Etude d'une décharge inductive de CF4
Institution:
Paris 11Disciplines:
Directors:
Abstract EN:
This work presents the study of an RF inductive discharge in pure CF4. The overall aim was the investigation of CFx free radicals which are responsible for polymer films deposition. Polymerization is a key parameter in the selective etching of SiO2 layers over underlying Si or Si3N4. Two aspects of the inductive discharge and their effects on the CF and CF2 radical dynamics were investigated. These were the gas heating and the instability which occurs during the E-H transition (between the capacitive and the inductive mode of the discharge). Laser Induced Fluorescence (LIF) was the main diagnostic of the discharge. The instability was characterized for various discharge parameters. Time variation of radical densities during the E-H oscillations was measured. The CF and CF2 dynamics are significant and were included into a global model. Significant gas temperature gradients have been measured in the discharge. The main heating mechanism was found to be the excitation of the vibrational levels of CF4 by electronic collisions and then, the relaxation by v-T transfer. The effects of gas heating on the CF and CF2 transport and kinetics were studied. The thermo-diffusion effect has been taken into account in the investigation of the production and loss mechanisms of these radicals. The production and loss rates and their spatial dependence have been determined in the steady state and in the after-glow. In addition, we showed the effect of spatial neutral temperature variations on the radical density measurements using the LIF technique.
Abstract FR:
Ce travail porte sur l'étude d'une décharge RF inductive de CF4. L'objectif était de comprendre les mécanismes de création et de perte des radicaux CFx qui jouent un rôle important dans la formation de dépôts sélectifs (préférentiellement sur Si ou Si3N4) de films polymères carbonofluorés (C:F) qui contribuent à la sélectivité mais aussi, à l'anisotropie de la gravure de couches de SiO2 avec arrêt sur des couches de Si ou de Si3N4. Au cours de ce travail, nous avons étudié deux phénomènes propres aux décharges inductives et leurs effets sur la dynamique des radicaux CF et CF2. Ces phénomènes sont le chauffage du gaz et l'apparition d'instabilités lors de la transition E-H (entre les modes capacitif et inductif de la décharge). Pour cela, nous avons utilisé la technique de Fluorescence Induite par Laser (FIL) comme diagnostic principal. Nous avons dans un premier temps caractérisé les instabilités en fonction des paramètres de la décharge. Nous avons ensuite mesuré par FIL, les variations des densités de CF et CF2 pendant les oscillations E-H et nous avons constaté que la cinétique de ces derniers est importante et ne peut être négligée dans les modèles décrivant ces instabilités. Nous avons mesuré par FIL de forts gradients de température du gaz dans notre décharge. Le mécanisme principal de chauffage du gaz est le pompage des niveaux vibrationels de CF4 par collisions électroniques, puis relaxation par transferts v-T. Enfin, nous avons étudié l'influence du chauffage du gaz sur le transport et la cinétique des radicaux CF et CF2. En tenant compte de l'effet de la thermo-diffusion, nous avons pu identifier les régions et les taux de création et de perte de ces radicaux dans l'état stationnaire et dans la post-décharge, à partir des profils de leurs fractions molaires (obtenus à partir des profils de densité mesurés par FIL). Nous avons également mis en évidence l'effet de la variation de la température sur les mesures de densité par FIL.