L-effett ta 'partiċelli ċċarġjati fuq dawl ta' 172nm
Effetti ta' Partiċelli Iċċarġjati
Fl-iskarigu tal-gass, il-partiċelli ċċarġjati jinkludu joni u elettroni, li jimxu lejn elettrodi opposti taħt l-azzjoni ta 'kamp elettriku. Dan li ġej jiddiskuti xi effetti importanti prodotti meta l-joni jilħqu l-katodu u l-elettroni jilħqu l-anodu ^ {2,3,7,10,12,14}.
3.7.1 Effetti tal-Ioni
Meta l-joni jibbumbardjaw il-wiċċ tal-katodu, iseħħu serje ta 'fenomeni fiżiċi u kimiċi. Figura 3-28 turi l-effetti varji prodotti mill-bumbardament joniku fuq il-wiċċ tal-katodu^{10}. (Figura 3-28 annotazzjonijiet: joni inċidentali, newtrali, riflessjoni tal-joni, bidliet fil-morfoloġija tal-wiċċ, tisħin, ħsara strutturali, bidliet fil-kristallizzazzjoni, impjantazzjoni jew diffużjoni, elettroni sekondarji, elettroni Auger, glow tal-katodu, radjazzjoni ottika, desorbiment ta’ gassijiet adsorbiti, desorbiment ta’ gassijiet sputtered atomizzati)
Emissjoni ta' Elettroni Sekondarja Eċċitata minn Ioni PożittiviIl-proċess ta' emissjoni ta' elettroni sekondarja skattata mill-bumbardament joniku tal-katodu huwa kundizzjoni meħtieġa għaż-żamma ta' skarigu sostnut waħdu. Il-proporzjon tan-numru ta 'elettroni sekondarji NeN_eNe man-numru ta' joni inċidentali NiN_iNi, jew il-proporzjon tal-kurrent sekondarju iei_eie mal-kurrent tal-jone tal-katodu iii_iii, jissejjaħ il-koeffiċjent tal-emissjoni tal-elettroni sekondarji, jiddependi fuq il-materjal tal-katodu, il-massa tal-joni pożittivi, il-potenzjal ta 'jonizzazzjoni tagħhom, u l-enerġija kinetika tagħhom. Elettroni sekondarji jistgħu jiġu emessi biss meta l-enerġija ta 'jonji inċidentali taqbeż il-funzjoni tax-xogħol χ\\chiχ tal-katodu, li tippermetti skariku glow biex isostni lilu nnifsu.
Ion Bombardment Tisħin il-Katodu When ions bombard the cathode, the majority of their energy (>60%) huwa kkonvertit f'enerġija termali, li tikkawża t-temperatura tal-katodu tiżdied. Fi proċessi bħal nitriding tal-jone, karburizzazzjoni tal-jone, u plażma-depożizzjoni kimika tal-fwar imsaħħa (PECVD), il-biċċa tax-xogħol tista 'tilħaq it-temperatura meħtieġa biss permezz tat-tisħin bil-bumbardament tal-jone mingħajr sors ta' sħana esterna. Fil-kisi tal-jone, il-bumbardament tal-jone jgħolli t-temperatura tal-biċċa tax-xogħol, jippromwovi t-tixrid tal-atomi tal-film u jtejjeb il-mikrostruttura tal-kisi. Fl-istadju ta 'pretrattament qabel il-kisi, xi kultant tintuża lampa UV ta' 172 nm flimkien għat-tindif tal-wiċċ; ir-radjazzjoni ultravjola qawwija tagħha tiddekomponi l-kontaminanti tal-wiċċ, u ttejjeb l-effett sussegwenti tal-bumbardament tal-joni. Fil-kisi sputter, il-katodu fil-mira jeħtieġ tkessiħ effettiv; inkella, il-materjal fil-mira jista 'jiddekomponi jew saħansitra jiddewweb.
Sputtering Katodu Ikkawżat minn Ioni tal-GassSputtering tal-katodu jirreferi għall-proċess li fih-jonji ta' enerġija għolja jibbumbardjaw il-katodu, jiskambjaw momentum u enerġija ma' atomi fil-mira, u jikkawżaw atomi jew molekuli newtrali fuq il-wiċċ tal-katodu biex jaħarbu.
