Résultats et disussion

. De même, les intensités de raies d'émission

I

F703,7nm

et

I

Cl822nm

ontété diviséespar l'intensité

I

Ar750,4nm

de laraie d'argon.Dans ette

série d'expérienes, la pression n'était pas ontrlée, don nous ne pouvions pas nous assurer

que la pression partielle d'argon était onstante et que les onditions d'atinométr ie étaient

satisfaites. Néanmoins,la normalisation desrésultats a étéopéréepour être onsistant ave les

résultatsde la première séried'expérienes.Deplus, l'information reherhée onernait plutt

pendant l'étape de plasma SF

6

^{les éhelles de temps} d'apparition et de disparition des espèes formées.

5.2.3 Résultats et disussion

Evolution des densités de neutres

Espèes SiF

x

^{, SiCl}

x

^{et radiaux F}

La gure5.8 montrel'évolution de l'intensité dusignal SiF

+

3

^{( m/z=85) en fontion du}

pour-entagede SiCl

4

^{. Cesignal est}représentatif de laformationde produits de gravureSiF

4

^.

En plasma SF

6

^{pur, les moléules SiF}

4

^{ne sont détetées qu'en présene d'un substrat de}

siliium.Cependant,en mélange SF

6

^/SiCl

4

^{, es espèes sont également rééesave un substrat}

SiO

2

^{(nous avonsauparavantvériéquelesignalSiF}

+

3

^étaitnégligeable en l'absenede plasma, .f. gure 5.7), et leur prodution atteint son maximum pour 60 % de SiCl

4

^{. Le signal plus}

intense mesuréave un substrat de siliium orrespond don auproduit de gravure du siliium

SiF

4

^{. La diérene}d'intensitéde signalentreles deuxtypesdesubstratest représentéepar une ligne en tirets sur la gure 5.8. L'augment ation du pourentage de SiCl

4

^{de 0 à 10 % semble}

promouvoir légèrement la vitesse de gravure du siliium. Un eet similaire a été reporté par

Coburn [Coburn94℄, qui a observé que la gravure du siliium par les atomes de uor était

aélérée parl'addition de Cl

2

^{. Lorsquelepourentagede SiCl}

4

^{estenore augmenté, l'exèsde}

SiF

4

^diminue progressivement. Au delà de 50 % de SiCl

4

^{, il n'y a plus d'exès de prodution}

d'espèesSiF

4

^{: ei indiquequelesiliium n'est plus gravé parles radiaux F.}

Ce résultat estorrélé auxprols de gravure de tranhées d'ouverture 10 µ m, obtenus pour

desonditionsplasmasimilaires(voirpartie5.1).Enomparant,surlesimagesMEB,lessurfaes

5.2. Caratérisationdesneutresdans lesplasmasSF

6

^/SiCl

4

0 % SiCl ₄ – 100 % SF ₆ 34 % SiCl ₄ – 66 % SF ₆

66 % SiCl ₄ – 34 % SF ₆

0 20 40 60 80 100

0,0 4,0x10 ^-1 8,0x10 ^-1 1,2x10 ⁰

substrat SiO ₂ substrat Si

ra p p o rt d 'in te n s it é s S iF 3 + /A r +

SiCl 4 /(SF

6 +SiCl

4 ) (%)

0 % SiCl ₄ – 100 % SF ₆ 34 % SiCl ₄ – 66 % SF ₆

66 % SiCl ₄ – 34 % SF ₆

0 20 40 60 80 100

0,0 4,0x10 ^-1 8,0x10 ^-1 1,2x10 ⁰

substrat SiO ₂ substrat Si

ra p p o rt d 'in te n s it é s S iF 3 + /A r +

SiCl 4 /(SF

6 +SiCl

4 ) (%)

Fig.5.8IntensitédusignalSiF

+

3

^{enfontiondupourentagedeSiCl}

4

^{dansleplasmaSF}

6

^/SiCl

4

(1000 W, 5,2 Pa, 50 sm). La ligne en tirets représente la diérene entre les intensités des

signauxSiF

+ 3

^{obtenus ave un substratSi et unsubstrat SiO}

2

^.

