Диодное распыление

Рис. 31. Схема диодной (двухэлектродной) системы ионного распыления

Рис. 50. Диодная система ионного распыления

Рис. 33. Влияние скрещенных полей на характер ионного распыления в диодной (а) и магнетрон-ной (б) системах

Диодное распыление, или распыление при постоянном токе [c.201]

В рассмотренной системе диодного распыления мишень располагается вверху камеры. Однако мишени диодных систем могут иметь любое пространственное положение. [c.46]

В наиболее простом классическом случае ионное распыление производят в тлеющем разряде с помощью диодной системы. Здесь мишень из распыляемого металла является катодом, на который подается ток в несколько киловольт, а держатель подложки — заземленным анодом (рис. 50). [c.145]

Существует несколько различных способов реализации процесса катодного распыления, включающих распыление ионным пучком, плазменное распыление, радиочастотное распыление, триодное, диодное (при постоянном токе) распыление и диодное распыление с охлаждением. В настоящее время для нанесения покрытия на образцы для РЭМ и рентгеновского микроанализа обычно используются лишь распыление ионным пучком, диодное распыление и диодное распыление с охлаждением. [c.199]

Этот способ распыления является наиболее простым, надежным и экономичным, и на нем основана работа ряда выпускаемых промышленных сложных приборов, а также приставок для катодного распыления для вакуумных термических испарителей. Такие приборы, которые работают при энергиях от 1 до 3 кэВ, иногда называют установками для диодного распыления, а также установками для распыления при постоянном токе. Установка для распыления при постоянном токе состоит из небольшого стеклянного колпака, в котором находится мишень — катод и охлаждаемый водой держатель образца — анод и который помещается на контрольном блоке, включающем измеритель вакуума, высоковольтный источник питания, клапан напуска воздуха и небольшое реле времени (рис. 10.10,6). Детальное описание режима работы этого устройства и его использование описано в [292]. Одна из возможных проблем, связанная с распылителем такого типа, заключается в том, что непрочные образцы могут термически повреждаться. [c.201]

ДИОДНЫЕ СИСТЕМЫ ИОННОГО РАСПЫЛЕНИЯ [c.44]

Диодное распыление с охлаждением [c.201]

Проблема нагрева при диодном распылении была решена путем некоторого изменения устройства диодного распыления таким образом, чтобы в процессе нанесения покрытия образец поддерживался в охлажденном состоянии [284], как показано на рис. 10.10, в. Электронную бомбардировку образца удалось заметно уменьшить, заменив дисковую мишень диодного распылителя на кольцевую. Термическое повреждение образца уменьшается еще больше, если поместить постоянный магнит в центр мишени и кольцевой полюсный наконечник вокруг мишени. Та- [c.201]

Как было установлено, мищени из платины или сплава золота с палладием удовлетворяют требованиям обычной практики приготовления образцов для РЭМ. Можно использовать мищени из большинс-тва других благородных металлов и их сплавов, а также из таких элементов, как никель, хром и медь. Коэффициенты распыления разных элементов различны, и это следует иметь в виду при расчете толщины покрытия. При распылении мишени из углерода возникают трудности, так как, хотя и возможно очень медленно распылять мишень ионами аргона, скорость распыления падает довольно быстро. Такое уменьшение обусловлено либо присутствием форм углерода, имеющих энергию связи выше энергии ионов аргона, либо тем, что худшая проводимость углерода приводит к зарядке и понижению скорости распыления. Утверждение, что углерод можно распылять при низких напряжениях в диодном распылителе, по-видимому, является ошибочным. Осадки углерода , которые получаются, вероятнее всего, представляют собой углеводородные загрязнения, разлагаемые в плазме, а не материал, распыляемый из мишени. По-видимому, вероятность того, что будет разработан простой метод получения покрытия из алюминия распылением, мала. Окисный слой, который быстро образуется на поверхности алюминия, препятствует распылению при низких ускоряющих напряжениях, а довольно плохой вакуум затрудняет осаждение металла. Для получения детальной инфор- [c.203]

