Электронный2.4 Плазмоионное распыление в несамостоятельном газовом разряде

В распылительных системах данного типа горение газового разряда поддерживается дополнительным источником (магнитное поле, ВЧ-поле, термокатод). На рис.7 представлена трехэлектродная распылительная система, в которой в качестве дополнительного источника электронов используется термокатод.

Термокатод (1) испускает электроны в сторону анода (3). Этот поток ионизирует остаточный газ, поддерживая горение разряда. На распыленную мишень (2) подается высокий отрицательный потенциал, в результате чего положительные ионы плазмы (4) вытягиваются на мишень и бомбардируют ее поверхность, вызывая распыление материала мишени. Положки (5) располагаются напротив мишени и на них осаждается распыленный материал.

Использование несамостоятельного газового разряда позволяет осуществлять нанесение покрытий при низком рабочем давлении в камере установки (5·10^-2 Па), что обеспечивает снижение концентрации газов, захваченных пленкой, а также увеличение средней энергии осаждаемых частиц вследствие уменьшения числа столкновений распыленных частиц с молекулами газа на пути к подложке.

Скорость распыления в рассмотренной 3-электродной системе регулируется силой тока эмиссии термокатода, давлением в камере установки и напряжением на мишени и может изменяться в широких пределах (1-1000 А/мин).

Таким образом, к преимуществам систем триодного распыления по сравнению со стандартными диодными распылительными системами следует отнести: более высокие скорости осаждения; уменьшения пористости и повышение чистоты осаждаемых пленок; повышение адгезии пленок к подложкам.

Магниторазрядные манометры

Измерение и контроль вакуума - Контрольно-измерительная аппаратура

Эти манометры были предложены Пеннингом, и их часто называют его именем. В них используется самостоятельный разряд в магнитном поле при высоком напряжении на холодных электродах. Анод в форме кольца расположен между двумя симметричными плоскими катодами. Напряжение составляет несколько киловольт; магнитное поле до 1000 гс перпендикулярно к системе электродов; при этом выполняются условия самостоятельного разряда Таунсенда, когда ионная бомбардировка катода порождает такое количество электронов, которое достаточно для воспроизводства исходного количества ионов. Пределы магниторазрядного манометра по давлению связаны с существованием самостоятельного разряда при очень низких или высоких давлениях. Нижний предел объясняется двумя явлениями. При малых давлениях концентрация молекул недостаточна для поддержания разряда; однако симметричные электроды Пеннинга и магнитное поле придают электронам колебательно-циклоидальное движение и тем обеспечивают существование разряда до давления 10^-б тор и ниже. Кроме того, нижний предет ограничен фоновым током из-за автоэлектронной эмиссии у острых краев высоковольтных электродов. Характеристика самостоятельного разряда имеет падающий характер, поэтому для ограничения тока разряда /р последовательно с анодом включают балластное сопротивление Re, которое ограничивает верхний предел по давлению.

(115) Здесь Ua — анодное напряжение. С увеличением давления ток разряда Iр уменьшается. При высоком давлении он не зависит от давления. Для расширения пределов измерений магниторазряд-ных манометров применяют двухкамерные датчики-преобразователи (рис. 46).

Большая камера датчика ММ-13 работает при низком давлении, она имеет большое балластное сопротивление R_б; малая камера имеет малое Ro. Переключение камер происходит автоматически: при давлении ниже 10^-4 тор заметный ток течет только через большую камеру, а при большом давлении ток через большую камеру ограничен ее балластным сопротивлением. Поддержание разряда в малой камере осуществляется при помощи отверстия в общей катодной пластине. Основное достоинство магнитных манометров — простота и надежность, отсутствие накаленных деталей. Блок питания содержит в основном только выпрямитель, причем токи сравнительно велики и не требуют усиления. Однако у этих манометров хуже точность и больше разброс характеристик. Значительные токи разряда позволяют использовать датчик в качестве вакуумного реле, которое замыкает или размыкает блокировочные контакты вакуумметра для подачи аварийного сигнала или для отключения элементов, выходящих из строя при повышении давления. Промышленность выпускает широкий ассортимент магниторазрядных вакуумметров (рис. 47).

Прибор ВМБ-ЗА с блокировочным устройством имеет диапазон от 2*10^-2 тор до низких давлений 10^-7 тор, благодаря использованию преобразователя ММ-13М. Прибор ВМ-5 работает в диапазоне от 10^-1 до 10^-5 тор; он не содержит блокировочного устройства, однако имеет три коммутируемых датчика. Разработан преобразователь ММ-18а для использования в космосе; он выдерживает вибрации 20—2000 гц и статические перегрузки до 49 g. При низком давлении для уменьшения фонового тока из-за автоэлектронной эмиссии применяют манометры в форме обращенного (инверсного) магнетрона (рис. 48) [91—98]. Вспомогательный катод заземлен и экранирует основной катод от автоэлектронной эмиссии, а ток разряда снимается только с основного катода. Наша промышленность выпускает основанные на этом принципе сверхвысоковакуумные манометры ММ-14 с блокировочным вакуумметром ВИМ-2 (рис. 49) для измерения давления от 10~4 до 10~13 тор. Постоянная преобразователя ММ-14 равна 4*10⁵мка/тор. Была выполнена сравнительная калибровка некоторых высоковакуумных манометров, результаты которой приведены па рис. 50 и в табл. 19. Был разработан магнетронный манометр прямого типа с центральным холодным катодом. Он имеет область линейности 10^-5—10^-11 тор и постоянную преобразователя 107 мка/тор. Достоинства такого манометра— сравнительно малые габариты и вес магнитной системы.

48. Вторичная электронная эмиссия [править] Материал из Википедии — свободной энциклопедии Вторичная электронная эмиссия — испускание электронов поверхностью металлов, полупроводников или диэлектриков при бомбардировке их пучком электронов. Вторичный электронный поток состоит из электронов, отраженных поверхностью (упруго и неупруго отраженные электроны), и «истинно» вторичных электронов — электронов, выбитых из металла, полупроводника или диэлектрика первичными электронами. Отношение числа вторичных электронов

к числу первичных

, вызвавших эмиссию, называется коэффициентом вторичной электронной эмиссии:

, Коэффициент

зависит от природы материала поверхности, энергии бомбардирующих частиц и их угла падения на поверхность. У полупроводников и диэлектриков

больше, чем у металлов. Это объясняется тем, что в металлах, где концентрация электронов проводимости велика, вторичные электроны, часто сталкиваясь с ними, теряют свою энергию и не могут выйти из металла. В полупроводниках и диэлектриках же из-за малой концентрации электронов проводимости столкновения вторичных электронов с ними происходят гораздо реже и вероятность выхода вторичных электронов из эмиттера возрастает в несколько раз. [править]Применение Явление вторичной электронной эмиссии используется в фотоэлектронных умножителях (ФЭУ), применяемых для усиления слабых фотоэлектрических токов. Кроме того, оно используется в электронной литографии, оказываясь основным фактором засвечивания резиста.

Измеренная быстрота откачки преобразователя ММ-14 составляет 0,28—0,35 л/сек.

Кроме того, манометр может обладать собственным газоотделением, которое искажает его показания и условно характеризуется отрицательной быстротой откачки. Для оценки погрешности воспользуемся соотношением

(116) Если собственная откачка манометра преобладает над его газоотделением, то Р_ман>Р_изм, и наоборот. У преобразователя ММ-14С длина и диаметр патрубка равны 100 и 16 мм; пропускная способность Сман≈4 л/сек, погрешность измерений может достигать 10—20%.