On the influence of various oxygen-containing gases on composition of trifluoromethane plasma

Cover Page

Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription Access

Abstract

The model-based study of plasma composition in respect to neutral species in CHF 3 + O 2 , CHF 3 + СO и CHF 3 + СO 2 mixtures under the condition of inductive 13.56 MHz discharge at constant gas pressure (6 mTorr) and input power (700 W) was carried out. It was found that effects produced by additions of CO and CO 2 are sufficiently different compared with a “classical” case of CHF 3 + O 2 plasma, where an increase of plasma chemical activity as well as a rapid decrease in polymerization ability take place. The reasonability of obtained data was confirmed by the satisfactory agreement between model-predicted densities of fluorine atoms and their counterparts measured by optical emission actinometry.

About the authors

A. M. Efremov

Molecular Electronics Research Institute; Scientific Research Institute for System Analysis of the National Research Centre “Kurchatov Institute”

Email: amefremov@mail.ru
Zelenorgad, Moscow, Russia; Moscow, Russia

E. E. Koryakova

Molecular Electronics Research Institute

Zelenorgad, Moscow, Russia

V. B. Betelin

Scientific Research Institute for System Analysis of the National Research Centre “Kurchatov Institute”

Moscow, Russia

K. H. Kwon

Korea University

Chochiwon, Korea

References

  1. Wolf S., Tauber R.N. Silicon Processing for the VLSI Era. Volume 1. Process Technology. Lattice Press, New York, 2000. 890 p. ISBN 0961672161, 9780961672164
  2. Rooth J.R. Industrial Plasma Engineering. IOP Publishing LTD. Philadelphia. 2001. 658 p. ISBN 750308257
  3. Valeev A.S., Krasnikov G.Y. Manufacturing technology of intra- and interchip interconnects for modern ULSIs: Review and concepts of development // Russian Microelectronics. 2015. Vol. 44. No. 3. P. 180–201. https://doi.org/10.1134/S1063739715030087
  4. Lieberman M.A., Lichtenberg A.J. Principles of plasma discharges and materials processing. John Wiley & Sons Inc., New York, 2005. 757 p. ISBN 0-471-72001-1
  5. Roosmalen A.J., Baggerman J.A.G., Brader S. J.H. Dry etching for VLSI. Springer, New-York, 2013. 237 p. ISBN 1489925686, 9781489925688
  6. Coburn J.W., Kay E. Some chemical aspects of the fluorocarbon plasma etching of silicon and its compounds // IBM Journal of Research and Development. 1979. Vol. 23. No. 1. P. 33–41. https://doi.org/10.1147/rd.231.0033
  7. Proshina O., Rakhimova T.V., Zotovich A., Lopaev D.V., Zyryanov S.M., Rakhimov A.T. Multifold study of volume plasma chemistry in Ar/CF 4 and Ar/CHF 3 CCP discharges // Plasma Sources Sci. Technol. 2017. Vol. 26. P. 075005. https://doi.org/10.1088/1361-6595/aa72c9
  8. Efremov A.M., Murin D. BKwon., K.-H. Features of the Kinetics of Bulk and Heterogeneous Processes in CHF 3 + Ar and C 4 F 8 + Ar Plasma Mixtures // Russian Microelectronics. 2019. Vol. 48. No. 2. P. 119–127. https://doi.org/10.1134/S1063739719020070
  9. Efremov A.M., Murin D.B., Kwon K.-H. Concerning the Effect of Type of Fluorocarbon Gas on the Output Characteristics of the Reactive-Ion Etching Process // Russian Microelectronics. 2020. Vol. 49. No. 3. P. 157 –165. https://doi.org/10.1134/S1063739720020031
  10. Efremov A., Lee B.J., Kwon K.-H. On relationships between gas-phase chemistry and reactive-ion etching kinetics for silicon-based thin films (SiC, SiO 2 and Si x N y ) in multi-component fluorocarbon gas mixtures // Materials. 2021. Vol. 14. P. 1432(1–27). https://doi.org/10.3390/ma14061432
  11. Baek S.Y., Efremov A., Bobylev A., Choi GKwon., K.-H. On relationships between plasma chemistry and surface reaction kinetics providing the etching of silicon in CF 4 , CHF 3 , and C 4 F 8 gases mixed with oxygen // Materials. 2023. Vol. 16. P. 5043(1–18). https://doi.org/10.3390/ma16145043
  12. Efremov A.M., Bashmakova D.E., Kwon K.-H. Features of plasma composition and fluorine atom kinetics in CHF 3 + O 2 gas mixture // [ Izv. Vyssh. Uchebn. Zaved. Khim. Khim. Tekhnol. ] ChemChemTech. 2023. Vol. 66. No. 1. P. 48–55. https://doi.org/10.6060/ivkkt.20236601.6667
  13. Shun’ko E.V . Langmuir probe in theory and practice. Universal Publishers. Boca Raton. 2008. 245 p. ISBN 978-1-59942-935-9
  14. Engeln R., Klarenaar B., Guaitella O. Foundations of optical diagnostics in low-temperature plasmas // Plasma Sources Sci. Technol. 2020. Vol. 29. P. 063001(1–14). https://doi.org/10.1088/1361-6595/ab6880
  15. Lopaev D.V., Volynets A.V., Zyryanov S.M., Zoto- vich A.I., Rakhimov A.T. Actinometry of O, N and F atoms // J. Phys. D: Appl. Phys. 2017. V. 50. P. 075202(1–17). https://doi.org/10.1088/1361-6463/50/7/075202
  16. Ho P., Johannes J.E., Buss R.J. Modeling the plasma chemistry of C 2 F 6 and CHF 3 etching of silicon dioxide, with comparisons to etch rate and diagnostic data // J. Vac. Sci. Technol. A. 2001. Vol. 19. P. 2344–2367. https://doi.org/10.1116/1.1387048
  17. Hsu C.C., Nierode M.A., Coburn J.W., Graves D.B. Comparison of model and experiment for Ar, Ar/O 2 and Ar/O 2 /Cl 2 inductively coupled plasmas // J. Phys. D Appl. Phys. 2006. Vol. 39. No. 15. P. 3272–3284. https://doi.org/10.1088/0022-3727/39/15/009
  18. Raju G.G. Gaseous electronics. Tables, Atoms and Molecules. CRC Press, Boca Raton. 2012. 790 p. ISBN 13: 978-1-4398-4895-1
  19. Christophorou L.G., Olthoff J.K. Fundamental electron interactions with plasma processing gases. Springer Science+Business Media LLC, New York. 2004. 776 p. ISBN 978-1-4613-4741-5
  20. Ling L., Hua X., X. Li, Oehrlein G.S., Celii F.G., Kirmse K.H.R., Jiang P., Wang Y., Anderson H.M. Study of C 4 F 8 /CO and C 4 F 8 /Ar/CO plasmas for highly selective etching of organosilicate glass over Si 3 N 4 and SiC // J. Vac. Sci. Technol. A 2004. Vol. 22. No. 2. P. 236–244. https://doi.org/10.1116/1.1638780

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download

Copyright (c) 2025 Russian Academy of Sciences

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».