Распыление ионным пучком

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]

Распыление ионным пучком [c.200]

Способ распыления ионным пучком показан на рис. 10.10, а. Инертный газ, например аргон, ионизируется в холодном катодном разряде, и полученные ионы ускоряются в ионной пушке до энергии 1—30 кэВ. Ионный пучок для бомбардировки мишени можно создать либо с помощью коллимации, либо путем фокусировки с помощью обычной системы линз. Высокоэнергетические ионы бомбардируют атомы мишени и передают импульс при упругом столкновении, в результате чего лежащие вблизи поверхности мишени атомы выходят из мишени с энергиями от О до 100 эВ. Такие распыленные атомы затем осаждаются на образце и на всех поверхностях, лежащих в пределах прямой видимости с мишени. Достоинством такой схемы является то, [c.200]

С помощью ионной имплантации можно не только легировать вещества, но и синтезировать химические соединения, причем даже такие, которые трудно или невозможно синтезировать другими способами. Этот метод по сравнению с другими (диффузия, эпитаксия), с одной стороны, снижает требование к чистоте исходных материалов, служащих источником примеси, благодаря применению электромагнитного анализа ионов с другой стороны, благодаря возможности внедрения примеси при комнатной (и даже более низкой) температуре подложки снижается вероятность внесения нежелательных загрязнений. Однако ионная имплантация не снимает полностью проблемы чистоты. Во-первых, материал подложки по-прежнему должен быть максимально чистым (в смысле отсутствия неконтролируемых примесей). Во-вторых, за счет распыления ионным пучком деталей системы (диафрагмы, масок и т. д.) и вбивания атомов с поверхности внутрь образца все же возможно внесение загрязнений, поэтому требуется достаточно тщательная очистка поверхности и контроль состава материалов, с которых атомы могут попадать на мишень. [c.158]

Этот метод основан на том, что в растворах полярные соединения в результате взаимодействия с растворителем легко образуют ионы и заряженные комплексы, и поэтому масс-спектрометрический анализ таких растворов не требует предварительной ионизации пробы. Электрораспыление включает три основные стадии 1) собственно распыление, которое сопровождается образованием маленьких высокозаряженных капель 2) десорбцию ионов из этих капель, сопряженную с образованием псевдо-молекулярных ионов 3) формирование в масс-спектрометре ионного пучка для анализа. [c.35]

Бомбардировку ионами инертного газа осуществляют двумя довольно различающимися способами. По одному из них ионы инертного газа, образующиеся под действием электронного пучка, направляют к образцу с помощью напряжения, приложенного к самому образцу, или посредством отдельного ускоряющего электрода. Последний вариант ускорения предпочтителен, так как он позволяет применить такой источник ионов, который обеспечивает высокую степень коллимации ионного пучка, что позволяет свести к минимуму бомбардировку подложки. Такого типа стандартные источники ионов обычно используются в системах ДМЭ и возбуждаемой электронами ОЭС. Разные конструкции источника ионов подробно описаны в научной литературе или каталогах фирм [17, 18]. Чтобы предотвратить загрязнение образца, эмиттер электронов и очищаемую поверхность не следует располагать на одной линии. Во втором способе ионы инертного газа образуются под действием тлеющего разряда (чтобы избежать применения электронного пучка). Однако использовать этот метод нецелесообразно, так как при энергии ионов ниже 1 кэВ устойчивый режим работы, по существу, получить невозможно, а нри более высокой энергии ионов наблюдается сильное нарушение структуры поверхности. Кроме того, эффективность очистки при помещении образца в тлеющий разряд сомнительна из-за возможного образования примесей в результате побочного процесса — распыления. [c.125]

