Тлеющий разряд

8 
анодом 
5
, а отрицательный – с полым катодом и сеткой через резисторы 
8
и 
9
сопротив-
лением по 250 Ом. Сетка 
2
соединена с камерой 
4
через резистор 
10
сопротивлением 
R
o
= 5 кОм. Источник питания 
14
подключен к резистору 
10
через диод 
15
и ключ 
16
. При 
замкнутом ключе и неизменном токе в цепи анода 
5
он позволяет увеличить напряжение 
между камерой 
4
и сеткой 
2
до 

1 кВ, а в результате снизить до нуля ускоряющее ионы 
напряжение между анодом 
5
и камерой 
4
и энергию частиц. В центре сетки 
2
можно за-
крепить медный диск 
17 
диаметром 75 мм, а в рабочей вакуумной камере установить 
полый держатель 
18
подложек 
19
. Держатель изолирован от камеры и покрыт изнутри 
фольгой 
20
.
Через устройство предварительной ионизации в камеру подается слабо ионизован-
ный газ, проникающий через сетку 
2
в полый катод 
1
. При включении источника 
6
он 
инициирует при давлении аргона 
p
= 0,2–0,5 Па зажигание тлеющего разряда, и катод 
1
заполняется разрядной плазмой 
21
, отделенной от него слоем 
22
. Ток в цепи катода 
больше, чем в цепи сетки, и разность падений напряжения на резисторах 
8
и 
9
индуци-
рует напряжение между ними 100–200 В, не позволяющее электронам, эмитированным 
катодом, вылететь из него через сетку.
Ионы аргона 
23
из плазменного эмиттера 
21
ускоряются в слое 
24
между эмитте-
ром и сеткой 
2
и влетают в камеру. При столкновениях с атомами аргона 
25
происходит 
перезарядка, и ионы 
23
превращаются в быстрые атомы 
26
, бомбардирующие подложку 
19
и фольгу 
20
внутри держателя 
18
. При нейтрализации объемного заряда медленных 
ионов 
27
вторичными электронами со стенок камеры в ней образуется вторичная плазма 
28
. Ее концентрация максимальна вблизи сетки. Поэтому ток ионов 
27
в цепи сетки пре-
вышает ток в цепи камеры. Последний индуцирует на резисторе 
10
отрицательный по-
тенциал сетки в 100–200 В, ограничивающий ток электронов из вторичной плазмы 
28
в 
Рис. 1. Схема экспериментального
источника.
Рис. 2. Зависимость толщины пленки δ 
от расстояния r до центра подложки

9 
полый катод. Ионы аргона 
30–32
ускоряются катодным падением разряда 
U
к
и распы-
ляют фольгу 
3
на стенках полого катода 
1
. Внутри катода образуется пар меди, посту-
пающий через сетку в камеру. Однако медная пленка осаждается лишь на краях уста-
новленной вместо держателя 
18
стеклянной подложки, удаленных более чем на 100 мм 
от ее центра, так как атомы аргона с энергией 900 эВ немедленно распыляют все осаж-
дающиеся здесь атомы меди. В центре подложки быстрые атомы аргона образуют 
структурные дефекты, повышающие адгезию меди к стеклу. После указанной обработки 
напряжение между камерой и сеткой повышают с помощью источника питания 
14
, и ус-
коряющее ионы напряжение между анодом 
5
и камерой 
4
без изменения разрядных ха-
рактеристик уменьшается от 900 до 100 В. В этом случае на стеклянной подложке при 
давлении 
p
= 0,2 Па, токе в цепи катода 
I
к
= 1,5 A и катодном падении 
U
к
= 850 В за 2 
часа осаждается зеркальная медная пленка, непрерывно бомбардируемая атомами арго-
на с энергией 100 эВ. 
Кривая 
1
на рис. 2 представляет зависимость толщины пленки δ от расстояния 
r
до 
центра подложки. В центральной зоне диаметром 100 мм толщина пленки равна δ = 360 
± 10 нм, а скорость осаждения составляет 180 нм/ч. Однако с увеличением расстояния от 
центра подложки до 100 мм толщина уменьшается до δ = 265 нм, а неоднородность воз-
растает до ± 24%.
Для повышения однородности пленки в центре сетки был установлен медный диск 
17
диаметром 75 мм. Перекрытие потока атомов меди через центр сетки лишь незначи-
тельно уменьшило скорость осаждения пленки (кривая 
2
на рис. 2), а неоднородность ее 
толщины в зоне диаметром 150 мм снизилась до ± 4%. Однако в центре подложки поя-
вилось матовое пятно диаметром 30 мм, в котором адгезия покрытия уменьшилась на 
порядок из-за того, что сюда не попадали быстрые атомы.
Увеличение диаметра отверстий сетки от 5 до 7 мм повысило угловой разброс бы-
стрых атомов, и на том же расстоянии 0,15 м от сетки зона с матовой поверхностью и 
плохой адгезией исчезла, а прозрачность сетки и скорость осаждения покрытий увели-
чились в два раза (кривая 
3
на рис.2). 
Для изучения влияния на параметры пленки энергии атомов аргона на дне держа-
теля 
18
устанавливались стеклянные подложки размером 48×60 мм
2
с масками. Каждую 
из них бомбардировали 10 минут при давлении 0,2 Па атомами аргона с энергией 900 
эВ, а затем в течение 30 минут при разных величинах энергии 
eU
атомов аргона осажда-
ли медную пленку. При энергии 
eU
≤ 50 эВ толщина пленки δ не зависит от 
eU
(рис. 3). 
Из-за распыления быстрыми атомами ее толщина с ростом энергии 
eU
быстро уменьша-
ется. При 
eU
= 200 эВ она снижается в 2 раза, при 400 эВ – уже в 4 раза, а при энергии 
eU
~ 600 эВ падает до нуля.
Для осаждения пленок при энергии атомов аргона 
eU

900 эВ использовался им-
пульсно-периодический режим бомбардировки. Ключ 
16
(рис. 1) размыкали на одну се-
кунду по истечении каждого периода длительностью τ от 2 до 10 с. При замкнутом клю-
че энергия атомов аргона не превышала 50 эВ, а при его размыкании повышалась до ~ 1 

10 
кэВ. При тех же величинах 
p
= 0,2 Па, 
I
к
= 1,5 A и 
U
к
= 850 В толщина покрытия δ при τ 
= 2 с близка к нулю, а с ростом τ до 10 с увеличивается до δ = 140 нм (рис. 4).

жүктеу/скачать 0,69 Mb.

Достарыңызбен бөлісу: