№ 12.-P. 1657-1660.

65. Hutton, E. Recombination of halogen atoms / E. Hutton // Nature. 1964. - V. 203. -№ 4977. - P. 835-840.

66. Clyne, M.A.A. Recombination of ground state halogen atoms. Part 2. Kinetics of overall recombination of chlorine atoms / M.A.A. Clyne, D.H. Stedmane // Trans. Faraday Sos. 1988. - V. 64. - № 550. - Part 10. - P. 2968-2975.

67. Clark, T.S. The nitric oxide catalized recombination of chlorine atoms / T.S. Clark, M.A.A. Clyne // Chem. Communs. 1966. - V. 10. - P. 287-291.

68. Lloyd, A.C. A critical rewiev of the kinetics of dissociation-recombination reactions in fluorine and chlorine / A.C. Lloyd // Int. J. Chem. Kinetics. 1971. - V. 3. -№ 1. - P. 39-43.

69. Chantry, P.J. A simple formula for diffusion calculations involving wall reflection and low density / P.J. Chantry // J. Appl. Phys. 1987. - V. 62. - P. 1141.

70. Martisovits, V. Transport of chemically active species in plasma reactors for etching / V. Martisovits, M. Zahoran // Plasma Sources Sci. Technol. 1997. - V. 6.-P. 280-297.

71. Киреев, В.Ю. Плазмохимическое и ионно-химическое травление микроструктур / В.Ю. Киреев, Б.С. Данилин, В.И. Кузнецов. М.: Радио и связь, 1983.-128 с.

72. Bader, L.W. Recombination of chlorine atoms / L.W. Bader, E.A. Ogryslo //

73. Nature. 1964. - V. 201. - № 4918. - P. 491-498.126

74. Ogryslo, E.A. Halogen atom reactions. 1. Electrical discharge as a source of halogen atoms / E.A. Ogryslo // Canad. J. Chem. 1961. - V. 39. - № 16. - P. 2556-2561.

75. Herron, J.F. Mass-spectrometry study of recombination atoms bromine and chlorine in pyrex / J.F. Herron // J. Phys. Chem. 1963. - V. 67. - № 12. - P. 2864-2868.

76. Kota, G.P. The recombination of chlorine atoms at surfaces / G.P. Kota, J.W. Coburn, D.B. Graves // J. Vac. Sci. Technol. A 1998. - V. 16. - P. 270.

77. Kota, G.P. Heterogeneous recombination of atomic bromine and fluorine / G.P. Kota, J.W. Coburn, D.B. Graves // J. Vac. Sci. Technol. A 1999. - V. 17. - P. 282.

78. Malyshev, M.V. Percent dissociation of Cl2 in inductively coupled chlorine-containing plasmas / M.V. Malyshev, V.M. Donnelly, A. Kornblit, N.A. Ciampa // J. Appl. Phys. 1998. -V. 84. - P. 137.

79. Donnelly, V.M. A simple optical emission method for measuring percent dissociations of feed gases in plasmas: Application to Cl2 in a high-density helical resonator plasma / V.M. Donnelly // J. Vac. Sci. Technol. A 1996. - V. 14. - P. 1076.

80. Malyshev, M.V. Diagnostics of inductively coupled chlorine plasmas: Measurement of Cl2 and CI number densities / M.V. Malyshev, V.M. Donnelly // J. Appl. Phys. 2000. - V. 88. - P. 6207.

81. Светцов, В.И. Применение абсорбционной спектроскопии для исследования диссоциации хлора в ВЧ безэлектродном разряде / В.И. Светцов, А.П. Куприяновская, А.Б. Марышев // ЖПС. 1981. - Т. 35. - № 2. - С. 205-208.

82. Опо, К. Measurement of the CI atom concentration in RF chlorine plasmas by two-photon laser-induced fluorescence / К. Ono, T. Oomori, M. Tuda // Jpn. J. Appl. Phys. 1992. - V. 31. - P. L269.

