Интенсификация процессов массопереноса в установке СВЧ-ЭЦР-плазмой тема автореферата и диссертации по физике, 01.04.14 ВАК РФ

МИНИСТЕРСТВО ОБЩЕГО И ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

ЛЕСА

ЦАРЬГОРОДЦЕВ Юрий Петрович

ИНТЕНСИФИКАЦИЯ ПРОЦЕССОВ МАССОПЕРЕНОСА В УСТАНОВКЕ С СВЧ- ЭЦР- ПЛАЗМОЙ

Специальность 01.04.14 - Теплофизика и молекулярная физика

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

На правах рукописи

Москва - 1997

Работа выполнена на кафедре физики Московского Государственного Университета леса.

Официальные оппоненты:

Научные руководители: доктор технических наук, профес-

сор, заслуженный деятель науки Р Ф Харченко В.Н.

кандидат физико- математических наук, доцент Полуэктов Н.П.

доктор технических наук, профессор Арефьев В.И.

доктор технических наук, профессор Шведов Б.А.

Институт Радиотехники и Электроники РАН.

Защита состоится "/6" . . . ^.^Л....... 1997 г.

в . . . ЛО.^Я. . . час. на заседании диссертационного совета К 053.31.06 по присуждению ученых степеней при Московском Государственном Университете леса по адресу: 141001, Мытищи-1, Московской области, МГУЛ, ауд. 1411.

Ведущая организация:

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке МГУЛ.

Автореферат разослан " /<5"" . .....1997г.

Ученый секретарь диссертационного совета, кандидат технических наук, доцент БУЛГАКОВ В. И.

ОВШДЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность проблемы. Прогресс технологии микроэлектроники связан с переходом к субмикронным размерам элементов, формируемых на подложках диаметром 160 и более мм. Перспективным инструментом субмикронных технологий считается плазма СВЧ-ЭЦР- разряда. Несмотря на положительные результаты исследований и применения .такого разряда несколькими ведущими фирмами (IBM, Intel, NEC, ATT, Hitachi и др.), остается много неясных вопросов, поскольку технологические параметры установок этого класса существенно зависят от множества факторов.

Цель работы: Исследование экспериментальной установки с СВЧ-ЭЦР - источником плазмы для отработки таких технологических процессов, как очистка и подготовка поверхности подложки , получение тонких пленок и травления.

В задачи работы входило:

1. Проектирование и изготовление автоматизированного комплекса диагностики, предназначенного для систематических экспериментов на опытной установке с СВЧ-ЭЦР-источником плазмы в направлении плазменных технологий напыления, травления и выращивания тонких пленок.

2. На основе зондовых, спектральных и калориметрических методов диагностики, проведение измерений пространственных распределений основных теплофизиче-ских параметров плазмы, создаваемых СВЧ-ЭЦР-источником при различных уровнях СВЧ-мощности, давлениях и конфигурациях магнитного поля.

- 23. По результатам исследования процессов в СВЧ-ЭЦР-источнике определение его функциональных параметров, при которых достигается высокая пространственная однородность концентрации ионов в плазменном потоке, а также наибольшие значения плотности ионного тока насыщения ji.

4. Проведение экспериментов по получению тонких металлических пленок из алюминия и определение рабочих режимов, при которых реализуются высокие скорость напыления и адгезия к материалу подложки.

5. Проведение экспериментов по измерению тепловых потоков на обрабатываемую подложку при различных рабочих давлениях.

Методика исследования. Все измерения производились при помощи автоматизированного комплекса диагностики, собранного на базе IBM - совместимого компьютера и блочно- модульной аппаратуры КАМАК. Температура электронов, функция распределения электронов по энергиям, концентрация ионов, плотность ионного тока насыщения, потенциал плазмы и плавающий потенциал определялись из вольтамперных характеристик одиночных электростатических зондов Ленгмюра. Распределение магнитного поля■моделировалось на ЭВМ, а результаты моделирования проверялись контрольными измерениями магнитной индукции посредством калиброванного микродатчика Холла. Спектр оптического излучения плазмы регистрировался при помощи монохроматора МДР-12 (дифракционная решетка с приводом от шагового двигателя) . Тепловые потоки в плазме определялись из температурного хода нагрева и остывания медной подложки, причем температура регистрировалась тарированной тер-

-з-

мопарой хромель - копель. Скорость осаждения металлической пленки на оптически прозрачную подложку определялась по относительному поглощения излучения He-Ne - лазера на начальном этапе осаждения. Наличие примесей, а также относительная концентрация распыляемого металла в разряде, контролировались по спектрам излучения плазмы.

