ИСТИНА

В рамках проекта предполагается проведение экспериментальных и теоретических исследований эволюции состава и спектра ионов в двухчастотном газовом разряде в смеси благородных и молекулярных газов (Ar/H2) при различных парциальных давлениях смеси, давлении газа, вч мощности, напряжении смещения и вч частоте на электроде. Особое внимание уделяется неочевидному соотношению между концентрациями ионов ArH+ и H3+ при небольших добавках H2 и низких давлениях газа. В силу существенной разницы в массе ионов H3+ и ArH+ эффект их воздействия на обрабатываемый материал на электроде может сильно различаться. Поэтому вопрос о скоростях ионно-молекулярных реакций в такой плазме и механизмах ионно-молекулярных реакций в приэлектродных слоях в зависимости от параметров разряда остается открытым и требует изучения. Прежде всего, будет продолжено исследование взаимодействие различных ионов в смеси с нанопористыми диэлектриками, структура которых обуславливает новые, еще не изученные эффекты распыления. Для интерпретации полученных экспериментальных результатов и выявления детальных механизмов распыления нанопористых материалов ионами низкой энергии планируется выполнить компьютерное моделирование процессов распыления пористых гомо- и гетерогенных материалов на примере Si и SiO2. Предполагается исследовать распыление (включая химическое распыление) различными ионами в смеси. Кроме того, будет начато исследование распыления наноразмерных 2-мерных (2D) пленок MoS2 и WS2 низкоэнергичными ионами аргона и водорода. Рассматриваемые материалы являются новыми перспективными материалами за «барьером» кремниевой технологии микроэлектроники <12 нм и взаимодействие плазмы с ними практически не изучено. Кроме того, при взаимодействии плазмы с новыми пористыми и 2D материалами важно определить роль ВУФ излучения плазмы в модификации материалов. Степень воздействия ВУФ излучения зависит как от интенсивности, так и от длины волны, т.е. от спектра фотонов. Поэтому помимо ионов важной фундаментальной задачей в данном проекте является изучение модификации спектров излучения вч плазмы в ВУФ области в зависимости от параметров плазмы и парциального состава смеси Ar/H2.

Within this project complex experimental and theoretical study of the plasma interaction with the latest materials of electronics industry, including quasi-2D materials is proposed for the first time. Modern approaches to experimental and theoretical research on plasma-surface interaction will be applied in this study. This is exactly the basis that keeps the topicality of the Project proposed for prolongation. Research on the processes forming ion energy spectrum and composition in gas mixtures as well asmethods of its control is supposed to be conducted. Major attention will be paid to formation of the low energy ion spectrum part. Detailed research on new perspective material modification and sputtering (including reactive one) in dual-frequency rf plasma in Ar/H2 mixture is supposed to be carried out. First of all, the study on the interaction of different ions in the mixture with nanoporous dielectrics, whose structure determines new, yet unstudied sputtering effects, will be continued. Besides, the research on sputtering of nanoscale quasi-2D MoS2 and WS2 films by low-energy argon and hydrogen ions will be started. Considered materials are new and perspective ones behind silicon technology “barrier” of < 12 nm for photodetector and light emitter creation and plasma interaction with these materials is almost unstudied. Obtained results will allow developing a fundamental basis for technological use of plasma treatment methods for these materials. Experimental and theoretical study on the ion composition and spectra evolution as well as spectra evolution in the VUV range in dual-frequency gas discharge in a mixture of noble and molecular gases (Ar/H2) under different mixture partial pressures, gas pressures, rf power, rf bias voltage and frequency on the electrode is supposed to be carried out.

- Будут получены состав и энергетические спектры ионов на поверхности исследуемого материала, а также спектр ВУФ излучения в двухчастотном вч разряде в смесях Ar и H2 в зависимости от параметров разряда и парциального состава смеси. - Будет разработана модель движения ионов в плазменном вч слое и предслое для многокомпонентной плазмы. - На основе полученных данных будут протестированы ион-молекулярные реакции и разработаны быстрые полуаналитические модели расчета спектров ионов в смеси Ar/H2. - Будут измерены коэффициенты распыления нанопористых low-k диэлетрических материалов в широком диапазоне энергий ионов.

Задачи, поставленные в данном Проекте, являются естественным продолжением исследований, выполненных в рамках Проекта 2014 года, направленных на исследование свойств многочастотной ВЧ плазмы сложного состава на элементарные процессы на поверхности, в ходе выполнения которого коллектив авторов создал экспериментальную и теоретическую базу (специализированные стенды и модели плазмы и поверхности) для детального исследования взаимодействия плазмы с наноразмерными материалами. Впервые были получены данные о распылении ионами малых энергий нанопористых low-k диэлектриков, используемых в качестве межслойного диэлектрики в технологии микроэлектроники СБИС уровня <14 - 22 нм.