Метод ионной бомбардировки, или распыление

Форма детали существенно влияет на эффективность метода ионной бомбардировки и на скорость конденсации (образования покрытия). Углы и острия, например, являются областями сильного электрического поля, в которых ионная бомбардировка очень интенсивная, и может происходить распыление материала детали и — частично — нанесенного покрытия. В отличие от других методов нанесения покрытий на раях и углах. деталей при ионном осаждении не образуется наростов. [c.128]

Почти при всех методах нанесения покрытий (за исключением ионного осаждения) значительный разрыв во времени между окончанием стадии очистки и началом процесса осаждения покрытия приводит к повторному загрязнению и окислению. защищаемой поверхности. Особенность процесса ионного напыления заключается в том, что покрытие наносится в условиях непрекращающейся ионной бомбардировки, поверхность остается очищенной и активированной до осаждения первых слоев покрытия, кроме того, происходит частичное распыление уже осажденного покрытия, что способствует модифицированию и [c.126]

Изучение поверхностей методом распыления ионной бомбардировкой 165 [c.165]

В т. 1 справочника читатель найдет исчерпывающие справочные данные по различным методам получения тонких пленок (техника высокого вакуума, физический механизм распыления материалов под действием ионной бомбардировки, методы получения пленок путем ионного распыления) технологические разъемы, а также параметры необходимой аппаратуры. [c.4]

Методом ионного распыления можно получать пленки сложных материалов, таких как нержавеющая сталь, эваном, пермаллой или даже стекло пирекс, беч изменения их состава, если температура мишени будет поддерживаться достаточно низкой ионная бомбардировка подложки будет исключена для всех компонентов распыляемого вещества коэффициенты прилипания к подложке и угловое распределение при испускании будут одинаковыми. [c.361]

При пользовании методом электронной бомбардировки необходимо соблюдать такой режим, чтобы насос успевал откачивать выделяющиеся газы, иначе давление в приборе может возрасти до величины, достаточной для образования дугового разряда через газы (между катодом и прокаливаемым электродом) даже если нет опасности возникновения дуги, то все же нельзя допускать такого повышения давления, при котором может происходить заметная ионная бомбардировка катода, приводящая к его распылению или снижению эмиссии. [c.198]

Рассмотрены методы вакуумного нанесения тонких пленок с помощью процессов, происходящих в низкотемпературной газоразрядной плазме осаждение распылением ионной бомбардировкой, активируемое плазмой охлаждение из газовой фазы при пониженном давлении, ионное покрытие, автоэмиссионный метод, кластерный метод, осаждение с помощью сильноточных плазменных устройств. [c.279]

Метод ионного распыления основан на бомбардировке мишени, изготовленной из осаждаемого материала, быстрыми частицами (обычно положительными ионами аргона). Выбитые из мишени в результате бомбардировки частицы образуют поток наносимого материала, который осаждается в виде тонкой пленки на подложках, расположенных на некотором расстоянии от мишени. [c.14]

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]

Другой метод получения тонких пленок в вакууме — это метод катодного распыления. Полоску металла подвергают бомбардировке положительными ионами в газовом разряде, что вызывает распыление [c.349]

Испарение твердых веществ при помощи импульсного лазера, атомизация в дуге и искре — методы, позволяющие обойти процедуру предварительного растворения проб. Возможность прямого анализа твердых проб может быть реализована также путем использования в качестве атомизатора в ААА охлаждаемого полого катода (ОПК), где образование атомного пара происходит за счет катодного распыления в результате бомбардировки образца положительными ионами. Поскольку основным продуктом катодного распыления являются атомы, то создание атомного пара в ОПК за счет катодного распыления позволит, но-видимому, получить атомный пар, свободный от примесей молекул пробы, и тем самым приблизиться к 100%-ной атомизации. Газовая температура плазмы в ОПК намного ниже, чем в самом низкотемпературном пламени, и составляет 300—400 К. Поэтому абсорбционные линии в ОПК должны быть более узкими, чем в атомизаторах с термическим испарением проб и в пламенах. Это означает, что при одном и том же количестве атомов в абсорбционных объемах сравниваемых атомизаторов атомизатор с ОПК позволит увеличить чувствительность и снизить предел обнаружения ААА. [c.28]