83. Neuilly, F. Chlorine dissociation fraction in an inductively coupled plasma measured by ultraviolet absorption spectroscopy / F. Neuilly, J.-P. Booth, L. Val-lier // J. Vac. Sci. Technol A 2002. - V. 20. - P. 225.127

84. Зимина, И.Д. Диссоциация хлора в тлеющем и высокочастотном разрядах / И.Д. Зимина, А.И. Максимов, В.И. Светцов // ХВЭ. 1973. - Т. 7. - № 6. -С. 486-490.

85. Fuller, N.C.M. Optical actinometry of Cl2 CI, Cl+, and Ar+ densities in inductively coupled Cb-Ar plasmas / N.C.M. Fuller, I.P. Herman, V.M. Donnelly // J. Appl. Phys. -2001. -V. 90. P. 318.

86. Wang, Y. Mass spectrometric measurement of molecular dissociation in inductively coupled plasmas / Y. Wang, R.J. Van Brunt, J.K. Olthoff // J. Appl. Phys. -1998.-V. 83.-P. 703.

87. Samukawa, S. Effect of degree of dissociation on aluminum etching in high-density Cl2 plasma / S. Samukawa, V.M. Donnelly // Jpn. J. Appl. Phys. 1998. -V. 37. - P. L1036.

88. Хьюбер, К.Г. Константы двухатомных молекул / К.Г. Хьюбер, Г. Герц-берг. -М.: Мир, 1984.-Т. 1.-260 с.

89. Spence, D. Electron structure of Cl2 from 5 to 15 eV by electron energy loss spectrometry / D. Spence, R.M. Huebner, N. Tanaka // J.Chem.Phys. 1964. - V. 80.-№7.-P. 2989-2996.

90. Moeller, T. Spectroscopic investigation of the electronic structure of chlorine molecule in VUV / T. Moeller, B. Jordan // J. Chem. Phys. 1983. - V. 76. - № 1. -P. 295.

91. Ефремов, A.M. Параметры плазмы и кинетика образования и гибели активных частиц при разряде в HCI / A.M. Ефремов, В.И. Светцов // ТВТ. -2006. Т. 44. -№ 2. С. 195-204.

92. Efremov, A.M. A self-consistent model for the HCI dc glow discharge: plasma parameters and active particles kinetics / A.M. Efremov, V.I. Svetsov // Proceedings SPIE "Micro- and nanoelectronics". 2005. - V. 6260. - P. 626009-1626009-8.

93. Efremov, A.M. Plasma parameters and chemical kinetic in an HCI DC glow discharge /A.M. Efremov, G.H. Kim, D.I. Balashov, C.I. Kim //Vacuum. 2006. -V. 81. - P. 244-250.

94. Efremov, A.M. Compilation of cross section data of elementary processes of HCI applicable for plasma modeling // A.M. Efremov, V.I. Svetsov, D.I. Balashov // Contrib. Plasma Phys. 1999. - V. 39. - № 3 - P. 247-250.

95. Turner, М.М. Modeling of the self-sustained, discharge-excited xenon-chlorine laser / M.M. Turner, P.W. Smith // IEEE Transaction on Plasma Sci. 1991. - V. 19.-P. 350.

96. Sommerer, T.J. Monte-Carlo-fluid model of chlorine atom production in Cl2, HCI and CCI4 radio-frequency discharges for plasma etching / T.J. Sommerer, M.J. Kushner // J. Vac. Sci. Technol. В 1992. - V. 10. - P. 2179.

97. Денисов, E. Т. Кинетика гомогенных химических реакций / Е.Т. Денисов. — М.: Высшая школа, 1988. 392 с.

98. Ефремов, A.M. Вероятности гибели атомов и концентрации активных частиц в плазме хлора / A.M. Ефремов, В.И. Светцов // Изв. ВУЗов. Химия и хим. технология. 2004. - Т. 47. - № 2. - С. 104-107.

99. Данилин, Б.С. Применение низкотемпературной плазмы для травления и очистки материалов / Б.С. Данилин, В.Ю. Киреев. — М.: Энергоатомиздат, 1987.-264 с.