desprols degravure,nousestimonsquelaquantité desiliiumgravéepar leplasmaestdivisée

par 5 entre 0 et 34 % de SiCl

4

^{. Cei est ohérent ave} l'intensité diérentielle du signal SiF

+ 3

^,

qui est réduite approximativement d'un fateur 4. Pour 66 % de SiCl

4

^{, la quantité de siliium}

gravée diminue enore d'un fateur environ 50, il est don raisonnable de ne plus observer de

diéreneentre lesintensités des signauxSiF

+

3

^{olletés pour les deuxtypesde substrat. Ainsi,}

les substrats de siliium sont surtout gravés par les radiaux de uor, et l'exès de prodution

demoléules SiF

4

^{est unbonindiateur de lavitessede gravure.}

La onsommationde radiaux Fpour lagravure dusubstrat de siliiumdevrait être visible

surlesignal atinométri que

I

F703,7nm

/I

Ar750,4nm

, représenté en gure5.9. La diérene entre

les ourbes obtenues ave un substrat de siliium et un substrat SiO

2

^{est très faible, toutefois}

nous remarquons une plus grande onsommation de radiaux F ave une plaque de siliium,

jusqu'à40 %deSiCl

4

^{. Lerapportd'émission optiqueestseulement ahépourun pourentage}

deSiCl

4

^{inférieurà 60 % ar}l'intensité

I

F703,7nm

n'étaitpasmesurable au delàde e point.A

noterquenousn'avonspasexploité lesignalF

+

mesurépar spetrométriedemassearesions

sont issusde l'ionisation dissoiative d'un grand nombre demoléules. Ces mesuressupportent

l'idée selon laquelle les atomes F sont prinipalement onsommés par des réations ave les

espèesSiCl

x

^{apportéespar legaz SiCl}

4

^.

Audelàde60%deSiCl

4

^{,laprodutiondemoléulesSiF}

4

^{déroît.D'autresespèesSiF}

x

^ave

une plus faible proportion de uor peuvent enore être réées. La gure 5.10 présente le signal

0 20 40 60

Fig. 5.9 Rapport d'émission optique

I

F703,7nm

/I

Ar750,4nm

en fontion du pourentage de

SiCl

4

^{dansle plasmaSF}

6

^/SiCl

4

^{(1000W, 5,2Pa,50 sm).}

ioniqueSiF

+

2

^.Lesignalinitialementmesuréàm/z=66aétéorrigépourretirerlesontribution s isotopiques de SiCl

+

(isotope prinipal à m/z=63) et S

+ 2

^{(isotope prinipal à m/z=64). Les}

ions SiF

+

2

^{peuvent être issus à la fois de moléules SiF}

4

^{et de radiaux SiF}

2

^{. En utilisant les}

donnéesdefragmentation delamoléuleSiF

4

^obtenuesexpérimentalement , laportiondusignal SiF

+

2

^{provenant de radiauxSiF}

2

^{peut être estimée.Les signauxrésultantssont portés ave les}

signauxbrutsSiF

+

2

^{surlagure5.10.Cela montrequelesionsSiF}

+

2

proviennent prinipalem ent de radiauxSiF

2

^{, et sontdétetés pour de forts}pourentages de SiCl

4

^.

0 20 40 60 80 100

Fig. 5.10 Intensité du signal SiF

+ 2

^{en fontion du pourentage de SiCl}

4

^{dans le plasma}

SF

6

^/SiCl

4

^{(1000 W,5,2Pa,50 sm).}

La réation d'espèes SiF

4

^{en plasmaSF}

6

^/SiCl

4

^{devrait sefaire au dépend de la}

onentra-tion de moléules SiCl

4

^{dans la phase gazeuse. Ces dernières sont} prinipalement détetées en tant qu'ions SiCl

+

3

^dansle spetromètre de masse. Sur lagure 5.11, quel quesoit lesubstrat, l'intensitédusignalSiCl

+

3

^{( m/z=133)n'estpassigniative pourundébitdegazSiCl}

4

^inférieur

à60%,equiindiquequetouteslesmoléulesSiCl

4

^{sontdissoiéesendessousdee}pourentage .