Видоизменением метода химического удаления пленок инертного материала является катодное травление. В противоположность устройствам, применяемым для катодного распыления (см. разд. 4), в данном случае подложка и пленка составляют часть мишени разрядного контура тлеющего разряда. Любой материал со всех участков поверхностей, подвергающихся экспонированию, удаляется за счет бомбардировки положительно заряженными ионами, обычно аргона, с энергией порядка всего 1 кэВ. Для того, чтобы использовать этот метод для формирования рисунка, необходимо замаскировать определенные участки поверхности от бомбардирования их ионами. Более того, положительно заряженные ионы, ударяющиеся о поверхность, должны иметь возможность рекомбинировать с электронами, для того чтобы накапливающийся заряд не отталкивал вновь поступающие ионы и в связи с этим не прервался процесс удаления материала. Были разработаны способы для обеспечения удовлетворения этих требований при катодном травлении как на постоянном токе, так и в высокочастотном разряде. Было установлено, что метод катодного травления в высокочастотном разряде является более универсальным, поскольку для облегчения процесса рекомбинации он основан на обязательном наличии поверхностей. металла, и, кроме того, более контролируемым. [c.626]

Для предотвращения образования слоя загрязнений использовалось два метода. В работе [241] было показано, что обр>а-зование запрязнений подавляется, если направлять непосредственно иа образец в область, бомбардируемую электронным пучком, струю газа под низким давлением. Если к образцу подводится воздух, К исл,ород окисляет горяч.ие продукты осаждения углерода и пучок электронов с высокой энергией создает условия для распыления подобно катодному распылеиию при ионной бомбардировке. Сопла подачи воздуха были установлены на различных РЭМ, и их установка может быть произведена в любой лаборатории без больших затрат [242]. Другой метод заключается в том, чтобы внутри РЭМ создать поверхность, температура которой была бы ниже температуры поверхности образца. Органические молекулы будут стремиться собираться [c.159]

ПРИМЕНЕНИЕ МАСС-СПЕКТР ОМЕТРИИ ДЛЯ ИЗУЧЕНИЯ ПОВЕРХНОСТЕЙ МЕТОДОМ РАСПЫЛЕНИЯ ИОННОЙ БОМБАРДИРОВКОЙ [c.164]

Когда металлический полупроводник или диэлектрик подвергают бомбардировке ионами инертного газа, имеющими определенное критическое значение энергии, то происходит удаление поверхностных атомов твердого тела. Этот процесс носит название распыления. Явление распыления известно довольно давно еще Ленгмюр использовал его в своих исследованиях, посвященных изучению возможности очистки вольфрамовых проволок, содержащих примеси тория [69]. Форнсворт и сотр. весьма широко использовали этот метод для получения атомночистых поверхностей металлов и полупроводников. Мур [70] также довольно успешно применил метод распыления. Несмотря на то что этот метод позволяет удалять поверхностные загрязнения, которые очень трудно, а часто и невозможно удалить иными способами, следует иметь в виду, что такая обработка сопровождается интенсивным нарушением поверхпости и некоторые из молекул бомбардирующего газа внедряются в кристаллическую решетку твердого тела [71]. Следовательно, желательно после ионной бомбардировки твердого тела прогреть его в вакууме. Эта процедура преследует двоякую цель отжиг дефектов кристаллической решетки и удаление захваченных молекул газа [23, 32, [c.72]

Одним из наиболее интересных способов анализа поверхно- сти твердых тел и тонких пленок (а также других образцов) является метод, в котором для распыления и ионизации вещества используется пучок так называемых первичных ионов. Вторичные ионы, выбитые с поверхности образца, анализируются при помощи масс-спектрометра. Этот метод позволяет получить примерно такое же пространственное разрешение, как и в элек-тронно-зондовом микроанализе, и в то же время обладает высокой чувствительностью, характерной для масс-спектрометрии с искровым источником ионов. Приборы с ионной бомбардировкой различных фирм отличаются конструктивным оформлением и аналитическими возможностями. Они будут рассмотрены здесь примерно в том же порядке, как и происходило их развитие. [c.410]

