ISBN 5-9616-0155-2
Рассмотрены процессы образования активных частиц в плазме и
их взаимодействия с поверхностью твердого тела, а так же
технологические применения неравновесной плазмы для травления и
модификации полимерных и неорганических материалов. <...> Пособие
предназначено для студентов специальности «Химическая технология
монокристаллов, материалов и изделий электронной техники» и может
быть полезно для студентов и аспирантов, специализирующихся по
технологии микроэлектроники и в смежных областях. <...> В нем рассмотрены
процессы образования активных частиц в плазме и их взаимодействия с
поверхностью твердого тела, а так же технологические применения
неравновесной плазмы для травления и модификации полимерных и
неорганических материалов и некоторые методы контроля
технологических процессов. <...> К
настоящему времени разработаны и внедрены в производство изделий
электронной техники целый ряд технологических процессов с использованием низкотемпературной плазмы - это обработка и удаление органических резистов, плазменное травление, плазменное получение
различных пленок и слоев. <...> Сравнение плазменных технологических
процессов с жидкостными позволяет выделить следующие их преимущества:
4
• увеличение разрешающей способности с уменьшением размеров
элементов ИМС;
• обеспечение высокой селективности и анизотропии процессов;
• более высокий уровень безопасности работы и экологической чистоты производства;
• возможность непрерывного контроля хода и окончания процесса;
• возможность создания автоматизированных технологических циклов, не требующих участия оператора. <...> Место
плазменных процессов в технологии
микроэлектроники
Плазма - состояние вещества, характеризующееся высокой степенью ионизации и равенством концентраций положительных и отрицательных зарядов (квазинейтральностью). <...> Плазма в общем случае состоит из электронов, ионов и нейтральных частиц - атомов и/или молекул (радикалов <...>
Вакуумно-плазменные_процессы_и_технологии.pdf
Федеральное агентство по образованию Российской Федерации
Государственное образовательное учреждение
высшего профессионального образования
Ивановский государственный химико-технологический университет
А.М. Ефремов, В.И. Светцов, В.В. Рыбкин
ВАКУУМНО-ПЛАЗМЕННЫЕ ПРОЦЕССЫ И
ТЕХНОЛОГИИ
Учебное пособие
Допущено учебно-методическим объединением по образованию в
области химической технологии и биотехнологии в качестве учебного
пособия для студентов высших учебных заведений, обучающихся по
специальности «Химическая технология монокристаллов, материалов и
изделий электронной техники»
Иваново 2006
Стр.1
УДК
Вакуумно-плазменные процессы и технологии: Учеб. пособие/А.М.
Ефремов, В.И. Светцов, В.В. Рыбкин; ГОУВПО Иван. гос. хим.-технол.
ун-т. Иваново, 2006. 260 с. ISBN 5-9616-0155-2
Рассмотрены процессы образования активных частиц в плазме и
их взаимодействия с поверхностью твердого тела, а так же
технологические применения неравновесной плазмы для травления и
модификации полимерных и неорганических материалов. Пособие
предназначено для студентов специальности «Химическая технология
монокристаллов, материалов и изделий электронной техники» и может
быть полезно для студентов и аспирантов, специализирующихся по
технологии микроэлектроники и в смежных областях.
Печатается по решению редакционно-издательского совета ГОУВПО
Ивановского государственного химико-технологического университета
Рецензенты:
Д.х.н., профессор Гиричев Георгий Васильевич
Д.т.н., профессор Семенов Владимир Константинович
Редактор В.Л. Родичева
© ГОУВПО Ивановский
государственный
химико-технологический
университет,
2006
Подписано в печать 28.03.2006. Формат 60х84 1/16. Бумага писчая. Усл.