(1) Rendiment sputteringIr-rendiment ta 'sputtering huwa n-numru ta' atomi sputtered għal kull jone inċidentali, denotat b'SSS. Ir-rendiment ta 'sputtering jiddependi fuq it-tip ta' partiċelli bombarding. Hekk kif l-enerġija tiżdied, ir-rendiment tal-sputtering SSS għal gassijiet differenti li jibbumbardjaw mira tar-ram tiżdied, kif muri fil-Figura 3-29^{10}. Mill-Figura 3-29, wieħed jista 'jara li iktar ma jkun għoli n-numru atomiku tal-joni inċidentali u iktar ma tkun għolja l-enerġija, iktar ikun kbir ir-rendiment ta' sputtering. L-argon huwa tipikament użat bħala l-gass tax-xogħol, għalkemm in-nitroġenu jista 'jintuża wkoll għat-tindif tal-bumbardament tal-biċċa tax-xogħol. F'xi xenarji, il-wiċċ tal-biċċa tax-xogħol jiġi ttrattat minn qabel b'lampa UV ta '172 nm biex titnaqqas l-interferenza tal-kontaminanti waqt il-bumbardament tal-gass u ttejjeb l-uniformità tal-sputtering.
Ir-relazzjoni bejn sputtering rendiment u pressjoni hija murija fil-Figura 3-30^{10}. Mill-Figura 3-30, meta l-pressjoni tal-gass ppp hija baxxa, SSS ma jinbidilx ma ppp; wara li ppp jiżdied għal ċertu valur, SSS jonqos gradwalment. Dan huwa minħabba li f'ppp ogħla, in-numru ta 'molekuli tal-gass jiżdied, li jwassal għal aktar ħabtiet u tifrix, u jnaqqas in-numru ta' joni tal-argon li jilħqu l-katodu.
Ir-relazzjoni bejn ir-rendiment ta' sputtering u l-enerġija tal-joni inċidentali hija murija fil-Figura 3-31^{10}. Il-kurva tista 'tinqasam fi tliet reġjuni^{10}: Reġjun I: Reġjun ta' enerġija baxxa fejn l-enerġija tal-joni hija baxxa u kważi ma jseħħ l-ebda sputtering; sputtering jibda biss meta l-enerġija tal-jone tilħaq l-"enerġija limitu" (tipikament 10–30 eV għall-metalli).
(2) Rata ta' SputteringL-ammont ta 'materjal tal-katodu sputtered għal kull unità ta' ħin jissejjaħ ir-rata ta 'sputtering, indikata b'RRR. RRR huwa proporzjonali għall-prodott tad-densità tal-jone inċidentali JiJ_iJi u r-rendiment ta' sputtering:
Densità ogħla tal-jone inċidentali jew rendiment ogħla ta 'sputtering jirriżulta f'rata ta' sputtering akbar. F'xi proċessi ta 'kisi ta'-preċiżjoni għolja, l-effett ta 'attivazzjoni tal-wiċċ ta' fanal UV ta '172 nm huwa kkombinat biex itejjeb l-effiċjenza tal-ħarba tal-atomi fil-mira, indirettament itejjeb l-istabbiltà tar-rata ta' sputtering.
(3) Distribuzzjoni ta' Enerġija u Veloċità ta' Atomi SputteredL-atomi evaporati tipikament ikollhom enerġiji ta' 0.1–0.2 eV, filwaqt li l-atomi sputtered, minħabba skambju ta' enerġija ma' joni inċidentali ta' enerġija għolja-, għandhom enerġiji kinetiċi 1–2 ordnijiet ta' kobor ogħla (ġeneralment 5–10 eV). Pereżempju, bi sputtering tal-jone tan-nitroġenu ta '1200 eV, l-enerġija tal-atomu hija ta' madwar 10 eV; għall-sputtering aluminju/tungstenu/platinu, l-enerġija atomu hija madwar 35 eV. Il-kurvi tad-distribuzzjoni tal-enerġija kinetika tal-atomi bbumbardjati minn joni tal-argon f'vultaġġi ta' sputtering differenti (Figura 3-32^{10}) isegwu distribuzzjoni Maxwelljana, bil-biċċa l-kbira tal-atomi jkollhom enerġiji fil-medda ta' 5-10 eV.
