Для алюминия, титана, ниобия, тантала коэффициенты распыления значительно

Как видно из таблицы рассчитанные значения коэффициентов распыления хорошо совпадают с экспериментальными для таких материалов, как хром, германий, молибден, платина. Для алюминия, титана, ниобия, тантала коэффициенты распыления значительно (в 2–3 раза) меньше расчетных, что, очевидно, связано с высокой вероятностью их окисления кислородом остаточных газов даже при низких парциальных давлениях. Для металлов группы меди расчетные значения коэффициентов распыления приблизительно вдвое меньше экспериментальных.

Значения коэффициентов распыления материалов ионами инертных газов определяют следующие основные факторы. Коэффициент распыления растет прямо пропорционально с увеличением энергии ионов до величины критической энергии , которая лежит в диапазоне (0,3–0,5) кэВ. При энергии ионов  рост К материалов с увеличением энергии ионов замедляется. Коэффициент распыления материалов возрастает с увеличением массы и атомного номера бомбардирующих ионов  и  в области энергий, используемых для ионного травления. С ростом угла падения ионов на поверхность распыляемого материала α от 0 (отсчет ведется от нормали к поверхности) до 60–70 градусов наблюдается увеличение коэффициента распыления материалов. Зависимость К от α  в этой области можно оценить по формуле

                                                                         (3.1)

где — коэффициент распыления при нормальном падении ионов.

Зависимость (3.1) легко объяснить исходя из механизма физического распыления. Коэффициент распыления при нормальном падении ионов прямо пропорционален энергии, рассеиваемой в поверхностном слое материала, в пределах которого упругие столкновения с атомами будут приводить к распылению. При угле падения  длина пробега ионов, а, следовательно, и число столкновений в этом поверхностном слое будет в  раз больше. Увеличение угла падения от 60–70 до 90 градусов приводит к уменьшению коэффициента распыления до нуля из-за отражения ионов от поверхности материала. Значение угла падения ионов при котором наблюдается максимальный коэффициент распыления материала  зависит от энергии ионов.

Для количественной характеристики процесса катодного распыления материалов удобно пользоваться понятием скорости распыления, определяемой по толщине поверхностного слоя материала, удаляемого в единицу времени. Количественно скорость травления определяется коэффициентом распыления К, количеством бомбардирующих ионов  и атомной плотностью материала мишени ,  Величина   зависит от плотности ионного тока в ионном пучке j, поступающем на мишень (обрабатываемую подложку),

 

Коэффициент распыления зависит от энергии падающего иона. При энергии ионов в диапазоне 20–100 эВ коэффициент распыления мал и экспоненциально возрастает от до атом/ион. В интервале от 100 до 500 эВ коэффициент распыления растет линейно, при энергии свыше 500 эВ растет более медленно и достигает максимума в диапазоне энергий между 10 и 100 кэВ. При энергии свыше 100 кэВ ионы проникают так глубоко, что лишь небольшое количество поверхностных атомов распыляется, и коэффициент распыления уменьшается

Ссылка на основную публикацию
Adblock detector