выше скорости распыления и осаждения материала

   не является электродом системы и не подвергается бомбардировке высокоэнергетическими заряженными частицами;

   ниже рабочие напряжения (до 1,5 кВ);

   выше скорости распыления и осаждения материала за счет более высокой концентрации плазмы и низкого рабочего давления, а также возможности размещения подложкодержателя на небольших расстояниях от распыляемой мишени;

   возможность независимого управления процессами плазмообразования и распыления позволяет достаточно точно и гибко управлять процессом осаждения материала путем плавного изменения потенциала смещения на мишени.

Однако для триодных РС характерны следующие недостатки:

   неоднородность плотности плазмы как в направлении от термокатода к аноду, так и по ширине дугового разряда, что приводит к неоднородности потока ионов на мишень, а следовательно, к неравномерности распыления и осаждения материала;

   низкая надежность, связанная с наличием термокатода, нить накала которого имеет сравнительно небольшой срок службы;

   наличие дополнительных загрязнений осаждаемого материала, источником которых является термокатод и окружающие его элементы внутрикамерного устройства, разогревающиеся до высоких температур;

   трудность реализации процесса реактивного распыления материала из-за взаимодействия материала термокатода с химически активным газом, что приводит к потере эмиссии и выходу термокатода из строя;

   более сложная конструкция системы, затрудняющая автоматизацию процесса распыления и осаждения материала.

Для устранения недостатков совершенствование конструкции триодных РС шло как по пути введения дополнительных электродов, обеспечивающих повышение однородности плазмы дугового разряда (создание многоэлектродных систем), так и оригинального исполнения системы плазмообразования.

Примером такого решения является конструкция триодной РС рис. 1.17, б. Система плазмообразования термокатод-анод выполнена кольцевой формы и фактически представляет собой кольцевой ионный источник с дуговым разрядом. Ионы в виде пучка кольцеобразного сечения вытягиваются на мишень приложенным к ней потенциалом. Хотя мишень и распыляется неравномерно по ее радиусу, но осевая симметрия позволяет существенно повысить равномерность наносимой пленки на подложках дисковой формы.

Конструктивное решение рис. 1.17, в направлено на повышение однородности плазмы в области мишени, снижение загрязнения пленки испаряемым материалом термокатода и уменьшения деградирующего влияния на термокатод при проведении процесса реактивного распыления. Термокатод и анод удалены от зоны распыления и размещены в специальных экранах, исключающих прямую видимость с мишенью и подложкодержателем. При этом интенсивность дугового разряда и плотность плазмы несколько снижается, однако однородность плазмы в области мишени увеличивается.

Задача повышения однородности и плотности плазмы решается в тетродной РС рис. 1.18, б, в которой у термокатода установлен дополнительный анод А2, что улучшает условия возникновения дугового разряда, позволяет работать при более низких давлениях (до 0,05 Па), обеспечивает более однородную плазму в пространстве между анодами А1 и А2 благодаря большей однородности электрического поля в этой области. На А2 подается регулируемый положительный потенциал (0÷300 В).

Триодные и тетродные РС могут работать как при постоянном потенциале смещения на мишени, так и при подаче ВЧ-потенциала, необходимого для распыления диэлектрических и высокоомных материалов.

Примером многоэлектродной РС является сдвоенная триодная РС рис. 1.18, а, которая представляет собой две триодные РС, расположенные встречно к друг к другу. Каждая из РС имеет собственный независимый источник питания, в результате чего встречно загораются два дуговых разряда (в зарубежной терминологии эта система получила название “crossfire”). В результате суперпозиции неоднородностей плазмы в направлении катод-анод суммарная неоднородность плазмы уменьшается, кроме того, увеличивается и концентрация плазмы, что приводит к повышению скорости распыления и осаждения материала. Но система достаточно сложная.

Ссылка на основную публикацию
Adblock detector