я володіють рядом специфічних особливостей, основною з яких є відсутність бомбардування підкладки високоенергетичними вторинними електронами, які є основним джерелом радіаційних дефектів в покритті і нагріву підкладок. У магнетронній розпилювальної системі вторинні електрони захоплюються магнітної пасткою і НЕ бомбардують підкладку, що забезпечує їй порівняно низьку температуру. Це дозволяє використовувати ці системи для нанесення покриттів на підкладки з матеріалів з відносно низькою термостійкістю (пластмаси, полімерів, папери).
Слід зазначити, що магнетронний системи відносяться до низьковольтних систем розпилення, напруга харчування яких не перевищує 1000 В постійного струму. Робоча напруга, як правило, становить 300 ... 700 В; на мішень зазвичай подається окремий потенціал, а анод має нульовий потенціал. Магнетрон система може працювати в діапазоні тисків від 10-2 до 1 Па і вище. Найважливішими параметрами, багато в чому визначальними характер розряду в ній, є геометрія електродів і величина магнітного поля, індукція якого біля поверхні мішені ~ 0,03 ... 0,1 Т.
Процес магнетронного нанесення покриттів характеризуються такими показниками:
-cкорость розпилення - (4 ... 40) В· 10-5 г/(см2 В· с);
-cкорость осадження покриттів - 50 ... 60 нм/с;.
-питома випаровуваність - ОІ ≈ 3.10 -6 г/Дж;.
- енергія розпорошених частинок - 10 ... 20 еВ.
Переваги даного методу в порівнянні з іншими методами нанесення покриттів:
1) висока швидкість осадження;
2) практично повне відсутність перегріву поверхні деталі, при цьому електрони захоплюються магнітним полем і тому не викликають утворення радіаційних ефектів;
3) висока рівномірність покриттів;
4) низька ступінь забруднення плівок, т. к. процес нанесення покриття протікає при досить низькому тиску р = 10-2 Па.
В останні роки активно розробляються методи реактивного магнетронного напилення. При їх реалізації є ряд технологічних особливостей, які необхідно враховувати. При розпиленні мішені частина реактивного газу зв'язується розпорошеним речовиною, а частина - безперервно оновлюється поверхнею мішені. Відбувається своєрідна відкачка реактивного газу. На цьому принципі, як відомо, засновані іонно-гетерні вакуумні насоси. Швидкість відкачування при розпиленні залежить від площі осаждаемого покриття, швидкості росту покриття, площі мішені, швидкості видалення утворилася на мішені плівки і виявляється в різкому падінні тиску реактивного газу в камері з початком процесу розпилення.
При реактивному магнетронном напилюванні швидкість росту покриття залежить від парціального тиску реактивного газу. При малих значеннях тиску реактивного газу з мішені розпорошується метал і хімічна реакція має місце на підкладці. При більш високих тисках на поверхні мішені утворюється плівка хімічного з'єднання і швидкість розпилення різко падає, так як швидкість розпилення хімічних сполук (оксидів, нітридів, карбідів) значно нижче, ніж чистих металів. З метою зниження даного ефекту розроблено ряд пристроїв, у яких подача реактивного газу здійснюється безпосередньо до підкладки, а інертного - до розпилюється мішені (малюнок 5).
В
Рисунок 5 - Схеми пристроїв реактивного магнетронного розпилення шляхом поділу областей знаходження інертного і реактивного газів: а - за допомогою селективної подачі газів, б - із застосуванням гетерні поверхні; в - за допомогою перегородки і відносного руху підкладки
Розроблені також пристрої, в яких процеси іонного розпилення і термічного випаровування об'єднані в єдиний Розпилююче-випарний процес. Це досягається, наприклад, при магнетронном розпиленні матеріалу, що знаходиться в рідкому агрегатному стані. У цьому випадку значно підвищується продуктивність процесу розпилення і коефіцієнт використання матеріалу мішені. Це пов'язано з тим, що процес іонного розпилення відбувається в приповерхневому шарі металу товщиною 0,3 ... 0,8 нм, і на нього витрачається менше 3% енергії, що підводиться. Решта енергія переходить в основному в тепло, внаслідок чого доводиться інтенсивно охолоджувати мішень. У розроблених пристроях енергія, яка при розпиленні з твердої фази втрачається у вигляді тепла, використовується на випаровування речовини. p> Для здійснення цього процесу між плоским тигель, виготовленим з тугоплавкого немагнітного матеріалу, і водоохлаждаемой магнітною системою роблять невеликий (2-3 мм) зазор, що перешкоджає відведенню тепла від тигеля в процесі розпилення вміщеній в тигелі мішені (Малюнок 6). <В
Рисунок 6 - Схема пристрої для розпилення матеріалів рідкої фази: 1 - тигель; 2 - розплавлена мішень, 3 - анод, 4 - екран; 5 - магнітна система; 6 - подложкодержатель
Робочий об'єм відкачують, потім напускають аргон, і між тигель, що виконує роль мішені, і анодом прикладають напругу, поступово збільшуючи щільність струму на мішені до такої величини, при якій починається інте...
