Тлеющий разряд
жүктеу/скачать 0,69 Mb. Pdf көрінісі
|
Bolbukov-avtoreferat FIN(1)
| p
= 0,4 Па и токе ка- тода I к = 1 А. Штриховая кривая 1 дает распределение скорости v распыления мишени. Для определения v к мишени крепились титановые полосы с масками, а величину v по- лучали делением высоты ступеньки между закрытой маской и открытой поверхностями полосы на время распыления. Как и плотность тока j i , скорость v максимальна на оси и уменьшается на краю мишени на 15%. Доля ионов, экстрагируемых из плазмы 10 на мишень 1 , составляет 12%. Коэффициент распыления титана ионами аргона с энергией 1 кэВ равен единице, и Рис. 5. Схема источника. 1 – мишень; 2 – полый катод; 3 – подача воды; 4 – держатель; 5 – магнит; 6, 8, 12, 23 – источники питания; 7 – анод; 9, 13 – ионы; 10 – плазменный эмиттер; 11 – сетка; 14 – молекула газа; 15 – быстрая молекула; 16 – подложка; 17 – камера; 18 – резистор; 19 – медленный ион; 20 – вторичная плазма; 21 – зонд; 22 – атомы металла Рис. 6. Радиальные распределения плотности тока на зонд j i (сплошные кривые) и скорости распыления мишени v (штриховые кривые) 12 при равных плотностях тока ионов на мишень и на сетку плотность потока на подложку 16 атомов металла 22 меньше, чем быстрых атомов аргона 15 . При энергии последних свыше 500 эВ они распыляют весь осаждаемый на подложке металл. С увеличением U м от 1 до 3 кВ скорость распыления в центре мишени возрастает от 1,2 до 3,3 мкм/ч. Уве- личение отношения плотности потока атомов металла j м к плотности потока быстрых атомов j а позволяет повысить их энергию и глубину модификации поверхности. После установки за мишенью 1 дискового магнита 5 диаметром 60 мм с макси- мальной индукцией на поверхности мишени 37 мТл доля увеличилась до 25%. Маг- нитное поле вынуждает осциллирующие внутри полого катода быстрые электроны чаще подлетать к мишени и отражаться в слое у ее поверхности. Это повысило концентрацию плазмы у дна катода, и при токе катода I к = 1 А средняя плотность ионного тока на ми- шень 0.22 А/0.02 м 2 = 11 А/м 2 стала в 2 раза выше, чем на сетку 0.15 А/0.03 м 2 = 5 А/м 2 . Кривые 2 на рис. 6 свидетельствуют о перераспределении плазмы не только по оси, но и по радиусу катода. На расстоянии r до центра мишени от 30 до 80 мм скорость распыле- ния v = 4,5 мкм/ч, а при r 30 мм она на 15% меньше. Для изучения возможности регулировки энергии быстрых молекул газа в источни- ке с магнитным полем изменением сопротивления R резистора 18 были получены зави- симости от ускоряющего напряжения U с тока в цепи камеры I кам (рис. 7а) и ускоряюще- го ионы 13 потенциала φ а анода 7 (рис. 7б) при токе в цепи сетки I с = 0,2 А, давлении ар- гона 0,4 Па и равных потенциалах катода 2 и мишени 1 . При R = 4 кОм и U с = 3 кВ энер- гия ускоренных ионов e φ а = 2,5 кэВ, а ток камеры I кам почти в 2 раза меньше тока сетки I с . С уменьшением U с до 0,5 кВ энергия ионов снижается до e φ а = 0,3 кВ, что приводит к уменьшению длины перезарядки и отношения I кам / I с от 0,5 до 0,15. С увеличением R до 160 кОм при U с = 3 кВ отношение I кам / I с снижается до 0,08, а с уменьшением U с до 0,5 кВ оно при R = 160 кОм снижается до I кам / I с ≈ 0,01. С уменьшением R до 0,5 кОм электроны из вторичной плазмы 20 проникают в по- лый катод, и ток в цепи камеры I кам возрастает в 4 раза. Энергия e φ а бомбардирующих подложку 16 быстрых атомов 15 уменьшается с увеличением R и при R = 160 кОм в диапазоне U с от 1 до 2,5 кВ не превышает 150 эВ. Однако с уменьшением U с до 0,7 кВ энергия e φ а повышается до 400 эВ, а с увеличением U с до 4 кВ она возрастает до e φ а = 1 кэВ (рис. 7б). Минимальная энергия e φ а быстрых атомов аргона 16 даже при макси- мальном R может с увеличением U м до 3 кВ превысить 0,5 кэВ, и они будут распылять все осаждающиеся на подложке 17 атомы металла. Чтобы синтезировать покрытия, не- обходимо либо далее снижать отношение плотности потока быстрых атомов аргона j а к плотности потока атомов металла j м , либо бомбардировать подложки в импульсно- периодическом режиме, либо снижать энергию атомов аргона, пропуская через резистор 18 ток дополнительного источника питания 23 , как описано в главе 2, что уменьшит глубину модификации поверхности. 13 Рис. 7. Зависимости от напряжения U с между анодом и сеткой тока в цепи камеры I кам (а) и потенциала анода φ а (б) при токе I с = 0,2 А и сопротивлении резистора R = 0,5 (кривые 1), 1 (2), 2 (3), 4 (4), 10 (5), 20 (6), 40 (7), 80 (8), 160 (9) и 600 кОм (10). жүктеу/скачать 0,69 Mb. Достарыңызбен бөлісу:
|