5. ПЛАЗМЕННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ ТОНКИХ ПЛЕНОК - 4. технология тонких пленок одно из центральных мест в технологии сбис...


^ 5. ПЛАЗМЕННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ ТОНКИХ ПЛЕНОК


Плазменные технологии можно поделить на последующие группы:

- плазмохимическое осаждение;

- ионно-плазменное;

- ионно-лучевое осаждение.

Для осознания механизма плазменных процессов нанесения пленок нужно сначала разглядеть главные закономерности физики газового разряда низкого 5. ПЛАЗМЕННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ ТОНКИХ ПЛЕНОК - 4. технология тонких пленок одно из центральных мест в технологии сбис... давления и простые процессы в плазме.


^ 5.1. Частотный газовый разряд низкого давления


5.I.I. Общее рассмотрение частотного (ВЧ) разряда.
Виды ВЧ-разряда.


Частотный разряд в отличие от тлеющего разряда на неизменном токе обладает рядом параметров и 5. ПЛАЗМЕННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ ТОНКИХ ПЛЕНОК - 4. технология тонких пленок одно из центральных мест в технологии сбис... черт, обеспечивающих его успешное и обширное применение для плазмохимической обработки поверхности при производстве изделий электроники и микроэлектроники. Эти отличия связаны со специфичным механизмом отбора энергии электронами и ионами у ВЧ поля 5. ПЛАЗМЕННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ ТОНКИХ ПЛЕНОК - 4. технология тонких пленок одно из центральных мест в технологии сбис... и соответствующим пространственным рассредотачиванием характеристик плазмы, которое значимым образом и не только лишь количественно, да и отменно, может изменяться с конфигурацией критерий зажигания разряда.

Насыщенные исследования ВЧ-разряда начались сравнимо издавна, еще в 5. ПЛАЗМЕННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ ТОНКИХ ПЛЕНОК - 4. технология тонких пленок одно из центральных мест в технологии сбис... первой половине 20-го столетия. Исследователи отметили разительные отличия разрядов на ВЧ и неизменном токе. Наблюдается несхожесть структуры свечения разрядов, также значимая разница в величинах потенциалов зажигания и горения, у 5. ПЛАЗМЕННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ ТОНКИХ ПЛЕНОК - 4. технология тонких пленок одно из центральных мест в технологии сбис... ВЧ-разряда они много меньше, чем у тлеющего на неизменном токе. Только эти факты молвят о наличии значимой различия в физике 2-ух разрядов. Неплохой обзор результатов экспериментальных и теоретических работ тех пор отдал в собственной 5. ПЛАЗМЕННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ ТОНКИХ ПЛЕНОК - 4. технология тонких пленок одно из центральных мест в технологии сбис... книжке Капцов Н.А. [1].

Известны два главных метода возбуждения частотного разряда низкого давления – емкостной и индукционный. Соответственно два вида ВЧ-разряда Е-разряд и Н-разряд. На рис. 1.1 изображены обычные методы воплощения 5. ПЛАЗМЕННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ ТОНКИХ ПЛЕНОК - 4. технология тонких пленок одно из центральных мест в технологии сбис... индукционного и емкостного ВЧ-разрядов. Н-разряд зажигают с помощью спиралевидного индуктора, снутри которого размещается, обычно, цилиндрическая кварцевая камера, соединенная с вакуумной системой, поддерживающей нужное давление плазмообразующего газа. Ток высочайшей 5. ПЛАЗМЕННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ ТОНКИХ ПЛЕНОК - 4. технология тонких пленок одно из центральных мест в технологии сбис... частоты пропускается через индуктор. В данном случае силовые лини электронного поля замкнуты снутри газоразрядной плазмы, возбуждающее поле является вихревым. Явление электрической индукции, разумеется, является основой рассматриваемого метода зажигания ВЧ-разряда.

На рис 5. ПЛАЗМЕННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ ТОНКИХ ПЛЕНОК - 4. технология тонких пленок одно из центральных мест в технологии сбис.... 1.1 (б) указаны три нередко наблюдаемые в практике варианта воплощения Е-разряда. Возбуждающее ВЧ поле является возможным, частотное напряжение подается на электроды, конкретно контактирующие с плазмой либо защищенные диэлектриком.

При индукционном разряде пробой 5. ПЛАЗМЕННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ ТОНКИХ ПЛЕНОК - 4. технология тонких пленок одно из центральных мест в технологии сбис... осуществляется вихревым электронным полем, напряженность которого, согласно закону электрической индукции, прямо пропорциональна скорости конфигурации магнитного потока. Отсюда с ростом частоты ВЧ поля вырастает и напряженность вихревого электронного поля возбуждающего разряд, возрастает энергия, передаваемая в 5. ПЛАЗМЕННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ ТОНКИХ ПЛЕНОК - 4. технология тонких пленок одно из центральных мест в технологии сбис... плазму. При низких частотах индукционный разряд малоэффективен в сопоставлении с емкостным. С повышением частоты до 10-ов и сотен МГц вкладываемая в Н-разряд мощность вырастает и он становится более 5. ПЛАЗМЕННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ ТОНКИХ ПЛЕНОК - 4. технология тонких пленок одно из центральных мест в технологии сбис... действенным, чем Е-разряд. При подобных критериях (схожей мощности ВЧ генератора, давлении в разрядной камере) плотность плазмы индукционного разряда, в случае больших частот, становится более высочайшей, чем емкостного. Для Е-разряда, как 5. ПЛАЗМЕННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ ТОНКИХ ПЛЕНОК - 4. технология тонких пленок одно из центральных мест в технологии сбис... будет показано дальше (раздел I.3), вкладываемая мощность с ростом частоты поля миниатюризируется.

Любой из приведенных выше методов воплощения ВЧ-разряда характеризуется своим особенным рассредотачиванием ВЧ полей и, как следует, своим пространственным рассредотачиванием характеристик 5. ПЛАЗМЕННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ ТОНКИХ ПЛЕНОК - 4. технология тонких пленок одно из центральных мест в технологии сбис... разрядной плазмы, специфичностью утрат заряженных частиц и взаимодействия плазмы с поверхностью стен разрядной камеры и электродов. Совместно с тем, в физике всех рассмотренных видов ВЧ-разрядов имеется одна общая и более 5. ПЛАЗМЕННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ ТОНКИХ ПЛЕНОК - 4. технология тонких пленок одно из центральных мест в технологии сбис... значимая часть, к рассмотрению которой мы и перейдем. Идет речь о содействии ВЧ электронного поля с заряженными частичками, о механизме «накачки» энергии в высокочастотную разрядную плазму, о механизме ВЧ пробоя.






Рис. 1.1. Методы воплощения ВЧ 5. ПЛАЗМЕННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ ТОНКИХ ПЛЕНОК - 4. технология тонких пленок одно из центральных мест в технологии сбис...-разряда низкого давления.

а) индукционный разряд, 1 – индуктор, 2 – разрядная камера.

б) емкостной разряд, 1 – электроды, 2 – разрядная камера, 3 – диэлектрические пластинки, 4 – цилиндрическая кварцевая разрядная камера.


5.I.2. Движение заряженных частиц плазмы в высокочастотном поле.


Разглядим 5. ПЛАЗМЕННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ ТОНКИХ ПЛЕНОК - 4. технология тонких пленок одно из центральных мест в технологии сбис... последующий более соответствующий для ВЧ-разряда низкого давления случай: длина свободного пробега электрона много меньше соответствующих размеров разрядной плазмы, плотность плазмы мала, обычно концентрация электронов не превосходит 1010 см-3, что позволяет не учесть 5. ПЛАЗМЕННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ ТОНКИХ ПЛЕНОК - 4. технология тонких пленок одно из центральных мест в технологии сбис... воздействие заряженных частиц друг на друга и рассматривать движение отдельных частиц.

Запишем уравнение движения электрона в высокочастотном электронном поле в последующем виде [2, 3]:

, (1.1)

где U – направленная скорость электрона; Е – напряженность электронного поля; m - масса 5. ПЛАЗМЕННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ ТОНКИХ ПЛЕНОК - 4. технология тонких пленок одно из центральных мест в технологии сбис... электрона, е – его заряд; g – коэффициент трения электронов в плазме, обусловленный наличием столкновений.

В силу того, что частота упругих столкновений электрона с томными частичками во много раз превосходит частоту его неупругих 5. ПЛАЗМЕННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ ТОНКИХ ПЛЕНОК - 4. технология тонких пленок одно из центральных мест в технологии сбис... взаимодействий, коэффициент g можно выразить через эффективную частоту упругих столкновений ν0 столкновений последующим образом:

. (1.2)

Данное выражение следует из того, что сила трения меж рассматриваемыми частичками с одной стороны равна gU, а с другой стороны 5. ПЛАЗМЕННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ ТОНКИХ ПЛЕНОК - 4. технология тонких пленок одно из центральных мест в технологии сбис... равна изменению импульса в единицу времени за ν0 столкновений. Таким макаром, .

Напряженность ВЧ электронного поля с повторяющейся частотой ω и амплитудой Е0 можно выразить таким макаром:

. (1.3)

Уравнение (1.1) с учетом (1.2) и (1.3) перепишем в виде 5. ПЛАЗМЕННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ ТОНКИХ ПЛЕНОК - 4. технология тонких пленок одно из центральных мест в технологии сбис...:

. (1.4)

Направленную скорость U найдем методом интегрирования уравнения (1.4), при всем этом полагаем, что изменение напряженности ВЧ поля повдоль траектории перемещения электрона нет. Это предположение справедливо для обычной практической ситуации, когда употребляется ВЧ генераторы с частотами 5. ПЛАЗМЕННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ ТОНКИХ ПЛЕНОК - 4. технология тонких пленок одно из центральных мест в технологии сбис... не превосходящими 40 МГц. В данном случае длина волны довольно велика, а фазовая скорость волны Uф много больше термический скорости электронов.

