Распыление ионное

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]

Главная проблема количественного анализа в МСВИ заключается в том, что выходы распыления и вторичных ионов сильно зависят от химического состава образца. Этот так называемый матричный эффект может достигать нескольких порядков величины для случая распыления ионами благородных газов. Поэтому используют ионы кислорода, галлия и цезия, которые могут влиять на химический состав поверхности определенным образом посредством [c.362]

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

Чтобы проверить возможность применения метода распыления в качестве аналитического метода, были подвергнуты распылению ионами различных инертных газов с энергиями от 100 до 400 эв образцы кристалла Ое — 31 (11 вес.% 31), срезанного по плоскости (221). Нейтральные [c.169]

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]

Рис. 13.12. Изменение во времени выхода ионов А1 при распылении ионами инертного газа (Аг) и электроотрицательного газа (Ог) (Робинсон и др., 1968

Андерсен (1969) и Андерсен с сотр. (1969) исследовали выход распыленных ионов для многих чистых элементов. Рис. 13.12 иллюстрирует различия, которые можно наблюдать при бомбардировке чистого алюминия ионами инертного газа и электроотрицательного газа при прочих равных условиях. Экспоненциальный спад ионообразования во времени при бомбардировке ионами инертного газа связан с химией поверхности образца. Ионной бомбардировкой удаляются с поверхности сильно связанные комплексы, возникшие вследствие хемосорбции реактивных газов (в основном окиси), что и приводит к уменьшению выхода положительных ионов. Если же производится распыление ионами кислорода, одновременно с разрушением слоя окиси идет 27 [c.419]

Рис. 13.13. Интенсивность тока распыленных ионов Сг, Ре и N1 при бомбардировке нержавеющей стали кислородом и аргоном.

Рис. 13.14. Изменение интенсивности тока распыленных ионов во времени.

Весьма существенное значение для анализа химико-термической обработки в тлеющем разряде имеют процессы, происходящие на катоде, так как катодом является насыщаемая поверхность. При взаимодействии положительных ионов с поверхностью металлического катода возникают сложные физико-химические явления нагрев катода, катодное распыление, ионное травление, внедрение ионов, эмиссия частиц и др. [c.110]

Очистка кремния в контактных областях с помощью раствора плавиковой кислоты или очистка алюминия в областях межсоединений с помощью физического распыления ионами аргона. [c.153]

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]

Рекомендуется испарение электронно-лучевым нагревом или распыление ионной бомбардировкой. [c.29]

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]

Действительный механизм равпыления рассматривают как перенос энергии от налетающего иона к атомам мишени в процессе неупругих столкновений. Кинетическая энергия теряется в процессе нескольких сотен столкновений в течение 10 с. В этом каскаде столкновений генерируются атомы отдачи, некоторые из них могут покинуть поверхность. Кинетическая энергия большинства из этих частиц составляет лишь от 5 до 20 эВ. Большинство из этих атомов (90%) вылетают из внешнего атомного слоя. Вероятность выхода атома при столкновении с ионом выражается выводом продуктов распыления У, который представляет собой отношение числа вылетающих атомов на один налетающий ион. Величина У обычно составляет от 1 до 10 при обычных аналитических условиях (распыление ионами Ar ", Хе ", Кг ", 0 , О ", s ", Ga с энергиями 0,2-30 кэВ). [c.355]

Л. а. с низкими значениями Ln и высокими Li, осуществляемый на разл. глубине, наз. послойным. В разрушающих методах послойного анализа часто проводят хим. и электрохим. растворение тонких слоев образца (Ln = 0,01—1 мкм) с послед, концентрированием элементов в р-ре и их определением спектрофотометрич., электрохим., люминесцентными методами, методами оптич. и рентгеновской спектроскопии, активац. анализа и т. д. Поверхностные слон. можно удалять с помощью лазера или искрового разряда в-во, переведенное в газовую фазу, определяют спектральными или масс-спект-ральными методами. При удалении слоев катодным распылением (ионным травлением) Lu достигает 10 мкм в этом случае для анализа использ. масс-спектрометрию, атомно-абсорбц.. спектрометрию, спектррскопшо рассеяния медленных ионов, электронную йже-спектроскопшо и др. При [c.305]

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

Особый интерес представляют полученные данные по заряду и составу распыленных частиц. Распыление ионами со средними энергиями приводит к образованию не только атомов, но и молекулярных клостеров, характерных для данной поверхности. Предметом будущих исследований должно явиться выяснение вопроса о том, зависит ли отношение количеств атомных и молекулярных частиц от таких параметров, как энергия и масса [c.169]