5.2. Caratérisationdesneutresdans lesplasmasSF

6

^/SiCl

4

0 20 40 60 80 100

0,0 2,0x10

-1 4,0x10

-1 6,0x10

-1

substrat SiO 2

substrat Si

rapportd'intensitésSiCl 3

+ /Ar

+

SiCl 4

/(SF 6

+SiCl 4

) (%)

Fig. 5.11 Intensité du signal SiCl

+

3

^{en fontion du pourentage de SiCl}

4

^{dans le plasma}

SF

6

^/SiCl

4

^{(1000W, 5,2Pa,50sm).}

Auune moléule SiF

x

^Cl

y

^{n'a été détetée en plasma SF}

6

^/SiCl

4

^{. Des ions SiFCl}

+

y

^{ont été}

détetésen plasma SiCl

4

^{pur maisl'étaient également ave le plasmaéteint (voirgures 5.6 et}

5.7). Ces ions sont supposés être réés danslahambre d'ionisation du spetromètrede masse,

quiestontaminéepar desatomesdeuor.Cetteobservationindiqueégalement quelesliaisons

SiClpeuventêtre failement asséeset remplaées pardes liaisonsSiF.

Enrésumé,nousavonsmesurélaformationdemoléulesSiF

4

^{en plasmaSF}

6

^/SiCl

4

^.Jusqu'à

60%deSiCl

4

^{,letauxdeprodutiond'espèesSiF}

4

^{augmente.Pourdes}pourentage splusélevés,

laonentration de moléules SiF

4

^{diminue,au bénée d'espèes SiF}

x

^ave

x < 4

^{. Le fait que}

lesmoléulesSiCl

4

^{sonttoutesdissoiéesendessousde60%deSiCl}

4

^{et que}l'intensitédelaraie d'émission

I

F703,7nm

n'estplusdétetéepourdeplushautspourentagesnouspermet d'avaner

l'hypothèse suivante : pour des pourentage s de débits de gaz SiCl

4

^{ompris entre 0 et 60 %,}

la prodution de moléules SiF

4

^{est limitée par la quantité d'espèes Si apportées par le gaz}

SiCl

4

^{. Pour de plus grands} pourentage s de SiCl

4

^{, ette prodution est limitée par la quantité}

deradiauxFapportéeparlegazSF

6

^{.Enfontiondelanaturedesespèesréatives}limitantes, desréationsglobales peuvent êtreérites pour laformation de moléulesSiF

4

⁽

0 ≤ x ≤ 1

^{) :}

x SiCl ₄ + (1 − x) SF ₆ −−→ x SiF ₄ +

produits(F, S, Cl) (5.1)

lorsquelaprodution de moléulesSiF

4

^{estlimitée parla} onentration de SiCl

4

^.

x SiCl ₄ + (1 − x) SF ₆ −−→ 3

2 (1 − x) SiF ₄ +

produits(Si, S, Cl) (5.2)

lorsque la prodution de moléules SiF

4

^{est limitée par la} onentration de SF

6

^{. Nous verrons}

plusloin que,parmi les produits,nousdétetons lesespèesSF

5

^{Cl,ClF, Cl}

2

^{, S}

2

^F/S

2

^F

2

^{, S}

2

^Cl

2

^.

La prodution maximale de moléules SiF

4

^{est obtenue pour}

x = ³ ₂ (1 − x)

^, 'est-à-dire

x = 0, 6

^{. Cerapport}stoehiométrique esttout àfait enaord ave les résultatsexpérimentaux sur

l'intensitédusignalSiF

+ 3

^.Danslesparagraphessuivants,nousverronsommentlaonsommation

de radiauxFimpate laonentrationd'espèes SF

x

^{et laréationde nouvelles espèes.}

Espèes SF

x

^Cl

y

La gure 5.12 présente l'évolution des intensités des signaux SF

+ 5

^{, SF}

+

4

^{et SF}

+

3

^{. En plasma}

SF

6

^{pur, les ions SF}

+

5

^{sont supposés provenir} prinipalement de l'ionisation dissoiative des moléulesSF

6

^{(voirpartie4.2.2).Enmélanges SF}

6

^/SiCl

4

^{, esionspeuvent également êtreissus}

de la moléule stable SF

5

^{Cl, qui a été identiée par la présene d'ions SF}

4

^Cl

+

. En utilisant

les données de fragmentation de lalittérature [Harland 69℄ et les intensités de signauxSF

4

^Cl

+

mesurées(voirgure5.13),lesignalSF

+

5

^{( m/z=127)apuêtreorrigé. Lagure5.12( a) montre}

lesignalSF

+ 5

^{brutainsique lesignal}orrespondant auxmoléulesSF

6

^.

