теріалу мішені, які, у свою чергу, можуть передати імпульс іншим атомам решітки, викликавши тим самим каскад зіткнень (модель зіткнень).
Основною характеристикою ефективності процесу розпилення є коефіцієнт розпилення Kрасп, який визначається відношенням кількості вибитих атомів Nат до кількості бомбардують мішень іонів Nіон:
По суті коефіцієнт розпилення являє собою середнє число атомів мішені, вибитих одним іоном. Коефіцієнт розпилення залежить від енергії іонів Еи, маси (роду робочого газу), матеріалу мішені і в деякій мірі від її температури і стану поверхні, кута бомбардування, тиску газу (за умови, що тиск не виходить за межі, при яких газорозрядна плазма гасне) [2,3].
.4 трьохелектродну система розпилення
Для підвищення чистоти одержуваної на підкладці плівки процес іонно-плазмового розпилення необхідно проводити при якомога меншому тиску робочого газу. Однак, як вже зазначалося раніше, зниження тиску призводить до того, що при великій довжині вільного пробігу електронів вірогідність їх зіткнення з атомами робочого газу стає мізерно малою, і газовий розряд гасне. Тому для підтримки розряду в камері і забезпечення розпилення мішені при низьких тисках необхідні спеціальні заходи.
Одним з варіантів вирішення проблеми є застосування трьохелектродної системи розпилення, зображеної на малюнку 3. Цифрами на малюнку позначені: 1 - термокатодом; 2 - анод; 3 - мішень; 4 - підкладка; 5 - подложкодержатель. Таким чином, в даній системі є три незалежно керованих електрода: термокатодом, анод і розпилювана мішень, потенціал якої щодо термокатодом становить кілька кіловольт.
Малюнок 3 - трьохелектродну система розпилення
По досягненні в камері вакууму порядку 10-4 Па термокатодом розігрівають і в камеру через натекатель подають інертний газ при тиску 0,05 - 1 Па. У результаті термоелектронної емісії з катода будуть інтенсивно испускаться електрони, ускоряющиеся вертикальним електричним полем. При напрузі між термокатодом і анодом порядку 100 В виникає несамостійний газовий розряд, при цьому розрядний струм досягає декількох ампер. Мішень, що має негативний потенціал щодо катода, відтягує на себе значну частину іонів, що утворюються в газовому розряді, і прискорює їх. У результаті бомбардування мішені іонами відбувається її розпорошення, і розпорошені атоми осідають на підкладці, формуючи тонку плівку. Такі трьохелектродні системи, в яких електричні ланцюги розряду і розпилення розділені і управляються незалежно один від одного, забезпечують гнучкість управління процесом. Швидкість осадження складає одиниці нанометрів в секунду, що в кілька разів перевищує аналогічний показник для двоелектродної схеми катодного розпилення.
Подальший розвиток трьохелектродних систем розпилення призвело до використання автономних іонних джерел. Іонний джерело являє собою газорозрядну камеру з термокатодом, в яку подається робочий газ під тиском ~ 0,5 Па, що забезпечує високу концентрацію іонів. Газорозрядна камера відділена від камери осадження каліброваними отворами, завдяки чому забезпечується перепад тисків, і тиск в камері осадження, де розташовані мішень і підкладка, складає ~ 0,015 Па. Частина іонів надходить через отвори в камеру осадження, прискорюється і розпилює мішень. Така конструкція дозволяє збільшити швидкість розпилення мішені і підвищити чистоту загрожених на підкладці плівок [2].
.5 Високочастотне розпорошення
Розглянуті вище методи отримання тонких плівок використовують постійні напруги, прикладаються до електродів системи розпилення мішені. Це дозволяє розпорошувати мішені тільки з електропровідних або напівпровідникових матеріалів. Якщо мішень виконана з діелектрика, то при її бомбардуванні позитивно зарядженими іонами на ній дуже швидко буде накопичуватися позитивний заряд. Цей заряд створить електричне поле, яке буде гальмувати бомбардирующие мішень іони. Розпилення мішені дуже швидко припиниться.
Для розпилення діелектричної мішені необхідно між анодом і катодом-мішенню подавати змінну напругу. У цьому випадку мішень по черзі буде оброблятися потоками електронів і позитивно заряджених іонів. При негативному потенціалі на мішені відбуватиметься її розпорошення іонами, а при позитивному потенціалі - нейтралізація заряду потоком електронів. Це в принципі дозволяє розпилювати мішені з діелектричних матеріалів, проте ефективність такого методу розпилення буде невисокою.
Ефективність розпилення можна значно підвищити, якщо між анодом і катодом-мішенню подати змінну напругу частотою порядку 10 МГц (зазвичай використовують частоту 13,56 МГц, дозволену для технологічних установок, що працюють в цьому частотному діапазоні). Підвищення ефективності при високочастотному розпиленні пояснюється наступним чином. Маса електронів значно менше маси іонів. Тому, володіючи значно більшою рухливістю, електрони встигають сл...
