Ионно-плазменная технологическая установка для нанесения защитно декоративного покрытия на изделия широкого потребления, страница 30

Количество осевших на поверхности подложки частиц является важным фактором в определении ее теплового режима. Это количество можно охарактеризовать таким параметром как коэффициент аккомодации. Следовательно в работе необходимо определить коэффициент аккомодации и провести анализ его зависимости от различных факторов, таких как материал подложки, энергия распыленных атомов, энергия атомов поверхности подложки, угловое распределение распыленных атомов, геометрия катода-мишени и подложки.

Естественно также, что количество пришедших на поверхность подложки атомов напрямую зависит от количества распыленных атомов с поверхности катода-мишени. Параметром, характеризующим количество распыленных атомов с единицы поверхности катода-мишении является коэффициент распыления. Следовательно в работе необходимо определить этот параметр и провести анализ его зависимости от различных факторов, таких как материал мишени, вид рабочего газа, энергия ионов рабочего газа, рабочее давление, состояния поверхности мишени и ее температура.

В процессе перемещения распыленных атомов от поверхности катода-мишени к поверхности подложки на них будут также действовать различные факторы, такие как давление остаточных газов и др. Поэтому в работе необходимо разобраться в процессах, происходящих в межэлектродном промежутке и проанализировать, как эти процессы будут влиять на энергию распыленных атомов и их количество, приходящее на поверхность подложки.

Количество распыленных атомов очень сильно будет зависеть от энергии ионов, бомбардирующих поверхность катода мишени, а эта энергия в свою очередь напрямую будет зависеть от мощности, вложенной в процесс распыления. Таким образом, в работе необходимо рассмотреть и эти вопросы, ведь из всей мощности, подводимой к магнетронной распылительной системе, не вся она будет использована непосредственно на процесс распыления, часть ее пойдет на другие процессы, такие как нагрев стенок камеры, излучение и др.

Из вышеизложенного следует, что количество тепла, приходящего на подложку напрямую зависит от мощности, вкладываемой в процесс распыления. Следовательно, для оценки теплового режима подложки в работе необходимо установить эту зависимость.

2. Кинетическая энергия осаждаемых атомов (Q₂).

Распыленные атомы катода-мишени, кроме энергии конденсации, выделяемой при их осаждении на поверхности подложки, обладают также кинетической энергией, которая зависит от скорости их перемещения в межэлектродном пространстве и материала катода-мишени, а следовательно и от того с какой энергией и под каким углом будет происходить падение ионов рабочего газа на поверхность катода. А это, в свою очередь, опять будет зависеть от мощности, вложенной в процесс распыления. Кинетическая энергия осаждаемых на поверхность подложки атомов будет также приводить к ее нагреву, поэтому в уравнении теплового баланса (8.3) слагаемое Q₂ стоит с положительным знаком.

3. Энергия отраженных от мишени нейтрализованных атомов (Q₃).

Как уже говорилось выше, не все атомы, приходящие на поверхность подложки, будут осаждаться, образуя покрытие. Некоторая их часть будет отражаться. Какое количество атомов будет отражаться определяется коэффициентом аккомодации как было уже сказано ранее. Так как атомы отражаются, нагрева подложки в этом случае не наблюдается, поэтому слагаемое Q₃ в уравнении теплового баланса (8.3) стоит с отрицательным знаком.

4.  Излучение плазмы Q₄.

В магнетронных распылительных системах при нанесении покрытия также наблюдается излучение плазмы, которое тоже является источником тепла, приходящего на подложку, поэтому слагаемое Q₄ в уравнении теплового баланса (8.3) стоит с положительным знаком. Но по литературным данным [8] величина излучения в магнетронных распылительных системах обычно невелика, также невелика степень его влияния на нагрев подложки, следовательно, по сравнению с остальными факторами, вклад излучения в составляющую теплового потока, приходящего на поверхность подложки, мал, поэтому его влияние при определении теплового режима подложки можем не учитывать.