Новизна исследований и научных результатов.

Спроектирован и изготовлен автоматизированный комплекс диагностики, позволяющий производить зондовые и спектральные измерения в плазме СВЧ- ЭЦР- разряда в течении экспериментов или технологических процессов.

При вкладываемой СВЧ- мощности W = (200-1000) Вт и в диапазоне давлений р = (0,3-3) мТор проведены исследования плазмы СВЧ- ЭЦР- разряда, создаваемой в экспериментальном источнике с полуоткрытым резонатором диаметром 150 и длиной 250 мм и перестраиваемой конфигурацией магнитного поля.

Для различных конфигураций магнитного поля: соле-ноидальной расходящейся, соленоидальной пробочной, касповой и гибридной получены пространственные распределения основных теплофизических параметров плазмы: температуры электронов и функции их распределения по энергиям; концентрации и плотности потока ионов; потенциала плазмы и плавающего потенциала.

Определены режимы СВЧ- ЭЦР- разряда по давлению и геометрии магнитного поля, при которых реализуются:

- высокая радиальная однородность концентрации ионов в плазменном потоке, достаточная для обработки подложек диаметром 160 мм;

- высокая (~20 мА/см2) плотность ионного тока в пучке;

-4- устойчивые и неустойчивые формы плазменного разряда.

Определена геометрия магнитного поля, обеспечивающая оптимальную коллимацию плазменного потока и позволяющая получить высокую {~1011 см'3) концентрацию ионов на расстояниях десятков сантиметров от выхода источника.

Проведены измерения тепловых потоков на подложку, находящуюся под плавающим потенциалом в ксеноновой плазме при различных давлениях (р < 1,2 мТор).

Проведены эксперименты по получению тонких пленок алюминия на стекле, ситалле и поликоре методом ионного распыления мишени. Достигнуты скорости напыления до 150 нм/мин.

Обоснованность и достоверность научных результатов обеспечивается: применением современных измерительной аппаратуры и вычислительных средств; корректным использованием методов расчета теплофизиче-ских параметров, не противоречащих основным положениям теории плазмы; хорошей повторяемостью результатов при многократных измерениях (некоторые характеристики измерялись несколько десятков раз), определением важнейших параметров различными методами, хорошим совпадением , экспериментальных и расчетных данных (в тех случаях, когда такое сравнение возможно), совпадением результатов измерений, проведенных другими авторами в аналогичных условиях.

Практическая значимость работы. Проведенные в работе исследования подтвердили перспективность применения СВЧ- ЭЦР- разряда как инструмента современных плазменных технологий микроэлектроники. Полученные результаты могут быть полезны при выработке инженерно-

физических решений в процессе проектирования оптимальных промышленных устройств с СВЧ- ЭЦР- источниками плазмы.

Апробация работы. Результаты работы докладывались на научных конференциях МГУЛ в 1995, 1996 годах. Они вошли в доклад "Electron cyclotron resonance plasma source with magnetic field uniformity" в соавторстве с Полуэктовым Н.П. и Харченко В.Н. на Международной конференции " The eleventh international conference on Gas discharges and their Application (GD95)", 11-15 September 1995, Tokyo и опубликованы в ее Трудах.

Публикации. По теме диссертации опубликовано шесть печатных работ.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения и списка используемой литературы. Общий объем диссертации - 135 страниц, включающий 52 рисунка и 3 таблицы. Список литературы содержит 73 наименования.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении показана перспективность применения СВЧ- ЭЦР- плазмы при производстве изделий микроэлектроники с субмикронными размерами элементов. Показана актуальность экспериментального исследования и оптимизации теплофизических параметров в источниках плазмы с СВЧ- ЭЦР- нагревом. Исходя из этого сформулирована цель работы.

