Процессы плазмохимической обработки

Модели объекта ПХО. Процессы плазмохимической обработки (ПХО) основаны на применении частично ионизированных газов, состоящих из ионов, электронов и нейтронов, образующихся при электрических разрядах в газе при низком давлении (О,О1:-103 Па).

При приложении к газу электрического поля достаточной величины происходит электрический пробой. При этом высвобождаются электроны, которые ускоряются электрическим полем и сталкиваются c молекулами газа. При упругих соударениях из-за значительной разницы в массах электрона и молекулы газа электрон теряет небольшую часть энергии (1О-3 %) . B результате энергия увеличивается и достигает значения, достаточного для ионизации молекулы газа путем неупругого столкновения. Наряду c образованием ионов при неупругом соударении происходит образование возбужденных молекул газа, a также расщепление молекул. Фрагменты расщепления молекул представляют собой атомы и свободные радикалы, обладающие высокой реакционной способностью.

Возбужденные молекулы и атомы обеспечивают люминесцентное свечение плазмы, испуская фотоны при переходе электронов на нижние свободные энергетические уровни. При этом спектральный состав излучения определяется используемым газом, что позволяет контролировать процесс обработки по интенсивности некоторых спектральных составляющих излучения.

Газовый разряд происходит в газах при приложении как постоянного, так и переменного напряжения. Высокочастотные разряды имеют следующие преимущества. Во-первых, в процессе осцилляции электроны приобретают энергию, достаточную для ионизации газа. При этом разряд может поддерживаться независимо от притока вторичных электронов от электродов. Во-вторых, при колебаниях электронов повышается вероятность возникновения ионизирующих излучений, что позволяет снизить давление до 0,1 Па. В-третьих, поверхность электродов в зоне разряда может быть покрыта защитными изолирующими покрытиями.

В зависимости от сочетания физических и химических процессов различают реактивные ионные, плазмохимические, a также реактивные ионно-плазменные методы травления.

B реактивном ионном методе травления используются процессы физического распыления поверхности обрабатываемой подложки при ее бомбардировке ионами инертных газов. Для этого ионы ускоряются в электрическом или магнитном поле до энергии 1-10 кэВ.