100. Ивановский, Г.Ф. Ионно-плазменная обработка материалов / Г.Ф. Ивановский, В.И. Петров. М.: Радио и Связь, 1986. - 232 с.

101. Winters, H.F. Surface processes in plasma assisted etching environments / H.F. Winters, J.W. Coburn, T.G. Chuang // J. Vac. Sci. Technol. B. 1983. - V. 1. - P. 469.

102. Graves, D.B. Plasma processing / D.B. Graves // IEEE Transaction on Plasma Science. 1994. - V. 22. - P. 31.

103. Prasad, V. Modelling and simulation of plasma enhanced processing for integrated circuits fabrication / V. Prasad, M.O. Bloomfield, D.F. Richards, H. Liang, T.S. Cale // Vacuum. 2002. -V. 65. - P. 443.

104. Paul, A.K. Plasma etch models based on different plasma chemistry for micro-electro-mechanical-systems application / A.K. Paul, A.K. Dimri, R.P. Bajpai // Vacuum. 2003. - V. 68. - P. 191-196.

105. Coburn, J.W. Plasma etching A discussion on mechanisms / J.W. Coburn, H.F. Winters // J. Vac. Sci. Technol. - 1979. - V. 10. - № 2. - P. 391.

106. Flamm, D.L. Basic chemistry and mechanisms of plasma etching / D.L. Flamm, V.M. Donnelly, D.E. Ibbotson // J. Vac. Sci. Technol. B. 1983. - V. 1. -P. 23.

107. Hahn, Y.B. Dry etching mechanism of copper and magnetic materials with UV illumination / Y.B. Hahn, S.J. Pearton, H. Cho, K.P. Lee // Materials Science and Engineering. B. 2001. - V. 79. - P. 20-26.

108. Chapman, B. Glow Discharge Processes: Sputtering and Plasma Etching / B. Chapman; John Wiley & Sons. New York, 1980. - P. 287.

109. Senga, T. Chemical dry etching mechanisms of GaAs surface by HCI and Cl2 / T. Senga, Y. Matsumi, M. Kawasaki // J. Vac. Sci. Technol. B. 1996. - V. 14. -P. 3230.

110. Jenichen, A. Etching of GaAs(100) surfaces by HCI: density functional calculations to the mechanisms / A. Jenichen, C. Engler II Surf. Sci. 2001. - V. 475. -P. 131.

111. Engelhardt, M. Patterning of aluminum nitride films with Si02 hard mask in an MERIE diode reactor / M. Engelhardt // Meeting Abstracts of 197th Meeting of the Electrochemical Society. Toronto, Canada, May 14-18, 2000. - P. 301.

112. Словецкий, Д.И. Гетерогенные реакции в неравновесной галогенсодер-жащей плазме. В кн. «Химия плазмы» / Д.И. Словецкий. М.: Энергоатомиз-дат, 1989. - Вып. 15. - С. 208.

113. Светцов, В.И. Об эффективности взаимодействия хлора с различными металлами / В.И. Светцов, Т.А. Чеснокова // ЖФХ. 1984. - Т. 58. - № 14. -С.2706-2709.

114. Максимов, А.И. Роль атомов при плазмохимическом травлении металлов и углеродсодержащих соединений / А.И. Максимов, В.И. Светцов // Изв. ВУЗов. Химия и хим. технология. 1983. - Т. 2.,-№ 5. - С. 571-575.

115. Светцов, В.И. Плазменное травление металлов в хлоре / В.И. Светцов, Т.А. Чеснокова // Тез. докл. Всесоюзн. конф. по плазменной технике. Казань, 1981.-С. 65-67.

116. Светцов, В.И. Исследование термически активированного взаимодействия хлора с некоторыми металлами при пониженных давлениях / В.И. Светцов, Т.А. Чеснокова // ЖФХ. 1984. - Т. 58. - № 7. - С. 1774-1777.

117. Светцов, В.И. Сухое травление меди / В.И. Светцов, Т.А. Чеснокова // Изв. ВУЗов. Химия и хим. технология. 1988. - Т. 31. - № 10. - С. 3.

