т розпилення збільшується ч зростанням енергії іона від деякого порогового значення Е, яке характеризується комбінацією іон - мішень. Потім зростання Кр сповільнюється, в області 10-100 кеВ Кр приблизно постійно і при подальшому зростанні енергії Кр починає зменшуватися через більш глибокого проникнення іонів в поверхню.
Кутовий розподіл часток, що вилітають з розпилюється поверхні, анізотропно. Воно залежить від енергії іонів, а для монокристалів також від типу кристалічної решітки і будови розпилюється грані. Осад з розпилюючи речовину, що утворюється на екрані, має вигляд окремих плям, причому симетрія картини осаду та ж, що і симетрії розпилюється грані і утворилися на ній в результаті Катодне розпорошення фігур травлення представлено на (рис. 1.6). Енергії розпорошених частинок коливаються від декількох часток еВ до величин порядку енергії первинних іонів. Середні енергії розпилюються частинок складають зазвичай десятки еВ і залежать від властивостей матеріалу мішені і характеристик іонного пучка.
Рис. 1.6 Вгорі - осад, що утворюється на прозорому екрані, розташованому паралельно розпилюється грані монокристала Сu [а - грані (100), б - грані (110), в - грані (111)], внизу - поглиблення, що виникають при цьому на поверхнях граней.
Режими катодного розпилення
На (рис.2, а) наведена вольтамперная характеристика розряду. При подачі постійної напруги в декілька кіловольт відбувається пробій міжелектродного проміжку, швидке наростання струму і падіння напруги в розряді (область запалювання розряду I). При збільшенні струму розряду за рахунок зменшення опору Rн площа катода-мішені, покрита розрядом, Зростає, щільність розрядного струму і напруга на розряді залишаються постійними і невисокими, а швидкість розпилення мала (область нормально тліючого розряду II). В області III вся площа мішені покрита розрядом, і збільшення розрядного струму призводить до підвищення щільності розрядного струму, напруги на розряді і швидкості розпилення. Область III, звана областю аномально тліючого розряду, використовується в якості робочої області в процесах катодного розпилення. Для запобігання переходу в область дугового розряду (область IV) передбачені інтенсивне водяне охолодження мішені і обмеження джерела живлення по потужності.
Рис. 2 Вольт-амперні характеристики самостійного розряду: а - області ВАХ при різних режимах; б - робоча область (область III) при різних тисках аргону.
На (рис.2, б) виділена робоча область III ВАХ. Крутизна характеристики в цій області залежить від тиску робочого газу (аргону). Робоча точка, що характеризує режими обробки - тиск газу (Р), струм (Jp) і напруга розряду (Up), лежить на навантажувальної характеристиці джерела живлення:
(2.1)
де Uп - напруга живлення.
З іншого боку, швидкість розпилення мішені (W, г/см2? с):
(2.2)
де С - коефіцієнт, що характеризує рід розпорошується матеріалу і рід робочого газу; нк - нормальне катодне падіння напруги (область II ВАХ);- Щільність розрядного струму; П - ширина темного катодного простору.
З (2.2) випливає, що максимальна швидкість розпилення досягається при максимальній потужності, що виділяється в розряді. Згідно навантажувальної характеристиці (2.1)
(2.3)
Максимум цієї функції визначає оптимальні значення струму Jp0 і напруги Uр0:
(2.4)
(2.5)
При цьому однозначно визначається оптимальне значення тиску робочого газу. Вибір значень Un і Rн повинен запобігати перехід в область дугового розряду, при якому спостерігається викид з мішені великих часток і осадження тонкою, однорідної по товщині плівки стає неможливим.
Конструктивні особливості установки катодного розпилення. Тріодної схема
Для підвищення чистоти одержуваної на підкладці плівки процес катодного розпилення необхідно проводити при якомога меншому тиску робочого газу. Однак, 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 рис. 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.
Рис. 3 трьохелектродну система розпилення
По досягненні в камері вакууму порядка10-4 Па терм...
