Магнетронные распылительные системы, Цилиндрические коаксиальные магнетронные системы - Нанесение антидеструкционных покрытий на топливные и кислородные баки космических аппаратов

Цилиндрические коаксиальные магнетронные системы

Первоначально для распыления различных материалов в основном использовались цилиндрические коаксиальные магнетронные распылительные системы (МРС) нормального и инверсного типа [8].

На рис.7 приведены схематические конструкции таких систем. Магнитное поле создается в них либо за счет внешнего соленоида и заполняет все пространство между электродами и подложкой, либо постоянными магнитами, которые создают локализованное дугообразное поле.

В первом случае (рис.7 а, б) величина магнитного поля создается такой, что она достаточна для замагничивания электронов, но мала для замагничивания ионов.

При зажигании газового разряда формируется плазменная область, которая представляет собой плазму отрицательного свечения тлеющего разряда. Процессы ионизации, возбуждения, свечения газа происходят в основном в этой области за счет столкновения вторичных катодных электронов с молекулами газа.

цилиндрические коаксиальные мрс

Рис.7. Цилиндрические коаксиальные МРС

    1 - катод-мишень; 2 - анод; 3 - подложка; 4 - соленоид; 5 - постоянные магниты.

Распыляют материал катода (мишени) и инициируют вторичную эмиссию электронов, которые необходимы для поддержания разряда, ионы, идущие из плазмы на катод. Катодные вторичные электроны также ускоряются полем прикатодного слоя, но благодаря закручивающему действию на них магнитного поля предотвращается бомбардировка ими подложки, а также уход их на анод по короткому пути.

В магнетронном разряде, за счет того, что электроны в скрещенных полях движутся по траекториям типа циклоиды, можно получить высокую плотность тока при низком давлении рабочего газа и высокую скорость распыления материала мишени.

Основной проблемой данного типа МРС является уход электронов вдоль силовых линий магнитного поля на торцы электродной системы. Это приводит к неравномерному распылению мишени. Для предотвращения этого эффекта используют различные методы, например, снабжают катод торцевыми отражателями в виде дисков и плоских колец, которые способствуют осцилляции электронов в плазме разряда вдоль силовых линий магнитного поля и дополнительному увеличению траектории в межэлектродном промежутке.

Для повышения равномерности распыления катода применяются длинные соленоиды с однородным магнитным полем, а также специальные магнитопроводы [9]. Все это увеличивает массу, размеры и усложняет конструкцию установок, но не приводит к абсолютной равномерности распыления из-за ухода ионов на торцы системы и к снижению их концентрации на краях МРС.

Для устранения недостатков, присущих МРС с внешними соленоидами, рассмотренными выше, вместо соленоидов применялись постоянные магниты (рис.7 в, г), что значительно упростило конструкцию МРС. Постоянные магниты создают локализованное около катода поле с дугообразными силовыми линиями. Плазма при этом локализуется около катода в области "магнитных туннелей", где напряженность поля максимальна. Туннельная форма магнитного поля препятствует уходу электронов на торцы МРС. Такие системы обеспечивает достаточно высокую однородность напыляемых пленок по толщине, хотя имеет место некоторая неравномерность распыления катода.

Похожие статьи




Магнетронные распылительные системы, Цилиндрические коаксиальные магнетронные системы - Нанесение антидеструкционных покрытий на топливные и кислородные баки космических аппаратов

Предыдущая | Следующая