Аналогия с биллиардной игрой объясняет (по крайней мере до известной степени) предпочтительный выброс распыляемых атомов в направлениях плотной упаковки кристаллической решетки. Эту особенность ионного распыления подтвердили расчеты на ЭВМ и эксперименты, напоминающие биллиардную игру. Однако не следует упускать из вида некоторые важные различия между распылением атомов и столкновением биллиардных шаров. При больших скоростях бомбардировки нужно не только уменьшать относительные размеры биллиардных шаров, но и помнить, что эти шары уже не являются твердыми сферами и не могут оставаться неповрежденными . Некоторые атомы, особенно в случае металлических поверхностей, загрязненных адсорбированными примесями, или в случае диэлектрических мишеней, могут испускаться в возбужденном состоянии или в виде отрицательных или положительных ионов. Вследствие этого существует разница, которую часто не замечают, между ионно-лучевым распылением в отсутствие электрического поля и ионно-плазмеин1, м распылением, при котором мишень находится под отрицательным потенциалом относительно окружающей ее плазмы. В последнем случае испускаемые положительные ноны возвращаются обратно на мишень, тогда как отрицательные ионы (как и вторичные электроны) ускоряются в направлении от поверхности мишени. Эти отрицательные ионы (часто кислород или углеводороды) могут вызвать вторичное распыление материала на подложке или где-либо в устройстве, куда они еще могут попасть. Масс-спектрометрический анализ положительных ионов, выбитых из мишени путем ионно-лучевого распыления, обнаружил удивительное и еще не объясненное явление часто многие из распыленных ионов представляют собой целые заряженные скопления атомов, [c.355]

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]

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]

Одной из первых работ по исследованию массы частиц, выбиваемых из мишени при ее распылении, является статья Вудъярда и Купера [103]. Авторы облучали поликристаллическую медь ионами аргона низкой энергии (О—100 эВ) и изучали нейтральные частицы, выбиваемые прн этом из мишени. Были обнаружены атомы Си и молекулы Сиг. Отношение числа молекул u2 к числу атомов Си увеличивалось с увеличением энергии бомбардирующих ионов и при энергии 100 эВ достигало приблизительно 5%. Молекул Сиз обнаружено не было. Позже Вудъярд [104] сообщил об исследовании распыления плоскости (100) медной мишени ионами аргона с энергией от 0,5 до 8 кэВ. Изучались как нейтральные частицы, так и распыленные ионы. Нейтральными частицами, испускаемыми мишенью при облучении ее ионами аргона с энергией 2 кэВ, оказались атомы Си и молекулы ua. Молекулы Сиз отсутствовали. В случае ионоо, которые составляли только IVo всех эмиттированных частиц, ситуация оказалась более сложной. Были обнаружены ионы u+jy с числом N в пределах от 1 до II, причем высоты максимумов, соответствующие различным N, чередовались. Для нечетных N высота максимумов Си+я была всегда больше максимумов u+w-i. В работе приведены соотношения высот максимумов, относящихся к ряду ионов от Си+ до Си+7, для энергий бомбардирующих ионов 3,5 кэВ Соотношения оставались постоянными при понижении энергии ионов до 2,5 кэВ. При дальнейшем уменьшении энергии бомбардирующих ионов относительная высота максимумов для Л/>3 уменьшалась, и при энергии 500 эВ наблюдались лишь ионы Си , Си+2 и Си+з. Для этих ионов соотношение высот максимумов оставалось таким же, как и при энергии ионов аргона 3,5 кэВ. [c.388]

Понятие об эффективности распыления определяемой как часть энергии бомбардирующих ионов, теряемая мишенью за счет распыленных атомов и отраженных ионов, было впервые введено Зигмундом [156]. Его расчеты привели к неожиданному результату. Оказалось, что при распылении ионами того же материала, что и мишень, у=0,024 и не зависит от энергии ионов и материала мишени для упругих соударений с энергией выше 1 кэВ. Андерсен [157] подтвердил этот результат для случая автораспыления свинца. [c.396]

Дальнейшие исследования удельного сопротивления и структуры пленок, полученных ионным рас-иылением, провел Хьюрль [76], который сравнивал молибденовые пленки, нанесенные геттерным распылением, ионным распылением со смещением и комбинацией этих методов. Пленки, полученные при температуре подложки 350° С одним только ионным распылением со смещением, имели удельное сопротивление 10-10- Ом См, а удельное сопротивление пленок, полученных с помощью только геттерного распыления, составляло 30-10 О.м-см. В пленках же, полученных комбинацией этих методов, удельное сопротивление достигало величины 710 О.м-см. В работах [78, 79] было показано, что режим распыления со смещением существенно влияет на магнитные свойства тонких пленок. [c.434]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология