文章图片
我们华林科纳讨论了一些重要的等离子体蚀刻和沉积问题（从有机硅化合物）的问题 ， 特别注意表面条件 ， 以及一些原位表面诊断的例子 。 由于等离子体介质与精密的表面分析装置不兼容 ， 讲了两种原位表面调查的技术解决方案：a)样品在等离子体反应器中处理 ， 并在表面分析装置(XPS、螺旋钻等)的真空下转移（为了避免空气暴露中的表面修饰和污染）；b)实验是在超高真空条件下的精密等离子体设备中进行的 ， 它用离子、自由基和分子束模拟等离子体 ， 但与表面分析设备兼容 。 这两种方法都是有效的 ， 并且各有优缺点 。
在图1 通过高真空转移臂(10-1托)连接到表面诊断设备(即x射线光电子能谱系统(XPS))的等离子体反应器的典型例子 ， 该系统允许分析样本污染 ， 为了去除表面污染物层 ， 需要进行强离子轰击和/或适当的化学反应(例如 ， 在饲料中添加CC14或BCI3) ， 当诱导时间结束后 ， 在氯中可以通过氯分子和/或原子的反应在实验条件下进行蚀刻 ， 真正的化学蚀刻速率 ， 没有由污染物引起的扭曲 ， 可以通过推断图2的曲线在零时间得到 。
通常需要称为抑制剂或侧壁封闭剂的污染膜的存在来促进定向蚀刻 ， 如在碳氟化合物混合物中钨干法蚀刻的情况 ， 已经表明 ， 在受离子轰击影响的表面上 ， 甚至在高氢浓度下也发生蚀刻过程 ， 这是已知的适合沉积而不适合蚀刻的条件 ， 事实上 ， 这些表面没有被氟聚合物完全覆盖 ， 裸露的钨可以与氟原子反应；另一方面 ， 没有受到离子轰击的表面被厚的污染物膜覆盖 ， 蚀刻过程完全停止 。
在铝蚀刻的情况下 ， 硬氧化物负责感应时间 ， 原位XPS分析 ， 结合蚀刻率测量 ， 事实上 ， 已经表明 ， 钛蚀刻过程包括三个连续的步骤：1-“硬的”化学计量氧化物的缓慢烧蚀；2-非化学计量TiO层的刻蚀；3-金属清洁钛的蚀刻 。 当氧化的表面层被蚀刻掉 ， Ti暴露于含氟等离子体时 ， 其表面被污染的氟化层（11）覆盖 ， 例如 ， 它不能被用作钨CVD（12）的子层 ， 在氮化钛的干蚀刻中也检测到了表面氧化物引起的诱导时间 ， 尽管在这种情况下不能完全排除氧化氮化钛的贡献 。
事实上 ， 表明在诱导期间 ， ti2p信号的主要特征是氟化氧化物或氧氮合物 ， 这种污染的程度低于Ti蚀刻 ， 因为在蚀刻过程中Ti表面被包括TiF3、TiF4（蚀刻产品）和F2(或F-)的污染物层覆盖 ， 但对于TIN情况 ， 只检测到TiF和/或TiNxFy ， 当在氟化等离子体中达到金属钛的干性蚀刻的稳定状态时 ， 稳定的厚全氟化表层保护表面不与氧气（从泄漏或添加到饲料）和水（来自泄漏）反应 ， 这可能导致表面氧化 ， 从而降低蚀刻速率和蚀刻过程的再现性 。 这可以通过收集的不同含氧发光放电中的XPS光谱的检查来理解 。
低温沉积过程的机理由几个步骤组成 ， 其相对重要性取决于实验条件和所使用的特定薄膜前驱体 。 沉积机理的结构示意图如下：
在不同的实验条件下 ， 比较了TEOS、HMDSN和TMS的等离子体的质量sp体外测量计算的单体转化率 ， 值得强调的是 ， 氧活化的重要性可以按以下顺序排列：曲线1、2、3 ， 在曲线1中 ， 活化的主要通道是在低和高氧-单体比下的电子冲击 ， 另一方面 ， 在曲线2和曲线3中 ， 即使是少量的氧气也能增加单体的活化度 。 图中三条曲线的转换趋势的差异取决于实验中使用的不同沉积条件（即停留时间） 。
【蚀刻和沉积过程的化学性质】事实上 ， 碳氢化合物和醇自由基是聚合物种 ， 增加了膜的碳含量 ， 通过原位XPS和FT-IR分析 ， 证实了作为硅源的有机硅化合物的强烈碎片化 ， 原位-XPS调查是必要的 ， 因为这些沉积物的表面组成 ， 有时与氧和水非常反应 ， 可以在空气暴露后发生变化 ， 薄膜的化学结构与起始化合物的化学结构有很大的不同 ， 其过程几乎没有结构保留 ， 当等离子体的氧-单体比较低时 ， 均匀反应起着主要作用 ， 无论如何 ， 氧化的最终产物不仅是CO、二氧化碳和H20 ， 而且是具有还原聚合能力的部分氧化有机化合物 。
推荐阅读
- 石墨烯基面上的各向异性蚀刻效应
- 可怕的寄生虫：吃脑子的阿米巴虫
- 返回舱重返地球，释放3000摄氏度的高温，是如何有效隔热呢？
- 嫦娥三号根本没有“核电池”，着陆8年半了还活着？质量杠杠的
- 外太空的五件怪事：他们是什么？为什么会发生？
- 激光冲击喷丸后处理对激光冲击焊接影响的研究（2）
- 密密麻麻？没错！这就是太阳的表面，它长这样
- 等离子表面处理机的喷射装置可以对电缆表面进行预处理。
- 金属蚀刻残留物对蚀刻物种密度和均匀性的影响