раздел 2, [6+]), наблюдавшихся в том же диапазоне
энергетических характеристик МРС, т.к. в этом случае должны изменяться
эмиссионные свойства поверхности.
Прежде, чем рассматривать характеристики разряда, следует, по-видимому,
обратить внимание на результаты электронно-микроскопических наблюдений за
поверхностью мишени в процессе воздействия на нее магнетронного разряда. При
исследовании поверхности катода, распылявшегося как при РAr=3Ч10?3 Toрр, так и
при РAr=6Ч10 ?3 Toрр было обнаружено большое количество конических образований
высотой 10-300 мкм и диаметром основания 10-200 мкм (см. рис. 2.7), занимающих
площадь 75 см2, которая составляет 50 % от общей площади зоны эрозии. В
настоящей работе не установлено значительных отличий в количестве
конусоподобных образований и топографических особенностей поверхности медного
катода, распылявшегося в разряде при двух указанных давлениях.
На рис. 3.3а приведено распределение плотности конусов вдоль радиуса R в зоне
эрозии катода (рис 3.3а), образовавшихся после распыления мишени в течение
40 мин. при РAr = 3Ч10?3 Toрр, Ip = 1,4 A, Up = 480 В и профиль мишени в этой
области (рис. 3.3б). Суммарный энерговклад до начала распыления в данном случае
составлял 6,5 кВтЧч при РAr = 3Ч10?3 Торр. Как видно, плотность конических
новообразований очень высокая. Они формируются преимущественно на краях
активной зоны эрозии в диапазоне R = 45…55 мм и R = 65…75 мм. Высота
образований в этой области составляла от 50 до 100 мкм. Развитие конусов роста
наблюдалось преимущественно в этой области. Данный факт объясняется, по всей
видимости, тем, что соотношение между толщиной катодного слоя, определяющего
величину электрического поля вблизи вершины конусов, и плотностью тока
распыляющих ионов, определяющей массоперенос вблизи поверхности, над данным
участком зоны эрозии является оптимальным для роста новообразований этого типа
по механизму, рассмотренному в разделе 2.
В то же время на пологом склоне зоны эрозии с R = 30…45 мм в направлении к
центру мишени было обнаружено увеличивающееся относительное содержание
конических образований высотой менее 20 мкм, являющихся явно конусами
распыления.
Для проверки предположения о возможном влиянии состояния микрорельефа
поверхности катода на вольт-амперные характеристики разряда было проведено две
серии экспериментов при давлениях рабочего газа 3Ч10?3 и 6Ч10?3 Торр. Выбор
данного диапазона давлений обусловлен по верхней границе постоянством
газопотока при имеющейся системе откачки, а по нижней – минимальным давлением,
при котором возможна долгосрочная стабильная работа МРС. До начала
рассматриваемых нами экспериментов максимальная глубина зоны эрозии мишени
после энерговклада магнетронного разряда 3,1 кВтЧч составляла 0,8 мм.
Неоднородности микрорельефа, возникшие в каждой предыдущей серии экспериментов,
устранялись с поверхности катода шлифованием вне вакуумной камеры.
В первой серии экспериментов катод сначала распылялся при РAr=3Ч10?3 Toрр,
Ip=1,4 A в течение Dt=1 ч. Этого времени было достаточно для зарождения и роста
конусоподобных образований двух типов, описанных в разделе 2, а также для
перехода поверхности меди в состояние динамического равновесия. Под
динамическим равновесием будем понимать случай, когда происходит распыление
одних конусов одновременно с формированием новых, в то время как
среднестатистическое состояние микрорельефа поверхности катода остается
постоянным. После Dt=1 ч измерялась ВАХ разряда (кривая 1 на рис. 3.4а). Время
снятия характеристики во всех экспериментах составляло 1 мин. Затем появившиеся
на катоде новообразования механически удалялись и измерялись ВАХ после 3, 12 и
18 мин. непрерывной работы МРС (кривые 2, 3, 4 на рис. 3.4а).
Перед второй серией экспериментов неоднородности микрорельефа снова механически
удалялись, катод распылялся в течение Dt=1 ч при РAr=6Ч10?3 Toрр, Ip=1,4 A.
Далее измерялась ВАХ разряда (кривая 1 на рис. 3.4б). После этого проводилась
механическая очистка катода, как в предыдущем эксперименте, и снимались
вольтамперные характеристики при РAr=6Ч10 ?3 Toрр (кривые 2, 3, 4 на рис.
3.4б). Кривые 2, 3, 4 в данном случае описывают ВАХ после 3, 16 и 30 мин.
непрерывной работы МРС.
Последовательный сдвиг кривых 2, 3, 4 на рис. 3.4 (а, б) отражает изменение ВАХ
разряда со временем и находится в прямой корреляции с формированием
микрошероховатостей на поверхности мишени. Расположение ВАХ для гладкой мишени
(кривые 2) в области бульших напряжений по сравнению с кривыми 1 обусловлено,
вероятно, снижением эмиссионных характеристик катода после механического
удаления неоднородностей с его поверхности. Более сильный сдвиг ВАХ наблюдается
при большем давлении (см. рис. 3.4б). При низком давлении наблюдается меньшее
смещение кривых ВАХ со временем распыления катода.
Постепенное преобразование вида ВАХ в кривую, соответствующую разряду с
развитым микрорельефом катода, обусловлено образованием конических
микровыступов на поверхности в переходный период работы МРС до 40 мин. в
зависимости от давления Ar, что подтверждается микроскопическими наблюдениями.
При этом эмиссионные свойства катода улучшаются в основном за счет повышения
выхода вторичных электронов c увеличением углов бомбардировки поверхности
ионами Ar+ при появлении на ней неоднородностей микрорельефа.
Менее заметный вклад в трансформацию характеристик разряда дает изменение
потока электронов с катода за счет добавки автоэмиссионного тока с локальных
участков на вершинах конусоподобных новообразований. Если все обнаруженные в
результате наблюдений пове
- Київ+380960830922