МАТЕМАТИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ РАЗРЯДА В БРОМИСТОМ ВОДОРОДЕ

Школа по плазмохимии для молодых ученых России и стран СНГ

Чернявский С.Р.

svetsov@icti.ivanovo.su

Ивановский государственный химико-технологический университет

Галогеноводородные соединения широко используются в технологии микроэлектроники при проведении процессов плазмохимического травления широкого ряда материалов в тех случаях, когда методы жидкостного травления просто неприемлемы из-за высоких требований к чистоте процесса.

Данная работа посвящена математическому моделированию плазмы бромистого водорода с целью определения ФРЭЭ, кинетических коэффициентов процессов с участием электронов, интегральных характеристик электронов.

В настоящей работе для определения функции распределения электронов, интегральных характеристик электронов (скорость дрейфа, средняя энергия, приведенная подвижность и коэффициент диффузии) и кинетических коэффициентов процессов при электронном ударе использовалось численное решение кинетического уравнения Больцмана в двухчленном приближении - без учета электрон-электронных соударений и соударений второго рода (столкновений между “тяжелыми” частицами).

В процессе математического моделирования плазменной системы важную роль играет полный и правильный учет всех процессов, протекающих в исследуемом газе в условиях электрического разряда, а также подбор и оценка сечений этих процессов. Транспортное и вращательное сечения взяты из литературных данных, сечение ионизации рассчитано по формуле Дравина. По сечению диссоциативного прилипания в литературе есть как расчетные, так и экспериментальные данные, хорошо согласующиеся между собой. Сечение колебательного возбуждения взято из литературы, а сечение электронного возбуждения вычислено из спектра порогового рассеяния электронов на молекуле HBr.

В результате расчетов были получены ФРЭЭ, средняя энергия и коэффициент диффузии электронов, константы скоростей элементарных процессов, заложенных в модель.

Величина средней энергии электронов изменяется от 6 до 55 эВ при изменении приведенной напряженности электрического поля диапазоне (2 ? 125) ? 10^-15 Всм². Абсолютные величины скорости дрейфа и средней энергии электронов близки к соответствующим значениям, полученным для хлористого водорода при тех же напряженностях электрического поля. Зависимости приведенных коэффициента диффузии и подвижности электронов от приведенной напряженности электрического поля не противоречат имеющимся данным для HCl. Суммарная константа электронного возбуждения и константа диссоциативного прилипания (также суммарная) ведут себя практически синхронно при изменении напряженности электрического поля. Если предположить, что возбуждение электронных состояний может приводить к диссоциации (это типично для подобного рода газов), то данный процесс и процесс диссоциативного прилипания дают приблизительно равный вклад в диссоциацию в выбранном диапазоне условий. Причем константа диссоциативного прилипания превышает константу электронного возбуждения при всех значениях напряженности электрического поля.

Анализ полученных результатов подтверждает пригодность данного набора сечений и модели в целом для описания процессов в плазме тлеющего разряда в бромистом водороде.