ії іонів
Залежність S від енергії іонів? i: на рис. 1.1 наведена залежність S (? I) для енергій від десятих часток до десятків кілоелектронвольт. Як видно, при енергіях до 70-80 еВ функція S (? I) швидко наростає, потім швидкість росту поступово знижується, і при 10-40 кеВ настає насичення. Енергетичну ефективність процесу іонного розпилення можна оцінити величиною? , Рівної відношенню маси матеріалу, що розпорошується в одиницю часу з одиниці площі, до щільності потужності іонного бомбардування. Останній параметр визначається добутком щільності іонного струму на напругу, що прискорює іони. Максимальне значення я досягається при енергії іонів 300-450 еВ. При цій енергії найбільша її частина витрачається на процес розпилення матеріалів.
Рис. 1.1 Залежності коефіцієнта іонного розпилення від енергії іонів Аr + для різних металів (а) і міді (б)
Залежність S від кута падіння іонів?:При збільшенні? від 0 до 40-70 ° спостерігається зростання S відповідно до Апроксимаційні формулою (1.2):
(?)=S (0) соs - 1? , (1.2)
де S (0) - коефіцієнт розпилення при нормальному падінні іонів на мішень. При подальшому збільшенні? величина S знижується і при? =90 ° практично дорівнює нулю. У магнетронном розряді, як правило,? =0, оскільки кордон розрядної плазми, службовка емітером іонів, йде паралельно поверхні мішені (катода), а силові лінії електричного поля в шарі між катодом і плазмою є прямі, перпендикулярні поверхні мішені.
1.2 Залежність коефіцієнта розпилення від кута падіння іонів
Залежність S від маси бомбардують іонів Мi: коефіцієнт розпилення S збільшується із зростанням Mi і атомного номера іона в області енергій, характерних для магнетронного розряду. На практиці найчастіше в якості робочого газу, з якого утворюють іони, використовують аргон, що досить добре розпилює матеріали і відносно дешевий.
Залежність S від атомного номера розпорошується матеріалу має складний періодичний характер; в межах періоду таблиці Д.І. Менделєєва S зростає в міру заповнення електронних d-оболонок.
Залежність S від температури мішені відсутня в діапазоні від нуля до декількох сотень градусів.
розпорошеного частинки мають значною кінетичною енергією (~ 1-10еВ), завдяки якій вони здатні переміщатися на великі відстані від мішені. Якщо на шляху частинок розташовується підкладка, вони конденсуються на ній, утворюючи шар з розпорошеного матеріалу мішені. Цей процес, власне, і лежить в основі іонної технології нанесення тонких плівок.
На рис. 1.2 наведені розподілу по енергіях атомів алюмінію і вольфраму, розпорошених іонами аргону. Енергія розпорошених частинок значно перевершує енергію частинок, отриманих шляхом термовакуумного випаровування, яка порядку 0,1 еВ. Підвищена енергія розпорошених частинок призводить до енергетичної активації процесу конденсації частинок на підкладці і суттєво впливає на властивості одержуваних тонких плівок. Зокрема, підвищується адгезія плівок до підкладки і ущільнюється їх структура.
При бомбардуванні мішеней складного складу розпорошеного частинки можуть бути не тільки у вигляді окремих атомів, з яких складається речовина мішені, але і молекулярних утворень. При розпиленні оксидів і нітридів в інертному газі конденсат на підкладці не буде повністю відповідати хімічним складом мішені через часткову дисоціації розпорошених молекул і втрати ними кисню та азоту. Щоб відновити стехіометрію складу плівок розпорошення проводять в суміші аргону з відповідним реакційним газом.
Іонна бомбардування мішені призводить до розпорошення матеріалу не тільки у вигляді нейтральних атомів і молекул, але і у вигляді іонів. Частка іонів вельми мала і в більшості випадків нею можна знехтувати, але розпорошеного нейтральні частинки можуть іонізоваться в розрядному проміжку, і в такому випадку їх частка в потоці речовини, що прибуває до підкладки, може досягати десятків відсотків. [1]
1.3 Іонна бомбардування мішені
Іонна бомбардування мішені призводить до вторинної іон-електронної емісії (її часто називають? -еміссіей, тому що вона визначається коефіцієнтом? в відомої теорії газового розряду Таунсенда). Коефіцієнт? визначається відношенням струму вторинних електронів до струму первинних іонів. Ця емісія дуже важлива для підтримки самостійного розряду, якщо мішень є катодом розряду, що використовується для генерації іонів. Умова його самопідтримання виражається рівнянням (1.3):
? М=1, (1.3)
де М - коефіцієнт генерації іонів в газі, який визначається кількістю іонів, що прихо...