ЧТО В ранних устройствах для нанесения покрытия диодным распылением могло иметь место повреждение чувствительных к нагреву образцов, особенно если покрытие наносилось в течение долгого времени при высоких токах разряда и неохлажденных образцах. Проблема термического повреждения была в значительной степени преодолена с появлением новой серии распылителей с охлаждением. Подробное исследование примеров артефактов декорирования, которые были описаны в литературе, показывает, что в большинстве случаев недостаточное внимание было уделено чистоте в процессе нанесения покрытия и что артефакты были обусловлены загрязнением из-за обратного потока паров масла и/или использованием неочищенных или неподходящих бомбардирующих газов. Тем не менее было бы неправильно считать, что артефакты никогда не появляются в материалах, нанесенных распылением, и некоторые из наиболее часто встречающихся при этом проблем обсуждаются ниже. [c.206]

Толщина покрытия в нанометрах, которая может быть получена при нанесении покрытия диодным распылением, дается выражением [c.213]

Принцип действия диодной (двухэлектродной) системы ионного распыления показан на рис. 31. Два основных элемента системы - катод 4 и анод 9 - располагаются в рабочей вакуумной камере 2. [c.44]

Схема простейшего диодного магнитного электро-разрядного насоса показана на рис. 7.41. Анод 1 насоса образован из отдельных разрядных ячеек, с открытых концов которых расположены общие катоды 2 из титана. Эта электродная система помещается в магнитное, поле, перпендикулярное плоскости катодов. При подаче на электроды разности потенциалов в несколько киловольт в ячейках возникает газовый разряд, который благодаря магнитному полю поддерживается в широком диапазоне давлений. Положительные ионы газов, образующиеся в разряде при соударении электронов с молекулами, ускоряются электрическим полем в направлении катодов и внедряются в них, вызывая распыление материала катодов. Распыленный с катодов титан осаждается главным образом на аноде. Активные газы (азот, кислород), присутствующие в вакуумной системе, 148 [c.148]

По сравнению с термовакуумным методом нанесения пленок метод диодного ионного распыления обладает рядом достоинств. [c.46]

Наносят тонкие пленки в вакууме методами термического испарения и ионного распыления. При первом методе используют испарители с резистивным или электронно-лучевым нагревом, а при втором — системы диодного или магнетронного распыления. [c.3]

При одинаковых параметрах плазмы скорость анодирования не зависит от методов создания плазмы. Параметры плазмы при использовании этих видов разряда мало отличаются от получаемых в положительном столбе простого тлеющего разряда в диодной системе. Поэтому для создания кислородной плазмы в промышленных условиях предпочтительнее тлеющий разряд. Для защиты растущего окисла от продуктов распыления катода необходимы специальные меры, рассмотренные ниже. [c.155]

Магниторазрядные насосы являются геттероионными и отличаются от испарительных тем, что в них как для распыления геттера, так и для ионизации газов используется высоковакуумный газовый разряд в скрещенных электрическом и магнитном полях. Схема простейшего диодного магниторазрядного насоса показана на рис. 19. В корпусе насоса 1 размещается электродная система, состоящая из анода 2, имеющего форму ячеек, и пластин катода 3 и 5. Пластины катода располагают по обе стороны от анода напротив открытых концов его ячеек. Корпус насоса помещается в магнитное поле магнита 6. Причем электродная система ориентируется так, чтобы линии магнитного поля были перпендикулярны плоскости катодов. Корпус насоса и ячейки анода обычно изготавливают из немагнитного материала, например из нержавеющей стали. Материалом пластин катода служит титан или какой-либо другой химически активный металл. Анод, как правило, укрепляют в корпусе на изоляторах 4, а катод вместе с корпусом заземляют, хотя в некоторых случаях, наоборот, заземляют анод. [c.60]