118. Broszeit, Е. Plasma surface engineering / Е. Broszeit, W.D. Manz, H. Oech-sner, K.-T. Rie, G.K. Wolf, Verlag. Berlin, 1989. - 668 p.

119. Sugawara, M. Plasma etching. Fundamentals and applications / M. Sugawara; Oxford University Press Inc. New York, 1992. - 304 p.

120. Winters, H.F. Etch products from the reaction on Cl2 with Al(100) and Cu(100) and XeF2 with W(111) and Nb / H.F. Winters // J. Vac. Sci. Technol. B. -1985. -V. 3. — № l.-P. 9.

121. Park, S. Effect of inert ion bombardment on chemisorption and etching of aluminum films in Cl2, Br2, CC14 and CBr4. / S Park, L.C. Rathbun, T.N. Rhodin // J. Vac. Sci. Technol. A. 1985. - V. 3. - № 3.

122. Словецкий, Д.И. Школа по плазмохимии для молодых ученых России и стран СНГ «Механизмы плазмохимического травления материалов» / Д.И.

123. Словецкий; Институт Нефтехимического Синтеза им. А.В. Топчиева РАН — http://www.isuct.ru/konf/plasma/LECTIONS/Slov lect.html (26.05.08).

124. Tachi, Shinichi. Near-surface interactions and their etching-reaction model in metal plasma-assisted etching / Shinichi Tachi, Masaru Izawa, Kazunori Tsujimoto et al. //. J. Vac. Sci. Technol. A. 1998. -V. 16. - № 1.

125. Энциклопедия низкотемпературной плазмы; под ред. В.Е. Фортова. Вводный том III. -М.: «Наука», 2000. 222 с.

126. Lochte-Holtgreven, W. Plasma Diagnostics / W. Lochte-Holtgreven; AIP Press. New York, 1995. - 928 p.

127. Парфенов, О.Д. Технология микросхем / О.Д. Парфенов. М.: Высшая школа, 1986.-320 с.

128. Ни, С.К. Copper interconnection integration and reliability / C.K. Ни, В. Luther, F.B. Kaufman, J. Hummel, C. Uzoh,. D.J. Pearson // Thin Solid Films.1995.-V. 262.-P. 84.

129. Winters, H.F. The etching of Cu(100) with Cl2 / H.F. Winters // J. Vac. Sci. Technol. A. 1985. - V. 3. - P. 786.

130. Hampden-Smith, M.J. Copper Etching: New Chemical Approaches / M.J. Hampden-Smith, T.T. Kodas // Materials Research Society (MRS). Bulletin,1996.-№6.-P. 39.

131. Miyazaki, H. Copper dry etching with precise wafer-temperature control using Cl2 gas as a single reactant / H. Miyazaki, K. Takeda, N. Sakuma, S. Kondo, Y. Homma, K. Hinode // J. Vac. Sci. Technol. B. 1997. - V. 15. - P. 237.

132. Bailer, T.S. The role of chlorinated surface films in eximer laser etching of Си at low Cl2 pressures / T.S. Bailer, G.N.A. Van Veen, J. Dieleman // J. Vac. Sci. Technol. A. 1988. -V. 6. - P. 1409.

133. Tang, H. Laser-induces and room temperature etching of copper films by chlorine with analysis by Raman spectroscopy / H. Tang, I.P. Herman // J. Vac. Sci. Technol. A. -1990.- V. 8.-P. 1608.

134. Ritsko, J.J. Laser-assisted chemical etching of copper / J.J. Ritsko, F. Ho, J. Hurst // Appl. Phys. Letters. 1984. - V. 53. - № 1. - P. 78.132

135. Farkas, J. Low-temperature copper etching via reactions with Cl2 and Pet3 under ultrahigh vacuum conditions / J. Farkas, K.-M. Chi, M.J. Hampden-Smith, T.T. Kodas // J. Appl. Phys. 1993. - V. 73. - P. 1455.