В начале 40-х годов стала весьма актуальной проблема разделения изотопов урана. К этому времени принципы электромагнитного метода разделения изотопов были разработаны глубже, чем других, поэтому в США и СССР началась бурная подготовка к строительству (и, почти одновременно, и само строительство) именно электромагнитных сепараторов для разделения изотопов урана. Это дало сильный толчок для развития целого ряда разделов физики и техники. Токи ионных пучков в установках предстояло увеличить на 7-10 порядков величины по сравнению с масс-спектрометрами. Получить необходимые величины ионных токов можно было только из плазмы. Поэтому были предприняты обширные исследования по многим вопросам физики газового разряда и низкотемпературной плазмы. В итоге были созданы пригодные для промышленных масштабов разделения источники ионов на основе мощного дугового разряда в магнитном поле с накалённым катодом [4]. Для понимания процессов в сепарационных установках потребовалось значительное расширение знаний в области атомных столкновений, были нужны точные значения эффективных сечений ионизации, перезарядки, других процессов. Необходимы были исследования взаимодействия потоков ускоренных частиц с поверхностью катодного распыления, вторичной ионной и электронной эмиссии. [c.290]

Приёмник ионов. Разделённые по массам (точнее по М/е) и сфокусированные ионные пучки необходимо принять каждый в отдельный, по возможности замкнутый, объём ( приёмный карман — 6, 7 на рис. 7.1.1), вход в который размещён в фокусе соответствующего ионного пучка. От приёмных карманов должно отводится выделяющееся тепло, необходима возможность контроля качества фокусировки ионных пучков, точности наводки масс-спек-тра на соответствующие карманы и его удержания в оптимальном положении в течение всего процесса накопления. Карманы должны быть сделаны с учётом интенсивного катодного распыления поверхностей, принимающих ионы, и защищены от загрязнения другими изотопами или не разделённым веществом. Все эти функции выполняет ионный приёмник — второй важный узел сепаратора. Приёмник обычно представляет собой жёсткий блок изолированных друг от друга (или не изолированных) карманов (коробок), смонтированный на платформе, способной перемещаться в направлении продольной оси прибора (указано стрелкой на рис. 7.1.1) для совмещения входов в карманы с фокусами ионных пучков. Реперные электроды 8 позволяют контролировать положение спектра, качество фокусировки, правильность наводки. [c.294]

Распыление молекул анализируемого образца на неактивной поверхности значительно снижает количество энергии, необходимой для десорбции образца. Так, энергия активации процесса десорбции пептидов с неактивной тефлоновой поверхности вдвое меньше, чем со стеклянной (25 кДж/моль) [161—163]. Последующий анализ испаренного вещества осуществляют ионизацией электронным [164, 165] либо ионным пучком [167—169]. [c.139]

Хотя основными методами осаждения пленок в пленочных резисторах являются методы термического и катодного распыления, все же в микроминиатюрной технике применяют методы получения пленок химическим осаждением, электрохимическим разложением при воздействии электронного луча, осаждением в плазме. Использование электронных и ионных пучков в микроэлектронике открывает возможность изготовлять изделия очень малых размеров. Кроме того, способ осаждения веществ с помощью ионного луча, управляемого магнитным полем, допускает автоматизацию технологии изготовления микросхем, в частности резисторов. [c.328]

Эта книга состоит из трех глав. В гл. 1 в краткой форме излагаются вопросы получения и применения тонких пленок. Помимо термического испарения и катодного распыления рассматривается обработка пленок с помощью электронных и ионных пучков и лазеров, фотохимическая обработка пленок, а также осаждение пленок из паровой и газовой фазы. Показана специфика применения тонких пленок в оптическом производстве, в технике СВЧ и в запоминающих устройствах цифровых вычислительных машин. Значительное внимание [c.5]

Плотность напыляемого ионного пучка можно регулировать изменением тока эмиссии вольфрамового катода, давления инертного газа, а также напряженности магнитного поля соленоида, с помощью которого легко повысить концентрацию плазмы и увеличить скорость распыления при неизменном потенциале мишени. Скорость осаждения может изменяться в очень широких пределах от нескольких ангстрем до нескольких тысяч ангстрем в минуту. Количество распыленного материала линейно зависит от времени, а толщина пленки при постоянном режиме разряда определяется соотношением между током мишени, напряжением на ней и временем распыления. Для получения очень тонких пленок нужно подавать на мишень небольшое напряжение (около 200 в), при котором получаются очень малые и хорошо регулируемые скорости осаждения. Равномерность толщины пленки при ионно-плазменном распылении достигает 1—2%, что значительно выше, чем при распылении в тлеющем разряде, где искажения вносятся непроводящей подложкой, расположенной между катодом и анодом. [c.26]