Имеются возможности получать диэлектрические пленки методом вакуумного высокочастотного распыления на установке диодного типа при горизонтально расположенной мишени. При этом распыляемый материал используется в виде порошка с размером частиц около 1 мкм [41, с. 286]. [c.42]

В процессе нанесения покрытия катодным распылением может происходить значительное повышение температуры образца. Источниками тепла служат излучение от мишени и электронная бомбардировка образца. Вначале происходит быстрое повышение температуры, которая затем выравнивается и в зависимости от природы покрываемого материала может вызывать термическое повреждение. В зависимости от ускоряющего напряжения и тока разряда температура может стать до 40 К выше температуры окружающей среды. Однако, как указано ранее, эффекта нагрева можно полностью избежать при использовании модифицированного диодного распылителя с охлаждением, где подвод тепла, обусловленный электроцной бомбардировкой, составляет лишь 200 мВт, или частично его уменьшить, работая с обычным диодным распылителем в импульсном режиме при низкой входной мощности. [c.206]

Эффективным способом увеличения скорости откач ки насоса по инертным газам является также исполь зование трехэлектродной системы, в которую, помимо катода и анода, имеющих ячеистую структуру, вводится еще коллектор, потенциал которого имеет промежуточное значение между потенциалом анода и катода. В таком насосе, как и в насосе диодного типа, разряд возникает между анодом и расположенными по обе стороны от него катодами. Образующиеся в разрядном промежутке положительные ионы под влиянием электрического поля движутся к катодам, при этом одна часть ионов, ударяющихся о поверхность ячеек катода, вызывает распыление титана. Вторая часть ионов пролетает через ячейки. Однако энергия этих ионов недостаточна, чтобы вызвать распыление материала коллектора. Вместе с тем значительная часть распыленного материала катода, пролетая сквозь катодные ячейки, оседает на коллекторе, замуровывая приходящие туда медленные ионы. Таким образом, возникает значительная часть не-распыляемой поверхности, в которую внедряются ионы, что значительно улучшает условия откачки. Так, например, быстрота откачки элементарной анодной ячейки триодного типа по сравнению с аналогичной ячейкой диодного тина по азоту возрастает в 4 раза, а по аргону— более чем в 10 раз. [c.110]

Рассмотрим влияние скрещенных полей на процесс ионного распыления. Напомним, что в диодной системе разряд поддерживается вторичными электронами, эмиттируемыми с поверхности катода-мишени под действием ионной бомбардировки. В этом случае (рис. 33, а) электроны покидают катод, ускоряются в перпендикулярном к нему направлении электрическим полем и, пройдя положительный столб, попадают на анод и захватываются им. [c.48]

Магнетронные системы ионного распыления являются усовершенствованными диодными системами и отличаются от них наличием в прикатодной области электрического и коль-цеообразного магнитного полей, направленных перпендикулярно друг к другу. [c.47]

Для того чтобы обеспечить распыление диэлектрической мишени, приходится нейтрализовать положительный заряд на ее поверхности подачей высокочастотного (ВЧ) переменного потенциала. При этом в системе распыления, которая представляет собой диодную систему (рис. 36, а, б) с катодом [c.52]

Л —распыление ионным пучком б — диодное распыление в — диодное распылсние с охлаждением. [c.200]

Рпс. 10.12. Сравнение различных методов нанесения покрытий. а — термическое испарение б — диодное распыление в — распыление ионным пучком. Каждый образец покрыт примерно одинаковым количеством золота. Образец представляет собой кристаллы копировальной бумаги. В то время как на изображениях образцов с покрытиями, нанесенными термическим испарением и катодным распылением, при таких высоких увеличениях наблюдаются артефакты, на изображении образца с покрытием, наиесеннылт распылением ионным пучком, проявляется лишь дробовой шум электронов [296]. [c.209]

