DOI: https://doi.org/10.20535/2523-4455.2019.24.6.197171
Зображення обкладинки

Дослідження електронної складової імпульсного магнетронного розряду

Oleh Mykolaiovych Bevza, Anatolii Ivanovych Kuzmichiev

Анотація


Для порівняння характеристик електронної хмари при збудженні розряду імпульсами прямокутної форми та імпульсами у формі затухаючої синусоїди була створена фізико-топологічна модель магнетронної розпилювальної системи.

В результаті моделювання було розраховано розподіл в просторі та часі щільність електронів, енергія електронів, щільність енергії електронів при прямокутному та ударному збудженні розряду. Аналіз отриманих  результатів підтвердив раніше зазначену іншими авторами особливість, що виражається в формуванні підвищеної щільності електронів на фронтах імпульсів збудження розряду.

Також було з’ясовано, що при ударному збудженні магнетронного розряду: 1) енергія електронів над поверхнею катоду-мішені в декілька разів вище ніж при збудженні розряду імпульсом прямокутної форми і відповідно до більш інтенсивного розпилення поверхні катоду-мішені; 2) спостерігається незначне збільшення зони ерозії мішені і відповідно до збільшення коефіцієнта використання матеріалу мішені; 3) в позитивний період синусоїди, утворюються іони, які бомбардують плівку, що осаджується та розпилюють її, якщо вона знаходиться під потенціалом землі.


Ключові слова


магнетронна розпилювальна система, імпульсний розряд, ударне збудження розряду, енергія електронів, щільність енергії електронів

Повний текст:

PDF

Перелік посилань для Cited-By Linking


A. I. Kuzmichev, Y. I. Melnyk, V. Y. Kulikovsky, P. Bohac, and L. Jastrabik, “Characteristics of pulse magnetron discharge with power supply from a capacitor energy storage,” in International Conference on Phenomena in Ionized Gases (26th), 2003, pp. 123–124, URL: https://apps.dtic.mil/dtic/tr/fulltext/u2/p014993.pdf

A. I. Kuzmichev, Magnetronnyye raspylitel’nyye sistemy. Kn. 1. Vvedeniye v fiziku i tekhniku magnetronnogo raspyleniya [Magnetron Sputtering Systems. Book 1. Introduction to physics and magnetron sputtering technology]. Kyiv: Avers, 2008, ISBN: 966-8934-07-5.

A. I. Kuzmichev, S. B. Sidorenko, H. Steffen, R. Hippler, and V. Y. Kulikovsky, “Investigation of a pulsed magnetron sputtering discharge with a vacuum pentode modulator power supply,” Vacuum, vol. 72, no. 1, pp. 59–69, Sep. 2003, DOI: 10.1016/S0042-207X(03)00100-3.

A. I. Kuzmichev and O. D. Volpian, “Sistema dlya paketno-impul’snogo vozbuzhdeniya raspylyayushchego razryada na srednikh chastotakh [The system for burst pulse excitation of a sputtering discharge at medium frequencies],” in Materialy 11-y nauchno-tekhnicheskoy konferentsii s uchastiyem zarubezhnykh spetsialistov “Vakuumnaya nauka i tekhnika” [Materials of the 11th scientific and technical conference with the participation of foreign experts “Vacuum Science and Technology”], 2004, pp. 351–354.

K. Wasa and S. Hayakawa, Handbook of sputter deposition technology. Park Ridge, NJ (United States): Noyes Publications, 1992, ISBN: 0-8155-1280-5, URL:https://inis.iaea.org/search/search.aspx?orig_q=source:%22ISBN 0-8155-1280-5%22.

V. V. Zhukov, V. P. Krivobokov, V. V. Patsevich, and S. N. Yanin, “Svoystva magnetronnogo razryada na postoyannom toke. CH.1. Mekhanizm raspyleniya misheni [The properties of a direct current magnetron discharge. Part 1. Target sputtering mechanism],” Izv. Tomsk. Politekh. Univ. [The News Tomsk Polytech. Univ., vol. 308, no. 6, pp. 69–74, 2005, URL: https://cyberleninka.ru/article/n/svoystva-magnetronnogo-razryada-na-postoyannom-toke-ch-1-mehanizm-raspyleniya-misheni URL: https://cyberleninka.ru/article/n/svoystva-magnetronnogo-razryada-na-postoyannom-toke-ch-1-mehanizm-raspyleniya-misheni.

A. A. Solovyev, N. S. Sochugov, K. V. Oskomov, and S. V. Rabotkin, “Issledovaniye kharakteristik plazmy v nesbalansirovannoy magnetronnoy raspylitel’noy sisteme [Study of plasma characteristics in an unbalanced magnetron sputtering system],” Fiz. plazmy [Plasma physics], vol. 35, no. 5, pp. 443–452, 2009, URL: https://elibrary.ru/item.asp?id=11919435.

O. M. Bevza, “The magnetron discharge pulse excitation,” Electron. Commun., vol. 22, no. 3, pp. 12–18, Jun. 2017, DOI: 10.20535/2312-1807.2017.22.3.105448.

S. V. Denbnoveckij, R. Hippler, A. I. Kuzmichev, and V. Y. Kulikovsky, “Zapazdyvanie vozniknovenija razrjada v impul’snyh magnetronnyh raspylitel’nyh ustrojstvah [The delay in the occurrence of discharge pulsed magnetron sputtering devices],” Electron. Commun., vol. 8, no. 2, pp. 195–198, 2000.

A. I. Kuzmichev, V. Y. Kulikovsky, and S. B. Sydorenko, “Dinamicheskie harakteristiki impul’snoj magnetronnoj raspylitel’noj sistemy [Dynamic characteristics of the pulsed magnetron sputtering system],” Izv. RAN. Seriya Fiz. [Proceedings RAS. Phys. Ser., vol. 64, no. 7, pp. 1317–1321, 2000.

J. T. Gudmundsson, J. Alami, and U. Helmersson, “Evolution of the electron energy distribution and plasma parameters in a pulsed magnetron discharge,” Appl. Phys. Lett., vol. 78, no. 22, pp. 3427–3429, May 2001, DOI: 10.1063/1.1376150.

O. D. Volpian and A. I. Kuzmichev, “Magnetronnoye naneseniye opticheskikh pokrytiy pri pitanii magnetronov peremennym napryazheniyem sredney chastoty [Magnetron deposition of optical coatings with magnetron power supply by mid-frequency alternative voltage],” Prikl. Fiz. [Applied Physics], no. 3, pp. 34–52, 2008.

I. Kolev, A. Bogaerts, and R. Gijbels, “Influence of electron recapture by the cathode upon the discharge characteristics in dc planar magnetrons,” Phys. Rev. E, vol. 72, no. 5, p. 056402, Nov. 2005, DOI: 10.1103/PhysRevE.72.056402.