0 20 40 60 80 100

Fig.5.12Intensitédessignaux( a)SF

+

5

^{,( b)SF}

+

4

^{,( )SF}

+

3

^{enfontiondupourentagedeSiCl}

4

dansleplasma SF

6

^/SiCl

4

^{(1000W, 5,2Pa,50 sm).Le signal SF}

+

5

^{brut estreprésenté ave le}

signal orrigé représentatif des moléulesSF

6

^{. Le signal SF}

+

3

^{bruta étéorrigé en ( d) pour ne}

représenter queles radiauxSF

4

^{(des barres d'erreursont ajoutées).}

Le signalSF

+

4

^{(.f.gure5.12( b)) suitune tendanesimilaire àellede l'ionSF}

+

5

^{, saufqu'il}

déroît moins rapidement ave le pourentage de SiCl

4

^{. Les ions SF}

+

4

^{peuvent être issus de}

moléulesSF

6

^{, SF}

5

^{Clet SF}

4

^{, maisla}ontributiondesmoléulesSF

6

^restemajoritaire.Lesignal

5.2. Caratérisationdesneutresdans lesplasmasSF

6

^/SiCl

4

SF

+

3

^{suitenrevanheuneévolutiondiérente.LesionsSF}

+

3

^{peuventaussiêtreissusdemoléules}

SF

6

^{, SF}

5

^{Clet SF}

4

^{. D'autresespèesSF}

x

^Cl

y

^{(parexempleSF}

3

^{Cl),qui pourraient ontribuerau}

signalSF

+ 3

^{, ont éténégligéesarauun iondeplus grandemassen'aétédéteté. Ainsilesignal}

brut SF

+

3

^{( m/z=89), représenté en gure 5.12( ), a été orrigé en retirant la} ontribution de SF

5

^{Cl [Harland 69℄ etSF}

6

^{(données de}fragmentationdu gazSF

6

^mesuréesexpérimentalement) pour ne reéter queleomportement desradiauxSF

4

^{engure 5.12( d).}

Ave un substrat de siliium massif, il ya initialement une plus grande onentration

d'es-pèes SF

4

^{au détriment de SF}

6

^{. Cet eet, que nousavions déjà observé en partie 4.2.2, est dû}

àlaonsommation d'atomes de uor pour la gravure dusiliium, quirésulte en uneplus faible

probabilitédereombinaisondesradiauxSF

x

^.Avel'augmentat iondupourentagedeSiCl

4

^,la

onentration demoléules SF

6

^diminue rapidement, l'intensitédusignalSF

+ 5

^étant négligeable

audelàde30%deSiCl

4

^.L'intensitédusignalSF

+

3

^{orrigéaugmentetoutd'abordjusqu'à30%,}

puisdiminueet devienttrèsfaibleaprès60%deSiCl

4

^.CetteaugmentationdeladensitédeSF

4

parrapport àellede SF

6

^doit ertainement êtreliée à laonsommation deradiaux uor.

En onsidérant la réation globale (5.1), nous déduisons d'après la loi de onservation de

la masse que les produits ontiennent

(1 − x)

^{atomes S et}

(6(1 − x) − 4x)

^{atomes F, puisque}

4x

^{atomes Fsont utilisés pour réer des moléulesSiF}

₄

^{. La} onentration de radiaux SF

4

de-vraitêtre maximale lorsque

6(1 − x) − 4x = 4(1 − x)

^, 'est-à-dire

x = 0, 33

^{. Ce rapportest en}

aord ave la onentration maximale d'espèes SF

4

^{mesurée pour 30 % de SiCl}

4

^{dans le as}

d'un substratoxydé.

Le signalionique SF

4

^Cl

+

( m/z=143), montré engure 5.13, estreprésentatif des moléules

SF

5

^{Cl [Harland 69℄. La formation de es espèes est favorisée pour de faibles} pourentage s de SiCl

4

^{et ave unsubstrat SiO}

2

^, similairement àlaonentration desmoléulesSF

6

^.