В итоге решения уравнения (1.4) [4] получим:

, (1.5)

где

; . (1.6)

Всеохватывающая величина именуется подвижностью электрона в 5. ПЛАЗМЕННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ ТОНКИХ ПЛЕНОК - 4. технология тонких пленок одно из центральных мест в технологии сбис... высокочастотном электронном поле. – коэффициент пропорциональности меж направленной скоростью электрона и напряженностью ВЧ электронного поля.

Рассматриваем аналогичным образом подвижность иона с массой mi, несложно увидеть, что ее величина будет в раз меньше, чем подвижность 5. ПЛАЗМЕННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ ТОНКИХ ПЛЕНОК - 4. технология тонких пленок одно из центральных мест в технологии сбис... электрона.

Необходимо подчеркнуть, что активная и реактивная составляющие подвижности являются функцией величины направленной скорости. Потому что частота упругих соударений находится в зависимости от суммы направленной и термический скорости UT. Последняя, как понятно, может 5. ПЛАЗМЕННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ ТОНКИХ ПЛЕНОК - 4. технология тонких пленок одно из центральных мест в технологии сбис... быть определена по формуле: . Термическая скорость в свою очередь зависит также от величины направленной скорости в силу того, что разогрев плазмы происходит, в большей степени, методом передачи энергии от ВЧ 5. ПЛАЗМЕННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ ТОНКИХ ПЛЕНОК - 4. технология тонких пленок одно из центральных мест в технологии сбис... поля к заряженным частичкам, приемущественно к электронам, и от их всем иным частичкам плазмы (атомам, молекулам, радикалам, ионам).

Плотность тока j, протекающего через плазму в какой-нибудь локальной области места, для 5. ПЛАЗМЕННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ ТОНКИХ ПЛЕНОК - 4. технология тонких пленок одно из центральных мест в технологии сбис... которой концентрация электронов ne и их температура Те постоянны, можно записать через направленную скорость U:

, (1.7)

где

, (1.8)

активная и реактивная составляющие проводимости плазмы в рассматриваемой локальной области.

Из выражений (1.6) и (1.8) следует, что нрав подвижности 5. ПЛАЗМЕННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ ТОНКИХ ПЛЕНОК - 4. технология тонких пленок одно из центральных мест в технологии сбис... электронов и проводимости плазмы значимым образом находится в зависимости от соотношения величин ω и ν0. Разглядим три варианта, когда ω>>ν0, ω<<ν0 и ω~ν0. В качестве примера примем ω = 85,20 МГц, что соответствует одной из более нередко применяемой в практике 5. ПЛАЗМЕННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ ТОНКИХ ПЛЕНОК - 4. технология тонких пленок одно из центральных мест в технологии сбис... частоты генерации 13,56 МГц (длина волны
λ = 22 м).

1. ω>>ν0. Из (1.6) и (1.8) следует, что μa<<μr, σа<<σr. Разрядная плазма для частотного генератора является реактивной нагрузкой, через нее протекает в большей степени реактивный ток. Электроны движутся в 5. ПЛАЗМЕННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ ТОНКИХ ПЛЕНОК - 4. технология тонких пленок одно из центральных мест в технологии сбис... главном в фазе с конфигурацией ВЧ электронного поля, в течение одной половины периода электрон, ускоряясь, набирает энергию, а во вторую половину периода дает всю энергию полю, претерпевая в нем торможение. Величина мощности ВЧ поля 5. ПЛАЗМЕННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ ТОНКИХ ПЛЕНОК - 4. технология тонких пленок одно из центральных мест в технологии сбис..., потребляемая плазмой, в данном случае, близка к нулю. Сдвиг фаз меж током и полем близок к .

Рассматриваемый случай реализуется при условии, когда длина свободного пробега электрона λе существенно больше амплитуды свободных 5. ПЛАЗМЕННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ ТОНКИХ ПЛЕНОК - 4. технология тонких пленок одно из центральных мест в технологии сбис... колебаний электрона в ВЧ поле А0. Определим примерный спектр рабочих давлений, соответственный описываемой ситуации для избранной нами частоты ВЧ поля 13,56 МГц. Величину А0 можно отыскать из уравнения свободного движения электрона повдоль координаты 5. ПЛАЗМЕННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ ТОНКИХ ПЛЕНОК - 4. технология тонких пленок одно из центральных мест в технологии сбис... х, по которой ориентировано осциллирующее электронное поле.

, (1.9)

откуда

, (1.10)

, (1.11)

. (1.12)

При ω = 85,20 МГц и обычном значении Е0 ≈ 10 В.см-1, А0 = 2,4 см. Длина свободного пробега электрона при давлении р = 130 Па для разных газов и энергий электрона 5. ПЛАЗМЕННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ ТОНКИХ ПЛЕНОК - 4. технология тонких пленок одно из центральных мест в технологии сбис... равна примерно 4∙10-2 см [1].

Сопоставляя обозначенные величины, приходим к заключению о том, что рассматриваемый случай, когда плазма является в большей степени реактивной нагрузкой, реализуется только при относительно низких давлениях наименее 1 Па.

2. При увеличении давления 5. ПЛАЗМЕННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ ТОНКИХ ПЛЕНОК - 4. технология тонких пленок одно из центральных мест в технологии сбис..., когда величина ν0 приближается к величине ω, растут активные части подвижности электрона и проводимости плазмы, реактивные составляющие убывают. Плазма все в основном начинает всасывать энергию поля. Это связано с тем, что электроны при 5. ПЛАЗМЕННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ ТОНКИХ ПЛЕНОК - 4. технология тонких пленок одно из центральных мест в технологии сбис... столкновениях с томными частичками меняют направление (фазу) собственного движения и все почаще реализуется таковой случай, когда эта смена фазы совпадает во времени с конфигурацией фазы ВЧ поля и электроны ускоряются в течение ряда следующих полупериодов 5. ПЛАЗМЕННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ ТОНКИХ ПЛЕНОК - 4. технология тонких пленок одно из центральных мест в технологии сбис... колебаний Е. При столкновениях электрона с атомами и молекулами в итоге чисто упругого взаимодействия либо при наличии неупругих процессов (к примеру, возбуждение вращательных состояний молекул) пропадает часть его энергии 5. ПЛАЗМЕННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ ТОНКИХ ПЛЕНОК - 4. технология тонких пленок одно из центральных мест в технологии сбис..., но эти утраты много меньше порций энергии приобретаемой вследствие конфигурации фазы движения.

Таким макаром, передача энергии поля электронам осуществляется в ВЧ-разряде только благодаря наличию столкновений. Это является главным различием физики ВЧ 5. ПЛАЗМЕННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ ТОНКИХ ПЛЕНОК - 4. технология тонких пленок одно из центральных мест в технологии сбис...-разряда от физики разряда на неизменном токе, где единственным следствием столкновений электронов с заряженными частичками является утрата ими части энергии.

3. ω << ν0 по другому > 100. В данном случае через плазму протекает в главном активный ток . Плазма является в большей степени 5. ПЛАЗМЕННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ ТОНКИХ ПЛЕНОК - 4. технология тонких пленок одно из центральных мест в технологии сбис... активной нагрузкой, что реализуется при относительно больших давлениях. Этот спектр давлений примерно можно найти из условия λe< 100. Воспользовавшись приведенными в пт 1 этого раздела данными, получим р > 200 Па.

С повышением давления и ростом ν0 усиливается 5. ПЛАЗМЕННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ ТОНКИХ ПЛЕНОК - 4. технология тонких пленок одно из центральных мест в технологии сбис... разогрев томных частиц плазмы, миниатюризируется разница меж электрической и газовой температурами. Газовая температура добивается величины 1000 К и поболее, что не обеспечивает низкотемпературность обработки тонкопленочных структур полупроводниковых устройств и интегральных схем. Неравновесность 5. ПЛАЗМЕННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ ТОНКИХ ПЛЕНОК - 4. технология тонких пленок одно из центральных мест в технологии сбис... плазмы также понижается, миниатюризируется эффективность плазмохимической обработки. Вот поэтому на практике употребляется относительно узенький спектр давлений плазмообразующего газа 20-200 Па (без использования магнитных полей, наложенных на разряд).


5.I.3. Частотный пробой. Потенциалы зажигания 5. ПЛАЗМЕННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ ТОНКИХ ПЛЕНОК - 4. технология тонких пленок одно из центральных мест в технологии сбис... и горения.


Сначала дадим определения перечисленным в заглавии данного раздела понятиям.

Под частотным пробоем понимают процесс появления самостоятельного разряда при воздействии частотного поля, характеризующийся лавинообразным ростом концентрации заряженных частиц в разрядном объеме.

Малая 5. ПЛАЗМЕННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ ТОНКИХ ПЛЕНОК - 4. технология тонких пленок одно из центральных мест в технологии сбис... напряженность электронного ВЧ поля, при которой происходит пробой, именуется критичной напряженностью. Соответственное этой напряженности частотное напряжение, подаваемое на электроды, именуется потенциалом зажигания разряда Vз. Потенциал горения ВЧ-разряда равен меньшему напряжению, при 5. ПЛАЗМЕННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ ТОНКИХ ПЛЕНОК - 4. технология тонких пленок одно из центральных мест в технологии сбис... котором разряд еще не угасает.

