ساخت چشمه پلاسماي كاتد داغ براي لايه نشاني به روش اسپاترينگ توسط پرتو يون

Construction of a hot cathode plasma source for ion beam sputter deposition

در اين پژوهش يك نمونه چشمه پلاسماي كاتد داغ براي يك چشمه پرتو يون پهن به قطر 5 سانتيمتر طراحي و ساخته شد. اين چشمه يون قابل استفاده در لايه نشاني به روش كندوپاش است. وضعيت تشكيل پلاسما در خلا بالا (محدوه 3-10 تا 4-10ميلي بار) و با اعمال ميدان مغناطيسي توسط مجموعه آهنرباهاي دايمي مورد مطالعه قرار گرفت. تاثير پارامترهاي كنترلي مختلف مانند فشار كار، پتانسيل تخليه الكتريكي و جريان چشمه الكترون (رشته تنگستن) بر چگالي پلاسما بررسي گرديد. با اعمال ولتاژ تخليه الكتريكي 57 ولت و ميدان مغناطيسي حدود 200 گاوس و عبور جريان 18 آمپر از رشته كاتد، مقدار بيشينه 130 ميلي آمپر براي جريان پلاسما در فشار 4-10×2/1 ميلي بار اندازه گيري شد.

In this research, a hot cathode plasma source was designed and constructed for a 5-centimeter diameter ion beam source. The ion source can be used in ion beam sputter deposition applications. The plasma formation in high vacuum regime (in a range from 10-3 to 10-4 mbar) was studied by applying magnetic field using permanent magnets assembly. Effect of various control parameters such as working pressure, discharge voltage and external electron source (hot tungsten filament) on plasma density were investigated. Under discharge voltage of 57 volt, magnetic field of about 200 Gauss and filament current of 18 ampere, the maximum discharge current of 130 miliampere was obtained at a pressure of 1.2×10-4 mbar.