0 20 40 60 80 100

0,0 2,0x10

-3 4,0x10

-3 6,0x10

-3 8,0x10

-3

substrat SiO 2

substrat Si

rapportd'intensitésSF 4

Cl

+ /Ar

+

SiCl 4

/(SF 6

+SiCl 4

) (%)

Fig. 5.13 Intensité du signal SF

4

^Cl

+

en fontion du pourentage de SiCl

4

^{dans le plasma}

SF

6

^/SiCl

4

^{(1000W, 5,2Pa,50sm).}

La gure 5.14 présente le signal ionique mesuré à m/z=83. Ce pi est attribué aux ions

S

2

^F

+

, qui peuvent provenir soit de radiaux S

2

^{F ou de} l'ionisation dissoiative de moléules S

2

^F

2

^{. Ces espèes ont toutes deuxété détetées en plasmas SF}

6

^/O

2

^{en présened'un matériau}

onsommateur deuor (siliium ou tungstène) [Snijkers91℄.

0 20 40 60 80 100

0,0 2,0x10

-2 4,0x10

-2 6,0x10

-2

substrat SiO 2 substrat Si

rapportd'intensitésS2

F

+ /Ar

+

SiCl 4

/(SF 6

+SiCl 4

) (%)

Fig. 5.14 Intensité du signal S

2

^F

+

en fontion du pourentage de SiCl

4

^{dans le plasma}

SF

6

^/SiCl

4

^{(1000 W,5,2Pa,50 sm).}

MêmesilalittératuresurlespetredefragmentationdeS

2

^F

2

^{estdisponible[Kuzkowski 63℄,}

nousne sommes pasparvenus à disriminer lapart desespèes S

2

^{Fet S}

2

^F

2

^dansl'intensité du signalS

2

^F

+

arlesignalmesuréàm/z=102,normalementattribuéàl'ionS

2

^F

+

2

^{,peutégalement}

orrespondreàl'ionSCl

+

2

^.L'examendel'intensitérelative dessignauxolletésàm/z=104, 106 sembleeneet indiquer quelesignalàm/z=102reète pluttlaontribution del'ionSCl

2

^{. Le}

aluldelaontributiondeS

2

^F

+

2

^{estentahéd'erreurs,notamment parlaprésened'ionsSiF}

+ 4

^à

m/z=104. Au nal,nouspréféronsdon onsidérerquelesignalolleté àm/z=83estattribué

aux espèes S

2

^F/S

2

^F

2

^{. Les espèes S}

2

^{F et S}

2

^F

2

^{sont formées à partir de préurseurs SF}

x

^ave

x ≤ 2

^{[St-Onge 95℄.Les réationsà troisorps possiblesinluent :}

S + SF ₂ −−→ ^M S ₂ F ₂

^(5.3)

SF + SF −−→ ^M S ₂ F ₂

^(5.4)

S + SF −−→ ^M S ₂ F

^(5.5)

où

M

^{estun troisièmeorps qui}n'intervient pasdanslaréation.

Des réations en phase gazeuse ave des radiaux SF peuvent onvertir S

2

^{F en S}

2

^F

2

^{, et}

inversement :

SF + S ₂ F −−→ S + S ₂ F ₂

^(5.6)

SF + S ₂ F ₂ −−→ S ₂ F + SF ₂

^(5.7)

La détetionde radiauxSFesttrès diile ave notrespetromètrede masse,arlesignal

5.2. Caratérisationdesneutresdans lesplasmasSF

6

^/SiCl

4

SF

+

peut provenir de plusieurs espèes neutres, telles que SF

6

^{, SF}

5

^{Cl, SF}

4

^{, SF}

2

^{et même S}

2

^F

et S

2

^F

2

^{. Cependant, lorsque l'on ompare} l'évolution des onentrations de radiaux SF

4

^par

rapport auxmoléules SF

6

^{, onpeut} logiquement s'attendre àun déalage vers desespèes SF

x

àplusfaiblerapportdeuorau furetàmesurequelepourentagede SiCl

4

^{augmente.Deplus,}

enonsidérant denouveaularéation(5.1),nousestimonsquelesonentrations d'espèes SF

2

et SF devraient être maximales pour

x = 0, 5

^et

x = 0, 55

respetivement. Par onséquent, le maximum de onentration d'espèes S

2

^F/S

2

^F

2

^{mesuré à 50 % de SiCl}

4

^{est ohérent ave les}

résultats préédents. D'autre part, le plus fort taux de prodution de es espèes en présene

d'un substrat de siliium supporte l'idée selon laquelle les radiaux de uor ne sont pas des

préurseurs néessairesà leurformation.