Скорость размножения электронов в разряженном газе при наложении ВЧ электронного поля, разумеется, находится в зависимости от последующих 3-х причин:

  1. быстроты нарастания их энергии в поле 5. ПЛАЗМЕННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ ТОНКИХ ПЛЕНОК - 4. технология тонких пленок одно из центральных мест в технологии сбис...;

  2. скорости диффузии электронов из разрядного объема;

  3. скорости большой смерти в итоге процессов рекомбинации и прилипания.

Математически, условия пробоя и поддержания разряда, как понятно (к примеру, [2]), получают методом приравнивания к нулю скорости конфигурации концентрации электронов 5. ПЛАЗМЕННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ ТОНКИХ ПЛЕНОК - 4. технология тонких пленок одно из центральных мест в технологии сбис...:

, (1.13)

где Vобр – скорость образования электронов; Vгиб – скорость их смерти.

В нашем случае выражение (1.13) можно расписать последующим образом:

, (1.14)

где u – частота ионизирующих столкновений электронов, хе – скорость их рождения в итоге разных хим реакций (к 5. ПЛАЗМЕННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ ТОНКИХ ПЛЕНОК - 4. технология тонких пленок одно из центральных мест в технологии сбис... примеру, ассоциативная ионизация); De – коэффициент диффузии электронов; е – коэффициент большой электронно-ионной рекомбинации; n – действенная частота прилипания электронов к атомам либо молекулам с образованием отрицательно заряженных ионов, учитывающая компенсирующие 5. ПЛАЗМЕННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ ТОНКИХ ПЛЕНОК - 4. технология тонких пленок одно из центральных мест в технологии сбис... процессы отлипания.

В силу того, что при плазмохимической обработке употребляются сложные по собственному составу плазмообразующие газовые консистенции, включающие, обычно, электроотрицательные составляющие, 2-ой и 5-ый члены уравнения (1.14) могут быть очень значительны. Вкупе с тем, малость величины 5. ПЛАЗМЕННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ ТОНКИХ ПЛЕНОК - 4. технология тонких пленок одно из центральных мест в технологии сбис... используемых рабочих давлений (p 200 Па), и как следствие, низкая концентрация электронов в рассматриваемом случае (ne 1012 см-3), дает возможность пренебречь рекомбинационными потерями электронов в разрядном объеме. Этот вывод вытекает из высочайшей 5. ПЛАЗМЕННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ ТОНКИХ ПЛЕНОК - 4. технология тонких пленок одно из центральных мест в технологии сбис... скорости диффузии электронов и малой величины е.

Разглядим отменно процесс развития ВЧ-разряда низкого давления. Сначала остановимся на рассмотрении главного фактора, определяющего размножение электронов, выделенного нами сначала реального параграфа. Скорость нарастания 5. ПЛАЗМЕННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ ТОНКИХ ПЛЕНОК - 4. технология тонких пленок одно из центральных мест в технологии сбис... энергии электронов зависит не только лишь от частоты и напряженности ВЧ поля (как это было показано в прошлом параграфе), да и от утрат энергии при упругих и неупругих столкновениях. В каждом акте упругого столкновения 5. ПЛАЗМЕННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ ТОНКИХ ПЛЕНОК - 4. технология тонких пленок одно из центральных мест в технологии сбис... с тяжеленной частичкой (атомом, молекулой) электрон, как понятно, дает маленькую долю собственной энергии порядка дела масс сталкивающихся частиц. Неупругие утраты связаны, сначала, с возбуждением вращательных и колебательных состояний молекул, характеризующимися низкими 5. ПЛАЗМЕННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ ТОНКИХ ПЛЕНОК - 4. технология тонких пленок одно из центральных мест в технологии сбис... энергиями, приблизительно от 10-6 эВ до нескольких эВ, также с возбуждением электрических состояний атомов и молекул, энергии которых сравнимы с потенциалами их ионизации. Не считая того, неупругие утраты происходят в итоге хим реакций, таких 5. ПЛАЗМЕННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ ТОНКИХ ПЛЕНОК - 4. технология тонких пленок одно из центральных мест в технологии сбис... как диссоциация молекул электрическим ударом либо диссоциативное прилипание.


Баланс энергии электрона в ВЧ-разряде можно задать уравнением [3]:

, (1.15)

где We –кинетическая энергия электрона; е – усредненная толика энергии электрона, передаваемая им томным частичкам при 5. ПЛАЗМЕННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ ТОНКИХ ПЛЕНОК - 4. технология тонких пленок одно из центральных мест в технологии сбис... упругих и неупругих соударениях.

Из выражений (1.5) и (1.15) можно найти скорость конфигурации кинетической энергии электрона, также формулу для энергии электрона в высокочастотном разряде [3]:

. (1.16)

При условии (что производится для плазмы, рассматриваемой в истинной работе 5. ПЛАЗМЕННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ ТОНКИХ ПЛЕНОК - 4. технология тонких пленок одно из центральных мест в технологии сбис...) время установления энергетического рассредотачивания существенно больше периода высокочастотных колебаний и энергия электронов равна:

. (1.17)

При малой скорости нарастания энергии электрона, он будет относительно длительно пребывать в энергетическом пространстве до потенциала ионизации и, как следует 5. ПЛАЗМЕННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ ТОНКИХ ПЛЕНОК - 4. технология тонких пленок одно из центральных мест в технологии сбис..., возможность утраты им энергии в итоге рассмотренных выше неупругих столкновений будет очень высочайшей. Даже при энергиях, превосходящих потенциал ионизации, возможность ионизации, обычно, много меньше вероятности какого-нибудь другого неупругого процесса для 5. ПЛАЗМЕННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ ТОНКИХ ПЛЕНОК - 4. технология тонких пленок одно из центральных мест в технологии сбис... большинства газов и тем паче сложных газовых консистенций.

Частотный пробой газа, по-видимому, имеет аналоги закона Пашена для разрядов на неизменном токе. При низких давлениях, когда >>0 отбор энергии поля малоэффективен, а диффузионные 5. ПЛАЗМЕННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ ТОНКИХ ПЛЕНОК - 4. технология тонких пленок одно из центральных мест в технологии сбис... утраты электронов значительны, что просит приложения ВЧ поля высочайшей напряженности. Энергия электроном набирается более стремительно при 0. При соответственных давлениях, возможно, и должен лежать минимум потенциала энергии зажигания (либо критичной напряженности 5. ПЛАЗМЕННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ ТОНКИХ ПЛЕНОК - 4. технология тонких пленок одно из центральных мест в технологии сбис... поля). С повышением давления (<<0) резко возрастаю упругие и неупругие утраты и для их компенсации нужна высочайшая напряженность ВЧ поля.

В литературе имеется сильно мало данных по экспериментальному исследованию потенциалов зажигания и горения 5. ПЛАЗМЕННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ ТОНКИХ ПЛЕНОК - 4. технология тонких пленок одно из центральных мест в технологии сбис... ВЧ-разрядов низкого давления. Имеющиеся сведения относятся к обычным плазмообразующим средам (неон, аргон, водород). Короткое рассмотрение неких экспериментально найденных закономерностей, непременно, тут полезно, потому что даст общее представление о величинах потенциалов и их зависимости от 5. ПЛАЗМЕННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ ТОНКИХ ПЛЕНОК - 4. технология тонких пленок одно из центральных мест в технологии сбис... ряда причин. В работе [5] исследования были проведены для емкостного заряда в интервале частот переменного поля 57-50 МГц. На рис. 1.2 – 1.6 представлены приобретенные результаты. Приведенные графики были построены создателем по 10-15 экспериментальным точкам, которые 5. ПЛАЗМЕННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ ТОНКИХ ПЛЕНОК - 4. технология тонких пленок одно из центральных мест в технологии сбис... в представленных тут копиях в отличие от оригиналов не даются. Это изготовлено для того, чтоб не загромождать картинки и сделать зависимости более приятными. Для удобства восприятия количественных черт по оси давления переводной 5. ПЛАЗМЕННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ ТОНКИХ ПЛЕНОК - 4. технология тонких пленок одно из центральных мест в технологии сбис... множитель от торричелей к паскалям указан в качестве сомножителя. Данные зависимости нетрудно разъяснить, основываясь на описанном в этом разделе высококачественном представлении физики зажигания и горения разряда.


p, 133,3 Па


Рис. 1.2. Зависимость потенциалов зажигания (1, 2, 3) и 5. ПЛАЗМЕННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ ТОНКИХ ПЛЕНОК - 4. технология тонких пленок одно из центральных мест в технологии сбис... горения (4, 5) от давления в неоне при разных L меж электродами. Поперечник электродов – 30 мм, поперечник разрядной трубки – 40 мм, f = 158 МГц.



p, 133,3 Па


Рис. 1.3. Зависимость потенциалов зажигания (1, 2, 3) и горения (4, 5) от давления в неоне при различных 5. ПЛАЗМЕННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ ТОНКИХ ПЛЕНОК - 4. технология тонких пленок одно из центральных мест в технологии сбис... расстояниях L меж остеклованными электродами (толщина стекла 0,3 мм). f = 158 МГц.

1, 4 – L = 20 мм; 2 – L = 10 мм; 3, 5 – L = 5 мм [5].


p, 133,3 Па


Рис. 1.4. Зависимость потенциалов зажигания (1, 2) и горения (3, 4) от давления в неоне для трубок с различными поперечниками 5. ПЛАЗМЕННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ ТОНКИХ ПЛЕНОК - 4. технология тонких пленок одно из центральных мест в технологии сбис... атр.

1, 3 – атр = 26 мм; 2, 4 – атр = 35 мм. f = 158 МГц [5].



p, 133,3 Па


Рис. 1.5. Зависимость потенциалов зажигания (1, 2, 3) и горения
(4, 5, 6) от давления в аргоне при одновременном наложенном неизменном напряжении U0. 3, 6 – U0 = 0; 2, 5 – U0 = 50; 1, 4 –
U0 = 100 В. f = 500 МГц [5].


p, 133,3 Па


Рис. 1.6. Зависимость 5. ПЛАЗМЕННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ ТОНКИХ ПЛЕНОК - 4. технология тонких пленок одно из центральных мест в технологии сбис... потенциалов зажигания (1-5) и горения (6, 7) от давления в водороде для различных частот электронного поля.

5, 7 – f = 57,7; 4 – f = 78,9; 3 – f = 136, 2 – f = 167; 1, 6 – f = 500 МГц [5].


При уменьшении расстояния меж электродами возрастает разогрев электронов ввиду роста напряженности ВЧ поля 5. ПЛАЗМЕННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ ТОНКИХ ПЛЕНОК - 4. технология тонких пленок одно из центральных мест в технологии сбис..., вкупе с тем, при малых давлениях значительно растут утраты электронов вследствие их ухода на электроды. Конкретно этим обосновано смещение левых веток кривых Vз (р) при малых межэлектродных состояниях (5 мм) в область 5. ПЛАЗМЕННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ ТОНКИХ ПЛЕНОК - 4. технология тонких пленок одно из центральных мест в технологии сбис... более больших давлений (рис. 1.2 – 1.3). Для остеклованных электродов это смещение еще меньше, потому что диэлектрическое покрытие несколько понижает утрату электронов на электродах вследствие зарядки до некого отрицательного потенциала относительно потенциала электрода.

Потенциалы 5. ПЛАЗМЕННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ ТОНКИХ ПЛЕНОК - 4. технология тонких пленок одно из центральных мест в технологии сбис... зажигания и горения в узенькой трубке имеют огромную величину, чем в более широкой, что, разумеется, связано с более существенными потерями электронов при амбиполярной диффузии на стены разрядной камеры (рис. 1.4.).

При наложении относительно маленького неизменного 5. ПЛАЗМЕННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ ТОНКИХ ПЛЕНОК - 4. технология тонких пленок одно из центральных мест в технологии сбис... электронного поля (рис. 1.5) наблюдаемое повышение потенциала зажигания и горения обосновано процессом уноса заряженных частиц к электродам неизменным полем.

С повышением частоты электронного поля наблюдается рост потенциалов зажигания и горения (рис. 1.6.). Это связано с 5. ПЛАЗМЕННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ ТОНКИХ ПЛЕНОК - 4. технология тонких пленок одно из центральных мест в технологии сбис... уменьшением энергии электронов, которую они получают от поля при больших частотах, что следует из выражения (1.17). Смещение минимума кривых Vз (р) в область больших давлений с ростом частоты поля обосновано, уже разработанной 5. ПЛАЗМЕННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ ТОНКИХ ПЛЕНОК - 4. технология тонких пленок одно из центральных мест в технологии сбис... нами, оптимальностью соотношения частоты поля и частоты упругих соударений электрона для скорого роста его кинетической энергии.

Разница меж величинами потенциалов зажигания и горения, как видно из представленных данных, очень значительна. Потенциал 5. ПЛАЗМЕННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ ТОНКИХ ПЛЕНОК - 4. технология тонких пленок одно из центральных мест в технологии сбис... горения в пару раз меньше потенциала зажигания. Это разъясняется обилием обстоятельств. Вот некие из их:

  1. после зажигания заряда появляется пространственная неоднородность его горения (вследствие скин-эффекта, возникновения пространственного заряда и других обстоятельств), что 5. ПЛАЗМЕННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ ТОНКИХ ПЛЕНОК - 4. технология тонких пленок одно из центральных мест в технологии сбис... приводит к преимущественному падению прикладываемого ВЧ напряжения в локальных областях разрядного места и соответственного росту напряженности поля со всеми вытекающими последствиями;

  2. ввиду наличия в плазме сформировавшегося заряда значимой концентрации возбужденных частиц, в процессе 5. ПЛАЗМЕННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ ТОНКИХ ПЛЕНОК - 4. технология тонких пленок одно из центральных мест в технологии сбис... поддержания разряда значимой становится роль ступенчатой ионизации и разогрева электронов за счет энергии метастабильных атомов и молекул;

  3. с развитием заряда диэлектрические поверхности разрядной камеры заряжаются до некого отрицательного потенциала 5. ПЛАЗМЕННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ ТОНКИХ ПЛЕНОК - 4. технология тонких пленок одно из центральных мест в технологии сбис... (вследствие более высочайшей подвижности электронов) и возникающее поле препятствует уходу электронов из разрядного объема. К более принципиальным нюансам физики частотного разряда из только-только перечисленных мы обратимся подробнее в следующих параграфах.


5.I.4. Альфа и 5. ПЛАЗМЕННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ ТОНКИХ ПЛЕНОК - 4. технология тонких пленок одно из центральных мест в технологии сбис... палитра разряды [6]


Экспериментальное исследование зависимости потенциала зажигания ВЧ-разряда от давления p, частоты поля f и межэлектродного расстояния d обнаруживает наличие скачкообразного снижения потенциала с ростом какого-нибудь из перечисленных характеристик.

Этот скачок 5. ПЛАЗМЕННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ ТОНКИХ ПЛЕНОК - 4. технология тонких пленок одно из центральных мест в технологии сбис..., возможно, обоснован конфигурацией механизма зажигания разряда вследствие конфигурации механизма увода электронов из разрядного промежутка. Вправду, с ростом обозначенных выше характеристик миниатюризируется амплитуда колебания электрона А, которая в раз меньше, чем 5. ПЛАЗМЕННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ ТОНКИХ ПЛЕНОК - 4. технология тонких пленок одно из центральных мест в технологии сбис... амплитуда свободных колебаний . При увод электронов обоснован в большей степени подвижностью электронов в ВЧ поле, а при главенствующими становятся диффузионные утраты электронов. В первом случае уход электронов из разрядного промежутка происходит 5. ПЛАЗМЕННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ ТОНКИХ ПЛЕНОК - 4. технология тонких пленок одно из центральных мест в технологии сбис... лучше и потому потенциал зажигания будет выше для соответственной области характеристик p, f и d.

При колебательном движении электронов в разрядном промежутке на электроды попадают и захватываются только те электроны, которые в собственном среднем положении 5. ПЛАЗМЕННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ ТОНКИХ ПЛЕНОК - 4. технология тонких пленок одно из центральных мест в технологии сбис... удалены от электрода наименее, чем на А. Вкупе с тем электроны, у каких среднее положение находится в центральной области разрядного промежутка (d – 2A), не будут захватываться на электроды до того времени 5. ПЛАЗМЕННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ ТОНКИХ ПЛЕНОК - 4. технология тонких пленок одно из центральных мест в технологии сбис... пока они не продиффундируют в приэлектродные области шириной А. Эти приэлектродные области будут временами с частотой f освобождаться от электронов. Электроны, таким макаром, в большей степени сосредоточены в области (d 5. ПЛАЗМЕННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ ТОНКИХ ПЛЕНОК - 4. технология тонких пленок одно из центральных мест в технологии сбис... – 2A), которая будет колебаться под действием ВЧ электронного поля с амплитудой А и частотой f меж 2-мя электродами попеременно касаясь их. Эту центральную область, шириной (d – 2A), мы будем в предстоящем именовать виртуальным разрядным 5. ПЛАЗМЕННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ ТОНКИХ ПЛЕНОК - 4. технология тонких пленок одно из центральных мест в технологии сбис... промежутком.

Основываясь на изложенных выше представлениях и принимая во внимание условие слабенькой диффузии электронов, когда производится соотношение , где de – среднее расстояние диффузии электронов за период ВЧ поля , был предложен последующий аспект 5. ПЛАЗМЕННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ ТОНКИХ ПЛЕНОК - 4. технология тонких пленок одно из центральных мест в технологии сбис... зажигания заряда [5]:

, (1.18)

где U – направленная (дрейфовая) скорость электронов при зажигающем напряжении Vз.

В выражении (1.18) частотный коэффициент ионизации  равен:

, (1.19)

где z – выход ионизации, Eэфф – действенная напряженность ВЧ поля.

Величину de можно оценить по 5. ПЛАЗМЕННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ ТОНКИХ ПЛЕНОК - 4. технология тонких пленок одно из центральных мест в технологии сбис... формуле:

, (1.20)

где е/ - длина свободного пробега электрона при р = 1 Торр, UT – средняя скорость хаотического движения электронов.

На рис. 1.7. приведены экспериментальные измеренные свойства зажигания ВЧ-разряда в водороде меж дисковыми электродами поперечником 43 мм, также вычисленные 5. ПЛАЗМЕННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ ТОНКИХ ПЛЕНОК - 4. технология тонких пленок одно из центральных мест в технологии сбис... свойства на основании уравнения (1.18) для этих экспериментальных критерий. Как видно, ход вычисленных кривых VЗ = f(pd) отлично совпадает с экспериментальными в области скачка и правее него. В области малых 5. ПЛАЗМЕННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ ТОНКИХ ПЛЕНОК - 4. технология тонких пленок одно из центральных мест в технологии сбис... значений pd (левее скачка) данная теория не может разъяснить появление разряда, потому что для этой области, возможно, значительную роль начинают играть процессы на поверхности электродов.


d


Рис. 1.7. Сопоставление экспериментально измеренных (1, 2, 3) и рассчитанных (а, b, с 5. ПЛАЗМЕННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ ТОНКИХ ПЛЕНОК - 4. технология тонких пленок одно из центральных мест в технологии сбис...) черт зажигания ВЧ-разряда в водороде. f =
3, 1 МГц. 1 – d = 3,52 см (a); 2 – d = 2, 64 см (b); 3 – d = 1,67 см (с) [6].