Иногда может оказаться желательной ионная бомбардировка пленки в процессе ее осаждения однако можно указать несколько причин, по которым иойное облучение подложки во время осаждения пленки стремятся свести к минимуму. Как известно, например, из работы триодных гетерно-ионных насосов, в пленке осаждаемой со смещением, особенно при высоких напряжениях смещения, накапливается большое число атомов инертного газа. Пленки, получаемые методом ионного распыления, могут загрязняться материалом подложки или держателя подложки, поскольку распыление подложки и держателя может происходить из областей, находящихся в зоне разряда и закрытых от мишени, т. е. когда [c.368]

Испарение фоторезистов. Самым универсальным методом удаления защитного покрытия фоторезиста взамен растворения является превращение этого фоторезиста в летучие окислы. Нагревание покрытия фоторезиста до температур 300—500° С в теченне 20 мин в атмосфере кислорода приводит к тому, что поверхносгь пленки становится совершенно свободной от каких-либо остатков органического материала [82]. Однако условия проведения операции удаления фоторезиста очень жесткие и зачастую могут привести к окислению поверхности пленки или к нежелательному взаимодействию материалов подложки и пленки. Во избежание затруднении были разработаны методы, в которых окисление осуществляется при более низки.х температурах с помощью применения физически активированного кислорода. В одном из таких методов испарение покрытия фоторезиста проводится в высокочастотно.м разряде в токе кислорода при давлении 5 мм рт. ст. [118]. Удаление покрытия фоторезиста ионной бомбардировкой облегчается при образовании высокореакционноспособного атомарного кислорода. Применения внешних нагревателей не требуется. Подложки, подвергающиеся воздействию разряда, нагреваются до температур 100—300°С, в зависимости от давления кислорода и ВЧ энергии. Промышленностью выпускаются установки для распыления, полностью автоматизированные, на которых удаление фоторезиста осуществляется полностью в течние 5—10 мин [118]. Скорость удаления фоторезиста, по данным Ирвинга [119], 1000—2000 А мин при температуре подложки 75—120° С. [c.614]

Ионы, образовавщиеся в источнике масс-спектрометра при распылении вещества, разделяются по массам и детектируются фотопластинкой. Поэтому метод вакуумной пскры, как и масс-спектрометрия с ионной бомбардировкой, объединяет в ед шый процесс препарирование слоя и регистрацию содержащихся в нем примесей. [c.158]

Наиболее распространено катодное распыление металлов в вакууме. Так, в атмосфере аргона, получают металлические зеркальные покрытия. В окислительной среде, при возбуждении тлеющего разряда в кислороде, когда разрядное пространство становится высокоактивной средой, поверхность изделий, расположенных на некотором расстоянии от катода, покрывается пленкой окисла. Данный метод известен в литературе как метод получения пленок реактивным распылением. Так могут быть получены пленки окислов алюминия, кремния, тантала, ниобия, вольфрама, циркония, скандия и других металлов [11, 112—114]. Основное преимущество данного метода — возмол<ность получения пленок, состав которых отвечает термически и химически устойчивым соединениям. Кроме того, адгезия пленок из окислов к поверхности стекла и их твердость значительно выше, чем у пленок, состоящих из сульфидов или фторидов, получаемых методом термического испарения. Методом реактивного распыления целесообразно получать тонкие интерференционные светоделительные, просветляющие и защитные пленки на деталях оптических приборов, предназначаемых для работы в условиях повышенной влажности и температуре > 30° С. Однако метод катодного распыления не применим для стекол, содержащих в своем составе большое количество окислов свинца. Например, образование пленок Si02 на поверхности деталей из стекол типа тяжелых флинтов сопровождается отчетливым потемнением стекла [113]. Причинами этого считают электронную и ионную бомбардировку, облучение стекла ультрафиолетовой радиацией, в результате чего окислы свинца восстанавливаются до металлического свинца. При этом замечено большее петемнение стекол при распылении кремния по сравнению с [c.19]

