ИСТИНА

Проект направлен на решение фундаментальных проблем физики реакционной низкотемпературной плазмы, связанной с экспериментально-теоретическим исследованием механизмов образования дефектов при взаимодействии плазмы с новыми материалами электроники (диэлектрическими нанопористыми пленками с ультра низкой диэлектрической константой <2.2, ULK пленки), на исследование режимов возбуждения двухчастотных плазменных реакторов, позволяющих реализовать бездефектное плазменное травление ULK пленок. Данный проект направлен на получение фундаментальных знаний о механизмах элементарных процессов при взаимодействии плазмы с ULK пленками в условиях, характерных для анизотропного травления и на поиск режимов возбуждения двухчастотных плазменных реакторов в плазме фторуглеводородов Ar/He/CHF3/CF4 для бездефектного анизотропного травления. В рамках проекта предполагается провести целенаправленное исследование как раздельного воздействия на ULK пленки радикалов (H, F, CF2), метастабильных атомов (Ar*, He*) и ионов разных энергий, эмитированных плазмой, а также и их возможный синергетический эффект в модификации пленок. Для этого будет изучен целый спектр подобных материалов, начиная с материалов с низкой пористостью < 30 % и размером пор (k~2.3-2.5) и заканчивая новым поколением ULK нанопористых материалов, обладающих очень высокой пористостью > 40 % и большими порами (k~1.8-2.2). На основе полученных данных по элементарным процессам будет проведено исследование оптимальных режимов возбуждения ДЧ высокочастотной плазмы с независимым управлением плотности и энергии ионов. В проекте будет проведено исследование процессов в ДЧ емкостном (ДЧ ВЧЕ) и ДЧ индукционном (ДЧ ВЧИ) разрядах. Будет проведено исследование механизмов диссоциации и ионизации, пространственных распределений потоков атомов и радикалов, спектров и потоков ионов и ВУФ фотонов (а также их природа) в ДЧ фторуглеводородной плазме в зависимости от условий (мощность на каждой из частот, давление, состав смеси) с целью определения возможных оптимальных условий плазменной обработки пленок. Будет проведено изучение механизма образования фторуглеродной пленки на поверхности ULK материалов с целью исследования возможности «запечатывания» пор. Полученные экспериментальные данные будут проанализированы на основе численных моделей. Для описания процессов в плазме будут разработаны самосогласованные модели разрядов в исследуемых смесях с кинетическим описанием всех частиц плазмы (электронов, положительных и отрицательных ионов и нейтральных компонент) на основе метода частиц в ячейке с Монте Карло столкновениями (МЧЕ МКС). Модели в объеме плазмы будут дополнены кинетическими моделями на поверхности ULK пленок и моделью случайных блужданий частиц в пористой структуре. В итоге, будут разработаны мульти-масштабные численные модели, позволяющие оптимизировать взаимодействие плазмы с поверхностью. Результаты проекта будут заключаться в установлении элементарных процессов, приводящих к образованию дефектов в ULK пленке, выявлении структуры плазмы для бездефектного травления и в создании многомасштабных самосогласованных моделей для исследования процессов в ULK материале и в плазме низкого давления, возбуждаемой ДЧ разрядом.

Проведены экспериментально - теоретические исследования влияния эффектов ВУФ излучения и потоков атомарного фтора из плазмы в условиях, характерных для анизотропного травления, на механизм деградации современных пористых диэлектрических материалов электроники с ультранизкой константой диэлектрической проницаемости (ULK). Впервые показано, что процесс фотопоглощения излучения в ULK пленках определяется механизмом возбуждения электронных уровней поглощающего комплекса OxSiCyH3y и его распадом с отрывом метильных СН3 групп, что и приводит к деградации материала. Впервые для диапазона длин волн излучения от экстремального УФ (ЭУФ) до ВУФ диапазона получены значения фундаментальных параметров – сечений фотопоглощения и квантового выхода фотодисоциации S-CH3 для всех ULK материалов, использующихся в электронике. Впервые предложен кинетический механизм взаимодействия атомов фтора с ULK материалами и получены данные по вероятностям реакции и рекомбинации атомов фтора с исследуемыми материалами. Впервые получено, что при взаимодействии атомов фтора и нанопориcтых ULK материалов происходит образование СHxFy пленки на поверхности нанопор даже в условиях, когда в плазме отсутствуют фторуглеродные радикалы. Впервые получены активационные энергии процессов деградации и травления ULK материалов атомами F. Проведено исследование эффекта одновременного воздействия ВУФ фотонов и атомов фтора на деградацию и травление ULK пленок. Впервые выявлены основные особенности и отличия емкостной вч плазмы в смесях Ar/CF4 и Ar/CF3I, используемых для травления ULK материалов. Определены потоки ионов и радикалов в зависимости от состава и давления смеси. Впервые определена концентрация радикалов CF2 в плазме CF3I. Возбуждение этих радикалов ответственно за эмиссию излучения в плазме в диапазоне (130-140 нм), где радиационное повреждение материалов наиболее глубокое. Измерены изменения значения константы диэлектрической проницаемости при травлении ULK материалов в Ar/ СF4 и в Ar/ CF3I плазме. Проанализированы причины деградации материалов в исследуемых смесях.