1. Изобразите зависимость скорости травления от давления. Объясните ее.

Установлено, что для каждого газа имеется такое давление p_max, при котором скорость травления материала максимальна и не зависит от его природы.

Допуская энергетическое распределение электронов близким к максвелловскому и учитывая, что число возбуждений в плазме про­порционально числу быстрых электронов n_e^', можно описать приве­денную зависимость уравнением:

Сни­жение скорости травления на этом участке графика объясняется уменьшением общей концентрации молекул и электронов с понижением давления. При дальнейшем повышении давления за пределы Р_mах ско­рость травления падает, так как → 0, что обусловлено снижением электронной температуры.

Электронная температура снижается с рос­том р, так как уменьшается средняя длина свободного пробега элек­тронов λ_е. В результате электроны при многократных столкновени­ях не успевают накопить большую энергию и средняя электронная энергия падает с повышением давления.

2. Изобразите зависимость скорости травления от расхода газа. Объясните ее.

Контроль протока газа су­щественен при исследовании химических реакций, так как позволяет получить кинетические кривые, характеризующие зависимость концентраций компонентов плазмы от времени начала химической реакции (входа исследуемого газа в плазму) или конца воздействия разряда (после выхода газа из его зоны). При попадании молекул газа в плазму в момент времени t = 0 диссоциация начинается не сразу, а лишь спустя некоторое время, необходимое для возбуждения молекул. Коэффициент скорости диссоциации монотонно увеличивается до тех пор, пока не достигнет квазистационарной величины, соответствующей функции распределения молекул по уровням внутреннего возбуждения. После достижения квазистационарных значений может наблюдаться медленный спад коэффициента скорости, что объясняется уменьшением концентрации молекул вследствие диссоциации при увеличении времени контакта молекул с плазмой. Время пребывания газа в плазме может быть оценено по формуле:

3. Изобразите зависимость скорости травления от вч-мощности. Объясните ее.

Мощность разряда - основной энергетический фактор, определяющий электрическую активацию процессов в плазме, и поэтому кине­тические характеристики процессов ПТ должны быть функциями мощ­ности. На рисунке показана типичная зависимость скорости трав­ления различных материалов в плазме CF₄ от изменения подводи­мой мощности в ВЧ диодных системах.

Отметим, что в диапазоне средних частот удельную мощность часто выражают в ваттах на единицу площади электрода. Это связано с тем, что рассеивание мощности, вкладываемой в разряд, при пониженном давлении доминирует в приэлектродных обо­лочках, так как на них падает гораздо большее напряжение, чем в положительном столбе.

(3.12)'

Так как в слабо ионизованной плазме температура и дрейфо­вая скорость электронов прак­тически не зависят от разрядного тока, то из формулы (3.12)' получаем Р~~n_e.

Влияние мощности ВЧ-разряда на ФРЭЭ для ряда газов прояв­ляется по-разному. С ростом мощности разряда при неизменных давлении и расходах компонентов в плазме СF₄ наблюдается увеличение быстрых электронов n_e^', пропорциональ­ное мощности. Линейность зависимости n_e^' от мощности свидетельствует о слабом измене­нии ФРЭЭ.

В СВЧ-разряде мощность, рассеиваемая в единице объема, вы­ражается формулой:

Таким образом, мощность разряда является основным энергети­ческим параметром, который активно влияет на условия в плазме. С изменением мощности меняются не только физические характерис­тики, но и может меняться химический состав плазмы, что сказыва­ется как на абсолютных, так и на относительных скоростях травле­ния материалов.