Первая глава посвящена обсуждению современного состояния проблемы создания СВЧ- источников плазмы с ЭЦР- нагревом. На основе анализа теоретических и экспериментальных работ многих авторов рассмотрены принципы генерации СВЧ- ЭЦР- плазмы, а именно: баланс

мощностей в разряде; распространение и поглощение СВЧ- волны в магнитоактивной плазме (области прозрачности, отсечки и резонансы); трансформация волн различных поляризаций при резонансах. По материалам статей, вышедших за последние 10 лет, классифицированы и описаны основные конфигурации СВЧ- ЭЦР- источников, область их технического применения и дан их критический анализ. Рассмотрены экспериментальные и теоретические работы, посвященные влиянию магнитного поля и моды СВЧ- волны на характеристики разряда. Показано, что важнейшие параметры ЭЦР- плазмы, которые в целом определяют технологические характеристики установок данного класса, существенным образом зависят от пространственной конфигурации магнитного поля. Расположение относительно подложки и форма эквимагнитной поверхности 875 Гс, которая определяет зону электрон-циклотронного резонанса для частоты £=2,45 ГГц (т.н. ЭЦР- слой), влияют на радиальную однородность как концентрации плазмы, так и плотности ионного тока насыщения. Величина градиента магнитного поля определяет вид функции распределения ионов по энергиям, а также угловые распределения средней кинетической энергии направленного движения ионов. Последний факт имеет решающее значение для прецизионного травления подложек большого диаметра, когда, помимо высокой скорости, требуется высокая анизотропия и пространственная однородность процесса. Утверждается, что изменяемая конфигурация магнитного поля в установке может служить инструментом для формирования параметров плазмы, необходимых или желательных для той или иной технологии.

Во второй главе описывается экспериментальная установка с СВЧ- ЭЦР- источником плазмы, представленная вместе со схемой комплекса диагностики на рис. 1. Источник плазмы (1) представляет собой цилиндрический полуоткрытый резонатор диаметром 150 мм и длиной 250 мм. СВЧ- волна от генератора (7) поступает в источник через кварцевое стекло. Особенностью экспериментальной установки является магнитная система, позволяющая получить поле перестраиваемой конфигурации. Магнитная система состоит из трех подвижных соленоидальных электромагнитов (13-15) и двенадцати размещенных на боковой поверхности источника постоянных магнитов (12), создающих остроугольное (касповое) поле. Перестройка поля осуществляется: а) коммутацией и передвижением электромагнитов; б) регулировкой тока питания электромагнитов; в) установкой или удалением постоянных магнитов . Магнитная система спроектирована на основе данных численного моделирования, результаты которого приводятся. Магнитное поле оптимизировалось по трем параметрам: малая радиальная неоднородность индукции (4 % на диаметре 150 мм) и плоская форма эквимагнитной поверхности 875 Гс в области источника, малые продольные градиенты (менее 30 Гс/см). В области подложки на расстоянии 30 см от выхода источника создавалась магнитная "пробка" с отношением около 2,7.

В третьей главе приводится описание автоматизированной системы диагностики, посредством которой осуществлялись все измерения (рис.1). Она собрана на базе IBM - совместимого компьютера и аппаратуры КАМАК. Модули КАМАК, как промышленного изготовления, так и изготовленные специально, размещаются в стандартном

1= -It-^IH [ну

МУШД АЦПП MUX

•гГ t

РУИГВУ |ЦАП|

К А Ы А К

Рис.1. Схема установки. 1- источник плазмы, 2-плазмохимический реактор, 3- держатель подложки, 4-баллоны с газами, 5- регуляторы давления, 6- регуляторы расхода газа, 7- магнетрон, 8- циркулятор с нагрузкой, 9- ваттметр, 10- импеданс-трансформатор, 11- переход ТЕю-ТЕц, 12- постоянные магниты, 13,14,15-электромагниты, 16- электростатический зонд, 17-зеркало, 18- собирающая линза, 19- интерферометр Фабри-Перо, 20- монохроматор, 21- телекамера, 22- световод, 23- монохромашор, 24- ФЭУ, 25- усилитель.