Вычисленные кривые имеют типичный вид – обе их ветки уходят на право ввысь, очерчивая область появления 5. ПЛАЗМЕННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ ТОНКИХ ПЛЕНОК - 4. технология тонких пленок одно из центральных мест в технологии сбис... разряда. Ниже и правее этой области уход электронов из разрядного промежутка происходит в главном методом диффузии, выше и левее рассматриваемой области – вследствие высочайшей подвижности электронов в ВЧ поле. В обоих случаях утраты 5. ПЛАЗМЕННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ ТОНКИХ ПЛЕНОК - 4. технология тонких пленок одно из центральных мест в технологии сбис... электронов превосходят их появление за счет ионизации электрическим ударом.

Выставленные на рис. 1.7 экспериментальные кривые были получены по обыкновенной методике, когда сначала устанавливается определенное значение pd, и потом равномерно увеличивается ВЧ напряжение. Черта 5. ПЛАЗМЕННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ ТОНКИХ ПЛЕНОК - 4. технология тонких пленок одно из центральных мест в технологии сбис..., изображенная на рис. 1.8 была получена по другому, сначала устанавливалось давление незначительно ниже того, что соответствует скачку и прикладывалось ВЧ напряжение, превышающее малое Vз свойства, как это изображено линией со стрелками на рис. 1.8, и 5. ПЛАЗМЕННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ ТОНКИХ ПЛЕНОК - 4. технология тонких пленок одно из центральных мест в технологии сбис... потом повышали давление до зажигания заряда. Таким макаром, удалось проследить ранее труднодоступную область свойства, подобающую верхней ветки теоретических кривых. Таковой ход кривой зажигания разъясняет скачкообразный переход свойства при ее 5. ПЛАЗМЕННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ ТОНКИХ ПЛЕНОК - 4. технология тонких пленок одно из центральных мест в технологии сбис... определении обыденным методом. В реальности наблюдаемый резкий скачок есть переход точки С на участке ав (рис. 1.8).

Величина скачка на характеристике зажигания находится в зависимости от сорта плазмообразующего газа, потому что от него 5. ПЛАЗМЕННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ ТОНКИХ ПЛЕНОК - 4. технология тонких пленок одно из центральных мест в технологии сбис... зависит величина . При относительно огромных значениях de диффузия электронов приводит к размытию краев виртуального разрядного промежутка. Роль диффузионных утрат остается высочайшей и в области характеристик p, d, f, где значимым становится увод 5. ПЛАЗМЕННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ ТОНКИХ ПЛЕНОК - 4. технология тонких пленок одно из центральных мест в технологии сбис... электронов ВЧ полем. Произнесенное, отлично иллюстрируется экспериментально приобретенными чертами зажигания для водорода и аргона
(рис. 1.9.), для которых величины соответственно равны 0,15 и 0,40.



p, 133,3 Па


Рис. 1. 8. Черта зажигания ВЧ разряда в водороде. (В области скачка 5. ПЛАЗМЕННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ ТОНКИХ ПЛЕНОК - 4. технология тонких пленок одно из центральных мест в технологии сбис... ход свойства близок к вычисленному). f = 1,55 МГц, d = 3,52 см [6].



d


Рис. 1.9. Черта зажигания ВЧ-разряда в водороде и аргоне.

f = 2,4 МГц, d = 1,3 см [6].


Частотный разряд соответственный ветки cd свойства зажигания (рис. 1.8.), который мы в предстоящем и 5. ПЛАЗМЕННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ ТОНКИХ ПЛЕНОК - 4. технология тонких пленок одно из центральных мест в технологии сбис... будем именовать -разрядом, значительно отличается по своим свойствам от -разряда (участок ав свойства). -разряд характеризуется малой проводимостью. Свечение разряда специфически, оно сосредоточено в центре разрядного промежутка в виде диффузионного светящегося облака 5. ПЛАЗМЕННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ ТОНКИХ ПЛЕНОК - 4. технология тонких пленок одно из центральных мест в технологии сбис..., которое в собственной средней части может иметь более черную область. -разряд имеет относительно высшую проводимость. Его свечение имеет слоистую структуру очень напоминающую структуру свечения тлеющего разряда неизменного тока, что показывает на аналогию физики 5. ПЛАЗМЕННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ ТОНКИХ ПЛЕНОК - 4. технология тонких пленок одно из центральных мест в технологии сбис... горения этих разрядов.

При фиксированных параметрах p, d и f могут существовать две формы ВЧ-разряда  и . После зажигания -разряда при предстоящем увеличении ВЧ напряжения происходит вроде бы повторное зажигание заряда 5. ПЛАЗМЕННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ ТОНКИХ ПЛЕНОК - 4. технология тонких пленок одно из центральных мест в технологии сбис..., -разряд скачком перебегает в разряд типа . На рис. 1.10 приведена черта зажигания ВЧ разряда в водороде, пунктирной линией дана черта повторного зажигания  в -разряд. Последняя является продолжением  ветки, но смещена несколько 5. ПЛАЗМЕННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ ТОНКИХ ПЛЕНОК - 4. технология тонких пленок одно из центральных мест в технологии сбис... вниз, по-видимому, вследствие сотворения -разрядом некой исходной ионизации в разрядном промежутке.

Переход разряда из  в  форму с повышением ВЧ напряжения можно рассматривать как перераспределение больших зарядов в зарядном объеме, обусловленное конфигурацией 5. ПЛАЗМЕННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ ТОНКИХ ПЛЕНОК - 4. технология тонких пленок одно из центральных мест в технологии сбис... механизма увода электронов. Сильное неизменное поле, имеющееся при -разряде, приводит к бомбардировке электродов энергетичными ионами, что тянет за собой протекание ряда процессов, соответствующих для тлеющего разряда неизменного тока. Подробнее на вопросе появления 5. ПЛАЗМЕННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ ТОНКИХ ПЛЕНОК - 4. технология тонких пленок одно из центральных мест в технологии сбис... больших зарядов и неизменных потенциалов места в ВЧ-разряде мы остановимся в последующем разделе. В заключение же этого раздела разглядим воздействие наложенного неизменного напряжения на потенциал зажигания  и  разрядов.




Рис. 1. 10. Черта зажигания 5. ПЛАЗМЕННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ ТОНКИХ ПЛЕНОК - 4. технология тонких пленок одно из центральных мест в технологии сбис... ВЧ разряда в водороде.

f = 3 МГц, d = 2,64 см. Пунктирной линией показана черта вторичного зажигания -разряда [6].



Рис. 1.11. Зависимость потенциала зажигания  и  разрядов от наложенного неизменного напряжения. f = 3 МГц, d = 1,76 см; p = 70 и 4,2 Торр для 5. ПЛАЗМЕННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ ТОНКИХ ПЛЕНОК - 4. технология тонких пленок одно из центральных мест в технологии сбис... кривых  и  соответственно [6].


При наложении неизменного напряжения U0 при зажигании -разряда значение Vз возрастает (рис. 1.11), но с предстоящим ростом U0 потенциал зажигания добивается максимума и потом плавненько миниатюризируется до нуля, когда величина U0 становится 5. ПЛАЗМЕННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ ТОНКИХ ПЛЕНОК - 4. технология тонких пленок одно из центральных мест в технологии сбис... равна потенциалу зажигания разряда на неизменном токе. Для -разряда VЗ однообразно миниатюризируется с ростом U0. Интерпретация рассматриваемых зависимостей довольно ординарна. Накладываемое неизменное электронное поле производит двойственное действие – дополнительный увод 5. ПЛАЗМЕННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ ТОНКИХ ПЛЕНОК - 4. технология тонких пленок одно из центральных мест в технологии сбис... электронов на положительный электрод и дополнительная ионизация за счет энергии, передаваемой от поля электронам. При -разряде с повышением U0 (U0 > 100 В) 2-ой фактор становится более значим для баланса заряженных частиц в разрядном промежутке, в области 5. ПЛАЗМЕННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ ТОНКИХ ПЛЕНОК - 4. технология тонких пленок одно из центральных мест в технологии сбис... малых U0 < 100 В преимущественное значение имеет утрата электронов, что и обусловливает наличие максимумов на характеристике Vз = f(U0). Для -разряда 1-ый фактор имеет маленькое значение, потому что увод электронов сравнимо 5. ПЛАЗМЕННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ ТОНКИХ ПЛЕНОК - 4. технология тонких пленок одно из центральных мест в технологии сбис... активно осуществляется ВЧ полем. В данном случае приложение неизменного напряжения заносит только дополнительную ионизацию, что приводит к понижению потенциала зажигания.

Любопытно отметить, что в опыте можно следить эффект тушения зажженного заряда типа 5. ПЛАЗМЕННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ ТОНКИХ ПЛЕНОК - 4. технология тонких пленок одно из центральных мест в технологии сбис...  наложением неизменного напряжения, что нереально сделать с -разрядом, интенсивность горения которого только возрастет.

Рассмотренные тут две формы ВЧ-разряда и связанные с ними эффекты имеют место при использовании разных сложных по составу плазмообразующих 5. ПЛАЗМЕННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ ТОНКИХ ПЛЕНОК - 4. технология тонких пленок одно из центральных мест в технологии сбис... газовых консистенций, используемых в процессах плазменного травления и удаления тонких пленок. Произнесенное основывается на бессчетных экспериментальных наблюдениях создателей истинной работы.


5.I.5. Неизменные пространственные заряды и потенциалы.


