Введение к работе
Актуальность темы. Актуальность задачи по исследованию процессов возбуждения, происходящих при столкновениях электронов с молекулами фтора и фторсодержащими молекулами, определяется широким их применением в плазменных технологиях сухого травления в микроэлектронике, а такие в качестве рабочего тела различных лазеров. Роль электронной компоненты в низкотемпературной плазме_ решающая [l] , поэтому информация о сечениях взаимодействия электронов с молекулами, в том числе и ин -формация о сечениях их возбуждения, представляет собой ияте -рее как для анализа и моделирования процессов в разрядах, так и для их контроля в плазменных технологиях .
Несмотря на свою актуальность, экспериментальные данные о сечениях возбукдания эмиссий молекул F9 электронами отсутствуют для всего спектрального диапазона, ч"ю, по-видимому, объясняется экспериментальными трудностями, связанными с большой химической активностью фтора.
Исследования процессов возбуждения молекул СГЛ электронным ударом проводились в ряде работ, но они имеют фрагментарный характер. С другой стороны, между имеющимися результатами различных авторов наблюдаются существенные различия, не позволяйте однозначно интерпретировать данные измерений.. Кроме того участок спектра Л <: 140 нм оставался неисследованным, а ряд широ кополосных эмиссий в видимой области спектра оставался яеотог;-деетвлевЕым. Бее это указывает на актуальность исследований по возбуЕдешїЕ молекул Г., и СГ4 электронным- ударом .
Молекула Fg представляет интерес как первая в ряду штор-содержащих,а также как широко используемая в плазменных технолс геях. При выборе объектов исследований мы рассчитывали также, что результаты окакутся взаимодополняющими, что и подтвердилось в ходе исследований.
Цель работы состояла в проведении систематических иследо-ваний процессов возбуждения молекул F2 и CF4 контролируемым электронным ударом. В ходе выполнения работы были'решены следующие задачи :
I. Создана, экспериментальная спектрометрическая установка для исследований процессов вовСуждения атомов и молекул контролируемым электронным ударом г спектральном диапазоне
50-800 нм в интервале энергий 10-300 зВ, содержащая два монохроматора.
-
Разработана методика исследований химически активних фторсодергащих газов.
-
Исследованы эмиссионное спектры е ч- ^2 3 9 + ^4 взаимодействий.
-
Измерены энергетические зависимости сечений возбуждения наблюдающихся эмиссий от порога возбуждения до 300 зВ.
-
Определены абсолютные значения сечений возбукдення эмиссий.
-
Проведен анализ полученных результатов, отождествлены наблюдандиеся эмиссии и элементарные пропасен.
Научная.новизна .
Г. Построена экспериментальная спектрометрическая двухка-нальная установка, позволягщая проводить доследования по возбуждению атомов я. молекул контролируемым электронным ударом в спектральном диапазоне 50-800 нм.
-
Предложен и реализован способ защиты металлических ялемгнтов электронной оптики от воздействия фторсодергащах газов.
-
Предложен и реализован способ калибровка энергетической шкалы электронного пучка, заклэтапдийся в одновременных зс-слэдованиях эмиссий исследуемого и контрольного газов в разных оптических каналах.
-
Впервые проведены систематические исследования эмиссионных спектров о + F2 а е + СГ4 взаимодействуй, возбуждаемых "'-" ссктроляруекым электронным ударом. Зарегистрированы z деследе— заны ранее ае наблгдавгшвея гдаесгв молекулярного фтора А 174
т и Л 290 км.
5. Впервые проведены систематические исследования знерге-
?ячесхих зависимостей сечений Еозбухдення эшссаЗ е + ?0 л
! + СГ^ взаимодействий. Всего исследовано 123 5«2сснз,**:5з ннх "01 впервые.
6. Впервые определены абсолгткыа"значения сачекяї зезСуж
ения экясезй е +Г0 взаимодействий а резонансных лзнай arcv:cE
тера a + -(3^ Езад;.:сде2ствнй.
7. Показано, что лазерный переход колекул ?., ~л длдно
олнн А 157,5 нм осуществляется между І ^, я a SZ. сссїсядд-
кз за пределами областа їранка-ІСондоза.
8. Установлено, что при взаимодействиях электронов с моле
кулами Fg и CF^ наиболее эффективно образуются возбужденные
фрагменты F2, F2"t и CF4+.
9. Показано, что непрерывные эмиссии X 230, 290 и 400
'нм принадлежат связанно-несвязанным переходам CF^.
Научная и практическая ценность работы
-
Разработанная методика позволяет проводить исследования по возбуждению электронным ударом химически активных фторсодер-хащих газов, при этом надежность и достоверность результатов не уступает соответствующим измерениям химически неактивных газов.
-
Полученные результаты имеют фундаментальный характер и несут информацию как о строении исследуемых объектов, так и о параметрах элементарных процессов электронно-молекулярных взаимо действий.
-
Результаты исследований имеют практическое значение для анализа процессов в газоразрядной плазме и уже были использованы при моделировании процессов в газовом разряде лазеров.
-
Разработанная методика исследований может быть использована и другими авторами при исследованиях электронно-молекулярных взаимодействий как химически активных, так и неактивных газов.
Основные положения и результаты, выносимые на защиту
-
Экспериментальная установка,- позволяющая проводить исследования по возбуждению атомов и молекул методом газовой ячейки, включая и химически активные фторсодержащие газы в спектраль ном диапазоне ( 50-800 нм ).
-
Способ калибровки энергетической шкалы электронного пучка.
-
Способ защиты металлических поверхностей элементов электронной оптики от воздействия фторсодержащей среды. .
-
Эмиссионные спектры, образующиеся при взаимодействиях электронов с молекулами F2 и CF^.
-
Функции возбуждения эмиссий от порога возбуждения до 300 эБ.
-
Абсолютные значения сечений возбуждения исследованных эмиссий.
-
Идентификация спектров и элементарных процессов.
Апробация работы. Основные результаты работы докладывались ка XI Всесоюзной конференций по физике электронных и атомных столкновений, Рига, 1984, на Всесоюзном семинаре "Процессы ионизации с участием возбужденных атомов", Ленинград, I9S8, на X Всесоюзной конференции по физике электронных и атомкьк столкновений, Ужгород, 1988, на XI Всесоюзной конференции по физике електронних и атомных столкновений, Чебоксары, 1991.
Объем и структура работы. Работа состоит из" введенії-:, трех глав, заключения и списка основной использованной литература. Работа содержит 170 страниц, включая 64 рисунка, 16 таблиц и список литературы из 103 наименований.