печ. л. 15,11. Уч.-изд. л. 16,77
Тираж 150 экз. Заказ
ГОУВПО Ивановский государственный химико-технологический
университет
Отпечатано на полиграфическом оборудовании кафедры экономики и
финансов ГОУВПО «ИГХТУ»
153000, г. Иваново, пр. Ф. Энгельса, 7
Стр.2
СОДЕРЖАНИЕ
Предисловие
Введение
Глава 1. Физические и химические свойства плазмы
1.1. Плазма: основные понятия и свойства. Место плазменных процессов
в технологии микроэлектроники
1.2. Физические свойства плазмы: квазинейтральность, дебаевский радиус,
плазменная частота
1.3. Процессы под действием электронного удара. Энергетическое распределение
электронов
1.4. Уравнение непрерывности. Кинетика и концентрации активных частиц
в плазме
1.5. Дрейфовое движение электронов и ионов в плазме
1.6. Диффузия заряженных частиц. Плавающий потенциал
1.7. Пространственные распределения концентраций частиц в плазме.
Баланс вкладываемой мощности и параметры плазмы
1.9. Заключение
1.9. Контрольные вопросы
Глава 2. Основные виды электрического разряда в газе и их применение
в технологии
2.1. Несамостоятельный газовый разряд. Условия развития самостоятельного
разряда
2.2. Тлеющий разряд постоянного тока. Особенности катодных областей
тлеющего разряда
2.3. Периодические разряды. Плазма ВЧ и СВЧ разрядов
2.4. Плазма электрон-циклотронного резонанса (ЭЦР – плазма)
2.5. Дуговой разряд
2.6. Искровой разряд
2.7. Коронный разряд
2.8. Заключение
2.9. Контрольные вопросы
Глава 3. Физико-химические основы процессов взаимодействия активных
частиц плазмы с поверхностью
3.1. Классификация процессов взаимодействия активных частиц плазмы
с поверхностью
3.2. Физика процессов распыления материалов при ионной бомбардировке
3.3.
Гетерогенные химические реакции в условиях ННГП:
основные понятия и подходы к анализу
3.4. Кинетика взаимодействия ХАЧ с поверхностью
3.5. Взаимосвязь объемных параметров плазмы и кинетики процессов
на поверхности
3.6. Закономерности и особенности взаимодействия плазмы галогенсодержащих
газов с металлами и полупроводниками
259
3
4
6
6
9
12
20
35
37
47
63
64
65
66
73
80
93
99
102
104
105
106
108
108
110
114
119
127
135
Стр.259
3.7. Заключение
3.8. Контрольные вопросы
Глава 4. Процессы и технологии плазменной обработки неорганических
материалов
4.1. Место и роль плазмохимических и ионно-плазменных процессов
в технологии производства интегральных микросхем
4.2. Технологические требования и параметры, характеризующие
процесс травления
4.3. Рабочие газы для плазменного травления
4.4. Плазменное травление (ПТ)
4.5. Радикальное травление (РТ)
4.6. Ионно-плазменное травление (ИПТ)
4.7. Реактивное ионно-плазменное травление (РИПТ)
4.8. Ионно-лучевое травление (ИЛТ)
4.9. Реактивное ионно-лучевое травление (РИЛТ)
4.10. Радиационно-стимулированное травление (РСТ)
4.11. Заключение
4.12. Контрольные вопросы
Глава 5. Плазменная обработка полимерных материалов
5.1. Применение полимеров в технологии микроэлектроники и требования
к ним
5.2. Зависимости скоростей травления от параметров плазмы и типа
полимера
146
147
148
148
150
151
154
164
171
178
186
195
200
209
210
215
216
222
5.3. Плазменная модификация поверхности полимерных материалов 227
5.4. Прикладные аспекты плазменной обработки полиэтилена (ПЭ),
полипропилена (ПП) и материалов на их основе
5.5. Заключение
5.6. Контрольные вопросы
Глава 6. Методы контроля параметров плазмы, плазмохимических
и ионно-плазменных процессов
6.1. Общие положения
6.2. Метод зондов Лангмюра
6.3. Масс-спектрометрия
6.4. Оптико-спектральные методы
6.4.1. Абсорбционная спектроскопия
6.4.2. Эмиссионная спектроскопия
6.7. Контрольные вопросы
Список литературы
Содержание
260
229
234
235
236
236
238
242
245
246
249
6.5. Контроль по изменению электрофизических параметров плазмы 255
6.6. Заключение
257
257
258
259
Стр.260