Физико-химическая гидродинамика и оптимизация плазмохимических реакторов травления 

А.Г. Горобчук,  Ю.Н. Григорьев (Новосибирск)

Интерес к исследованию процессов в плазмохимических реакторах (ПХР) определяется их широким применением в технологии производства интегральных схем. Большое число и сложная взаимосвязь факторов, определяющих качество и скорость обработки образцов, сильно ограничивают возможности эмпирической оптимизации. Естественной альтернативой является оптимизация на основе математического моделирования, для которой необходимы адекватные численные модели.

В результате исследований авторов разработана численная модель и создана программа для моделирования плазмохимических реакторов травления на основе уравнений Навье-Стокса в приближении Обербека-Буссинеска, включающая сложный теплообмен и многокомпонентную кинетику реагирующей газовой смеси. Модель содержит оригинальные элементы, улучшающие ее прогностические возможности: учет ИК-излучения многоатомных молекул, образующихся в ПХР, включение процесса термодиффузии, адекватные газофазную и гетерогенную кинетики, эффекты разреженности. На ее основе исследованы: оптимизация реакторов в изотермическом приближении [1], эффекты температурной неоднородности [2], влияние разреженности [3], адекватность распространенных моделей химической кинетики [4], оптимизация процесса травления в смеси исходных газов [5].

Работа выполнена при поддержке РФФИ (грант № 03-01-00160).

 

1. Григорьев Ю.Н., Горобчук А.Г. Численная оптимизация планарных реакторов индивидуального плазмохимического травления // Поверхность. Рентгеновские, синхротронные и нейтронные исследования. -1996. -N2. -С.47-63.

2. Григорьев Ю.Н., Горобчук А.Г. Эффекты неизотермичности в плазмохимическом реакторе травления // Микроэлектроника. -1998. -Т.27. -N4. -С.294-303.

3. Grigoryev Yu.N., Gorobchuk A.G. Advanced numerical models of plasma - chemical etching of silicon // Proceedings of The Sixth Japan - Russia Joint Symposium on Computational Fluid Dynamics. (September 21-23, 1998, Nagoya University, Nagoya, Japan) -1998. -PP.68-71.

4. Grigoryev Yn.N., Gorobchuk A.G. Peculiarities of Si Films Etching in CF4 Parent Gas // Proceedings of 22 International conference on microelectronics. "MIEL-2000". (May 14-17, 2000, Nis, Yugoslavia) -2000. -Vol.1. -PP.289-292.

5. Григорьев Ю.Н., Горобчук А.Г. Оптимизация состава смеси для травления $Si$ в CF4/O2. // Вычислительные технологии. -2001. -Т.6. -Часть2. -C.217-224.