(4) Implantazzjoni tal-joneKif muri fil-Figura 3-31, meta l-enerġija tal-joni inċidentali > 30,000 eV, iseħħu effetti ta 'impjantazzjoni (rendiment ta' sputtering jonqos), u partiċelli bombarding jippenetraw aktar fil-fond fil-mira, u jżidu d-difetti tal-kristall fis-saff tal-wiċċ tal-katodu. Il-fond tal-impjantazzjoni huwa 5-10 nm/keV. L-impjantazzjoni tal-joni hija metodu importanti għall-modifika tal-wiċċ tal-materjali. Xi drabi hija kkombinata mal-effett ta 'modifika tal-wiċċ ta' lampa UV ta '172 nm, fejn l-irradjazzjoni ultravjola tintroduċi gruppi funzjonali baxxi, li tippermetti kontroll tal-prestazzjoni tal-wiċċ aktar preċiż flimkien mal-impjantazzjoni tal-jone.
(5) Eċċitazzjoni ta' Partiċelli Karatteristiċi minn Raġġi ta' Ijoni ta' Enerġija GħoljaStrumenti tal-analiżi tal-mikro{0}}żona tal-film (eż., spettrometrija tal-massa tas-sonda tal-joni, spettrometrija ta' backscattering Rutherford) joperaw bl-użu ta' linji spettrali karatteristiċi eċċitati minn joni.
3.7.2 Effetti ta' Elettroni
Emissjoni ta' Elettroni Sekondarja minn Bombardament ElettronikuFil-vakwu, meta l-elettroni jibbumbardjaw wiċċ tal-metall b'enerġija tal-elettroni primarja suffiċjenti, jinħarġu numru kbir ta 'elettroni sekondarji.
Bombardament Elettroni Tisħin l-AnoduElettroni li jibbumbardjaw l-anodu jikkonvertu l-enerġija kinetika f'enerġija termali, li tista 'saħansitra dewweb u jevapora l-materjal tal-anodu.
Eċċitazzjoni ta' Partiċelli Karatteristiċi minn Elettroni ta' -Enerġija GħoljaStrumenti tal-ittestjar tal-films (eż., mikroskopija elettronika ta' trażmissjoni, spettroskopija tal-elettron Auger) joperaw bl-użu ta' elettroni Auger, X-raġġi, u partiċelli karatteristiċi oħra eċċitati minn raġġi tal-elettroni.
3.8 Moviment ta' Partiċelli Iċċarġjati
It-teknoloġija tal-kisi tal-joni titwettaq fi plażma ta' skarigu ta' gass bi pressjoni baxxa, fejn l-ispazju tal-kisi fih numru kbir ta' joni u elettroni. F'dawn l-aħħar snin, ir-riċerkaturi tal--film irqiq użaw kampi elettromanjetiċi biex jikkontrollaw il-moviment tal-partiċelli ċċarġjati u jżidu d-densità tal-plażma. Xi proċessi jintegraw ukoll fanal UV ta '172 nm fil-kamra tal-kisi biex jgħinu fir-regolazzjoni tal-attività tal-plażma u l-ottimizzazzjoni tat-trajettorji tal-partiċelli.
3.8.3 Moviment ta' Partiċelli Iċċarġjati f'Kampi Elettromanjetiċi
Moviment f'Kampi Elettromanjetiċi MqassmaPartiċelli ċċarġjati huma soġġetti għall-azzjoni kombinata tal-forza tal-kamp elettriku u l-forza ta 'Lorentz^{9,10,23}. Il-forza fuq l-elettroni hija:
Moviment f'Oqsma Elettromanjetiċi RadjaliIl-partiċelli ċċarġjati huma soġġetti għal forzi radjali (forza ta 'kamp elettriku radjali, forza ta' Lorentz, forza ċentrifugali) u forza ta 'Lorentz trasversali. It-trajetorji huma murija fil-Figura 3-39^{10}: L-elettroni għandhom raġġi ta 'rotazzjoni żgħar u frekwenzi għoljin, riesqa lejn l-anodu; joni għandhom raġġi ta 'rotazzjoni kbar u frekwenzi baxxi, riesqa lejn il-katodu, u jiksbu separazzjoni tal-plażma.
3.9 Applikazzjoni ta' Kampi Elettromanjetiċi
F'dawn l-aħħar snin, biex jippreparaw films irqaq ta '-prestazzjoni għolja, magni tal-kisi ġew mgħammra b'diversi kampi elettromanjetiċi. Id-disinn xieraq ta 'kampijiet elettromanjetiċi u l-użu tal-enerġija tal-plażma jistgħu jservu l-proċess kollu tal-kisi. Fl-istess ħin li jinkorporaw tagħmir awżiljarju bħal lampi UV ta '172 nm jista' jkompli jtejjeb il-purità tal-film u l-konsistenza tal-prestazzjoni.
(Kontenut sussegwenti: Teknoloġija Moderna tal-Ion Plating)