В любом источнике ионов, в котором используется электрический разряд, сначала распыляются поверхностные слои электродов, а затем вещество, находящееся в объеме. Поэтому масс-спектры, зарегистрированные в начальной стадии анализа, характеризуют поверхность образца. Возможность разделения примесей, находящихся на поверхности и в объеме образца, наряду с высокой чувствительностью регистрации делает масс-спектрометрию с источником ионов, основанном на электрическом разряде, мощным средством для изучения поверхностных загрязнений и тонких пленок. В настоящее время известен еще более перспективный метод изучения состава исключительно тонких слоев твердых тел, основанный на распылении образца пучком первичных ионов. Эти два дополняющих друг друга метода (главным образом второй — метод вторичной ионной эмиссии) рассмотрены в гл. 13. [c.12]

До сих пор очень мало известно о влиянии внедренных атомов инертного газа на зародышеобразование и рост пленок, получаемых ионным распылением [44]. Было бы очень странно, если бы атомы инертных га-"Ов, всегда попадающие, хотя и в небольшом количестве, в пленки в процессе их получения методом ионно-плазменного распыления, не оказывали бы существенного влияния на определенные свойста пленок некоторых материалов. Распыление с помощью ионных пучков дает возможность контролировать и детально исследовать содержание атомов газа в пленках (хотя нам и не известны работы по систематическим исследованиям в этой области). [c.370]

В последние годы некоторые исследователи для ионного распыления материалов начали применять интенсивные ионные пучки, а также устройства со вспомогательной камерой, в которой генерируется плазма высокой плотности (токи 50—60 А) и откуда диффундирует в главную, распылительную камеру. В результате приложения сильного магнитного поля плазма выходит из ионизационной камеры в виде относительно узкого пучка. На мишень подается напряжение, ускоряющее ионы до энергий, достаточных для распыления материала мишени [60, 61]. [c.429]

Недостатками метода отсечки ионного пучка следует считать загрязнение прилегающих к разрядному промежутку деталей источника ионов распыленным материалом образца и значительное увеличение времени анализа кроме того, стандартные. масс-спектрометры не оборудованы системой отсечки, которая была предложена в работе [58]. [c.105]

В качестве сырья для этих изотопов выбираются такие материалы, которые имеют большое сечение реакций на протонах или дейтронах. Из такого сырья изготавливаются мишени, которые должны быть стойкими по отношению к мощному ионному пучку как в отношении термической устойчивости, так и в отношении распыления материала мишени. [c.10]

По мнению ряда исследователей [44], способ осаждения пленок из ионных пучков может быть достаточно производительным при правильном подборе исходных соединений. Скорость осаждения пленок из ионных пучков г существенно зависит от природы ионов, состава конденсируемой пленки, энергии ионов и плотности ионного тока. Без учета распыления пленки под действием ионного пучка и отражения ионов величина г может быть выражена соотношением [c.202]

Другой фактор, лимитирующий ресурс приемных пластин, - их распыление падающим пучком. Физический порог распыления металлических материалов легкими ионами близок к 100 зВ при больших энергиях, как видно из рис. 6.25, коэффициент распыления быстро возрастает, достигая максимума в диапазоне 0,5—1 кэВ. Пр1 дальнейшем росте энергий падающих частиц коэффициент распыления медленно уменьшается в температурном интервале до 0,77 п он от температуры практически не зависит при больших температурах экспоненциально возрастает. Поскольку основное число атомов водорода концентрируется на узком конечном участке пробега иона, распыление падающим пучком тонкого слоя мишени с толщиной, равной длине пробега, приведет к вьщелению ранее поглощенного водорода. Поэтому ресурс приемных пластин должен определяться с учетом процесса распыления. [c.257]