Измерительная система. МУШД- модуль управления шаговым двигателем, ' АЦП1- прецизионный аналого- цифровой преобразователь (тип АЦП-12), АЦП2- аналого- цифровой преобразователь с гальванической развязкой (тип 701), KUX -аналоговый мультиплексор (тип 752) , ЦАП - цифро-аналоговый преобразователь (тип 2ЦАЛ-10), РУР- модуль управления реле, ВУ- высоковольтный усилитель, ИБ-измерительный блок, MTV- модуль телекамеры (тип ВИДЕО-8), 111- крейт- контроллер.

крейте КАМАК и занимают 19 станций. Для связи компьютера с магистралью крейта используется крейт-контроллер типа 111.

Основные параметры плазмы, такие, как концентрация электронов и ионов, ионный ток насыщения, потенциал плазмы, плавающий потенциал, температура и функция распределения электронов по энергиям, определяются из зондовых измерений методом вольт-амперных характеристик (ВАХ) электростатических зондов Ленгмюра.

Спектр оптического излучения плазмы регистрировался при помощи монохроматора МДР-12. Развертка спектра осуществлялась вращением дифракционной решетки посредством шагового двигателя. По спектрам излучения плазмы контролировались: наличие вредных примесей, а также относительная концентрация распыляемого металла в разряде.

Для регистрации контуров отдельных спектральных линий применяется оптическая схема, состоящая из интерферометра Фабри-Перо (19), скрещенного с ним монохроматора (20) и телекамеры (21), используемой как двухкоординатный высокочувствительный фотоприемник.

Кроме зондовых и спектральных измерений система измеряет СВЧ- мощность и расход газа.

Программы управления экспериментом и обработки данных построены по блочному принципу и имеют встроенную графическую часть, позволяющую оперативно оценивать получаемые зависимости. Для увеличения отношения сигнал - шум производится регуляризация экспериментальных данных сплайнами.

- 10В четвертой главе описываются эксперименты на установке СВЧ- ЭЦР- разряда и анализируются полученные результаты. Приводятся радиальные и аксиальные распределения основных теплофизических параметров плазмы, полученные при различных давлениях, вкладываемых мощностях. и конфигурациях магнитного поля: соленоидальной расходящейся, соленоидальной пробочной, касповой и гибридной. На рис.2,3 для соленоидального пробочного поля показаны соответственно зависимость плотности ионного тока насыщения J* Ar- плазмы от магнитного поля и радиальные распределения Ji при тех же условиях. При увеличении поля от 850 до 900 Гс наблюдается резкое повышение плотности ионного тока, что указывает на возникновение режима электрон- циклотронного резонанса. Максимальное значение плотности ионного тока- 18 мА/см2 для СВЧ- мощности W=700 Вт достигается при значениях Bw « 900 Гс. Это соответствует концентрации N=7,4'1011 см"3, на порядок превышающей критическую (Ncr=7,4"Ю10 см"3). При этом наблюдается большая неоднородность разряда по радиусу (керн диаметром около 10 см) (см.рис.3) . При дальнейшем увеличении поля от 930 до 980 Гс наблюдались сильные неустойчивости формы разряда (масштаб- 50 % по ионному току). Утверждается, что причина' данных неустойчивостей- спонтанное переключение моды СВЧ- волны в резонаторе с ТЕц на ТЕ<ц. По достижении полем значения 1000 Гс, разряд снова становился стабильным, хотя неоднородность его на диаметре 8 см составляла 30 % (максимум- в центре). Дальнейшее увеличение поля приводит к уменьшению неоднородности при практически неизменной концентрации в центре. Минимальная радиальная неоднородность ионно-

Рис.2. Зависимость плотности ионного тока от магнитного поля для различных значений г- координаты на расстоянии г=62 см от СВЧ-окна. Аг, р=0.5 мТор, соле-ноидальное пробочное поле, (700+30) Вт.

1000 В№ в

Рис.3. Радиальное распределение плотности ионного тока для различных значений магнитного поля на расстоянии г=62 см от СВЧ- окна. Аг, р=0.5 мТор, соленоидальное пробочное поле, И=700 Вт.

