ИСТИНА

Проект направлен на исследование эволюции новой плазменной системы - импульсной двух- (ДЧ) и многочастотной вч емкостной (ВЧЕ) плазмы низкого давления с целью выявления как механизмов, определяющих саму эту эволюцию, так и элементарных процессов в объеме плазмы и на поверхности, подвергающейся ее воздействию. На сегодняшний день такая плазма рассматривается как один из перспективных путей развития прецизионных плазменных технологий, прежде всего в технологии микро- и нано-электроники. Важно отметить, что, свойства и характеристики импульсной плазмы могут существенно отличаться от случая непрерывной моды и должны изучаться целенаправленно для исследования возможности ее точного технологического использования. Эффективное внедрение и использование импульсной плазмы в реальную технологию требует детального понимания как динамики самой плазмы (в частности, динамики приэлектродных слоев) так и процессов плазмохимической кинетики. Кроме того, для выявления механизмов набора и релаксации электронной и колебательной энергии, а также кинетики радикалов в импульсных вч разрядах требуется разработка как более корректных и высокочувствительных экспериментальных методов, так и новых теоретических подходов. В проекте исследование процессов в импульсной ДЧ (и многочастотной) ВЧЕ плазме предполагается провести в инертных (аргон) и простых молекулярных (кислород, водород) газах. Это позволит впервые провести детальное изучение роли электронного и колебательного возбуждения в самоорганизации как электроположительной, так и электроотрицательной вч плазмы. Проектом предполагается объединение усилий российской и французских команд с целью исследования новых перспективных импульсных вч систем. Причем российской стороной предполагается исследование импульсного ДЧ ВЧЕ разряда, а французской стороной – исследование многочастотного ВЧЕ разряда управляемого вч последовательностью импульсов заданной формы. Также, российскими и французскими участниками проекта было принято решение разработать в каждой команде специализированные подобные стенды на основе импульсного вч разряда в кварцевом реакторе. Результатом этих исследований будут экспериментальные данные по диссоциации, возбуждению электронных и колебательных состояний в разряде и их релаксации в послесвечении, динамика концентрации отрицательных ионов, а также данные по гетерогенная гибели активных частиц. При этом эти данные будут получены согласованно и независимо обеими командами. На основе этих экспериментальных данных будет разработана детальная модель кинетики отрицательных ионов с учетом электронного и колебательного возбуждения. Данные этой модели будут использованы в разработанных в рамках проекта самосогласованных моделях импульсной многочастотной плазмы. Сравнение результатов расчета с экспериментом данными позволит выявить дополнительные возможности импульсной многочастотной плазмы для независимого управления возбуждением активных частиц и излучения в плазме и энергетическим спектром ионов на поверхности электрода. При проведении исследований обеими командами предполагается использование современных зондовых и спектроскопических методов, включая новый уникальный метод ультра широкополосной спектроскопии поглощения от УФ (200 нм) до ИК (2000 нм) с очень высокой чувствительностью до ~10-6 см-1 благодаря использованию уникального лазерного Xe-плазменного источника света, обладающего очень высокой пространственной и временной стабильностью (до 10-4). В ходе выполнения работы будет проводиться обмен полученной информацией, ее обсуждение через интернет и при взаимных визитах. Более того, предполагается взаимный обмен молодыми участниками проекта для непосредственного участия в экспериментальных исследованиях в России и Франции молодых участников проекта. В таком подходе комплексное экспериментально- техническое изучение свойств импульсной вч плазмы ставится впервые.

По окончании проекта будет получено: 1. Экспериментальные данные по эволюции потоков активных заряженных и нейтральных частиц и энергетического спектра заряженных частиц в многочастотной импульсной плазме: а) двухчастотной вч емкостной (ДЧ ВЧЕ) плазмы с модуляцией напряжения высокой частоты; б) многочастотной вч емкостной плазмы, управляемой последовательностью коротких импульсов известной формы (TWF плазма). Эксперименты результаты будут получены в инертных (аргон) и молекулярных (кислород и водород) газах. Варьируемыми параметрами будут изменение амплитуды, длительности и формы импульсов в случае TWF плазмы. Варьируемыми параметрами в двухчастотной вч емкостной (ДЧ ВЧЕ) плазме будут частота следования импульсов, амплитуда и длительность импульсов, а также давление. Впервые будут получены детальные экспериментальные данные по электронному и колебательному возбуждению в исследуемой плазме. Полученная информация будет использована при разработке и тестировании численной модели разряда. Подобные эксперименты практически не описаны в научной литературе, поэтому полученные результаты будут иметь приоритетный характер. 2. Численные модели импульсных ДЧЕ разрядов на основе метода частиц в ячейке с Монте Карло столкновениями для заряженных частиц. Также будут проанализирована корректность использования гибридных моделей для описания импульсной плазмы, а именно возможности использования ускорения расчеты с помощью гидродинамического (fluid) описания плазмы в области послесвечения. Следует отметить, что разработка таких моделей импульсной вч плазмы имеет приоритетное значение. 3. Экспериментальные данные по гетерогенной гибели атомов и по кинетике процессов с отрицательными ионами, а также с электронно- и колебательно- возбужденными молекулами в кислороде и водороде, полученные на специальном экспериментальном стенде модулированного разряда вч разряда (SWD плазма) и импульсном вч индукционном разряде. Полученные результаты будут иметь приоритетное значение. 4. Разработка полномасшабной модели кинетики с учетом отрицательных ионов электронно- и колебательно- возбужденных молекул. Данная модель будет использована при моделировании процессов импульсной многочастотной вч емкостной плазмы (двухчастотной и TWF) 5. Данные по влиянию исследуемых параметров плазмы на раздельное управление возбуждением и диссоциацией нейтрального газа, а также функцией распределения ионов, приходящих на обрабатываемую поверхность. Хотя данный проект предполагает фундаментальное исследование, его результаты будут способствовать дальнейшему развитию новых прецизионных плазменных систем в микроэлектронике, задачах осаждения и имплантации в новых материалах.