В РС с ИИ процесс осаждения пленки можно вести при более высоком вакууме,

В РС с ИИ процесс осаждения пленки можно вести при более высоком вакууме, поскольку поддержание плазмы обеспечивается внутри ИИ при более высоком давлении. Перепад давлений зависит от проводимости выходного отверстия ИИ.

РС с ИИ могут быть как с фокусировкой ионного пучка (рис. 1.34, в), так и без фокусировки (рис. 1.34, а, б). Ионный ток на мишень почти линейно зависит от потенциала на мишени, а также пропорционален току разряда в ИИ, площади его выходного отверстия, и обратно пропорционален квадрату расстояния между ИИ и мишенью.

ИИ, предназначенный для распыления материала, должен удовлетворять следующим требованиям:

        обеспечивать работу в широком диапазоне давлений при ионном токе, достаточном для эффективного распыления материала;

        работать независимо от величины потенциала на мишени;

        не загрязнять мишень и подложки;

        быть простым в эксплуатации и надежным при длительной эксплуатации.

Процесс получения ионного пучка в ИИ проходит две основные стадии: получение ионов в газовом разряде и вытягивание ионов из плазмы с формированием пучка. Максимальная плотность ионного тока пучка, которую можно получить, зависит от концентрации плазмы и определяется выражением:

jи = 0,4 е nи (2kTэ/mи)1/2 ,                           (1.46)

где jи – плотность тока пучка, А/см2; е — элементарный заряд, Кл; nи – концентрация ионов вблизи выходного отверстия ИИ, см-3; k – константа Больцмана;
Tэ – температура электронов в плазме, К; mи – масса ионов, г.

В качестве ИИ могут применяться разнообразные конструкции. По способу возбуждения газового разряда ИИ делятся на три группы.

1.      ИИ с накаливаемым катодом (термокатодом):

        дуговые ИИ;

        плазмотроны;

        дуоплазмотроны.

2.      ИИ с холодным катодом:

        ИИ Пеннинга.

3.      высокочастотные ИИ.

Дуговой ИИ простейшей конструкции (рис. 1.35, а) состоит из термокатода 1 и анода 2, который является корпусом ИИ. Ток дугового разряда поддерживается источником питания 3. Дуговой ИИ имеет малую плотность тока ионного пучка, поскольку извлечение ионов из плазмы осуществляется через небольшое отверстие в корпусе, что не позволяет использовать значительную часть ионов, образующихся в камере ИИ. Поэтому скорости распыления, а следовательно, скорости осаждения в РС с дуговым ИИ малы.

Плазмотрон (рис. 1.35, б) представляет собой трехэлектродный ИИ с дополнительным ускоряющим электродом 4. В области выходного отверстия анода 2 образуется сгусток плазмы 5 (плазменный «пузырь»), характеризующийся высокой температурой электронов и большой плотностью ионного тока. РС с плазмотроном обладают большей эффективностью распыления и нанесения материала.

Дуоплазмотрон (рис. 1.35, в) характеризуется применением магнитного поля для увеличения концентрации плазмы, создаваемого магнитной системой 6. Магнитное поле изменяет траекторию движения электронов, увеличивает среднюю длительность пребывания электронов в межэлектродном пространстве, что приводит к контрагированию плазмы, усилению ионизации. В дуоплазмотроне газы почти полностью ионизируются, что позволяет извлекать из источника токи в сотни мА. Ионы имеют небольшой разброс энергий. Однако источник может работать при относительно большом давлении газа, и при понижении давления разряд становится неустойчивым.

Ссылка на основную публикацию
Adblock detector