Перелік посилань


  1. A. I. Kuzmichev, Y. I. Melnyk, V. Y. Kulikovsky, P. Bohac, and L. Jastrabik, “Characteristics of pulse magnetron discharge with power supply from a capacitor energy storage,” in International Conference on Phenomena in Ionized Gases (26th), 2003, pp. 123–124, URL: https://apps.dtic.mil/dtic/tr/fulltext/u2/p014993.pdf
  2. A. I. Kuzmichev, Magnetronnyye raspylitel’nyye sistemy. Kn. 1. Vvedeniye v fiziku i tekhniku magnetronnogo raspyleniya [Magnetron Sputtering Systems. Book 1. Introduction to physics and magnetron sputtering technology]. Kyiv: Avers, 2008, ISBN: 966-8934-07-5.
  3. A. I. Kuzmichev, S. B. Sidorenko, H. Steffen, R. Hippler, and V. Y. Kulikovsky, “Investigation of a pulsed magnetron sputtering discharge with a vacuum pentode modulator power supply,” Vacuum, vol. 72, no. 1, pp. 59–69, Sep. 2003, DOI: 10.1016/S0042-207X(03)00100-3.
  4. A. I. Kuzmichev and O. D. Volpian, “Sistema dlya paketno-impul’snogo vozbuzhdeniya raspylyayushchego razryada na srednikh chastotakh [The system for burst pulse excitation of a sputtering discharge at medium frequencies],” in Materialy 11-y nauchno-tekhnicheskoy konferentsii s uchastiyem zarubezhnykh spetsialistov “Vakuumnaya nauka i tekhnika” [Materials of the 11th scientific and technical conference with the participation of foreign experts “Vacuum Science and Technology”], 2004, pp. 351–354.
  5. K. Wasa and S. Hayakawa, Handbook of sputter deposition technology. Park Ridge, NJ (United States): Noyes Publications, 1992, ISBN: 0-8155-1280-5, URL:https://inis.iaea.org/search/search.aspx?orig_q=source:%22ISBN 0-8155-1280-5%22.
  6. V. V. Zhukov, V. P. Krivobokov, V. V. Patsevich, and S. N. Yanin, “Svoystva magnetronnogo razryada na postoyannom toke. CH.1. Mekhanizm raspyleniya misheni [The properties of a direct current magnetron discharge. Part 1. Target sputtering mechanism],” Izv. Tomsk. Politekh. Univ. [The News Tomsk Polytech. Univ., vol. 308, no. 6, pp. 69–74, 2005, URL: https://cyberleninka.ru/article/n/svoystva-magnetronnogo-razryada-na-postoyannom-toke-ch-1-mehanizm-raspyleniya-misheni URL: https://cyberleninka.ru/article/n/svoystva-magnetronnogo-razryada-na-postoyannom-toke-ch-1-mehanizm-raspyleniya-misheni.
  7. A. A. Solovyev, N. S. Sochugov, K. V. Oskomov, and S. V. Rabotkin, “Issledovaniye kharakteristik plazmy v nesbalansirovannoy magnetronnoy raspylitel’noy sisteme [Study of plasma characteristics in an unbalanced magnetron sputtering system],” Fiz. plazmy [Plasma physics], vol. 35, no. 5, pp. 443–452, 2009, URL: https://elibrary.ru/item.asp?id=11919435.
  8. O. M. Bevza, “The magnetron discharge pulse excitation,” Electron. Commun., vol. 22, no. 3, pp. 12–18, Jun. 2017, DOI: 10.20535/2312-1807.2017.22.3.105448.
  9. S. V. Denbnoveckij, R. Hippler, A. I. Kuzmichev, and V. Y. Kulikovsky, “Zapazdyvanie vozniknovenija razrjada v impul’snyh magnetronnyh raspylitel’nyh ustrojstvah [The delay in the occurrence of discharge pulsed magnetron sputtering devices],” Electron. Commun., vol. 8, no. 2, pp. 195–198, 2000.
  10. A. I. Kuzmichev, V. Y. Kulikovsky, and S. B. Sydorenko, “Dinamicheskie harakteristiki impul’snoj magnetronnoj raspylitel’noj sistemy [Dynamic characteristics of the pulsed magnetron sputtering system],” Izv. RAN. Seriya Fiz. [Proceedings RAS. Phys. Ser., vol. 64, no. 7, pp. 1317–1321, 2000.
  11. J. T. Gudmundsson, J. Alami, and U. Helmersson, “Evolution of the electron energy distribution and plasma parameters in a pulsed magnetron discharge,” Appl. Phys. Lett., vol. 78, no. 22, pp. 3427–3429, May 2001, DOI: 10.1063/1.1376150.
  12. O. D. Volpian and A. I. Kuzmichev, “Magnetronnoye naneseniye opticheskikh pokrytiy pri pitanii magnetronov peremennym napryazheniyem sredney chastoty [Magnetron deposition of optical coatings with magnetron power supply by mid-frequency alternative voltage],” Prikl. Fiz. [Applied Physics], no. 3, pp. 34–52, 2008.
  13. I. Kolev, A. Bogaerts, and R. Gijbels, “Influence of electron recapture by the cathode upon the discharge characteristics in dc planar magnetrons,” Phys. Rev. E, vol. 72, no. 5, p. 056402, Nov. 2005, DOI: 10.1103/PhysRevE.72.056402.






Copyright (c) 2019 Бевза О. М., Кузьмічєв А. І.

Creative Commons License
Ця робота ліцензована Creative Commons Attribution 4.0 International License.

ISSN: 2523-4447
e-ISSN: 2523-4455