Рис.4. Радиальное распределение концентрации ионов на выходе источника (г=32 см от СВЧ-окна) для различных давлений . Кг, гибридное магнитное поле, Ви=945 Гс, И=900 Вт.

го тока- ± 3 % на диаметре 160 мм наблюдалась при В„=1080 Гс (см. рис.3). При СВЧ- мощности W=(700 ± 30) Вт и давлении р=0.5 мТор плотность тока и концентрация составляли соответственно Ji=10 мА/см2 и N=4,1"1011см"3.

Применение гибридного магнитного поля

(суперпозиция соленоидального и каспового поля постоянных магнитов) позволило достичь по сравнению с соле-ноидальным полем:

• существенно лучшей устойчивости ЭЦР- разряда, за счет снижения МГД- возмущений;

• больших значений средней по сечению концентрации ионов (приблизительно в 1,8 раз) за счет создания дополнительного ЭЦР- слоя, ценой некоторого ухудшения радиальной однородности.

Радиальные распределения концентрации плазмы на выходе источника для гибридного поля приведены на рис.4. Видно, что при давлении 1 мТор и мощности 800 Вт, концентрация плазмы достигает значения 1,8-1012 см"3.

На рис.5 показаны радиальные распределения концентрации на расстоянии 35 см от выхода источника в условиях каспового поля. Здесь ЭЦР- слой создавался постоянными магнитами, а слабое (<670 Гс) соленоидаль-ное поле пробочной конфигурации осуществляло коллимацию плазменного потока на больших расстояниях от источника. Ионный поток в этом случае имеет низкую концентрацию, но чрезвычайно малую неоднородность (+3% на диаметре 200 мм).

Z- распределения основных параметров плазмы в условиях расходящегося поля представлены на рис.6. Видно, что в данном поле величина плотности ионного тока

г, ст

Рис.7, г-распределение плавающего потенциала потенциала плазмы Vз, температуры электронов Те и плотности ионного тока на выходе источника. Кг, р=0.5 мТор, Вя=94 5 Гс, Р?=500 Вт, гибридное поле.

- 1 Ъ~

tpиc.5.Радиальное распределение концентрации плазмы на расстоянии 35 см от источника. Касповое поле. Кг, р=0. 5 мТор, 60 Вт.

«-Рис. 6. Ъ- распределение плавающего потенциала потенциала плазмы Уя,

температуры электронов Те и плотности ионного тока ^ при г=0. Аг, р=0.5 мГор, Ви=Ю35 Гс, соленоидаль-ное расходящееся поле, И=500 Вт.

Рис.8. Функции распределения электронов по энергиям на выходе источника для разных расстояний от центра разряда. Буквенные обозначения соответствуют точкам на рис.7. Кг, р=0.5 мТор, Вы=945 Гс, ¥=500 Вт, гибридное поле.

на расстоянии 35 см от СВЧ-окна уменьшается в 5 раз по отношению к величине на выходе источника (г=25 см). Температура электронов, достигающая 10 эВ в источнике вблизи ЭЦР- слоя (12,5 см), с увеличением расстояния уменьшается до 2 эВ (65 см- область подложки). Разность потенциалов плазмы между выходом источника и областью подложки составляет 6 В, в то время как в условиях поля пробочной геометрии она не превышает 2 В. Плавающий потенциал У^ достигает минимума- -10 В в резонансной области, так как здесь высока концентрация электронов высоких энергий. С увеличением расстояния плавающий потенциал увеличивается и в объеме плазмохи-мического реактора становится положительным. На рис.7 изображены г- распределения параметров плазмы на выходе источника (г= 32 см) в гибридном поле. Видно, что разряд в этой области имеет форму керна. В центре разряда температура электронов максимальна и равна 4 -4,5 эВ (значения Тег и Тег определялись разными методами) . При отдалении от центра разряда она уменьшается до 1 - 1,5 эВ. Несмотря на существенную неоднородность плазмы, ее потенциал слабо меняется по радиусу. Плавающий потенциал У* в центре разряда принимает отрицательные значения, а разность | (Уа-У£) | максимальна и составляет 20 В. На периферии керна плавающий потенциал положителен, а разность | | составляет 5-6 В. Столь большая радиальная неоднородность плавающего потенциала объсняется тем, что по мере приближения от периферии к центру разряда, существенно увеличивается концентрация высокоэнергетичных электронов (см рис.8). Популяция горячих электронов особенно отчетливо проявляется на кривой А (центр разряда) по двугорбому виду

функции распределения. "Горб" в спектре энергий от 5 до 8 эВ обусловлен бесстолкновительным нагревом электронов при резонансном взаимодействии их с СВЧ- волной .