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]

При ионно-плазменном распылении мишень всегда находится под отрицательным потенциалом относительно плазмы. Вследствие этого на положительные ионы, испускаемые мишенью, действует сила, возвращающая их на мишень, тогда как отрицательные ионы ускоряются в направлении от мишени. От этих эффектов разделения ионов, конечно, можно изба-В15ться, если из рабочего объема полностью исключить электрические поля, что можно сделать, используя распыление ионным пучком. Другое преимущество отсутствия электрического поля в области поверхности мишени заключается в том, что ионным пучком можно распылять порошковые материалы без возмущающих сил, действующих на частицы порошка. Кроме того, можно избежать трудностей, связанных с искреннем и возникновением дугового разряда на поверхности мишени при ионно-плазменном распылении некоторых материалов, таких, например, как РЬ, 2п и Са. При сравнительно низких энергиях пучка используют вспомогательный термоэлектронный катод в качестве источника электронов для полной нейтрализации заряда на поверхности мишени и для уменьшения эффектов пространственного заряда (ограничивающих плотность тока) в пучке. [c.371]

При наклонном падении ионов наблюдается существенное увеличение коэффициента распыления для многих материалов. Это обстоятельство может, по крайней мере частично, компенсировать малые плотности ион ного тока, которые имеют место при распылении ионными пучками. Особый интерес должно представлять исследование более высоких энергий испускания атомов, распыляе.мых в прямом направлении при облучении мишени под малыми углами к ее поверхности. В этом случае могут воз никнуть проблемы, связанные с загрязнение.м пленок атомами, распыляс мыми с ускоряющих электродов (возможно, в результате перезарядю ионов и образования нейтральных атомов). [c.371]

ИОННЫЙ МИКРОАНАЛИЗ, метод локального анализа. Исследуемый образец бомбардируют сфокусиров. пучком первичных ионов (диаметр пучка 1—100 мкм, энергня 10- — 10 Дж, плотность тока 0,1—10 А/м эмитированные из образца вторичные ионы регистрируют с помощью масс-спектрометра (см. Масс-спектрометрия). Одновременно происходит катодное распыление образца. Прибор для И. м. (ионный микроанализатор) состоит из источника ионов, систем сбора вторичных ионов и фокусировки ионных пучков, масс-анализатора и регистрирующего устройства. [c.225]

В качестве способов атомизации может использоваться испарение элементов при нагреве образца в электропечах, в дугах и с помощью искры с помощью электронных или ионных пучков в вакууме в разрядных трубках, заполненных инертным газом путем катодного распыления с помощью высокочастотного нагрева и, наконец, просто пропусканием больших токов через проволоку из проводящих материалов. Все эти способы в отличие от наиболее широко распространенного способа атомизапии с помощью пламени, мы называем непламенными способами атомизации. [c.348]

Основными преимуществами метода ионных пучков являются воз- чожность распыления в условиях высокого вакуума (с применением диф- . ргициальной откачки), отсутствие электрических и магнитных полей в сЗласти между мишенью и подложкой и возможность облучения мишени ионами под малыми углами к ее поверхности. [c.370]