Des espèes S

x

^Cl

y

^{stables peuvent être réées en plasmas SF}

6

^/SiCl

4

^{. La gure 5.15montre}

les signaux ioniques S

2

^Cl

+

et S

2

^Cl

+

2

^{, détetés} respetivement à m/z=99 et 134. L'intensité du signalmesurée àm/z=134a étéorrigée pour retirer laontribution isotopiquede SiCl

+ 3

^{, et la}

ontribution de SiCl

+

2

^{(prinipal isotope àm/z=98) aétéretiréede} l'intensitédu signalmesuré àm/z=99.

2

^{en fontion du pourentage de SiCl}

4

dansleplasmaSF

6

^/SiCl

4

^{(1000 W,5,2Pa,50 sm).}

Les ions S

2

^Cl

+

et S

2

^Cl

+

2

apparaissent tous deux dansle spetre de fragmentation de S

2

^Cl

2

[NIST08℄ et l'évolution de leur signal est très similaire. C'est pourquoi, nous supposons qu'ils

reètent le omportement des moléules S

2

^Cl

2

^{. La prodution d'espèes S}

2

^Cl

2

^{est légèrement}

augmentée quand un substrat de siliium est gravé. La position des maxima d'intensités pour

S

2

^Cl

+

etS

2

^Cl

+

2

^à60%deSiCl

4

^oïnideavel'extintiondesintensitésdessignauxSF

+ x

^etS

2

^F

+

.

Enfait, l'exèsde moléules SiCl

4

^{onsomme lamajorité des radiaux Fpour produire des}

es-pèesSiF

x

^{.Lesatomesde soufreont alors uneplusfaible} probabilité de sereombinerave des atomesdeuor,etpeuventréagiravedesatomesoudesmoléulesdehlorepourformerS

2

^Cl

2

^.

Espèes Cl

2

^{et ClF}

La formationdemoléulesCl

2

^{estattestéepar laprésened'ionsCl}

+

2

^danslespetromètrede masse. Lagure5.16 montrelesignalisotopique olleté àm/z=74, quin'est pasaetépar le

signalSF

Fig. 5.16 Intensité du signal (

37

Cl)

+

2

^{( m/z=74) en fontion du pourentage de SiCl}

4

^dansle

plasmaSF

6

^/SiCl

4

^{(1000W,5,2 Pa,50 sm).}

Lorsque le pourentage de SiCl

4

^{augmente, la}onentration de moléules Cl

2

^{roît jusqu'à}

50 % de SiCl

4

^{, puisdiminue. Pour de faibles}pourentages de SiCl

4

^{dans lemélangeinjeté, les}

moléulesSiCl

4

^{sonttoutesdissoiéespour produiredesespèesSiF}

4

^{.Ces réationslibèrentdes}

atomes Cl qui à leur tour peuvent se reombiner en Cl

2

^{. Ainsi, il est logique de mesurer une}

hausse de l'intensité du signalCl

+ 2

^{tant que le pourentage de SiCl}

4

^{va de 0 à 50 %. La baisse}

de l'intensité du signal Cl

+

2

^{qui suit peut être due à plusieurs fateurs. De 50 à 86 % de SiCl}

4

^,

la réativité des atomes S ave Cl ou Cl

2

^{devient très forte puisque des moléules S}

2

^Cl

2

^sont

détetées (gure 5.15).Deplus, lesmoléules SiCl

4

^{ommenent à être détetées pour 60% de}

SiCl

4

^etleuronentrationaugmentequandlemélangeinjetétendversSiCl

4

^{pur.Laplusfaible}

intensitédu signalCl

+ 2

^{détetéepour100 % deSiCl}

4

^{peutdon êtreorréléeà ladiminution du}

taux dedissoiation desmoléulesSiCl

4

^.

Lagure5.17présente lesignalioniqueolleté àm/z=56,quiestattribuéauxions

37

ClF

+

.

Cesignal estplusable queelui mesuréàm/z=54,qui estommun àlaontribution desions

SF

2+

4

^.

LesionsClF

+

sontsupposésêtreissusdesespèesClF,qui ont étéreportéesomme espèes

dominantes dans des déharges miro-ondes F

2

^/Cl

2

^{[Coburn 94℄. De plus, nous ne détetons}

pas d'ions de plus grand rapport m/z qui pourraient prouver la présene de moléules ClF

3

par exemple.Dansnosonditionsexpérimentales,les espèesClFseformentde préférenesans

substratdesiliium.Leurprodutionatteintunmaximumautourde2030%deSiCl

4

^etdevient

très faible audelà de50 % de SiCl

4

^.