Рассмотрены постановка и результаты эксперимента по определению тепловых потоков на подложку, находящуюся под плавающим потенциалом в плазме СВЧ- ЭЦР-разряда на расстоянии 35 см от источника. Медная подложка, снабженная термопарой и размещенная в разряде, нагревалась, в процессе нагрева регистрировалась ее температура с интервалом 25 с. По достижению стационарной температуры отключалась СВЧ- мощность. В процессе остывания с тем же интервалом времени регистрировалась температура, причем давление и расход газа не изменялись. Описанный эксперимент производился при давлениях 0,3, 0,65, 1,2 мТор в ксеноне в условиях гибридного магнитного поля В№=990 Гс при вкладываемой СВЧ- мощности ЭД=(7 00±30) Вт. Рассмотрены уравнения теплового баланса при нагреве и остывании, сделаны необходимые оценки. Оказалось, что превалируют потери тепла за счет излучения. Из уравнения теплового баланса при остывании подложки определена ее степень черноты. Тепловые потоки из плазмы определены из уравнения теплового баланса при нагреве. При указанных параметрах для Хе- плазмы получены следующие значения теплового потока:

р, мТор диапаз. температур подложки, К <Wpi>, Вт/см^

0,3 520...650 0,15 ± 0,01

0, 65 520. . .720 0,28 ± 0,02

1,2 560...690 0,26 ± 0,02

Сделаны оценки вкладов в тепловой поток ионов, электронов и нейтралов при давлении 0,65 мТор. Утверждается, что вклады электронов и нейтралов не превышают соответственно 25 % и 1,5 %, а основной вклад вносят ионы.

Приводятся результаты экспериментов по получению на установке СВЧ-ЭЦР разряда тонких металлических плёнок алюминия методом ионного распыления мишени. Охлаждаемая водой алюминиевая мишень в виде кольца (внешний диаметр 90 мм, толщина 4 мм, длина 20-60 мм) устанавливалась в плазмохимическом реакторе на расстоянии 60 см от кварцевого окна, через которое поступает СВЧ волна, что предотвращает его запыление металлом. Концентрация плазмы в области расположения мишени превышала 1011 см"3 (плотность ионного тока до 10 мА/см2), что обеспечивалось специальной геометрией магнитного поля. На мишень подавалось отрицательное напряжение 300 - 600 В. Ионы плазмы ( Аг, Кг, Хе) выбивают из мишени атомы металла, которые осаждаются на подложку (стекло, ситалл, поликор), установленную на расстоянии 7-10 см от мишени. Наличие примесей, а также относительная концентрация распыляемого металла в разряде контролировались по спектрам излучения плазмы. Перед подложкой устанавливалась подвижная диафрагма с прямоугольным отверстием 40x5 мм2, которая открывала для напыления часть подложки. Таким образом, не вынимая подложку из камеры, на ней исследовалось до 8 режимов напыления. Скорость образования пленки на прозрачных подложках определялась методом поглощения луча He-Ne лазера. Эксперименты показали, что скорость напыления (30 - 150 нм/мин) росла пропорциональна току (100-500

мА) на мишень (концентрации распыляемой компоненты); от ускоряющего напряжения в диапазоне 300 - 600 В зависела слабо. Однородность толщины пленки- 4% на диаметре 60 мм.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ.

1.Спроектирован и изготовлен автоматизированный комплекс диагностики, позволяющий производить измерения важнейших параметров плазмы СВЧ- ЭЦР- разряда в течении экспериментов или технологических процессов.

2.Проведены детальные исследования плазмы СВЧ-ЭЦР- разряда, создаваемой в экспериментальном источнике с полуоткрытым резонатором диаметром 150 и длиной 250 мм и перестраиваемой конфигурацией магнитного поля .

