Метод ионного распыления

Метод ионного распыления основан на бомбардировке мишени, изготовленной из осаждаемого материала, быстрыми частицами (обычно положительными ионами аргона). Выбитые из мишени в результате бомбардировки частицы образуют поток наносимого материала, который осаждается в виде тонкой пленки на подложках, расположенных на некотором расстоянии от мишени.

Важным фактором, определяющим эксплуатационные особенности и конструкции установок ионного распыления, является способ генерации ионов, бомбардирующих мишень. В зависимости от способов ионизации газа, ионные источники подразделяют на диодные, триодные и магнетронные.

Выбор того или иного метода нанесения пленки зависит от многих факторов, основным из которых являются природа используемого материала, вид и состояние обрабатываемых поверхностей, требования к чистоте и толщине пленки, производительность процесса.

В диодных источниках поток электронов, необходимый для ионизации рабочего газа, образуется в результате автоэлектронной эмиссии. В таких источниках бомбардируемая ионами газа мишень одновременно является катодом и поэтому называется катодом-мишенью. Осаждение вещества происходит на подложку, располагаемую на аноде. Если распыляемая мишень металлическая, распыление ведется при постоянном токе, а если диэлектрическая, – при переменном. Во втором случае при отрицательной полярности мишень распыляется, а при положительной с нее снимается накопленный отрицательный заряд.

Диодные системы (рис. 15 а) наиболее просты и состоят из катода-мишени (1), анода (3) и подложки (2), размещенных в рабочей камере, в которой первоначально создается вакуум 10-3-10-4 Па; затем в камеру напускается инертный газ до давления 1,3-13 Па. При подаче на электроды напряжения 1-5 кВ электроны с катода-мишени устремляются в сторону анода, ионизируя инертный газ, в результате чего возникает нормальный тлеющий разряд и образуется плазма. Положительные ионы плазмы, ускоряясь, устремляются к катоду-мишени, бомбардируют и распыляют ее.

По сравнению с термовакуумным методом нанесения пленок метод диодного ионного распыления обладает рядом достоинств:

возможность получать равномерные по толщине пленки на подложках больших размеров;

возможность длительного использования мишени – источника частиц наносимого материала;

высокая адгезия пленки к подложке.

Основным недостатком этого метода является необходимость для поддержания разряда относительно высокого давления аргона, что повышает вероятность загрязнения пленки газовыми включениями.

Затем подают ток накала на вольфрамовый термокатод, который разогревается до температуры возникновения термоэлектронного тока высокой плотности. Электроны, испускаемые термокатодом, ионизируют молекулы аргона, которые после подачи отрицательного потенциала на катод-мишень (3-5 кВ), вытягиваясь из плазмы, бомбардируют и распыляют ее поверхность.

Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector