Проводящие материалы эффективно распыляются на постоянном токе

Проводящие материалы эффективно распыляются на постоянном токе. При распылении диэлектрика на его поверхности скапливается положительный заряд ионов, и распыление прекращается, потому что бомбардирующие ионы отражаются от поверхности скопившимся положительным зарядом.

Для того чтобы осуществлять распыление диэлектрика, необходимо нейтрализовать положительный заряд на его поверхности. Для этого можно использовать источник электронов, облучающий поверхность мишени потоком электронов. Однако более эффективным решением является использование ВЧ-напряжения.

В теоретическом разделе курса [ 1 ] было изучено явление образования отрицательного потенциала автосмещения на электроде при приложении ВЧ-напряжения, связанное с высокой подвижностью электронов по сравнению с подвижностью ионов. В связи с этим электроны у мишени образуют отрицательный объемный заряд, рост которого идет до того момента, пока потенциал мишени не будет обеспечивать равенства электронного и ионного токов в течение каждого периода ВЧ-напряжения. Значение установившегося напряжения смещения приблизительно равно амплитуде приложенного напряжения.

Именно это постоянное смещение на поверхности мишени определяет среднюю энергию бомбардирующих ионов, поскольку ВЧ-напряжение приводит лишь к колебательному движению ионов, амплитуда которого из-за большой массы ионов ничтожна по сравнению с величиной разрядного промежутка.

Условием эффективной работы РС является незначительное изменение накопленного на поверхности мишени заряда в течение периода ВЧ-напряжения. В противном случае потенциал на мишени будет уменьшаться, и энергия ионов будет падать, что приведет к нестабильности процесса распыления. Условия допустимого падения напряжения на мишени U за время t определяются по соотношению:

t = CU / j   [c],                                             (1.40)

где C – удельная емкость мишени, мкф/м2; j – плотность ионного тока на мишень, А/м2. Например, для U=100 В, C=0,2 мкф/м2, j=200 А/м2 получаем t =10-7 с, т.е. частота ВЧ-напряжения для обеспечения снижения потенциала смещения на мишени не более чем на 100 В, должна быть около 10 МГц. Приемлемая частота лежит в диапазоне 10-20 МГц. Наибольшее распространение получила промышленная частота 134,56 МГц.

Практически все рассмотренные выше РС: диодные (планарные и коаксиальные), триодные, многоэлектродные, магнетронные и т.п. – могут работать в режиме ВЧ распыления. В этих конструкциях ВЧ разряд возбуждается между ВЧ электродом и заземленным электродом. Однако к конструкции РС при этом предъявляются дополнительные требования, связанные с тем, что с увеличением частоты питающего напряжения возникают паразитные индуктивные, емкостные и омические связи, которые снижают эффективность процесса распыления.

Вредное влияние паразитных элементов можно объяснить из рассмотрения эквивалентной схемы ВЧ РС, приведенной на рис. 1.30.

Ссылка на основную публикацию
Adblock detector