Про концентрацию плазмы на мишени-катоде.

 

Речь пойдет про плазму (при магнетронном распылении) при получения тонких пленок . Для получения плазмы используется газ аргон . Газ аргон (Ar) — это атомарный газ (как все инертные газы) , на вакуумных производствах храниться в серых баллонах с зеленой полосой. Внешний энергетический уровень атома аргона имеет 8 электронов. В состояние плазмы Ar перейдет, если на Ar воздействовать напряженностью электрического поля ().

 

Этот переход осуществляется в два этапа :
1. Необходимо получить первичные электроны  — разорвать кулоновские силы между электронами и ядром, затратив энергию.
2. Затем напряженностью электрического поля получить газовый разряд: величина Еи=15эВ для ионизаций газа Ar .
Более наглядно на рисунке 2 :

Рисунок 2

 

U — разрядное напряжение, при котором скорость движения электронов достаточна для начала ионизации Ar . Разряд поддерживается за счет потоков ионов ударяющих о катод. Электроны и ионы движутся противоположными потоками. В направлении ,к аноду , движутся потоки электронов.
При движении навстречу , потоки электронов с потоками ионов, могут создать стример (светящийся канал).

 

При этом возникают скачки напряжений из-за того ,что не равномерно распределяется Ar и не стабилизировано напряжение источника питания . Эти же явления приводят к неустойчивости и неравномерности распределения плазмы.

Практика 1 :
Получить более чистые покрытия можно, если подложку расположить подальше от магнетрона .
Для этого можно произвести напыление при ( 1Па) ,тогда плазма2 уменьшиться (смотри рисунок 2). Из рисунка 2 видно ,что уменьшается объемное свечение в прикатодной области , в сравнении , если бы напыление делали при 5 Па.

Практика 2 :
Если наоборот , увеличить давление в вакуумной камере с 1Па до 5 Па , то возрастет разряд вблизи катода и увеличивается распыление катода. Но чистота покрытия ухудшится.

Важно :
Электроны ,как более легкие частицы, разгоняются и нагреваются ( за счет электрической силы) первыми. Поэтому в плазме температура электронов значительно выше температуры ионов.

Распределение температуры.

Про давление :
Устойчивость давления в вакуумной камере достигается показаниями от датчиков давления , алгоритмом обработки показаний датчиков промышленным контроллером и ПИД управлением игольчатым клапаном подачи рабочего газа (Ar).

 

 

 

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

*

code