Рис. 10.3-7. Изображение кратера, полученного при распылении и анализе методом МСВИ многослойного материала АЮаАб/СаАб. Фотография получена с помощью атомно-силового микроскопа. Чешуйчатая структура образовалась при бомбардировке ионами с энергией 12 кэВ [10-3.1]. Размер изображения 5 мкмх5 мкм, шкала глубин 300 нм от черного до белого.

Особенностью метода МСВИ является сочетание в одном процессе и зондирования вглубь материала и формирования используемого для анализа сигнала. При бомбардировке поверхности многокомпонентного объекта сначала происходит вырывание компонента с большим коэффициентом эмиссии. Это приводит к обогащению поверхности другими компонентами. На установившейся стадии распыления процесс контролируется скоростью распыления самого труднораспыляемого компонента. Вторичные ионы испускаются из нескольких монослоев, так что послойное разрешение в пределе достигает около 1 нм. Послойное разрешение зависит от скорости распыления, поскольку объем распыляемого материала ограничивает предельную чувствительность. Ниже приведены скорости распыления V некоторых металлов при плотности тока 0,01 мА-нм- и энергии первичных ионов 10 кэВ. [c.581]

Бомбардировка поверхности твердых тел ускоренными ионами приводит к распылению образца и сопровождается оптическим из-лз ением в видимой, ультрафиолетовой и инфракрасной областях спектра. Это излучение наблюдается над поверхностью мишет на расстоянии до 3 мм. Оно несет информацию о физических процессах столкновений налетающих ионов с поверхностью твердого тела, составе элементов, их концентрации и может быть использовано для разработки метода элементного анализа поверхности. [c.82]

Следует сделать также несколько замечаний о роли температуры подложки. Существует довольно много даняы.х о том, что на структуру пленок, получаемых ионным распылением, температура влияет так же сильно, как и на структуру пленок, получаемых испарением. Однако для этих двух методов осаждения механизмы проявления такого влияния температуры могут существенно различаться. Как мы уже видели, пленки, получаемые ионным распылением, обычно бомбардируются ионами и (или) быстрыми нейтральными атомами. В результате такой бомбардировки, вероятно, будет происходить разрушение поверхностного слоя пленки, в основном путем образования точечных дефектов. Для растущей пленки даже сравнительно низкой температуры достаточно для того, чтобы отжигать эти дефекты так же быстро, как они и создаются. Огилви и Томпсон [39] исследовали раэупорядочение поверхности монокристаллов серебра в результате бомбардировки ее ионами аргона, в зависимости от температуры. Результаты работы показали, что раэупорядочение существенно зависит от температуры, при которой производится бомбардировка. [c.420]

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]

Распыление — это удаление поверхностных частиц бомбардировкой положительными ионами. Частицы, ионизировагшые в момент отрыва от поверхности, называют вторичными ионами, и их можно вводить непосредственно в анализатор масс. Нейтральные частицы должны сначала ионизироваться добавочным источником с электронной бомбардировкой. Выбитые ионы и нейтральные частицы можно в принципе изучать раздельно при помощи второго электронного луча с подходящим потенциалом смещения. Поведение положительных и отрицательных ионов можно определить из уравнения Лангмюра — Саха элементы с низким ионизационным потенциалом образуют положительные ионы, элементы с высокой электроотрицательностью образуют отрицательные ионы. Бомбардирующие ионы даже высокой энергии глубоко не проникают. Нельсон и Томпсон [100] оценивают глубину проникновения не более чем в 30 атомных слоев, и разумно предположить, что вторичное излучение происходит только с нескольких верхних слоев. Поэтому применение метода не требует разрушения пробы и позволяет идентифицировать частицы, вылетающие с поверхности. [c.350]