етрії магнетронній системи існують критичні значення цих величин [15].
Перший тип електричних дуг спостерігається при запалюванні розряду, пов'язаний з наявністю забруднень і оксидів на розпилюється поверхні і пояснюється пробоєм діелектричної плівки окислів, існуючих на мішені, і локальним збільшенням електронної емісії при наявності забруднень. У міру іонного очищення розпилюється поверхні ці дуги припиняються. Час очищення мішені залежить від її чистоти і розпорошується матеріалу. Чим хімічно активніше розпорошується матеріал і вище парціальний тиск реактивних газів у вакуумній камері, тим довший час очищення мішені.
Швидкості розпилення матеріалів
Процес іонного розпилення матеріалів кількісно характеризується коефіцієнтом розпилення, який визначається як число атомів, що вибиваються з матеріалу мішені одним іоном. Значення цього коефіцієнта залежить від безлічі факторів: енергії, маси і атомного номера бомбардують іонів, маси і атомного номера розпилюються атомів, кута падіння іонів, температури поверхні, якості її обробки та ін. В даний час найбільш повна і закінчена теорія іонного розпилення аморфних і полікристалічних матеріалів розроблена Зигмундом [8]. Їм отримані формули для визначення енергетичної ефективності процесу, розрахунку коефіцієнта розпилення в залежності від енергії іонів, які застосовні при будь-яких енергіях іонів, причому розрахункові дані добре узгоджуються з експериментальними.
Експериментально встановлено, що істотний вплив на коефіцієнт розпилення чинить тиск робочого газу (він починає зменшуватися, коли тиск перевищить деяке граничне значення, залежне від маси і енергії атомів і іонів), а також геометрії розпилювальної системи (в основному відстані від мішені до площині конденсації). Це пояснюється збільшенням імовірності повернення розпилених атомів на мішень при збільшень тиску внаслідок процесів зворотної дифузії і зворотного розсіювання (від?? Ажен).
Зворотне розсіювання являє собою повернення розпилених атомів на мішень у результаті розсіювання на атомах робочого газу. Цей процес відбувається на відстанях, що не перевищують довжину вільного пробігу розпилених атомів і характеризується розходженням кінетичних енергій і мас соударяющихся частинок. Якщо маса атомів розпорошується матеріалу більше маси атомів робочого газу, то основним процесом повернення розпилених атомів на мішень є зворотна дифузія.
Нижче наведені розраховані для деяких матеріалів значення середньої довжини спрямованого пробігу атомів, розпорошених іонами аргону з енергією 600 еВ [7]:
Таблиця 3 - Середня довжина спрямованого пробігу атомів різних матеріалів
Розпорошується матеріалTiСuNiFeMoАuТаWPtL a,? 10 - 2, Па? м 1,412,132,332,54 3,58 5,55 5,80 5,95 6,07
Швидкість осадження і рівномірність товщини плівки
Швидкість осадження в заданій точці підкладки залежить не тільки від емісійних характеристик джерела, але і від кута розпилення, кута конденсації і відстані між точками розпилення і конденсації. При виведенні формули для розрахунку рівномірності товщини плівки зазвичай робляться такі припущення:
розподіл розпилених атомів в просторі підпорядковується косинусному закону;
атоми розпорошується матеріалу незначно розсіюються в результаті зіткнень з атомами газу;
розпилений атом осідає в місці зіткнення з підкладкою
Для забезпечення умов рівномірного осадження плівки існують два шляхи. Перший, найбільш широко використовується при методах термічного випаровування матеріалів, передбачає переміщення підкладки по складній траєкторії щодо джерела (планетарні внутрішньокамерних пристроїв). Другий шлях - розробка такої геометрії джерела, яка обумовлює нанесення рівномірної по товщині плівки на нерухому або переміщається по найпростішої траєкторії (наприклад, лінійно) підкладку, але коаксіальним розташуванням щодо циліндричного катода.
Таким чином, в магнетронних розпилювальних системах вибором геометрії мішені можна забезпечити умови нанесення рівномірних по товщині плівок на нерухомі підкладки. Для досягнення високої рівномірності можна використовувати і звичайні планетарні внутрішньокамерних пристроїв, застосовувати спеціальні профільовані екрани при лінійному переміщенні підкладок щодо магнетронній системи або створювати кілька зон розпилення на мішені.
В даний час відомо безліч конструктивних варіантів магнетронних розпилювальних систем, але найбільшого поширення в промисловості одержали системи з мішенями конічної і плоскої форм. Конструкції магнетронних систем повинні забезпечувати високу швидкість розпилення, мінімальне негативний вплив на оброблювані структури, високий к...
