Исследование производительности работы магнетронной распылительной системы с жидкометаллической мишенью
Дипломная работа - Разное
Другие дипломы по предмету Разное
еть процесс осаждения тонких пленок, полученных с помощью магнетрона с жидкометаллической мишенью, используя дополнительную магнитную систему, то столб плазмы горит от катода до анода. Концентрация рабочего газа у подложки уменьшатся с внедрением дополнительной магнитной системы. Следовательно, скорости напыления будут меньше, но пленки лучше, т. е. структура пленок будет более плотной.
Что касается расстояния между подложкой и мишенью, то оно влияет на процесс осаждения тонкопленочного покрытия. Это видно из предыдущих экспериментов. Если расстояние между мишенью и подложкой очень мало (до 10 см), то начинается процесс реиспарения. Процесс реиспарения заключается в следующем: материал мишени, который очень быстро осадился на подложку, начинает испаряться и капать вниз с подложки (в нашем случае - капли свинца). Исходя из этого, выбрано расстояние для напыления более 10 см (15 и 13 см).
.4 Измерение величин магнитного поля с помощью магнитометра
Измерение величины магнитного поля осуществлялось с помощью магнитометра. Внешний вид данного магнитометра представлен на рисунке 32.
Рисунок 32 - Внешний вид магнитометра.
Для измерения горизонтальной составляющей индукции магнитного поля использовался магнитометр.
Щуп магнитометра подводился перпендикулярно к поверхности мишени и каждые 3 мм, измерялась горизонтальная составляющая индукции магнитного поля. После чего строилась зависимость индукции магнитного поля от ширины мишени. Полученные результаты представлены на рисунке 33. На данном рисунке представлена положительная часть распределения горизонтальной составляющей индукции магнитного поля.
Анализируя график, можно определить максимум магнитного поля Вx(эксп)= 61,2 мТл, что немного меньше результата полученного с помощью компьютерного моделирования в пакете программ ELCUT (73 мТл).
Рисунок 33 - График распределения горизонтальной составляющей индукции магнитного поля от середины до центра поверхности мишени.
6. Механизмы эрозии поверхности. Определение скорости роста пленок
и коэффициентов эрозии
Методы обработки твёрдых тел с помощью пучков заряженных частиц являются перспективным направлением в радиационном материаловедении. Заметное место среди них занимают технологии, построенные на использовании эффекта эрозии поверхности.
Попадая в конденсированное вещество, ускоренная частица теряет свою энергию в результате столкновений с атомами среды. При этом происходит их ионизация, возбуждение, смещение, образование радиационных дефектов, нагрев облучаемого вещества и другие эффекты. Структурно-фазовые превращения, вызванные тепловым действием пучка, регламентируются балансом энергии, т.е. интенсивностью её ввода в твёрдое тело и её потерь из системы по всем каналам диссипации (теплопроводность, фазовые превращения, испарение и т.д.).
Под термином эрозия здесь понимается явление разрушения поверхности твёрдого тела в результате удаления вещества в виде отдельных атомов, молекул или их соединений как в жидком, так и в твердом состояниях.
В основе его лежат следующие процессы:
радиационно-стимулированная и тепловая десорбция атомов и молекул;
распыление атомов, расположенных на поверхности и вблизи неё;
блистеринг (отслоение вещества мишени в результате образования куполообразных вздутий в приповерхностном слое при имплантации в них больших доз ионов слаборастворимых газов);
испарение атомов из твёрдой фазы (сублимация);
испарение атомов из жидкой фазы, полученной в результате плавления мишени;
откол мишени вследствие её хрупкого разрушения;
разбрызгивание вещества из жидкой фазы и др.
Ключевым параметром для характеристики эффективности процесса удаления вещества с поверхности мишени во время облучения является коэффициент эрозии (количество удаленных атомов на одну падающую частицу) [25].
Магнетронные распылительные системы (МРС) являются очень эффективным средством осаждения тонких пленок на твердотельные подложки. Однако им свойственен существенный недостаток - относительно малая производительность (для МРС на постоянном токе скорость роста металлических пленок обычно составляет 1...10 нм/с). Ситуация существенно улучшается, если появляется возможность использовать жидкофазную мишень. Благодаря этому удается примерно на 1..2 порядка увеличить скорость роста осаждаемых покрытий [26].
Этот эффект связан с тем, что при температурах, превышающих точку плавления, дополнительно к распылению возникает интенсивное испарение атомов с поверхности мишени. Поэтому скорость осаждения покрытий также заметно увеличивается. Кроме этого, за счет того, что в жидкой фазе все металлы - немагнитные, появляется возможность осаждать пленки из железа и никеля. Эти обстоятельства представляет большой интерес для технологических целей.
Однако МРС с жидкометаллическими мишенями сегодня еще не получили широкого промышленного применения. Одна из причин этого состоит в том, что их технологические возможности изучены пока недостаточно. Было бы желательно иметь средство для прогнозирования плотности потока эмитирующих с поверхности атомов в зависимости от мощности, вкладываемой в магнетронный разряд.
Данное прогнозирование можно осуществить с помощью разработанной модели процесса эмиссии атомов с поверхности жидкометаллических мишеней магнетронных распылительных систем, в ?/p>