MOB с последующим анализом в тормозящих полях и др.). Методы первой группы не позволяют установить природу частиц на осповаиии измерения сил, действующих на мищень или на основании нагрева коллектора распыленными атомами. Такие методы могут приводить к значительным ошибкам, так как заметный вклад в измеряемую энергию в этo i случае могут дать нейтрализованные ионы, отраженные от мишени, или отрицательные ионы распыляемого материала, ускоренные в ионной оболочке, окружающей мишень. Это, в особенности, относится к неблагородным металлам, так как известно, что их окислы или же другие пленки из фоновых газовых примесей, которые могут образовываться на поверхности мишени, заведомо являются источником отрицательных ионов. Методы второй группы позволяют не только изучать более ценное в смысле получаемой информации распределение распыленных частиц по скоростям, но и обнаруживать и измерять скорость лишь определенных, интересующих исследователя типов атомов и ионов. Последнее обстоятельство исключает возможность сшибок, о которых говорилось ранее. Кроме того, различие между методами этих двух групп заключается в диапазонах энергий бомбардирующих ионов, при которых проводятся измерения, В случае распыления веществ ионами высоких энергий мишень можно облучать пучками ионов под любым желаемым углом падения. При дифференциальной откачке всей системы в камере с мишенью можно поддерживать низкое давление газа, а для анализа распыленного вещества и разделения атомов по скоростям использовать масс-спектрометр. Эта методика оказалась наиболее плодотворной при выявлении и исследовании отраженных или распыленных ионов, особенно нонов, возникших в результате столкновения двух частиц [22, 23]. При исследовании нейтральных распыленных атомов возникают трудности, связанные с ионизацией этих атомов, в особенности быстрых нейтральных атомов [65]. В этом случае более эффективными оказались другие методы, такие как, например, метод измерения пролетного времени, в котором мишень кратковременно облучается пучком ионов с тем, чтобы собрать пакет распыленных атомов на коллектор в виде быстро вращающегося ротора с магнитным подвесом (п = 3000 об/с) [66—69]. [c.379]

На основатти вышесказанного можно предположить, что если пленки, получаемые методом ионного распылення, располагаются на некотором расстоянии от области тлеющего разряда, их свойства будут сильно отличаться от свойств пленок, которые получаются в области разряда. Так, например, Чопра и др. [38] распыляли небольшую мишень ионным пучком, который создавался в модифицированном дуоплазмотроне. Распыляемый [c.419]

Метод ионного реактивного распыления предусматривает использование сформированных ионных пучков, направляемых на распыляемые мишени (например, кремний, алюминий). Для распыления пригодны установки триодного типа. Пленки 51зМ4, A1N синтезируют распылением мишеней ионами азота в условиях сравнительно глубокого разрежения 6,7(10 —10 ) Па (5-10 —5-10 мм рт. ст.) (плазма дугового разряда низкого давления). При постоянном напряжении на мишени (1—3 кВ) скорость роста пленки A1N равна 60—200 А/мин [41, с. 278, 284]. [c.47]

Разработаны различные устройства для получения интенсивного первичного ионного пучка. Высокая эффективность достигнута у источника с генерацией электронов [10]. В этом источнике под действием электрических и магнитных полей электроны многократно описывают спираль до соударения с мишенью. Применяют и другие методы получения интенсивного ионного пучка (разряды, ограниченные магнитным полем [11], источники с двумя плазматропами [12] и дуговые источники типа Пеннинга [13]). Плотности бомбардировки мишени достигают 50—200 мт/см в дуговых источниках и на порядок ниже в источниках с генерацией электронов. Типовые источники описаны в разделе IV,В,2 (рис. 8). Относительное число нейтральных частиц и положительных и отрицательных ионов вторичных ионов) можно, по данным Хонига [14], оценить по уравнению Лангмюра — Саха [уравнение (1)]. Температура Т в этом уравнении соответствует локальной температуре, являющейся функцией массы и энергии бомбардирующих ионов,— и эта температура порядка 10 °К. Источники с распылением очень избирательны. Избирательность зависит от значений W — I и А — Измеримое число положительных ионов получено для всех элементов с потенциалом ионизации ниже 10 эв отрицательные иопы получены для всех элементов со сродством к электрону больше 1 эв. Заряженные частицы, образуемые в источнике с 1юппой бомбардировкой, можно изучать пепосредственно на масс-спектрометре. Нейтральные атомы необходимо предварительно ионизировать в ионном источнике стандартного типа с электронным ударом. Естественно, что ионные источники подходят для исследования поверхностей применение этих источников будет рассмотрено в разделе IV,В. [c.325]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология