ТЕПЛОВЫЕ ПОТОКИ В МАГНЕТРОННОМ РАЗРЯДЕ С ПОЛЫМ КАТОДОМ

В.Н. Харченко,

Ю.П. Царьгородцев, Н.П. Полуэктов, И.И. Усатов

Кафедра физики МГУЛ

СХЕМА УСТАНОВКИ МАГНЕТРОННОГО РАЗРЯДА С ДИСКОВОЙ МИШЕНЬЮ

ВЧ- смещение

НАСОС

ПЛАЗМА

ПОДЛОЖКА

S SSN NN

МАГНИТЫ

МИШЕНЬ

AlAl

AlAl +

Al +

AlArAr

ТРЕНЧ МЕЖСЛОЙНОГО СОЕДИНЕНИЯ СБИС

M2

M 3

1

1

2

3

4

Металлизация тренчей нейтральными атомами меди в магнетронном разряде с дисковой мишенью

СТРУКТУРА ТРЕНЧА СБИС:

1- шины многоуровневой металлизации, 2 – барьерный слой, 3 – адгезионный слой, 4 – межуровневый диэлектрик;

СЕ ТКИКВА Р Ц

И ЗОЛИ РУЮ Щ А Я ВСТА В КА

ТМ Н

СВ ЕТОВОД

N

NS

S

М ОНОХРО М АТОР

ЭЛ ЕКТРО МА ГНИ Т

М А ГНИ ТО П РОВОД

М И Ш ЕНЬ

М А ГНИ ТЫ

ЗОНД А НОД

Ф Э У

S

S

S

СХЕМА УСТАНОВКИ МАГНЕТРОННОГО РАЗРЯДА С ПОЛЫМ КАТОДОМ

МАГНЕТРОН С ПОЛЫМ КАТОДОМ. ФОТО УСТАНОВКИ

11μμmmAlAl

ПЛЕНКИ МЕТАЛЛА В ГЛУБОКИХ СУБМИКРОННЫХ КАНАВКАХ В МАГНЕТРОННОМ РАЗРЯДЕ С ПОЛЫМ КАТОДОМ.

Металлизация тренча 5х1 мкм2. Верх = 270 nm, низ = 220 nm, стенки = 100 nm. P = 5 Тор. W = 2.5 кВт. Степень ионизации потока 80%. Металлизация ступенчатого отверстия

1.5х0.4 мкм2. P = 5 мТор, W = 2 кВт.

Xe+AL. Верх = 1140 нм, стенка = 346 нм, дно = 776 нм . р = 1 мТорр, UМИШ.=540 В, IМИШ= 650 мА,

CuCu300nm300nm

1 – диск-калориметр; 2 – охранное кольцо; 3 – проволочки-растяжки (2 шт); 4– термопара; 5 – керамические втулки (3 шт).

КОНСТРУКЦИЯ ДАТЧИКА ТЕПЛОВОГО ПОТОКА

УРАВНЕНИЕ ТЕПЛОВОГО БАЛАНСА НЕСТАЦИОНАРНОГО ДАТЧИКА ТЕПЛОВОГО ПОТОКА

нагреванииприWTTfTTSTdT

dTmTc Plchchh

hh

,44

Н

остыванииприTTfTTSTdT

dTmTc chchh

hh

0,44

O

разностьdt

dT

dt

dTTcmSq

TO

h

H

hh

1

0

c(Th) – удельная теплоемкость тела-калориметра;m, S – его масса и площадь соответственно;ε(Th) – степень черноты тела;Th – температура тела;Tc – температура водоохлаждаемой подложки;σ – постоянная Стефана-Больцмана;f(Th, Tc) – некоторая функция, описывающая кондуктивный теплообмен.

412825 1060.91060.31084.403.087.19 hhhhh TTTTm

Tc

ТЕМПЕРАТУРНЫЙ ХОД НЕСТАЦИОНАРНОГО ДАТЧИКА. ДИАМЕТР КАТОДА 140 ММ. ДАТЧИК – НА РАССТОЯНИИ 20 СМ

ОТ КАТОДА.

НЕСТАЦИОНАРНЫЙ ДАТЧИК ТЕПЛОВОГО ПОТОКА

1 – собственно датчик; 2 – водоохлаждаемая подложка; 3 – диафрагма; 4 – тепловой экран; 5 – теплоизолятор.

СТЕНД КАЛИБРОВКИ ДАТЧИКА ТЕПЛОВОГО ПОТОКА

ИНТЕРФЕЙС ПРОГРАММЫ РЕГИСТРАЦИИ ТЕМПЕРАТУРНОГО ХОДА

ИНТЕРФЕЙС ПРОГРАММЫ РАСЧЕТА ТЕПЛОВЫХ ПОТОКОВ

ФАКТОРЫ ВКЛАДА В ТЕПЛОВОЙ ПОТОК

•Электроны qe

•Ионы qi

•Нейтральные атомы qn

•Рекомбинация ионов qrec

•Конденсация металла qcon

•Излучение qrad

0 e i n rec rad conq q q q q q q

ТЕПЛОВЫЕ ПОТОКИ В МАГНЕТРОНЕ С ПОЛЫМ КАТОДОМ

Зависимость теплового потока плазмы и его компонентов от мощности разряда при разных давлениях

1μm1μmAlAl

АспектноеАспектноеотношениеотношение = 5 = 5

CuCu300nm300nm

Металлизация тренча 5х1 мкм2. Верх = 270 нм, дно = 220 нм, стенки = 100 нм. P = 10 мТорр. W = 3 кВт. AR+Al.

Верх = 410 нм, дно = 120 нм (30%), стенка= 80 нм. Ar, p=0.7 мТорр, Uмиш. = 400 В, Iмиш. =1.25 А, Wµ = 860 Вт. Ar+Cu.

Ar+Cu, Металлизация ступенчатого отверстия 1.5х0.4 мкм2. P = 5 мТорр, W = 2,6 кВт.

Xe+AL. Верх = 1140 нм, стенка = 346 нм, дно = 776 нм . р = 1 мТорр, UМИШ.=540 В, IМИШ= 650 мА,