В высокочастотном электронном поле, как 5. ПЛАЗМЕННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ ТОНКИХ ПЛЕНОК - 4. технология тонких пленок одно из центральных мест в технологии сбис... мы это уже узнали в параграфе 1.2, электроны и ионы совершают дрейфовые колебания. На хаотическое термическое движение заряженных частиц накладывается дрейфовое в направлении электронного поля (для варианта емкостного заряда – в направлении перпендикулярном 5. ПЛАЗМЕННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ ТОНКИХ ПЛЕНОК - 4. технология тонких пленок одно из центральных мест в технологии сбис... электродам). Амплитуда дрейфовых колебаний электронов А в раз меньше, чем амплитуда свободных колебаний A0, т.е.:

. (1.21)

Направленная (дрейфовая) скорость и амплитуда колебаний ионов в раз меньше, чем у электронов. Для обычных критерий ВЧ-разряда 5. ПЛАЗМЕННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ ТОНКИХ ПЛЕНОК - 4. технология тонких пленок одно из центральных мест в технологии сбис... низкого давления это отношение имеет величину порядка 104. Потому, при рассмотрении колебательного движения заряженных частиц в ВЧ-разряде, можно считать ионы недвижными. Отсюда следует, что в итоге увода электронов из приэлектродной области шириной приблизительно 5. ПЛАЗМЕННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ ТОНКИХ ПЛЕНОК - 4. технология тонких пленок одно из центральных мест в технологии сбис... А появляется слой пространственного заряда, также стационарный положительный потенциал разрядной плазмы относительно потенциала электродов.

В ряде работ [7-10] при помощи электронных зондов определено наличие огромных стационарных полей в ВЧ-разрядах низкого давления, разность 5. ПЛАЗМЕННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ ТОНКИХ ПЛЕНОК - 4. технология тонких пленок одно из центральных мест в технологии сбис... потенциалов меж плазмой и электродами V0 достигала нескольких сот вольт (порядка величины прикладываемого напряжения). Была изготовлена попытка [10] разъяснить появление огромного значения V0, которое не может быть обосновано амбиполярной диффузией и плавающим 5. ПЛАЗМЕННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ ТОНКИХ ПЛЕНОК - 4. технология тонких пленок одно из центральных мест в технологии сбис... ленгмюровским потенциалом. Выдвинуто предположение, согласно которому большой значение величины V0 имеет место вследствие уменьшения концентрации электронов в приэлектродных областях толщиною А и поглощения их электродами, что не компенсировалось неспешной диффузией электронов 5. ПЛАЗМЕННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ ТОНКИХ ПЛЕНОК - 4. технология тонких пленок одно из центральных мест в технологии сбис... из центральных областей разряда. Приобретенное же [10] теоретическое V0 не соответствовало экспериментальным данным [9, 10]. Ошибка состояла в пренебрежении термическим движением электронов и реальными граничными критериями в газоразрядной плазме [11].

Направленная (дрейфовая ) скорость электронов в плазме ВЧ-разряда 5. ПЛАЗМЕННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ ТОНКИХ ПЛЕНОК - 4. технология тонких пленок одно из центральных мест в технологии сбис... тотчас много меньше термический и потому масштаб разделения зарядов на границе плазмы  будет определяться не амплитудой колебаний электронов А, а длиной поляризации плазмы в электронном поле. Для малых разностей потенциалов 5. ПЛАЗМЕННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ ТОНКИХ ПЛЕНОК - 4. технология тонких пленок одно из центральных мест в технологии сбис... в области пространственного заряда V<
. (1.22)

При V>>Ve [12]:

. (1.23)

Таким макаром, с развитием ВЧ-разряда в итоге увода электронов 5. ПЛАЗМЕННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ ТОНКИХ ПЛЕНОК - 4. технология тонких пленок одно из центральных мест в технологии сбис... ВЧ-полем либо их ухода на электроды вследствие наличия значимых термических скоростей появляется двойной электронный приэлектродный слой. Образование этого слоя является предпосылкой возникновения огромного потенциала V0, что происходит в итоге выпрямления 5. ПЛАЗМЕННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ ТОНКИХ ПЛЕНОК - 4. технология тонких пленок одно из центральных мест в технологии сбис... ВЧ напряжения на нелинейной всеохватывающей проводимости приэлектродного слоя пространственного заряда [11]. Создатели работы [11] получили теоретические выражения для разности потенциалов плазмы и электрода в симметричном Е-разряде V0, когда площади электродов равны, и для несимметричного разряда (V 5. ПЛАЗМЕННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ ТОНКИХ ПЛЕНОК - 4. технология тонких пленок одно из центральных мест в технологии сбис...0/), когда площадь 1-го электрода много больше другого. Вот они:

, (1.24)

, (1.25)

где VВЧ – амплитуда ВЧ напряжения,  – его фаза, I0 – измененная функция Бесселя.

Выражение (1.25) вполне соответствует выражению для приращения плавающего потенциала одиночного ленгмюровского зонда под 5. ПЛАЗМЕННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ ТОНКИХ ПЛЕНОК - 4. технология тонких пленок одно из центральных мест в технологии сбис... действием переменного напряжения большой амплитуды, приобретенного в работе [13]. Это соответствие просто объяснимо, потому что импеданс слоя у малого электрода существенно больше импеданса у огромного электрода, и, как следует, приложенного ВЧ напряжение 5. ПЛАЗМЕННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ ТОНКИХ ПЛЕНОК - 4. технология тонких пленок одно из центральных мест в технологии сбис... падает практически на сто процентов у малого электрода.

Для ВЧ-разряда величина VВЧ много больше Ve, фактически производится условие VВЧ>10Ve. При всем этом условии, как проявили расчеты [11], интеграл из уравнения (1.24) в функции 5. ПЛАЗМЕННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ ТОНКИХ ПЛЕНОК - 4. технология тонких пленок одно из центральных мест в технологии сбис... VВЧ/ Ve аппроксимируется выражением – . Как следует:

, (1.26)

и при VВЧ>>Ve первым членом этого выражения можно пренебречь

. (1.27)

Для коаксиального разряда с цилиндрическими электродами радиусами R и r (R>r) [11]:

, (1.28)

при VВЧ>>Ve [14]:

, (1.29)

где .

Рассмотренные 5. ПЛАЗМЕННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ ТОНКИХ ПЛЕНОК - 4. технология тонких пленок одно из центральных мест в технологии сбис... теоретические выводы находятся в согласии с известными экспериментальными данными [11, 14]. Сопоставление экспериментальных результатов с теорией показало не плохое высококачественное и количественное соответствие (рис. 1.12 и 1.13) [14]. Маленькое превышение экспериментальных значений V0 (рис 5. ПЛАЗМЕННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ ТОНКИХ ПЛЕНОК - 4. технология тонких пленок одно из центральных мест в технологии сбис.... 1.12) над теоретическими, по-видимому, разъясняется диффузионным падением потенциала от центра плазмы (где помещался зонд) к ее границе, которое определяется последующим выражением [14]:

, (1.30)

где ne0 – концентрация электронов в центре плазма, nr - на ее границе 5. ПЛАЗМЕННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ ТОНКИХ ПЛЕНОК - 4. технология тонких пленок одно из центральных мест в технологии сбис....

Для коаксиального разряда (рис. 1.13) теоретическое значение V0, напротив, несколько завышено, потому что при малых значениях толщина слоя у малого электрода будет соизмерима с его радиусом, что приводит к повышению действенной собирающей поверхности этого электрода. В 5. ПЛАЗМЕННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ ТОНКИХ ПЛЕНОК - 4. технология тонких пленок одно из центральных мест в технологии сбис... теории же действенное значение b определяется как отношение ионных токов насыщения на электроды и потому в рассматриваемом опыте значения V0 несколько ниже теоретических.

На основании рассмотренных теоретических выводов и экспериментальных 5. ПЛАЗМЕННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ ТОНКИХ ПЛЕНОК - 4. технология тонких пленок одно из центральных мест в технологии сбис... результатов можно заключить последующее: в очевидных критериях горения ВЧ-разряда (VВЧ>>Ve) возникающий неизменный потенциал меж плазмой и электродом для симметричного Е-разряда и неизменная разность потенциалов меж электродами в несимметричном либо 5. ПЛАЗМЕННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ ТОНКИХ ПЛЕНОК - 4. технология тонких пленок одно из центральных мест в технологии сбис... коаксиальном разряде фактически не зависят от частоты ВЧ поля, состава плазмообразующего газа и его давления.



Рис. 1.12. Сопоставление теоретической (1) и экспериментальных зависимостей потенциала

плазмы от амплитуды ВЧ напряжения. Плазмообразующий газ – гелий, поперечник разрядной трубки – 9 мм, межэлектродное 5. ПЛАЗМЕННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ ТОНКИХ ПЛЕНОК - 4. технология тонких пленок одно из центральных мест в технологии сбис... расстояние – 60 мм, давление – 65 Па, частоты ВЧ поля – 3 МГц (·-·), 6 МГц (···), 10 МГц (—) [14].




Рис. 1.13. Сопоставление теоретической и экспериментальной зависимости V0/ от VВЧ для

коаксиального разряда. r = 1 мм, R = 17 мм, длина цилиндрических электродов 5. ПЛАЗМЕННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ ТОНКИХ ПЛЕНОК - 4. технология тонких пленок одно из центральных мест в технологии сбис... – 220 мм, плазмообразующий газ – неон, давление – 80 Па [14].


Появление значимой неизменной различия потенциалов V0 меж границей плазмы и электродом имеет ряд следствий, являющихся существенными моментами в физике ВЧ-разряда низкого давления. Разглядим их.

1. Происходит ускорение ионов 5. ПЛАЗМЕННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ ТОНКИХ ПЛЕНОК - 4. технология тонких пленок одно из центральных мест в технологии сбис... в возникшем неизменном поле до значимых энергий, что может приводить к распылению электродов [10]. На рис. 1.14 представлены функции рассредотачивания ионов по энергиям при их вылете их разряда через узенькое отверстие в электроде. Как видно 5. ПЛАЗМЕННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ ТОНКИХ ПЛЕНОК - 4. технология тонких пленок одно из центральных мест в технологии сбис..., основная часть ионов имеет высочайшие энергии достаточные для действенного распыления электродов. В опыте процесс распыления электродов наблюдается в режимах, когда потенциал места добивается величины порядка нескольких сот вольт. Процесс распыления 5. ПЛАЗМЕННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ ТОНКИХ ПЛЕНОК - 4. технология тонких пленок одно из центральных мест в технологии сбис..., обычно, сопровождается осаждением распыленного металла на стенах разрядной камеры. Интенсивность распыления в ВЧ разряде приблизительно такая же, как и в тлеющем разряде неизменного тока [10]. Нередко распыленный металл осаждается поблизости электродов. В 5. ПЛАЗМЕННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ ТОНКИХ ПЛЕНОК - 4. технология тонких пленок одно из центральных мест в технологии сбис... общем случае, геометрия напыленного осадка изменяется с конфигурацией режима разряда и может наблюдаться перераспыление образовавшегося налета. Перераспыление, разумеется, связано с конфигурацией пространственного рассредотачивания характеристик разрядной плазмы.

2. Бомбардировка электродов высокоэнергетичными ионами приводит к выбиванию 5. ПЛАЗМЕННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ ТОНКИХ ПЛЕНОК - 4. технология тонких пленок одно из центральных мест в технологии сбис... электронов. Таким макаром, вследствие появления огромного потенциала места, весь разряд в целом представляет собой вроде бы комбинацию фактически ВЧ разряда и разряда на неизменном токе, где роль анода делает сама плазма.



Рис. 1.14. Функция рассредотачивания 5. ПЛАЗМЕННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ ТОНКИХ ПЛЕНОК - 4. технология тонких пленок одно из центральных мест в технологии сбис... по энергиям ионов, выходящих из ВЧ-разряда. Плазмообразующий газ – водород, давление – 15 Па, f =
3,9 МГц. 1 – VВЧ = 1400 В, 2 – 1260 В, 3 – 1120 В, 4 – 840 В [10].


3. Образование слоев пространственного заряда и слоистой структуры ВЧ-разряда приводит к 5. ПЛАЗМЕННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ ТОНКИХ ПЛЕНОК - 4. технология тонких пленок одно из центральных мест в технологии сбис... тому, что его импеданс может быть как емкостным, так и индуктивным, а в резонансе (при равенстве реактивных сопротивлений приэлектродных слоев и плазмы) и активным [15, 16]. Фазовый сдвиг меж током и напряжением ВЧ-разряда 5. ПЛАЗМЕННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ ТОНКИХ ПЛЕНОК - 4. технология тонких пленок одно из центральных мест в технологии сбис... определяется выражением:

(1.31)

и не находится в зависимости от соотношения  и 0 (UP – приведенное к температуре электронов Ve малое напряжение горения разряда, соответственное резонансному уровню; U = приведенная амплитуда ВЧ-напряжения) [15, 16]. В работе [15] на теоретическом 5. ПЛАЗМЕННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ ТОНКИХ ПЛЕНОК - 4. технология тонких пленок одно из центральных мест в технологии сбис... уровне получены выражения для динамического импеданса и амплитуды ВЧ тока.

Подытоживая содержание этого раздела, можно сделать последующее заключение: появление приэлектродных слоев пространственного заряда с развитием частотного разряда вследствие больших дрейфовых и 5. ПЛАЗМЕННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ ТОНКИХ ПЛЕНОК - 4. технология тонких пленок одно из центральных мест в технологии сбис... термических скоростей электронов и повышение стационарной разности потенциалов меж плазмой и электродами вследствие выпрямления ВЧ поля на нелинейной проводимости приэлектродных слоев приводит к формированию разряда со слоистой структурой, физика горения которого содержит элементы фактически ВЧ 5. ПЛАЗМЕННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ ТОНКИХ ПЛЕНОК - 4. технология тонких пленок одно из центральных мест в технологии сбис...-разряда и разряда на неизменном токе.


5.I.6. Характеристики плазмы ВЧ-разряда и их пространственное рассредотачивание.


Возникающие в ВЧ-разряде стационарные электронные поля, не считая перечисленных выше следствий, играют также 5. ПЛАЗМЕННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ ТОНКИХ ПЛЕНОК - 4. технология тонких пленок одно из центральных мест в технологии сбис... очень важную роль в механизме поддержания разряда, будучи предпосылкой возникновения пучков стремительных электронов, что значимым образом сказывается на параметрах плазмы, и их пространственным рассредотачиванием.

Понятно [17, 18], что функция рассредотачивания электронов по энергиям (ФРЭЭ) в плазме 5. ПЛАЗМЕННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ ТОНКИХ ПЛЕНОК - 4. технология тонких пленок одно из центральных мест в технологии сбис... ВЧ-разряда fe() может значительно отличаться от максвелловской наличием высокоэнергетичного максимума, т.е. являться бимодальной. Предложенный [17, 18] механизм появления пучков стремительных электронов в приэлектродных областях, согласно которому ускорение происходит при выталкивании 5. ПЛАЗМЕННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ ТОНКИХ ПЛЕНОК - 4. технология тонких пленок одно из центральных мест в технологии сбис... электронов во время отрицательных импульсов потенциала на электродах, последующих с частотой ВЧ поля, внушительно подтверждается имеющейся совокупой экспериментальных данных. Теоретическое рассмотрение диссипации энергии ВЧ поля в приэлектродном слое, сопровождающееся статистическим ускорением электронов 5. ПЛАЗМЕННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ ТОНКИХ ПЛЕНОК - 4. технология тонких пленок одно из центральных мест в технологии сбис... при их неупругом содействии с осциллирующим возможным барьером, для малых ВЧ напряжений (VВЧ < 5 Ve) проведено В.А. Годяком [18]. Им получено выражение для потока энергии, поглощаемого плазмой вследствие ускорения электронов в граничном слое 5. ПЛАЗМЕННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ ТОНКИХ ПЛЕНОК - 4. технология тонких пленок одно из центральных мест в технологии сбис.... Экспериментальная проверка [20] показала справедливость изготовленного теоретического вывода [19] о том, что рассматриваемый механизм передачи энергии ВЧ поля плазме в Е-разрядах является, по-видимому, главным.

На рис. 1.15 дано высококачественное построение разности потенциалов меж электродом и плазмой 5. ПЛАЗМЕННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ ТОНКИХ ПЛЕНОК - 4. технология тонких пленок одно из центральных мест в технологии сбис... V(t), которое слагается в каждый момент времени из приложенного ВЧ потенциала и неизменной отрицательной составляющей потенциала электрода 0, равной по величине потенциалу места V0. Там же приведены предполагаемы осцилляции 5. ПЛАЗМЕННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ ТОНКИХ ПЛЕНОК - 4. технология тонких пленок одно из центральных мест в технологии сбис... интенсивности свечения плазмы в приэлектродных областях (3, 4). Слабенькая осцилляция интенсивности излучения IP (3) обоснована повторяющейся поляризацией плазмы поблизости электрода под действием наружного ВЧ поля, еще более значимая пульсация интенсивности свечения Ib (4) обоснована пучками стремительных электронов, генерируемых во 5. ПЛАЗМЕННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ ТОНКИХ ПЛЕНОК - 4. технология тонких пленок одно из центральных мест в технологии сбис... время отрицательных импульсов V(t). Потоки ускоренных электронов выталкиваемых этими импульсами из приэлектродной области в плазму состоят из выбитых электродов в итоге -процессов и электронов, ранее пришедших из плазмы. В силу 5. ПЛАЗМЕННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ ТОНКИХ ПЛЕНОК - 4. технология тонких пленок одно из центральных мест в технологии сбис... того, что амплитуда отрицательных импульсов добивается сотен вольт, следует ждать приобретение выталкиваемыми электронами значимой энергии, значительно превосходящей потенциалы возбуждения и ионизации атомов и молекул плазмы. Потому естественно представить обозначенный на рис 5. ПЛАЗМЕННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ ТОНКИХ ПЛЕНОК - 4. технология тонких пленок одно из центральных мест в технологии сбис.... 1.15 (5) нрав конфигурации интенсивности свечения Iсв(t) приэлектродных областей плазмы, что вполне подтверждается приобретенными осциллограммами свечения (6) плазмы из обоих разрядных электродов [21].

При увеличении ВЧ напряжения амплитуда и область осцилляции свечения с частотой  растут (рис 5. ПЛАЗМЕННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ ТОНКИХ ПЛЕНОК - 4. технология тонких пленок одно из центральных мест в технологии сбис.... 1.16), потому что возрастает энергия выталкиваемых электронов и глубина их проникания в плазму. Тут и дальше VВЧ – действенное значение ВЧ напряжения.

С конфигурацией ВЧ напряжения, непременно, изменяется и функция рассредотачивания электронов по энергиям 5. ПЛАЗМЕННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ ТОНКИХ ПЛЕНОК - 4. технология тонких пленок одно из центральных мест в технологии сбис... fe() в какой-нибудь локальной области плазмы вследствие роста либо уменьшения генерации пучков стремительных электронов в приэлектродных областях. Произнесенное наглядно иллюстрируется рис. 1.17 [22]. При увеличении приложенного ВЧ напряжения в энергетическом диапазоне электронов плазмы возникает 5. ПЛАЗМЕННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ ТОНКИХ ПЛЕНОК - 4. технология тонких пленок одно из центральных мест в технологии сбис... высокоэнергетичная 2-ая мода, максимум которой сдвигается в область огромных энергий с ростом значения амплитуды VВЧ частотного напряжения. Такое изменение ФРЭЭ в центральной области разряда ведет и к соответственному изменению 5. ПЛАЗМЕННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ ТОНКИХ ПЛЕНОК - 4. технология тонких пленок одно из центральных мест в технологии сбис... пространственного рассредотачивания светимости. Неизменная составляющая светимости с ростом VВЧ растут, вкупе с тем расширяются более активно светящиеся приэлектродные области (рис. 1.18), что может привести к исчезновению относительно мерклой центральной области разряда, являющейся аналогом положительного столба 5. ПЛАЗМЕННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ ТОНКИХ ПЛЕНОК - 4. технология тонких пленок одно из центральных мест в технологии сбис... разряда на неизменном токе. При раздвижении электродов обозначенная слабосветящаяся центральная область возрастает.



Рис. 1.15. Временные зависимости переменной составляющей потенциала электрода (t) и суммарного потенциала V(t) = 0 + (t) (2), также предполагаемые зависимости интенсивностей свечений 5. ПЛАЗМЕННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ ТОНКИХ ПЛЕНОК - 4. технология тонких пленок одно из центральных мест в технологии сбис... Ip (обусловленной поляризацией плазмы – 3) и Ib (обусловленной пульсирующими потоками стремительных электронов – 4) и их суммы (5) c осциллограммами временных пульсаций интенсивности свечения плазмы ВЧ-Е-разряда у обоих электродов (6) [18].




Рис. 1.16. Рассредотачивание амплитуды A осцилляции интенсивности свечения 5. ПЛАЗМЕННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ ТОНКИХ ПЛЕНОК - 4. технология тонких пленок одно из центральных мест в технологии сбис... на частоте ВЧ поля  = 8 МГц повдоль разрядного промежутка длиной 80 мм в разрядной трубке поперечником 100 мм. Плазмообразующий газ – гелий, давление – 65 Па,
1 – VВЧ =150 В, 2 – VВЧ = 280 В [18].




Рис. 1.17. Зависимость ФРЭЭ от величины ВЧ напряжения в 5. ПЛАЗМЕННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ ТОНКИХ ПЛЕНОК - 4. технология тонких пленок одно из центральных мест в технологии сбис... центральной области разряда. d = 80 мм, р = 65 Па,  = 8 МГц, плазмообразующий газ – гелий. 1 – VВЧ = 200 В,
2 – 400 В, 3 – 600 В [22].


С целью определения полной картины перестройки разряда с конфигурацией частоты и напряжения прикладываемого ВЧ 5. ПЛАЗМЕННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ ТОНКИХ ПЛЕНОК - 4. технология тонких пленок одно из центральных мест в технологии сбис... поля разглядим зависимость от этих характеристик концентрации электронов ne, неизменной составляющей потенциала электронного поля V0 и ФРЭЭ fe(), также их рассредотачивание повдоль разрядного промежутка.

В таблице 1.1. представлены данные о концентрации электронов в центре межэлектродного места 5. ПЛАЗМЕННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ ТОНКИХ ПЛЕНОК - 4. технология тонких пленок одно из центральных мест в технологии сбис... ne0 для разных режимов горения ВЧ-разряда. Откуда видно, что величина ne0 значительно растет с повышением частоты либо напряжения прикладываемого электронного поля. Вкупе с тем изменяется нрав рассредотачивания неизменной составляющей 5. ПЛАЗМЕННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ ТОНКИХ ПЛЕНОК - 4. технология тонких пленок одно из центральных мест в технологии сбис... потенциала электронного поля V0 (x) повдоль разрядного промежутка
(рис. 1.19). Рассредотачивание становится в приэлектродной области наименее плавным и воспринимает столообразную форму с одновременным ростом величины V0 в хоть какой точке х от центра плазмы 5. ПЛАЗМЕННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ ТОНКИХ ПЛЕНОК - 4. технология тонких пленок одно из центральных мест в технологии сбис... до электрода. Интерпретация обрисованных зависимостей становится ясной при рассмотрении воздействия частоты и величины ВЧ напряжения с виду ФРЭЭ (рис. 1.17 и 1.20). При увеличении какого-нибудь из этих характеристик наблюдается интенсификация генерации стремительных 5. ПЛАЗМЕННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ ТОНКИХ ПЛЕНОК - 4. технология тонких пленок одно из центральных мест в технологии сбис... электронов с энергиями значительно превосходящими потенциал ионизации гелия. Вследствие этого интенсифицируются процессы ионизации и вырастает величина концентрации электронов в какой-нибудь локальной области разрядной плазмы. Обозначенное на рисунках изменение функции fe() с повышением 5. ПЛАЗМЕННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ ТОНКИХ ПЛЕНОК - 4. технология тонких пленок одно из центральных мест в технологии сбис... VВЧ при фиксированной частоте  и с ростом  при фиксированном VВЧ разъясняется разогревом электронов в приэлектродном слое в процессе их взаимодействия с пульсирующим возможным барьером. Этот разогрев, разумеется, возрастает с ростом 5. ПЛАЗМЕННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ ТОНКИХ ПЛЕНОК - 4. технология тонких пленок одно из центральных мест в технологии сбис... неизменной составляющей барьера, которая в свою очередь возрастает с ростом ВЧ напряжения. Статистический же разогрев электронов пульсирующей составляющей потенциального барьера вырастает с повышением частоты поля, потому что возрастает частоты “ускоряющих” упругих взаимодействий 5. ПЛАЗМЕННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ ТОНКИХ ПЛЕНОК - 4. технология тонких пленок одно из центральных мест в технологии сбис... барьера и электронов. В итоге процесса разогрева электронов возрастает падение ВЧ напряжения в приэлектродных слоях, вследствие чего возрастает неизменная составляющая пульсирующего потенциального барьера, формирующего пучок стремительных электронов в приэлектродных областях.


Таблица 1.1. [18]

Зависимость концентрации электронов в 5. ПЛАЗМЕННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ ТОНКИХ ПЛЕНОК - 4. технология тонких пленок одно из центральных мест в технологии сбис... центре разрядного промежутка ne0 от частоты  и прикладываемого напряжения VВЧ, d=600 мм, гелий, р = 65 Па.








Рис. 1.18. Рассредотачивание неизменной составляющей интенсивности интегрального свечения Iси повдоль разрядного промежутка при разных ВЧ 5. ПЛАЗМЕННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ ТОНКИХ ПЛЕНОК - 4. технология тонких пленок одно из центральных мест в технологии сбис... напряжениях. Плазмообразующий газ – гелий, р = 65 Па,  = 10 МГц. 1 – VВЧ = 40 В,
2 – 120 В, 3 – 160 В, 4 – 200 В. (Кривые построены по
экспериментальным точкам [18]).


1

2

3




Рис. 1.19. Рассредотачивание неизменной составляющей потенциала электронного поля V0(x) повдоль разрядного промежутка от центра к 5. ПЛАЗМЕННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ ТОНКИХ ПЛЕНОК - 4. технология тонких пленок одно из центральных мест в технологии сбис... электроду. Плазмообразующий газ – гелий, р = 65 Па.
а) зависимость V0(x) от величины приложенного напряжения VВЧ;  = 5 МГц;

1 – VВЧ/ = 300 В (ось ординат справа), 2 – 120 В, 3 – 40 В.

б) зависимость V0(x) от частоты ; VВЧ/ = 120 В;

1 –  = 9 МГц, 2 – 5 МГц 5. ПЛАЗМЕННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ ТОНКИХ ПЛЕНОК - 4. технология тонких пленок одно из центральных мест в технологии сбис..., 3 – 3 МГц [18].


В силу того, что генерация пучка стремительных электронов происходит в приэлектродной области разрядного промежутка и электроны выталкиваются в плазму в направлении перпендикулярном плоскости электрода наблюдается пространственная анизотропия зондовых черт при размещении зондов 5. ПЛАЗМЕННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ ТОНКИХ ПЛЕНОК - 4. технология тонких пленок одно из центральных мест в технологии сбис... поблизости электродов [22]. В данном случае, при ориентации плоскости зонда к плоскости электрода (обе плоскости параллельны), зондовая черта (зависимость двойного дифференциала тока на зонды по энергии от энергии электронов) имеет значительно 5. ПЛАЗМЕННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ ТОНКИХ ПЛЕНОК - 4. технология тонких пленок одно из центральных мест в технологии сбис... огромную высокоэнергетическую часть, чем зондовые свойства при других ориентациях.




Рис. 1.20. Зависимость f() от  при фиксированном ВЧ напряжении VВЧ/ = 300 В. Плазмообразующий газ – гелий, р = 65 Па, d = 200 мм, расстояние зонд-электрод – 60 мм [22].


С удалением зонда от 5. ПЛАЗМЕННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ ТОНКИХ ПЛЕНОК - 4. технология тонких пленок одно из центральных мест в технологии сбис... электрода его черта становится все более изотропной, вкупе с тем миниатюризируется и толика высокоэнергетичных электронов, также их энергий [22], что происходит, разумеется, в итоге диссипации энергии стремительных электронов и хаотизации их движения 5. ПЛАЗМЕННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ ТОНКИХ ПЛЕНОК - 4. технология тонких пленок одно из центральных мест в технологии сбис... при столкновении с томными частичками плазмы.



5-reglament-deyatelnosti-komissii-po-provedeniyu-reklamnoj-igri.html
5-resultset-nabor-dannih-nastoyashij-uchebnij-kurs-posvyashen-rassmotreniyu-osnovnih-sushestvuyushih-arhitektur-postroeniya.html
5-rezhimi-eksperimenta-metodicheskie-rekomendacii-po-podgotovke-otchetnoj-dokumentacii-po-rezultatam-vipolnennih.html