Процессы микро- и нанотехнологий. Ч. 2. Шутов Д.А - 36 стр.

ионизации газа, т.е. создания плазмы и распыления мишени, ионные источники
подразделяют на диодные, триодные и магнетронные.
      В диодных источниках поток электронов, необходимый для ионизации
рабочего газа, образуется в результате автоэлектронной эмиссии. В таких
источниках бомбардируемая ионами газа мишень одновременно является катодом и
поэтому называется катодом-мишенью. Осаждение вещества происходит на
подложку, располагаемую на аноде. Если распыляемая мишень металлическая, то
распыление ведется при постоянном токе, а если диэлектрическая, - при
переменном. Во втором случае при отрицательной полярности мишень распыляется,
а при положительной с нее снимается накопленный отрицательный заряд. Диодные
системы (рисунок 4а) наиболее просты и состоят из катода-мишени 1, анода 3 и
подложки 2, размещенных в рабочей камере, в которой первоначально создается
вакуум 10-3-10-4 Па; затем в камеру напускается инертный газ до давления 1,3-13 Па.
При подаче на электроды напряжения 1-5 кВ электроны с катода-мишени
устремляются в сторону анода, ионизируя инертный газ, в результате чего возникает
тлеющий разряд и образуется плазма. Схема ионизации рабочего газа выглядит
следующим образом: Ar + e- → Ar+ + 2e-. Положительные ионы плазмы, ускоряясь в
электрическом поле, устремляются к катоду-мишени, бомбардируют и распыляют
ее.




          Рис.4. Ионные источники испарения: а – диодный, б – триодный;
                 1-катод-мишень, 2-подложка, 3-анод, 4-термокатод.
      В триодных источниках, называемых также ионно-плазменными (рисунок 4,б),
третий электрод выполняет функцию термоэмиссионного катода, увеличивая
концентрацию электронов, а следовательно, и ионизированных атомов рабочего газа
(аргона). Причем увеличение количества ионов аргона возможно при уменьшении
его давления до 10-1-10-2 Па, что обеспечивает нанесение пленок, не загрязненных
посторонними примесями. Кроме того, наличие термокатода позволяет приблизить
мишень к подложке, что увеличивает скорость нанесения пленки. Как и в диодных
источниках, рабочую камеру предварительно откачивают до давления около 10-4 Па.
Затем подают ток накала на вольфрамовый термокатод, который разогревается до
температуры возникновения термоэлектронного тока высокой плотности.
Напряжение между раскаленным термокатодом и анодом равно 200 В, а давление
аргона в рабочей камере – 10-1-10-2 Па. Электроны, испускаемые термокатодом,
ионизируют молекулы аргона, которые после подачи отрицательного потенциала на
катод-мишень (3-5 кВ), вытягиваясь из плазмы, бомбардируют и распыляют ее
поверхность.
      Особенностью триодных источников распыления является безынерционность:
распыление после снятия потенциала с катода-мишени мгновенно прекращается. Так
как энергия ионов, распыляющих мишень, очень велика, в разрядной камере и на
                                         36