136. Jain, A. Thermal dry etching of copper using hydrogen peroxide and hexafluoroacetilacetone / A. Jain, T.T. Kodas, M.J. Hampden-Smith // Thin Solid Films. 1995. -V. 269. - P. 51.

137. Ефремов, A.M. Суммарные вероятности взаимодействия хлора с медью в низкотемпературной плазме / A.M. Ефремов, В.И. Светцов, H.JI. Овчинников // Изв. ВУЗов. Химия и хим. технология. 1995. — Т. 38. - № 1-2. - С. 45.

138. Ефремов, A.M. Закономерности травления меди в плазме смеси хлора с аргоном / A.M. Ефремов, В.И. Светцов // Химия высоких энергий. 1995. -Т. 29.-№4.-С. 330.

139. Ефремов, A.M. Травление меди в хлоре / A.M. Ефремов, В.И. Светцов // Микроэлектроника. 2002. - Т. 31.-№3.-С. 211-226.

140. Светцов, В.И. Катодное распыление меди в тлеющем разряде в хлоре / В.И. Светцов, А.Н. Тростин, Т.А. Чеснокова // ЭОМ. -1981. № 1. - С. 56.

141. Куприяновская, А.П. Закономерности образования активного -хлора и его взаимодействия со стеклом и некоторыми металлами: дис. . канд. химических наук / Куприяновская Анна Павловна. М., 1985. - 233 с.

142. Корякин, Ю.В. Чистые химические вещества / Ю.В. Корякин, И.И. Ангелов. М.: Химия, 1974. - 408 с.

143. Иванов, Ю.А. Методы контактной диагностики в неравновесной плаз-мохимии / Ю.А. Иванов, Ю.А. Лебедев, JI.C. Полак. М.: Наука, 1981. - 142 с.

144. Максимов, А.И. . Измерение температуры газа в тлеющем разряде термопарным методом / А.И. Максимов, А.Ф. Сергиенко, Д.И. Словецкий // Физика плазмы. 1978. - Т. 4. - № 2. - С. 347-351.

145. Балашов, Д.И. Физико-химические процессы образования активных частиц и их взаимодействие с медью в плазме хлороводорода: дис. . канд. физ.мат. наук : 02.00.04 : защищена 15.12.03 : утв. 15.03.04 / Балашов Дмитрий Игоревич. -М., 2003. 135 с.

146. Рохлин, Г.Н. Газоразрядные источники света / Г.Н. Рохлин. M.-JL: Энергия. - 560 с.

147. Ефремов, A.M. Математическое моделирование разряда в хлороводоро-де / A.M. Ефремов, Д.И. Балашов, В.И. Светцов // Изв. ВУЗов. Химия и хим. технология. 2003. - Т. 46. - С. 118-122.

148. Бабичев, А.П. Физические величины: справочное издание. / А.П. Бабичев, Н.А. Бабушкина, A.M. Братковский; под ред. И.С. Григорьева, Е.З. Мей-лихова. -М.: Энергоатомиздат, 1991. 1232 с. - ISBN 5-283-04013-5.

149. Таблицы физических величин. Справочник. / под ред. И.К. Кикоина. — М.: Атомиздат, 1976. 1008 с.

150. Efremov, A.M. A comparative study of plasma parameters and gas phase compositions in Cl2 and HCI direct current glow discharges / A.M. Efremov, Y.I. Svettsov, D.V. Sitanov, D.I. Balashov // Thin Solid Films. 2008. - V. 516. - P. 3020.

151. Efremov, A.M. Inductively coupled СЬ/Аг plasma: Experimental investigation and modeling / A.M. Efremov, D.P. Kim, C.I. Kim // J. Vac. Sci. Technol. A. -2003.-V. 21.-P. 1568.

152. Morgan, W.L. A critical evaluation of low energy electron impact cross sections for plasma processing modeling. I: Cl2, F2 and HCI / W.L. Morgan // Plasma Chemistry and Plasma Processing. 1992. V. 12. - P. 449.