В процессе ионного распыления в диодной системе катод выполняет две функции является источником электронов, поддерживая тлеющий разряд, и источником распыляемого металла. Чем выше энергия бомбардирующих ионов аргона, тем глубже они проникают в распыляемый металл. При увеличении энергии ионов до нескольких десятков электрон-вольт интенсивность распыления становится настолько высокой, что каждый ион способен удалить несколько атомов ме1алла. Число удаленных атомов металла, приходящихся на один ион, называют коэффициентом распыления. [c.146]

Распыление диэлектрических мишеней производят в диодной системе, но не при постоянном потенциале, а на высокой (10 МГц) частоте. Если к диэлектрической мишени приложить постоянный отрицательный потенциал, положительные ионы за короткий промежуток времени после подачи потенциала создадут на поверхности положительный заряд. Поле этого заряда скомпенсирует первоначальное поле отрицательного электрода и распыление прекратится. Поэтому для распыления необходимо удалять положительный заряд о поверхности диэлектрической мишени, что достигается приложением к мишени высокочастотного потенциала. В положительный полупериод мишень подвергается бомбардировке электронами, квтврые нейтрализуют положительный поверхност- [c.147]

Существуют различные варианты реализации метода ионного распыления, среди которых наиболее расцространены основанные на диодных и магнетронных системах. Диодные системы часто называют системами катодного распыления. [c.44]

Кгк видно из рис. 34, зависимость между ионным током и давлением является линейной в довольно широком интервале давлений. Следовательно, ионные распылительные насосы могут быть откалиброваны для индикации давления. Отклонения от строгой линейности как и уменьшение быстроты откачки проявляются, согласно Ламонту [159], лишь при очень низких давлениях. При оптимизации конструкции насоса в отношении геометрии электродов, магнитных и электрических полей область эффективной работы насоса может быть расширена вплоть до 10 или 10 мм рт. ст. [160]. Для диодных насосов наблюдалось относительное увеличение тока в центре ячейки при уменьшении давления от 10" до 10 мм рт. ст. [161]. Следовательно, при снижении давления процесс распыления концентрируется на небольшой площади, в центре катодной [c.219]

Продолжительность эксплуатации МЭРН до замены электродов лимитируется разрушением катодных пластин в результате распыления или растрескивания (при откачке водорода). При давлении 10" Па для диодных насосов она составляет (45 -г 50) 10 ч, падая до 5 10 ч при давлении 10 Па. Триодные насосы имеют на 25-30% меньший ресурс. Для стабилизащш параметров при сверхвысоковакуумной откачке полезен периодический прогрев насосов до 400—450 К. На ста шьность характеристик и ресурс положительно влияет также сокращение времени пребьшания насосов под атмосферным давлением в этом случае укорачивается и их стартовый период. [c.214]

Свободны от этих недостатков магниторазрядные насосы, работающие на принципе распыления титана в высоковольтном разряде Пеннинга. С 1960 по 1964 гг. разрабатывается серия диодных магниторазрядных насосов типа НЭМ с быстротами действия от 30 до 6500 л/с НЭМ-30-2, НЭМ-100-2, НЭМ-300-1, НЭМ-1Т-1, НЭМ-2-5Т-1, НЭМ-7Т-1. Насосы позволяют получать предельный вакуум 10 мм рт. ст. при давлении 10 мм рт. ст. ГИН и НЭМ находят все возрастающее применение в электронной промышленности, в ускорительной технике, в физических лабораториях. Производство их организовывается на заводе в г. Калининграде (ныне ПО "Кварц"). [c.9]

При проведении процесса распьшения в диодных системах необходимо достаточно стабильно поддерживать давление, так как увеличение его повышает вероятность столкновения распыленных атомов с молекулами рабочего газа. В результате этого часть атомов не осаждается на подложке, рассеивается в объеме камеры или возвращается на мишень, а скорости распьшения и осаждения падают, что может привести к невос-производимости толщины пленки. [c.46]

Подводя итоги, следует отметить, что источники магнетронного распыления, называемые магратронами, позволили значительно повысить параметры и расщирить технологические возможности диодных распьшительньк систем [c.49]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология