дноситься висока керованість процесом; можливість отримання плівок тугоплавких матеріалів, а також хімічних сполук і сплавів заданого складу; краща адгезія плівок до поверхні і так далі.
Суть методів іонно-плазмового напилення тонких плівок полягає в обробці поверхні мішені з потрібного речовини іонами і вибиванні атомів (молекул) з мішені. Енергія іонів при цьому становить величину порядку сотень і тисяч електрон-вольт. Утворений атомний потік прямує на підкладку, де відбувається конденсація речовини і формується плівка. Розрізняють іонно-променеве розпорошення, здійснюване бомбардуванням мішені пучком прискорених іонів, сформованим в автономному іонному джерелі, і власне іонно-плазмове розпилення, при якому мішень є одним з електродів в газорозрядної камері і її бомбардування здійснюється іонами, що утворюються в результаті газового розряду.
Для розпилення мішені використовуються іони інертних газів (зазвичай аргон високої чистоти). Джерелом іонів служить або самостійний тліючий розряд, або плазма несамостійного розряду (дугового або високочастотного). В даний час у виробництві застосовують різні процеси розпилення, що відрізняються:
характером живлячої напруги (постійне, змінне, високочастотне);
способом збудження і підтримки розряду (автоелектронна емісія, термоеміссія, магнітне поле, електричне високочастотне поле);
кількістю електродів в газорозрядної камері (двохелектродні, трьохелектродні і Багатоелектродні системи).
Розглянемо найбільш широко використовувані іонно-плазмові методи отримання тонких плівок.
.3 Катодне розпорошення
Конструкція установки для катодного розпилення, зображеної на малюнку 2, складається з газорозрядної камери 1, в яку вводиться робочий газ (зазвичай аргон) під тиском 1 - 10 Па; катода 2, що виконує функцію розпилюється мішені; анода 3 і закріпленої на ньому підкладки 4. Між анодом і катодом подається постійна напруга величиною кілька кіловольт, що забезпечує створення в міжелектродному просторі електричного поля напруженістю порядку 0,5 кВ/см. Анод заземлений, а негативна напруга до катода подається через ізолятор 5. Щоб виключити забруднення скляного ковпака камери, поблизу катода закріплюють екран 6.
Малюнок 2 - Схема установки для катодного розпилення
Електричне поле, що існує між катодом і анодом, прискорює електрони, що утворюються в міжелектродному просторі в результаті фотоемісії з катода, автоелектронної (польовий) емісії, впливу космічного випромінювання або інших причин. Якщо енергія електронів перевищує енергію іонізації молекул робочого газу, то в результаті зіткнення електронів з молекулами газу виникає газовий розряд, тобто утворюється газорозрядна плазма. Для того щоб електрон міг набрати необхідну для іонізації газу енергію, йому потрібно забезпечити мінімально необхідну довжину вільного пробігу. Тільки за цієї умови електрон, рухаючись без сутичок, здатний збільшити свою енергію до потрібної величини.
Однак, якщо довжина вільного пробігу електронів стає порівнянної з відстанню між катодом і анодом, то основна частина електронів буде пролітати межелектродное простір без сутичок з молекулами робочого газу. Газорозрядна плазма згасне. Ці два фактори і визначають нижній і верхній межі тисків газу в камері.
Настає внаслідок газового розряду плазма складається з електронів, іонів і нейтральних молекул робочого газу. Іони під впливом електричного поля прискорюються і бомбардують катод-мішень. Якщо енергія іонів перевищує енергію зв'язку атомів мішені, то відбувається її розпорошення. Крім вибивання атомів з поверхні мішені, іони здатні вибити з неї вторинні електрони (вторинна електронна емісія). Ці вторинні електрони прискорюються і іонізують молекули робочого газу; утворюються при цьому іони бомбардують мішень, викликаючи вторинну електронну емісію, і процес повторюється. Таким чином, газовий розряд підтримує сам себе і тому називається самостійним тліючим розрядом.
З підвищенням струму, що протікає через газорозрядну плазму, збільшується щільність іонного потоку і інтенсивність розпилення мішені. При деякій щільності потоку, що залежить від умов охолодження мішені, починає проявлятися термоелектронна емісія. Струм в розряді зростає, а сам розряд стає несамостійним, набуваючи характеру дугового розряду.
Для запобігання переходу самостійного тліючого розряду в дугового високовольтне джерело живлення повинно мати обмеження по потужності, а мішень інтенсивно охолоджуватися.
Для опису процесів катодного розпилення мішені використовують моделі, засновані на двох механізмах. Згідно першому механізму розпорошені атоми виникають в результаті сильного локального розігріву поверхні мішені самим падаючим іоном (модель гарячого плями ) або швидкої вторинної частинкою (модель теплового клина ). Другий механізм полягає в передачі імпульсу падаючого іона атомам решітки ма...