153. Куприяновская, А.П. Компиляция данных по сечениям элементарных процессов для расчетов коэффициентов скоростей процессов в неравновесных системах / А.П. Куприяновская, В.В. Рыбкин, Ю.А. Соколова, А.Н. Тростин-Деп. ВИНИТИ, 1990, № 921-В90. с.2-60.134

154. Gorse, С. Non-equilibrium dissociation of HCI and H2 molecules under electrical discharges: The role of dissociative attachment / C. Gorse, M. Capitelly // J. Chem. Phys.- 1986. V. 102. № 1-10.-P. 1.

155. Gorse, C. Non-equilibrium dissociation of diatomic species of laser interest: HCI / C. Gorse, M. Dilonardo, M. Capitelly // 4th Int. Symp. Plasma Chem. 1979. -V.2.-P. 454.

156. Tawara, H. / H. Tawara, Y. Itikawa, H. Nishimura, M. Yoshino // J. Phys. Chem. Ref. Data. 1990. - V. 19. - P. 617.

157. Gallaher, I.W. An annotated compilation and appaicel of electron swarm data in electronegative gases / I.W. Gallaher, E.C. Beaty, J. Dutton // J. Phys. Chem. Res. Data. 1983. - V. 2. - P. 108.

158. Brown, S.C. Basic Data of Plasma Physics / S.C. Brown; MIT Press. Cambridge, 1967.

159. Ullaland, S.J. Effect of chamber wall conditions on CI and Cl2 concentrations in an inductively coupled plasma reactor / S.J. Ullaland, A.R. Godfrey, E. Edel-berg, L. Braly, V. Vahedi, E. Aydil // J. Vac. Sci. Technol. A. 2002. - V. 20. - P. 43.

160. Ефремов, A.M. Плазмохимическое травление арсенида галлия в смесях хлор-водород / A.M. Ефремов, А.В. Антонов, В.И. Светцов, H.JI. Овчинников // Физика и химия обработки материалов. 1999. - № 4. - С. 31-34.

161. Ефремов, A.M. Травление арсенида галлия в плазме смеси С12/Н2 / A.M. Ефремов, А.В. Антонов, В.И. Светцов // Микроэлектроника. 2001. - Т. 30. -№ 1.-С. 3-9.

162. Clyne, М.А.А. Recombination of ground state halogen atoms. Part 2. Kinetics of overall recombination of chlorine atoms / M.A.A Clyne, D.H. Stedmane // Trans. Faraday Sos. 1988. - V. 64. - № 550. - Part 10. - P. 2968-2975.

163. Malyshev, M.V. Diagnostics of inductively coupled chlorine plasmas: Measurement of Cl2+ and Cl+ densities / M.V. Malyshev, N.C.M. Fuller, K.H.A. Bogart, V.M. Donnelly // J. Appl. Phys. 2000. - V. 88. - P. 2246.

164. Bossi, P.S. Kinetics of solid state reaction between copper and bromine vapors / P.S. Bossi, I.B. Sharma, N.K. Sharma // Indian J. Chem. A. 1976. -V. 14. -№ 9. — P. 692-693.

165. Choi, Kang-Sik. Low-temperature plasma etching of copper films using ultraviolet irradiation / Kang-Sik Choi, Chul-Hi Han // Jpn. J. Appl. Phys. 1998. - V. 37. -№ 11.-P. 5945.

166. Roosmalen, A.J. Dry etching for VLSI / A.J. Roosmalen, J.A.G. Baggerman, S.J.H. Brader; Plenum Press. New-York, 1991. - P. 450.

167. Keaton, A. Landauer. Temperature and flow effects in aluminum etching using bromine-containing plasmas / A. Landauer Keaton, D.W. Hess. // J. Vac. Sci. Technol. В. 1988.-V. 6.-№ 1.

168. Словецкий, Д.И. Механизмы плазмохимического травления материалов. Энциклопедия низкотемпературной плазмы / Д.И. Словецкий; под редакцией В.Е. Фортова. — М.: Майк «Наука/интерпериодика», 2000. T.III. — 345-374 с.