5.2. Caratérisationdesneutresdans lesplasmasSF

6

^/SiCl

4

0 20 40 60 80 100

0,0 1,0x10

-1 2,0x10

-1 3,0x10

-1 4,0x10

-1

substrat SiO 2

substrat Si

rapportd'intensités

37 ClF + /Ar

+

SiCl 4

/(SF 6

+SiCl 4

) (%)

Fig. 5.17 Intensité du signal

37

ClF

+

( m/z=56) en fontion du pourentage de SiCl

4

^{dans le}

plasmaSF

6

^/SiCl

4

^{(1000W, 5,2Pa,50 sm).}

Les espèes ClF peuvent être générées par des réations en phase gazeuse entre Cl

2

^{et des}

atomesF[Nordine 74℄:

Cl ₂ + F −−→ ClF + Cl

^(5.8)

Elles peuvent également être réées par des reombinaisons à trois orps entre Cl et F. Dans

lesdeux as, la formationde es espèes requiert des radiauxuor, e qui explique letaux de

produtionplusélevéenl'absenedesubstratdesiliiumetpourdefaiblespourentage sdeSiCl

4

^.

Enonlusion,lesmesuresde spetrométriede masseontmontrélaprésenedenombreuses

espèesneutres en plasmas SF

6

^/SiCl

4

^{.La forte reativité desradiauxde uor ave lesespèes}

SiCl

x

^{ontribue à laréation demoléules SF}

5

^{Cl et ClFpour de faibles}pourentages de SiCl

4

^.

Au delà de 40 % de SiCl

4

^{, les moléules SF}

6

^{et les radiaux SF}

4

^{sont en faible} onentration, aussinous supposons que la plupart desespèes SF

x

^{sont présentes en tant que S, SFet SF}

2

^,

qui sont des préurseurs pour la formation des espèes S

2

^F/S

2

^F

2

^{. La prodution de moléules}

Cl

2

^{augmente jusqu'à 50 % de SiCl}

4

^{, puis au-dessus de e pourentage les atomes Cl ou les}

moléules Cl

2

^{réagissent rapidement ave les atomes S pour former des espèes S}

x

^Cl

y

^telles

queS

2

^Cl

2

^. Finalement,ladissoiationdesmoléulesSiCl

4

^{et les}reombinaisonsd'atomes Clen Cl

2

^{devraitexpliquerla}onentrationsigniativedemoléulesCl

2

^{mesuréeenplasmaSiCl}

4

^pur.

Danslapartiesuivante,uneseondeséried'expérienesestprésentéepourmettreenévidene

lesréations qui seproduisent auxsurfaes, en partiuliersur lesparois du réateur.

Réations de surfae

Comme expliqué en détail dans la partie 5.2.2, des mesures de spetrométrie de masse et

d'émission optique ont été aquisesau ours d'une étape de plasma SF

6

^{suivant une étape de}

plasma SiCl

4

^{. Des substrats reouverts d'oxyde ont été utilisés pour protéger le} porte-substrat et auunetensiond'autopolarisation n'étaitappliquéependant l'étapede plasmaSF

6

^{. Lavanne}

de laminage était en position xe et les variations de pression étaient également enregistrées.

Lesrésultatsexpérimentaux sont présentés en gure5.18.

Observations

La gure 5.18( a) montre une augmentation de la pression, initialement de 5,2 Pa avant

allumage du plasma, à 11 Pa pendant les inq premières minutes de l'étape de plasma SF

6

^.

Cette hausse de lapression indique qu'un lm sedésorbe des parois du réateurdue àl'ation

desradiauxetdesionsréésdansleplasmaSF

6

^.Unessaisupplémentaireaétéréaliséave une plaque desiliiummassifdurant l'étapede plasmaSiCl

4

^{puislaplaque aétéretiréeduréateur}

desradiauxetdesionsréésdansleplasmaSF

6

^.Unessaisupplémentaireaétéréaliséave une plaque desiliiummassifdurant l'étapede plasmaSiCl

4

^{puislaplaque aétéretiréeduréateur}

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