Simulation of Target Surface Chemical State in a Hot-Target Hipims Process

Abstract

Теоретически рассмотрено совместное влияние эффектов горячей мишени и импульсного характера разряда на состояние поверхности мишени. Система уравнений описывает состояние мишени посредством значений доли отравленной площади θ1 и θ2, где индекс 1 соответствует моноатомному поверхностному слою, а индекс 2слою под поверхностью (приповерхностному слою). Рассмотрены процессы хемосорбции на поверхности мишени и подложки, распыления атомов химически активного газа из мишени, имплантации ионов химически активного газа в приповерхностный слой, испарения материала и переноса между слоями. Отдельное уравнение связывает атомные потоки химически активного газа на поверхностях мишени и подложки с объемными характеристиками, такими как скорость натекания газа и скорость откачки. Система уравнений решена численно, и представлены тестовые результаты. Вычислены зависимости от времени доли химического соединения на поверхности и в приповерхностных слоях мишени, а также на поверхности подложки, в процессе импульсного магнетронного распыления высокой мощности с неохлаждаемой мишенью. Повторяющийся характер СИМР был учтен заданием тока в виде прямоугольных импульсов длительностью 50-500 мкс с частотой 0,1-1 кГц. Модель предсказывает сильное влияние начальных условий отравления мишени на ход процесса распыления на временном масштабе 20 мс. Показано, что степени отравления поверхностей мишени и подложки характеризуются колебаниями с повышенной амплитудой при увеличении паузы между импульсами, даже если коэффициент заполнения остается постоянным.