3.При вкладываемой СВЧ- мощности W = (200-1000) Вт и в диапазоне давлений р = ¡0,3-3) мТор получены пространственные распределения основных теплофизиче-ских параметров плазмы: температуры электронов и функции их распределения по энергиям; концентрации и плотности потока ионов; потенциала плазмы и плавающего потенциала. Указанные распределения получены для различных конфигураций магнитного поля: соленоидальной расходящейся, соленоидальной пробочной, касповой и гибридной. Достигнуты следующие характеристики:

• концентрация электронов- 1011 - 1012 см"3;

• степень ионизации- до 10 %;

• плотность ионного тока насыщения- до 20 мА/см2;

• радиальная неоднородность в потоке ионов- 5 %

(на диаметре 150 мм при плотности тока 12 ма/см2) ;

• температура электронов- 2-10 эВ;

• температура ионов- 0,4-1 эВ;

• температура нейтралов- 0,2 - 0,5 эВ;

4.Определены режимы по давлению и магнитному полю, при которых реализуется высокая радиальная однородность концентрации ионов в плазменном потоке, достаточная для обработки подложек диаметром 160 мм, или (и) высокая плотность ионного тока.

5.Для ЭЦР- разряда в соленоидальном поле выявлены режимы, при которых наблюдаются сильные неустойчивости формы разряда, связанные со спонтанным переключением мод СВЧ- волны в резонаторе.

6.На основе измерений радиальных распределений плотности ионного тока и численного моделирования магнитного поля определена его геометрия, позволяющая получить плазменные потоки высокой (~1011 см"3) концентрации на расстояниях 35 см от выхода источника.

7.Проведены теоретические оценки и измерения тепловых потоков на подложку, находящуюся под плавающим потенциалом в ксеноновой плазме при различных давлениях (р i 1,2 мТор).

8.Проведены эксперименты по получению тонких пленок алюминия -■ на стекле, ситалле и лоликоре методом ионного распыления мишени. Достигнуты скорости напыления до 150 нм/мин. Определены условия получения хорошей адгезии пленок.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ ДИССЕРТАЦИИ ИЗЛОЖЕНО В РАБОТАХ: 1.Полуэктов Н.П., Царьгородцев Ю.П. Экспериментальная технологическая установка с С.Б.Ч. - Э.Ц.Р. плазмой. Приборы и техника эксперимента, 1996, № 4, с.150-155.

2.N.P.Poluektov, V.N.Kharchenko, Yu.P.Zargorodzev. ECR plasma source with high magnetic field uniformity. Proc. 11-th Intern. Conf. on 'Gas Discharges and their Applications. 11-15 Sept.1995, Tokyo, Japan.

3.Полуэктов Н.П., Царьгородцев Ю.П. Экспериментальное исследование СВЧ-ЭЦР-разряда. В сб. науч. тр. МЛТИ: Автоматизация и компьютеризация информационной техники и технологии. Вып.269. М.: МЛТИ, 1995, с.145-153.

4.N.P.Poluektov, N.P.Efremov, V.N.Kharchenko, Yu.P.Zargorodzev. Experimental study of plasma flow and mass separation in a pulsed plasma centrifuge. 10th Intern. Heat Transfer Conf. 14-18 aug. 1994, Brighton, UK.

5.Царьгородцев Ю.П., Ефремов Н.П. Автоматизированная система спектральных и зондовых измерений на плазменной центрифуге стационарного разряда.// Тр. 14 конф. мол. ученых МФТИ, Долгопрудный, 27 марта - 8 апр., 1989. ч.2./МФТИ. -М., 1989. -с.55-60: ил.-Библиогр. : 3 назв. -рус. -Деп. в ВИНИТИ 11.09.89 № 5762-В89.

6.Ефремов Н.П., Полуэктов Н.П., Болдырев В.Р., Царев С.Г., Царьгородцев Ю.П. Автоматизированная система для исследования плазмы импульсного разряда в скрещенных ЕхН полях. Тез. докл. VII Всесоюз. конф. по физике низкотемпературной плазмы, 19-23 мая 1987г. Ташкент, 1987, ч.2, с.222-223.